WO2018084111A1 - エンジン始動装置、及び車両 - Google Patents

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WO2018084111A1
WO2018084111A1 PCT/JP2017/039135 JP2017039135W WO2018084111A1 WO 2018084111 A1 WO2018084111 A1 WO 2018084111A1 JP 2017039135 W JP2017039135 W JP 2017039135W WO 2018084111 A1 WO2018084111 A1 WO 2018084111A1
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WO
WIPO (PCT)
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output shaft
rotation
electrical machine
rotating electrical
engine
Prior art date
Application number
PCT/JP2017/039135
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English (en)
French (fr)
Inventor
良友 竹内
浩輔 馬場
山本　正和
Original Assignee
株式会社デンソー
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D29/00—Controlling engines, such controlling being peculiar to the devices driven thereby, the devices being other than parts or accessories essential to engine operation, e.g. controlling of engines by signals external thereto
    • F02D29/02—Controlling engines, such controlling being peculiar to the devices driven thereby, the devices being other than parts or accessories essential to engine operation, e.g. controlling of engines by signals external thereto peculiar to engines driving vehicles; peculiar to engines driving variable pitch propellers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D45/00—Electrical control not provided for in groups F02D41/00 - F02D43/00
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N11/00—Starting of engines by means of electric motors
    • F02N11/08—Circuits or control means specially adapted for starting of engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N15/00—Other power-operated starting apparatus; Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from groups F02N5/00 - F02N13/00
    • F02N15/02—Gearing between starting-engines and started engines; Engagement or disengagement thereof
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Definitions

  • the present disclosure relates to an engine starter that starts an engine.
  • Patent Document 1 Conventionally, in a vehicle that automatically stops and restarts an engine, there is a vehicle that engages a pinion gear of a starter with a ring gear when the engine is rotating by inertia (see Patent Document 1).
  • the rotation position of the crankshaft (output shaft) is rotated by the starter motor to the target rotation position that is optimal for restarting the engine.
  • the starting time of an engine can be shortened significantly.
  • crankshaft may rotate after the crankshaft is rotated to the target rotation position.
  • the rotational position of the crankshaft will deviate from the target rotational position, and the engine start time may not be shortened.
  • the present disclosure has been made to solve these problems, and can reduce the engine start time even when the output shaft rotates after the engine output shaft is stopped at the target rotational position. It is an object of the present invention to provide an engine starter that can be used.
  • the first means for solving the above problems is as follows.
  • a first positioning part to be A position where the rotation position of the output shaft deviates from the target rotation position based on the rotation position detected by the rotation position detection unit after the output shaft is stopped at the target rotation position by the first positioning unit.
  • a misalignment detector that detects the occurrence of misalignment; When the positional deviation detection unit detects that the positional deviation has occurred, the rotating electrical machine rotates the output shaft to the target rotational position based on the rotational position detected by the rotational position detection unit. A second positioning part to be stopped Is provided.
  • the rotational position of the output shaft is detected by the rotational position detector.
  • the first positioning unit rotates the output shaft of the engine by the rotating electrical machine to the target rotational position set for starting the engine based on the rotational position detected by the rotational position detecting unit after the operation of the engine is stopped. Stop.
  • the output shaft of the engine rotates due to some cause, and the rotational position of the output shaft deviates from the target rotational position.
  • the output shaft is likely to rotate due to vibration of the vehicle during the traveling after the engine is stopped.
  • the positional deviation detection unit After stopping the output shaft at the target rotational position, the positional deviation detection unit generates a positional deviation in which the rotational position of the output shaft deviates from the target rotational position based on the rotational position detected by the rotational position detection unit. Detect that. Then, when it is detected that the position shift has occurred, the second positioning unit rotates the output shaft to the target rotation position and stops the rotation based on the rotation position detected by the rotation position detection unit. . Therefore, even when the output shaft rotates after stopping the engine output shaft at the target rotational position, the output shaft is rotated again to the target rotational position and stopped, so the engine start time can be shortened. it can.
  • the rotation position of the output shaft may deviate from the target rotation position in the forward rotation direction or in the reverse rotation direction. For this reason, the rotation angle when rotating the output shaft from the shifted rotational position to the target rotational position varies depending on the direction in which the output shaft is rotated.
  • the second positioning unit detects the positional deviation from the rotational position detected by the rotational position detection unit when the positional deviation detection unit detects that the positional deviation has occurred.
  • a configuration is adopted in which the output shaft is rotated by the rotating electric machine in the minimum rotation direction in which the rotation angle to the target rotation position is the smallest and stopped at the target rotation position. For this reason, the output shaft can be rotated without waste from the shifted rotational position to the target rotational position, and the time until the output shaft is stopped again at the target rotational position can be shortened.
  • a multi-cylinder engine there may be a plurality of target rotational positions set for starting the engine during one rotation of the output shaft. In this case, if the output shaft is rotated from the shifted rotational position to the nearest target rotational position, the time until the output shaft is stopped again at the target rotational position can be minimized.
  • the third means a plurality of the target rotational positions are set during one rotation of the output shaft, and the second positioning unit has the positional deviation caused by the positional deviation detecting unit. If detected, the output shaft is rotated by the rotating electrical machine in the minimum rotation direction approaching the target rotation position closest to the rotation position detected by the rotation position detection unit with the minimum rotation angle, and the A configuration is adopted in which the vehicle is stopped at a close target rotational position. For this reason, when the rotational position of the output shaft deviates from the target rotational position, it is possible to minimize the time until the output shaft is stopped again at the target rotational position.
  • the maximum torque that can be generated by the rotating electrical machine may differ between when the output shaft is rotated in the forward direction and when it is rotated in the reverse direction. Further, the rotational resistance of the output shaft may differ between when the output shaft is rotated in the forward direction and when it is rotated in the reverse direction. For this reason, depending on the direction in which the output shaft is rotated, the output shaft may not be rotated by the rotating electrical machine.
  • the rotating electrical machine A configuration is adopted in which the output shaft is rotated in the direction opposite to the minimum rotation direction and stopped at the target rotation position. Therefore, if the output shaft is not rotated in the minimum rotation direction where the rotation angle from the shifted rotational position to the target rotational position is the smallest, the output shaft is rotated in the direction opposite to the minimum rotation direction. Can be stopped at the target rotational position.
  • the fifth means when the torque transmitted from the output shaft rotating in the forward rotation direction to the rotating electrical machine exceeds a predetermined torque between the output shaft and the rotating electrical machine, the output shaft and the rotating electrical machine are rotated.
  • a one-way clutch that shuts off the electric machine is provided, and the second positioning unit generates torque transmitted from the rotary electric machine to the output shaft when the rotary electric machine rotates the output shaft in the reverse rotation direction. It is set smaller than the predetermined torque.
  • the one-way clutch when the engine generates a driving force by the combustion of fuel when the engine is started and the torque transmitted from the output shaft rotating in the forward rotation direction to the rotating electrical machine exceeds the predetermined torque.
  • the output shaft and the rotating electrical machine are disconnected. For this reason, it can be avoided that the rotating electrical machine is excessively rotated by the output shaft of the engine.
  • the second positioning unit sets the torque transmitted from the rotating electrical machine to the output shaft to be smaller than the predetermined torque when the output shaft is rotated in the reverse rotation direction by the rotating electrical machine. For this reason, even if the one-way clutch is provided between the output shaft and the rotating electrical machine, the rotating electrical machine can rotate the output shaft in the reverse direction to the target rotational position.
  • a one-way clutch that shuts off the electric machine is provided, and includes a rotation speed detection unit that detects a rotation speed of the rotary electric machine, and the second positioning unit rotates the output shaft in the reverse rotation direction by the rotary electric machine. And when the said rotational speed detected by the said rotational speed detection part exceeds predetermined rotational speed, the torque transmitted to the said output shaft from the said rotary electric machine is reduced from the present torque.
  • the second positioning unit transmits the output shaft from the rotating electrical machine to the output shaft when the rotating electrical machine rotates the output shaft in the reverse rotation direction and the rotational speed detected by the rotational speed detecting unit exceeds a predetermined rotational speed. Reduce torque below current torque. For this reason, when the output shaft and the rotating electrical machine are interrupted by the one-way clutch, the torque transmitted from the rotating electrical machine to the output shaft can be reduced and the output shaft can be rotated in the reverse direction to the target rotational position. .
  • a one-way clutch that shuts off the electric machine is provided, and includes a rotation speed detection unit that detects a rotation speed of the rotary electric machine, and the second positioning unit rotates the output shaft in the reverse rotation direction by the rotary electric machine.
  • the rotational speed detected by the rotational speed detection unit exceeds a predetermined rotational speed
  • the rotating electrical machine rotates the output shaft in the normal rotation direction and stops at the target rotational position.
  • the second positioning unit outputs the output by the rotating electrical machine when the output shaft is rotated in the reverse rotation direction by the rotating electrical machine and the rotational speed detected by the rotational speed detecting unit exceeds the predetermined rotational speed.
  • the shaft is rotated in the forward rotation direction and stopped at the target rotation position. For this reason, when the output shaft and the rotating electrical machine are interrupted by the one-way clutch, the output shaft can be rotated in the normal rotation direction to the target rotation position and stopped.
  • the rotating electrical machine rotates the output shaft in the reverse direction again, or the torque transmitted from the rotating electrical machine to the output shaft is lower than the current torque. By doing so, the output shaft may be able to be rotated in the reverse direction.
  • the second positioning unit rotates the output shaft in the reverse rotation direction by the rotating electric machine, and the rotation speed detected by the rotation speed detection unit exceeds a predetermined rotation speed.
  • a configuration is adopted in which the output shaft is rotated in the normal rotation direction by the rotating electrical machine and stopped at the target rotation position. Therefore, if the rotating electric machine repeatedly tries to rotate the output shaft in the reverse direction up to the specified number of times, and the output shaft cannot be rotated in the reverse direction even after the specified number of times, the output shaft rotates in the forward direction. To be rotated. Therefore, the output shaft can be reliably rotated to the target rotation position and stopped while properly using the direction in which the output shaft is rotated in the forward rotation direction and the reverse rotation direction.
  • Ninth means is an engine starter for starting an engine that generates driving force by combustion of fuel, A rotating electric machine that rotates an output shaft of the engine; A rotational position detector for detecting a rotational position of the output shaft; After the operation of the engine stops, based on the rotational position detected by the rotational position detector, the output shaft is rotated by the rotating electrical machine to the target rotational position set for starting the engine and stopped.
  • a first positioning part to be A position where the rotation position of the output shaft deviates from the target rotation position based on the rotation position detected by the rotation position detection unit after the output shaft is stopped at the target rotation position by the first positioning unit.
  • a misalignment detector that detects the occurrence of misalignment; When the displacement detection unit detects that the displacement has occurred, the rotating electrical machine immediately rotates the output shaft to the target rotation position based on the rotation position detected by the rotation position detection unit.
  • the target position maintaining unit is configured to rotate the rotating electrical machine to the target rotational position based on the rotational position detected by the rotational position detection unit. Rotate the output shaft immediately to stop. For this reason, the rotational position of the output shaft can be substantially maintained at the target rotational position, and the engine start time can be shortened.
  • the tenth means includes a rotational speed detector that detects the rotational speed of the rotating electrical machine, and the rotational position detector rotates the output shaft based on the rotational speed detected by the rotational speed detector. Calculate the position.
  • the rotational speed of the rotating electrical machine is detected by the rotational speed detector.
  • the rotational position of the output shaft is calculated by the rotational position detector based on the rotational speed detected by the rotational speed detector.
  • the rotational speed detection part which detects the rotational speed of a rotary electric machine can be used as a rotational position detection part which detects the rotational position of an output shaft. Accordingly, the wiring can be simplified as compared with the configuration in which the rotational position signal is transmitted from the rotational speed detection unit and the separate rotational position detection unit by wiring.
  • the eleventh means is a vehicle, and includes the engine starter of any one of the first to tenth means and the engine, and travels in a state where the operation of the engine is stopped.
  • the vehicle that travels in a state where the operation of the engine is stopped includes the engine starting device of any one of the first to tenth means. Therefore, for example, in a vehicle that performs coasting driving or a vehicle that performs EV traveling, even if the output shaft rotates due to the vibration of the vehicle during the traveling after the engine stops, the output shaft is rotated again to the target rotational position and stopped. be able to. As a result, the engine start time can be shortened even in a vehicle that travels with the engine operation stopped.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an engine starter according to a first embodiment.
  • FIG. 2 is a flowchart showing a procedure of repositioning control according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a flowchart showing a procedure of repositioning control according to the second embodiment.
  • FIG. 4 is a flowchart showing a procedure of repositioning control according to the second embodiment.
  • FIG. 5 is a flowchart showing a procedure of repositioning control according to the second embodiment.
  • FIG. 6 is a flowchart showing the procedure of repositioning control according to the third embodiment.
  • FIG. 7 is a flowchart showing a procedure of repositioning control according to the third embodiment.
  • FIG. 8 is a schematic diagram showing an engine starter according to a fourth embodiment.
  • FIG. 9 is a flowchart showing a procedure of repositioning control according to the fourth embodiment.
  • FIG. 10 is a schematic diagram showing an engine starter according to a fifth embodiment.
  • FIG. 11 is a flowchart showing the procedure of repositioning control according to the fifth embodiment.
  • FIG. 12 is a flowchart showing a procedure of repositioning control according to the sixth embodiment.
  • FIG. 13 is a flowchart showing a procedure of repositioning control according to the seventh embodiment.
  • FIG. 14 is a schematic diagram showing a modification example of the engine starting device
  • FIG. 15 is a schematic diagram showing another modification of the engine starting device.
  • FIG. 16 is a schematic diagram showing another modification of the engine starting device.
  • a motor 20 is connected to a crankshaft 11 (corresponding to an output shaft) of the engine 10.
  • the engine 10 a gasoline engine, a diesel engine, or the like can be used.
  • the engine 10 generates a driving force that causes the vehicle to travel by burning fuel.
  • the motor 20 (corresponding to a rotating electrical machine) rotates the crankshaft 11 with electric power supplied from a battery (not shown). Specifically, the motor 20 rotates the crankshaft 11 in the normal rotation direction by forward rotation driving, and rotates the crankshaft 11 in the reverse rotation direction by reverse rotation driving.
  • the engine 10 is provided with a crank angle sensor 41 (corresponding to a rotational position detector) that detects the rotational position of the crankshaft 11.
  • the operating state of the engine 10 is controlled by an ECU (Electronic Control Unit) 30.
  • the ECU 30 is configured as a microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM, an input / output interface, and the like. Detection values of various sensors such as the crank angle sensor 41 are input to the ECU 30.
  • the motor 20, the crank angle sensor 41, and the ECU 30 constitute an engine starter.
  • the ECU 30 executes automatic stop and automatic restart of the engine 10. Specifically, the ECU 30 automatically stops the engine 10 when a predetermined automatic stop condition is satisfied. Then, the ECU 30 performs coasting traveling that causes the vehicle to coast by inertia while the operation of the engine 10 is stopped. Thereafter, the ECU 30 automatically restarts the engine 10 when a predetermined automatic restart condition is satisfied.
  • the ECU 30 causes the motor 20 to reach the target rotational position set for starting the engine 10 based on the rotational position of the crankshaft 11 detected by the crank angle sensor 41. 11 is rotated to stop.
  • the target rotation position is a rotation position of the crankshaft 11 suitable for starting the engine 10.
  • the rotational position (TDC) of the crankshaft 11 at which the intake stroke starts is set as the target rotational position.
  • the rotational position (BDC) of the crankshaft 11 at which the compression stroke starts is set as the target rotational position.
  • crankshaft 11 of the engine 10 may rotate for some reason, and the rotational position of the crankshaft 11 may deviate from the target rotational position.
  • the crankshaft 11 is likely to rotate after the engine 10 is stopped due to vehicle vibration during coasting. Therefore, in the present embodiment, when the ECU 30 detects that the rotational position of the crankshaft 11 has deviated from the target rotational position, the ECU 30 rotates the crankshaft 11 to the target rotational position and stops it. Execute.
  • FIG. 2 is a flowchart showing the repositioning control procedure. This series of processing is executed by the ECU 30 when the automatic stop condition of the engine 10 is satisfied.
  • the crankshaft 11 is rotated to the target rotation position and stopped (S11). Specifically, when the crankshaft 11 is rotated by the motor 20 so that the rotational position of the crankshaft 11 detected by the crank angle sensor 41 becomes the target rotational position, and when the detected rotational position becomes the target rotational position. The motor 20 is stopped.
  • S12 when it is determined that there is no start command for the engine 10 (S12: NO), it is determined whether or not it has been detected that a displacement of the crankshaft 11 has occurred (S13). Specifically, after the crankshaft 11 is stopped at the target rotational position, the rotational position of the crankshaft 11 detected by the crank angle sensor 41 is greater than the predetermined rotational angle from the target rotational position. Detect that a shift has occurred.
  • the predetermined rotation angle is a rotation angle that may extend the start time of the engine 10, and is set to 45 ° CA, for example.
  • process of S11 corresponds to the process as a 1st positioning part
  • process of S13 corresponds to the process as a position shift detection part
  • process of S14 and S15 corresponds to the process as a 2nd positioning part.
  • the ECU 30 After stopping the crankshaft 11 at the target rotational position, the ECU 30 confirms that a positional deviation has occurred that causes the rotational position of the crankshaft 11 to deviate from the target rotational position based on the rotational position detected by the crank angle sensor 41. To detect. Then, when it is detected that a positional deviation has occurred, the ECU 30 causes the motor 20 to rotate the crankshaft 11 to the target rotational position based on the rotational position detected by the crank angle sensor 41 and stop it. Accordingly, even when the crankshaft 11 rotates after the crankshaft 11 of the engine 10 is stopped at the target rotational position, the crankshaft 11 is rotated again to the target rotational position and stopped. Can be shortened.
  • ⁇ Repositioning control of the crankshaft 11 is executed in a vehicle that travels with the operation of the engine 10 stopped. Therefore, even if the crankshaft 11 is rotated due to vehicle vibration or the like during coasting after the engine 10 is stopped, the crankshaft 11 can be rotated again to the target rotational position and stopped. As a result, even when the vehicle travels with the operation of the engine 10 stopped, the start time of the engine 10 can be shortened.
  • the motor 20 may be driven in reverse to rotate the crankshaft 11 in the reverse direction.
  • a port-injection four-cylinder (multi-cylinder) four-stroke engine is employed as the engine 10. Therefore, the piston reaches TDC, that is, the target rotational position in any cylinder every 180 ° CA. Therefore, two target rotation positions are set during one rotation of the crankshaft 11.
  • the ECU 30 approaches the target rotational position closest to the rotational position detected by the crank angle sensor 41 with the minimum rotational angle when it is detected that a positional deviation has occurred.
  • the crankshaft 11 is rotated in the minimum rotation direction and stopped at the nearest target rotation position. For example, when the crankshaft 11 rotates less than 90 ° CA in the forward rotation direction from the target rotation position, the crankshaft 11 is rotated less than 90 ° CA in the reverse rotation direction and returned to the stopped target rotation position.
  • crankshaft 11 rotates 90 ° CA or more and less than 180 CA ° in the normal rotation direction from the target rotation position, the crankshaft 11 is rotated in the normal rotation direction by less than 90 ° to reach the next target rotation position.
  • FIG. 3 is a flowchart showing the repositioning control procedure of the present embodiment. This series of processing is executed by the ECU 30 when the automatic stop condition of the engine 10 is satisfied. About the same processing as FIG. 2, description is abbreviate
  • the motor 20 is driven reversely (S14B), and it is determined whether or not the crankshaft 11 has rotated to the target rotational position (S15).
  • the ECU 30 rotates the crankshaft 11 by the motor 20 in the direction in which the rotation angle from the rotation position detected by the crank angle sensor 41 to the target rotation position becomes the smallest when it is detected that a positional deviation has occurred. To stop at the target rotation position. For this reason, the crankshaft 11 can be rotated without waste from the shifted rotational position to the target rotational position, and the time until the crankshaft 11 is stopped again at the target rotational position can be shortened.
  • the target rotational position is set to two (plural) during one rotation of the crankshaft 11, and the ECU 30 detects the rotational position detected by the crank angle sensor 41 when it is detected that a positional deviation has occurred.
  • the crankshaft 11 is rotated by the motor 20 in the minimum rotation direction that approaches the closest target rotation position with the minimum rotation angle, and stopped at the closest target rotation position. For this reason, when the rotational position of the crankshaft 11 deviates from the target rotational position, the time until the crankshaft 11 is stopped again at the target rotational position can be minimized.
  • the above embodiment can be applied not only to a 4-cylinder 4-stroke engine but also to other multi-cylinder 4-stroke engines.
  • the processing in S22 and S23 may be performed by changing 90 ° CA to 60 ° CA.
  • the maximum torque that can be generated by the motor 20 may differ between when the crankshaft 11 is rotated in the forward rotation direction (forward rotation drive) and when it is rotated in the reverse rotation direction (reverse rotation drive). Further, the rotational resistance of the crankshaft 11 may differ between when the crankshaft 11 is rotated in the forward direction and when it is rotated in the reverse direction. For this reason, the crankshaft 11 may not be rotated by the motor 20 depending on the direction in which the crankshaft 11 is rotated.
  • the crankshaft 11 when the ECU 30 determines that the crankshaft 11 does not rotate when the crankshaft 11 is rotated in the minimum rotation direction by the motor 20, the crankshaft 11 is set to the minimum rotation direction. Rotate in the opposite direction and stop at the target rotation position.
  • the process of FIG. 6 is executed instead of the process of FIG. 4
  • the process of FIG. 7 is executed instead of the process of FIG. 6 and 7 is executed by the ECU 30.
  • the same processes as those in FIGS. 4 and 5 are denoted by the same step numbers and the description thereof is omitted.
  • the motor 20 is driven to rotate forward (S14A), and it is determined whether or not the crankshaft 11 has rotated (S31). Specifically, it is determined whether or not the rotation angle detected by the crank angle sensor 41 has changed before and after forward rotation of the motor 20.
  • the motor 20 is driven in reverse (S14B), and it is determined whether the crankshaft 11 has rotated (S31).
  • the ECU 30 determines that the crankshaft 11 does not rotate when the crankshaft 11 is rotated by the motor 20 in the minimum rotation direction, the ECU 30 rotates the crankshaft 11 in a direction opposite to the minimum rotation direction by the motor 20. Stop at the rotational position. For this reason, when the crankshaft 11 is not rotated in the minimum rotation direction in which the rotation angle from the shifted rotational position to the target rotation position is the smallest, the crankshaft 11 is rotated in the direction opposite to the minimum rotation direction. To stop at the target rotation position.
  • the engine 10 may be stopped as a safe process.
  • a ring gear 12 is connected to the crankshaft 11 of the engine 10.
  • a rotation shaft 21 of the motor 20 is connected to a pinion shaft 23 via a one-way clutch 22.
  • a pinion gear 24 is connected to the pinion shaft 23.
  • the ring gear 12 and the pinion gear 24 are always meshed.
  • the one-way clutch 22 torque transmitted from the crankshaft 11 rotating in the forward rotation direction to the rotating shaft 21 of the motor 20 via the ring gear 12, the pinion gear 24, and the pinion shaft 23 is a clutch cutoff torque (predetermined). When it exceeds (corresponding to torque), the pinion shaft 23 (that is, the crankshaft 11) and the rotating shaft 21 (that is, the motor 20) are cut off. When the motor 20 is driven in reverse, the torque is transmitted from the crankshaft 11 rotating in the forward direction to the motor 20 and the torque transmission state is equal. For this reason, the one-way clutch 22 shuts off the motor 20 and the crankshaft 11 when the torque transmitted to the crankshaft 11 from the rotating shaft 21 of the motor 20 that is driven in reverse exceeds the clutch shutoff torque.
  • the ECU 30 sets the torque transmitted from the motor 20 to the crankshaft 11 to be smaller than the clutch cutoff torque.
  • the process of FIG. 9 is executed instead of the process of FIG. A series of processes in FIG. 9 is executed by the ECU 30.
  • the description is abbreviate
  • the motor 20 is driven in reverse (S14B), and it is determined whether the torque generated by the motor 20 is equal to or less than the clutch disengagement torque (S25).
  • the torque generated by the motor 20 is estimated by detecting the current flowing through the motor 20. Then, it is determined whether or not the estimated torque is equal to or less than the clutch disengagement torque.
  • the ECU 30 sets the torque transmitted from the motor 20 to the crankshaft 11 to be smaller than the clutch disengagement torque when the motor 20 rotates the crankshaft 11 in the reverse rotation direction. For this reason, even if the one-way clutch 22 is provided between the crankshaft 11 and the motor 20, the crankshaft 11 can be rotated in the reverse direction by the motor 20 to the target rotational position.
  • the ECU 30 determines that the crankshaft 11 does not rotate even if the torque transmitted from the motor 20 to the crankshaft 11 is set smaller than the clutch disconnection torque (S31: NO), the motor 20 Rotate in the forward direction and stop at the target rotational position. For this reason, when the crankshaft 11 cannot be rotated in the reverse rotation direction, the crankshaft 11 can be rotated in the direction opposite to the minimum rotation direction (forward rotation direction) and stopped at the target rotation position.
  • the motor 20 is provided with a rotation speed detection unit 42 that detects the rotation speed of the rotation shaft 21 of the motor 20.
  • a rotation speed detection unit 42 that detects the rotation speed of the rotation shaft 21 of the motor 20.
  • a resolver As the rotation speed detector 42, a resolver, an encoder, a Hall element, or the like can be employed.
  • the ECU 30 rotates the crankshaft 11 in the reverse rotation direction by the motor 20 and the motor when the rotation speed detected by the rotation speed detection unit 42 exceeds a predetermined rotation speed.
  • the torque transmitted from 20 to the crankshaft 11 is made lower than the current torque.
  • the S27 process of FIG. 11 is executed instead of the process of S25 of FIG.
  • Other processes in FIG. 11 are the same as the processes in FIG. This series of processing is executed by the ECU 30.
  • description is abbreviate
  • the motor 20 is driven reversely (S14B), and it is determined whether or not the rotational speed of the motor 20 is equal to or higher than a predetermined rotational speed (S27). Specifically, it is determined whether or not the rotation speed of the rotation shaft 21 detected by the rotation speed detection unit 42 is equal to or higher than a predetermined rotation speed.
  • the rotational speed of the motor 20 is detected by the rotational speed detector 42.
  • the ECU 30 is transmitted from the motor 20 to the crankshaft 11 when the motor 20 rotates the crankshaft 11 in the reverse rotation direction and the rotational speed detected by the rotational speed detector 42 exceeds a predetermined rotational speed. Reduce torque below current torque. For this reason, when the crankshaft 11 and the motor 20 are disconnected by the one-way clutch 22, the torque transmitted from the motor 20 to the crankshaft 11 is reduced, and the crankshaft 11 is rotated in the reverse direction to the target rotational position. Can be made.
  • the ECU 30 proceeds to number 1 in FIG. 6 in place of the processing of S26 in FIG. 11 in the fifth embodiment.
  • the other processes in FIG. 12 are the same as the processes in FIG. This series of processing is executed by the ECU 30.
  • description is abbreviate
  • the motor 20 is driven reversely (S14B), and it is determined whether or not the rotational speed of the motor 20 is equal to or higher than a predetermined rotational speed (S27). In this determination, when it is determined that the rotation speed of the motor 20 is equal to or higher than the predetermined rotation speed (S27: YES), the process proceeds to number 1 in FIG. And it performs again from the process of S14A of FIG.
  • the ECU 30 causes the motor 20 to rotate the crankshaft 11 in the forward rotation direction when the motor 20 rotates the crankshaft 11 in the reverse rotation direction and the rotation speed detected by the rotation speed detection unit 42 exceeds a predetermined rotation speed. Rotate to stop at the target rotation position. For this reason, when the crankshaft 11 and the motor 20 are disconnected by the one-way clutch 22, the crankshaft 11 can be rotated to the target rotation position in the normal rotation direction and stopped.
  • FIG. 13 shows a seventh embodiment in which the driving torque of the motor 20 is decreased when the one-way clutch 22 is in the disconnected state, and the motor 20 is switched to the forward rotation driving when the one-way clutch 22 is repeated a predetermined number of times.
  • the description will be given with reference. Note that the same portions as those in the first to sixth embodiments are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • crankshaft 11 and the motor 20 are disconnected by the one-way clutch 22, the crankshaft 11 is rotated in the reverse direction by reducing the torque transmitted from the motor 20 to the crankshaft 11 below the current torque. There are cases where it is possible.
  • the ECU 30 defines that the motor 20 rotates the crankshaft 11 in the reverse direction and that the rotational speed detected by the rotational speed detection unit 42 exceeds a predetermined rotational speed.
  • the crankshaft 11 is rotated in the forward rotation direction by the motor 20 on the condition that the number of occurrences exceeds the number of times, and is stopped at the target rotation position.
  • the process of FIG. 13 is executed instead of the process of FIG. 11 of the fifth embodiment. This series of processing is executed by the ECU 30.
  • description is abbreviate
  • the motor 20 is driven in reverse (S14B), and it is determined whether or not the number of idling of the motor 20 is equal to or greater than the specified number (S24).
  • the specified number is the number of attempts to rotate the crankshaft 11 in the reverse direction, and is set to 3 times, for example.
  • the ECU 30 rotates the crankshaft 11 in the reverse rotation direction by the motor 20 and the motor 30 on the condition that the rotation speed detected by the rotation speed detection unit 42 exceeds the predetermined rotation speed has occurred more than a specified number of times. 20, the crankshaft 11 is rotated in the forward rotation direction and stopped at the target rotation position. For this reason, when the motor 20 repeatedly tries to rotate the crankshaft 11 in the reverse rotation direction up to a specified number of times, and the crankshaft 11 cannot be rotated in the reverse rotation direction even when the predetermined number of times is reached, the crankshaft 11 It is rotated in the forward direction. Therefore, the crankshaft 11 can be reliably rotated to the target rotation position and stopped while using the direction in which the crankshaft 11 is rotated in the forward direction and the reverse direction.
  • a rotational position detector that detects the rotational position of the crankshaft 11
  • a rotational speed detector 42 that detects the rotational speed of the motor 20 is provided, and the motor 20 detected by the rotational speed detector 42.
  • the rotational position of the crankshaft 11 may be calculated (estimated) based on the rotational speed.
  • the rotation speed detection unit 42 detects the rotation speed of the motor 20. Then, the rotational position of the crankshaft 11 is calculated by the ECU 30 based on the rotational speed detected by the rotational speed detector 42. For this reason, the rotational speed detector 42 that detects the rotational speed of the motor 20 can be used as a rotational position detector that detects the rotational position of the crankshaft 11. Therefore, as shown by the alternate long and short dash line, the wiring can be simplified as compared with the configuration in which the rotational speed detection unit 42 and the crank angle sensor 41 separate from the configuration in which the signal of the rotational position of the crankshaft 11 is transmitted by wiring. . This is particularly effective when the ECU 30 is not an ECU that controls the engine 10.
  • a generator motor 60 (MG: Motor Generator) may be employed instead of the motor 20 of FIG. 1.
  • the MG 60 (corresponding to a rotating electrical machine) has a power generation function for generating power by the driving force of the crankshaft 11 and a power running function for rotating the crankshaft 11.
  • the vehicle may be a vehicle that travels (EV travel) with MG 60 with engine 10 stopped. In a vehicle that performs EV traveling, after the engine 10 is stopped, the crankshaft 11 is likely to rotate due to vehicle vibration during EC traveling.
  • crankshaft 11 can be rotated again to the target rotational position and stopped.
  • start time of the engine 10 can be shortened.
  • a motor 70 that rotates the crankshaft 11 of the engine 10 may be provided separately from the MG 60.
  • the engine 10 may be started by the motor 70 when the engine 10 is started for the first time, and the engine 10 may be started by the MG 60 when the engine 10 is restarted.
  • the motor 20 may be driven from the state where the crankshaft 11 is still rotating, The motor 20 may be driven after the rotation stops.
  • the ECU 30 may stop the rotation of the crankshaft 11 to the target rotation position after the rotation of the crankshaft 11 due to the displacement is detected when it is detected that the displacement of the motor 20 has occurred. Further, the ECU 30 (corresponding to the target position maintaining unit) may immediately stop the crankshaft 11 by rotating it to the target rotational position when a positional deviation is detected. According to such a configuration, the rotational position of the crankshaft 11 can be substantially maintained at the target rotational position, and the starting time of the engine 10 can be shortened.

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Abstract

エンジン始動装置は、エンジン（１０）の出力軸（１１）を回転させる回転電機（２０）と、出力軸の回転位置を検出する回転位置検出部（４１）とを備える。エンジン始動装置は、エンジンの運転が停止した後に、検出された回転位置に基づいて、エンジンの始動用に設定された目標回転位置まで回転電機により出力軸を回転させて停止させる第１位置決め部と、出力軸を目標回転位置で停止させた後に、検出された回転位置に基づいて、出力軸の回転位置が目標回転位置からずれる位置ずれが生じたことを検出する位置ずれ検出部と、位置ずれが生じたことが検出された場合に、検出された回転位置に基づいて、目標回転位置まで回転電機により出力軸を回転させて停止させる第２位置決め部と、を備える。

Description

エンジン始動装置、及び車両 関連出願の相互参照
　本出願は、２０１６年１１月３日に出願された日本出願番号２０１６－２１５７４０号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。
　本開示は、エンジンを始動させるエンジン始動装置に関する。
　従来、エンジンの自動停止及び自動再始動を行う車両において、エンジンが惰性回転しているときに、スタータのピニオンギアをリングギアに噛み合わせるものがある（特許文献１参照）。特許文献１に記載のものでは、エンジンが完全に停止した後に、クランクシャフト（出力軸）の回転位置を、エンジンの再始動に最適な目標回転位置までスタータモータにより回転させている。これにより、特許文献１に記載のものでは、エンジンの始動時間を大幅に短縮することができるとしている。
特許第４６０８５４９号公報
　ところで、クランクシャフトを上記目標回転位置まで回転させた後に、クランクシャフトが回転する場合があることに本願開示者らは着目した。その場合、クランクシャフトの回転位置が目標回転位置からずれることとなり、エンジンの始動時間を短縮することができないおそれがある。
　特に、エンジンを停止して車両の惰性走行（コースティング走行）を行う車両や、エンジンを停止してモータにより走行（ＥＶ走行）を行う車両では、こうした傾向が顕著となる。
　本開示は、こうした課題を解決するためになされたものであり、エンジンの出力軸を目標回転位置で停止させた後に出力軸が回転した場合であっても、エンジンの始動時間を短縮することのできるエンジン始動装置を提供することにある。
　上記課題を解決するための第１の手段は、
　燃料の燃焼により駆動力を発生するエンジンを始動させるエンジン始動装置であって、
　前記エンジンの出力軸を回転させる回転電機と、
　前記出力軸の回転位置を検出する回転位置検出部と、
　前記エンジンの運転が停止した後に、前記回転位置検出部により検出された前記回転位置に基づいて、前記エンジンの始動用に設定された目標回転位置まで前記回転電機により前記出力軸を回転させて停止させる第１位置決め部と、
　前記第１位置決め部により前記出力軸を前記目標回転位置で停止させた後に、前記回転位置検出部により検出された前記回転位置に基づいて、前記出力軸の回転位置が前記目標回転位置からずれる位置ずれが生じたことを検出する位置ずれ検出部と、
　前記位置ずれ検出部により前記位置ずれが生じたことが検出された場合に、前記回転位置検出部により検出された前記回転位置に基づいて、前記目標回転位置まで前記回転電機により前記出力軸を回転させて停止させる第２位置決め部と、
を備える。
　上記構成によれば、回転位置検出部により、出力軸の回転位置が検出される。第１位置決め部は、エンジンの運転が停止した後に、回転位置検出部により検出された回転位置に基づいて、エンジンの始動用に設定された目標回転位置まで回転電機によりエンジンの出力軸を回転させて停止させる。
　しかしながら、何らかの原因によりエンジンの出力軸が回転して、出力軸の回転位置が目標回転位置からずれる場合がある。例えば、コースティング走行を行う車両やＥＶ走行を行う車両では、エンジン停止後にこれらの走行における車両の振動等により出力軸が回転し易い。
　この点、出力軸を目標回転位置で停止させた後に、位置ずれ検出部は、回転位置検出部により検出された回転位置に基づいて、出力軸の回転位置が目標回転位置からずれる位置ずれが生じたことを検出する。そして、位置ずれが生じたことが検出された場合に、第２位置決め部は、回転位置検出部により検出された回転位置に基づいて、目標回転位置まで回転電機により出力軸を回転させて停止させる。したがって、エンジンの出力軸を目標回転位置で停止させた後に出力軸が回転した場合であっても、再度目標回転位置まで出力軸を回転させて停止させるため、エンジンの始動時間を短縮することができる。
　なお、第２位置決め部が目標回転位置まで回転電機により出力軸を回転させて停止させた後に、出力軸の回転位置が目標回転位置からずれた場合、位置ずれ検出部により位置ずれが生じたことが検出される。そして、第２位置決め部は、目標回転位置まで回転電機により出力軸を再度回転させて停止させる。
　出力軸の回転位置が、目標回転位置から正転方向へずれる場合と逆転方向へずれる場合とがある。このため、ずれた後の回転位置から目標回転位置まで出力軸を回転させる際の回転角度は、出力軸を回転させる方向によって変わることとなる。
　この点、第２の手段では、前記第２位置決め部は、前記位置ずれ検出部により前記位置ずれが生じたことが検出された場合に、前記回転位置検出部により検出された前記回転位置から前記目標回転位置までの回転角度が最も小さくなる最小回転方向へ、前記回転電機により前記出力軸を回転させて前記目標回転位置で停止させるといった構成を採用している。このため、ずれた後の回転位置から目標回転位置まで出力軸を無駄なく回転させることができ、再度目標回転位置で出力軸を停止させるまでの時間を短縮することができる。
　多気筒エンジンでは、エンジンの始動用に設定された目標回転位置が、出力軸の１回転中に複数存在する場合がある。その場合、ずれた後の回転位置から最も近い目標回転位置まで出力軸を回転させれば、再度目標回転位置で出力軸を停止させるまでの時間を最短にすることができる。
　この点、第３の手段では、前記目標回転位置は、前記出力軸の１回転中に複数設定されており、前記第２位置決め部は、前記位置ずれ検出部により前記位置ずれが生じたことが検出された場合に、前記回転位置検出部により検出された前記回転位置から最も近い前記目標回転位置へ最小の回転角度で近付ける最小回転方向へ、前記回転電機により前記出力軸を回転させて前記最も近い前記目標回転位置で停止させるといった構成を採用している。このため、出力軸の回転位置が目標回転位置からずれた場合に、再度目標回転位置で出力軸を停止させるまでの時間を最短にすることができる。
　回転電機により発生可能な最大トルクが、出力軸を正転方向へ回転させる場合と逆転方向へ回転させる場合とで異なることがある。また、出力軸の回転抵抗が、出力軸を正転方向へ回転させる場合と逆転方向へ回転させる場合とで異なることがある。このため、出力軸を回転させる方向によっては、回転電機により出力軸を回転させることができない場合がある。
　この点、第４の手段では、前記第２位置決め部は、前記回転電機により前記出力軸を前記最小回転方向へ回転させる際に前記出力軸が回転しないと判定した場合に、前記回転電機により前記出力軸を前記最小回転方向と反対方向に回転させて前記目標回転位置で停止させるといった構成を採用している。このため、ずれた後の回転位置から目標回転位置までの回転角度が最も小さくなる最小回転方向へ出力軸を回転させようとして回転しなかった場合に、出力軸を最小回転方向と反対方向に回転させて目標回転位置で停止させることができる。
　第５の手段では、前記出力軸と前記回転電機との間に、正転方向に回転する前記出力軸から前記回転電機に伝達されるトルクが所定トルクを超えた場合に前記出力軸と前記回転電機とを遮断する一方向クラッチが設けられており、前記第２位置決め部は、前記回転電機により前記出力軸を逆転方向へ回転させる場合に、前記回転電機から前記出力軸に伝達されるトルクを前記所定トルクよりも小さく設定する。
　上記構成によれば、エンジンの始動に際して燃料の燃焼によりエンジンが駆動力を発生し、正転方向に回転する出力軸から回転電機に伝達されるトルクが所定トルクを超えた場合に、一方向クラッチにより出力軸と回転電機とが遮断される。このため、回転電機がエンジンの出力軸により過度に回転させられることを避けることができる。
　しかしながら、回転電機により出力軸を目標回転位置まで逆転方向へ回転させる場合は、正回転方向に回転する出力軸から回転電機にトルクが伝達される状態と等しくなる。このため、一方向クラッチを介して伝達されるトルクが上記所定トルクを超えると、一方向クラッチにより出力軸と回転電機とが遮断され、出力軸を目標回転位置まで回転させることができなくなる。この点、第２位置決め部は、回転電機により出力軸を逆転方向へ回転させる場合に、回転電機から出力軸に伝達されるトルクを上記所定トルクよりも小さく設定する。このため、出力軸と回転電機との間に一方向クラッチが設けられた構成であっても、回転電機により出力軸を目標回転位置まで逆転方向へ回転させることができる。
　第６の手段では、前記出力軸と前記回転電機との間に、正転方向に回転する前記出力軸から前記回転電機に伝達されるトルクが所定トルクを超えた場合に前記出力軸と前記回転電機とを遮断する一方向クラッチが設けられており、前記回転電機の回転速度を検出する回転速度検出部を備え、前記第２位置決め部は、前記回転電機により前記出力軸を逆転方向へ回転させ、且つ前記回転速度検出部により検出された前記回転速度が所定回転速度を超えた場合に、前記回転電機から前記出力軸に伝達されるトルクを現在のトルクよりも低下させる。
　一方向クラッチにより出力軸と回転電機とが遮断されると、回転電機にかかる負荷が小さくなり、回転電機の回転速度が上昇する。このため、回転電機の回転速度に基づいて、一方向クラッチにより出力軸と回転電機とが遮断されたか否か判定することができる。
　この点、回転速度検出部により、回転電機の回転速度が検出される。そして、第２位置決め部は、回転電機により出力軸を逆転方向へ回転させ、且つ回転速度検出部により検出された回転速度が所定回転速度を超えた場合に、回転電機から出力軸に伝達されるトルクを現在のトルクよりも低下させる。このため、一方向クラッチにより出力軸と回転電機とが遮断された場合に、回転電機から出力軸へ伝達されるトルクを低下させて、出力軸を目標回転位置まで逆転方向へ回転させることができる。
　第７の手段では、前記出力軸と前記回転電機との間に、正転方向に回転する前記出力軸から前記回転電機に伝達されるトルクが所定トルクを超えた場合に前記出力軸と前記回転電機とを遮断する一方向クラッチが設けられており、前記回転電機の回転速度を検出する回転速度検出部を備え、前記第２位置決め部は、前記回転電機により前記出力軸を逆転方向へ回転させ、且つ前記回転速度検出部により検出された前記回転速度が所定回転速度を超えた場合に、前記回転電機により前記出力軸を正転方向に回転させて前記目標回転位置で停止させる。
　上記構成によれば、第２位置決め部は、回転電機により前記出力軸を逆転方向へ回転させ、且つ回転速度検出部により検出された回転速度が所定回転速度を超えた場合に、回転電機により出力軸を正転方向に回転させて目標回転位置で停止させる。このため、一方向クラッチにより出力軸と回転電機とが遮断された場合に、出力軸を目標回転位置まで正転方向に回転させて停止させることができる。
　一方向クラッチにより出力軸と回転電機とが遮断されたとしても、回転電機により出力軸を逆転方向へ再度回転させたり、回転電機から出力軸に伝達されるトルクを現在のトルクよりも低下させたりすることで、出力軸を逆転方向へ回転させることができる場合がある。
　この点、第８の手段では、前記第２位置決め部は、前記回転電機により前記出力軸を逆転方向へ回転させ、且つ前記回転速度検出部により検出された前記回転速度が所定回転速度を超えたことが、規定回数以上生じたことを条件として、前記回転電機により前記出力軸を正転方向に回転させて前記目標回転位置で停止させるといった構成を採用している。このため、回転電機により出力軸を逆転方向へ回転させることを規定回数まで繰り返し試み、規定回数に達しても出力軸を逆転方向へ回転させることができなかった場合に、出力軸が正転方向に回転させられる。したがって、出力軸を回転させる方向を正転方向と逆転方向とで使い分けつつ、出力軸を目標回転位置まで確実に回転させて停止させることができる。
　第９の手段は、燃料の燃焼により駆動力を発生するエンジンを始動させるエンジン始動装置であって、
　前記エンジンの出力軸を回転させる回転電機と、
　前記出力軸の回転位置を検出する回転位置検出部と、
　前記エンジンの運転が停止した後に、前記回転位置検出部により検出された前記回転位置に基づいて、前記エンジンの始動用に設定された目標回転位置まで前記回転電機により前記出力軸を回転させて停止させる第１位置決め部と、
　前記第１位置決め部により前記出力軸を前記目標回転位置で停止させた後に、前記回転位置検出部により検出された前記回転位置に基づいて、前記出力軸の回転位置が前記目標回転位置からずれる位置ずれが生じたことを検出する位置ずれ検出部と、
　前記位置ずれ検出部により前記位置ずれが生じたことが検出された時に、前記回転位置検出部により検出された前記回転位置に基づいて、前記目標回転位置まで前記回転電機により前記出力軸を直ちに回転させて停止させる目標位置維持部と、
を備える。
　上記構成によれば、位置ずれ検出部により前記位置ずれが生じたことが検出された時に、目標位置維持部は、回転位置検出部により検出された回転位置に基づいて、目標回転位置まで回転電機により出力軸を直ちに回転させて停止させる。このため、出力軸の回転位置を目標回転位置に実質的に維持することができ、エンジンの始動時間を短縮することができる。
　第１０の手段では、前記回転電機の回転速度を検出する回転速度検出部を備え、前記回転位置検出部は、前記回転速度検出部により検出された前記回転速度に基づいて、前記出力軸の回転位置を算出する。
　上記構成によれば、回転速度検出部により、回転電機の回転速度が検出される。そして、回転位置検出部によって、回転速度検出部により検出された回転速度に基づいて、出力軸の回転位置が算出される。このため、回転電機の回転速度を検出する回転速度検出部を、出力軸の回転位置を検出する回転位置検出部として用いることができる。したがって、回転速度検出部と別体の回転位置検出部から配線により回転位置の信号を送信する構成と比較して、配線を簡略化することができる。
　第１１の手段は、車両であって、第１～第１０のいずれか１つの手段のエンジン始動装置と、前記エンジンと、を備え、前記エンジンの運転が停止した状態で走行を行う。
　上記構成によれば、エンジンの運転が停止した状態で走行を行う車両において、第１～第１０のいずれか１つの手段のエンジン始動装置を備えている。したがって、例えばコースティング走行を行う車両やＥＶ走行を行う車両において、エンジン停止後にこれらの走行における車両の振動等により出力軸が回転したとしても、再度目標回転位置まで出力軸を回転させて停止させることができる。その結果、エンジンの運転が停止した状態で走行を行う車両であっても、エンジンの始動時間を短縮することができる。
　本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
図１は、第１実施形態のエンジン始動装置を示す模式図であり、 図２は、第１実施形態の再位置決め制御の手順を示すフローチャートであり、 図３は、第２実施形態の再位置決め制御の手順を示すフローチャートであり、 図４は、第２実施形態の再位置決め制御の手順を示すフローチャートであり、 図５は、第２実施形態の再位置決め制御の手順を示すフローチャートであり、 図６は、第３実施形態の再位置決め制御の手順を示すフローチャートであり、 図７は、第３実施形態の再位置決め制御の手順を示すフローチャートであり、 図８は、第４実施形態のエンジン始動装置を示す模式図であり、 図９は、第４実施形態の再位置決め制御の手順を示すフローチャートであり、 図１０は、第５実施形態のエンジン始動装置を示す模式図であり、 図１１は、第５実施形態の再位置決め制御の手順を示すフローチャートであり、 図１２は、第６実施形態の再位置決め制御の手順を示すフローチャートであり、 図１３は、第７実施形態の再位置決め制御の手順を示すフローチャートであり、 図１４は、エンジン始動装置の変更例を示す模式図であり、 図１５は、エンジン始動装置の他の変更例を示す模式図であり、 図１６は、エンジン始動装置の他の変更例を示す模式図である。
　（第１実施形態）
　以下、車両に搭載されるエンジン及びエンジン始動装置に具現化した第１実施形態について、図を参照して説明する。
　図１に示すように、エンジン１０のクランク軸１１（出力軸に相当）には、モータ２０が接続されている。エンジン１０としては、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等を採用することができる。エンジン１０は、燃料の燃焼により、車両を走行させる駆動力を発生する。モータ２０（回転電機に相当）は、バッテリ（図示略）から供給される電力により、クランク軸１１を回転させる。詳しくは、モータ２０は正転駆動によりクランク軸１１を正転方向に回転させ、逆転駆動によりクランク軸１１を逆転方向に回転させる。エンジン１０には、クランク軸１１の回転位置を検出するクランク角センサ４１（回転位置検出部に相当）が取り付けられている。
　エンジン１０の運転状態は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）３０により制御される。ＥＣＵ３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インターフェース等を備えるマイクロコンピュータとして構成されている。ＥＣＵ３０には、クランク角センサ４１等、各種センサの検出値が入力される。なお、モータ２０、クランク角センサ４１、及びＥＣＵ３０により、エンジン始動装置が構成されている。
　本実施形態では、ＥＣＵ３０は、エンジン１０の自動停止及び自動再始動を実行する。詳しくは、ＥＣＵ３０は、所定の自動停止条件が成立した場合にエンジン１０を自動停止させる。そして、ＥＣＵ３０は、エンジン１０の運転が停止した状態で車両を惰性走行させるコースティング走行を行う。その後、ＥＣＵ３０は、所定の自動再始動条件が成立した場合にエンジン１０を自動再始動させる。
　さらに、ＥＣＵ３０は、エンジン１０の運転が停止した後に、クランク角センサ４１により検出されたクランク軸１１の回転位置に基づいて、エンジン１０の始動用に設定された目標回転位置までモータ２０によりクランク軸１１を回転させて停止させる。目標回転位置は、エンジン１０の始動に適したクランク軸１１の回転位置である。例えば、エンジン１０がポート噴射式のエンジンであれば、吸気行程が開始するクランク軸１１の回転位置（ＴＤＣ）が目標回転位置に設定される。また、エンジン１０が筒内直接噴射式のエンジンであれば、圧縮行程が開始するクランク軸１１の回転位置（ＢＤＣ）が目標回転位置に設定される。
　しかしながら、何らかの原因によりエンジン１０のクランク軸１１が回転して、クランク軸１１の回転位置が目標回転位置からずれる場合がある。特に、コースティング走行を行う車両では、エンジン１０の停止後にコースティング走行における車両の振動等によりクランク軸１１が回転し易い。そこで、本実施形態では、ＥＣＵ３０は、クランク軸１１の回転位置が目標回転位置からずれる位置ずれが生じたことを検出した場合に、目標回転位置までクランク軸１１を回転させて停止させる再位置決め制御を実行する。
　図２は、再位置決め制御の手順を示すフローチャートである。この一連の処理は、エンジン１０の自動停止条件が成立した場合に、ＥＣＵ３０により実行される。
　まず、クランク軸１１を目標回転位置まで回転させて停止させる（Ｓ１１）。詳しくは、クランク角センサ４１により検出されるクランク軸１１の回転位置が、目標回転位置になるようにモータ２０によりクランク軸１１を回転させ、検出された回転位置が目標回転位置になった時点でモータ２０を停止させる。
　続いて、エンジン１０の始動指令があるか否か判定する（Ｓ１２）。詳しくは、エンジン１０の自動再始動条件が成立した場合に始動指令があると判定し、自動再始動条件が成立していない場合に始動指令がないと判定する。
　Ｓ１２の判定において、エンジン１０の始動指令がないと判定した場合（Ｓ１２：ＮＯ）、クランク軸１１の位置ずれが生じたことを検出したか否か判定する（Ｓ１３）。詳しくは、クランク軸１１を目標回転位置で停止させた後に、クランク角センサ４１により検出されたクランク軸１１の回転位置が、目標回転位置から所定回転角度よりも大きく回転している場合に、位置ずれが生じたことを検出する。所定回転角度は、エンジン１０の始動時間が延長するおそれのある回転角度であり、例えば４５°ＣＡに設定されている。
　Ｓ１３の判定において、クランク軸１１の位置ずれが生じたことを検出していないと判定した場合（Ｓ１３：ＮＯ）、Ｓ１２の処理から再度実行する。一方、Ｓ１３の判定において、クランク軸１１の位置ずれが生じたことを検出したと判定した場合（Ｓ１３：ＹＥＳ）、モータ２０を駆動する（Ｓ１４）。詳しくは、モータ２０を正転駆動して、クランク軸１１を正転方向に回転させる。
　続いて、クランク軸１１が目標回転位置まで回転したか否か判定する（Ｓ１５）。詳しくは、クランク角センサ４１により検出されるクランク軸１１の回転位置が、目標回転位置になったか否か判定する。この判定において、クランク軸１１が目標回転位置まで回転していないと判定した場合（Ｓ１５：ＮＯ）、Ｓ１４の処理から再度実行する。
　一方、Ｓ１５の判定において、クランク軸１１が目標回転位置まで回転したと判定した場合（Ｓ１５：ＹＥＳ）、モータ２０を停止させ、Ｓ１２の処理から再度実行する。
　また、Ｓ１２の判定において、エンジン１０の始動指令があると判定した場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）、エンジン１０を始動させる（Ｓ１６）。詳しくは、モータ２０によりエンジン１０のクランキングを行い、エンジン１０で燃料の燃焼を開始させる。その後、この一連の処理を終了する（ＥＮＤ）。
　なお、Ｓ１１の処理が第１位置決め部としての処理に相当し、Ｓ１３の処理が位置ずれ検出部としての処理に相当し、Ｓ１４及びＳ１５の処理が第２位置決め部としての処理に相当する。
　以上詳述した本実施形態は、以下の利点を有する。
　・クランク軸１１を目標回転位置で停止させた後に、ＥＣＵ３０は、クランク角センサ４１により検出された回転位置に基づいて、クランク軸１１の回転位置が目標回転位置からずれる位置ずれが生じたことを検出する。そして、位置ずれが生じたことが検出された場合に、ＥＣＵ３０は、クランク角センサ４１により検出された回転位置に基づいて、目標回転位置までモータ２０によりクランク軸１１を回転させて停止させる。したがって、エンジン１０のクランク軸１１を目標回転位置で停止させた後にクランク軸１１が回転した場合であっても、再度目標回転位置までクランク軸１１を回転させて停止させるため、エンジン１０の始動時間を短縮することができる。
　・Ｓ１４及びＳ１５の処理により目標回転位置までモータ２０によりクランク軸１１を回転させて停止させた後に、クランク軸１１の回転位置が目標回転位置からずれた場合、Ｓ１３の処理により位置ずれが生じたことが検出される。そして、ＥＣＵ３０は、目標回転位置までモータ２０によりクランク軸１１を再度回転させて停止させる。このため、位置ずれが複数回生じたとしても、クランク軸１１を目標回転位置まで回転させて停止させることができる。
　・エンジン１０の運転が停止した状態で走行を行う車両において、クランク軸１１の再位置決め制御が実行される。したがって、エンジン１０の停止後に、コースティング走行における車両の振動等によりクランク軸１１が回転したとしても、再度目標回転位置までクランク軸１１を回転させて停止させることができる。その結果、エンジン１０の運転が停止した状態で走行を行う車両であっても、エンジン１０の始動時間を短縮することができる。
　なお、・Ｓ１４の処理において、モータ２０を逆転駆動して、クランク軸１１を逆転方向に回転させてもよい。
　（第２実施形態）
　以下、クランク軸１１の位置ずれ方向に応じて、再位置決め制御における回転方向を切り替える第２実施形態について、図３～５を参照して説明する。なお、第１実施形態と同一の部分については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。
　本実施形態では、エンジン１０として、ポート噴射式の４気筒（多気筒）の４ストロークエンジンを採用している。このため、１８０°ＣＡ毎にいずれかの気筒において、ピストンがＴＤＣ、すなわち目標回転位置に到達する。したがって、目標回転位置は、クランク軸１１の１回転中に２つ設定されている。
　ここで、クランク軸１１の回転位置が、目標回転位置から正転方向へずれる場合と逆転方向へずれる場合とがある。このため、ずれた後の回転位置から目標回転位置までクランク軸１１を回転させる際の回転角度は、クランク軸１１を回転させる方向によって変わることとなる。さらに、ずれた後の回転位置から最も近い目標回転位置までクランク軸１１を回転させれば、再度目標回転位置でクランク軸１１を停止させるまでの時間を最短にすることができる。
　そこで、本実施形態の再位置決め制御では、ＥＣＵ３０は、位置ずれが生じたことが検出された場合に、クランク角センサ４１により検出された回転位置から最も近い目標回転位置へ最小の回転角度で近付ける最小回転方向へ、クランク軸１１を回転させて最も近い目標回転位置で停止させる。例えば、クランク軸１１が目標回転位置から正転方向に９０°ＣＡ未満回転した場合は、クランク軸１１を逆転方向へ９０°ＣＡ未満回転させて、停止していた目標回転位置へ戻す。一方、クランク軸１１が目標回転位置から正転方向に９０°ＣＡ以上１８０ＣＡ°未満回転した場合は、クランク軸１１を正転方向へ９０°未満回転させて、次の目標回転位置に到達させる。
　図３は、本実施形態の再位置決め制御の手順を示すフローチャートである。この一連の処理は、エンジン１０の自動停止条件が成立した場合に、ＥＣＵ３０により実行される。図２と同一の処理については、同一のステップ番号を付すことにより説明を省略する。
　図３のＳ１１～Ｓ１３の処理は、図２のＳ１１～Ｓ１３の処理と同一である。そして、Ｓ１３の判定において、クランク軸１１の位置ずれが生じたことを検出したと判定した場合（Ｓ１３：ＹＥＳ）、クランク軸１１が正転方向に回転しているか否か判定する（Ｓ２１）。詳しくは、クランク角センサ４１により検出されたクランク軸１１の回転位置と上記目標回転位置とに基づいて、クランク軸１１が目標回転位置から正転方向に回転しているか否か判定する。
　Ｓ２１の判定において、クランク軸１１が正転方向に回転していると判定した場合（Ｓ２１：ＹＥＳ）、クランク軸１１が目標回転位置から９０°ＣＡ以上回転しているか否か判定する（Ｓ２２）。この判定において、クランク軸１１が目標回転位置から９０°ＣＡ以上回転していると判定した場合（Ｓ２２：ＹＥＳ）、図４の番号１へ進む。
　図４に示すように、続いて、モータ２０を正転駆動し（Ｓ１４Ａ）、クランク軸１１が目標回転位置まで回転したか否か判定する（Ｓ１５）。
　Ｓ１５の判定において、クランク軸１１が目標回転位置まで回転していないと判定した場合（Ｓ１５：ＮＯ）、Ｓ１４Ａの処理から再度実行する。一方、Ｓ１５の判定において、クランク軸１１が目標回転位置まで回転したと判定した場合（Ｓ１５：ＹＥＳ）、モータ２０を停止させ、図３の番号３へ進む。そして、Ｓ１２の処理から再度実行する。
　また、Ｓ２２の判定において、クランク軸１１が目標回転位置から９０°ＣＡ以上回転していないと判定した場合（Ｓ２２：ＮＯ）、図５の番号２へ進む。
　図５に示すように、続いて、モータ２０を逆転駆動し（Ｓ１４Ｂ）、クランク軸１１が目標回転位置まで回転したか否か判定する（Ｓ１５）。
　Ｓ１５の判定において、クランク軸１１が目標回転位置まで回転していないと判定した場合（Ｓ１５：ＮＯ）、Ｓ１４Ｂの処理から再度実行する。一方、Ｓ１５の判定において、クランク軸１１が目標回転位置まで回転したと判定した場合（Ｓ１５：ＹＥＳ）、モータ２０を停止させ、図３の番号３へ進む。そして、Ｓ１２の処理から再度実行する。
　また、Ｓ２１の判定において、クランク軸１１が正転方向に回転していないと判定した場合（Ｓ２１：ＮＯ）、クランク軸１１が目標回転位置から９０°ＣＡ以上回転しているか否か判定する（Ｓ２３）。この判定において、クランク軸１１が目標回転位置から９０°ＣＡ以上回転していると判定した場合（Ｓ２３：ＹＥＳ）、図５の番号２へ進む。
　一方、Ｓ２３の判定において、クランク軸１１が目標回転位置から９０°ＣＡ以上回転していないと判定した場合（Ｓ２３：ＮＯ）、図４の番号１へ進む。
　そして、図３のＳ１２の判定において、エンジン１０の始動指令があると判定した場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）、エンジン１０を始動させる（Ｓ１６）。その後、この一連の処理を終了する（ＥＮＤ）。
　以上詳述した本実施形態は、以下の利点を有する。ここでは、第１実施形態と異なる利点のみを述べる。
　・ＥＣＵ３０は、位置ずれが生じたことが検出された場合に、クランク角センサ４１により検出された回転位置から目標回転位置までの回転角度が最も小さくなる方向へ、モータ２０によりクランク軸１１を回転させて目標回転位置で停止させている。このため、ずれた後の回転位置から目標回転位置までクランク軸１１を無駄なく回転させることができ、再度目標回転位置でクランク軸１１を停止させるまでの時間を短縮することができる。
　・目標回転位置は、クランク軸１１の１回転中に２つ（複数）設定されており、ＥＣＵ３０は、位置ずれが生じたことが検出された場合に、クランク角センサ４１により検出された回転位置から最も近い目標回転位置へ最小の回転角度で近付ける最小回転方向へ、モータ２０によりクランク軸１１を回転させて最も近い目標回転位置で停止させている。このため、クランク軸１１の回転位置が目標回転位置からずれた場合に、再度目標回転位置でクランク軸１１を停止させるまでの時間を最短にすることができる。
　なお、４気筒の４ストロークエンジンに限らず、その他の多気筒の４ストロークエンジンに上記実施形態を適用することもできる。その場合、例えば６気筒の４ストロークエンジンであれば、Ｓ２２及びＳ２３の処理において、９０°ＣＡを６０°ＣＡに変更して実施すればよい。
　（第３実施形態）
　以下、モータ２０の駆動時にクランク軸１１が回転したか否かに応じて、再位置決め制御における回転方向を切り替える第３実施形態について、図６，７を参照して説明する。なお、第１及び第２実施形態と同一の部分については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。
　モータ２０により発生可能な最大トルクが、クランク軸１１を正転方向へ回転させる場合（正転駆動）と逆転方向へ回転させる場合（逆転駆動）とで異なることがある。また、クランク軸１１の回転抵抗が、クランク軸１１を正転方向へ回転させる場合と逆転方向へ回転させる場合とで異なることがある。このため、クランク軸１１を回転させる方向によっては、モータ２０によりクランク軸１１を回転させることができない場合がある。
　そこで、本実施形態の再位置決め制御では、ＥＣＵ３０は、モータ２０によりクランク軸１１を上記最小回転方向へ回転させる際にクランク軸１１が回転しないと判定した場合に、クランク軸１１を最小回転方向と反対方向に回転させて目標回転位置で停止させる。具体的には、図４の処理に代えて図６の処理を実行し、図５の処理に代えて図７の処理を実行する。図６，７の一連の処理は、ＥＣＵ３０により実行される。図４，５と同一の処理については、同一のステップ番号を付すことにより説明を省略する。
　図６に示すように、モータ２０を正転駆動し（Ｓ１４Ａ）、クランク軸１１が回転したか否か判定する（Ｓ３１）。詳しくは、モータ２０の正転駆動前後において、クランク角センサ４１により検出された回転角度が変化したか否か判定する。
　Ｓ３１の判定において、クランク軸１１が回転したと判定した場合（Ｓ３１：ＹＥＳ）、クランク軸１１が目標回転位置まで回転したか否か判定する（Ｓ１５）。一方、Ｓ３１の判定において、クランク軸１１が回転していないと判定した場合（Ｓ３１：ＮＯ）、図７の番号２へ進む。
　図７に示すように、モータ２０を逆転駆動し（Ｓ１４Ｂ）、クランク軸１１が回転したか否か判定する（Ｓ３１）。
　Ｓ３１の判定において、クランク軸１１が回転したと判定した場合（Ｓ３１：ＹＥＳ）、クランク軸１１が目標回転位置まで回転したか否か判定する（Ｓ１５）。一方、Ｓ３１の判定において、クランク軸１１が回転していないと判定した場合（Ｓ３１：ＮＯ）、図６の番号１へ進む。
　以上詳述した本実施形態は、以下の利点を有する。ここでは、第１及び第２実施形態と異なる利点のみを述べる。
　・ＥＣＵ３０は、モータ２０によりクランク軸１１を上記最小回転方向へ回転させる際にクランク軸１１が回転しないと判定した場合に、モータ２０によりクランク軸１１を最小回転方向と反対方向に回転させて目標回転位置で停止させる。このため、ずれた後の回転位置から目標回転位置までの回転角度が最も小さくなる最小回転方向へクランク軸１１を回転させようとして回転しなかった場合に、クランク軸１１を最小回転方向と反対方向に回転させて目標回転位置で停止させることができる。
　なお、図６のＳ３１の処理から図７の番号２へ進むことと、図７のＳ３１の処理から図６の番号１へ進むこととが、所定回数以上繰り返された場合に、ＥＣＵ３０は、フェールセーフ処理としてエンジン１０の始動を中止してもよい。
　（第４実施形態）
　以下、クランク軸１１とモータ２０との間に一方向クラッチが設けられ、一方向クラッチが遮断状態にならないようにモータ２０を逆転駆動する第４実施形態について、図８，９を参照して説明する。なお、第１～第３実施形態と同一の部分については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。
　図８に示すように、エンジン１０のクランク軸１１には、リングギア１２が接続されている。モータ２０の回転軸２１は、一方向クラッチ２２を介してピニオン軸２３が接続されている。ピニオン軸２３には、ピニオンギア２４が接続されている。リングギア１２とピニオンギア２４とは常時噛み合っている。
　一方向クラッチ２２は、正転方向に回転するクランク軸１１から、リングギア１２、ピニオンギア２４、及びピニオン軸２３を介して、モータ２０の回転軸２１に伝達されるトルクがクラッチ遮断トルク（所定トルクに相当）を超えた場合に、ピニオン軸２３（すなわちクランク軸１１）と回転軸２１（すなわちモータ２０）とを遮断する。また、モータ２０が逆転駆動する場合は、正転方向に回転するクランク軸１１からモータ２０にトルクが伝達される状態と、トルクの伝達状態が等しくなる。このため、一方向クラッチ２２は、逆転駆動するモータ２０の回転軸２１から、クランク軸１１に伝達されるトルクがクラッチ遮断トルクを超えた場合に、モータ２０とクランク軸１１とを遮断する。
　上記構成によれば、エンジン１０の始動に際して燃料の燃焼によりエンジン１０が駆動力を発生し、正転方向に回転するクランク軸１１からモータ２０に伝達されるトルクがクラッチ遮断トルクを超えた場合に、一方向クラッチ２２によりクランク軸１１とモータ２０とが遮断される。このため、エンジン１０の始動に際して、モータ２０がエンジン１０のクランク軸１１により過度に回転させられることを避けることができる。
　しかしながら、モータ２０によりクランク軸１１を目標回転位置まで逆転方向へ回転させる場合に、一方向クラッチ２２を介して伝達されるトルクがクラッチ遮断トルクを超えると、一方向クラッチ２２によりクランク軸１１とモータ２０とが遮断され、クランク軸１１を目標回転位置まで回転させることができなくなる。
　そこで、本実施形態の再位置決め制御では、ＥＣＵ３０は、モータ２０によりクランク軸１１を逆転方向へ回転させる場合に、モータ２０からクランク軸１１に伝達されるトルクをクラッチ遮断トルクよりも小さく設定する。具体的には、第３実施形態において、図７の処理に代えて図９の処理を実行する。図９の一連の処理は、ＥＣＵ３０により実行される。図７と同一の処理については、同一のステップ番号を付すことにより説明を省略する。
　図９に示すように、モータ２０を逆転駆動し（Ｓ１４Ｂ）、モータ２０の発生するトルクがクラッチ遮断トルク以下であるか否か判定する（Ｓ２５）。例えば、モータ２０に流れる電流を検出することにより、モータ２０の発生するトルクを推定する。そして、推定したトルクが、クラッチ遮断トルク以下であるか否か判定する。
　Ｓ２５の判定において、モータ２０の発生するトルクがクラッチ遮断トルク以下でないと判定した場合（Ｓ２５：ＮＯ）、モータ２０を駆動する際のトルク指令値を現在のトルク指令値よりも減少させる（Ｓ２６）。そして、Ｓ１４Ｂの処理から再度実行する。
　一方、Ｓ２５の判定において、モータ２０の発生するトルクがクラッチ遮断トルク以下であると判定した場合（Ｓ２５：ＹＥＳ）、クランク軸１１が回転したか否か判定する（Ｓ３１）。Ｓ３１以降の処理は、図７と同一である。
　以上詳述した本実施形態は、以下の利点を有する。ここでは、第３実施形態と異なる利点のみを述べる。
　・ＥＣＵ３０は、モータ２０によりクランク軸１１を逆転方向へ回転させる場合に、モータ２０からクランク軸１１に伝達されるトルクをクラッチ遮断トルクよりも小さく設定する。このため、クランク軸１１とモータ２０との間に一方向クラッチ２２が設けられた構成であっても、モータ２０によりクランク軸１１を目標回転位置まで逆転方向へ回転させることができる。
　・ＥＣＵ３０は、モータ２０からクランク軸１１に伝達されるトルクをクラッチ遮断トルクよりも小さく設定しても、クランク軸１１が回転しないと判定した場合（Ｓ３１：ＮＯ）、モータ２０によりクランク軸１１を正転方向に回転させて目標回転位置で停止させる。このため、逆転方向へクランク軸１１を回転させることができない場合には、クランク軸１１を最小回転方向と反対方向（正転方向）に回転させて目標回転位置で停止させることができる。
　（第５実施形態）
　以下、一方向クラッチ２２が遮断状態になった場合にモータ２０の駆動トルクを減少させる第５実施形態について、図１０，１１を参照して説明する。なお、第１～第４実施形態と同一の部分については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。
　図１０に示すように、モータ２０には、モータ２０の回転軸２１の回転速度を検出する回転速度検出部４２が取り付けられている。回転速度検出部４２としては、レゾルバや、エンコーダ、ホール素子等を採用することができる。
　一方向クラッチ２２によりクランク軸１１とモータ２０とが遮断されると、モータ２０にかかる負荷が小さくなり、モータ２０の回転速度が上昇する。このため、モータ２０の回転速度に基づいて、一方向クラッチ２２によりクランク軸１１とモータ２０とが遮断されたか否か判定することができる。
　そこで、本実施形態の再位置決め制御では、ＥＣＵ３０は、モータ２０によりクランク軸１１を逆転方向へ回転させ、且つ回転速度検出部４２により検出された回転速度が所定回転速度を超えた場合に、モータ２０からクランク軸１１に伝達されるトルクを現在のトルクよりも低下させる。具体的には、第４実施形態において、図９のＳ２５の処理に代えて図１１のＳ２７処理を実行する。図１１のその他の処理は、図９の処理と同一である。この一連の処理は、ＥＣＵ３０により実行される。図９と同一の処理については、同一のステップ番号を付すことにより説明を省略する。
　図１１に示すように、モータ２０を逆転駆動し（Ｓ１４Ｂ）、モータ２０の回転速度が所定回転速度以上であるか否か判定する（Ｓ２７）。具体的には、回転速度検出部４２により検出された回転軸２１の回転速度が、所定回転速度以上であるか否か判定する。
　Ｓ２７の判定において、モータ２０の回転速度が所定回転速度以上であると判定した場合（Ｓ２７：ＹＥＳ）、モータ２０を駆動する際のトルク指令値を現在のトルク指令値よりも減少させる（Ｓ２６）。そして、Ｓ１４Ｂの処理から再度実行する。
　一方、Ｓ２７の判定において、モータ２０の回転速度が所定回転速度以上でないと判定した場合（Ｓ２７：ＮＯ）、クランク軸１１が回転したか否か判定する（Ｓ３１）。Ｓ３１以降の処理は、図７と同一である。
　以上詳述した本実施形態は、以下の利点を有する。ここでは、第４実施形態と異なる利点のみを述べる。
　・回転速度検出部４２により、モータ２０の回転速度が検出される。そして、ＥＣＵ３０は、モータ２０によりクランク軸１１を逆転方向へ回転させ、且つ回転速度検出部４２により検出された回転速度が所定回転速度を超えた場合に、モータ２０からクランク軸１１に伝達されるトルクを現在のトルクよりも低下させる。このため、一方向クラッチ２２によりクランク軸１１とモータ２０とが遮断された場合に、モータ２０からクランク軸１１へ伝達されるトルクを低下させて、クランク軸１１を目標回転位置まで逆転方向へ回転させることができる。
　（第６実施形態）
　以下、一方向クラッチ２２が遮断状態になった場合にモータ２０を正転駆動に切り替える第６実施形態について、図１２を参照して説明する。なお、第１～第５実施形態と同一の部分については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。
　本実施形態の再位置決め制御では、ＥＣＵ３０は、第５実施形態において、図１１のＳ２６の処理に代えて図６の番号１へ進む。図１２のその他の処理は、図１１の処理と同一である。この一連の処理は、ＥＣＵ３０により実行される。図１１と同一の処理については、同一のステップ番号を付すことにより説明を省略する。
　図１２に示すように、モータ２０を逆転駆動し（Ｓ１４Ｂ）、モータ２０の回転速度が所定回転速度以上であるか否か判定する（Ｓ２７）。この判定において、モータ２０の回転速度が所定回転速度以上であると判定した場合（Ｓ２７：ＹＥＳ）、図６の番号１へ進む。そして、図６のＳ１４Ａの処理から再度実行する。
　一方、Ｓ２７の判定において、モータ２０の回転速度が所定回転速度以上でないと判定した場合（Ｓ２７：ＮＯ）、クランク軸１１が回転したか否か判定する（Ｓ３１）。Ｓ３１以降の処理は、図７と同一である。
　以上詳述した本実施形態は、以下の利点を有する。ここでは、第５実施形態と異なる利点のみを述べる。
　・ＥＣＵ３０は、モータ２０によりクランク軸１１を逆転方向へ回転させ、且つ回転速度検出部４２により検出された回転速度が所定回転速度を超えた場合に、モータ２０によりクランク軸１１を正転方向に回転させて目標回転位置で停止させる。このため、一方向クラッチ２２によりクランク軸１１とモータ２０とが遮断された場合に、クランク軸１１を目標回転位置まで正転方向に回転させて停止させることができる。
　（第７実施形態）
　以下、一方向クラッチ２２が遮断状態になった場合にモータ２０の駆動トルクを減少させ、それが規定回数以上繰り返された場合にモータ２０を正転駆動に切り替える第７実施形態について、図１３を参照して説明する。なお、第１～第６実施形態と同一の部分については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。
　一方向クラッチ２２によりクランク軸１１とモータ２０とが遮断されたとしても、モータ２０からクランク軸１１に伝達されるトルクを現在のトルクよりも低下させることで、クランク軸１１を逆転方向へ回転させることができる場合がある。
　そこで、本実施形態の再位置決め制御では、ＥＣＵ３０は、モータ２０によりクランク軸１１を逆転方向へ回転させ、且つ回転速度検出部４２により検出された回転速度が所定回転速度を超えたことが、規定回数を超えて生じたことを条件として、モータ２０によりクランク軸１１を正転方向に回転させて目標回転位置で停止させる。具体的には、第５実施形態の図１１の処理に代えて、図１３の処理を実行する。この一連の処理は、ＥＣＵ３０により実行される。図１１と同一の処理については、同一のステップ番号を付すことにより説明を省略する。
　図１３に示すように、モータ２０を逆転駆動し（Ｓ１４Ｂ）、モータ２０の空転回数が規定回数以上であるか否か判定する（Ｓ２４）。具体的には、一方向クラッチ２２が遮断状態になったことをモータ２０の空転とみなして、その回数が規定回数以上であるか否か判定する。規定回数は、クランク軸１１を逆転方向へ回転させることを試みる回数であり、例えば３回に設定されている。
　Ｓ２４の判定において、モータ２０の空転回数が規定回数以上であると判定した場合（Ｓ２４：ＹＥＳ）、図６の番号１へ進む。そして、図６のＳ１４Ａの処理から再度実行する。
　一方、Ｓ２４の判定において、モータ２０の空転回数が規定回数以上でないと判定した場合（Ｓ２４：ＮＯ）、モータ２０の回転速度が所定回転速度以上であるか否か判定する（Ｓ２７）。Ｓ２７の判定において、モータ２０の回転速度が所定回転速度以上であると判定した場合（Ｓ２７：ＹＥＳ）、モータ空転回数に１を加算し（Ｓ２８）、モータ２０を駆動する際のトルク指令値を現在のトルク指令値よりも減少させる（Ｓ２６）。なお、モータ空転回数の初期値は０である。そして、Ｓ１４Ｂの処理から再度実行する。
　一方、Ｓ２７の判定において、モータ２０の回転速度が所定回転速度以上でないと判定した場合（Ｓ２７：ＮＯ）、クランク軸１１が回転したか否か判定する（Ｓ３１）。Ｓ３１以降の処理は、図７と同一である。
　以上詳述した本実施形態は、以下の利点を有する。ここでは、第５実施形態と異なる利点のみを述べる。
　・ＥＣＵ３０は、モータ２０によりクランク軸１１を逆転方向へ回転させ、且つ回転速度検出部４２により検出された回転速度が所定回転速度を超えたことが、規定回数以上生じたことを条件として、モータ２０によりクランク軸１１を正転方向に回転させて目標回転位置で停止させる。このため、モータ２０によりクランク軸１１を逆転方向へ回転させることを規定回数まで繰り返し試み、規定回数に達してもクランク軸１１を逆転方向へ回転させることができなかった場合に、クランク軸１１が正転方向に回転させられる。したがって、クランク軸１１を回転させる方向を正転方向と逆転方向とで使い分けつつ、クランク軸１１を目標回転位置まで確実に回転させて停止させることができる。
　なお、図１３のＳ２６の処理を省略して、単にモータ２０によりクランク軸１１を逆転方向に回転させることを、規定回数まで繰り返してもよい。
　また、上記第１～第３実施形態を、以下のように変更して実施することもできる。
　・図１４に示すように、クランク軸１１の回転位置を検出する回転位置検出部として、モータ２０の回転速度を検出する回転速度検出部４２を備え、回転速度検出部４２により検出されたモータ２０の回転速度に基づいて、クランク軸１１の回転位置を算出（推定）してもよい。
　上記構成によれば、回転速度検出部４２により、モータ２０の回転速度が検出される。そして、ＥＣＵ３０によって、回転速度検出部４２により検出された回転速度に基づいて、クランク軸１１の回転位置が算出される。このため、モータ２０の回転速度を検出する回転速度検出部４２を、クランク軸１１の回転位置を検出する回転位置検出部として用いることができる。したがって、一点鎖線で示すように、回転速度検出部４２と別体のクランク角センサ４１から配線によりクランク軸１１の回転位置の信号を送信する構成と比較して、配線を簡略化することができる。特に、ＥＣＵ３０がエンジン１０を制御するＥＣＵではない場合に有効である。
　・図１５に示すように、図１のモータ２０に代えて、発電電動機６０（ＭＧ：Motor Generator）を採用することもできる。ＭＧ６０（回転電機に相当）は、クランク軸１１の駆動力により発電する発電機能と、クランク軸１１を回転させる力行機能とを有している。さらに、車両は、エンジン１０を停止してＭＧ６０により走行（ＥＶ走行）を行う車両であってもよい。ＥＶ走行を行う車両では、エンジン１０の停止後にＥＣ走行における車両の振動等によりクランク軸１１が回転し易い。
　この点、エンジン１０の停止後に、ＥＶ走行における車両の振動等によりクランク軸１１が回転したとしても、再度目標回転位置までクランク軸１１を回転させて停止させることができる。その結果、エンジン１０の運転が停止した状態で走行を行う車両であっても、エンジン１０の始動時間を短縮することができる。
　・図１６に示すように、ＭＧ６０とは別に、エンジン１０のクランク軸１１を回転させるモータ７０（スタータ）を備えていてもよい。そして、エンジン１０の初回始動時はモータ７０によりエンジン１０を始動させ、エンジン１０の再始動時はＭＧ６０によりエンジン１０を始動させてもよい。
　また、上記各実施形態を、以下のように変更して実施することもできる。
　・モータ２０の駆動中にモータ２０がロックした場合は、モータ２０が回転した場合と比較してモータ２０に流れる電流が大きくなる。このため、各図のＳ３１の処理において、モータ２０の駆動中にモータ２０に流れる電流の大きさに基づいて、クランク軸１１が回転したか否か判定することもできる。また、回転速度検出部４２が設けられている場合は、回転速度検出部４２により検出された回転速度に基づいてクランク軸１１の回転位置を算出し、モータ２０の駆動前後において、算出された回転角度が変化したか否か判定してもよい。
　・図２のＳ１１の処理において、クランク軸１１を目標回転位置まで回転させて停止させる際に、クランク軸１１が未だ回転している状態からモータ２０を駆動してもよいし、クランク軸１１の回転が停止してからモータ２０を駆動してもよい。
　・ＥＣＵ３０は、モータ２０の位置ずれが生じたことが検出された場合に、位置ずれによるクランク軸１１の回転が停止してからクランク軸１１を目標回転位置まで回転させて停止させてもよい。また、ＥＣＵ３０（目標位置維持部に相当）は、位置ずれが検出された時にクランク軸１１を直ちに目標回転位置まで回転させて停止させてもよい。こうした構成によれば、クランク軸１１の回転位置を目標回転位置に実質的に維持することができ、エンジン１０の始動時間を短縮することができる。
　本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

Claims (11)

  1. 　燃料の燃焼により駆動力を発生するエンジン（１０）を始動させるエンジン始動装置であって、
    　前記エンジンの出力軸（１１）を回転させる回転電機（２０、６０）と、
    　前記出力軸の回転位置を検出する回転位置検出部（４１、４２）と、
    　前記エンジンの運転が停止した後に、前記回転位置検出部により検出された前記回転位置に基づいて、前記エンジンの始動用に設定された目標回転位置まで前記回転電機により前記出力軸を回転させて停止させる第１位置決め部（３０）と、
    　前記第１位置決め部により前記出力軸を前記目標回転位置で停止させた後に、前記回転位置検出部により検出された前記回転位置に基づいて、前記出力軸の回転位置が前記目標回転位置からずれる位置ずれが生じたことを検出する位置ずれ検出部（３０）と、
    　前記位置ずれ検出部により前記位置ずれが生じたことが検出された場合に、前記回転位置検出部により検出された前記回転位置に基づいて、前記目標回転位置まで前記回転電機により前記出力軸を回転させて停止させる第２位置決め部（３０）と、
    を備えるエンジン始動装置。
  2. 　前記第２位置決め部は、前記位置ずれ検出部により前記位置ずれが生じたことが検出された場合に、前記回転位置検出部により検出された前記回転位置から前記目標回転位置までの回転角度が最も小さくなる最小回転方向へ、前記回転電機により前記出力軸を回転させて前記目標回転位置で停止させる請求項１に記載のエンジン始動装置。
  3. 　前記目標回転位置は、前記出力軸の１回転中に複数設定されており、
    　前記第２位置決め部は、前記位置ずれ検出部により前記位置ずれが生じたことが検出された場合に、前記回転位置検出部により検出された前記回転位置から最も近い前記目標回転位置へ最小の回転角度で近付ける最小回転方向へ、前記回転電機により前記出力軸を回転させて前記最も近い前記目標回転位置で停止させる請求項１に記載のエンジン始動装置。
  4. 　前記第２位置決め部は、前記回転電機により前記出力軸を前記最小回転方向へ回転させる際に前記出力軸が回転しないと判定した場合に、前記回転電機により前記出力軸を前記最小回転方向と反対方向に回転させて前記目標回転位置で停止させる請求項２又は３に記載のエンジン始動装置。
  5. 　前記出力軸と前記回転電機との間に、正転方向に回転する前記出力軸から前記回転電機に伝達されるトルクが所定トルクを超えた場合に前記出力軸と前記回転電機とを遮断する一方向クラッチ（２２）が設けられており、
    　前記第２位置決め部は、前記回転電機により前記出力軸を逆転方向へ回転させる場合に、前記回転電機から前記出力軸に伝達されるトルクを前記所定トルクよりも小さく設定する請求項１～４のいずれか１項に記載のエンジン始動装置。
  6. 　前記出力軸と前記回転電機との間に、正転方向に回転する前記出力軸から前記回転電機に伝達されるトルクが所定トルクを超えた場合に前記出力軸と前記回転電機とを遮断する一方向クラッチが設けられており、
    　前記回転電機の回転速度を検出する回転速度検出部（４２）を備え、
    　前記第２位置決め部は、前記回転電機により前記出力軸を逆転方向へ回転させ、且つ前記回転速度検出部により検出された前記回転速度が所定回転速度を超えた場合に、前記回転電機から前記出力軸に伝達されるトルクを現在のトルクよりも低下させる請求項１～４のいずれか１項に記載のエンジン始動装置。
  7. 　前記出力軸と前記回転電機との間に、正転方向に回転する前記出力軸から前記回転電機に伝達されるトルクが所定トルクを超えた場合に前記出力軸と前記回転電機とを遮断する一方向クラッチが設けられており、
    　前記回転電機の回転速度を検出する回転速度検出部を備え、
    　前記第２位置決め部は、前記回転電機により前記出力軸を逆転方向へ回転させ、且つ前記回転速度検出部により検出された前記回転速度が所定回転速度を超えた場合に、前記回転電機により前記出力軸を正転方向に回転させて前記目標回転位置で停止させる請求項１～４のいずれか１項に記載のエンジン始動装置。
  8. 　前記第２位置決め部は、前記回転電機により前記出力軸を逆転方向へ回転させ、且つ前記回転速度検出部により検出された前記回転速度が所定回転速度を超えたことが、規定回数以上生じたことを条件として、前記回転電機により前記出力軸を正転方向に回転させて前記目標回転位置で停止させる請求項６又は７に記載のエンジン始動装置。
  9. 　燃料の燃焼により駆動力を発生するエンジン（１０）を始動させるエンジン始動装置であって、
    　前記エンジンの出力軸（１１）を回転させる回転電機（２０、６０）と、
    　前記出力軸の回転位置を検出する回転位置検出部（４１、４２）と、
    　前記エンジンの運転が停止した後に、前記回転位置検出部により検出された前記回転位置に基づいて、前記エンジンの始動用に設定された目標回転位置まで前記回転電機により前記出力軸を回転させて停止させる第１位置決め部（３０）と、
    　前記第１位置決め部により前記出力軸を前記目標回転位置で停止させた後に、前記回転位置検出部により検出された前記回転位置に基づいて、前記出力軸の回転位置が前記目標回転位置からずれる位置ずれが生じたことを検出する位置ずれ検出部（３０）と、
    　前記位置ずれ検出部により前記位置ずれが生じたことが検出された時に、前記回転位置検出部により検出された前記回転位置に基づいて、前記目標回転位置まで前記回転電機により前記出力軸を直ちに回転させて停止させる目標位置維持部（３０）と、
    を備えるエンジン始動装置。
  10. 　前記回転電機の回転速度を検出する回転速度検出部を備え、
    　前記回転位置検出部は、前記回転速度検出部により検出された前記回転速度に基づいて、前記出力軸の回転位置を算出する請求項１～４、９のいずれか１項に記載のエンジン始動装置。
  11. 　請求項１～１０のいずれか１項に記載のエンジン始動装置と、
    　前記エンジンと、を備え、
    　前記エンジンの運転が停止した状態で走行を行う車両。
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