(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のエンジン停止条件が成立したときにエンジン（Ｅ）を自動停止させるアイドリングストップを実施する車両に適用され、
通電により回転力を発生する直流モータ（４）、前記エンジン（Ｅ）のリングギヤ（Ｒ）に前記直流モータ（４）の回転力を伝達するピニオン（６）、第１のコイル（１５）への通電によって前記リングギヤ（Ｒ）へ向けて前記ピニオン（６）を押し出すピニオン押出手段（ＳＬ１）、および第２のコイル（２７）への通電により前記直流モータ（４）の通電回路に設けられたメイン接点（３０）を閉成し、前記第２のコイル（２７）への通電が遮断されると前記メイン接点（３０）を開成するモータ通電用スイッチ（ＳＬ２）を具備するスタータ（２）と、
前記第１のコイル（１５）への通電をＯＮ／ＯＦＦするピニオン用リレー（２１）と、
前記第２のコイル（２７）への通電をＯＮ／ＯＦＦするモータ用リレー（３６）と、
前記ピニオン用リレー（２１）及び前記モータ用リレー（３６）の作動を制御する制御手段（３）とを備え、
前記ピニオン（６）を前記リングギヤ（Ｒ）に押し出す前に前記モータ用リレー（３６）をＯＮにして前記直流モータ（４）を回転させることで前記ピニオン（６）を予備回転させ、前記予備回転の後に前記モータ用リレー（３６）をＯＦＦにして前記ピニオン（６）を惰性回転させた状態で、前記ピニオン用リレー（２１）をＯＮにして前記ピニオン（６）を前記リングギヤ（Ｒ）に押し出し、その後、前記モータ用リレー（３６）を再度ＯＮにして前記ピニオン（６）によるクランキングを開始するエンジン始動装置であって、
前記制御手段（３）は、前記モータ用リレー（３６）をＯＦＦしてから前記モータ用リレー（３６）の接点間に発生するアークが消滅するまでの時間であるアーク消滅時間ΔＴａを推測するアーク消滅時間推測手段（４１）を有し、
前記予備回転後に前記モータ用リレー（３６）をＯＦＦするタイミングをモータＯＦＦタイミングとすると、
前記制御手段（３）は、
異なる複数の前記モータＯＦＦタイミングから１つを選択するモータＯＦＦタイミング選択手段（４２）と、
エンジン回転数の降下推移を推測するエンジン回転数推測手段（４３）と、
前記異なる複数のモータＯＦＦタイミング毎に前記惰性回転によるピニオン回転数の降下推移を推測するピニオン回転数推測手段（４４）と、
前記異なる複数のモータＯＦＦタイミング毎にピニオン回転数とエンジン回転数との間の相対回転数が所定値以下となるタイミングｔｂを算出するｔｂ算出手段（４５）と、
前記異なる複数のモータＯＦＦタイミング毎に前記アーク消滅時間ΔＴａが終了するタイミングｔａを算出するｔａ算出手段（４６）とを有し、
前記モータＯＦＦタイミング選択手段（４２）は、前記タイミングｔｂもしくは前記タイミングｔａの内で時期が遅いタイミングをタイミングｔｘとすると、このタイミングｔｘが最も早い時期となる前記モータＯＦＦタイミングを選択す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、
前記アーク消滅時間推測手段（４１）が、前記モータ用リレー（３６）に負荷される電圧、または、前記モータ用リレー（３６）に流れる電流、または、モータ回転速度、または、前記予備回転後にモータ用リレー（３６）をＯＦＦするタイミングの少なくともいずれか１つに基づいて前記アーク消滅時間ΔＴａを推測することを特徴とするエンジン始動装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のエンジン始動装置において、
前記ピニオン（６）と前記直流モータ（４）との間に設定される減速比が３以下であることを特徴とするエンジン始動装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つに記載のエンジン始動装置において、
前記スタータ（２）は、前記メイン接点（３０）の閉成から０．２秒後にピニオン回転数を４５０ｒｐｍ以上に到達可能な高回転加速度型である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】
本発明は、スタータのピニオンをリングギヤ側へ押し出すためのピニオン押出用ソレノイドと、モータの通電電流を断続するモータ通電用ソレノイドとを有し、エンジン回転数降下中の再始動要求に応じて、ピニオンを回転させた後にリングギヤへ押し出すタイプのエンジン始動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術として、タンデムソレノイド型と呼ばれる２つのソレノイドを有するスタータがある。すなわち、ピニオンをエンジンのリングギヤに押し出すピニオン押出用ソレノイド（ピニオン押出手段）と、モータの通電回路に設けられたメイン接点を開閉するモータ通電用ソレノイド（モータ通電スイッチ）とを備え、ピニオンを押出す押出タイミングとモータ始動タイミングとを独立して制御することができる。
【０００３】
そして、このような独立制御を利用して、エンジン回転数降下中に再始動要求があった場合に、モータへの通電を開始してピニオンを回転させた状態で、ピニオンをリングギヤに押し出し、リングギヤに噛み合わせる技術がある。
この場合、ピニオンが押し出されてピニオンの軸方向端面がリングギヤの軸方向端面に当接可能な位置に到達したときに、エンジン回転数（すなわち、リングギヤの回転数）とピニオンの回転数との差（相対回転数）が十分に小さくなるように各ソレノイドの通電を制御する必要がある。
【０００４】
しかしながら、ピニオン押出用ソレノイドをＯＮしてからピニオンがリングギヤに到達するまでの時間がばらつくと、当接時刻における相対回転数もばらつく。特に、回転数加速度が大きいスタータでは、ピニオンとリングギヤとの当接時間のばらつきによる、相対回転数のばらつきが大きくなってしまう。このため、目標の相対回転数よりも大きい相対回転数で噛み合わせることになった場合、ギア磨耗が大きくなってしまう。
【０００５】
これに対して、ピニオンを惰性回転中にリングギヤに押し出す技術がある。すなわち、モータ通電用ソレノイドをＯＮにしてピニオンを回転（予備回転と呼ぶ）させた後にモータ通電用ソレノイドをＯＦＦにして、ピニオンが惰性で回転している状態でリングギヤに押し出して噛み合わせ、その後に再度モータ通電用ソレノイドをＯＮにしてクランキングする技術である。
この技術では、ピニオンにモータトルクが負荷されていない状態でリングギヤに噛合うことになるためギア磨耗を低減することができる。
【０００６】
しかしながら、この技術では、一度モータを回してモータ通電用ソレノイドをＯＦＦした後に、クランキングのために再度モータ通電用ソレノイドをＯＮにする必要がある。つまり、モータ通電用ソレノイドへの通電をＯＮ・ＯＦＦするモータ用リレーを２回操作する必要がある。
このため、予備回転の最初のモータ通電用ソレノイドのＯＦＦ後、すぐにクランキングのためにモータ通電用ソレノイドをＯＮしようとすると、最初のモータ用リレーＯＦＦ後にモータ用リレーの接点間にアークが残った状態でモータ用リレーを再度ＯＮにしてしまう可能性がある。
この場合、モータ用リレーの接点磨耗が増大してしまうという問題が生じる。
【０００７】
なお、特許文献１には、エンジン自動停止システムによるエンジン回転数降下中に、スタータのモータをＯＮにして、ピニオンを予備回転させた後にモータをＯＦＦにして、ピニオンが惰性回転している状態でリングギヤに噛み合わせる技術が開示されている。
【０００８】
しかしながら、特許文献１には、リングギヤに噛み合わせた後にクランキングする点については記載されておらず、再始動要求に関係なく次の再始動に備えてピニオンを押し出してリングギヤに飛び込ませるプリセットモードにおけるピニオンとリングギヤとの噛み合わせに関する技術であると推測される。
そのため、特許文献１に記載の技術は、リレースイッチを２回続けて操作することを意図しておらず、特許文献１にはリレースイッチに生じるアークに起因する問題点について一切記載されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特表２００９−５２９１１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、モータ用リレーをＯＮしてピニオンを予備回転させ、その後モータ用リレーをＯＦＦしてピニオンを惰性回転させ、その状態でリングギヤに押し出し、再度モータ用リレーをＯＮしてクランキングを開始するエンジン始動装置において、モータ用リレーの接点摩耗を低減することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のエンジン始動装置は、所定のエンジン停止条件が成立したときにエンジンを自動停止させるアイドリングストップを実施する車両に適用される。
エンジン始動装置は、以下のスタータ、ピニオン用リレー、モータ用リレー、及び制御手段を備える。
【００１２】
スタータは、通電により回転力を発生する直流モータ、エンジンのリングギヤに直流モータの回転力を伝達するピニオン、第１のコイルへの通電によってリングギヤへ向けてピニオンを押し出すピニオン押出手段、および第２のコイルへの通電により直流モータの通電回路に設けられたメイン接点を閉成し、第２のコイルへの通電が遮断されるとメイン接点を開成するモータ通電用スイッチを具備する。
【００１３】
ピニオン用リレーは、第１のコイルへの通電をＯＮ／ＯＦＦリレースイッチである。
モータ用リレーは、第２のコイルへの通電をＯＮ／ＯＦＦするリレースイッチである。
制御手段は、ピニオン用リレー及びモータ用リレーの作動を制御する。
【００１４】
エンジン始動装置は、ピニオンをリングギヤに押し出す前にモータ用リレーをＯＮにして直流モータを回転させることでピニオンを予備回転させ、予備回転の後にモータ用リレーをＯＦＦにしてピニオンを惰性回転させた状態で、ピニオン用リレーをＯＮにしてピニオンをリングギヤに押し出し、その後、モータ用リレーを再度ＯＮにしてピニオンによるクランキングを開始する。
【００１５】
そして、制御手段は、モータ用リレーをＯＦＦしてからモータ用リレーの接点間に発生するアークが消滅するまでの時間であるアーク消滅時間ΔＴａを推測するアーク消滅時間推測手段を有している。
また、制御手段は、次のモータＯＦＦタイミング選択手段、エンジン回転数推測手段、ピニオン回転数推測手段、ｔｂ算出手段およびｔａ算出手段を有する。なお、予備回転後にモータ用リレーをＯＦＦするタイミングをモータＯＦＦタイミングと呼んでいる。
【００１６】
まず、モータＯＦＦタイミング選択手段は、異なる複数のモータＯＦＦタイミングから１つを選択する。エンジン回転数推測手段は、エンジン回転数の降下推移を推測する。ピニオン回転数推測手段は、異なる複数のモータＯＦＦタイミング毎に惰性回転によるピニオン回転数の降下推移を推測する。ｔｂ算出手段は、異なる複数のモータＯＦＦタイミング毎にピニオン回転数とエンジン回転数との間の相対回転数が所定値以下となるタイミングｔｂを算出する。さらに、ｔａ算出手段は、異なる複数のモータＯＦＦタイミング毎にアーク消滅時間ΔＴａが終了するタイミングｔａを算出する。そして、モータＯＦＦタイミング選択手段は、タイミングｔｂもしくはタイミングｔａの内で時期が遅いタイミングをタイミングｔｘとすると、タイミングｔｘが最も早い時期となるモータＯＦＦタイミングを選択する。
本発明によれば、モータ用リレーの接点間のアークが消滅してからモータ用リレーを再度ＯＮするため、モータ用リレーの接点摩耗を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】スタータの全体構成図である（実施例）。
【図２】エンジン始動装置の電気回路図である（実施例）。
【図３】エンジン回転数、ピニオン回転数、ブレーキ作動信号、モータ用リレー駆動信号、ピニオン用リレー駆動信号、アーク消滅推測カウンタのタイミングチャートである（実施例）。
【図４】モータＯＦＦタイミング及びピニオン用リレーＯＮタイミングの設定について説明する説明図である（実施例）。
【図５】エンジン始動装置の制御動作を示すフロー図である（実施例）。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明を実施するための形態を以下の実施例により詳細に説明する。
【実施例】
【００１９】
〔実施例〕
〔実施例の構成〕
実施例の構成を図１〜５を用いて説明する。
この実施例に示すエンジン始動装置１は、エンジンの停止および再始動を自動制御するアイドルストップ装置に適用され、エンジンＥの始動を行うスタータ２と、エンジンＥの再始動時にスタータ２の作動を制御する電子制御装置であるＥＣＵ３（制御手段）等を備えている。
【００２０】
スタータ２は、回転力を発生するモータ４と、このモータ４に駆動されて回転する出力軸５と、モータ４の回転力をエンジンＥのリングギヤＲに伝達するためのピニオン６と、ピニオンをリングギヤＲへ押し出す働きを担うピニオン押出用ソレノイドＳＬ１（ピニオン押出手段）と、モータ４への通電をオン・オフするモータ通電用ソレノイドＳＬ２（モータ通電用スイッチ）等より構成される。
【００２１】
モータ４は、例えば、複数の永久磁石によって構成される界磁と、電機子軸の一方の端部に整流子を設けた電機子と、整流子の外周面（整流子面と呼ぶ）に当接して配置されるブラシ１０等を備える直流モータである。なお、モータ４の界磁は、永久磁石の代わりに、界磁コイルによる電磁石界磁を用いても良い。
出力軸５は、減速装置１１を介して電機子軸と同一軸線上に配置され、電機子の回転が減速装置１１で減速されて伝達される。
減速装置１１で増幅された駆動トルクはクラッチ１２を介してピニオン６へ伝達される。
【００２２】
クラッチ１２は、減速装置１１で増幅されたモータ４の駆動トルクを出力軸５へ伝達する一方、エンジン回転数が出力軸５に伝達される回転数を上回った状態になると、エンジンＥの回転トルクが減速装置１１を介して電機子に伝わらない様に、出力軸５と減速装置１１との間でトルクの伝達を遮断する一方向クラッチとして構成されている。
【００２３】
ピニオン押出用ソレノイド（以下、ソレノイドＳＬ１と呼ぶ）は、通電によって電磁石を形成するソレノイドコイル１５（第１のコイル）と、電磁石によって吸引されて軸方向に移動するプランジャ（図示せず）を有する。
プランジャにはシフトレバーが連結されており、ソレノイドコイル１５への通電が開始されると（ソレノイドＳＬ１ＯＮ）、プランジャの移動に伴ってシフトレバーが揺動してクラッチ１２及びピニオン６がリングギヤＲ側へ押し出される。
【００２４】
ソレノイドコイル１５は、一方の端部がスイッチ端子２０に接続され、他方の端部がアースされている。スイッチ端子２０には、ピニオン用リレー２１に繋がる電気配線が接続される。
ピニオン用リレー２１は、ＥＣＵ２より出力されるオン信号によって励磁されるリレーコイル２１ａを有し、このリレーコイル２１ａに通電されてリレー接点２１ｂが閉じることにより、バッテリ２５からピニオン用リレー２１を通じてソレノイドコイル１５に通電される。
【００２５】
モータ通電用ソレノイド（以下、ソレノイドＳＬ２と呼ぶ）は、通電によって電磁石を形成するソレノイドコイル２７（第２のコイル）と、電磁石によって吸引されて軸方向に移動するプランジャ（図示せず）を有する。
そして、このプランジャの移動に連動して、バッテリ２５からモータ４へ通電するための通電回路に設けられるメイン接点３０を開閉する。
【００２６】
メイン接点３０は、一組の固定接点３１と可動接点３２とで形成され、プランジャ１６の移動に連動して移動する可動接点３２を介して、両固定接点３１間が導通することによりメイン接点が閉成された状態となり、可動接点３２が一組の固定接点３１から離れて両固定接点３１間の導通が遮断されることによりメイン接点が開成された状態となる。
【００２７】
すなわち、ソレノイドコイル２７への通電がＯＦＦの場合には、メイン接点３０が開成された状態であり、モータ４への通電はＯＦＦである。
ソレノイドコイル２７への通電が開始されると（ソレノイドＳＬ２ＯＮ）、プランジャ１６の移動に伴ってメイン接点３０が閉成され、モータ４への通電が開始される。
【００２８】
ソレノイドコイル２７は、図２に示す様に、一方の端部がスイッチ端子３５に接続され、他方の端部がアースされている。スイッチ端子３５には、モータ用リレー３６に繋がる電気配線が接続される。
モータ用リレー３６は、ＥＣＵ３より出力されるオン信号によって励磁されるリレーコイル３６ａを有し、このリレーコイル３６ａに通電されてリレー接点３６ｂが閉じることにより、バッテリ２５からモータ用リレー３６を通じてソレノイドコイル２７に通電される。
【００２９】
ＥＣＵ３は、ピニオン用リレー２１、モータ用リレー３６に対する通電を制御する制御手段として機能する。
ＥＣＵ３は、エンジン回転数センサ３８等各種センサからの信号に基づいて、ピニオン用リレー２１、モータ用リレー３６に対する通電を制御する。
【００３０】
また、このスタータ２は、メイン接点３０の閉成から０．２秒後にピニオン回転数を４５０ｒｐｍ以上に到達可能な高回転加速度型である。
すなわち、モータ４の回転加速度及び減速装置１１の仕様が、メイン接点３０の閉成から０．２秒後にピニオン回転数を４５０ｒｐｍ以上に到達可能な仕様となっている。
例えば、減速装置１１の減速比は３以下である。なお、減速装置１１を設けず、電機子軸と出力軸とをクラッチ１２を介して繋ぎ、減速比を１としてもよい。
そして、このスタータ２のクランキング最高回転数は５００ｒｐｍ以上である。
【００３１】
〔本実施例のエンジン始動装置の作動〕
エンジン始動装置１の作動の概要を図３を用いて説明する。
エンジン運転中にエンジン自動停止要求が生じると、燃料噴射がカットされて、エンジン回転数が停止に向かって降下する。
このエンジン回転降下期間中に、例えばタイミングｔ０で再始動要求（運転者のブレーキ解除）が生じると、まずモータ用リレー３６がＯＮされ、メイン接点３０が閉じて直流モータ４が回転し、ピニオン６が回転する（この回転を予備回転と呼ぶ）。
【００３２】
そして、その後、タイミングｔ１でモータ用リレー３６がＯＦＦされて予備回転が終了する。モータ用リレー３６がＯＦＦされた後もピニオン６は予備回転による回転エネルギーによって惰性回転をする。例えば、図３のピニオン回転数の推移に示すように、タイミングｔ１（以下、モータＯＦＦタイミングｔ１と呼ぶ）以降、わずかの期間だけ回転数が上がり、その後は徐々に回転数が降下していく。
【００３３】
この惰性回転している状態のときに、好ましくは、ピニオン回転数が惰性回転により下降している状態のときに、ピニオン６とリングギヤＲとが当接するように、ピニオン用リレー２１がＯＮされる（タイミングｔ２）。
そして、その後、タイミングｔ３でモータ用リレー３６を再度ＯＮにして、ピニオン６によるクランキング（直流モータ４の回転をピニオン６を介してリングギヤＲに伝達し、エンジンＥのクランクシャフトを回転すること）が開始される。タイミングｔ３は、ピニオン６とリングギヤＲと噛合ってからクランキングが開始されるように設定される。
【００３４】
なお、タイミングｔ３以降の図３における破線で示す回転数軌跡は、惰性回転によるピニオン回転数がモータ４から伝達される出力軸５の回転数を上回るまでの間、ピニオン６にモータトルクが伝達されないままモータ回転数が上昇している状態を示すものである。モータ回転数が上昇してモータ４から伝達される回転数がピニオン６の惰性回転数に追いつくと、クラッチ１２によりピニオン６にモータトルクが伝達されてクランキングが開始される。このクランキング開始までにピニオン６とリングギヤＲはトルク伝達可能に噛合った状態となっている。
そして、クランキングを所定の回転数まで行った後、もしくはエンジンＥが着火した後に、モータ用リレー３６及びピニオン用リレーをＯＦＦにして、スタータ２の駆動を終了する。
【００３５】
なお、各タイミングの設定方法については後に詳述する。
【００３６】
〔本実施例の特徴〕
ピニオン用リレー２１、モータ用リレー３６に対する通電を制御する制御手段としてのＥＣＵ３は、モータ用リレー３６をＯＦＦしてからモータ用リレー３６の接点間に発生するアークが消滅するまでの時間であるアーク消滅時間ΔＴａを推測するアーク消滅時間推測手段４１を有している。
ＥＣＵ３は、惰性回転中に、モータ用リレー３６を再度ＯＮするタイミングｔ３（以下、モータ再度ＯＮタイミングｔ３と呼ぶ）を、アーク消滅時間ΔＴａが経過した後とする。
【００３７】
アーク消滅時間推測手段４１は、モータ用リレー３６に負荷される電圧、または、モータ用リレー３６に流れる電流、または、モータ回転速度、または、モータＯＦＦタイミングｔ１の少なくともいずれか１つに基づいてアーク消滅時間ΔＴａを推測する。
【００３８】
例えば、予備回転のためのモータ用リレー３６の通電時間が長いほど、すなわち予備回転後にモータＯＦＦタイミングｔ１が遅いほど、アーク消滅時間ΔＴａは長い。そこで、モータＯＦＦタイミングｔ１とアーク消滅時間ΔＴａとの関係をＭＡＰもしくは関数としてＥＣＵ３内に記憶している。
【００３９】
そして、モータＯＦＦタイミングｔ１からの時間がΔＴａ経過するのをアーク消滅推測カウンタでカウントし、カウントが閾値を超えたら、ΔＴａが経過したとして、その後に、モータ用リレーを再度ＯＮしている（タイミングｔ３）。
【００４０】
また、本実施例では、モータＯＦＦタイミングｔ１を適正化する手段を有している。
モータＯＦＦタイミングｔ１の適正化について、図４を用いて詳細に説明する。
【００４１】
惰性回転中に噛み合わせる構造においても、ピニオン６とリングギヤＲとの相対回転数が大きい状態で噛み合わせてクランキングを開始する（すなわち、モータ用リレー３６を再度ＯＮする）と、ピニオン６とリングギヤＲの磨耗が増大する。
そこで、ピニオン６とリングギヤＲとの相対回転数が所定値Ｘ以下となってからモータ用リレー３６を再度ＯＮすることが好ましい。
そして、上述のように、モータ用リレー３６を再度ＯＮするタイミングはアーク消滅時間ΔＴａを終了した後にする必要がある。
【００４２】
すなわち、ピニオン回転数とエンジン回転数との間の相対回転数が所定値Ｘ以下となるタイミングｔｂの後であって、且つ、アーク消滅時間が終了するタイミングｔａの後にモータ用リレー３６を再度ＯＮすることが好ましい。
つまり、タイミングｔｂもしくはタイミングｔａの内で時期が遅いタイミングｔｘの後にモータ用リレー３６を再度ＯＮすることが好ましい。
【００４３】
このタイミングｔｘ以降であればモータ用リレー３６を再度ＯＮすることができるため、このタイミングｔｘをモータ再度ＯＮ可能タイミングと呼ぶ。
そして、タイミングｔ０からモータ再度ＯＮ可能タイミングｔｘまでの時間ΔＴｚが短ければ短いほど、エンジン再始動の応答性が良いことになる。
そこで、ピニオン回転数とエンジン回転数との間の相対回転数が所定値Ｘ以下で、且つ、アークが消滅した状態を満たしつつ、ΔＴｚを短くするような制御（適正化）が求められる。
【００４４】
予備回転を長く実施すれば、すなわち、モータＯＦＦタイミングｔ１を遅くすれば、ピニオン回転数を早くエンジン回転数に近づけることができる。すなわち、ピニオン回転数とエンジン回転数との間の相対回転数が所定値Ｘ以下となるタイミングｔｂを早くできる。
しかしながら、モータＯＦＦタイミングｔ１を遅くすると、アーク消滅時間ΔＴａの始期が遅くなる上にアーク消滅時間ΔＴａも長くなり、アーク消滅時間ΔＴａが終了するタイミングｔａが遅くなる。
【００４５】
逆にモータＯＦＦタイミングｔ１を早くすると、アーク消滅時間ΔＴａの始期が早くなる上にアーク消滅時間ΔＴａも短くなるため、アーク消滅時間ΔＴａが終了するタイミングｔａが早くなる。
しかしながら、モータＯＦＦタイミングｔ１を早くすると、ピニオン回転数があまり上昇しない内に予備回転を終了することになるため、惰性回転の回転数降下度合いが大きくなり、ピニオン回転数がエンジン回転数に近づくまでの時間が長くなる。すなわち、ピニオン回転数とエンジン回転数との間の相対回転数が所定値Ｘ以下となるタイミングｔｂが遅くなる。
【００４６】
そこで、タイミングｔｂとタイミングｔａとのバランスをとり、モータ再度ＯＮ可能タイミングｔｘが早くなるようにモータＯＦＦタイミングｔ１を決定してモータ用リレー３６を制御する必要がある。
【００４７】
なお、ピニオン用リレー２１は、ピニオン回転数とエンジン回転数との間の相対回転数が所定値Ｘ以下なるタイミングｔｂ以降でピニオン６とリングギヤＲとが当接するようにＯＮタイミングｔ２が決定される。
【００４８】
ピニオン用リレー２１をＯＮしてからピニオン６がリングギヤＲに当接するまでの時間はばらつく。なぜなら、リングギヤＲ−ピニオン６間のギャップ寸法のばらつきや、使用環境温度に伴うばらつき、バッテリ２５の放電特性や配線抵抗のばらつき等に起因してソレノイドＳＬ１に印加される電圧がばらつくためである。
【００４９】
このため、ピニオン当接時刻が所定の範囲（図４において「ピニオン当接範囲」で示す範囲）でばらつく。このばらつき範囲の内で最も時期が早いタイミングで最も相対回転数が大きく、ばらつき範囲の内で最も時期が遅いタイミングで最も相対回転数が小さくなる。
そこで、最も相対回転数が大きくなる範囲で当接してもよいように、ばらつき範囲の内で最も時期が早いタイミングでの相対回転数が所定値Ｘとなるように、ピニオン用リレー２１のＯＮタイミングｔ２を決定する。
【００５０】
以上のような適正化制御を行うために、ＥＣＵ３は、モータＯＦＦタイミング選択手段４２、エンジン回転数推測手段４３、ピニオン回転数推測手段４４、ｔｂ算出手段４５、ｔａ算出手段４６、及びピニオンＯＮタイミング算出手段４８を有する（図２参照）。
【００５１】
モータＯＦＦタイミング選択手段４２は、異なる複数のモータＯＦＦタイミングｔ１から１つを選択する。
例えば、モータＯＦＦタイミングのｎ個の候補をｔ１（１）〜ｔ１（ｎ）というようにテーブルに記憶している。
【００５２】
エンジン回転数推測手段４３は、エンジン回転数の降下推移を推測する。
例えば、タイミングｔ０でのエンジン回転数またはクランク角度の少なくともいずれか一方を用いた関数により、タイミングｔ０以降のエンジン回転数の時間変化を推測する。
【００５３】
ピニオン回転数推測手段４４は、異なる複数のモータＯＦＦタイミングｔ１毎に惰性回転によるピニオン回転数の降下推移を推測する。
すなわち、テーブルに記憶された複数のモータＯＦＦタイミングｔ１毎に、ピニオン回転数の時間変化を推測する。予め、複数のモータＯＦＦタイミングｔ１毎に、ピニオン回転数の時間変化をＭＡＰとして有していてもよい。
【００５４】
ｔｂ算出手段４５は、エンジン回転数推測手段４３とピニオン回転数推測手段４４との推測結果に基づいて、異なる複数のモータＯＦＦタイミングｔ１毎にピニオン回転数とエンジン回転数との間の相対回転数が所定値Ｘ以下となるタイミングｔｂを算出する。
【００５５】
ｔａ算出手段４６は、アーク消滅時間推測手段４１で推測されたアーク消滅時間ΔＴａに基づいて、異なる複数のモータＯＦＦタイミングｔ１毎にアーク消滅時間ΔＴａが終了するタイミングｔａを算出する。
【００５６】
そして、モータＯＦＦタイミング選択手段４２は、ｔｂ算出手段４５及びｔａ算出手段４６で算出したタイミングｔｂもしくはタイミングｔａの内で時期が遅いタイミング（モータ再度ＯＮ可能タイミングｔｘ）を求め、このモータ再度ＯＮ可能タイミングｔｘが最も早い時期となるモータＯＦＦタイミングｔ１をテーブルから選択する。
【００５７】
ピニオンＯＮタイミング算出手段４８は、ピニオン回転数とエンジン回転数との間の相対回転数が所定値Ｘ以下となるタイミングｔｂでピニオン６とリングギヤＲとが当接するようにピニオン用リレーのＯＮタイミングｔ２を決定する。
具体的には上述のように、ピニオン当接時刻のばらつきを考慮してピニオン用リレーのＯＮタイミングｔ２を決定する。
【００５８】
以下に、図５に基づいて、エンジン始動装置の制御動作フローを説明する。
まず、ステップＳ１で再始動要求（運転者のブレーキ解除等）があったか否かを判定する。再始動要求があった場合、モータ用リレー３６をＯＮにする（ステップＳ２、タイミングｔ０）。
【００５９】
次に、ステップＳ３で、ピニオン回転数推測手段４４によって、テーブルに記憶されているモータＯＦＦタイミングｔ１毎にピニオン回転数の時間変化を推測する。
次に、ステップＳ４で、エンジン回転数推測手段４３は、エンジン回転数の時間変化を推測する。
【００６０】
次に、ステップＳ５で、アーク消滅時間推測手段４１によってテーブルに記憶されているモータＯＦＦタイミングｔ１毎のアーク消滅時間ΔＴａを推測する。
【００６１】
次に、ステップＳ６で、ピニオン回転数推測手段４４とエンジン回転数推測手段４３とからの推測結果に基づいて、モータＯＦＦタイミングｔ１毎の相対回転数を算出する。
【００６２】
そして、ステップＳ７で、モータＯＦＦタイミングｔ１毎にモータ再度ＯＮ可能タイミングｔｘを算出する。すなわち、ｔｂ算出手段４５によってタイミングｔｂを算出し、ｔａ算出手段４６によってタイミングｔａを算出し、タイミングｔｂもしくはタイミングｔａの内で時期が遅い方のタイミングをタイミングｔｘとして選択する。
【００６３】
そして、ステップＳ８で、モータ再度ＯＮ可能タイミングｔｘが最も早い時期となるモータＯＦＦタイミングｔ１をテーブルから選択する。
【００６４】
そして、ステップＳ９で、ピニオンＯＮタイミング算出手段４８によって、ピニオン用リレーのＯＮタイミングｔ２を算出する。すなわち、選択されたモータＯＦＦタイミングｔ１でのタイミングｔｂ以降でピニオン６とリングギヤＲが当接するようにピニオン用リレーのＯＮタイミングｔ２を算出する。
【００６５】
ステップＳ１０で、選択されたタイミングｔ１でモータ用リレー３６をＯＦＦし、算出したタイミングｔ２でピニオン用リレー２１をＯＮする。
なお、本実施例では、図３及び図４に示すように、ピニオン用リレーのＯＮタイミングｔ２がモータＯＦＦタイミングｔ１よりも後であるが、ピニオン６がリングギヤＲに当接するまでの時間の設定等によっては、モータＯＦＦタイミングｔ１よりも先になる場合がある。
【００６６】
次に、ステップＳ１１で、モータ再度ＯＮ可能タイミングｔｘを経過したか否かを判定する。経過していれば、所定のタイミングｔ３でモータ４を再度ＯＮする（タイミングｔ３、ステップＳ１２）。すなわち、クランキングが開始される。
【００６７】
そして、ステップＳ１３で、エンジンＥが着火したか否かを判定する。着火していれば、クランキングを終了するために、モータ用リレー３６をＯＦＦにし、ピニオン用リレー２１をＯＦＦにする（タイミングｔ４、ステップＳ１４、ステップＳ１５）
【００６８】
なお、ステップＳ３〜Ｓ５はこの順番である必要はない。またステップＳ５は、ステップＳ６の後でもよい。
また、ステップＳ８とステップＳ９についても、いずれが先でも構わない。
【００６９】
〔実施例の作用効果〕
本実施例のエンジン始動装置１は、モータ用リレー３６をＯＦＦしてからモータ用リレー３６の接点間に発生するアークが消滅するまでの時間であるアーク消滅時間ΔＴａを推測するアーク消滅時間推測手段４１を有している。そして、モータ再度ＯＮタイミングｔ３をアーク消滅時間ΔＴａが経過した後とする。
【００７０】
これによれば、モータ用リレー３６の接点間のアークが消滅してからモータ用リレー３６を再度ＯＮするため、モータ用リレー３６の接点摩耗を低減することができる。
【００７１】
また、アーク消滅時間推測手段４１は、モータ用リレー３６に負荷される電圧、または、モータ用リレー３６に流れる電流、または、モータ回転速度、または、予備回転後にモータ用リレー３６をＯＦＦするタイミングの少なくともいずれか１つに基づいてアーク消滅時間ΔＴａを推測する。
【００７２】
アーク消滅時間ΔＴａは、接点の材質、接点間ギャップ、接点間接触面積等によりある程度の推測ができる。しかし、実際に使用している状態でモータ用リレー３６に流れる電流や予備回転後にモータ用リレー３６をＯＦＦするタイミング等から推定することで、より正確にアーク消滅時間ΔＴａを推定することができる。
正確に推定することにより、アーク消滅時間を無駄に多めに確保する必要がなくなり、始動応答性を向上することができる。
【００７３】
また、本実施例のエンジン始動装置では、ピニオン６とモータ４との間に設定される減速比が３以下である。そして、スタータ２は、メイン接点３０の閉成から０．２秒後にピニオン回転数を４５０ｒｐｍ以上に到達可能な高回転加速度型である。
【００７４】
これによれば、モータＯＦＦタイミングｔ１後のピニオン６の惰性回転を長く持続させることができる。また、ピニオン６の惰性回転中の回転数降下度合いを小さくできるため、エンジン回転数との相対回転数を小さくすることができる。
【００７５】
また、エンジン始動装置１は、上述のモータＯＦＦタイミング選択手段４２、エンジン回転数推測手段４３、ピニオン回転数推測手段４４、ｔｂ算出手段４５、及びｔａ算出手段４６を有する。
【００７６】
これによれば、タイミングｔ０からモータ再度ＯＮ可能タイミングｔｘまでの時間ΔＴｚを短くするような制御をすることが可能となる。すなわち、エンジン再始動の応答性を向上させることができる。
【００７７】
〔変形例〕
ピニオン回転数を検出するセンサを設け、ピニオン回転数推測手段４４はセンサの出力に基づいてピニオン回転数の時間変化を推測してもよい。
【符号の説明】
【００７８】
１  エンジン始動装置、２  スタータ、３  ＥＣＵ（制御手段）、４  モータ、６  ピニオン、１５  ソレノイドコイル（第１のコイル）、２１  ピニオン用リレー、２７  ソレノイドコイル（第２のコイル）、３０  メイン接点、３６  モータ用リレー、４１  アーク消滅時間推測手段、ＳＬ１  ピニオン押出手段、ＳＬ２  モータ通電用スイッチ、Ｅ  エンジン、Ｒ  リングギヤ
【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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