JP2010229882A

JP2010229882A - 車両制御装置およびアイドルストップシステム

Info

Publication number: JP2010229882A
Application number: JP2009078010A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Machida; 憲一町田; Hidekazu Otsu; 英一大津; Minoru Osuga; 稔大須賀; Shigenori Nakazato; 成紀中里; Yoshiaki Nagasawa; 義秋長澤
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2009-03-27
Filing date: 2009-03-27
Publication date: 2010-10-14
Also published as: EP2233731A3; US20100242905A1; US8413635B2; CN101846002A; EP2233731A2

Abstract

【課題】エンジン停止前にエンジンにスタータギアを連結させる構成において、ピニオンギアをエンジンに連結する際の衝突トルクを抑え、効率的なアイドルストップシステムの提供を行う。
【解決手段】エンジンへの燃料の遮断中に、エンジンを始動させるためのスタータモータがエンジンと連結していない状態で、スタータモータへの通電を制御してスタータモータを回転させた後、スタータモータを慣性回転させ、エンジン回転およびスタータピニオン回転共に慣性回転中であるときにエンジンとスタータピニオンとの連結を行う。
【選択図】図１１

Description

本発明は、車載機器を制御する制御装置およびエンジンのアイドルストップシステムに係る。

エネルギ資源の節約と環境保全のために、自動車の運転中にエンジンの一時停止が許容される所定の条件が成立したとき、エンジンを一時停止（以下アイドルストップ）させることが考えられ、また一部の自動車において実施されている。また、エンジン停止後の再始動時間の短縮、及びアイドルストップ中のエンジン慣性回転中に再始動要求があった場合の再始動時間の短縮を目的として、エンジン慣性回転中にスタータモータを調速通電を行って、エンジン停止前にエンジンにスタータギアを連結させること（以下プリメッシュ）が提案されている。

特許４２１１２０８号公報

上記のような、エンジン停止前にスタータモータの調速運転を行い、ピニオンギアをエンジンに連結させる構成では、エンジン回転角加速度方向とスタータピニオンの角加速度方向が異なるため、ピニオンギアがエンジンに衝突する際の衝突トルクが大きくなる。本発明の課題は、ピニオンギアをエンジンに連結する際の衝突トルクを抑えることにある。

上記課題を解決すべく、本発明は
エンジンと前記エンジンを始動させるためのスタータモータとの連結を制御する車両制御装置において、
前記エンジンへの燃料の供給を遮断して前記エンジンを慣性回転させると共に、
前記エンジンの燃料遮断中に前記スタータモータが前記エンジンと連結していない状態で前記スタータモータを回転させた後、
前記スタータモータへの通電を制御して前記スタータモータを慣性回転させ、
前記エンジンと前記スタータモータとが共に慣性回転中であるときに前記スタータモータを前記エンジンに連結することを特徴とする。

本発明によれば、エンジン停止前にプリメッシュさせる構成において、ギアの衝突トルクを抑制し、エンジンとスタータモータとの連結を滑らかにすることができる。

アイドルストップシステム機能構成図である。第一の実施例を示すフローチャートである。第二の実施例を示すフローチャートである。第三の実施例を示すフローチャートである。第三の実施例を示すフローチャートである。第四の実施例を示すフローチャートである。第四の実施例を示すフローチャートである。第五の実施例を示すフローチャートである。第六の実施例を示すフローチャートである。第七の実施例を示すフローチャートである。アイドルストップタイミングチャートである。

従来の自動車の運転中にアイドルストップが許容される条件が成立した時に、燃料カットを行い、アイドルストップするシステムにおいて、エンジン停止前にスタータモータを調速運転を行い、ピニオンギアをエンジンに連結させる構成では、エンジン回転角加速度方向とスタータピニオンの角加速度方向が異なるため、ピニオンギアがエンジンに衝突する際の衝突トルクが大きくなり、連結時のリングギアおよびピニオンの磨耗，耐久性に問題が発生する可能性がある。また、衝突トルクが大きくなるため、連結を滑らかに行うことができず、またリングギアとピニオンとの衝突音及び連結した瞬間に発生する噛み込み音が発生する可能性がある。このように燃料消費節約型自動車においてスタータシステムの耐久性，耐摩耗性，静粛性、及び滑らかなギア連結による速やかな再始動はこの種の自動車において解決すべき最も重要な課題のひとつである。以下、上記課題を解決するための本発明の実施例について説明する。

図１は、本発明におけるアイドルストップシステムの機能構成図である。

スタータ本体１は、スタータモータ１ａ，マグネットスイッチ１ｂ，シフトレバー１ｃ，ピニオン１ｄにより構成されている。スタータモータ１ａ，マグネットスイッチ１ｂは独立の電源リレー（スタータモータリレー４，ピニオンリレー５）でＥＣＵ（Engine Control Unit）３からの出力により制御される。スタータモータ１ａとピニオン１ｄは連結されており、スタータモータ１ａが回転するとピニオン１ｄも回転する構成となっており、マグネットスイッチ１ｂに通電されるとシフトレバー１ｃが押し出されピニオンギア（以下、ピニオン）１ｄがリングギア６に連結される構造となっている。すなわち、スタータモータの駆動の制御と、スタータモータとエンジンとの連結の制御はそれぞれ独立に行うことが可能である。また、ピニオン１ｄの回転はピニオン回転センサ２により検出される。

図示はしていないが、ＥＣＵ３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ＳＷ，車速センサ等の各種センサ情報より、アイドルストップ許可判定ブロック３ａにてアイドルストップ許可判定を実行し、アイドルストップ許可判定結果に応じて、燃料噴射制御ブロック３ｃにて燃料カットが行われ、スタータ制御ブロック３ｂにてスタータモータリレー４，ピニオンリレー５の制御が実行される。

図２は本発明の第一の実施例を示すフローチャートである。本フローは定時間隔で実行（例えば１０ｍｓ）される。

ステップ２００にてクランク角センサ情報を基に演算されたエンジン回転数を読み込み、ステップ２０１にてスタータピニオン回転センサを基に演算されたスタータピニオン回転数をＮｐを読み込む。尚、ここではスタータピニオン回転数を直接計測しているが、モータ端子電圧により簡易的にピニオン回転を推定しても構わない。ステップ２０２にて図１に記載の各種センサ情報等よりアイドルストップの実行可否を判断する。アイドルストップ許可判定が成立した場合はステップ２０３に進み、不成立の場合は終了となる。ステップ２０２にてアイドルストップ許可が判定成立すると、ステップ２０３にて燃料カット処理が実行される。燃料カット後、ステップ２０４のアイドルストップタイマＴＭＩＳＳをスタートし、ステップ２０５に進む。ＴＭＩＳＳ_-1は前回値を意味し、定時間隔実行毎にインクリメントされる。ステップ２０５にてエンジンが停止しているか否か判定され、エンジン停止していなければ燃料カットによる慣性回転中と判定され、不成立時はエンジン停止状態と判定され終了する。次にステップ２０６にてアイドルストップタイマが所定値以上（例えば１００ｍｓ）経過した場合は、ステップ２０７に進みスタータモータの通電を開始する。ここでアイドルストップタイマを所定値（例えば１００ｍｓ）としているのはエンジンフリクション等によりエンジン慣性回転のスピードが異なるため、エンジンコンディションに応じた適合値とするためである。また、アイドルストップ許可条件が成立した直後にブレーキペダルが離されたときなどを想定し、スタータモータの回転が必要ないときのスタータモータへの通電を抑制するためでもある。スタータモータへの通電後、ステップ２０８でスタータモータ通電時間ＴＭＳＴＭＲをスタートし、ステップ２０９へ進む。ＴＭＳＴＳＲ_-1は前回値を意味し、定時間隔実行毎にインクリメントされる。ステップ２０９にてＴＭＳＴＭＲが所定時間（例えば１５０ｍｓ）以上であればスタータピニオン回転数は十分上昇したと判定して、ステップ２１０へ進みスタータモータの通電をＯＦＦする。ＴＭＳＴＭＲが所定時間継続していなければ通電を継続する。

ステップ２１０にてスタータモータを通電をＯＦＦし、スタータモータ通電ＯＦＦにより、スタータモータは慣性回転するフェーズに移行し、ステップ２１１のスタータモータ通電ＯＦＦ後タイマＴＭＳＴＭＲＯＦをスタートさせ、ステップ２１２に進む。ステップ２１２ではＴＭＳＴＭＲＯＦが所定時間（例えば１５０ｍｓ）以上経過したら、スタータピニオンをＯＮさせ、ピニオンギアをリングギアへ連結させる。なお、本発明における慣性回転とは、回転数が低下するように回転角速度が働いている状態を表すが、燃料やモータ通電が遮断されている状態だけでなく、回転数低下の度合いを調整するために回転数を上昇させない範囲でモータ通電ＯＮ，ＯＦＦのデューティー比を可変してＰＷＭ制御するなど、回転角速度の制御をしている状態も含まれる。本実施例によりエンジン回転およびスタータピニオン回転共に慣性回転中に連結されるため、リングギアとピニオンの衝突トルクが緩和され、エンジンとスタータモータの連結をスムーズに行うことが可能となり、また連結時の衝突音，噛み込み音が低減されると共にリングギア，ピニオンの磨耗が緩和できる。

図３は第二の実施例を示すフローチャートである。本フローは定時間隔で実行（例えば１０ｍｓ）される。

ステップ３００にてクランク角センサ情報を基に演算されたエンジン回転数を読み込み、ステップ３０１にてスタータピニオン回転センサを基に演算されたスタータピニオン回転数をＮｐを読み込む。ステップ３０２にて図１に記載の各種センサ情報等よりアイドルストップの実行可否を判断する。アイドルストップ許可判定が成立した場合はステップ３０３に進み、不成立の場合は終了となる。ステップ３０２にてアイドルストップ許可が判定成立すると、ステップ３０３にて燃料カット処理が実行される。燃料カット後、ステップ３０４のアイドルストップタイマＴＭＩＳＳをスタートし、ステップ３０５に進む。ＴＭＩＳＳ_-1は前回値を意味し、定時間隔実行毎にインクリメントされる。ステップ３０５にてエンジンが停止しているか否か判定され、エンジン停止していなければ燃料カットによる慣性回転中と判定され、不成立時はエンジン停止状態と判定され終了する。次にステップ３０６にてアイドルストップタイマが所定値以上（例えば１００ｍｓ）経過した場合は、ステップ３０７に進みスタータモータの通電を開始する。スタータモータへの通電後、ステップ３０８でスタータモータ通電時間ＴＭＳＴＭＲをスタートし、ステップ３０９へ進む。ＴＭＳＴＳＲ_-1は前回値を意味し、定時間隔実行毎にインクリメントされる。ステップ３０９にてＴＭＳＴＭＲが所定時間（例えば１５０ｍｓ）以上であればスタータピニオン回転数は十分上昇したと判定して、ステップ３１０へ進みスタータモータの通電をＯＦＦする。ＴＭＳＴＭＲが所定時間継続していなければ通電を継続する。

ステップ３１０にてスタータモータを通電をＯＦＦし、スタータモータ通電ＯＦＦにより、スタータモータは慣性回転するフェーズに移行する。ステップ３１１にてエンジン回転数Ｎｅとピニオン回転数Ｎｐが一致もしくはエンジン回転数ＮｅとピニオンＮｐの差の絶対値が所定値以下となった場合にステップ３１２に進みスタータピニオンをＯＮさせる。また、ステップ３１１での判定はエンジン回転数とピニオン回転数の差を取っているが、比をとっても構わない。

本実施例によりエンジン回転およびスタータピニオン回転共に慣性回転中に連結され且つ、エンジン回転数とピニオン回転数がほぼ同じ回転数の時に連結されるため、リングギアとピニオンの衝突トルクが緩和され、エンジンとスタータモータの連結をスムーズに行うことが可能となり、また連結時の衝突音，噛み込み音が低減されると共にリングギア，ピニオンの磨耗が防止できる。

図４，図５は第三の実施例を示すフローチャートである。本フローは定時間隔で実行（例えば１０ｍｓ）される。

ステップ４００にてクランク角センサ情報を基に演算されたエンジン回転数を読み込み、ステップ４０１にてスタータピニオン回転センサを基に演算されたスタータピニオン回転数Ｎｐを読み込む。ステップ４０２にてエンジン回転角加速度△Ｎｅを計算する。ここでは簡易的に１０ｄｅｇＣＡ前のエンジン回転数と現在のエンジン回転数の差を簡易的に角加速度を演算している。ステップ４０３ではピニオン回転角加速度△Ｎｐを計算する。ステップ４０４にてエンジン角加速度方向を判定する。△Ｎｅがゼロより小さければステップ４０５に進み、マイナス加速度判定と判定しエンジン加速度方向判定フラグＦＤＮＥを１とする。また、△Ｎｅがゼロより大きければ、ステップ４０６に進み、プラス加速度と判定しエンジン加速度方向判定フラグＦＤＮＥを０とする。

ステップ４０７にてスタータピニオン角加速度方向を判定する。△Ｎｐがゼロより小さければステップ４０８に進み、マイナス加速度判定と判定しピニオン加速度方向判定フラグＦＤＮＰを１とする。また、△Ｎｐがゼロより大きければ、ステップ４０９に進み、プラス加速度と判定しピニオン加速度方向判定フラグＦＤＮＰを０とする。

ステップ４１０にて図１に記載の各種センサ情報等よりアイドルストップの実行可否を判断する。アイドルストップ許可判定が成立した場合はステップ４１１に進み、不成立の場合は終了となる。ステップ４１０にてアイドルストップ許可が判定成立すると、ステップ４１１にて燃料カット処理が実行される。燃料カット後、ステップ４１２のアイドルストップタイマＴＭＩＳＳをスタートし、ステップ４１３に進む。ＴＭＩＳＳ_-1は前回値を意味し、定時間隔実行毎にインクリメントされる。ステップ４１３にてエンジンが停止しているか否か判定され、エンジン停止していなければ燃料カットによる慣性回転中と判定され、不成立時はエンジン停止状態と判定され終了する。次にステップ４１４にてアイドルストップタイマが所定値以上（例えば１００ｍｓ）経過した場合は、ステップ４１５に進みスタータモータの通電を開始する。スタータモータへの通電後、ステップ４１６でスタータモータ通電時間ＴＭＳＴＭＲをスタートし、ステップ４１７へ進む。ＴＭＳＴＳＲ_-1は前回値を意味し、定時間隔実行毎にインクリメントされる。ステップ４１７にてＴＭＳＴＭＲが所定時間（例えば１５０ｍｓ）以上であればスタータピニオン回転数は十分上昇したと判定して、ステップ４１８へ進みスタータモータの通電をＯＦＦする。ＴＭＳＴＭＲが所定時間継続していなければ通電を継続する。

ステップ４１８にてスタータモータを通電をＯＦＦし、スタータモータ通電ＯＦＦにより、スタータモータは慣性回転するフェーズに移行する。ステップ４１９にてエンジン角加速方向フラグとピニオン角加速度方向フラグのＡＮＤをとり、１の場合はステップ４２０に進み、ピニオンをＯＮさせる。ステップ４１９でエンジンとピニオンが同一角加速度方向かを確認するのは、エンジンは吸入・圧縮・膨張・排気を繰り返すため、エンジン燃料カット後の慣性回転中であっても筒内の充填空気量によっては、角加速度方向がクランクタイミングによって変化するため、エンジン角加速度方向とピニオン角加速度方向が一致していることを判定している。

次に図５について説明する。本フローは定時間隔で実行（例えば１０ｍｓ）される。

ステップ５００にてクランク角センサ情報を基に演算されたエンジン回転数を読み込み、ステップ５０１にてスタータピニオン回転センサを基に演算されたスタータピニオン回転数をＮｐを読み込む。ステップ５０２にてエンジン回転角加速度△Ｎｅを計算する。ここでは簡易的に１０degＣＡ前のエンジン回転数と現在のエンジン回転数の差を簡易的に角加速度を演算している。ステップ５０３ではピニオン回転角加速度△Ｎｐを計算する。ステップ５０４にてエンジン角加速度方向を判定する。△Ｎｅがゼロより小さければステップ５０５に進み、マイナス加速度判定と判定しエンジン加速度方向判定フラグＦＤＮＥを１とする。また、△Ｎｅがゼロより大きければ、ステップ５０６に進み、プラス加速度と判定しエンジン加速度方向判定フラグＦＤＮＥを０とする。

ステップ５０７にてスタータピニオン角加速度方向を判定する。△Ｎｐがゼロより小さければステップ５０８に進み、マイナス加速度判定と判定しピニオン加速度方向判定フラグＦＤＮＰを１とする。また、△Ｎｐがゼロより大きければ、ステップ５０９に進み、プラス加速度と判定しピニオン加速度方向判定フラグＦＤＮＰを０とする。

ステップ５１０にて図１に記載の各種センサ情報等よりアイドルストップの実行可否を判断する。アイドルストップ許可判定が成立した場合はステップ５１１に進み、不成立の場合は終了となる。ステップ５１０にてアイドルストップ許可が判定成立すると、ステップ５１１にて燃料カット処理が実行される。燃料カット後、ステップ５１２のアイドルストップタイマＴＭＩＳＳをスタートし、ステップ５１３に進む。ＴＭＩＳＳ_-1は前回値を意味し、定時間隔実行毎にインクリメントされる。ステップ５１３にてエンジンが停止しているか否か判定され、エンジン停止していなければ燃料カットによる慣性回転中と判定され、不成立時はエンジン停止状態と判定され終了する。次にステップ５１４にてアイドルストップタイマが所定値以上（例えば１００ｍｓ）経過した場合は、ステップ５１５に進みスタータモータの通電を開始する。スタータモータへの通電後、ステップ５１６でスタータモータ通電時間ＴＭＳＴＭＲをスタートし、ステップ５１７へ進む。ＴＭＳＴＳＲ_-1は前回値を意味し、定時間隔実行毎にインクリメントされる。ステップ５１７にてＴＭＳＴＭＲが所定時間（例えば１５０ｍｓ）以上であればスタータピニオン回転数は十分上昇したと判定して、ステップ５１８へ進みスタータモータの通電をＯＦＦする。ＴＭＳＴＭＲが所定時間継続していなければ通電を継続する。

ステップ５１８にてスタータモータの通電をＯＦＦし、スタータモータ通電ＯＦＦにより、スタータモータは慣性回転するフェーズに移行する。ステップ５１９にてエンジン角加速とピニオン角加速度の差が所定値以下の場合はステップ５２０に進み、ピニオンをＯＮさせる。そうでなければ終了する。

本実施例によりエンジン回転およびスタータピニオン回転共に慣性回転中に連結され且つ、エンジン角加速度とピニオン角加速度の方向が同じ時またはエンジン角加速度とピニオン角加速度の差が所定値以下の時に連結されるため、リングギアとピニオンの衝突トルクが緩和され、エンジンとスタータモータの連結をスムーズに行うことが可能となり、また連結時の衝突音，噛み込み音が低減されると共にリングギア，ピニオンの磨耗が防止できる。

図６，図７は本発明の第四の実施例を示すフローチャートである。本フローは定時間隔で実行（例えば１０ｍｓ）される。まず、図６について説明を行う。

ステップ６００にてクランク角センサ情報を基に演算されたエンジン回転数を読み込み、ステップ６０１にてスタータピニオン回転センサを基に演算されたスタータピニオン回転数をＮｐを読み込む。ステップ６０２にて図１に記載の各種センサ情報等よりアイドルストップの実行可否を判断する。アイドルストップ許可判定が成立した場合はステップ２０３に進み、不成立の場合は終了となる。ステップ６０２にてアイドルストップ許可が判定成立後、ステップ６０３に進み、アイドルストップ開始された時のエンジン回転数をＩＳＳＴＮＥにストアする。次にステップ６０４にて燃料カット処理が実行される。燃料カット後、ステップ６０５のアイドルストップタイマＴＭＩＳＳをスタートし、ステップ６０６に進む。ＴＭＩＳＳ_-1は前回値を意味し、定時間隔実行毎にインクリメントされる。ステップ６０６にてエンジンが停止しているか否か判定され、エンジン停止していなければ燃料カットによる慣性回転中と判定され、不成立時はエンジン停止状態と判定され終了する。次にステップ６０７にてアイドルストップタイマがＴＭＳＴＲＯＮ以上経過した場合は、ステップ６０８に進みスタータモータの通電を開始する。尚、アイドルストップタイマＴＭＩＳＳと比較するＴＭＳＴＲＯＮは図７にて説明する。

ステップ６０８にてスタータモータへの通電後、ステップ６０９でスタータモータ通電時間ＴＭＳＴＭＲをスタートし、ステップ６１０へ進む。ＴＭＳＴＳＲ_-1は前回値を意味し、定時間隔実行毎にインクリメントされる。ステップ６１０にてＴＭＳＴＭＲが所定時間（例えば１５０ｍｓ）以上であればスタータピニオン回転数は十分上昇したと判定して、ステップ６１１へ進みスタータモータの通電をＯＦＦする。ＴＭＳＴＭＲが所定時間継続していなければ通電を継続する。

ステップ６１１にてスタータモータの通電をＯＦＦし、スタータモータ通電ＯＦＦにより、スタータモータは慣性回転するフェーズに移行し、ステップ６１２のスタータモータ通電ＯＦＦ後タイマＴＭＳＴＭＲＯＦをスタートさせ、ステップ６１３に進む。ステップ６１３ではＴＭＳＴＭＲＯＦが所定時間（例えば１５０ｍｓ）以上経過したら、スタータピニオンをＯＮさせ、ピニオンギアをリングギアへ連結させる。

図７はスタータモータの通電を開始するための時間を決定するためのフローチャートである。ステップ７００にてエンジン回転数を読み込み、ステップ７０１にてエンジン回転角加速度△Ｎｅを計算する。次にステップ７０２にアイドルストップ開始回転ＩＳＳＴＮＥを読み込み、ステップ７０２にて△ＮｅとＩＳＳＴＮＥに応じてステータモータ通電を開始する時間をテーブル参照する。なお、これまでスタータモータの通電タイミング制御の詳細について説明したが、ＯＮ，ＯＦＦ切替えのデューティー比を制御するＰＷＭ制御によってエンジン回転数をフィードバックしながら所望のモータ回転数に制御してもよい。

本実施例によりエンジン回転およびスタータピニオン回転共に慣性回転中に連結されることにより、リングギアとピニオンの衝突トルクが緩和されるため、エンジンとスタータモータの連結をスムーズに行うことが可能となり、また連結時の衝突音，噛み込み音が低減されると共にリングギア，ピニオンの磨耗が緩和できると共に、アイドルストップ開始回転とその時のエンジン角加速度に応じてスタータの通電タイミングを制御できるため、機差やアイドル設定回転違い、シフトレバー位置などによる、想定外のタイミングのスタータピニオンとリングギアの噛み込みを防止できる。

図８は本発明第五の実施例を示すフローチャートである。本フローは定時間隔で実行（例えば１０ｍｓ）される。

ステップ８００にてクランク角センサ情報を基に演算されたエンジン回転数を読み込み、ステップ８０１にてスタータピニオン回転センサを基に演算されたスタータピニオン回転数をＮｐを読み込む。ステップ８０２にて図１に記載の各種センサ情報等よりアイドルストップの実行可否を判断する。アイドルストップ許可判定が成立した場合はステップ８０３に進み、不成立の場合は終了となる。ステップ８０２にてアイドルストップ許可が判定成立すると、ステップ８０３にて燃料カット処理が実行される。燃料カット後、ステップ８０４のアイドルストップタイマＴＭＩＳＳをスタートし、ステップ８０５に進む。ＴＭＩＳＳ_-1は前回値を意味し、定時間隔実行毎にインクリメントされる。ステップ８０５にてエンジンが停止しているか否か判定され、エンジン停止していなければ燃料カットによる慣性回転中と判定され、不成立時はエンジン停止状態と判定され終了する。次にステップ８０６にてアイドルストップタイマが所定値以上（例えば１００ｍｓ）経過した場合は、ステップ８０７に進みスタータモータの通電を開始する。スタータモータへの通電後、ステップ８０８でスタータモータ通電時間ＴＭＳＴＭＲをスタートし、ステップ８０９へ進む。ＴＭＳＴＳＲ_-1は前回値を意味し、定時間隔実行毎にインクリメントされる。ステップ８０９にてＴＭＳＴＭＲが所定時間（例えば１５０ｍｓ）以上であればスタータピニオン回転数は十分上昇したと判定して、ステップ８１０へ進みスタータモータの通電をＯＦＦする。ＴＭＳＴＭＲが所定時間継続していなければ通電を継続する。

ステップ８１０にてスタータモータの通電をＯＦＦし、スタータモータ通電ＯＦＦにより、スタータモータは慣性回転するフェーズに移行し、ステップ８１０のスタータモータ通電ＯＦＦ後ステップ８１１に進みエンジン回転数が所定回転以下（例えば２００ｒ／min）となったらスタータピニオンをＯＮさせ、ピニオンギアをリングギアへ連結させる。この所定回転は出来る限り低いことが望ましいが、最低限通常スタータクランキング回転よりも低い値に設定する。

本実施例によりエンジン回転およびスタータピニオン回転共に慣性回転中に連結されるため、リングギアとピニオンの衝突トルクが緩和され、エンジンとスタータモータの連結をスムーズに行うことが可能となり、また連結時の衝突音，噛み込み音が低減されると共にリングギア，ピニオンの磨耗が緩和できる。また、ピニオンギアとリングギアへの連結する回転数が低いため、エンジン停止までの時間が短くなり、連結後のピニオンギアとリングギア間のバックラッシュ等によるガタ音の発生する頻度を低減することができる。

図９は本発明の第六の実施例を示すフローチャートである。本フローは定時間隔で実行（例えば１０ｍｓ）される。

ステップ９００にてクランク角センサ情報を基に演算されたエンジン回転数を読み込み、ステップ９０１にてエンジンのクランクタイミング読み込み、クランクタイミングよりエンジンがどの行程にあるか判定する。ステップ９０２にて図１に記載の各種センサ情報等よりアイドルストップの実行可否を判断する。アイドルストップ許可判定が成立した場合はステップ９０３に進み、不成立の場合は終了となる。ステップ９０２にてアイドルストップ許可が判定成立すると、ステップ９０３にて燃料カット処理が実行される。燃料カット後、ステップ９０４のアイドルストップタイマＴＭＩＳＳをスタートし、ステップ９０５に進む。ＴＭＩＳＳ_-1は前回値を意味し、定時間隔実行毎にインクリメントされる。ステップ９０５にてエンジンが停止しているか否か判定され、エンジン停止していなければ燃料カットによる慣性回転中と判定され、不成立時はエンジン停止状態と判定され終了する。次にステップ９０６にてアイドルストップタイマが所定値以上（例えば１００ｍｓ）経過した場合は、ステップ９０７に進みスタータモータの通電を開始する。スタータモータへの通電後、ステップ９０８でスタータモータ通電時間ＴＭＳＴＭＲをスタートし、ステップ９０９へ進む。ＴＭＳＴＳＲ_-1は前回値を意味し、定時間隔実行毎にインクリメントされる。ステップ９０９にてＴＭＳＴＭＲが所定時間（例えば１５０ｍｓ）以上であればスタータピニオン回転数は十分上昇したと判定して、ステップ９１０へ進みスタータモータの通電をＯＦＦする。ＴＭＳＴＭＲが所定時間継続していなければ通電を継続する。

ステップ９１０にてスタータモータの通電をＯＦＦし、スタータモータ通電ＯＦＦにより、スタータモータは慣性回転するフェーズに移行し、ステップ９１０のスタータモータ通電ＯＦＦ後ステップ９１１に進み、その時のクランクタイミングが膨張行程であればスタータピニオンをＯＮさせ、ピニオンギアをリングギアへ連結させる。

また、ステップ９１１ではクランクタイミングによって膨張行程を判定する方法にてフローチャート上では説明しているが、フローチャートでの説明は割愛するがエンジン回転角加速度を検出し、角加速度方向の変化（正⇔負）によって膨張タイミングを判定しても良い。なお、ここでいう角加速度方向の変化とは、上記説明の通りクランクタイミングによる変化、つまり圧縮行程で高まった燃焼室内の圧力によって生じる角加速度の変化を表す。このタイミングでは、エンジン回転数の下降速度は一時的に小さくなり、角速度は絶対値が小さくなるよう変化する。

本実施例によりエンジン回転およびスタータピニオン回転共に慣性回転中に連結され、リングギアとピニオンの衝突トルクが緩和されるため、エンジンとスタータモータの連結をスムーズに行うことが可能となり、また連結時の衝突音，噛み込み音が低減されると共にリングギア，ピニオンの磨耗が緩和できる。また、エンジン膨張行程のタイミングでスタータピニオンを連結させるため、エンジン角加速度が小さくなり、エンジン回転数の下降速度が減少しており、スタータモータ角加速度をエンジン角加速度に近づけて、連結時の衝突トルクがより低減することができる。

図１０は本発明の第七の実施例を示すフローチャートである。本フローは定時間隔で実行（例えば１０ｍｓ）される。

ステップ１０００にてクランク角センサ情報を基に演算されたエンジン回転数を読み込み、ステップ１００１にてスタータピニオン回転センサを基に演算されたスタータピニオン回転数Ｎｐを読み込む。ステップ１００２にて図１に記載の各種センサ情報等よりアイドルストップの実行可否を判断する。アイドルストップ許可判定が成立した場合はステップ１００３に進み、不成立の場合は終了となる。ステップ１００２にてアイドルストップ許可が判定成立すると、ステップ１００３にて燃料カット処理が実行される。燃料カット後、ステップ１００４のアイドルストップタイマＴＭＩＳＳをスタートし、ステップ１００５に進む。ＴＭＩＳＳ_-1は前回値を意味し、定時間隔実行毎にインクリメントされる。ステップ１００５にてエンジンが停止しているか否か判定され、エンジン停止していなければ燃料カットによる慣性回転中と判定され、不成立時はエンジン停止状態と判定され終了する。次にステップ１００６にてアイドルストップタイマが所定値以上（例えば１００ｍｓ）経過した場合は、ステップ１００７に進みスタータモータの通電を開始する。スタータモータへの通電後、ステップ１００８でスタータモータ通電時間ＴＭＳＴＭＲをスタートし、ステップ１００９へ進む。ＴＭＳＴＳＲ_-1は前回値を意味し、定時間隔実行毎にインクリメントされる。ステップ１００９にてＴＭＳＴＭＲが所定時間（例えば１５０ｍｓ）以上であればスタータピニオン回転数は十分上昇したと判定して、ステップ１０１０へ進みスタータモータの通電をＯＦＦする。ＴＭＳＴＭＲが所定時間継続していなければ通電を継続する。

ステップ１０１０にてスタータモータの通電をＯＦＦし、スタータモータ通電ＯＦＦにより、スタータモータは慣性回転するフェーズに移行し、ステップ１０１１のスタータモータ通電ＯＦＦ後タイマＴＭＳＴＭＲＯＦをスタートさせ、ステップ１０１２に進む。ステップ１０１２ではＴＭＳＴＭＲＯＦが所定時間（例えば１５０ｍｓ）以上経過したら、スタータピニオンをＯＮさせ、ピニオンギアをリングギアへ連結させる。ステップ１０１４にてエンジンが停止判定を行い、エンジンが停止していればステップ１０１５に進み、スタータピニオンをＯＦＦする。エンジンが停止していなければスタータピニオンはＯＮし続ける。本実施例によりプリメッシュ中のリングギアとピニオンの衝突トルクが緩和されるため、エンジンとスタータモータの連結をスムーズに行うことが可能となり、また連結時の衝突音，噛み込み音が低減されると共にリングギア，ピニオンの磨耗が緩和できる。また、機構上エンジン回転数が所定値以上になるとピニオンが自動的に戻るよう構成されている場合に、エンジン停止前にピニオンが戻るのを防止できるので、エンジンとスタータモータとの連結をより確実にすることができる。

次に本発明の第八の実施例について説明する。他の実施例と共通する部分の説明は割愛する。本実施例では、エンジン負荷もしくはスタータモータの通電を制御することでエンジン回転の角加速度とスタータモータの回転の角加速度とを調整し、エンジンおよびスタータモータの回転数の下降速度を近づけることでエンジンとスタータモータとの連結を滑らかにすることができる。なお、燃料遮断中のエンジン負荷の制御は、スロットルバルブの開度制御によってエンジンへの吸入空気量を調整することで実現できる。スタータモータの通電制御も、通電時期のタイミング制御のみでなく、ＯＮ，ＯＦＦ切替えのデューティー比を制御するＰＷＭ制御によって所望の角加速度に制御し、回転数低下の度合いを調整してもよい。他の実施例と同様に本実施例では、エンジン回転の角加速度とスタータモータ回転の角加速度とが一致しているとき、または差が小さい時に連結が行われるため、リングギアとピニオンの衝突トルクが緩和され、エンジンとスタータモータの連結をスムーズに行うことが可能となり、また連結時の衝突音，噛み込み音が低減されると共にリングギア，ピニオンの磨耗が緩和できる。

次に本発明の第九の実施例について説明する。他の実施例と共通する部分の説明は割愛する。本実施例では、エンジンとスタータモータの連結は、スタータモータの回転数が所定の値以上の時に行うようにする。本実施例は、発電機を兼ねたハイブリッド車様のモータジェネレータではないスタータモータを用いる場合を想定しており、そのようなスタータモータは回転数が小さいときにエンジンとの連結を行い、衝突トルクによって、スタータモータの逆回転が発生すると、スタータモータの故障，劣化につながる。そこで、エンジンとの連結を行ってもスタータモータの逆回転が発生しない程度スタータモータの回転数が高い時に連結を行うことで、クランク逆回転によるスタータモータの逆回転を防止する。本実施例では、スタータモータの逆回転を防止することで、ハイブリッド用のモータなどと異なり、逆回転が想定されていないスタータモータの故障および劣化を抑制することができる。

図１１にて本発明動作を模式的に説明する。（１）は車両通常走行状態を表しており、（２）にてドライバーブレーキ操作にて車両停止挙動を表している。車両停止後、（３）にて車速が０km／ｈでブレーキが踏まれている状態が継続すればアイドルストップ判定され、（４）にてアイドルストップの許可が行われ、燃料カットが実行されアイドルストップ状態となる。アイドルストップ判定後（５）にてモータリレーを所定時間通電する。（６）はエンジン回転及びピニオン回転共に慣性回転している状態である。なお、モータリレーの通電は、ユーザの意志変更（チェンジマインド）により、急遽ブレーキペダルが離されたときなどに、燃料噴射によってモータを使わずにエンジン回転数を再上昇（燃焼復帰）させることが可能なタイミングを考慮し、通電を行ってもよい。また、慣性回転時の回転数挙動が予測できる場合は、プリメッシュのタイミングもしくはプリメッシュの回転数を考慮し、回転数効果の度合いを制御するよう通電を行ってもよい。（７）はエンジン回転及びピニオン共に慣性回転している状態で所望の条件（例えばエンジン回転数や、エンジン回転とピニオン回転との差）を満たしたらピニオンをＯＮし、エンジンリングギアとピニオンギアを連結させる。

（８）はアイドルストップしている状態を表している。（９）はドライバーがブレーキをリリースしたらアイドルストップを禁止し、スタータモータリレー、ピニオンを通電しエンジンを始動させる。（１０）にてエンジンが始動完了判定されたらスタータモータ，ピニオン共にＯＦＦする。ここで、機構上の仕組みでエンジン回転数が上昇したらピニオンが自動的にＯＦＦされるよう構成してもよい。（１１）は通常復帰状態となる。

尚、本動作説明はアイドルストップにおける一例を表しただけであり、アイドルストップとなる車両運転状態はこの限りではない。また、本発明の要旨を逸脱しない限りで、アイドルストップ以外のエンジン停止およびエンジン始動にも本発明を応用することが可能である。たとえば、イグニッションキーをＯＦＦし、再度イグニッションキーをＯＮする際にも、衝突トルクの抑制およびエンジン再始動の短縮などの効果が見込める。

本発明によれば、自動車の運転中にアイドルストップが許容される条件が成立したときなどに、燃料カットを行い、エンジンが停止するシステムにおいて、エンジン停止前にプリメッシュさせる構成において、スタータシステムの耐久性，耐摩耗性、及び静粛性を改善できる。また良好なプリメッシュが可能となるため、再始動時間の短縮にも貢献できる。

１スタータ本体
１ａスタータモータ
１ｂマグネットスイッチ
１ｃシフトレバー
１ｄピニオン
２ピニオン回転センサ
３ＥＣＵ（Engine Control Unit)
３ａアイドルストップ判定
３ｂスタータ制御ブロック
３ｃ燃料噴射制御ブロック
４スタータモータリレー
５ピニオンリレー
６リングギア

Claims

エンジンと前記エンジンを始動させるためのスタータモータとの連結を制御する車両制御装置において、
前記エンジンへの燃料の供給を遮断して前記エンジンを慣性回転させると共に、
前記エンジンの燃料遮断中に前記スタータモータが前記エンジンと連結していない状態で前記スタータモータを回転させた後、
前記スタータモータへの通電を制御して前記スタータモータを慣性回転させ、
前記エンジンと前記スタータモータとが共に慣性回転中であるときに前記スタータモータを前記エンジンに連結することを特徴とする車両制御装置。
請求項１記載の車両制御装置において、
前記エンジンの回転数と前記スタータモータの回転数とが一致したとき、
もしくは前記エンジンの回転数と前記スタータモータの回転数との差が所定値以下となったときに、
前記スタータモータを前記エンジンに連結することを特徴とする車両制御装置。
請求項１記載の車両制御装置において、
前記エンジンの角加速度方向と前記スタータモータの角加速度方向とが同じとき、
もしくは前記エンジンの角加速度と前記スタータモータの角加速度との差が所定値以下のときに、
前記スタータモータを前記エンジンに連結することを特徴とする車両制御装置。
請求項１記載の車両制御装置において、
前記エンジンの慣性回転中の角加速度に応じて、
前記スタータモータを通電する時期を制御することを特徴とする車両制御装置。
請求項１記載の車両制御装置において、
前記エンジンの回転数が所定値以下となったときに、
前記スタータモータを前記エンジンに連結することを特徴とする車両制御装置。
請求項１記載の車両制御装置において、
慣性回転中の前記エンジンが膨張行程であるとき、
もしくは前記エンジンが慣性回転中であって角速度に変化があるときに、
前記スタータモータを前記エンジンに連結することを特徴とする車両制御装置。
請求項１記載の車両制御装置において、前記エンジンと前記スタータモータとの連結は前記エンジンが停止するまで継続することを特徴とする車両制御装置。
請求項１記載の車両制御装置において、
前記エンジンの角加速度と、
前記スタータモータの角加速度とが一致、または差が所定の範囲内になるよう前記エンジン負荷もしくは前記スタータモータを制御することを特徴とする車両制御装置。
請求項１記載の車両制御装置において、
前記スタータモータの回転数が所定の値以上のときに、
前記スタータモータを前記エンジンに連結することを特徴とする車両制御装置。
エンジンの一時停止が許容される所定の条件が成立したとき前記エンジンを一時停止させると共に、
前記エンジンと前記エンジンを再始動させるためのスタータモータとの連結を制御するアイドルストップシステムにおいて、
前記所定の条件が成立したとき、前記エンジンへの燃料の供給を遮断して前記エンジンを慣性回転させると共に、
前記エンジンの燃料遮断中に前記スタータモータが前記エンジンと連結していない状態で前記スタータモータを回転させた後、
前記スタータモータへの通電を制御して前記スタータモータを慣性回転させ、
前記エンジンと前記スタータモータとが共に慣性回転中であるときに前記スタータモータを前記エンジンに連結することを特徴とするアイドルストップシステム。
請求項１０記載のアイドルストップシステムにおいて、
前記エンジンの回転数と前記スタータモータの回転数とが一致したとき、
もしくは前記エンジンの回転数と前記スタータモータの回転数との差が所定値以下となったときに、
前記スタータモータを前記エンジンに連結することを特徴とするアイドルストップシステム。
請求項１０記載のアイドルストップシステムにおいて、
前記エンジンの角加速度方向と前記スタータモータの角加速度方向とが同じとき、
もしくは前記エンジンの角加速度と前記スタータモータの角加速度との差が所定値以下のときに、
前記スタータモータを前記エンジンに連結することを特徴とするアイドルストップシステム。
請求項１０記載のアイドルストップシステムにおいて、
前記エンジンの慣性回転中の角加速度に応じて、
前記スタータモータを通電する時期を制御することを特徴とするアイドルストップシステム。
請求項１０記載のアイドルストップシステムにおいて、
前記エンジンの回転数が所定値以下となったときに、
前記スタータモータを前記エンジンに連結することを特徴とするアイドルストップシステム。
請求項１０記載のアイドルストップシステムにおいて、
慣性回転中の前記エンジンが膨張行程であるとき、
もしくは前記エンジンが慣性回転中であって角速度に変化があるときに、
前記スタータモータを前記エンジンに連結することを特徴とするアイドルストップシステム。
請求項１０記載のアイドルストップシステムにおいて、前記エンジンと前記スタータモータとの連結は前記エンジンが停止するまで継続することを特徴とするアイドルストップシステム。
請求項１０記載のアイドルストップシステムにおいて、
前記エンジンの角加速度と、
前記スタータモータの角加速度とが一致、または差が所定の範囲内になるよう前記エンジン負荷もしくは前記スタータモータを制御することを特徴とするアイドルストップシステム。
請求項１０記載のアイドルストップシステムにおいて、
前記スタータモータの回転数が所定の値以上のときに、
前記スタータモータを前記エンジンに連結することを特徴とするアイドルストップシステム。