JP2011252485A - Engine starter - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、エンジンのアイドルストップを自動的に行うエンジン始動装置に関するものである。 The present invention relates to an engine starting device that automatically performs idle stop of an engine.
従来、自動車の燃費改善・環境負荷低減等を目的として、アイドリング状態のときに所定の条件が満たされると自動でアイドルストップを行うと共に必要に応じて速やかにエンジンを再始動させる自動アイドルストップシステムが開発されてきた。この自動アイドルストップシステムにおいて、エンジンを再始動させるためにスタータを駆動してピニオンをリングギヤに噛み合せる際の衝撃を緩和する方法が種々提案されている。 Conventionally, for the purpose of improving the fuel efficiency of automobiles and reducing the environmental load, an automatic idle stop system that automatically performs idle stop when a predetermined condition is satisfied in an idling state and quickly restarts the engine as necessary. Has been developed. In this automatic idle stop system, various methods have been proposed for mitigating the impact when the starter is driven to engage the pinion with the ring gear in order to restart the engine.
例えば、特許文献1に記載のスタータでは、エンジンが停止した後にマグネットスイッ
チを駆動させ、更にプランジャストッパによってマグネットスイッチのプランジャを保持することによって、ピニオンがリングギヤに噛み合った状態を維持するようにしている。
また、特許文献2に記載のスタータにおいては、上記プランジャストッパを省略するために、動力伝達体が移動する際に生じる移動抵抗によってエンジン停止状態でピニオンとリングギヤが噛み合った状態を維持するように構成している。
更に、特許文献3に記載のスタータにおいては、ピニオンギヤとリングギヤのメイン噛合の開始後にスタータモータを先ず遮断し、ピニオンギヤとリングギヤの十分な深さの噛合の後にスタータモータを先ず部分負荷にて駆動し、それに続いてスタータモータを全負荷にて駆動するようにしている。
For example, in the starter described in Patent Document 1, the state where the pinion is engaged with the ring gear is maintained by driving the magnet switch after the engine is stopped and further holding the plunger of the magnet switch by the plunger stopper. .
Further, in the starter described in
Furthermore, in the starter described in
しかし、特許文献1のエンジン始動装置、始動方法及びスタータモータにおいては、マグネットスイッチのプランジャを保持するだけのために、ソレノイドからなるプランジャストッパを設けている。このため、搭載性が悪くなってしまうといった問題があった。
特許文献2のスタータにおいては、エンジンが停止したことを判断してピニオンとリングギヤを噛合せるため、エンジンが停止するまでの待ち時間が発生するとともに、ピニオンとリングギヤが噛合ったことを判断しスタータ電磁駆動機構の通電を切っているが、スタータモータを回転させてピニオンを噛合せるため電力消費が多くなる。
However, in the engine starting device, the starting method, and the starter motor of Patent Document 1, a plunger stopper made of a solenoid is provided only to hold the plunger of the magnet switch. For this reason, there existed a problem that mounting property worsened.
In the starter of
また、エンジンが完全に停止する前の惰性回転中にもピニオンとリングギヤとが噛合うように電磁駆動機構を制御しているが、エンジンが回転しているためピニオンとリングギヤとが噛合わない状態が発生してピニオンとリングギヤに損傷を与えたり、ピニオンとリングギヤが噛合ったと判断された場合、まだエンジンが完全に停止していない状態であっても電磁駆動機構の通電を切るためピニオンとリングギヤとの噛合いが外れる可能性があった。
また、電磁駆動機構への通電をOFFした後に、ピニオンギヤとリングギヤの噛合いを保
持するには両者の摩擦係数が重要となり、使用状況により摩擦係数が変化したり、リングギヤが逆回転した場合には噛合いがはずれる可能性があった。
The electromagnetic drive mechanism is controlled so that the pinion and the ring gear mesh during inertial rotation before the engine stops completely, but the pinion and ring gear do not mesh because the engine is rotating. If the pinion and the ring gear are damaged, or if it is determined that the pinion and the ring gear are engaged, the pinion and the ring gear are turned off to shut off the electromagnetic drive mechanism even if the engine is not completely stopped. There was a possibility of disengagement.
Also, after the energization of the electromagnetic drive mechanism is turned off, the friction coefficient of both is important for maintaining the engagement of the pinion gear and the ring gear.If the friction coefficient changes depending on the use situation or the ring gear rotates in reverse. There was a possibility of disengagement.
更に、別リレーと抵抗を取り付けることにより、エンジンが上死点を超えることが出来ないトルクでスタータモータを駆動することでアイドリングストップ時にはその時のリングギヤからの反力により噛合いを保持するようにしているが、環境条件により抵抗値が低下し、上死点を超えるトルクとなった場合、アイドリングストップが出来ずにクランキングし続けることになる可能性があった。これ以外にも、ピニオンギヤとリングギヤが噛合っていることを確認するためのセンサや、上記機構により、始動装置の搭載性の悪化、コスト上昇、消費電力の増加となる欠点があった。 In addition, by installing a separate relay and resistor, the starter motor is driven with a torque that the engine cannot exceed the top dead center, so that the meshing is maintained by the reaction force from the ring gear at the time of idling stop. However, if the resistance value decreased due to environmental conditions and the torque exceeded the top dead center, idling could not be stopped and cranking could continue. In addition to this, the sensor for confirming that the pinion gear and the ring gear are meshed with each other and the above-described mechanism have disadvantages that the mounting property of the starting device is deteriorated, the cost is increased, and the power consumption is increased.
また、特許文献3のスタータにおいては、ピニオンの噛合深さを判定するために距離センサを用いており、これにより事前噛合される構成部材に固定された磁気フィルムをセンシングし、該フィルムに設けられた磁気的対向領域に対してピニオン距離に比例した信号が形成されるようにしているので、装置として構成し難く、高価になるという欠点があった。
Further, in the starter of
本発明は係る問題を解決するためになされたものであり、その目的はアイドルストップによるエンジンの惰性回転中にピニオンギヤとリングギヤを確実に噛合わすことができ、ピニオンギヤやリングギヤの磨耗による摩擦係数の変化や環境変化の影響を受けずに、安価に電力消費を抑制することが可能であり、しかも既存の構造から大きな変更を必要とせず信頼性および部品の長寿命化を達成することができるエンジン始動装置を提供するものである。 The present invention has been made to solve such a problem, and the object thereof is to ensure that the pinion gear and the ring gear can be meshed during inertial rotation of the engine due to idle stop, and the friction coefficient changes due to wear of the pinion gear and ring gear. Engine start that can reduce power consumption at low cost without being affected by environmental changes and environment, and can achieve reliability and longer component life without requiring major changes from the existing structure A device is provided.
この発明になるエンジン制御手段は、 エンジンの回転を伝えるクランク軸の回転角あるいは回転数を検出するクランク角センサと、上記クランク軸に連結しエンジンの回転を伝達するリングギヤと、エンジンを始動するためのスタータモータと、上記スタータモータの回転を上記リングギヤに伝達するピニオンギヤと、上記ピニオンギヤを押し出して上記リングギヤと連結させるピニオンギヤ押し出し手段と、上記ピニオンギヤ押し出し手段の駆動タイミングを制御するピニオンギヤ押し出し制御手段を備え、上記ピニオンギヤ押し出し制御手段は、アイドルストップ条件成立後のエンジン惰性回転中に、回転再始動制御が不可能なエンジン回転速度となった時、惰性回転中のエンジン回転速度の低下のみを監視し、エンジン回転速度が所定設定速度以下となった時、前記ピニオン押し出し手段に通電した後、所定の時間T1が経過するまでに再始動要求がなければ、上記ピニオンギヤ押し出し手段への通電をOFFし、その後に再始動要求があった場合には、上記ピニオンギ
ヤ押し出し手段への通電をONした後、所定時間T2の経過後にスタータモータに通電するようにしたことを特徴とするものである。
The engine control means according to the present invention includes a crank angle sensor that detects a rotation angle or a rotation speed of a crankshaft that transmits the rotation of the engine, a ring gear that is connected to the crankshaft and transmits the rotation of the engine, and for starting the engine A starter motor, a pinion gear for transmitting the rotation of the starter motor to the ring gear, a pinion gear pushing means for pushing the pinion gear to connect with the ring gear, and a pinion gear pushing control means for controlling the drive timing of the pinion gear pushing means. The pinion gear push-out control means monitors only a decrease in the engine rotational speed during inertial rotation when the engine rotational speed at which rotation restart control is impossible during engine inertial rotation after the idle stop condition is satisfied, Predetermined engine speed If there is no restart request before the predetermined time T1 has elapsed after the pinion pushing means is energized when the speed becomes lower than the set speed, the pinion gear pushing means is turned off, and then a restart request is issued. In such a case, the starter motor is energized after a predetermined time T2 after the energization of the pinion gear pushing means is turned on.
アイドルストップによるエンジンの惰性回転中にピニオンギヤとリングギヤを確実に噛合わすことができ、ピニオンギヤやリングギヤの磨耗による摩擦係数の変化や環境変化の影響を受けずに、安価に電力消費を抑制することが可能となり、しかも既存の構造から大きな変更を必要とせず信頼性および部品の長寿命化を達成することができる効果を有する。 Pinion gear and ring gear can be reliably meshed during inertial rotation of the engine due to idling stop, and power consumption can be suppressed at low cost without being affected by friction coefficient change or environmental change due to pinion gear or ring gear wear. In addition, there is an effect that it is possible to achieve reliability and prolonging the life of parts without requiring a large change from the existing structure.
以下この発明によるエンジン始動装置を各実施の形態に従って図を用いて説明する。
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1によるエンジン始動装置の制御概略構成を示すブロック図である。エンジンECU10はアイドルストップ条件が成り立つか否かを判定し、これをエンジン始動装置19へと入力する。アイドルストップ条件とは例えば冷却水温度が適切か、バッテリー電圧が所定値以上か等のエンジンのコンディションによる条件や、前回のアイドルストップ以降、車速何km/h以上のスピードを出していなければアイドルストップを行わない等の運転操作状況による条件がある。エンジン始動装置19は、エンジンのクランク軸21に連結しエンジンの回転を伝えるリングギヤ11と、エンジンのクランク角を検出するクランク角センサ12と、スタータ18と、アイドルストップを制御するコントローラ13とから構成されている。
Hereinafter, an engine starter according to the present invention will be described with reference to the drawings according to each embodiment.
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic control configuration of an engine starter according to Embodiment 1 of the present invention. The engine ECU 10 determines whether or not an idle stop condition is satisfied, and inputs this to the
スタータ18はモータ駆動リレー20と、これにより駆動されるスタータモータ17と、スタータモータ17の回転を伝えるピニオンギヤ14と、ピニオンギヤ14を押し出してリングギヤ11と噛み合わせるためのプランジャ15と、通電することによりプランジャ15を可動させることができるピニオン駆動ソレノイド(PDS)16を備える。
アイドルストップコントローラ13は、スタータモータ17への通電を行うモータ駆動リレー20に対する通電制御と、ピニオンギヤ駆動用のプランジャ15を付勢するピニオン駆動ソレノイド16に対する通電制御を行うものである。
The
The
なお、図1ではコントローラ13とエンジンECU10を別々のものとして示しているが、コントローラ13を備える代わりに、エンジンECU10が一括して処理を行っても良く、従ってエンジン始動装置19のコントローラ13はエンジンECU10を含み得る。プランジャ15とピニオン駆動ソレノイド(PDS)16がピニオンギヤ押し出し手段を構成し、コントローラ13および/あるいはエンジンECU10がピニオンギヤ押し出し制御手段を構成する。
Although FIG. 1 shows the
図2は、上述したエンジン始動装置19のスタータ18の実際の構成例を示すものである。スタータモータ17の出力軸1は、フロントブラケット2に設けた軸受部2aとリア
ブラケット3に設けた軸受部3aとにより支持されている。また出力軸1にはピニオンギ
ヤ14が摺動可能に支持され、このピニオンギヤ14は、ピニオン駆動ソレノイド16の動力によりシフトレバー4を介して出力軸1の軸方向に移送される。
FIG. 2 shows an actual configuration example of the
一方、このピニオンギヤ14の対向位置にリングギヤ11が配置され、これに上記ピニオンギヤ14が噛合わされた状態でスタータモータ17が回転すると図示しないエンジンが駆動されるようになっており、6はスタータ18をエンジンへ取り付けるスタータ取付部を示している。ピニオン駆動ソレノイド16は内部にプランジャ15を有し、その付勢時には図の左側に吸引されシフトレバー4を介してピニオンギヤ14をリングギヤ11側に移動させる。また、ピニオン駆動ソレノイド16の消勢時にはプランジャ15はスプリング7の反発力により図の右側に移動され、ピニオンギヤ14とリングギヤ11との噛合せを解除する。
On the other hand, when the
次に、図3、図4のフローチャートおよび図5、図6のピニオン駆動ソレノイド(PDS)とモータ駆動リレー(MDR)の通電タイミングチャートを参照して本発明の第1の実施形態の動作について説明する。これらの動作は上記ピニオンギヤ押し出し制御手段を構成するコントローラ13およびエンジンECU10で処理されるものである。最初に図3を用いてピニオンギヤ14とリングギヤ11を噛み合せる前までのアイドルストップ制御を説明する。
Next, the operation of the first embodiment of the present invention will be described with reference to the flowcharts of FIGS. 3 and 4 and the energization timing charts of the pinion drive solenoid (PDS) and the motor drive relay (MDR) of FIGS. To do. These operations are processed by the
先ず、エンジンECU10に入力される信号でアイドルストップ条件が成立しているか否かを判定する(S110)。成立していなければ成立するまでこの状態を維持する。ステップS110でアイドルストップ条件が成立していたならば、アイドルストップ制御を開始し(S111)、エンジンECU10の制御によりエンジンへの燃料供給をストップさせる。そして、エンジンの惰性回転によりリングギヤ11の回転速度が降下する間(図5のリングギヤ回転数を参照)に、クランク角センサ12でエンジン回転速度を監視し、監視しているリングギヤ11の回転速度が、ピニオンギヤ14と噛合して回転噛合せ再始動制御が可能な回転速度以上かどうかを判断する(S112)。回転噛合せ再始動制御が可能な場合は、エンジンECU10への信号でドライバからのエンジン再始動要求(例えばブレーキペダルから足を離す等)があるか否かを判定し(S113)、再始動要求があった場合には、ステップS114に進み、更に、リングギヤ回転速度Nrがエンジン自己復帰可能回転速度(例えば500rpm)以上か否かの判定を行う。
First, it is determined whether or not an idle stop condition is satisfied based on a signal input to the engine ECU 10 (S110). If not established, this state is maintained until established. If the idle stop condition is satisfied in step S110, the idle stop control is started (S111), and the fuel supply to the engine is stopped under the control of the
ここで、リングギヤ回転速度Nrは、クランク角センサ12からのセンサ入力周期よりコントローラ13で演算しているが、代わりにエンコーダやパルス発生器からの信号のFV(周波数−電圧)変換等による別の手段を用いてリングギヤ回転速度Nrを検出してもよい。なお、エンジン自己復帰可能回転速度とは、スタータ18によるクランキングを行わずに、燃料を噴射し着火するだけで再始動可能な回転速度のことであり、例えば燃料を多めに噴射することで、燃焼させやすくする等の制御があるが、エンジン自己復帰の制御の詳細に関しては、この発明の範囲ではない。
Here, the ring gear rotation speed Nr is calculated by the
ステップS114においてリングギヤ回転速度がエンジン自己復帰回転速度以上と判定されたならば、ステップS115に進みエンジン自己復帰制御を行い、エンジンを再始動させる。また、ステップS113においてドライバからの再始動要求がなかった場合、およびステップS112においてリングギヤ回転速度が回転噛合せ再始動制御が可能な回転速度以下であった場合は、ステップS116へと進み通常再始動制御を行う。またステップS114においてリングギヤ回転速度がエンジン自己復帰可能回転速度以下であった場合は、ステップS117へと進み、スタータ18によるクランキングを行って回転噛合せ再始動制御S117を行う。
If it is determined in step S114 that the ring gear rotational speed is equal to or higher than the engine self-recovery rotational speed, the process proceeds to step S115 to perform engine self-recovery control and restart the engine. If there is no restart request from the driver in step S113, and if the ring gear rotation speed is less than or equal to the rotation speed at which rotation meshing restart control is possible in step S112, the routine proceeds to step S116 and normal restart is performed. Take control. If the ring gear rotational speed is equal to or lower than the engine self-recoverable rotational speed in step S114, the process proceeds to step S117, cranking by the
次に本発明の対象である通常再始動制御時S116の動作を、図4及び図5、図6を用いて詳しく説明する。通常再始動制御S116へ進んだ場合、ピニオンギヤ14がリングギヤ11と噛合いが可能となるエンジン回転速度になるのを待つ(S210)。この時のエンジン回転速度の設定は、エンジンの低速領域に選ばれ、停止状態に設定しても良い。ステップS210でエンジン回転速度が予め設定されたピニオン駆動ソレノイド(PDS)通電開始速度(例えば図5のA点)以下となったら、ピニオン駆動ソレノイド(PDS)に通電開始を行う(S211)。
Next, the operation of the normal restart control S116, which is the subject of the present invention, will be described in detail with reference to FIGS. 4, 5, and 6. FIG. When the routine proceeds to the normal restart control S116, it waits for the
この状態で、前記ピニオン押し出し手段(PDS)に通電してから所定の時間T1が経過するまでに再始動要求があった場合は、前記ピニオン押し出し手段の通電から所定の時間T2が経過しておれば(S213)、上記スタータモータ(MDR)を通電し(S214)、ピニオン
ギヤとリングギヤを噛合わせる。所定時間T2とはピニオンギヤが静止位置にあるときに、ピニオンギヤ押し出し手段の通電を開始してからピニオンギヤがリングギヤに当接し、安定した押圧が確保できるまでの時間である。その後、エンジンをスタータでクランキングし、エンジンか再始動したとする完爆判定を行う(S215)。完爆判定(S215)が行われたらピニオン駆動ソレノイド(PDS)とモータ駆動リレー(MDR)への通電を停止し(S216)、再始動制御を終了する。(図5を参照)
In this state, if there is a restart request from when the pinion pushing means (PDS) is energized until a predetermined time T1 elapses, the predetermined time T2 has elapsed since the energization of the pinion pushing means. If this is the case (S213), the starter motor (MDR) is energized (S214), and the pinion gear and the ring gear mesh. The predetermined time T2 is the time from when the pinion gear pushing means starts energization until the pinion gear comes into contact with the ring gear and stable pressing can be secured when the pinion gear is in the stationary position. Thereafter, the engine is cranked with a starter, and a complete explosion determination is made that the engine has been restarted (S215). When the complete explosion determination (S215) is made, energization to the pinion drive solenoid (PDS) and the motor drive relay (MDR) is stopped (S216), and the restart control is terminated. (See Figure 5)
一方、ステップS212においてエンジン再始動要求がなかった場合は、所定時間T1経過の判断を行い(S217)、ここで所定時間T1を経過していないと判断されたならステップS212に戻り、引き続き再始動要求判定をする。所定時間T1とはプランジャ15とピニオン駆動ソレノイド16とからなるピニオンギヤ押し出し手段の駆動を開始してから、エンジンが完全に停止するまでの時間である。再始動要求がないまま所定時間T1を経過したならば、ピニオン駆動ソレノイド(PDS)の通電を停止し(S218)、そのままの状態で再始動要求がくるのを待つ(S219)。例えば図6のB点で再始動要求があれば、再度ピニオン駆動ソレノイド(PDS)に通電を開始し(S220)、所定時間T2の経過を待ち(S221)、その後モータ駆動リレー(MDR)の通電を開始する(S214)。以降はステップS215、S216と進み、再始動制御を終了する。(図6を参照)
On the other hand, if there is no engine restart request in step S212, it is determined that the predetermined time T1 has elapsed (S217). If it is determined that the predetermined time T1 has not elapsed, the process returns to step S212, and then restarts. Make a request decision. The predetermined time T1 is a time from when the driving of the pinion gear pushing means including the
以上のように、この発明の実施の形態1に係るエンジン始動装置は、エンジン回転速度が回転噛合せ再始動制御が不可能と判断された時、惰性回転中のエンジン回転速度の低下のみを監視し、再始動要求に応じて、ピニオン駆動ソレノイドすなわちピニオンギヤ押し出し手段の通電を行ってからピニオンギヤがリングギヤに当接し、安定した押圧が確保できるまでの時間T2を確保した後、モータ駆動リレーすなわちスタータモータに通電する
ようにしたので、ピニオンギヤとリングギヤの噛合いを行う際に、ピニオンギヤとリングギヤが損傷することなく確実に噛合わせることができ、しかもエンジン回転停止を確認するためのセンサや、ピニオンとリングギヤとの噛み合いを確認するセンサが不要となり、長寿命、低コストで構成することが可能となる。
As described above, the engine starter according to Embodiment 1 of the present invention monitors only a decrease in the engine rotation speed during inertial rotation when it is determined that the rotation speed restart control is impossible. In response to a restart request, after securing a time T2 from when the pinion drive solenoid, that is, the pinion gear push-out means is energized until the pinion gear contacts the ring gear and stable pressing can be ensured, the motor drive relay, that is, the starter motor When the pinion gear and the ring gear are engaged, the pinion gear and the ring gear can be reliably engaged without being damaged, and a sensor for confirming that the engine has stopped, and the pinion and ring gear A sensor that confirms meshing with the product is not required, and it is configured with a long service life and low cost. Is possible.
10 エンジンECU、 11 リングギヤ、 12 クランク角センサ、13 コントローラ、 14 ピニオンギヤ、 15 プランジャ、
16 ソレノイド、 17 スタータモータ、18 スタータ、
19 エンジン始動装置、20 モータ駆動リレー、 21 クランク軸。
10 engine ECU, 11 ring gear, 12 crank angle sensor, 13 controller, 14 pinion gear, 15 plunger,
16 solenoid, 17 starter motor, 18 starter,
19 engine starter, 20 motor drive relay, 21 crankshaft.
Claims (4)
に再始動要求があった場合には、上記ピニオンギヤ押し出し手段への通電をONした後、所定時間T2の経過後にスタータモータに通電することを特徴としたエンジン始動装置。 A crank angle sensor for detecting the rotation angle or rotation speed of the crankshaft for transmitting the rotation of the engine, a ring gear connected to the crankshaft for transmitting the rotation of the engine, a starter motor for starting the engine, and the starter motor A pinion gear for transmitting rotation to the ring gear; pinion gear pushing means for pushing the pinion gear to be connected to the ring gear; and pinion gear pushing control means for controlling the drive timing of the pinion gear pushing means. During engine inertia rotation after the stop condition is satisfied, when the engine rotation speed becomes impossible for rotation restart control, only the decrease in engine rotation speed during inertia rotation is monitored, and the engine rotation speed is less than the predetermined set speed. When the pinio If there is no restart request before the predetermined time T1 has passed after energizing the pushing means, the energization to the pinion gear pushing means is turned off, and if there is a restart request thereafter, the pinion gear pushing means An engine starter characterized by energizing a starter motor after a predetermined time T2 has elapsed after turning on energization.
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