JP2006342719A - アイドリングストップ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
静音性と始動性を高めた始動装置を用いたアイドリングストップ制御装置を提供する。
【解決手段】
エンジン１２０に回転力を伝達するためのリングギア５と、エンジン１２０を始動させるための始動装置１６０と、始動装置１６０に支持されたピニオン４とを有するアイドルストップ制御装置において、センサ１からの情報に基づいて、キーオンオフ検知回路２がイグニッションキーのオフを検知し、噛み合せ解除信号出力回路３が始動装置１６０へ解除信号を出力することにより、リングギア５とピニオン４との噛み合せが解除される。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両に搭載されたエンジン始動装置に関する。

自動車の燃費向上や二酸化炭素を含む排気ガスを削減する目的で、アイドリングストップ制御装置が提案されている。アイドリングストップそのものは、運転者が手動でエンジンを止め、発進時にスタータで再度エンジンをかけることでも実現できるが、運転者のエンジンをかける動作（エンジン起動キーを回す等）による発進の遅れと手間が課題であった。前記の課題を解決するため、前述の提案されているアイドリングストップ制御装置は、停車等のアイドリングストップできる状態を検知して自動にエンジンを止め、運転者がブレーキから足を離すなどの発進に移行する状態や電源の充電容量低下を検知して自動的にエンジンを再始動させるシステムである。

しかし、前記アイドリングストップシステムにおいてスタータでエンジンを再始動する場合、以下の２つの課題があった。第１の課題は、エンジン再始動をしようとスタータモータの出力回転軸に摺動可能に支持されたピニオンをリングギアに噛み合せる際に騒音が発生することである。この課題はエンジンが停止している間に予めピニオンをリングギアに噛み合せておくことで解決することができる。前記の予めピニオンをリングギアに噛み合せる機構の公知例として特許文献１（特開２０００−４５９２０号公報）がある。前記の予めピニオンをリングギアに噛み合せておくこと方法はピニオンがリングギアに噛み合う時間を省くことでエンジン始動を早める効果もある。第２の課題は、スタータに流れる大電流によって電源電圧が低下することである。電源電圧が車載機器の動作電圧以下になると車載機器はリセット等の動作不全を起こすことになる。この課題をエンジン始動装置で解決しようとした技術例として特許文献２（特開２００４−３０８６４５号公報）がある。

特開２０００−４５９２０号公報 特開２００４−３０８６４５号公報

背景技術で説明した第１の課題を解決する予めピニオンをリングギアに噛み合せる機構を車両に搭載した場合、車両が停止するとアイドリングストップシステムによってエンジンが停止し、エンジンが停止するとピニオンをリングギアに噛み合せる機構が作動することになる。つまり、前記アイドリングストップシステムは、運転者が車両から降りるために停止した場合と信号待ちで停止した場合の区別は付けずに動作することになる。ピニオンとリングギアが噛み合った状態で長時間放置されると寒冷地などでは凍結等で引き起こされる故障を発生させる可能性がある。このため、運転者が車両から降りる等のエンジンを止めて車を長時間動かさない場合、ピニオンとリングギアの噛み合いを解除する必要がある。

背景技術で説明した第２の課題を解決しようとした特許文献２（特開２００４−308645号公報）は、モータ電流を制限する方式であるため、内部抵抗が大きな鉛電池では必要なトルクが発生しない可能性がある。他の方法として、電池容量を増やすことで電源電圧低下量を小さくする方法があるが、容積を増やすことになり、車両搭載上の短所がある。

本発明のアイドリングストップ制御装置の代表的な一つは、起動キーオフを検知する回路と、リングギアとピニオンの噛み合せを解除する信号を出力する回路とを備えたことにより、運転者が車両から降りた場合にピニオンとリングギアが噛み合った状態を解除するものである。また、他の代表的な一つは、エンジン制御装置等の電子制御装置に同様の機能を持たせたものである。

また、エンジンを再始動する際の電源電圧降下を低減することは、捲回型鉛電池を電源とすることで実現できる。このため、本発明のアイドリングストップ制御装置は、好ましくは、捲回型鉛電池を電源としたものである。

本発明によれば、信頼性の高いアイドリングストップシステムを提供することができる。

以下、本発明の実施例を図１乃至図４に基づいて説明する。

本実施例の発電機１００が適用される自動車２００の構成を図２に示す。図２に示すように、自動車２００は、内燃機関であるエンジン１２０を動力源とした自動車である。エンジン１２０は、主として自動車２００の駆動源を構成している。始動装置１６０は、エンジン１２０の始動源として用いられている。発電機１００は、自動車２００の電力源として用いられている。この自動車２００では、イグニッションキースイッチがオン状態で信号待ち等の停車時にエンジン１２０を自動的に停止させ、発車時に始動装置１６０を用いてエンジン１２０を自動的に始動して車両を発進させることにより、自動車２００の燃費向上や排ガスを低減できるいわゆるアイドリングストップ運転を行うことができる。

図２に示すように、車体１１０のフロント部には、前輪車軸１１５が回転可能に軸支されている。前輪車軸１１５の両端には、前輪１１１，１１２が設けられている。車体110のリア部には、後輪車軸１１６が回転可能に軸支されている。後輪車軸１１６の両端には後輪１１３，１１４が設けられている。前輪車軸１１５の中央部には、動力分配機構であるデファレンシャルギア１１７が設けられている。デファレンシャルギア１１７は、エンジン１２０から変速機１３０を介して伝達された回転駆動力を左右の前輪車軸１１５に分配している。変速機１３０は、エンジン１２０の回転駆動力を変速してデファレンシャルギア１１７に伝達している。エンジン１２０の駆動は、燃料調整機構であるインジェクタや空気量調整機構であるスロットル等のエンジン補機の動作が、エンジン制御装置１４０によって制御されることにより制御される。

発電機１００は、車体１１０のフロント部分に設けられたエンジンルーム内にエンジン１２０と共に配置され、エンジン１２０の側部に搭載されてエンジン１２０に機械的に連結されている。この機械的な連結は、エンジン１２０のクランクシャフトに設けられたプーリーと発電機１００の回転軸に設けられたプーリーをベルトによって接続することにより実現できる。これにより、発電機１００は、エンジン１２０からの回転駆動力を受けて発電することができる。発電機１００が発電した電力は、車内電子機器とバッテリ１５０に供給される。

図１は、本実施例のアイドリングストップ制御装置の構成を示すブロック図である。始動装置１６０には、エンジン１２０に回転力を伝達するためのリングギア５との噛み合い及び噛み合い解除が可能なピニオン４が、始動装置１６０の出力回転軸に摺動可能に支持されている。始動装置１６０は、ピニオン４を出力回転軸上に摺動させるピニオン駆動手段と、エンジン１２０が停止した状態でピニオン４とリングギア５とを噛み合せるように制御する手段とを備えている。これらにより、始動装置１６０は、エンジン１２０が停止した状態で、ピニオン４とリングギア５とを噛み合せ、または、噛み合せを解除することが可能となる。

自動車２００は、イグニッションキースイッチがオン状態で停止した場合、アイドリングストップする。アイドリングストップ状態になると、始動装置１６０は、エンジン120を再始動させる準備として、ピニオン４をリングギア５に噛み合せる。このような準備により、始動音の静音化と始動時間の短縮が可能になる。

運転者がイグニッションキーをオフにする前には、自動車２００はイグニッションキースイッチがオン状態で停止する状態になる。すなわち、運転者がイグニッションキーをオフにする直前の自動車２００の状態はアイドリングストップ状態であり、ピニオン４とリングギア５は噛み合った状態になっている。このため、運転者がイグニッションキースイッチをオフした後に、ピニオン４とリングギア５の噛み合せを解除する必要がある。

本実施例のアイドリングストップ制御装置では、図１に示すように、センサ１，キーオンオフ検知回路２、及び、噛み合せ解除信号出力回路３が備えられている。センサ１は、イグニッションキースイッチの状態を示す情報をキーオンオフ検知回路２へ伝える。キーオンオフ検知回路２は、センサ１から伝えられた情報に基づいて、イグニッションキースイッチのオン／オフを判定する。キーオンオフ検知回路２は、イグニッションキースイッチがオフになったことを検知すると、その検知信号を噛み合せ解除信号出力回路３へ出力する。噛み合せ解除信号出力回路３は、キーオンオフ検知回路２から検知信号が入力されると、始動装置１６０に噛み合せ解除信号を出力する。このようなアイドリングストップ制御装置によれば、運転者がイグニッションキースイッチをオフした場合に、それを検知して、ピニオン４とリングギア５の噛み合せを解除することができる。

ここで、イグニッションキースイッチの状態を伝えるセンサ１は、キーを差し込み回すタイプのイグニッションキースイッチの場合は、回した位置の情報を出力する回路であることが好ましく、また、無線キーの場合は、無線キーからの無線情報の有効無効を判定する回路であることが好ましい。これら以外に、例えば、運転者の生体情報を認識するセンサであっても、同目的の信号をキーオンオフ検知回路２に出力するセンサを用いることができる。

図３は、本実施例のアイドリングストップ制御装置の動作を示すフローチャートである。センサ１及びキーオンオフ検知回路２によりイグニッションキースイッチがオン状態であると判定されると、噛み合せ解除信号出力回路３の電源がオンになる。噛み合せ解除信号出力回路３は、イグニッションキースイッチのオフを検知したときのみ解除信号を出す回路であるため、イグニッションキースイッチのオフを検知するまで待機する。イグニッションキースイッチのオフを検知すると、噛み合せ解除信号を出力し、噛み合せ解除信号出力回路３は同回路の電源をオフする。

キーオンオフ検知回路２と噛み合せ解除信号出力回路３は、エンジン制御装置１４０に組み込まれても良い。また、図３の動作フローをエンジン制御装置１４０のマイコンのソフトウェアに組み込むことにより、イグニッションキースイッチのオフを検知して、ピニオン４とリングギア５の噛み合せの解除を指令することも可能である。その場合、図１で示したキーオンオフ検知回路２と噛み合せ解除信号出力回路３をソフトウェアに置き換えたことになる。

本実施例では、イグニッションキースイッチと連動して動作する機器を用いることにより、キーオンオフ検知回路２と噛み合せ解除信号出力回路３と同様にイグニッションキースイッチのオフを検知して、噛み合せ解除信号を出力することができる。図４は、イグニッションキースイッチと連動して、主電源が入るエンジン制御装置 (ＥＣＵ：Engine
Control Unit) １４０を用いた場合の動作を示すフローチャートである。イグニッションキースイッチがオン状態になると、エンジン制御装置１４０の主電源がオンする。ここで、例えばエンジン制御装置１４０の回路の電源電圧を噛み合せ許可信号として用いると、エンジン制御装置１４０の回路の電源電圧が規定値まで上がる（噛み合せ許可信号オン）ことにより、始動装置１６０は、ピニオン４とリングギア５の噛み合せをエンジン制御装置１４０からの指令で行うことができる。イグニッションキースイッチがオフ状態になると、エンジン制御装置１４０の主電源がオフする。このとき、エンジン制御装置１４０の回路の電源電圧は規定値以下まで下がり（噛み合せ許可信号オフ）、始動装置１６０は、ピニオン４とリングギア５の噛み合せを解除する。以上の図４の動作フローによっても、同じ目的を達成することができる。

本実施例によれば、静音性と始動性を高めた始動装置を用いたアイドリングストップ制御装置において、イグニッションキースイッチがオフの期間でピニオンとリングギアが噛み合されているという不具合を起こす可能性のある状況を回避した完成度の高いアイドリングストップ制御装置を提供することができる。

上記実施例に加え、より好ましいアイドルストップシステムを実現するには、例えば、エンジン始動の際に始動装置に電力を供給する電池を改良することもできる。アイドリングストップシステムを普及させるためには、ほぼ既存の車載レイアウトとほぼ同じ車載レイアウトでアイドリングストップシステムの実現が重要であることを考慮すると、短時間大電流出力が可能で、かつ、容積の小さな鉛電池と組み合せることがより好ましい。

例えば、エンジン再始動時にバッテリ１５０からの電流出力はコンマ数秒程度であるが、始動装置１６０でエンジンを起動させる場合と同程度の２００〜４００アンペアになる。大電流出力時のバッテリ電圧低下において、その電圧が凡そ１０Ｖ以下になると、その期間オーディオやカーナビゲーション等の機器の安定した動作が阻害されるおそれがある。このような電圧低下の防止には鉛電池を並列化する方法があるが、搭載スペースの確保が課題であることは既に説明している。この課題は、例えば、捲回型鉛電池を採用することにより解決することができる。捲回型鉛電池は、従来の鉛電池と同等以下の容積で短時間大電流出力時にバッテリ電圧を１０Ｖ以上に保持できる性能を持っている。このような捲回型鉛電池と本発明のアイドリングストップ制御装置との組み合せにより、既存の車載レイアウトとほぼ同じアイドリングストップシステムを提供することができる。

以上、本実施例によれば、静音性と始動性を高めた始動装置を車両搭載スペースの限られた車両においても、エンジンルーム内のレイアウトを大幅に変更することなくアイドリングストップシステムを実現できる。

本発明の実施例であるアイドリングストップ制御装置の構成を示すブロック図。 本発明の実施例であるアイドリングストップ制御装置が搭載される自動車の構成を示すブロック図。 本発明の実施例であるアイドリングストップ制御装置の動作を示すフローチャート。 本発明の実施例であるアイドリングストップ制御装置をイグニッションキースイッチと連動して動作するエンジン制御装置を用いて実現した場合の動作フローチャート。

符号の説明

１…センサ、２…キーオンオフ検知回路、３…噛み合せ解除信号出力回路、４…ピニオン、５…リングギア、１００…発電機、１２０…エンジン、１５０…バッテリ、１６０…始動装置。

Claims (5)

1. エンジンに回転力を伝達するためのリングギアと、
   前記エンジンを始動させるための始動装置と、
   前記始動装置に支持されたピニオンとを有するアイドルストップ制御装置であって、
   前記アイドルストップ制御装置は、前記エンジンが停止した場合に、前記リングギアと前記ピニオンとを噛み合った状態にし、
   イグニッションキースイッチがオフになった場合に、前記リングギアと前記ピニオンとの噛み合せを解除することを特徴とするアイドルストップ制御装置。
2. 請求項１記載のアイドルストップ制御装置において、
   前記アイドルストップ制御装置は、イグニッションキースイッチの状態を示す情報を検知するセンサと、
   前記センサからの前記情報に基づいて、前記イグニッションキースイッチのオン／オフを判定する検知回路と、
   前記検知回路が前記イグニッションキースイッチのオフを検知した場合に、前記始動装置に噛み合せ解除信号を出力する解除信号出力回路とを備え、
   前記解除信号出力回路から前記噛み合せ解除信号が出力された場合に、前記リングギアと前記ピニオンとの噛み合せが解除されることを特徴とするアイドルストップ制御装置。
3. 請求項１記載のアイドルストップ制御装置において、
   前記アイドルストップ制御装置は、前記イグニッションキースイッチと連動して主電源が入る電子制御装置を備え、
   前記電子制御装置の前記主電源がオフした場合に、該電子制御装置は、前記リングギアと前記ピニオンとの噛み合せを解除するための解除信号を出力することを特徴とするアイドルストップ制御装置。
4. 車両に搭載された２次電池に電気的に接続され、エンジンに回転力を伝達するためのリングギアと、
   前記エンジンを始動させるための回転力を発生するモータと、
   前記モータの出力回転軸に摺動可能に支持され前記リングギアとの噛み合い及び噛み合い解除が可能なピニオンと、
   前記ピニオンを前記出力回転軸上に摺動させるピニオン駆動手段と、
   前記エンジンが停止した状態で前記ピニオンと前記リングギアとを噛み合せるように制御する手段とを有するアイドリングストップ制御装置であって、
   前記アイドリングストップ制御装置は、イグニッションキースイッチオフを検知する回路と、
   前記起動キーオフを検知する回路のイグニッションキースイッチオフ検知により、前記リングギアと前記ピニオンの噛み合せを解除する信号を出力する回路とを備えたことを特徴とするアイドリングストップ制御装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか一に記載のアイドリングストップ制御装置において、
   車載電源として捲回型鉛電池を用いたことを特徴とするアイドリングストップ制御装置。

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