特許 6019246 エンジン始動制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6019246

(24)【登録日】2016年10月7日

(45)【発行日】2016年11月2日

(54)【発明の名称】エンジン始動制御装置

(51)【国際特許分類】

   F02N 11/08 20060101AFI20161020BHJP

   F02N 11/04 20060101ALI20161020BHJP

   F02D 29/02 20060101ALI20161020BHJP

   F02D 43/00 20060101ALI20161020BHJP

   F02D 45/00 20060101ALI20161020BHJP

【ＦＩ】

   F02N11/08 F

   F02N11/04 A

   F02D29/02 321C

   F02D43/00 301V

   F02D45/00 362S

【請求項の数】4

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2015-540517(P2015-540517)

(86)(22)【出願日】2014年10月1日

(86)【国際出願番号】JP2014076274

(87)【国際公開番号】WO2015050155

(87)【国際公開日】20150409

【審査請求日】2016年2月9日

(31)【優先権主張番号】特願2013-206376(P2013-206376)

(32)【優先日】2013年10月1日

(33)【優先権主張国】JP

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000144027

【氏名又は名称】株式会社ミツバ

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(74)【代理人】

【識別番号】100094400

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 三義

(74)【代理人】

【識別番号】100126664

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 慎吾

(72)【発明者】

【氏名】萩村 将巳

【審査官】 永田 和彦

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−６８６３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１２４０８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１９４６５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２９９５９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２３１７８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特許第３８２４１３２（ＪＰ，Ｂ２）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０２Ｎ １１／００−１１／１４，１９／００，

Ｆ０２Ｄ ２９／０２，４３／００−４５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

エンジンの始動時にスタータモータとして機能し、当該エンジンの始動後においては発電機として機能する、前記エンジンのクランクシャフトに連結されたロータを有する回転電機において、前記回転電機の慣性回転を制御するエンジン始動制御装置であって、
スロットル弁が全閉状態になった後に前記エンジンの停止作業を実行し、前記回転電機を慣性回転させる第１の制御工程と、
前記回転電機が慣性回転している際に、ピストンの現在位置が圧縮上死点か否かを判断する第２の制御工程と、
前記第２の制御工程で、前記ピストンの現在位置が圧縮上死点であると判断された場合に、前記ピストンが次の圧縮上死点を越えられるか否かを判断し、前記ピストンが次の圧縮上死点を越えられないと判断した場合に、前記ピストンが所定の停止領域内で停止するように、前記回転電機の慣性回転を制御する第３の制御工程と、
を有するエンジン始動制御装置。

【請求項2】

前記所定の停止領域内とは、前記ピストンが前記圧縮上死点を越えて、前記エンジンが始動できる位置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制御装置。

【請求項3】

前記回転電機の回転する角度を検知する回転検出センサを更に備え、
前記第３の制御工程において、前記回転検出センサからの前記エンジンの回転を示す回転情報から算出した慣性回転する前記回転電機のクランクシャフトの角速度に基づいて、前記ピストンを次の圧縮上死点を越えられるか否か判断する請求項１又は２に記載のエンジン始動制御装置。

【請求項4】

前記第３の制御工程において、
前記回転電機に逆転トルクを発生させることで、前記ピストンを前記所定の停止領域内で停止させる請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のエンジン始動制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、エンジン始動制御装置に関する。
本願は、２０１３年１０月１日に、日本に出願された特願２０１３−２０６３７６号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

【背景技術】

【0002】

近年、余分な燃料消費を抑え、排出ガスを低減するために、信号待ちや渋滞等での停車時にエンジンを自動的に停止しスロットル操作に応じてエンジンを再始動するアイドルストップ制御を行う車両が増えている。
しかし、エンジンの再始動時において、ＡＣＧ（ＡＣ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）スタータのモータトルク単体では、トルクが不足する場合がある。このため、特許文献１には、アイドルストップ制御時において、エンジン停止直後にクランクシャフトを圧縮上死点後の所定位置まで逆転駆動してからクランキングすることにより慣性エネルギーを蓄えるようにしたエンジン始動制御装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】日本国特許第３８２４１３２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

図８に特許文献１のような一般的な始動制御の動作を示す。図８に示すように、ＥＣＵ（Ｅｎｇｉｎｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）がエンジン停止信号を検知すると、点火プラグの点火停止とインジェクターによる燃料噴射の停止を行う。

【0005】

上記停止動作後、ロータは慣性回転を行うため、クランクシャフトも同様に慣性回転を始める。クランクシャフトが慣性回転を始めてから停止するまでの間、ピストンは図８の圧縮上死点を幾度か越えて停止する。例えばピストンは図８に示す圧縮上死点Ｂは越えることができずに、圧縮上死点Ｂの手前のクランク角３１０°の位置で反転し、最終的に図８に示すようにクランク角６９０°（排気行程）の位置で停止する。

【0006】

車両の始動の伴い、エンジンを始動させるには、ピストンが圧縮上死点Ｂを越える必要がある。ただし、ピストンが圧縮上死点Ｂを越えるには、ロータに対して多くのトルクエネルギーを要する。そのため、上述したように、ＥＣＵはピストンが所定の位置に到達するまでロータを逆転駆動させ、圧縮上死点Ｂまでの助走期間を長くすることで、勢いをつけて圧縮上死点Ｂを乗り越えるようにしている。所定の位置は例えば膨張過程内であり、図８では４７０°として示す。

【0007】

ＥＣＵはピストンが所定の位置で停止したと判定すると、始動状態に切り替わる。始動状態とは、ロータが正転駆動するためのトリガーを認識できる状態のことである。正転駆動するためのトリガーとは、例えばスロットルスイッチである。

【0008】

ＥＣＵに正転駆動するためのトリガーが入力されると、ＥＣＵは点火プラグの点火開始とインジェクターによる燃料噴射を行うととともに、ＡＣＧスタータに正転駆動信号を入力する。ＡＣＧスタータは正転駆動を行い、圧縮上死点Ｂを乗り越え、車両は始動する。

【0009】

しかしながら、特許文献１のエンジン始動制御装置をミッション付の自動二輪車に搭載する場合、ロータが逆転駆動すると、エンジンが逆回転しミッション付の自動二輪車は後進する場合がある。なぜならば、特許文献１のエンジン始動制御装置は、ミッション付の自動二輪車の場合、クランクシャフトとＡＣＧスタータのロータが直結しているからである。よって上述したエンジン始動制御装置はスクータのような、ベルト変速車には採用できるが、ミッション付の自動二輪車には搭載できない。

【0010】

本発明は、アイドルストップ制御後の始動において、逆転駆動を行うことなく、エンジンの再始動ができ、車両を後進させることを阻止するエンジン始動制御装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明の第１の態様によれば、エンジンの始動時にスタータモータとして機能し、当該エンジンの始動後においては発電機として機能する、前記エンジンのクランクシャフトに連結されたロータを有する回転電機において、前記回転電機の慣性回転を制御するエンジン始動制御装置であって、スロットル弁が全閉状態になった後にエンジンの停止作業を実行し、前記回転電機を慣性回転させる第１の制御工程と、前記回転電機が慣性回転している際に、ピストンの現在位置が圧縮上死点か否かを判断する第２の制御工程と、前記第２の制御工程で、の現在位置が圧縮上死点であると判断された場合に、前記ピストンが次の圧縮上死点を越えられるか否かを判断し、前記ピストンが次の圧縮上死点を越えられないと判断した場合に、前記ピストンが所定の停止領域内で停止するように、前記回転電機の慣性回転を制御する第３の制御工程と、を有する。

【0012】

本発明の第２の態様によれば、上記したエンジン始動制御装置において、前記所定の停止領域内とは、前記ピストンが前記圧縮上死点を越えて、前記エンジンが始動できる位置であってもよい。

【0013】

本発明の第３の態様によれば、エンジン始動制御装置は、前記回転電機の回転する角度を検知する回転検出センサを更に備える。前記第３の制御工程において、前記回転検出センサからの前記エンジンの回転を示す回転情報から算出した慣性回転する前記回転電機のクランクシャフトの角速度に基づいて、前記ピストンを次の圧縮上死点を越えられるか否か判断する。

【0014】

本発明の第４の態様によれば、エンジン始動制御装置は、前記第３の制御工程において、前記回転電機に逆転トルクを発生させることで、前記ピストンを前記所定の停止領域内で停止させる。

【発明の効果】

【0015】

上記したエンジン始動制御装置によれば、ロータの慣性回転時において、スロットル弁を全閉にすることによる第１の制動力と、回転電機に通電を行い慣性回転とは逆向きにトルクが働くようにする第２の制動力により、慣性回転を所定の位置、つまり、圧縮上死点を乗り越えるのに十分な助走期間を確保できる位置に停止させることができる。このようにすると、エンジンの逆転駆動動作が無い為、ミッション付のバイクでも、逆転時の後進の問題が解消される。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の一実施形態におけるエンジン始動制御装置のブロック構成及びこのエンジン始動制御装置が適用されたエンジンの構成を例示する図である。

【図2】本発明の一実施形態における回転電機の斜視図である。

【図3】本発明の一実施形態におけるロータの内周側の展開図である。

【図4】本発明の一実施形態における回転電機の駆動制御に係るＥＣＵ内の主要部の構成を示したブロック図である。

【図5】本発明の一実施形態における回転検出センサの各センサ素子の検出状態を示す図である。

【図6】本発明の一実施形態における回転電機の始動制御の動作説明図である。

【図7】本発明の一実施形態における回転電機の始動制御のフローチャートである。

【図8】従来の回転電機の始動制御の動作説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施形態による回転電機の制御系ブロック図である。図１に示すように、典型的にはガソリン等を燃料とする内燃機関であるエンジン１は、図示を省略する車両に搭載される。
本発明の一実施形態の説明においては、本発明のエンジン始動制御装置がミッション付モータの自動二輪車に搭載されていることを前提とする。

【0018】

エンジン１は回転電機２、回転検出センサ３、ピストン４、シリンダー５、点火プラグ６、排気弁７、吸気弁８、インジェクター９、スロットル弁１０、エアクリーナ１１、及び、吸気通路１３から構成されている。

【0019】

ＥＣＵ２００は、回転電機２のジェネレータ機能が発生する三相交流を全波整流する全波整流ブリッジ回路２０１、第１制御部２０３、第２制御部２０４を備えている。

【0020】

また、ＥＣＵ２００には、回転検出センサ３ 、スロットルセンサ３２、スロットルスイッチ３３などの各部センサから検出信号が入力される。それらのセンサの結果に基づいて、回転電機２、点火プラグ６、インジェクター９、スロットル弁１０の制御を行う。

【0021】

エアクリーナ１１は矢印に示す吸気経路を通り、外気の吸気を行う。また、エアクリーナ１１は吸気した外気をエアフィルタ１２により浄化して、吸気通路１３に供給する。

【0022】

吸気通路１３の内部には、スロットル弁１０が配置されている。スロットル弁１０は、吸気される空気量を制御する弁である。スロットル弁１０の開閉に関しては、例えば、自動二輪車のスロットルグリップの回動操作に応じて、ＥＣＵ２００がスロットル弁１０の開閉を制御する。その開閉量（スロットル開度）がスロットルセンサ３２により検知される。
または、スロットルグリップとスロットル弁がワイヤで接続されているシステムにおいては、スロットルグリップの回動操作に連動してスロットル弁が開閉する。

【0023】

スロットル弁１０の開度に応じて吸入された外気は、インジェクター９から噴射された燃料と混合される。この混合された燃料混合気体は吸気弁８を介してエンジン１のシリンダー５に供給される。ここで燃料は図示しないポンプで加圧され、インジェクター９に供給される。

【0024】

ピストン４は、シリンダー５の内部に設けられ、中空円筒状に形成されたシリンダー５の内周面に沿って往復を行う。ピストン４の上面と下部は、コネクティングロッド（図示しない）を介して、クランクシャフトに接続される。これにより、ピストン４の往復動作がクランクシャフトの回転運動に変換される。よって、クランク角を求めることで、ピストン４の位置を求めることができる。

【0025】

シリンダー５の頂面１４には、吸入空気をシリンダー５内に供給するための吸気弁８とシリンダー５内で燃焼した後の排気ガスを排出するための排気弁７が設けられている。これらの排気弁７、吸気弁８は、不図示のカムシャフトによって各々の動作を個別に制御される。また、シリンダー５の頂部には、点火プラグ６がその先端をシリンダー５側に突出させた状態で設けられる。点火プラグ６はＥＣＵ２００の命令指示により、火花（スパーク）を発生させ、ピストン４内の燃料と空気を混ぜた混合気に点火する。

【0026】

排気弁７は、排気ガスを外へ放出する処理だけに使用されるわけではない。始動時において、シリンダー５の中の混合気体を圧縮する際に、必要に応じて排気弁７を少し開けて、ピストン４の移動に必要な力を減らすことも行う。

【0027】

図２に本発明の一実施形態による回転電機２を示す。回転電機２は、エンジン１の始動時においてはスタータモータとして機能し、エンジン１の始動後においては発電機として機能するアウターロータ型のものである。

【0028】

回転電機２は、不図示のエンジン１のクランクシャフトに固定されているロータ２１と、ロータ２１の回転角を検出する回転検出センサ３と、電磁鋼板を積層して構成されるステータ鉄心２６とステータ鉄心２６に巻回される複数のコイル２５とを備え、不図示のエンジンブロックに固定されるステータ２２と、ロータ２１の内周面に固定されているマグネット２４から構成されている。

【0029】

クランクシャフトはボス部（不図示）に固定されることでロータ２１はクランクシャフトと直結し、一体回転を行う。図３は、ロータ２１の内周側を展開して示した図である。
同図にも示すように、ロータ２１の内周面には、複数のマグネット２４が円周方向に沿って等間隔に取り付け、固定されている。そして、一つのマグネット２４ｃは内側面がＮ極に着磁された主磁極部２４２の長尺方向、上端あるいは下端のいずれかに、内側面がＳ極に着磁された短尺な副磁極部２４０が形成されている。

【0030】

ここで、図中、内側面全域がＮ極に着磁されているマグネット２４をマグネット２４ａ、内側面全域がＳ極に着磁されているマグネット２４をマグネット２４ｂ、主磁極部２４２と副磁極部２４０を備えたマグネット２４をマグネット２４ｃと呼ぶ。このロータ２１では、隣接する特定の一組のマグネット２４ａ、２４ａの間にマグネット２４ｃが配置され、他の隣接するマグネット２４ａ、２４ａ間にマグネット２４ｂが配置されている。

【0031】

図中において、主磁極部２４２は、ロータ２１の内周面の軸方向の中央側に対峙する位置Ｍ２に配置され、主に、コイル２５の転流タイミングを検出するための基準点を検出するターゲットとして用いられる。
副磁極部２４０は、ロータ２１の軸方向の一端側の位置Ｍ１に配置され、エンジンの点火タイミングを検出するためのターゲットとして用いられる。そして、本実施形態においては、マグネット２４ａ、マグネット２４ｃ、マグネット２４ａと連続して並んで配置されている。したがって、ロータ２１の内周面の軸方向の中央側に対峙する位置Ｍ２においては、マグネット２４は、Ｎ極とＳ極が交互に現れることになるが、ロータ２１の軸方向の一端側の位置Ｍ１においては、マグネット２４ｃの前後（円周方向の前後）のみマグネット３個分だけＮ極が連続して現れる。
したがって、ロータ２１の内周側は、ロータ２１の軸方向の一端側の位置Ｍ１の一部（マグネット２４ａ、マグネット２４ｃ、マグネット２４ａが連続して配置されている箇所）以外ではＮ極とＳ極が交互に現れる。

【0032】

回転検出センサ３には図３に示す第１ホールＩＣ（センサ素子）３ａ、第２ホールＩＣ（センサ素子）３ｂ、第３ホールＩＣ（センサ素子）３ｃ、第４ホールＩＣ（センサ素子）３ｄがそれぞれ収容配置される。回転検出センサ３はステータ２２に固定されている。これらのホールＩＣ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄは、ロータ２１の内周面に対向してマグネット２４の磁束の切り替わりを検出する。

【0033】

第１ホールＩＣ３ａと第２ホールＩＣ３ｂ、第３ホールＩＣ３ｃ、第４ホールＩＣ３ｄの各々は、それぞれ磁石の長尺方向における設置高さが異なる。図３に示すように、第１ホールＩＣ３ａは、ロータ２１の内周面の軸方向の一端側に対峙する位置Ｍ１に配置されている。
一方、第２ホールＩＣ３ｂ、第３ホールＩＣ３ｃ、第４ホールＩＣ３ｄの各々は、第１ホールＩＣ３ａと異なり、ロータ２１の内周面の軸方向の中央側に対峙する位置Ｍ２に配置されている。これにより、第１ホールＩＣ３ａは、マグネット２４ｃの副磁極部２４０を通る高さでマグネット２４ａと２４ｂの磁束の切り替わりのみを検出する。また、第２ホールＩＣ３ｂ、第３ホールＩＣ３ｃ、第４ホールＩＣ３ｄは、マグネット２４ｃの主磁極部２４２を通る高さでマグネット２４ａ、２４ｂ、２４ｃの磁束の切り替わりを検出する。なお、図３に示すマグネット２４ａ、マグネット２４ｂ、主磁極部２４２、副磁極部２４０は、それぞれの磁極を反転させてもよい。すなわち、Ｎ極ならＳ極に、Ｓ極ならＮ極に磁極を替えても良い。

【0034】

第２ホールＩＣ３ｂ、第３ホールＩＣ３ｃ、第４ホールＩＣ３ｄは、ロータ２１の中央側の位置Ｍ２で検出した信号を、ロータ２１の回転位置信号としてエンジン始動制御装置に出力する。第１ホールＩＣ３ａは、ロータ２１の軸方向の一端側の位置Ｍ１で検出した信号を、ロータ２１の円周上の絶対位置情報信号としてＥＣＵ２００に出力する。ＥＣＵ２００では、第２、第３、第４ホールＩＣ３ｂ、３ｃ、３ｄの出力信号を受けて、３相のコイル２５に対する転流タイミングを制御するとともに、第１ホールＩＣ３ａの出力信号と第２ホールＩＣ３ｂ、第３ホールＩＣ３ｃ、第４ホールＩＣ３ｄの出力信号を受けて、常時、ロータの回転数（回転速度）とピストン４の位置を算出している。
なお、回転検出センサ３は、ＡＣＧスタータのセンサである場合について示したが、ロータの回転を検出できればよいのであってこれに限られない。すなわち、ロータの外周面に形成されたトリガーピースを検出するセンサであっても良い。その場合は、ＥＣＵ２００は、センサが検出したトリガーピースの回転情報を基に、常時、ロータ２１の回転数（回転速度）とピストン４の位置を算出する。

【0035】

次にＥＣＵ２００について説明する。
図４は回転電機２の駆動制御に係るＥＣＵ２００内の主要部の構成を示したブロック図である。
第２制御部２０４はセンサ信号処理部２１０、ロータ状態演算部２１１、進角演算部２１２を有している。
３相全波整流ブリッジ回路は、直列接続されたＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を並列接続して構成される。

【0036】

センサ信号処理部２１０は、回転検出センサ３からの信号を図５に示すような矩形波に波形整形を行う。なお、同図中のパルス信号Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４の各々は、等分に設置された第２ホールＩＣ３ｂ、第３ホールＩＣ３ｃ、第４ホールＩＣ３ｄの出力を波形整形して得られるパルス信号をそれぞれ示している。パルス信号Ｐ１は、第１ホールＩＣ３ａの出力を波形整形して得られるパルス信号を示している。センサ信号処理部２１０は、波形整形して得られるパルス信号Ｐ１〜Ｐ４をロータ状態演算部２１１に出力する。

【0037】

ロータ状態演算部２１１は、角速度と角加速度とピストン４の現在位置とを算出する。
まず、角速度と角加速度の算出方法について述べる。
ロータ状態演算部２１１は、ロータが１回転するために必要な時間を算出することで角速度を算出する。ロータが１回転するために必要な時間は、パルス信号Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４の間の時間を計測することによって、算出することができる。
例えば、信号Ｐ２の立ち上がりをＴ１とし、その後立ち上がる信号Ｐ４の立下りをＴ２とする。Ｔ１からＴ２の間の角度を１０度と設定することで、Ｔ１とＴ２の間の時間からＴ２時の角速度ω２を以下に示す式（１）で計算することができる。
ω２＝１０／（Ｔ２−Ｔ１） ・・・（１）

【0038】

さらに、その後立ち上がる信号Ｐ３の立ち上がりをＴ３とする。Ｔ２からＴ３の間の角度を１０度と設定することで、Ｔ２とＴ３の間の時間からＴ３時の角速度ω３を以下に示す式（２）で計算することができる。
ω３＝１０／（Ｔ３−Ｔ２） ・・・（２）

【0039】

ロータ状態演算部２１１は、算出したω２とω３から、Ｔ３時の角加速度ａ３を以下に示す式（３）で計算することができる。
ａ３＝（ω３−ω２）／（Ｔ３−Ｔ２） ・・・（３）

【0040】

次に、ピストン４の現在位置の算出方法について述べる。
ピストン４の現在位置は、上死点位置を０とし、ピストンストロークをＸとし、上死点から現在のピストン４の位置をｘとし、さらに、上死点タイミングをＴ４とし、Ｔ４からセンサ信号Ｐ２からＰ４の矩形波のエッジの数ｙをカウントし、以下に示す式（４）で計算することができる。
ｘ＝Ｘ／２×（１−ｃｏｓ（ｙ×１０）） ・・・（４）
ピストンストロークＸは、ピストン４の上死点から下死点までの運動距離である。上死点タイミングＴ４は、第１ホールＩＣ３ａの出力（パルス信号Ｐ１）がハイ状態のまま第４ホールＩＣ３ｄの出力（パルス信号Ｐ４）がハイからローに切り替わるタイミングである。このタイミングＴ４は上死点であることを示す絶対位置信号である。

【0041】

一方、４サイクルエンジンの場合、燃焼行程１サイクルにクランクシャフトが２回転する為、同じピストン４の位置でも、２通りの状態が存在する。すなわち、上死点として、圧縮上死点及び排気上死点がある。このため、上死点でも、圧縮上死点か、排気上死点か、ピストン４の位置だけでは判別できない。そこで、ロータ状態演算部２１１は、上死点時の角加速度が定められた角加速度より小さければ、圧縮上死点とみなす。

【0042】

ロータ状態演算部２１１は、ピストン４の現在位置、クランクの角速度、角加速度、エンジン工程を求めた後、これらの状態において、ピストン４が圧縮上死点を越えられるか否かを判定する。

【0043】

ピストン４の位置が圧縮上死点だと判別されると、上死点時のクランク角速度が閾値以下かどうかを判別し、閾値以下ならば、次の圧縮上死点を越えられないと判断する。
ピストン４が次の圧縮上死点を越えられないと判断されると、第１制御部２０３は、ロータ２１に逆転通電をただちに開始する。
第１制御部２０３は、ロータ２１に逆転通電をかけ逆転トルクを発生させることでロータ２１の慣性回転を停止させる。すなわち第１制御部２０３は、予めピストン４の停止位置に対応するクランク角の角度範囲内は決まっているため、クランク角がその角度範囲に収まるように逆転トルクを制御する。
そのために進角演算部２１２は、進角ＭＡＰに基づき、回転数に応じた逆転通電進角値（ロータ２１を逆転させる方向に通電するタイミング）を決定する。進角ＭＡＰは、回転数と、この回転数に応じて最適に設定してある逆転通電進角値との関係を示すテーブルである。進角ＭＡＰでは、回転数と、逆転通電進角値が対応づけられている。
なお、ロータ状態演算部２１１は、角速度より回転数を算出することができる。

【0044】

第１制御部２０３は逆転通電進角値に基づいて、全波整流ブリッジ回路の各パワーＦＥＴに供給するゲート電圧を制御するとともに、設定された駆動パルスを全波整流ブリッジ回路２０１の各パワーＦＥＴへ供給する。

【0045】

次に、本実施形態の回転電機２の始動制御動作を、図６の動作説明図及び、図７のフローチャートに基づいて説明する。まず、始動制御動作の説明の前に、図６の説明を行う。

【0046】

図６は本実施形態の一実施形態におけるアイドルストップ時のクランク角に対応するピストン４の位置を示す図である。

【0047】

図６に示すエンジンは図上に吸気、圧縮、膨張、排気の４つのピストン運動を示すように４ストロークエンジンの例である。
図６の上死点とは、ピストン４が一番上の位置、つまり、シリンダー５の内部空間の体積が最も小さくなるピストン４の位置を表す。図６の下死点とは、ピストン４が一番下の位置、つまり、シリンダー５の内部空間の体積が最も大きくなるピストン４の位置を表す。

【0048】

ここで、エンジン１の基本的な動作について説明する。吸気行程では、ピストン４が下がることで、吸気弁から混合気体を吸い込む。次の圧縮行程では、吸気行程で吸入した混合気体を、ピストン４が上に上がる事により圧縮する。圧縮行程で圧縮した混合気体に点火プラグ６が点火し、混合気体は爆発する。この爆発によって、爆圧で膨張してピストン４を押し下げることで、ピストン４は圧縮上死点から下死点に移行する。ピストン４が下死点に近づくと、排気弁７が開き始め、排気ガスを排気弁７から排出する。これよりクランクシャフトの２回転つまり４行程で１サイクルが構成される。

【0049】

図６に示すように、エンジン１が停止した状態のもとで、回転電機２を回転させて始動させる場合には、エンジン１のピストン４がどの行程の位置になっているかによって始動時の回転負荷が異なる。例えば、排気行程や吸気行程では、排気弁か吸気弁のどちらかが開かれた状態でピストン４を上下運動させるため、クランクシャフトを回転させるための回転負荷は比較的小さい。これに対して、圧縮行程で回転電機２を始動させる場合、吸入弁と排気弁とが閉じられた状態で、内部空間の気体を圧縮しながら、ピストン４を上死点まで上昇させるため、クランクシャフトの回転負荷は大きくなる。

【0050】

次に本実施形態の回転電機２の始動制御動作を説明する。
ＥＣＵ２００が予め設定されたエンジンの停止条件を満たしたと判断すると、ステップＳ１に進んで、ＥＣＵ２００はエンジン１の停止処理を実行する。

【0051】

スロットルグリップとスロットル弁がワイヤで連動している場合は、スロットルグリップの操作でスロットル弁が全閉になっていることを確認する。
ＥＣＵ２００はアイドルストップ制御を行う際、スロットル弁１０を全閉状態にする。
スロットル弁１０が全閉状態になると、シリンダー５内に吸い込む空気量が減少するので、シリンダー５内の圧力が下がり、ロータ２１の回転に対して制動力（第１の制動力）が加わる。その結果、ロータ２１の回転数（回転速度）が下がる。これにより、ロータ２１の回転を停止させるのに必要な逆転トルク（第２の制動力）が少なくて済むという効果がある。

【0052】

ステップＳ２では、スロットル弁１０が全閉状態になった後、ＥＣＵ２００は、エンジン１の停止作業を行うために、点火プラグ６の点火停止とインジェクター９による燃料噴射を停止する。

【0053】

ＥＣＵ２００が、エンジン１を停止させた後、ロータ２１は慣性回転を始める。この時、スロットル弁１０が全閉状態となっているため、気筒内の圧力はスロットル弁１０が全開状態に比べて低くなっている。すなわち、ロータ２１の回転数（回転速度）は、スロットル弁１０が全閉状態となっているため、全開状態に比べて低くなっている。上述のステップＳ２のエンジン１の停止作業、及びエンジン１の停止の後に始まるロータ２１の慣性回転を併せて第１の制御工程とする。

【0054】

ステップＳ３では、ロータ２１が慣性回転を始めたのち、ＥＣＵ２００は、ロータ２１の回転数とピストン４の現在位置を確認する。

【0055】

センサ信号処理部２１０は第１ホールＩＣ３ａ、第２ホールＩＣ３ｂ、第３ホールＩＣ３ｃ、第４ホールＩＣ３ｄから供給される信号を波形整形して、パルス信号Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４を生成する。波形整形後、センサ信号処理部２１０は、パルス信号Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４をロータ状態演算部２１１に送る。

【0056】

ロータ状態演算部２１１は、パルス信号Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４から、ピストン４の現在位置とクランクの角速度、角加速度を算出する。

【0057】

ステップＳ４では、ロータ状態演算部２１１は算出したデータをもとに、ピストン４を所定の停止領域内で停止可能な第２の制動力を加えることが可能か否かを判断する。
具体的には、ロータ状態演算部２１１は、ピストン４の現在位置が圧縮上死点か否かを判断する。

【0058】

ロータ状態演算部２１１は、ピストン４の現在位置が圧縮上死点ではないと判別した場合、ロータ２１はそのまま慣性回転を続ける。ロータ状態演算部２１１は、再びロータ２１の回転数と、ピストン４の現在位置を確認する（Ｓ２に戻る）。

【0059】

ステップＳ４でロータ状態演算部２１１は、ピストン４の現在位置が圧縮上死点であると判別した場合、ステップＳ５では、ロータ状態演算部２１１は、上死点時のクランク角速度が閾値以下であるか否かを判別する。ロータ状態演算部２１１は、上死点時のクランク角速度が閾値以下ならば、次の圧縮上死点を越えられないと判断する。
ここで、図６に示す圧縮上死点Ａはアイドルストップ時における慣性運動によって越えた圧縮上死点を示す。また、圧縮上死点Ｂは始動時に最初に越える圧縮上死点を示している。

【0060】

ロータ状態演算部２１１は、ピストン４の現在位置が図６に示す、例えば最初の圧縮上死点（圧縮上死点Ａ）であると判別すると、ロータ２１はそのまま慣性回転を続け、ロータ状態演算部２１１は、再びロータ２１の回転数とピストン４の現在位置を確認する（Ｓ２に戻る）。
このステップＳ３〜Ｓ４までの制御工程を第２の制御工程とする。

【0061】

ステップＳ５でロータ状態演算部２１１は、ピストン４が次の圧縮上死点を越えられないと判断した場合、ステップＳ６では、第１制御部２０３は、ただちに回転電機２に対して制動通電制御を行い、慣性回転を止め、ピストン４を所定の位置で停止させる。

【0062】

具体的には、ロータ状態演算部２１１は、ピストン４が次の圧縮上死点（圧縮上死点Ｂ）を越えることができないと判断すると、進角演算部２１２に回転速度とピストン４の現在位置データとを送る。進角演算部２１２は、進角ＭＡＰに基づき、ピストン４の位置データと回転数に応じた逆転通電進角値を決定する。進角演算部２１２は、決定した逆転通電進角値を第１制御部２０３に送る。

【0063】

ステップＳ７では、第１制御部２０３は、回転電機２に第２の制動力を付与し、ロータ２１の回転数を少しずつ下げる。第１制御部２０３は、回転数が停止判別回転数より低くなったところで、通電パターンを固定する。停止判別回転数とは、ピストン４が所定の停止領域内で停止可能と判別されるロータ２１の回転数である。
ピストン４が所定の停止領域内に移動すると、回転数は下がり続け、やがてロータ２１の回転数は０となり停止する。第１制御部２０３は、回転数が０になったことを確認後、通電を解除する。このとき、クランクシャフトが逆転することがあれば、ただちに通電を停止し、クランク角度が膨張行程のどこかで停止することを確認する。

【0064】

もし、クランク角が前記角度範囲に収まらず、ピストン４が所定の停止領域外で停止した場合、ＥＣＵ２００がエンジン１を再始動させても、ピストン４は圧縮上死点Ｂを越えることができないため、エンジン１は動かない。

【0065】

通電解除後、エンジン始動信号を待ちうける。エンジン始動指令が出た後、エンジンが正転回転する方向にコイル通電を開始し、圧縮上死点を乗り越す。

【0066】

ここで、本実施形態において、所定の停止領域内とは、例えば膨張行程の途中のことを指す場合について示したが、これに限られない。すなわち、確実にロータ２１の助走期間を確保できる範囲内であればよい。例えば、所定の停止領域内とは、圧縮工程の途中であっても同様の効果を奏する。
上述した、ステップＳ５〜Ｓ７の制御工程を第３の制御工程とする。

【0067】

したがって、上述した実施形態によれば、アイドルストップ時において、従来方式とは異なり、ロータ２１の逆回転は行わないため、後進する恐れはない。

【0068】

さらに、エンジンの再始動において、ロータ２１の逆回転がないため、従来方式と比べ再始動時間を短縮できる。

【0069】

また、仮に従来方式を使用して、車両の後進を防ぐ場合には、クラッチの機構を変更する必要があるが、上述した実施形態ではそのような変更は不要である。よって、エンジン側の機構を変更せずにＡＣＧスタータのようなセルダイナモの採用が可能となる。

【0070】

なお、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述の実施形態に種々の変更を加えたものを含む。

【産業上の利用可能性】

【0071】

上記したエンジン始動制御装置によれば、ロータの慣性回転時において、スロットル弁を全閉にすることによる第１の制動力と回転電機に通電を行い慣性回転とは逆向きにトルクが働くようにする第２の制動力により、慣性回転を所定の位置、つまり、圧縮上死点を乗り越えるのに十分な助走期間を確保できる位置に停止させることができる。このようにすると、エンジンの逆転駆動動作が無い為、ミッション付のバイクでも、逆転時の後進の問題が解消される。

【符号の説明】

【0072】

１ エンジン
２ 回転電機
３ 回転検出センサ
４ ピストン
５ シリンダー
６ 点火プラグ
７ 排気弁
８ 吸気弁
９ インジェクター
１０ スロットル弁
１１ エアクリーナ
１２ エアフィルタ
１３ 吸気通路
１４ 頂面
２１ ロータ
２２ ステータ
２４ マグネット
２５ コイル
２６ ステータ鉄心
２００ ＥＣＵ
２０１ 全波整流ブリッジ回路
２０２ バッテリ
２０３ 第１制御部
２０４ 第２制御部
２１０ センサ信号処理部
２１１ ロータ状態演算部
２１２ 進角演算部
２４０ 副磁極部
２４２ 主磁極部
３２ スロットルセンサ
３３ スロットルスイッチ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】