JP4211208B2 - 燃料消費節約型自動車 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エネルギ資源の節約と環境保全に配慮した燃料消費節約型自動車に係る。
【０００２】
【従来の技術】
エネルギ資源の節約と環境保全のために、自動車の運転中にエンジンの一時停止が許容される所定の条件が成立したとき、エンジンを一時停止させることが考えられ、また一部の自動車に於いて実施されている。かかる燃料消費節約のためのエンジンの一時停止に於いても、エンジンの再始動はエンジンの最初の始動時に於けると同様に、スタータモータによりエンジンを駆動することにより行われる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
エンジンを始動するときにのみスタータモータがエンジンに連結される構造では、エンジンの最初の始動時には、エンジンは停止しているので、スタータモータをその通電に先立ってエンジンに連結すれば、連結に特段の困難を来たすことはない。しかし自動車の運転中に於ける燃料消費節約のためのエンジンの一時停止時には、エンジンは一時停止の開始直後に再始動を要求されることもあり、再始動の際にエンジンが未だ完全に停止していないときには、エンジンにスタータモータを連結することに困難を来たし、両者の連結が互いに噛み合う歯車によってなされるような構造では、歯欠けを生ずる虞れがある。そのため従来の燃料消費節約型自動車に於いては、エンジンを一時停止の開始直後であって未だ慣性回転が残っている時期に再始動すべき制御信号が発せられたときには、エンジンが一旦停止するのを待ってスタータモータを連結する操作が行われている。
【０００４】
しかし燃料消費節約型自動車のエンジン一時停止後の再始動に於ける敏捷性は、この種の自動車に於いて解決すべき最も重要な課題の一つである。
【０００５】
本発明は、燃料消費節約型自動車に於ける上記の課題に鑑み、この点に関し改良された燃料消費節約型自動車を提供することを課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決すべく、本発明は、自動車の運転中にエンジンの一時停止が許容される所定の条件が成立したときエンジンを一時停止させる燃料消費節約型の自動車に於いて、前記所定の条件が成立したとき、エンジンへの燃料の供給を遮断してエンジンを慣性回転させ、エンジンの再始動に当って、少なくともエンジンの回転速度が零でないときには、スタータモータに調速通電を行ってその回転速度をエンジンの回転速度に同期させてスタータモータをエンジンに連結することを特徴とする自動車を提案するものである。
【０００７】
【発明の作用及び効果】
燃料消費節約型自動車の運転中に於けるエンジンの一時停止は、燃料消費を節約することが目的であり、エンジンの回転を停止させることが目的ではない。従って、エンジンより車輪を駆動する駆動系が随時必要に応じて遮断されるようになっていれば、エンジンの一時停止が許容される所定の条件が成立し、燃料の供給が遮断されたエンジンが、その後も慣性回転することに何等問題はなく、寧ろエンジンの再始動に際してエンジンに慣性回転が残っていれば、慣性回転より始まって回転数を高めるエンジン再始動が行われる方が、合理的であると考えられる。ただその際、一度燃料の供給を遮断されたエンジンが再始動するには、殆どの場合にスタータモータの助けを要するので、回転中のエンジンにスタータモータを連結させるという構成が必要である。
【０００８】
この点に於いて、上記の如くエンジンの再始動に当って、エンジンの回転速度が零でないときには、スタータモータに調速通電を行ってその回転速度をエンジンの回転速度に同期させてスタータモータがエンジンに連結されるようになっていれば、燃料の供給が遮断されることにより一時停止状態に追い込まれたエンジンを、残る慣性回転をそのまま有効に利用してエンジンをより速やかに運転状態に復帰させることができる。
【０００９】
尚、この場合、エンジン一時停止のための燃料遮断と共にエンジンの排気弁が開放されれば、エンジンの一時停止後の復帰に慣性回転をよりよく利用することができる。
【００１０】
又、スタータモータへの電流の供給は、上記の如きエンジン回転への同期のための調速通電がエンジンを駆動するときの全力通電より低い電圧にて行なわれるようになっていてよく、一例としてこれらはそれぞれ電圧の異なる別の電源よりなされるようになっていてよい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図を参照して本発明を実施例について詳細に説明する。
【００１２】
図１はスタータモータによるエンジン始動用駆動構造をその一例について幾分解図的に示す図である。図に於いて、１０がスタータモータであり、スタータモータはその端子１２及び１４を経て電流が供給されることにより、その回転軸１６が回転駆動されるようになっている。回転軸１６には、そのスプライン部１８にて、スプール２０がトルク伝達関係に且つ軸線方向に摺動可能に係合しており、該スプールの図に於ける左端にはピニオン２２が設けられている。２４は図には示されていないエンジンのクランク軸に取り付けられたフライホイールであり、その周縁にはピニオン２２の歯と噛み合うことのできる歯２６が形成されている。
【００１３】
スプール２０は、ソレノイド２８の可動鉄芯３０によって、枢軸３２の周りに枢動可能に支持された枢動レバー３４を経て、ソレノイド２８のオンオフ（通電、非通電）に応じて、スプライン部１８に沿って図にて左右に移動されるようになっている。図示の構成より明らかな通り、ソレノイド２８が通電されておらず、可動鉄芯３０が圧縮コイルばね３６の作用により図にて左方へ偏倚しているときには、スプール２０は図示の位置にあってピニオン２２はフライホイール２４の歯２６とは噛み合わず、ソレノイド２８が通電され、可動鉄芯３０が図にて右方へ駆動されると、スプール２０は図にて左方へ駆動され、ピニオン２２はフライホイール２４の歯２６と噛み合う。
【００１４】
かかる構成より明らかな通り、エンジンを始動すべきときには、先ずソレノイド２８が通電され、ピニオン２２をフライホイール２４の歯２６に噛み合わせ、しかる後スタータモータ１０へのエンジン駆動用通電が行われる。エンジンの始動後はソレノイド２８がオフとされ、可動鉄芯３０は圧縮コイルばね３６の作用により図示の位置に復帰し、ピニオン２２はフライホイール２４の歯２６との噛み合いより外される。
【００１５】
図２は図１に示すスタータモータの作動を制御する制御構成を解図的に示す図である。図２に於ける符号１０及び２８は、それぞれ図１に於けるスタータモータ及びソレノイドを示している。スタータモータ１０は、リレースイッチ３８のオンオフとトランジスタ４０のオンオフに応じて低電圧バッテリ４２からの電流を選択的に供給され、またリレースイッチ４４のオン時にはリレースイッチ３８とトランジスタ４０がオンとされることにより高電圧バッテリ４６からの電流を供給されるようになっている。
【００１６】
ソレノイド２８はリレースイッチ４８のオンオフとトランジスタ５０のオンオフに応じて低電圧バッテリ４２からの電流を選択的に供給されるようになっている。リレースイッチ３８、４４、４８及びはトランジスタ４０及び５０は何れもマイクロコンピュータを含むコントローラ５２により制御され、以下に図３のフローチャートを参照して説明されるスタータモータによるエンジン始動を制御するようになっている。尚、図２に於いて５４は運転者により操作される従来のエンジン始動用のスタートスイッチであり、５６はスタートスイッチ５４によるエンジンの始動に際してトランスミッションがニュートラル位置にあることを検出するためのニュートラルスイッチである。５８はエンジンの回転数を検出するエンジン回転数センサである。
【００１７】
次に図３のフローチャートを参照して、本発明による燃料消費節約型自動車に於ける発明の要部をなす、スタータモータによるエンジンの始動制御について説明する。尚、かかる制御によりエンジン及びスタータモータに生ずる回転速度の変化の一例を図４に示す。
【００１８】
図には示されていない自動車のキースイッチの閉成或いは本発明の実施を選択する図には示されていない適当なスイッチの閉成により本発明による燃料消費節約型自動車の運転が開始されると、ステップ１０にて図には示されていないブレーキスイッチがオンであるか否か、即ち運転者がブレーキペダルを所定の踏み込み深度を超えて踏み込んだか否かが判断される。判断結果がイエスのときには、制御はステップ２０へ進み、車速が所定の小さいしきい値Ｖ0以下であるか否かが判断される。判断結果がイエスのときには、制御はステップ３０へ進み、前回の一時停止よりの走距離が１５メートル以上であるか否かが判断される。この「１５メートル以上」なる走行距離は、バッテリに不適当な消耗を生ずることなく燃料消費節約型の運転を行うための走行距離の目安の一例である。判断結果がイエスのときには、制御はステップ４０へ進む。
【００１９】
ステップ４０に於いては、フラッグＦが１であるか否かが判断される。フラッグＦは制御の開始時には初期化により０とされているものであり、以下に説明するステップ７０にて１とされるものである。制御開始後の初めてのステップ４０に於いては、判断結果はノーであり、制御はステップ５０へ進み、ここでエンジンへの燃料の供給が遮断され、ステップ６０にてエンジンの排気弁が開放される。その後、制御はステップ７０にてフラッグＦを１にセットし、ステップ１０へ戻る。
【００２０】
こうして図示の実施例に於いては、ブレーキスイッチがオンであり、車速がＶ0以下であり、前回の燃料一時停止時よりの走行距離が１５メートル以上であるとの条件が成立することにより、エンジンへの燃料の供給は遮断され、排気弁が開放され、エンジンは慣性回転状態に入る。これにてエンジン回転速度は図４に示す如く時点ｔ1より始まって次第に低下する。
【００２１】
その後、時点ｔ2に於いてステップ１０、２０或いは３０の何れか一つに於ける条件が崩れると、制御はステップ８０へ進む。尚、スタート後、ステップ１０、２０及び３０の３条件が未だ同時に満たされていないときには、当然制御は当初からステップ８０へ進む。
【００２２】
制御が一度ステップ４０〜７０を通過した後ステップ８０に至ったときには、フラッグＦは１であり、このときには制御はステップ９０へ進む。ステップ８０に於ける判断結果がノーのときには、制御は以下のステップ９０〜１２０をバイパスして直ちにステップ１０へ戻る。
【００２３】
ステップ９０に於いては、エンジン回転数センサ５８により検出されたエンジン回転速度の対スタータモータ等価速度Ｎeが４００rpm以上であるか否かが判断される。エンジン回転速度の対スタータモータ等価速度Ｎeとは、図１の構造より明らかな通り、エンジンのフライホイール２４の回転速度とスタータモータの回転軸１６の回転速度の間には、ピニオン２２とフライホイール２４の歯２６の歯数の比に逆比例する相違があることに対処し、エンジン回転速度をスタータモータの回転速度に等価な値に換算したものである。尚、以下に於いては簡単のため、誤解を生じない範囲で、エンジン回転速度の対スタータモータ等価速度Ｎeを単にエンジン回転速度Ｎeと称する。判断結果がイエスのときには、制御はステップ１００へ進み、燃料の供給が再開される。
【００２４】
エンジンへの燃料の供給が一度遮断され、エンジンが慣性回転状態にあるとき、その回転速度が４００rpm程度以上であれば、スタータモータによるエンジンの加速を行わなくても、燃料供給の再開のみでエンジンが再始動する可能性は高い。次のステップ１１０に於いては、エンジンが始動したか否かが判断される。判断結果がイエスのときには、制御はステップ１２０にてフラッグＦを０にリセットした後、ステップ１０へ戻る。これはエンジンの一時停止後、エンジンが未だ慣性回転している状態にてエンジンを再始動すべく燃料の供給が再開されることにより、スタータモータを用いることなくエンジンの再始動が行われる場合である。
【００２５】
エンジンへの燃料の供給が遮断された後のエンジンの慣性回転の程度は、燃料遮断時のエンジンの回転速度と、そのときエンジンに掛かっている負荷の状態によるが、エンジンがトルクコンバータを含む自動変速機にて車輪を駆動するようになっている場合、燃料遮断と同時に排気弁を開放することにより、エンジン停止までの慣性回転時間を延ばすことが可能である。
【００２６】
ステップ９０に於ける判断結果がノーであるとき、即ちエンジンの慣性回転の速度が４００rpm以下に低下しているとき、或いはステップ９０の判断結果がイエスであり、ステップ１００にて燃料供給を再開したが、エンジンは再始動せず、ステップ１１０に於ける判断結果がノーであるときには、制御はステップ１３０へ進み、エンジン回転速度Ｎeとスタータモータ回転速度Ｎsの差が所定のしきい値ΔＮ以下であるか否かが判断される。
【００２７】
ステップ１３０の判断結果がノーであれば、制御はステップ１４０へ進み、コントローラ５２によりスタータモータ回転速度をエンジン回転速度に同期させるためのスタータモータに対する調速通電のための電流Ｉmが計算される。この計算は、図５に示す如く、エンジン回転速度Ｎｅとスタータモータ回転速度Ｎｓとの差ΔＮに基づくＰＩＤ制御であってよい。次いでステップ１５０にて、低電圧バッテリ４２の電流を用い、コントローラ５２によりリレースイッチ３８がオンとされ又トランジスタ４０がオンオフデューティ制御されることによりスタータモータ１０への調速通電が行われる。
【００２８】
スタータモータの調速通電の結果、ステップ１３０に於ける判断結果がイエスとなったとき（図４の時点ｔ3）、或いは制御が最初にステップ１３０に至ったときにエンジンの慣性回転が既に終了していることによりステップ１３０の判断結果がイエスであるときには、制御は１６０へ進み、低電圧バッテリ４２の電流に基づきコントローラ５２によりリレースイッチ４８がオンされると共にトランジスタ５０がオンオフデューティ制御されることにより、ソレノイド２８が適宜に通電され、エンジンにスタータモータが連結される。
【００２９】
次いでステップ１７０にて高電圧バッテリ４６の電流を用い、コントローラ５２による制御の下に、スタータモータへの全力通電が行われ、スタータモータによるエンジンの始動駆動が行われる。次いでステップ１８０にてエンジンが始動したか否かが判断され、判断結果がノーのときには制御はステップ１３０へ戻り、判断結果がイエスのとき、即ちエンジンが再始動されたときには、制御はステップ１９０へ進み、スタータモータへの通電が停止される。（図４に於ける時点ｔ4）次いでステップ２００に於いてエンジンからのスタータモータの切り離しが行われ、制御はステップ１２０に於いてフラッグＦを０にリセットした後ステップ１０へ戻る。尚、ピニオン２２をフライホイール２４の歯２６との噛み合いより外すに当ってのスタータモータ１０への通電の解除のタイミングは適宜定められてよい。
【００３０】
かくして、本発明によれば、エンジンの一時停止を伴う燃料消費節約型自動車の運転に於いて、エンジンの一時停止中にもエンジンの慣性回転を可及的有効に利用し、エンジン再始動に当ってのスタータモータ消費エネルギの可及的節減を図ると同時に、エンジン再始動の敏捷性の改善を図ることができる。
【００３１】
以上に於いては、本発明を一つの好ましい実施例について詳細に説明したが、図示の実施例について本発明の範囲内にて種々の変更が可能であることは当業者にとって明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による燃料消費節約型自動車に組み込まれるスタータモータの一例を幾分解図的に示す図。
【図２】図１に示されたスタータモータの作動のための制御装置の構成を示す概略図。
【図３】図２に示された制御装置により図１に示されたスタータモータを本発明に従って作動させる要領を示すフローチャート。
【図４】図３のフローチャートに沿った制御によりエンジン及びスタータモータに生ずる回転速度の変化の一例を示すグラフ。
【図５】図３のフローチャートのステップ１４０に於ける計算を示す線図。
【符号の説明】
１０…スタータモータ
１２、１４…端子
１６…スタータモータの回転軸
１８…スタータモータ回転軸のスプライン部
２０…スプール
２２…ピニオン
２４…エンジンのフライホイール
２６…フライホイールの歯
２８…ソレノイド
３０…ソレノイドの可動鉄芯
３２…枢軸
３４…枢動レバー
３６…圧縮コイルばね
３８…リレースイッチ
４０…トランジスタ
４２…低電圧バッテリ
４４…リレースイッチ
４６…高電圧バッテリ
４８…リレースイッチ
５０…トランジスタ
５２…コントローラ
５４…スタートスイッチ
５６…ニュートラルスイッチ
５８…エンジン回転数センサ

Claims (2)

  1. 自動車の運転中にエンジンの一時停止が許容される所定の条件が成立したときエンジンを一時停止させる燃料消費節約型の自動車に於いて、前記所定の条件が成立したとき、エンジンへの燃料の供給を遮断してエンジンを慣性回転させ、エンジンの再始動に当って、少なくともエンジンの回転速度が零でないときには、スタータモータに調速通電を行ってその回転速度をエンジンの回転速度に同期させてスタータモータをエンジンに連結することを特徴とする自動車。
  2. 前記スタータモータの調速通電は該スタータモータによりエンジンを駆動するときの電圧より低い電圧にて行なわれることを特徴とする請求項１に記載の自動車。
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