JP2008106720A - エンジンシステム - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンの自動停止・自動始動に際してのエンジン回転速度の適切な管理を可能として、エンジンのより円滑な再始動性を確保することのできるエンジンシステムを提供する。
【解決手段】エンジンシステムは、時刻ｔ０においてエンジンの自動停止処理を行った後、回転速度パルスを監視しつつエンジン再始動が可能となる時期を判定し、該判定後に車両操作による自動始動条件が成立することに基づいてエンジンの再始動を実行する。エンジンシステムは、時刻ｔ１において上記回転速度パルスに基づき算出されるエンジン回転速度ＮＥが計算限界となる低回転速度領域（２５０ｒｐｍ以下）に至って以降は、回転速度パルスの周期時間を仮想的に求め、該求めたパルス周期時間に基づいて推定エンジン回転速度を算出するとともに、時刻ｔ２においてこの推定エンジン回転速度が２００ｒｐｍに到達することに基づいてエンジンの再始動が可能となった旨を判定する。
【選択図】図５

Description

本発明は、エンジンシステムに関し、特にエコノミーランニング機能として車載エンジンの自動停止・自動始動機能を有するエンジンシステムに関する。

従来、この種のエンジンシステムとしては、例えば特許文献１に記載のエンジンシステムがある。この特許文献１に記載のエンジンシステムも含め、エコノミーランニング機能としてこのようなエンジンの自動停止・自動始動機能を有するエンジンシステムでは通常、燃費の改善などのために、自動車が交差点等で走行停止した時にはエンジンの自動停止処理を行い、その後の運転者による所定の発進操作を機にエンジンの自動始動処理を行って自動車を発進可能な状態とする。なおここで、上記エンジンの自動停止処理は一般に、車両停止時に自動停止条件、例えばアクセルペダルが踏み込まれていないこと、及びブレーキペダルが踏み込まれていること等のすべての条件が成立することをもって実行される。また、この自動停止処理では、エンジンに対する燃料噴射弁からの燃料噴射も停止される。そして、こうして自動停止処理が行われた後は、引き続き、エンジンの回転が停止したか否か、すなわちエンジンが始動可能状態にあるか否かが判定される。ちなみにこの判定では、エンジン回転速度が同エンジンを再始動することのできる回転速度まで低下したことに基づいてエンジンが始動可能状態にある旨の判定が行われる。そして、エンジンが始動可能状態にある旨が判定され、且つ自動始動条件、例えばアクセルペダルが踏み込まれていること、及びブレーキペダルが踏み込まれていないこと等のすべての条件が成立することで上記エンジンの自動始動処理が実行される。

一方、周知のように、エンジンには回転速度センサであるクランク角センサが設けられており、同クランク角センサからの出力周期に基づいてエンジンの回転速度が算出される。ただし、エンジン回転速度が極めて低い回転速度領域、具体的には上記クランク角センサからの出力が３０°ＣＡ（クランク角）毎に取り込まれるとするときに３００〜２５０ｒｐｍ程度の低い回転速度領域に至った場合には、クランク角センサからの出力に対する信頼性が大きく崩れ、同出力からエンジン回転速度を算出すること自体が無意味なものとなる。すなわちこのような場合、エンジンが始動可能状態にあるか否かを適切に判定することができなくなる。そこで、このようなエンジンシステムでは便宜的に、例えば図７に示す態様にてエンジンが始動可能状態にあるか否かを判定するようにしている。

すなわち図７は、上記自動停止処理が実行された後のエンジン回転速度の経時的な変化とともに、同変化に基づくエンジン停止（再始動可能）状態の判定態様を示したものであり、ここでは例えば時刻ｔ１０においてエンジンの自動停止が実行されたとしている。こうして自動停止が実行されると、燃料噴射が停止されて、エンジン回転速度は同図７に示される態様で次第に低下していく。そして、時刻ｔ１１においてエンジン回転速度が上記回転速度領域、いわば計算限界となる回転速度領域に至ったことが判断されると、その時点から所定時間、例えば５００ｍｓ（ミリ秒）だけ経過した時刻ｔ１２においてエンジンが始動可能状態にある旨、すなわちエンジン停止（再始動可能）状態にある旨を判定し、その判定フラグをオン（ＯＮ）にするようにしている。エンジン停止に対するこのような判定手法を採用することにより、エンジン回転速度が上記計算限界となる回転速度領域に至った場合であっても、エンジンが始動（再始動）可能状態にあるか否かが確実に判定され、上述したエンジンの自動始動処理も確実に実行されるようになる。
特開２００５−４８６２６号公報

このように、エンジン回転速度が上記計算限界となる極めて低い回転速度領域に至った時点から例えば５００ｍｓといった所定時間後に上記判定を下すことで、確かにエンジンの適正な再始動時期を確保することはできる。ただし通常、このような判定時間自体が、エンジンが停止したものとみなすことのできる十分に長い時間に設定されているため、実情としては、この時間が同エンジンシステムとしての円滑な再始動性を阻害する要因ともなりかねない。また、このような事態を避けるべく上記所定時間を単純に短縮するようなことがあれば、回転速度の曖昧な期間を無謀に切り捨てることともなり、特に緻密で繊細な制御が必要とされる当該エンジンシステムにとっては、やはりその円滑な再始動性が妨げられる要因ともなりかねない。

本発明はこうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、エンジンの自動停止・自動始動に際してのエンジン回転速度の適切な管理を可能として、エンジンのより円滑な再始動性を確保することのできるエンジンシステムを提供することにある。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、車載エンジンの自動停止・自動始動機能を有し、車両操作による自動停止条件の成立に基づき当該エンジンを停止すべく処理を行った後、同エンジンの回転速度センサから得られる回転速度パルスを監視しつつエンジン再始動が可能となる時期を判定し、該判定後に車両操作による自動始動条件が成立することに基づいて同エンジンを再始動すべく処理を実行するエンジンシステムにおいて、前記監視する回転速度パルスに基づき算出されるエンジン回転速度が計算限界となる低回転速度領域に至って以降は、同回転速度領域に至る直前の回転速度パルスによる割り込み時刻とその都度の経過時刻との関係に基づいて回転速度パルスの周期時間を仮想的に求め、該求めたパルス周期時間に基づいて前記エンジン回転速度を推定するとともに、この推定したエンジン回転速度が予め定めた閾値に到達することに基づいて前記エンジン再始動が可能となる時期を判定することを要旨としている。

前述のように、車両操作による自動停止条件の成立に基づきエンジンを停止すべく処理を行った後、エンジン回転速度が極めて低い回転速度領域、すなわち計算限界となる低回転速度領域に至った場合には、回転速度センサからの出力である回転速度パルスに対する信頼性が大きく崩れ、同出力からエンジン回転速度を算出すること自体が無意味なものとなる。そしてこの場合、例えば図６に例示した態様にてエンジンが再始動可能な状態に至った旨を判定するようにしたところで、その円滑な再始動性が阻害されかねないことも前述した通りである。ただし、このようなエンジンシステムであれ、上記構成のように、監視する回転速度パルスに基づき算出されるエンジン回転速度が上記計算限界となる低回転速度領域に至って以降は、同回転速度領域に至る直前の回転速度パルスによる割り込み時刻とその都度の経過時刻との関係に基づいて回転速度パルスの周期時間を仮想的に求めることはできる。そして、この求めたパルス周期時間に基づいてエンジン回転速度を推定するようにすれば、仮想的とはいえ、エンジン回転速度についての連続した適切な管理が可能となる。したがって、エンジン回転速度が上記計算限界となる低回転速度領域に至った場合であれ、こうして推定されるエンジン回転速度が予め定めた閾値に到達することに基づいてエンジン再始動が可能となる時期を判定するようにすれば、エンジンのその時々の状況に応じた円滑な再始動性が確保されるようになる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のエンジンシステムにおいて、前記監視する回転速度パルスが得られる都度、当該回転速度パルスによる割り込み時刻からの経過時間を計時し、該計時した経過時間が所定の時間を経ても次の回転速度パルスが得られないことに基づいて前記エンジン回転速度が計算限界となる低回転速度領域に至った旨を判断することを要旨としている。

車両操作による自動停止条件の成立に基づきエンジンを停止すべく処理を行った後においては、エンジン回転速度が低下していくに従って回転速度パルスのパルス周期時間が長くなる。この点、上記構成によれば、監視する回転速度パルスが得られる都度、回転速度パルスによる割り込み時刻からの経過時間が計時され、該計時された経過時間が所定の時間を経ても次の回転速度パルスが得られないときにエンジン回転速度が計算限界となる低回転速度領域に至った旨が判断されるため、同低回転速度領域に至った旨を早期に、しかも確実に判断することができるようになる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のエンジンシステムにおいて、前記経過時間に対する所定の時間は、前記エンジン回転速度が計算限界となる低回転速度領域に至る直前の回転速度パルスのパルス周期時間に対応する時間として設定されることを要旨としている。

上記所定の時間についてはこのように、エンジン回転速度が上記計算限界となる低回転速度領域に至る直前の回転速度パルスのパルス周期時間に対応する時間として設定することで、通常の回転速度パルスのパルス周期時間に基づくエンジン回転速度の算出を最大限に維持しつつ、同エンジン回転速度が上記計算限界となる低回転速度領域に至ったことの判断も含めて上記仮想的なパルス周期時間の演算との連続性も良好に確保されるようになる。このため、こうした仮想的なパルス周期時間に基づく同領域でのエンジン回転速度の推定もより円滑に開始されるようになる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載のエンジンシステムにおいて、前記仮想的に求めたパルス周期時間に基づく前記エンジン回転速度の推定が、それら求めたパルス周期時間とエンジン回転速度との関係を予め定めたマップによるマップ演算として実行されることを要旨としている。

上述のように、上記エンジンを停止すべく処理を行った後においては、エンジン回転速度と回転速度パルスのパルス周期時間との間には、エンジン回転速度が低下していくに従ってそのパルス周期時間が長くなるといった相関関係がある。一方、上記エンジンを停止すべく処理は通常、例えばアイドル運転時等、エンジン回転速度が所定の回転速度にある状態で行われるため、上記エンジンを停止すべく処理を行った後のエンジン回転速度の推移傾向は、繰り返し行われる停止処理を通してほぼ同等の推移傾向となる。したがって、これらパルス周期時間とエンジン回転速度との関係については上記推移傾向に基づいてこれを予めマップ化しておくことが可能である。このため、上記構成によるように、こうして予め定めたマップによるマップ演算として上記仮想的に求めたパルス周期時間に基づくエンジン回転速度の推定を行うようにすれば、同エンジン回転速度を精度良く、しかも極めて容易に求めることができるようになる。また、こうしたマップを採用することにより、上記パルス周期時間とそれに応じて求めようとするエンジン回転速度との関係についても、例えば対象とするエンジン毎に各別に設定することが可能となるなど、その自由度も高められるようになる。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載のエンジンシステムにおいて、前記推定したエンジンの回転速度に対して予め定める閾値が２００ｒｐｍの回転速度に相当する値であることを要旨としている。

エンジンの自動停止・自動始動機能を有するエンジンシステムでは通常、エンジン回転速度が２００ｒｐｍ程度まで低下すればエンジンの再始動が可能となる。このため、上記構成によるように、推定したエンジン回転速度に対して予め定める閾値を上記２００ｒｐｍの回転速度に相当する値とすることで、時間的ロスのないより円滑なエンジン再始動が可能となる。なお、この２００ｒｐｍといったエンジン回転速度自体が前記計算限界となる低回転速度領域内の値であり、上記回転速度パルスのパルス周期時間に基づく通常の回転速度計算では、その信頼性も大きく崩れる。しかし、同領域でのエンジン回転速度を上記仮想的に求めた回転速度パルスのパルス周期時間に基づき推定してその連続性を維持するようにした本発明によれば、この２００ｒｐｍといったエンジン回転速度も正確に推定することが可能となる。

以下、本発明にかかるエンジンシステム、すなわちエコノミーランニング機能として車載エンジンの自動停止・自動始動機能を有するエンジンシステムの一実施形態について図１を参照して説明する。

この図１に示すエンジンシステムにおいて、エンジン１０の出力軸であるクランクシャフト１１は、同エンジン１０の始動時にスタータ（モータ）１２の駆動を通じて回転力が付与される。また、このクランクシャフト１１には、プーリを介してオルタネータ１３が駆動連結されおり、同クランクシャフト１１の駆動に伴って発電が行われる。なお、このオルタネータ１３には例えば鉛バッテリーからなる第１のバッテリ１４が電気的に接続されており、オルタネータ１３を通じて発電された電力はこの第１のバッテリ１４に直接充電される。また、このオルタネータ１３には、ＤＣ−ＤＣコンバータ１５を介して例えばリチウムイオン電池からなる第２のバッテリ１６が接続されており、オルタネータ１３で発電された電力は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１５を介して電圧変換された後、この第２のバッテリ１６にも充電される。そして、上記スタータ１２は、スタータ電源切り替えリレー１７を介してこれら第１のバッテリ１４、第２のバッテリ１６による給電を統一的に受ける構成となっている。すなわち、このスタータ電源切り替えリレー１７には、そのａ端子に第１のバッテリ１４が接続されるとともに、そのｂ端子に第２のバッテリ１６が接続されており、ｃ端子に接続されているスタータ１２の給電線とそれらａ端子あるいはｂ端子との導通／非導通が外部から制御される。このため、例えばこのリレー１７がそのｃ端子とａ端子とが接続されるように制御された場合には、第１のバッテリ１４から供給される電力によりスタータ１２が駆動され、またそのｃ端子とｂ端子とが接続されるように制御された場合には、第２のバッテリ１６から供給される電力によりスタータ１２が駆動される。そして、これらいずれの接続も選択されなかった場合、スタータ１２は給電がなされない状態、すなわち非駆動状態に維持される。

一方、このエンジンシステムには、上記エンジン１０の運転状態やこれを搭載する車両の操作態様等を検出するための各種センサやスイッチが設けられている。例えば、上記クランクシャフト１１の近傍には、その回転と同期した例えば３０°ＣＡ（クランク角）毎の回転速度パルスＰＮＥを出力する回転速度センサであるクランク角センサ２０が設けられている。また、このエンジンシステムには、これを搭載する車両の車速ＳＰＤを検出するための車速センサ２１、エンジン１０内を循環する冷却水の温度、すなわち冷却水温ＴＨＷを検出する水温センサ２２、車両のアクセルペダルの踏み込み量、すなわちアクセル開度ＡＣＣＰを検出するアクセル開度センサ２３が設けられている。さらに、このエンジンシステムには、上記車両のブレーキペダルが踏み込まれたことを示す信号、すなわちブレーキ信号ＢＣを出力するブレーキスイッチ２４や、イグニッションスイッチがオン操作されたことを示す信号、すなわちイグニッション信号ＩＧを出力するイグニッションスイッチ２５が設けられている。また、このエンジンシステムにはさらに、同車両に搭載されている変速機のシフトレバーの位置を検出してそのシフト位置を示す信号、すなわちシフト位置信号ＳＨＦＴを出力するシフト位置センサ２６が設けられている。なお、シフトレバーは、運転者によりそのシフト位置が、基本的には「Ｐ（パーキングレンジ）」、「Ｎ（ニュートラルレンジ）」、「Ｄ（ドライブレンジ）」、及び「Ｒ（リバースレンジ）」のいずれかの位置に選択的に切り替えられる。

そして、これら各センサやスイッチ２０〜２６からの出力信号は、マイクロコンピュータを中心に構成されて各種制御を統括的に司る制御装置３０に入力される。この制御装置３０は、基本的には上記各センサやスイッチ２０〜２６からの出力に基づいてエンジン１０の運転に係る各種状態量を求めるとともに、この求めた状態量に基づいてエンジン１０の燃料噴射噴射量制御や点火時期制御等の各種制御を実行する。

例えば、エンジン１０の初回始動時において、運転者によりイグニッションスイッチ２５がオン状態に操作された旨が判断されると、制御装置３０は、上記スタータ電源切り替えリレー１７のｃ端子をａ端子に接続する制御を行い、第１のバッテリ１４からの給電のもとにスタータ１２を駆動して、いわゆるクランキング動作を開始する。なおこのとき、エンジン１０が自律運転に至るまでは、水温センサ２２を通じて検出される冷却水温ＴＨＷやクランク角センサ２０を通じて取り込まれる回転速度パルスＰＮＥのパルス周期をもとに演算されるエンジン回転速度ＮＥ等に基づく始動時に見合った燃料噴射量制御等の各種制御が併せて実行されることは周知の通りである。

また、エンジン１０の始動後、車両が通常走行しているときには、制御装置３０は、上記スタータ電源切り替えリレー１７のｃ端子がａ端子及びｂ端子のいずれにも接続さない状態に維持して、これも通常走行時に必要とされる各種周知の制御を実行する。なおこのとき、オルタネータ１３を通じて発電された電力は上述のように、第１のバッテリ１４に充電されるとともに、ＤＣ−ＤＣコンバータ１５を介して第２のバッテリ１６に充電される。

一方、この制御装置３０には、上記エンジン１０の自動停止・自動始動を制御するエンジン自動停止・自動始動制御部３１が設けられている。この制御部３１では、上記各センサやスイッチ２０〜２６の出力信号に基づいてエンジン１０の自動停止時期、あるいは自動始動時期を判断し、同判断結果に基づいてエンジン１０の燃料噴射量制御や上記スタータ電源切り替えリレー１７の切り替え制御等を実行する。

図２は、本実施形態のエンジンシステムのこのようなエンジン自動停止・自動始動処理についてその処理手順を示したものであり、また図３は、同処理で用いられるエンジン始動可能フラグ処理についてその処理手順を示したものである。以下、この図２及び図３を参照して、上記エンジン自動停止・自動始動制御部３１を通じて実行される自動停止・自動始動処理の具体的な処理手順を詳述する。なお、この自動停止・自動始動処理は、例えば数十ｍｓ（ミリ秒）毎の定時割り込み処理として繰り返し実行される。

図２に示されるように、この自動停止・自動始動処理ではまず、エンジン１０が停止中であるか否かが判断される（ステップＳ１０）。具体的には、例えば上記クランク角センサ２０を通じて出力されるはずの回転速度パルスＰＮＥが所定期間得られないことをもってエンジンが停止中である旨が判断される。

この処理を通じてエンジン１０が停止中でない旨が判断された場合には（ステップＳ１０：ＮＯ）、すなわちエンジン１０が未だ稼働している場合には、自動停止条件が成立したか否かが判定される（ステップＳ２０）。この自動停止条件は、例えば、以下のような条件の論理積（ＡＮＤ）条件である。
（Ａ１）エンジン１０が暖機後であり、且つ過熱状態でないこと。
（Ａ２）アクセルペダルが踏み込まれていないこと。
（Ａ３）ブレーキペダルが踏み込まれていること。
（Ａ４）車両が停止していること。

これら（Ａ１）〜（Ａ４）の条件は、具体的には以下のように判断される。
（Ａ１ａ）冷却水温ＴＨＷが冷却水温による低温判定値よりも高く、且つ過熱判定値よりも小さくこと。
（Ａ２ａ）アクセル開度ＡＣＣＰが「０」であること。
（Ａ３ａ）ブレーキ信号ＢＣに基づいてブレーキペダルが踏み込まれていると判断されること。
（Ａ４ａ）車速ＳＰＤが「０」であること。

そして、これら（Ａ１ａ）〜（Ａ４ａ）等のすべての条件が成立することをもって自動停止条件が成立した旨が判定される。なお、この条件の中には、上記第１のバッテリ１４及び第２のバッテリ１６の出力電圧がそれぞれ基準電圧以上であることを含めてもよい。

この処理を通じて自動停止条件が成立した旨が判定されると（ステップＳ２０：ＹＥＳ）、エンジン１０の自動停止処理が実行される（ステップＳ３０）。具体的には、制御装置３０による制御を通じてエンジン１０に対する燃料噴射が停止される。

また、こうして自動停止条件が成立した場合には、このステップＳ３０の処理に続いて、エンジン始動可能判定フラグ処理が実行される（ステップＳ４０）。このエンジン始動可能判定フラグ処理では、エンジン１０が始動可能状態にある場合にはエンジン始動可能判定フラグＸＳが「１」に設定される一方で、エンジン１０が始動可能状態にない場合には同フラグＸＳが「０」に設定されるが、その詳細については、後に図３を参照して説明する。

このステップＳ４０の処理に続いて、エンジン１０が始動可能状態であるか否かが判定される（ステップＳ５０）。具体的には、上記エンジン始動可能判定フラグＸＳが「１」であるか「０」であるかが判定される。そして、この判定処理を通じてエンジン１０が始動可能状態でない旨、すなわちエンジン始動可能判定フラグＸＳが「０」である旨が判定された場合には（ステップＳ５０：ＮＯ）、エンジン１０が自動停止された後、エンジン１０が未だ始動可能状態至っていないとして、同処理を一旦抜ける。

一方、エンジン１０の自動停止が実行された後、エンジン１０が始動可能状態となった場合、すなわちエンジン始動可能判定フラグＸＳが「１」となった場合には（ステップＳ５０：ＹＥＳ）、次いでエンジン１０の自動始動条件が成立したか否かが判定される（ステップＳ６０）。この自動始動条件は、例えば、以下の（Ｂ）の条件が満足されていることをもって自動始動条件が成立した旨が判定される。
（Ｂ）シフト位置信号ＳＨＦＴに基づいてシフトレバーが「Ｐ」又は「Ｎ］の位置にあると判断され、シフトレバーがこれら以外のシフト位置に切り替えられたこと。

また、この自動始動条件は、例えば、シフト位置信号ＳＨＦＴに基づいてシフトレバーが「Ｄ」の位置にあると判断されることを条件とし、且つ以下のいずれかの条件が満足されていることをもって自動始動条件が成立した旨が判定される。
（Ｃ１）アクセルペダルが踏み込まれていること。
（Ｃ２）ブレーキペダルが踏み込まれていないこと。

これら（Ｃ１），（Ｃ２）の条件は、具体的には以下のように判断される。
（Ｃ１ａ）アクセル開度ＡＣＣＰが「０」よりも大きいこと。
（Ｃ２ａ）ブレーキ信号ＢＣに基づいてブレーキペダルが踏み込まれていないと判断されること。

なお、この条件の中には、上記第１のバッテリ１４及び第２のバッテリ１６の出力電圧がそれぞれ基準電圧以下であることを含めてもよい。
この判定処理を通じて自動始動条件が成立した旨が判定されると（ステップＳ６０：ＹＥＳ）、エンジン１０の自動処理を実行する（ステップＳ７０）。具体的には、エンジン自動停止・自動始動制御部３１によりスタータ電源切り替えリレー１７のｃ端子がｂ端子に接続されるように制御されて、第２のバッテリ１６からの給電のもとにスタータ１２が駆動されてエンジン１０が再始動される。

そして、このステップＳ７０の処理に続いて、図２及び図３の処理ルーチンにおいて用いられるすべてのフラグがリセットされ（ステップＳ８０）、制御装置３０はこの一連の処理を一旦抜ける。なお、これらフラグは、制御装置３０内部のメモリもしくはレジスタの各々特定の領域にセットされる。

続いて、図３を参照して、図２におけるステップＳ４０の処理である上記エンジン始動可能判定フラグ処理についてその処理手順を詳述する。なお、以下に述べる低回転速度領域判断フラグＸ１及びエンジン始動可能判定フラグＸＳは初期値としてそれぞれ「０」に設定されている。また、これらのフラグＸ１，ＸＳは上述のように、図２における上記ステップＳ８０の処理を通じて「０」に設定（リセット）される。

図３に示されるように、このエンジン始動可能判定フラグ処理ではまず、エンジン回転速度ＮＥが低回転速度領域にあるか否かが判断される（ステップＳ４００）。具体的には、低回転速度領域判断フラグＸ１が「１」である場合にエンジン回転速度ＮＥが低回転速度領域にある旨が判断される。

この判断処理を通じて、エンジン回転速度ＮＥが低回転速度領域にない旨が判断された場合（ステップＳ４００：ＮＯ）、すなわち上記エンジン１０の自動停止処理が実行された後、回転速度パルスＰＮＥに基づき同エンジン回転速度ＮＥを算出することができる場合には、回転速度パルスＰＮＥの割り込みが有ったか否かが判断される（ステップＳ４０１）。

そして、この処理を通じて回転速度パルスＰＮＥの割り込みが有った旨が判断された場合には（ステップＳ４０１：ＹＥＳ）、この回転速度パルスＰＮＥの割り込みが有った時の時刻ｔＥが同パルスＰＮＥの割り込み時刻ｔＰとして制御装置３０内部のメモリもしくはレジスタにセットされる（ステップＳ４０２）。一方、ステップＳ４０１の処理を通じて回転速度パルスＰＮＥの割り込みが無い旨が判断された場合には（ステップＳ４０１：ＮＯ）、最後に検出された回転速度パルスＰＮＥの割り込み時刻がパルス割り込み時刻ｔＰとして維持される。

そして、これらステップＳ４０１及びステップＳ４０２の処理に続いて、上記パルス割り込み時刻ｔＰに基づきパルス周期時間ＴＩ１が算出される（ステップＳ４０３）。具体的には、現在の時刻ｔＥから上記パルス割り込み時刻ｔＰを減算した時間、すなわち回転速度パルスＰＮＥの割り込み時刻ｔＰからの経過時間がパルス周期時間ＴＩ１として算出される。

そしてこの処理に続いて、ステップＳ４００と同様の判定処理、すなわちエンジン回転速度ＮＥが低回転速度領域にあるか否かが判断される（ステップＳ４０４）。
この判定処理を通じてエンジン回転速度ＮＥが低回転速度領域にない旨が判断された場合には（ステップＳ４０４：ＹＥＳ）、エンジン回転速度ＮＥが計算限界となる低回転速度領域にあるか否かが判断される（ステップＳ４０５）。具体的には、上記パルス周期時間ＴＩ１が低回転速度領域判定値である２０ｍｓ以下である場合に、エンジン回転速度ＮＥが計算限界となる低回転速度領域にある旨が判断される。ここで、この低回転速度領域判定値である２０ｍｓに相当する相当するパルス周期時間は、クランク角センサ２０から出力が３０°ＣＡ毎に取り込まれるとするときにエンジン回転速度ＮＥが２５０ｒｐｍとなるパルス周期時間に相当する。そして、エンジン回転速度ＮＥが２５０ｒｐｍ程度に至った場合には、クランク角センサ２０からの出力である回転速度パルスＰＮＥに対する信頼性が大きく崩れ、同出力からエンジン回転速度ＮＥを算出すること自体が無意味なものとなる。すなわち、上記パルス周期時間ＴＩ１が２０ｍｓ以下となった場合には、エンジン回転速度が計算限界となる低回転速度領域にあると判断することができる。

この判定処理を通じてエンジン回転速度ＮＥが計算限界となる低回転速度領域にない旨が判断される場合（ステップＳ４０５：ＮＯ）、すなわちエンジン１０が自動停止された後、回転速度パルスＰＮＥに基づきエンジン回転速度ＮＥを算出することができる場合にはエンジン始動可能判定フラグＸＳが「０」に設定される。この場合には、エンジン回転速度ＮＥはエンジン１０の再始動が可能となる速度である２００ｒｐｍよりも未だ大きいため、エンジン１０の自動始動処理が行われることはない。

一方、エンジン１０が自動停止された後においては、エンジン回転速度が低下していくに従って回転速度パルスＰＮＥに基づき算出されるパルス周期時間ＴＩ１が長くなる。そして、同パルス周期時間ＴＩ１が上記低回転速度領域判定値である２０ｍｓよりも長くなった場合には（ステップＳ４０５：ＹＥＳ）、低回転速度領域判断フラグＸ１が「１」に設定される（ステップＳ４０６）。

そしてこの処理に続いて、パルス周期時間ＴＩ１基づき推定エンジン回転速度ＮＥＩが算出される（ステップＳ４０７）。具体的には、図４にこの推定エンジン回転速度ＮＥＩとパルス周期時間ＴＩ１との関係を定めたマップを示すように、パルス周期時間ＴＩ１、すなわち仮想的なパルス周期時間から図４のマップを用いて推定エンジン回転速度ＮＥＩが算出される。上述のように、エンジン１０が自動停止された後においては、エンジン回転速度ＮＥと回転速度パルスのパルス周期時間ＴＩ１との間には、エンジン回転速度ＮＥが低下していくに従ってそのパルス周期時間ＴＩ１が長くなるといった相関関係がある。一方、上記エンジン１０の自動停止処理は、アイドル運転時等、エンジン回転速度ＮＥが所定の回転速度にある状態で行われるため、上記エンジン１０が自動停止された後のエンジン回転速度ＮＥの推移傾向は、繰り返し行われる停止処理を通してほぼ同等の推移傾向となる。したがって、これらパルス周期時間ＴＩ１とエンジン回転速度ＮＥとの関係は予め実験等により求めることが可能であり、ここではこれらの関係を図４に例示する態様でマップ化している。このように予め定めたマップによるマップ演算としてパルス周期時間ＴＩ１に基づいて推定エンジン回転速度ＮＥＩを求めるようにすれば、エンジン回転速度ＮＥを精度良く、しかも極めて容易に求めることができるようになる。なお、図４に例示したマップは、制御装置３０内部のＲＯＭ等の不揮発性メモリに記憶されている。

このステップＳ４０７の処理において推定エンジン回転速度ＮＥＩを求めた後、同推定エンジン回転速度ＮＥＩが所定回転速度以下か否かが判断される（ステップＳ４０８）。具体的には、推定エンジン回転速度ＮＥＩがエンジン１０の再始動が可能となる回転速度、すなわち２００ｒｐｍ以下か否かが判定される。

そして推定エンジン回転速度ＮＥＩが所定回転速度を超えている旨が判断された場合（ステップＳ４０８：ＮＯ）、すなわちエンジン回転速度の推定を開始しているが、エンジン回転速度ＮＥがエンジン１０の再始動が可能となる回転速度に達していない旨が判断される場合には、エンジン始動可能判定フラグＸＳが「０」に設定される。

一方、上述のようにエンジン回転速度ＮＥが上記計算限界となる低回転速度領域に達した場合にはステップＳ４０６の処理において低回転速度領域判断フラグＸ１か「１」に設定される。このため、この場合には、パルス周期時間ＴＩ１を算出した後（ステップＳ４０３）、同パルス周期時間ＴＩ１から推定エンジン回転速度ＮＥＩがマップ演算されるとともに（ステップＳ４０７）、同推定エンジン回転速度ＮＥＩが所定回転速度以下か否かが判断される（ステップＳ４０８）。すなわち、エンジン回転速度ＮＥが上記計算限界となる低回転速度領域に至って以降は、同回転速度領域に至る直前のパルス割り込み時刻ｔＰとその都度の経過時刻との関係に基づいて仮想的なパルス周期時間ＴＩ１が求められる。そして、この求めたパルス周期時間ＴＩ１に基づき推定エンジン回転速度ＮＥＩを算出するようにすれば、仮想的とはいえ、エンジン回転速度ＮＥについての連続した適切な管理が可能となる。すなわち、エンジン回転速度ＮＥが上記計算限界となる低回転速度領域となった場合であっても、仮想的なパルス周期時間ＴＩ１に基づき推定エンジン回転速度ＮＥＩを算出することで、エンジン回転速度ＮＥの連続が維持されるため、この２００ｒｐｍといったエンジン回転速度ＮＥも正確に推定することが可能となる。

そして、推定エンジン回転速度ＮＥＩが２００ｒｐｍ以下となった場合（ステップＳ４０８：ＹＥＳ）、すなわちエンジン回転速度ＮＥがエンジン１０の再始動が可能となる速度に達したと判断される場合には、エンジン始動可能判定フラグＸＳが「１」に設定される。

図５は、このようなエンジン１０が自動停止された後のエンジン回転速度ＮＥの経時的な変化とともに、同変化に基づくエンジン１０の始動可能状態の判定態様を示したものである。図５では、時刻ｔ０においてエンジンの自動停止が実行されたとしている。こうしてエンジンの自動停止が実行されると、エンジン回転速度ＮＥは図５に示される態様で次第に低下していく。そして、時刻ｔ１においてエンジン回転速度ＮＥが２５０ｒｐｍ、すなわち上記計算限界となる低回転速度領域に至った場合であっても、図４のマップを用いたマップ演算により仮想的なパルス周期時間ＴＩ１から推定エンジン回転速度ＮＥＩを推定することで、エンジン回転速度についての連続した適切な管理が可能となる。そして、時刻ｔ２において同推定エンジン回転速度ＮＥＩがエンジン１０の再始動が可能となる回転速度である２００ｒｐｍ以下となったときにエンジン１０の再始動が可能となった旨が判定される。これにより、同図５に参考までに示した従来の判定手法とは異なり、エンジン１０のその時々の状況に応じた円滑な再始動性が確保された状態で、先の図２のステップＳ６０の処理であるエンジン１０の自動始動条件が成立したか否かの判断が行われるようになり、エンジン１０の自動始動処理も、より円滑に実行されるようになる。

以上説明したように、実施形態のエンジンシステムによれば、以下のような作用効果が得られるようになる。
（１）エンジン自動停止・自動始動制御部３１では、監視する回転速度パルスＰＮＥ基づき算出されるエンジン回転速度ＮＥが計算限界となる低回転速度領域に至って以降は、同回転速度領域に至る直前の回転速度パルスＰＮＥの割り込み時刻ｔＰからの経過時間に基づいて仮想的なパルス周期時間ＴＩ１を算出することにした。そして、同制御部３１では、この仮想的なパルス周期時間ＴＩ１に基づいて推定エンジン回転速度ＮＥＩを併せて算出することとした。このため、仮想的とはいえ、エンジン回転速度ＮＥについての連続した適切な管理が可能となる。そして、エンジン回転速度ＮＥが上記計算限界となる低回転速度領域に至った場合であれ、この推定エンジン回転速度ＮＥＩが予め定めた所定回転速度に到達することに基づいてエンジン再始動が可能となる時期を判定するようにしたことで、エンジン１０のその時々の状況に応じた円滑な再始動性が確保されるようになる。

（２）エンジン回転速度ＮＥが計算限界となる低回転速度領域に至ったか否かを判定するためのパルス周期時間ＴＩ１に対する判定値を、エンジン回転速度ＮＥが計算限界となる回転速度である２５０ｒｐｍに相当する回転速度パルスのパルス周期時間である２０ｍｓに設定するようにした。このため、回転速度パルスＰＮＥのパルス周期時間ＴＩ１に基づくエンジン回転速度ＮＥの算出を最大限に維持しつつ、同エンジン回転速度ＮＥが上記計算限界となる低回転速度領域に至ったことの判断も含めて仮想的なパルス周期時間ＴＩ１の演算との連続性が良好に確保されるようになる。また、こうした仮想的なパルス周期時間ＴＩ１に基づく同領域でのエンジン回転速度ＮＥの推定も円滑に開始されるようになる。

（３）推定エンジン回転速度ＮＥＩを仮想的に求めたパルス周期時間ＴＩ１からマップ演算により算出するようにした。このため、エンジン回転速度ＮＥが精度良く、しかも極めて容易に求められるようになる。また、こうしたマップを採用することにより、パルス周期時間ＴＩ１とそれに応じて求めようとする推定エンジン回転速度ＮＥＩとの関係についても、例えば対象とするエンジン毎に格別に設定することが可能となるなど、その自由度も高められるようになる。

（４）エンジンの自動停止・自動始動機能を有するエンジンシステムでは通常、エンジン回転速度が２００ｒｐｍ程度まで低下すればエンジンの再始動が可能となる。このため、推定エンジン回転速度ＮＥＩに対して２００ｒｐｍといった回転速度を判定値としてエンジン１０の再始動が可能となったか否かを判定することにより、時間的ロスのないより円滑なエンジン再始動が可能となる。

なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・図２に示した自動停止・自動始動処理におけるステップＳ４０のエンジン始動可能フラグ処理を省略するとともに、図３に示したエンジン始動可能フラグ処理に代えて、図６に示すエンジン回転速度算出処理を独立して実行するようにしてもよい。図６に示すエンジン回転速度算出処理では、図３に示したエンジン始動可能フラグ処理におけるステップＳ４０２の処理に代えて、現在の時刻ｔＥを回転速度パルスＰＮＥの割り込み時刻ｔＰにセットするとともに（ステップＳ４０２ａ）、回転速度パルスＰＮＥの割り込み時刻ｔＰと前回セットした割り込み時刻ｔＰ’との関係からエンジン回転速度ＮＥを算出するようにした（ステップＳ４０２ｂ）。

・上記実施形態では、エンジン１０の再始動が可能となったか否かを判定するために、２００ｒｐｍといった回転速度を判定値（閾値）としたが、対象とするエンジンシステムの仕様等に応じてこの回転速度判定値を、その上下の値、例えば１５０ｒｐｍ、あるいは１００ｒｐｍ等に変更してもよい。

・上記実施形態では、仮想的に求めたパルス周期時間ＴＩ１から推定エンジン回転速度ＮＥＩをマップ演算により算出したが、例えばパルス周期時間ＴＩ１とエンジン回転速度ＮＥとの関係を定めた適宜の関数演算により算出してもよい。

・上記実施形態では、エンジン回転速度ＮＥが計算限界となる低回転速度領域に至ったか否かを判定するためのパルス周期時間ＴＩ１に対する判定値を、エンジン回転速度ＮＥが計算限界となる回転速度である２５０ｒｐｍに相当する回転速度パルスのパルス周期時間である２０ｍｓに設定した。これに対し、２５０ｒｐｍに近い回転速度に対応する他の判定の時間に設定するようにしてもよい。

・上記実施形態では、スタータ１２の駆動を通じてエンジン１０の再始動を実現していたが、この他、例えばモータジェネレータの駆動を通じてエンジン１０の再始動を実現するようにしてもよい。

本発明にかかるエンジンシステムについてその概略の構成を模式的に示す図。 同エンジンシステムによる自動始動・自動停止処理の処理手順を示すフローチャート。 同自動始動・自動停止処理に際してのエンジン始動可能フラグ処理の処理手順を示すフローチャート。 同エンジン始動可能フラグ処理に際してのパルス周期時間ＴＩ１から推定エンジン回転速度ＮＥＩを算出するためのマップ。 同自動停止処理を実行した後の経過時間とエンジン回転速度ＮＥとの関係を示すグラフ、及びエンジン始動可能判定フラグＸＳの変化を示すタイミングチャート。 他の実施例におけるエンジン回転速度算出処理の処理手順を示すフローチャート。 従来の自動停止処理を実行した後の経過時間とエンジン回転速度ＮＥとの関係を示すグラフ、及びエンジン始動可能判定の変化を示すタイミングチャート。

符号の説明

１０…エンジン、１１…クランクシャフト、１２…スタータ、１３…オルタネータ、１４…第１のバッテリ、１５…ＤＣ−ＤＣコンバータ、１６…第２のバッテリ、１７…スタータ電源切り替えリレー、２０…クランク角センサ、２１…車速センサ、２２…水温センサ、２３…アクセル開度センサ、２４…ブレーキスイッチ、２５…イグニッションスイッチ、２６…シフト位置センサ、３０…制御装置、３１…エンジン自動停止・自動始動制御部。

Claims (5)

1. 車載エンジンの自動停止・自動始動機能を有し、車両操作による自動停止条件の成立に基づき当該エンジンを停止すべく処理を行った後、同エンジンの回転速度センサから得られる回転速度パルスを監視しつつエンジン再始動が可能となる時期を判定し、該判定後に車両操作による自動始動条件が成立することに基づいて同エンジンを再始動すべく処理を実行するエンジンシステムにおいて、
   前記監視する回転速度パルスに基づき算出されるエンジン回転速度が計算限界となる低回転速度領域に至って以降は、同回転速度領域に至る直前の回転速度パルスによる割り込み時刻とその都度の経過時刻との関係に基づいて回転速度パルスの周期時間を仮想的に求め、該求めたパルス周期時間に基づいて前記エンジン回転速度を推定するとともに、この推定したエンジン回転速度が予め定めた閾値に到達することに基づいて前記エンジン再始動が可能となる時期を判定する
   ことを特徴とするエンジンシステム。
2. 前記監視する回転速度パルスが得られる都度、当該回転速度パルスによる割り込み時刻からの経過時間を計時し、該計時した経過時間が所定の時間を経ても次の回転速度パルスが得られないことに基づいて前記エンジン回転速度が計算限界となる低回転速度領域に至った旨を判断する
   請求項１に記載のエンジンシステム。
3. 前記経過時間に対する所定の時間は、前記エンジン回転速度が計算限界となる低回転速度領域に至る直前の回転速度パルスのパルス周期時間に対応する時間として設定される
   請求項２に記載のエンジンシステム。
4. 前記仮想的に求めたパルス周期時間に基づく前記エンジン回転速度の推定が、それら求めたパルス周期時間とエンジン回転速度との関係を予め定めたマップによるマップ演算として実行される
   請求項１〜３のいずれか一項に記載のエンジンシステム。
5. 前記推定したエンジンの回転速度に対して予め定める閾値が２００ｒｐｍの回転速度に相当する値である
   請求項１〜４のいずれか一項に記載のエンジンシステム。

Images