JP2007016618A - エンジンのスタータ保護方法及びエンジンのスタータ保護装置 - Google Patents

Abstract

【課題】環境条件やエンジンにかかる負荷状態が相違しても、再始動に伴うギヤの衝突を回避すると共に再始動までの時間に違和感を生じさせない方法及び装置を提供する。
【解決手段】スタータモータにより始動するエンジンにおいて、スタータモータを用いてエンジン始動したときに実際のエンジン回転速度に基づいて、エンジン回転速度の減速度を算出する減速度算出処理手順（図３（Ａ）Ｓ２）と、このエンジン回転速度の減速度に基づいてスタータモータの駆動を禁止するか許可するかを判定する禁止・許可判定処理手順（図３（Ａ）Ｓ５、Ｓ８、図３（Ｂ）Ｓ２２、Ｓ２３）とを含む。
【選択図】図３（Ａ）

Description

本発明はエンジンのスタータ保護方法及びエンジンのスタータ保護装置に関する。

スタータモータは、エンジンのフライホイールの外周にはめ込まれたリングギヤにピニオンを噛み合わせることによりエンジンを始動させるもので、始動完了後にはリングギヤとピニオンの噛み合いが外れ、元の位置へと戻り停止するようになっている。

この場合に、スタータモータを用いてのエンジン始動に失敗した後に再始動するため、まだリングギヤが回転している途中でピニオンを噛み合わせようとすると、ピニオンとリングギアの歯先が衝突し、ピニオンやリングギヤの耐久性が損なわれる。

そこで、所定の低速回転速度を上回った状態でエンジンの始動に失敗して、エンジン回転速度が所定の低速回転速度を下回ったとき、その時点からタイマー１６を作動させて、スタータモータのピニオン及びリングギヤがほぼ完全に停止するまでの時間をスタータモータ休止時間として計測し、そのスタータモータ休止時間内でスタータモータの再起動を禁止すると共に、スタータモータ休止時間が経過したとき、スタータモータの再起動の禁止を解除してスタータモータを起動させるとしたものがある（特許文献１参照）。
特開昭６２−００７９７３号公報

ところで、エンジンの仕様やスタータモータの仕様によりピニオンやリングギヤの惰性回転時間がそれぞれ異なるため、上記特許文献１の技術では、スタータモータ休止時間として、ピニオンおよびリングギヤの惰性回転時間を実際に計測し、いずれか長いほうの時間を平均して割り出すのが好ましい、と記載している。

しかしながら、エンジンの始動に失敗したときのエンジン停止までの時間は、環境条件やエンジンへの入力負荷（補機負荷など）の状態によって大きく異なる。例えば、エンジンへの入力負荷がない場合のほうがエンジンへの入力負荷がある場合よりもエンジン停止までの時間が長くなるので、スタータモータ休止時間を一律に一定値で設定する上記特許文献１の技術によれば、どんな環境条件にあってもあるいはエンジンへの入力負荷がない場合においてもピニオンとリングギヤの歯の衝突を回避しようとすればスタータモータ休止時間が長くならざるを得ない。

この場合、スタータモータ休止時間のあいだはエンジンを再始動できないのであるから、スタータモータ休止時間が長くなってしまうと、再始動までの時間に違和感が生じる。

そこで本発明は、環境条件やエンジンへの入力負荷状態が相違しても、再始動に伴うギヤ衝突を回避すると共に再始動までの時間に違和感を生じさせないエンジンのスタータ保護方法及びエンジンのスタータ保護装置を提供することを目的とする。

本発明は、スタータモータにより始動するエンジンにおいて、実際のエンジン回転速度を検出する回転速度検出手段を備え、スタータモータを用いてエンジン始動したときにこの回転速度検出手段により検出される実際のエンジン回転速度に基づいて、エンジン回転速度の減速度を算出し、このエンジン回転速度の減速度に基づいてスタータモータの駆動を禁止するか許可するかを判定するように構成する。

また、本発明は、スタータモータにより始動するエンジンにおいて、実際のエンジン回転速度を検出する回転速度検出手段を備え、スタータモータを用いてエンジン始動したときにこの回転速度検出手段により検出される実際のエンジン回転速度に基づいて、エンジン回転速度の減速度を算出し、このエンジン回転速度の減速度に基づいて、エンジン完全停止までの時間またはエンジン停止近傍までの時間を算出し、このエンジン完全停止までの時間内またはエンジン停止近傍までの時間内にあるときスタータモータの駆動を禁止するように構成する。

環境条件やエンジンにかかる負荷状態の違いは、スタータモータを用いてエンジン始動したときのエンジン回転速度の減速度に現れる。本発明によれば、このエンジン始動したときのエンジン回転速度の減速度に基づいてスタータモータの駆動を禁止するか許可するかを判定するので、環境条件やエンジンにかかる負荷状態が相違してもスタータモータの駆動を禁止するか許可するかの判定精度が向上し、これによってピニオンとリングギヤの歯の衝突を確実に回避すると共に、なかなか再始動できないという違和感をも解消できる。

また、本発明によれば、エンジン始動したときのエンジン回転速度の減速度に基づいて、エンジン完全停止までの時間またはエンジン停止近傍までの時間を算出し、このエンジン完全停止までの時間内またはエンジン停止近傍までの時間内にあるときスタータモータの駆動を禁止するので、環境条件やエンジンにかかる負荷状態が相違してもエンジン完全停止までの時間またはエンジン停止近傍までの時間を過不足無く与えることができ、これによってピニオンとリングギヤの歯の衝突を確実に回避すると共に、なかなか再始動できないという違和感をも解消できる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１はエンジンのスタータ保護方法の実施に直接使用するエンジンのスタータ保護装置の概略構成を示している。

図１において、スタータモータ１は、主に回転力を発生するモータと、そのモータにバッテリ１１からの電流をＯＮ、ＯＦＦするマグネチックスイッチ４と、このマグネチックスイッチ４と連動してエンジンのリングギヤ７に噛み合い、モータのトルクを伝えるピニオン機構とからなっている。

いまスタータスイッチ１２を閉じると、バッテリ１１からマグネチックスイッチ４の吸引コイル４ａと保持コイル４ｂに電流が流れ、吸引力が発生する。この吸引力によって、プランジャ４ｃがリターンスプリング４ｄに抗し図で左方向に移動し、この移動によりシフトレバー８を介してピニオン６が図で右方に押し出され、エンジンのフライホイールの外周にはめ込まれたリングギヤ７と噛み合う。

また、吸引力によってプランジャ４ｃが図で左方向に移動すれば、マグネチックスイッチ４の主接点４ｅが閉じるので、バッテリ１１から電流がこの主接点４ｅよりモータのフィールドコイル、アーマチュアコイルを流れ、アーマチュア３（モータ）が回転する。このモータの回転に伴うトルクはピニオン６を介してリングギヤ７に伝達され、エンジンが始動される。

エンジン始動完了後、スタータスイッチ１２を切った瞬間はまだ主接点４ｅが閉じているので、吸引コイル４ａに始動時と反対方向に電流が流れる。このとき、吸引コイル４ａと保持コイル４ｂの磁力線の方向が逆になるが、両コイル４ａ、４ｂの巻数はほぼ同じになっているため磁力線が相殺され、プランジャ４ｃに作用する吸引力が消失する。このため、リータンスプリング４ｄによってプランジャ４ｃが元に位置に戻ろうと図で右方向に移動する。この移動を受けてピニオン６はリングギヤ７から離脱して元の位置に戻ると共に、主接点４ｅが開いてモータの回転が止まる。

クランクシャフトポジションセンサ２２（回転速度検出手段）からのクランクシャフトポジジョンの信号、カムシャフトポジションセンサ２３（回転速度検出手段）からのカムシャフトポジションの信号が、エアフローセンサからの吸入空気流量の信号、アクセルペダルポジションセンサからのアクセル開度の信号などと共に入力されるエンジンコントローラ２１では、エンジンの始動時よりエンジンに与える燃料供給量と点火時期とを最適に制御する。

また、エンジンの駆動力を用いてエアコン用コンプレッサ、パワーステアリング用油圧ポンプなどの補機負荷を駆動するようにしている。ここでは、代表として、エアコン用コンプレッサ３１を図示している。エアコン用コンプレッサ３１のシャフト３１ａと、エンジン１５の回転力をベルト１６を介して伝えるプーリ３２との間に、エンジン１５の回転力を断接する電磁クラッチ３３が介装され、エンジンコントローラ２１では、エアコンスイッチ３５からのＯＮ、ＯＦＦ信号などに応じてこの電磁クラッチ３３の断接（コンプレッサ３１の作動・非作動）を切換える。

さて、特に冷間始動時のようにもともとエンジン回転速度の不安定なエンジンの始動時には、燃料噴射弁に与える燃料噴射量が増量され、その増量された燃料噴射量が各気筒に供給される。

それでもスタータモータを用いてのエンジンの始動に失敗することがあり、直ぐにエンジンを再始動するためとはいえ、リングギヤ７の回転が停止する前にピニオン６を噛み合わせようとしたのでは、歯先同士が衝突してピニオン６やリングギア７の耐久性が損なわれかねない。

そこで、エンジンの始動に失敗したときにはこれらピニオン６、リングギア７の回転が止まるまでの期間をスタータモータ休止時間として設け、このスタータモータ休止時間内ではスタータモータの駆動を禁止することで、ピニオン６やリングギア７の歯の衝突を回避することができる。

しかしながら、リングギヤ７の回転が止まるまでの時間（エンジン停止までの時間）は、環境条件やエンジンへの入力負荷（補機負荷など）の状態によって大きく異なる。例えば、エンジンへの入力負荷がない場合のほうがエンジンへの入力負荷がある場合よりもエンジン停止までの時間が長くなるので、スタータモータ休止時間を一律に一定値で設定する方法により、どんな環境条件にあってもあるいはエンジンへの入力負荷がない場合においてもピニオンとリングギヤの歯の衝突を回避しようとすればスタータモータ休止時間が長引くこととなり、エンジンの再始動までの時間に違和感が生じかねない。

このため、エンジンコントローラ２１では、スタータモータ１を用いてのエンジン始動に失敗したとき、実際のエンジン回転速度Ｎｅに基づいて、エンジン回転速度の減速度Δωを算出し、このエンジン回転速度の減速度Δωに基づいてスタータモータ１の駆動を禁止するか許可するかを判定する。具体的には、実際のエンジン回転速度Ｎｅが低下し所定の自立不能回転速度Ｎｅｍｉｎと一致するタイミングを起点として、この起点におけるエンジン回転速度の減速度Δωに基づいて、エンジン完全停止までの時間またはエンジン停止近傍までの時間をスターモータ休止時間基本値Ｔｓとして算出し、このスターモータ休止時間基本値Ｔｓ内にあるときスタータモータ１の駆動を禁止すると判定し、またスターモータ休止時間基本値Ｔｓを経過したときスタータモータ１の駆動を許可すると判定する。

そして、この判定結果に基づき、スタータモータ１の駆動を禁止すると判定したときには、スタータモータ休止時間基本値Ｔｓを経過するまで、スタータスイッチ１２の信号に関係なくスタータモータ１の駆動を禁止状態に保ち、スタータモータ１の駆動を許可すると判定したときスタータモータ１の駆動禁止状態を解除してスタータモータ１の駆動を許可する。

スタータスイッチ１２の信号に関係なくスタータモータ１の駆動を禁止状態に保つスタータモータ駆動禁止状態保持手段として、図１に示したように、バッテリ１１とスタータスイッチ１２の間に介装される常開のリレー２４と、このリレー２４を開閉するための常閉スイッチ２５とが設けられている。

始動に失敗したことを判定したときにエンジンコントローラ２１が信号を出しスイッチ接点２５ａを閉状態より開状態へと切換える。すると、リレーコイル２４ａに電流が流れず、リレー接点２４ｂが開状態となる。このリレー接点２４ｂの開状態では、ドライバーがスタータスイッチ１２を閉じてもスタータモータ１は駆動されない。

一方、スタータモータ休止時間基本値Ｔｓを経過したとき、エンジンコントローラ２１はスイッチ２５に対して信号を出すのをやめる。すると、スイッチ２５が閉状態へと戻り、バッテリ１１からの電流がリレーコイル２４ａを流れるので、リレー接点２４ｂが閉じる。このリレー接点２４ｂの閉状態では、ドライバーがスタータスイッチ１２を閉じればスタータモータ１が駆動されることになりエンジンの再始動を行わせることができる。

上記スタータモータ休止時間基本値Ｔｓの算出について、さらに図２（Ａ）、図２（Ｂ）を参照して説明すると、図２（Ａ）、図２（Ｂ）はエンジン始動に失敗した後のエンジン回転速度の低下をモデル的に示している。このうち、図２（Ａ）はエンジンに補機負荷（入力負荷）が加わっている場合を、図２（Ｂ）はエンジンに補機負荷が加わっていない場合を表している（各破線を参照）。このため、エンジンに補機負荷が加わっていない図２（Ｂ）のほうがエンジンに補機負荷が加わっている図２（Ａ）よりもエンジン回転速度Ｎｅがゼロまたはスタータモータ駆動許可回転速度Ｎｅｓｔとなるまでの時間が長くなっている。

さて、アイドル回転速度よりも低い回転速度域に自立不能回転速度Ｎｅｍｉｎを設定すると、エンジン回転速度Ｎｅが低下してこの自立不能回転速度Ｎｅｍｉｎに一致したタイミングを起点として、この起点におけるエンジン回転速度の減速度（直線の傾き）Δωが図２（Ａ）と図２（Ｂ）で相違する。つまり、エンジンに補機負荷が加わっている図２（Ａ）のほうが、エンジンに補機負荷が加わっていない図２（Ｂ）よりも減速度Δωが負の値で大きくなっており、環境条件やエンジンへの入力負荷の状態の相違が減速度Δωに現れている。

なお、図２（Ａ）と図２（Ｂ）とでは環境条件は同じであるが、例えばエンジンに補機負荷が加わっている状態でも、夏場と冬場とでは、始動に失敗した後のエンジン回転速度の減速度Δωが相違するので、環境条件の相違も減速度Δωに現れる。

上記の自立不能回転速度Ｎｅｍｉｎは、エンジン回転速度Ｎｅがこれ以上低下するとエンジンが自立回転へと復帰できなくなる回転速度の上限値のことで、一定値である。自立不能回転速度Ｎｅｍｉｎはエンジン機種により相違するので、自立不能回転速度Ｎｅｍｉｎはエンジン毎に適合して定める。

そして、上記の起点より、その減速度Δωのままエンジン回転速度Ｎｅが低下すると仮定すると、起点よりエンジン回転速度Ｎｅがゼロまたはスタータモータ駆動許可回転速度Ｎｅｓｔとなるまでの時間をスタータモータ休止時間基本値（スタータモータを休止すべき時間の基本値）Ｔｓとして設定してやればよく、スタータモータ休止時間基本値Ｔｓは、起点におけるエンジン回転速度の減速度Δωを用いて次式により算出することができる。

Ｔｓ＝（Ｎｅｍｉ−０）／Δω …（補１−１）
Ｔｓ＝（Ｎｅｍｉ−Ｎｅｓｔ）／Δω …（補１−２）
従って、このスタータモータ休止時間基本値Ｔｓ内でスタータモータ１の駆動を禁止し、このスタータモータ休止時間基本値Ｔｓの経過後にスタータモータ１の駆動を許可することによって、ピニオン６、リングギヤ７の歯先の衝突を回避すると共に、再始動までの時間に違和感を生じさせることをも回避できる。

ただし、起点を過ぎて回転低下している途中にエンジン入力負荷の変動が生じることがあり、このときには上記（補１−１）式、（補１−２）式の算出では誤差が生じる。

例えば、図２（Ａ）の第２段目にエンジン入力負荷要求の変動が起点の前のｔ１のタイミングで生じた場合を、図２（Ａ）の第３段目にはエンジン入力負荷要求の変動が起点の後のｔ３のタイミングで生じた場合をそれぞれ示している。同様にして、図２（Ｂ）の第２段目にエンジン入力負荷要求の変動が起点の前のｔ１１のタイミングで生じた場合を、図２（Ｂ）の第３段目にはエンジン入力負荷要求の変動が起点の後のｔ１３のタイミングで生じた場合を示している。

ここでは、エンジン入力負荷の実際の変動と、エンジン入力負荷要求の変動とを区別している。つまり、エンジン入力負荷要求の変動があったタイミングより所定の応答遅れ時間の後にエンジン入力負荷の実際の変動が生じる。例えば、図２（Ａ）の第２段目においてはエンジン入力負荷要求の変動がｔ１のタイミングで生じた後、所定の応答遅れ時間Ｔ０の後のｔ４のタイミングでエンジン入力負荷の実際の変動が、また図２（Ａ）の第３段目においてはエンジン入力負荷要求の変動がｔ３のタイミングで生じた後、所定の応答遅れ時間Ｔ０’の後のｔ４のタイミングでエンジン入力負荷の実際の変動が生じるものとしている。同様にして、図２（Ｂ）の第２段目においてはエンジン入力負荷要求の変動がｔ１１のタイミングで生じた後、所定の応答遅れ時間Ｔ０の後のｔ１４のタイミングでエンジン入力負荷の実際の変動が、また図２（Ｂ）の第３段目においてはエンジン入力負荷要求の変動がｔ１３のタイミングで生じた後、所定の応答遅れ時間Ｔ０’の後のｔ１４のタイミングでエンジン入力負荷の実際の変動が生じるものとしている。

この場合に、図２（Ａ）の第２段目と図２（Ａ）の第３段目とでエンジン入力負荷の実際の変動のタイミングを一致させ、また、図２（Ｂ）の第２段目と図２（Ｂ）の第３段目とでエンジン入力負荷の実際の変動のタイミングを一致させているが、これは便宜上の理由からで、本来一致するものでない。

ここで、エンジン入力負荷とはエアコン用コンプレッサ、パワーステアリング用油圧ポンプ、電気負荷などのエンジンに加わる補機負荷のことである。ここでは、エンジン入力負荷を広くとらえ、変速機がエンジンに加わることもエンジン入力負荷に含まれる。

エンジン入力負荷の要求変動とは、今まで加わっていなかった補機負荷や変速機負荷がエンジンに加わることを要求することまたはエンジンにそれまで加わっていた補機負荷や変速機負荷が加わらなくなることを要求することである。このうち、今まで加わっていなかった補機負荷や変速機負荷がエンジンに加わることを要求することを負荷投入側要求、エンジンにそれまで加わっていた補機負荷や変速機負荷が加わらなくなることを要求することを負荷抜け側要求という。

また、エンジン入力負荷要求変動を検出するとは、例えば補機負荷がエアコン用コンプレッサの場合で説明すると、エアコンスイッチ１２が開状態より閉状態への切換を検出することをいい、このスイッチ１２切換を受けて電磁クラッチ３３が接続されコンプレッサ負荷が実際にエンジンに加わることを検出することをいうのではない。同様に、エアコンスイッチ１２が閉状態より開状態への切換を検出することをいい、このスイッチ１２切換を受けて電磁クラッチ３３が遮断されコンプレッサ負荷が実際にエンジンに加わらなくなることを検出することをいうのではない。

さらに、エンジン入力負荷要求変動は、これが検出されるタイミングが起点より時間的に前にある場合をＳｌｏｗ、これが検出されるタイミングが起点より時間的に後にある場合をＦａｓｔとして区別している。

さて、図２（Ａ）の第２段目、第３段目に示したように、エンジン入力負荷の実際の変動、例えばコンプレッサ負荷の作動状態より非作動状態の切換がｔ４のタイミングで生じると、エンジン回転速度の減速度は、それまでΔωであったものがｔ４のタイミングよりΔω’へと緩やかになり、エンジン回転速度Ｎｅがゼロまたはスタータモータ駆動許可回転速度Ｎｅｓｔに達するタイミングがｔ５よりｔ６へと延びるのであるから（最上段の実線参照）、このときには、ｔ５よりｔ６まで延びた時間を第１時間補正量ＴＨＯＳ１とし、この第１時間補正量ＴＨＯＳ１を上記（補１−１）式、（補１−２）式のスタータモータ休止時間基本値Ｔｓに加算した値を改めてスタータモータ休止時間Ｔｄとして、つまり次式によりスターモータ休止時間Ｔｄを算出してやればよい。

Ｔｄ＝Ｔｓ＋ＴＨＯＳ１ …（補２）
ここで、第１時間補正量ＴＨＯＳ１は次式により算出することができる。

ＴＨＯＳ１＝（ｔ２〜ｔ４の時間）＋（ｔ４〜ｔ６の時間）
−（ｔ２〜ｔ５の時）
＝ｔ０＋（Ｎｅｍｉｎ−Δω×ｔ０）／Δω’
−（Ｎｅｍｉｎ−Ｎｅｓｔ）／Δω
＝ｔ０＋（Ｎｅｍｉｎ−Δω×ｔ０）／Δω’−Ｔｓ
…（補３）
（補３）式の時間ｔ０は図示のように起点（ｔ２）よりエンジン入力負荷要求の変動が生じたタイミング（ｔ４）までの時間である。具体的には、図２（Ａ）の第２段目においては所定の応答遅れ時間Ｔ０から時間Ｔ１を差し引いた次式に示す値、また図２（Ａ）の第３段目においては所定の応答遅れ時間Ｔ０’に時間Ｔ１’を加算した次式に示す値である。

ｔ０＝Ｔ０−Ｔ１ …（補４）
ｔ０＝Ｔ０’＋Ｔ１’ …（補５）
一方、図２（Ｂ）の第２段目、第３段目に示したように、エンジン入力負荷の実際の変動、例えばコンプレッサ負荷の非作動状態より作動状態の切換がｔ１４のタイミングで生じると、エンジン回転速度の減速度は、それまでΔωであったものがｔ１４のタイミングよりΔω’へと急激になり、エンジン回転速度Ｎｅがゼロまたはスタータモータ駆動許可回転速度Ｎｅｓｔに達するタイミングがｔ１６よりｔ１５へと短縮されるのであるから（最上段の実線参照）、このときには、ｔ１６よりｔ１５まで短縮された時間を第２時間補正量ＴＨＯＳ２とし、上記（補１−１）式、（補１−２）のスタータモータ休止時間基本値Ｔｓからこの第２時間補正量ＴＨＯＳ２を減算した値を改めてスタータモータ休止時間Ｔｄとして、つまり次式によりスターモータ休止時間Ｔｄを算出してやればよい。

Ｔｄ＝Ｔｓ−ＴＨＯＳ２ …（補６）
ここで、第２時間補正量ＴＨＯＳ２は次式により算出することができる。

ＴＨＯＳ２＝（ｔ１２〜ｔ１６の時間）−（ｔ１２〜ｔ１４の時間）
−（ｔ１４〜ｔ１５の時）
＝（Ｎｅｍｉｎ−Ｎｅｓｔ）／Δω−ｔ０
−（Ｎｅｍｉｎ−Δω×ｔ０）／Δω’
＝Ｔｓ−ｔ０−（Ｎｅｍｉｎ−Δω×ｔ０）／Δω’
…（補７）
（補７）式の時間ｔ０は図示のように起点（ｔ１２）よりエンジン入力負荷要求の変動が生じたタイミング（ｔ１４）までの時間である。具体的には、図２（Ｂ）の第２段目において所定の応答遅れ時間Ｔ０から時間Ｔ１を差し引いた次式に示す値、また図２（Ｂ）の第３段目において所定の応答遅れ時間Ｔ０’に時間Ｔ１’を加算した次式に示す値である。

ｔ０＝Ｔ０−Ｔ１ …（補８）
ｔ０＝Ｔ０’＋Ｔ１’ …（補９）
上記（補１−１）式、（補１−２）式〜（補９）式をまとめると、自立不能回転速度Ｎｅｍｉｎ、スタータモータ駆動許可回転速度Ｎｅｓｔ、エンジン入力負荷変動後の減速度Δω’、所定の応答遅れ時間Ｔ０及びＴ０’は適合値（簡単には一定値）であるので、変数は起点における減速度Δωと２つの時間Ｔ１、Ｔ１’との３つだけである。ここで、起点における減速度Δωはエンジン回転速度Ｎｅから求めることができるので、残るは２つの時間Ｔ１、Ｔ１’だけであり、これら２つの時間Ｔ１、Ｔ１’は第１、第２タイマによりそれぞれ計測させればよい。

このように、エンジン入力負荷要求の変動を検出した際には、スタータモータ休止時間基本値Ｔｓに対して入力負荷変動の要因に応じた補正を行う。

ここで、入力負荷変動の要因とはエンジンに補機負荷や変速機負荷が加わっている状態より補機負荷や変速機負荷が加わらない状態への切換またはエンジンに補機負荷や変速機負荷が加わっていない状態より補機負荷や変速機負荷が加わる状態への切換のことである。

これにより、エアコン用コンプレッサ、パワーステアリング用油圧ポンプ、電気負荷、変速機などによる入力負荷変動の影響をスタータモータ休止時間に反映させることができ、スタータモータ１の駆動を禁止するか許可するかの判定を精度良く行うことができる。

なお、上記２つの減速度Δω、Δω’は、通常は負の値であるが、減速度Δω、Δω’を負の値のまま扱うと、（補１−１）式、（補１−２）式により求まるスタータモータ休止時間基本値Ｔｓ、（補３）式右辺第２項及び（補７）式右辺第３項の（Ｎｅｍｉｎ−Δω×ｔ０）／Δω’が負の値となって扱いにくいので、減速度Δω、Δω’は値としては絶対値で扱う。

エンジンコントローラ２１で実行されるこの制御内容を図３（図（Ａ）及び図３（Ｂ）からなる）のフローチャートに基づいて詳述する。

図３（Ａ）、図３（Ｂ）はスタータモータ駆動許可フラグを設定するためのものである。このフローは一定時間毎に実行するものではなく、制御の流れを時間を追って示すものである。

ただし、このフローでは、スタータモータを用いての始動失敗によってエンジン回転速度がゼロに達する（エンジンの完全停止）かまたはスタータモータ駆動許可回転速度Ｎｅｓｔに達する（エンジン停止近傍）までに次のいずれか１つしか起こらない場合を対象としている。言い換えると、次の２つ以上が同時に起こる場合は考えない。
〈１〉エンジン回転速度Ｎｅが低下して自立不能回転速度Ｎｅｍｉｎと一致する前（起点 より時間的に前）にエンジン入力負荷要求の変動が検出され、その変動が負荷抜け 側要求である。
〈２〉エンジン回転速度Ｎｅが低下して自立不能回転速度Ｎｅｍｉｎと一致する前（起点 より時間的に前）にエンジン入力負荷要求の変動が検出され、その変動が負荷投入 側要求である。
〈３〉エンジン回転速度Ｎｅが自立不能回転速度Ｎｅｍｉｎよりも低下した後（起点より 時間的に後）にエンジン入力負荷要求の変動が検出され、その変動が負荷抜け側要 求である。
〈４〉エンジン回転速度Ｎｅが自立不能回転速度Ｎｅｍｉｎよりも低下した後（起点より 時間的に後）にエンジン入力負荷要求の変動が検出され、その変動が負荷投入側要 求である。

ステップ１ではエンジン回転速度Ｎｅが低下しているか否かをみる。エンジン回転速度Ｎｅはクランクシャフトポジションセンサ２２からのクランクシャフトポジジョンの信号と、カムシャフトポジションセンサ２３からのカムシャフトポジションの信号とに基づいて算出されている。エンジン回転速度Ｎｅが低下していればステップ２に進み、エンジン回転速度の減速度Δωを次式により算出する。

Δω＝｜ΔＮｅ／ΔＴｅ｜ …（１）
ここで、（１）式右辺の分子は今回のエンジン回転速度から前回のエンジン回転速度を差し引いた値、つまり演算周期当たりのエンジン回転速度の変化量、（１）式右辺の分母は制御演算である。この場合に、減速度Δωは正の値で扱いたいので、（１）式では絶対値を採っている。

ステップ３では、エンジン回転速度Ｎｅがエンジンの自立不能回転速度Ｎｅｍｉｎに一致したタイミングを起点として、減速度Δω一定のままエンジン回転速度Ｎｅがゼロまたはスタータモータ駆動許可回転速度Ｎｅｓｔに達するまでの時間を、スタータモータ休止時間基本値Ｔｓとして、つまりエンジン回転速度の減速度Δωを用いて、次式によりスタータモータ休止時間基本値Ｔｓを算出する。

Ｔｓ＝（Ｎｅｍｉｎ−０）／Δω …（２−１）
Ｔｓ＝（Ｎｅｍｉｎ−Ｎｅｓｔ）／Δω …（２−２）
（２−１）式は、エンジン完全停止までの時間を、また（２−２）式はエンジン停止近傍までの時間を算出するものである。なお、フローには（２−２）式のみを記載している。

上記のスタータモータ駆動許可回転速度Ｎｅｓｔは、スタータモータ１の再駆動を許可する回転速度のことで、正の一定値である。スタータモータ駆動許可回転速度Ｎｅｓｔはスタータモータ１やリングギヤ７の各仕様により変化する値であり、例えばリングギヤ７の強度が十分あれば、エンジンが完全に停止する前であってもスターターモータ１を再駆動することができる。

ステップ４では、エンジン入力負荷要求の変動Ｓｌｏｗがあるか否かをみる。以下では、簡単のため、変速機はエンジンに接続されておらず、かつ補機負荷がエアコン用コンプレッサのみである場合で説明する。

エンジン入力負荷要求変動Ｓｌｏｗがない、つまりエアコン用コンプレッサ３１の作動状態より非作動状態への切換要求あるいはエアコン用コンプレッサ３１の非作動状態より作動状態への切換要求を検出しないときにはステップ５に進み、エンジン回転速度Ｎｅと自立不能回転速度Ｎｅｍｉｎを比較する。エンジン回転速度Ｎｅが自立不能回転速度Ｎｅｍｉｎを超えているときにはステップ２に戻ってステップ２、３、４、５の操作を繰り返す。

エンジン入力負荷要求変動Ｓｌｏｗを検出しないまま、やがてエンジン回転速度Ｎｅが自立不能回転速度Ｎｅｍｉｎ以下となったタイミングでステップ５よりステップ６、７、８に進む。

まずステップ６では第２タイマを起動する（第２タイマ値Ｔ１’＝０）。第２タイマ値Ｔ１’はエンジン回転速度Ｎｅが自立不能回転速度Ｎｅｍｉｎに一致したタイミングからの経過時間を計測するためのものである。

ステップ７では、ステップ３において算出されているスタータモータ休止時間基本値Ｔｓをそのままスタータモータ休止時間Ｔｄに移す。ここでのスタータモータ休止時間基本値Ｔｓに用いられれる減速度Δωは、エンジン回転速度Ｎｅがエンジンの自立不能回転速度Ｎｅｍｉｎに一致したタイミング（起点）での値である。

ここでのスタータモータ休止時間基本値Ｔｓは、前述のように図２（Ａ）においてｔ２よりｔ５までの時間、図２（Ｂ）においてｔ１２よりｔ１６までの時間である。

ステップ８ではスタータモータ１の駆動を禁止するためスタータモータ駆動許可フラグ＃ＳＴＭＳＴＯＫ＝０とする。これは、エンジン回転速度Ｎｅが自立不能回転速度Ｎｅｍｉｎ以下に低下したときにはエンジンは停止するしかなく、従ってエンジン回転速度Ｎｅがゼロまたはスタータモータ駆動許可回転速度Ｎｅｓｔに達するまでの時間内におけるスタータモータの駆動を禁止するものである。

一方、ステップ４でエンジン入力負荷要求変動Ｓｌｏｗを検出した、つまりエアコン用コンプレッサ３１の作動状態より非作動状態への切換要求あるいはエアコン用コンプレッサ３１の非作動状態より作動状態への切換要求を検出したときにはステップ９で第１タイマを起動する（第１タイマ値Ｔ１＝０）。第１タイマ値Ｔ１はエンジン入力負荷要求変動Ｓｌｏｗを検出してからの経過時間を計測するためのものである。

ステップ１０ではエンジン入力負荷要求変動Ｓｌｏｗが負荷抜け側要求であるのか、それとも負荷投入側要求であるのかをみる。ここで、負荷抜け側要求である場合とはエアコン用コンプレッサ３１の作動状態より非作動状態への切換要求時である。一方、負荷投入側要求である場合とはエアコン用コンプレッサ３１の非作動状態より作動状態への切換要求時である。エンジン入力負荷要求変動Ｓｌｏｗが負荷抜け側要求であるのか、それとも負荷投入側要求であるのかは、エンジン１５とコンプレッサ３１とを断接する電磁クラッチ３３への信号状態をみていればよい。

エンジン入力負荷要求変動Ｓｌｏｗが負荷抜け側要求である場合（エアコン用コンプレッサ３１の作動状態より非作動状態への切換要求時）にはステップ１１に進みエンジン回転速度Ｎｅと自立不能回転速度Ｎｅｍｉｎを比較する。エンジン回転速度Ｎｅが自立不能回転速度Ｎｅｍｉｎを超えているときにはそのまま待機する。

エンジン回転速度Ｎｅが自立不能回転速度Ｎｅｍｉｎ以下になったタイミングでステップ１２〜１４に進みスタータモータ休止時間基本値Ｔｓに対して入力負荷変動の要因に応じた補正を行う。

まず、ステップ１２では、エンジン入力負荷要求変動を検出してから実際にエンジン入力負荷の変動が生じるまでの所定の応答遅れ時間Ｔ０より、エンジン回転速度Ｎｅが自立不能回転速度Ｎｅｍｉｎと一致したタイミングにおける上記の第１タイマ値Ｔ１を差し引くことによって、つまりエンジン回転速度Ｎｅが自立不能回転速度Ｎｅｍｉｎに一致したタイミングを起点として、実際に負荷変動が生じるタイミングまでの時間ｔ０を次式により算出する。

ｔ０＝Ｔ０−Ｔ１ …（３）
図２（Ａ）において、（３）式右辺第１項の所定の応答遅れ時間Ｔ０はｔ１よりｔ４までの時間、（３）式右辺第２項の第１タイマ値Ｔ１はｔ１よりｔ２までの時間である。よって、（３）式によりｔ２よりｔ４までの時間であるｔ０を求めている。

上記の応答遅れ時間Ｔ０は入力負荷変動の要因、つまりエアコン用コンプレッサ３１の作動状態より非作動状態への切換にて決まる一定値である。同じエンジンでも補機負荷の種類が違えばあるいは同じエンジンでも変速機の仕様が違えば、応答遅れ時間Ｔ０も異なってくる。

ステップ１３ではこの負荷変動が生じるまでの時間ｔ０と、ステップ２で求めている減速度Δωと、ステップ３で求めているスタータモータ休止時間基本値Ｔｓとを用いて、エンジン回転速度Ｎｅが自立不能回転速度Ｎｅｍｉｎと一致したタイミングにおけるΔωの減速度のままエンジン回転速度Ｎｅが低下してゼロまたはスタータモータ駆動許可回転速度Ｎｅｓｔに達するタイミング（図２（Ａ）のｔ５）より、エンジン入力負荷要求変動Ｓｌｏｗを検出しかつその変動が負荷抜け側要求であるときに実際にエンジン回転速度がゼロまたはスタータモータ駆動許可回転速度Ｎｅｓｔに達するタイミング、つまりエアコン用コンプレッサ３１の作動状態より非作動状態への切換要求を検出した後に実際にエンジン回転速度が低下してゼロまたはスタータモータ駆動許可回転速度Ｎｅｓｔに達するタイミング（図２（Ａ）のｔ６）までの時間を第１時間補正量ＴＨＯＳ１として次式により算出する。

ＴＨＯＳ１＝ｔ０＋（Ｎｅｍｉｎ−Δω×ｔ０）／Δω’−Ｔｓ
…（４）
ただし、Δω’：減速度、
（４）式の減速度Δω’はエアコン用コンプレッサ３１の作動状態より非作動状態への切換後のエンジン回転速度Ｎｅの傾き（図２（Ａ）においてｔ４からｔ６までのＮｅの傾き）を定める値である。この減速度Δω’はエンジン及びエアコン用コンプレッサ３１の仕様によって決まる一定値である。（４）式の算出に際してはΔω’の絶対値を用いる。

図２（Ａ）において、（４）式右辺第２項の（Ｎｅｍｉｎ−Δω×ｔ０）／Δω’はｔ４よりｔ６までの時間、（４）式右辺第３項のスタータモータ休止時間基本値Ｔｓはｔ２よりｔ５までの時間である。よって、（４）式によりｔ５よりｔ６までの時間である第１時間補正量ＴＨＯＳ１を求めている。

ステップ１４ではこの第１時間補正量ＴＨＯＳ１をスタータモータ休止時間基本値Ｔｓに加算した値をスタータモータ休止時間Ｔｄとして算出した後、ステップ８の操作を実行する。

スタータモータ休止時間基本値Ｔｓに第１時間補正量ＴＨＯＳ１を加算するのは、次の理由からである。すなわち、エンジン回転速度Ｎｅの低下途中でエアコン用コンプレッサ３１の作動状態より非作動状態への切換がなければエンジン回転速度Ｎｅが自立不能回転速度Ｎｅｍｉｎと一致するタイミングを起点として、スタータモータ休止時間基本値Ｔｓが経過したときエンジン回転速度Ｎｅがゼロまたはスタータモータ駆動許可回転速度Ｎｅｓｔに達するはずである（図２（Ａ）の最上段の破線参照）。ところが、エンジン回転速度Ｎｅの低下途中でエアコン用コンプレッサ３１の作動状態より非作動状態への切換があったときには、そのぶんエンジン回転速度Ｎｅがゼロまたはスタータモータ駆動許可回転速度Ｎｅｓｔに達するまでの時間が長引くので（図２（Ａ）の最上段の実線参照）、その長引いた時間を第１時間補正量ＴＨＯＳ１として算出し、その第１時間補正量ＴＨＯＳ１をスタータモータ休止時間基本値Ｔｓに加算して、エンジン回転速度Ｎｅの低下途中でエアコン用コンプレッサ３１の作動状態より非作動状態への切換があったときのスタータモータ休止時間Ｔｄを求めるようにしたものである。

一方、ステップ１０で負荷投入側要求である場合（エアコン用コンプレッサ３１の非作動状態より作動状態への切換要求時）にはステップ１５に進みエンジン回転速度Ｎｅと自立不能回転速度Ｎｅｍｉｎを比較する。エンジン回転速度Ｎｅが自立不能回転速度Ｎｅｍｉｎを超えているときにはそのまま待機する。

エンジン回転速度Ｎｅが自立不能回転速度Ｎｅｍｉｎ以下になったタイミングでステップ１６〜１８に進みスタータモータ休止時間基本値Ｔｓに対して入力負荷変動の要因に応じた補正を行う。

まず、ステップ１６ではステップ１２と同様にして、エンジン入力負荷要求変動を検出してから実際にエンジン入力負荷変動が生じるまでの所定の応答遅れ時間Ｔ０より、エンジン回転速度Ｎｅが自立不能回転速度Ｎｅｍｉｎに一致したタイミングにおける上記の第１タイマ値Ｔ１を差し引くことによって、つまりエンジン回転速度Ｎｅが自立不能回転速度Ｎｅｍｉｎに一致したタイミングを起点として、実際に負荷変動が生じるタイミングまでの時間ｔ０を次式により算出する。

ｔ０＝Ｔ０−Ｔ１ …（５）
図２（Ｂ）において、（５）式右辺第１項の応答遅れ時間Ｔ０はｔ１１よりｔ１４までの時間、（５）式右辺第２項の第１タイマ値Ｔ１はｔ１１よりｔ１２までの時間である。よって、（５）式によりｔ１２よりｔ１４までの時間であるｔ０を求めている。

上記の応答遅れ時間Ｔ０は入力負荷変動の要因、つまりエアコン用コンプレッサ３１の非作動状態より作動状態への切換にて決まる一定値である。同じエンジンでも補機負荷の種類が違えばあるいは同じエンジンでも変速機の仕様が違えば、応答遅れ時間Ｔ０も異なってくる。

ステップ１７ではこの負荷変動が生じるまでの時間ｔ０と、ステップ２で求めている減速度Δωと、ステップ３で求めているスタータモータ休止時間基本値Ｔｓとを用いて、エンジン入力負荷要求変動Ｓｌｏｗを検出しかつその変動が負荷投入側要求であるときに実際にエンジン回転速度がゼロになるタイミング、つまりエアコン用コンプレッサ３１の非作動状態より作動状態への切換要求を検出した後に実際にエンジン回転速度Ｎｅが低下してゼロまたはスタータモータ駆動許可回転速度Ｎｅｓｔに達するタイミング（図２（Ｂ）のｔ１５）より、エンジン回転速度Ｎｅが自立不能回転速度Ｎｅｍｉｎと一致したタイミングにおけるΔωの減速度のままエンジン回転速度Ｎｅが低下してゼロまたはスタータモータ駆動許可回転速度Ｎｅｓｔに達するタイミング（図２（Ｂ）のｔ１６）までの時間を第２時間補正量ＴＨＯＳ２として次式により算出する。

ＴＨＯＳ２＝Ｔｓ−ｔ０−（Ｎｅｍｉｎ−Δω×ｔ０）／Δω’
…（６）
ただし、Δω’：減速度、
（６）式の減速度Δω’はエアコン用コンプレッサ３１の非作動状態より作動状態への切換後のエンジン回転速度の傾き（図２（Ｂ）においてｔ１４からｔ１５までのＮｅの傾き）を定める値である。この減速度Δω’はエンジン及びエアコン用コンプレッサ３１の仕様によって決まる一定値である。（６）式の算出に際してはΔω’の絶対値を用いる。

図２（Ｂ）において、（６）式右辺第１項のスタータモータ休止時間基本値Ｔｓはｔ１２よりｔ１６までの時間、（６）式右辺第２項のｔ０はｔ１２よりｔ１４までの時間、（６）式右辺第３項の（Ｎｅｍｉｎ−Δω×ｔ０）／Δω’はｔ１４よりｔ１５までの時間である。よって、（６）式によりｔ１５よりｔ１６までの時間である第２時間補正量ＴＨＯＳ２を求めている。

ステップ１８ではスタータモータ休止時間基本値Ｔｓからこの第２時間補正量ＴＨＯＳ２を減算した値をスタータモータ休止時間Ｔｄとして算出した後、ステップ８の操作を実行する。

スタータモータ休止時間基本値Ｔｓから第２時間補正量ＴＨＯＳ２を減算するのは、次の理由からである。すなわち、エンジン回転速度Ｎｅの低下途中でエアコン用コンプレッサ３１の非作動状態より作動状態への切換がなければエンジン回転速度Ｎｅが自立不能回転速度Ｎｅｍｉｎと一致するタイミングを起点としてスタータモータ休止時間基本値Ｔｓが経過したときエンジン回転速度Ｎｅがゼロまたはスタータモータ駆動許可回転速度Ｎｅｓｔに達するはずである（図２（Ｂ）の最上段の破線参照）。ところが、エンジン回転速度Ｎｅの低下途中でエアコン用コンプレッサ３１の非作動状態より作動状態への切換があったときには、そのぶんエンジン回転速度Ｎｅがゼロまたはスタータモータ駆動許可回転速度Ｎｅｓｔに達するまでの時間が短縮されるので（図２（Ｂ）の最上段の実線参照）、その短縮された時間を第２時間補正量ＴＨＯＳ２として算出し、スタータモータ休止時間基本値Ｔｓからその第２時間補正量ＴＨＯＳ２を減算して、エンジン回転速度Ｎｅの低下途中でエアコン用コンプレッサ３１の非作動状態より作動状態への切換があったときのスタータモータ休止時間Ｔｄを求めるようにしたものである。

図３（Ｂ）に進みステップ１９では第３タイマに、ステップ７、１４、１８のいずれかで得ているスタータモータ休止時間Ｔｄを設定した後、次回にはその第３タイマ値（Ｔｄ）を次式により演算周期だけダウンカウントする。

Ｔｄ＝Ｔｄ（前回）−演算周期 …（７）
ただし、Ｔｄ（前回）：Ｔｄの前回値、
ステップ２０では、エンジン入力負荷要求変動Ｆａｓｔがあるか否かをみる。ここでは、エンジン入力負荷要求変動Ｆａｓｔがない、つまりエンジン回転速度Ｎｅが自立不能回転速度Ｎｅｍｉｎと一致したタイミングよりエンジン回転速度Ｎｅがゼロまたはスタータモータ駆動許可回転速度Ｎｅｓｔに達するタイミングまでエアコン用コンプレッサ３１の作動状態より非作動状態への切換要求あるいはエアコン用コンプレッサ３１の非作動状態より作動状態への切換要求を検出しないときを先に説明すると、このときにはそのままステップ２１へと進む。前述のように、図３（Ａ）においてステップ４よりステップ９以降へと進んで入力負荷変動の要因に応じた補正を行った場合には必ず、ステップ２０よりそのままステップ２１へと進むことになる。

ステップ２１ではエンジン回転速度Ｎｅと自立不能回転速度Ｎｅｍｉｎを比較する。Ｎｅ＞Ｎｅｍｉｎである場合には、エンジン回転速度Ｎｅが自立不能回転速度Ｎｅｍｉｎを下回った後に何らかの理由でエンジン回転速度Ｎｅが自立不能回転速度Ｎｅｍｉｎを上回った（異常時）と判断し、図３（Ａ）のステップ２へと戻り、ステップ２からの操作を再び実行する。これはフェールセイフのための処理である。

Ｎｅ≦Ｎｅｍｉｎである場合には、ステップ２１よりステップ２２に進み、第３タイマ値（Ｔｄ）とゼロを比較する。第３タイマ値（Ｔｄ）がゼロまたは負の値でない場合には、ステップ１９に戻って第３タイマ値（Ｔｄ）を演算周期の分だけダウンカウントし、ステップ２０、２１、２２の操作を実行する。

これにより、エンジン回転速度Ｎｅが自立不能回転速度Ｎｅｍｉｎと一致したタイミングよりエンジン回転速度Ｎｅがゼロまたはスタータモータ駆動許可回転速度Ｎｅｓｔに達するタイミングまでエアコン用コンプレッサ３１の作動状態より非作動状態への切換要求あるいはエアコン用コンプレッサ３１の非作動状態より作動状態への切換要求を検出しないときにはステップ１９での第３タイマ値（Ｔｄ）のダウンカウントが繰り返されるのであり、このダウンカウントの繰り返しにより、やがて第３タイマ値（Ｔｄ）がゼロまたは負の値になるとステップ２２よりステップ２３に進んでスタータモータ駆動許可フラグ＃ＳＴＭＳＴＯＫ＝１として本フローを終了する。

さて、ステップ２０でエンジン入力負荷要求変動Ｆａｓｔを検出した、つまりエンジン回転速度Ｎｅが自立不能回転速度Ｎｅｍｉｎと一致したタイミングよりエンジン回転速度Ｎｅがゼロまたはスタータモータ駆動許可回転速度Ｎｅｓｔに達するタイミングまでの途中で、エアコン用コンプレッサ３１の作動状態より非作動状態への切換要求あるいはエアコン用コンプレッサ３１の非作動状態より作動状態への切換要求を検出したときにはステップ２４に進み、エンジン入力負荷要求変動Ｆａｓｔが負荷抜け側要求であるのか、それとも負荷投入側要求であるのかをみる。エンジン入力負荷要求変動Ｆａｓｔが負荷抜け側要求である場合（エアコン用コンプレッサ３１の作動状態より非作動状態への切換要求時）にはステップ２５〜２７に進みスタータモータ休止時間基本値Ｔｓに対して入力負荷変動の要因に応じた補正を行う。

まず、ステップ２５では、エンジン入力負荷要求変動を検出してから実際にエンジン入力負荷変動が生じるまでの所定の応答遅れ時間Ｔ０’に、エンジン入力負荷要求変動Ｆａｓｔを検出したタイミングにおける上記の第１タイマ値Ｔ１’を加算することによって、つまりエンジン回転速度Ｎｅが自立不能回転速度Ｎｅｍｉｎに一致したタイミングを起点として、実際に負荷変動が生じるタイミングまでの時間ｔ０を次式により算出する。

ｔ０＝Ｔ０’＋Ｔ１’ …（８）
図２（Ａ）において、（８）式右辺第１項のＴ０’はｔ３よりｔ４までの時間、（８）式右辺第２項のＴ１’はｔ２よりｔ３までの時間である。よって、（８）式によりｔ２よりｔ４までの時間であるｔ０を求めている。

上記の応答遅れ時間Ｔ０’は入力負荷変動の要因、つまりエアコン用コンプレッサ３１の作動状態より非作動状態への切換にて決まる一定値である。同じエンジンでも補機負荷の種類が違えばあるいは同じエンジンでも変速機の仕様が違えば、応答遅れ時間Ｔ０も異なってくる。

ステップ２６ではこの負荷変動が生じるまでの時間ｔ０と、ステップ２で求めている減速度Δωと、ステップ３で求めているスタータモータ休止時間基本値Ｔｓとを用いて、エンジン回転速度Ｎｅが自立不能回転速度Ｎｅｍｉｎと一致したタイミングにおけるΔωの減速度のままエンジン回転速度Ｎｅが低下してゼロまたはスタータモータ駆動許可回転速度Ｎｅｓｔに達するタイミング（図２（Ａ）のｔ５）より、エンジン入力負荷要求変動Ｆａｓｔを検出しかつその変動が負荷抜け側要求であるときに実際にエンジン回転速度がゼロまたはスタータモータ駆動許可回転速度Ｎｅｓｔに達するタイミング、つまりエアコン用コンプレッサ３１の作動状態より非作動状態への切換要求を検出した後に実際にエンジン回転速度が低下してゼロまたはスタータモータ駆動許可回転速度Ｎｅｓｔに達するタイミング（図２（Ａ）のｔ６）までの時間を第１時間補正量ＴＨＯＳ１として次式により算出する。

ＴＨＯＳ１＝ｔ０＋（Ｎｅｍｉｎ−Δω×ｔ０）／Δω’−Ｔｓ
…（９）
ただし、Δω’：減速度、
（９）式は上記の（４）式と同じである。すなわち、（９）式の減速度Δω’はエアコン用コンプレッサ３１の作動状態より非作動状態への切換後のエンジン回転速度Ｎｅの傾き（図２（Ａ）においてｔ４からｔ６までのＮｅの傾き）を定める値である。この減速度Δω’はエンジン及びエアコン用コンプレッサ３１の仕様によって決まる一定値である。（９）式の算出に際してΔω’の絶対値を用いる。

図２（Ａ）においては、（９）式右辺第２項の（Ｎｅｍｉｎ−Δω×ｔ０）／Δω’はｔ４よりｔ６までの時間、（９）式右辺第３項のスタータモータ休止時間基本値Ｔｓはｔ２よりｔ５までの時間である。よって、（９）式によりｔ５よりｔ６までの時間である第１時間補正量ＴＨＯＳ１を求めている。

ステップ２７では図３（Ａ）のステップ１４と同じに、この第１時間補正量ＴＨＯＳ１をスタータモータ休止時間基本値Ｔｓに加算した値をスタータモータ休止時間Ｔｄとして算出する。

一方、ステップ２４で負荷投入側要求である場合（エアコン用コンプレッサ３１の非作動状態より作動状態への切換要求時）にはステップ２８〜３０に進みスタータモータ休止時間基本値Ｔｓに対して入力負荷変動の要因に応じた補正を行う。

まず、ステップ２８ではステップ２５と同様にして、エンジン入力負荷要求変動を検出してから実際にエンジン入力負荷変動が生じるまでの所定の応答遅れ時間Ｔ０’に、エンジン入力負荷要求変動Ｆａｓｔを検出したタイミングにおける上記の第１タイマ値Ｔ１’を加算することによって、つまりエンジン回転速度Ｎｅが自立不能回転速度Ｎｅｍｉｎに一致したタイミングを起点として、実際に負荷変動が生じるタイミングまでの時間ｔ０を次式により算出する。

ｔ０＝Ｔ０’＋Ｔ１’ …（１０）
図２（Ｂ）において、（１０）式右辺第１項のＴ０’はｔ１３よりｔ１４までの時間、（１０）式右辺第２項のＴ１’はｔ１２よりｔ１３までの時間である。よって、（１０）式によりｔ１２よりｔ１４までの時間であるｔ０を求めている。

上記の応答遅れ時間Ｔ０’は入力負荷変動の要因、つまりエアコン用コンプレッサ３１の非作動状態より作動状態への切換にて決まる一定値である。同じエンジンでも補機負荷の種類が違えばあるいは同じエンジンでも変速機の仕様が違えば、応答遅れ時間Ｔ０も異なってくる。

ステップ２９ではこの負荷変動が生じるまでの時間ｔ０と、ステップ２で求めている減速度Δωと、ステップ３で求めているスタータモータ休止時間基本値Ｔｓとを用いて、エンジン入力負荷要求変動Ｆａｓｔを検出しかつその変動が負荷投入側要求であるときに実際にエンジン回転速度がゼロまたはスタータモータ駆動許可回転速度Ｎｅｓｔに達するタイミング、つまりエアコン用コンプレッサ３１の非作動状態より作動状態への切換要求を検出した後に実際にエンジン回転速度Ｎｅが低下してゼロまたはスタータモータ駆動許可回転速度Ｎｅｓｔに達するタイミング（図２（Ｂ）のｔ１５）より、エンジン回転速度Ｎｅが自立不能回転速度Ｎｅｍｉｎと一致したタイミングにおけるΔωの減速度のままエンジン回転速度Ｎｅが低下してゼロまたはスタータモータ駆動許可回転速度Ｎｅｓｔに達するタイミング（図２（Ｂ）のｔ１６）までの時間を第２時間補正量ＴＨＯＳ２として次式により算出する。

ＴＨＯＳ２＝Ｔｓ−ｔ０−（Ｎｅｍｉｎ−Δω×ｔ０）／Δω’
…（１１）
ただし、Δω’：減速度、
（１１）式は上記の（６）式と同じである。すなわち、（１１）式の減速度Δω’はエアコン用コンプレッサ３１の非作動状態より作動状態への切換後のエンジン回転速度の傾き（図２（Ｂ）においてｔ１４からｔ１５までのＮｅの傾き）を定める値である。この減速度Δω’はエンジン及びエアコン用コンプレッサ３１の仕様によって決まる一定値である。（１１）式の算出に際してΔω’の絶対値を用いる。

図２（Ｂ）において、（１１）式右辺第１項のスタータモータ休止時間基本値Ｔｓはｔ１２よりｔ１６までの時間、（１１）式右辺第２項のｔ０はｔ１２よりｔ１４までの時間、（１１）式右辺第３項の（Ｎｅｍｉｎ−Δω×ｔ０）／Δω’はｔ１４よりｔ１５までの時間である。よって、（１１）式によりｔ１５よりｔ１６までの時間である第２時間補正量ＴＨＯＳ２を求めている。

ステップ３０では図３（Ａ）のステップ１８と同じに、スタータモータ休止時間基本値Ｔｓからこの第２時間補正量ＴＨＯＳ２を減算した値をスタータモータ休止時間Ｔｄとして算出する。

このように、ステップ２０、２４〜３０は図３（Ａ）のステップ４、１０、１２〜１４、１６〜１８と同様である。ただし、図３（Ａ）のステップ４、１０、１２〜１４、１６〜１８が、エンジン回転速度Ｎｅが自立不能回転速度Ｎｅｍｉｎより大きい領域においてエンジン入力負荷変動要求が検出される場合を対象としているのに対して、ステップ２０、２４〜３０は、エンジン回転速度Ｎｅが自立不能回転速度Ｎｅｍｉｎより小さい領域においてエンジン入力負荷変動要求が検出される場合を対象としている。

ステップ３１〜３４はステップ１９、２１〜２３と同様である。

ステップ３１では第４タイマに、ステップ２７、３０のいずれかで得ているスタータモータ休止時間Ｔｄを設定した後、次回にはその第４タイマ値（Ｔｄ）を次式により演算周期だけダウンカウントする。

Ｔｄ＝Ｔｄ（前回）−演算周期 …（１２）
ただし、Ｔｄ（前回）：Ｔｄの前回値、
ステップ３２ではエンジン回転速度Ｎｅと自立不能回転速度Ｎｅｍｉｎを比較する。Ｎｅ＞Ｎｅｍｉｎである場合には、エンジン回転速度Ｎｅが自立不能回転速度Ｎｅｍｉｎを下回った後に何らかの理由でエンジン回転速度Ｎｅが自立不能回転速度Ｎｅｍｉｎを上回った（異常時）と判断し、図３（Ａ）のステップ２へと戻り、ステップ２からの操作を再び実行する。これはフェールセイフのための処理である。

Ｎｅ≦Ｎｅｍｉｎである場合には、ステップ３２よりステップ３３に進み、第４タイマ値（Ｔｄ）とゼロを比較する。第４タイマ値（Ｔｄ）がゼロまたは負の値でない場合には、ステップ３１に戻って第４タイマ値（Ｔｄ）を演算周期の分だけダウンカウントし、ステップ３２、３３の操作を実行する。

これにより、エンジン入力負荷要求変動Ｆａｓｔを検出した後にはステップ３１での第４タイマ値（Ｔｄ）のダウンカウントが繰り返されるのであり、このダウンカウントの繰り返しにより、やがて第４タイマ値（Ｔｄ）がゼロまたは負の値になるとステップ３３よりステップ３４に進んでスタータモータ駆動許可フラグ＃ＳＴＭＳＴＯＫ＝１として本フローを終了する。

ステップ２２では、第３タイマ値に基づいてスターモータ休止時間Ｔｄが経過したか否かを判定しているが、これに限られるものでない。ステップ６で起動した第２タイマ値Ｔ１’はエンジン回転速度Ｎｅが自立不能回転速度Ｎｅｍｉｎと一致したタイミング（つまり起点）からの経過時間を計測しているので、ステップ２２でこの第２タイマ値Ｔ１’と、スタータモータ休止時間Ｔｄ（ステップ７、１４、１８のいずれか一つで得られる）とを比較し、第２タイマ値とＴ１’がスタータモータ休止時間Ｔｄ以上となったとき、ステップ２３に進んでスタータモータ駆動許可フラグ＃ＳＴＭＳＴＯＫ＝１としてもかまわない。ただし、この場合にはステップ１９は不要である。

同様にして、ステップ３３では、第４タイマ値に基づいてスターモータ休止時間Ｔｄが経過したか否かを判定しているが、これに限られるものでない。ステップ６で起動した第２タイマ値Ｔ１’はエンジン回転速度Ｎｅが自立不能回転速度Ｎｅｍｉｎと一致したタイミング（つまり起点）からの経過時間を計測しているので、ステップ３３でこの第２タイマ値Ｔ１’と、スタータモータ休止時間Ｔｄ（ステップ２７、３０のいずれか一つで得られる）とを比較し、第２タイマ値とＴ１’がスタータモータ休止時間Ｔｄ以上となったとき、ステップ３４に進んでスタータモータ駆動許可フラグ＃ＳＴＭＳＴＯＫ＝１としてもかまわない。ただし、この場合にはステップ３１は不要である。

この結果、スタータモータ駆動許可フラグ＃ＳＴＭＳＴＯＫは、図２（Ａ）においては、エンジン入力負荷要求変動Ｓｌｏｗ、Ｆａｓｔを検出しない場合に、ｔ２〜ｔ５のあいだでゼロとなり、ｔ５で１へと切換わる。また、エンジン入力負荷要求変動Ｓｌｏｗ、Ｆａｓｔを検出した場合に、ｔ２〜ｔ６のあいだでゼロとなり、ｔ６で１へと切換わる。

同様にして、スタータモータ駆動許可フラグ＃ＳＴＭＳＴＯＫは、図２（Ｂ）においては、エンジン入力負荷要求変動Ｓｌｏｗ、Ｆａｓｔを検出しない場合に、ｔ１２〜ｔ１６のあいだでゼロとなり、ｔ５で１へと切換わる。また、エンジン入力負荷要求変動Ｓｌｏｗ、Ｆａｓｔを検出した場合に、ｔ１２〜ｔ１５のあいだでゼロとなり、ｔ１５で１へと切換わる。

このようにして、エンジン回転速度Ｎｅが自立不能回転速度Ｎｅｍｉｎと一致したタイミングを起点として、スタータモータ休止時間Ｔｄ内にあるあいだはスタータモータ駆動許可フラグ＃ＳＴＭＳＴＯＫ＝０であり（つまりスタータモータの駆動を禁止すると判定する）、スタータモータ休止時間Ｔｄが経過したときスタータモータ駆動許可フラグ＃ＳＴＭＳＴＯＫ＝１となる（つまりスタータモータの駆動を許可すると判定する）。

図４のフローは、スタータモータの駆動禁止、駆動許可を実行するためのもので、一定時間毎（例えば１０ｍｓｅｃ毎）に実行する。

ステップ４１ではスタータスイッチ１２からの信号をみる。スタータスイッチ１２が開状態のときにはそのまま今回の処理を終了する。

スタータスイッチ１２が閉状態であるときにはステップ４２に進み、図３（Ａ）、図３（Ｂ）のフローにより設定されているスタータモータ駆動許可フラグ＃ＳＴＭＳＴＯＫをみる。

スタータモータ駆動許可フラグ＃ＳＴＭＳＴＯＫ＝０であるときにはステップ４３に進み常閉スイッチ２５への信号出力を行って常閉スイッチ２５を開状態とする。これによって、スタータモータ休止時間Ｔｄ内に再始動しようとドライバーがスタータスイッチ１２を閉状態としてもスタータモータ１が駆動されないようにする。

一方、スタータモータ駆動許可フラグ＃ＳＴＭＳＴＯＫ＝１であるときにはステップ４２よりステップ４４に進んで常閉スイッチ２５への信号出力をやめ常閉スイッチ２５を閉状態に戻す。これにより、リレーコイル２４ａに電流が流れてリレー接点２４ｂが閉じるので、再始動しようとドライバーがスタータスイッチ１２を閉じればスタータモータ１に電流が流れて、エンジンが再始動される。

ここで、本実施形態の作用効果を説明する。

環境条件やエンジンにかかる負荷状態の違いは、エンジン始動に失敗したときのエンジン回転速度の減速度Δωに現れる。本実施形態（請求項１に記載の発明）によれば、この減速度Δωに基づいてスタータモータ１の駆動を禁止するか許可するかを判定する。具体的には実際のエンジン回転速度Ｎｅが低下し自立不能回転速度Ｎｅｍｉｎと一致するタイミングを起点として、この起点におけるエンジン回転速度の減速度Δωに基づいて、スタータモータ休止時間基本値Ｔｓ（エンジン完全停止までの時間またはエンジン停止近傍までの時間）を算出し、このスタータモータ休止時間基本値Ｔｓ内にあるときスタータモータ１の駆動を禁止すると判定し（図３（Ａ）のステップ３、５、７、８）、またスタータモータ休止時間基本値Ｔｓを経過したときスタータモータ１の駆動を許可すると判定する（図３（Ｂ）のステップ２２、２３）ので（請求項２に記載の発明）、環境条件やエンジンにかかる負荷状態が相違してもスタータモータの駆動を禁止するか許可するかの判定精度が向上し、これによってピニオン６とリングギヤ７の歯の衝突を確実に回避すると共に、なかなか再始動できないという違和感をも解消できる。

また、エンジン始動に失敗した後のエンジン回転速度の低下途中でエンジンへの入力負荷が変動すると、エンジン回転速度Ｎｅがゼロまたはスタータモータ駆動許可回転速度Ｎｅｓｔに達するまでの時間（つまりスタータモータ休止時間）が変化する。例えば、エンジンへの入力負荷が抜ければスターモータ休止時間が延び、この逆にエンジンへの入力負荷が投入されればスタータモータ休止時間が短くなる。本実施形態（請求項３に記載の発明）よれば、エンジン始動に失敗した後のエンジン回転速度Ｎｅの低下途中にエンジンへの入力負荷変動が発生したとき、その入力負荷変動の要因に応じてスタータモータ休止時間基本値Ｔｓを補正するので（図３（Ａ）のステップ４、９〜１８または図３（Ｂ）のステップ２０、２４〜３０）、エンジン始動に失敗した後のエンジン回転速度Ｎｅの低下途中にエンジンへの入力負荷変動が発生したときでも、精度よくスタータモータ休止時間Ｔｄを求めることができる。

実施形態では、エンジン入力負荷がエアコン用コンプレッサだけである場合で説明した。従って、（３）式、（５）式の応答遅れ時間Ｔ０、（８）式、（１０）式の応答遅れ時間Ｔ０’、（４）式、（６）式、（９）式、（１１）式の減速度Δω’をエアコン用コンプレッサに対して適合することになるが、エンジン入力負荷が複数の補機負荷である場合には、各補機負荷ごとに、（３）式、（５）式の応答遅れ時間Ｔ０、（８）式、（１０）式の応答遅れ時間Ｔ０’、（４）式、（６）式、（９）式、（１１）式の減速度Δω’を適合しておき、図３（Ａ）のステップ４、図３（Ｂ）のステップ２０において、複数の補機負荷のうちいずれの補機負荷についてのものであるのかをも判定し、その判定した補機負荷についての応答遅れ時間Ｔ０、Ｔ０’、減速度Δω’を選択して使用すればよい。

実施形態では、スタータモータを用いてエンジン始動したときに実際のエンジン回転速度に基づいて、エンジン回転速度の減速度を算出し、このエンジン回転速度の減速度に基づいてスタータモータの駆動を禁止するか許可するかを判定する場合で説明したが、スタータモータを用いてエンジン始動したときに実際のエンジン回転速度に基づいてエンジン回転速度の減速度を算出し、このエンジン回転速度の減速度に基づいて、エンジン完全停止までの時間またはエンジン停止近傍までの時間を算出し、このエンジン完全停止までの時間内またはエンジン停止近傍までの時間内にあるときスタータモータの駆動を禁止する用に構成してもかまわない（請求項４に記載の発明）。

実施形態では、エンジンのスタータ保護方法を説明したが、エンジンのスタータ保護装置としては、スタータモータにより始動するエンジンにおいて、実際のエンジン回転速度を検出する回転速度検出手段と、スタータモータを用いてエンジン始動したときにこの回転速度検出手段により検出される実際のエンジン回転速度に基づいて、エンジン回転速度の減速度を算出する減速度算出手段と、このエンジン回転速度の減速度に基づいてスタータモータの駆動を禁止するか許可するかを判定する禁止・許可判定手段とを備えるエンジンのスタータ保護装置が考えられる（請求項６に記載の発明）。

さらに、スタータモータにより始動するエンジンにおいて、実際のエンジン回転速度を検出する回転速度検出手段と、スタータモータを用いてエンジン始動したときにこの回転速度検出手段により検出される実際のエンジン回転速度に基づいて、エンジン回転速度の減速度を算出する減速度算出手段と、このエンジン回転速度の減速度に基づいて、エンジン完全停止までの時間またはエンジン停止近傍までの時間を算出するエンジン停止時間算出手段と、このエンジン完全停止までの時間内またはエンジン停止近傍までの時間内にあるときスタータモータの駆動を禁止するスタータモータ駆動禁止手段とを備えるエンジンのスタータ保護装置が考えられる（請求項９に記載の発明）。

請求項１に記載の減速度算出処理手順の機能は図３（Ａ）のステップ２により、禁止・許可判定処理手順の機能は図３（Ａ）のステップ８、図３（Ｂ）のステップ２２、２３によりそれぞれ果たされている。

請求項４に記載の減速度算出処理手順の機能は図３（Ａ）のステップ２により、エンジン停止時間算出処理手順の機能は図３（Ａ）のステップ３により、スタータモータ駆動禁止処理手順の機能は図４のステップ４２、４３によりそれぞれ果たされている。

請求項６に記載の減速度算出手段の機能は図３（Ａ）のステップ２により、禁止・許可判定手段の機能は図３（Ａ）のステップ８、図３（Ｂ）のステップ２２、２３によりそれぞれ果たされている。

請求項９に記載の減速度算出手段の機能は図３（Ａ）のステップ２により、エンジン停止時間算出手段の機能は図３（Ａ）のステップ３により、スタータモータ駆動禁止手段の機能は図４のステップ４２、４３によりそれぞれ果たされている。

本発明の第１実施形態のエンジンのスタータ保護装置の概略構成図。 スタータモータを用いての始動失敗後のエンジン回転速度の変化を示す波形図。 スタータモータを用いての始動失敗後のエンジン回転速度の変化を示す波形図。 スタータモータ駆動許可フラグの設定を説明するためのフローチャート。 スタータモータ駆動許可フラグの設定を説明するためのフローチャート。 スタータモータの駆動禁止、駆動許可の実行を説明するためのフローチャート。

符号の説明

１ スタータモータ
６ ピニオン
７ リングギヤ
１２ スタータスイッチ
２１ エンジンコントローラ
２２ クランクシャフトポジションセンサ（回転速度検出手段）
２３ カムシャフトポジションセンサ（回転速度検出手段）
２４ 常開リレー
２５ 常閉スイッチ
３１ エアコン用コンプレッサ（入力負荷）

Claims (10)

1. スタータモータにより始動するエンジンにおいて、
   実際のエンジン回転速度を検出する回転速度検出手段を備え、
   スタータモータを用いてエンジン始動したときにこの回転速度検出手段により検出される実際のエンジン回転速度に基づいて、エンジン回転速度の減速度を算出する減速度算出処理手順と、
   このエンジン回転速度の減速度に基づいてスタータモータの駆動を禁止するか許可するかを判定する禁止・許可判定処理手順と
   を含むことを特徴とするエンジンのスタータ保護方法。
2. 前記禁止・許可判定処理手順は、
   前記検出される実際のエンジン回転速度が低下し所定の自立不能回転速度と一致するタイミングを起点として、この起点における前記エンジン回転速度の減速度に基づいて、エンジン完全停止までの時間またはエンジン停止近傍までの時間を算出するエンジン停止時間算出処理手順と、
   このエンジン完全停止までの時間内またはエンジン停止近傍までの時間内にあるときスタータモータの駆動を禁止すると判定し、またエンジン完全停止までの時間またはエンジン停止近傍までの時間を経過したときスタータモータの駆動を許可すると判定する判定処理手順と
   を含むことを特徴とする請求項１に記載のエンジンのスタータ保護方法。
3. エンジン始動に失敗した後のエンジン回転速度の低下途中にエンジンへの入力負荷変動が発生したとき、その入力負荷変動の要因に応じて前記エンジン完全停止までの時間またはエンジン停止近傍までの時間を補正することを特徴とする請求項２に記載のエンジンのスタータ保護方法。
4. スタータモータにより始動するエンジンにおいて、
   実際のエンジン回転速度を検出する回転速度検出手段を備え、
   スタータモータを用いてエンジン始動したときにこの回転速度検出手段により検出される実際のエンジン回転速度に基づいて、エンジン回転速度の減速度を算出する減速度算出処理手順と、
   このエンジン回転速度の減速度に基づいて、エンジン完全停止までの時間またはエンジン停止近傍までの時間を算出するエンジン停止時間算出処理手順と、
   このエンジン完全停止までの時間内またはエンジン停止近傍までの時間内にあるときスタータモータの駆動を禁止するスタータモータ駆動禁止処理手順と
   を含むことを特徴とするエンジンのスタータ保護方法。
5. エンジン始動に失敗した後のエンジン回転速度の低下途中にエンジンへの入力負荷変動が発生したとき、その入力負荷変動の要因に応じて前記エンジン完全停止までの時間またはエンジン停止近傍までの時間を補正することを特徴とする請求項４に記載のエンジンのスタータ保護方法。
6. スタータモータにより始動するエンジンにおいて、
   実際のエンジン回転速度を検出する回転速度検出手段と、
   スタータモータを用いてエンジン始動したときにこの回転速度検出手段により検出される実際のエンジン回転速度に基づいて、エンジン回転速度の減速度を算出する減速度算出手段と、
   このエンジン回転速度の減速度に基づいてスタータモータの駆動を禁止するか許可するかを判定する禁止・許可判定手段と
   を備えることを特徴とするエンジンのスタータ保護装置。
7. 前記禁止・許可判定手段は、
   前記検出される実際のエンジン回転速度が低下し所定の自立不能回転速度と一致するタイミングを起点として、この起点における前記エンジン回転速度の減速度に基づいて、エンジン完全停止までの時間またはエンジン停止近傍までの時間を算出するエンジン停止時間算出手段と、
   このエンジン完全停止までの時間内またはエンジン停止近傍までの時間内にあるときスタータモータの駆動を禁止すると判定し、またエンジン完全停止までの時間またはエンジン停止近傍までの時間を経過したときスタータモータの駆動を許可すると判定する判定手段と
   を備えることを特徴とする請求項６に記載のエンジンのスタータ保護装置。
8. エンジン始動に失敗した後のエンジン回転速度の低下途中にエンジンへの入力負荷変動が発生したとき、その入力負荷変動の要因に応じて前記エンジン完全停止までの時間またはエンジン停止近傍までの時間を補正することを特徴とする請求項７に記載のエンジンのスタータ保護装置。
9. スタータモータにより始動するエンジンにおいて、
   実際のエンジン回転速度を検出する回転速度検出手段と、
   スタータモータを用いてエンジン始動したときにこの回転速度検出手段により検出される実際のエンジン回転速度に基づいて、エンジン回転速度の減速度を算出する減速度算出手段と、
   このエンジン回転速度の減速度に基づいて、エンジン完全停止までの時間またはエンジン停止近傍までの時間を算出するエンジン停止時間算出手段と、
   このエンジン完全停止までの時間内またはエンジン停止近傍までの時間内にあるときスタータモータの駆動を禁止するスタータモータ駆動禁止手段と
   を備えることを特徴とするエンジンのスタータ保護装置。
10. エンジン始動に失敗した後のエンジン回転速度の低下途中にエンジンへの入力負荷変動が発生したとき、その入力負荷変動の要因に応じて前記エンジン完全停止までの時間またはエンジン停止近傍までの時間を補正することを特徴とする請求項９に記載のエンジンのスタータ保護装置。

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