JPWO2013150605A1

JPWO2013150605A1 - 内燃機関の自動停止再始動装置

Info

Publication number: JPWO2013150605A1
Application number: JP2014508947A
Authority: JP
Inventors: 健岡部; 石川　修; 修石川; 智久正田; 充隆藤原
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-04-03
Filing date: 2012-04-03
Publication date: 2015-12-14
Anticipated expiration: 2032-04-03
Also published as: US9726134B2; CN104169568A; WO2013150605A1; US20140345556A1; DE112012006182T5; CN104169568B; JP5693786B2

Abstract

内燃機関の自動停止再始動装置において、エンジン(10)のクランク角度を検出するクランク角度センサ(1)と、エンジンへ燃料を噴射する燃料噴射装置(11)を備え、エンジンの惰性回転中にエンジンの逆回転を判断することで始動装置(20)の駆動を禁止し、エンジンの逆回転発生時のクランク角度に応じて始動装置の駆動禁止を解除する始動装置駆動禁止判定手段を備えた。

Description

この発明は、自動停止条件が成立するとエンジンを自動停止させ、その後、再始動条件が成立するとエンジンを再始動させる、内燃機関の自動停止再始動装置に関するものである。

昨今、自動車等の車両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エンジン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行なわれること、が満たされると、自動で燃料をカットしてエンジンを自動的に停止させ、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、ブレーキペダルの解除操作、及び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エンジンを自動的に再始動させるようにした、内燃機関の自動停止再始動装置が開発されている。

従来、このような内燃機関の自動停止再始動装置として、エンジンの逆回転方向検出推定手段によりエンジンの逆回転方向が検出または推定されると、始動条件が成立した場合であってもエンジンの始動装置によるクランキングを禁止することにより、始動装置や動力伝達系に過大な負荷がかかるのを防止し、迅速な始動を行う装置が提案されている。
（例えば特許文献１参照）

特許４２２８８８２号公報

しかしながら、特許文献１に開示された従来の装置に於いては、エンジンが所定回転数未満となってから所定時間の間、逆回転が発生すると予測し、始動装置や動力伝達系に過大な負荷がかかることを抑えるため所定の期間始動装置の駆動を禁止している。しかしながら、エンジンの逆回転の回転数が小さくなり、始動装置を駆動しても過大な負荷がかからない状態となっていても、所定時間の間は禁止状態が継続される。このため、明らかに始動装置の駆動禁止が不要な状態となっても始動装置の駆動が禁止されるため、始動開始時刻が遅くなり始動性が悪化するという課題があった。

この発明は、前記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、エンジンの逆回転後の始動装置駆動禁止期間を短縮し、良好な始動性を有する内燃機関の自動停止再始動装置を得ることを目的とする。

この発明に係る内燃機関の自動停止再始動装置は、エンジンへ燃料を噴射する燃料噴射装置と、前記エンジンのクランク角度を検出してクランク角信号を出力するクランク角度センサと、始動時に前記エンジンのリングギアと噛合い該リングギアに回転を伝達するピニオンを有する始動装置と、前記燃料噴射装置及び前記始動装置を制御するエンジン制御装置を備え、自動停止条件が成立するとエンジンを自動停止させ、その後、再始動条件が成立すると前記エンジンを再始動させる内燃機関の自動停止再始動装置であって、前記エンジンの惰性回転中にエンジンの逆回転を判断することで前記始動装置の駆動を禁止し、前記エンジンの逆回転発生時のクランク角度に応じて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手段を備えたものである。

この発明の内燃機関の自動停止再始動装置によれば、始動装置駆動禁止判定後、エンジンが逆回転したときのクランク角度に応じて始動装置駆動禁止解除を判定することで、エンジンの逆回転後の始動装置駆動禁止期間を短縮することができ、始動性が良好な内燃機関の自動停止再始動装置を得ることができる。

上述した、またその他の、この発明の目的、特徴、効果は、以下の実施の形態における詳細な説明および図面の記載からより明らかとなるであろう

この発明の実施の形態１に係る内燃機関の自動停止再始動装置の構成を示すブロック図である。この発明の実施の形態１に係る内燃機関の自動停止再始動装置の制御ブロック図である。この発明の実施の形態１に係る内燃機関の自動停止再始動装置に於ける、エンジン自動停止制御のフローチャートである。この発明の実施の形態１に係る内燃機関の自動停止再始動装置に於ける、始動装置駆動禁止判定のフローチャートである。この発明の実施の形態１に於ける、エンジン回転数低下挙動とスタータ飛び込み可能範囲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に於ける、自動停止再始動を表すタイミングチャートである。この発明の実施の形態１に於ける、正転から逆転に切り換わるクランク角度に対する逆回転最小値の特性図である。この発明の実施の形態１に於ける、ピニオンギヤとリングギヤのギャップ長に対する始動装置駆動禁止解除回転数の補正係数の関係を示す図である。この発明の実施の形態１に於ける、バッテリ電圧に対する始動装置駆動禁止解除回転数の補正係数の関係を示す図である。この発明の実施の形態２に係る内燃機関の自動停止再始動装置に於ける、エンジン停止挙動とクランク角度の時系列波形図である。この発明の実施の形態２に於ける、始動装置駆動禁止判定ルーチンにおける判定値Crk_low更新ルーチンのフローチャートである。

実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係る内燃機関の自動停止再始動装置（以下、エンジン自動停止再始動装置ともいう。）について、図１から図９を用いて説明する。なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。

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の構成を示すブロック図である。図１において、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は、エンジン１０と、始動装置２０と、エンジン制御装置５０を備えている。
エンジン１０には、燃料噴射装置１１が備えられ、エンジン１０への燃料の供給を行う。
エンジン制御装置５０から始動装置２０への始動指令に基づきソレノイド２１が通電し、プランジャ２２が吸引される。プランジャ２２が吸引されることでレバー２３を介してピニオンギヤ２５が回転軸方向へ押し出され、エンジンのクランク軸に設けられたリングギヤ１２と当接し噛み合う。そして、プランジャ２２の移動により接点が閉じ、スタータモータ２４が通電しピニオンギヤ２５が回転する。

エンジン制御装置（ＥＣＵ：Electric Control Unit）５０は、燃料噴射装置１１を制御すると共に、再始動条件を判定して、始動装置２０へ始動指令を発する。
また、エンジン制御装置５０にはエンジンのクランク角度を検出するクランク角度センサ１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２、アクセル開度に応じた電圧値を出力するアクセル開度センサ３、ペダルの動作状態に応じてブレーキ信号を出力するブレーキペダル信号４、バッテリの電圧を計測するバッテリ電圧センサ５が接続されている。

エンジン制御装置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。また、マイクロコンピュータは、前述の各種のセンサの検出信号など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、エンジン自動停止再始動制御プログラムなどの各種の制御プログラムを実行するＣＰＵ（図示せず）と、エンジン自動停止再始動制御プログラムと、各種の制御プログラムや制御定数と、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制御ブロック図であり、各処理ルーチンの構成を表している。
図２に於いて、エンジン制御装置５０に設けられたエンジン自動停止制御ルーチン１０１は、先ず、車速センサ２、アクセル開度センサ３、ブレーキペダル信号４などからの情報を用いてエンジンの自動停止を判定し、燃料噴射装置１１を停止する。
エンジン自動停止制御ルーチン１０１は、エンジン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、エンジン自動停止ルーチン１０１は、アクセル開度センサ３、ブレーキペダル４などからの情報を用いてエンジンの再始動条件が成立したことを判定すると、始動指令に基づく始動装置２０への通電および制御を行なわせ、エンジンを再始動させる。
ここで、始動装置２０へ通電すると、始動装置２０は、ソレノイド２１に通電されることでプランジャ２２が吸引され、レバー２３を介してピニオンギヤ２５が回転軸方向へ押し出されエンジンのクランク軸に設けられたリングギヤ１２と当接し噛み合う。そして、プランジャ２２の移動により接点が閉じスタータモータ２４が通電しピニオンギヤ２５が回転する。

次に、始動装置駆動禁止判定ルーチン１０２は、クランク角度センサ１により求めたクランク角度情報、エンジン回転数を用いて、始動装置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自動停止制御ルーチンについて説明する。この制御ルーチンは１ｍｓごとなど一定時間ごとに実行される。
最初にステップＳ１０１にて自動停止条件が成立しているか否かを判定する。自動停止条件が成立していなければ、ＮＯの方に進みステップＳ１０５へ進む。逆に、自動停止条件が成立していれば、ＹＥＳの方に進み、ステップＳ１０２で燃料噴射を禁止する。
次に、ステップＳ１０３で自動停止中フラグＦ２に１を代入し、ステップＳ１０４で始動装置駆動禁止経験をクリアする。

次に、ステップＳ１０５で自動停止中フラグＦ２の成立／非成立の判定を行う。
ステップＳ１０５では、自動停止中フラグＦ２が非成立、つまり、Ｆ２＝０の場合は、ＮＯの方に進みエンジン自動停止制御ルーチンを終了し、自動停止中フラグＦ２が成立、つまりＦ２＝１の場合は、Ｙｅｓの方に進み次ステップを実行する。
次にステップＳ１０６では、自動停止条件が非成立か否かを判定する。自動停止条件が成立、つまり、Ｆ１＝１の場合は、ＮＯの方に進みエンジン自動停止制御ルーチンを終了し、自動停止条件が非成立、つまり、Ｆ１＝０の場合はＹＥＳの方に進み、ステップＳ１０７を実行して燃料噴射を許可する。

次にステップＳ１０８では、エンジンの始動が完了したか否かを判定する。エンジンの始動が完了していればＹＥＳの方に進み、ステップＳ１１１で自動停止中フラグＦ２をクリア、つまり、Ｆ２に０を代入する。そして、ステップＳ１１２で始動装置をオフしてエンジン自動停止制御ルーチンを終了する。
ステップＳ１０８で、エンジンの始動が完了していないと判断された場合はＮＯの方に進み、ステップＳ１０９を実行して始動装置駆動禁止フラグのチェックを行う。ここで、エンジンの始動完了は、エンジン回転数が所定回転数を超えたかどうかで判定される。
この所定回転数は、例えば、８００ｒｐｍを設定するが、エンジンやそのエンジンが搭載された車両によって設定値が異なることもある。また、判定に用いるエンジン回転数は図２で示したクランク角度センサの信号を元にエンジン制御装置５０で演算される。

次にステップＳ１０９で、始動装置駆動禁止フラグＦ３が成立していると判定、つまりＦ３＝１の場合は、ＮＯの方に進みステップＳ１１２で始動装置をオフし、エンジン自動停止制御ルーチンを終了する。一方、始動装置駆動禁止フラグＦ３が非成立していると判定、つまりＦ３＝０の場合は、ＹＥＳの方に進みステップＳ１１０で始動装置をオンしてエンジン自動停止制御ルーチンを終了する。

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ルーチンについて説明する。この判定ルーチンは１ｍｓごとなど一定時間ごとに実行される。
まず最初に始動装置駆動禁止経験がセットされているか否かを判定（ステップＳ２０１）する。始動装置駆動禁止経験がセットされていればＹＥＳの方に進みステップＳ２０５の処理を実行する。一方、始動装置駆動禁止経験がクリアの場合、ＮＯの方に進みエンジン回転数が所定値以下か否かを判定（ステップＳ２０２）する。ステップＳ２０２でエンジン回転数Ｎｅが所定値Ｎｅ＿ｔｈ２以下でない場合はＮＯの方に進みステップＳ２０５の処理を実行する。一方、エンジン回転数Ｎｅが所定値Ｎｅ＿ｔｈ２以下の場合はＹＥＳの方に進み始動装置駆動禁止経験をセット（ステップＳ２０３）する。ここで、Ｎｅ＿ｔｈ２は３０〜４０ｒｐｍが設定される。また、一定値でなく、例えば、クランク角度に応じて変化する値を設定しても良い。

そして引き続き、始動装置駆動禁止フラグＦ３をセット、つまりＦ３に１を代入しステップＳ２０５に進む。次に、ステップＳ２０５では、正転逆転判定フラグＦ４の前回値ＲＡＭであるＦ４（ｎ−１）に今回値Ｆ４（ｎ）を代入しステップＳ２０６に進む。
ステップＳ２０６では逆回転パルスを検出したか否かを判定する。逆回転パルスを検出しない場合ＮＯの方に進み、正転逆転反転フラグＦ４の今回値であるＦ４（ｎ）に０を代入（ステップＳ２０７）し、始動装置駆動禁止判定ルーチンを終了する。
一方、逆回転パルスを検出した場合はＹＥＳの方に進み、正転逆転反転フラグＦ４の今回値であるＦ４（ｎ）に１を代入（ステップＳ２０８）し、ステップＳ２０９へ進む。

次に、ステップＳ２０９では、正転逆転判定フラグＦ４が正転から逆転に切り換わったかどうかを判定する。具体的には、正転逆転判定フラグＦ４の前回値が０で、かつ今回値が１であるか否かを判定する。正転逆転判定フラグＦ４が正転から逆転に切り換わったとき、つまりステップＳ２０９の判定が真の場合は、ＹＥＳの方に進みクランク角度判定ＲＡＭであるＣｒｋに現在のクランク角度を代入（ステップＳ２１０）し、ステップＳ２１１に進む。一方、ステップＳ２０９の判定が偽の場合はＮＯの方に進みステップＳ２１１に進む。

ステップＳ２１１では、正転から逆転に切り換わったときのクランク角度Ｃｒｋが所定範囲内であるか否かを判定する。クランク角度Ｃｒｋが所定範囲内のときはＹＥＳの方に進みステップＳ２１３に進む。一方、クランク角度Ｃｒｋが所定範囲外のときはＮＯの方に進み始動装置駆動禁止フラグＦ３をクリア、つまりＦ３に０を代入（ステップＳ２１２）し、ステップＳ２１３に進む。ここで、所定範囲はＣｒｋ＿ｌｏｗ（７０°ＢＴＤＣ）〜Ｃｒｋ＿ｈｉｇｈ（０°ＢＴＤＣ）を設定する。なお、本設定値は、エンジンやエンジンが搭載される車両によって異なった値をとり得る。

ステップＳ２１３ではエンジン回転数Ｎｅが最小値を検出したか否かを判定する。エンジン回転数Ｎｅが最小値を検出しない場合、ＮＯの方に進み始動装置駆動禁止判定ルーチンを終了する。一方、エンジン回転数Ｎｅが最小値を検出した場合、ＹＥＳの方に進みエンジン回転数が所定値（Ｎｅ＿ｔｈ３×Ｋα×Ｋβ）以上か否かを判定（ステップＳ２１４）する。ここで、所定値Ｎｅ＿ｔｈ３は−１００ｒｐｍ程度の値が設定され、Ｋαはピニオンギヤとリングギヤのギャップ長に応じた値をとる。また、Ｋβはバッテリ電圧値に応じた値をとる。エンジン回転数ＮｅがＮｅ＿ｔｈ３より小さい場合は、ＮＯの方に進み始動装置駆動禁止判定ルーチンを終了する。一方、エンジン回転数ＮｅがＮｅ＿ｔｈ３以上の場合は、ＹＥＳの方に進み始動装置駆動禁止フラグＦ３をクリア、つまりＦ３に０を代入（ステップＳ２１５）し、始動装置駆動禁止判定ルーチンを終了する。
また、エンジン回転数Ｎｅの最小値検出方法は、エンジン回転数Ｎｅの前回値と今回値の比較を行い、前回値に対して今回値が増加していれば、前回値を最小値とすればよい。

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に関する説明を図５のタイミングチャートで説明する。
エンジン回転数とフラグＡの関係について説明する。まず、飛び込み式のスタータの場合、回転しているリングギヤ（エンジン側ギヤ）にピニオンギヤ（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。エンジン回転数の降下時はエンジンの慣性の影響で０ｒｐｍを行き過ぎて逆転を経て停止する。エンジン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７０ｒｐｍ程度、スタータ飛び込み可能範囲の下限値であるNe_st_lは−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_54で“飛び込み可能”から“飛び込み不可”に切り換わる。そして、時間t_56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の場合、ピニオンギヤとリングギヤには３±１ｍｍ程度のギャップがあり始動装置指令信号が“駆動”になってからピニオンギヤとリングギヤが当接するまでに時間差Ｔａが存在する。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が存在するために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のようにフラグＡに対して時間Ｔａだけ左にシフトする。従って、図５に示すように、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。
同様の考え方で、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。同様に、時間t_55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_th3がスタータ駆動許可判定のしきい値となる。
実際の制御プログラムでは、各判定しきい値Ne_th1,Ne_th2,Ne_th3とエンジン回転数を比較することで“スタータ駆動禁止”と“スタータ駆動許可”を判定する。

次に図６を用いて制御に用いる各フラグと始動装置指令信号の挙動について説明する。本実施の形態１では３気筒エンジンでの動作を説明する。
クランク角度の挙動は、正転中は角度が増加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で逆回転から正回転に変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。
自動停止フラグＦ１について説明する。時間t_61でブレーキオンなど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。
このフラグが成立することで燃料噴射を停止（図示せず）しエンジン回転数が降下を始める。次に時間t_65のタイミングでブレーキオフなどのアイドルストップ解除条件が成立（図示せず）し、自動停止フラグＦ１が“ｒｕｎ：Ｆ１＝０”に切り換わる。

次に自動停止中フラグＦ２の動作について説明する。自動停止中フラグＦ２は、時間t_61でブレーキオンなど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。そして、エンジンが始動したと判定したタイミングである時間t_68で“ｒｕｎ：Ｆ２＝０”に切り換わる。本実施の形態１の場合、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。

次に始動装置駆動禁止フラグＦ３の動作について説明する。このフラグは、エンジン回転数が高いなど始動装置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。時間t_62まではエンジン回転数がNe_th1以上であり始動装置がオンされてもピニオンギヤが噛み込めない領域なので“禁止：Ｆ３＝１”とする。時間t_62からt_63までの間はピニオンギヤが噛み込める領域なので“許可：Ｆ３＝０”とする。次に時間t_63からt_66までの期間は逆回転が深い領域なので“禁止：Ｆ３＝１”とする。そして、時間t_66以降はリングギヤが噛み込み可能なので“許可：Ｆ３＝０”とする。

次に正転逆転判定フラグＦ４の動作について説明する。時間t_64までの期間はエンジンが正転しているので“正転：Ｆ４＝０”、時間t_64からt_67までは逆転しているので“逆転:Ｆ４＝１”、時間t_67以降は正転しているので“正転：Ｆ４＝０”とする。
ここで、エンジン回転数の正転、逆転判定は逆回転を検出可能なセンサ出力を用いても良い。また、エンジン回転数Ｎｅの傾きなどから逆転している期間を予測しても良い。

最後に始動指令信号の動作について説明する。この信号のセットクリアは図３のエンジン自動停止制御ルーチンにより設定される。
時間t_65のタイミングでブレーキオフなどのアイドルストップ解除条件が成立（図示せず）し自動停止フラグＦ１が“ｒｕｎ：Ｆ１＝０”に切り換わる。しかし、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”を維持する。そして、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”に切り換わるので始動装置指令信号が“駆動：１”に切り換わりクランキングを開始する。そして、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）を超えることで始動完了と判定され、始動装置指令信号を“停止：０”に切り換える。

図７に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その回転挙動時の逆回転最小値の関係を示す。図７に示すとおり、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）に近いほど逆回転最小値が小さくなる傾向、つまり逆回転が深くなる傾向にある。図７に示す判定値Crk_low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る定数になり、具体的な数値としては７０°BTDC程度の値に設定される。

図８にピニオンギヤ２５とリングギヤ１２のギャップ長に対する始動装置駆動禁止解除回転数の補正係数Ｋαの関係を示す。ギャップが中心値である３ｍｍより広い場合は、ピニオンギヤ２５とリングギヤ１２が当接するのに必要な時間が長くなるため、Ne_th3の最適値を小さくする必要がある。従い、補正係数Ｋαは１より大きくなる。一方、ギャップが中心値である３ｍｍより狭い場合は、ピニオンギヤ２５とリングギヤ１２が当接するのに必要な時間が短くなるため、Ne_th3の最適値を大きくする必要がある。従い、補正係数Ｋαは１より小さくなる。
ここで、ピニオンギヤ２５とリングギヤ１２のギャップをエンジンの工場出荷時などに計測してＫαを決定し、エンジン制御装置５０のＲＯＭ（図示せず）へ記憶しておくと良い。

図９にバッテリ電圧に対する始動装置駆動禁止解除回転数の補正係数Ｋβの関係を示す。バッテリ電圧が低い場合は、図１に示すプランジャ２２への印加電圧が低くなるため、プランジャ２２の吸引力が小さくなる。そのため、ピニオンギヤ２５がリングギヤ１２へ当接するまでの時間が長くなる。従って、バッテリ電圧が低くなるとNe_th3の最適値を小さくする必要がある。ここで、バッテリ電圧12.8Vのときの補正係数を１とすれば、バッテリ電圧が低くなれば補正係数は増加するように設定されることとなる。そして、このデータをマップとしてエンジン制御装置５０のＲＯＭ（図示せず）へ記憶しておくと良い。また、判定に用いるバッテリ電圧は、例えば、逆回転検出時のバッテリ電圧とすると良い。

以上のように、この発明の実施の形態１によれば、エンジン自動停止再始動装置は、エンジンの惰性回転中にエンジンの逆回転を判断することで始動装置の駆動を禁止し、エンジンの逆回転発生時のクランク角度に応じて始動装置の駆動禁止を解除する始動装置駆動禁止判定手段を備えている。
そのため、始動装置の駆動禁止が不要な部分で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できるようになる。従って、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なくなる。

また、エンジン自動停止再始動装置は、エンジン逆回転中の最大回転数検出後にエンジン回転数が所定の許容回転数になったタイミングで駆動禁止を解除するようにした。
そのため、エンジン回転数が０ｒｐｍに近づく過程でいち早く駆動禁止を解除できるようになり、再始動要求から始動完了までの時間を短縮できドライバーに不快感を与えなくなる。

また、エンジン自動停止再始動装置は、駆動禁止の解除判定に用いるエンジン回転数判定値を、ピニオンギヤとリングギヤのギャップ長やバッテリ電圧によって求めるようにしたので、エンジンの個体差やバッテリの経年変化などによりスタータ動作特性が変化しても、常に最適な駆動禁止の解除判定ができるようになる。
そのため、再始動要求から始動完了までの時間を短縮できドライバーに不快感を与えなくなる。

実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係るエンジン自動停止再始動装置について図１０から図１１を用いて説明する。
実施の形態２では、図４の始動装置駆動禁止判定ルーチンにおける始動装置駆動禁止フラグＦ３のクリア判定に用いる判定値Crk_lowの学習補正について説明する。
実施の形態２に係るエンジン自動停止再始動装置の構成および制御ブロックは実施の形態１と同様であるので説明を省略する。また、エンジン自動停止制御、始動装置駆動禁止判定および自動停止再始動を表すタイミングチャートも実施の形態１と同様であるので説明を省略する。

図１０にエンジン回転数の低下挙動、クランク角度および正転逆転判定フラグＦ４の時系列応答を示す。この例では、逆回転が深い場合（実線）も浅い場合（破線）も正転から逆転に切り換わるときのクランク角度が同じ値のものを示す。
逆回転が深い実線の場合は、逆回転ピーク値Ne_pk1がスタータ飛び込み可能回転数下限値Ne_st_lよりも小さいのでスタータの駆動を禁止しなければならない。一方、逆回転が浅い破線の場合は、逆回転ピーク値Ne_pk2がスタータ飛び込み可能回転数下限値Ne_st_lよりも大きいのでスタータの駆動を許可してもよい。
エンストフラグはエンジンが停止したと判断されたときにセットされるフラグで、逆転が浅い場合（破線）は、時間t_94でセットされ、逆転が深い場合（実線）は、時間t_95でセットされる。実際にはクランク角度センサ１の信号を用いて、最終パルスを検出後から２００ｍｓなど所定時間経過後にセットされる。

仮に、図４の始動装置駆動禁止判定ルーチンに用いるCrk_lowが-70°（70°BTDC）であった場合、逆転が浅い破線のような応答の場合、スタータの駆動を禁止してしまい始動開始が遅くなり始動時間が長くなることになる。従って、この場合、Crk_lowを-50°（50°BTDC）に更新することで次回の再始動要求時の始動時間を短縮することができる。

始動装置駆動禁止フラグＦ３のクリア判定に用いる判定値Crk_lowの更新ロジックを図１１のフローチャートを用いて説明する。本制御ルーチンはアイドルストップ実施ごとに実行される。

ステップＳ３０１ではエンスト状態か否かの判定を行う。エンストでない場合は、ＮＯの方に進みステップＳ３０２を実施し、判定に用いる各データのクリアを行う。
一方エンストの場合はＹＥＳの方に進み、ステップＳ３０３を実施する。
ステップＳ３０３では正転から逆転に切り換わった時のクランク角度をＣｒｋ＿ｊｇに記憶する。図４のフローチャートでＳ２１０の処理で検出したＣｒｋをＣｒｋ＿ｊｇに代入する。次に、ステップＳ３０４でエンジン回転数Ｎｅの最小値Ｎｅ＿ｐｋを記憶する。エンジン回転数Ｎｅの最小値は図４ステップＳ２１３の判定で用いたエンジン回転数をＮｅ＿ｐｋに代入する。

次に、ステップＳ３０５でＣｒｋ＿ｊｇとＣｒｋ＿ｌｏｗを比較する。Ｃｒｋ＿ｊｇがＣｒｋ＿ｌｏｗ以下のときには、ＹＥＳの方に進みステップＳ３０６を実行する。
一方、Ｃｒｋ＿ｊｇがＣｒｋ＿ｌｏｗより大きいときには、ＮＯの方に進みステップＳ３０７を実行する。

ステップＳ３０６ではエンジン回転数の最小値Ｎｅ＿ｐｋとスタータ飛び込み可能下限回転数Ｎｅ＿ｓｔ＿ｌを比較する。Ｎｅ＿ｐｋがＮｅ＿ｓｔ＿ｌ以下のときは、ＹＥＳの方に進みステップＳ３０８を実行する。一方、Ｎｅ＿ｐｋがＮｅ＿ｓｔ＿ｌより大きいときは、ＮＯの方に進みステップＳ３１０を実行する。

ステップＳ３０８ではカウンタ１（ＣＮＴ１）をインクリメントし、カウンタ２（ＣＮＴ２）をクリアしステップＳ３０９に進む。そしてステップＳ３０９ではCrk_jg_bufにCrk_jgを代入しステップＳ３１４に進む。
ここで、Crk_jg_bufは配列データであり、カウンタ１やカウンタ２の数値に応じた記憶領域をもつ。

ステップＳ３１０では、カウンタ１（ＣＮＴ１）とカウンタ２（ＣＮＴ２）とCrk_jg_bufをクリアし、ステップＳ３１４に進む。

ステップＳ３０７では、エンジン回転数の最小値Ｎｅ＿ｐｋとスタータ飛び込み可能下限回転数Ｎｅ＿ｓｔ＿ｌを比較する。Ｎｅ＿ｐｋがＮｅ＿ｓｔ＿ｌより大きいときは、ＹＥＳの方に進みステップＳ３１１を実行する。一方、Ｎｅ＿ｐｋがＮｅ＿ｓｔ＿ｌ以下のときは、ＮＯの方に進みステップＳ３１３を実行する。

ステップＳ３１１ではカウンタ２（ＣＮＴ２）をインクリメントし、カウンタ１（ＣＮＴ１）をクリアしステップＳ３１２に進む。そしてステップＳ３１２ではCrk_jg_bufにCrk_jgを代入しステップＳ３１４に進む。

ステップＳ３１３では、カウンタ１（ＣＮＴ１）とカウンタ２（ＣＮＴ２）とCrk_jg_bufをクリアし、ステップＳ３１４に進む。

ステップＳ３１４では、カウンタの判定を行う。カウンタ１が所定値以上またはカウンタ２が所定値以上の場合はステップＳ３１５に進み、Crk_jg_bufの平均値をCrk_lowに代入する。そして、ステップＳ３１６でカウンタ１とカウンタ２をクリアして、Crk_low更新ルーチンを終了する。一方、カウンタ１が所定値より小さく、かつカウンタ２が所定値より小さい場合はＮｏの方に進み、Crk_low更新ルーチンを終了する。
ここで、各カウンタの判定に用いる所定値は３から５程度の値を設定すると良い。

以上のように、この発明の実施の形態２によれば、エンジン自動停止再始動装置は、始動装置の駆動禁止を解除するクランク角度を、エンジン停止時の逆回転挙動により補正を行うようにしたので、車両の個体差や経年変化によってエンジン回転数の低下挙動が変化しても、常に最適な始動装置駆動禁止の解除が可能となる。
そのため、車両ごとにエンジン回転数の停止特性が変化した場合でも再始動要求から始動完了までの時間を常に最小に維持でき、ドライバーに不快感を与えることがなくなる。

また、始動装置駆動禁止の解除を判定するクランク角度の更新を自動停止のエンスト判定後に実施するようにしたので、エンジンが完全に停止した状態でデータ更新するか否かを判定でき、エンジン停止過程のデータを誤って判定に用いることがなくなる。
そのため、誤更新のリスクを回避できる。

また、始動装置駆動禁止の解除を判定するクランク角度の更新を更新条件が複数回成立した場合に行うようにしたので、エンジン回転数検出やクランク角度検出のノイズによる誤検出に伴う誤更新のリスクを回避できる。

この発明は、自動停止条件が成立するとエンジンを自動停止させ、その後、再始動条件が成立するとエンジンを再始動させる、内燃機関の自動停止再始動装置として好適なものである。

１クランク角度センサ、２車速センサ、３アクセル開度センサ、
４ブレーキペダル信号５バッテリ電圧センサ１０エンジン、
１１燃料噴射装置、１２リングギヤ、
２０始動装置、２１ソレノイド、
２２プランジャ、２３レバー２４スタータモータ、
２５ピニオンギヤ、
５０エンジン制御装置（ＥＣＵ）、
１０１エンジン自動停止制御ルーチン、
１０２始動装置駆動禁止判定ルーチン

Claims

エンジンへ燃料を噴射する燃料噴射装置と、前記エンジンのクランク角度を検出してクランク角信号を出力するクランク角度センサと、始動時に前記エンジンのリングギアと噛合い該リングギアに回転を伝達するピニオンを有する始動装置と、前記燃料噴射装置及び前記始動装置を制御するエンジン制御装置を備え、自動停止条件が成立するとエンジンを自動停止させ、その後、再始動条件が成立すると前記エンジンを再始動させる内燃機関の自動停止再始動装置であって、前記エンジンの惰性回転中にエンジンの逆回転を判断することで前記始動装置の駆動を禁止し、前記エンジンの逆回転発生時のクランク角度に応じて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手段を備えた、ことを特徴とする内燃機関の自動停止再始動装置。
前記始動装置駆動禁止判定手段は、エンジン逆回転中の最小回転数を検出する最小回転数検出手段を備え、前記最小回転数検出手段がエンジン逆回転中の最小回転数検出後に、エンジン回転数が所定の許容回転数になったタイミングで前記始動装置の駆動禁止を解除することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の自動停止再始動装置。
前記最小回転数検出手段は、エンジン回転数の計算値が前回値に対して増加していることを検出したときに、エンジン回転数の前回値をエンジン逆回転中の最小値とすることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の自動停止再始動装置。
前記所定の許容回転数は、前記始動装置の駆動開始からピニオンギヤがリングギヤに当接するまでの当接時間を決定する要素により求めることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の内燃機関の自動停止再始動装置。
前記当接時間の決定要素は、ピニオンギヤとリングギヤのギャップ、またはバッテリ電圧であることを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の自動停止再始動装置。
前記クランク角度センサは、エンジンの逆回転を検出可能なセンサであることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の内燃機関の自動停止再始動装置。
前記クランク角度センサは、エンジンの逆回転発生時のクランク角度を検出し、
前記始動装置駆動禁止判定手段は、エンジン逆回転中の最小回転数を検出する最小回転数検出手段を備え
始動装置駆動禁止の解除を判定するクランク角度しきい値より前記逆回転発生時のクランク角度が小さい場合であって、前記逆回転時のエンジン回転数最小値が始動装置飛び込み可能範囲の下限値より小さい場合、または
始動装置駆動禁止の解除を判定するクランク角度しきい値より前記逆回転発生時のクランク角度が大きい場合であって、前記逆回転時のエンジン回転数最小値が始動装置飛び込み可能範囲の下限値より大きい場合は、
始動装置駆動禁止の解除を判定するクランク角度しきい値を、今回検出したエンジンの逆回転発生時のクランク角度に更新することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の自動停止再始動装置。
始動装置駆動禁止の解除を判定するクランク角度の更新は、自動停止のエンスト判定後に実施することを特徴とする請求項７に記載の内燃機関の自動停止再始動装置。
始動装置駆動禁止の解除を判定するクランク角度の更新は、更新条件が複数回成立した場合に行うことを特徴とする請求項７または請求項８に記載の内燃機関の自動停止再始動装置。