JP2005282562A - 内燃機関の停止装置、内燃機関の自動停止始動装置およびこれらを備える自動車 - Google Patents

Abstract

【課題】 内燃機関の始動性が良好となる回転位置でクランクシャフトを停止させて保持する。
【解決手段】 クランクシャフト３８のカウンターウェイト４０に凸部４２を設け、クランクシャフト３８がエンジン２２の始動性が良好となる回転位置に至ったときに凸部４２に整合するよう電磁石４４をクランクケース４６に取り付ける。エンジン２２の停止の際には、クランクシャフト３８が回転停止直前の回転数となり、カウンターウェイト４０の凸部４２が電磁石４４に略整合するタイミングで電磁石４４に通電して凸部４２を吸引し、クランクシャフト３８の回転を停止させ、クランクシャフト３８をその状態で保持する。エンジン２２を始動するときには、電磁石４４への通電を解除してクランキングを開始する。この結果、エンジン２２を迅速に始動することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、内燃機関の停止装置、内燃機関の自動停止始動装置およびこれらを備える自動車に関する。

従来、この種の内燃機関の停止装置としては、クランク軸に連結されたフライホイールを回転子としフライホイールの内径側部分に電機子を配置した磁石発電機を形成したものが提案されている（特許文献１参照）。この装置では、電機子コイルに流す短絡電流を調整することによりクランク軸への制動トルクを操作してクランク軸の停止位置を目標範囲内に収め、内燃機関の次の始動性を向上させている。
特開２００１−１９３５４０号公報（図１）

一般的に、同一の機能を有するが異なる構成の装置を提案することは技術の向上につながる。また、同一の機能を有する装置の小型化を図ることは自動車などの限られたスペースに設置することを考えると有利である。さらに、自動車などの技術分野ではエネルギー効率の向上を図ることも課題の一つとされている。

本発明の内燃機関の停止装置、内燃機関の自動停止始動装置およびこれらを備える自動車は、クランクシャフトを所定の回転位置で停止して保持する異なる構成の装置などを提供することを目的の一つとする。また、本発明の内燃機関の停止装置、内燃機関の自動停止始動装置およびこれらを備える自動車は、装置を小型化することを目的の一つとする。さらに、本発明の内燃機関の停止装置、内燃機関の自動停止始動装置およびこれらを備える自動車は、エネルギー効率の向上を図ることを目的の一つとする。

本発明の内燃機関の停止装置、内燃機関の自動停止始動装置およびこれらを備える自動車は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。

本発明の第１の内燃機関の停止装置は、
内燃機関の運転を停止する内燃機関の停止装置であって、
前記内燃機関のクランクシャフトに直接取り付けられ、電磁的な力または機械的な力を作用させることにより該クランクシャフトを所定の回転位置として保持可能な保持手段と、
所定の停止条件が成立したとき、前記保持手段により前記クランクシャフトが前記所定の回転位置で保持された状態として前記内燃機関が停止されるよう該内燃機関と前記保持手段とを制御する停止制御手段と、
を備えることを要旨とする。

本発明の第１の内燃機関の停止装置では、内燃機関の停止装置がクランクシャフトに直接取り付けられ、電磁的な力または機械的な力を作用させることにより、クランクシャフトを所定の回転位置として保持することができる。ここで、所定の回転位置を内燃機関の始動性が良い位置とすれば、次に内燃機関を始動するときの始動性を向上させることができる。しかも、内燃機関の停止装置を直接クランクシャフトに取り付けるから、装置を小型なものとすることができる。

こうした本発明の第１の内燃機関の停止装置において、前記保持手段は、前記クランクシャフトのカウンターウェイトの一部を被吸引部として電磁的な吸引力により吸引して該クランクシャフトを前記所定の回転位置に保持する手段であるとすることもできる。こうすれば、カウンターウェイトの一部を用いるから、さらなる小型化を図ることができる。この態様の本発明の内燃機関の停止装置において、前記保持手段は、前記被吸引部に吸引力を作用させて前記クランクシャフトを停止させたときに該クランクシャフトが前記所定の回転位置となる位置に取り付けられた電磁吸引手段を備えるものとすることもできる。この場合、前記停止制御手段は、前記内燃機関の運転停止に伴って前記クランクシャフトが所定の回転数未満に至った以降の前記被吸引部と前記電磁吸引手段とが整合するタイミングのときに該電磁吸引手段により該被吸引部に吸引力が作用するよう該電磁吸引手段を制御する手段であるものとすることができる。こうすれば、被吸引部と電磁吸引手段の吸引部とが整合するタイミングに電磁吸引手段を作動させるだけでクランクシャフトを所定の回転位置で保持することができる。

本発明の第１の内燃機関の停止装置において、前記停止制御手段は、前記クランクシャフトの回転が停止した後に該クランクシャフトを前記所定の回転位置に回転させて保持する手段であるものとすることもできる。こうすれば、クランクシャフトを停止させた後に所定の回転位置とすることができる。この態様において、前記保持手段は、前記クランクシャフトが前記所定の回転位置となったときを一端として該クランクシャフトの回転運動を往復部材の往復運動に変換する運動変換機構と、前記往復部材を前記往復運動における前記一端に移動させて保持する移動手段と、を備えるものとすることができる。こうすれば、往復部材に対して運動変換機構の一端に向けた力を作用させるだけでクランクシャフトを所定の回転位置に回転させて保持することができる。ここで、前記移動手段は、前記クランクシャフトのカウンターウェイトの一部を被吸引部として電磁的な吸引力により吸引して該クランクシャフトを前記所定の回転位置に保持する電磁吸引手段とすることができる。こうすれば、クランクシャフトを所定の回転位置で保持することができ、また電磁吸引手段を作動させることにより往復部材の一端方向への力を解除することができる。

本発明の第２の内燃機関の停止装置は、
内燃機関の運転を停止する内燃機関の停止装置であって、
前記内燃機関のクランクシャフトの所定位置に外周方向に向けて所定の磁極の磁界を発生させる磁界発生手段と、
該磁界発生手段による磁界との作用による磁力を用いて前記内燃機関のクランクシャフトを所定の回転位置で保持する保持手段と、
を備えることを要旨とする。

この本発明の第２の内燃機関の停止装置では、内燃機関のクランクシャフトの所定位置に外周方向に向けて所定の磁極の磁界を発生させる磁界発生手段と、この磁界発生手段による磁界との作用による磁力を用いて内燃機関のクランクシャフトを所定の回転位置で保持する保持手段とにより、内燃機関を停止させたときにクランクシャフトを所定の回転位置で保持することができる。ここで、所定の回転位置を内燃機関の始動性が良い位置とすれば、次に内燃機関を始動するときの始動性を向上させることができる。

こうした本発明の第２の内燃機関の停止装置において、前記磁界発生手段はＳ極またはＮ極の磁極が前記クランクシャフトの外周側に向くよう前記クランクシャフトに取り付けられた永久磁石であり、前記保持手段は前記クランクシャフトの所定位置と略整合したときに該クランクシャフトが前記所定の回転位置となる該クランクシャフト近傍の位置に前記磁界発生手段と対極の磁極が該磁界発生手段側に向くよう取り付けられた永久磁石であるものとすることもできる。また、本発明の第２の内燃機関の停止装置において、前記磁界発生手段はＳ極またはＮ極の磁極が前記クランクシャフトの外周側に向くよう前記クランクシャフトに取り付けられた永久磁石であり、前記保持手段は前記クランクシャフトの所定位置と略整合したときに該クランクシャフトが前記所定の回転位置となる該クランクシャフト近傍の位置に前記磁界発生手段と対極の磁極が該磁界発生手段側に向くよう取り付けられた電磁石であり、更に、所定の停止条件が成立したとき、前記保持手段により前記クランクシャフトが前記所定の回転位置で保持されるよう前記保持手段に通電する停止時通電制御手段を備えるものとすることもできる。

また、本発明の第２の内燃機関の停止装置において、前記磁界発生手段による磁界との作用による磁力を用いて前記クランクシャフトの前記所定の回転位置から略９０度異なる位置への停止を抑制する停止抑制手段を備えるものとすることもできる。こうすれば、クランクシャフトが所定の回転位置から約９０度異なる位置で停止するのを抑制することができる。この場合、前記磁界発生手段はＳ極またはＮ極の磁極が前記クランクシャフトの外周側に向くよう前記クランクシャフトに取り付けられた永久磁石であり、前記停止抑制手段は前記クランクシャフトの所定位置と略整合したときに該クランクシャフトが前記所定の回転位置から略９０度異なる該クランクシャフト近傍の位置に前記磁界発生手段と同極の磁極が該磁界発生手段側に向くよう取り付けられた永久磁石または電磁石であるものとすることもできる。

本発明の第１の内燃機関の自動停止始動装置は、
所定の自動停止条件が成立したときに内燃機関を自動的に停止すると共に所定の自動始動条件が成立したときに自動停止した該内燃機関を自動的に始動する内燃機関の自動停止始動装置であって、
前記所定の自動停止条件を前記所定の自動停止条件として機能する上述のいずれか態様の第１の内燃機関の停止装置と、
前記所定の自動始動条件が成立したとき、前記保持手段による前記クランクシャフトの前記所定の回転位置での保持を解除すると共に前記内燃機関を始動する自動始動手段と、
を備えることを要旨とする。

この本発明の第１の内燃機関の自動停止始動装置によれば、上述のいずれかの態様の本発明の第１の内燃機関の停止装置を備えるから、本発明の第１の内燃機関の停止装置が奏する効果、即ち、基本的には、内燃機関の停止装置を小型なものとすることができる効果やクランクシャフトを停止させた後に所定の回転位置とすることができる効果などと同様な効果を奏することができる。また、内燃機関の始動時にはクランクシャフトの所定の回転位置での保持を解除して内燃機関を始動するから、所定の回転位置を内燃機関の始動性が良い位置とすれば、内燃機関の始動性を向上させることができる。この結果、迅速に内燃機関を始動することができる。

本発明の第２の内燃機関の自動停止始動装置は、上述したいずれかの態様の本発明の第２の内燃機関の停止装置を備え、所定の自動停止条件が成立したときに内燃機関を自動的に停止すると共に所定の自動始動条件が成立したときに自動停止した該内燃機関を自動的に始動することを要旨とする。

この本発明の内燃機関の自動停止始動装置によれば、上述のいずれかの態様の本発明の第２の内燃機関の停止装置を備えるから、本発明の第２の内燃機関の停止装置が奏する効果、即ち、クランクシャフトを所定の回転位置で保持する効果などと同様な効果を奏することができる。したがって、所定の回転位置を内燃機関の始動性が良い位置とすれば、自動的に内燃機関を始動する際の始動性を向上させることができる。

本発明の自動車は、内燃機関と、この内燃機関の停止装置として上述のいずれかの態様の第１または第２の本発明の内燃機関の停止装置、即ち、基本的には、内燃機関の運転を停止する内燃機関の停止装置であって、該内燃機関のクランクシャフトに直接取り付けられ、電磁的な力または機械的な力を作用させることにより該クランクシャフトを所定の回転位置として保持可能な保持手段と、所定の停止条件が成立したとき、前記保持手段により前記クランクシャフトが前記所定の回転位置で保持された状態として前記内燃機関が停止されるよう該内燃機関と前記保持手段とを制御する停止制御手段と、を備える本発明の第１の内燃機関の停止装置や、内燃機関の運転を停止する内燃機関の停止装置であって、前記内燃機関のクランクシャフトの所定位置に外周方向に向けて所定の磁極の磁界を発生させる磁界発生手段と、該磁界発生手段による磁界との作用による磁力を用いて前記内燃機関のクランクシャフトを所定の回転位置で保持する保持手段と、を備える本発明の第２の内燃機関の停止装置と、を備えることを要旨とする。

この本発明の自動車によれば、上述のいずれかの態様の本発明の第１または第２の内燃機関の停止装置を備えるから、本発明の第１または第２の内燃機関の停止装置が奏する効果、即ち、基本的には、内燃機関の停止装置を小型なものとすることができる効果やクランクシャフトを停止させた後に所定の回転位置とすることができる効果などと同様な効果を奏することができる。

また、本発明の自動車は、内燃機関と、該内燃機関の自動停止始動装置として上述した本発明の第１または第２の自動停止始動装置、即ち、基本的には、所定の自動停止条件が成立したときに内燃機関を自動的に停止すると共に所定の自動始動条件が成立したときに自動停止した該内燃機関を自動的に始動する内燃機関の自動停止始動装置であって、前記所定の自動停止条件を前記所定の自動停止条件として機能する上述したいずれかの態様の本発明の第１の内燃機関の停止装置と、前記所定の自動始動条件が成立したとき、前記保持手段による前記クランクシャフトの前記所定の回転位置での保持を解除すると共に前記内燃機関を始動する自動始動手段と、を備える本発明の第１の内燃機関の自動停止始動装置や、上述したいずれかの態様の本発明の第２の内燃機関の停止装置を備え、所定の自動停止条件が成立したときに内燃機関を自動的に停止すると共に所定の自動始動条件が成立したときに自動停止した該内燃機関を自動的に始動する本発明の第２の内燃機関の自動停止始動装置と、を備えることを要旨とする。

この本発明の自動車によれば、上述した本発明の第１または第２の内燃機関の自動停止始動装置を備えるから、本発明の第１または第２の内燃機関の自動停止始動装置が奏する効果、例えば、内燃機関の停止装置を小型なものとすることができる効果やクランクシャフトを停止させた後に所定の回転位置とすることができる効果などと同様な効果を奏することができる。

次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の第１実施例としてのエンジン停止装置や自動停止始動装置を備えたエンジンシステム２０の構成の概略を示す構成図である。第１実施例のエンジンシステム２０は、自動車に搭載されており、動力源としてのエンジン２２と、このエンジン２２の運転制御を行なう制御装置７０とを備える。

エンジン２２は、例えばガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力可能な内燃機関として構成されており、エアクリーナ２４により清浄された空気をスロットルバルブ２６を介して吸入すると共に燃料噴射弁２８からガソリンを噴射して吸入された空気とガソリンとを混合し、この混合気を吸気バルブ３０を介して燃料室に吸入し、点火プラグ３２による電気火柱によって爆発燃焼させて、そのエネルギにより押し下げられるピストン３４の往復運動をクランクシャフト３８の回転運動に変換する。エンジン２２からの排気は、一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）の有害成分を浄化する浄化装置（三元触媒）４８を介して外気へ排出される。また、クランクシャフト３８にはカウンターウェイト４０が取り付けられており、カウンターウェイト４０には外径方向に延在する凸部４２が形成されている。また、クランクケース４６には、エンジン２２を始動する際に始動性が良好となる回転位置にクランクシャフト３８が停止したときにカウンターウェイト４０の凸部４２と整合するよう電磁石４４が取り付けられている。

制御装置７０は、ＣＰＵ７２を中心とするマイクロコンピュータとして構成されており、ＣＰＵ７２の他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭ７４、データを一時的に記憶するＲＡＭ７６、図示しない入出力ポートなどを備える。制御装置７０には、クランクシャフト３８の回転位置を検出するクランクポジションセンサ５２からのクランクポジションやエンジン２２の冷却水の温度を検出する水温センサ５６からの冷却水温、燃焼室へ吸排気を行う吸気バルブ３０や排気バルブを開閉するカムシャフトの回転位置を検出するカムポジションセンサ５８からのカムポジション、スロットルバルブ２６のポジションを検出するスロットルバルブポジションセンサ６０からのスロットルポジション、イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号、シフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ、アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ、ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ、ブレーキマスターシリンダー８７の圧力を検出するブレーキマスターシリンダー圧力センサ８８からのブレーキマスターシリンダ圧Ｐｂ、車速センサ９０からの車速Ｖなど、エンジン２２の状態を検出する種々のセンサからの信号が図示しない入力ポートを介して入力されている。制御装置７０からは、燃料噴射弁２８への駆動信号や、スロットルバルブ２６のポジションを調節するスロットルモータ５０への駆動信号、イグナイタと一体化されたイグニッションコイル５４への制御信号、電磁石４４への作動信号など、エンジン２２を駆動するための種々の制御信号が図示しない出力ポートを介して出力されている。

ここで、内燃機関の停止装置としては、クランクシャフト３８のカウンターウェイト４０に形成された凸部４２と、電磁石４４と、これを駆動制御する制御装置７０とが相当する。また、内燃機関の自動停止始動装置としては、各種センサとこの各種センサからの信号に基づいてエンジン２２の自動停止や自動始動を制御する制御装置７０とが相当する。

こうして構成されたエンジンシステム２０は、アクセルペダル８３の踏み込み量としてのアクセル開度Ａｃｃと車速センサ９０により検出された車速Ｖとに応じた駆動力が車両に出力されるようにスロットルバルブ２６の開度制御や燃料噴射弁２８からの燃料噴射制御、点火プラグ３２の点火制御、可変バルブタイミング機構６２のバルブタイミング制御などによりエンジン２２を運転制御する。

図２は、制御装置７０により実行される自動停止処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンが実行されると、制御装置７０のＣＰＵ７２は、まず、アクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ、ブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ、ブレーキマスターシリンダー圧力センサ８８からのブレーキマスターシリンダー圧Ｐｂ、車速センサ９０からの車速Ｖなどを読み込む処理を実行する（ステップＳ１００）。そして、読み込んだアクセル開度Ａｃｃ、ブレーキペダルポジションＢＰ、ブレーキマスターシリンダー圧、車速Ｖなどに基づいてアイドルストップを行うか否かを判定する（ステップＳ１１０）。アイドルストップの条件としては、実施例では、アクセル開度Ａｃｃが値０、ブレーキペダルポジションＢＰがＯＮ、ブレーキマスターシリンダ圧Ｐｂが所定値以上（例えば、０．５５ＭＰａ以上）、車速Ｖが０ｋｍ／ｈなどの条件のいずれもが成立しているものとした。アイドルストップの条件を満たさないときには、本ルーチンを終了する。

アイドルストップの条件が成立すると、燃料噴射制御および点火制御を停止して（ステップＳ１２０）、エンジン回転数Ｎｅが閾値Ｎｒｅｆ以下になるのを待つ（ステップＳ１３０，Ｓ１４０）。ここで、エンジン回転数Ｎｅは、クランクポジションセンサ５２から読み込んだ値に基づいて図示しない他の制御ルーチンにより算出したものを用いた。また、閾値Ｎｒｅｆは後１回転か２回転程度でクランクシャフト３８の回転が停止するときのエンジン回転数として設定されている。次に、クランクポジションセンサ５２からのクランク角θが閾値θ１からθ２の範囲内になるのを待つ（ステップＳ１５０，Ｓ１６０）。ここで、閾値θ１と閾値θ２は、クランクシャフト３８の回転に伴って凸部４２と電磁石４４とが整合を開始するクランク角と凸部４２と電磁石４４との整合が終了するクランク角として設定した。そして、クランク角θが閾値θ１からθ２の範囲内に入ると電磁石４４に通電して（ステップＳ１７０）、本ルーチンを終了する。こうして、電磁石４４の電磁力による吸引によって、クランクシャフト３８を所定の回転位置に保持することができる。

続いて、アイドルストップの状態からエンジン２２を始動する自動始動制御について説明する。図３は、制御装置７０により実行される自動始動処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンが実行されると、制御装置７０のＣＰＵ７２は、まず、アクセル開度ＡｃｃやブレーキペダルポジションＢＰ、ブレーキマスターシリンダー圧Ｐｂ、車速Ｖなどを読み込み（ステップＳ２００）、読み込んだこれらのデータに基づいてエンジン２２の始動条件が成立しているか否かを判定する（ステップＳ２１０）。エンジン２２の始動条件としては、実施例では上述したアイドルストップの成立条件のいずれか一つが不成立のときの条件とした。エンジン２２の始動条件が成立していないときには、このまま何もせずに本ルーチンを終了する。

エンジン２２の始動条件が成立すると、電磁石４４への通電を停止して（ステップＳ２２０）、クランクシャフト３８の保持を解除し、クランキングを開始すると共に（ステップＳ２３０）、燃料噴射制御および点火制御を開始して（ステップＳ２４０）、エンジン２２の始動を開始する。エンジン２２の完爆を確認すると（ステップＳ２５０）、エンジン２２の始動は完了したと判断し、本ルーチンを終了する。

以上説明した第１実施例のエンジンシステム２０によれば、エンジン２２を停止するときにはクランクシャフト３８をエンジン２２の始動性が良好となる回転位置で停止させて保持することができる。したがって、次にエンジン２２を始動するときに迅速にエンジン２２を始動することができる。また、クランクケース４６に取り付けた電磁石４４とカウンターウェイト４０の一部に形成した凸部４２とにより内燃機関の停止装置を構成としたので、装置を小型なものとすることができる。さらに、クランクシャフト３８の回転が停止する直前で電磁石４４に通電してクランクシャフト３８の回転を停止して保持するから、これより大きな回転数のときに通電して回転を停止すると共に保持するものやクランクシャフト３８の回転が停止してから移動させて保持するものに比して電磁石４４の小型化を図ることができると共に電力消費量を抑えることができる。

第１実施例のエンジンシステム２０では、エンジン２２が停止する直前の回転数のときに電磁石４４に通電してクランクシャフト３８の回転を停止して保持するものとしたが、エンジン２２が停止する直前の回転数より大きな回転数のときに電磁石４４に通電してクランクシャフト３８の回転を停止して保持するものとしてもよい。また、第１実施例のエンジンシステム２０では、クランク角θが閾値θ１から閾値θ２の範囲になったときに電磁石４４に通電するものとしたが、この範囲より広い範囲で電磁石４４に通電するものとしたり、この範囲より狭い範囲で電磁石４４に通電するものとしてもよい。

次に、本発明の第２実施例としての内燃機関の停止装置や自動停止始動装置を備えるエンジンシステム２０Ｂについて説明する。第２実施例のエンジンシステム２０Ｂは、クランクシャフト３８のカウンターウェイト４０に凸部４２が形成されていない点と、クランクケース４６に電磁石４４が取り付けられていない点と、エンジン２２が停止してクランクシャフト３８が回転しなくなった後にクランクシャフト３８をエンジン２２の始動性が良好な回転位置となるまで回動して保持する保持機構１００がクランクシャフト３８に取り付けられている点とを除いて第１実施例のエンジンシステム２０と同一の構成をしている。したがって、第２実施例のエンジンシステム２０Ｂの構成のうち第１実施例のエンジンシステム２０の構成と同一の構成については同一の符号を付し、その説明は省略する。

図４は第２実施例のエンジンシステム２０Ｂが備える保持機構１００の構成の概略を示す構成図である。第２実施例の保持機構１００は、クランクシャフト３８の回転運動をアーム部材１１０の往復運動に変換する運動変換機構１０２と、運動変換機構１０２を駆動するアクチェータとしての電動機１０４とから構成されている。運動変換機構１０２は、クランクシャフト３８の２回転を１回転に変換するようクランクシャフト３８にギヤ結合された回転量調整ギヤ１１２と、この回転量調整ギヤ１１２の回転軸から偏心した位置に形成されたピン１１４に当接し回転量調整ギヤ１１２の回転に伴って生じるピン１１４の周回運動を扇状の往復運動に変換するアーム部材１１０と、このアーム部材１１０の回転中心にギヤ結合し電動機１０４に駆動されるウォームギヤ１０６とを備える。回転量調整ギヤ１１２は、ピン１１４がアーム部材１１０に押されて図４中破線の位置になったときにエンジン２２の始動性が良好なクランクシャフト３８の回転位置となるようクランクシャフト３８に取り付けられている。なお、電動機１０４は制御装置７０により駆動制御を受けている。

ここで、内燃機関の停止装置としては、保持機構１００と、これを駆動制御する制御装置７０とが相当する。また、内燃機関の自動停止始動装置としては、各種センサとこの各種センサからの信号に基づいてエンジン２２の自動停止や自動始動を制御する制御装置７０とが相当する。

保持機構１００は、エンジン２２を始動する前に、アーム部材１１０が回転量調整ギヤ１１２の回転を妨げないように図４中実線の位置となるよう電動機１０４によりアーム部材１１０の位置調整が行なわれる。また、保持機構１００は、エンジン２２の運転を停止してクランクシャフト３８の回転が完全に停止したときに、電動機１０４を駆動してアーム部材１１０を図中実線の位置から破線の位置まで回動する。アーム部材１１０が回動すると、アーム部材１１０は破線の位置に至るまでに回転量調整ギヤ１１２のピン１１４に当接し、回転量調整ギヤ１１２の回転を伴ってピン１１４を破線の位置まで動かす。前述したように、ピン１１４が破線の位置まで動かされると、この動作に連動してクランクシャフト３８はエンジン２２の始動性が良好な回転位置まで回転する。保持機構１００では、この状態で電動機１０４の駆動を停止することによりクランクシャフト３８をこの回転位置で保持することができる。

次に、第２実施例のエンジンシステム２０Ｂにおけるエンジン２２の自動停止処理と始動始動処理について説明する。図５は、第２実施例の自動停止処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。この自動停止処理ルーチンのステップＳ３００〜Ｓ３２０は第１実施例の自動停止処理ルーチン（図２参照）のステップＳ１００〜Ｓ１２０までと同様である。したがって、重複した説明を避けるため、その詳細な説明は省略する。なお、ステップＳ３２０におけるエンジン２２の停止は、ステップＳ１２０の燃料噴射制御および点火制御の停止と同一である。

第２実施例の自動停止処理ルーチンでは、アイドルストップの条件が成立したときには、エンジン２２を停止した後に（ステップＳ３２０）、エンジン回転数Ｎｅが値０に至るのを待つ（ステップＳ３３０、Ｓ３４０）。エンジン回転数Ｎｅが値０に至ると、電動機１０４を駆動してアーム部材１１０を図４中の破線位置、即ち、アーム部材１１０の作動端の位置まで作動させて（ステップＳ３５０）、本ルーチンを終了する。第２実施例では、こうして、クランクシャフト３８をエンジン２２の始動性が良好な回転位置に移動させて保持する。

図６は、第２実施例の自動始動処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。この
自動始動処理ルーチンは、ステップＳ４２０が第１実施例の自動始動処理ルーチン（図３参照）のステップＳ２２０に対応する点を除いて第１実施例のと自動始動処理ルーチンと同様である。したがって、重複した説明を避けるため、その詳細な説明は省略する。第２実施例の自動始動処理ルーチンでは、始動条件が成立したときには、電動機１０４を駆動してアーム部材１１０を図４中の実線位置まで戻して（ステップＳ４２０）、クランクシャフト３８の保持を解除し、クランキングを開始してエンジン２２を始動し（ステップＳ４３０〜 Ｓ４５０）、本ルーチンを終了する。

以上説明した第２実施例のエンジンシステム２０Ｂによれば、エンジン２２が停止した後にクランクシャフト３８をエンジン２２の始動性が良好となる回転位置まで移動させて保持することができる。したがって、次にエンジン２２を始動するときに迅速にエンジン２２を始動することができる。また、クランクシャフト３８に直接保持機構１００を取り付けるから、保持機構１００の小型化を図ることができる。また、クランクシャフト３８をエンジン２２の始動性が良好となる回転位置まで回転させるだけでその後は電力消費なしにその回転位置で保持することができるから、保持の際の電力消費を抑制することができる。

第２実施例のエンジンシステム２０Ｂでは、エンジン２２の始動時には電動機１０４を逆回転させてアーム部材１１０を戻すことによりクランクシャフト３８の保持を解除してからクランキングするものとしたが、エンジン２２の始動時にはアーム部材１１０を軸方向に移動させることによってピン１１４から外すことによりクランクシャフト３８の保持を解除してからクランキングするものとしてもよい。

第２実施例のエンジンシステム２０Ｂでは、回転量調整ギヤ１１２のピン１１４の周回運動をアーム部材１１０の扇状の往復運動に変換するよう保持機構１００を構成したが、クランクシャフト３８の回転運動を往復運動に変換すると共にその往復運動の一端がクランクシャフト３８のエンジン２２の始動性が良好となる回転位置となるようにすれば、保持機構を如何なる構成としても構わない。例えば、図７に例示するように、回転量調整ギヤ１１２のピン１１４の図中ｙ軸方向の往復運動を可能とする凹状部材１１１Ｂと、回転量調整ギヤ１１２の回転中心を通り図中ｙ軸に垂直なｘ軸上に配置されて凹状部材１１１Ｂの中心に取り付けられた軸部材１１０Ｂと、この軸部材１１０Ｂをｘ軸方向に移動させるウォームギヤ１０６Ｂと、このウォームギヤ１０６Ｂを正逆双方向に回転駆動するアクチュエータとしての電動機１０４Ｂとにより保持機構を構成するものとしてもよい。

第２実施例のエンジンシステム２０Ｂの保持機構１００では、クランクシャフト３８の２回転を１回転に変換するよう回転量調整ギヤ１１２を形成したが、ピン１１４の往復運動の一端がエンジン２２のいずれかの気筒が始動性の良好な回転位置に一致すればよいから、４気筒を１８０度ずつ位相をずらして配置したエンジンであればクランクシャフト３８の１／２回転の整数倍の回転を１回転に変換するよう回転量調整ギヤ１１２を形成してもよいし、６気筒を１２０度ずつ位相をずらして配置したエンジンであれば１／３回転の整数倍の回転を１回転に変換するよう回転量調整ギヤ１１２を形成してもよい。

第２実施例のエンジンシステム２０Ｂでは、エンジン２２の自動停止時には、保持機構１００により回転を停止したクランクシャフト３８をエンジン２２の始動性が良好となる回転位置に移動させて保持し、エンジン２２の自動始動時には、保持機構１００によるクランクシャフト３８の回転位置の保持を解除してからエンジン２２を始動するものとしたが、保持機構１００に加えて第１実施例で説明したようにクランクシャフト３８に取り付けたカウンターウェイト４０に凸部４２を形成し、クランクケース４６に電磁石４４を取り付け、エンジン２２の自動停止時には、保持機構１００により回転を停止したクランクシャフト３８をエンジン２２の始動性が良好となる回転位置に移動させた直後に電磁石４
４に通電してクランクシャフト３８をその回転位置で保持し、この電磁石４４による保持の直後に保持機構１００によるクランクシャフト３８の保持を解除し、エンジン２２の自動始動時には、電磁石４４によるクランクシャフト３８の回転位置の保持を解除してからエンジン２２を始動するものとしてもよい。こうすれば、クランクシャフト３８の回転が停止してからクランクシャフト３８をエンジン２２の始動性が良好となる回転位置に移動させることができると共にエンジン２２の始動時にはエンジン２２を迅速に始動することができる。

次に、本発明の第３実施例としての内燃機関の停止装置や自動停止始動装置を備えるエンジンシステム２０Ｃについて説明する。図８は、第３実施例のエンジンシステム２０Ｃにおけるクランクシャフト２３８やクランクケース２４６の構成の一例を模式的に示した構成図である。図示するように、第３実施例のエンジンシステム２０Ｃは、クランクシャフト２３８に取り付けられた永久磁石２４０と、クランクケース２４６の内側に取り付けられた約９０度に亘る扇状の３つの永久磁石２５２〜２５６とを備える。永久磁石２５２は、エンジン２２を始動する際に始動性が良好となる回転位置にクランクシャフト２３８を位置させたときにクランクシャフト２３８に取り付けられた永久磁石２４０と整合する位置にクランクシャフト２３８に面した面の磁極が対向する永久磁石２４０の面の磁極（Ｎ極）と対極（Ｓ極）となるよう取り付けられている。永久磁石２５４，２５６は、クランクシャフト２３８から見て永久磁石２５２から約９０度回転した位置にクランクシャフト２３８に面した面の磁極が対向する永久磁石２４０の面の磁極（Ｎ極）と同極（Ｎ極）となるよう取り付けられている。

次に、こうして構成された第３実施例のエンジンシステム２０Ｃの動作について説明する。第３実施例のエンジンシステム２０Ｃでは、エンジンを停止するときには、クランクシャフト２３８の永久磁石２４０は、永久磁石２５２に対しては引力が生じ、永久磁石２５４，２５６に対しては反発力が生じるから、エンジンは永久磁石２４０が永久磁石２５２に整合する位置（図８の状態）で停止し、その状態を保持する。このクランクシャフト２３８の回転位置は、前述したように、エンジン２２を始動する際に始動性が良好となる回転位置であるから、次にエンジンを始動する際の始動性は良好なものとなる。

以上説明した第３実施例のエンジンシステム２０Ｃによれば、クランクシャフト２３８に永久磁石２４０を取り付けると共にエンジン２２を始動する際に始動性が良好となる回転位置にクランクシャフト２３８を位置させたときに永久磁石２４０と整合する位置にクランクシャフト２３８に面した面の磁極が対向する永久磁石２４０の面の磁極と対極となるよう永久磁石２５２を取り付け、クランクシャフト２３８から見て永久磁石２５２から約９０度回転した位置にクランクシャフト２３８に面した面の磁極が対向する永久磁石２４０の面の磁極と同極となるよう永久磁石２５４，２５６を取り付けることにより、何らの制御なしに、エンジンを始動する際に始動性が良好となる回転位置でクランクシャフト２３８を停止して保持することができる。この結果、次に、エンジンを始動する際の始動性は良好なものとすることができる。もとより、こうした第３実施例のエンジンシステム２０Ｃに対しても内燃機関の自動停止始動装置を適用することができる。

第３実施例のエンジンシステム２０Ｃでは、図８に示すように、約９０度に亘る扇状の永久磁石２５２〜２５６をクランクケース２４６に取り付けるものとしたが、図９に例示するように、棒状の永久磁石２５２ａ〜２５６ａをクランクケース２４６に取り付けるものとしてもよい。

また、第３実施例のエンジンシステム２０Ｃでは、３つの永久磁石２５２〜２５６をクランクケース２４６に取り付けるものとしたが、３つの永久磁石２５２〜２５６に代えて同位置に同向きの磁極となる３つ電磁石を取り付けるものとしてもよい。この場合、電磁石への通電やその解除は、上述した図２の自動停止処理ルーチンと図３の自動始動処理ルーチンとをそのまま用いることができる。こうすれば、エンジンを停止するときに電磁石に通電してエンジンを始動する際に始動性が良好となる回転位置でクランクシャフト２３８を停止して保持することができ、エンジンを電磁石による磁力の作用がない状態として始動することができる。この結果、エンジンの始動性を更に量媼ものとすることができる。

第３実施例のエンジンシステム３０Ｃでは、３つの永久磁石２５２〜２５６をクランクケース２４６に取り付けるものとしたが、永久磁石２５４や永久磁石２５６についてはクランクケース２４６に取り付けないものとしてもよい。

第１ないし第３実施例のエンジンシステム２０，２０Ｂ，２０Ｃやその変形例では、エンジン２２の停止時にクランクシャフト３８をエンジン２２の始動性が良好となる回転位置で停止して保持する本発明を自動車のアイドルストップ制御の自動停止に適用するものとして説明したが、こうした本発明をハイブリッド自動車のエンジンの間欠運転における停止時に適用するものとしてもよく、イグニッションスイッチ８０をＯＦＦしてエンジン２２を停止する通常停止時に適用するものとしてもよい。ハイブリッド自動車のエンジンの間欠運転における停止時に適用する場合には、エンジンの始動性が良好となる回転位置でクランクシャフトを停止して保持する必要はなく、例えば、次にエンジンをモータリングして始動するときにエンジンが共振周波数を迅速に通過することができるクランクシャフトの回転位置で停止して保持するものとしてもよい。また、通常停止時に適用する場合、クランクシャフト３８の回転位置の保持は、エンジン２２の燃焼室内の圧力によるクランクシャフトの回転移動が生じなくなるまでの時間でよい。

以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

発明の第１実施例であるエンジンシステムの構成の概略を示す構成図である。 第１実施例の制御装置７０により実行される自動停止処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。 第１実施例および第２実施例変形例の制御装置７０により実行される自動始動処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。 発明の第２実施例の要部である保持機構の構成の概略を示す構成図である。 第２実施例の制御装置７０により実行される自動停止処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。 第２実施例の制御装置７０により実行される自動始動処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。 変形例の保持機構の構成の概略を示す構成図である。 第３実施例のエンジンシステム２０Ｃにおけるクランクシャフト２３８やクランクケース２４６の構成の一例を模式的に示した構成図である。 変形例のクランクシャフト２３８やクランクケース２４６の構成の一例を模式的に示した構成図である。

符号の説明

２０，２０Ｂ，２０Ｃ エンジンシステム、２２ エンジン、２４ エアクリーナ、２６ スロットルバルブ、２８ 燃料噴射弁、３０ 吸気バルブ、３２ 点火プラグ、３４ ピストン、３８，２３８ クランクシャフト、４０ カウンターウェイト、４２ 凸部、４４ 電磁石、４６，２４６ クランクケース、４８ 浄化装置、５０ スロットルモータ、５２ クランクポジションセンサ、５４ イグニッションコイル、５６ 水温センサ、５８ カムポジションセンサ、６０ スロットルバルブポジションセンサ、６２ バルブタイミング機構、７０ 制御装置、７２ ＣＰＵ、７４ ＲＯＭ、７６ ＲＡＭ、８０ イグニッションスイッチ、８１ シフトレバー、８２ シフトポジションセンサ、８３ アクセルペダル、８４ アクセルペダルポジションセンサ、８５ ブレーキペダル、８６ ブレーキペダルポジションセンサ、８７ ブレーキマスターシリンダー、８８ ブレーキマスターシリンダー圧力センサ、９０ 車速センサ、１００ 保持機構、１０２ 運動変換機構、１０４，１０４Ｂ 電動機、１０６，１０６Ｂ ウォームギヤ、１１０ アーム部材、１１０Ｂ 軸部材、１１１Ｂ 凹状部材、１１２ 回転量調整ギヤ、１１４ ピン、２４０，２５２〜２５６，２５２ａ〜２５６ａ 永久磁石。

Claims (17)

1. 内燃機関の運転を停止する内燃機関の停止装置であって、
   前記内燃機関のクランクシャフトに直接取り付けられ、電磁的な力または機械的な力を作用させることにより該クランクシャフトを所定の回転位置として保持可能な保持手段と、
   所定の停止条件が成立したとき、前記保持手段により前記クランクシャフトが前記所定の回転位置で保持された状態として前記内燃機関が停止されるよう該内燃機関と前記保持手段とを制御する停止制御手段と、
   を備える内燃機関の停止装置。
2. 前記保持手段は、前記クランクシャフトのカウンターウェイトの一部を被吸引部として電磁的な吸引力により吸引して該クランクシャフトを前記所定の回転位置に保持する手段である請求項１記載の内燃機関の停止装置。
3. 前記保持手段は、前記被吸引部に吸引力を作用させて前記クランクシャフトを停止させたときに該クランクシャフトが前記所定の回転位置となる位置に取り付けられた電磁吸引手段を備える請求項２記載の内燃機関の停止装置。
4. 前記電磁吸引手段は、電磁石である請求項３記載の内燃機関の停止装置。
5. 前記停止制御手段は、前記内燃機関の運転停止に伴って前記クランクシャフトが所定の回転数未満に至った以降の前記被吸引部と前記電磁吸引手段とが整合するタイミングのときに該電磁吸引手段により該被吸引部に吸引力が作用するよう該電磁吸引手段を制御する手段である請求項３または４記載の内燃機関の停止装置。
6. 前記停止制御手段は、前記クランクシャフトの回転が停止した後に該クランクシャフトを前記所定の回転位置に回転させて保持する手段である請求項１記載の内燃機関の停止装置。
7. 前記保持手段は、前記クランクシャフトが前記所定の回転位置となったときを一端として該クランクシャフトの回転運動を往復部材の往復運動に変換する運動変換機構と、前記往復部材を前記往復運動における前記一端に移動させて保持する移動手段と、を備える請求項６記載の内燃機関の停止装置。
8. 前記移動手段は、前記クランクシャフトのカウンターウェイトの一部を被吸引部として電磁的な吸引力により吸引して該クランクシャフトを前記所定の回転位置に保持する電磁吸引手段を備える請求項７記載の内燃機関の停止装置。
9. 内燃機関の運転を停止する内燃機関の停止装置であって、
   前記内燃機関のクランクシャフトの所定位置に外周方向に向けて所定の磁極の磁界を発生させる磁界発生手段と、
   該磁界発生手段による磁界との作用による磁力を用いて前記内燃機関のクランクシャフトを所定の回転位置で保持する保持手段と、
   を備える内燃機関の停止装置。
10. 請求項９記載の内燃機関の停止装置であって、
    前記磁界発生手段は、Ｓ極またはＮ極の磁極が前記クランクシャフトの外周側に向くよう前記クランクシャフトに取り付けられた永久磁石であり、
    前記保持手段は、前記クランクシャフトの所定位置と略整合したときに該クランクシャフトが前記所定の回転位置となる該クランクシャフト近傍の位置に前記磁界発生手段と対極の磁極が該磁界発生手段側に向くよう取り付けられた永久磁石である
    内燃機関の停止装置。
11. 請求項９記載の内燃機関の停止装置であって、
    前記磁界発生手段は、Ｓ極またはＮ極の磁極が前記クランクシャフトの外周側に向くよう前記クランクシャフトに取り付けられた永久磁石であり、
    前記保持手段は、前記クランクシャフトの所定位置と略整合したときに該クランクシャフトが前記所定の回転位置となる該クランクシャフト近傍の位置に前記磁界発生手段と対極の磁極が該磁界発生手段側に向くよう取り付けられた電磁石であり、
    更に、所定の停止条件が成立したとき、前記保持手段により前記クランクシャフトが前記所定の回転位置で保持されるよう前記保持手段に通電する停止時通電制御手段を備える
    内燃機関の停止装置。
12. 前記磁界発生手段による磁界との作用による磁力を用いて前記クランクシャフトの前記所定の回転位置から略９０度異なる位置への停止を抑制する停止抑制手段を備える請求項９ないし１２いずれか記載の内燃機関の停止装置。
13. 請求項１２記載の内燃機関の停止装置であって、
    前記磁界発生手段は、Ｓ極またはＮ極の磁極が前記クランクシャフトの外周側に向くよう前記クランクシャフトに取り付けられた永久磁石であり、
    前記停止抑制手段は、前記クランクシャフトの所定位置と略整合したときに該クランクシャフトが前記所定の回転位置から略９０度異なる該クランクシャフト近傍の位置に前記磁界発生手段と同極の磁極が該磁界発生手段側に向くよう取り付けられた永久磁石または電磁石である
    内燃機関の停止装置。
14. 所定の自動停止条件が成立したときに内燃機関を自動的に停止すると共に所定の自動始動条件が成立したときに自動停止した該内燃機関を自動的に始動する内燃機関の自動停止始動装置であって、
    前記所定の自動停止条件を前記所定の自動停止条件として機能する請求項１ないし８いずれか記載の内燃機関の停止装置と、
    前記所定の自動始動条件が成立したとき、前記保持手段による前記クランクシャフトの前記所定の回転位置での保持を解除すると共に前記内燃機関を始動する自動始動手段と、
    を備える内燃機関の自動停止始動装置。
15. 請求項９ないし１３いずれか記載の内燃機関の停止装置を備え、所定の自動停止条件が成立したときに内燃機関を自動的に停止すると共に所定の自動始動条件が成立したときに自動停止した該内燃機関を自動的に始動する内燃機関の自動停止始動装置。
16. 内燃機関と、該内燃機関の停止装置として請求項１ないし１３いずれか記載の内燃機関の停止装置と、を備える自動車。
17. 内燃機関と、該内燃機関の自動停止始動装置として請求項１４または１５記載の内燃機関の自動停止始動装置と、を備える自動車。
    

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