JP2011163321A - エンジン始動制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スタータの通電時間を従来より短くして、バッテリの負担軽減とスタータの耐久性向上とを実現する。
【解決手段】スタータ１１への通電中（エンジン始動中）に、スタータ１１のピニオン１３がエンジン２０側のリングギア２１によって回される状態になったか否かを監視して、スタータ１１のピニオン１３がリングギア２１によって回される状態になった時点で、スタータ１１への通電を停止させる。このようにすれば、スタータ１１への通電中にエンジン回転速度が始動完了判定回転速度に到達する前であっても、スタータ１１のピニオン１３がリングギア２１によって回される状態（スタータ１１でエンジン２０を回転駆動できなくなった状態）を検出した時点で該スタータ１１への通電を停止させることができ、スタータ１１の通電時間を従来より短くできる。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジン始動時のスタータの通電停止制御を改善したエンジン始動制御装置に関する発明である。

従来のエンジン始動制御は、次の３種類に大別される。
（１）回動操作式のイグニッションキースイッチを搭載した車両では、運転者がイグニッションキースイッチをＯＮ位置からＳＴＡＲＴ位置（スタート位置）に回動操作すると、スタータに通電してエンジンをクランキングして始動させ、運転者が始動完了と判断したときにイグニッションキースイッチをＳＴＡＲＴ位置からＯＮ位置に戻すことでスタータへの通電を停止させるようにしている。

（２）プッシュ操作式のスタートスイッチ（イグニッションスイッチ）を採用した車両では、運転者がスタートスイッチをプッシュ操作すると、スタータに通電してエンジンをクランキングして始動させ、エンジン回転速度が始動完了判定回転速度以上になったか否かで、始動完了か否かを判定して、始動完了と判定した時点でスタータへの通電を停止させるようにしている。

（３）アイドルストップシステム（エンジン自動停止始動システム）を搭載した車両では、アイドルストップ中に所定の自動始動条件が成立したときに、スタータに通電してエンジンをクランキングして始動させ、エンジン回転速度が始動完了判定回転速度以上になったか否かで、始動完了か否かを判定して、始動完了と判定した時点でスタータへの通電を停止させるようにしている（特許文献１参照）。

特許第４２１４４０１号公報（段落［００３７］参照）

上述したように、従来は、いずれのエンジン始動方法でも、エンジン始動が完了するまでスタータに通電し続けるが、エンジン始動完了時のエンジン回転速度は、スタータの無負荷回転速度（無負荷状態における回転速度）と比べて高いため、スタータのピニオン回転速度が無負荷回転速度を越えた後は、エンジンの回転力によってスタータのピニオンが回される状態になっているにも拘らず、エンジン回転速度が始動完了判定回転速度に達するまで、スタータへの通電が無駄に継続されることになり、その分、バッテリ電力が無駄に消費されて、バッテリに負担がかかるだけでなく、スタータの耐久性にも影響を及ぼしてしまう。

特に、アイドルストップシステムでは、エンジン再始動回数が大幅に増加するため、バッテリの負担が大きくなると共に、スタータの耐久性を大幅に向上させる必要があり、コストアップを招く要因となっている。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、スタータの通電時間を従来より短くして、バッテリの負担軽減とスタータの耐久性向上とを実現できるエンジン始動制御装置を提供することである。

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、始動要求に応じてスタータに通電してエンジンをクランキングして該エンジンを始動するスタータ制御手段を備えたエンジン始動制御装置において、前記スタータ制御手段は、前記スタータへの通電中に該スタータのピニオンが前記エンジン側のリングギアによって回される状態を検出したときに該スタータへの通電を停止させるようにしたものである。

このようにすれば、スタータへの通電中にエンジン回転速度が始動完了判定回転速度に到達する前であっても、スタータのピニオンがエンジン側のリングギアによって回される状態（スタータでエンジンを回転駆動できなくなった状態）を検出した時点で該スタータへの通電を停止させることができて、スタータの通電時間を従来より短くでき、バッテリの負担軽減とスタータの耐久性向上とを実現できる。

具体的には、請求項２のように、スタータへの通電中にピニオンがリングギアに加えるトルクを検出する手段を備え、該トルクが所定値以下となったときに該スタータのピニオンが該リングギアによって回される状態になったと判断して該スタータへの通電を停止させるようにしても良い。エンジン始動中にエンジン回転速度の上昇に伴い、スタータのピニオンがリングギアを回転駆動する状態からピニオンがリングギアによって回される状態に反転し、それに応じて、スタータのモータは空転するため、ピニオンがリングギヤに加えるトルクは空転トルクのみとなる。従って、上記所定値を空転トルク又は空転トルク付近の値に設定することで、スタータのピニオンがリングギアによって回される状態になったか否かを判定できる。

また、請求項３のように、スタータへの通電中に該スタータのピニオンがリングギアに加えるトルクを検出する手段を備え、該トルクの変化率が所定値以上変化したときに該スタータのピニオンが該リングギアによって回される状態になったと判断して該スタータへの通電を停止させるようにしても良い。スタータのピニオンがリングギアによって回される状態になると、スタータのピニオンがリングギアに加えるトルクが空転トルクのみとなるため、該トルクの変化率が急激に変化したか否かで、スタータのピニオンがリングギアによって回される状態になったか否かを判定できる。

また、請求項４のように、スタータへの通電中に該スタータのピニオン回転速度を検出する手段を備え、該スタータのピニオン回転速度が無負荷回転速度以上になったときに、該スタータのピニオンがリングギアによって回される状態になったと判断して該スタータへの通電を停止させるようにしても良い。スタータのピニオンがリングギアによって回される状態になると、ピニオンの回転速度が無負荷回転速度以上になるためである。

また、請求項５のように、スタータへの通電中に該スタータのピニオン回転速度を検出する手段を備え、該スタータのピニオン回転速度の変化率が所定値以上変化したときに、該スタータのピニオンがリングギアによって回される状態になったと判断して該スタータへの通電を停止させるようにしても良い。スタータのピニオン回転速度が無負荷回転速度以上になる領域では、燃焼圧力によりエンジン回転速度が急激に上昇してスタータのピニオン回転速度も急激に上昇するため、スタータのピニオン回転速度の変化率が急激に変化したか否かで、スタータのピニオンがリングギアによって回される状態になったか否かを判定できる。

また、請求項６のように、スタータへの通電中に該スタータの駆動電流又は駆動電力を検出する手段を備え、該スタータの駆動電流又は駆動電力が所定値以下になったときにスタータのピニオンがリングギアによって回される状態になったと判断して該スタータへの通電を停止させるようにしても良い。エンジン始動中は、エンジン回転速度の上昇に伴ってスタータの負荷（トルク）が低下し、それに応じてスタータの駆動電流や駆動電力が低下する。このような関係から、スタータの駆動電流又は駆動電力が所定値以下になったか否かで、スタータのピニオンがリングギアによって回される状態になったか否かを判定できる。

また、請求項７のように、スタータへの通電中に該スタータの駆動電圧を検出する手段を備え、該スタータの駆動電圧が所定値以上になったときにスタータのピニオンがリングギアによって回される状態になったと判断して該スタータへの通電を停止させるようにしても良い。エンジン始動中は、エンジン回転速度の上昇に伴ってスタータの負荷（トルク）が低下するに従って、スタータの駆動電圧が上昇する。このような関係から、スタータの駆動電圧が所定値以上になったか否かで、スタータのピニオンがリングギアによって回される状態になったか否かを判定できる。

また、請求項８のように、スタータへの通電中に該スタータの駆動電流、駆動電圧、駆動電力のいずれかを検出する手段を備え、該スタータの駆動電流、駆動電圧、駆動電力のいずれかの検出値の変化率が所定値以上変化したときにスタータのピニオンがリングギアによって回される状態になったと判断して該スタータへの通電を停止させるようにしても良い。スタータのピニオン回転速度が無負荷回転速度を超える際に、燃焼圧力によりエンジン回転速度が急激に上昇してスタータの負荷（トルク）が急激に変化するため、スタータの駆動電流、駆動電圧、駆動電力のいずれかの検出値の変化率が急激に変化したか否かで、スタータのピニオンがリングギアによって回される状態になったか否かを判定できる。

また、請求項９のように、スタータへの通電中に該スタータの駆動電流を検出する手段を備え、該スタータの駆動電流が無負荷電流値になったときに該スタータのピニオンがリングギアによって回される状態になったと判断して該スタータへの通電を停止させるようにしても良い。スタータのピニオン回転速度が無負荷回転速度に達すると、スタータの駆動電流が無負荷電流値になるため、スタータの駆動電流が無負荷電流値になったか否かで、スタータのピニオンがリングギアによって回される状態になったか否かを判定できる。

以上説明した請求項１〜９に係る発明は、回動操作式のイグニッションキースイッチを搭載した車両や、プッシュ操作式のスタートスイッチを採用した車両にも適用可能であるが、請求項１０のように、エンジン運転中に所定の自動停止条件が成立したときにエンジンを停止させ、所定の自動始動条件が成立したときにスタータに通電して該エンジンを再始動させるエンジン自動停止再始動システム（アイドルストップシステム）に適用しても良い。エンジン自動停止再始動システムでは、エンジン再始動回数が大幅に増加するため、本発明を適用することで、バッテリの負担軽減とスタータの耐久性向上に関して大きな効果が得られる。

図１は本発明の実施例１におけるエンジン始動制御システムの概略構成図である。 図２はエンジン始動中のスタータの駆動電流、駆動電圧、ピニオン回転速度、エンジン回転速度の挙動の一例を示すタイムチャートである。 図３は本発明のスタータＯＦＦ制御の技術思想を説明するフローチャートである。 図４は本発明のスタータＯＦＦ制御の技術思想を具体化した実施例１のスタータＯＦＦ制御ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 図５は実施例２におけるエンジン始動制御システムの概略構成図である。 図６は実施例２のスタータＯＦＦ制御ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 図７は実施例３におけるエンジン始動制御システムの概略構成図である。 図８は実施例３のスタータＯＦＦ制御ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 図９は実施例４におけるエンジン始動制御システムの概略構成図である。 図１０は実施例４のスタータＯＦＦ制御ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態を具体化した幾つかの実施例を説明する。

本発明の実施例１を図１乃至図４に基づいて説明する。
まず、図１に基づいて自動停止再始動システム（アイドルストップシステム）の構成を説明する。スタータ１１は、いわゆるピニオン押し出し式スタータであり、モータ部１２と、このモータ部１２によって回転駆動されるピニオン１３と、このピニオン１３を押し出すためのピニオンアクチュエータ１４等を備えた構成となっている。

ピニオン１３は、ワンウエイクラッチ（図示せず）を介してモータ部１２の減速機構（図示せず）の回転軸に軸方向に移動可能に連結されている。エンジン始動時にピニオン１３を押し出すピニオンアクチュエータ１４は、プランジャ１５とプランジャコイル１６とから構成され、プランジャ１５がレバー１７を介してピニオン１３のワンウエイクラッチに連結されている。プランジャコイル１６に通電すると、プランジャ１５が矢印Ａ方向に吸引され、それによって、レバー１７が軸１８を中心にして回動してピニオン１３がワンウエイクラッチと一体に押し出されて、該ピニオン１３がエンジン２０のクランク軸に連結されたリングギア２１に噛み合わされる。これと同時に、プランジャ１５の端部に設けられた可動接点１５ａがモータ部１２の電源スイッチ２２の接点間を閉じて、電源スイッチ２２をオンさせる。これにより、モータ部１２に通電されて、ピニオン１３が回転されてリングギア２１が回転されることで、エンジン２０がクランキングされて始動される。

エンジン始動完了時のエンジン回転速度（リングギア２１の回転速度）は、スタータ１１の無負荷回転速度（無負荷状態における回転速度）と比べて高いため、スタータ１１のピニオン１３の回転速度が無負荷回転速度を越えた後は、エンジン２０側のリングギア２１によってスタータ１１のピニオン１３が回される状態になる。この状態になると、ピニオン１３のワンウエイクラッチが空転して、スタータ１１のモータ部１２がリングギア１６によって回されることが防止される。

一方、エンジン２０のクランク軸には歯車状のシグナルロータ２４が嵌着され、該シグナルロータ２４の外周に対向してクランク角センサ２５が設置され、該クランク角センサ２５から所定クランク角毎に出力されるパルス信号がエンジン制御回路（以下「ＥＣＵ」という）２６に入力される。このＥＣＵ２６は、クランク角センサ２５の出力パルス間隔に基づいてエンジン回転速度を演算すると共に、カム角センサ（図示せず）のパルス出力位置を基準にしてクランク角センサ２５の出力パルスをカウントして、そのカウント値からクランク角を検出する。

スタータ１１のプランジャコイル１６の電源端子とバッテリ２７との間には常開型の電源リレー２８が設けられ、該電源リレー２８のコイル２８ａへの通電のオン／オフがＥＣＵ２６によって制御される。ＥＣＵ２６は、特許請求の範囲でいうスタータ制御手段として機能し、例えばプッシュ操作式のスタートスイッチ３０のオン／オフ信号を取り込み、スタートスイッチ２６からオン信号が入力されると、電源リレー２８のコイル２８ａに通電して電源リレー２８のスイッチ２８ｂをオンする。これにより、スタータ１１のピニオンアクチュエータ１４のプランジャコイル１６に通電されてピニオン１３がリングギア２１に噛み合わされた状態になるのと同時に、プランジャ１５の端部に設けられた可動接点１５ａがモータ部１２の電源スイッチ２２の接点間を閉じてモータ部１２に通電され、ピニオン１３が回転駆動されてエンジン２０がクランキングされて始動される。

尚、プッシュ操作式のスタートスイッチ３０に代えて、回動操作式のイグニッションキースイッチを用いても良い。回動操作式のイグニッションキースイッチの場合は、運転者がイグニッションキースイッチをＯＮ位置（オン位置）からＳＴＡＲＴ位置（スタート位置）に回動操作したときに、電源リレー２８のコイル２８ａに通電して電源リレー２８のスイッチ２８ｂをオンさせるようにすれば良い。

また、ＥＣＵ２６は、図示しないエンジン自動停止始動制御ルーチンを実行することで、エンジン自動停止再始動制御（いわゆるアイドルストップ制御）を実行する。このエンジン自動停止始動制御では、車両走行中に運転者が減速操作（アクセル全閉、ブレーキ操作等）を行って車両停止に至る可能性のある所定減速状態になったとき、又は、車両を停車させてブレーキ操作を継続しているときに、自動停止要求（アイドルストップ要求）が発生したと判断して、エンジン２０の燃焼（燃料噴射及び／又は点火）を停止させてエンジン２０を自動的に停止（アイドルストップ）させる。

その後、運転者が車両発進のための準備操作（ブレーキ解除、シフトレバーのドライブレンジへの操作等）や発進操作（アクセル踏み込み等）を行ったときに、再始動要求が発生したと判断して、電源リレー２８のコイル２８ａに通電して電源リレー２８のスイッチ２８ｂをオンさせる。これにより、プランジャコイル１６に通電され、その電磁吸引力によりプランジャ１５が吸引されることで、ピニオン１３がリングギア２１に飛び込んで噛み合わされた状態になるのと同時に、プランジャ１５の端部に設けられた可動接点１５ａがモータ部１２の電源スイッチ２２の接点間を閉じて、電源スイッチ２２をオンさせる。これにより、モータ部１２に通電され、ピニオン１３が回転駆動されてエンジン２０がクランキングされ、燃料噴射が再開されて再始動される。

その他、バッテリ充電制御システムやエアコン等の車載機器の制御システムから再始動要求が発生する場合もある。再始動要求は、エンジン回転速度が降下する期間（以下「エンジン回転降下期間」という）に発生する場合もあるし、エンジン回転停止後に発生する場合もある。

更に、ＥＣＵ２６は、スタータ１１への通電中（両スイッチ２８ｂ，２２のオン中）に該スタータ１１のピニオン１３がエンジン２０側のリングギア２１によって回される状態になったか否かを監視して、該スタータ１１のピニオン１３がリングギア２１によって回される状態になった時点で、電源リレー２８のコイル２８ａへの通電を停止して、電源リレー２８のスイッチ２８ｂをオフさせることで、ピニオンアクチュエータ１４のプランジャコイル１６への通電を停止する。これにより、ピニオンアクチュエータ１４のリターンスプリング（図示せず）によりプランジャ１５がオフ位置まで戻されてピニオン１３がリングギア２１から離れると共に、モータ部１２の電源スイッチ２２の接点間が開放されてスタータ１１のモータ部１２への通電が停止される。

図２は、エンジン始動中のスタータ１１の駆動電流、駆動電圧、ピニオン回転速度、エンジン回転速度の挙動の一例を示すタイムチャートである。エンジン始動中に、エンジン回転速度とスタータ１１のピニオン回転速度が上昇するに従って、スタータ１１の負荷（トルク）が低下し、それに応じてスタータ１１の駆動電流や駆動電力が低下し、逆に、スタータ１１の駆動電圧は上昇する。

本実施例１では、スタータ１１のピニオン１３がリングギア２１によって回される状態になったか否かを、ピニオン１１がリングギア２１に加えるトルクを検出して判定する。これを実現するために、ピニオン１１がリングギア２１に加えるトルクを検出するトルクセンサ３２を設け、このトルクセンサ３２の出力信号をＥＣＵ２６に入力する。

ＥＣＵ２６は、スタータ１１への通電中にトルクセンサ３２で検出したトルクが所定値以下になったか否かで、スタータ１１のピニオン１３がリングギア２１によって回される状態になったか否かを監視して、該トルクが所定値以下になった時点で、スタータ１１のピニオン１３がリングギア２１によって回される状態になったと判断して、両スイッチ２８ｂ，２２をオフさせてスタータ１１への通電を停止させる。

エンジン始動中にエンジン回転速度の上昇に伴い、スタータ１１のピニオン１３がリングギア２１を回転駆動する状態からピニオン１３がリングギア２１によって回される状態に反転し、それに応じて、スタータ１１のモータ１２は空転するため、ピニオン１３がリングギア２１に加えるトルクは空転トルクのみとなる。従って、上記所定値（判定しきい値）を空転トルク又は空転トルク付近の値に設定することで、スタータ１１のピニオン１３がリングギア２１によって回される状態になったか否かを判定できる。

或は、スタータ１１のピニオン１３がリングギア２１に加えるトルクの変化率が所定値以上変化したか否かで、該スタータ１１のピニオン１３が該リングギア２１によって回される状態になったか否かを監視して、該トルクの変化率が所定値以上変化した時点で、該スタータ１１のピニオン１３が該リングギア２１によって回される状態になったと判断して該スタータ１１への通電を停止させるようにしても良い。スタータ１１のピニオン１３がリングギア２１によって回される状態になると、スタータ１１のピニオン１３がリングギア２１に加えるトルクが空転トルクのみとなるため、該トルクの変化率が急激に変化したか否かで、スタータ１１のピニオン１３がリングギア２１によって回される状態になったか否かを判定できる。

図３は、本発明のスタータＯＦＦ制御の技術思想を説明するフローチャートである。
本発明のスタータＯＦＦ制御は、ＥＣＵ２６の電源ＯＮ期間中に所定周期で繰り返し実行され、まず、ステップ１０１で、スタータ１１のＯＮ中（エンジン始動中）であるか否かを判定し、スタータ１１のＯＮ中でなければ、そのまま処理を終了する。

上記ステップ１０１で、スタータ１１のＯＮ中（エンジン始動中）と判定されれば、ステップ１０２に進み、スタータ１１のピニオン１３がエンジン２０側のリングギア２１によって回される状態になったか否かを判定し、ピニオン１３がリングギア２１によって回される状態になるまで待機する。

その後、スタータ１１のピニオン１３がリングギア２１によって回される状態になった時点で、ステップ１０３に進み、両スイッチ２８ｂ，２２をオフさせてスタータ１１への通電を停止させる。

図４は、本発明のスタータＯＦＦ制御の技術思想を具体化した実施例１のスタータＯＦＦ制御ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。本ルーチンは、ＥＣＵ２６の電源ＯＮ期間中に所定周期で繰り返し実行され、まず、ステップ２０１で、スタータ１１のＯＮ中（エンジン始動中）であるか否かを判定し、スタータ１１のＯＮ中でなければ、そのまま処理を終了する。

上記ステップ２０１で、スタータ１１のＯＮ中（エンジン始動中）と判定されれば、ステップ２０２に進み、スタータ１１のピニオン１１がリングギア２１に加えるトルクをトルクセンサ３２により検出する。この後、ステップ２０３に進み、トルクセンサ３２で検出したトルクが所定値以下であるか否か（又はトルクの変化率が所定値以上変化したか否か）を判定し、「Ｎｏ」と判定されれば、ステップ２０２に戻る。これにより、トルクセンサ３２で検出したトルクが所定値以下になるまで（又はトルクの変化率が所定値以上変化するまで）、待機する。

その後、トルクセンサ３２で検出したトルクが所定値以下になった時点（又はトルクの変化率が所定値以上変化した時点）で、スタータ１１のピニオン１３がリングギア２１によって回される状態になったと判断して、ステップ２０４に進み、両スイッチ２８ｂ，２２をオフさせてスタータ１１への通電を停止させる。

以上説明した本実施例１によれば、スタータ１１への通電中にエンジン回転速度が始動完了判定回転速度に到達する前であっても、スタータ１１のピニオン１３がエンジン２０側のリングギア２１によって回される状態（スタータ１１でエンジン２０を回転駆動できなくなった状態）を検出した時点で該スタータ１１への通電を停止させることができて、スタータ１１の通電時間を従来より短くでき、バッテリ２７の負担軽減とスタータ１１の耐久性向上とを実現できる。

上記実施例１では、スタータ１１への通電中にスタータ１１のピニオン１３がエンジン２０側のリングギア２１によって回される状態になったか否かを監視する手段として、トルクセンサ３２を設けたが、図５及び図６に示す本発明の実施例２では、スタータ１１のピニオン回転速度を検出するピニオン回転速度センサ３３を設けている（実施例１のトルクセンサ３２は設けない）。

本実施例２では、スタータ１１への通電中にピニオン回転速度センサ３３で検出したピニオン回転速度が無負荷回転速度以上になったか否かで、該スタータ１１のピニオン１３がリングギア２１によって回される状態になったか否かを監視して、該ピニオン回転速度が無負荷回転速度以上になった時点で、該スタータ１１のピニオン１３がリングギア２１によって回される状態になったと判断して該スタータ１１への通電を停止させるようにしている。スタータ１１のピニオン１３がリングギア２１によって回される状態になると、ピニオン回転速度が無負荷回転速度以上になるためである。ここで、無負荷回転速度とは、無負荷状態における回転速度である。

或は、スタータ１１のピニオン回転速度の変化率が所定値以上変化したか否かで、該スタータ１１のピニオン１３がリングギア２１によって回される状態になったか否かを監視して、該ピニオン回転速度の変化率が所定値以上変化した時点で、該スタータ１１のピニオン１３がリングギア２１によって回される状態になったと判断して該スタータ１１への通電を停止させるようにしても良い。スタータ１１のピニオン回転速度が無負荷回転速度以上になる領域では、燃焼圧力によりエンジン回転速度が急激に上昇してスタータ１１のピニオン回転速度も急激に上昇するため、スタータ１１のピニオン回転速度の変化率が急激に変化したか否かで、スタータ１１のピニオン１３がリングギア２１によって回される状態になったか否かを判定できる。

本実施例２では、ＥＣＵ２６によって図６のスタータＯＦＦ制御ルーチンをＥＣＵ２６の電源ＯＮ期間中に所定周期で繰り返し実行する。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ３０１で、スタータ１１のＯＮ中（エンジン始動中）であるか否かを判定し、スタータ１１のＯＮ中でなければ、そのまま本ルーチンの処理を終了する。

上記ステップ３０１で、スタータ１１のＯＮ中（エンジン始動中）と判定されれば、ステップ３０２に進み、スタータ１１のピニオン回転速度をピニオン回転速度センサ３３により検出する。この後、ステップ３０３に進み、ピニオン回転速度センサ３３で検出したピニオン回転速度が無負荷回転速度以上であるか否か（又はピニオン回転速度の変化率が所定値以上変化したか否か）を判定し、「Ｎｏ」と判定されれば、ステップ３０２に戻る。これにより、ピニオン回転速度が無負荷回転速度以上になるまで（又はピニオン回転速度の変化率が所定値以上変化するまで）、待機する。

その後、ピニオン回転速度が無負荷回転速度以上になった時点（又はピニオン回転速度の変化率が所定値以上変化した時点）で、スタータ１１のピニオン１３がリングギア２１によって回される状態になったと判断して、ステップ３０４に進み、両スイッチ２８ｂ，２２をオフさせてスタータ１１への通電を停止させる。

以上説明した本実施例２でも、前記実施例１と同様に、スタータ１１の通電時間を従来より短くでき、バッテリ２７の負担軽減とスタータ１１の耐久性向上とを実現できる。

図７及び図８に示す本発明の実施例３では、スタータ１１の駆動電流（モータ部１２の駆動電流）を検出する電流センサ３４を設け、該スタータ１１の駆動電流が所定値以下になったか否かで、該スタータ１１のピニオン１３がリングギア２１によって回される状態になったか否かを監視して、該スタータ１１の駆動電流が所定値以下になった時点で、該スタータ１１のピニオン１３がリングギア２１によって回される状態になったと判断して該スタータ１１への通電を停止させるようになっている。

図２に示すように、エンジン始動中は、エンジン回転速度の上昇に伴ってスタータ１１の負荷（トルク）が低下し、それに応じてスタータ１１の駆動電流が低下する。このような関係から、スタータ１１の駆動電流が所定値以下になったか否かで、スタータ１１のピニオン１３がリングギア２１によって回される状態になったか否かを判定できる。

或は、スタータ１１の駆動電流の変化率が所定値以上変化したか否かで、該スタータ１１のピニオン１３がリングギア２１によって回される状態になったか否かを監視して、該スタータ１１の駆動電流の変化率が所定値以上変化した時点で、該スタータ１１のピニオン１３がリングギア２１によって回される状態になったと判断して該スタータ１１への通電を停止させるようにしても良い。スタータ１１のピニオン回転速度が無負荷回転速度を超える際に、燃焼圧力によりエンジン回転速度が急激に上昇してスタータ１１の負荷（トルク）が急激に変化するため、スタータ１１の駆動電流の変化率が急激に変化したか否かで、スタータ１１のピニオン１３がリングギア２１によって回される状態になったか否かを判定できる。

本実施例３では、ＥＣＵ２６によって図８のスタータＯＦＦ制御ルーチンをＥＣＵ２６の電源ＯＮ期間中に所定周期で繰り返し実行する。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ４０１で、スタータ１１のＯＮ中（エンジン始動中）であるか否かを判定し、スタータ１１のＯＮ中でなければ、そのまま本ルーチンの処理を終了する。

上記ステップ４０１で、スタータ１１のＯＮ中（エンジン始動中）と判定されれば、ステップ４０２に進み、スタータ１１の駆動電流を電流センサ３４により検出する。この後、ステップ４０３に進み、電流センサ３４で検出したスタータ１１の駆動電流が所定値以下であるか否か（又はスタータ１１の駆動電流の変化率が所定値以上変化したか否か）を判定し、「Ｎｏ」と判定されれば、ステップ４０２に戻る。これにより、スタータ１１の駆動電流が所定値以下になるまで（又はスタータ１１の駆動電流の変化率が所定値以上変化するまで）、待機する。

その後、スタータ１１の駆動電流が所定値以下になった時点（又はスタータ１１の駆動電流の変化率が所定値以上変化した時点）で、スタータ１１のピニオン１３がリングギア２１によって回される状態になったと判断して、ステップ４０４に進み、両スイッチ２８ｂ，２２をオフさせてスタータ１１への通電を停止させる。
以上説明した本実施例３でも、前記実施例１と同様に、スタータ１１の通電時間を従来より短くでき、バッテリ２７の負担軽減とスタータ１１の耐久性向上とを実現できる。

尚、スタータ１１のＯＮ中（エンジン始動中）に電流センサ３４により検出したスタータ１１の駆動電流がほぼ無負荷電流値になったか否かで、スタータ１１のピニオン１３がリングギア２１によって回される状態になったか否かを監視して、スタータ１１の駆動電流がほぼ無負荷電流値になった時点で、該スタータ１１のピニオン１３がリングギア２１によって回される状態になったと判断して、両スイッチ２８ｂ，２２をオフさせてスタータ１１への通電を停止させるようにしても良い。スタータ１１のピニオン回転速度が無負荷回転速度に達すると、スタータ１１の駆動電流が無負荷電流値になるため、スタータ１１の駆動電流が無負荷電流値になったか否かで、スタータ１１のピニオン１３がリングギア２１によって回される状態になったか否かを判定できる。

或は、スタータ１１の駆動電力を検出して、スタータ１１の駆動電力が所定値以下になったか否か（又はスタータ１１の駆動電力の変化率が所定値以上変化したか否か）で、スタータ１１のピニオン１３がリングギア２１によって回される状態になったか否かを監視して、スタータ１１の駆動電力が所定値以下になった時点（又はスタータ１１の駆動電力の変化率が所定値以上変化した時点）で、スタータ１１のピニオン１３がリングギア２１によって回される状態になったと判断して、両スイッチ２８ｂ，２２をオフさせてスタータ１１への通電を停止させるようにしても良い。

図９及び図１０に示す本発明の実施例４では、スタータ１１の駆動電圧（モータ部１２の印加電圧）を検出する電圧センサ３５を設け、該スタータ１１の駆動電圧が所定値以上になったか否かで、スタータ１１のピニオン１３がリングギア２１によって回される状態になったか否かを監視して、該スタータ１１の駆動電圧が所定値以上になった時点で、該スタータ１１のピニオン１３がリングギア２１によって回される状態になったと判断して該スタータ１１への通電を停止させるようになっている。エンジン始動中は、エンジン回転速度の上昇に伴ってスタータ１１の負荷（トルク）が低下し、それに応じてスタータ１１の駆動電圧が上昇する。このような関係から、スタータ１１の駆動電圧が所定値以上になったか否かで、スタータ１１のピニオン１３がリングギア２１によって回される状態になったか否かを判定できる。

或は、スタータ１１の駆動電圧の変化率が所定値以上変化したか否かで、スタータ１１のピニオン１３がリングギア２１によって回される状態になったか否かを監視して、該スタータ１１の駆動電圧の変化率が所定値以上変化した時点で、該スタータ１１のピニオン１３がリングギア２１によって回される状態になったと判断して該スタータ１１への通電を停止させるようにしても良い。スタータ１１のピニオン回転速度が無負荷回転速度を超える際に、燃焼圧力によりエンジン回転速度が急激に上昇してスタータ１１の負荷（トルク）が急激に変化するため、スタータ１１の駆動電圧の変化率が急激に変化したか否かで、スタータ１１のピニオン１３がリングギア２１によって回される状態になったか否かを判定できる。

本実施例４では、ＥＣＵ２６によって図１０のスタータＯＦＦ制御ルーチンをＥＣＵ２６の電源ＯＮ期間中に所定周期で繰り返し実行する。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ５０１で、スタータ１１のＯＮ中（エンジン始動中）であるか否かを判定し、スタータ１１のＯＮ中でなければ、そのまま本ルーチンの処理を終了する。

上記ステップ５０１で、スタータ１１のＯＮ中（エンジン始動中）と判定されれば、ステップ５０２に進み、スタータ１１の駆動電圧を電圧センサ３５により検出する。この後、ステップ５０３に進み、電圧センサ３５で検出したスタータ１１の駆動電圧が所定値以上であるか否か（又はスタータ１１の駆動電圧の変化率が所定値以上変化したか否か）を判定し、「Ｎｏ」と判定されれば、ステップ５０２に戻る。これにより、スタータ１１の駆動電圧が所定値以上になるまで（又はスタータ１１の駆動電圧の変化率が所定値以上変化するまで）、待機する。

その後、スタータ１１の駆動電圧が所定値以上になった時点（又はスタータ１１の駆動電圧の変化率が所定値以上変化した時点）で、スタータ１１のピニオン１３がリングギア２１によって回される状態になったと判断して、ステップ５０４に進み、両スイッチ２８ｂ，２２をオフさせてスタータ１１への通電を停止させる。
以上説明した本実施例４でも、前記実施例１と同様に、スタータ１１の通電時間を従来より短くでき、バッテリ２７の負担軽減とスタータ１１の耐久性向上とを実現できる。

本発明は、エンジン自動停止再始動システム（アイドルストップシステム）を搭載しない車両にも適用可能であるが、エンジン自動停止再始動システムを搭載した車両では、エンジン再始動回数が大幅に増加するため、本発明を適用することで、バッテリ２７の負担軽減とスタータ１１の耐久性向上に関して大きな効果が得られる。

また、スタータ１１は図１等に示した構成のものに限定されず、例えば、モータ部１２とピニオンアクチュエータ１４とを独立して制御可能となるように構成しても良い（各スイッチ２２，２８ｂのオン／オフを独立して制御可能となるように構成しても良い）。

また、エンジン始動後もスタータのピニオンをエンジン側のリングギアに噛み合わせた状態に維持する常噛みスタータを採用した構成のものにも本発明を適用して実施することができる。
その他、本発明は、上記各実施例を適宜組み合わせて実施しても良い等、要旨を逸脱しない範囲で種々変更して実施できる。

１１…スタータ、１２…モータ部、１３…ピニオン、１４…ピニオンアクチュエータ、１５…プランジャ、１６…プランジャコイル、２０…エンジン、２１…リングギア、２６…ＥＣＵ（スタータ制御手段）、２７…バッテリ、２８…電源リレー、２８ｂ…リレースイッチ、３０…スタートスイッチ、３２…トルクセンサ、３３…ピニオン回転速度センサ、３４…電流センサ、３５…電圧センサ

Claims (10)

1. 始動要求に応じてスタータに通電してエンジンをクランキングして該エンジンを始動するスタータ制御手段を備えたエンジン始動制御装置において、
   前記スタータ制御手段は、前記スタータへの通電中に該スタータのピニオンが前記エンジン側のリングギアによって回される状態を検出したときに該スタータへの通電を停止させることを特徴とするエンジン始動制御装置。
2. 前記スタータ制御手段は、前記スタータへの通電中に該スタータのピニオンが前記リングギアに加えるトルクを検出する手段を備え、該トルクが所定値以下となったときに該スタータのピニオンが該リングギアによって回される状態になったと判断して該スタータへの通電を停止させ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。
3. 前記スタータ制御手段は、前記スタータへの通電中に該スタータのピニオンが前記リングギアに加えるトルクを検出する手段を備え、該トルクの変化率が所定値以上変化したときに該スタータのピニオンが該リングギアによって回される状態になったと判断して該スタータへの通電を停止させ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。
4. 前記スタータ制御手段は、前記スタータへの通電中に該スタータのピニオン回転速度を検出する手段を備え、該スタータのピニオン回転速度が無負荷回転速度以上になったときに該スタータのピニオンが前記リングギアによって回される状態になったと判断して該スタータへの通電を停止させ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。
5. 前記スタータ制御手段は、前記スタータへの通電中に該スタータのピニオン回転速度を検出する手段を備え、該スタータのピニオン回転速度の変化率が所定値以上変化したときに該スタータのピニオンが前記リングギアによって回される状態になったと判断して該スタータへの通電を停止させ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。
6. 前記スタータ制御手段は、前記スタータへの通電中に該スタータの駆動電流又は駆動電力を検出する手段を備え、該スタータの駆動電流又は駆動電力が所定値以下になったときに該スタータのピニオンが前記リングギアによって回される状態になったと判断して該スタータへの通電を停止させ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。
7. 前記スタータ制御手段は、前記スタータへの通電中に該スタータの駆動電圧を検出する手段を備え、該スタータの駆動電圧が所定値以上になったときに該スタータのピニオンが前記リングギアによって回される状態になったと判断して該スタータへの通電を停止させ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。
8. 前記スタータ制御手段は、前記スタータへの通電中に該スタータの駆動電流、駆動電圧、駆動電力のいずれかを検出する手段を備え、該スタータの駆動電流、駆動電圧、駆動電力のいずれかの検出値の変化率が所定値以上変化したときに該スタータのピニオンが前記リングギアによって回される状態になったと判断して該スタータへの通電を停止させ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。
9. 前記スタータ制御手段は、前記スタータへの通電中に該スタータの駆動電流を検出する手段を備え、該スタータの駆動電流が無負荷電流値になったときに該スタータのピニオンが前記リングギアによって回される状態になったと判断して該スタータへの通電を停止させ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。
10. エンジン運転中に所定の自動停止条件が成立したときに前記エンジンを停止させ、所定の自動始動条件が成立したときに前記スタータに通電して該エンジンを再始動させるエンジン自動停止再始動システムに搭載される請求項１乃至９のいずれかに記載のエンジン始動制御装置。

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