JP5382224B2 - 内燃エンジンの自動停止装置及び自動停止方法 - Google Patents

Description

この発明は車両用内燃エンジンの自動停止と再始動に関する。

日本国特許庁が２００３年に発行した特開２００３−１４８３１４号は、車両走行中に所定条件が成立すると、内燃エンジンを自動停止するエンジン自動停止装置に関する提案を行っている。

この従来技術は、バッテリ容量が所定値未満の場合にエンジンの自動停止を禁止することを教えている。また、この従来技術は、内燃エンジンの自動停止の機会を増やすために、停車中だけでなく車両走行中でも、所定の条件が成立したら内燃エンジンを自動停止することを教えている。

内燃エンジンの自動停止を許可するバッテリ容量は、エンジン再始動時における始動性や電装品性能を考慮して設定される。

従来技術においては、エンジンの自動停止を許可するバッテリ容量は、車両が走行中か停車中かに関係なく同一に設定されている。しかし、車両走行時は車両停車時よりも電装品性能の要求が高く、電装品に対する電力要求も高い。

車両停停止状態でのエンジン再始動において電装品の要求電力を満たすことを基準に、エンジンの自動停止を許可するバッテリ容量を設定すると、車両走行時におけるエンジン再始動では電装品の要求電力を満たせなくなる可能性がある。

この発明の目的は、したがって、停車中だけでなく車両走行中に内燃エンジンを自動停止する場合においても、再始動時における電装品の電力要求を満たすことである。

以上の目的を達成するために、この発明は、内燃エンジンと、内燃エンジンの運転により充電を行うバッテリと、バッテリの蓄電電力で作動する電気負荷と、を備えた車両のための、内燃エンジンの自動停止装置を提供する。

自動停止装置は、停車中に第１の自動停止条件が成立した場合、あるいは車両走行中に第２の自動停止条件が成立した場合に、内燃エンジンを自動停止するよう構成される。

第１の自動停止条件はバッテリがバッテリ電圧またはバッテリ充電状態が第１のしきい値以上であることを要求し、第２の自動停止条件はバッテリがバッテリ電圧またはバッテリ充電状態が第２のしきい値以上であることを要求する。さらに、第２のしきい値は第１のしきい値より大きく設定される。

この発明の詳細並びに他の特徴や利点は、明細書の以下の記載の中で説明されるとともに、添付された図面に示される。

ＦＩＧ．１はこの発明の第１の実施形態による内燃エンジンの自動停止及び自動再始動装置の概略構成図である。 ＦＩＧＳ．２Ａ−２Ｇは自動停止及び自動再始動装置による内燃エンジンの運転制御状況を説明するタイミングチャートである。 ＦＩＧ．３はこの発明の第１の実施形態によるコントローラが実行する車両走行中の内燃エンジンの自動停止と再始動ルーチンを説明するフローチャートである。 ＦＩＧ．４はコントローラが実行する停車中の内燃エンジンの自動停止と再始動ルーチンを説明するフローチャートである。 ＦＩＧ．５はコントローラが実行するバッテリ劣化状態の判定ルーチンを説明するフローチャートである。 ＦＩＧＳ．６Ａと６Ｂは内燃エンジンの始動時のバッテリ電圧の変化を示すタイミングチャートである。 ＦＩＧ．１に類似するがこの発明の第２の実施形態を示す。 ＦＩＧ．８Ａ−８Ｄはこの発明の第２の実施形態による内燃エンジンの自動停止及び自動再始動装置が実行する内燃エンジンの運転制御の結果を説明するタイミングチャートである。

以下に図面を参照して、この発明の第１の実施形態によるエンジン自動停止装置を説明する。

ＦＩＧ．１を参照すると、車両１Ａに搭載される多気筒の内燃エンジン２は、気筒ごとに燃料インジェクタ３とスパークプラグ４とを備える。内燃エンジン２の各気筒では燃料インジェクタ３から供給される燃料をスパークプラグ４で着火して燃焼させ、燃焼圧力を回転力、すなわち動力に変換する。

内燃エンジン２は手動変速機７にクラッチ５を介して接続される。内燃エンジン２から手動変速機７に伝えられた動力は、駆動ロッド８とファイナルギヤ９を介して駆動輪１０に伝達される。

クラッチ５はクラッチペダル６によって結合／切断操作される。内燃エンジン２と手動変速機７との結合／切断状態を検出するため、クラッチペダル６にアッパークラッチスイッチ１２とロワークラッチスイッチ１３が設けられる。

アッパークラッチスイッチ１２は、車両１Ａのドライバがクラッチペダル６から足を離している状態、つまり内燃エンジン２と手動変速機７とが直結状態にある場合、にＯＮ信号を出力する。アッパークラッチスイッチ１２はまた、内燃エンジン２と手動変速機７との結合を遮断すべく、ドライバがクラッチペダル６を踏み込んだ状態でＯＦＦ信号を出力する。

ロワークラッチスイッチ１３は、ドライバがクラッチペダル６を踏み込んで内燃エンジン２と手動変速機７との結合が完全に遮断された状態でＯＮ信号を出力する。ロワークラッチスイッチ１３はそれ以外の場合、すなわち例えばドライバがクラッチペダル６を戻す途中の半クラッチ状態のように、内燃エンジン２と手動変速機７との結合が完全に遮断されていない状態でＯＦＦ信号を出力する。

車両１Ａはバッテリ２１を備える。バッテリ２１の電力は、スタータモータ駆動用リレー２２を介してスタータモータ２３に供給される。スタータモータ２３は電力供給により内燃エンジン２のクランキングを実行して、内燃エンジン２を始動させる。バッテリ２１の電力はＤＣ／ＤＣコンバータ２５を介して第１電気負荷２６にあるいは直接に第２電気負荷２７に供給される。第２電気負荷２７には例えばヘッドライトが含まれる。ＤＣ／ＤＣコンバータ２５はバッテリ２１の電圧を一定電圧に整える。

車両１Ａはまた、内燃エンジン２に駆動されて発電を行うオルタネータ２４を備える。オルタネータ２４が発電した交流電力は内蔵するインバータで直流に変換された後、バッテリ２１に蓄えられる。内燃エンジン２の燃料インジェクタ３の燃料噴射、スパークプラグ４の点火、スタータモータ駆動用リレー２２を介したスタータモータ２３の運転は、それぞれエンジンコントローラ１１により制御される。

エンジンコントローラ１１は中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成される。エンジンコントローラ１１を複数のマイクロコンピュータで構成することも可能である。

エンジンコントローラ１１にはアッパークラッチスイッチ１２とロワークラッチスイッチ１３からの信号が入力される。エンジンコントローラ１１には、またシフトセンサ１４が検出する手動変速機７のシフト位置信号、ブレーキスイッチ１５が検出する車両１Ａのブレーキのブレーキ液圧信号、クランク角センサ１６が検出するクランク角信号、車速センサ１７が検出する車速ＶＳＰの信号、及び電圧センサ１８が検出するバッテリ電圧信号が入力される。クランク角信号は内燃エンジン２の回転速度Ｎｅを表す信号としても利用される。

ブレーキスイッチ１５はメカニカルなスイッチではなく、ブレーキ液圧が液圧しきい値以下の場合はＯＦＦ信号を出力し、ブレーキ液圧が液圧しきい値を超えるとＯＮ信号を出力する、圧力センサなどで構成されたソフトウェアスイッチである。ブレーキ液圧が液圧しきい値以下であることは、ブレーキペダルが踏まれていない状態に相当する。

エンジンコントローラ１１は、車両１Ａのアクセルペダルの踏み込み量に応じて、燃料インジェクタ３からの燃料供給量及び供給タイミングと、スパークプラグ４による点火タイミングを制御する。

エンジンコントローラ１１は、また燃料消費量の低減のために停車中に第１の自動停止条件が成立すると、内燃エンジン２の自動停止を行う。さらに、内燃エンジン２の自動停止の機会を増やすために、車両１Ａの走行中に第２の自動停止条件が成立すると、内燃エンジン２の自動停止を行う。ただし、いずれ自動停止も、内燃エンジン２の暖機運転が完了している場合に限って行われる。

内燃エンジン２の自動停止は、停車中も走行中も、エンジンコントローラ１１が燃料インジェクタ３による燃料噴射と、スパークプラグ４の点火を停止することで行われる。この動作を燃料カットと総称する。燃料カットは、内燃エンジン２の回転を停止させることではなく、内燃エンジン２の駆動を停止することを意味する。したがって、燃料カットによる内燃エンジン２の自動停止が行われても、内燃エンジン２は惰性で回転を続けることがある。

内燃エンジン２の自動停止期間中は燃料が消費されないので、自動停止によって燃料消費を削減することができる。

第１の自動停止条件の成立によって、内燃エンジン２が自動停止した状態で、内燃エンジン２の第１の再始動条件が成立すると、エンジンコントローラ１１がスタータモータ２３を起動して内燃エンジン２のクランキングを行いつつ、燃料インジェクタ３による燃料噴射とスパークプラグ４による噴射燃料への点火を再開する。これにより、停車状態での内燃エンジン２の再始動が行われる。

また、第２の自動停止条件の成立によって、内燃エンジン２が自動停止した状態で、第２の再始動条件が成立する場合も、同様に内燃エンジン２の再始動が行われる。

言い換えると、停車中に第１の自動停止条件が成立して内燃エンジン２を自動停止させた場合には、第２の再始動条件が成立してもエンジンコントローラ１１は内燃エンジン２を再始動させない。エンジンコントローラ１１は第１の再始動条件が成立した場合にのみ内燃エンジン２を再始動させる。

同様に、車両１Ａが走行中に第２の自動停止条件が成立して内燃エンジン２を自動停止させた場合には、第１の再始動条件が成立してもエンジンコントローラ１１は内燃エンジン２を再始動させない。エンジンコントローラ１１は第２の再始動条件が成立した場合にのみ内燃エンジン２を再始動させる。

したがって、車両１Ａが走行中に第２の自動停止条件が成立して内燃エンジン２が自動停止し、そのまま車両１Ａが停止した場合には、第１の再始動条件が成立するかどうかによらず、第２の再始動条件が成立するまで内燃エンジン２の自動停止が継続される。エンジンコントローラ１１は、停車状態で第２の再始動条件が成立した時点で内燃エンジン２を再始動させる。

ＦＩＧＳ．２Ａ−２Ｇを参照して、停車中の内燃エンジン２が自動停止する場合と、車両１Ａが走行中に内燃エンジン２が自動停止する場合について説明する。なお、ＦＩＧＳ．２Ａ−２Ｇでは比較の都合上、停車中の内燃エンジン２の自動停止と、走行中の内燃エンジン２の自動停止を並行して示しているが、両方が同時に行われることはない。ＦＩＧ．２Ｂの実線は、車両１Ａが走行中の内燃エンジン２の自動停止によるエンジン回転速度Ｎｅの変化を示す。ＦＩＧ．２Ｂの二点鎖線は、車両１Ａが停車中の内燃エンジン２の自動停止によるエンジン回転速度Ｎｅの変化を示す。２つのケースで内燃エンジン再始動のタイミングが異なる理由については後述する。

時刻ｔ３から時刻ｔ１２に至る期間で第２の自動停止条件が成立し、時刻ｔ８から時刻ｔ９の期間で第１の自動停止条件が成立する。つまり、停車中に内燃エンジン２を自動停止させるだけでなく、車両１Ａが走行中も内燃エンジン２を自動停止させることで、時刻ｔ３から時刻ｔ８までの期間においても燃料カットが実行され、燃料消費を抑制できる。

車両１Ａが走行中に第２の自動停止条件が成立して内燃エンジン２が自動停止し、その後、第２の再始動条件が成立して内燃エンジン２を再始動する場合を考える。内燃エンジン２の再始動のためのスタータモータ２３の駆動によりバッテリ２１の負荷が増大しても、ヘッドライト、クラクション、ワイパーなどの車両１Ａの電装品の性能を維持する必要がある。すなわち。例えばヘッドライトであれば明るさを維持する必要がある。

こうした電装品のための電力要求は、停車時よりも走行時の方が大きい。つまり、車両１Ａが走行中に内燃エンジン２を自動停止させる場合には、停車中に内燃エンジン２を自動停止させる場合より、バッテリ電圧を相対的に高くしておく必要がある。

なお、電装品の電力要求に対するバッテリ２１の対応能力は、バッテリ電圧に代えてバッテリ充電状態（ＳＯＣ）で判定することも可能である。

第１の自動停止条件、第２の自動停止条件、第１の再始動条件、及び第２の再始動条件の各々はバッテリ電圧に関する要求を含む。また、各々に異なるバッテリ電圧条件を適用する。

具体的には、停車中に適用される第１の自動停止条件はバッテリ電圧が第１の電圧しきい値以上であることを要求する。走行中に適用される第２の自動停止条件はバッテリ電圧が第２の電圧しきい値以上であることを要求する。ここで、第２の電圧しきい値は第１の電圧しきい値より大きな値に設定される。

一方、第１の自動停止条件の成立による内燃エンジン２の停止中に、クラッチペダル６の踏み込みがあると第１の再始動条件が成立し、エンジンコントローラ１１は内燃エンジン２を再始動させる。第２の自動停止条件の成立にたる内燃エンジン２の停止中に、手動変速機７のシフト位置がニュートラル以外の位置にあり、クラッチペダル６の踏み込みとブレーキペダルの戻り、あるいはアクセルペダルの踏み込みが発生すると、第２の再始動条件が成立し、エンジンコントローラ１１は内燃エンジン２を再始動させる。このようにして、車両１Ａが走行中に内燃エンジン２を自動停止する場合は、車両１Ａの加速または停止後の再発進の直前まで内燃エンジン２の停止状態が維持される。

車両１Ａの加速または停止後の再発進の直前まで内燃エンジン２の自動停止を維持する場合に、内燃エンジン２の再始動時間が長くなると車両１Ａの発進や加速に遅れが生じる。第２の電圧しきい値を第１の電圧しきい値より高く設定するのはこのためである。

この設定により、車両１Ａが走行中に内燃エンジン２を自動停止する場合のバッテリ電圧が、停車中の内燃エンジン２を自動停止する場合のバッテリ電圧より相対的に高くなる。バッテリ電圧が高ければ、車両１Ａが走行中に内燃エンジン２を自動停止する場合の内燃エンジン２の再始動時間が長くならず、車両１Ａの加速や再発進の応答性を損なわずに済む。

再びＦＩＧＳ．２Ａ−２Ｇを参照して、停車中に適用される第１の自動停止条件の中のバッテリ電圧に関する第１の電圧しきい値と、走行中に適用される第２の自動停止条件の中のバッテリ電圧の第２の電圧しきい値についてさらに説明する。

ＦＩＧＳ．２Ａ−２Ｇは手動変速機７を備えた車両１Ａがコースト走行でゆっくり減速した後に、車両１Ａを停車させ、その後に車両１Ａを発進させた場合の、車速ＶＳＰ、内燃エンジン回転速度Ｎｅ、ピニオン回転速度Ｎｐ、ブレーキ液圧判定、手動変速機７のシフト位置、アッパークラッチスイッチ１２、ロワークラッチスイッチ１３、及びバッテリ電圧しきい値の変化を示す。

ＦＩＧ．２Ｂの実線は、車両１Ａの走行中に第２の自動停止条件の成立により内燃エンジン２が停止し、第２の再始動条件の成立により内燃エンジン２が再始動する場合のエンジン回転速度Ｎｅの変化を示す。ＦＩＧ．２Ｂの鎖線は車両１Ａの停車中に第１の自動停止条件の成立により内燃エンジン２が停止し、第１の再始動条件の成立により内燃エンジン２が再始動する場合のエンジン回転速度Ｎｅの変化を示す。便宜上、両者を同じダイアグラム上に描いているが、これら２種類の自動停止が同時に並行して行われることはない。実行されるのは、２種類の自動停止のうちいずれか一方のみである。

車速ＶＳＰが時速１０キロメートル（１０ｋｍ／ｈｒ）を少し上回る速度まで低下した時刻ｔ１にドライバがブレーキペダルを踏み込むと、ブレーキ液圧が予め定めた液圧しきい値を超え、ブレーキスイッチ１５がＯＮとなることで、ブレーキ油圧判定フラグが０から１へと切り換わる。このとき、手動変速機７のシフト位置は１速の位置にある。なお、ＦＩＧ．２Ｄのシフト位置に示す「１」はニュートラル位置以外のシフト位置を意味する。シフト位置が２速、３速であってもシフト位置信号は「１」となる。

時刻ｔ２にドライバがクラッチペダル６を踏み込むと、時刻ｔ３にクラッチ５が完全に切断される。時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間が、クラッチペダル６のストローク期間に相当する。

車速が１０ｋｍ／ｈｒまで低下する時刻ｔ３に、車両１Ａが走行中に適用される第２の自動停止条件が成立する。ここで、第２の自動停止条件は次の（１）−（６）の条件を全て満たすことで成立する。

（１）バッテリ２１の劣化が所定の状態まで進行していない；
（２）ブレーキペダルが踏み込まれている、つまりブレーキスイッチ１５がＯＮである；
（３）手動変速機７のシフト位置はニュートラル以外の位置である；
（４）クラッチペダル６の踏み込みがありクラッチ５が完全に切断されている、つまりロワークラッチスイッチ１３がＯＮである；
（５）車速ＶＳＰが予め定めている所定の車速、例えば１０ｋｍ／ｈｒ以下である；
（６）バッテリ電圧ＶＢが第２の電圧しきい値より大きい。

ここで、第１の再始動条件の中のバッテリ電圧ＶＢに関するしきい値が第１の電圧しきい値である。第２の再始動条件の中のバッテリ電圧ＶＢに関するしきい値が第２の電圧しきい値である。

条件（６）を車両１Ａが走行中に適用される第２の自動停止条件に含め、かつ第２の電圧しきい値を第１の電圧しきい値より高く設定することが、このエンジン自動停止装置の主題を構成する。なお、条件（１）については後で説明する。

車両１Ａが走行中に第２の自動停止条件が成立して内燃エンジンが自動停止し、その後、車両走行中に第２の条再始動件が成立して内燃エンジン２を再始動する場合を考える。この時、スタータモータ２３の駆動によりバッテリ２１の負荷が増大しても、電装品の性能を維持する必要がある。そのため、停車状態からの内燃エンジン２の再始動よりも車両１Ａが走行中の内燃エンジン２の再始動の方が電装品の電力要求が高い。

以上の要求に対応すべく、第２の電圧しきい値を第１の電圧しきい値より大きな値に設定する。これらの電圧しきい値は予め設定される。条件（６）の判定には、電圧センサ１８が検出するバッテリ電圧ＶＢが用いられる。

時刻ｔ３に車両１Ａの走行中に適用される第２の自動停止条件が成立すると、エンジンコントローラ１１は燃料カットを行うことで内燃エンジン２を自動停止させる。対応して、エンジン回転速度Ｎｅは時刻ｔ３以降は急激に低下する。

時刻ｔ５にドライバが手動変速機７のシフト位置をニュートラル位置にすると、時刻ｔ６にエンジン回転速度Ｎｅがゼロとなり、内燃エンジン２の回転が停止する。

なお、クラッチ５を切断した直後の時刻ｔ４にスタータープリエンゲージが始まる。スタータープリエンゲージとは、内燃エンジン２の再始動に備えて予めスタータモータ２３のピニオンとリングギヤとを予め噛み合わせておく操作を意味する。この操作はエンジンコントローラ１１が行う。

スタータープリエンゲージについて説明する。内燃エンジン２のクランクシャフトの後端にフライホイールが固定される。フライホイールの外周にはリングギヤが形成されている。スタータモータ２３は、始動要求を受けてこのリングギヤにピニオンを噛み合わせることによってリングギヤを回転駆動する。この動作を内燃エンジン２のクランキングと称する。

スタータモータ２３のピニオンは、常時はリングギヤと噛み合っていない。ピニオンをリングギヤに噛み合わせるにはある時間を要する。一方、内燃エンジン２の自動停止からの再始動においては、一刻も早くクランキングを行わせたいという要求がある。この要求に応えるために、クラッチ５の切断に応じて、スタータモータ２３のピニオンとリングギヤとを予め噛み合わせておくスタータープリエンゲージが行われる。これにより、内燃エンジン２の再始動要求が発せられる時点ではピニオンがリングギヤに噛み合っていることになり、直ちにクランキングを開始することができる。

時刻ｔ７にドライバがクラッチペダル６から足を離すと、時刻ｔ８にクラッチ５が完全に接続される。

車速がゼロとなる時刻ｔ８においては、停車中に適用される第１の自動停止条件の成立如何にかかわらず、内燃エンジン２の停止状態が維持される。

次に、車両１Ａを再発進させるべく、ドライバが時刻ｔ９にクラッチペダル６を踏み込むと、時刻ｔ１０にクラッチ５が完全に切断される。時刻ｔ９から時刻ｔ１０までの期間が、クラッチペダルのストローク時間に相当する。

時刻ｔ１１にドライバが手動変速機７のシフト位置をニュートラル位置から、例えば１速や２速に切り換える。時刻ｔ１２にブレーキペダルから足を離すと、ブレーキ液圧が液圧しきい値以下となり、ブレーキスイッチ１５がＯＦＦになることで、ブレーキ油圧判定フラグが１から０に切り換わる。このタイミングで車両１Ａが走行中に適用される第２の再始動条件が成立する。第２の再始動条件は次の条件（１１）か満たされるとともに、条件（１２）−（１４）のいずれかが満たされることで成立する。

（１１）手動変速機７のシフト位置はニュートラル以外の位置である。
（１２）クラッチペダル６が踏み込まれ、ブレーキペダルは踏み込まれていない；
（１３）アクセルペダルが踏み込まれている；
（１４）バッテリ電圧ＶＢが第２の電圧しきい値以下である。

ＦＩＧＳ．２Ａ−２Ｇに示すケースは、条件（１１）と条件（１２）とが満たされる場合に相当する。第２の再始動条件が成立すると、エンジンコントローラ１１は、スタータモータ駆動用リレー２２を介してスタータモータ２３を駆動することにより内燃エンジン２のクランキングを行いつつ、燃料インジェクタ３による内燃エンジン２への燃料噴射とスパークプラグ４による点火とを再開する。内燃エンジン２の再始動により、エンジン回転速度Ｎｅは急上昇する。内燃エンジン２の完爆後の時刻ｔ１５にエンジン回転速度Ｎｅはアイドル回転速度へと落ち着く。

ドライバは、内燃エンジン回転速度Ｎｅの上昇を感じつつ、踏み込んでいたクラッチペダル６を時刻ｔ１３に戻すことによりクラッチ５を半クラッチとしつつアクセルペダルの踏み込みを開始する。時刻ｔ１４にクラッチ５が完全に接続する。クラッチ５を完全に接続することで、内燃エンジン２の動力が駆動輪１０に伝達され、車速ＶＳＰがゼロから上昇する。

次に車両１Ａの走行中には第２の自動停止条件が成立せず、第１の自動停止条件の成立により内燃エンジン２が停止し、第１の再始動条件の成立により内燃エンジン２が再始動する場合について説明する。前述のように、これはＦＩＧ．２Ｂの鎖線のケースに相当する。

車両１Ａが走行中に第２の自動停止条件が成立しないまま、内燃エンジン２が回転している状態で車速ＶＳＰがゼロとなることがある。例えば、バッテリ電圧ＶＢが第２の電圧しきい値と第１の電圧しきい値の間にある場合や上り坂でブレーキペダルの踏み込みがなく車速が低下した場合などがこれに相当する。この場合には、時刻ｔ８に第１の自動停止条件が成立する。第１の自動停止条件は次の（２１）−（２５）の条件を全て満たすことで成立する。

（２１）バッテリ２１の劣化が所定の状態まで進行していない；
（２２）手動変速機７のシフト位置はニュートラル位置である；
（２３）クラッチペダル６が戻り、クラッチ５が接続されている、つまりロワークラッチスイッチ１３がＯＦＦである；
（２４）車速ＶＳＰが０ｋｍ／ｈｒあるいは０ｋｍ／ｈｒの近傍である；
（２５）バッテリ電圧ＶＢが第１の電圧しきい値より大きい。

時刻ｔ８に第１の自動停止条件が成立すると、エンジンコントローラ１１は、燃料カットを行って内燃エンジン２を自動停止する。

第１の自動停止条件が成立して内燃エンジン２を自動停止させた後、時刻ｔ９にドライバが車両１Ａを発進させようと、クラッチペダル６を踏み込むと、時刻ｔ１０にクラッチ５が完全に切断される。

一方、時刻ｔ９に第１の再始動条件が成立する。第１の自再始動条件は次の条件（３１）と（３２）のいずれかが満たされることで成立する。

（３１）クラッチペダル６が踏み込まれる。
（３２）バッテリ電圧ＶＢが第１の電圧しきい値以下である。

ＦＩＧＳ．２Ａ−２Ｇに示すケースは、条件（３１）が満たされる場合である。第１の再始動条件が成立すると、エンジンコントローラ１１は、内燃エンジン２を自動的に再始動する。

ＦＩＧ．３を参照して、以上の制御のために、車両１Ａが走行状態でエンジンコントローラ１１が実行する内燃エンジン２の自動停止と再始動ルーチンを説明する。

このルーチンは車両走行中に実行される。なお、このルーチンは終了と同時に次回のルーチン実行を開始することで、車両１Ａの走行中に繰り返し実行される。

ステップＳ１、Ｓ２、Ｓ３で、エンジンコントローラ１１は、車両１Ａが走行中に適用される第２の自動停止条件が成立するかどうかを判定する。ここでは前述の（１）−（６）の６つの条件を、条件（１）と、条件（２），（３），（４），（５）と、条件（６）の３つにまとめている。

ステップＳ１でエンジンコントローラ１１は条件（１）が満たされるかどうかを判定する。この判定は、車両走行中に適用される第１のバッテリ状態フラグが１であるかどうかを判定することで行う。第１のバッテリ状態フラグは後述のバッテリ劣化状態判定ルーチンにより設定される。エンジンコントローラ１１は、判定が否定的な場合には第１のバッテリ状態フラグが１になるまで、次のステップＳ２に進まずに待機する。

ステップＳ１の判定が肯定的な場合は、エンジンコントローラ１１は、ステップＳ２で条件（２），（３），（４），（５）がすべて満たされるかどうかを判定する。条件（２），（３），（４），（５）をここでは車両走行中エンジン自動停止許可条件と総称する。車両走行中エンジン自動停止許可条件が成立することは、したがって、条件（２），（３），（４），（５）すべて満たされることを意味する。

ステップＳ２の判定が否定的であるかぎり、エンジンコントローラ１１は次のステップＳ３に進まずに待機する。

ステップＳ２の判定が肯定的な場合は、エンジンコントローラ１１はステップＳ３で電圧センサ１８が検出するバッテリ電圧ＶＢと第２の電圧しきい値とを比較する。エンジンコントローラ１１はバッテリ電圧ＶＢが第２の電圧しきい値以上の場合には、ステップＳ４で燃料カットを実行する。エンジンコントローラ１１はバッテリ電圧ＶＢが第２の電圧しきい値未満の場合には、ステップＳ４に進まずに待機する。

ステップＳ４で燃料カットを実行した後、エンジンコントローラ１１はステップＳ５の処理を行う。

ステップＳ５で、エンジンコントローラ１１は第２の再始動条件が成立するかどうかを判定する。第２の再始動条件は前述の条件（１１）か満たされるとともに、条件（１２）−（１４）のいずれかが満たされることで成立する。

ステップＳ５において、第２の再始動条件が成立する場合には、エンジンコントローラ１１はステップＳ６で内燃エンジン２の再始動を行う。すなわち、スタータモータ駆動用リレー２２を介してスタータモータ２３を駆動することにより内燃エンジン２のクランキングを行いつつ、燃料インジェクタ３による内燃エンジン２への燃料噴射とスパークプラグ４による点火とを再開する。ステップＳ６の処理の後、エンジンコントローラ１１はルーチンを終了する。なお、ルーチンを終了した後、エンジンコントローラ１１は直ちに次回のルーチン実行を開始する。

一方、ステップＳ５で第２の再始動条件が成立しない場合には、エンジンコントローラ１１は第２の再始動条件が成立するまで待機する。

次にＦＩＧ．４を参照して、車両１Ａが停車状態でエンジンコントローラ１１が実行する内燃エンジン２の自動停止と再始動ルーチンを説明する。このルーチンは車両１Ａが停車している状態で実行される。このルーチンも終了と同時に次回のルーチン実行を開始することで、車両１Ａの停車中に繰り返し実行される。

なお、車両１Ａが走行中か停車中かの判定は、エンジンコントローラ１１が車速センサ１７が検出する車速ＶＳＰに基づき行うものとする。

ＦＩＧ．４のルーチンの処理の内容はＦＩＧ．３の走行中の内燃エンジン２の自動停止と再始動ルーチンとほぼ同じである。

すなわち、エンジンコントローラ１１はステップＳ１１、Ｓ１２、Ｓ１３で、第１の自動停止条件が成立しているかどうかを判定する。ここでは、前述の（２１）−（２５）の５つの条件を、条件（２１）と、条件（２２），（２３），（２４）と、条件（２５）の３つにまとめている。

まず、ステップＳ１１で、エンジンコントローラ１１は条件（２１）が満たされるかどうかを判定する。この判定は、停車中に適用される第２のバッテリ状態フラグが１であるかどうかを判定することで行う。第２のバッテリ状態フラグは後述のバッテリ劣化状態判定ルーチンにより設定される。

エンジンコントローラ１１は、判定が否定的な場合には第２のバッテリ状態フラグが１になるまで、次のステップＳ１２に進まずに待機する。

ステップＳ１２で、エンジンコントローラ１１は条件（２２），（２３），（２４）がすべて満たされるかどうかを判定する。ここでは、条件（２２），（２３），（２４）を停車中エンジン自動停止許可条件と総称する。停車中エンジン自動停止許可条件が成立することは、したがって、条件（２２），（２３），（２４）がすべて満たされることを意味する。

ステップＳ１２の判定が否定的である限り、エンジンコントローラ１１は次のステップＳ１３に進まずに待機する。

ステップＳ１２の判定が肯定的な場合は、エンジンコントローラ１１はステップＳ１３で電圧センサ１８が検出するバッテリ電圧ＶＢと第１の電圧しきい値とを比較する。エンジンコントローラ１１はバッテリ電圧ＶＢが第１の電圧しきい値以上の場合には、ステップＳ１４で燃料カットを実行する。エンジンコントローラ１１はバッテリ電圧ＶＢが第１の電圧しきい値未満の場合には、ステップＳ１４に進まずに待機する。

ステップＳ１４で燃料カットを実行した後、エンジンコントローラ１１はステップＳ１５の処理を行う。

ステップＳ１５で、エンジンコントローラ１１は第１の再始動条件が成立するかどうかを判定する。第１の再始動条件は前述の条件（３１）と（３２）のいずれかが満たされることで成立する。

ステップＳ１５において、第１の再始動条件が成立する場合には、エンジンコントローラ１１はステップＳ１６で内燃エンジン２の再始動を行う。すなわち、スタータモータ駆動用リレー２２を介してスタータモータ２３を駆動することにより内燃エンジン２のクランキングを行いつつ、燃料インジェクタ３による内燃エンジン２への燃料噴射とスパークプラグ４による点火とを再開する。ステップＳ１６の処理の後、エンジンコントローラ１１はルーチンを終了する。なお、ルーチンを終了した後、エンジンコントローラ１１は直ちに次回のルーチン実行を開始する。

一方、ステップＳ１５で第１の再始動条件が成立しない場合には、エンジンコントローラ１１は第１の再始動条件が成立するまで待機する。

前述のように、ＦＩＧ．３の車両１Ａが走行中の内燃エンジン２の自動停止と再始動ルーチンと、ＦＩＧ．４の停車中の内燃エンジン２の自動停止と再始動ルーチンは、ルーチン実行開始時の車速ＶＳＰに応じて選択的に実行される。一方のルーチン実行が開始された後は、そのルーチンが終了するまで、もう一方のルーチンは実行されない。したがって、ＦＩＧ．３に示す車両１Ａが走行中の内燃エンジン２の自動停止と再始動ルーチンが実行される場合には、車両１Ａが停車中も引き続きこのルーチンの実行が継続される。したがって、この場合には時刻ｔ９に第１の再始動条件が成立しても、内燃エンジン２の再始動は行われず、時刻ｔ１２に第２の再始動条件が成立することで、初めて内燃エンジン２の再始動が実行される。

一方、ＦＩＧ．４に示す停車中の内燃エンジン２の自動停止と再始動ルーチンが実行される場合には、時刻ｔ９に第１の再始動条件が成立すると、ただちに内燃エンジン２の再始動が行われる。

ＦＩＧ．５を参照して、エンジンコントローラ１１が実行するバッテリ劣化状態判定ルーチンを説明する。このルーチンはＦＩＧ．３のステップＳ１で判定される第１のバッテリ状態フラグと、ＦＩＧ．４のステップＳ１１で判定される第２のバッテリ状態フラグを設定するためのルーチンである。このルーチンは車両１ＡのメインスイッチがＯＮになると同時に、ＦＩＧ．３及びＦＩＧ．４のルーチンの実行に先立って実行される。このルーチンの趣旨は前述の条件（１）と条件（２１）の判定のために、バッテリ２１の劣化状態を判定することである。

ステップＳ２１で、エンジンコントローラ１１は車両１ＡのイグニッションスイッチがＯＮかどうかを判定する。イグニッションスイッチがＯＮでない場合は、エンジンコントローラ１１は次のステップＳ２２に進まずにイグニッションスイッチがＯＮになるまで待機する。

イグニッションスイッチがＯＮの場合には、エンジンコントローラ１１はステップＳ２２でスタータモータ２３を始動させるスタータスイッチがＯＮかどうかを判定する。スタータスイッチがＯＮでない場合は、エンジンコントローラ１１は次のステップＳ２３に進まずにスタータスイッチがＯＮになるまで待機する。

スタータスイッチがＯＮの場合には、エンジンコントローラ１１はステップＳ２３でバッテリ電圧の最小値ＶＢｍｉｎを取得済みかどうかを判定する。

ＦＩＧＳ．６Ａと６Ｂを参照すると、車両１Ａが停止した状態で、イグニッションスイッチとスタータスイッチを操作して内燃エンジン２を始動させると、始動前に一定電圧を保っていたバッテリ電圧ＶＢは瞬間的に急降下し、その後徐々に元のレベルに復帰する。急降下した時点のバッテリ電圧をバッテリ電圧の最小値ＶＢｍｉｎと称する。バッテリ電圧の最小値ＶＢｍｉｎの取得は、電圧センサ１８が検出するバッテリ電圧ＶＢに基づき別ルーチンにより行われる。

ステップＳ２３でバッテリ電圧の最小値ＶＢｍｉｎを取得済みでないと判定した場合には、エンジンコントローラ１１は次のステップＳ２４に進まず、バッテリ電圧の最小値ＶＢｍｉｎが取得されるまで待機する。

ステップＳ２３でバッテリ電圧の最小値ＶＢｍｉｎを取得済みと判定した場合には、エンジンコントローラ１１はステップＳ２４以降の処理を行う。

ステップＳ２４で、エンジンコントローラ１１はバッテリ電圧の最小値ＶＢｍｉｎが第２の最小値しきい値より大きいかどうかを判定する。判定が肯定的な場合には、バッテリ２１の劣化は、車両走行中に内燃エンジン２の自動停止を行うことも、停車中に内燃エンジン２の自動停止を行うことも差し支えない程度に留まることを意味する。

この場合には、エンジンコントローラ１１はステップＳ２６で、第１のバッテリ状態フラグと第２のバッテリ状態フラグをともに１にセットしてルーチンを終了する。第１のバッテリ状態フラグと第２のバッテリ状態フラグがともに１の場合には、バッテリ２１の劣化が進んでいないことを意味する。言い換えれば、車両１Ａが走行中の内燃エンジン２の自動停止にも、停車中の内燃エンジン２の自動停止にも差し支えない。

ステップＳ２４の判定が否定的な場合には、エンジンコントローラ１１はステップＳ２５で、バッテリ電圧の最小値ＶＢｍｉｎが第１の最小値しきい値より大きいかどうかを判定する。ここで、第２の最小値しきい値は第１の最小値しきい値より大きな値に設定される。また、第１の最小値しきい値も第２の最小値しきい値も、第１の電圧しきい値及び第２の電圧しきい値より小さな値である。

ステップＳ２５の判定が肯定的な場合には、エンジンコントローラ１１はステップＳ２７で、第１のバッテリ状態フラグをゼロにリセットし、第２のバッテリ状態フラグを１にセットしてルーチンを終了する。これは、バッテリ２１の劣化状態が、車両１Ａが走行中の内燃エンジン２の自動停止には差し支えがあるが、停車中の内燃エンジン２の自動停止には差し支えないことを意味する。

ステップＳ２４の判定が否定的な場合には、エンジンコトンローラ１１はステップＳ２８で第１のバッテリ状態フラグと第２のバッテリ状態フラグをともにゼロにリセットしてルーチンを終了する。第１のバッテリ状態フラグと第２のバッテリ状態フラグがともにゼロの場合には、バッテリ２１が車両１Ａが走行中の内燃エンジン２の自動停止にも、停車中の内燃エンジン２の自動停止にも差し支えるほどに劣化していることを意味する。

ＦＩＧ．３のルーチンのステップＳ１では、第１のバッテリ状態フラグが１かどうかを判定することで、バッテリ２１の劣化状態が車両１Ａの走行中に内燃エンジン２の自動停止を行うのに差し支えないかどうかを判定している。判定が否定的な場合には、エンジンコントローラ１１はステップＳ２以降の処理を行わない。したがって、第２の最小値しきい値に基づきバッテリ２１が劣化していると判定される場合には、車両１Ａの走行中の内燃エンジン２の自動停止は行われない。

ＦＩＧ．４のルーチンのステップＳ１１では、第２のバッテリ状態フラグが１かどうかを判定することで、バッテリ２１の劣化状態が停車中に内燃エンジン２の自動停止を行うのに差し支えないかどうかを判定している。判定が否定的な場合には、エンジンコントローラ１１はステップＳ１２以降の処理を行わない。したがって、第１の最小値しきい値に基づきバッテリ２１が劣化していると判定される場合には、停車中であっても内燃エンジン２の自動停止は行われない。

以上のように、このエンジン自動停止装置は、車両１Ａの停車中や走行中に内燃エンジン２を自動停止する際に、内燃エンジン２の再始動時の電装品の電力要求を満たすことができるバッテリ状態かどうかを判定し、判定結果に応じて内燃エンジン２の自動停止を実行あるいは禁止している。したがって、内燃エンジン２の再始動においてバッテリ２１から電装品への電力供給が不足する不具合を防止できる。

また、車両１Ａの走行中の内燃エンジン２の自動停止条件としてのバッテリ状態の判定に用いる第２の電圧しきい値を、車両１Ａの停車中の内燃エンジン２の自動停止条件としてのバッテリ状態の判定に用いる第１の電圧しきい値より大きく設定することで、走行中と停車時における電装品の電力要求の違いに応じた自動停止条件の設定が可能となり、バッテリ２１から電装品への電力供給不足を防止しつつ、内燃エンジン２の自動停止の機会を増やすことができる。

さらに、内燃エンジン２の自動停止条件にバッテリ劣化状態を含めることで、バッテリ２１の劣化程度が内燃エンジン２の自動停止条件に反映される。これにより、バッテリ２１の劣化に起因する電力供給不足を防止しつつ、内燃エンジン２の自動停止の機会を増やすことができる。さらに、車両１Ａの走行中の内燃エンジン２の自動停止条件としてのバッテリ劣化状態の判定に用いる第２の最小値しきい値を、車両１Ａの停車中の内燃エンジン２の自動停止条件としてのバッテリ劣化状態の判定に用いる第１のしきい値より大きく設定している。これにより、バッテリ２１の劣化に起因する電力供給不足を防止しつつ、内燃エンジン２の自動停止の機会をさらに増やすことができる。

ＦＩＧ．７とＦＩＧＳ．８Ａ−８Ｄを参照して、この発明の第２の実施形態によるエンジン自動停止装置を説明する。

ＦＩＧ．７を参照すると、第１の実施形態によるエンジン自動停止装置が手動変速機７にクラッチ５を備える車両１Ａを適用対象としていたのに対して、第２の実施形態によるエンジン自動停止装置は自動変速機３２とトルクコンバータ３１を備える車両１Ｂを適用対象とする。

ＦＩＧＳ．８Ａ−８Ｄは、自動変速機３２とトルクコンバータ３１を備える車両１Ｂがコースト走行でゆっくり減速した後に、車両１Ｂを停車させ、その後に車両１Ｂを発進させる場合の、車速ＶＳＰ、エンジン回転速度Ｎｅ、ピニオン回転速度Ｎｐ、ブレーキ液圧判定、及び第１の電圧しきい値と第２の電圧しきい値の変化を示す。なお、車両１Ｂは車両１Ａと仕様が異なるため、第１の電圧しきい値は第１の実施形態の第１の電圧しきい値とは値が異なる。同様に第２の電圧しきい値は第１の実施形態の第２の電圧しきい値とは値が異なる。

ＦＩＧ．８Ｂの実線は、車両１Ｂが走行中に内燃エンジン２の自動停止を行う場合、鎖線は車両１Ｂが停車中に内燃エンジン２の自動停止を行う場合のエンジン回転速度Ｎｅの変化を示す。便宜上、両者を同じダイアグラム上に描いているが、これら２種類の自動停止が同時に平行して行われることはない。実行されるのは、２種類の自動停止いずれか一方のみである。

自動変速機３２とトルクコンバータ３１を備える車両１Ｂ用のエンジン自動停止装置においては、車両１Ｂの走行中に適用される第２の自動停止条件が、第１の実施形態における第２の自動停止条件と異なる。また、車両１Ｂの停車中に適用される第１の自動停止条件も、第１の実施形態における第１の自動停止条件と異なる。

ここでは、車両１Ｂが走行中に適用される第２の自動停止条件は、次の条件（４１）−（４３）をすべて満たすことで成立する。

（４１）ブレーキペダルが踏み込まれている、つまりブレーキスイッチ１５がＯＮである；
（４２）車速ＶＳＰがロックアップクラッチＯＦＦ車速である；
（４３）バッテリ電圧ＶＢが第２の電圧しきい値より大きい。

条件（４１）と（４３）は第１の実施形態による第２の自動停止条件の条件（２）と（６）と同じである。条件（４２）はこのエンジン自動停止装置に特有の条件である。

第２の電圧しきい値は、車両１Ｂの走行中に適用される第２の自動停止条件が成立して内燃エンジン２が自動停止し、その後、車両１Ｂが走行中に第２の再始動条件が成立して内燃エンジン２が再始動する際の電装品による電力要求を満たすように定める。

ロックアップクラッチは締結することで、トルクコンバータ３１の入力軸と出力軸とを直結する。ロックアップクラッチを解放すると、トルクコンバータ３１の入力軸と出力軸とが非直結状態となる。所定の運転領域でロックアップクラッチを締結してトルクコンバータ３１の入力軸と出力軸とを直結することで、車両１Ｂの燃料消費を低減できる。しかしながら、低車速域までトルクコンバータ３１の入力軸と出力軸とを直結状態に保つと、駆動輪１０の振動が内燃エンジン２に伝わって運転感覚を悪化させる。そこで、車速ＶＳＰが所定の車速以下に低下すると、ロックアップクラッチを解放する。条件（４２）のロックアップクラッチＯＦＦ車速はロックアップクラッチが解放される際の車速である。

車両１Ｂに停車中に適用される第１の自動停止条件は、次の条件（５１）−（５３）の条件を全て満たすことで成立する。

（５１）ブレーキペダルが踏み込まれている、つまりブレーキスイッチ１５がＯＮである；
（５２）車速ＶＳＰが０ｋｍ／ｈｒあるいは０ｋｍ／ｈｒの近傍である；
（５３）バッテリ電圧ＶＢが第１の電圧しきい値より大きい。

条件（５２）と（５３）は第１の実施形態における第１の自動停止条件の条件（２４）と（２５）と同じである。条件（５１）はこのエンジン自動停止装置に特有の条件である。

この実施形態においても、車両１Ｂの走行中に適用される第２の自動停止条件としてのバッテリ状態の判定に用いる第２の電圧しきい値は、車両１Ｂの停車中に適用される第１の自動停止条件としてのバッテリ状態の判定に用いる第１の電圧しきいよりも大きな値に設定される。

一方、このエンジン自動停止装置において、第１の自再始動条件と、第２の再始動条件は同一であり、条件（６１）を満たすことで成立する。

（６１）ブレーキペダルが戻っている、つまりブレーキスイッチ１５がＯＦＦである。

第２実施形態によれば、自動変速機３２とトルクコンバータ３１を備える車両１Ｂに対しても、第１の実施形態と同様に、内燃エンジン２の再始動においてバッテリ２１から電装品への電力供給が不足するのを防止する上で、好ましい効果を得ることができる。

以上の説明に関して２０１０年７月２３日を出願日とする日本国における特願２０１０−１６５７１１号、の内容をここに引用により合体する。

以上、この発明をいくつかの特定の実施形態を通じて説明してきたが、この発明は上記の各実施形態に限定されるものではない。当業者にとっては、クレームの技術範囲でこれらの実施形態にさまざまな修正あるいは変更を加えることが可能である。

例えば、以上説明した各実施形態では、内燃エンジン２の始動タイミングでのバッテリ電圧をバッテリ電圧の最小値ＶＢｍｉｎとして取得し、最小値ＶＢｍｉｎと最小値しきい値とを比較してバッテリ２１の劣化状態を判定しているが、バッテリ２１の劣化状態は他の方法でも判定可能である。

以上のように、この発明によるエンジン自動停止装置によれば、車両の電装品の電力要求を満たしつつ、内燃エンジンの自動停止と再始動を行うことができる。したがって、車両の燃料消費を低減する上で好ましい効果を期待できる。

この発明の実施例が包含する排他的性質あるいは特長は以下のようにクレームされる。

Claims (4)

1. 内燃エンジン（２）と、内燃エンジン（２）の運転により充電を行うバッテリ（２１）と、バッテリ（２１）の蓄電電力で作動する電気負荷（２６，２７）と、を備えた車両（１Ａ，１Ｂ）のための、内燃エンジン（２）の自動停止装置において、
   停車中に第１の自動停止条件が成立した場合、あるいは車両走行中に第２の自動停止条件が成立した場合に、内燃エンジン（２）を自動停止するとともに、
   第１の自動停止条件はバッテリ（２１）がバッテリ電圧またはバッテリ充電状態が第１のしきい値以上であることを要求し、
   第２の自動停止条件はバッテリ（２１）がバッテリ電圧またはバッテリ充電状態が第２のしきい値以上であることを要求し、
   第２のしきい値は第１のしきい値より大きく設定される、内燃エンジン（２）の自動停止装置。
2. バッテリ（２１）の劣化状態を検出し、バッテリ（２１）の劣化状態が所定の劣化状態を超えている場合には、第１の自動停止条件に基づく内燃エンジン（２）の自動停止と、第２の自動停止条件に基づく内燃エンジン（２）の自動停止とを禁止するよう、さらに構成され、第２の自動停止条件に係る所定の劣化状態は、第１の自動停止条件に係る所定の劣化状態より劣化の進行が少ない方に設定される、請求項１の内燃エンジン（２）の自動停止装置。
3. 第１の自動停止条件の成立による内燃エンジン（２）の停止中に、クラッチペダル（６）が踏み込まれた場合に、内燃エンジン（２）を再始動し、第２の自動停止条件の成立による内燃エンジン（２）の停止中に、クラッチペダル（６）が踏み込まれかつブレーキペダルが戻された状態、またはアクセルペダルが踏み込まれた状態に至った場合に内燃エンジン（２）を再始動するよう構成される、請求項１の内燃エンジン（２）の自動停止装置。
4. 内燃エンジン（２）と、内燃エンジン（２）の運転により充電を行うバッテリ（２１）と、バッテリ（２１）の蓄電電力で作動する電気負荷（２６，２７）と、を備えた車両（１Ａ，１Ｂ）のための、内燃エンジン（２）の自動停止方法において、
   停車中に第１の自動停止条件が成立した場合、あるいは車両走行中に第２の自動停止条件が成立した場合に、内燃エンジン（２）を自動停止するとともに、
   第１の自動停止条件はバッテリ（２１）がバッテリ電圧またはバッテリ充電状態が第１のしきい値以上であることを要求し、
   第２の自動停止条件はバッテリ（２１）がバッテリ電圧またはバッテリ充電状態が第２のしきい値以上であることを要求し、
   第２のしきい値は第１のしきい値より大きく設定される、内燃エンジン（２）の自動停止方法。

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