JP5221711B2

JP5221711B2 - 内燃機関自動停止再始動制御装置

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Publication number: JP5221711B2
Application number: JP2011130075A
Authority: JP
Inventors: 充隆藤原; 常雄田邊
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2011-06-10
Filing date: 2011-06-10
Publication date: 2013-06-26
Anticipated expiration: 2031-06-10
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Description

この発明は、自動停止条件が成立するとエンジン（以下、内燃機関と称する）を自動停止させ、その後、再始動条件が成立すると内燃機関を再始動させる内燃機関自動停止再始動制御装置に関するものである。

昨今、自動車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内燃機関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）が満たされると、自動で燃料をカットして内燃機関を自動的に停止させ、その後、運転者の操作により内燃機関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、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内燃機関を自動的に再始動させるようにした、内燃機関自動停止再始動制御装置が開発されている。

ここで、内燃機関はクランク角度に応じて燃料噴射や点火制御を実施する。内燃機関自動停止再始動装置は、内燃機関のクランク角度を検出するクランク角度センサにより、内燃機関回転に伴い所定クランク角度毎にクランク角度信号パルスを発生すると共に、特定のクランク角度で気筒判別信号パルスを発生するように構成することで、クランク角度を認識している。一般的には、回転センサのシグナルロータの外周部の歯が欠けた欠け歯部分を形成して、この欠け歯で発生する不等間隔パルスを基準信号として気筒識別を行っている。

また、このような内燃機関自働停止再始動制御装置として、アイドルストップ後の内燃機関惰性回転中に内燃機関の再始動要求に備え、内燃機関回転数が所定回転数以下となるとスタータモータを回さずにピニオンギアとリングギアとの連結を開始し、モータ回転数（ここではピニオンギア回転数と同義。以下同様）と内燃機関回転数が同期した時点でピニオンギアとリングギアとの連結を完了する。その後に再始動要求があればスタータモータに通電を行ってステータモータにより内燃機関を駆動して内燃機関の再始動を完了させる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）。

特表２００８−５１００９９号公報

前述のような、従来の内燃機関自動停止再始動制御装置を用いた場合、アイドルストップによる内燃機関惰性回転中に内燃機関回転数が所定回転数以下となると、ピニオンギアをリングギアに押し付けてそれらの連結を開始するが、このとき内燃機関回転数が急激に低下し、クランク角度信号パルスの周期が伸びることにより、本来のクランク角度とは異なるクランク角度として認識される場合がある。このような場合、内燃機関の各気筒の行程も誤って認識することとなり、この状態で再始動を行った場合、噴射した燃料が最初に燃焼するタイミングが遅れ、始動が遅くなるという課題があった。

この発明は、前述のような従来の装置に於ける課題を解決するためになされたものであり、内燃機関の基準信号の誤認識を防止し、内燃機関の良好な再始動性を確保することできる内燃機関自動停止再始動制御装置を提供することを目的とする。

この発明による内燃機関自動停止再始動制御装置は、内燃機関のクランク角度に対応したクランク角度信号を出力するクランク角度検出ユニットと、前記クランク角度信号が所定位置にあるときにクランク角度信号内に基準信号を出力する基準信号出力ユニットと、基準信号を検出する基準信号検出ユニットと、前記クランク角度信号内の基準信号に基づいて前記複数の気筒のピストン位置を特定するピストン位置特定ユニットと、内燃機関自動停止再始動ユニットと、通電されることにより回転するスタータモータと、前記スタータモータの回転軸に設けられたピニオンギアと、前記ピニオンギアを前記回転軸の軸方向へ押し出して内燃機関のクランク軸に設けられたリングギアと噛み合わせるためのプランジャと、通電されることにより駆動されて前記プランジャを前記回転軸の軸方向へ移動させるソレノイドとを備え、前記内燃機関の自動停止後に於ける惰性回転中に、前記内燃機関の再始動に備えて前記ピニオンギアと前記リングギアとを予め噛み合わせるようにした内燃機関自動停止再始動装置であって、前記ピニオンギアと前記リングギアとを予め噛み合わせるために前記ソレノイドを駆動して前記ピニオンギアの前記リングギアへの押し付けを開始したとき、前記押し付けの開始後所定期間を経過するまでは前記クランク角度信号による前記基準信号の検出を禁止して前記内燃機関の制御を実行するようにしたものである。

この発明による内燃機関自動停止再始動制御装置によれば、内燃機関の自動停止後に於ける惰性回転中に、内燃機関の再始動に備えてピニオンギアとリングギアとを予め噛み合わせるようにした内燃機関自動停止再始動装置であって、前記ピニオンギアと前記リングギアとを予め噛み合わせるためにソレノイドを駆動してピニオンギアのリングギアへの押し付けを開始したとき、前記押し付けの開始後所定期間を経過するまでは前記クランク角度信号による前記基準信号の検出を禁止して前記内燃機関の制御を実行するようにしたので、内燃機関の再始動前、再始動時の基準信号の誤認識を防止した上で、内燃機関の良好な再始動性を確保することできる。

この発明の実施の形態１による内燃機関自動停止再始動制御装置の全体の構成を示す説明図である。この発明の実施の形態１による内燃機関自動停止再始動制御装置に於けるクランク角度センサのシグナルロータの構成を示す説明図である。この発明の実施の形態１による内燃機関自動停止再始動制御装置に於けるクランク角度センサの出力波形と基準信号の関係を示す説明図である。この発明の実施の形態１による内燃機関自動停止再始動制御装置の制御ブロック図である。この発明の実施の形態１による内燃機関自動停止再始動制御装置の動作を示すフローチャートである。この発明の実施の形態１による内燃機関自動停止再始動制御装置の動作を示すフローチャートである。

この発明の実施の形態１による内燃機関自動停止再始動制御装置の動作を示すフローチャートである。この発明の実施の形態１による内燃機関自動停止再始動制御装置の動作を示すブロック図である。この発明の実施の形態１による内燃機関自動停止再始動制御装置の動作を示すブロック図である。この発明の実施の形態１による内燃機関自動停止再始動制御装置における内燃機関再始動時の燃料噴射を説明する説明図である。この発明の実施の形態１による内燃機関自動停止再始動制御装置の再始動後の内燃機関の動作を示すタイミングチャートである。従来の内燃機関自動停止再始動制御装置の動作を示すタイミングチャートである。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１による内燃機関自動停止再始動制御装置について図を参照しながら説明する。図１は、この発明の実施の形態１による内燃機関自動停止再始動装置の全体の構成を示すブロック図である。図１に於いて、この発明の実施の形態１に係る内燃機関自動停止再始動制御装置は、内燃機関１０と、始動装置２０と、内燃機関制御装置（ＥＣＵ：Electric Control Unit）５０を備えている。内燃機関１０には、内燃機関
１０へ燃料を供給する燃料噴射装置１１が備えられている。

始動装置２０は、通電されることにより回転するスタータモータ２３と、スタータモータ２３の回転軸に設けられたピニオンギア２４と、ピニオンギア２４を回転軸の軸方向へ押し出して内燃機関のクランク軸に設けられたリングギア１２と噛み合わせるためのプランジャ２２と、通電されることによりプランジャ２２を回転軸の軸方向へ移動させるソレノイド２１とが設けられている。

内燃機関制御装置５０は、燃料噴射装置１１を制御すると共に、自動停止条件あるいは再始動条件を判定して、車載バッテリ等の電源（図示せず）とスタータモータ２３を接続してスタータモータ２３へ通電し、更に、電源とソレノイド２１を接続してソレノイド２１へ通電する。

内燃機関制御装置５０には、内燃機関のクランク角度を検出するクランク角度センサ１と、始動装置２０のピニオンギア２４の回転数を計測するピニオンギア回転数センサ２と、車両の速度を検出して車速信号を出力する車速センサ３と、アクセル開度を検出してアクセル開度信号を出力するアクセル開度センサ４と、ペダルの動作状態を示すブレーキ信号を出力するブレーキペダル５が接続されている。

クランク角度センサ１は、内燃機関１０のクランクシャフト（図示せず）と共に回転するシグナルロータ１３の外周部に間隙を介して対向するように設けられている。シグナルロータ１３は、周方向に所定の間隔を介して設けられた複数の磁性体により形成された歯を外周部に備えている。クランク角度センサ１は、シグナルロータ１３の歯が対向間隙を通過することによる磁気変化を電気信号に変換し、クランク軸の回転角度（以下、クランク角度と称する）に対応したクランク角度信号を発生して内燃機関制御装置５０に入力する。

ここで、クランク角度センサ１と、シグナルロータ１３は、この発明に於けるクランク角度検出ユニットと、基準信号出力ユニットとを構成し、内燃機関制御装置（ＥＣＵ）は、基準信号を検出する基準信号検出ユニットと、クランク角度信号内の基準信号に基づいて複数の気筒のピストン位置を特定するピストン位置特定ユニットと、内燃機関自動停止再始動ユニットとを構成している。

シグナルロータ１３の構成について更に詳しく説明する。図２は、この発明の実施の形態１による内燃機関自動停止再始動制御装置に於けるクランク角度センサのシグナルロータの構成を示す説明図である。図２に於いて、シグナルロータ１３は、その外周部に、３２個の磁性体からなる歯（実線により示している）を備えている。これらの３２個の歯は、シグナルロータの軸心を中心として１０度間隔でシグナルロータ１３の外周部を等分した３６箇所の位置のうち、３２箇所に設けられている。そして、シグナルロータ１３の外周部の前記３６箇所の位置のうち、残りの４箇所は、歯の存在しない欠け歯（破線により示している）となっている。

今、図２に於ける最下方の上死点対応位置の左側の歯をＡ０５（上死点後５［ｄｅｇ］を表す）とし、この歯Ａ０５を含めて時計回りに９個目の欠け歯をＡ８５とする。そして、この欠け歯Ａ８５の次の歯をＢ８５（上死点前８５［ｄｅｇ］を表す）とし、この歯Ｂ８５を含めて時計回りで９個目の歯をＢ０５とする。更に、この歯Ｂ０５の次の歯をＡ０５とし、この歯Ａ０５を含めて時計回りで８個目と９個目が欠け歯であり、その９個目の欠け歯をＡ８５とする。そして、この欠け歯Ａ８５の次の歯をＢ８５とし、この歯Ｂ８５を含めて時計回りで９個目の歯をＢ０５とする。

ここで、図２の右方の欠け歯Ａ８５と、その２つ手前の歯とその次の欠け歯と、欠け歯Ａ８５の次の歯とにより、その信号入力周期を比較することで基準信号が形成される。

前述の基準信号は、図２に示すように、シグナルロータ１３の軸心の周りに１８０［ｄｅｇ］隔てた位置に設定されている。この基準信号は、クランク角度信号から気筒のピストンの位置を夫々特定するために設定されている。

図３は、この発明の実施の形態１による内燃機関自動停止再始動制御装置に於けるクランク角度センサの出力波形と基準信号の関係を示す説明図であり、（ａ）は内燃機関回転数、（ｂ）はクランク角度センサ出力、（ｃ）は基準信号を示し、夫々の横軸は同一の時系列で表わされている。図３の（ａ）に示すクランク角度センサ出力の信号の波形は、前述の図２に示すクランク角度センサのシグナルロータ１３が内燃機関回転に同期して反時計方向に回転することによりクランク角度センサ１から出力される信号の波形であり、図２に於けるシグナルロータ１３の最下方の右側の歯Ｂ０５を基点として順次、歯Ａ０５、・・Ａ８５、Ｂ８５、・・Ｂ０５、Ａ０５、・・Ａ８５、Ｂ８５、・・Ｂ０５、に対応して発生するクランク角度信号の波形を、シグナルロータ１３の歯若しくは欠け歯と同一符号で示している。

図３の（ｃ）に示すように、クランクシャフトが２回転する間（７２０［ｄｅｇ］間）に、先ず基準信号がクランク角度７５［ｄｅｇ］、８５［ｄｅｇ］、９５［ｄｅｇ］、１０５［ｄｅｇ］に対応して発生し、次に基準信号がクランク角度２５５［ｄｅｇ］、２６５［ｄｅｇ］、２７５［ｄｅｇ］、２８５［ｄｅｇ］に対応して発生し、次に基準信号がクランク角度４３５［ｄｅｇ］、４４５［ｄｅｇ］、４５５［ｄｅｇ］、４６５［ｄｅｇ］に対応して発生し、次に基準信号がクランク角度６１５［ｄｅｇ］、６２５［ｄｅｇ］、６３５［ｄｅｇ］、６４５［ｄｅｇ］に対応して発生する。

内燃機関制御装置５０は、図３の（ｂ）に示すクランク角度センサ出力信号の周期に基づいて内燃機関回転数Ｎｒを演算すると共に、ピニオンギア回転数センサ２から出力される信号の周期に基づいてピニオンギア回転数Ｎｓｔを演算する。

内燃機関制御装置（ＥＣＵ）５０は、各種のＩ／Ｆ回路（図示せず）と、マイクロコンピュータ（図示せず）とから構成されている。又、マイクロコンピュータは、各種のセンサの検出信号等のアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器（図示せず）と、内燃機関自動停止再始動制御プログラム等の各種の制御プログラムを実行するＣＰＵ（図示せず）と、内燃機関自動停止再始動制御プログラム、各種の制御プログラムや制御定数、各種のテーブル等を記憶するＲＯＭ（図示せず）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（図示せず）等から構成されている。

図４は、この発明の実施の形態１による内燃機関自動停止再始動制御装置の制御ブロック図であり、内燃機関制御装置５０で実行される各処理ルーチンの構成を表している。図
４に於いて、内燃機関制御装置５０は、内燃機関自動停止ルーチン１０１と、事前噛合い制御ルーチン１０２と、内燃機関再始動制御ルーチン１０３と、クランク角度算出ルーチン１０４とを備える。クランク角度算出ルーチン１０４は、クランク角度算出部分１０５と、基準信号検出部分１０６と、疑似基準信号生成部分１０７と、クランク角度記憶部分１０８とを備える。

先ず、内燃機関自動停止ルーチン１０１は、車速センサ３、アクセル開度センサ４、ブレーキペダル５等の情報を用いて内燃機関の自動停止の有無を判定し、内燃機関が自動停止したと判定すれば、燃料噴射装置１１を停止する。次に、事前噛合い制御ルーチン１０２は、クランク角度センサ１から入力されるクランク角度センサ出力信号の入力周期等から求めた内燃機関回転数を用いて、内燃機関回転数が所定回転数以下となると、ソレノイド２１を制御し、ピニオンギア２４をリングギア１２に噛合わせる。

次に、内燃機関再始動制御ルーチン１０３は、アクセル開度センサ４、ブレーキペダル５等の情報を用いて内燃機関の再始動条件が成立の有無を判定し、内燃機関の再始動条件が成立したと判定すると、始動装置２０のソレノイド２１とスタータモータ２３を制御し、後述するように、クランク角度算出ルーチン１０４で求めたクランク角度に応じて燃料噴射装置１１等を制御することで内燃機関を再始動する。

次に、クランク角度算出ルーチン１０４に於けるクランク角算出部分１０５は、クランク角度センサ１の出力値と出力周期を元に検出した基準信号、及び、ソレノイド２１の駆動情報から、クランク角度を算出する。クランク基準信号検出部分１０６は、クランク角度センサ１の出力信号の周期から基準信号を検出する。擬似基準信号生成部分１０７は、クランク角度に応じて擬似基準信号を発生させる。クランク角度記憶部分１０８は、ソレノイド２１の駆動信号に応じて、クランク角度を記憶する。

ソレノイド２１の駆動後、所定期間である場合に於いては、クランク角度算出部分１０５は、クランク角度記憶部分１０８で記憶したクランク角度とクランク角度センサ１の出力を用いてクランク角度を演算し、その演算したクランク角度が基準信号の発生角度に相当する角度である場合に擬似基準信号生成部分１０７から基準信号を発生させる。一方、ソレノイド２１の駆動後、所定期間以外の期間である場合に於いては、クランク角度算出部分１０５は、クランク角度センサ１の出力と基準信号検出部１０６にて検出した基準信号を用いてクランク角度を算出する。

図５乃至図９は、この発明の実施の形態１に係る内燃機関自動停止再始動制御装置の動作を示すフローチャートであり、図５は内燃機関自動停止ルーチン、図６は事前噛合い制御ルーチン、図７は内燃機関再始動制御ルーチン、図８はクランク角度算出ルーチン、図９は基準位置検出禁止判定ルーチン、を夫々示している。図５乃至図９のステップＳ１０１〜Ｓ１０８、ステップＳ２０１〜Ｓ２０２、ステップＳ３０１〜Ｓ３０９、ステップＳ４０１〜Ｓ４１１、及びステップＳ５０１〜Ｓ５０８の処理は、内燃機関制御装置５０内のＲＯＭに格納されている内燃機関自動停止再始動制御プログラムによってプログラム実行される。又、図５、図６、図７に示すルーチンは、例えば、１０［ｍｓｅｃ］の一定周期毎に実行され、図８、図９に示すルーチンは、例えば、クランク角度センサ１からの出力信号が入力される毎に実行される。

内燃機関制御装置５０は、車両のイグニッションスイッチがオンされると、電源が供給されて動作を開始し、内燃機関制御装置５０内のマイクロコンピュータのＣＰＵが、ＲＯＭ内に格納されている内燃機関自動停止再始動制御プログラムを実行する。

先ず、図５に示す内燃機関自動停止ルーチンに於いて、ステップＳ１０１では、内燃機
関制御装置５０のマイクロコンピュータ（以下、単に、内燃機関制御装置５０、と称する）は、内燃機関の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５を踏んでいる動作状態等である。この車速は、車速センサ４から出力された車速信号に基づくものであり、又、ブレーキペダル５が踏まれている動作状態は、ブレーキペダル５から出力されたブレーキ信号のＯＮ状態であることに基づくものである。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５を踏んでいる動作状態であれば、内燃機関自動停止要求フラグＦ１が「１」にセットされているので、ステップＳ１０１に於ける内燃機関の自動停止条件が成立しているか否かの判定は、内燃機関自動停止要求フラグＦ１が「１」にセットされているか否かで判定する。

ステップＳ１０１での判定の結果、内燃機関の自動停止条件が成立していると判定した場合（ＹＥＳ）はステップ１０２へ進み、自動停止条件が成立していない場合（ＮＯ）には、ステップ１０８へ進む。

ステップ１０２に進むと、内燃機関制御装置５０は、燃料噴射装置１１を制御して、内燃機関１０への燃料供給を停止させる。

次に、ステップ１０３に於いて、内燃機関制御装置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１０４に於いて、内燃機関制御装置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である。このブレーキペダル６が解放されている動作状態は、ブレーキペダル５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り、又、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６から出力されたアクセル開度信号に基づくものである。ブレーキペダル５から出力されたブレーキ信号がＯＦＦ状態で、且つ、アクセルが踏み込まれた状態であれば、内燃機関自動停止要求フラグＦ１が「０」にクリアされるので、再始動条件の成立の有無は、内燃機関自動停止要求フラグＦ１が「０」であるか否かにより判定する。その判定の結果、内燃機関自動停止要求フラグＦ１が「０」であれば（ＹＥＳ）、再始動条件が成立していると判定して次のステップ１０５へ進み、再始動条件が成立していない場合（ＮＯ）には、ステップ１０７へ進む。

次に、ステップ１０５に進むと、内燃機関制御装置５０は、内燃機関１０が回転中か否かを判定する。内燃機関１０が回転中の場合（ＹＥＳ）には、次のステップ１０６へ進み、内燃機関１０が回転していない、つまり内燃機関１０が完全に停止している場合（ＮＯ）には、図５の内燃機関自動停止ルーチンの処理を終了する。

ステップＳ１０５からステップ１０６に進むと、内燃機関制御装置５０は、再始動制御ルーチンを実行するが、この再始動ルーチンの実行の詳細については後述する。

前述のステップＳ１０４での判定の結果、内燃機関自動停止要求フラグＦ１が「０」でなく再始動条件が成立していないと判定した場合（ＮＯ）は、ステップＳ１０７に進む。このとき内燃機関は自動停止中であるが、ステップＳ１０７に於いて、内燃機関制御装置５０は、再始動に備えてピニオンギア２４をリングギア１２に事前に噛み合わせるために、事前噛合い制御ルーチンを実行し、図５の内燃機関自動停止ルーチンの処理を終了する。ステップＳ１０７に於ける事前噛合い制御ルーチンの実行の詳細については後述する。

又、前述のステップＳ１０１での判定の結果、自動停止条件が成立していないと判定し
て（ＮＯ）、ステップＳ１０８に進むと、内燃機関制御装置５０は、自動停止中フラグＦ２が「１」であるか否かを判定する。自動停止中フラグＦ２が「１」である場合（ＹＥＳ）には、内燃機関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１０４へ進む。一方、自動停止中フラグＦ１が「０」である場合（ＮＯ）には、内燃機関１０が自動停止中ではないと判断し、図５の内燃機関自動停止ルーチンの処理を終了する。

次に、ステップＳ１０７に於ける事前噛み合い制御ルーチンについて説明する。即ち図６に於いて、ステップ２０１では、内燃機関制御装置５０は、内燃機関回転数Ｎｒが回転数閾値Ｎｄｉｆｆｔｈ未満か否かを判定する。内燃機関回転数Ｎｒが回転数閾値Ｎｄｉｆｆｔｈ未満の場合（ＹＥＳ）には、次のステップＳ２０２へ進み、内燃機関回転数Ｎｒが回転数閾値Ｎｄｉｆｆｔｈ以上の場合（ＮＯ）には図６の事前噛合い制御ルーチンの実行を終了する。

前述の回転数閾値Ｎｄｉｆｆｔｈは、ピニオンギア２４とリングギア２２が噛み合い可能な値で、例えば、１００［ｒｐｍ］である。なお、通常、ピニオンギア２４はリングギア１２に比して歯数が少なく、混乱を避けるため、内燃機関回転数Ｎｒ及びピニオンギア回転数Ｎｓｔは、ピニオンギア２４とリングギア１２の歯数比を考慮して、リングギア１２における回転数に換算した値を用いる。

ステップ２０２に進むと、内燃機関制御装置５０は、ソレノイド２１への通電をＯＮとする。又、ソレノイド２１の通電時間Ｔ１の計測を開始し、図６の事前噛合い制御ルーチンの実行を終了する。

次に前述のステップＳ１０６に於いて実行される再始動ルーチンの実行の詳細について説明する。即ち図７に於いて、ステップ３０１では、内燃機関制御装置５０は、燃料噴射装置１１を制御して、内燃機関２０へ始動用燃料を噴射させる。

ここで、内燃機関１０の再始動時の燃料噴射について説明する。図１０は、この発明の実施の形態１に係る内燃機関自動停止再始動装置における内燃機関再始動時の燃料噴射を説明する説明図である。図１０は内燃機関１０が４気筒の場合を示し、図中の矢印は点火タイミングを表している。自動停止中は点火が中断され、再始動開始後所定のタイミング（ここでは、圧縮行程気筒のクランク角ＢＴＤＣ５°毎）で点火が再開される。また、図１０に於ける網掛け部は燃料噴射タイミングを表している。自動停止中は燃料噴射が中断されているが、図１０の時刻ｔ１で再始動開始されると、ほぼその時刻ｔ１と同時に、所定の複数気筒、例えば、吸気行程にある♯１気筒と排気行程にある♯３気筒とで燃料噴射が再開され、それ以後は所定のタイミング（燃焼行程気筒のクランク角ＢＴＤＣ５°）毎に燃料噴射が再開される。時刻ｔ１での再始動開始後、その時刻ｔ１とほぼ同時に噴射された燃料は、時刻ｔ２で再開された点火により燃焼を開始する。

図７のステップＳ３０１に於いて前述のようにして燃料噴射の再開を行ない、次に、ステップ３０２に於いて、内燃機関制御装置５０は、内燃機関回転数に基づいて、内燃機関１０が始動したか否かを判定する。内燃機関１０が始動していない場合、即ち、内燃機関回転数が所定値未満の場合（ＹＥＳ）には、次のステップ３０３へ進む。一方、内燃機関１０が始動した場合、即ち、内燃機関回転数が所定値以上の場合（ＮＯ）には、内燃機関１０が燃焼により始動したと判断し、ステップ３０７へ進む。ここで、内燃機関の始動を判定する所定値は、たとえば５００[ｒｐｍ]である。

ステップ３０３に進むと、内燃機関制御装置５０は、内燃機関回転数Ｎｒが回転数閾値Ｎｄｉｆｆｔｈ未満か否かを判定する。内燃機関回転数Ｎｒが回転数閾値Ｎｄｉｆｆｔｈ
未満の場合（ＹＥＳ）には、次のステップＳ３０４へ進み、内燃機関回転数Ｎｒが回転数閾値Ｎｄｉｆｆｔｈ以上の場合（ＮＯ）には、ステップ３０９へ進む。

ステップ３０４に進むと、内燃機関制御装置５０は、ソレノイド２１の通電をＯＮにさせる。又、同時に、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３０５に於いて、内燃機関制御装置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。ソレノイド２１の通電時間Ｔ１が所定時間Ｔｐｅを越えている、即ち、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（ＹＥＳ）、ステップ３０６へ進む。ソレノイド２１の通電時間Ｔ１が所定時間Ｔｐｅ未満、即ち、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判断される場合（ＮＯ）は、図７の内燃機関再始動制御ルーチンを終了する。ここで、所定値Ｔｐｅは、例えば、５０［ｍ秒］である。

前述のステップＳ３０２で内燃機関始動完了と判定され（ＮＯ）、ステップ３０７に進むと、内燃機関制御装置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３０８に於いて、内燃機関制御装置５０は、始動装置２０のスタータモータ２３の通電をＯＦＦにさせる。

次に、ステップ３０９に於いて、内燃機関制御装置５０は、始動装置１２のソレノイド２１の通電をＯＦＦにさせる。又、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せず、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、クランク角度算出ルーチンの実行について説明する。即ち、図８に於いて、ステップ４０１では、内燃機関制御装置５０は、ソレノイドの通電がＯＮか否かを判定する。ソレノイドの通電がＯＮの場合、ステップ４０２へ進む。ソレノイドの通電がＯＦＦの場合、ステップ４０８へ進む。

ステップ４０２に進むと、内燃機関制御装置５０は、後述する図９で示す基準信号検出禁止判定ルーチンを用いて、クランク角度センサの出力周期による基準信号の検出を禁止するか否かを判定する。

次に、ステップ４０３に於いて、内燃機関制御装置５０は、基準信号検出が禁止されているか否かを判定する。ここで、基準信号の検出が禁止される場合とは、ソレノイド２１の通電によりピニオンギア２４がリングギア１２に押し付けられ、内燃機関回転数が減速されると考えられる場合であり、基準信号検出禁止フラグＦ３は「１」にセットされる。一方、ソレノイド２１の通電によるピニオンギア２４のリングギア１２への押し付け開始後、これ以上内燃機関回転数が減速されないと考えられる場合は、基準信号の検出は禁止されないように構成されており、基準信号検出禁止フラグＦ３は「０」となる。ステップＳ４０３での基準信号検出禁止の有無の判定は、基準信号検出禁止フラグＦ３が「１」であるか否かにより行うことができる。ステップＳ４０３での判定の結果、基準信号検出禁止であれば（ＹＥＳ）、ステップ４０４へ進み、基準信号検出禁止でなければ（ＮＯ）、ステップ４０８へ進む。尚、基準信号検出禁止判定ルーチンの詳細については後述する。

ステップ４０４に進むと、内燃機関制御装置５０は、前回更新したクランク角度Ａｃ＿
ｍｅｍが欠け歯前の所定クランク角度か否か、即ち、クランク角度が基準信号発生位置に対応する角度であるか否かを判定する。その判定の結果、前回更新したクランク角度Ａｃ＿ｍｅｍが欠け歯前の所定クランク角度である場合（ＹＥＳ）は、ステップ４０５へ進み、前回更新したクランク角度Ａｃ＿ｍｅｍが欠け歯前の所定クランク角度でない場合（ＮＯ）は、ステップ４０６へ進む。ここで、所定のクランク角度とは、図３に示す７２０ｄｅｇクランク角度のうち、７５［ｄｅｇ］、２５５［ｄｅｇ］、４３５［ｄｅｇ］、６１５［ｄｅｇ］である。

ステップＳ４０４にて前回更新したクランク角度Ａｃ＿ｍｅｍが欠け歯前の所定クランク角度であると判定され（ＹＥＳ）、ステップ４０５に進むと、前回クランク角度Ａｃ＿ｍｅｍが欠け歯前であるため、前回クランク角度Ａｃ＿ｍｅｍに２０［ｄｅｇ］加算して新たなクランク角度Ａｃとしてクランク角度Ａｃの更新を行う。又、基準信号を発生させ、クランク角度センサ等の異常の検出や他の制御に用いる。

一方、ステップＳ４０４にて前回更新したクランク角度Ａｃ＿ｍｅｍが欠け歯前の所定クランク角度ではないと判定され（ＮＯ）、ステップ４０６に進むと、前回クランク角度Ａｃ＿ｍｅｍが欠け歯前でないため、前回クランク角度Ａc＿ｍｅｍに１０［ｄｅｇ］加
算して新たなクランク角度Ａｃとしてクランク角度Ａｃの更新を行う。

次に、ステップ４０７に於いて、内燃機関制御装置５０は、ステップＳ４０５、又はステップＳ４０６で更新したクランク角度Ａｃを前回クランク角度Ａｃ＿ｍｅｍとして記憶し、図８のクランク角度算出ルーチンを終了する。

一方、ステップＳ４０１にてソレノイド２１の通電が「ＯＮ」でないと判定され（ＮＯ）、ステップ４０８に進むと、内燃機関制御装置５０は、クランク角度センサ１の出力から、基準信号を検出（判定）し、ステップ４０９へ進む。基準信号の検出方法は、例えば、クランク角度センサ１の出力周期を記録し、前回の周期と今回の周期の比率が所定値を超えている場合に、基準信号を検出したものとする。

次に、ステップ４０９に於いて、内燃機関制御装置５０は、基準信号の有無を判定し、基準信号ありの場合（ＹＥＳ）は、ステップ４１０へ進み、基準信号なしの場合（ＮＯ）は、ステップ４１１へ進む。

ステップ４１０に進むと、クランク角度Ａｃに基準信号が出力されるクランク角度を代入し、ステップ４０７へ進む。ここで、代入されるクランク角度は、例えば、前回クランク角度Ａｃ＿ｍｅｍに最も近い現在の基準信号のクランク角度（Ａｃ＿ｍｅｍが６５［ｄｅｇ］であれば１０５［ｄｅｇ］等）である。

一方、ステップＳ４０９にて基準信号なしと判定され（ＮＯ）てステップ４１１に進んだ場合は、前回クランク角度Ａｃ＿ｍｅｍに１０［ｄｅｇ］加算して新たなクランク角度Ａｃとし、ステップ４０７へ進む。

次に、前述の基準信号検出禁止判定ルーチンについて、図９に基づいて説明する。図９では、「基準位置検出禁止判定ルーチン」と記載しているが、前述の「基準信号検出禁止判定ルーチン」と同意である。図９に於いて、ステップ５０１に於いて、内燃機関制御装置５０は、ソレノイド２１への通電がＯＦＦからＯＮに移行しているか否かを判定する。ソレノイド２１への通電がＯＦＦからＯＮに移行していると判定した場合（ＹＥＳ）は、ステップ５０２へ進み、ソレノイド２１への通電がＯＦＦからＯＮに移行していない、つまりＯＦＦのままであると判定した場合（ＮＯ）は、ステップ５０３へ進む。

ステップ５０２に進むと、内燃機関制御装置５０は、ソレノイド通電ＯＮ後クランク角度Ａｃ＿ｓｏｎを「０」［ｄｅｇ］に初期化する。

次に、ステップ５０３に於いて、内燃機関制御装置５０は、前回更新したクランク角度Ａｃ＿ｍｅｍが欠け歯前の所定クランク角度、即ち基準信号位置であるか否かを判定する。その判定の結果、前回更新したクランク角度Ａｃ＿ｍｅｍが欠け歯前の所定クランク角度である場合（ＹＥＳ）は、ステップ５０４へ進み、前回更新したクランク角度Ａｃ＿ｍｅｍが欠け歯前の所定クランク角度でない場合（ＮＯ）は、ステップ５０５へ進む。

ステップ５０４に進むと、ソレノイド通電ＯＮ後クランク角度Ａｃ＿ｓｏｎを更新する。即ち、前回クランク角度Ａｃ＿ｍｅｍが欠け歯前であるため、２０［ｄｅｇ］加算して新たなソレノイド通電ＯＮ後クランク角度Ａｃ＿ｓｏｎとし、ステップ５０６へ進む。

一方、ステップ５０５に進むと、ソレノイド通電ＯＮ後クランク角度Ａｃ＿ｓｏｎを更新する。即ち、前回クランク角度Ａｃ＿ｍｅｍが欠け歯前でないため、１０［ｄｅｇ］加算して新たなソレノイド通電ＯＮ後クランク角度Ａｃ＿ｓｏｎとし、ステップ５０６へ進む。

次に、ステップ５０６に於いて、内燃機関制御装置５０は、ソレノイド通電ＯＮ後クランク角度Ａｃ＿ｓｏｎが所定値未満か否か判定する。ソレノイド通電ＯＮ後クランク角度Ａｃ＿ｓｏｎが所定値未満の場合（ＹＥＳ）は、ステップ５０７へ進む。ソレノイド通電ＯＮ後クランク角度Ａｃ＿ｓｏｎが所定値以上の場合（ＮＯ）は、ステップ５０８へ進む。ここで、所定値は例えば、１８０［ｄｅｇ］とする。

ステップ５０７に進むと、内燃機関制御装置５０は、ソレノイド通電ＯＮ後クランク角度Ａｃ＿ｓｏｎが所定値未満であるため、基準信号検出禁止フラグＦ３に「１」をセットし、図９の判定ルーチンを終了する。

一方、ステップ５０８に進んだ場合は、内燃機関制御装置５０は、ソレノイド通電ＯＮ後クランク角度Ａｃ＿ｓｏｎが所定値以上であるため、基準信号検出禁止フラグＦ３を「０」にリセットし、図９の判定ルーチンを終了する。

次に、タイミングチャートに基づいて、この発明の実施の形態１による内燃機関自動停止再始動制御装置の動作を説明する。図１１は、この発明の実施の形態１による内燃機関自動停止再始動装置の再始動後の内燃機関の動作を示すタイミングチャートである。図１１に示すタイミングチャートは、車両走行状態から内燃機関自動停止を実施し、内燃機関回転中にピニオンギア２４とリングギア１２を噛みわせ、スタータモータ２３のクランキングにより内燃機関再始動を行った場合の動作を示す。

図１１において、（ａ）は内燃機関回転数Ｎｒ（実線）、スタータモータ回転数、即ち、ピニオンギア回転数Ｎｓｔ（点線）の時間的推移を示す。（ｂ）は内燃機関制御装置の認識する１８０［ｄｅｇ］毎のクランク角度（実線）、実際の１８０［ｄｅｇ］毎のクランク角度（点線）の時間的推移を示す。（ｃ）はクランク角度センサの出力の時間的推移を表す。（ｄ）は内燃機関の制御に使用する基準信号の時間的推移を示し、基準信号ありのとき「１」がセットされ、基準信号なしのとき「０」にクリアされる。

更に、（ｅ）は内燃機関制御装置（ＥＣＵ）５０が認識している角気筒の行程を表し、網掛け部が燃料噴射を、矢印が点火を表す。（ｆ）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。（ｇ）は自動停止中フラグＦ２の状態を示し、内燃機関１０が
自動停止中である場合は「１」にセットされ、内燃機関１０が始動完了した場合には「０」にリセットされる。

又、（ｈ）はスタータモータ２３の通電状態の時間的推移を示す。（ｉ）はソレノイド２１の通電状態の時間的推移を示す。（ｊ）はソレノイド通電開始からのクランク角度変化量の時間的推移を示す。（ｋ）は基準信号の検出禁止フラグＦ３の時間的推移を示し、クランク角度センサの出力に基づく基準信号の検出が禁止のとき「１」にセットされ、クランク角度センサの出力に基づく基準信号の検出が許可のとき「０」にリセットされる。

図１１に於いて、最初に、自動停止条件が成立し、自動停止要求フラグＦ１に「１」がセットされており、燃料噴射停止、自動停止中フラグＦ２が「１」にセットされている（図４のステップ１０１−１０３に相当する）とする。その後、時刻ｔ１にて内燃機関回転数が所定回転数未満となると、内燃機関の再始動に備えてソレノイドの通電をＯＮし（図６のステップ２０１−２０２に相当する）、ピニオンギア２４の押し出しを開始する。

その後、時刻ｔ１〜ｔ２の間にピニオンギア２４がリングギア１２に押し付けられることで、（ａ）に実線で示す内燃機関回転数Ｎｒが減速し、破線で示すモータ回転数、即ちピニオンギア回転数Ｎｓｔが増速され、ピニオンギア２４とリングギア１２の回転数が同期した時刻ｔ２にてピニオンギア２４とリングギア１２の噛み合いが完了する。このとき、時刻ｔ１〜ｔ２の間に内燃機関回転数Ｎｒが（ａ）に示すように急激に減速するため、（ｃ）に示すように、クランク角度センサ出力の出力周期が長くなる。しかしながら、図９にて説明したように、ピニオンギア２４の通電ＯＮ後所定期間、例えばクランク角度で１８０［ｄｅｇ］間は、クランク角度センサ１の出力周期による（ｄ）の基準信号の検出を停止するため（図９）、（ｋ）に示すように基準信号検出禁止フラグＦ３が「１」となっており、基準信号を誤検出することがなくなる。

次に、時刻ｔ３に於いて、ドライバの操作により再始動条件が成立することにより、（ｆ）の自動停止要求フラグＦ１が「０」となり、燃料噴射及び点火が再開される。時刻ｔ３では、再始動を早めるため、（ｅ）に示すように、吸気行程である＃１気筒と、排気行程である＃３気筒に非同期で燃料噴射を行う。又、内燃機関１０がまだ始動完了しておらず、かつ、（ｉ）に示すようにソレノイド駆動指示つまりソレノイド通電開始から十分時間が経過しており、ピニオンギア２４とリングギア１２が噛み合い済みのため、（ｈ）に示すスタータモータ駆動指示が出されてスタータモータ４１が通電され回転を開始する（図７のステップ３０５−３０６に相当する）。

次に、時刻ｔ４において、（ｋ）に示すように基準信号検出禁止フラグＦ３が「１」にセットされており、クランク角度センサ１の出力の周期による基準信号の検出が禁止されているので、クランク角度センサ１の出力と記憶している前回クランク角度とからクランク角度を求め、その求めたクランク角度が基準信号を出力するクランク角度となるため、（ｄ）に示すように基準信号を出力し、必要であれば他の制御で使用する（図８のステップ４０４−４０５に相当する）。

次に、ソレノイド２１の通電ＯＮした瞬間のクランク角度を基準（０［ｄｅｇ］）として、その基準からクランク角度を積算した結果が１８０［ｄｅｇ］を超えると、ピニオンギア２４とリングギア１２を介してスタータモータ２３により駆動されて回転している内燃機関の回転数が増大し、時刻ｔ５に於いて内燃機関回転数が基準信号を誤検出する範囲から明らかに外れたため、基準信号禁止フラグＦ３を「０」にクリアする（図９のステップ５０６，５０８）。それ以降は、クランク角度センサ１の出力周期から基準信号を検出する。

次に、時刻ｔ６に於いて、再始動時に噴射した燃料が点火され、時刻ｔ７において燃焼により内燃機関回転数Ｎｒが内燃機関始動完了判定回転数以上となり、内燃機関再始動が完了し、（ｇ）の自動停止要求フラグＦ１は「０」にリセットされ、（ｈ）のスタータモータ駆動指示、及び（ｉ）のソレノイド駆動指示が解除される。このように、基準信号の誤検出を防止することにより正しいクランク角度となるため始動遅れが発生することはない。

ここで、前述の従来の装置の動作を、この発明の実施の形態１による内燃機関自動停止再始動制御装置と比較して説明する。図１２は、従来の内燃機関自動停止再始動制御装置の動作を示すタイミングチャートであり、（ａ）〜（ｄ）は図１１の（ａ）〜（ｄ）に対応している。図１２の（ｅ）は各気筒毎の実行程、（ｆ）は各気筒毎のＥＣＵ制御用行程、（ｇ）は自動停止要求フラグＦ１、（ｈ）は自動停止中フラグＦ２、（ｉ）はスタータモータ駆動指示、（ｊ）はソレノイド駆動指示を示している。

図１２に示すように、前述のような従来の内燃機関自動停止再始動制御装置を用いた場合、アイドルストップによる内燃機関惰性回転中に、内燃機関回転数が所定回転数以下となるとピニオンギアをリングギアに押し付け、連結を開始する（図１２の時刻ｔ１）。このとき、ソレノイドを駆動しピニオンギアを押し付けることにより内燃機関回転数が急激に低下し、クランク角度信号パルスの周期が伸びる（長くなる）ことにより、欠け歯で発生する不等間隔パルスと誤認識する場合がある。このため、誤認識した不等間隔パルス（基準信号）により求めたクランク角度は、本来のクランク角度とはことなる誤ったクランク角度として認識される場合がある（図１２の時刻ｔ２）。

このような場合、各気筒の行程も誤ったものとなる（図１２の時刻２（ｅ）、（ｆ））。この状態で再始動を行った場合、誤ったクランク角度のまま始動のための燃料制御や点火制御が行われ、例えば、再始動を早めるために再始動と同時に非同期で吸気行程と排気行程に燃料噴射を行う場合、噴射気筒が実際とは異なる気筒に噴射される（図１２の時刻ｔ３（ｆ）網掛け部）。その後、欠け歯を検出し、正しいクランク角度となったとしても（図１２の時刻ｔ４）、本来、点火により燃焼が発生可能であった＃１気筒での燃焼が起きない（図１２の時刻ｔ６）。その結果、噴射した燃料が最初に燃焼するタイミングが遅れ（図１２の時刻８）、始動が遅くなるという問題があった。

前述したように、この発明の実施の形態１に係る内燃機関自動停止再始動制御装置によれば、ソレノイドを駆動した時のクランク角度から所定の角度を経過するまでの期間の間、クランク角度センサ出力による基準信号の検出を禁止することにより、基準信号の誤検出を防止し、図１２に示すような従来の装置の問題点は解消され、良好な再始動を実施することができる。

１クランク角度センサ２ピニオンギア回転数センサ
３車速センサ４アクセル開度センサ
５ブレーキペダル１０内燃機関
１１燃料噴射装置１２リングギア
１３シグナルロータ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内燃機関制御装置Ｆ１自動停止中フラグ
Ｆ２内燃機関回転数制御フラグＦ３基準信号検出禁止フラグ
Ｔ１ソレノイド通電時間カウンタ

Claims

内燃機関のクランク角度に対応したクランク角度信号を出力するクランク角度検出ユニットと、
前記クランク角度信号が所定位置にあるときにクランク角度信号内に基準信号を出力する基準信号出力ユニットと、
基準信号を検出する基準信号検出ユニットと、
前記クランク角度信号内の基準信号に基づいて前記複数の気筒のピストン位置を特定するピストン位置特定ユニットと、
内燃機関自動停止再始動ユニットと、
通電されることにより回転するスタータモータと、
前記スタータモータの回転軸に設けられたピニオンギアと、
前記ピニオンギアを前記回転軸の軸方向へ押し出して内燃機関のクランク軸に設けられたリングギアと噛み合わせるためのプランジャと、
通電されることにより駆動されて前記プランジャを前記回転軸の軸方向へ移動させるソレノイドと、
を備え、
前記内燃機関の自動停止後に於ける惰性回転中に、前記内燃機関の再始動に備えて前記ピニオンギアと前記リングギアとを予め噛み合わせるようにした内燃機関自動停止再始動装置であって、
前記ピニオンギアと前記リングギアとを予め噛み合わせるために前記ソレノイドを駆動して前記ピニオンギアの前記リングギアへの押し付けを開始したとき、前記押し付けの開始後所定期間を経過するまでは前記クランク角度信号による前記基準信号の検出を禁止して前記内燃機関の制御を実行するようにした、
ことを特徴とする内燃機関自動停止再始動制御装置。
前記所定期間は、前記押し付けを開始した時のクランク角度から所定のクランク角度を経過するまでの期間である、
ことを特徴とする請求項１記載の内燃機関自動停止再始動制御装置。
前記クランク角度信号による前記基準信号の検出を禁止している前記所定期間中は、前記クランク角度検出ユニットの出力と記憶している前回クランク角度とから現在のクランク角度を求め、その求めたクランク角度が前記基準信号を出力するクランク角度となるとき、前記基準信号を発生させる、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関自動停止再始動制御装置。