JP2020165343A - Engine starting device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、スタータモータ(始動機兼発電機含む。)によりエンジンを始動させる際に、スムーズにエンジンを始動させることができるエンジン始動装置に関する。 The present invention relates to an engine starting device capable of smoothly starting an engine when the engine is started by a starter motor (including a starter and a generator).
自動二輪車を含む車両では、現在、一般的に4サイクルエンジンが搭載されており、エンジンを始動する場合には、スタータモータによりクランク軸を回転し(クランキングを行い)、ピストンが圧縮上死点を越えることでエンジンの始動が可能になる。この際、ピストンが圧縮上死点近傍に近づくにつれて、シリンダ内の圧力がピストンを押し下げる方向に作用する力(反力)が徐々に大きくなり、圧縮上死点の手前では、最大の乗り越しトルク(最大クランキングトルク)が必要になる。 Vehicles, including motorcycles, are currently generally equipped with a four-stroke engine, and when the engine is started, the crankshaft is rotated (cranked) by the starter motor, and the piston compresses top dead center. The engine can be started by exceeding. At this time, as the piston approaches the compression top dead center, the force (reaction force) that the pressure in the cylinder acts in the direction of pushing down the piston gradually increases, and before the compression top dead center, the maximum transit torque ( Maximum cranking torque) is required.
そこで、例えば、特許文献1には、スタータモータの負荷を減らすため、エンジンを始動する際に、スタータモータにより排気上死点近傍までクランク軸を逆転し、その位置から正転を開始させることでピストンの慣性力を得、該慣性力とスタータモータのトルクの合力により前記最大クランキングトルクを乗り越えさせる、いわゆるスイングバック制御を行うことが開示されている(特許文献1の[0098])。
Therefore, for example, in
エンジンを始動する場合、先に述べたようにピストンが圧縮上死点を越えるように、クランク軸に回転トルクを印加させる必要があるが、始動性を向上させるために、デコンプレッション機構がエンジンに採用されることが多い。このデコンプレッション機構とは、周知の技術であり、エンジンの始動時にシリンダ内の圧力を開放して、クランキングをスムーズに行うことができる機構のことであり、通称デコンプと略されることもある。 When starting the engine, it is necessary to apply rotational torque to the crankshaft so that the piston exceeds the compression top dead center as described above, but in order to improve startability, a decompression mechanism is applied to the engine. Often adopted. This decompression mechanism is a well-known technology, and is a mechanism that can release the pressure in the cylinder when the engine is started to smoothly perform cranking, and is sometimes abbreviated as decompression. ..
そして、さらにエンジンの始動性を高めるためには、デコンプの閉じ角を圧縮上死点側により近づけることが好ましく、そのようにすれば、より一層クランキングに必要なトルクを低減することができるので、エンジンをスムーズに始動させることができる。 Then, in order to further improve the startability of the engine, it is preferable to make the closing angle of the decompression closer to the compression top dead center side, and by doing so, the torque required for cranking can be further reduced. , The engine can be started smoothly.
ところで、乗員によりイグニッションスイッチがオフ操作されることによる通常停止時や、車両が停止し、スロットル開度が所定角度以下にもどされたことを検知して自動的にエンジンが停止する所謂アイドルストップによる停止時においては、ピストンがどこの位置に停止するかは一定ではない。 By the way, due to the so-called idle stop, which is when the vehicle is normally stopped by turning off the ignition switch by the occupant, or when the vehicle is stopped and the throttle opening is returned to a predetermined angle or less, the engine is automatically stopped. At the time of stop, the position where the piston stops is not constant.
そして、図10に示すように、デコンプの閉角を圧縮上死点C/Tの近傍に位置させた(例えば、−θd=−50゜)場合、その反対側の所定角度(図10に示した例では、0゜〜+3θd(+150゜))内においては、負圧が高くなり、そのような位置に、たまたまピストンが位置した場合には、スイングバックしようとしても、シリンダ内における負圧が高い状態になっているのでスイングバックすることができないし、また、その後、クランク軸を正転しようとしても、スタータモータに供給されるバッテリ電圧が低下している状態ではクランク軸の始動トルクが前記シリンダ内の負圧に負けてしまうため、クランク軸が動かない状態(以降、ロック状態と呼ぶ)が生じる。そのため、このようなロック状態に陥ったときに、エンジンの始動性を向上させる技術が望まれる。なお、ロック状態が起こる領域を密閉領域LAという。 Then, as shown in FIG. 10, when the closing angle of the decompression is positioned near the compression top dead center C / T (for example, −θd = −50 °), a predetermined angle on the opposite side (shown in FIG. 10). In the example, the negative pressure becomes high within 0 ° to + 3θd (+ 150 °), and if the piston happens to be located at such a position, the negative pressure in the cylinder will increase even if an attempt is made to swing back. Since it is in a high state, it cannot swing back, and even if it tries to rotate the crankshaft in the normal direction after that, the starting torque of the crankshaft will be the same when the battery voltage supplied to the starter motor is low. Since it loses to the negative pressure in the cylinder, the crankshaft does not move (hereinafter referred to as the locked state). Therefore, a technique for improving the startability of the engine when such a locked state occurs is desired. The area where the locked state occurs is called a closed area LA.
この発明は、このような課題を考慮してなされたものであって、エンジン始動時にクランク軸を逆転駆動した際、ピストンが圧縮上死点を乗り越えることができない嵌まり込み現象を発生してクランク軸がロック状態に陥った場合であっても、エンジン始動性を向上させることができるエンジン始動装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of such a problem, and when the crankshaft is reversely driven at the time of starting the engine, a fitting phenomenon in which the piston cannot overcome the compression top dead center occurs and the crank is cranked. It is an object of the present invention to provide an engine starting device capable of improving engine startability even when the shaft falls into a locked state.
この発明の一態様のエンジン始動装置(10)は、
エンジン(E)のクランク軸(51)を回転させるスタータモータ(M)と、
前記スタータモータ(M)を制御し、前記エンジン(E)を始動させる制御部(80)と、を備えるエンジン始動装置(10)において、
前記制御部(80)は、前記エンジン(E)の始動時に前記クランク軸(51)がロック状態になったことを検知した場合には、前記スタータモータ(M)の逆転駆動及び正転駆動を繰り返して前記ロック状態を離脱させて前記エンジン(E)を始動させる。
The engine starting device (10) of one aspect of the present invention is
A starter motor (M) that rotates the crankshaft (51) of the engine (E),
In an engine starting device (10) including a control unit (80) that controls the starter motor (M) and starts the engine (E).
When the control unit (80) detects that the crankshaft (51) is in the locked state when the engine (E) is started, the control unit (80) performs reverse rotation drive and forward rotation drive of the starter motor (M). The locked state is repeatedly released to start the engine (E).
この発明によれば、エンジンの始動時にピストンが圧縮上死点を乗り越えることができずに、クランク軸がロック状態になった場合、スタータモータの逆転駆動及び正転駆動を繰り返してロック状態を離脱させることで、クランク軸のロックを解除し、エンジンの始動性を向上させる。 According to the present invention, when the piston cannot overcome the compression top dead center when the engine is started and the crankshaft is locked, the starter motor is repeatedly driven in reverse and forward rotation to release the locked state. By doing so, the lock of the crankshaft is released and the startability of the engine is improved.
この発明に係るエンジン始動装置について実施形態を挙げ、添付の図面を参照して以下に詳細に説明する。 An embodiment of the engine starting device according to the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.
[構成]
図1は、実施形態に係るエンジン始動装置10を搭載した車両11の側面図である。
[Constitution]
FIG. 1 is a side view of a
当該車両11は、例としてのスクータ型自動二輪車であって、走行中に車両11を停止させるとエンジンEを自動停止させ、その後、運転者の右手によりスタータスイッチ(スタータSW)35が押下されるか、スロットルグリップ18Rが回動操作されると、ACGスタータモータ[始動機としてのスタータモータと発電機としてのACジェネレータ(交流発電機)が一体的に構成された始動機兼発電機]Mを自動的に駆動させてエンジンEを再始動させるエンジン自動停止始動機能(アイドルストップ機能)を有する。この実施形態において、ACGスタータモータMは、3相のブラシレスモータである。
The
車両11の車体前部と車体後部とはフロア部12を介して連結されており、車体フレームは、概ねヘッドパイプ13と、ダウンチューブ14と、メインパイプ15とから構成される。燃料タンク(不図示)はメインパイプ15により支持され、その上方にシート17が配置されている。
The front portion of the vehicle body and the rear portion of the vehicle body of the
ヘッドパイプ13の前方には、制御部としてのECU80が配設されている。
An
ヘッドパイプ13は、上部が操向ハンドル(バーハンドル)18に連結され下部が前輪FWを軸支するフロントフォーク16に操向可能に枢支される。
The upper part of the
ヘッドパイプ13及びフロントフォーク16のカバー部であって運転者側には、オフ位置とオン位置とに切り換えられるメインスイッチ(メインSW)45が設けられている。
A main switch (main SW) 45 that switches between an off position and an on position is provided on the driver side of the cover portion of the
操向ハンドル18は、左手で把持される回動しないグリップ18Lと、右手で把持されて回動可能なスロットルグリップ18Rとから構成されている。運転者がスロットルグリップ18Rを握ったまま、親指で操作可能なスタータSW35がスロットルグリップ18Rの近傍に設けられている。
The
メインパイプ15の立ち上がり部下端にはブラケット128が溶接され、このブラケット128には、スイングユニット20のハンガーブラケット132がリンク部材134を介して揺動自在に連結支持されている。
A
スイングユニット20には、その前部に単気筒50ccの4サイクルのエンジンEが搭載されている。
The
エンジンEは、公知のように、ピストンをシリンダ内で往復動させるクランク軸を有し、該クランク軸は、エンジンEの始動時には、ACGスタータモータMにより回転駆動(クランキング)される。なお、上記したように、ACGスタータモータMは、スタータモータとACジェネレータ(交流発電機)を兼用する。 As is known, the engine E has a crankshaft that reciprocates a piston in a cylinder, and the crankshaft is rotationally driven (cranked) by an ACG starter motor M when the engine E is started. As described above, the ACG starter motor M also serves as a starter motor and an AC generator (alternator).
エンジンEから後方にかけてベルト式の無段変速機136が構成され、無段変速機136の後部に遠心クラッチを介して設けられた減速機構138に後輪RWが軸支されている。
A belt-type continuously
この減速機構138の上端とメインパイプ15の上部屈曲部との間にはクッション141が介装されている。スイングユニット20の前部にはエンジンEから延出した吸気管140に接続された燃料噴射装置(FI)142及び該燃料噴射装置142の上流側に連結されるエアクリーナ144が配設されている。
A
図2は、図1のII−II線断面図である。スイングユニット20は、車幅方向右側の右ケース75及び車幅方向左側の左ケース76からなるクランクケース74を有する。クランク軸51は、クランクケース74に固定された軸受53、54により回転自在に支持されている。クランク軸51には、クランクピン52を介してコンロッド73が連結されている。
FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II of FIG. The
左ケース76は、無段変速機136の変速室ケースを兼ねており、クランク軸51の左端部には、可動側プーリ半体60と固定側プーリ半体61とからなるベルト駆動プーリが取り付けられている。
The
固定側プーリ半体61は、クランク軸51の左端部にナット77によって締結されている。また、可動側プーリ半体60は、クランク軸51にスプライン嵌合されて軸方向に摺動可能とされる。両プーリ半体60、61の間には、Vベルト62が巻き掛けられている。
The fixed-side
可動側プーリ半体60の右側では、ランププレート57がクランク軸51に固定されている。ランププレート57の外周端部に取り付けられたスライドピース58は、可動側プーリ半体60の外周端で軸方向に形成されたランププレート摺動ボス部59に係合されている。また、ランププレート57の外周部には、径方向外側に向かうにつれて可動側プーリ半体60寄りに傾斜するテーパ面が形成されており、このテーパ面と可動側プーリ半体60との間に複数のウェイトローラ63が収容されている。
On the right side of the movable
クランク軸51の回転速度が増加すると、遠心力によってウェイトローラ63が径方向外側に移動する。これにより、可動側プーリ半体60が図示左方に移動して固定側プーリ半体61に接近し、その結果、両プーリ半体60、61間に挟まれたVベルト62が径方向外側に移動してその巻き掛け径が大きくなる。スイングユニット20の後方側には、両プーリ半体60、61に対応してVベルト62の巻き掛け径が可変する被動プーリ(不図示)が設けられている。エンジンEの駆動力は、ベルト伝達機構によって自動調整され、不図示の遠心クラッチ及び減速機構138(図1参照)を介して後輪RWに伝達される。
When the rotational speed of the
右ケース75の内部には、ACGスタータモータMが配設されている。ACGスタータモータMは、クランク軸51の先端テーパ部に取付ボルト120で固定され、クランク軸51と一体的に回転し周方向にマグネット78が固定されたアウタロータ71と、該アウタロータ71の内側に配設されて右ケース75に取付ボルト121で固定され相コイルが巻回されたステータ72とから構成されている。アウタロータ71に対して取付ボルト67で固定される送風ファン65の図示右方側には、ラジエータ68及び複数のスリットが形成されたカバー部材69が取り付けられている。
An ACG starter motor M is arranged inside the
クランク軸51には、ACGスタータモータMと軸受54との間に、不図示のカムシャフトを駆動するカムチェーンが巻き掛けられるスプロケット55が固定されている。また、スプロケット55は、オイルを循環させるポンプ(不図示)に動力を伝達するギヤ56と一体的に形成されている。
A
図3は、ACGスタータモータMの制御系の回路ブロック図である。図3において、図1、図2に示したものと同一又は同等部分には同一符号を付けている。 FIG. 3 is a circuit block diagram of the control system of the ACG starter motor M. In FIG. 3, the same or equivalent portions as those shown in FIGS. 1 and 2 are designated by the same reference numerals.
ECU80には、ACGスタータモータMをバッテリBの電力により回転駆動する際には三相インバータとして、バッテリBをACGスタータモータMが発生する三相誘導起電力により充電する際にはコンバータ(三相全波整流ブリッジ)として機能する駆動回路81が含まれる。さらに、ECU80は、コンバータとして機能している駆動回路81の出力を予定のレギュレート電圧(レギュレータ作動電圧:例えば、14.5V)に調整してバッテリBを充電するレギュレータ82と、駆動回路81の制御端子にオンオフ信号電圧を供給する駆動制御部85と、後述するようにエンジン始動時にクランク軸51を所定の位置まで逆転させてから正転を開始するスイングバック制御部(逆転・正転制御部)90と、それぞれ後述するエンジン始動状況判定部84及びステージ判定部83と、を含む。ECU80は、全体として、エンジンEの始動制御部等として機能する。
The
ECU80には、燃料噴射装置(Fuel Injector)142、モータ角度センサ29、点火コイル21、スロットル開度センサ23、フューエルセンサ24、乗員の着座状態を検知するシートSW25、アイドルストップ制御許可スイッチ26、冷却水温センサ127及び点火パルサ30が接続されており、各部からの検出信号がECU80に入力される。点火コイル21の二次側には、点火プラグ22が接続されている。なお、モータ角度センサ29は、アウタロータ71のマグネット78の位置を検出すべく、ステータ72の周方向に、120゜間隔で3個配設されている。
The
さらに、ECU80には、スタータリレー34、スタータSW35、ストップSW36、37、スタンバイインジケータ38、フューエルインジケータ39、車速センサ40及びヘッドライト42が接続されている。ヘッドライト42には、ディマーSW43が設けられている。上記の各部品には、メインヒューズ44及びメインSW45を介して、バッテリBから電力が供給される。
Further, a
図4は、ACGスタータモータMの駆動制御に係るECU80内の主要部の構成(レギュレータ82等は省略)を示した回路ブロック図である。
FIG. 4 is a circuit block diagram showing a configuration of a main part (
駆動回路81は、直列接続された2つのパワーMOSFETを3組(FETQ1とQ2、FETQ3とQ4、FETQ5とQ6)並列接続して構成され、バッテリBからACGスタータモータMのステータ72を構成するU相コイル、V相コイル、及びW相コイルの各相コイルに相電流を供給する。
The
各FETQ1〜Q6には、該FETQ1〜Q6の通流方向と逆方向に並列にダイオードD1〜D6が接続されている。 Diodes D1 to D6 are connected to the FETs Q1 to Q6 in parallel in the direction opposite to the flow direction of the FETs Q1 to Q6.
駆動回路81の制御端子は、FETQ1〜Q6のゲート端子とされ、該ゲート端子に駆動制御部85からFETQ1〜Q6の所定タイミングでのオンオフ信号電圧が印加される。
The control terminal of the
バッテリBと駆動回路81との間には、平滑コンデンサ86が配置されている。
A smoothing
なお、本実施形態では、駆動回路81を構成するスイッチング素子としてMOSFETを例示したが、これに限らず、パワートランジスタ等であっても良い。
In the present embodiment, the MOSFET is exemplified as the switching element constituting the
ステージ判定部83は、モータ角度センサ29及び点火パルサ30の出力信号に基づいて、クランク軸51の2回転をクランク軸ステージ#0〜71の72ステージ(720度)に分割すると共に、モータ角度センサ29の出力信号に基づいて、以下に説明する0〜5のモータステージMSに分割し、現在のステージ(クランク軸ステージ#0〜71及びモータステージMS)を判定する。
Based on the output signals of the
図5は、モータステージMSの説明図である。モータ角度センサ29からのU、V、W相の各軸パルスのハイレベル「1」及びローレベル「0」の組み合わせでモータステージMSを判定する。例えば、UVWの組合せが「011」の場合、モータステージMSは、MS=0であり、「001」の場合、モータステージMSは、MS=1である。この場合、ステージ判定部83により、モータステージMSが時系列で0、1、2、…5、0…と正順に連続する場合には正転であると判定され、時系列で5、4、3、…、0、5…と逆順に連続する場合には逆転であると判定される。
FIG. 5 is an explanatory diagram of the motor stage MS. The motor stage MS is determined by the combination of the high level "1" and the low level "0" of each axis pulse of the U, V, and W phases from the
また、ステージ判定部83によるクランク軸ステージ#0〜71の判定は、エンジンEの始動後、吸気管(不図示)の圧力を計測する吸気圧センサ(PBセンサ)(不図示)の出力値等に基づいて行程判別(クランク軸2回転の表裏判定)が完了するまでの間は、クランク軸51の1回転をステージ♯0〜35の36ステージに分けた360度モータステージによって行われる。点火パルサ30は、ACGスタータモータMのモータ角度センサ29と一体に設けられ、クランク軸51に取り付けられたACGスタータモータMの回転角度を検出している。
Further, the determination of the crankshaft stages # 0 to 71 by the
ECU80のスイングバック制御部90は、エンジンEが停止している状態からスタータスイッチ35を操作してエンジンEを始動する際に、一度所定位置まで逆転させる、いわゆるスイングバックさせてから正転を開始することで、圧縮上死点C/Tまでの助走期間を長くして、最初に圧縮上死点C/Tを乗り越える際のクランク軸51の回転速度を高める「エンジン始動時スイングバック制御」の実行が可能である。このエンジン始動時スイングバック制御によれば、スタータスイッチ35によってエンジンEを始動する場合の始動性を高めることが可能となる。
When the
ACGスタータモータMを正転駆動する場合、逆転・正転制御部として機能するスイングバック制御部90は、駆動制御部85に正転駆動指令を送る。このとき、駆動制御部85は、駆動回路81のFETQ1〜Q6の制御端子に前記正転駆動指令に応じた以下に説明する所定タイミング(順序)でのオンオフ信号電圧を供給する。
When the ACG starter motor M is driven in the forward rotation, the
このオンオフ信号電圧によりステータ72のUVW相の各相のコイルに対して、それぞれ120゜通電で、[Q1・Q6オン(U→V)相コイル]→[Q1・Q4オン(U→W)相コイル]→[Q5・Q4オン(V→W)相コイル]→[Q5・Q2オン(V→U)相コイル]→[Q3・Q2オン(W→U)相コイル]→[Q3・Q6オン(W→V)相コイル]のUVWの相順により60゜毎に通電パターンが変化する電流を流すことができる。
With this on / off signal voltage, the coils of each phase of the UVW phase of the
これによりマグネット78を有するアウタロータ71が電磁力によって正転駆動される。この場合、アウタロータ71に連結されているクランク軸51が同時に正転する。
As a result, the
なお、オン駆動されているFET以外のFETはオフ駆動される。例えば、(U→V)相コイルへの通電では、FETQ1・Q6がオン駆動され、残りのFETQ2〜Q5はオフ駆動される。以下の説明でも同様である。 The FETs other than the FETs that are driven on are driven off. For example, when the (U → V) phase coil is energized, the FETs Q1 and Q6 are driven on, and the remaining FETs Q2 and Q5 are driven off. The same applies to the following description.
ACGスタータモータMを逆転駆動する場合、逆転・正転制御部として機能するスイングバック制御部90は、駆動制御部85に逆転駆動指令を送る。このとき、駆動制御部85は、駆動回路81のFETQ1〜Q6の制御端子に前記逆転駆動指令に応じた以下に説明する所定タイミング(順序)でのオンオフ信号電圧を供給する。
When the ACG starter motor M is reversely driven, the
このオンオフ信号電圧によりステータ72のUVW相の各相のコイルに対して、それぞれ120゜通電で、[Q3・Q6オン(W→V)相コイル]→[Q3・Q2オン(W→U)相コイル]→[Q5・Q2オン(V→U)相コイル]→[Q5・Q4オン(V→W)相コイル]→[Q1・Q4オン(U→W)相コイル]→[Q1・Q6オン(U→V)相コイル]のWVUの相順(UVWの相順の逆順)により60゜毎に通電パターンが変化する電流を流すことができる。これによりマグネット78を有するアウタロータ71が電磁力により逆転駆動される。この場合、アウタロータ71に連結されているクランク軸51が同時に逆転する。
With this on / off signal voltage, the coils of each phase of the UVW phase of the
また、ECU80は、信号待ち等の停車時に所定条件を満たすとエンジンEを一旦停止させるアイドルストップ制御を実行することができる。アイドルストップを開始する所定条件は、例えば、アイドルストップ制御許可SW26がON、シートSW25がONで乗員の着座が検知され、車速センサ40で検知される車速が所定値(例えば、5km/h)以下、点火パルサ30で検知されるエンジン回転数が所定値(例えば、2000rpm)以下で、且つスロットル開度センサ23で検知されるスロットル開度が所定値(例えば、5度)以下の状態において所定時間が経過した場合等とされる。
Further, the
そして、アイドルストップ中にスロットルグリップ18Rの回動操作によりスロットル開度が所定値以上になるとECU80によりスタータリレー34の接点が閉状態とされ、あるいはスタータSW35がON操作されるとスタータリレー34の接点が閉状態とされて駆動回路81にバッテリBから直流電力が供給される。
Then, when the throttle opening becomes equal to or higher than a predetermined value by the rotation operation of the
この状態で、ECU80のスイングバック制御部90から駆動制御部85を通じて、駆動回路81が3相駆動されることで、ACGスタータモータMを通じてクランク軸51がスイングバック駆動されて回転しエンジンEを再始動するように構成されている。
In this state, the
[動作]
次に、基本的には以上のように構成されるエンジン始動装置10を搭載した車両11について、エンジン始動装置10の動作を中心として、図6及び図7のフローチャート、図8のクランク角度・バルブリフト量対応図、並びに前記フローチャートの処理を模式的に示す図9のブロック線図を参照して説明する。
[motion]
Next, with respect to the
なお、図6、図7、及び図9には、理解の便宜のために、スタータモータMの回転方向等を示す後述する状態(i)〜(vi)に係わる模式図を付与している。状態(i)〜(vi)は、図8にも付与している。 For convenience of understanding, FIGS. 6, 7, and 9 are provided with schematic views relating to the states (i) to (vi) described later showing the rotation direction of the starter motor M and the like. The states (i) to (vi) are also given in FIG.
図8において、排気バルブ及び吸気バルブが開く量であるバルブリフト量は、クランク角度360゜の近傍の排気上死点O/T近傍でオーバーラップ状態とされ、圧縮上死点C/T(720゜)の直前の位置で圧縮に必要な力を減らすべくデコンプ機構(デコンプカム+排気バルブ)により、閉じていた排気バルブが僅かに開く。なお、デコンプカムによりデコンプ機構が作動するのは、エンジン始動時のみで、エンジン運転中には作動しない。 In FIG. 8, the valve lift amount, which is the amount at which the exhaust valve and the intake valve are opened, is in an overlapping state near the exhaust top dead center O / T near the crank angle of 360 °, and the compression top dead center C / T (720). The exhaust valve that was closed is slightly opened by the decompression mechanism (decompression cam + exhaust valve) to reduce the force required for compression at the position immediately before (°). The decompression mechanism operates by the decompression cam only when the engine is started, and does not operate while the engine is running.
図8例では、デコンプ閉じ終わり角をクランク角−θd゜(-θd=−50゜)に設定している。このエンジンEでは、排気バルブの立ち上がり及びタペットクリアランスの交点位置からデコンプ閉じ終わり角−θd゜の位置の間で、排気バルブ及び吸気バルブの少なくとも一方が開いており、デコンプ閉じ終わり角−θd゜から概ね+3θd゜(+3θd=150゜)の範囲で、排気バルブ及び吸気バルブの両方が閉じている。 In the example of FIG. 8, the decompression closing end angle is set to the crank angle −θd ° (−θd = −50 °). In this engine E, at least one of the exhaust valve and the intake valve is open between the position where the exhaust valve rises and the tappet clearance intersects and the decompression closing end angle −θd °, and the decomp closing end angle −θd ° Both the exhaust valve and the intake valve are closed in the range of approximately + 3θd ° (+ 3θd = 150 °).
エンジンEでは、クランク角0゜から排気バルブとタペットクリアランスの交点までの範囲(0゜〜+3θd゜=0゜〜150゜)でクランク軸51(ピストン)が停止すると、図10を参照して説明したように、両バルブが閉じているので負圧が高まった状態になり、この負圧の高まりを原因として、ピストンが大気圧によりシリンダヘッド側に押しつけられた嵌まり込み現象が発生する密閉領域LAとなり、クランク軸51がロック状態になる場合があることが分かった。
In engine E, when the crankshaft 51 (piston) stops in the range (0 ° to + 3θd ° = 0 ° to 150 °) from the
そして、例えば、エンジンEの始動時又はアイドルストップ時に、クランク軸51が密閉領域LAに位置していた[状態(i)(図8参照)]場合に、図6のステップS1にて、スタータSW23がオフ(OFF)からオン(ON)に操作されたとき、又はスロットルグリップ18Rの回動操作によりスロットル開度が所定値(所定角度)以上となったとき、ステップS2にて、スタータリレー34(図3)の接点が常開状態から閉状態にされる。
Then, for example, when the
より具体的に説明すると、スタータスイッチ35が押下されたとき、バッテリBからスタータSW35を通じてスタータリレー34のコイルに電流が供給されることで、スタータリレー34の接点が閉じる。また、スロットルグリップ18Rの回動操作によりスロットル開度センサ23で検知されるスロットル開度が所定角度以上となったとき、ECU80が、出力ポートからスタータリレー34のコイルに電流を供給することでスタータリレー34の接点が閉じる。
More specifically, when the
ステップS1及びステップS2の処理の状況が、エンジン始動状況判定部84により判定され、スタータリレー34の接点が閉状態とされたことを検出した場合、ステップS3にて、スイングバック制御部90による処理下に駆動制御部85を通じて駆動回路81を、上述したWVUの相順(逆順)で60゜毎に通電パターンを変化させる120゜通電制御で駆動する。このWVUの相順(逆順)での通電制御により、バッテリBの電力によりACGスタータモータMのUVW各相コイルに対応する電流が流れ、ACGスタータモータMのアウタロータ71が電磁力により逆転駆動される。これにより、アウタロータ71に一体的に連結されているクランク軸51が逆転方向に付勢(逆転駆動)される[状態(ii):図8参照]。
When the processing status of steps S1 and S2 is determined by the engine start
次いで、ステップS4にて、ステージ判定部83にて、モータ角度センサ29の出力信号(U相、V相、W相)に基づくモータステージMSの遷移状態からクランク軸51が密閉領域LAを脱出できないロック状態であるか否かの検知(ロック検知)がなされる。
Next, in step S4, the
ここで、ロック状態ではない場合の始動時・スイングバックにおいては、例えば最初のモータステージMSがMS=4にクランク角度が位置する場合には、モータステージMSが、MS=4からMS=3と逆転方向に移行するのでロック状態にないと判断できる。 Here, at the time of starting / swingback when the lock state is not set, for example, when the crank angle is located at MS = 4 for the first motor stage MS, the motor stage MS changes from MS = 4 to MS = 3. Since it shifts in the reverse direction, it can be judged that it is not in the locked state.
一方、ロック状態の場合の始動時においては、例えば、最初のモータステージMSがMS=2にクランク角度が位置する場合には、スイングバックを試みても、モータステージMSがMS=2のままであって、逆に正転を試みてもモータステージMSは、MS=2である。このように、クランク軸51のスイングバック及び正転を試みてもモータステージMSが変化しない場合には、エンジン始動状況判定部84は、クランク軸51がロック状態にあると判断できる。
On the other hand, at the time of starting in the locked state, for example, when the crank angle is located at MS = 2 in the first motor stage MS, the motor stage MS remains at MS = 2 even if a swingback is attempted. On the contrary, the motor stage MS is MS = 2 even if the normal rotation is attempted. As described above, when the motor stage MS does not change even if the swingback and normal rotation of the
ステップS3にて、最初に逆転駆動したが、ステップS4にて、ロック状態であることがエンジン始動状況判定部84により検知(逆転ロック状態検知)される[状態(ii)、ステップS4:YES]と、次のステップS5にて、スイングバック制御部90による処理下に駆動制御部85を通じて駆動回路81を、上述したUVWの相順(正順)で60゜毎に通電パターンを変化させる120゜通電制御で駆動する。このUVWの相順(正順)での通電制御により、バッテリBの電力によりACGスタータモータMのUVW各相コイルに対応する電流が流れ、ACGスタータモータMのアウタロータ71が電磁力により正転駆動される。これにより、アウタロータ71に一体的に連結されているクランク軸51が正転方向に付勢(正転駆動)される[状態(iii):図8参照]。
In step S3, the reverse drive was first driven, but in step S4, the engine start
以下、同様に、ステップS6にて、ロック検知がなされ、ロック状態であることが検知された[状態(iii)、ステップS6:YES]場合には、ステップS7にて、さらにACGスタータモータMを通じてクランク軸51が逆転駆動される。
Similarly, in the same manner, in step S6, when the lock is detected and the locked state is detected [state (iii), step S6: YES], in step S7, further through the ACG starter motor M. The
ステップS8にて、再度ロック検知がなされ、ロック状態であることが検知される[状態(iv)、ステップS8:YES]と、ステップS9にて再度、ACGスタータモータMを通じてクランク軸51が正転駆動され、ステップS10にて再度、ロック検知がなされる。
In step S8, the lock is detected again and the locked state is detected [state (iv), step S8: YES], and in step S9, the
ステップS10にて、ロック状態が検知される(ステップS10:YES)と、2回目の逆転駆動でのロック状態の検知であるので、これ以上のACGスタータモータMを通じてのクランク軸51の逆転・正転駆動の繰り返し処理を停止し、ステップS11にて停止処理[状態(vii)]が行われる。
When the locked state is detected in step S10 (step S10: YES), the locked state is detected in the second reverse drive, so that the
この停止処理後の、ステップS24(図6の結合子c→図7の結合子c)にて、スタータリレー34の駆動を解除することで、スタータリレー34の接点が閉状態から常開状態にもどされてエンジンEの始動が成就されずに処理が終了する。このとき、例えば、メータパネル上に、エンジンEが始動しなかったことが表示される。
After this stop processing, the contact of the
なお、図6のフローチャートでは、ステップS11での停止処理を行うまでの逆転→正転駆動の繰り返し制御(理解の便宜のために振り子制御ともいう。)回数を、2回(逆転回数が2回)にしているが、繰り返し制御(振り子制御)回数を増加させても良い。 In the flowchart of FIG. 6, the number of times of repeated control of reverse rotation → forward rotation drive (also referred to as pendulum control for convenience of understanding) until the stop processing in step S11 is performed is twice (the number of reverse rotations is two times). ), But the number of repetitions (pendulum control) may be increased.
一方、逆転駆動中のステップS4及びステップS8にて、ロック状態が検知されなかった(ステップS4、S8:NO)場合、図7(図6の結合子a→図7の結合子a)のステップS21にてスイングバック処理[状態(vi)]を行ってクランキングトルクの低負荷範囲にクランク軸51を位置させた後、ステップS22にてACGスタータモータMによりクランク軸51を正転駆動する。この場合、クランク軸51は、排気上死点O/Tを通過し、ピストンの慣性力及びスタータモータMのトルクの合力により圧縮上死点C/Tを乗り越えて燃焼範囲に入るので、ステップS23にてエンジンEが始動することとなる。エンジンEの始動後、ステップS24にてスタータリレー34の駆動を終了することで、スタータリレー34の接点が閉状態から常開状態にもどることでエンジンEの始動時における振り子制御処理が終了する。
On the other hand, when the locked state is not detected in steps S4 and S8 during the reverse drive (steps S4 and S8: NO), the step of FIG. 7 (coupler a in FIG. 6 → coupler a in FIG. 7). After performing the swingback process [state (vi)] in S21 to position the
なお、正転駆動継続中のステップS6及びステップS10にて、ステージ判定部83及びエンジン始動状況判定部84によりロック状態が検知されなかった場合には、スイングバック制御部90は、駆動制御部85を通じてのACGスタータモータMの正転駆動を継続することで、クランク軸51が、次の排気上死点O/Tを通過し、ピストンの慣性力及びスタータモータMのトルクの合力により次の圧縮上死点C/Tを乗り越えて燃焼範囲に入るのでステップS23(図6の結合子b→図7の結合子b)でエンジンEが始動する。エンジンEの始動後、ステップS24にてスタータリレー34のコイルへの電流供給を終了する。これにより、スタータリレー34の接点は、閉状態から常開状態にもどされてエンジンEの始動時における振り子制御処理が終了する。
If the lock state is not detected by the
なお、エンジンEの始動後、エンジンEにより回転されているクランク軸51に連結されたACGスタータモータMのアウタロータ71によりUVW相コイルに三相の誘導起電力が発生し、この三相の誘導起電力が、ダイオードD1〜D6により構成される三相全波整流ブリッジと、レギュレータ82と、平滑コンデンサ86により、駆動回路81の平滑コンデンサ端での直流の所定電圧、例えば14.5Vにされ、バッテリBが充電される。
After the engine E is started, a three-phase induced electromotive force is generated in the UVW phase coil by the
[実施形態から把握し得る発明]
ここで、上記実施形態から把握し得る発明について、以下に記載する。なお、理解の便宜のために構成要素には実施形態で用いた符号をかっこ書きで付けているが、該構成要素は、その符号をつけたものに限定されない。
[Invention that can be grasped from the embodiment]
Here, the inventions that can be grasped from the above embodiments will be described below. For convenience of understanding, the components are marked with the reference numerals used in the embodiments in parentheses, but the components are not limited to those with the reference numerals.
この発明に係るエンジン始動装置(10)は、
エンジン(E)のクランク軸(51)を回転させるスタータモータ(M)と、
前記スタータモータ(M)を制御し、前記エンジン(E)を始動させる制御部(80)と、を備えるエンジン始動装置(10)において、
前記制御部(80)は、前記エンジン(E)の始動時に前記クランク軸(51)がロック状態になったことを検知した場合には、前記スタータモータ(M)の逆転駆動及び正転駆動を繰り返して前記ロック状態を離脱させて前記エンジン(E)を始動させる。
The engine starting device (10) according to the present invention is
A starter motor (M) that rotates the crankshaft (51) of the engine (E),
In an engine starting device (10) including a control unit (80) that controls the starter motor (M) and starts the engine (E).
When the control unit (80) detects that the crankshaft (51) is in the locked state when the engine (E) is started, the control unit (80) performs reverse rotation drive and forward rotation drive of the starter motor (M). The locked state is repeatedly released to start the engine (E).
この発明によれば、エンジン(E)の始動時にピストンが圧縮上死点を乗り越えることができずに、クランク軸(51)がロック状態になった場合、スタータモータ(M)の逆転駆動及び正転駆動を繰り返してロック状態を離脱させることで、クランク軸(51)のロックを解除し、エンジン(E)の始動性を向上させる。 According to the present invention, when the piston cannot overcome the compression top dead center at the start of the engine (E) and the crankshaft (51) is locked, the starter motor (M) is driven in reverse and positive. By repeating the rolling drive to release the locked state, the crankshaft (51) is unlocked and the startability of the engine (E) is improved.
この場合、前記制御部(80)は、前記クランク軸(51)のロック状態が発生したときのみ、前記スタータモータ(M)の逆転駆動を行う。 In this case, the control unit (80) reversely drives the starter motor (M) only when the crankshaft (51) is locked.
このように制御することで、スタータモータ(M)の逆転駆動及び正転駆動を無用に繰り返す必要がなくなるので、エンジン(E)の始動に要する時間を短縮することができる。 By controlling in this way, it is not necessary to unnecessarily repeat the reverse rotation drive and the forward rotation drive of the starter motor (M), so that the time required for starting the engine (E) can be shortened.
ここで、前記スタータモータ(M)は、ACGスタータモータ(M)である。 Here, the starter motor (M) is an ACG starter motor (M).
この発明は、スタータモータと発電機を共用することにより一体構成とすることができるので、製品としてのコストを低減させることができ、自動二輪車の例でいえば、スクータ型車両に適用することができる。 Since the present invention can be integrated by sharing the starter motor and the generator, the cost as a product can be reduced, and in the case of a motorcycle, it can be applied to a scooter type vehicle. it can.
また、前記ACGスタータモータ(M)は、3相ブラシレスモータであり、前記ACGスタータモータ(M)の回転位置を検出する角度センサ(29)を備え、その角度センサ(29)の検出値に基づいて前記ロック状態を離脱したか否かを判断する。 Further, the ACG starter motor (M) is a three-phase brushless motor, includes an angle sensor (29) for detecting the rotational position of the ACG starter motor (M), and is based on the detection value of the angle sensor (29). It is determined whether or not the locked state is released.
これにより既存の角度センサ(29)を用いて簡易にロック状態を検出することができる。 As a result, the locked state can be easily detected using the existing angle sensor (29).
この場合、前記角度センサ(29)の検出値に基づいてモータステージ(MS)を形成し、前記エンジン(E)の始動時において前記モータステージ(MS)の移動の有無に基づいて前記ロック状態であるか否かを判断する。 In this case, the motor stage (MS) is formed based on the detection value of the angle sensor (29), and in the locked state based on the presence or absence of movement of the motor stage (MS) when the engine (E) is started. Determine if it exists.
既存の角度センサ(29)を用いて簡易にロック状態を検出することができる。 The locked state can be easily detected by using the existing angle sensor (29).
なお、デコンプを設け、前記デコンプは圧縮上死点近傍に設けた(−θd:デコンプ)。 A decompression was provided, and the decompression was provided near the compression top dead center (−θd: decompression).
これにより通常時における始動性を向上させることができる。 Thereby, the startability in the normal time can be improved.
なお、この発明は、上述の実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、例えば、ACGスタータモータ(M)を始動機(スタータモータ)と発電機(ACジェネレータ)とに分けた車両に適用する等、種々の構成を採り得ることはもちろんである。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and based on the contents described in this specification, for example, a vehicle in which an ACG starter motor (M) is divided into a starter (starter motor) and a generator (AC generator). It goes without saying that various configurations can be adopted, such as being applied to.
10…エンジン始動装置 11…車両
29…モータ角度センサ 34…スタータリレー
51…クランク軸 80…ECU
83…ステージ判定部 84…エンジン始動状況判定部
85…駆動制御部 90…スイングバック制御部
B…バッテリ E…エンジン
LA…密閉領域 M…ACGスタータモータ
10 ...
83 ...
Claims (6)
前記スタータモータ(M)を制御し、前記エンジン(E)を始動させる制御部(80)と、を備えるエンジン始動装置(10)において、
前記制御部(80)は、前記エンジン(E)の始動時に前記クランク軸(51)がロック状態になったことを検知した場合には、前記スタータモータ(M)の逆転駆動及び正転駆動を繰り返して前記ロック状態を離脱させて前記エンジン(E)を始動させる
エンジン始動装置(10)。 A starter motor (M) that rotates the crankshaft (51) of the engine (E),
In an engine starting device (10) including a control unit (80) that controls the starter motor (M) and starts the engine (E).
When the control unit (80) detects that the crankshaft (51) is in the locked state when the engine (E) is started, the control unit (80) performs reverse rotation drive and forward rotation drive of the starter motor (M). An engine starting device (10) that repeatedly releases the locked state and starts the engine (E).
前記制御部(80)は、前記クランク軸(51)のロック状態が発生したときのみ、前記スタータモータ(M)の逆転駆動を行う
エンジン始動装置(10)。 In the engine starting device (10) according to claim 1.
The control unit (80) is an engine starting device (10) that reversely drives the starter motor (M) only when the crankshaft (51) is locked.
前記スタータモータ(M)は、ACGスタータモータ(M)である
エンジン始動装置(10)。 In the engine starting device (10) according to claim 1 or 2.
The starter motor (M) is an engine starting device (10) which is an ACG starter motor (M).
前記ACGスタータモータ(M)は、3相ブラシレスモータであり、前記ACGスタータモータ(M)の回転位置を検出する角度センサ(29)を備え、その角度センサ(29)の検出値に基づいて前記ロック状態を離脱したか否かを判断する
エンジン始動装置(10)。 In the engine starting device (10) according to claim 3.
The ACG starter motor (M) is a three-phase brushless motor, includes an angle sensor (29) for detecting the rotational position of the ACG starter motor (M), and is said to be based on a value detected by the angle sensor (29). An engine starting device (10) that determines whether or not the locked state has been released.
前記角度センサ(29)の検出値に基づいてモータステージ(MS)を形成し、前記エンジン(E)の始動時において前記モータステージ(MS)の移動の有無に基づいて前記ロック状態であるか否かを判断する
エンジン始動装置(10)。 In the engine starting device (10) according to claim 4.
Whether or not the motor stage (MS) is formed based on the detected value of the angle sensor (29) and is in the locked state based on the presence or absence of movement of the motor stage (MS) when the engine (E) is started. Engine starting device (10) for determining whether or not.
デコンプを設け、前記デコンプは圧縮上死点近傍に設けた
エンジン始動装置(10)。 In the engine starting device (10) according to any one of claims 1 to 3.
An engine starting device (10) provided with a decompression, the decompression provided near the compression top dead center.
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