JP5381929B2 - エンジン停止始動制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジン停止始動制御装置に関するものである。

従来、例えばアクセル操作やブレーキ操作などといった停車又は発進のための動作等を検知してエンジンの自動停止及び自動再始動を行う、所謂アイドルストップ機能を備えるエンジン制御システムが知られている。このアイドルストップ制御により、エンジンの燃費低減等の効果を図っている。

エンジン再始動では、基本的にはキー操作に伴うエンジン始動時と同様に、スタータが備えるモータによりエンジンの出力軸（クランク軸）に初期回転が付与される。すなわち、まず、コイルへの通電によりスタータのピニオンをモータ出力軸の軸線方向に押し出し、クランク軸に連結されたリングギヤにピニオンを噛み合わせる。そして、モータ通電によりピニオンを回転させ、その回転力によりリングギヤを回転させる。これにより、クランキングが開始され、エンジンが再始動される。

また近年、ピニオンのリングギヤ側への移動と、モータによるピニオンの回転とを別個に制御可能なスタータが提案されている（例えば特許文献１参照）。特許文献１には、エンジンの自動停止後であってエンジン回転速度がゼロになる前に、次回のエンジン再始動に備えて予めピニオンをリングギヤに噛み合わせておくことが開示されている。この場合、再始動要求に伴い直ちにピニオンの回転を行うことが可能となる。

特表２００８−５１００９９号公報

エンジン自動停止に際し、エンジン回転速度がゼロになる前にピニオンとリングギヤとを噛み合わせるべくピニオンのリングギヤ側への移動を開始したとしても、実際にはピニオンとリングギヤとが噛み合っていない場合がある。このとき、両者が噛み合っているものとして再始動条件の成立に伴いモータ通電を行った場合、スタータによるエンジンのクランキングを適正に実施できないことが考えられる。

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、再始動条件の成立前にピニオンとリングギヤとの噛み合わせを実施する場合に、再始動条件が成立したときのスタータ制御を適正に実施できるエンジン停止始動制御装置を提供することを主たる目的とする。

本発明は、上記課題を解決するために、以下の手段を採用した。

本発明は、エンジンの出力軸に連結されたリングギヤに向けてピニオンを移動させ前記リングギヤに前記ピニオンを噛み合わせる噛み合い手段と、前記ピニオンに回転力を付与するモータとを備えるスタータを用いてクランキングが実施されるエンジンに適用され、所定の自動停止条件が成立したときに前記エンジンを自動停止し、前記自動停止条件の成立後、所定の再始動条件が成立したときに前記噛み合い手段及び前記モータを制御して前記エンジンを再始動するエンジン停止始動制御装置に関する。そして、請求項１に記載の発明は、エンジン自動停止に際しての前記エンジンの燃焼停止後において、エンジン回転速度がゼロになるまでに前記ピニオンと前記リングギヤとが噛み合うように、前記噛み合い手段による前記ピニオンの前記リングギヤ側への移動を制御する移動制御手段と、前記移動制御手段による前記ピニオンの移動開始後においてエンジン回転が逆回転になるときの逆回転量を算出する逆回転量算出手段と、前記逆回転量算出手段により算出した逆回転量に基づいて、前記ピニオンと前記リングギヤとが噛み合っている噛み合い状態か又は噛み合っていない非噛み合い状態かを判定する噛み合い判定手段と、を備えることを特徴とする。

アイドルストップ制御では、エンジンの燃焼停止後であってエンジン回転停止前にピニオンとリングギヤとを予め噛み合わせておき、その後、再始動条件が成立したタイミングでモータ通電を開始することがある。上記噛み合わせに際しては、ピニオンをリングギヤに向かって移動させるが、その移動開始後において、ピニオンがリングギヤに噛み合っていないことがある。このような非噛み合い状態において、ピニオンとリングギヤとが噛み合っているものとしてモータ通電を行った場合、スタータによるエンジンのクランキングを適正に実施できない。例えば、再始動条件の成立時において、ピニオン抜けを防止するべく、モータへの通電に併せて噛み合い手段への通電を行う場合、回転停止状態のリングギヤに対し、回転状態のピニオンが接触されることとなり、ピニオンやリングギヤの磨耗等といった不都合が生じるおそれがある。

ここで、本発明者は、ピニオンのリングギヤ側への移動後においてピニオンとリングギヤとが噛み合った場合と噛み合わなかった場合とでは、エンジン出力軸が受ける回転負荷が相違し、これにより、前者では後者よりもエンジン回転の逆回転量（通常回転方向とは逆の負側の回転量）が小さくなることを確認した。これを利用して、本発明では、ピニオンの移動開始後における逆回転量に基づいて、ピニオンとリングギヤとが噛み合ったか噛み合っていないかを判定する。この構成によれば、エンジン燃焼停止後、ピニオンをリングギヤに向かって移動させたときに、その移動開始後に両者が噛み合ったか否かを把握できる。したがって、再始動条件が成立したときのスタータ制御をピニオンとリングギヤとの噛み合い状態に応じて適正に実施できる。

請求項２に記載の発明では、前記逆回転量として、エンジン回転降下時に最初に逆回転状態となる逆回転期間におけるエンジン回転速度の逆回転側ピーク値を算出し、その逆回転側ピーク値に基づいて前記噛み合い状態か前記非噛み合い状態かを判定する。

エンジンの回転停止時にエンジン逆回転が生じる場合、正回転と逆回転とを繰り返すが、その逆回転量は最初の逆回転時において最も大きく、その後、徐々に減衰していく。その点、本構成では、回転降下時に最初に逆回転状態となる期間のピーク値に基づいて噛み合い判定を行うことにより、その判定精度を高めることができる。

請求項３に記載の発明では、前記ピニオンの移動を開始してから前記ピニオンが前記リングギヤとの接触位置まで移動するのに要する移動所要時間を定めておき、その移動所要時間に基づいて、前記ピニオンを移動させる移動タイミングを算出し、該算出した移動タイミングで前記ピニオンの移動を開始する。このとき、前記噛み合い判定手段により非噛み合い状態と判定された場合、前記移動タイミングを早める側に変更する。

スタータでは、ピニオンが、軸に取り付けられているとともにその軸方向に摺動可能になっている。ここで、ピニオンにおいて、経時劣化などに起因して摺動抵抗が大きくなり、リングギヤとの接触位置まで移動するのに要する時間が長くなることがある。かかる場合、ピニオンのリングギヤ側への移動を開始したとしても、エンジン回転停止前にピニオンとリングギヤとを噛み合わせることができないことがある。この点、本構成によれば、噛み合い判定により両者が非噛み合い状態であると判定された場合、ピニオンを移動させる移動タイミングを早めるため、経時劣化等に起因してピニオンの移動に要する時間が長くなった場合にも、ピニオンの移動開始を適正なタイミングで行うことができる。

請求項４に記載の発明では、前記移動タイミングを早める側に変更した場合に、その移動タイミングでのピニオン移動によって前記噛み合い判定手段により前記噛み合い状態と判定された場合に、今回の噛み合い実施時における移動所要時間を最適所要時間として記憶する手段を備え、その記憶した最適所要時間に基づいて前記ピニオンの移動開始タイミングを算出する。

噛み合い判定の結果に基づいてピニオンの移動タイミングを早める側に変更する構成（請求項３）において、その変更後における移動タイミングでのピニオン移動によりピニオンとリングギヤとが噛み合ったと判定された場合には、そのときの移動所要時間が最適時間であると言える。したがって、該移動所要時間に基づいてその後のスタータ制御を行うことにより、ピニオンとリングギヤとの噛み合い処理において両者の噛み合いを適正に実施できる。

請求項５に記載の発明では、前記エンジンの燃焼停止後における逆回転量を増加させる逆回転量増加手段を備える。

逆回転量に基づく噛み合い判定では、逆回転量が大きいほど、噛み合い時と非噛み合い時との回転挙動が大きく異なり、逆回転量の差が大きくなると考えられる。したがって、本構成によれば、噛み合い時と非噛み合い時とをより明確に区別でき、ひいては噛み合い判定の判定精度を向上できる。

逆回転量増加手段としては、前記エンジンの燃焼停止後におけるエンジン回転速度の降下速度を増大させる手段であるのが望ましい。エンジンの逆回転量はエンジン回転降下中のエンジン回転速度の降下速度（傾き）に応じて異なり、降下速度が大きいほど逆回転量を大きくできる。具体的には、吸入空気量を増加する（スロットル開度を開側に変更する）手段や、補機類を非駆動状態から駆動状態に切り替える手段、排気を吸気系に導入するＥＧＲ装置を備える構成において排気導入量を増加させる手段などを含む。

エンジン制御システムの全体概略構成図。 プリセット制御の具体的態様を説明するためのタイムチャート。 非噛み合い時のエンジン回転速度の推移を示すタイムチャート。 噛み合い判定処理の処理手順を示すフローチャート。 移動時間補正の具体的態様を示すタイムチャート。 移動時間補正処理を示すフローチャート。

以下、本発明を具体化した実施の形態について図面を参照しつつ説明する。本実施の形態は、エンジン制御システムのエンジン停止始動制御装置に具体化している。当該制御システムにおいては、電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）を中枢として燃料噴射量の制御や点火時期の制御、アイドルストップ制御等を実施する。この制御システムの全体概略を示す構成図を図１に示す。

図１において、スタータ１０には、回転駆動手段としてのモータ１１が設けられており、モータ１１とバッテリ１２との間において、モータ１１の通電／非通電を切り替えるモータスイッチ部１３が設けられている。モータスイッチ部１３は、制御信号に基づいてそのオン／オフを切替可能になっている。

モータ１１の出力軸（モータ出力軸）１４には、ピニオン１５が、モータ出力軸１４の軸方向に摺動可能に取り付けられている。モータ１１の通電によりモータ出力軸１４が回転されると、そのモータ出力軸１４の回転に伴いピニオン１５が回転される。

また、スタータ１０には、通電制御によってピニオン１５をモータ出力軸１４の軸方向に往復動させるためのコイル１６が設けられており、コイル１６とバッテリ１２との間において、コイル１６の通電／非通電を切り替えるコイルスイッチ部１７が設けられている。コイルスイッチ部１７は、制御信号に基づいてコイル１６の通電／非通電を切替可能になっている。

詳しくは、コイル１６にはプランジャ１８が挿入されており、コイル１６の軸方向に往復動可能になっている。コイル１６の非通電時には、ピニオン１５が、エンジン２０のクランク軸２１に連結されたリングギヤ２２に対し非接触の状態になる。この場合、ピニオン１５からリングギヤ２２への動力伝達は行われない。この状態においてコイル１６が通電されると、プランジャ１８がコイル１６の軸方向に沿って移動する。このプランジャ１８の動きに伴いレバー１９が作動され、ピニオン１５がリングギヤ２２に向かって押し出される。これにより、ピニオン１５の歯部とリングギヤ２２の歯部とが噛み合い、ピニオン１５からリングギヤ２２への動力伝達が可能な状態になる。

本システムにはＩＧスイッチ２３が設けられており、このＩＧスイッチ２３がオンされることにより、モータ１１及びコイル１６の通電可能な状態に切り替わる。さらに、本システムには、エンジン２０の所定クランク角毎に（例えば３０℃Ａ周期で）矩形状のクランク角信号を出力するクランク角センサ２４が設けられている。クランク角センサ２４は、エンジン正回転時と逆回転時とで異なる検出信号を出力可能な例えばＭＲＥセンサである。その他、エンジン冷却水の温度を検出する冷却水温センサ、アクセルペダル２５の操作量を検出するアクセルセンサ２６、クラッチペダル２７の操作量（クラッチストローク）を検出するクラッチセンサ２８などの各種センサが設けられている。

ＥＣＵ３０は、周知のマイクロコンピュータ等を備えてなる電子制御装置であり、本システムに設けられている各種センサの検出結果等に基づいて、吸入空気量制御や燃料噴射量制御、アイドルストップ制御などの各種エンジン制御や、スタータ１０の駆動制御等を実施する。また、ＥＣＵ３０は、モータスイッチ部１３に駆動信号を出力する出力ポートＰ１と、コイルスイッチ部１７に駆動信号を出力する出力ポートＰ２とを備えており、出力ポートＰ１，Ｐ２からの駆動信号により、モータ１１及びコイル１６の通電／非通電をそれぞれ個別に切り替え可能になっている。

上記のシステム構成において実施されるアイドルストップ制御について詳述する。アイドルストップ制御は、エンジン２０のアイドル運転時に所定の自動停止条件が成立すると、エンジン２０の燃焼を停止して当該エンジン２０を自動停止させるとともに、その後、所定の再始動条件が成立するとエンジン２０を再始動させるものである。エンジン停止条件としては、例えば、アクセル操作量がゼロになったこと（アイドル状態になったこと）、ブレーキペダルの踏込み操作が行われたこと、車速が所定値以下まで低下したこと等の少なくともいずれかが含まれる。エンジン再始動条件としては、例えばアクセルの踏込み操作が行われたこと、ブレーキ操作量がゼロになったこと等の少なくともいずれかが含まれる。

次に、エンジン自動停止時のスタータ制御について説明する。本システムでは、エンジン自動停止条件が成立し、エンジン２０の燃焼を停止した場合、その燃焼停止に伴うエンジン回転速度の降下中に、次回のエンジン再始動に備えてピニオン１５とリングギヤ２２とを予め噛み合わせる制御（プリセット制御）を実施する。このプリセット制御では、ピニオン１５をリングギヤ２２へ向かって押し出し、リングギヤ２２との接触位置まで移動させた後、エンジン２０の回転を利用してピニオン１５の歯部とリングギヤ２２の歯部とを噛み合わせる。この処理によれば、エンジン再始動要求が生じた時点で直ちにピニオン１５を回転でき、エンジン２０を速やかに再始動できる。

図２は、プリセット制御を具体的に説明するためのタイムチャートである。なお、図２においては、ピストンの往復動による燃焼室内の容積の増減変化に伴い、燃焼サイクルの１行程周期（４気筒エンジンでは１８０℃Ａ周期）でエンジン回転速度が増減変化している。

図２において、エンジン自動停止条件の成立タイミングｔ１１で燃料噴射及び点火が停止されることにより、エンジン回転速度が降下し始める。その後、タイミングｔ１２では、コイルスイッチ部１７に駆動信号が出力されることでピニオン１５がリングギヤ２２に向かって押し出され、タイミングｔ１３でピニオン１５とリングギヤ２２との噛み合いが生じる。

なお、エンジン回転速度がゼロまで低下すると、気筒のピストンが上死点を乗り越えられず、クランク軸２１の回転方向が正転から反転に切り替わる。その後、エンジン回転は正転と反転とを交互に繰り返し、やがてエンジン回転速度がゼロに収束する。

ＥＣＵ３０は、エンジン回転速度がゼロになるまでに（例えばエンジン回転速度＝０又はその直前のタイミングｔ１３で）ピニオン１５とリングギヤ２２との噛み合いが生じるように、ピニオン１５の押出しタイミング（ｔ１２）を算出する。つまり、ピニオン１５とリングギヤ２２とは離間した位置に設けられており、ピニオン１５の押出しを開始してから（コイルスイッチ部１７に駆動信号を出力してから）ピニオン１５がリングギヤ２２との接触位置まで移動するには時間を要する。これを考慮し、ＥＣＵ３０は、エンジン２０の自動停止に際しエンジン２０の回転降下中におけるエンジン回転速度を予測する手段（回転予測手段）を備えており、その予測したエンジン回転速度（予測エンジン回転速度）を用いて、エンジン回転速度＝０になるタイミングを算出する。そして、その算出したタイミングよりも、ピニオン１５のリングギヤ２との接触位置までの移動に要する時間（移動所要時間Ｔｐ）だけ早いタイミング（ｔ１２）をピニオン１５の押出しタイミングとしている。移動所要時間Ｔｐについては、適合等により予め定めた値を基準所要時間Ｔｐｂｓとして保存用メモリに記憶してある。

回転予測手段について具体的には、例えば、現時点よりも後の期間におけるエンジン回転速度（瞬時回転速度）を、エンジン２０のロスエネルギ、エンジン回転速度及びイナーシャをパラメータとして予測するものであってもよい。この予測方法によれば、シリンダ容積の増減変化に伴うエンジン回転速度の増減変化を予測することができる。あるいは、エンジン回転速度をパラメータとして、現時点以降のエンジン回転速度の減少変化の回転軌道を予測するものであってもよい。具体的には、クランク角センサ２４から出力されるＮＥ信号に基づいて、瞬時回転速度としての角速度ωを算出する。また、その算出した角速度ωを複数用いて（例えば連続する３つの角速度ωを用いて）、それらを結ぶ関数によって増減変化せずに減少する軌道を予測することにより、エンジン回転速度を予測する。

なお、本実施形態では、プリセット制御による噛み合い処理の実施後において、図２に示すように、エンジン回転が完全に停止した時点でコイル１６の通電をオフし、その後再始動条件が成立した時点でコイル１６の通電をオンに切り替える。この場合、コイル１６の通電オフ状態では、ピニオン１５の歯部とリングギヤ２２の歯部との摩擦力により両者の噛み合い状態が保持される。また、再始動条件の成立時にコイル１６の通電をオンにすることにより、ピニオン１５の回転開始によってピニオン１５がリングギヤ２２から抜ける「ピニオン抜け」を抑制できる。なお、上記構成に代えて、次回のエンジン再始動時のクランキングが終了するまでコイル１６を通電したままにする構成としてもよい。

ところで、スタータ１０では、ピニオン１５がモータ出力軸１４の軸方向に摺動可能になっており、ピニオン１５が摺動しつつリングギヤ２２側へ移動することによってピニオン１５とリングギヤ２２とが噛み合わされる。ここで、ピニオン１５においては、経時劣化や錆などの付着等に起因して摺動抵抗が大きくなることがある。この場合、コイル１６の通電開始後、ピニオン１５がリングギヤ２２との接触位置まで移動するのに要する時間が長くなり、移動所要時間Ｔｐに基づき設定したタイミングでコイル１６への通電を行ったとしても、エンジン回転停止前にピニオン１５とリングギヤ２２とを噛み合わせておくことができないことがある。このとき、ピニオン１５とリングギヤ２２とが噛み合っているものとして、再始動条件の成立に伴いモータ通電を行うと、スタータ１０によるエンジン２０のクランキングを適正に実施できないことが考えられる。

より具体的には、本実施形態では、再始動条件の成立時において、ピニオン抜け防止のためにコイル１６への通電を行うが、ピニオン１５とリングギヤ２２とが噛み合っていない場合には、コイル１６及びモータ１１の通電開始により、回転状態のピニオン１５が、回転停止状態のリングギヤ２２に対して押し出されることとなる。この場合、ピニオン１５の端面とリングギヤ２２の端面とが当接する際に、ピニオン１５やリングギヤ２２の磨耗などの不都合が生じるおそれがある。

そこで、本実施形態では、エンジン自動停止の際のエンジン回転降下中にピニオン１５の押出しを実施した場合に、その押出し後におけるピニオン１５とリングギヤ２２との噛み合い状態を判定することとしている。

以下、ピニオン１５とリングギヤ２２との噛み合い判定について、図３を用いて詳細に説明する。

図３は、エンジン回転降下中にピニオン１５の押出しを実施した際のエンジン回転速度の推移を示すタイムチャートである。図中、一点鎖線は、ピニオン１５とリングギヤ２２とが噛み合った場合を示し、実線は、両者が噛み合わなかった場合を示している。

図３において、タイミングｔ２１では、コイルスイッチ部１７に駆動信号が出力され、ピニオン１５がリングギヤ２２に向かって押し出される。このとき、ピニオン１５とリングギヤ２２とが噛み合った場合（一点鎖線）と、両者が噛み合わなかった場合（実線）とでは、クランク軸２１の回転負荷が異なるため、後者では前者と比較してエンジン回転の逆回転量（通常の回転方向とは逆の負側の回転量）が大きくなる。これを利用して、本実施形態では、コイルスイッチ部１７への駆動信号の出力後における逆回転量に基づいて、ピニオン１５とリングギヤ２２との噛み合い状態を判定する構成としている。

図４は、噛み合い判定処理を示すフローチャートであり、本処理は、ＥＣＵ３０により所定時間ごとに繰り返し実行される。

図４において、ステップＳ１１では、ピニオン押出しフラグＦｐがセットされているか否かを判定する。ピニオン押出しフラグＦｐがセットされていなければ、ステップＳ１２でエンジン２０の自動停止要求後か否かを判定し、ステップＳ１３でエンジン回転速度の降下中か否かを判定する。ステップＳ１２及びＳ１３がＹＥＳの場合、ステップＳ１４へ進み、ピニオン１５の押出しタイミング（図２のｔ１２）であるか否かを判定する。このとき、ピニオン押出しタイミングであれば、ステップＳ１５において、コイルスイッチ部１７に駆動信号を出力する。これにより、ピニオン１５がリングギヤ２２に向かって押し出される。また、ピニオン押出しフラグＦｐをセットする。

ステップＳ１６では、エンジン回転速度が逆回転側ピーク値に到達したか否かを判定する。逆回転側ピーク値は、エンジン回転降下時に最初に逆回転状態となる逆回転期間でのエンジン回転速度のピーク値である。図２に、逆回転期間をＴｒｅ１として示し、逆回転側ピーク値をＮＥｐｋとして示す。

なお、逆回転側ピーク値は、逆回転期間Ｔｒｅ１において、ピークホールド処理によりエンジン回転速度の逆回転側の最大値（エンジン回転速度の最小値）として取得される。このとき、ステップＳ１６では、ピークホールド処理による取得値が所定時間変化しなかった場合に逆回転側ピーク値に到達したと判定する。あるいは、逆回転期間において取得したエンジン回転速度の微分値が０になった場合に逆回転側ピーク値に到達したと判定してもよい。

ステップＳ１６がＹＥＳの場合、ステップＳ１７へ進み、ピニオン１５とリングギヤ２２との噛み合いによるエンジン回転速度の変化量として回転変化量ΔＮＥを算出する。ここでは、エンジン回転降下時にピニオン１５とリングギヤ２２との噛み合いを行わない場合のエンジン回転の逆回転量を基準逆回転量ＮＥｂｓとして予め記憶しておき、その基準逆回転量ＮＥｂｓから、今回のエンジン自動停止時における逆回転量、すなわち逆回転側ピーク値の絶対値（｜ＮＥｐｋ｜）を差し引くことにより回転変化量ΔＮＥを算出する。

続くステップＳ１８では、回転変化量ΔＮＥと判定値とを比較し、回転変化量ΔＮＥが判定値よりも大きい場合にはステップＳ１９へ進み、噛み合い完了フラグＦｅに「１」をセットする。噛み合い完了フラグＦｅは、プリセット制御によりピニオン１５とリングギヤ２２とが噛み合ったか否かを示すフラグであり、噛み合った場合に「１」がセットされる。また、その後のスタータ制御としてＥＣＵ３０は、再始動要求があったとき、その再始動要求に伴い直ちにモータ通電を開始する。これにより、再始動要求後速やかにエンジン２０が再始動される。

一方、回転変化量ΔＮＥが判定値以下の場合にはステップＳ２０へ進み、噛み合い完了フラグＦｅを「０」にリセットする。また、その後のスタータ制御としてＥＣＵ３０は、再始動要求があったとき、まずコイルスイッチ部１７に駆動信号を出力し、その出力タイミングから移動所要時間Ｔｐが経過した時点でモータ通電を開始する。つまり、ピニオン１５の押出しを再度実施した後にモータ駆動を行う。

また、ＥＣＵ３０は、上記判定結果を利用して移動所要時間Ｔｐの補正を行う。以下、移動時間補正について図５を用いて説明する。

図５は、噛み合い判定結果に基づく移動時間補正の具体的態様を示すタイムチャートである。図中、実線は、ピニオン１５とリングギヤ２２とが噛み合った場合を示し、一点鎖線は、両者が噛み合わなかった場合を示している。

図５において、ピニオン１５がリングギヤ２２との接触位置まで移動するのに要する時間が、スタータ１０の経時劣化等に起因して、実際には基準所要時間Ｔｐｂｓよりも長くなっている場合を考える。この場合、エンジン回転速度ゼロになるタイミングｔ３３よりも基準所要時間Ｔｐｂｓだけ前のタイミングｔ３２でピニオン１５の押出しを行ったときには、エンジン回転降下時にピニオン１５とリングギヤ２２とが噛み合わず、図５に一点鎖線で示すように、エンジン回転の逆回転量が比較的大きくなる。逆に、適切なタイミング（ｔ３１）でピニオン１５の押出しを行えば、図５に実線で示すように、エンジン回転の逆回転量が比較的小さくなる。

そこで、ＥＣＵ３０は、エンジン回転降下時の噛み合い処理において、ピニオン１５とリングギヤ２２との噛み合いが生じなかったと判定された場合、移動所要時間Ｔｐを補正し、これにより、ピニオン１５の押出しタイミングを早める側に変更することとしている。また、次回以降、エンジン回転降下中に噛み合い処理を実施する際には、その補正した移動所要時間Ｔｐに基づいてスタータ制御を実施する。

移動時間の補正について具体的には、エンジン回転降下時において、移動所要時間Ｔｐを基準所要時間Ｔｐｂｓとして噛み合い処理を実施したときに、ピニオン１５とリングギヤ２２とが噛み合わなかったと判定された場合（図５の一点鎖線の場合）、基準所要時間Ｔｐｂｓよりも長くなるように移動所要時間Ｔｐを補正する。この補正処理は、次回以降のエンジン回転停止時の噛み合い処理において、ピニオン１５とリングギヤ２２とが噛み合ったと判定されるまで繰り返し行う。そして、両者が噛み合ったとき、そのときの移動所要時間（Ｔｐｂｓ＋Ｋｐ）を学習値とし、その学習値をバックアップ用メモリとしてのＥＥＰＲＯＭに記憶する。

なお、上記算出した学習値は、プリセット制御だけでなく、エンジン２０を自動停止させる際のエンジン回転降下中に再始動条件が成立した場合のスタータ制御にも適用できる。具体的には、再始動条件の成立に伴いモータ通電を行い、その後ピニオン１５を押し出すモータ先駆動制御や、再始動条件の成立に伴いピニオン１５を押し出し、噛み合い後にモータ通電を行うモータ後駆動制御において、上記学習値を用いてピニオン１５の押出しタイミングを算出する。

次に、移動時間補正処理の具体的態様について、図６のフローチャートを用いて説明する。本処理は、ＥＣＵ３０により所定時間ごとに繰り返し実行される。

図６において、ステップＳ３１では、上記図４の噛み合い判定処理による噛み合い判定後か否かを判定し、噛み合い判定後であればステップＳ３２に進み、噛み合い完了フラグＦｅが「１」か「０」かを判定する。Ｆｅ＝０であればステップＳ３３へ進み、現時点での移動所要時間Ｔｐを所定の補正値αで補正する。本実施形態では、移動所要時間Ｔｐに所定の補正値α（＞０）を加算することにより上記補正を行う。なお、この補正方法に代えて、移動所要時間Ｔｐに所定の補正値（＞１）を乗算することにより行ってもよい。

ステップＳ３１〜Ｓ３３の処理は、噛み合い判定処理において、一旦非噛み合い状態と判定された後、ステップＳ３２がＹＥＳと判定されるまで繰り返し実行される。そして、ステップＳ３２でＦｅ＝１であると判定されると、ステップＳ３４へ進んで移動時間学習を実施する。このとき、現時点での移動所要時間Ｔｐを学習値とし、その学習値をＥＥＰＲＯＭに記憶する。

以上詳述した上記実施形態によれば以下の優れた効果が得られる。

エンジン自動停止の際のエンジン回転降下中にピニオン１５の押出しを実施した場合に、その後エンジン回転が逆回転するときの逆回転量に基づいて、ピニオン押出し後、ピニオン１５とリングギヤ２２とが噛み合ったか又は噛み合わなかったかを判定する構成としたため、ピニオン１５の移動開始後にピニオン１５とリングギヤ２２とが噛み合ったか否かを把握できる。したがって、再始動条件が成立したときのスタータ制御を、ピニオン１５とリングギヤ２２との噛み合い状態に応じて適正に実施できる。

また、ピニオン１５の噛み合い判定については、例えばピニオン１５又はリングギヤ２２の近傍に、光学式や磁気式などの各種位置センサを配置し、同センサの検出信号に基づいて噛み合い判定を行うことも考えられるが、この場合、別途センサを設ける必要があり、コストも増大する。その点、上記構成によれば、新たな部品を追加することなく、比較的簡単な制御によって噛み合い判定を行うことができる。

エンジン回転降下時に最初に逆回転状態となる逆回転期間におけるエンジン回転速度の逆回転側ピーク値を算出し、その逆回転側ピーク値に基づいて噛み合い判定を行う構成としたため、つまり、逆回転量として最も大きい値を用いて噛み合い判定を行うため、噛み合い時と非噛み合い時とを明確に区別でき、判定精度を高めることができる。

噛み合い判定によりピニオン１５とリングギヤ２２とが噛み合っていないと判定された場合、ピニオン１５を移動させる移動タイミングを早めるため、より具体的には、ピニオン１５の移動所要時間Ｔｐを長くする側に補正するため、経時劣化等に起因してピニオン１５のリングギヤ２２との接触位置までの移動に要する時間が長くなった場合にも、ピニオン１５の移動開始を適正なタイミングで行うことができる。その結果、ピニオン１５とリングギヤ２２とを確実に噛み合い状態にできる。

噛み合い判定の結果に基づいてピニオン１５の移動タイミングを早める側に変更し、その変更後における移動タイミングでのピニオン移動によりピニオン１５とリングギヤ２２とが噛み合ったと判定された場合、そのときの移動所要時間Ｔｐに基づいて、その後のスタータ制御を行う構成としたため、ピニオン１５の移動を適正なタイミングで行うことができ、ひいては、ピニオン１５とリングギヤ２２との噛み合い処理を適正に実施できる。

（他の実施形態）
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施されてもよい。

・通常回転方向とは逆の負側のエンジン回転速度（逆回転速度）を取得し、逆回転速度と判定値との比較結果に基づいて噛み合い判定を行う構成とする。この場合、逆回転速度が判定値以下のときにピニオン１５とリングギヤ２２とが噛み合っていると判定し、逆回転速度が判定値よりも大きいときに両者が噛み合っていないと判定する。

・上記実施形態では、回転変化量ΔＮＥと、予め定めた判定値との比較結果に基づいて噛み合い判定を行う構成としたが、判定値を可変に設定する構成としてもよい。エンジン２０の個体差や経時変化の状態に応じて基準逆回転量ＮＥｂｓは変化するが、上記構成によれば、その変化に応じて判定値を可変にするため、噛み合い判定において誤判定を抑制することができる。具体的には、例えば、燃焼停止に伴うエンジン回転降下中に噛み合い処理を実施しない場合において、エンジン逆回転量を算出して基準逆回転量として記憶しておき、その基準逆回転量に基づいて判定値を設定する。このとき、例えば基準逆回転量が大きいほど判定値を大きくする。

・エンジン回転降下時にピニオン１５とリングギヤ２２との噛み合い処理を実施し噛み合い状態になるときを基準とし、そのときのエンジン回転の逆回転量を基準逆回転量として予め記憶しておく構成とする。この場合、今回のエンジン自動停止時における逆回転量から基準逆回転量を差し引くことにより回転変化量を算出し、その回転変化量と判定値との比較結果に基づいて噛み合い判定を行う。このとき、回転変化量が判定値よりも小さい場合にピニオン１５とリングギヤ２２とが噛み合い状態であると判定し、回転変化量が判定値以上の場合に非噛み合い状態であると判定する。

・エンジン２０の燃焼停止後における逆回転量を増加させる逆回転量増加手段を備える構成とする。逆回転量に基づく噛み合い判定では、逆回転量が大きいほど、ピニオン１５とリングギヤ２２とが噛み合った時と噛み合わなかった時との回転挙動の相違が大きくなり、エンジン逆回転量の差が大きくなる。したがって、本構成によれば、ピニオン１５とリングギヤ２２との噛み合い状態／非噛み合い状態を明確に区別でき、噛み合い判定の判定精度を向上できる。

逆回転量増加手段として具体的には、エンジン２０の燃焼停止後におけるエンジン回転速度の降下速度を増大させる手段であるのが望ましい。例えば、吸入空気量を増加する（スロットル開度を開側に変更する）手段や、補機類（例えばオルタネータ）を非駆動状態から駆動状態に切り替える手段、排気を吸気系に導入するＥＧＲ装置を備える構成において排気導入量を増加させる手段などが挙げられる。

・プリセット制御による噛み合い処理によってピニオン１５とリングギヤ２２とが噛み合わなかったと判定され、その後、ピニオン１５の移動タイミング（移動所要時間）の学習を実施する場合に、逆回転量増加手段による逆回転量の増加を実施する構成とする。こうすることにより、移動タイミング（移動所要時間）の学習を精度良く実施できる。このとき、非噛み合い状態と判定された後の移動タイミングの学習実行時以外では、逆回転量増加手段による逆回転量の増加を実施しない構成としてもよい。この場合、エンジン自動停止の際に逆回転量を増加させる頻度を極力少なくできる。

・移動タイミング（移動所要時間）の学習結果に基づいて、移動タイミングを遅くする側に変更する構成としてもよい。つまり、移動所要時間を長くする側に変更してもよい。

・エンジン自動停止の際のエンジン回転降下中に予めピニオン１５とリングギヤ２２とを噛み合わせておく場合のスタータ制御として、ピニオン１５とリングギヤ２２との非噛み合い状態においてモータ通電によりピニオン回転速度を所定回転速度（例えばエンジン回転速度に換算した場合に４００〜５００ｒｐｍ）まで上昇させ、その後、モータ通電オフに伴うピニオン回転速度の降下中にピニオン１５とリングギヤ２２との噛み合わせを実施する構成を本発明に適用してもよい。

１０…スタータ、１１…モータ、１３…モータスイッチ部、１４…モータ出力軸、１５…ピニオン、１６…コイル、１７…コイルスイッチ部、１８…プランジャ、２０…エンジン、２１…クランク軸、２２…リングギヤ、３０…ＥＣＵ。

Claims (5)

1. エンジンの出力軸に連結されたリングギヤに向けてピニオンを移動させ前記リングギヤに前記ピニオンを噛み合わせる噛み合い手段と、前記ピニオンに回転力を付与するモータとを備えるスタータを用いてクランキングが実施されるエンジンに適用され、
   所定の自動停止条件が成立したときに前記エンジンを自動停止し、前記自動停止条件の成立後、所定の再始動条件が成立したときに前記噛み合い手段及び前記モータを制御して前記エンジンを再始動するエンジン停止始動制御装置であって、
   エンジン自動停止に際しての前記エンジンの燃焼停止後において、エンジン回転速度がゼロになるまでに前記ピニオンと前記リングギヤとが噛み合うように、前記噛み合い手段による前記ピニオンの前記リングギヤ側への移動を制御する移動制御手段と、
   前記移動制御手段による前記ピニオンの移動開始後においてエンジン回転が逆回転になるときの逆回転量を算出する逆回転量算出手段と、
   前記逆回転量算出手段により算出した逆回転量に基づいて、前記ピニオンと前記リングギヤとが噛み合っている噛み合い状態か又は噛み合っていない非噛み合い状態かを判定する噛み合い判定手段と、
   を備えることを特徴とするエンジン停止始動制御装置。
2. 前記逆回転量算出手段は、前記逆回転量として、エンジン回転降下時に最初に逆回転状態となる逆回転期間におけるエンジン回転速度の逆回転側ピーク値を算出し、
   前記噛み合い判定手段は、前記逆回転側ピーク値に基づいて前記噛み合い状態か前記非噛み合い状態かを判定する請求項１に記載のエンジン停止始動制御装置。
3. 前記ピニオンの移動を開始してから前記ピニオンが前記リングギヤとの接触位置まで移動するのに要する移動所要時間を定めておき、
   前記移動制御手段は、前記移動所要時間に基づいて、前記ピニオンを移動させる移動タイミングを算出し、該算出した移動タイミングで前記ピニオンの移動を開始するものであり、
   前記噛み合い判定手段により非噛み合い状態と判定された場合、前記移動タイミングを早める側に変更する請求項１又は２に記載のエンジン停止始動制御装置。
4. 前記移動タイミングを早める側に変更した場合に、その移動タイミングでのピニオン移動によって前記噛み合い判定手段により前記噛み合い状態と判定された場合に、今回の噛み合い実施時における移動所要時間を最適所要時間として記憶する手段を備え、
   前記移動制御手段は、記憶した最適所要時間に基づいて前記ピニオンの移動開始タイミングを算出する請求項３に記載のエンジン停止始動制御装置。
5. 前記エンジンの燃焼停止後における逆回転量を増加させる逆回転量増加手段を備える請求項１乃至４のいずれか一項に記載のエンジン停止始動制御装置。

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