(57)【要約】  エンジンへの燃料供給停止によりエンジンが惰性回転を開始し、その後、ゼロ回転付近での正転と逆転を繰り返した後、完全に停止するエンジンを適用し、所定のアイドルストップ条件が成立するとエンジンのアイドルストップを行い、その後、再始動条件が成立するとエンジンを再始動させる自動アイドルストップシステムのためのエンジン始動装置（１０）であって、エンジンの惰性回転中における正転中の最終行程の所定クランク角度からの経過時間に基づき、所定時間後のエンジン回転が逆転中もしくは所定以上の逆転量となる第１期間を予測し、第１期間におけるエンジンの惰性回転中の再始動を禁止させるエンジン回転予測手段（１９）を備える。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンへの燃料供給停止によりエンジンが惰性回転を開始し、その後、ゼロ回転付近での正転と逆転を繰り返した後、完全に停止するエンジンを適用し、所定のアイドルストップ条件が成立するとエンジンのアイドルストップを行い、その後、再始動条件が成立するとエンジンを再始動させる自動アイドルストップシステムのためのエンジン始動装置であって、
エンジンの惰性回転中における正転中の最終行程の所定クランク角度からの経過時間に基づき、所定時間後のエンジン回転が逆転中もしくは所定以上の逆転量となる第１期間を予測し、前記第１期間におけるエンジンの惰性回転中の再始動を禁止させるエンジン回転予測手段
を備えることを特徴とするエンジン始動装置。
【請求項２】
請求項１に記載のエンジン始動装置において、
前記エンジン回転予測手段は、前記経過時間として、エンジン回転の減衰運動の周期に基づく経過時間を用いる
ことを特徴とするエンジン始動装置。
【請求項３】
請求項２に記載のエンジン始動装置において、
前記エンジン回転予測手段は、前記エンジン回転の減衰運動の周期を、気筒に吸入された空気量に基づいて補正する
ことを特徴とするエンジン始動装置。
【請求項４】
所定のアイドルストップ条件が成立するとエンジンのアイドルストップを行い、その後、再始動条件が成立するとエンジンを再始動させる自動アイドルストップシステムのためのエンジン始動装置であって、
エンジンのクランク軸に連結するリングギアと、
エンジンを始動するためのスタータモータと、
前記スタータモータの回転を前記リングギアに伝達するピニオンギアと、
エンジンの惰性回転中における正転中の最終行程の所定クランク角度からの経過時間に基づき、所定時間後のエンジン回転を予測するエンジン回転予測手段と、
前記再始動条件が成立した際に、前記ピニオンギアと前記リングギアの噛み合いを実行することでエンジンを再始動させるとともに、前記エンジン回転予測手段により、前記ピニオンギアが前記リングギアへと到達する時点におけるエンジン回転が逆転中もしくは所定以上の逆転量と予測された期間においては、前記ピニオンギアと前記リングギアの噛み合いを禁止するスタータ制御手段と
を備えることを特徴とするエンジン始動装置。
【請求項５】
請求項４に記載のエンジン始動装置において、
前記スタータ制御手段は、前記エンジン回転予測手段による前記エンジン回転の予測結果に基づいて前記ピニオンギアと前記リングギアの噛み合いを禁止している期間中に、前記再始動条件が成立した場合には、前記エンジン回転予測手段により予測された、前記ピニオンギアが前記リングギアへと到達する時点におけるエンジン回転が正転中もしくは所定以下の逆転量と予測される時点まで、前記ピニオンギアと前記リングギアの噛み合いを禁止する
ことを特徴とするエンジン始動装置。
【請求項６】
請求項４または５に記載のエンジン始動装置において、
前記エンジン回転予測手段は、前記経過時間として、エンジン回転の減衰運動の周期に基づく経過時間を用いる
ことを特徴とするエンジン始動装置。
【請求項７】
請求項６に記載のエンジン始動装置において、
前記エンジン回転予測手段は、前記エンジン回転の減衰運動の周期を、気筒に吸入された空気量に基づいて補正する
ことを特徴とするエンジン始動装置。
【請求項８】
請求項４ないし７のいずれか１項に記載のエンジン始動装置において、
エンジンのクランク角を検出するクランク角センサ
をさらに備え、
前記エンジン回転予測手段は、前記クランク角センサで検出された前記クランク角が、逆転前の最終行程において、各気筒における回転トルクが釣り合うクランク角となるタイミングを前記所定タイミングとする
ことを特徴とする請求項エンジン始動装置。
【請求項９】
請求項４ないし７のいずれか１項に記載のエンジン始動装置において、
エンジンのクランク角を検出するクランク角センサ
をさらに備え、
前記エンジン回転予測手段は、前記クランク角センサで検出された前記クランク角に基づいてエンジン回転数を算出し、逆転前の最終行程において前記エンジン回転数が極大値となるタイミングを前記所定タイミングとする
ことを特徴とするエンジン始動装置。
【請求項１０】
請求項４ないし９のいずれか１項に記載のエンジン始動装置において、
前記スタータ制御手段は、前記スタータモータへの通電と、前記ソレノイドへの通電とを連動して行う構造を有するスタータを制御する
ことを特徴とするエンジン始動装置。
【請求項１１】
エンジンへの燃料供給停止によりエンジンが惰性回転を開始し、その後、ゼロ回転付近での正転と逆転を繰り返した後、完全に停止するエンジンを適用し、所定のアイドルストップ条件が成立するとエンジンのアイドルストップを行い、その後、再始動条件が成立するとエンジンを再始動させる自動アイドルストップシステムのためのエンジン始動方法であって、
エンジンの惰性回転中における正転中の最終行程の所定クランク角度からの経過時間に基づき、所定時間後のエンジン回転が逆転中もしくは所定以上の逆転量となる第１期間を予測する第１ステップと、
前記第１ステップで予測された前記第１期間において、エンジンの惰性回転中の再始動を禁止する第２ステップと
を備えることを特徴とするエンジン始動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定のアイドルストップ条件が成立するとエンジンのアイドルストップを行い、その後、再始動条件が成立するとエンジンを再始動させる自動アイドルストップシステムのためのエンジン始動装置およびエンジン始動方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車の燃費改善・環境負荷低減等を目的として、所定の条件が満たされると自動でアイドルストップを行う自動アイドルストップシステムが開発されてきた。しかしながら、エンジン回転が摩擦力により完全に停止するまでには時間がかかり、従来のアイドルストップシステムでは、この期間の再始動が不可能であった。【０００３】
そこで、この問題を解決する方法として、例えば、内燃機関の始動制御装置において、内燃機関の回転数が、回転駆動機構を内燃機関に係合させることの可能な回転数に低下したことが始動回転数判定手段によって判定された場合に、回転駆動機構を内燃機関に係合させて内燃機関を回転駆動するものがある（例えば、特許文献１参照）。【０００４】
また、エンジン自動停止始動制御装置において、ピニオンを回転駆動するモータと、前記ピニオンをエンジンのクランク軸に連結されたリングギアに噛み合わせるアクチュエータとを個別に作動可能なスタータを備え、エンジンの自動停止によりエンジン回転速度が降下するエンジン回転降下期間中にエンジン回転速度が所定の回転速度領域でエンジン再始動要求が発生したときに、アクチュエータによりピニオンをリングギアに噛み合わせた後、又はその噛み合わせの途中にモータによりピニオンを回転させて前記スタータによるクランキングを開始してエンジンを再始動させるものがある（例えば、特許文献２参照）。【０００５】
また、エンジン始動装置において、エンジンの再始動要求があると、エンジン回転数があらかじめ定められた噛合い可能回転数以下であるか否かを判断する判断処理、前記判断処理にてエンジン回転数が前記噛合い可能回転数以下であると判断された場合、前記ソレノイドへの電力供給を行う第１電力供給処理、前記第１電力供給処理の後、あらかじめ定められた条件の成立を判断する条件判断処理、及び、前記条件判断処理にて条件の成立が判断されると、前記スタータモータへの電力供給を行う第２電力供給処理、を実行するエンジン始動装置が知られている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−６５１９１号公報
【特許文献２】特開２０１１−９９４５５号公報
【特許文献３】特開２０１０−８４７５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
特許文献１においては、確かにエンジンの完全停止まで待機してから、ピニオンギアとリングギアを噛み合わせて再始動するよりも、早期のエンジン再始動を実現可能である。しかしながら、一般的に、エンジンは、惰性回転中に０ｒｐｍ付近で正転と逆転を繰り返すため、エンジンが逆転中にピニオンギアがリングギアへと噛み合ってしまうおそれがあった。【０００８】
また、特許文献２においても、エンジンの完全停止まで待機するよりも早期にエンジン再始動を実現可能である。しかしながら、この特許文献２は、逆回転中の噛み合いに関しては何ら言及していない。また、アクチュエータにより逆回転以前にピニオンギアを噛み合わせる記載はあるが、モータとアクチュエータを個別に動作させる構造が前提となってしまう。このため、従来のスタータより部品点数や寸法、重量等が増加してしまうという課題があった。【０００９】
また、エンジン停止時に毎回噛み合わせるため、ドライバの操作とは無関係に噛み合い音が発生してしまうこととなり、ドライバに違和感を与えてしまうおそれがあった。【００１０】
また、特許文献３においても、エンジン逆転中の噛み合いを禁止しておらず、また、モータとアクチュエータを個別に動作させる構造が前提となっていた。また、ピニオンギアの移動とスタータモータの回転とを個別に行うことができないスタータでは、このような対策が適用できないため、より正確にエンジンの逆回転挙動を予測する必要があった。
また、例えば、逆転中の噛み合いを禁止中に、エンジン回転数が所定回転数未満（所定回転数よりマイナス側）となった後、再度所定回転数以上となった際に、噛み合い禁止を解除するように設定したケースを考える。このケースにおいて、逆転量が大きい場合には、噛み合い禁止後にエンジン回転数が所定回転数未満となった後に再度所定回転数以上となり、噛み合い禁止が解除されるが、逆転量が小さい場合には、噛み合い禁止後にエンジン回転数が所定回転数未満とならず、噛み合い禁止を解除することができなくなる。よって、エンジン回転数と所定回転数との比較だけでは、噛み合い禁止を解除できなくなるおそれがある。【００１１】
本発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、自動アイドルストップシステムにおけるエンジンの惰性回転中の再始動を、速やかに、かつ静粛に行うことを可能にしたエンジン始動装置およびエンジン始動方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係るエンジン始動装置は、エンジンへの燃料供給停止によりエンジンが惰性回転を開始し、その後、ゼロ回転付近での正転と逆転を繰り返した後、完全に停止するエンジンを適用し、所定のアイドルストップ条件が成立するとエンジンのアイドルストップを行い、その後、再始動条件が成立するとエンジンを再始動させる自動アイドルストップシステムのためのエンジン始動装置であって、エンジンの惰性回転中における正転中の最終行程の所定クランク角度からの経過時間に基づき、所定時間後のエンジン回転が逆転中もしくは所定以上の逆転量となる第１期間を予測し、第１期間におけるエンジンの惰性回転中の再始動を禁止させるエンジン回転予測手段を備えるものである。【００１３】
また、本発明に係るエンジン始動装置は、所定のアイドルストップ条件が成立するとエンジンのアイドルストップを行い、その後、再始動条件が成立するとエンジンを再始動させる自動アイドルストップシステムのためのエンジン始動装置であって、エンジンのクランク軸に連結するリングギアと、エンジンを始動するためのスタータモータと、スタータモータの回転をリングギアに伝達するピニオンギアと、エンジンの惰性回転中における正転中の最終行程の所定クランク角度からの経過時間に基づき、所定時間後のエンジン回転を予測するエンジン回転予測手段と、再始動条件が成立した際に、ピニオンギアとリングギアの噛み合いを実行することでエンジンを再始動させるとともに、エンジン回転予測手段により、ピニオンギアがリングギアへと到達する時点におけるエンジン回転が逆転中もしくは所定以上の逆転量と予測された期間においては、ピニオンギアとリングギアの噛み合いを禁止するスタータ制御手段とを備えるものである。【００１４】
さらに、本発明に係るエンジン始動方法は、エンジンへの燃料供給停止によりエンジンが惰性回転を開始し、その後、ゼロ回転付近での正転と逆転を繰り返した後、完全に停止するエンジンを適用し、所定のアイドルストップ条件が成立するとエンジンのアイドルストップを行い、その後、再始動条件が成立するとエンジンを再始動させる自動アイドルストップシステムのためのエンジン始動方法であって、エンジンの惰性回転中における正転中の最終行程の所定クランク角度からの経過時間に基づき、所定時間後のエンジン回転が逆転中もしくは所定以上の逆転量となる第１期間を予測する第１ステップと、第１ステップで予測された第１期間において、エンジンの惰性回転中の再始動を禁止する第２ステップとを備えるものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係るエンジン始動装置およびエンジン始動方法によれば、所定タイミングからの経過時間に基づき、所定時間後のエンジン回転を予測し、予測結果に応じて再始動の可否を判断することにより、自動アイドルストップシステムにおけるエンジンの惰性回転中の再始動を、速やかに、かつ静粛に行うことを可能にしたエンジン始動装置およびエンジン始動方法を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態１におけるエンジン始動装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態１におけるエンジン始動装置のスタータ断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１における慣性回転中のエンジン回転数の挙動を示すグラフである。
【図４】本発明の実施の形態１におけるエンジン再始動に関する一連処理を示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施の形態１における再始動条件成立時のスタータ制御の一連処理を示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態１における慣性回転中の各気筒のクランク角度を示すグラフである。
【図７】本発明の実施の形態２において、周期が変化する状況を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明によるエンジン始動装置およびエンジン始動方法を、四気筒エンジンを例に、各実施の形態に従って図を用いて説明する。
【００１８】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１におけるエンジン始動装置１０の概略構成を示すブロック図である。また、図２は、本発明の実施の形態１におけるエンジン始動装置のスタータ断面図である。
【００１９】
図１に示した本実施の形態１におけるエンジン始動装置１０は、スタータ制御手段１１、リングギア１２、クランク角センサ１３、スタータモータ１４、ピニオンギア１５、ワンウェイクラッチ１６、プランジャ１７、ソレノイド１８、およびエンジン回転予測手段１９を備えて構成されている。
【００２０】
スタータ制御手段１１は、ソレノイド１８への通電を制御する。ソレノイド１８への通電により、プランジャ１７を吸引し、レバー２０（図２参照）を介してピニオンギア１５を移動させることで、ピニオンギア１５をリングギア１２と噛み合わせる。また、プランジャ１７の移動により接点が閉じ、スタータモータ１４へと通電され、ピニオンギア１５を回転させる。
【００２１】
また、リングギア１２は、ピニオンギア１５と噛み合い、駆動力をエンジンに伝達する。また、クランク角センサ１３は、エンジンのクランク角を検出する。また、ワンウェイクラッチ１６は、スタータモータ１４の出力軸に連結され、リングギア１２からトルクが入力された場合には空転する。
【００２２】
また、エンジン回転予測手段１９は、クランク角センサ１３から出力されるクランク軸の回転パルスの周期から、エンジン回転数を算出することが可能である。さらに、エンジン回転予測手段１９は、所定タイミングからの経過時間に基づき、所定時間後のエンジン回転を予測し、スタータ制御手段１１は、エンジン回転予測手段１９による予測結果に基づいて、スタータ制御を行うこととなる。
【００２３】
次に、本実施の形態１のエンジン始動装置における、アイドルストップ条件成立時のエンジン慣性回転挙動に関して説明する。
車両の走行中に自動停止条件（例えば、車速１５ｋｍ／ｈ以下、かつドライバがブレーキを踏んでいる等）が成立した場合には、エンジンへの燃料供給を停止し、慣性回転させる。
【００２４】
図３は、本発明の実施の形態１における慣性回転中のエンジン回転数の挙動を示すグラフである。具体的には、アイドルストップ条件が成立したことで、エンジンへの燃料供給を停止し、慣性回転させたときのエンジン回転数の挙動を示している。慣性回転させた結果、エンジンのピストンにおける圧縮・膨張サイクルにより、トルク変動が発生し、エンジン回転数が脈動を起こしながら低下していくこととなる。なお、図３における各時刻ｔ１〜ｔ４については、図６を用いて後述する。
【００２５】
次に、本実施の形態１におけるエンジン始動装置の具体的な動作について、図４を用いて詳細に説明する。
図４は、本発明の実施の形態１におけるエンジン再始動に関する一連処理を示すフローチャートである。まず始めに、ステップＳ１１０において、スタータ制御手段１１は、アイドルストップ条件が成立しているか否かを判定する。そして、このステップＳ１１０において、アイドルストップ条件が成立していないと判定した場合には、スタータ制御手段１１は、一連の処理を終了し、次の制御周期へと進む。
【００２６】
一方、ステップＳ１１０において、アイドルストップ条件が成立していると判断した場合には、ステップＳ１１１に進み、スタータ制御手段１１は、エンジン停止制御を行う。具体的には、スタータ制御手段１１は、エンジンへの燃料供給を停止し、惰性回転により回転数を低下させる。
【００２７】
次に、ステップＳ１１２において、スタータ制御手段１１は、エンジンが完全停止しているか否かを判定する。エンジンの完全停止判定は、例えば、クランク角のパルスが所定時間（例えば、３００ｍｓ）検出されたか否かで判定される。従って、スタータ制御手段１１は、クランク角のパルスが所定時間検出されなければ、エンジンが完全停止していると判定し、処理を終了し、次の周期へと進む。
【００２８】
一方、ステップＳ１１２において、エンジンが完全停止していないと判定された場合には、ステップＳ１１３へと進み、スタータ制御手段１１は、再始動条件が成立しているか否かを判定する。
【００２９】
再始動条件が成立していると判定した場合には、ステップＳ１１４へと進み、スタータ制御手段１１は、エンジン再始動制御を行う。一方、再始動条件が成立していないと判定した場合には、ステップＳ１１２へと戻る。
【００３０】
次に、ステップＳ１１４におけるエンジン再始動制御について、詳細に説明する。図５は、本発明の実施の形態１における再始動条件成立時のスタータ制御の一連処理を示すフローチャートである。
【００３１】
まず、ステップＳ２１０において、スタータ制御手段１１は、エンジン回転数Ｎｅが所定回転数Ｎ１より大きいか否かを判定する。ここで、所定回転数Ｎ１とは、ピニオンギア１５がリングギア１２へとスムーズに噛み合うことができる回転数（例えば、１５０ｒｐｍ）であり、ソレノイド１８への通電を開始してから、実際にピニオンギア１５がリングギア１２に噛み合うまでの遅れ時間を考慮して、あらかじめ設定されている。
【００３２】
これにより、Ｎ１を基準としてソレノイド１８への通電を判定することで、スムーズにピニオンギア１５をリングギア１２に噛み合わせることが可能となる。なお、Ｎ１を所定回転数としたが、Ｎ１は、必ずしも一定の値である必要はなく、エンジン脈動に合わせて、クランク角ごとに値を設定する等してもよい。
【００３３】
ステップＳ２１０において、Ｎｅ＞Ｎ１と判定された場合には、ステップＳ２１２へと進み、スタータ制御手段１１は、Ｎｅ≦Ｎ１となるまで待機状態とする。そして、ステップＳ２１２において、Ｎｅ≦Ｎ１と判断した場合には、ステップＳ２１４へと進み、スタータ制御手段１１は、ソレノイド１８へ通電し、ピニオンギア１５とリングギア１２とを噛み合わせる。
【００３４】
そして、ステップＳ２１５へと進み、スタータ制御手段１１は、スタータモータ１４へ通電し、クランキングによりエンジンを再始動させる。
【００３５】
一方、先のステップＳ２１０において、Ｎｅ≦Ｎ１と判定された場合には、ステップＳ２１１へと進み、スタータ制御手段１１は、エンジン回転予測手段１９により噛み合いが禁止されているか否かを判定する。
【００３６】
ここで、噛み合いの禁止は、ソレノイド１８への通電によりピニオンギア１５がリングギア１２へと噛み合った際に、エンジンが逆回転中か否かにより判断され、逆回転中には禁止される。
【００３７】
逆回転中にピニオンギア１５がリングギア１２に噛み合った場合には、ワンウェイクラッチ１６がトルクを伝達してしまう。このため、回転数差に応じた衝撃トルクが発生してしまい、騒音の発生や、スタータの寿命を縮めてしまうおそれがあり、望ましくない。そこで、逆回転中に、噛み合いを禁止することで、このような問題を解消することができる。
【００３８】
噛み合いが禁止されていない場合には、上述した場合と同様に、ステップＳ２１４へと進み、スタータ制御手段１１は、ピニオンギア１５とリングギア１２を噛み合わせ、クランキングによりエンジンを再始動させる。
【００３９】
エンジン回転予測手段１９により噛み合いが禁止されている場合には、ステップＳ２１３へと進み、スタータ制御手段１１は、エンジン回転予測手段１９により算出された所定時間Ｔだけ待機した後、ステップＳ２１４へ進む。
【００４０】
そして、上述と同様に、スタータ制御手段１１は、ピニオンギア１５とリングギア１２を噛み合わせ、クランキングによりエンジンを再始動させる。
【００４１】
次に、エンジン回転予測手段１９の詳細な動作について、図面を用いて説明する。
図６は、本発明の実施の形態１における慣性回転中の各気筒のクランク角度を示すグラフである。具体的には、惰性回転中の四気筒エンジンにおける各気筒のクランク角（ＡＴＤＣ）を７２０度サイクルで示したグラフである。
【００４２】
エンジンの各気筒は、１８０度ずつ位相がずれているため、回転数の０付近で、圧縮行程にあるピストン（図４に示す第４気筒）の反力により、エンジンが逆回転し始める（時刻ｔ２）。その後、しばらく回転し、今度は膨張行程にあるピストン(図４に示す第２気筒)からの反力により、エンジンが正転し始める（時刻ｔ４）。
【００４３】
このように、正転と逆転を繰り返し、最終的には、摩擦がピストンからの反力より大きくなった時に、エンジンが静止する。ここでの正転、逆転の繰り返しは、ばね系の単振動で近似することが可能であり、等時性を用いた議論が可能となる。
【００４４】
ピストンの対称性より、圧縮行程の第４気筒と膨張行程の第２気筒のトルクは、それぞれの行程の中間（１８０度周期における９０度）において釣り合う。ここで、第４気筒と第２気筒のトルクが釣り合う時刻ｔ１を起点として考えると、次にトルクが釣り合う時刻ｔ３までは、摩擦による減衰振動の半周期分に相当する。
【００４５】
減衰振動においては、周期が略一定とみなすことができ、ｔ１とｔ３の中間点であり、回転数が０となる時刻ｔ２は、ｔ１から４分の１周期経過した時点となる。また、同様にエンジンが再び正転を開始する時刻ｔ４は、ｔ１から４分の３周期経過した時点となる。
【００４６】
このように、エンジン完全停止までにいずれかの気筒の上死点を超えない行程（以後、最終行程と呼ぶ）において、所定角度（所定タイミング）からの時間経過により、逆回転の開始を予測することが可能となる。
【００４７】
ここで、現在の行程が最終行程であるか否かは、例えば、特開２００４−２４５１０６に記載されているように、１行程毎のエネルギー変化に基づいて、次回上死点の運動エネルギー予測値の正負により判定すればよい。
【００４８】
上述した図５のフローチャートのように、エンジン回転を予測することにより、例えば、ステップＳ２１１において、最終行程における９０度の時刻より時間ｔだけ経過していた場合には、
（４分の１周期）≧ｔ
であれば、噛み合いが禁止されず、ステップＳ２１４へと進むことになる。
【００４９】
一方、
（４分の１周期）＜ｔ＜（４分の３周期）
であれば、逆回転中にピニオンギア１５がリングギア１２に噛み合う可能性がある。このため、スタータ制御手段１１は、４分の３周期経過するまで、つまり、ステップＳ２１３において、
Ｔ＝（４分の３周期）−ｔ
だけ待機した後、ステップＳ２１４、ステップＳ２１５へと進みエンジンを再始動させる。
【００５０】
また、ステップＳ２１１において、
（４分の３周期）≦ｔ
であれば、１度目の逆転が終了しており、スタータ制御手段１１は、２度目以降の逆転量は小さいため、ステップＳ２１４へと進んでよいと判断できる。
【００５１】
以上のように、実施の形態１に係るエンジン始動装置は、所定タイミングからの経過時間に基づき、所定時間後のエンジン回転を予測するエンジン回転予測手段を備えている。そして、アイドルストップによるエンジンの惰性回転中において再始動条件が成立した場合に、エンジン回転予測手段により、ピニオンギアがリングギアへと到達する時点のエンジン回転が逆転中、もしくは所定以上の逆転量と予測される場合には、ピニオンギアとリングギアの噛み合いを禁止する。
【００５２】
これにより、エンジンの逆回転を検出するセンサ情報も必要がなく、ピニオンギアとリングギアとの噛み合わせを速やか、かつ確実に行うことができる。この結果、ドライバに違和感を与えず、さらに、ピニオンギアとリングギアとの噛み合い時の騒音低減、発生する衝撃トルクの抑制、および部品の長寿命化を達成できる。
【００５３】
なお、上述した実施の形態１においては、ソレノイドへの通電とスタータモータへの通電とを個別に制御できないスタータについて説明した。しかしながら、本発明はこのようなものに限定されず、ソレノイドへの通電とスタータモータへの通電とを個別に制御可能なスタータについて適用してもよく、同様の効果を得ることができる。
【００５４】
また、上述した実施の形態１においては、逆回転中の噛み合いを禁止したが、発生する衝撃トルクや騒音が小さいような逆回転数（噛み合い許容回転数）より大きく逆転する期間だけ噛み合いを禁止してもよい。例えば、基準角度における回転数（時刻ｔ１における回転数）により噛み合い許容回転数を超える予想時刻をマップで保持しておき、それに基づき噛み合いを禁止する期間を決定することもできる。
【００５５】
この場合の予想時刻は、ｔ２〜ｔ３の間となる。また、当然ながら、逆回転量が噛み合い許容回転数を超えることがないと判断された場合には、禁止期間を設けなくてもよい。
【００５６】
また、エンジン回転予測手段によるエンジン回転の予測結果に基づいて、ピニオンギアがリングギアへと到達する時点におけるエンジン回転数が、正転かつ所定回転数以上である場合には、ピニオンギアとリングギアの噛み合いを禁止することも可能である。
【００５７】
また、上述した実施の形態１においては、四気筒エンジンを例に説明したが、本発明は四気筒エンジンに限定されるものではなく、例えば、三気筒エンジンに適用しても、同様の効果を得ることができる。
【００５８】
また、上述した実施の形態１においては、基準となる所定のタイミングを、各気筒の回転トルクが釣り合う角度としたが、最終行程におけるエンジン回転数の極大値となる時点を基準としてもよい。これにより、回転数情報のみから噛み合い禁止期間を予測することが可能となる。
【００５９】
実施の形態２．
本実施の形態２においては、気筒内における圧縮・膨張する空気量が変化した場合について説明する。
【００６０】
エンジンの慣性回転による正転、逆転の繰り返しは、上述したように、ばね系における単振動として近似することができる。ここで、ばね定数ｋ、質量ｍとおくと、周期Ｔは、一般に下式（１）と表される。
【００６１】
【数１】
2013021812.tif 000003
【００６２】
しかしながら、圧縮・膨張する空気量が変化した場合、例えば、スロットルバルブの開度を変更した場合や、吸気弁、排気弁の動作タイミングを変更した場合には、ばね系に例えるところのばね定数ｋが変化するため、周期Ｔが変化してしまう。図７は、本発明の実施の形態２において、周期が変化する状況を示す説明図である。
【００６３】
よって、気筒へのスロットルバルブの開度や吸排気弁の動作タイミングに基づいて周期を変更することにより、圧縮・膨張する空気量が変化した場合にも、正確に逆転する期間を予測することが可能となる。
【００６４】
例えば、あらかじめスロットルバルブ開度に対応する周期Ｔの関数やマップを保持しておき、空気量が多くなるほど周期が長く、空気量が少なくなるほど周期が短くなるようにして、周期を予測すればよい。
【００６５】
以上のように、実施の形態２に係るエンジン始動装置は、気筒内に吸入される空気量によりエンジンの減衰運動の周期を補正している。これにより、エンジンの気筒内に吸入される空気量が変化することにより、周期が変化した場合においても、正確にエンジン挙動を予測することができ、ピニオンギアとリングギアとの噛み合わせを速やか、かつ確実に行うことが可能となる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2013021812.tif 000008
【図６】
2013021812.tif 000009
【図７】
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【手続補正書】
【提出日】平成25年8月29日(2013.8.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンへの燃料供給停止によりエンジンが惰性回転を開始し、その後、ゼロ回転付近での正転と逆転を繰り返した後、完全に停止するエンジンを適用し、所定のアイドルストップ条件が成立するとエンジンのアイドルストップを行い、その後、再始動条件が成立するとエンジンを再始動させる自動アイドルストップシステムのためのエンジン始動装置であって、
エンジンの惰性回転中における正転中の最終行程の所定クランク角度からの経過時間に基づき、所定時間後のエンジン回転が逆転中もしくは所定以上の逆転量となる第１期間を予測し、前記第１期間におけるエンジンの惰性回転中の再始動を禁止させるエンジン回転予測手段
を備えることを特徴とするエンジン始動装置。
【請求項２】
請求項１に記載のエンジン始動装置において、
前記エンジン回転予測手段は、前記経過時間として、エンジン回転の減衰運動の周期に基づく経過時間を用いる
ことを特徴とするエンジン始動装置。
【請求項３】
請求項２に記載のエンジン始動装置において、
前記エンジン回転予測手段は、前記エンジン回転の減衰運動の周期を、気筒に吸入された空気量に基づいて補正する
ことを特徴とするエンジン始動装置。
【請求項４】
所定のアイドルストップ条件が成立するとエンジンのアイドルストップを行い、その後、再始動条件が成立するとエンジンを再始動させる自動アイドルストップシステムのためのエンジン始動装置であって、
エンジンのクランク軸に連結するリングギアと、
エンジンを始動するためのスタータモータと、
前記スタータモータの回転を前記リングギアに伝達するピニオンギアと、
エンジンの惰性回転中における正転中の最終行程の所定クランク角度からの経過時間に基づき、所定時間後のエンジン回転を予測するエンジン回転予測手段と、
前記再始動条件が成立した際に、前記ピニオンギアと前記リングギアの噛み合いを実行することでエンジンを再始動させるとともに、前記エンジン回転予測手段により、前記ピニオンギアが前記リングギアへと到達する時点におけるエンジン回転が逆転中もしくは所定以上の逆転量と予測された期間においては、前記ピニオンギアと前記リングギアの噛み合いを禁止するスタータ制御手段と
を備えることを特徴とするエンジン始動装置。
【請求項５】
請求項４に記載のエンジン始動装置において、
前記スタータ制御手段は、前記エンジン回転予測手段による前記エンジン回転の予測結果に基づいて前記ピニオンギアと前記リングギアの噛み合いを禁止している期間中に、前記再始動条件が成立した場合には、前記エンジン回転予測手段により予測された、前記ピニオンギアが前記リングギアへと到達する時点におけるエンジン回転が正転中もしくは所定以下の逆転量と予測される時点まで、前記ピニオンギアと前記リングギアの噛み合いを禁止する
ことを特徴とするエンジン始動装置。
【請求項６】
請求項４または５に記載のエンジン始動装置において、
前記エンジン回転予測手段は、前記経過時間として、エンジン回転の減衰運動の周期に基づく経過時間を用いる
ことを特徴とするエンジン始動装置。
【請求項７】
請求項６に記載のエンジン始動装置において、
前記エンジン回転予測手段は、前記エンジン回転の減衰運動の周期を、気筒に吸入された空気量に基づいて補正する
ことを特徴とするエンジン始動装置。
【請求項８】
請求項４ないし７のいずれか１項に記載のエンジン始動装置において、
エンジンのクランク角を検出するクランク角センサ
をさらに備え、
前記エンジン回転予測手段は、前記クランク角センサで検出された前記クランク角が、逆転前の最終行程において、各気筒における回転トルクが釣り合うクランク角を前記所定クランク角度とする
ことを特徴とする請求項エンジン始動装置。
【請求項９】
請求項４ないし７のいずれか１項に記載のエンジン始動装置において、
エンジンのクランク角を検出するクランク角センサ
をさらに備え、
前記エンジン回転予測手段は、前記クランク角センサで検出された前記クランク角に基づいてエンジン回転数を算出し、逆転前の最終行程において前記エンジン回転数が極大値となるタイミングを前記所定クランク角度とする
ことを特徴とするエンジン始動装置。
【請求項１０】
請求項４ないし９のいずれか１項に記載のエンジン始動装置において、
前記スタータ制御手段は、前記スタータモータへの通電と、前記ソレノイドへの通電とを連動して行う構造を有するスタータを制御する
ことを特徴とするエンジン始動装置。
【請求項１１】
エンジンへの燃料供給停止によりエンジンが惰性回転を開始し、その後、ゼロ回転付近での正転と逆転を繰り返した後、完全に停止するエンジンを適用し、所定のアイドルストップ条件が成立するとエンジンのアイドルストップを行い、その後、再始動条件が成立するとエンジンを再始動させる自動アイドルストップシステムのためのエンジン始動方法であって、
エンジンの惰性回転中における正転中の最終行程の所定クランク角度からの経過時間に基づき、所定時間後のエンジン回転が逆転中もしくは所定以上の逆転量となる第１期間を予測する第１ステップと、
前記第１ステップで予測された前記第１期間において、エンジンの惰性回転中の再始動を禁止する第２ステップと
を備えることを特徴とするエンジン始動方法。
【国際調査報告】
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