JP6372401B2 - 内燃機関の始動装置 - Google Patents
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Description
アイドルストップ装置は、例えば、交差点での停止や渋滞等による停止の後に、内燃機関への燃料の供給を停止して内燃機関を停止させ、その後、ユーザにより発進操作(例えば、ブレーキの解除操作、Dレンジへのシフト操作等)が行われて再始動条件が成立すると、スタータを自動的に起動して内燃機関を再始動させる。
まず、スタータは、レバーを介して電磁ソレノイドの磁気力をピニオンに機械的に伝達するとともに、ヘリカルスプラインによりピニオンを回転させながら直進させてリングギヤに噛み合わせる。さらに、スタータは、ヘリカルスプラインを経由して電動モータのトルクをピニオンに伝達することで、リングギヤを回転駆動して内燃機関を始動する。
そして、制御手段は、内燃機関への燃料の供給を停止した後、プリセットモードを実行してピニオンをリングギヤに噛み合わせ、その後、判定手段によりピニオンがリングギヤから離脱したと判定されたときに、プリセットモードを、再度、実行する。
通常のピニオン押し出し操作において電磁ソレノイドに流れる電流は直流なので、交流鉄損が生じない。このため、プランジャ等の磁気回路を構成する部品の素材には、鍛造鋼等の安価な塊状鉄心材料が採用され、鉄損抑制効果がある積層鋼板は採用されていない。
本願の第3発明によれば、パルス入力のパルス幅はセンサの検出分解能である。
これにより、ピニオンがリングギヤから離脱したか否かを判定するために必要な消費電力を低減することができる。
実施例の始動装置1の構成を、図1〜図3を用いて説明する。始動装置1は、以下に説明するスタータ2、電力変換器3およびECU4等から構成される(図1参照。)。
スタータ2は、ピニオン6を内燃機関7のリングギヤ8に噛み合わせてリングギヤ8を回転駆動することで内燃機関7を始動するものであり、主に、電磁ソレノイド9と電動モータ10とを備える。なお、スタータ2では、電磁ソレノイド9と電動モータ10とは異軸であり、各々の軸は互いに平行である。
コイル15は、図3に示すように、一方の端子がスイッチ20を介して車載電源21に接続するとともに他方の端子がアースに接続しており、スイッチ20のオンオフにより車載電源21から電力の供給を受けて磁気力を発生させる。
プランジャ17は、略円筒状に設けられ、コイル15の内周で固定コア16の軸方向一方側に配置される。そして、プランジャ17は、コイル15への通電により発生する磁束により、軸方向他方側に磁気吸引されて移動する。また、固定コア16とプランジャ17との間には、リターンスプリング22が軸方向にセットされており、プランジャ17は、リターンスプリング22の付勢力により軸方向一方側に付勢されている。
ドライブシャフト27は、電動モータ10の回転子と同軸に組み付けられ、電動モータ10のトルクにより回転駆動される。
すなわち、レバー12は、支点部12bを中心として回転自在に支持され、支点部12bから一方に伸びるアーム12aがジョイント18に連結され、他方に伸びるアーム12cがホルダ36に保持されている。ここで、ホルダ36は、スプラインバレル33に固定される円環板状の金属部品と、一方向クラッチ28の一部(アウタ29とスプラインバレル33とを接続する部分)とにより構成されている。
すなわち、アクセルペダルの操作量を表わす信号、ブレーキペダルの操作量を表わす信号、イグニッション操作などによる始動操作信号、および、自動変速機におけるDレンジへのシフト操作を検知する信号等を例示することができる。また、図1には、アクセルペダルの操作量を表わす信号、および、ブレーキペダルの操作量を表わす信号を、それぞれ出力するアクセル開度センサ45、および、ブレーキセンサ46を図示した。
実施例の始動装置1の特徴を、図面に基づき説明する。
まず、始動装置1によれば、電力変換器3のマイコン40は、スタータ2を制御する制御手段として機能し、以下のようなプリセットモードを有する。
プリセットモードとは、内燃機関7への燃料の供給を停止した後、次の内燃機関7の始動までの待機期間に実行される制御モードであり、電磁ソレノイド9に通電して磁気力を発生させ、ピニオン6をリングギヤ8に噛み合わせるとともに、噛み合わせた後に電磁ソレノイド9への通電を停止するものである。
ここで、ピニオン6は、ヘリカルスプライン13による移動抵抗によってピニオン6の離脱が抑制されるものの、振動等の外乱によりリングギヤ8がヘリカルスプライン13のピッチ分だけ動くと、リングギヤ8から離脱してしまう。この結果、内燃機関7の再始動時に、ピニオン6を押し出してリングギヤ8に噛み合わせる操作を行う必要が生じ、内燃機関7を迅速に始動する必要性が満たせなくなる可能性がある。
なお、以下の説明では、プランジャ17の軸方向の位置に関し、図4(b)のプランジャ17の位置を基準位置(0mm)とし、さらに、軸方向一方側をプラス側として、基準位置との距離によってプランジャ17の位置を表すものとする。
また、パルス入力を与える周期は、以下に説明する渦電流の影響を抑制するため、300Hz以下が好ましく、さらに、100Hz以下がより好ましい。
つまり、通常のピニオン6の押し出し操作においてコイル15に流れる電流は直流なので、交流鉄損が生じない。このため、プランジャ17の素材には、鍛造鋼等の安価な塊状鉄心材料が採用され、鉄損抑制効果がある積層鋼板は採用されていない。
実施例の始動装置1によれば、電力変換器3のマイコン40は、プリセットモードを有し、スタータ2を制御する。ここで、プリセットモードとは、内燃機関7への燃料の供給を停止した後、次の内燃機関7の始動までの待機期間に実行される制御モードであり、電磁ソレノイド9のコイル15に通電して磁気力を発生させ、ピニオン6をリングギヤ8に噛み合わせるとともに、噛み合わせた後にコイル15への通電を停止するものである。
通常のピニオン6の押し出し操作において電磁ソレノイド9に流れる電流は直流なので、交流鉄損が生じない。このため、プランジャ17等の磁気回路を構成する部品の素材には、鍛造鋼等の安価な塊状鉄心材料が採用され、鉄損抑制効果がある積層鋼板は採用されていない。
これにより、ピニオン6がリングギヤ8から離脱したか否かを判定するために必要な消費電力を低減することができる。
始動装置1の態様は実施例に限定されず、種々の変形例を考えることができる。
例えば、実施例の始動装置1は、コイル15に流れる電流を検出するセンサ48を備え、判定手段としてのマイコン40は、コイル15に電圧のパルス入力を与えるとともに出力応答に基づき、ピニオン6がリングギヤ8から離脱したか否かを判定していたが、判定手段の態様は、このようなものに限定されない。
また、始動装置1に、コイル15に印加される電圧を検出するセンサを設け、マイコン40には、コイル15に電流のパルス入力を与えさせ、電圧の出力応答に基づき、ピニオン6の離脱を判定するようにしてもよい。
また、実施例の始動装置1によれば、コイル15への通電量はシャント抵抗により検出していたが、ホール素子型の電流センサにより通電量を検出してもよい。
さらに、実施例の始動装置1によれば、電力変換器3が有するマイコン40は1つであり、1つのマイコン40が電磁ソレノイド9および電動モータ10の両方を制御していたが、電磁ソレノイド9、電動モータ10の制御用に個別にマイコンを設けてもよい。
Claims (3)
- レバー(12)を介して電磁ソレノイド(9)の磁気力をピニオン(6)に機械的に伝達するとともに、ヘリカルスプライン(13)により前記ピニオン(6)を回転させながら直進させてリングギヤ(8)に噛み合わせ、さらに、前記ヘリカルスプライン(13)を経由して電動モータ(10)のトルクを前記ピニオン(6)に伝達することで、前記リングギヤ(8)を回転駆動して内燃機関(7)を始動するスタータ(2)と、
前記内燃機関(7)への燃料の供給を停止した後、次の前記内燃機関(7)の始動までの待機期間に実行される制御モードであって、前記電磁ソレノイド(9)に通電して磁気力を発生させ、前記ピニオン(6)を前記リングギヤ(8)に噛み合わせるとともに、噛み合わせた後に前記電磁ソレノイド(9)への通電を停止するプリセットモードを有し、前記スタータ(2)を制御する制御手段(40)と、
前記待機期間に前記ピニオン(6)が前記リングギヤ(8)から離脱したか否かを判定する判定手段(40)と、
前記電磁ソレノイド(9)に流れる電流、または、前記電磁ソレノイド(9)に印加される電圧を検出するセンサ(48)とを備え、
前記制御手段(40)は、前記内燃機関(7)への燃料の供給を停止した後、前記プリセットモードを実行して前記ピニオン(6)を前記リングギヤ(8)に噛み合わせ、その後、前記判定手段(40)により前記ピニオン(6)が前記リングギヤ(8)から離脱したと判定されたときに、前記プリセットモードを、再度、実行し、
前記判定手段(40)は、前記電磁ソレノイド(9)に電圧または電流のパルス入力を与えるとともに、このパルス入力を与えている最中、または、与えた後の前記センサ(48)の出力に基づき、前記ピニオン(6)が前記リングギヤ(8)から離脱したか否かを判定し、
前記判定手段(40)が前記パルス入力を与える周期は、300Hz以下であることを特徴とする内燃機関(7)の始動装置(1)。 - 請求項1に記載の内燃機関(7)の始動装置(1)において、
前記電磁ソレノイド(9)は、
コイル(15)の内周に固定配置される固定コア(16)と、
前記コイル(15)への通電により、前記固定コア(16)によって磁気的に吸引されて移動するプランジャ(17)とを備え、
前記コイル(15)への通電に伴う前記プランジャ(17)の移動により、前記ピニオン(6)を前記リングギヤ(9)の方に直進させ、
前記プランジャ(17)の内、磁性体の部分は塊状鉄心であることを特徴とする内燃機関(7)の始動装置(1)。 - 請求項1または請求項2に記載の内燃機関(7)の始動装置(1)において、
前記パルス入力のパルス幅は前記センサ(48)の検出分解能であることを特徴とする内燃機関(7)の始動装置(1)。
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