JP2003148317A

JP2003148317A - エンジン始動装置

Info

Publication number: JP2003148317A
Application number: JP2001342852A
Authority: JP
Inventors: Kazuaki Tanaka; 一明田中; Makoto Arai; 誠新井
Original assignee: Mitsuba Corp
Current assignee: Mitsuba Corp
Priority date: 2001-11-08
Filing date: 2001-11-08
Publication date: 2003-05-21

Abstract

(57)【要約】【課題】より一層コンパクト化が可能であって
エンジン回りのレイアウト性を損なわないようにし得る
エンジン始動装置を提供する。【解決手段】エンジンＥＮＧのクランク軸２にブラ
シレスモータからなる電動機１を連結し、そのアウタロ
ータ３のボス部３ａに点火用マグネット１７をクランク
軸２に同軸的に取り付ける。また、インナステータ５に
取り付けたケース１６内に、点火用マグネット１７の磁
極位置の変化を検出するための点火用ホールＩＣ１８を
設ける。ホール素子を用いて、電動機内に点火時期基準
信号検出センサを構成することができるため、電動機の
外方にパルサを設けた場合のようにエンジンに対する補
機のレイアウト性を損なうことがなく、エンジン全体の
コンパクト化に貢献し得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジン始動装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動車において、エンジンを電動
機によりクランクキングすると共に、その電動機を発電
機として用いるようにしたもの（エンジン始動装置）が
ある。このようにすることにより、１台の電動機で始動
装置と発電機とを兼用することができ、エンジンの補機
を簡略化することができる。

【０００３】上記エンジン始動装置の一例を図７に示
す。このエンジン始動装置を構成する電動機１は、例え
ば自動二輪車の４サイクルエンジンＥＮＧのクランク軸
２に同軸的に直結された状態に設けられている。また、
電動機１及びエンジンＥＮＧを制御するコントローラＥ
ＣＵにはイグニッションスイッチＩＧ及びスタータスイ
ッチＳＴの各信号が入力するようにされている。また、
コントローラＥＣＵからエンジンＥＮＧには、点火信号
Ｐや燃料噴射信号Ｆが出力されるようになっている。

【０００４】次に、本電動機１の構造を図８及び図９を
参照して以下に示す。電動機１は、エンジンＥＮＧのク
ランク軸２に同軸的に固着された、フライホイールを兼
ねる扁平な有底円筒状のアウタロータ３を有し、アウタ
ロータ３の円筒部の内周面に所定数の円弧状マグネット
４がＮ・Ｓ極を周方向に交互に配置させるように固着さ
れている。

【０００５】電動機１は、更にアウタロータ３と協働す
るべく同軸的に配置されたインナステータ５を有する。
インナステータ５は、マグネット４の磁極に対向するよ
うにアウタロータ３の周壁の内方にて、かつクランク軸
２に対して放射状に設けられた、マグネット４と同数の
ステータコア７と、各ステータコアに巻回されたステー
タコイル６とを有し、エンジンＥＮＧの端面に、固定ボ
ルト１１によりねじ止めされて固設されている。各ステ
ータコイル６は、図１０に併せて示されるように、コン
トローラＥＣＵ内のＣＰＵからの電動機制御信号に応じ
て電動機１を駆動するためのモータドライバ１４内の例
えばＦＥＴからなる各駆動素子と接続されている。な
お、本エンジン始動装置は三相ブラシレスモータ構造で
あり、モータドライバ１４にはＵ・Ｖ・Ｗ相毎にハイ・
ロー駆動用に２つずつＦＥＴが設けられており、各対を
なすハイ・ローのＦＥＴの中間部が各相のステータコイ
ル６と接続されている。

【０００６】アウタロータ３の周壁部の外周面には、磁
性体からなるリラクタ８が固着されている。パルサ（磁
気検出コイル）９が、アウタロータ３の周壁部の外周面
に臨むように、そのブラケット１０を介して、エンジン
ＥＮＧの端面に、取付ボルト１２により固設されてい
る。パルサ９は、リラクタ８の通過による磁気変化を検
出することにより、リラクタ８と協働して点火時期セン
サを構成している。このパルサ９により検出される１回
転に１回発生する波形を、例えばＣＤＩ点火装置の点火
時期基準信号として用いることができる。

【０００７】なお、電動機１のインナステータ５の内部
には、転流位置検出センサを構成する３つのホールＩＣ
１３が配設されている。また、アウタロータ３には、そ
のエンジン本体側に向けて突出するボス部の突出端部の
外周面に被検出体としての円環状のセンサマグネット１
５が取り付けられている。上記各ホールＩＣ１３が、セ
ンサマグネット１５の磁極位置の変化を検出するため
に、位置決め用ケースを介してインナステータ５の適所
に固設されている。ホールＩＣ１３は、図９に示される
ように、Ｕ・Ｖ・Ｗ相に対応して３個が周方向に所定の
等角度ピッチにて配設されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記したエンジン始動
装置を設けたエンジンＥＮＧにあっては、上記したよう
に１台の電動機で始動装置と発電機とを兼用することが
でき、エンジン全体としてのコンパクト化に適する。し
かしながら、アウタロータ３の外周面にリラクタ８が設
けられて、そのリラクタ８の通過を検出するためのパル
サ９がアウタロータ３の半径方向外方に配設されること
から、そのパルサ９の設置スペースを確保しなければな
らず、レイアウト性が悪いという問題があった。

【０００９】

【課題を解決するための手段】このような課題を解決し
て、より一層コンパクト化が可能であってエンジン回り
のレイアウト性を損なわないようにし得るエンジン始動
装置を実現するために、本発明に於いては、エンジンを
始動するべく、クランク軸を前記エンジンの端面から突
出させると共に、その突出端部に電動機を設けたエンジ
ン始動装置であって、前記エンジンの点火時期基準信号
を検出するべく、前記クランク軸の前記エンジンと前記
電動機との間に点火時期基準信号検出用マグネットを取
り付けると共に、前記ステータ側に前記マグネット磁極
の通過を検出する点火時期基準信号検出用ホール素子を
設けたものとした。

【００１０】これによれば、エンジンの点火時期基準信
号を検出するセンサを構成するものとしてホール素子を
用いることから、電動機内の他の部品に邪魔になること
なくホール素子を配設することができ、電動機内に点火
時期基準信号検出センサを構成することができるため、
電動機の外方にパルサを設けた場合のようにエンジンに
対する補機のレイアウト性を損なうことがなく、エンジ
ン全体のコンパクト化に貢献し得る。

【００１１】また、前記点火時期基準信号検出用ホール
素子による検出信号を点火制御装置に入力し、前記点火
制御装置では、前記エンジン回転数が所定値以上になっ
たら前記点火時期基準信号検出用ホール素子による検出
信号を点火時期基準位置信号として用いることによれ
ば、ホール素子を用いた場合に、その特性上、始動時に
イグニッションスイッチをオンした時に何らかの波形が
出力されても、それによる点火時期基準信号の誤認識を
防止することができる。

【００１２】特に、前記転流位置検出センサの検出信号
からアナログ変換したエンジン回転数信号を取り出し
て、前記点火制御装置による前記エンジン回転数の所定
値以上の判別に用いることもできる。

【００１３】あるいは、前記電動機がブラシレスモータ
からなり、その転流位置を検出する転流位置検出センサ
が、前記クランク軸に取り付けられた環状マグネット
と、前記電動機のステータ側に設けられたホール素子と
からなると共に、前記環状マグネットと前記点火時期位
置検出用マグネットとが前記クランク軸の軸線方向に並
べて設けられていることによれば、転流位置検出用ホー
ル素子と点火時期基準信号検出用ホール素子とを並べて
配設することができ、それらを１つのケースにより保持
することにより、部品点数を減少化でき、組み立てを容
易に行うことができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下に添付の図面に示された具体
例に基づいて本発明の実施の形態について詳細に説明す
る。

【００１５】図１は、本発明が適用されたエンジン始動
装置を示す側断面図である。この図１は、従来例の図８
で示したものに対応し、同様の部分には同一の符号を付
してその詳しい説明を省略する。本電動機１は、従来例
と同様に、エンジンＥＮＧのクランク軸２に固着された
アウタロータ３と、エンジンＥＮＧの端面に固設された
インナステータ５とを有するブラシレスモータである。

【００１６】また、従来例と同様に、アウタロータ３の
エンジン本体側に向けて突出するボス部３ａの突出端部
の外周面に環状マグネットとして円環状のモータ用マグ
ネット１５が同軸的に取り付けられていると共に、モー
タ用マグネット１５の磁極位置の変化を検出するための
ホール素子としての３つのホールＩＣ１３が、インナス
テータ５にケース１６を介して取り付けられている。こ
れらモータ用マグネット１５とホールＩＣ１３とにより
転流位置検出センサが構成されている。

【００１７】そして、ボス部３ａには、点火時期基準信
号検出用マグネットとしての点火用マグネット１７がク
ランク軸２に同軸的にかつモータ用マグネット１５と軸
線方向に並んで取り付けられている。また、上記ケース
１６内には、点火用マグネット１７の磁極位置の変化を
検出するための点火時期基準信号検出用ホール素子とし
ての点火用ホールＩＣ１８が設けられている。このよう
に同一のケース１６内に両ホールＩＣ１３・１８を保持
することができ、別々に設けるものに対して部品点数の
減少及び組み立ての容易により、低コスト化が可能にな
る。

【００１８】次に、図２を参照して、転流位置検出セン
サのホールＩＣ１３と点火用ホールＩＣ１８との各検出
信号の入力制御回路について示す。図２に示されるよう
に、ホールＩＣ１３と点火用ホールＩＣ１８との各出力
線が制御回路２１に接続されている。制御回路２１には
ＣＰＵ２１ａが設けられており、ホールＩＣ１３のＵＶ
Ｗの各層用の各検出信号Ｕin・Ｖin・ＷinがＣＰＵ２１
ａに入力する。点火用ホールＩＣ１８の検出信号Ｐin
は、フィルタ回路２１ｂ及びトランジスタＱ１を介して
ＣＰＵ２１ａに入力するようになっている。

【００１９】本図示例にあっては、モータ用マグネット
１５が、図３（ａ）に示されるように周方向（クランク
軸２の回転方向）にＮ・Ｓを交互に着磁されている。そ
して、図３（ｂ）に示されるようにＮ極に対応して検出
信号Ｕin（Ｖin・Ｗin）が高レベルになるようになって
いる。

【００２０】また、点火用マグネット１７にあっては、
図４（ａ）に示されるように周方向にＮ及びＳの２つだ
けが着磁され、かつＮ極部分がＳ極部分よりも狭い所定
角度で設けられている。そして、図４（ｂ）に示される
ようにＮ極に対応して検出信号Ｐinが高レベルになるよ
うになっている。

【００２１】このようにして構成された本電動機１を設
けたエンジンＥＮＧの点火制御にあっては、その点火時
期基準信号を点火用ホールＩＣ１８の出力信号を用いて
いる。点火用ホールＩＣ１８は従来の磁気コイルからな
るパルサ９に対してかなり小さく、図１に示されるよう
に、検出対象としての点火用マグネット１７をクランク
軸２に一体的に設け、その外方である電動機１内に点火
用ホールＩＣ１８を配設しても電動機１の各部品に影響
を及ぼすことが無い。したがって、電動機１に点火時期
基準信号検出センサを内蔵することができ、従来例のよ
うに電動機１の外方にパルサ９を配設するスペースを必
要とせず、エンジンＥＮＧの全体としてのコンパクト化
を促進し、また他の補機関係のレイアウト性が損なわれ
ることがない。

【００２２】なお、点火用ホールＩＣ１８の場合には、
停止状態でイグニッションスイッチをオンした時に、ホ
ールＩＣの特性上、瞬間的に波形が立ち上がり（または
立ち下がり）、それを点火時期基準信号として誤認識し
てしまうという虞がある。その場合には、点火制御が誤
動作してしまう。

【００２３】それに対して、本発明によれば、ＣＰＵ２
１ａ内で、モータ用ホールＩＣ１３の検出信号Ｕin（Ｖ
in・Ｗin）からエンジン回転数を演算し、そのエンジン
回転数が所定値Ｎｄ（例えば上記瞬間的な波形が生じな
くなる回転数）以上になるまで点火用ホールＩＣ１８の
出力信号の入力をオフ状態にする。例えば、図２に示さ
れるように、フィルタ回路２１ｂの前段にトランジスタ
Ｑ２を接続し、そのトランジスタＱ２のオン／オフを制
御するトランジスタＱ３をＣＰＵ２１ａの反転出力端子
Ｐoutにより制御する。

【００２４】図２の回路では、点火用ホールＩＣ１８の
出力信号が低レベル（０）の時に、図５に示されるよう
にＣＰＵ２１ａに入力する検出信号Ｐinが高レベル
（１）になるようになっている。検出信号Ｐinが高レベ
ル（１）の場合には反転出力端子Ｐoutは低レベル
（０）であり、その場合には、トランジスタＱ３がオフ
でトランジスタＱ２がオンである。その反転出力端子Ｐ
outの出力は、エンジン回転数が所定値Ｎｄ未満の場合
には低レベル（０）を保持し、所定値Ｎｄ以上になった
ら反転出力端子Ｐoutが高レベル（１）に変わるように
制御される。

【００２５】したがって、停止状態からイグニッション
スイッチをオンした時にホールＩＣの特性により点火用
ホールＩＣ１８の出力信号が高レベル（１）になって
も、トランジスタＱ２のオン状態により、検出信号Ｐin
は低レベル（０）のままであり、誤検出を防止し得る。
なお、エンジン回転数が所定値Ｎｄ未満の場合には、点
火用マグネット１７のＮ極の通過に応じて点火用ホール
ＩＣ１８の出力信号が高レベル（１）になっても、トラ
ンジスタＱ２のオン状態により、検出信号Ｐinは低レベ
ル（０）のままであるが、点火時期を予め設定された固
定値としておくことにより、始動は可能である。

【００２６】そして、エンジン回転数が所定値Ｎｄ以上
になったら、トランジスタＱ３がオンしてトランジスタ
Ｑ２がオフするため、その後に検出される点火用マグネ
ット１７のＮ極の通過に応じて出力される点火用ホール
ＩＣ１８の出力信号が検出信号ＰinとしてＣＰＵ２１ａ
に入力する。その後は、その検出信号Ｐinに応じた点火
時期基準信号により点火制御を行う。

【００２７】本発明に基づく始動時の点火制御にあって
は、上記図示例に限られず、他の例として図６を参照し
て以下に示す。なお、図６において図２と同様の部分に
ついては同一の符号を付してその詳しい説明を省略す
る。

【００２８】図６に示される制御回路２２にあっては、
モータ用ホールＩＣ１３による各検出信号Ｕin・Ｖin・
Ｗinの一部（図ではＶin）をアナログ変換するためのア
ナログ変換回路としてのＦ／Ｖ回路２２ａが設けられて
いる。そのＦ／Ｖ回路２２ａの出力がコンパレータ２２
ｂの一方の入力端子に入力し、そのコンパレータ２２ｂ
の他方の入力端子には基準電圧として定電圧Ｖccの分圧
が入力している。そして、コンパレータ２２ｂの高レベ
ル出力がトランジスタＱ３に入力するようになってい
る。

【００２９】なお、点火用ホールＩＣ１８の検出信号Ｐ
inは、点火制御用ＩＣ２２ｃに入力し、この点火制御用
ＩＣ２２ｃにより点火制御が行われるようになってい
る。

【００３０】この図示例にあっては、上記図２において
デジタル処理したものをアナログ処理可能にしたもので
ある。すなわち、エンジン回転数の上昇に応じて検出信
号Ｖinをアナログ変換したＦ／Ｖ回路２２ａの出力値が
上昇し、その値がコンパレータ２２ｂで基準電圧値以上
になったらコンパレータ２２ｂから出力信号が出力され
る。

【００３１】したがって、コンパレータ２２ｂから高レ
ベル信号が出力されるまではトランジスタＱ３がオフで
トランジスタＱ２がオンしており、エンジン回転数が上
昇してコンパレータ２２ｂから高レベル信号が出力され
たらトランジスタＱ３がオンしてトランジスタＱ２がオ
フすることから、その効果は上記例と同様である。な
お、このアナログ処理にあっては、コンパレータ２２ｂ
の基準電圧を可変抵抗で任意に調整できることから、調
整が容易であるという利点を有する。

【００３２】

【発明の効果】このように本発明によれば、エンジンの
点火時期基準信号を検出するセンサを構成するものとし
てホール素子を用いて、電動機内に点火時期基準信号検
出センサを構成することができるため、電動機の外方に
パルサを設けた場合のようにエンジンに対する補機のレ
イアウト性を損なうことがなく、エンジン全体のコンパ
クト化に貢献し得る。

【００３３】また、ホール素子を用いた場合に、その特
性上、始動時にイグニッションスイッチをオンした時に
何らかの波形が出力される虞があるが、エンジン回転数
が所定値以上になったらホール素子による検出信号を点
火時期基準位置信号として用いることにより点火時期基
準信号の誤認識を防止することができ、ホール素子を用
いて点火時期基準信号検出センサを構成しても何ら問題
が生じることがない。特に、ホール素子の検出信号から
アナログ変換したエンジン回転数信号を取り出して、点
火制御装置によるエンジン回転数の所定値以上の判別に
用いることにより、その所定値を容易に設定でき、調整
作業が容易になる。

【００３４】あるい、電動機がブラシレスモータからな
り、その転流位置を検出するための環状マグネットと点
火時期位置検出用マグネットとをクランク軸の軸線方向
に並べて設けることにより、それぞれに対応する各ホー
ル素子を並べて配設することができ、それらを１つのケ
ースにより保持することにより、部品点数を減少化で
き、組み立てを容易に行うことができるため、低コスト
化し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用されたエンジン始動装置を示す側
断面図。

【図２】本発明に基づく点火制御を示す要部回路図。

【図３】（ａ）はモータ用マグネットの磁極の配置を示
す模式図であり、（ｂ）はモータ用マグネットに対応し
たモータ用ホールＩＣによる検出信号を示す図。

【図４】（ａ）は点火用マグネットの磁極の配置を示す
模式図であり、（ｂ）は点火用マグネットに対応した点
火用ホールＩＣによる検出信号を示す図。

【図５】本発明に基づく点火時期基準信号の制御要領を
示す図。

【図６】別の例を示す図２に対応する図。

【図７】エンジン始動装置の概略構成図。

【図８】従来のエンジン始動装置の要部破断縦断面図。

【図９】図８の矢印IＸ−IＸ線に沿って見た一部破断要
部端面図。

【図１０】エンジン始動装置の概略回路構成図。

【符号の説明】

１電動機２クランク軸３アウタロータ、３ａボス部１３ホールＩＣ１５モータ用マグネット１７点火用マグネット１８点火用ホールＩＣ２１制御回路、２１ａＣＰＵ２２制御回路２２ａＦ／Ｖ回路、２２ｂコンパレータ、２２ｃ
点火制御用ＩＣ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3G019 AB09 AC01 CC15 DB07 GA02 GA05 HA02 HA12 3G084 BA16 CA01 EA01 EA02 EA11 FA33 FA39

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンを始動するべく、クランク軸を
前記エンジンの端面から突出させると共に、その突出端
部に電動機を設けたエンジン始動装置であって、前記エンジンの点火時期基準信号を検出するべく、前記
クランク軸の前記エンジンと前記電動機との間に点火時
期基準信号検出用マグネットを取り付けると共に、前記
ステータ側に前記マグネット磁極の通過を検出する点火
時期基準信号検出用ホール素子を設けたことを特徴とす
るエンジン始動装置。
【請求項２】前記点火時期基準信号検出用ホール素子
による検出信号を点火制御装置に入力し、前記点火制御装置では、前記エンジン回転数が所定値以
上になったら前記点火時期基準信号検出用ホール素子に
よる検出信号を点火時期基準位置信号として用いること
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】前記転流位置検出センサの検出信号から
アナログ変換したエンジン回転数信号を取り出して、前
記点火制御装置による前記エンジン回転数の所定値以上
の判別に用いることを特徴とする請求項２に記載のエン
ジン始動装置。
【請求項４】前記電動機がブラシレスモータからな
り、その転流位置を検出する転流位置検出センサが、前
記クランク軸に取り付けられた環状マグネットと、前記
電動機のステータ側に設けられたホール素子とからなる
と共に、前記環状マグネットと前記点火時期位置検出用
マグネットとが前記クランク軸の軸線方向に並べて設け
られていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のい
ずれかに記載のエンジン始動装置。