WO2014156320A1 - 車載制御装置 - Google Patents

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WO2014156320A1
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speed
rotation
control device
starter
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弘二 松藤
堀　俊雄
大西　浩二
義秋 長澤
中里　成紀
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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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    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P3/00—Other installations
    • F02P3/02—Other installations having inductive energy storage, e.g. arrangements of induction coils

Definitions

  • the present invention relates to a vehicle control device, and more particularly to an idle stop vehicle control device that automatically stops and restarts an engine.
  • Patent Document 1 when a condition such as depression of an accelerator is satisfied during inertial rotation after the torque generated by the engine is lost, energization of the starter motor is started when a restart request is generated.
  • a method has been proposed in which the rotation of the pinion is rotated, and when the rotation speed of the pinion is synchronized with the rotation speed of the ring gear, the pinion is engaged with the ring gear and cranking by the starter is started to speed up the return of the engine rotation. Yes.
  • a future engine rotation speed is predicted by calculating a kinetic energy of the engine and a work amount that hinders the movement of the engine and predicting a future kinetic energy.
  • the starter pinion is pre-engaged in the ring gear during the inertia rotation period after the engine automatic stop condition is satisfied and the torque generated by the engine is lost, the engine rotation speed should be reduced as much as possible. It is desirable to bite near zero. However, when a driver's restart request is generated, there is a request to restart the engine as quickly as possible. In order to prepare for this request, it is desirable to pre-engage at a high engine speed.
  • the starter of the pinion push-out type has a delay time until it reaches the ring gear after pushing out the pinion, and it is necessary to predict the rotation speed of the engine when the pinion reaches the ring gear at the timing of pushing out the pinion.
  • the engine speed decreases while pulsating repeatedly during the engine inertia rotation period, so that the engine rotation speed that decreases while pulsating is predicted and the biting noise is suppressed in order to cause the engine rotation speed to decrease. It is necessary to bite at an arbitrary engine speed that satisfies both the requirements of preparing for a restart request.
  • the resolution is limited by the tooth spacing of the pulsar, so that the sensor of the ring gear rotation speed is low.
  • the output interval becomes large.
  • the method described in the cited document 1 has a problem that starter operation timing such as pinion biting cannot be controlled in a period in which the output of the crank angle sensor is not updated.
  • the present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and has as its main object to execute a starter operation command at an optimal timing even in an engine speed region where the output interval of the rotation sensor related to the engine speed is long. To do.
  • the vehicle-mounted control device of the present invention includes an automatic stop unit that automatically stops the engine based on a driving state of the vehicle, and the engine after the automatic stop unit executes the automatic stop of the engine.
  • In-vehicle control comprising: automatic start means for controlling the starter to restart the engine during a period until the engine completely stops; and engine rotation detection means for detecting or estimating the crank phase or rotation speed of the engine
  • the automatic start means determines the starter control command at an interval shorter than an interval at which the signal of the engine rotation detection means is updated.
  • the starter operation determination or control is executed at an interval shorter than the signal interval of the engine rotation sensor in an arbitrary engine speed range, so that the starter operation command can be executed at an optimal timing.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram of a vehicle equipped with a vehicle control device of the present invention.
  • the vehicle includes a multi-cylinder engine (internal combustion engine main body) 1, an idle stop starter system 10, and an ECU (control unit, control device) 11.
  • An internal combustion engine body (also simply referred to as an internal combustion engine) 1 has a crankshaft 1a, to which an ignition coil 14a, an ignition plug 14b, a fuel injection valve 15 and the like are attached.
  • the idle stop starter system 10 includes a starter body 3 of a pinion gear extrusion type and a semiconductor switching element 13 and is controlled by the ECU 11.
  • the semiconductor switching element 13 may be replaced with a mechanical magnet switch that operates with an ON / OFF signal.
  • a ring gear 2 is attached to the crankshaft 1a of the internal combustion engine body 1.
  • the starter body 3 is provided with an actuator 5 driven by a semiconductor switching element 13, a motor 7, and a pinion gear 4.
  • a pulse sensor 37 for detecting irregularities of the ring gear 2 and converting it into a pulse signal. Based on the pulse signal output from the pulse sensor 37, the ECU 11 calculates the rotational speed of the engine 1 (engine rotational speed).
  • the starter body 3 includes a pinion gear 4, an actuator 5, a lever 6, a starter motor 7, and a pinion pulse sensor 38.
  • the pinion gear 4 is a gear that can mesh with the ring gear 2, and is provided on the shaft (pinion shaft) 8 of the starter motor 7 so as to be movable in the axial direction.
  • the actuator 5 is an electric actuator for moving the pinion gear 4 in the axial direction of the pinion shaft 8 via the lever 6.
  • the starter motor 7 is a motor for cranking the engine 1 as will be described later.
  • the pinion pulse sensor 38 is a sensor for detecting the rotation speed of the pinion shaft 8.
  • a transmission 16 is connected to the crankshaft 1a.
  • the transmission 16 transmits the rotational driving force generated in the internal combustion engine body 1 to the road surface via the drive shaft 17 and the tire 18.
  • a vehicle speed sensor 33 that detects a rotation pulse of the output shaft is attached to the transmission 16.
  • the ECU 11 calculates a vehicle speed value by converting with a predetermined coefficient based on an output signal from the vehicle speed sensor 33.
  • the battery sensor 39 is connected to the negative terminal side of the battery 12 to detect the battery voltage, the battery current, and the ambient temperature of the battery, and output the detected information to the ECU 11.
  • FIG. 2 is a diagram showing the system configuration of the ECU 11 together with various input signals such as sensors input to the ECU 11 and various output signals output from the ECU 11 to a control device or the like.
  • An input circuit 224 of the ECU 11 includes an accelerator opening sensor 230 that detects the depression amount of an accelerator pedal (not shown) of the vehicle, a throttle opening sensor 231 that detects an opening amount of a throttle valve (not shown), and into the cylinder of the engine 1.
  • An airflow sensor 232 that measures the amount of intake air that is taken in, a vehicle speed sensor 233 that detects the traveling speed of the vehicle, a brake switch 234 that detects the operation of a foot brake (not shown), ignition of the engine 1, calculation of injection timing, and cylinder determination
  • Cam angle sensor 235 and crank angle sensor 2366 for detecting the cam angle signal and crank angle signal used for the above, ring gear sensor 237 and pinion gear sensor 238 described above, battery voltage, battery current, battery ambient temperature are detected and information is output.
  • Battery sensor 239 is connected .
  • the arithmetic processing unit 223 performs arithmetic processing according to a predetermined program read from the ROM 241.
  • the arithmetic processing unit 223 instructs the output circuit 226 based on the output from the input circuit 224, the data read from the RAM 242, the received data from other control devices obtained via the communication driver 240, and the like.
  • the output circuit 226 is connected to the ignition coil 14a, the fuel injection valve 15, and the semiconductor switching element 213.
  • the ignition coil 14a receives the ignition signal output from the output circuit 226 based on the ignition timing calculated by the arithmetic processing unit 223 from the signals of the cam angle sensor 235 and the crank angle sensor 2366, the ignition coil 14a mixes in the cylinder.
  • the fuel injection valve 15 In order to ignite the air, high voltage power is supplied to the spark plug 14b.
  • the fuel injection valve 15 receives a valve opening signal output for a predetermined time at a predetermined timing via the output circuit 226, the fuel injection valve 15 injects fuel.
  • the ECU 11 calculates the amount of fuel injected by the fuel injection valve 15 from the intake air amount measured by the airflow sensor 232.
  • the semiconductor switching element 213 drives the actuator 5 and the starter motor 7 when receiving the PWM drive signal output via the output circuit 26.
  • the switching element 213 a drives the actuator 5, and the switching element 213 b drives the starter motor 7.
  • the ECU 11 receives a drive request to the starter 3, the ECU 11 outputs a PWM drive signal via the output circuit 226.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram of the function of the ECU 11.
  • the ROM 241 of the ECU 11 stores a traveling speed calculation unit 311a, a rotation speed calculation unit 311b, a deceleration fuel cut control unit 311c, a fuel injection return control unit 311d, a coast stop control unit 311e, and the like as programs. This is executed by the arithmetic processing unit 223.
  • the traveling speed calculation unit 311a calculates a vehicle speed value by performing conversion using a predetermined coefficient based on an output signal from the vehicle speed sensor 233.
  • the rotation speed calculation unit 311b calculates the engine rotation speed based on the output signal from the ring gear sensor 37.
  • the deceleration fuel cut control unit 311c controls the fuel injection valve 15 to stop the fuel supply to the engine 1 during deceleration of the vehicle when a predetermined deceleration fuel cut condition is satisfied.
  • the fuel injection return control unit 311d supplies fuel to the engine 1 if the engine speed is equal to or lower than the fuel injection return speed when the fuel supply to the engine 1 is stopped by the deceleration fuel cut control unit 311c.
  • the fuel injection valve 15 is controlled to resume.
  • the coast stop control unit 311e controls the fuel injection valve 15 to stop the fuel supply to the engine 1 when a predetermined coast stop condition that satisfies at least one of the conditions that the vehicle speed is equal to or less than the coast stop permission vehicle speed is satisfied. Control.
  • FIG. 4 is a schematic diagram of a simple structure and circuit connection between the starter body 3 and the ECU 11 ECU 11 in this embodiment.
  • the starter body 3 may be controlled by a control device different from the ECU 11 that controls the engine 1, but in the present embodiment, the description will be made on the assumption that the starter body 3 is controlled by the ECU 11.
  • the starter body 3 is a so-called pinion push-out type starter, and includes a starter motor 7, a pinion gear 4 that is rotationally driven by the starter motor 7, and a magnet switch 5 for pushing out the pinion gear 4.
  • the rotation of the starter motor 7 is transmitted to the pinion gear 4 by increasing the torque by being decelerated by a reduction mechanism inside the starter motor 7.
  • the pinion gear 4 When the magnet switch 5 is energized, the pinion gear 4 is pushed out (to the right in FIG. 4) and connected to the ring gear 2. Any magnet switch may be used as long as it has a function of pushing out the pinion gear 4.
  • the pinion gear 4 is integrated with a one-way clutch 4207.
  • the pinion gear 4 can move in the axial direction of the starter motor 7.
  • the pinion gear 4 can transmit power to the engine by meshing with the ring gear 2 connected to the crankshaft of the engine and rotating.
  • the one-way clutch 4207 is configured such that power is transmitted only in the direction in which the starter motor 7 rotates the engine in the forward direction.
  • the one-way clutch 4207 transmits power, so that the rotational speed of the ring gear 2 does not fall below the synchronous speed with respect to the starter motor 77.
  • the one-way clutch does not transmit power, so that power is not transmitted from the ring gear 2 to the starter motor 77 side.
  • signals from the pinion pulse sensor 38 (pinion rotation speed detection means), the ring gear pulse sensor 37 (ring gear rotation speed detection means), and the crank angle sensor 2366 (crank angle detection means) are input to the ECU 11 ECU 11. Is done. Since the ring gear 2 and the crankshaft of the engine are connected, the ring gear rotation speed and the engine rotation speed may be considered synonymous.
  • ECU11 ECU11 permits idling stop and performs fuel cut from various information such as brake pedal state and vehicle speed in addition to normal fuel injection, ignition and air control (electronic control throttle). A pinion push command signal and a motor rotation command signal are independently output from the control device. As shown in FIG.
  • the magnet switch energizing switch 13a for transmitting the pinion push command signal and the starter motor energizing switch 13b for transmitting the motor rotation command signal control the pinion push and the rotation of the starter motor 7.
  • a relay switch having a mechanical contact or a switch using a semiconductor can be used as a part serving as a switch.
  • the restart after the automatic stop of the engine 11 is performed as soon as possible in response to the restart request.
  • the pinion gear 4 is engaged with the ring gear 2, a meshing sound between the pinion gear 4 and the ring gear 2 is generated, which may cause discomfort to the driver.
  • the engine 11 is restarted quickly, and the meshing between the pinion gear 4 and the ring gear 2 is performed when the engine 11 is restarted after automatic engine stop so as to suppress the meshing noise between the pinion gear 4 and the ring gear 2. It is supposed to be carried out during a period in which the engine 1 rotates by inertia after the automatic stop.
  • the relative rotational speed of the ring gear 2 with respect to the pinion gear 4 is within a predetermined extremely low rotational range (for example, 0 ⁇ 100 rpm). It is necessary to mesh the two in a certain area. In particular, when the engine speed is zero, the sound suppression effect is high.
  • the electromagnetic pickup type rotation sensor used as the crank angle sensor 236 of the present embodiment there is a limit to the engine rotation speed at which the NE signal can be output, and an extremely low rotation speed region (for example, 200 to 300 rpm or less). In some cases, it is not possible to accurately calculate the engine rotation speed in the region (1). This is because in a region where the engine rotation speed is extremely low, the passage signal of the tooth portion (projection 26) cannot detect the engine rotation speed within a predetermined calculation time in the rotation sensor. However, the rotational speed region in which the meshing noise between the pinion gear 4 and the ring gear 2 can be suitably suppressed is included in the rotational speed region that cannot be calculated from the NE signal.
  • the rotation trajectory of the engine inertial rotation is predicted based on the engine rotation speed calculated based on the NE signal. And the timing which meshes the pinion gear 4 with the ring gear 2 is controlled based on the estimated rotation path. More specifically, the rotational trajectory is predicted based on the NE signal, and the rotational trajectory is calculated based on the rotational speed including a plurality of instantaneous rotational speeds during a period in which the instantaneous rotational speed is decreasing. Predict.
  • the instantaneous rotational speed is a value calculated from the time required for the rotation of the crankshaft 1a every time the crankshaft 1a rotates at a predetermined rotation angle (30 ° C. in this embodiment).
  • FIG. 4 is a flowchart of a rotational speed synchronous pre-mesh that stops the engine 1 while the pinion gear 4 is engaged with the ring gear 2 by synchronizing the rotational speed of the engine 1 and the rotational speed of the pinion gear 4 at the time of idling stop.
  • the processing of the operation shown in this control flowchart is repeatedly executed by the ECU 11.
  • step 5101 a predetermined condition for the purpose of improving deceleration feeling and reducing fuel consumption
  • the fuel injection valve 15 is driven in step 5102. Stop. Thereby, the fuel supply to the engine 1 is cut off (fuel cut), and the engine brake is activated.
  • the fuel cut condition during deceleration includes, for example, “the vehicle speed is 20 km / h or more, the engine speed is 1200 rpm or more, and an accelerator pedal (not shown) is not depressed”.
  • step 5103 the engine speed is reduced to a predetermined speed at which fuel injection is resumed (recovered) (fuel injection return speed (for example, 1100 rpm)), and fuel injection return (recovery is performed).
  • a fuel recovery process for restarting (recovering) the fuel injection is executed in a subroutine of step 104.
  • the fuel recovery processing subroutine will be described later.
  • step 5105 each input condition such as the vehicle speed sensor 33 and the brake switch 34 satisfies the coast stop condition.
  • the driving of the fuel injection valve 15 is stopped, and the fuel supply to the engine 1 is shut off (fuel cut).
  • the coast stop condition include “the vehicle speed is, for example, 14 km / h or less and a brake pedal (not shown) is depressed”.
  • step 5107 the process proceeds to step 5108, where the pinion pre-rotation operation is performed. That is, the starter motor 7 is energized, the pinion gear rotation number calculated from the pinion gear sensor 38 is increased to a predetermined value, and the energization is stopped.
  • a predetermined value A for example, the engine speed is 600 rpm
  • step 5109 the process proceeds to step 5110, where the pinion gear is transferred, that is, the starter motor 7 and the actuator 5 are energized, and the rotating pinion gear 4 is transferred to the ring gear 2.
  • a so-called pre-mesh state is established in which the lever 6 is engaged.
  • the pre-mesh condition for example, “the difference between the rotational speed of the pinion gear 4 when it is assumed to be completely synchronized with the ring gear 2 and the actual rotational speed of the pinion gear 4 is within ⁇ 100 rpm”. It is done.
  • step 5111 If it is determined in step 5111 that there is no restart request from the driver, for example, a so-called change of mind, such as when a foot is released from a brake pedal (not shown), the process proceeds to step 5112 and the pre-mesh state is maintained. Then, the internal combustion engine main body 1 is completely stopped, the process proceeds to step 5113, and waits until a restart request is received.
  • a so-called change of mind such as when a foot is released from a brake pedal (not shown)
  • Step 5116 the starter motor 7 is energized, fuel injection is restarted, and the internal combustion engine is restarted.
  • step 5111 If it is determined in step 5111 that there is a change of mind request from the driver, the process proceeds to step 5114 to check whether the engine speed is equal to or less than a predetermined value B (for example, the engine speed is 600 rpm). Determine. If the engine speed is not less than the predetermined value B, the process proceeds to Step 5116. If the engine speed is less than the predetermined value B, the process proceeds to Step 5115, and after the starter body 3 is prohibited from being driven for a predetermined time, Proceed to step 5116.
  • a predetermined value B for example, the engine speed is 600 rpm.
  • step 5117 it is determined whether or not the engine speed is equal to or greater than a predetermined value C (for example, the engine speed is 500 rpm). Set to OFF.
  • a predetermined value C for example, the engine speed is 500 rpm.
  • FIG. 6 is a control flowchart when the idle stop system including the present invention is implemented, and is implemented inside the ECU 11. Moreover, an example of the time change of the rotational speed of the ring gear 2 and the pinion gear 4 when the control flow is performed and an output signal of the ECU 11 at that time are shown.
  • fuel injection is stopped in step 6301.
  • the starter motor 7 is energized. This rotation by energization is called pre-rotation.
  • the pinion gear 4 pre-rotates.
  • the pre-rotation start is determined in step 6303.
  • step 6304 the starter motor 6304 is energized to start pre-rotation.
  • the pre-rotation is finished, for example, for a certain time or when the rotation speed of the pinion gear 4 reaches a predetermined rotation speed.
  • the torque generated by the starter motor 7 is lost by stopping the energization, and the pinion gear 4 shifts to inertial rotation.
  • the pinion gear 4 and the ring gear 2 can be smoothly engaged even in a region where the engine rotation speed, that is, the rotation speed of the ring gear 2 is relatively high.
  • a pinion push determination is performed at step 6306, and a push command is issued.
  • the pinion gear 4 is pushed out by the determination, and the rotation speed of the ring gear 2 and the rotation speed of the pinion gear 4 at the time when the pinion gear 4 contacts the ring gear 2 are predicted, and the difference between the rotation speeds is a predetermined value.
  • the extrusion timing is determined so that That is, it is a delay time (Tdelay) of the pinion pushing means, and an extrusion command is issued in advance in consideration of this delay time. That is, the pinion gear 4 comes into contact with the ring gear 2 by predicting the delay time of the pinion pushing means, that is, the change in the rotational speed of the pinion gear 4 and the rotational speed of the ring gear 2 during the time until the pinion moves and reaches the ring gear.
  • the timing of jumping can be determined so that the difference in speed between the two at the time becomes the optimum speed difference, and smooth biting can be realized with low noise.
  • the rotational speed of the pinion gear 4 and the rotational speed of the ring gear 2 after the lapse of the delay time of the pinion pushing means will be referred to as a future rotational speed.
  • prediction of the future rotational speed of the ring gear 2 is performed by the control device every moment. That is, the future rotational speed of the ring gear 2 is predicted using the information of the engine rotational speed and the crank angle every moment.
  • the time point at which the future rotational speed of the ring gear 2 is predicted and the time point when the crank angle signal from the crank angle sensor 236 is acquired are distinguished from the time point after the lapse of the delay time of the pinion pushing means, This is called the prediction start time.
  • the embodiment of the pinion extrusion determination here will be described in detail later.
  • Step 6309 the starter motor 7 is energized immediately, and cranking is started to enable quick restart.
  • Step 6302 and Step 6305 the fuel injection is restarted in Step 6310, and the restart by combustion is attempted.
  • step 6311 it is determined whether or not the engine has returned to combustion. Only when the combustion cannot be recovered, in step 6312, the pinion gear 4 is engaged with the ring gear 2 and restarted by the starter motor 7. For example, it is determined that the combustion cannot be recovered when the engine speed falls below a predetermined value (for example, 50 r / min), and the engine speed reaches a predetermined value (for example, 500 r / min). When it exceeds, it can be considered that the combustion recovery has been completed.
  • a predetermined value for example, 50 r / min
  • a predetermined value for example, 500 r / min
  • the engine speed is calculated by using the signal from the crank angle sensor 236 to calculate the crank phase, and the signal from the ring gear sensor 237 is used to calculate the engine speed. As shown in FIG. 7, these calculations are calculated every 10 ms, for example, updated in the RAM 242 and the like, and reflected in various controls.
  • the interval of the crank signal used for calculating the crank phase and the engine speed is the interval of the engine speed calculation (crank phase calculation) (for example, Longer than 10ms).
  • the phase change of the crankshaft at the start of prediction is calculated based on past crank signal information in accordance with the timing of engine speed calculation (crank phase calculation), especially in the low engine frequency range.
  • crank phase calculation the engine speed and crank phase during a period in which the crank signal is not updated are calculated.
  • the difference from the ring gear speed for example, ⁇ Ne ⁇ 50r / min
  • the pinion gear 4 can be engaged with the ring gear 2 without generating abnormal noise.
  • the engine speed change during inertial rotation corresponds to the change rate of the engine speed (angular acceleration) corresponding to the crank angle (combustion) separately from the steady change that decelerates at a constant rate of change as shown by the broken line in FIG. Changes periodically (due to compression and expansion of room air).
  • This change is hereinafter referred to as a phase change.
  • the phase change of the engine speed is accurately calculated, and the future engine speed, that is, the future speed of the ring gear 2 is predicted.
  • FIG. 8 is a graph showing the relationship between the crank angle during inertial rotation of the engine and the acceleration of the engine rotation speed.
  • this example is an example of a three-cylinder engine, and the crank angle was set to 0 degree where the cylinder in the compression stroke reached top dead center (TDC).
  • TDC top dead center
  • the crankshaft rotates twice and makes one cycle.
  • the crankshaft rotates 240 degrees, the other cylinders have the same phase. Therefore, every time the crankshaft rotates 240 degrees, the rotational speed of the engine is periodically accelerated and decelerated.
  • the rotation speed of the engine is periodically accelerated / decelerated every time the crankshaft 1a rotates by 180 degrees, so the function in FIG.
  • the crank angle signal from the crank angle sensor 236 is not updated, the engine rotation acceleration is analytically or numerically integrated over time with the engine rotation speed and crank phase acquired in the past as initial conditions. It is possible to predict the engine speed at an arbitrary time during a period in which the crank angle signal from the sensor 236 is not updated.
  • the time phase of the relationship between the crank phase and the angular acceleration when the time phase of the relationship between the crank phase and the angular acceleration is numerically integrated, it can be integrated as follows.
  • the amount of change in the engine rotation speed after a minute time can be obtained, for example, acquired at the end
  • the engine speed after a minute time can be obtained by adding to the engine speed of the initial condition such as the signal value.
  • the engine speed and crank phase at any time during the period when the crank angle signal from the crank angle sensor 236 is not updated are complemented. Predict the future engine speed.
  • the interval between the signal from the ring gear sensor 237 and the signal from the crank angle sensor 236 is set to the resolution.
  • the signal interval of the ring gear sensor 237 may be supplemented using past measurement values acquired from the ring gear sensor 237.
  • the damping behavior of the engine speed during inertial rotation may change depending on the engine state such as temperature, load, and total operating time, and it is considered that individual differences also occur in mass production. If only the relationship 401 for the phase change between the crank phase and the angular acceleration created in advance shown in FIG. 8 is used, the change in the state of the engine cannot be sufficiently handled, and the prediction of the future engine speed will deviate from the actual. There is. To that end, when predicting the future engine speed, the steady change of the engine speed is taken into account based on the transition of the actual engine speed in the past (for example, acquired from the ring gear sensor 237) until the prediction start time.
  • the acceleration can be measured, and the correspondence between the acceleration due to the steady change and the acceleration due to the phase change can be constantly updated to be used for prediction of the future engine speed.
  • Information on steady changes and phase changes is stored in the ECU 11, and the correspondence is constantly updated and used for prediction of future engine rotation speed, so that changes in engine rotation behavior can be flexibly handled, and more accurate prediction is possible. Can also be made.
  • the engine speed at any future time can be predicted using the engine speed prediction method. Further, since the rotation speed of the pinion gear 4 during the inertial rotation after the pre-rotation can be regarded as dropping at a constant deceleration, like the steady change of the ring gear 2, the future pinion gear 4 is linearly related. Can be predicted. Therefore, by combining the future rotational speed predictions of both the ring gear 2 and the pinion fibre 4, it is possible to predict the rotational speed difference between them in the future.
  • the engine speed complementing unit 1001 adds a minute amount of change in the engine speed to the last calculated engine speed as an initial condition, and during a period in which signals from the crank angle sensor 236 and the ring gear sensor 237 cannot be obtained. Complement the engine speed.
  • the signal of either the crank angle sensor 236 or the ring gear sensor 237 may be used, but it is desirable to use information of the crank angle sensor 236 with higher resolution.
  • the crank phase complementing unit 1002 adds a slight change in the crank phase to the crank phase calculated based on the signal of the crank angle sensor 236 at the end of the past, and the signal of the crank angle sensor 236 cannot be obtained. Complements the crank phase of the period.
  • the crank phase change either the crank angle sensor 236 or the ring gear sensor 237 may be used, but it is desirable to use information of the crank angle sensor 236 with higher resolution.
  • the phase change amount calculation unit 1003 calculates the angular acceleration change amount depending on the crank phase to the engine speed using the crank phase information supplemented by the crank phase complement unit 1002, and determines a predetermined time such as a delay time of the pinion pushing means.
  • the amount of phase change that affects the engine speed is calculated before time elapses. For example, the angular acceleration until the predetermined time elapses may be differentiated based on the relationship between the crank phase and the angular acceleration in FIG.
  • the steady change calculation unit 1004 calculates the inclination when the engine speed is assumed to have fallen at a constant deceleration from the engine speed calculated a plurality of times in the past based on the ring gear sensor 237, for example, to push out the pinion. A steady change that affects the engine speed is calculated until the delay time of the means elapses.
  • the starter control unit 1005 includes the engine speed acquired from the engine speed complementing unit 1001, the phase change of the engine speed acquired from the phase change calculating unit 1003, and the engine speed acquired from the steady change calculating unit 1004.
  • the starter motor 7 is controlled on the basis of the steady-state change amount and the engine speed after the lapse of the delay time of the pinion push-out means predicted from.
  • Examples of starter operation control include energization start (pre-rotation before meshing) timing, energization end timing, timing of pushing out the pinion by the actuator 5, timing of energization start of the starter motor 7 after the ring gear 2 and the pinion gear 4 are meshed, and the like. Determination or permission / prohibition determination of these controls is executed.
  • the signal update interval related to the engine speed is long.
  • the starter operation command can be executed with good control. As shown in the example of FIG. 11, since the interval for calculating the processing of FIG. 10 is shorter than the interval of the crank signal, the starter can be controlled with high accuracy.
  • the engine speed complementing unit 1001 and the crank phase complementing unit 1002 do not necessarily perform complementing based on the signals of the crank angle sensor 236 and the ring gear sensor 237, and in the past, the phase change calculation unit 1003 and the steady change calculation Based on the information acquired from the unit 1004, the period during which the signal is not updated may be complemented.
  • 10 may be implemented as a program stored in a storage device such as the ROM 241 and executed by the arithmetic processing unit 223, or may be implemented by hardware.
  • step 304 and step 307 in FIG. 6 the pinion jumping determination is performed based on the ring gear rotation speed and the pinion rotation speed predicted after the elapse of a predetermined time (Tdelay) based on the processing in FIG. 10.
  • FIG. 8 shows a more specific example of the pinion extrusion determination at step 306 in FIG.
  • the pinion push-out determination is performed so that the pinion gear 4 comes into contact with the ring gear 2 when the difference between the future engine speed and the pinion gear 4 reaches a predetermined value.
  • the engine rotation speed prediction method shown in FIG. 10 is used to predict the engine rotation speed after a predetermined time (Tdelay) has elapsed.
  • Tdelay a predetermined time
  • the future engine rotation speed is held in a table having the engine rotation speed at the prediction start time and the crank angle at the prediction start time as items.
  • the future engine speed can also be calculated by referring to the table.
  • This table is created in advance from the relationship between the crank angle and the angular acceleration shown in FIG. 8 and stored in the ROM 241, for example.
  • the engine rotation speed at the start of prediction is a vertical item
  • the crank angle at the start of prediction is a horizontal item.
  • the engine speed after Tdelay seconds can be obtained by referring to this table.
  • the phase change amount and the steady change amount of the engine speed may have separate tables, or may be prepared as the same table.
  • the processing load is relatively small.
  • a plurality of tables are prepared in advance according to the driving state of the vehicle, and the reference table is changed according to the position of the shift lever, the engine temperature, the load, etc., so that it is possible to flexibly respond to changes in the vehicle state. It can also be done.
  • FIG. 12 shows an example in which it is determined whether or not a complementary calculation such as the engine speed according to FIG. 10 can be executed.
  • step 1204 it is determined whether or not a signal from the crank angle sensor 236 is input. This determination may be performed at an engine speed calculation cycle and a crank phase calculation cycle (for example, every 10 ms) as described in FIGS. If the signal of the crank angle sensor 236 has been updated, the engine speed and the crank phase are calculated in step 1205 based on the input signal. If the signal of the crank angle sensor 236 has not been updated, at least one of the engine speed complementing unit 1001 and the crank phase complementing unit 1002 is calculated in step 1206. By doing so, for example, when the engine speed is high and the signal interval of the crank angle sensor is sufficiently short, it is not necessary to perform the complementary calculation, and the calculation processing load can be reduced.
  • step 1204 it may be determined whether the engine speed is lower than a predetermined region. For example, when the engine speed calculated at the end is low, the signal interval of the crank angle sensor 236 is expected to be long. Therefore, the engine speed complementing unit 1001 and the crank phase complementing unit 1002 are executed only in that case. It can be carried out.
  • the timing of pushing out the pinion gear 4 by the actuator 5 is calculated based on the calculation result of the engine speed explained in FIG.
  • a plurality of stored instantaneous rotational speeds NES are read, and a required time TP until the pinion gear 4 and the ring gear 2 are brought into meshing state is calculated based on the read instantaneous rotational speeds NES.
  • the push-out timing tp2 of the pinion gear 4 is calculated based on the calculated required time TP.
  • the time (TP-TA) obtained by subtracting the extrusion operation time TA from the start of pushing of the pinion gear 4 to the engagement of the pinion gear 4 from the required time TP is calculated, and only the time (TP-TA) from the starting point is calculated.
  • the elapsed time is defined as an extrusion timing tp2 of the pinion gear 4.
  • Step 1208 it is determined whether or not the push-out timing tp2 of the pinion gear 4 has been reached.
  • the process proceeds to Step 1209, where the magnet switch energization switch 13a is turned on to energize the actuator 5. Start. Thereby, the pinion gear 4 is pushed out toward the ring gear 2, and the pinion gear 4 and the ring gear 2 are meshed.
  • step 1208 processing such as confirming the update of the signal of the crank angle sensor 236 and adopting the updated value, or re-execution of the processing of step 1206 is performed.
  • the extrusion timing tp2 may be updated again.
  • the signal of the crank angle sensor 236 is updated, and when it becomes possible to calculate more accurate future rotation speed information, the future rotation speed information is updated and the extrusion timing tp2 Can be re-updated.
  • Step 5108 in FIG. 5 and Step 6305 in FIG. 6 the embodiment in which the starter motor 7 is energized and pre-rotated in advance before meshing with the ring gear 2 has been described so far. Absent. For example, a mode in which the future rotation speed of the ring gear 2 is predicted without performing pre-rotation and meshing control is performed at a desired timing is also included as an example of the control of the starter control unit 1005.
  • the engine rotation speed in the rotation region that cannot be calculated from the detection signal is predicted using the complementary value of the detection signal of the crank angle sensor 236, and the desired engine in the region of the prediction result Since control such as meshing between the pinion gear 4 and the ring gear 2 is performed at the rotational speed, for example, meshing between the pinion gear 4 and the ring gear 2 can be performed at an optimal timing. The meshing sound at the time of meshing with can be suppressed.
  • the instantaneous rotational speed NES reaches a period TDW in which the monotonous decrease toward zero speed is reached
  • the rotational trajectory in the period TDW is predicted using a plurality of instantaneous rotational speeds NES.
  • the pulse signal interval becomes long in the low rotation speed region, and the engine rotation speed cannot be calculated at a predetermined calculation timing. Since the configuration is such that the rotation trajectory in the extremely low rotational speed region is complemented, control such as meshing between the pinion gear 4 and the ring gear 2 can be performed at the optimal timing also in this extremely low rotational speed region.
  • the pinion gear 4 and the ring gear 2 It is significant in suppressing the meshing of Further, the above-described meshing can be performed at the timing when the speed becomes zero at first by inertial rotation after the automatic engine stop, and as a result, the pinion and the ring gear can be meshed as early as possible. That is, it is suitable for surely completing the meshing before the next engine restart request.
  • the push-out timing tp2 of the pinion gear 4 is determined based on the predicted rotation trajectory and the push-out operation time TA required for the push-out operation of the pinion gear 4, the pinion gear 4 and the ring gear 2 are meshed at an appropriate time. It can be carried out.
  • FIG. 13 shows an example of the operation and the effect of the present invention at a low engine speed at which the crank signal interval is long and the engine 1 is swung back (reverse rotation).
  • the starter control unit 1005 prohibits the operation of the starter motor 7 when the engine speed is a negative value.
  • the rebound of the engine 1 does not necessarily occur when the engine 1 is stopped, and may occur at a time interval shorter than the signal interval of the crank angle sensor 236. It has been extremely difficult to detect the occurrence of such rebound when the crank signal interval is long.
  • the crank angle signal interval is complemented even in the low engine speed region, and the starter operation is executed at an interval shorter than the crank angle signal interval based on the complement information.
  • the engine restart request is generated at any timing, for example, when the driver changes the brake pedal, the start command of the engine 1 is changed by detecting the return of the engine 1 can do.
  • the present invention automatically stops the engine when a predetermined automatic stop condition is satisfied, and then starts cranking by a starter when the predetermined restart condition is satisfied and restarts the engine. It has an automatic stop start function to start, and when restarting the engine, cranking is performed with the ring gear connected to the output shaft of the engine meshed with the starter pinion, and after the cranking is finished,
  • the present invention relates to an engine stop / start control device for canceling the alignment.
  • the invention described in the claims includes a rotation speed calculation means for calculating an engine rotation speed based on a detection signal of a rotation sensor that detects the rotation of the output shaft, and the engine rotates by inertia after the engine is automatically stopped.
  • a predicting means for predicting a rotational trajectory of engine inertia rotation based on the engine rotational speed calculated by the rotational speed calculating means during a certain period, and the pinion meshing with the ring gear based on the rotational trajectory predicted by the predicting means Control means for controlling timing.
  • the pinion In short, in the idle stop control, the pinion needs to be engaged with the ring gear during the engine inertia rotation after the automatic engine stop. In this case, in order to suppress the meshing noise between the pinion and the ring gear, it is desirable to perform the meshing in a predetermined engine rotation speed region (very low rotation speed region) where the sound suppression effect is high.
  • the rotation sensor that detects the rotation of the engine output shaft has a limit in the engine rotation speed at which a detection signal can be output, and the engine rotation speed in the extremely low rotation speed region may not be calculated with high accuracy. In such a case, the engagement between the pinion and the ring gear cannot be performed at the optimum timing, and the biting sound may increase.
  • a calculated value based on the detection signal of the rotation sensor is used to predict the engine rotation speed in a region that cannot be calculated from the detection signal. Further, the drive of the pinion is controlled so that the meshing is performed at a desired engine rotation speed within the prediction result region.
  • the rotation speed calculation means calculates an instantaneous rotation speed as the engine rotation speed calculated from a time required for rotation of the output shaft at a predetermined rotation angle, and the prediction means decreases the instantaneous rotation speed.
  • the rotational trajectory is predicted based on a plurality of instantaneous rotational speeds in a tendency period.
  • the instantaneous rotational speed is repeatedly increased and decreased. In the period in which the instantaneous rotational speed tends to decrease, the gradient of the engine rotational speed toward the speed zero, that is, the rotational trajectory toward the speed zero can be predicted.
  • the instantaneous rotational speed used for the prediction of the rotational trajectory need only include at least a plurality of instantaneous rotational speeds during a period in which the instantaneous rotational speed tends to decrease, and it can be rotated only by the instantaneous rotational speed during the same period.
  • the trajectory may be predicted, or the rotational speed may be predicted by adding the instantaneous rotational speed immediately before the same period (for example, the instantaneous rotational speed during a period in which the instantaneous rotational speed tends to increase).

Abstract

　アイドルストップシステムを備えた車両において、ピニオンとリングギヤとの噛み合わせを最適なタイミングで実施して噛み合い音を抑制するシステムを提供することにある。　車両の運転状態に基づいてエンジンを自動停止させる自動停止手段と、前記自動停止手段が前記エンジンの自動停止を実行してから前記エンジンが完全に停止するまでの期間中にスタータを制御して前記エンジンを再始動させる自動始動手段と、前記エンジンのクランク位相または回転数を検知または演算するエンジン回転検知手段と、を備えた車載制御装置において、前記自動始動手段は、前記エンジン回転検知手段の信号が更新される間隔よりも短い間隔で、前記スタータの制御指令を判定する。

Description

車載制御装置
　本発明は、車両の制御装置に関し、特にエンジンの停止と再始動を自動的に行うアイドルストップ車両の制御装置に関する。
　近年、エネルギ資源の節約と環境保全を目的とした自動車の技術が開発されている。例えば、運転中に所定の条件(自動停止条件)が成立した時に、エンジンに供給する燃料をカットし、エンジンが発生するトルクを失わせるアイドルストップシステムを搭載したものがある。エンジン自動停止条件は、例えば運転者がアクセルから足を離したり、ブレーキを踏んだりすることで成立する。その後、運転者の再始動要求が生じた時点や，エンジンの稼働が必要になった時にエンジンを再始動する。
　エンジンを再始動させる方法として、ピニオン押し出し式のスタータを用い、スタータのピニオンをエンジンのリングギア側に押し出してリングギヤに噛合わせ、スタータの回転をエンジンに伝えて、エンジンを回転させ、始動させる方法を採っているものがある。
　例えば、特許文献１では、エンジンが発生するトルクが失われた後の惰性回転中に、アクセルが踏み込まれるなどの条件が成立し、再始動要求が発生したときはスタータのモータへの通電を開始してピニオンを回転させ、ピニオンの回転速度がリングギヤの回転速度と同期した時点でピニオンをリングギヤに噛み込ませてスタータによるクランキングを開始することで、エンジン回転の復帰を早める方法が提案されている。この文献では、エンジンの運動エネルギとエンジンの運動を妨げる仕事量とを演算し、将来の運動エネルギを予測することで将来のエンジン回転速度を予測することが開示されている。
特開２００５－３３０８１３号公報
　エンジン自動停止条件が成立後、エンジンが発生するトルクが失われた後の惰性回転期間中にスタータのピニオンをリングギヤに予め噛み込ませる場合、その噛み込み音をできるだけ小さくするには、エンジン回転速度ゼロ付近で噛み込ませるのが望ましい。しかし、運転者の再始動要求が発生したとき、できるだけ速やかにエンジンを再始動する要求が存在し、この要求に備えるには、高いエンジン回転速度で予め噛み込ませておくことが望ましい。一方、ピニオン押し出し式のスタータは、ピニオンを押し出してリングギヤに到達するまでに遅れ時間があり、ピニオンを押し出すタイミング時にピニオンがリングギヤに到達した時点でのエンジンの回転速度を予測する必要がある。
　エンジン回転速度はエンジン惰性回転期間中、上昇と下降を繰り返し脈動しながら低下するため、エンジン惰性回転期間中に噛み込ませるには、脈動しながら低下するエンジン回転速度を予測し、噛み込み音抑制と再始動要求に備えるとの両面を満たす任意のエンジン回転速度で噛み込ませる必要がある。
　ここで、例えば一般にエンジン回転数検出用に用いられている電磁ピックアップ式の回転センサでは、パルサの歯間隔により分解能が制限されることに起因して、リングギアの回転速度が低い領域ではセンサの出力間隔が大きくなってしまう。かかる場合、引用文献１記載の方法では、クランク角センサの出力が更新されない期間において、ピニオンの噛み込み等のスタータ作動タイミングを制御できない課題がある。
　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、エンジン回転数に関する回転センサの出力間隔が長いエンジン回転数領域においても、スタータ作動指令を最適なタイミングで実施することを主たる目的とする。
　本発明の車載制御装置は、上記課題を解決するために、車両の運転状態に基づいてエンジンを自動停止させる自動停止手段と、前記自動停止手段が前記エンジンの自動停止を実行してから前記エンジンが完全に停止するまでの期間中にスタータを制御して前記エンジンを再始動させる自動始動手段と、前記エンジンのクランク位相または回転数を検知または推定するエンジン回転検知手段と、を備えた車載制御装置において、前記自動始動手段は、前記エンジン回転検知手段の信号が更新される間隔よりも短い間隔で、前記スタータの制御指令を判定することを特徴とする。
　本発明によれば、任意のエンジン回転数領域において、スタータ作動判定または制御をエンジン回転センサの信号間隔よりも短い間隔で実行するので、スタータ作動指令を最適なタイミングで実施できる。
車両の全体構成の概要を示す図である。 制御装置の説明図である。 制御装置の説明図である。 スタータモータの説明図である。 ピニオンギヤとリングギヤとの噛み合わせのフローチャートである。 アイドルストップ制御のフローチャートである。 回転信号補完演算の概要図である。 エンジン回転数の位相変化の説明図である。 将来のエンジン回転数予測の説明図である。 将来のエンジン回転数予測の詳細図である。 回転信号補完演算およびスタータ制御の演算タイミング例である。 回転信号補完演算の実行有無判定のフローチャートである。 エンジンゆり戻しが発生したときの動作例である。
　図１～１３を参照して、本発明による車両の制御装置の実施の形態を説明する。
　図１は、本発明の車両の制御装置を搭載した車両の全体構成図である。なお、図１では、本発明による車両の制御装置に関する説明に係る部分を主に記載して、他の部分の記載を省略している。この車両は、多気筒のエンジン（内燃機関本体）１と、アイドルストップスタータシステム１０と、ＥＣＵ（コントロールユニット、制御装置）１１とを備えている。　内燃機関本体（単に内燃機関とも呼ぶ）１はクランク軸１ａを有し、点火コイル１４ａ、点火プラグ１４ｂ、および燃料噴射弁１５等が取り付けられている。アイドルストップスタータシステム１０は、ピニオンギヤ押し出し式のスタータ本体３と、半導体スイッチング素子１３とを備えており、ＥＣＵ１１によって制御されている。なお、半導体スイッチング素子１３は、ON、OFF信号で動作する機械式マグネットスイッチに置き換えてもよい。
　内燃機関本体１のクランク軸１ａには、リングギヤ２が取り付けられている。スタータ本体３は、半導体スイッチング素子１３により駆動されるアクチュエータ５と、モータ７と、ピニオンギヤ４とが設けられている。リングギヤ２の近傍には、リングギヤ２の凸凹を検出してパルス信号に変換するパルスセンサ３７が設けられている。パルスセンサ３７から出力されるパルス信号に基づいて、ＥＣＵ１１はエンジン１の回転数（エンジン回転数）を算出する。
　スタータ本体３は、ピニオンギヤ４と、アクチュエータ５と、レバー６と、スタータモータ７と、ピニオンパルスセンサ３８とを備えている。ピニオンギヤ４は、リングギヤ２と噛合可能なギヤであり、スタータモータ７の軸（ピニオン軸）８に軸方向に移動可能に設けられている。アクチュエータ５は、レバー６を介してピニオンギヤ４をピニオン軸８の軸方向に移動させるための電動アクチュエータである。スタータモータ７は、後述するようにエンジンエンジン１をクランキングするためのモータである。ピニオンパルスセンサ３８は、ピニオン軸８の回転速度を検出するためのセンサである。
　ＥＣＵ１１のピニオン移送指令がピニオン移送アクチュエータ駆動用の半導体スイッチング素子１３aのゲート端子に入力されると、バッテリ１２の電力がアクチュエータ５へ供給される。これによりアクチュエータ５がレバー６を介してピニオンギヤ４を図示右方向へ移動させるので、ピニオンギヤ４はリングギヤ２と噛合する。
　ＥＣＵ１１からのモータ駆動指令がスタータモータ駆動用の半導体スイッチング素子１３bのゲート端子に入力されると、バッテリ１２の電力がスタータモータ７へ供給される。これにより、スタータモータ７がピニオンギヤ４およびリングギヤ２を介してクランク軸１ａを回転させてエンジン１をクランキングする。
　なお、クランク軸１ａにはトランスミッション１６が接続されている。トランスミッション１６は、ドライブシャフト１７およびタイヤ１８を介して内燃機関本体１で発生する回転駆動力を路面に伝える。また、トランスミッション１６には、その出力軸の回転パルスを検知する車速センサ３３が取り付けられている。ＥＣＵ１１は、車速センサ３３からの出力信号に基づき、所定の係数で変換すること等により車速値を算出する。
　バッテリ１２のマイナス端子側には、バッテリセンサ３９が接続され、バッテリ電圧、バッテリ電流、バッテリの周囲温度を検知し、ＥＣＵ１１へ検知した情報を出力する。
　図２は、ＥＣＵ１１のシステム構成について、ＥＣＵ１１に入力するセンサ等の各種の入力信号、および、ＥＣＵ１１から制御機器等に出力する各種の出力信号とともに示す図である。
　ＥＣＵ１１の入力回路２２４には、車両の不図示のアクセルペダルの踏み込み量を検知するアクセル開度センサ２３０、不図示のスロットルバルブの開き量を検知するスロットル開度センサ２３１、エンジン１のシリンダ内へ吸入される吸入空気量を計測するエアフロセンサ２３２、車両の走行速度を検出する車速センサ２３３、不図示のフットブレーキの操作を検知するブレーキスイッチ２３４、エンジン１の点火、噴射タイミングの算出や気筒判定に用いるカム角信号とクランク角信号を検出するカム角センサ２３５とクランク角センサ２３６６、上述したリングギヤセンサ２３７およびピニオンギヤセンサ２３８、バッテリ電圧、バッテリ電流、バッテリの周囲温度を検知し、情報を出力するバッテリセンサ２３９、が接続されている。
　演算処理装置２２３は、ROM２４１から読み出した所定のプログラムに従って演算処理を行う。演算処理装置２２３は、入力回路２２４からの出力、RAM２４２から読み出されたデータ、通信ドライバ２４０を介して得た他の制御装置からの受信データ等に基づき、出力回路２２６に指示を行う。　出力回路２２６には、点火コイル１４ａと、燃料噴射弁１５と、半導体スイッチング素子２１３とが接続されている。点火コイル１４ａは、カム角センサ２３５、クランク角センサ２３６６の信号から演算処理装置２２３が算出した点火タイミングに基づいて出力回路２２６から出力される点火信号を受信すると、点火コイル１４ａでシリンダ内の混合気に点火するために、点火プラグ１４ｂへ高電圧の電力を供給する。燃料噴射弁１５は、出力回路２２６を介して所定のタイミングで所定時間出力される開弁信号を受信すると、燃料を噴射する。なお、ＥＣＵ１１は、エアフロセンサ２３２で計量された吸入空気量から燃料噴射弁１５で噴射する燃料量を算出する。
　半導体スイッチング素子２１３は、出力回路２６を介して出力されるPWM駆動信号を受信すると、アクチュエータ５、スタータモータ７をそれぞれ駆動する。スイッチング素子２１３ａはアクチュエータ５を駆動し、スイッチング素子２１３ｂはスタータモータ７を駆動する。なお、ＥＣＵ１１は、スタータ３への駆動要求を受けると出力回路２２６を介してPWM駆動信号を出力する。
　　図３は、ＥＣＵ１１の機能の説明図である。ＥＣＵ１１のＲＯＭ２４１には、プログラムとして走行速度算出部３１１ａと、回転数算出部３１１ｂと、減速時燃料カット制御部３１１ｃと、燃料噴射復帰制御部３１１ｄと、コーストストップ制御部３１１ｅなどが格納されており、演算処理装置２２３により実行される。走行速度算出部３１１ａは、車速センサ２３３からの出力信号に基づき、所定の係数で変換すること等により車速値を算出する。回転数算出部３１１ｂは、リングギヤセンサ３７からの出力信号に基づき、エンジン回転数を算出する。
　減速時燃料カット制御部３１１ｃは、所定の減速時燃料カット条件が満たされると、車両の減速中にエンジンエンジン１への燃料供給を停止するよう燃料噴射弁１５を制御する。燃料噴射復帰制御部３１１ｄは、減速時燃料カット制御部３１１ｃによってエンジン１への燃料供給が停止されているときに、エンジン回転数が燃料噴射復帰回転数以下であればエンジン１への燃料供給を再開するよう燃料噴射弁１５を制御する。
　コーストストップ制御部３１１ｅは、車速がコーストストップ許可車速以下であることを少なくとも条件の１つとする所定のコーストストップ条件が満たされると、エンジン１への燃料の供給を停止するよう燃料噴射弁１５を制御する。
　図４は本実施例におけるスタータ本体３とＥＣＵ１１ECU１１の簡単な構造と回路接続の模式図である。なお、スタータ本体３は、エンジン１を制御するECU１１と別の制御装置によって制御されても良いが、本実施例ではECU１１によって制御されるものとして説明を行う。スタータ本体３は、いわゆるピニオン押し出し方式のスタータであり、スタータモータ７とスタータモータ７によって回転駆動されるピニオンギヤ４と、ピニオンギヤ４を押し出すためのマグネットスイッチ５を備えた構成となっている。スタータモータ７の回転はその内部にある減速機構で減速することでトルクを増大させてピニオンギヤ４に伝達する。マグネットスイッチ５に通電するとピニオンギヤ４を押し出して（図４の右方向）、リングギヤ２に連結する構造となっている。ピニオンギヤ４を押し出す機能を備えるものであれば、マグネットスイッチでなくても良い。ピニオンギヤ４はワンウェイクラッチ４２０７と一体化されている。
　ピニオンギヤ４はスタータモータ７の軸方向に移動可能である。ピニオンギヤ４はエンジンのクランク軸に連結されたリングギヤ２と噛み合わせて回転することでエンジンに動力を伝えることができる。ワンウェイクラッチ４２０７はスタータモータ７がエンジンを正回転させる方向にしか動力が伝わらない構成になっている。これにより、ピニオンギヤ４、リングギヤ２に噛み合っている時は、リングギヤの回転速度は、スタータモータ７の回転速度に対して、減速比に応じた同期速度になるか、もしくは、それよりも速い回転速度になる。すなわち、リングギヤ２がピニオンギヤ４４の回転速度よりも低下しようとすると、ワンウェイクラッチ４２０７が動力を伝達するため、リングギヤ２の回転速度がスタータモータ７７に対する同期速度を下回ることはない。一方で、同期速度よりもリングギヤの回転速度の方が速い時は、ワンウェイクラッチが動力を伝達しないため、リングギヤ２からスタータモータ７７側へ動力が伝達されることはない。
　図１、４に示す通り、ピニオンパルスセンサ３８（ピニオン回転速度検知手段）、リングギヤのパルスセンサ３７（リングギヤ回転速度検知手段）、クランク角センサ２３６６（クランク角検知手段）からの信号はＥＣＵ１１ＥＣＵ１１に入力される。なおリングギヤ２とエンジンのクランク軸は連結されているので、リングギヤ回転速度とエンジン回転速度は同義と考えてよい。ＥＣＵ１１ＥＣＵ１１は通常の燃料噴射、点火、空気制御（電子制御スロットル）に加え、ブレーキペダル状態、車速等の各種情報より、アイドルストップを許可し、燃料カットを行う。制御装置からはピニオン押し出し指令信号とモータ回転指令信号がそれぞれ独立して出力される。図４で示す通り、ピニオン押し出し指令信号を伝えるマグネットスイッチ通電用スイッチ１３ａとモータ回転指令信号を伝えるスタータモータ通電用スイッチ１３ｂがピニオン押し出しとスタータモータ７の回転とを制御する。これらスイッチの役割を果たす部品として機械式接点を持つリレースイッチや、半導体を用いたスイッチなどを使うことができる。
　ところで、エンジン１１の自動停止後の再始動は、再始動要求に伴いできるだけ速やかに実施されるのが望ましい。また、ピニオンギヤ４をリングギヤ２に噛み込ませる際、ピニオンギヤ４とリングギヤ２との噛み合い音が発生し、ドライバに不快感を与えるおそれがある。そこで本実施形態では、エンジン１１を迅速に再始動させるとともに、ピニオンギヤ４とリングギヤ２との噛み合い音を抑制すべく、エンジン自動停止後の再始動に際し、ピニオンギヤ４とリングギヤ２との噛み合わせをエンジン自動停止後にエンジン１が惰性回転している期間で実施することとしている。
　具体的には、エンジン１の自動停止要求があった場合、その停止要求に伴い燃料噴射及び点火が停止されることでエンジン１が惰性回転する。この惰性回転の期間において、マグネットスイッチ通電用スイッチ１３ａにオン信号を出力してコイル５への通電を開始する。これにより、ピニオンギヤ４がピニオンギヤ回転軸の軸線方向リングギヤ２側に押し出され、エンジン１が完全に停止する前に（惰性回転の期間において）ピニオンギヤ４がリングギヤ２に噛み込まれる。この噛み合わせ状態でエンジン再始動要求があった場合、駆動リレー２０６ａにオン信号を出力してモータ１１への通電を開始する。これにより、ピニオンギヤ４が回転駆動され、その回転によりリングギヤ２が回転駆動させることで、クランキングが行われる。
　ここで、噛み合い音をできるだけ小さくするには、エンジン１の惰性回転が停止する直前、具体的には、ピニオンギヤ４に対するリングギヤ２の相対回転速度が所定の極低回転範囲（例えば０±１００ｒｐｍ）となる領域で両者を噛み合せる必要がある。特に、エンジン回転速度がゼロの場合には、音抑制の効果が高い。
　その一方で、本実施形態のクランク角センサ２３６として使用されるような電磁ピックアップ式の回転センサでは、ＮＥ信号を出力できるエンジン回転速度に限界があり、極低回転速度領域（例えば２００～３００ｒｐｍ以下の領域）でのエンジン回転速度を精度良く算出できない場合がある。これは、エンジン回転速度が極めて低い領域では、回転センサにおいて歯部（突起２６）の通過信号がエンジン回転数を演算所定時間内に検出できなくなるからである。ところが、ピニオンギヤ４とリングギヤ２との噛み合い音を好適に抑制可能な回転速度領域は、ＮＥ信号からは算出不可能な回転速度領域に含まれている。そのため、ＮＥ信号に基づき算出されるエンジン回転速度ではピニオンギヤ４の駆動制御を適正に実施することができないおそれがある。つまり、ピニオンギヤ４とリングギヤ２との噛み合わせを最適なタイミングで実施することができず、その結果、噛み合い音が大きくなってしまうおそれがある。
　そこで本実施形態では、エンジン１の自動停止後に惰性回転している期間において、ＮＥ信号に基づき算出したエンジン回転速度に基づいて、エンジン惰性回転の回転軌道を予測する。そして、予測した回転軌道に基づいて、ピニオンギヤ４をリングギヤ２に噛み合わせるタイミングを制御する。回転軌道の予測について具体的には、ＮＥ信号に基づいて瞬時回転速度を算出し、瞬時回転速度が減少傾向にある期間での複数の瞬時回転速度を含む同回転速度に基づいて、上記回転軌道を予測する。
　ここで、瞬時回転速度とは、クランク軸１ａが所定回転角度(本実施形態では３０℃Ａ)回転する度に、その回転に要した時間から算出される値である。
　以下、ピニオンギヤ４とリングギヤ２との噛み合わせタイミングの制御について図５を参照しつつ詳細に説明する。
　図４は、アイドルストップ時にエンジン１の回転数とピニオンギヤ４の回転数とを同期して、ピニオンギヤ４をリングギヤ２へ噛み込ませながらエンジン１を停止する回転数同期式プリメッシュのフローチャートである。この制御フローチャートで示した動作の処理は、ＥＣＵ１１にて繰り返し実行される。
　　車両が停止する過程の減速走行中には、減速感の向上と燃料消費量低減を目的として、ステップ５１０１で所定の条件（減速時燃料カット条件）が成立するとステップ５１０２で燃料噴射弁１５の駆動を停止させる。これにより、エンジン１への燃料供給の遮断(燃料カット)が実行され、エンジンブレーキが作動する。なお、減速時燃料カット条件としては、たとえば、「車速が２０ｋｍ／ｈ以上であり、かつエンジン回転数が１２００ｒｐｍ以上であり、かつ、不図示のアクセルペダルが踏み込まれていないこと」が挙げられる。
　上述した減速時燃料カットの実行中にステップ５１０３において、エンジン回転数が燃料噴射を再開(リカバ)する所定の回転数（燃料噴射復帰回転数（たとえば１１００ｒｐｍ））まで低下し、燃料噴射復帰(リカバ)条件が成立するとステップ１０４のサブルーチンで燃料噴射を再開(リカバ)させる燃料リカバ処理を実行する。燃料リカバ処理のサブルーチンについては後述する。
　ステップ５１０４の燃料リカバ処理の実行後に、スロットル開度が全閉でエンジン１が無負荷運転にある時、ステップ５１０５で、車速センサ３３やブレーキスイッチ３４などの各入力条件がコーストストップ条件を満たすと、ステップ５１０６で、燃料噴射弁１５の駆動を停止して、エンジン１の燃料供給の遮断(燃料カット)を行う。なお、コーストストップ条件としては、たとえば、「車速がたとえば１４ｋｍ／ｈ以下であり、かつ不図示のブレーキペダルが踏み込まれていること」が挙げられる。
　上述した燃料カット動作により、エンジン回転数は徐々に低下して、ステップ５１０７で、判定条件の所定値A（たとえばエンジン回転数が６００ｒｐｍ）以下となった時には、ステップ５１０８に進み、ピニオン予回転動作、即ちスタータモータ７へ通電し、ピニオンギヤセンサ３８から算出されるピニオンギヤ回転数を所定値まで上昇させて、通電を停止する動作を行う。
　この場合、上記のピニオン予回転動作により、ピニオンギヤ回転数は惰性によって時間とともに徐々に低下する。一方、エンジン回転数が吸入→圧縮→膨張→排気を繰り返して脈動しながら低下するので、リングギヤセンサ３７から算出されるエンジン回転数とピニオン予回転動作によって徐々に低下しているピニオンギヤ回転数が同期するタイミングを予測し、ステップ５１０９で、プリメッシュ条件が成立した時、ステップ５１１０に進み、ピニオンギヤ移送を実行、即ちスタータモータ７およびアクチュエータ５への通電を開始し、回転するピニオンギヤ４をリングギヤ２へレバー６を介して噛み込ませる、いわゆるプリメッシュ状態とする。なお、プリメッシュ条件としては、たとえば、「リングギヤ２と完全にシンクロしたと仮定した時のピニオンギヤ４の回転数と、実際のピニオンギヤ４の回転数との差が±１００ｒｐｍ以内であること」が挙げられる。
　ステップ５１１１で、たとえば不図示のブレーキペダルから足が離れるなどの運転者からの再始動要求、いわゆるチェンジ・オブ・マインドが無いと判定された場合は、ステップ５１１２に進み、上記プリメッシュ状態のまま、内燃機関本体１を完全停止させて、ステップ５１１３に進み、再始動要求を受けるまで、待機する。
　ステップ５１１３の待機状態において、運転者の操作などにより、再始動要求を受けた時には、ステップ５１１６に進み、スタータモータ７へ通電し、燃料噴射を再開させて内燃機関を再始動させる。
　また、ステップ５１１１において、運転者からのチェンジ・オブ・マインド要求が有りと判定された場合には、ステップ５１１４に進み、エンジン回転数が所定値Ｂ（たとえばエンジン回転数が６００ｒｐｍ）以下か否かを判定する。エンジン回転数が所定値Ｂ以下でない場合には、ステップ５１１６に進み、内燃機関回転数が所定値Ｂ以下の場合には、ステップ５１１５に進み、所定時間だけスタータ本体３の駆動を禁止した後、ステップ５１１６に進む。
　その後、ステップ５１１７に進み、エンジン回転数が所定値Ｃ（たとえばエンジン回転数が５００ｒｐｍ）以上か否かを判定して、所定値Ｃ以上の場合は、ステップ５１１８に進み、スタータ本体３の駆動をＯＦＦとする。
　以上のように、ピニオンギヤ４とリングギヤ２との回転数同期式のプリメッシュ動作を行うことにより、ピニオンギヤ４がリングギヤ２へ噛み込むまでの時間を短縮することが出来るので、ギヤ噛み込み時に発生する騒音を低減できる。また、次回再始動時には、ピニオンギヤ４をリングギヤ２へ噛み込ませる動作が不要となるので、再始動要求を受けてから内燃機関が完爆に至るまでの始動時間を短縮できる。
　図６は本発明を含むアイドルストップシステムを実施する際の制御フローチャートであり、ＥＣＵ１１の内部で実施される。また、制御フローを実施した時の、リングギヤ２とピニオンギヤ４との回転速度の時間変化と、そのときのＥＣＵ１１の出力信号の一例を示す。図６に示す通り、まずアイドルストップ条件が成立したことを受けて、ステップ６３０１にて燃料噴射を停止する。その結果、エンジン回転は惰性回転を始める。その後、スタータモータ７に通電する。この通電による回転を予回転と称する。スタータモータ７が予回転することにより、ピニオンギヤ４が予回転する。その予回転開始の判定はステップ６３０３で行う。予回転開始の判定方法としては、例えばエンジン回転速度が所定の回転速度を下回ったことを条件にすることが考えられる。予回転開始判定が成立した後は、ステップ６３０４でスタータモータ６３０４に通電して予回転を開始する。予回転は例えば一定時間、またはピニオンギヤ４の回転速度が所定の回転速度に到達すると終了する。その後は、通電をやめることでスタータモータ７が発生するトルクが失われ、ピニオンギヤ４は惰性回転に移行する。なお本実施例においては必ずしもスタータモータを予回転させる必要はなく、スタータモータが回転していない状態でも本発明を適用することはできる。予回転させることでエンジン回転速度、すなわちリングギヤ２の回転速度が比較的高い領域であってもピニオンギヤ４とリングギヤ２とのスムーズな噛み込みが可能になる。スタータモータ７の予回転後、ステップ６３０６にてピニオン押し出し判定を行って、押し出し指令を出す。この判定を行う際、判定によってピニオンギヤ４が押し出され、ピニオンギヤ４がリングギヤ２に接触する時点でのリングギヤ２の回転速度とピニオンギヤ４の回転速度とを予測し、それらの回転速度差が所定の値になるように、押し出しタイミングを決め、判定を行う。すなわち、ピニオン押し出し手段の遅れ時間（Ｔdelay）であり、この遅れ時間を考慮して、前もって押し出し指令を出す。つまりピニオン押し出し手段の遅れ時間、すなわちピニオンが移動してリングギヤに到達するまでの時間の間のピニオンギヤ４の回転速度及びリングギヤ２の回転速度の変化を予測することで、ピニオンギヤ４がリングギヤ２に接触した時点での両者の速度差を最適な速度差になるように飛出しタイミングを決めることができ、騒音が小さくスムーズな噛み込みを実現することができる。以降、ピニオン押し出し手段の遅れ時間経過後のピニオンギヤ４の回転速度やリングギヤ２の回転速度のことを、将来の回転速度と称する。なお、将来のリングギヤ２の回転速度の予測は時々刻々制御装置によって行われる。すなわち、時々刻々のエンジン回転速度とクランク角の情報を使って将来のリングギヤ２の回転速度を予測する。以下では時々刻々将来のリングギヤ２の回転速度を予測しようとしている時点や、クランク角センサ２３６からのクランク角信号を取得した時点を、前述のピニオン押し出し手段の遅れ時間経過後の時点と区別して、仮に予測開始時点と呼ぶ。ここでのピニオン押し出し判定の実施例に関しては後に詳しく述べる。
　ピニオンギヤ４がリングギヤ２に噛み込んだ後に発生した再始動要求に対してはステップ６３０９にて直ちにスタータによる再始動を開始する。ピニオンギヤ４が噛み込み済みであるので、直ちにスタータモータ７に通電し、クランキングを開始することで素早い再始動を可能にする。一方、アイドルストップ開始からピニオンギヤ４が噛み込む前に、再始動要求が発生する可能性はある。それに対してはステップ６３０２とステップ６３０５にて判定し、ステップ６３１０にて燃料噴射を再開し、燃焼による再始動を試みる。アイドルストップ条件が成立し、燃料カットされた後でもエンジン回転が高い領域に関しては、燃焼噴射を再開して燃焼を再開することでエンジン回転を復帰させることができるが、エンジン回転が低い領域では燃焼を再開してもそのままエンジンが止まってしまうことがある。ステップ６３１１にてエンジンが燃焼復帰できたかどうかを判定し、燃焼復帰できなかった場合にだけステップ６３１２にてピニオンギヤ４をリングギヤ２に噛み込ませスタータモータ７による再始動を行う。燃焼復帰判定は、例えばエンジン回転速度が所定の値（例えば５０ｒ／min）を下回った時点で燃焼復帰できなかったと判定することができ、またエンジン回転速度が所定の値（例えば５００ｒ／min）を上回った時点で燃焼復帰完了と見なすことができる。
　次に、図７を用いて従来技術の問題点とその対応の概要を説明する。一般的に、エンジン回転数はクランク角センサ２３６からの信号を用いてクランク位相を演算し、リングギヤセンサ２３７からの信号を用いてエンジン回転数を演算している。これらの演算は、図７に示す通り、例えば10ms毎に演算されてＲＡＭ２４２などで更新され、種々の制御に反映される。ここで、低エンジン回数数(例えば200r/min以下)の領域においては、クランク位相やエンジン回転数を演算するために用いるクランク信号の間隔が、エンジン回転数演算（クランク位相演算）の間隔（例えば10ms）より長くなる。クランク信号が更新されない期間では、予測開始時点でのエンジン回転数やクランク位相が正確に演算できなくなり、将来回転数が精度良く算出できない。その結果、リングギヤ噛み込み時にピニオンギヤ４との回転数差が大きく(△Ne≧50r/min)なり、異音が発生してしまう。
　そのため対応として、特に低エンジン回数数の領域において、エンジン回転数演算（クランク位相演算）のタイミングに合わせて、過去のクランク信号の情報を基に、予測開始時点でのクランク軸の位相変化を計算することでクランク信号が更新されない期間のエンジン回転数、クランク位相を算出する。このように、クランク信号が更新されない期間の信号情報を補完することで、将来のエンジン回転数を精度良く予測することができ、リングギヤ回転数との差を低減して(例えば△Ne≦50r/min)異音を発生させることなくピニオンギヤ４をリングギヤ２に噛み込ませることができる。
　次に、図８，９を用いて将来のリングギヤ２の回転速度の予測方法について説明する。惰性回転中のエンジン回転速度変化は、図９破線部分で示すような一定の変化率で減速する定常変化分と別に、エンジン回転速度の変化率（角加速度）がクランク角に対応して（燃焼室内空気の圧縮と膨張に起因して）周期的に変化する。この変化分を、以降位相変化分と称する。本実施例では、特にエンジン回転速度の位相変化分を精度良く演算して、将来のエンジン回転速度すなわち、リングギヤ２の将来の回転速度を予測する。
　クランク角に対応してこのエンジン回転速度の位相変化分は周期的に変化し、クランク角をパラメータとしエンジン回転速度の変化率として求める。図８に、エンジンの惰性回転中のクランク角とエンジン回転速度の加速度の関係を示したグラフにしたものを示す。
　なおこの例は３気筒エンジンの一例であり、クランク角は圧縮行程の気筒が上死点（ＴＤＣ）に達した所を０度とした。４サイクルエンジンは、クランク軸が２回転で１サイクルなので、３気筒エンジンの場合はクランク軸が２４０度回転するごとに別の気筒が同じ位相になる。そのため、クランク軸が２４０度回転するごとにエンジンの回転速度が周期的に加減速する。
　また、４気筒エンジンの場合はクランク軸１ａが１８０度回転するごとにエンジンの回転速度が周期的に加減速するので図８の関数は４気筒の場合１８０度までになる。惰性回転中のエンジン回転挙動について、クランク角位相と角加速度の関係を参照することで、エンジン回転速度の変化率（＝加速度）を得ることができる。クランク角センサ２３６からのクランク角信号が更新されない時は、過去に取得されたエンジン回転速度とクランク位相を初期条件として、このエンジン回転加速度を解析的または数値的に時間積分することで、クランク角センサ２３６からのクランク角信号が更新されない期間の任意の時刻でのエンジン回転速度を予測することができる。例えばクランク位相と角加速度の関係を数値的に時間積分する際は次のように積分することができる。過去複数回のクランク角信号の情報からクランク位相と角加速度の関係を使って加速度を計算し微小時間をかけることで微小時間後のエンジン回転速度の変化量を得ることができ、たとえば最後に取得した信号値などの初期条件のエンジン回転速度に加えることで微小時間後のエンジン回転速度を得ることができる。また初期条件のエンジン回転速度に微小時間をかけることで微小時間後のクランク角の変化量を求めることができ、初期条件のクランク角に加えることで微小時間後のクランク角を得ることができる。こうして微小時間後のエンジン回転速度とクランク角を連続的に計算していくことで、クランク角センサ２３６からのクランク角信号が更新されない期間の任意の時刻のエンジン回転数とクランク位相を補完して、将来のエンジン回転速度を予測する。　なお、クランク角信号が更新されない期間（エンジン回転数が低い期間）のエンジン回転数とクランク位相の補完には、それぞれリングギヤセンサ２３７からの信号とクランク角センサ２３６からの信号の間隔を、分解能の高いクランク角センサ２３６からの信号を用いて補完することが望ましいが、これに限られない。例えば、リングギヤセンサ２３７の信号間隔を、リングギヤセンサ２３７から取得した過去の計測値を用いて補完してもよい。
　続いて、図９を用いて将来のエンジン回転数予測手段の概要を述べる。惰性回転中のエンジン回転数の減衰挙動は温度、負荷、総稼働時間などのエンジンの状態に応じてフリクションが変化することがあり、また量産するにあたって個体差も発生すると考えられる。図８に示す予め作成されたクランク位相と角加速度の位相変化分の関係４０１だけだとエンジンの状態の変化に対し十分に対応できず、将来のエンジン回転速度の予測が実際とずれてしまうことがある。それに対しては、将来のエンジン回転速度を予測する際、予測開始時点までの過去の実際のエンジン回転速度（例えばリングギヤセンサ２３７から取得）の推移に基づいてエンジン回転速度の定常変化分を加味して加速度を測定し、定常変化分による加速度と位相変化分の加速度の対応関係を常に更新して将来のエンジン回転速度の予測に使うことができる。定常変化分と位相変化分の情報をECU１１内部に保持し、常に対応関係を更新して将来のエンジン回転速度の予測に使うことで、エンジン回転挙動の変化に柔軟に対応でき、より正確な予測ができるようにすることもできる。
　エンジン回転速度の予測方法を使えば将来の任意の時刻でのエンジン回転速度を予測できる。また、予回転を行った後惰性回転中のピニオンギヤ４の回転速度は、リングギヤ２の定常変化分と同様、一定の減速度で降下するとみなすことができるので、直線的な関係で将来のピニオンギヤ４の回転速度を予測することができる。よって、リングギヤ２とピニオンフィヤ４両者の将来回転数予測を組み合わせることにより、将来の両者の回転速度差を予測することができる。
　次に、図１０を用いてリングギヤ２の将来回転数予測手法の詳細について説明する。エンジン回転数補完部１００１は、初期条件として例えば過去最後に演算したエンジン回転数に、微少時間の回転数変化分を加算し、クランク角センサ２３６やリングギヤセンサ２３７からの信号が得られない期間のエンジン回転数を補完する。回転数変化分は、クランク角センサ２３６とリングギヤセンサ２３７いずれの信号を用いてもよいが、より分解能の高いクランク角センサ２３６の情報を用いることが望ましい。
　クランク位相補完部１００２は、初期条件として例えば過去最後にクランク角センサ２３６の信号に基づいて演算したクランク位相に、微少時間のクランク位相変化分を加算し、クランク角センサ２３６の信号が得られない期間のクランク位相を補完する。クランク位相変化分は、クランク角センサ２３６とリングギヤセンサ２３７いずれの信号を用いてもよいが、より分解能の高いクランク角センサ２３６の情報を用いることが望ましい。　位相変化分演算部１００３は、クランク位相補完部１００２により補完されたクランク位相情報を用いてエンジン回転数にクランク位相に依存する角加速度変化分を演算して、ピニオン押し出し手段の遅れ時間等の所定時間が経過するまでにエンジン回転数に影響する位相変化分を算出する。例えば、図８のクランク位相と角加速度の関係に基づいて、当該所定時間経過するまでの角加速度を微分してよい。
　定常変化分演算部１００４は、リングギヤセンサ２３７に基づき過去複数回演算したエンジン回転数から、エンジン回転数が一定の減速度で降下したと仮定した時の傾きを演算する等して、、ピニオン押し出し手段の遅れ時間が経過するまでにエンジン回転数に影響する定常変化分を算出する。
　スタータ制御部１００５は、エンジン回転数補完部１００１から取得したエンジン回転数と、位相変化分演算部１００３から取得したエンジン回転数の位相変化分と、定常変化分演算部１００４から取得したエンジン回転数の定常変化分と、から予測されたピニオン押し出し手段の遅れ時間経過後のエンジン回転数に基づき、スタータモータ７作動を制御する。スタータの作動制御の例としては、通電開始（噛み合い前の予回転）タイミングや、通電終了タイミング、アクチュエータ５によりピニオンを押し出すタイミング、リングギヤ２とピニオンギヤ４の噛み合い後のスタータモータ７の通電開始タイミング等の判定またはこれら制御の許可・禁止判定が実行される。
　図１０に示した処理を、エンジン回転数に係る信号の更新間隔（クランク角センサ２３６の信号間隔等）よりも短い間隔で実行することにより、エンジン回転数に係る信号の更新間隔が長い場合にも、スタータの作動指令を制御良く実行することができる。図１１の一例に示すように、図１０の処理を演算する間隔はクランク信号の間隔よりも短いため、スタータの制御を精度良く実行できる。
　なお、図１０に示した処理は、必ずしも全て実施する必要は無い。例えば、クランク角センサ２３６の信号間隔が長くなったとき（エンジン回転数が低いとき）に、特にクランク位相が更新されないことが将来のエンジン回転数予測に与える影響が大きいことに鑑みて、クランク位相補完部１００２による補完演算のみを行って、スタータモータ７の作動指令に反映してもよい。
　また、エンジン回転数補完部１００１とクランク位相補完部１００２は、必ずしもクランク角センサ２３６とリングギヤセンサ２３７の信号に基づいて補完を行う必要は無く、過去に位相変化分演算部１００３や定常変化分演算部１００４から取得した情報に基づいて、信号が更新されない期間の補完を行ってもよい。
　また、図１０で説明した処理は、ＲＯＭ２４１等の記憶装置に格納され、演算処理装置２２３で実行されるプログラムとして実装してもよいし、ハードウェアで実装してもよい。
　このように、図６のステップ３０４やステップ３０７では、図１０の処理に基づき所定時間（Ｔdelay）経過後の予測されたリングギヤ回転速度とピニオン回転速度に基づいてピニオンの飛出し判定を行う。図８に、図６のステップ３０６でのピニオン押し出し判定のより具体的な実施例を示す。ピニオンの押し出し判定は将来のエンジン回転速度とピニオンギヤ４との回転速度差が所定の値になる時点でピニオンギヤ４がリングギヤ２に接触するようにする。
　図１０で示す処理の一例を次に説明する。この方法においても、図１０で示したエンジン回転数予測方法を用い、所定時間（Ｔdelay）経過後のエンジン回転速度を予測する。ここで、位相変化分演算部１００３の処理をＥＣＵ１１で実施する際に将来のエンジン回転速度を、予測開始時点でのエンジン回転速度と予測開始時点でのクランク角を項目とする表で持っておき、表を参照することで将来のエンジン回転速度を計算することもできる。この表は予め図８のクランク角と角加速度の関係から、作成され、例えばＲＯＭ２４１に格納されている。この例では予測開始時点でのエンジン回転速度を縦の項目とし、予測開始時点でのクランク角を横の項目としている。予測開始時点での情報を使って、Ｔdelay秒後のエンジン回転速度を、この表を参照することで得ることができる。エンジン回転速度の位相変化分と定常変化分とは個別に表を持っていても良いし、同一の表として用意されてもよい。また、惰性回転中のピニオンギア４は時間に対し一定の勾配でもって回転速度が降下すると見なすことで、Ｔdelay秒後のピニオン回転速度について予測することができるので、表を用意しなくても演算処理負荷は比較的少ない。また、車両の運転状態等に応じて、表を予め複数用意し、シフトレバーの位置、エンジンの温度や負荷などに応じて、参照する表を変えることで車両の状態の変化に柔軟に対応できるようにすることもできる。　図１２を用いて、図１０によるエンジン回転数等の補完演算実行可否を判定する例を示す。
　図１２において、ステップ１２０４にて、クランク角センサ２３６からの信号が入力されているか否かを判定する。この判断は、例えば図７，９，１１などに記載のような、エンジン回転数演算周期、クランク位相演算周期（例えば10ms毎）に実行されてよい。クランク角センサ２３６の信号が更新されている場合は、ステップ１２０５にて入力信号に基づいてエンジン回転数とクランク位相を演算する。クランク角センサ２３６の信号が更新されていない場合は、ステップ１２０６にて、エンジン回転数補完部１００１とクランク位相補完部１００２の少なくとも一方を演算する。このようにすることで、例えばエンジン回転数が高く、クランク角センサの信号間隔が十分短い時には補完演算をする必要が無く、演算処理負荷を低減することができる。
　なお、ステップ１２０４の処理に代えて、エンジン回転数が所定の領域より低いか否かの判定を行ってよい。例えば、最後に演算したエンジン回転数が低い場合にはクランク角センサ２３６の信号間隔が長くなることが予期されるため、そのときに限りエンジン回転数補完部１００１やクランク位相補完部１００２の実行を行うことができる。
　続くステップ１２０７では、図１０で説明したエンジン回転数速度の演算結果に基づき、アクチュエータ５によるピニオンギヤ４押し出しのタイミングを演算する。ここでは、記憶された複数の瞬時回転速度ＮＥＳを読み出し、その読み出した瞬時回転速度ＮＥＳに基づいて、ピニオンギヤ４とリングギヤ２とを噛み合わせ状態にするまでの所要時間ＴＰを算出する。続いて、算出した所要時間ＴＰに基づいて、ピニオンギヤ４の押出しタイミングｔｐ２を算出する。具体的には、ピニオンギヤ４の押し出し開始から該ピニオンギヤ４の噛み込みまでの押出し動作時間ＴＡを所要時間ＴＰから差し引いた時間（ＴＰ－ＴＡ）を算出し、起算点から時間（ＴＰ－ＴＡ）だけ経過した時点をピニオンギヤ４の押出しタイミングｔｐ２とする。
　ステップ１２０８では、ピニオンギヤ４の押出しタイミングｔｐ２になったか否かを判定し、同押出しタイミングｔｐ２になった時点でステップ１２０９へ進み、マグネットスイッチ通電用スイッチ１３ａをオン状態にしてアクチュエータ５への通電を開始する。これにより、ピニオンギヤ４がリングギヤ２に向かって押し出され、ピニオンギヤ４とリングギヤ２とが噛み合わされる。
　なお、ステップ１２０８にて演算済みの押出しタイミングｔｐ２を待つ期間に、クランク角センサ２３６の信号の更新を確認して更新値を採用する、またはステップ１２０６の処理を実行し直す、などの処理を行って再度押出しタイミングｔｐ２を更新してもよい。これにより、すでにピニオンギヤ押し出しタイミングを演算した後にクランク角センサ２３６の信号等が更新され、より精確な将来回転数情報が演算出来る状況となったときに、将来回転数情報を更新して押出しタイミングｔｐ２を再更新することができる。
　なお、図１２ではピニオンギヤ４の押出しタイミングｔｐ２の演算を例に説明したが、これは図１０のスタータ制御部１００５の制御の一例であり、将来回転数を用いる作動指令であれば他の制御であってよい。すなわち、既に述べたように、通電開始（噛み合い前の予回転）タイミングや、通電終了タイミング、アクチュエータ５によりピニオンを押し出すタイミング、リングギヤ２とピニオンギヤ４の噛み合い後のスタータモータ７の通電開始タイミング等の判定等に用いてよい。
　なお、これまで図５のステップ５１０８や図６のステップ６３０５で示したように、リングギヤ２との噛み合い前に予めスタータモータ７を通電して予回転する実施例について説明したが、これに限られない。例えば、予回転を実行せずにリングギヤ２の将来回転数を予測して、所望のタイミングで噛み合い制御を行うような態様もスタータ制御部１００５の制御の一例として含まれる。
　以上、詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。
　エンジン自動停止後の惰性回転中において、クランク角センサ２３６の検出信号の補完値を用いて、検出信号からは算出できない回転領域のエンジン回転速度を予測し、その予測結果の領域内における所望のエンジン回転速度でピニオンギヤ４とリングギヤ２との噛み合わせ等の制御が実施されるようにしたため、例えばピニオンギヤ４とリングギヤ２との噛み合わせを最適なタイミングで実施することができ、ひいてはピニオンギヤ４とリングギヤ２との噛み合わせの際の噛み合い音を抑制することができる。　さらに、瞬時回転速度ＮＥＳが速度ゼロに向けて単調減少する期間ＴＤＷに到達した場合に、複数の瞬時回転速度ＮＥＳを用いて、その期間ＴＤＷにおける回転軌道を予測する構成としたため、エンジン回転速度の上昇がなく、速度ゼロ近傍の回転軌道を正確に予測するのに好適である。また、このとき、単調減少期間ＴＤＷ内又はこれにできるだけ近接した期間での瞬時回転速度ＮＥＳを用いて回転軌道を予測する構成としたため、回転軌道の予測制度を向上させることができる。
　また、クランク角センサ２３６やリングギヤセンサ２３７等の回転センサでは、低回転速度領域ではパルス信号間隔が長くなり、所定演算タイミングでエンジン回転速度の算出ができなくなる。極低回転速度領域での回転軌道を補完する構成としたため、この極低回転速度領域においても、ピニオンギヤ４とリングギヤ２との噛み合わせ等の制御を最適タイミングで実施することができる。
　また、予測した回転軌道に基づいて、実際のエンジン回転速度がゼロになるタイミングを推定し、その推定タイミング又はその付近でピニオンギヤ４の噛み合わせ処理を実施する構成としたため、ピニオンギヤ４とリングギヤ２との噛み合わせを抑制する上で有意である。また、エンジン自動停止後の惰性回転で最初に速度ゼロになるタイミングで上記噛み合わせを実施することができ、その結果、できるだけ早い時期にピニオンとリングギヤとを噛み合わせることができる。つまり、次のエンジン再始動要求前に同噛み合わせを確実に完了させておく上で好適である。
　また、予測した回転軌道と、ピニオンギヤ４の押出し動作に要する押出し動作時間ＴＡとに基づいてピニオンギヤ４の押出しタイミングｔｐ２を決定する構成としたため、ピニオンギヤ４とリングギヤ２との噛み合わせを適正な時期に行うことができる。
　また、図１３にクランク信号間隔が長くなり、特にエンジン１のゆり戻し（逆転）が発生するような低エンジン回転数における本発明の動作とその効果の一例を示す。
　エンジン回転数が負の値となっているとき、すなわちエンジン１のゆり戻しが発生している状況でピニオンギヤ４とリングギヤ２とをかみ合わせ、スタータモータ７を回転駆動すると、スタータモータ７に逆転方向の力が伝達され、スタータモータ７の故障または消費電力の増大が生じてしまう。そのため、スタータ制御部１００５は、エンジン回転数が負の値のときに、スタータモータ７の作動を禁止する。ここで、エンジン１のゆり戻しは、エンジン１の停止時に必ずしも発生するものではなく、またクランク角センサ２３６の信号間隔よりも短い時間間隔で発生する場合がある。このようなゆり戻しの発生をクランク信号間隔が長いときに検出することは極めて困難であった。
　本発明では、低エンジン回転数の領域においてもクランク角信号の間隔を補完し、補完情報に基づいてスタータ作動をクランク角信号の間隔よりも短い間隔で実行するので、エンジン停止直前（クランク信号間隔が長くなるタイミング）で、例えば運転者がブレーキペダルの踏み換えを行うなどして任意のタイミングでエンジン再始動要求が発生しても、エンジン１のゆり戻しを検出してスタータの作動指令を変更することができる。
　これまで説明したように、本発明は、所定の自動停止条件が成立した場合にエンジンを自動停止し、その後所定の再始動条件が成立した場合にスタータによるクランキングを開始して前記エンジンを再始動する自動停止始動機能を有し、エンジン再始動に際して、前記エンジンの出力軸に連結されたリングギヤに前記スタータのピニオンを噛み合わせた状態でクランキングを実施し、そのクランキングの終了後に前記噛み合わせを解除するエンジン停止始動制御装置に関する。特に請求項に記載の発明は、前記出力軸の回転を検出する回転センサの検出信号に基づいて、エンジン回転速度を算出する回転速度算出手段と、前記エンジン自動停止後に同エンジンが惰性回転している期間において前記回転速度算出手段により算出したエンジン回転速度に基づいてエンジン惰性回転の回転軌道を予測する予測手段と、前記予測手段により予測した回転軌道に基づいて、前記ピニオンを前記リングギヤに噛み合わせるタイミングを制御する制御手段と、を備える。
　要するに、アイドルストップ制御において、エンジンの自動停止後のエンジン惰性回転中にピニオンをリングギヤに噛み込ませる必要がある。この場合、ピニオンとリングギヤとの噛み合い音を抑制すべく、音抑制の効果が高い所定のエンジン回転速度領域（極低回転速度領域）で噛み合わせを実施するのが望ましい。ところが、エンジン出力軸の回転を検出する回転センサでは、検出信号を出力できるエンジン回転速度に限界があり、極低回転速度領域でのエンジン回転速度を精度良く算出できない場合がある。かかる場合、ピニオンとリングギヤとの噛み合わせを最適なタイミングで実施することができず、噛み込み音が大きくなってしまうおそれがある。
　その点に鑑み、本発明では、エンジン自動停止後の惰性回転中において、回転センサの検出信号に基づく算出値を用い、同検出信号からは算出できない領域のエンジン回転速度を予測する。また、その予測結果の領域内における所望のエンジン回転速度で上記噛み合わせが実施されるようピニオンの駆動を制御する。これにより、ピニオンとリングギヤとの噛み合わせを最適なタイミングで実施することができ、ひいてはピニオンとリングギヤとの噛み合わせの際の噛み合い音を抑制することができる。
　また、前記回転速度算出手段が、前記出力軸の所定回転角度の回転に要した時間から算出される前記エンジン回転速度としての瞬時回転速度を算出し、前記予測手段が、前記瞬時回転速度が減少傾向にある期間での複数の瞬時回転速度に基づいて前記回転軌道を予測する。瞬時回転速度は上昇と減少とが繰り返されるが、瞬時回転速度が減少傾向にある期間では、速度ゼロに向かうエンジン回転速度の傾き、すなわち速度ゼロに向かう回転軌道を予測することができる。ここで、回転軌道の予測に用いる瞬時回転速度としては、少なくとも、瞬時回転速度が減少傾向にある期間での複数の瞬時回転速度を含んでいればよく、同期間での瞬時回転速度のみによって回転軌道の予測を行ってもよいし、あるいは同期間の直前の瞬時回転速度（例えば瞬時回転速度が上昇傾向にある期間での瞬時回転速度）を加えて回転速度の予測を行ってもよい。
１　　　　エンジン
２　　　　リングギヤ
４　　　　ピニオンギヤ
５　　　　アクチュエータ
７　　　　スタータモータ
１１　　　ＥＣＵ
２３６　　クランク角センサ
２３７　　リングギヤセンサ
１００１　エンジン回転数補完部
１００２　クランク位相補完部
１００３　位相変化分演算部
１００４　定常変化分演算部
１００５　スタータ制御部

Claims (11)

  1. 　車両の運転状態に基づいてエンジンを自動停止させる自動停止手段と、
    　前記自動停止手段が前記エンジンの自動停止を実行してから前記エンジンが完全に停止するまでの期間中にスタータを制御して前記エンジンを再始動させる自動始動手段と、
    　前記エンジンのクランク位相または回転数を検知または演算するエンジン回転検知手段と、を備えた車載制御装置において、
    　前記自動始動手段は、前記エンジン回転検知手段の信号が更新される間隔よりも短い間隔で、前記スタータの制御指令を判定することを特徴とする車載制御装置。
  2. 　請求項１に記載の車載制御装置において、
    　前記エンジンの回転数およびクランク位相のうち少なくとも一つに基づき、前記エンジン回転検知手段の信号が更新されない時点での前記エンジンの回転数およびクランク位相のうち少なくとも一つを補完するエンジン回転検知信号補完手段と、
    　前記回転検知信号補完手段の演算結果に基づき所定時間が経過する迄の前記エンジンの回転数位相変化分を求める回転数位相変化分算出手段と、を備え、
    　前記自動始動手段は、前記回転数位相変化分に基づき前記スタータを制御することを特徴とする車載制御装置。
  3. 　請求項２に記載の車載制御装置において、
    　前記エンジン回転検知手段の信号または前記エンジン回転検知信号補完手段の演算結果に基づいて所定時間が経過する迄の前記エンジンの回転数定常変化分を求める回転数定常変化分算出手段と、
    　前記回転数位相変化分算出手段の演算結果と前記回転数定常変化分算出手段の演算結果とに基づき、所定時間が経過した後の前記エンジンの回転数を予測する将来回転数予測手段と、を備え、
    　前記自動始動手段は、前記将来回転数予測手段の予測結果に基づき前記スタータを制御することを特徴とする車載制御装置。
  4. 　請求項３に記載の前記クランク角信号補完手段は前記エンジン回転検知手段の信号が更新されない時点でのエンジン回転数とクランク位相両方を補完することを特徴とする車載制御装置。
  5. 　請求項３に記載の車載制御装置において、
    　前記将来回転数予測手段の予測結果に基づき前記スタータを制御するタイミングを演算し、前記タイミングまでの期間に前記エンジン回転検知手段の信号が更新されているか否かを確認することを特徴とする車載制御装置。
  6. 　請求項３に記載の車載制御装置において、
    　前記回転検知信号補完手段は、前記将来回転数予測手段の過去の演算結果を用いて前記エンジン回転検知手段の信号を補完することを特徴とする車載制御装置。
  7. 　請求項３に記載の車載制御装置において、
    　前記回転検知信号補完手段は、前記エンジンの回転数または前記エンジン回転検知手段の信号間隔に基づいて、前記エンジンの回転数およびクランク位相のうち少なくとも一つを補完するか否かを判定することを特徴とする車載制御装置。
  8. 　請求項３に記載の車載制御装置において、
    　前記将来回転数予測手段は、前記スタータのピニオンギアを前記エンジンのリングギア側へ押し出す遅れ時間が経過した後の前記エンジンの回転数を予測することを特徴とする車載制御装置。
  9. 　請求項３に記載の車載制御装置において、
    　前記将来回転数予測手段の予測結果に基づき前記スタータを制御するタイミングを複数回演算することを特徴とする車載制御装置。
  10. 　請求項３に記載の車載制御装置において、
    　前記自動始動手段は、前記エンジンの逆転を検知した結果に基づき、前記スタータを制御することを特徴とする車載制御装置。
  11. 　請求項３に記載の車載制御装置において、
    　前記将来回転数予測手段は、予め演算された回転数とクランク位相の軸による表を参照し、所定時間が経過した後の前記エンジンの回転数を予測する車載制御装置。
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