JP2011140938A - エンジン自動停止始動制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジン自動停止時のエンジン回転降下期間中にピニオンをリングギヤに飛び込ませて噛み合わせる際のピニオンの駆動タイミングを精度良く制御できるようにする。
【解決手段】アイドルストップシステムで、エンジン２１を自動停止させる際に、所定の演算周期でエンジン２１のロストルク（フリクショントルク）、エンジン回転速度又は角速度、イナーシャに基づいて次の演算タイミングでのエンジン回転速度又は角速度を予測し、その予測データに基づいて更にその次の演算タイミングでのエンジン回転速度又は角速度を予測するという処理を複数回繰り返して、複数回先の演算タイミングまでのエンジン回転降下軌道を予測する。そして、このエンジン回転降下軌道の予測データに基づいてピニオン１３の駆動タイミングを決定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンを自動停止させる際のエンジン回転速度が降下する期間に、所定のタイミングでスタータのピニオンを押し出してエンジンのクランク軸に連結されたリングギヤに飛び込ませて噛み合わせるようにしたエンジン自動停止始動制御装置に関する発明である。

この種のエンジン自動停止始動制御装置は、特許文献１（特開２００５−３３０８１３号公報）に記載されているように、エンジンを自動停止させる際のエンジン回転速度が降下する期間（エンジン回転降下期間）に、再始動要求が発生した時点でスタータのモータへの通電を開始してピニオンを回転させると共に、ピニオンの噛み込み動作に必要な時間に相当する所定時間経過後のエンジン回転速度（リングギア回転速度）を予測して、ピニオン回転速度がエンジン回転速度（リングギア回転速度）と同期するタイミングを予測して、そのタイミングでピニオンがリングギヤに飛び込んで噛み合うようにピニオンの噛み込み動作タイミングを決定するようにしたものがある。

特開２００５−３３０８１３号公報

しかしながら、上記特許文献１のように、エンジンを自動停止させる際のエンジン回転降下期間中に、エンジン回転速度（リングギア回転速度）とピニオン回転速度を予測して、ピニオン回転速度がエンジン回転速度（リングギア回転速度）と同期するタイミングを予測して、そのタイミングでピニオンがリングギヤに飛び込んで噛み合うようにピニオンの噛み込み動作を開始しても、以下のような課題を有する。

即ち、エンジン回転降下期間中のエンジン回転挙動は、エンジン回転速度が直線的に降下するのではなく、エンジン回転速度が脈動しながら降下し、エンジンのクランク軸に連結したリングギヤの回転速度も脈動しながら降下する。このため、ピニオンの噛み込み動作に必要な時間に相当する所定時間経過後の時点のエンジン回転速度（リングギア回転速度）を予測しても、ピニオン回転速度がエンジン回転速度（リングギア回転速度）と同期するタイミングを精度良く予測できない可能性があり、ピニオン噛み込み時のピニオン回転速度とリングギア回転速度との差が大きくなる可能性がある。図７に示すように、ピニオン噛み込み時のピニオン回転速度とリングギア回転速度との差（相対回転速度）が大きくなると、ピニオン噛み込み時の騒音レベルが大きくなることが問題となる。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、エンジン自動停止時のエンジン回転降下期間中にピニオンをリングギヤに飛び込ませて噛み合わせる際のピニオンの駆動タイミングを精度良く制御できるエンジン自動停止始動制御装置を提供することである。

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、エンジンを自動停止させる際のエンジン回転速度が降下する期間に、所定のタイミングでスタータのピニオンを押し出してエンジンのクランク軸に連結されたリングギヤに飛び込ませて噛み合わせるようにしたエンジン自動停止始動制御装置において、エンジンを自動停止させる際のエンジン回転速度が降下する軌道（以下「エンジン回転降下軌道」という）を予測する回転降下軌道予測手段と、前記回転降下軌道予測手段によるエンジン回転降下軌道の予測データに基づいて前記ピニオンの駆動タイミングを決定する制御手段とを備えた構成としたものである。

この構成では、エンジンを自動停止させる際に、エンジン回転速度が脈動しながら降下する軌道を予測できるため、エンジン回転降下期間中にエンジン回転速度が脈動しても、ピニオンをリングギヤに飛び込ませて噛み合わせる際のピニオンの駆動タイミング（押し出しタイミング）を精度良く制御することができる。

ところで、一般的なスタータは、再始動時に、ピニオンを押し出してエンジン側のリングギヤに飛び込ませて噛み合わせるピニオンアクチュエータ（ソレノイド）と、ピニオンを回転駆動するモータとの間に一定の遅延時間を持って駆動されるように構成されている。このようなスタータを搭載したエンジン自動停止始動制御装置に本発明を適用する場合は、エンジン回転降下軌道の予測データに基づいてピニオン噛み込み時の騒音レベルが許容範囲内となる極低回転領域までエンジン回転速度が低下したタイミングで、ピニオンがリングギヤに飛び込んで噛み合うようにピニオンの駆動タイミングを決定すれば良い。

また、ピニオンを押し出すピニオンアクチュエータと該ピニオンを回転駆動するモータとを個別に作動できるスタータを搭載したエンジン自動停止始動制御装置にも本発明を適用可能である。この場合は、請求項２のように、エンジン回転降下軌道の予測データに基づいてピニオンの駆動タイミングとモータの駆動タイミングを決定するようにすれば良い。ここで、ピニオンの駆動タイミングとモータの駆動タイミングのどちらを先にするかは、再始動要求が発生したときのエンジン回転速度等によって決めれば良く、例えば、比較的高い回転領域で再始動要求が発生した場合は、ピニオンをリングギヤに当接させる前にモータを回転させるモータ先駆動モードの再始動を行えば良く（請求項７）、また、比較的低い回転領域で再始動要求が発生した場合は、ピニオンをリングギヤに当接させてからモータを回転させるモータ後駆動モードの再始動を行えば良い（請求項８）。

また、請求項３のように、回転降下軌道予測手段は、エンジンを自動停止させる際に、所定の演算周期でエンジンのロストルク（フリクショントルク）、エンジン回転速度又は角速度、イナーシャに基づいて次の演算タイミングでのエンジン回転速度又は角速度を予測し、その予測データに基づいて更にその次の演算タイミングでのエンジン回転速度又は角速度を予測するという処理を複数回繰り返して、複数回先の演算タイミングまでのエンジン回転降下軌道を予測するようにすると良い。

エンジンの燃焼停止後（燃料カット後）のエンジン回転挙動は、エンジンのロストルク（フリクショントルク）、エンジン回転速度又は角速度、イナーシャをパラメータとする関係式で表すことが可能であるため、その関係式を用いて、次の演算タイミングでのエンジン回転速度又は角速度を精度良く予測することが可能となり、その予測データを用いて更にその次の演算タイミングでのエンジン回転速度又は角速度を予測するという処理を複数回繰り返せば、複数回先の演算タイミングまでのエンジン回転降下軌道を精度良く予測することができる。

この場合、請求項４のように、エンジン回転速度又は角速度の各予測データ間を補間して各予測データ間を線でつないだ軌道をエンジン回転降下軌道として予測するようにすると良い。ここで、各予測データ間の補間は、直線で補間（線形補間）しても良いし、曲線で補間しても良い。各予測データ間を補間したエンジン回転降下軌道を用いれば、ピニオンの駆動タイミング等を精度良く制御できる。

本発明は、クランク角をパラメータ（横軸）としてエンジン回転降下軌道を予測しても良いが、ピニオンの押し出しに要する時間は、エンジン回転速度とは関係なく一定であるため、ピニオンの駆動タイミングは、クランク角ではなく時間（時刻）で決めた方が簡単である。ピニオンの駆動タイミングをクランク角で決める場合は、ピニオンの押し出しに要する時間をクランク角度幅に換算し、且つ、そのクランク角度幅をエンジン回転速度に応じて変化させる必要があるため、演算処理が複雑になる。

そこで、請求項５のように、エンジン回転降下軌道を予測する際に、任意に設定した基準時からの経過時間を時間軸としてエンジン回転降下軌道を予測し、ピニオンの駆動タイミングとモータの駆動タイミングを基準時からの経過時間で決定するようにすると良い。このようにすれば、ピニオンの駆動タイミングとモータの駆動タイミングを簡単な処理で精度良く決定できる。

この場合、エンジン回転速度等のサンプリングは所定クランク角毎であるため、エンジン回転速度等の予測に遅れが生じてしまう。この予測の遅れを補正するために、請求項６のように、エンジン回転速度又は角速度を所定クランク角毎にサンプリングして次の演算タイミングでのエンジン回転速度又は角速度を予測した後に、その予測データの時刻をサンプリングの遅れだけ早めるようにすると良い。このように、予測データの時刻をサンプリングの遅れだけ早めるようにすれば、サンプリングの遅れを補償することができる。

また、請求項７のように、エンジンを自動停止させる際のエンジン回転速度が降下する期間に再始動要求が発生した場合にピニオンをリングギヤに当接させる前にモータを回転させるモータ先駆動モードの再始動を実行する手段と、前記モータ先駆動モードの再始動を禁止するモータ先駆動禁止時刻を、該モータ先駆動モードの再始動が許容されたエンジン回転速度範囲の下限値となる時刻からピニオンの押し出しに要する所定時間だけ前出しした時刻に設定する手段とを備えた構成としても良い。

要するに、比較的低い回転領域で、ピニオンをリングギヤに当接させる前にモータを回転させると、リングギヤに当接する際のピニオンの回転速度の方がリングギヤの回転速度（エンジン回転速度）より高くなり過ぎて、ピニオン当接時の騒音レベルが大きくなったり、ピニオンとリングギヤとの摩耗量が増大して耐久性が低下する可能性がある。そこで、請求項７のように、モータ先駆動禁止時刻を、モータ先駆動モードの再始動が許容されたエンジン回転速度範囲の下限値となる時刻からピニオンの押し出しに要する所定時間だけ前出しした時刻に設定するようにすれば、モータ先駆動モードの再始動が許容されたエンジン回転速度範囲の下限値より低い回転領域でモータ先駆動モードの再始動が実行されることを確実に禁止することができる。

また、請求項８のように、エンジンを自動停止させる際のエンジン回転速度が降下する期間に再始動要求が発生した場合にピニオンをリングギヤに当接させてからモータを回転させるモータ後駆動モードの再始動を実行する手段と、前記モータ後駆動モードの再始動が禁止されているときに、該モータ後駆動モードの再始動を許可するモータ後駆動許可時刻を、該モータ後駆動モードの再始動が許容されたエンジン回転速度範囲の上限値となる時刻からピニオンの押し出しに要する所定時間だけ前出しした時刻に設定する手段とを備えた構成としても良い。

要するに、比較的高い回転領域で、ピニオンをリングギヤに当接させてからモータを回転させると、リングギヤに当接するピニオンの回転速度よりもリングギヤの回転速度（エンジン回転速度）が高すぎるため、ピニオン当接時の騒音レベルが大きくなったり、ピニオンとリングギヤとの摩耗量が増大して耐久性が低下する可能性がある。そこで、請求項８のように、モータ後駆動許可時刻を、モータ後駆動モードの再始動が許容されたエンジン回転速度範囲の上限値となる時刻からピニオンの押し出しに要する所定時間だけ前出しした時刻に設定するようにすれば、モータ後駆動モードの再始動が許容されたエンジン回転速度範囲の上限値より高い回転領域でモータ後駆動モードの再始動が実行されることを確実に禁止することができる。

また、請求項９のように、エンジンを自動停止させる際のエンジン回転速度が降下する期間に再始動要求が発生しない場合に次の再始動に備えてピニオンを押し出してリングギヤに当接させるプリセット制御を許可する手段と、前記プリセット制御を実行するプリセット制御実行時刻を、該プリセット制御が許可されたエンジン回転速度となる時刻からピニオンの押し出しに要する所定時間だけ前出しした時刻に設定する手段とを備えた構成としても良い。このようにすれば、プリセット制御実行時刻を簡単に精度良く求めることができる。

また、請求項１０のように、プリセット制御が禁止されている場合にエンジン回転速度が降下する期間に再始動要求が発生したときにピニオンをリングギヤに当接させてからモータを回転させるモータ後駆動モードの再始動を実行する手段と、前記ピニオンの押し出しから前記モータを駆動するまでの遅延時間を増加させる時刻を、予測エンジン回転速度が所定値以下となる時刻から前記ピニオンの押し出しに要する所定時間だけ前出しした時刻に設定する手段とを備えた構成としても良い。

一般に、エンジン回転が停止する間際には、ピストンが圧縮上死点を乗り越えられないことで、エンジン回転が一旦逆回転してから停止するという不安定な回転挙動が現れる。このため、エンジン回転が停止する間際にピニオンの押し出しを開始すると、ピニオンが逆回転中のリングギヤに飛び込む可能性がある。逆回転中のリングギヤにはピニオンが噛み合いにくいため、ピニオンがリングギヤに噛み合った状態になるまでに要する時間（遅延時間）が長くなる。

この点を考慮して、請求項１０に係る発明では、ピニオンの押し出しからモータを駆動するまでの遅延時間を増加させる時刻を、予測エンジン回転速度が所定値以下となる時刻からピニオンの押し出しに要する所定時間だけ前出しした時刻に設定するようにしたものであり、これにより、遅延時間を増加させる時刻を簡単に精度良く求めることができる。

また、請求項１１のように、モータ先駆動モードで再始動する場合にモータの駆動開始後のピニオンの回転上昇軌道を予測し、エンジン回転降下軌道の予測データとピニオンの回転上昇軌道の予測データとの差が所定値以内に到達する時刻からピニオンの押し出しに要する所定時間だけ前出しした時刻をピニオンの駆動タイミングとして予測するようにしても良い。このようにすれば、モータ先駆動モードで再始動する場合のピニオンの駆動タイミングを精度良く予測することができ、ピニオンの飛び込み時のピニオンの回転速度とリングギア回転速度（エンジン回転速度）とを確実に同期せることができる。

また、請求項１２のように、エンジン回転降下軌道の予測中にエンジン回転速度が急変して要求予測精度を確保できない状態になったときにピニオンとリングギヤとの噛み合いを禁止する噛み合い禁止要求を発生する手段を備え、前記制御手段は、前記噛み合い禁止要求が発生したときにはエンジン回転降下期間中の再始動を中止又は禁止するようにしても良い。エンジン回転降下軌道の予測中にエンジン回転速度が急変して要求予測精度を確保できない状態になれば、ピニオンの駆動タイミングの精度が悪化してピニオン飛び込み時の騒音レベルが大きくなったり、ピニオンとリングギヤとの摩耗量が増大して耐久性が低下する可能性がある。従って、噛み合い禁止要求が発生したときにエンジン回転降下期間中の再始動を中止又は禁止するようにすれば、ピニオン飛び込み時の騒音レベルの増大や耐久性低下を防止できる。

ところで、ピニオンをリングギヤに当接させる前にモータを回転させるモータ先駆動モードの再始動を行う場合に、ピニオンの押し出し開始後に噛み合い禁止要求が発生したときに、モータの駆動を中止すると、ピニオンとリングギヤとが中途半端な噛み合わせとなる場合があり、この場合は、ピニオンとリングギヤとが擦れ合いながら空回りして、双方の摩耗量が増大して耐久性が低下してしまう。

そこで、請求項１３のように、ピニオンをリングギヤに当接させる前にモータを回転させるモータ先駆動モードの再始動を行う場合に、(1) ピニオンの押し出し開始前に噛み合い禁止要求が発生したときにはピニオンの押し出しを中止し且つモータを停止させてモータ先駆動モードの再始動を中止し、(2) ピニオンの押し出し開始後に噛み合い禁止要求が発生したときには当該噛み合い禁止要求を無視してモータ先駆動モードの再始動を続行するようにしても良い。このようにすれば、ピニオンの押し出し開始前に噛み合い禁止要求が発生したときには、ピニオンの押し出しを中止することで、ピニオンとリングギヤとが擦れ合いながら空回りして双方の摩耗量が急増して耐久性が低下することを防止できる。一方、ピニオンの押し出し開始後に噛み合い禁止要求が発生したときには、噛み合い禁止要求を無視してモータ先駆動モードの再始動を続行するようにしているが、この理由は、ピニオンの押し出し開始後は、ピニオンをリングギヤに飛び込ませる動作を途中で確実に中止させることができないためであり、また、噛み合い禁止要求が発生した直後であれば、ピニオンとリングギヤとの回転速度差が比較的小さく、ピニオンをリングギヤに比較的容易に噛み合わせることができるためである。

図１は本発明の実施例１におけるエンジン始動制御システムの概略構成図である。 図２はエンジン回転降下軌道の予測結果を示す図である。 図３はエンジン回転降下軌道の予測演算方法を説明する図である。 図４はピニオン駆動タイミングの決定方法を説明する図である。 図５は実施例１のエンジン回転降下軌道予測ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 図６は実施例１のスタータ制御ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 図７はピニオン噛み込み時のピニオン回転速度とリングギア回転速度との差と騒音レベルとの関係を計測したデータを示す図である。 図８は予測エンジン回転速度の時刻をエンジン回転速度のサンプリングの遅れだけ補正する一例を示すタイムチャートである。 図９はサンプリング遅れ補正した予測エンジン回転速度の各予測データ間を補間して各予測データ間を線でつないだエンジン回転降下軌道を求める方法を説明するタイムチャートである。 図１０は予測したエンジン回転降下軌道を用いて各駆動モードの判定時刻Ａ〜Ｄを算出する方法を説明するタイムチャートである。 図１１は各駆動モードの判定時刻Ａ〜Ｄと各駆動モードとの関係を説明するタイムチャートである。 図１２は実施例２の駆動モード判定ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 図１３は実施例３のピニオン噛み合い禁止判定ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 図１４は実施例３のモータ先駆動モード制御ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態を具体化した幾つかの実施例を説明する。

本発明の実施例１を図１乃至図７に基づいて説明する。
まず、図１に基づいてエンジン自動停止始動制御システムの概略構成を説明する。
スタータ１１は、いわゆるピニオン押し出し式スタータであり、モータ１２と、このモータ１２によって回転駆動されるピニオン１３と、このピニオン１３を押し出すピニオンアクチュエータ１４等を備え、後述する構成によりモータ１２とピニオンアクチュエータ１４とを個別に作動可能となっている。ピニオン１３は、軸方向に移動可能に設けられている。ピニオンアクチュエータ１４には、プランジャ１５と、このプランジャ１５を駆動するソレノイド１６が設けられ、プランジャ１５の駆動力がレバー１７等を介してピニオン１３に伝達されるようになっている。

また、バッテリ１８とピニオンアクチュエータ１４との間には、リレー１９が設けられ、ＥＣＵ２０（エンジン制御回路）によってリレー１９をオンしてピニオンアクチュエータ１４への通電をオンしてプランジャ１５をピニオン押出方向に移動させることで、ピニオン１３を押し出して該ピニオン１３をエンジン２１のクランク軸２２に連結されたリングギヤ２３に飛び込ませて噛み合わせるようになっている。

更に、バッテリ１８とモータ１２との間には、スイッチング素子２４が設けられ、ＥＣＵ２０によってスイッチング素子２４のオン／オフを制御してモータ１２の通電をデューティ制御することで、ピニオン１３の回転速度を制御するようになっている。

エンジン２１には、クランク軸２２が所定クランク角（例えば３０℃Ａ）回転する毎にクランクパルスを出力するクランク角センサ２５が設けられ、このクランクパルスの出力間隔に基づいてエンジン回転速度又は角速度が算出されると共に、該クランクパルスをカウントしてクランク角が検出される。尚、クランク角基準位置は、クランク角センサ２５の欠歯部（１〜数個のパルスが連続して出力されない部分）で検出しても良いし、カム角センサからカムパルスが出力される位置をクランク角基準位置としても良い。

ＥＣＵ２０は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭに記憶された各種のエンジン制御プログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じてエンジン２１の燃料噴射量や点火時期を制御する。

また、ＥＣＵ２０は、図示しないエンジン自動停止始動制御ルーチンを実行することで、エンジン自動停止始動制御（いわゆるアイドルストップ制御）を実行する。このエンジン自動停止始動制御では、車両走行中に運転者が減速操作（アクセル全閉、ブレーキ操作等）を行って車両停止に至る可能性のある所定減速状態になったとき、又は、車両を停車させてブレーキ操作を継続しているときに、自動停止要求（アイドルストップ要求）が発生したと判断して、エンジン２１の燃焼（燃料噴射及び／又は点火）を停止させてエンジン２１を自動的に停止させる。更に、本実施例１では、エンジン２１を自動停止させる間際に、後述するように、次の再始動に備えて、ピニオンアクチュエータ１４に通電してピニオン１３をエンジン２１側のリングギヤ２３に飛び込ませて噛み合わせおき、次の再始動が完了するまで、ピニオン１３をエンジン２１側のリングギヤ２３に噛み合わせた状態に維持する。

その後、運転者が車両発進のための準備操作（ブレーキ解除、シフトレバーのドライブレンジへの操作等）や発進操作（アクセル踏み込み等）を行ったときに、再始動要求が発生したと判断して、スタータ１１のモータ１２に通電してピニオン１３を回転駆動してエンジン２１をクランキングして燃料噴射を再開して再始動させる。その他、バッテリ充電制御システムやエアコン等の車載機器の制御システムから再始動要求が発生してエンジン１１を再始動させる場合もある。再始動時に、エンジン回転速度が始動完了判定しきい値を越えた時点で、再始動完了と判定されて、スタータ１１のモータ１２への通電が停止されると共に、ピニオンアクチュエータ１４への通電が停止され、リターンスプリング（図示せず）によりピニオン１３がエンジン２１側のリングギヤ２３から抜き出されて元の位置に戻される。

更に、ＥＣＵ２０は、後述する図５のエンジン回転降下軌道予測ルーチンを実行することで、エンジン２１を自動停止させる際のエンジン回転速度が降下する軌道（以下「エンジン回転降下軌道」という）を予測する回転降下軌道予測手段として機能し、更に、後述する図６のスタータ制御ルーチンを実行することで、エンジン回転降下軌道の予測データに基づいてピニオン１３の駆動タイミングを決定する制御手段としても機能する。

ここで、本実施例１のエンジン回転降下軌道の予測方法を説明する。
以下の説明では、クランクパルスが３０℃Ａ毎に出力されるクランク角センサ２５を用いた例を説明する。これにより、エンジン自動停止時に、エンジン回転速度が降下する期間に、クランク角センサ２５からクランクパルスがＥＣＵ２０に入力される３０℃Ａ毎に次式により角速度ω［ｒａｄ／ｓｅｃ］を算出する。
ω＝３０×２π／（３６０×ｔp ）
ｔp ：クランクパルス間隔[sec]

上式により、前回の１８０℃Ａ区間[i-1] のＴＤＣ後のクランク角０℃Ａの角速度ω[0,i-1] 、クランク角３０℃Ａの角速度ω[30,i-1]、クランク角６０℃Ａの角速度ω[60,i-1]、クランク角９０℃Ａの角速度ω[90,i-1]、クランク角１２０℃Ａの角速度ω[120,i-1] 、クランク角１５０℃Ａの角速度ω[150,i-1] 、今回の１８０℃Ａ区間[i] のＴＤＣ後のクランク角０℃Ａの角速度ω[0,i] を算出する。

更に、前回の１８０℃Ａ区間[i-1] のＴＤＣ後のクランク角０℃Ａから３０℃ＡまでのロストルクＴ[0-30,i-1]、クランク角３０℃Ａから６０℃ＡまでのロストルクＴ[30-60,i-1] 、クランク角６０℃Ａから９０℃ＡまでのロストルクＴ[60-90,i-1] 、クランク角９０℃Ａから１２０℃ＡまでのロストルクＴ[90-120,i-1]、クランク角１２０℃Ａから１５０℃ＡまでのロストルクＴ[120-150,i-1] 、クランク角１５０℃Ａから今回の１８０℃Ａ区間[i] のＴＤＣ後の０℃ＡまでのロストルクＴ[150-0,i-1] を算出する。

Ｔ[0-30,i-1]＝−Ｊ・（ω[30,i-1]² −ω[0,i-1] ² ）／２
Ｔ[30-60,i-1] ＝−Ｊ・（ω[60,i-1]² −ω[30,i-1]² ）／２
Ｔ[60-90,i-1] ＝−Ｊ・（ω[90,i-1]² −ω[60,i-1]² ）／２
Ｔ[90-120,i-1]＝−Ｊ・（ω[120,i-1] ² −ω[90,i-1]² ）／２
Ｔ[120-150,i-1] ＝−Ｊ・（ω[150,i-1] ² −ω[120,i-1] ² ）／２
Ｔ[150-0,i-1] ＝−Ｊ・（ω[0,i] ² −ω[150,i-1] ² ）／２

ここで、Ｊはエンジン２１のイナーシャである。これらのロストルクＴ[0-30,i-1]〜Ｔ[150-0,i-1] の算出値は、それぞれレジスタに更新記憶される（図３参照）。
そして、今回の１８０℃Ａ区間[i] のＴＤＣ後の３０℃Ａ（現時点）で、角速度ω[30,i]を算出すると共に、ロストルクＴ[0-30,i]を同様に算出し、このロストルクＴ[0-30,i]をレジスタに更新記憶する。

その後、図３に示すように、前回の１８０℃Ａ区間[i-1] のクランク角３０℃Ａから６０℃ＡまでのロストルクＴ[30-60,i-1] を用いて、今回の１８０℃Ａ区間[i] のＴＤＣ後のクランク角６０℃Ａの予測角速度ω'[60,i] を演算すると共に、クランク角３０℃Ａから６０℃Ａに到達するまでの予測到達時間ｔ[30-60,i] を演算し、更に、前回の１８０℃Ａ区間[i-1] のクランク角６０℃Ａから９０℃ＡまでのロストルクＴ[60-90,i-1] と上記予測角速度ω'[60,i] を用いて、今回の１８０℃Ａ区間[i] のＴＤＣ後のクランク角９０℃Ａの予測角速度ω'[90,i] を演算すると共に、クランク角６０℃Ａから９０℃Ａに到達するまでの予測到達時間ｔ[60-90,i] を演算し、更に、前回の１８０℃Ａ区間[i-1] のクランク角９０℃Ａから１２０℃ＡまでのロストルクＴ[90-120,i-1]と上記予測角速度ω'[90,i] を用いて、今回の１８０℃Ａ区間[i] のＴＤＣ後のクランク角１２０℃Ａの予測角速度ω'[120,i]を演算すると共に、クランク角９０℃Ａから１２０℃Ａに到達するまでの予測到達時間ｔ[90-120,i]を演算するという処理を何回も繰り返すことで、エンジン回転降下軌道を予測する（図２参照）。

この予測演算は、クランクパルス入力毎（３０℃Ａ毎）に次のクランクパルスが入力されるまでの時間を利用して実行され、その都度、エンジン回転降下軌道の予測データが更新される。次のクランクパルスが入力されるまでの演算時間に余裕があれば、エンジン回転が停止するまでのエンジン回転降下軌道を予測するが、演算時間が足りない場合は、予測演算を途中で打ち切って、次のクランク角での実角速度を用いた新たな予測演算に移行する。尚、角速度をエンジン回転速度に換算して予測演算を行うようにしても良いことは言うまでもない。

本実施例１では、図４に示すように、エンジン２１を自動停止させる際のエンジン回転速度が降下する期間に再始動要求が発生した場合には、その時点で、スタータ１１のモータ１２への通電を開始してピニオン１３を回転させ、当該ピニオン１３の回転上昇軌道を予測し、エンジン回転降下軌道の予測データとピニオン１３の回転上昇軌道の予測データとの差が所定値Ｋ１以内に到達するタイミングをピニオン１３の駆動タイミングとして予測するようにしている。ここで、ピニオン１３の回転上昇軌道の予測方法は、例えば、ピニオン１３の回転上昇軌道を所定の時定数τの一次遅れモデルでモデル化した下記のモデル式を用いて、ピニオン１３の回転上昇軌道を予測すれば良い。

Ｎp ＝Ｎpmax｛１−ｅｘｐ（−ｔ／τ）｝
Ｎp ：ピニオン１３の回転速度
Ｎpmax：ピニオン１３の最高回転速度
ｔ：経過時間

ここで、ピニオン１３の押し出しに要する時間は、エンジン回転速度とは関係なく一定である。従って、ピニオン１３の駆動タイミング（時刻）は、エンジン回転降下軌道の予測データとピニオン１３の回転上昇軌道の予測データとの差が所定値Ｋ２以内に到達するタイミング（時刻）からピニオン１３の押し出しに要する所定時間だけ前出しした時刻に設定するようにしても良い。

以上説明した本実施例１のエンジン回転降下軌道の予測とスタータ１１の制御は、ＥＣＵ２０によって図５及び図６の各ルーチンに従って実行される。以下、図５及び図６の各ルーチンの処理内容を説明する。

［エンジン回転降下軌道予測ルーチン］
図５のエンジン回転降下軌道予測ルーチンは、エンジン運転中（ＥＣＵ２０の電源オン期間中）に所定周期で繰り返し実行され、特許請求の範囲でいう回転降下軌道予測手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ１０１で、自動停止要求（燃料噴射停止）が発生したか否かを判定し、自動停止要求が発生していなければ、そのまま本ルーチンを終了する。

その後、自動停止要求が発生した時点で、ステップ１０２に進み、クランク角センサ２５からクランクパルスがＥＣＵ２０に入力されたか否かを判定し、クランクパルスが入力されるまで待機する。そして、クランクパルスが入力される毎に、ステップ１０３に進み、今回のクランクパルス入力時の角速度ωを算出する。
ω＝３０×２π／（３６０×ｔp ）
ｔp ：クランクパルス間隔[sec]

この後、ステップ１０４に進み、レジスタに記憶されたエンジン２１のロストルクを読み込む。このロストルクは、１５０℃Ａ前のクランクパルス入力時に算出してレジスタに記憶したロストルクを用いる。この後、ステップ１０５に進み、ロストルクを用いて、次のクランクパルスの入力タイミングでの予測角速度ω' を算出すると共に、次のクランクパルスの入力タイミングまでの予測到達時間ｔを算出する。

この後、ステップ１０６に進み、次のクランクパルスの入力タイミングでの予測角速度ω' が０以下であるか否かで、エンジン回転停止に至るまでのエンジン回転降下軌道を予測し終えたか否かを判定する。このステップ１０６で、予測角速度ω' が０以下でないと判定されれば、ステップ１０７に進み、エンジン２１のロストルクを算出してレジスタに記憶して、前述したステップ１０４、１０５の処理を繰り返して、ロストルクと上記予測角速度ω' を用いて、更にその次のクランクパルスの入力タイミングでの予測角速度ω' と予測到達時間ｔを算出する処理を繰り返す。

このような３０℃Ａ毎の予測角速度ω' と予測到達時間ｔを何回も繰り返して、予測角速度ω' が０以下になった時点で、エンジン回転停止に至るまでのエンジン回転降下軌道を予測し終えたと判断して、前記ステップ１０２に戻り、次のクランクパルスが入力されるまで待機する。これにより、クランクパルスが入力される毎に、エンジン回転停止に至るまでのエンジン回転降下軌道の予測演算が行われる。

尚、次のクランクパルスが入力されるまでの演算時間が、エンジン回転停止に至るまでのエンジン回転降下軌道の予測演算に必要な時間よりも短い場合は、予測演算を途中で打ち切って、次のクランク角での実角速度ωを用いた新たな予測演算に移行する。
［スタータ制御ルーチン］
図６のスタータ制御ルーチンは、ＥＣＵ２０の電源オン期間中に所定周期で繰り返し実行され、特許請求の範囲でいう制御手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ２０１で、再始動要求が発生したか否かを判定し、再始動要求が発生していなければ、そのまま本ルーチンを終了する。

その後、再始動要求が発生した時点で、ステップ２０２に進み、エンジン回転降下中であるか否か（エンジン回転停止中でないか否か）を判定し、エンジン回転降下中でない（エンジン回転停止中である）と判定されれば、ステップ２０８に進み、ピニオンアクチュエータ１４に通電してピニオン１３をリングギヤ２３に飛び込ませて、次のステップ２０９で、所定の遅延時間の後にモータ１２に通電してピニオン１３を回転させる。これにより、エンジン２１をクランキングして再始動させる。

これに対し、上記ステップ２０２で、エンジン回転降下中であると判定されれば、ステップ２０３に進み、モータ１２への通電が許可されているか否かを、例えばエンジン回転速度が所定回転速度以下であるか否かで判定し、モータ１２への通電が許可されていなければ、モータ１２への通電が許可されるまで待機する。その後、モータ１２への通電が許可された時点で、ステップ２０４に進み、モータ１２への通電を開始してピニオン１３を回転させる。

この後、ステップ２０５に進み、ピニオン１３の回転上昇軌道を一次遅れモデルでモデル化したモデル式を用いて、ピニオン１３の回転上昇軌道を予測する。そして、次のステップ２０６で、前記図５のエンジン回転降下軌道予測ルーチンで演算したエンジン回転降下軌道の予測データとピニオン１３の回転上昇軌道の予測データとの差が所定値Ｋ１以内になるタイミング（ピニオン１３の駆動タイミング）に到達したか否かを判定し、当該タイミングになるまで待機する。その後、エンジン回転降下軌道の予測データとピニオン１３の回転上昇軌道の予測データとの差が所定値Ｋ１以内になるタイミング（ピニオン１３の駆動タイミング）に到達した時点で、ステップ２０７に進み、ピニオンアクチュエータ１４に通電してピニオン１３をリングギヤ２３に飛び込ませて噛み合わせて、エンジン２１をクランキングして再始動させる。

この際、エンジン回転降下軌道の予測データとピニオン１３の回転上昇軌道の予測データとの差が所定値Ｋ２以内になるタイミング（時刻）からピニオン１３の押し出しに要する所定時間だけ前出しした時刻をピニオン１３の駆動タイミング（時刻）としても良い。上記ステップ２０６で用いる所定値Ｋ１は、ピニオン１３の押し出しに要する所定時間を考慮して上記所定値Ｋ２よりも大きい値に設定すれば良い。

尚、エンジン２１を自動停止させる際のエンジン回転降下期間中に再始動要求が発生しない場合は、エンジン回転降下軌道の予測データに基づいてピニオン噛み込み時の騒音レベルが許容範囲内となる極低回転領域までエンジン回転速度が低下したタイミングでピニオン１３がリングギヤ２３に飛び込んで噛み合うようにピニオン１３の駆動タイミングを決定すれば良い。

以上説明した本実施例１によれば、エンジン２１を自動停止させる際に、エンジン回転速度が脈動しながら降下する軌道を予測できるため、エンジン回転降下期間中にエンジン回転速度が脈動しても、ピニオン１３をリングギヤ２３に飛び込ませて噛み合わせる際のピニオン１３の駆動タイミングを精度良く制御することができる。

しかも、本実施例１では、ピニオン１３をリングギヤ２３に飛び込ませるためのピニオンアクチュエータ１４と該ピニオン１３を回転駆動するモータ１２とを個別に作動できるスタータ１１を搭載し、エンジン２１を自動停止させる際のエンジン回転降下期間中に再始動要求が発生した時点で、モータ１２への通電を開始してピニオン１３を回転させ、当該ピニオン１３の回転上昇軌道を予測し、エンジン回転降下軌道の予測データとピニオン１３の回転上昇軌道の予測データとの差が所定値以内に到達するタイミングをピニオンの駆動タイミングとして予測するようにしたので、エンジン回転降下期間中に、エンジン回転速度が脈動しても、ピニオン１３の回転速度がエンジン回転速度（リングギア２３の回転速度）と同期するタイミングを精度良く予測して、そのタイミングでピニオン１３がリングギヤ２３に飛び込んで噛み合うようにピニオン１３の駆動タイミングを精度良く決定することができる。

尚、本実施例１では、クランク角センサ２５からのクランクパルスの入力間隔（例えば３０℃Ａ）でエンジン回転速度の予測演算を行うようにしたが、ＴＤＣ（圧縮上死点）のタイミング毎にエンジン回転速度の予測演算を行うことで、次のＴＤＣのタイミングにおけるエンジン回転速度を予測することができる。その結果、もし、次のＴＤＣタイミングにおけるエンジン回転速度がマイナス値（虚数値）であれば、現在のＴＤＣを正転方向の最終ＴＤＣと判定することができ、次の区間のエンジン回転降下軌道においてエンジン回転速度がマイナス値になることが分かる（エンジン２１の回転方向が逆転することが分かる）。

更に、他のエンジン回転速度予測方法として、エンジン回転降下軌道において生じる脈動の周期は、ＴＤＣのタイミングに一致するため、ＴＤＣの間隔（脈動の周期）ごとにエンジン回転降下軌道を予測することが有効であることから、まず将来のトルク挙動の予測に基づいて次のＴＤＣタイミングを予測し、次に現在のＴＤＣから次のＴＤＣタイミングまでのエンジン回転降下軌道を予測する。エンジン回転降下軌道を予測する方法は、例えば、前回のＴＤＣから現在のＴＤＣまでの区間におけるエンジン回転速度の履歴データに基づいて、現在のＴＤＣから次のＴＤＣまでの区間におけるエンジン回転降下軌道を予測するようにしても良い。また、エンジン回転降下軌道の予測を行う区間をＴＤＣではなく、同じクランク角となるタイミングの区間ごとにエンジン回転降下軌道の予測を行っても良く、これにより、クランクパルス入力毎にエンジン回転降下軌道の予測を行うことができる。

更に、本実施例１におけるエンジン回転降下軌道の予測にクランクパルス入力のない区間における補間処理を追加することで、クランクパルス入力タイミング毎にしか更新されず、且つ、実エンジン回転速度に対して誤差を持っていた回転速度情報を、より実エンジン回転速度に近い情報に予測することができる。

次に、図８乃至図１２を用いて本発明の実施例２を説明する。但し、機械的なシステム構成は上記実施例１（図１）と実質的に同じであるので、説明を省略し、主として異なる部分について説明する。

本発明は、クランク角をパラメータ（横軸）としてエンジン回転降下軌道を予測しても良いが、ピニオン１３の押し出しに要する時間は、エンジン回転速度とは関係なく一定であるため、ピニオン１３の駆動タイミングは、クランク角ではなく時間（時刻）で決めた方が簡単である。ピニオン１３の駆動タイミングをクランク角で決める場合は、ピニオン１３の押し出しに要する時間をクランク角度幅に換算し、且つ、そのクランク角度幅をエンジン回転速度に応じて変化させる必要があるため、演算処理が複雑になる。

そこで、本実施例２では、エンジン回転降下軌道を予測する際に、任意に設定した基準時からの経過時間を時間軸としてエンジン回転降下軌道を予測し、ピニオン１３の駆動タイミングとモータ１２の駆動タイミングを基準時からの経過時間（時刻）で決定するようにしている。ここで、基準時は、例えば、次のいずれかに設定すれば良い。

(1) エンジン２１を自動停止させるための燃料カットを開始した時点
(2) エンジン回転速度が所定回転速度まで低下した時点
(3) エンジン回転降下軌道の予測演算を開始した時点
(4) 自動停止要求が発生した時点

図８は、予測エンジン回転速度と実エンジン回転速度の挙動の一例を示すタイムチャートである。エンジン回転速度のサンプリング（クランク角センサ２５の出力信号の読み込みタイミング）は所定クランク角毎（例えば３０℃Ａ毎）であるため、予測エンジン回転速度の演算は所定クランク角毎に行われる。このため、図９に示すように、予測エンジン回転速度の挙動は、実エンジン回転速度の挙動に対して遅れが生じてしまう。

そこで、本実施例２では、エンジン回転速度のサンプリングの遅れだけ予測エンジン回転速度の時刻を早めてサンプリングの遅れを補償するようにしている。具体的には、予測エンジン回転速度を前回のパルス幅における平均回転速度と仮定し、その平均回転速度より算出した予測演算間隔（周期）Δｔの１／２の時間を遅れ時間として予測エンジン回転速度の時刻を早める。

また、本実施例２では、図９に示すように、サンプリング遅れ補正した予測エンジン回転速度の各予測データ間を直線又は曲線で補間して各予測データ間を線でつないだ軌道をエンジン回転降下軌道として予測するようにしている。

次に、本実施例２のエンジン回転降下軌道の予測データに基づく駆動モードの判定方法を図１０及び図１１を用いて説明する。
駆動モードは、次の４種類の駆動モード(1) 〜(4) の中からいずれか１つが選択される。

(1) モータ先駆動モード＋プリセット制御許可
(2) モータ先駆動モード＋プリセット制御禁止
(3) モータ後駆動モード＋プリセット制御許可
(4) モータ後駆動モード＋プリセット制御禁止

ここで、モータ先駆動モードは、エンジン２１を自動停止させる際のエンジン回転速度が降下する期間に再始動要求が発生した場合に、ピニオン１３をリングギヤ２３に当接させる前にモータ１２を回転させる駆動モードである。

要するに、比較的低い回転領域で、先にモータ１２を駆動してピニオン１３を回転させてから該ピニオン１３を押し出すと、リングギヤ２３に飛び込むピニオン１３の回転速度の方がリングギヤ２３の回転速度（エンジン回転速度）より高くなり過ぎて、ピニオン１３の飛び込み時の騒音レベルが大きくなったり、ピニオン１３とリングギヤ２３との摩耗量が増大して耐久性が低下する可能性がある。

そこで、モータ先駆動モードの再始動を禁止するモータ先駆動禁止時刻Ａを、該モータ先駆動モードの再始動が許容されたエンジン回転速度範囲の下限値Ｎｅ4 となる時刻からピニオン１３の押し出しに要する所定時間ｔ4 だけ前出しした時刻Ａに設定するようにしている。ここで、ピニオン１３の押し出しに要する実際の時間は、エンジン回転速度によっては変化しないが、製造ばらつき、経時変化、電源電圧の変動等の動作環境に応じてばらつくため、上記所定時間ｔ4 は、ピニオン１３の押し出しに要する実際の時間のばらつき範囲の上限値（最大値）に設定すると良い。このようにすれば、モータ先駆動モードの再始動が許容されたエンジン回転速度範囲の下限値Ｎｅ4 より低い回転領域でモータ先駆動モードの再始動が実行されることを確実に禁止することができる。

一方、モータ後駆動モードは、モータ先駆動モードの再始動が禁止されている場合の駆動モードであり、ピニオン１３をリングギヤ２３に当接させてからモータ１２を回転させる駆動モードである。

要するに、比較的高い回転領域で、先にピニオン１３を押し出してからモータ１２を駆動すると、リングギヤ２３に飛び込むピニオン１３の回転速度よりもリングギヤ２３の回転速度（エンジン回転速度）が高すぎるため、ピニオン１３の飛び込み時の騒音レベルが大きくなったり、ピニオン１３とリングギヤ２３との摩耗量が増大して耐久性が低下する可能性がある。

そこで、モータ後駆動モードの再始動を許可するモータ後駆動許可時刻Ｂを、該モータ後駆動モードの再始動が許容されたエンジン回転速度範囲の上限値Ｎｅ3 となる時刻からピニオン１３の押し出しに要する所定時間ｔ3 だけ前出しした時刻Ｂに設定するようにしている。このようにすれば、モータ後駆動モードの再始動が許容されたエンジン回転速度範囲の上限値Ｎｅ3 より高い回転領域でモータ後駆動モードの再始動が実行されることを確実に禁止することができる。

尚、図１０の例では、モータ後駆動モードのエンジン回転速度範囲の上限値Ｎｅ3 は、モータ先駆動モードのエンジン回転速度範囲の下限値Ｎｅ4 より低く設定されているが、両者を同一（Ｎｅ3 ＝Ｎｅ4 ）に設定しても良い。

プリセット制御は、エンジン２１を自動停止させる際のエンジン回転速度が降下する期間に再始動要求が発生しない場合に、次の再始動に備えてピニオン１３を押し出してリングギヤ２３に当接させる制御である。このプリセット制御が許可されている場合に、プリセット制御を実行するプリセット制御実行時刻Ｃを、該プリセット制御が許可されたエンジン回転速度Ｎｅ2 となる時刻からピニオン１３の押し出しに要する所定時間ｔ2 だけ前出しした時刻Ｃに設定するようにしている。ここで、プリセット制御が許可されたエンジン回転速度Ｎｅ2 は、ピニオン１３の飛び込み時の騒音レベルや摩耗量が許容範囲内に収まるエンジン回転速度に設定されている。このプリセット制御で用いるピニオン１３の押し出しに要する所定時間ｔ2 は、ピニオン１３の押し出しに要する実際の時間のばらつき範囲の中央値に設定すると良い。これにより、ピニオン１３の押し出しに要する実際の時間にばらつきがあっても、プリセット制御の目標回転速度であるエンジン回転速度Ｎｅ2 近傍で確実にピニオン１３をリングギヤ２３に当接させることができる。

一方、プリセット制御が禁止されている場合は、エンジン２１を自動停止させる際のエンジン回転速度が降下する期間に再始動要求が発生したときには、モータ後駆動モードの再始動を実行する。

一般に、エンジン回転が停止する間際には、ピストンが圧縮上死点を乗り越えられないことで、エンジン回転が一旦逆回転してから停止するという不安定な回転挙動が現れる。このため、エンジン回転が停止する間際にピニオン１３の押し出しを開始すると、ピニオン１３が逆回転中のリングギヤ２３に飛び込む可能性がある。逆回転中のリングギヤ２３にはピニオン１３が噛み合いにくいため、ピニオン１３がリングギヤ２３に噛み合った状態になるまでに要する時間（遅延時間）が長くなる。

この点を考慮して、本実施例２では、プリセット制御が禁止されている場合は、モータ後駆動モードの再始動を実行する際に、ピニオン１３の押し出しからモータ１２を駆動するまでの遅延時間を増加させる時刻Ｄを、予測エンジン回転速度が所定値Ｎｅ1 以下となる時刻からピニオン１３の押し出しに要する所定時間ｔ1 だけ前出しした時刻Ｄに設定するようにしている。ここで、所定値Ｎｅ1 は、例えば０ｒｐｍ又はそれより少し高い回転速度に設定すると良い。また、上記所定時間ｔ1 は、ピニオン１３の押し出しに要する実際の時間のばらつき範囲の上限値（最大値）に設定すると良い。このようにすれば、ピニオン１３の押し出しに要する実際の時間にばらつきがあっても、予測エンジン回転速度が所定値Ｎｅ1 以下となる領域では、確実に遅延時間を増加させることができ、エンジン回転が停止する間際の逆回転領域であっても、ピニオン１３をリングギヤ２３に確実に噛み合わせることができる。

尚、各時刻Ａ〜Ｄの算出に用いるピニオン１３の押し出しに要する所定時間ｔ4 〜ｔ1 は、全て同一の時間に設定しても良く、この場合は、各駆動モードの判定回転速度Ｎｅ4 〜Ｎｅ1 を、ピニオン１３の押し出しに要する実際の時間のばらつき範囲と各駆動モードの仕様に応じて増減すれば良い。

以上説明した本実施例２の駆動モードの判定は、ＥＣＵ２０によって図１２の駆動モード判定ルーチンに従って次のように実行される。本ルーチンは、ＥＣＵ２０の電源オン期間中に所定周期で繰り返し実行され、特許請求の範囲でいう制御手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ３０１で、エンジン回転降下軌道の予測中であるか否かを判定し、エンジン回転降下軌道の予測中でなければ、以降の処理を行うことなく、本ルーチンを終了する。

一方、上記ステップ３０１で、エンジン回転降下軌道の予測中と判定されれば、ステップ３０２に進み、再始動要求が発生しているか否かを判定する。その結果、再始動要求が発生していると判定されれば、ステップ３０３に進み、現時刻（基準時からの経過時間）がモータ先駆動禁止時刻Ａよりも前か否かでモータ先駆動モードの実行領域であるか否かを判定し、モータ先駆動禁止時刻Ａよりも前であれば、モータ先駆動モードの実行領域であると判断して、ステップ３０４に進み、モータ先駆動モードの再始動を実行する。

これに対し、上記ステップ３０３で、現時刻がモータ先駆動禁止時刻Ａより後であると判定されれば、ステップ３０５に進み、現時刻がモータ後駆動許可時刻Ｂに到達したか否かを判定し、まだモータ後駆動許可時刻Ｂに到達していなければ、モータ後駆動許可時刻Ｂに到達するまで待機する。その後、モータ後駆動許可時刻Ｂに到達した時点で、モータ先駆動モードの実行領域に入ったと判断して、ステップ３０６に進み、モータ後駆動モードの再始動を実行する。

一方、上記ステップ３０２で、再始動要求が発生していないと判定されれば、ステップ３０７に進み、プリセット制御が許可されているか否かを判定し、プリセット制御が許可されていると判定されれば、ステップ３０８に進み、現時刻がプリセット制御実行時刻Ｃに到達したか否かを判定し、まだプリセット制御実行時刻Ｃに到達していなければ、そのまま本ルーチンを終了する。その後、本ルーチンを実行して、上記ステップ３０８で、プリセット制御実行時刻Ｃに到達したと判定された時点で、ステップ３０９に進み、プリセット制御を実行する。

これに対し、上記ステップ３０７で、プリセット制御が許可されていないと判定されれば、ステップ３１０に進み、現時刻が遅延時間増加時刻Ｄに到達したか否かを判定し、まだ遅延時間増加時刻Ｄに到達していなければ、そのまま本ルーチンを終了する。その後、本ルーチンを実行して、上記ステップ３１０で、遅延時間増加時刻Ｄに到達したと判定された時点で、ステップ３１１に進み、モータ後駆動モードの再始動を実行する際に、ピニオン１３の押し出しからモータ１２を駆動するまでの遅延時間を増加させる。

以上説明した本実施例２によれば、エンジン回転降下軌道を予測する際に、任意に設定した基準時からの経過時間を時間軸としてエンジン回転降下軌道を予測し、ピニオン１３の駆動タイミングとモータ１２の駆動タイミングを基準時からの経過時間（時刻）で決定するようにしたので、ピニオン１３の駆動タイミングとモータ１２の駆動タイミングを簡単な処理で精度良く決定できる。

しかも、予測エンジン回転速度の時刻をサンプリングの遅れだけ早めるようにしたので、サンプリングの遅れを補償することができ、エンジン回転降下軌道の予測精度を高めることができる。

次に、図１３及び図１４を用いて本発明の実施例３を説明する。但し、機械的なシステム構成は前記実施例１（図１）と実質的に同じであるので、説明を省略し、主として異なる部分について説明する。

本実施例３では、エンジン回転降下軌道の予測中にエンジン回転速度が急変して要求予測精度を確保できない状態になったときにピニオン１３とリングギヤ２３との噛み合いを禁止する噛み合い禁止要求を発生する手段を備え、噛み合い禁止要求が発生したときにはエンジン回転降下期間中の再始動を中止又は禁止するようにしている。

エンジン回転降下軌道の予測中にエンジン回転速度が急変して要求予測精度を確保できない状態になれば、ピニオン１３の駆動タイミングの精度が悪化してピニオン１３の飛び込み時の騒音レベルが大きくなったり、ピニオン１３とリングギヤ２３との摩耗量が増大して耐久性が低下する可能性がある。従って、噛み合い禁止要求が発生したときにエンジン回転降下期間中の再始動を中止又は禁止するようにすれば、ピニオン１３の飛び込み時の騒音レベルの増大や耐久性低下を防止できる。

ところで、ピニオン１３をリングギヤ２３に当接させる前にモータ１２を回転させるモータ先駆動モードの再始動を行う場合に、ピニオン１３の押し出し開始後に噛み合い禁止要求が発生したときに、モータ１２の駆動を中止すると、ピニオン１３とリングギヤ２３とが中途半端な噛み合わせとなる場合があり、この場合は、ピニオン１３とリングギヤ２３とが擦れ合いながら空回りして、双方の摩耗量が増大して耐久性が低下してしまう。

そこで、本実施例３では、ピニオン１３をリングギヤ２３に当接させる前にモータ１２を回転させるモータ先駆動モードの再始動を行う場合に、(1) ピニオン１３の押し出し開始前に噛み合い禁止要求が発生したときには、ピニオン１３の押し出しを中止し且つモータ１２を停止させてモータ先駆動モードの再始動を中止し、(2) ピニオン１３の押し出し開始後に噛み合い禁止要求が発生したときには、当該噛み合い禁止要求を無視してモータ先駆動モードの再始動を続行するようにしている。

このようにすれば、ピニオン１３の押し出し開始前に噛み合い禁止要求が発生したときには、ピニオン１３の押し出しを中止することで、ピニオン１３とリングギヤ２３とが擦れ合いながら空回りして双方の摩耗量が急増して耐久性が低下することを防止できる。一方、ピニオン１３の押し出し開始後に噛み合い禁止要求が発生したときには、噛み合い禁止要求を無視してモータ先駆動モードの再始動を続行するようにしているが、この理由は、ピニオン１３の押し出し開始後は、ピニオン１３をリングギヤ２３に飛び込ませる動作を途中で確実に中止させることができないためであり、また、噛み合い禁止要求が発生した直後であれば、ピニオン１３とリングギヤ２３との回転速度差が比較的小さく、ピニオン１３をリングギヤ２３に比較的容易に噛み合わせることができるためである。

以上説明した本実施例３のモータ先駆動モードの制御は、ＥＣＵ２０によって図１３及び図１４の各ルーチンに従って実行される。以下、図１３及び図１４の各ルーチンの処理内容を説明する。

［ピニオン噛み合い禁止判定ルーチン］
図１３のピニオン噛み合い禁止判定ルーチンは、ＥＣＵ２０の電源オン期間中に所定周期で繰り返し実行される。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ４０１で、エンジン回転降下軌道の予測中であるか否かを判定し、エンジン回転降下軌道の予測中でなければ、ステップ４０４に進み、噛み合い禁止フラグをＯＦＦ（噛み合い許可）に維持又はリセットして本ルーチンを終了する。

一方、上記ステップ４０１で、エンジン回転降下軌道の予測中と判定されれば、ステップ４０２に進み、エンジン回転速度変動量が判定しきい値を越えているか否かで、要求予測精度を確保できない状態になっているか否かを判定する。ここで、エンジン回転速度変動量は、実エンジン回転速度（検出値）の所定時間当たりの上下変動量を用いても良いし、予測エンジン回転速度の所定時間当たりの上下変動量を用いても良い。

このステップ４０２で、エンジン回転速度変動量が判定しきい値を越えていると判定されれば、要求予測精度を確保できない状態になっていると判断して、ステップ４０３に進み、噛み合い禁止フラグをＯＮ（噛み合い禁止）にセットして本ルーチンを終了する。

これに対し、上記ステップ４０２で、エンジン回転速度変動量が判定しきい値を越えていないと判定されれば、要求予測精度を確保できると判断して、ステップ４０４に進み、噛み合い禁止フラグをＯＦＦ（噛み合い許可）に維持又はリセットして本ルーチンを終了する。

［モータ先駆動モード制御ルーチン］
図１４のモータ先駆動モード制御ルーチンは、ＥＣＵ２０の電源オン期間中に所定周期で繰り返し実行される。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ５０１で、エンジン回転降下軌道の予測中であるか否かを判定し、エンジン回転降下軌道の予測中でなければ、そのまま本ルーチンを終了する。

一方、上記ステップ５０１で、エンジン回転降下軌道の予測中と判定されれば、ステップ５０２に進み、再始動要求が発生しているか否かを判定し、再始動要求が発生していなければ、そのまま本ルーチンを終了する。

上記ステップ５０２で、再始動要求が発生していると判定されれば、ステップ５０３に進み、現在の駆動モードがモータ先駆動モードであるか否かを判定し、モータ先駆動モードではないと判定されれば、そのまま本ルーチンを終了する。

上記ステップ５０３で、現在の駆動モードがモータ先駆動モードであると判定されれば、ステップ５０４に進み、モータ１２がＯＮ（駆動）されているか否かを判定し、まだモータ１２がＯＮされていなければ、ステップ５０５に進み、噛み合い禁止フラグがＯＮ（噛み合い禁止）にセットされているか否かを判定し、噛み合い禁止フラグがＯＦＦ（噛み合い許可）と判定されれば、上記ステップ５０４に戻り、モータ１２がＯＮされているか否かを判定する。

これに対し、上記ステップ５０５で、噛み合い禁止フラグがＯＮ（噛み合い禁止）にセットされていると判定されれば、ステップ５０６に進み、モータ先駆動モードの再始動を中止（禁止）して本ルーチンを終了する。

一方、上記ステップ５０４で、既にモータ１２がＯＮされていると判定されれば、ステップ５０７に進み、ピニオン１３の押し出し開始前か否であるかを判定する。その結果、ピニオン１３の押し出し開始前と判定されれば、ステップ５０８に進み、噛み合い禁止フラグがＯＮ（噛み合い禁止）にセットされているか否かを判定し、噛み合い禁止フラグがＯＮであれば、ステップ５０９に進み、モータ１２をＯＦＦし且つピニオン１３の押し出しを中止して、モータ先駆動モードの再始動を中止して本ルーチンを終了する。

上記ステップ５０８で、噛み合い禁止フラグがＯＦＦ（噛み合い許可）と判定されれば、ステップ５１１に進み、所定のタイミングでピニオン１３を押し出して、モータ先駆動モードの再始動を実行して本ルーチンを終了する。

これに対し、上記ステップ５０７で、ピニオン１３の押し出し開始前ではない（つまり押し出し開始後）と判定されれば、ステップ５１０に進み、噛み合い禁止フラグを無視して、ステップ５１１に進み、所定のタイミングでピニオン１３を押し出して、モータ先駆動モードの再始動を実行して本ルーチンを終了する。
以上説明した本実施例３の制御は、前記実施例２のモータ先駆動モードに適用して実施しても良い。

［その他の実施例］
本発明は、ピニオンアクチュエータ１４と該ピニオン１３を回転駆動するモータ１２とを個別に作動できるスタータ１１を搭載したシステムに限定されず、ピニオンアクチュエータとピニオンを回転駆動するモータとの間に一定の遅延時間を持って駆動されるスタータを搭載したシステムにも本発明を適用して実施できる。この場合は、エンジン回転降下軌道の予測データに基づいてピニオン噛み込み時の騒音レベルが許容範囲内となる極低回転領域までエンジン回転速度が低下したタイミングでピニオンがリングギヤに飛び込んで噛み合うようにピニオンの駆動タイミングを決定すれば良い。

その他、本発明は、クランク角センサ２５から出力されるクランクパルスの間隔が３０℃Ａ以外のものであっても同様に適用して実施できる等、種々変形して実施できることは言うまでもない。

１１…スタータ、１２…モータ、１３…ピニオン、１４…ピニオンアクチュエータ、２０…ＥＣＵ（回転降下軌道予測手段，制御手段）、２１…エンジン、２２…クランク軸、２３…リングギヤ

Claims (13)

1. エンジンを自動停止させる際のエンジン回転速度が降下する期間に、所定のタイミングでスタータのピニオンを押し出してエンジンのクランク軸に連結されたリングギヤに飛び込ませて噛み合わせるようにしたエンジン自動停止始動制御装置において、
   エンジンを自動停止させる際のエンジン回転速度が降下する軌道（以下「エンジン回転降下軌道」という）を予測する回転降下軌道予測手段と、
   前記回転降下軌道予測手段によるエンジン回転降下軌道の予測データに基づいて前記ピニオンの駆動タイミングを決定する制御手段と
   を備えていることを特徴とするエンジン自動停止始動制御装置。
2. 前記スタータは、前記ピニオンを押し出すピニオンアクチュエータと該ピニオンを回転駆動するモータとを個別に作動できるように構成され、
   前記制御手段は、前記エンジン回転降下軌道の予測データに基づいて前記ピニオンの駆動タイミングと前記モータの駆動タイミングを決定することを特徴とする請求項１に記載のエンジン自動停止始動制御装置。
3. 前記回転降下軌道予測手段は、前記エンジンを自動停止させる際に、所定の演算周期で前記エンジンのロストルク、エンジン回転速度又は角速度、イナーシャに基づいて次の演算タイミングでのエンジン回転速度又は角速度を予測し、その予測データに基づいて更にその次の演算タイミングでのエンジン回転速度又は角速度を予測するという処理を複数回繰り返して、複数回先の演算タイミングまでのエンジン回転降下軌道を予測することを特徴とする請求項２に記載のエンジン自動停止始動制御装置。
4. 前記回転降下軌道予測手段は、前記エンジン回転速度又は角速度の各予測データ間を補間して各予測データ間を線でつないだ軌道を前記エンジン回転降下軌道として予測することを特徴とする請求項３に記載のエンジン自動停止始動制御装置。
5. 前記回転降下軌道予測手段は、任意に設定した基準時からの経過時間を時間軸としてエンジン回転降下軌道を予測し、
   前記制御手段は、前記ピニオンの駆動タイミングと前記モータの駆動タイミングを前記基準時からの経過時間で決定することを特徴とする請求項４に記載のエンジン自動停止始動制御装置。
6. 前記回転降下軌道予測手段は、エンジン回転速度又は角速度を所定クランク角毎にサンプリングして次の演算タイミングでのエンジン回転速度又は角速度を予測した後に、その予測データの時刻をサンプリングの遅れだけ早めることを特徴とする請求項５に記載のエンジン自動停止始動制御装置。
7. 前記制御手段は、前記エンジンを自動停止させる際のエンジン回転速度が降下する期間に再始動要求が発生した場合に前記ピニオンを前記リングギヤに当接させる前に前記モータを回転させるモータ先駆動モードの再始動を実行する手段と、前記モータ先駆動モードの再始動を禁止するモータ先駆動禁止時刻を、該モータ先駆動モードの再始動が許容されたエンジン回転速度範囲の下限値となる時刻から前記ピニオンの押し出しに要する所定時間だけ前出しした時刻に設定する手段とを備えていることを特徴とする請求項５又は６に記載のエンジン自動停止始動制御装置。
8. 前記制御手段は、前記エンジンを自動停止させる際のエンジン回転速度が降下する期間に再始動要求が発生した場合に前記ピニオンを前記リングギヤに当接させてから前記モータを回転させるモータ後駆動モードの再始動を実行する手段と、前記モータ後駆動モードの再始動が禁止されているときに、該モータ後駆動モードの再始動を許可するモータ後駆動許可時刻を、該モータ後駆動モードの再始動が許容されたエンジン回転速度範囲の上限値となる時刻から前記ピニオンの押し出しに要する所定時間だけ前出しした時刻に設定する手段とを備えていることを特徴とする請求項５又は６に記載のエンジン自動停止始動制御装置。
9. 前記制御手段は、前記エンジンを自動停止させる際のエンジン回転速度が降下する期間に再始動要求が発生しない場合に次の再始動に備えて前記ピニオンを押し出して前記リングギヤに当接させるプリセット制御を許可する手段と、前記プリセット制御を実行するプリセット制御実行時刻を、該プリセット制御が許可されたエンジン回転速度となる時刻から前記ピニオンの押し出しに要する所定時間だけ前出しした時刻に設定する手段とを備えていることを特徴とする請求項７又は８に記載のエンジン自動停止始動制御装置。
10. 前記制御手段は、前記エンジンを自動停止させる際のエンジン回転速度が降下する期間に次の再始動に備えて前記ピニオンを押し出して前記リングギヤに噛み合わせるプリセット制御を禁止する手段と、エンジン回転速度が降下する期間に再始動要求が発生した場合に前記ピニオンを前記リングギヤに当接させてから前記モータを回転させるモータ後駆動モードの再始動を実行する手段と、前記ピニオンの押し出しから前記モータを駆動するまでの遅延時間を増加させる時刻を、予測エンジン回転速度が所定値以下となる時刻から前記ピニオンの押し出しに要する所定時間だけ前出しした時刻に設定する手段とを備えていることを特徴とする請求項７又は８に記載のエンジン自動停止始動制御装置。
11. 前記制御手段は、前記モータ先駆動モードで再始動する場合に前記モータの駆動開始後の前記ピニオンの回転上昇軌道を予測し、前記回転降下軌道予測手段によるエンジン回転降下軌道の予測データと前記ピニオンの回転上昇軌道の予測データとの差が所定値以内に到達する時刻から前記ピニオンの押し出しに要する所定時間だけ前出しした時刻を前記ピニオンの駆動タイミングとして予測することを特徴とする請求項７に記載のエンジン自動停止始動制御装置。
12. 前記回転降下軌道予測手段によるエンジン回転降下軌道の予測中にエンジン回転速度が急変して要求予測精度を確保できない状態になったときに前記ピニオンと前記リングギヤとの噛み合いを禁止する噛み合い禁止要求を発生する手段を備え、
    前記制御手段は、前記噛み合い禁止要求が発生したときにはエンジン回転降下期間中の再始動を中止又は禁止することを特徴とする請求項１乃至１１に記載のエンジン自動停止始動制御装置。
13. 前記回転降下軌道予測手段によるエンジン回転降下軌道の予測中にエンジン回転速度が急変して要求予測精度を確保できない状態になったときに前記ピニオンと前記リングギヤとの噛み合いを禁止する噛み合い禁止要求を発生する手段を備え、
    前記制御手段は、前記ピニオンを前記リングギヤに当接させる前に前記モータを回転させるモータ先駆動モードの再始動を行う場合に、(1) 前記ピニオンの押し出し開始前に前記噛み合い禁止要求が発生したときには前記ピニオンの押し出しを中止し且つ前記モータを停止させて前記モータ先駆動モードの再始動を中止し、(2) 前記ピニオンの押し出し開始後に前記噛み合い禁止要求が発生したときには当該噛み合い禁止要求を無視して前記モータ先駆動モードの再始動を続行することを特徴とする請求項７に記載のエンジン自動停止始動制御装置。

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