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JP2015190462A - On-vehicle start control device - Google Patents

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JP2015190462A
JP2015190462A JP2014070834A JP2014070834A JP2015190462A JP 2015190462 A JP2015190462 A JP 2015190462A JP 2014070834 A JP2014070834 A JP 2014070834A JP 2014070834 A JP2014070834 A JP 2014070834A JP 2015190462 A JP2015190462 A JP 2015190462A
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JP
Japan
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motor
pinion
pinion gear
vehicle
engine
Prior art date
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Pending
Application number
JP2014070834A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
義秋 長澤
Yoshiaki Nagasawa
義秋 長澤
大西 浩二
Koji Onishi
浩二 大西
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Astemo Ltd
Original Assignee
Hitachi Automotive Systems Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Automotive Systems Ltd filed Critical Hitachi Automotive Systems Ltd
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  • Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To perform a fast convergence of idling of a pinion gear, shorten a time lag when an operation is transferred to a restarting operation, and improve responsiveness of the restarting operation, in a vehicle provided with an idle stop system in the case that an end surface slip due to a failure of engagement between the pinion gear and a ring gear of a starter is detected at a re-starting operation under a change-of-mind.SOLUTION: There is provided means for detecting an end surface slip state where a pinion gear is not engaged with a ring gear so that idling occurs when an engine restarting operation is required during the decrease in the engine speed, and there is provided a function for converging rapidly an idling of the pinion gear by performing a prescribed operation when the end surface slip state is detected.

Description

本発明は車載制御装置に関し、特にアイドルストップシステムを備えた車両の制御装置に関する。   The present invention relates to an in-vehicle control device, and more particularly to a vehicle control device having an idle stop system.

アイドルストップシステムを備えた車両においては、その運転中に、エンジンの自動停止条件が成立した時に、燃料供給を遮断することによりエンジンを停止し、運転者の操作又は車両の要求により、エンジンの再始動条件が成立した時に、速やかにエンジンを始動し発進する技術が、既に、実用化されている。   In a vehicle equipped with an idle stop system, when the engine automatic stop condition is satisfied during the operation, the engine is stopped by shutting off the fuel supply, and the engine is restarted by the operation of the driver or the request of the vehicle. A technique for quickly starting and starting an engine when a start condition is satisfied has already been put into practical use.

このアイドルストップシステムを備えた車両においては、車両の運転状態に基づいた様々な判定方法によりアイドルストップを実行するか否かの判断を行い、アイドルストップを実行する時間を増やすことによって燃費を向上する工夫をしている。   In a vehicle equipped with this idle stop system, it is determined whether to perform idle stop by various determination methods based on the driving state of the vehicle, and fuel efficiency is improved by increasing the time for executing idle stop. I am devised.

アイドルストップの燃費向上策の一例としては、停止するためにブレーキをかけながら減速している途中で、所定車速以下となった時に燃料供給を遮断してエンジンを停止する方法がある。前記制御を行うことにより、車両が完全停止(車速0km/h)してから燃料供給を停止するアイドルストップシステムと比較して、更に燃料の消費量を抑えられ、燃費の向上を期待することが出来る。本願では、これをコーストストップと呼び、アイドルストップに含まれる制御の一種とする。   As an example of a measure for improving the fuel efficiency of the idle stop, there is a method of stopping the engine by shutting off the fuel supply when the vehicle speed is reduced below a predetermined vehicle speed while decelerating while braking. By performing the above-described control, the fuel consumption can be further reduced and fuel consumption can be expected to be improved as compared with an idle stop system in which the fuel supply is stopped after the vehicle is completely stopped (vehicle speed 0 km / h). I can do it. In the present application, this is called a coast stop and is a kind of control included in the idle stop.

アイドルストップを実行し、その後エンジンが完全に停止している状態で運転者や制御システム側から再始動要求を受けた場合は、通常の初回始動のようにスタータで駆動してエンジンをクランキングし、再始動を行う。   When an idle stop is performed and then a restart request is received from the driver or the control system while the engine is completely stopped, the engine is cranked by driving with a starter as in a normal initial start. , Restart.

しかし、アイドルストップが実行され燃料カットが行われた直後、エンジンが惰性で回転している状態において、再始動の要求を受けた場合は一般的なピニオン飛び込み式のスタータでは、エンジンが完全に停止してからでないとクランキングを行えないため、再始動要求と再始動実行のタイミングに時間差が生じて、交差点等での再発進でドライバーへ違和感とともに不安を与える。   However, immediately after the idling stop is performed and the fuel cut is performed, when the engine is rotating inertially and the restart is requested, the general pinion dive starter stops the engine completely. After that, cranking cannot be performed, so there is a time difference between the restart request and the restart execution timing, and the driver restarts at an intersection or the like, giving the driver a sense of discomfort and anxiety.

本願では、前記のようにアイドルストップが実行され燃料カットが行われた直後のエンジンが惰性で回転している状態において、再始動の要求を与える操作をチェンジ・オブ・マインドと呼ぶこととする。   In the present application, in the state where the engine immediately after the idling stop is executed and the fuel cut is performed as described above and the engine is rotating by inertia, the operation for giving a restart request is referred to as a change of mind.

しかし、前記のチェンジ・オブ・マインド要求から再始動実行までの時間差を解消するため、エンジンが惰性で回転している最中に、無理矢理スタータを駆動すると、スタータのピニオンギヤをリングギヤへ噛み合わせる際に、ギヤの端面同士で滑って噛み込むことができない、または噛み込みまでに時間がかかる所謂、端面滑りという状態に陥る恐れがある。端面滑りが起きるとギヤの異常磨耗や異音が発生し、耐久性および商品性を著しく低下させる不具合が発生する。   However, in order to eliminate the time difference between the above change of mind request and restart execution, if the starter is forcibly driven while the engine is rotating by inertia, the starter pinion gear is engaged with the ring gear. There is a risk that the end faces of the gear cannot be slipped and bitten, or the so-called end face slipping takes time to be bitten. When end face slip occurs, abnormal wear and abnormal noise of the gear occur, resulting in a problem that the durability and merchantability are significantly reduced.

前記のエンジンが惰性で回転している最中に、端面滑りを発生させないようにスタータのピニオンギヤをエンジンのリングギヤに噛み込ませて再始動させる方法としては、スタータの駆動方法や構造を変更することで対応可能となることが公知である。   While the engine is rotating inertially, the starter pinion gear is engaged with the engine ring gear and restarted so as not to cause end face slipping. It is known that it becomes possible to cope with.

その例としては、特許文献1のように、スタータのピニオンギヤの押し出し動作とスタータモータの駆動を独立して行えるように、2つのソレノイドを2系統の信号で駆動できる構成として、チェンジ・オブ・マインド要求を受けた時に、予めピニオンギヤを回転させて、回転しているリングギヤとの回転差を小さくして、噛み込み易い状況を作り出してからピニオンギヤを押し出して噛み込ませる方法がある。   As an example, as in Patent Document 1, the change of mind is configured such that two solenoids can be driven by two signals so that the starter pinion gear push-out operation and the starter motor can be driven independently. When a request is received, there is a method in which the pinion gear is rotated in advance to reduce the rotational difference from the rotating ring gear to create an easy-to-engage situation, and then the pinion gear is pushed out to be engaged.

特許文献1の方法では、スタータピニオンギヤの押し出し動作とスタータモータの駆動を独立して行えるように、2つのソレノイドを2系統の信号で駆動できる構成として、リングギヤへ噛み込ませる前に、予めスタータモータへ通電してピニオンギヤを空転させ、惰性で回転しているリングギヤとの回転差を小さくした状態で噛み込みを行うスタータを使用することにより、エンジンが惰性で回転している最中でも、チェンジ・オブ・マインド要求を受けて再始動を行うことが出来るエンジン回転領域を拡大することができるので、ドライバーへの違和感(タイムラグ)を低減することができる。   In the method of Patent Document 1, the starter motor is driven in advance before being engaged with the ring gear so that the two solenoids can be driven by two signals so that the starter pinion gear can be pushed out and the starter motor can be driven independently. Is used to rotate the pinion gear idly and use a starter that engages in a state where the rotational difference from the ring gear rotating by inertia is small, even while the engine is rotating by inertia, -The engine rotation range that can be restarted in response to a mind request can be expanded, which can reduce the driver's discomfort (time lag).

また一般的に、特許文献2では、ピニオンギヤがリングギヤに当接した時にスプリングを撓ませることで噛み込み性能を向上させるスタータ構造が開示されている。   Generally, Patent Document 2 discloses a starter structure that improves the biting performance by bending a spring when the pinion gear comes into contact with the ring gear.

特許第4214401号公報Japanese Patent No. 4214401 特許第3749461号公報Japanese Patent No. 3749461

しかし、特許文献1および2の方法では、スタータ、リングギヤなど構成する部品が故障して噛み込み性能が低下すると、チェンジ・オブ・マインドへの対応として、回転しているリングギヤへピニオンギヤを噛み込ませる動作を行った時に、ギヤの端面同士で滑って噛み込むことができない所謂、端面滑りという状態に陥る恐れがある。端面滑りが発生すると、スタータからの駆動力が伝わらないため、リングギヤは停止し、ピニオンギヤが空転状態となり、スタータの運転を一旦停止して再度クランキングする必要があるが、スタータへの通電を停止してもピニオンギヤは惰性で回転し続けるため、ピニオンが空転している状態で再度クランキングを行おうとしても停止しているリングギヤとの回転差が大きいため、再度端面滑りの状態に陥り、エンジンをクランキングすることが出来ない。このため、一度端面滑りが発生した後はピニオンギヤの空転が収束する一定時間を置いてクランキングを行う必要があり、再始動までに空白時間が生じてドライバーに不安感を与えてしまう。   However, in the methods of Patent Documents 1 and 2, when components such as a starter and a ring gear break down and the biting performance decreases, the pinion gear is bitten into the rotating ring gear as a response to the change of mind. When the operation is performed, there is a risk of falling into a so-called end face slipping state where the end faces of the gears cannot slide and bite. When end face slip occurs, the driving force from the starter is not transmitted, so the ring gear stops, the pinion gear is idled, and it is necessary to stop operation of the starter and crank it again, but stop energizing the starter. Even so, the pinion gear continues to rotate due to inertia, so even if you try to crank again when the pinion is idling, there is a large rotational difference with the ring gear that is stopped, so it falls into an end-slip state again, and the engine Cannot be cranked. For this reason, once the end face slip occurs, it is necessary to perform cranking after a certain period of time when the pinion gear idles to converge, and a blank time is generated before restarting, which causes anxiety to the driver.

本発明は、前記の不具合現象を防止するためになされたものであり、その目的とするところは、始動時にスタータのピニオンギヤとリングギヤの端面滑りを検出した場合は、ピニオンギヤの空転を速やかに収束させて、再始動に移行する際のタイムラグを短縮して応答性を向上させることにある。   The present invention has been made in order to prevent the above-described malfunction phenomenon, and the object of the present invention is to quickly converge the pinion gear idling when a slippage between the end face of the starter pinion gear and the ring gear is detected at the start. Thus, there is a need to improve the responsiveness by shortening the time lag when shifting to the restart.

前記目的を達成するべく、本発明の車載用始動制御装置は、回転軸と、エンジンのリングギヤに前記回転軸の回転力を伝達するピニオンギヤと、前記回転軸と前記ピニオンギヤとを前記リングギヤ側へ駆動して、前記ピニオンギヤと前記リングギヤとを噛み合わせるピニオンシフト機構と、前記ピニオンシフト機構と独立して動作し、前記回転軸を回転させるモータと、を備えるスタータを制御し、前記エンジンの回転数降下期間中に前記ピニオンシフト機構へ噛み合い指示を行う車載用始動制御装置において、前記ピニオンシフト機構への噛み合い指示後に前記モータを通電制御しているときの前記エンジンの運転状態に基づき、前記エンジンの回転数が上昇しない状態を検出する判定手段と、前記判定手段の判定結果に基づき、前記モータの回転数を低下させるモータ回転数低下手段と前記モータ回転数低下手段により、前記モータの回転が所定値まで低下したとき、または前記モータの回転数低下を開始してから所定時間経過後に再度モータの回転数を上昇させるモータ回転数復帰手段と、を備えることを特徴とする。   In order to achieve the above object, an in-vehicle start control device according to the present invention drives a rotating shaft, a pinion gear that transmits the rotational force of the rotating shaft to an engine ring gear, and the rotating shaft and the pinion gear to the ring gear side. And controlling a starter comprising: a pinion shift mechanism that meshes the pinion gear and the ring gear; and a motor that operates independently of the pinion shift mechanism and rotates the rotating shaft; In the vehicle-mounted start control device that issues a meshing instruction to the pinion shift mechanism during the period, the engine rotation is based on the operating state of the engine when the motor is energized after the meshing instruction to the pinion shift mechanism. A determination unit that detects a state in which the number does not increase, and the mode based on the determination result of the determination unit. When the rotation of the motor is reduced to a predetermined value by the motor rotation speed reduction means and the motor rotation speed reduction means for reducing the rotation speed of the motor, or after a predetermined time has elapsed since the start of the reduction in the rotation speed of the motor, Motor rotational speed return means for increasing the rotational speed of the motor.

本発明は、スタータのピニオンギヤとリングギヤが噛み合わずにギヤの端面同士で滑って空転する端面滑りを検知した場合に、始動動作を一旦停止し、速やかに次の再始動動作を可能にしてドライバーへの不安感を極力与えないようにすることができる。   The present invention temporarily stops the start operation when the starter pinion gear and the ring gear are not meshed with each other and slips between the end surfaces of the gears to detect slipping, so that the next restart operation can be promptly performed to the driver. Can be avoided as much as possible.

本発明のアイドルストップ車両の始動制御装置におけるシステムの構成例。The structural example of the system in the starting control apparatus of the idle stop vehicle of this invention. 図1の始動制御装置の制御システム構成図。The control system block diagram of the starting control apparatus of FIG. 図1の始動制御装置のプリメッシュ機能有りのフローチャート。The flowchart with the pre-mesh function of the starting control apparatus of FIG. 図1の始動制御装置のプリメッシュ機能無しのフローチャート。The flowchart without the pre-mesh function of the starting control apparatus of FIG. 図1のシステムの端面滑り発生時のチャート。2 is a chart when an end face slip occurs in the system of FIG. 1. 本発明による端面滑り発生時の再始動動作チャート。The restart operation | movement chart at the time of the end surface slip generation | occurrence | production by this invention. 本発明による端面滑り発生時の再始動動作フローチャート。The restart operation | movement flowchart at the time of the end surface slip generation by this invention. リングギヤへの噛み込み性能を向上させるスタータ構造の説明図である。It is explanatory drawing of the starter structure which improves the biting performance to a ring gear.

図1〜8を参照して、本発明による車両の始動制御装置の実施の形態を説明する。   With reference to FIGS. 1-8, embodiment of the start control apparatus of the vehicle by this invention is described.

図1は、本発明の車両の始動制御装置を搭載した車両の全体構成図であり、ピニオンギヤの押し出しとモータの駆動を独立して行うことが出来るスタータを装着している例である。なお、図1では、本発明による車両の始動制御装置に関する説明に係る部分を主に記載して、他の部分の記載を省略している。この車両は、多気筒のエンジン1とアイドルストップスタータシステム10と、ECU(コントロールユニット、制御装置)21とを備えている。   FIG. 1 is an overall configuration diagram of a vehicle equipped with a start control device for a vehicle according to the present invention, and shows an example in which a starter that can independently push out a pinion gear and drive a motor is mounted. In FIG. 1, the part relating to the description of the vehicle start control device according to the present invention is mainly described, and the other parts are omitted. This vehicle includes a multi-cylinder engine 1, an idle stop starter system 10, and an ECU (control unit, control device) 21.

エンジン1はクランクシャフト1aを有し、点火コイル14a、点火プラグ14b、および燃料噴射弁15等が取り付けられている。   The engine 1 has a crankshaft 1a, to which an ignition coil 14a, a spark plug 14b, a fuel injection valve 15 and the like are attached.

アイドルストップスタータシステム10は、ピニオンギヤ押し出し式のスタータ本体9と、半導体スイッチングモジュール13とを備えており、ECU21によって制御されている。なお、半導体スイッチングモジュール13は、ON、OFF信号で動作する機械式のマグネットスイッチに置き換えてもよい。   The idle stop starter system 10 includes a starter body 9 of a pinion gear extrusion type and a semiconductor switching module 13 and is controlled by the ECU 21. The semiconductor switching module 13 may be replaced with a mechanical magnet switch that operates in response to an ON / OFF signal.

エンジン本体1のクランク軸1aの一方には、クランク角信号を検出するために既定のパターンを刻んだクランク角信号プレート3ともう一方には、トランスミッションへ駆動力を伝達するドライブプレートと一体のリングギヤ2が取り付けられている。   One of the crankshafts 1a of the engine body 1 has a crank angle signal plate 3 engraved with a predetermined pattern for detecting a crank angle signal, and the other is a ring gear integrated with a drive plate for transmitting driving force to the transmission. 2 is attached.

クランク角信号プレート3の近傍には、そのパターンの凸凹を検出してパルス信号を出力するクランク角センサ36が取り付けられている。前記クランク角センサ36から出力されるパルス信号に基づいて、ECU21はエンジン1の回転数(エンジン回転数)を算出する。   In the vicinity of the crank angle signal plate 3, a crank angle sensor 36 for detecting the unevenness of the pattern and outputting a pulse signal is attached. Based on the pulse signal output from the crank angle sensor 36, the ECU 21 calculates the engine speed (engine speed).

アイドルストップスタータシステム10は、半導体スイッチングモジュール13により駆動されるスタータソレノイド5と、ピニオン移送レバー6と、ピニオンギヤ4、ワンウェイクラッチ4a、ピニオンギヤセンサ38と、スタータモータ7とを備えている。   The idle stop starter system 10 includes a starter solenoid 5 driven by a semiconductor switching module 13, a pinion transfer lever 6, a pinion gear 4, a one-way clutch 4 a, a pinion gear sensor 38, and a starter motor 7.

ピニオンギヤ4は、リングギヤ2と噛合可能なギヤであり、ワンウェイクラッチ4aを介してスタータモータ7の軸(ピニオン軸)8に軸方向に移動可能に設けられている。スタータソレノイド5は、ピニオン移送レバー6を介してピニオンギヤ4をピニオン軸8の軸方向に移動させるための電動アクチュエータである。スタータモータ7は、後述するようにエンジン1をクランキングするためのモータである。ピニオンギヤセンサ38は、ピニオン軸8の回転速度を検出するためのセンサである。   The pinion gear 4 is a gear that can mesh with the ring gear 2, and is provided on the shaft (pinion shaft) 8 of the starter motor 7 via the one-way clutch 4 a so as to be movable in the axial direction. The starter solenoid 5 is an electric actuator for moving the pinion gear 4 in the axial direction of the pinion shaft 8 via the pinion transfer lever 6. The starter motor 7 is a motor for cranking the engine 1 as will be described later. The pinion gear sensor 38 is a sensor for detecting the rotational speed of the pinion shaft 8.

ECU21のピニオン移送指令がピニオン移送アクチュエータ駆動用の半導体スイッチング素子13aのゲート端子に入力されると、バッテリ12の電力がスタータソレノイド5へ供給される。これによりスタータソレノイド5がピニオン移送レバー6を介してピニオンギヤ4を図示右方向へ移動させるので、ピニオンギヤ4はリングギヤ2と噛合する。   When the pinion transfer command of the ECU 21 is input to the gate terminal of the semiconductor switching element 13 a for driving the pinion transfer actuator, the power of the battery 12 is supplied to the starter solenoid 5. As a result, the starter solenoid 5 moves the pinion gear 4 to the right in the drawing via the pinion transfer lever 6 so that the pinion gear 4 meshes with the ring gear 2.

ECU21からのモータ駆動指令がスタータモータ駆動用の半導体スイッチング素子13bのゲート端子に入力されると、バッテリ12の電力がスタータモータ7へ供給される。これにより、スタータモータ7がピニオンギヤ4およびリングギヤ2を介してクランク軸1aを回転させてエンジン1をクランキングする。   When the motor drive command from the ECU 21 is input to the gate terminal of the starter motor driving semiconductor switching element 13b, the power of the battery 12 is supplied to the starter motor 7. As a result, the starter motor 7 rotates the crankshaft 1 a via the pinion gear 4 and the ring gear 2 to crank the engine 1.

なお、クランク軸1aにはリングギヤ2と一体化したドライブプレートを介してトランスミッション16が接続されている。トランスミッション16は、ドライブシャフト17およびタイヤ18を介してエンジン本体1で発生する回転駆動力を路面に伝える。また、トランスミッション16には、その出力軸の回転パルスを検知する車速センサ33が取り付けられている。ECU21は、車速センサ33からの出力信号に基づき、所定の係数で変換することにより車速値を算出する。   A transmission 16 is connected to the crankshaft 1a via a drive plate integrated with the ring gear 2. The transmission 16 transmits the rotational driving force generated in the engine body 1 to the road surface via the drive shaft 17 and the tire 18. In addition, a vehicle speed sensor 33 that detects a rotation pulse of the output shaft is attached to the transmission 16. The ECU 21 calculates a vehicle speed value by performing conversion using a predetermined coefficient based on an output signal from the vehicle speed sensor 33.

図2は、ECU21のシステム構成を入力するセンサ等の各種の入力信号、および、ECU21から制御機器等に出力する各種の出力信号とともに示す図である。   FIG. 2 is a diagram showing various input signals such as sensors for inputting the system configuration of the ECU 21 and various output signals output from the ECU 21 to a control device or the like.

ECU21の入力回路224には、車両の不図示のアクセルペダルの踏み込み量を検知するアクセル開度センサ30、不図示のスロットルバルブの開き量を検知するスロットル開度センサ31、エンジン1のシリンダ内へ吸入される吸入空気量を計測するエアフロセンサ32、車両の走行速度を検出する車速センサ33、不図示のフットブレーキの操作を検知するブレーキスイッチ34、エンジン1の点火、噴射タイミングの算出や気筒判定に用いるカム角信号とクランク角信号を検出するカム角センサ35とクランク角センサ36、ピニオン軸8の回転速度を検出するピニオンギヤセンサ38が接続されている。   An input circuit 224 of the ECU 21 includes an accelerator opening sensor 30 that detects a depression amount of an accelerator pedal (not shown) of the vehicle, a throttle opening sensor 31 that detects an opening amount of a throttle valve (not shown), and into the cylinder of the engine 1. An airflow sensor 32 that measures the amount of intake air that is taken in, a vehicle speed sensor 33 that detects the traveling speed of the vehicle, a brake switch 34 that detects the operation of a foot brake (not shown), ignition of the engine 1, calculation of injection timing, and cylinder determination A cam angle sensor 35 and a crank angle sensor 36 for detecting the cam angle signal and crank angle signal used for the above, and a pinion gear sensor 38 for detecting the rotational speed of the pinion shaft 8 are connected.

出力回路226には、点火コイル14aと、燃料噴射弁15と、半導体スイッチングモジュール13とが接続されている。点火コイル14aは、カム角センサ35、クランク角センサ36の信号からECU21が算出した点火タイミングに基づいて出力回路226から出力される点火信号を受信すると、シリンダ内の混合気に点火するために、点火プラグ14bへ高電圧の電力を供給する。燃料噴射弁15は、出力回路226を介して所定のタイミングで所定時間出力される開弁信号を受信すると、燃料を噴射する。なお、ECU21は、エアフロセンサ32で計量された吸入空気量から燃料噴射弁15で噴射する燃料量を算出し開弁時間を決定する。   The output circuit 226 is connected to the ignition coil 14a, the fuel injection valve 15, and the semiconductor switching module 13. When the ignition coil 14a receives an ignition signal output from the output circuit 226 based on the ignition timing calculated by the ECU 21 from the signals of the cam angle sensor 35 and the crank angle sensor 36, the ignition coil 14a ignites the air-fuel mixture in the cylinder. High voltage power is supplied to the spark plug 14b. When the fuel injection valve 15 receives a valve opening signal output for a predetermined time at a predetermined timing via the output circuit 226, the fuel injection valve 15 injects fuel. The ECU 21 calculates the amount of fuel injected by the fuel injection valve 15 from the amount of intake air measured by the airflow sensor 32 and determines the valve opening time.

半導体スイッチングモジュール13は、出力回路226を介して出力されるPWM駆動信号を受信すると、スタータソレノイド5、スタータモータ7をそれぞれ駆動する。半導体スイッチング素子13aはスタータソレノイド5を駆動し、半導体スイッチング素子13bはスタータモータ7を駆動する。なお、ECU21は、スタータ本体9への駆動要求を受けると出力回路226を介してPWM駆動信号を出力する。   When the semiconductor switching module 13 receives the PWM drive signal output via the output circuit 226, the semiconductor switching module 13 drives the starter solenoid 5 and the starter motor 7, respectively. The semiconductor switching element 13 a drives the starter solenoid 5, and the semiconductor switching element 13 b drives the starter motor 7. The ECU 21 outputs a PWM drive signal via the output circuit 226 when receiving a drive request to the starter body 9.

図3は、アイドルストップ時にエンジン1の回転数とピニオンギヤ4の回転数とを同期して、ピニオンギヤ4をリングギヤ2へ噛み込ませながらエンジン1を停止する回転数同期式プリメッシュを行う際のフローチャートである。この制御フローチャートで示した動作の処理は、ECU21にて繰り返し実行される。
アイドルストップは、車両が停止(車速=0km/h)状態で、スロットル開度が全閉でエンジン1が無負荷運転にある時、ステップ101で、車速センサ33やブレーキスイッチ34などの各入力条件がアイドルストップ許可条件を満たすと実行される。
車両が減速中にアイドルストップを行うコーストストップは、前記「車両が停止(車速=0km/h)状態」に代わり、例えば「車速条件が13km/h以下で、かつ不図示のブレーキペダルが踏み込まれていること」が挙げられる。
FIG. 3 is a flowchart for performing a rotational speed synchronous pre-mesh for stopping the engine 1 while the pinion gear 4 is engaged with the ring gear 2 by synchronizing the rotational speed of the engine 1 and the rotational speed of the pinion gear 4 during idle stop. It is. The processing of the operation shown in this control flowchart is repeatedly executed by the ECU 21.
The idle stop is a state where the vehicle is stopped (vehicle speed = 0 km / h), the throttle opening is fully closed, and the engine 1 is in a no-load operation. In step 101, input conditions such as the vehicle speed sensor 33 and the brake switch 34 are set. Is executed when the idle stop permission condition is satisfied.
The coast stop that performs an idle stop while the vehicle is decelerating is replaced with the “vehicle is stopped (vehicle speed = 0 km / h) state”, for example, “the vehicle speed condition is 13 km / h or less and a brake pedal (not shown) is depressed. "

アイドルストップ条件、またはコーストストップ条件を満たすと、ステップ102で、燃料噴射弁15の駆動を停止して、エンジン1の燃料供給の遮断(燃料カット)を行う。   If the idle stop condition or the coast stop condition is satisfied, in step 102, the drive of the fuel injection valve 15 is stopped, and the fuel supply of the engine 1 is cut off (fuel cut).

上述した燃料カット動作により、エンジン回転数は徐々に低下して、ステップ103で、判定条件の所定値A(たとえばエンジン回転数が600r/min)以下となった時には、ステップ104に進み、ピニオン予回転動作、即ちスタータモータ7へ通電し、ピニオンギヤセンサ38から算出されるピニオンギヤ回転数を所定値まで上昇させて、通電を停止する動作を行う。   Due to the fuel cut operation described above, the engine speed gradually decreases, and in step 103, when the judgment condition is below a predetermined value A (for example, the engine speed is 600 r / min), the routine proceeds to step 104, where the pinion pre- The rotation operation, that is, the starter motor 7 is energized, the pinion gear rotation number calculated from the pinion gear sensor 38 is increased to a predetermined value, and the energization is stopped.

この場合、上記のピニオン予回転動作は無負荷で回転するため、ピニオンギヤ回転数は惰性によって時間とともに徐々に低下する。一方、エンジン回転数は吸入→圧縮→膨張→排気を繰り返して脈動しながら低下するので、クランク角センサ36から算出されるエンジン回転数と、ピニオン予回転動作によって徐々に低下しているピニオンギヤ回転数とが同期するタイミングを予測し、ステップ105で、プリメッシュ条件が成立した時、ステップ106に進みピニオンギヤ移送を実行、即ちスタータソレノイド5への通電を開始し、回転するピニオンギヤ4をリングギヤ2へピニオン移送レバー6を介して噛み込ませる、いわゆるプリメッシュ状態とする。なお、プリメッシュ条件としては、たとえば、「エンジン回転数から予測される30ms後のエンジン回転数と、実際のピニオンギヤ4の回転数との差が±100r/min以内であること」が挙げられる。   In this case, since the pinion pre-rotation operation rotates without load, the pinion gear rotation speed gradually decreases with time due to inertia. On the other hand, since the engine speed decreases while pulsating by repeating suction → compression → expansion → exhaust, the engine speed calculated from the crank angle sensor 36 and the pinion gear speed that gradually decreases due to the pinion pre-rotation operation. When the pre-mesh condition is satisfied in step 105, the process advances to step 106 to execute the pinion gear transfer, that is, the energization of the starter solenoid 5 is started, and the rotating pinion gear 4 is pinned to the ring gear 2. A so-called pre-mesh state is established in which the transfer lever 6 is engaged. As the pre-mesh condition, for example, “the difference between the engine speed 30 ms predicted from the engine speed and the actual speed of the pinion gear 4 is within ± 100 r / min” can be mentioned.

ステップ107で、例えば不図示のブレーキペダルから足が離れるなどの運転者からの再始動要求、いわゆるチェンジ・オブ・マインドが無いと判定された場合は、ステップ108に進み、上記プリメッシュ状態のまま、エンジン本体1を完全停止させて、ステップ109に進み、再始動要求を受けるまで待機する。   If it is determined in step 107 that there is no so-called change-of-mind request from the driver, for example, that his / her foot is released from a brake pedal (not shown), the process proceeds to step 108 and the pre-mesh state is maintained. Then, the engine main body 1 is completely stopped, and the process proceeds to Step 109 and waits until a restart request is received.

ステップ109の待機状態において、運転者の操作などにより、再始動要求を受けた時には、ステップ111に進み、スタータモータ7へ通電し、燃料噴射を再開させてエンジン1を再始動させる。   In the standby state of step 109, when a restart request is received due to the driver's operation or the like, the routine proceeds to step 111 where the starter motor 7 is energized, fuel injection is restarted and the engine 1 is restarted.

また、ステップ107において、運転者からのチェンジ・オブ・マインド要求が有りと判定された場合には、ステップ110に進み、エンジンの予測回転数が正転域であるか否かを判定する。エンジンの予測回転数が正転域である場合には、ステップ111に進み、スタータへの駆動指令を行う。エンジンの予測回転数が逆転域の場合には、エンジンの予測回転数が正転域に入るまで待機する。ステップ110の判定によって、エンジンが停止直前で圧縮上死点を越えられずに逆転している領域でクランキングすることを防止できるので、半導体スイッチングモジュール13、スタータモータ7が過負荷となって損傷することを回避することが可能である。   If it is determined in step 107 that there is a change of mind request from the driver, the process proceeds to step 110 to determine whether or not the predicted engine speed is in the normal rotation range. If the predicted engine speed is in the normal rotation range, the process proceeds to step 111, and a drive command is issued to the starter. When the predicted engine speed is in the reverse rotation range, the process waits until the predicted engine speed enters the normal rotation range. As a result of the determination in step 110, it is possible to prevent the engine from being cranked in the region where the engine does not exceed the compression top dead center and is reversely rotated, so that the semiconductor switching module 13 and the starter motor 7 are overloaded and damaged. It is possible to avoid doing this.

その後、ステップ112へ進み、エンジン回転数が所定値C(たとえばエンジン回転数が600r/min)以上か否かを判定して、所定値C以上の場合は、ステップ113に進み、スタータ本体9の駆動をOFFとする。   Thereafter, the routine proceeds to step 112, where it is determined whether or not the engine speed is a predetermined value C (for example, the engine speed is 600 r / min) or more. Turn off the drive.

以上のように、ピニオンギヤ4とリングギヤ2との回転数同期式のプリメッシュ動作を行うことにより、次回再始動時には、ピニオンギヤ4をリングギヤ2へ噛み込ませる動作が不要となるので、再始動要求を受けてからエンジン1が完爆に至るまでの始動時間を短縮できるとともにギヤを噛み込ませる際の騒音を低減できる。   As described above, by performing the rotational speed synchronous pre-mesh operation of the pinion gear 4 and the ring gear 2, the operation of causing the pinion gear 4 to be engaged with the ring gear 2 is not required at the next restart, so a restart request is issued. The starting time from when the engine 1 is received until the complete explosion of the engine 1 can be shortened, and the noise when the gear is engaged can be reduced.

また、前記の行程でプリメッシュ動作を省いて簡略化した場合のフローチャートを図4に示す。ステップ203で運転者からのチェンジ・オブ・マインド要求が有りと判定され、ステップ204でその時のエンジン回転数が所定値A(たとえばエンジン回転数が500r/min)以上である場合には、惰性で回転しているリングギヤ2との差回転を小さい状態とするため、ステップ208で予めモータにのみ通電させてピニオンギヤ4を空転させる。その後、ステップ209でピニオンギヤ4の飛び込み可能範囲の目安であるエンジン1の予測回転数が所定範囲B3〜B4(たとえば30ms後のエンジン回転数が0〜300r/min)内であれば、ステップ210でスタータ駆動ONし、ピニオンギヤ4をリングギヤ2へ飛び込ませてモータを駆動し、エンジン1をクランキングする。
その後、ステップ211へ進み、エンジン回転数が所定値C(たとえばエンジン回転数が600r/min)以上か否かを判定して、所定値C以上の場合は、ステップ212へ進み、スタータ本体9の駆動をOFFとする。
FIG. 4 shows a flowchart when the pre-mesh operation is simplified in the above process. If it is determined in step 203 that there is a change of mind request from the driver, and if the engine speed at that time is greater than or equal to a predetermined value A (for example, the engine speed is 500 r / min), the inertia is In order to make the differential rotation with the rotating ring gear 2 small, in step 208, only the motor is energized in advance to cause the pinion gear 4 to idle. After that, if the predicted rotational speed of the engine 1 that is a guide for the jumpable range of the pinion gear 4 is within a predetermined range B3 to B4 (for example, the engine rotational speed after 30 ms is 0 to 300 r / min) in step 209, in step 210 The starter drive is turned on, the pinion gear 4 is jumped into the ring gear 2 to drive the motor, and the engine 1 is cranked.
Thereafter, the process proceeds to step 211, where it is determined whether or not the engine speed is a predetermined value C (for example, the engine speed is 600 r / min) or more. Turn off the drive.

以上が図1のアイドルストップシステムで、プリメッシュ動作を伴わない場合のアイドルストップから再始動までの動作である。   The above is the operation from the idle stop to the restart without the pre-mesh operation in the idle stop system of FIG.

図3、図4はともに、スタータのピニオンギヤの押し出し動作とモータ駆動動作を、それぞれ2系統の駆動信号で独立して制御することが可能なスタータ、および制御装置を備えるシステムで、アイドルストップ直後の惰性で回転しているリングギヤへピニオンギヤを噛み込ませることを実現可能で、その状態から再始動を行うチェンジ・オブ・マインドに対応している。   3 and 4 are both a starter pinion gear push-out operation and a motor drive operation that can be independently controlled by two drive signals, respectively, and a system including a control device. It is possible to make the pinion gear bite into the ring gear that rotates by inertia, and it corresponds to the change of mind that restarts from that state.

図8に、スタータの構造によりリングギヤへの噛み込み性能を向上させる実施例を説明する。図1記載のスタータはピニオンギヤ4とワンウェイクラッチ4aは一体構造でピニオン移送レバー6によってリングギヤ2へ押し出されるが、図8のスタータは別体構造としている。詳しくは図8(a)に示すようにワンウェイクラッチ4aに縦溝のスプラインシャフト43が固定され、前記スプラインと一定のクリアランスを確保して勘合する縦溝スプラインを内側に設けたピニオンギヤ4が、前記シャフト43上を軸方向に移動できる構造としている。   FIG. 8 illustrates an embodiment for improving the biting performance into the ring gear by the structure of the starter. In the starter shown in FIG. 1, the pinion gear 4 and the one-way clutch 4a are integrally structured and pushed out to the ring gear 2 by the pinion transfer lever 6. However, the starter in FIG. 8 has a separate structure. Specifically, as shown in FIG. 8 (a), a vertical groove spline shaft 43 is fixed to the one-way clutch 4a, and a pinion gear 4 provided with a vertical groove spline on the inner side for securing a certain clearance with the spline is described above. The shaft 43 is movable in the axial direction.

ピニオンギヤ4はスプリング44によって図中右方向、すなわちリングギヤ2側に押され、ストッパー45に押し付けられた状態で停止している。   The pinion gear 4 is pressed by the spring 44 in the right direction in the drawing, that is, in the ring gear 2 side, and stopped while being pressed against the stopper 45.

また、図8(a)の構造の代替案として、図8(b)に示すように、可動鉄心42とピニオン移送レバー6の間にスプリング44を介してリンク42aと接続するようにしてダンパー機構を構成しピニオン移送レバー6と接続してもよい。   Further, as an alternative to the structure of FIG. 8A, as shown in FIG. 8B, a damper mechanism is connected to the link 42a via a spring 44 between the movable iron core 42 and the pinion transfer lever 6. And may be connected to the pinion transfer lever 6.

以上のように構成されたシステムで、チェンジ・オブ・マインドによる再始動要求を受けて、ECU21からスタータ駆動指令が出るとスタータリレー41の接点が閉じてスタータソレノイド5へ給電される。スタータソレノイド5は電磁式ソレノイドで、コイルに電流が流れると可動鉄心42に電磁力が作用し、ピニオン移送レバー6を図中左側へ吸引するとともに、一定のストロークに達した時にモータ接点11を閉じてモータへ給電しピニオンギヤを回転させる。   In the system configured as described above, when a starter drive command is issued from the ECU 21 in response to a restart request from the change of mind, the starter relay 41 is closed and power is supplied to the starter solenoid 5. The starter solenoid 5 is an electromagnetic solenoid. When a current flows through the coil, an electromagnetic force acts on the movable iron core 42 to attract the pinion transfer lever 6 to the left side in the figure and close the motor contact 11 when a certain stroke is reached. To power the motor and rotate the pinion gear.

図8(a)の構成では、ピニオン移送レバー6が吸引されると図1に示すピニオンギヤユニット4bがリングギヤ2側へ押し出され、ピニオンギヤ4がリングギヤ2に当接した時にスプリング44が一瞬たわむ際の反発力を利用して、素早く噛み込みを完了させることが可能となる。すなわち、ピニオン移送レバー6の移動速度よりも、スプリング44の反発力によるピニオンギヤ4の移動速度の方が速く、スプリング44の反発力を利用することで、ピニオンギヤ4とリングギヤ2の位相が噛み合い可能位置となった時、瞬時に噛み込むことができる。   8A, when the pinion transfer lever 6 is sucked, the pinion gear unit 4b shown in FIG. 1 is pushed out to the ring gear 2 side, and the spring 44 is bent for a moment when the pinion gear 4 comes into contact with the ring gear 2. Using the repulsive force, the biting can be completed quickly. That is, the moving speed of the pinion gear 4 due to the repulsive force of the spring 44 is faster than the moving speed of the pinion transfer lever 6, and the phase of the pinion gear 4 and the ring gear 2 can be engaged with each other by using the repulsive force of the spring 44. When it becomes, you can bite instantly.

同様に、図8(b)に示す構成では、スプリング44がたわんで同様の効果を生み出す。なお、ピニオン移送レバー6の移動速度よりも早くピニオンギヤ4を移動可能であれば、スプリングではなく、ゴム材料等他の弾性体や、反発力を生じさせる他の構造を採用してもよい。   Similarly, in the configuration shown in FIG. 8B, the spring 44 is bent to produce a similar effect. In addition, as long as the pinion gear 4 can be moved faster than the moving speed of the pinion transfer lever 6, other elastic bodies such as a rubber material or other structures that generate a repulsive force may be employed instead of the spring.

しかし、図1に図示するアイドルストップシステムや、さらに図8記載のスタータを採用したシステムで、チェンジ・オブ・マインド動作により回転しているリングギヤへピニオンギヤを噛み込ませようとする場面において、スタータに異常が発生してリングギヤへの噛み込み能力が低下した状態になると、ピニオンギヤとリングギヤの当接時にギヤ同士が滑り、噛み込み完了までの時間が長くなる、破壊的な摩擦音が発生する、ギヤが異常磨耗するなどの不具合現象が発生し、更に悪化すると、ピニオンギヤがリングギヤへ噛み込めないままリングギヤが停止し、ギヤ同士が滑り続けて永久に噛み込めない状態に陥る。   However, in a system that employs the idle stop system shown in FIG. 1 or the starter shown in FIG. 8, in a situation where the pinion gear is engaged with the rotating ring gear by the change of mind operation, the starter If an abnormality occurs and the meshing capacity of the ring gear is reduced, the gears slip when the pinion gear and the ring gear come into contact with each other, and the time until the meshing is completed becomes longer. If a trouble phenomenon such as abnormal wear occurs and further deteriorates, the ring gear stops without the pinion gear being engaged with the ring gear, and the gears continue to slip and cannot be permanently engaged.

また、前記状態から再始動をやり直すため、スタータの駆動(ピニオンの押し出し動作とモータ駆動動作)を停止してもピニオンギヤは惰性で回転し続けるため、リングギヤとの回転差が大きい状態が続く。この状態で再びスタータを駆動しても、回転差が大きい状態なのでピニオンギヤが噛み込めずに、リングギヤの端面に当たりながら空転し続けて、再びクランキング出来ない状態に陥る。   In order to restart from the above state, the pinion gear continues to rotate with inertia even when the starter drive (pinion push-out operation and motor drive operation) is stopped. Therefore, the rotation difference from the ring gear continues to be large. Even if the starter is driven again in this state, since the rotation difference is large, the pinion gear does not get caught, continues to idle while hitting the end face of the ring gear, and cannot be cranked again.

前記のような状態で、確実にクランキングを行うには、スタータの駆動を停止してから、ピニオンギヤの回転数がリングギヤへ噛み込み可能な回転数(例えば50r/min)以下となってから、スタータを駆動すればピニオンギヤがリングギヤへ噛み込むことができ、クランキングして再始動をすることが可能となる。   In order to reliably perform cranking in the state as described above, after stopping the starter drive, the rotation speed of the pinion gear becomes equal to or less than the rotation speed (for example, 50 r / min) that can be engaged with the ring gear, If the starter is driven, the pinion gear can be engaged with the ring gear, and can be cranked and restarted.

しかし、スタータの駆動を停止してから、ピニオンギヤがリングギヤへ噛み込み可能な回転数まで低下するには、機種のばらつきにもよるが約1000msを要する場合もあり、その時間を待ってから再始動を行うと空白の時間が出来るため、ドライバーへ不安感を与えてしまう。   However, after stopping the starter drive, it may take about 1000 ms to reduce the rotation speed that allows the pinion gear to engage with the ring gear. Doing so will give the driver a sense of insecurity because of the blank time.

そこで本実施形態では、ピニオンギヤがリングギヤへ噛み込めずに空転し続ける端面滑り状態が検出された時に、所定の処理を行うことによりピニオンギヤの回転数をリングギヤへ噛み込むことが可能な回転数以下までに速やかに低下させ、端面滑りが発生した状態からの始動応答性を向上させることを目的とする。   Therefore, in this embodiment, when an end face slip state in which the pinion gear continues to idle without being engaged with the ring gear is detected, a predetermined process is performed to reduce the rotational speed of the pinion gear to a rotational speed that can be engaged with the ring gear. It is intended to improve the start-up response from a state where end face slip occurs.

図5は、図1のシステムでアイドルストップにより燃料カットが行われ、エンジン回転数Neが惰性により回転しながら低下している途中で、再始動要求(チェンジ・オブ・マインド)を受けた時にスタータを駆動して再始動する場合のチャートを示す。   FIG. 5 shows a starter when a restart request (change of mind) is received while the fuel cut is performed by the idle stop in the system of FIG. 1 and the engine speed Ne is decreasing while rotating due to inertia. The chart when driving and restarting is shown.

エンジン回転数が低下して、所定回転数になるとスタータのモータ駆動信号のみをONしピニオンギヤの予回転を行う。ピニオンギヤ予回転は、ピニオン回転数Npiが所定値以上、または所定時間を経過したらモータ駆動信号をOFFし、その後惰性で回転しながら低下する。チェンジ・オブ・マインドを受けると、ピニオン回転数Npiとエンジン回転数Neの差回転を検知して、ピニオン移送信号をONする。ピニオン移送信号ON後一定時間(例えば30ms)経過すれば、リングギヤとの噛み合いが完了していると判断して、スタータモータの駆動信号をONしてクランキングを開始する。クランキング後、エンジンが完爆してエンジン回転数Neが所定値以上となったらスタータのピニオン移送信号とモータ駆動信号をOFFとして、図中の点線で示すように再始動を完了する。   When the engine speed decreases and reaches a predetermined speed, only the motor drive signal of the starter is turned on and the pinion gear is pre-rotated. The pinion gear pre-rotation decreases while the motor drive signal is turned OFF when the pinion rotation speed Npi is equal to or greater than a predetermined value or a predetermined time has elapsed, and then rotates with inertia. When the change of mind is received, a differential rotation between the pinion rotation speed Npi and the engine rotation speed Ne is detected, and the pinion transfer signal is turned ON. When a certain time (for example, 30 ms) elapses after the pinion transfer signal is turned on, it is determined that the engagement with the ring gear is completed, and the starter motor drive signal is turned on to start cranking. After cranking, when the engine is completely detonated and the engine speed Ne exceeds a predetermined value, the starter pinion transfer signal and the motor drive signal are turned off, and the restart is completed as shown by the dotted line in the figure.

以上がチェンジ・オブ・マインドによる一連の動作であるが、モータ駆動信号ON前に何らかのトラブルが発生してピニオンギヤとリングギヤの噛み合いが完了できなかった場合、モータONしてもエンジン回転数Neは低下し続けて0となり、ピニオンギヤはリングギヤ端面に当たりながら空転し、NeとNpiの差回転が大きくなるためギヤを噛み合わせられず、図中の実線で示すようにクランキングを行ってエンジンを再始動させることが出来ない。このようにギヤ同士の端面が滑って空転する現象を端面滑りと呼ぶ。   The above is a series of operations by the change of mind, but if some trouble occurs before the motor drive signal is turned on and the meshing of the pinion gear and the ring gear cannot be completed, the engine speed Ne decreases even if the motor is turned on. Then, the pinion gear is idled while hitting the end face of the ring gear, and the differential rotation between Ne and Npi increases so that the gear cannot be engaged, and cranking is performed as shown by the solid line in the figure to restart the engine. I can't. Such a phenomenon that the end surfaces of the gears slip and run idle is called end surface slip.

端面滑りを検知する方法は、スタータの作動状態とエンジン回転数Neの挙動を比較することで検知することができる。すなわち、スタータモータの駆動信号ON時にエンジン回転数Neが所定値以下(例えば50r/min)で、所定時間継続(例えば100ms)したら端面滑りと判断して、端面滑り発生時の再始動シーケンスを実行する。   The method of detecting the end face slip can be detected by comparing the operation state of the starter and the behavior of the engine speed Ne. That is, when the starter motor drive signal is ON, if the engine speed Ne is equal to or less than a predetermined value (for example, 50 r / min) and continues for a predetermined time (for example, 100 ms), it is determined that the end face slips, and a restart sequence is performed when end face slip occurs. To do.

図6に端面滑り発生時の再始動シーケンスを示す。   FIG. 6 shows a restart sequence when end face slip occurs.

端面滑りを検知したら、まずモータ駆動のみをOFFとしてピニオンギヤの回転駆動を停止する。このようにピニオン移送信号をONのままモータ駆動をOFFとすることにより、ピニオンギヤがリングギヤに押し付けられた状態で減速するため、ピニオン移送信号もOFFとして減速した場合と比較して速やかにピニオン回転数Npiを低下させることが可能である。   When the end face slip is detected, first, only the motor drive is turned off to stop the rotational drive of the pinion gear. By turning off the motor drive while the pinion transfer signal remains on, the pinion gear is decelerated while being pressed against the ring gear, so the pinion rotation speed is faster than when the pinion transfer signal is also decelerated. It is possible to reduce Npi.

ピニオンギヤはリングギヤへ押し付けられているので、ピニオン回転数Npiがリングギヤへ噛み込み可能な回転数差(例えば50r/min)以下まで低下したら自動的にリングギヤへ噛み込む。その状態でモータ駆動をONすればリングギヤへ駆動力を伝達できるので、クランキングすることが出来る。   Since the pinion gear is pressed against the ring gear, the pinion gear automatically engages with the ring gear when the pinion rotation speed Npi drops below a difference in rotation speed (for example, 50 r / min) that can be engaged with the ring gear. If the motor drive is turned on in this state, the driving force can be transmitted to the ring gear, so that cranking can be performed.

なお、モータ駆動をONするタイミングは、前記のピニオン回転数以外に所定時間経過後とすることもできる。すなわち、予め机上試験等で端面滑りを再現させて、ピニオンギヤをリングギヤへ押し付け、モータ駆動をOFFした時にピニオン回転数がリングギヤへ噛み込み可能な回転数差(例えば50r/min)以下まで低下する時間を計測して、その時間を経過した後にモータ駆動をONするシーケンスとしても良い。   It should be noted that the timing for turning on the motor drive may be after a predetermined time has elapsed in addition to the above-described pinion rotation speed. That is, when the end face slip is reproduced by a desktop test or the like in advance, the pinion gear is pressed against the ring gear, and when the motor drive is turned off, the time during which the pinion rotation speed is reduced to a rotation speed difference (for example, 50 r / min) or less that can be engaged with the ring gear. It is good also as a sequence which measures this and turns on motor drive, after the time passes.

クランキング開始後は、エンジン回転数Neが所定値(例えば600r/min)以上となったら、完爆状態と判定してスタータの駆動信号をOFFとする。   After the start of cranking, when the engine speed Ne becomes a predetermined value (for example, 600 r / min) or more, it is determined that the explosion is complete and the drive signal for the starter is turned off.

図7は、前述のチェンジ・オブ・マインドによる再始動指令から端面滑り発生時の再始動シーケンスをフローチャートで図示した内容である。
なお、この図に示すスタートは、アイドルストップによる燃料カットが実行されて、ピニオン予回転が実行された状態である。ステップ301でチェンジ・オブ・マインドによる再始動要求を受けると、ステップ302でピニオンギヤがリングギヤへ噛み込める回転数範囲内であるかを判定し、前記回転数範囲内であればステップ303へ進みピニオン移送してリングギヤへ噛み込ませる動作を行う。その後、ステップ304で所定時間経過後、ステップ305でスタータのモータ駆動をONし、ピニオンギヤを駆動する。
FIG. 7 is a flowchart illustrating a restart sequence when an end face slip occurs from the restart command by the change of mind described above.
Note that the start shown in this figure is a state in which fuel cut by idle stop is executed and pinion pre-rotation is executed. When a restart request by the change of mind is received in step 301, it is determined in step 302 whether the pinion gear is within the rotation speed range that can be engaged with the ring gear, and if it is within the rotation speed range, the process proceeds to step 303 and the pinion is transferred. Then, the ring gear is engaged. Thereafter, after a predetermined time has elapsed in step 304, the motor drive of the starter is turned on in step 305, and the pinion gear is driven.

次のステップ306で端面滑りが発生しているか否かの判定を行う。   In the next step 306, it is determined whether or not end face slip has occurred.

判定方法の例としては、ステップ305でスタータモータの駆動を開始したタイミングから、エンジン回転数Neが所定値以下(例えば50r/min)の状態が、所定時間 (例えば100ms) 継続したら端面滑りと判定する。前記の回転数条件は差回転に置き換えることも可能である。すなわち、ピニオン回転数Npiとエンジン回転数Neとの差が所定値(例えば200r/min)以上の状態が所定時間(例えば100ms)継続したら端面滑りと判定する方法としてもよい。   As an example of the determination method, if the state where the engine speed Ne is equal to or lower than a predetermined value (for example, 50 r / min) from the timing when the starter motor is driven in step 305 continues for a predetermined time (for example, 100 ms), it is determined that the end face slips. To do. The rotation speed condition can be replaced with a differential rotation. That is, a method may be adopted in which end face slip is determined when a state in which the difference between the pinion speed Npi and the engine speed Ne is equal to or greater than a predetermined value (for example, 200 r / min) continues for a predetermined time (for example, 100 ms).

ステップ306で端面滑りが発生していないと判定された場合は、ステップ307からステップ311へ進み、エンジン回転数Neが所定値F(例えば600r/min)以上となったら完爆したと判定して、ステップ312へ移行しスタータの駆動(ピニオン移送、モータ駆動)を停止し再始動を完了する。   If it is determined in step 306 that no end face slip has occurred, the process proceeds from step 307 to step 311, where it is determined that a complete explosion has occurred when the engine speed Ne exceeds a predetermined value F (for example, 600 r / min). The process proceeds to step 312 to stop the starter drive (pinion transfer, motor drive) and complete the restart.

前記ステップ306で端面滑りが発生していると判定した場合は、ステップ308へ進みモータの駆動のみをOFFとしてピニオンギヤの回転駆動を停止する。ここでモータの駆動のみをOFFとするのはピニオンギヤがリングギヤの端面に押し付けられたまま減速するので物理的にブレーキがかかり、ピニオン移送も同時にOFFしてピニオンギヤの回転駆動を停止した場合と比較して、速やかにピニオン回転数を低下させることができるからである。この動作により、次にクランキングが可能となるまでの時間を短縮し、再始動の応答性を向上させることが可能となる。   If it is determined in step 306 that the end face slip has occurred, the process proceeds to step 308, where only the motor drive is turned OFF and the rotational drive of the pinion gear is stopped. Here, only turning the motor drive off is compared with the case where the pinion gear is decelerated while being pressed against the end face of the ring gear, so that the brake is physically applied, and the pinion transfer is also turned off simultaneously to stop the rotation drive of the pinion gear. This is because the pinion rotational speed can be quickly reduced. By this operation, it is possible to shorten the time until the next cranking becomes possible and to improve the responsiveness of restart.

次にステップ309でピニオン回転数Npiが所定値E(例えば50r/min)以下となったことを判定したら、ステップ310へ進みモータ駆動をONしてピニオンの回転駆動を再開する。ここで所定値Eは、ピニオンギヤとリングギヤが確実に噛み込ませることができる回転数差を設定する。   Next, when it is determined in step 309 that the pinion rotation speed Npi has become equal to or less than a predetermined value E (for example, 50 r / min), the process proceeds to step 310 and the motor drive is turned on to restart the rotation of the pinion. Here, the predetermined value E sets a rotational speed difference at which the pinion gear and the ring gear can be surely engaged.

ステップ310でクランキングを開始した後、ステップ311でエンジン回転数Neが所定値F(例えば600r/min)以上となったら完爆したと判定して、ステップ312へ移行しスタータの駆動(ピニオン移送、モータ駆動)を停止する。   After starting cranking in step 310, it is determined that the explosion has been completed when the engine speed Ne exceeds a predetermined value F (for example, 600 r / min) in step 311, and the process proceeds to step 312 to drive the starter (pinion transfer). Motor drive).

以上、詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。
アイドルストップシステムを搭載した車両において、チェンジ・オブ・マインド操作時に、ピニオンギヤとリングギヤとの噛み込みが失敗して再始動が不可能な状態に陥った場合でも、速やかに次の再始動へ移行することが出来るので、再始動の応答性を向上させることができる。
As mentioned above, according to this embodiment explained in full detail, the following outstanding effects are acquired.
In a vehicle equipped with an idle stop system, even if the pinion gear and ring gear fail to engage during a change-of-mind operation, the system will immediately proceed to the next restart. Therefore, the restart responsiveness can be improved.

1 エンジン
1a クランクシャフト
2 リングギヤ
3 クランク角信号プレート
4 ピニオンギヤ
4a ワンウェイクラッチ
4b ピニオンギヤユニット
5 スタータソレノイド
6 ピニオン移送レバー
7 スタータモータ
8 ピニオン軸
9 スタータ本体
10 アイドルストップスタータシステム
12 バッテリ
13 半導体スイッチングモジュール
13a 半導体スイッチング素子(ピニオン移送アクチュエータ駆動用)
13b 半導体スイッチング素子(スタータモータ駆動用)
14a 点火コイル
14b 点火プラグ
15 燃料噴射弁
16 トランスミッション
17 ドライブシャフト
18 タイヤ
21 ECU(コントロールユニット、制御装置)
33 車速センサ
36 クランク角センサ
38 ピニオンギヤセンサ
1 Engine 1a Crankshaft 2 Ring gear 3 Crank angle signal plate 4 Pinion gear 4a One-way clutch 4b Pinion gear unit 5 Starter solenoid 6 Pinion transfer lever 7 Starter motor 8 Pinion shaft 9 Starter body 10 Idle stop starter system 12 Battery 13 Semiconductor switching module 13a Semiconductor switching Element (for driving pinion transfer actuator)
13b Semiconductor switching element (for starter motor drive)
14a ignition coil 14b spark plug 15 fuel injection valve 16 transmission 17 drive shaft 18 tire
21 ECU (control unit, control device)
33 Vehicle speed sensor 36 Crank angle sensor 38 Pinion gear sensor

Claims (6)

回転軸と、
エンジンのリングギヤに前記回転軸の回転力を伝達するピニオンギヤと、
前記回転軸と前記ピニオンギヤとを前記リングギヤ側へ駆動して、
前記ピニオンギヤと前記リングギヤとを噛み合わせるピニオンシフト機構と、
前記ピニオンシフト機構と独立して動作し、前記回転軸を回転させるモータと、
を備えるスタータを制御し、
前記エンジンの回転数降下期間中に前記ピニオンシフト機構へ噛み合い指示を行う車載用始動制御装置において、
前記ピニオンシフト機構への噛み合い指示後に前記モータを通電制御しているときの前記エンジンの運転状態に基づき、
前記エンジンの回転数が上昇しない状態を検出する判定手段と、
前記判定手段の判定結果に基づき、前記モータの回転数を低下させるモータ回転数低下手段と前記モータ回転数低下手段により、前記モータの回転が所定値まで低下したとき、または前記モータの回転数低下を開始してから所定時間経過後に再度モータの回転数を上昇させるモータ回転数復帰手段と、を備えることを特徴とする車載用始動制御装置。
A rotation axis;
A pinion gear for transmitting the rotational force of the rotary shaft to the ring gear of the engine;
Driving the rotating shaft and the pinion gear to the ring gear side,
A pinion shift mechanism for meshing the pinion gear and the ring gear;
A motor that operates independently of the pinion shift mechanism and rotates the rotating shaft;
Control the starter with
In the vehicle-mounted start control device that issues a meshing instruction to the pinion shift mechanism during the engine speed reduction period,
Based on the operating state of the engine when the motor is energized after the meshing instruction to the pinion shift mechanism,
Determination means for detecting a state in which the engine speed does not increase;
When the rotation of the motor is reduced to a predetermined value by the motor rotation speed reduction means and the motor rotation speed reduction means for reducing the rotation speed of the motor based on the determination result of the determination means, or the rotation speed reduction of the motor And a motor rotational speed return means for increasing the rotational speed of the motor again after a predetermined time has elapsed since the start of the operation.
請求項1記載の車載用始動制御装置において、
前記スタータは、前記ピニオンギヤと前記リングギヤとが接触したときに撓んで前記ピニオンギヤを相対移動させ、前記リングギヤ側へ付勢する弾性体を備えることを特徴とする車載用始動制御装置。
In the vehicle start control device according to claim 1,
The on-vehicle start control device according to claim 1, wherein the starter includes an elastic body that bends when the pinion gear and the ring gear come into contact with each other and moves the pinion gear relative to each other and biases the pinion gear toward the ring gear.
請求項2に記載の車載用始動制御装置において、
前記判定手段は、前記モータへ通電開始して所定時間経過しても、エンジン回転数が所定値以上に上昇しない場合に異常と判断することを特徴とする車載用始動制御装置。
In the vehicle-mounted start control device according to claim 2,
The on-vehicle start control device is characterized in that the determination unit determines that an abnormality occurs when the engine speed does not increase to a predetermined value or more even after a predetermined time has elapsed since the start of energization of the motor.
請求項2または3いずれか一項に記載の車載用始動制御装置において、前記判定手段は、前記モータへ通電開始して所定時間経過しても、前記モータの回転数とエンジン回転数との差が所定値以下にならない場合に異常と判断することを特徴とする車載用始動制御装置。 4. The on-vehicle start control device according to claim 2, wherein the determination unit includes a difference between the rotation speed of the motor and the rotation speed of the engine even if a predetermined time has elapsed after starting to energize the motor. A vehicle-mounted start control device characterized in that an abnormality is determined when the value does not fall below a predetermined value. 請求項2から4いずれか一項に記載の車載用始動制御装置において、
前記モータ回転数低下手段は、前記ピニオンシフト機構への噛み合い指示が継続している状態で、前記モータの回転のみを停止することを特徴とする車載用始動制御装置。
In the vehicle-mounted start control device according to any one of claims 2 to 4,
The on-vehicle start control device characterized in that the motor rotation speed reduction means stops only the rotation of the motor in a state where the meshing instruction to the pinion shift mechanism is continued.
請求項2から5いずれか一項に記載の車載用始動制御装置において、
前記所定時間は、予め前記リングギヤと前記ピニオンギヤとの端面滑り時に、前記モータの回転数が所定回転数まで低下する時間を計測した結果に基づくことを特徴とする請求項2から6いずれか一項に記載の車載用始動制御装置。
In the vehicle-mounted start control device according to any one of claims 2 to 5,
The said predetermined time is based on the result of having previously measured the time which the rotation speed of the said motor falls to a predetermined rotation speed at the time of the end surface slip of the said ring gear and the said pinion gear. The vehicle-mounted start control device described in 1.
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