JP3870660B2 - 内燃機関のアイドリングストップ制御装置およびこれを備える車両 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、走行状態に応じて実行される内燃機関のアイドリングストップを制御するアイドリングストップ制御技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両走行中における信号待ちといった一時的な車両停止時に内燃機関の運転を停止させ、運転者の始動要求に応じて内燃機関の運転を再開させるいわゆるアイドリングストップ制御機能を備える車両が提案されている。このような内燃機関の自動運転停止・運転再開機能を備える車両では、内燃機関の自動運転停止・運転再開が実行されるため、内燃機関の運転再開時には迅速な内燃機関の再始動が要求される。
【０００３】
内燃機関始動時における内燃機関の始動性を向上させる手段としては、セルモータによる内燃機関のクランキング中に内燃機関が有する複数の気筒におけるピストンの位置（クランクシャフトの回転角度）を検出することで最初に圧縮・排気行程を迎える気筒を判別し、判別した気筒に対して燃料噴射並びに点火処理を実行する方法が知られている。例えば、特開平８−６１１３４号公報には、この方法を内燃機関の運転再開時にも適用し、内燃機関の自動運転停止後における内燃機関の自動運転再開を迅速に実行する技術が提案されている。
【０００４】
クランクシャフトの回転信号の出力には、従来より電磁式ピックアップセンサ（ＭＰＵ）が用いられており、ＭＰＵはクランクシャフトに備えられている被検出片が検出部を通過する際の磁束密度変化の早さに比例して出力信号が大きくなる性質を有している。そのため、クランクシャフト回転数が低下するに連れて信号出力とノイズの識別が困難となり、極低回転域（例えば、２０r.p.m.以下）ではクランクシャフトの回転信号を出力できず、結果としてクランクシャフトの回転角度を検出することができない。ＭＰＵのこの性質は、極低回転域における運転に不向きな内燃機関の特性と一致しており、内燃機関の運転制御上、特に問題となることはなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
内燃機関の自動運転停止・運転再開機能を備える車両では、車両が走行する道路上にて内燃機関の自動運転停止・運転再開が実行されるため、また、ドライバビリティを向上させるために内燃機関の運転再開時には内燃機関の運転開始時（アイドリングストップ制御機能によらない内燃機関の始動時）よりも迅速な内燃機関の再始動が要求される。しかしながら、ＭＰＵを用いてクランクシャフトの回転角度を検出する限り、ＭＰＵの不感帯と重なる内燃機関の停止直前・始動直後には正確なクランクシャフトの回転角度を検出することはできないという問題があった。また、クランクシャフトの回転角度を検出できなければ、次期点火気筒を判別することもできず、内燃機関の自動運転停止後における内燃機関の迅速な運転再開を実現できないという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、内燃機関と補機駆動用電動機とを備える車両において、内燃機関の運転停止時における内燃機関の出力軸の回転角度を容易に取得することを目的とする。また、内燃機関の始動を迅速に行い内燃機関の始動性の向上を図ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の第１の態様は、内燃機関の出力軸と電動機の出力軸とが結合されていると共に前記内燃機関の運転停止中には前記電動機によって補機が駆動される車両におけるアイドリングストップ制御装置を提供する。本発明の第１の態様に係るアイドリングストップ制御装置は、前記内燃機関の運転の停止条件または再開条件を判定する運転条件判定手段と、前記内燃機関の出力軸の回転数が所定回転数以上の領域にて前記内燃機関の出力軸の回転に応じて内燃機関回転信号を出力する内燃機関回転信号出力手段と、前記電動機の出力軸の回転に応じて電動機回転信号を出力する電動機回転信号出力手段と、前記出力された内燃機関回転信号と前記出力された電動機回転信号とを相関させる回転信号相関手段と、前記内燃機関回転信号が出力不能になった場合に、前記相関に基づいて前記電動機回転信号出力手段によって出力された電動機回転信号から前記内燃機関の出力軸の回転角度を求める内燃機関回転角度算出手段と、前記内燃機関の運転停止時に前記内燃機関回転角度算出手段により算出された内燃機関の出力軸の回転角度を内燃機関停止回転角度として記憶する停止回転角度記憶手段と、前記内燃機関の始動時には前記記憶された内燃機関停止回転角度を始動情報として用いる内燃機関制御手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明の第１の態様アイドリングストップ制御装置によれば、内燃機関の運転停止時に内燃機関回転角度算出手段により算出された内燃機関の出力軸の回転角度を内燃機関停止回転角度として記憶するので、内燃機関の運転停止時における内燃機関の出力軸の回転角度を容易に取得することができる。
【０００９】
本発明の第１の態様に係るアイドリングストップ制御装置において、前記内燃機関は複数の気筒を有し、前記内燃機関制御手段は、前記停止回転角度記憶手段によって記憶された前記停止回転角度記憶手段によって記憶された前記内燃機関の出力軸の停止回転角度に基づき、前記内燃機関の複数の気筒の内、最初に圧縮行程を迎える気筒を判別し、前記判別した気筒から燃焼を実行させることができる。
【００１０】
本発明の第１の態様に係るアイドリングストップ制御装置によれば、記憶されている内燃機関の出力軸の停止回転角度に基づき、内燃機関の複数の気筒の内、最初に圧縮行程を迎える気筒を判別し、判別した気筒から燃焼を実行させるので、内燃機関を迅速に始動させることが可能となり、内燃機関の始動性を向上させることができる。
【００１１】
本発明の第１の態様に係るアイドリングストップ制御装置において、前記内燃機関回転角度算出手段は、前記内燃機関回転信号が出力不能となった時、それまで前記内燃機関回転信号に基づいて算出した内燃機関回転角度に、前記電動機回転信号出力手段によって出力された電動機回転信号の積算値を用いて前記内燃機関の停止回転角度を算出することができる。かかる構成を備えることにより内燃機関回転信号が出力不能な場合であっても電動機回転信号に基づいて内燃機関の停止回転角度を算出することができる。また、前記回転信号相関手段は前記出力された内燃機関回転信号と前記出力された電動機回転信号との信号出力時間差を算出し、前記内燃機関回転角度算出手段は、さらに前記算出された信号出力時間差を用いて前記内燃機関の停止回転角度を算出することができる。かかる構成を備えることにより内燃機関運転停止時における内燃機関の出力軸の回転角度を容易かつ正確に取得することができる。
【００１２】
本発明の第１の態様に係るアイドリングストップ制御装置によれば、前記回転信号相関手段は、前記内燃機関の回転数が第１のしきい値以下となった際に前記内燃機関回転信号と前記電動機回転信号とを相関させることができる。かかる構成を備えることにより、内燃機関回転信号と電動機回転信号の相関が必要とされる場合にだけ、両信号の相関を実行することができる。
【００１３】
本発明の第１の態様に係るアイドリングストップ制御装置において、前記内燃機関停止回転角度記憶手段は、前記電動機回転信号出力手段によって回転信号が所定時間にわたり出力されない場合に前記内燃機関の運転停止を判定することができる。さらに、前記内燃機関回転信号出力手段は、磁気ピックアップ式センサであり、前記電動機回転信号出力手段は、ホール素子式センサであっても良い。
【００１４】
本発明の第２の態様は、走行状態に応じて複数の気筒を有する内燃機関の運転を選択的に停止および再開させるアイドリングストップ機能を有すると共に前記内燃機関の出力軸と前記電動機の出力軸とが結合され、前記内燃機関の運転停止中には前記電動機によって補機が駆動される車両を提供する。本発明の第２の態様に係る車両は、前記内燃機関の出力軸の回転に応じて内燃機関回転信号を出力する内燃機関回転信号出力手段と、前記内燃機関回転信号出力手段よりも高い精度で前記電動機の出力軸の回転に応じて電動機回転信号を出力する電動機回転信号出力手段と、前記出力された内燃機関回転信号と前記出力された電動機回転信号とを相関させる回転信号相関手段と、前記内燃機関回転信号出力手段によって前記内燃機関回転信号が出力不能となり、かつ前記内燃機関の運転が停止した場合に、前記相関に基づいて前記電動機回転信号出力手段によって出力された電動機回転信号から前記内燃機関の出力軸の停止回転角度を求め、記憶する内燃機関停止回転角度記憶手段と、前記内燃機関の始動時には前記内燃機関停止回転角度記憶手段によって記憶されている前記内燃機関停止回転角度に基づき、前記内燃機関の複数の気筒の内、最初に圧縮行程を迎える気筒を判別する気筒判別手段と、前記気筒判別手段により判別された気筒から燃焼を実行させる内燃機関始動制御手段とを備えることを特徴とする。
【００１５】
本発明の第２の態様に係る車両によれば、内燃機関の運転停止時に内燃機関回転角度算出手段により算出された内燃機関の出力軸の回転角度を内燃機関停止回転角度として記憶するので、内燃機関の運転停止時における内燃機関の出力軸の回転角度を容易に取得することができる。したがって、内燃機関の出力軸回転角度を必要とする制御を容易に実行することが可能となり余裕をもって車両の制御を実行することができる。また、記憶されている内燃機関の出力軸の停止回転角度に基づき、内燃機関の複数の気筒の内、最初に圧縮行程を迎える気筒を判別し、判別した気筒から燃焼を実行させることができる。したがって、内燃機関を迅速に始動させることが可能となり、停止状態にある車両を迅速に走行可能状態に復帰させることができる。
【００１６】
本発明の第２の態様に係る車両において、前記内燃機関回転角度算出手段は、前記内燃機関回転信号が出力不能となった時、それまで前記内燃機関回転信号に基づいて算出した内燃機関回転角度に、前記電動機回転信号出力手段によって出力された電動機回転信号の積算値を用いて前記内燃機関の停止回転角度を算出することができる。かかる構成を備えることにより内燃機関回転信号が出力不能な場合であっても電動機回転信号に基づいて内燃機関の停止回転角度を算出することができる。また、前記内燃機関停止回転角度記憶手段は、前記出力された内燃機関回転信号と前記出力された電動機回転信号との信号出力時間差を算出し、さらに算出した信号出力時間差を用いて前記内燃機関の停止回転角度を求めることができる。かかる構成によれば、内燃機関の停止回転角度をより正確に求めることができる。
【００１７】
本発明の第２の態様に係る車両において、前記回転信号相関手段は、前記内燃機関の回転数が所定回転数以下となった際に前記内燃機関回転信号と前記電動機回転信号とを相関させることができる。かかる構成を備えることにより、内燃機関回転信号と電動機回転信号の相関が必要とされる場合にだけ、両信号の相関を実行することができる。
【００１８】
本発明の第２の態様に係る車両において、前記内燃機関回転信号出力手段は、磁気ピックアップ式センサであり、前記電動機回転信号出力手段は、ホール素子式センサであっても良い。ホール素子式センサは磁気ピックアップセンサよりも分解能が高く、より低い回転数においても回転信号を出力することができる。
【００１９】
本発明の第３の態様は、走行状態に応じて内燃機関の運転を選択的に停止およびは再開させるアイドリングストップ機能を有し、前記内燃機関の運転停止中には電動機によって補機が駆動される車両におけるアイドリングストップ制御方法を提供する。本発明に係る第３の態様に係るアイドリングストップ制御方法は、前記内燃機関の出力軸の回転角度を内燃機関回転角度として検出し、前記内燃機関の回転角度の検出よりも高精度で前記電動機の出力軸の回転角度を電動機回転角度として検出し、前記検出した内燃機関回転角度と前記検出した電動機回転角度とを関連付け、前記内燃機関回転角度が検出不能となった場合に、前記関連付けに基づいて前記検出した電動機回転角度から前記内燃機関回転角度を求め、前記内燃機関の運転停止時における前記内燃機関回転角度を前記内燃機関の運転再開情報として用いることを特徴とする。
【００２０】
本発明の第３の態様に係るアイドリングストップ制御方法によれば、検出した内燃機関回転角度と検出した電動機回転角度とを関連付け、内燃機関回転角度が検出不能となった場合に、その関連付けに基づいて検出した電動機回転角度から内燃機関回転角度を求めるので、内燃機関の運転停止時における内燃機関の出力軸の回転角度を容易に取得することができる。
【００２１】
本発明の第３の態様に係るアイドリングストップ制御方法において、前記内燃機関が運転を停止している際の前記内燃機関の回転角度を内燃機関停止回転角度として記憶し、前記記憶した前記内燃機関停止回転角度に基づき、前記内燃機関の複数の気筒の内、最初に圧縮行程を迎える気筒を判別し、前記判別した気筒から燃焼を実行させることができる。
【００２２】
本発明の第３の態様に係るアイドリングストップ制御方法によれば、記憶されている内燃機関の出力軸の停止回転角度に基づき、内燃機関の複数の気筒の内、最初に圧縮行程を迎える気筒を判別し、判別した気筒から燃焼を実行させるので、内燃機関を迅速に始動させることが可能となり、内燃機関の始動性を向上させることができる。
【００２３】
本発明の第３の態様に係るアイドリングストップ制御方法において、前記内燃機関回転角度が検出不能となった時、前記内燃機関回転角度が検出不能となるまでの内燃機関回転角度に、前記電動機回転角度の積算値を用いて前記内燃機関の出力軸回転角度を求めることができる。かかる構成を備えることにより内燃機関回転角度が検出不能な場合であっても電動機回転角度に基づいて内燃機関の停止回転角度を算出することができる。また、前記検出した内燃機関回転角度と前記検出した電動機回転角度とを両回転角度の回転角度差を算出して関連付け、前記算出した回転角度差をさらに用いて前記内燃機関の出力軸回転角度を求めることができる。かかる構成を備える場合には、内燃機関の出力回転角度を容易かつ正確に求めることができる。
【００２４】
本発明の第３の態様に係るアイドリングストップ制御方法において、前記検出した内燃機関回転角度に基づき求められる前記内燃機関の回転数が所定回転数以下となった際に前記内燃機関回転角度と前記電動機回転角度とを関連付けることができる。かかる構成を備えることにより、内燃機関回転信号と電動機回転信号の相関が必要とされる場合にだけ、両信号の相関を実行することができる。
【００２５】
本発明の第４の態様は、複数の気筒を備える内燃機関と、内燃機関と連動可能に結合されている電動機とを備える車両における始動制御装置を提供する。本発明の第４の態様に係る車両は、前記内燃機関の出力軸の回転に応じて内燃機関回転信号を出力する内燃機関回転信号出力手段と、前記内燃機関回転信号出力手段よりも高い分解能にて前記電動機の出力軸の回転に応じて電動機回転信号を出力する電動機回転信号出力手段と、前記出力された内燃機関回転信号と前記出力された電動機回転信号とを相関させる回転信号相関手段と、前記内燃機関回転信号が出力不能になると共に、前記内燃機関が運転停止した場合に、前記相関に基づいて前記電動機回転信号出力手段によって出力された電動機回転信号から前記内燃機関の出力軸の停止回転角度を求めて記憶する内燃機関停止回転角度記憶手段と、前記停止回転角度記憶手段によって記憶された前記内燃機関の出力軸の停止回転角度に基づき、前記内燃機関の複数の気筒の内、最初に圧縮行程を迎える気筒を判別する気筒判別手段と、前記気筒判別手段により判別された気筒から燃焼を実行させる内燃機関始動制御手段とを備えることを特徴とする。
【００２６】
本発明の第４の態様に係る始動制御装置によれば、内燃機関の運転停止時に内燃機関回転角度算出手段により算出された内燃機関の出力軸の回転角度を内燃機関停止回転角度として記憶するので、内燃機関の運転停止時における内燃機関の出力軸の回転角度を容易に取得することができる。また、記憶されている内燃機関の出力軸の停止回転角度に基づき、内燃機関の複数の気筒の内、最初に圧縮行程を迎える気筒を判別し、判別した気筒から燃焼を実行させるので、内燃機関を迅速に始動させることが可能となり、内燃機関の始動性を向上させることができる。
【００２７】
本発明の第５の態様は、複数の気筒を備える内燃機関と、内燃機関と連動可能に結合されている電動機とを備える車両における内燃機関の出力軸の回転角度検出装置を提供する。本発明の第５の態様に係る回転角度検出装置は、前記内燃機関の出力軸の回転に応じて内燃機関回転信号を出力する内燃機関回転信号出力手段と、前記内燃機関回転信号出力手段よりも高い分解能にて前記電動機の出力軸の回転に応じて電動機回転信号を出力する電動機回転信号出力手段と、前記出力された内燃機関回転信号と前記出力された電動機回転信号とを相関させる回転信号相関手段と、前記内燃機関回転信号が出力不能となった場合に、前記相関に基づいて前記電動機回転信号出力手段によって出力された電動機回転信号から前記内燃機関の出力軸の停止回転角度を求める内燃機関停止回転角度算出手段とを備えることを特徴とする。
【００２８】
本発明の第５の態様に係る内燃機関の回転角度検出装置によれば、内燃機関回転信号が出力不能となった場合に、相関に基づいて電動機回転信号出力手段によって出力された電動機回転信号から内燃機関の出力軸の停止回転角度を求めるので、内燃機関回転信号が出力不能となった場合であっても内燃機関の出力軸の回転角度を容易に取得することができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るアイドリングストップ制御装置について図面を参照しつつ実施例に基づいて説明する。
【００３０】
図１および図２を参照して本実施例に係るアイドリングストップ制御装置が用いられ得る車両の概略構成について説明する。図１は第１の実施例が適用される車両の概略構成を示すブロック図である。図２は伝動ベルトとエンジン、補機および補機駆動用モータとの配置関係を示す概念図である。
【００３１】
車両は、動力源としてのエンジン（内燃機関）１０、エンジン１０の出力トルクを増幅するトルクコンバータ２０、最大減速比と最小減速比の間で減速比を自動的に有段階に変更可能な自動有段変速装置（ＡＴ）２２とを備えている。エンジン１０はクランクシャフト（出力軸）１１を介してトルクコンバータ２０の動力入力軸と結合されており、トルクコンバータ２０の動力出力軸は、ＡＴ２２の動力入力軸と結合されており、ＡＴ２２の動力出力軸はドライブシャフト２４と結合されている。ドライブシャフト２４はディファレンシャルギヤ（ファイナルギヤを含む）２５および車軸２６を介して車輪２７と結合されている。
【００３２】
エンジン１０は、燃料（例えば、ガソリン燃料）がシリンダ内に直接噴射される形式の直噴式ガソリンエンジンであり、クランクシャフト１１、ガソリン燃料をシリンダ内に噴射するための高圧式インジェクタ１２、シリンダ内に噴射されたガソリンと吸入された空気とによって形成される混合気に点火するための点火プラグ１３を備えている。高圧式インジェクタ１２には図示しない高圧燃料ポンプによって昇圧された高圧力のガソリン燃料がデリバリパイプ（図示しない）を介して供給されており、制御ユニット６０からの噴射信号に基づいて高圧式インジェクタ１２が開弁するとシリンダ内にガソリン燃料が噴霧される。点火プラグ１３には制御ユニット６０からの点火信号に基づきイグナイタ１４により高電圧が供給される。エンジン１０には、エンジン１０を冷却する冷却液温度を検出するための冷却液温度センサ５０が備えられている。エンジン１０の車両進行側（図１において左側）には、外気温度を検出するための外気温度センサ５１が配置されている。クランクシャフト１１にはエンジン回転数センサ（クランク角度センサ）５３を構成する被検歯車５３１が備えられている。
【００３３】
エンジン１０の周囲には、図２に示すようにウォータポンプ３０１、エアコン用コンプレッサ３０２、パワーステアリング用ポンプ３０３等の補機３０、ならびにアイドリングストップ処理によるエンジン停止時に補機３０を駆動するための補機駆動用モータ（電動機）３１が配置されている。各補機３０１、３０２、３０３の動力入力軸、エンジン１０のクランクシャフト１１の一端にはプーリ１２４、１２５がそれぞれ装着されている。エンジン１０のプーリ１２５と補機駆動用モータ３１のプーリ１２６には、補機駆動用モータ３１によってエンジン１０を始動させるための伝動ベルト１６が架装されている。プーリ１２５とプーリ１２６のプーリ比は一般的に、１：２〜１：３程度である。各プーリ１２４，１２５には伝動ベルト１７が架装されており、この伝動ベルト１７を介してエンジン１０の出力が補機３０の動力入力軸に伝達され、また伝動ベルト１６および伝動ベルト１７を介して補機駆動用モータ３１の出力が補機３０の動力入力軸に伝達される。なお、伝動ベルト１６、１７としては、断面形状が台形であるいわゆるＶベルト、あるいは厚みがＶベルトよりも薄く幅広であると共にその回転方向に沿ってＶ字状の溝が複数本形成されている、いわゆるＶリブベルト等が用いられる。
【００３４】
クランクシャフト１１とプーリ１２５との間には湿式多板式の電磁式クラッチ１５が介装されている。電磁式クラッチ１５は、クラッチプレート１５１とフライホイール１５２とを備え、図１に示すようにプーリ１２５と別に備えられても良いし、プーリ１２５に内蔵されても良い。この電磁式クラッチ１５によって、クランクシャフト１１と伝動ベルト１６との間における動力伝達の切断および接続が実現される。また、電磁式クラッチ１５には、継合時に生じる衝撃、振動の軽減を図るため図示しないダンパが内蔵されている。
【００３５】
車両走行時、あるいは、エンジン１０が運転している状態での車両停止時には、電磁式クラッチ１５は継合されてクランクシャフト１１の駆動力が伝動ベルト１７に伝達されるのでウォータポンプ３０１、エアコン用コンプレッサ３０２およびパワーステアリング用ポンプ３０３はエンジン１０によって駆動される。一方、アイドリングストップ処理によるエンジン１０の運転停止時には、電磁式クラッチ１５は解放されて、クランクシャフト１１と伝動ベルト１７（プーリ１２５）とは機械的に分断され、ウォータポンプ３０１、エアコン用コンプレッサ３０２およびパワーステアリング用ポンプ３０３が伝動ベルト１６およびプーリ１２５を介して補機駆動用モータ３１によって駆動される。このとき、クランクシャフト１１はプーリ１２５、伝動ベルト１６、１７とは機械的に分断されているため、補機駆動用モータ３１はクランクシャフト１１を駆動する必要はなく、補機駆動用モータ３１に掛かる負荷が軽減される。
【００３６】
補機駆動用モータ３１は内部に三相コイルを有する三相式モータであり、エンジン１０を再始動させる際にクランクシャフト１１を駆動する駆動力源ならびに補機３０を駆動する駆動力源として機能すると共に、エンジン１０の運転時にはエンジン１０によって駆動されて発電するオルタネータとして機能する。補機駆動用モータ３１は、制御ユニット６０に接続されているモータ回転数センサ（モータ出力軸回転角度センサ）５２を備えると共に、制御ユニット６０からの駆動信号に基づきインバータ２００によって駆動制御される。インバータ２００は、高電圧バッテリ２１０およびＤＣ／ＤＣコンバータ２２０と接続されている。高電圧バッテリ２１０は専ら補機駆動用モータ３１を駆動するための電源として用いられ、補機駆動用モータ３１がオルタネータとして機能しているときには発電された電力を蓄電する。ＤＣ／ＤＣコンバータ２２０は、制御ユニット６０と接続されており、高電圧バッテリ２１０の電圧または補機駆動用モータ３１によって発電された電力の電圧を降圧してバッテリ２３０を充電する。バッテリ２３０は、後述する始動用モータ４１、オイルポンプ駆動モータ４５、および制御ユニット６０等を駆動するための電源として用いられる。なお、本実施例では、補機駆動用モータ３１を駆動するための高電圧バッテリ２１０と制御ユニット６０、その他のモータ４１、４５を駆動するためのバッテリ２３０とを各々備えているが、高電圧バッテリ２１０のみを備えて、制御ユニット６０、その他のモータ４１、４５に対してはＤＣ／ＤＣコンバータ２２０を介して降圧された電力を供給するようにしても良い。
【００３７】
エンジン１０とトルクコンバータ２０との間には始動用リングギヤ４０がクランクシャフト１１に連結されて配置されており、始動用リングギヤ４０には始動用モータ４１のギヤが継合している。始動用モータ４１はバッテリ２３０を電源としてイグニッションスイッチの操作を伴うエンジン始動時にのみ、すなわち、アイドリングストップ処理に伴うエンジン再始動時を除くエンジン始動時にエンジン１０を駆動回転させる。始動用モータ４１のギヤは、イグニッションポジションセンサ５８がイグニッションポジションのＯＮからＳＴＡへの切り換えを検出するエンジン始動時にのみリングギヤ４０と継合し、通常時はリングギヤ４０とは継合することなく離間した位置に格納されている。また、既述のようにアイドリングストップ処理に伴うエンジン１０の再始動時には、補機駆動用モータ３１がスタータモータとして機能する。
【００３８】
すなわち、本実施例においては、エンジン１０の運転開始時（初回始動時）には始動用モータ４１によってエンジン１０の始動処理が実行され、エンジン１０の再始動時には補機駆動用モータ３１によってエンジン１０の始動処理が実行される。始動用モータ４１によるエンジン１０の始動は、ギヤノイズを伴うリングギヤ４０を介した始動であり、頻繁に始動を繰り返す場合にはギヤノイズが問題となる。また、アイドリングストップ制御処理の下では頻繁な始動に伴うギヤの摩耗も問題となる。一方、補機駆動用モータ３１は伝動ベルト１６を介してクランクシャフト１１と結合されているので、冷間時等、潤滑油の粘度が高い場合にはクランクシャフト１１を駆動（回転）することができず、エンジン１０を始動させることができない場合がある。そこで、エンジン１０の始動時には始動用モータ４１によりエンジン１０を始動し、エンジン１０が一旦、始動した後の再始動時には補機駆動用モータ３１によってエンジン１０を始動させる。
【００３９】
トルクコンバータ２０は、一般的な流体式トルクコンバータであり、入力軸に入力された駆動トルクを増幅して出力軸から出力する。なお、トルクコンバータの詳細な構成および作用は公知であるからその説明を省略する。自動式有段変速機（ＡＴ）２２は内部にプラネタリギヤを有する自動変速機であり、車速およびアクセル踏み込み量等に応じて油圧アクチュエータ（図示しない）を介してギヤの組み合わせを自動的に変更することによって変速比を変える。ＡＴ２２の出力軸はドライブシャフト２４に連結されており、ＡＴ２２の出力軸から出力された駆動力は、ドライブシャフト２４、ディファレンシャルギヤ２５、車軸２６を介して車輪２７に伝達される。ＡＴ２２の近傍には、エンジン１０の運転停止時にも駆動系の油圧を保持するためのオイルポンプ駆動モータ４５が配置されている。オイルポンプ駆動モータ４５はバッテリ２３０を電源として運転される。
【００４０】
次に、図３を参照して本実施例に係る車両の制御系について説明する。図３は第１実施例に係る車両の制御系統を示す説明図である。制御ユニット６０は、アイドリングストップＥＣＵ（電子制御ユニット）６００、エンジンＥＣＵ６１０、およびブレーキＥＣＵ６２０を備えている。各ＥＣＵ６００、６１０、６２０には図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭ等が備えられている。なお、これらＥＣＵは例示であり、例えば、ＡＴ２２を制御するＥＣＵをアイドリングストップＥＣＵ６００とは別に備えることができる。
【００４１】
アイドリングストップＥＣＵ６００は、アイドリングストップ制御に際して制御ユニット６０の中核をなすＥＣＵである。アイドリングストップＥＣＵ６００は、エンジンＥＣＵ６１０、およびブレーキＥＣＵ６２０と双方向通信可能に信号線を介して接続されている。アイドリングストップＥＣＵ６００には、エンジン冷却液温度を検出する冷却液温度センサ５０、外気温度を検出する外気温度センサ５１、補機駆動用モータ３１の回転数を検出するモータ回転数センサ５２、エンジン１０のクランクシャフト１１の回転数を検出するエンジン回転数センサ５３、車両の速度を検出する車速センサ５４、ギヤポジションを検出するシフトポジションセンサ５５、アクセルペダルの位置をアクセル開度として検出するアクセル開度センサ５６、ブレーキペダルの踏み込みの有無を検出するブレーキペダルセンサ５７、およびイグニッションスイッチのポジションを検出するイグニッションポジションセンサ５８がそれぞれ信号線を介して接続されている。
【００４２】
モータ回転数センサ５２は、ホール素子式センサであり被検歯車（図示しない）の歯が検出部を通過する毎にモータ回転信号パルスをアイドリングストップＥＣＵ６００に対して出力し、アイドリングストップＥＣＵ６００は入力されたモータ回転信号パルスに基づいて補機駆動用モータ３１の回転数および回転角度を算出する。エンジン回転数センサ５３は、電磁式ピックアップセンサ（ＭＰＵ）であり、被検歯車５３１の歯が検出部を通過する毎にエンジン回転信号パルスをアイドリングストップＥＣＵ６００に対して出力し、アイドリングストップＥＣＵ６００は入力されたエンジン回転信号パルスに基づいてエンジン回転数Ｎｅおよびクランクシャフト回転角度を算出する。すなわち、被検歯車５３１の各歯はクランクシャフト１１の回転角度（各シリンダにおけるピストンの位置）と予め関連付けられており、各歯に対応するエンジン回転信号パルスから特定シリンダにおけるピストンの位置が求められる。また、本実施例においては、エンジン回転信号パルスとモータ回転信号パルスとはアイドリングストップＥＣＵ６００によって相関される（関連付けられる）。したがって、後述するようにモータ回転信号パルスから対応するエンジン回転信号パルスを特定することができる。
【００４３】
アイドリングストップＥＣＵ６００には、インバータ２００、始動用モータ４１、電磁式クラッチ１５、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２０、オイルポンプ駆動モータ４５、ＡＴ２２、計器盤４６が接続されている。アイドリングストップＥＣＵ６００は、インバータ２００を介して補機駆動用モータ３１の回転数を制御し、アイドリングストップ処理によりエンジン１０が停止している状態において補機３０の駆動を実現する。また、アイドリングストップ状態からエンジン１０の運転を再開させる際には、始動用モータ４１に代わってエンジン１０のクランクシャフト１１を駆動回転させてエンジン回転数を始動回転数まで上昇させる。アイドリングストップＥＣＵ６００は、電磁式クラッチ１５の電磁式アクチュエータ（図示しない）を制御してクラッチプレート１５１のフライホイール１５２に対する継合および解放を実現し、動力の伝達および遮断を制御する。アイドリングストップＥＣＵ６００は、車速センサ５４、シフトポジションセンサ５５、アクセル開度センサ５６からの検出データに基づき油圧アクチュエータ（図示せず）を制御して、最適な変速ポイントにおいて変速比を変更する。アイドリングストップＥＣＵ６００内のＲＯＭには、本実施例に係るアイドリングストップ制御処理を実行するためのプログラムが格納されている。
【００４４】
エンジンＥＣＵ６１０は、アイドリングストップＥＣＵ６００からの要求に基づいてインジェクタ１３を介して燃料噴射量を制御し、イグナイタ１４を介して点火時期を制御することによってエンジン１０の運転状態を制御する。また、アイドリングストップ処理による車両停止時には、アイドリングストップＥＣＵ６００からの要求に従って、エンジン１０に対するインジェクタ１３を介した燃料噴射を停止してエンジン１０の運転を停止させる。
【００４５】
ブレーキＥＣＵ６２０は、ブレーキアクチュエータ４７と接続されており、アイドリングストップ状態からの再発進時には、エンジン１０の駆動力が十分に立ち上がるまでの間、ブレーキ油圧を保持するようにブレーキアクチュエータ４７を制御する。エンジン１０の駆動力が十分に立ち上がる状態とは、例えば、坂路発進の際、ブレーキペダルが解放されていても車両が停止状態にて保持される状態をいう。
【００４６】
次に、上記構成を備える車両の一般的な動作について図１〜図３の構成図を参照して説明する。シフトポジションがパーキングＰまたはニュートラルＮの状態にてイグニッションポジションセンサ５８がイグニッションポジションのＯＮからエンジン始動位置ＳＴＡへの切り替わりを検出すると、アイドリングストップＥＣＵ６００は始動用モータ４１のギヤをリングギヤ４０に継合させた後、始動用モータ４１を作動させてクランクシャフト１１をエンジン始動時回転数まで回転させる。並行してアイドリングストップＥＣＵ６００は、エンジンＥＣＵ６１０に対してエンジン１０の始動処理を要求する。エンジンＥＣＵ６１０は、インジェクタ１３を介して所定の燃料をエンジン１０のシリンダ内に供給させると共に、イグナイタ１４および点火プラグを介してシリンダ内に供給された燃料に点火するエンジン始動処理を実行する。エンジンの運転が開始すると、始動用モータ４１のギヤはリングギヤ４０から離間した格納位置に待避させられる。シフトポジションがドライブＤに変更され、アクセルが踏み込まれると車両は発進し、アイドリングストップＥＣＵ６００、エンジンＥＣＵ６１０はエンジン回転数センサ５３、車速センサ５４、アクセル開度センサ５６等からの検出データに基づいてエンジン１０の運転制御およびＡＴ２２の変速制御を実行する。
【００４７】
本実施例では、車両走行中に信号停止等で一時的に車両が停止すると、アイドリングストップＥＣＵ６００は、所定の条件下でエンジン１０の運転を停止させる、いわゆるアイドリングストップ制御処理を実行する。また、アイドリングストップ制御処理によりエンジン１０の運転が停止された後のエンジン１０の再始動性を向上させるために、エンジン１０の運転停止時におけるクランクシャフト１１の停止回転角度を決定する処理を実行する。このアイドリングストップ制御処理について図４ないし図９を参照して説明する。図４はエンジン１０の運転停止時に実行されるクランクシャフト１１の停止回転角度を決定する処理ルーチンを示すフローチャートである。図５はエンジン回転信号パルスとモータ回転信号パルスの関連付け並びに信号時間差Δｔを記憶するタイミングの一例を示すタイミングチャートである。図６は回転数に対するＭＰＵの回転信号出力特性を模式的に示す説明図である。図７は回転数に対するホール素子式センサの回転信号出力特性を模式的に示す説明図である。図８はアイドリングストップ制御処理時における制御処理の移行状態を示す状態遷移図である。図９はアイドリングストップ制御処理下におけるエンジン１０の始動制御処理ルーチンを示すフローチャートである。
【００４８】
先ず、本実施例に係るエンジン１０の運転停止移行時に実行されるクランクシャフト１１の停止回転角度決定処理について図４ないし図７を参照して説明する。
【００４９】
本処理ルーチンは、後述するアイドリングストップ制御処理終了要求（エンジン再始動要求）がなされた後に所定の時間間隔で実行される。本処理ルーチンが開始されると、アイドリングストップＥＣＵ６００は、エンジン回転数センサ５３からのエンジン回転信号Ｓｇｅに基づき求められたエンジン回転数Ｎｅが４００r.p.m.未満であるか否かを判定する（ステップＳ１００）。アイドリングストップＥＣＵ６００は、求められたエンジン回転数Ｎｅが４００r.p.m以上であると判定した場合には（ステップＳ１００：Ｎｏ）、本処理ルーチンを終了する。一方、アイドリングストップＥＣＵ６００は、求められたエンジン回転数Ｎｅは４００r.p.m未満であると判定した場合には、１番シリンダが確定されたか否かを判定する（ステップＳ１１０）。すなわち、図５に示すように１番シリンダが圧縮行程にあることを示す気筒判別信号が出力されたか否かを判定する。アイドリングストップＥＣＵ６００は、１番シリンダが確定されないと判定した場合には（ステップＳ１１０：Ｎｏ）本処理ルーチンを終了し、１番シリンダが確定されたと判定した場合には（ステップＳ１１０：Ｙｅｓ）、クランクシャフト１１の位置を０にリセットし、以後、エンジン回転信号Ｓｇｅが入力される毎に１つずつインクリメントしていく。この結果、エンジン回転信号Ｓｇｅとクランクシャフト１１の位置（回転角度）とが関連付けられ、エンジン回転信号Ｓｇｅからクランクシャフト１１の回転角度を求めることができる。
【００５０】
１番シリンダが確定されると、アイドリングストップＥＣＵ６００は、エンジン回転数センサ５３により出力されたエンジン回転信号パルスの立ち下がりからモータ回転数センサ５２により出力されたモータ回転信号パルスの立ち下がりまでの時間、すなわち、モータ回転信号パルスとエンジン回転信号パルスとの検出時間差（回転角度差）を信号時間差Δｔとして記憶する（ステップＳ１２０）。この信号時間差Δｔによって以後のモータ回転信号Ｓｇｍとエンジン回転信号Ｓｇｅとの同期を確認すると共に、クランクシャフト１１と補機駆動用モータ３１のロータの初期回転角度差を補正する。なお、エンジン回転数Ｎｅが４００r.p.m未満の場合に、エンジン回転信号パルスとモータ回転信号パルスとの信号時間差を記憶するのは、アイドリングストップＥＣＵ６００の計算負荷を低減するためである。すなわち、クランクシャフト１１の停止回転角度が必要となるのはエンジン１０の運転再開時であり、エンジン１０が停止する際に信号時間差を確定できれば十分である。
【００５１】
この信号時間差Δｔ（回転角度差）を記憶する手順について図５を参照して詳述する。本実施例ではエンジン回転数５３はクランクシャフト１１が１０°回転する毎にエンジン回転信号パルスを出力し、モータ回転数センサ５２はロータ（図示しない）が１５°回転する毎にモータ回転信号パルスを出力する。また、クランクシャフトプーリ１２５とモータプーリ１２６とのプーリ比が、例えば、２．４であるとする。この場合にはモータ回転信号パルスをクランクシャフト１１の回転角度に換算すると６．２５°となり、エンジン回転信号パルスとモータ回転信号パルスとはクランクシャフト１１が５０°回転する毎に同一の信号相関パターンを繰り返す。そこで、エンジン回転数Ｎｅが４００r.p.m.未満となり最初に１番シリンダを確定したときに最初の信号時間差Δｔを取り（エンジン回転信号パルスとモータ回転信号パルスとの立ち下がり時間差を記憶し）、以後、クランクシャフト１１が５０°回転する毎に信号時間差Δｔを確認し両信号の同期が継続しているか否かを確認する。また、信号時間差Δｔに基づいて、最初に両信号の同期を取った際の、クランクシャフト１１の回転角度と補記駆動用モータ３１のロータ（図示しない）との初期回転角度のずれが得られる。
【００５２】
アイドリングストップＥＣＵ６００は、エンジン回転信号パルスが検出不能であるか否かを判定する（ステップＳ１３０）。すなわち、エンジン回転数センサ５３からエンジン回転信号Ｓｇｅの出力がなされているか否かを判定する。アイドリングストップＥＣＵ６００は、エンジン回転信号パルスの検出が可能であると判定した場合には（ステップＳ１３０：Ｎｏ）、本処理を終了しする。一方、アイドリングストップＥＣＵ６００は、エンジン回転信号パルスの検出が不能であると判定した場合には（ステップＳ１３０：Ｙｅｓ）、１番シリンダ確定後からエンジン回転信号パルスが検出不能となるまでのエンジン回転信号パルス数（クランクシャフト位置）をＲＡＭ（図示しない）に格納する（ステップＳ１３０）。ここで、図６に示すように、ＭＰＵは軸回転数が極低回転にて回転する領域では回転信号を出力することができず、エンジン１０のエンジン回転数センサ５３として用いられているＭＰＵによりエンジン回転信号パルスが出力不能となるエンジン回転数Ｎｅは一般的に、２０r.p.m.程度である。これに対して、図７に示すように、ホール素子式センサは軸回転数が０となるまで回転信号を出力可能であり、補機駆動用モータ３１のモータ回転数センサ５２として用いられているホール素子センサはロータ回転数が０r.p.m.となるまでモータ回転信号パルスを出力することができる。したがって、エンジン回転信号パルスとモータ回転信号パルスとは図５に示すような関係となる。アイドリングストップＥＣＵ６００は、モータ回転数センサ５２から出力されるモータ回転信号パルスに基づいてエンジン１０が停止したか否かを判定する（ステップＳ１５０）。アイドリングストップＥＣＵ６００は、図５に示すように５００ｍｓにわたってモータ回転数センサ５２からモータ回転信号パルスの入力を検出しない場合には、エンジン１０が停止したもの、すなわち、エンジン回転数Ｎｅ＝０と判定する。
【００５３】
アイドリングストップＥＣＵ６００は、エンジン１０が停止していないと判定した場合、すなわち、５００ｍｓ間にモータ回転信号パルスを検出した場合には（ステップＳ１５０：Ｎｏ）、本処理ルーチンを終了する。これに対して、アイドリングストップＥＣＵ６００が５００ｍｓ間にモータ回転信号パルスを検出せず、エンジン１０は停止していると判定した場合には（ステップＳ１５０：Ｙｅｓ）、エンジン回転信号パルスが最後に入力された時（ＣＡ１）からモータ回転信号パルスが検出不能となった直前（ＦＣ）までのモータ回転信号パルス数を取得する（図５では１０パルス）。アイドリングストップＥＣＵ６００は、取得したモータ回転信号パルス数、最終エンジン回転信号パルス、および信号時間差Δｔとに基づいてエンジン１０が停止した際のクランクシャフト１１の停止回転角度を求めてバックアップＲＡＭ（図示しない）に格納し（Ｓ１６０）、本処理ルーチンを終了する。
【００５４】
すなわち、モータ回転信号の１パルスは既述のようにクランクシャフト１１の回転角度６．２５°に相当するので、取得したモータ回転信号パルス数に回転角度６．２５°を乗じてエンジン回転信号パルスの検出が不能となった時（ＣＡ１）からのクランクシャフト１１の回転角度を算出することができる。モータ回転信号パルス数から算出したクランクシャフト１１の回転角度に、最終エンジン回転信号パルス検出時の対応するクランクシャフト１１の回転角度を加算する。さらに、信号時間差Δｔに基づく初期回転角度のずれを考慮することでエンジン１０が停止した際のクランクシャフト１１の停止回転角度をより正確に得ることができる。図５の例では、信号時間差Δｔによる初期回転角度差を考慮しても、クランクシャフト１１は、クランクシャフト位置２０番で停止しており、エンジン再始動時には、５番シリンダが最初に圧縮行程を迎えることになる。
【００５５】
続いて、図８を参照してアイドリングストップ制御処理の移行の様子について説明する。イグニッションポジションセンサ４７がＯＦＦからＯＮへのポジションの切り替わりを検出すると、アイドリングストップＥＣＵ６００は、アイドリングストップ処理以外の処理によるエンジン停止状態を示すモード０を選択する。この状態では、アイドリングストップ処理を実行中である旨を表示する計器盤４６上の表示ランプは消灯している。イグニッションポジションセンサ４７がイグニッションポジションのＯＮからＳＴＡへの切り替えを検出すると、既述のようにエンジン１０の運転が開始される。アイドリングストップＥＣＵ６００は、エンジン１０が運転している状態を示すモード１を選択する。モード１の状態では、例えば、車両は既述の車両走行状態、あるいは、エンジン１０が運転された状態での車両停止状態にある。このモード１の状態では、アイドリングストップＥＣＵ６００は電磁式クラッチ１５をオンしてクランクシャフト１１と伝動ベルト１７とを結合している。したがって、補機３０はエンジン１０の駆動力によって駆動される。また、補機駆動用モータ３１は伝動ベルト１６を介してエンジン１０によって駆動され、オルタネータとして機能する他、高電圧バッテリ２１０が満充電状態の場合には空回りする。
【００５６】
アイドリングストップＥＣＵ６００は、アイドリングストップ制御処理条件の成立を判定すると、エンジン１０の運転を停止させるための処理過程を示すモード２を選択する。アイドリングストップ制御処理条件としては、例えば、車速センサ５４によって検出される車速が０であり、ブレーキペダルセンサ５７によってブレーキペダルの踏み込みが検出されていること、シフトポジションセンサ５５によって検出されるシフトポジションがニュートラルＮであること等が挙げられる。モード２では、アイドリングストップＥＣＵ６００はエンジンＥＣＵ６１０に対して燃料供給の停止を要求する。アイドリングストップＥＣＵ６００は、ブレーキＥＣＵ６２０に対してブレーキ状態の保持を要求する。ブレーキＥＣＵ６２０は、ブレーキアクチュエータ４７を制御してブレーキペダル踏み込み量に対応するブレーキ油圧を保持する。
【００５７】
アイドリングストップＥＣＵ６００は、モータ回転数センサ５２からの検出データによってエンジン１０の運転停止を判定すると、アイドリングストップによるエンジン１０の停止状態を示すモード３を選択する。モード３では、後述するクランクシャフト１１の停止回転角度を決定する処理が実行される。モード３ではアイドリングストップＥＣＵ６００は計器盤４６上の表示ランプを点灯させてアイドリングストップ制御処理を実行中である旨を表示する。また、アイドリングストップＥＣＵ６００は、電磁式クラッチ１５をオフしてクランクシャフト１１と伝動ベルト１６、１７との結合を解放し、伝動ベルト１７を介して補機駆動用モータ３１によって各補機３０１，３０２，３０３を駆動させる。
【００５８】
アイドリングストップＥＣＵ６００はアイドリングストップ制御処理終了要求を検出すると、エンジン１０の運転を再開させるためのエンジン始動制御状態を示すモード４を選択する。モード４にて実行されるエンジン１０の始動制御処理について図９を参照して説明する。本処理ルーチンは、アイドリングストップ制御処理によるエンジン１０の運転停止後に、アイドリングストップＥＣＵ６００が、例えば、シフトポジションのニュートラルＮからドライブＤへのシフトチェンジ、ブレーキペダルの解放、バッテリ充電率の充電率下限値である充電要求値の下回り、エアコンの冷却性能の不足、何らかのシステム異常の発生に起因するエンジン再始動要求を検出した際に実行される（Ｓ２００）。
【００５９】
アイドリングストップＥＣＵ６００がエンジン再始動要求を検出すると（ステップＳ２００：Ｙｅｓ）、アイドリングストップＥＣＵ６００は、補機駆動用モータ３１が補機３０を駆動中であるか否かを判定する（ステップＳ２１０）。アイドリングストップＥＣＵ６００は、補機駆動用モータ３１が運転中（補機駆動中）であると判定した場合には（ステップＳ２１０：Ｙｅｓ）、電磁式クラッチ１５の継合に先立ち一旦、補機駆動用モータ３１を制動して補機駆動用モータ３１の回転数を低減させる（ステップＳ２２０）。補機駆動用モータ３１の制動は、例えば、補機駆動用モータ３１に反転位相電流を入力することで実現される。アイドリングストップＥＣＵ６００は、補機駆動用モータ３１を制動した後、電磁式クラッチ１５を継合する（ステップＳ２３０）。一方、アイドリングストップＥＣＵ６００は、補機駆動用モータ３１が運転中でないと判定した場合には（ステップＳ２１０：Ｎｏ）、補機駆動用モータ３１を制動する必要はないので電磁式クラッチ１５を継合する（ステップＳ２３０）。
【００６０】
アイドリングストップＥＣＵ６００は、既述の処理ルーチンによりバックアップＲＡＭに格納されたクランクシャフト１１の停止回転角度を読み出し（ステップＳ２４０）、その停止回転角度から最初に圧縮行程を迎えるシリンダを判別する（ステップＳ２５０）。既述の通り、クランクシャフト１１の回転角度と各シリンダ内のピストンの位置（行程）とは関連付けられているので、クランクシャフト１１の停止回転角度に基づいて最初に圧縮行程を迎えるシリンダを特定することができる。
【００６１】
アイドリングストップＥＣＵ６００は、電磁式クラッチ１５を継合させた後、補機駆動用モータ３１の回転数をエンジン始動時回転数まで上昇させてクランキングを実行（ステップＳ２６０）すると共に、エンジンＥＣＵ６１０に対して最初に圧縮行程を迎えるシリンダに対する燃料供給、火花点火の実行を要求する（ステップＳ２７０）。エンジンＥＣＵ６１０は、インジェクタ１２、イグナイタ１４を介して最初に圧縮行程を迎えるシリンダ（図５の例では５番シリンダ）に対して燃料噴射、火花点火を実行し、圧縮行程を迎える他のシリンダに対しても同様にして順次、燃料供給、火花点火を実行する。この結果、エンジン１０は速やかに運転を開始することができる。なお、アイドリングストップＥＣＵ６００は、走行不能なシステム異常を検出した場合には、モード０を選択する。
【００６２】
アイドリングストップＥＣＵ６００はエンジン１０の始動を判定すると、モード１を選択する。アイドリングストップＥＣＵ６００は、例えば、エンジン回転数センサ５３により検出されたエンジン回転数が５００r.p.m.以上である場合にエンジン１０は始動していると判定する。アイドリングストップＥＣＵ６００は、ブレーキＥＣＵ６２０に対して保持されているブレーキ油圧の解放を要求する。ブレーキＥＣＵ６２０は、ブレーキアクチュエータ４７を制御して保持されているブレーキ油圧を解放し、非制動状態を実現する。モード１の状態にて、イグニッションポジションセンサ４７がポジションのＯＮからＯＦＦへの切り替えを検出すると、アイドリングストップＥＣＵ６００はモード０を選択する。
【００６３】
以上説明したように、本実施例に係るアイドリングストップ制御装置によれば、エンジン回転信号Ｓｇｅとモータ回転信号Ｓｇｍとを両信号の信号出力時間差に基づいて関連付け、エンジン１０の運転が停止した際のクランクシャフト１１の停止回転角度を求めることができる。すなわち、ホール素子式センサであるモータ回転数センサ５２の分解能は、広くエンジン回転数センサとして用いられているＭＰＵよりも分解能が高く、実質的に対応するクランクシャフト１１の回転数が０r.p.m.となるまでモータ回転信号Ｓｇｍを出力することができる。したがって、エンジン１０の運転中にエンジン回転信号Ｓｇｅとモータ回転信号Ｓｇｍとを予め関連付けておくことにより、エンジン１０の運転停止時における補機駆動用モータ３１の回転角度からクランクシャフト１１の停止回転角度を求めることができる。
【００６４】
このように、エンジン１０の運転停止時におけるクランクシャフト１１の回転角度をエンジン１０の始動前に知ることができれば、気筒判別のための時間は不要となり、エンジン始動時に直ちに最初に圧縮行程を迎えるシリンダを判別することが可能となり、エンジン１０の始動性を向上させることができると共に迅速な始動を実現することができる。この結果、特にエンジン１０の迅速な始動が要求される、アイドリングストップ制御処理によるエンジン運転停止後におけるエンジン運転再開時においても、運転者の出力要求に対して迅速に応えることが可能となり、ドライバビリティを向上させることができる。
【００６５】
また、アイドリングストップ制御の実施に必要な補機駆動用モータ３１のモータ回転数センサ５２を用いているので、新たなセンサを備えたり、エンジン回転数センサ５３を構成する被検出歯車に複雑な歯形を持たせる必要なくクランクシャフト１１の停止回転角度を容易且つ正確に決定することができる。
【００６６】
以上、いくつかの発明の実施の形態に基づき本発明に係るアイドリングストップ制御装置を説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。
【００６７】
上記実施例では、エンジン回転信号パルスとモータ回転信号パルスとが所定時間間隔で相関パターンを繰り返す場合について説明したが、両信号パルスがクランクシャフト１１の１回転の間に相関パターンを繰り返さない場合にも適用され得る。この場合には、例えば、第１シリンダが確定する毎にエンジン回転信号Ｓｇｅとモータ回転信号Ｓｇｍとの信号出力時間差を記憶することによって、両回転信号が関連付けられ得る。
【００６８】
また、上記実施例では、アイドリングストップ制御処理によるエンジン運転停止後のエンジン再始動時を例に取って説明したが、イグニッションキーの操作によりエンジン１０を始動する際にも適用され得ることはもちろんである。このようなエンジン１０の始動時においても、クランクシャフト１１の回転角度を検出するために、被検出歯車に複雑な形状を施すことなくエンジン１０の始動性、始動時間を向上することができる。
【００６９】
さらに、上記実施例では、制御ユニット６０の負荷を軽減するために、エンジン回転信号パルスと補機駆動用モータ回転信号パルスとを用いてクランクシャフト１１の回転角度を決定しているが、補機駆動用モータ回転信号パルスだけを用いてクランクシャフト１１の回転角度を決定しても良い。両回転信号パルスは所定間隔で同期が取られており、また、補機駆動用モータ回転信号パルスはエンジン回転信号パルスとの換算比を用いることによりエンジン回転信号パルスと同様に扱うことができるからである。
【００７０】
上記実施例では、電磁式クラッチ１５内にダンパが内蔵されているが、電磁式クラッチ１５とダンパとは別個に備えられていても良い。さらに、説明の都合上、図１にはクランクシャフトプーリ１２５と電磁式クラッチ１５とは別個に記載されているが、電磁式クラッチ１５はクランクシャフトプーリ１２５に内蔵されていても良い。
【００７１】
上記実施例では、トランスミッション２２として自動式有段変速機を用いたが自動式有段変速機に代えて手動式変速機、自動式無段変速機を用いても良い。いずれの場合にもアイドリングストップ制御処理を実行することができると共に、自動式有段変速機を用いた場合と同様の利益を得ることができる。
【００７２】
上記実施例では、車両の動力力源としてエンジン１０のみを備える車両に基づいて本発明を説明したが、本発明は駆動力源としてエンジン１０および車両駆動用モータを備えるハイブリッド車両に対しても適用し得る。かかる場合にも、アイドリングストップ制御処理実行中には補機駆動用モータ３１により補機３０が駆動されており、エンジン再始動時に電磁式クラッチ１５を継合して補機駆動用モータ３１のロータとエンジン１０のクランクシャフト１１とを結合してエンジン１０が始動され得る。したがって、本発明を適用することにより、エンジン１０の始動性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従う実施例が適用される車両の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明に従う実施例にて用いられるエンジンと補機、補機駆動用モータとの配置関係を伝動ベルトが架装されている側から示す概念図である。
【図３】本発明に従う実施例に係る車両の制御系統を示す説明図である。
【図４】エンジン１０の運転停止時に実行されるクランクシャフト１１の停止回転角度を決定する処理ルーチンを示すフローチャートである。
【図５】エンジン回転信号パルスとモータ回転信号パルスの関連付け並びに信号時間差Δｔを記憶するタイミングの一例を示すタイミングチャートである。
【図６】回転数に対するＭＰＵの回転信号出力特性を模式的に示す説明図である
【図７】回転数に対するホール素子式センサの回転信号出力特性を模式的に示す説明図である
【図８】アイドリングストップ制御処理時における制御処理の移行状態を示す状態遷移図である。
【図９】アイドリングストップ制御処理下におけるエンジン１０の始動制御処理ルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０…エンジン
１１…クランクシャフト
１２…インジェクタ
１３…点火プラグ
１４…イグナイタ
１５…多板式電磁式クラッチ
１６、１７…伝動ベルト
２０…トルクコンバータ
２２…自動式有段変速機（ＡＴ）
２４…ドライブシャフト
２５…ディファレンシャルギヤ
２６…車軸
２７…車輪
３０…補機
３１…補機駆動用モータ
４０…リングギヤ
４１…始動用モータ
４５…オイルポンプ駆動モータ
４６…計器盤
４７…ブレーキアクチュエータ
５０…冷却液温度センサ
５１…外気温度センサ
５２…モータ回転数センサ
５３…エンジン回転数センサ
５４…車速センサ
５５…シフトポジションセンサ
５６…アクセル開度センサ
５７…ブレーキペダルセンサ
５８…イグニッションポジションセンサ
６０…制御ユニット
１２４…補機プーリ
１２５…クランクシャフトプーリ
１２６…補機駆動用モータプーリ
１５１…クラッチプレート
１５２…フライホイール
２００…インバータ
２１０…高電圧バッテリ
２２０…ＤＣ／ＤＣコンバータ
２３０…バッテリ
３０１…ウォータポンプ
３０２…エアコン用コンプレッサ
３０３…パワーステアリング用ポンプ
５３１…被検出歯車
６００…アイドリングストップＥＣＵ
６１０…エンジンＥＣＵ
【発明の属する技術分野】
本発明は、走行状態に応じて実行される内燃機関のアイドリングストップを制御するアイドリングストップ制御技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両走行中における信号待ちといった一時的な車両停止時に内燃機関の運転を停止させ、運転者の始動要求に応じて内燃機関の運転を再開させるいわゆるアイドリングストップ制御機能を備える車両が提案されている。このような内燃機関の自動運転停止・運転再開機能を備える車両では、内燃機関の自動運転停止・運転再開が実行されるため、内燃機関の運転再開時には迅速な内燃機関の再始動が要求される。
【０００３】
内燃機関始動時における内燃機関の始動性を向上させる手段としては、セルモータによる内燃機関のクランキング中に内燃機関が有する複数の気筒におけるピストンの位置（クランクシャフトの回転角度）を検出することで最初に圧縮・排気行程を迎える気筒を判別し、判別した気筒に対して燃料噴射並びに点火処理を実行する方法が知られている。例えば、特開平８−６１１３４号公報には、この方法を内燃機関の運転再開時にも適用し、内燃機関の自動運転停止後における内燃機関の自動運転再開を迅速に実行する技術が提案されている。
【０００４】
クランクシャフトの回転信号の出力には、従来より電磁式ピックアップセンサ（ＭＰＵ）が用いられており、ＭＰＵはクランクシャフトに備えられている被検出片が検出部を通過する際の磁束密度変化の早さに比例して出力信号が大きくなる性質を有している。そのため、クランクシャフト回転数が低下するに連れて信号出力とノイズの識別が困難となり、極低回転域（例えば、２０r.p.m.以下）ではクランクシャフトの回転信号を出力できず、結果としてクランクシャフトの回転角度を検出することができない。ＭＰＵのこの性質は、極低回転域における運転に不向きな内燃機関の特性と一致しており、内燃機関の運転制御上、特に問題となることはなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
内燃機関の自動運転停止・運転再開機能を備える車両では、車両が走行する道路上にて内燃機関の自動運転停止・運転再開が実行されるため、また、ドライバビリティを向上させるために内燃機関の運転再開時には内燃機関の運転開始時（アイドリングストップ制御機能によらない内燃機関の始動時）よりも迅速な内燃機関の再始動が要求される。しかしながら、ＭＰＵを用いてクランクシャフトの回転角度を検出する限り、ＭＰＵの不感帯と重なる内燃機関の停止直前・始動直後には正確なクランクシャフトの回転角度を検出することはできないという問題があった。また、クランクシャフトの回転角度を検出できなければ、次期点火気筒を判別することもできず、内燃機関の自動運転停止後における内燃機関の迅速な運転再開を実現できないという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、内燃機関と補機駆動用電動機とを備える車両において、内燃機関の運転停止時における内燃機関の出力軸の回転角度を容易に取得することを目的とする。また、内燃機関の始動を迅速に行い内燃機関の始動性の向上を図ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の第１の態様は、内燃機関の出力軸と電動機の出力軸とが結合されていると共に前記内燃機関の運転停止中には前記電動機によって補機が駆動される車両におけるアイドリングストップ制御装置を提供する。本発明の第１の態様に係るアイドリングストップ制御装置は、前記内燃機関の運転の停止条件または再開条件を判定する運転条件判定手段と、前記内燃機関の出力軸の回転数が所定回転数以上の領域にて前記内燃機関の出力軸の回転に応じて内燃機関回転信号を出力する内燃機関回転信号出力手段と、前記電動機の出力軸の回転に応じて電動機回転信号を出力する電動機回転信号出力手段と、前記出力された内燃機関回転信号と前記出力された電動機回転信号とを相関させる回転信号相関手段と、前記内燃機関回転信号が出力不能になった場合に、前記相関に基づいて前記電動機回転信号出力手段によって出力された電動機回転信号から前記内燃機関の出力軸の回転角度を求める内燃機関回転角度算出手段と、前記内燃機関の運転停止時に前記内燃機関回転角度算出手段により算出された内燃機関の出力軸の回転角度を内燃機関停止回転角度として記憶する停止回転角度記憶手段と、前記内燃機関の始動時には前記記憶された内燃機関停止回転角度を始動情報として用いる内燃機関制御手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明の第１の態様アイドリングストップ制御装置によれば、内燃機関の運転停止時に内燃機関回転角度算出手段により算出された内燃機関の出力軸の回転角度を内燃機関停止回転角度として記憶するので、内燃機関の運転停止時における内燃機関の出力軸の回転角度を容易に取得することができる。
【０００９】
本発明の第１の態様に係るアイドリングストップ制御装置において、前記内燃機関は複数の気筒を有し、前記内燃機関制御手段は、前記停止回転角度記憶手段によって記憶された前記停止回転角度記憶手段によって記憶された前記内燃機関の出力軸の停止回転角度に基づき、前記内燃機関の複数の気筒の内、最初に圧縮行程を迎える気筒を判別し、前記判別した気筒から燃焼を実行させることができる。
【００１０】
本発明の第１の態様に係るアイドリングストップ制御装置によれば、記憶されている内燃機関の出力軸の停止回転角度に基づき、内燃機関の複数の気筒の内、最初に圧縮行程を迎える気筒を判別し、判別した気筒から燃焼を実行させるので、内燃機関を迅速に始動させることが可能となり、内燃機関の始動性を向上させることができる。
【００１１】
本発明の第１の態様に係るアイドリングストップ制御装置において、前記内燃機関回転角度算出手段は、前記内燃機関回転信号が出力不能となった時、それまで前記内燃機関回転信号に基づいて算出した内燃機関回転角度に、前記電動機回転信号出力手段によって出力された電動機回転信号の積算値を用いて前記内燃機関の停止回転角度を算出することができる。かかる構成を備えることにより内燃機関回転信号が出力不能な場合であっても電動機回転信号に基づいて内燃機関の停止回転角度を算出することができる。また、前記回転信号相関手段は前記出力された内燃機関回転信号と前記出力された電動機回転信号との信号出力時間差を算出し、前記内燃機関回転角度算出手段は、さらに前記算出された信号出力時間差を用いて前記内燃機関の停止回転角度を算出することができる。かかる構成を備えることにより内燃機関運転停止時における内燃機関の出力軸の回転角度を容易かつ正確に取得することができる。
【００１２】
本発明の第１の態様に係るアイドリングストップ制御装置によれば、前記回転信号相関手段は、前記内燃機関の回転数が第１のしきい値以下となった際に前記内燃機関回転信号と前記電動機回転信号とを相関させることができる。かかる構成を備えることにより、内燃機関回転信号と電動機回転信号の相関が必要とされる場合にだけ、両信号の相関を実行することができる。
【００１３】
本発明の第１の態様に係るアイドリングストップ制御装置において、前記内燃機関停止回転角度記憶手段は、前記電動機回転信号出力手段によって回転信号が所定時間にわたり出力されない場合に前記内燃機関の運転停止を判定することができる。さらに、前記内燃機関回転信号出力手段は、磁気ピックアップ式センサであり、前記電動機回転信号出力手段は、ホール素子式センサであっても良い。
【００１４】
本発明の第２の態様は、走行状態に応じて複数の気筒を有する内燃機関の運転を選択的に停止および再開させるアイドリングストップ機能を有すると共に前記内燃機関の出力軸と前記電動機の出力軸とが結合され、前記内燃機関の運転停止中には前記電動機によって補機が駆動される車両を提供する。本発明の第２の態様に係る車両は、前記内燃機関の出力軸の回転に応じて内燃機関回転信号を出力する内燃機関回転信号出力手段と、前記内燃機関回転信号出力手段よりも高い精度で前記電動機の出力軸の回転に応じて電動機回転信号を出力する電動機回転信号出力手段と、前記出力された内燃機関回転信号と前記出力された電動機回転信号とを相関させる回転信号相関手段と、前記内燃機関回転信号出力手段によって前記内燃機関回転信号が出力不能となり、かつ前記内燃機関の運転が停止した場合に、前記相関に基づいて前記電動機回転信号出力手段によって出力された電動機回転信号から前記内燃機関の出力軸の停止回転角度を求め、記憶する内燃機関停止回転角度記憶手段と、前記内燃機関の始動時には前記内燃機関停止回転角度記憶手段によって記憶されている前記内燃機関停止回転角度に基づき、前記内燃機関の複数の気筒の内、最初に圧縮行程を迎える気筒を判別する気筒判別手段と、前記気筒判別手段により判別された気筒から燃焼を実行させる内燃機関始動制御手段とを備えることを特徴とする。
【００１５】
本発明の第２の態様に係る車両によれば、内燃機関の運転停止時に内燃機関回転角度算出手段により算出された内燃機関の出力軸の回転角度を内燃機関停止回転角度として記憶するので、内燃機関の運転停止時における内燃機関の出力軸の回転角度を容易に取得することができる。したがって、内燃機関の出力軸回転角度を必要とする制御を容易に実行することが可能となり余裕をもって車両の制御を実行することができる。また、記憶されている内燃機関の出力軸の停止回転角度に基づき、内燃機関の複数の気筒の内、最初に圧縮行程を迎える気筒を判別し、判別した気筒から燃焼を実行させることができる。したがって、内燃機関を迅速に始動させることが可能となり、停止状態にある車両を迅速に走行可能状態に復帰させることができる。
【００１６】
本発明の第２の態様に係る車両において、前記内燃機関回転角度算出手段は、前記内燃機関回転信号が出力不能となった時、それまで前記内燃機関回転信号に基づいて算出した内燃機関回転角度に、前記電動機回転信号出力手段によって出力された電動機回転信号の積算値を用いて前記内燃機関の停止回転角度を算出することができる。かかる構成を備えることにより内燃機関回転信号が出力不能な場合であっても電動機回転信号に基づいて内燃機関の停止回転角度を算出することができる。また、前記内燃機関停止回転角度記憶手段は、前記出力された内燃機関回転信号と前記出力された電動機回転信号との信号出力時間差を算出し、さらに算出した信号出力時間差を用いて前記内燃機関の停止回転角度を求めることができる。かかる構成によれば、内燃機関の停止回転角度をより正確に求めることができる。
【００１７】
本発明の第２の態様に係る車両において、前記回転信号相関手段は、前記内燃機関の回転数が所定回転数以下となった際に前記内燃機関回転信号と前記電動機回転信号とを相関させることができる。かかる構成を備えることにより、内燃機関回転信号と電動機回転信号の相関が必要とされる場合にだけ、両信号の相関を実行することができる。
【００１８】
本発明の第２の態様に係る車両において、前記内燃機関回転信号出力手段は、磁気ピックアップ式センサであり、前記電動機回転信号出力手段は、ホール素子式センサであっても良い。ホール素子式センサは磁気ピックアップセンサよりも分解能が高く、より低い回転数においても回転信号を出力することができる。
【００１９】
本発明の第３の態様は、走行状態に応じて内燃機関の運転を選択的に停止およびは再開させるアイドリングストップ機能を有し、前記内燃機関の運転停止中には電動機によって補機が駆動される車両におけるアイドリングストップ制御方法を提供する。本発明に係る第３の態様に係るアイドリングストップ制御方法は、前記内燃機関の出力軸の回転角度を内燃機関回転角度として検出し、前記内燃機関の回転角度の検出よりも高精度で前記電動機の出力軸の回転角度を電動機回転角度として検出し、前記検出した内燃機関回転角度と前記検出した電動機回転角度とを関連付け、前記内燃機関回転角度が検出不能となった場合に、前記関連付けに基づいて前記検出した電動機回転角度から前記内燃機関回転角度を求め、前記内燃機関の運転停止時における前記内燃機関回転角度を前記内燃機関の運転再開情報として用いることを特徴とする。
【００２０】
本発明の第３の態様に係るアイドリングストップ制御方法によれば、検出した内燃機関回転角度と検出した電動機回転角度とを関連付け、内燃機関回転角度が検出不能となった場合に、その関連付けに基づいて検出した電動機回転角度から内燃機関回転角度を求めるので、内燃機関の運転停止時における内燃機関の出力軸の回転角度を容易に取得することができる。
【００２１】
本発明の第３の態様に係るアイドリングストップ制御方法において、前記内燃機関が運転を停止している際の前記内燃機関の回転角度を内燃機関停止回転角度として記憶し、前記記憶した前記内燃機関停止回転角度に基づき、前記内燃機関の複数の気筒の内、最初に圧縮行程を迎える気筒を判別し、前記判別した気筒から燃焼を実行させることができる。
【００２２】
本発明の第３の態様に係るアイドリングストップ制御方法によれば、記憶されている内燃機関の出力軸の停止回転角度に基づき、内燃機関の複数の気筒の内、最初に圧縮行程を迎える気筒を判別し、判別した気筒から燃焼を実行させるので、内燃機関を迅速に始動させることが可能となり、内燃機関の始動性を向上させることができる。
【００２３】
本発明の第３の態様に係るアイドリングストップ制御方法において、前記内燃機関回転角度が検出不能となった時、前記内燃機関回転角度が検出不能となるまでの内燃機関回転角度に、前記電動機回転角度の積算値を用いて前記内燃機関の出力軸回転角度を求めることができる。かかる構成を備えることにより内燃機関回転角度が検出不能な場合であっても電動機回転角度に基づいて内燃機関の停止回転角度を算出することができる。また、前記検出した内燃機関回転角度と前記検出した電動機回転角度とを両回転角度の回転角度差を算出して関連付け、前記算出した回転角度差をさらに用いて前記内燃機関の出力軸回転角度を求めることができる。かかる構成を備える場合には、内燃機関の出力回転角度を容易かつ正確に求めることができる。
【００２４】
本発明の第３の態様に係るアイドリングストップ制御方法において、前記検出した内燃機関回転角度に基づき求められる前記内燃機関の回転数が所定回転数以下となった際に前記内燃機関回転角度と前記電動機回転角度とを関連付けることができる。かかる構成を備えることにより、内燃機関回転信号と電動機回転信号の相関が必要とされる場合にだけ、両信号の相関を実行することができる。
【００２５】
本発明の第４の態様は、複数の気筒を備える内燃機関と、内燃機関と連動可能に結合されている電動機とを備える車両における始動制御装置を提供する。本発明の第４の態様に係る車両は、前記内燃機関の出力軸の回転に応じて内燃機関回転信号を出力する内燃機関回転信号出力手段と、前記内燃機関回転信号出力手段よりも高い分解能にて前記電動機の出力軸の回転に応じて電動機回転信号を出力する電動機回転信号出力手段と、前記出力された内燃機関回転信号と前記出力された電動機回転信号とを相関させる回転信号相関手段と、前記内燃機関回転信号が出力不能になると共に、前記内燃機関が運転停止した場合に、前記相関に基づいて前記電動機回転信号出力手段によって出力された電動機回転信号から前記内燃機関の出力軸の停止回転角度を求めて記憶する内燃機関停止回転角度記憶手段と、前記停止回転角度記憶手段によって記憶された前記内燃機関の出力軸の停止回転角度に基づき、前記内燃機関の複数の気筒の内、最初に圧縮行程を迎える気筒を判別する気筒判別手段と、前記気筒判別手段により判別された気筒から燃焼を実行させる内燃機関始動制御手段とを備えることを特徴とする。
【００２６】
本発明の第４の態様に係る始動制御装置によれば、内燃機関の運転停止時に内燃機関回転角度算出手段により算出された内燃機関の出力軸の回転角度を内燃機関停止回転角度として記憶するので、内燃機関の運転停止時における内燃機関の出力軸の回転角度を容易に取得することができる。また、記憶されている内燃機関の出力軸の停止回転角度に基づき、内燃機関の複数の気筒の内、最初に圧縮行程を迎える気筒を判別し、判別した気筒から燃焼を実行させるので、内燃機関を迅速に始動させることが可能となり、内燃機関の始動性を向上させることができる。
【００２７】
本発明の第５の態様は、複数の気筒を備える内燃機関と、内燃機関と連動可能に結合されている電動機とを備える車両における内燃機関の出力軸の回転角度検出装置を提供する。本発明の第５の態様に係る回転角度検出装置は、前記内燃機関の出力軸の回転に応じて内燃機関回転信号を出力する内燃機関回転信号出力手段と、前記内燃機関回転信号出力手段よりも高い分解能にて前記電動機の出力軸の回転に応じて電動機回転信号を出力する電動機回転信号出力手段と、前記出力された内燃機関回転信号と前記出力された電動機回転信号とを相関させる回転信号相関手段と、前記内燃機関回転信号が出力不能となった場合に、前記相関に基づいて前記電動機回転信号出力手段によって出力された電動機回転信号から前記内燃機関の出力軸の停止回転角度を求める内燃機関停止回転角度算出手段とを備えることを特徴とする。
【００２８】
本発明の第５の態様に係る内燃機関の回転角度検出装置によれば、内燃機関回転信号が出力不能となった場合に、相関に基づいて電動機回転信号出力手段によって出力された電動機回転信号から内燃機関の出力軸の停止回転角度を求めるので、内燃機関回転信号が出力不能となった場合であっても内燃機関の出力軸の回転角度を容易に取得することができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るアイドリングストップ制御装置について図面を参照しつつ実施例に基づいて説明する。
【００３０】
図１および図２を参照して本実施例に係るアイドリングストップ制御装置が用いられ得る車両の概略構成について説明する。図１は第１の実施例が適用される車両の概略構成を示すブロック図である。図２は伝動ベルトとエンジン、補機および補機駆動用モータとの配置関係を示す概念図である。
【００３１】
車両は、動力源としてのエンジン（内燃機関）１０、エンジン１０の出力トルクを増幅するトルクコンバータ２０、最大減速比と最小減速比の間で減速比を自動的に有段階に変更可能な自動有段変速装置（ＡＴ）２２とを備えている。エンジン１０はクランクシャフト（出力軸）１１を介してトルクコンバータ２０の動力入力軸と結合されており、トルクコンバータ２０の動力出力軸は、ＡＴ２２の動力入力軸と結合されており、ＡＴ２２の動力出力軸はドライブシャフト２４と結合されている。ドライブシャフト２４はディファレンシャルギヤ（ファイナルギヤを含む）２５および車軸２６を介して車輪２７と結合されている。
【００３２】
エンジン１０は、燃料（例えば、ガソリン燃料）がシリンダ内に直接噴射される形式の直噴式ガソリンエンジンであり、クランクシャフト１１、ガソリン燃料をシリンダ内に噴射するための高圧式インジェクタ１２、シリンダ内に噴射されたガソリンと吸入された空気とによって形成される混合気に点火するための点火プラグ１３を備えている。高圧式インジェクタ１２には図示しない高圧燃料ポンプによって昇圧された高圧力のガソリン燃料がデリバリパイプ（図示しない）を介して供給されており、制御ユニット６０からの噴射信号に基づいて高圧式インジェクタ１２が開弁するとシリンダ内にガソリン燃料が噴霧される。点火プラグ１３には制御ユニット６０からの点火信号に基づきイグナイタ１４により高電圧が供給される。エンジン１０には、エンジン１０を冷却する冷却液温度を検出するための冷却液温度センサ５０が備えられている。エンジン１０の車両進行側（図１において左側）には、外気温度を検出するための外気温度センサ５１が配置されている。クランクシャフト１１にはエンジン回転数センサ（クランク角度センサ）５３を構成する被検歯車５３１が備えられている。
【００３３】
エンジン１０の周囲には、図２に示すようにウォータポンプ３０１、エアコン用コンプレッサ３０２、パワーステアリング用ポンプ３０３等の補機３０、ならびにアイドリングストップ処理によるエンジン停止時に補機３０を駆動するための補機駆動用モータ（電動機）３１が配置されている。各補機３０１、３０２、３０３の動力入力軸、エンジン１０のクランクシャフト１１の一端にはプーリ１２４、１２５がそれぞれ装着されている。エンジン１０のプーリ１２５と補機駆動用モータ３１のプーリ１２６には、補機駆動用モータ３１によってエンジン１０を始動させるための伝動ベルト１６が架装されている。プーリ１２５とプーリ１２６のプーリ比は一般的に、１：２〜１：３程度である。各プーリ１２４，１２５には伝動ベルト１７が架装されており、この伝動ベルト１７を介してエンジン１０の出力が補機３０の動力入力軸に伝達され、また伝動ベルト１６および伝動ベルト１７を介して補機駆動用モータ３１の出力が補機３０の動力入力軸に伝達される。なお、伝動ベルト１６、１７としては、断面形状が台形であるいわゆるＶベルト、あるいは厚みがＶベルトよりも薄く幅広であると共にその回転方向に沿ってＶ字状の溝が複数本形成されている、いわゆるＶリブベルト等が用いられる。
【００３４】
クランクシャフト１１とプーリ１２５との間には湿式多板式の電磁式クラッチ１５が介装されている。電磁式クラッチ１５は、クラッチプレート１５１とフライホイール１５２とを備え、図１に示すようにプーリ１２５と別に備えられても良いし、プーリ１２５に内蔵されても良い。この電磁式クラッチ１５によって、クランクシャフト１１と伝動ベルト１６との間における動力伝達の切断および接続が実現される。また、電磁式クラッチ１５には、継合時に生じる衝撃、振動の軽減を図るため図示しないダンパが内蔵されている。
【００３５】
車両走行時、あるいは、エンジン１０が運転している状態での車両停止時には、電磁式クラッチ１５は継合されてクランクシャフト１１の駆動力が伝動ベルト１７に伝達されるのでウォータポンプ３０１、エアコン用コンプレッサ３０２およびパワーステアリング用ポンプ３０３はエンジン１０によって駆動される。一方、アイドリングストップ処理によるエンジン１０の運転停止時には、電磁式クラッチ１５は解放されて、クランクシャフト１１と伝動ベルト１７（プーリ１２５）とは機械的に分断され、ウォータポンプ３０１、エアコン用コンプレッサ３０２およびパワーステアリング用ポンプ３０３が伝動ベルト１６およびプーリ１２５を介して補機駆動用モータ３１によって駆動される。このとき、クランクシャフト１１はプーリ１２５、伝動ベルト１６、１７とは機械的に分断されているため、補機駆動用モータ３１はクランクシャフト１１を駆動する必要はなく、補機駆動用モータ３１に掛かる負荷が軽減される。
【００３６】
補機駆動用モータ３１は内部に三相コイルを有する三相式モータであり、エンジン１０を再始動させる際にクランクシャフト１１を駆動する駆動力源ならびに補機３０を駆動する駆動力源として機能すると共に、エンジン１０の運転時にはエンジン１０によって駆動されて発電するオルタネータとして機能する。補機駆動用モータ３１は、制御ユニット６０に接続されているモータ回転数センサ（モータ出力軸回転角度センサ）５２を備えると共に、制御ユニット６０からの駆動信号に基づきインバータ２００によって駆動制御される。インバータ２００は、高電圧バッテリ２１０およびＤＣ／ＤＣコンバータ２２０と接続されている。高電圧バッテリ２１０は専ら補機駆動用モータ３１を駆動するための電源として用いられ、補機駆動用モータ３１がオルタネータとして機能しているときには発電された電力を蓄電する。ＤＣ／ＤＣコンバータ２２０は、制御ユニット６０と接続されており、高電圧バッテリ２１０の電圧または補機駆動用モータ３１によって発電された電力の電圧を降圧してバッテリ２３０を充電する。バッテリ２３０は、後述する始動用モータ４１、オイルポンプ駆動モータ４５、および制御ユニット６０等を駆動するための電源として用いられる。なお、本実施例では、補機駆動用モータ３１を駆動するための高電圧バッテリ２１０と制御ユニット６０、その他のモータ４１、４５を駆動するためのバッテリ２３０とを各々備えているが、高電圧バッテリ２１０のみを備えて、制御ユニット６０、その他のモータ４１、４５に対してはＤＣ／ＤＣコンバータ２２０を介して降圧された電力を供給するようにしても良い。
【００３７】
エンジン１０とトルクコンバータ２０との間には始動用リングギヤ４０がクランクシャフト１１に連結されて配置されており、始動用リングギヤ４０には始動用モータ４１のギヤが継合している。始動用モータ４１はバッテリ２３０を電源としてイグニッションスイッチの操作を伴うエンジン始動時にのみ、すなわち、アイドリングストップ処理に伴うエンジン再始動時を除くエンジン始動時にエンジン１０を駆動回転させる。始動用モータ４１のギヤは、イグニッションポジションセンサ５８がイグニッションポジションのＯＮからＳＴＡへの切り換えを検出するエンジン始動時にのみリングギヤ４０と継合し、通常時はリングギヤ４０とは継合することなく離間した位置に格納されている。また、既述のようにアイドリングストップ処理に伴うエンジン１０の再始動時には、補機駆動用モータ３１がスタータモータとして機能する。
【００３８】
すなわち、本実施例においては、エンジン１０の運転開始時（初回始動時）には始動用モータ４１によってエンジン１０の始動処理が実行され、エンジン１０の再始動時には補機駆動用モータ３１によってエンジン１０の始動処理が実行される。始動用モータ４１によるエンジン１０の始動は、ギヤノイズを伴うリングギヤ４０を介した始動であり、頻繁に始動を繰り返す場合にはギヤノイズが問題となる。また、アイドリングストップ制御処理の下では頻繁な始動に伴うギヤの摩耗も問題となる。一方、補機駆動用モータ３１は伝動ベルト１６を介してクランクシャフト１１と結合されているので、冷間時等、潤滑油の粘度が高い場合にはクランクシャフト１１を駆動（回転）することができず、エンジン１０を始動させることができない場合がある。そこで、エンジン１０の始動時には始動用モータ４１によりエンジン１０を始動し、エンジン１０が一旦、始動した後の再始動時には補機駆動用モータ３１によってエンジン１０を始動させる。
【００３９】
トルクコンバータ２０は、一般的な流体式トルクコンバータであり、入力軸に入力された駆動トルクを増幅して出力軸から出力する。なお、トルクコンバータの詳細な構成および作用は公知であるからその説明を省略する。自動式有段変速機（ＡＴ）２２は内部にプラネタリギヤを有する自動変速機であり、車速およびアクセル踏み込み量等に応じて油圧アクチュエータ（図示しない）を介してギヤの組み合わせを自動的に変更することによって変速比を変える。ＡＴ２２の出力軸はドライブシャフト２４に連結されており、ＡＴ２２の出力軸から出力された駆動力は、ドライブシャフト２４、ディファレンシャルギヤ２５、車軸２６を介して車輪２７に伝達される。ＡＴ２２の近傍には、エンジン１０の運転停止時にも駆動系の油圧を保持するためのオイルポンプ駆動モータ４５が配置されている。オイルポンプ駆動モータ４５はバッテリ２３０を電源として運転される。
【００４０】
次に、図３を参照して本実施例に係る車両の制御系について説明する。図３は第１実施例に係る車両の制御系統を示す説明図である。制御ユニット６０は、アイドリングストップＥＣＵ（電子制御ユニット）６００、エンジンＥＣＵ６１０、およびブレーキＥＣＵ６２０を備えている。各ＥＣＵ６００、６１０、６２０には図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭ等が備えられている。なお、これらＥＣＵは例示であり、例えば、ＡＴ２２を制御するＥＣＵをアイドリングストップＥＣＵ６００とは別に備えることができる。
【００４１】
アイドリングストップＥＣＵ６００は、アイドリングストップ制御に際して制御ユニット６０の中核をなすＥＣＵである。アイドリングストップＥＣＵ６００は、エンジンＥＣＵ６１０、およびブレーキＥＣＵ６２０と双方向通信可能に信号線を介して接続されている。アイドリングストップＥＣＵ６００には、エンジン冷却液温度を検出する冷却液温度センサ５０、外気温度を検出する外気温度センサ５１、補機駆動用モータ３１の回転数を検出するモータ回転数センサ５２、エンジン１０のクランクシャフト１１の回転数を検出するエンジン回転数センサ５３、車両の速度を検出する車速センサ５４、ギヤポジションを検出するシフトポジションセンサ５５、アクセルペダルの位置をアクセル開度として検出するアクセル開度センサ５６、ブレーキペダルの踏み込みの有無を検出するブレーキペダルセンサ５７、およびイグニッションスイッチのポジションを検出するイグニッションポジションセンサ５８がそれぞれ信号線を介して接続されている。
【００４２】
モータ回転数センサ５２は、ホール素子式センサであり被検歯車（図示しない）の歯が検出部を通過する毎にモータ回転信号パルスをアイドリングストップＥＣＵ６００に対して出力し、アイドリングストップＥＣＵ６００は入力されたモータ回転信号パルスに基づいて補機駆動用モータ３１の回転数および回転角度を算出する。エンジン回転数センサ５３は、電磁式ピックアップセンサ（ＭＰＵ）であり、被検歯車５３１の歯が検出部を通過する毎にエンジン回転信号パルスをアイドリングストップＥＣＵ６００に対して出力し、アイドリングストップＥＣＵ６００は入力されたエンジン回転信号パルスに基づいてエンジン回転数Ｎｅおよびクランクシャフト回転角度を算出する。すなわち、被検歯車５３１の各歯はクランクシャフト１１の回転角度（各シリンダにおけるピストンの位置）と予め関連付けられており、各歯に対応するエンジン回転信号パルスから特定シリンダにおけるピストンの位置が求められる。また、本実施例においては、エンジン回転信号パルスとモータ回転信号パルスとはアイドリングストップＥＣＵ６００によって相関される（関連付けられる）。したがって、後述するようにモータ回転信号パルスから対応するエンジン回転信号パルスを特定することができる。
【００４３】
アイドリングストップＥＣＵ６００には、インバータ２００、始動用モータ４１、電磁式クラッチ１５、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２０、オイルポンプ駆動モータ４５、ＡＴ２２、計器盤４６が接続されている。アイドリングストップＥＣＵ６００は、インバータ２００を介して補機駆動用モータ３１の回転数を制御し、アイドリングストップ処理によりエンジン１０が停止している状態において補機３０の駆動を実現する。また、アイドリングストップ状態からエンジン１０の運転を再開させる際には、始動用モータ４１に代わってエンジン１０のクランクシャフト１１を駆動回転させてエンジン回転数を始動回転数まで上昇させる。アイドリングストップＥＣＵ６００は、電磁式クラッチ１５の電磁式アクチュエータ（図示しない）を制御してクラッチプレート１５１のフライホイール１５２に対する継合および解放を実現し、動力の伝達および遮断を制御する。アイドリングストップＥＣＵ６００は、車速センサ５４、シフトポジションセンサ５５、アクセル開度センサ５６からの検出データに基づき油圧アクチュエータ（図示せず）を制御して、最適な変速ポイントにおいて変速比を変更する。アイドリングストップＥＣＵ６００内のＲＯＭには、本実施例に係るアイドリングストップ制御処理を実行するためのプログラムが格納されている。
【００４４】
エンジンＥＣＵ６１０は、アイドリングストップＥＣＵ６００からの要求に基づいてインジェクタ１３を介して燃料噴射量を制御し、イグナイタ１４を介して点火時期を制御することによってエンジン１０の運転状態を制御する。また、アイドリングストップ処理による車両停止時には、アイドリングストップＥＣＵ６００からの要求に従って、エンジン１０に対するインジェクタ１３を介した燃料噴射を停止してエンジン１０の運転を停止させる。
【００４５】
ブレーキＥＣＵ６２０は、ブレーキアクチュエータ４７と接続されており、アイドリングストップ状態からの再発進時には、エンジン１０の駆動力が十分に立ち上がるまでの間、ブレーキ油圧を保持するようにブレーキアクチュエータ４７を制御する。エンジン１０の駆動力が十分に立ち上がる状態とは、例えば、坂路発進の際、ブレーキペダルが解放されていても車両が停止状態にて保持される状態をいう。
【００４６】
次に、上記構成を備える車両の一般的な動作について図１〜図３の構成図を参照して説明する。シフトポジションがパーキングＰまたはニュートラルＮの状態にてイグニッションポジションセンサ５８がイグニッションポジションのＯＮからエンジン始動位置ＳＴＡへの切り替わりを検出すると、アイドリングストップＥＣＵ６００は始動用モータ４１のギヤをリングギヤ４０に継合させた後、始動用モータ４１を作動させてクランクシャフト１１をエンジン始動時回転数まで回転させる。並行してアイドリングストップＥＣＵ６００は、エンジンＥＣＵ６１０に対してエンジン１０の始動処理を要求する。エンジンＥＣＵ６１０は、インジェクタ１３を介して所定の燃料をエンジン１０のシリンダ内に供給させると共に、イグナイタ１４および点火プラグを介してシリンダ内に供給された燃料に点火するエンジン始動処理を実行する。エンジンの運転が開始すると、始動用モータ４１のギヤはリングギヤ４０から離間した格納位置に待避させられる。シフトポジションがドライブＤに変更され、アクセルが踏み込まれると車両は発進し、アイドリングストップＥＣＵ６００、エンジンＥＣＵ６１０はエンジン回転数センサ５３、車速センサ５４、アクセル開度センサ５６等からの検出データに基づいてエンジン１０の運転制御およびＡＴ２２の変速制御を実行する。
【００４７】
本実施例では、車両走行中に信号停止等で一時的に車両が停止すると、アイドリングストップＥＣＵ６００は、所定の条件下でエンジン１０の運転を停止させる、いわゆるアイドリングストップ制御処理を実行する。また、アイドリングストップ制御処理によりエンジン１０の運転が停止された後のエンジン１０の再始動性を向上させるために、エンジン１０の運転停止時におけるクランクシャフト１１の停止回転角度を決定する処理を実行する。このアイドリングストップ制御処理について図４ないし図９を参照して説明する。図４はエンジン１０の運転停止時に実行されるクランクシャフト１１の停止回転角度を決定する処理ルーチンを示すフローチャートである。図５はエンジン回転信号パルスとモータ回転信号パルスの関連付け並びに信号時間差Δｔを記憶するタイミングの一例を示すタイミングチャートである。図６は回転数に対するＭＰＵの回転信号出力特性を模式的に示す説明図である。図７は回転数に対するホール素子式センサの回転信号出力特性を模式的に示す説明図である。図８はアイドリングストップ制御処理時における制御処理の移行状態を示す状態遷移図である。図９はアイドリングストップ制御処理下におけるエンジン１０の始動制御処理ルーチンを示すフローチャートである。
【００４８】
先ず、本実施例に係るエンジン１０の運転停止移行時に実行されるクランクシャフト１１の停止回転角度決定処理について図４ないし図７を参照して説明する。
【００４９】
本処理ルーチンは、後述するアイドリングストップ制御処理終了要求（エンジン再始動要求）がなされた後に所定の時間間隔で実行される。本処理ルーチンが開始されると、アイドリングストップＥＣＵ６００は、エンジン回転数センサ５３からのエンジン回転信号Ｓｇｅに基づき求められたエンジン回転数Ｎｅが４００r.p.m.未満であるか否かを判定する（ステップＳ１００）。アイドリングストップＥＣＵ６００は、求められたエンジン回転数Ｎｅが４００r.p.m以上であると判定した場合には（ステップＳ１００：Ｎｏ）、本処理ルーチンを終了する。一方、アイドリングストップＥＣＵ６００は、求められたエンジン回転数Ｎｅは４００r.p.m未満であると判定した場合には、１番シリンダが確定されたか否かを判定する（ステップＳ１１０）。すなわち、図５に示すように１番シリンダが圧縮行程にあることを示す気筒判別信号が出力されたか否かを判定する。アイドリングストップＥＣＵ６００は、１番シリンダが確定されないと判定した場合には（ステップＳ１１０：Ｎｏ）本処理ルーチンを終了し、１番シリンダが確定されたと判定した場合には（ステップＳ１１０：Ｙｅｓ）、クランクシャフト１１の位置を０にリセットし、以後、エンジン回転信号Ｓｇｅが入力される毎に１つずつインクリメントしていく。この結果、エンジン回転信号Ｓｇｅとクランクシャフト１１の位置（回転角度）とが関連付けられ、エンジン回転信号Ｓｇｅからクランクシャフト１１の回転角度を求めることができる。
【００５０】
１番シリンダが確定されると、アイドリングストップＥＣＵ６００は、エンジン回転数センサ５３により出力されたエンジン回転信号パルスの立ち下がりからモータ回転数センサ５２により出力されたモータ回転信号パルスの立ち下がりまでの時間、すなわち、モータ回転信号パルスとエンジン回転信号パルスとの検出時間差（回転角度差）を信号時間差Δｔとして記憶する（ステップＳ１２０）。この信号時間差Δｔによって以後のモータ回転信号Ｓｇｍとエンジン回転信号Ｓｇｅとの同期を確認すると共に、クランクシャフト１１と補機駆動用モータ３１のロータの初期回転角度差を補正する。なお、エンジン回転数Ｎｅが４００r.p.m未満の場合に、エンジン回転信号パルスとモータ回転信号パルスとの信号時間差を記憶するのは、アイドリングストップＥＣＵ６００の計算負荷を低減するためである。すなわち、クランクシャフト１１の停止回転角度が必要となるのはエンジン１０の運転再開時であり、エンジン１０が停止する際に信号時間差を確定できれば十分である。
【００５１】
この信号時間差Δｔ（回転角度差）を記憶する手順について図５を参照して詳述する。本実施例ではエンジン回転数５３はクランクシャフト１１が１０°回転する毎にエンジン回転信号パルスを出力し、モータ回転数センサ５２はロータ（図示しない）が１５°回転する毎にモータ回転信号パルスを出力する。また、クランクシャフトプーリ１２５とモータプーリ１２６とのプーリ比が、例えば、２．４であるとする。この場合にはモータ回転信号パルスをクランクシャフト１１の回転角度に換算すると６．２５°となり、エンジン回転信号パルスとモータ回転信号パルスとはクランクシャフト１１が５０°回転する毎に同一の信号相関パターンを繰り返す。そこで、エンジン回転数Ｎｅが４００r.p.m.未満となり最初に１番シリンダを確定したときに最初の信号時間差Δｔを取り（エンジン回転信号パルスとモータ回転信号パルスとの立ち下がり時間差を記憶し）、以後、クランクシャフト１１が５０°回転する毎に信号時間差Δｔを確認し両信号の同期が継続しているか否かを確認する。また、信号時間差Δｔに基づいて、最初に両信号の同期を取った際の、クランクシャフト１１の回転角度と補記駆動用モータ３１のロータ（図示しない）との初期回転角度のずれが得られる。
【００５２】
アイドリングストップＥＣＵ６００は、エンジン回転信号パルスが検出不能であるか否かを判定する（ステップＳ１３０）。すなわち、エンジン回転数センサ５３からエンジン回転信号Ｓｇｅの出力がなされているか否かを判定する。アイドリングストップＥＣＵ６００は、エンジン回転信号パルスの検出が可能であると判定した場合には（ステップＳ１３０：Ｎｏ）、本処理を終了しする。一方、アイドリングストップＥＣＵ６００は、エンジン回転信号パルスの検出が不能であると判定した場合には（ステップＳ１３０：Ｙｅｓ）、１番シリンダ確定後からエンジン回転信号パルスが検出不能となるまでのエンジン回転信号パルス数（クランクシャフト位置）をＲＡＭ（図示しない）に格納する（ステップＳ１３０）。ここで、図６に示すように、ＭＰＵは軸回転数が極低回転にて回転する領域では回転信号を出力することができず、エンジン１０のエンジン回転数センサ５３として用いられているＭＰＵによりエンジン回転信号パルスが出力不能となるエンジン回転数Ｎｅは一般的に、２０r.p.m.程度である。これに対して、図７に示すように、ホール素子式センサは軸回転数が０となるまで回転信号を出力可能であり、補機駆動用モータ３１のモータ回転数センサ５２として用いられているホール素子センサはロータ回転数が０r.p.m.となるまでモータ回転信号パルスを出力することができる。したがって、エンジン回転信号パルスとモータ回転信号パルスとは図５に示すような関係となる。アイドリングストップＥＣＵ６００は、モータ回転数センサ５２から出力されるモータ回転信号パルスに基づいてエンジン１０が停止したか否かを判定する（ステップＳ１５０）。アイドリングストップＥＣＵ６００は、図５に示すように５００ｍｓにわたってモータ回転数センサ５２からモータ回転信号パルスの入力を検出しない場合には、エンジン１０が停止したもの、すなわち、エンジン回転数Ｎｅ＝０と判定する。
【００５３】
アイドリングストップＥＣＵ６００は、エンジン１０が停止していないと判定した場合、すなわち、５００ｍｓ間にモータ回転信号パルスを検出した場合には（ステップＳ１５０：Ｎｏ）、本処理ルーチンを終了する。これに対して、アイドリングストップＥＣＵ６００が５００ｍｓ間にモータ回転信号パルスを検出せず、エンジン１０は停止していると判定した場合には（ステップＳ１５０：Ｙｅｓ）、エンジン回転信号パルスが最後に入力された時（ＣＡ１）からモータ回転信号パルスが検出不能となった直前（ＦＣ）までのモータ回転信号パルス数を取得する（図５では１０パルス）。アイドリングストップＥＣＵ６００は、取得したモータ回転信号パルス数、最終エンジン回転信号パルス、および信号時間差Δｔとに基づいてエンジン１０が停止した際のクランクシャフト１１の停止回転角度を求めてバックアップＲＡＭ（図示しない）に格納し（Ｓ１６０）、本処理ルーチンを終了する。
【００５４】
すなわち、モータ回転信号の１パルスは既述のようにクランクシャフト１１の回転角度６．２５°に相当するので、取得したモータ回転信号パルス数に回転角度６．２５°を乗じてエンジン回転信号パルスの検出が不能となった時（ＣＡ１）からのクランクシャフト１１の回転角度を算出することができる。モータ回転信号パルス数から算出したクランクシャフト１１の回転角度に、最終エンジン回転信号パルス検出時の対応するクランクシャフト１１の回転角度を加算する。さらに、信号時間差Δｔに基づく初期回転角度のずれを考慮することでエンジン１０が停止した際のクランクシャフト１１の停止回転角度をより正確に得ることができる。図５の例では、信号時間差Δｔによる初期回転角度差を考慮しても、クランクシャフト１１は、クランクシャフト位置２０番で停止しており、エンジン再始動時には、５番シリンダが最初に圧縮行程を迎えることになる。
【００５５】
続いて、図８を参照してアイドリングストップ制御処理の移行の様子について説明する。イグニッションポジションセンサ４７がＯＦＦからＯＮへのポジションの切り替わりを検出すると、アイドリングストップＥＣＵ６００は、アイドリングストップ処理以外の処理によるエンジン停止状態を示すモード０を選択する。この状態では、アイドリングストップ処理を実行中である旨を表示する計器盤４６上の表示ランプは消灯している。イグニッションポジションセンサ４７がイグニッションポジションのＯＮからＳＴＡへの切り替えを検出すると、既述のようにエンジン１０の運転が開始される。アイドリングストップＥＣＵ６００は、エンジン１０が運転している状態を示すモード１を選択する。モード１の状態では、例えば、車両は既述の車両走行状態、あるいは、エンジン１０が運転された状態での車両停止状態にある。このモード１の状態では、アイドリングストップＥＣＵ６００は電磁式クラッチ１５をオンしてクランクシャフト１１と伝動ベルト１７とを結合している。したがって、補機３０はエンジン１０の駆動力によって駆動される。また、補機駆動用モータ３１は伝動ベルト１６を介してエンジン１０によって駆動され、オルタネータとして機能する他、高電圧バッテリ２１０が満充電状態の場合には空回りする。
【００５６】
アイドリングストップＥＣＵ６００は、アイドリングストップ制御処理条件の成立を判定すると、エンジン１０の運転を停止させるための処理過程を示すモード２を選択する。アイドリングストップ制御処理条件としては、例えば、車速センサ５４によって検出される車速が０であり、ブレーキペダルセンサ５７によってブレーキペダルの踏み込みが検出されていること、シフトポジションセンサ５５によって検出されるシフトポジションがニュートラルＮであること等が挙げられる。モード２では、アイドリングストップＥＣＵ６００はエンジンＥＣＵ６１０に対して燃料供給の停止を要求する。アイドリングストップＥＣＵ６００は、ブレーキＥＣＵ６２０に対してブレーキ状態の保持を要求する。ブレーキＥＣＵ６２０は、ブレーキアクチュエータ４７を制御してブレーキペダル踏み込み量に対応するブレーキ油圧を保持する。
【００５７】
アイドリングストップＥＣＵ６００は、モータ回転数センサ５２からの検出データによってエンジン１０の運転停止を判定すると、アイドリングストップによるエンジン１０の停止状態を示すモード３を選択する。モード３では、後述するクランクシャフト１１の停止回転角度を決定する処理が実行される。モード３ではアイドリングストップＥＣＵ６００は計器盤４６上の表示ランプを点灯させてアイドリングストップ制御処理を実行中である旨を表示する。また、アイドリングストップＥＣＵ６００は、電磁式クラッチ１５をオフしてクランクシャフト１１と伝動ベルト１６、１７との結合を解放し、伝動ベルト１７を介して補機駆動用モータ３１によって各補機３０１，３０２，３０３を駆動させる。
【００５８】
アイドリングストップＥＣＵ６００はアイドリングストップ制御処理終了要求を検出すると、エンジン１０の運転を再開させるためのエンジン始動制御状態を示すモード４を選択する。モード４にて実行されるエンジン１０の始動制御処理について図９を参照して説明する。本処理ルーチンは、アイドリングストップ制御処理によるエンジン１０の運転停止後に、アイドリングストップＥＣＵ６００が、例えば、シフトポジションのニュートラルＮからドライブＤへのシフトチェンジ、ブレーキペダルの解放、バッテリ充電率の充電率下限値である充電要求値の下回り、エアコンの冷却性能の不足、何らかのシステム異常の発生に起因するエンジン再始動要求を検出した際に実行される（Ｓ２００）。
【００５９】
アイドリングストップＥＣＵ６００がエンジン再始動要求を検出すると（ステップＳ２００：Ｙｅｓ）、アイドリングストップＥＣＵ６００は、補機駆動用モータ３１が補機３０を駆動中であるか否かを判定する（ステップＳ２１０）。アイドリングストップＥＣＵ６００は、補機駆動用モータ３１が運転中（補機駆動中）であると判定した場合には（ステップＳ２１０：Ｙｅｓ）、電磁式クラッチ１５の継合に先立ち一旦、補機駆動用モータ３１を制動して補機駆動用モータ３１の回転数を低減させる（ステップＳ２２０）。補機駆動用モータ３１の制動は、例えば、補機駆動用モータ３１に反転位相電流を入力することで実現される。アイドリングストップＥＣＵ６００は、補機駆動用モータ３１を制動した後、電磁式クラッチ１５を継合する（ステップＳ２３０）。一方、アイドリングストップＥＣＵ６００は、補機駆動用モータ３１が運転中でないと判定した場合には（ステップＳ２１０：Ｎｏ）、補機駆動用モータ３１を制動する必要はないので電磁式クラッチ１５を継合する（ステップＳ２３０）。
【００６０】
アイドリングストップＥＣＵ６００は、既述の処理ルーチンによりバックアップＲＡＭに格納されたクランクシャフト１１の停止回転角度を読み出し（ステップＳ２４０）、その停止回転角度から最初に圧縮行程を迎えるシリンダを判別する（ステップＳ２５０）。既述の通り、クランクシャフト１１の回転角度と各シリンダ内のピストンの位置（行程）とは関連付けられているので、クランクシャフト１１の停止回転角度に基づいて最初に圧縮行程を迎えるシリンダを特定することができる。
【００６１】
アイドリングストップＥＣＵ６００は、電磁式クラッチ１５を継合させた後、補機駆動用モータ３１の回転数をエンジン始動時回転数まで上昇させてクランキングを実行（ステップＳ２６０）すると共に、エンジンＥＣＵ６１０に対して最初に圧縮行程を迎えるシリンダに対する燃料供給、火花点火の実行を要求する（ステップＳ２７０）。エンジンＥＣＵ６１０は、インジェクタ１２、イグナイタ１４を介して最初に圧縮行程を迎えるシリンダ（図５の例では５番シリンダ）に対して燃料噴射、火花点火を実行し、圧縮行程を迎える他のシリンダに対しても同様にして順次、燃料供給、火花点火を実行する。この結果、エンジン１０は速やかに運転を開始することができる。なお、アイドリングストップＥＣＵ６００は、走行不能なシステム異常を検出した場合には、モード０を選択する。
【００６２】
アイドリングストップＥＣＵ６００はエンジン１０の始動を判定すると、モード１を選択する。アイドリングストップＥＣＵ６００は、例えば、エンジン回転数センサ５３により検出されたエンジン回転数が５００r.p.m.以上である場合にエンジン１０は始動していると判定する。アイドリングストップＥＣＵ６００は、ブレーキＥＣＵ６２０に対して保持されているブレーキ油圧の解放を要求する。ブレーキＥＣＵ６２０は、ブレーキアクチュエータ４７を制御して保持されているブレーキ油圧を解放し、非制動状態を実現する。モード１の状態にて、イグニッションポジションセンサ４７がポジションのＯＮからＯＦＦへの切り替えを検出すると、アイドリングストップＥＣＵ６００はモード０を選択する。
【００６３】
以上説明したように、本実施例に係るアイドリングストップ制御装置によれば、エンジン回転信号Ｓｇｅとモータ回転信号Ｓｇｍとを両信号の信号出力時間差に基づいて関連付け、エンジン１０の運転が停止した際のクランクシャフト１１の停止回転角度を求めることができる。すなわち、ホール素子式センサであるモータ回転数センサ５２の分解能は、広くエンジン回転数センサとして用いられているＭＰＵよりも分解能が高く、実質的に対応するクランクシャフト１１の回転数が０r.p.m.となるまでモータ回転信号Ｓｇｍを出力することができる。したがって、エンジン１０の運転中にエンジン回転信号Ｓｇｅとモータ回転信号Ｓｇｍとを予め関連付けておくことにより、エンジン１０の運転停止時における補機駆動用モータ３１の回転角度からクランクシャフト１１の停止回転角度を求めることができる。
【００６４】
このように、エンジン１０の運転停止時におけるクランクシャフト１１の回転角度をエンジン１０の始動前に知ることができれば、気筒判別のための時間は不要となり、エンジン始動時に直ちに最初に圧縮行程を迎えるシリンダを判別することが可能となり、エンジン１０の始動性を向上させることができると共に迅速な始動を実現することができる。この結果、特にエンジン１０の迅速な始動が要求される、アイドリングストップ制御処理によるエンジン運転停止後におけるエンジン運転再開時においても、運転者の出力要求に対して迅速に応えることが可能となり、ドライバビリティを向上させることができる。
【００６５】
また、アイドリングストップ制御の実施に必要な補機駆動用モータ３１のモータ回転数センサ５２を用いているので、新たなセンサを備えたり、エンジン回転数センサ５３を構成する被検出歯車に複雑な歯形を持たせる必要なくクランクシャフト１１の停止回転角度を容易且つ正確に決定することができる。
【００６６】
以上、いくつかの発明の実施の形態に基づき本発明に係るアイドリングストップ制御装置を説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。
【００６７】
上記実施例では、エンジン回転信号パルスとモータ回転信号パルスとが所定時間間隔で相関パターンを繰り返す場合について説明したが、両信号パルスがクランクシャフト１１の１回転の間に相関パターンを繰り返さない場合にも適用され得る。この場合には、例えば、第１シリンダが確定する毎にエンジン回転信号Ｓｇｅとモータ回転信号Ｓｇｍとの信号出力時間差を記憶することによって、両回転信号が関連付けられ得る。
【００６８】
また、上記実施例では、アイドリングストップ制御処理によるエンジン運転停止後のエンジン再始動時を例に取って説明したが、イグニッションキーの操作によりエンジン１０を始動する際にも適用され得ることはもちろんである。このようなエンジン１０の始動時においても、クランクシャフト１１の回転角度を検出するために、被検出歯車に複雑な形状を施すことなくエンジン１０の始動性、始動時間を向上することができる。
【００６９】
さらに、上記実施例では、制御ユニット６０の負荷を軽減するために、エンジン回転信号パルスと補機駆動用モータ回転信号パルスとを用いてクランクシャフト１１の回転角度を決定しているが、補機駆動用モータ回転信号パルスだけを用いてクランクシャフト１１の回転角度を決定しても良い。両回転信号パルスは所定間隔で同期が取られており、また、補機駆動用モータ回転信号パルスはエンジン回転信号パルスとの換算比を用いることによりエンジン回転信号パルスと同様に扱うことができるからである。
【００７０】
上記実施例では、電磁式クラッチ１５内にダンパが内蔵されているが、電磁式クラッチ１５とダンパとは別個に備えられていても良い。さらに、説明の都合上、図１にはクランクシャフトプーリ１２５と電磁式クラッチ１５とは別個に記載されているが、電磁式クラッチ１５はクランクシャフトプーリ１２５に内蔵されていても良い。
【００７１】
上記実施例では、トランスミッション２２として自動式有段変速機を用いたが自動式有段変速機に代えて手動式変速機、自動式無段変速機を用いても良い。いずれの場合にもアイドリングストップ制御処理を実行することができると共に、自動式有段変速機を用いた場合と同様の利益を得ることができる。
【００７２】
上記実施例では、車両の動力力源としてエンジン１０のみを備える車両に基づいて本発明を説明したが、本発明は駆動力源としてエンジン１０および車両駆動用モータを備えるハイブリッド車両に対しても適用し得る。かかる場合にも、アイドリングストップ制御処理実行中には補機駆動用モータ３１により補機３０が駆動されており、エンジン再始動時に電磁式クラッチ１５を継合して補機駆動用モータ３１のロータとエンジン１０のクランクシャフト１１とを結合してエンジン１０が始動され得る。したがって、本発明を適用することにより、エンジン１０の始動性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従う実施例が適用される車両の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明に従う実施例にて用いられるエンジンと補機、補機駆動用モータとの配置関係を伝動ベルトが架装されている側から示す概念図である。
【図３】本発明に従う実施例に係る車両の制御系統を示す説明図である。
【図４】エンジン１０の運転停止時に実行されるクランクシャフト１１の停止回転角度を決定する処理ルーチンを示すフローチャートである。
【図５】エンジン回転信号パルスとモータ回転信号パルスの関連付け並びに信号時間差Δｔを記憶するタイミングの一例を示すタイミングチャートである。
【図６】回転数に対するＭＰＵの回転信号出力特性を模式的に示す説明図である
【図７】回転数に対するホール素子式センサの回転信号出力特性を模式的に示す説明図である
【図８】アイドリングストップ制御処理時における制御処理の移行状態を示す状態遷移図である。
【図９】アイドリングストップ制御処理下におけるエンジン１０の始動制御処理ルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０…エンジン
１１…クランクシャフト
１２…インジェクタ
１３…点火プラグ
１４…イグナイタ
１５…多板式電磁式クラッチ
１６、１７…伝動ベルト
２０…トルクコンバータ
２２…自動式有段変速機（ＡＴ）
２４…ドライブシャフト
２５…ディファレンシャルギヤ
２６…車軸
２７…車輪
３０…補機
３１…補機駆動用モータ
４０…リングギヤ
４１…始動用モータ
４５…オイルポンプ駆動モータ
４６…計器盤
４７…ブレーキアクチュエータ
５０…冷却液温度センサ
５１…外気温度センサ
５２…モータ回転数センサ
５３…エンジン回転数センサ
５４…車速センサ
５５…シフトポジションセンサ
５６…アクセル開度センサ
５７…ブレーキペダルセンサ
５８…イグニッションポジションセンサ
６０…制御ユニット
１２４…補機プーリ
１２５…クランクシャフトプーリ
１２６…補機駆動用モータプーリ
１５１…クラッチプレート
１５２…フライホイール
２００…インバータ
２１０…高電圧バッテリ
２２０…ＤＣ／ＤＣコンバータ
２３０…バッテリ
３０１…ウォータポンプ
３０２…エアコン用コンプレッサ
３０３…パワーステアリング用ポンプ
５３１…被検出歯車
６００…アイドリングストップＥＣＵ
６１０…エンジンＥＣＵ
Claims (19)
- 内燃機関の出力軸と電動機の出力軸とが結合されていると共に前記内燃機関の運転停止中には前記電動機によって補機が駆動される車両におけるアイドリングストップ制御装置であって、
前記内燃機関の出力軸の回転数が所定回転数以上の領域にて前記内燃機関の出力軸の回転に応じて内燃機関回転信号を出力する内燃機関回転信号出力手段と、前記電動機の出力軸の回転に応じて電動機回転信号を出力する電動機回転信号出力手段と、
前記出力された内燃機関回転信号と前記出力された電動機回転信号とを相関させる回転信号相関手段と、
前記内燃機関回転信号が出力不能になった場合に、前記相関に基づいて前記電動機回転信号出力手段によって出力された電動機回転信号から前記内燃機関の出力軸の回転角度を求める内燃機関回転角度算出手段と、
前記内燃機関の運転停止時に前記内燃機関回転角度算出手段により算出された内燃機関の出力軸の回転角度を内燃機関停止回転角度として記憶する停止回転角度記憶手段と、
前記内燃機関の始動時には前記記憶された内燃機関停止回転角度を始動情報として用いる内燃機関制御手段とを備えるアイドリングストップ制御装置。 - 請求項１に記載のアイドリングストップ制御装置において、前記内燃機関は複数の気筒を有し、
前記内燃機関制御手段は、前記停止回転角度記憶手段によって記憶された前記内燃機関の出力軸の停止回転角度に基づき、前記内燃機関の複数の気筒の内、最初に圧縮行程を迎える気筒を判別し、前記判別した気筒から燃焼を実行させることを特徴とするアイドリングストップ制御装置。 - 請求項１または請求項２に記載のアイドリングストップ制御装置において、
前記内燃機関回転角度算出手段は、前記内燃機関回転信号が出力不能となった時、それまで前記内燃機関回転信号に基づいて算出した内燃機関回転角度に、前記電動機回転信号出力手段によって出力された電動機回転信号の積算値を用いて前記内燃機関の停止回転角度を算出することを特徴とするアイドリングストップ制御装置。 - 請求項３に記載のアイドリングストップ制御装置において、
前記回転信号相関手段は前記出力された内燃機関回転信号と前記出力された電動機回転信号との信号出力時間差を算出し、
前記内燃機関回転角度算出手段は、さらに前記算出された信号出力時間差を用いて前記内燃機関の停止回転角度を算出することを特徴とするアイドリングストップ制御装置。 - 請求項１ないし請求項４のいずれか一の請求項に記載のアイドリングストップ制御装置において、前記回転信号相関手段は、前記内燃機関の回転数が第１のしきい値以下となった際に前記内燃機関回転信号と前記電動機回転信号とを相関させることを特徴とするアイドリングストップ制御装置。
- 請求項１ないし請求項５のいずれか一の請求項に記載のアイドリングストップ制御装置において、
前記内燃機関回転角度算出手段は、前記電動機回転信号出力手段によって回転信号が所定時間にわたり出力されない場合に前記内燃機関の運転停止を判定することを特徴とするアイドリングストップ制御装置。 - 請求項１ないし請求項６のいずれか一の請求項に記載のアイドリングストップ制御装置において、
前記内燃機関回転信号出力手段は、磁気ピックアップ式センサであり、
前記電動機回転信号出力手段は、ホール素子式センサであることを特徴とするアイドリングストップ装置。 - 走行状態に応じて複数の気筒を有する内燃機関の運転を選択的に停止および再開させるアイドリングストップ機能を有すると共に前記内燃機関の出力軸と前記電動機の出力軸とが結合され、前記内燃機関の運転停止中には前記電動機によって補機が駆動される車両であって、
前記内燃機関の出力軸の回転に応じて内燃機関回転信号を出力する内燃機関回転信号出力手段と、
前記内燃機関回転信号出力手段よりも高い精度で前記電動機の出力軸の回転に応じて電動機回転信号を出力する電動機回転信号出力手段と、
前記出力された内燃機関回転信号と前記出力された電動機回転信号とを相関させる回転信号相関手段と、
前記内燃機関回転信号出力手段によって前記内燃機関回転信号が出力不能となり、かつ前記内燃機関の運転が停止した場合に、前記相関に基づいて前記電動機回転信号出力手段によって出力された電動機回転信号から前記内燃機関の出力軸の停止回転角度を求め、記憶する内燃機関停止回転角度記憶手段と、
前記内燃機関の始動時には前記内燃機関停止回転角度記憶手段によって記憶されている前記内燃機関停止回転角度に基づき、前記内燃機関の複数の気筒の内、最初に圧縮行程を迎える気筒を判別する気筒判別手段と、
前記気筒判別手段により判別された気筒から燃焼を実行させる内燃機関始動制御手段とを備える車両。 - 請求項８に記載の車両において、
前記内燃機関回転角度算出手段は、前記内燃機関回転信号が出力不能となった時、それまで前記内燃機関回転信号に基づいて算出した内燃機関回転角度に、前記電動機回転信号出力手段によって出力された電動機回転信号の積算値を用いて前記内燃機関の停止回転角度を算出することを特徴とする車両。 - 請求項９に記載の車両において、
前記内燃機関停止回転角度記憶手段は、前記出力された内燃機関回転信号と前記出力された電動機回転信号との信号出力時間差を算出し、さらに算出した信号出力時間差を用いて前記内燃機関の停止回転角度を求めることを特徴とする車両。 - 請求項８または請求項１０に記載の車両において、
前記回転信号相関手段は、前記内燃機関の回転数が所定回転数以下となった際に前記内燃機関回転信号と前記電動機回転信号とを相関させることを特徴とする車両。 - 請求項８ないし請求項１１のいずれか一の請求項に記載の車両において、
前記内燃機関回転信号出力手段は、磁気ピックアップ式センサであり、
前記電動機回転信号出力手段は、ホール素子式センサであることを特徴とする車両。 - 走行状態に応じて内燃機関の運転を選択的に停止およびは再開させるアイドリングストップ機能を有し、前記内燃機関の運転停止中には電動機によって補機が駆動される車両におけるアイドリングストップ制御方法であって、
前記内燃機関の出力軸の回転角度を内燃機関回転角度として検出し、
前記内燃機関の回転角度の検出よりも高い精度で前記電動機の出力軸の回転角度を電動機回転角度として検出し、
前記検出した内燃機関回転角度と前記検出した電動機回転角度とを関連付け、前記内燃機関回転角度が検出不能となった場合に、前記関連付けに基づいて前記検出した電動機回転角度から前記内燃機関の運転停止時における前記内燃機関回転角度を求め、
前記内燃機関の運転停止時における前記内燃機関回転角度を前記内燃機関の運転再開情報として用いる方法。 - 請求項１３に記載の方法において、
前記内燃機関が運転を停止している際の前記内燃機関の回転角度を内燃機関停止回転角度として記憶し、
前記記憶した前記内燃機関停止回転角度に基づき、前記内燃機関の複数の気筒の内、最初に圧縮行程を迎える気筒を判別し、
前記判別した気筒から燃焼を実行させることを特徴とする方法。 - 請求項１３または請求項１４に記載の方法において、
前記内燃機関回転角度が検出不能となった時、前記内燃機関回転角度が検出不能となるまでの内燃機関回転角度に、前記電動機回転角度の積算値を用いて前記内燃機関の出力軸回転角度を求めることを特徴とする方法。 - 請求項１５に記載の方法において、
前記検出した内燃機関回転角度と前記検出した電動機回転角度とを両回転角度の回転角度差を算出して関連付け、
前記算出した回転角度差をさらに用いて前記内燃機関の出力軸回転角度を求めることを特徴とする方法。 - 請求項１３ないし請求項１６のいずれか一の請求項に記載の方法において、
前記検出した内燃機関回転角度に基づき求められる前記内燃機関の回転数が所定回転数以下となった際に前記内燃機関回転角度と前記電動機回転角度とを関連付けることを特徴とする方法。 - 複数の気筒を備える内燃機関と、内燃機関と連動可能に結合されている電動機とを備える車両における始動制御装置であって、
前記内燃機関の出力軸の回転に応じて内燃機関回転信号を出力する内燃機関回転信号出力手段と、
前記内燃機関回転信号出力手段よりも高い分解能にて前記電動機の出力軸の回転に応じて電動機回転信号を出力する電動機回転信号出力手段と、
前記出力された内燃機関回転信号と前記出力された電動機回転信号とを相関させる回転信号相関手段と、
前記内燃機関回転信号が出力不能になると共に、前記内燃機関が運転停止した場合に、前記相関に基づいて前記電動機回転信号出力手段によって出力された電動機回転信号から前記内燃機関の出力軸の停止回転角度を求めて記憶する内燃機関停止回転角度記憶手段と、
前記停止回転角度記憶手段によって記憶された前記内燃機関の出力軸の停止回転角度に基づき、前記内燃機関の複数の気筒の内、最初に圧縮行程を迎える気筒を判別する気筒判別手段と、
前記気筒判別手段により判別された気筒から燃焼を実行させる内燃機関始動制御手段とを備える始動制御装置。 - 複数の気筒を備える内燃機関と、内燃機関と連動可能に結合されている電動機とを備える車両における内燃機関の出力軸の回転角度検出装置であって、
前記内燃機関の出力軸の回転に応じて内燃機関回転信号を出力する内燃機関回転信号出力手段と、
前記内燃機関回転信号出力手段よりも高い分解能にて前記電動機の出力軸の回転に応じて電動機回転信号を出力する電動機回転信号出力手段と、
前記出力された内燃機関回転信号と前記出力された電動機回転信号とを相関させる回転信号相関手段と、
前記内燃機関回転信号が出力不能となった場合に、前記相関に基づいて前記電動機回転信号出力手段によって出力された電動機回転信号から前記内燃機関の出力軸の停止回転角度を求める内燃機関停止回転角度算出手段とを備える内燃機関出力軸の回転角度検出装置。
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