JPS627973A - 内燃機関のスタ−タ保護装置 - 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） 本発明は内燃機関のスタータ保護装置、特に、セルモー
タの発停を機関回転数の増減を検知して−１〜 行うセルモータ制御回路を備えた内燃機関が起動失敗等
により定格回転まで立ち上がらず途中から惰性回転して
いるときに、セルモータが再起動し、該セルモータのピ
ニオンが機関側のリングギヤに再突入することによるビ
ニオンやリングギヤの破損防止を企図した前記スタータ
保護装置に関するものである。

（従来の技術） ディーゼルエンジン等の内燃機関のうちでも、とりわけ
、非常用発電機を駆動する内燃機関の如く、商用電源か
らの給電がストップしたとき、即座にセルモータを起動
し、発電機をスタートさせる必要がある自動スタート式
内燃機関においては、機関にセルモータ制御回路を付設
し、該制御回路に商用電源の電圧低下によりセルモータ
の始動接点を自動投入する不足電圧リレーと、機関付設
のタコゼネレータの発生電圧または発生周波数に応じて
ＯＮ・ＯＦＦ　　するスピードリレーとを設けて、セル
モータの発停および機関の始動運転を制御している。

ところでこの種の自動スタート式内燃機関においては、
一般に、停電により不足電圧リレーが作動し始動接点を
投入した時点からタフゼネレータにより、機関回転数が
所定の低速度回転数（通常は、定格回転数の１５〜３０
％程度の値に設定される。）ｌこ達したことを検出する
までの間、前記セルモータに通電し、セルモータ側のピ
ニオンを機関側のリングギヤに噛合させて機関の始動を
促すと共に、機関回転数が前記低速度回転数に達したと
き（第２図（イ）の点）は前記セルモータへの通電を断
ち、前記ピニオンをリングギヤから切り離し、セルモー
タのオーバーラン防止を図ると共ｌこ、機関の回転数の
上昇を妨げないようにしている。

従って、機関の始動を１回で行うことが出来た場合は、
第２図のグラフに実線で示す如く機関回転数がそのまま
立ち上り、定格回転数に達する。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、このようなセルモータ制御回路による自動ス
タート方式を採用した内燃機関においては、前記低速度
回転数を上回った時点で燃焼系統のトラブル等ζこより
始動に失敗し、回転数が第２図に２点鎖線で示す如く低
下し再び低速度回転数を下回ったとき（第２図（ロ）の
点）には、タコゼネレータがこれを検知してスピードリ
レーを作動させセルモータを再起動させるため、該セル
モータのピニオンが惰性回転している状態のリングギヤ
に再突入し、ピニオンおよびリングギヤの歯先が干渉し
合って著しく破損する問題があった。

これは、一般にリングギヤがフライホイール等の慣性力
め大きな部材に取付けられ、始動失敗の際には、前記低
速度回転数を若干下回る程度の速度で惰性回転を続けて
おり、また、セルモータは態で再起動を掛けたとき、ピ
ニオンをリングギヤに係合させるためである。

本発明はか＼る従来の内燃機関が有していた始動失敗後
の再起動時におけるギヤ破損の問題に着目してなされた
もので、セルモータの発停を制御するセルモータ制御回
路に機関が始動に失敗し、低速度回転数を割った時点か
らセルモータのピニオンおよび機関のリングギヤが略々
完全に停止するまでの所定の時間だけ、前記セルモータ
の再始動を禁止するタイマーを設けることにより、セル
モータのピニオンと機関側のリングギヤとの干渉を防止
し、もって前記問題点を解消せんとするものである。

Ｃ問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するための本発明の構成を第１図に示す
電気回路図にもとづいて説明する。

図において、（２ｚは機関に付設されたセルモータ、（
Ａ）は該セルモータ（２ｚの発停を制御するセルモータ
制御回路、１６）は機関の回転数を検出し、該回転数が
予め設定された低速度回転数未満のとき、前記セルモー
タ（２ｚに起動信号を発し、かつ、機関回転数が前記低
速度回転数以上になったときセルモータ（２ｚに停止信
号を発する速度検出手段、（Ｉ５）は該速度検出手段（
６）が発する信号がセルモータ停止信号から起動信号に
切替った時点から計時を開始し、セルモータのピニオン
および機関のリングギヤが始動失敗から停止するまでの
間、前記セルモータ（２２１の再始動を禁止するタイマ
ーである。

（作用） 機関始動時において、セルモータ制御回路［Ａ）により
セルモータＣ２１が始動し、機関の回転が上昇し始め、
所定の低速度回転数まで達すると、速度検知手段（６）
がこれを検知し、セルモータ制御回路（Ａ）に指令して
セルモータ（２２１を停止させる。この状態で機関が定
格回転まで立ち上がったときは、セルモータ＋２２１は
止まったまま、機関の定常運転が行われるが、前記低速
度回転数を上回った状態で機関が始動に失敗し、回転数
が低速度回転数を下回ったときは、その時点からタイマ
ー（Ｉ５１が作動してセルモータのピニオンおよび機関
のリングギヤが略々完全に停止するまでの所定休止時間
を計時し、その間セルモータｅ２２１の再スタートを禁
止すると共に、所定休止時間が経過したときはセルモー
タの再スタート禁止が解除され、速度検知手段１６）の
セルモータ始動信号にもとづいてセルモータ制御回路（
７￥）がセルモータ（２２１に通電し、セルモータを再
スタートさせる。

これによって、セルモータ［２２］は、ピニオンおよび
機関のリングギヤが惰性回転を終了してから始動するた
め、機関側のリングギヤとセルモータのピニオンとの干
渉によるギヤの破損が未然に防止されることになる。

（実施例〕 以下本発明の実施例を添付図面にもとづいて詳細に説明
する。

第２図は本発明のスタータ保護装置に適用可能な非常発
電機セット用セルモータ制御回路の１例を示すもので、
図中、１１目ま電源、（２１は商用電源が停電したとき
、その電圧降下により作動する不足電圧リレーによって
自動投入される始動接点、〔３）およヒ（４）は始動用
の補助リレー、（３ａ）、　（３ｂ）　（３ｃ）は補助
リレー（３）の接点、（４ａ）は補助リレー（４）の接
点、（５１は機関に付設されたタコゼネレータ、（６）
ハ該タコゼネレータ１５）の発生電圧または発生周波数
を検出する速度検出回路、（７）は該速度検出回路（６
）に含まれ、機関回転数が定格回転数の１５〜３゜５以
上に達したとき励磁し、接点（７ａ）を閉成する低速度
リレー、（８］は該低速度リレー（７）に併設され、機
関回転数が定格回転数の約８５％以上になったとき即ち
、機関が始動に成功したことを検知して励磁する規定速
度リレー、（８ａ）は規定速度リレー（８）の接点、（
９）は低速度補助リレー、（９ａ）および（９ｂ）は該
補助リレー（９）の接点、ｆｌＯ］は規定速度補助リレ
ー、（１ｏａ）は該補助リレー（１０１の接点、ＣＩｌ
＋は主制御リレー、（ｌｌａ）は該リレーの接点、１２
＋は故障補助リレー、（１３）は停止補助リレー、ｆ１
４１は安全確認スイッチであって、非常発電機時ｌこお
いては安全確認の上、手動で投入されていて、エンジン
の保守１点検時にはターニングバーを抜くことにより遠
隔始動回路がＯＦＦになるようセットされている。

（１５）は本発明の要部をなすセルモータ休止回路であ
って、該休止回路（１６）のタイマー０６）は、これが
励磁されたとき瞬時に接点（１６ａ）を開放し、そのま
ま約１０秒前後の休止時間を計時した後、接点（１６ａ
）を再び閉成するタイマーであって、前記休止時間は図
示なきボリュームの調整により任意に設８一 定し得るようになっているが、通常は、機関の機種やこ
れに接続される発電機の負荷あるいはセルモータの構造
などにより惰性回転時間が夫々異なルタメ、セルモータ
のピニオンおよび機関のリングギヤの惰性回転時間を実
際に計測し、いずれか長い方の時間を平均して割り出す
のが好ましい。

０ηは前記電源１１）に対し接点（３Ｃ）と直列に接続
された始動用リレー、（１８）は該始動用リレー０ηと
並列に接続されたセルモータ保護回路であって、該保護
回路（１８）に含まれる一方のタイマー０９）は励磁さ
れた時点から計時を開始し、１５秒経過した時点で接点
（１９ａ）を閉成し、同時に接点（１９ｂ）を開放する
作用をなし・また１他方のタイマ（２０）は励磁された
計時を開始し１０秒経過した時点（２０ａ）を開放する
作用をなすもので、前記接点（３ｃ）が投入された状態
では、前記リレーαηの励磁を１０秒秒間下１５秒づつ
断続的にＯＮ　　Ｌ続は後述するセルモータに２の連続
運転時間を１５秒以下に抑え、セルモータの焼き付きを
防止すると共（こ、始動用バッテリーの電圧を回復させ
る役割を有している。

前記始動用リレーａ７１は、これが励磁されたとき、上
記セ／ｌ／モータ制御回路［Ａ］に併設したセルモータ
電源回路（Ｂ）における電源（２１）およびセルモータ
＋２２１と直列に設けたリレー接点（ニアａ）を閉成Ｌ
１セルモータ（２２１に通電して、ピニオン（２３）を
フライホイール（２４１ｌこ設けたリングギヤ（２５１
ｌこ噛合させるようになっている。なお、セルモータ電
源回路（Ｂ）は通常、接点（１７ａ）の焼損による摩滅
を防ぐため、公知の保護リレーおよびセルモータのピニ
オンの出し入れを制御する電磁ソレノイドを含んで構成
されるが、ここでは説明が複雑になるため省略した。

また、セルモータ（２２１のピニオン（２３１は、通電
時において図示なき電磁ンレノイドの作用によりリング
ギヤ（２０と噛合する方向、即ち、矢印（２）方向に移
動すると共に、非通電時においては矢印（Ｙ）方向に復
帰してリングギヤ（２５Ｉから離脱するようになってい
る。

図中、（２６）は始動接点（２）が投入された時点から
計時を開始し、約４５秒経過した時点で、機関付設の停
止ソレノイドを燃料無噴射方向ｌこ移動させ、機関を停
止させると共に、不起動を作業員に報知する不起動タイ
マー・いは前記タイマー（２０）の消磁を僅かに遅延さ
せ、タイマー０９）との間のチャタリングを防止するコ
ンデンサである。

本発明のスタータ保護装置は蒸上の構成を具備するもの
であるが、次にその作用ζこついて説明すると、先ず、
商用電源等からの給電がストップし、不足電圧リレーが
作動して始動接点＋２１を閉成すると、非常発電待機時
においては、安全確認スイッチ（１４）が投入され、主
制御リレーＩｌｌが励磁して接点（ｌｌａ）を閉成して
いると共に、タイマ（１６）の接点（１６ａ）が一旦開
放し、所定時間を経過して接点（１６ａ）を既に閉成し
ているため、補助リレー（３）が付勢され、自己保持接
点（３ａ）および接点Ｃ３ｂ）、　（３０）が同時に閉
成される。

しかして、上記接点（３Ｃ）が閉成すると、始動リレー
［＋７１がセルモータ保護回路（１８）の働きによす１
５秒間励磁し、接点（１７ａ）を閉成するため、セルモ
ータ佼ｚが起動し、ビニオン（％）がリングギヤ［２５
１？こ噛合して機関の始動が開始する。

このとき、前記補助リレー１３）は、接点の閉成によっ
て自己保持し、また、接点（３ｂ）の閉１ｉ（こよって
励磁した補助リレー（４）が接点（４ａ）を閉成するた
め、不起動タイマー（２６）が励磁し、カウントを開始
する。

前記セルモータ聞が始動し始めてから機関回転数が約２
〜３秒前後で低速度回転数に達し１速度検出回路（６）
の低速度リレー（７）が励磁すると、接点（７ａ）が閉
成して低速度補助リレー（９）が励磁し、接点（９ａ）
および（９ｂ）を開放状態にするため、接点（９ａ）と
直列に接続された主制御リレー（１１１が消磁し、補助
リレー（３１と直列の接点（ｌａ）を開放して補助リレ
ー１３）の自己保持を解除するため、該補助リレー（３
）の接点（３ａ）、　（３ｂ）、　（３０）が夫々ＯＦ
Ｆになり、接点（３ｃ）と直列の始動用リレー０７１が
消磁して接点（１７ａ）を開放しセルモータ伐ｚを停止
させる。

これによってセルモータ（２２）のビニオン（２３）は
、矢印（■方向に移動し、リングギヤに（ト）から離脱
する。

この状態で機関が始動に成功し、第２図に実線で示す如
く機関回転数が更に上昇して規定速度リレー（８］が励
磁すると、該リレー（８］の接点（８ａ）が閉成し、規
定速度補助リレー１１０）が励磁して接点（１０ａ）を
開放するため、不起動タイマー（２０が計時を中断し、
元の状態に戻る。

また、機関が第２図に２点鎖線で示す如く始動に失敗し
、再び低速度回転数未満になったときは、低速度リレー
（７）が消磁し、接点（７ａ）が開放して低速度補助リ
レー＋９１が消磁し、前記タイマー（１６）と直列に設
けた接点（９ｂ）が再び閉成されるため、タイマー（Ｉ
６！が励磁し、接点（１６ａ）が瞬時に開放すると共に
、所定休止時間のカウントを開始し、この間接点（１６
ａ）を開放状態に保つため、前記接点（９ａ）が閉成し
、主制御リレー（１１）が励磁して接点（ｌｌａ）を閉
成し、かつ、始動接点＋２１が投入されても補助リレー
１３）が励磁されることはなく、前記セルモータ（２’
ｌ＋の再起動が禁止される。

従って、前記タイマー０６）が休止時間の計時を終え、
約１０秒経過してセルモータのビニオンおよび機関のリ
ングギヤが惰性回転を終了し、接点（１６ａ）が閉成す
るまでの間、セルモータ（２ｚの再起動が禁止されるた
め、リングギヤｉ２５］とビニオン（２３）との干渉ζ
こよる破損が未然に防止される。

なお、接点（１６ａ）が休止時間が経て再び閉成し）セ
ルモータ佼ｚが再起動したにも拘らず、機関が燃料切れ
等の原因で再度始動に失敗し、この間に不起動タイマー
（２６）のカウント時間が４５秒になれば、機関は自動
的に停止し、同時に不起動タイマー（２６）に接続され
た報知器が作業者に機関の異常を報知する。

（発明の効果） 以上述べた如く、本発明のスタータ保護装置は、セルモ
ータの発停を制御するセルモータ制御手段に設けた速度
検知手段の発する信号がセルモータ停止信号からセルモ
ータ起動信号に切り替った時点−、即ち・機関がセルモ
ータの回転ζこより始動され、所定の低速度回転数を一
旦上回った後、起動失敗により惰性回転し、前記低速度
回転数を下回った時点から計時を開始し、セルモータの
ビニオンおよび機関のリングギヤが惰性回転を終了する
までの所定休止時間のみ、前記セルモータの再起動を禁
止するタイマーを前記セルモータ制御回路に設けたもの
であるから、機関が始動に失敗し、定格回転まで立ち上
がらなかった場合でも、機関およびセルモータが共に惰
性＠転を始め、両者が停止するまで確実にセルモータの
再起動を規制し、ピニオン−とリングギヤとの干渉によ
る破損を未然に防止するというすぐれた効果を発揮する
。

しかも、本発明によれば、タイマーの計時開始を機関回
転数が低速度回転数全下回った時点に設定しているため
、セルモータのピニオンおよび機関のリングギヤの惰性
回転路間を予め実際ｌこ計測し、いずれか長い方の時間
をタイマーにセットしておくだけでピニオンとリングギ
ヤとの干渉を確実（こ避けることが出来ると共に、休止
時間の設定が容易になるという効果も期待できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のスタータ保護装置に適用可能なセルモ
ータ制御回路の一例を示す電気回路図、第２図は機関回
転数の経時的変化を示すグラフである。 （６）・・・速度検出手段、　　＋１６１・・・タイマ
ー。 ＋２２１・・・セルモータ、　　＋２３１・・・ピニオ
ン。 （２５１・・・リングギヤ。 ［Ａ］・・・セルモータ制御回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、セルモータの発停を制御するセルモータ制御回路に
   、機関回転数を検出し、機関回転数が予め設定した低速
   度回転数未満のとき前記セルモータに起動信号を発し、
   かつ、機関回転数が前記低速度回転数以上になつたとき
   前記セルモータに停止信号を発する速度検知手段を備え
   たセルモータ付内燃機関において、前記セルモータ制御
   回路に速度検知手段のセルモータ停止信号がセルモータ
   起動信号に切り替つた時点から計時を開始し、前記セル
   モータのピニオンおよび機関のリングギヤが惰性回転を
   終えるまでの所定休止時間のみ、前記セルモータの再起
   動を禁止するタイマーを設けたことを特徴とする内燃機
   関のスタータ保護装置。