JP4580222B2

JP4580222B2 - 車両用ディーゼルエンジンの始動装置

Info

Publication number: JP4580222B2
Application number: JP2004342613A
Authority: JP
Inventors: 整磯野
Original assignee: UD Trucks Corp
Current assignee: UD Trucks Corp
Priority date: 2004-11-26
Filing date: 2004-11-26
Publication date: 2010-11-10
Anticipated expiration: 2024-11-26
Also published as: JP2006152874A

Description

この発明は、車両用ディーゼルエンジンの始動装置に関する。

車両のディーゼルエンジンの始動には、鉛蓄電池等の二次電池を用いているが、急速充放電が可能で充放電サイクル寿命の長い電気二重層キャパシタを用いるものがある（例えば、特許文献１）。
特開２００３−７９００８

寒冷地においては、ディーゼルエンジンの始動性は悪く、グロー装置でエンジンを予熱した後に、始動モータを回してエンジンを起動する。

鉛蓄電池等の二次電池は、低温時の性能が悪く、この状態で大電流を流すと、耐久性が低下する。

一方、電気二重層キャパシタは、始動モータ等の瞬間的に大電流が流れる誘導性負荷の駆動に強く、低温下でも性能の低下は少ない。

しかし、電気二重層キャパシタは、自己放電が大きく、長期間放置すると、エンジンを始動できないレベルまで電圧が下がってしまうことがある。

また、電気二重層キャパシタのエネルギ密度は小さいため、電気二重層キャパシタでグロー装置など大電力を消費する装置を駆動した場合、エンジン始動前にキャパシタ電圧が低下し、エンジン始動に電気二重層キャパシタを使用できなくなるケースが考えられる。

この発明は、電気二重層キャパシタと鉛蓄電池等の二次電池とを用い、寒冷地に適した始動装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、エンジンを始動する始動モータと、エンジンを予熱するグロー装置と、エンジンの温度状態を検出する温度センサと、鉛蓄電池等の二次電池と、電気二重層キャパシタと、二次電池の電圧を検出する検出部と、電気二重層キャパシタの電圧を検出する検出部とを備え、エンジンの低温時の始動に際して、前記二次電池を電源にグロー装置を駆動するグロー駆動回路と、前記電気二重層キャパシタの電圧が規定値以上の場合、切替回路を介して前記電気二重層キャパシタを始動モータの駆動電源に選択する切替制御回路とを設け、前記グロー装置は、前記電気二重層キャパシタの電圧が前記エンジンを起動可能な電圧以上であるときには、前記二次電池の電位が、車両に搭載している電子装置が低電圧異常となるような電位になるまで駆動して、前記エンジンの予熱を行うことが可能であることを特徴とする。

第２の発明は、第１の発明において、前記グロー駆動回路は、エンジンキースイッチをオンしたときに、エンジンの温度状態に応じてグロー装置の駆動を開始することを特徴とする。

第３の発明は、第１、第２の発明において、前記切替制御回路は、前記電気二重層キャパシタの電圧が規定値未満の場合は、前記二次電池を選択するべく切替回路を制御することを特徴とする。

第１の発明においては、寒冷地において、二次電池、電気二重層キャパシタを適切に使用でき、エンジンの良好な始動性を確保できる。また、二次電池の劣化を防ぎ、電池の交換による有害な鉛廃棄物等を低減できる。

第２の発明においては、エンジンの予熱を速やかに行える。

第３の発明においては、電気二重層キャパシタの電圧が規定値未満の場合に、エンジン始動の高い信頼性を得ることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１において、１は車両のエンジン（ディーゼルエンジン）、２はエンジンキースイッチ、３はエンジンキーのスタータスイッチ、４はエンジン１の始動モータ（ＣＥＬＬ）、５はエンジン１（シリンダ内）を予熱するためのグロー装置を示す。

６は電気二重層キャパシタ、７は鉛蓄電池等の二次電池、８は電気二重層キャパシタ６、二次電池７の切替回路、９はエンジン制御ユニット、１０は車両制御ユニットを示す。

二次電池７の端子は、エンジンキースイッチ２、エンジンキーのスタータスイッチ３、グロー装置５およびグロー表示灯１１のリレースイッチ１２、１３に接続してある。

エンジンキースイッチ２をオンすると、そのオン信号をエンジン制御ユニット９に送る。

エンジンキーのスタータスイッチ３をオンすると、始動モータ４の起動端子Ｓにエンジン始動信号（起動シフト信号）を送り、始動モータ４は電気二重層キャパシタ６あるいは二次電池７を電源として駆動される（後述する）。

リレースイッチ１２は、オンすると、グロー装置５が二次電池７を電源として駆動される。また、リレースイッチ１３は、オンすると、グロー表示灯１１が二次電池７を電源に点灯する。

エンジン１には、エンジン１の温度状態（冷却水温）を検出する温度センサ（図示しない）を設けており、その検出信号をエンジン制御ユニット９に入力する。

切替回路８は、電気二重層キャパシタ６の端子、二次電池７の端子を、始動モータ４の駆動回路（駆動回線）端子Ｂに選択的に接続する。

切替回路８には、二次電池７の電圧、電気二重層キャパシタ６の電圧を検出するセンサ（図示しない）を設けており、それぞれ電圧値を車両制御ユニット１０に送る。

エンジン制御ユニット９（グロー駆動回路）は、エンジンキースイッチ２をオンしたときに、エンジン１の温度センサからの検出信号と車両制御ユニット１０から送られる二次電池の電圧値とに応じて、リレースイッチ１２、１３を制御する。

また、アクセルセンサ（図示しない）、エンジン回転数センサ（図示しない）、車両制御ユニット１０からの各信号に基づき、エンジン１の出力（燃料噴射）を制御する。

車両制御ユニット１０（切替制御回路）は、二次電池７の電圧値、電気二重層キャパシタ６の電圧値に応じて切替回路８を制御する。

また、アクセルセンサ（図示しない）、シフトセンサ（図示しない）、車速センサ（図示しない）、エンジン制御ユニット９からの各信号に基づき、図示しない変速機の変速等を制御する。

図示しないが、エンジン制御ユニット９、車両制御ユニット１０の駆動電源には、二次電池７の電力を供給するようにしている。また、二次電池７は各補機類の電源に用いるようにしている。

また、二次電池７への充電、電気二重層キャパシタ６への充電は、エンジン１の動力あるいは車両の減速エネルギによって駆動する発電機（図示しない）によって行うようになっている。

図中、１４はローバッテリ警告灯である。グロー表示灯１１、ローバッテリ警告灯１４は運転席の表示パネルに設けてある。

次に、エンジン制御ユニット９、車両制御ユニット１０のエンジン始動に際しての制御内容を図２のフローチャートに基づいて説明する。図２は、エンジン制御ユニット９の制御フローに車両制御ユニット１０の制御内容を表している。

エンジンキースイッチ２がオンすると、ステップＳ１１にて、エンジン１の温度（冷却水温）Ｅ-temp、電気二重層キャパシタ６の電圧Ｖｃを読み込む。

ステップＳ１２では、エンジン１の温度Ｅ-tempが所定温度Ｔstd以下（予熱を必要とする低温状態）であれば、ステップＳ１３に進み、以上であればステップＳ２４に進む。

ステップＳ１３、Ｓ１４では、リレースイッチ１２、１３をオンしてグロー装置５を駆動し、グロー表示灯１１を点灯する。

ステップＳ１５〜Ｓ１８では、エンジン１の温度Ｅ-tempが所定温度Ｔstdより高くなったか、高くならないうちに二次電池７の電圧Ｖｂが規定電圧ＶbL未満になったかを見る。

エンジン１の温度Ｅ-tempが所定温度Ｔstdより高くなった場合、ステップＳ１９、Ｓ２０にて、リレースイッチ１２、１３をオフして、グロー装置５をオフし、グロー表示灯１１を消灯し、ステップＳ２４に進む。

エンジン１の温度Ｅ-tempが所定温度Ｔstdより高くならないうちに二次電池７の電圧Ｖｂが規定電圧ＶbL未満になった場合は、ステップＳ２１、Ｓ２２にて、リレースイッチ１２をオフしてグロー装置５をオフし、リレースイッチ１３をオンオフしてグロー表示灯１１を点滅し、ステップＳ２３にてローバッテリ警告灯１４を点灯する。

ステップＳ２４では、電気二重層キャパシタ６の電圧Ｖｃがエンジン起動に充分な電圧ＶcL（規定電圧）以上かどうかを見る。

電圧ＶcL以上の場合、ステップＳ２５にて始動モータ４の駆動回路端子Ｂに電気二重層キャパシタ６を接続するように切替回路８を制御する。

電圧ＶcL未満の場合、ステップＳ２６にて始動モータ４の駆動回路端子Ｂに二次電池７を接続するように切替回路８を制御する。

ステップＳ２７、Ｓ２８では、二次電池６の電圧Ｖｂが規定電圧ＶbL以上かどうかを見る。

二次電池６の電圧Ｖｂが規定電圧ＶbL以上の場合、ステップＳ２９にて待機する。

電圧ＶbL未満の場合、ステップＳ２３にてローバッテリ警告灯１４を点灯して、ステップ２８’にてエンジンキーのスタータスイッチ３の入力を待つ。

エンジンキーのスタータスイッチ３がオンすると（始動モータ３を駆動）、始動モータ３が回っている時間をステップ２９で待った後、ステップＳ３０にて、エンジン１の回転数よりエンジン１が始動したかどうかを見る。

始動した場合は、ステップＳ３１にてローバッテリ警告灯１４を消灯する。

エンジン１が始動しないとき、始動モータ４の電源が電気二重層キャパシタ６の場合はステップＳ２４に、二次電池６の場合はステップＳ２７に戻る。

すなわち、キャパシタ電圧が規定電圧ＶcL以上の場合は電気二重層キャパシタ６で、規定電圧ＶcL未満の場合は二次電池７に電源を切り替えてエンジン始動を再施行する。

図２のフローにおいては、二次電池７の電圧Ｖｂが規定電圧（エンジンを起動可能な電圧）ＶbL未満になると、グロー装置５をオフして予熱を中止しているが、電気二重層キャパシタ６の電圧Ｖｃが規定電圧ＶcL以上のときは、二次電池７の電圧Ｖｂが規定電圧ＶbLよりも低い電圧値（たとえば、車両に搭載しているその他の電子装置が低電圧異常となる電位）までグロー装置５をオンして予熱を行うようにして良い。

このように構成したので、寒冷地において、二次電池７、電気二重層キャパシタ６を適切に使用でき、エンジン１の良好な始動性を確保できる。

電気二重層キャパシタ６は、電流密度が高く、低温での性能の低下は少ないため、エンジン１を的確に始動できる。

鉛蓄電池等の二次電池７は、低温時に始動モータ４の駆動で急激な放電を繰り返すと寿命が短くなるが、主に電気二重層キャパシタ６で始動モータ４の駆動を行うことで、劣化を防ぎ、そのため電池の交換による有害な鉛廃棄物等を低減できる。

一方、電気二重層キャパシタ６の電圧が規定電圧になく、二次電池６の電圧が規定電圧以上の場合、二次電池６を電源にエンジン１を始動する。

このため、長い間、運転を行わず、電気二重層キャパシタ６の電圧がエンジンを始動できないレベルまで下がった場合にも、エンジン１を始動でき、高い始動信頼性を得ることができる。

実施形態の概略構成図である。制御内容を示すフローチャートである。

符号の説明

１エンジン
２エンジンキースイッチ
３スタータスイッチ
４始動モータ
５グロー装置
６電気二重層キャパシタ
７鉛蓄電池等の二次電池
８切替回路
９エンジン制御ユニット
１０車両制御ユニット
１１グロー表示灯
１２、１３リレースイッチ
１４ローバッテリ警告灯

Claims

エンジンを始動する始動モータと、エンジンを予熱するグロー装置と、エンジンの温度状態を検出する温度センサと、鉛蓄電池等の二次電池と、電気二重層キャパシタと、二次電池の電圧を検出する検出部と、電気二重層キャパシタの電圧を検出する検出部とを備え、
エンジンの低温時の始動に際して、前記二次電池を電源にグロー装置を駆動するグロー駆動回路と、前記電気二重層キャパシタの電圧が規定値以上の場合、切替回路を介して前記電気二重層キャパシタを始動モータの駆動電源に選択する切替制御回路とを設け、
前記グロー装置は、前記電気二重層キャパシタの電圧が前記エンジンを起動可能な電圧以上であるときには、前記二次電池の電位が、車両に搭載している電子装置が低電圧異常となるような電位になるまで駆動して、前記エンジンの予熱を行うことが可能であることを特徴とする車両用ディーゼルエンジンの始動装置。
前記グロー駆動回路は、エンジンキースイッチをオンしたときに、エンジンの温度状態に応じてグロー装置の駆動を開始することを特徴とする請求項１に記載の車両用ディーゼルエンジンの始動装置。
前記切替制御回路は、前記電気二重層キャパシタの電圧が規定値未満の場合は、前記二次電池を選択するべく切替回路を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の車両用ディーゼルエンジンの始動装置。