JP2013068095A - Engine restarting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジンの再始動装置に係り、特に、アイドルストップシステムに用いるに好適なエンジンの再始動装置に関する。 The present invention relates to an engine restart device, and more particularly to an engine restart device suitable for use in an idle stop system.
アイドルストップシステムでは、自動車用のエンジンが無負荷もしくは低負荷になった際に、自動的にエンジンを停止させることで、エンジンの燃料消費を節減し、かつ、エンジンの動力が必要となった際に、自動的にエンジンを再始動させている。 In the idling stop system, when the engine for a car becomes no load or low load, the engine is automatically stopped to reduce the fuel consumption of the engine and when the engine power is needed. The engine is automatically restarted.
従来、自動停止要求発生直後のエンジン回転降下期間中に再始動要求が発生したときに、エンジン回転の完全な停止を待たずにスタータのピニオンを回転させ、エンジンのクランク軸に直結されたリングギヤの回転速度と同期させた上で噛み込ませ、すみやかにクランキングを開始することにより、迅速にエンジンを再始動させることが知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, when a restart request is generated during the engine rotation descent period immediately after the automatic stop request is generated, the starter pinion is rotated without waiting for the complete stop of the engine rotation, and the ring gear directly connected to the engine crankshaft is It is known that the engine is quickly restarted by causing the engine to be bitten in synchronism with the rotation speed and promptly starting cranking (see, for example, Patent Document 1).
また、自動エンジン停止を開始した直後のエンジン回転降下期間中に、再始動要求がなくてもスタータを回転させ、スタータの回転速度とリングギヤの回転速度の同期を図ってピニオンを飛込ませ、ピニオンとリングギヤを噛み合わせ、再始動要求に備えることも知られている(例えば、特許文献2参照)。 Also, during the engine rotation descent period immediately after the start of automatic engine stop, even if there is no restart request, the starter is rotated, the rotation speed of the starter and the rotation speed of the ring gear are synchronized, and the pinion is driven in. It is also known that the ring gear is engaged to prepare for a restart request (see, for example, Patent Document 2).
さらに、回転しているピニオンとリングギヤを噛み合わせる際に生じる歯面衝突の荷重を低減するために、スタータに備えた一方向クラッチを利用することも知られている(例えば、特許文献3参照)。 Furthermore, it is also known to use a one-way clutch provided in a starter in order to reduce a load of tooth surface collision that occurs when a rotating pinion and a ring gear mesh with each other (see, for example, Patent Document 3). .
アイドルストップシステムは、運転者の直接の操作によらずにエンジンを自動停止させるため、自動停止中であっても、運転者の再発進要求に対して、遅れを感じさせることなく、エンジンを再始動させる必要がある。この要件を満たす上で最も厳しい条件になるのが、自動停止動作を始めた直後に、エンジンの再始動要求が発生する場合である。これは、通常のピニオン飛込み式スタータを用いる場合、スタータによるエンジンの始動を行うには、エンジンが一旦、完全に静止する必要があるためである。すなわち、通常のピニオン飛込み式スタータを、エンジンの回転が止まっていない状態で使用すると、ピニオンが飛び込んでエンジンのリングギヤと噛合うまでに非常にうるさい騒音が発生し、かつ、スタータのピニオンや、エンジンのリングギヤを摩耗させる。これを避けるために、エンジンが完全に静止するのを待って、スタータの使用を開始すると、エンジンの回転が復帰するのに、多大な時間を要し、運転者に不安を抱かせる。これを解決するためには、エンジン停止途中で、エンジンがまだ回っている間に、スタータのピニオンをエンジンのリングギヤに静かに噛み込ませることが求められる。 Since the idle stop system automatically stops the engine without direct operation by the driver, the engine can be restarted without causing a delay to the driver's restart request even during automatic stop. It needs to be started. The most severe condition for satisfying this requirement is when an engine restart request is generated immediately after the automatic stop operation is started. This is because, when a normal pinion dive starter is used, the engine needs to be completely stationary once to start the engine with the starter. In other words, if a normal pinion dive starter is used in a state where the engine has not stopped rotating, a very noisy noise will be generated until the pinion dives and meshes with the ring gear of the engine, and the starter pinion and engine Wear the ring gear. In order to avoid this, when the engine is completely stopped and the starter is started to be used, it takes a long time for the engine to recover, and the driver is anxious. In order to solve this, it is required that the starter pinion is gently engaged with the ring gear of the engine while the engine is still running while the engine is stopped.
本発明の目的は、エンジン再始動を速やかに行えるとともに、噛み合い時の騒音を低減できるエンジンの再始動装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an engine restart device that can quickly restart an engine and reduce noise during meshing.
(1)上記目的を達成するために、本発明は、モータの出力軸に連結されたピニオンと、マグネットスイッチにより駆動されるとともに、前記ピンオンをエンジンのリングギアの方向にシフトするシフトレバーとを有するスタータ本体と、前記モータに通電する第1のスイッチと、前記マグネットスイッチに通電する第2のスイッチとを有するスイッチモジュールと、車両の状態に応じて、前記エンジンの再始動を判定し、前記スイッチモジュールのスイッチをオンオフ制御する制御手段とを有し、前記エンジンの停止の際、まだ前記エンジンが回転している間に前記モータを回転させ、その上で前記エンジンのリングギアと前記ピニオンを噛み合わせるエンジンの再始動装置であって、前記エンジンのリングギアと前記ピニオンを噛み合わせる際、スタータの回転を能動的に減速させる減速手段を備えるようにしたものである。
かかる構成により、エンジン再始動を速やかに行えるとともに、噛み合い時の騒音を低減できるものとなる。
(1) In order to achieve the above object, the present invention includes a pinion connected to an output shaft of a motor, and a shift lever that is driven by a magnet switch and shifts the pin-on in the direction of an engine ring gear. A switch module having a starter body having a first switch for energizing the motor and a second switch for energizing the magnet switch, and determining restart of the engine according to a state of the vehicle, Control means for controlling on / off of the switch of the switch module, and when the engine is stopped, the motor is rotated while the engine is still rotating, and then the ring gear and the pinion of the engine are turned on. An engine restart device for meshing, wherein the ring gear of the engine and the pinion are meshed In this case, a decelerating means for actively decelerating the rotation of the starter is provided.
With this configuration, the engine can be restarted quickly, and noise during meshing can be reduced.
(2)上記(1)において、好ましくは、前記減速手段は、前記スタータのモータの回転により生じる起電力を通電させることによって前記モータの回転に減速が生じるようにしたものである。 (2) In the above (1), preferably, the speed reduction means causes a reduction in the rotation of the motor by energizing an electromotive force generated by the rotation of the motor of the starter.
(3)上記(2)において、好ましくは、前記減速手段は、前記スタータのモータの回転により生じる起電力を通電させるための第3のスイッチを備え、前記制御手段は、前記3のスイッチの起動が、スタータのピニオンを飛込ませるための前記第2のスイッチの起動と同時か、又は、前記第2のスイッチの起動より後とするものである。 (3) In the above (2), preferably, the deceleration means includes a third switch for energizing an electromotive force generated by rotation of the motor of the starter, and the control means activates the third switch. However, it is at the same time as the activation of the second switch for causing the starter pinion to enter or after the activation of the second switch.
(4)上記(2)において、好ましくは、前記減速手段は、前記スタータのモータの回転により生じる起電力を通電させるための第3のスイッチを備え、該第3のスイッチは、半導体スイッチである。 (4) In the above (2), preferably, the deceleration means includes a third switch for energizing an electromotive force generated by rotation of the motor of the starter, and the third switch is a semiconductor switch. .
本発明によれば、エンジン再始動を速やかに行えるとともに、噛み合い時の騒音を低減できるものとなる。
According to the present invention, the engine can be restarted quickly, and the noise at the time of meshing can be reduced.
以下、図1〜図3を用いて、本発明の第1の実施形態によるエンジンの再始動装置の構成及び動作について説明する。
最初に、図1を用いて、本実施形態によるエンジンの再始動装置の構成について説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態によるエンジンの再始動装置の構成図である。
Hereinafter, the configuration and operation of the engine restart device according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
First, the configuration of the engine restart device according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 1 is a configuration diagram of an engine restart device according to a first embodiment of the present invention.
スタータ本体1は、モータ13、ピニオン11、マグネットスイッチ12、シフトレバー14等を備えている。モータ13によって発生する回転動力が、図示していない減速装置を介してピニオン11に伝えられる。ピニオン11が、エンジンのリングギヤ5を回転させることで、エンジンが始動する。エンジンが始動した後や、エンジン未使用時は、ピニオン11とリングギヤ5の噛み合いは外される。ピニオン11をリングギヤ5に噛み合わせる際は、マグネットスイッチ12に通電される。マグネットスイッチ12に通電されると、シフトレバー14が動いて、ピニオン11をリングギア5に飛込ませる。また、ピニオン11の飛込みタイミングをコントロールために、回転速度を演算して把握するためのセンサを備えている。センサ7はリングギヤ5の回転信号を計測し、センサ8はスタータの回転信号を計測する。計測した信号は、制御装置2に入力され、回転速度が演算される。
The
半導体スイッチモジュール3は、スタータ1の動きを直接操作するのである。半導体スイッチモジュール3は、スイッチ15,16,17を備えている。スイッチ15はマグネットスイッチ12を操作し、スイッチ16はモータ13のON/OFFを操作する。スイッチ17はモータ13での発電ブレーキをON/OFFさせる。自動車用のスタータは、ボディーアースの回路構成をとることにより、プラス極だけの配線を行い、マイナス極の配線は、車両のボディーに接触させことで行う。発電ブレーキ用のスイッチ17は、モータのプラス極とボディーアースと連通することで動作する。すなわち、モータ13は回転により逆起電力が生じるが、回路が切れている時は電流が流れることが出来ず、ブレーキ力は発生しない。スイッチ16が切れていて、モータ13が惰性回転している時にスイッチ17をONにすると、逆起電力で発生した電圧で、ボディーアースを通じて電流が流れ、その電流に比例してブレーキ力が発生する。このブレーキ力によりモータ13の回転速度を減速させる。すなわち、スイッチ17により発生するブレーキ力をモータ13の減速手段として用いている。
The
これらのスイッチは半導体で構成されており、その動作は制御装置2からの指令によって制御される。スイッチ15、16、17を半導体スイッチで構成することにより、制御装置2から指令を受けてスイッチがON/OFFされるまでの動作時間の短縮が図られ、制御の際にスイッチの動作遅れ時間を考慮する必要がなくなり、かつ、動作遅れ時間のバラツキによる動作タイミングのバラツキをなくすことが可能になる。
These switches are made of semiconductors, and their operations are controlled by commands from the
スイッチ15,16はバッテリー4との通電を制御するものであるが、半導体スイッチが通電状態で故障した場合の対策として、リレースイッチ6を設けておくと、半導体スイッチに故障が生じても対処することが可能となる。リレースイッチ6は機械接点式のスイッチであり、通常時がOFFである。スタータを使用する時のみ、制御装置2からの指令によりリレースイッチ6はONになる。この構成をとると、半導体スイッチがON状態で故障しても、バッテリーとスタータの通電を遮断することが可能となり、システムとして安全となる。
The
次に、図2及び図3を用いて、本実施形態によるエンジンの再始動装置の動作について説明する。
図2は、本実施形態による減速手段を用いない場合のタイミングチャートである。図3は、本発明の第1の実施形態によるエンジンの再始動装置の動作を示すタイミングチャートである。
Next, the operation of the engine restart device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 2 and 3.
FIG. 2 is a timing chart when the speed reduction means according to the present embodiment is not used. FIG. 3 is a timing chart showing the operation of the engine restart device according to the first embodiment of the present invention.
アイドルストップの動作は、アイドルストップの判定が成立した時点で開始される。アイドルストップの判定が成立すると、最初に、燃料噴射が停止される。この燃料カットにより、エンジンが回転しても燃焼が起きなくなることで、エンジンの回転を維持できなくなり、図2に示すように、エンジンのクランク軸と一体となって回転しているリングギヤの回転数(図2の波形101)が低下を始める。(なお、エンジン回転速度、エンジン回転数、リングギヤ回転数はいずれも同じ意味で使用する)エンジンは、燃焼なしで惰性回転する時も、燃焼室への空気の出入りがあるため、図2に示すような回転速度に脈動的な変動が伴う。
The idle stop operation is started when the idle stop determination is established. When the idling stop determination is established, fuel injection is first stopped. This fuel cut prevents combustion from occurring even if the engine rotates, making it impossible to maintain engine rotation. As shown in FIG. (
エンジン回転が低下し始めたことを受けて、次に、図2の波形103に示すように、時刻t1において、図1のECM2は、半導体スイッチモジュール3に指令を送り、スイッチ16をオンすることで、スタータ1のモータ13に通電を開始し、スタータ1の予回転を開始する。なお、予回転を開始するタイミングは、リングギヤの回転速度で規定することもできる。
In response to the engine rotation starting to decrease, the
予回転開始後は、スタータの回転数(=回転速度と同じ)を検知し続け、一定の条件が成立した時点(図2の時刻t2)で、波形103に示すように、図1のスイッチ16をオフすることで、モータ13の通電を終了し、スタータの回転を惰性回転に切り替える。ここで、一定の条件とは、例えば、時刻t1に通電開始した後の経過時間が所定時間になったことである。なお、このモータ通電を終了するタイミングはスタータの回転数102で規定することもできる。すなわち、通電開始後、モータ13の回転数を監視し、その回転数が所定回転数になったとき、通電を停止するようにすることもできる。
After the start of the pre-rotation, the rotation speed of the starter (= same as the rotation speed) is continuously detected, and when a certain condition is satisfied (time t2 in FIG. 2), the
なお、図2では、スタータの回転速度を表記するにあたり、ピニオンとリングギヤが噛み合った状態でのエンジン回数数に換算した値にしている。この換算を行うことで、エンジンの回転速度とスタータの回転速度が同期しているかどうかが見やすくなる。 In FIG. 2, the notation of the rotation speed of the starter is a value converted into the number of engine cycles in a state where the pinion and the ring gear are engaged with each other. By performing this conversion, it is easy to see whether the engine speed and the starter speed are synchronized.
スタータが惰性回転中であって、リングギヤ回転数が低下してくる時に、ピニオンの飛込み開始が判定されると、図2の波形104に示すように、時刻t3において、図1のECM2は、半導体スイッチモジュール3に指令を送り、スイッチ15をオンすることで、マグネットスイッチ12に通電して、ピニオン11の飛込みを行い、ピニオン11とリングギヤ5を噛み込ませる。ピニオンの飛込み開始の判定は、例えば、エンジンの回転速度とスタータの回転速度との差が所定回転数以下になったときとする。すなわち、両者の回転数がある程度近づいたタイミングで、ピニオンの飛び込みを開始する。
When it is determined that the starter is in inertial rotation and the ring gear rotational speed is decreased and the start of the pinion jump is determined, as shown by the
エンジンの回転速度が脈動している中で、減速度が大きい時は、スタータが惰性回転で減速している時の減速度よりも大きい。このため、ピニオンの飛込みを開始したタイミング(時刻t3)では、エンジンの回転速度(波形101)の方が、スタータの回転速度(波形102)よりはるかに大きい。 When the engine speed is pulsating and the deceleration is large, it is greater than the deceleration when the starter is decelerated by inertial rotation. For this reason, at the timing (time t3) when the pinion starts to jump, the engine speed (waveform 101) is much higher than the starter speed (waveform 102).
時刻t3以後は、マグネットスイッチ12に電流が流れ出し、ピニオン11を押し出す力が発生し、ピニオン11の飛込み動作が始まる。ピニオン11が飛込みを開始した後は、ピニオン11の先端の面が、リングギア5の側面に接触し、ピニオン11の歯が、リングギア5の歯の間の位置にきた時点で、噛み込みが始まり、歯車の厚さ分を移動して、噛み込みが完了する。この噛み込み完了が、時刻t4のタイミングとなる。
After time t3, a current flows out to the
飛込み開始(時刻t3)から、噛み込み完了(時刻t4)までにある程度の時間がかかることで、時刻t3の時点と、時刻t4の時点では、エンジンとスタータの回転速度の相対的な関係が異なる。すなわち、時刻t3の時点では、エンジン回転速度の方がスタータの回転速度よりはるかに大きかったにも関わらず、時刻t4の時点では、逆にエンジン回転速度の方がスタータの回転速度より小さくなっている。このようなことは、エンジンの気筒の中で、圧縮工程にある気筒のピストンが上死点に近付いている時に起きやすい。すなわち、圧縮工程でピストンが上死点に近付くと、筒内圧が高まり、ピストンを押し返す力が強まる。この力が、エンジンの回転速度を減速させるトルクとなることから、上死点近くでは、エンジン回転速度の急激な減速が起きる。 Since a certain amount of time is required from the start of jumping (time t3) to the completion of biting (time t4), the relative relationship between the rotational speeds of the engine and the starter differs between time t3 and time t4. . That is, at the time t3, the engine rotational speed is much higher than the starter rotational speed, but at the time t4, the engine rotational speed is lower than the starter rotational speed. Yes. Such a situation is likely to occur when the piston of the cylinder in the compression process is approaching top dead center among the cylinders of the engine. That is, when the piston approaches the top dead center in the compression process, the in-cylinder pressure increases and the force to push back the piston increases. Since this force becomes a torque that reduces the rotational speed of the engine, the engine rotational speed rapidly decreases near the top dead center.
ピニオン11が噛み合った時点でエンジン回転速度がスタータ回転速度より低い場合、歯車の歯面衝突によって角運動量の交換が行われる。これにより、エンジン回転速度(波形101)は上昇し、スタータ回転速度(波形102)は低下する。その後、エンジンの圧縮工程にあった気筒のピストンが上死点を越えると、今度は筒内圧によってエンジンが加速され、回転速度の大幅な上昇が生じる。一般に、スタータにはワンウェイクラッチの機構が組み込まれていて、スタータのモータからピニオンへの正回転方向の動力は伝達されるが、ピニオン回転がモータ回転より増速した場合は、クラッチが切れ、動力伝達が行われないようになっている。このため、ピニオン11がリングギア5に噛み合った後にも、エンジン回転が増速する分にはスタータのモータと同期することなく回転することが可能となる。
When the engine rotation speed is lower than the starter rotation speed when the
ピニオン噛み込み時点でのエンジンとスタータの回転速度の差Δrが図示した量となり、この速度差が大きいほど、歯面衝突の衝撃が大きくなり、発生する騒音が大きくなる。よって、この速度差を小さくすることが、騒音低減につながる。 The difference Δr between the rotational speeds of the engine and the starter at the time of pinion engagement is the amount shown in the figure, and the greater this speed difference, the greater the impact of tooth surface collision and the greater the noise generated. Therefore, reducing this speed difference leads to noise reduction.
図3は、本実施形態による波形図であり、発電ブレーキを用いることで、ピニオン噛み込み時点でのエンジンとスタータの回転速度の差を小さくして、歯面衝突の衝撃が小さく、発生する騒音が小さくできるものである。 FIG. 3 is a waveform diagram according to the present embodiment. By using the power generation brake, the difference in rotational speed between the engine and the starter at the time of pinion engagement is reduced, the impact of tooth surface collision is reduced, and the generated noise is generated. Can be reduced.
図3の動作において、ピニオン11の飛込み開始(時刻t3)までは図2の動作と全く同じになるため、説明を省略する。
In the operation of FIG. 3, the operation until the start of the
図3の動作においては、ピニオン11の飛込み開始(時刻t3)の直後に、図3の波形109に示すように、時刻t5において、図1のECM2は、半導体スイッチモジュール3に指令を送り、スイッチ17をオンすることで、発電ブレーキのスイッチをONにする。発電ブレーキは、スタータのモータの回転により生じる起電力を通電させることによってモータ回転に減速を生じさせるものである。この発電ブレーキにより、スタータの回転速度は惰性回転で減速していた時よりも、より大きな減速度で減速し始める。それと同時にピニオンの飛込み動作は行われ、時刻t4のタイミングでピニオン11の噛み込みが完了する。その間のエンジン減速度は図2と同じであるが、スタータの回転をより減速させたことで、時刻t4の時点での速度差Δr’が小さくなる。すなわち、エンジンの減速度にスタータの減速度が近付き、ピニオンが噛み合う間にエンジン回転が大きく減速しても、噛み合った瞬間の速度差が大きくならずに済む。これによって、歯面衝突で発生する衝撃力が小さくなり、発生する騒音も小さくなる。
In the operation of FIG. 3, immediately after the start of jumping in of the pinion 11 (time t3), the
図3に示すように、時刻t2において、モータの通電が終了すると、スタータの回転は減速する。この減速は、言わば、受動的な減速である。それに対して、時刻t4において発電ブレーキをオンすると、スタータの回転は更に減速する。これを能動的な減速と称する。 As shown in FIG. 3, at the time t2, when energization of the motor is completed, the rotation of the starter is decelerated. This deceleration is a passive deceleration. On the other hand, when the power generation brake is turned on at time t4, the rotation of the starter is further decelerated. This is called active deceleration.
時刻t3と、時刻t5の間は、例えば、10msとしている。なお、この時間差(t5−t3)については、スタータの種類に応じて変える必要がある。すなわち、小排気量のエンジンを始動するためのスタータは小出力のモータが用いられ、大排気量のエンジンを始動するためのスタータは大出力のモータが用いられる。小出力のモータの場合、モータ自体の体格も小さく、また、ピニオン等の体格も小さい。そのため、慣性重量が小さいものである。一方、大出力のモータの場合、慣性重量が小出力のモータに比べて大きいものである。その結果、図3の時刻t2以降において、モータ回転速度が減少する割合は、スタータの種類によって異なることとなる。そこで、時刻t3と時刻t5の時間差も、スタータの種類に応じて、適宜変える必要が或る。数種類のスタータについて検証した結果では、時間差(t5−t3)は、0ms〜20ms程度の範囲となる。いずれにしても、発電ブレーキをオンするタイミング(時刻t5)は、ピニオンの飛び込み開始(時刻t3)と同時か、ピニオンの飛び込み開始(時刻t3)よりも後としている。 For example, 10 ms is set between the time t3 and the time t5. The time difference (t5−t3) needs to be changed according to the type of starter. That is, a small output motor is used as a starter for starting a small displacement engine, and a high output motor is used as a starter for starting a large displacement engine. In the case of a small output motor, the physique of the motor itself is small, and the physique such as a pinion is also small. Therefore, the inertia weight is small. On the other hand, in the case of a high output motor, the inertia weight is larger than that of a small output motor. As a result, the rate at which the motor rotation speed decreases after time t2 in FIG. 3 varies depending on the type of starter. Therefore, the time difference between time t3 and time t5 also needs to be appropriately changed according to the type of starter. As a result of verifying several types of starters, the time difference (t5−t3) is in the range of about 0 ms to 20 ms. In any case, the timing to turn on the power generation brake (time t5) is the same as the start of the pinion jump (time t3) or after the start of the pinion jump (time t3).
スタータのピニオンを、エンジンのクランク軸に直結されたリングギヤに噛み合わせておくことで、再始動条件が整った場合には、すみやかにクランキングを開始することにより、迅速にエンジンを再始動させることができる。 By engaging the starter pinion with a ring gear directly connected to the crankshaft of the engine, the engine can be restarted quickly by promptly starting cranking when the restart conditions are met. Can do.
以上説明した本実施形態では、スタータの能動的減速は、発電ブレーキにより行っているが、他の方法も取り得る。例えば、発電ブレーキは、モータ13を用いるものであるが、同様に、モータ13を用いるものとして、逆通電ブレーキがある。通常、モータ13には、図1に示すように、バッテリ4をモータ13の第1の端子に接続し、第2の端子は接地する方向に通電する。それに対して、逆通電ブレーキとは、通電方向を逆にして、モータ13の前述の第2の端子をバッテリに接続し、前述の第1の端子を接地する方向に通電するものである。これによりモータ13は逆方向に回転しようとするため、モータ13の減速することができる。逆通電ブレーキは、発電ブレーキに比べて減速度を大きくできるため、発電ブレーキだけでは減速度が十分でない場合に用いることができる。また、以上の2つの例は、モータ13を用いた電気的なブレーキであるが、他の方法として、機械的な摩擦ブレーキを用いることもできる。摩擦ブレーキでは、モータ13の出力軸に対して摩擦部材を接触するようにして、その摩擦力により、モータを減速する。
In the present embodiment described above, active deceleration of the starter is performed by the power generation brake, but other methods can be used. For example, the power generation brake uses the
ここで、ピニオン11とリングギア5が接触するときの衝突音としては、2種類ある。第1は、ピニオン11の端面が、リングギア5の側面に接触する時に発生する衝突音である。第2は、第1の衝突音が発生した後、ピニオン11とリングギア5の歯面が接触する時に発生する音である。図2の例において、時刻t3のタイミングを適切化することで、第1の衝突音を低減することができる。すなわち、前述したように、時刻t3は、エンジンの回転速度とスタータの回転速度との差が所定回転数以下になったときとしている。それに対して、第2の衝突音を低減するには、図2の例では、時刻t3を図示の状態よりも、早めることが効果的である。但し、この場合、第2の衝突音を低減できても、第1の衝突音が増大することになる。すなわち、図2に示す例では、第1及び第2の衝突音の双方を低減することができないものである。それに対して、本実施形態では、図3に示したように、時刻t3を適切化して、第1の衝突音を低減できる。更に、時刻t4において、スタータの能動的減速(例えば、発電ブレーキ)を実行することで、第2の衝突音も低減でき、第1と第2の衝突音の両方を低減できるものである。
Here, there are two types of collision sounds when the
以上説明したように、本実施形態によれば、エンジンがまだ回っている間にスタータのピニオンをエンジンのリングギアに静かに噛み込ませることが可能になり、これによって、エンジン停止動作を開始した直後に再始動要求が生じた場合にも、速やかにエンジンを再始動させることが可能となる。また、ピニオンとリングギアを噛合わせる際の騒音が低減されることで、運転者に不快感を与えずに済む他、ピニオンとリングギアの摩耗が減り、頻繁にアイドルストップを行っても、部品の劣化による交換の必要をなくすことが可能になる。 As described above, according to the present embodiment, the starter pinion can be quietly engaged with the ring gear of the engine while the engine is still running, thereby starting the engine stop operation. Even when a restart request occurs immediately after that, the engine can be restarted promptly. In addition, the noise when meshing the pinion and ring gear reduces the driver's discomfort and reduces wear on the pinion and ring gear. It is possible to eliminate the need for replacement due to deterioration of the battery.
さらに、回転が停止したリングギアにスタータのピニオンを噛み込ませる際は、リングギアのある程度決まった位置の歯とピニオンが接触して、噛み込むことになり、リングギアの特定の歯の摩耗が進むことになるが、この問題に対しても改善が図られる。それは、エンジンが停止する際、圧縮工程の気筒の内圧が上がるようなピストン位置ではピストンが押し戻されるため、結果として毎回、同じようなピストンの位置が回転が止まることになり、リングギアの回転位置は特定の範囲に集中して停止することになる。これに対して、回転中のリングギアにスタータのピニオンを静かに噛み込ませることが可能になると、再始動要求がなくても毎回、リングギアが回転している間にピニオンを噛み込ませればよくなる。この場合、リングギアは回転中であるため、噛み込みの際接触する歯が特定の位置に集中することなく、全ての歯に均等に機会が訪れるようになる。そうなると、リングギアの摩耗が特定の歯に集中することがなくなり、アイドルストップを繰り返し実施しても耐久性の問題を引き起こすことがなくて済むようになる。 In addition, when the starter pinion is bitten into the ring gear whose rotation has stopped, the teeth of the ring gear at a certain position and the pinion come into contact with each other and bite, and wear of specific teeth on the ring gear There will be progress, but improvements will be made to this problem. This is because when the engine is stopped, the piston is pushed back at the piston position where the internal pressure of the cylinder in the compression process increases. As a result, the same piston position stops rotating every time, and the rotation position of the ring gear Will stop focusing on a specific area. On the other hand, if it becomes possible to gently bite the starter pinion into the rotating ring gear, the pinion is bitten while the ring gear is rotating every time even if there is no restart request. It will be better. In this case, since the ring gear is rotating, the teeth that come into contact with each other at the time of biting do not concentrate at a specific position, and all the teeth have an equal opportunity. As a result, the wear of the ring gear does not concentrate on a specific tooth, and even if the idle stop is repeatedly performed, the durability problem does not occur.
次に、図4を用いて、本発明の第2の実施形態によるエンジンの再始動装置の構成及び動作について説明する。
図4は、本発明の第2の実施形態によるエンジンの再始動装置の構成図である。なお、図1と同一符号は、同一部分を示している。
Next, the configuration and operation of the engine restart device according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 4 is a configuration diagram of an engine restart device according to the second embodiment of the present invention. The same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same parts.
本実施形態では、発電ブレーキ用スイッチ18をリレースイッチ(機械接点式スイッチ)で構成している。発電ブレーキ用スイッチ18とモータ用スイッチ16の両方がONになると、回路として短絡するが、機械接点式で、かつ、通常OFFのリレースイッチを発電ブレーキに用いることで、ON状態での故障をさけることができるようになり、より安全性が高まる。
In the present embodiment, the power
次に、図5を用いて、本発明の第3の実施形態によるエンジンの再始動装置の構成及び動作について説明する。
図5は、本発明の第3の実施形態によるエンジンの再始動装置の構成図である。なお、図1と同一符号は、同一部分を示している。
Next, the configuration and operation of an engine restart device according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 5 is a configuration diagram of an engine restart device according to the third embodiment of the present invention. The same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same parts.
本実施形態では、マグネットスイッチ用スイッチ22、モータ用スイッチ23、発電ブレーキ用スイッチ18を機械接点式のリレースイッチで構成している。これらのスイッチを通常OFFにすることで、ON状態で故障することが避けられ、上流側で通電を遮断するスイッチが不要になる。
In this embodiment, the
次に、図6を用いて、本発明の第4の実施形態によるエンジンの再始動装置の構成及び動作について説明する。
図6は、本発明の第4の実施形態によるエンジンの再始動装置の構成図である。なお、図1と同一符号は、同一部分を示している。
Next, the configuration and operation of an engine restart device according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 6 is a configuration diagram of an engine restart device according to a fourth embodiment of the present invention. The same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same parts.
本実施形態では、図1に示した回路をより詳細に記載し、サージ電圧対策を施したものである。 In this embodiment, the circuit shown in FIG. 1 is described in more detail and measures against surge voltage are taken.
半導体スイッチは高速でON/OFF動作ができるため、頻繁にスイッチングを行うことが可能であるが、通電対象であるマグネットスイッチ12やモータ13はインダクタンスを持ち、スイッチをOFFにした時、電流の時間変化に伴い誘導起電力が発生する。サージ電圧対策をしていない回路では、スイッチを切った瞬間に電流が0になるため、電流の時間変化が非常に大きく、非常に大きな起電力が発生する。この起電力をサージ電圧と呼び、対策を施さない場合、機器を痛める原因となる。スイッチ15のサージ電圧対策となるのがダイオード19であり、このダイオードはマグネットスイッチ12のプラス極とボディーアースをつなぐ。これにより、マグネットスイッチ12のスイッチ15をOFFにした瞬間に誘導起電力が発生しても、ダイオード19を通じて、電流が流れることで、マグネットスイッチ12に流れる電流の時間変化が小さくて済み、発生する起電力も小さくなる。
Since the semiconductor switch can be turned on and off at high speed, it can be switched frequently. However, the
同様にモータ13用のスイッチ16に対するサージ電圧対策が、ダイオード20で施してあり、スイッチ16が切れた瞬間に、アースからダイオード20を通じてモータ13に電流が流れ、大きなサージ電圧の発生を防ぐ。
Similarly, a countermeasure against a surge voltage for the
発電ブレーキ用スイッチ17のサージ電圧対策が、ダイオード21である。発電ブレーキ動作中は、モータ13から半導体スイッチモジュールのアースに向かって電流が流れている。この電流の流れを、スイッチ17をOFFにした時にも維持させるのが、サージ電圧対策であり、ダイオード21を通じて電流を流し、この電流はバッテリー4に吸収させる。
The
以上の図4〜図6に示した実施形態でも、エンジン再始動を速やかに行えるとともに、噛み合い時の騒音を低減できるものとなる。
Also in the embodiment shown in FIGS. 4 to 6 described above, the engine can be restarted promptly and the noise during meshing can be reduced.
1…スタータ本体
2…制御装置
3…半導体スイッチモジュール
4…バッテリー
5…リングギア
6…電源遮断用リレースイッチ
7…リンギギヤ回転速度センサ
8…スタータ回転速度センサ
11…ピニオン
12…マグネットスイッチ
13…モータ
14…シフトレバー
15…マグネットスイッチ用スイッチ
16…モータ用スイッチ
17…発電ブレーキ用スイッチ
18…発電ブレーキ用リレースイッチ
19…マグネットスイッチ用ダイオード
20…モータ用ダイオード
21…発電ブレーキ用ダイオード
22…マグネットスイッチ用リレースイッチ
23…モータ用リレースイッチ
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記モータに通電する第1のスイッチと、前記マグネットスイッチに通電する第2のスイッチとを有するスイッチモジュールと、
車両の状態に応じて、前記エンジンの再始動を判定し、前記スイッチモジュールのスイッチをオンオフ制御する制御手段とを有し、
前記エンジンの停止の際、まだ前記エンジンが回転している間に前記モータを回転させ、その上で前記エンジンのリングギアと前記ピニオンを噛み合わせるエンジンの再始動装置であって、
前記エンジンのリングギアと前記ピニオンを噛み合わせる際、スタータの回転を能動的に減速させる減速手段を備えることを特徴とするエンジンの再始動装置。 A starter body having a pinion connected to the output shaft of the motor, and a shift lever driven by a magnet switch to shift the pin-on in the direction of the ring gear of the engine;
A switch module having a first switch for energizing the motor and a second switch for energizing the magnet switch;
Control means for determining restart of the engine according to a state of the vehicle and controlling on / off of the switch of the switch module;
When the engine is stopped, the engine is restarted by rotating the motor while the engine is still rotating and meshing the ring gear and the pinion of the engine.
A restarting device for an engine comprising: a reduction means for actively reducing the rotation of the starter when the ring gear of the engine and the pinion are engaged with each other.
前記減速手段は、前記スタータのモータの回転により生じる起電力を通電させることによって前記モータの回転に減速が生じるようにしたことを特徴とするエンジンの再始動装置。 The engine restart device according to claim 1,
2. The engine restarting apparatus according to claim 1, wherein the speed reduction means is configured to decelerate the rotation of the motor by energizing an electromotive force generated by the rotation of the motor of the starter.
前記減速手段は、前記スタータのモータの回転により生じる起電力を通電させるための第3のスイッチを備え、
前記制御手段は、前記3のスイッチの起動が、スタータのピニオンを飛込ませるための前記第2のスイッチの起動と同時か、又は、前記第2のスイッチの起動より後とすることを特徴とするエンジンの再始動装置。 The engine restart device according to claim 2,
The speed reduction means includes a third switch for energizing an electromotive force generated by rotation of the motor of the starter,
The control means is characterized in that the activation of the third switch is simultaneous with the activation of the second switch for causing the starter pinion to jump in or after the activation of the second switch. Engine restart device.
前記減速手段は、前記スタータのモータの回転により生じる起電力を通電させるための第3のスイッチを備え、
該第3のスイッチは、半導体スイッチであることを特徴とするエンジンの再始動装置。 The engine restart device according to claim 2,
The speed reduction means includes a third switch for energizing an electromotive force generated by rotation of the motor of the starter,
The engine restarting device, wherein the third switch is a semiconductor switch.
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