JP5214006B2 - エンジン制御装置およびエンジン制御方法 - Google Patents

Description

この発明は、所定のエンジン自動停止条件の成立によりエンジンを自動停止させ、その後再始動条件の成立によりエンジンを再始動させるエンジン自動停止再始動装置を備えたエンジン制御装置およびエンジン制御方法に関する。

従来、自動車の燃費改善や環境負荷低減等を目的として、エンジン自動停止再始動システムが開発されてきた。エンジン自動停止再始動システムでは、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（例えば、所定車速以下でのブレーキオン操作）が満たされると、自動で燃料カットをしてエンジンが自動停止され、運転者の操作により再始動するための所定の条件（例えば、ブレーキ解除操作、アクセル踏み込み操作等）が満たされると、燃料噴射を再開してエンジンが自動的に再始動される。

ここで、エンジン自動再始動時に、燃焼不良等の正常再始動を妨げる現象が発生し、再始動に失敗した場合には、再始動に失敗したことを迅速に判定し、再始動を再開することによって、運転者が感じる違和感（再始動遅れ感）を抑制する必要がある。

なお、再始動の失敗または再始動時の燃焼異常を迅速に判定することができなければ、その後の再始動の再開も迅速に行うことができなくなるので、再始動失敗の判定タイミングを、誤判定を防止しつつ早期化させることが重要である。

そこで、従来のエンジンの始動制御装置は、再始動動作開始から、規定サイクル数内にエンジンが完爆状態に至らなかった場合に、再始動失敗であると判定している（例えば、特許文献１参照）。

特許第４５０６３９８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１５は、特許文献１に示した従来のエンジンの始動制御装置の動作および課題を説明するイメージ図である。図１５において、横軸は時間を示し、縦軸はエンジン回転数を示しており、また、実線は正常再始動時のエンジン回転挙動を示し、破線は再始動失敗時のエンジン回転挙動を示している。

図１５より、再始動動作開始タイミングｔ１からエンジン完爆状態となるタイミングｔ２までのサイクル数は、再始動時の燃焼状態に伴うエンジン回転数の上昇量によって変動する。そのため、エンジン回転数の上昇量が小さい場合には、エンジン完爆状態に至るまでのサイクル数が多くなる。

したがって、再始動失敗判定閾値（規定サイクル数）は、このことを考慮して余裕を持った値とし、再始動失敗の誤判定を防止する必要がある。そこで、特許文献１に示した従来のエンジンの始動制御装置では、再始動失敗判定閾値を、エンジン完爆状態となるタイミングｔ２から余裕を持ったタイミングｔ３に相当する値に設定している。

ここで、再始動失敗時のエンジン回転挙動（破線参照）で示されるように、再始動時の燃焼状態が悪く、再始動後にタイミングｔ４で再始動失敗した場合、本来はもっと早いタイミングで再始動失敗の判定ができるにも関わらず、サイクル数が再始動失敗判定閾値（すなわち、タイミングｔ３に相当する値）となるまでは、再始動失敗の判定ができないという問題がある。また、これに伴って、再始動を再開するまでのタイムラグが大きくなり、運転者に違和感を与えるという問題もある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、再始動時の燃焼状態に応じて設定された再始動失敗判定閾値に基づいて再始動失敗を判定することにより、誤判定を防止しつつ再始動失敗を迅速に判定し、再始動失敗を判定した場合には、運転者に違和感（再始動遅れ感）を与えることなく再始動を再開することができるエンジン制御装置およびエンジン制御方法を得ることを目的とする。

この発明に係るエンジン制御装置は、エンジン自動停止条件の成立によりエンジンを自動停止させ、その後再始動条件の成立によりエンジンを再始動させるエンジン自動停止再始動装置を備えたエンジン制御装置であって、エンジンのクランク軸のクランク角を検出するクランク角センサと、クランク角に基づいて、エンジン回転数を演算するエンジン回転数演算部と、クランク角に基づいて、クランク角変化量を演算するクランク角変化量演算部と、再始動条件の成立後、エンジン回転数が、あらかじめ設定された所定回転数よりも高くなった場合に、エンジンが完爆したと判定するエンジン完爆判定部と、再始動条件の成立後におけるエンジンの初回点火によるエンジン回転数の上昇量を演算するエンジン回転数上昇量演算部と、エンジン回転数の上昇量に基づいて、再始動失敗判定閾値を設定する始動失敗判定クランク角変化量判定値設定部と、再始動条件の成立後におけるエンジンの初回点火タイミングからのクランク角変化量が、エンジンが完爆したと判定されていないにも関わらず、再始動失敗判定閾値よりも大きくなった場合に、再始動失敗と判定し、エンジンの再始動を中止して、所定時間経過後にエンジンの再始動を再開する再始動失敗判定部と、を備えたものである。

また、この発明に係るエンジン自動停止再始動方法は、エンジン自動停止条件の成立によりエンジンを自動停止させ、その後再始動条件の成立によりエンジンを再始動させるエンジン制御方法であって、エンジンのクランク軸のクランク角を検出するクランク角検出ステップと、クランク角に基づいて、エンジン回転数を演算するエンジン回転数演算ステップと、クランク角に基づいて、クランク角変化量を演算するクランク角変化量演算ステップと、再始動条件の成立後、エンジン回転数が、あらかじめ設定された所定回転数よりも高くなった場合に、エンジンが完爆したと判定するエンジン完爆判定ステップと、再始動条件の成立後におけるエンジンの初回点火によるエンジン回転数の上昇量を演算するエンジン回転数上昇量演算ステップと、エンジン回転数の上昇量に基づいて、再始動失敗判定閾値を設定する始動失敗判定クランク角変化量判定値設定ステップと、再始動条件の成立後におけるエンジンの初回点火タイミングからのクランク角変化量が、エンジンが完爆したと判定されていないにも関わらず、再始動失敗判定閾値よりも大きくなった場合に、再始動失敗と判定し、エンジンの再始動を中止して、所定時間経過後にエンジンの再始動を再開する再始動失敗判定ステップと、を備えたものである。

この発明に係るエンジン制御装置およびエンジン制御方法によれば、エンジン回転数上昇量演算部（ステップ）は、再始動条件の成立後におけるエンジンの初回点火によるエンジン回転数の上昇量を演算し、始動失敗判定クランク角変化量判定値設定部（ステップ）は、演算されたエンジン回転数の上昇量に基づいて、再始動失敗判定閾値を設定し、再始動失敗判定部（ステップ）は、再始動条件の成立後におけるエンジンの初回点火タイミングからのクランク角変化量が、エンジンが完爆したと判定されていないにも関わらず、再始動失敗判定閾値よりも大きくなった場合に、再始動失敗と判定し、エンジンの再始動を中止して、所定時間経過後にエンジンの再始動を再開する。
そのため、再始動時の燃焼状態に応じて設定された再始動失敗判定閾値に基づいて再始動失敗を判定することにより、誤判定を防止しつつ再始動失敗を迅速に判定し、再始動失敗を判定した場合には、運転者に違和感（再始動遅れ感）を与えることなく再始動を再開することができるエンジン制御装置およびエンジン制御方法を得ることができる。

この発明の実施の形態１に係るエンジン制御装置の概略構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態１に係るエンジン制御装置の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。 この発明の実施の形態１に係るエンジン制御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。 この発明の実施の形態１に係るエンジン制御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。 この発明の実施の形態１に係るエンジン制御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。 この発明の実施の形態１に係るエンジン制御装置のエンジン自動停止再始動制御における燃料噴射制御および点火制御を示す説明図である。 この発明の実施の形態１に係るエンジン制御装置におけるエンジン再始動失敗判定ルーチンの流れを示すフローチャートである。 （ａ）、（ｂ）は、この発明の実施の形態１に係るエンジン制御装置のエンジン自動停止再始動制御において、エンジン再始動時の燃焼状態が比較的良好である場合と、あまり良好でない場合とにおける再始動失敗判定したときの判定タイミングの差異を示す説明図である。 この発明の実施の形態１に係るエンジン制御装置のエンジン自動停止再始動制御における始動失敗判定クランク角変化量判定値を設定する制御マップを示す説明図である。 この発明の実施の形態１に係るエンジン制御装置のエンジン自動停止再始動制御におけるバッテリ電圧補正係数を設定する制御マップを示す説明図である。 この発明の実施の形態１に係るエンジン制御装置のエンジン自動停止再始動制御における吸気管圧力補正係数を設定する制御マップを示す説明図である。 この発明の実施の形態１に係るエンジン制御装置のエンジン自動停止再始動制御における動作の一例を示すタイミングチャートである。 この発明の実施の形態１に係るエンジン制御装置のエンジン自動停止再始動制御における動作の一例を示す別のタイミングチャートである。 この発明の実施の形態１に係るエンジン制御装置のエンジン自動停止再始動制御における動作の一例を示すさらに別のタイミングチャートである。 従来のエンジンの始動制御装置の動作および課題を説明するイメージ図である。

以下、この発明に係るエンジン制御装置の好適な実施の形態につき図面を用いて説明するが、各図において同一、または相当する部分については、同一符号を付して説明する。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係るエンジン制御装置の概略構成を示すブロック図である。また、図２は、この発明の実施の形態１に係るエンジン制御装置の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。

図１において、エンジンＥＣＵ１０には、車速センサ１１、アクセル開度センサ１２、バッテリ電圧センサ１３、吸気管圧力センサ１４、ブレーキ部１５、並びにエンジン自動停止再始動装置２０のクランク角センサ２１およびコントローラ２２が接続されている。

車速センサ１１は、車両の速度を検出して、その検出値に応じた信号（以下、「車速信号」と称する）を出力する。アクセル開度センサ１２は、アクセル開度を検出して、その検出値に応じた信号（以下、「アクセル開度信号」と称する）を出力する。バッテリ電圧センサ１３は、バッテリ電圧を検出して、その検出値に応じた信号（以下、「バッテリ電圧信号」と称する）を出力する。

吸気管圧力センサ１４は、エンジンの吸気管圧力を検出して、その検出値に応じた信号（以下、「吸気管圧力信号」と称する）を出力する。ブレーキ部１５は、ブレーキの動作状態をブレーキ信号として出力する。クランク角センサ２１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て、その検出値に応じた信号（以下、「クランク角信号」と称する）を出力する。

エンジンＥＣＵ１０は、これらのセンサおよびブレーキ部１５からの信号に基づいて、エンジン自動停止またはエンジン再始動を判断して、エンジン自動停止再始動装置２０のコントローラ２２に駆動指令を出力するとともに、エンジンへの燃料噴射および点火を制御する。

続いて、図１とともに、図２を参照しながら、エンジン自動停止再始動装置２０の構成および動作について説明する。図１、２において、エンジン自動停止再始動装置２０は、クランク角センサ２１と、コントローラ２２と、リングギア２３と、スタータ２４とを備えている。リングギア２３は、エンジンのクランク軸（図示せず）に連結されている。コントローラ２２は、エンジンＥＣＵ１０からの駆動指令を受けてスタータ２４の駆動、具体的には、ソレノイド２４１への通電を制御する。

ソレノイド２４１への通電により、プランジャ２４２が吸引され、レバー２４３を介してピニオンギア２４４が移動されることで、ピニオンギア２４４がリングギア２３と噛み合わされる。また、プランジャ２４２の移動により接点が閉じられ、スタータモータ２４５へと通電され、ピニオンギア２４４が回転されて、リングギア２３がピニオンギア２４４と噛み合った状態で、駆動力がエンジンに伝達される。また、ワンウェイクラッチ２４６は、スタータモータ２４５の出力軸に連結され、リングギア２３からトルクが入力された場合には空転する。

図３は、この発明の実施の形態１に係るエンジン制御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。図３において、エンジンＥＣＵ１０は、エンジン自動停止判定部３１、エンジン再始動判定部３２、エンジン回転数演算部３３、クランク角変化量演算部３４、燃料噴射制御部３５、点火制御部３６、エンジン完爆判定部３７、エンジン回転数上昇量演算部３８、始動失敗判定クランク角変化量判定値設定部３９および再始動失敗判定部４０を有している。

エンジン自動停止判定部３１は、ブレーキ部１５からのブレーキ信号および車速センサ１１からの車速信号に基づいて、エンジン自動停止条件（例えば、車速５ｋｍ／ｈ以下かつ運転者がブレーキを踏んでいる等の条件）が成立しているか否かを判定する。

エンジン再始動判定部３２は、ブレーキ部１５からのブレーキ信号およびアクセル開度センサ１２からのアクセル開度信号に基づいて、エンジン再始動条件（例えば、運転者がブレーキを開放し、アクセルペダルを踏んでいる等の条件）が成立しているか否かを判定する。

エンジン回転数演算部３３は、クランク角センサ２１からのクランク角信号に基づいて、エンジン回転数を演算し、その演算値に応じた信号（以下、「エンジン回転数信号」と称する）を出力する。

クランク角変化量演算部３４は、クランク角センサ２１からのクランク角信号に基づいて、クランク角変化量を演算し、その演算値に応じた信号（以下、「クランク角変化量信号」と称する）を出力する。

燃料噴射制御部３５は、エンジン自動停止判定部３１およびエンジン再始動判定部３２の判定結果、並びに再始動失敗判定部４０からの指示に基づいて、燃料噴射を制御する。

点火制御部３６は、エンジン自動停止判定部３１およびエンジン再始動判定部３２の判定結果、並びに再始動失敗判定部４０からの指示に基づいて、点火を制御する。

エンジン完爆判定部３７は、エンジン回転数演算部３３からのエンジン回転数信号が、あらかじめ設定された所定回転数よりも高くなった場合に、エンジンが完爆したと判定する。

エンジン回転数上昇量演算部３８は、エンジンの初回点火によるエンジン回転数の上昇量を演算し、その演算値に応じた信号（以下、「エンジン回転数上昇量信号」と称する）を出力する。

始動失敗判定クランク角変化量判定値設定部３９は、再始動要求時のバッテリ電圧センサ１３からのバッテリ電圧信号、吸気管圧力センサ１４からの吸気管圧力信号およびエンジン回転数上昇量演算部３８からのエンジン回転数上昇量信号に基づいて、始動失敗判定クランク角変化量判定値（再始動失敗判定閾値）を設定する。

再始動失敗判定部４０は、エンジン自動停止後にエンジン再始動条件が成立し、点火制御部３６により初回点火されたタイミングからのクランク角変化量が、エンジン完爆判定されていないにも関わらず、始動失敗判定クランク角変化量判定値よりも大きくなった場合に、再始動失敗と判定し、燃料噴射および点火の中止を指示するとともに、コントローラ２２へソレノイド２４１への通電中止を指示する。

また、再始動失敗判定部４０は、あらかじめ設定された所定時間経過後に、燃料噴射および点火の再開を指示するとともに、コントローラ２２へソレノイド２４１への通電実施を指示する。

以下、この発明の実施の形態１に係るエンジン制御装置の動作について説明する。
なお、通常、ピニオンギア２４４は、リングギア２３に比して歯数が少ないが、簡単のため、この実施の形態１では、ピニオンギア回転数およびエンジン回転数は、ピニオンギア２４４とリングギア２３との歯数比を考慮して、リングギア２３での回転数に換算したものを用いる。

図４は、この発明の実施の形態１に係るエンジン制御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。
まず、エンジン自動停止判定部３１は、車速が所定値以下であるか否かを判定する（ステップＳ１０１）。

ステップＳ１０１において、車速が所定値以下である（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、エンジン自動停止判定部３１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か否かを判定する（ステップＳ１０２）。

この経験車速という条件は、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等により、バッテリに不適当な消耗を生じ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Ｓ１０２において、エンジン自動停止後の経験車速が所定値よりも大きい（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、エンジン自動停止判定部３１は、ブレーキ信号がオンであるか否か、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（ステップＳ１０３）。

ステップＳ１０３において、ブレーキ信号がオンである（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、エンジン自動停止判定部３１は、エンジン自動停止条件が成立したとして、エンジン自動停止制御を開始する（ステップＳ１０４）。

このとき、エンジン自動停止判定部３１は、燃料噴射制御によりエンジンへの燃料供給を停止させ、さらに点火制御によりエンジンへの点火を停止させる。
続いて、エンジン自動停止判定部３１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（ステップＳ１０５）。

次に、エンジン再始動判定部３２は、エンジン停止後または惰性回転によりエンジン回転数が低下する間に、エンジンＥＣＵ１０へのアクセル開度センサ１２からのアクセル開度信号やブレーキ部１５からのブレーキ信号に応じて、エンジン再始動条件（例えば、運転者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（ステップＳ１０６）。

ステップＳ１０６において、エンジン再始動条件が成立している（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、図５に示すエンジン再始動制御ルーチンにジャンプして（ステップＳ１０７）、図４の処理を終了する。

一方、ステップＳ１０６において、エンジン再始動条件が成立していない（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、そのまま図４の処理を終了する。
また、エンジン再始動条件の成立を判定した場合には、エンジンの再始動が完了したと判定されるまで、成立判定が継続される。

また、ステップＳ１０１において、車速が所定値よりも大きい（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合、ステップＳ１０２において、エンジン自動停止後の経験車速が所定値以下である（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合、およびステップＳ１０３において、ブレーキ信号がオンでない（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、エンジン自動停止判定部３１は、エンジン自動停止中フラグが１であるか否かを判定する（ステップＳ１０８）。

ステップＳ１０８において、エンジン自動停止中フラグが１である（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、ステップＳ１０６に移行する。
一方、ステップＳ１０８において、エンジン自動停止中フラグが０である（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、エンジン自動停止中でないと判断し、図４の処理を終了する。

図５は、この発明の実施の形態１に係るエンジン制御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、エンジン再始動判定部３２は、エンジン回転数Ｎｒが、ピニオンギア２４４とリングギア２３とを噛合可能な所定回転数Ｎｅｎｇａｇｅ（例えば、８０ｒｐｍ）よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ２０１）。

ステップＳ２０１において、エンジン回転数Ｎｒが、ピニオンギア２４４とリングギア２３とを噛合可能な所定回転数Ｎｅｎｇａｇｅよりも小さい（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、エンジン再始動判定部３２は、ピニオンギア２４４とリングギア２３との噛合が可能であると判断し、後述する燃料噴射＆点火中止フラグが０であるか否かを判定する（ステップＳ２０２）。

一方、ステップＳ２０１において、エンジン回転数Ｎｒが、ピニオンギア２４４とリングギア２３とを噛合可能な所定回転数Ｎｅｎｇａｇｅ以上である（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、ピニオンギア２４４とリングギア２３との噛合が不可能であると判断し、図５の処理を終了して燃料カット制御ルーチンへと戻る。

ステップＳ２０２において、燃料噴射＆点火中止フラグが０である（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、エンジン再始動判定部３２は、ソレノイド２４１への通電をオンにする（ステップＳ２０３）。

このとき、ソレノイド２４１とプランジャ２４２との間には、吸引力が発生するので、プランジャ２４２が軸方向に移動し、これによりレバー２４３を介してピニオンギア２４４が軸方向に移動し、ピニオンギア２４４とリングギア２３とが噛合を開始し、さらにプランジャ２４２の移動によって接点が閉じ、スタータモータ２４５に通電される。

続いて、エンジン再始動判定部３２は、燃料噴射および点火を実施する（ステップＳ２０４）。

一方、ステップＳ２０２において、燃料噴射＆点火中止フラグが１である（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、エンジン再始動判定部３２は、ソレノイド２４１への通電をオフにする（ステップＳ２０５）。
次に、エンジン再始動判定部３２は、燃料噴射および点火を中止する（ステップＳ２０６）。

続いて、エンジン再始動判定部３２は、エンジンが再始動未完了か否かを判定する（ステップＳ２０７）。ここで、エンジンの再始動が完了したか未完了かは、エンジン再始動条件成立後のエンジン回転数Ｎｒが、所定値（例えば、５００ｒｐｍ）よりも大きい場合にエンジンの再始動が完了したと判定し、所定値以下の場合にエンジンの再始動が未完了であると判定する。

ステップＳ２０７において、エンジンが再始動未完了である（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、図７に示す再始動失敗判定ルーチンにジャンプする（ステップＳ２０８）。
次に、エンジン再始動判定部３２は、後述する再始動失敗判定フラグが０であるか否かを判定する（ステップＳ２０９）。

ステップＳ２０９において、再始動失敗判定フラグが０である（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、エンジン再始動判定部３２は、燃料噴射＆点火中断フラグを０にリセットし（ステップＳ２１０）、図５の処理を終了して燃料カット制御ルーチンへと戻る。

一方、ステップＳ２０９において、再始動失敗判定フラグが１である（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、エンジン再始動判定部３２は、燃料噴射＆点火中断フラグを１にセットし（ステップＳ２１１）、図５の処理を終了して燃料カット制御ルーチンへと戻る。

また、ステップＳ２０７において、エンジンの再始動が完了した（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、エンジン再始動判定部３２は、ソレノイド２４１への通電をオフにし（ステップＳ２１２）、エンジン自動停止中フラグを０にリセットし（ステップＳ２１３）、図５の処理を終了して燃料カット制御ルーチンへと戻る。

ここで、図８を参照しながら、この発明の実施の形態１に係るエンジン制御装置のエンジン自動停止再始動制御における燃料噴射制御および点火制御について説明する。図８は、４気筒エンジンの燃料噴射タイミングおよび点火タイミングを表しており、エンジン自動停止中は中断される。

エンジン再始動条件が成立した後は、燃料噴射に関しては、ソレノイド通電オンと同時に、所定の複数気筒（例えば、吸気行程にある気筒および排気行程にある気筒）に燃料噴射を実施する（図８のタイミングＡ）。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毎に燃料噴射を実施する（図８の網掛け部分）。

また、点火に関しては、上述したソレノイド通電オンと同時に所定の複数気筒に噴射され、再始動時に最初に燃焼させることができる気筒の燃料（図８では、タイミングＡで吸気行程となる＃１気筒に噴射された燃料）を燃焼させる初回点火タイミングから点火を再開する。具体的には、図８の実線矢印を初回点火タイミングとした圧縮行程中のクランク角Ｂ０５℃Ａ毎で点火が再開される。なお、初回以降の点火タイミングは破線で表示している。

図７は、この発明の実施の形態１に係るエンジン制御装置におけるエンジン再始動失敗判定ルーチンの流れを示すフローチャートである。
まず、クランク角変化量演算部３４は、エンジン再始動条件成立後の初回点火タイミングからのクランク角変化量を演算する（ステップＳ３０１）。

続いて、エンジン回転数上昇量演算部３８は、エンジンの初回点火によるエンジン回転数の上昇量（以下、「エンジン回転数上昇量」と称する）を演算する（ステップＳ３０２）。

次に、始動失敗判定クランク角変化量判定値設定部３９は、初回点火時のエンジン回転数上昇量に基づいて、始動失敗判定クランク角変化量判定値を算出する（ステップＳ３０３）。

図８は、（ａ）、（ｂ）は、この発明の実施の形態１に係るエンジン制御装置のエンジン自動停止再始動制御において、エンジン再始動時の燃焼状態が比較的良好である場合と、あまり良好でない場合とにおける再始動失敗判定したときの判定タイミングの差異を示す説明図である。

図８において、初回点火時のエンジン回転数上昇量が小さく、燃焼が良好ではなく、再始動失敗に至る可能性が高いと判断できる場合には、始動失敗判定クランク角変化量判定値を、初回点火時のエンジン回転数上昇量が比較的大きく、燃焼が比較的良好である場合の値（図８のＡ参照）よりも小さい値（図８のＢ参照）に設定することで、始動失敗判定の基準を厳しくする。これにより、再始動時の燃焼状態があまり良好ではない場合には、燃焼状態が比較的良好である場合よりも、早期に再始動失敗を判定できるようになる（図８のＣ参照）。

具体的には、始動失敗判定クランク角変化量判定値は、図９の制御マップに示されるように、Ｘ軸をエンジン回転数上昇量、Ｙ軸を始動失敗判定クランク角変化量判定値としたマップにより設定される。この制御マップの値は、車両にて、正常再始動時および再始動失敗時等の様々な再始動ケースにおける初回点火時のエンジン回転数上昇量および初回点火タイミングから、エンジン完爆判定回転数（５００ｒｐｍ）に到達するまでのクランク角変化量等のデータを取得し、始動失敗の判定遅れおよび誤判定なく、再始動失敗を判定できるような最適な値を導出すればよい。

また、この制御マップにおいて、エンジン回転数上昇量が所定上昇量よりも小さい領域では、始動失敗判定開始直後に始動を失敗したと判定するように、始動失敗判定クランク角変化量判定値を、エンジン回転数の上昇が、あらかじめ設定された所定上昇量以上の場合と比べて大幅に小さく（例えば、ゼロ付近に）する。これは、エンジン回転数上昇量が明らかに再始動失敗に至るような小さな上昇量であった場合に、即座に再始動失敗を判定することを目的としている。また、所定上昇量は、５０ｒｐｍ程度とし、車両で実際に始動失敗したときの結果から実験的に求めることができる。

図７に戻って、続いて、始動失敗判定クランク角変化量判定値設定部３９は、エンジン再始動時におけるバッテリ電圧および吸気管圧力に応じて補正係数を算出し、この補正係数を、ステップＳ３０３で算出した始動失敗判定クランク角変化量判定値に乗ずることにより、始動失敗判定クランク角変化量補正判定値を算出する（ステップＳ３０４）。

具体的には、エンジンの再始動時には、再始動時のスタータ駆動力が再始動の成功可否に大きく影響するので、バッテリ電圧が低く（スタータ駆動力が小さく）なるに従い、図１０に示されるように、補正係数をマイナス補正側とすることにより、始動失敗判定の基準を厳しくし、始動失敗の判定タイミングを早期化する。

また、エンジンの再始動には、再始動時の吸気管圧力が再始動の成功可否に大きく影響するので、吸気管圧力が低く（空気量が少なく）なるに従い、図１１に示されるように、補正係数をマイナス補正側とすることにより、始動失敗判定の基準を厳しくし、始動失敗の判定タイミングを早期化する。

図７に戻って、次に、始動失敗判定クランク角変化量判定値設定部３９は、ステップＳ３０１で算出した初回点火タイミングからのクランク角変化量が、始動失敗判定クランク角変化量補正判定値よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ３０５）。

ステップＳ３０５において、クランク角変化量が始動失敗判定クランク角変化量補正判定値よりも小さい（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、始動失敗判定クランク角変化量判定値設定部３９は、始動失敗していないと判断し、再始動失敗判定フラグを０にリセットし（ステップＳ３０６）、図７の処理を終了してエンジン再始動制御ルーチンへと戻る。

一方、ステップＳ３０５において、クランク角変化量が始動失敗判定クランク角変化量補正判定値以上である（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、始動失敗判定クランク角変化量判定値設定部３９は、始動失敗したと判断し、再始動失敗判定フラグを１にセットする（ステップＳ３０７）。

続いて、始動失敗判定クランク角変化量判定値設定部３９は、ステップＳ３０７で再始動失敗判定フラグが０から１にセットされてからの経過時間を計測し、この経過時間があらかじめ設定された所定時間を経過したか否かを判定する（ステップＳ３０８）。ここで、所定時間は、再始動失敗後のエンジン回転が完全に停止する時間（１００〜２００ｍｓ程度）とする。

ステップＳ３０８において、所定時間を経過した（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、ステップＳ３０６に移行し、再始動失敗判定フラグを０にリセットしてから、図７の処理を終了してエンジン再始動制御ルーチンへと戻る。

一方、ステップＳ３０８において、所定時間を経過していない（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、そのまま図７の処理を終了してエンジン再始動制御ルーチンへと戻る。

次に、図１２、図１３、図１４のタイミングチャートを参照しながら、この発明の実施の形態１に係るエンジン制御装置のエンジン自動停止再始動制御における動作の一例について説明する。図１２〜１４は、それぞれ車両走行状態からエンジン自動停止を実施し、エンジン再始動条件成立後にソレノイド２４１への通電をオンにし、エンジン再始動を行ったが、エンジン完爆判定に至らずに始動失敗し、その後再始動を再開した場合の動作を示したものである。

図１２〜１４において、４０１はエンジン各気筒の燃料噴射タイミングを示し、４０２はエンジン各気筒の点火タイミングを示し、４０３はエンジン回転数の時間的推移を示している。

４０４はエンジン自動停止中フラグであり、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はソレノイド２４１への通電状態を示しており、ソレノイド２４１に通電されている場合、すなわちスタータモータ２４５がオンしている場合は、１にセットされる。４０６はエンジン完爆判定フラグであり、再始動開始後のエンジン回転数が所定回転数（５００ｒｐｍ）以下の場合は、０にリセットされ、所定回転数（５００ｒｐｍ）よりも大きい場合は、１にセットされる。

４０７は、再始動開始後の初回点火タイミングからのクランク角変化量（実線）と、エンジン回転数上昇量に応じて設定される始動失敗判定クランク角変化量判定値（破線）とを示している。４０８は再始動失敗判定フラグであり、再始動が失敗したと判定された場合には１にセットされ、再始動が失敗したと判定されていない場合、または再始動失敗フラグが１にセットされた時点から所定時間経過後に０にリセットされる。４０９は燃料噴射＆点火中止フラグであり、再始動失敗判定フラグが１にセットされた時点で１にセットされ、再始動失敗判定フラグが０にリセットされた時点で０にリセットされる。

まず、図１２のタイミングチャートを参照しながら、再始動時の初回点火タイミングにおけるエンジン回転数上昇量は比較的大きい（燃焼が比較的良好）ものの、その後エンジン完爆判定に至らずに始動失敗した場合の動作の一例について説明する。

図１２において、まず、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。続いて、エンジン再始動条件（例えば、運転者がブレーキペダルから足を離す等）が時刻ｔ２で成立する。

次に、エンジン回転数Ｎｒが、ピニオンギア２４４とリングギア２３とが噛合可能な所定回転数差Ｎｅｎｇａｇｅよりも小さくなる時刻ｔ３において、ソレノイド２４１への通電が開始され、ピニオンギア２４４とリングギア２３とが噛合され、スタータモータ２４５が駆動を開始する。ここで、ソレノイド２４１への通電が開始されると同時に、所定の複数気筒に初回の燃料噴射が再開され、続いて、爆発行程中のクランク角Ｂ０５℃Ａ毎に燃料噴射が実施される。

次に、時刻ｔ３において噴射された初回噴射燃料を燃焼できるタイミングである時刻ｔ４において、点火（初回点火）が開始され、続いて、圧縮行程中のクランク角Ｂ０５℃Ａ毎で点火が再開され、この初回点火タイミングからのクランク角変化量の演算が開始される。

次に、時刻ｔ５において、時刻ｔ４の初回点火タイミングでの燃焼により発生したエンジン回転数の上昇量に応じて、始動失敗判定クランク角変化量判定値が設定される。ここで、本ケースのように、エンジン回転数上昇量が比較的大きい場合には、再始動が失敗する可能性は低いと推定し、再始動失敗の判定を緩和（始動失敗判定クランク角変化量判定値を、余裕を持った大きな値に）することにより、再始動失敗の誤判定を防止することができる。

続いて、時刻ｔ５から時刻ｔ６では、エンジン回転数の上昇によりクランク角変化量が増大し、時刻ｔ６において、始動失敗判定クランク角変化量判定値よりもクランク角変化量が大きくなるので、再始動失敗判定フラグが１にセットされ、燃料噴射＆点火中止フラグが１にセットされ、ソレノイド２４１への通電がオフされる。燃料噴射＆点火中止フラグが１にセットされることにより、燃料噴射および点火が中止される。

このように、再始動が失敗する可能性が低いと推定された場合には、上述したように、再始動失敗の判定を緩和しているので、再始動失敗に至らないようなケースであるにも関わらず、再始動失敗と誤判定してしまうことを抑制することができる。

次に、時刻ｔ７では、再始動失敗フラグが１にセットされた時点（時刻ｔ６）からの時間経過が所定時間を越えたので、再始動を再開するべくソレノイド２４１が通電されると同時に、所定の複数気筒に燃料噴射が実施される。

続いて、図１３のタイミングチャートを参照しながら、再始動時の初回点火タイミングにおけるエンジン回転数上昇量が小さい（燃焼が良好ではない）ので、その後エンジン完爆判定に至らずに始動失敗した場合の動作の一例について説明する。
なお、時刻ｔ１から時刻ｔ４までの動作は、図１２のタイミングチャートと同じなので、説明を省略し、動作が異なる時刻ｔ５以降について説明する。

まず、再始動開始後に点火（初回点火）が開始され、圧縮行程中のクランク角Ｂ０５℃Ａ毎で点火が再開され、この初回点火タイミングからのクランク角変化量の演算が開始された後、時刻ｔ５において、初回点火タイミングでの燃焼により発生したエンジン回転数の上昇量に応じて、始動失敗判定クランク角変化量判定値が設定される。ここで、本ケースのように、エンジン回転数上昇量が小さい場合には、再始動が失敗する可能性が高いと推定し、再始動失敗の判定を厳しく（始動失敗判定クランク角変化量判定値を小さな値に）する。

続いて、時刻ｔ５から時刻ｔ６では、エンジン回転数の上昇によりクランク角変化量が増大し、時刻ｔ６において、始動失敗判定クランク角変化量判定値よりもクランク角変化量が大きくなるので、再始動失敗判定フラグが１にセットされる。

このとき、エンジン回転数上昇量が比較的大きい場合における始動失敗判定タイミング（図１２の時刻ｔ６）と比較すると、再始動失敗の判定が厳しく（始動失敗判定クランク角変化量判定値が小さな値に）され、再始動の失敗判定タイミングが早期化される。そのため、初回点火タイミングにおけるエンジン回転数上昇量が小さく（燃焼が良好ではなく）、再始動が失敗する可能性が高いと推定される場合において、再始動失敗の判定を早期化することができる。

次に、時刻ｔ７では、再始動失敗フラグが１にセットされた時点（時刻ｔ６）からの時間経過が所定時間を越えたので、再始動を再開するべくソレノイド２４１が通電されると同時に、所定の複数気筒に燃料噴射が実施される。このとき、エンジン回転数上昇量が比較的大きい場合における再始動再開タイミング（図１３の時刻ｔ７）と比較すると、再始動の再開タイミングを早期化することができる。

また、時刻ｔ５において導出された始動失敗判定クランク角変化量判定値を、再始動時のバッテリ電圧に応じて再始動失敗の判定を厳しく（始動失敗判定クランク角変化量判定値を小さく）する方向に補正した始動失敗判定クランク角変化量補正判定値（図示せず）とすることにより、バッテリ電圧が低く、再始動に必要なスタータモータ駆動力が確保できていない場合に、再始動失敗の判定を早期化することができる。

また、時刻ｔ５において導出された始動失敗判定クランク角変化量判定値を、再始動時の吸気管圧力に応じて再始動失敗の判定を厳しく（始動失敗判定クランク角変化量判定値を小さく）する方向に補正した始動失敗判定クランク角変化量補正判定値（図示せず）とすることにより、吸気管圧力が低く、再始動に必要な空気量が確保できていない場合に、再始動失敗の判定を早期化することができる。

次に、図１４のタイミングチャートを参照しながら、再始動時の初回点火タイミングにおけるエンジン回転数上昇量が非常に小さい（燃焼不良）ので、その後エンジン完爆判定に至らずに始動失敗した場合の動作の一例について説明する。
なお、時刻ｔ１から時刻ｔ４までの動作は、図１２のタイミングチャートと同じなので、説明を省略し、動作が異なる時刻ｔ５以降について説明する。

まず、再始動開始後に点火（初回点火）が開始され、圧縮行程中のクランク角Ｂ０５℃Ａ毎で点火が再開され、この初回点火タイミングからのクランク角変化量の演算が開始された後、時刻ｔ５において、初回点火タイミングでの燃焼により発生したエンジン回転数の上昇量に応じて、始動失敗判定クランク角変化量判定値が設定される。ここで、本ケースのように、エンジン回転数上昇量が所定上昇量よりも小さい場合には、始動失敗判定クランク角変化量判定値を小さく（例えば、ゼロ付近に）設定される。

従って、時刻ｔ５において、始動失敗判定クランク角変化量判定値（ゼロ付近）よりもクランク角変化量が大きくなるので、再始動失敗判定フラグが１にセットされる。このとき、エンジン回転数上昇量が小さい場合における始動失敗判定タイミング（図１３の時刻ｔ６）と比較すると、エンジン回転数上昇量が検出された直後に再始動失敗判定されるので、再始動失敗の判定をさらに早期化することができる。

続いて、時刻ｔ６では、再始動失敗フラグが１にセットされた時点（時刻ｔ５）からの時間経過が所定時間を越えたので、再始動を再開するべくソレノイド２４１が通電されると同時に、所定の複数気筒に燃料噴射が実施される。このとき、エンジン回転数上昇量が小さい場合における再始動再開タイミング（図１４の時刻ｔ７）と比較すると、再始動の再開タイミングをさらに早期化することができる。

このように、再始動時の初回点火タイミングにおけるエンジン回転数上昇量に応じて、始動失敗の判定閾値となる始動失敗判定クランク角変化量判定値を設定するので、エンジン回転数上昇量が大きく、再始動失敗の可能性が低いと推定される場合には、判定閾値を緩和し、再始動失敗の誤判定を防止する。また、エンジン回転数上昇量が小さく、再始動失敗の可能性が高いと推定される場合には、判定閾値を厳しくし、再始動失敗の判定タイミングを早期化し、エンジン回転数上昇量が非常に小さく、直ちに再始動失敗と判断できる場合には、判定閾値をさらに厳しく（ゼロ付近）し、再始動失敗の判定タイミングをさらに早期化することができる。

また、再始動時のバッテリ電圧が低く、再始動に必要なスタータモータ駆動力が確保できないと判断された場合や、再始動時の吸気管圧力が低く、再始動に必要な空気量が確保できていないと判断された場合には、再始動が失敗する可能性が高いと推定し、判定閾値をさらに厳しく（始動失敗判定クランク角変化量判定値をさらに小さく）することにより、再始動失敗の判定を早期化できる。

また、上述したように、再始動失敗の判定遅れを早期化できる結果、再始動失敗を判定してからの再始動の再開を迅速化できるので、再始動失敗による運転者が感じる違和感（再始動遅れ）を軽減することができる。

以上のように、実施の形態１によれば、エンジン回転数上昇量演算部は、再始動条件の成立後におけるエンジンの初回点火によるエンジン回転数の上昇量を演算し、始動失敗判定クランク角変化量判定値設定部は、演算されたエンジン回転数の上昇量に基づいて、再始動失敗判定閾値を設定し、再始動失敗判定部は、再始動条件の成立後におけるエンジンの初回点火タイミングからのクランク角変化量が、エンジンが完爆したと判定されていないにも関わらず、再始動失敗判定閾値よりも大きくなった場合に、再始動失敗と判定し、エンジンの再始動を中止して、所定時間経過後にエンジンの再始動を再開する。
そのため、再始動時の燃焼状態に応じて設定された再始動失敗判定閾値に基づいて再始動失敗を判定することにより、誤判定を防止しつつ再始動失敗を迅速に判定し、再始動失敗を判定した場合には、運転者に違和感（再始動遅れ感）を与えることなく再始動を再開することができるエンジン制御装置およびエンジン制御方法を得ることができる。

１０ エンジンＥＣＵ、１１ 車速センサ、１２ アクセル開度センサ、１３ バッテリ電圧センサ、１４ 吸気管圧力センサ、１５ ブレーキ部、２０ エンジン自動停止再始動装置、２１ クランク角センサ、２２ コントローラ、２３ リングギア、２４ スタータ、３１ エンジン自動停止判定部、３２ エンジン再始動判定部、３３ エンジン回転数演算部、３４ クランク角変化量演算部、３５ 燃料噴射制御部、３６ 点火制御部、３７ エンジン完爆判定部、３８ エンジン回転数上昇量演算部、３９ 始動失敗判定クランク角変化量判定値設定部、４０ 再始動失敗判定部、２４１ ソレノイド、２４２ プランジャ、２４３ レバー、２４４ ピニオンギア、２４５ スタータモータ、２４６ ワンウェイクラッチ。

Claims (5)

1. エンジン自動停止条件の成立によりエンジンを自動停止させ、その後再始動条件の成立により前記エンジンを再始動させるエンジン自動停止再始動装置を備えたエンジン制御装置であって、
   前記エンジンのクランク軸のクランク角を検出するクランク角センサと、
   前記クランク角に基づいて、エンジン回転数を演算するエンジン回転数演算部と、
   前記クランク角に基づいて、クランク角変化量を演算するクランク角変化量演算部と、
   前記再始動条件の成立後、前記エンジン回転数が、あらかじめ設定された所定回転数よりも高くなった場合に、前記エンジンが完爆したと判定するエンジン完爆判定部と、
   前記再始動条件の成立後における前記エンジンの初回点火による前記エンジン回転数の上昇量を演算するエンジン回転数上昇量演算部と、
   前記エンジン回転数の上昇量に基づいて、再始動失敗判定閾値を設定する始動失敗判定クランク角変化量判定値設定部と、
   前記再始動条件の成立後における前記エンジンの初回点火タイミングからの前記クランク角変化量が、前記エンジンが完爆したと判定されていないにも関わらず、前記再始動失敗判定閾値よりも大きくなった場合に、再始動失敗と判定し、前記エンジンの再始動を中止して、所定時間経過後に前記エンジンの再始動を再開する再始動失敗判定部と、
   を備えたことを特徴とするエンジン制御装置。
2. 前記始動失敗判定クランク角変化量判定値設定部は、前記エンジン回転数の上昇量が、あらかじめ定められた所定上昇量よりも小さい場合に、前記再始動失敗判定閾値を、前記エンジン回転数の上昇量が前記所定上昇量よりも大きい場合よりも小さな値に設定する
   ことを特徴とする請求項１に記載のエンジン制御装置。
3. バッテリ電圧を検出するバッテリ電圧センサをさらに備え、
   前記始動失敗判定クランク角変化量判定値設定部は、前記エンジンの再始動時におけるバッテリ電圧に基づいて、前記再始動失敗判定閾値を補正する
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のエンジン制御装置。
4. 前記エンジンの吸気管圧を検出する吸気管圧力センサをさらに備え、
   前記始動失敗判定クランク角変化量判定値設定部は、前記エンジンの再始動時における吸気管圧力に基づいて、前記再始動失敗判定閾値を補正する
   ことを特徴とする請求項１から請求項３までの何れか１項に記載のエンジン制御装置。
5. エンジン自動停止条件の成立によりエンジンを自動停止させ、その後再始動条件の成立により前記エンジンを再始動させるエンジン制御方法であって、
   前記エンジンのクランク軸のクランク角を検出するクランク角検出ステップと、
   前記クランク角に基づいて、エンジン回転数を演算するエンジン回転数演算ステップと、
   前記クランク角に基づいて、クランク角変化量を演算するクランク角変化量演算ステップと、
   前記再始動条件の成立後、前記エンジン回転数が、あらかじめ設定された所定回転数よりも高くなった場合に、前記エンジンが完爆したと判定するエンジン完爆判定ステップと、
   前記再始動条件の成立後における前記エンジンの初回点火による前記エンジン回転数の上昇量を演算するエンジン回転数上昇量演算ステップと、
   前記エンジン回転数の上昇量に基づいて、再始動失敗判定閾値を設定する始動失敗判定クランク角変化量判定値設定ステップと、
   前記再始動条件の成立後における前記エンジンの初回点火タイミングからの前記クランク角変化量が、前記エンジンが完爆したと判定されていないにも関わらず、前記再始動失敗判定閾値よりも大きくなった場合に、再始動失敗と判定し、前記エンジンの再始動を中止して、所定時間経過後に前記エンジンの再始動を再開する再始動失敗判定ステップと、
   を備えたことを特徴とするエンジン制御方法。

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