KR100385852B1 - 엔진 자동정지시동 제어장치 - Google Patents

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KR100385852B1
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가와모토슈이치
야나기사와다케시
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혼다 기켄 고교 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 운전자가 경험적으로 스타터 스위치에 의해 엔진을 시동할 수 있는 타이밍에서는 스타터 스위치에 의한 엔진시동을 예외적으로 허가하는 것을 특징으로 한다.
엔진을 주행중에는 소정의 정차 조건에 응답하여 정지하고, 정지후에는 소정의 발진조작에 응답하여 재시동하는 「정지발진모드」에 있어서, 엔진의 자동정지후에 운전자의 비탑승이 소정 시간 이상 계속되면, 스타터 스위치의 투입에 의한 엔진시동을 예외적으로 허가한다.

Description

엔진 자동정지시동 제어장치{An apparatus for controlling the suspending/starting of an engine automatically}
본 발명은 엔진을 주행중에는 소정의 정차조건에 응답하여 정지하고, 정지후에는 소정의 발진조작에 응답하여 재시동하는 엔진 자동정지시동 제어장치에 관한 것이다.
환경에의 배려나 에너지를 줄이는 관점에서 특히 아이들링시의 배기가스나 연료소비를 억제하기 위해, 차량을 정지시키면 엔진이 자동정지하고, 정지상태로부터 스로틀 그립이 조작되어 발진이 지시되면, 엔진을 자동적으로 재시동하여 차량을 발진시키는 엔진 정지시동 제어장치가 알려져 있다(일본국 특개평 4-246252호 공보).
한편, 자동이륜차 혹은 자동이륜차와 같은 경량 차량에서는 운전자가 상기 차량을 밀어서 이동시키는 경우가 있고, 운전자는 승차시와 동일하게, 핸들의 스로틀 그립을 쥐고 차량을 지지하게 된다. 따라서, 상기한 엔진 정지시동 제어장치를 이륜차 등에 적용하는 경우에는 스로틀이 운전자의 적극적인 의사에 따라서 열려지는지, 혹은 운전자의 의사와는 관계없이 열려지는지를 구별하고, 후자의 경우에는 스로틀이 열려져도 시동되지 않도록 하는 것이 바람직하다.
그래서, 본 출원인은 운전자가 좌석에 탑승하고 있는지 아닌지를 검지하고, 탑승상태에서 스로틀 그립이 열려진 경우에만, 운전자의 적극적인 의사에 따라서 액셀이 조작된 것으로 하여 엔진을 자동적으로 시동하는 엔진 정지시동 제어장치를 발명하여 특허출원하였다(일본국 특원평10-82595호).
상기한 바와 같이, 정차후에 엔진을 자동정지시키면, 운전자가 주전원을 차단하지 않고 그대로 차량으로부터 내리는 경우를 상정할 수 있고, 그 후, 차량으로 돌아온 운전자는 현재의 제어상태가 엔진의 자동정지하에 있었던 것을 잊어버리고, 스타터 스위치를 조작하여 엔진의 시동을 시험해 보는 경우가 있다.
그러나, 상기한 종래 기술에서는 엔진이 자동정지한 후에는 스타터 스위치에 의한 엔진시동이 금지되어 있고, 액셀 그립이 열려지는 등의 소정의 발진조작이 행해진 경우에만 엔진시동이 허가되고 있기 때문에, 운전자는 스타터 스위치를 조작해도 엔진을 시동할 수 없고, 엔진시동에 시간이 걸린다고 하는 문제가 있었다.
본 발명의 목적은 상기한 종래 기술의 과제를 해결하고, 운전자가 경험적으로 스타터 스위치에 의해 엔진을 시동할 수 있는 타이밍에서는 스타터 스위치에 의한 엔진시동을 가능하게 한 엔진 자동정지시동 제어장치를 공급하는데에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 엔진을 주행중에는 소정의 정차조건에 응답하여 정지하고, 정지후에는 소정의 발진조작에 응답하여 재시동하는 엔진 자동정지시동 제어장치에 있어서, 엔진을 시동하는 스타터 스위치와, 상기 소정의 정차조건에 응답하여 엔진을 정지한 후에는, 상기 스타터 스위치에 의한 엔진시동을 금지하는 스타터 제어수단과, 운전자의 탑승상태를 검지하는 탑승검지수단과, 상기 소정의 정차조건에 응답하여 엔진을 정지한 후, 상기 탑승검지수단에 의해 비탑승상태가 소정 시간 계속하여 검지되면, 상기 스타터 스위치에 의한 엔진시동을 예외적으로 허가하는 정차후 비탑승 제어수단을 구비한 것을 특징으로 한다.
상기한 특징에 의하면, 소정의 정차조건에 응답하여 엔진을 정지한 후에도 운전자의 비탑승 상태가 소정 시간 계속하여 검지되면 스타터 스위치에 의한 엔진시동이 예외적으로 허가된다. 따라서, 정차시에 엔진이 자동정지되어 운전자가 차량에서 내린 후, 차량으로 돌아온 운전자가 엔진의 자동정지제어 하에 있었던 것을 잊어버리고 스타터 스위치를 조작해도 엔진을 항상 동일하게 시동시킬 수 있다.
도 1은 본 발명을 적용한 엔진 시동장치가 탑재되는 스타터형 자동이륜차의 전체 측면도,
도 2는 스타터형 자동이륜차의 계기반 주위의 평면도,
도 3은 탑승검출장치의 개요를 도시하는 모식도,
도 4는 도 1에 도시한 엔진의 A-A선을 따른 단면도,
도 5는 엔진의 실린더 헤드 주변의 측단면도,
도 6은 자동변속장치의 구동측 단면도,
도 7은 자동변속장치의 종동측 단면도,
도 8은 오일순환장치를 도시하는 단면도,
도 9는 크랭크 센서의 배치를 도시하는 측단면도,
도 10은 크랭크 센서의 배치를 도시하는 정단면도,
도 11은 본 발명의 한 실시형태인 엔진 시동정지 제어시스템의 블록도,
도 12는 주 제어장치의 기능을 도시한 블록도(그 1),
도 13은 주 제어장치의 기능을 도시한 블록도(그 2),
도 14는 주 제어장치의 기능을 도시한 블록도(그 3),
도 15는 주 제어장치의 기능을 도시한 블록도(그 4),
도 16은 주 제어장치의 주요 동작의 일람을 도시한 도면(그 1),
도 17은 주 제어장치의 주요 동작의 일람을 도시한 도면(그 2),
도 18은 동작 모드의 변환조건을 도시한 도면,
도 19은 엔진 회전수(Ne) 및 스로틀 개방각도(θ)와 표준점화시기와의 관계를 도시한 도면,
도 21은 엔진 회전수와 점화시기와의 관계를 도시한 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
2 : 차체 전방부 3 : 차체 후방부
8 : 시트 8a : 프레임
9 : 크랭크실 9a : 수하물 박스
12 : 크랭크 샤프트
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 도 1은 본 발명의 한 실시형태인 엔진 자동정지시동 제어장치를 탑재한 자동이륜차의 전체 측면도이다. 차체 전방부(2)와 차체 후방부(3)는 낮은 플로어부(4)를 통해서 연결되어 있고, 차체의 골격을 이루는 차체 프레임은 대개 다운 튜브(6)와 메인 파이프(7)로 구성된다. 연료 탱크 및 수하물 박스(함께 도시하지 않음)는 메인 파이프(7)에 의해 지지되고, 그 위쪽에는 시트(8)가 배치되어 있다. 시트(8)는 그 하부에 설치되는 수하물 박스의 뚜껑을 겸할 수 있고, 수하물 박스의 개폐를 위해, 그 전방부(FR)에 설치된 도시하지 않은 힌지기구에 의해 회동가능하게 지지되어 있다.
한편, 차체 전방부(2)에는 다운 튜브(6)에 스티어링 헤드(5)가 설치되고, 이 스티어링 헤드(5)에 의해서 프론트 포크(12A)가 축 지지되어 있다. 프론트 포크(12A)로부터 위쪽으로 연장된 부분에는 핸들(11A)이 설치되는 한편, 아래쪽으로 연장된 부분의 선단에는 앞바퀴(13A)가 축 지지되어 있다. 핸들(11A)의 상부에는 기기판을 겸한 핸들 커버(33)로 덮여져 있다.
메인 파이프(7)의 중간에는 링크 부재(행거)(37)가 회동자유롭게 축 지지되고, 이 행거(37)에 의해 스윙 유닛(17)이 메인 파이프(7)에 대해서 요동자유롭게 연결지지되어 있다. 스윙 유닛(17)에는 그 전방부에 단기통 4사이클 엔진(1200)이 탑재되어 있다. 엔진(1200)으로부터 뒤쪽에 결쳐서 벨트식 무단변속기(35)가 구성되고, 이 무단변속기(35)에는 후술하는 원심 클러치 기구를 통해서 감속기구(38)가 연결되어 있다. 그리고 감속기구(38)에는 뒷바퀴(21)가 축 지지되어 있다. 감속기구(38)의 상단과 메인 파이프(7)의 상부 굴곡부와의 사이에는 리어 쿠션(22)이 끼워져 있다. 스윙 유닛(17)의 전방부에는 엔진(1200)의 실린더 헤드(32)로부터 연장된 흡기관(23)이 접속되고, 또한 흡기관(23)에는 기화기(24) 및 이 기화기(24)에 연결된 에어 클리너(25)가 배설되어 있다.
벨트식 무단변속기(35)의 전동 케이스 커버(36)로부터 돌출한 킥 샤프트(27)에 킥 아암(28)의 기단이 고착되고, 킥 아암(28)의 선단에 킥 페달(29)이 설치되어 있다. 스윙 유닛 케이스(31)의 하부에 설치된 피봇축(樞軸)(18)에는 메인 스탠드(26)가 원추형으로 접합되어 있고, 주차할 때에는 이 메인 스탠드(26)를 세운다(점선으로 도시).
도 2는 상기 자동이륜차의 기기반 주위의 평면도이고, 핸들 커버(33)의 기기반(192) 내에는 스피드 미터(193)와 함께 스탠드 바이 인디케이터(256) 및 배터리 인디케이터(276)가 설치되어 있다. 스탠드 바이 인디케이터(256)는 뒤에 상술하는 바와 같이, 엔진의 정지시동제어 중에서의 엔진 정지시에 점멸하고, 스로틀을 열면 바로 엔진이 시동되어 발진할 수 있는 상태에 있는 것을 운전자에게 경고한다. 배터리 인디케이터(276)는 배터리 전압이 저하하면 점등하여 배터리의 충전부족을 운전자에게 경고한다.
핸들 커버(33)에는 아이들링을 허가 도는 제한하기 위한 아이들 스위치(253) 및 스타터 모터(셀 모터)를 기동하기 위한 스타터 스위치(258)가 설치되어 있다. 핸들(11)의 우측 단부에는 스로틀 그립(194) 및 브레이크 레버(195)가 설치되어 있다. 또한, 좌우의 스로틀 그립의 밑 부분 등에는 종래의 이륜차와 동일하게 혼 스위치나 윙커 스위치를 구비하고 있지만, 여기에서는 도시를 생략한다.
다음에, 시트(8)를 개폐하기 위한 힌지부와 그 힌지부 근방에 배설된 탑승 스위치의 구성을 설명한다. 도 3은 시트(8)의 개폐를 위한 힌지부의 구조를 나타내는 모식도이다. 상기 도면에서, 수하물 박스(9a)의 뚜껑을 겸하고 있는 시트(8)는 이 수하물 박스(9a)에 대해서 화살표 A의 방향으로 개폐자유롭게 설치되어 있다. 시트(8)를 개폐가능하게 하기 위해, 수하물 박스(9)에는 힌지 축(1102) 및 힌지 축(1102)을 중심으로 요동자유로운 링크부재(1100)가 설치되어 있다. 한편, 링크부재(1100)의 다른 단부, 즉 힌지 축(1102)과 결합되어 있는 축과는 반대측의 단부에는 시트(8)의 프레임(8a)에 설치된 제2 힌지 축(110)에 대해서 회동자유롭게 결합되어 있다. 따라서, 시트(8)는 힌지 축(1102)을 중심으로 화살표 A의 방향으로 요동할 수 있는 동시에, 제2 힌지 축(110)을 중심으로 화살표 B의 방향으로도 요동가능하다.
링크부재(1100)와 상기 프레임(8a)의 사이에는 스프링(1103)이 끼워져 있고, 시트(8)를 제2 힌지 축(110)을 중심으로 해서 도면 중 시계방향으로 힘을 가하고 있다. 또한, 링크부재(1100)와 상기 프레임(8a)의 사이에는 탑승 스위치(254)가 설치되고, 운전자가 탑승하여 프레임(8a)이 제2 힌지 축(110)을 중심으로 도면 중 반시계방향으로 소정량 이동하였을 때에 온동작하여 탑승상태를 검출한다.
계속해서, 상기 엔진(1200)에 대해서 상세하게 설명한다. 도 4는 엔진의 크랭크 샤프트에 연결되는 시동겸 발전장치의 단면도이고, 도 1에서의 A-A 위치에서의 단면도이다.
도 4에서, 상기 메인 파이프(7)에 유지되는 행거(37)를 구비한 스윙 유닛 케이스(31)에는 주 베어링(10, 11)에서 회전자유롭게 지지된 크랭크 샤프트(12)가 설치되고, 이 크랭크 샤프트(12)에는 크랭크 핀(13)을 통해서 커넥팅 로드(14)가 연결되어 있다. 크랭크실(9)로부터 연장되어 나온 크랭크 샤프트(12)의 일단부에는 시동겸 발전장치의 인너 로터(15)가 설치되어 있다.
인너 로터(15)는 로터 보스(16) 및 로터 보스(16)의 외주면에 끼워붙여진 영구자석(19)을 갖는다. 영구자석(19)은 예를 들면, 네오디븀철 붕소계로, 크랭크 샤프트(12)를 중심으로 하여 동일한 각도 간격으로 6곳에 설치되어 있다. 로터 보스(16)는 그 중심부에서 크랭크 샤프트(12)의 선단 테이퍼부에 끼워맞춰져 있다. 로터 보스(16)의 일단(크랭크 샤프트(12)와는 반대측의 단)에는 플랜지 부재(39)가 배치되고, 로터 보스(16)는 이 플랜지 부재(39)와 함께 볼트(20)로 크랭크 샤프트(12)에 고정되어 있다.
로터 보스(16)에는 상기 플랜지 부재(39)측으로 돌출한 소직경 원통부(40)가 형성되어 있고, 원통부(40)의 외주에는 이 원통부(40)에 대해서 접동자유롭게 브러시 홀더(41)가 설치되어 있다. 브러시 홀더(41)는 압축 코일 스프링(42)으로 상기 플랜지부재(39) 방향으로 힘이 가해지고 있다. 브러시 홀더(41)에는 압축 코일 스프링(42)에서 힘이 가해진 브러시(44)가 설치되어 있다. 로터 보스(16)에는 크랭크 샤프트(12)의 중심 축과 평행하게 연장된 연결 핀(45)이 관통하고 있고, 그 일단은 상기 브러시 홀더(41)에 고정되어 연결되어 있는 동시에, 다른 단은 거버너(상세한 것은 후술)의 플레이트(46)에 연결되어 있다.
인너 로터(15)의 외주에 배설된 아웃 스테이터(47)의 스테이터 코어(48)는 볼트(49)에 의해서 스윙 유닛 케이스(31)에 고정되어 있다. 이 스테이터 코어(48)의 요크(48a) 에는 발전 코일(50)과 시동 코일(51)이 휘감겨져 있고, 스테이터 코어(48)로부터 연장되어 나온 원통부(48b)는 상기 브러시 홀더(41)를 덮고 있다. 원통부(48b)의 단부에는 정류자 홀더(52)가 연결되어 있고, 이 정류자 홀더(52)에는 상기 브러시(44)와 접동하도록 정류자편(53)이 고정되어 있다. 즉, 상기 압축 코일 스프링(43)에서 힘이 가해지고 있는 브러시(44)와 대향하는 위치에 정류자편(53)이 배치되어 있다.
또한, 도 4에서는 1개의 브러시(44)밖에 도시되어 있지 않지만, 이 1개뿐만이 아니라, 인너 모터(15)의 회전방향으로 필요한 수만큼 설치되어 있는 것은 물론이다. 브러시 및 정류자편의 개수나 형상의 일례는 본 출원인에 의한 선 출원(일본국 특개평 9-215292호)의 명세서에 기재되어 있다. 또, 후술하는 거버너에 의해서 브러시 홀더(41)가 크랭크 샤프트(12)측으로 기울어졌을 때, 브러시(44)가 정류자편(53)으로부터 떨어지도록 브러시(44)의 스트로크는 소정량으로 제한되어 있다. 스트로크 제한을 위해 브러시 홀더(41)와 브러시(44)와의 사이에는 도시하지 않는 계지(係止)수단이 설치된다.
상기 로터 보스(16)의 단부, 요컨대 크랭크 샤프트(12)와의 끼워맞춤부 측에는 시동모드와 발전모드를 자동적으로 변환하는 거버너(54)가 설치되어 있다. 거버너(54)는 상기 플레이트(46)와, 이 플레이트(46)를 크랭크 샤프트(12)의 중심 축 방향으로 기울이기 위한 거버너 웨이트로서의 롤러(55)를 포함하고 있다. 롤러(55)는 금속제의 심에 수지 커버를 설치한 것이 바람직하지만, 수지 커버를 설치하지 않는 것, 또는 전체가 수지로 형성되어 있는 것이어도 좋다. 로터 보스(16)에는 상기 롤러(55)를 수용하는 포켓(56)이 형성되어 있고, 이 포켓(56)은 도시하는 바와 같이 아옷 스타터(47)측에서 오그라든 테이퍼형상 단면을 이루고 있다.
상기 플랜지 부재(39)에는 방열기 팬(57)이 설치되어 있고, 이 방열기 팬(57)에 대향하여 방열기(58)가 설치되어 있다. 또, 크랭크 샤프트(12) 상에는 인너 로터(15) 및 주 베어링(11) 사이에 스프로켓(59)이 고정되어 있고, 이 스프로켓(59)에는 크랭크 샤프트(12)로부터 캠 샤프트(도 5 참조)를 구동하기 위한 동력을 얻기 위한 체인(60)이 걸려 있다. 또한, 스프로켓(59)은 윤활 오일을 순환시키는 펌프에 동력을 전달하기 위한 기어(61)와 일체적으로 형성되어 있다. 기어(61)는 후술하는 트로코이드 펌프의 구동 축에 고정된 기어에 동력을 전달한다.
상기한 구성에서, 스타터 스위치를 눌러서 배터리(도시하지 않음)에 의해 정류자편(53)에 전압을 인가하면, 브러시(44)를 통해서 시동 코일(51)에 전류가 흐르고, 인너 로터(15)가 회전한다. 그 결과, 인너 로터(15)와 결합되어 있는 크랭크 샤프트(12)가 회전하여, 엔진(1200)이 시동된다. 엔진(1200)의 회전수가 증대하면, 거버너 웨이트(55)는 원심력을 받아서 포켓(56) 내에서 로터 보스(16)의 외주 방향으로 이동하여 도면 중 점선으로 나타낸 위치에 도달한다.
거버너 웨이트(55)가 이동하면, 플레이트(46) 및 플레이트(46)와 걸어 맞춰져 있는 연결 핀(45)도 점선으로 나타낸 바와 같이 기울어진다. 이 연결 핀(45)의 다른 단은 브러시 홀더(41)와 걸어맞춰져 있기 때문에, 동일하게 브러시 홀더(41)도 기울어진다. 브러시(44)의 스트로크는 상술한 바와 같이 제한되고 있기 때문에,이 스트로크보다도 브러시 홀더(41)가 크게 기울어지면, 브러시(44)와 정류자편(53)과의 접촉은 끊어진다. 브러시(44)가 정류자편(53)으로부터 떨어진 후에는 엔진 구동으로 크랭크 샤프트(12)가 회전하고, 그 결과 발전코일(51)에 의해서 발전되어 배터리에 전류가 공급된다.
계속해서, 엔진(1200)의 헤드 주변의 구조를 설명한다. 도 5는 엔진의 헤드 주변의 측단면도이다. 실린더(62) 내에 배치되어 있는 피스톤(63)은 피스톤 핀(64)을 통해서 커넥팅 로드(14)의 작은 단부측에 연결되어 있다. 실린더 헤드(32)에는 점등 플러그(65)가 나사식으로 장착되어 있고, 그 전극부가 피스톤(63)의 헤드와 실린더 헤드(32) 사이에 형성된 연소실을 향하고 있다. 실린더(62)의 주위는 물 재킷(66)으로 둘러싸여 있다.
실린더 헤드(32) 내의 상기 실린더(62)의 위쪽에는 베어링(67, 68)에 의해 회전자유롭게 지지된 캠 샤프트(69)가 설치되어 있다. 캠 샤프트(69)에는 부착부(attachment)(70)가 끼워맞춰져 있고, 이 부착부(70)에는 볼트(71)에 의해서 캠 스프로켓(72)이 고정되어 있다. 캠 스프로켓(72)에는 체인(60)이 걸려 있다. 이 체인(60)에 의해서 상기 스프로켓(59)(도 4 참조)의 회전, 요컨대 크랭크 샤프트(12)의 회전이 캠 샤프트(69)에 전달된다.
캠 샤프트(69)의 상부에는 로커 아암(73)이 설치되어 있고, 이 로커 아암(73)은 캠 샤프트(69)의 회전에 동반하여 캠 샤프트(69)의 캠형상에 따라서 요동한다. 캠 샤프트(69)의 캠 형상은 4사이클 엔진의 소정의 행로에 따라서 흡기밸브(95) 및 배기밸브(96)가 개폐되도록 결정되어 있다. 흡기밸브(95)에 의해서 흡기관(23)이 개폐되고, 배기밸브(96)에 의해서 배기관(97)이 개폐된다.
캠 샤프트(69)에는 일체적으로 배기 캠 및 흡기 캠이 형성되어 있지만, 이들 캠에 인접하여 캠 샤프트(69)에 대해서 역전방향으로만 걸어맞춰지고 있는 감압 캠(98)이 설치되어 있다. 감압 캠(98)은 캠 샤프트(69)의 역전시에 캠 샤프트(69)의 회전에 추종하여 배기 캠의 외주형상보다도 돌출한 위치에 회동한다.
따라서, 캠 샤프트(69)의 정전(正轉)시에 배기밸브(96)를 간신히 리프트한 상태로 할 수 있고, 엔진의 압축공정에서의 부하를 경감할 수 있다. 이것에 의해, 크랭크 축을 시동될 때의 토글을 작게 할 수 있기 때문에, 4사이클 엔진의 스타터로서는 소형의 것을 사용할 수 있다. 그 결과, 크랭크 주위를 콤팩트하게 할 수 있고, 뱅크각을 크게 할 수 있다고 하는 이점이 있다. 또한, 캠이 잠시 정전함으로써, 감압 캠(98)의 외형은 배기 캠의 외주형상 내로 복귀한다.
실린더 헤드(32)에는 물 펌프 베이스(74)와 물 펌프 하우징(75)으로 둘러싸인 펌프실(76)이 형성되어 있다. 펌프실(76) 내에는 임펠러(77)를 갖는 펌프 샤프트(78)가 배치되어 있다. 펌프 샤프트(78)는 캠 샤프트(69)의 단부에 끼워맞춰지고, 베어링(79)에 의해서 회전자유롭게 유지되어 있다. 펌프 샤프트(78)의 구동력은 캠 스프로켓(72)의 중심부를 걸어맞추는 핀(80)에 의해 얻을 수 있다.
헤드 커버(81)에느 에어 리드 밸브(94)가 설치되어 있다. 이 에어 리드 밸브(94)는 배기관(97)에 부하가 생겼을 때에 에어를 흡입하여 방사를 개선한다. 또한, 펌프실(76) 주변의 도처에는 시일부재가 설치되어 있지만, 각각의 설명은 생략한다.
계속해서, 엔진(1200)의 회전을 변속하여 뒷바퀴에 전달하는 자동변속기를 설명한다. 도 6, 도 7은 엔진의 자동변속기 부분의 단면도이고, 각각 도 6이 구동측, 도 7이 종동측이다.
도 6에서, 크랭크 샤프트(12) 상의 상기 시동겸 방전장치의 인너 로터(15)가 설치된 측과는 반대측의 단부에는 V벨트(82)를 감기 위한 풀리(83)가 설치되어 있다. 풀리(83)는 크랭트 샤프트(12)에 대해서 회전방향 및 축 방향의 동작이 고정된 고정 풀리편(83a)과 크랭크 샤프트(12)에 대해서 축 방향으로 접동자유로운 가동 풀리편(83b)으로 이루어진다. 가동 풀리편(83b)의 배면, 요컨대 V벨트(82)와 닿지 않는 면에는 홀더 플레이트(84)가 설치되어 있다. 홀더 플레이트(84)는 크랭크 샤프트(12)에 대해서 회전방향 및 축방향의 양쪽으로 그 동작이 규제되어 있어서 일체로 회전한다. 홀더 플레이트(84)와 가동 풀리편(83b)에 의해서 둘러싸여진 빈 곳은 거버너 웨이트로서의 롤러(85)를 수용하는 포켓을 형성하고 있다.
한편, 뒷바퀴(21)에 동력을 연결하는 클러치 기구는 다음과 같이 구성되어 있다. 도 7에서, 클러치의 메인 샤프트(125)는 케이스(126)에 끼워맞춰진 베어링(127) 및 기어 박스(128)에 끼워맞춰진 베어링(129)으로 지지되어 있다. 이 메인 샤프트(125)에는 베어링(130 및 131)에 의해서 풀리(132)의 고정 풀리편(132a)이 지지되어 있다. 메인 샤프트(125)의 단부에는 너트(133)에 의해서 컵형상을 클러치판(134)이 고정되어 있다.
상기 고정 풀리편(132a)의 슬리브(135)에는 풀리(132)의 가동 풀리편(132b)이 메인 샤프트(125)의 길이방향으로 접동자유롭게 설치되어 있다. 가동풀리편(132b)은 메인 샤프트(125)의 주위에서 일체적으로 회전할 수 있도록 디스크(136)에 걸어 맞춰져 있다. 디스크(136)와 가동 풀리편(132b)과의 사이에는 양자 사이의 거리를 확장하는 방향으로 반발력이 작용하는 압축 코일 스프링(137)이 설치되어 있다. 또, 디스크(136)에는 핀(138)으로 요동자유롭게 지지된 슈(shoe)(139)가 설치되어 있다. 슈(139)는 디스크(136)의 회전속도가 증대하였을 때에 원심력이 작용하여 외주 방향으로 요동하고, 클러치판(134)의 주위에 닿는다. 또한, 디스크(136)가 소정의 회전속도에 달하였을 때에 슈(139)가 클러치판(134)에 닿도록 스프링(140)이 설치되어 있다.
메인 샤프트(125)에는 피니언(141)이 고정되어 있고, 이 피니언(141)은 아이들 샤프트(142)에 고정된 기어(143)에 맞물려 있다. 또한, 아이들 샤프트(142)에 고정된 피니언(144)은 출력 샤프트(145)의 기어(146)에 맞물려 있다. 뒷바퀴(21)는 림(rim)(21a)과 림(21a)의 주위에 끼워진 타이어(21b)로 이루어지고, 림(21a)이 상기 출력 샤프트(145)에 고정되어 있다.
상기한 구성에서, 엔진 회전수가 최소인 경우, 롤러(85)는 도 6의 실선으로 나타난 위치에 있고, V벨트(82)는 풀리(83)의 최소직경 부분에 감겨져 있다. 풀리(132)의 가동 풀리편(132b)은 압축 코일 스프링(137)에 힘이 가해진 도 7의 실선의 위치에 기울어져 있고, V벨트(82)는 풀리(132)의 최대 직경 부분에 감겨져 있다. 이 상태에서는 원심 클러치의 메인 샤프트(125)는 최소 회전수로 회전시켜지기 때문에, 디스크(136)에 가해지는 원심력은 최소이고, 슈(139)는 스프링(140)에 의해서 안쪽으로 끌어들여지고 있기 때문에, 클러치판(134)에 닿지 않는다. 결국, 엔진의 회전이 메인 샤프트(125)에 전달되지 않고, 차바퀴(21)는 회전되지 않는다.
한편, 엔진 회전수가 큰 경우에는 롤러(85)가 원심력으로 외주 방향으로 기운다. 도 6의 점선으로 나타낸 위치가 최대 회전수일 때의 롤러(85)의 위치이다. 롤러(85)가 외주방향으로 기울면, 가동 풀리(83b)는 고정 풀리(83a)측으로 밀려나오기 때문에, V벨트(82)는 풀리(83)의 최대 직경 근처로 이동한다. 그렇게 하면, 원심 클러치측에서는 압축 코일 스프링(137)이 가동 풀리편(132b)보다 세기 때문에 기울어지고, V벨트(82)는 풀리(132)의 최소 직경 근처로 이동한다. 따라서, 디스크(136)에 가해지는 원심력을 증대하고, 슈(139)는 스프링(140)보다 세서 바깥쪽으로 튀어나와서, 클러치판(134)에 닿는다. 그 결과, 엔진의 회전이 메인 샤프트(125)에 전달되고, 기어 트레인을 통해서 차바퀴(21)에 동력이 전달된다. 이렇게 해서, 엔진의 회전수에 따라서 크랭크 샤프트(12)측의 풀리(83) 및 원심 클러치측의 풀리(132)에 대한 V벨트(82)의 감기 직경이 변화하여 변속작용이 달성된다.
상술한 바와 같이, 엔진시동시에는 시동 코일(51)에 통전하여 엔진에 힘을 가할 수 있지만, 본 실시형태에서는 제자리걸음 동작에 의해서 엔진(1200)을 시동하는 킥 시동장치를 병용하고 있다.
또한, 도 6을 참조하여 킥 시동장치를 설명한다. 상기 고정 풀리(83a)의 배면에는 킥 시동용의 종동 도그 기어(86)가 고정되어 있다. 한편, 커버(36)측에는 나선형 기어(87)를 갖는 지지축(88)이 회전자유롭게 지지되어 있다. 지지축(88)의 단부에는 캡(89)이 고정되어 있고, 이 캡(89)의 단면에는 상기 종동 도그 기어(86)와 맞물리는 구동 도그 기어(90)가 형성되어 있다.
또한, 커버(36)에는 킥 샤프트(27)가 회동자유롭게 지지되어 있고, 이 킥 샤프트(27)에는 상기 나선형 기어(87)와 맞물리는 선형 나선형 기어(91)가 용접되어 있다. 킥 샤프트(27)의 단부, 요컨대 커버(36)로부터 외부로 돌출되어 있는 부분에는 스프라인이 형성되어 있고, 이 스프라인에는 킥 아암(28)(도 7 참조)에 설치된 스프라인이 걸어 맞추어진다. 또한, 부호 92, 93은 복귀 스프링이다.
상기 구성에서, 킥 페달(29)을 밟으면, 복귀 스프링(93)보다 세기 때문에, 킥 샤프트(27) 및 선형 나선형 기어(91)가 회동한다. 나선형 기어(87) 및 선형 나선형 기어(91)는 선형 나선형 기어(91)가 킥 페달을 밟음으로써 회동한 경우에 풀리(83)측에 지지 축(88)에 힘을 가하는 추력이 생기도록 서로 비틀림 방향이 설정되어 있다. 따라서, 킥 페달(29)을 밟으면, 지지축(88)이 풀리(83)측으로 기울고, 캡(89)의 단면에 형성된 구동 도그 기어(90)가 종동 도그 기어(86)와 맞물린다. 그 결과, 크랭크 샤프트(12)는 회전되고, 엔진(1200)의 시동이 가능하게 된다. 엔진이 시동하면 킥 페달(29)의 밟기를 약화시키고, 복귀 스프링(92, 93)에 의해서 선형 나선형 기어(91)를 반전시키면, 구동 도그 기어(90)와 종동 도그 기어(86)와의 걸어맞춤이 해제된다.
다음에, 도 8을 참조하여 윤활 오일의 공급계를 설명한다. 오일 공급부는 크랭크실(9)의 하부에 설치된다. 오일팬(147)에는 오일을 도입하기 위한 관로(148)가 형성되어 있고, 화살표 D1에 따라서 트로코이드 펌프(149)에 오일은 흡수된다. 트로코이드 펌프(149)에 흡수된 오일은 압력이 높아져서 관로(150)로 배출되고, 화살표 D2, D3에 따라서 관로(150)를 통과하여 크랭크실 내에 토출된다.
여기에서, 트로코이드 펌프(149)의 펌프 샤프트(151)에는 기어(152)가 결합되어 있고, 또한 이 기어(152)에는 크랭크 샤프트(12)에 결합된 기어(61)가 맞물려 있다. 즉, 트로코이드 펌프(149)는 크랭크 샤프트(12)의 회전을 따라서 구동되고, 윤활을 위한 오일을 순환시키고 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에서는 캠 샤프트(69)를 구동시키기 위한 스프로켓(59)이나 오일 펌프용 구도용의 기어(61)를 크랭크 샤프트(12)를 지지하는 베어링(11)에 인접하여 크랭크 샤프트(12) 상에 장착하였다. 그리고, 이들 스프로켓(59)이나 기어(61)에 근접한 위치, 요컨대 베어링(11)으로부터 멀지 않은 위치에 영구자석(19)을 포함하는 인너 로터(15)를 배치하였다. 특히, 시동과 발전을 자동적으로 변환하는 거버너 기구의 거버너 웨이트(55)를 베어링(11)에 근접하여 배치하였다.
다음에, 크랭크 펄스를 출력하는 센서의 배치를 설명한다. 도 9는 크랭크 펄스를 발하는 센서(크랭크 펄사)의 배치를 나타내는 크랭크 샤프트 주위의 측단면도이고, 도 10은 상기 정단면도이다.
크랭크 케이스는 앞 크랭크 케이스(99F) 및 뒤 크랭크 케이스(99R)로 이루어지고, 크랭크 펄사(153)는 뒤 크랭크 케이스(99R)측에 있어서, 크랭크 샤프트(12)에 직교하도록 설치되어 있다. 그리고, 그 검출용 단부(153a)가 왼쪽 크랭크 웨이브(12L)의 외주 가장자리에 대향하여 배치되어 있다. 상기 왼쪽 크랭크 웨이브(12L)의 외주에는 볼록부, 요컨대 릴럭터부(reluctor)(154)가 형성되어 있고, 크랭크 펄사(153)는 이 릴럭터부(154)와 자기적으로 결합하여 크랭크각의 검출신호를 출력한다.
계속해서, 본 발명을 적용한 엔진 자동정지시동 시스템에 대해서 설명한다. 이 시스템은 아이들링을 허가하는 동작 모드(이하, 「시동과 아이들 스위치 SW 모드」라고 한다)와, 아이들링을 제한(또는 금지)하는 동작 모드(이하, 「정지발진모드」라고 한다)를 구비하고 있다.
아이들링을 허가하는 「시동과 아이들 스위치 SW 모드」에서는 엔진 시동시의 온기 운전 등을 목적으로서, 주전원 투입후의 최초의 엔진 시동후에 아이들링이 일시적으로 허가된다. 또, 상기한 최초의 엔진 시동후 이외에서도 운전자의 의사(아이들 SW을 "온")에 의해 아이들링이 허가된다.
한편, 아이들링이 제한되는 「정지발진모드」에서는 차량을 정지시키면 엔진이 자동정지하고, 정지상태에서 액셀이 조작되면 엔진이 자동적으로 재시동되어 차량의 발진이 가능하게 된다.
도 11은 엔진(1200)에서의 시동정지제어 시스템의 전체 구성을 나타낸 블록도이고, 상기와 동일한 부호는 동일 또는 동등 부분을 나타내고 있다.
크랭크 축(12)과 상기 축에 설치된 시동겸 발전장치(250)는 스타터 모터부(171)와 AC 제너레이터부(ACG)(172)에 의해 구성되고, ACG(172)에 의한 발전전력은 레귤레이터(regulator)·렉터파이어(rectifier)(167)를 통해서 배터리(168)에 충전된다. 레귤레이터·렉터파이어(167)는 시동겸 발전장치(250)의 출력전압을 12V 내지 14.5V로 제어한다. 배터리(168)는 스타터 릴레이(162)가 도통되면 스타터 모터(171)에 구동전류를 공급하는 동시에, 메인 스위치(173)를 통해서 각종의 일반 전기장치부품(174) 및 주제어장치(160) 등에 부하전류를 공급한다.
주 제어장치(160)에는 엔진 회전수(Ne)를 검지하는 Ne센서(153)와, 엔진(1200)의 아이들링을 수동으로 허가 또는 제한하기 위한 아이들링 스위치(253)와, 운전자가 시트에 탑승하면 접점을 닫고 "H"레벨을 출력하는 탑승 스위치(254)와, 차속을 검지하는 차속센서(255)와, 상기 「정지발진모드」에서 점멸하는 스탠드 바이 인디케이터(256)와, 스로틀 개방각도(θ)를 검지하는 스로틀 센서(257)(스로틀 스위치(257a)를 포함한다)와, 스타터 모터(171)를 구동하여 엔진(1200)을 시동하는 스타터 스위치(258)와, 브레이크 조작에 응답하여 "H"레벨을 출력하는 스톱 스위치(259)와, 배터리(168)의 전압이 예정값(예를 들면, 10V) 이하가 되면 점등하여 충전부족을 운전자에게 경고하는 배터리 인디케이터(276)와, 엔진의 냉각수 온도를 검지하는 수온 센서(251)가 접속되어 있다.
또한, 주 제어장치(160)에는 크랭크 축(12)의 회전에 동기하여 점화 플러그(65)를 점화시키는 점화제어장치(점화 코일을 포함한다)(161)와, 스타터 모터(171)에 전력을 공급하는 스타터 릴레이(162)의 제어단자와, 전조등(169)에 전력을 공급하는 전조등 드라이버(163)의 제어단자와, 카부레터(166)에 장착된 바이 스타터(165)에 전력을 공급하는 바이 스타터 릴레이(164)의 제어단자가 접속되어 있다. 상기 전조등 드라이버(163)는 FET 등의 스위칭 소자에 의해 구성되고, 이 스위칭 소자를 소정의 주기 및 듀티비로 단속시켜 전조등(169)에의 인가전압을 실질적으로 제어하는, 말하자면 초핑제어를 채용하고 있다.
도 12 내지 도 15는 주 제어장치(160)의 구성을 기능적으로 나타낸 블록도(그 1, 그 2, 그 3, 그 4)이고, 도 11과 동일한 부호는 동일 또는 동등 부분을 나타내고 있다.
도 16, 도 17에는 주 제어장치(160)를 구성하는 스타터 릴레이 제어부(400), 바이 스타터 제어부(900), 스탠드 바이 인디케이터 제어부(600), 전조등 제어부(800), 정차후 비탑승 제어부(100), 점화 제어부(700), 점화 노크 제어부(200) 및 충전 제어부(500)의 각 제어내용의 일람을 나타내고 있다.
도 12에서, 동작변환부(300)는 아이들 스위치(253)의 상태 및 차량의 상태 등이 소정 조건일 때에, 주 제어장치(160)의 동작 모드를 「시동과 아이들 SW 모드」 및 「정지발진모드」중 하나로 변환한다.
동작변환부(300)의 동작 모드 신호출력부(301)에는 아이들 스위치(253)의 상태신호가 입력된다. 아이들 스위치(253)의 상태신호는 오프상태(아이들링 제한)에서는 "L"레벨, 온상태(아이들링 허가)에서는 "H"레벨을 나타낸다. 동작 모드 신호출력부(301)는 아이들 스위치(253), 차속 센서(255) 및 수온 센서(155)의 출력신호에 응답하고, 주 제어장치(160)의 동작 모드를 「시동과 아이들 SW 모드」 및 「정지발진모드」중 하나로 지정하는 동작모드신호(S301)를 출력한다.
도 18은 동작모드신호 출력부(301)에 의한 동작모드의 변환조건을 모식적으로 나타낸 도면이고, 메인 스위치(173)가 투입되어 주 제어장치(160)가 리셋되면(조건 1이 성립), 동작모드신호(S301)를 "L"레벨로 하여 「시동과 아이들 SW 모드」를 기동한다.
또한, 이 「시동과 아이들 SW 모드」에서 예정속도(예를 들면, 시속 10㎞) 이상의 차속이 검지되고, 또한 수온이 소정 온도(예를 들면, 온기운전이 완료하면 예정되는 온도) 이상이며, 또한 아이들 스위치(253)가 오프이면(조건 2가 성립), 동작모드신호(S301)를 "L"레벨로부터 "H"레벨로 천이시켜 「정지발진모드」를 기동한다.
또, 「정지발진모드」에서, 아이들 SW이 "오프" 내지 "온"(조건 3이 성립)으로 되면, 동작모드신호(S301)를 "H" 레벨로부터 "L" 레벨로 천이시켜, 동작모드를 「정지발진모드」로부터 「시동과 아이들 SW 모드」로 복귀한다. 또한, 「정지발진모드」 혹은 「시동과 아이들 SW 모드」 중 어느 것에 있어서도, 메인 SW(173)가 차단(조건 4가 성립)되면 오프상태가 된다.
도 12로 되돌아가서, 정지시 크랭크각 제어부(1000)는 엔진이 정지하였을 때에 미리 설정한 시간만큼 스타터 모트(171)를 역전시킴으로써, 엔진을 소망의 크랭크 각도 위치에서 정지시킨다.
정지판정 타이머(1001)는 Ne센서(153)를 감시하고, Ne센서(153)로부터 출력이 없는 상태가 예정시간(Tx) 계속되었을 때에 타임 아웃 신호("H"레벨)를 출력한다. 이 타임 아웃 신호는 엔진정지를 나타낸다. 정지판정 타이머(1001)의 타임 아웃 신호는 AND회로(1002), AND회로(1007) 및 역전 허가 타이머(1004)에 입력된다.
역전 허가 타이머(1004)는 정지판정 타이머(1002)로부터의 타임 아웃 신호에 응답하고, 시간(Tback)이 경과할때까지 역전 허가 신호를 "H"로 유지한다. 역전 허가시간(Tback)은 엔진의 냉각수 수온의 함수로, 수온이 고온일수록 짧은 시간에 선택된다.
비교부(1003)에서는 크랭킹 회전수보다 크고, 또한 아이들 회전수보다도 작게 설정된 기준회전수(Nref)와, Ne센서(153)의 출력에 따라서 엔진 회전수(Ne)가 비교된다. 엔진 회전수(Ne)가 기준 회전수(Nref) 이상일 때에는 엔진 상태 온을 나타내는 신호 "L"을 출력한다. 또, 엔진 회전수(Ne)가 기준회전수(Nref) 미만일 때에는 엔진상태 오프를 나타내는 신호 "H"를 출력한다. 비교부(1003)의 출력신호는 AND회로(1002)에 입력된다.
AND회로(1002) 및 역전 허가 타이머(1004)의 출력신호, 및 정지 판정 타이머(1001)의 타임 아웃 신호는 AND회로(1005)에 입력되고, AND회로(1005)는 이들의 출력신호의 논리곱을 출력하며, 이 논리곱은 인버터(1006)에서 반전되어 역전 릴레이(162a)에 공급된다.
또한, 역전 허가 타이머(1004)의 출력신호는 AND회로(1007)에 입력된다. AND회로(1007)의 다른 쪽의 입력에는 정지 판정 타이머(1001)의 타임 아웃 신호가 입력된다. AND회로(1007)의 출력신호는 스타터 릴레이 제어부(400)의 OR회로(406)에 입력된다. 또한, 상기한 정지시 크랭크각 제어부(1000)의 제어내용은 본 출원인에 의한 일본국 특원평 11-117107호에 개시하고 있기 때문에, 여기에서는 그 설명을 생략한다.
이와 같은 정지시 크랭크각 제어에 의하면, 크랭크 샤프트를 일단 역전시킨 후, 정전시켜 엔진을 시동시키는 경우에 있어서, 엔진의 회전 마찰에 따라서 미리설정한 역전시간에 따라서 크랭크 샤프트가 역전된다. 따라서, 역전시켜 정지하였을 때의 크랭크각도 위치, 요컨대 정전개시위치가 정전시에 압축 상사점을 작은 토크로 넘을 수 있는 위치가 되도록 역전시간을 설정할 수 있다.
도 12의 스타터 릴레이 제어부(400)는 상기 각 동작모드에 따라서 소정의 조건 하에서 스타터 릴레이(162)를 기동한다. 크랭킹 회전수 이하 판정부(401) 및 아이들링 회전수 이하 판정부(407)에는 Ne센서(153)의 검지신호가 입력된다. 크랭킹 회전수 이하 판정부(401)는 엔진 회전수가 소정의 크랭킹 회전수(예를 들면, 600rpm) 이하이면 "H"레벨의 신호를 출력한다. 아이들링 이하 판정부(407)는 엔진 회전수가 소정의 아이들링 회전수(예를 들면, 1200rpm) 이하이면 "H"레벨의 신호를 출력한다.
AND회로(402)는 크랭킹 회전수 이하 판정부(401)의 출력신호와, 스톱 스위치(259)의 상태신호와, 스타터 스위치(258)의 상태신호와의 논리곱을 출력한다. AND회로(404)는 아이들링, 이하 판정부(407)의 출력신호와, 스로틀 스위치(257a)의 검출신호와, 탑승 스위치(254)의 상태신호와의 논리곱을 출력한다. AND회로(403)는 상기 AND회로(402)의 출력신호와 동작모드신호(S301)의 반전신호와의 논리곱을 출력한다. AND회로(405)는 상기 AND회로(404)의 출력신호와 동작모드신호(S301)와의 논리곱을 출력한다. OR회로(406)는 상기 각 AND회로(403, 405)의 논리합을 스타터 릴레이(162)로 출력한다.
이와 같은 스타터 릴레이 제어에 의하면, 「시동과 아이들 스위치 모드」에서는 AND회로(403)가 가능상태가 된다. 따라서, 엔진 회전수가 크랭킹 회전수 이하이고, 또한 스톱 스위치(259)가 온 상태(브레이크 조작중)일 때에 스타터 스위치(258)가 운전자에 의해 온되면(AND회로(402)의 출력이 "H"레벨이 된다), 스타터 릴레이(162)가 스위치 소자를 온상태로 하여 스타터 모터(171)가 기동된다.
또, 「정지발진모드」에서는 AND회로(405)가 가능상태가 된다. 따라서, 엔진 회전수가 아이들링 이하이고, 탑승 스위치(254)가 온상태(운전자가 시트 탑승 중)일 때에 스로틀이 열려지면(AND회로(404)의 출력이 "H"레벨이 된다), 스타터 릴레이(162)가 스위치 소자를 온상태로 하여 스타터 모터(171)가 기동된다.
도 13의 스탠드 바이 인디케이터 제어부(600)에서는 차속 0 판정부(601)에 차속 센서(255)의 검지신호가 입력되고, 차속이 실질적으로 0이면, "H"레벨의 신호를 출력한다. Ne 판정부(602)에는 Ne센서(153)의 검지신호가 입력되고, 엔진 회전수가 예정값 이하이면 "H"레벨의 신호를 출력한다. AND회로(603)는 상기 각 판정부(601, 602)의 출력신호의 논리곱을 출력한다.
AND회로(604)는 상기 AND회로(603)의 출력신호와 탑승 스위치(254)의 반전신호와의 논리곱을 출력한다. AND회로(605)는 상기 AND회로(603)의 출력신호와 탑승 스위치(254)의 출력과의 논리곱을 출력한다. 점등/점멸 제어부(606)와 AND회로(604)의 출력신호가 "H"레벨이면 점등신호를 발생하고, "L"레벨이면 점멸신호를 발생한다. AND회로(607)는 점등/점멸 제어부(606)의 출력신호와 동작모드신호(S301)와의 논리곱을 출력한다. 스탠드 바이 인디케이터(256)는 점등신호에 응답하여 점등하고, 점멸신호에 응답하여 점멸한다.
이와 같은 스탠드 바이 인디케이터 제어에 의하면, 도 16에 나타낸 바와 같이, 스탠드 바이 인디케이터(256)는 「정지발진모드」 중의 정차시에 운전자가 비탑승하면 점등하고, 탑승하고 있으면 점멸한다. 따라서, 운전자는 스탠드 바이 인디케이터(256)가 점멸하고 있으면, 엔진이 정지하고 있어도 액셀 그립을 열기만 하면 바로 발진할 수 있는 것을 인식할 수 있다.
도 13의 점화 제어부(700)는 상기 각 동작 모드마다 소정의 조건하에서 점화제어장치(161)에 의한 점화동작을 허가 또는 금지한다.
주행판정부(701)는 차속 센서(255)의 검지신호에 따라서 차량이 주행상태인지 아닌지를 판별하고, 주행상태에 있으면 "H"레벨의 신호를 출력한다. OR회로(706)는 주행판정부(701)의 출력신호와 스로틀 스위치(257a)의 출력신호와의 논리합을 출력한다. AND회로(707)는 탑승 스위치(254)의 출력신호와 상기 OR회로(706)의 출력신호와의 논리곱을 출력한다. 따라서 AND회로(707)의 출력은 스로틀이 열려 있거나, 혹은 차속이 0보다도 크고, 또한 운전자가 탑승하고 있을 때에 "H"레벨이 된다.
AND회로(702)는 탑승 스위치(254)의 출력신호와, 상기 주행판정부(701)의 반전신호와, 스로틀 스위치(257a)의 반전신호와의 논리곱을 출력한다. 타이머(703)는 입력신호를 소정 시간(본 실시형태에서는 3초)만큼 지연시켜 출력한다. NAND회로(705)는 상기 AND회로(702)의 출력신호와 타이머(703)의 출력신호와의 논리곱을 반전출력한다. 따라서, NAND회로(705)의 출력은 스로틀이 닫혀 있고, 차속이 0이며, 또한 운전자가 탑승하고 있는 상태가 3초간 지속되면 "L"레벨이 된다.
변환회로(708)의 가동접점은 점화제어장치(161)가 점화동작중에는 NAND회로(705)측으로 변환되고, 정지중에는 AND회로(707)측으로 변환된다. OR회로(709)는 상기 동작모드신호(S301)의 반전신호와 변환회로(708) 출력의 반전신호와의 논리합을 점화제어장치(161)로 출력한다.
상기한 구성의 점화제어부(700)에 의하면, 도 17에 도시한 바와 같이, 「시동과 아이들 SW 모드」에서는 OR회로(709)의 출력이 항상 "H"레벨이 되기 때문에, 점화제어가 항상 허가된다.
이것에 대해서, 「정지발진모드」에서는 차량이 정지하여 엔진이 자동정지되면, 운전자가 탑승하고 있을 때에 스로틀이 열려 있거나, 혹은 차속이 0보다도 커지면 점화제어가 허가된다. 한편, 차량이 주행상태에서 정지하였을 때에는 운전자의 탑승이 검지되면 점화제어가 금지되어 엔진이 자동정지되지만, 운전자의 탑승이 검지되지 않으면, 점화제어가 계속 허가되기 때문에, 엔진은 자동정지되지 않는다.
따라서, 탑승 스위치(254)에 불량이 생겨서 운전자가 탑승하고 있는데도 불구하고 이것을 검지할 수 없는 경우에는 차량이 주행상태에서 정지해도 엔진이 자동정지되지 않기 때문에, 발진시의 엔진시동이 불필요하게 된다. 따라서, 운전자의 탑승을 조건으로 엔진의 자동시동을 허가하는 시스템에서 탑승 스위치(254)에 불량이 생겨도 주행에 지장이 생기지 않는다.
또한, 본 실시형태에 의하면, 차량이 주행상태에서 정지하였을 때에 운전자의 탑승이 검지되어도 바로 점화제어를 금지하지 않고, 소정 시간(본 실시형태에서는 3초) 경과 후에 금지하도록 하고 있다. 따라서, 교차점에서의 일시 정지시나 운전자가 탑승상태에서 차속이 거의 0, 또한 스로틀 개방각도가 전폐에 가까운 U턴시에는 엔진을 계속 시동시키는 것이 가능하게 된다.
도 13의 점화 노크 제어부(200)는 상기 각 동작 모드마다 가속시의 점화시기를 평소보다도 지연(retard)시킴으로써 노킹의 발생을 방지한다. 특히, 본 실시형태에서는 엔진 정지상태에서 가속하는 발진가속시의 지연량을 엔진이 회전하고 있는 상태로부터의 통상가속시의 지연량보다도 크게 할 수 있고, 엔진 자동정지 시동장치를 탑승한 차량에 고유의 발진가속시에서의 노킹의 발생을 완전히 방지하고 있다.
표준점화시기 결정부(207)에는 표준점화시기가 TDC(압축 상사점)으로부터의 진각각도(deg)로서, 엔진 회전수(Ne) 및 스로틀 개방각도(θ)의 함수로서 미리 등록되어 있다. 도 19는 본 실시형태에서의 엔진 회전수(Ne) 및 스로틀 개방각도(θ)와 표준점화시기와의 관계를 나타낸 도면이고, 엔진 회전수가 2500회전에 이를때까지는 15도(deg ; 진각(進角))로 하고, 2500 회전을 넘을 때부터 엔진 회전수(Ne)에 따라서 서서히 진각량을 늘리고 있다.
Ne 판정부(201)는 엔진 회전수(Ne)가 700rpm<Ne<3000rpm이면, 통상 가속신호(Sacc1)를 "H"레벨로 하고, 700rpm<Ne<2500rpm이면, 발진시 가속신호(Sacc2)를 "H"레벨로 한다. 또한, 발진시 가속신호(Sacc2)를 발생할 때의 엔진 회전수(Ne)의 하한값(본 실시형태에서는 700rpm)은 엔진의 크랭킹 회전수로 설정하는 것이 바람직하다.
가속 판정부(205)는 스로틀 센서(257)에 의해 검지된 스로틀 개방각도(θ)의 변화율(Δθ)이 소정값을 넘으면, 가속조작이 이루어진 것이라고 판정하고 "H"레벨의 가속검지신호를 출력한다. 수온 판정부(206)는 수온 센서(155)의 검지신호에 따라서 엔진 냉각수의 수온을 판정하고, 수온이 소정 온도(본 실시형태에서는 50℃)를 넘으면 출력을 "H"레벨로 한다.
AND회로(202)는 상기 통상 가속신호(Sacc1), 가속검지신호, 수온판정신호 및 동작모드신호(S301)의 반전신호의 논리곱을 출력한다. AND회로(203)는 상기 발진시 가속신호(Sacc2), 가속검지신호, 수온판정신호 및 동작모드신호(S301)의 논리곱을 출력한다.
가속시 점화시기 보정부(204)는 상기 각 AND회로(202, 203)의 출력이 어느것이나 "L"레벨, 즉 차량이 가속상태가 되면, 상기 표준점화시기 결정부(207)에 의해 결정된 표준점화시기(도 19)를 점화제어장치(161)로 통지한다. 점화제어장치(161)는 가속시 점화시기 보정부(204)를 통해서 통지된 점화 타이밍에서 점화동작을 실행한다.
또, AND회로(202)의 출력신호가 "H"레벨, 즉 도 17에 나타낸 바와 같이, 「시동과 아이들 SW 모드」에서 엔진 회전수(Ne)가 700rpm<Ne<3000이고, 또한 운전자에 의해 가속조작이 이루어지며, 또한 수온이 소정값(본 실시형태에서는 50℃)을 넘으면, 도 20에 파선 A로 나타낸 바와 같이, 점화시기를 상기 표준점화시기 결정부(207)에 의한 결정결과에 상관없이 7도(진각)까지 지연시킨다.
한편, AND회로(203)의 출력신호가 "H"레벨, 즉 도 17에 도시한 바와 같이, 「정지발진모드」에서 엔진 회전수(Ne)가 700rpm<Ne<2500이고, 또한 운전자에 의해 가속조작이 이루어지며, 또한 수온이 소정값을 넘으면, 도 20에 실선 B로 나타낸 바와 같이, 점화시기를 상기 점화시기 결정부(207)에 의한 결정결과에 상관없이 0도까지 지연시킨다.
또한, 가속시 점화시기 보정부(204)는 카운터(204a)를 구비하고, 그 중 어느 하나의 AND회로(202, 203)의 출력이 "H"레벨이 되면, 상기한 지연 점화를 바로 소정 회수(본 실시형태에서는 3회)만큼 실행하고, 그 후에는 바로 상기 표준점화시기 결정부(207)에 의한 통상의 점화 타이밍으로 복귀한다.
이와 같은 점화노크제어에 의하면, 중속회전역으로부터의 통상 가속시와 발진가속시에서 다른 지연량을 설정할 수 있고, 발진가속시의 지연량을 중속회전역으로부터의 통상 가속시보다도 크게 설정함으로써, 중속회전역으로부터의 통상 가속시뿐만 아니라, 발진가속시의 노킹도 방지할 수 있다.
도 14의 전조등 제어부(800)에서는 Ne판정부(801)가 Ne센서(153)의 검지신호에 따라서 엔진 회전수가 소정의 설정회전수(아이들 회전수 미만) 이상인지 아닌지를 판정하고, 설정회전수 이상이면 "H"레벨의 신호를 출력한다. AND회로(802)는 Ne판정부(801)의 출력신호와 동작모드신호(S301)의 반전신호와의 논리곱을 출력한다. AND회로(803)은 Ne판정부(801)의 출력신호와 동작모드신호(S301)와의 논리곱을 출력한다.
점등/감광 변환부(804)는 AND회로(802)의 출력신호가 "H"레벨이면 "H"레벨을 출력하고, "L"레벨이면 듀티비 50%의 펄스신호를 출력한다. 점등/다단 감광 변환부(805)는 AND회로(803)의 출력신호가 "H"레벨이면, " H" 레벨을 출력하고, "L"레벨이면 그 계속시간을 타이머(805a)로 카운트하고, 계속시간에 따라서 듀티비가 단계적으로 감소하는 펄스신호를 출력한다. 본 실시형태에서는 듀티비를 95%로부터 0.5 내지 1초 사이에서 단계적으로 50%까지 감소시킨다. 이와 같은 단계적인 감광방법에 의하면, 광량이 순간 또한 선형적으로 감소하기 때문에, 절전과 높은 상품성의 유지를 달성할 수 있다.
이와 같은 전조등 제어에 의하면, 도 16에 도시한 바와 같이, 「시동과 아이들 SW 모드」에서는 엔진 회전수(Ne)에 따라서 전조등이 점등 혹은 감광되고, 「정지발진모드」에서는 엔진 회전수(Ne)에 따라서 전조등이 점등 혹은 단계적으로 감광된다. 따라서, 대향차로부터의 충분한 시인성은 유지하면서, 정차시에서의 배터리로의 방전을 억제할 수 있다. 이 결과, 그 후의 발진시에는 발전기로부터 배터리의 충전량을 감소시킬 수 있고, 발전기의 전기부하가 감소하기 때문에, 발진시의 가속성능이 향상한다.
도 14의 바이 스타터 제어부(900)에서는 수온 센서(155)의 검지신호가 수온 판정부(901)에 입력된다. 이 수온 판정부(901)는 수온이 제1 예정값(본 실시형태에서는 50℃) 이하이면 "H"레벨의 신호를 출력하여 바이 스타터 릴레이(164)를 닫고, 제2 예정값(본 실시형태에서는 10℃) 이하가 되면 "L"레벨의 신호를 출력하여 바이 스타터 릴레이(164)를 연다.
이와 같은 바이 스타터 제어에 의하면, 수온이 높아지면 연료가 진해지고, 낮아지면 자동적으로 엷어진다. 또, 본 실시형태에서는 바이 스타터 릴레이(164)의 개폐온도에 히스테리시스(hysteresis)를 설정하고 있기 때문에, 임계온도 부근에서 생길 수 있는 바이 스타터 릴레이(164)의 불필요한 개폐동작을 방지할 수 있다.
도 14의 충전제어부(500)에서는 가속조작 검지부(502)에 차속 센서(255)의 검지신호와 스로틀 센서(257)의 검지신호가 입력되고, 도 17에 도시한 바와 같이, 차속이 0보다도 크고, 또한 스로틀이 전폐상태로부터 전개상태까지 0.3초 이내에 열려지면, 가속조작이라고 판정하여 가속검지 펄스를 발생한다.
가속시 충전제한부(504)는 상기 가속검지 펄스 신호에 응답하여 레귤레이터 렉터파이어(167)를 제어하고, 배터리(168)의 충전전압을 항상 14.5V 내지 12.0V로 저하시킨다.
상기 가속시 충전제한부(504)는 또한 상기 가속검지 펄스에 응답하여 6초 타이머(504a)를 스타트하고, 이 타이머(504a)가 타임 아웃하거나, 혹은 엔진 회전수(Ne)가 설정 회전수 이상이 되거나, 혹은 스로틀 개방각도가 감소하면 충전제한을 해제하여 충전전압을 12.0V 내지 14.5V로 복귀시킨다.
발진조작 검지부(503)에는 차속 센서(255)의 검지신호와, Ne센서(153)의 검지신호와, 스로틀 센서(257)의 검지신호가 입력되어, 도 17에 도시한 바와 같이, 차속이 0, 또한 엔진 회전수(Ne)가 설정 회전수(본 실시형태에서는 2500rpm) 이하일 때에 스로틀이 열려 있으면, 발진조작이라고 판정하여 발진검지 펄스를 발생한다.
발진시 충전제한부(505)는 상기 발진검지 펄스 신호를 검출하면, 레귤레이터 렉터파이어(167)를 제어하여 배터리(168)의 충전전압을 항상 14.5V 내지 12.0V로 저하시킨다.
상기 발진시 충전제한부(505)는 또한 상기 발진검지 펄스에 응답하여 7초 타이머(505a)를 스타트하고, 이 타이머(505a)가 타임 아웃하거나, 혹은 엔진 회전수(Ne)가 설정 회전수 이상이 되거나, 혹은 스로틀 개방각도가 감소하면 충전제한을 해제하여 충전전압을 12.0V 내지 14.5V로 복귀시킨다.
이와 같은 충전제어에 의하면, 운전자가 스로틀을 급격하게 열어서 급가속한 경우, 혹은 정지상태로부터의 발진시에는 충전전압이 낮게 억제되고, 시동겸 발전장치(250)의 전기부하가 일시적으로 감소된다. 따라서, 시동겸 발전장치(250)에 의해 초래되는 엔진(1200)의 기계적 부하가 감소되어 가속성능이 향상한다.
도 15의 정차후 비탑승 제어부(100)는 운전자가 경험적으로 스타터 스위치에 의해 엔진을 시동할 수 있는 타이밍에서는 기본적으로는 금지되어 있는 스타터 스위치(258)에 의한 엔진시동을 예외적으로 허가한다.
AND회로(102)는 동작모드신호(S301)와 탑승 스위치(254)의 반전신호와의 논리곱을 출력한다. 비탑승 계속판정부(101)는 타이머(101a)를 구비하고, 엔진의 자동정지 후에 AND회로(102)의 "H"레벨이 소정 시간 이상 검지된다. 즉, 「정지발진모드」에서 엔진의 자동정지 후에 운전자의 비탑승이 소정 시간 이상 계속되면, 출력신호를 "H"레벨로 설정한다. 이 결과, 점등제어장치(161)에 힘이 가해져서 점등허가 상태가 된다.
OR회로(103)는 스타터 스위티(258) 및 스로틀 스위치(257a)의 각 출력의 논리합을 출력한다. AND회로(104)는 상기 비탑승 계속 판정부(101) 및 OR회로(103)의 각 출력신호의 논리곱을 스타터 릴레이(162)로 출력한다. 즉, 「정지발진모드」에서 엔진의 자동정지후에 운전자의 비탑승이 소정 시간 이상 계속(비탑승 계속 판정부(101)의 출력이 "H"레벨)된 후에, 스타터 스위치(258)가 투입, 혹은 스로틀이 열려지면, 스타터 릴레이(162)에 힘이 가해져서 스타터 모터(171)가 구동된다. 이 때, 점화제어장치(161)는 상기 비탑승 계속 판정부(101)에 의해 힘이 가해지고 있기 때문에, 엔진의 시동이 가능하게 된다.
이와 같은 정차후 비탑승 제어에 의하면, 소정의 정차조건에 응답하여 엔진을 정지한 후에도 운전자의 비탑승 상태가 소정 시간 계속하여 검지되면 스타터 스위치(258)에 의한 엔진시동이 예외적으로 허가된다. 따라서, 정차시에 엔진이 자동정지되어 운전자가 주전원을 차단하지 않고 그대로 차량에서 내린 후, 차량으로 돌아온 운전자가 엔진의 자동정지 제어하에 있었던 것을 잃어버리고 스타터 스위치(258)를 조작해도 엔진을 항상 동일하게 시동할 수 있다.
또한, 상기한 정차후 비탑승 제어에서는 「정지발진모드」에서의 엔진의 자동정지후에 운전자의 비탑승이 소정 시간 이상 계속할 것을 조건으로 스타터 스위치(258)에 의한 엔진시동을 예외적으로 허가하는 것으로서 설명하였지만, 도 15에 파선으로 나타낸 바와 같이, 동작 변환부(300)를 제어하여 동작모드를 「정지발진모드」로부터 「시동과 아이들 SW 모드」로 변환함으로써 스타터 스위치(258)에 의한 엔진시동을 허가해도 좋다. 혹은, 도 18에 "조건 5"로서 나타낸 바와 같이, 메인 스위치(173)를 차단함으로써, 스타터 스위치(258)에 의한 엔진시동을 실질적으로 허가하도록 해도 좋다.
본 발명에 의하면, 소정의 정차조건에 응답하여 엔진을 자동정지한 후에도, 운전자의 비탑승 상태가 소정 시간 게속하여 검지되면 스타터 스위치에 의한 엔진시동이 예외적으로 허가된다. 따라서, 정차시에 엔젠이 자동정지되어 운전자가 차량에서 내린 후, 차량으로 돌아온 운전자가 엔진의 자동정지제어 하에 있었던 것을 잊어버리고 스타터 스위치를 조작해도 엔진을 항상 동일하게 시동할 수 있다.

Claims (4)

  1. 삭제
  2. 엔진을 주행중에는 소정의 정차조건에 응답하여 정지하고, 정지 후에는 소정의 발진조작에 응답하여 재시동하는 엔진 자동정지시동 제어장치에 있어서,
    엔진을 시동하는 스터타 스위치와,
    상기 소정의 정차조건에 응답하여 엔진을 정지한 후에는 상기 스타터 스위치에 의한 엔진시동을 금지하는 스타터 제어수단과,
    운전자의 탑승상태를 검지하는 탑승검지수단과,
    상기 소정의 정차조건에 응답하여 엔진을 정지한 후, 상기 탑승검지수단에의해 비탑승 상태가 소정 시간 계속하여 검지되면 주 전원을 차단하는 제2 정차후 비탑승 제어수단을 구비한 것을 특징으로 하는 엔진 자동정지시동 제어장치.
  3. 엔진을 주행중에는 소정의 정차조건에 응답하여 정지하고, 정지후에는 소정의 발진조작에 응답하여 재시동하는 엔진 자동정지시동 제어장치에 있어서,
    엔진을 시동하는 스타터 스위치와,
    상기 소정의 정차조건에 응답하여 엔진을 정지한 후에는 상기 스타터 스위치에 의한 엔진시동을 금지하는 스타터 제어수단과,
    운전자의 탑승상태를 검지하는 탑승검지수단과,
    상기 소정의 정차조건에 응답하여 엔진을 정지한 후, 상기 탑승검지수단에 의해 비탑승 상태가 소정 시간 게속하여 검지되면, 상기 스타터 스위치에 의한 엔진시동을 예외적으로 허가하는 제1 정차후 비탑승 제어수단을 구비하며,
    상기 제1 정차후 비탑승 제어수단은 상기 소정의 정차조건에 응답하여 엔진을 정지한 후, 상기 비탑승 검지수단에 의해 비탑승 상태가 소정 시간 계속하여 검지되면, 상기 스터타 스위치에 의한 엔진시동 및 상기 소정의 발진조작에 응답한 엔진시동을 어느 것이나 허가하는 것을 특징으로 하는 엔진 자동정지시동 제어장치.
  4. 스타터 스위치에 의한 엔진시동 및 아이들링을 허가하는 제1 동작 모드 및 스타터 스위치에 의한 엔진시동 및 아이들링을 제한하고, 엔진을 주행중에는 소정의 정차조건에 응답하여 정지하고, 정지후에는 소정의 발진조작에 응답하여 재시동하는 제2 동작 모드를 구비한 엔진 자동정지시동 제어장치에 있어서,
    운전자의 탑승상태를 검지하는 탑승검지수단과,
    상기 소정의 정차조건에 응답하여 엔진을 정지한 후, 상기 탑승검지수단에 의해 비탑승 상태가 소정 시간 계속하여 검지되면, 동작 모드를 제2 동작 모드로부터 제1 동작 모드로 변환하는 동작변환수단을 구비한 것을 특징으로 하는 엔진 자동정지시동 제어장치.
KR10-2000-0031129A 1999-06-07 2000-06-07 엔진 자동정지시동 제어장치 KR100385852B1 (ko)

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JP16016799A JP4111365B2 (ja) 1999-06-07 1999-06-07 エンジン自動停止始動制御装置
JP99-160167 1999-06-07

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