JP5836072B2 - 内燃機関停止装置 - Google Patents

Description

本発明は、エネルギ資源の節約と環境保全に配慮した燃料消費節約型自動車に係る。

エネルギ資源の節約と環境保全のために、自動車を運転中にエンジンの一時停止が許容される所定条件が成立したとき、アイドルストップさせることが考えられ、また一部の自動車において実施されている。このアイドルストップに対応した自動車において、車両が停止する前の減速状態（以下、コースティング領域）から、アイドルストップを行えるシステムが存在する。このシステムでは、燃料カットを開始した時点から、エンジンが完全に停止するまでの間に、運転者の意思による再発進要求又は再始動要求があった場合、即座に始動させる必要があり、エンジン慣性回転期間中にスタータモータを調速通電し、スタータモータと同軸上に備わるピニオンギヤの回転速度がエンジンに備わるリングギヤの回転速度と同期した時点で、ピニオンギヤをリングギヤに噛み込ませ、スタータ駆動によるエンジンの再始動を行う技術が提案されている（特許文献１）。

上述の技術における大きなシステム課題は、騒音低減と応答性確保が挙げられる。詳しくは、ピニオンギヤとリングギヤが噛み合う際に発生する衝撃に伴う騒音の低減、及びピニオンギヤとリングギヤが噛み合った以降、エンジンの回転脈動に伴い、スタータモータが連れ回される際に発生する騒音も商品性の観点から低減させる必要がある。また、エンジンが慣性回転中且つ燃料噴射の再開による再始動が困難となる極低回転領域において、運転者の意思により、再発進要求又は再始動要求が発生した場合、直ちにスタータ駆動を行い、エンジンの始動性、または、車両の発進性などの応答性を確保する必要があるが、この騒音低減と応答性の確保という課題は、一方の特性を改善させるともう一方の特性が悪化するという所謂、トレードオフの関係を持ち、また、双方の特性は、ピニオンギヤとリングギヤを噛み合わせる際の回転数の絶対値に依存した性質を持つ（噛み合わせ時のエンジン回転数が高ければ応答性は良くなるが騒音低減が難しく、低回転での噛み合わせは、騒音低減に効果はあるものの応答性の確保が難しい）。このため、ピニオンギヤとリングギヤを噛み合わせる際のエンジン回転数は、各々の車両に応じて適合した上で、決定する必要がある。

特開２０１０−１０６８２５号公報

しかし、従来技術では、燃料カット実行後、慣性回転となったエンジン回転数が所定の回転数以下となった場合、もしくは、燃料カット実行後所定の時間経過を待ってからスタータモータを通電し、その後、エンジン回転数とピニオン回転数の差回転数が所定の範囲内になった場合などの条件により、ピニオンギヤとリングギヤを噛み合せるシーケンスとなっていることが一般的であるため、ピニオンギヤとリングギヤが噛み合う際のエンジン回転数及びピニオン回転数は成り行きとなる。このため、実際にピニオンギヤとリングギヤが噛み合う際の回転数は、保障されない。

また、慣性回転中のエンジン回転挙動は、常に同じ挙動を示すことはなく、運転者のブレーキ踏力や補機類の動作状態などの影響から、エンジン負荷は毎回異なる。当然のことながら、経時劣化に伴うエンジン回転挙動の変化もばらつき要因となる。

本発明は、燃料消費節約型自動車に於ける上記の課題に鑑み、この点に関し改良された燃料消費節約型自動車を提供することを課題としている。

上記課題を解決すべく、本発明はアイドルストップ機能を有する車両の制御装置において、所定のアイドルストップ条件が成立し、燃料カットを開始した時点から、エンジンが停止するまでのエンジン回転挙動を監視・記憶するエンジン回転挙動記録装置を備え、前記エンジン回転挙動記録装置が監視・記憶した過去のエンジン情報に基づき、スタータモータの駆動時期及びピニオンの飛び出し時期を可変にすることを特徴とする。

本発明によれば、車両減速状態からアイドルストップを行うシステムにおいて、エンジン回転挙動に基づき、スタータモータの通電開始及び通電停止タイミングとピニオンギヤの飛び出しタイミングを可変とすることで、予め設定したエンジン回転数（ピニオン回転数）にて、ピニオンギヤとリングギヤの連結をさせることができ、外乱による制御ばらつきを低減させることができる。

アイドルストップシステムの機能構成図。 アイドルストップシステムの機能構成図２。 本発明における実施例のフローチャート。 エンジン回転挙動記録装置のタイミングチャート。 エンジン回転挙動記録装置のフローチャート。 エンジン回転予測装置における加速予測時のタイミングチャート。 エンジン回転予測装置における減速予測時のタイミングチャート。 エンジン回転予測装置のフローチャート。 スタータ制御シーケンスの説明図。 スタータ制御タイミング算出時のフローチャート。 スタータ制御のフローチャート。

以下、発明を実施するための最良の形態を説明する。

図１は、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（１０１）は、スタータモータ（１０１ａ）、マグネットスイッチ（１０１ｂ）、シフトレバー（１０１ｃ）、ピニオンクラッチ（１０１ｄ）、ピニオンギヤ（１０１ｅ）などにより構成されており、更にピニオンギヤの回転速度を検出するピニオン回転センサ（１０２）が備わる。

スタータモータ（１０１ａ）、マグネットスイッチ（１０１ｂ）は、ＥＣＵ（Engine Control Unit）（１０３）から出力される信号に基づき、独立した電源リレー（スタータモータリレー１０４ａ、ピニオンリレー１０４ｂ）を制御することでそれぞれ独立した駆動が可能となっている。スタータモータ（１０１ａ）とピニオンギヤ（１０１ｄ）は減速機構（図示なし）を介して同軸上に連結されており、スタータモータ（１０１ａ）が回転するとピニオンギヤ（１０１ｄ）も減速機構にて設定された減速比に応じた回転をする構成である。マグネットスイッチ（１０１ｂ）に通電を行うとシフトレバー（１０１ｃ）が押し出され、ピニオンギヤ（１０１ｅ）がエンジンに備わるリングギヤ（１０６）と連結される構造となっている。また、始動時において、エンジンの燃焼が行われるとピニオン回転数よりエンジン回転数が高くなるため、ピニオンクラッチ（１０１ｄ）にてエンジンからのトルクを遮断することで、スタータモータ（１０１ａ）の過回転を抑制する構造となっている。

尚、本図では、バッテリーから、スタータモータリレー（１０４ａ）の間に、スタータモータ（１０４ａ）のトルクを２段階に変更できるトルク可変機能（１０４ｂ）が備わっているが、本発明では、この機能（１０４ｂ）が備わっていない一般的なスタータの構成においても、同様の効果が期待できる。

ＥＣＵ（１０３）は通常の燃料噴射制御（１０３ｃ）、点火制御（図示なし）、空気制御（電子制御スロットル制御）（図示なし）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（１０３ａ）にて、アイドルストップ許可判定を実行し、燃料噴射制御（１０３ｃ）を禁止することで、燃料カットを実行する。

エンジン回転挙動記録装置（１０３ｅ）は、アイドルストップ許可判定ブロック（１０３ａ）が所定の条件が成立し、燃料カット実行した後、エンジンが停止するまでのエンジン回転挙動に関する情報を記録し、エンジン回転予測装置（１０３ｄ）は、エンジン回転挙動記録装置（１０３ｅ）が記録したエンジン回転挙動に関する情報から、将来のエンジン回転挙動の予測と、予め設定されたピニオンギヤとリングギヤを噛み込ませる際のエンジン回転数（以下、目標噛み込み回転数）までの所要時間を演算する。この所要時間に基づき、スタータ制御に関する各タイミングを演算の上、スタータ制御ブロック（１０３ｂ）にて、スタータモータ（１０１ａ）及びピニオンギア（１０１ｅ）の飛び出しを行うマグネットスイッチ（１０１ｂ）の通電を行う。

次に、本発明の実施例について図２を用いて説明する。

図２は、図１同様に本発明を実現できる機能構成図である。

本図のスタータ本体（２０１）は、スタータモータ（２０１ａ）、マグネットスイッチ（２０１ｂ）、シフトレバー（２０１ｃ）、ピニオンクラッチ（２０１ｄ）、ピニオンギヤ（２０１ｅ）、半導体スイッチ機構（２０１ｆ）などにより構成されている。まず、ＥＣＵ（Engine Control Unit）（２０３）からスタータ駆動信号を半導体スイッチ機構（２０１ｆ）へ出力する。スタータ駆動信号は、スタータモータ（２０１ａ）の通電機能とピニオンギヤ（２０１ｅ）の飛び出し機能を制御するマグネットスイッチ（２０１ｂ）の２系統を備え、それぞれが個別のＤｕｔｙ比により半導体スイッチ機構（２０１ｆ）内のＭＯＳＦＥＴを制御し、スタータモータ（２０１ａ）、マグネットスイッチ（２０１ｂ）の駆動を行う。

また、ＥＣＵ（２０３）は通常の燃料噴射制御（２０３ｃ）、点火制御（図示なし）、空気制御（電子制御スロットル）（図示なし）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（２０３ａ）にてアイドルストップ許可判定を実行し、燃料噴射（２０３ｃ）を禁止することで、燃料カットを実行する。

エンジン回転挙動記録装置（２０３ｅ）は、アイドルストップ許可判定ブロック（２０３ａ）が所定の条件が成立した際、燃料噴射制御（２０３ｃ）にて燃料カット実行した後、エンジンが停止するまでのエンジン回転挙動を記録し、更に、回転予測装置（２０３ｅ）により、記録したエンジン回転挙動から、将来の回転挙動の予測と、予め設定された目標噛み込みエンジン回転数までの所要時間を演算する。この所要時間から、スタータモータ（２０１ａ）及びピニオンギア（２０１ｅ）の飛び出しを行うマグネットスイッチ（２０１ｂ）の駆動時期及び停止時期を演算の上、スタータ制御ブロック（２０３ｂ）にて、実際のスタータ駆動を行う。

次に図３を用いて、本発明の基本的な制御方法について説明する。

図３は、本発明に関わる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、Ｓ３０１のステップにて、燃料カットを行うか否かの判定を行う。詳しくは、図１または、図２に記載のアイドルストップ判定機能（１０３ａ，２０３ａ）にて、各種センサ情報等よりアイドルストップの実行可否判定を行い、条件不成立の場合、本制御は終了となる。条件成立時は、Ｓ３０２へ進み、燃料噴射制御（図１の１０３ｃ又は図２の２０３ｃ）にて、燃料カット制御を実行する。これにより、慣性回転となったエンジン回転挙動は最終的に完全停止するが、Ｓ３０３では、エンジンが停止したか否かの判定を行う。ここでエンジン停止状態とは、例えば、エンジン回転数が所定の回転数以下となった場合や、所定の回転数以下となってから更に所定時間が経過した場合などと定義することができる。

Ｓ３０３の条件が不成立時は、Ｓ３０９へ進み、条件成立時は、Ｓ３０４へ進む。Ｓ３０４では、エンジン回転挙動に関する情報の記録を行う。本ステップの詳細は後述するが、所定のクランク角間におけるエンジン回転挙動の加速度及び減速度を記録する。その後、Ｓ３０５へ進み、予め設定されたエンジン回転の予測タイミングか否かの判定を行う。このタイミングは、エンジン回転数が所定回転数以下になった場合や、所定のクランク角におけるエンジン回転数が所定回転数以下となった場合、さらに燃料カットを実行後、所定の時間経過からとしても良く、いずれかの条件を用いて判定を行い、その後、所定のクランク角となった場合などとすることが望ましい。本条件が不成立の場合、Ｓ３０８へ進み、条件成立時は、Ｓ３０６へ進む。Ｓ３０６では、Ｓ３０４にて記録したエンジン回転挙動の情報から、将来のエンジン回転挙動を予測し（予測方法については後述する）更に前記目標噛み込み回転数までの時間を予測する。その後、Ｓ３０７にて、前記目標噛み込み回転数までの所要時間から、スタータ制御タイミングを演算するが、この制御タイミングは、スタータモータの通電開始タイミングと通電停止タイミング、及びピニオンギヤがリングギヤへ飛び込みを行うタイミングが該当する。その後、Ｓ３０８へ進み、実際のスタータ駆動を行う。Ｓ３０９では、全てのスタータ駆動が終了したか否かの判定を行い、条件不成立時は、Ｓ３０３へ戻り、条件成立で本制御は終了となる。

次に図３にて説明した制御方法の更に詳細な実施例について説明を行う。

図４は、図３内におけるＳ３０４の前記エンジン回転挙動記録装置のタイミングチャートである。４０１は、燃料カット（図３内Ｓ３０２）を開始してからのエンジン回転挙動を示したものである。燃料カット制御が実行されると、燃料カット制御が実行された気筒から燃焼が発生しないため、エンジン回転数は下降し始める。本図では、このタイミングをＴ４０２からとしている。その後、エンジン回転挙動（４０１）は、脈動と伴いながら、やがて完全に停止する。この挙動を更に詳しく説明すると、まず、燃料カットを実行した気筒の膨張行程から、エンジン回転挙動（４０１）は、減速しながら（４０３）、最初の気筒における圧縮ＴＤＣ（４０４）に差し掛かる。この圧縮ＴＤＣ（４０４）を乗り越えると、燃焼室内に充填された空気の反発力により、一旦加速する方向へ変化する（４０５）。その後、次気筒の圧縮仕事が増えることから、エンジンのフリクションが増大し、燃焼室内に充填された空気の反発力よりエンジンフリクションが大きくなる点（図内４０６）から、エンジン回転挙動は、次気筒の圧縮ＴＤＣ（４０８）まで、減速を行う（４０７）。その後、同動作を繰り返し、やがてエンジンは停止に至る。この中で、エンジン回転挙動（４０１）が、減速方向から加速方向へ変化するクランク角（４０４，４０８）は、一般的なエンジンであれば、エンジン仕様に関わらず、圧縮上死点近傍となる一方で、加速方向から減速方向へ変化するクランク角（４０６，４０９）は、エンジンの気筒数（厳密には気筒間の位相差）や排気弁の開弁タイミングなどにより異なる性質を持つ。

これを踏まえ、前記エンジン回転挙動記録装置は、この加速度（４０５，４１０）及び減速度（４０３，４０７）の変化点となるそれぞれのクランク角（４０４，４０６，４０８，４０９）にて、加速度（４０５，４１０）と減速度（４０３，４０７）のそれぞれ記録する（実際に記録する情報は図５を用いた実施例にて説明する）。

これを制御フローで説明すると、図５の様な実施例となる。図５は、ある１点における加速度（４０５，４１０）もしくは減速度（４０３，４０７）を記録する際の制御フローである。まず、Ｓ５０１にて、第１の所定クランク角となったか否かを判定する。これは、例えば、図４内の４０４に達したか否かということに該当する。条件不成立時は、Ｓ５０４へ進み、条件成立時は、Ｓ５０２で、この時点のエンジン回転数を記録する。その後、Ｓ５０３へ進み、タイマカウンタのインクリメントを開始する。Ｓ５０４では、第２の所定クランク角に達したか否かの判定となるが、これを例えるならば、図４内の４０６に達したか否かという判定となる。条件不成立時は、Ｓ５０１へ戻り、条件成立時は、Ｓ５０５へ進み、この時点のエンジン回転数を記録し、Ｓ５０６で、Ｓ５０３にてインクリメントしているタイマカウントを停止し、このタイマカウンタ値を記録する（つまり４０４から４０６の所要時間を記録したことになる）。これより、加速度（図４内４０５）の加速度（傾き）に関する情報が記録されたこととなる。本フローはここで終了となるが、実際は、図４内４０６からの減速度（４０７）を同様に記載する。つまり、再び、Ｓ５０１からの制御が実行され、Ｓ５０１における第１クランク角を図４内４０６とし、Ｓ５０４の第２クランク角を図４内４０８に置き換え、これをエンジンが停止するまでの間、繰り返し、各々の情報を記録する。

また、上述の第１所定クランク角及び第２クランク角を用いた実施例は、本発明を実現する１つの手段であり、当然、この当該区間（当該気筒の圧縮ＴＤＣ（４０４）から次気筒の圧縮ＴＤＣ間（４０８））における加速度及び減速度を更に細分化した上でこれらの情報（詳細なクランク角間の傾き）を記録し、後に説明する回転予測の精度向上ができることは言うまでもない。

次に図３内Ｓ３０６に関する詳細説明を行う。

まず、図６及び図７は、図３内Ｓ３０４にて記録したエンジン回転挙動の情報に基づき、将来のエンジン回転予測を行い、前記目標噛み込み回転数までの所要時間を予測するエンジン回転予測装置のタイミングチャートである。本図を用いて、実際の予測手順に沿った形で説明をする。

本図における現在の時刻は、Ｔ６０３であり、Ｔ６０３より図内左側は過去を示し、右側は将来となる。６０１の実線は、過去のエンジン回転挙動を示しており、６０１の実践上に記載の丸印（６０４，６０５，６０６，６０７，６０８）上に示すそれぞれのエンジン回転数及びクランク間の時間は図３内のＳ３０４ステップにて記録されている。６０２の破線は、図３内Ｓ３０４にて記録したエンジン回転挙動の情報に基づき予測すべき回転挙動となる。Ｔ６０３を図３内Ｓ３０５とした場合、まず、加速挙動の予測を行うが、本制御の基本的な考え方として、図内に示した加速度αｎ（６１２）は、前回の加速度αｎ−１（６１１）や前々回の加速度αｎ−２（６１０）と一定の相関関係があるということに基づく。先に記述したが、加速上限点（６０５，６０７，６０９）に到達する際のクランク角は、エンジン仕様により異なる特性を持つが、同エンジンであれば、加速上限点（６０５，６０７，６０９）に到達する際のクランク角は、その気筒が異なる場合においても、ほぼ同じクランク角となる。このため、加速開始点（６０８）時点のエンジン回転数と過去の加速度（６１０，６１１）が分かれば、当該気筒の加速上限点（６０９）のエンジン回転数や加速開始点（６０８）から加速上限点（６０９）までの所要時間は一次方程式などから容易に予測できる。尚、この予測する加速度αｎ（６１２）は、前回の加速度αｎ−１（６１１）と前々回の加速度αｎ−２（６１０）から二次関数などを用いることで、ある程度の精度で算出可能であるが、特にエンジン回転数が低くなる領域では、充填率の変化が発生するため、加速度（６１０，６１１，６１２）に影響を与えることがあるため、これを補正することが望ましい。また、エンジンフリクションとなる補機類（オルタネータなど）の動作状態及びブレーキ圧などからの補正を行うことで、更に予測精度を向上できることは言うまでもない。

これにより図６にて当該気筒の加速上限点（６０９）までを予測したが、次の減速領域の予測方法を図７を用いて説明する。図７内７０１の実線は、燃料カットにより慣性回転中のエンジン回転挙動を示したものであり、７０２の破線は、図３内Ｓ３０４にて記録したエンジン回転挙動に基づき予測すべき回転挙動となる。

また、７０１の実線上に記載の丸印（７０４，７０５，７０６，７０７）は、該述のエンジン回転挙動を記録する際の所定クランク角を示しており、この丸印上（７０４，７０５，７０６，７０７）に示すそれぞれのエンジン回転数及びクランク間（７０４−７０５間，７０５−７０６間，７０６−７０７間）の時間は図３内のＳ３０４ステップにて記録されている。また、時間軸における現在点をＴ７０３とし、これより図内左側は過去を示し、右側は将来となる。

減速開始点（７０８）のエンジン回転数及びこの点に至るまでの時間は、図６を用いた説明により既に予測された点であることから、加速度の予測同様に、過去の減速度（７１２，７１３）が分かれば、次の減速下限点（７０９）のエンジン回転数や減速開始点（７０８）から減速下限点（７０９）までの所要時間は容易に予測できる。この加速度及び減速度の予測を繰り返し、次気筒以降の加速上限点７１０を予測し、最終的に予測したエンジン回転数が所定の値（例えば０rpmを下回った場合など）となった時点（図内７１１）をエンジン停止状態と予測する。

次に、予測したエンジン回転挙動に基づき、前記目標噛み込み回転数（７１６）となる時刻Ｔ７１７を算出し、現在の時刻Ｔ７０３からＴ７１７までの所要時間（７１８）を予測するが、図７内の最終的な減速度βｎ＋１（７１５）及び始点（７１０）と終点（７１１）のエンジン回転数は予測していることから、一次方程式を用いて７１６までの時間を求めることができる。尚、本予測は、１度だけ行うのではなく、予測タイミングを複数設けた上で、上述の予測から所定の時間経過があった場合、次の予測タイミングとなり（例えば、図内Ｔ７１９）、この時点で得た最新のエンジン挙動情報に基づき、同様の予測を繰り返し行う。

図８は、上述のエンジン回転予測装置（図３内のＳ３０６ステップの詳細）のフローチャートである。まず、Ｓ８０１にて、予測気筒カウンタｎの初期化を行う。その後、Ｓ８０２にて加速度予測を行うか否かの判定を行うが、本判定は、予測タイミング時のクランク角から、加速予測及び減速予測の実施判定を行う。例えば、現在の時刻が、図６内Ｔ６０３である場合、まず、加速予測を行い、その後減速予測を行う。条件不成立時は、Ｓ８０６へ進み、条件成立時は、Ｓ８０３へ進む。Ｓ８０３では、過去に記録した加速度と予測開始点のエンジン回転数から、当該気筒の加速度演算を行う。その後、Ｓ８０４へ進み、Ｓ８０３にて演算した加速度から加速上限点（図６内６０９）時点のエンジン回転数を予測し、Ｓ８０５にて、加速開始点（６０８）から加速上限点（６０９）までの時間を予測する。次にＳ８０６へ進み、減速予測を行うか否かの判定を行う。条件不成立時は、Ｓ８１０へ進み、条件成立時は、Ｓ８０７にて、当該気筒の減速予測を行う（加速予測同様、過去に記録した加速度と予測開始点のエンジン回転数から予測を行う）。その後、Ｓ８０８へ進み、Ｓ８０７にて演算した減速度から減速下限点（図７内７０９）時点のエンジン回転数を予測し、Ｓ８０９にて、減速開始点（７０８）から減速下限点（７０９）までの時間を予測する。その後、Ｓ８１０へ進み、予測したエンジン回転数からエンジンが停止するまでの予測が終わったか否かの判定を行う。条件不成立時は、Ｓ８１１にて、予測気筒カウンタｎのインクリメントを行い、その後、Ｓ８１０の条件が成立するまで、Ｓ８０２からの制御を繰り返す。

次に、前記目標噛み込み回転数までの所要時間から、スタータの各作動タイミングを算出する方法について説明を行う。図９は、図６から図８の説明により予測した前記目標噛み込み回転数までの所要時間からスタータ制御の各タイミングを算出するタイミングチャートである。９０１はエンジン回転挙動を示しており、Ｔ９０４が現在の時刻となる。つまり、Ｔ９０４より左側のエンジン回転挙動（９０１）は、図３内Ｓ３０４にて記録された情報であるのに対し、Ｔ９０４から右側は、図３内Ｓ３０６にて予測した回転挙動となる。９０２は、ピニオン回転挙動を示しており、９０２ａはスタータモータ（１０１ａ，２０１ａ）を通電することから上昇し、その後、スタータモータ（１０１ａ，２０１ａ）の通電を停止し、慣性回転となることから減速挙動となる（８０２ｂ）。９０７は、前記目標噛み込み回転数を示し、９０３は、前記目標噛み込み回転数の予測ポイントとなる（制御上、このポイントは演算または予測することはない。）。また、Ｔ９０５は、現時点（Ｔ９０４）で予測したピニオンギヤ（１０１ｅ，２０１ｅ）とリングギヤ（１０６，２０６）を噛み込ませる時刻であり、９０６は、現時刻から噛み込みまでの所要時間である。

ここで、ピニオン回転挙動（８０２）において、スタータモータ（１０１ａ，２０１ａ）の通電を停止した後の減速度（８０２ｂ）は、スタータ仕様（特にスタータモータ（１０１ａ，２０１ａ）の慣性力）に依存し、スタータモータ（１０１ａ，２０１ａ）の通電を停止した直後には、ピニオン回転数（９０２）のオーバーシュートなどが発生するため、安定した減速度（９０２ｂ）となるまでにはある程度の時間経過を待つ必要がある。ここでは、この時間を９１３にて表記しており、逆に言えば、この時間経過を待てば、ピニオン回転挙動の減速度（８０２ｂ）は、一定の傾きとなることが保障される。

これにより、Ｔ９１０を求めることができ、更に前記目標噛み込み回転数（９０７）とピニオン減速度（９０２ｂ）から、一次方程式により、目標ピニオン回転数（９０８）も求めることができる。目標ピニオン回転数（９０８）が求まれば、スタータモータ（１０１ａ，２０１ａ）の応答性（言い換えると、９０２ａの加速度）から、スタータモータ（１０１ａ，２０１ａ）の通電開始タイミング（Ｔ９０９）も容易に求めることができる。補足すると、スタータモータ（１０１ａ，２０１ａ）の加速度９０２ａは、スタータモータ（１０１ａ，２０１ａ）に通電する際の電流に依存するため、図２の構成であれば、スタータモータへ通電する駆動Ｄｕｔｙ比毎に、目標ピニオン回転数（９０８）となるまでの所要時間（９１１）は予め設定することができる。尚、図１の構成であれば、駆動電流は一定となるため、一点の定数設定でこの所要時間（９１１）は表現することができる。

次にピニオンギヤ（１０１ｅ，２０１ｅ）の飛び出しタイミングについて説明すると、実際にピニオンギヤ（１０１ｅ，２０１ｅ）をリングギヤ（１０６，２０６）へ噛み込ませるために、マグネットスイッチ（１０１ｂ，２０１ｂ）に通電を開始してから、実際に噛み込みが行われるまでに所定時間（９１４）を必要とする。これに要する時間（９１４）は、マグネットスイッチ（１０１ｂ，２０１ｂ）の抵抗とマグネットスイッチ（１０１ｂ，２０１ｂ）に流れる電流に依存するため、これらを把握することで、マグネットスイッチ（１０１ｂ，２０１ｂ）の応答時間（９１４）も、事前に設定することができる。

更に付け加えると、マグネットスイッチ（１０１ｂ，２０１ｂ）の抵抗は、マグネットスイッチ（１０１ｂ，２０１ｂ）の温度と相関を持ち、マグネットスイッチ（１０１ｂ，２０１ｂ）に流れる電流は、駆動Ｄｕｔｙ比やマグネットスイッチ（１０１ｂ，２０１ｂ）の駆動段における抵抗にて代用することができる。これにより、９１４を求めることができるため、ピニオンギヤの飛び出しタイミング（Ｔ９１１）も算出することができる。

この流れを制御フローチャートにすると、図１０の様になる。図１０は、図３内Ｓ３０７の詳細フローチャートである。まず、Ｓ１００１にて、前記目標噛み込み回転数の時刻から、ピニオンギヤ（１０１ｅ，２０１ｅ）を動作させるマグネットスイッチ（１０１ｂ，２０１ｂ）の応答性に応じた所要時間（９１３）を減算することで、ピニオンギヤ（１０１ｅ，２０１ｅ）の飛び込みタイミングを演算する。次に、Ｓ１００２にて、前記目標噛み込み回転数の時刻から、ピニオン減速度（９０２ｂ）が一定となるまでに必要な時間（９１２）を減算することでスタータモータ（１０１ａ，２０１ａ）の通電停止タイミング（Ｔ９０９）を演算する。Ｓ１００３では、前記目標噛み込み回転数とピニオン減速度（９０２ｂ）と、ピニオン減速度（９０２ｂ）が一定となるまでに必要な時間（９１２）から、目標ピニオン回転数（９０７）を演算する。その後、Ｓ１００４では、Ｓ１００３にて求めた目標ピニオン回転数（９０７）と、スタータモータ（１０１ａ，２０１ａ）への通電電流などから求めた応答時間から、スタータモータ（１０１ａ，２０１ａ）の通電開始タイミングを求める。

次に、図３内Ｓ３０８のスタータ制御について説明を行う。

図１１は、図３内Ｓ３０８の詳細を示したフローチャートである。まず、Ｓ１１０１にて、スタータモータ（１０１ａ，２０１ａ）の通電タイミングか否かの判定を行う。条件不成立時は、Ｓ１１０５へ進み、条件成立時は、Ｓ１１０２へ進み、スタータモータ（１０１ａ，２０１ａ）への通電を行う。その後、Ｓ１１０３にて、ピニオン回転数が、目標ピニオン回転数に至ったか否の判定を行い、条件不成立時は、Ｓ１１０２へ戻り、以後、Ｓ１１０３の条件が成立するまで、スタータモータ（１０１ａ，２０１ａ）への通電を行う。Ｓ１１０３の条件が成立すると、Ｓ１１０４へ進み、スタータモータ（１０１ａ，２０１ａ）への通電を停止する。Ｓ１１０５では、ピニオン飛込みタイミングか否かの判定を行い、条件不成立時は、Ｓ１１０７へ進み、条件成立時は、マグネットスイッチ（１０１ｂ，２０１ｂ）へ通電を行い、ピニオンギヤ（１０１ｅ，２０１ｅ）をリングギヤ（１０６，２０６）へ噛み込ませる。その後、Ｓ１１０７にて、スタータ制御が全て終了したか否かの判定を行い、条件不成立時は、Ｓ１１０１へ戻り、条件成立時は、終了となる。

尚、当然のことながら、本制御を実施中においても、予測制御（Ｓ３０６）及びスタータ駆動タイミングの演算（Ｓ３０７）は、エンジンが停止するまでの間、継続して行っているため、スタータ制御の各タイミングは、その時点で予測された最新の値にて行うこととなる。

具体的には、図９内Ｔ９０８のスタータモータ通電開始タイミングは、これより前の最新値（Ｔ９０４）にて予測・演算された値に基づき制御され、Ｔ９１０のピニオン飛込みタイミングは、この直前に予測された値にて、制御されることになる。

９０１ エンジン回転挙動
９０２ ピニオン回転挙動
９０２ａ ピニオン回転挙動（通電時の加速度）
９０２ｂ ピニオン回転挙動（慣性回転時の減速度）
９０３ 目標噛み込みポイント
９０６ 目標噛み込み回転数
９０７ 目標ピニオン回転数
９０８ スタータモータ通電開始タイミング
９０９ スタータモータ通電停止タイミング
９１１ スタータモータ通電開始時間
９１２ ピニオン減速度安定保証最低時間
９１３ マグネットスイッチ応答時間
Ｔ９０４ 現時刻（予測実行時刻）
Ｔ９０５ 噛み合い時刻
Ｔ９１０ 噛み込み開始タイミング（マグネットスイッチＯＮタイミング）

Claims (8)

1. アイドルストップ条件が成立し、燃料カットが実行された後、エンジンが慣性回転を行っている際に、スタータに備わるピニオンギヤをエンジンに備わるリングギヤに噛み込ませることができる自動車の制御装置において、
   所定のアイドルストップ条件が成立することで燃料カットを開始してから、エンジンが停止するまでのエンジン回転挙動に関する情報を記憶するエンジン回転挙動記録装置を備え、前記エンジン回転挙動記録装置が記憶した過去のエンジン回転挙動の情報と事前に設定された前記ピニオンギヤを前記リングギヤに噛み込ませる際の目標噛み込みエンジン回転数とに基づき、スタータモータの通電開始及び通電停止タイミング及びスタータのピニオン飛び出しタイミングを可変にすることを特徴とする自動車の制御装置。
2. 前記請求項１の制御装置において、
   前記エンジンの回転数が前記目標噛み込み回転数に達するまでの所要時間を算出し、
   前記所用時間に基づいて前記スタータモータを制御することで
   慣性回転中のエンジン減速度が異なる場合においても、前記目標噛み込み回転数にて、ピニオンギヤをリングギヤに連結させることを特徴とする自動車の制御装置。
3. 前記請求項１又は２の制御装置において、前記エンジン回転挙動記録装置が記録するエンジン回転挙動の情報は、慣性回転中における所定クランク角間の減速度及び所定クランク角間の加速度であることを特徴とする自動車の制御装置。
4. 前記請求項３の制御装置において、慣性回転中における所定クランク角間の減速度及び所定クランク角間の加速度は、事前に複数設定された２点のクランク角間の経過時間と、該所定クランク間の始点及び終点のエンジン回転数から算出されることを特徴とする自動車の制御装置。
5. 前記請求項４の制御装置において、前記エンジン回転挙動記録装置が記録するエンジン回転挙動の情報に基づき、将来のエンジン回転挙動を予測することができるエンジン回転予測装置を備え、前記エンジン回転予測装置は、前記エンジン回転挙動記録装置が記録した当該気筒以前における２点の所定クランク角間の経過時間と、所定クランク角の始点及び終点のエンジン回転数とに基づき、当該気筒以降の同クランク角間の加速度もしくは減速度及び、所定クランク角間の終点のエンジン回転数を予測し、更に予測した所定クランク角間の加速度もしくは減速度及び、所定クランク角間の終点となる時刻のエンジン回転数と、前記目標噛み込み回転数に基づき、予測した時点から、ピニオンギヤとリングギヤを噛み込ませるまでの所要時間を予測することを特徴とする自動車の制御装置。
6. 前記請求項５の制御装置において、スタータモータを所定期間通電した後、スタータモータを停止した際、慣性回転となったピニオン減速度の傾きと、スタータモータの通電を停止してから安定したピニオン回転の減速度を得るまでに必要となる最低所要時間とを用いて、ピニオンギヤとリングギヤを噛み込ませるまでの所要時間から、スタータモータの通電を停止させるタイミングを逆算し、更に前記目標噛み込み回転数と慣性回転となったピニオン減速度の傾きから、ピニオンギヤの目標予回転数を算出することができることを特徴とする自動車の制御装置。
7. 前記請求項６の制御装置において、慣性回転となるピニオン回転の減速度の傾きとスタータモータの通電を停止してから安定したピニオン回転の減速度を得るまでに必要となる最低所要時間を学習することを特徴とする自動車の制御装置。
8. 前記請求項６又は７の制御装置において、ピニオンギヤの目標予回転数とスタータモータへ通電する際の電流又はスタータモータの駆動Ｄｕｔｙ比毎に、スタータモータの通電時間を算出することができるスタータモータ通電時間算出機能を備える制御装置及び方法において、スタータモータの停止タイミングから前記スタータモータ通電時間算出機能が算出したスタータモータ通電時間を減算することで、スタータモータの通電開始タイミングを算出することを特徴とする自動車の制御装置。