JP5214004B2 - エンジン自動停止再始動装置およびエンジン自動停止再始動方法 - Google Patents

Description

本発明は、自動停止条件が成立するとエンジンを自動停止させ、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およびエンジン自動停止再始動方法に関するものである。

昨今、自動車等の車両の燃費の改善や環境負荷の低減等を目的として、運転者の操作によりエンジンを停止するための所定の条件（例えば、車両が所定車速以下で、ブレーキペダルの踏み込み操作が行なわれること）が満たされると、自動で燃料をカットしてエンジンを自動的に停止させ、その後、運転者の操作によりエンジンを再始動するための所定の条件（例えば、ブレーキペダルの解除操作、およびアクセルペダルの踏み込み操作等）が満たされると、燃料噴射を再開してエンジンを自動的に再始動させるようにした、エンジン自動停止再始動装置が開発されている。

従来、このようなエンジン自動停止再始動装置として、エンジン自動停止後のエンジン惰性回転中に所定回転数以下となると、エンジン回転数が減少傾向にある区間でエンジン回転数を予測計算し、ピニオンギアの噛み合わせ動作に要する噛み合わせ動作時間に基づいてエンジン回転数が速度ゼロ、またはその直前でピニオンギアがリングギアに噛み合うように、ピニオンの駆動タイミングを制御する装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１に開示された従来装置では、エンジン回転数が速度ゼロ、またはその直前で、ピニオンギアとリングギアとの噛み合い状態が実現されるので、噛み合い音の抑制が可能となる。

特開２０１０−２７６０３５号公報

しかしながら、従来装置には、以下のような課題がある。
上述したように、特許文献１に開示された従来装置においては、エンジン自動停止後、エンジンが最終の上死点と判断され、エンジン回転数が減少傾向にある区間でエンジン回転数を予測し、ピニオンの噛み合わせ動作に要する噛み合わせ動作時間に基づいてピニオンギアとリングギアが当接する際のエンジン回転数が速度ゼロ、またはその直前となるように制御している。

ここで、エンジン回転数が減少傾向にある区間を判断するためには、エンジンが最終の上死点であるか否かを判断している。しかしながら、最終の上死点を正確に判断するためには、エンジンを制御するエンジン制御装置により、エンジンの負荷状態や経年変化などを加味して判断する必要がある。

たとえば、最終の上死点判定後にエンジンの負荷が変動し、エンジン回転数低下度合いが小さくり、停止直前に上死点を通過すると、エンジン回転数が増加する。その結果、ピニオンギアがリングギアに噛み合うタイミングでは、エンジン回転数が速度ゼロ、またはその付近となっておらず、再びエンジン回転数が低下傾向になるまでピニオンギアとリングギアの噛み合いが完了せず、騒音が発生するという課題があった。

本発明は、前記のような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が噛み合う際の騒音を抑制し、ピニオンギアとリングギアの磨耗を防止することのできるエンジン自動停止再始動装置およびエンジン自動停止再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自動停止再始動装置は、車両走行中に自動停止条件が成立するとエンジンの自動停止制御を行い、その後、再始動条件が成立するとエンジンの再始動制御を行うエンジン自動停止再始動装置であって、エンジンのクランク軸に設けられたリングギアと、エンジンを始動させるスタータモータの回転をリングギアに伝達するピニオンギアと、通電によりピニオンギアを移動させて、リングギアとの噛み合わせを行わせるピニオンギア移動手段と、エンジンの回転数に基づいて自動停止制御および再始動制御を行うエンジン制御部とを備え、エンジン制御部は、自動停止条件の成立によるエンジンの惰性回転中に、エンジンの回転数が、ピニオンギアとリングギアとが噛み合い可能な回転数より小さくなることでピニオンギア移動手段への通電を開始し、ピニオンギア移動手段への通電を開始後、ピニオンギアがリングギアに当接するのに要する所要時間が経過する前に、エンジンの回転数の変化量が所定の上昇検出閾値を越えたことによりエンジンの回転数が上昇したことを検出した場合には、ピニオンギア移動手段への通電を一旦停止し、ピニオンギア移動手段への通電を一旦停止後、エンジンの回転数の変化量が所定の下降検出閾値を越えたことによりエンジンの回転数が下降に転じたことを検出した場合には、ピニオンギア移動手段への通電を再開するものである。

また、本発明に係るエンジン自動停止再始動方法は、エンジンのクランク軸に設けられたリングギアと、エンジンを始動させるスタータモータの回転をリングギアに伝達するピニオンギアと、通電によりピニオンギアを移動させて、リングギアとの噛み合わせを行わせるピニオンギア移動手段と、エンジンの回転数に基づいて自動停止制御および再始動制御を行うエンジン制御部とを備え、車両走行中に自動停止条件が成立するとエンジンの自動停止制御を行い、その後、再始動条件が成立するとエンジンの再始動制御を行うエンジン自動停止再始動装置に適用されるエンジン自動停止再始動方法であって、エンジン制御部において、自動停止条件の成立によるエンジンの惰性回転中に、エンジンの回転数が、ピニオンギアとリングギアとが噛み合い可能な回転数より小さくなることでピニオンギア移動手段への通電を開始する第１ステップと、第１ステップによりピニオンギア移動手段への通電を開始後、ピニオンギアがリングギアに当接するのに要する所要時間が経過する前に、エンジンの回転数の変化量が所定の上昇検出閾値を越えたことによりエンジンの回転数が上昇したことを検出した場合には、ピニオンギア移動手段への通電を一旦停止する第２ステップと、第２ステップによりピニオンギア移動手段への通電を一旦停止後、エンジンの回転数の変化量が所定の下降検出閾値を越えたことによりエンジンの回転数が下降に転じたことを検出した場合には、ピニオンギア移動手段への通電を再開する第３ステップとを有するものである。

本発明に係るエンジン自動停止再始動装置およびエンジン自動停止再始動方法によれば、エンジン自動停止後のエンジン惰性回転中にピニオンギアをリングギアへ噛み合わせる動作の開始後に、エンジン回転数が減少傾向から増加傾向に変化した場合には、ピニオンギアを噛み合わせる動作を停止させることで、ピニオンギアとリングギアが噛み合う際の騒音を抑制し、ピニオンギアとリングギアの磨耗を防止することのできるエンジン自動停止再始動装置およびエンジン自動停止再始動方法を得ることができる。

本発明の実施の形態１に係るエンジン自動停止再始動装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態１に係るエンジン自動停止再始動装置の制御ブロック図である。 本発明の実施の形態１に係るエンジン自動停止再始動装置におけるエンジン自動停止ルーチンを示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１に係るエンジン自動停止再始動装置における事前噛み合い制御ルーチンを示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１に係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を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１に係るエンジン自動停止再始動装置におけるソレノイド通電停止制御ルーチンを示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１に係るエンジン自動停止再始動装置における、ソレノイド通電停止制御ルーチンのエンジン回転数の上昇を検出する閾値を決定するために用いられる３種のマップを示した図である。 本発明の実施の形態１に係るエンジン自動停止再始動装置における、再始動後のエンジンの動作を示すタイミングチャートである。 従来のエンジン自動停止再始動装置の動作を示すタイミングチャートである。

以下、本発明のエンジン自動停止再始動装置およびエンジン自動停止再始動方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図中において、同一符号は同一または相当部分を示す。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るエンジン自動停止再始動装置の構成を示すブロック図である。図１における本実施の形態１に係るエンジン自動停止再始動装置は、エンジン１０、始動装置２０、およびエンジン制御装置５０（エンジン制御部に相当）を備えている。

エンジン１０には、燃料噴射装置１１が備えられ、エンジン１０へ燃料を供給する。また、エンジン１０のクランク軸には、リングギア１２が設けられている。

始動装置２０は、ソレノイド２１、プランジャ２２、スタータモータ２３、およびピニオンギア２４を備えている。ここで、ソレノイド２１およびプランジャ２２は、ピニオンギア移動手段に相当する。通電されることにより回転するスタータモータ２３の回転軸には、ピニオンギア２４が設けられている。また、プランジャ２２は、ソレノイド２１が通電されることにより、ピニオンギア２４を回転軸方向へ押し出すことで、エンジン１０のクランク軸に設けられたリングギア１２との噛み合わせを行う。

エンジン制御装置（ＥＣＵ：Electric Control Unit）５０は、燃料噴射装置１１を制御するとともに、自動停止条件あるいは再始動条件を判定する。そして、エンジン制御装置５０は、必要に応じて、電源とスタータモータ２３を接続することで、スタータモータ２３へ通電し、また、電源とソレノイド２１を接続することで、ソレノイド２１へ通電する。

エンジン制御装置５０には、各種のセンサとして、クランク角度センサ１、車速センサ２、アクセル開度センサ３、ブレーキペダル４、およびバッテリ電圧センサ５が接続されている。ここで、クランク角度センサ１は、エンジンのクランク角度を検出する。車速センサ２は、車両の速度を検出して車速信号を出力する。アクセル開度センサ３は、アクセル開度を検出してアクセル開度信号を出力する。ブレーキペダル４は、ペダルの動作状態を示すブレーキ信号を出力する。さらに、バッテリ電圧センサ５は、バッテリの電圧を検出する。

なお、エンジン制御装置５０は、図示していないが、各種のＩ／Ｆ回路と、マイクロコンピュータとから構成されている。また、マイクロコンピュータは、前述の各種のセンサの検出信号などのアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、エンジン自動停止再始動制御プログラムなどの各種の制御プログラムを実行するＣＰＵと、エンジン自動停止再始動制御プログラムと、各種の制御プログラムや制御定数と、各種のテーブル等を記憶するＲＯＭと、各種の制御プログラムを実行した際の変数等を記憶するＲＡＭ等から構成されている。

図２は、本発明の実施の形態１に係るエンジン自動停止再始動装置の制御ブロック図であり、各処理ルーチンの構成を表している。図２において、エンジン制御装置５０に設けられたエンジン自動停止ルーチン１０１は、まず、車速センサ２、アクセル開度センサ３、ブレーキペダル４等からの情報を用いて、エンジンの自動停止を判定し、燃料噴射装置１１を停止する。ここで、エンジン自動停止ルーチン１０１は、エンジンの自動停止の判定に基づく自動停止要求の有無を、自動停止要求フラグＦ１として管理する。

次に、エンジン自動停止ルーチン１０１は、アクセル開度センサ３、ブレーキペダル４等からの情報を用いて、エンジンの再始動条件が成立したことを判定する。そして、エンジン自動停止ルーチン１０１は、エンジンの再始動条件が成立したことを判定すると、エンジン再始動制御ルーチン１０３により、始動装置２０のソレノイド２１とスタータモータ２３への通電および制御を行わせ、エンジンを再始動させる。

また、事前噛み合い制御ルーチン１０２は、クランク角度センサ１の検出周期に基づいて演算されたエンジン回転数から、ドライバ操作に基づく再始動要求に備え、ピニオンギア２４をリングギア１２にあらかじめ噛み合わせておく制御を行う。

また、ソレノイド通電停止制御ルーチン１０４は、事前噛み合い制御ルーチン１０２およびエンジン再始動制御ルーチン１０３において、ソレノイド２１への通電が開始された情報と、ソレノイド２１への通電時間と、エンジン回転数、エンジンのクランク角度センサ１、バッテリ電圧センサ５からの情報等を用いて、ピニオンギア２４をリングギア１２へ噛み合わせるためのソレノイド２１への通電を一度停止するように制御する。

次に、本発明の実施の形態１に係るエンジン自動停止再始動装置の動作について、図３〜図６を参照しながら説明する。なお、これらの図に示す処理は、例えば、５［ｍｓｅｃ］の一定周期で実行される。また、図３〜図６において、ステップＳ１０１〜Ｓ１０８、ステップＳ２０１〜Ｓ２０３、ステップＳ３０１〜Ｓ３０９、およびステップＳ４０１〜Ｓ４０９の処理は、エンジン制御装置５０のＲＯＭ内に格納されているエンジン自動停止再始動制御プログラムによって実行される。

エンジン制御装置５０は、車両のイグニッションスイッチがオンされると、車載バッテリから電源が供給されて動作を開始する。そして、エンジン制御装置５０内に設けられたマイクロコンピュータにより構成されたＣＰＵが、ＲＯＭ内に格納されているエンジン自動停止再始動制御プログラムを、以下の通り実行する。

まず、先の図２に示したエンジン自動停止ルーチン１０１の詳細について、図３を用いて説明する。図３は、本発明の実施の形態１に係るエンジン自動停止再始動装置におけるエンジン自動停止ルーチン１０１を示すフローチャートである。まず始めに、ステップＳ１０１において、エンジン制御装置５０のマイクロコンピュータ（以下、単に、エンジン制御装置５０と称する）は、自動停止条件が成立しているか否かを判定する。

この自動停止条件は、例えば、車速が１０［ｋｍ／ｈ］以下で、かつ、運転者がブレーキペダル４を踏んでいる動作状態等に相当する。ここで、この車速は、車速センサ２から出力された車速信号に基づくものである。また、ブレーキペダル４が踏まれている動作状態は、ブレーキペダル４から出力されたブレーキ信号のＯＮ状態に基づくものである。

エンジン制御装置５０は、自動停止条件が成立（エンジン自動停止要求フラグＦ１を「１」にセット）していると判定した場合（ＹＥＳ）には、次のステップＳ１０２へ進み、自動停止条件が成立していないと判定した場合（ＮＯ）には、ステップＳ１０８へ進む。

ステップＳ１０２に進んだ場合には、エンジン制御装置５０は、燃料噴射装置１１を制御して、エンジン１０への燃料噴射を停止する。次に、ステップＳ１０３において、エンジン制御装置５０は、自動停止中フラグＦ２を「１」にセットする。

次に、ステップＳ１０４において、エンジン制御装置５０は、再始動条件が成立しているか否かを判定する。この再始動条件は、例えば、運転者がブレーキペダルを解放している動作状態で、かつ、運転者がアクセルペダルを踏んでいる動作状態等に相当する。ここで、このブレーキペダル４が解放されている動作状態は、ブレーキペダル４から出力されたブレーキ信号のＯＦＦ状態に基づくものである。また、アクセルペダルが踏まれている動作状態は、アクセル開度センサ３から出力されたアクセル開度信号に基づくものである。

そして、エンジン制御装置５０は、ステップＳ１０４において再始動条件が成立（エンジン自動停止要求フラグＦ１を「０」にクリア）していると判定した場合（ＹＥＳ）には、次のステップＳ１０５へ進み、再始動条件が成立していないと判定した場合（ＮＯ）には、ステップＳ１０７へ進む。

次に、ステップＳ１０５において、エンジン制御装置５０は、エンジン１０が回転中か否かを判定する。そして、エンジン制御装置５０は、エンジン１０が回転中と判定した場合（ＹＥＳ）には、次のステップＳ１０６へ進み、エンジン１０が回転していない、つまり完全に停止していると判定した場合（ＮＯ）には、本処理を終了する。

次に、ステップＳ１０６において、エンジン制御装置５０は、後述する図５に示す再始動制御ルーチンを実行する。

また、先のステップＳ１０４において再始動条件が不成立、つまり、エンジン自動停止中と判断したときは、ステップＳ１０７において、エンジン制御装置５０は、ドライバ操作に基づく再始動に備えて、ピニオンギア２４を事前に噛み合わせるために、後述する図４に示す事前噛み合い制御ルーチンを実行し、本処理を終了する。

また、ステップＳ１０８において、エンジン制御装置５０は、自動停止中フラグＦ２が「１」であるか否かを判定する。そして、エンジン制御装置５０は、自動停止中フラグＦ２が「１」であると判定した場合（ＹＥＳ）には、エンジン１０が自動停止中であると判断し、再始動条件の成立を判定すべく、ステップＳ１０４へ進む。一方、エンジン制御装置５０は、自動停止中フラグＦ２が「０」であると判定した場合（ＮＯ）には、エンジン１０が自動停止中ではないと判断し、本処理を終了する。

次に、先の図２に示した事前噛み合い制御ルーチン１０２の詳細について、図４を用いて説明する。図４は、本発明の実施の形態１に係るエンジン自動停止再始動装置における事前噛み合い制御ルーチンを示すフローチャートである。まず始めに、ステップＳ２０１において、エンジン制御装置５０は、後述するソレノイド通電停止制御フラグＦ３が「０」、かつ、エンジン回転数Ｎｅが回転数閾値Ｎｔｈ未満か否かを判定する。

そして、エンジン制御装置５０は、ソレノイド通電停止制御フラグＦ３が「０」、かつ、エンジン回転数Ｎｅが回転数閾値Ｎｔｈ未満と判定した場合（ＹＥＳ）には、次のステップＳ２０２へ進み、ソレノイド通電停止制御フラグＦ３が「１」、または、エンジン回転数Ｎｅが回転数閾値Ｎｔｈ以上と判定した場合（ＮＯ）には、ステップＳ２０３へ進む。

ここで、回転数閾値Ｎｔｈは、ピニオンギア２４とリングギア１２がソレノイド２１に通電開始後、噛み合うまでに要する時間を考慮し、エンジン回転数０［ｒｐｍ］または０［ｒｐｍ］付近で噛み合うための値であり、例えば、２００［ｒｐｍ］である。

ステップＳ２０２に進んだ場合には、エンジン制御装置５０は、ソレノイド２１の通電をＯＮする。さらに、エンジン制御装置５０は、ソレノイド２１の通電時間Ｔ１の計測を開始し、本制御を終了する。

一方、ステップＳ２０３に進んだ場合には、エンジン制御装置５０は、始動装置２０のソレノイド２１の通電をＯＦＦする。さらに、エンジン制御装置５０は、ソレノイド２１の通電時間Ｔ１の計測を終了し、リセット後、本制御を終了する。この場合、ソレノイド２１とプランジャ２２との間には吸引力が発生しないので、プランジャ２２は、スタータモータ２３の回転軸の軸方向に移動しない。この結果、ピニオンギア２４をその軸方向へ押し出すことは行われずに、ピニオンギア２４とリングギア１２が噛み合わない状態となる。

次に、先の図２に示したエンジン再始動制御ルーチン１０３の詳細について、図５を用いて説明する。図５は、本発明の実施の形態１に係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を示すフローチャートである。まず始めに、ステップＳ３０１において、エンジン制御装置５０は、燃料噴射装置１１を制御して、エンジン１０へ始動用燃料を噴射する。

次に、ステップＳ３０２において、エンジン制御装置５０は、エンジン回転数により、エンジン１０が始動したか否かを判定する。そして、エンジン制御装置５０は、エンジン１０が始動していないと判定した場合、すなわち、エンジン回転数が所定値未満であると判定した場合（ＹＥＳ）には、次のステップＳ３０３へ進む。

一方、エンジン制御装置５０は、エンジン１０が始動したと判定した場合、すなわち、エンジン回転数が所定値以上であると判定した場合（ＮＯ）には、エンジン１０が燃焼により始動したと判断し、ステップＳ３０７へ進む。ここで、エンジンの始動を判定するために用いられるエンジン回転数の所定値は、例えば、６００[ｒｐｍ]である。

ステップＳ３０３に進んだ場合には、エンジン制御装置５０は、後述するソレノイド通電停止制御フラグＦ３が「０」、かつ、エンジン回転数Ｎｅが回転数閾値Ｎｔｈ未満か否かを判定する。そして、エンジン制御装置５０は、ソレノイド通電停止制御フラグＦ３が「０」、かつ、エンジン回転数Ｎｅが回転数閾値Ｎｔｈ未満であると判定した場合（ＹＥＳ）には、次のステップＳ３０４へ進み、ソレノイド通電停止制御フラグＦ３が「１」、または、エンジン回転数Ｎｅが回転数閾値Ｎｔｈ以上であると判定した場合（ＮＯ）には、ステップＳ３０９へ進む。

そして、ステップＳ３０４に進んだ場合には、エンジン制御装置５０は、ソレノイド２１の通電をＯＮする。さらに、エンジン制御装置５０は、ソレノイド２１の通電時間Ｔ１の計測を開始する。

次に、ステップＳ３０５において、エンジン制御装置５０は、ソレノイド２１の通電時間Ｔ１が所定時間Ｔｐｅを越えているか否かを判定する。そして、エンジン制御装置５０は、ソレノイド２１の通電時間Ｔ１が所定時間Ｔｐｅを越えていると判定した場合、すなわち、ピニオンギア２４がリングギア１２に押し付けられ、噛み合ったと判断される場合には、ステップＳ３０６へ進む。

一方、エンジン制御装置５０は、ソレノイド２１の通電時間Ｔ１が所定時間Ｔｐｅ以下と判定した場合、すなわち、ピニオンギア２４がリングギア１２にまだ噛み合っていないと判断される場合には、本制御を終了する。ここで、所定値Ｔｐｅとは、ソレノイド２１への通電を開始後、ピニオンギア２４がリングギア１２に当接するのに要する時間であり、例えば、５０［ｍ秒］である。

また、ステップＳ３０７に進んだ場合には、エンジン制御装置５０は、再始動が完了したため、自動停止中フラグＦ２を「０」にリセットする。次に、ステップＳ３０８において、エンジン制御装置５０は、始動装置２０のスタータモータ２３の通電をＯＦＦする。

次に、ステップＳ３０９において、エンジン制御装置５０は、始動装置２０のソレノイド２１の通電をＯＦＦする。さらに、エンジン制御装置５０は、ソレノイド２１の通電時間Ｔ１の計測を終了し、リセットする。この場合、ソレノイド２１とプランジャ２２との間には吸引力が発生しないので、プランジャ２２はスタータモータ２３の回転軸の軸方向に移動しない。この結果、ピニオンギア２４をその軸方向へ押し出すことは行われずに、ピニオンギア２４とリングギア１２が噛み合わない状態となる。

次に、先の図２に示したソレノイド通電停止制御ルーチン１０４の詳細について、図６を用いて説明する。図６は、本発明の実施の形態１に係るエンジン自動停止再始動装置におけるソレノイド通電停止制御ルーチンを示すフローチャートである。まず始めに、ステップＳ４０１において、エンジン制御装置５０は、クランク角度センサ１の検出周期に基づいて演算されたエンジン回転数Ｎｅ（ｔ）とその前回値Ｎｅ（ｔ−１）の偏差から、エンジン回転数変化量Ｄｎｅを求め、ステップＳ４０２へ進む。

次に、ステップＳ４０２において、エンジン制御装置５０は、スタータモータ２３への通電がＯＦＦか否か判定し、ＯＦＦと判定した場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ４０３へ進む。一方、エンジン制御装置５０は、スタータモータ２３への通電がＯＮと判定した場合（ＮＯ）には、ステップＳ４０９へ進む。

ステップＳ４０３に進んだ場合には、エンジン制御装置５０は、ソレノイド２１への通電がＯＮ、かつ、ソレノイド２１への通電時間Ｔ１があらかじめ設定した所定値Ｔｐｅ以下か否かを判定する。そして、エンジン制御装置５０は、ステップＳ４０３においてＹＥＳと判定したには、ステップＳ４０４へ進む。一方、エンジン制御装置５０は、ステップＳ４０３においてＮＯと判定したには、ステップＳ４０７へ進む。

ステップＳ４０４に進んだ場合には、エンジン制御装置５０は、ステップＳ４０１で求めたエンジン回転数変化量Ｄｎｅがあらかじめ設定された所定回転数Ｎｅ＿ｕｐより大きいか否かを判定する。

そして、エンジン制御装置５０は、エンジン回転数変化量Ｄｎｅがあらかじめ設定された所定回転数Ｎｅ＿ｕｐより大きいと判定した場合（ＹＥＳ）には、ソレノイド通電開始によりピニオンギア２４がリングギア１２に噛み合う前にエンジン回転数が上昇し、噛み合うことが困難な状態であると判断し、ステップＳ４０５へ進む。

一方、エンジン制御装置５０は、エンジン回転数変化量Ｄｎｅがあらかじめ設定された所定回転数Ｎｅ＿ｕｐ以下と判定した場合（ＮＯ）には、ピニオンギア２４がリングギア１２に噛み合い可能であると判断し、ステップＳ４０６へ進む。

ここで、ソレノイド通電を停止するための判断に用いる所定回転数Ｎｅ＿ｕｐは、ソレノイド２１への通電時間Ｔ１に基づくマップＭｔｈ＿ｂから求めた値Ｔｈ＿ｂと、バッテリ電圧センサ５によって計測されたバッテリ電圧に基づくマップＭｔｈ＿ｖｂから求めた値Ｔｈ＿ｖｂと、クランク角度センサ１によって検出されたエンジンのクランク角度に基づくマップＭｔｈ＿ａｇから求めた値Ｔｈ＿ａｇとから、下式（１）を用いて求めることができる。
Ｎｅ＿ｕｐ＝Ｔｈ＿ｂ＋Ｔｈ＿ｖｂ＋Ｔｈ＿ａｇ （１）

図７は、本発明の実施の形態１に係るエンジン自動停止再始動装置における、ソレノイド通電停止制御ルーチンのエンジン回転数の上昇を検出する閾値を決定するために用いられる３種のマップを示した図である。

図７（ａ）は、ソレノイド２１への通電時間Ｔ１に基づくマップＭｔｈ＿ｂを示しており、第１のマップに相当する。この第１のマップは、ソレノイド２１の通電時間Ｔ１が大きくなると、ピニオンギア２４とリングギア１２の距離が小さくなり、エンジン回転数の上昇量が大きくないと噛み合えない状態が発生しないことを考慮したものであり、あらかじめ車両を用いた実験で求めておく。

また、図７（ｂ）は、バッテリ電圧センサ５によって計測されたバッテリ電圧に基づくマップＭｔｈ＿ｖｂを示しており、第２のマップに相当する。この第２のマップは、バッテリ電圧が低下するとピニオンギア２４がリングギア１２を押し付ける力が低下するため、噛み合うことのできる回転数が小さくなることを考慮したものであり、あらかじめ車両を用いた実験で求めておく。

また、図７（ｃ）は、クランク角度センサ１によって検出されたエンジンクランク角度に基づくマップＭｔｈ＿ａｇを示しており、第３のマップに相当する。この第３のマップは、エンジンのクランク角度に応じてエンジン回転数の変化量が異なり、上死点を過ぎるとエンジン回転数が上昇傾向に変化することを考慮したものであり、あらかじめ車両を用いた実験で求めておく。

ステップＳ４０５に進んだ場合には、エンジン制御装置５０は、ソレノイド通電停止制御フラグＦ３に「１」をセットし、ソレノイド通電停止制御ルーチンの実行を終了する。

また、ステップＳ４０６に進んだ場合には、エンジン制御装置５０は、ソレノイド通電停止制御フラグＦ３に「０」をセットし、ソレノイド通電停止制御ルーチンの実行を終了する。

また、ステップＳ４０７に進んだ場合には、エンジン制御装置５０は、ステップＳ４０１で求めたエンジン回転数変化量Ｄｎｅがあらかじめ設定された所定回転数Ｎｅ＿ｄｏｗｎより小さいか否かを判定する。

そして、エンジン制御装置５０は、エンジン回転数変化量Ｄｎｅがあらかじめ設定された所定回転数Ｎｅ＿ｄｏｗｎより小さいと判定した場合（ＹＥＳ）には、再度ピニオンギア２４がリングギア１２に噛み合い可能な状態に変化したと判断し、ステップＳ４０８へ進む。

一方、エンジン制御装置５０は、エンジン回転数変化量Ｄｎｅがあらかじめ設定された所定回転数Ｎｅ＿ｄｏｗｎ以上であると判定した場合（ＮＯ）には、ソレノイド通電停止制御ルーチンの実行を終了し、監視を続ける。

ここで、あらかじめ設定された所定回転数Ｎｅ＿ｄｏｗｎは、エンジン回転数が再びピニオンギアとリングギア１２が噛み合い可能な下降方向に変化したと考えられる回転数であり、例えば、−１０［ｒｐｍ］である。

そして、ステップＳ４０８に進んだ場合には、エンジン制御装置５０は、ソレノイド通電停止制御フラグＦ３に「０」をセットし、ソレノイド通電停止制御ルーチンの実行を終了する。

また、ステップＳ４０９に進んだ場合には、エンジン制御装置５０は、ソレノイド通電停止制御フラグＦ３に「０」をセットし、ソレノイド通電停止制御ルーチンの実行を終了する。

次に、タイミングチャートの時刻に沿って、本実施の形態１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。図８は、本発明の実施の形態１に係るエンジン自動停止再始動装置における、再始動後のエンジンの動作を示すタイミングチャートである。具体的には、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２４とリングギア１２を噛み合わせ、その後、ドライバの操作に基づき再始動条件が成立すると、スタータモータ２３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ている。

図８において、（ａ）は、エンジン回転数Ｎｅの時間的推移を示している。（ｂ）は、自動停止要求フラグＦ１の状態を示し、自動停止条件が成立した場合には「１」にセットされ、再始動条件が成立した場合には「０」にリセットされる。（ｃ）は、自動停止中フラグＦ２の状態を示し、エンジン１０が自動停止中である場合には「１」にセットされ、エンジン１０が始動完了した場合には「０」にリセットされる。

（ｄ）は、スタータモータ２３の通電状態の時間的推移を示す。（ｅ）は、ソレノイド２１の通電状態、すなわち、ピニオンギア２４の駆動状態の時間的推移を示す。（ｆ）は、ソレノイド２１の通電により駆動されるプランジャの位置を表したものである。具体的には、０位置がソレノイド２１の通電がＯＦＦの場合の初期位置であり、点線がソレノイド２１に通電することによりプランジャ２２が駆動され、ピニオンギア２４がリングギア１２に噛み合う位置を表している。なお、プランジャ２２の位置は、比較のため、センサを用いて実験的に求めたものである。

（ｇ）は、ソレノイド通電停止制御フラグＦ３の時間的推移を示す。（ｈ）は、ソレノイド通電指示により通電を開始後、経過した時間Ｔ１の時間的推移を示す。（ｉ）は、車両に搭載されたバッテリの電圧を、バッテリ電圧センサ５で計測したものの時間的推移を示す。（ｊ）は、４気筒のエンジンに対しクランク角度センサ１で計測したエンジンのクランク角度を、上死点を０［ｄｅｇ］として１８０［ｄｅｇ］毎に繰り返すクランク角度の時間的推移を示す。

この図８において、時刻ｔ１〜ｔ６に沿って、一連の動作を説明する。まず、時刻ｔ１において、車両走行中に自動停止条件が成立後、（ｂ）に示す自動停止要求フラグＦ１に「１」がセットされ、燃料噴射停止後、（ｃ）に示す自動停止中フラグＦ２も「１」にセットされる（図３のステップＳ１０１〜１０３に相当）。

次に、時刻ｔ２において、エンジン回転数Ｎｅがあらかじめ設定された回転数以下になると（ここでは、２００［ｒｐｍ］を下回ると）、速度ゼロ付近でピニオンギア２４とリングギア１２が噛み合うように、ソレノイド２１への通電を開始する（図４のステップＳ２０１〜２０２に相当）。

次に、時刻ｔ３において、エンジン回転数Ｎｅとその前回値から求めたエンジン回転数偏差が、あらかじめ設定された設定値より大きな上昇量を検出すると、ソレノイド通電停止制御ルーチン１０４により、ソレノイド通電停止制御フラグＦ３に「１」がセットされ（図６のステップＳ４０１〜４０５に相当）、ソレノイド通電指示がＯＦＦされることにより、ソレノイド２１への通電がＯＦＦされる（図４のステップＳ２０１，２０３に相当）。

その結果、プランジャ位置は、一度初期位置へ戻り、ピニオンギア２４とリングギア１２が噛み合えない状態のままとなり、ピニオンギア２４がリングギア１２に押し付けられる状態が回避される。

次に、時刻ｔ４において、エンジン回転数Ｎｅとその前回値から求めたエンジン回転数偏差が、あらかじめ設定された設定値より大きな下降量を検出すると、ソレノイド通電停止制御ルーチン１０４により、ソレノイド通電停止制御フラグＦ３に「０」がセットされ（図６のステップＳ４０１〜４０３、４０７，４０８に相当）、ソレノイド通電指示が再びＯＮされることにより（図４のステップＳ２０１，２０２に相当）、ソレノイド２１への通電が開始される。その結果、ピニオンギア２４とリングギア１２との噛み合いが完了する。

次に、時刻ｔ５において、ドライバの操作に基づいて、エンジン自動停止ルーチン１０１により、エンジン自動停止要求フラグＦ１に「０」がセットされると、エンジンの再始動が開始され、スタータモータ２３への通電が開始される。

次に、時刻ｔ６において、燃料の燃焼により、エンジン回転数がエンジン始動完了判定回転数６００［ｒｐｍ］以上となり、エンジン再始動が完了し、スタータモータ２３およびソレノイド２１は、消勢される。

これに対して、図９は、従来のエンジン自動停止再始動装置の動作を示すタイミングチャートであり、具体的には、上述した特許文献１に開示された従来装置におけるタイミングチャートを示している。特許文献１に示された従来装置の場合には、図９に示すように、エンジン自動停止後、エンジンが最終の上死点と判断され、エンジン回転数が減少傾向にある区間でエンジン回転数を予測し、ピニオンギアの噛み合わせ動作に要する噛み合わせ動作時間に基づいて、ピニオンギアとリングギアが当接する際のエンジン回転数が速度ゼロ、またはその直前となるように制御されている。

しかしながら、特許文献１に示された従来装置の場合には、エンジン回転数が減少傾向にある区間を判断するためにエンジンが最終の上死点であるか否かを判断しており、最終の上死点を正確に判断するためには、エンジンを制御するエンジン制御装置により、エンジンの負荷状態や経年変化などを加味して判断する必要がある。

たとえば、最終の上死点判定後にエンジンの負荷が変動し、エンジン回転数低下度合いが小さくなり、停止直前に上死点を通過すると、エンジン回転数が増加する（図９の時刻ｔ３参照）。その結果、ピニオンギアがリングギアに噛み合うタイミングでは、エンジン回転数が速度ゼロ、またはその付近となっておらず、再びエンジン回転数が低下傾向になるまでピニオンギアとリングギアの噛み合いが完了しない（図９の時刻ｔ３〜ｔ４参照）。

このため、ピニオンギアとリングギアとの噛み合いが完了しない間、騒音が発生するという課題があった。これに対して、本実施の形態１によるエンジン自動停止再始動装置によれば、このような従来装置の課題は、解消される。

以上のように、本発明の実施の形態１に係るエンジン自動停止再始動装置は、エンジンを自動停止し、エンジンの停止直前でピニオンギアを噛み合わせる場合に、ソレノイドへの通電開始後、ピニオンギアが噛み合うと判断される時間より前にエンジン回転数の上昇を検出すると、一度、ソレノイドへの通電を停止している。このような制御を行うことにより、ピニオンギアが、リングギアに噛み合えない状態で押し付けられないように制御されることとなるため、騒音が抑制され、ピニオンギアとリングギアの磨耗を防止することができる。

また、本発明の実施の形態１に係るエンジン自動停止再始動装置は、エンジン回転数の上昇を検出する判定値に、ソレノイドへの通電時間を考慮することにより、噛み合い完了直前の不用意な通電停止を防止することができる。この結果、ピニオンギアとリングギアとの噛み合いが遅れることによる再始動時間の遅延を防止することができる。

また、本発明の実施の形態１に係るエンジン自動停止再始動装置は、エンジン回転数の上昇を検出する判定値に、ソレノイドを通電するバッテリのバッテリ電圧を考慮することにより、バッテリ電圧低下時にピニオンギアをリングギアに押し付ける力が低下し、噛み合い可能回転数が低下した場合にも、精度よくソレノイドを通電停止することができる。この結果、騒音が抑制され、ピニオンギアとリングギアリングギアの磨耗を防止することができる。

さらに、本発明の実施の形態１に係るエンジン自動停止再始動装置は、エンジン回転数の上昇を検出する判定値に、エンジンのクランク角度を考慮することにより、エンジンのクランク角度が上死点通過した直後に、急激にエンジン回転数が増加した場合でも、精度よくソレノイドを通電停止することができる。この結果、騒音が抑制され、ピニオンギアとリングギアリングギアの磨耗を防止することができる。

なお、上述した式（１）では、第１のマップから第３のマップの３つを全て考慮して、ソレノイド通電を停止するための判断に用いる所定回転数Ｎｅ＿ｕｐを求める場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。第１のマップから第３のマップのいずれか１つ、あるいはいずれか２つの組合せによって所定回転数Ｎｅ＿ｕｐを求めることも可能であり、騒音抑制および磨耗防止の効果を得ることが可能である。

１ クランク角度センサ、２ 車速センサ、３ アクセル開度センサ、４ ブレーキペダル、５ バッテリ電圧センサ、１０ エンジン、１１ 燃料噴射装置、１２ リングギア、２０ 始動装置、２１ ソレノイド、２２ プランジャ、２３ スタータモータ、２４ ピニオンギア、５０ エンジン制御装置（エンジン制御部）。

Claims (5)

1. 車両走行中に自動停止条件が成立するとエンジンの自動停止制御を行い、その後、再始動条件が成立すると前記エンジンの再始動制御を行うエンジン自動停止再始動装置であって、
   前記エンジンのクランク軸に設けられたリングギアと、
   前記エンジンを始動させるスタータモータの回転を前記リングギアに伝達するピニオンギアと、
   通電により前記ピニオンギアを移動させて、前記リングギアとの噛み合わせを行わせるピニオンギア移動手段と、
   前記エンジンの回転数に基づいて前記自動停止制御および前記再始動制御を行うエンジン制御部と
   を備え、
   前記エンジン制御部は、
   前記自動停止条件の成立によるエンジンの惰性回転中に、前記エンジンの回転数が、前記ピニオンギアと前記リングギアとが噛み合い可能な回転数より小さくなることで前記ピニオンギア移動手段への通電を開始し、
   前記ピニオンギア移動手段への通電を開始後、前記ピニオンギアが前記リングギアに当接するのに要する所要時間が経過する前に、前記エンジンの回転数の変化量が所定の上昇検出閾値を越えたことにより前記エンジンの回転数が上昇したことを検出した場合には、前記ピニオンギア移動手段への通電を一旦停止し、
   前記ピニオンギア移動手段への通電を一旦停止後、前記エンジンの回転数の変化量が所定の下降検出閾値を越えたことにより前記エンジンの回転数が下降に転じたことを検出した場合には、前記ピニオンギア移動手段への通電を再開する
   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、
   前記エンジン制御部は、前記ピニオンギア移動手段への通電を開始してからの経過時間に応じて前記所定の上昇検出閾値を可変設定するための第１のマップをあらかじめ有しており、前記経過時間に応じた前記所定の上昇検出閾値を用いて前記エンジンの回転数が上昇したことを検出する
   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または２に記載のエンジン自動停止再始動装置において、
   バッテリの電圧値を検出するバッテリ電圧検出センサをさらに備え、
   前記エンジン制御部は、前記バッテリ電圧検出センサで検出された前記バッテリの電圧値に応じて前記所定の上昇検出閾値を可変設定するための第２のマップをあらかじめ有しており、前記バッテリの電圧値に応じた前記所定の上昇検出閾値を用いて前記エンジンの回転数が上昇したことを検出する
   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１ないし３のいずれか１項に記載のエンジン自動停止再始動装置において、
   前記エンジンのクランク角を検出するクランク角度センサをさらに備え、
   前記エンジン制御部は、前記クランク角度センサで検出された前記クランク角に応じて前記所定の上昇検出閾値を可変設定するための第３のマップをあらかじめ有しており、前記クランク角に応じた前記所定の上昇検出閾値を用いて前記エンジンの回転数が上昇したことを検出する
   ことを特徴とするエンジン自動停止再始動装置。
5. エンジンのクランク軸に設けられたリングギアと、
   前記エンジンを始動させるスタータモータの回転を前記リングギアに伝達するピニオンギアと、
   通電により前記ピニオンギアを移動させて、前記リングギアとの噛み合わせを行わせるピニオンギア移動手段と、
   前記エンジンの回転数に基づいて自動停止制御および再始動制御を行うエンジン制御部と
   を備え、車両走行中に自動停止条件が成立するとエンジンの自動停止制御を行い、その後、再始動条件が成立すると前記エンジンの再始動制御を行うエンジン自動停止再始動装置に適用されるエンジン自動停止再始動方法であって、
   前記エンジン制御部において、
   前記自動停止条件の成立によるエンジンの惰性回転中に、前記エンジンの回転数が、前記ピニオンギアと前記リングギアとが噛み合い可能な回転数より小さくなることで前記ピニオンギア移動手段への通電を開始する第１ステップと、
   前記第１ステップにより前記ピニオンギア移動手段への通電を開始後、前記ピニオンギアが前記リングギアに当接するのに要する所要時間が経過する前に、前記エンジンの回転数の変化量が所定の上昇検出閾値を越えたことにより前記エンジンの回転数が上昇したことを検出した場合には、前記ピニオンギア移動手段への通電を一旦停止する第２ステップと、
   前記第２ステップにより前記ピニオンギア移動手段への通電を一旦停止後、前記エンジンの回転数の変化量が所定の下降検出閾値を越えたことにより前記エンジンの回転数が下降に転じたことを検出した場合には、前記ピニオンギア移動手段への通電を再開する第３ステップと
   を有することを特徴とするエンジン自動停止再始動方法。

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