WO2013031493A1 - 内燃機関の再始動装置 - Google Patents

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修 向原
町田　憲一
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日立オートモティブシステムズ株式会社
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
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Definitions

  • the present invention relates to a restart system for an internal combustion engine, and more particularly to a restart system for an internal combustion engine of a fuel consumption saving type vehicle that stops idling while the vehicle is temporarily stopping in consideration of saving energy resources and environmental conservation.
  • a control device of a vehicle is a control device of a vehicle having an idle stop function, and a function capable of controlling the driving force of the starting device to an arbitrary value;
  • Forward rotation determination means having at least one function of determining whether the engine is rotating in reverse or not, and determining whether or not the engine is rotating in the forward or reverse direction. When the means determines, the driving force of the starting device is increased.
  • the present invention by determining the rotational direction of the engine, a state in which an overcurrent flows to the starter (particularly the starter motor and the motor drive system) is grasped, and the drive timing and drive force of the starter are controlled based thereon. In this way, it is possible to drive the starter without damaging the startability while maintaining the voltage drop within an acceptable range while protecting the system components.
  • Example 1 shows a functional configuration of a system according to a first embodiment which is an example of a control device of a vehicle according to the present invention.
  • the functional structure of the system of Example 2 which is another example of the control apparatus of the motor vehicle based on this invention is shown.
  • It is a flowchart of the control method of the control apparatus (Examples 1 and 2) which concerns on this invention.
  • An example of the timing chart at the time of performing control of the control apparatus (Examples 1 and 2) of this invention is shown.
  • the control apparatus (Examples 1 and 2) which concerns on this invention WHEREIN: An example of the timing chart at the time of performing normal rotation determination is shown.
  • An example of the timing chart at the time of performing control of the control apparatus (Example 3) of this invention is shown.
  • the change of the in-cylinder pressure of each cylinder with respect to a crank angle is shown.
  • FIG. 1 shows a functional configuration of a system according to a first embodiment which is an example of a control device for a vehicle according to the present invention.
  • the starter main body includes a starter motor (101a), a magnet switch (101b), a shift lever (101c), a pinion clutch (101d), a pinion gear (101e), and the like.
  • the starter motor (101a) and the magnet switch (101b) are driven by controlling the starter motor relay (104a) and the pinion relay (105) which are independent power supply relays by the output of the ECU (Engine Control Unit) (103). Be done.
  • the starter motor (101a) and the pinion gear (101e) are coaxially connected, and when the starter motor (101a) rotates, the pinion gear (101e) also rotates.
  • the magnet switch (101b) is energized, the shift lever (101c) is operated, and the other end pushes out the pinion gear (101e) and is connected to the ring gear (106) provided on the engine.
  • the ECU (103) is based on various sensor information such as a brake SW, a vehicle speed sensor, etc. in addition to normal fuel injection control (103c), ignition control (not shown), air control (electronic throttle control) (not shown).
  • the idle stop determination block (103a) the idle stop permission determination is executed.
  • the ECU (103) is provided with a normal rotation determination function (103d) that determines whether the engine has rotated forward or not or whether the engine has not rotated in reverse. Based on the determination result of the forward rotation determination function (103d), the starter drive control function (103b) controls the starter motor relay (104a) and the torque variable function (104b) to drive the starter motor (101a). Drive the force in any state.
  • a normal rotation determination function 103d
  • the starter drive control function (103b) controls the starter motor relay (104a) and the torque variable function (104b) to drive the starter motor (101a). Drive the force in any state.
  • FIG. 2 shows a functional configuration of a system according to a second embodiment which is another example of the control device for a vehicle according to the present invention.
  • the starter body (201) includes a starter motor (201a), a magnet switch (201b), a shift lever (201c), a pinion clutch (201d), a pinion gear (201e), a semiconductor switch mechanism (201f), and the like.
  • a starter drive signal is output from the starter drive control (203b) of the ECU (Engine Control Unit) (203) to the semiconductor switch mechanism (201f).
  • the starter drive signal includes two systems of a magnet switch (201b) for controlling the energization function of the starter motor (201a) and the pop-out function of the pinion gear (201e).
  • the MOSFETs in the semiconductor switch mechanism (201f) The starter motor (201a) and the magnet switch (201b) are individually controlled by operating according to the duty ratio.
  • FIG. 3 is a flowchart of a control method of the control device (Examples 1 and 2) according to the present invention. This flow is performed at regular intervals (for example, 10 ms).
  • step S301 the sequence at the time of initial motor drive is executed.
  • the starter motor is driven so as to have a preset driving force.
  • torque control is performed using the torque variable function (104b). That is, when the ECU switches the relay of the torque variable function (104b) to OFF, a current is applied to the starter motor (101a) through the resistance in the torque conversion function (104b), so that the resistance is not passed through. In comparison, the generated torque of the starter motor (101a) can be suppressed. Therefore, in step S301, the starter motor (101a) is controlled to a preset driving force using the resistance in the torque variable function (104b).
  • the ECU (203) since the above-mentioned function is performed by the semiconductor switch mechanism (201f), the ECU (203) sends a signal of a predetermined drive duty ratio to the semiconductor switch mechanism (201f). Give to.
  • the starting device may not be operated until it is determined that the engine has rotated forward or not. That is, in the control device of the first embodiment shown in FIG. 1, the starter motor relay (104a) is not turned on, and in the control device of the second embodiment shown in FIG. Do not output a signal of duty ratio for
  • step S302 at least one of the determination as to whether or not the engine is rotating normally or the determination as to whether or not the engine is rotating reversely is performed.
  • the forward rotation determination function (103d, 203d) determines that the engine is rotating normally or the engine is not rotating reversely
  • the cranking (engine start) sequence of step S303 Go to On the other hand, if the condition of step S302 is not satisfied (the engine is in reverse rotation), the process returns to step S301, and thereafter the condition of step S303 is satisfied (it is determined that the engine is rotating normally or not). Repeat the above operation.
  • step S303 in order to actually perform cranking, the current applied to the starter motors (101a, 201a) is increased.
  • the ECU (103) turns on the torque variable function (104b) to allow the starter motor (101a) to pass through the resistance in the torque variable function (104b).
  • the ECU (203) executes control so as to increase the motor drive duty ratio with respect to the semiconductor switch mechanism (201f).
  • the magnet switches (101b, 201b) are in the ON state.
  • FIG. 4 shows an example of a timing chart when the control of the control device (Examples 1 and 2) of the present invention is executed.
  • the brake switch (405), the engine speed (406), the forward rotation determination result (407), the motor drive duty ratio (408) and the battery voltage (409) are shown from the top.
  • the motor drive duty ratio (408a) is set to a predetermined value, and this is continued until time T403. That is, from time T402 to time T403, step S301 shown in FIG. 3 is performed.
  • the driving of the starter motor is not performed from time T401 to T403. In this way, abnormal voltage drops are completely prevented.
  • the motor drive duty ratio is increased to drive the starter motor with a predetermined drive duty ratio.
  • the magnet switches (101b, 201b) are in the ON state from time T402 to time T404 when it is determined that the restart of the engine is completed.
  • the battery voltage (409) shows the behavior of the illustrated battery voltage (409a), and improves the response at the start while satisfying the minimum guaranteed voltage (409c) necessary for stable operation of the system. be able to.
  • FIG. 4 shows a drive duty ratio (408b) of the starter motor when using a conventional mechanical relay.
  • the drive duty ratio is always 100%, the inrush current to the motor drive system is large, and the drive is performed under the condition that the load on the starter motor is maximized. Therefore, the battery voltage (409b) Much lower than (409c).
  • the control device of the present invention it is possible to achieve an excellent effect that the battery voltage can be prevented from falling below the minimum guaranteed voltage (409c).
  • FIG. 5 shows an example of a timing chart when the forward rotation determination is performed in the control device according to the present invention (Examples 1 and 2).
  • the output (501) of the engine position sensor, the engine speed (502), and the forward rotation determination flag (503) are shown from the top.
  • the engine position sensor used in the first and second embodiments has a characteristic that the output value changes according to the engine rotation direction, and the normal rotation determination function (103d, 203d) of the ECU (103, 203)
  • a forward rotation determination function is provided to determine that the engine has performed forward rotation when the forward rotation pulse is detected a predetermined number of times or more (for example, two consecutive times) based on the output from 501).
  • the normal rotation determination function may determine the rotational direction of the engine based on the passage of time of the pressure in the combustion chamber obtained from the means capable of detecting or predicting at least one pressure in the combustion chamber.
  • the in-cylinder pressure of each cylinder changes as shown in FIG. 7 based on the crank angle. This is due to the change in volume due to the closing of the intake valve and the opening and closing of the exhaust bubble and the up and down movement of the piston, but when swing back occurs, it should normally rise as shown by the broken line in the figure.
  • the normal rotation determination can be performed by detecting the difference between the normal rotation time and the swing return time from the means capable of detecting or predicting the in-cylinder pressure.
  • the ECU (103, 203) executes a fuel cut based on each idle stop condition to stop the engine.
  • the engine is in an inertial rotation state (the engine speed decreases from the fuel cut to the complete stop). Since the engine rotation direction during this inertial rotation indicates normal rotation, the engine position sensor (501) outputs a normal rotation pulse, and accordingly, the determination result of the normal rotation determination function indicates positive rotation indicating normal rotation.
  • the roll determination flag (503a) is set. After that, a swing back occurs before the engine completely stops.
  • the engine position sensor (501) When swing back occurs, the engine position sensor (501) outputs a reverse pulse at time T504, and the forward rotation determination function determines that the engine is reverse from time T504 at which this reverse pulse is detected. (503b). Thereafter, in addition to cranking being performed by a predetermined initial driving force (in step S301 shown in FIG. 3), the reverse torque due to swing back is attenuated, and at time T506, the engine is rotated in the forward direction again. Start to move. Therefore, the engine position sensor (501) starts to output the forward pulse from this time T506, but in the first and second embodiments, as described above, the engine performs forward rotation from the time when the forward pulse is detected twice. In order to determine that, the normal rotation determination function determines that the normal rotation is performed from time T507 (503c).
  • FIG. 6 shows an example of a timing chart when the control of the control device (third embodiment) of the present invention is executed.
  • the brake switch (605), the engine speed (606), the forward rotation determination result (607), the motor drive duty ratio (608) and the battery voltage (609) are sequentially shown from the top.
  • the timing at which the brake switch (605) turns from ON to OFF is time T602. This is because the driver has made a start or restart request as intended, and the idle stop permission is immediately cancelled, and a transition is made to a restart sequence.
  • the motor drive duty ratio (608a) is set to a predetermined value, and this is continued until time T603. That is, step S301 in FIG. 3 is performed between time T602 and time T603.
  • the motor drive duty ratio (608a) is set according to the crank angle, the engine speed, the pinion speed, the combustion chamber pressure and the battery so that the battery voltage does not fall below the minimum guaranteed voltage (see battery voltage 609a in FIG. 6). Control is performed based on at least one information of voltage.
  • the driving force required for cranking depends on the crank angle, and as the compression top dead center is approached, the friction of the engine increases and the required driving force increases. .
  • the reduction width of the battery voltage is the largest, and when the compression top dead center is exceeded, the required driving force is reduced because the inertia force of the engine is advanced to a fixed crank angle. Therefore, by detecting this state from the crank angle, the engine speed, the pinion speed, the pressure in the combustion chamber, and the battery voltage, it becomes possible to estimate the required driving force to be required. Implement starter control so that the battery voltage becomes constant.
  • FIG. 6 shows, for reference, the transition of the change (608 b) in the case where control is performed with a preset motor drive duty ratio in the control device of the first and second embodiments.
  • control can be performed to a flat battery voltage (609a) as shown in FIG. 6, and efficient start can be performed without falling below the minimum guarantee voltage (609c).
  • 101 starter (body), 101a: starter motor, 101b: mag nut switch, 101c: shift lever, 101d: pinion clutch, 101e: pinion gear, 102: pinion rotation sensor, 103: ECU, 103a: idle stop determination, 103b: starter drive control, 103c: fuel injection control, 103d: normal rotation determination function, 104a: starter motor relay, 104b: torque variable function, 105: Pinion relay, 106: Ring gear, 201: starter (main body), 201a: starter motor, 201b: mag nut switch, 201c: shift lever, 201d: pinion clutch, 201e: pinion gear, 201f: semiconductor switch mechanism, 202: pinion rotation sensor, 203: ECU, 203a: idle stop determination, 203b: starter drive control, 203c: fuel injection control, 203d: normal rotation determination function, T401: When the engine is judged to be reverse, T402: When the brake switch is switched from ON to OFF, T403: When the engine

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Abstract

　始動装置の駆動力を任意の値に制御できる機能と、エンジンが正転しているか否かを判定する機能及びエンジンが逆転していないか否かを判定する機能の少なくともいずれかの機能を有する正転判定手段と、を備えた自動車の制御装置であって、エンジンが正転している若しくは逆転していないと前記正転判定手段が判定した場合、前記始動装置の駆動力を高くするアイドル機能を有することにより、アイドルストップ機能を有する自動車の従来の制御装置における、エンジンが完全停止する直前に発生する揺り戻し中にスタータ駆動を行うと過大な電流が流れて、システム電圧の低下、スタータモータ内のブラシの異常磨耗、半導体スイッチの破壊等の故障という問題点を、解決した。

Description

内燃機関の再始動装置
　本発明は、内燃機関の再始動装置、特に、エネルギ資源の節約と環境保全に配慮して、車両が一時停止中のアイドリングを停止させる燃料消費節約型車両の内燃機関の再始動装置に関する。
　エネルギ資源の節約と環境保全のために、自動車を運転中にエンジンの一時停止が許容される所定条件が成立したとき、アイドルストップさせることが提案され、一部の自動車において実施されている。このアイドルストップに対応した自動車において、車両が停止する前の減速状態（コースティング領域）で、積極的にアイドルストップを行うことにより、更なる燃費効果を高めたシステムを実現することができる。
　しかし、コースティング領域でアイドルストップをするシステムでは、燃料カットを開始した時点からエンジンの完全停止までの間に再発進要求があった場合、車両発進性能を確保するために即座に始動させる必要がある。このため、特許文献１は、燃料カット後のエンジン慣性回転期間中にスタータモータを調速通電し、スタータモータと同軸上に備わるピニオンの回転速度がエンジンに備わるリングギアの回転速度と同期した時点で、ピニオンをリングギアに噛み込ませることにより、スタータ駆動によるエンジンの再始動を速やかに行う技術を記載している。
特開２０１０－１０６８２５号公報
　しかしながら、エンジンが停止する際には、その完全停止の直前に各気筒の燃焼室圧力などの影響により、揺り戻し（エンジンの回転方向に対して逆回転する現象）のおそれがある。
　コースティング領域中にアイドルストップを行う車両では、発進性能を確保するため再始動を行う要求が存在するが、揺り戻し中にクランキングを行うと、スタータモータの負荷が増大するので、システム電圧が著しく低下し、安定したシステム動作に支障が生ずるおそれがある。
　また、揺り戻し中にスタータモータを駆動することで過大な負荷がかかるため、スタータモータ内のブラシが異常磨耗する可能性があり、更に、モータ駆動を半導体スイッチ等により行う場合、揺り戻し中の消費電流が通常時の消費電流を大きく上回り、最悪の場合には、半導体を破壊する等の重大な故障が発生するおそれがある。
　このため、最も簡素な方法として、揺り戻しの発生に関わらず、エンジンの完全停止に近いある所定の領域（例えば、エンジン回転数が５０ｒ／ｍｉｎを下回った領域）では、一定の期間中、始動装置の駆動を禁止するようにすることが考えられるが、車両発進性能等における応答性における犠牲が伴うという問題があり、この解決が課題となっていた。
　上記課題を解決するため、本発明に係る自動車の制御装置は、アイドルストップ機能を有する自動車の制御装置において、始動装置の駆動力を任意の値に制御できる機能と、エンジンが正転したか否かを判定する機能若しくはエンジンが逆転していないか否かを判定する機能の少なくとも一つの機能を有する正転判定手段と、を備え、エンジンが正転した若しくは逆転していないと前記正転判定手段が判定した場合、前記始動装置の駆動力を高くすることを特徴とする。
　本明細書は本願の優先権の基礎である日本国特許出願２０１１－１８６９８１号の明細書および／または図面に記載される内容を包含する。
　本発明によれば、エンジンの回転方向を判定することで、スタータ（特にスタータモータ及びモータ駆動系統）に過電流が流れる状態を把握し、これに基づいてスタータの駆動時期や駆動力を制御することにより、システム構成品の保護を行いつつ、電圧降下を許容できる範囲内に維持しつつ、始動性を損なうことなく、始動装置を駆動することができる。
本発明に係る自動車の制御装置の一例である実施例１のシステムの機能構成を示す 本発明に係る自動車の制御装置の他の一例である実施例２のシステムの機能構成を示す。 本発明に係る制御装置（実施例１及び２）の制御方法のフローチャートである。 本発明の制御装置（実施例１及び２）の制御を実行した際のタイミングチャートの一例を示す。 本発明に係る制御装置（実施例１及び２）において、正転判定を行う際のタイミングチャートの一例を示す。 本発明の制御装置（実施例３）の制御を実行した際のタイミングチャートの一例を示す。 クランク角に対する各気筒の筒内圧の変化を示す。
　以下、本発明を実施するための形態を具体化した実施例について、説明する。
［実施例１］
　図１は、本発明に係る自動車の制御装置の一例である実施例１のシステムの機能構成を示す。
　スタータ本体は、スタータモータ（１０１ａ）、マグネットスイッチ（１０１ｂ）、シフトレバー（１０１ｃ）、ピニオンクラッチ（１０１ｄ）、ピニオンギア（１０１ｅ）等から構成されている。ＥＣＵ（Ｅｎｇｉｎｅ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｕｎｉｔ）（１０３）の出力によって独立した電源リレーであるスタータモータリレー（１０４ａ）とピニオンリレー（１０５）が制御されることにより、スタータモータ（１０１ａ）とマグネットスイッチ（１０１ｂ）が駆動される。
　スタータモータ（１０１ａ）とピニオンギア（１０１ｅ）は、同軸上に連結されており、スタータモータ（１０１ａ）が回転するとピニオンギア（１０１ｅ）も回転する構成となっている。マグネットスイッチ（１０１ｂ）に通電すると、シフトレバー（１０１ｃ）が操作されて、その他端がピニオンギア（１０１ｅ）を押し出し、エンジンに備わるリングギア（１０６）と連結される構造となっている。
　ＥＣＵ（１０３）は、通常の燃料噴射制御（１０３ｃ）、点火制御（図示省略）、空気制御（電子スロットル制御）（図示省略）に加えて、ブレーキＳＷ、車速センサ等の各種センサ情報に基づいて、アイドルストップ判定ブロック（１０３ａ）においてアイドルストップ許可判定を実行する。
　また、ＥＣＵ（１０３）は、エンジンが正転したか否か、又はエンジンが逆転していないか否かを判定する正転判定機能（１０３ｄ）を備える。この正転判定機能（１０３ｄ）の判定結果に基づいて、スタータ駆動制御機能（１０３ｂ）により、スタータモータリレー（１０４ａ）及びトルク可変機能（１０４ｂ）を制御することで、スタータモータ（１０１ａ）の駆動力を任意の状態で駆動する。
［実施例２］
　次に、本発明の実施例２について説明する。図２は、本発明に係る自動車の制御装置の他の一例である実施例２のシステムの機能構成を示す。
　スタータ本体（２０１）は、スタータモータ（２０１ａ）、マグネットスイッチ（２０１ｂ）、シフトレバー（２０１ｃ）、ピニオンクラッチ（２０１ｄ）、ピニオンギア（２０１ｅ）、半導体スイッチ機構（２０１ｆ）等から構成されている。
　まず、ＥＣＵ（Ｅｎｇｉｎｅ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｕｎｉｔ）（２０３）のスタータ駆動制御（２０３ｂ）からスタータ駆動信号を半導体スイッチ機構（２０１ｆ）へ出力する。スタータ駆動信号は、スタータモータ（２０１ａ）の通電機能、及びピニオンギア（２０１ｅ）の飛び出し機能を制御するマグネットスイッチ（２０１ｂ）の二系統を備え、半導体スイッチ機構（２０１ｆ）内のＭＯＳＦＥＴを、個別のＤｕｔｙ比によりそれぞれ操作することにより、スタータモータ（２０１ａ）及びマグネットスイッチ（２０１ｂ）を個別に制御する。
　次に図３及び図４を用いて、本発明の実施例１及び２の基本的な制御方法について説明する。
　図３は、本発明に係る制御装置（実施例１及び２）の制御方法のフローチャートである。このフローは、定時（例えば、１０ｍｓ）間隔で実行される。
　ステップＳ３０１において、初期モータ駆動時のシーケンスが実行される。ここでは、予め設定した駆動力になるように、スタータモータ駆動を行う。具体的には、図１に示した実施例１の制御装置において、スタータモータリレー（１０４ａ）をＯＮにした後、トルク可変機能（１０４ｂ）を用いてトルク制御を行う。すなわち、ＥＣＵがトルク可変機能（１０４ｂ）のリレーをＯＦＦに切替えると、トルク変換機能（１０４ｂ）内の抵抗を経由してスタータモータ（１０１ａ）へ電流が印加されるため、抵抗を経由しない状態に比べて、スタータモータ（１０１ａ）の発生トルクを抑制することができる。このため、ステップＳ３０１においては、トルク可変機能（１０４ｂ）内の抵抗を用いて、予め設定した駆動力にスタータモータ（１０１ａ）を制御する。
　また、図２に示した実施例２の制御装置においては、上述の機能を半導体スイッチ機構（２０１ｆ）によって行うので、ＥＣＵ（２０３）から、所定の駆動Ｄｕｔｙ比の信号を半導体スイッチ機構（２０１ｆ）に与える。
　もっとも、ステップＳ３０１の初期モータ駆動は、エンジンが正転したと判定した場合若しくはエンジンが逆転していないと判定するまで始動装置を動作させないようにしてもよい。すなわち、図１に示した実施例１の制御装置においては、スタータモータリレー（１０４ａ）をＯＮにせず、図２に示した実施例２の制御装置においては、半導体スイッチ機構（２０１ｆ）へモータ駆動用のＤｕｔｙ比の信号を出力しないようにする。
　次にステップＳ３０２へ進み、エンジンが正転しているか否かの判定若しくは逆転しているか否かの判定の少なくとも一方の判定を行う。詳細については後述するが、ここで、正転判定機能（１０３ｄ，　２０３ｄ）が、エンジンが正転している若しくはエンジンが逆転していないと判定した場合、ステップＳ３０３のクランキング（エンジン始動）シーケンスに進む。一方、ステップＳ３０２の条件が不成立（エンジンが逆転中）の場合、ステップＳ３０１へ戻り、以後、ステップＳ３０３の条件が成立（エンジンが正転している若しくはエンジンが逆転していないと判定）するまで、以上の動作を繰り返す。
　ステップＳ３０３では、実際にクランキングを行うため、スタータモータ（１０１ａ，　２０１ａ）に印加する電流を上げる。この際、実施例１（図１）では、前記のとおり、ＥＣＵ（１０３）がトルク可変機能（１０４ｂ）をＯＮにすることで、トルク可変機能（１０４ｂ）内の抵抗を介さずスタータモータ（１０１ａ）へ電流を印加する。また、実施例２（図２）では、半導体スイッチ機構（２０１ｆ）に対し、モータ駆動Ｄｕｔｙ比を高くするように、ＥＣＵ（２０３）が制御を実行する。なお、これら一連の制御では、マグネットスイッチ（１０１ｂ，　２０１ｂ）はＯＮ状態とする。
　次に、本発明の制御装置の制御内容について説明する。図４は、本発明の制御装置（実施例１及び２）の制御を実行した際のタイミングチャートの一例を示す。図４において、上からブレーキスイッチ（４０５）、エンジン回転数（４０６）、正転判定結果（４０７）、モータ駆動Ｄｕｔｙ比（４０８）及びバッテリ電圧（４０９）が示されている。
　まず、アイドルストップが許可されたことより、燃料カットが実行され、エンジンは停止挙動から完全停止に至るが、この一連の挙動は、エンジン回転（４０６）の変化により示されている。完全停止に至る過程の中で、揺り戻し（一時的なエンジンの逆転現象）が発生するが、これを正転判定機能（１０３ｄ，　２０３ｄ）により判定した結果が、正転判定結果（４０７）として示されている。
　図４に示した例では、時刻Ｔ４０１から時刻Ｔ４０３までの時間、逆転（正転していない）と判定している。また、時刻Ｔ４０２において、ブレーキスイッチ（４０５）がＯＮからＯＦＦになっている。これは、運転者の意図とした発進又は再始動要求であるため、直ちにアイドルストップ許可を解除し、再始動シーケンスに移行する。
　再始動シーケンスでは、モータ駆動Ｄｕｔｙ比（４０８ａ）を所定値に設定し、これを時刻Ｔ４０３まで継続する。つまり、時刻Ｔ４０２から時刻Ｔ４０３は、図３に示したステップＳ３０１を実行したことになる。また、前記したエンジンが正転したと判定した場合若しくはエンジンが逆転していないと判定するまで始動装置を動作させないようにした場合には、時刻Ｔ４０１からＴ４０３までは、スタータモータの駆動を実行しないことで、異常な電圧低下を完全に防止している。
　時刻Ｔ４０３において、正転判定機能によりエンジンが正転していると判定され、以後、モータ駆動Ｄｕｔｙ比を上げて所定の駆動Ｄｕｔｙ比でスタータモータを駆動する。なお、図示はしていないが、時刻Ｔ４０２から、エンジンの再始動が完了したと判定した時点の時刻Ｔ４０４まで、マグネットスイッチ（１０１ｂ，　２０１ｂ）はＯＮ状態である。これらに操作により、バッテリ電圧（４０９）は、図示されたバッテリ電圧（４０９ａ）の挙動を示し、システムの安定動作に必要な最低保証電圧（４０９ｃ）を満足しつつ、始動時の応答性を上げることができる。
　なお、図４には、参考のために、従来の機械式リレーを用いた際のスタータモータの駆動Ｄｕｔｙ比（４０８ｂ）を示す。この場合、駆動Ｄｕｔｙ比が常に１００％となるので、モータ駆動系に対する突入電流が大きく、また、スタータモータの負荷を最大とした条件で駆動を行うため、バッテリ電圧（４０９ｂ）が、最低保証電圧（４０９ｃ）を大きく下回る。これに対し、本発明の制御装置によれば、バッテリ電圧が最低保証電圧（４０９ｃ）を下回ることがないようにすることが可能であるという優れた効果を奏する。
　次に、本発明に係る制御装置（実施例１及び２）の正転判定機能の説明を行う。図５は、本発明に係る制御装置（実施例１及び２）において、正転判定を行う際のタイミングチャートの一例を示す。図５において、上から、エンジン位置センサの出力（５０１）、エンジン回転数（５０２）、正転判定フラグ（５０３）が示されている。
　実施例１及び２において用いられるエンジン位置センサは、エンジン回転方向に応じて出力値が変わる特性を備え、ＥＣＵ（１０３，　２０３）の正転判定機能（１０３ｄ，　２０３ｄ）は、かかるエンジン位置センサ（５０１）からの出力に基づいて、正転パルスを所定回数以上（例えば、２回連続）で検出した場合にエンジンが正転したと判定する正転判定機能を備えている。
　また、正転判定機能は、少なくとも一つ以上の燃焼室内圧を検出若しくは予測できる手段から得られる燃焼室内圧の時間経過に基づいて、エンジンの回転方向の判定をするようにしてもよい。具体的には、各気筒の筒内圧は、図７のようにクランク角に基づき一定の変化となる。これは、吸気バルブの閉弁及び排気バブルの開弁とピストンの上下運動による容積の変化に起因するためであるが、揺り戻しが発生した場合、図内の破線の様に、本来上昇すべきクランク角度において、筒内圧が低下する現象が発生する。このため、筒内圧を検出又は予測できる手段から、正転時と揺り戻し時の差異を検出することで、正転判定を実施することができる。
　まず、ＥＣＵ（１０３，　２０３）は、各アイドルストップ条件に基づき、燃料カットを実行し、エンジンを停止させる。この際、エンジンは慣性回転（燃料カットから完全停止までエンジン回転数が低下する）状態となる。この慣性回転中のエンジン回転方向は正転を示すため、エンジン位置センサ（５０１）は、正転パルスを出力し、これに応じて、前記正転判定機能の判定結果は、正転を示す正転判定フラグ（５０３ａ）となる。その後、エンジンが完全停止する前の揺り戻しが発生する。
　揺り戻しが発生すると、エンジン位置センサ（５０１）は、時刻Ｔ５０４において逆転パルスを出力し、前記正転判定機能は、この逆転パルスを検出した時点である時刻Ｔ５０４からエンジンが逆転していると判定する（５０３ｂ）。その後、（図３に示したステップＳ３０１における）所定の初期駆動力により、クランキングが行われることに加えて、揺り戻しによる逆転トルクが減衰することにより、時刻Ｔ５０６において、エンジンは再び正転方向に動き始める。そこで、エンジン位置センサ（５０１）は、この時刻Ｔ５０６から正転パルスを出力し始めるが、実施例１及び２においては、前記のとおり、正転パルスを２回検出した時点からエンジンが正転したと判定するため、正転判定機能は、時刻Ｔ５０７から正転していると判定する（５０３ｃ）。
　以上、本発明に係る実施例１及び２を示したが、正転判定機能は、上述のものに限られるものではない。
［実施例３］
　次に、本発明の実施例３について説明する。図６は、本発明の制御装置（実施例３）の制御を実行した際のタイミングチャートの一例を示す。図６において、上からブレーキスイッチ（６０５）、エンジン回転数（６０６）、正転判定結果（６０７）、モータ駆動Ｄｕｔｙ比（６０８）及びバッテリ電圧（６０９）が順次示されている。
　まず、アイドルストップが許可されたことより、燃料カットが実行され、エンジンは、停止挙動から完全停止に至る。この一連の挙動が、図６におけるエンジン回転（６０６）として示されているが、この過程の中で揺り戻し（一時的なエンジンの逆転現象）が発生する。これを、正転判定機能により判定した結果が正転判定結果（６０７）として示されている。
　図６が示す例では、時刻Ｔ６０１から時刻Ｔ６０３までの間を逆転（言い換えると、正転していない）と判定している。また、図６では、ブレーキスイッチ（６０５）がＯＮからＯＦＦとなるタイミングを時刻Ｔ６０２としている。これは、運転者が意図とした発進又は再始動要求を行ったためであり、直ちにアイドルストップ許可を解除し、再始動シーケンスに移行する。再始動シーケンスでは、モータ駆動Ｄｕｔｙ比（６０８ａ）を所定値に設定し、これを時刻Ｔ６０３まで継続する。つまり、時刻Ｔ６０２から時刻Ｔ６０３の間に、図３のステップＳ３０１を実行したことになる。
　時刻Ｔ６０３以降（図内では右側）では、正転判定機能によりエンジンが正転したと判定するため、以後は、モータ駆動Ｄｕｔｙ比を上げて所定の駆動Ｄｕｔｙにてスタータモータを駆動する。この際に、バッテリ電圧が最低保障電圧以下とならないように（図６のバッテリ電圧６０９ａ参照）、モータ駆動Ｄｕｔｙ比（６０８ａ）を、クランク角、エンジン回転数、ピニオン回転数、燃焼室内圧及びバッテリ電圧の少なくとも一つの情報に基づいて制御することを特徴とする。
　例えば、バッテリ電圧が低下し、最低保障電圧に近づいた場合、駆動Ｄｕｔｙを下げることでバッテリ電圧の低下を抑制する必要がある。しかし、これだけでは、クランキングに必要な駆動力が失われるため、クランキングの継続が困難になる恐れがある。このため、バッテリ電圧が比較的高い状態である領域の駆動力を高くすることで、ピニオン回転速度を高くすることで、慣性力を高め、駆動Ｄｕｔｙを下げた際の損失分を補う様にする。更に説明すると、クランキング時に必要となる駆動力（言い換えると要求駆動Ｄｕｔｙ）は、クランク角に依存し、圧縮上死点に近づくほど、エンジンのフリクションが高くなり、要求される駆動力が高くなる。つまり、バッテリ電圧の低下幅が最も大きくなり、圧縮上死点を超えると一定のクランク角まで、エンジンの慣性力により進むため、要求される駆動力は少なくなる。このため、クランク角、エンジン回転数、ピニオン回転数、燃焼室内圧及びバッテリ電圧から、この状態を検出することで、必要となる要求駆動力を推定することが可能となるため、これに基づく、バッテリ電圧が一定となる様、スタータ制御を実施する。
　図６には、参考のために、実施例１及び２の制御装置における、予め設定したモータ駆動Ｄｕｔｙ比で制御する場合のその変化（６０８ｂ）の推移を示す。
　実施例３では、図６に示すようなフラットなバッテリ電圧（６０９ａ）に制御することが可能となり、最低保証電圧（６０９ｃ）を下回ることなく、効率的に始動を行うことができる。
１０１：スタータ（本体）、１０１ａ：スタータモータ、１０１ｂ：マグナットスイッチ、１０１ｃ：シフトレバー、１０１ｄ：ピニオンクラッチ、１０１ｅ：ピニオンギア、１０２：ピニオン回転センサ、
１０３：ＥＣＵ、１０３ａ：アイドルストップ判定、１０３ｂ：スタータ駆動制御、１０３ｃ：燃料噴射制御、１０３ｄ：正転判定機能、
１０４ａ：スタータモータリレー、１０４ｂ：トルク可変機能、
１０５：ピニオンリレー、１０６：リングギア、
２０１：スタータ（本体）、２０１ａ：スタータモータ、２０１ｂ：マグナットスイッチ、２０１ｃ：シフトレバー、２０１ｄ：ピニオンクラッチ、２０１ｅ：ピニオンギア、２０１ｆ：半導体スイッチ機構、２０２：ピニオン回転センサ、
２０３：ＥＣＵ、２０３ａ：アイドルストップ判定、２０３ｂ：スタータ駆動制御、２０３ｃ：燃料噴射制御、２０３ｄ：正転判定機能、
Ｔ４０１：エンジンが逆転と判定された時点、Ｔ４０２：ブレーキスイッチがＯＮからＯＦＦへの切換え時点、Ｔ４０３：エンジンが正転と判定された時点、Ｔ４０４：エンジンの再始動が完了と判定された時点、
４０８：モータ駆動Ｄｕｔｙ比、４０８ａ：実施例１及び２のモータ駆動Ｄｕｔｙ比、４０８ｂ：従来の機械式リレーを用いた際のモータ駆動Ｄｕｔｙ比、４０９：バッテリ電圧、４０９ａ：実施例１及び２のバッテリ電圧、４０９ｂ：従来の機械式リレーを用いた際のバッテリ電圧、
Ｔ５０４：エンジンが逆転と判定された時点、Ｔ５０６：エンジンの正転パルスの出力開始時点、Ｔ５０７：エンジンの正転パルスを２回検知した時点、
Ｔ６０１：エンジンの逆転が判定された時点、Ｔ６０２：ブレーキを踏み込んだ（始動要求が発生した）時点、Ｔ６０３：エンジンの正転が判定された時点、Ｔ６０４ｂ：クランキング終了タイミング、
６０８：モータ駆動Ｄｕｔｙ比、６０８ａ：実施例３のモータ駆動Ｄｕｔｙ比、６０８ｂ：実施例１及び２のモータ駆動Ｄｕｔｙ比、６０９：バッテリ電圧、６０９ａ：実施例３のバッテリ電圧の挙動、６０９ｂ：実施例１及び２のバッテリ電圧の挙動、６０９ｃ：最低保証電圧。
　本明細書で引用した全ての刊行物、特許および特許出願をそのまま参考として本明細書にとり入れるものとする。

Claims (6)

  1. 　アイドルストップ機能を有する自動車の制御装置において、
    　始動装置の駆動力を任意の値に制御できる機能と、
    　エンジンが正転しているか否かを判定する機能及びエンジンが逆転していないか否かを判定する機能の少なくともいずれかの機能を有する正転判定手段と、を備え、
    　エンジンが正転している若しくは逆転していないと前記正転判定手段が判定した場合、前記始動装置の駆動力を高くすることを特徴とする自動車の制御装置。
  2. 　請求項１に記載された制御装置において、
    　前記始動装置の初期駆動力は、所定の電圧となるように予め設定され、
    　前記始動装置の駆動力を高くする際には、前記初期駆動力より高くすることを特徴とする自動車の制御装置。
  3. 　請求項１に記載された制御装置において、
    　エンジンが正転している若しくは逆転していないと前記正転判定手段が判定するまでは、前記始動装置を駆動しないことを特徴とする自動車の制御装置。
  4. 　請求項１から３のいずれかの請求項に記載された制御装置において、
    　前記正転判定手段は、エンジン回転方向を判別するセンサの出力値に基づいて前記の判定をすることを特徴とする自動車の制御装置。
  5. 　請求項１から３のいずれかの請求項に記載された制御装置において、
    　前記正転判定手段は、少なくとも一つ以上の燃焼室内圧を検出若しくは予測できる手段から得られる燃焼室内圧の時間経過に基づいて、前記の判定をすることを特徴とする自動車の制御装置。
  6. 　請求項１から５のいずれかの請求項に記載された制御装置において、
    　前記正転判定手段が前記の判定をした後、クランク角、エンジン回転数、ピニオン回転数、燃焼室内圧及びバッテリ電圧の少なくとも一つの情報に基づいて、バッテリ電圧が所望の電圧以下とならないように、前記始動装置の駆動力を制御することを特徴とする自動車の制御装置。
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