JP5129075B2 - エンジン始動装置 - Google Patents

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Description

この発明は、例えば、小型車両に用いられるエンジン始動装置に関する。
従来から、イグニッションキーの回動操作により、点火したり、スタータを駆動させてエンジンを始動させる始動装置がある。一般に始動装置の構成はキー接点軸支持部を中心に回動するキー接点と、このキー接点が接すべく設けられたオフ端子、イグニッション端子(電源オン)、及びスタータ端子を備え、イグニッションキーをイグニッション端子の位置まで回動するとメイン電源がオンになり、イグニッションキーをスタータ端子位置まで回動するとイグニッション端子とスタータ端子の両方にバッテリから電圧が作用し、スタータモータを駆動してエンジンの始動が行われる。
ところが、このような始動装置にあっては、イグニッションスイッチの端子が劣化している場合などに、イグニッション端子の位置にあるキー接点がスタータ接点に移動する際に、チャタリングが発生し、電源ラインに瞬断が生ずることがある。
そこで、イグニッション端子とスタータ端子間にスタータ端子側からイグニッション端子側への電流を許容するダイオードを設け、スタータ端子が接続状態にある場合には、必ずイグニッション端子ではオン状態が維持されるようにしてチャタリングによる始動性の悪化を防止したものが提案されている(特許文献1参照)。
特開平3−279675号公報
しかしながら、従来のエンジン始動装置にあっては、チャタリングによってスタータ端子が接続されるスタータラインとイグニッション端子が接続される電源ラインとの両方が瞬断してしまった場合にECUに電源が供給されなくなってしまうという課題がある。
そこで、この発明は、簡単な構成でチャタリングを防止できるエンジン始動装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、請求項1に記載した発明は、固定接点(6)と、該固定接点(6)に対して回動する可動接点(5)とを備え車両の電源(20)とECU(21)とを接続するメイン電源ライン(40)をオン、オフするイグニッションスイッチ(1)を設け、前記固定接点(6)前記ECU(21)の電源入力部(VB)に接続されるメイン接点(8)とスタータ(26)に接続されるスタータ接点(9)とを備え、前記可動接点(5)は前記固定接点(6)に対してオフ位置、オン位置、スタータ位置と回動させることで、前記固定接点(6)の各接点との連結及び切断を切り替え可能に構成され、前記可動接点(5)前記スタータ接点(9)に回動させると、前記固定接点(6)である前記メイン接点(8)と前記スタータ接点(9)の双方を前記車両の電源(20)と接続するように構成したエンジン始動装置において、前記メイン電源ライン(40)に対して並列に接続されると共に前記車両の電源(20)と前記ECU(21)のサブ電源入力部(PVB)とを接続するサブ電源ライン(41)にリレー手段(31)を設け、前記リレー手段(31)前記イグニッションスイッチ(1)により前記メイン電源ライン(40)がオンとなり前記ECU(21)の前記電源入力部(VB)に電圧が印加されると励磁され前記電源(20)と前記ECU(21)を導通させ、前記可動接点(5)をオフ位置に回動させた後、チャタリングによる前記メイン電源ライン(40)の切断時間よりも長く設定された所定時間が経過しても前記リレー手段(31)の導通状態が解除されない場合には、点火カット及び燃料カットによりエンジンを停止することを特徴とする。
請求項2に記載した発明は、前記リレー手段(31)は、前記ECU(21)の電源入力部(VB)に所定電圧以上の電圧が印加されると、リレー駆動手段(34)を作動させることで導通状態となり、前記リレー手段(31)は、前記可動接点(5)をオフ位置に回動させた後、前記所定時間が経過することによって作動が停止されて導通状態が解除されることを特徴とする。
請求項に記載した発明は、前記所定時間経過しても前記リレー手段(31)の導通状態が解除されない場合には、更に第2の所定時間の計時を行うと共に、該第2の所定時間経過しても前記リレー手段(31)の導通状態が解除されない場合には点火カット及び燃料カットによりエンジンを停止することを特徴とする。
請求項に記載した発明は、前記可動接点(5)をオン位置に回動させた後、所定時間経過しても前記リレー手段(31)が導通しない場合には警告手段(48)により警告することを特徴とする。
請求項に記載した発明は、燃料噴射装置(36)及びイグニッションコイル(37)を含むエンジン駆動系負荷は、前記リレー手段(31)を介して前記電源(20)に接続されていることを特徴とする。
請求項1に記載した発明によれば、イグニッションスイッチにおいてチャタリングが発生したとしても、リレー手段により電源からECUに至るサブ電源ラインにおいて電力供給が確保されているためECUに供給される電力が途絶えるのを防止できる。また、大型で高価なダイオードなどの部品が必要無くなり、簡単な構成でチャタリングによりECUへの電力供給が遮断されることによる始動不良を防止できる。
また、チャタリングによる前記メイン電源ラインの切断時間よりも長く設定された所定時間が経過してもリレー手段が遮断されない場合には、リレー手段が異常(閉状態で固着)であると判断し、点火カット、燃料カットによりエンジンを停止させることができるので、リレー手段が異常の場合であっても、イグニッションスイッチのオフ操作に伴い、エンジンを停止させることができる。
請求項2に記載した発明によれば、バッテリの残容量が少ないときなど、始動をさせるための電圧が不足している場合は、リレー手段が導通しないようにすることができ、バッテリ上がりを防止できる。
また、可動接点をオフとするイグニッションスイッチのオフ操作により、メイン電源ラインのオフと、所定時間経過後にリレー手段の導通を遮断してリレー手段のラインをオフにすることができ、双方のラインをオフとすることができる。
そして前記所定時間を、チャタリングによる電源ラインの切断時間よりも長くしたので、チャタリングによる電源ラインの切断と可動接点のオフ操作による電源ラインの切断とを区別し易くできる効果がある。
請求項に記載した発明によれば、リレー手段が閉状態で固着しているかどうかの判断を行い、エンジンを停止することができる効果がある。
請求項に記載した発明によれば、リレー手段が開状態で固着しているかどうかの判断を行い、リレー手段の異常をユーザに知らせることができる効果がある。
請求項に記載した発明によれば、エンジン駆動系負荷がリレー手段を介して電源と接続されることにより、イグニッションスイッチのところでチャタリングが発生した場合でも、チャタリングの影響を受けることなく、エンジン駆動系負荷を動作させることができる。
次に、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。この実施形態は自動2輪車、3輪車両、4輪車両等で、とりわけイグニッションスイッチ廻りにスペースの制約が多い小型車両の始動装置に適用したものである。
図1、図2はこの発明の実施形態のイグニッションスイッチ1を示している。図1(a)に示すように、イグニッションスイッチ1はリング部2の中央部に図示しないイグニッションキーの挿入孔3を備えた回動部4を設けている。この回動部4は図1(b)、図1(c)に示すように、軸支部Jを中心に回動できるようになっている。
リング部2には12時方向〜4時方向の位置に渡ってOFF位置、ON(メイン)位置、ST(スタータ)位置に目盛りが付されていて、イグニッションキーを挿入孔3に差し込んだ状態で回動部4を回すことで、後述する可動接点5が回動して、固定接点6の必要な接点と導通するようになっている。ここで、ON位置にはアクセサリ位置が含まれている。尚、図1中上が12時方向、下が6時方向、右が3時方向、左が9時方向とした。
図1(b)は固定接点6を示している。固定接点6は3時方向と9時方向に左右一対設けた内側寄りの弧状のバッテリ接点(バッテリ20に接続される)7,7−1と、同様に3時方向と9時方向で各バッテリ接点7,7−1の外側に各々配置した弧状のメイン接点(ECU21の電源入力端子VBに接続される)8とアクセサリ接点(アクセサリ負荷23に接続される)8−1を備えている。そして、3時方向にあるメイン接点8の周方向延長線上には4時方向にメイン接点8とは離れた点状のスタータ接点(スタータマグネットスイッチ26のコイル30に接続される)9が設けられている。
図1(c)は可動接点5を示している。可動接点5は固定接点6に対応して軸支部Jを中心に回動部4と共に回動する部材であって、左右3個ずつの点状の接点10,11,11を備え、左側の3個の接点10,11,11を導通する導通部12と右側の3個の接点10,11,11を導通する導通部12とで構成されている。
左右の3つの接点10,11,11は固定接点6のバッテリ接点7,7−1に対応した内側の可動バッテリ接点10,10と、外側に設けた固定接点6のメイン接点8,アクセサリ接点8−1に対応した2つの可動メイン接点11,11とで構成されている。外側の2つの可動メイン接点11,11は、固定接点6のスタータ接点9とこれに隣接するメイン接点8の時計回り側の端部との間の間隔に設定されている。
したがって、図2に固定接点6と可動接点5(周囲は鎖線で示す)との接続位置関係を示すと、図2(a)に示すようにイグニッションスイッチ1のOFF位置は、左右何れの可動バッテリ接点10、可動メイン接点11も固定接点6に接触しない位置である。
また、図2(b)に示すように、ON(メイン)位置は、可動接点5の可動バッテリ接点10,10が固定接点6のバッテリ接点7,7−1に接続され、且つ可動接点5の時計回り側の可動メイン接点11が固定接点6のメイン接点8,アクセサリ接点8−1に接続される位置であるため、図3に示すようにメイン接点8を介してバッテリ(BAT)20とメイン電源ライン40(CPU22)が導通し、ECU21の電源入力端子VBに接続する。そして、アクセサリ接点8−1を介してバッテリ20とアクセサリ負荷23が導通される。
また、図2(c)に示すように、ST(スタータ)位置は、可動接点5の可動バッテリ接点10,10が固定接点6のバッテリ接点7,7−1に接続され、且つ可動接点5の時計回り側の可動メイン接点11が固定接点6のメイン接点8,アクセサリ接点8−1に接続された状態、つまりON位置の通電状態(メイン電源ライン40とアクセサリ負荷23がバッテリ20と導通)を維持したままで、更に固定接点6のスタータ接点9に可動接点5の時計回り側の可動メイン接点11が接続されるため、バッテリ20とスタータモータ28間が導通される位置である。
図3に示すのはこの発明の実施形態の回路図である。バッテリ20にはイグニッションスイッチ1が接続され、このイグニッションスイッチ1は制御装置であるECU21の電源入力端子VBに接続され、具体的にはECU21内に設けた処理装置としてのCPU22の電源入力端子(図3に電源と記載)にメイン電源ライン40を介して接続されている。ここで、ECU21はCPU22の電源入力端子に電力が供給されることでバッテリ20と導通し、起動状態となる。尚、バッテリ20には図示しない発電機及びレギュレータが接続され、バッテリ20に充電を行う。
イグニッションスイッチ1は、固定接点6のバッテリ接点7−1とアクセサリ接点8−1、バッテリ接点7とメイン接点8、バッテリ接点7とスタータ接点9とが可動接点5の可動バッテリ接点10、可動メイン接点11,11によって接続されるようになっている。
固定接点6のアクセサリ接点8−1はアクセサリ負荷23に接続されている。固定接点6のメイン接点8はメイン電源ライン40上のリレー13のリレー接点14を介し、ECU21の電源入力端子VBを介してCPU22の電源入力端子に接続され、リレー13のリレーコイル15の一端はメイン電源ライン40に接続され、リレーコイル15の他端はメイン電源ライン40から分岐した他のラインと共にアングルセンサ16に接続されている。固定接点6のスタータ接点9はスタータ用として接地ライン25に接続され、接地ライン25にはスタータマグネットスイッチ26のダイオード27が介装されている。
バッテリ20にはスタータモータ28との間にスタータマグネットスイッチ26の固定接点29が接続され、スタータマグネットスイッチ26のコイル30は一端がスタータ接点9に接続され、他端が接地ライン25に接続され、ダイオード27はコイル30に並列に接続されている。尚、ダイオード27はアース側への電流の流れを阻止する方向に接続されている。こうして、スタータ接点9をバッテリ20に接続することで、スタータマグネットスイッチ26がオンとなり、固定接点29がスタータモータ28に接続される。
バッテリ20にはイグニッションスイッチ1が設けられるメイン電源ライン40に並列にリレー31が設けられている。このリレー31はバッテリ20とスタータマグネットスイッチ26との間に分岐接続されている。リレー31はリレー接点32とリレーコイル33からなりリレー接点32はサブ電源ライン41を介してECU21内のサブ電源入力端子PVBを通しCPU22の電源入力端子に接続され、リレーコイル33はECU21内のリレー駆動回路34を介してCPU22に接続されている。メイン電源ライン40とサブ電源ライン41は、ECU21内においてCPU22の電源入力端子に共通接続されている。
リレー駆動回路34は、CPU22に所定以上の電圧(例えば、8ボルト(V))が印加された場合にリレーコイル33に電流を流してリレー接点32を接続する。
また、リレー駆動回路34はCPU22に接続された停止判断タイマ35によってイグニッションスイッチ1のオフから所定時間(例えば、300mmsec)経過すると、リレーコイル33への通電を停止して、リレー接点32を開放する。この所定時間は、チャタリングの時間よりも十分長く設定されており、チャタリングとイグニッションスイッチ1のオフ操作を区別できるようにしている。
図4のタイムチャートによって説明すると、イグニッションスイッチ(IGN SW)1がオン(ON)からオフ(OFF)となると停止判断タイマ35がゼロ(0)から計時を開始し、停止判断タイマ35が一定の値になるとリレー31のリレー接点32がオン(ON)からオフ(OFF)となる。これによりCPU22がオン(ON)からオフ(OFF)状態となる。
また、サブ電源ライン41にはエンジン駆動系負荷である燃料を噴射するインジェクタ(INJ)36、燃料ポンプ(F/P)42及びイグニッションコイル(IGNCOIL)37が接続され、イグニッションコイル37には図示しないプラグが接続されている。ここで、燃料ポンプ42とサブ電源ライン41との間にはリレー43が介装され、リレー43のリレー接点44が燃料ポンプ42に接続され、CPU22とサブ電源ライン41との間に接続されたリレーコイル45によりリレー接点32を接続するようになっている。
ECU21にはエンジン強制停止部38が設けられている。このエンジン強制停止部38は、インジェクタ36、燃料ポンプ42及びイグニッションコイル37に作用して、リレー接点32が閉状態で固着してしまった場合においても燃料噴射と点火を強制的に停止し、燃料カット、点火カットによりエンジンを停止する。ここで、エンジンを停止した後に所定時間経過してもリレー接点32の導通状態が解除されない場合に、リレー接点32が閉状態で固着しているか否かを判断するために、CPU22には固着判断タイマ46が接続されている。この固着判断タイマ46により、停止判断タイマ35の所定時間の計時の後に更に第2の所定時間計時してリレー接点32の閉状態での固着を判断する。この場合には、エンジン強制停止部38により燃料噴射と点火を強制的に停止し、燃料カット、点火カットによりエンジンが停止される。
また、CPU22には監視部47が設けられ、監視部47にはインジケータ48が接続されている。
図5のタイムチャートによって、イグニッションスイッチ1がオフとなり所定時間経過し、更に第2の所定時間経過してもリレー接点32の導通状態が解除されない場合にエンジンを強制的に停止する手順を説明する。
イグニッションスイッチ1がオンからオフとなって停止判断タイマ35がゼロ(0)から計時を開始し所定時間経過してもリレー31の導通状態が解除されず、更に固着判断タイマ46が計時を開始し第2の所定時間経過してもリレー31のリレー接点32がオン(ON)のままでいるとCPU22がオン(ON)のままとなるため、リレー31が閉状態で固着していると判断してエンジン強制停止部38により燃料カット、点火カットを行いエンジンを強制的に停止する。このとき、CPU22はオン(ON)のままではあるが、監視部47を介してインジケータ48で警告を行いこれを報知することで、ユーザにリレー31の異常を知らせることができる。尚、ECU21には各種センサ類39が接続されている。
次に、図6のタイムチャートによってイグニッションスイッチ1がオンとなり所定時間(所定の時間)が経過してもリレー接点32が導通しない場合にこれを警告する手順を説明する。
イグニッションスイッチ1がオフからオンとなって固着判断タイマ46が計時を開始し所定時間(所定の時間)が経過してもリレー31のリレー接点32がオン(ON)とならないでいるとリレー31が開状態で固着していると判断して、CPU22はメイン電源ライン40によりオン(ON)となっているので、監視部47を介してインジケータ48で警告を行いこれを報知しユーザにリレー31の異常を知らせることができる。
ここで、固着判断タイマ46は、リレー31の閉状態の固着判断と開状態の固着判断とで計時開始のタイミングが異なる。即ち、リレー31の閉状態の固着判断は、イグニッションスイッチ1のオフ操作後に停止判断タイマ35による計時が完了してからスタートし、リレー31の開状態の固着判断はイグニッションスイッチ1のオン操作後に直ちに計時をスタートする。したがって、イグニッションスイッチ1のオフ操作、オン操作に基づいて固着判断の計時タイミングが変わる。
上記実施形態によれば、図1及び図3に示すように、イグニッションスイッチ1の挿入孔3にイグニッションキーを差し込んで回動部4を右に回しON位置にすると、アクセサリ接点8−1とメイン接点8がオンとなり、更にON位置からST位置に回動させると、イグニッションスイッチ1の全ての接点がオンとなる。ここで、イグニッションスイッチ1がON位置となりCPU22に8V以上の電圧が印加されると、リレー駆動回路34を介してリレー31のリレーコイル33が励磁されリレー接点32がオンとなる。ここで、図6に示すように、固着判断タイマ46の所定時間の計時により、イグニッションスイッチ1のオン操作にも係わらずリレー接点32がオフのまま固着していると判断された場合には、インジケータ48により警告を行いユーザにリレー31の異常を知らせることができる。
更に、上記実施形態によれば、イグニッションスイッチ1がST位置でエンジンを始動した際に、イグニッションスイッチ1にチャタリングが発生してバッテリ20からイグニッションスイッチ1を介してCPU22を接続するメイン電源ライン40が瞬断されたとしても、リレー31によりバッテリ20とCPU22との間のサブ電源ライン41の確保ができているので、バッテリ20からECU21(CPU22)までの電力供給が途絶えるのを防止できる。したがって、CPU22がオフとなることはなく、エンジンの始動性が損なわれることはない。
また、イグニッションスイッチ1の周囲に大型で高価なダイオードなどの部品を必要としないで、簡単な構成でチャタリングによる始動性の悪化を防止できる。
そして、リレー31は、CPU22に8V以上の電圧が印加されて初めて、リレー駆動回路34を作動させることで導通状態となることにより、バッテリ20の残容量が少なく電圧が低下していて8V以下であるような場合には、リレー31の導通を防止することができ、したがってバッテリ20上がりを防止できる。
図4に示すように、可動接点5をOFF位置に回動させた後、停止判断タイマ35により所定時間経過することによってリレー31の作動が停止してリレー31の導通状態が解除されるため、可動接点5をオフとするイグニッションスイッチ1のオフ操作により、メイン電源ライン40のオフと、リレー31の導通を遮断してリレー31のサブ電源ライン41をオフにすることができ、したがって双方のラインをオフとすることができる。また、停止判断タイマ35により170mmsec程度の間隔でオン、オフを繰り返すイグニッションスイッチ1のチャタリングよりも長い所定時間経過を停止判断の条件にしているので、チャタリングとイグニッションスイッチ1のオフ操作を区別できる。
また、図5に示すように、可動接点5をOFF位置に回動させた後、停止判断タイマ35による所定時間経過してもリレー31の導通状態が解除されない場合は、更に固着判断タイマ46により計時を行い第2の所定時間経過してもリレー31の導通状態が解除されないときは、リレー31が異常(リレーの閉状態の固着)であると判断し、点火カット、燃料カットによりエンジン停止をさせることができるので、リレー31が閉状態で固着した場合であっても、イグニッションスイッチ1のオフ操作に伴い、エンジンを確実に停止させることができる。
そして、イグニッションコイル37、インジェクタ36、燃料ポンプ42などのエンジン駆動系負荷は、リレー31が設けられたサブ電源ライン41に接続されているため、イグニッションスイッチ1でチャタリングが発生した場合でも、イグニッションスイッチ1が設けられたメイン電源ライン40とは異なるサブ電源ライン41にはチャタリングの影響が及ぶことはなく、イグニッションコイル37、インジェクタ36、燃料ポンプ42などのエンジン駆動系負荷を、チャタリングの影響を受けずに動作させることができる。
尚、この発明は前記実施形態に限られるものではなく、例えば、リレー駆動回路34を駆動させるための電圧の閾値8ボルト(V)は一例であってこれに限られない。また、停止判断タイマ35と固着判断タイマ46を設けた場合で説明したが、一つのタイマで計時を変えて行っても良い。
この発明の実施形態のイグニッションスイッチの構成図であり、(a)はイグニッションスイッチの正面図、(b)は固定接点の正面図、(c)は可動接点の正面図である。 この発明の実施形態の固定接点と可動接点の接続関係を示す説明図であって、(a)はOFF位置を示す正面図、(b)はON位置を示す正面図、(c)はST位置を示す正面図である。 この発明の実施形態の回路図である。 この発明の実施形態の電源オフ時のタイムチャート図である。 この発明の実施形態のリレーが閉状態で固着した時のタイムチャート図である。 この発明の実施形態のリレーが開状態で固着した時のタイムチャート図である。
符号の説明
1 イグニッションスイッチ
5 可動接点
6 固定接点
8 メイン接点
9 スタータ接点
20 バッテリ(電源)
21 ECU
26 スタータマグネットスイッチ(スタータ)
31 リレー(リレー手段)
34 リレー駆動回路(リレー駆動手段)
36 インジェクタ(エンジン駆動系負荷)
37 イグニッションコイル(エンジン駆動系負荷)
40 メイン電源ライン
41 サブ電源ライン
42 燃料ポンプ(エンジン駆動系負荷)
VB 電源入力端子(電源入力部)
PVB サブ電源入力端子(サブ電源入力部)

Claims (5)

  1. 固定接点(6)と、該固定接点(6)に対して回動する可動接点(5)とを備え車両の電源(20)とECU(21)とを接続するメイン電源ライン(40)をオン、オフするイグニッションスイッチ(1)を設け、前記固定接点(6)前記ECU(21)の電源入力部(VB)に接続されるメイン接点(8)とスタータ(26)に接続されるスタータ接点(9)とを備え、前記可動接点(5)は前記固定接点(6)に対してオフ位置、オン位置、スタータ位置と回動させることで、前記固定接点(6)の各接点との連結及び切断を切り替え可能に構成され、前記可動接点(5)前記スタータ接点(9)に回動させると、前記固定接点(6)である前記メイン接点(8)と前記スタータ接点(9)の双方を前記車両の電源(20)と接続するように構成したエンジン始動装置において、前記メイン電源ライン(40)に対して並列に接続されると共に前記車両の電源(20)と前記ECU(21)のサブ電源入力部(PVB)とを接続するサブ電源ライン(41)にリレー手段(31)を設け、前記リレー手段(31)前記イグニッションスイッチ(1)により前記メイン電源ライン(40)がオンとなり前記ECU(21)の前記電源入力部(VB)に電圧が印加されると励磁され前記電源(20)と前記ECU(21)を導通させ、前記可動接点(5)をオフ位置に回動させた後、チャタリングによる前記メイン電源ライン(40)の切断時間よりも長く設定された所定時間が経過しても前記リレー手段(31)の導通状態が解除されない場合には、点火カット及び燃料カットによりエンジンを停止することを特徴とするエンジン始動装置。
  2. 前記リレー手段(31)は、前記ECU(21)の電源入力部(VB)に所定電圧以上の電圧が印加されると、リレー駆動手段(34)を作動させることで導通状態となり、前記リレー手段(31)は、前記可動接点(5)をオフ位置に回動させた後、前記所定時間が経過することによって作動が停止されて導通状態が解除されることを特徴とする請求項1記載のエンジン始動装置。
  3. 前記所定時間経過しても前記リレー手段(31)の導通状態が解除されない場合には、更に第2の所定時間の計時を行うと共に、該第2の所定時間経過しても前記リレー手段(31)の導通状態が解除されない場合には点火カット及び燃料カットによりエンジンを停止することを特徴とする請求項1又は請求項2記載のエンジン始動装置。
  4. 前記可動接点(5)をオン位置に回動させた後、所定時間経過しても前記リレー手段(31)が導通しない場合には警告手段(48)により警告することを特徴とする請求項1〜請求項3の何れか一項に記載のエンジン始動装置。
  5. 燃料噴射装置(36)及びイグニッションコイル(37)を含むエンジン駆動系負荷は、前記リレー手段(31)を介して前記電源(20)に接続されていることを特徴とする請求項1〜の何れか一項に記載のエンジン始動装置。
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