内燃機関のアイドリングストップの制御方法及びアイドリングストップシステム
【課題】エンジンの自動停止時における再始動を、リングギアを局所的に摩耗させることなく、従来よりも速やかに行うことができる内燃機関のアイドリングストップの制御方法及びアイドリングストップシステムを提供する。
【解決手段】エンジン１が完全停止する前に再始動要求が発生したときには、エンジン１の水温又は油温の測定値を参照してエンジン１のクランク軸２の推定回転速度Ｎｅを算出し、スタータのピニオン５の推定回転速度Ｎｓを算出し、あらかじめ指定されたクランク角度タイミングで、推定回転速度Ｎｓが回転速度Ｎｅと同一の又は近似する値以下となる時刻Ｔｓを複数求めるとともに、それらＴｓのうちで前回の再始動要求までに最も選択回数が少ない気筒１０に対応する時刻Ｔｓにおいて、ピニオン５がリンクギア４に噛合するようにピニオン５の回転駆動と押し出しとを開始する。
【解決手段】エンジン１が完全停止する前に再始動要求が発生したときには、エンジン１の水温又は油温の測定値を参照してエンジン１のクランク軸２の推定回転速度Ｎｅを算出し、スタータのピニオン５の推定回転速度Ｎｓを算出し、あらかじめ指定されたクランク角度タイミングで、推定回転速度Ｎｓが回転速度Ｎｅと同一の又は近似する値以下となる時刻Ｔｓを複数求めるとともに、それらＴｓのうちで前回の再始動要求までに最も選択回数が少ない気筒１０に対応する時刻Ｔｓにおいて、ピニオン５がリンクギア４に噛合するようにピニオン５の回転駆動と押し出しとを開始する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のアイドリングストップの制御方法及びアイドリングストップシステムに関し、更に詳しくは、エンジンの自動停止時における再始動を、スタータの損傷及びリングギアの局所的な摩耗を防止しつつ、従来よりも速やかに行うことができる内燃機関のアイドリングストップの制御方法及びアイドリングストップシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車のエンジンには、燃費の節減及び排気ガスによる環境悪化の防止の観点から、停車時においてエンジンを自動停止し、かつ発車時にエンジンを自動で再始動させる、いわゆるアイドリングストップ機構が搭載されるようになっている。具体的には、エンジンの停止要求が発せられたときにはエンジンへの燃料供給を停止し、エンジンの再始動要求が発せられたときは、燃料供給を再開してスタータでエンジンを再始動させることが自動的に行われるようになっている。
【０００３】
このエンジンの再始動に用いられるスタータは、モーターにより回転駆動されるピニオンを、エンジンのクランク軸に連結されたリングギアに向けて押し出して両者を噛合させることで、エンジンをクランキングするものである。そのため、従来のアイドリングストップ機構では、エンジンが完全停止する前に再始動要求が発せられた場合でも、スタータのピニオンとリングギアとがスムーズに噛合するように、エンジンが完全停止してからスタータを起動してエンジンをクランキングすることが行われていた。
【０００４】
しかし、そのようにエンジンの完全停止を待っていては、再始動要求の発生からエンジンの再始動までにタイムロスが発生するので、ドライバーに再始動が遅いという感覚（もたつき感）を抱かせることになってしまう。
【０００５】
そのため近年では、エンジンが完全停止する前に再始動要求が発せられた場合には、エンジンの完全停止を待たずにスタータを起動させて、エンジンをクランキングするようなシステムが登場してきているが、スタータのピニオンとリングギアとは互いに回転しているためスムーズに噛み合わないことがあり、そのようなケースでは異音が発生し、最悪の場合にはスタータが損傷してしまうおそれがある。
【０００６】
このような問題を解決するため、例えば、エンジンの回転速度の変化を予測し、その回転速度とピニオンの回転速度とが同期する時刻に合わせて、ピニオンをリングギアに向けて押し出すエンジン自動停止再始動装置が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００７】
上記のエンジン自動停止再始動装置では、エンジンの回転速度の変化を予測する方法として、エンジンの運動エネルギーを仕事量とから演算により求める（特許文献２を参照）ことを例示しているが、エンジンの実際の仕様や状態を考慮していないため正確性に欠け、スタータの損傷を十分に防止することはできない。
【０００８】
そのような問題を解決するには、例えばエンジンの実際の状態に基づいてエンジンの回転変動を精度良く推定し、かつピニオンの押し出しと回転始まりとを適切に制御することにより、クランク軸の回転変動の指定部分（例えば、変動極小点や変動上昇面など）でリングギヤとピニオンとを噛合させることが考えられる。
【０００９】
しかしながら、上記のような制御方法では、常にリングギアの特定位置でピニオンが噛合することになるため、リングギアが局所的に摩耗するおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許４２１４４０１号公報
【特許文献２】特開２００４−２４５１０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、エンジンの自動停止時における再始動を、スタータの損傷及びリングギアの局所的な摩耗を防止しつつ、従来よりも速やかに行うことができる内燃機関のアイドリングストップの制御方法及びアイドリングストップシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の目的を達成する本発明の内燃機関のアイドリングストップの制御方法は、エンジンの運転中に発生した停止要求により前記エンジンへの燃料供給を停止し、再始動要求によりスタータを起動させるアイドリングストップシステムを備えた内燃機関のアイドリングストップの制御方法であって、前記エンジンが完全停止する前に前記再始動要求が発生したときには、前記エンジンのクランク軸の将来の回転速度を前記エンジンの水温又は油温の測定値を参照して推定するとともに、前記スタータのピニオンの将来の回転速度を推定し、あらかじめ指定されたクランク角度タイミングで、前記クランク軸の推定回転速度Ｎｅが前記ピニオンの推定回転速度Ｎｓと同一の又は近似する値以下となる時刻Ｔｓを複数求めるとともに、その複数の時刻Ｔｓ毎に前記あらかじめ指定されたクランク角度タイミングとなる前記エンジンの気筒をそれぞれ判別し、その判別された気筒のうちで前回の再始動要求までに最も少ない回数で、前記あらかじめ指定されたクランク角度タイミングとなった気筒に対応する時刻Ｔｓを選択し、その選択された時刻Ｔｓにおいて、前記ピニオンが前記クランク軸に連結されたリンクギアに噛合するように前記ピニオンの回転駆動と押し出しとを開始することを特徴とすることを特徴とするものである。
【００１３】
上記の目的を達成するための本発明の内燃機関のアイドリングストップシステムは、複数の気筒を有するエンジンの運転中に発生した停止要求により前記エンジンへの燃料供給を停止し、再始動要求によりスタータを起動させて、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合可能なピニオンを回転駆動する内燃機関のアイドリングストップシステムであって、前記エンジンの水温又は油温を測定する測定手段と、前記クランク軸の回転速度の変動及び前記気筒の状態を検出する回転センサと、制御手段とを備え、前記制御手段は、前記エンジンが完全停止する前に前記再始動要求が発生したときには、前記回転センサが検出した前記クランク軸の回転変動に基づいて、前記エンジンのクランク軸の将来の回転速度を前記測定手段が測定した前記エンジンの水温又は油温を参照して推定するとともに、前記スタータのピニオンの将来の回転速度を推定し、あらかじめ指定されたクランク角度タイミングで、前記クランク軸の推定回転速度Ｎｅが前記ピニオンの推定回転速度Ｎｓと同一の又は近似する値以下となる時刻Ｔｓを複数求めるとともに、前記回転センサが検出した前記気筒の状態に基づいて、前記複数の時刻Ｔｓ毎に前記あらかじめ指定されたクランク角度タイミングとなる気筒をそれぞれ判別し、その判別された気筒のうちで前回の再始動要求までに最も少ない回数で、前記あらかじめ指定されたクランク角度タイミングとなった気筒に対応する時刻Ｔｓを選択し、その選択された時刻Ｔｓにおいて、前記ピニオンが前記クランク軸に連結されたリンクギアに噛合するように前記ピニオンの回転駆動と押し出しとを開始することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の内燃機関のアイドリングストップの制御方法及びアイドリングストップシステムによれば、再始動時にあらかじめ指定されたクランク角度でピニオンをリングギアに噛合させる場合において、その指定されたクランク角度になる気筒が、特定の気筒に偏らないようにしたことにより、ピニオンが常にリングギアの特定位置で噛合することがなくなるので、リングギアの局所的な摩耗を防止することができる。
【００１５】
また、エンジンの実際の状態を示す水温又は油温に基づいて、クランク軸の将来の推定回転速度Ｎｅを精度良く算出し、そのクランク軸の推定回転速度Ｎｅが、あらかじめ指定されたクランク角度となる回転変動の指定部分において、ピニオンの再始動要求後の一定時間における推定回転速度Ｎｓと同一の又は近似する回転速度以下になるようなタイミングでピニオンを作動させて押し出してリングギアと噛合させるようにしたので、リングギアとピニオンがスムーズに噛合するようになるため、スタータが損傷することなく、従来よりも速やかに再始動をおこなうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態からなる内燃機関のアイドリングストップシステムの構成を示す構成図である。
【図２】本発明の実施の形態からなる内燃機関のアイドリングストップの制御方法を説明するフロー図である。
【図３】図２の制御方法におけるエンジン及びピニオンの回転速度の経時変化を説明するグラフである。
【図４】エンジンの水温とフリクションの関係の一例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１８】
図１は、本発明の実施の形態の内燃機関のアイドリングストップシステムの構成を示す。
【００１９】
この内燃機関のアイドリングストップシステムは、エンジン１のクランク軸２の回りにフライホイール３を介して接続されたリングギア４と、そのリングギア４に噛合可能なピニオン５と、エンジン１の水温又は油温を測定する測定手段６と、制御手段７とを有している。
【００２０】
エンジン１は、クランク軸２に接続するピストン８が往復動するシリンダ９からなる複数（図１の例では４個）の気筒１０を有しており、それらの気筒１０にはそれぞれ識別番号（例えば、ｋ１〜ｋ４）が付されている。
【００２１】
ピニオン５は、モータ１１により回転駆動され、その回転軸１２は電磁ソレノイド式のアクチュエータ１３によってリングギア４に向けて伸縮可能に構成されている。モータ１１とピニオン５の回転軸１２との間には、図示しない減速ギアが介設されており、リングギア４からピニオン５に高速回転が付加されたときにモータ１１を保護するようになっている。これらのピニオン５、モータ１１、アクチュエータ１３等によりスタータが構成される。
【００２２】
エンジン１の水温又は油温を測定する測定手段６は、特に限定するものではないが、熱電対やサーミスタを利用したセンサが用いられる。エンジン１の水温及び油温としては、冷却水及びエンジンオイルの温度（例えば、一次遅れフィルタや移動平均フィルタ後の値）をそれぞれ用いるようにする。
【００２３】
制御手段７は、不揮発性のメモリからなる記憶部１４を備えたＣＰＵ（中央演算処理装置）から構成され、モータ１１、アクチュエータ１３、測定手段６及びエンジン１のＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）１５のそれぞれに信号線１６ａ〜１６ｄを通じて接続している。
【００２４】
ＥＣＵ１５は、燃料タンク１７からエンジン１に燃料を供給する燃料供給管１８に介設された電磁バルブ１９に信号線１６ｅを通じて接続しており、エンジン１の停止要求又は再始動要求の発生に応じて、主に電磁バルブ１９を開弁又は閉弁することでアイドリングストップを行うようになっている。エンジン１の停止要求は、例えば、車速（車輪速センサにより検知）やバッテリー電圧などの項目のうちのいくつかが、所定の条件を満たしたときに発せられる。また、エンジンの再始動要求は、例えば、ギアの位置やクラッチペダルの状態などが、所定の条件を満たしたときに発せられる。
【００２５】
更に、フライホイール３又はリングギア４の側面に対向する位置には、信号線１６ｆにより制御手段７に接続された回転センサ２０が取り付けられている。回転センサ２０としては、ホール素子や電磁ピックアップにより、フライホイール３表面に刻まれた凹凸やリングギア４の歯数を検出するものを例示することができる。回転センサ２０により検出された回転パルスは、制御手段７においてクランク軸２の回転速度の変動及び各気筒１０の状態（行程）に変換される。
【００２６】
上記の制御手段７、モータ１１、アクチュエータ１３、ＥＣＵ１５及び回転センサ２０は、バッテリー２１を電源として動作する。
【００２７】
なお、上記の構成では、制御手段７とＥＣＵ１５を別体としているが、ＥＣＵ１５に制御手段７の機能を合わせて持たせるようにしてもよい。
【００２８】
このような構成を有するアイドリングストップシステムにおいて、エンジン１が完全停止する前に再始動要求が発せられた場合におけるアイドリングストップの制御方法を、図２に示すフロー図、及び図３に示すグラフに基づいて以下に説明する。
【００２９】
なお、図３は、エンジンが完全停止する前に、ＥＣＵ１５から再始動要求が発せられた場合におけるエンジン１（クランク軸２）及びピニオン８の推定回転速度の経時変化を示すグラフである。
【００３０】
制御手段７は、エンジン１が完全停止する前に発せられた再始動要求をＥＣＵ１５を通じて受け取ると（Ｓ１０）、信号線１６ｃを通じてエンジン１の水温又は油温の測定値を入力する（Ｓ２０）。なお、このときＥＣＵ１５は、信号線１６ｅを通じて、電磁バルブ１９を開弁して、エンジン１に燃料を供給している。
【００３１】
そして、あらかじめ記憶部１４に格納されている、水温又は油温と、クランク軸２のイナーシャ及びフリクショントルクとの関係を示すデータテーブルと照合して、測定値に対応するイナーシャＩ及びフリクショントルクＴfを決定する（Ｓ３０）。図４に、水温とフリクショントルクとの関係を例示する。記憶部１４には、このようなデータが、データテーブルの形式であらかじめ格納されている。
【００３２】
次に、下記に示す式（１）〜（７）を用いて、クランク軸２の角加速度αを算出する。
但し、D：シリンダ内径、L：コンロッド長さ、R：クランク半径、mrec：往復部質量、P0：インマニ圧力、κ：比熱比、Vs：隙間容積、V0：下死点でのシリンダ容積、θ：クランク角度、ψ：コンロッド−シリンダ軸間角度、をそれぞれ示す。
【００３３】
この角加速度αを再始動要求の発生時から所定の期間で積分することで、クランク軸２の将来の（例えば、数サイクル先までの）推定回転速度Ｎｅを算出する（Ｓ４０）。この推定回転速度Ｎｅの計算においては、積分開始の初期値として、回転センサ２０により検出されたフライホイール３又はリングギア４の回転速度を利用する。
【００３４】
また、それと同時に、再始動要求後の一定時間におけるピニオン５の推定回転速度Ｎｓも算出する（Ｓ４０）。このピニオン５の推定回転速度Ｎｓは、記憶部１４に格納されている、あらかじめ実験的に得られたモータ１１についての起動開始からの経過時間とバッテリー２１電圧とのデータテーブルを参照することにより求められる。
【００３５】
そして、あらかじめ指定されたクランク角度（例えば、変動極小点や変動上昇面など）のタイミングで、クランク軸２の推定回転速度Ｎｅが、ピニオン５の推定回転速度Ｎｓと同一又は近似する値（近似幅：Ｎth）以下（Ｎｅ≦Ｎｓ＋Ｎth）になるまでの時間Ｔｓ、及びそのＴｓに基づくピニオン５の飛び出しタイミングＴｐ及びモータ１１の駆動タイミングＴｍを算出する（Ｓ５０）。なお、図２、３では、変動極小点のタイミングで時刻Ｔｓを求める例を示している。
【００３６】
例えば、図３に示すように、クランク角度の変動極小点、すなわち気筒１０のピストン８が上死点になって圧縮圧力が最大となりエンジン回転数が極小となる点で、リングギア４にピニオン５を噛合させる場合には、上死点を０度とすると、指定された角度は０度となる。
【００３７】
このときの時刻Ｔｓは、推定回転速度Ｎｅを微分して、その微分値が負から正に変位する時刻となる。この時刻Ｔｓは、再始動要求後の一定時間において通常は複数点算出される。図３に示す例では、時刻Ｔｓ1及び時刻Ｔｓ2の２点が算出されている。
ピニオン５の飛び出しタイミングＴｐについては、図３に示すように、ピニオン５には作動指令を受けてからリングギア４に到達するまでの移動時間Ｔｒがあるので、時刻Ｔｓ1及び時刻Ｔｓ2からそれぞれ移動時間Ｔｒだけ戻すことで、Ｔｐ1及びＴｐ2がそれぞれ求められる。この移動時間Ｔｒは、あらかじめ実験等により求めることができる。
【００３８】
また、モータ１１の回転駆動のタイミングＴｍについては、ピニオン５の推定回転速度Ｎｓと、クランク軸２の推定回転速度Ｎｅと、指定角度０度との関係から、ピニオン５が噛合するまでの時間Ｔｍ0が算出されるので、ピニオン５が静止状態から回転速度Ｎｓに達するまでのタイムラグＴｄを考慮すると、Ｔｍ＝Ｔｓ−Ｔｍ0−Ｔｄ0から求めることができる。このタイムラグＴｄは、モータ１１の特性とバッテリー２１の電圧から、あらかじめ求めることができる。
【００３９】
上述したように、ピニオン５の推定回転速度Ｎｓに近似する幅Ｎthを持たせているのは、このようなタイムラグＴｄやバラツキを考慮したものであり、ピニオン５の実際の機器の仕様、運転状態及びピニオン５とリングギア４との噛み合い作動のバラツキなどの条件を考慮すると、クランク軸２の推定回転速度Ｎｅからピニオン５の推定回転速度Ｎｓを差し引いた値（Ｎth）は、例えば０ｒｐｍ以上の値とするのがよい。
【００４０】
また、上記のタイムラグＴｄには、非常に微少な時間ではあるが、回路やリレーなどの遅れに起因するモータ１１への通電から回転開始までのタイムラグを含ませるようにしてもよい。
【００４１】
なお、図３に示す例では、クランク角度の変動極小点でリングギア４にピニオン５を噛合させているが、これに限るものではなく、ピニオン５とリングギア４とを、どのような局面で噛合させる（当てる）かは、あらかじめ音や振動などから判定して決めておくようにする。また、どのタイミングで当たるかは、上述したようにクランク角度で指定する。
次に、時間Ｔｓ1及び時刻Ｔｓ2において、複数の気筒１０のうちのいずれかが、あらかじめ指定されたクランク角度（図３の例では０度）になるのかを、回転センサ２０により検出された回転パルスから決定し（Ｓ６０）、その気筒１０の識別番号をそれぞれ判別する。
【００４２】
例えば、図１、３の例では、識別番号ｋ１の気筒１０のタイミングはＴｐ1、Ｔｍ1となり、識別番号ｋ４の気筒１０のタイミングはＴｐ2、Ｔｍ2となる。
【００４３】
そして、それらの識別番号を制御手段７の記憶部１４に格納されているデータベースと照合する。このデータベースには、気筒１０の識別番号毎に、過去の再始動要求毎に選択された回数が記録されている。このデータベースとの照合により、過去の選択回数がより少ない方の識別番号に係る気筒１０に対応するタイミングＴｐ、Ｔｍを選択する（Ｓ７０）。
【００４４】
例えば、上記の例では、識別番号ｋ１、ｋ４のうちで識別番号ｋ４の方の選択回数が少ない場合には、タイミングＴｐ2、Ｔｍ2をタイミングＴｐ、Ｔｍとして用いることになる。
【００４５】
また、全ての識別番号に係る気筒１０の選択回数が同じである場合には、ランダムに選択した識別番号に対応する気筒２０を選択するか、あるいは例えば識別番号自体が小さい方の気筒１０を選択する。例えば、上記の例では識別番号ｋ１に係る気筒１０を選択することになる。
【００４６】
なお、上記の例では時刻Ｔｓが２点算出された場合を示しているが、３点以上が算出された場合には、３つの識別番号に係る気筒１０のうちで選択回数が最も少ない識別番号ｋiに係る気筒１０を選択し、その選択された気筒１０に対応するタイミングＴｐi、ＴｍiをタイミングＴｐ、Ｔｍとして用いる。
【００４７】
そして、再始動要求から時刻Ｔｍが経過したときに（Ｓ９０）、モータ１１を起動させてピニオン５の回転駆動を開始し（Ｓ１００）、再始動の要求から時刻Ｔｐが経過したときに（Ｓ１１０）、アクチュエータ１３を起動して、回転するピニオン５をリンクギア４に向けて押し出して（飛び出させて）（Ｓ１２０）噛合させ、クランク軸２にトルクを加えてエンジン１をクランキングする。
【００４８】
最後に、今回のアイドリングストップで選択された気筒１０の識別番号の選択回数を１回分増加させて、記憶部１４のデータベースに記録する（Ｓ１３０）。
【００４９】
このように、再始動時にあらかじめ指定されたクランク角度になる気筒１０が、特定の気筒１０に偏らないようにしたことにより、ピニオン５が常にリングギア４の特定位置で噛合することがなくなるので、リングギア４の局所的な摩耗を防止することができる。
【００５０】
また、エンジン１の実際の状態を示す水温又は油温に基づいて、クランク軸２の将来の推定回転速度Ｎｅを精度良く算出し、そのクランク軸２の推定回転速度Ｎｅが、あらかじめ指定されたクランク角度となる回転変動の指定部分において、ピニオン５の再始動要求後の一定時間における推定回転速度Ｎｓと同一の又は近似する回転速度以下になるようなタイミングでピニオン５を作動させて押し出してリングギア４と噛合させる（当てる）ようにしたので、リングギア４とピニオン５がスムーズに噛み合うようになる。そのため、スタータが損傷することなく、従来よりも速やかに再始動をおこなうことができる。また、リングギア４とピニオン５が噛合する際の打音を低減することもできる。
【００５１】
更には、エンジン１の実際の仕様を考慮した所定の式（１）〜（７）を用いることで、クランク軸２の推定回転速度Ｎｅをより精度良く算出することができる。
【００５２】
なお、図１に示すエンジン１のように４気筒のエンジン１の場合には、上述した例のようにクランク軸２の変動極小点でピニオン５とリングギア４とを当てるようにすると、クランク角度が１８０度毎にリングギア４の４箇所のみにピニオン５が当たることになる。それ故、リングギア４の局所的な摩耗を更に防止するためには、クランク軸２の変動極小点の前後の箇所（例えば、上死点±１０度など）で当たるように、クランク角度タイミングを調整することが望ましい。
【００５３】
本発明の制御装置及び制御方法の用途は、自動車用のエンジン１に限るものではなく、一般の内燃機関にも適用することができる。
【符号の説明】
【００５４】
１ エンジン
２ クランク軸
３ フライホイール
４ リングギア
５ ピニオン
６ 測定手段
７ 制御手段
８ ピストン
９ シリンダ
１０ 気筒
１１ モータ
１２ 回転軸
１３ アクチュエータ
１４ 記憶部
１５ ＥＣＵ
１６ａ〜１６ｆ 信号線
１７ 燃料タンク
１８ 燃料供給管
１９ 電磁バルブ
２０ 回転センサ
２１ バッテリ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のアイドリングストップの制御方法及びアイドリングストップシステムに関し、更に詳しくは、エンジンの自動停止時における再始動を、スタータの損傷及びリングギアの局所的な摩耗を防止しつつ、従来よりも速やかに行うことができる内燃機関のアイドリングストップの制御方法及びアイドリングストップシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車のエンジンには、燃費の節減及び排気ガスによる環境悪化の防止の観点から、停車時においてエンジンを自動停止し、かつ発車時にエンジンを自動で再始動させる、いわゆるアイドリングストップ機構が搭載されるようになっている。具体的には、エンジンの停止要求が発せられたときにはエンジンへの燃料供給を停止し、エンジンの再始動要求が発せられたときは、燃料供給を再開してスタータでエンジンを再始動させることが自動的に行われるようになっている。
【０００３】
このエンジンの再始動に用いられるスタータは、モーターにより回転駆動されるピニオンを、エンジンのクランク軸に連結されたリングギアに向けて押し出して両者を噛合させることで、エンジンをクランキングするものである。そのため、従来のアイドリングストップ機構では、エンジンが完全停止する前に再始動要求が発せられた場合でも、スタータのピニオンとリングギアとがスムーズに噛合するように、エンジンが完全停止してからスタータを起動してエンジンをクランキングすることが行われていた。
【０００４】
しかし、そのようにエンジンの完全停止を待っていては、再始動要求の発生からエンジンの再始動までにタイムロスが発生するので、ドライバーに再始動が遅いという感覚（もたつき感）を抱かせることになってしまう。
【０００５】
そのため近年では、エンジンが完全停止する前に再始動要求が発せられた場合には、エンジンの完全停止を待たずにスタータを起動させて、エンジンをクランキングするようなシステムが登場してきているが、スタータのピニオンとリングギアとは互いに回転しているためスムーズに噛み合わないことがあり、そのようなケースでは異音が発生し、最悪の場合にはスタータが損傷してしまうおそれがある。
【０００６】
このような問題を解決するため、例えば、エンジンの回転速度の変化を予測し、その回転速度とピニオンの回転速度とが同期する時刻に合わせて、ピニオンをリングギアに向けて押し出すエンジン自動停止再始動装置が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００７】
上記のエンジン自動停止再始動装置では、エンジンの回転速度の変化を予測する方法として、エンジンの運動エネルギーを仕事量とから演算により求める（特許文献２を参照）ことを例示しているが、エンジンの実際の仕様や状態を考慮していないため正確性に欠け、スタータの損傷を十分に防止することはできない。
【０００８】
そのような問題を解決するには、例えばエンジンの実際の状態に基づいてエンジンの回転変動を精度良く推定し、かつピニオンの押し出しと回転始まりとを適切に制御することにより、クランク軸の回転変動の指定部分（例えば、変動極小点や変動上昇面など）でリングギヤとピニオンとを噛合させることが考えられる。
【０００９】
しかしながら、上記のような制御方法では、常にリングギアの特定位置でピニオンが噛合することになるため、リングギアが局所的に摩耗するおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許４２１４４０１号公報
【特許文献２】特開２００４−２４５１０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、エンジンの自動停止時における再始動を、スタータの損傷及びリングギアの局所的な摩耗を防止しつつ、従来よりも速やかに行うことができる内燃機関のアイドリングストップの制御方法及びアイドリングストップシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の目的を達成する本発明の内燃機関のアイドリングストップの制御方法は、エンジンの運転中に発生した停止要求により前記エンジンへの燃料供給を停止し、再始動要求によりスタータを起動させるアイドリングストップシステムを備えた内燃機関のアイドリングストップの制御方法であって、前記エンジンが完全停止する前に前記再始動要求が発生したときには、前記エンジンのクランク軸の将来の回転速度を前記エンジンの水温又は油温の測定値を参照して推定するとともに、前記スタータのピニオンの将来の回転速度を推定し、あらかじめ指定されたクランク角度タイミングで、前記クランク軸の推定回転速度Ｎｅが前記ピニオンの推定回転速度Ｎｓと同一の又は近似する値以下となる時刻Ｔｓを複数求めるとともに、その複数の時刻Ｔｓ毎に前記あらかじめ指定されたクランク角度タイミングとなる前記エンジンの気筒をそれぞれ判別し、その判別された気筒のうちで前回の再始動要求までに最も少ない回数で、前記あらかじめ指定されたクランク角度タイミングとなった気筒に対応する時刻Ｔｓを選択し、その選択された時刻Ｔｓにおいて、前記ピニオンが前記クランク軸に連結されたリンクギアに噛合するように前記ピニオンの回転駆動と押し出しとを開始することを特徴とすることを特徴とするものである。
【００１３】
上記の目的を達成するための本発明の内燃機関のアイドリングストップシステムは、複数の気筒を有するエンジンの運転中に発生した停止要求により前記エンジンへの燃料供給を停止し、再始動要求によりスタータを起動させて、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合可能なピニオンを回転駆動する内燃機関のアイドリングストップシステムであって、前記エンジンの水温又は油温を測定する測定手段と、前記クランク軸の回転速度の変動及び前記気筒の状態を検出する回転センサと、制御手段とを備え、前記制御手段は、前記エンジンが完全停止する前に前記再始動要求が発生したときには、前記回転センサが検出した前記クランク軸の回転変動に基づいて、前記エンジンのクランク軸の将来の回転速度を前記測定手段が測定した前記エンジンの水温又は油温を参照して推定するとともに、前記スタータのピニオンの将来の回転速度を推定し、あらかじめ指定されたクランク角度タイミングで、前記クランク軸の推定回転速度Ｎｅが前記ピニオンの推定回転速度Ｎｓと同一の又は近似する値以下となる時刻Ｔｓを複数求めるとともに、前記回転センサが検出した前記気筒の状態に基づいて、前記複数の時刻Ｔｓ毎に前記あらかじめ指定されたクランク角度タイミングとなる気筒をそれぞれ判別し、その判別された気筒のうちで前回の再始動要求までに最も少ない回数で、前記あらかじめ指定されたクランク角度タイミングとなった気筒に対応する時刻Ｔｓを選択し、その選択された時刻Ｔｓにおいて、前記ピニオンが前記クランク軸に連結されたリンクギアに噛合するように前記ピニオンの回転駆動と押し出しとを開始することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の内燃機関のアイドリングストップの制御方法及びアイドリングストップシステムによれば、再始動時にあらかじめ指定されたクランク角度でピニオンをリングギアに噛合させる場合において、その指定されたクランク角度になる気筒が、特定の気筒に偏らないようにしたことにより、ピニオンが常にリングギアの特定位置で噛合することがなくなるので、リングギアの局所的な摩耗を防止することができる。
【００１５】
また、エンジンの実際の状態を示す水温又は油温に基づいて、クランク軸の将来の推定回転速度Ｎｅを精度良く算出し、そのクランク軸の推定回転速度Ｎｅが、あらかじめ指定されたクランク角度となる回転変動の指定部分において、ピニオンの再始動要求後の一定時間における推定回転速度Ｎｓと同一の又は近似する回転速度以下になるようなタイミングでピニオンを作動させて押し出してリングギアと噛合させるようにしたので、リングギアとピニオンがスムーズに噛合するようになるため、スタータが損傷することなく、従来よりも速やかに再始動をおこなうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態からなる内燃機関のアイドリングストップシステムの構成を示す構成図である。
【図２】本発明の実施の形態からなる内燃機関のアイドリングストップの制御方法を説明するフロー図である。
【図３】図２の制御方法におけるエンジン及びピニオンの回転速度の経時変化を説明するグラフである。
【図４】エンジンの水温とフリクションの関係の一例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１８】
図１は、本発明の実施の形態の内燃機関のアイドリングストップシステムの構成を示す。
【００１９】
この内燃機関のアイドリングストップシステムは、エンジン１のクランク軸２の回りにフライホイール３を介して接続されたリングギア４と、そのリングギア４に噛合可能なピニオン５と、エンジン１の水温又は油温を測定する測定手段６と、制御手段７とを有している。
【００２０】
エンジン１は、クランク軸２に接続するピストン８が往復動するシリンダ９からなる複数（図１の例では４個）の気筒１０を有しており、それらの気筒１０にはそれぞれ識別番号（例えば、ｋ１〜ｋ４）が付されている。
【００２１】
ピニオン５は、モータ１１により回転駆動され、その回転軸１２は電磁ソレノイド式のアクチュエータ１３によってリングギア４に向けて伸縮可能に構成されている。モータ１１とピニオン５の回転軸１２との間には、図示しない減速ギアが介設されており、リングギア４からピニオン５に高速回転が付加されたときにモータ１１を保護するようになっている。これらのピニオン５、モータ１１、アクチュエータ１３等によりスタータが構成される。
【００２２】
エンジン１の水温又は油温を測定する測定手段６は、特に限定するものではないが、熱電対やサーミスタを利用したセンサが用いられる。エンジン１の水温及び油温としては、冷却水及びエンジンオイルの温度（例えば、一次遅れフィルタや移動平均フィルタ後の値）をそれぞれ用いるようにする。
【００２３】
制御手段７は、不揮発性のメモリからなる記憶部１４を備えたＣＰＵ（中央演算処理装置）から構成され、モータ１１、アクチュエータ１３、測定手段６及びエンジン１のＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）１５のそれぞれに信号線１６ａ〜１６ｄを通じて接続している。
【００２４】
ＥＣＵ１５は、燃料タンク１７からエンジン１に燃料を供給する燃料供給管１８に介設された電磁バルブ１９に信号線１６ｅを通じて接続しており、エンジン１の停止要求又は再始動要求の発生に応じて、主に電磁バルブ１９を開弁又は閉弁することでアイドリングストップを行うようになっている。エンジン１の停止要求は、例えば、車速（車輪速センサにより検知）やバッテリー電圧などの項目のうちのいくつかが、所定の条件を満たしたときに発せられる。また、エンジンの再始動要求は、例えば、ギアの位置やクラッチペダルの状態などが、所定の条件を満たしたときに発せられる。
【００２５】
更に、フライホイール３又はリングギア４の側面に対向する位置には、信号線１６ｆにより制御手段７に接続された回転センサ２０が取り付けられている。回転センサ２０としては、ホール素子や電磁ピックアップにより、フライホイール３表面に刻まれた凹凸やリングギア４の歯数を検出するものを例示することができる。回転センサ２０により検出された回転パルスは、制御手段７においてクランク軸２の回転速度の変動及び各気筒１０の状態（行程）に変換される。
【００２６】
上記の制御手段７、モータ１１、アクチュエータ１３、ＥＣＵ１５及び回転センサ２０は、バッテリー２１を電源として動作する。
【００２７】
なお、上記の構成では、制御手段７とＥＣＵ１５を別体としているが、ＥＣＵ１５に制御手段７の機能を合わせて持たせるようにしてもよい。
【００２８】
このような構成を有するアイドリングストップシステムにおいて、エンジン１が完全停止する前に再始動要求が発せられた場合におけるアイドリングストップの制御方法を、図２に示すフロー図、及び図３に示すグラフに基づいて以下に説明する。
【００２９】
なお、図３は、エンジンが完全停止する前に、ＥＣＵ１５から再始動要求が発せられた場合におけるエンジン１（クランク軸２）及びピニオン８の推定回転速度の経時変化を示すグラフである。
【００３０】
制御手段７は、エンジン１が完全停止する前に発せられた再始動要求をＥＣＵ１５を通じて受け取ると（Ｓ１０）、信号線１６ｃを通じてエンジン１の水温又は油温の測定値を入力する（Ｓ２０）。なお、このときＥＣＵ１５は、信号線１６ｅを通じて、電磁バルブ１９を開弁して、エンジン１に燃料を供給している。
【００３１】
そして、あらかじめ記憶部１４に格納されている、水温又は油温と、クランク軸２のイナーシャ及びフリクショントルクとの関係を示すデータテーブルと照合して、測定値に対応するイナーシャＩ及びフリクショントルクＴfを決定する（Ｓ３０）。図４に、水温とフリクショントルクとの関係を例示する。記憶部１４には、このようなデータが、データテーブルの形式であらかじめ格納されている。
【００３２】
次に、下記に示す式（１）〜（７）を用いて、クランク軸２の角加速度αを算出する。
但し、D：シリンダ内径、L：コンロッド長さ、R：クランク半径、mrec：往復部質量、P0：インマニ圧力、κ：比熱比、Vs：隙間容積、V0：下死点でのシリンダ容積、θ：クランク角度、ψ：コンロッド−シリンダ軸間角度、をそれぞれ示す。
【００３３】
この角加速度αを再始動要求の発生時から所定の期間で積分することで、クランク軸２の将来の（例えば、数サイクル先までの）推定回転速度Ｎｅを算出する（Ｓ４０）。この推定回転速度Ｎｅの計算においては、積分開始の初期値として、回転センサ２０により検出されたフライホイール３又はリングギア４の回転速度を利用する。
【００３４】
また、それと同時に、再始動要求後の一定時間におけるピニオン５の推定回転速度Ｎｓも算出する（Ｓ４０）。このピニオン５の推定回転速度Ｎｓは、記憶部１４に格納されている、あらかじめ実験的に得られたモータ１１についての起動開始からの経過時間とバッテリー２１電圧とのデータテーブルを参照することにより求められる。
【００３５】
そして、あらかじめ指定されたクランク角度（例えば、変動極小点や変動上昇面など）のタイミングで、クランク軸２の推定回転速度Ｎｅが、ピニオン５の推定回転速度Ｎｓと同一又は近似する値（近似幅：Ｎth）以下（Ｎｅ≦Ｎｓ＋Ｎth）になるまでの時間Ｔｓ、及びそのＴｓに基づくピニオン５の飛び出しタイミングＴｐ及びモータ１１の駆動タイミングＴｍを算出する（Ｓ５０）。なお、図２、３では、変動極小点のタイミングで時刻Ｔｓを求める例を示している。
【００３６】
例えば、図３に示すように、クランク角度の変動極小点、すなわち気筒１０のピストン８が上死点になって圧縮圧力が最大となりエンジン回転数が極小となる点で、リングギア４にピニオン５を噛合させる場合には、上死点を０度とすると、指定された角度は０度となる。
【００３７】
このときの時刻Ｔｓは、推定回転速度Ｎｅを微分して、その微分値が負から正に変位する時刻となる。この時刻Ｔｓは、再始動要求後の一定時間において通常は複数点算出される。図３に示す例では、時刻Ｔｓ1及び時刻Ｔｓ2の２点が算出されている。
ピニオン５の飛び出しタイミングＴｐについては、図３に示すように、ピニオン５には作動指令を受けてからリングギア４に到達するまでの移動時間Ｔｒがあるので、時刻Ｔｓ1及び時刻Ｔｓ2からそれぞれ移動時間Ｔｒだけ戻すことで、Ｔｐ1及びＴｐ2がそれぞれ求められる。この移動時間Ｔｒは、あらかじめ実験等により求めることができる。
【００３８】
また、モータ１１の回転駆動のタイミングＴｍについては、ピニオン５の推定回転速度Ｎｓと、クランク軸２の推定回転速度Ｎｅと、指定角度０度との関係から、ピニオン５が噛合するまでの時間Ｔｍ0が算出されるので、ピニオン５が静止状態から回転速度Ｎｓに達するまでのタイムラグＴｄを考慮すると、Ｔｍ＝Ｔｓ−Ｔｍ0−Ｔｄ0から求めることができる。このタイムラグＴｄは、モータ１１の特性とバッテリー２１の電圧から、あらかじめ求めることができる。
【００３９】
上述したように、ピニオン５の推定回転速度Ｎｓに近似する幅Ｎthを持たせているのは、このようなタイムラグＴｄやバラツキを考慮したものであり、ピニオン５の実際の機器の仕様、運転状態及びピニオン５とリングギア４との噛み合い作動のバラツキなどの条件を考慮すると、クランク軸２の推定回転速度Ｎｅからピニオン５の推定回転速度Ｎｓを差し引いた値（Ｎth）は、例えば０ｒｐｍ以上の値とするのがよい。
【００４０】
また、上記のタイムラグＴｄには、非常に微少な時間ではあるが、回路やリレーなどの遅れに起因するモータ１１への通電から回転開始までのタイムラグを含ませるようにしてもよい。
【００４１】
なお、図３に示す例では、クランク角度の変動極小点でリングギア４にピニオン５を噛合させているが、これに限るものではなく、ピニオン５とリングギア４とを、どのような局面で噛合させる（当てる）かは、あらかじめ音や振動などから判定して決めておくようにする。また、どのタイミングで当たるかは、上述したようにクランク角度で指定する。
次に、時間Ｔｓ1及び時刻Ｔｓ2において、複数の気筒１０のうちのいずれかが、あらかじめ指定されたクランク角度（図３の例では０度）になるのかを、回転センサ２０により検出された回転パルスから決定し（Ｓ６０）、その気筒１０の識別番号をそれぞれ判別する。
【００４２】
例えば、図１、３の例では、識別番号ｋ１の気筒１０のタイミングはＴｐ1、Ｔｍ1となり、識別番号ｋ４の気筒１０のタイミングはＴｐ2、Ｔｍ2となる。
【００４３】
そして、それらの識別番号を制御手段７の記憶部１４に格納されているデータベースと照合する。このデータベースには、気筒１０の識別番号毎に、過去の再始動要求毎に選択された回数が記録されている。このデータベースとの照合により、過去の選択回数がより少ない方の識別番号に係る気筒１０に対応するタイミングＴｐ、Ｔｍを選択する（Ｓ７０）。
【００４４】
例えば、上記の例では、識別番号ｋ１、ｋ４のうちで識別番号ｋ４の方の選択回数が少ない場合には、タイミングＴｐ2、Ｔｍ2をタイミングＴｐ、Ｔｍとして用いることになる。
【００４５】
また、全ての識別番号に係る気筒１０の選択回数が同じである場合には、ランダムに選択した識別番号に対応する気筒２０を選択するか、あるいは例えば識別番号自体が小さい方の気筒１０を選択する。例えば、上記の例では識別番号ｋ１に係る気筒１０を選択することになる。
【００４６】
なお、上記の例では時刻Ｔｓが２点算出された場合を示しているが、３点以上が算出された場合には、３つの識別番号に係る気筒１０のうちで選択回数が最も少ない識別番号ｋiに係る気筒１０を選択し、その選択された気筒１０に対応するタイミングＴｐi、ＴｍiをタイミングＴｐ、Ｔｍとして用いる。
【００４７】
そして、再始動要求から時刻Ｔｍが経過したときに（Ｓ９０）、モータ１１を起動させてピニオン５の回転駆動を開始し（Ｓ１００）、再始動の要求から時刻Ｔｐが経過したときに（Ｓ１１０）、アクチュエータ１３を起動して、回転するピニオン５をリンクギア４に向けて押し出して（飛び出させて）（Ｓ１２０）噛合させ、クランク軸２にトルクを加えてエンジン１をクランキングする。
【００４８】
最後に、今回のアイドリングストップで選択された気筒１０の識別番号の選択回数を１回分増加させて、記憶部１４のデータベースに記録する（Ｓ１３０）。
【００４９】
このように、再始動時にあらかじめ指定されたクランク角度になる気筒１０が、特定の気筒１０に偏らないようにしたことにより、ピニオン５が常にリングギア４の特定位置で噛合することがなくなるので、リングギア４の局所的な摩耗を防止することができる。
【００５０】
また、エンジン１の実際の状態を示す水温又は油温に基づいて、クランク軸２の将来の推定回転速度Ｎｅを精度良く算出し、そのクランク軸２の推定回転速度Ｎｅが、あらかじめ指定されたクランク角度となる回転変動の指定部分において、ピニオン５の再始動要求後の一定時間における推定回転速度Ｎｓと同一の又は近似する回転速度以下になるようなタイミングでピニオン５を作動させて押し出してリングギア４と噛合させる（当てる）ようにしたので、リングギア４とピニオン５がスムーズに噛み合うようになる。そのため、スタータが損傷することなく、従来よりも速やかに再始動をおこなうことができる。また、リングギア４とピニオン５が噛合する際の打音を低減することもできる。
【００５１】
更には、エンジン１の実際の仕様を考慮した所定の式（１）〜（７）を用いることで、クランク軸２の推定回転速度Ｎｅをより精度良く算出することができる。
【００５２】
なお、図１に示すエンジン１のように４気筒のエンジン１の場合には、上述した例のようにクランク軸２の変動極小点でピニオン５とリングギア４とを当てるようにすると、クランク角度が１８０度毎にリングギア４の４箇所のみにピニオン５が当たることになる。それ故、リングギア４の局所的な摩耗を更に防止するためには、クランク軸２の変動極小点の前後の箇所（例えば、上死点±１０度など）で当たるように、クランク角度タイミングを調整することが望ましい。
【００５３】
本発明の制御装置及び制御方法の用途は、自動車用のエンジン１に限るものではなく、一般の内燃機関にも適用することができる。
【符号の説明】
【００５４】
１ エンジン
２ クランク軸
３ フライホイール
４ リングギア
５ ピニオン
６ 測定手段
７ 制御手段
８ ピストン
９ シリンダ
１０ 気筒
１１ モータ
１２ 回転軸
１３ アクチュエータ
１４ 記憶部
１５ ＥＣＵ
１６ａ〜１６ｆ 信号線
１７ 燃料タンク
１８ 燃料供給管
１９ 電磁バルブ
２０ 回転センサ
２１ バッテリ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの運転中に発生した停止要求により前記エンジンへの燃料供給を停止し、再始動要求によりスタータを起動させるアイドリングストップシステムを備えた内燃機関のアイドリングストップの制御方法であって、
前記エンジンが完全停止する前に前記再始動要求が発生したときには、前記エンジンのクランク軸の将来の回転速度を前記エンジンの水温又は油温の測定値を参照して推定するともに、前記スタータのピニオンの将来の回転速度を推定し、
あらかじめ指定されたクランク角度タイミングで、前記クランク軸の推定回転速度Ｎｅが前記ピニオンの推定回転速度Ｎｓと同一の又は近似する値以下となる時刻Ｔｓを複数求めるとともに、その複数の時刻Ｔｓ毎に前記あらかじめ指定されたクランク角度タイミングとなる前記エンジンの気筒をそれぞれ判別し、
その判別された気筒のうちで前回の再始動要求までに最も少ない回数で、前記あらかじめ指定されたクランク角度タイミングとなった気筒に対応する時刻Ｔｓを選択し、
その選択された時刻Ｔｓにおいて、前記ピニオンが前記クランク軸に連結されたリンクギアに噛合するように前記ピニオンの回転駆動と押し出しとを開始することを特徴とする内燃機関のアイドリングストップの制御方法。
【請求項２】
前記エンジンの水温又は油温の測定値に対応するクランク軸のイナーシャＩ及びフリクショントルクＴfを決定し、下記に示す式（１）〜（７）により求めた前記クランク軸の角加速度αを、前記再始動要求の発生時から所定の期間で積分することで、前記クランク軸の推定回転速度Ｎｅを算出する請求項１に記載の内燃機関のアイドリングストップの制御方法。
但し、D：シリンダ内径、L：コンロッド長さ、R：クランク半径、mrec：往復部質量、P0：インマニ圧力、κ：比熱比、Vs：隙間容積、V0：下死点でのシリンダ容積、θ：クランク角度、ψ：コンロッド−シリンダ軸間角度、をそれぞれ示す。
【請求項３】
前記クランク軸の推定回転速度Ｎｅから、前記ピニオンの推定回転速度Ｎｓを差し引いた値が０ｒｐｍ以上である請求項１又は２に記載の内燃機関のアイドリングストップの制御方法。
【請求項４】
前記ピニオンの押し出しを、前記選択された時刻Ｔｓから前記ピニオンが押し出されて前記リングギアに噛合するまでの所定の移動時間Ｔｒだけ戻った時刻から開始する請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関のアイドリングストップの制御方法。
【請求項５】
前記ピニオンの回転駆動を、前記時刻Ｔｓから、
前記クランク軸の推定回転速度Ｎｅと、前記ピニオンの推定回転速度Ｎｓと、前記あらかじめ指定されたクランク角度との関係から求めた前記ピニオンが前記リングギアに噛合するまでの時間と、
前記ピニオンが静止状態から前記推定回転速度Ｎｓに達するまでのタイムラグと、を差し引いた時刻から開始する請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関のアイドリングストップの制御方法。
【請求項６】
複数の気筒を有するエンジンの運転中に発生した停止要求により前記エンジンへの燃料供給を停止し、再始動要求によりスタータを起動させて、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合可能なピニオンを回転駆動する内燃機関のアイドリングストップシステムであって、
前記エンジンの水温又は油温を測定する測定手段と、前記クランク軸の回転速度の変動及び前記気筒の状態を検出する回転センサと、制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記エンジンが完全停止する前に前記再始動要求が発生したときには、前記回転センサが検出した前記クランク軸の回転変動に基づいて、前記測定手段が測定した前記エンジンの水温又は油温を参照して前記エンジンのクランク軸の将来の回転速度を推定するとともに、前記スタータのピニオンの将来の回転速度を推定し、
あらかじめ指定されたクランク角度タイミングで、前記クランク軸の推定回転速度Ｎｅが前記ピニオンの推定回転速度Ｎｓと同一の又は近似する値以下となる時刻Ｔｓを複数求めるとともに、前記回転センサが検出した前記気筒の状態に基づいて、前記複数の時刻Ｔｓ毎に前記あらかじめ指定されたクランク角度タイミングとなる気筒をそれぞれ判別し、
その判別された気筒のうちで前回の再始動要求までに最も少ない回数で、前記あらかじめ指定されたクランク角度タイミングとなった気筒に対応する時刻Ｔｓを選択し、
その選択された時刻Ｔｓにおいて、前記ピニオンが前記クランク軸に連結されたリンクギアに噛合するように前記ピニオンの回転駆動と押し出しとを開始することを特徴とする内燃機関のアイドリングストップシステム。
【請求項７】
前記制御手段は、前記測定手段の測定値に対応する前記クランク軸のイナーシャＩ及びフリクショントルクＴfを決定し、下記に示す式（１）〜（７）により求めた前記クランク軸の角加速度αを、前記再始動要求の発生時から所定の期間で積分することで、前記クランク軸の推定回転速度Ｎｅを算出する請求項６に記載の内燃機関のアイドリングストップシステム。
但し、D：シリンダ内径、L：コンロッド長さ、R：クランク半径、mrec：往復部質量、P0：インマニ圧力、κ：比熱比、Vs：隙間容積、V0：下死点でのシリンダ容積、θ：クランク角度、ψ：コンロッド−シリンダ軸間角度、をそれぞれ示す。
【請求項８】
請求項６又は７に記載の内燃機関のアイドリングストップシステムを備えた内燃機関。
【請求項１】
エンジンの運転中に発生した停止要求により前記エンジンへの燃料供給を停止し、再始動要求によりスタータを起動させるアイドリングストップシステムを備えた内燃機関のアイドリングストップの制御方法であって、
前記エンジンが完全停止する前に前記再始動要求が発生したときには、前記エンジンのクランク軸の将来の回転速度を前記エンジンの水温又は油温の測定値を参照して推定するともに、前記スタータのピニオンの将来の回転速度を推定し、
あらかじめ指定されたクランク角度タイミングで、前記クランク軸の推定回転速度Ｎｅが前記ピニオンの推定回転速度Ｎｓと同一の又は近似する値以下となる時刻Ｔｓを複数求めるとともに、その複数の時刻Ｔｓ毎に前記あらかじめ指定されたクランク角度タイミングとなる前記エンジンの気筒をそれぞれ判別し、
その判別された気筒のうちで前回の再始動要求までに最も少ない回数で、前記あらかじめ指定されたクランク角度タイミングとなった気筒に対応する時刻Ｔｓを選択し、
その選択された時刻Ｔｓにおいて、前記ピニオンが前記クランク軸に連結されたリンクギアに噛合するように前記ピニオンの回転駆動と押し出しとを開始することを特徴とする内燃機関のアイドリングストップの制御方法。
【請求項２】
前記エンジンの水温又は油温の測定値に対応するクランク軸のイナーシャＩ及びフリクショントルクＴfを決定し、下記に示す式（１）〜（７）により求めた前記クランク軸の角加速度αを、前記再始動要求の発生時から所定の期間で積分することで、前記クランク軸の推定回転速度Ｎｅを算出する請求項１に記載の内燃機関のアイドリングストップの制御方法。
但し、D：シリンダ内径、L：コンロッド長さ、R：クランク半径、mrec：往復部質量、P0：インマニ圧力、κ：比熱比、Vs：隙間容積、V0：下死点でのシリンダ容積、θ：クランク角度、ψ：コンロッド−シリンダ軸間角度、をそれぞれ示す。
【請求項３】
前記クランク軸の推定回転速度Ｎｅから、前記ピニオンの推定回転速度Ｎｓを差し引いた値が０ｒｐｍ以上である請求項１又は２に記載の内燃機関のアイドリングストップの制御方法。
【請求項４】
前記ピニオンの押し出しを、前記選択された時刻Ｔｓから前記ピニオンが押し出されて前記リングギアに噛合するまでの所定の移動時間Ｔｒだけ戻った時刻から開始する請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関のアイドリングストップの制御方法。
【請求項５】
前記ピニオンの回転駆動を、前記時刻Ｔｓから、
前記クランク軸の推定回転速度Ｎｅと、前記ピニオンの推定回転速度Ｎｓと、前記あらかじめ指定されたクランク角度との関係から求めた前記ピニオンが前記リングギアに噛合するまでの時間と、
前記ピニオンが静止状態から前記推定回転速度Ｎｓに達するまでのタイムラグと、を差し引いた時刻から開始する請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関のアイドリングストップの制御方法。
【請求項６】
複数の気筒を有するエンジンの運転中に発生した停止要求により前記エンジンへの燃料供給を停止し、再始動要求によりスタータを起動させて、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合可能なピニオンを回転駆動する内燃機関のアイドリングストップシステムであって、
前記エンジンの水温又は油温を測定する測定手段と、前記クランク軸の回転速度の変動及び前記気筒の状態を検出する回転センサと、制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記エンジンが完全停止する前に前記再始動要求が発生したときには、前記回転センサが検出した前記クランク軸の回転変動に基づいて、前記測定手段が測定した前記エンジンの水温又は油温を参照して前記エンジンのクランク軸の将来の回転速度を推定するとともに、前記スタータのピニオンの将来の回転速度を推定し、
あらかじめ指定されたクランク角度タイミングで、前記クランク軸の推定回転速度Ｎｅが前記ピニオンの推定回転速度Ｎｓと同一の又は近似する値以下となる時刻Ｔｓを複数求めるとともに、前記回転センサが検出した前記気筒の状態に基づいて、前記複数の時刻Ｔｓ毎に前記あらかじめ指定されたクランク角度タイミングとなる気筒をそれぞれ判別し、
その判別された気筒のうちで前回の再始動要求までに最も少ない回数で、前記あらかじめ指定されたクランク角度タイミングとなった気筒に対応する時刻Ｔｓを選択し、
その選択された時刻Ｔｓにおいて、前記ピニオンが前記クランク軸に連結されたリンクギアに噛合するように前記ピニオンの回転駆動と押し出しとを開始することを特徴とする内燃機関のアイドリングストップシステム。
【請求項７】
前記制御手段は、前記測定手段の測定値に対応する前記クランク軸のイナーシャＩ及びフリクショントルクＴfを決定し、下記に示す式（１）〜（７）により求めた前記クランク軸の角加速度αを、前記再始動要求の発生時から所定の期間で積分することで、前記クランク軸の推定回転速度Ｎｅを算出する請求項６に記載の内燃機関のアイドリングストップシステム。
但し、D：シリンダ内径、L：コンロッド長さ、R：クランク半径、mrec：往復部質量、P0：インマニ圧力、κ：比熱比、Vs：隙間容積、V0：下死点でのシリンダ容積、θ：クランク角度、ψ：コンロッド−シリンダ軸間角度、をそれぞれ示す。
【請求項８】
請求項６又は７に記載の内燃機関のアイドリングストップシステムを備えた内燃機関。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−４４２５７（Ｐ２０１３−４４２５７Ａ）
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８１５１１（Ｐ２０１１−１８１５１１）
【出願日】平成２３年８月２３日（２０１１．８．２３）
【出願人】（００００００１７０）いすゞ自動車株式会社 (1,721)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２３日（２０１１．８．２３）
【出願人】（００００００１７０）いすゞ自動車株式会社 (1,721)
【Ｆターム（参考）】
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