JP2016089781A

JP2016089781A - スタータの寿命評価方法

Info

Publication number: JP2016089781A
Application number: JP2014227700A
Authority: JP
Inventors: 浩司夏目; Koji Natsume; 則夫砂川; Norio Sunakawa; 義久岸本; Yoshihisa Kishimoto; 真星; Makoto Hoshi
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2014-11-10
Filing date: 2014-11-10
Publication date: 2016-05-23

Abstract

【課題】スタータの寿命を従来よりも高い精度で評価することができるスタータの寿命評価方法を提供する。
【解決手段】スタータ６の作動時間と第１マップデータとから時間係数を決定し、エンジン５の油温又は水温と第２マップデータとから温度に係る負荷係数を決定し、スタータ６の作動中にスタータ６に流れる電流の積算値と第３マップデータとから電流に係る負荷係数を決定し、時間係数と温度に係る負荷係数及び電流に係る負荷係数の少なくとも一方との乗算値からなる実効作動数を求めることをスタータ６の作動毎に行って、それら実効作動数の積算値である実効作動回数を求めて判定値と比較し、判定値以上である場合には寿命限界であると判定する。
【選択図】図２

Description

本発明はスタータの寿命評価方法に関し、更に詳しくは、スタータの寿命を従来よりも高い精度で評価することができるスタータの寿命評価方法に関する。

近年、自動車のエンジンには、燃費の節減及び排ガスによる環境悪化の防止の観点から、停車時においてエンジンを自動停止し、かつ発車時にエンジンを自動で再始動させる、いわゆるアイドリングストップ機構が搭載されるようになっている。具体的には、エンジンの停止要求が発せられたときにはエンジンへの燃料供給を停止する一方で、エンジンの再始動要求が発せられたときは、燃料供給を再開してスタータでエンジンを再始動させることが自動的に行われるようになっている。

従って、アイドリングストップ機構を搭載しない場合に比べて、スタータの作動回数が極めて多くなって負荷が増大するため、スタータの寿命を評価することが重要になっている。

従来は、スタータの作動回数の積算値や作動時間の積算値が、予め設定された判定値に達したときをスタータの寿命限界であると判定していた（例えば、特許文献１を参照）。

しかしながら、エンジンの油温や水温などの状態によっては、クランキング時にスタータに加わる負荷が変化するため、上記の特許文献１のような判定方法では、スタータの寿命を正確に評価することができないという問題があった。

特開２００１−２６３２１０号公報

本発明の目的は、スタータの寿命を従来よりも高い精度で評価することができるスタータの寿命評価方法を提供することにある。

上記の目的を達成する本発明のスタータの寿命評価方法は、エンジンをクランキングして始動させるスタータの寿命評価方法であって、前記スタータの作動時間と予め設定された第１マップデータとから時間係数を決定する第１のステップと、前記エンジンの油温又は水温と予め設定された第２マップデータとから温度に係る負荷係数を決定する第２のステップと、前記スタータの作動中に該スタータに流れる電流の積算値と予め設定された第３マップデータとから電流に係る負荷係数を決定する第３のステップと、前記時間係数と、前記温度に係る負荷係数及び前記電流に係る負荷係数の少なくとも一方との乗算値からなる実効作動数を求める第４のステップと、前記第１のステップから前記第４のステップを、前記スタータの作動毎に行って前記実効作動数の積算値である実効作動回数を求める第５のステップと、前記実効作動回数を予め設定された判定値と比較して、該実効作動回数が前記判定値以上である場合には前記スタータの寿命限界であると判定する第６のステップとからなることを特徴とするものである。

本発明のスタータの寿命評価方法によれば、実際のエンジンの状態に応じたスタータに加わる負荷の変化を反映した実効的な作動回数に基づいて、スタータの寿命を評価するようにしたので、スタータの寿命を従来よりも高い精度で評価することができる。

ディーゼルエンジンのアイドリングストップシステムの構成図である。本発明の実施形態からなるスタータの寿命評価方法を説明するフロー図である。時間係数を求めるマップデータの例である。油温に係る負荷係数を求めるマップデータの例である。スタータに流れる電流の積算値を説明するグラフである。電流に係る負荷係数を求めるマップデータの例である。

以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。図１は、エンジンのアイドリングストップシステムを示す。

このエンジンのアイドリングストップシステム（以下、単に「アイドリングストップシステム」という。）は、エンジン本体１のクランク軸２の回りにフライホイール３を介して接続されたリングギア４と、そのリングギア４を通じてエンジン５をクランキングするスタータ６と、制御手段であるＥＣＵ７とから主に構成されている。

スタータ５は、リングギア４に噛合可能なピニオン８と、そのピニオン８を回転駆動するモータ９とから主に構成されている。モータ９は鉛バッテリ１０を電源としている。また、モータ９の回転軸１１は、アクチュエータ（図示せず）によってリングギア４に向けて伸縮可能になっている。

エンジン本体１では、コモンレール１２内で蓄圧された燃料が、インジェクタ１３を通じて複数の気筒１４（この例では４個）内の圧縮空気中に噴射されて燃焼・膨張することで、ピストン１５をシリンダ１６内で上下動させてクランク軸２を回転駆動する。

ＥＣＵ７は、エンジン５の停止要求が発生したときには、インジェクタ１３からの燃料噴射を停止する一方で、エンジン５の再始動要求が発生したときには、スタータ５を作動させる。スタータ５が作動すると、モータ９が起動してピニオン８が回転駆動され、アクチュエータにより回転軸１１が伸長してピニオン８がリングギア４に噛合することでエンジン５がクランキングされる。

なお、エンジン５の停止要求は、例えば、車速や鉛バッテリ１０の電圧などの項目のうちのいくつかが、所定の条件を満たしたときに発せられる。また、エンジン５の再始動要求は、例えば、ギアの位置やクラッチペダルの状態などが、所定の条件を満たしたときに発せられる。

そして、このアイドリングストップシステムでは、エンジン本体１にエンジンオイルの温度を測定する油温計１７が設置されている。また、鉛バッテリ１０からモータ９へ流れる電流を測定する電流計１８が設置されている。それらの油温計１７及び電流計１８は、ＥＣＵ７に信号線（一点鎖線で示す）を通じて接続している。

このようなアイドリングストップシステムにおけるスタータ６の寿命評価方法（以下、「寿命評価方法」という。）を、ＥＣＵ７の機能として図２〜６に基づいて以下に説明する。

まずＥＣＵ７は、スタータ６の作動回数を示す制御変数ｎ（自然数）を初期化する（Ｓ１０）。次に、再始動要求が発せられたか否かを判定し（Ｓ２０）、再始動要求が発せられた場合には、制御変数を１だけ増分する（Ｓ３０）とともに、スタータ６を作動させてエンジン５をクランキングする（Ｓ４０）。次に、エンジン５が再始動したか否かを判定し（Ｓ５０）、エンジン５が再始動した場合にはスタータ６を停止して、その作動時間を入力する（Ｓ６０）。そして、入力した作動時間と実験等により予め設定された第１マップデータとから、時間係数Ｈ(ｎ)を決定する（Ｓ７０）。

図３に第１マップデータの例を示す。この例では、時間係数は作動時間に対して正の相関を有しており、作動時間が１０秒のときに時間係数が１となるように設定されている。

次にＥＣＵ７は、油温計１７の測定値（油温）を入力して（Ｓ８０）、入力した油温と実験等により予め設定された第２マップデータとから、温度に係る負荷係数Ｔ(ｎ)を決定する（Ｓ９０）。

図４に第２マップデータの例を示す。この例では、温度に係る負荷係数は油温に対して負の相関を有しており、油温が２０℃のときに負荷係数が１となるように設定されている。

続いてＥＣＵ７は、電流計１８の測定値を入力して、スタータ６の作動時間内における電流積算値（図５を参照）を算出する（Ｓ１００）。そして、算出した電流積算値と実験等により予め設定された第３マップデータとから、電流に係る負荷係数Ａ(ｎ)を決定する（Ｓ１１０）。

図６に第３マップデータの例を示す。この例では、電流に係る負荷係数は電流積算値に対して正の相関を有している。

そしてＥＣＵ７は、実効作動数Ｓ(ｎ)を算出する（Ｓ１２０）。この実効作動数Ｓ(ｎ)は、時間係数Ｈ(ｎ)と、温度に係る負荷係数Ｔ(ｎ)及び電流に係る負荷係数Ａ(ｎ)の少なくとも一方とを乗算した乗算値として得られる。

実効作動数Ｓ(ｎ)の算出において、温度に係る負荷係数Ｔ(ｎ)及び電流に係る負荷係数Ａ(ｎ)のいずれか、又は両方を選択するかについては、エンジン５やスタータ６の仕様により適宜決定されるが、寿命評価の精度の観点からは電流に係る負荷係数Ａ(ｎ)のみを選択することが、実機への適用性の観点からは温度に係る負荷係数Ｔ(ｎ)のみを選択することが、それぞれ好ましい。

最後にＥＣＵ７は、実効作動数Ｓ(ｎ)の積算値である実効作動回数Ｘ(ｎ)を算出し（Ｓ１３０）、その実効作動回数Ｘ(ｎ)を予め設定された判定値Ｙと比較する（Ｓ１４０）。

実効作動回数Ｘ(ｎ)が判定値Ｙ未満である場合には、ステップ２０へ戻って次回のスタータ６の作動を待つ一方で、判定値Ｙ以上である場合には、スタータ６が寿命限界に至ったと判断する。

このように、実際のエンジン５の状態に応じて変化するスタータ６に加わる負荷を反映した実効的な作動回数に基づいて、スタータ６の寿命を評価するようにしたので、スタータ６の寿命を従来よりも高い精度で評価することができるのである。

上記の実施形態からなる寿命評価方法においては、エンジンオイルの油温の代わりに、エンジン冷却水の温度（水温）を用いることができる。そのようにすることで、既設の水温計を利用して効率化を図ることができる。なお、水温を用いる場合には、温度に係る負荷係数の決定に用いる第２マップデータを変更する必要がある。

また、上記の実施形態からなる寿命評価方法では、アイドリングの再始動時におけるスタータ６の作動を対象としているが、車両の停車時におけるイグニッションスイッチによるスタータ６の作動も含まれることは言うまでもない。

１エンジン本体
２クランク軸
５エンジン
６スタータ
７ＥＣＵ
９モータ
１１回転軸
１３インジェクタ
１７油温計
１８電流計

Claims

エンジンをクランキングして始動させるスタータの寿命評価方法であって、
前記スタータの作動時間と予め設定された第１マップデータとから時間係数を決定する第１のステップと、
前記エンジンの油温又は水温と予め設定された第２マップデータとから温度に係る負荷係数を決定する第２のステップと、
前記スタータの作動中に該スタータに流れる電流の積算値と予め設定された第３マップデータとから電流に係る負荷係数を決定する第３のステップと、
前記時間係数と、前記温度に係る負荷係数及び前記電流に係る負荷係数の少なくとも一方との乗算値からなる実効作動数を求める第４のステップと、
前記第１のステップから前記第４のステップを、前記スタータの作動毎に行って前記実効作動数の積算値である実効作動回数を求める第５のステップと、
前記実効作動回数を予め設定された判定値と比較して、該実効作動回数が前記判定値以上である場合には前記スタータの寿命限界であると判定する第６のステップと、からなることを特徴とするスタータの寿命評価方法。