JP2007224835A - エンジンの起動装置および起動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】構造簡単にして、エンジンの起動性の向上および起動時間の短縮が可能なエンジンの起動装置を提供するとともに、エンジンの起動方法を提供することを課題とする。
【解決手段】エンジン２を起動する電動機１２と、エンジン２の点火信号を検出する点火信号検出手段２４と、エンジン２の回転速度を検出する回転速度検出手段２３と、前記点火信号および回転速度に基づいて電動機１２を制御する電動機制御手段２０とを備え、
電動機制御手段２０は、起動指令が入力されてから電動機１２を目標のクランキング回転速度よりも低く、かつエンジンで圧縮・膨張トルク変動が発生しにくいゆっくりとした低回転速度１で駆動し、点火信号を検出してからさらに圧縮工程に相当する角度分進んでから前記目標のクランキング回転速度へと加速してエンジンを起動するように構成したことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンを起動する起動装置およびその起動方法に関するものである。

エンジンは、自立して運転するためには、ある程度の回転数まで外部から駆動した上で、ガス、ガソリン等の燃料に点火する必要がある。このため、セルモータ等で駆動してから運転を行なっている。
また、エンジン発電機においては、発電を行なうために発電機が設けられているため、この発電機をモータとして駆動することでセルモータをなくすことができる。

永久磁石式の発電機をモータとして駆動する場合には、同期式の電動機として扱う必要があり、この場合には回転子位置を検出するためのセンサを設けるか、センサレス制御によって駆動する必要がある。
しかし、センサを設けることは装置が大型化するとともにコスト増となる問題を有し、またセンサレス制御により駆動する場合には、低回転時には、はずみ車によるトルク変動抑制効果が得にくいため、トルク変動の影響が大きくなる上に、回転子の正確な位置を検出しにくく、電動機が出力できるトルクが定格値に比べて小さくる傾向があり、電動機の出力に余裕が無いと起動することが困難となる問題がある。

また、エンジンに点火を行なう回転数に達するまでは、排気弁を開き圧縮が起こらない状態にする装置（デコンプ機構）が知られているが、このようなデコンプ機構を装着しても、ある程度回転数が高くなると、排気弁からの排気が間に合あわず圧縮トルクが必要になり、負荷トルクの変動が大きくなるため、電動機の出力に余裕が無いと起動することが困難となる問題がある。

そこで、従来から、比較的小さいトルクの電動機で、エンジンの圧縮工程の負荷を乗り越えて安定的にエンジンを起動させる発明が知られている。
例えば、特開平７−７１３５０号公報（特許文献１）には、エンジンのクランク角を読み込んで現在位置つまり始動開始位置を確認し、この位置に対応する所定回転角または所定時間の逆転からなる予備回転を指令した後に正規の正転を指令する始動装置、あるいはエンジンのクランク角を読み込んで始動開始位置を確認し、この位置から負荷トルク減少方向を判別してトルク減少方向に予備回転を指令した後に正規の正転を指令する始動装置が示されている。

また、特開２００４−２８００７号公報（特許文献２）には、まず正回転で駆動をおこないモータの回転速度が低下したことから圧縮工程にあることを検知し、次に逆回転で駆動を行い同様に速度低下から圧縮工程にあることを検知する。この位置から再度正回転に駆動を行なうことで圧縮工程になるまでに一気に加速を行なう。
これにより、圧縮工程になるまでの助走距離を長くとることができるので、一気に圧縮工程の高負荷域を乗り越えてクランキング回転速度までエンジンを加速することが可能となることが示されている。

また、特開２００４−２８００９号公報（特許文献３）には、モータ回転速度が低下しないことを検出した場合には、圧縮上死点近くの高負荷域にエンジン回転位置がないと判断して、エンジンを正回転させることによって、一気にクランキング速度まで加速させ、モータ回転速度が低下したことを検出した場合には、高負荷域と判断し、エンジンを逆回転してエンジン負荷が増大する位置までモータを回転し、その後正回転させることで一気に圧縮工程の高負荷域を乗り越えてクランキング回転速度までエンジンを加速することが示されている。

特開平７−７１３５０号公報 特開２００４−２８００７号公報 特開２００４−２８００９号公報

しかし、特許文献１に示す例では、始動開始位置を確認してこれに応じた所定回転角あるいは所定時間だけ逆回転、または負荷トルクの減少方向へ所定回転角だけ予備回転するものであるため、始動開始位置を正確に検出する必要があることからクランク角検出手段を設けることが必要になり、汎用エンジンの起動装置としては装置の複雑化を伴い好ましくないものである。
さらに、特許文献２、３に示す例は、クランク角検出センサを用いずにモータの回転速度の低下から圧縮上死点近くの高負荷域を判断するものであるが、起動するときに、モータを逆回転させ、その後正回転することになるため、起動までに時間がかかりすぎるという問題が生じ、また、逆回転させることで、排気側から空気がエンジンの燃焼室内に流入して、異物を吸い込む虞もある。

そこで、本発明は、このような背景に鑑みなされたものであり、構造簡単にして、エンジンの起動性の向上および起動時間の短縮が可能なエンジンの起動装置を提供するとともに、エンジンの起動方法を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、請求項１に記載のエンジンの起動装置は、エンジンを起動する電動機と、前記エンジンの点火信号を検出する点火信号検出手段と、前記エンジンの回転速度を検出する回転速度検出手段と、前記点火信号および回転速度に基づいて前記電動機を制御する電動機制御手段とを備え、前記電動機制御手段は、起動指令が入力してから前記電動機を目標のクランキング回転速度よりも低い低回転速度１で駆動し、前記点火信号を検出してからさらに圧縮工程に相当する角度分進んでから前記目標のクランキング回転速度へと加速してエンジンを起動するように構成したことを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、目標のクランキング回転速度よりも低い低回転速度１で駆動することで、圧縮工程で燃焼室内の空気が排気弁のシール部等からもれ出るために圧縮工程での負荷の上昇が抑えられ、負荷変動を極力抑えて圧縮工程を乗り越えることができる。
そして、エンジンの点火信号によってエンジンのクランク角度の絶対位置を検出して、その信号位置を基準にして圧縮工程に相当する角度分、前記の低回転速度で進めることによって、負荷変動を受けずに圧縮工程を乗り越えた決まった位置から加速を開始することができるようになる。

回転数が高くなると負荷が大きくなるが、まだ加速し始めで速度が低いため負荷は小さく、次の圧縮工程までの助走期間に充分加速し、慣性によるはずみ車効果によって次の圧縮工程を乗り越えて、確実にエンジンを起動することができる。そして、駆動トルクが大きく得られない電動機を利用してしも確実に起動することが可能になり、装置の小型化を達成することができる。

また、点火手段へ出力している点火信号を用いることで圧縮工程を避けた所定の位置を検出することできるので、簡単な構造によって確実にエンジンを起動することができるエンジン起動装置を提供することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のエンジンの起動装置であって、前記電動機制御手段は、前記起動によっても加速後の所定時間内に前記点火信号が入力されない場合には、前記低回転速度よりさらに回転速度を下げた低回転速度２で再度駆動して、前記点火信号を検出してからさらに圧縮工程に相当する角度分進んでから前記所定のクランキング回転速度へと加速してエンジンを再起動することを特徴とする。

そして、請求項２の発明よれば、初回の起動によっても加速後の所定時間内に前記点火信号が入力されない場合には、初回の起動が失敗したものと判断し、初回の低回転速度１よりさらに回転速度を下げて低回転速度２で駆動して、圧縮工程での負荷上昇をさらに受けることなく圧縮工程を乗り越えて、点火信号の検出位置からさらに進んだ所定の位置に進めることができ、初回の起動と同様に、その所定位置から目標のクランキング回転速度へと加速してエンジンの再起動を可能にする。従って、温度が低くエンジンの負荷トルクが増大した等の何らかの原因で、初回の起動に失敗した場合でも、再起動を可能にすることで、エンジンの起動性を確実にすることができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のエンジンの起動装置であって、前記エンジンには排気弁を開放状態にするデコンプ機構が設けられ、前記電動機制御手段は、前記起動によっても加速後の所定時間内に前記点火信号が入力されない場合には、前記低回転速度１の駆動に前記デコンプ機構を作動させてエンジンを再起動することを特徴とする。

そして、請求項３に記載の発明によれば、エンジンには排気弁を開放状態にするデコンプ機構が設けられており、初回の起動によっても加速後の所定時間内に前記点火信号が入力されない場合には、初回の起動が失敗したものと判断し、その場合には、前記デコンプ機構を作動させることによって、圧縮工程での負荷上昇をさらに受けることなく圧縮工程を乗り越えて、点火信号の検出位置からさらに進んだ所定の位置に進めることができ、初回の起動と同様に、その所定位置から目標のクランキング回転速度へと加速してエンジンの再起動を可能にする。従って、温度が低くエンジンの負荷トルクが増大した等の何らかの原因で、初回の起動に失敗した場合でも、再起動を可能にすることで、エンジンの起動性を確実にすることができる。

請求項４に記載の発明は、請求項２または３に記載のエンジンの起動装置であって、前記電動機制御手段は、前記再起動の際には前記点火信号の入力を待たずに、圧縮工程に相当する角度分進んだ位置から前記所定のクランキング回転速度へと加速してエンジンを再起動することを特徴とする。

そして、請求項４の発明によれば、初回の起動によっても加速後の所定時間内に前記点火信号が入力されない場合には、初回の起動が失敗したものと判断し、その起動に失敗したと判断した場合には、圧縮工程の負荷トルクが大きいためにその手前で停止していると判断し、圧縮工程に相当する角度分進んだ位置から前記目標のクランキング回転速度へと加速してエンジンを再起動することによって、点火信号を検出するまでの１回転分の時間速やかに起動でき、起動時間の短縮を可能にすることができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１に記載のエンジンの起動装置であって、前記電動機に永久磁石式の同期式電機を用いることを特徴とする。
そして、請求項５の発明によれば、同期運転のようなトルクの出しにくい制御でも、永久磁石式の発電機を電動機として使用した場合に、同期運転のようなトルクの出しにくい制御でも確実にエンジンを起動することができる。

請求項６に記載の発明は、エンジンの起動方法の発明であり、エンジンの起動指令が入力してから、エンジンの圧縮工程で圧縮負荷が生じないような目標のクランキング回転速度より低い低回転速度１で電動機を駆動し、その後エンジンの点火信号を検出したら、その位置からさらに圧縮工程に相当する角度分進んでから前記目標のクランキング回転速度へと加速してエンジンを起動することを特徴とする。

そして、請求項６の発明によれば、目標のクランキング回転速度よりも低い低回転速度１で駆動することで、圧縮工程で燃焼室内の空気が排気弁のシール部等からもれ出るために圧縮工程での負荷の上昇が抑えられ、負荷変動が無く圧縮工程を乗り越えることができる。
そして、エンジンの点火信号によってエンジンのクランク角度の絶対位置を検出して、その信号位置を基準にして圧縮工程に相当する角度分、前記の低回転速度で進めることによって、負荷変動を受けずに圧縮工程を乗り越えた決まった位置から加速を開始することができるようになる。

回転数が高くなると負荷が大きくなるが、まだ加速し始めで速度が低いため負荷は小さく、次の圧縮工程までの助走期間に充分加速し、慣性によるはずみ車効果によって次の圧縮工程を乗り越えて、確実にエンジンを起動することができる。そして、駆動トルクが大きく得られない電動機を利用してしも確実に起動することを可能とすることができる。

本発明のエンジンの起動装置および起動方法によれば、構造簡単にして、エンジンの起動性の向上および起動時間の短縮が可能なエンジンの起動装置を提供するとともに、エンジンの起動方法を提供することができる。

次に、本発明の実施の形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。但し、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。

参照する図面において、図１は、本発明の第１の実施の形態に係るエンジンの起動装置の要部機能を示すブロック図である。図２は、電動機の回転子位置と負荷トルクとの関係を示す特性図である。図３は、第１の実施の形態に係るエンジンの起動装置の起動時の全体動作を示すタイムチャートであり、図４は、第１の実施の形態に係る起動時の制御を示すフローチャートである。図５は、第２の実施の形態に係るエンジンの起動装置の起動時の全体動作を示すタイムチャートであり、図６は、第２の実施の形態に係る起動時の制御を示すフローチャートである。図７は、第３の実施の形態に係るエンジンの起動装置の起動時の全体動作を示すタイムチャートであり、図８は、第３の実施の形態に係る起動時の制御を示すフローチャートである。図９は、第４の実施の形態に係るエンジンの起動装置の起動時の全体動作を示すタイムチャートであり、図１０は、第４の実施の形態に係る起動時の制御を示すフローチャートである。

（第１の実施の形態）
図１は、４サイクル内燃機関（エンジン）２と永久磁石式の発電機４とを備えるエンジン発電装置を示している。エンジン２は、ガソリン、ガス等を燃料とする単気筒シリンダから構成され、このガソリンやガス等の燃料を燃焼室に供給する図示しない燃料供給手段、所定のタイミングで燃料を点火する点火手段６、および吸気弁、排気弁を開閉制御する動弁機構８を備えている。
さらに、動弁機構８には、排気弁を開放状態に維持して圧縮工程での圧縮空気を排気弁から排出させるデコンプ機構１０が設けられている。

発電機４は、電動機としての機能も有する発電電動機であり、本発明でいうエンジン２の起動のための電動機１２でもあり、クランク軸１４の先端部に発電機の回転子２８が直結状態で取付けられている。また、このクランク軸１４の先端部にはフライホィール１６が備えられ、フライホィール１６のディスク部には発電電動機を冷却する冷却ファン１８が形成されている。

発電機４は、永久磁石式の三相同期型からなり、その回転子２８は永久磁石を備えて構成され、そのステーコア（図示せず）には、スター接続された三相アーマチャコイルが巻装されている。

電動機制御手段２０は、発電電動機の発電機４としての機能と、電動機１２としての機能とを切り換えるとともに、三相アーマチャコイルの各出力端に接続される三相インバータ回路２２を有し、三相インバータ回路２２の作動周波数を制御することによって電動機１２の回転速度を制御することができるように構成されている。そして作動周波数から回転速度を算出できるため、電動機制御手段２０には、起動時のエンジン回転速度検出手段２３が備えられている。
なお、上記事項については周知であるため詳細の説明は省略する。

点火時期の信号を検出する点火信号検出手段２４は、エンジン２の本体に取付けられたセンサ部２６と、電動機１２の回転子２８の外周に設けられた凸部３０とによって構成し、凸部３０がセンサ部２６に接近することで点火信号を検出するようになっている。そして、検出された点火信号は点火手段６へ出力されると共に、電動機制御手段２０に入力される。また、点火信号から圧縮工程に相当する角度分進んだ加速開始位置は、電動機制御手段２０内の三相インバータ回路２２の出力位相から加速開始位置を算出して求める。または、点火信号検出手段２４と同様に、電動機１２の回転子２８の外周に設けられた凸部３０がセンサ部３２に接近することで検出されるような加速開始位置検出手段３４として構成してもよい。なお加速開始位置検出手段３４を使用せずに、電動機制御手段２０内の三相インバータ回路２２の出力位相から加速開始位置を算出して求める場合には、加速開始位置検出手段３４を不要として装置を簡素化できる。
点火信号検出手段には発電機の位置に取り付けられた点火信号検出手段２４の代わりに、クランク軸やカム軸に取り付けてクランク軸やカム軸の位置を検出するセンサを用い点火信号検出手段３５としてもよい。カム軸に取り付けた場合は、４サイクル内燃機関の場合２回転に一回信号が出力されることになる。
また、エンジンの起動指令を発する起動スイッチ３６が設けられている。

次に、第１の実施の形態における作動を説明する。
図２は、電動機１２の回転子２８の位置と、電動機１２の負荷トルクとの関係の一例を示し、４サイクルエンジンの場合には、２回転する毎に圧縮工程があり、回転子２８の位置は、圧縮工程の上死点位置を０（ｄｅｇ）として、圧縮・膨張は７２０（ｄｅｇ）毎に大きくなり、その圧縮工程では図に示すように、負荷トルクが大きくなり、その後反動でマイナス側に増え、またプラス側に増える特性を示して変化する。通常、点火信号は、上死点位置の手前で発生し、点火信号は３６０（ｄｅｇ）毎に発生するようになっている。このため点火信号は、圧縮上死点の手前の場合と、排気上死点の手前の場合とがあり、いずれの場合であるかは判別せずに、ともに同様の点火信号として処理に用いる。

図２の△印は、圧縮上死点前の点火信号を示し、▲印は、排気上死点前の点火信号を示す。また、加速開始位置１は、排気上死点前の点火信号▲印を得てから圧縮工程を越える角度に相当する角度進んだ位置を示し、加速開始位置２は、圧縮上死点前の点火信号△印を得てから圧縮工程を越える角度に相当する角度進んだ位置を示す。

なお、圧縮工程を越える角度に相当する一定角度αは、点火信号は上死点前約７０（ｄｅｇ）の位置にあることと、上死点後１００（ｄｅｇ）〜１５０（ｄｅｇ）までは、圧縮工程における圧縮負荷の影響が残ることから、好ましくは、上死点前約７０（ｄｅｇ）〜上死点後約１１０（ｄｅｇ）が適当であり、圧縮工程を越える角度に相当する一定角度は、点火信号が得られてから約１８０（ｄｅｇ）進んだ位置が適当である。
なお、点火信号は１回転３６０（ｄｅｇ）ごとに発生するが、排気工程における負荷トルク変動は圧縮工程における負荷トルクのように変動しないため、圧縮工程における負荷変動を考慮して上記一定角度が決められる。

加速開始位置１から加速を開始すると、負荷が大きくなるまでに充分加速し、慣性によるはずみ車効果で次回の圧縮工程を乗り越えることができる。また、加速開始位置２から加速すると、加速開始位置１よりも次回の圧縮工程までの距離が長くとれるため、負荷が大きくなるまでに充分加速し、慣性によるはずみ車効果で次回の圧縮工程を乗り越えることができる。
カム軸に取り付けた点火信号検出手段３５を使用している場合の点火信号は△印の点火信号だけで、加速開始位置も加速開始位置２のみとなり加速がより確実となる。

図３に示すタイムチャートによれば、タイミングｔ１で起動指令信号が入力され、電動機制御手段２０での起動制御が開始される。まず、起動は、目標のクランキング回転速度より低く、さらにエンジンで圧縮・膨張トルクのトルク変動が極力抑えられるゆっくりとした低回転速度１で低回転駆動１をおこない、点火信号検出手段２４から点火信号を検出した場合には、圧縮工程を越えて回転していると判断し、その点火信号を検出したタイミングｔ２から、圧縮工程を超えられるだけの一定角度αを進んだ位置を示す信号があったタイミングｔ３で、目標のクランキング回転速度へと加速を開始してエンジンを起動する。

もし、低回転駆動１で回転を開始してから所定時間Ｔ１（少なくとも１回転分の時間）を経過しても、点火信号検出手段２４から点火信号が検出されない場合には、初回の起動に失敗したものと判断し、低回転速度１よりもΔＮ回転数低い低回転速度２で低回転駆動２を行なう。この回転速度の制御は、電動機制御手段２０の、三相インバータ回路２２の作動周波数を制御することで行なわれ、低回転駆動１のときの周波数を記憶し、そこからΔＮ回転数分低い周波数に制御して低回転速度２とする。

そして、タイミングｔ４で低回転駆動２による再起動を開始し、点火信号検出手段２４によって点火信号が検出されれば、圧縮工程を越えて回転していると判断し、その点火信号を検出したタイミングｔ５から、圧縮工程を超えられるだけの一定角度αを進んだ位置を示す信号があったタイミングｔ６で、目標のクランキング回転速度へと加速を開始してエンジンを起動する。
そして、タイミングｔ７で、クランキングの目標回転速度になると、このクランキング速度を維持して、タイミングｔ８でエンジン２が初爆して、エンジンの回転数が上昇し始める。

次に、図４のフローチャートに沿って電動機制御手段２０における起動時の制御フローについて説明する。
ステップＳ１００では、エンジンの起動スイッチ３６からの起動指令の有無を判別し、起動スイッチ３６が入力されたならば、ステップＳ１０２に進み、エンジンで圧縮・膨張トルクのトルク変動が極力抑えられるゆっくりとした低回転速度１で低回転駆動１を行なう。

ステップＳ１０４では、点火信号が入力されたか否かが判断され、入力されていればステップＳ１０６に進み、圧縮工程を超えられるだけの一定角度α分だけ駆動し、ステップＳ１０８でその一定角度α分だけ進んだ位置からクランキングの目標回転速度に向って加速する。ステップＳ１１０で、クランキングの目標回転速度に達したか否かを判断し、達していなければ更に加速を続け、達していればステップＳ１１２でその目標回転速度を維持する。ステップＳ１１４では、エンジン初爆して回転速度が上昇したか否かが判断され、上昇していればエンジンが起動したと判断し、ステップＳ１１６で、三相インバータ回路２２の作動を停止しして制御を終了する。

一方、ステップＳ１０４で、点火信号が入力されていないと判断された場合には、ステップＳ１１８で、所定時間Ｔ１（少なくとも１回転分の時間）を経過しているか否かが判断される。所定時間Ｔ１が経過していると判断された場合には、初回の起動に失敗したものと判断し、ステップＳ１２０で、低回転速度１よりもΔＮ回転数低い低回転速度２で、低回転駆動２を行ない再度起動を開始する。そしてステップＳ１２２では、点火信号が入力されたか否かが判断され、入力されていればステップＳ１０６に進み、以下上記ステップＳ１０８〜ステップＳ１１６の説明と同様に進む。ステップＳ１２２で、点火信号が入力されていないと判断した場合には、ステップＳ１２４で、所定時間Ｔ２（少なくとも１回転分の時間）が経過しているか否かが判断され、所定時間Ｔ２を経過している場合には、ステップＳ１２６で異常表示をし、制御を終了する。

以上のような、本実施の形態によれば、エンジンで圧縮・膨張トルクのトルク変動が極力抑えられるゆっくりとした低回転速度１による低回転駆動１で運転することで、圧縮工程で燃焼室内の空気が排気弁のシール部等からもれ出るために圧縮工程での負荷の上昇が抑えられ、負荷変動を極力抑え圧縮工程を乗り越えることができる。

そして、低回転速度１で回転することによって、圧縮工程を乗り越えて点火信号を得ることができ、エンジン２のクランク角度の絶対位置を検出できる。そして、その位置を基準にして圧縮工程に相当する一定角度α分をさらに前記の低回転速度１で進めることによって、負荷変動を受けずにさらに圧縮工程を乗り越えて、乗り越え後の加速開始位置を定めることができ、その加速開始位置を基準にそこから加速を開始することができる。回転数が高くなると負荷が大きくなるが、まだ加速し始めで速度が低いため負荷は小さく、次の圧縮工程までの助走期間に充分加速し、慣性によるはずみ車効果によって次の圧縮工程を乗り越えて、確実にエンジンを起動することができる。

また、本実施の形態によると、温度が低くエンジンの負荷トルクが増大した等の何らかの原因で、初回の起動に失敗した場合でも、低回転速度１よりもΔＮ回転数低い低回転速度２で、再度、低回転駆動２を行なって再起動を開始することによって、エンジンの起動性を確実にすることができる。

また、本実施の形態によれば、大きい駆動トルクを得る制御が困難な永久磁石式の同期電動機を利用しても大きい駆動トルクが必要となる圧縮工程ではすでに充分加速しているためはずみ車効果が得られ確実に起動することが可能になる。

さらには、本実施の形態によれば、従来技術のようにエンジンのクランク角を読み込んで始動開始位置を確認してから始動制御を行なうものに比べて、本発明では、予め点火手段へ供給する点火信号を用い、回転速度、回転位相角度については三相インバータ回路２２の出力から算出することによって、簡単な構成によって確実にエンジンを起動することができるエンジン起動装置を提供することができ、装置の小型化を達成することができる。

（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態について図５および図６を参照して説明する。この第２の実施の形態は、図５に示すように、再起動時の回転数が、低回転駆動１の状態と同様であるが、さらにデコンプ機構１０を作動させる点に特徴がある。

すなわち、図６に示すようにステップＳ１１８で、点火信号が検出されない状態が所定時間Ｔ１（少なくとも１回転分の時間）を経過しているか否かが判断され、所定時間が経過していると判断された場合には、初回の起動に失敗したものと判断し、ステップＳ１２１で、低回転駆動１の低回転速度１を維持したまま、さらにデコンプ機構１０を作動させる。そして、その後ステップＳ１２２以降は第１の実施の形態で説明した作動と同様である。
このデコンプ機構１０は最初から使用していても良い。

本実施の形態によると、温度が低くエンジンの負荷トルクが増大した等の何らかの原因で、初回の起動に失敗した場合でも、さらにデコンプ機構１０を作動させて再起動を開始することによって、エンジンの起動性を確実にすることができる。

（第３の実施の形態）
次に、第３の実施の形態について図７および図８を参照して説明する。図７に示すように、第１の実施の形態では、再起動後の所定時間内Ｔ２内に点火信号があるか否かによって、加速開始位置に進んでいたが、本実施の形態では、第１の実施の形態で示すような再起動後に点火信号を検出したタイミングｔ５を待たずに、再起動開始のタイミングｔ４から低回転速度１よりもΔＮ回転数低い低回転速度２で低回転駆動２を行い、圧縮工程を超えられるだけの一定角度α分だけ進んだそのタイミング６から加速開始を行なう。
すなわち、初回の起動の失敗が、圧縮工程の負荷トルクが大きいため、その手前で停止しているものと判断して、その停止位置から圧縮工程を超えられるだけの一定角度α分だけ進ませる点に特徴を有するものである。

図８に示すようにステップＳ１１８で、点火信号が検出されない状態が所定時間Ｔ１（少なくとも１回転分の時間）を経過しているか否かが判断され、所定時間が経過していると判断された場合には、初回の起動に失敗したものと判断し、ステップＳ１２０で、低回転速度１よりもΔＮ回転数低い低回転速度２で低回転駆動２を行い、再度起動を開始する。そしてその後ステップＳ１０６で、圧縮工程を超えられるだけの一定角度α分だけ駆動し、ステップＳ１０８でクランキングの目標回転速度に向って加速する。

本実施の形態によると、点火信号を検出するまでの１回転分の時間速やかな起動を可能にすることができる。

（第４の実施の形態）
また、前記第３の実施の形態と同様の変形を、第２の実施の形態においても行うことができる。
すなわち、図９に示すように、再起動開始のタイミングｔ４から低回転駆動１およびデコンプ機構１０の作動によって圧縮工程を超えられるだけの一定角度α分だけ進み、そのタイミングｔ６から加速開始を行なう。

図１０に示すように、ステップＳ１１８で、点火信号が検出されない状態が所定時間Ｔ１（少なくとも１回転分の時間）を経過しているか否かが判断され、所定時間が経過していると判断された場合には、初回の起動に失敗したものと判断し、ステップＳ１２１で、低回転駆動１とデコンプ機構１０の作動条件で再度起動を開始する。そして、ステップＳ１０６で、圧縮工程を超えられるだけの一定角度α分だけ駆動し、ステップＳ１０８でクランキングの目標回転速度に向って加速する。

本実施の形態によると、点火信号を検出するまでの１回転分の時間速やかな起動を可能にすることができる。

本発明のエンジンの起動装置および起動方法によれば、構造簡単にして、エンジンの起動性の向上および起動時間の短縮が可能なエンジンの起動装置を提供するとともに、エンジンの起動方法を提供することができるので、エンジンの起動装置への適用に際して有益である。

本発明の第１の実施の形態に係るエンジンの起動装置の要部機能を示すブロック図である。 電動機の回転子位置と負荷トルクとの関係を示す特性図である。 第１の実施の形態に係るエンジンの起動装置の起動時の全体動作を示すタイムチャートである。 第１の実施の形態に係る起動時の制御を示すフローチャートである。 第２の実施の形態に係るエンジンの起動装置の起動時の全体動作を示すタイムチャートである。 第２の実施の形態に係る起動時の制御を示すフローチャートである。 第３の実施の形態に係るエンジンの起動装置の起動時の全体動作を示すタイムチャートである。 第３の実施の形態に係る起動時の制御を示すフローチャートである。 第４の実施の形態に係るエンジンの起動装置の起動時の全体動作を示すタイムチャートである。 第４の実施の形態に係る起動時の制御を示すフローチャートである。

符号の説明

２ エンジン
６ 点火手段
８ 動弁機構
１０ デコンプ機構
１２ 電動機
２０ 電動機制御手段
２２ 三相イバータ回路
２３ 回転速度検出手段
２４ 点火信号検出手段

Claims (6)

1. エンジンを起動する電動機と、前記エンジンの点火信号を検出する点火信号検出手段と、前記エンジンの回転速度を検出する回転速度検出手段と、前記点火信号および回転速度に基づいて前記電動機を制御する電動機制御手段とを備え、
   前記電動機制御手段は、起動指令が入力してから前記電動機を目標のクランキング回転速度よりも低い低回転速度１で駆動し、前記点火信号を検出してからさらに圧縮工程に相当する角度分進んでから前記目標のクランキング回転速度へと加速してエンジンを起動するように構成したことを特徴とするエンジンの起動装置。
2. 前記電動機制御手段は、前記起動によっても加速後の所定時間内に前記点火信号が入力されない場合には、前記低回転速度よりさらに回転速度を下げた低回転速度２で再度駆動して、前記点火信号を検出してからさらに圧縮工程に相当する角度分進んでから前記所定のクランキング回転速度へと加速してエンジンを再起動することを特徴とする請求項１に記載のエンジンの起動装置。
3. 前記エンジンには排気弁を開放状態にするデコンプ機構が設けられ、前記電動機制御手段は、前記起動によっても加速後の所定時間内に前記点火信号が入力されない場合には、前記低回転速度１の駆動に前記デコンプ機構を作動させてエンジンを再起動することを特徴とする請求項１に記載のエンジンの起動装置。
4. 前記電動機制御手段は、前記再起動の際には前記点火信号の入力を待たずに、圧縮工程に相当する角度分進んだ位置から前記所定のクランキング回転速度へと加速してエンジンを再起動することを特徴とする請求項２または３に記載のエンジン起動装置。
5. 前記電動機に永久磁石式の同期発電機を用いることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの起動装置。
6. エンジンの起動指令が入力してから、エンジンの圧縮工程で圧縮負荷が生じないような目標のクランキング回転速度より低い低回転速度１で電動機を駆動し、その後エンジンの点火信号を検出したら、その位置からさらに圧縮工程に相当する角度分進んでから前記目標のクランキング回転速度へと加速してエンジンを起動することを特徴とするエンジンの起動方法。

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