JPH0616978Y2 - 内燃機関の始動装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は内燃機関の始動装置に関し、より具体的にはそ
の気筒内圧力を検出して機関の完爆を検知し、自動的に
スタータ（モータ）を停止する如く構成した内燃機関の
始動装置に関する。

（従来の技術及び考案が解決しようとする問題点） 通常、内燃機関、特に自動車の始動に際しては運転者が
イグニション・キーを挿入してスタータ・スイッチをオ
ンせしめ、スタータを回転せしめてフライホイール外周
のリング・ギヤを始動し、機関の完爆を認識してスイッ
チをオフしてスタータを停止させている。

しかしながら、完爆を正確に認識することは、特に未熟
練な運転者の場合必ずしも容易ではなく、その結果完爆
後もスイッチをオンし続けるため、バッテリを無用に消
耗したり、スタータのオーバーランニング・クラッチの
寿命を低下させたり、ギヤ鳴り等の不快音を生じさせる
等の不都合があった。

又、この種の始動装置の自動制御の場合、機関の回転数
から完爆を間接的に検出するので、始動時は低回転であ
るため回転数検出器の時間応答が遅くなって完爆検知が
遅れる結果、始動装置が直ちに動作を停止せず、その点
で同様な不都合があった。

従って、本考案の目的は、気筒内圧力を通じて機関の燃
焼状態を直接検出して完爆か否か判定することにより、
機関の完爆を正確かつ迅速に検出してスタータ・スイッ
チを自動的にオフせしめ、よってバッテリの消耗を必要
最小限度に止め、スタータのオーバーランニング・クラ
ッチの寿命低下を防止すると共に、ギヤ鳴り等の不快音
を生じさせることのない内燃機関の始動装置を提供する
ことにある。

（問題点を解決するための手段及び作用） 上記の目的を達成するため、本考案は第１図に示す如
く、多気筒内燃機関の各気筒に配設され、その気筒内圧
力を検出する気筒内圧力検出手段１０、該気筒内圧力検
出手段に接続され、その出力を処理して各気筒の圧力最
大値又は圧力最大値発生位置を検出する検出出力処理手
段１２、該処理手段に接続され、その出力を入力して各
気筒の完爆状態を判定する完爆判定手段１４、機関回転
部近傍に配され、その回転を始動させるスタータ手段１
６、及び該スタータ手段及び前記完爆判定手段に接続さ
れ、完爆判定手段の指令に応じてスタータ手段の動作を
制御するスタータ制御手段１８、とを備え、前記完爆判
定手段は、各気筒の完爆状態に基づいて機関の完爆率
を、気筒完爆数／（気筒数×点火サイクル数）から算出
し、その完爆率が所定値に達したと判断する場合、スタ
ータ制御手段を介してスタータ手段の動作を停止する如
く構成したものである。

（実施例） 以下、添付図面に即して本考案の実施例を説明する。
尚、第２図は本考案に係る装置のブロツク図及び第３図
はその波形図である。

第２図において、符号２０は内燃機関を示し、実施例の
場合４気筒を備える。各気筒にはその燃焼室を臨む位置
に前記気筒内圧力検出手段たる圧電型センサ１０を配設
する。該センサ出力は、電荷−電圧変換器又は高インピ
ーダンス回路（共に図示せず）を介してローパス・フィ
ルタ２２に入力される。ローパス・フィルタ２２の次段
には、マルチプレクサ２４が接続される、該マルチプレ
クサは後述の制御ユニット４０の指令によりフィルタ出
力を気筒爆発順に次段に選択的に入力せしめる。

該マルチプレクサの次段にはピークホールド２６が接続
され、その出力をピークホールドする。該回路は、演算
増幅器２６ａを含んでなり、その非反転入力端子に前記
マルチプレクサ出力が接続される。該演算増幅器は、ダ
イオード２６ｂ、２６ｃを介してボルテージフォロア接
続される第２の演算増幅器２６ｄの非反転入力端子に接
続され、その出力は抵抗２６ｅを介して第１演算増幅器
の反転入力端子に負帰還され、該負帰還回路にはダイオ
ード２６ｆ、抵抗２６ｇが介挿される。前記ダイオード
２６ｃと第２演算増幅器の間において、接続線は抵抗２
６ｈとコンデンサ２６ｉを介して接地されると共に、リ
セット信号線２６ｊを介して動作するトランジスタ２６
ｋのコレクタ端子に接続される。

ピークホールド回路２６の次段には、Ａ／Ｄ変換回路２
８が接続される。該変換回路は、ピークホールド回路よ
りその出力を入力し、所定の単位時間乃至角度ごとにデ
ジタル変換し、そのデータ最大値が圧力最大値Ｐmaxを
示す。或いは、ピークホールドリセット以前の所定のク
ランク角度時、デジタル変換し、該デジタル値を圧力最
大値Ｐmaxとしても良い。

又、ピークホールド回路２６の次段には、Ａ／Ｄ変換回
路２８と並列に比較回路３０が接続され、更にその後段
にパルスダウンエッジ検出回路３２が接続される。これ
らの回路２６、２８、３０及び３２をもって前記検出出
力処理手段１２を構成する。比較回路３０は演算増幅器
３０ａ及びその出力側に接続された電圧源３０ｂ及び抵
抗３０ｃよりなり、その反転入力端子には前記ピークホ
ールド回路出力が入力されると共に、その非反転入力端
子側には前記マルチプレクサ出力が直接入力され、両者
の入力値に微差が与えてあることから圧力最大値発生位
置においてパルス信号を出力する如く構成する（第３
図）。又、パルスダウンエッジ検出回路３２は、抵抗３
２ａ、コンデンサ３２ｂ、抵抗３２ｃ、インバータ３２
ｄ及びＮＯＲゲート３２ｅより構成され、前記比較回路
出力パルスの立上りエッジタイミングを把えて後述の回
路が処理し易い様所定時間幅のパルスを出力する（第３
図）。

尚、第３図（ａ）に示す如く、爆発した場合は、圧力最
大値発生位置はＡＴＤＣ１０〜２０度付近に生じ、非爆
発の場合は、第３図（ｂ）に示す如く、気筒が上下動さ
せられている限り、圧力最大値発生位置はＴＤＣ位置に
モータリング圧力Ｐ_mとして生ずる。従って、基準位
置、例えばＢＴＤＣ３０度位置よりパルス発生位置まで
の時間を計測すれば、その計測時間値をもって爆発した
か否か識別することが出来る。

前記内燃機関２０の回転部近傍には、クランク角センサ
３４が設けられ、所定クランク角度、例えば４気筒の爆
発が第１、第３、第４、第２気筒の順で一巡する７２０
度毎に気筒判別信号を、又各気筒のＴＤＣ位置において
１８０度毎にＴＤＣ信号を、更に該ＴＤＣ信号を細分し
た所定角度毎に角度計測用信号を出力する。従って、気
筒判別信号発生後ＴＤＣ信号を計数することにより気筒
を判別することが出来る。尚、該角度計測用信号より機
関回転数も算出することが出来る。

尚、前記気筒判別信号は圧力センサから得られる所定の
振幅値を基に所要の検知信号を得る様構成しても良い。

又、該内燃機関２０には、機関の負荷状態を検出するセ
ンサとして、負圧センサ３６が内燃機関のスロットル弁
３８とインテーク・マニホルド（図示せず）の間の適宜
位置に設けられる。該センサをもって前記クランク角セ
ンサと共に機関の運転状態を検出することが出来る。

該センサ群３４、３６、Ａ／Ｄ変換回路２８並びにパル
スダウンエッジ検出回路３２の次段には、制御ユニット
４０が接続され、それらの出力を入力する。該制御ユニ
ットは、前記完爆判定手段１４及びスタータ制御手段１
８として機能するものであり、実施例の場合、入出力イ
ンタフェース４０ａ、ＣＰＵ４０ｂ、メモリ４０ｃ及び
クロック４０ｄよりなるマイクロ・コンピュータで構成
する。尚、該ＣＰＵには、前記パルス・カウンタ及びク
ロック４０ｄのパルスを計数して時計計測するタイマ・
カウンタを備える（図示せず）。

該制御ユニットの次段には、前記スタータ手段１６が接
続される。該手段は実施例の場合、内燃機関回転部のリ
ング・ギヤ４２と噛合可能な進退ピニオン・ギヤ４４を
備えたモータ４６、該モータとバッテリ４８の接続線に
介挿されたスタータ・スイッチ５０、及び前記制御ユニ
ットの指令に応じて該スイッチを開閉するスイッチポジ
ション・セレクタ５２より構成する。尚、該スタータ・
スイッチは、運転者のイグニション・スイッチ５４を介
しての手動操作によってもオン−オフ自在とする。

更に、該制御ユニットの別の次段には、点火装置、燃料
噴射装置等のアクチュエータ５６が接続され、その出力
を受けて機関燃焼室内の混合気に着火乃至燃焼室内に燃
料を供給する。又、リセット線２６ｊを通じピークホー
ルド回路２６のリセット及びクランク角センサ３４の入
力を受け気筒状態を識別し、マルチプレクサ２４へのゲ
ート選択指令も該制御ユニットが行なう。

続いて、第４図を参照して本装置の動作を説明する。

先ず、ステップ６０においてスタータ・スイッチ５０を
オンする。これは運転者がイグニション・キーで行な
う。

続いてステップ６２において、機関が完爆したか否か判
断する。この完爆検出は、第３図に関して説明した如
く、基準位置より圧力最大値発生位置までの時間を計測
して行なっても良く、或いは予め設定された最大圧力値
を適宜設定してそれと検出値を比較して行なっても良
い。更には、前記負圧センサ３６等で燃料カット領域を
検出してその時点の、乃至は始動クランキング時の１サ
イクル間の非爆発状態でのモータリング圧力Ｐ_mを検出
して記憶しておき、それと検出値を比較して行なっても
良い。

ステップ６２における完爆は、一の気筒について検出出
来れば良く、その場合は非爆発サイクル（又は点火数）
をカウントする非爆発サイクル・カウンタ（ＮＦカウン
タ）をリセットして（ステップ６４）、ステップ６６に
おいて完爆率が所定値（以下「第１所定値」と云う）を
上廻ったか否か判断する。この場合、完爆率＝完爆数／
（気筒数×サイクル数）と規定する。即ち、例えば４気
筒の爆発が一巡する間４気筒全部が爆発すれば、完爆率
が１００％と算出するものである。このような判断ステ
ップを設けた理由は、機関が最小限自転を開始し得る限
度を計量的に識別してスタータを可能な限り迅速に停止
せしめ、バッテリの消耗を必要最小限度に止めると共に
スタータのオーバーランニング・クラッチの寿命低下、
不快音発生等を防ぐためである。従って、該第１所定値
は、機関の自転開始が可能か否か考慮して設定する。

完爆率が所定値を超えると判断された場合、ステップ６
８で機関の始動運転が成功したと判断し、制御ユニット
４０はスイッチポジション・セレクタ５２を介してスタ
ータ・スイッチ５０をオフせしめる。又、この際オン位
置にあったイグニション・スイッチ５４も自動的にオフ
位置に廻動させるようにすると尚便宜である。

ステップ６２において、完爆が検出されない場合、ＮＦ
カウンタ値を更新し、カウント値が適宜設定した第２所
定値（サイクル）に達するまで完爆検出動作を繰り返す
（ステップ７０、７２）。第２所定サイクル繰り返して
も検出されない際は、一旦スタータ・スイッチを前記セ
レクタを介してオフせしめ、所定時間待って再度オンに
して完爆があるか否か、同様に適宜設定した所定サイク
ル間検出動作を繰り返す（ステップ７４、７６、７８、
８０、８２、８４）。

第３所定サイクル経過しても完爆が検出されない場合は
（ステップ８４）、前記クランク角センサ出力から完爆
しない気筒を特定して燃料カットし、燃料カットが全気
筒に及びときはフェールとする（ステップ８６、８８、
９０）。

又、第５図は本装置の別の実施例を示すが、ピークホー
ルド回路に代え微分回路２６′を使用した点、及びマル
チプレクサ出力が直接Ａ／Ｄ変換回路に入力されている
点を除けば、第１実施例と相違しない。

（考案の効果） 本考案は、多気筒内燃機関の気筒内圧力を気筒ごとに検
出して各気筒の完爆状態を判定し、各気筒の完爆状態に
基づいて機関の完爆率を、気筒完爆数／（気筒数×点火
サイクル数）から算出し、その完爆率が所定値以上に達
したと判断する場合はスタータを自動的に停止する如く
構成したので、バッテリの消耗を最小限度に止めると共
に、スタータのオーバーランニング・クラッチの寿命低
下を防止出来、更に、異音、不快音の生じるのを防止出
来る利点を備える。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案のクレーム対応図、第２図は本考案に係
る装置の実施例を示すブロツク図、第３図はその出力波
形図、第４図は該装置の動作を示すフロー・チャート及
び第５図は本考案の第２の実施例を示すブロツク図であ
る。 １０……気筒内圧力検出手段、１２……検出出力処理手
段、１４……完爆判定手段、１６……スタータ手段、１
８……スタータ制御手段

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ａ．多気筒内燃機関の各気筒に配設され、
   その気筒内圧力を検出する気筒内圧力検出手段、 ｂ．該気筒内圧力検出手段に接続され、その出力を処理
   して各気筒の圧力最大値又は圧力最大値発生位置を検出
   する検出出力処理手段、 ｃ．該処理手段に接続され、その出力を入力して各気筒
   の完爆状態を判定する完爆判定手段、 ｄ．機関回転部近傍に配され、その回転を始動させるス
   タータ手段、 及び ｅ．該スタータ手段及び前記完爆判定手段に接続され、
   完爆判定手段の指令に応じてスタータ手段の動作を制御
   するスタータ制御手段、 とを備え、前記完爆判定手段は、各気筒の完爆状態に基
   づいて機関の完爆率を、気筒完爆数／（気筒数×点火サ
   イクル数）から算出し、その完爆率が所定値に達したと
   判断する場合、スタータ制御手段を介してスタータ手段
   の動作を停止する如く構成したことを特徴とする内燃機
   関の始動装置。