JP2002332938A - エンジン始動装置 - Google Patents
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- F02N2019/007—Aiding engine start by starting from a predetermined position, e.g. pre-positioning or reverse rotation using inertial reverse rotation
Abstract
性を確保することにより、エンジンの始動性とドライバ
ビリティとを両立させる。 【解決手段】 エンジン停止後にクランク軸を所定の位
置まで逆転させて次のエンジン始動に備えるエンジン始
動装置において、スタータモータの最大発生トルクを、
エンジン始動時にピストンが圧縮行程を乗り越すために
必要な最大クランキングトルクの略60%以下であっ
て、かつピストンが圧縮行程以外を進むのに必要なクラ
ンキングトルク以上とした。
Description
タモータによりクランキングして始動するエンジン始動
装置に係り、特に、クランク軸を含む回転系の慣性力と
スタータモータの駆動トルクとを併用することにより、
低トルクのスタータモータでも良好なエンジン始動を可
能にしたエンジン始動装置に関する。
は、ピストンが圧縮上死点(TDC)に達する直前で最
大値(乗り越しトルク)を示し、このTDCを乗り越え
るために、従来は発生し得る最大発生トルクすなわちロ
ックトルクが前記最大クランキングトルク以上である比
較的大きなスタータモータを採用していた。
スタータモータの駆動トルクが大きいほど向上する。し
かしながら、スタータモータがエンジンのクランク軸に
直結された構造では、スタータモータの回転部分が慣性
マスとして作用してしまうので、駆動トルクの大きな大
型のスタータモータを採用すると、特に発進加速時など
にドライバビリティの低下を余儀なくされてしまう。
ている100cc以下の4サイクルエンジンでは、その
最大クランキングトルクは1.3kgfmに達する。ところ
が、最大発生トルクが1.3kgfmのスタータモータをク
ランク軸に直結すると、その慣性マスは40kgcmとな
り、最適慣性マスの28から33kgcmを大きく上回って
しまう。すなわち、エンジンの始動性とドライバビリテ
ィとは二律背反の関係にあり、両者を両立させ得ること
が難しかった。
を解決し、小さなスタータモータで良好なエンジン始動
性を確保することにより、エンジンの始動性とドライバ
ビリティとを両立させたエンジン始動装置を提供するこ
とにある。
ために、本発明は、エンジン停止後にクランク軸を所定
の位置まで逆転させて次のエンジン始動に備えるエンジ
ン始動装置において、クランク軸を正転および逆転させ
るスタータモータと、エンジン停止後にスタータモータ
を逆転させる逆転制御手段とを具備し、前記スタータモ
ータの最大発生トルクが、エンジン始動時にピストンが
圧縮行程を乗り越すために必要な最大クランキングトル
クの略60%以下であり、かつピストンが圧縮行程以外
を進むのに必要なクランキングトルク以上であることを
特徴とする。
程に達するまでに十分に加速されて比較的大きな慣性力
を得るので、この慣性力とスタータモータの駆動トルク
との合力が最大クランキングトルクに達してさえいれ
ば、スタータモータ自身の最大発生トルクが最大クラン
キングトルクよりも小さくても、ピストンは圧縮行程を
乗り越すことができる。
細に説明する。図1は、本発明のエンジン始動装置を適
用したスクータ型自動二輪車の全体側面図であり、当該
車両はさらに、車両を停止させるとエンジンを自動停止
させ、その後、スロットルグリップが開かれるか、ある
いはスタータスイッチがオン操作されるなどの発進操作
がなされると、スタータモータを自動的に駆動させてエ
ンジンを再始動させるエンジン自動停止始動機能を有す
る。
介して連結されており、車体の骨格をなす車体フレーム
は、概ねダウンチューブ6とメインパイプ7とから構成
される。燃料タンクおよび収納ボックス(共に図示せ
ず)はメインパイプ7により支持され、その上方にシー
ト8が配置されている。
支されて上方にハンドル11が設けられ、下方にフロン
トフォーク12が延び、その下端に前輪FWが軸支され
ている。ハンドル11の上部は計器板を兼ねたハンドル
カバー13で覆われている。メインパイプ7の立ち上が
り部下端にはブラケット15が突設され、このブラケッ
ト15には、スイングユニット2のハンガーブラケット
18がリンク部材16を介して揺動自在に連結支持され
ている。
筒50ccの4サイクルエンジンEが搭載されている。
このエンジンEから後方にかけてベルト式無段変速機1
0が構成され、その後部に遠心クラッチを介して設けら
れた減速機構9に後輪RWが軸支されている。この減速
機構9の上端とメインパイプ7の上部屈曲部との間には
リヤクッション3が介装されている。スイングユニット
2の前部にはエンジンEから延出した吸気管19に接続
された気化器17および同気化器17に連結されるエア
クリーナ14が配設されている。
ク軸201に沿って切断した断面図、図3は、その部分
拡大図であり、前記と同一の符号は同一または同等部分
を表している。
ース202L、202Rを合体して構成されるクランク
ケース202に覆われ、クランク軸201は、クランク
ケース202Rに固定された軸受け208、209によ
り回転自在に支持されている。クランク軸201には、
クランクピン213を介してコンロッド(図示せず)が
連結されている。
段変速室ケースを兼ねており、左クランクケース202
Lまで延びたクランク軸201にはベルト駆動プーリ2
10が回転可能に設けられている。ベルト駆動プーリ2
10は、固定側プーリ半体210Lと可動側プーリ半体
210Rとからなり、固定側プーリ半体210Lはクラ
ンク軸201の左端部にボス211を介して固着され、
その右側に可動側プーリ半体210Rがクランク軸20
1にスプライン嵌合され、固定側プーリ半体210Lに
接近・離反することができる。両プーリ半体210L、
210R間にはVベルト212が巻き掛けられている。
プレート215がクランク軸201に固着されており、
その外周端に設けたスライドピース215aが、可動側
プーリ半体210Rの外周端で軸方向に形成したカムプ
レート摺動ボス部210Raに摺動自在に係合してい
る。可動側プーリ半体210Rのカムプレート215
は、外周寄りがカムプレート215側に傾斜したテーパ
面を有しており、該テーパ面と可動プーリ半体210R
との間の空所にドライウェイトポール216が収容され
ている。
と、可動側プーリ半体210Rとカムプレート215と
の間にあって共に回転する前記ドライウェイトボール2
16が、遠心力により遠心方向に移動し、可動側プーリ
半体210Rはドライウェイトボール216に押圧され
て左方に移動して固定側プーリ半体210Lに接近す
る。その結果、両プーリ半体210L、210R間に挟
まれたVベルト212は遠心方向に移動し、その巻き掛
け径が大きくなる。
0に対応する被動プーリ(図示せず)が設けられ、Vベ
ルト212はこの被動プーリに巻き掛けられている。こ
のベルト伝達機構により、エンジンEの動力は自動調整
されて遠心クラッチに伝えられ、前記減速機構9等を介
して後輪RWを駆動する。
タモータとACジェネレータとを組み合わせたスタータ
兼ジェネレータ(ACGスタータ)1が配設されてい
る。ACGスタータ1では、クランク軸201の先端テ
ーパ部にアウターロータ60がネジ253により固定さ
れている。
テータ50はボルト279によってクランクケース20
2に固定される。アウタロータ60にはボルト246に
よって固定されたファン280が設けられる。ファン2
80に隣接してラジエータ282が設けられ、ラジエー
タ282はファンカバー281によって覆われる。
0の内周にはセンサケース28が嵌め込められている。
このセンサケース28内には、アウタロータ60のボス
60aの外周に沿って等間隔でロータ角度センサ(磁極
センサ)29およびパルサセンサ(点火パルサ)30が
設けられている。ロータ角度センサ29は、ACGスタ
ータ1のステータコイルに対する通電制御を行うための
ものであり、ACGスタータ1のU相、V相、W相のそ
れぞれに対応して1つずつ設けられる。点火パルサ30
はエンジンの点火制御のためのものであり、1つだけ設
けられる。ロータ角度センサ29および点火パルサ30
は、いずれもホールICまたは磁気抵抗(MR)素子で
構成することができる。
0のリード線は基板31に接続され、さらに基板31に
はワイヤハーネス32が結合される。アウタロータ60
のボス60aの外周には、ロータ角度センサ29および
点火パルサ30のそれぞれに磁気作用を及ぼすよう2段
着磁されたマグネットリング33が嵌め込まれる。
トリング33の一方の着磁帯には、ステータ50の磁極
に対応して、円周方向に30°幅間隔で交互に配列され
たN極とS極が形成され、点火パルサ30に対応するマ
グネットリング33の他方の着磁帯には、円周方向の1
か所に15°ないし40°の範囲で着磁部が形成され
る。
にはスタータモータ(同期モータ)として機能し、バッ
テリから供給される電流で駆動されてクランク軸201
を回動させてエンジンを始動させる。エンジン始動後は
同期発電機として機能し、発電した電流でバッテリを充
電し、かつ各電装部に電流を供給する。
記ACGスタータ1と軸受け209との間にスプロケッ
ト231が固定されており、このスプロケット231に
はクランク軸201からカムシャフト(図示せず)を駆
動するためのチェーンが巻き掛けられている。なお、前
記スプロケット231は、潤滑オイルを循環させるポン
プに動力を伝達するためのギヤ232と一体的に形成さ
れている。
のブロック図である。ECU3は、ACGスタータ1の
発電機能が発生する三相交流を全波整流する3相全波整
流ブリッジ回路300と、全波整流ブリッジ回路300
の出力を予定のレギュレート電圧(レギュレータ作動電
圧:例えば、14.5V)に制限するレギュレータ10
0とを含む。
ン停止直後にクランク軸を所定の位置まで逆転させて次
のエンジン始動性を向上させるスイングバック制御部7
00と、エンジン始動時におけるクランキングトルクを
低下させる始動制御部500と、エンジン回転数が予定
の低回転域であるとき発電量を増加させる発電制御部4
00とを有する。
れ、点火コイル21の二次側には点火プラグ22が接続
される。また、ECU3にはスロットルセンサ23、フ
ューエルセンサ24、シートスイッチ25、アイドルス
イッチ26、冷却水温センサ27、前記ロータ角度セン
サ29および点火パルサ30が接続され、各部から検出
信号がECU3に入力される。
4、スタータスイッチ35、ストップスイッチ36,3
7、スタンバイインジケータ38、フューエルインジケ
ータ39、スピードセンサ40、オートバイスタ41、
およびヘッドライト42が接続される。ヘッドライト4
2には、ディマースイッチ43が設けられる。
メインスイッチ45を介してバッテリ2から電流が供給
される。なお、バッテリ2は、スタータリレー34によ
ってECU3に直接接続される一方、メインスイッチ4
5を介さず、メインヒューズ44だけを介してECU3
に接続される回路を有する。
ク制御部700、始動制御部500および発電制御部4
00の構成および動作を、図5の機能ブロック図を参照
して説明する。
テージ判定部73は、ロータ角度センサ29の出力信号
に基づいてクランク軸201の1回転をステージ#0〜
#35の36ステージに分割し、点火パルサ30が発生
するパルス信号の検知タイミングを基準ステージ(ステ
ージ#0)として現在のステージを判定する。
ージ判定部73が新たなステージを判定してから次のス
テージを判定するまでの時間に基づいて当該ステージの
通過時間Δtn を検知する。逆転制御部75は、前記ス
テージ判定部73による判定結果および前記ステージ通
過時間検知部74により検知された通過時間Δtn とに
基づいて逆転駆動指令を発生する。
ジ判定部73による判定結果に基づいて、全波整流ブリ
ッジ回路300の各パワーFETに供給するゲート電圧
のデューティー比を動的に制御する。ドライバ80は、
前記設定されたデューティー比の駆動パルスを全波整流
ブリッジ回路300の各パワーFETへ供給する。
00の動作を、図6のフローチャートおよび図7の動作
説明図を参照して説明する。
のに要するクランキングトルク(逆転負荷)とクランク
角度との関係を示しており、クランキングトルクは圧縮
上死点に至る直前(逆転時)で急激に上昇する。同図
(b) は、クランク角度とステージとの関係を示し、同図
(c) は、逆転時におけるクランク軸の角速度の変化を示
している。
ると、ステップS62、S63では、ステージ判定部7
3において既に判定されている現在のステージが参照さ
れる。ここで、現在ステージがステージ#0〜#11の
いずれかであればステップS64へ進み、ステージ#1
2〜#32のいずれかであればステップS65へ進み、
それ以外(すなわち、ステージ#33〜#35のいずれ
か)であればステップS66へ進む。ステップS64,
S66では、デューティー比設定部72において、駆動
パルスのデューティー比が70%に設定され、ステップ
S65では80%に設定される。
後に詳述するように、逆転時にクランク軸201の角速
度を、クランキングトルクが増大する圧縮上死点相当角
の手前(逆転時)で十分に低下させると共に、それ以外
の角度では素早い逆転駆動を可能にするために行われ
る。
設定されたデューティー比で全波整流ブリッジ回路30
0の各パワーFETを制御して逆転通電を開始する。ス
テップS68では、通過したステージ#nの通電時間Δ
tn が前記ステージ通過時間検知部74により計測され
る。
いて、クランク軸201がステージ#0すなわち上死点
近傍を通過したか否かが判定される。ステージ#0を通
過していなければ、ステップS71において、直前に通
過した前記ステージ#nの通過時間Δtnと、その前に
通過したステージ#(n−1)の通過時間Δtn-1との
比[Δtn/Δtn-1]が基準値Rref (本実施形態で
は、4/3)と比較される。前記通過時間比[Δtn/
Δtn-1]が基準値Rref を上回っていなければ、前記
ステップS62へ戻って逆転駆動が係属され、これと平
行して上記した各処理が繰り返される。
始位置が、図7(c) に曲線Aで示したように、前回およ
び次回の圧縮上死点の中間位置よりも次回の圧縮上死点
に近い側、換言すれば、排気上死点を通過(正転時)し
てから圧縮上死点に至る過程であると、ACGスタータ
1が70%のデューティー比で逆転駆動されているにも
かかわらず、クランク軸はステージ#0(排気上死点)
を通過できる。したがって、これがステップS69にお
いて検知されてステップS70へ進み、クランク軸20
1がステージ#32に到達したか否かが判定される。ク
ランク軸201がステージ#32に到達したと判定され
ると、ステップS72において、前記逆転通電が停止さ
れるので、その後、クランク軸は慣性力でさらに逆回転
した後に停止する。
で示したように、前回および次回の圧縮上死点の中間位
置よりも前回の圧縮上死点に近い側、換言すれば、圧縮
上死点を通過(正転時)してから排気上死点に至る過程
であると、ACGスタータ1が70%のデューティー比
で逆転駆動されているので、逆転負荷が、図7(a) に示
したように、ステージ#0に至る手前(逆転時)で上昇
すると、クランク軸201の角速度が急激に低下する。
そして、ステップS71において、前記通過時間比[Δ
tn/Δtn-1]が基準値の4/3以上と判定される
と、ステップS72において前記逆転通電が停止され、
クランク軸の逆転は、通電の停止とほぼ同時に停止す
る。
制御では、エンジン停止後の逆転駆動時に、クランク軸
が上死点相当角を通過したか否か、およびクランク軸の
角速度が低下したか否かを監視し、クランク軸が逆転時
に上死点を通過すると、その直後に逆転通電を終了し、
クランク軸の角速度が逆転負荷の増大により低下した場
合も逆転通電を終了する。従って、逆転開始位置にかか
わらず、クランク軸を前回の圧縮上死点の手前(逆転
時)であって圧縮反力の低い位置まで戻すことができ
る。
では、クランク軸201の角速度を、ACGスタータの
ロータ角度(すなわち、ステージ)を検知するロータ角
度センサ29の出力に基づいて検知するようにしたの
で、クランク軸201の角度を検知するためのセンサを
別途に設ける必要がない。
ン始動時のクランキングトルクを低減させるために、始
動直後のみ排気バルブを強制的にリフトアップさせて圧
縮行程の気筒内圧を低下させる。
数判別部52は、点火パルサ30の検出信号や発電電圧
の周波数信号などに基づいてエンジン回転数を判別す
る。デコンプ駆動部51は、スタータスイッチ35の押
下を検知してACGスタータ1を駆動させると共に、排
気バルブを強制的にリフトアップさせるデコンプソレノ
イド63を所定のタイミングで励磁する。
図8に示したように、TDCに至る圧縮行程で上昇する
ため、ACGスタータとしては、その最大発生トルクが
圧縮行程における最大クランキングトルクTmax以上の
ものが要求される。そこで、本実施形態ではエンジン始
動時に排気バルブを開いて圧縮行程における気筒内圧の
上昇を抑え、最大クランキングトルクTmaxを低く抑え
るようにしている。
示したフローチャートである。ステップS51において
スタータスイッチ35の押下が検知されると、ステップ
S52では、エンジン回転数Neが所定の基準回転数N
refと比較される。ここでは未だエンジンが停止してお
り、エンジン回転数Neが基準回転数Nrefを下回るの
でステップS53へ進む。
ステップS54ではデコンプソレノイド63が励磁され
て排気バルブが強制的にリフトアップされる。ステップ
S55ではACGスタータ1が駆動される。
記基準回転数Nrefを超え、これが前記ステップS52
で検知されると、ステップS56では燃料噴射が開始さ
れる。ステップS57ではデコンプソレノイド63の励
磁が中止される。
ステップS51で検知されると、ステップS58ではデ
コンプソレノイド63がオフにされ、ステップS59で
はACG1スタータがオフにされる。
時に排気バルブを強制的に開いて圧縮行程における気筒
内圧の上昇を抑え、最大クランキングトルクTmaxを低
く抑えるようにしたので、最大発生トルクの小さな小型
のスタータを採用しても良好な始動性を確保できる。
発電量(電圧)を制御する機能に加え、前記ACGスタ
ータ1の各相のステータコイルに対してバッテリ2から
遅角通電して発電量を増加させる(以下、「ACG 通
電制御」という)機能を有する。
ンサ29で検出される前記着磁帯33の磁極の変化時の
検出信号から予定の電気角相当分を遅延させてステータ
コイルに通電することをいう。但し、低回転域で前記レ
ギュレータ100が作動することによって生じるエンジ
ン負荷の急変に起因するエンジン回転の不安定化を防止
するため、全波整流器ブリッジ回路300の出力電圧
(バッテリ電圧)が、レギュレート電圧以下の予定電圧
範囲内に収まるよう制御される。
数判別部48は、例えば、点火パルサ30の検出信号に
基づいてエンジン回転数を検出し、このエンジン回転数
が予定の発電制御領域にあれば遅角指令をドライバ80
に供給する。遅角指令を受信したドライバ80は、遅角
量設定部49から予め設定されている通電遅角量を読み
出して遅角通電させる。通電デューティ比はデューティ
比設定部47からドライバ80へ供給される。
よる磁極検出信号、すなわちアウタロータ60の磁極に
対応して形成されているマグネットリング33の着磁帯
をセンサ29が検出するたびにオンに立ち上がる信号を
検出する。そして、その信号の立上がりから通電遅角量
相当分を遅角させて、全波整流ブリッジ回路300の各
FETへPWM制御信号を出力する。
Vb を、電圧制御範囲を規定する制御電圧最大値VMax
および制御電圧最小値VMin と比較し、その比較結果に
基づいて、デューティ比設定部47に設定される通電デ
ューティを増減し、バッテリ電圧Vb を前記制御範囲に
収める。すなわち、バッテリ電圧Vb が制御電圧最大値
VMax に達したら通電デューティを予定の微小値(例え
ば1%)だけ低減させ、バッテリ電圧Vb が制御電圧最
小値VMin に下がったら通電デューティを同微小値だけ
増大させる。
作を示したフローチャートであり、前記始動制御部50
0によるエンジン始動制御の終了後に起動される。
電制御領域に存在しているか否かが判断される。発電制
御領域は、例えば1000rpm以上3500rpm以
下に設定される。エンジン回転数が発電制御領域に存在
していれば、ステップS42に進み、エンジン回転数が
発電制御領域に存在していることを示すフラグFAC
G がセットされている(=1)か否かが判別される。
フラグFACG がセットされていなければ、ステップ
S43に進んでフラグFACG がセットされる。ステ
ップS44では、通電遅角量acgaglに予定値ACGAGLがセ
ットされる。予定値ACGAGLは、予め適当に設定しておく
ことができるが、本実施形態では、例えば、電気角60
°である。
acdutyに初期値ACDUTYがセットされる。前記初期値ACDU
TYも予め適当に設定しておくことができるが、本実施形
態では、例えば40%である。ステップS43〜S45
が終わったならばステップS47に進む。前記ステップ
S42が肯定ならばステップS43〜S45はスキップ
してステップS47に進む。また、エンジン回転数が前
記発電制御領域に存在しないときは、ステップS46で
フラグFACG をリセット(=0)した後、ステップ
S47に進む。
セットされているか否かが判別される。フラグFACG
がセットされていれば、ステップS48でバッテリ電
圧Vbが制御電圧最大値VMax 以上か否かが判断され
る。制御電圧最大値VMax は、レギュレート電圧より低
い値、例えば13.5ボルトに設定される。バッテリ電
圧Vb が制御電圧最大値VMax 以上でないときは、ステ
ップS49に進んでバッテリ電圧Vb が制御電圧最小値
VMin 以下か否かが判断される。制御電圧最小値VMin
は、例えば13.0ボルトに設定される。
電圧最小値VMin 以下でないときは、レギュレータのレ
ギュレート電圧よりも低い値に設定されたACG 通電
電圧範囲に入っていると判断され、ステップS50に進
んで、上記通電遅角量acgaglと通電デューティacdutyと
に従ってACG 通電制御を行う。
電圧最大値VMax 以上であると判断されたときは、ステ
ップS51に進んで通電デューティacdutyを微小値DDUT
Y だけ減じる。微小値DDUTY は、例えば1%である。ま
た、ステップS49でバッテリ電圧Vb が制御電圧最小
値VMin 以下であると判断されると、ステップS52に
進んで通電デューティacdutyを微小値DDUTYだけ増す。
ステップS51,S52の処理後はステップS50に進
む。
時と低減させるときの前記微小値DDUTY は必ずしも同一
でなくてもよいし、制御電圧最大値VMax または制御電
圧最小値VMin と現在値との差に比例して微小値DDUTY
を変化させてもよい。
がセットされていなければ、発電制御領域でないのでス
テップS53に進んでACG 通電制御を停止する。
コイルの各相に流れる電流(相電流)とロータ角度セン
サ29の出力とのタイミングを示す図である。遅角通電
制御が行われない、通常の場合にはロータ角度センサ2
9の検出出力の正負(NS)の変化に応答してステータ
コイルのU,V,W各相に電流が供給される。一方、遅
角通電制御を行った場合には、ロータ角度センサ29の
検出出力の正負(NS)の変化時から予定の遅角量d
(=60°)だけ遅れてステータコイルのU,V,W各
相に電流が供給される。
による通電角Tは180°であるが、デューティ比設定
部47からドライバ80へ供給される通電デューティに
よって180°以内で決定することができる。
スタータ1の回転数をパラメータとして設定した通電デ
ューティのテーブルである。エンジン回転数を検出し、
エンジン回転数に応じた通電デューティを決定する。
ば、低回転域で通常の電圧レギュレータを作動させずに
安定的に発電量の増大を図ることができる。したがっ
て、アイドル運転時などにエンジン負荷の変動を少なく
してエンジン回転の変動を極力小さくし、アイドル運転
を安定にすることができる。
タータ1の仕様、特にその体格に関係する最大発生トル
クについて説明する。
によりクランキングさせるのに必要なトルクすなわちク
ランキングトルクは、前記図8に示したように、ピスト
ンが圧縮上死点(TDC)に達する直前で最大値Tmax
を示す。したがって、クランク軸201には前記最大ク
ランキングトルクTmax以上のトルクを生じさせる必要
がある。
ティとは二律背反の関係にあり、本実施形態のように、
ACGスタータ1がクランク軸201に直結された構造
では、ACGスタータ1がクランク軸201の慣性マス
として作用してしまうので、駆動トルクの大きな大型の
スタータモータを採用すると加速性能等が低下してしま
う。
止後にクランク軸を所定の位置まで逆転させるエンジン
始動装置では、次のエンジン始動時にピストンが圧縮行
程に達するまでの助走期間が長く、この助走期間中にエ
ンジン回転数を従来よりも上昇させることができるの
で、クランク軸201を含む回転系が比較的大きな慣性
力を得ることになる。
よびクランキングトルクTcnk(破線)の時間変化を示
した図であり、図14は、スタータモータ自身の駆動ト
ルクTdrv(実線)、クランク軸を含む回転系の慣性ト
ルクTine(一点鎖線)および前記駆動トルクTdrvと慣
性トルクTineとの合成トルクTadd(破線)の時間変化
を示した図である。
時刻tmaxでクランキングトルクTcnkが最大値1.3kg
fmを示しているので、ピストンが圧縮上死点を乗り越え
るためには、少なくとも1.3kgfm以上の駆動トルクが
必要となる。したがって、従来であればACGスタータ
1として、最大発生トルクが1.3kgcm以上の大型モー
タが必要となる。
止後にクランク軸を所定の位置まで逆転させておくの
で、図13に示したように、次のエンジン始動時には、
圧縮行程に至る直前のエンジン回転数が700ないし9
00rpmにまで達する。したがって、図14に示したよ
うに、クランク軸201を含む回転系の慣性トルクTin
eが大きくなるので、ACGスタータ1が最大クランキ
ングトルクTmaxを大きく下回る程度の駆動トルクTdrv
しか発生できなくても、慣性トルクTineと駆動トルク
Tdrvとの合成トルクTaddは、前記最大クランキングト
ルクTmax(本実施形態では、1.3kgfm)を上回るこ
とができる。すなわち、ACGスタータ1の小型軽量化
が可能になる。
もピストンが圧縮行程以外を進むのに必要なクランキン
グトルクTcnkを発生させる必要があり、発明者等の実
験結果によれば、その値はピストンが圧縮行程を乗り越
すために必要な最大クランキングトルクTmaxの略20
%に相当することが確認された。したがって、本実施形
態におけるACGスタータ1の最大発生トルクは、少な
くとも最大クランキングトルクTmaxの略20%以上で
あることが望ましい。
ータ1とクランク軸201とが直結された構造では、エ
ンジンに対してACGスタータ1が慣性マスとして作用
する。この慣性マスの値は、加速時のドライバビリティ
等の観点から、本実施形態のように最大クランキングト
ルクが1.3kgfm相当のエンジンでは、28〜33kgcm
が適正値であることが経験的に認識されている。
マスと最大発生トルクとの関係を示した図である。慣性
マスが28〜33kgcmとなる体格のACGスタータ1で
は、その最大発生トルクが0.5〜0.8kgfmとなる。
これは最大クランキングトルクTmaxの略40〜60パ
ーセントに相当し、慣性マスがこれ以上のACGスター
タ1では、エンジンの始動性は良好になるものの加速時
のドライバビリティが低下してしまう。
タータ1として、その最大発生トルクが最大クランキン
グトルクTmaxの20ないし60%程度の小型のスター
タモータを採用した。換言すれば、ACGスタータ1の
最大発生トルクは、当該スタータ1に直結されたクラン
ク軸201の慣性マスが、その最適範囲の上限となるよ
うに選択されている。
達するまでに十分に加速されて比較的大きな慣性力を得
るので、この慣性力とスタータモータの駆動トルクとの
合力が最大クランキングトルクに達してさえいれば、ス
タータモータ自身の最大発生トルクが最大クランキング
トルクより小さくても、ピストンは圧縮行程を乗り越す
ことができる。したがって、スタータモータを従来より
も小型化できるので、始動性を損なわずにドライバビリ
ティを向上させることが可能になる。
体側面図である。
た断面図である。
図である。
ク図である。
る。
る。
ある。
る。
流とロータ角度センサの出力とのタイミングを示す図で
ある。
ューティのテーブルである。
ルクTcnkの時間変化を示した図である。
ンク軸を含む回転系の慣性トルクTineおよび駆動トル
クTdrvと慣性トルクTineとの合成トルクTaddの時間
変化を示した図である。
発生トルクとの関係を示した図である。
リ、3…ECU、4…全波整流器、5…レギュレータ、
29…ロータ角度センサ、30…点火パルサ、50…ス
テータ、60…アウタロータ、62…マグネット、20
1…クランク軸
Claims (5)
- 【請求項1】 エンジン停止後にクランク軸を所定の位
置まで逆転させて次のエンジン始動に備えるエンジン始
動装置において、 クランク軸を正転および逆転させるスタータモータと、 エンジン停止後にスタータモータを逆転させる逆転制御
手段とを具備し、 前記スタータモータの最大発生トルクが、エンジン始動
時にピストンが圧縮行程を乗り越すために必要な最大ク
ランキングトルクの略60%以下であり、かつピストン
が圧縮行程以外を進むのに必要なクランキングトルク以
上であることを特徴とするエンジン始動装置。 - 【請求項2】 前記スタータモータの最大発生トルク
は、当該スタータモータに直結されたクランク軸の慣性
マスが、その最適範囲の上限となるように選択されるこ
とを特徴とする請求項1に記載のエンジン始動装置。 - 【請求項3】 前記スタータモータの最大発生トルク
が、前記最大クランキングトルクの略20%以上である
ことを特徴とする請求項1に記載のエンジン始動装置。 - 【請求項4】 エンジン始動時に、エンジン回転数が所
定の基準回転数以下の期間だけ圧縮行程における気筒内
の圧力を低減させる手段を具備したことを特徴とする請
求項1ないし3のいずれかに記載のエンジン始動装置。 - 【請求項5】 ピストンが圧縮行程に至る直前のエンジ
ン回転数が700から900rpmであることを特徴とす
る請求項1ないし4のいずれかに記載のエンジン始動装
置。
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