(57)【要約】  エンジン停止過程におけるエンジンの回転速度とクランク位置を検出し、クランク位置が何れかの気筒の上死点と、次の気筒の上死点の中間にあたる中間点にあるときのエンジン回転速度が所定の範囲内であると判定した場合に、所定の期間だけ前記スタータの駆動を禁止するようにした。
2016071968.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の条件が満たされると複数の気筒を備えたエンジンの燃焼を自動的に停止して前記エンジンを停止させるようにしたアイドリングストップシステムを備え、前記アイドリングストップシステムにより前記エンジンの燃焼が停止されて前記エンジンが惰性回転しているときに前記エンジンの再始動要求が発生した際に、スタータを駆動して前記スタータに設けられたピニオンギヤを前記惰性回転している前記エンジンのリングギヤに噛み合わせ、前記エンジンの再始動を行うようにしたエンジン始動装置であって、
前記惰性回転しているときのエンジン回転速度とクランク角度位置を検出し、
前記検出したクランク角度位置が、前記惰性回転しているときの前記エンジンの複数の気筒のうちの何れかの気筒の上死点と前記何れかの気筒の次の気筒の上死点との中間点に存在しているときであって、前記検出したエンジン回転速度が所定の範囲内にあると判定された場合に、所定の期間だけ前記スタータの駆動を禁止するようにした、
ことを特徴とするエンジン始動装置。
【請求項２】
前記所定に期間が経過するまでに前記再始動要求が発生したときに、前記次の気筒が上死点を通過したときは前記スタータの駆動の禁止を解除する、
ことを特徴とする請求項１に記載のエンジン始動装置。
【請求項３】
前記所定の期間は、前記判定された時点に於ける前記エンジン回転速度に基づいて決定され、
前記判定された時点から前記所定の期間が開始される、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のエンジン始動装置。
【請求項４】
所定の条件が満たされると複数の気筒を備えたエンジンの燃焼を自動的に停止して前記エンジンを停止させるようにしたアイドリングストップシステムを備え、前記アイドリングストップシステムにより前記エンジンの燃焼が停止されて前記エンジンが惰性回転しているときに前記エンジンの再始動要求が発生した際に、スタータを駆動して前記スタータに設けられたピニオンギヤを前記惰性回転している前記エンジンのリングギヤに噛み合わせ、前記エンジンの再始動を行うようにしたエンジン始動装置であって、
前記惰性回転しているときのエンジン回転速度とクランク角度位置を検出し、
前記検出したクランク角度位置が、前記惰性回転しているときの前記エンジンの複数の気筒のうちの何れかの気筒の上死点と前記何れかの気筒の次の気筒の上死点との中間点に存在しているときであって、前記検出したエンジン回転速度が所定の範囲内にあると判定された場合に、夫々開始される第１の所定の期間と第２の所定の期間とを備え、
前記第1の所定の期間と前記第２の所定の期間は、前記判定された時点に於ける前記エンジン回転速度に基づいて夫々決定され、
前記第２の所定の期間は、前記第1の所定の期間より長く設定され、
前記第1の所定の期間が終了する時点から前記第２の所定の期間が終了する時点までの間、前記スタータの駆動を禁止するようにした、
ことを特徴とするエンジン始動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、所定のアイドリングストップ条件が成立するとエンジンを自動で停止し、その後、再始動条件が成立するとエンジンの再始動を行うようにしたアイドリングストップシステムに用いられるエンジン始動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車の低燃費化のために所定の条件が満たされるとエンジンを自動で停止するアイドリングストップシステムが知られている。更に、このアイドリングストップシステムにより、エンジンの燃焼が停止された直後で、エンジンの惰性回転中にエンジンの再始動要求が発生した際に、できるだけ速やかにエンジンを再始動するために、エンジンのクランク軸に連結されたリングギヤが回転中であっても、スタータモータの出力軸に連結されたピニオンギヤをリングギヤと噛み合わせるようにしたエンジン始動装置が提案されている。【０００３】
このような従来のエンジン始動装置に於いて、回転中のリングギヤにピニオンギヤを噛み合わせるために、惰性回転中のエンジンの回転数を検出し、ピニオンギヤがリングギヤと当接するときのリングギヤの回転数が所定の範囲になるようにタイミングを図り、リングギヤの回転数が所定の範囲内になったタイミングでピニオンギヤをリングギヤに噛み合わせてエンジンを再始動するようにした技術が提案されている。又、エンジンが逆回転したときのピニオンギヤとリングギヤとの噛み合いは衝撃が大きくなり、過大な噛み合い音やピニオンギヤとリングギヤとの摩耗を引き起こす原因となるため、所定の条件ではピニオンギヤをリングギヤへ噛み合わせる動作を禁止する技術が提案されている。【０００４】
即ち、国際公開ＷＯ２０１４／０５４４７１号公報（特許文献１）には、エンジンの所定のマイナス回転以下の区間をスタータ駆動禁止区間として、エンジンの回転数を検出する回転センサの出力に基づいてエンジンの再始動を制御するエンジン始動装置が開示されている。【０００５】
又、特許第５４４２０４２号公報（特許文献２）には、エンジン停止過程に於いて、特定した所定のクランク位置、例えば気筒の上死点（ＴＤＣ）、でのエンジンの回転速度に基づき、次の所定のクランク位置に到達する前にエンジンが逆転するか否かを推定し、逆転すると推定した後は、スタータ駆動禁止タイミングからスタータ駆動禁止解除までを禁止範囲として規定すると共に、この規定した禁止範囲外を許可範囲として規定し、エンジン停止過程中に再始動条件が成立した場合に、前述の規定した禁止範囲内でのエンジンの再始動を禁止し、前述の規定した許可範囲内でエンジンを再始動するようにしたエンジン始動装置が開示されている。【０００６】
更に、特許公開２０１４−７７３９９号公報（特許文献３）には、エンジンの回転降下中に於ける正回転中のエンジン回転速度を予測する第1の予測手段と、逆回転中のエンジン回転速度を予測する第2の予測手段を備え、予測するエンジン回転速度がエンジン出力軸の正回転中か逆回転中かに応じて、回転降下期間に於けるエンジン回転速度の予測を、前述の第１の予測手段及び第２の予測手段の何れを用いて実施するかを切り替えるようにしたエンジン始動装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開ＷＯ２０１４／０５４４７１号公報
【特許文献２】特許第５４４２０４２号公報
【特許文献３】特開２０１４−７７３９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前述の従来のエンジン始動装置に於いて、エンジン回転速度は、クランク角度信号発生手段から出力されるパルス信号に基づいて検出されている。しかしながら、クランク角度信号発生手段は、エンジンのクランク軸に連結され外周部に所定間隔で歯が形成された磁性体円板と、この磁性体円板の歯と電磁結合してパルス信号を発生する電磁ピックアップとにより構成されており、エンジンの低回転速度域（例えば５０［ｒｐｍ］以下）ではパルスの周期が長くなるため、エンジン回転速度を精度よく検出することができない。【０００９】
従って、前述のように構成されたクランク角度信号発生手段では、エンジン停止過程に於いてエンジンが逆回転する直前のほぼ「０」に近いエンジン回転速度を正確に検出することができない。そのため、予測手段を用いてエンジンの逆回転を判断するようにしているが、エンジンの挙動は複雑であり、エンジンの逆回転を精密に予測するためには複雑な演算が必要となりエンジン制御ユニットの負担が大きくなってしまうという課題があった。【００１０】
この発明は、このような問題を解決するためになされたもので、複雑な演算を伴うエンジンの逆回転の予測を行なうことなく、簡単な制御により、エンジンの逆回転速度が大きい領域に於けるピニオンギヤとリングギヤとの噛み合いを確実に回避することができるエンジン始動装置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】
【００１１】
この発明によるエンジン始動装置は、
所定の条件が満たされると複数の気筒を備えたエンジンの燃焼を自動的に停止して前記エンジンを停止させるようにしたアイドリングストップシステムを備え、前記アイドリングストップシステムにより前記エンジンの燃焼が停止されて前記エンジンが惰性回転しているときに前記エンジンの再始動要求が発生した際に、スタータを駆動して前記スタータに設けられたピニオンギヤを前記惰性回転している前記エンジンのリングギヤに噛み合わせ、前記エンジンの再始動を行うようにしたエンジン始動装置であって、
前記惰性回転しているときのエンジン回転速度とクランク角度位置を検出し、
前記検出したクランク角度位置が、前記惰性回転しているときの前記エンジンの複数の気筒のうちの何れかの気筒の上死点と前記何れかの気筒の次の気筒の上死点との中間点に存在しているときであって、前記検出したエンジン回転速度が所定の範囲内にあると判定された場合に、所定の期間だけ前記スタータの駆動を禁止するようにした、
ことを特徴とする。【００１２】
又、この発明によるエンジン始動装置は、
所定の条件が満たされると複数の気筒を備えたエンジンの燃焼を自動的に停止して前記エンジンを停止させるようにしたアイドリングストップシステムを備え、前記アイドリングストップシステムにより前記エンジンの燃焼が停止されて前記エンジンが惰性回転しているときに前記エンジンの再始動要求が発生した際に、スタータを駆動して前記スタータに設けられたピニオンギヤを前記惰性回転している前記エンジンのリングギヤに噛み合わせ、前記エンジンの再始動を行うようにしたエンジン始動装置であって、
前記惰性回転しているときのエンジン回転速度とクランク角度位置を検出し、
前記検出したクランク角度位置が、前記惰性回転しているときの前記エンジンの複数の気筒のうちの何れかの気筒の上死点と前記何れかの気筒の次の気筒の上死点との中間点に存在しているときであって、前記検出したエンジン回転速度が所定の範囲内にあると判定された場合に、夫々開始される第１の所定の期間と第２の所定の期間とを備え、
前記第1の所定の期間と前記第２の所定の期間は、前記判定された時点に於ける前記エンジン回転速度に基づいて夫々決定され、
前記第２の所定の期間は、前記第1の所定の期間より長く設定され、
前記第1の所定の期間が終了する時点から前記第２の所定の期間が終了する時点までの間、前記スタータの駆動を禁止するようにした、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によるエンジン始動装置によれば、検出したクランク角度位置が、惰性回転しているときのエンジンの複数の気筒のうちの何れかの気筒の上死点と前記何れかの気筒の次の気筒の上死点との中間点に存在しているときであって、前記検出したエンジン回転速度が所定の範囲内にあると判定された場合に、所定の期間だけスタータの駆動を禁止するようにしたので、確実に過大な噛み合い音やギヤ摩耗が発生するような逆方向の回転速度が大きい領域でピニオンがリングギヤと噛み合うことを回避できるエンジン始動装置を得ることができる。【００１４】
又、この発明によるエンジン始動装置によれば、検出したクランク角度位置が、惰性回転しているときのエンジンの複数の気筒のうちの何れかの気筒の上死点と前記何れかの気筒の次の気筒の上死点との中間点に存在しているときであって、前記検出したエンジン回転速度が所定の範囲内にあると判定された場合に、夫々開始される第１の所定の期間と第２の所定の期間とを備え、前記第1の所定の期間と前記第２の所定の期間は、前記判定された時点に於ける前記エンジン回転速度に基づいて夫々決定され、前記第２の所定の期間は、前記第1の所定の期間より長く設定され、前記第1の所定の期間が終了する時点から前記第２の所定の期間が終了する時点までの間、前記スタータの駆動を禁止するようにしたので、確実に過大な噛み合い音やギヤ摩耗が発生するような逆方向の回転速度が大きい領域でピニオンがリングギヤと噛み合うことを回避できると共に、スタータの駆動を禁止する時間が短くなり、再始動に伴うもたつき感を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】この発明の実施の形態１によるエンジン始動装置の構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１によるエンジン始動装置のエンジン停止挙動とスタータ駆動制御を説明する説明図である。
【図３】この発明の実施の形態１によるエンジン始動装置のエンジン停止挙動とスタータ駆動制御を説明する説明図である。
【図４】この発明の実施の形態１によるエンジン始動装置のエンジン停止挙動とスタータ駆動制御を説明する説明図である。
【図５】この発明の実施の形態１によるエンジン始動装置のエンジン停止過程に於けるスタータ駆動制御を説明する説明図である。
【図６Ａ】この発明の実施の形態２によるエンジン始動装置のエンジン停止過程に於けるスタータ駆動制御を説明する説明図である。
【図６Ｂ】この発明の実施の形態２によるエンジン始動装置のエンジン停止過程に於けるスタータ駆動制御を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１によるエンジン始動装置の構成図である。図１に於いて、この発明の実施の形態１によるエンジン始動装置は、エンジン制御ユニット（以下、ＥＣＵと称する）１０と、スタータ１１と、電磁スイッチ１５と、エンジン１のクランク軸２に連結されたリングギヤ１２と、エンジン１の吸気弁と排気弁を開閉するカム軸の回転角度に対応するカム角度信号を発生するカム角度信号発生部１３と、エンジン１のクランク軸２の回転角度及びエンジン１の回転速度に対応するクランク角度信号を発生するクランク角度信号発生部１４と、を備えている。
【００１７】
スタータ１１は、モータ１６と、モータ１６の出力軸の回転を減速する減速機構２５と、スタータ出力軸１７と、レバー１８と、スタータ出力軸１７と減速機構２５との間に挿入されたワンウェイクラッチ１９と、スタータ出力軸１７にスプライン結合されたピニオンギヤ２０とを備えている。
【００１８】
電磁スイッチ１５は、コイル１５ａと、コイル１５ａに通電されたときコイル１５ａに吸引されてコイル１５ａの内部空間に引き込まれるプランジャ１５ｃと、プランジャ１５ｃがコイル１５ａの内部空間に引き込まれたときにプランジャ１５ｃにより図の左方向に押し出される可動接点１５ｄと、プランジャ１５ｃに押し出された可動接点１５ｄにより短絡される一対の固定接点１５ｂ１、１５ｂ２とを備えている。可動接点１５ｄにより一対の固定接点１５ｂ１、１５ｂ２が短絡されると、バッテリー３は、固定接点１５ｂ１、可動接点１５ｄ、固定接点１５ｂ２、及びモータ１６のブラシ１６１を介して、モータ１６の電機子コイルに電機子電流を供給する。
【００１９】
レバー１８は、一端が電磁スイッチ１５のプランジャ１５ｃに係合され、他端がワンウェイクラッチ１９に係合され、且つ一端と他端との間に設けられた支持部１８１がスタータ１１の筐体（図示せず）に回動自在に支持されている。
【００２０】
ＥＣＵ１０は、電磁スイッチ１５への通電を制御する。ＥＣＵ１０の制御に基づいて電磁スイッチ１５のコイル１５ａに通電されると、プランジャ１５ｃが電磁コイル１５ａに吸引されて電磁コイル１５ａの内部空間に引き込まれる。このとき、プランジャ１５ｃに一端が係合されたレバー１８は、支持部１８１を中心として図の反時計方向に回動し、他端がワンウェイクラッチ１９と共にピニオンギヤ２０を図の右方向に押圧して移動させ、ピニオンギヤ２０をリングギヤ１２と噛み合わせる。
【００２１】
又、プランジャ１５ｃがコイル１５ａに吸引されると、前述したように電磁スイッチ１５の一対の固定接点１５ｂ１、１５ｂ２が可動接点１５ｄにより短絡され、バッテリー３からモータ１６の電機子コイルに通電され、モータ１６は回転する。モータ１６のトルクは、減速機構２５、及びワンウェイクラッチ１９を介してスタータ出力軸１７に伝達され、更に、スタータ出力軸１７にスプライン結合されたピニオンギヤ２０からリングギヤ１２を介してエンジン１に伝達される。
【００２２】
ワンウェイクラッチ１９は、モータ１６から減速機構２５を介して入力されたトルクをピニオンギヤ２０とリングギヤ１２を介してエンジン１に伝達するが、エンジン１からのトルクがリングギヤ１２とピニオンギヤ２０を介して入力された場合には空転し、エンジン１のトルクをモータ１６側に伝達しないように構成されている。
【００２３】
エンジン１は、ピストンの往復運動を回転運動に変換するクランク軸２と、燃焼室に設けられた吸気弁（図示せず）、ならびに排気弁（図示せず）を開閉するカムが設けられたカム軸（図示せず）と、クランク軸２の回転をカム軸に伝達する伝達部材（図示せず）と、燃料を供給するインジェクタ（図示せず）と、点火プラグ（図示せず）等を備えている。尚、カム軸は、クランク軸２の角速度の１／２の角速度で伝達手段にて減速され、クランク軸２と同期して回転する。
【００２４】
クランク角度信号発生部１４は、クランク軸２と同一の角速度で同期して回転する歯車状の第１の回転体２３と、第１の回転体２３の外周部に間隙を介して対向する第１のピックアップ２４を備えている。第１の回転体２３は、磁性材料により形成されており、その外周部にほぼ全域にわたって等間隔に配置された複数個の歯部２３Ａと、１個の歯部が欠けている２か所の第１の欠け歯部２３Ｂと、２個の歯部が欠けている１か所の第２の欠け歯部２３Ｃとが設けられている。電磁ピックアップ等により構成された第１のピックアップ２４は、第１の回転体２３が回転して個々の歯部２３Ａが順次近接する毎に、矩形波状のパルスが連なるパルス列信号を出力する。第１の回転体２３の回転に伴って第１のピックアップ２４からＥＣＵ１０に入力されるパルス列信号は、第１の回転体２３の複数の歯部２３Ａと、第１の欠け歯部２３Ｂ、及び第２の欠け歯部２３Ｃに対応したクランク角度信号を形成する。
【００２５】
第１の回転体２３の外周部に設けられている第１の欠け歯部２３Ｂと、第２の欠け歯部２３Ｃは、クランク軸２の基準角度位置に対応して設けられており、第１のピックアップ２４から出力されるクランク角度信号に於ける第１の欠け歯部２３Ｂと第２の欠け歯部２３Ｃに対応する信号部分は、クランク軸２の基準角度位置を示す情報に相当する。この発明の実施の形態１によるエンジン始動装置では、第１の回転体２３の外周部を３６等分して、３２個の歯部２３Ａと、１個の歯部が欠けた２カ所の第１の欠け歯部２３Ｂと、２個の歯部が欠けた１か所の第２の欠け歯部２３Ｃを設けている。
【００２６】
このため、等間隔で歯部２３Ａが設けられた領域においては、オン信号又はオフ信号が所定の回転角毎（例えば、１０度毎の角度となる。以下、この角度を基準ステップ角度と称する）に出力されるのに対して、２か所の第１の欠け歯部２３Ｂでは、オン信号又はオフ信号が出力される時間が基準ステップ角の２倍に相当する時間となり、１か所の第２の欠け歯部２３Ｃでは、オン信号又はオフ信号が出力される時間が基準ステップ角の３倍に相当する時間となる。
【００２７】
又、第１の回転体２３が回転する間に、２か所の第１の欠け歯部２３Ｂと、１か所の第２の欠け歯部２３Ｃと、の間で出力されるオン信号又はオフ信号の個数は、既知である。従って、ＥＣＵ１０は、クランク角度信号がオフからオンに変化した時点、又はオンからオフに変化した時点で、第１のピックアップ２４からのクランク角度信号を計数すると共に、クランク角度信号のタイミングの時間間隔（パルス列間隔に相当）からクランク角度信号の周期、つまり、２か所の第１の欠け歯部２３Ｂと、１か所の第２の欠け歯部２３Ｃとにより特定されるクランク軸の角度位置の周期を演算することができる。尚、クランク角度信号発生部１４に於ける前述の欠け歯の位置、数等はあくまで一例であって、エンジンの構成に対応して前述とは異なる構成となることは明らかである。
【００２８】
更に、ＥＣＵ１０は、エンジン１の回転数についてクランク角度信号に基づいて判断することが可能となる。即ち、クランク角度信号の周期の変化率に基づいて、クランク角度信号間のエンジン回転数を演算することにより、より精度よくエンジン回転数を得ることが可能である。
【００２９】
又、ＥＣＵ１０は、エンジン回転数を、クランク角度信号のパルス列間隔に相当する時間間隔からエンジン回転数を演算する場合と、クランク角度信号の周期の変化率に基づいてクランク角度信号間のエンジン回転数を演算する場合とを、クランクの角度位置に基づいて切り替えて求めるようにしてもよい。このようにすると、エンジン回転数の変曲点付近の回転数の演算誤差を減少させることが可能となる。
【００３０】
この発明の実施の形態１によるエンジン始動装置に於いて、エンジン１へ燃料を噴射するタイミングは、圧縮行程から爆発行程に移る時のピストン上死点を基準に決定される。４サイクル方式のエンジンでは、吸気行程→圧縮行程→爆発行程→排気行程の順で、各行程がクランク位置の角度に換算して１８０度単位で繰り返される。従って、クランクの角度位置のみでは、各気筒のピストンが圧縮行程時であるのか排気行程時であるのかが判別できない。
【００３１】
そこで、ＥＣＵ１０は、カム角度信号発生部１３からのカム角度信号を気筒判別用として用いる。カム角度信号発生部１３は、カム軸と同一の角速度でカム軸の回転と同期して回転する歯車状の第２の回転体２１と、第２の回転体２１の外周部に間隙を介して対向する電磁ピックアップ等により構成された第２のピックアップ２２を備えている。第２の回転体２１は、磁性材料により形成されており、その外周部に、夫々１個の歯部からなる２か所の第１の歯部２１Ａと、２個の歯部からなる１か所の第２の歯部２１Ｂが設けられている。
【００３２】
第２のピックアップ２２は、第２の回転体２１が回転して２か所の第１の歯部２１Ａと１か所の第２の歯部２１Ｂが近接する毎に、矩形波状のパルスが連なるパルス列信号を出力する。第２の回転体２１の回転に伴って第２のピックアップ２２からＥＣＵ１０に入力されるパルス列信号は、第２の回転体２１の第１の歯部２１Ａと、第２の歯部２１Ｂに対応した角角度信号を形成する。
【００３３】
そして、ＥＣＵ１０は、クランク角度信号発生部１４から出力されるクランク角度信号と、カム角度信号発生部１３から出力される角角度信号と、を読み込んで解析することより、何れの気筒が圧縮行程時であるのかを判別する。
【００３４】
続いて、エンジン停止過程に於いて、エンジンの再始動条件が満たされ、エンジンを再始動する時の動作について説明する。
【００３５】
アイドリングストップシステムによりエンジン１への燃料噴射の停止が開始されると、エンジン１は慣性による惰性回転を続けながら、徐々に減速する。そして、この減速期間中であっても、気筒内の空気圧の変化によりエンジン１の回転速度は加速と減速を繰り返す。
【００３６】
具体的には、例えば４サイクルエンジンでは２回転で１サイクルであり、最初の１回転は気筒内の空気が圧縮されることでピストンを押し返す力となるため減速し、ピストンの上死点を超えると圧縮された空気の反力により加速される。次の１回転は排気→吸気となり、加速度の変化は少ないものの、多気筒のエンジンでは、気筒毎に位相がずれており、規則的に加速と減速を繰り返しながら、停止へと向かう。気筒毎の位相のずれは、例えば、３気筒では２４０度、４気筒では１８０度となる。
【００３７】
図２は、この発明の実施の形態１によるエンジン始動装置のエンジン停止挙動とスタータ駆動制御を説明する説明図である。図２に示すように、エンジン回転速度Ｎは、何れかの気筒が上死点のとき、極小点Ｘ１を持ち、逆に、何れかの気筒が上死点を通過し、次の位相の気筒が上死点に到達するまでの中間点に於いて、極大点Ｘ２を持つ。尚、図２には、極小点Ｘ１、極大点Ｘ２、極大点Ｘ３のみを例示しているが、回転速度Ｎの波形の谷の部分が夫々上死点の極小点であり、山頂部分が夫々次の位相の気筒が上死点に到達するまでの中間点の極大点である。
【００３８】
この発明の実施の形態１によるエンジン始動装置では、ＥＣＵ１０は、クランク角度信号発生部１４から出力されるクランク角度信号と、カム角度信号発生部１３から出力される角角度信号とに基づいて、何れかの気筒が上死点を通過し、次の位相の気筒が上死点に到達するまでの中間点での極大点に於いて、エンジン回転速度Ｎを検出するように構成されている。前述のクランク角度信号を出力する第１のピックアップ２４は、電磁ピックアップにより構成されており、低回転速度域、例えば５０［ｒｐｍ］では出力を発生させることができず、正確にエンジン１の回転速度を検出することができないが、この発明の実施の形態１によるエンジン始動装置では、中間点に於いて発生する極大点でエンジン回転速度を検出するように構成されているので、その極大点となる中間点ではその前に必ずエンジン回転速度Ｎが極小点となる上死点を乗り越えてから加速して極大点となる中間点に到達することになり、電磁ピックアップにより構成された第１のピックアップ２４が出力できないような低回転域になることはない。従って、第１のピックアップ２４によりエンジン回転速度Ｎを正確に検出することが可能となる。
【００３９】
又、エンジン回転速度Ｎが極大点となる中間点近傍では、エンジン回転速度Ｎの変動が少ないので、エンジン回転速度Ｎの検出のバラツキを抑制することができる。そして、このようにして検出した極大点Ｘ２となる中間点のエンジン回転速度Ｎが所定の回転速度範囲ＮＲ内であれば、後述する所定の期間Ｔの間、スタータ駆動禁止モードＰＭをオンとする。時点ｔ２から時点
ｔ１までの時間Ｔｓは、スタータ１１がピニオンギヤ２０をリングギヤ１２側に移動させるのに要する時間である。
【００４０】
前述の所定の回転速度範囲ＮＲに於いて、エンジン回転速度Ｎの上限ＮｅＵは、次の気筒が確実に上死点若しくはその近傍に到達するエンジン回転速度に設定されるものであり、一方、エンジン回転速度範囲ＮＲの下限値ＮｅＬは、ピニオンギヤ２０がリングギヤ１２に過大な噛み合い音やギヤ摩耗を発生させることなく安全に噛み合うことができる逆転方向のエンジン回転速度以下に設定される。
【００４１】
更に、エンジン回転速度Ｎに於ける正回転方向の最後の極大点Ｘ２となる中間点を通過してから、一旦、エンジン回転速度が「０」となり、その後、逆回転方向の極大点Ｘ３での逆回転方向の最大値に至る。しかし、逆回転方向へ回転を開始して逆回転方向の極大点Ｘ３に至るまでの間、ピストンの摺動や軸受け等の摩擦により損失するエネルギーによって、逆回転方向に極大点Ｘ３でのエンジン回転速度Ｎは、正回転方向の最後の中間点での極大点Ｘ２でのエンジン回転速度Ｎよりも低くなる。従って、前述の損失エネルギーを加味して、回転速度範囲ＮＲの下限値ＮｅＬを低くすることが可能となり、これによって、よりスタータの駆動禁止範囲を小さく設定することが可能となる。
【００４２】
図３は、この発明の実施の形態１によるエンジン始動装置のエンジン停止挙動とスタータ駆動制御を説明する説明図であって、極大点Ｘ２を通過したときのエンジンの回転速度Ｎが所定の回転速度範囲ＮＲの下限値ＮｅＬよりも低い場合の事例を示す。この場合は、スタータ駆動禁止モードはオンされずに、再始動の条件が満たされれば即座にスタータを駆動し再始動を行う。この場合、逆回転方向のエンジン回転速度の最大値Ｎｅ０は、ピニオンギヤ２０がリングギヤ１２に安全に噛み合うことができる逆回転方向の最大回転速度Ｎｅｒ以下であり、ピニオンギヤ２０を安全にリングギヤ１２に噛み合わせることができる。
【００４３】
図４は、の発明の実施の形態１によるエンジン始動装置のエンジン停止挙動とスタータ駆動制御を説明する説明図であって、極大点Ｘ２に於けるエンジン回転速度Ｎが所定の回転速度範囲内ＮＲに入っており、その後、逆回転する前に、次の気筒の上死点での極小点Ｘ１を通過した場合の事例を示す。この場合、極大点Ｘ２に於いて、一度、スタータ駆動禁止モードがオンとなり、その後、上死点での極小点Ｘ１を通過したことを検出した時点ｔ１０
で、再びスタータ禁止モードオフとなる。従って、スタータ駆動禁止モードがオフとなった時点ｔ１０以降に、再始動の条件が満たされれば即座にスタータを駆動し再始動を行う。この場合、逆回転方向のエンジン回転速度の最大値Ｎｅ０は、ピニオンギヤ２０がリングギヤ１２に安全に噛み合うことができる逆回転方向の最大回転速度Ｎｅｒ以下であり、ピニオンギヤ２０を安全にリングギヤ１２に噛み合わせることができる。
【００４４】
前述の図２に於いて、極大点Ｘ２となる中間点のエンジン回転速度Ｎが所定の回転速度範囲ＮＲ内であれば、所定の期間Ｔの間、スタータ駆動禁止モードをオンとすることについて説明したが、ここで、スタータ駆動禁止モードをオンとする所定の期間Ｔについて更に説明する。スタータ駆動禁止モードがオンとなる所定の期間Ｔは、理論的には、エンジン１が正回転方向の最後の極大点Ｘ２を通過した時点ｔ３から、ピニオンギヤ２０がリングギヤ１２に安全に噛み合うことができる逆回転方向の最大回転速度Ｎｅｒとなる時点ｔ１までの期間である。しかしながら、スタータ駆動信号がＥＣＵ１０からスタータ１１に入力されてから、ピニオンギヤ２０が軸方向にリングギヤ１２側に移動を開始し、リングギヤ１２に当接するまでの時間Ｔｓを考慮する必要があるので、実際には、所定の期間Ｔの終了する時点は、ピニオンギヤ２０がリングギヤ１２に安全に噛み合うことができる逆回転方向の最大回転速度Ｎｅｒとなる時点ｔ１から、前述の時間Ｔｓだけ遡った時点ｔ２とする。ここで、時点ｔ２は、エンジン回転速度Ｎが逆回転方向の極大点Ｘ３をわずかに過ぎた時点となる。
【００４５】
このように所定の期間Ｔを、エンジン１が正回転方向の最後の極大点Ｘ２を通過した時点ｔ３から時点ｔ２までとすることにより、スタータが時点ｔ２後に駆動され、スタータが駆動されてから時間Ｔｓ後の時点ｔ１でピニオンギヤ２０をリングギヤ１２へ安全に噛み合わせることが可能となる。
【００４６】
このときの、エンジン１が正回転方向の最後の極大点Ｘ２を通過してから、一旦、回転速度が「０」となり、その後、逆転方向へ回転を開始し逆転方向の最大値に至るまで、或いは、更に回転が減少して、ピニオンギヤ２０がリングギヤ１２に安全に噛み合うことができる最大回転速度Ｎｅｒに到達するまでの時間は、エンジン１の気筒数やシリンダ容積、各部の摩擦など基本仕様で概ね決定されるもので、予め知ることができる。そこで、この発明の実施の形態１では、エンジン回転速度Ｎが正回転方向の最後の極大点Ｘ２となる回転速度に対し、所定の期間を下記の「表１」に示すように定める。
【表１】
2016071968.tif 000003
【００４７】
即ち、図２に示す所定の回転速度範囲ＮＲの上限ＮｅＵと下限値ＮｅＬとの間を、下記のｎ個の領域に分割する。
第１の回転速度領域［Ｎｅｕ〜Ｎｅ１］
第２の回転速度領域［Ｎｅ１〜Ｎｅ２］
第３の回転速度領域［Ｎｅ２〜Ｎｅ３］
・
・
第（ｎ−１）の回転速度領域［Ｎｅ（ｎ−１）〜Ｎｅｎ］
第ｎの回転速度領域［Ｎｅｎ〜ＮｅＬ］
そして、エンジン回転速度Ｎが正回転方向の最後の極大点Ｘ２となる回転速度をＮｅとし、この回転速度Ｎｅが、第１の回転速度領域から第ｎの回転速度領域の何れの回転速度領域に含まれるかにより、表１に示すように所定の期間Ｔを、Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２、・・Ｔｎ−１、Ｔｎと定めるものである。
【００４８】
ここで、エンジン回転速度Ｎｅに対応した所定の期間Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２、・・Ｔｎ−１、Ｔｎは、前述したように、夫々、エンジン１が正回転方向の最後の極大点Ｘ２を通過した時点ｔ３から、エンジン回転速度Ｎが逆回転方向の極大点Ｘ３をわずかに過ぎた時点ｔ２までの期間となるように設定される。
【００４９】
図５は、この発明の実施の形態１によるエンジン始動装置のエンジン停止過程に於けるスタータ駆動制御を説明する説明図であって、エンジンの再始動時のスタータ駆動禁止モードとスタータ駆動信号の事例を示す。即ち、図５に於いて、エンジン１の正回転方向の最後の中間点を迎えた時点ｔ３での極大点Ｘ２に於けるエンジン回転速度ＮｅＸ２は、所定の回転速度範囲ＮＲ内であるので、スタータ駆動禁止モードがオンとなる。ここで、エンジン回転速度Ｎｅｘ２が、前述の「表１」に於ける第２の回転速度領域［Ｎｅ１〜Ｎｅ２］に含まれるとすれば、所定の期間ＴはＴ１となり、この所定の期間Ｔ１が終了するまでスタータ駆動禁止モードとなる。そのスタータ駆動禁止モードの所定の期間Ｔ１の間にエンジンの再始動の条件を満足して再始動要求が発せられても、所定の期間Ｔ１が終了する時点ｔ２まで待った後にスタータ駆動信号がオンとなる。その結果、ピニオンギヤ２０がリングギヤ１２に安全に噛み合うことができる最大回転速度Ｎｒｅとなる時点ｔ１に於いて、ピニオンギヤ２０をリングギヤ１２へ安全に噛み合わせることが可能となる。
【００５０】
このように、エンジン１の正回転方向の最後の中間点を迎えた時点ｔ３での極大点Ｘ２に於けるエンジン回転速度ＮｅＸ２は、所定の回転速度範囲ＮＲ内である場合に、そのエンジン回転速度Ｎｅｘ２が、「表１」に於ける第１の回転速度領域［Ｎｅｕ〜Ｎｅ１］から第ｎの回転速度領域［Ｎｅｎ〜ＮｅＬ］の何れに含まれるかにより、その対応する回転速度領域に於ける所定の期間Ｔ０からＴｎが選択され、その選択された所定に期間をスタータ禁止モードの期間とする。
【００５１】
尚、表１に対するスタータ駆動禁止モードのパラメータは、エンジンモデルによる運動シミュレーション、或いは、代表的なエンジンによる実際に停止特性を測定することによって求めることができる。
【００５２】
又、実施の形態1に於ける前述の所定の期間は、時間で設定していたが、上死点前クランク角度位置ＢＴＤＣ［ｄｅｇ］により設定しても前述と同様の効果が得られる。
【００５３】
この発明の実施の形態1によるエンジン始動装置によれば、エンジン回転速度の予測をするための複雑な演算を実施する必要がなく、ＥＣＵの負荷を低減することができる。又、何れかの気筒の上死点と、次の気筒の上死点の中間にあたる中間点で判定することで、クランク角センサがクランクパルス信号を出力できないような低回転速度域になることがないので、正確に回転速度を検出し判定できる。更に、判定してから、逆回転に至るまでの期間が短いので、外乱によるエンジン回転速度の変化の影響を受けにくく、ばらつきが少なくなる等の利点を有する。又、演算のための多くのパラメータを必要とせず、制御が容易となる利点を有する。
【００５４】
実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２によるエンジン始動装置について説明する。前述の実施の形態１では、スタータ駆動禁止モードが継続する所定の期間Ｔは、エンジン１の正回転方向の最後の中間点で極大点Ｘ２を迎えた時点ｔ３からスタートするように構成されているので、エンジンが正回転方向の最後の極大点Ｘ２を通過した時点ｔ３の直後では、再始動要求があってもスタータ駆動信号は発生されないが、実施の形態２では、エンジンが正回転方向の最後の極大点Ｘ２を通過した直後でのスタータ駆動信号の発生を可能とする。
【００５５】
しかし、エンジンが正回転方向の最後の極大点Ｘ２を通過した時点ｔ３の直後にスタータ駆動信号が発令され、ピニオンギヤが移動を開始してリングギヤに当接するまでの時間Ｔｓだけ経過した後でも、まだ、エンジンは逆転方向に回転し、過大な噛み合い音やギヤ摩耗を発生させることなくピニオンギヤがリングギヤに安全に噛み合う回転速度に至っていない可能性がある。
【００５６】
そこで、この発明の実施の形態２によるエンジン始動装置では、実施の形態１に於ける「表１」に替えて、「表２」に示す第１の所定の期間と第２の所定の期間を定め、エンジンが正回転方向の最後の中間点での極大点Ｘ２に達した時点ｔ３での回転速度が所定の回転速度範囲ＮＲ内であれば、第１の所定の期間と第２の所定の期間を同時にスタートさせ、第１の所定の期間が経過した時点でスタータ駆動禁止モードをオンとし、第２の所定の期間が経過した時点でスタータ駆動禁止モードをオフとするものである。尚、第1の所定の期間は第2の所定の期間より短く設定されている。
【００５７】
図６Ａは、この発明の実施の形態２によるエンジン始動装置のエンジン停止過程に於けるスタータ駆動制御を説明する説明図であって、第１の所定の期間ＴＸ１1が経過する前にエンジンの再始動要求が出された場合を示している。図６Ｂは、この発明の実施の形態２によるエンジン始動装置のエンジン停止過程に於けるスタータ駆動制御を説明する説明図であって、第１の所定の期間ＴＸ１１の経過後にエンジンの再始動要求が出された場合を示している。
【００５８】
図６Ａ、図６Ｂに於いて、エンジン１の停止過程に於けるエンジン回転速度Ｎは、正回転方向の幾つかの極小点と極大点を経て一旦「０」となり、その後、逆回転方向に回転してその極大点を経て、再度、正回転方向に回転する。エンジン回転速度Ｎが最後の正回転方向の極大点Ｘ２となる時点ｔ３でのエンジン回転速度Ｎｅｘ２に至ったとき、第１の所定の期間ＴＸ１１と第２の所定の期間ＴＸ２１は同時にスタートする。尚、極大点Ｘ２でのエンジン回転速度
Ｎｅｘ２は、所定の回転速度範囲ＮＲにあるものとする。
【００５９】
第１の所定の期間ＴＸ１１は、エンジン回転速度Ｎが「０」から所定の回転速度範囲ＮＲの下限値ＮｅＬに至った時点ｔ４で終了する。一方、第２の所定の期間ＴＸ２１は、エンジン回転速度Ｎが逆回転方向の極大点に到達した時点の直後の時点ｔｘ２で終了する。スタータ駆動禁止モードは、第１の所定の期間
ＴＸ１１が終了した時点ｔ４でオンとなり、第２の所定の期間ＴＸ２１が終了した時点ｔｘ２でオフとなる。
【００６０】
ここで、第６図Ａに示すように、エンジン回転速度Ｎが正回転方向の最後の極大点Ｘ２に達した時点ｔ３と第１の所定の期間ＴＸ１１が終了する時点ｔ４との間で、エンジンの再始動要求が出されとすると、その再始動要求が出された時点ではスタータ駆動禁止モードがオンとなっていないので、再始動要求が出された時点で直ちにスタータ駆動信号はオンとなり、スタータ１１のピニオンギヤ２０はリングギヤ１２の方向に移動を開始する。そして、スタータ駆動信号がオンとなった時点から時間Ｔｓを経て、エンジン回転速度Ｎが「０」から逆回転方向となってから、ピニオンギヤ２０がリングギヤ１２に安全に噛み合うことができる逆回転方向の最大回転速度Ｎｅｒとなる時点ｔ５に至るまでに、ピニオンギヤ２０がリングギヤ１２に安全に噛み合い、エンジンの再始動が行われる。
【００６１】
尚、図６Ａでは、第１の所定の期間ＴＸ１１が終了する時点ｔ４から時間Ｔｓが開始され、ピニオンギヤ２０がリングギヤ１２に安全に噛み合うことができる逆回転方向の最大回転速度Ｎｅｒとなる時点ｔ５でピニオンギヤ２０とリングギヤ１２との噛み合いが行われるように表示しているが、これは再始動要求が第１の所定の期間ＴＸ１１が終了する時点（より正確にはその時点の直前）で発生した場合を表示したものである。従って、エンジンの再始動要求が時点ｔ４より早い時点（例えば図６Ａに示す再始動要求の発生時点）で出されれば、その時点から時間Ｔｓが経過することになり、図６Ａに示す時点ｔ５より早い時点でピニオンギヤ２０とリングギヤ１２との噛み合わせが安全に行われる。
【００６２】
次に、第６図Ｂに示すように、第1の所定の期間ＴＸ１１、第2の所定の期間
ＴＸ２１が設定されている（第6図Ａと同じ）ときであって、時点Ｔ４と時点
ＴＸ２の期間に、スタータ駆動禁止モードの所定の期間が設定されている（第6図Ａと同じ）とき、そのスタータ駆動禁止モードの所定の期間中に、エンジンの再始動要求が出されとすると、その再始動要求が出された時点ではスタータ駆動禁止モードがオンとなっているので、スタータ駆動信号は第2の所定の期間が終了する時点ｔＸ２以降にオンとなり、ピニオンギヤ２０はリングギヤ１２の方向に移動を開始する。そして、スタータ駆動信号がオンとなった時点から時間Ｔｓを経て時点ｔ１の前にピニオンギヤ２０がリングギヤ１２に安全に噛み合い、エンジンの再始動が行われる。ここで時点ｔ1は、エンジン回転速度Ｎがピニオンギヤ２０がリングギヤ１２に安全に噛み合うことができる逆回転方向の最大回転速度Ｎｅｒとなる時点である。
【００６３】
この発明の実施の形態２では、エンジン回転速度Ｎが正回転方向の最後の極大点Ｘ２となる回転速度に対し、第1の所定の期間と第2の所定の期間を下記の「表２」に示すように定める。
【表２】
2016071968.tif 000004
【００６４】
即ち、図６Ａ、図６Ｂに示す所定の回転速度範囲ＮＲの上限ＮｅＵと下限値ＮｅＬとの間を、下記のｎ個の領域に分割する。
第１の回転速度領域［Ｎｅｕ〜Ｎｅ１］
第２の回転速度領域［Ｎｅ１〜Ｎｅ２］
第３の回転速度領域［Ｎｅ２〜Ｎｅ３］
・
・
第（ｎ−１）の回転速度領域［Ｎｅ（ｎ−１）〜Ｎｅｎ］
第ｎの回転速度領域［Ｎｅｎ〜ＮｅＬ］
そして、エンジン回転速度Ｎが正回転方向の最後の極大点Ｘ２となる回転速度をＮｅとし、この回転速度Ｎｅが、第１の回転速度領域から第ｎの回転速度領域の何れの回転速度領域に含まれるかにより、表２に示すように、第１の所定の期間Ｔを、Ｔ０１、Ｔ１１、Ｔ２１、・・Ｔ（ｎ−１）１、Ｔｎ１に設定する。又、回転速度Ｎｅが第１の回転速度領域から第ｎの回転速度領域の何れの回転速度領域に含まれるかにより、表２に示すように、第２の所定の期間Ｔを、Ｔ０２、Ｔ１２、Ｔ２２、・・Ｔ（ｎ−１）２、Ｔｎ２に設定するものである。
【００６５】
ここで、エンジン回転速度Ｎｅに対応した第1の所定の期間Ｔ０１、Ｔ１１、
Ｔ２１、・・Ｔ（ｎ−１）１、Ｔｎ１は、前述したように、夫々、エンジン１が正回転方向の最後の極大点Ｘ２を通過した時点ｔ３から時点ｔ４までの期間となるように設定され、第２の所定の期間Ｔ０２、Ｔ１２、Ｔ２２、・・Ｔ（ｎ−１）２、Ｔｎ２は、夫々、エンジン１が正回転方向の最後の極大点Ｘ２を通過した時点ｔ３から、エンジン回転速度Ｎが逆回転方向の極大点をわずかに過ぎた時点ｔＸ２までの期間となるように設定される。
【００６６】
尚、前述の実施の形態２に於いて、第1の所定の期間と第2の所定の期間を時間で設定していたが、下記の「表３」に示すように、上死点前クランク角度位置ＢＴＤＣ［ｄｅｇ］により設定しても前述と同様の効果が得られる。
【表３】
2016071968.tif 000005
【００６７】
この発明の実施の形態２によるエンジン始動装置によれば、エンジン回転速度の予測をするための複雑な演算を実施する必要がなく、ＥＣＵの負荷を低減することができる。又、何れかの気筒の上死点と、次の気筒の上死点の中間にあたる中間点で判定することで、クランク角センサがクランクパルス信号を出力できないような低回転速度域になることがないので、正確に回転速度を検出し判定できる。更に、判定してから、逆回転に至るまでの期間が短いので、外乱によるエンジン回転速度の変化の影響を受けにくく、ばらつきが少なくなる。更に、スタータの駆動を禁止する時間が短くなり、再始動に伴うもたつき感を抑制することができる。又、演算のための多くのパラメータを必要とせず、制御が容易となる利点を有する。
【００６８】
前述のこの発明の実施の形態1によるエンジン始動装置は、下記の（１）から（４）に記載の発明のうち、（１）、（２）、及び（３）を具体化したものである。又、前述のこの発明の実施の形態２によるエンジン始動装置は、下記の（１）から（４）に記載の発明のうち、（１）、及び（４）を具体化したものである。
【００６９】
（１）所定の条件が満たされると複数の気筒を備えたエンジンの燃焼を自動的に停止して前記エンジンを停止させるようにしたアイドリングストップシステムを備え、前記アイドリングストップシステムにより前記エンジンの燃焼が停止されて前記エンジンが惰性回転しているときに前記エンジンの再始動要求が発生した際に、スタータを駆動して前記スタータに設けられたピニオンギヤを前記惰性回転している前記エンジンのリングギヤに噛み合わせ、前記エンジンの再始動を行うようにしたエンジン始動装置であって、
前記惰性回転しているときのエンジン回転速度とクランク角度位置を検出し、
前記検出したクランク角度位置が、前記惰性回転しているときの前記エンジンの複数の気筒のうちの何れかの気筒の上死点と前記何れかの気筒の次の気筒の上死点との中間点に存在しているときであって、前記検出したエンジン回転速度が所定の範囲内にあると判定された場合に、所定の期間だけ前記スタータの駆動を禁止するようにした、
ことを特徴とするエンジン始動装置。
【００７０】
（２）前記所定に期間が経過するまでに前記再始動要求が発生したときに、前記次の気筒が上死点を通過したときは前記スタータの駆動の禁止を解除する、
ことを特徴とする上記（１）に記載のエンジン始動装置。
【００７１】
（３）前記所定の期間は、前記判定された時点に於ける前記エンジン回転速度に基づいて決定され、
前記判定された時点から前記所定の期間が開始される、
ことを特徴とする上記（１）又は（２）に記載のエンジン始動装置。
【００７２】
（４）所定の条件が満たされると複数の気筒を備えたエンジンの燃焼を自動的に停止して前記エンジンを停止させるようにしたアイドリングストップシステムを備え、前記アイドリングストップシステムにより前記エンジンの燃焼が停止されて前記エンジンが惰性回転しているときに前記エンジンの再始動要求が発生した際に、スタータを駆動して前記スタータに設けられたピニオンギヤを前記惰性回転している前記エンジンのリングギヤに噛み合わせ、前記エンジンの再始動を行うようにしたエンジン始動装置であって、
前記惰性回転しているときのエンジン回転速度とクランク角度位置を検出し、
前記検出したクランク角度位置が、前記惰性回転しているときの前記エンジンの複数の気筒のうちの何れかの気筒の上死点と前記何れかの気筒の次の気筒の上死点との中間点に存在しているときであって、前記検出したエンジン回転速度が所定の範囲内にあると判定された場合に、夫々開始される第１の所定の期間と第２の所定の期間とを備え、
前記第1の所定の期間と前記第２の所定の期間は、前記判定された時点に於ける前記エンジン回転速度に基づいて夫々決定され、
前記第２の所定の期間は、前記第1の所定の期間より長く設定され、
前記第1の所定の期間が終了する時点から前記第２の所定の期間が終了する時点までの間、前記スタータの駆動を禁止するようにした、
ことを特徴とするエンジン始動装置。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
この発明は、自動車等の車両に搭載されるエンジン始動装置、ひいては自動車等の車両の製造に関する分野に利用することができる。
【符号の説明】
【００７４】
１  エンジン、２  クランク軸、３  バッテリー、１０  エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）、１１  スタータ、１２  リングギヤ、１３  カム角度信号発生部、１４  クランク角度信号発生部、１５  電磁スイッチ、１５ａ  コイル、１５ｂ１、１５ｂ２  固定接点、１５ｃ  プランジャ、１５ｄ  可動接点、１６  モータ、１６１  ブラシ、１７  スタータ出力軸、１８  レバー、１８１  支持部、１９  ワンウェイクラッチ、２０  ピニオンギヤ、２１  第２の回転体、２１Ａ  第１の歯部、２１Ｂ  第２の歯部、２２  第２のピックアップ、２３  第１の回転体、２３Ａ  歯部、２３Ｂ  第１の欠け歯部、２３Ｃ  第２の欠け歯部、２４  第１のピックアップ、２５  減速機構。
【図１】
2016071968.tif 000006
【図２】
2016071968.tif 000007
【図３】
2016071968.tif 000008
【図４】
2016071968.tif 000009
【図５】
2016071968.tif 000010
【図６Ａ】
2016071968.tif 000011
【図６Ｂ】
2016071968.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成28年10月20日(2016.10.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
ＥＣＵ１０は、電磁スイッチ１５への通電を制御する。ＥＣＵ１０の制御に基づいて電磁スイッチ１５のコイル１５ａに通電されると、プランジャ１５ｃがコイル１５ａに吸引されてコイル１５ａの内部空間に引き込まれる。このとき、プランジャ１５ｃに一端が係合されたレバー１８は、支持部１８１を中心として図の反時計方向に回動し、他端がワンウェイクラッチ１９と共にピニオンギヤ２０を図の右方向に押圧して移動させ、ピニオンギヤ２０をリングギヤ１２と噛み合わせる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
図２は、この発明の実施の形態１によるエンジン始動装置のエンジン停止挙動とスタータ駆動制御を説明する説明図である。図２に示すように、エンジン回転速度Ｎは、何れかの気筒が上死点のとき、極小点Ｘ１を持ち、逆に、何れかの気筒が上死点を通過し、次の位相の気筒が上死点に到達するまでの中間点に於いて、極大点Ｘ２を持つ。尚、図２には、極小点Ｘ１、極大点Ｘ２、極大点Ｘ３のみを例示しているが、エンジン回転速度Ｎの波形の谷の部分が夫々上死点の極小点であり、山頂部分が夫々次の位相の気筒が上死点に到達するまでの中間点の極大点である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
前述の所定の回転速度範囲ＮＲに於いて、エンジン回転速度Ｎの上限値ＮｅＵは、次の気筒が確実に上死点若しくはその近傍に到達するエンジン回転速度に設定されるものであり、一方、回転速度範囲ＮＲの下限値ＮｅＬは、ピニオンギヤ２０がリングギヤ１２に過大な噛み合い音やギヤ摩耗を発生させることなく安全に噛み合うことができる逆転方向のエンジン回転速度以下に設定される。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
図３は、この発明の実施の形態１によるエンジン始動装置のエンジン停止挙動とスタータ駆動制御を説明する説明図であって、極大点Ｘ２を通過したときのエンジン回転速度Ｎが所定の回転速度範囲ＮＲの下限値ＮｅＬよりも低い場合の事例を示す。この場合は、スタータ駆動禁止モードはオンされずに、再始動の条件が満たされれば即座にスタータを駆動し再始動を行う。この場合、逆回転方向のエンジン回転速度の最大値Ｎｅ０は、ピニオンギヤ２０がリングギヤ１２に安全に噛み合うことができる逆回転方向の最大回転速度Ｎｅｒ以下であり、ピニオンギヤ２０を安全にリングギヤ１２に噛み合わせることができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
図４は、の発明の実施の形態１によるエンジン始動装置のエンジン停止挙動とスタータ駆動制御を説明する説明図であって、極大点Ｘ２に於けるエンジン回転速度Ｎが所定の回転速度範囲ＮＲ内に入っており、その後、逆回転する前に、次の気筒の上死点での極小点Ｘ１を通過した場合の事例を示す。この場合、極大点Ｘ２に於いて、一度、スタータ駆動禁止モードがオンとなり、その後、上死点での極小点Ｘ１を通過したことを検出した時点ｔ１０で、再びスタータ禁止モードオフとなる。従って、スタータ駆動禁止モードがオフとなった時点ｔ１０以降に、再始動の条件が満たされれば即座にスタータを駆動し再始動を行う。この場合、逆回転方向のエンジン回転速度の最大値Ｎｅ０は、ピニオンギヤ２０がリングギヤ１２に安全に噛み合うことができる逆回転方向の最大回転速度Ｎｅｒ以下であり、ピニオンギヤ２０を安全にリングギヤ１２に噛み合わせることができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
即ち、図２に示す所定の回転速度範囲ＮＲの上限ＮｅＵと下限値ＮｅＬとの間を、下記のｎ個の領域に分割する。
第１の回転速度領域［Ｎｅｕ〜Ｎｅ１］
第２の回転速度領域［Ｎｅ１〜Ｎｅ２］
第３の回転速度領域［Ｎｅ２〜Ｎｅ３］
・
・
第（ｎ−１）の回転速度領域［Ｎｅ（ｎ−１）〜Ｎｅｎ］
第ｎの回転速度領域［Ｎｅｎ〜ＮｅＬ］
そして、エンジン回転速度Ｎが正回転方向の最後の極大点Ｘ２となる回転速度をＮｅとし、このエンジン回転速度Ｎｅが、第１の回転速度領域から第ｎの回転速度領域の何れの回転速度領域に含まれるかにより、表１に示すように所定の期間Ｔを、Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２、・・Ｔｎ−１、Ｔｎと定めるものである。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４９】
図５は、この発明の実施の形態１によるエンジン始動装置のエンジン停止過程に於けるスタータ駆動制御を説明する説明図であって、エンジンの再始動時のスタータ駆動禁止モードとスタータ駆動信号の事例を示す。即ち、図５に於いて、エンジン１の正回転方向の最後の中間点を迎えた時点ｔ３での極大点Ｘ２に於けるエンジン回転速度ＮｅＸ２は、所定の回転速度範囲ＮＲ内であるので、スタータ駆動禁止モードがオンとなる。ここで、エンジン回転速度ＮｅＸ２が、前述の「表１」に於ける第２の回転速度領域［Ｎｅ１〜Ｎｅ２］に含まれるとすれば、所定の期間ＴはＴ１となり、この所定の期間Ｔ１が終了するまでスタータ駆動禁止モードとなる。そのスタータ駆動禁止モードの所定の期間Ｔ１の間にエンジンの再始動の条件を満足して再始動要求が発せられても、所定の期間Ｔ１が終了する時点ｔ２まで待った後にスタータ駆動信号がオンとなる。その結果、ピニオンギヤ２０がリングギヤ１２に安全に噛み合うことができる最大回転速度Ｎｅｒとなる時点ｔ１に於いて、ピニオンギヤ２０をリングギヤ１２へ安全に噛み合わせることが可能となる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５０】
このように、エンジン１の正回転方向の最後の中間点を迎えた時点ｔ３での極大点Ｘ２に於けるエンジン回転速度ＮｅＸ２は、所定の回転速度範囲ＮＲ内である場合に、そのエンジン回転速度ＮｅＸ２が、「表１」に於ける第１の回転速度領域［Ｎｅｕ〜Ｎｅ１］から第ｎの回転速度領域［Ｎｅｎ〜ＮｅＬ］の何れに含まれるかにより、その対応する回転速度領域に於ける所定の期間Ｔ０からＴｎが選択され、その選択された所定に期間をスタータ禁止モードの期間とする。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５７】
図６Ａは、この発明の実施の形態２によるエンジン始動装置のエンジン停止過程に於けるスタータ駆動制御を説明する説明図であって、第１の所定の期間ＴＸ１１が経過する前にエンジンの再始動要求が出された場合を示している。図６Ｂは、この発明の実施の形態２によるエンジン始動装置のエンジン停止過程に於けるスタータ駆動制御を説明する説明図であって、第１の所定の期間ＴＸ１１の経過後にエンジンの再始動要求が出された場合を示している。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５８】
図６Ａ、図６Ｂに於いて、エンジン１の停止過程に於けるエンジン回転速度Ｎは、正回転方向の幾つかの極小点と極大点を経て一旦「０」となり、その後、逆回転方向に回転してその極大点を経て、再度、正回転方向に回転する。エンジン回転速度Ｎが最後の正回転方向の極大点Ｘ２となる時点ｔ３でのエンジン回転速度ＮｅＸ２に至ったとき、第１の所定の期間ＴＸ１１と第２の所定の期間ＴＸ２１は同時にスタートする。尚、極大点Ｘ２でのエンジン回転速度ＮｅＸ２は、所定の回転速度範囲ＮＲにあるものとする。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５９】
第１の所定の期間ＴＸ１１は、エンジン回転速度Ｎが「０」から所定の回転速度範囲ＮＲの下限値ＮｅＬに至った時点ｔ４で終了する。一方、第２の所定の期間ＴＸ２１は、エンジン回転速度Ｎが逆回転方向の極大点に到達した時点の直後の時点ｔＸ２で終了する。スタータ駆動禁止モードは、第１の所定の期間ＴＸ１１が終了した時点ｔ４でオンとなり、第２の所定の期間ＴＸ２１が終了した時点ｔＸ２でオフとなる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６０】
ここで、６図Ａに示すように、エンジン回転速度Ｎが正回転方向の最後の極大点Ｘ２に達した時点ｔ３と第１の所定の期間ＴＸ１１が終了する時点ｔ４との間で、エンジンの再始動要求が出されとすると、その再始動要求が出された時点ではスタータ駆動禁止モードがオンとなっていないので、再始動要求が出された時点で直ちにスタータ駆動信号はオンとなり、スタータ１１のピニオンギヤ２０はリングギヤ１２の方向に移動を開始する。そして、スタータ駆動信号がオンとなった時点から時間Ｔｓを経て、エンジン回転速度Ｎが「０」から逆回転方向となってから、ピニオンギヤ２０がリングギヤ１２に安全に噛み合うことができる逆回転方向の最大回転速度Ｎｅｒとなる時点ｔ５に至るまでに、ピニオンギヤ２０がリングギヤ１２に安全に噛み合い、エンジンの再始動が行われる。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６２】
次に、６図Ｂに示すように、第1の所定の期間ＴＸ１１、第2の所定の期間ＴＸ２１が設定されている（６図Ａと同じ）ときであって、時点ｔ４と時点ｔＸ２の期間に、スタータ駆動禁止モードの所定の期間が設定されている（６図Ａと同じ）とき、そのスタータ駆動禁止モードの所定の期間中に、エンジンの再始動要求が出されとすると、その再始動要求が出された時点ではスタータ駆動禁止モードがオンとなっているので、スタータ駆動信号は第２の所定の期間が終了する時点ｔＸ２以降にオンとなり、ピニオンギヤ２０はリングギヤ１２の方向に移動を開始する。そして、スタータ駆動信号がオンとなった時点から時間Ｔｓを経て時点ｔ１の前にピニオンギヤ２０がリングギヤ１２に安全に噛み合い、エンジンの再始動が行われる。ここで時点ｔ1は、エンジン回転速度Ｎがピニオンギヤ２０がリングギヤ１２に安全に噛み合うことができる逆回転方向の最大回転速度Ｎｅｒとなる時点である。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６４】
即ち、図６Ａ、図６Ｂに示す所定の回転速度範囲ＮＲの上限ＮｅＵと下限値ＮｅＬとの間を、下記のｎ個の領域に分割する。
第１の回転速度領域［Ｎｅｕ〜Ｎｅ１］
第２の回転速度領域［Ｎｅ１〜Ｎｅ２］
第３の回転速度領域［Ｎｅ２〜Ｎｅ３］
・
・
第（ｎ−１）の回転速度領域［Ｎｅ（ｎ−１）〜Ｎｅｎ］
第ｎの回転速度領域［Ｎｅｎ〜ＮｅＬ］
そして、エンジン回転速度Ｎが正回転方向の最後の極大点Ｘ２となる回転速度をＮｅとし、このエンジン回転速度Ｎｅが、第１の回転速度領域から第ｎの回転速度領域の何れの回転速度領域に含まれるかにより、表２に示すように、第１の所定の期間Ｔを、Ｔ０１、Ｔ１１、Ｔ２１、・・Ｔ（ｎ−１）１、Ｔｎ１に設定する。又、エンジン回転速度Ｎｅが第１の回転速度領域から第ｎの回転速度領域の何れの回転速度領域に含まれるかにより、表２に示すように、第２の所定の期間Ｔを、Ｔ０２、Ｔ１２、Ｔ２２、・・Ｔ（ｎ−１）２、Ｔｎ２に設定するものである。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６５】
ここで、エンジン回転速度Ｎｅに対応した第1の所定の期間Ｔ０１、Ｔ１１、
Ｔ２１、・・Ｔ（ｎ−１）１、Ｔｎ１は、前述したように、夫々、エンジン１が正回転方向の最後の極大点Ｘ２を通過した時点ｔ３から時点ｔ４までの期間となるように設定され、第２の所定の期間Ｔ０２、Ｔ１２、Ｔ２２、・・Ｔ（ｎ−１）２、Ｔｎ２は、夫々、エンジン１が正回転方向の最後の極大点Ｘ２を通過した時点ｔ３から、エンジン回転速度Ｎが逆回転方向の極大点をわずかに過ぎた時点ｔＸ２までの期間となるように設定される。
【国際調査報告】
2016071968.tif 000013
2016071968.tif 000014
2016071968.tif 000015
2016071968.tif 000016
2016071968.tif 000017
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