JPH06213113A - 内燃機関始動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】機関の始動が完了する前にスタータモータへの
通電が停止されるおそれをなくした内燃機関始動装置を
提供する。 【構成】スタータモータ８をキースイッチ９とリレー１
１の常閉接点１３とを通してバッテリ７に接続する。リ
レーのコイル１２と直列にサイリスタ２１を接続する。
交流発電機４の出力により所定の時定数で充電されるコ
ンデンサ２２と、コンデンサ２２の両端の電圧が設定値
以上になったときに導通してサイリスタ２１にトリガ信
号を与えるツェナーダイオード２５とを設ける。機関の
回転数が所定値まで上昇して、コンデンサ２２の両端の
電圧が設定値以上になったときに、ツェナーダイオード
２５を通してサイリスタ２１にトリガ信号を与え、リレ
ーのコイル１２に励磁電流を流して接点１３を開く。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スタータモータの過回
転を防止する回路を備えた内燃機関始動装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関により駆動される交流発電機の
出力で整流回路を通して充電されるバッテリと、機関の
始動時にキースイッチのスタート接点（モーメンタリオ
ン接点）が閉じられているときに該バッテリにより通電
されて機関を駆動するスタータモータとを有する内燃機
関始動装置では、機関が始動した後もキースイッチのス
タート接点が閉じられたままであったり、あるいは機関
の運転中に過ってキースイッチのスタート接点が閉じら
れたりすると、スタータモータが過度に高速回転して該
スタータモータが破損する恐れがある。そのため、交流
発電機の出力電圧を検知して内燃機関の回転数が設定値
以上になるとスタータモータへの通電を自動的に停止さ
せるようにした過回転防止回路が用いられている。

【０００３】図４は過回転防止回路を備えた従来の内燃
機関始動装置の回路を示したもので、同図において、１
は３相電機子巻線２及び界磁コイル３を有する交流発電
機４と、界磁コイル３の電流を調節して交流発電機４の
出力電圧を調整する電圧調整回路５と、交流発電機４の
出力を整流する整流回路６とからなる発電機回路であ
る。７は発電機回路１の全波整流出力端子Ｂの出力で充
電されるバッテリ、８は該バッテリ７から通電されるス
タータモータである。９は可動接点９ａ、オフ接点９
ｂ、オン接点９ｃ及びスタート接点（モーメンタリオン
接点）９ｄを有するキースイッチ、１０はチャージラン
プ、５１はコイル５２と該コイルが励磁されたときに閉
じる常開接点５３とを有するリレー、５４は過回転防止
回路である。リレー５１の常開接点５３が閉じられる
と、スタータモータ８内に設けられた図示しない電磁ス
イッチが閉じ、該電磁スイッチを通してバッテリ７から
スタータモータ８の界磁コイル及び電機子コイルに通電
されてスタータモータが回転する。

【０００４】過回転防止回路５４はトランジスタ５５及
び５６、ツェナーダイオード５７、ダイオード５８及び
５９、コンデンサ６０及び抵抗６１〜６３により構成さ
れ、トランジスタ５５とダイオード５８とがリレー５１
のコイル５２に直列に接続されている。

【０００５】機関の始動時にキースイッチ９が投入され
て可動接点９ａがオン接点９ｃ及びスタート接点９ｄに
接続されると、トランジスタ５５が導通状態になってリ
レー５１のコイル５２が励磁され、該リレーの常開接点
５３が閉じる。これによりスタータモータ８が起動され
て機関が回転し始める。また交流発電機４の界磁コイル
３にはバッテリ７からキースイッチのオン接点９ｃ、チ
ャージランプ１０及び電圧調整回路５を通して初期励磁
電流が供給される。機関が始動されて回転速度が上昇し
ていき、これに伴って交流発電機４の回転速度も上昇し
ていって、交流発電機の回転数が機関の設定回転数に相
応する回転数Ｎs に達すると、交流発電機４の自励によ
る励磁が確立されるため、その出力電圧がステップ状に
立上がる。図３は交流発電機４の回転数と発電機回路１
の整流出力端子Ｌの電圧ＶL との関係を示したものであ
る。

【０００６】Ｌ端子の電圧ＶL が急上昇してツェナーダ
イオード５７のツェナー電圧により定まる設定値Ｖs に
達すると、トランジスタ５６が導通してトランジスタ５
５が遮断状態になる。従ってリレー５１の励磁電流が遮
断されて該リレーの接点５３が開き、スタータモータ８
への通電が停止されるので、スタータモータの過回転が
防止される。機関の運転中には、トランジスタ５５が非
導通状態にあるので、キースイッチ９が誤ってスタート
位置に投入されてもスタータモータ８に通電されること
はない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の内燃機関始
動装置では、リレー５１が常開接点５３を有し、該リレ
ーのコイル５２に直列に接続されたトランジスタ５５
は、発電機回路１のＬ端子の電圧が設定値Ｖs に達する
と直ちに遮断状態になるように制御されるので、次のよ
うな問題があった。

【０００８】（イ）機関の始動時にリレーの常開接点５
３が閉じられてスタータモータに大きな起動電流が流れ
るとバッテリ電圧が低下するが、特に寒冷時にはバッテ
リ電圧がリレーの保持電圧以下まで低下してリレーの接
点が開き、これによりスタータモータの電流が遮断され
てバッテリ電圧が回復すると再びリレーの接点が閉じら
れるという現象が繰返されて、リレーの接点５３及びス
タータモータの電磁スイッチの接点にいわゆるチャタリ
ング現象が発生する恐れがあった。

【０００９】（ロ）一般に寒冷時には燃料混合気の着火
性が悪くて機関の始動性が悪くなるので、交流発電機の
整流出力端子（Ｌ端子）の電圧が設定値Ｖs に達すると
直ちにリレーの接点が開くようにされた従来の始動装置
では、寒冷時に機関が完全に爆発して自力運転に入る前
にスタータモータへの通電が停止するといういわゆる
“早抜け状態”が生じる恐れがあった。

【００１０】本発明の目的は、上記従来技術の問題点を
改善して、機関の始動時にリレーの接点やスタータモー
タが“早抜け状態”となることがないようにした内燃機
関始動装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、内燃機関によ
り駆動される交流発電機の出力で整流回路を通して充電
されるバッテリと、キースイッチが閉じられたときにリ
レーの接点を通してバッテリから通電されるスタータモ
ータと、内燃機関の回転数が設定値以上になったときに
リレーの接点を開いてスタータモータへの通電を停止さ
せる過回転防止回路とを備えた内燃機関始動装置に係わ
るものである。

【００１２】本発明においては、上記リレーの接点が常
閉接点（該リレーのコイルが励磁されたときに開く接
点）からなっていて、スタータモータは、該常閉接点と
キースイッチとを通してバッテリに接続されている。ま
た過回転防止回路は、上記リレーのコイルに対して直列
に接続されたサイリスタと、交流発電機の出力により所
定の時定数で一方の極性に充電されるコンデンサと、内
燃機関の回転数が設定値以上になって該コンデンサの両
端の電圧が設定値以上になったときにサイリスタにトリ
ガ信号を与えるサイリスタトリガ回路とを備えている。

【００１３】

【作用】上記のように構成すると、機関の始動時にキー
スイッチが閉じられたときに、該キースイッチとリレー
の常閉接点とを通してスタータモータへの通電が開始さ
れる。これによりスタータモータが回転し、機関の始動
動作が開始される。機関の回転数が設定値以上に上昇
し、交流発電機の出力により所定の時定数で充電される
コンデンサの両端の電圧が設定値以上になると、リレー
のコイルに直列接続されたサイリスタがトリガされて導
通する。このとき該サイリスタを通してリレーのコイル
に励磁電流が流れるので該リレーの常閉接点が開く。こ
れによりスタータモータへの通電が停止するので、キー
スイッチが閉じられたままであってもスタータモータは
停止し、その過回転が防止される。

【００１４】リレーの接点は該リレーのコイルが無励磁
のときに閉じている常閉接点であるので、スタータモー
タの大きな起動電流によりバッテリ電圧が低下しても該
接点にチャタリング現象が生ずることはない。

【００１５】また、機関の爆発が設定回転数付近で不整
であっても、コンデンサは所定の時定数で充電され、該
コンデンサの両端の電圧は時間遅れをもって設定値に達
するので、その間に機関は連続完爆の状態になって自力
運転に入ることができる。従ってスタータモータが“早
抜け状態”になる恐れを無くすことができる。

【００１６】

【実施例】図１は本発明の実施例を示したもので、同図
において１は３相電機子巻線２及び界磁コイル３を有す
る交流発電機４と、電圧調整回路５及び整流回路６とか
らなる発電機回路である。７は発電機回路１の整流出力
端子Ｂの出力で充電されるバッテリ、８は該バッテリか
ら通電されるスタータモータ、９は可動接点９ａ、オフ
接点９ｂ、オン接点９ｃ及びスタート接点（モーメンタ
リオン接点）９ｄを有するキースイッチ、１０はチャー
ジランプである。これらはそれぞれ図４において同符号
で示されたものと同等のものである。また１１はコイル
１２と該コイルが励磁されたときに開く常閉接点１３と
を有するリレー、１４は過回転防止回路である。

【００１７】交流発電機４は、図示しない内燃機関によ
り駆動されて機関と同期回転し、各相巻線２ａ，２ｂ及
び２ｃが星形結線された３相電機子巻線２の出力端に３
相交流電圧を出力する。電圧調整回路５はトランジスタ
１５及び１６、ツェナーダイオード１７、ダイオード１
８及び抵抗１９，２０により構成された公知の回路から
なり、バッテリ７の端子電圧を検知して界磁コイル３を
通る界磁電流を調節して交流発電機４の出力を所定値に
調整する。

【００１８】整流回路６はダイオード６ａ〜６ｆからな
る３相全波整流回路と、ダイオード６ｇ〜６ｉからなる
３相全波整流回路とを有し、両全波整流回路の共通の交
流入力端子に交流発電機の３相電機子巻線２の各相の出
力端がそれぞれ接続されている。両全波整流回路の直流
出力端子はその負極側が接地され、正極側はそれぞれ発
電機回路１の出力端子Ｂ及びＬに接続されている。出力
端子Ｂは負極側を接地したバッテリ７の正極端子に接続
されている。

【００１９】スタータモータ８は図示しない電磁スイッ
チを内蔵しており、スタータモータ８の制御入力端子Ｃ
にバッテリ７の電圧が印加されると該電磁スイッチの常
開接点が閉じて、バッテリ７からスタータモータ８のバ
ッテリ入力端子Ｂm 及び上記電磁スイッチの接点を通し
てスタータモータの界磁コイル及び電機子コイルに通電
される。

【００２０】チャージランプ１０はキースイッチ９のオ
ン接点９ｃと発電機回路１の出力端子Ｌとの間に接続さ
れていて、該発電機回路の出力端子Ｂの出力によりバッ
テリ７の充電が開始される状態になると該チャージラン
プが消灯して充電開始を表示する。リレー１１の常閉接
点１３の一方の端子はキースイッチ９のスタート接点９
ｄに接続され、常閉接点１３の他方の端子はスタータモ
ータ８の制御入力端子Ｃに接続されている。リレー１１
のコイル１２の一端はキースイッチ９のオン接点９ｃに
接続されている。

【００２１】過回転防止回路１４は、リレーのコイル１
２の他端と接地との間にカソードを接地側に向けて接続
したサイリスタ２１と、コンデンサ２２及び２３と、ト
ランジスタ２４と、ツェナーダイオード２５と、ダイオ
ード１６及び２７と、抵抗２８〜３１とにより構成され
ている。抵抗２８はその一端が発電機回路１の出力端子
Ｌに接続され、他端はトランジスタ２４のコレクタとダ
イオード２６のアノードとに接続されている。ダイオー
ド２６のカソードは負極側を接地したコンデンサ２２の
正極側端子とトランジスタ２４のエミッタと一端を接地
した抵抗２９の他端とに接続されている。トランジスタ
２４のベースは抵抗３０を介して接地されている。

【００２２】コンデンサ２２は発電機回路１の出力端子
Ｌの電圧により抵抗２８及びダイオード２６を通して所
定の時定数で図示の極性に充電される。コンデンサ２２
は電解コンデンサからなっていて、該コンデンサ２２の
充電時定数は、該コンデンサの静電容量と抵抗２８〜３
０の抵抗値とトランジスタ２４のエミッタベース回路の
特性とにより定まり、この時定数の値は内燃機関の始動
特性を考慮して適宜に選定される。この時定数は例えば
０．３秒程度に設定される。トランジスタ２４は、バッ
テリ７が誤って逆極性に接続されて過回転防止回路１４
に該バッテリの電圧が逆方向に加わった場合に遮断状態
になって、電解形のコンデンサ２２に逆電圧が加わらな
いように該コンデンサを保護する作用も有する。

【００２３】ダイオード２６のアノードにはツェナーダ
イオード２５のカソードが接続され、該ツェナーダイオ
ードのアノードは一端が接地されたコンデンサ２３及び
抵抗３１の非接地側端子とサイリスタ２１のゲートとに
接続されている。

【００２４】この実施例では、ツェナーダイオード２
５、コンデンサ２３及び抵抗３１により、サイリスタ２
１のゲートにトリガ信号を与えるためのサイリスタトリ
ガ回路が構成されていて、コンデンサ２２の両端の電圧
がツェナーダイオード２５のツェナー電圧で定まる設定
値以上になったときにサイリスタ２１のゲートにトリガ
信号を与えて該サイリスタを導通させるようになってい
る。

【００２５】次に上記実施例の動作を説明する。内燃機
関の始動時にキースイッチ９が投入されて該キースイッ
チの可動接点９ａがオン接点９ｃ及びスタート接点９ｄ
に接続されると、バッテリ７からスタート接点９ｄ及び
リレー１１の常閉接点１３を通してスタータモータ８の
制御入力端子Ｃにバッテリ電圧が印加されるので、スタ
ータモータ８内の図示しない電磁スイッチが閉じられて
バッテリ７からスタータモータ８に通電される。これに
よりスタータモータ８が起動して内燃機関の始動動作が
開始される。また交流発電機４の界磁コイル３には、バ
ッテリ７の正極→キースイッチのオン接点９ｃ→チャー
ジランプ１０→界磁コイル３→電圧調整回路５のトラン
ジスタ１５→バッテリ７の負極の経路でバッテリ７によ
る初期励磁電流が流れる。

【００２６】機関の爆発が開始されて機関の回転数が上
昇してくると、これに伴って交流発電機４の回転数も上
昇し、図３に示したように交流発電機４の回転数が機関
の設定回転数に相当する回転数Ｎs に達すると、交流発
電機の自励が確立されて発電機回路１の出力端子Ｌの電
圧ＶL がステップ状に急上昇する。

【００２７】この電圧ＶL により抵抗２８及びダイオー
ド２６を通してコンデンサ２２が所定の時定数で図示の
極性に充電され、コンデンサ２２の両端の電圧は出力端
子Ｌの電圧に対して時間遅れをもって上昇していく。コ
ンデンサ２２の両端の電圧が設定値以上になったときツ
ェナーダイオード２５が導通してサイリスタ２１のゲー
トにトリガ信号が与えられると、該サイリスタが導通し
てリレー１１のコイル１２が励磁される。これによりリ
レーの常閉接点１３が開かれてスタータモータ８への通
電が停止され、スタータモータ８は停止する。

【００２８】リレー１１のコイル１２が無励磁で、常閉
接点１３が閉じているときにバッテリ７からスタータモ
ータ８に通電されるので、スタータモータ８に大きな起
動電流が流れてバッテリ７の電圧が低下しても、リレー
１１の接点１３の閉成状態には影響を及ぼさない。従っ
てリレーの接点１３及びスタータモータ８に内蔵の電磁
スイッチの接点にチャッタリング現象が生ずることはな
い。

【００２９】寒冷時等における機関の始動の場合には、
発電機回路の出力端子Ｌの電圧が立上る回転数Ｎs の付
近の回転数になっても機関の爆発が不整でスタータモー
タ８にかかる負荷が変動し、それに伴って生ずるバッテ
リ７の電圧の変動によって出力端子Ｌの電圧の立上り回
転数が変動して出力端子Ｌの電圧がスパイク状に変動す
ることがある。このような場合には、コンデンサ２２に
より比較的大きい時定数をもつ積分回路が構成されてい
るので、機関が完全爆発して自力運転に入るまではコン
デンサ２２の両端の電圧は設定値に達せず、サイリスタ
２１が導通してスタータモータ８が停止することがな
い。従ってスタータモータ８が“早抜け状態”となるの
を防止できる。

【００３０】機関の運転中はサイリスタ２１が導通状態
に保持されていて、リレー１１の常閉接点１３は開いた
ままに保持されているので、キースイッチ９がスタート
位置に投入されてもスタータモータ８に通電されること
はない。

【００３１】図２は本発明の他の実施例を示したもの
で、本実施例では、リレー１１のコイル１２の一端がキ
ースイッチ９のスタート接点９ｄに接続されている。そ
の他の点は図１に示した実施例と同様である。この実施
例では、機関の運転中にキースイッチの可動接点９ａは
オン接点９ｃにのみ接続されていて、リレー１１の常閉
接点１３は常に閉成状態となっている。しかしながらサ
イリスタ２１のゲートにはトリガ信号が与えられた状態
になっていて、機関の運転中にキースイッチ９が誤って
スタート位置に投入されてもサイリスタ２１が導通して
リレーの常閉接点１３が開くので、スタータモータ８に
通電することはない。キースイッチ９がオン位置に投入
されているときに内燃機関が停止した場合には、サイリ
スタ２１にトリガ信号が与えられなくなって該サイリス
タが非導通状態となるので、キースイッチ９を一度オフ
位置に戻すことなくスタート位置に投入すればスタータ
モータ８の再起動ができる。

【００３２】以上の実施例では、交流発電機及び該交流
発電機の出力を整流する整流回路として、３相方式のも
のを用いたが、交流発電機及び整流回路を単相方式とし
てもよい。

【００３３】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、リレー
の接点を常閉接点により構成したので、スタータモータ
の起動時に該リレーの接点にチャッタリング現象が生ず
る恐れをなくすことができる。

【００３４】また本発明においては、交流発電機の出力
により所定の時定数で一方の極性に充電されるコンデン
サを設けて、該コンデンサの両端の電圧が設定値以上に
なったときスタータモータへの通電が停止するようにし
たので、寒冷時でも内燃機関が完全爆発して自力運転に
入る前にスタータモータが停止するといういわゆる“早
抜け状態”となる恐れをなくすことができる。従って信
頼性の高い内燃機関始動装置を得ることができる利点が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す回路図である。

【図２】本発明の他の実施例の回路を一部省略して示し
た回路図である。

【図３】交流発電機の回転数と該交流発電機の整流出力
端子の電圧との関係を示した線図である。

【図４】従来例を示す回路図である。

【符号の説明】

１ 発電機回路 ４ 交流発電機 ５ 電圧調整回路 ６ 整流回路 ７ バッテリ ８ スタータモータ ９ キースイッチ １１ リレー １２ コイル １３ 常閉接点 １４ 過回転防止回路 ２１ サイリスタ ２２ コンデンサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関により駆動される交流発電機の
   出力で整流回路を通して充電されるバッテリと、キース
   イッチが閉じられたときにリレーの接点を通して前記バ
   ッテリから通電されるスタータモータと、前記内燃機関
   の回転数が設定値以上になったときに前記リレーの接点
   を開いて前記スタータモータへの通電を停止させる過回
   転防止回路とを備えた内燃機関始動装置において、 前記リレーの接点は該リレーのコイルが励磁されたとき
   に開く常閉接点からなっていて、前記スタータモータ
   は、前記常閉接点とキースイッチとを通して前記バッテ
   リに接続され、 前記過回転防止回路は、前記リレーのコイルに対して直
   列に接続されたサイリスタと、前記交流発電機の出力に
   より所定の時定数で一方の極性に充電されるコンデンサ
   と、内燃機関の回転数が設定値以上になって該コンデン
   サの両端の電圧が設定値以上になったときに前記サイリ
   スタにトリガ信号を与えるサイリスタトリガ回路とを具
   備したことを特徴とする内燃機関始動装置。