JP4147770B2

JP4147770B2 - エンジンのスタータ制御装置

Info

Publication number: JP4147770B2
Application number: JP2001395856A
Authority: JP
Inventors: 訓弘鈴木
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2001-12-27
Filing date: 2001-12-27
Publication date: 2008-09-10
Anticipated expiration: 2021-12-27
Also published as: JP2003193947A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンのスタータに係り、更に詳細にはエンジンのスタータ制御装置に係る。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等の車輌に搭載されるエンジンのスタータは、一般に、スタータモータによりピニオンギヤを回転させつつスタータモータの回転軸の軸線に沿ってピニオンギヤをエンジンのクランクシャフトに連結されたリングギヤへ向けて摺動させ、これによりピニオンギヤをリングギヤに噛合させた後、スタータモータによりピニオンギヤを介してリングギヤを回転させることによりエンジンを始動させるようになっている。
【０００３】
このスタータによるエンジンの始動時には作動音（クランキングノイズ）が発生するため、クランキングノイズを低減するスタータ制御装置の一つとして、例えば本願出願人の出願にかかる特開２０００−２９１５１７号公報に記載されている如く、エンジンの停止中に予めピニオンギヤ及びリングギヤを噛み合わせるスタータ制御装置が従来より知られている。
【０００４】
この先の提案にかかるスタータ制御装置によれば、エンジンの始動に先立って予めピニオンギヤ及びリングギヤが噛み合わされるので、エンジンの始動時にピニオンギヤがリングギヤへ向けて摺動される際にピニオンギヤの端面がリングギヤの端面に衝当することに起因する衝撃や衝撃音の発生を効果的に低減することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしスタータによるエンジンの始動時に於けるクランキングノイズは、上述の如きピニオンギヤ及びリングギヤの端面が互いに衝当することに起因する衝撃音のみではなく、ピニオンギヤ及びリングギヤの噛み合い摩擦音や歯打ち音も含まれており、特に歯打ち音はピニオンギヤ及びリングギヤのバックラッシに起因するものであり、従って上述の先の提案にかかるスタータ制御装置によってはこれらの騒音を低減することはできない。
【０００６】
また車輌の信号待ち時の如く車輌が停止したときにエンジンを自動的に停止し、車輌の走行開始時にエンジンを再始動させる所謂エコランシステムが搭載された車輌の場合には、エコランシステムが搭載されていない通常の車輌の場合に比してエンジンの停止及び始動の頻度が高いので、クランキングノイズの問題は特に重要である。
【０００７】
本願発明者が行った実験的研究の結果によれば、ピニオンギヤ及びリングギヤの歯打ち音はエンジンの各気筒のストロークが圧縮行程より仕事行程に移行する際にリングギヤがクランクシャフトより受ける反力トルクの方向が逆転し、リングギヤの回転が急激に促進されることによってリングギヤの歯がピニオンギヤの歯に衝当することに起因して発生し、歯打ち音のレベルは噛み合い摩擦音のレベルよりも遥かに高く、歯打ち音のレベルはスタータモータへ供給される駆動電流の電圧が高いほど高くなり、逆に駆動電流の電圧が低いほど低くなることが判明した。
【０００８】
尚、特開昭６２−４８９６１号公報には、エンジンの始動時にエンジンの圧縮上死点前の所定のクランク角度位置に於いてスタータモータへの電流供給を制限することにより、圧縮上死点付近に於けるエンジンの回転速度を低下させるスタータ制御装置が記載されている。
【０００９】
この公開公報に記載されたスタータ制御装置によれば、圧縮上死点直前の圧縮行程に於けるエンジン燃焼室内の空気温度の上昇を促進し、エンジンの始動性を向上させることはできるが、スタータモータへの電流供給の制限は圧縮上死点付近に於けるエンジンの回転速度を低下させるために行われるので、電流供給の制限タイミングがピニオンギヤ及びリングギヤの歯打ち音発生のタイミングと一致せず、そのため上記公開公報に記載された技術によっては歯打ち音を低減することができない。
【００１０】
本発明は、従来のスタータ制御装置に於ける上述の如き問題に鑑みてなされたものであり、本発明の主要な課題は、本願発明者が行った実験的研究の結果得られた知見に基づき、スタータによるエンジン始動時のクランキングの反力トルクが負の値になるストローク域に対応して周期的にスタータモータへ供給される駆動電流の電圧を低くすることにより、エンジンの始動性を悪化させることなくピニオンギヤ及びリングギヤの歯打ち音を効果的に低減することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上述の主要な課題は、本発明によれば、請求項１の構成、即ちエンジンのクランクシャフトに連結されたリングギヤをスタータのモータによりピニオンギヤを介して回転させることによりエンジンを始動させるスタータ制御装置にして、前記エンジンの各気筒のピストンストロークが圧縮行程の上死点と仕事行程の下死点との間の所定のストローク域であって、前記スタータが前記クランクシャフトを回転させる際の反力トルクが負の値になる区間の主要部を含む所定のストローク域にあるときに前記モータへ供給される駆動電流の電圧を低下させる駆動電圧制御手段を有することを特徴とするスタータ制御装置によって達成される。
【００１２】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１の構成に於いて、前記駆動電圧制御手段は前記クランクシャフトの回転角度を検出するクランク角検出手段を含み、前記クランクシャフトの回転角度が前記所定のストローク域に対応する予め設定された所定の回転角度範囲にあるときに前記モータへ供給される駆動電流の電圧を低下させるよう構成される（請求項２の構成）。
【００１３】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１又は２の構成に於いて、前記所定のストローク域は圧縮行程の上死点よりも前の範囲を含み、前記所定のストローク域のうち圧縮行程の上死点よりも前の範囲は前記所定のストローク域のうち圧縮行程の上死点よりも後の範囲よりも小さいよう構成される（請求項３の構成）。
【００１４】
尚本願に於いて、「反力トルクが負の値になる区間の主要部」とは、反力トルクが正の値より負の値になるストローク位置より反力トルクが負のピーク値になるストローク位置までの区間を少なくとも包含する範囲を意味する。
【００１５】
【発明の作用及び効果】
一般に、スタータによるエンジンの始動時に於けるクランキングの反力トルク、即ちスタータがクランクシャフトを回転させる際の反力トルクは、一つの気筒について見ると、ピストンストロークの圧縮行程の上死点の直後に反力トルクの方向が逆転することにより負の値、即ちクランクシャフトの回転を促進する方向の値になり、ピストンストロークの仕事行程の下死点よりも前の回転角度の位置に於いて正の値になる。
【００１６】
上記請求項１の構成によれば、エンジンの各気筒のピストンストロークが圧縮行程の上死点と仕事行程の下死点との間の所定のストローク域であって、スタータがクランクシャフトを回転させる際の反力トルクが負の値になる区間の主要部を含む所定のストローク域にあるときにスタータのモータへ供給される駆動電流の電圧が低減され、これによりピニオンギヤの回転速度が低減されるので、このストローク域に於いて駆動電流の電圧が低減されない場合に比して、エンジンの各気筒のピストンストロークが仕事行程に移行し反力トルクの方向が逆転する状況に於けるリングギヤ及びピニオンギヤの相対回転速度の大きさを小さくすることができ、従ってリングギヤの歯がピニオンギヤの歯に衝当する度合を低減し、これによりピニオンギヤ及びリングギヤの歯打ち音を効果的に低減することができる。
【００１７】
また一般に、エンジンの各気筒のピストンストロークが圧縮行程の上死点と仕事行程の下死点との間の所定のストローク域にあるか否かはクランクシャフトの回転角度により判定可能である。上記請求項２の構成によれば、クランクシャフトの回転角度が所定のストローク域に対応する予め設定された所定の回転角度範囲にあるときにスタータのモータへ供給される駆動電流の電圧が低減され、これによりリングギヤに対するピニオンの駆動トルクが低減されるので、エンジンの各気筒のピストンストロークが所定のストローク域にあるときにスタータのモータへ供給される駆動電流の電圧を確実に低下させることができる。
【００１８】
また上記請求項３の構成によれば、所定のストローク域は圧縮行程の上死点よりも前の範囲を含むので、ピストンストロークが仕事行程のストローク域にあるときにのみ駆動電流の電圧が低下される場合に比して、エンジン始動時の歯打ち音を効果的に低減することができる。また上記請求項３の構成によれば、所定のストローク域のうち圧縮行程の上死点よりも前の範囲は所定のストローク域のうち圧縮行程の上死点よりも後の範囲よりも小さいので、二つの範囲の大小関係が逆である場合に比して、エンジンの始動性悪化の虞れを低減することができると共に、エンジン始動時の歯打ち音を効果的に低減することができる。
【００１９】
【課題解決手段の好ましい態様】
本発明の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１の構成に於いて、スタータがクランクシャフトを回転させる際の反力トルクが予め求められ、所定のストローク域は反力トルクが負の値になるストローク域に基づいて予め設定されるよう構成される（好ましい態様１）。
【００２１】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１の構成に於いて、所定のストローク域は反力トルクが負の値であって大きさが基準値以上であるストローク域を含むよう設定される（好ましい態様２）。尚この場合、基準値はエンジンの始動性を悪化させることなくピニオンギヤ及びリングギヤの歯打ち音を効果的に低減することができるよう例えば実験的に求められる。
【００２２】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１の構成に於いて、所定のストローク域は反力トルクが負の値より正の値になる前に終るよう設定される（好ましい態様３）。
【００２４】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項２の構成に於いて、駆動電圧制御手段はクランクシャフトの回転角度が予め設定された所定の角度になった時点より予め設定された所定の時間に亘りモータへ供給される駆動電流の電圧を低下させるよう構成される（好ましい態様４）。
【００２７】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１乃至３の何れか一つの構成に於いて、モータへ供給される駆動電流の電圧は負の値である反力トルクの大きさに応じて低減されるよう構成される（好ましい態様５）。
【００２８】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１の構成に於いて、駆動電圧制御手段はスタータがクランクシャフトを回転させる際の反力トルクを検出する反力トルク検出手段を含み、反力トルクがピーク値を過ぎた後に予め設定された基準値になった時点より予め設定された所定の時間に亘りスタータモータへ供給される駆動電流の電圧を低下させるよう構成される（好ましい態様６）。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図を参照しつつ、本発明を幾つかの好ましい実施形態について詳細に説明する。
【００３０】
第一の実施形態
図１はエコランシステムが搭載された車輌に適用された本発明によるエンジンのスタータ制御装置の第一の実施形態を示す概略構成図、図２は図１に示されたスタータを示す側面図である。
【００３１】
図１に於いて、１０は４気筒４サイクルガソリンエンジンを示し、１２はトランスミッションを示し、１４はエンジン１０を始動するためのスタータを示している。エンジン１０はクランクシャフト１６を有し、スタータ１４は後に詳細に説明する如くスタータ制御装置１８により制御されることによってクランクシャフト１６を回転させることによりエンジン１０を始動する。
【００３２】
図２に示されている如く、スタータ１４は出力軸２０を有するスタータモータ２２を含み、出力軸２０の一端にはその軸線２４に沿ってスタータモータ２２に対し相対的に往復動可能にピニオンギヤ２６が担持されている。また出力軸２０には枢軸２８により枢支されたドライブレバー３０の一端が係合し、ドライブレバー３０の他端は電磁式のプランジャ装置３２のプランジャ３４により軸線２４に沿う方向に駆動されるようになっている。
【００３３】
図には示されていないが、クランクシャフト１６にはフライホイールが固定されフライホイールにはリングギヤ３６が連結されており、ピニオンギヤ２６はエンジン１０の始動時にリングギヤ３６と噛合する。ドライブレバー３０はスプリング３８により枢軸２８の周りに図２で見て反時計廻り方向に付勢されており、通常時にはプランジャ３４が図２に示された位置に維持され、これによりピニオンギヤ２６は図２に示された位置に位置決めされることにより、リングギヤ３６と噛合しない状態に維持される。
【００３４】
これに対しエンジン１０の始動時には、プランジャ装置３２のプランジャ３４が図２で見て右方へ駆動され、ドライブレバー３０がスプリング３８のばね力に抗して時計廻り方向に枢動し、これによりピニオンギヤ２６がＡ方向へ移動され、スタータモータ２２による出力軸２０の回転により比較的低い回転速度にて回転する状態でリングギヤ３６と噛合する。ピニオンギヤ２６及びリングギヤ３６の噛合が完了すると、出力軸２０がスタータモータ２２により比較的高い回転速度にて回転駆動され、これによりクランクシャフト１６が回転駆動されることによりエンジン１０が始動される。
【００３５】
エンジン１０の始動が完了すると、ドライブレバー３０がスプリング３８のばね力により反時計廻り方向へ枢動され、プランジャ装置３２のプランジャ３４が図２に示された位置まで左方へ戻されることにより、ピニオンギヤ２６がＢ方向へ移動され、リングギヤ３６との噛合状態より離脱せしめられる。この場合、エンジン１０の運転によるクランクシャフト１６の回転により、ピニオンギヤ２６がリングギヤ３６によって高回転速度にて回転され出力軸２０が高回転速度にて回転されることがないよう、出力軸２０にはピニオンギヤ２６の回転が出力軸２０に伝達されることを制限するクラッチ装置４０が設けられている。
【００３６】
図１に示されている如く、スタータ１４のスタータモータ２２及びプランジャ装置３２にはバッテリ４２より電圧制御装置４４を介して駆動電流が供給される。電圧制御装置４４は図には示されていない内蔵スイッチを有し、スタータモータ２２及びプランジャ装置３２への駆動電流の供給は運転者により操作される図には示されていないスタータスイッチ又は内蔵スイッチにより制御され、スタータモータ２２へ供給される駆動電流の電圧Ｖsはエンジン制御装置４６により制御される。
【００３７】
エンジン制御装置４６にはクランク角センサ４８よりクランクシャフト１６の回転角度、即ちクランク角θ（０〜３６０°）を示す信号及びエンジン回転数の如きエンジンの制御に必要な他の情報が入力され、それらの情報に基づいて当技術分野に於いて公知の種々のエンジン制御を行う。尚エンジン制御装置４６は実際には例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力装置等を備えたマイクロコンピュータであってよい。
【００３８】
かくしてエンジン制御装置４６、電圧制御装置４４、クランク角センサ４８は互いに共働してスタータ制御装置１８を構成し、エンジン制御装置４６及び電圧制御装置４４は互いに共働してスタータモータ２２へ供給される駆動電流の電圧Ｖsを制御する駆動電圧制御手段を構成している。
【００３９】
エンジン制御装置４６はスタータスイッチがオン状態にあり且つエンジンが停止しているときには、当技術分野に於いて公知の要領にてエンジンの再始動条件が成立したか否かを判定し、エンジンの再始動条件が成立した旨の判定が行われたときには、エンジンの再始動が完了するまで内蔵スイッチをオン状態に切り替えてスタータモータ２２及びプランジャ装置３２へ駆動電流を供給し、エンジン１０の各気筒のピストンストロークが圧縮行程の上死点と仕事行程の下死点との間の所定のストローク域にあるときにはスタータモータ２２へ供給される駆動電流の電圧Ｖsを他のストローク域よりも低下させる。
【００４０】
特に第一の実施形態のエンジン制御装置４８は、エンジン１０の圧縮行程の上死点に対応するクランク角をθ1、θ2（＝θ1＋１８０°）、θ3（＝θ1＋３６０°）、θ4（＝θ1＋５４０°）とし、Δθmを正の定数とし、ΔθpをΔθmよりも大きく９０°よりも小さい正の定数として、図３に示された電圧低下パターンに従って、クランク角θに基づきクランク角θがθ1−Δθm〜θ1＋Δθp、θ2−Δθm〜θ2＋Δθp、θ3−Δθm〜θ3＋Δθp、θ4−Δθm〜θ4＋Δθpの角度範囲にあるときに、スタータモータ２２への駆動電流の電圧Ｖsをその標準電圧Ｖsoよりも低下させる。
【００４１】
この場合、駆動電流の電圧Ｖsが低下されるクランク角θの範囲を決定する角度Δθm及びΔθpはエンジン１０の気筒数、ピニオンギヤ２６のピッチ角、ピニオンギヤ２６及びリングギヤ３６のピッチ円の関係などに応じて、エンジン１０の始動性を実質的に損なうことなくピニオンギヤ２６及びリングギヤ３６の歯打ち音を効果的に低減することができる値になるよう、また一つの気筒についての駆動電流の電圧Ｖsの低下期間が当該気筒の仕事行程の下死点を越えることがないよう、例えば実験的に設定される。
【００４２】
特に図３はエンジン１０について予め求められたクランク角θとクランキングの反力トルクＴcとの関係及び一つの気筒についての各行程を示しており、図３に示されている如く、角度Δθpは駆動電流の電圧Ｖsの低下期間が後続の気筒の圧縮行程による反力トルクＴcの正の区間に大きく跨ることがない値に設定される。
【００４３】
かくして図示の第一の実施形態によれば、エンジン１０の各気筒の圧縮行程の上死点に対応するクランク角の前後の所定のストローク域に於いてスタータモータ２２への駆動電流の電圧Ｖsが低下され、これにより反力トルクＴcが負の値になる区間の主要部を含むストローク域に於いてリングギヤ３６に対するピニオンギヤ２６の駆動トルクが低減される。前述の如く歯打ち音は各気筒の圧縮行程の上死点の直後にクランクシャフト１６がピストンよりコネクティングロッドを介して受ける反力トルクの方向が逆転することに起因してリングギヤ３６の歯がピニオンギヤ２６の歯に打ちつけられることにより発生する。リングギヤ３６の歯がピニオンギヤ２６の歯に打ちつけられる際の衝撃はリングギヤ３６及びピニオンギヤ２６の相対回転速度の大きさが大きいほど高い。反力トルクの方向が逆転する際のリングギヤ３６及びピニオンギヤ２６の相対回転速度の大きさはピニオンギヤ２６の回転速度が高いほど大きく、ピニオンギヤ２６の回転速度はスタータモータ２２への駆動電流の電圧Ｖ s が高いほど高いので、歯打ち音はスタータモータ２２への駆動電流の電圧Ｖsが高いほど大きくなる。図示の第一の実施形態によれば、スタータモータ２２への駆動電流の有効電圧を確実に低下させることができるので、上述の如く駆動電流の電圧Ｖsが低下されない場合に比して歯打ち音を効果的に低減することができる。
【００４４】
また図示の第一の実施形態によれば、スタータモータ２２へ供給される駆動電流の電圧Ｖsはエンジン１０の各気筒の圧縮行程の上死点に対応するクランク角の前後の所定のストローク域に於いてのみ低下され、反力トルクＴ c が正の値になる区間の主要部に於いては低下されないので、スタータ１４によるエンジン１０の始動性を大きく損なうことを回避することができる。
【００４５】
特に図示の第一の実施形態によれば、上述の如く角度Δθmは正の値であり、エンジン１０の各気筒のピストンストロークが圧縮行程の上死点よりも前のストローク域にある時点よりスタータモータ２２へ供給される駆動電流の電圧Ｖsが低下されるので、各気筒のピストンストロークが仕事行程のストローク域にあるときにのみ駆動電流の電圧Ｖsが低下される場合に比して、確実にエンジン始動時の歯打ち音を効果的に低減することができる。尚このことは、後述の第二及び第四の実施形態についても同様である。
【００４６】
また図示の第一の実施形態によれば、上述の如く角度Δθmは角度Δθpよりも小さいので、これらの角度の大小関係が逆である場合に比して、エンジン１０の始動性悪化の虞れを低減することができると共に、エンジン始動時の歯打ち音を効果的に低減することができる。
【００４７】
第二の実施形態
この第二の実施形態のエンジン制御装置４６は、上述の第一の実施形態の場合と同様、スタータスイッチがオン状態にあり且つエンジンが停止しているときには、エンジンの再始動条件が成立したか否かを判定し、エンジンの再始動条件が成立した旨の判定が行われたときには、エンジンの再始動が完了するまで内蔵スイッチをオン状態に切り替えてスタータモータ２２及びプランジャ装置３２へ駆動電流を供給し、これによりエンジン１０を始動する。尚このことは、後述の他の実施形態についても同様である。
【００４８】
この場合エンジン制御装置４６は、図４に示されている如く、クランク角θがθ1−Δθm、θ2−Δθm、θ3−Δθm、θ4−Δθmになった時点より予め設定された所定の時間ΔＴa（正の定数）に亘りスタータモータ２２へ供給される駆動電流の電圧Ｖsを予め設定された所定の電圧低下パターンにて低下させる。
【００４９】
尚所定の時間ΔＴaはピニオンギヤ２６及びリングギヤ３６のピッチ円の関係、スタータモータ２２の回転速度、角度Δθmなどに応じて、エンジン１０の始動性を実質的に損なうことなくピニオンギヤ２６及びリングギヤ３６の歯打ち音を効果的に低減することができる値になるよう、また一つの気筒についての駆動電流の電圧Ｖsの低下期間が当該気筒の仕事行程の下死点を越えることがなく且つ後続の気筒の圧縮行程による反力トルクＴcの正の区間に大きく跨ることがないよう、例えば実験的に設定される。
【００５０】
かくして図示の第二の実施形態によれば、エンジン１０の各気筒の圧縮行程の上死点より前のピストンストロークの時点より所定の時間ΔＴaに亘りスタータモータ２２へ供給される駆動電流の電圧Ｖsが予め設定された所定の電圧低下パターンにて低下され、これにより反力トルクＴcが負の値になる区間の主要部を含むストローク域に於いてリングギヤ３６に対するピニオンギヤ２６の駆動トルクが低減されるので、各気筒の圧縮行程の上死点の直後にクランクシャフト１６がピストンよりコネクティングロッドを介して受ける反力トルクの方向が逆転することに起因してリングギヤ３６の歯がピニオンギヤ２６の歯に打ちつけられる度合を低減し、これによりピニオンギヤ２６及びリングギヤ３６の歯打ち音を効果的に低減することができる。
【００５１】
特に図示の第二の実施形態によれば、スタータモータ２２へ供給される駆動電流の電圧Ｖsは所定の時間ΔＴaに亘り予め設定された所定の電圧低下パターンにて低下されるので、上述の第一の実施形態の場合に比して駆動電流の電圧Ｖsの低減制御を容易に実行することができる。
【００５２】
第三の実施形態
図５はエコランシステムが搭載された車輌に適用された本発明によるエンジンのスタータ制御装置の第三の実施形態を示す概略構成図である。尚図５に於いて図１に示された部材と同一の部材には図１に於いて付された符号と同一の符号が付されている。
【００５３】
この実施形態に於いては、クランク角センサ４８は設けられていないが、クランキングの反力トルク、即ちスタータ１４によりクランクシャフト１６を回転駆動する際の実際の反力トルクＴcaを検出するトルクセンサ５０が設けられており、エンジン制御装置４６にはクランキングの反力トルクＴcaを示す信号及びエンジン回転数の如きエンジン制御に必要な他の情報が入力される。
【００５４】
この第三の実施形態に於いては、スタータモータ２２へ供給される駆動電流の標準電圧をＶsoとし、Ｋを正の一定の係数として、エンジン制御装置４６は、図６に示されている如く、クランキングの反力トルクＴcaが負の値になる時間に亘り、スタータモータ２２へ供給される駆動電流の電圧Ｖsを例えば下記の式１に従って演算することにより低下させる。尚電圧Ｖsは演算される電圧Ｖsが負の値であるときには０に設定される。
Ｖs＝Ｖso（１＋ＫＴc） ……（１）
【００５５】
かくして図示の第三の実施形態によれば、クランキングの実際の反力トルクＴcaが負の値になる時間に亘り、スタータモータ２２へ供給される駆動電流の電圧Ｖsがクランキングの反力トルクＴcaの大きさに応じて低減されるので、クランキングの実際の反力トルクＴcaの大きさに応じてリングギヤ３６に対するピニオンギヤ２６の駆動トルクを低減することができ、これにより上述の第一及び第二の実施形態の場合に比して確実に且つ効果的にピニオンギヤ２６及びリングギヤ３６の歯打ち音を低減することができる。
【００５６】
第四の実施形態
この第四の実施形態は上述の第三の実施形態の修正例であり、この実施形態のエンジン制御装置４６は、図７に示されている如く、クランキングの実際の反力トルクＴcaが正のピーク値になった後に基準値Ｔce（正の定数）になった時点より予め設定された所定の時間ΔＴb（正の定数）に亘りスタータモータ２２へ供給される駆動電流の電圧Ｖsを予め設定された所定の電圧低下パターンにて低下させる。
【００５７】
尚所定の時間ΔＴbもピニオンギヤ２６及びリングギヤ３６のピッチ円の関係、スタータモータ２２の回転速度、基準値Ｔceなどに応じて、エンジン１０の始動性を実質的に損なうことなくピニオンギヤ２６及びリングギヤ３６の歯打ち音を効果的に低減することができる値になるよう、また一つの気筒についての駆動電流の電圧Ｖsの低下期間がエンジンの仕事行程の下死点を越えることがなく且つ後続の気筒の圧縮行程による反力トルクＴcaの正の区間に大きく跨ることがないよう、例えば実験的に設定される。
【００５８】
かくして図示の第四の実施形態によれば、クランキングの実際の反力トルクＴcaが正のピーク値になった後に基準値Ｔceになった時点より所定の時間ΔＴbに亘りスタータモータ２２へ供給される駆動電流の電圧Ｖsが予め設定された所定の電圧低下パターンにて低下され、これにより実際の反力トルクＴcaが負の値になる区間の主要部を含むストローク域に於いてリングギヤ３６に対するピニオンギヤ２６の駆動トルクが低減されるので、各気筒の圧縮行程の上死点の直後にクランクシャフト１６がピストンよりコネクティングロッドを介して受ける反力トルクの方向が逆転することに起因してリングギヤ３６の歯がピニオンギヤ２６の歯に打ちつけられる度合を低減し、これによりピニオンギヤ２６及びリングギヤ３６の歯打ち音を効果的に低減することができる。
【００５９】
特に図示の第四の実施形態によれば、スタータモータ２２へ供給される駆動電流の電圧Ｖsは所定の時間ΔＴbに亘り予め設定された所定の電圧低下パターンにて低下されるので、上述の第二の実施形態の場合と同様、駆動電流の電圧Ｖsの低減制御を容易に実行することができる。
【００６０】
第五の実施形態
この第五の実施形態は上述の第一の実施形態の修正例として構成されており、この第五の実施形態に於いては、エンジン１０について予めクランク角θとクランキングの反力トルクＴcとの関係が求められ、エンジン制御装置４６は、図８に示されている如く、クランク角θとクランキングの反力トルクＴcとの関係に対応する電圧増減パターンを記憶しており、その電圧増減パターンに従ってスタータモータ２２へ供給される駆動電流の電圧Ｖsを増減制御する。
【００６１】
かくして図示の第五の実施形態によれば、クランキングの反力トルクＴcの増減変動に応じてスタータモータ２２へ供給される駆動電流の電圧Ｖsを増減させることができるので、上述の各実施形態の場合に比して確実に且つ効果的にピニオンギヤ２６及びリングギヤ３６の歯打ち音を低減することができると共に、反力トルクＴcが高い区間のクランキングトルクを反力トルクＴcに応じて高くすることができ、これにより上述の各実施形態の場合に比してエンジン１０の始動性を向上させることができる。
【００６２】
以上に於いては本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかであろう。
【００６３】
例えば上述の第一及び第二の実施形態に於いては角度Δθmは正の値であり、上述の第四の実施形態に於いては基準値Ｔceは正の値であり、駆動電流の電圧Ｖsの低下は各気筒のピストンストロークが圧縮行程の上死点よりも前のストローク域にある時点に於いて開始されるようになっているが、反力トルクＴc又はＴcaが負の値である区間の大部分に於いて駆動電流の電圧Ｖsが低下されれば所期の結果が得られるので、例えば角度Δθm、基準値Ｔceが０又は負の値に設定されることにより、これらの実施形態に於いても各気筒のピストンストロークが圧縮行程の上死点又はそれよりも後のストローク域にある時点に於いて駆動電流の電圧Ｖsの低下が開始されるよう修正されてもよい。
【００６４】
また上述の第一、第二、第四の実施形態に於いては、駆動電流の電圧Ｖsの低下は反力トルクＴc又はＴcaが負の値より正の値になる直前に終了するようになっているが、反力トルクＴc又はＴcaが負の値より正の値になった直後に終了するよう修正されてもよい。
【００６５】
また上述の第一及び第四の実施形態に於いては、それぞれ所定の時間Ｔa及びＴbが一定に設定され、駆動電流の電圧Ｖsが一定の時間低下されるようになっているが、所定の時間Ｔa及びＴbが例えばエンジン回転数やスタータモータ２２の回転速度に基づキスタータ１４によるクランキング速度が高いほど小さくなるよう設定されることにより、駆動電流の電圧Ｖsの低下時間はクランキング速度が高いほど短くなるようクランキング速度に応じて可変設定されるよう修正されてもよい。
【００６６】
また上述の第五の実施形態に於いては、反力トルクＴcが負の値であるか正の値であるかに関係なく反力トルクＴcに対する駆動電流の電圧Ｖsの増減量の比は一定であるが、この比は反力トルクＴcaが負の値である場合にそれが正の値である場合に比して大きくなるよう可変設定されてもよい。
【００６７】
また上述の各実施形態に於いては、駆動電流の電圧Ｖsは曲線的な変化パターンを描くよう所定のストローク域に於いて低下されるようになっているが、例えば第一の実施形態の修正例として図９に示されている如く、駆動電流の電圧Ｖsは直線的な変化パターンを描くよう低下されてもよく、駆動電流の電圧Ｖsは０まで低下されてもよい。
【００６８】
更に上述の各実施形態に於いては、エンジンは４気筒の４サイクルガソリンエンジンであるが、本発明のスタータ制御装置が適用されるエンジンは、４気筒以外の気筒数のエンジンであってもよく、また２サイクルエンジンであってもよく、更にはディーゼルエンジンであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】エコランシステムが搭載された車輌に適用された本発明によるエンジンのスタータ制御装置の第一の実施形態を示す概略構成図である。
【図２】図１に示されたスタータを示す側面図である。
【図３】第一の実施形態に於けるクランク角θとクランキングの反力トルクＴcとの間の関係及びクランク角θとスタータモータへ供給される駆動電流の電圧Ｖsとの間の関係を示すグラフである。
【図４】第二の実施形態に於けるクランク角θとクランキングの反力トルクＴcとの間の関係及びクランク角θとスタータモータへ供給される駆動電流の電圧Ｖsとの間の関係を示すグラフである。
【図５】エコランシステムが搭載された車輌に適用された本発明によるエンジンのスタータ制御装置の第三の実施形態を示す概略構成図である。
【図６】第三の実施形態に於けるクランク角θとクランキングの実際の反力トルクＴcaとの間の関係及びクランク角θとスタータモータへ供給される駆動電流の電圧Ｖsとの間の関係を示すグラフである。
【図７】第四の実施形態に於けるクランク角θとクランキングの実際の反力トルクＴcaとの間の関係及びクランク角θとスタータモータへ供給される駆動電流の電圧Ｖsとの間の関係を示すグラフである。
【図８】第五の実施形態に於けるクランク角θとクランキングの反力トルクＴcとの間の関係及びクランク角θとスタータモータへ供給される駆動電流の電圧Ｖsとの間の関係を示すグラフである。
【図９】第一の実施形態の修正例に於けるクランク角θとクランキングの反力トルクＴcとの間の関係及びクランク角θとスタータモータへ供給される駆動電流の電圧Ｖsとの間の関係の他の例を示すグラフである。
【符号の説明】
１０…エンジン
１４…スタータ
１６…クランクシャフト
１８…スタータ制御装置
２２…スタータモータ
２６…ピニオンギヤ
３２…プランジャ装置
３６…リングギヤ
４４…電圧制御装置
４６…エンジン制御装置
４８…クランク角センサ
５０…トルクセンサ

Claims

エンジンのクランクシャフトに連結されたリングギヤをスタータのモータによりピニオンギヤを介して回転させることによりエンジンを始動させるスタータ制御装置にして、前記エンジンの各気筒のピストンストロークが圧縮行程の上死点と仕事行程の下死点との間の所定のストローク域であって、前記スタータが前記クランクシャフトを回転させる際の反力トルクが負の値になる区間の主要部を含む所定のストローク域にあるときに前記モータへ供給される駆動電流の電圧を低下させる駆動電圧制御手段を有することを特徴とするスタータ制御装置。
前記駆動電圧制御手段は前記クランクシャフトの回転角度を検出するクランク角検出手段を含み、前記クランクシャフトの回転角度が前記所定のストローク域に対応する予め設定された所定の回転角度範囲にあるときに前記モータへ供給される駆動電流の電圧を低下させることを特徴とする請求項１に記載のスタータ制御装置。
前記所定のストローク域は圧縮行程の上死点よりも前の範囲を含み、前記所定のストローク域のうち圧縮行程の上死点よりも前の範囲は前記所定のストローク域のうち圧縮行程の上死点よりも後の範囲よりも小さいことを特徴とする請求項１又は２に記載のスタータ制御装置。