JP2013151878A - エンジン始動装置およびエンジン始動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】自動アイドルストップシステムにおけるエンジンの惰性回転中の再始動を、制御が複雑になることがなく、逆転現象も含めてクランク軸の位置を把握し、スタータピニオンとエンジンリングギヤが噛合い可能な範囲でスタータを駆動することで、速やかに、かつ静粛にエンジンの始動を行うことを可能にする。
【解決手段】エンジン制御手段（１０）は、クランク信号発生手段（１３）から出力される信号列から、クランク軸の基準位置を特定するとともに、特定した基準位置間の信号列の計数が、クランク信号発生手段（１３）にあらかじめ形成された歯部（２３Ａ）の数に対応した信号数と異なった場合には、エンジンが逆転したと判断する。
【選択図】図１

Description

本発明は、所定のアイドルストップ条件が成立すると、エンジンのアイドルストップを行い、その後、再始動条件が成立すると、エンジンを再始動させる自動アイドルストップシステムのためのエンジン始動装置およびエンジン始動方法に関するものである。

従来、自動車の燃費改善・環境負荷低減等を目的として、所定の条件が満たされると、自動でアイドルストップを行う自動アイドルストップシステムが開発されてきた。しかしながら、エンジン回転が摩擦力により完全に停止するまでには時間がかかり、従来のアイドルストップシステムでは、この期間の再始動が不可能であった。

そこで、この問題を解決する方法として、例えば、内燃機関の始動制御装置において、内燃機関の回転数が、回転駆動機構を内燃機関に係合させることの可能な回転数に低下したことを、始動回転数判定手段によって判定した場合に、回転駆動機構を内燃機関に係合させて内燃機関を回転駆動するものがある（例えば、特許文献１参照）。

また、エンジン自動停止始動制御装置において、ピニオンを回転駆動するモータと、ピニオンをエンジンのクランク軸に連結されたリングギヤに噛み合わせるアクチュエータとを個別に作動可能なスタータを備え、エンジンの自動停止によりエンジン回転速度が降下するエンジン回転降下期間中に、エンジン回転速度が所定の回転速度領域でエンジン再始動要求が発生したときに、アクチュエータによりピニオンをリングギヤに噛み合わせた後、またはその噛み合わせの途中にモータによりピニオンを回転させて、スタータによるクランキングを開始してエンジンを再始動させるものがある（例えば、特許文献２参照）。

特開２００３−０６５１９１号公報 特開２０１１−０９９４５５号公報

しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
上述したように、特許文献１においては、エンジンが完全に停止するまで待機してから、ピニオンギヤとリングギヤを噛み合わせて再始動するよりも早く、エンジンを再始動することが可能となる。しかしながら、エンジンが完全に停止するまでに、クランク軸が搖動（回転方向が変化）しながら停止するため、エンジンが逆転中にピニオンギヤとリングギヤが噛み合ってしまうおそれがあった。

また、特許文献２においても、エンジンが完全に停止するまで待機するよりも早く、エンジンを再始動することが可能である。しかしながら、逆回転中の噛み合いに関して、この特許文献２には何ら記載されておらず、アクチュエータにより逆回転以前にピニオンギヤを噛み合わせる記載はあるものの、モータとアクチュエータを個別に動作させる構造が前提となってしまうため、従来のスタータより部品点数や寸法、重量等が増加してしまう。さらには、モータとアクチュエータを個別に駆動する必要があり、制御が複雑になってしまうという課題があった。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、噛み合い時のピニオンギヤとリングギヤとの衝撃を抑え、自動アイドルストップシステムにおけるエンジンの惰性回転中の再始動を、制御が複雑になることがなく、速やかに、かつ静粛に行うことを可能にするとともに、逆転現象も含めてクランク軸の位置を把握できるエンジン始動装置およびエンジン始動方法を得ることを目的とする。

本発明に係るエンジン始動装置は、エンジンのクランク軸の回転と同期したパルス列として構成され、パルス列中にクランク軸の基準位置を示すパルス欠け部分を少なくとも１カ所以上含むクランク信号を出力するクランク信号発生手段と、クランク信号発生手段から出力されたクランク信号のパルス間隔の変化に基づいて基準位置を判断することで、クランク軸の位置を特定するエンジン制御手段とを備え、エンジン制御手段は、１回前に基準位置として判断した第（Ｎ−１）基準位置と今回基準位置として判断した第Ｎ基準位置との間に相当する第１の基準位置間に含まれるパルス数を第１の計数値として算出し、算出した第１の計数値が、基準位置間の計数値としてあらかじめ記憶された基準計数値と異なった場合には、エンジンが逆転したと判断するものである。

また、本発明に係るエンジン始動方法は、エンジンのクランク軸の回転と同期したパルス列として構成され、パルス列中にクランク軸の基準位置を示すパルス欠け部分を少なくとも１カ所以上含むクランク信号を出力するクランク信号発生手段と、クランク信号発生手段から出力されたクランク信号のパルス間隔の変化に基づいて基準位置を判断することで、クランク軸の位置を特定するエンジン制御手段とを備えたエンジン始動装置に適用されるエンジン始動方法であって、エンジン制御手段において、１回前に基準位置として判断した第（Ｎ−１）基準位置と今回基準位置として判断した第Ｎ基準位置との間に相当する第１の基準位置間に含まれるパルス数を第１の計数値として算出するステップと、算出するステップで算出された第１の計数値と、基準位置間の計数値としてあらかじめ記憶された基準計数値とを比較するステップと、第１の計数値が基準計数値と異なった場合には、エンジンが逆転したと判断するステップとを備えるものである。

本発明に係るエンジン始動およびエンジン始動方法によれば、クランク信号発生手段から出力される信号列に基づいて、クランク位置の特定、回転数および回転方向の推定を行うことにより、噛み合い時のピニオンギヤとリングギヤとの衝撃を抑え、自動アイドルストップシステムにおけるエンジンの惰性回転中の再始動を、制御が複雑になることがなく、速やかに、かつ静粛に行うことを可能にするとともに、逆転現象も含めてクランク軸の位置を把握できるエンジン始動装置およびエンジン始動方法を得ることができる。

本発明の実施の形態１におけるエンジン始動装置の概略構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態１におけるエンジン始動装置の構成要素であるスタータの断面図である。 本発明の実施の形態１におけるクランク角検出装置の模式図である。 本発明の実施の形態１におけるクランク信号およびカム信号のタイミングを示すチャートである。 本発明の実施の形態１におけるクランク軸回転信号（欠け歯を含む）に関係する信号列を拡大した図である。 本発明の実施の形態１において、エンジンが停止し逆転をきたしている部分を含む各信号のタイムチャートである。 本発明の実施の形態１において、２つの歯部間でエンジンの逆転が発生した状態を表す図である。 本発明の実施の形態１における図７の状態での、クランク信号、周期比Ｋ、およびクランク位置を時間軸で表したグラフである。 本発明の実施の形態１において、１つの歯部上でエンジンの逆転が発生した状態を表す図である。 本発明の実施の形態１における図９の状態での、クランク信号、周期比Ｋ、およびクランク位置を時間軸で表したグラフである。 本発明の実施の形態１におけるクランク軸の位置を検出するための一連の制御を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１におけるクランク信号の基準信号を検出するための一連の制御を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１における回転方向を判別するための一連の制御を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１におけるクランク位置を判定するための一連の制御を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１における再始動時の制御を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１におけるクランク角毎のエンジン停止時の回転変化を表す図である。

以下、本発明のエンジン始動装置およびエンジン始動方法の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。なお、以下では、本発明によるエンジン始動装置を三気筒エンジンに適用した場合を例に説明する。

実施の形態１．
１．用語の説明
まず始めに、本発明で用いられる用語について説明する。

係るエンジン始動装置における「エンジン」とは、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジンなど、気筒内の燃焼室で燃料を爆発・燃焼させ、その力でピストンなどを作動させるものである。一般的に、自動車等のエンジンでは、このピストンの往復運動を、クランク軸等を介して回転運動に変換する構成を有している。なお、本発明に係るエンジン始動装置を、このようなエンジンに対して使用する場合、燃料の種類、気筒の数量、または容積、サイクル数等は、無論限定されない。

係るエンジン始動装置における「スタータ」とは、エンジンのリングギヤと噛合うピニオンギヤを有し、始動時にのみピニオンギヤを移動させエンジンリングギヤとピニオンギヤとを噛合わせてモータの回転力をエンジンに伝達し、エンジンが始動したらピニオンギヤとエンジンリングギヤとの噛合いを解除する構成を有する。

エンジンを始動させる際には、例えば、このスタータをバッテリーの電力等によって駆動し、ピニオンギヤをエンジンリングギヤに噛合わせ、モータを駆動して、その回転力をピニオンギヤからエンジンのリングギヤを介してエンジンのクランク軸に伝達し、エンジンを機械的に始動回転させる。

この回転中に、エンジン制御装置において、クランク信号ならびにカム信号からクランク位置および気筒を判別して、エンジンは燃料の吸入、圧縮、爆発、排気の工程が開始され、以降、エンジンは、スタータ装置を必要とせずに、自発的にこれら工程を繰り返しながら、停止命令が発生するまで回転を続ける。

さらに、係るエンジン始動装置において、「エンジンが逆回転している場合」とは、エンジンが、本発明に係るスタータによって得られる回転方向（正回転）とは異なる向きに回転している場合を指す。通常、エンジンが自発的な回転を行っている場合には、このような逆回転は発生しないが、エンジン停止過程、特にエンジンを停止した直後には、物理的にエンジンは両方向に回転可能であるから、このような逆回転が発生する。

２．本実施の形態に係るエンジン始動装置の全体構成
図１は、本発明の実施の形態１におけるエンジン始動装置の概略構成を示すブロック図である。また、図２は、本発明の実施の形態１におけるエンジン始動装置の構成要素であるスタータの断面図である。

本実施の形態に係るエンジン始動装置２０は、エンジン制御手段１０（ＥＣＵ１０）、カム信号発生手段１１、リングギヤ１２、クランク信号発生手段１３、電磁スイッチ１４、プランジャ１５、ワンウェイクラッチ１６、ピニオンギヤ１７、およびモータ１８を備えて構成されている。

エンジン制御手段１０は、電磁スイッチ１４への通電を制御する。電磁スイッチ１４のコイル１４ａへの通電により、プランジャ１５が吸引され、プランジャ１５に係合されたレバー１９を介してピニオンギヤ１７を移動させ、ピニオンギヤ１７をリングギヤ１２と噛み合わせる。

また、プランジャ１５の移動により電磁スイッチ１４の内部に構成された接点１４ｂが閉じ、モータ１８へと通電され、ピニオンギヤ１７を回転させ、モータ１８の駆動力をエンジンに伝達する。ワンウェイクラッチ１６は、出力軸９に連結され、リングギヤ１２からトルクが入力された場合には空転する。

３．クランク信号の検出について
図３は、本発明の実施の形態１におけるクランク角検出装置の模式図であり、カム信号発生手段１１と、クランク信号発生手段１３の具体的な構成を示している。内燃機関（図示せず）は、ピストンの往復運動を回転運動に変換するクランク軸（図示せず）、燃焼室に設けられた吸気弁（図示せず）、ならびに排気弁（図示せず）を開閉するカムが設けられたカム軸（図示せず）、クランク軸の回転をカム軸に伝達する伝達手段（図示せず）、燃料を供給するインジェクタ（図示せず）、および点火プラグ等（図示せず）から構成される。なお、カム軸は、クランク軸の角速度の１／２角速度で伝達手段にて減速され、クランク軸と同期して回転する。

そして、本実施の形態１における内燃機関は、吸気行程→圧縮行程→爆発行程→排気行程の順で、各行程を繰り返す４サイクル方式である。また、各気筒は、クランク軸の回転角に換算して、２４０度間隔で等間隔に爆発する。

クランク信号発生手段１３は、クランク軸（図示せず）と同一の角速度で同期して回転する歯車状の回転体２３、および回転体２３の外周部に形成された多数個の歯部２３Ａを検出して矩形波等の信号を出力するピックアップ２４等から構成されている。

図４は、本発明の実施の形態１におけるクランク信号およびカム信号のタイミングを示すチャートである。ピックアップ２４は、ピックアップ２４に歯部２３Ａが最も近接した時にＯＮ信号を出力し、歯部２３Ａがピックアップ２４から離れた時にＯＦＦ信号を出力することにより矩形波状の信号（パルス列信号に相当）を出力し、この信号は、エンジン制御手段１０に入力される。

また、回転体２３の外周部には、ほぼ全域にわたって等間隔で歯部２３Ａが設けられているが、一部に歯部が設けられていない欠け歯部２３Ｂ、２３Ｃ（以降、クランク信号の欠け歯部をクランクの基準位置と称する）が設けられている。本実施の形態１では、回転体２３の外周部を３６等分して、３２個の歯部２３Ａと１歯分の欠け歯部２３Ｂを２カ所と、２歯分の欠け歯部２３Ｃを１カ所とを設けている。

このため、等間隔で歯部２３Ａが設けられた領域においては、ＯＮ信号またはＯＦＦ信号が所定の回転角毎（本実施の形態１では、１０度毎の角度となる。以降、この角度を基準ステップ角と称す）に出力されるのに対して、欠け歯部２３Ｂ、２３Ｃでは、ＯＮ信号またはＯＦＦ信号が出力される時間が基準ステップ角の２倍あるいは３倍分相当の時間となる。なお、エンジンの停止過程の逆転は、各気筒の圧縮上死点前のクランク位置で発生する。このため、上死点前のクランク信号の欠け歯位置は、欠け歯間の歯数と同じ位置でないように配設され、さらに、エンジンの逆転が発生する位置をクランク信号の基準ステップ角を発生する欠け歯間の位置（上死点に欠け歯が来ないよう配設している）で必ず起こるようにしている。

また、回転体２３が回転する間の欠け歯間で出力されるＯＮ信号またはＯＦＦ信号の個数は、既知である。従って、エンジン制御手段１０は、信号がＯＦＦ信号からＯＮ信号に変化した時またはＯＮ信号からＯＦＦ信号に変化した時点で計数するとともに、その計数を実行したタイミングで、回転体２３の回転方向を考慮して、基準ステップ角を積算する処理を行うことで、クランク軸の位置を検出することができる。

より具体的には、計数した時に回転体２３（クランク軸）が正転していると判断されている場合には、現在のクランク位置に基準ステップ角を加算する。一方、回転体２３（クランク軸）が逆転していると判断されている場合には、現在のクランク位置から基準ステップ角を減算する。このような処理により、エンジン制御手段１０は、クランク軸の位置を検出することができる。

また、エンジン制御手段１０は、クランク信号のタイミングの時間間隔（パルス列間隔に相当）からクランク信号の周期（欠け歯部２３Ｂ、２３Ｃにより特定されるクランク軸の位置の周期に相当）を演算できるので、エンジンの回転数についても判断することが可能である。

なお、エンジン制御手段１０は、クランク信号の周期の変化率に基づいて、クランク信号間のエンジン回転数を演算することにより、より精度よくエンジン回転数を得ることも可能である。

さらに、エンジン制御手段１０は、クランク信号の時間間隔からエンジン回転数を演算する場合と、クランク信号の周期の変化率に基づいてクランク信号間のエンジン回転数を演算する場合とを、クランクの位置により切り替えることで、エンジン回転数を求めてもよい。このようにすると、エンジン回転数の変曲点付近の回転数の演算誤差を減少させることが可能となる。

４．クランク信号基準位置検出処理について
次に、クランク信号基準位置検出処理について、図面を用いて説明する。図５は、本発明の実施の形態１におけるクランク軸回転信号（欠け歯を含む）に関係する信号列を拡大した図であり、この信号列は、エンジン制御手段１０がクランク基準位置を検出するために、クランク信号発生手段１３から取り込む信号間隔に相当する。

記号ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４は、クランク信号がＯＮ信号からＯＦＦ信号に変化した時刻を示しており、記号Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３は、クランク信号がＯＮ信号からＯＦＦ信号に変化したエッジ間の時間間隔を示している。

エンジン制御手段１０は、クランク信号が、ＯＮ信号からＯＦＦ信号に変化した時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４より、クランク信号がＯＮ信号からＯＦＦ信号に変化したエッジ間の時間間隔Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３を、下式（１）、（２）、（３）にて算出する。
Ｔ１＝ｔ１−ｔ２ （１）
Ｔ２＝ｔ２−ｔ３ （２）
Ｔ３＝ｔ３−ｔ４ （３）

次に、クランク信号が、ＯＮ信号からＯＦＦ信号に変化したエッジ間の時間間隔Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３から、下式（４）により、クランク信号の３区間の周期比Ｋを求める。
Ｋ＝（Ｔ２／Ｔ１＋Ｔ２／Ｔ３）／２ （４）

エンジン制御手段１０は、上式（４）から演算される周期比Ｋを、所定値（ｊｇＶ１、ｊｇＶ２）と比較することにより、クランク信号の基準位置としての欠け歯の種別を判断する。例えば、一定回転でクランク軸が回転している場合、１歯欠けの２３Ｂのカ所では、Ｔ１、Ｔ３が「１」、Ｔ２が「２」となるので、Ｋ＝２となる。また、２歯欠けの２３Ｃのカ所では、Ｔ１、Ｔ３が「１」、Ｔ２が「３」となるので、Ｋ＝３となる。

そして、所定値を（ｊｇＶ１＝１．５、ｊｇＶ２＝２．５）とすると、エンジン制御手段１０は、Ｋの値により、ｊｇＶ１≦Ｋ＜ｊｇＶ２であれば１歯欠けの基準位置信号、ｊｇＶ２≦Ｋであれば２歯欠けの基準位置信号と特定でき、これ以外の場合は、通常のクランク信号であると判断できることとなる。

５．気筒判別について
本実施の形態１の内燃機関において、燃料を噴射するタイミングは、圧縮行程から爆発行程に移る時のピストン上死点を基準に決定される。４サイクル方式の内燃機関では、吸気行程→圧縮行程→爆発行程→排気行程の順で、各行程がクランク位置の角度に換算して１８０度単位で繰り返される。従って、クランク位置のみでは、各気筒のピストンが圧縮行程時であるのか排気行程時であるのかが判別できない。

そこで、エンジン制御手段１０は、気筒判別用として、カム信号発生手段１１からの信号を利用する。図３に示したように、このカム信号発生手段１１は、カム軸と同一の角速度でカム軸の回転と同期して回転する歯車状の第２の回転体２１、第２の回転体２１の外周部に形成された複数の歯部２１Ａ、２１Ｂ、および複数の歯部２１Ａ、２１Ｂを検出して矩形波状の信号を出力するピックアップ２２備えて構成されている。

そして、エンジン制御手段１０は、クランク信号発生手段１３から出力される信号とともに、カム信号発生手段１１から出力される信号を読み込んで解析することより、いずれの気筒が圧縮行程時であるのかを判別する。具体的な判別方法を、図４のタイミングチャートを用いて説明する。

エンジン制御手段１０は、クランク信号基準位置である１歯欠け、１歯欠けの区間で、カム信号を２回検出した場合には、１歯欠けのクランク位置が１番気筒のＡＴＤＣ（上死点後）１６５度と特定できる。また、エンジン制御手段１０は、この欠け歯間でカム信号が検出されなかった場合には、１歯欠けのクランク位置が１番気筒のＡＴＤＣ（上死点後）５２５度と特定できる。

また、エンジン制御手段１０は、クランク信号基準位置である１歯欠け、２歯欠け間の区間で、カム信号が検出されない場合には、２歯欠けの位置が１番気筒のＡＴＤＣ（上死点後）２８５度と特定できる。また、エンジン制御手段１０は、この欠け歯区間でカム信号が１回検出された場合には、２歯欠けの位置が１番気筒のＡＴＤＣ（上死点後）６４５度と特定できる。

また、エンジン制御手段１０は、クランク信号基準位置である２歯欠け、１歯欠けの区間で、カム信号が１回検出された場合には、１歯欠けの位置が１番気筒のＡＴＤＣ（上死点後）４０５度と特定できる。さらに、エンジン制御手段１０は、この欠け歯区間でカム信号が検出されなかった場合には、１歯欠けの位置が１番気筒のＡＴＤＣ（上死点後）４５度と特定できる。

以上のように、エンジン制御手段１０は、クランク信号とカム信号からエンジンの気筒を判別するとともに、クランク位置を把握し、この情報を基に燃料を供給し、燃料に点火して燃焼させエンジンを適正に運転する。

６．回転方向判別処理（エンジン制御手段１０において、クランク信号基準位置検出処理による検出結果を用いて正転および逆転の判断を行う方法）
＜正転および逆転の判断制御の概要＞
クランク信号発生手段１３からは、前述したように、ピックアップ２４に最も歯部２３Ａが近接したときにＯＮ信号が出力され、歯部２３Ａがピックアップ２４から離間したときにＯＦＦ信号が出力される。従って、その出力信号は、先の図４に示すように、矩形波状の信号となる。

そこで、本実施の形態１におけるエンジン制御手段１０は、クランク信号がＯＮ信号からＯＦＦ信号に変化した回数を計数するとともに、隣接する３つの信号列の周期比Ｋを逐次算出することで、クランクの基準位置か否かを判断する。

ここで、アイドルストップ時のエンジン停止過程の状態から逆転をどのように判定するかについて、図面を用いて説明する。図６は、本発明の実施の形態１において、エンジンが停止し逆転をきたしている部分を含む各信号のタイムチャートである。なお、この時点では、エンジンが始動しており、気筒判別ならびにクランク位置は、すでにエンジン制御手段１０で判定されている状態である。

通常、エンジンが正転時には、回転体２３に配置されている欠け歯２３Ｂ、２３Ｃ間の歯部２３Ａの歯数は、既知である。従って、図６中に示すように、基準位置検出［１］と基準位置検出［２］の間のクランク信号の計数が、回転体２３の欠け歯２３Ｂ、２３Ｃ間の歯部２３Ａの数（１０歯）に一致している。また、基準位置検出［２］と基準位置検出［３］の間のクランク信号の計数が、回転体２３の欠け歯２３Ｃ、２３Ｂ間の歯部２３Ａの数（１１歯）に一致している。

そして、次第にエンジン回転が低下していくと、クランク角信号の周期が間延びしていき、エンジン制御手段１０のクランク信号基準位置検出処理によって、図６中の「基準位置と判断された位置Ａ」に示すように、基準位置と判断される信号が発生する。この位置での基準信号間のクランク信号の計数値（７歯）が、回転体２３に設けられた歯部２３Ａの歯数とは異なっているので、エンジン制御手段１０は、エンジンが逆転していると判断することが可能となる。

次に、エンジン制御手段１０は、「基準位置と判定された位置Ｂ」を検出する。そして、エンジン制御手段１０は、基準位置検出［３］から「基準位置と判断された位置Ａ」までのクランク信号の計数値と、「基準位置と判断された位置Ａ」から「基準位置と判断された位置Ｂ」までの計数値を比較することで、基準位置検出［３］の欠け歯がきたことが判明するので、まだエンジンは逆転中であると判断できる。

さらに時間が経過すると、エンジン制御手段１０は、次には、「基準位置と判断された位置Ｃ」を検出する。そして、エンジン制御手段１０は、基準位置検出［３］に相当する「基準位置と判断された位置Ｂ」から「基準位置と判断された位置Ｃ」までの計数値と、回転体２３の欠け歯間の歯部の数とを比較することで、この「基準位置と判断された位置Ｃ」の検出時点で、正転に戻ったことを判断できる。

このように、エンジン制御手段１０は、クランク信号の信号列から逐次算出した周期比Ｋの値から、クランク信号の基準位置に相当する位置を判断し、判断した基準位置間の計数値から、エンジンが正転しているか逆転しているかを判断することができる。

そこで、次に、正転／逆転が絡む場合における、エンジン制御手段１０によるクランク位置の基準ステップ角の積算方法について、図７〜図１０を用いて説明する。図７は、本発明の実施の形態１において、２つの歯部２３Ａ間でエンジンの逆転が発生した状態を表す図である。また、図８は、本発明の実施の形態１における図７の状態での、クランク信号、周期比Ｋ、およびクランク位置を時間軸で表したグラフである。

図８において、基準位置検出［１］と基準位置検出［２］間のクランク信号数（クランク信号の計数値）は、回転体に配設されている歯部２３Ａの数と同じ（図８の場合は「１１」）であるので、エンジン制御手段１０は、逆転が発生したとは判断しない。そして、次第にエンジン回転が低下していくことで、エンジン制御手段１０は、周期比Ｋの算出結果から、「基準位置と判断された位置Ａ」が発生したと判断する。

このとき、エンジン制御手段１０は、基準位置検出［２］と「基準位置と判断された位置Ａ」の間の信号数の計数（図８の例では「７」）が、基準位置間の歯数２３Ａの数と比較して異なることから、「基準位置と判断された位置Ａ」で逆転が発生したと判断する。

そして、エンジン制御手段１０は、この「基準位置と判断された位置Ａ」の位置までは、正転と判断し、クランク信号がＯＮ信号からＯＦＦ信号に変化した時に、現在のクランク位置に基準ステップ角を加算し、クランク位置を算定しておく。

ここで、エンジン制御手段１０のクランク信号基準位置検出処理により基準位置と判断されるタイミングは、図５に示したＴ２区間の欠け歯（２３Ｂ、または２３Ｃ）から、クランク信号がＯＮ信号からＯＦＦ信号に変化する信号が２回発生した後であり、このタイミングで、エンジン制御手段１０は、周期比Ｋを算出した結果として、基準位置と判断することになる。

従って、「基準位置と判断された位置Ａ」の時点で、エンジン制御手段１０が逆転と判断したタイミングでは、実際の逆転位置から、すでにクランク信号がＯＮ信号からＯＦＦ信号に変化する信号が２回発生した後ということになる。このため、エンジン制御手段１０は、この「基準位置と判断された位置Ａ」の位置までに、すでに正転として加算した２信号分も含めて、合計で４信号分、現在のクランク位置から基準ステップ角を減算することによって、「基準位置と判断された位置Ａ」以降の逆転中のクランク位置を算定する。

さらに時間が経過していくと、エンジン制御手段１０は、「基準位置と判断された位置Ｂ」の発生を検知する。ここで、エンジン制御手段１０は、基準位置検出［２］から「基準位置と判断された位置Ａ」までのクランク信号の計数（図８の例では「７」）と、「基準位置と判断された位置Ａ」から「基準位置と判断された位置Ｂ」までのクランク信号の計数（図８の例では「７」）が同じであると判断できる。

そこで、この場合には、エンジン制御手段１０は、「基準位置と判断された位置Ｂ」において、クランク位置を特段補正しなくても、正確なクランク位置が算定できる（図８中、☆印のタイミングが、同じ歯部の位置を表している）。

また、クランク軸の逆転から正転に変化するタイミングでは、エンジン制御手段１０は、上記で説明した正転から逆転に変化するタイミングと同じようにして、クランク位置を算定することが可能である。ただし、逆転から正転と判断されたタイミングでは、エンジン制御手段１０は、正転から逆転の時とは逆に、減算分も含めて４信号分、現在のクランク位置から基準ステップ角を加算することによって、クランク位置を算定することができる。

次に、図９は、本発明の実施の形態１において、１つの歯部２３Ａ上でエンジンの逆転が発生した状態を表す図である。また、図１０は、本発明の実施の形態１における図９の状態での、クランク信号、周期比Ｋ、およびクランク位置を時間軸で表したグラフである。

図１０において、基準位置検出［１］と基準位置検出［２］間のクランク信号数（クランク信号の計数値）は、回転体に配設されている歯部２３Ａの数と同じ（図１０の場合は「１０」）であるので、エンジン制御手段１０は、逆転が発生したとは判断しない。そして、次第にエンジン回転が低下していくことで、エンジン制御手段１０は、周期比Ｋの算出結果から、「基準位置と判断された位置Ａ」が発生したと判断する。

このとき、エンジン制御手段１０は、基準位置検出［２］と「基準位置と判断された位置Ａ」の間の信号数の計数（図１０の例では「４」）が、基準位置間の歯数２３Ａの数と比較して異なることから、「基準位置と判断された位置Ａ」で逆転が発生したと判断する。

そして、エンジン制御手段１０は、この「基準位置と判断された位置Ａ」の位置までは、正転と判断し、クランク信号がＯＮ信号からＯＦＦ信号に変化した時に、現在のクランク位置に基準ステップ角を加算し、クランク位置を算定しておく。

ここで、エンジン制御手段１０のクランク信号基準位置検出処理により基準位置と判断されるタイミングは、図５に示したＴ２区間の欠け歯（２３Ｂ、または２３Ｃ）から、クランク信号がＯＮ信号からＯＦＦ信号に変化する信号が２回発生した後であり、このタイミングで、エンジン制御手段１０は、周期比Ｋを算出した結果として、基準位置と判断することになる。

従って、「基準位置と判断された位置Ａ」の時点で、エンジン制御手段１０が逆転と判断したタイミングでは、実際の逆転位置から、すでにクランク信号がＯＮ信号からＯＦＦ信号に変化する信号が２回発生した後ということになる。このため、エンジン制御手段１０は、この「基準位置と判断された位置Ａ」の位置までに、すでに正転として加算した２信号分も含めて、合計で４信号分、現在のクランク位置から基準ステップ角を減算することによって、「基準位置と判断された位置Ａ」以降の逆転中のクランク位置を算定する。

さらに時間が経過していくと、エンジン制御手段１０は、「基準位置と判断された位置Ｂ」の発生を検知する。ここで、エンジン制御手段１０は、基準位置検出［２］から「基準位置と判断された位置Ａ」までのクランク信号の計数（この計数値をＸ１とすると、図１０の例では「Ｘ１＝４」）が、「基準位置と判断された位置Ａ」から「基準位置と判断された位置Ｂ」までのクランク信号の計数（この計数値をＸ２とすると、図１０の例では「Ｘ２＝３」）に対して１信号分少なくなっていると判断できる。

そこで、この場合には、エンジン制御手段１０は、歯部２３Ａ上で逆転したために、計数Ｘ１に対して計数Ｘ２が、１信号分少なくなったと判断できる。

そこで、エンジン制御手段１０は、このようにして歯部２３Ａ上で逆転が発生したと判断した場合には、「基準位置と判断された位置Ｂ」において、クランク位置を１歯分補正（逆転中は基準ステップ角減算する）することによって、正確なクランク位置を算定することができる（図１０中、☆印のタイミングが同じ歯部の位置を表している）。

なお、図１０中のクランク位置のグラフにおいて、「基準位置と判断された位置Ｂ」の時点以降のクランク位置として一点鎖線で示した部分が、「基準位置と判断された位置Ｂ」のタイミングで補正されたクランク位置を表している。

また、クランク軸の逆転から正転に変化するタイミングでは、エンジン制御手段１０は、上記で説明した正転から逆転に変化するタイミングと同じようにして、クランク位置を算定することが可能である。ただし、逆転から正転と判断されたタイミングでは、エンジン制御手段１０は、正転から逆転の時とは逆に、減算分も含めて４信号分、現在のクランク位置から基準ステップ角を加算することによって、クランク位置を算定することができる。

以上説明したようにして、エンジン制御手段１０は、クランク信号が発生しなくなるまでクランク位置を把握することが可能となる。このため、エンジン制御手段１０は、エンジンが完全に停止した状態のクランク位置、ならびに気筒位置を記憶部（図１には図示せず）に記憶させておくことで、次の再始動時には、エンジン始動時に、即時、燃料噴射制御を開始することが可能となり、迅速なエンジン始動が可能となる。

なお、上記では、エンジン制御手段１０は、エンジンが正転中には、クランク信号がＯＮ信号からＯＦＦ信号に変化したタイミングで演算処理や正逆転の判定を行っており、エンジンが逆転中には、正転時の判定タイミングとは逆に、クランク信号がＯＦＦ信号からＯＮ信号に変化したタイミングで演算処理や正逆転の判定を行うこととなる。ただし、回転体２３の歯部２３Ａの立上・立下位置をクランク軸の位置と関連を持たせて配設しておくことで、逆転時の位置を補正することが可能となる。

７．アイドルストップ
７−１．アイドルストップの概要
本実施の形態１に係るアイドルストップ機構は、無駄な燃料の消費を抑制すべく、信号待ち等の車両が短期的に停止しているときに、エンジンを自動的に停止させるとともに、走行開始指令がされたとき（例えば、アクセルペダルが踏み込まれた場合やブレーキが解除された場合）に、エンジンを自動的に再始動する。

そして、アイドルストップ機構では、エンジンへの燃料供給を停止した後に、クランク軸の回転が停止した時のクランク軸の停止位置を記憶し、再始動時には、その記憶していた停止位置に基づいて、燃料を噴射するタイミングを制御する。これにより、気筒判別を実行することなく、燃料噴射制御を開始することができる。また、エンジンの停止過程（エンジンの逆転時を含めて）において、走行開始指令がされたときに、エンジンの気筒判別を実行することなく、燃料噴射制御を開始することができる。

このため、アイドルストップ機構の制御として、「燃料供給を停止した後、クランク軸の回転が完全に停止するまでのクランク軸の位置を検出するための制御」、および「再始動時制御」を必要とする。そこで、これらの制御の詳細を、以下に説明する。

７−２．クランク位置検出制御
７−２−１．「燃料供給を停止した後、クランク軸の回転が完全に停止するまでのクランク軸の位置を検出するための制御」の概要
エンジンが始動して運転されている状態では、クランク信号とカム信号の関係から、すでにエンジンクランク軸の位置は、判明している。

そして、本実施の形態１では、アイドルストップ制御にてエンジンを自動停止させる時、エンジン制御手段１０におけるクランク信号の基準位置検出処理によって検出された基準位置信号間のクランク信号の計数値を、クランク信号発生手段１３の回転体２３に配設された歯２３Ａの数と比較することで、クランク軸の回転方向を判断する。そして、エンジン制御手段１０は、基準位置信号間のクランク信号の計数がクランク信号発生手段１３の回転体２３に配設された歯２３Ａの数と異なっている場合には、回転が反転したと判断し、計数に基づいて算出したクランク位置についても補正を実施する。

７−２−２．「燃料供給を停止した後、クランク軸の回転が完全に停止するまでのクランク軸の位置を検出するための制御」の詳細
＜クランク位置検出制御＞
まず始めに、本実施の形態１におけるクランク位置検出制御について、フローチャートを用いて説明する。図１１は、本発明の実施の形態１におけるクランク軸の位置を検出するための一連の制御を示すフローチャートである。

この図１１に示すクランク位置検出制御は、アイドルストップ条件が成立して、エンジンを自動停止する指令が発せられた時に起動され、再始動時制御が起動されたときに停止する。なお、クランク位置検出制御を実施するためのプログラムは、ＲＯＭ等の不揮発性記憶手段に記憶されており、起動時にＲＯＭからＲＡＭに読み込まれて、エンジン制御手段１０（ＥＣＵ１０）にて実行される。

クランク位置検出制御が起動されると、エンジン制御手段１０は、クランク信号を検出したか否かを判定し（ステップＳ１１０１）、クランク信号が検出されなかったと判断した場合（ステップＳ１１０１：ＮＯ）には、再びステップＳ１１０１を実行する。

一方、クランク信号が検出されたと判断した場合には（ステップＳ１１０１：ＹＥＳ）、エンジン制御手段１０は、クランク信号基準位置検出処理（ステップ１２００）を実行する。このクランク信号基準位置検出処理の詳細は、図１２を用いて後述するが、処理結果としては、例えば、基準信号判定フラグＢＰＳに１歯欠けの基準信号であれば値１、２歯欠けの基準信号であれば値２、基準信号でなければ値０を設定する。

次に、エンジン制御手段１０は、ステップ１２００が実行された後、基準信号判定フラグＢＰＳの値から、クランク信号が基準信号か否かを判定（ステップＳ１１０２）する。ここで、クランク信号が基準信号でなかった場合（ステップＳ１１０２：ＮＯ）には、クランク位置を認識するためのクランク位置判定処理を実行（ステップＳ１４００）する。

一方、エンジン制御手段１０は、基準信号が検出されたと判断した場合には（ステップＳ１１０２：ＹＥＳ）、回転方向判別処理を実行（ステップＳ１３００）した後、クランク位置判定処理を実行（ステップＳ１４００）する。

なお、ステップＳ１３００における回転方向判別処理の詳細は、図１３を用いて後述し、ステップＳ１４００におけるクランク位置判定処理の詳細は、図１４を用いて後述する。

＜クランク信号基準位置検出処理＞
図１２は、本発明の実施の形態１におけるクランク信号の基準信号を検出するための一連の制御を示すフローチャートである。なお、このクランク信号基準位置検出処理を実行するためのプログラムは、ＲＯＭ等の不揮発性記憶手段に記憶されており、起動時にＲＯＭからＲＡＭに読み込まれて、エンジン制御手段１０にて実行される。

クランク信号基準位置検出処理が起動されると、エンジン制御手段１０は、先の図５に示したような、クランク信号のエッジ間の時間間隔Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３を、上述した式（１）〜式（３）を用いて演算する（ステップＳ１２０１）。

次に、エンジン制御手段１０は、ステップＳ１２０１での演算結果を用いて、上述した式（４）を用いて、クランク信号の３区間周期比Ｋを演算する（ステップＳ１２０２）。

その後、エンジン制御手段１０は、信号のエッジ間の時間間隔の値の古い値を破棄して記憶し直し、次回の処理に備える（ステップＳ１２０３）。具体的には、Ｔ３、Ｔ２について、以式（５）、（６）のような置き換えを行う。
Ｔ３＝Ｔ２ （５）
Ｔ２＝Ｔ１ （６）

また、エンジン制御手段１０は、同じステップＳ１２０３において、ＢＰＳ≠０の場合、前々回の基準信号の値を破棄して記憶し直し、後の処理に備える。具体的には、以式（７）、（８）のような置き換えを行う。
ＢＰＳ２＝ＢＰＳ１ （７）
ＢＰＳ１＝ＢＰＳ （８）
なお、上式（７）、（８）において、ＢＰＳ２は前々回の基準信号の値、ＢＰＳ１は前回の基準信号の値、ＢＰＳは今回の基準位置の値であり、これらＢＰＳ２、ＰＢＳ１、ＰＢＳは、時系列的な基準信号の値である。

そして、次に、エンジン制御手段１０は、先のステップＳ１２０２で算出した３区間周期比Ｋの値が、判定条件である、第１の所定値ｊｇＶ１と第２の所定値ｊｇＶ２の範囲内の値であるか否かを、下式（９）に基づいて判定する（ステップＳ１２０４）。
ｊｇＶ１≦Ｋ＜ｊｇＶ２ （９）

そして、エンジン制御手段１０は、Ｋの値が、上式（９）の判定条件を満足すると判定した場合（ステップＳ１２０４：ＹＥＳ）には、１歯欠けの基準信号であると判断し、ステップＳ１２０５に進む。一方、エンジン制御手段１０は、Ｋの値が、上式（９）の判定条件を満足していないと判定した場合（ステップＳ１２０４：ＮＯ）には、１歯欠けの基準信号ではないと判断し、次のステップＳ１２０６に進む。

１歯欠けの基準信号であると判断してステップＳ１２０５に進んだ場合には、エンジン制御手段１０は、１歯欠けの基準信号を表す値１を、今回の基準位置の値としてＢＰＳに記憶し（ステップＳ１２０５）、クランク信号基準位置検出処理を終了する。

また、１歯欠けの基準信号でないと判断してステップＳ１２０６に進んだ場合には、エンジン制御手段１０は、先のステップＳ１２０２で算出した３区間周期比Ｋの値が、第２の所定値ｊｇＶ２以上の値であるか否かを、下式（１０）に基づいて判定する（ステップＳ１２０６）。
ｊｇＶ２≦Ｋ （１０）

そして、エンジン制御手段１０は、Ｋの値が、上式（１０）の判定条件を満足すると判定した場合（ステップＳ１２０６：ＹＥＳ）には、２歯欠けの基準信号であると判断し、ステップＳ１２０７に進む。一方、エンジン制御手段１０は、Ｋの値が、上式（１０）の判定条件を満足していないと判定した場合（ステップＳ１２０６：ＮＯ）には、２歯欠けの基準信号でもないと判断し、次のステップＳ１２０８に進む。

２歯欠けの基準信号であると判断してステップＳ１２０７に進んだ場合には、エンジン制御手段１０は、２歯欠けの基準信号を表す値２を、今回の基準位置の値としてＢＰＳに記憶し、クランク信号基準位置検出処理を終了する。

また、２歯欠けの基準信号でもないと判断してステップＳ１２０８に進んだ場合には、エンジン制御手段１０は、クランク信号が基準信号でなかったことを表す値０を、今回の基準位置の値としてＢＰＳに記憶し、クランク信号基準位置検出処理を終了する。

このような一連処理により、エンジン制御手段１０は、「４．クランク信号基準位置検出処理について」で述べたように、クランク信号が基準信号である場合に、どの欠け歯の基準信号であるかを検出することができる。

＜回転方向判別処理＞
図１３は、本発明の実施の形態１における回転方向を判別するための一連の制御を示すフローチャートである。なお、この回転方向判別処理を実行するためのプログラムは、ＲＯＭ等の不揮発性記憶手段に記憶されており、起動時にＲＯＭからＲＡＭに読み込まれてエンジン制御手段１０にて実行される。

回転方向判別処理が起動されると、エンジン制御手段１０は、基準信号の発生順序が順序どおりであるか否かを判定して、基準信号の発生順序を判定した結果を保持するフラグＦＢＰＳに値を設定し、基準信号がどの区間の基準信号であるか判定しておく（ステップＳ１３０１）。具体的には、エンジン制御手段１０は、時系列的な基準信号の値であるＢＰＳ２、ＰＢＳ１、ＰＢＳの発生順序に基づいて、順番どおりである場合にはＦＢＰＳ＝１とし、順番どおりでない場合にはＦＢＰＳ＝０とする。

次に、エンジン制御手段１０は、基準信号間のクランク信号の計数値ＮｕｍＰＳと、先のステップＳ１３０１で判明した基準信号区間においてクランク信号発生手段１３の回転体２３に形成されている欠け歯部２３Ｂ、２３Ｃの間に配設されている歯部２３Ａの歯数とを比較する（ステップＳ１３０２）。具体的には、エンジン制御手段１０は、下式（１１）が成立しているか否かを判断する。
クランク信号の計数値ＮｕｍＰＳ＝基準信号間の回転体の歯数 （１１）

そして、エンジン制御手段１０は、上式（１１）が成立している場合（ステップＳ１３０２：ＹＥＳ）には、ステップＳ１３０３に進む。そして、ステップＳ１３０３において、エンジン制御手段１０は、基準信号の発生順序判定フラグがＦＢＰＳ＝０（発生順序が違う）の場合には、回転が低下したと判断し、ＢＰＳの値を修正して保持するとともに、回転方向の変化はないので、回転方向判定フラグＦＲＥＶを変化がないとして設定する。

具体的には、エンジン制御手段１０は、例えば、ＢＰＳ２＝１、ＢＰＳ１＝２、ＢＰＳ＝２で、時系列的な基準信号が１歯欠け、２歯欠け、２歯欠けとなっていた場合には、エンジン回転が低下していきＢＰＳの値が２と設定されたと判断して、ＢＰＳの値を１に修正する。さらに、エンジン制御手段１０は、回転方向判定フラグＦＲＥＶを、変化がないとして、下式（１２）、（１３）のように、前回の回転方向判別フラグＦＲＥＶ１をそのままＦＲＥＶに設定し、回転方向判別処理を終了する。
ＦＲＥＶ＝ＦＲＥＶ１（逆転）なら ＦＲＥＶ＝１ （１２）
ＦＲＥＶ＝ＦＲＥＶ０（正転）なら ＦＲＥＶ＝０ （１３）

一方、エンジン制御手段１０は、先のステップＳ１３０２で、上式（１１）の判定条件が成立していないと判断した場合（ステップＳ１３０２：ＮＯ）には、ステップＳ１３０４に進み、回転方向フラグの値が等しいかを、下式（１４）により判定する。
ＦＲＥＶ１＝ＦＲＥＶ （１４）

そして、エンジン制御手段１０は、上式（１４）により、回転方向が変化していないと判定した場合（ステップＳ１３０４：ＹＥＳ）には、ステップＳ１３０５に進む。ステップＳ１３０５では、「６．回転方向判別処理」で説明したように、回転方向が反転したと判断して、下式（１５）、（１６）に従って回転方向判別フラグの値を記憶するとともに、下式（１７）に従って逆転時計数値ＮｕｍＲｅｖにクランク信号の計数値ＮｕｍＰＳを記憶し、回転方向判別処理を終了する。
正転→逆転なら、ＦＲＥＶ１＝０、ＦＲＥＶ＝１ （１５）
逆転→正転なら、ＦＲＥＶ１＝１、ＦＲＥＶ＝０ （１６）
ＮｕｍＲｅｖ＝ＮｕｍＰＳ （１７）

一方、エンジン制御手段１０は、先のステップＳ１３０４で、上式（１４）に基づいて回転方向が変化していたと判定した場合（ステップＳ１３０４：ＮＯ）には、ステップＳ１３０６に進み、クランク信号の計数値ＮｕｍＰＳと逆転時計数値ＮｕｍＲｅｖとを、下式（１８）、（１９）を用いて比較する。
ＮｕｍＲｅｖ＝ＮｕｍＰＳ （１８）
ＮｕｍＲｅｖ＝ＮｕｍＰＳ＋１ （１９）

そして、エンジン制御手段１０は、上式（１８）、（１９）のいずれかの条件が成立していたと判定した場合（ステップＳ１３０６：ＹＥＳ）には、ステップＳ１３０７に進む。そして、エンジン制御手段１０は、反転時に欠け歯部分が戻ってきた（すなわち、反転した状態が維持されている）と判断して、下式（２０）、（２１）に従って回転方向フラグの値を設定する。
ＦＲＥＶ＝１の場合（逆転時） ＦＲＥＶ１＝１、ＦＲＥＶ＝１ （２０）
ＦＲＥＶ＝０の場合（正転時） ＦＲＥＶ１＝０、ＦＲＥＶ＝０ （２１）

さらに、エンジン制御手段１０は、先のステップＳ１３０６にて、上式（１９）のＮｕｍＲｅｖ＝ＮｕｍＰＳ＋１であると判定した場合には、下式（２２）に従って、反転がクランク信号の回転体２３の歯部２３Ａの山（図９の状態）で発生したか、谷（図７の状態）で発生したかを区別するフラグＢＰＲｅｖに、山で発生したことを示す値「１」を設定し、回転方向判別処理を終了する。
ＮｕｍＲｅｖ＝ＮｕｍＰＳ＋１が成立の場合 ＢＰＲｅｖ＝１ （２２）

一方、エンジン制御手段１０は、ステップＳ１３０６の条件が不成立（ステップＳ１３０６：ＮＯ）の場合には、ステップＳ１３０５に進み、前述した処理を実行して回転方向判別処理を終了する。

＜クランク位置判定処理＞
図１４は、本発明の実施の形態１におけるクランク位置を判定するための一連の制御を示すフローチャートである。なお、このクランク位置判定処理を実行するためのプログラムは、ＲＯＭ等の不揮発性記憶手段に記憶されており、起動時にＲＯＭからＲＡＭに読み込まれてエンジン制御手段１０にて実行される。

クランク位置判定処理が起動されると、エンジン制御手段１０は、基準信号か否かを、下式（２３）により判断する。
ＢＰＳ≠０ （２３）

そして、エンジン制御手段１０は、上式（２３）が成立し、基準信号と判断した場合（ステップＳ１４０１：ＹＥＳ）には、ステップＳ１４０２に進む。そして、ステップＳ１４０２において、エンジン制御手段１０は、下式（２４）に従って、回転方向フラグの値から反転か否かを判断する。
ＦＲＥＶ１≠ＦＲＥＶ （２４）

そして、エンジン制御手段１０は、上式（２４）が成立し、反転と判断した場合（ステップＳ１４０１：ＹＥＳ）には、ステップＳ１４０４に進み、下式（２５）に従って、クランク位置補正係数ｇを設定し、ステップＳ１４０５に進む。
ｇ＝４ （２５）

一方、エンジン制御手段１０は、先のステップＳ１４０１で、上式（２３）が成立せず、基準信号ではないと判断した場合（ステップＳ１４０１：ＮＯ）には、ステップＳ１４０３に進み、下式（２６）に従って、クランク位置補正係数ｇを設定し、ステップＳ１４０５に進む。
ｇ＝１ （２６）

また、エンジン制御手段１０は、先のステップＳ１４０２で、上式（２４）が成立せず、回転方向が反転していないと判断した場合も、ステップＳ１４０３に進み、クランク位置補正係数を、上式（２６）に従って、ｇ＝１に設定し、ステップＳ１４０５に進む。

次に、エンジン制御手段１０は、ステップＳ１４０５において、反転位置を区別するフラグＢＰＲｅｖの値が１の場合（クランク信号の山のカ所で反転した場合に相当）には、下式（２７）に従って、クランク位置補正係数を補正し、次のステップＳ１４０６に進む。
ｇ＝ｇ＋１ （２７）

そして、エンジン制御手段１０は、ステップＳ１４０６において、下式（２８）に従って、回転方向を判別する。
ＦＲＥＶ＝０ （２８）
そして、エンジン制御手段１０は、上式（２８）が成立し、正転方向（ステップＳ１４０６：ＹＥＳ）と判別した場合には、ステップＳ１４０７に進み、逆転方向（ステップＳ１４０６：ＮＯ）と判別した場合には、ステップＳ１４０８に進む。

そして、エンジン制御手段１０は、ステップＳ１４０７に進んだ場合には、回転方向が正転方向であるので、下式（２９）に従って、クランク位置（ＣｒａｎｋＡｎｇ）にクランク位置補正係数ｇで補正した基準ステップ角（ＢａｓｅＡｎｇ）を加算することで、クランク位置を算定し、ステップＳ１４０９に進む。
ＣｒａｎｋＡｎｇ＝ＣｒａｎｋＡｎｇ＋ｇ＊ＢａｓｅＡｎｇ （２９）

一方、エンジン制御手段１０は、ステップＳ１４０８に進んだ場合には、回転方向が逆転方向であるので、下式（３０）に従って、クランク位置（ＣｒａｎｋＡｎｇ）にクランク位置補正係数ｇで補正した基準ステップ角（ＢａｓｅＡｎｇ）を減算することで、クランク位置を算定し、ステップＳ１４０９に進む。
ＣｒａｎｋＡｎｇ＝ＣｒａｎｋＡｎｇ−ｇ＊ＢａｓｅＡｎｇ （３０）

なお、エンジンが正転時のクランク信号の判定タイミングは、クランク信号がＯＮ信号からＯＦＦ信号に変化したタイミングであるが、エンジンが逆転中のクランク信号の判定タイミングは、正転時のクランク信号の判定タイミングとは逆に、クランク信号がＯＦＦ信号からＯＮ信号に変化したタイミングとなる。そこで、回転体２３の歯部２３Ａの立上・立下位置の分、逆転時の位置を補正することとなる。

次に、エンジン制御手段１０は、ステップＳ１４０９において、下式（３１）、（３２）に従って、クランク信号の計数値の演算を行うとともに、下式（３３）に従って、反転位置を区別するフラグＢＰＲｅｖを設定し、クランク位置判定処理を終了する。
ＢＰＳ≠０なら ＮｕｍＰＳ＝０ （３１）
ＢＰＳ＝０なら ＮｕｍＰＳ＝ＮｕｍＰＳ＋１ （３２）
ＢＰＲｅｖ＝０ （３３）

（７−３）再始動時制御
「７−１．アイドルストップの概要」で説明したように、本実施の形態１に係るアイドルストップ装置では、再始動時には、その記憶していた停止位置に基づいて燃料を噴射するタイミングを制御することにより、気筒判別を実行することなく、燃料噴射制御を開始することを特徴としている。

図１５は、本発明の実施の形態１における再始動時の制御を示すフローチャートである。なお、この再始動時制御を実施するためのプログラムは、ＲＯＭ等の不揮発性記憶手段に記憶されており、再始動指令がＥＣＵ１３よりされた時にＲＯＭからＲＡＭに読み込まれてＣＰＵ（ＥＣＵ１０）にて実行される。

再始動時制御が起動されると、エンジン制御手段１０は、記憶しているクランク位置に基づいて、クランク軸位置の計数を開始する（ステップＳ１５０１）。次に、エンジン制御手段１０は、ステップＳ１５０２にて、クランク信号が検出されたか否かを検出し、クランク信号が検出されなかった場合（ステップＳ１５０２：ＮＯ）には、ステップＳ１５０２に戻る。

一方、エンジン制御手段１０は、クランク信号が検出された場合（ステップＳ１５０２：ＹＥＳ）には、ステップＳ１２００に進み、前述したように、クランク信号基準位置検出処理を実行し、基準信号か否かを判別し、ステップＳ１４００に進む。

次に、エンジン制御手段１０は、ステップＳ１４００において、クランク位置判定処理を実行して、クランク位置を判別し、次のステップＳ１５０３に進む。そして、エンジン制御手段１０は、クランク信号が基準信号ではなかったと判定した場合（ステップＳ１５０３：ＮＯ）には、ステップＳ１５０２に戻り、クランク信号の検出を実行する。

一方、エンジン制御手段１０は、クランク信号が基準信号であると判定した場合（ステップＳ１５０３：ＹＥＳ）には、ステップＳ１５０４に進む。そして、エンジン制御手段１０は、クランク位置判定処理で確定されたクランク位置と、基準信号のクランク位置が同じか否かを判断する。

そして、エンジン制御手段１０は、クランク位置判定処理で確定されたクランク位置と、基準信号のクランク位置が同じである（ステップＳ１５０４：ＹＥＳ）と判断した場合には、即、燃料噴射制御を開始（ステップＳ１５０５）して、エンジンを再始動し、再始動時制御を終了する。

一方、エンジン制御手段１０は、クランク位置判定処理で確定されたクランク位置と、基準信号のクランク位置が異なっている（ステップＳ１５０４：ＮＯ）と判断した場合には、ステップＳ１５０６に進み、通常のエンジン始動と同じように、気筒判別処理後、燃料噴射制御を開始し、エンジンを再始動して再始動時制御を終了する。

以上説明した制御により、エンジンの逆転状態においても、クランク位置ならびにエンジンの回転数を把握できることとなる。

この情報に基づいて、アイドルストップ過程で走行開始指令がされた時点から、スタータに駆動信号が印加され、ピニオン１７がリングギヤ１２に当接するまでに必要な時間をΔｔとし、この時間Δｔ経過時のエンジンの回転変化をΔｎとして、走行開始指令がされた時点のエンジン回転Ｎｅからエンジンの回転変化Δｎを差し引いた回転数がスタータ駆動可否の閾値範囲内となったらスタータを駆動するようにすることで、スタータのピニオンがリングギヤと噛合えない範囲でのスタータの動作を防止することが可能となる。

さらに、図１６は、本発明の実施の形態１におけるクランク角毎のエンジン停止時の回転変化を表す図である。この図１６では、スタータに駆動信号が印加され、ピニオン１７がリングギヤ１２に当接するまでに必要な時間をΔｔとし、この時間Δｔ経過時のエンジンのクランク角毎の回転変化をΔｎ１として表している。この図１６からわかるように、エンジンの回転変化Δｎ１の大きさは、クランク角毎に異なっている。

このため、エンジン制御手段１０は、アイドルストップ過程で走行開始指令がされた時点のエンジン回転Ｎｅを、クランク角度毎の所定時間経過時の回転数変化Δｎ１で、クランク角毎に補正（走行開始指令がされた時点のエンジン回転Ｎｅからクランク角度毎の所定時間経過時の回転数変化Δｎ１を差し引く）し、この補正した回転数がスタータ駆動可否の許可範囲内となった場合に、スタータを駆動するようにすることで、より詳細にスタータのピニオンがリングギヤと噛合えない範囲でのスタータの動作を防止することが可能となる。

また、エンジンを再始動するときには、スタータ駆動時に電源の電圧降下をきたし、車両搭載機器の瞬停が発生することがある。これを防止するために、アイドルストップ車両では、瞬停抑制のための機器（例えば、ＤＣ−ＤＣ、起動抵抗リレー等）を搭載する。

通常、瞬停抑制機器の駆動時間は、条件が最も悪い状態でも瞬停が起こらない時間として一定にされている。このため、不必要に長い時間、瞬停抑制機器を駆動させ、エネルギロスや始動時間の遅れを招いていた。

より具体的には、例えば、起動抵抗リレー等においては、エンジン逆転時に、エンジンを始動させようとする場合は、エンジンの逆回転分の慣性が始動時にスタータに必要となり、通常始動時よりも大きなエネルギが必要となる。そこで、電圧降下を抑制するためには、長い時間、起動抵抗を介した通電をしなくてはならない。しかしながら、エンジンが正転からの始動では、エンジンが正転方向に回っているので、エンジンの正転分の慣性は、スタータには不必要となるので、電圧降下を抑制するためには、前記状態よりも短い時間、起動抵抗を介した通電を行うことで済むが、最悪の場合を考えて、エンジンが逆転時の通電時間で起動抵抗リレーの駆動時間を決定していた。

しかし、本発明では、エンジン回転状態を把握できるので、エンジンの回転の情報に基づいて電圧降下抑制機器の駆動時間を適切に制御することができ、不必要なエネルギロスや始動時間の遅れを防止することが可能となる。

さらには、エンジンの再始動要求がエンジン逆回転時に発生した場合に、逆回転時の回転数、およびエンジンの角加速度から始動に必要となるスタータの消費電力を推定、またはあらかじめ制御手段にマップなどに持たせることによって、電圧降下を抑制できなくなることを判断して、スタータの駆動を禁止し、電圧降下を抑制できる回転数となるまで待機することも可能となる。

８．本実施の形態１に係るエンジン始動装置の特徴
本実施の形態１では、回転方向判別処理は、エンジンのクランク信号発生手段１３において、逆転を検知するようなピックアップ２４を用いることなく、エンジンのクランク信号発生手段１３から出力されるパルス信号の出力タイミングに基づいて、基準信号検出処理を実行し、基準信号間のクランク信号の計数値と、クランク信号発生手段１３に物理的に設けられた信号の歯数とを比較して、クランク軸の回転方向を検出する。

また、基準信号検出処理において、クランク信号の周期比を検出しているので、内燃機関毎の個体差や経年変化（摩耗等）による変化を吸収できる。従って、本実施の形態１における回転方向検出は、パルス間隔値と閾値とを比較することによりクランク軸の回転方向を検出する逆転検出手法に比べて、正確に逆転現象を検出することができる。

そして、クランク位置検出制御では、クランク信号基準位置検出処理、回転方向判別処理ならびにクランク位置判定処理を行うことで、クランク軸の位置を算出、補正することが可能である。この結果、本実施の形態１では、逆転現象も含めて、正確にクランク軸の位置を把握することができる。

また、本実施の形態１では、クランク軸の基準位置が検出されるタイミングを、クランク信号発生手段１３に設けられた順序で発生しているか否かで判定しており、クランク位置の補正が、周期的に実行されることとなる。したがって、経年変化によりエンジンの停止状態が変化しても、長期間に亘って安定的にクランク位置を判定把握することができる。

＜その他の実施の形態について＞
なお、クランク信号発生手段１３の構成、欠け歯位置ならびに、歯数（歯数が多いほど検出精度が向上する）や、基準信号検出処理、クランク軸の回転方向判別処理、並びにクランク位置判定処理を用いたクランク軸の回転方向の検出処理は、上述の実施の形態に示された手法に限定されるものではない。

また、上述の実施の形態１では、ガソリンエンジン（オットーサイクルを用いた内燃機関）式内燃機関に本発明を適用したが、本発明の適用は、これに限定されるものではなく、ディーゼル等にも適用できる。

また、上述の実施の形態１では、クランク信号の周期比（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３）を用いて基準信号を判別していたが、本発明は、これに限定されるものではなく、信号の周期値として、（クランク信号の立上り−立上りの間隔）、および（クランク信号の立下り−立上りの間隔）を用いてもよくこれらと異なる定義によるパルス間隔値を用いてもよい。

以上のように、実施の形態１によれば、クランク信号発生手段から出力される信号列に基づいて、クランク位置の特定、回転数および回転方向の推定を行い、これらの特定結果、推定結果に基づいて、自動アイドルストップシステムにおけるエンジンの惰性回転中の再始動を行っている。これにより、ピニオンギヤとリングギヤとの噛合わせを始動装置の噛合可能範囲内で速やかに行うことができる。さらに、制御が複雑になることなく、ピニオンギヤとリングギヤとの噛合い時の衝撃ならびに騒音を抑制し、長寿命化を達成することが可能となる。また、クランク軸の位置を把握補正することが可能となるので、エンジンを早期に始動することができる。

より具体的には、本発明は、エンジンへの停止条件が成立してエンジンを停止させる過程の以前に、すでにクランク信号発生手段とカム信号発生手段の両信号によって気筒判別ならびにクランク軸の位置も算出されている状態にある。そして、この状態からエンジン停止過程においては、クランク信号発生手段から出力された信号から基準位置と判断された基準位置検出間の信号の計数が、クランク信号発生手段にあらかじめ形成した信号数と異なった場合に、エンジンが逆転したと判断することができる。

さらに、エンジンが逆転したと判断した後に、クランクの基準位置からエンジン逆転判断までの信号の計数値［１］と、逆転判断から次にクランクの基準位置と判断された位置までのクランク信号の計数値［２］とを比較することにより、エンジンが逆転中か否かを判断することができ、クランク軸の位置を補正把握することが可能となる。

さらに、エンジンの再始動要求が発生した時点から、エンジン回転数を所定時間経過時の回転数変化で補正することにより、ピニオンギヤを押し出してからピニオンギヤとリングギヤとが噛合可能な範囲となるか否かを判断することができる。

さらに、エンジンの再始動要求が発生した時点から、エンジン回転数をクランク位置毎の所定時間経過時の回転数変化で補正することにより、ピニオンギヤを押し出してからピニオンギヤとリングギヤとが噛合可能な範囲となるか否かを、より詳細に判断することが可能となる。

さらに、エンジンの再始動要求発生時の回転数を、逆転を含めて把握することができるので、電源の電圧降下を抑制する手段の動作時間を再始動要求時の状態から判断して制御することができ、安定して電圧降下を抑制することが可能となる。

さらに、エンジンの再始動要求がエンジン逆回転時に発生した場合には、逆回転時の回転数により電源の電圧降下を抑制できない場合を判断することができるので、スタータの駆動を禁止して電圧降下の抑制ができない場合を回避することができる。

さらに、エンジン逆回転時のスタータ駆動可否を判断する所定の回転数を、モータの消費電力およびエンジンの角加速度から決めることによって、無駄なエネルギ消費を抑制して再始動を行うことができる。

１０ エンジン制御手段（ＥＣＵ）、１１ カム信号発生手段、１３ クランク信号発生手段、２１ 回転体、２１Ａ 歯部、２１Ｂ 歯部、２２ ピックアップ、２３Ａ 歯部、２３Ｂ １歯欠け部、２３Ｃ ２歯欠け部、２４ ピックアップ。

本発明に係るエンジン始動装置は、エンジンのクランク軸の回転と同期したパルス列として構成され、パルス列中にクランク軸の基準位置を示すパルス欠け部分を少なくとも１カ所以上含むクランク信号を出力するクランク信号発生手段と、クランク信号発生手段から出力されたクランク信号のパルス間隔の変化に基づいて基準位置を判断することで、クランク軸の位置を特定するエンジン制御手段とを備え、エンジン制御手段は、アイドルストップ時のエンジン停止過程の状態において、１回前に基準位置として判断した第（Ｎ−１）基準位置と今回基準位置として判断した第Ｎ基準位置との間に相当する第１の基準位置間に含まれるパルス数を第１の計数値として算出し、算出した第１の計数値が、基準位置間の計数値としてあらかじめ記憶された基準計数値と異なった場合には、エンジンが逆転したと判断するものである。

また、本発明に係るエンジン始動方法は、エンジンのクランク軸の回転と同期したパルス列として構成され、パルス列中にクランク軸の基準位置を示すパルス欠け部分を少なくとも１カ所以上含むクランク信号を出力するクランク信号発生手段と、クランク信号発生手段から出力されたクランク信号のパルス間隔の変化に基づいて基準位置を判断することで、クランク軸の位置を特定するエンジン制御手段とを備えたエンジン始動装置に適用されるエンジン始動方法であって、エンジン制御手段において、アイドルストップ時のエンジン停止過程の状態において、１回前に基準位置として判断した第（Ｎ−１）基準位置と今回基準位置として判断した第Ｎ基準位置との間に相当する第１の基準位置間に含まれるパルス数を第１の計数値として算出するステップと、算出するステップで算出された第１の計数値と、基準位置間の計数値としてあらかじめ記憶された基準計数値とを比較するステップと、第１の計数値が基準計数値と異なった場合には、エンジンが逆転したと判断するステップとを備えるものである。

Claims (8)

1. エンジンのクランク軸の回転と同期したパルス列として構成され、前記パルス列中に前記クランク軸の基準位置を示すパルス欠け部分を少なくとも１カ所以上含むクランク信号を出力するクランク信号発生手段と、
   前記クランク信号発生手段から出力された前記クランク信号のパルス間隔の変化に基づいて前記基準位置を判断することで、前記クランク軸の位置を特定するエンジン制御手段と
   を備え、
   前記エンジン制御手段は、１回前に基準位置として判断した第（Ｎ−１）基準位置と今回基準位置として判断した第Ｎ基準位置との間に相当する第１の基準位置間に含まれるパルス数を第１の計数値として算出し、算出した前記第１の計数値が、基準位置間の計数値としてあらかじめ記憶された基準計数値と異なった場合には、前記エンジンが逆転したと判断する
   ことを特徴とするエンジン始動装置。
2. 請求項１に記載のエンジン始動装置において、
   前記エンジン制御手段は、前記第Ｎ基準位置の次の基準位置として第（Ｎ＋１）基準位置を判断し、前記第Ｎ基準位置と前記第（Ｎ＋１）基準位置との間に相当する第２の基準位置間に含まれるパルス数を第２の計数値として算出し、前記第１の計数値と前記第２の計数値とを比較することで、逆転したと判断した状態が維持されているか、正転方向に戻ったかを判断するとともに、前記第１の計数値および前記第２の計数値に基づいて前記クランク軸の位置を特定する
   ことを特徴とするエンジン始動装置。
3. 請求項１または２に記載のエンジン始動装置において、
   前記エンジン制御手段は、前記クランク軸の位置の周期に基づいてエンジン回転数を算出するとともに、所定時間経過時の回転数変化量で前記エンジン回転数を補正した補正回転数を算出し、算出した前記補正回転数を所定の回転数と比較してスタータの駆動可否を判断する
   ことを特徴とするエンジン始動装置。
4. 請求項３に記載のエンジン始動装置において、
   前記エンジン制御手段は、前記補正回転数を、前記クランク軸の位置に基づくクランク角度毎の所定時間経過時の回転数変化量で補正することで算出する
   ことを特徴とするエンジン始動装置。
5. 請求項３または４に記載のエンジン始動装置において、
   前記エンジン制御手段は、前記エンジンの再始動要求の発生時において算出した前記エンジン回転数に応じて、再始動時における電源の電圧降下を抑制するための瞬停抑制機器の駆動時間を制御する
   ことを特徴とするエンジン始動装置。
6. 請求項５に記載のエンジン始動装置において、
   前記エンジン制御手段は、前記エンジンの再始動要求がエンジン逆回転時に発生した際に、前記逆回転時における前記エンジン回転数が、前記電源の電圧降下を抑制できると判断できる許容回転数を越えている場合には、スタータの駆動を禁止し、前記エンジン回転数が前記許容回転数以下となるまで前記スタータの起動の禁止状態を維持する
   ことを特徴とするエンジン始動装置。
7. 請求項３ないし６のいずれか１項に記載のエンジン始動装置において、
   前記エンジン制御手段は、エンジン逆回転時のスタータ駆動可否を判断する際に用いる前記所定の回転数を、モータの消費電力およびエンジンの角加速度から決める
   ことを特徴とするエンジン始動装置。
8. エンジンのクランク軸の回転と同期したパルス列として構成され、前記パルス列中に前記クランク軸の基準位置を示すパルス欠け部分を少なくとも１カ所以上含むクランク信号を出力するクランク信号発生手段と、
   前記クランク信号発生手段から出力された前記クランク信号のパルス間隔の変化に基づいて前記基準位置を判断することで、前記クランク軸の位置を特定するエンジン制御手段と
   を備えたエンジン始動装置に適用されるエンジン始動方法であって、
   前記エンジン制御手段において、
   １回前に基準位置として判断した第（Ｎ−１）基準位置と今回基準位置として判断した第Ｎ基準位置との間に相当する第１の基準位置間に含まれるパルス数を第１の計数値として算出するステップと、
   前記算出するステップで算出された前記第１の計数値と、基準位置間の計数値としてあらかじめ記憶された基準計数値とを比較するステップと、
   前記第１の計数値が前記基準計数値と異なった場合には、前記エンジンが逆転したと判断するステップと
   を備えることを特徴とするエンジン始動方法。

Images