JP2003328910A - Engine starting device - Google Patents

Engine starting device

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JP2003328910A
JP2003328910A JP2002134917A JP2002134917A JP2003328910A JP 2003328910 A JP2003328910 A JP 2003328910A JP 2002134917 A JP2002134917 A JP 2002134917A JP 2002134917 A JP2002134917 A JP 2002134917A JP 2003328910 A JP2003328910 A JP 2003328910A
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starting
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章 加藤
Kazuo Masaki
和雄 正木
Masahiko Osada
正彦 長田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an engine starting device wherein simplification of a device, cut back of waste power consumption and high quietness are realized. <P>SOLUTION: When a physical quantity supposed that starting torque exceeds a given level is detected, the torque-number of revolutions characteristics of a starter 2 are varied to the low torque side by a given level. This constitution improves durability and reliability of the starter 2 and a torque transfer mechanism, reduces size and weight, decreases the generation of noise and vibration during starting, and suppresses consumption of a battery. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[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。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an engine starting device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のエンジン始動装置として、理論的
にはあらゆる方式の電動機を採用することができるが、
起動トルクが大きい直巻界磁コイルをスタータモータと
して用いる方式(直流直巻電動機や直流複巻電動機)が
好適であり、特に起動トルクが最も大きい直流直巻電動
機がスタータモータとして用い、その発生トルクをベル
ト・プーリ機構からなるトルク伝達機構を通じてエンジ
ンのクランク軸に伝達する方式が最も広く採用されてい
る。
2. Description of the Related Art In theory, any type of electric motor can be adopted as a conventional engine starting device.
The method of using a series winding field coil with a large starting torque as a starter motor (DC series winding motor or DC compound winding motor) is particularly suitable, and the DC series winding motor with the largest starting torque is used as a starter motor, and the generated torque is The most widely adopted method is to transmit the torque to the crankshaft of the engine through a torque transmission mechanism consisting of a belt and pulley mechanism.

【0003】また、同期機(ブラシレスDCモータ)か
らなる発電電動機を用いてエンジン始動とその後の発電
とを同時に行う方式も知られている。この発電電動機に
おいても、高速時における発電電圧(起電圧)抑制のた
めに界磁束の大半以上を界磁電流により発生することが
好適であり、そのためにスタータモータとして界磁巻線
式同期機の採用が好適であるとみなされている。
There is also known a system in which an engine starting and a subsequent power generation are simultaneously performed by using a generator motor composed of a synchronous machine (brushless DC motor). Also in this generator-motor, it is preferable that most of the field flux is generated by the field current in order to suppress the generated voltage (electromotive force) at high speed. Therefore, as a starter motor, a field winding type synchronous machine is used. Adoption is considered preferred.

【0004】上記したスタータモータにおける従来の制
御としては、イグニッションスイッチやエンジン自動始
動指令などによるマグネットスイッチの断続により、そ
の起動、停止を行うのが一般的であった。
As a conventional control in the above-mentioned starter motor, it is general to start and stop the magnet switch by connecting and disconnecting a magnet switch by an ignition switch or an engine automatic start command.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】このような従来のエン
ジン始動装置では、次の問題があることがわかった。
It has been found that such a conventional engine starter has the following problems.

【0006】まず、想定される最悪条件下でもエンジン
を駆動できるようにスタータモータのトルクー回転数特
性を設定する必要がある。
First, it is necessary to set the torque-rotational speed characteristics of the starter motor so that the engine can be driven even under the assumed worst condition.

【0007】スタータモータからみた負荷トルクが最も
大きくなるのはスタータモータ通電時点からエンジンが
最初の上死点を乗り越えるまでの始動直後すなわち低回
転域であり、この時、スタータモータは許容範囲内の最
悪条件下でもこの負荷トルクを所定レベルだけ上回るよ
う発生トルク(その最悪値)を発生できるように設計さ
れる必要がある。
The load torque seen from the starter motor becomes the largest immediately after the starter motor is energized until the engine gets over the first top dead center, that is, in the low rotation range. At this time, the starter motor is within the allowable range. It is necessary to design so that the generated torque (its worst value) can be generated so as to exceed the load torque by a predetermined level even under the worst condition.

【0008】この許容範囲内の最悪条件とは、特にバッ
テリ電圧が許容範囲内で最小レベル、かつ、モータ温度
が許容範囲内で最高レベル(モータ抵抗が最大となって
トルクが低下する)である場合である。ところが、この
ように設計されたスタータモータが最良条件で駆動され
る場合、その発生トルクは上記最悪値を大幅に超えて過
大値となる。この最良条件とは、特にバッテリ電圧が許
容範囲内で最大レベル、かつ、モータ温度が許容範囲内
で最低レベル(モータ抵抗が最小となってトルクが増大
する)である場合である。したがって、トルク伝達機構
は、この発生トルクの過大値に対して問題なく耐える必
要があり、このためにトルク伝達機構はこの過大な発生
トルクを経時的に何ら問題なく伝達できる強度や耐久性
をもつように設計される必要がある。
The worst condition within the allowable range is, in particular, the minimum level of the battery voltage within the allowable range and the maximum level of the motor temperature within the allowable range (the motor resistance becomes maximum and the torque decreases). This is the case. However, when the starter motor designed in this way is driven under the best conditions, the generated torque becomes an excessively large value, greatly exceeding the worst value. The best condition is particularly when the battery voltage is at the maximum level within the allowable range and the motor temperature is at the minimum level within the allowable range (motor resistance is minimized and torque increases). Therefore, the torque transmission mechanism is required to endure the excessive value of the generated torque without any problem. Therefore, the torque transmission mechanism has the strength and durability to transmit the excessive generated torque without any problem over time. Need to be designed.

【0009】ところが、スタータモータのトルクー回転
数特性は略双曲線形状となり、特にスタータモータとし
て頻用される直流直巻電動機においては非常に急峻とな
るため、トルクー回転数特性のうち起動トルク(回転数
0時のトルク)が上記したバッテリ電圧やモータ温度の
変動により大きく変動し、特にこの変動は直流直巻電動
機において特に顕著となる。
However, the torque-rotational speed characteristic of the starter motor has a substantially hyperbolic shape, and it becomes very steep especially in a DC series-wound motor often used as a starter motor. Torque) fluctuates greatly due to the above-mentioned fluctuations in the battery voltage and the motor temperature, and this fluctuation is particularly noticeable in a DC series motor.

【0010】このため、従来は、スタータモータの発生
トルクを伝達するギヤ又はベルト・プーリ機構などのト
ルク伝達機構の強度や耐久性を発生トルク(起動トル
ク)の上記過大値に耐えるように設計する必要があった
ため、トルク伝達機構の大型化と製造費用の増大とを招
いていた。また、スタータモータが本来必須ではない過
大な発生トルクを出力することは、バッテリの無駄な消
耗や騒音振動の好ましくない増大を招くという問題も生
じた。特に、この問題は、頻繁なスタータモータの起動
を必要とするアイドルストップ車において一層重要とな
っていた。
For this reason, conventionally, the strength and durability of a torque transmission mechanism such as a gear or a belt / pulley mechanism for transmitting the torque generated by a starter motor is designed to withstand the above-mentioned excessive value of the generated torque (starting torque). Since it was necessary, the size of the torque transmission mechanism was increased and the manufacturing cost was increased. In addition, the output of an excessively large generated torque, which is not essential by the starter motor, causes a problem that the battery is wasted and the noise and vibration are undesirably increased. In particular, this problem has become more important in an idle stop vehicle that requires frequent starter motor activation.

【0011】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、装置の簡素化並びに無駄な電力消費の節減を実現
し、静粛性に富むエンジン始動装置を提供することをそ
の目的としている。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an engine starting device which is simple and realizes a reduction in useless power consumption, and which is rich in quietness.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明のエンジン始動装
置は、エンジン始動用のスタータモータと、前記スター
タモータの起動トルクに影響を与える物理量を検出する
検出手段と、前記物理量に基づいて前記スタータモータ
のトルクー回転数特性を変更するトルク制御手段とを備
え、前記起動トルクが所定レベルを上回ると想定される
前記物理量を検出した場合に前記トルクー回転数特性を
低トルク側に変更するか、もしくは、前記起動トルクが
所定レベルを下回ると想定される前記物理量を検出した
場合に前記トルクー回転数特性を高トルク側に変更する
ことを特徴としている。
An engine starter according to the present invention comprises a starter motor for starting an engine, a detection means for detecting a physical quantity that affects a starting torque of the starter motor, and the starter motor based on the physical quantity. And a torque control unit for changing the torque-rotation speed characteristic of the motor, and when the physical quantity that the starting torque is assumed to exceed a predetermined level is detected, the torque-rotation speed characteristic is changed to a low torque side, or The torque-rotational speed characteristic is changed to a high torque side when the physical quantity assumed to cause the starting torque to fall below a predetermined level is detected.

【0013】すなわち、本発明のエンジン始動装置は、
エンジン始動装置の運転環境がスタータモータの起動ト
ルクを過剰に増加させると想定される場合にスタータモ
ータのトルクー回転数特性を低トルク側に変更するの
で、運転環境によりエンジン始動時にスタータモータの
起動トルクが過剰に増大することを防止することがで
き、その結果として、スタータモータのトルクをエンジ
ンに伝達するトルク伝達機構の小型軽量化および簡素化
をその耐久性を低下させることなく実現することができ
るとともに、過大な起動トルクを発生することによるエ
ンジン始動時の騒音、振動の低減並びにバッテリ消耗の
抑止を実現することができる。
That is, the engine starter of the present invention is
When the operating environment of the engine starter is assumed to increase the starting torque of the starter motor excessively, the torque-rotational speed characteristic of the starter motor is changed to the low torque side. Can be prevented from excessively increasing, and as a result, the torque transmission mechanism for transmitting the torque of the starter motor to the engine can be reduced in size and weight and simplified without lowering its durability. At the same time, it is possible to reduce noise and vibration at the time of starting the engine due to generation of an excessive starting torque, and suppress battery consumption.

【0014】また、本発明のエンジン始動装置は、エン
ジン始動装置の運転環境がスタータモータの起動トルク
を過剰に低下させると想定される場合にスタータモータ
のトルクー回転数特性を高トルク側(トルクを増大させ
る側を意味し、低トルク特性から通常トルク特性への変
更も含む)に変更してトルクを増大させるので、運転環
境によりエンジン始動時にスタータモータの起動トルク
が過剰に低下して起動に支障が生じることを防止するこ
とができ、その結果として、この起動トルクの異状低下
時以外においてはスタータモータのトルクをいたずらに
過大化させる必要がないため、エンジンに伝達するトル
ク伝達機構の小型軽量化および簡素化をその耐久性を低
下させることなく実現することができるとともに、過大
な起動トルクを発生することによるエンジン始動時の騒
音、振動の低減並びにバッテリ消耗の抑止を実現するこ
とができる。
Further, the engine starter of the present invention makes the torque-rotational speed characteristic of the starter motor on the high torque side (torque change) when the operating environment of the engine starter is assumed to excessively reduce the starting torque of the starter motor. It means the side that increases the torque (including the change from the low torque characteristic to the normal torque characteristic) to increase the torque.Therefore, depending on the operating environment, the starting torque of the starter motor is excessively reduced when starting the engine, which hinders starting. As a result, it is not necessary to unnecessarily excessively increase the torque of the starter motor except when the starting torque is abnormally reduced. And simplification can be achieved without reducing its durability, and an excessive starting torque is generated. Noise at the time of starting the engine due to, it is possible to realize the reduction and suppression of battery consumption of vibration.

【0015】更に説明すると、上述したように通常のス
タータモータは略双曲線形状のトルクー回転数特性をも
ち、起動時に最も大きいトルク(起動トルクと称する)
を発生し、運転環境特に温度やバッテリ電圧などの変動
によりそのトルクー回転数特性が少し変化すると、この
起動トルクが大きく変化する。当然、スタータモータは
起動トルクが大幅に低下する最悪の運転環境においても
必要な起動トルクを発生することが要求されるので、こ
こでいう運転環境を構成するトルクー回転数特性に影響
を与える種々のパラメータ(物理量)がそれぞれトルク
増大側に変動すると、それらの相乗効果により起動トル
クは大幅に増大してしまう。
More specifically, as described above, the normal starter motor has a torque-rotational speed characteristic of a substantially hyperbolic shape, and has the largest torque at startup (referred to as startup torque).
When the torque-rotational speed characteristic slightly changes due to fluctuations in operating environment, particularly temperature and battery voltage, this starting torque changes greatly. Naturally, the starter motor is required to generate the required starting torque even in the worst operating environment in which the starting torque is significantly reduced, so various starter motors that affect the torque-rotational speed characteristic that constitutes the operating environment are referred to here. If the parameters (physical quantities) change to the torque increasing side, respectively, the starting torque will greatly increase due to their synergistic effect.

【0016】起動時の大部分において、運転環境が上記
した最悪環境となることは滅多になく、その結果、通常
の起動時にはほとんど過大な起動トルクでスタータモー
タを起動せざるを得ず、車両静粛性の悪化、無駄なバッ
テリ電力の消費、トルク伝達機構やスタータモータの強
度増加を招く。
In most cases at the time of starting, the operating environment rarely becomes the above-mentioned worst environment, and as a result, the starter motor has to be started with an almost excessive starting torque at the time of normal starting, and the vehicle is quiet. Performance, useless battery power consumption, and increase in strength of the torque transmission mechanism and the starter motor.

【0017】このように問題は、運転環境に応じてトル
クー回転数特性を調整して起動トルク過大又は起動トル
ク過小を防止する本発明によって解決することができ
る。
As described above, the problem can be solved by the present invention which prevents the excessive starting torque or the excessive starting torque by adjusting the torque-rotational speed characteristic according to the operating environment.

【0018】好適な態様において、前記トルク制御手段
は、前記物理量に基づいて前記起動トルクを所定の起動
トルク目標値に接近させるように前記トルクー回転数特
性の変更を行う。特に好適には、トルク制御手段は、物
理量すなわち検出した運転環境に基づいて、想定起動ト
ルクが過大な場合にはトルクー回転数特性を低トルク側
(トルクを低下させる側を意味し、通常トルク特性状態
から低トルク特性への変更も含む)へ、かつ、想定起動
トルクが過小な場合にはトルクー回転数特性を高トルク
側(トルクを増大させる側を意味し、低トルク特性状態
から通常トルク特性への変更も含む)へシフトさせる。
これにより、上述の効果を得ることができる。
In a preferred mode, the torque control means changes the torque-rotation speed characteristic so that the starting torque approaches a predetermined starting torque target value based on the physical quantity. Particularly preferably, the torque control means, on the basis of the physical quantity, that is, the detected operating environment, indicates that the torque-rotation speed characteristic is on the low torque side (the side that reduces the torque, when the assumed starting torque is excessive, and indicates the normal torque characteristic). From the state to the low torque characteristic) and when the assumed starting torque is too small, the torque-rotation speed characteristic is high torque side (meaning the side that increases the torque). (Including changes to)).
Thereby, the above effect can be obtained.

【0019】好適な態様において、前記物理量は、モー
タ温度、エンジン温度、バッテリ温度、バッテリ電圧及
びバッテリ出力の少なくとも一つに相関を有するので、
上記効果を良好に実現することができる。
In a preferred embodiment, the physical quantity has a correlation with at least one of motor temperature, engine temperature, battery temperature, battery voltage and battery output,
The above effects can be achieved well.

【0020】更に説明すると、モータ温度の増大はその
巻線電気抵抗の増大などによりトルクー回転数特性を低
トルク側へシフトさせる。起動時には大電流が流れるの
でその巻線電気抵抗の増大はモータの電機子電流や界磁
電流の顕著な低下とそれによる起動トルクの無視できな
い減少を招く。エンジン温度は一般にモータ温度に正の
相関を有するので、上記と同様の作用効果を奏する。バ
ッテリの容量低下又はその経時劣化によりバッテリ電圧
が低下すると、その内部抵抗の増大と相まってスタータ
モータの電機子電流や界磁電流の顕著な低下とそれによ
る起動トルクの無視できない減少を招く。これらの問題
はこの態様により解決されることができる。
To explain further, an increase in motor temperature shifts the torque-rotational speed characteristic to a low torque side due to an increase in winding electrical resistance. Since a large current flows at the time of starting, an increase in the electric resistance of the winding causes a remarkable decrease in the armature current and field current of the motor and a non-negligible decrease in the starting torque. Since the engine temperature generally has a positive correlation with the motor temperature, the same effect as the above is obtained. When the battery voltage drops due to a decrease in battery capacity or deterioration over time, the increase in internal resistance of the battery causes a significant decrease in the armature current and field current of the starter motor, and a non-negligible decrease in starting torque. These problems can be solved by this aspect.

【0021】好適な態様において、前記モータ温度が所
定レベル以下と推定される場合に前記トルクー回転数特
性を低トルク側に変更し、前記モータ温度が所定レベル
以上と推定される場合に前記トルクー回転数特性を高ト
ルク側(上記したように通常側を含む)に変更する。
In a preferred mode, the torque-rotational speed characteristic is changed to a low torque side when the motor temperature is estimated to be a predetermined level or lower, and the torque-rotation is changed when the motor temperature is estimated to be a predetermined level or higher. The numerical characteristics are changed to the high torque side (including the normal side as described above).

【0022】好適な態様において、前記トルク制御手段
は、前記バッテリ出力が所定レベル以上と推定される場
合に前記トルクー回転数特性を低トルク側に変更し、前
記バッテリ出力が所定レベル以下と推定される場合に前
記トルクー回転数特性を高トルク側(上記したように通
常側を含む)に変更する。
In a preferred mode, the torque control means changes the torque-rotation speed characteristic to a low torque side when the battery output is estimated to be above a predetermined level, and the battery output is estimated to be below a predetermined level. In this case, the torque-rotational speed characteristic is changed to the high torque side (including the normal side as described above).

【0023】好適な態様において、前記エンジン負荷ト
ルクが所定レベル以上と推定される場合に前記トルクー
回転数特性を高トルク側(上記したように通常側を含
む)に変更し、前記エンジン負荷トルクが所定レベル以
下と推定される場合に前記トルクー回転数特性を低トル
ク側に変更する。
In a preferred mode, when the engine load torque is estimated to be equal to or higher than a predetermined level, the torque-rotational speed characteristic is changed to a high torque side (including the normal side as described above), The torque-rotational speed characteristic is changed to a low torque side when it is estimated to be below a predetermined level.

【0024】エンジン温度に基づくトルクー回転数特性
の変更を行う上記態様において、前記トルク制御手段
は、前記エンジン温度が前記所定レベルよりも低い第二
の所定レベル以下、又は、前記所定レベルよりも高い第
三の所定レベル以上と推定される場合に前記トルクー回
転数特性を高トルク側に変更する。これにより、エンジ
ンの寒冷始動に際して、エンジンのフリクション抵抗が
大きく、その始動のために大きな起動トルクを必要とす
る場合にはスタータモータのトルクー回転数特性を高ト
ルク側にシフトするので、寒冷時でも確実に始動するこ
とができるとともに、それ以外の時の起動トルクの過大
化を防止することができる。なお、モータ温度によりエ
ンジン温度を推定することもできる。
In the above aspect in which the torque-rotational speed characteristic is changed based on the engine temperature, the torque control means is such that the engine temperature is equal to or lower than a second predetermined level lower than the predetermined level or higher than the predetermined level. When it is estimated that the third predetermined level or higher, the torque-rotational speed characteristic is changed to a high torque side. This makes it possible to shift the torque-rotational speed characteristic of the starter motor to a high torque side when the engine has a large friction resistance and a large starting torque is required for starting the engine in cold weather. It is possible to surely start the engine, and it is possible to prevent the starting torque from becoming excessive at other times. The engine temperature can also be estimated from the motor temperature.

【0025】好適な態様において、前記トルク制御手段
は、前記エンジンの始動前に検出した前記物理量に基づ
いて前記スタータモータの起動前に前記トルクー回転数
特性の変更を行う。これにより、スタータモータの起動
直後の起動トルクの変更が可能となるとともに、この変
更をスタータモータの起動前に完了しているため、トル
クー回転数特性の変更のための回路部品は通電前に切り
替え動作を行うので、異常電圧などによるその消耗など
を防止することができる。
In a preferred mode, the torque control means changes the torque-rotational speed characteristic before starting the starter motor based on the physical quantity detected before starting the engine. This makes it possible to change the starting torque immediately after the starter motor is started.Because this change is completed before the starter motor is started, the circuit components for changing the torque-rotational speed characteristics are switched before power is supplied. Since the operation is performed, it is possible to prevent the consumption of the abnormal voltage or the like.

【0026】好適な態様において、前記トルク制御手段
は、前記トルクー回転数特性の低トルク側へのシフトを
前記エンジンのクランキング終了前に終了又は低減す
る。これにより、上述した起動トルクの過大化を確実に
防止することが できるとともに、その後のクランキン
グ期間におけるスタータモータの発生トルク(起動トル
クより小さく増加しても問題を仕様汁ことはない)を増
加して、速やかなエンジン始動を実現することができ
る。
In a preferred mode, the torque control means ends or reduces the shift of the torque-rotational speed characteristic to the low torque side before the cranking of the engine ends. As a result, it is possible to reliably prevent the above-mentioned excessive increase in the starting torque, and increase the torque generated by the starter motor during the subsequent cranking period (even if the starting torque is increased smaller than the starting torque, there is no problem in specification). As a result, a quick engine start can be realized.

【0027】上記トルクー回転数特性の低トルク側への
シフトを行う場合において、前記トルク制御手段は、検
出したエンジン始動系の状態に基づいて前記終了の時期
を決定する。これにより、上記したエンジン始動系の状
態(たとえばモータ温度、エンジン温度、バッテリ電
圧、モータ電流)に応じた最適な制御を行うことができ
る。
When the torque-rotational speed characteristic is shifted to the low torque side, the torque control means determines the end timing based on the detected state of the engine starting system. As a result, it is possible to perform optimum control according to the above-mentioned state of the engine starting system (for example, motor temperature, engine temperature, battery voltage, motor current).

【0028】好適な態様において、前記トルク制御手段
は、前記エンジンの始動中に検出した前記物理量に基づ
いて前記トルクー回転数特性の変更を行うので、起動ト
ルクのみならずクランキング中のエンジン回転数の加速
特性も理想的な状態に制御することができる。この物理
量としては、たとえば検出が簡単な前記スタータモータ
の電機子電流および/又は界磁電流を採用することがで
きる。
In a preferred mode, the torque control means changes the torque-rotational speed characteristic based on the physical quantity detected during starting of the engine, so that not only the starting torque but also the engine rotational speed during cranking. The acceleration characteristics of can also be controlled to an ideal state. As this physical quantity, for example, the armature current and / or field current of the starter motor, which can be easily detected, can be adopted.

【0029】好適な態様において、前記スタータモータ
は、直巻巻線を有する直流電動機からなる。直流直巻電
動機は上述したように急峻なトルクー回転数特性をも
ち、運転環境変動による起動トルクの変化が大きいの
で、上記効果が大きい。
In a preferred mode, the starter motor comprises a DC electric motor having a series winding. As described above, the DC direct-winding motor has a steep torque-rotational speed characteristic, and since the change in the starting torque due to the change in the operating environment is large, the above effect is large.

【0030】好適な態様において、前記スタータモータ
は、高トルク側又は通常トルク側と低トルク側との2段
階の切り替えを実施される。
In a preferred mode, the starter motor is switched between two stages of high torque side or normal torque side and low torque side.

【0031】上記した以外の態様について、以下の実施
態様にて説明するものとする。
Aspects other than those described above will be described in the following embodiments.

【0032】[0032]

【発明を実施するための態様】本発明のエンジン始動装
置の好適な実施態様を以下の実施例を参照して説明す
る。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Preferred embodiments of an engine starting device of the present invention will be described with reference to the following examples.

【0033】[0033]

【実施態様1】(回路構成)図1はエンジン始動系を示
し、1はエンジン、2はスタータ、3はベルト、4はク
ランク軸プーリ、5はスタータプーリ、6はアイドルス
トップECU、7はエンジンECU、8はバッテリであ
る。
(Embodiment 1) (Circuit configuration) FIG. 1 shows an engine starting system, 1 is an engine, 2 is a starter, 3 is a belt, 4 is a crankshaft pulley, 5 is a starter pulley, 6 is an idle stop ECU, and 7 is an engine. The ECU and 8 are batteries.

【0034】スタータ2は、直流直巻電動機からなるス
タータモータと、このスタータモータを制御するスター
タ制御回路を含み、この制御回路はアイドルストップE
CU6が出力するスタータ制御信号に基づいてスタータ
モータの制御を行う。
The starter 2 includes a starter motor composed of a DC series-wound electric motor, and a starter control circuit for controlling the starter motor. This control circuit is an idle stop E.
The starter motor is controlled based on the starter control signal output by the CU 6.

【0035】ベルト3は、クランク軸プーリ4とスター
タプーリ5とを連結してそれらとともにトルク伝達機構
を構成している。
The belt 3 connects the crankshaft pulley 4 and the starter pulley 5 together to form a torque transmission mechanism.

【0036】アイドルストップECU6は、エンジンEC
U7や図示しないブレーキECUから入力する信号に基
づいて上記したスタータ制御信号を形成するとともに、
エンジン1のアイドルストップ動作すなわちエンジン1
の自動停止、自動再始動を制御している。アイドルスト
ップECU6が行うアイドルストップ制御自体はこの発
明の要旨ではないのでその具体的な説明は省略する。
The idle stop ECU 6 is an engine EC
The above-mentioned starter control signal is formed based on a signal input from U7 or a brake ECU (not shown), and
Idle stop operation of engine 1, that is, engine 1
It controls the automatic stop and restart of. The idle stop control itself performed by the idle stop ECU 6 is not the subject matter of the present invention, and thus a detailed description thereof will be omitted.

【0037】スタータ2を図2に示す。The starter 2 is shown in FIG.

【0038】この態様では、スタータ2は、好適には直
流直巻電動機からなるスタータモータ21、マグネット
スイッチ22、起動電流カットリレー23により構成さ
れており、マグネットスイッチ22および起動電流カッ
トリレー23は上述したスタータ制御回路を構成してい
る。起動電流カットリレー23は、常開接点231と抵
抗器232とを並列接続した構成を有している。
In this embodiment, the starter 2 is composed of a starter motor 21, preferably a DC series winding motor, a magnet switch 22, and a starting current cut relay 23, and the magnet switch 22 and the starting current cut relay 23 are described above. The starter control circuit. The starting current cut relay 23 has a configuration in which a normally open contact 231 and a resistor 232 are connected in parallel.

【0039】この動作を説明すると、アイドルストップ
ECU6は、高トルク側での起動時に好適にはマグネッ
トスイッチ22を閉じる前に起動電流カットリレー23
を閉じ、これによりマグネットスイッチ22を閉じてス
タータモータ21を起動した直後の起動電流はカットさ
れることなくスタータモータ21に通電され、スタータ
モータ21は大きな起動トルクをもつトルクー回転数特
性を実現する。逆に、アイドルストップECU6は、低
トルク側での起動時に好適にはマグネットスイッチ22
を閉じる前に起動電流カットリレー23を開き、これに
よりマグネットスイッチ22を閉じてスタータモータ2
1を起動した直後の起動電流は起動電流カットリレー2
3の抵抗器232の電圧降下により制限され、スタータ
モータ21は小さい起動トルクをもつトルクー回転数特
性を実現する。上記態様において、スタータモータ21
は直流直巻電動機に限定されるものではなく、その電機
子電流の制限は上記した起動電流カットリレー23に限
定されることなく、公知の手法を採用することができ
る。
To explain this operation, the idle stop ECU 6 preferably starts the startup current cut relay 23 before closing the magnet switch 22 at startup on the high torque side.
, The starter current immediately after starting the starter motor 21 by closing the magnet switch 22 is supplied to the starter motor 21 without being cut, and the starter motor 21 realizes a torque-rotational speed characteristic having a large starting torque. . On the contrary, the idle stop ECU 6 preferably uses the magnet switch 22 at the time of starting on the low torque side.
Before opening the starter current cut relay 23, the magnet switch 22 is closed and the starter motor 2 is closed.
The starting current immediately after starting 1 is the starting current cut relay 2
Limited by the voltage drop across resistor 232 of No. 3, the starter motor 21 achieves a torque-speed characteristic with a small starting torque. In the above aspect, the starter motor 21
Is not limited to the DC series-wound motor, and the limitation of the armature current is not limited to the above-mentioned starting current cut relay 23, and a known method can be adopted.

【0040】上記した電機子電流制限方式を用いた場合
の効果について図3を参照して説明する。
The effect of using the above-mentioned armature current limiting method will be described with reference to FIG.

【0041】2点鎖線で示すSHは、運転環境が高トル
ク側に変動した状態で電機子電流を制限しない場合のト
ルクー回転数特性を示す。トルクー回転数特性SHの起
動トルクはTHとなり、エンジン始動に必要な必要起動
トルクTmより大幅に高くなってしまうため、実際には
使用されない。
SH indicated by a chain double-dashed line indicates a torque-rotational speed characteristic when the armature current is not limited in a state where the operating environment fluctuates to the high torque side. The starting torque of the torque-rotational speed characteristic SH becomes TH, which is significantly higher than the required starting torque Tm required for starting the engine, and therefore is not actually used.

【0042】実線で示すSH’は、運転環境が高トルク
側に変動した状態で電機子電流を制限した場合のトルク
ー回転数特性を示す。トルクー回転数特性SH’の起動
トルクはTH’となり、エンジン始動に必要な必要起動
トルクTmより超過する超過トルクを大幅に削減するこ
とができる。
SH 'indicated by the solid line shows the torque-rotational speed characteristic when the armature current is limited in the state where the operating environment fluctuates to the high torque side. The starting torque of the torque-rotational speed characteristic SH 'becomes TH', and the excess torque that exceeds the required starting torque Tm necessary for starting the engine can be significantly reduced.

【0043】更に、図3に示す態様では、エンジン1が
クランキングを開始してその必要トルクおよびトルクー
回転数特性SHのトルクが上記起動トルクTH’まで低
下した段階において(及び/又は、トルクー回転数特性
TH’上のトルクが略必要起動トルクTmまで低下した
段階において)、電機子電流の制限を終了し、トルクー
回転数特性SH’からトルクー回転数特性SHに戻る。
すなわち、電機子電流制限状態から電機子電流非制限状
態に戻る。
Further, in the mode shown in FIG. 3, when the engine 1 starts cranking and the required torque and the torque of the torque-rotational speed characteristic SH have decreased to the starting torque TH '(and / or the torque-rotational speed). (At the stage when the torque on the number characteristic TH 'has decreased to the substantially required starting torque Tm), the limitation of the armature current is terminated and the torque-revolution speed characteristic SH' returns to the torque-revolution speed characteristic SH.
That is, the armature current limiting state is returned to the armature current non-limiting state.

【0044】これにより、スタータモータ21の発生ト
ルクがTH’を超えないレベルに維持しながら、クラン
キング中における加速力を向上し、エンジン始動時間の
短縮を図ることができる。これにより、特にアイドルス
トップ後のエンジン再始動を素早くすることができ、車
両を発進させる運転者に違和感を与えるのを抑止するこ
とができる。
As a result, the acceleration force during cranking can be improved and the engine starting time can be shortened while maintaining the torque generated by the starter motor 21 at a level not exceeding TH '. As a result, the engine can be restarted particularly quickly after the idling stop, and the driver who starts the vehicle can be prevented from feeling uncomfortable.

【0045】実線で示すSLは、運転環境が低トルク側
に変動した状態で電機子電流を制限しない場合のトルク
ー回転数特性を示す。トルクー回転数特性SLの起動ト
ルクはTLとなり、エンジン始動に必要な必要起動トル
クTmよりは高く設定されている。
SL indicated by the solid line shows the torque-rotational speed characteristic when the armature current is not limited when the operating environment fluctuates toward the low torque side. The starting torque of the torque-rotational speed characteristic SL is TL, which is set higher than the required starting torque Tm necessary for starting the engine.

【0046】2点鎖線で示すSL’は、運転環境が低ト
ルク側に変動した状態で電機子電流を制限する場合のト
ルクー回転数特性を示す。トルクー回転数特性SL’の
起動トルクTL’は、エンジン始動に必要な必要起動ト
ルクTmより低くなるため、実際には使用されない。
SL 'indicated by a two-dot chain line shows a torque-rotational speed characteristic when the armature current is limited in a state where the operating environment fluctuates to the low torque side. Since the starting torque TL 'of the torque-rotational speed characteristic SL' is lower than the necessary starting torque Tm required for starting the engine, it is not actually used.

【0047】すなわち、図3では、運転環境が高トルク
側に変動した状態に、エンジン1の始動直後からクラン
キング中のある期間まで電機子電流を制限することによ
り、本来は過大となるトルクをエンジン始動に支障が生
じない範囲で低減し、これにより前述した種々の作用効
果を奏することができる。
That is, in FIG. 3, by limiting the armature current from immediately after the start of the engine 1 to a certain period during cranking in a state where the operating environment fluctuates to the high torque side, an originally excessive torque is generated. It can be reduced within a range that does not hinder the engine starting, and thus the above-described various operational effects can be achieved.

【0048】なお、ここでいう運転環境が高トルク側に
変動した状態とは、モータ温度が低く、かつ、バッテリ
出力が高い状態をいい、ここでいう運転環境が低トルク
側に変動した状態とは、モータ温度が高く、かつ、バッ
テリ出力が低い状態をいうものとする。バッテリ出力の
検出はたとえばバッテリ電圧によるものとすることがで
きる。もちろん、モータ温度とバッテリ出力とのどちら
かだけをモニタして電機子電流の制限の是非を決定して
もよい。
The state in which the operating environment fluctuates to the high torque side means a state in which the motor temperature is low and the battery output is high, and the state in which the operating environment fluctuates to the low torque side. Means that the motor temperature is high and the battery output is low. Detection of battery output may be by battery voltage, for example. Of course, either the motor temperature or the battery output may be monitored to determine whether to limit the armature current.

【0049】[0049]

【実施例2】図1に示すスタータ2の他態様を図4に示
す。ただし、図2の回路要素と主要機能が共通する回路
要素には同一符合を付す場合もあるものとする。
Second Embodiment Another mode of the starter 2 shown in FIG. 1 is shown in FIG. However, circuit elements having the same main function as the circuit elements of FIG. 2 may be denoted by the same reference numerals.

【0050】この態様では、スタータ2は、スタータモ
ータ21、マグネットスイッチ22、界磁コイル切換リ
レー24により構成されており、マグネットスイッチ2
2および界磁コイル切換リレー24は上述したスタータ
制御回路を構成している。直流直巻電動機からなるスタ
ータモータ21は、第一界磁コイル214と第二界磁二
コイル215と、電機子コイル(アーマチャ)213と
からなり、第一界磁コイル214と第二界磁二コイル2
15は等しいターン数をもつが、このターン数の一致は
必須ではない。
In this embodiment, the starter 2 comprises a starter motor 21, a magnet switch 22, and a field coil switching relay 24.
2 and the field coil switching relay 24 constitute the starter control circuit described above. The starter motor 21 including a DC series-wound electric motor includes a first field coil 214, a second field two coil 215, and an armature coil (armature) 213, and the first field coil 214 and the second field two coil. Coil 2
15 has the same number of turns, but this number of turns does not have to match.

【0051】この態様では、界磁コイル切換リレー24
を駆動することにより両界磁コイル214、215の直
列接続と並列接続とを切り替える。界磁コイル切換リレ
ー24は、常閉接点リレー241と切換リレー242と
からなる。
In this embodiment, the field coil switching relay 24
Is driven to switch between the series connection and the parallel connection of the field coils 214 and 215. The field coil switching relay 24 includes a normally closed contact relay 241 and a switching relay 242.

【0052】アイドルストップECU6が界磁コイル切
換リレー24のコイルに通電しない場合、界磁コイル切
換リレー24の2つの可動接点は図3に示す位置にあ
り、両界磁コイル214、215は並列接続状態となっ
ている。これにより、電機子電流は両界磁コイル21
4、215に2分され、界磁電流は実質的に半減し、ト
ルクー回転数特性は低トルク側にシフトする。逆に、ア
イドルストップECU6が界磁コイル切換リレー24の
コイルに通電する場合、界磁コイル切換リレー24の2
つの可動接点は図4と逆の位置にシフトし、両界磁コイ
ル214、215は直列接続状態となる。これにより、
電機子電流は両界磁コイル214を直列に流れ、界磁電
流は略倍増し、トルクー回転数特性は高トルク側にシフ
トする。
When the idle stop ECU 6 does not energize the coil of the field coil switching relay 24, the two movable contacts of the field coil switching relay 24 are in the positions shown in FIG. 3, and the field coils 214 and 215 are connected in parallel. It is in a state. As a result, the armature current is transmitted to the field coil 21.
The field current is substantially halved and the torque-rotational speed characteristic shifts to the low torque side. Conversely, when the idle stop ECU 6 energizes the coil of the field coil switching relay 24, the field coil switching relay 24
The four movable contacts are shifted to the positions opposite to those in FIG. 4, and the field coils 214 and 215 are connected in series. This allows
The armature current flows through both field coils 214 in series, the field current is approximately doubled, and the torque-rotation speed characteristic shifts to the high torque side.

【0053】上記した界磁コイル切換方式を用いた場合
の効果について図5を参照して説明する。
The effect of using the above field coil switching system will be described with reference to FIG.

【0054】二点鎖線で示すSHは、運転環境が高トル
ク側に変動した状態で界磁コイルを直列接続した場合の
トルクー回転数特性を示す。トルクー回転数特性SHの
起動トルクはTHとなり、エンジン始動に必要な必要起
動トルクTmより大幅に高くなってしまうため、実際に
は使用されない。
SH indicated by a chain double-dashed line represents a torque-rotational speed characteristic when the field coils are connected in series in a state where the operating environment fluctuates toward the high torque side. The starting torque of the torque-rotational speed characteristic SH becomes TH, which is significantly higher than the required starting torque Tm required for starting the engine, and therefore is not actually used.

【0055】実線で示すSH’は、運転環境が高トルク
側に変動した状態で界磁コイルを直列接続した場合のト
ルクー回転数特性を示す。トルクー回転数特性SH’の
起動トルクはTH’となり、エンジン始動に必要な必要
起動トルクTmより超過する超過トルクを大幅に削減す
ることができる。
SH 'shown by the solid line shows the torque-rotational speed characteristic when the field coils are connected in series in a state where the operating environment fluctuates toward the high torque side. The starting torque of the torque-rotational speed characteristic SH 'becomes TH', and the excess torque that exceeds the required starting torque Tm necessary for starting the engine can be significantly reduced.

【0056】これにより、スタータモータ21の発生ト
ルクをエンジン始動に必要十分なレベルに維持しなが
ら、その過大な起動トルクを低減することができる。
As a result, the excessive starting torque can be reduced while maintaining the torque generated by the starter motor 21 at a level necessary and sufficient for starting the engine.

【0057】実線で示すSLは、運転環境が低トルク側
に変動した状態で界磁コイルを直列接続した場合のトル
クー回転数特性を示す。トルクー回転数特性SLの起動
トルクはTLとなり、エンジン始動に必要な必要起動ト
ルクTmよりは高く設定されている。
SL indicated by the solid line represents the torque-rotational speed characteristic when the field coils are connected in series in a state where the operating environment fluctuates toward the low torque side. The starting torque of the torque-rotational speed characteristic SL is TL, which is set higher than the required starting torque Tm necessary for starting the engine.

【0058】運転環境が低トルク側に変動した状態で界
磁コイルを並列接続すると起動トルクがエンジン始動に
必要な必要起動トルクTmより低下してしまうため、実
際には使用されない、この場合のトルクー回転数特性は
図示しない。
If the field coils are connected in parallel while the operating environment fluctuates toward the low torque side, the starting torque will be lower than the required starting torque Tm required for starting the engine, so the torque is not actually used. The rotation speed characteristic is not shown.

【0059】すなわち、図5では、運転環境が高トルク
側に変動した状態に、エンジン1の始動直後から電機子
電流を制限することにより、本来は過大となるトルクを
エンジン始動に支障が生じない範囲で低減し、これによ
り前述した種々の作用効果を奏することができる。もち
ろん、この場合も、界磁コイルの並列接続から直列接続
への復帰をクランキングの途中で実施することもできる
が、界磁コイルのインダクタンスが大きいため、やや現
実的ではない。
That is, in FIG. 5, by limiting the armature current immediately after the engine 1 is started in a state where the operating environment fluctuates to the high torque side, an originally excessive torque does not hinder the engine starting. It can be reduced within the range, whereby the above-described various operational effects can be achieved. Of course, also in this case, the return from the parallel connection of the field coils to the series connection can be performed in the middle of the cranking, but it is not realistic because the inductance of the field coils is large.

【0060】なお、ここでいう運転環境が高トルク側に
変動した状態とは、モータ温度が低く、かつ、バッテリ
出力が高い状態をいい、ここでいう運転環境が低トルク
側に変動した状態とは、モータ温度が高く、かつ、バッ
テリ出力が低い状態をいうものとする。バッテリ出力の
検出はたとえばバッテリ電圧によるものとすることがで
きる。もちろん、この場合も、モータ温度とバッテリ出
力とのどちらかだけをモニタして界磁コイル切換の是非
を決定してもよい。
The state in which the operating environment fluctuates toward the high torque side means a state in which the motor temperature is low and the battery output is high, and the state in which the operating environment fluctuates toward the low torque side. Means that the motor temperature is high and the battery output is low. Detection of battery output may be by battery voltage, for example. Of course, in this case, either the motor temperature or the battery output may be monitored to determine whether to switch the field coil.

【0061】[0061]

【実施例3】スタータ2の他態様を図6に示す。Third Embodiment Another embodiment of the starter 2 is shown in FIG.

【0062】図6はエンジン始動装置を示し、21は直
流直巻モータからなるスタータモータ、22はマグネッ
トスイッチ、25はリレー、26はイグニッションスイ
ッチ、6はアイドルストップECU、8はバッテリ、9
は短絡リレーである。スタータモータ21は、中間タッ
プ10付きの直巻界磁巻線を構成する界磁コイル21
4、215と電機子コイル(アーマチャ)213とを直
列接続してなる。短絡リレー9の一対の接点がオンする
と界磁コイル214を短絡する。
FIG. 6 shows an engine starting device, 21 is a starter motor consisting of a direct current winding motor, 22 is a magnet switch, 25 is a relay, 26 is an ignition switch, 6 is an idle stop ECU, 8 is a battery, and 9 is a battery.
Is a short circuit relay. The starter motor 21 is a field coil 21 that constitutes a series winding field winding with the intermediate tap 10.
4, 215 and an armature coil (armature) 213 are connected in series. When the pair of contacts of the short-circuit relay 9 is turned on, the field coil 214 is short-circuited.

【0063】動作を説明すると、イグニッションスイッ
チ26をターンオンしてリレー25を閉じるとマグネッ
トスイッチ22が閉じてバッテリ8からスタータモータ
21に通電され、スタータモータ21が通常は高トルク
ー回転数特性により起動される。また、アイドルストッ
プECU6がセンサなどからの入力信号に基づいてエン
ジン自動停止や、その後の自動再始動の可否を判断し、
マグネットスイッチ22に通電することにより低トルク
ー回転数特性によりスタータモータ21を起動する。
The operation will be described. When the ignition switch 26 is turned on and the relay 25 is closed, the magnet switch 22 is closed and the starter motor 21 is energized from the battery 8, and the starter motor 21 is normally activated by the high torque-rotational speed characteristic. It Further, the idle stop ECU 6 determines whether or not the engine can be automatically stopped and the automatic restart after that based on an input signal from a sensor or the like.
By energizing the magnet switch 22, the starter motor 21 is activated by the low torque-revolution speed characteristic.

【0064】更に、アイドルストップECU6は、外部
入力により運転環境がスタータモータ21のトルクー回
転数特性を高トルク側にシフトしていると判定すると、
短絡リレー9を閉じてからマグネットスイッチ22を閉
じる。これにより、界磁コイル214が短絡されてスタ
ータモータ21の界磁磁束が大幅に低減され、トルクー
回転数特性は低トルク側にシフトし、過大トルクによる
エンジン始動を回避することができる。
Further, if the idle stop ECU 6 determines that the operating environment shifts the torque-rotational speed characteristic of the starter motor 21 to the high torque side by the external input,
After closing the short circuit relay 9, the magnet switch 22 is closed. As a result, the field coil 214 is short-circuited, the field magnetic flux of the starter motor 21 is significantly reduced, the torque-rotational speed characteristic shifts to the low torque side, and it is possible to avoid engine start due to excessive torque.

【0065】図6の回路の変形態様を図7に示す。A modification of the circuit of FIG. 6 is shown in FIG.

【0066】この変形態様は、図1の短絡リレー9を短
絡トランジスタ90とフライホイルダイオードDとに代
替したものである。その他の回路構成は図6と同じであ
る。アイドルストップECU6は、エンジン自動再始動
が決定されれば、マグネットスイッチ22を閉じて直流
直巻モータ21を起動する。
In this modification, the short circuit relay 9 of FIG. 1 is replaced with a short circuit transistor 90 and a flywheel diode D. Other circuit configurations are the same as those in FIG. If the engine automatic restart is determined, the idle stop ECU 6 closes the magnet switch 22 and starts the DC series-wound motor 21.

【0067】運転環境がトルクー回転数特性を高トルク
側にシフトしていると判断した場合には短絡トランジス
タ90を閉じ、そうでないと判断した場合には短絡トラ
ンジスタ90を開くことにより、上記効果を奏すること
ができる。
The above effect is achieved by closing the short-circuit transistor 90 when it is determined that the operating environment shifts the torque-rotational speed characteristic to the high torque side and opening the short-circuit transistor 90 when it is determined otherwise. Can play.

【0068】(制御態様)次に、アイドルストップEC
U6により実施されるエンジン自動再始動時の制御動作
の例を図8に示すフローチャートを参照して以下に説明
する。
(Control Mode) Next, the idle stop EC
An example of control operation at the time of automatic engine restart performed by U6 will be described below with reference to the flowchart shown in FIG.

【0069】まず、現在、エコランによるエンジン自動
停止中かどうかを判定し(100)、エンジンが自動停
止中ならエンジン自動再始動条件が満足されたかどうか
を判定し(102)、満足されたら運転環境データをエ
ンジンECU7又はセンサから読み込む(104)。
First, it is determined whether the engine is automatically stopped by the eco-run (100), and if the engine is automatically stopped, it is determined whether the engine automatic restart condition is satisfied (102). The data is read from the engine ECU 7 or the sensor (104).

【0070】次に、運転環境の判定結果により、スター
タモータ21のトルクが過大であるかどうかを判定し
(106)、トルクが過大であると判定した場合はスタ
ータモータ21のトルクー回転数特性を低トルク側にシ
フトする(108)。このトルクー回転数特性のシフト
は上述した各実施例の手法を用いて行えばよい。なお、
スタータモータ21のトルクー回転数特性は当初、高ト
ルク側に設定されている。
Next, it is judged whether the torque of the starter motor 21 is excessive or not based on the judgment result of the operating environment (106). When it is judged that the torque is excessive, the torque-rotational speed characteristic of the starter motor 21 is determined. Shift to the low torque side (108). The shift of the torque-rotational speed characteristic may be performed by using the method of each of the above-described embodiments. In addition,
The torque-rotation speed characteristic of the starter motor 21 is initially set to the high torque side.

【0071】この実施態様では、運転環境データとし
て、モータ温度とエンジン温度とバッテリ電圧とを用い
るものとし、エンジン温度がたとえば0〜100℃、か
つ、モータ温度がたとえば50℃以下、かつ、バッテリ
電圧が所定しきい値以上である場合にトルク過大と判定
するものとする。すなわち、ラジエータ冷却水温で検出
したエンジン温度が0℃未満ではエンジン1の潤滑油粘
度が高く、エンジン始動時の必要トルクが大きくなって
いるとみなし、モータ温度が100℃以下ではモータ巻
線の電気抵抗の低下によりモータの発生トルクは大きく
なっているとみなし、エンジン温度が100℃以上では
潤滑油粘度が低く潤滑油がピストン表面から下へ抜けて
しまうためにエンジン始動時に摩擦増大によりエンジン
始動時の必要トルクが増大するとみなす。つまり、この
実施例では、エンジン温度が0〜100℃、かつ、モー
タ温度が50℃以下、かつ、バッテリ電圧が所定しきい
値以上である場合に上記トルク過剰側と判定するものと
する。
In this embodiment, the motor temperature, the engine temperature, and the battery voltage are used as the operating environment data, the engine temperature is, for example, 0 to 100 ° C., the motor temperature is, for example, 50 ° C. or less, and the battery voltage is Is greater than or equal to a predetermined threshold value, it is determined that the torque is excessive. That is, it is considered that the lubricating oil viscosity of the engine 1 is high when the engine temperature detected by the radiator cooling water temperature is lower than 0 ° C. and the required torque at the time of engine start is large, and when the motor temperature is 100 ° C. or less, the electric power of the motor winding is reduced. It is considered that the torque generated by the motor is increasing due to the decrease in resistance, and when the engine temperature is 100 ° C or higher, the lubricating oil viscosity is low and the lubricating oil leaks downward from the piston surface. It is assumed that the required torque of is increased. That is, in this embodiment, it is determined that the torque is excessive when the engine temperature is 0 to 100 ° C., the motor temperature is 50 ° C. or lower, and the battery voltage is equal to or higher than a predetermined threshold value.

【0072】その他、上記では各条件の論理積を判定条
件としたが、上記各条件の論理和を判定条件としてもよ
い。
In addition, in the above, the logical product of each condition is used as the determination condition, but the logical sum of the above conditions may be used as the determination condition.

【0073】その他、更に、バッテリ温度を検出し、そ
れが所定範囲たとえば20〜50℃にある場合にトルク
過剰側としてもよい。バッテリ出力が低温時及び高温時
に低下することは良く知られている。
In addition, the battery temperature may be detected, and when the battery temperature is within a predetermined range, for example, 20 to 50 ° C., the torque excess side may be set. It is well known that battery output drops at low and high temperatures.

【0074】その他、バッテリ温度とモータ温度とは相
関を有するので、バッテリ温度によりモータ温度を推定
してもよく、その逆を行ってもよい。更に、モータ温度
とエンジン温度とバッテリ電圧とバッテリ温度とのうち
の一部又は全部の状態に基づいて、トルクが過剰側(ハ
イトルク側)であるかどうかを判定してもよい。
In addition, since the battery temperature and the motor temperature have a correlation, the motor temperature may be estimated from the battery temperature and vice versa. Further, it may be determined whether the torque is on the excessive side (high torque side) based on a part or all of the states of the motor temperature, the engine temperature, the battery voltage, and the battery temperature.

【0075】次に、マグネットスイッチ22をオンし
(110)、所定時間(すくなくともクランキング中)
経過するまで待機し(112)、経過したらスタータモ
ータ21のトルクー回転数特性を高トルク側に復帰させ
る(114)。なお、トルクー回転数特性が低トルク側
にシフトしていない場合にはステップ114を無視して
もよい。また、ステップ112にて所定時間待機する代
わりにエンジン回転数が所定回転数を超えた場合トルク
ー回転数特性を高トルク側に復帰させてもよい。
Next, the magnet switch 22 is turned on (110) for a predetermined time (at least during cranking).
The process waits until the time passes (112), and when the time passes, the torque-rotational speed characteristic of the starter motor 21 is returned to the high torque side (114). If the torque-rotational speed characteristic is not shifted to the low torque side, step 114 may be ignored. Further, instead of waiting for a predetermined time in step 112, the torque-rotation speed characteristic may be returned to the high torque side when the engine speed exceeds the predetermined rotation speed.

【0076】次に、エンジン回転数が所定値を超えるま
で待機し(116)、超えたらエンジン始動が完了した
ものとしてスタータ2を初期状態に復帰させる(11
8)。
Next, the engine waits until the engine speed exceeds a predetermined value (116), and when it exceeds, the starter 2 is returned to the initial state on the assumption that the engine start is completed (11).
8).

【0077】このようにすれば、上述の作用効果を奏す
ることができる。 (変形態様)スタータモータ21のトルクー回転数特性
の変更を他の公知の手法により実施してもよい。また、
クランキング中における電機子電流の制限の解消又は界
磁コイルを直列に切り替える動作は、通電開始から予め
設定された所定時間後に行う他、電流が所定値以下にな
った場合又は回転数が所定値を超えた場合に行ってもよ
い。また、上記実施例では、アイドルストップ後のエン
ジン自動再始動時について説明したが、イグニッション
スイッチのオンによる手動始動時に行ってもよい。その
他、スタータ2を2つ設け、高起動トルクが必要な場合
には両方を駆動するようにしてもよい。
By doing so, the above-mentioned effects can be obtained. (Modification) The torque-rotational speed characteristic of the starter motor 21 may be changed by another known method. Also,
The operation of canceling the armature current limitation during cranking or switching the field coils in series is performed after a predetermined time set from the start of energization, when the current is below a predetermined value or when the rotation speed is a predetermined value. You may go when it exceeds. Further, in the above-described embodiment, the automatic engine restart after the idle stop is described, but it may be performed at the manual start by turning on the ignition switch. Alternatively, two starters 2 may be provided to drive both when high starting torque is required.

【0078】また、スタータモータの電機子電流などを
PWM制御するなどしてそのトルクー回転数特性を運転
環境に応じて自在に変更してもよい。この場合には、運
転環境からみて適切な起動トルク目標値に接近させるよ
うにトルクー回転数特性の調整を行うことが好適であ
る。
Further, the torque-rotational speed characteristic may be freely changed according to the operating environment by PWM controlling the armature current of the starter motor or the like. In this case, it is preferable to adjust the torque-rotational speed characteristic so as to approach an appropriate starting torque target value in view of the driving environment.

【0079】また、クランキング中におけるトルクー回
転数特性の高トルク側への復帰時点を決定するのに運転
環境データ、たとえばエンジン始動系の状態(たとえば
モータ温度、エンジン温度、バッテリ電圧、モータ電
流)を用いてもよい。その他、スタータモータ21に通
電される電流の大きさやその波形を直接モニタしてその
大きさを適切なレベルに調節するようにしてもよい。ま
た、エンジン回転数の増加率に基づいて上記復帰時点を
決定してもよい。モータ温度はエンジン水温や前回始動
からの経過時間などのデータに基づいて間接的に推定す
ることもできる。この復帰動作後、電流が過大(トルク
が過大)と判定した場合に再度トルクー回転数特性を低
トルク側にシフトさせてもよい。トルクー回転数特性を
低トルク側にシフトして起動開始後、エンジン回転数の
増加率が小さければトルクー回転数特性を元の状態に復
帰させてもよい。運転環境データとしてそのほか車両搭
載された種々のセンサからの情報を用いることができる
ことはもちろんである。スタータ2はベルト・プーリ機
構以外のトルク伝達機構を通じてエンジン1に連結され
ることができることも当然である。
Further, the operating environment data, for example, the state of the engine starting system (for example, the motor temperature, the engine temperature, the battery voltage, the motor current) is used to determine the point of time at which the torque-rotation speed characteristic returns to the high torque side during cranking. May be used. Alternatively, the magnitude of the current supplied to the starter motor 21 and its waveform may be directly monitored to adjust the magnitude to an appropriate level. Further, the return time point may be determined based on the rate of increase in engine speed. The motor temperature can also be indirectly estimated based on data such as the engine water temperature and the time elapsed since the previous start. After this return operation, when it is determined that the current is excessive (the torque is excessive), the torque-rotational speed characteristic may be shifted to the low torque side again. After the torque-rotational speed characteristic is shifted to the low torque side and started, the torque-rotational speed characteristic may be returned to the original state if the increase rate of the engine rotational speed is small. As a matter of course, the information from various sensors mounted on the vehicle can be used as the driving environment data. It goes without saying that the starter 2 can be connected to the engine 1 through a torque transmission mechanism other than the belt / pulley mechanism.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 実施例1のエンジン始動回路系を示す回路図
である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing an engine starting circuit system according to a first embodiment.

【図2】 図1に示すスタータを示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram showing the starter shown in FIG.

【図3】 図2に示すスタータの特性を示すトルクー回
転数特性図である。
FIG. 3 is a torque-rotational speed characteristic diagram showing the characteristics of the starter shown in FIG.

【図4】 実施例2のスタータを示す回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram showing a starter according to a second embodiment.

【図5】 図4に示すスタータの特性を示すトルクー回
転数特性図である。
5 is a torque-rotational speed characteristic diagram showing the characteristics of the starter shown in FIG.

【図6】 実施例3のスタータを示す回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram showing a starter according to a third embodiment.

【図7】 実施例3のスタータの変形態様を示す回路図
である。
FIG. 7 is a circuit diagram showing a modification of the starter of the third embodiment.

【図8】 エンジン自動再始動制御動作を示すフローチ
ャートである。
FIG. 8 is a flowchart showing an engine automatic restart control operation.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 エンジン 2 スタータ 3 ベルト 6 アイドルストップECU(制御手段) 1 engine 2 starters 3 belts 6 Idle stop ECU (control means)

フロントページの続き (72)発明者 長田 正彦 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 株式会 社デンソー内Continued front page    (72) Inventor Masahiko Nagata             1-1, Showa-cho, Kariya city, Aichi stock market             Inside the company DENSO

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】エンジン始動用のスタータモータと、 前記スタータモータの起動トルクに影響を与える物理量
を検出する検出手段と、 前記物理量に基づいて前記スタータモータのトルクー回
転数特性を変更する制御手段と、 を備え、 前記制御手段は、 前記起動トルクが所定レベルを上回ると想定される前記
物理量を検出した場合に前記トルクー回転数特性を低ト
ルク側に変更するか、もしくは、前記起動トルクが所定
レベルを下回ると想定される前記物理量を検出した場合
に前記トルクー回転数特性を高トルク側に変更すること
を特徴とするエンジン始動装置。
1. A starter motor for starting an engine, a detection means for detecting a physical quantity that affects a starting torque of the starter motor, and a control means for changing a torque-rotational speed characteristic of the starter motor based on the physical quantity. The control means changes the torque-rotational speed characteristic to a low torque side when the physical quantity that the starting torque is assumed to exceed a predetermined level is detected, or the starting torque is a predetermined level. An engine starting device, wherein the torque-rotational speed characteristic is changed to a high torque side when the physical quantity that is assumed to be below is detected.
【請求項2】請求項1記載のエンジン始動装置におい
て、 前記トルク制御手段は、 前記物理量に基づいて前記起動トルクを所定の起動トル
ク目標値に接近させるように前記トルクー回転数特性の
変更を行うエンジン始動装置。
2. The engine starting device according to claim 1, wherein the torque control means changes the torque-rotational speed characteristic so that the starting torque approaches a predetermined starting torque target value based on the physical quantity. Engine starter.
【請求項3】請求項1又は2記載のエンジン始動装置に
おいて、 前記物理量は、 モータ温度、エンジン温度、バッテリ温度、バッテリ電
圧及びバッテリ出力の少なくとも一つに相関を有するエ
ンジン始動装置。
3. The engine starting device according to claim 1, wherein the physical quantity has a correlation with at least one of a motor temperature, an engine temperature, a battery temperature, a battery voltage, and a battery output.
【請求項4】請求項3記載のエンジン始動装置におい
て、 前記トルク制御手段は、 前記モータ温度が所定レベル以下と推定される場合に前
記トルクー回転数特性を低トルク側に変更し、前記モー
タ温度が所定レベル以上と推定される場合に前記トルク
ー回転数特性を高トルク側に変更するエンジン始動装
置。
4. The engine starter according to claim 3, wherein the torque control means changes the torque-rotational speed characteristic to a low torque side when the motor temperature is estimated to be equal to or lower than a predetermined level. Is estimated to be equal to or higher than a predetermined level, the engine starter for changing the torque-rotational speed characteristic to a high torque side.
【請求項5】請求項3記載のエンジン始動装置におい
て、 前記トルク制御手段は、 前記バッテリ出力が所定レベル以上と推定される場合に
前記トルクー回転数特性を低トルク側に変更し、前記バ
ッテリ出力が所定レベル以下と推定される場合に前記ト
ルクー回転数特性を高トルク側に変更するエンジン始動
装置。
5. The engine starter according to claim 3, wherein the torque control means changes the torque-rotational speed characteristic to a low torque side when the battery output is estimated to be a predetermined level or higher, and the battery output. The engine starting device for changing the torque-rotational speed characteristic to the high torque side when the engine is estimated to be below a predetermined level.
【請求項6】請求項3記載のエンジン始動装置におい
て、 前記トルク制御手段は、 前記エンジンの負荷トルクが所定レベル以上と推定され
る場合に前記トルクー回転数特性を高トルク側に変更
し、前記エンジンの負荷トルクが所定レベル以下と推定
される場合に前記トルクー回転数特性を低トルク側に変
更するエンジン始動装置。
6. The engine starting device according to claim 3, wherein the torque control means changes the torque-rotation speed characteristic to a high torque side when the load torque of the engine is estimated to be equal to or higher than a predetermined level. An engine starting device for changing the torque-rotational speed characteristic to a low torque side when the load torque of the engine is estimated to be below a predetermined level.
【請求項7】請求項6記載のエンジン始動装置におい
て、 前記トルク制御手段は、 前記エンジン温度が前記所定レベルよりも低い第二の所
定レベル以下、又は、前記所定レベルよりも高い第三の
所定レベル以上と推定される場合に前記トルクー回転数
特性を高トルク側に変更するエンジン始動装置。
7. The engine starter according to claim 6, wherein the torque control means is a third predetermined value at which the engine temperature is lower than the second predetermined level lower than the predetermined level or higher than the predetermined level. An engine starting device that changes the torque-rotational speed characteristic to a high torque side when it is estimated to be at or above a level.
【請求項8】請求項1記載のエンジン始動装置におい
て、 前記トルク制御手段は、 前記エンジンの始動前に検出した前記物理量に基づいて
前記スタータモータの起動前に前記トルクー回転数特性
の変更を行うエンジン始動装置。
8. The engine starting device according to claim 1, wherein the torque control means changes the torque-rotational speed characteristic before starting the starter motor based on the physical quantity detected before starting the engine. Engine starter.
【請求項9】請求項8記載のエンジン始動装置におい
て、 前記トルク制御手段は、 前記トルクー回転数特性の低トルク側へのシフトを前記
エンジンのクランキング終了前に終了又は低減するエン
ジン始動装置。
9. The engine starting device according to claim 8, wherein the torque control means ends or reduces the shift of the torque-rotational speed characteristic to the low torque side before the end of cranking of the engine.
【請求項10】請求項9記載のエンジン始動装置におい
て、 前記トルク制御手段は、 検出したエンジン始動系の状態に基づいて前記終了の時
期を決定するエンジン始動装置。
10. The engine starter according to claim 9, wherein the torque control means determines the end timing based on the detected state of the engine start system.
【請求項11】請求項1記載のエンジン始動装置におい
て、 前記トルク制御手段は、 前記エンジンの始動中に検出した前記物理量に基づいて
前記トルクー回転数特性の変更を行うエンジン始動装
置。
11. The engine starting device according to claim 1, wherein the torque control means changes the torque-rotational speed characteristic based on the physical quantity detected during starting of the engine.
【請求項12】請求項11記載のエンジン始動装置にお
いて、 前記物理量は、前記スタータモータの電機子電流及び/
又は界磁電流からなるエンジン始動装置。
12. The engine starter according to claim 11, wherein the physical quantity is an armature current of the starter motor and / or
Or an engine starting device consisting of a field current.
【請求項13】請求項1乃至12のいずれか記載のエン
ジン始動装置において、 前記スタータモータは、直巻巻線を有する直流電動機か
らなるエンジン始動装置。
13. The engine starting device according to claim 1, wherein the starter motor is a DC motor having a series winding.
【請求項14】請求項1乃至13のいずれか記載のエン
ジン始動装置において、 前記スタータモータは、高トルク側又は通常側と低トル
ク側との2段階の切り替えを実施されるエンジン始動装
置。
14. The engine starting device according to claim 1, wherein the starter motor is switched between a high torque side or a normal side and a low torque side.
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