JP4003530B2 - エンジン始動システム、エンジン始動方法および始動制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アイドリングストップ状態にあるエンジンの始動を行うことができるエンジン始動システムおよびその始動方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近の環境問題意識の高揚に伴い、自動車等の燃費向上による排出ガス低減策が研究、開発の大きなテーマとされている。そして、その一環として、自動車等のエンジンをアイドリング時に停止（いわゆるアイドリングストップ）させることが行われるようになってきた。特に、ゴー・ストップを繰り返す市街地走行時、このようなアイドリングストップは頻繁に行われる。
【０００３】
ここで問題となるのが、アイドリングストップ後の始動である。
従来、自動車エンジン等の始動は、走行当初の始動のみを想定して、ギヤ式スタータにより行ってきた。一般的なギヤ式スタータは、クランクシャフトに連結されたリングギヤに、一時的にピニオンギヤを噛合させ、そのピニオンギヤをモータ駆動してクランクシャフトを回転させるものである。このようなギヤ式スタータを用いて、前述のアイドリングストップ後の始動をも行おうとすると、ギヤ鳴り等の不快音を頻繁に発生し得ることになり好ましくない。
そこで、アイドリングストップする自動車等では、そのギヤ式スタータの他に、さらに、静粛性に優れたベルト式スタータを設けて、アイドリングストップ後のエンジン始動をさせることが通常である。ベルト式スタータは、例えば、前記リングギヤと反対側に設けられたクランクプーリ等を、ベルトおよびスタータプーリを介してモータ駆動し、クランクシャフトを回転させるものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このベルト式スタータは、ベルトが連架されたプーリ径比で減速比が決まる。限られたスペース内に配設されたプーリにベルトを連架することを考えると、その減速比を大きくとることこは難しい。このため、ベルト式スタータのみでエンジンを始動させようとすると、それは自ずと大型化する傾向になる。しかも、アイドリングストップ後にエンジンを始動させる場合であっても、エンジン温度の変化等によって、始動時に必要となるトルクは変動する。具体的には、エンジンの低温時、各部の摺動抵抗が大きくなり、その始動には必要なトルクは相当大きくなる。このような場合までベルト式スタータで始動させようとすると、益々、それは大型化してしまう。
【０００５】
ここで、始動トルクが大きくなるエンジンの冷間時には、減速比を大きく取れるギヤ式スタータを使用し、それ以外ではベルト式スタータを使用することが、特開２００１−１５２９０１号公報、特開２００１−１５９３８４号公報等に開示されている。
しかし、このような使い分けは結局、前述したベルト式スタータの大型化と同様、ギヤ式スタータの大型化や寿命低下を招くことにもなる。勿論、そのような大型化をせず、各スタータの負荷を増大させると、それらの寿命が低下し、やはり好ましくないことは言うまでもない。
【０００６】
また、ハイブリット車のように、エンジンを始動させるギヤ式スタータとは別に設けられている電動発電機（ＭＧ）を利用して、エンジンの始動制御を行うことが特開平１０−６８３７４号公報、特開２００２−４８０３６号公報等に開示されている。
しかし、このような制御ができるのは、体格の大きなＭＧを備える特定車種に限られる。また、そのＭＧの減速比は通常２〜３程度と低いため、始動時に必ずしもギヤ式スタータを十分にアシストできるとは限らない。さらに、上記公報では、大きな始動トルクが必要とされる冷間時にギヤ式スタータとＭＧとを併用することしか開示していない。すなわち、エンジン冷間時以外に、両者を併用する場合やそのときのタイミング等についても何ら開示されていない。
本発明は、このような事情に鑑みて為されたものであり、ギヤ式スタータやベルト式スタータの大型化、高コスト化、低寿命化による信頼性の低下等を回避しつつ、それらの設計自由度を高めることができるエンジン始動システムおよびエンジン始動方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明者はこの課題を解決すべく鋭意研究し、試行錯誤を重ねた結果、エンジンの冷間時以外でも、エンジン始動に必要なトルクが大きいときには、ギヤ式スタータとベルト式スタータとを協働させることを思いつき、本発明を完成するに至った。
（エンジン始動システム）
すなわち、本発明のエンジン始動システムは、エンジンの出力軸に連動する被駆動ギヤに噛合可能な駆動ギヤと該駆動ギヤを回転駆動させる第１モータとを有するギヤ式スタータと、該エンジンの出力軸に連動する被駆動プーリにベルトで連架された駆動プーリと該駆動プーリを回転駆動させる第２モータとを有するベルト式スタータと、少なくともアイドリングストップ状態にある該エンジンの始動制御を行うことができる始動制御装置とを備えるエンジン始動システムにおいて、
前記始動制御装置は、前記エンジンの出力軸の回転開始に必要な回転開始必要トルクが前記エンジン温度に基づいて判断される所定の高温乗越トルクより少なくとも大きいとき、前記ギヤ式スタータと前記ベルト式スタータとを協働させて該エンジンを始動させると共に、前記エンジンの出力軸の回転継続に必要な回転継続必要トルクが前記第１モータおよび／または前記第２モータへの印加電圧に基づいて判断される所定の回転継続基準トルクよりも小さいとき、前記ギヤ式スタータを作動させず、前記ベルト式スタータを作動させることを特徴とする。
【０００８】
エンジンを始動させる際、エンジンの出力軸を回転させる必要がある。このときに必要となる当初のトルクである回転開始必要トルクは、一般に、その後の回転継続に必要となる回転継続必要トルクよりも大きい。そして、その回転開始必要トルクの大小が各スタータ（特に、モータ）の体格に影響を与える。
ここで、本発明の場合、この回転開始必要トルクが大きいとき、いずれか一方のスタータのみでエンジンを始動させるのではなく、ギヤ式スタータとベルト式スタータとを協働させて、両スタータ間でトルク分担させつつエンジンを始動させる。具体的には、回転開始必要トルクが、エンジンまたは車両の種類等毎に予め定めておいた高温乗越トルクより大きいときである。
こうした結果、両スタータを大型化させることなく、回転開始必要トルクが大きい場合でも、エンジンの出力軸を有効に回転させてエンジンを始動させることができる。そして、予想以上に大きな負荷が一方のスタータのみに継続して作用することが防止されるため、両スタータの低寿命化、信頼性低下等も防止される。
【０００９】
次に、回転開始必要トルクの大小を判定する基準として、高温乗越トルクを用いた理由について説明する。
物体が移動を開始するとき、最初に大きな静止摩擦力を乗越す必要があるように、エンジンも停止状態から回転を始める瞬間（回転開始時）に大きなトルクを必要とする。この回転開始時に必要なトルクが乗越トルクである。この乗越トルクは、当然ながら、エンジン温度によって変化する。従来公報にもあるように、エンジンの冷間時には大きな乗越トルクが必要とされ、これを「低温乗越トルク」と称する。
しかし、乗越トルクが大きくなるのは、エンジンの冷間時に限られない。エンジンが通常使用される温度（以下、適宜「温間」という。）域よりも高温となったときにも、乗越トルクは大きくなる。これは、エンジン内部の熱膨張や熱歪み等の増加に伴い、各摺動部のクリアランスが狭くなったり摺動部に作用する摩擦力が増加したりするからである。但し、いずれのエンジンでも、この高温乗越トルクが、前述の低温乗越トルクより小さいことは、種々の実験から明らかとなっている。
【００１０】
本発明ではこれらのことを踏まえて、少なくとも回転開始必要トルクが高温乗越トルクよりも大きいとき、ギヤ式スタータとベルト式スタータとを協働させることとした。なお、言うまでもないが、低温乗越トルクは高温乗越トルクよりも大きいことから、エンジンが冷間状態のときは、当然に、ギヤ式スタータとベルト式スタータとが協働してそのエンジンを始動させる。
ここで、基準となる高温乗越トルクは、エンジンの仕様、ギヤ式スタータやベルト式スタータに使用するモータの仕様等によって定められ、一概には決定できない。敢ていうなら、各種エンジン毎に、温間域から高温域にかけて測定された乗越トルクが急激に増加するときの、その境界となるときの乗越トルクということになる。さらに、種々の実験結果から、この高温乗越トルクは、エンジン温度（「冷却水温度」が代表的）が１２０〜１３０℃の範囲、より具体的には１２０℃のときに生じる乗越トルクとして定義される。
【００１１】
（エンジン始動方法）
本発明は、上記エンジン始動システム以外にも、その方法としても把握することができる。
すなわち、本発明は、前述したエンジン始動システムにおいて、
前記エンジンの出力軸の回転開始に必要な回転開始必要トルクが前記エンジン温度に基づいて判断される所定の高温乗越トルクより少なくとも大きいとき、前記ギヤ式スタータと前記ベルト式スタータとを協働させて該エンジンを始動させると共に、前記エンジンの出力軸の回転継続に必要な回転継続必要トルクが前記第１モータおよび／または前記第２モータへの印加電圧に基づいて判断される所定の回転継続基準トルクよりも小さいとき、前記ギヤ式スタータを作動させず、前記ベルト式スタータを作動させることを特徴とするエンジン始動方法と把握することもできる。
【００１２】
（始動制御装置）
さらに、本発明は、上記以外にも、その始動制御装置としても把握することができる。
すなわち、本発明は、上記ギヤ式スタータと上記ベルト式スタータとを制御可能で、少なくともアイドリングストップ状態にある該エンジンの始動制御を行うことができる始動制御装置において、
前記エンジンの出力軸の回転開始に必要な回転開始必要トルクが前記エンジン温度に基づいて判断される所定の高温乗越トルクより少なくとも大きいとき、前記ギヤ式スタータと前記ベルト式スタータとを協働させて該エンジンを始動させると共に、前記エンジンの出力軸の回転継続に必要な回転継続必要トルクが前記第１モータおよび／または前記第２モータへの印加電圧に基づいて判断される所定の回転継続基準トルクよりも小さいとき、前記ギヤ式スタータを作動させず、前記ベルト式スタータを作動させることを特徴とする始動制御装置と把握することもできる。
【００１３】
ところで、本発明のエンジン始動システムやエンジン始動方法は、アイドリングストップ後のエンジン始動は勿論、それ以外のとき、つまり、走行開始当初のエンジン始動をも対象としている。
本発明でいう上記始動制御装置は、例えば、アイドリングストップ後のエンジン始動制御を行う電子制御装置（エコランＥＣＵ）である。もっとも、始動制御装置は、そのＥＣＵのみならず、そのＥＣＵと他のＥＣＵ（エンジンや車両等のＥＣＵ）とを組合わせたものでも良い。
本発明でいうエンジンは、その始動にスタータを必要とするものである限り、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、ロータリエンジン等、その種類は問わない。また、そのエンジンが搭載される車両等は自動車に限らず、二輪車、特殊車両等でも良い。
【００１４】
ギヤ式スタータの配設位置は問わないが、レシプロエンジンの場合なら、通常はその後方である。そして、被駆動ギヤは、そのクランクシャフト後端に設けられたリングギヤ、駆動ギヤはそれに噛合するピニオンギヤとなるのが一般的である。
ベルト式スタータも、その配設位置を問わないが、レシプロエンジンの場合なら、通常、その前方である。そして、被駆動プーリがそのクランクシャフト前端に設けられたクランクプーリとなり、駆動プーリはクランクプーリと連架するスタータプーリとなることが一般的である。なお、ベルト式スタータの駆動ベルトは、そのスタータ専用のベルトでも、他の補機類と兼用のベルトでも、タイミングベルト等でも良い。
【００１５】
また、ギヤ式スタータおよびベルト式スタータの小型化を図る観点から、それらに使用される第１モータおよび第２モータが小型で高速タイプであると好適である。このとき、エンジン始動に必要なトルクを出力させるために、両スタータの減速比を大きくとることが好ましい。例えば、遊星ギヤ式減速機をモータとピニオンギヤやプーリとの間に介在させれば、小型で高減速比のスタータが得られる。このような観点から、本発明のエンジン始動システムは、ギヤ式スタータの、第１モータから駆動ギヤへ至る間の減速比が２．５以上であり、ベルト式スタータの、第２モータから駆動プーリへ至る間の減速比が２．５以上であると好適である。なお、ここでいう減速比とは、減速機の減速比のみならず、その減速比に、プーリ比またはピニオンギヤとリングギヤとのギヤ比をかけた、最終減速比である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。なお、以下に説明する内容は、本発明のエンジン始動システムのみならず、エンジン始動方法および始動制御装置にも適宜該当するものである。
（１）回転開始必要トルクの判定
本発明では、回転開始必要トルクが高温乗越トルクよりも大きいときに、ギヤ式スタータとベルト式スタータとを協働させる。そのためには、先ず、その回転開始必要トルクの大小の判定が必要となる。このトルク判定の方法には種々あるが、エンジン温度による判定が最も簡易で有効である。
例えば、エンジンが冷間状態にあるとき、潤滑油やグリスの粘性増加によって摺動抵抗が増加する。このため、エンジン温度（Ｔ）が予め求めておいた低温側基準温度（ＴL）よりも低いとき（Ｔ＜ＴLまたはＴ≦ＴL）、回転開始必要トルクは、当然に高温乗越トルクよりも大きい（または、それ以上）と判断できる。
【００１７】
逆に、エンジンが高温状態にあるとき、潤滑油等の粘性は低下しているとしても、各部の熱歪やシリンダ内の気密度の上昇等によって、やはり、摺動抵抗が増加する。このため、エンジン温度（Ｔ）が予め求めておいた高温側基準温度（ＴH）よりも高いとき（ＴH＜ＴまたはＴH≦Ｔ）、回転開始必要トルクは高温乗越トルクよりも大きい（または、それ以上）と判断できる。
一方、エンジンがその中間である温間状態にあるときは、回転開始必要トルクは高温乗越トルクよりも小さいと判断できる。
このような事情により、本発明に係る始動制御装置が、回転開始必要トルクの高温乗越トルクに対する大小をエンジン温度により判定する回転開始トルク判定手段を有すると好適である。
【００１８】
なお、エンジン温度は、回転開始必要トルクに関連するエンジン状態を指標する温度であれば良い。例えば、冷却水温度が代表的であるが、油温やエンジンルーム内温度等でも良い。もっとも、冷却水温度なら、エンジンに従来から配設されている水温センサで監視できるため好都合である。
また、エンジン温度が低温と判断されるのは、例えば、走行開始当初のエンジン始動時等、暖機が不十分な状態のときである。逆に、エンジン温度が高温と判断されるのは、例えば、夏季の市街地走行のように、オーバヒートぎみになるときである。
【００１９】
ところで、エンジンが温間状態にあり、上記回転開始必要トルクが高温乗越トルクよりも低くても、電源からの電力供給が不十分なために、いずれか一方のスタータでは、その回転開始必要トルクを乗り越せない場合もある。これでは、エンジンの始動をスムーズに行うことができない。
そこで、回転開始必要トルクが前記高温乗越トルクより小さいときでも、前記第１モータおよび／または前記第２モータへ印加される電源電圧が所定の基準電圧よりも低いとき（または基準電圧以下のとき）は、ギヤ式スタータとベルト式スタータとを協働させてエンジンを始動させるようにすると好適である。
スタータの出力トルクは、モータのコイルに流れる電流量で決まるものの、大電流を監視するよりは電源電圧を監視する方が容易である。なお、スタータの電源は、通常、車載バッテリである。
【００２０】
次に、ギヤ式スタータとベルト式スタータとを協働させる場合、両者の作動開始タイミングが問題となるが、少なくとも、ギヤ式スタータがベルト式スタータに遅れない限り、いずれのタイミングでも良い。
つまり、エンジンの出力軸の回転開始当初からギヤ式スタータおよびベルト式スタータの両方を同時に作動させても良いし、エンジンの出力軸の回転開始当初にギヤ式スタータをベルト式スタータに対して優先させて作動させても良い。
【００２１】
（２）回転継続必要トルク
エンジンを始動させる場合、前述したように、回転開始必要トルクは大きいが、その後の回転継続必要トルクは比較的小さい。そこで、エンジンの出力軸の回転当初には、両スタータを協働させたとしても、その後までその状態を必ずしも維持する必要はない。すなわち、エンジンの出力軸の回転継続に必要な回転継続必要トルクが所定の回転継続基準トルクよりも小さくなると、ギヤ式スタータを作動させずに、ベルト式スタータを作動させて、エンジンを始動させることも可能となる。これにより、ギヤ式スタータの使用期間を短くでき、ギヤ式スタータの寿命や信頼性の確保が可能となる。
そのために、前記始動制御装置が、回転継続必要トルクの回転継続基準トルクに対する大小を前記第１モータおよび／または前記第２モータへの印加電圧により判定する回転継続トルク判定手段を有すると好適である。
【００２２】
エンジンの出力軸の回転に必要なトルクが小さくなり、協働していた両スタータの回転数が上昇を始めると、各モータから生じる誘導起電力（逆起電力）も高くなる。モータの制御方法にも依るが、バッテリのように供給電圧の上限がほぼ決定されている場合、逆起電力が大きくなると、各モータに実質的に印加される印加電圧は低下する。従って、このモータへの印加電圧を監視することにより、回転継続必要トルクの大小を判定できる。例えば、エンジン、車両等毎に予め定めておいた所定の基準印加電圧よりも、モータへの印加電圧が小さいとき（またはそれ以下のとき）は回転継続必要トルクも小さいと判定することができる。逆の場合も同様である。
なお、この場合、監視する印加電圧は、ギヤ式スタータの第１モータへの印加電圧を監視しても、ベルト式スタータの第２モータへの印加電圧を監視しても、その両方を監視しても良い。
【００２３】
【実施例】
次に、実施例を挙げて、本発明をより具体的に説明する。
本発明の一実施例であるエンジン始動システムＳの全体模式図を図１に示す。
（エンジン始動システム）
エンジン始動システムＳは、４気筒ガソリンエンジンＥ（以降、単に「エンジンＥ」という。）の一側方に配設されたギヤ式スタータＧＳと、ベルト式スタータＢＳと、これらの電源となるバッテリと、バッテリから各スタータへの通電を制御するエンジン始動用電子制御装置（ＥＣＵ：始動制御装置）とからなる。
【００２４】
ギヤ式スタータＧＳは、モータＭ1（第１モータ）と、このモータＭ1により駆動されるピニオンギヤＰ（駆動ギヤ）と、このピニオンギヤＰを進退させると共にモータＭ1への通電を切り替え得るマグネットスイッチＳｗとからなる。なお、図示していないが、モータＭ1とピニオンギヤＰとの間には遊星ギヤ式減速機が介在している。これにより、ギヤ式スタータＧＳの最終減速比は１０以上となっている。
【００２５】
そして、ギヤ式スタータＧＳへの通電が開始されると、先ず、マグネットスイッチＳｗ中のコイルが励磁されてピニオンギヤＰが飛び出す。そして、エンジンＥとオートマチックトランスミッションＭとの間に配設されると共にエンジンＥのクランクシャフトＣＲ（出力軸）の後端に固定されたリングギヤＲに、ピニオンギヤＰが噛合する。このとき、マグネットスイッチＳｗ中のリレー接点もほぼ同時に閉じて、モータＭ1への通電がなされるようになり、ピニオンギヤＰがリングギヤＲの回転駆動を始める。
ベルト式スタータＢＳは、モータＭ2（第２モータ）と、このモータＭ2により駆動されるスタータプーリＰｓ（駆動プーリ）とからなる。そして、ベルト式スタータＢＳへ通電が開始されると、ベルトＢにより連架されているクランクプーリＰｅをスタータプーリＰｓが回転駆動を始める。
【００２６】
なお、図示していないが、モータＭ2とスタータプーリＰｓとの間にも遊星ギヤ式減速機が介在している。これにより、ベルト式スタータＢＳの最終減速比は５以上となっている。また、図示していないが、ベルト式スタータＢＳのモータＭ2とスタータプーリＰｓとの間にはワンウェイクラッチが介装されている。このため、エンジンＥが始動してスタータプーリＰｓの回転数が上昇しても、スタータプーリＰｓはモータＭ2に対して空転し、モータＭ2の回転が上昇することはない。
【００２７】
ＥＣＵは、本実施例の場合、走行当初のエンジン始動およびアイドリングストップ後のエンジン始動を制御するものである。このＥＣＵには、エンジンＥの冷却水温（エンジン温度）Ｔと、バッテリ電圧ＶBと、モータＭｂへの印加電圧ＶMと、エンジン回転数Ｎとに関する信号がが入力されている。これらの信号は、それぞれのセンサから直接入力されるようにしても良いが、別のＥＣＵからそれらに関連した信号を受信するようにしても良い。
【００２８】
（エンジン始動方法）
図２〜図５を用いて、上記エンジン始動システムＳの制御方法を説明する。
先ず、車両のイグニッションスキーを「ＯＮ」または「ＳＴＡＲＴ」位置にすることにより、本実施例の制御が開始される（ステップＳ１）。そして、ＥＣＵが冷却水温度Ｔを読み込み（ステップＳ２）、この冷却水温度Ｔが、予め定めておいた低温側基準温度ＴLと高温側基準温度ＴHの間にあるかを判定する（ステップＳ３：回転開始トルク判定手段）。そして、その範囲にない場合は、図４に示すステップＳ２１に進む。冷却水温度Ｔが、予め定めておいた低温側基準温度ＴLと高温側基準温度ＴHの間にない場合とは、本発明でいう回転開始必要トルクが高温乗越トルクより大きくなるときである。なお、本実施例の場合、低温側基準温度ＴLを−１５℃、高温側基準温度ＴHを１２０℃に設定した。
【００２９】
一方、冷却水温度Ｔが低温側基準温度ＴLと高温側基準温度ＴHの間にあるとき（つまり、エンジンが温間状態にある時）、バッテリ電圧ＶB（電源電圧）を読み込む（ステップＳ４）。そして、そのバッテリ電圧ＶBと予め定めておいた基準電圧ＶB0とを比較し（ステップＳ５）、それ以下の場合は、前述した図４に示すステップＳ２１に進む。
【００３０】
一方、バッテリ電圧ＶBが基準電圧ＶB0よりも大きい場合は、図３に示すステップＳ１１に進む。この場合は、回転開始必要トルクも小さく、バッテリ電圧ＶBも大きいことから、ベルト式スタータＢＳのみでエンジンＥを始動できる場合である。そこで、ＥＣＵは、ベルト式スタータＢＳのみに通電し、ギヤ式スタータＧＳへは通電せず、ベルト式スタータＢＳのみでクランクシャフトＣＲを回転駆動させる。
そして、ＥＣＵは、エンジン回転数Ｎを読み込み（ステップＳ１２）、そのエンジン回転数Ｎと予め定めておいた基準回転数Ｎ0とを比較して始動判定を行う（ステップＳ１３）。すなわち、エンジン回転数Ｎが、その基準回転数Ｎ0を越えると、エンジンＥは確実に始動したと判断できるので、本実施例による始動制御を終了する。
【００３１】
次に、前述したステップＳ３で冷却水温度ＴがＴ≦ＴLまたはＴH≦Ｔの場合、さらには、ステップＳ５でバッテリ電圧ＶBがＶB≦ＶB0以下の場合、ギヤ式スタータＧＳとベルト式スタータＢＳとに同時に通電して、クランクシャフトＣＲの回転駆動を開始する（ステップＳ２１）。
これにより、各スタータを小型化した場合やバッテリが劣化している場合でも、最初の乗り越しトルク（回転開始必要トルク）を確実に越えることができるようになる。
【００３２】
もっとも、一旦クランクシャフトＣＲが回転し始めると、その回転継続に必要なトルク（回転継続必要トルク）は乗り越し時よりも小さくなる。そして、その回転継続必要トルクが所定値より小さくなれば、もはや、ギヤ式スタータＧＳとベルト式スタータＢＳとの両者を協働させておく必要はない。つまり、ベルト式スタータＢＳのみでもクランクシャフトＣＲの回転を継続させることが可能となる。ＥＣＵはこの判断を、例えば、モータＭ2への印加電圧ＶMを監視することにより行う。すなわち、モータＭ2への印加電圧ＶMを読み込み（ステップＳ２２）、その印加電圧ＶMと基準印加電圧Ｖ0とを比較する（ステップＳ２３：回転継続トルク判定手段）。そして、モータ印加電圧ＶMが基準印加電圧Ｖ0よりも小さいときは、ステップＳ１１に戻り、ギヤ式スタータＧＳへの通電を遮断すると共に、ベルト式スタータＢＳへのみ通電を継続して、そのベルト式スタータＢＳのみでクランクシャフトＣＲを回転駆動させる。これ以降は、前述した通りである。
【００３３】
上述した実施例では、ギヤ式スタータＧＳとベルト式スタータＢＳとを協働させる際に、それらへ同時に通電する場合を例にとったがこれに限る必要はない。例えば、図５に示すように、先ず、ギヤ式スタータＧＳにのみ通電し（ステップＳ３１）、所定時間ｔ0経過後に（ステップＳ３２）、ベルト式スタータＢＳへ通電する（ステップＳ３３）。このように、ベルト式スタータＢＳの作動をギヤ式スタータＧＳより遅らせると、ギヤ式スタータＧＳは大きなギヤ鳴り等を発生させることなく、そのピニオンギヤＰをリングギヤＲに確実に噛合させて、クランクシャフトＣＲを回転駆動することができる。なお、ベルトＢは、クランクプーリＰｅとスタータプーリＰｓ間に常時懸架されているため、ギヤ式スタータＧＳに遅れてベルト式スタータＢＳを作動させることに何の問題もない。
ステップＳ３３に続くステップＳ３４、ステップＳ３５は、前述のステップＳ２２、ステップＳ２３と同様である。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、ギヤ式スタータやベルト式スタータの小型化や信頼性確保等が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例であるエンジン始動システムの全体的な概略を示す模式図である。
【図２】そのエンジン始動システムを用いたエンジン始動方法のメインのフローチャートである。
【図３】そのフローチャートの細部を示すフローチャートである。
【図４】そのフローチャートの別の細部を示すフローチャートである。
【図５】ギヤ式スタータとベルト式スタータへの通電タイミングを変更した場合の細部を示すフローチャートである。
【符号の説明】
Ｓ エンジン始動システム
ＥＣＵ エンジン始動用電子制御装置（始動制御装置）
ＧＳ ギヤ式スタータ
Ｍ1 モータ（第１モータ）
Ｐ ピニオンギヤ（駆動ギヤ）
Ｒ リングギヤ（被駆動ギヤ）
ＢＳ ベルト式スタータ
Ｍ2 モータ（第２モータ）
Ｐｓ スタータプーリ（駆動プーリ）
Ｐｅ クランクプーリ（被駆動プーリ）
Ｂ ベルト
Ｅ エンジン
ＣＲ クランクシャフト
【発明の属する技術分野】
本発明は、アイドリングストップ状態にあるエンジンの始動を行うことができるエンジン始動システムおよびその始動方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近の環境問題意識の高揚に伴い、自動車等の燃費向上による排出ガス低減策が研究、開発の大きなテーマとされている。そして、その一環として、自動車等のエンジンをアイドリング時に停止（いわゆるアイドリングストップ）させることが行われるようになってきた。特に、ゴー・ストップを繰り返す市街地走行時、このようなアイドリングストップは頻繁に行われる。
【０００３】
ここで問題となるのが、アイドリングストップ後の始動である。
従来、自動車エンジン等の始動は、走行当初の始動のみを想定して、ギヤ式スタータにより行ってきた。一般的なギヤ式スタータは、クランクシャフトに連結されたリングギヤに、一時的にピニオンギヤを噛合させ、そのピニオンギヤをモータ駆動してクランクシャフトを回転させるものである。このようなギヤ式スタータを用いて、前述のアイドリングストップ後の始動をも行おうとすると、ギヤ鳴り等の不快音を頻繁に発生し得ることになり好ましくない。
そこで、アイドリングストップする自動車等では、そのギヤ式スタータの他に、さらに、静粛性に優れたベルト式スタータを設けて、アイドリングストップ後のエンジン始動をさせることが通常である。ベルト式スタータは、例えば、前記リングギヤと反対側に設けられたクランクプーリ等を、ベルトおよびスタータプーリを介してモータ駆動し、クランクシャフトを回転させるものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このベルト式スタータは、ベルトが連架されたプーリ径比で減速比が決まる。限られたスペース内に配設されたプーリにベルトを連架することを考えると、その減速比を大きくとることこは難しい。このため、ベルト式スタータのみでエンジンを始動させようとすると、それは自ずと大型化する傾向になる。しかも、アイドリングストップ後にエンジンを始動させる場合であっても、エンジン温度の変化等によって、始動時に必要となるトルクは変動する。具体的には、エンジンの低温時、各部の摺動抵抗が大きくなり、その始動には必要なトルクは相当大きくなる。このような場合までベルト式スタータで始動させようとすると、益々、それは大型化してしまう。
【０００５】
ここで、始動トルクが大きくなるエンジンの冷間時には、減速比を大きく取れるギヤ式スタータを使用し、それ以外ではベルト式スタータを使用することが、特開２００１−１５２９０１号公報、特開２００１−１５９３８４号公報等に開示されている。
しかし、このような使い分けは結局、前述したベルト式スタータの大型化と同様、ギヤ式スタータの大型化や寿命低下を招くことにもなる。勿論、そのような大型化をせず、各スタータの負荷を増大させると、それらの寿命が低下し、やはり好ましくないことは言うまでもない。
【０００６】
また、ハイブリット車のように、エンジンを始動させるギヤ式スタータとは別に設けられている電動発電機（ＭＧ）を利用して、エンジンの始動制御を行うことが特開平１０−６８３７４号公報、特開２００２−４８０３６号公報等に開示されている。
しかし、このような制御ができるのは、体格の大きなＭＧを備える特定車種に限られる。また、そのＭＧの減速比は通常２〜３程度と低いため、始動時に必ずしもギヤ式スタータを十分にアシストできるとは限らない。さらに、上記公報では、大きな始動トルクが必要とされる冷間時にギヤ式スタータとＭＧとを併用することしか開示していない。すなわち、エンジン冷間時以外に、両者を併用する場合やそのときのタイミング等についても何ら開示されていない。
本発明は、このような事情に鑑みて為されたものであり、ギヤ式スタータやベルト式スタータの大型化、高コスト化、低寿命化による信頼性の低下等を回避しつつ、それらの設計自由度を高めることができるエンジン始動システムおよびエンジン始動方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明者はこの課題を解決すべく鋭意研究し、試行錯誤を重ねた結果、エンジンの冷間時以外でも、エンジン始動に必要なトルクが大きいときには、ギヤ式スタータとベルト式スタータとを協働させることを思いつき、本発明を完成するに至った。
（エンジン始動システム）
すなわち、本発明のエンジン始動システムは、エンジンの出力軸に連動する被駆動ギヤに噛合可能な駆動ギヤと該駆動ギヤを回転駆動させる第１モータとを有するギヤ式スタータと、該エンジンの出力軸に連動する被駆動プーリにベルトで連架された駆動プーリと該駆動プーリを回転駆動させる第２モータとを有するベルト式スタータと、少なくともアイドリングストップ状態にある該エンジンの始動制御を行うことができる始動制御装置とを備えるエンジン始動システムにおいて、
前記始動制御装置は、前記エンジンの出力軸の回転開始に必要な回転開始必要トルクが前記エンジン温度に基づいて判断される所定の高温乗越トルクより少なくとも大きいとき、前記ギヤ式スタータと前記ベルト式スタータとを協働させて該エンジンを始動させると共に、前記エンジンの出力軸の回転継続に必要な回転継続必要トルクが前記第１モータおよび／または前記第２モータへの印加電圧に基づいて判断される所定の回転継続基準トルクよりも小さいとき、前記ギヤ式スタータを作動させず、前記ベルト式スタータを作動させることを特徴とする。
【０００８】
エンジンを始動させる際、エンジンの出力軸を回転させる必要がある。このときに必要となる当初のトルクである回転開始必要トルクは、一般に、その後の回転継続に必要となる回転継続必要トルクよりも大きい。そして、その回転開始必要トルクの大小が各スタータ（特に、モータ）の体格に影響を与える。
ここで、本発明の場合、この回転開始必要トルクが大きいとき、いずれか一方のスタータのみでエンジンを始動させるのではなく、ギヤ式スタータとベルト式スタータとを協働させて、両スタータ間でトルク分担させつつエンジンを始動させる。具体的には、回転開始必要トルクが、エンジンまたは車両の種類等毎に予め定めておいた高温乗越トルクより大きいときである。
こうした結果、両スタータを大型化させることなく、回転開始必要トルクが大きい場合でも、エンジンの出力軸を有効に回転させてエンジンを始動させることができる。そして、予想以上に大きな負荷が一方のスタータのみに継続して作用することが防止されるため、両スタータの低寿命化、信頼性低下等も防止される。
【０００９】
次に、回転開始必要トルクの大小を判定する基準として、高温乗越トルクを用いた理由について説明する。
物体が移動を開始するとき、最初に大きな静止摩擦力を乗越す必要があるように、エンジンも停止状態から回転を始める瞬間（回転開始時）に大きなトルクを必要とする。この回転開始時に必要なトルクが乗越トルクである。この乗越トルクは、当然ながら、エンジン温度によって変化する。従来公報にもあるように、エンジンの冷間時には大きな乗越トルクが必要とされ、これを「低温乗越トルク」と称する。
しかし、乗越トルクが大きくなるのは、エンジンの冷間時に限られない。エンジンが通常使用される温度（以下、適宜「温間」という。）域よりも高温となったときにも、乗越トルクは大きくなる。これは、エンジン内部の熱膨張や熱歪み等の増加に伴い、各摺動部のクリアランスが狭くなったり摺動部に作用する摩擦力が増加したりするからである。但し、いずれのエンジンでも、この高温乗越トルクが、前述の低温乗越トルクより小さいことは、種々の実験から明らかとなっている。
【００１０】
本発明ではこれらのことを踏まえて、少なくとも回転開始必要トルクが高温乗越トルクよりも大きいとき、ギヤ式スタータとベルト式スタータとを協働させることとした。なお、言うまでもないが、低温乗越トルクは高温乗越トルクよりも大きいことから、エンジンが冷間状態のときは、当然に、ギヤ式スタータとベルト式スタータとが協働してそのエンジンを始動させる。
ここで、基準となる高温乗越トルクは、エンジンの仕様、ギヤ式スタータやベルト式スタータに使用するモータの仕様等によって定められ、一概には決定できない。敢ていうなら、各種エンジン毎に、温間域から高温域にかけて測定された乗越トルクが急激に増加するときの、その境界となるときの乗越トルクということになる。さらに、種々の実験結果から、この高温乗越トルクは、エンジン温度（「冷却水温度」が代表的）が１２０〜１３０℃の範囲、より具体的には１２０℃のときに生じる乗越トルクとして定義される。
【００１１】
（エンジン始動方法）
本発明は、上記エンジン始動システム以外にも、その方法としても把握することができる。
すなわち、本発明は、前述したエンジン始動システムにおいて、
前記エンジンの出力軸の回転開始に必要な回転開始必要トルクが前記エンジン温度に基づいて判断される所定の高温乗越トルクより少なくとも大きいとき、前記ギヤ式スタータと前記ベルト式スタータとを協働させて該エンジンを始動させると共に、前記エンジンの出力軸の回転継続に必要な回転継続必要トルクが前記第１モータおよび／または前記第２モータへの印加電圧に基づいて判断される所定の回転継続基準トルクよりも小さいとき、前記ギヤ式スタータを作動させず、前記ベルト式スタータを作動させることを特徴とするエンジン始動方法と把握することもできる。
【００１２】
（始動制御装置）
さらに、本発明は、上記以外にも、その始動制御装置としても把握することができる。
すなわち、本発明は、上記ギヤ式スタータと上記ベルト式スタータとを制御可能で、少なくともアイドリングストップ状態にある該エンジンの始動制御を行うことができる始動制御装置において、
前記エンジンの出力軸の回転開始に必要な回転開始必要トルクが前記エンジン温度に基づいて判断される所定の高温乗越トルクより少なくとも大きいとき、前記ギヤ式スタータと前記ベルト式スタータとを協働させて該エンジンを始動させると共に、前記エンジンの出力軸の回転継続に必要な回転継続必要トルクが前記第１モータおよび／または前記第２モータへの印加電圧に基づいて判断される所定の回転継続基準トルクよりも小さいとき、前記ギヤ式スタータを作動させず、前記ベルト式スタータを作動させることを特徴とする始動制御装置と把握することもできる。
【００１３】
ところで、本発明のエンジン始動システムやエンジン始動方法は、アイドリングストップ後のエンジン始動は勿論、それ以外のとき、つまり、走行開始当初のエンジン始動をも対象としている。
本発明でいう上記始動制御装置は、例えば、アイドリングストップ後のエンジン始動制御を行う電子制御装置（エコランＥＣＵ）である。もっとも、始動制御装置は、そのＥＣＵのみならず、そのＥＣＵと他のＥＣＵ（エンジンや車両等のＥＣＵ）とを組合わせたものでも良い。
本発明でいうエンジンは、その始動にスタータを必要とするものである限り、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、ロータリエンジン等、その種類は問わない。また、そのエンジンが搭載される車両等は自動車に限らず、二輪車、特殊車両等でも良い。
【００１４】
ギヤ式スタータの配設位置は問わないが、レシプロエンジンの場合なら、通常はその後方である。そして、被駆動ギヤは、そのクランクシャフト後端に設けられたリングギヤ、駆動ギヤはそれに噛合するピニオンギヤとなるのが一般的である。
ベルト式スタータも、その配設位置を問わないが、レシプロエンジンの場合なら、通常、その前方である。そして、被駆動プーリがそのクランクシャフト前端に設けられたクランクプーリとなり、駆動プーリはクランクプーリと連架するスタータプーリとなることが一般的である。なお、ベルト式スタータの駆動ベルトは、そのスタータ専用のベルトでも、他の補機類と兼用のベルトでも、タイミングベルト等でも良い。
【００１５】
また、ギヤ式スタータおよびベルト式スタータの小型化を図る観点から、それらに使用される第１モータおよび第２モータが小型で高速タイプであると好適である。このとき、エンジン始動に必要なトルクを出力させるために、両スタータの減速比を大きくとることが好ましい。例えば、遊星ギヤ式減速機をモータとピニオンギヤやプーリとの間に介在させれば、小型で高減速比のスタータが得られる。このような観点から、本発明のエンジン始動システムは、ギヤ式スタータの、第１モータから駆動ギヤへ至る間の減速比が２．５以上であり、ベルト式スタータの、第２モータから駆動プーリへ至る間の減速比が２．５以上であると好適である。なお、ここでいう減速比とは、減速機の減速比のみならず、その減速比に、プーリ比またはピニオンギヤとリングギヤとのギヤ比をかけた、最終減速比である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。なお、以下に説明する内容は、本発明のエンジン始動システムのみならず、エンジン始動方法および始動制御装置にも適宜該当するものである。
（１）回転開始必要トルクの判定
本発明では、回転開始必要トルクが高温乗越トルクよりも大きいときに、ギヤ式スタータとベルト式スタータとを協働させる。そのためには、先ず、その回転開始必要トルクの大小の判定が必要となる。このトルク判定の方法には種々あるが、エンジン温度による判定が最も簡易で有効である。
例えば、エンジンが冷間状態にあるとき、潤滑油やグリスの粘性増加によって摺動抵抗が増加する。このため、エンジン温度（Ｔ）が予め求めておいた低温側基準温度（ＴL）よりも低いとき（Ｔ＜ＴLまたはＴ≦ＴL）、回転開始必要トルクは、当然に高温乗越トルクよりも大きい（または、それ以上）と判断できる。
【００１７】
逆に、エンジンが高温状態にあるとき、潤滑油等の粘性は低下しているとしても、各部の熱歪やシリンダ内の気密度の上昇等によって、やはり、摺動抵抗が増加する。このため、エンジン温度（Ｔ）が予め求めておいた高温側基準温度（ＴH）よりも高いとき（ＴH＜ＴまたはＴH≦Ｔ）、回転開始必要トルクは高温乗越トルクよりも大きい（または、それ以上）と判断できる。
一方、エンジンがその中間である温間状態にあるときは、回転開始必要トルクは高温乗越トルクよりも小さいと判断できる。
このような事情により、本発明に係る始動制御装置が、回転開始必要トルクの高温乗越トルクに対する大小をエンジン温度により判定する回転開始トルク判定手段を有すると好適である。
【００１８】
なお、エンジン温度は、回転開始必要トルクに関連するエンジン状態を指標する温度であれば良い。例えば、冷却水温度が代表的であるが、油温やエンジンルーム内温度等でも良い。もっとも、冷却水温度なら、エンジンに従来から配設されている水温センサで監視できるため好都合である。
また、エンジン温度が低温と判断されるのは、例えば、走行開始当初のエンジン始動時等、暖機が不十分な状態のときである。逆に、エンジン温度が高温と判断されるのは、例えば、夏季の市街地走行のように、オーバヒートぎみになるときである。
【００１９】
ところで、エンジンが温間状態にあり、上記回転開始必要トルクが高温乗越トルクよりも低くても、電源からの電力供給が不十分なために、いずれか一方のスタータでは、その回転開始必要トルクを乗り越せない場合もある。これでは、エンジンの始動をスムーズに行うことができない。
そこで、回転開始必要トルクが前記高温乗越トルクより小さいときでも、前記第１モータおよび／または前記第２モータへ印加される電源電圧が所定の基準電圧よりも低いとき（または基準電圧以下のとき）は、ギヤ式スタータとベルト式スタータとを協働させてエンジンを始動させるようにすると好適である。
スタータの出力トルクは、モータのコイルに流れる電流量で決まるものの、大電流を監視するよりは電源電圧を監視する方が容易である。なお、スタータの電源は、通常、車載バッテリである。
【００２０】
次に、ギヤ式スタータとベルト式スタータとを協働させる場合、両者の作動開始タイミングが問題となるが、少なくとも、ギヤ式スタータがベルト式スタータに遅れない限り、いずれのタイミングでも良い。
つまり、エンジンの出力軸の回転開始当初からギヤ式スタータおよびベルト式スタータの両方を同時に作動させても良いし、エンジンの出力軸の回転開始当初にギヤ式スタータをベルト式スタータに対して優先させて作動させても良い。
【００２１】
（２）回転継続必要トルク
エンジンを始動させる場合、前述したように、回転開始必要トルクは大きいが、その後の回転継続必要トルクは比較的小さい。そこで、エンジンの出力軸の回転当初には、両スタータを協働させたとしても、その後までその状態を必ずしも維持する必要はない。すなわち、エンジンの出力軸の回転継続に必要な回転継続必要トルクが所定の回転継続基準トルクよりも小さくなると、ギヤ式スタータを作動させずに、ベルト式スタータを作動させて、エンジンを始動させることも可能となる。これにより、ギヤ式スタータの使用期間を短くでき、ギヤ式スタータの寿命や信頼性の確保が可能となる。
そのために、前記始動制御装置が、回転継続必要トルクの回転継続基準トルクに対する大小を前記第１モータおよび／または前記第２モータへの印加電圧により判定する回転継続トルク判定手段を有すると好適である。
【００２２】
エンジンの出力軸の回転に必要なトルクが小さくなり、協働していた両スタータの回転数が上昇を始めると、各モータから生じる誘導起電力（逆起電力）も高くなる。モータの制御方法にも依るが、バッテリのように供給電圧の上限がほぼ決定されている場合、逆起電力が大きくなると、各モータに実質的に印加される印加電圧は低下する。従って、このモータへの印加電圧を監視することにより、回転継続必要トルクの大小を判定できる。例えば、エンジン、車両等毎に予め定めておいた所定の基準印加電圧よりも、モータへの印加電圧が小さいとき（またはそれ以下のとき）は回転継続必要トルクも小さいと判定することができる。逆の場合も同様である。
なお、この場合、監視する印加電圧は、ギヤ式スタータの第１モータへの印加電圧を監視しても、ベルト式スタータの第２モータへの印加電圧を監視しても、その両方を監視しても良い。
【００２３】
【実施例】
次に、実施例を挙げて、本発明をより具体的に説明する。
本発明の一実施例であるエンジン始動システムＳの全体模式図を図１に示す。
（エンジン始動システム）
エンジン始動システムＳは、４気筒ガソリンエンジンＥ（以降、単に「エンジンＥ」という。）の一側方に配設されたギヤ式スタータＧＳと、ベルト式スタータＢＳと、これらの電源となるバッテリと、バッテリから各スタータへの通電を制御するエンジン始動用電子制御装置（ＥＣＵ：始動制御装置）とからなる。
【００２４】
ギヤ式スタータＧＳは、モータＭ1（第１モータ）と、このモータＭ1により駆動されるピニオンギヤＰ（駆動ギヤ）と、このピニオンギヤＰを進退させると共にモータＭ1への通電を切り替え得るマグネットスイッチＳｗとからなる。なお、図示していないが、モータＭ1とピニオンギヤＰとの間には遊星ギヤ式減速機が介在している。これにより、ギヤ式スタータＧＳの最終減速比は１０以上となっている。
【００２５】
そして、ギヤ式スタータＧＳへの通電が開始されると、先ず、マグネットスイッチＳｗ中のコイルが励磁されてピニオンギヤＰが飛び出す。そして、エンジンＥとオートマチックトランスミッションＭとの間に配設されると共にエンジンＥのクランクシャフトＣＲ（出力軸）の後端に固定されたリングギヤＲに、ピニオンギヤＰが噛合する。このとき、マグネットスイッチＳｗ中のリレー接点もほぼ同時に閉じて、モータＭ1への通電がなされるようになり、ピニオンギヤＰがリングギヤＲの回転駆動を始める。
ベルト式スタータＢＳは、モータＭ2（第２モータ）と、このモータＭ2により駆動されるスタータプーリＰｓ（駆動プーリ）とからなる。そして、ベルト式スタータＢＳへ通電が開始されると、ベルトＢにより連架されているクランクプーリＰｅをスタータプーリＰｓが回転駆動を始める。
【００２６】
なお、図示していないが、モータＭ2とスタータプーリＰｓとの間にも遊星ギヤ式減速機が介在している。これにより、ベルト式スタータＢＳの最終減速比は５以上となっている。また、図示していないが、ベルト式スタータＢＳのモータＭ2とスタータプーリＰｓとの間にはワンウェイクラッチが介装されている。このため、エンジンＥが始動してスタータプーリＰｓの回転数が上昇しても、スタータプーリＰｓはモータＭ2に対して空転し、モータＭ2の回転が上昇することはない。
【００２７】
ＥＣＵは、本実施例の場合、走行当初のエンジン始動およびアイドリングストップ後のエンジン始動を制御するものである。このＥＣＵには、エンジンＥの冷却水温（エンジン温度）Ｔと、バッテリ電圧ＶBと、モータＭｂへの印加電圧ＶMと、エンジン回転数Ｎとに関する信号がが入力されている。これらの信号は、それぞれのセンサから直接入力されるようにしても良いが、別のＥＣＵからそれらに関連した信号を受信するようにしても良い。
【００２８】
（エンジン始動方法）
図２〜図５を用いて、上記エンジン始動システムＳの制御方法を説明する。
先ず、車両のイグニッションスキーを「ＯＮ」または「ＳＴＡＲＴ」位置にすることにより、本実施例の制御が開始される（ステップＳ１）。そして、ＥＣＵが冷却水温度Ｔを読み込み（ステップＳ２）、この冷却水温度Ｔが、予め定めておいた低温側基準温度ＴLと高温側基準温度ＴHの間にあるかを判定する（ステップＳ３：回転開始トルク判定手段）。そして、その範囲にない場合は、図４に示すステップＳ２１に進む。冷却水温度Ｔが、予め定めておいた低温側基準温度ＴLと高温側基準温度ＴHの間にない場合とは、本発明でいう回転開始必要トルクが高温乗越トルクより大きくなるときである。なお、本実施例の場合、低温側基準温度ＴLを−１５℃、高温側基準温度ＴHを１２０℃に設定した。
【００２９】
一方、冷却水温度Ｔが低温側基準温度ＴLと高温側基準温度ＴHの間にあるとき（つまり、エンジンが温間状態にある時）、バッテリ電圧ＶB（電源電圧）を読み込む（ステップＳ４）。そして、そのバッテリ電圧ＶBと予め定めておいた基準電圧ＶB0とを比較し（ステップＳ５）、それ以下の場合は、前述した図４に示すステップＳ２１に進む。
【００３０】
一方、バッテリ電圧ＶBが基準電圧ＶB0よりも大きい場合は、図３に示すステップＳ１１に進む。この場合は、回転開始必要トルクも小さく、バッテリ電圧ＶBも大きいことから、ベルト式スタータＢＳのみでエンジンＥを始動できる場合である。そこで、ＥＣＵは、ベルト式スタータＢＳのみに通電し、ギヤ式スタータＧＳへは通電せず、ベルト式スタータＢＳのみでクランクシャフトＣＲを回転駆動させる。
そして、ＥＣＵは、エンジン回転数Ｎを読み込み（ステップＳ１２）、そのエンジン回転数Ｎと予め定めておいた基準回転数Ｎ0とを比較して始動判定を行う（ステップＳ１３）。すなわち、エンジン回転数Ｎが、その基準回転数Ｎ0を越えると、エンジンＥは確実に始動したと判断できるので、本実施例による始動制御を終了する。
【００３１】
次に、前述したステップＳ３で冷却水温度ＴがＴ≦ＴLまたはＴH≦Ｔの場合、さらには、ステップＳ５でバッテリ電圧ＶBがＶB≦ＶB0以下の場合、ギヤ式スタータＧＳとベルト式スタータＢＳとに同時に通電して、クランクシャフトＣＲの回転駆動を開始する（ステップＳ２１）。
これにより、各スタータを小型化した場合やバッテリが劣化している場合でも、最初の乗り越しトルク（回転開始必要トルク）を確実に越えることができるようになる。
【００３２】
もっとも、一旦クランクシャフトＣＲが回転し始めると、その回転継続に必要なトルク（回転継続必要トルク）は乗り越し時よりも小さくなる。そして、その回転継続必要トルクが所定値より小さくなれば、もはや、ギヤ式スタータＧＳとベルト式スタータＢＳとの両者を協働させておく必要はない。つまり、ベルト式スタータＢＳのみでもクランクシャフトＣＲの回転を継続させることが可能となる。ＥＣＵはこの判断を、例えば、モータＭ2への印加電圧ＶMを監視することにより行う。すなわち、モータＭ2への印加電圧ＶMを読み込み（ステップＳ２２）、その印加電圧ＶMと基準印加電圧Ｖ0とを比較する（ステップＳ２３：回転継続トルク判定手段）。そして、モータ印加電圧ＶMが基準印加電圧Ｖ0よりも小さいときは、ステップＳ１１に戻り、ギヤ式スタータＧＳへの通電を遮断すると共に、ベルト式スタータＢＳへのみ通電を継続して、そのベルト式スタータＢＳのみでクランクシャフトＣＲを回転駆動させる。これ以降は、前述した通りである。
【００３３】
上述した実施例では、ギヤ式スタータＧＳとベルト式スタータＢＳとを協働させる際に、それらへ同時に通電する場合を例にとったがこれに限る必要はない。例えば、図５に示すように、先ず、ギヤ式スタータＧＳにのみ通電し（ステップＳ３１）、所定時間ｔ0経過後に（ステップＳ３２）、ベルト式スタータＢＳへ通電する（ステップＳ３３）。このように、ベルト式スタータＢＳの作動をギヤ式スタータＧＳより遅らせると、ギヤ式スタータＧＳは大きなギヤ鳴り等を発生させることなく、そのピニオンギヤＰをリングギヤＲに確実に噛合させて、クランクシャフトＣＲを回転駆動することができる。なお、ベルトＢは、クランクプーリＰｅとスタータプーリＰｓ間に常時懸架されているため、ギヤ式スタータＧＳに遅れてベルト式スタータＢＳを作動させることに何の問題もない。
ステップＳ３３に続くステップＳ３４、ステップＳ３５は、前述のステップＳ２２、ステップＳ２３と同様である。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、ギヤ式スタータやベルト式スタータの小型化や信頼性確保等が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例であるエンジン始動システムの全体的な概略を示す模式図である。
【図２】そのエンジン始動システムを用いたエンジン始動方法のメインのフローチャートである。
【図３】そのフローチャートの細部を示すフローチャートである。
【図４】そのフローチャートの別の細部を示すフローチャートである。
【図５】ギヤ式スタータとベルト式スタータへの通電タイミングを変更した場合の細部を示すフローチャートである。
【符号の説明】
Ｓ エンジン始動システム
ＥＣＵ エンジン始動用電子制御装置（始動制御装置）
ＧＳ ギヤ式スタータ
Ｍ1 モータ（第１モータ）
Ｐ ピニオンギヤ（駆動ギヤ）
Ｒ リングギヤ（被駆動ギヤ）
ＢＳ ベルト式スタータ
Ｍ2 モータ（第２モータ）
Ｐｓ スタータプーリ（駆動プーリ）
Ｐｅ クランクプーリ（被駆動プーリ）
Ｂ ベルト
Ｅ エンジン
ＣＲ クランクシャフト
Claims (8)
- エンジンの出力軸に連動する被駆動ギヤに噛合可能な駆動ギヤと該駆動ギヤを回転駆動させる第１モータとを有するギヤ式スタータと、
該エンジンの出力軸に連動する被駆動プーリにベルトで連架された駆動プーリと該駆動プーリを回転駆動させる第２モータとを有するベルト式スタータと、
少なくともアイドリングストップ状態にある該エンジンの始動制御を行うことができる始動制御装置とを備えるエンジン始動システムにおいて、
前記始動制御装置は、前記エンジンの出力軸の回転開始に必要な回転開始必要トルクが前記エンジン温度に基づいて判断される所定の高温乗越トルクより少なくとも大きいとき、前記ギヤ式スタータと前記ベルト式スタータとを協働させて該エンジンを始動させると共に、前記エンジンの出力軸の回転継続に必要な回転継続必要トルクが前記第１モータおよび／または前記第２モータへの印加電圧に基づいて判断される所定の回転継続基準トルクよりも小さいとき、前記ギヤ式スタータを作動させず、前記ベルト式スタータを作動させることを特徴とするエンジン始動システム。 - 前記始動制御装置は、前記回転開始必要トルクの前記高温乗越トルクに対する大小を前記エンジン温度により判定する回転開始トルク判定手段を有する請求項１記載のエンジン始動システム。
- 前記始動制御装置は、さらに、前記回転開始必要トルクが前記高温乗越トルクより小さいときでも、前記第１モータおよび／または前記第２モータへ印加される電源電圧が所定の基準電圧よりも低いときは、前記ギヤ式スタータと前記ベルト式スタータとを協働させて前記エンジンを始動させる請求項１記載のエンジン始動システム。
- 前記始動制御装置は、前記エンジンの出力軸の回転開始当初から、前記ギヤ式スタータおよび前記ベルト式スタータの両方を同時に作動させる請求項１または３に記載のエンジン始動システム。
- 前記始動制御装置は、前記エンジンの出力軸の回転開始当初に、前記ギヤ式スタータを前記ベルト式スタータに対して優先させて作動させる請求項１または３に記載のエンジン始動システム。
- 前記ギヤ式スタータは、前記第１モータから前記駆動ギヤへ至る間の減速比が１０以上であり、
前記ベルト式スタータは、前記第２モータから前記駆動プーリへ至る間の減速比が５以上である請求項１、４または５に記載のエンジン始動システム。 - エンジンの出力軸に連動する被駆動ギヤに噛合可能な駆動ギヤと該駆動ギヤを回転駆動させる第１モータとを有するギヤ式スタータと、
該エンジンの出力軸に連動する被駆動プーリにベルトで連架された駆動プーリと該駆動プーリを回転駆動させる第２モータとを有するベルト式スタータと、
少なくともアイドリングストップ状態にある該エンジンの始動制御を行うことができる始動制御装置とを備えるエンジン始動システムにおいて、
前記エンジンの出力軸の回転開始に必要な回転開始必要トルクが前記エンジン温度に基づいて判断される所定の高温乗越トルクより少なくとも大きいとき、前記ギヤ式スタータと前記ベルト式スタータとを協働させて該エンジンを始動させると共に、前記エンジンの出力軸の回転継続に必要な回転継続必要トルクが前記第１モータおよび／または前記第２モータへの印加電圧に基づいて判断される所定の回転継続基準トルクよりも小さいとき、前記ギヤ式スタータを作動させず、前記ベルト式スタータを作動させることを特徴とするエンジン始動方法。 - エンジンの出力軸に連動する被駆動ギヤに噛合可能な駆動ギヤと該駆動ギヤを回転駆動させる第１モータとを有するギヤ式スタータと、該エンジンの出力軸に連動する被駆動プーリにベルトで連架された駆動プーリと該駆動プーリを回転駆動させる第２モータとを有するベルト式スタータとを制御可能で、少なくともアイドリングストップ状態にある該エンジンの始動制御を行うことができる始動制御装置において、
前記エンジンの出力軸の回転開始に必要な回転開始必要トルクが前記エンジン温度に基 づいて判断される所定の高温乗越トルクより少なくとも大きいとき、前記ギヤ式スタータと前記ベルト式スタータとを協働させて該エンジンを始動させると共に、前記エンジンの出力軸の回転継続に必要な回転継続必要トルクが前記第１モータおよび／または前記第２モータへの印加電圧に基づいて判断される所定の回転継続基準トルクよりも小さいとき、前記ギヤ式スタータを作動させず、前記ベルト式スタータを作動させることを特徴とする始動制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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