(57)【要約】【課題】アイドルストップ要求発生直後のエンジン惰性回転中の事前にピニオンギアをリングギアに噛み込ませる動作中において、ピニオンギアを押し出してからリングギアに噛み込むまでの期間中に再始動要求が発生した時の再始動を速やかに行うことができるアイドルストップシステム制御装置を提供することを目的とする。【解決手段】エンジン惰性回転中に、事前噛み込み手段によるピニオンギアを押し出してからリングギアに噛み込ませるまでのピニオンギア押し出し期間中に再始動要求が発生した場合、再始動要求の発生タイミングと同時もしくはピニオンギア押し出し期間中にスタータモータに通電してピニオンギアをリングギアに噛み込ませ、エンジンを再始動させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの運転中に所定のアイドルストップ条件が成立したときに前記エンジンへ燃料の供給を停止して、前記エンジンが停止するまでのエンジン惰性回転中に、スタータモータのピニオンギアを押し出して前記エンジンのクランク軸に連結されたリングギアに噛み込ませる事前噛み込み手段を有するアイドルストップシステムを制御するアイドルストップシステム制御装置において、
前記エンジン惰性回転中に、前記事前噛み込み手段による前記ピニオンギアを押し出してから前記リングギアに噛み込ませるまでのピニオンギア押し出し期間中に再始動要求が発生した場合、再始動要求の発生タイミングと同時もしくは前記ピニオンギア押し出し期間中に前記スタータモータに通電して前記ピニオンギアを前記リングギアに噛み込ませ、前記エンジンを再始動させることを特徴とするアイドルストップシステム制御装置。
【請求項２】
前記事前噛み込み手段は、前記エンジン惰性回転中に前記ピニオンギアを予回転させずに、前記ピニオンギアを押し出して前記リングギアに噛み込ませることを特徴とする請求項１記載のアイドルストップシステム制御装置。
【請求項３】
前記事前噛み込み手段は、前記エンジン惰性回転中に前記ピニオンギアを予回転させ、前記ピニオンギアを前記リングギアに噛み込ませるために前記ピニオンギアを押し出す際は、前記スタータモータへの通電を停止させることを特徴とする請求項１記載のアイドルストップシステム制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの停止と再始動を自動的に行うアイドルストップシステムを制御するアイドルストップシステム制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エネルギ資源の節約と環境保全を目的とした自動車の技術が開発されている。例えば、運転中に所定の条件（自動停止条件）が成立した時に、エンジンに供給する燃料を停止し、エンジンが発生するトルクを失わせるアイドルストップシステムを搭載したものがある。エンジン自動停止条件は、運転者がアクセルから足を離したり、ブレーキを踏んだりすることで成立する。このアイドルストップシステムでは、車両が停止していなくても、エンジン自動停止条件が成立したらエンジンを自動的に停止する。その後、エンジンのクランク軸が回転停止するまでのエンジン惰性回転期間中に、エンジンを再始動する要求（再始動要求）が発生したとき、車両発進性能を確保するため、できるだけ速やかにエンジンを再始動することが求められる。再始動要求とは、例えば運転手がブレーキペダルから足を離す等である。
【０００３】
この要求を満たす技術としては、エンジン惰性回転中に、次回の再始動要求に備えて事前にピニオンギアをリングギアに噛み込ませるものがある。事前に噛み込ませることで再始動時に噛み込ませる動作が省かれ、再始動を速やかに行なえる。この事前噛み込み動作中であるピニオンギアを押し出してリングギアに噛み込むまでの期間中に再始動要求が発生した場合、この期間中にピニオンギアの回転を開始させて噛み込ませると、ピニオンギアとリングギアの回転差が生じ、噛み込みが速やかにできなかったり、噛み込み音が大きくなる不都合が生じるおそれがあるため、ピニオンギアを押し出してリングギアに噛み込むまでの期間中のピニオンギアの回転駆動を禁止する技術が提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４８３５７７４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の背景により、アイドルストップシステムにおいては、アイドルストップ要求発生直後のエンジン惰性回転期間中に再始動要求が発生した時、できるだけ速やかにエンジンを再始動することが要求される。
【０００６】
しかしながら、上記従来のアイドルストップシステムでは、アイドルストップ要求発生直後のエンジン惰性回転中に、事前にピニオンギアをリングギアに噛み込ませる動作において、ピニオンギアを押し出してからリングギアに噛み込むまでのピニオンギア押し出し期間中に再始動要求が発生した場合、このエンジン惰性回転期間中のピニオンギアの回転駆動（スタータモータに通電）を禁止し、噛み込みが完了するのを待ってからスタータモータに通電を開始させるものである。
【０００７】
このため、このエンジン惰性回転期間中、スタータモータへの通電を禁止することで、再始動要求が発生してからスタータモータに通電されるまでの時間遅れが生じ、これに伴い、エンジンの再始動時間が長くなる課題がある。
【０００８】
本発明は、アイドルストップ要求発生直後のエンジン惰性回転中の事前にピニオンギアをリングギアに噛み込ませる動作中において、ピニオンギアを押し出してからリングギアに噛み込むまでの期間中に再始動要求が発生した時の再始動を速やかに行うことができるアイドルストップシステム制御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】
【０００９】
本発明に係るアイドルストップシステム制御装置は、エンジンの運転中に所定のアイドルストップ条件が成立したときに前記エンジンへ燃料の供給を停止して、前記エンジンが停止するまでのエンジン惰性回転中に、スタータモータのピニオンギアを押し出して前記エンジンのクランク軸に連結されたリングギアに噛み込ませる事前噛み込み手段を有するアイドルストップシステムを制御するアイドルストップシステム制御装置において、前記エンジン惰性回転中に、前記事前噛み込み手段による前記ピニオンギアを押し出してから前記リングギアに噛み込ませるまでのピニオンギア押し出し期間中に再始動要求が発生した場合、再始動要求の発生タイミングと同時もしくは前記ピニオンギア押し出し期間中に前記スタータモータに通電して前記ピニオンギアを前記リングギアに噛み込ませ、前記エンジンを再始動させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、アイドルストップ要求発生直後のエンジン惰性回転中の事前にピニオンギアをリングギアに噛み込ませる動作中において、ピニオンギアを押し出してからリングギアに噛み込むまでの期間中に再始動要求が発生した時の再始動を速やかに行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係るアイドルストップシステム制御装置が適用されるアイドルシステムの構造と回路接続を示す簡易的な模式図である。
【図２】実施例１に係るアイドルストップシステム制御装置の出力とエンジン回転数の時間変化とを示すタイムチャートである。
【図３】実施例１に係るアイドルストップシステム制御装置による制御のフローチャートである。
【図４】実施例２に係るアイドルストップシステム制御装置の出力とエンジン回転数の時間変化とを示すタイムチャートである。
【図５】実施例２に係るアイドルストップシステム制御装置による制御のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図を参照して本発明の実施形態について説明する。
【実施例１】
【００１３】
本実施形態に係るアイドルストップシステム制御装置は、アイドルストップを行う際は燃料の供給を停止し、アイドルストップ要求発生直後のエンジン惰性回転中に、事前にピニオンギアをリングギアに噛み込ませる動作中において、ピニオンギアを押し出してからリングギアに噛み込むまでの期間中に再始動要求が発生した場合、再始動要求の発生タイミングと同時もしくは前記ピニオンギア押し出し期間中にスタータモータに通電して、ピニオンギアの回転駆動を行い、リングギアに噛み込ませてエンジンを再始動させる。
【００１４】
図１は本実施例におけるスタータ２０１と制御装置２０８の簡単な構造と回路接続の模式図である。スタータ２０１は、いわゆるピニオンギア押し出し方式のスタータであり、スタータモータ２０５とスタータモータ２０５によって回転駆動されるピニオンギア２０３と、ピニオンギア２０３を押し出すためのマグネットスイッチ２０２を備えた構成となっている。
【００１５】
スタータモータ２０５の回転はその内部にある減速機構で減速することでトルクを増大させてピニオンギア２０３に伝達される。マグネットスイッチ２０２に通電するとピニオンギア２０３を押し出して（図１の右方向）、リングギア２０４に噛み込ませる構造となっている。ピニオンギア２０３を押し出す機能を備えるものであれば、マグネットスイッチでなくても良い。ピニオンギア２０３はワンウェイクラッチ２０７と一体化されている。ピニオンギア２０３はスタータモータ２０５の軸方向に移動可能である。ピニオンギア２０３はエンジンのクランク軸に連結されたリングギア２０４と噛み込ませて回転することでエンジンに動力を伝えることができる。ワンウェイクラッチ２０７はスタータモータ２０５がエンジンを正回転させる方向にしか動力が伝わらない構成にする。これにより、ピニオンギア２０３がリングギア２０４に噛み合っている時は、リングギア２０４の回転数は、スタータモータ２０５の回転数に対して、減速比に応じた同期回転数になるか、もしくは、それよりも速い回転数になる。すなわち、リングギア２０４がピニオンギア２０３の回転速数よりも低下しようとすると、ワンウェイクラッチ２０７が動力を伝達するため、リングギア２０４の回転数がスタータモータ２０５に対する同期回転数を下回ることはない。一方で、同期回転数よりもリングギア２０４の回転数の方が高い時は、ワンウェイクラッチが動力を伝達しないため、リングギア２０４からスタータモータ２０５側へ動力が伝達されることはない。
【００１６】
図１に示す通り、クランク角度センサ２０９（エンジン回転数検知手段、クランク角度検知手段）からの信号、ピニオンギア回転センサ２１０（ピニオンギア回転数検知手段）、ブレーキスイッチ２１１、車速センサ２１２からの信号は制御装置２０８に入力される。なお、リングギア２０４とエンジンのクランク軸は連結されているので、リングギア回転数とクランク軸回転数（エンジン回転数）は同義である。制御装置２０８は通常の燃料噴射，点火，空気制御（電子制御スロットル）に加え、ブレーキペダル状態，車速等の各種情報より、アイドルストップを許可し、燃料の供給を停止し、再始動要求が発生した時、燃料供給の再開および点火を含むエンジン再始動制御を実行する。また、制御装置からはピニオンギア押し出し指令信号とモータ回転指令信号がそれぞれ独立して出力される。図１で示す通り、ピニオンギア押し出し指令信号を伝えるマグネットスイッチ通電用スイッチ２０６ａとモータ回転指令信号を伝えるスタータモータ通電用スイッチ２０６ｂがピニオンギア押し出しとスタータモータ２０５の回転とを制御する。スイッチの役割を果たす部品として半導体を用いたスイッチや、機械式接点を持つリレースイッチなどを使うことができる。
【００１７】
図３は、本実施形態に係るアイドルストップシステム制御装置の制御フローチャートであり、制御装置２０８の内部で実施される。また、制御フローを実施した時の、制御装置２０８の出力とエンジン回転数の時間変化の一例を図２に示す。図３に示す通り、まずステップ３０１にてアイドルストップ条件が成立したことを受けて、ステップ３０２にて燃料供給を停止する。その結果、エンジン回転は惰性回転を始める。次にステップ３０３で再始動要求が発生した場合、ステップ３１３にて惰性回転中の再始動制御を行なう。ここで、エンジン惰性回転中の再始動制御とは、エンジン回転数Ｎｅとピニオンギア２０３の回転数Ｎｐの回転数差が小さくなった状態で、マグネットスイッチ２０２に通電してピニオンギア２０３を押し出してリングギア２０４に噛み込ませ、スタータモータ２０５に通電してエンジンをクランキングして燃料供給を再開し、再始動させる制御のことである。
【００１８】
ステップ３０３にて再始動要求の発生がない場合、次にステップ３０４にてエンジン回転数Ｎｅとピニオンギア２０３の回転数Ｎｐの回転数差がピニオンギア押し出し許可回転数差ＰＩＪＤＧ１以下であるか否かを判定する。条件が成立した場合、ステップ３０５にてピニオンギア２０３を押し出すためのマグネットスイッチ２０２に通電を行う。ピニオンギア押し出し後、ステップ３０６にてピニオンギア２０３がリングギア２０４に噛み込んだか否かを判定する。噛み込み判定は、ステップ３０５のピニオンギア押し出し通電開始から所定時間（図２におけるｔ２からｔ４までの期間）経過後、噛み込み完了と判定してよい。つまり、ｔ２からｔ４までの期間とはピニオンギア押し出し通電開始からピニオンギア２０３が移動してリングギア２０４に到達しリングギア２０４に噛み込んでいくまでの時間である。もしくは、ピニオンギア２０３とリングギア２０４が噛み込んだことを検出可能なセンサを設けておき、センサの出力値に基づいて噛み込み完了と判定してもよい。
【００１９】
事前噛み込み動作中であるピニオンギア２０３を押し出してからリングギア２０４に噛み込むまでの期間中に再始動要求が発生した場合（図２におけるｔ３）、再始動要求の発生タイミングと同時にステップ３０８にてスタータモータ２０５に通電をして、ピニオンギア２０３の回転駆動を行い、リングギア２０４に噛み込ませてエンジンを再始動させる。スタータモータ通電用スイッチ２０６ｂがスタータモータ２０５への通電ＯＮ、ＯＦＦのデューティー比を可変してＰＷＭ制御可能な半導体を用いたスイッチの場合、ステップ３０８にてスタータモータ２０５への通電をＰＷＭ制御し、例えば、ピニオン押し出し期間中（図２におけるｔ２からｔ４までの期間）はデューティー比を小さく与え、噛み込み完了後は、デューティー比を大きく与えるようにしてもよい。
【００２０】
一方、ステップ３０６にて噛み込みが完了したと判定した場合、ステップ３０９に進み、再始動要求がない場合、ステップ３１０にてピニオンギア押し出し通電ＯＦＦ判定を行なう。判定は、ステップ３０５のピニオンギア押し出し通電開始から所定時間経過後、通電ＯＦＦと判定してよい。その後、再始動要求が発生した場合、ステップ３１２にて噛み込んだピニオンギア２０３を保持するため、マグネットスイッチ２０２に通電を行ない、ステップ３０８にてスタータモータ２０５に通電をして、ピニオンギア２０３の回転駆動を行い、エンジンをクランキングしてエンジンを再始動させる。
【００２１】
従来の方式では、ピニオンギア２０３を押し出してからリングギア２０４に噛み込むまでのピニオンギア押し出し期間中に再始動要求が発生した場合、この期間中（図２におけるｔ２からｔ４までの期間）のピニオンギア２０３の回転駆動（スタータモータ２０５に通電）を禁止し、噛み込み完了（図２におけるｔ４）まで待ってスタータモータ２０５に通電するものであった。これと比較して、本実施形態の方式は、この期間中である図２におけるｔ３のタイミングで再始動要求が発生した場合、再始動要求の発生タイミングと同時にスタータモータ２０５に通電をするため、図２におけるｔ３からｔ４までの時間分、再始動時間が従来の方式より短縮される。
【００２２】
以上のように、本実施形態に係るアイドルストップシステム制御装置によれば、エンジン惰性回転中に、事前噛み込み手段によるピニオンギアを押し出してからリングギアに噛み込ませるまでのピニオンギア押し出し期間中に再始動要求が発生した場合、再始動要求の発生タイミングと同時もしくはピニオンギア押し出し期間中にスタータモータに通電してピニオンギアをリングギアに噛み込ませ、エンジンを再始動させる。このように再始動要求の発生タイミングでスタータモータに通電することで、上記課題と比較して時間遅れがなくピニオンギアの回転が開始され、エンジンの再始動を速やかにできる。
【００２３】
なお、制御装置からスタータモータに通電の指令を出して、ピニオンギアが実際に回転するまでには、制御周期や回路やリレーなどが起因するタイムラグが発生する。このタイムラグとピニオンギア押し出し期間は、ほぼ同時間である。例えば、ピニオン押し出し開始と同タイミングで再始動要求が発生した場合、ピニオンギアが押し出されリングギアに接触状態となる噛み込み直前時、ピニオンギアは前述のタイムラグにより回転が開始されていないもしくは開始されたとしても低回転である。すなわち、ピニオンギアとリングギアの回転差はピニオンギアとリングギアが接触状態となる噛み込み直前時に小さいままであるため、噛み込み遅延となるおそれはまずない。
【実施例２】
【００２４】
次に、実施例２に係るアイドルストップシステム制御装置について説明する。なお、実施例１と共通する事項に関しては、説明を割愛する。
【００２５】
図５は実施例２に係るアイドルストップシステム制御装置の制御フローチャートであり、制御装置２０８の内部で実施される。また、制御フローを実施した時の、制御装置２０８の出力とエンジン回転数とピニオンギア回転数の時間変化の一例を図４に示す。
【００２６】
図５に示す通り、まずステップ５０１にてアイドルストップ条件が成立したことを受けて、ステップ５０２にて燃料供給を停止する。その結果、エンジン回転は惰性回転を始める。その後、ステップ５０３にてピニオンギア予回転開始条件が成立すると、ステップ５０４にてピニオンギア予回転制御が実行される。ピニオンギア予回転開始条件の判定としては、例えば、エンジン回転数が所定の回転数以下となったことを条件にする。ピニオンギア予回転制御は、スタータモータ２０５に通電を行なう（図４におけるｔｓ１）。これによりピニオンギア２０３が回転運動を始め、ピニオンギア２０３の回転数が上昇する。この通電によるスタータモータ２０５の回転を「予回転」と称する。次にピニオンギア回転数が所定の回転数以上に達したタイミングでスタータモータ２０５の通電を終了させると（図４におけるｔｓ２）ピニオンギア２０３は惰性回転を続ける。次にステップ５０５で再始動要求が発生した場合、ステップ５１５にて惰性回転中の再始動制御を行なう。ここで、エンジン惰性回転中の再始動制御とは、エンジン回転数Ｎｅとピニオンギア２０３の回転数Ｎｐの回転数差が小さくなった状態で、マグネットスイッチ２０２に通電してピニオンギア２０３を押し出してリングギア２０４に噛み込ませ、スタータモータ２０５に通電してエンジンをクランキングして燃料供給を再開し、再始動させる制御のことである。
【００２７】
ステップ５０５にて再始動要求の発生がない場合、次にステップ５０６にてエンジン回転数Ｎｅとピニオンギア２０３の回転数Ｎｐの回転数差がピニオンギア押し出し許可回転数差ＰＩＪＤＧ２以下であるか否かを判定する。条件が成立した場合、ステップ５０７にてピニオンギア２０３を押し出すためのマグネットスイッチ２０２に通電を行う。ピニオンギア押し出し後、ステップ５０８にてピニオンギア２０３がリングギア２０４に噛み込んだか否かを判定する。噛み込み判定は、ステップ５０７のピニオンギア押し出し通電開始から所定時間（図４におけるｔ２からｔ４までの期間）経過後、噛み込み完了と判定してよい。つまり、ｔ２からｔ４までの期間とはピニオンギア押し出し通電開始からピニオンギア２０３が移動してリングギア２０４に到達しリングギア２０４に噛み込んでいくまでの時間である。もしくは、ピニオンギア２０３とリングギア２０４が噛み込んだことを検出可能なセンサを設けておき、センサの出力値に基づいて噛み込み完了と判定してもよい。
【００２８】
事前噛み込み動作中であるピニオンギア２０３を押し出してからリングギア２０４に噛み込むまでの期間中に再始動要求が発生した場合（図４におけるｔ３）、再始動要求の発生タイミングと同時にステップ５１０にてスタータモータ２０５に通電をして、ピニオンギア２０３の回転駆動を行い、リングギア２０４に噛み込ませてエンジンを再始動させる。
【００２９】
一方、ステップ５０８にて噛み込みが完了したと判定した場合、ステップ５１１に進み、再始動要求がない場合、ステップ５１２にてピニオンギア押し出し通電ＯＦＦ判定を行なう。判定は、ステップ５０７のピニオンギア押し出し通電開始から所定時間経過後、通電ＯＦＦと判定してよい。その後、再始動要求が発生した場合、ステップ５１４にて噛み込んだピニオンギア２０３を保持するため、マグネットスイッチ２０２に通電を行ない、ステップ５１０にてスタータモータ２０５に通電をして、ピニオンギア２０３の回転駆動を行い、エンジンをクランキングしてエンジンを再始動させる。
【符号の説明】
【００３０】
ｔ１…燃料供給停止のタイミング、ｔ２…ピニオンギア押し出しタイミング、ｔ３…再始動要求発生タイミング、ｔ４…噛み込み完了タイミング、Ｎｅ…エンジン回転数、Ｎｐ…ピニオンギアの回転数、ＰＩＪＤＧ１…ピニオンギア押し出し許可回転数差、ＰＩＪＤＧ２…ピニオンギア押し出し許可回転数差、２０１…スタータ、２０２…マグネットスイッチ、２０３…ピニオンギア、２０４…リングギア、２０５…スタータモータ、２０６ａ…マグネットスイッチ通電用スイッチ、２０６ｂ…スタータモータ通電用スイッチ、２０７…ワンウェイクラッチ、２０８…制御装置、２０９…クランク角度センサ、２１０…ピニオンギア回転センサ、２１１…ブレーキスイッチ、２１２…車速センサ
【図１】
2016008555.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2016008555.tif 000006
【図５】
2016008555.tif 000007