エンジン始動装置およびエンジン始動方法
【課題】エンジンの自動停止および自動始動時におけるギアの磨耗を抑制し、無駄な電力の消費を抑制することができるエンジン始動装置およびエンジン始動方法を得る。
【解決手段】ピニオン部のピニオンギア５をリングギア６と噛み合う位置に移動させる第１ソレノイド４１の動作を制御する制御部は、エンジンの停止要求後、エンジン回転数が許容逆回転数以下になる場合には、ピニオンギア５の押し出しを行わず、エンジン回転数が許容逆回転数以上になる場合には、エンジン回転数が０ｒｐｍになる前に、再始動要求の有無にかかわらず、ピニオンギア５を押し出してリングギア６と噛み合わせ、エンジンの回転が停止する前に、所定の条件でピニオンギア５を引き抜く。
【解決手段】ピニオン部のピニオンギア５をリングギア６と噛み合う位置に移動させる第１ソレノイド４１の動作を制御する制御部は、エンジンの停止要求後、エンジン回転数が許容逆回転数以下になる場合には、ピニオンギア５の押し出しを行わず、エンジン回転数が許容逆回転数以上になる場合には、エンジン回転数が０ｒｐｍになる前に、再始動要求の有無にかかわらず、ピニオンギア５を押し出してリングギア６と噛み合わせ、エンジンの回転が停止する前に、所定の条件でピニオンギア５を引き抜く。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両のアイドルストップにおけるエンジン始動装置およびエンジン始動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車の燃費改善や環境負荷低減等を目的として、所定の条件が満たされると自動でアイドルストップを行う自動アイドルストップシステムが開発されてきた。その中でも、スタータによる自動アイドルストップシステムは、車両のシステム変更が少なく、低コストである。しかしながら、その反面、エンジンが完全に停止するまでギア（ギアの歯どうし）を噛み合わせることができないという課題があった。
【０００３】
この課題に対し、エンジンの停止直前または停止後に、電磁駆動機構によりピニオンギアをリングギアに噛み合わせ、電磁駆動機構への通電を停止した後も、ヘリカルスプライン係合部によりギアの噛み合いを維持するものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、エンジンの自動停止によるリングギアの惰性回転中に、電磁ソレノイドに通電してピニオンギアとリングギアとを噛み合わせ、エンジンの回転が停止した後に、電磁ソレノイドへの通電を停止するものがある（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１６３８１８号公報
【特許文献２】特開２０１０−２４２５５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
特許文献１においては、エンジンの停止直前または停止後に、電磁駆動機構によりピニオンギアとリングギアとの噛み合わせを行っている。ここで、噛み合い完了の判定は、噛み合いセンサにより行っている。そのため、構成が複雑になるとともに、コストが高くなるという問題がある。また、ギアが噛み合うことが前提の制御なので、ギアを噛み合わせる回数が多くなるとともに、ギアが噛み合っている時間が長くなり、ギアの磨耗が大きくなるという問題がある。
【０００７】
また、特許文献２においては、エンジンの回転が停止した後に、電磁ソレノイドへの通電を停止している。ここで、特許文献２では、噛み合いセンサを用いていないので、再始動条件の成立時まで確実にギアが噛み合っているとは言えず、再始動時に、再度電磁駆動機構に通電しなければならない。しかしながら、再度通電するので、その時点でのギアの噛み合いを維持しておく必要性はなく、エンジンが停止するまで電磁駆動機構に通電し続けることにより、無駄な電力を消費するおそれがあるという問題もある。
【０００８】
このように、従来技術において、ギアの噛み合いの機会を増加させているのは、エンジンが減速時に逆回転するので、その逆回転領域においても遅れず再始動できるように、事前にギアの噛み合いを実施しているからである。しかしながら、ギアの噛み合いの制御に関して、ギアを噛み合わせる回数をいかに低減し、ギアが噛み合っている時間をいかに短縮して、ギアの磨耗や噛み合い動作に要するエネルギーを低減するかといった対策は、なされていなかった。
【０００９】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、エンジンの自動停止および自動始動時におけるギアの磨耗を抑制するとともに、無駄な電力の消費を抑制することができるエンジン始動装置およびエンジン始動方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明に係るエンジン始動装置は、自動停止条件の成立によりエンジンを自動停止させ、再始動条件の成立によりエンジンを再始動させるエンジン始動装置において、スタータモータと、スタータモータの出力軸側にスプライン結合されて軸方向に摺動するピニオン部と、ピニオン部のピニオンギアをリングギアと噛み合う位置に移動させる押し出し機構と、押し出し機構の動作を制御する制御部と、を備え、ピニオンギアとリングギアとを噛み合わせてスタータモータの動力を伝達することで、エンジンを始動するエンジン始動装置であって、制御部は、エンジンの停止要求後、エンジン回転数が許容逆回転数以下になる場合には、ピニオンギアの押し出しを行わず、エンジン回転数が許容逆回転数以上になる場合には、エンジン回転数が０ｒｐｍになる前に、再始動要求の有無にかかわらず、ピニオンギアを押し出してリングギアと噛み合わせ、エンジンの回転が停止する前に、所定の条件でピニオンギアを引き抜くものである。
【００１１】
また、この発明に係るエンジン始動方法は、自動停止条件の成立によりエンジンを自動停止させ、再始動条件の成立によりエンジンを再始動させるエンジン始動方法において、スタータモータの出力軸側にスプライン結合されて軸方向に摺動するピニオン部のピニオンギアを、リングギアと噛み合わせてスタータモータの動力を伝達することで、エンジンを始動するエンジン始動方法であって、エンジンの停止要求後、エンジン回転数が許容逆回転数以下になる場合には、ピニオンギアの押し出しを行わず、エンジン回転数が許容逆回転数以上になる場合には、エンジン回転数が０ｒｐｍになる前に、再始動要求の有無にかかわらず、ピニオンギアを押し出してリングギアと噛み合わせ、エンジンの回転が停止する前に、所定の条件でピニオンギアを引き抜く制御ステップを備えたものである。
【発明の効果】
【００１２】
この発明に係るエンジン始動装置およびエンジン始動方法によれば、制御部（制御ステップ）は、エンジンの停止要求後、エンジン回転数が許容逆回転数以下になる場合には、ピニオンギアの押し出しを行わず、エンジン回転数が許容逆回転数以上になる場合には、エンジン回転数が０ｒｐｍになる前に、再始動要求の有無にかかわらず、ピニオンギアを押し出してリングギアと噛み合わせ、エンジンの回転が停止する前に、所定の条件でピニオンギアを引き抜く。
これにより、再始動要求が発生した場合に、即座にピニオンギアをリングギアと噛み合わせて再始動することができ、再始動性が確保されるとともに、ギアを噛み合わせる回数が低減され、ギアが噛み合っている時間が短縮される。
そのため、エンジンの自動停止および自動始動時におけるギアの磨耗を抑制するとともに、無駄な電力の消費を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の実施の形態１に係るエンジン始動装置を示す概略構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係るエンジン始動装置において、エンジン停止制御後にエンジン回転数が減少していく様子を示した説明図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係るエンジン始動装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】この発明の実施の形態１に係るエンジン始動装置において、エンジン停止制御後に制御部がピニオンギアとリングギアとの噛み合わせを行った場合のエンジン回転数の様子を示した図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係るエンジン始動装置の別の動作を示すフローチャートである。
【図６】この発明の実施の形態２に係るエンジン始動装置の動作を示すフローチャートである。
【図７】この発明の実施の形態３に係るエンジン始動装置を示す概略構成図である。
【図８】この発明の実施の形態３に係るエンジン始動装置の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、この発明に係るエンジン始動装置の好適な実施の形態につき図面を用いて説明するが、各図において同一、または相当する部分については、同一符号を付して説明する。なお、エンジン始動装置は、自動停止条件の成立によりエンジンを自動停止させ、再始動条件の成立により前記エンジンを再始動させるものである。
【００１５】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係るエンジン始動装置を示す概略構成図である。図１において、エンジン始動装置は、スタータモータ１、バッテリ２、始動スイッチ３、ソレノイドスイッチ４およびピニオンギア５を備えている。始動スイッチ３は、第１スイッチ３１および第２スイッチ３２を有している。ソレノイドスイッチ４は、第１ソレノイド４１および第２ソレノイド４２を有している。
【００１６】
第１ソレノイド４１は、コイル４１ａ、コイル鉄心４１ｂおよびレバー４１ｃを含んでいる。また、第２ソレノイド４２は、コイル４２ａ、コイル鉄心４２ｂおよび接点部４２ｃを含んでいる。ピニオンギア５は、スタータモータ１の出力軸側にスプライン結合されて軸方向に摺動するピニオン部に含まれ、レバー４１ｃに取り付けられている。ここで、第１ソレノイド４１は、ピニオン部のピニオンギア５をリングギア６と噛み合う位置に移動させる押し出し機構を構成している。
【００１７】
押し出し機構を構成する第１ソレノイド４１を含むソレノイドスイッチ４および始動スイッチ３の動作は、制御部（図示せず）によって制御されている。このエンジン始動装置は、ピニオンギア５とリングギア６とを噛み合わせてスタータモータ１の動力を伝達することで、エンジンを始動する。
【００１８】
次に、それぞれの構成要素について説明する。
スタータモータ１は、エンジンの始動を行う。バッテリ２は、スタータモータ１に電力を供給する電源である。第１スイッチ３１は、第１ソレノイド４１を動作させるために、バッテリ２に接続されたスイッチである。また、第２スイッチ３２は、第２ソレノイド４２を動作させるために、バッテリ２に接続されたスイッチである。
【００１９】
第１ソレノイド４１のコイル４１ａは、スタータモータ１の接地端子と第１スイッチ３１との間に接続されている。また、コイル鉄心４１ｂは、一端がレバー４１ｃに接続され、コイル４１ａの励磁によって図の上方に移動する。ここで、第１スイッチ３１がオン状態になってコイル４１ａが励磁されると、コイル鉄心４１ｂが移動してレバー４１ｃが回転し、ピニオンギア５がリングギア６と噛み合う位置に押し出される。
【００２０】
第２ソレノイド４２のコイル４２ａは、スタータモータ１の入力端子と第２スイッチ３２との間に接続されている。また、コイル鉄心４２ｂは、コイル４２ａの励磁によって図の上方に移動し、接点部４２ｃを接続する。ここで、第２スイッチ３２がオン状態になってコイル４２ａが励磁されると、コイル鉄心４２ｂが移動して接点部４２ｃが接続され、スタータモータ１に電力が供給される。
【００２１】
このような構成により、ピニオンギア５が軸方向に押し出されてエンジンのリングギア６と噛み合い、ピニオンギア５とリングギア６とが噛み合った状態で、スタータモータ１の動力が伝達可能となる。また、このようなソレノイドスイッチ４の構成によれば、ピニオンギア５のリングギア６との噛み合いと、スタータモータ１の回転とを独立して制御することができる。
【００２２】
したがって、再始動要求が発生した場合には、自動停止条件が成立してリングギア６がエンジン停止制御後の惰性回転中であったとしても、第２スイッチ３２をオン状態にしてスタータモータ１を回転させたまま、ピニオンギア５とリングギア６との回転数が同期した時点で、第１スイッチ３１をオン状態にしてピニオンギア５とリングギア６とを噛み合わせ、エンジンを再始動させることができる。
【００２３】
図２は、この発明の実施の形態１に係るエンジン始動装置において、エンジン停止制御後にエンジン回転数（リングギア回転数）が減少していく様子を示した説明図である。図２において、エンジン停止制御後の惰性回転中は、エンジンへの燃料供給が停止され、エンジンのピストンにおける圧縮・膨張サイクルによりトルク変動が発生し、エンジン回転数が脈動を起こしながら低下していく。
【００２４】
その結果、エンジン回転数の０ｒｐｍ付近において、圧縮行程にあるピストンからの反力によるエンジンの逆回転と、膨張行程にあるピストンからの反力によるエンジンの正転とが繰り返される。その後、ピストンからの反力よりも摩擦力の方が大きくなった時点で、エンジンが静止する。
【００２５】
このとき、エンジンの逆回転数によっては、ピニオンギア５をリングギア６と噛み合わせる際に、大きな衝撃が発生する。また、エンジン回転数が、ピニオンギア５の許容逆回転数を上回る過大逆転領域になると、ピニオンギア５およびスタータモータ１の内部構造が破損する可能性がある。したがって、エンジンの逆回転中には、ピニオンギア５をリングギア６と噛み合わせないことも考えられるが、その場合には、エンジンの再始動が遅くなるという問題がある。
【００２６】
そこで、エンジン回転数の０ｒｐｍ付近で、第１スイッチ３１をオン状態にすることにより、事前にピニオンギア５とリングギア６とを噛み合わせておけば、再始動要求が発生した場合に、第２スイッチ３２をオン状態にすることで、スタータモータ１を駆動させてエンジンを再始動させることができる。
【００２７】
しかしながら、この場合には、ほとんどの状況で再始動要求が発生しないにもかかわらず、エンジン回転数の０ｒｐｍ付近でピニオンギア５を押し出してリングギア６と噛み合わせ、エンジンの回転が停止するまでスタータモータ１への通電を続けることになる。そのため、無駄な電力の消費が発生するとともに、ピニオンギア５とリングギア６との噛み合いによる磨耗が発生する。
【００２８】
そこで、制御部は、エンジンの停止要求後、エンジン回転数が許容逆回転数以下になる場合には、ピニオンギア５の押し出しを行わず、エンジン回転数が許容逆回転数以上になる場合には、エンジン回転数が０ｒｐｍになる前に、再始動要求の有無にかかわらず、ピニオンギア５を押し出してリングギア６と噛み合わせ、エンジンの回転が停止する前に、所定の条件でピニオンギア５を引き抜く。
【００２９】
以下、図１、２とともに、図３のフローチャートを参照しながら、この発明の実施の形態１に係るエンジン始動装置の動作について説明する。なお、制御部は、正転時または逆回転時のエンジン回転数および回転方向を、１行程毎の運動エネルギーの変化から、次回上死点の運動エネルギー予測値および運動エネルギー予測値の正負に基づいて予測する。
【００３０】
まず、自動停止条件が成立しているか否かが判定される（ステップＳ１）。
ステップＳ１において、自動停止条件が成立していない（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、図３の処理を終了する。一方、ステップＳ１において、自動停止条件が成立している（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、エンジン停止制御が行われる（ステップＳ２）。
【００３１】
続いて、制御部は、エンジン回転数が事前噛み合い条件回転数（例えば、５０ｒｐｍ）以下であるか否かを判定する（ステップＳ３）。
ステップＳ３において、エンジン回転数が事前噛み合い条件回転数以下でない（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、制御部は、再始動要求が発生しているか否かを判定する（ステップＳ４）。
【００３２】
ステップＳ４において、再始動要求が発生している（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、制御部は、始動スイッチ３およびソレノイドスイッチ４の動作を制御し、エンジンを再始動させて（ステップＳ５）、図３の処理を終了する。一方、ステップＳ４において、再始動要求が発生していない（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、ステップＳ３に移行する。
【００３３】
一方、ステップＳ３において、エンジン回転数が事前噛み合い条件回転数以下である（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、制御部は、エンジンの逆回転数を予測して、許容逆回転数（例えば、−１００ｒｐｍ（逆回転））よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ６）。
【００３４】
ステップＳ６において、予測したエンジンの逆回転数が許容逆回転数よりも大きい（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、制御部は、エンジン回転数が０ｒｐｍになる前に、再始動要求の有無にかかわらず、第１スイッチ３１をオン状態にし、ピニオンギア５を押し出してリングギア６と噛み合わせる（ステップＳ７）。
【００３５】
ここで、ピニオンギア５をリングギア６と噛み合わせた場合には、ピニオンギア５と結合されたスタータモータ１の慣性により、図４に示されるように、エンジンの逆回転が抑制される。
【００３６】
次に、制御部は、ピニオンギア５を押し出した後、エンジン回転数が０ｒｐｍになるまでの予測時間が、エンジン回転数の脈動周期の１／４周期時間以内であるか否かを判定する（ステップＳ８）。
【００３７】
ステップＳ８において、エンジン回転数が０ｒｐｍになるまでの予測時間が、エンジン回転数の脈動周期の１／４周期時間以内である（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、エンジン回転数が脈動により低下しているときであると判断される。このとき、制御部は、ピニオンギア５を押し出した後、エンジン回転数が０ｒｐｍになるまでの予測時間とエンジン回転数の脈動半周期時間とを加算した時間が経過した後に、第１スイッチ３１をオフ状態にしてピニオンギア５を引き抜く（ステップＳ９）。
【００３８】
ここで、少なくともエンジン回転数が０ｒｐｍになるまでの予測時間とエンジン回転数の脈動半周期時間とを加算した時間だけ、ピニオンギア５とリングギア６とを噛み合わせておけば、図４に示されるように、逆回転領域が小さくなる。そのため、ピニオンギア５を引き抜いたとしても、再始動要求が発生した場合に、許容逆回転数の範囲内でピニオンギア５とリングギア６とを噛み合わせ、エンジンを再始動することができる。
【００３９】
一方、ステップＳ８において、エンジン回転数が０ｒｐｍになるまでの予測時間が、エンジン回転数の脈動周期の１／４周期時間以内でない（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、エンジン回転数が脈動により上昇しているときであると判断される。このとき、制御部は、ピニオンギア５を押し出した後、エンジン回転数の１脈動周期時間が経過した後に、第１スイッチ３１をオフ状態にしてピニオンギア５を引き抜く（ステップＳ１０）。
【００４０】
ステップＳ９またはステップＳ１０の後、また、ステップＳ６において、予測したエンジンの逆回転数が許容逆回転数以下である（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、制御部は、再始動要求が発生しているか否かを判定する（ステップＳ１１）。すなわち、予測したエンジンの逆回転数が許容逆回転数以下である場合には、再始動要求が発生するまで待機すればよい。
【００４１】
ステップＳ１１において、再始動要求が発生している（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、制御部は、始動スイッチ３およびソレノイドスイッチ４の動作を制御し、エンジンを再始動させて（ステップＳ５）、図３の処理を終了する。一方、ステップＳ１１において、再始動要求が発生していない（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、ステップＳ１１の処理を繰り返す。
【００４２】
このように、エンジンの逆回転を予測して、ピニオンギア５を押し出すか否かを判断し、ピニオンギア５をできるだけ早く引き抜くことにより、エンジンの逆回転に対する対応として、ピニオンギア５をブレーキとして使用することができる。許容逆回転数を超える箇所をなくすことにより、再始動要求が発生した場合でも、常に時間のロスを生じることなくエンジンを再始動させることができる。
【００４３】
したがって、許容逆回転数付近でこのような制御を行うことにより、ピニオンギア５の許容逆回転レベルの負荷を低減することができ、ギアの磨耗を抑制することができる。また、明らかにエンジンが逆回転しない場合には、ピニオンギア５を押し出さないことで、無駄な動作によるエネルギーの消費を抑制することができる。この制御は、特に、エンジンの逆回転数が、許容逆回転数を超えることが少ないエンジンに対して有効である。
【００４４】
以上のように、実施の形態１によれば、制御部は、エンジンの停止要求後、エンジン回転数が許容逆回転数以下になる場合には、ピニオンギアの押し出しを行わず、エンジン回転数が許容逆回転数以上になる場合には、エンジン回転数が０ｒｐｍになる前に、再始動要求の有無にかかわらず、ピニオンギアを押し出してリングギアと噛み合わせ、エンジンの回転が停止する前に、所定の条件でピニオンギアを引き抜く。
これにより、再始動要求があった場合に、即座にピニオンギアをリングギアと噛み合わせて再始動することができ、再始動性が確保されるとともに、ギアを噛み合わせる回数が低減され、ギアが噛み合っている時間が短縮される。
そのため、エンジンの自動停止および自動始動時におけるギアの磨耗を抑制するとともに、無駄な電力の消費を抑制することができる。
【００４５】
なお、上記実施の形態１において、許容逆回転数の判定に誤差が大きい場合、制御部は、許容逆回転数を小さめに設定して、ピニオンギア５を押し出した後、一定条件（例えば、エンジン回転数の１脈動周期時間が経過後）で、第１スイッチ３１をオフ状態にしてピニオンギア５を引き抜いてもよい。
【００４６】
この場合におけるエンジン始動装置の動作を、図５のフローチャートを参照しながら説明する。なお、図５において、ステップＳ１〜ステップＳ７までの動作、およびステップＳ１１以降の動作は、上述した図３のものと同様なので、説明を省略する。
【００４７】
ステップＳ７において、ピニオンギア５を押し出してリングギア６と噛み合わせた後、制御部は、再始動要求が発生しているか否かを判定する（ステップＳ２１）。
ステップＳ２１において、再始動要求が発生している（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、制御部は、始動スイッチ３およびソレノイドスイッチ４の動作を制御し、エンジンを再始動させて（ステップＳ５）、図５の処理を終了する。
【００４８】
一方、ステップＳ２１において、再始動要求が発生していない（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、制御部は、ピニオンギア５を押し出した後、一定条件（例えば、エンジン回転数の１脈動周期時間が経過後）で、第１スイッチ３１をオフ状態にしてピニオンギア５を引き抜く（ステップＳ２２）。
【００４９】
ステップＳ２２の後、また、ステップＳ６において、予測したエンジンの逆回転数が許容逆回転数以下である（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、制御部は、再始動要求が発生しているか否かを判定する（ステップＳ１１）。
【００５０】
このように、許容逆回転数を小さめに設定し、単純化した場合であっても、上記実施の形態１と同等の効果を得ることができる。
【００５１】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、図３に示したステップＳ３において、エンジン回転数が事前噛み合い条件回転数以下である（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合に、制御部が、エンジンの逆回転数が許容逆回転数よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ６）と説明した。
【００５２】
しかしながら、エンジン回転数の脈動が大きく、ほとんどの場合でエンジンの逆回転数が許容逆回転数の範囲を超えるのであれば、許容逆回転数の判定を行う必要はない。そのため、このような場合、制御部は、エンジン回転数が事前噛み合い条件回転数以下であると判定された場合に、エンジン回転数が０ｒｐｍになる前に、再始動要求の有無にかかわらず、ピニオンギア５を押し出してリングギア６と噛み合わせてもよい。
【００５３】
ここで、この発明の実施の形態２に係るエンジン始動装置の構成は、上述した実施の形態１のものと同様なので、説明を省略する。以下、図１、２とともに、図６のフローチャートを参照しながら、この発明の実施の形態２に係るエンジン始動装置の動作について説明する。なお、図６において、ステップＳ１〜ステップＳ５までの動作、およびステップＳ７以降の動作は、上述した図３のものと同様なので、説明を省略する。
【００５４】
ステップＳ３において、エンジン回転数が事前噛み合い条件回転数（例えば、５０ｒｐｍ）以下である（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、制御部は、エンジン回転数が０ｒｐｍになる前に、再始動要求の有無にかかわらず、第１スイッチ３１をオン状態にし、ピニオンギア５を押し出してリングギア６と噛み合わせる（ステップＳ７）。
【００５５】
以上のように、実施の形態２によれば、制御部は、エンジン回転数が事前噛み合い条件回転数以下であると判定された場合に、エンジンの逆回転数が許容逆回転数よりも大きいか否かを判定せず、エンジン回転数が０ｒｐｍになる前に、再始動要求の有無にかかわらず、ピニオンギア５を押し出してリングギア６と噛み合わせる。
この場合も、上記実施の形態１と同等の効果を得ることができる。
【００５６】
実施の形態３．
図７は、この発明の実施の形態３に係るエンジン始動装置を示す概略構成図である。図７において、エンジン始動装置は、スタータモータ１、バッテリ２、始動スイッチ３Ａ、ソレノイドスイッチ４Ａおよびピニオンギア５を備えている。ソレノイドスイッチ４Ａは、コイル４３ａ、コイル鉄心４３ｂ、レバー４３ｃおよび接点部４３ｄを含んでいる。ピニオンギア５は、レバー４３ｃに取り付けられている。
【００５７】
コイル４３ａは、スタータモータ１の接地端子と始動スイッチ３Ａとの間に接続されている。また、コイル鉄心４３ｂは、一端がレバー４３ｃに接続され、コイル４３ａの励磁によって図の上方に移動し、接点部４２ｃを接続する。ここで、始動スイッチ３Ａがオン状態になってコイル４３ａが励磁されると、コイル鉄心４３ｂが移動してレバー４３ｃが回転し、ピニオンギア５がリングギア６と噛み合う位置に押し出されるとともに、コイル鉄心４３ｂが引ききったときに接点部４３ｄが接続され、スタータモータ１に電力が供給される。
【００５８】
なお、その他の構成は、上述した実施の形態１のものと同様なので、説明を省略する。すなわち、このエンジン始動装置は、押し出し機構の動作とスタータモータ１への通電電流をオンオフするスイッチとを、１つのプランジャーコイルで構成することにより、ピニオンギア５を押し出した後に、プランジャーが先に引き込まれることでモータ通電スイッチを動作させる一体型スイッチ（シングルスイッチ構成）を有している。
【００５９】
このような構成のエンジン始動装置においても、同様に、スタータモータ１の回転数が所定の回転数まで上昇する前に、ピニオンギア５を引き抜くことにより、対応は同じとなる。このとき、制御部は、ピニオンギア５を押し出した後、スタータモータ１の回転数が一定回転数（例えば、１００ｒｐｍ）になったとき（なる前）に、始動スイッチ３Ａをオフ状態にしてピニオンギア５を引き抜く。
【００６０】
すなわち、一定回転数（例えば、１００ｒｐｍ）の問題にならない回転数レベルに到達するまでに、ピニオンギア５を引き抜けるような設定、スイッチ動作ストロークを有する構成にすればよい。
【００６１】
以下、図７とともに、図８のフローチャートを参照しながら、この発明の実施の形態３に係るエンジン始動装置の動作について説明する。なお、図８において、ステップＳ１〜ステップＳ９までの動作、およびステップＳ１１以降の動作は、上述した図３のものと同様なので、説明を省略する。
【００６２】
ステップＳ８において、エンジン回転数が０ｒｐｍになるまでの予測時間が、エンジン回転数の脈動周期の１／４周期時間以内でない（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、エンジン回転数がスタータモータ１の回転により上昇しているときであると判断される。このとき、制御部は、ピニオンギア５を押し出した後、スタータモータ１の回転数が一定回転数（例えば、１００ｒｐｍ）になったとき（なる前）に、始動スイッチ３Ａをオフ状態にしてピニオンギア５を引き抜く（ステップＳ３１）。
【００６３】
ステップＳ９またはステップＳ３１の後、また、ステップＳ６において、予測したエンジンの逆回転数が許容逆回転数以下である（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、制御部は、再始動要求が発生しているか否かを判定する（ステップＳ１１）。
【００６４】
以上のように、実施の形態３によれば、シングルスイッチ構成を有するエンジン始動装置において、制御部は、ピニオンギア５を押し出した後、スタータモータ１の回転数が一定回転数になったとき（なる前）に、始動スイッチ３Ａをオフ状態にしてピニオンギア５を引き抜く。
そのため、シングルスイッチ構成を有するエンジン始動装置においても、上記実施の形態１と同等の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００６５】
１ スタータモータ、２ バッテリ、３、３Ａ 始動スイッチ、４、４Ａ ソレノイドスイッチ、５ ピニオンギア、６ リングギア、３１ 第１スイッチ、３２ 第２スイッチ、４１ 第１ソレノイド、４１ａ コイル、４１ｂ コイル鉄心、４１ｃ レバー、４２ 第２ソレノイド、４２ａ コイル、４２ｂ コイル鉄心、４２ｃ 接点部、４３ａ コイル、４３ｂ コイル鉄心、４３ｃ レバー、４３ｄ 接点部。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両のアイドルストップにおけるエンジン始動装置およびエンジン始動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車の燃費改善や環境負荷低減等を目的として、所定の条件が満たされると自動でアイドルストップを行う自動アイドルストップシステムが開発されてきた。その中でも、スタータによる自動アイドルストップシステムは、車両のシステム変更が少なく、低コストである。しかしながら、その反面、エンジンが完全に停止するまでギア（ギアの歯どうし）を噛み合わせることができないという課題があった。
【０００３】
この課題に対し、エンジンの停止直前または停止後に、電磁駆動機構によりピニオンギアをリングギアに噛み合わせ、電磁駆動機構への通電を停止した後も、ヘリカルスプライン係合部によりギアの噛み合いを維持するものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、エンジンの自動停止によるリングギアの惰性回転中に、電磁ソレノイドに通電してピニオンギアとリングギアとを噛み合わせ、エンジンの回転が停止した後に、電磁ソレノイドへの通電を停止するものがある（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１６３８１８号公報
【特許文献２】特開２０１０−２４２５５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
特許文献１においては、エンジンの停止直前または停止後に、電磁駆動機構によりピニオンギアとリングギアとの噛み合わせを行っている。ここで、噛み合い完了の判定は、噛み合いセンサにより行っている。そのため、構成が複雑になるとともに、コストが高くなるという問題がある。また、ギアが噛み合うことが前提の制御なので、ギアを噛み合わせる回数が多くなるとともに、ギアが噛み合っている時間が長くなり、ギアの磨耗が大きくなるという問題がある。
【０００７】
また、特許文献２においては、エンジンの回転が停止した後に、電磁ソレノイドへの通電を停止している。ここで、特許文献２では、噛み合いセンサを用いていないので、再始動条件の成立時まで確実にギアが噛み合っているとは言えず、再始動時に、再度電磁駆動機構に通電しなければならない。しかしながら、再度通電するので、その時点でのギアの噛み合いを維持しておく必要性はなく、エンジンが停止するまで電磁駆動機構に通電し続けることにより、無駄な電力を消費するおそれがあるという問題もある。
【０００８】
このように、従来技術において、ギアの噛み合いの機会を増加させているのは、エンジンが減速時に逆回転するので、その逆回転領域においても遅れず再始動できるように、事前にギアの噛み合いを実施しているからである。しかしながら、ギアの噛み合いの制御に関して、ギアを噛み合わせる回数をいかに低減し、ギアが噛み合っている時間をいかに短縮して、ギアの磨耗や噛み合い動作に要するエネルギーを低減するかといった対策は、なされていなかった。
【０００９】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、エンジンの自動停止および自動始動時におけるギアの磨耗を抑制するとともに、無駄な電力の消費を抑制することができるエンジン始動装置およびエンジン始動方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明に係るエンジン始動装置は、自動停止条件の成立によりエンジンを自動停止させ、再始動条件の成立によりエンジンを再始動させるエンジン始動装置において、スタータモータと、スタータモータの出力軸側にスプライン結合されて軸方向に摺動するピニオン部と、ピニオン部のピニオンギアをリングギアと噛み合う位置に移動させる押し出し機構と、押し出し機構の動作を制御する制御部と、を備え、ピニオンギアとリングギアとを噛み合わせてスタータモータの動力を伝達することで、エンジンを始動するエンジン始動装置であって、制御部は、エンジンの停止要求後、エンジン回転数が許容逆回転数以下になる場合には、ピニオンギアの押し出しを行わず、エンジン回転数が許容逆回転数以上になる場合には、エンジン回転数が０ｒｐｍになる前に、再始動要求の有無にかかわらず、ピニオンギアを押し出してリングギアと噛み合わせ、エンジンの回転が停止する前に、所定の条件でピニオンギアを引き抜くものである。
【００１１】
また、この発明に係るエンジン始動方法は、自動停止条件の成立によりエンジンを自動停止させ、再始動条件の成立によりエンジンを再始動させるエンジン始動方法において、スタータモータの出力軸側にスプライン結合されて軸方向に摺動するピニオン部のピニオンギアを、リングギアと噛み合わせてスタータモータの動力を伝達することで、エンジンを始動するエンジン始動方法であって、エンジンの停止要求後、エンジン回転数が許容逆回転数以下になる場合には、ピニオンギアの押し出しを行わず、エンジン回転数が許容逆回転数以上になる場合には、エンジン回転数が０ｒｐｍになる前に、再始動要求の有無にかかわらず、ピニオンギアを押し出してリングギアと噛み合わせ、エンジンの回転が停止する前に、所定の条件でピニオンギアを引き抜く制御ステップを備えたものである。
【発明の効果】
【００１２】
この発明に係るエンジン始動装置およびエンジン始動方法によれば、制御部（制御ステップ）は、エンジンの停止要求後、エンジン回転数が許容逆回転数以下になる場合には、ピニオンギアの押し出しを行わず、エンジン回転数が許容逆回転数以上になる場合には、エンジン回転数が０ｒｐｍになる前に、再始動要求の有無にかかわらず、ピニオンギアを押し出してリングギアと噛み合わせ、エンジンの回転が停止する前に、所定の条件でピニオンギアを引き抜く。
これにより、再始動要求が発生した場合に、即座にピニオンギアをリングギアと噛み合わせて再始動することができ、再始動性が確保されるとともに、ギアを噛み合わせる回数が低減され、ギアが噛み合っている時間が短縮される。
そのため、エンジンの自動停止および自動始動時におけるギアの磨耗を抑制するとともに、無駄な電力の消費を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の実施の形態１に係るエンジン始動装置を示す概略構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係るエンジン始動装置において、エンジン停止制御後にエンジン回転数が減少していく様子を示した説明図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係るエンジン始動装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】この発明の実施の形態１に係るエンジン始動装置において、エンジン停止制御後に制御部がピニオンギアとリングギアとの噛み合わせを行った場合のエンジン回転数の様子を示した図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係るエンジン始動装置の別の動作を示すフローチャートである。
【図６】この発明の実施の形態２に係るエンジン始動装置の動作を示すフローチャートである。
【図７】この発明の実施の形態３に係るエンジン始動装置を示す概略構成図である。
【図８】この発明の実施の形態３に係るエンジン始動装置の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、この発明に係るエンジン始動装置の好適な実施の形態につき図面を用いて説明するが、各図において同一、または相当する部分については、同一符号を付して説明する。なお、エンジン始動装置は、自動停止条件の成立によりエンジンを自動停止させ、再始動条件の成立により前記エンジンを再始動させるものである。
【００１５】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係るエンジン始動装置を示す概略構成図である。図１において、エンジン始動装置は、スタータモータ１、バッテリ２、始動スイッチ３、ソレノイドスイッチ４およびピニオンギア５を備えている。始動スイッチ３は、第１スイッチ３１および第２スイッチ３２を有している。ソレノイドスイッチ４は、第１ソレノイド４１および第２ソレノイド４２を有している。
【００１６】
第１ソレノイド４１は、コイル４１ａ、コイル鉄心４１ｂおよびレバー４１ｃを含んでいる。また、第２ソレノイド４２は、コイル４２ａ、コイル鉄心４２ｂおよび接点部４２ｃを含んでいる。ピニオンギア５は、スタータモータ１の出力軸側にスプライン結合されて軸方向に摺動するピニオン部に含まれ、レバー４１ｃに取り付けられている。ここで、第１ソレノイド４１は、ピニオン部のピニオンギア５をリングギア６と噛み合う位置に移動させる押し出し機構を構成している。
【００１７】
押し出し機構を構成する第１ソレノイド４１を含むソレノイドスイッチ４および始動スイッチ３の動作は、制御部（図示せず）によって制御されている。このエンジン始動装置は、ピニオンギア５とリングギア６とを噛み合わせてスタータモータ１の動力を伝達することで、エンジンを始動する。
【００１８】
次に、それぞれの構成要素について説明する。
スタータモータ１は、エンジンの始動を行う。バッテリ２は、スタータモータ１に電力を供給する電源である。第１スイッチ３１は、第１ソレノイド４１を動作させるために、バッテリ２に接続されたスイッチである。また、第２スイッチ３２は、第２ソレノイド４２を動作させるために、バッテリ２に接続されたスイッチである。
【００１９】
第１ソレノイド４１のコイル４１ａは、スタータモータ１の接地端子と第１スイッチ３１との間に接続されている。また、コイル鉄心４１ｂは、一端がレバー４１ｃに接続され、コイル４１ａの励磁によって図の上方に移動する。ここで、第１スイッチ３１がオン状態になってコイル４１ａが励磁されると、コイル鉄心４１ｂが移動してレバー４１ｃが回転し、ピニオンギア５がリングギア６と噛み合う位置に押し出される。
【００２０】
第２ソレノイド４２のコイル４２ａは、スタータモータ１の入力端子と第２スイッチ３２との間に接続されている。また、コイル鉄心４２ｂは、コイル４２ａの励磁によって図の上方に移動し、接点部４２ｃを接続する。ここで、第２スイッチ３２がオン状態になってコイル４２ａが励磁されると、コイル鉄心４２ｂが移動して接点部４２ｃが接続され、スタータモータ１に電力が供給される。
【００２１】
このような構成により、ピニオンギア５が軸方向に押し出されてエンジンのリングギア６と噛み合い、ピニオンギア５とリングギア６とが噛み合った状態で、スタータモータ１の動力が伝達可能となる。また、このようなソレノイドスイッチ４の構成によれば、ピニオンギア５のリングギア６との噛み合いと、スタータモータ１の回転とを独立して制御することができる。
【００２２】
したがって、再始動要求が発生した場合には、自動停止条件が成立してリングギア６がエンジン停止制御後の惰性回転中であったとしても、第２スイッチ３２をオン状態にしてスタータモータ１を回転させたまま、ピニオンギア５とリングギア６との回転数が同期した時点で、第１スイッチ３１をオン状態にしてピニオンギア５とリングギア６とを噛み合わせ、エンジンを再始動させることができる。
【００２３】
図２は、この発明の実施の形態１に係るエンジン始動装置において、エンジン停止制御後にエンジン回転数（リングギア回転数）が減少していく様子を示した説明図である。図２において、エンジン停止制御後の惰性回転中は、エンジンへの燃料供給が停止され、エンジンのピストンにおける圧縮・膨張サイクルによりトルク変動が発生し、エンジン回転数が脈動を起こしながら低下していく。
【００２４】
その結果、エンジン回転数の０ｒｐｍ付近において、圧縮行程にあるピストンからの反力によるエンジンの逆回転と、膨張行程にあるピストンからの反力によるエンジンの正転とが繰り返される。その後、ピストンからの反力よりも摩擦力の方が大きくなった時点で、エンジンが静止する。
【００２５】
このとき、エンジンの逆回転数によっては、ピニオンギア５をリングギア６と噛み合わせる際に、大きな衝撃が発生する。また、エンジン回転数が、ピニオンギア５の許容逆回転数を上回る過大逆転領域になると、ピニオンギア５およびスタータモータ１の内部構造が破損する可能性がある。したがって、エンジンの逆回転中には、ピニオンギア５をリングギア６と噛み合わせないことも考えられるが、その場合には、エンジンの再始動が遅くなるという問題がある。
【００２６】
そこで、エンジン回転数の０ｒｐｍ付近で、第１スイッチ３１をオン状態にすることにより、事前にピニオンギア５とリングギア６とを噛み合わせておけば、再始動要求が発生した場合に、第２スイッチ３２をオン状態にすることで、スタータモータ１を駆動させてエンジンを再始動させることができる。
【００２７】
しかしながら、この場合には、ほとんどの状況で再始動要求が発生しないにもかかわらず、エンジン回転数の０ｒｐｍ付近でピニオンギア５を押し出してリングギア６と噛み合わせ、エンジンの回転が停止するまでスタータモータ１への通電を続けることになる。そのため、無駄な電力の消費が発生するとともに、ピニオンギア５とリングギア６との噛み合いによる磨耗が発生する。
【００２８】
そこで、制御部は、エンジンの停止要求後、エンジン回転数が許容逆回転数以下になる場合には、ピニオンギア５の押し出しを行わず、エンジン回転数が許容逆回転数以上になる場合には、エンジン回転数が０ｒｐｍになる前に、再始動要求の有無にかかわらず、ピニオンギア５を押し出してリングギア６と噛み合わせ、エンジンの回転が停止する前に、所定の条件でピニオンギア５を引き抜く。
【００２９】
以下、図１、２とともに、図３のフローチャートを参照しながら、この発明の実施の形態１に係るエンジン始動装置の動作について説明する。なお、制御部は、正転時または逆回転時のエンジン回転数および回転方向を、１行程毎の運動エネルギーの変化から、次回上死点の運動エネルギー予測値および運動エネルギー予測値の正負に基づいて予測する。
【００３０】
まず、自動停止条件が成立しているか否かが判定される（ステップＳ１）。
ステップＳ１において、自動停止条件が成立していない（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、図３の処理を終了する。一方、ステップＳ１において、自動停止条件が成立している（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、エンジン停止制御が行われる（ステップＳ２）。
【００３１】
続いて、制御部は、エンジン回転数が事前噛み合い条件回転数（例えば、５０ｒｐｍ）以下であるか否かを判定する（ステップＳ３）。
ステップＳ３において、エンジン回転数が事前噛み合い条件回転数以下でない（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、制御部は、再始動要求が発生しているか否かを判定する（ステップＳ４）。
【００３２】
ステップＳ４において、再始動要求が発生している（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、制御部は、始動スイッチ３およびソレノイドスイッチ４の動作を制御し、エンジンを再始動させて（ステップＳ５）、図３の処理を終了する。一方、ステップＳ４において、再始動要求が発生していない（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、ステップＳ３に移行する。
【００３３】
一方、ステップＳ３において、エンジン回転数が事前噛み合い条件回転数以下である（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、制御部は、エンジンの逆回転数を予測して、許容逆回転数（例えば、−１００ｒｐｍ（逆回転））よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ６）。
【００３４】
ステップＳ６において、予測したエンジンの逆回転数が許容逆回転数よりも大きい（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、制御部は、エンジン回転数が０ｒｐｍになる前に、再始動要求の有無にかかわらず、第１スイッチ３１をオン状態にし、ピニオンギア５を押し出してリングギア６と噛み合わせる（ステップＳ７）。
【００３５】
ここで、ピニオンギア５をリングギア６と噛み合わせた場合には、ピニオンギア５と結合されたスタータモータ１の慣性により、図４に示されるように、エンジンの逆回転が抑制される。
【００３６】
次に、制御部は、ピニオンギア５を押し出した後、エンジン回転数が０ｒｐｍになるまでの予測時間が、エンジン回転数の脈動周期の１／４周期時間以内であるか否かを判定する（ステップＳ８）。
【００３７】
ステップＳ８において、エンジン回転数が０ｒｐｍになるまでの予測時間が、エンジン回転数の脈動周期の１／４周期時間以内である（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、エンジン回転数が脈動により低下しているときであると判断される。このとき、制御部は、ピニオンギア５を押し出した後、エンジン回転数が０ｒｐｍになるまでの予測時間とエンジン回転数の脈動半周期時間とを加算した時間が経過した後に、第１スイッチ３１をオフ状態にしてピニオンギア５を引き抜く（ステップＳ９）。
【００３８】
ここで、少なくともエンジン回転数が０ｒｐｍになるまでの予測時間とエンジン回転数の脈動半周期時間とを加算した時間だけ、ピニオンギア５とリングギア６とを噛み合わせておけば、図４に示されるように、逆回転領域が小さくなる。そのため、ピニオンギア５を引き抜いたとしても、再始動要求が発生した場合に、許容逆回転数の範囲内でピニオンギア５とリングギア６とを噛み合わせ、エンジンを再始動することができる。
【００３９】
一方、ステップＳ８において、エンジン回転数が０ｒｐｍになるまでの予測時間が、エンジン回転数の脈動周期の１／４周期時間以内でない（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、エンジン回転数が脈動により上昇しているときであると判断される。このとき、制御部は、ピニオンギア５を押し出した後、エンジン回転数の１脈動周期時間が経過した後に、第１スイッチ３１をオフ状態にしてピニオンギア５を引き抜く（ステップＳ１０）。
【００４０】
ステップＳ９またはステップＳ１０の後、また、ステップＳ６において、予測したエンジンの逆回転数が許容逆回転数以下である（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、制御部は、再始動要求が発生しているか否かを判定する（ステップＳ１１）。すなわち、予測したエンジンの逆回転数が許容逆回転数以下である場合には、再始動要求が発生するまで待機すればよい。
【００４１】
ステップＳ１１において、再始動要求が発生している（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、制御部は、始動スイッチ３およびソレノイドスイッチ４の動作を制御し、エンジンを再始動させて（ステップＳ５）、図３の処理を終了する。一方、ステップＳ１１において、再始動要求が発生していない（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、ステップＳ１１の処理を繰り返す。
【００４２】
このように、エンジンの逆回転を予測して、ピニオンギア５を押し出すか否かを判断し、ピニオンギア５をできるだけ早く引き抜くことにより、エンジンの逆回転に対する対応として、ピニオンギア５をブレーキとして使用することができる。許容逆回転数を超える箇所をなくすことにより、再始動要求が発生した場合でも、常に時間のロスを生じることなくエンジンを再始動させることができる。
【００４３】
したがって、許容逆回転数付近でこのような制御を行うことにより、ピニオンギア５の許容逆回転レベルの負荷を低減することができ、ギアの磨耗を抑制することができる。また、明らかにエンジンが逆回転しない場合には、ピニオンギア５を押し出さないことで、無駄な動作によるエネルギーの消費を抑制することができる。この制御は、特に、エンジンの逆回転数が、許容逆回転数を超えることが少ないエンジンに対して有効である。
【００４４】
以上のように、実施の形態１によれば、制御部は、エンジンの停止要求後、エンジン回転数が許容逆回転数以下になる場合には、ピニオンギアの押し出しを行わず、エンジン回転数が許容逆回転数以上になる場合には、エンジン回転数が０ｒｐｍになる前に、再始動要求の有無にかかわらず、ピニオンギアを押し出してリングギアと噛み合わせ、エンジンの回転が停止する前に、所定の条件でピニオンギアを引き抜く。
これにより、再始動要求があった場合に、即座にピニオンギアをリングギアと噛み合わせて再始動することができ、再始動性が確保されるとともに、ギアを噛み合わせる回数が低減され、ギアが噛み合っている時間が短縮される。
そのため、エンジンの自動停止および自動始動時におけるギアの磨耗を抑制するとともに、無駄な電力の消費を抑制することができる。
【００４５】
なお、上記実施の形態１において、許容逆回転数の判定に誤差が大きい場合、制御部は、許容逆回転数を小さめに設定して、ピニオンギア５を押し出した後、一定条件（例えば、エンジン回転数の１脈動周期時間が経過後）で、第１スイッチ３１をオフ状態にしてピニオンギア５を引き抜いてもよい。
【００４６】
この場合におけるエンジン始動装置の動作を、図５のフローチャートを参照しながら説明する。なお、図５において、ステップＳ１〜ステップＳ７までの動作、およびステップＳ１１以降の動作は、上述した図３のものと同様なので、説明を省略する。
【００４７】
ステップＳ７において、ピニオンギア５を押し出してリングギア６と噛み合わせた後、制御部は、再始動要求が発生しているか否かを判定する（ステップＳ２１）。
ステップＳ２１において、再始動要求が発生している（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、制御部は、始動スイッチ３およびソレノイドスイッチ４の動作を制御し、エンジンを再始動させて（ステップＳ５）、図５の処理を終了する。
【００４８】
一方、ステップＳ２１において、再始動要求が発生していない（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、制御部は、ピニオンギア５を押し出した後、一定条件（例えば、エンジン回転数の１脈動周期時間が経過後）で、第１スイッチ３１をオフ状態にしてピニオンギア５を引き抜く（ステップＳ２２）。
【００４９】
ステップＳ２２の後、また、ステップＳ６において、予測したエンジンの逆回転数が許容逆回転数以下である（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、制御部は、再始動要求が発生しているか否かを判定する（ステップＳ１１）。
【００５０】
このように、許容逆回転数を小さめに設定し、単純化した場合であっても、上記実施の形態１と同等の効果を得ることができる。
【００５１】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、図３に示したステップＳ３において、エンジン回転数が事前噛み合い条件回転数以下である（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合に、制御部が、エンジンの逆回転数が許容逆回転数よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ６）と説明した。
【００５２】
しかしながら、エンジン回転数の脈動が大きく、ほとんどの場合でエンジンの逆回転数が許容逆回転数の範囲を超えるのであれば、許容逆回転数の判定を行う必要はない。そのため、このような場合、制御部は、エンジン回転数が事前噛み合い条件回転数以下であると判定された場合に、エンジン回転数が０ｒｐｍになる前に、再始動要求の有無にかかわらず、ピニオンギア５を押し出してリングギア６と噛み合わせてもよい。
【００５３】
ここで、この発明の実施の形態２に係るエンジン始動装置の構成は、上述した実施の形態１のものと同様なので、説明を省略する。以下、図１、２とともに、図６のフローチャートを参照しながら、この発明の実施の形態２に係るエンジン始動装置の動作について説明する。なお、図６において、ステップＳ１〜ステップＳ５までの動作、およびステップＳ７以降の動作は、上述した図３のものと同様なので、説明を省略する。
【００５４】
ステップＳ３において、エンジン回転数が事前噛み合い条件回転数（例えば、５０ｒｐｍ）以下である（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、制御部は、エンジン回転数が０ｒｐｍになる前に、再始動要求の有無にかかわらず、第１スイッチ３１をオン状態にし、ピニオンギア５を押し出してリングギア６と噛み合わせる（ステップＳ７）。
【００５５】
以上のように、実施の形態２によれば、制御部は、エンジン回転数が事前噛み合い条件回転数以下であると判定された場合に、エンジンの逆回転数が許容逆回転数よりも大きいか否かを判定せず、エンジン回転数が０ｒｐｍになる前に、再始動要求の有無にかかわらず、ピニオンギア５を押し出してリングギア６と噛み合わせる。
この場合も、上記実施の形態１と同等の効果を得ることができる。
【００５６】
実施の形態３．
図７は、この発明の実施の形態３に係るエンジン始動装置を示す概略構成図である。図７において、エンジン始動装置は、スタータモータ１、バッテリ２、始動スイッチ３Ａ、ソレノイドスイッチ４Ａおよびピニオンギア５を備えている。ソレノイドスイッチ４Ａは、コイル４３ａ、コイル鉄心４３ｂ、レバー４３ｃおよび接点部４３ｄを含んでいる。ピニオンギア５は、レバー４３ｃに取り付けられている。
【００５７】
コイル４３ａは、スタータモータ１の接地端子と始動スイッチ３Ａとの間に接続されている。また、コイル鉄心４３ｂは、一端がレバー４３ｃに接続され、コイル４３ａの励磁によって図の上方に移動し、接点部４２ｃを接続する。ここで、始動スイッチ３Ａがオン状態になってコイル４３ａが励磁されると、コイル鉄心４３ｂが移動してレバー４３ｃが回転し、ピニオンギア５がリングギア６と噛み合う位置に押し出されるとともに、コイル鉄心４３ｂが引ききったときに接点部４３ｄが接続され、スタータモータ１に電力が供給される。
【００５８】
なお、その他の構成は、上述した実施の形態１のものと同様なので、説明を省略する。すなわち、このエンジン始動装置は、押し出し機構の動作とスタータモータ１への通電電流をオンオフするスイッチとを、１つのプランジャーコイルで構成することにより、ピニオンギア５を押し出した後に、プランジャーが先に引き込まれることでモータ通電スイッチを動作させる一体型スイッチ（シングルスイッチ構成）を有している。
【００５９】
このような構成のエンジン始動装置においても、同様に、スタータモータ１の回転数が所定の回転数まで上昇する前に、ピニオンギア５を引き抜くことにより、対応は同じとなる。このとき、制御部は、ピニオンギア５を押し出した後、スタータモータ１の回転数が一定回転数（例えば、１００ｒｐｍ）になったとき（なる前）に、始動スイッチ３Ａをオフ状態にしてピニオンギア５を引き抜く。
【００６０】
すなわち、一定回転数（例えば、１００ｒｐｍ）の問題にならない回転数レベルに到達するまでに、ピニオンギア５を引き抜けるような設定、スイッチ動作ストロークを有する構成にすればよい。
【００６１】
以下、図７とともに、図８のフローチャートを参照しながら、この発明の実施の形態３に係るエンジン始動装置の動作について説明する。なお、図８において、ステップＳ１〜ステップＳ９までの動作、およびステップＳ１１以降の動作は、上述した図３のものと同様なので、説明を省略する。
【００６２】
ステップＳ８において、エンジン回転数が０ｒｐｍになるまでの予測時間が、エンジン回転数の脈動周期の１／４周期時間以内でない（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、エンジン回転数がスタータモータ１の回転により上昇しているときであると判断される。このとき、制御部は、ピニオンギア５を押し出した後、スタータモータ１の回転数が一定回転数（例えば、１００ｒｐｍ）になったとき（なる前）に、始動スイッチ３Ａをオフ状態にしてピニオンギア５を引き抜く（ステップＳ３１）。
【００６３】
ステップＳ９またはステップＳ３１の後、また、ステップＳ６において、予測したエンジンの逆回転数が許容逆回転数以下である（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、制御部は、再始動要求が発生しているか否かを判定する（ステップＳ１１）。
【００６４】
以上のように、実施の形態３によれば、シングルスイッチ構成を有するエンジン始動装置において、制御部は、ピニオンギア５を押し出した後、スタータモータ１の回転数が一定回転数になったとき（なる前）に、始動スイッチ３Ａをオフ状態にしてピニオンギア５を引き抜く。
そのため、シングルスイッチ構成を有するエンジン始動装置においても、上記実施の形態１と同等の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００６５】
１ スタータモータ、２ バッテリ、３、３Ａ 始動スイッチ、４、４Ａ ソレノイドスイッチ、５ ピニオンギア、６ リングギア、３１ 第１スイッチ、３２ 第２スイッチ、４１ 第１ソレノイド、４１ａ コイル、４１ｂ コイル鉄心、４１ｃ レバー、４２ 第２ソレノイド、４２ａ コイル、４２ｂ コイル鉄心、４２ｃ 接点部、４３ａ コイル、４３ｂ コイル鉄心、４３ｃ レバー、４３ｄ 接点部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動停止条件の成立によりエンジンを自動停止させ、再始動条件の成立により前記エンジンを再始動させるエンジン始動装置において、
スタータモータと、
前記スタータモータの出力軸側にスプライン結合されて軸方向に摺動するピニオン部と、
前記ピニオン部のピニオンギアをリングギアと噛み合う位置に移動させる押し出し機構と、
前記押し出し機構の動作を制御する制御部と、を備え、
前記ピニオンギアと前記リングギアとを噛み合わせて前記スタータモータの動力を伝達することで、前記エンジンを始動するエンジン始動装置であって、
前記制御部は、前記エンジンの停止要求後、前記エンジン回転数が許容逆回転数以下になる場合には、前記ピニオンギアの押し出しを行わず、前記エンジン回転数が前記許容逆回転数以上になる場合には、前記エンジン回転数が０ｒｐｍになる前に、再始動要求の有無にかかわらず、前記ピニオンギアを押し出して前記リングギアと噛み合わせ、前記エンジンの回転が停止する前に、所定の条件で前記ピニオンギアを引き抜く
ことを特徴とするエンジン始動装置。
【請求項２】
前記所定の条件は、前記ピニオンギアを押し出した後、前記エンジン回転数の１脈動周期時間が経過したことであ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】
前記所定の条件は、前記ピニオンギアを押し出した後、前記エンジン回転数が０ｒｐｍになるまでの予測時間と前記エンジン回転数の脈動半周期時間とを加算した時間が経過したことであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のエンジン始動装置。
【請求項４】
前記押し出し機構の動作と前記スタータモータへの通電電流をオンオフするスイッチとを、１つのプランジャーコイルで構成することにより、前記ピニオンギアを押し出した後に、プランジャーが先に引き込まれることでモータスイッチを動作させる一体型スイッチを有し、
前記所定の条件は、前記スタータモータの回転数が所定の回転数に達したことであることを特徴とする請求項１から請求項３までの何れか１項に記載のエンジン始動装置。
【請求項５】
自動停止条件の成立によりエンジンを自動停止させ、再始動条件の成立により前記エンジンを再始動させるエンジン始動方法において、スタータモータの出力軸側にスプライン結合されて軸方向に摺動するピニオン部のピニオンギアを、リングギアと噛み合う位置に押し出して噛み合わせ、前記スタータモータの動力を伝達することで、前記エンジンを始動するエンジン始動方法であって、
前記エンジンの停止要求後、前記エンジン回転数が許容逆回転数以下になる場合には、前記ピニオンギアの押し出しを行わず、前記エンジン回転数が前記許容逆回転数以上になる場合には、前記エンジン回転数が０ｒｐｍになる前に、再始動要求の有無にかかわらず、前記ピニオンギアを押し出して前記リングギアと噛み合わせ、前記エンジンの回転が停止する前に、所定の条件で前記ピニオンギアを引き抜く制御ステップ
を備えたことを特徴とするエンジン始動方法。
【請求項１】
自動停止条件の成立によりエンジンを自動停止させ、再始動条件の成立により前記エンジンを再始動させるエンジン始動装置において、
スタータモータと、
前記スタータモータの出力軸側にスプライン結合されて軸方向に摺動するピニオン部と、
前記ピニオン部のピニオンギアをリングギアと噛み合う位置に移動させる押し出し機構と、
前記押し出し機構の動作を制御する制御部と、を備え、
前記ピニオンギアと前記リングギアとを噛み合わせて前記スタータモータの動力を伝達することで、前記エンジンを始動するエンジン始動装置であって、
前記制御部は、前記エンジンの停止要求後、前記エンジン回転数が許容逆回転数以下になる場合には、前記ピニオンギアの押し出しを行わず、前記エンジン回転数が前記許容逆回転数以上になる場合には、前記エンジン回転数が０ｒｐｍになる前に、再始動要求の有無にかかわらず、前記ピニオンギアを押し出して前記リングギアと噛み合わせ、前記エンジンの回転が停止する前に、所定の条件で前記ピニオンギアを引き抜く
ことを特徴とするエンジン始動装置。
【請求項２】
前記所定の条件は、前記ピニオンギアを押し出した後、前記エンジン回転数の１脈動周期時間が経過したことであ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】
前記所定の条件は、前記ピニオンギアを押し出した後、前記エンジン回転数が０ｒｐｍになるまでの予測時間と前記エンジン回転数の脈動半周期時間とを加算した時間が経過したことであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のエンジン始動装置。
【請求項４】
前記押し出し機構の動作と前記スタータモータへの通電電流をオンオフするスイッチとを、１つのプランジャーコイルで構成することにより、前記ピニオンギアを押し出した後に、プランジャーが先に引き込まれることでモータスイッチを動作させる一体型スイッチを有し、
前記所定の条件は、前記スタータモータの回転数が所定の回転数に達したことであることを特徴とする請求項１から請求項３までの何れか１項に記載のエンジン始動装置。
【請求項５】
自動停止条件の成立によりエンジンを自動停止させ、再始動条件の成立により前記エンジンを再始動させるエンジン始動方法において、スタータモータの出力軸側にスプライン結合されて軸方向に摺動するピニオン部のピニオンギアを、リングギアと噛み合う位置に押し出して噛み合わせ、前記スタータモータの動力を伝達することで、前記エンジンを始動するエンジン始動方法であって、
前記エンジンの停止要求後、前記エンジン回転数が許容逆回転数以下になる場合には、前記ピニオンギアの押し出しを行わず、前記エンジン回転数が前記許容逆回転数以上になる場合には、前記エンジン回転数が０ｒｐｍになる前に、再始動要求の有無にかかわらず、前記ピニオンギアを押し出して前記リングギアと噛み合わせ、前記エンジンの回転が停止する前に、所定の条件で前記ピニオンギアを引き抜く制御ステップ
を備えたことを特徴とするエンジン始動方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−７２４３１（Ｐ２０１３−７２４３１Ａ）
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１４６９３（Ｐ２０１１−２１４６９３）
【出願日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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