JPS6198964A - スタ−タの制御方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はスタータの制御方法およびその装置に−係り、
とくに、スターティング・モータを回転させてエンジン
始動を行うスタータの制御方法およびその装置に関する
。

〔従来の技術〕

一般に、船外機や自動車等のエンジンを始動させる好適
な装置の一つとして、スターティング・モータ（始動電
動機）と、このモータの始動トルクをエンジンに伝達す
るための動力伝達機構とを備えたスタータが広く採用さ
れている。

そして、前記スターティング・モータとしては、通常は
始動トルクの大きな直流直巻形モータが用いられている
。このモータはバッテリから始動電流の供給を受けて回
転するようになっており、同時にその始動トルクがモー
タ・シャフトに設けられたピニオンからフライホイール
外周のリングギヤに伝達されエンジンを始動するように
構成されている。そして、エンジンの始動が完了すると
、オーバランニング・クラッチの作用によりピニオンは
リングギヤから切り離され、スタートスイッチのオフに
より該モータは静止するものである。

ここで、前記始動に際しては、スタータの１回の運転時
間は普通数秒以内であり、短時間定格（Ｊ　Ｉ　Ｓ規格
で３０秒）に基づいて設計されている。このため、一般
のモータに比べて出力の割には小型化されており、これ
がため無理な連続駆動はできないように成っている。

一方、前記スタータの連続駆動を加減するのは、多くの
場合、もっばらオペレータの手動操作の勘に依存してい
たことから、例えばエンジン不調の際等に過度に長時間
連続駆動を行うと、過大な始動電流が流れる、という不
都合があり、これがため、バッテリ側では過度の放電を
強いられバッテリ上がりを起こすのみならず、発生熱の
為に該モータの、特に、巻線等が焼損を起こすという事
故がしばしば発生していた。

このため、近年においては、このような事故を避けるた
めに種々の提案がなされている。この内、最も手軽なも
のとしては、サーモスイッチをスタータ内部又はスター
タリレー内部に装着し、内部の温度上昇を検知し、スタ
ーティング・モータの回転を制御し、保護を図ろうとす
るものである。

また、電子制御によるものとしては、実開昭５６−１６
３６７２号公報、同５６−１６３６７１号公報、特開昭
５８−１４０４６７号公報、同５７−１５１０５９号公
報等がある。これらの技術は、いづれもスターティング
・モータの始動。

停止、連続駆動時間等を種々の条件により制御し、スタ
ータの保護、バッテリ上がりの防止等を意図したもので
ある。

〔従来技術とその問題°点〕

しかしながら、かかる従来技術の内、サーモスイッチを
使用する手法にあっては、サーモスイッチを組み込む際
のスペース上の制約があり、最も敏感に感温する内部箇
所にサーモスイッチを装着しリード線を引き出すことは
非常に困難であり、従ってサーモスイッチの開閉動作に
動作遅れが生じて、スタータの焼損防止効果が低下する
という不都合があった。特に、スタータリレー内部にサ
ーモスイッチを装備する場合は、リレーコイル部の励磁
電流が小さいのでリレー内部の温度上昇が低く、サーモ
スイッチの動作が鈍かった。また、スタータ及びスター
タリレーとも密閉構造のものが殆どであるため、一層内
部温度が上昇すると、すぐには冷却しないことから、再
度オンさせるには時間が掛かるという不都合もあった。

このように、サーモスイッチを使用する手法にあっては
、そのスイッチング動作が緩慢となり、スタータ保護の
信頼性に欠けるという重大な不都合があった。

また、前述した実開昭５６−１６３６７２号。

同５６−１６３６７１号、特開昭５８−１４０４６７号
、同５７−１５１０５９号の各公報記載のものにあって
は、各々独自の技術を提案しているが、そのいずれもが
、所定条件を満足したときスタータの駆動を停止させる
等の粗い単発的な制御であった。また、このスタータが
停止している際に、特別な警報手段等を装備していない
ため、スタータ自身の故障による停止なのか、エンジン
の故障による始動不良なのか容易に区別し難い等実用上
問題があった。

本発明は、かかる従来例の有する不都合を改善し、オン
・オフの制御動作が確実でよりきめの細かい制御をして
、スタータ保護の徹底を図ったスタータの制御方法およ
びその装置を提供することを、その目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

そこで、本発明では、エンジン回転数を計数する回転数
計数手段を設け、この回転数計数手段からの計数情報を
、回転制御手段内の主制御部にて予め設定した所定の手
順に基づいて分析・判断をするとともに、該回転制御手
段から必要に応じて所定の制御信号を出力して、前記ス
ターティング・モータの励磁用通電経路をオン・オフ制
御し、該スターティング・モータの回転を制御する等の
手法を採り、これによって前記目的を達成しようとする
ものである。

（発明の実施例〕 以下、本発明の一実施例を第１図ないし第５図に基づい
て説明する。

第１図は、船外機用のスタータの制御装置の回路構成を
示す。この制御装置の制御系は回転数計数手段２１回転
制御手段４．切換手段としての切換リレー６、およびモ
ータ励磁回路内に挿入されているスイッチング用のスタ
ータリレー８から構成されている。

まず、これの制御系から詳述する。前記回転数計数手段
２内のマグネト・ライティングコイル１０はエンジンの
フライホイール（図示せず）に装備されており、該コイ
ル１０の両端は回転数計数器１２に接続されている。こ
の回転数計数器１２の　　　　−出力側は、前記回転制
御手段４内のＡ／Ｄ変換器１４を介して、主制御部１６
に至っている。この主制御部１６は、省電力化の為Ｃ−
ＭＯ５型のしＳＩで構成されており、制御、演算機能を
担う中央処理装置（以下、単にｒｃＰＵＪという）１８
、プログラム、固定データ等を格納するＲＯＭ２０、処
理データを記憶するＲＡＭ２２、それに制御用のタイマ
２４等から構成され、各々バス（母！ｖｊｌ）等で接続
されて成る。そして、前記ＣＰＵ１８からの出力は増幅
用のバッファ２６を介して、前記切換リレー６のリレー
コイル６Ａの一端に至っている。ここで、入出力ポート
（図示せず）はＣＰＵ１８に内蔵されている。

上記切換リレー６はトランスファ接点を有するもので、
Ｎｏ　（平常間）接点６ＢとＮＣ（平常閉）接点６Ｃと
から構成されており、各々の共通接点Ｃ側は前記リレー
コイル６Ａの他端とともにアースされている。

また、上記ＮＣ接点６Ｃの他端は、前記スタータリレー
８のリレーコイル８Ａ、スタートスイ・フチ２８．フユ
ーズ３０を各遍介してバッテリ３２のプラス側に接続さ
れ、且つ碕バッテリ３２のマイナス側はアースされてい
る。更に、このバフテリ３２のプラス側は、また、前記
スタータリレー８のリレー接点（ａ接点）８Ｂ、スター
ティング・モータ３４を各々介してアースされている。

ここで、このスターティング・モータ３４には始動トル
クの大きい直流直巻形が採用されており、ビニオン、リ
ングギヤ等（図示せず）を介してエンジンに駆動力を伝
達し、始動させる構成となっている。

一方、前記スタートスイッチ２８の負荷側と前記切換リ
レー６のＮＯ接点６Ｂの他端との間には、発光ダイオー
ド３６及びブザー３８の並列回路から成る警報手段４０
が装備されている。４２は保護用抵抗である。

また、前記スタートスイッチ２８の負荷側からは、前記
回転数計数手段２および回転制御手段４への電源供給回
路が、図示の如く、構成されている。つまり、電源安定
化回路４６を介して所望の安定電源が供給されている。

次に、本実施例の動作について説明する。

明する。切換リレー６のＮＣ接点６Ｃは電源投入前は閉
じているので、スタートスイッチ２８をオンにするとス
タータリレー８のリレーコイル８Ａが励磁され、接点８
Ｂが閉じる。これにより、バッテリ３２からスターティ
ング・モータ３４の励磁回路が励磁され、該モータ３４
は回転し始動トルクを発生する（第５図（１）の７４〜
８０参照）。

この始動トルクはモータ・シャフトのピニオン（図示せ
ず）と、これに噛み合っているフライホイール外周上の
リングギヤ（図示せず）に伝達される。つまり、エンジ
ンは始動のための外力が与えられ、これが所定回転であ
れば付勢されて、エンジンは自刃で回転することとなる
。始動後は、オ、−バランニング・クラッチ（図示せず
）の作用によりピニオンとリングギヤは切り離されると
共に、スタートスイッチ２８のオフにより１亥モータ３
４は停止するように成っている。エンジン不調等で始動
できないときは、再度この同じ操作を行う必要がある。

今度は、制御系の動作を第１図により説明する。

前述のようにしてエンジンが回転すると、フライホイー
ル内に装備されているマグネト・ライティング・コイル
１０に、エンジン回転に相当する交流パルスが発生する
。このパルスを回転数計数器１２でカウントし回転数を
算出し計数信号をＡ／Ｄ変換器１４へ出力する。ここで
、デジタル信号に変換しＣＰＵ１８に入力する。このＣ
ＰＵ１８ではすでに電源起動と共にＲＯＭ２０から所定
処理のためのプログラムが読み出されており、該入力信
号に対し演算・制御が施され、処理データはＲＡＭ２２
に記憶される。これらの処理の結果、必要に応じて制御
信号（ＴＴＬレベル）が出力され（以下、この状態を単
に「出力オン」という）、バッファ２６で増幅し、切換
リレー６へ通電される。これにより、リレーコイル６Ａ
が励磁され、Ｎｏ接点６Ｂが閉じ、ＮＣ接点６Ｃが開く
ことになる。これとは反対に、前記制御信号が出力され
ない（以下、この状態を単に「出力オフ」という）とき
は、Ｎｏ接点６Ｂが開きＮＣ接点６Ｃが閉じたままとな
る。

上記「出力オン」　「出力オフ」は、全て予め設定され
、ＲＯＭ２０内に格納された所定の手順としてのプログ
ラムにより制御されている。これを第２図ないし第３図
のタイムチャートを参照しながら説明すると、以下のよ
うになる。

■、エンジン回転数が零、つまりエンジンが停止してい
るとき「出力オフ」としく第２図（１）参照）、スター
トスイッチ２８投入前も「出力オフ」とする。

■、エンジン回転数が２０Ｏｒｐｍ未満（エンジン回転
抵抗が大きくスタータにとって過負荷のとき）、又は４
５０ｒｐｍを岨えるとき（エンジン始動が完了して通常
回転のとき）、「出力オン」とする（第２図（２）参照
）。

■、エンジン回転数が２００〜４５０ｒｐｍの間であっ
て、所定２０秒間の内、通算１５秒以上、この回転数に
相当する入力信号がないとき、「出力オフ」とする（第
３図（１）参照）。

■、エンジン回転数が２００〜４５０ｒｐｍの間であっ
て、所定２０秒間の内、通算１５秒、この回転数に相当
する入力信号があり、しかも該２０秒の内連続５秒間の
休み（人力信号なし）があるとき、「出力オフ」とする
（第３図（２）参照）。

■、エンジン回転数が２００〜４５０ｒｐｍの間であっ
て、所定２０秒間の内、通算１５秒以上、この回転数に
相当する入力信号があり、しかも該２０秒間の内連続５
秒の休みがないとき、「１分間出力オン」にし、その後
「出力オフ」とする（第３図（３）参照）。

ここで、エンジン回転数２００〜４５０ｒｐｍというの
は一般２サイクル船外機のクランキング回転数であり、
この範囲の回転数のスタータ稼動に対して、特に、その
長時間稼動を防止すべくきめ細かい制御を行うものであ
る。又、エンジン回転数がクランキング回転数と零回転
の場合、最初の２０秒間は「出力オフ」となっている。

更に、全体的動作を第４図ないし第５図に基づいて説明
する。まず、スタートスイッチ２８をオンにすると、前
述の如（、スターティング・モータ３４が回転しエンジ
ンが始動する。これと同時に前記制御系が起動する。そ
して、ＣＰＵ１Ｂに制御プログラムが読み出され、時間
カウンタＴが零（Ｔ＝０）に初期設定される（第４図５
０）。

次に、エンジン回転数の入力が行なわれ（同図５２）、
その値が「零か否か」の判断がなされる（同図５４）。

そして、エンジン回転数が零でない場合は、クランキン
グ回転数（２００〜４５０ｒｐｍ）か否か」の判断が行
なわれる（同図５６）。ここで、２００〜４５Ｏｒｐｍ
以外の場合は、エンジン回転抵抗が非常に大きく検査等
が必要な場合（２００ｒｐｍ未満）か、又はすでに正常
に始動した（４５Ｑｒｐｍを超えるとき）場合であるか
ら、直ちに「出力オン」にする（同図５８）。

この「出力オン」になると（第４図５８．第５図（２）
６０）、切換手段としての切換リレー６のＮｏ接点６Ｂ
が閉して、ＮＣ接点６Ｃが開く（同図６２）。これによ
り、スタータリレー８が消磁されオフとなり（同図６４
）、スターティング・モータ３４の回転が自動的に且つ
強制的に停止される（同図６５）。同時に、警報手段４
０の方へ回路が切り換えられている。従って、この状態
においてスタートスイッチ２８をオンにしても、スター
ティング・モータ３４が回転しないばかりか、発光ダイ
オード３Ｇが点燈し且つブザー３８が吹鳴し、オペレー
タにその旨警告を与えることができる（同図６４）。

すなわら、まだエンジンが始動していない状態で上記警
告が与えられたときは、スタータの不調か又はエンジン
回転抵抗が大きく過負荷となり、クランキング回転数ま
でも達し得ない状態であることがわかる。従って、この
場合は直ちにスタータやエンジンの修理が必要となる。

即ち、従来のようにオペレータの勘に依存してスタータ
を駆動するということが無くなるため、無理な長時間駆
動等によるスタータの焼損等が確実に防止されることと
なる。又、バッテリ３２が容量不足等で回転不足の場合
も自動的に停止させられるため、バッテリ上がりも事前
に防止し得る利点がある。更に、エンジンがすでに始動
しているのに誤ってスタートスイッチ２８をオンにして
も、従来のようにビニオンとリングギヤが衝突し損傷す
ることも解消できる。特に、この利点は、周囲の騒音で
エンジン始動が気付かずに誤操作する恐れがある時等に
有効となる。

次に、前記第４図の「エンジン回転数が２００〜４５Ｏ
ｒｐｍの間か否か」の判断５６において１、この回転数
内にあるとされた後は、この回転数に相当する人力信号
の継続時間のカウントをしく第４図６６）、時間カウン
タの時間Ｔが２０秒（Ｔ＝２０）になったか否か判断す
る（同図６８）。

そして、２０秒に達していないときは、再びエンジン回
転数を入力しく同図５２）、上述と同じ処理が２０秒に
なるまで繰り返される。

また、前記の「エンジン回転数が零か否か」の判断５４
において、零の場合（つまり、エンジンが停止している
）は、「出力オフ」としく同図７０）前記［２０秒経過
か否かｊの判断（同図６８）に入る。２０秒経過してい
なければ、２０秒経過するまで、同様の処理が繰り返さ
れる。

ここで、上記「出力オフ」　（第４図７０．第５図（１
）７２）の場合は、始動前と同様に、前記切換リレー６
のＮｏ接点６Ｂが開き、ＮＣ接点６Ｃが閉じている（第
５図７４）。従って、前述の如く、スタートスイッチ２
８をオンする（同図７６）ことによりスタータリレー８
が励磁され、その接点８Ｂが閉じ（同図７８）、スター
ティング・モータ３０を回転させる（同図８０）ことが
可能な状態となっている。そして、始動されると、２サ
イクル船外機の場合その回転数は４５０ｒｐｍを超える
ので、第４図の「クランキング回転数内か否か」の判断
５６により、前述の「出力オン」（第４図５８）の制御
が行われることになる。

更に、前記第４図の「２０秒経過か否か」の判断６８に
おいて、２０秒経過した場合は、所定２０秒間の内、入
力信号の入った時間の積算を行ない（同図８２）、ｒ２
０秒間の内、通算１５秒以上、２００〜４５０ｒｐｍの
入力信号があるか否か」の判断をする（同図８４）。こ
こで、通算１５秒以上入力信号があるとされた場合、更
に、「この２０秒間の内、連続して５秒間休み（入力信
号なし）があるか否か」の判断をする（同図８６）。

この判断８６において、５秒間の休みがある場合は、所
定２０秒間の内、１５秒間スタータがクランキング回転
をして過熱をしたが、咳５秒間の休みにより充分冷却し
ているので、引き続き「出力オフ」　（第５図（１）参
照）を維持しく第４図８８）、再び初期設定（Ｔ＝０）
を行ないく同図５０）、上述の処理を繰り返すこととな
る。

前記第４図の「２０秒間の内、通算１５秒以上、入力信
号があるか否か」の判断８４において、通算１５秒以上
、入力信号が無い場合は、過熱も少ないため、そのまま
「出力オフ」　（第５図（１）参照）を維持しく第４図
８８）、再び同様の制御を繰り返すこととなる。

また、前記第４図の「２０秒間の内、連続して５秒間休
みがあるか否か」の判断８６において、連続して５秒間
の休みが無いと判断された場合はスタータの過熱がひど
く巻線等の焼損の恐れがあるので、「１分間出力オン」
　（第５図（２）参照）にしく第４図９０）、充分冷却
した後、再び「出力オフ」にして（同図８８）、最初か
らの処理を繰り返すこととなる。すなわち、オペレータ
の手動操作でスタータを長時間連続稼動させた場合は、
本考案の制御方法およびその装置により、自動的に且つ
強制的にスタータを停止させ、所定時間（例えば、１分
間）の停止時間を設けるという手法で、定格作動時間内
で、きめ細かい制御を行ないスタータの保護を図ってい
るのである。

尚、本実施例において、スタータを制御するための時間
カウンタの所定間隔を２０秒と設定したのは、ＪＩＳ規
格の３０秒の定格時間に対し、制御動作の遅れ等を考慮
し且つある程度の余裕を有しておくためであり、必ずし
もこの数値に限定するものではない。また、１５秒間の
稼動時間、５秒間の休止時間、スターティング・モータ
の１分間の停止時間の議論等についても必ずしもこれら
に限定するものではない。また、主制御部１６はワンチ
ップ・マイコンを用いても構成可能であり、更に小型化
が図れることになる。

（他の実施例） 次に他の実施例を説明する。

この実施例は、前述した第１図と全く同様の回路構成を
とるが、前記主制御部１６の制御用のプログラムの中か
ら制御量としての時間を取り除いて、より簡単化したも
のである。

この実施例を第１図の回路構成及び第６図のフローチャ
ートを中心に説明する。前述と同様に、エンジン始動前
は切換リレー６のＮＣ接点６Ｃは閉じているため、スタ
ートスイッチ２８をオンにするとリレー接点８Ｂが閉じ
て、スターティング・モータ３４が回転しエンジンが始
動する。そこで、このエンジンの回転数を回転数検出手
段２により計数し主制御部１６へ人力する（第６図１０
０）。

そして、［エンジン回転数が零か否か」の判断をしく同
図１０２）、零であれば「出力オフ」としく同図１０４
．第５図（１）参照）、切換リレー６のＮＣ接点の常閉
を維持する。そして、再度回転数を入力する（第６図１
００）という処理を繰り返すこととなる。

前記「エンジン回転数が零か否か」の判断１０２におい
て、零でなければ、「クランキング回転数（２００〜４
５０ｒｐｍ）か否か」の判断をする（同図１０６）。そ
して、クランキング回転数である場合は、［出力オフ（
同図１０４．第５図（１）参照）とし、同様の処理を繰
り返す。また、クランキング回転数でない場合は、［出
力オン（第６図１０８．第５図（２）参照）とし、自動
的に且つ強制的にスタータの駆動を停止させて、スター
タの保護を図るよう構成されている。

この実施例によれば、クランキング回転数の際のスター
タの制御はオペレータの手動操作によるが、エンジン回
転抵抗が大きくクランキング回転さえも困難なような過
負荷からは完全に保護することができ、しかもプログラ
ムが簡単になり、実用性あるものとなっ゛ている。又、
従来発生していたエンジン作動中の誤動作によるビニオ
ンとリングギヤの衝突等も避けられることとなっている
。

尚、本発明は必ずしも船外機のみの用途に限定されず、
例°えば自動車等に採用することも可能である。

〔考案の効果〕

以上のように、本発明によると、エンジン回転数を計数
する回転数計数手段を設け、この回転数計数手段からの
計数情報を、回転制御手段内の主制御部にて予め設定し
た所定の手順に基づいて分析・判断をするとともに、該
回転制御手段から必要に応じて所定の制御信号を出力し
て、前記スターティング・モータの励磁用通電経路をオ
ン・オフ制御し、該スターティング・モータの回転を制
御する等の手法を採用したので、クランキング回転数以
外のときは自動的に且つ強制的にスタータを停止させ、
またクランキング回転数の場合であっても長時間の駆動
に対しては所定の停止条件を満足することにより、所定
時間だけ停止・冷却させるというきめ細かい確実なオン
・オフ制御を施すことが可能となり、これがためスター
タ保護の徹底を図り、従って耐久性を向上させることが
できるという優れたスタータの制御方法およびその装置
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す一部ブロック化された
回路構成図、第２図（１）（２）ないし第３図（１）（
２）（３）はエンジン回転数と主制御部の制御信号の出
力との対応を示すタイムチャート、第４図は主制御部の
動作を示すフローチャート、第５図（１）は主制御部の
制御信号「出力オフ」の場合の動作を示すフローチャー
ト、第５図（２）は主制御部の制御信号「出力オン」の
場合の動作を示すフローチャート、第６図は他の実施例
の動作を示すフローチャートである。 ２−・−・−回転数計数手段−４−−−−−−一回転制
御手段、６−−−−−−−切換手段としての切換リレー
、８−−−−−−−スタータリレー、８Ａ−スタータリ
レーの励磁回路の一部としてのリレーコイル、１６−・
・−主制御部、２８・−・・・・スタートスイッチ、３
４−・−−−−−スターティング・モータ。 特許出願人　　　鈴木自動車工業株式会社第２図 第３図 時間子！！］ 第４図 第５図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）．エンジン回転数を計数する回転数計数手段を設
   け、この回転数計数手段からの計数情報を、回転制御手
   段内の主制御部にて予め設定した所定の手順に基づいて
   分析・判断をするとともに、該回転制御手段から必要に
   応じて所定の制御信号を出力して、前記スターティング
   ・モータの励磁用通電経路をオン・オフ制御し、該スタ
   ーティング・モータの回転を制御することを特徴とする
   スタータの制御方法。
2. （２）．前記所定の手順は、スターティング・モータを
   所定時間以上継続して回転せしめたとき、自動的且つ強
   制的に所定時間だけ回転停止させる停止時間を含む手順
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のス
   タータの制御方法。
3. （３）．エンジン始動用スターティング・モータへの通
   電をオン・オフ制御するスタータリレーと、このスター
   タリレーの励磁回路への通電を手動にてオン・オフ制御
   するスタートスイッチとを備えたスタータの制御装置に
   おいて、 この装置内に、エンジン回転数を計数する回転数計数手
   段と、この回転数計数手段の計数情報を所定の手順に従
   って処理をし且つオン・オフ制御の制御信号を出力する
   回転制御手段と、この回転制御手段からの制御信号によ
   り前記スタータリレーの励磁回路を強制的にオン・オフ
   制御する切換手段とを装備したことを特徴とするスター
   タの制御装置。