JP5933741B2 - 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

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、その後エンジン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およびエンジン自動停止再始動方法に関する。

従来、自動車等の車両の燃費改善や環境負荷の低減等を目的として、エンジン自動停止再始動装置が開発されてきた。エンジン自動停止再始動装置では、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、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る。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、ブレーキ解除操作、および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。

このようなエンジン自動停止再始動装置として、逆方向回転検出推定手段によりエンジンの逆方向の回転状態が検出または推定された場合に、再始動条件の成立にかかわらずクランキング手段（エンジンの始動装置）によるエンジンのクランキングを禁止することで、始動装置や動力伝達系に過大な負荷がかかることを防止するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許第４２２８８８２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。
特許文献１に示されたエンジン自動停止再始動装置では、エンジンが所定回転数未満となってから所定時間が経過するまでの間、エンジンが逆方向の回転状態にあると推定し、この間始動装置によるエンジンのクランキングを禁止している。

ここで、エンジンが所定回転数未満となってから所定時間が経過するまでの間、エンジンのクランキングを禁止した場合には、エンジンが逆回転することなく停止したときや、エンジンの逆回転の回転数が小さいときに、クランキングを実行しても過大な負荷がかからない状態であるにもかかわらず、所定時間は禁止状態が継続されるので、再始動が遅くなって始動性が悪化するという問題がある。

また、エンジンが一旦停止した後、時間をおいて逆回転が発生した場合には、クランキングを禁止する所定時間が経過している可能性があるので、エンジンの逆回転中に始動装置が駆動されることにより、始動装置や動力伝達系に過大な負荷がかか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、良好な始動性を実現するとともに、始動装置や動力伝達系に過大な負荷がかかることを防止することが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。

この発明に係るエンジン自動停止再始動装置は、エンジン自動停止条件の成立によりエンジンへの燃料噴射を停止してエンジンを自動停止させ、その後エンジン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であって、エンジンのクランク軸のクランク角度を検出するクランク角度センサと、クランク軸をクランキングすることにより、エンジンを再始動させる始動装置と、エンジン再始動条件が成立した場合において、クランク角度センサで検出されたクランク角度に基づいて、エンジンの逆回転を検出したときに、始動装置の駆動を禁止するとともに、エンジンの停止を検出したときに、始動装置の駆動禁止を解除する始動装置駆動禁止判定部と、エンジンの吸気管の吸気管圧力を計測する吸気管圧力センサと、を備え、始動装置駆動禁止判定部は、エンジンの逆回転を検出した場合に、始動装置の駆動を禁止するとともに、エンジンの逆回転を検出してから所定時間が経過した場合に、始動装置の駆動禁止を解除し、始動装置駆動禁止判定部は、エンジンの逆回転を検出したときのクランク角度に基づいて、所定時間を設定し、始動装置駆動禁止判定部は、所定時間に対して、吸気管圧力に応じた補正値を掛けるものである。

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への燃料噴射を停止してエンジンを自動停止させ、その後エンジン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によって実行されるエンジン自動停止再始動方法であって、エンジン再始動条件が成立した場合に、エンジンのクランク軸のクランク角度に基づいて、エンジンが逆回転しているか否かを判定するステップと、エンジンが逆回転していると判定された場合に、エンジンを再始動させる始動装置の駆動を禁止するステップと、エンジンの停止を検出した場合に、始動装置の駆動禁止を解除するステップと、エンジンの逆回転を検出した場合に、始動装置の駆動を禁止するとともに、エンジンの逆回転を検出してから所定時間が経過した場合に、始動装置の駆動禁止を解除するステップと、を備え、所定時間は、エンジンの逆回転を検出したときのクランク角度に基づいて設定され、エンジンの吸気管の吸気管圧力に応じて補正されるものである。

この発明に係るエンジン自動停止再始動装置によれば、始動装置駆動禁止判定部は、エンジン再始動条件が成立した場合において、エンジンのクランク軸のクランク角度を検出するクランク角度センサで検出されたクランク角度に基づいて、エンジンの逆回転を検出したときに、クランク軸をクランキングすることにより、エンジンを再始動させる始動装置の駆動を禁止するとともに、エンジンの停止を検出したときに、始動装置の駆動禁止を解除する。
また、この発明に係るエンジン自動停止再始動方法によれば、エンジン再始動条件が成立した場合に、エンジンのクランク軸のクランク角度に基づいて、エンジンが逆回転しているか否かを判定するステップと、エンジンが逆回転していると判定された場合に、エンジンを再始動させる始動装置の駆動を禁止するステップと、エンジンの停止を検出した場合に、始動装置の駆動禁止を解除するステップとを有している。
そのため、良好な始動性を実現するとともに、始動装置や動力伝達系に過大な負荷がかかることを防止することができる。

この発明の実施の形態１に係るエンジン自動停止再始動装置を示すブロック構成図である。 この発明の実施の形態１に係るエンジン自動停止再始動装置のエンジン制御装置を詳細に示すブロック構成図である。 この発明の実施の形態１に係るエンジン自動停止再始動装置のエンジン自動停止制御部によるエンジン自動停止制御ルーチンを示すフローチャートである。 この発明の実施の形態１に係るエンジン自動停止再始動装置の始動装置駆動禁止判定部による始動装置駆動禁止判定ルーチンを示すフローチャートである。 この発明の実施の形態１に係るエンジン自動停止再始動装置におけるエンジン回転数の低下挙動とスタータ飛び込み可能範囲との関係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に係るエンジン自動停止再始動装置における制御に用いられる各フラグと始動装置指令信号との挙動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に係るエンジン自動停止再始動装置において、エンジン回転数が正転から逆転に切り換わったときのクランク角度と逆回転後駆動禁止時間との関係を示す説明図である。 この発明の実施の形態１に係るエンジン自動停止再始動装置において、エンジン回転数が正転から逆転に切り換わったときの吸気管圧力と逆回転後駆動禁止時間補正値との関係を示す説明図である。

以下、この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に係るエンジン自動停止再始動装置を示すブロック構成図である。図１において、このエンジン自動停止再始動装置は、エンジン制御装置（ＥＣＵ：Ｅｎｇｉｎｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１０、エンジン２０および始動装置３０を備えている。

エンジン制御装置１０には、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、ブレーキ部４、吸気管圧力センサ５、エンジン２０および始動装置３０が接続されている。エンジン２０は、燃料噴射部２１およびリングギヤ２２を有している。始動装置３０は、ソレノイド３１、プランジャ３２、レバー３３、スタータモータ３４およびピニオンギヤ３５を有している。

クランク角度センサ１は、エンジン２０のクランク軸（図示せず）のクランク角度を検出してクランク角度信号を出力する。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、アクセル開度に応じた電圧信号を出力する。ブレーキ部４は、ブレーキペダルの動作状態に応じてブレーキ信号を出力する。吸気管圧力センサ５は、吸気管の圧力を計測して吸気管圧力信号を出力する。

エンジン制御装置１０は、クランク角度信号、車速信号、電圧信号、ブレーキ信号および吸気管圧力信号に基づいて、エンジン２０の燃料噴射部２１の駆動を制御するとともに、再始動条件を判定し、始動装置３０による始動を制御する。エンジン２０の燃料噴射部２１は、エンジン制御装置１０からの駆動指令に基づいて、エンジン２０への燃料の供給を行う。

始動装置３０では、エンジン制御装置１０からの始動指令に基づいて、まずソレノイド３１が通電され、プランジャ３２が吸引される。続いて、プランジャ３２が吸引されることで、レバー３３を介してピニオンギヤ３５が回転軸方向に押し出され、エンジン２０のクランク軸に設けられたリングギヤ２２と当接して噛み合わされる。その後、プランジャ３２の移動により接点が閉じられ、スタータモータ３４が通電されて、ピニオンギヤ３５が回転される。

なお、エンジン制御装置１０は、それぞれ図示しない、各種のＩ／Ｆ回路およびマイクロコンピュータから構成されている。また、マイクロコンピュータは、それぞれ図示しない、上記各種センサからのアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、エンジン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、エンジン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、および各種のテーブル等を記憶するＲＯＭ、並びに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、この発明の実施の形態１に係るエンジン自動停止再始動装置のエンジン制御装置１０を詳細に示すブロック構成図である。図２において、エンジン制御装置１０は、エンジン自動停止制御部１１および始動装置駆動禁止判定部１２を有している。

エンジン自動停止制御部１１は、まず、車速センサ２からの車速信号、アクセル開度センサ３からの電圧信号、ブレーキ部４からのブレーキ信号等に基づいて、エンジン２０の自動停止条件が成立したことを判定すると、燃料噴射部２１を停止する。なお、エンジン自動停止制御部１１は、エンジン２０の自動停止の判定に基づく自動停止要求の有無を、自動停止フラグＦ１で表す。

次に、エンジン自動停止制御部１１は、アクセル開度センサ３からの電圧信号、ブレーキ部４からのブレーキ信号等に基づいて、エンジン２０の再始動条件が成立したことを判定すると、燃料噴射部２１および始動装置３０にそれぞれ駆動指令および始動指令を出力し、エンジン２０を再始動させる。

ここで、始動装置３０が通電されると、まずソレノイド３１が通電されることでプランジャ３２が吸引され、レバー３３を介してピニオンギヤ３５が回転軸方向に押し出され、エンジン２０のクランク軸に設けられたリングギヤ２２と当接して噛み合わされる。続いて、プランジャ３２の移動により接点が閉じられ、スタータモータ３４が通電されて、ピニオンギヤ３５が回転される。

始動装置駆動禁止判定部１２は、クランク角度センサ１からのクランク角度信号を用いて算出されるエンジン回転数に基づいて、始動装置３０の駆動を禁止するか否かを判定する。

次に、図３のフローチャートを参照しながら、エンジン自動停止制御部１１によるエンジン自動停止制御ルーチンについて説明する。なお、このエンジン自動停止制御ルーチンは、例えば１ｍｓ毎等、一定時間毎に繰り返し実行される。

図３において、まず、エンジン自動停止制御部１１は、自動停止条件が成立しているか、すなわち自動停止フラグＦ１＝１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、Ｆ１＝０であり自動停止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、後述するステップＳ１０４に移行する。

一方、ステップＳ１０１において、Ｆ１＝１であり自動停止条件が成立している（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、エンジン自動停止制御部１１は、燃料噴射を禁止し（ステップＳ１０２）、自動停止中フラグＦ２に１を代入する（ステップＳ１０３）。

続いて、エンジン自動停止制御部１１は、自動停止中状態が成立しているか、すなわち自動停止中フラグＦ２＝１であるか否かを判定する（ステップＳ１０４）。
ステップＳ１０４において、Ｆ２＝０であり自動停止中状態が成立していない（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、図３の処理を終了する。

一方、ステップＳ１０４において、Ｆ２＝１であり自動停止中状態が成立している（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、エンジン自動停止制御部１１は、自動停止条件が成立していないか、すなわち自動停止フラグＦ１＝０であるか否かを判定する（ステップＳ１０５）。

ステップＳ１０５において、Ｆ１＝１であり自動停止中状態が成立している（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、図３の処理を終了する。

一方、ステップＳ１０５において、Ｆ１＝０であり自動停止条件が成立していない（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、エンジン自動停止制御部１１は、燃料噴射を許可し（ステップＳ１０６）、エンジン２０の始動が完了したか否かを判定する（ステップＳ１０７）。

ここで、エンジン２０の始動完了は、エンジン回転数が所定回転数を超えたか否かで判定される。この所定回転数は、例えば８００ｒｐｍがあらかじめ設定されるが、エンジン２０やそのエンジン２０が搭載された車両によって、設定値が異なる場合がある。また、判定に用いられるエンジン回転数は、図２に示したクランク角度センサ１からのクランク角度信号基づいて、エンジン制御装置１０で演算される。

ステップＳ１０７において、エンジン２０の始動が完了していない（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、エンジン自動停止制御部１１は、始動装置駆動禁止状態が成立していないか、すなわち始動装置駆動禁止フラグＦ３＝０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、Ｆ３＝０であり始動装置駆動禁止状態が成立していない（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、エンジン自動停止制御部１１は、始動装置３０をオンして（ステップＳ１０９）、図３の処理を終了する。

一方、ステップＳ１０７において、エンジン２０の始動が完了している（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、エンジン自動停止制御部１１は、自動停止中フラグＦ２に０を代入し（ステップＳ１１０）、逆回転推定経験をクリアし（ステップＳ１１１）、その後、始動装置３０をオフして（ステップＳ１１２）、図３の処理を終了する。

一方、ステップＳ１０８において、Ｆ３＝１であり始動装置駆動禁止状態が成立している（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、ステップＳ１１２に移行し、始動装置３０をオフして、図３の処理を終了する。

次に、図４のフローチャートを参照しながら、始動装置駆動禁止判定部１２による駆動禁止判定ルーチンについて説明する。なお、この始動装置駆動禁止判定ルーチンは、例えば１ｍｓ毎等、一定時間毎に繰り返し実行される。

図４において、まず、始動装置駆動禁止判定部１２は、逆回転推定経験がセットされているか否かを判定する（ステップＳ２０１）。
ステップＳ２０１において、逆回転推定経験がセットされている（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、後述するステップＳ２０５に移行する。

一方、ステップＳ２０１において、逆回転推定経験がクリアされており、セットされていない（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、始動装置駆動禁止判定部１２は、エンジン回転数Ｎｅが、所定値を下側に横切ったか否かを判定する（ステップＳ２０２）。

具体的には、始動装置駆動禁止判定部１２は、前回処理時のエンジン回転数Ｎｅ（ｎ−１）が所定値Ｎｅ＿ｔｈ２よりも大きく、かつ今回処理時のエンジン回転数Ｎｅ（ｎ）が所定値Ｎｅ＿ｔｈ２以下であるか否かを判定する。

ここで、所定値Ｎｅ＿ｔｈ２は、例えば３０〜４０ｒｐｍがあらかじめ設定される。また、所定値Ｎｅ＿ｔｈ２は一定値でなく、例えばエンジン２０のクランク角度に応じて変化する値が設定されてもよい。

ステップＳ２０２において、エンジン回転数Ｎｅが所定値Ｎｅ＿ｔｈ２を下側に横切っていない（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、後述するステップＳ２０５に移行する。

一方、ステップＳ２０２において、エンジン回転数Ｎｅが所定値Ｎｅ＿ｔｈ２を下側に横切った（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、始動装置駆動禁止判定部１２は、逆回転推定経験をセットし（ステップＳ２０３）、逆回転推定フラグＦ４に１を代入する（ステップＳ２０４）。

続いて、始動装置駆動禁止判定部１２は、逆回転パルスを検出したか否かを判定する（ステップＳ２０５）。

ステップＳ２０５において、逆回転パルスを検出した（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、始動装置駆動禁止判定部１２は、正転逆転判定フラグＦ５に１を代入し（ステップＳ２０６）、逆回転推定フラグＦ４に０を代入する（ステップＳ２０７）。

次に、始動装置駆動禁止判定部１２は、正転逆転判定フラグＦ５が正転から逆転に切り換わったか否かを判定する（ステップＳ２０８）。具体的には、始動装置駆動禁止判定部１２は、前回処理時の正転逆転判定フラグＦ５（ｎ−１）が０で、かつ今回処理時の正転逆転判定フラグＦ５（ｎ）が１であるか否かを判定する。

ステップＳ２０８において、正転逆転判定フラグＦ５が正転から逆転に切り換わった（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、始動装置駆動禁止判定部１２は、逆回転後駆動禁止タイマＴ１に逆回転後駆動禁止時間Ｔ＿ｒｅｖを代入する（ステップＳ２０９）。

ここで、逆回転後駆動禁止時間Ｔ＿ｒｅｖは、エンジン２０が逆回転を開始してから、逆回転の最小値を経て再び始動装置３０が駆動可能となるまでの時間であり、例えばエンジン逆回転開始時点のクランク角度に応じた時間（Ｔ＿ｒｅｖ＝Ｔｃｒｋ）である。

また、逆回転後駆動禁止時間Ｔ＿ｒｅｖは、エンジン逆回転開始時点のクランク角度に応じた時間Ｔｃｒｋにエンジン逆回転開始時点の吸気管圧力に応じた逆回転後駆動禁止時間補正値Ｋｐｒｓを掛けた時間（Ｔ＿ｒｅｖ＝Ｔｃｒｋ×Ｋｐｒｓ）であってもよい。なお、逆回転後駆動禁止時間Ｔ＿ｒｅｖは、エンジン逆回転開始時点のクランク角度と吸気管圧力とをそれぞれ軸に持った３次元マップから設定されてもよい。

一方、ステップＳ２０５において、逆回転パルスを検出していない（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、始動装置駆動禁止判定部１２は、正転逆転判定フラグＦ５に０を代入し（ステップＳ２１０）、逆回転後駆動禁止タイマＴ１をカウントダウンして（ステップＳ２１１）、後述するステップＳ２１２に移行する。

また一方、ステップＳ２０８において、正転逆転判定フラグＦ５が正転から逆転に切り換わっていない（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合にも、ステップＳ２１２に移行する。

続いて、始動装置駆動禁止判定部１２は、エンジン２０が停止したか否かを判定する（ステップＳ２１２）。
ここで、エンジン２０の停止判定は、例えばクランク角度センサ１からのクランク角度信号が所定時間入力されないこと等によって判定される。

ステップＳ２１２において、エンジン２０が停止していない（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、後述するステップＳ２１５に移行する。

一方、ステップＳ２１２において、エンジン２０が停止した（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、始動装置駆動禁止判定部１２は、逆回転推定フラグＦ４に０を代入し（ステップＳ２１３）、逆回転後駆動禁止タイマＴ１に０を代入する（ステップＳ２１４）。

次に、始動装置駆動禁止判定部１２は、逆回転推定状態が成立しているか、すなわち逆回転推定フラグＦ４＝１であるか否かを判定する（ステップＳ２１５）。

ステップＳ２１５において、Ｆ４＝０であり逆回転推定状態が成立していない（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、始動装置駆動禁止判定部１２は、逆回転後駆動禁止タイマＴ１が０以外の値であるか否かを判定する（ステップＳ２１６）。具体的には、始動装置駆動禁止判定部１２は、逆回転を開始してから所定時間が経過せずエンジン２０が逆回転中であるか否かを判定する。

ステップＳ２１６において、逆回転を開始してから所定時間が経過し、逆回転後駆動禁止タイマＴ１＝０である（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、始動装置駆動禁止判定部１２は、始動装置駆動禁止フラグＦ３に０を代入して（ステップＳ２１７）、図４の処理を終了する。

一方、ステップＳ２１５において、Ｆ４＝１であり逆回転推定状態が成立している（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合、またはステップＳ２１６において、逆回転を開始してから所定時間が経過しておらず、逆回転後駆動禁止タイマＴ１≠０である（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、始動装置駆動禁止判定部１２は、始動装置駆動禁止フラグＦ３に１を代入して（ステップＳ２１８）、図４の処理を終了する。

続いて、図５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に係るエンジン自動停止再始動装置におけるエンジン回転数の低下挙動とスタータ飛び込み可能範囲との関係について説明する。

図５において、最初に、エンジン回転数とフラグＡとの関係について説明する。まず、飛び込み式のスタータにおいては、回転しているリングギヤ２２（エンジン側ギヤ）にピニオンギヤ３５（スタータ側ギヤ）を飛び込ませることを考えると、飛び込みが可能な回転数範囲が存在する。

なお、エンジン回転数の降下時は、エンジン２０の慣性の影響で、０ｒｐｍを行き過ぎて逆回転を経て停止することが多い。そのため、エンジン２０の停止過程において、飛び込み可能な上限側の回転数であるＮｅ＿ｓｔ＿ｈ以下、かつ飛び込み可能な下限側の回転数であるＮｅ＿ｓｔ＿ｌ以上の範囲（図５のハッチング範囲）であれば、ギヤを飛び込ませることが可能である。

ここで、一般的に、スタータ飛び込み可能範囲の上限値であるＮｅ＿ｓｔ＿ｈは、例えば７０ｒｐｍ程度であり、スタータ飛び込み可能範囲の下限値であるＮｅ＿ｓｔ＿ｌは、例えば−５０ｒｐｍ程度である。

これをフラグで表すとフラグＡのようになり、時間ｔ＿５２で「飛び込み不可」から「飛び込み可能」に切り換わり、時間ｔ＿５５で「飛び込み可能」から「飛び込み不可」に切り換わる。その後、時間ｔ＿５７で再び「飛び込み不可」から「飛び込み可能」に切り換わる。

また、飛び込み式のスタータにおいては、ピニオンギヤ３５とリングギヤ２２との間に３±１ｍｍ程度のギャップがあるので、始動装置指令信号が「駆動」になってからピニオンギヤ３５とリングギヤ２２とが当接するまでに時間差Ｔａが存在する。

そこで、スタータの当接時間差Ｔａは、一般的に３０〜５０ｍｓ程度であるが、この時間差Ｔａが存在することにより、スタータの駆動禁止と駆動許可のタイミングは、フラグＢに示されるように、フラグＡに対して時間Ｔａだけ左にシフトされる。

したがって、図５に示されるように、時間ｔ＿５１で「スタータ駆動禁止」から「スタータ駆動許可」に切り換わる。このときのエンジン回転数Ｎｅ＿ｔｈ１が、スタータ駆動許可判定のしきい値となる。また、同様に、時間ｔ＿５３で「スタータ駆動許可」から「スタータ駆動禁止」に切り換わり、このときのエンジン回転数Ｎｅ＿ｔｈ２が、スタータ駆動禁止判定のしきい値となる。

なお、時間ｔ＿５４でエンジン２０の逆回転を開始したとき、この時点でのクランク角度および吸気管圧力に応じてエンジン２０の逆回転の大きさが変化し、エンジンが逆回転して最小値を経て再びスタータ飛び込み可能範囲に入る時間ｔ＿５７までの間の時間から、スタータの当接時間差Ｔａを差し引いた時間が、逆回転後駆動禁止時間Ｔ＿ｒｅｖとなる。

また、実際の制御プログラムでは、各判定しきい値Ｎｅ＿ｔｈ１、Ｎｅ＿ｔｈ２とエンジン回転数を比較するとともに、逆回転後駆動禁止時間Ｔ＿ｒｅｖの時間監視をすることで「スタータ駆動禁止」と「スタータ駆動許可」とを判定する。

次に、図６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に係るエンジン自動停止再始動装置における制御に用いられる各フラグと始動装置指令信号との挙動について説明する。なお、この実施の形態１では、３気筒エンジンを例に挙げて説明する。

まず、クランク角度の挙動は、エンジン２０の正転中は角度が増加するのに対して、逆転すると角度が減少する。図６のタイミングチャートでは、時間ｔ＿６４でエンジン２０が逆回転を開始しているので、クランク角度は増加から減少に転じており、時間ｔ＿６７でエンジン２０が逆回転から正転に切り換わっているので、クランク角度は減少から増加に転じている。

続いて、自動停止フラグＦ１の挙動について説明する。自動停止フラグＦ１は、時間ｔ＿６１でブレーキオン等のアイドルストップ判定条件（エンジン自動停止条件）が成立すると、「停止：Ｆ１＝１」に切り換わる。

このフラグが成立することで、燃料噴射が停止され（図示せず）、エンジン回転数が降下を始める。その後、自動停止フラグＦ１は、時間ｔ＿６５のタイミングで、ブレーキオフ等のアイドルストップ解除条件（エンジン再始動条件）が成立すると、「ｒｕｎ：Ｆ１＝０」に切り換わる。

次に、自動停止中フラグＦ２の挙動について説明する。自動停止中フラグＦ２は、時間ｔ＿６１でブレーキオン等のアイドルストップ判定条件が成立し、自動停止フラグＦ１が「停止：Ｆ１＝１」に切り換わると同時に、「停止中：Ｆ２＝１」に切り換わる。

その後、自動停止中フラグＦ２は、エンジン２０が始動したと判定されるタイミングである時間ｔ＿６８で、「ｒｕｎ：Ｆ２＝０」に切り換わる。この実施の形態１では、エンジン回転数Ｎｅが、所定値（Ｎｅ＿ｒｕｎ）を超えることで、始動完了と判定される。

続いて、始動装置駆動禁止フラグＦ３の挙動について説明する。始動装置駆動禁止フラグＦ３は、エンジン回転数が高い等、始動装置３０の駆動が困難と判断された場合にセットされるフラグである。

図６において、時間ｔ＿６２までの間は、エンジン回転数が上述したＮｅ＿ｔｈ１以上であり、始動装置３０がオンされてもピニオンギヤ３５が噛み込めない領域なので、「禁止：Ｆ３＝１」に設定される。また、時間ｔ＿６２からｔ＿６３までの間は、ピニオンギヤ３５が噛み込める領域なので、「許可：Ｆ３＝０」に切り換わる。

次に、時間ｔ＿６３からｔ＿６４までの間は、エンジン２０の逆回転が発生すると推定され、ピニオンギヤ３５が噛み込めなくなる可能性がある領域なので、後述する逆回転推定フラグＦ４が「成立：Ｆ４＝１」となっていることに応じて、「禁止：Ｆ３＝１」に切り換わる。

続いて、時間ｔ＿６４からｔ＿６６までの間は、エンジン２０の逆回転が発生し、ピニオンギヤ３５が噛み込めない領域なので、後述する逆回転後駆動禁止タイマＴ１が「逆回転大中：Ｔ１≠０」となっていることに応じて、「禁止：Ｆ３＝１」が維持される。また、時間ｔ＿６６以降は、ピニオンギヤ３５が噛み込める領域なので、「許可：Ｆ３＝０」に切り換わる。

次に、逆回転推定フラグＦ４の挙動について説明する。逆回転推定フラグＦ４は、エンジン回転数が低下して、始動装置３０をオンしてもピニオンギヤ３５がリングギヤ２２に当接する時間には逆回転が発生していることにより、ピニオンギヤ３５が噛み込めない可能性があると推定された場合にセットされるフラグである。

図６において、時間ｔ＿６３までの間は、エンジン回転数が上述したＮｅ＿ｔｈ２以上なので、「不成立：Ｆ４＝０」に設定される。また、時間ｔ＿６３からｔ＿６４までの間は、逆回転発生の可能性があると判断し「成立：Ｆ４＝１」に切り換わる。また、時間ｔ＿６４以降は、逆回転を検出したため、「不成立：Ｆ４＝０」に切り換わる。

続いて、正転逆転判定フラグＦ５の挙動について説明する。時間ｔ＿６４までの間は、エンジン２０が正転しているので、「正転：Ｆ４＝０」に設定される。また、時間ｔ＿６４からｔ＿６７までの間は、エンジン２０が逆転しているので、「逆転：Ｆ４＝１」に切り換わる。また、時間ｔ＿６７以降は、エンジン２０が正転しているので、「正転：Ｆ４＝０」に切り換わる。

ここで、エンジン２０の正転または逆転の判定は、逆回転を検出可能なセンサの出力を用いてもよい。また、エンジン回転数Ｎｅの傾き等から、エンジン２０が逆転している期間を予測してもよい。

次に、逆回転後駆動禁止タイマＴ１の挙動について説明する。逆回転後駆動禁止タイマＴ１は、エンジン２０の逆回転が発生した後、始動装置３０がオンされてもピニオンギヤ３５が噛み込めないと判定している期間（Ｔ１≠０）を示すタイマである。

図６において、時間ｔ＿６４までの間は、エンジン２０が正転しているので、「逆回転中以外：Ｔ１＝０」に設定される。その後、時間ｔ＿６４でエンジン２０の逆回転が発生したので、所定時間が設定され、その後０までカウントダウンされる。

最後に、始動装置指令信号の挙動について説明する。始動装置指令信号のセットおよびクリアは、図３に示したエンジン自動停止制御ルーチンによって設定される。

図６において、時間ｔ＿６５のタイミングで、ブレーキオフ等のアイドルストップ解除条件が成立すると、自動停止フラグＦ１が「ｒｕｎ：Ｆ１＝０」に切り換わる。しかしながら、このとき、始動装置駆動禁止フラグＦ３が「禁止：Ｆ３＝１」なので、始動装置指令信号は、「停止：０」が維持される。

その後、時間ｔ＿６６のタイミングで、始動装置駆動禁止フラグＦ３が「禁止：Ｆ３＝１」から「許可：Ｆ３＝０」に切り換わると、始動装置指令信号が「駆動：１」に切り換わり、クランキングが開始される。また、時間ｔ＿６８のタイミングで、エンジン回転数Ｎｅが所定値（Ｎｅ＿ｒｕｎ）を超えることにより、始動完了と判定され、始動装置指令信号は、「停止：０」に切り換わる。

図７は、この発明の実施の形態１に係るエンジン自動停止再始動装置において、エンジン回転数が正転から逆転に切り換わったときのクランク角度と逆回転後駆動禁止時間Ｔｃｒｋとの関係を示す説明図である。

図７において、エンジン２０が逆回転に切り換わったときのクランク角度が上死点（Ｔ．Ｄ．Ｃ）を超えた後は、逆回転後駆動禁止時間Ｔｃｒｋを設定する必要はない。これに対して、逆回転が浅く、下死点（Ｂ．Ｄ．Ｃ）を超えた後から上死点（Ｔ．Ｄ．Ｃ）に近いほど、逆回転後駆動禁止時間Ｔｃｒｋが長くなる傾向、つまり逆回転が深くなる傾向にある。ここで、この値が、図４のフローチャートで示した制御ロジックに適用されているエンジン逆回転開始時点のクランク角度に応じた時間Ｔｃｒｋとなる。

図８は、この発明の実施の形態１に係るエンジン自動停止再始動装置において、エンジン回転数が正転から逆転に切り換わったときの吸気管圧力と逆回転後駆動禁止時間補正値Ｋｐｒｓとの関係を示す説明図である。

図８において、エンジン回転数が正転から逆転に切り換わったときのクランク角度が同じであれば、エンジン２０内に充填された吸気の圧力が高いほど、逆回転が深くなる傾向にある。ここで、この値が、図４のフローチャートで示した制御ロジックに適用されている逆回転後駆動禁止時間補正値Ｋｐｒｓとなる。

以上のように、実施の形態１によれば、始動装置駆動禁止判定部は、エンジン再始動条件が成立した場合において、エンジンのクランク軸のクランク角度を検出するクランク角度センサで検出されたクランク角度に基づいて、エンジンの逆回転を検出したときに、クランク軸をクランキングすることにより、エンジンを再始動させる始動装置の駆動を禁止するとともに、エンジンの停止を検出したときに、始動装置の駆動禁止を解除する。
また、始動装置駆動禁止判定部は、エンジンの逆回転を検出した場合に、始動装置の駆動を禁止するとともに、エンジンの逆回転を検出してから所定時間が経過した場合に、始動装置の駆動禁止を解除する。

そのため、始動装置の駆動禁止が不要な部分では、駆動禁止を解除できるようになるので、再始動要求に即座に反応し、始動装置を駆動することができるようになる。したがって、再始動要求から始動完了までの時間が短くなり、ドライバーに不快感を与えることを防止することができる。
また、エンジンが逆転している時に始動装置を駆動してしまい、始動装置や動力系に過大な負荷がかかることを防止することができる。
すなわち、良好な始動性を実現するとともに、始動装置や動力伝達系に過大な負荷がかかることを防止することができる。

さらに、始動装置駆動禁止判定部は、エンジンの逆回転を検出した後に、エンジンの逆回転を検出したときのクランク角度や吸気管圧力に基づいて、始動装置の駆動禁止時間を設定するようにしたので、最適な駆動禁止時間が設定されるようになる。
そのため、再始動要求から始動完了までの時間を短縮することができ、ドライバーに不快感を与えることを防止することができる。

Claims (4)

1. エンジン自動停止条件の成立によりエンジンへの燃料噴射を停止して前記エンジンを自動停止させ、その後エンジン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であって、
   前記エンジンのクランク軸のクランク角度を検出するクランク角度センサと、
   前記クランク軸をクランキングすることにより、前記エンジンを再始動させる始動装置と、
   前記エンジン再始動条件が成立した場合において、前記クランク角度センサで検出されたクランク角度に基づいて、前記エンジンの逆回転を検出したときに、前記始動装置の駆動を禁止するとともに、前記エンジンの停止を検出したときに、前記始動装置の駆動禁止を解除する始動装置駆動禁止判定部と、
   前記エンジンの吸気管の吸気管圧力を計測する吸気管圧力センサと、
   を備え、
   前記始動装置駆動禁止判定部は、前記エンジンの逆回転を検出した場合に、前記始動装置の駆動を禁止するとともに、前記エンジンの逆回転を検出してから所定時間が経過した場合に、前記始動装置の駆動禁止を解除し、
   前記始動装置駆動禁止判定部は、前記エンジンの逆回転を検出したときのクランク角度に基づいて、前記所定時間を設定し、
   前記始動装置駆動禁止判定部は、前記所定時間に対して、前記吸気管圧力に応じた補正値を掛ける
   エンジン自動停止再始動装置。
2. エンジン自動停止条件の成立によりエンジンへの燃料噴射を停止して前記エンジンを自動停止させ、その後エンジン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であって、
   前記エンジンのクランク軸のクランク角度を検出するクランク角度センサと、
   前記クランク軸をクランキングすることにより、前記エンジンを再始動させる始動装置と、
   前記エンジン再始動条件が成立した場合において、前記クランク角度センサで検出されたクランク角度に基づいて、前記エンジンの逆回転を検出したときに、前記始動装置の駆動を禁止するとともに、前記エンジンの停止を検出したときに、前記始動装置の駆動禁止を解除する始動装置駆動禁止判定部と、
   前記エンジンの吸気管の吸気管圧力を計測する吸気管圧力センサと、
   を備え、
   前記始動装置駆動禁止判定部は、前記エンジンの逆回転を検出した場合に、前記始動装置の駆動を禁止するとともに、前記エンジンの逆回転を検出してから所定時間が経過した場合に、前記始動装置の駆動禁止を解除し、
   前記始動装置駆動禁止判定部は、前記エンジンの逆回転を検出したときのクランク角度と吸気管圧力とからマップにより前記所定時間を設定する
   エンジン自動停止再始動装置。
3. エンジン自動停止条件の成立によりエンジンへの燃料噴射を停止して前記エンジンを自動停止させ、その後エンジン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によって実行されるエンジン自動停止再始動方法であって、
   前記エンジン再始動条件が成立した場合に、前記エンジンのクランク軸のクランク角度に基づいて、前記エンジンが逆回転しているか否かを判定するステップと、
   前記エンジンが逆回転していると判定された場合に、前記エンジンを再始動させる始動装置の駆動を禁止するステップと、
   前記エンジンの停止を検出した場合に、前記始動装置の駆動禁止を解除するステップと、
   前記エンジンの逆回転を検出した場合に、前記始動装置の駆動を禁止するとともに、前記エンジンの逆回転を検出してから所定時間が経過した場合に、前記始動装置の駆動禁止を解除するステップと、
   を備え、
   前記所定時間は、前記エンジンの逆回転を検出したときのクランク角度に基づいて設定され、前記エンジンの吸気管の吸気管圧力に応じて補正される
   エンジン自動停止再始動方法。
4. エンジン自動停止条件の成立によりエンジンへの燃料噴射を停止して前記エンジンを自動停止させ、その後エンジン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によって実行されるエンジン自動停止再始動方法であって、
   前記エンジン再始動条件が成立した場合に、前記エンジンのクランク軸のクランク角度に基づいて、前記エンジンが逆回転しているか否かを判定するステップと、
   前記エンジンが逆回転していると判定された場合に、前記エンジンを再始動させる始動装置の駆動を禁止するステップと、
   前記エンジンの停止を検出した場合に、前記始動装置の駆動禁止を解除するステップと、
   前記始動装置駆動禁止判定部は、前記エンジンの逆回転を検出した場合に、前記始動装置の駆動を禁止するとともに、前記エンジンの逆回転を検出してから所定時間が経過した場合に、前記始動装置の駆動禁止を解除するステップと、
   を備え、
   前記所定時間は、前記エンジンの逆回転を検出したときのクランク角度と前記エンジンの吸気管の吸気管圧力とからマップにより設定される
   エンジン自動停止再始動方法。

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