JP2006105083A

JP2006105083A - エンジンの始動装置

Info

Publication number: JP2006105083A
Application number: JP2004295823A
Authority: JP
Inventors: Tamon Hiratani; 多門平谷; Masafumi Yamaguchi; 雅史山口
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2004-10-08
Filing date: 2004-10-08
Publication date: 2006-04-20

Abstract

【課題】温度センサ等を必要としない簡素な構成で、スタータ内部温度の過度な上昇を防止する。
【解決手段】プッシュスタート式の始動スイッチのＯＮ操作に応じてスタータへの通電を切換制御する。始動スイッチを短期的に押した場合、オートクランキングモード（Ａ）となり、エンジンが始動するまでオート通電期間ΔＴａＯＮを上限としてスタータへの通電を継続する。エンジンが始動するまで始動スイッチを押し続けた場合、マニュアルクランキングモード（Ｂ）となり、所定のマニュアル通電期間ΔＴｍＯＮ１を上限としてスタータへの通電を継続し、その後、所定のマニュアル通電禁止期間ΔＴｍＯＦＦ、スタータへの通電を強制的に禁止する。
【選択図】図２

Description

本発明は、スタータにより自動車用エンジンのクランクシャフトを回転駆動することによりエンジンを始動するエンジンの始動装置に関し、特に、操作スイッチを押すことによりＯＮとなるプッシュスタート式の始動装置に好適な技術に関する。

自動車用エンジンでは、通電されることによりクランクシャフトを回転駆動してエンジンを始動するスタータ（モータ）が設けられる。エンジンが何らかの理由によりなかなか始動せず、スタータへの通電が長期間継続されると、スタータの内部温度が過度に上昇し、スタータの耐久性や信頼性の面で好ましくない。そこで、特許文献１や特許文献２では、スタータの温度、あるいはスタータの始動スイッチの投入により作動するマグネットスイッチの励磁コイルの温度を温度センサにより検出し、その温度が所定温度に達するとスタータへの通電を遮断している。
特開昭５８−１９７４６９号公報特公平６−７４７７８号公報

しかしながら、これら特許文献１や特許文献２のものでは、温度センサを必要とする分、部品点数が多くコストが嵩む上、寒冷地や冷機始動時には温度センサが良好に作動する所定温度に達するまでに時間がかかるという問題があり、更なる改良が望まれていた。
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであって、簡素な構成でありながら、スタータが通電され続けることにより内部温度が過度に上昇することを回避しつつ、スタータの通電期間、つまりクランキング期間を有効に確保して、エンジンの始動性を向上し得る新規なエンジンの始動装置を提供することを主たる目的としている。

通電されることによりエンジン始動のためにクランクシャフトを回転駆動するスタータと、始動スイッチと、この始動スイッチの操作に応じてスタータへの通電を切換制御する始動制御部と、を有する。そして、上記始動スイッチが連続的にＯＮ操作され続けるマニュアルクランキングモードでは、上記ＯＮ操作の開始から所定のマニュアル通電期間を上限としてスタータへの通電を継続し、上記マニュアル通電期間の経過後には、所定のマニュアル通電禁止期間、スタータへの通電を強制的に禁止することを特徴としている。

本発明によれば、何らかの理由によりエンジンが速やかに始動せずに、運転者が操作スイッチをＯＮ操作し続けるような場合に、マニュアルクランキングモードとなり、所定のマニュアル通電期間を上限としてスタータへの通電が継続されるので、エンジンの始動性を十分に確保することができ、かつ、マニュアル通電期間の経過後には所定のマニュアル通電禁止期間、スタータへの通電を強制的に禁止することにより、スタータの内部温度が過度に上昇することを防止でき、スタータの耐久性・信頼性を向上することができる。また、従来例のようにスタータの温度を検出する温度センサ等を敢えて用いる必要がないので、その分、構成が簡素化され、低コスト化等を図ることができる。

以下、図面を参照して本発明の好ましい実施の形態を説明する。図１は、本発明に係るエンジンの始動装置を簡略的に示す構成図である。周知のように、車両には駆動源としてのエンジン１が搭載され、このエンジン１が発生する動力が変速機２を介して駆動輪に伝達される。スタータモータすなわちスタータ３は、周知のように、エンジン１の始動、具体的にはエンジン１を停止状態から自力でトルクを発生する自立運転状態へと移行させるものであり、車両に搭載されるバッテリ４からの供給電力によって作動し、エンジン１のクランクシャフトを回転駆動する。始動制御部としてのコントローラ５は、始動スイッチ６の操作に応じてスタータ３の通電をオン・オフ制御して、スタータ３の動作を制御する。

プッシュスタート式の始動スイッチ６は、単に押すことによりオン（ＯＮ）となる簡易的なプッシュボタンであり、運転席に着座する運転者が操作可能なインストルメントパネル上の適宜な位置に配設されている。このようなプッシュスタート式の始動スイッチ６では、後述するように、基本的には始動スイッチ６を短期的に押すことによりオートクランキングモードとなってエンジン１の始動が完了するまでスタータ３への通電が継続されるようになっており、一般的なイグニッションキーのようにエンジン１が始動するまでスタート位置に保持し続ける必要がなく、その操作が簡便である。

図２及び図３を参照して、本発明の第１実施例に係る始動制御について説明する。このような制御は、上記のコントローラ５により記憶及び実行される。図２（Ａ）は、矢印Ｐｓに示すように始動スイッチ６が短期的（例えば５秒以内）に一度又は断続的に押操作・ＯＮ操作される、オートクランキングモードでの動作を示している。このオートクランキングモードでは、ユーザである運転者・操作者による始動スイッチ６のＯＮ操作に応じて、スタータ３への通電が開始され、エンジン１のクランキングが開始される。そして、エンジン１の始動が完了するまでスタータ３への通電が継続されて、クランキングが継続される。一般的には、所定のオート通電期間ΔＴａＯＮを経過する前にエンジン１が始動し、図２に示すようなスタータ３の始動制御が終了する。但し、寒冷地で長期間エンジンを停止していた場合のように、何らかの理由により所定のオート通電期間ΔＴａＯＮを経過してもエンジン１が始動しないような場合には、スタータ３保護のため、つまりスタータ３の内部温度が過度に上昇することのないように、スタータ３への通電を強制的に遮断・禁止する。

このように通電が遮断されている第１オート通電禁止期間ΔＴａＯＦＦ１後に、ユーザーが始動スイッチ６を再度押すと、速やかに通電が再開されて、上記のオート通電期間ΔＴａＯＮを上限として通電すなわちクランキングが行われる。上記の第１オート通電禁止期間ΔＴａＯＦＦ１の最短時間、つまり通電を禁止してから再度通電を再開するまでの間隔の最小値は、例えば３００〜５００ｍｓ程度の極短い時間に設定されている。従って、通電停止後にユーザーが始動スイッチ６をＯＮ操作すると応答性良く通電・クランキングが再開される。

但し、スタータ３への累積通電期間、具体的には（オート通電期間ΔＴａＯＮ×通電回数）が所定の上限値ＴａＯＮｍａｘを超えると、スタータ３の内部温度が、機能保証温度である所定の許容温度α（図３参照）を越えることのないように、少なくとも所定の第２オート通電禁止期間ΔＴａＯＦＦ２、スタータ３への通電を禁止する。この第２オート通電禁止期間ΔＴａＯＦＦ２は、上記の第１オート通電禁止期間ΔＴａＯＦＦ１の最短期間よりも十分に長い時間（例えば、３〜１０秒間）に設定されている。この第２オート通電禁止期間ΔＴａＯＦＦ２を経過した後に、始動スイッチ６がＯＮ操作されると、再度通電が行われる。

図２（Ｂ）は、何らかの影響により通常よりもエンジン始動に時間のかかるような場合に、矢印Ｐｌに示すように運転者が始動スイッチ６を押し続ける、いわゆるマニュアルクランキングモードでの動作を示している。

このマニュアルクランキングモードでは、始動スイッチ６のＯＮ操作とともに通電が開始される。そして、図３に示すように、スタータ３の内部温度が所定の許容温度αを超えることのないように、所定の第１マニュアル通電期間ΔＴｍＯＮ１を経過すると、スタータ３への通電が強制的に停止される。つまり、この第１マニュアル通電期間ΔＴｍＯＮ１は、スタータ３が作動開始から連続的に作動し続けた場合にスタータ内部温度が所定の許容温度αを超えることのないように、スタータ３へ電力を供給するバッテリ４の定格（電圧）等に基づいて予め設定される。この第１マニュアル通電期間ΔＴｍＯＮ１を経過すると、所定のマニュアル通電禁止期間ΔＴｍＯＦＦだけスタータ３への通電を強制的に停止状態に維持する。その後、スタータ内部温度が所定の許容温度αを超えることのないように、スタータ３への通電と通電停止とが交互に繰り返される。

スタータ３のＯＮ操作の開始とともに開始される一度目の第１マニュアル通電期間ΔＴｍＯＮ１は、２回目以降の第２マニュアル通電期間ΔＴｍＯＮ２やオート通電期間ΔＴａＯＮよりも長い値に設定されている。この実施例では、第１マニュアル通電期間ΔＴｍＯＮ１が８０〜１２０秒程度、第２マニュアル通電期間ΔＴｍＯＮ２が４〜６秒程度、オート通電期間ΔＴａＯＮが４〜６秒程度に設定されている。なお、上記の実施例では個々の通電期間や通電禁止期間を固定値としているが、機関運転状態や通電回数等に応じて変化させるようにしても良い。例えば通電回数が所定回数を超えると通電期間を短くするようにしてもよい。

図４は、バッテリ４の定格（電圧）が高い第２実施例を示しており、（Ａ）はオートクランキングモード、（Ｂ）はマニュアルクランキングモードに対応している。典型的には、第１実施例のバッテリ電圧が１２Ｖであり、第２実施例のバッテリ電圧が２４Ｖである。この第２実施例では、第１実施例に比してバッテリの電圧が大きく、通電によるスタータ内部温度の上昇度合いが大きいので、第１実施例に比してΔＴａＯＮ’，ΔＴｍＯＮ１’やΔＴｍＯＮ２’等の通電期間が短く設定されているとともに、ΔＴａＯＦＦ２’やΔＴｍＯＦＦ’等の通電禁止期間が長く設定されている。例えば、オート通電期間ΔＴａＯＮ’が２〜５秒程度、第１マニュアル通電期間ΔＴｍＯＮ１’が６〜２０秒程度、第２マニュアル通電期間ΔＴｍＯＮ２’が１〜４秒程度、通電禁止期間ΔＴａＯＦＦ２’及びΔＴｍＯＦＦ’が１０秒程度に設定される。
以上のような実施例より把握し得る本発明の特徴的な構成及びその作用効果について列記する。但し、本発明は参照符号を用いて説明した実施例の構成に限定されるものではなく、種々の変形・変更を含むものである。

（１）通電されることによりエンジン１始動のためにクランクシャフトを回転駆動するスタータ３と、始動スイッチ６と、この始動スイッチ６の操作に応じてスタータ３への通電を切換制御する始動制御部５と、を有する。この始動制御部５は、上記始動スイッチ６が連続的にＯＮ操作され続けるマニュアルクランキングモードでは、上記ＯＮ操作の開始から所定のマニュアル通電期間ΔＴｍＯＮ１を上限としてスタータ３への通電を継続し、上記マニュアル通電期間ΔＴｍＯＮ１の経過後には、所定のマニュアル通電禁止期間ΔＴｍＯＦＦ、スタータ３への通電を強制的に禁止する。

従って、何らかの理由によりエンジン１が速やかに始動せずに、運転者が操作スイッチ６を押し続けるような場合に、マニュアルクランキングモードとなり、所定のマニュアル通電期間ΔＴｍＯＮ１を上限としてスタータ３への通電が継続されるので、エンジンの始動性を十分に確保することができ、かつ、マニュアル通電期間ΔＴｍＯＮ１の経過後には所定のマニュアル通電禁止期間ΔＴｍＯＦＦ、スタータ３への通電が強制的に禁止されるので、スタータ３の内部温度が過度に上昇することを防止でき、スタータ３の耐久性・信頼性を向上することができる。また、従来例のようにスタータ３の温度を検出する温度センサ等を敢えて用いる必要がないので、その分、構成が簡素化され、低コスト化等を図ることができる。

（２）より好ましくは、上記マニュアルクランキングモードでは、上記スタータ３の内部温度が所定の許容温度αよりも低い温度に維持されるように、スタータ３への通電と通電停止とを交互に繰り返すようにする。これにより、スタータ３の内部温度が許容温度αを超えるような過度な温度上昇を防止しつつ、エンジン１の始動へ向けてスタータ３への通電を繰り返し行うことができる。

（３）また、好ましくは、始動スイッチ６が短期的に一度又は断続的にＯＮ操作されるオートクランキングモードでは、上記ＯＮ操作に応じて、上記マニュアル通電期間ΔＴｍＯＮ１よりも短い所定のオート通電期間ΔＴａＯＮ、スタータ３への通電を継続し、このオート通電期間ΔＴａＯＮの経過後に、スタータ３への通電を遮断する。

通常は始動スイッチ６を一度押すだけでマニュアル通電期間ΔＴｍＯＮ１が経過する前にエンジン１が始動することとなる。また、極低温での始動時等ではオート通電期間ΔＴａＯＮを経過してもエンジン１が始動しないおそれがあり、このような場合、スタータ３への通電が自動的に遮断され、運転者が再度始動スイッチ６を押すことにより繰り返し通電・クランキングを行うことができる。

（４）更に好ましくは、このオートクランキングモードでは、スタータ３への累積通電期間が所定の上限値ＴａＯＮｍａｘを超えると、少なくとも所定のオート通電禁止期間ΔＴａＯＦＦ２、スタータ３への通電を禁止する。これにより、スタータ３の累積通電期間が大きくなることに起因してスタータ３の内部温度が過度に上昇することを回避でき、これに起因するスタータ３の劣化や損傷を確実に防止することができる。

（５）本発明は、上述した実施例のように始動スイッチ６を押すことによりＯＮとなるプッシュスタート式の始動装置に対して特に有用である。その理由は、このようなプッシュスタート式の始動装置では、イグニッションキーによる回動操作式のものに比して、始動スイッチ６を単に押すだけでエンジンを始動させることができ、その操作が非常に簡便である反面、何らかの理由でエンジンがなかなか始動しないような場合に、操作が容易であるが故にユーザーがエンジンが始動するまで始動スイッチ６を押し続ける可能性が高く、スタータ３の連続作動による温度上昇が問題となり易いためである。本発明によれば、上述したようにオートマニュアルモードを設けることによりプッシュスタート式の始動スイッチの簡便性を確保しつつ、上記のマニュアルクランキングモードの設定によって、スタータの保護とエンジン始動性の確保とを両立することができ、かつ、これらの効果を温度センサ等を設けることのない簡素な構成で実現することができるのである。

本発明に係るエンジンの始動装置を簡略的に示す構成図。本発明の第１実施例に係るオートクランキングモード（Ａ）及びマニュアルクランキングモード（Ｂ）でのスタータへの通電制御を示す説明図。上記第１実施例のマニュアルクランキングモードでのスタータ内部温度の変化を示す特性図。本発明の第２実施例に係るオートクランキングモード（Ａ）及びマニュアルクランキングモード（Ｂ）でのスタータへの通電制御を示す説明図。

符号の説明

１…エンジン
３…スタータ
５…コントローラ（始動制御部）
６…操作スイッチ

Claims

通電されることによりエンジン始動のためにクランクシャフトを回転駆動するスタータと、
始動スイッチと、
この始動スイッチの操作に応じてスタータへの通電を切換制御する始動制御部と、を有し、
この始動制御部は、上記始動スイッチが連続的にＯＮ操作され続けるマニュアルクランキングモードでは、上記ＯＮ操作の開始から所定のマニュアル通電期間を上限としてスタータへの通電を継続し、上記マニュアル通電期間の経過後には、所定のマニュアル通電禁止期間、スタータへの通電を強制的に禁止することを特徴とするエンジンの始動装置。
上記始動制御部は、上記マニュアルクランキングモードでは、上記スタータの内部温度が所定の許容温度よりも低い温度に維持されるように、スタータへの通電と通電停止とを交互に繰り返すことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの始動装置。
上記始動制御部は、上記始動スイッチが短期的に一度又は断続的にＯＮ操作されるオートクランキングモードでは、上記ＯＮ操作に応じて、上記マニュアル通電期間よりも短い所定のオート通電期間、スタータへの通電を継続し、このオート通電期間の経過後に、スタータへの通電を遮断することを特徴とする請求項１又は２に記載のエンジンの始動装置。
上記始動制御部は、上記オートクランキングモードでは、スタータへの累積通電期間が所定の上限値を超えると、少なくとも所定のオート通電禁止期間、スタータへの通電を禁止することを特徴とする請求項３に記載のエンジンの始動装置。
上記始動スイッチが、押すことによりＯＮとなるプッシュボタンであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のエンジンの始動装置。