JP4926272B1 - エンジン自動停止再始動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジン再始動時におけるピニオンギアとリングギアの噛合をスムーズに行い、静粛性と耐久性に優れたエンジン自動停止再始動装置を得る。
【解決手段】エンジン自動停止判定手段（１０１）によりエンジン自動停止条件が成立した際に、燃料噴射制御手段（１０５）による前記エンジンへの燃料供給を停止し、点火制御手段（１０６）によるエンジンへの点火を停止した後に、エンジンが停止する前に、エンジン再始動判定手段（１０２）によりエンジン再始動条件が成立した場合には、ピニオンギアを回転駆動させ、エンジン回転数演算手段（１０４）により検出されたエンジン回転数と、ピニオンギア回転数との偏差が所定閾値未満となることで、リングギアとピニオンギアの噛合を開始させるとともに、噛合を開始してから噛合完了判定手段（１０３）により噛合完了と判定されるまでの期間は、点火制御手段（１０６）による点火を禁止させる。
【選択図】図３

Description

本発明は、所定のエンジン自動停止条件が成立するとエンジンの自動停止を行い、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エンジン自動停止再始動装置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、運転者の操作によりエンジン停止するための所定の条件が満たされる（例えば、所定車速以下でのブレーキＯＮ操作）と自動で燃料カットをし、エンジン自動停止を行い、運転者の操作により再始動するための所定の条件が満たされる（例えば、ブレーキ解除操作、アクセル踏み込み操作等）と、燃料噴射を再開し、エンジンが自動的に再始動されるようなエンジン自動停止再始動システムが開発されてきた。

例えば、アイドルストップ直後のエンジン回転降下期間中に再始動要求が発生したときに、エンジン回転数が燃料供給の再開により自立的に回転復帰できると判断された場合には、スタータを使用せずに燃料供給の再開のみによりエンジンを再始動する。また、エンジン回転数が燃料供給の再開により自立的に回転復帰できないと判断された場合には、燃料供給を再開するとともに、スタータモータを回転させ、エンジン回転数とピニオンギア回転数とエンジン自己復帰判定手段の判定結果に基づいて、リングギアとピニオンギアの連結および連結解除を行うようにした装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特願２０１０-０３３５４５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。
図１２は、従来技術における再始動動作の説明図である。上記特許文献１に開示された従来の装置の場合、図１２に示すように、以下の動作を行う。
（１）アイドルストップによるエンジン停止後、エンジン回転数が燃料供給の再開により自立的に回転復帰できないと判断された場合には、エンジンの再始動要求が発生した時刻ｔ１と同時に燃料噴射を行うとともに、スタータモータに通電し、ピニオンギア回転数、すなわちスタータモータ回転数を上昇させる。
（２）そして、このスタータモータ回転数とエンジン回転数の回転数差が所定回転数差より小さくなった時刻ｔ２で、リングギアとピニオンギアの噛合を開始する。

しかしながら、ピニオンギアとリングギアの噛合が完了する前の時刻ｔ３で、エンジン燃焼によるエンジン回転数の上昇が発生した場合には、エンジンの再始動が完了したと判定されるｔ４までの期間は、ピニオンギア回転数とエンジン回転数の回転数偏差が減少せずに、相対回転数差を持ちながらピニオンギアとリングギアがうまく噛合できず、お互いに干渉することになる。これにより、再始動時の騒音（ギアなめ音）およびギア磨耗を引き起こすといった課題があった。

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、ピニオンギアとリングギアの噛合をスムーズにして、再始動時のフィーリングおよび耐久性に優れたエンジン自動停止再始動装置を得ることを目的とする。

本発明によるエンジン自動停止再始動装置は、運転状態信号に応じてエンジン自動停止条件が成立したか否かを判定するエンジン自動停止判定手段と、運転状態信号に応じてエンジン再始動条件が成立したか否かを判定するエンジン再始動判定手段と、クランク角信号に応じてエンジン回転数を演算するエンジン回転数演算手段と、エンジン自動停止条件が成立した場合には燃料供給を停止し、エンジン再始動条件が成立した場合には燃料供給を再開する燃料噴射制御手段と、エンジン自動停止条件が成立した場合には点火を停止し、エンジン再始動条件が成立した場合には点火を再開する点火制御手段とを有するエンジンＥＣＵと、エンジンＥＣＵによる判定結果、演算結果および制御結果に基づいてエンジンを始動するためのスタータモータを制御するコントローラとを備えたエンジン自動停止再始動装置であって、エンジンＥＣＵは、エンジンに連結されているリングギアに対して、スタータモータのトルクをリングギアに伝達するためのピニオンギアが噛合完了したか否かを判定する噛合完了判定手段をさらに有し、コントローラは、エンジン自動停止判定手段によりエンジン再始動条件が成立したと判定され、燃料噴射制御手段によるエンジンへの燃料供給を停止し、点火制御手段によるエンジンへの点火を停止した後であり、かつ、エンジンが停止する前に、エンジン再始動判定手段によりエンジン再始動条件が成立したと判定された場合には、ピニオンギアを回転駆動させ、エンジン回転数演算手段により検出されたエンジン回転数と、ピニオンギア回転数との偏差が所定閾値未満となることで、リングギアとピニオンギアの噛合を開始させるとともに、噛合を開始してから噛合完了判定手段により噛合完了と判定されるまでの期間は、点火制御手段による点火を禁止させるものである。

本発明によるエンジン自動停止再始動装置によれば、ピニオンギアとリングギアの噛合が開始され、噛合状態が噛合完了と判定されるまでの期間は点火を禁止するので、再始動要求と同時に供給再開された燃料が、ピニオンギアとリングギアが噛合を開始し、噛合を完了する前に点火、燃焼されることによりエンジン回転数が上昇することを防止することができ、ピニオンギアとリングギアの噛合をスムーズにして、再始動時のフィーリングおよび耐久性に優れたエンジン自動停止再始動装置を得ることができる。

本発明の実施の形態１によ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によるエンジン自動停止再始動装置におけるスタータの一部破断正面図である。 本発明の実施の形態１によるエンジン自動停止再始動装置におけるエンジンＥＣＵ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によるエンジン自動停止再始動装置における燃料カット制御ルーチンの流れを示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１によるエンジン自動停止再始動装置におけるエンジン再始動制御ルーチンの流れ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４気筒エンジンの燃料噴射タイミングと点火タイミングを表した図である。 本発明の実施の形態１によるエンジン自動停止再始動装置における動作の一例を示すタイミングチャートである。 本発明の実施の形態２によるエンジン自動停止再始動装置におけるエンジンＥＣＵ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２によるエンジン自動停止再始動装置におけるエンジン再始動制御ルーチンの流れを示すフローチャートである。 本発明の実施の形態２におけるエンジン自動停止再始動装置で、ピニオンギア噛合完了判定時間を設定する制御マップを示した図である。 本発明の実施の形態２によるエンジン自動停止再始動装置における動作の一例を示すタイミングチャートである。 従来技術における再始動動作の説明図である。

以下、本発明によるエンジン自動停止再始動装置を各実施の形態に従って図を用いて説明する。なお、各図において、同一もしくは相当部分は同一符号で示し重複する説明は省略する。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１によ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。図１において、エンジン自動停止再始動装置１００は、エンジンＥＣＵ１０、コントローラ２０、およびスタータ３０を備えて構成されている。また、エンジンＥＣＵ１０には、車速センサ１、アクセル開度センサ２、ブレーキセンサ３、バッテリ電圧センサ４、およびクランク角センサ５の各種センサが接続されている。

車速センサ１は、車両の速度を検出して、その検出値に対応する信号を、車速信号として出力する。アクセル開度センサ２は、アクセル開度を検出して、その検出値に対応する信号を、アクセル開度信号として出力する。ブレーキセンサ３は、ブレーキの動作状態を示す信号を、ブレーキ信号として出力する。バッテリ電圧センサ４は、バッテリ電圧を検出して、その検出値に対応する信号を、バッテリ電圧信号として出力する。

さらに、クランク角センサ５は、燃料の噴射タイミングおよび点火タイミングを決定するためのクランク角を検出し、その検出値に対応する信号を、クランク角信号として出力する。これらの各種センサからの信号は、ドライバによる車両の運転状態を示す運転状態信号となる。

エンジンＥＣＵ１０は、これらセンサからの運転状態信号に基づいて、エンジン自動停止もしくはエンジン再始動を判断して、コントローラ２０へ指令するとともに、エンジンへの燃料噴射および点火を制御する。

スタータ３０は、スタータモータ３１、ソレノイド３２、プランジャ３３、ピニオンギア３４、およびピニオンギア回転数センサ３５を備えて構成されている。コントローラ２０は、スタータモータ３１への通電と、ソレノイド３２への通電とを独立して制御することができる。

スタータモータ３１の回転が伝達されるプランジャ３３は、ピニオンギア３４をその軸方向に押し出して、リングギア４２と噛み合わせる。ソレノイド３２は、通電されることによりプランジャ３３を軸方向に移動させる。また、ピニオンギア回転数センサ３５は、ホール素子等によりピニオンギア３４の回転数を検出し、その検出値に対応する信号を、ピニオンギア回転数信号として出力する。

図２は、本発明の実施の形態１によるエンジン自動停止再始動装置１００におけるスタータ３０の一部破断正面図である。図２には、ピニオンギア位置検出手段６、スタータモータ３１、プランジャ３３、ピニオンギア３４、スイッチ部３６、プランジャフック３７、筐体３８、レバー３９、ストッパ４０、磁性体４１、およびリングギア４２が図示されている。

この図２において、スタータモータ３１は、固定子と回転子を備え、通電されることにより回転子に回転トルクを発生する。ピニオンギア３４は、一方向クラッチ（図示せず）を介してスタータモータ３１の回転子に連結され、スプライン軸等により軸方向に移動可能に構成されている。

前述の一方向クラッチは、スタータモータ３１のトルクを、ピニオンギア３４を介してリングギア４２に伝達するが、リングギア４２からのトルクは、スタータモータ３１には伝達しないように構成されている。ピニオンギア３４は、図２に示す位置から軸方向右側に移動したとき、エンジンに連結されているリングギア４２に噛合することができる。

スイッチ部３６は、ソレノイド３２（図示せず）と、このソレノイド３２の内部空間内に挿入され、かつ軸方向移動可能に設けられたプランジャ３３とを備えている。プランジャ３３は、後述するプランジャフック３７を備えており、プランジャフック３７を含めてプランジャと称する。

プランジャ３３は、ばね（図示せず）により常に図２の右方向に付勢されている。そして、ソレノイド３２に通電されたときは、ソレノイド３２に吸引されて、ばねの付勢力に抗して図２の左方向に移動する。一方、ソレノイド３２の通電が遮断されたときは、ばねの付勢力により、図２の右方向へ移動する。

スイッチ部３６は、筐体３８によりスタータモータ３１と一体に固定されている。スイッチ部３６におけるプランジャ３３とソレノイド３２と後述するレバー３９とは、ピニオンギア駆動手段を構成している。

レバー３９は、一端がプランジャ３３のプランジャフック３７に係合し、他端が前述の一方向クラッチに係合するとともに、その一端と他端との間が、筐体３８に回動自在に支持されている。ストッパ４０は、一方向クラッチが摺動する軸上に設けられており、ピニオンギア３４の軸方向右側への移動を規制する。

磁性体４１は、プランジャフック３７の軸方向右側端部に固定されており、プランジャ３３の軸方向移動に伴って移動する。ピニオンギア位置検出手段６は、プランジャフック３７の外周部に対向する位置で、筐体３８に固定されている。ピニオンギア位置検出手段６は、磁性体４１との磁気的結合の度合いに基づいて、磁性体４１の軸方向位置（すなわちプランジャの軸方向位置）を検出することができる。

前述したように、プランジャ３３は、レバー３９を介してピニオンギア３４に連結されており、ピニオンギア３４は、プランジャ３３の軸方向移動に連動して軸方向に移動する。従って、コントローラ２０は、ピニオンギア位置検出手段６が検出したプランジャ３３の軸方向位置に基づいて、ピニオンギア３４の軸方向位置を検出することができる。

前述のように構成されたピニオンギア位置検出手段６は、ピニオンギア３４の軸方向右側端面がリングギア４２の軸方向左側端面に当接する前のピニオンギア３４の軸方向位置から、ピニオンギア３４がさらに軸方向右側へ移動してその軸方向左側端面がストッパ４０に当接したときのリングギア４２の軸方向位置までを、磁性体４１との磁気的結合の度合いに基づいて、連続的に検出することができる。

次に、スタータ３０の動作について説明する。先の図２において、スイッチ部３６のソレノイド３２に通電されると、プランジャ３３がソレノイド３２に吸引されて、図２の左側へ移動を始める。このプランジャ３３の移動に伴い、プランジャフック３７に係合しているレバー３９の一端がソレノイド３２側に移動し、レバー３９は、反時計方向に回動する。

レバー３９の反時計方向への回動により、一方向クラッチに係合しているレバー３９の他端が、図２の右方向に移動する。これにより、ピニオンギア３４は、一方向クラッチを介してレバー３９により、図２の右方向に駆動されて移動する。

レバー３９により図２の右方向へ駆動されて移動したピニオンギア３４は、その軸方向右側端面がリングギア４２の軸方向左側端面に当接するに至る。その後、ピニオンギア３４は、さらに右側に移動することにより、リングギア４２との噛合を開始し、さらに右側に移動してピニオンギア３４の軸方向右側端面がストッパ４０に当接して停止する。このとき、ピニオンギア３４とリングギア４２とは、完全に噛合したことになる。

ピニオンギア位置検出手段６は、前述のように軸方向に移動するピニオンギア３４の軸方向位置を検出し、磁性体４１との磁気的結合の度合いを示すピニオンギア位置検出信号としてエンジンＥＣＵ１０に入力される。すなわち、ピニオンギア３４とリングギア４２とが完全に噛合したときの磁性体４１との磁気的結合の度合いを示すピニオンギア位置検出信号を、エンジンＥＣＵ１０に予め記憶しておくことにより、エンジンＥＣＵ１０は、ピニオンギア３４とリングギア４２とが完全に噛合したか否かを判定することができる。

図３は、本発明の実施の形態１によるエンジン自動停止再始動装置１００におけるエンジンＥＣＵ１０の概略構成を示すブロック図である。この図３におけるエンジンＥＣＵ１０は、エンジン自動停止判定手段１０１、エンジン再始動判定手段１０２、ピニオンギア噛合完了判定手段１０３、エンジン回転数演算手段１０４、燃料噴射制御手段１０５、および点火制御手段１０６を備えて構成されている。

エンジン自動停止判定手段１０１は、ブレーキセンサ３からのブレーキ信号および車速センサ１からの車速信号に応じて、エンジン自動停止条件（例えば、車速５ｋｍ／ｈ以下、かつドライバがブレーキを踏んでいる等の条件）が成り立つか否かを判定する。

エンジン再始動判定手段１０２は、ブレーキセンサ３からのブレーキ信号およびアクセル開度センサ２からのアクセル開度信号に応じて、エンジン再始動条件が成り立つか否（例えば、ドライバがブレーキを開放し、アクセルペダルを踏んでいるか否か等）を判定する。

ピニオンギア噛合完了判定手段１０３は、ピニオンギア位置検出手段６からの磁性体４１（図２に記載）との磁気的結合の度合いを示す信号に基づいて検出したピニオンギア３４の位置から、ピニオンギア３４がリングギア４２に完全に噛み合ったか否かを判定する。

エンジン回転数演算手段１０４は、クランク角センサ５からのクランク角信号に応じてエンジン回転数を演算し、その演算値に対応した信号を、エンジン回転数信号として出力する。

燃料噴射制御手段１０５は、エンジン自動停止判定手段１０１およびエンジン再始動判定手段１０２の判定結果に応じて、燃料噴射を制御する。さらに、点火制御手段１０６は、エンジン自動停止判定手段１０１およびエンジン再始動判定手段１０２の判定結果とピニオンギア噛合完了判定手段１０３の判定結果に応じて、点火を制御する。

また、エンジン自動停止判定手段１０１によるエンジン自動停止条件の判定結果、エンジン再始動判定手段１０２によるエンジン再始動条件の判定結果、ピニオンギア噛合完了判定手段１０３による噛合完了判定結果、エンジン回転数演算手段１０４によるエンジン回転数の演算結果、燃料噴射制御手段１０５による制御結果、および点火制御手段１０６による制御結果は、スタータ３０を制御するための情報として、コントローラ２０に伝えられる。そして、コントローラ２０は、これらの情報に基づいて、スタータ３０を制御する。

一方、エンジンＥＣＵ１０内の各手段も、コントローラ２０での制御情報（例えば、後述するような、コントローラ２０で設定される各種フラグの状態等）を読み取ることができる。

なお、通常、ピニオンギア３４は、リングギア４２に比して歯数が少ないが、混乱を避けるため、本実施の形態１でのピニオンギア回転数、エンジン回転数は、ピニオンギアとリングギアの歯数比を考慮して、リングギアでの回転数に換算したものを用いることとする。

次に、本実施の形態１のエンジン自動停止再始動装置の一連動作について、フローチャートを用いて説明する。図４は、本発明の実施の形態１によるエンジン自動停止再始動装置における燃料カット制御ルーチンの流れを示すフローチャートである。

燃料カット制御ルーチンでは、まずステップＳ１０１からステップＳ１０３において、エンジンＥＣＵ１０内のエンジン自動停止判定手段１０１により、エンジン自動停止条件が成立しているか否かを判定する。具体的には、ステップＳ１０１では、エンジン自動停止判定手段１０１は、車速が所定値以下か否かを判断する。そして、車速が所定値以下の場合には、ステップＳ１０２へと進み、車速が所定値よりも大きい場合には、ステップＳ１１０へと進む。

ステップＳ１０２では、エンジン自動停止判定手段１０１は、エンジン自動停止後の経験車速が所定値よりも大きい否かを判定する。そして、経験車速が所定値よりも大きい場合には、ステップＳ１０３へと進み、経験車速が所定値以下の場合にはステップＳ１１０へと進む。

この経験車速なる条件は、例えば、渋滞においてクリープ走行→エンジン自動停止→エンジン自動再始動→クリープ走行→エンジン自動再始動のような走行パターンを繰り返すことなどにより、バッテリに不適当な消耗を生ずることなく、エンジンの自動停止および自動再始動を実施するための前提条件である。この経験車速は、渋滞から抜け出し、クリープ走行状態からアクセルを踏む通常走行に移行したと判断できる車速（例えば、１０ｋｍ／ｈ）が所定値として設定される。

ステップＳ１０３では、エンジン自動停止判定手段１０１は、ブレーキセンサ３で検出されたブレーキ信号がＯＮであるか否か、すなわち運転者がブレーキペダルを踏んでいるか否かを判定する。ブレーキＯＮと判定された場合には、エンジン自動停止制御を開始するべくステップＳ１０４へと進み、ブレーキＯＮと判定されなかった場合には、ステップＳ１１０へと進む。

次に、ステップＳ１０４において、エンジンＥＣＵ１０の燃料噴射制御手段１０５によりエンジンへの燃料供給をストップさせ、さらにエンジンＥＣＵ１０の点火制御手段１０６によりエンジンへの点火をストップさせることで、エンジン自動停止制御を開始する。次に、ステップＳ１０５において、コントローラ２０は、エンジンが停止状態であると判断し、エンジン自動停止中フラグを１にセットする。

次に、ステップＳ１０６において、エンジンの惰性回転によりエンジン回転数が降下する間に、エンジン再始動判定手段１０２は、アクセル開度センサ２により検出されたアクセル開度信号やブレーキセンサ３により検出されたブレーキ信号に応じて、エンジン再始動条件（例えば、ドライバがブレーキペダルから足を離す等）が成立しているか否かを判定する。その判定の結果、再始動条件が成立している場合には、ステップＳ１０７に進み、再始動条件が成立していない場合には、本ルーチンを終了する。

次に、ステップＳ１０７において、エンジン回転数演算手段１０４により演算されらエンジン回転数に基づいて、コントローラ２０は、エンジンが回転中か否かを判定し、エンジンが回転中であると判定した場合には、ステップＳ１０８へと進み、エンジン再始動中フラグを１にセットする。さらに、その後、ステップＳ１０９へと進み、図５に示すエンジン再始動制御ルーチンにジャンプする。

一方、先のステップＳ１０７において、エンジンが回転していない、つまり完全に停止しているとコントローラ２０が判断した場合には、本ルーチンを終了する。ここで、エンジンが回転中か否かの判定は、例えば、一定期間の間、クランク角センサ５の入力が来ないことで、エンジン回転数演算手段１０４により演算されらエンジン回転数がゼロとなることで、エンジンが完全に停止していると判定すればよい。

エンジン自動停止判定手段１０１により、エンジン自動停止条件が成立していないと判定された場合、すなわち先のステップＳ１０１からステップＳ１０３のいずれかにおいて判定結果がＮＯである場合には、ステップＳ１１０へと進む。

次に、ステップＳ１１０において、コントローラ２０は、エンジン自動停止中フラグが１であるか否かを判定し、エンジン自動停止中フラグが１である場合には、エンジン自動停止中であると判断し、ステップＳ１１１へ進む。一方、エンジン自動停止中フラグが０である場合には、コントローラ２０は、エンジン自動停止中ではないと判定し、本ルーチンを終了する。

次に、ステップＳ１１１において、コントローラ２０は、エンジン再始動中フラグが１であるか否かを判定し、エンジン再始動中フラグが１である場合には、エンジン再始動を行うべくステップＳ１０９へと進み、図５に示すエンジン再始動制御ルーチンにジャンプする。一方、エンジン再始動中フラグが０である場合は、コントローラ２０は、エンジンが再始動中でないと判定し、本ルーチンを終了する。

次に、図４におけるステップＳ１０９で示したエンジン再始動制御ルーチンについて説明する。図５は、本発明の実施の形態１によるエンジン自動停止再始動装置におけるエンジン再始動制御ルーチンの流れを示すフローチャートである。

まず、ステップＳ２０１において、燃料噴射制御手段１０５は、燃料噴射を実施する。次に、ステップＳ２０２において、コントローラ２０は、スタータモータ３１への通電によりピニオンギア３４の回転を開始する。次に、ステップＳ２０３において、コントローラ２０は、後述するピニオンギア噛合中フラグが０であるか１であるかを判定する。

このステップＳ２０３において、コントローラ２０は、ピニオンギア噛合中フラグが０である場合には、リングギア４２とピニオンギア３４が完全に噛合していると判定し、ステップＳ２０４へ進み、点火制御手段１０６は、点火を実施する。一方、ステップＳ２０３において、コントローラ２０は、ピニオンギア噛合中フラグが１である場合には、リングギア４２とピニオンギア３４が完全には噛合していないと判定し、ステップＳ２０５へ進み、点火制御手段１０６は、点火を禁止する。

ここで、燃料噴射と点火について、図面を用いて説明する。図６は、本発明の実施の形態１における４気筒エンジンの燃料噴射タイミングと点火タイミングを表した図である。この図６に示すように、エンジン自動停止中は、燃料噴射と点火が中断される。そして、燃料噴射に関しては、再始動要求と同時に、所定の複数気筒（例えば、吸気行程にある気筒と排気行程にある気筒）に燃料噴射を実施する（図６のタイミングＡに相当）。

その後は、所定のタイミング、例えば、爆発行程中のクランク角Ｂ０５℃Ａ毎に燃料噴射を（図６の網掛け部分）を実施する。点火に関しては、再始動要求後の所定のタイミング、例えば、圧縮行程中のクランク角Ｂ０５℃Ａ毎で、点火が再開される（図６の矢印部分に相当）。

先のステップＳ２０４またはステップＳ２０５に続き、ステップＳ２０６において、コントローラ２０は、エンジン回転数Ｎｒとピニオンギア回転数Ｎｓｔとの回転数差と、噛合可能な所定回転数差Ｎｄｉｆｆ（例えば、１００ｒｐｍ）とを比較する。そして、エンジン回転数Ｎｒとピニオンギア回転数Ｎｓｔとの回転数差が噛合可能な所定回転数差Ｎｄｉｆｆより小さければ、コントローラ２０は、ピニオンギア３４とリングギア４２の噛合が可能であると判定し、ステップＳ２０７へと進む。

一方、エンジン回転数Ｎｒとピニオンギア回転数Ｎｓｔとの回転数差が噛合可能な所定回転数差Ｎｄｉｆｆ以上であれば、コントローラ２０は、ピニオンギア３４とリングギア４２の噛合は不可能であると判定し、図４に示す燃料カット制御ルーチンへと戻る。

次に、ステップＳ２０７において、コントローラ２０は、ソレノイド３２への通電をＯＮする。この場合、ソレノイド３２とプランジャ３３との間には吸引力が発生するので、プランジャ３３が軸方向に移動する。これにより、レバー３９を介してピニオンギア３４が軸方向に移動し、ピニオンギア３４とリングギア４２が噛合を開始する。

次に、ステップＳ２０８において、コントローラ２０は、エンジンが再始動未完了か否かを判定する。ここで、エンジンの再始動が完了したか未完了かについて、コントローラ２０は、エンジン回転数Ｎｒが所定値（例えば、５００ｒｐｍ）よりも大きい場合にはエンジンの再始動が完了したと判定し、それよりも小さい場合にはエンジンの再始動が未完了であると判定する。

このステップＳ２０８において、エンジンが再始動未完了と判断された場合には、ステップＳ２０９へ進む。一方、エンジンが再始動を完了したと判断された場合には、ステップＳ２１３に進む。そして、ステップＳ２１３において、コントローラ２０は、ソレノイド３２への通電をＯＦＦにする。次に、ステップＳ２１４へ進み、コントローラ２０は、スタータモータ３１の回転を中止する。

次に、ステップＳ２１５において、エンジン自動停止からのエンジン再始動が完了している状態となるので、コントローラ２０は、エンジン自動停止中フラグを０にリセットする。さらに、ステップＳ２１６において、コントローラ２０は、エンジン再始動中フラグを０にリセットし、図４に示す燃料カット制御ルーチンへと戻る。

一方、先のステップＳ２０８からステップＳ２０９に進んだ場合には、コントローラ２０は、ソレノイド３２への通電がＯＦＦ状態からＯＮ状態に変化したことを検出したか否か、すなわちピニオンギア３４とリングギア４２が噛合を開始したか否かを判定する。そして、コントローラ２０は、ソレノイド３２への通電がＯＦＦ状態からＯＮ状態に変化したことを検出した場合には、ステップＳ２１０へ進み、ピニオンギア噛合中フラグを１にセットする。

一方、ステップＳ２０９において、コントローラ２０は、ソレノイド３２への通電がＯＦＦ状態からＯＮ状態に変化したことを検出しなかった場合には、ステップＳ２１１へ進む。

そして、ステップＳ２１１では、コントローラ２０は、ピニオンギア３４とリングギア４２が完全に噛合したか否かを、ピニオンギア位置検出手段６により検出したピニオンギア３４の軸方向位置から判定する。この判定結果により、コントローラ２０は、ピニオンギア３４とリングギア４２が完全に噛合していないと判定した場合には、ピニオンギア３４とリングギア４２が噛合中である判定し、ピニオンギア噛合中フラグを１にセットしたまま、図４に示す燃料カット制御ルーチンへと戻る。

一方、ステップＳ２１１において、コントローラ２０は、ピニオンギア３４とリングギア４２が完全に噛合したと判定した場合には、ステップＳ２１２へ進み、ピニオンギア噛合中フラグを０にリセットした後、図４に示す燃料カット制御ルーチンへと戻る。

図７は、本発明の実施の形態１によるエンジン自動停止再始動装置における動作の一例を示すタイミングチャートである。図７に示すタイミングチャートは、車両走行状態からエンジン自動停止を実施し、エンジン回転中にピニオンギア３４とリングギア４２を噛み合わせ、スタータ３０のクランキングによりエンジン再始動を行った場合の動作を示したものである。

図７において、符号４０１〜４０８は、以下の内容を示している。
４０１：エンジン各気筒の燃料噴射タイミングを示している。
４０２：エンジン各気筒の点火タイミングを示している。
４０３：エンジンの回転数（実線）とスタータ回転数（すなわち、ピニオンギア回転数Ｎｓｔ（破線）の時間的推移を示している。
４０４：エンジン自動停止中フラグを示しており、エンジン自動停止中である場合は、１にセットされ、再始動が完了した場合は、０にリセットされる。
４０５：エンジン再始動中フラグを示しており、エンジン再始動中は、１にセットされ、再始動が完了した場合は、０にリセットされる。

４０６：ソレノイド３２への通電状態を示しており、ソレノイド３２への通電をオンとすることにより発生した電磁吸引力によりプランジャ３３を軸方向に移動させ、これによりレバー３９を介してピニオンギア３４を軸方向に移動させることにより、ピニオンギア３４とリングギア４２を噛合させることができる。
４０７：ピニオンギア位置検出信号を示しており、ピニオンギア３４とリングギア４２の噛合が開始されてから完全に噛合するまでのピニオンギア位置を表している。

４０８：ピニオンギア噛合中フラグを示しており、ピニオンギア３４とリングギア４２の噛合が開始されたタイミング、すなわちソレノイド３２への通電がオンされ、ピニオンギア３４が軸方向に移動を開始したタイミングで、１にセットされ、ピニオンギア位置検出手段６により軸方向に移動するピニオンギア３４の軸方向位置を検出し、ピニオンギア３４とリングギア４２が完全に噛合したことを検出したタイミングで、０にリセットされる。

続いて、この図７のタイムチャートに基づいて、本実施の形態１によるエンジン自動停止再始動装置の動作を説明する。車両走行中にエンジン自動停止条件が成立した時刻ｔ１において、エンジン自動停止中フラグ４０４が１にセットされる。そして、エンジン再始動条件（例えば、ドライバがブレーキペダルから足を離す等）が成立した時刻ｔ２においては、スタータモータ３１が回転を開始すると同時に所定の複数気筒に燃料噴射が再開され、エンジン再始動中フラグ４０５が１にセットされる。

時刻ｔ２以降では、爆発行程中のクランク角Ｂ０５℃Ａ毎に燃料噴射が実施され、圧縮行程中のクランク角Ｂ０５℃Ａ毎で点火が再開される。

次に、エンジン回転数Ｎｒとピニオンギア回転数Ｎｓｔとの回転数差が噛合可能な所定回転数差Ｎｄｉｆｆより小さくなる時刻ｔ３では、ソレノイド３２への通電が開始され、ピニオンギア３４が軸方向への移動を開始され、ピニオンギア３４とリングギア４２の噛合が開始され、ピニオンギア位置検出信号４０７がピニオンギア位置に応じて変化を開始する。そして、このタイミングと同時に（すなわち、時刻ｔ３において）、ピニオンギア噛合中フラグ４０８が１にセットされる。

時刻ｔ４では、時刻ｔ３から軸方向への移動を継続していたピニオンギア３４の軸方向右側端面がストッパ４０に当接して停止し、ピニオンギア位置検出信号４０７がピニオンギア３４とリングギア４２とが完全に噛合されたと判定される検出値となり、エンジン回転数Ｎｒとスタータ回転数が同期し、ピニオンギア３４とリングギア４２とが完全に噛合されたと判定される。そして、このタイミングと同時に（すなわち、時刻ｔ４において）、ピニオンギア噛合中フラグ４０８が０にリセットされる。

時刻ｔ３から時刻ｔ４では、ピニオンギア噛合中フラグ４０８が１となっており、ピニオンギア３４とリングギア４２は、噛合中であると判定されるため、点火が禁止される（図７中に、点火禁止領域と記載）。

ここで、本来は、図７中のＡのタイミングでの点火により、時刻ｔ２の燃料噴射（＃１（ＩＮＪ））でエンジンに吸入された燃料が燃焼し、初爆が発生する結果、エンジン回転数Ｎｒが上昇するはずである。しかしながら、実際には、Ａのタイミングでの点火は禁止されるため、時刻ｔ３から時刻ｔ４の期間では点火による燃焼でエンジン回転数４０３（実線）が上昇することはない。そして時刻ｔ４〜時刻ｔ５では、再び、圧縮行程中のクランク角Ｂ０５℃Ａ毎で点火が再開される。

時刻ｔ５では、エンジン回転数Ｎｒが所定値（５００ｒｐｍ）より高くなり、エンジンが自立的に回転を維持できると判定される。このため、ピニオンギア３４とリングギア４２の噛合を解除するべく、コントローラ２０は、ソレノイド３２への通電を停止し、エンジン自動停止中フラグ４０４とエンジン再始動中フラグ４０５を０にリセットする。

このように、ピニオンギア３４とリングギア４２が噛合中である場合には、点火が禁止される。このため、ピニオンギア３４とリングギア４２の噛合中において、再始動時に噴射した燃料が点火により燃焼することにより、ピニオンギア３４の回転数が上昇（エンジン回転数上昇）し、ピニオンギア回転数とリングギア回転数の回転数偏差が噛合可能な回転数偏差にまで低減しない結果、ピニオンギア３４とリングギア４２がうまく噛合できずにお互いに干渉することにより発生する騒音（ギアなめ音）を抑制し、静粛性を向上することができる。

また、これによりピニオンギア３４とリングギア４２をスムーズに噛合させることができるので、ギアの磨耗を抑制することができ、スタータの長寿命化を実現することができる。

以上のように、実施の形態１によれば、ピニオンギア位置検出手段による、ピニオンギアの軸方向位置の検出結果に基づいて、ピニオンギアがリングギアに完全に噛み合ったか否かを判定している。そして、ソレノイドへの通電をＯＮしたタイミングからピニオンギアとリングギアが完全に噛合したことを判定するまでの期間は、点火を禁止することができる。

これにより、ピニオンギアとリングギアがうまく噛み合うことができずにお互いに干渉することにより発生する騒音（ギアなめ音）を抑制し、静粛性を向上させることができる。さらに、ピニオンギアとリングギアをスムーズに噛合させることができるので、ギアの磨耗を抑制することができ、スタータの長寿命化を実現することができる。

実施の形態２．
先の実施の形態１では、ピニオンギア位置検出手段６による、ピニオンギア３４の軸方向位置の検出結果に基づいて、ピニオンギア３４がリングギア４２に完全に噛み合ったか否かを判定する場合について説明した。これに対して、本実施の形態２では、バッテリ電圧センサ４によるバッテリ電圧検出結果に基づいて、ピニオンギア３４がリングギア４２に完全に噛み合ったか否かを判定する場合について説明する。

なお、エンジン始動装置の概略構成を示すブロック図に関しては、先の実施の形態１における図１と同一であるため、説明を省略する。また、スタータ３０の構成に関しては、ピニオンギア位置検出手段６と磁性体４１を具備していないこと以外は、先の実施の形態１における図２と同一であるため、説明を省略する。

図８は、本発明の実施の形態２によるエンジン自動停止再始動装置１００におけるエンジンＥＣＵ１０の概略構成を示すブロック図である。この図８におけるエンジンＥＣＵ１０は、エンジン自動停止判定手段１０１、エンジン再始動判定手段１０２、ピニオンギア噛合完了判定手段１０３、エンジン回転数演算手段１０４、燃料噴射制御手段１０５、および点火制御手段１０６を備えて構成されている。

ここで、先の実施の形態１における図３で示したエンジンＥＣＵ１０と比較すると、本実施の形態２における図８で示したエンジンＥＣＵ１０は、ピニオンギア噛合完了判定手段１０３の具体的な判定処理のみが異なる。そこで、この異なる部分であるピニオンギア噛合完了判定手段１０３について、以下に説明する。

本実施の形態２におけるピニオンギア噛合完了判定手段１０３は、バッテリ電圧センサ４からのバッテリ電圧信号に基づいて算出した、後述するソレノイド通電時間カウンタの値がゼロとなったタイミングで、ピニオンギア３４がリングギア４２に完全に噛み合ったことを判定している。

次に、本実施の形態２のエンジン自動停止再始動装置の一連動作について、フローチャートを用いて説明する。なお、本実施の形態２によるエンジン自動停止再始動装置における燃料カット制御ルーチンに関しては、先の実施の形態１と同一であるため説明を省略し、先の実施の形態１とは異なるエンジン再始動制御ルーチンに関してのみ、以下に説明する。

図９は、本発明の実施の形態２によるエンジン自動停止再始動装置におけるエンジン再始動制御ルーチンの流れを示すフローチャートである。まず、ステップＳ３０１において、燃料噴射制御手段１０５は、燃料噴射を実施する。次に、ステップＳ３０２において、コントローラ２０は、スタータモータ３１への通電によりピニオンギア３４の回転を開始する。次に、ステップＳ３０３において、コントローラ２０は、後述するソレノイド通電カウンタが０であるか否かを判定する。

このステップＳ３０３において、コントローラ２０は、ソレノイド通電カウンタが０である場合には、リングギア４２とピニオンギア３４が完全に噛合していると判定し、ステップＳ３０４へ進み、点火制御手段１０６は、点火を実施する。一方、ステップＳ３０３において、コントローラ２０は、ソレノイド通電カウンタが０よりも大きい場合には、リングギア４２とピニオンギア３４が完全には噛合していないと判定し、ステップＳ３０５へ進み、点火制御手段１０６は、点火を禁止する。

ここで燃料噴射と点火についての動作は、先の実施の形態１における図６と同一なので、説明を省略する。

先のステップＳ３０４またはステップＳ３０５に続き、ステップＳ３０６において、コントローラ２０は、エンジン回転数Ｎｒとピニオンギア回転数Ｎｓｔとの回転数差と、噛合可能な所定回転数差Ｎｄｉｆｆ（例えば、１００ｒｐｍ）とを比較する。そして、エンジン回転数Ｎｒとピニオンギア回転数Ｎｓｔとの回転数差が噛合可能な所定回転数差Ｎｄｉｆｆより小さければ、コントローラ２０は、ピニオンギア３４とリングギア４２の噛合が可能であると判定し、ステップＳ３０７へと進む。

一方、エンジン回転数Ｎｒとピニオンギア回転数Ｎｓｔとの回転数差が噛合可能な所定回転数差Ｎｄｉｆｆ以上であれば、コントローラ２０は、ピニオンギア３４とリングギア４２の噛合は不可能であると判定し、図４に示す燃料カット制御ルーチンへと戻る。

次に、ステップＳ３０７において、コントローラ２０は、ソレノイド３２への通電をＯＮする。この場合、ソレノイド３２とプランジャ３３との間には吸引力が発生するので、プランジャ３３が軸方向に移動する。これにより、レバー３９を介してピニオンギア３４が軸方向に移動し、ピニオンギア３４とリングギア４２が噛合を開始する。

次に、ステップＳ３０８において、コントローラ２０は、エンジンが再始動未完了か否かを判定する。ここで、エンジンの再始動が完了したか未完了かについて、コントローラ２０は、エンジン回転数Ｎｒが所定値（例えば、５００ｒｐｍ）よりも大きい場合にはエンジンの再始動が完了したと判定し、それよりも小さい場合にはエンジンの再始動が未完了であると判定する。

このステップＳ３０８において、エンジンが再始動未完了と判断された場合には、ステップＳ３０９へ進む。一方、エンジンが再始動を完了したと判定された場合には、ステップＳ３１２へ進む。そして、ステップＳ３１３において、コントローラ２０は、ソレノイド３２への通電をＯＦＦにする。次に、ステップＳ３１３へ進み、コントローラ２０は、スタータモータ３１の回転を中止する。

次に、ステップＳ３１４において、エンジン自動停止からのエンジン再始動が完了している状態となるので、コントローラ２０は、エンジン自動停止中フラグを０にリセットする。さらに、ステップＳ３１５において、コントローラ２０は、エンジン再始動中フラグを０にリセットし、先の実施の形態１で示した図４の燃料カット制御ルーチンへと戻る。

一方、先のステップＳ３０８からステップＳ３０９に進んだ場合には、コントローラ２０は、ソレノイド３２への通電がＯＦＦ状態からＯＮ状態に変化したことを検出したか否か、すなわちピニオンギア３４とリングギア４２が噛合を開始したか否かを判定する。そして、コントローラ２０は、ソレノイド３２への通電がＯＦＦ状態からＯＮ状態に変化したことを検出した場合には、ステップＳ３１０へ進み、ソレノイド通電時間カウンタを予め設定されたピニオンギア噛合完了判定時間：Ｔｐｅｇｃｏｍｐ（例えば、５０ｍｓ）にセットし、先の実施の形態１で示した図４の燃料カット制御ルーチンへと戻る。

なお、このピニオンギア噛合完了判定時間：Ｔｐｅｇｃｏｍｐは、ソレノイド３２へ通電が開始されてからピニオンギア３４とリングギア４２が完全に噛合するまでの時間を計測するなどして実験的に求めることができる。

また、このピニオンギア噛合完了判定時間：Ｔｐｅｇｃｏｍｐは、バッテリ電圧信号をパラメータとした制御マップから設定してもよい。図１０は、本発明の実施の形態２におけるエンジン自動停止再始動装置で、ピニオンギア噛合完了判定時間を設定する制御マップを示した図である。

図１０に示す制御マップは、Ｘ軸にバッテリ電圧信号をとり、Ｙ軸にピニオンギア噛合完了判定時間：Ｔｐｅｇｃｏｍｐをとっている。そして、バッテリ電圧が低くなる（ソレノイド３２とプランジャ３３との間に発生する吸引力が低下する）につれて、ピニオンギア噛合完了判定時間：Ｔｐｅｇｃｏｍｐが大きくなるような特性として設定されている。

図１０において、ピニオンギア噛合完了判定時間は、一例として、バッテリ電圧信号が１４.５Ｖの場合には５０ｍｓ、バッテリ電圧信号が１２.８Ｖの場合には７０ｍｓに設定されている。そして、これらの設定値は、バッテリ電圧を変化させた場合におけるソレノイド３２へ通電が開始されてからピニオンギア３４とリングギア４２が完全に噛合するまでの時間を計測するなどして、実験的に求めることができる。

一方、ステップＳ３０９において、コントローラ２０は、ソレノイド３２への通電がＯＦＦ状態からＯＮ状態に変化したことを検出しなかった場合には、ステップＳ３１１へ進み、ソレノイド通電時間カウンタをダウンカウントし、先の実施の形態１で示した図４の燃料カット制御ルーチンへと戻る。

図１１は、本発明の実施の形態２によるエンジン自動停止再始動装置における動作の一例を示すタイミングチャートである。図１１において、符号５０１〜５０６は、先の実施の形態１の図７における符号４０１〜４０６と同一の内容を示している。また、符号５０７は、以下の内容を示している。
５０７：ソレノイド通電カウンタの変化の様子を示している。

先の実施の形態１における図７のタイミングチャートにおいては、ピニオンギア３４とリングギア４２が完全に噛合したと判定される時刻ｔ４は、ピニオンギア位置検出信号４０７が、ピニオンギアとリングギアが完全に噛合したことを判定する検出値となったタイミングとなっている。

これに対して、本実施の形態２における図１１のタイミングチャートにおいては、時刻ｔ３でピニオンギア噛合完了判定時間に設定されたソレノイド通電時間カウンタが０になったタイミングとなっている。これ以外は、先の実施の形態１と本実施の形態２におけるエンジン自動停止再始動装置の動作を説明するタイミングチャートは同一の動作を説明するものとなるので、説明を省略する。

以上のように、実施の形態２によれば、ピニオンギア位置検出手段により実際のピニオンギア位置を検出することなく、ソレノイドへの通電をＯＮしたタイミングからの時間経過を計測し、これがピニオンギア噛合完了判定時間：Ｔｐｅｇｃｏｍｐとなったタイミングでピニオンギアとリングギアが完全に噛合したことを判定している。そして、ソレノイドへの通電をＯＮしたタイミングからピニオンギアとリングギアが完全に噛合したことを判定するまでの期間は、点火を禁止することができる。

これにより、先の実施の形態１のように、ピニオンギア位置検出手段を設ける必要がないため、システムコストの上昇を抑制しながら、先の実施の形態１と同様に、ピニオンギアとリングギアがうまく噛み合うことができずにお互いに干渉することにより発生する騒音（ギアなめ音）を抑制し、静粛性を向上することができる。さらに、ピニオンギアとリングギアをスムーズに噛合させることができるので、ギアの磨耗を抑制することができ、スタータの長寿命化を実現することができる。

また、ピニオンギア噛合完了判定時間：Ｔｐｅｇｃｏｍｐは、バッテリ電圧が低くなるにつれて、すなわちソレノイド３２とプランジャ３３との間に発生する吸引力が低下するにつれて、大きな値を設定するようにしている。従って、バッテリ劣化や高頻度にエンジン再始動を実施したことなどに起因するバッテリ電圧の低下が発生した場合でも、ピニオンギアとリングギアが完全に噛合したタイミングを正確に判定することができる。この結果、ピニオンギアとリングギアがうまく噛み合うことができずにお互いに干渉することにより発生する騒音（ギアなめ音）とギアの磨耗を確実に抑制することができる。

１ 車速センサ、２ アクセル開度センサ、３ ブレーキセンサ、４ バッテリ電圧センサ、５ クランク角センサ、６ ピニオンギア位置検出手段、１０ エンジンＥＣＵ、２０ コントローラ、３０ スタータ、３１ スタータモータ、３２ ソレノイド、３３ プランジャ、３４ ピニオンギア、３５ ピニオンギア回転数センサ（ピニオンギア回転数検出手段）、３６ スイッチ部、３７ プランジャフック、３８ 筺体、３９ レバー、４０ ストッパ、４１ 磁性体、４２ リングギア、１００ エンジン自動停止再始動装置、１０１ エンジン自動停止判定手段、１０２ エンジン再始動判定手段、１０３ ピニオンギア噛合完了判定手段、１０４ エンジン回転数演算手段、１０５ 燃料噴射制御手段、１０６ 点火制御手段。

Claims (4)

1. 運転状態信号に応じてエンジン自動停止条件が成立したか否かを判定するエンジン自動停止判定手段と、
   運転状態信号に応じてエンジン再始動条件が成立したか否かを判定するエンジン再始動判定手段と、
   クランク角信号に応じてエンジン回転数を演算するエンジン回転数演算手段と、
   前記エンジン自動停止条件が成立した場合には燃料供給を停止し、前記エンジン再始動条件が成立した場合には前記燃料供給を再開する燃料噴射制御手段と、
   前記エンジン自動停止条件が成立した場合には点火を停止し、前記エンジン再始動条件が成立した場合には前記点火を再開する点火制御手段と
   を有するエンジンＥＣＵと、
   前記エンジンＥＣＵによる判定結果、演算結果および制御結果に基づいて前記エンジンを始動するためのスタータモータを制御するコントローラと
   を備えたエンジン自動停止再始動装置であって、
   前記エンジンＥＣＵは、前記エンジンに連結されているリングギアに対して、前記スタータモータのトルクを前記リングギアに伝達するためのピニオンギアが噛合完了したか否かを判定する噛合完了判定手段をさらに有し、
   前記コントローラは、前記エンジン自動停止判定手段により前記エンジン再始動条件が成立したと判定され、前記燃料噴射制御手段による前記エンジンへの燃料供給を停止し、前記点火制御手段による前記エンジンへの点火を停止した後であり、かつ、前記エンジンが停止する前に、前記エンジン再始動判定手段により前記エンジン再始動条件が成立したと判定された場合には、前記ピニオンギアを回転駆動させ、前記エンジン回転数演算手段により検出されたエンジン回転数と、ピニオンギア回転数との偏差が所定閾値未満となることで、前記リングギアと前記ピニオンギアの噛合を開始させるとともに、噛合を開始してから前記噛合完了判定手段により前記噛合完了と判定されるまでの期間は、前記点火制御手段による点火を禁止させる
   ことを特徴とするエンジン自動停止再始動装置。
2. 請求項１に記載のエンジン自動停止再始動装置において、
   前記リングギアに対して前記ピニオンギアが噛合完了した位置を検出するピニオンギア位置検出手段をさらに備え、
   前記噛合完了判定手段は、前記ピニオンギア位置検出手段による検出結果に基づいて前記噛合完了したか否かを判定する
   ことを特徴とするエンジン自動停止再始動装置。
3. 請求項１に記載のエンジン自動停止再始動装置において、
   前記噛合完了判定手段は、前記コントローラにより前記リングギアと前記ピニオンギアの噛合が開始されてから所定期間経過することで前記噛合完了したと判定する
   ことを特徴とするエンジン自動停止再始動装置。
4. 請求項３に記載のエンジン自動停止再始動装置において、
   前記噛合完了判定手段は、前記ピニオンギアを前記リングギアに噛み合わせるピニオンギア駆動手段に含まれるソレノイドとプランジャとの間に発生する吸引力に相当するバッテリ電圧をモニタし、前記バッテリ電圧の大きさに応じて前記所定期間の設定値を変更する
   ことを特徴とするエンジン自動停止再始動装置。

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