(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン（１０）を始動させる始動機として、ギア駆動式の第１始動機（１１）と、ベルト駆動式の第２始動機（２０）とを備える車両に適用され、
運転者の操作に伴う始動要求に応じて前記エンジンの始動を指令する第１制御部（３０）と、前記第１制御部と相互に通信可能に接続されている第２制御部（２２）と、を備え、前記第１制御部は、前記第１始動機の駆動をオンオフ制御し、前記第２制御部は、前記第２始動機の回転速度制御を実施するエンジンの始動制御システムであって、
前記第２制御部は、前記始動要求に伴う前記第１始動機の駆動によりエンジン回転軸（１３）の回転が開始された後に、前記エンジン回転軸に連れ回りされた状態での回転認識に基づいて前記第２始動機の力行駆動を開始し、
前記第１制御部は、前記第２始動機の力行駆動の開始後であるとの判定を行い、その判定後において前記エンジンの圧縮上死点が到来する前に前記第１始動機の駆動を停止させるエンジンの始動制御システム。
【請求項２】
前記第２制御部は、前記連れ回りによる前記第２始動機の回転開始後に、前記第２始動機の回転及び力行駆動の状態の変化に応じて、当該状態を示す状態信号を前記第１制御部に送信し、
前記第１制御部は、前記状態信号に基づいて、前記第２始動機の力行駆動の開始後であることを判定する請求項１に記載のエンジンの始動制御システム。
【請求項３】
前記第２制御部は、前記連れ回りによる前記第２始動機の回転開始後に、前記状態信号として、前記第２始動機の回転を認識したことを示す回転認識信号と、前記第２始動機において力行駆動のための励起すべき位相を認識したことを示す位相認識信号と、その位相認識後に前記第２始動機の力行駆動の開始を認識したことを示す力行開始認識信号との少なくともいずれかを送信し、
前記第１制御部は、前記回転認識信号、前記位相認識信号及び前記力行開始認識信号の少なくともいずれかに基づいて、前記第２始動機の力行駆動の開始後であることを判定する請求項２に記載のエンジンの始動制御システム。
【請求項４】
前記第１制御部は、前記回転認識信号、前記位相認識信号及び前記力行開始認識信号のいずれかを受信した時点を基準として前記圧縮上死点が到来する前の所定タイミングまで遅延させて、前記第１始動機の駆動を停止させる請求項３に記載のエンジンの始動制御システム。
【請求項５】
前記第１始動機及び前記第２始動機に対して電力を供給する電源装置（３１）を備える車両に適用され、
前記第１制御部は、前記第１始動機の駆動開始後において、前記電源装置の放電量の変化、又は前記電源装置から前記第１始動機への電力供給量の変化に基づいて、前記第２始動機の力行駆動の開始後であることを判定する請求項１に記載のエンジンの始動制御システム。
【請求項６】
前記第２始動機は、複数のスイッチング素子を有し、該スイッチング素子のオンオフ制御により前記第２始動機の回転速度を制御する回転駆動部（２４）を備え、
前記第１制御部は、前記第１始動機の駆動開始後において、前記スイッチング素子の温度上昇に基づいて前記第２始動機の力行駆動の開始後であることを判定する請求項１に記載のエンジンの始動制御システム。
【請求項７】
前記第１制御部は、前記第１始動機の駆動開始後において、前記エンジンにおける吸入空気量の増加に基づいて前記第２始動機の力行駆動の開始後であることを判定する請求項１に記載のエンジンの始動制御システム。
【請求項８】
前記第１制御部は、前記第１始動機の停止タイミングを、前記第２始動機の力行駆動の開始後であるとの判定後において前記エンジンの気筒内の圧縮圧力が最大となる前とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のエンジンの始動制御システム。
【請求項９】
前記第１制御部は、前記第２始動機の力行駆動の開始後において、前記エンジンの共振域に到達する以前に、燃料噴射手段による燃料噴射を開始する請求項１乃至８のいずれか１項に記載のエンジンの始動制御システム。
【請求項１０】
前記第１制御部は、前記第２始動機の力行駆動の開始後におけるエンジン回転速度の上昇度合が所定未満であるか否かを判定し、前記エンジン回転速度の上昇度合が所定未満であれば、前記エンジンの共振域に到達する以前に前記燃料噴射手段による燃料噴射を開始し、前記エンジン回転速度の上昇度合が所定以上であれば、前記エンジンの共振域に到達した後に前記燃料噴射手段による燃料噴射を開始する請求項９に記載のエンジンの始動制御システム。
【請求項１１】
前記第１制御部は、前記第２始動機の力行駆動の開始後であると判定される以前に、前記エンジンの吸入空気量を所定の制限空気量に制限する空気量制御を実施する請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のエンジンの始動制御システム。
【請求項１２】
前記第１制御部は、前記第２始動機の力行駆動の開始後であると判定されたことに基づいて、前記吸入空気量の制限を解除する請求項１１に記載のエンジンの始動制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの始動制御システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの始動時に初期回転力を付与する手段として、ＩＳＧ（Integrated Starter Generator）等の回転電機を用いることが、一般的に行われている。ＩＳＧは一般的に体格が大きいため、ＩＳＧの単独の駆動によりエンジンの始動が可能である。ところが、ＩＳＧはエンジンの回転軸にベルトで接続されているため、大きなトルクが必要な冷間始動時にベルトの滑りが生じる等の不都合のおそれがあり、始動装置としてギア駆動式のスタータが併用される技術が知られている。この場合、システム全体の体格が大きくなり、コストも増大するおそれがある。
【０００３】
上記のような課題を解決したものとして、特許文献１に記載のエンジン始動装置がある。特許文献１に記載の始動装置では、エンジンの初爆まではスタータ（始動モータ）でクランキングを行い、その後、エンジンの完爆まではＩＳＧ（電動モータ）によりクランキングを行っている。こうすることで、ＩＳＧの体格が小さくてもエンジンの始動が可能となり、コスト低減が可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４４２１５６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ギア駆動式のスタータとベルト駆動式のＩＳＧとからなる２つの始動機を併用する構成では、以下について改善の余地があると考えられる。すなわち、ギア駆動式のスタータを用いる場合には、スタータ側のピニオンとエンジン側のリングギアとの噛み合いにより音（ギア音）が発生し、その音の発生を低減することに関して課題がある。また、先にスタータで初期回転を付与し、その後ＩＳＧの力行駆動を開始する場合に、スタータ駆動からＩＳＧ駆動に移行する際のオーバーラップ期間が長過ぎると、無駄にスタータが駆動されることから燃費等の悪化を招き、逆に短すぎると、ＩＳＧの出力増大が強いられることからやはり燃費等の悪化を招くおそれがある。そのため、このオーバーラップ期間についても改善の余地があると考えられる。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、２つの始動機を用いて適正なるエンジン始動を実現することができるエンジンの始動制御システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について説明する。なお以下においては、理解の容易のため、発明の実施の形態において対応する構成の符号を括弧書き等で適宜示すが、この括弧書き等で示した具体的構成に限定されるものではない。
【０００８】
第１の発明では、
エンジン（１０）を始動させる始動機として、ギア駆動式の第１始動機（１１）と、ベルト駆動式の第２始動機（２０）とを備える車両に適用され、
運転者の操作に伴う始動要求に応じて前記エンジンの始動を指令する第１制御部（３０）と、前記第１制御部と相互に通信可能に接続されている第２制御部（２２）と、を備え、前記第１制御部は、前記第１始動機の駆動をオンオフ制御し、前記第２制御部は、前記第２始動機の回転速度制御を実施するエンジンの始動制御システムであって、
前記第２制御部は、前記始動要求に伴う前記第１始動機の駆動によりエンジン回転軸（１３）の回転が開始された後に、前記エンジン回転軸に連れ回りされた状態での回転認識に基づいて前記第２始動機の力行駆動を開始し、
前記第１制御部は、前記第２始動機の力行駆動の開始後であるとの判定を行い、その判定後において前記エンジンの圧縮上死点が到来する前に前記第１始動機の駆動を停止させることを特徴とする。
【０００９】
上記構成では、ギア駆動式の第１始動機と、ベルト駆動式の第２始動機とを備える車両において、これら各始動機を協働させてエンジンを始動させる場合に、始動要求に応じてまずは第１始動機によりエンジン始動が開始される。このとき、第２始動機はベルト駆動式であるため、第１始動機による始動開始後にエンジン回転軸に連れ回りされ、その連れ回りされた状態で第２制御部にて回転認識されることに基づいて、力行駆動が開始される。また、第１制御部において、第２始動機の力行駆動の開始後であるとの判定が行われ、その判定後においてエンジンの圧縮上死点が到来する前に第１始動機の駆動が停止される。
【００１０】
ここで、ギア駆動式の第１始動機では、ギアの噛み合いに起因する音（ギア音）が発生し、特にエンジンのＴＤＣ付近では圧縮反力が大きくなるためにギア音が大きくなることが懸念される。また、始動性確保のためには、第１始動機がオフされるまでに第２始動機の力行駆動が開始される必要がある。この点、上記構成によれば、第２始動機の力行駆動の開始後においてＴＤＣ前に第１始動機の駆動が停止されるため、ギア音の低減と始動性確保との両立が可能となる。また、上記構成では、第１制御部において、第２始動機の駆動開始が確認されるとともに、それに伴い第１始動機の駆動が停止されるため、各始動機の駆動のオーバーラップ期間を適正に付与しつつ、第１始動機を所望のタイミングで確実に停止させることができる。その結果、２つの始動機を用いて適正なるエンジン始動を実現することができる。
【００１１】
第２の発明では、前記第２制御部は、前記連れ回りによる前記第２始動機の回転開始後に、前記第２始動機の回転及び力行駆動の状態の変化に応じて、当該状態を示す状態信号を前記第１制御部に送信し、前記第１制御部は、前記状態信号に基づいて、前記第２始動機の力行駆動の開始後であることを判定することを特徴とする。
【００１２】
第１始動機の駆動に伴うエンジン回転軸の回転により第２始動機が連れ回りされる状態下で、第２制御部において、第２始動機の回転及び力行駆動の状態を示す状態信号が第１制御部に送信され、第１制御部では、状態信号に基づいて第２始動機の力行駆動の開始後であることが判定される。この場合、第１制御部において、状態信号により第２始動機の駆動開始を適正に把握することができる。
【００１３】
第３の発明では、前記第２制御部は、前記連れ回りによる前記第２始動機の回転開始後に、前記状態信号として、前記第２始動機の回転を認識したことを示す回転認識信号と、前記第２始動機において力行駆動のための励起すべき位相を認識したことを示す位相認識信号と、その位相認識後に前記第２始動機の力行駆動の開始を認識したことを示す力行開始認識信号との少なくともいずれかを送信し、前記第１制御部は、前記回転認識信号、前記位相認識信号及び前記力行開始認識信号の少なくともいずれかに基づいて、前記第２始動機の力行駆動の開始後であることを判定することを特徴とする。
【００１４】
第２始動機の連れ回りが開始された後は、第２制御部では、第２始動機における回転認識、位相認識、力行駆動開始の認識が順次可能となる。そして、状態信号として、第２始動機における回転認識信号と位相認識信号と力行開始認識信号との少なくともいずれかが第２制御部から送信され、第１制御部では、それら各認識信号の少なくともいずれかに基づいて、第２始動機の力行駆動の開始後であることが判定される。この場合、第１制御部において、第２始動機の駆動状況がどの段階であるのかを逐次把握でき、ひいては第１始動機の停止タイミングの適正化に寄与できるものとなる。
【００１５】
第４の発明では、前記第１制御部は、前記回転認識信号、前記位相認識信号及び前記力行開始認識信号のいずれかを受信した時点を基準として前記圧縮上死点が到来する前の所定タイミングまで遅延させて、前記第１始動機の駆動を停止させることを特徴とする。
【００１６】
第１制御部と第２制御部とで相互に通信が行われる場合、通信に要する時間により通信遅れが生じる。この通信遅れは、演算負荷の大きい始動初期ほど顕著になると考えられる。この点、第１制御部は、回転認識信号、位相認識信号及び力行開始認識信号のいずれかを受信した時点を基準とし、それから遅延させたタイミングで第１始動機の駆動を停止させるため、通信遅れを見越して第１始動機の停止タイミングを決めることができる。つまり、通信遅れを加味しつつ遅延時間を調整することにより、適正に第１始動機の駆動を停止させることができる。
【００１７】
なお、回転認識信号、位相認識信号及び力行開始認識信号のうち、回転認識信号又は位相認識信号を受信した時点を基準として圧縮上死点が到来する前の所定タイミングまで遅延させて、第１始動機の駆動を停止させるとよい。第２始動機の回転認識、位相認識、力行駆動認識は時間の経過に伴い一連で行われるものであり、回転認識や位相認識が行われれば、引き続いて力行駆動が開始されるとの認識が可能である。この場合、回転認識信号又は位相認識信号の受信を基準とすれば、ＴＤＣに対していち早く第１始動機の駆動を停止される旨が決定されるため、通信遅れによる不都合を一層抑制することができる。
【００１８】
第５の発明では、前記第１始動機及び前記第２始動機に対して電力を供給する電源装置（３１）を備える車両に適用され、前記第１制御部は、前記第１始動機の駆動開始後において、前記電源装置の放電量の変化、又は前記電源装置から前記第１始動機への電力供給量の変化に基づいて、前記第２始動機の力行駆動の開始後であることを判定することを特徴とする。
【００１９】
第１始動機の単独運転の状態において第２始動機の力行駆動が開始されると、電源装置からの放電量の変化、又は電源装置から第１始動機への電力供給量の変化が生じる。これを利用することにより、第１制御部において、第２制御部からの通信情報が無くても、第２始動機の力行駆動の開始後であることを判定することができる。
【００２０】
第６の発明では、前記第２始動機は、複数のスイッチング素子を有し、該スイッチング素子のオンオフ制御により前記第２始動機の回転速度を制御する回転駆動部（２４）を備え、前記第１制御部は、前記第１始動機の駆動開始後において、前記スイッチング素子の温度上昇に基づいて前記第２始動機の力行駆動の開始後であることを判定することを特徴とする。
【００２１】
第２始動機の力行駆動が開始されると、回転駆動部において複数のスイッチング素子のスイッチングが開始され、同素子への通電に伴い素子温度が上昇する。これを利用することにより、第１制御部において、第２制御部からの通信情報が無くても、第２始動機の力行駆動の開始後であることを判定することができる。
【００２２】
第７の発明では、前記第１制御部は、前記第１始動機の駆動開始後において、前記エンジンにおける吸入空気量の増加に基づいて前記第２始動機の力行駆動の開始後であることを判定することを特徴とする。
【００２３】
第２始動機の力行駆動が開始されると、第２始動機によるクランキング回転速度の上昇が見込まれ、それに伴いエンジンの吸入空気量が増加する。これを利用することにより、第１制御部において、第２制御部からの通信情報が無くても、第２始動機の力行駆動の開始後であることを判定することができる。
【００２４】
第８の発明では、前記第１制御部は、前記第１始動機の停止タイミングを、前記第２始動機の力行駆動の開始後であるとの判定後において前記エンジンの気筒内の圧縮圧力が最大となる前とすることを特徴とする。
【００２５】
第１始動機では、ギアの噛み合いトルクが最大となる位置でギア音が最も大きくなると考えられる。この点、第１始動機の停止タイミングを、第２始動機の力行駆動の開始後においてエンジンの気筒内の圧縮圧力が最大となる前としたため、ギア音低減を好適に実現できる。
【００２６】
第９の発明では、前記第１制御部は、前記第２始動機の力行駆動の開始後において、前記エンジンの共振域に到達する以前に、燃料噴射手段による燃料噴射を開始することを特徴とする。
【００２７】
エンジンにおいては回転振動の共振域が存在し、一般にはアイドル回転速度よりも低回転側に存在している。この点、エンジン始動時の回転上昇時には、共振域をいち早く通過させることが望ましい。上記構成では、第２始動機の力行駆動の開始後において、エンジンの共振域に到達する以前に、燃料噴射手段による燃料噴射が開始されるため、第２始動機の駆動トルクと燃焼による燃焼トルクとにより回転力が増し、共振域の短時間の通過が可能となる。これにより、エンジン振動の低減も可能となる。また、第２始動機の力行駆動の開始後に燃料噴射が開始されるため、燃費向上の効果も期待できる。
【００２８】
第１０の発明では、前記第１制御部は、前記第２始動機の力行駆動の開始後におけるエンジン回転速度の上昇度合が所定未満であるか否かを判定し、前記エンジン回転速度の上昇度合が所定未満であれば、前記エンジンの共振域に到達する以前に前記燃料噴射手段による燃料噴射を開始し、前記エンジン回転速度の上昇度合が所定以上であれば、前記エンジンの共振域に到達した後に前記燃料噴射手段による燃料噴射を開始することを特徴とする。
【００２９】
第２始動機の力行駆動の開始後には、種々の要因によりエンジン回転速度の上昇度合が相違する。例えば、電源装置の蓄電量が少ない場合や、エンジンが低温状態にある場合、回転駆動部において温度条件による電流制限が行われている場合には、エンジン回転速度の上昇度合が小さくなると考えられる。この点、エンジン回転速度の上昇度合が所定未満である場合に、エンジンの共振域に到達する以前に燃料噴射を開始することにより、共振域のいち早い通過を優先的に実現できる。また、エンジン回転速度の上昇度合が所定以上である場合に、エンジンの共振域に到達した後に燃料噴射を開始することにより、燃費向上を優先的に実現できる。
【００３０】
第１１の発明では、前記第１制御部は、前記第２始動機の力行駆動の開始後であると判定される以前に、前記エンジンの吸入空気量を所定の制限空気量に制限する空気量制御を実施することを特徴とする。
【００３１】
第１始動機によるエンジン始動時には、エンジンの圧縮反力が大きいほどギア音が大きくなると考えられる。この点、第２始動機の力行駆動の開始後であると判定される以前に、エンジンの吸入空気量を所定の制限空気量に制限する空気量制御が実施されることで、圧縮反力の低減が可能となり、ひいてはギア音の低減が可能となる。例えば、第２始動機の力行開始が遅れ、第１始動機でのクランキングが継続される場合でも、ギア音の低減を図ることができる。
【００３２】
第１２の発明では、前記第１制御部は、前記第２始動機の力行駆動の開始後であると判定されたことに基づいて、前記吸入空気量の制限を解除することを特徴とする。
【００３３】
第２始動機の力行駆動の開始後であると判定された後に空気量制限が解除されることにより、第２始動機の力行開始後における燃焼に悪影響が及ぶことが抑制される。これにより、エンジン始動性を向上させる上で好適な構成となっている。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】エンジン制御システムの概略構成を示す図。
【図２】ＥＣＵが実施する一連の処理を示すフローチャート。
【図３】制御ＩＣが実施する始動制御の処理を示すフローチャート。
【図４】エンジン始動時の制御をより具体的に示すタイムチャート。
【図５】バッテリ蓄電量とＮＥ上昇度合との関係を示す図。
【図６】第２実施形態においてＥＣＵが実施する一連の処理を示すフローチャート。
【図７】第２実施形態においてエンジン始動時の制御をより具体的に示すタイムチャート。
【図８】第３実施形態においてＥＣＵが実施する一連の処理を示すフローチャート。
【図９】第３実施形態においてエンジン始動時の制御をより具体的に示すタイムチャート。
【図１０】第４実施形態においてＥＣＵが実施する一連の処理を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、各実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。
【００３６】
（第１実施形態）
本実施形態に係る制御システムは、走行駆動源としてのエンジン１０を備える車両に搭載されるものである。図１において、エンジン１０は、ガソリンや軽油等の燃料の燃焼により駆動される多気筒エンジンであり、周知のとおり燃料噴射弁や点火装置等を備えている。
【００３７】
エンジン１０には、ギア駆動式の第１始動機であるスタータ１１が設けられている。スタータ１１の回転軸にはピニオン１２が設けられており、そのピニオン１２はエンジン回転軸１３に設けられたリングギア１４に対して結合可能となっている。スタータ１１には、リングギア１４と結合させるべくピニオン１２を押し出すソレノイド１５が設けられている。このソレノイド１５はピニオン１２の駆動部として機能し、エンジン１０の始動時には、ソレノイド１５の駆動によりピニオン１２が軸方向へと移動してリングギア１４とが噛み合わされ、スタータ１１の動力をエンジン回転軸１３へと伝達可能とされる。
【００３８】
スタータ１１にはバッテリ３１が接続されており、特にソレノイド１５とバッテリ３１とはリレー３３を介して接続されている。リレー３３が接続状態となることで、バッテリ３１からソレノイド１５に電力が供給され、ピニオン１２がリングギア１４との噛み合い位置に押し出される。そして、ピニオン１２の押し出しに伴いスイッチ３２がオンすることにより、スタータ１１が回転状態となる。また、リレー３３が遮断状態となることで、バッテリ３１からソレノイド１５への電力供給が停止され、図示しないバネ等の復帰手段によりピニオン１２が作動前の元の位置に戻り、ピニオン１２とリングギア１４との噛み合いが解除される。これにより、スイッチ３２がオフとなり、スタータ１１の回転が停止される。なお、リレー３３は、後述するＥＣＵ３０からの駆動信号により接続及び遮断のいずれかの状態に操作される。
【００３９】
エンジン回転軸１３には、プーリ及びベルトを含んで構成される動力伝達部１６を介して、ベルト駆動式の第２始動機であるオルタネータ２０が動力を伝達可能に接続されている。オルタネータ２０は、動力伝達部１６によりエンジン回転軸１３に対して常時、駆動連結されている。オルタネータ２０は、エンジン回転軸１３へ駆動力を供給する際には電動機として機能し、エンジン１０の駆動力を電力に変換する際には発電機として機能する。
【００４０】
なお、スタータ１１は、駆動指令に応じてオンオフ駆動される始動機であるのに対し、オルタネータ２０は、回転速度制御を可能として力行駆動される始動機である。また、スタータ１１は、比較的大きなトルクを発生することができる低回転型の始動機であるのに対し、オルタネータ２０は、高回転型の始動機である。
【００４１】
オルタネータ２０は、回転電機部２１と、制御ＩＣ２２と、回転電機部２１に流れる電流を検出する回転検出部２３と、回転電機部２１へと電力を供給する回転駆動部２４とを備えている。回転電機部２１は、三相交流回転電機として構成され、ロータに巻かれたロータコイルと、ステータに巻かれたステータコイルとを備える公知の構成を有している。回転駆動部２４は、スイッチング素子であるＭＯＳＦＥＴを複数備える周知のインバータ回路であり、バッテリ３１から供給される直流電力を交流電力へ変換して回転電機部２１へ供給する機能と、回転電機部２１から供給される交流電力を直流電力へと変換してバッテリ３１へと供給する機能とを有する。バッテリ３１は、電源装置に相当し、スタータ１１及びオルタネータ２０の双方に電力を供給する。
【００４２】
制御ＩＣ２２は、オルタネータ２０の回転速度制御を実施する制御部であり、オルタネータ２０を電動機として機能させる場合には、回転駆動部２４を駆動してバッテリ３１から供給される直流電力を三相の電力へと変換し、三相の電力をステータコイルへと供給する。このとき、制御ＩＣ２２は、回転検出部２３により検出された電流値を用いて、回転電機部２１の回転速度が目標の回転速度となるように回転駆動部２４を制御する。
【００４３】
また、オルタネータ２０を発電機として機能させる場合には、ステータコイルに交流の誘導起電力が生ずる。この交流の誘導起電力の周波数は、回転電機部２１の回転速度に依存している。したがって、回転検出部２３にて誘導起電力を検出することにより、回転電機部２１の回転情報を取得することができる。
【００４４】
つまり、本実施形態では、オルタネータ２０として回転センサを具備していない、いわゆるセンサレス構造のものを使用することとしている。回転検出部２３は、回転電機部２１のロータが回転することでロータコイル又はステータコイルに発生する誘起電圧又は誘起電流を検出する。制御ＩＣ２２は、回転検出部２３で検出された誘起電圧又は誘起電流に基づいて、回転電機部２１が回転状態にあることを認識したり、回転電機部２１において励磁すべき位相を認識したりする。そして、制御ＩＣ２２は、自ら認識した位相に基づいて、回転電機部２１の力行駆動等を実施する。
【００４５】
なお、回転電機部２１の回転速度を取得することができれば、その回転速度と、動力伝達部１６の減速比とを用いることにより、エンジン回転軸１３の回転速度であるエンジン回転速度ＮＥを求めることが可能である。エンジン回転軸１３には、図示しないクラッチや変速機等を介して駆動輪が接続されている。この構成については、公知のものであるため、具体的な説明を省略する。
【００４６】
本システムでは、主にエンジン制御を実施するＥＣＵ３０を備えている。ＥＣＵ３０は、マイクロコンピュータ等を備えてなる周知の電子制御装置であり、本システムに設けられている各種センサの検出結果等に基づいて、エンジン１０の各種制御を実施する。ＥＣＵ３０は、制御ＩＣ２２と相互に通信可能に接続されている。なお本実施形態では、ＥＣＵ３０が「第１制御部」に相当し、制御ＩＣ２２が「第２制御部」に相当する。ＥＣＵ３０は、バッテリ３１と電気的に接続され、バッテリ３１から供給される電力により動作する。
【００４７】
センサ類としては、アクセル操作部材としてのアクセルペダル４１の踏み込み操作量を検出するアクセルセンサ４２、ブレーキペダル４３の踏み込み操作量を検出するブレーキセンサ４４、エンジン回転軸１３の回転速度を検出する回転速度センサ４５、車速を検出する車速センサ４６等が設けられている。これらのセンサからの検出信号はＥＣＵ３０に逐次入力される。なお、本システムにはこれらのセンサ以外のセンサも設けられているが、図示は省略している。
【００４８】
ＥＣＵ３０は、各センサの検出結果等に基づいて、燃料噴射弁による燃料噴射量制御や点火装置による点火制御などのエンジン制御を実施するとともに、スタータ１１の駆動をオンオフ制御する。また、ＥＣＵ３０は、アイドリングストップ制御を実施する。ＥＣＵ３０は、アイドリングストップ制御として、周知のとおり所定の自動停止条件の成立によりエンジン１０を自動停止させ、かつその自動停止状態下で所定の再始動条件の成立によりエンジン１０を自動再始動させる。自動停止・再始動の条件には、車速、アクセル操作、ブレーキ操作等が含まれる。
【００４９】
本実施形態では、エンジン１０の初回始動時や自動再始動時において、スタータ１１とオルタネータ２０との併用によるエンジン始動を実施することとしており、特にエンジン始動初期（すなわち、エンジン回転軸１３の回転初期）においてはスタータ１１の駆動によりクランキングを行い、その後、オルタネータ２０の力行駆動が開始されたことに基づいて、スタータ１１の駆動を停止させることとしている。かかる場合、制御ＩＣ２２は、始動要求に伴うスタータ１１の駆動によりエンジン回転軸１３の回転が開始された後に、エンジン回転軸１３に連れ回りされた状態での回転認識に基づいてオルタネータ２０の力行駆動を開始する。また、ＥＣＵ３０は、オルタネータ２０の力行駆動の開始後であるとの判定を行い、その判定後においてエンジン１０の圧縮ＴＤＣが到来する前にスタータ１１の駆動を停止させる。
【００５０】
図２を参照して、本実施形態に係るＥＣＵ３０が実施する一連の処理について説明する。図２に示すフローチャートに係る処理は、所定の制御周期ごとに繰り返し実施される。
【００５１】
まずステップＳ１０１では、エンジン１０の始動完了前の状態にあるか否かを判定する。例えば、アイドリングストップ制御により自動停止され、かつ再始動の完了前の状態下ではステップＳ１０１が肯定される。始動完了後の状態にあればそのまま本処理を終了し、始動完了前の状態にあれば後続のステップＳ１０２に進む。ステップＳ１０２では、エンジン回転速度ＮＥが所定の閾値ＴＨ１未満であるか否かを判定する。閾値ＴＨ１は、オルタネータ２０の力行駆動を停止させることを判定するための判定値であり、例えばＴＨ１＝５００ｒｐｍである。ステップＳ１０２を肯定した場合、ステップＳ１０３に進み、ステップＳ１０２を否定した場合、ステップＳ１１１に進む。
【００５２】
ステップＳ１０３では、スタータ１１が駆動中であるか否かを判定する。具体的には、既にスタータ１１の駆動指令が生成されているか否かを判定する。ステップＳ１０３を否定した場合、すなわちスタータ１１が駆動中でない場合、ステップＳ１０４に進み、エンジン１０の始動要求が行われたか否かを判定する。このとき、エンジン自動停止後において再始動の要求が生じると、ステップＳ１０４を肯定してステップＳ１０５に進む。なお、エンジン自動停止後において再始動の要求が生じるまでは、ステップＳ１０４が否定され、そのまま本処理を終了する。
【００５３】
ステップＳ１０５では、スタータ駆動指令をリレー３３に送信してスタータ１１の駆動を開始させるとともに、ステップＳ１０６にて、オルタネータ駆動指令を制御ＩＣ２２に送信する。そして、本処理を終了する。
【００５４】
スタータ１１の駆動開始後は、ステップＳ１０３を肯定してステップＳ１０７に進む。ステップＳ１０７では、制御ＩＣ２２から、オルタネータ２０の回転及び力行駆動の状態を示す所定の状態信号を受信したか否かを判定する。本実施形態では、状態信号として力行開始認識信号を制御ＩＣ２２から受信した場合に、ステップＳ１０７が肯定される。ステップＳ１０７を肯定した場合には、ステップＳ１０８へ進み、エンジン１０の回転角度位置がＴＤＣ直前の所定位置（例えばＢＴＤＣ４５〜５°ＣＡ）であるか否かを判定する。エンジン１０のＴＤＣ直前位置は、エンジン１０の気筒内の圧縮圧力が最大となる前のタイミングに相当する。ステップＳ１０８を肯定した場合、すなわち今現在の回転角度位置がＴＤＣ直前である場合、ステップＳ１０９へ進む。なお、ステップＳ１０７，Ｓ１０８を否定した場合には、そのまま本処理を終了する。すなわち、スタータ１１の駆動を継続する。
【００５５】
ステップＳ１０９では、スタータ１１の駆動を停止する。すなわち、リレー３３を遮断状態とする。続くステップＳ１１０では、現時点以降において燃料噴射弁による燃料噴射を開始する旨を決定する。この燃料噴射の開始決定により、次に到来する燃焼行程にて燃料の燃焼を行わせるべく、例えば圧縮行程において燃料噴射が実施される。そして、一連の処理を終了する。
【００５６】
また、オルタネータ２０の駆動開始後においてオルタネータ２０の力行駆動によりエンジン回転速度ＮＥが上昇し、ステップＳ１０２が肯定されると、ステップＳ１１１に進む。ステップＳ１１１では、オルタネータ２０の力行駆動を停止させるべくオルタネータ駆動指令をオフする旨の信号を送信し、その後、本処理を終了する。
【００５７】
続いて、図３を参照して、制御ＩＣ２２が実施する始動制御について説明する。図３に示すフローチャートに係る処理は、所定の制御周期ごとに繰り返し実施される。この制御周期は、ＥＣＵ３０の制御周期と同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【００５８】
まず、ステップＳ２０１では、ＥＣＵ３０からオルタネータ駆動指令を受信した後であるか否か、すなわちオルタネータ２０の力行駆動が許可されているか否かを判定する。ステップＳ２０１を否定した場合、すなわち駆動許可がなされていない場合、オルタネータ２０の力行駆動を行わず、そのまま本処理を終了する。
【００５９】
ステップＳ２０１を肯定した場合、すなわち駆動許可がなされている場合、ステップＳ２０２に進み、オルタネータ２０の回転情報を取得する。この場合、オルタネータ２０のロータの回転に伴いロータコイル又はステータコイルに生じる誘起電圧又は電流が回転検出部２３により検出され、制御ＩＣ２２は、回転情報として、誘起電圧又は電流の信号を時系列で回転検出部２３から取得する。
【００６０】
その後、ステップＳ２０３では、オルタネータ駆動指令がオフされたことを示す信号を受信したか否かを判定する。ステップＳ２０３を否定した場合、ステップＳ２０４に進み、オルタネータ２０の力行駆動が許可された後において、オルタネータ２０が回転状態にあることの認識がなされたか否かを判定する。この回転認識の判定は、ステップＳ２０２で取得された回転情報に基づいて行われる。オルタネータ２０が回転状態にあると認識された場合、ステップＳ２０５に進む。ステップＳ２０５では、回転認識したことに基づいて、オルタネータ状態フラグに「１」をセットするとともに、回転認識したことを示す回転認識信号をＥＣＵ３０に送信する。
【００６１】
ステップＳ２０４を否定した場合には、ステップＳ２０６に進む。ステップＳ２０６では、回転開始後においてオルタネータ２０の力行駆動のための励起すべき位相を認識したか否かを判定する。この位相認識の判定は、ステップＳ２０２で取得された回転情報に基づいて行われる。オルタネータ２０の位相を認識した場合、ステップＳ２０７に進む。ステップＳ２０７では、位相認識したことに基づいて、オルタネータ状態フラグに「２」をセットするとともに、位相認識したことを示す位相認識信号をＥＣＵ３０に送信する。
【００６２】
ステップＳ２０６を否定した場合には、ステップＳ２０８に進む。ステップＳ２０８では、回転開始後においてオルタネータ２０の力行駆動が開始されたか否かを判定する。この力行開始の判定は、回転駆動部２４（インバータ回路）において位相に合わせて回転電機部２１の電流制御が開始されたことに基づいて行われる。オルタネータ２０の力行駆動が開始されたと認識された場合、ステップＳ２０９に進む。ステップＳ２０９では、オルタネータ２０の力行開始に基づいて、オルタネータ状態フラグに「３」をセットするとともに、力行開始を認識したことを示す力行開始認識信号をＥＣＵ３０に送信する。なお、ステップＳ２０４，Ｓ２０６，Ｓ２０８をいずれも否定した場合には、オルタネータ状態フラグの操作を行わずに本処理を終了する。
【００６３】
また、ステップＳ２０３を肯定した場合、すなわちオルタネータ駆動指令がオフされたことを示す信号を受信した場合には、ステップＳ２１０に進む。ステップＳ２１０では、オルタネータ２０の力行駆動を停止させるとともに、オルタネータ停止信号をＥＣＵ３０に送信する。そしてその後、本処理を終了する。
【００６４】
図４は、エンジン始動時の制御をより具体的に示すタイムチャートである。図４では、エンジン１０が自動停止され、その後に再始動される状況が示されている。
【００６５】
タイミングｔ１以前はエンジン１０が停止状態にあり、タイミングｔ１で、運転者の操作によりエンジン１０の始動要求が生じる。具体的には、運転者によりアクセル操作が行われたこと、又はブレーキ操作が解除されたことに基づいて、始動要求が生じる。なお、エンジン１０の初回始動時であれば、例えば運転者のキー操作に基づいて始動要求が生じる。
【００６６】
そして、この始動要求に基づいて、ＥＣＵ３０においてスタータ駆動指令とオルタネータ駆動指令とが生成され、スタータ駆動指令により、スタータ１１の駆動が開始される。スタータ１１の駆動開始に伴い、エンジン回転軸１３のクランキング回転が開始される。このとき、スタータ１１のピニオン回転速度ＮＰと共にエンジン回転速度ＮＥが上昇し、エンジン回転軸１３にベルト連結されているオルタネータ２０が連れ回りされる。
【００６７】
また、オルタネータ駆動指令がオルタネータ２０の制御ＩＣ２２に送信され、制御ＩＣ２２では、タイミングｔ１から通信遅れ時間が経過したタイミングｔ２でオルタネータ駆動指令を認識する。タイミングｔ２ではオルタネータ２０の力行駆動が許可され、タイミングｔ２以降、オルタネータ２０自身において回転検出が行われる。
【００６８】
その後、制御ＩＣ２２では、タイミングｔ３で、オルタネータ状態フラグが、回転認識が完了したことを示す「１」に操作され、タイミングｔ４で、オルタネータ状態フラグが、位相認識が完了したことを示す「２」に操作され、タイミングｔ５で、オルタネータ状態フラグが、力行駆動が開始されたことを示す「３」に操作される。オルタネータ状態フラグは、フラグ操作が行われる都度、状態信号として制御ＩＣ２２からＥＣＵ３０に送信され、ＥＣＵ３０では、所定の通信遅れ後に、オルタネータ状態フラグをオルタネータ監視フラグとして把握する。
【００６９】
エンジン回転速度ＮＥは、スタータ１１の駆動開始に伴い上昇し、その後、ＴＤＣ（圧縮上死点）に近づくにつれて圧縮反力の影響により減速される。そして、ＴＤＣの通過後に、燃焼室の容積拡張に伴いエンジン回転速度ＮＥが増加する。このとき、ＴＤＣ通過後には、一時的にピニオン回転速度ＮＰよりもエンジン回転速度ＮＥ（すなわち、リングギア１４の回転速度）が大きくなる。
【００７０】
タイミングｔ６では、ＥＣＵ３０において、オルタネータ２０の力行駆動の開始が認識され、それに伴いスタータ駆動指令がオフされる。スタータ駆動指令のオフによりスタータ１１の駆動が終了され、タイミングｔ６以降、スタータ１１及びオルタネータ２０のうちオルタネータ２０の単独の駆動によりエンジン始動が行われる。スタータ１１の駆動終了のタイミングは、ＴＤＣ直前のタイミングとなっている。
【００７１】
ここで、スタータ１１では、ピニオン１２がリングギア１４と噛み合うことでギア音が発生するが、ＥＣＵ３０においてオルタネータ２０の力行開始が認識されると直ぐさまスタータ１１の駆動が停止されるため、スタータ１１の駆動が必要最小限に抑えられ、ギア音の低減が可能となっている。このとき、圧縮ＴＤＣでは筒内圧力が最大となり、噛み合いトルクも最大となるが、その前にスタータ１１の駆動が停止されるため、ギア音の低減を図る上で好適である。また、ＴＤＣ直前でスタータ１１の駆動が停止された後には、ＴＤＣ後にエンジン回転速度ＮＥがピニオン回転速度ＮＰよりも大きくなることによりピニオン１２の噛み合いが外れるため、それ以降のギア音の発生を無くすことができる。
【００７２】
タイミングｔ６においてオルタネータ２０の力行開始がＥＣＵ３０で認識された後は、エンジン各気筒での燃料噴射が開始される。図４では、オルタネータ２０の力行開始の認識後、最初の圧縮行程のタイミングｔ７で、始動後最初の燃料噴射が行われている。燃料噴射の開始により各気筒での燃焼が開始され、これ以降、オルタネータ２０の駆動トルクと燃焼による燃焼トルクとによりエンジン回転速度ＮＥが上昇する。これにより、エンジン回転速度ＮＥが上昇する際に、共振域をいち早く通過させることができる。
【００７３】
つまり、エンジン１０においては回転振動の共振域が存在し、一般にはアイドル回転速度よりも低回転側の領域、例えば３００〜４００ｒｐｍの回転域に共振域が存在している。また、スタータ１１によるクランキング回転速度は２００ｒｐｍ程度である。かかる場合、オルタネータ２０の力行開始がＥＣＵ３０で認識された後に燃料噴射が開始されることで、エンジン共振域に到達する以前に燃料噴射を開始することができ、回転上昇のための所望の燃焼トルクを得ることができる。
【００７４】
その後、タイミングｔ８でエンジン回転速度ＮＥが閾値ＴＨ１に到達すると、それがＥＣＵ３０にて認識され、ＥＣＵ３０から制御ＩＣ２２に対して、オルタネータ駆動指令をオフする旨の信号が送信される。これにより、タイミングｔ９では、制御ＩＣ２２によりオルタネータ２０の力行駆動が停止される。その後、タイミングｔ１０では、制御ＩＣ２２からＥＣＵ３０に対して、オルタネータ２０の力行駆動が停止された旨の信号が送信される。
【００７５】
以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。
【００７６】
ギア駆動式のスタータ１１では、ギアの噛み合いに起因する音（ギア音）が発生し、特にエンジン１０のＴＤＣ付近では圧縮反力が大きくなるためにギア音が大きくなることが懸念される。また、始動性確保のためには、スタータ１１がオフされるまでにオルタネータ２０の力行駆動が開始される必要がある。この点、上記構成によれば、オルタネータ２０の力行駆動の開始後においてＴＤＣ前にスタータ１１の駆動が停止されるため、ギア音の低減と始動性確保との両立が可能となる。併せて、ギア摩耗の抑制も可能となる。また、上記構成では、ＥＣＵ３０において、オルタネータ２０の駆動開始が確認されるとともに、それに伴いスタータ１１の駆動が停止されるため、スタータ１１及びオルタネータ２０の駆動のオーバーラップ期間を適正に付与しつつ、スタータ１１を所望のタイミングで確実に停止させることができる。その結果、２つの始動機を用いて適正なるエンジン始動を実現することができる。
【００７７】
上記のとおり２つの始動機を用いて適正なエンジン始動が可能となるため、オルタネータ２０の小型化が可能となり、安価な始動システムを実現できる。
【００７８】
スタータ１１の駆動後にオルタネータ２０が連れ回りされる状態下で、制御ＩＣ２２において、オルタネータ２０の回転及び力行駆動の状態を示す状態信号をＥＣＵ３０に送信し、ＥＣＵ３０では、状態信号に基づいてオルタネータ２０の力行駆動の開始後であることを判定する構成とした。この場合、ＥＣＵ３０において、状態信号によりオルタネータ２０の駆動開始を適正に把握することができる。
【００７９】
状態信号としてオルタネータ２０の力行開始認識信号を制御ＩＣ２２が送信し、ＥＣＵ３０では、その認識信号に基づいて、オルタネータ２０の力行駆動の開始後であることを判定する構成とした。この場合、ＥＣＵ３０において、オルタネータ２０の駆動状況がどの段階であるのかを逐次把握でき、ひいてはスタータ１１の停止タイミングの適正化に寄与できるものとなる。
【００８０】
ＥＣＵ３０によるスタータ１１の停止タイミングを、オルタネータ２０の力行駆動の開始後であるとの判定後において、圧縮ＴＤＣの直前、換言すれば気筒内の圧縮圧力が最大となる前とした。この場合、スタータ１１ではギアの噛み合いトルクが最大となる位置でギア音が最も大きくなると考えられるが、スタータ１１の停止タイミングを圧縮ＴＤＣの直前（気筒内の圧縮圧力が最大となる前）としたため、ギア音低減を好適に実現できる。
【００８１】
オルタネータ２０の力行駆動の開始後において、エンジン１０の共振域に到達する以前に、エンジン１０への燃料噴射を開始する構成とした。これにより、オルタネータ２０の駆動トルクと燃焼による燃焼トルクとにより回転力が増し、共振域の短時間の通過が可能となる。したがって、エンジン振動の低減も可能となる。また、オルタネータ２０の力行駆動の開始後に燃料噴射が開始されるため、燃費向上の効果も期待できる。加えて、オルタネータ２０の小型化も可能となる。オルタネータ２０の力行駆動の開始後にはエンジン回転速度ＮＥの上昇が見込まれるため、回転上昇に伴いエンジン慣性力が大きくなり、燃焼（初爆）に必要な燃料量の節約が可能になる利点もある。
【００８２】
（第１実施形態の変形例）
・上記構成では、エンジン始動時において、状態信号として力行開始認識信号を制御ＩＣ２２から受信したことに基づいて、スタータ１１の駆動を停止させる構成としたが（図２のステップＳ１０７〜Ｓ１０９）、これを変更してもよい。例えば、状態信号として回転認識信号を制御ＩＣ２２から受信したことに基づいて、スタータ１１の駆動を停止させる構成とする。又は、状態信号として位相認識信号を制御ＩＣ２２から受信したことに基づいて、スタータ１１の駆動を停止させる構成とする。
【００８３】
エンジン始動時はＥＣＵ３０での演算負荷が大きく、通信遅れが生じやすい。また、オルタネータ２０の回転認識、位相認識、力行駆動認識は時間の経過に伴い一連で行われるものであり、回転認識や位相認識が行われれば、引き続いて力行駆動が開始されるとの認識が可能である。この点、力行開始認識信号ではなく、回転認識信号又は位相認識信号の受信に基づいて、スタータ１１の駆動を停止させることにより、オルタネータ２０の力行駆動の開始後に、余分に圧縮ＴＤＣを通過させることなく、いち早くスタータ１１の駆動を停止させることができる。つまり、ＥＣＵ３０においてオルタネータ２０の力行駆動の状態を把握してから、次に圧縮ＴＤＣが到来するまでの時間余裕を持つことができ、ギア音の好適なる低減が可能となる。
【００８４】
・図２のステップＳ１１０において、燃料噴射の実施態様を以下のようにしてもよい。ステップＳ１１０において、ＥＣＵ３０は、オルタネータ２０の力行開始後のエンジン回転速度の上昇度合が所定値ＴＨ２未満であるか否かを判定する。つまり、例えば、バッテリ３１の蓄電量（バッテリ電圧）が少ない場合や、エンジン１０が低温状態にある場合、回転駆動部２４において温度条件による電流制限が行われている場合には、オルタネータ２０の力行開始後におけるエンジン回転速度ＮＥの上昇度合が小さくなると考えられる。本実施形態では、例えば図５の関係を用いて、エンジン回転速度ＮＥの上昇度合を推定し、その上昇度合が所定値ＴＨ２未満であれば、エンジン１０の共振域に到達する以前に燃料噴射を開始する。これは図２と同じ処理である。また、上昇度合が所定値ＴＨ２以上であれば、エンジン１０の共振域に到達した後に燃料噴射を開始する。これは、図２とは異なる処理であり、かかる場合には、例えばエンジン回転速度ＮＥが閾値ＴＨ１又はその直前になった時点で燃料噴射を開始する。
【００８５】
なお、所定値ＴＨ２は、バッテリ３１の蓄電量（バッテリ電圧）が所定の基準値であること、エンジン暖機後であること、回転駆動部２４において電流制限が行われていないことの各条件下にて定められた適合値であるとよい。
【００８６】
エンジン回転速度ＮＥの上昇度合が所定未満である場合に、エンジン１０の共振域に到達する以前に燃料噴射を開始することにより、共振域のいち早い通過を優先的に実現できる。また、エンジン回転速度ＮＥの上昇度合が所定以上である場合に、エンジン１０の共振域に到達した後に燃料噴射を開始することにより、燃費向上を優先的に実現できる。
【００８７】
（第２実施形態）
本実施形態では、上記第１実施形態との相違点として、ＥＣＵ３０においてスタータ１１の駆動を停止させることに関する処理が異なっている。すなわち本実施形態では、エンジン始動時において、ＥＣＵ３０が、状態信号として位相認識信号を制御ＩＣ２２から受信した場合に、その受信した時点を基準として圧縮ＴＤＣが到来する前の所定タイミングまで遅延させて、スタータ１１の駆動を停止させることとしている。
【００８８】
図６は、本実施形態に係るＥＣＵ３０が実施する一連の処理を示すフローチャートであり、本処理は、上述の図２に置き換えて実施される。図６では、ステップＳ３０１〜Ｓ３０３の処理が図２と相違する。
【００８９】
図６では、エンジン１０の始動完了前の状態にあり、エンジン回転速度ＮＥが閾値ＴＨ１未満であり、かつスタータ１１が駆動中である場合（ステップＳ１０１〜Ｓ１０３が全てＹＥＳの場合）にステップＳ３０１に進む。ステップＳ３０１では、状態信号として位相認識信号を制御ＩＣ２２から受信したか否かを判定する。ステップＳ３０１を肯定する場合、ステップＳ３０２に進み、遅延時間Ｔｄの設定を行う。遅延時間Ｔｄは、位相認識信号を受信した時点を基準として圧縮ＴＤＣ前の所定タイミング（例えばＢＴＤＣ４５〜５°ＣＡ）までの時間であり、例えば、エンジン１０の現時点の停止位置に基づいて設定されるとよい。具体的には、ＥＣＵ３０は、エンジン１０の自動停止時におけるエンジン回転軸１３の回転角度位置をエンジン停止位置として記憶しておき、そのエンジン停止位置に基づいて、再始動後において位相認識信号を受信した時の回転角度位置を把握する。そして、その回転角度位置に基づいて、次の圧縮ＴＤＣまでの予測時間よりも短い時間で遅延時間Ｔｄを設定する。
【００９０】
その後、ステップＳ３０３では、遅延時間Ｔｄが経過したか否かを判定し、遅延時間Ｔｄが経過した時点でステップＳ１０９に進み、スタータ１１の駆動を停止する。
【００９１】
図７は、エンジン始動時の制御をより具体的に示すタイムチャートである。図７は、上述の図４の一部を変更したものであり、図４と重複する点は説明を割愛する。
【００９２】
図７において、タイミングｔ１１では始動要求が生じており、スタータ駆動指令により、スタータ１１の駆動が開始される。タイミングｔ１２では、ＥＣＵ３０からのオルタネータ駆動指令が制御ＩＣ２２にて受信される。その後、制御ＩＣ２２では、タイミングｔ１３で、オルタネータ状態フラグが回転認識を示す「１」に操作され、タイミングｔ１４で、オルタネータ状態フラグが位相認識を示す「２」に操作され、タイミングｔ１５で、オルタネータ状態フラグが力行開始を示す「３」に操作される。
【００９３】
ＥＣＵ３０では、制御ＩＣ２２から回転認識信号（フラグ=２の信号）が受信されると、その受信時に遅延時間Ｔｄが設定され、遅延時間Ｔｄが経過したタイミングｔ１６で、スタータ駆動指令がオフされる。遅延時間Ｔｄが経過したことに基づいて、オルタネータ監視フラグが「３」に操作されてもよい。これにより、ＴＤＣ直前のタイミングでスタータ１１の駆動が終了される。
【００９４】
通信遅れを加味すると、ＥＣＵ３０において位相認識信号を受信した時点では、オルタネータ２０で力行駆動が既に開始され、エンジン始動のためのトルクが生じていると考えられるが、上記のとおり遅延時間Ｔｄを設定することで、スタータ駆動からオルタネータ駆動への移行をスムーズに実施できる。つまり、通信遅れを見越してスタータ１１の停止タイミングを決めることができ、適正にスタータ１１の駆動を停止させることができる。また、所望とするＴＤＣ直前位置で確実にスタータ１１の駆動を停止させることができる。これにより、始動応答性の向上とギア音低減とを図る上で一層の適正化を図ることができる。
【００９５】
位相認識信号を基準に遅延時間Ｔｄを設定してスタータ１１の駆動を停止させることに代えて、回転認識信号を基準に遅延時間Ｔｄを設定してスタータ１１の駆動を停止させるようにしてもよい。力行開始認識信号を基準に遅延時間Ｔｄを設定してスタータ１１の駆動を停止させることも可能である。
【００９６】
（第３実施形態）
本実施形態では、ＥＣＵ３０において、オルタネータ２０側（制御ＩＣ２２）からの通信情報を使わずに、オルタネータ２０の力行駆動の開始後であることを判定するものとしている。すなわち本実施形態では、ＥＣＵ３０は、バッテリ３１の放電量の変化や、バッテリ３１からスタータ１１への電力供給量の変化等、オルタネータ２０の力行駆動の開始伴い生じる変化を示す指標として状態変化パラメータを取得し、スタータ１１の駆動開始後における状態変化パラメータの変化に基づいて、オルタネータ２０の力行駆動の開始後であることを判定する。
【００９７】
具体的な処理を図８に示す。図８の処理は、上述の図２に置き換えて実施される。図８では、ステップＳ４０１の処理が図２と相違する。
【００９８】
図８では、エンジン１０の始動完了前の状態にあり、エンジン回転速度ＮＥが閾値ＴＨ１未満であり、かつスタータ１１が駆動中である場合（ステップＳ１０１〜Ｓ１０３が全てＹＥＳの場合）にステップＳ４０１に進む。ステップＳ４０１では、スタータ１１の駆動開始後において状態変化パラメータの変化が生じたか否かを判定する。具体的には、バッテリ３１の放電量について所定の減少変化が生じた否か、又は、バッテリ３１からスタータ１１への電力供給量について所定の減少変化が生じた否かを判定する。
【００９９】
ここで、スタータ１１の単独運転の状態においてオルタネータ２０の力行駆動が開始されると、バッテリ３１からの放電対象が、スタータ１１及びオルタネータ２０のうちスタータ１１のみからその両方へと変化する。そのため、バッテリ３１の放電量、すなわちバッテリ端子電圧の減少変化が生じる。また、スタータ１１の単独運転時に比べて、スタータ１１の電力消費量が減じられ、バッテリ３１からスタータ１１への電力供給量、すなわちスタータ通電電流の減少変化が生じる。そこで、ステップＳ４０１では、バッテリ端子電圧が所定値以下に変化したことや、スタータ通電電流が所定値以下に変化したことに基づいて、オルタネータ２０の力行駆動が開始されたことを判定する。なお、バッテリ電圧は、バッテリ３１の正極側に設けられた電圧センサにより検出され、スタータ通電電流は、スタータ通電経路に設けられた電流センサにより検出されるとよい。
【０１００】
ステップＳ４０１を肯定した場合、すなわちオルタネータ２０の力行駆動が開始されたと判定した場合、ステップＳ１０８に進み、エンジン１０の回転角度位置がＴＤＣ直前の所定位置（例えばＢＴＤＣ４５〜５°ＣＡ）であるか否かを判定する。そして、ステップＳ１０８を肯定した場合、すなわち今現在の回転角度位置がＴＤＣ直前である場合、ステップＳ１０９へ進み、スタータ１１の駆動を停止する。
【０１０１】
図９は、エンジン始動時の制御をより具体的に示すタイムチャートである。図９は、上述の図４の一部を変更したものであり、図４と重複する点は説明を割愛する。
【０１０２】
図９において、タイミングｔ２１では始動要求が生じており、スタータ駆動指令により、スタータ１１の駆動が開始される。その後、タイミングｔ２２では、位相認識の結果に基づいて、オルタネータ２０の力行駆動が開始される。こうしてスタータ１１の単独運転の状態からオルタネータ２０の力行駆動が開始されることに伴い、バッテリ３１の放電量が増え、それに伴いバッテリ電圧が低下する。そして、タイミングｔ２３では、ＥＣＵ３０は、バッテリ電圧の低下に基づいて、スタータ１１の駆動を停止させる。
【０１０３】
上記のように、ＥＣＵ３０において、制御ＩＣ２２からの通信情報が無くても、オルタネータ２０の力行駆動の開始後であることを判定できる構成では、仮にエンジン始動時において通信負荷が過多である場合にも、スタータ停止のタイミングが遅れてしまうといった不都合を抑制できる。バッテリ電圧等は、ＥＣＵ３０が元々監視する物性値であり、新たな構成を付加する必要が無いことから構成上の優位さも具備するものである。
【０１０４】
ＥＣＵ３０において、オルタネータ２０側（制御ＩＣ２２）からの通信情報を使わずに、オルタネータ２０の力行駆動の開始後であることを判定する構成として、以下を採用することも可能である。
【０１０５】
（１）インバータ回路からなる回転駆動部２４では、オルタネータ２０の力行駆動が開始されると、複数のスイッチング素子のスイッチング（オンオフ）が開始され、同素子への通電に伴い素子温度が上昇する。これを利用して、ＥＣＵ３０において、オルタネータ２０の力行駆動の開始後であることを判定する。具体的には、ＥＣＵ３０は、図８の処理において、状態変化パラメータとして回転駆動部２４のスイッチング素子の素子温度を取得し、ステップＳ４０１において、素子温度が所定値以上に上昇したか否かを判定する。なお、素子温度は、スイッチング素子又は基板に設けられた温度センサにより検出されるとよい。そして、ステップＳ４０１を肯定した場合、すなわちオルタネータ２０の力行駆動が開始されたと判定した場合に、スタータ１１の駆動を停止する。
【０１０６】
（２）オルタネータ２０の力行駆動が開始されると、オルタネータ２０によるエンジン回転速度ＮＥの上昇が見込まれ、それに伴いエンジン１０の吸入空気量が増加する。これを利用して、ＥＣＵ３０において、オルタネータ２０の力行駆動の開始後であることを判定する。具体的には、ＥＣＵ３０は、図８の処理において、状態変化パラメータとしてエンジン１０の吸入空気量を取得し、ステップＳ４０１において、吸入空気量が所定値以上に上昇したか否かを判定する。なお、吸入空気量は、エンジン吸気部に設けられたエアフロメータにより検出されるとよい。そして、ステップＳ４０１を肯定した場合、すなわちオルタネータ２０の力行駆動が開始されたと判定した場合に、スタータ１１の駆動を停止する。
【０１０７】
（３）オルタネータ２０の力行駆動によりエンジン回転速度ＮＥが上昇することを利用して、ＥＣＵ３０において、オルタネータ２０の力行駆動の開始後であることを判定することも可能である。具体的には、ＥＣＵ３０は、図８の処理において、状態変化パラメータとしてエンジン回転速度ＮＥを取得し、ステップＳ４０１において、エンジン回転速度ＮＥが所定値以上に上昇したか否かを判定する。なお、所定値は、スタータ１１のクランキング回転速度、又はクランキング回転速度＋数１０ｒｐｍの値として定められている。そして、ステップＳ４０１を肯定した場合に、スタータ１１の駆動を停止する。
【０１０８】
（第４実施形態）
エンジン始動時において、オルタネータ２０の力行駆動の開始後であると判定される以前に、エンジン１０の吸入空気量を所定の制限空気量に制限する空気量制御を実施する構成としてもよい。つまり、スタータ１１によるエンジン始動時には、エンジン１０の圧縮反力が大きいほどギア音が大きくなると考えられる。これに対し、エンジン１０の吸入空気量を制限することにより、圧縮反力の低減が可能となり、ひいてはギア音の低減に寄与できる。具体的には、ＥＣＵ３０は、図１０の処理を実施する。なお、図１０の処理は、上述の図２に置き換えて実施される。図１０では、ステップＳ５０１，Ｓ５０２の処理が図２と相違する。
【０１０９】
図１０では、エンジン１０の始動完了前の状態にあり、エンジン回転速度ＮＥが閾値ＴＨ１未満であり、かつスタータ１１が駆動中である場合（ステップＳ１０１〜Ｓ１０３が全てＹＥＳの場合）にステップＳ１０７に進む。そして、ステップＳ１０７，Ｓ１０８のいずれかを否定した場合に、ステップＳ５０１に進む。ステップＳ５０１では、エンジン１０の吸入空気量を制限する空気量制御を実施する。このとき、スロットル弁の開度を所定の制限開度に制御する。制限開度は、例えばアイドル状態でのスロットル開度であるとよい。又は、エンジン１０に設けた可変動弁機構を用いて吸気弁の開閉タイミングを調整し、それにより吸入空気量を制限する構成であってもよい。例えば、吸気弁の閉じ時期を下死点よりも早めることにより、吸入空気量を所定の制限空気量に制限する。
【０１１０】
また、ステップＳ１０７，Ｓ１０８を肯定すると、ステップＳ１０９ではスタータ１１の駆動を停止し、ステップＳ１１０では燃料噴射を開始する。その後、ステップＳ５０２では、ステップＳ５０１の空気量制限を解除する。これにより、エンジン１０の吸入空気量が増え、燃料噴射の開始に合わせて十分な空気量の確保が可能となる。ステップＳ５０１，Ｓ５０２では、言うなれば、スタータ１１の駆動開始後であって、かつ燃料噴射の開始前の期間において、吸入空気量を所定の少量空気量に制限すべく空気量制限が実施される。
【０１１１】
上記のようにオルタネータ２０の力行駆動の開始後であると判定される以前にエンジン１０の吸入空気量を制限することで、圧縮反力の低減によりピニオン１２とリングギア１４との摺動面のトルクを低減でき、ひいてはギア音の低減が可能となる。また、オルタネータ２０の力行駆動の開始後であると判定された後は空気量制限が解除されるため、オルタネータ２０の力行開始後における燃焼に悪影響が及ぶことが抑制され、エンジン始動性を向上させる上でも好適な構成となっている。
【０１１２】
（他の実施形態）
上記実施形態を例えば次のように変更してもよい。
【０１１３】
・上記実施形態では、第２始動機として、回転センサを具備していないオルタネータ２０を用いる構成としたが、これを変更し、回転センサを具備するオルタネータ２０を用いる構成であってもよい。この場合、ＥＣＵ３０において、スタータ１１の駆動開始後におけるエンジン回転速度ＮＥの上昇を監視し、ＮＥがスタータ１１のクランキング回転速度よりも上昇した場合に、オルタネータ２０の力行駆動が開始されたと判定する構成であってもよい。
【０１１４】
・スタータ１１として、ピニオン押し出し用のソレノイドと、モータ回転用のソレノイドとを有する、いわゆるタンデム式のスタータを用いることも可能である。
【符号の説明】
【０１１５】
１０…エンジン、１１…スタータ（第１始動機）、２０…オルタネータ（第２始動機）、２２…制御ＩＣ（第２制御部）、３０…ＥＣＵ（第１制御部）。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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