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、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の完全停止直前にスタータのピニオン５を飛び出させてエンジン１のクランク軸２に連結されたリングギア４に嵌合させ、エンジンが停止時の気筒１０及びクランク角度を判別し、エンジン１の完全停止後に、その判別された気筒１０の次に自着火する気筒１０のクランク角度が吸気バルブが閉じるタイミングまで変化するように、ピニオン５でリングギア４を回転させる。
【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の完全停止直前にスタータのピニオン５を飛び出させてエンジン１のクランク軸２に連結されたリングギア４に嵌合させ、エンジンが停止時の気筒１０及びクランク角度を判別し、エンジン１の完全停止後に、その判別された気筒１０の次に自着火する気筒１０のクランク角度が吸気バルブが閉じるタイミングまで変化するように、ピニオン５でリングギア４を回転させる。
【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、従来よりも確実かつ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、燃費の低減及び排気ガスによる環境悪化の防止の観点から、信号待ちやその他の条件で車両が停車している場合に、エンジンを停止して燃料消費を抑制し、ドライバーの発進の意志をブレーキペダル、クラッチペダルやシフト操作などから汲み取りエンジンを再始動する、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。
【０００３】
エンジンの再始動の時間を短縮する技術として、エンジン停止時に適切なクランク位置で停止させることで、始動時の燃焼を素早く行う技術が開発されている。また、完全に停止する前に再始動可能にする技術として、スタータのピニオンの飛び出しと回転駆動とを、それぞれ別々に作動させることができるスタータモータが登場してきている。
【０００４】
そのようなスタータモータを用いるものとして、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点に合わせて、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（特許文献１を参照）。
【０００５】
しかしながら、上記のエンジン自動停止再始動装置では、再始動時の最初の圧縮行程にある気筒が、燃料の自着火に必要とされる十分な筒内圧力を得ることができない場合には、再始動が遅れるおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許４２１４４０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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、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】
【０００８】
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、前記エンジンの完全停止直前に前記スタータのピニオンを飛び出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嵌合させ、エンジンが停止時の気筒及びクランク角度を判別し、前記エンジンの完全停止後に、前記気筒の次に自着火する気筒のクランク角度が吸気バルブが閉じるタイミングまで変化するように、前記ピニオンで前記リングギアを回転させることを特徴とするものである。
【０００９】
上記の内燃機関のアイドリングストップの制御方法においては、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、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）により求めたクランク軸の角加速度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、クランク軸の将来の推定回転速度Ｎｅを算出し、ピニオンを回転駆動するとともにその将来の推定回転速度Ｎｓを決定し、クランク軸の推定回転速度Ｎｅが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点Ｔｓにおいて、そのピニオンを押し出してクランク軸に連結されたリンクギアに噛合させるようにする。
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。
【００１０】
また、クランク軸の推定回転速度Ｎｅから、ピニオンの推定回転速度Ｎｓを差し引いた値は０ｒｐｍ以上となるようにするのが良い。
【００１１】
更に、時点Ｔｓからピニオンが押し出されてリングギアに噛合するまでの所定の移動時間Ｔｒだけ戻った時点において、ピニオンの押し出しを開始することが望ましい。
【００１２】
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、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、前記エンジンの各気筒の行程を判別するクランクセンサと、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、前記エンジンの完全停止直前に前記スタータのピニオンを飛び出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させ、前記クランクセンサの測定値からエンジンが停止時の気筒及びクランク角度を判別し、前記エンジンの完全停止後に、前記気筒の次に自着火する気筒のクランク角度が吸気バルブが閉じるタイミングまで変化するように、前記ピニオンで前記リングギアを回転させることを特徴とするものである。
【００１３】
上記の内燃機関のアイドリングストップシステムにおいては、エンジンの水温又は油温を測定する測定手段を備え、制御手段は、エンジンが完全停止する前に再始動要求が発生したときには、その測定手段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）により求めたクランク軸の角加速度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、クランク軸の将来の推定回転速度Ｎｅを算出し、ピニオンを回転駆動するとともにその将来の推定回転速度Ｎｓを決定し、クランク軸の推定回転速度Ｎｅが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点Ｔｓにおいて、そのピニオンを押し出してリンクギアに噛合させるようにする。
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。
【００１４】
上述した内燃機関のアイドリングストップシステムは、内燃機関一般に適用する事ができる。
【発明の効果】
【００１５】
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、再始動時の最初の圧縮行程にある気筒を判別し、エンジンの完全停止後にピニオンでリングギアを回転させることで、その気筒のクランク角度を吸気バルブが閉じるタイミングまで変化させるようにしたので、再始動時の最初の圧縮行程にある気筒が、燃料の自着火に必要とされる十分な筒内圧力を得ることができるため、エンジンの自動停止時における再始動を、従来よりも速やかに行うことができる。
【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】本発明の第１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】１番気筒のエンジン回転速度の経時変化を示すグラフである。
【図４】１番気筒及び４番気筒の筒内圧力の経時変化を示すグラフである。
【図５】１番気筒と３番気筒のクランク角度の関係を説明する模式図である。
【図６】本発明の第２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７】図６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８】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を有している。このエンジン１では、１番気筒１０ａ→３番気筒１０ｃ→４番気筒１０ｄ→２番気筒１０ｂの順に燃料が自着火するようになっている。
【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に接続された逆転検出機能付きのクランクセンサ２０が取り付けられている。このクランクセンサ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。クランクセンサ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１０ａ〜１０ｄ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及びクランクセンサ２０は、バッテリー２１を電源として動作する。なお、図１においては、バッテリー２１からの電気配線を省略している。
【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第１の制御方法を、図２に示すフロー図に基づいて以下に説明する。
【００２９】
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）、アクチュエータ１３を起動して、回転又は停止しているピニオン５をリングギア４に向けて飛び出させて噛み合わせる（Ｓ２０）。
【００３０】
そして、クランクセンサ２０により検出された回転パルスから、図３に示すように、逆転検出フラグによりエンジン１の逆転が検出される。ＥＣＵ１５では、カム及びクランク軸２の信号から、気筒１０が判別されクランク位置を認識するが、エンジン１の逆転時には、クランクパルスのカウントを減算することにより、停止位置（クランク角度）を認識し、エンジン停止時の気筒１０を判別できる（Ｓ３０）。ここでは仮に、その気筒１０を１番気筒１０ａとする。１番気筒１０ａの圧縮上死点にピストン８が到達する前に、圧縮による反力のためピストン８は押し返されてフライホイール３が逆転する。このフライホイール３の逆転により、図４に示すように、手前の気筒１０である２番気筒１０ｂの筒内圧力の上昇が観測される。このような圧縮による反力でピストン８が押し戻され、手前の気筒１０の圧縮とのバランスでフライホイール３が停止し、そのときのクランク角度はほぼ同じところで停止する。その位置は、エンジン１の機種により多少の違いはあるが、上死点前７０度付近となる。
【００３１】
エンジン１が完全停止した後に（Ｓ４０）、ステップＳ３０で判別した気筒１０（この例では１番気筒１０ａ）の次に自着火する気筒１０を判別し（Ｓ５０）、その気筒１０のクランク角度が、吸気バルブが閉じるタイミングまで変化するように、ピニオン５でリングギア４を強制的に回転させる（Ｓ６０）。
【００３２】
このように吸気バルブが閉じたところからエンジン１のクランキングを始めるようにすれば、十分な空気を圧縮して筒内圧力を自着火に必要なレベルまで上昇させることができる。そのため、再始動時の最初の圧縮行程にある気筒が、燃料の自着火に必要とされる十分な筒内圧力を得ることができるので、エンジン１の自動停止時における再始動を、従来よりも速やかに行うことができる。
【００３３】
このステップＳ６０の状態を、クランク軸周りの角度タイミングを示す図５に基づいて説明する。図５では、時計回りにエンジン１が回転するものとしている。
ピストン８が圧縮上死点前で停止している１番気筒１０ａの次に自着火するのは３番気筒１０ｃである。この３番気筒１０ｃのピストン８は、クランク軸２で１８０度反対側に位置している。そのため、ピニオン５でリングギア４を介してクランク軸２を９０度回転させることにより、３番気筒１０ｃのピストン８を圧縮開始直前の位置となる吸気バルブが閉じるタイミングまで持って行くのである。
【００３４】
上記のピニオン５によるリングギア４の回転駆動は、スタータのモータ１１にデューティー制御により微小な電流を印加することで行う。そして、クランク軸２の回転中におけるクランク角度の変化はクランクセンサ２０によりカウントし、指定のクランク角度になったときにモータ１１への電流の印加を停止する。なお、このときモータ１１への電流の印加の停止からクランク軸２の回転停止までの、クランク軸２の慣性などに起因する遅れ時間を考慮して、指定のクランク角度になる手前で電流の印加を停止することが好ましい。このような遅れ時間は、あらかじめ実験等により求めることができる。
【００３５】
アイドリングストップの第２の制御方法を、図６に示すフロー図、及び図７に示すグラフに基づいて以下に説明する。なお、図７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５の回転速度の経時変化を示すグラフである。
【００３６】
このアイドリングストップの第２の制御方法は、回転するピニオン５をリングギア４に向けて飛び出させる（Ｓ２０）タイミングを適切に設定することで、両者をスムーズに噛み合わせて、異音の発生を抑制し、かつスタータの損傷を防止するという効果も得るものである。
【００３７】
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１６ａを通じてモータ１１を起動してスタータのピニオン５の回転駆動を開始し（Ｓ１１）、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（Ｓ１２）。なお、このときＥＣＵ１１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。
【００３８】
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（Ｓ１３）。図８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。
【００３９】
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。
【００４０】
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（Ｓ１４）。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、クランクセンサ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。
【００４１】
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（Ｓ１４）。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の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。
【００４２】
そして、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）になるまでの時刻Ｔｓからピニオン５の飛び出しタイミングＴｐを計算し（Ｓ１５）、再始動要求の発生からＴｐが経過したときに（Ｓ１６）、アクチュエータ１０を起動して、回転するピニオン５をリングギア４に向けて飛び出させる（Ｓ２０）。
【００４３】
なお、ステップＳ２０からステップ６０までについては、アイドリングストップの第１の制御方法（図２参照）と同じであるため説明を省略する。
【００４４】
このようにして、エンジン１の実際の状態を示す水温又は油温に基づき、エンジン１の実際の仕様を考慮した所定の式（１）〜（７）で算出した適切なタイミングで、ピニオン５を飛び出させてリングギア４と噛み合わせるようにしたので、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。
【００４５】
アイドリングストップの第２の制御方法において、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、図７に示すように、実際にはピニオン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やバラツキがあるためである。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。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。
【００４６】
更に、実際には、図７に示すように、ピニオン５の作動指令をしてからリングギア４に到達するまでの移動時間Ｔｒがあるので、その遅れ時間を考慮してピニオン５の作動を指令することが望ましい。
【００４７】
この所定の移動時間Ｔｒは、あらかじめ実験等により求めることができるので、図７に示すように、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Ｘ以下になるまでの時刻Ｔｓから所定の移動時間Ｔｒの大きさだけ戻った時点が経過したときに、回転しているピニオン５を飛び出させるようにすればよい。
【００４８】
なお、上述したタイムラグ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も含まれるので、この微少なタイムラグを考慮することで、更にリングギア４とピニオン５をスムーズに噛み合わせることが可能になる。
【００４９】
本発明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の用途は、アイドリングストップに限るものではなく、エンジン１の通常の停止／起動時にも適用することができる。また、対象は自動車用のエンジン１に限るものではなく、一般の内燃機関でもよい。
【符号の説明】
【００５０】
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、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ 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 クランクセンサ
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、従来よりも確実かつ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、燃費の低減及び排気ガスによる環境悪化の防止の観点から、信号待ちやその他の条件で車両が停車している場合に、エンジンを停止して燃料消費を抑制し、ドライバーの発進の意志をブレーキペダル、クラッチペダルやシフト操作などから汲み取りエンジンを再始動する、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。
【０００３】
エンジンの再始動の時間を短縮する技術として、エンジン停止時に適切なクランク位置で停止させることで、始動時の燃焼を素早く行う技術が開発されている。また、完全に停止する前に再始動可能にする技術として、スタータのピニオンの飛び出しと回転駆動とを、それぞれ別々に作動させることができるスタータモータが登場してきている。
【０００４】
そのようなスタータモータを用いるものとして、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点に合わせて、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（特許文献１を参照）。
【０００５】
しかしながら、上記のエンジン自動停止再始動装置では、再始動時の最初の圧縮行程にある気筒が、燃料の自着火に必要とされる十分な筒内圧力を得ることができない場合には、再始動が遅れるおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許４２１４４０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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、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】
【０００８】
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、前記エンジンの完全停止直前に前記スタータのピニオンを飛び出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嵌合させ、エンジンが停止時の気筒及びクランク角度を判別し、前記エンジンの完全停止後に、前記気筒の次に自着火する気筒のクランク角度が吸気バルブが閉じるタイミングまで変化するように、前記ピニオンで前記リングギアを回転させることを特徴とするものである。
【０００９】
上記の内燃機関のアイドリングストップの制御方法においては、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、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）により求めたクランク軸の角加速度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、クランク軸の将来の推定回転速度Ｎｅを算出し、ピニオンを回転駆動するとともにその将来の推定回転速度Ｎｓを決定し、クランク軸の推定回転速度Ｎｅが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点Ｔｓにおいて、そのピニオンを押し出してクランク軸に連結されたリンクギアに噛合させるようにする。
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。
【００１０】
また、クランク軸の推定回転速度Ｎｅから、ピニオンの推定回転速度Ｎｓを差し引いた値は０ｒｐｍ以上となるようにするのが良い。
【００１１】
更に、時点Ｔｓからピニオンが押し出されてリングギアに噛合するまでの所定の移動時間Ｔｒだけ戻った時点において、ピニオンの押し出しを開始することが望ましい。
【００１２】
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、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、前記エンジンの各気筒の行程を判別するクランクセンサと、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、前記エンジンの完全停止直前に前記スタータのピニオンを飛び出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させ、前記クランクセンサの測定値からエンジンが停止時の気筒及びクランク角度を判別し、前記エンジンの完全停止後に、前記気筒の次に自着火する気筒のクランク角度が吸気バルブが閉じるタイミングまで変化するように、前記ピニオンで前記リングギアを回転させることを特徴とするものである。
【００１３】
上記の内燃機関のアイドリングストップシステムにおいては、エンジンの水温又は油温を測定する測定手段を備え、制御手段は、エンジンが完全停止する前に再始動要求が発生したときには、その測定手段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）により求めたクランク軸の角加速度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、クランク軸の将来の推定回転速度Ｎｅを算出し、ピニオンを回転駆動するとともにその将来の推定回転速度Ｎｓを決定し、クランク軸の推定回転速度Ｎｅが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点Ｔｓにおいて、そのピニオンを押し出してリンクギアに噛合させるようにする。
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。
【００１４】
上述した内燃機関のアイドリングストップシステムは、内燃機関一般に適用する事ができる。
【発明の効果】
【００１５】
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、再始動時の最初の圧縮行程にある気筒を判別し、エンジンの完全停止後にピニオンでリングギアを回転させることで、その気筒のクランク角度を吸気バルブが閉じるタイミングまで変化させるようにしたので、再始動時の最初の圧縮行程にある気筒が、燃料の自着火に必要とされる十分な筒内圧力を得ることができるため、エンジンの自動停止時における再始動を、従来よりも速やかに行うことができる。
【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】本発明の第１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】１番気筒のエンジン回転速度の経時変化を示すグラフである。
【図４】１番気筒及び４番気筒の筒内圧力の経時変化を示すグラフである。
【図５】１番気筒と３番気筒のクランク角度の関係を説明する模式図である。
【図６】本発明の第２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７】図６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８】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を有している。このエンジン１では、１番気筒１０ａ→３番気筒１０ｃ→４番気筒１０ｄ→２番気筒１０ｂの順に燃料が自着火するようになっている。
【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に接続された逆転検出機能付きのクランクセンサ２０が取り付けられている。このクランクセンサ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。クランクセンサ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１０ａ〜１０ｄ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及びクランクセンサ２０は、バッテリー２１を電源として動作する。なお、図１においては、バッテリー２１からの電気配線を省略している。
【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第１の制御方法を、図２に示すフロー図に基づいて以下に説明する。
【００２９】
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）、アクチュエータ１３を起動して、回転又は停止しているピニオン５をリングギア４に向けて飛び出させて噛み合わせる（Ｓ２０）。
【００３０】
そして、クランクセンサ２０により検出された回転パルスから、図３に示すように、逆転検出フラグによりエンジン１の逆転が検出される。ＥＣＵ１５では、カム及びクランク軸２の信号から、気筒１０が判別されクランク位置を認識するが、エンジン１の逆転時には、クランクパルスのカウントを減算することにより、停止位置（クランク角度）を認識し、エンジン停止時の気筒１０を判別できる（Ｓ３０）。ここでは仮に、その気筒１０を１番気筒１０ａとする。１番気筒１０ａの圧縮上死点にピストン８が到達する前に、圧縮による反力のためピストン８は押し返されてフライホイール３が逆転する。このフライホイール３の逆転により、図４に示すように、手前の気筒１０である２番気筒１０ｂの筒内圧力の上昇が観測される。このような圧縮による反力でピストン８が押し戻され、手前の気筒１０の圧縮とのバランスでフライホイール３が停止し、そのときのクランク角度はほぼ同じところで停止する。その位置は、エンジン１の機種により多少の違いはあるが、上死点前７０度付近となる。
【００３１】
エンジン１が完全停止した後に（Ｓ４０）、ステップＳ３０で判別した気筒１０（この例では１番気筒１０ａ）の次に自着火する気筒１０を判別し（Ｓ５０）、その気筒１０のクランク角度が、吸気バルブが閉じるタイミングまで変化するように、ピニオン５でリングギア４を強制的に回転させる（Ｓ６０）。
【００３２】
このように吸気バルブが閉じたところからエンジン１のクランキングを始めるようにすれば、十分な空気を圧縮して筒内圧力を自着火に必要なレベルまで上昇させることができる。そのため、再始動時の最初の圧縮行程にある気筒が、燃料の自着火に必要とされる十分な筒内圧力を得ることができるので、エンジン１の自動停止時における再始動を、従来よりも速やかに行うことができる。
【００３３】
このステップＳ６０の状態を、クランク軸周りの角度タイミングを示す図５に基づいて説明する。図５では、時計回りにエンジン１が回転するものとしている。
ピストン８が圧縮上死点前で停止している１番気筒１０ａの次に自着火するのは３番気筒１０ｃである。この３番気筒１０ｃのピストン８は、クランク軸２で１８０度反対側に位置している。そのため、ピニオン５でリングギア４を介してクランク軸２を９０度回転させることにより、３番気筒１０ｃのピストン８を圧縮開始直前の位置となる吸気バルブが閉じるタイミングまで持って行くのである。
【００３４】
上記のピニオン５によるリングギア４の回転駆動は、スタータのモータ１１にデューティー制御により微小な電流を印加することで行う。そして、クランク軸２の回転中におけるクランク角度の変化はクランクセンサ２０によりカウントし、指定のクランク角度になったときにモータ１１への電流の印加を停止する。なお、このときモータ１１への電流の印加の停止からクランク軸２の回転停止までの、クランク軸２の慣性などに起因する遅れ時間を考慮して、指定のクランク角度になる手前で電流の印加を停止することが好ましい。このような遅れ時間は、あらかじめ実験等により求めることができる。
【００３５】
アイドリングストップの第２の制御方法を、図６に示すフロー図、及び図７に示すグラフに基づいて以下に説明する。なお、図７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５の回転速度の経時変化を示すグラフである。
【００３６】
このアイドリングストップの第２の制御方法は、回転するピニオン５をリングギア４に向けて飛び出させる（Ｓ２０）タイミングを適切に設定することで、両者をスムーズに噛み合わせて、異音の発生を抑制し、かつスタータの損傷を防止するという効果も得るものである。
【００３７】
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１６ａを通じてモータ１１を起動してスタータのピニオン５の回転駆動を開始し（Ｓ１１）、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（Ｓ１２）。なお、このときＥＣＵ１１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。
【００３８】
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（Ｓ１３）。図８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。
【００３９】
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。
【００４０】
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（Ｓ１４）。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、クランクセンサ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。
【００４１】
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（Ｓ１４）。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の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。
【００４２】
そして、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）になるまでの時刻Ｔｓからピニオン５の飛び出しタイミングＴｐを計算し（Ｓ１５）、再始動要求の発生からＴｐが経過したときに（Ｓ１６）、アクチュエータ１０を起動して、回転するピニオン５をリングギア４に向けて飛び出させる（Ｓ２０）。
【００４３】
なお、ステップＳ２０からステップ６０までについては、アイドリングストップの第１の制御方法（図２参照）と同じであるため説明を省略する。
【００４４】
このようにして、エンジン１の実際の状態を示す水温又は油温に基づき、エンジン１の実際の仕様を考慮した所定の式（１）〜（７）で算出した適切なタイミングで、ピニオン５を飛び出させてリングギア４と噛み合わせるようにしたので、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。
【００４５】
アイドリングストップの第２の制御方法において、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、図７に示すように、実際にはピニオン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やバラツキがあるためである。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。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。
【００４６】
更に、実際には、図７に示すように、ピニオン５の作動指令をしてからリングギア４に到達するまでの移動時間Ｔｒがあるので、その遅れ時間を考慮してピニオン５の作動を指令することが望ましい。
【００４７】
この所定の移動時間Ｔｒは、あらかじめ実験等により求めることができるので、図７に示すように、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Ｘ以下になるまでの時刻Ｔｓから所定の移動時間Ｔｒの大きさだけ戻った時点が経過したときに、回転しているピニオン５を飛び出させるようにすればよい。
【００４８】
なお、上述したタイムラグ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も含まれるので、この微少なタイムラグを考慮することで、更にリングギア４とピニオン５をスムーズに噛み合わせることが可能になる。
【００４９】
本発明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の用途は、アイドリングストップに限るものではなく、エンジン１の通常の停止／起動時にも適用することができる。また、対象は自動車用のエンジン１に限るものではなく、一般の内燃機関でもよい。
【符号の説明】
【００５０】
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、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ 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 クランクセンサ
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、前記エンジンの完全停止直前に前記スタータのピニオンを飛び出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嵌合させ、
エンジンが停止時の気筒及びクランク角度を判別し、
前記エンジンの完全停止後に、前記気筒の次に自着火する気筒のクランク角度が吸気バルブが閉じるタイミングまで変化するように、前記ピニオンで前記リングギアを回転させ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、前記エンジンの水温又は油温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、前記クランク軸の将来の推定回転速度Ｎｅを算出し、前記ピニオンを回転駆動するとともにその将来の推定回転速度Ｎｓを決定し、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点Ｔｓにおいて、そのピニオンを押し出して前記クランク軸に連結されたリンクギアに噛合させる請求項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】
前記時点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だけ戻った時点において、該ピニオンの押し出しを開始する請求項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】
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、
前記エンジンの各気筒の行程を判別するクランクセンサと、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、前記エンジンの完全停止直前に前記スタータのピニオンを飛び出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させ、
前記クランクセンサの測定値からエンジンが停止時の気筒及びクランク角度を判別し、
前記エンジンの完全停止後に、前記気筒の次に自着火する気筒のクランク角度が吸気バルブが閉じるタイミングまで変化するように、前記ピニオンで前記リングギアを回転させ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６】
前記エンジンの水温又は油温を測定する測定手段を備え、
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、前記クランク軸の将来の推定回転速度Ｎｅを算出し、前記ピニオンを回転駆動するとともにその将来の推定回転速度Ｎｓを決定し、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点Ｔｓにおいて、そのピニオンを押し出して前記リンクギアに噛合させる請求項５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７】
請求項５又は６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、前記エンジンの完全停止直前に前記スタータのピニオンを飛び出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嵌合させ、
エンジンが停止時の気筒及びクランク角度を判別し、
前記エンジンの完全停止後に、前記気筒の次に自着火する気筒のクランク角度が吸気バルブが閉じるタイミングまで変化するように、前記ピニオンで前記リングギアを回転させ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、前記エンジンの水温又は油温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、前記クランク軸の将来の推定回転速度Ｎｅを算出し、前記ピニオンを回転駆動するとともにその将来の推定回転速度Ｎｓを決定し、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点Ｔｓにおいて、そのピニオンを押し出して前記クランク軸に連結されたリンクギアに噛合させる請求項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】
前記時点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だけ戻った時点において、該ピニオンの押し出しを開始する請求項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】
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、
前記エンジンの各気筒の行程を判別するクランクセンサと、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、前記エンジンの完全停止直前に前記スタータのピニオンを飛び出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させ、
前記クランクセンサの測定値からエンジンが停止時の気筒及びクランク角度を判別し、
前記エンジンの完全停止後に、前記気筒の次に自着火する気筒のクランク角度が吸気バルブが閉じるタイミングまで変化するように、前記ピニオンで前記リングギアを回転させ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６】
前記エンジンの水温又は油温を測定する測定手段を備え、
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、前記クランク軸の将来の推定回転速度Ｎｅを算出し、前記ピニオンを回転駆動するとともにその将来の推定回転速度Ｎｓを決定し、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点Ｔｓにおいて、そのピニオンを押し出して前記リンクギアに噛合させる請求項５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７】
請求項５又は６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２０１３−６０８８７（Ｐ２０１３−６０８８７Ａ）
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９９８６０（Ｐ２０１１−１９９８６０）
【出願日】平成２３年９月１３日（２０１１．９．１３）
【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４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１３日（２０１１．９．１３）
【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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