(57)【要約】【課題】スタータとモータジェネレータとを併用してエンジンの始動を制御する制御装置において、エンジンをより確実に始動する。【解決手段】モータ部２１、ピニオン２３、及びワンウェイクラッチ２２を有するスタータ２０と、エンジン９０に駆動トルクを付加するとともにエンジンから付加される駆動トルクにより発電するモータジェネレータ３０と、を併用してエンジンの始動を制御する制御装置４０であって、スタータによりエンジンをクランキングさせる第１制御を実行する第１制御部と、第１制御部による第１制御の実行中に、モータジェネレータによりエンジンに駆動トルクを付加させる第２制御を実行する第２制御部と、第２制御部により第２制御が開始された後に、ワンウェイクラッチが結合したと判定したことを条件として、スタータを停止させる第３制御を実行する第３制御部と、を備える。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータ部（２１）、ピニオン（２３）、及び前記モータ部の駆動トルクを前記ピニオン側へ伝達して前記ピニオン側からの駆動トルクを前記モータ部側へ伝達しないワンウェイクラッチ（２２）を有するスタータ（２０）と、エンジン（９０）に駆動トルクを付加するとともに前記エンジンから付加される駆動トルクにより発電するモータジェネレータ（３０）と、を併用して前記エンジンの始動を制御する始動制御装置（４０）であって、
前記スタータにより前記エンジンをクランキングさせる第１制御を実行する第１制御部と、
前記第１制御部による前記第１制御の実行中に、前記モータジェネレータにより前記エンジンに駆動トルクを付加させる第２制御を実行する第２制御部と、
前記第２制御部により前記第２制御が開始された後に、前記ワンウェイクラッチが結合したと判定したことを条件として、前記スタータを停止させる第３制御を実行する第３制御部と、
を備えるエンジンの始動制御装置。
【請求項２】
前記第３制御部は、前記第３制御として、前記第２制御部により前記第２制御が開始された後に、前記エンジンの回転位置が、１回目の前記エンジンの膨張行程を経て前記ワンウェイクラッチが結合する前記エンジンの回転位置よりも後で、且つ２回目の前記エンジンの膨張行程を経て前記ワンウェイクラッチが結合する前記エンジンの回転位置よりも前であることを条件として、前記スタータを停止させる請求項１に記載のエンジンの始動制御装置。
【請求項３】
前記第３制御部は、前記第３制御として、前記第２制御部により前記第２制御が開始された後に、１回目の前記エンジンの膨張行程を経て前記ワンウェイクラッチが結合する時よりも後で、且つ２回目の前記エンジンの膨張行程を経て前記ワンウェイクラッチが結合する時よりも前であることを条件として、前記スタータを停止させる請求項１に記載のエンジンの始動制御装置。
【請求項４】
前記第３制御部は、前記第３制御として、前記第２制御部により前記第２制御が開始された後に、１回目の前記エンジンの膨張行程を経て前記エンジンの回転速度が前記ワンウェイクラッチが結合する回転速度よりも低下した後で、且つ２回目の前記エンジンの膨張行程を経て前記エンジンの回転速度が前記ワンウェイクラッチが結合する回転速度よりも低下する前であることを条件として、前記スタータを停止させる請求項１に記載のエンジンの始動制御装置。
【請求項５】
前記第３制御部は、前記第３制御として、前記第２制御部により前記第２制御が開始された後に、前記エンジンの回転位置が、１回目の前記エンジンの膨張行程に続く圧縮行程の上死点よりも後で、且つ２回目の前記エンジンの膨張行程を経て前記ワンウェイクラッチが結合する前記エンジンの回転位置よりも前であることを条件として、前記スタータを停止させる請求項１に記載のエンジンの始動制御装置。
【請求項６】
前記第３制御部は、前記第３制御として、前記第２制御部により前記第２制御が開始され且つ前記エンジンの回転位置が前記エンジンの圧縮行程の上死点よりも後になってから、前記上死点から膨張行程を経て前記ワンウェイクラッチが結合するまでの長さの期間である第１期間が経過した後であり、且つ前記エンジンの前記圧縮行程の上死点から次の圧縮行程の上死点までの長さの期間である第２期間が経過する前であることを条件として、前記スタータを停止させる請求項１に記載のエンジンの始動制御装置。
【請求項７】
モータ部（２１）、ピニオン（２３）、及び前記モータ部の駆動トルクを前記ピニオン側へ伝達して前記ピニオン側からの駆動トルクを前記モータ部側へ伝達しないワンウェイクラッチ（２２）を有するスタータ（２０）と、エンジン（９０）に駆動トルクを付加するとともに前記エンジンから付加される駆動トルクにより発電するモータジェネレータ（３０）と、を併用して前記エンジンの始動を制御する始動制御装置（４０）であって、
前記スタータにより前記エンジンをクランキングさせる第１制御を実行する第１制御部と、
前記第１制御部による前記第１制御の実行中に、前記モータジェネレータにより前記エンジンに駆動トルクを付加させる第２制御を実行する第２制御部と、
前記第２制御部により前記第２制御が開始され且つ前記エンジンの回転位置が前記エンジンの圧縮行程の上死点よりも後になってから、前記上死点から次の圧縮行程の上死点までの長さの期間である上死点間期間が経過した後であることを条件として、前記スタータを停止させる第３制御を実行する第３制御部と、
を備えるエンジンの始動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの始動を制御する制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、スタータとモータジェネレータとを併用して、エンジンの始動を制御する制御装置がある（特許文献１参照）。特許文献１に記載のものでは、モータジェネレータをモータ機能として起動するタイミングを、燃料噴射の開始後、最初に発生するエンジンの第１圧縮行程の上死点を通過した以降に設定している。また、特許文献１に記載のものでは、スタータを停止させるタイミングを、上記第１圧縮行程の上死点を通過した以降、且つエンジンの第２圧縮行程の上死点に達する以前に設定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５８７５６６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に記載のものにおいて、スタータのモータ部の駆動トルクをピニオン側へ伝達して、ピニオン側からの駆動トルクをモータ部側へ伝達しないワンウェイクラッチが設けられている場合、以下の問題が生じ得る。エンジンの圧縮行程の上死点を通過すると空気の膨張力により、エンジンの回転速度がスタータの回転速度（リングギヤ及びピニオンのギヤ比を考慮した回転速度）よりも高くなり、ワンウェイクラッチの結合が解除される場合がある。その場合に、ワンウェイクラッチが再結合する以前にスタータが停止されると、エンジンの回転速度が異常に低下したり、ひいてはエンジンがストールしたりするおそれがあることに本願発明者は着目した。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その主たる目的は、スタータとモータジェネレータとを併用してエンジンの始動を制御する制御装置において、エンジンをより確実に始動することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための第１の手段は、
モータ部（２１）、ピニオン（２３）、及び前記モータ部の駆動トルクを前記ピニオン側へ伝達して前記ピニオン側からの駆動トルクを前記モータ部側へ伝達しないワンウェイクラッチ（２２）を有するスタータ（２０）と、エンジン（９０）に駆動トルクを付加するとともに前記エンジンから付加される駆動トルクにより発電するモータジェネレータ（３０）と、を併用して前記エンジンの始動を制御する制御装置（４０）であって、
前記スタータにより前記エンジンをクランキングさせる第１制御を実行する第１制御部と、
前記第１制御部による前記第１制御の実行中に、前記モータジェネレータにより前記エンジンに駆動トルクを付加させる第２制御を実行する第２制御部と、
前記第２制御部により前記第２制御が開始された後に、前記ワンウェイクラッチが結合したと判定したことを条件として、前記スタータを停止させる第３制御を実行する第３制御部と、
を備える。
【０００７】
上記構成によれば、第１制御部は、スタータによりエンジンをクランキングさせる第１制御を実行する。第２制御部は、第１制御部による第１制御の実行中に、モータジェネレータによりエンジンに駆動トルクを付加させる第２制御を実行する。
【０００８】
ここで、エンジンの圧縮行程の上死点を通過すると空気の膨張力により、エンジンの回転速度がスタータの回転速度（リングギヤ及びピニオンのギヤ比を考慮した回転速度）よりも高くなり、ワンウェイクラッチの結合が解除される場合がある。
【０００９】
この点、第３制御部は、第２制御部により第２制御が開始された後に、ワンウェイクラッチが結合したと判定したことを条件として、スタータを停止させる第３制御を実行する。すなわち、第３制御部は、第２制御部により第２制御が開始された後に、ワンウェイクラッチが結合したと判定した場合にスタータを停止させて、ワンウェイクラッチが結合したと判定していない場合はスタータを停止させない。このため、ワンウェイクラッチが結合してスタータによりエンジンに駆動トルクが付加されるまでスタータが駆動され、エンジンの回転速度が低下することを抑制することができる。したがって、スタータとモータジェネレータとを併用してエンジンの始動を制御する制御装置において、エンジンをより確実に始動することができる。
【００１０】
第２の手段では、前記第３制御部は、前記第３制御として、前記第２制御部により前記第２制御が開始された後に、前記エンジンの回転位置が、１回目の前記エンジンの膨張行程を経て前記ワンウェイクラッチが結合する前記エンジンの回転位置よりも後で、且つ２回目の前記エンジンの膨張行程を経て前記ワンウェイクラッチが結合する前記エンジンの回転位置よりも前であることを条件として、前記スタータを停止させる。
【００１１】
上記構成によれば、第３制御部は、第３制御として、第２制御部により第２制御が開始された後に、エンジンの回転位置が、１回目のエンジンの膨張行程を経てワンウェイクラッチが結合するエンジンの回転位置よりも後であることを条件としてスタータを停止させる。すなわち、第３制御部は、第２制御部により第２制御が開始された後に、エンジンの回転位置が、１回目のエンジンの膨張行程を経てワンウェイクラッチが結合するエンジンの回転位置よりも後である場合にスタータを停止させて、１回目のエンジンの膨張行程を経てワンウェイクラッチが結合するエンジンの回転位置よりも後でない場合はスタータを停止させない。このため、エンジンの回転速度が低下することを抑制することができる。
【００１２】
さらに、第３制御部は、第３制御として、第２制御部により第２制御が開始された後に、エンジンの回転位置が、２回目のエンジンの膨張行程を経てワンウェイクラッチが結合するエンジンの回転位置よりも前であることを条件として、スタータを停止させる。このため、第２制御部により第２制御が開始された後に、２回目のエンジンの膨張行程を経て、結合が解除されているワンウェイクラッチが結合する際の騒音が発生することを避けることができる。また、スタータを停止する以前に燃料が着火して、エンジンの回転速度がスタータの回転速度を下回らない場合であっても、スタータを停止させることができる。
【００１３】
第３の手段では、前記第３制御部は、前記第３制御として、前記第２制御部により前記第２制御が開始された後に、１回目の前記エンジンの膨張行程を経て前記ワンウェイクラッチが結合する時よりも後で、且つ２回目の前記エンジンの膨張行程を経て前記ワンウェイクラッチが結合する時よりも前であることを条件として、前記スタータを停止させる。
【００１４】
上記構成によれば、第２の手段と同様の作用効果を奏することができる。
【００１５】
第４の手段では、前記第３制御部は、前記第３制御として、前記第２制御部により前記第２制御が開始された後に、１回目の前記エンジンの膨張行程を経て前記エンジンの回転速度が前記ワンウェイクラッチが結合する回転速度よりも低下した後で、且つ２回目の前記エンジンの膨張行程を経て前記エンジンの回転速度が前記ワンウェイクラッチが結合する回転速度よりも低下する前であることを条件として、前記スタータを停止させる。
【００１６】
上記構成によれば、第２の手段と同様の作用効果を奏することができる。
【００１７】
第５の手段では、前記第３制御部は、前記第３制御として、前記第２制御部により前記第２制御が開始された後に、前記エンジンの回転位置が、１回目の前記エンジンの膨張行程に続く圧縮行程の上死点よりも後で、且つ２回目の前記エンジンの膨張行程を経て前記ワンウェイクラッチが結合する前記エンジンの回転位置よりも前であることを条件として、前記スタータを停止させる。
【００１８】
上記構成によれば、第３制御部は、第３制御として、第２制御部により第２制御が開始された後に、エンジンの回転位置が、１回目のエンジンの膨張行程に続く圧縮行程の上死点よりも後であることを条件としてスタータを停止させる。すなわち、第３制御部は、第２制御部により第２制御が開始された後に、エンジンの回転位置が、１回目のエンジンの膨張行程に続く圧縮行程の上死点よりも後である場合にスタータを停止させて、１回目のエンジンの膨張行程に続く圧縮行程の上死点よりも後でない場合はスタータを停止させない。ここで、１回目のエンジンの膨張行程に続く圧縮行程の上死点までにワンウェイクラッチは結合しているため、エンジンの回転速度が低下することを抑制することができる。
【００１９】
さらに、第３制御部は、エンジンの回転位置が、１回目のエンジンの膨張行程に続く圧縮行程の上死点よりも後であることに基づいて、スタータを停止させる。このため、ワンウェイクラッチが結合したことを判定する必要がなく、スタータを停止させる制御を容易に実行することができる。
【００２０】
第６の手段では、前記第３制御部は、前記第３制御として、前記第２制御部により前記第２制御が開始され且つ前記エンジンの回転位置が前記エンジンの圧縮行程の上死点よりも後になってから、前記上死点から膨張行程を経て前記ワンウェイクラッチが結合するまでの長さの期間である第１期間が経過した後であり、且つ前記エンジンの前記圧縮行程の上死点から次の圧縮行程の上死点までの長さの期間である第２期間が経過する前であることを条件として、前記スタータを停止させる。
【００２１】
エンジンの圧縮行程の上死点後に、その上死点から膨張行程を経てワンウェイクラッチが結合するまでの長さの期間である第１期間以上経過すると、ワンウェイクラッチは少なくとも１度結合する。また、エンジンの圧縮行程の上死点後に、その上死点から次の圧縮行程の上死点までの長さの期間である第２期間以上経過すると、結合が解除されたワンウェイクラッチが結合することによる騒音が２回以上発生するおそれがある。
【００２２】
この点、上記構成によれば、第３制御部は、第３制御として、第２制御部により第２制御が開始され且つエンジンの回転位置がエンジンの圧縮行程の上死点よりも後になってから、その上死点から膨張行程を経てワンウェイクラッチが結合するまでの長さの期間である第１期間が経過した後であることを条件としてスタータを停止させる。すなわち、第３制御部は、第２制御部により第２制御が開始され且つエンジンの回転位置がエンジンの圧縮行程の上死点よりも後になってから、第１期間が経過した後である場合にスタータを停止させて、第１期間が経過した後でない場合はスタータを停止させない。このため、ワンウェイクラッチが結合してスタータによりエンジンに駆動トルクが付加されるまでスタータが駆動され、エンジンの回転速度が低下することを抑制することができる。
【００２３】
さらに、第３制御部は、第３制御として、第２制御部により第２制御が開始され且つエンジンの回転位置がエンジンの圧縮行程の上死点よりも後になってから、その上死点から次の圧縮行程の上死点までの長さの期間である第２期間が経過する前であることを条件として、スタータを停止させる。このため、第２制御部により第２制御が開始された後に、結合が解除されているワンウェイクラッチが結合することによる騒音が２回以上発生することを避けることができる。
【００２４】
第７の手段は、
モータ部（２１）、ピニオン（２３）、及び前記モータ部の駆動トルクを前記ピニオン側へ伝達して前記ピニオン側からの駆動トルクを前記モータ部側へ伝達しないワンウェイクラッチ（２２）を有するスタータ（２０）と、エンジン（９０）に駆動トルクを付加するとともに前記エンジンから付加される駆動トルクにより発電するモータジェネレータ（３０）と、を併用して前記エンジンの始動を制御する制御装置（４０）であって、
前記スタータにより前記エンジンをクランキングさせる第１制御を実行する第１制御部と、
前記第１制御部による前記第１制御の実行中に、前記モータジェネレータにより前記エンジンに駆動トルクを付加させる第２制御を実行する第２制御部と、
前記第２制御部により前記第２制御が開始され且つ前記エンジンの回転位置が前記エンジンの圧縮行程の上死点よりも後になってから、前記上死点から次の圧縮行程の上死点までの長さの期間である上死点間期間が経過した後であることを条件として、前記スタータを停止させる第３制御を実行する第３制御部と、
を備える。
【００２５】
上述したように、エンジンの圧縮行程の上死点後に、その上死点から膨張行程を経てワンウェイクラッチが結合するまでの長さの期間である第１期間以上経過すると、ワンウェイクラッチは少なくとも１度結合する。このため、エンジンの圧縮行程の上死点後に、エンジンの圧縮行程の上死点から次の圧縮行程の上死点までの長さの期間である上死点間期間以上経過すると、ワンウェイクラッチは少なくとも１度結合する。
この点、上記構成によれば、第３制御部は、第２制御部により第２制御が開始され且つエンジンの回転位置がエンジンの圧縮行程の上死点よりも後になってから、その上死点から次の圧縮行程の上死点までの長さの期間である上死点間期間が経過した後であることを条件として、スタータを停止させる。すなわち、第３制御部は、第２制御部により第２制御が開始され且つエンジンの回転位置がエンジンの圧縮行程の上死点よりも後になってから、上死点間期間が経過した後である場合にスタータを停止させて、上死点間期間が経過した後でない場合はスタータを停止させない。このため、ワンウェイクラッチが結合してスタータによりエンジンに駆動トルクが付加されるまでスタータが駆動され、エンジンの回転速度が低下することを抑制することができる。
【００２６】
さらに、第３制御部は、上死点間期間が経過したことに基づいて、スタータを停止させる。このため、ワンウェイクラッチが結合したことを判定する必要がなく、スタータを停止させる制御を容易に実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】エンジン及びエンジン始動システムを示す模式図。
【図２】比較例のエンジンの始動態様を示す図。
【図３】本実施形態におけるエンジンの始動制御の手順を示すフローチャート。
【図４】本実施形態のエンジンの始動態様を示す図。
【図５】変更例のエンジンの始動態様を示す図。
【図６】他の変更例のエンジンの始動態様を示す図。
【図７】他の変更例のエンジンの始動態様を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、車両に搭載されるエンジン始動システムに具現化した一実施形態について、図面を参照して説明する。
【００２９】
図１に示すように、エンジン９０のクランク軸９１（出力軸）には、リングギヤ９２（被駆動ギヤ）、及びプーリ９３が接続されている。エンジン９０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９０の運転状態は、エンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）８０により制御される。エンジンＥＣＵ８０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。エンジン９０には、クランク軸９１の回転角度を検出するクランク角センサ９５が設けられている。クランク角センサ９５の検出信号は、エンジンＥＣＵ８０へ入力される。エンジンＥＣＵ８０は、所定の自動停止条件が成立した場合にエンジン９０を自動停止させ、所定の自動再始動条件が成立した場合にエンジン９０を自動再始動させる。
【００３０】
エンジン始動システム１０は、スタータ２０、電磁スイッチ２５（スイッチ）、モータジェネレータ（ＭＧ）３０、インバータ３５（電力変換器）、始動制御装置４０等を備えている。スタータ２０は、モータ部２１、ワンウェイクラッチ２２、ピニオン２３等を備えている。
【００３１】
モータ部２１は、直流電力が供給されることで駆動され、直流電力の供給が停止されることで停止させられる。モータ部２１への直流電力の供給と停止とは、電磁スイッチ２５のＯＮとＯＦＦとにより切り替えられる。電磁スイッチ２５の状態は、始動制御装置４０により制御される。モータ部２１の回転軸２１ａには、ワンウェイクラッチ２２を介してピニオン２３が接続されている。
【００３２】
ワンウェイクラッチ２２は、モータ部２１の駆動トルクをピニオン２３側へ伝達して、ピニオン２３側からの駆動トルクをモータ部２１側へ伝達しない。ワンウェイクラッチ２２は、リングギヤ９２とピニオン２３とが噛み合った状態において、リングギヤ９２（クランク軸９１）の回転速度が、モータ部２１の回転軸２１ａの回転速度（リングギヤ９２及びピニオン２３のギヤ比を考慮した回転速度）よりも低い場合に結合して、モータ部２１の駆動トルクをピニオン２３側へ伝達する。一方、ワンウェイクラッチ２２は、リングギヤ９２の回転速度がモータ部２１の回転軸２１ａの回転速度よりも高い場合に結合を解除して、ピニオン２３側からの駆動トルクをモータ部２１側へ伝達しない。
【００３３】
電磁スイッチ２５がＯＮに切り替えられた場合に、ピニオン２３がリングギヤ９２に噛み合わせられるとともにモータ部２１が駆動され、エンジン９０がクランキングされる。一方、電磁スイッチ２５がＯＦＦに切り替えられた場合に、モータ部２１が停止されるとともにピニオン２３とリングギヤ９２との噛み合いが解除される。
【００３４】
ＭＧ３０の回転軸３０ａには、プーリ３１が接続されている。プーリ３１は、ベルト９４を介して上記プーリ９３に接続されている。ＭＧ３０は、例えば三相交流の電動発電機である。ＭＧ３０は、エンジン９０のクランク軸９１に駆動トルクを付加するとともに、エンジン９０のクランク軸９１から付加される駆動トルクにより発電する。ＭＧ３０には、インバータ３５が接続されている。インバータ３５には、直流電力が供給される。インバータ３５は、供給された直流電力を交流電力に変換してＭＧ３０へ供給するとともに、ＭＧ３０から供給される交流電力を直流電力に変換して出力する。インバータ３５が始動制御装置４０により制御されることで、ＭＧ３０の駆動状態及び発電状態が制御される。
【００３５】
始動制御装置４０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。始動制御装置４０は、ＭＧ３０の駆動状態及び発電状態を制御するＭＧＥＣＵにより構成されていてもよいし、上記エンジンＥＣＵ８０により構成されていてもよい。始動制御装置４０は、スタータ２０とＭＧ３０とを併用して、エンジン９０の始動を制御する。エンジンＥＣＵ８０は、エンジン９０の初期始動において、エンジン９０の回転速度が燃料の燃焼を可能な所定回転速度よりも高くなった場合に燃料の噴射を開始する。また、エンジンＥＣＵ８０は、エンジン９０の自動停止後の自動再始動においては、エンジン９０の回転速度にかかわらず、所定クランク角で燃料を噴射する。
【００３６】
図２は、比較例のエンジン９０の始動態様を示す図である。
【００３７】
クランク角ＣＡ１（時刻ｔ１）において、スタータ２０がＯＮになると、モータ部２１の回転軸２１ａ（スタータ２０）及びリングギヤ９２（エンジン９０）の回転速度が上昇し始める。そして、クランク角ＣＡ２において燃料が噴射される。
【００３８】
１回目の圧縮行程の上死点ＴＤＣ１において、破線で示すようにＭＧ３０を駆動するように指令された場合に、実際には実線で示すようにクランク角θｄ遅れてＭＧ３０が駆動されたとする。圧縮行程の上死点ＴＤＣ１を通過すると空気の膨張力により、実線Ｒ２で示すようにリングギヤ９２の回転速度が、破線ＳＴで示すようにスタータ２０の回転速度（リングギヤ９２及びピニオン２３のギヤ比を考慮した回転速度）よりも高くなり、ワンウェイクラッチ２２の結合が解除される。
【００３９】
ここで、燃料への点火が失敗したり、燃料の燃焼不良が発生したり、ＭＧ３０の駆動が遅れたりすると、破線Ｒ１で示す正常時のリングギヤ９２の回転速度よりも、実線Ｒ２で示すリングギヤ９２の回転速度が低くなる。そして、クランク角ＣＡ３でスタータ２０がＯＦＦにされると、ワンウェイクラッチ２２が再結合せず、実線Ｒ２で示すように、リングギヤ９２の回転速度が異常に低下して、ひいてはエンジン９０がストールすることがあることに本願発明者は着目した。
【００４０】
そこで、本実施形態では、始動制御装置４０は、ＭＧ３０によりエンジン９０に駆動トルクを付加する制御が開始された後に、ワンウェイクラッチ２２が結合したことを条件として、スタータ２０を停止させる。
【００４１】
図３は、本実施形態におけるエンジン９０の始動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、始動制御装置４０により実行される。
【００４２】
まず、エンジン９０を始動させる要求があるか否か判定する（Ｓ１１）。この判定において、エンジン９０を始動させる要求がないと判定した場合（Ｓ１１：ＮＯ）、再度Ｓ１１の処理を行う（待機する）。一方、エンジン９０を始動させる要求があると判定した場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）、電磁スイッチ２５をＯＮに切り替えてスタータ２０を駆動する（Ｓ１２）。
【００４３】
続いて、ＭＧ３０を駆動可能であるか否か判定する（Ｓ１３）。具体的には、ＭＧ３０が所定トルク以上の駆動トルクを出力可能であるか否か判定する。この所定トルクは、スタータ２０とＭＧ３０とを併用してエンジン９０を始動させる場合に、エンジン９０を始動させることができる駆動トルクに設定されている。この判定において、ＭＧ３０を駆動可能でないと判定した場合（Ｓ１３：ＮＯ）、再度Ｓ１３の処理を行う（待機する）。なお、Ｓ１３の処理を繰り返し実行した時間（待機時間）が所定時間を超えた場合に、エンジン９０の始動を中止してもよい。一方、Ｓ１３の判定において、ＭＧ３０を駆動可能であると判定した場合（Ｓ１３：ＹＥＳ）、インバータ３５を制御してＭＧ３０を駆動する（Ｓ１４）。
【００４４】
続いて、ワンウェイクラッチ２２が再結合したか否か判定する（Ｓ１５）。具体的には、燃料を噴射しない状態でＭＧ３０を駆動せずスタータ２０を駆動した場合に、ワンウェイクラッチ２２が結合する時の圧縮行程の上死点ＴＤＣからのクランク角θｏｃを、予め実験等に基づいて算出しておく。そして、直前の上死点ＴＤＣからのクランク角がクランク角θｏｃよりも大きくなった場合に、ワンウェイクラッチ２２が再結合したと判定する。この判定において、ワンウェイクラッチ２２が再結合していないと判定した場合（Ｓ１５：ＮＯ）、再度Ｓ１５の処理を行う（待機する）。一方、ワンウェイクラッチ２２が再結合したと判定した場合（Ｓ１５：ＹＥＳ）、電磁スイッチ２５をＯＦＦに切り替えてスタータ２０を停止させる（Ｓ１６）。すなわち、ワンウェイクラッチ２２が結合したことを条件として、スタータ２０を停止させる。
【００４５】
続いて、エンジン９０の始動が完了したか否か判定する（Ｓ１７）。具体的には、エンジン９０の回転速度が、自立運転可能な回転速度（完爆回転速度）よりも高くなったか否か判定する。この判定において、エンジン９０の始動が完了していないと判定した場合（Ｓ１７：ＮＯ）、再度Ｓ１７の処理を行う（待機する）。一方、エンジン９０の始動が完了したと判定した場合（Ｓ１７：ＹＥＳ）、ＭＧ３０の駆動を停止して、エンジン９０の駆動トルクによりＭＧ３０の発電を開始する（Ｓ１８）。そして、この一連の処理を終了する（ＥＮＤ）。
【００４６】
なお、Ｓ１２の処理が第１制御部としての処理（第１制御）に相当し、Ｓ１４の処理が第２制御部としての処理（第２制御）に相当し、Ｓ１５及びＳ１６の処理が第３制御部としての処理（第３制御）に相当する。
【００４７】
また、直前の上死点ＴＤＣからのクランク角がクランク角θｏｃよりも大きくなった場合に、ワンウェイクラッチ２２が再結合したと直ちに判定している。このため、始動制御装置４０（第３制御部）は、第３制御として、第２制御部により第２制御が開始された後に、エンジン９０の回転位置が、１回目のエンジン９０の膨張行程を経てワンウェイクラッチ２２が結合するエンジンの回転位置よりも後で、且つ２回目のエンジン９０の膨張行程を経てワンウェイクラッチ２２が結合するエンジン９０の回転位置よりも前であることを条件として、スタータ２０を停止させるといえる。
【００４８】
同様に、始動制御装置４０（第３制御部）は、第３制御として、第２制御部により第２制御が開始された後に、１回目のエンジン９０の膨張行程を経てワンウェイクラッチ２２が結合する時よりも後で、且つ２回目のエンジン９０の膨張行程を経てワンウェイクラッチ２２が結合する時よりも前であることを条件として、スタータ２０を停止させるといえる。
【００４９】
図４は、本実施形態のエンジン９０の始動態様を示す図である。なお、図４は、エンジン９０の初期始動の態様を示している。ここでは、矢印Ｂで示す範囲内でＭＧ３０の駆動が開始され、矢印Ａ，Ｂで示す範囲内でスタータ２０が停止される場合を例に説明する。
【００５０】
クランク角ＣＡ１（時刻ｔ１）において、スタータ２０がＯＮになると、モータ部２１の回転軸２１ａ（スタータ２０）及びリングギヤ９２（エンジン９０）の回転速度が上昇し始める。
【００５１】
圧縮行程の上死点ＴＤＣ１を通過すると空気の膨張力により、実線Ｒで示すリングギヤ９２の回転速度が、破線ＳＴで示すスタータ２０の回転速度よりも高くなり、ワンウェイクラッチ２２の結合が解除される。そして、１回目の圧縮行程の上死点ＴＤＣ１よりも後のクランク角ＣＡ４において、ＭＧ３０が駆動されている。
【００５２】
直前の上死点ＴＤＣ１からのクランク角がクランク角θｏｃよりも大きくなるクランク角ＣＡ５までは、スタータ２０の駆動が継続される。クランク角ＣＡ５において、ワンウェイクラッチ２２が再結合したと判定されると、スタータ２０が停止される。このため、ワンウェイクラッチ２２が再結合して、スタータ２０からリングギヤ９２に駆動トルクが付加された後、破線ＳＴで示すスタータ２０の回転速度は低下する。したがって、ＭＧ３０の駆動が遅れた場合であっても、リングギヤ９２の回転速度が異常に低下したり、エンジン９０がストールしたりすることを抑制することができる。
【００５３】
エンジン９０の回転速度が燃料の燃焼を可能な所定回転速度よりも高くなった後に、クランク角ＣＡ６において燃料が噴射される。その後、燃料の燃焼が行われ、エンジン９０の回転速度が完爆回転速度よりも高くなると、ＭＧ３０の駆動が停止され、エンジン９０の駆動トルクによりＭＧ３０の発電が開始される。
【００５４】
なお、矢印Ａで示す範囲内でＭＧ３０の駆動が開始された場合は、矢印Ａ，Ｂで示す範囲内でスタータ２０が停止される。また、矢印Ｃ，Ｄで示す範囲内でＭＧ３０の駆動が開始された場合は、それぞれ矢印Ｃ，Ｄで示す範囲内でスタータ２０が停止される。クランク角ＣＡ７は、２回目のエンジン９０の膨張行程を経てワンウェイクラッチ２２が結合するクランク軸９１（エンジン９０）の回転位置である。
【００５５】
以上詳述した本実施形態は、以下の利点を有する。
【００５６】
・始動制御装置４０は、ＭＧ３０の駆動が開始された後に、ワンウェイクラッチ２２が結合した場合にスタータ２０を停止させて、ワンウェイクラッチ２２が結合していない場合はスタータ２０を停止させない。このため、ワンウェイクラッチ２２が結合してスタータ２０によりエンジン９０に駆動トルクが付加されるまでスタータ２０が駆動され、エンジン９０の回転速度が低下することを抑制することができる。したがって、スタータ２０とＭＧ３０とを併用してエンジン９０の始動を制御する始動制御装置４０において、エンジン９０をより確実に始動することができる。
【００５７】
・始動制御装置４０は、ＭＧ３０の駆動が開始された後に、エンジン９０の回転位置が、１回目のエンジン９０の膨張行程を経てワンウェイクラッチ２２が結合するエンジン９０の回転位置（クランク角ＣＡ５）よりも後である場合にスタータ２０を停止させて、１回目のエンジン９０の膨張行程を経てワンウェイクラッチ２２が結合するエンジン９０の回転位置よりも後でない場合はスタータ２０を停止させない。このため、エンジン９０の回転速度が低下することを抑制することができる。
【００５８】
・始動制御装置４０は、ＭＧ３０の駆動が開始された後に、エンジン９０の回転位置が、２回目のエンジン９０の膨張行程を経てワンウェイクラッチ２２が結合するエンジン９０の回転位置（クランク角ＣＡ７）よりも前であることを条件として、スタータ２０を停止させる。このため、ＭＧ３０の駆動が開始された後に、２回目のエンジン９０の膨張行程を経て、結合が解除されているワンウェイクラッチ２２が結合する際の騒音が発生することを避けることができる。また、スタータ２０を停止する以前に燃料が着火して、エンジン９０の回転速度がスタータ２０の回転速度を下回らない場合であっても、スタータ２０を停止させることができる。
【００５９】
なお、上記実施形態を、以下のように変更して実施することもできる。上記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。
【００６０】
・図３のＳ１５の処理を以下のように変更することもできる。すなわち、ＭＧ３０を駆動せずスタータ２０を駆動した場合に、ワンウェイクラッチ２２が結合するエンジン９０（又はモータ部２１）の回転速度を、予め実験等に基づいて算出しておく。例えば、圧縮行程の上死点後にピークとなったエンジン９０の回転速度から、ワンウェイクラッチ２２が結合するエンジン９０の回転速度までの低下量を、予め実験等に基づいて算出しておく。そして、始動制御装置４０は、ＭＧ３０の駆動が開始された後に、１回目のエンジン９０の膨張行程を経てエンジン９０の回転速度がワンウェイクラッチ２２が結合する回転速度よりも低下した場合に、ワンウェイクラッチ２２が再結合したと判定する。こうした構成によっても、上記実施形態と同様の作用効果を奏することができる。また、その場合も、始動制御装置４０（第３制御部）は、第３制御として、ＭＧ３０の駆動が開始された後に、２回目のエンジン９０の膨張行程を経てエンジン９０の回転速度がワンウェイクラッチ２２が結合する回転速度よりも低下する前であることを条件として、スタータ２０を停止させるといえる。
【００６１】
・図３のＳ１５，Ｓ１６の処理を以下のように変更することもできる。すなわち、図５に示すように、始動制御装置４０は、ＭＧ３０の駆動（第２制御）が開始された後に、エンジン９０の回転位置が、１回目のエンジン９０の膨張行程に続く圧縮行程の上死点ＴＤＣ２（１回目の膨張行程となった気筒とは別の気筒の圧縮行程の上死点）よりも後であることを条件として、スタータ２０を停止させる。すなわち、始動制御装置４０は、ＭＧ３０の駆動が開始された後に、エンジン９０の回転位置が、１回目のエンジン９０の膨張行程に続く圧縮行程の上死点ＴＤＣ２よりも後である場合にスタータ２０を停止させて、１回目のエンジン９０の膨張行程に続く圧縮行程の上死点ＴＤＣ２よりも後でない場合はスタータ２０を停止させない。ここで、１回目のエンジン９０の膨張行程に続く圧縮行程の上死点ＴＤＣ２までにワンウェイクラッチ２２は結合しているため、エンジン９０の回転速度が低下することを抑制することができる。
【００６２】
さらに、始動制御装置４０は、エンジン９０の回転位置が、１回目のエンジン９０の膨張行程に続く圧縮行程の上死点ＴＤＣ２よりも後であることに基づいて、スタータ２０を停止させる。このため、ワンウェイクラッチ２２が結合したことを判定する必要がなく、スタータ２０を停止させる制御を容易に実行することができる。
【００６３】
・図６に示すように、エンジン９０の圧縮行程の上死点ＴＤＣ１後に、その上死点ＴＤＣ１から膨張行程を経てワンウェイクラッチ２２が結合するまでの長さの期間である上記クランク角θｏｃ（第１期間に相当）以上経過すると、ワンウェイクラッチ２２は少なくとも１度結合する。また、エンジン９０の圧縮行程の上死点ＴＤＣ１後に、その上死点ＴＤＣ１から次の圧縮行程の上死点ＴＤＣ２までの長さの期間であるクランク角θｔｔ（第２期間に相当）以上経過すると、結合が解除されたワンウェイクラッチ２２が結合することによる騒音が２回以上発生するおそれがある。なお、図６は、エンジン９０の自動停止後の自動再始動の態様を示している。
【００６４】
そこで、始動制御装置４０（第３制御部）は、ＭＧ３０の駆動（第２制御）が開始され且つエンジン９０の回転位置がエンジン９０の圧縮行程の上死点ＴＤＣ１よりも後になってから（クランク角ＣＡ８から）、クランク角θｏｃが経過した後であり（クランク角ＣＡ９）、且つクランク角θｔｔが経過する前（クランク角ＣＡ１０よりも前）であることを条件として、スタータ２０を停止させる。すなわち、始動制御装置４０は、ＭＧ３０の駆動が開始され且つエンジン９０の回転位置がエンジン９０の圧縮行程の上死点ＴＤＣ１よりも後になってから、クランク角θｏｃが経過した後である場合にスタータ２０を停止させて、クランク角θｏｃが経過した後でない場合はスタータ２０を停止させない。このため、ワンウェイクラッチ２２が結合してスタータ２０によりエンジン９０に駆動トルクが付加されるまでスタータ２０が駆動され、エンジン９０の回転速度が低下することを抑制することができる。なお、クランク角ＣＡ８からクランク角θｏｃが経過した後であることを、ＭＧ３０の電気角に基づいて判定すれば、エンジンＥＣＵ８０と始動制御装置４０との通信遅延に起因するスタータ２０の停止遅れを抑制することができる。
【００６５】
さらに、始動制御装置４０は、ＭＧ３０の駆動が開始され且つエンジン９０の回転位置がエンジン９０の圧縮行程の上死点ＴＤＣ１よりも後になってから、クランク角θｔｔが経過する前であることを条件として、スタータ２０を停止させる。このため、ＭＧ３０の駆動が開始された後に、結合が解除されているワンウェイクラッチ２２が結合することによる騒音が２回以上発生することを避けることができる。
【００６６】
・図７に示すように、始動制御装置４０（第３制御部）は、ＭＧ３０の駆動（第２制御）が開始され且つエンジン９０の回転位置がエンジン９０の圧縮行程の上死点ＴＤＣ１よりも後になってから（クランク角ＣＡ８から）、上記クランク角θｔｔ（上死点間期間に相当）が経過した後（クランク角ＣＡ１０よりも後）であることを条件として、スタータ２０を停止させてもよい。すなわち、始動制御装置４０は、ＭＧ３０の駆動が開始され且つエンジン９０の回転位置がエンジン９０の圧縮行程の上死点ＴＤＣ１よりも後になってから、クランク角θｔｔが経過した後である場合にスタータ２０を停止させて、クランク角θｔｔが経過した後でない場合はスタータ２０を停止させない。このため、ワンウェイクラッチ２２が結合してスタータ２０によりエンジン９０に駆動トルクが付加されるまでスタータ２０が駆動され、エンジン９０の回転速度が低下することを抑制することができる。
【００６７】
さらに、始動制御装置４０は、クランク角θｔｔが経過したことに基づいて、スタータ２０を停止させる。このため、ワンウェイクラッチ２２が結合したことを判定する必要がなく、スタータ２０を停止させる制御を容易に実行することができる。
【００６８】
・上記実施形態では、始動制御装置４０は、直前の上死点ＴＤＣ１からのクランク角がクランク角θｏｃよりも大きくなった場合に、ワンウェイクラッチ２２が再結合したと判定して、直ちにスタータ２０を停止させた。すなわち、始動制御装置４０は、ＭＧ３０の駆動が開始された後に、２回目のエンジン９０の膨張行程を経てワンウェイクラッチ２２が結合する時よりも前に、スタータ２０を停止させた。これに対して、ワンウェイクラッチ２２が再結合したと判定した後であれば、２回目のエンジン９０の膨張行程を経てワンウェイクラッチ２２が結合する時よりも後に、スタータ２０を停止させてもよい。
【００６９】
・始動制御装置４０は、エンジン９０の膨張行程においてワンウェイクラッチ２２の結合が解除されない場合があっても、上記の実施形態及び各変更例の始動制御を実行すればよい。すなわち、ワンウェイクラッチ２２の結合が解除されない場合に上記の各始動制御を実行しても特に問題は生じず、ワンウェイクラッチ２２の結合が解除された場合は上記の各作用効果を奏することができる。
【００７０】
・ＭＧ３０として、機電一体型のＩＳＧ（Integrated Starter Generator）等を採用することもできる。
【００７１】
・スタータ２０として、ピニオン２３とリングギヤ９２とが常時噛み合っている常時噛み合い式のスタータを採用することもできる。
【符号の説明】
【００７２】
２０…スタータ、２１…モータ部、２２…ワンウェイクラッチ、２３…ピニオン、３０…モータジェネレータ、４０…始動制御装置、９０…エンジン。
【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】
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【図６】
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【図７】
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