WO2017068979A1 - エンジン - Google Patents

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WO2017068979A1
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control unit
engine
voltage
switching circuit
starter motor
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Inventor
真裕 小浦
宏則 山根
勉 西田
Original Assignee
ヤンマー株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R16/00—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for
    • B60R16/02—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements
    • B60R16/03—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements for supply of electrical power to vehicle subsystems or for
    • B60R16/033—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements for supply of electrical power to vehicle subsystems or for characterised by the use of electrical cells or batteries
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N11/00—Starting of engines by means of electric motors
    • F02N11/08—Circuits or control means specially adapted for starting of engines
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Definitions

  • the present invention relates to an engine mounted on a vehicle or the like.
  • Patent Document 1 an engine aimed at improving startability at a low temperature has been proposed.
  • an object of the present invention is to provide an engine with improved startability at low temperatures.
  • the present invention is configured as follows.
  • a starter motor that starts an engine body
  • a control unit that controls the operation of the engine body
  • a battery that supplies power to the starter motor and the control unit, and power that is supplied from the battery
  • the auxiliary power supply for applying a voltage to the control unit by the power supply and the switching circuit for interrupting the application of the voltage from the auxiliary power supply to the control unit
  • the control unit is a voltage drop for predicting the voltage drop in the control unit
  • an engine that controls electric conduction in a switching circuit based on prediction information.
  • startability at low temperatures can be improved.
  • the starter motor that starts the engine body
  • the control unit that controls the operation of the engine body
  • the battery that supplies power to the starter motor and the control unit
  • the battery that is supplied from the battery
  • An auxiliary power source that applies voltage to the control unit by electric power, and a switching circuit that interrupts the application of voltage from the auxiliary power source to the control unit
  • the control unit is a voltage for predicting a voltage drop in the control unit
  • an engine that controls electrical conduction of a switching circuit based on predicted decrease information.
  • an auxiliary power supply capable of selectively applying voltage to the control unit is provided, and the control unit voltage is increased at an appropriate timing to raise the bottom, thereby preventing an unintended stop of the control unit. To do. Thereby, while improving the reliability of a control part, the startability in low temperature can be improved.
  • the apparatus further includes an outside air temperature measurement unit that measures the outside air temperature, and the control unit is based on voltage drop prediction information that the outside air temperature measured by the outside air temperature measurement unit is equal to or lower than a predetermined temperature.
  • the engine according to the first aspect is provided that controls the switching circuit to be energized.
  • the outside temperature is used as the voltage drop prediction information, and when the outside temperature falls below a predetermined temperature, the switching circuit is energized and the voltage is additionally applied to the control unit, so that the voltage of the control unit is instantaneous.
  • the voltage can be applied more reliably before the voltage drops.
  • the control unit performs control so that the switching circuit is shielded based on information that the outside temperature measured by the outside temperature measuring unit is equal to or higher than a predetermined temperature.
  • the engine described in is provided. As described above, by blocking the switching circuit based on the information that the outside air temperature is equal to or higher than the predetermined temperature, the voltage application to the control unit by the auxiliary power source can be stopped at an appropriate timing.
  • the key switch position determination unit that determines the position of the key switch is further provided, and the control unit is a position where the key switch position determined by the key switch position determination unit starts the starter motor.
  • the engine according to any one of the first to third aspects is provided that controls the switching circuit to be energized based on the voltage drop prediction information that is.
  • the key switch position information is used as the voltage drop prediction information, and when the key switch position is the position to start the starter motor, the switching circuit is energized and an additional voltage is applied to the control unit. ing.
  • the operation stop of the control unit can be more reliably prevented, and the startability at a low temperature can be improved. it can.
  • the engine further includes an engine speed measurement unit that measures the engine speed, and the control unit has the engine speed measured by the engine speed measurement unit equal to or higher than a predetermined speed.
  • the engine according to any one of the first aspect to the fourth aspect, wherein the engine is controlled so as to cut off electricity based on the engine driving state information indicating that In this manner, by applying power to the switching circuit using the engine speed as the engine driving state information, voltage application to the control unit by the auxiliary power source can be stopped at an appropriate timing.
  • the control device further includes a starter motor state determination unit that determines the state of the starter motor, and the control unit is that the starter motor state measured by the starter motor state determination unit is an operation stop state.
  • An engine according to any one of the first to fifth aspects is provided that controls the switching circuit to shut off electricity based on engine driving state information. As described above, by applying information on the state of the starter motor as the engine drive state information, the voltage application to the control unit by the auxiliary power source can be stopped at an appropriate timing.
  • FIG. 1 is a schematic block diagram showing the connection relationship of each component in the engine 1.
  • the engine 1 includes an engine main body 2, a starter motor 3, a control unit 4, a battery 5, an auxiliary power supply 6, a switching circuit 7, a first information providing unit 10, a second And an information providing unit 11.
  • the engine main body 2 is an engine main body provided with a crankshaft and a piston for driving a vehicle or a machine (for example, an agricultural machine) on which the engine 1 is mounted.
  • a gasoline engine or a diesel engine is used as the engine body 2.
  • the starter motor 3 is a motor for starting the engine body 2.
  • the control unit 4 is a so-called ECU (engine control unit) and controls operations of the engine body 2 and the starter motor 3.
  • the battery 5 is a part for applying a voltage to the starter motor 3 and the control unit 4.
  • the auxiliary power supply 6 is a power supply that uses the power supplied from the battery 5 to apply a voltage to the control unit 4 in an auxiliary manner in addition to the voltage from the battery 5.
  • the switching circuit 7 is a circuit that cuts off a voltage applied from the auxiliary power supply 6 to the control unit 4.
  • the first information providing unit (voltage drop prediction information providing unit) 10 is a part that provides the control unit 4 with voltage drop prediction information for predicting a drop in the voltage applied to the control unit 4.
  • the second information providing unit (engine driving state information providing unit) 11 is a part that provides the control unit 4 with engine driving state information indicating the driving state of the engine in the engine body 2.
  • the minimum operating voltage is predetermined for the voltage applied to the control unit 4.
  • the operation of the control unit 4 is forcibly stopped.
  • the engine 1 in the present embodiment predicts a voltage decrease in the control unit 4 based on the voltage decrease prediction information provided from the first information providing unit 10. This controls the electric conduction (especially energization) of the switching circuit 7.
  • the first information providing unit 10 in the present embodiment includes an outside air temperature measuring unit 10a and a key switch position determining unit 10b.
  • the outside air temperature measurement unit 10a is a part that measures the outside air temperature and outputs it to the control unit 4 as voltage drop prediction information.
  • the key switch position determination unit 10b is a part that determines the position (OFF, ON, start, etc.) of the key switch in the vehicle or machine on which the engine 1 is mounted, and outputs it to the control unit 4 as voltage drop prediction information.
  • the driving state of the engine body 2 is further determined based on the engine driving state information provided from the second information providing unit 11, and the electric conduction interruption (especially electric interruption) of the switching circuit 7 is controlled.
  • the second information providing unit 11 in the present embodiment includes an engine speed measurement unit 11a and a starter motor state determination unit 11b.
  • the engine speed measuring unit 11a is a part that measures the engine speed in the engine body 2 and outputs the measured engine speed information to the control unit 4 as engine drive state information.
  • the starter motor state determination unit 11b is a part that determines the state of the starter motor 3 and outputs it to the control unit 4 as engine drive state information.
  • control unit 4 may include, for example, a memory and a processing circuit corresponding to a processor such as a CPU.
  • the key switch position determination unit 10b and the starter motor state determination unit 11b may function as these elements by causing the processor to execute a program that causes these elements to be stored in the memory of the control unit 4, for example.
  • the key switch position determination unit 10b and the starter motor state determination unit 11b may be configured using an integrated circuit that allows these elements to function.
  • the outside temperature measurement part 10a may be provided with a temperature sensor, for example.
  • the engine speed measurement unit 11a may be configured to include a measuring device that measures the engine speed, for example.
  • the key switch position determination unit 10 b and the starter motor state determination unit 11 b are illustrated separately from the control unit 4, but the key switch position determination unit 10 b and the starter motor state are included in the control unit 4.
  • the determination unit 11b may be included.
  • a circuit mechanism by the auxiliary power source 6 and the switching circuit 7 for preventing the operation stop of the control unit 4 at the time of cold start will be described with reference to FIG.
  • the starter motor 3 and the control unit 4 are connected in parallel to the battery 5.
  • the auxiliary power supply 6 and the switching circuit 7 are connected in parallel with the control unit 4.
  • a diode 9 is provided between the control unit 4 and the battery 5. Specifically, a diode 9 is provided on the upstream side of the control unit 4 and on the downstream side of the branch point from the battery 5 to the starter motor 3 and the control unit 4.
  • the circuit shown in FIG. 2 is provided with a relay mechanism, and the application of voltage to the starter motor 3 side by the battery 5 and the control unit 4 (and the auxiliary power supply 6 and the switching circuit 7). It is possible to apply the voltage to the side separately. That is, a mode in which a voltage is applied only from the battery 5 to the starter motor 3, a mode in which a voltage is applied only to the control unit 4 (and the auxiliary power supply 6 and the switching circuit 7), and a voltage to both the starter motor 3 and the control unit 4.
  • the form to apply can be selected suitably.
  • the auxiliary power source 6 in the present embodiment is a capacitor for accumulating charges using the power from the battery 5.
  • the switching circuit 7 in the present embodiment is composed of two diodes 8a and 8b having opposite directions and one switch 8c.
  • the diode 8b When the switch 8c is switched from the state shown in FIG. 2 and is connected to the diode 8b, the diode 8b is opposite to the diode 9, so that the current flowing through the diode 9 does not flow to the auxiliary power supply 6 and the switching circuit 7 side. . Thereby, the voltage by the battery 5 is applied only to the control unit 4 through the diode 9. On the other hand, a voltage is applied to the control unit 4 through the diode 8b by the electric charge accumulated in the auxiliary power source 6. That is, a voltage obtained by adding the voltage from the battery 5 and the voltage from the auxiliary power supply 6 is applied to the control unit 4.
  • FIG. 3 shows the time transition of the applied voltage of the control unit 4 when the engine is started.
  • FIG. 4 shows an example of a control flow for causing the transition of the applied voltage of the control unit 4 shown in FIG.
  • the key switch starts from the OFF state, and the circuit configuration starts from the state where the switch 8c is connected to the diode 8a side as shown in FIG. At this time, voltage application to the control unit 4 by the auxiliary power supply 6 is not performed, so that the switching circuit 7 is in a state of being “interrupted”.
  • the key switch when the key switch is in an ON state (a start start preparation state such as an ignition lamp being lit), a voltage is applied from the battery 5 to the control unit 4 side. That is, the control unit 4 is activated. At this time, the voltage from the battery 5 is applied only to the control unit 4 and is not applied to the starter motor 3. That is, the engine body 2 does not start. Due to the voltage application by the battery 5 in such a state, charges are accumulated in the auxiliary power supply 6 as described above. On the other hand, the activated control unit 4 performs the flow shown in FIG.
  • a primary determination is performed (step S1).
  • the primary determination is to determine whether the control unit 4 switches the switching circuit 7 based on the voltage drop prediction information provided from the first information providing unit 10. That is, based on the voltage drop prediction information, it is determined whether to connect the switch 8c connected to the diode 8a to the diode 8b.
  • information on the outside air temperature measured by the outside air temperature measuring unit 10a and position information on the key switch determined by the key switch position determining unit 10b are used as primary determination elements. Specifically, based on these pieces of information provided by the first information providing unit 10, whether or not the outside air temperature is a predetermined temperature or lower (for example, ⁇ 20 degrees or lower) and whether or not the key switch position is at the start position. judge.
  • the “start position” is a key switch position for starting the starter motor 3 so as to start the engine body 2.
  • the switching circuit 7 is switched (step S2). That is, a signal for connecting the switch 8 c to the diode 8 b is transmitted from the control unit 4 to the switching circuit 7.
  • the switching of the switching circuit 7 is not performed until it is determined that the key switch position is at the start position.
  • the switching circuit 7 is switched by the control unit 4.
  • C1 indicates an actual voltage change of the control unit 4 when the above-described control is performed (Example).
  • C2 indicates a voltage change when voltage is applied only by the battery 5 without the configuration of the auxiliary power supply 6 or the switching circuit 7 (comparative example).
  • the auxiliary power source 6 capable of selectively applying a voltage to the control unit 4 is provided, and the applied voltage of the control unit 4 is increased at an appropriate timing to raise the level. Unintentional stopping of the control unit 4 can be prevented. Thereby, while improving the reliability of the control part 4, the startability in low temperature can be improved.
  • the voltage application by the auxiliary power source 6 can be switched by the switching circuit 7. Therefore, when sufficient charge is accumulated in the auxiliary power supply 6, the switching circuit 7 can be switched to release the charged state of the auxiliary power supply 6 and discharge the accumulated charge. According to such control, overcharging of the auxiliary power source 6 can be prevented, and in particular, the life of the auxiliary power source 6 as a capacitor can be extended.
  • information on the outside air temperature and the key switch position is used as the voltage drop prediction information for determining whether or not the switching circuit 7 is energized.
  • the switching circuit 7 is energized and an additional voltage is applied to the controller 4. ing.
  • it is possible to predict in advance a situation in which the voltage of the control unit 4 is likely to decrease instantaneously, and to apply a voltage to the control unit 4 in advance before such a decrease occurs.
  • the stop of the operation of the control unit 4 can be more reliably prevented, the reliability of the control unit 4 can be improved, and the startability at a low temperature can be improved.
  • control unit 4 performs secondary determination (step S3). Whether the control unit 4 determines the engine driving state in the engine body 2 and switches the switching circuit 7 based on the engine driving state information different from the voltage drop prediction information used in the primary determination. It is a decision. That is, based on the engine driving state information, it is determined whether or not the switch 8c connected to the diode 8b is connected to the diode 8a.
  • information on the engine speed measured by the engine speed measuring unit 11a and state information on the starter motor 3 determined by the starter motor state determining unit 11b are used as secondary determination elements. Specifically, based on these pieces of information, it is determined whether the engine speed has reached a predetermined speed or higher (for example, 120 rpm or higher), and whether the starter motor 3 has been stopped (OFF).
  • a predetermined speed or higher for example, 120 rpm or higher
  • the starter motor 3 has been stopped
  • the controller 4 determines that the engine speed is equal to or higher than the predetermined speed or that the starter motor 3 is in a stopped state
  • the engine drive state in the engine body 2 is determined to be stable, and the switching circuit 7 Switching is performed (step S4). That is, a signal for connecting the switch 8 c to the diode 8 a is transmitted from the control unit 4 to the switching circuit 7. Thereby, the voltage application state by the auxiliary power source 6 is switched to the charged state of the auxiliary power source 6.
  • information on the engine speed and the starter motor state is used as the engine drive state information for determining whether or not the switching circuit 7 is shielded from electricity.
  • the switching circuit 7 is cut off and voltage application to the control unit 4 is stopped. According to such a method, since it is possible to recognize from the more reliable information that the engine driving state in the engine body 2 is stable, the voltage application to the control unit 4 by the auxiliary power source 6 can be performed at an appropriate timing. You can stop at.
  • the present invention has been described with reference to the above-described embodiment, the present invention is not limited to the above-described embodiment.
  • a case has been described in which information on both the outside air temperature and the key switch position is used as the voltage drop prediction information used for the primary determination. Only one of them may be used.
  • other various voltage drop prediction information may be used instead of these.
  • a case has been described in which the information on the engine speed and the state of the starter motor 3 is used as the engine driving state information used for the secondary determination. Only one of them may be used.
  • other various engine driving state information may be used.
  • other voltage drop prediction information and engine drive state information include information on the temperature of engine cooling water, the temperature of engine oil, or the state of a glow heater provided in the engine body 2. These pieces of information may be appropriately used as voltage drop prediction information, engine drive state information, or both.
  • the switching circuit is energized when the outside temperature of the voltage drop prediction information is equal to or lower than the predetermined temperature.
  • the present invention is not limited to such a case.
  • the switching circuit may be shielded based on information that the outside air temperature is equal to or higher than a predetermined temperature. Even in such a control, the voltage application to the control unit 4 by the auxiliary power source 6 can be stopped at an appropriate timing.
  • auxiliary power source 6 is a capacitor and the switching circuit 7 includes two diodes 8a and 8b and one switch 8c has been described.
  • the present invention is not limited to such a case. Any auxiliary power source 6 may be used as long as it can additionally supply a voltage to the control unit 4. Further, the switching circuit 7 may be any circuit as long as it can switch the conduction of voltage application from the auxiliary power supply 6 to the control unit 4.
  • the present invention is applicable to any engine mounted on a vehicle or the like.

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Abstract

エンジンは、エンジン本体を始動させるスタータモータと、エンジン本体の動作を制御する制御部と、スタータモータおよび制御部に対して電力を供給するバッテリと、バッテリから供給された電力によって制御部に電圧を印加する補助電源と、補助電源から制御部への電圧の印加を通遮電するスイッチング回路と、を備え、制御部は、制御部における電圧低下を予測するための電圧低下予測情報に基づいて、スイッチング回路の通遮電を制御することにより、低温での始動性を向上させる。

Description

エンジン
　本発明は、車両等に搭載されるエンジンに関する。
　従来より、低温での始動性を向上させることを目的とするエンジンが提案されている（例えば、特許文献１）。
　特許文献１で提案されるエンジンにおいては、エンジン本体のクランク軸をスタータモータにより回転駆動させた後、クランク軸の所定時間毎の平均回転数が所定回転数以上である場合に、スタータモータによる駆動を停止する。このように、スタータモータによる駆動を停止させる際の回転数の閾値として、瞬間的な回転数ではなく所定時間毎の平均回転数を採用することで、特に低温始動時において、瞬間的に回転数が上昇してスタータモータを停止させてしまうことを防止している。
特開２００９－１９７７３９号公報
　しかしながら、昨今では、特許文献１のように、スタータモータによるクランク軸の回転駆動を停止させる際の制御以外にも、その他の方法により低温での始動性を向上させることが望まれており、その点については未だ改善の余地があるといえる。
　従って、本発明の目的は、低温での始動性を向上させたエンジンを提供することにある。
　上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。
　本発明の一態様によれば、エンジン本体を始動させるスタータモータと、エンジン本体の動作を制御する制御部と、スタータモータおよび制御部に対して電力を供給するバッテリと、バッテリから供給された電力によって制御部に電圧を印加する補助電源と、補助電源から制御部への電圧の印加を通遮電するスイッチング回路と、を備え、制御部は、制御部における電圧低下を予測するための電圧低下予測情報に基づいて、スイッチング回路の通遮電を制御する、エンジンを提供する。
　本発明のエンジンによれば、低温での始動性を向上させることができる。
　本発明のこれらの態様と特徴は、添付された図面についての好ましい実施形態に関連した次の記述から明らかになる。
実施の形態にかかるエンジンの接続関係を示す概略的なブロック図 電圧低下に起因する制御部（ＥＣＵ）の作動停止を防止するための回路機構を示す図 制御部に供給される電圧の推移を示す図 制御フローの一例を示す図
　本発明の第１態様によれば、エンジン本体を始動させるスタータモータと、エンジン本体の動作を制御する制御部と、スタータモータおよび制御部に対して電力を供給するバッテリと、バッテリから供給された電力によって制御部に電圧を印加する補助電源と、補助電源から制御部への電圧の印加を通遮電するスイッチング回路と、を備え、制御部は、制御部における電圧低下を予測するための電圧低下予測情報に基づいて、スイッチング回路の通遮電を制御する、エンジンを提供する。特に低温始動時において、バッテリからスタータモータおよび制御部に電力を供給し、スタータモータに大きな電流が流れる際には、バッテリの電圧が大きく低下することがあり、制御部の作動電圧を下回る場合には、意図せずに制御部が停止してしまうおそれがある。これを受けて、制御部に対して選択的に電圧を印加可能な補助電源を設けて、制御部の印加電圧を適当なタイミングで増加させて底上げすることにより、意図しない制御部の停止を防止する。これにより、制御部の信頼性を向上させるとともに、低温での始動性を向上させることができる。
　本発明の第２態様によれば、外気温度を測定する外気温度測定部をさらに備え、制御部は、外気温度測定部によって測定される外気温度が所定温度以下であるという電圧低下予測情報に基づいて、スイッチング回路を通電するように制御する、第１態様に記載のエンジンを提供する。このように、電圧低下予測情報として外気温度を用い、外気温度が所定温度以下となった場合にスイッチング回路に通電して制御部に付加的に電圧を印加することにより、制御部の電圧が瞬間的に下がる前により確実に電圧を印加することができる。これにより、制御部の作動停止をより確実に防止し、低温での始動性を向上させることができる。
　本発明の第３態様によれば、制御部は、外気温度測定部によって測定される外気温度が所定温度以上であるという情報に基づいて、スイッチング回路を遮電するように制御する、第２態様に記載のエンジンを提供する。このように、外気温度が所定温度以上であるという情報に基づいてスイッチング回路の遮電を行うことにより、補助電源による制御部への電圧印加を適切なタイミングで停止することができる。
　本発明の第４態様によれば、キースイッチの位置を判定するキースイッチ位置判定部をさらに備え、制御部は、キースイッチ位置判定部によって判定されるキースイッチの位置がスタータモータを起動する位置であるという電圧低下予測情報に基づいて、スイッチング回路を通電するように制御する、第１態様から第３態様のいずれか１つに記載のエンジンを提供する。このように、電圧低下予測情報としてキースイッチの位置情報を用い、キースイッチの位置がスタータモータを起動する位置となった場合にスイッチング回路に通電して、制御部に付加的に電圧を印加している。これにより、制御部の電圧が瞬間的に下がる前により確実に電圧を印加することができるため、制御部の作動停止をより確実に防止することができ、低温での始動性を向上させることができる。
　本発明の第５態様によれば、エンジン本体の回転数を測定するエンジン回転数測定部をさらに備え、制御部は、エンジン回転数測定部によって測定されるエンジン本体の回転数が所定回転数以上であるというエンジン駆動状態情報に基づいて、スイッチング回路を遮電するように制御する、第１態様から第４態様のいずれか１つに記載のエンジンを提供する。このように、エンジン駆動状態情報としてエンジン回転数を用いてスイッチング回路の遮電を行うことにより、補助電源による制御部への電圧印加を適切なタイミングで停止することができる。
　本発明の第６態様によれば、スタータモータの状態を判定するスタータモータ状態判定部をさらに備え、制御部は、スタータモータ状態判定部によって測定されるスタータモータの状態が運転停止状態であるというエンジン駆動状態情報に基づいて、スイッチング回路を遮電するように制御する、第１態様から第５態様のいずれか１つに記載のエンジンを提供する。このように、エンジン駆動状態情報としてスタータモータの状態に関する情報を用いてスイッチング回路の遮電を行うことにより、補助電源による制御部への電圧印加を適切なタイミングで停止することができる。
（実施の形態）
　以下、本発明のエンジンに係る実施の形態について、添付の図面を参照しながら説明する。なお、本発明のエンジンは、以下の実施の形態に記載した構成に限定されるものではない。
　図１は、エンジン１における各構成部材の接続関係を示す概略的なブロック図である。図１に示すように、エンジン１は、エンジン本体２と、スタータモータ３と、制御部４と、バッテリ５と、補助電源６と、スイッチング回路７と、第１情報提供部１０と、第２情報提供部１１とを備える。
　エンジン本体２は、エンジン１を搭載している車両や機械（例えば農作業用機械）を駆動するためのクランクシャフトやピストンを備えたエンジン本体である。エンジン本体２としては例えば、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンが用いられる。スタータモータ３は、エンジン本体２を始動するためのモータである。制御部４は、いわゆるＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）であり、エンジン本体２およびスタータモータ３などの動作を制御する。バッテリ５は、スタータモータ３および制御部４などに電圧を印加するための部分である。補助電源６は、バッテリ５から供給される電力を使用して、バッテリ５による電圧に加わる形で制御部４に対して補助的に電圧を印加する電源である。スイッチング回路７は、補助電源６から制御部４への電圧印加の通遮電を行う回路である。第１情報提供部（電圧低下予測情報提供部）１０は、制御部４に印加される電圧の低下を予測するための電圧低下予測情報を制御部４に提供する部分である。第２情報提供部（エンジン駆動状態情報提供部）１１は、エンジン本体２におけるエンジンの駆動状態を示すエンジン駆動状態情報を制御部４に提供する部分である。
　このような構成において、制御部４に印加される電圧に関して、最低作動電圧が予め定められている。当該最低電圧を下回ると、制御部４の作動が強制的に停止される。特に低温環境下（例えば、－２０度以下）での始動時において、バッテリ５から制御部４に印加される電圧が急激に低下する場合があり、このような場合、制御部４の意図しない作動停止が生じうる。このような制御部４の作動停止を防止するために、本実施の形態におけるエンジン１は、第１情報提供部１０から提供される電圧低下予測情報に基づいて制御部４における電圧低下を予測し、スイッチング回路７の通遮電（特に通電）を制御するものである。
　本実施の形態における第１情報提供部１０は、外気温度測定部１０ａと、キースイッチ位置判定部１０ｂとを備える。外気温度測定部１０ａは、外気温度を測定し、電圧低下予測情報として制御部４に出力する部分である。キースイッチ位置判定部１０ｂは、エンジン１を搭載した車両や機械におけるキースイッチの位置（ＯＦＦ、ＯＮ、スタートなど）を判定し、電圧低下予測情報として制御部４に出力する部分である。
　本実施の形態ではさらに、第２情報提供部１１から提供されるエンジン駆動状態情報に基づいてエンジン本体２の駆動状態を判別し、スイッチング回路７の通遮電（特に遮電）を制御している。本実施の形態における第２情報提供部１１は、エンジン回転数測定部１１ａと、スタータモータ状態判定部１１ｂとを備える。エンジン回転数測定部１１ａは、エンジン本体２におけるエンジン回転数を測定し、エンジン駆動状態情報として制御部４に出力する部分である。スタータモータ状態判定部１１ｂは、スタータモータ３の状態を判定し、エンジン駆動状態情報として制御部４に出力する部分である。
　本実施の形態において、制御部４は、例えば、メモリと、ＣＰＵなどのプロセッサに対応する処理回路とを備えてもよい。キースイッチ位置判定部１０ｂおよびスタータモータ状態判定部１１ｂは、例えば、制御部４のメモリに記憶されたこれらの要素を機能させるプログラムをプロセッサが実行することで、これらの要素として機能させてもよい。あるいは、キースイッチ位置判定部１０ｂおよびスタータモータ状態判定部１１ｂは、これらの要素を機能させる集積回路を用いて構成してもよい。また、外気温度測定部１０ａは例えば、温度センサを備えて構成されてもよい。また、エンジン回転数測定部１１ａは例えば、エンジン回転数を測定する測定器を備えて構成されてもよい。
　図１の例では、キースイッチ位置判定部１０ｂおよびスタータモータ状態判定部１１ｂを制御部４とは分離して図示しているが、制御部４の内部にキースイッチ位置判定部１０ｂおよびスタータモータ状態判定部１１ｂが含まれてもよい。
　低温始動時における制御部４の作動停止を防止するための補助電源６およびスイッチング回路７による回路機構について、図２を用いて説明する。
　図２に示すように、スタータモータ３および制御部４は、バッテリ５に対して並列に接続されている。補助電源６およびスイッチング回路７は、制御部４と並列に接続されている。制御部４とバッテリ５の間には、ダイオード９が設けられている。具体的には、制御部４の上流側、かつ、バッテリ５からスタータモータ３および制御部４に至る分岐点の下流側に、ダイオード９が設けられている。
　図示は省略しているが、図２に示す回路にはリレー機構が設けられており、バッテリ５によるスタータモータ３側への電圧の印加と、制御部４（並びに補助電源６およびスイッチング回路７）側への電圧の印加を別々に行うことが可能である。すなわち、バッテリ５からスタータモータ３のみに電圧を印加する形態、制御部４（並びに補助電源６およびスイッチング回路７）のみに電圧を印加する形態、並びにスタータモータ３および制御部４の両方に電圧を印加する形態を適宜選択することができる。
　本実施の形態における補助電源６は、バッテリ５からの電力を利用して電荷を蓄積するためのコンデンサである。本実施の形態におけるスイッチング回路７は、逆向きの２つのダイオード８ａおよびダイオード８ｂと、１つのスイッチ８ｃとで構成されている。
　このような構成において、図２に示すようにスイッチ８ｃがダイオード８ａに接続されている場合、バッテリ５による電力がダイオード９を通じて供給されると、制御部４および補助電源６の両方に電流が流れるとともに、補助電源６には電荷が蓄積されていく。
　図２に示す状態からスイッチ８ｃが切り替わりダイオード８ｂに接続されると、ダイオード８ｂはダイオード９とは逆向きであるため、ダイオード９を通じて流れる電流は、補助電源６およびスイッチング回路７側には流れない。これにより、バッテリ５による電圧はダイオード９を通じて、制御部４のみに印加される。一方で、補助電源６に蓄積されていた電荷により、ダイオード８ｂを通じて、制御部４に電圧が印加される。すなわち、制御部４には、バッテリ５による電圧と補助電源６による電圧を加算した電圧が印加される。
　このように、スイッチング回路７の通遮電を制御して、補助電源６による付加的な電圧印加を実施することにより、制御部４の印加電圧を底上げする。これを利用して、低温始動時においてバッテリ５の急激な電圧低下に起因する制御部４の作動停止を防止する。
　次に、上述した回路構成を用いて行う制御フローの一例について、図３および図４を用いて説明する。図３は、エンジン始動時における制御部４の印加電圧の時間推移を示す。図４は、図３に示される制御部４の印加電圧の推移を生じさせる制御フローの一例を示す。
　図３に示すように、最初はキースイッチがＯＦＦの状態から始まり、回路構成としては、図２に示したようにスイッチ８ｃがダイオード８ａ側に接続されている状態から始まる。このとき、補助電源６による制御部４への電圧印加は行われないため、スイッチング回路７は「遮電」された状態にある。
　その後、キースイッチがＯＮの状態（イグニションランプが点灯する等の始動開始準備状態）とされると、バッテリ５から制御部４側に電圧が印加される。すなわち、制御部４が起動される。このとき、バッテリ５による電圧は制御部４のみに印加され、スタータモータ３には印加されない。すなわち、エンジン本体２は始動しない。このような状態でのバッテリ５による電圧印加により、前述したように補助電源６には電荷が蓄積されていく。一方で、起動された制御部４は、図４に示すフローを行う。
　具体的には、まず、１次判定を行う（ステップＳ１）。１次判定は、第１情報提供部１０から提供される電圧低下予測情報に基づいて、制御部４がスイッチング回路７の切換えを行うかどうか判定するものである。すなわち、電圧低下予測情報に基づいて、ダイオード８ａに接続しているスイッチ８ｃをダイオード８ｂへ接続するかどうかを決定する。
　本実施の形態では、１次判定要素として、外気温度測定部１０ａによって測定される外気温度の情報と、キースイッチ位置判定部１０ｂによって判定されるキースイッチの位置情報とを用いる。具体的には、第１情報提供部１０によって提供されるこれらの情報に基づき、外気温度が所定温度以下（例えば－２０度以下）かどうか、および、キースイッチ位置がスタート位置にあるかどうかを判定する。「スタート位置」とは、エンジン本体２を始動するようにスタータモータ３を起動させるためのキースイッチの位置である。ユーザがＯＮの位置からスタート位置にキースイッチを移動させ、そのことが認識されると、制御部４だけでなく、スタータモータ３にも電圧が印加される。スタータモータ３は特に、大電流を使用するものである。
　外気温度が所定温度以下、かつ、キースイッチ位置がスタート位置にあることを制御部４が判定すると、スイッチング回路７の切り替えを行う（ステップＳ２）。すなわち、制御部４からスイッチング回路７へ、スイッチ８ｃをダイオード８ｂに接続する信号が送信される。
　上記制御によれば、外気温度が所定温度以下であると判定されていても、キースイッチの位置がスタート位置にあることが判定されるまでは、スイッチング回路７の切換えは行われない。外気温度が所定温度以下であると判定され、かつ、図３に示すようにキースイッチ位置がスタート位置にきたときに、制御部４によるスイッチング回路７の切換えが行われる。
　スイッチング回路７の切換えが行われて、スイッチ８ｃがダイオード８ｂに接続されると、前述したように、補助電源６に蓄積されていた電荷により、制御部４に電圧が印加される。補助電源６による制御部４への電圧印加が行われるため、スイッチング回路７は「通電」された状態にある。このようにして、制御部４には、バッテリ５による電圧に加えて、補助電源６に蓄積されていた電荷による電圧が付加的に印加される。図３において、上述した制御を行った場合の制御部４の実際の電圧変化を示すものがＣ１である（実施例）。本実施の形態とは異なり、補助電源６やスイッチング回路７の構成を持たずにバッテリ５のみによる電圧印加を行う場合の電圧変化を示すものがＣ２である（比較例）。
　特に周囲温度が極めて低い場合などの低温始動時において、バッテリ５からスタータモータ３および制御部４に電力を供給し、スタータモータ３に大きな電流が流れる際には、バッテリ５の電圧が大きく低下することがある。Ｃ２に示すように、バッテリ５による電圧印加のみとした場合、電圧の瞬時低下により、制御部４の最低作動電圧Ｌ１を下回り、制御部４が意図せずに作動停止になる場合がある。
　これに対して、Ｃ１に示すように、バッテリ５だけでなく補助電源６を用いて付加的な電圧を印加して制御部４の印加電圧を上昇させることにより、制御部４の電圧がＬ１を下回ることを事前に防止することができる。
　本実施の形態のエンジン１によれば、制御部４に対して選択的に電圧を印加可能な補助電源６を設けて、制御部４の印加電圧を適当なタイミングで増加させて底上げすることにより、意図しない制御部４の停止を防止することができる。これにより、制御部４の信頼性を向上させるとともに、低温での始動性を向上させることができる。
　上記構成によれば、補助電源６による電圧印加は、スイッチング回路７により切り替えることができる。よって、補助電源６に十分な電荷が蓄積されたときには、スイッチング回路７を切り替えて、補助電源６の充電状態を解除し、蓄積された電荷を放電することができる。このような制御によれば、補助電源６の過充電を防止することができ、特にコンデンサとしての補助電源６の長寿命化を図ることができる。
　また本実施の形態では、スイッチング回路７の通電を行うかどうか判断するための電圧低下予測情報として、外気温度およびキースイッチ位置の情報を用いている。外気温度が所定温度以下となり、かつ、キースイッチ位置がスタータモータ３を起動する位置であるスタート位置となった場合に、スイッチング回路７に通電して、制御部４に付加的に電圧を印加している。このような制御によれば、制御部４の電圧が瞬間的に低下しやすい状況を前もって予測し、そのような低下が生じる前に制御部４に予め電圧を印加することができる。これにより、制御部４の作動停止をより確実に防止することができ、制御部４の信頼性を向上させるとともに、低温での始動性を向上させることができる。
　その後、制御部４は２次判定を行う（ステップＳ３）。２次判定は、１次判定で使用した電圧低下予測情報とは異なるエンジン駆動状態情報に基づいて、制御部４がエンジン本体２におけるエンジンの駆動状態を判別し、スイッチング回路７の切換えを行うかどうかを決定するものである。すなわち、エンジン駆動状態情報に基づいて、ダイオード８ｂに接続しているスイッチ８ｃをダイオード８ａへ接続するかどうかを決定する。
　本実施の形態では、２次判定要素として、エンジン回転数測定部１１ａによって測定されるエンジン回転数の情報と、スタータモータ状態判定部１１ｂによって判定されるスタータモータ３の状態情報とを用いる。具体的には、これらの情報に基づき、エンジン回転数が所定回転数以上（例えば１２０ｒｐｍ以上）になったかどうか、および、スタータモータ３が停止（ＯＦＦ）状態になったかどうかを判定する。エンジン回転数が所定回転数以上である、又は、スタータモータ３が停止状態であることを制御部４が判定すると、エンジン本体２におけるエンジンの駆動状態が安定したものと判断し、スイッチング回路７の切り替えを行う（ステップＳ４）。すなわち、制御部４からスイッチング回路７へ、スイッチ８ｃをダイオード８ａに接続する信号が制御部４から送信される。これにより、補助電源６による電圧の印加状態から、補助電源６の充電状態へと切り替えられる。
　このようにして、エンジン駆動状態情報をもとにエンジンの駆動状態が安定化したことを判断し、スイッチング回路７を切り替えることにより、補助電源６による電圧印加が不要なタイミングで適切に電圧印加を停止することができる。
　本実施の形態では、スイッチング回路７の遮電を行うかどうか判断するためのエンジン駆動状態情報として、エンジン回転数およびスタータモータ状態の情報を用いている。エンジン回転数が所定回転数以上となった、又は、スタータモータ３が停止状態となった場合にスイッチング回路７を遮電して、制御部４への電圧印加を停止している。このような方法によれば、エンジン本体２におけるエンジンの駆動状態が安定していることをより確実な情報により認識することができるため、補助電源６による制御部４への電圧印加を適切なタイミングで停止することができる。
　その後は、エンジン１のＯＮ／ＯＦＦに応じて、上述した１次判定および２次判定を繰り返し行う。
　以上、上述の実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されない。例えば、本実施の形態では、１次判定に用いる電圧低下予測情報として、外気温度とキースイッチ位置の両方の情報を用いる場合について説明したが、このような場合に限らず、これらの情報のいずれか一方のみを用いてもよい。さらには、これらの代わりにその他の各種電圧低下予測情報を用いてもよい。また、本実施の形態では、２次判定に用いるエンジン駆動状態情報として、エンジン回転数とスタータモータ３の状態の情報を用いる場合について説明したが、このような場合に限らず、これらの情報のいずれか一方のみを用いてもよい。さらには、これらの代わりにその他の各種エンジン駆動状態情報を用いてもよい。例えば、その他の電圧低下予測情報およびエンジン駆動状態情報としては、エンジン冷却水の温度、エンジンオイルの温度、あるいはエンジン本体２に設けられたグロー・ヒータの状態に関する情報などがある。これらの情報を適宜、電圧低下予測情報、エンジン駆動状態情報、あるいはその両方として用いてもよい。
　また、本実施の形態では、電圧低下予測情報の外気温度が所定温度以下である場合に、スイッチング回路の通電を行う場合について説明したが、このような場合に限らない。例えば、このような制御とは逆に、外気温度が所定温度以上であるという情報をもとに、スイッチング回路の遮電を行うようにしてもよい。このような制御であっても、補助電源６による制御部４への電圧印加を適切なタイミングで停止することができる。
　また本実施の形態では、補助電源６がコンデンサであり、スイッチング回路７が２つのダイオード８ａ、８ｂと１つのスイッチ８ｃにより構成される場合について説明したが、このような場合に限らない。補助電源６としては、制御部４に付加的に電圧を供給できるものであれば任意のものでよい。また、スイッチング回路７としては、補助電源６から制御部４への電圧印加の通遮電を切り替えられるものであれば任意のものでよい。
　本発明は、車両等に搭載されるエンジンであれば適用可能である。
　本発明は、添付図面を参照しながら好ましい実施形態に関連して充分に記載されているが、この技術の熟練した人々にとっては種々の変形や修正は明白である。そのような変形や修正は、添付した請求の範囲による本開示の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。
　２０１５年１０月２２日に出願された日本国特許出願Ｎｏ．２０１５－２０８２０４号の明細書、図面、及び特許請求の範囲の開示内容は、全体として参照されて本明細書の中に取り入れられるものである。

Claims (6)

  1. 　エンジン本体を始動させるスタータモータと、
    　エンジン本体の動作を制御する制御部と、
    　スタータモータおよび制御部に対して電力を供給するバッテリと、
    　バッテリから供給された電力によって制御部に電圧を印加する補助電源と、
    　補助電源から制御部への電圧の印加を通遮電するスイッチング回路と、を備え、
    　制御部は、制御部における電圧低下を予測するための電圧低下予測情報に基づいて、スイッチング回路の通遮電を制御する、エンジン。
  2. 　外気温度を測定する外気温度測定部をさらに備え、
    　制御部は、外気温度測定部によって測定される外気温度が所定温度以下であるという電圧低下予測情報に基づいて、スイッチング回路を通電するように制御する、請求項１に記載のエンジン。
  3. 　制御部は、外気温度測定部によって測定される外気温度が所定温度以上であるという情報に基づいて、スイッチング回路を遮電するように制御する、請求項２に記載のエンジン。
  4. 　キースイッチの位置を判定するキースイッチ位置判定部をさらに備え、
    　制御部は、キースイッチ位置判定部によって判定されるキースイッチの位置がスタータモータを起動する位置であるという電圧低下予測情報に基づいて、スイッチング回路を通電するように制御する、請求項１から３のいずれか１つに記載のエンジン。
  5. 　エンジン本体の回転数を測定するエンジン回転数測定部をさらに備え、
    　制御部は、エンジン回転数測定部によって測定されるエンジン本体の回転数が所定回転数以上であるという電圧低下予測情報に基づいて、スイッチング回路を遮電するように制御する、請求項１から４のいずれか１つに記載のエンジン。
  6. 　スタータモータの状態を判定するスタータモータ状態判定部をさらに備え、
    　制御部は、スタータモータ状態判定部によって測定されるスタータモータの状態が運転停止状態であるという電圧低下予測情報に基づいて、スイッチング回路を遮電するように制御する、請求項１から５のいずれか１つに記載のエンジン。
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