(57)【要約】【課題】内燃機関停止処理中の再始動要求に対し、適切な駆動トルクによる始動補助を行う。【解決手段】内燃機関の始動制御装置１は、油圧により駆動されることで内燃機関２００の始動時に駆動トルクを供給する油圧式始動装置１００と、開閉によって駆動トルクを変動させる制御弁１０４と、油圧式始動装置１００において発生される駆動トルクを内燃機関２００へと一方向的に伝達するギア機構１０７、２０３、２０４と、制御弁１０４の開閉を制御する制御手段３００とを備え、制御手段３００は、内燃機関２００の所定の停止処理中に再始動要求が行われた際に、エンジン回転数に基づいて再始動に必要な駆動トルクを算出するとともに、該必要な駆動トルクが発生されるよう制御弁１０４の開閉を制御する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動油を蓄圧するアキュムレータに蓄えられた油圧により駆動されることで内燃機関を始動させる油圧式始動装置と、
前記油圧式始動装置に備えられ、開閉によって前記油圧式始動装置において発生される駆動トルクを変動させる制御弁と、
前記油圧式始動装置と前記内燃機関とを連結させるとともに、前記油圧式始動装置において発生される駆動トルクの前記内燃機関への伝動を行う一方で、前記内燃機関における駆動トルクの前記油圧式始動装置への伝動を行わないギア機構と、
前記制御弁の開閉を制御する制御手段と
を備え、
前記制御手段は、前記内燃機関の所定の停止処理中に再始動要求が行われた際に、前記内燃機関のエンジン回転数に基づいて再始動に必要な駆動トルクを算出するとともに、前記油圧式始動装置において該必要な駆動トルクが発生されるよう前記制御弁の開閉を制御することを特徴とする内燃機関の始動制御装置。
【請求項２】
前記作動油の温度、前記内燃機関の冷却水温及び前記内燃機関の周辺気温の少なくとも１つを測定する温度計測手段を更に備え、
前記制御手段は、再始動時における前記作動油の温度、前記内燃機関の冷却水温及び前記内燃機関の周辺気温の少なくとも１つに応じて、前記制御弁の開度が変更されるよう、前記制御弁の開閉を制御することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の始動制御装置。
【請求項３】
前記アキュムレータに蓄圧される作動油の油圧を計測する油圧計測手段を更に備え、
前記制御手段は、再始動時における前記作動油の油圧に応じて、前記制御弁の開度が変更されるよう、前記制御弁の開閉を制御することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の始動制御装置。
【請求項４】
前記必要な駆動トルクとは、前記内燃機関の再始動において、前記ギア機構の空転期間が最短となる所定の条件において必要な駆動トルクであり、
前記制御手段は、前記所定の条件において前記制御弁を開閉させることにより前記内燃機関を再始動させることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の始動制御装置。
【請求項５】
前記ギア機構は、前記油圧モータの駆動開始とともに、前記内燃機関の回転軸と共回りすることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の始動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばモータなどを利用して内燃機関を始動させる内燃機関の始動制御装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の装置として、油圧モータを利用して内燃機関の始動を行う車両の始動制御装置が知られている。特許文献１には、始動時に内燃機関が所定の回転数に達するまでの間、油圧モータへの油圧の供給を行う構成が開示されている。特許文献２には、油圧モータに接続されるアキュムレータなどの蓄圧容器の内圧や容量に基づいて油圧モータへの油圧の供給を行う構成が開示されている。特許文献３には、油圧アクチュエータと内燃機関との間にワンウェイクラッチを備えることで、内燃機関始動後の動力損失を低減する構成が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−０８２２０２号公報
【特許文献２】特開２００４−０６０５２７号公報
【特許文献３】特開２００７−２２４７３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、一般的な油圧モータ系においては、油圧作動油が流れる油路上に、蓄圧容器（所謂、アキュムレータ）が備えられ、蓄圧容器と油圧モータとの間には弁が設けられる。前述の特許文献１に記載の技術によれば、この弁の開度を一定にして開弁することにより、蓄圧容器で加圧された作動油が油圧モータに流れ込むことで動力を発生させることが出来るとされている。この時、弁の開度が一定であることから、油圧モータに供給される作動油量が一定となり、常に安定した駆動トルクの発生を行えるという利点がある。
【０００５】
しかしながら、このように一定の駆動トルクを発生させる油圧モータ系によって始動される内燃機関においては、内燃機関の停止中、徐々にエンジン回転数が低下していく過程において、再始動要求が行われた時機のエンジン回転数に応じて必要とされる駆動トルクが変化することから、再始動の失敗或いはエネルギーの損失などが発生する可能性がある。つまり、再始動要求が行われた時機のエンジン回転数が比較的高ければ、必要駆動トルクは比較的低くなり、エンジン回転数が比較的低ければ、必要駆動トルクは比較的高くなる。より詳細には、例えば、前述の油圧モータ系で発生される一定の駆動トルクによって好適な再始動が行える所定のエンジン回転数において、エンジン回転数がこの所定の回転数を超過している場合には、再始動に必要な駆動トルクに対し、前述の油圧モータより過剰に駆動トルクが供給されることとなり、エネルギー損失が発生するとともに、車両振動などが発生する技術的問題もある。他方で、エンジン回転数が所定の回転数を下回る場合、内燃機関の再始動に必要な駆動トルクが増大するため、出力不足で再始動が行えない虞がある。
【０００６】
本発明は、上述した問題点に鑑みて為されたものであり、内燃機関停止中に再始動要求が行われた際に、適切な必要駆動トルクを供給することで内燃機関の好適な再始動を実施し得る内燃機関の始動制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記問題を解決するために、本発明の内燃機関の始動制御装置は、作動油を蓄圧するアキュムレータに蓄えられた油圧により駆動されることで内燃機関を始動させる油圧式始動装置と、前記油圧式始動装置に備えられ、開閉によって前記油圧式始動装置において発生される駆動トルクを変動させる制御弁と、前記油圧式始動装置と前記内燃機関とを連結させるとともに、前記油圧式始動装置において発生される駆動トルクの前記内燃機関への伝動を行う一方で、前記内燃機関における駆動トルクの前記油圧式始動装置への伝動を行わないギア機構と、前記制御弁の開閉を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記内燃機関の所定の停止処理中に再始動要求が行われた際に、前記内燃機関のエンジン回転数に基づいて再始動に必要な駆動トルクを算出するとともに、前記油圧式始動装置において該必要な駆動トルクが発生されるよう前記制御弁の開閉を制御する。
【０００８】
本発明に係る「内燃機関」とは、一又は複数の気筒を有し、当該気筒の各々における燃焼室において、例えばガソリン、軽油、各種アルコール若しくは各種アルコールとガソリンとの混合燃料等各種の燃料又は当該各種燃料を含む混合気等が爆発或いは燃焼した際に生じる力を、例えばピストン、コネクティングロッド及びクランクシャフト等の物理的な又は機械的な伝達経路を経て駆動力として取り出すことが可能に構成された機関を包括する概念である。
【０００９】
本発明に係る「油圧式始動装置」とは、典型的には、油路内を流れる作動油の油圧が供給されることで駆動する所謂油圧式の原動機を含んで成り、例えばリングギア或いはタイミングベルトなどのギア機構を介して、少なくとも動力を伝動し得る態様で内燃機関のクランクシャフトに接続され、該内燃機関の始動時にクランクシャフトを回転させる動力（つまり、駆動トルク）を供給することで始動補助を行う。
【００１０】
本発明に係る内燃機関の始動制御装置における「油路」とは、即ち作動油の通路であって、好適な一形態として、例えばポンプ、アキュムレータ、油圧モータ及び制御弁を相互に且つ適宜連通又は連結せしめ得る、例えば単一又は複数の管状部材の形態を採る。特に、本発明に係る内燃機関の始動制御装置は、ポンプより吐出される作動油が、蓄圧機であるアキュムレータに蓄積されることで加圧される。この時、ポンプは、例えば電動機などの他の原動機と動力を伝動し得る態様で接続されて成り、油路内の作動油を流動させ得る装置であり、そのような動力源となる原動機を含めたものをここではポンプとして説明する。
【００１１】
この形態における、アキュムレータとは、所謂蓄圧機であり、例えばアキュムレータ内に流体が蓄積されるに従って、もともと充満していた気体或いはバネが加圧により圧縮され、流体が蓄積から解放された際に、該気体の膨張或いは該バネの伸長の圧力によって、流体の放出を支援する手段であって、少なくとも前述のポンプにより供給される作動油を蓄積し、制御弁解放時には、該ポンプの吐出流量より幾らかなりと大きな流量で作動油の放出を行うことが可能となる。
【００１２】
ポンプ、アキュムレータ及び油圧モータは相互に油路を介して連通されており、アキュムレータと油圧モータとの間には制御弁が設置される。この制御弁は、制御手段により、例えば二値的に、段階的に或いは連続的に制御され得るその開閉状態に応じて、ポンプ或いはアキュムレータにより供給される作動油が流動する油路を少なくとも連通或いは遮断可能な、且つ当該作動油の流動により生じる圧力たる油圧を調整可能な、例えば弁体、或いは当該弁体に加え更に当該弁体を駆動する駆動装置等を適宜に含んでなる動弁機構又は動弁装置等の形態を採り得る手段である。
【００１３】
また、油圧モータは、供給される作動油の油圧によりギヤ、ペーン或いはピストンモーターなどが回転されることで駆動される原動機であり、好適には、制御弁の開弁に伴って供給される作動油の油圧及び流量に応じた出力トルク及び回転速度を有する軸の回転運動を出力する。このような軸の回転運動は、油圧モータの回転軸に接続される、本発明に係る「ギア機構」の一具体例たるピニオンギア、及び該ピニオンギアと係合されるとともに、内燃機関の回転軸（つまり、クランクシャフト）と共回り出来るよう係合されるリングギアを介して内燃機関のクランクシャフトを回転させることで内燃機関にその駆動トルクが伝動される。また、ギア機構（典型的には、リングギア）とクランクシャフトとの係合の態様は、例えばワンウェイクラッチなどを介することによって、ギア機構の回転に伴う駆動トルクが、一方向的にクランクシャフトに伝動されるよう構成される。この構成によれば、エンジン回転数（つまり、内燃機関の回転軸たるクランクシャフトの回転数）が、リングギア回転数に比して高い場合には、クランクシャフトの駆動トルクがリングギアに伝動されることなく、リングギアは油圧モータよりの駆動トルクで空転する。他方で、リングギア回転数がエンジン回転数に比して高い場合には、リングギアとクランクシャフトとは共回りし、リングギアの駆動トルクがクランクシャフトに伝動される。
【００１４】
油圧モータの駆動に供された作動油は、油圧モータに流入したものとは別の油路より流出し、当該油路を介して前述の油圧ポンプにより再び流動されるよう構成されることが、構成上望ましい。
【００１５】
また、本発明に係る内燃機関の始動制御装置における油路の所定の部位には、作動油の逆流を抑制し、単一方向にのみその流動を実現せしめる方向制御弁が設置されていることが望ましく、そのような設置の態様として、例えば、ポンプとアキュムレータの間において、ポンプより吐出される作動油の逆流を防ぎ、前述の制御弁が開弁されない限り、アキュムレータ内に作動油が蓄積されるよう設置されることが挙げられる。
【００１６】
従って、本発明に係る内燃機関の始動制御装置は、一つの構成例として、油路、ポンプ、アキュムレータ、制御弁、油圧モータ及びリザーブタンクを備え、油路内の作動油の油圧によって駆動される油圧モータにより発生される駆動トルクを内燃機関の始動時に供給する、所謂油圧スタータを備えて構成されている。このような油圧スタータは、その際について特筆すべき記載事項の無い限りにおいては、公知の油圧スタータの態様を採って構成されていても構わないものである。
【００１７】
本発明に係る内燃機関の始動制御装置に備えられる制御手段は、例えばＥＣＵであって、制御弁の駆動を制御することで当該内燃機関の始動制御装置の動作の態様を制御し得るよう、例えば、物理的、機械的、機構的或いは電気的態様などを伴って接続される。また、当該制御手段は、例えば各種センサ類を介して、少なくともエンジン回転数などである内燃機関の駆動に係る情報を取得可能な態様を採って内燃機関と接続される。そして、内燃機関の始動時において、内燃機関への動力の伝動を行うために制御弁の開度の調整を行う（当然のことながら、制御弁以前のポンプの始動、アキュムレータの駆動及び油圧モータの駆動をも含む一連の動作に伴う）。
【００１８】
また、特に本発明における制御手段は、内燃機関の「所定の停止処理中」である、駆動していた内燃機関が徐々にエンジン回転数を低下させながら停止に向かう段階であって、少なくとも完全に停止する（すなわち、エンジン回転数＝零）迄の期間において、再始動要求が行われた場合、その時機におけるエンジン回転数を検出すると共に、該エンジン回転数に応じて前述の制御弁の開度を決定し、駆動させることで内燃機関の再始動を行う。
【００１９】
このような態様の背景として、本発明の制御手段に依らない、例えば特許文献１に記載される油圧モータによって駆動される内燃機関の始動制御装置においては、前述のように停止処理中の再始動要求に対して、制御弁の開閉状態（特に、その開度）が、内燃機関の駆動の態様に応じてフィードバック的にもフィードフォワード的にも制御されることはなく、制御弁の開度が一定の条件において、アキュムレータから放出される作動油の油圧により油圧モータが駆動され、内燃機関に動力が伝動される。つまり、内燃機関に伝動される駆動トルクは、制御弁開度が一定であることから、作動油を吐出するポンプ及び作動油を蓄圧して放出するアキュムレータの態様により定められる一定のものとなる。しかしながら、停止処理中の内燃機関において、そのエンジン回転数は、時間とともに低下していくものの、少なくとも停止状態（すなわち、再始動ではない通常の始動要求が行われる状態）に比して高く、エンジン回転数に応じて再始動に必要な駆動トルクが決定される。
【００２０】
つまり、所定のエンジン回転数で前述の一定の駆動トルクによって好適な再始動が行える場合において、所定のエンジン回転数を上回る時機において再始動要求が行われた場合には、駆動トルクが過供給されることからエネルギー損失及び車両の振動などを引き起こすという技術的問題がある。他方で、所定のエンジン回転数を下回る時機に再始動要求が行われた場合には、所定のエンジン回転数の状況に比してより多くの駆動トルクが必要とされ、前述のような一定の制御弁開度では、再始動に充分な駆動トルクを供給することが出来ず、再始動が行えないなどの技術的な問題がある。
【００２１】
本発明に係る内燃機関の始動制御装置においては、前述の如く、内燃機関の停止処理中の再始動要求に際して、その時点でのエンジン回転数を検出すると共に、該エンジン回転数より算出される必要駆動トルクを充分に供給できるよう、適切な制御弁開度が決定される。すなわち、エンジン回転数が比較的高い場合には、それに応じて制御弁開度を低く決定することで供給駆動トルクを低減させると共に、エンジン回転が低下するに応じて、制御弁開度が増大するよう決定することで、好適な駆動トルクを供給し得るよう、制御弁の開度を調整する。
【００２２】
尚、エンジン回転数が比較的高い所定の領域にあり、再始動のための始動装置による駆動トルクの供給が不要であると判断される場合においては、始動装置の駆動を行わない（すなわち、制御弁を開弁しない。或いは開度＝零と決定される）。
【００２３】
以上説明したように、本発明に係る内燃機関の始動制御装置によれば、内燃機関の停止処理中の再始動要求に対して、必要駆動トルクを内燃機関のエンジン回転数より算出し、該必要駆動トルクを過不足なく供給出来るよう制御弁の開度を調整することで、エネルギー損失及び駆動トルク過供給に起因する車両振動を抑制すると共に、駆動トルク不足による再始動の失敗を好適に抑制出来る。
【００２４】
本発明の内燃機関の始動制御装置の一の態様は、前記作動油の温度、前記内燃機関の冷却水温及び前記内燃機関の周辺気温の少なくとも１つを測定する温度計測手段を更に備え、前記制御手段は、再始動時における前記作動油の温度、前記内燃機関の冷却水温及び前記内燃機関の周辺気温の少なくとも１つに応じて、前記制御弁の開度が変更されるよう、前記制御弁の開閉を制御する。
【００２５】
この態様によれば、内燃機関の始動開始時に、作動油の温度、内燃機関の冷却水の温度及び内燃機関周辺の気温の測定が行われると共に、測定された温度データに応じて始動開始時の制御弁開度（ひいては、油圧モータにおいて発生される駆動トルク）が変更されるよう、その駆動が制御される。
【００２６】
典型的に、このような油圧を用いた原動機に用いられる作動油は、温度によってその粘度が変化することが知られている。例えば、作動油の温度が低くなるにつれて、その粘度は高くなる。このとき、作動油の粘度が高くなればなるほど、油路内での圧力損失は大きくなるため、油圧モータにおける発生駆動トルクは低減されることとなる。他方で、作動油の温度が低くなれば、その粘度も低くなり、油路内での圧力損失は低減される。すなわち、作動油の温度に起因して、油圧モータにおいて発生され、内燃機関の始動に寄与する駆動トルクに変動が生じる可能性がある。そこで、この態様によれば、始動開始時に測定された作動油の温度、ひいては該作動油の粘度によって変動する必要駆動トルクを補償する駆動トルクを発生可能となるように、始動開始時に測定された作動油温に応じて制御弁の開度を決定する。
【００２７】
また、内燃機関の冷却水の水温によって、内燃機関の燃焼効率の変動が起こることなどから、始動時の必要駆動トルクにも変動が生じる。具体的には、始動開始時には比較的冷却水温は低く、内燃機関の燃焼効率を低下させる可能性があり、他方で内燃機関の駆動が行われるにつれて水温が上昇すると共に、燃焼効率は改善されて行く。この態様によれば、冷却水温に起因して内燃機関の燃焼効率が低下すると共に、より多くの駆動トルクが必要とされる状況を鑑み、好ましくは、冷却水の水温によって変動する必要駆動トルクを補償する駆動トルクを発生可能となるように、始動開始時に測定された冷却水温に応じて制御弁の開度を決定する。尚、内燃機関周辺の外気温の変動も、程度の差こそあれ、冷却水温による影響と同様に燃焼効率の悪化に起因することが知られており、この態様においては、始動開始時に、前述のように内燃機関周辺の気温によって変動する必要駆動トルクを補償する駆動トルクを発生可能となるように、始動開始時に測定された外気温に応じて制御弁の開度を決定する。
【００２８】
尚、このような作動油温、冷却水温、周辺外気温に起因する発生駆動トルクの変動、及び該発生駆動トルクの変動を補償するための制御弁開度の決定は、典型的には、マッピングを参照するなどの態様を採って好適に行われることが好ましいが、少なくとも前述のような発生駆動トルクの変動を好適に補償し得る制御弁開度の決定が行えるのであれば、その他の態様を適宜採っていて良いものである。結果、作動油温、冷却水温、周辺外気温発生駆動トルクのばらつき、ひいては始動時間のばらつきを好適に低減することが可能となる。
【００２９】
本発明の内燃機関の始動制御装置の他の態様は、前記アキュムレータに蓄圧される作動油の油圧を計測する油圧計測手段を更に備え、前記制御手段は、再始動時における前記作動油の油圧に応じて、前記制御弁の開度が変更されるよう、前記制御弁の開閉を制御する。
【００３０】
この態様によれば、内燃機関の始動開始時に、アキュムレータに蓄圧される作動油の油圧の計測が行われると共に、計測された蓄圧圧力に応じて始動開始時の制御弁開度（ひいては、油圧モータにおいて発生される駆動トルク）が変更されるよう、その駆動が制御される。始動開始時の制御弁の開弁に伴って、油圧モータに供給される作動油の流量及びその油圧は、典型的には、アキュムレータに蓄圧される作動油の量及びその油圧、並びに制御弁の開度により決定される。このとき、アキュムレータに蓄圧される作動油の量が少なくなるにつれ（同時に、蓄圧される作動油の油圧も低くなる）、油圧モータに供給される作動油の流量及び油圧は、制御弁の開度を一定とした場合（つまり、本態様に依らない、従来の構成における制御弁の構成と同様）において低減されるため、油圧モータにおける発生駆動トルクも低減される。
【００３１】
ここで、本態様に記載の如く、作動油の蓄圧圧力を計測した上で、該蓄圧圧力に応じて制御弁の開度を決定することで、このような発生トルクの低減を抑制することが可能となる。より具体的には、蓄圧圧力の低減に伴って発生駆動トルクが低減される場合に、制御弁開度を増大させることで供給される作動油量を増大させることによって、発生駆動トルクの増大を行い、蓄圧圧力不足に伴う発生トルクの低減分の補償を行う。他方で、アキュムレータの蓄圧作動油量が多くなる場合には、蓄圧圧力の増大に応じて、制御弁開度を低減させることで、作動油の供給量を低減させ、エネルギー損失を抑制すると共に、内燃機関の始動に必要とされる適切な駆動トルクを発生出来るよう、補償を行う。
【００３２】
本発明の内燃機関の始動制御装置の他の態様は、前記必要な駆動トルクとは、前記内燃機関の再始動において、前記ギア機構の空転期間が最短となる所定の条件において必要な駆動トルクであり、前記制御手段は、前記所定の条件において前記制御弁を開閉させることにより前記内燃機関を再始動させる。
【００３３】
この態様によれば、内燃機関の停止処理中に再始動要求が行われた場合、次第に低下していくエンジン回転数が最も低くなる時機において、油圧スタータより伝動される駆動トルクを内燃機関のクランクロッドに伝動させるギア機構（一例として、リングギア）と、内燃機関のクランクロッド（或いは、回転軸）とが共回りを開始するよう、油圧スタータの駆動開始の時機（つまり、制御弁の開弁の時機）を決定する。
【００３４】
尚、空転期間（すなわち、始動要求時に回転数＝零であるリングギアが、油圧モータにより発生される駆動トルクによって回転され、クランクロッドと同じ回転数に達して共回りを開始する迄の所要時間）が最短となる所定の条件とは、エンジン回転数（つまり、クランクロッドの回転数）が最低となる時機に、リングギアの回転数と、クランクロッドの回転数とが等しくなるよう、算出されたリングギアの回転（ひいては、油圧スタータの駆動）が開始される時機であり、例えば、所定の時間、或いは所定のクランク角などによって表される条件である。該所定の条件において、必要駆動トルクを満たして油圧スタータの駆動を開始することにより、リングギアの空転期間を低減させると共に、好適な内燃機関の再始動に対する始動補助を行うことが可能となる。このとき、このような油圧スタータの駆動を実施するための必要駆動トルクが算出されると共に、該必要駆動トルクを好適に発生し得るよう、油圧スタータにおける制御弁開度が決定される。
【００３５】
結果、リングギアの空転に伴うエネルギー損失（言い換えれば、蓄圧圧力の損失）を好適に抑制し得ると共に、好適な内燃機関の再始動が可能となる。
【００３６】
本発明の内燃機関の始動制御装置の他の態様は、前記ギア機構は、前記油圧モータの駆動開始とともに、前記内燃機関の回転軸と共回りする。
【００３７】
この態様によれば、内燃機関の停止処理中に再始動要求が行われた場合、油圧スタータより伝動される駆動トルクを内燃機関のクランクロッドに伝動させるギア機構（一例として、リングギア）と、内燃機関のクランクロッド（或いは、回転軸）とが、即座に共回りを開始する。より具体的には、内燃機関の再始動要求が行われた際に、回転数＝零であるリングギアと、停止処理中であることからエンジン回転数が徐々に減少していくものの、少なくとも完全に停止はしていない内燃機関の回転軸たるクランクロッドとを、機械的、物理的、或いはその他の何らかの手段により、共回り可能である態様で連結せしめることで、瞬間的な共回りの開始を実行する。他方で、この態様に依らない（即ち従来型の）内燃機関の始動制御装置によれば、リングギアとクランクロッドとの共回りは、スタータによる駆動トルクによって徐々に増大するリングギア回転数と、停止処理中であるため徐々に低減するエンジン回転数とが等しくなった時機に実施される。
【００３８】
このように構成すれば、リングギア回転数がエンジン回転数と等しくなるまでのリングギアの空転期間を事実上零とすることで、空転期間に消費されるエネルギー損失（すなわち、蓄圧圧力損失）を概ね零とすることが出来る。更に、再始動要求が行われた際の瞬間的な共回りの実施により、リングギアを介した油圧スタータによる始動補助のための駆動トルクの伝動を即座に開始することが出来るようになることから、早期の始動補助の開始を実施が可能となる。
【００３９】
従って、このように構成された内燃機関の始動制御装置においては、内燃機関の停止処理中に再始動要求が行われた場合において、再始動に必要な駆動トルクを好適に発生させることが可能となり、必要駆動トルクに満たない動力による再始動の失敗を防ぐとともに、必要駆動トルク以上の動力を伝動することによるエネルギーの損失をも抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下、図面を参照して、本発明の好適な各種実施形態について説明する。
＜基本構成＞
始めに、図１を参照して、本発明の実施形態に係るエンジンシステム１の基本構成について一部その動作を交えて説明する。ここに、図１は、エンジンシステム１の構成を概略的に表してなるブロック図である。
【００４１】
図１において、エンジンシステム１は、図示せぬ車両に搭載され、スタータ１００、ＥＣＵ３００及びエンジン２００を備える。
【００４２】
次に、同じく図１を参照して、スタータ１００の構成を、その動作の一部と共に説明する。スタータ１００は、本発明に係る「内燃機関の始動制御装置」の一例である、所謂常噛式の油圧スタータであり、油路１０１を介して、オイルポンプ１０２、アキュムレータ１０３、制御弁１０４、油圧モータ１０５及びリザーブタンク１０６が連結されて配置された構成を備え、基本的には、オイルポンプ１０２により吐出される油路１０１内の作動油の圧力で油圧モータ１０５が駆動されることで動力を発生させる。ここに、油路１０１は、その内部を作動油が流動し、前述の各部を連通するよう構成される金属製の配管などである。
【００４３】
オイルポンプ１０２には、図示せぬ電動モータ及びその駆動に供されるバッテリィなどが接続されており、この電動モータにより駆動され、油路１０１内の作動油の吸入及び吐出を行う。オイルポンプ１０２或いは電動モータは後述するＥＣＵ３００に電気的、或いは少なくともその駆動、停止及び駆動の態様を指示する信号伝達が可能な態様を備えて接続され、該ＥＣＵ３００からの信号に応じて、その駆動或いは停止を行う。
【００４４】
アキュムレータ１０３は、典型的には、その内部に気体が充満されたピストン（不図示）などを備える所謂蓄圧容器であり、オイルポンプ１０２より供給される作動油を蓄積することで、油圧を蓄圧する。アキュムレータ１０３は、例えば唯一つの開口部を介して油路１０１に連結され、蓄圧時には該開口部より作動油を吸入し、解放時には該開口部より作動油を吐出するような態様を以って配置される。更に、アキュムレータ１０３には、蓄圧された作動油の油圧を計測可能な、不図示の圧力計が備えられる。この圧力計は後述するＥＣＵ３００に接続され、アキュムレータ１０３内の蓄圧圧力を出力することが出来る。また、油路１０１内におけるオイルポンプ１０２とアキュムレータ１０３の間には、作動油の流れの向きを決定する不図示の方向制御弁が設置されるよう構成されている。このような方向制御弁によれば、蓄圧時にアキュムレータ１０３よりオイルポンプ１０２への作動油の逆流を好適に抑制出来るとともに、後述する制御弁１０４の閉弁時には、アキュムレータ１０３からの作動油の流出経路を遮断することで作動油の好適な蓄積を実現することが可能となる。つまり、アキュムレータ１０３に蓄積された作動油は、制御弁１０４閉弁時には、方向制御弁により、油路１０１を逆流することなく、その油圧を保持したままアキュムレータ１０３内、或いは制御弁１０４及び方向制御弁によって遮断されたアキュムレータ１０３に連結される油路１０１内に留まることになる。
【００４５】
制御弁１０４は、本発明に係る「制御弁」の一例であり、油路１０１内に設置され、開弁時には油路１０１を連通するとともに閉弁時には油路１０１を遮断し、駆動することでその開閉状況を二値的、連続的或いは段階的に変化し得る常閉型の電磁弁である。この制御弁１０４は、後述のＥＣＵ３００に接続され、ＥＣＵ３００からの信号に応じてその開閉の態様（主に開度）を変更可能に駆動する。この制御弁１０４の開度は、少なくともその変化に伴って、油路１０１内を流動する作動油の流量及び油圧を変化可能な範囲で調整可能であるものとする。
【００４６】
制御弁１０４の開弁に伴い、アキュムレータ１０３に蓄積された作動油は、蓄圧圧力によって油路１０１を介して油圧モータ１０５に流入する。油圧モータ１０５は、典型的には、流入する作動油の油圧によって回転駆動される、例えばアキシャル型のモータなどの原動機である。油圧モータ１０５の回転軸には、図示されない減速機構及び同じく図示されないワンウェイクラッチなどを介して、共回り可能な態様を採ってスタータギア１０７が取り付けられ、スタータギア１０７は、後述するリングギア２０１と噛み合うことで油圧モータ１０５で発生した駆動トルクを（適宜、減速を行った上で）クランクシャフト２０２、ひいてはエンジン２００に伝動することが出来る。一方、油圧モータ１０５の駆動に供された作動油は、油路１０１を介してリザーブタンク１０６に流れ込み、オイルポンプ１０２の駆動に伴って再び吸入されることになる。
【００４７】
このようなオイルポンプ１０２、アキュムレータ１０３、制御弁１０４、油圧モータ１０５及びリザーブタンク１０６は、それら各部を連結する油路１０１によって所謂油圧回路を形成している。また、この油圧回路を構成する各部は、少なくとも前述の要件を満たしている限り、その他の公知の態様を採って夫々構成されていても良い。
【００４８】
エンジン２００は、本発明に係る「内燃機関」の一例たるエンジン２００であり、典型的にはガソリンなどを燃料として駆動する水冷式の原動機である。エンジン２００の概略について説明すると、エンジン２００は、シリンダブロック（不図示）に４本の気筒（不図示）が並列して配置された構成を有している。そして、各気筒内における圧縮工程において、当該圧縮工程或いは吸気工程に気筒内に直接噴射される燃料と吸入空気との混合気が圧縮され、自発的に着火した際に生じる力が、夫々不図示のピストン及びコネクティングロッドを介してクランクシャフト２０２の回転運動に変換される構成となっている。このクランクシャフト２０２の回転は、エンジンシステム１を搭載する車両の駆動輪に伝達され、当該車両の走行が可能となる。このようなエンジン２００において、クランクシャフト２０２は、リングギア２０１を介して、後述する油圧モータ１０５からの駆動トルクを伝動可能な態様で連結されており、スタータ１００における油圧モータ１０５からの駆動トルクを受けることで、始動を開始する。このとき、リングギア２０１とクランクシャフト２０２とは、ワンウェイクラッチ２０３を介して連結される。このワンウェイクラッチ２０３の作用により、エンジン２００で発生したクランクシャフト２０２におけるトルクは、油圧モータ１０５には伝動されない。つまり、油圧モータ１０５において発生された駆動トルクによって回転するリングギア２０１の回転数が、クランクシャフト２０２の回転数（すなわち、エンジン回転数）に比して大きいときのみ、リングギア２０１とクランクシャフト２０２が共回りすることにより、油圧モータ１０５において発生された駆動トルクが、エンジン２００に伝動される。尚、エンジン回転数が、リングギア２０１の回転数に比して高い場合には、リングギア２０１とクランクシャフト２０２は係合されず、リングギア２０１は空転することとなる。また、エンジン２００は、ＥＣＵ３００と、後述するセンサ類を介して電気的に接続され、エンジン回転数などの情報をＥＣＵ３００に出力出来るよう構成されている。
【００４９】
ＥＣＵ３００は、本発明における「制御手段」の一具体例であり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等を備え、エンジンシステム１の動作全体を制御することが可能に構成された電子制御ユニットである。ＥＣＵ３００は、前述のように、オイルポンプ１０２、アキュムレータ１０３、制御弁１０４及びエンジン２００の各部に電気的、或いは何らかの信号の入出力可能な態様で接続され、各部の駆動の制御及び情報の入出力を行う。また、ＥＣＵ３００とエンジン２００とは、「検出手段」の一具体例であるエンジン回転数センサ３０１を介して接続されており、該センサにおいて検出されるエンジン２００のエンジン回転数が、ＥＣＵ３００に入力される。更に、ＥＣＵ３００は、「温度計測手段」の一具体例である温度センサ３０２を備え、該温度センサ３０２が、油圧モータ１０５及びエンジン２００接続されることで、或いは、エンジン２００の周囲の気温を計測可能に設置されることで、作動油の油温、エンジン冷却水の水温及びエンジン２００の周辺気温などの温度データが、ＥＣＵ３００に入力される。更に、ＥＣＵ３００は、「油圧計測手段」の一具体例である圧力センサ３０３を介してアキュムレータ１０３に接続されており、該センサによって計測されるアキュムレータ１０３内の蓄圧圧力が、ＥＣＵ３００に入力される。
＜第１実施形態＞
次に、図２から図４を参照して、本発明のエンジンシステム１に係る第１実施形態におけるエンジン２００の停止処理中の再始動動作の態様について説明する。エンジンシステム１では、エンジン２００の停止処理中、エンジン２００の回転が完全に停止するまでの間に再始動要求が行われた際に、エンジン回転数に基づくエンジン２００の再始動に必要な駆動トルク（必要駆動トルク）を算出するとともに、該算出された必要駆動トルクがエンジン２００に伝動されるように駆動モータ１０５を駆動するための、適切な制御弁１０４の開度を算出し、該制御弁開度で制御弁１０４の開弁を行うようその駆動の制御を行う。
【００５０】
図２は、公知の（つまり、本実施形態に依らない）エンジンシステムにおける、エンジンの停止処理中のエンジン回転数の時間的変化と、該停止処理中の所定の時機に再始動要求が行われた際のエンジン回転数の時間的変化をグラフに表したものである。典型的に、エンジン停止後は、エンジン回転数は時間とともに減少する（実線部）。この時、エンジン始動要求（つまり、再始動要求）が行われた場合、スタータにおいて発生された駆動トルクがエンジンに伝動され、始動補助が開始されると共に、伝動される駆動トルクによってエンジン回転数が上昇する。しかしながら、停止処理中のエンジンにおいては、始動補助が行われる際のエンジン回転数に応じて、スタータによる始動補助における必要駆動トルクは、変動する。
【００５１】
例えば、図２において、エンジン回転数が所定の回転数以上である時機において再始動が行われる際には（図中の１）、スタータによる始動補助の必要は無く、エンジンの駆動によって再始動が実行され得る。このとき、所定の回転数とは、通常の始動時においてスタータによる始動補助が不要となる、典型的に始動開始とされる回転数である。また、所定の回転数以下でありながら、ある程度の回転数を有する時機において再始動が行われる際には（図中の２及び３）、再始動は実施されるものの、必要以上の駆動トルクが供給されることから、エネルギー損失、エンジン回転数の急な立ち上がり及びそれに伴う車両振動などが発生する技術的問題点がある（図中の２）。例えば、或る一の駆動トルク（例えば、油圧スタータ系における50%のオイル供給によって発生する駆動トルク）によって好適な再始動が行われる（図中の３）エンジン回転数である時機に、該一の駆動トルクを上回る他の駆動トルク（例えば、油圧スタータ系における100%のオイル供給によって発生する駆動トルク）によって再始動を行った場合、エンジン回転数は急激に立ち上がり（図中の２）、車両の上下振動及びアキュムレータ１０３に蓄圧された圧力の損失が生じる。また、或る一の駆動トルク（例えば、油圧スタータ系における100%のオイル供給によって発生する駆動トルク）が再始動に必要とされるエンジン回転数である時機に（図中の４，５）、該一の駆動トルクを下回る他の駆動トルク（例えば、油圧スタータ系における50%のオイル供給によって発生する駆動トルク）によって再始動を行った場合、再始動のための必要駆動トルクを供給することが出来ず、再始動に失敗してしまうという技術的問題がある（図中の４）。このとき、必要駆動トルクを満足する（前述の通り、100%のオイル供給による）一の駆動トルクによる再始動処理が行われる場合には（図中の５）、好適なエンジンの再始動を行うことが可能となる。
【００５２】
本実施形態に係るエンジンシステム１においては、このような時間とともに減少するエンジン回転数に応じて変動する必要駆動トルクの好適な供給が実現されるよう、再始動要求が行われた際のエンジン回転数に基づき、必要駆動トルクを算出すると共に、該必要駆動トルクを好適に供給し得るスタータ１００における制御弁１０４の開度を算出し、開弁の制御が行われる。このようなエンジンシステム１におけるエンジン２００の始動動作の態様について、エンジンシステム１におけるエンジン２００の始動動作の流れを概略的に示すフローチャートである図３を参照しながら説明する。
【００５３】
先ず、エンジン２００の停止処理中において、車両のドライバのイグニションスイッチ（キースイッチ）の操作などによるエンジン２００の再始動要求を受け（ステップＳ１０１）、ＥＣＵ３００の制御の下、エンジン回転数の検出が行われる（ステップＳ１０２）。そして、検出されたエンジン回転数に基づいて、例えばマッピングを参照することなどにより、スタータ１００による始動補助のための必要駆動トルクの算出が行われる（ステップＳ１０３）。尚、この時、エンジン回転数が、始動補助が必要とされる所定の回転数を超過している場合（例えば、図２の１）、必要駆動トルク＝零として算出されるため、実質的には、以下に説明される工程は実施されない。
【００５４】
次に、算出された必要駆動トルクを適切に発生させるために必要な油圧モータ１０５に供給される作動油の流量（或いはその油圧）が算出される（ステップＳ１０４）。そして、該流量の作動油が供給されるための制御弁１０４の開度が算出される（ステップＳ１０５）。尚、エンジン回転数の検出（ステップＳ１０２）から、制御弁１０４の開度の算出（ステップＳ１０５）までの各工程は、夫々予め設定されたマッピングなどを用いて実施されることが好ましく、更には、エンジン回転数、必要駆動トルク、作動油供給量及び制御弁開度という夫々相関関係を有する値の算出が可能であるならば、図３に記載したような夫々別個の工程を順次行うことなく、一つのマッピング或いはデータベースなどを参照することで、例えばエンジン回転数から制御弁開度が導き出されるよう構成されていても構わない。
【００５５】
そして、ステップＳ１０５において決定された開度に制御弁１０４が開弁されるよう、ＥＣＵ３００の制御の下駆動し、スタータ１００の駆動が行われる（ステップＳ１０６）。このような制御弁１０４の開度調整は常時行われていても良く、より好ましくは、常時検出されるエンジン回転数に応じて、常に最適の制御弁開度が算出されると共に（例えば、図２に示される、エンジン回転数毎の必要駆動トルクの曲線をなぞるように）、所定の期間ごとに制御弁１０４の再算出を行うなどの態様を採って構成されていても良いものである。
【００５６】
このように、エンジン２００の停止処理中の再始動要求に対し、エンジン回転数により決定される始動に必要な駆動トルクを算出し、該駆動トルクを実現するよう制御弁開度を調整することで、過不足なくエンジン２００に駆動トルクを伝動することが出来る。従って、本実施形態のエンジンシステム１によれば、必要駆動トルクに満たない駆動トルクによって回転数の落ち込みが生じることで再始動が失敗することを好適に抑制するとともに、必要駆動トルク以上の駆動トルクを伝動することによるエネルギー損失を好適に抑制することが可能となる。
【００５７】
また、本実施形態におけるエンジンシステム１は、再始動時の制御弁１０４の開度を、再始動要求が行われた際のエンジン回転数だけでなく、スタータ１００の作動油の油温、エンジン２００の冷却水の水温及びエンジン２００周囲の外気温に基づいて決定する構成であっても良い。
【００５８】
このような構成の背景として、本実施形態に係るスタータ１００（つまり、油圧によって駆動される始動装置）を用いるエンジンシステム１においては、油圧を供給する作動油の油温によって、発生される駆動トルクの大小に差異が生じることが知られている。より詳細には、油温の低下に伴って、作動油の粘度が上昇すると共に、油路１０１内の壁面との摩擦に起因する圧力損失が増大していくことで、油圧モータ１０５における駆動トルクの発生に供される油圧が低減されることによるものである。従って、例えエンジン回転数が一定の状況での再始動、或いは再始動要求時のエンジン回転数に基づく駆動トルク補償を行い得る前述のエンジンシステム１の動作に依ったとしても、エンジンシステム１における作動油の油温に、供給油圧に変化を齎す程度の差異があるならば、発生される駆動トルクに変動が生じ、エネルギー損失或いは再始動失敗の虞がある。
【００５９】
また、再始動要求時における、エンジン２００に備えられる水冷式ラジエータ（不図示）を構成する細管中に満たされた冷却水の水温によっても再始動時の必要駆動トルクに差異が生じることが知られている。具体的には、冷却水の水温に応じて、エンジン２００における燃焼効率が変動する可能性があり、例えば、一般的に冷却水の水温が比較的低い場合には、エンジン２００の燃焼効率は低下する傾向にある。このような燃焼効率の低下は、エンジン２００始動時のエンジン回転数の上昇効率を低下させることから、結果として、必要駆動トルクの増大或いは始動時間に遅延が生じる。更には、エンジン２００の周囲の外気温によっても、同様な燃焼効率への影響が発生することが知られている。前述した冷却水の水温と同様に、比較的低い気温においては、エンジン２００の燃焼効率が低下することから、始動時の必要な駆動トルクも増大される。
【００６０】
以上の技術的問題に鑑み、本実施形態のエンジンシステム１は、始動時に作動油の油温、エンジン２００の冷却水の水温及びエンジン２００周辺の外気温を計測し、該油温に基づく供給油圧の変動（ひいては、発生駆動トルクの変動）及び燃焼効率の悪化に伴う必要駆動トルクの変動を算出すると共に、このような変動分を補償するための必要駆動トルクを算出し、充分な再始動が行える駆動トルクが供給されるよう、始動開始時の制御弁１０４の開度を決定する。
【００６１】
また、本実施形態におけるエンジンシステム１は、再始動時の制御弁１０４の開度を、再始動要求が行われた際のスタータ１００におけるアキュムレータ１０３の蓄圧圧力に基づいて決定する構成であっても良い。
【００６２】
このような構成の背景として、本実施形態に係るスタータ１００（つまり、油圧によって駆動される始動装置）を用いるエンジンシステム１においては、油圧モータ１０５によって発生される駆動トルクが、油圧モータ１０５に供給される作動油の流量（或いは、その油圧）によって変動することが知られている。前述のように、スタータ１００の駆動は、制御弁１０４を開弁することでアキュムレータ１０３に蓄圧された作動油が油圧モータ１０５に供給されることで行われるが、制御弁１０４の開度が一定である場合には、アキュムレータ１０３における蓄圧圧力によって作動油の供給流量、ひいては油圧モータ０５における発生駆動トルクが決定される。このとき、アキュムレータ１０３に蓄圧されている圧力が比較的低い場合、典型的には、油圧モータ１０５における発生駆動トルクも低減するとともに、エンジン２００の再始動のための必要駆動トルクに満たない場合には再始動に失敗する虞がある。
【００６３】
以上の技術的問題に鑑み、本実施形態のエンジンシステム１は、始動時にアキュムレータ１０３に蓄圧された作動油の蓄圧圧力を計測し、該蓄圧圧力に基づく供給油圧の変動（ひいては、発生駆動トルクの変動）を算出すると共に、このような変動分を補償するための作動油の流量を実現可能な制御弁１０４の開度を決定する。
【００６４】
このように構成されたエンジンシステム１におけるエンジン２００の再始動動作の流れについて、図４を参照しながら説明する。図４は、前述のエンジン回転数に加えて、作動油の油温、冷却水の水温及び周辺の外気温、並びにアキュムレータ１０３に蓄圧された蓄圧圧力の変動に伴う必要駆動トルクの変化分を算出すると共に、該変化分を補償し得る駆動トルクを発生させるように構成されたエンジンシステム１の再始動動作の流れを示すフローチャートである。尚、図３に示される再始動動作を表すフローチャートと同一の動作を行う部分については、同一の番号を付して記載されている。
【００６５】
先ず、前述の図３に示されるフローチャートと同様に、エンジン２００の停止処理中にエンジン２００の再始動要求を受けた際（ステップＳ１０１）、エンジン回転数の検出が行われる（ステップＳ１０２）。このとき、エンジン回転数の検出と同時に、又は相前後して、温度センサ３０２によって夫々計測される作動油の油温、冷却水の水温及びエンジン２００周辺の外気温などの温度データが、ＥＣＵ３００に入力される（ステップＳ２０１）。更に、このとき、アキュムレータ１０３に蓄圧された作動油の蓄圧圧力が、圧力センサ３０３によって計測されると共に、該圧力データがＥＣＵ３００に入力される（ステップＳ２０２）。
【００６６】
そして、この構成においては、エンジン回転数、温度データ及び圧力データに基づいて、始動補助のための必要駆動トルク（ステップＳ２０３）、該必要トルクを実現する作動油の流量（或いはその油圧）（ステップＳ１０４）及び、該作動油の流量が供給されるための制御弁１０４の開度が算出される（ステップＳ１０５）。尚、好ましくは、これらの算出の工程は互いに相関関係を有する各数値のマッピングなどを参照することで行われる。
【００６７】
そして、ステップＳ１０５において決定された開度に制御弁１０４が開弁されるよう、ＥＣＵ３００の制御の下駆動し、スタータ１００の駆動が行われる（ステップＳ１０６）。その他の構成及び動作に関しては、前述の図３に示される動作の流れと同様である。
＜第２実施形態＞
続いて、図５から図７を参照して、本発明のエンジンシステム１に係る第２実施形態におけるエンジン２００の始動動作の態様について説明する。本実施形態においては、エンジンシステム１の再始動開始時に、エンジン回転数が最低となる時機において、クランクシャフト２０２とリングギア２０１とが共回りを開始するよう、スタータ１００によるリングギア２０１の駆動開始時機を決定する。
【００６８】
このような構成の背景として、先ず、スタータギア１０７、リングギア２０１及びクランクシャフト２０２の夫々の位置関係について、図５を参照しながら説明する。図５は、前述した各部の回転軸と直交する面で切断した断面を表す断面図である。図５に示されるように、スタータ１００において発生した駆動トルクにより回転するスタータギア１０７がリングギア２０１と係合することで該駆動トルクが伝動され、リングギア２０１は回転を行う。そして、リングギア２０１とワンウェイクラッチ２０３を介して連結されるクランクシャフト２０２もまた同様に、駆動トルクを伝動され回転を行う。このとき、ワンウェイクラッチ２０３の作用により、クランクシャフト２０２の回転はリングギア２０１に伝動されないように構成されている。つまり、リングギア２０１の回転数が、クランクシャフト２０２の回転数（つまり、エンジン回転数）に比して高いときに、リングギア２０１とクランクシャフト２０２が共回りを行うことで駆動トルクの伝動が行われる。他方で、リングギア２０１の回転数が、エンジン回転数に比して低いときには、リングギア２０１とクランクシャフト２０２とは共回りを行わない。つまり、このとき、リングギア２０１は、クランクシャフト２０２に対して空転することとなる。言い換えるなら、エンジン２００の停止処理中において時間とともに減少するエンジン回転数と、再始動要求によって駆動されるスタータ１００によるリングギア２０１の回転数が等しくなった時点で、リングギア２０１とクランクシャフト２０２は共回りを開始し、始動補助が開始される。
【００６９】
次に、図６及び図７を参照しながら、本実施形態におけるスタータ１００の駆動開始時機について説明する。図６は、停止処理中のエンジン２００が再始動を行う際のエンジン回転数の時間変化を示すグラフであり、図７は、その際のエンジンシステム１の動作の流れを示すフローチャートである。図６の実曲線部に示されるように、時間とともに低減するエンジン回転数が、再始動時のスタータ１００による始動補助によって増大される。ここで、本実施形態に依らない（つまり、従来型の）エンジンシステムなどにおいては、再始動要求が行われた際（時間（Ｔ）＝Ａ）、即座にスタータ１００が駆動され、点線矢印によって示されるように、駆動トルクによってリングギア２０１の回転数が時間と共に上昇し、リングギア２０１の回転数とエンジン回転数とが等しくなった時点で（Ｔ＝Ｂ）、始動補助が開始される。このとき、リングギア２０１は、所定の期間（Ｂ−Ａ）空転を行う。
【００７０】
他方で、本実施形態によれば、リングギア２０１とクランクシャフト２０２との共回りは、エンジン回転数が最低となった時機（Ｔ＝Ｄ）に行われるよう構成される。このとき、再始動要求が行われた際（図７のステップＳ３０１）、エンジン回転数及びアキュムレータ１０３における蓄圧圧力の計測が行われる（ステップＳ３０２、ステップＳ３０３）。そして、該エンジン回転数及びエンジン２００の停止クランク位置に基づいて、始動補助を開始する時機（Ｔ＝Ｄ）が算出される（ステップＳ３０４）。尚、典型的には、始動補助の開始は、一時的にエンジン回転数が落ち込む圧縮工程に行われるため、エンジン回転数と停止クランク位置より、始動補助を開始する時機（クランクシャフト２０２が所定の上死点（ＴＤＣ）に達する時機）を予測することが可能となる。
【００７１】
次に、該始動補助開始時機にリングギア２０１の回転数がエンジン回転数と等しくなるために、スタータ１００の駆動を開始する時機（Ｔ＝Ｃ）が算出される（ステップＳ３０５）。典型的には、アキュムレータ１０３の蓄圧圧力に基づいて、油圧モータ１０５における発生駆動トルクが決定可能であることから、リングギア回転数が零からＴ＝Ｄ時点でのエンジン回転数と等しくなるための所要時間（すなわち、空転期間）が算出可能であり、この空転期間をＴ＝Ｄの時刻より逆算するなどの方法によって、スタータ駆動開始時機（Ｔ＝Ｃ）の算出が可能となる。
【００７２】
そして、算出されたスタータ駆動開始時機（Ｔ＝Ｃ）において（ステップＳ３０６：Ｙｅｓ）、制御弁１０４が開弁されることで、スタータ１００の駆動が開始される（ステップＳ３０７）。このとき、リングギア回転数は、実線矢印に示されるように上昇し、Ｔ＝Ｄでエンジン回転数と等しくなる。
【００７３】
基本的に、リングギア２０１の回転数の上昇の態様は、アキュムレータ１０３の蓄圧圧力から決定されるため、Ｔ＝Ａ時点での上昇率と、Ｔ＝Ｃ時点での上昇率は等しくなり、すなわち、本実施形態におけるリングギア２０１の空転期間（Ｄ−Ｃ）は、前述した従来型のエンジンシステムにおけるリングギア２０１の空転期間（Ｂ−Ａ）に比して短くなる。
【００７４】
このように、エンジン回転数が最低となる時機において、リングギア２０１とクランクシャフト２０２とが共回りを開始するよう、スタータ１００の駆動開始時機を決定することで、リングギア２０１の空転期間を好適に短縮し得ると共に、該空転期間において消費されるエネルギーを低減することが可能となる。
＜第３実施形態＞
続いて、図８及び図９を参照して、本発明のエンジンシステム１に係る第３実施形態におけるエンジン２００の始動動作の態様について説明する。本実施形態においては、エンジンシステム１の再始動要求が行われた際に、スタータ１００の駆動を開始すると共に、リングギア２０１とクランクシャフト２０２とが共回りを開始する。
【００７５】
図８を参照しながら、本実施形態におけるエンジン２００再始動時のスタータ１００の駆動開始について説明する。図８は、停止処理中のエンジン２００が再始動を行う際のエンジン回転数の時間変化を示すグラフである。実曲線部に示されるように、時間とともに低減するエンジン回転数が、再始動時のスタータ１００による始動補助によって増大される。ここで、本実施形態に依らない（つまり、従来型の）エンジンシステムなどにおいては、再始動要求が行われた際（時間（Ｔ）＝Ａ）、即座にスタータ１００が駆動され、点線矢印によって示されるように、駆動トルクによってリングギア２０１の回転数が時間と共に上昇し、リングギア２０１の回転数とエンジン回転数とが等しくなった時点で（Ｔ＝Ｂ）、始動補助が開始される。このとき、リングギア２０１は、所定の期間（Ｂ−Ａ）空転を行う。
【００７６】
他方で、本実施形態によれば、再始動要求が行われた時点で、スタータリングギア２０１とクランクシャフト２０２とを瞬間的に共回りさせることで、実質的にリングギア２０１の空転期間を概ね零とすることが出来、再始動要求と同時にエンジン２００への始動補助を開始することが出来る。このとき、実線矢印に示されるリングギア２０１の回転数は、即座にその時点におけるエンジン回転数と等しくなる。
【００７７】
このような瞬間的な共回りの実施を行うための一具体例として、図９に示されるように、リングギア２０１とクランクシャフト２０２とは、シャフト２０４によって連結されることで、機械的或いは物理的に係合される。ここに、シャフト２０４とは、例えば、リングギア２０１或いはクランクシャフト２０２に格納され、再始動時のスタータ１００駆動とともに、リングギア２０１とクランクシャフト２０２とを連結するよう突出する接続具であって、少なくとも瞬間的にリングギア２０１とクランクシャフト２０２との連結を行えるよう構成されていれば、その他の態様を採って構成されていても良いものである。尚、シャフト２０４による瞬間的なリングギア２０１とクランクシャフト２０２によって、ワンウェイクラッチ２０３によって抑制されている、リングギア回転数がエンジン回転数を下回る状況での共回り（言い換えれば、クランクシャフト２０２からリングギア２０１への駆動トルクの伝動）が実施されることになる。
【００７８】
このように、エンジン停止処理中に再始動要求が行われた際に、スタータ１００の駆動を開始すると共に、リングギア２０１とクランクシャフト２０２とを瞬間的に共回りさせることによって、リングギア２０１の空転期間を概ね零に短縮せしめ、該空転期間において消費されるエネルギーを低減すると共に、本実施形態に依らないエンジンシステムに比して早期の始動補助が実現可能となる。
【００７９】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う内燃機関の始動制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の実施形態に係るエンジンシステムの構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るエンジンの停止処理中における再始動時のエンジン回転数の時間的変化を示すグラフである。
【図３】本発明の第１実施形態に係るスタータの始動補助動作の流れを概略的に示すフローチャートである。
【図４】本発明の第１実施形態に係るスタータの始動補助動作の変形例に係る流れを概略的に示すフローチャートである。
【図５】本発明の第２実施形態に係るギア機構とエンジンの位置関係を概念的に表してなる概略構成図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係るエンジンの停止処理中における再始動時のエンジン回転数の時間的変化を示すグラフである。
【図７】本発明の第２実施形態に係るスタータの始動補助動作の流れを概略的に示すフローチャートである。
【図８】本発明の第３実施形態に係るエンジンの停止処理中における再始動時のエンジン回転数の時間的変化を示すグラフである。
【図９】本発明の第３実施形態に係るギア機構とエンジンの位置関係を概念的に表してなる概略構成図である。
【符号の説明】
【００８１】
１…エンジンシステム、１００…スタータ、１０１…油路、１０２…オイルポンプ、１０３…アキュムレータ、１０４…制御弁、１０５…油圧モータ、１０６…リザーブタンク、１０７…リングギア、２００…エンジン、２０１…リングギア、２０２…クランクシャフト、２０３…ワンウェイクラッチ、３００…ＥＣＵ、３０１…エンジン回転数センサ、３０２…温度センサ、３０３…圧力センサ
【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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