WO2020059233A1 - エンジン再始動装置 - Google Patents

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WO2020059233A1
WO2020059233A1 PCT/JP2019/024971 JP2019024971W WO2020059233A1 WO 2020059233 A1 WO2020059233 A1 WO 2020059233A1 JP 2019024971 W JP2019024971 W JP 2019024971W WO 2020059233 A1 WO2020059233 A1 WO 2020059233A1
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atmospheric pressure
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crankshaft
duty ratio
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French (fr)
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俊章 大澤
竜輔 玉野井
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本田技研工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an engine restart device that restarts an engine after an automatic stop, and more particularly to an engine restart device that improves the startability by causing the engine to swing back after the automatic stop and restarting.
  • the engine stops automatically when the vehicle is stopped, and the throttle grip is operated from the stopped state to instruct start, especially in order to suppress exhaust gas and fuel consumption during idling.
  • An engine stop / start control device that automatically restarts the engine and starts the vehicle is known (Patent Document 1).
  • the starter motor (cell motor) is once rotated in the reverse direction of the load torque, and then the cell motor is rotated in the normal engine rotation direction (forward rotation direction).
  • the starter motor (cell motor) is once rotated in the reverse direction of the load torque, and then the cell motor is rotated in the normal engine rotation direction (forward rotation direction).
  • Patent Document 3 describes that, according to a crank angle position of an engine stopped with a stop of a vehicle, the crank angle position is moved in a reverse direction prior to a subsequent start operation, thereby quickly starting the engine by the start operation.
  • An object of the present invention is to solve the above technical problem and to stop the engine at a position just before the compression top dead center regardless of a change in the atmospheric pressure when the engine is reversed after the engine is stopped to prepare for the next start. It is an object of the present invention to provide an engine restart device capable of performing the above-described steps.
  • the present invention provides a starter (250) connected to a crankshaft (12) of an engine (200), a vehicle speed detector (255) for detecting a vehicle speed, and igniting an engine.
  • the engine restart device that rotates the crankshaft in the reverse direction and then in the forward direction is characterized by having the following configuration.
  • An atmospheric pressure measuring unit (252) for measuring the atmospheric pressure is provided, and the control unit (160) controls the speed of reversing the crankshaft according to the result of measuring the atmospheric pressure.
  • the second feature is that the atmospheric pressure measuring section (252) measures the atmospheric pressure based on the detection value of the intake pressure sensor of the engine.
  • the starter is a three-phase brushless starter / generator (171), and the control unit (160) changes the drive duty ratio of the starter based on the measurement result of the atmospheric pressure. There are three features.
  • the control unit (160) refers to the storage unit based on the measurement result of the atmospheric pressure to thereby determine the drive duty. Determining the ratio is a fourth feature.
  • the storage unit (307) stores the correspondence between the atmospheric pressure and the drive duty ratio in a map format, and the control unit (160) refers to the map based on the measurement result of the atmospheric pressure.
  • the fifth feature is that the drive duty ratio is determined by the following.
  • control unit (160) reduces the speed of reverse rotation of the crankshaft as the atmospheric pressure decreases.
  • the engine restart device of the present invention includes an atmospheric pressure measuring unit (252) that measures the atmospheric pressure, and the control unit (160) reverses the crankshaft according to the measurement result of the atmospheric pressure. It is characterized in that the speed at which it is driven is controlled. Therefore, it is possible to prevent the crankshaft from continuing to rotate reversely after idle stop at high altitude or at the time of swingback at the time of normal engine start.
  • the engine restart device is characterized in that the atmospheric pressure measuring section (252) measures the atmospheric pressure based on the value detected by the intake pressure sensor of the engine. Therefore, the atmospheric pressure can be measured without providing an atmospheric pressure sensor, so that the cost can be reduced.
  • the starter is a three-phase brushless starter / generator (171), and the control unit (160) controls the starter based on the measurement result of the atmospheric pressure. It is characterized in that the drive duty ratio is changed. Therefore, it is possible to freely control the reverse rotation speed and the reverse rotation torque during the swingback.
  • the engine restart device of the present invention includes storage means (307) for storing the relationship between the atmospheric pressure and the drive duty ratio, and the control section (160) performs the control based on the measurement result of the atmospheric pressure.
  • the drive duty ratio is determined by referring to the storage means. Therefore, the crankshaft can be accurately reversed to the predetermined position after the idle stop, and the engine can be quickly restarted thereafter.
  • the storage means (307) stores the correspondence between the atmospheric pressure and the drive duty ratio in a map format, and the control unit (160) performs the measurement of the atmospheric pressure.
  • the drive duty ratio is determined by referring to the map based on Therefore, it is not necessary to calculate the correspondence between the atmospheric pressure and the drive duty ratio each time, and the swingback can be performed with a low processing load of referring to the map.
  • the engine restart device of the present invention is characterized in that the control section (160) decreases the speed of reverse rotation of the crankshaft as the atmospheric pressure decreases. Therefore, it is possible to appropriately perform the swingback in accordance with the state of the atmospheric pressure.
  • FIG. 2 is a functional block diagram of a main part of the starting device according to the embodiment of the present invention.
  • 1 is an overall side view of a scooter-type motorcycle on which an engine restart device to which the present invention is applied is mounted.
  • FIG. 2 is a plan view around an instrument panel of the scooter type motorcycle. It is a schematic diagram which shows the outline of a seating detection apparatus.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the engine shown in FIG. 2 taken along line AA.
  • FIG. 2 is a side cross-sectional view of the vicinity of a cylinder head of the engine.
  • FIG. 2 is a front sectional view of the vicinity of a cylinder head of the engine.
  • FIG. 2 is a rear cross-sectional view of the vicinity of a cylinder head of the engine.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating an overall configuration of a start / stop control system according to an embodiment of the present invention. It is the block diagram (the 1) which showed the function of the main control device. It is the block diagram (the 2) which showed the function of the main control device. It is the figure which showed the main operation
  • FIG. 9 is a diagram showing a switching condition of an operation mode and an operation pattern.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a relationship between a crank angle position and a riding-over torque. It is a figure showing relation between riding torque and atmospheric pressure. 5 is a flowchart illustrating the operation of the present invention.
  • FIG. 2 is an overall side view of a motorcycle equipped with an engine starting device according to one embodiment of the present invention.
  • the vehicle body front part 2 and the vehicle body rear part 3 are connected via a low floor part 4, and the vehicle body frame forming the skeleton of the vehicle body is generally composed of a down tube 6 and a main pipe 7.
  • the fuel tank and the luggage box (both not shown) are supported by a main pipe 7, and a seat 8 is disposed above the main pipe 7.
  • the seat 8 can also serve as a lid of a luggage box provided at a lower portion thereof, and is rotatably supported by a hinge mechanism (not shown) provided at a front portion FR for opening and closing the luggage box.
  • a steering head 5 is provided on the down tube 6, and the steering head 5 supports the front fork 12A.
  • a handle 11A is attached to a portion extending upward from the front fork 12A, and a front wheel 13A is pivotally supported at a distal end of the portion extending downward.
  • the upper part of the handle 11A is covered with a handle cover 33 also serving as an instrument panel.
  • a link member (hanger) 37 is rotatably supported in the middle of the main pipe 7, and the swing unit 17 is swingably connected to the main pipe 7 by the hanger 37.
  • the swing unit 17 is mounted with a single-cylinder four-cycle engine 200 at the front thereof.
  • a belt-type continuously variable transmission 35 is configured from the engine 200 to the rear, and a speed reduction mechanism 38 is connected to the continuously variable transmission 35 via a centrifugal clutch mechanism described later.
  • the rear wheel 21 is supported by the speed reduction mechanism 38.
  • the rear cushion 22 is interposed between the upper end of the speed reduction mechanism 38 and the upper bent portion of the main pipe 7.
  • An intake pipe 23 extending from a cylinder head 32 of the engine 200 is connected to a front portion of the swing unit 17, and a carburetor 24 and an air cleaner 25 connected to the carburetor 24 are disposed in the intake pipe 23. ing.
  • a kick arm 28 The base end of a kick arm 28 is fixed to a kick shaft 27 projecting from a transmission case cover 36 of a belt-type continuously variable transmission 35, and a kick pedal 29 is provided at a tip of the kick arm 28.
  • a main stand 26 is pivotally mounted on the pivot 18 provided at the lower portion of the swing unit case 31, and the main stand 26 is raised when parking (shown by a chain line).
  • FIG. 3 is a plan view around the instrument panel of the motorcycle.
  • a standby indicator 256 and a battery indicator 276 are provided together with the speedometer 193.
  • the standby indicator 256 blinks when the engine is stopped during the stop / start control of the engine, and warns the driver that the engine is ready to start and start immediately after opening the throttle.
  • the battery indicator 276 lights up when the battery voltage decreases, and warns the driver of insufficient battery charge.
  • the handle cover 33 is provided with an idle switch 253 for permitting or restricting idling and a starter switch 258 for starting a starter motor (cell motor).
  • a throttle grip 194 and a brake lever 195 are provided at the right end of the handle 11A.
  • a horn switch and a turn signal switch are provided at the bases of the left and right throttle grips as in the conventional motorcycle, but are not shown here.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing a structure of a hinge portion for opening and closing the seat 8.
  • a sheet 8 also serving as a lid of the luggage box 16 is provided to be freely openable and closable in the direction of arrow A with respect to the luggage box 16.
  • the luggage box 16 is provided with a hinge shaft 102 and a link member 100 swingable about the hinge shaft 102 so that the seat 8 can be opened and closed.
  • the other end of the link member 100 that is, the end opposite to the side connected to the hinge shaft 102 is rotatably connected to a second hinge shaft 110 provided on the frame 8a of the seat 8. ing. Accordingly, the seat 8 can swing about the hinge shaft 102 in the direction of arrow A, and can swing about the second hinge shaft 110 also in the direction of arrow B.
  • a spring 103 is interposed between the link member 100 and the frame 8a, and urges the seat 8 clockwise about the second hinge shaft 110. Further, a seating switch 254 is provided between the link member 100 and the frame 8a, and the driver is seated and the frame 8a is turned around the second hinge shaft 110 by a predetermined amount in the counterclockwise direction in the figure. When it is turned on, the seating state is detected.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the starter / generator connected to the crankshaft of the engine, and is a cross-sectional view taken along a line AA in FIG.
  • a swing unit case 31 is provided with a crankshaft 12 rotatably supported by main bearings 10 and 11, and a connecting rod 14 is connected to the crankshaft 12 via a crankpin 13.
  • an inner rotor 15 constituting a brushless ACG starter motor 171, which is a main part of the starter / generator 250, is provided.
  • the inner rotor 15 is fixed to one end of the crankshaft 12 by bolts 20 together with the flange member 39.
  • a permanent magnet 19 is fitted on the outer peripheral surface of the inner rotor 15.
  • the permanent magnets 19 are, for example, neodymium iron boron, and are provided at six locations at equal angular intervals around the crankshaft 12.
  • the stator core 48 of the outer stator 47 disposed on the outer periphery of the inner rotor 15 is fixed to the swing unit case 31.
  • a generator coil 50 and a starting coil 51 are wound around a yoke 49 a of the stator core 49.
  • a radiator fan 57 is attached to the flange member 39, and a radiator 58 is provided to face the radiator fan 57.
  • a sprocket 59 is fixed on the crankshaft 12 between the inner rotor 15 and the main bearing 11.
  • the sprocket 59 has a chain for obtaining power for driving a camshaft (not shown) from the crankshaft 12. 60 is hung.
  • the sprocket 59 is formed integrally with a gear 61 for transmitting power to a pump that circulates lubricating oil.
  • a board 55 is fixed inside the one end side surface 31 a of the swing unit case 31 by a screw 41 in parallel with the crankshaft 12, and a permanent magnet 19 mounted on the outer peripheral surface of the inner rotor 15 is provided on the inner surface of the substrate 55.
  • a rotor sensor 56 for detection is provided.
  • the rotor sensor 56 is configured by arranging a plurality of Hall elements coaxially with the inner rotor 15 with a predetermined gap and in an arc shape.
  • FIG. 6 is a side sectional view of the vicinity of the engine head
  • FIG. 7 is a front sectional view thereof
  • FIG. 8 is a rear sectional view thereof.
  • the piston 63 arranged in the cylinder 62 is connected to the small end side of the connecting rod 14 via a piston pin 64.
  • An ignition plug 65 is screwed into the cylinder head 32, and its electrode portion faces a combustion chamber formed between the head of the piston 63 and the cylinder head 32.
  • the cylinder 62 is surrounded by a water jacket 66.
  • a camshaft 69 rotatably supported by bearings 67 and 68 is provided above the cylinder 62 in the cylinder head 32.
  • An attachment 70 is fitted to the camshaft 69, and a cam sprocket 72 and a retractor 72 a for generating a cam pulse in association with the cam sensor 155 are fixed to the attachment 70 by co-fastening with a bolt 71. I have.
  • the chain 60 is hung on the cam sprocket 72.
  • the rotation of the sprocket 59 (see FIG. 5), that is, the rotation of the crankshaft 12 is transmitted to the camshaft 69 by the chain 60.
  • a rocker arm 73 is provided on the upper portion of the camshaft 69, and the rocker arm 73 swings according to the cam shape of the camshaft 69 as the camshaft 69 rotates.
  • the cam shape of the camshaft 69 is determined such that the intake valve 95 and the exhaust valve 96 are opened and closed according to a predetermined stroke of the four-stroke engine.
  • the intake pipe 23 is opened and closed by the intake valve 95, and the exhaust pipe 97 is opened and closed by the exhaust valve 96.
  • the camshaft 69 is integrally formed with an exhaust cam and an intake cam.
  • a decompression cam 98 is provided adjacent to these cams and engaged with the camshaft 69 only in the reverse direction.
  • the decompression cam 98 follows the rotation of the camshaft 69 when the camshaft 69 rotates in the reverse direction, and rotates to a position protruding from the outer peripheral shape of the exhaust cam.
  • the exhaust valve 96 can be slightly lifted when the camshaft 69 rotates forward, and the load in the compression process of the engine can be reduced. As a result, the torque at the time of starting the crankshaft can be reduced, so that a small starter of the four-cycle engine can be used. As a result, there is an advantage that the area around the crank can be made compact and the bank angle can be increased. It should be noted that when the cam rotates forward for a while, the outer shape of the decompression cam 98 returns to the outer peripheral shape of the exhaust cam.
  • a pump chamber 76 surrounded by a water pump base 74 and a water pump housing 75 is formed in the cylinder head 32.
  • a pump shaft 78 having an impeller 77 is arranged in the pump chamber 76.
  • the pump shaft 78 is fitted to the end of the cam shaft 69 and is rotatably held by a bearing 79.
  • the driving force of the pump shaft 78 is obtained by a pin 80 that engages the center of the cam sprocket 72.
  • the head cover 81 is provided with an air reed valve 94.
  • the air reed valve 94 sucks air when a negative pressure is generated in the exhaust pipe 97 to improve emission.
  • a sealing member is provided in various places around the pump chamber 76, individual description is omitted.
  • FIG. 9 and 10 are sectional views of the automatic transmission portion of the engine, in which FIG. 9 is a driving side and FIG. 10 is a driven side.
  • a pulley 83 for winding a V-belt 82 is provided on an end of the crankshaft 12 opposite to the side on which the inner rotor 15 of the starting and generating device is provided.
  • the pulley 83 includes a fixed pulley piece 83a whose movement in the rotation direction and the axial direction is fixed to the crankshaft 12, and a movable pulley piece 83b slidable in the axial direction with respect to the crankshaft 12.
  • a holder plate 84 is attached to the back surface of the movable pulley piece 83b, that is, the surface that does not contact the V-belt 82.
  • the movement of the holder plate 84 is restricted in both the rotational direction and the axial direction with respect to the crankshaft 12, and the holder plate 84 rotates integrally.
  • the space surrounded by the holder plate 84 and the movable pulley piece 83b forms a pocket for accommodating a roller 85 as a governor weight.
  • the clutch mechanism for connecting the power to the rear wheel 21 is configured as follows.
  • the main shaft 125 of the clutch is supported by a bearing 127 fitted in a case 126 and a bearing 129 fitted in a gear box 128.
  • a fixed pulley piece 132a of a pulley 132 is supported on the main shaft 125 by bearings 130 and 131.
  • a cup-shaped clutch plate 134 is fixed to an end of the main shaft 125 by a nut 133.
  • the movable pulley piece 132b of the pulley 132 is slidably provided in the longitudinal direction of the main shaft 125 on the sleeve 135 of the fixed pulley piece 132a.
  • the movable pulley piece 132b is engaged with the disk 136 so as to be able to rotate integrally around the main shaft 125.
  • a compression coil spring 137 in which a repulsive force acts in a direction to increase the distance between the two.
  • the disk 136 is provided with a shoe 139 supported by a pin 138 so as to be swingable.
  • a pinion 141 is fixed to the main shaft 125, and the pinion 141 meshes with a gear 143 fixed to the idle shaft 142. Further, a pinion 144 fixed to the idle shaft 142 meshes with a gear 146 of the output shaft 145.
  • the rear wheel 21 includes a rim 21a and a tire 21b fitted around the rim 21a, and the rim 21a is fixed to the output shaft 145.
  • the roller 85 when the engine speed further increases, the roller 85 is biased in the outer peripheral direction by centrifugal force.
  • the position shown by the chain line in FIG. 9 is the position of the roller 85 in that case.
  • the movable pulley 83b is pushed toward the fixed pulley 83a, so that the V-belt 82 moves closer to the maximum diameter of the pulley 83.
  • the movable pulley piece 132b is deflected by overcoming the compression coil spring 137, and the V-belt 82 moves closer to the minimum diameter of the pulley 132.
  • the winding diameter of the V belt 82 around the pulley 83 on the crankshaft 12 side and the pulley 132 on the centrifugal clutch side changes in accordance with the engine speed, and the speed change action is achieved.
  • the starting coil 51 can be energized to energize the engine.
  • a kick starting device that starts the engine 200 by stepping is also used. Further, the kick starting device will be described with reference to FIG.
  • a driven dog gear 86 for kick start is fixed to the back of the fixed pulley 83a.
  • a support shaft 88 having a helical gear 87 is rotatably supported on the cover 36 side.
  • a cap 89 is fixed to an end of the support shaft 88, and a drive dog gear 90 that meshes with the driven dog gear 86 is formed on an end surface of the cap 89.
  • the kick shaft 27 is rotatably supported by the cover 36, and a sector helical gear 91 meshed with the helical gear 87 is welded to the kick shaft 27.
  • a spline is formed at an end of the kick shaft 27, that is, a portion protruding from the cover 36 to the outside, and a spline provided on the kick arm 28 (see FIG. 10) is engaged with the spline.
  • Reference numeral 92 denotes a friction spring
  • reference numeral 93 denotes a return spring.
  • the oil supply unit is provided below the crank box 9.
  • the oil pan 147 is formed with a pipe 148 for introducing oil, and the oil is sucked into the trochoid pump 149 according to the arrow D1.
  • the oil sucked into the trochoid pump 149 is increased in pressure and discharged to the pipe 150, passes through the pipe 150 according to arrows D2 and D3, and is discharged into the crank chamber.
  • a gear 152 is connected to the pump shaft 151 of the trochoid pump 149, and the gear 152 is meshed with a gear 61 connected to the crankshaft 12. That is, the trochoid pump 149 is driven according to the rotation of the crankshaft 12, and circulates oil for lubrication.
  • the sprocket 59 for driving the camshaft 69 and the gear 61 for driving the oil pump are mounted on the crankshaft 12 adjacent to the bearing 11 supporting the crankshaft 12.
  • the inner rotor 15 including the permanent magnet 19 is arranged at a position close to the sprocket 59 and the gear 61, that is, at a position not far from the bearing 11.
  • FIG. 12 is a side sectional view showing the arrangement of a sensor (crank pulser) that emits a crank pulse around the crankshaft
  • FIG. 13 is a front sectional view of the same.
  • the crankcase includes a front crankcase 99F and a rear crankcase 99R, and a crank pulser 153 is provided on the rear crankcase 99R side so as to be orthogonal to the crankshaft 12.
  • the detection end 153a is arranged to face the outer peripheral edge of the left crank web 12L.
  • crank pulser 153 is magnetically coupled with the reluctance portion 154 and outputs a crank angle detection signal.
  • the engine stop / start system includes an idling restriction mode and an idling permission mode.
  • the idling restriction mode when the vehicle is stopped, the engine is automatically stopped, and when a start operation is detected in the stopped state, the engine is automatically restarted and the vehicle can be started (hereinafter, referred to as “stop start mode”). Also called).
  • the idling permission mode includes two operation modes, one of which temporarily permits idling after the first engine start for the purpose of warm-up operation at the time of engine start (hereinafter referred to as "start mode"). In another one, idling is always permitted by the driver's intention (setting by a switch) (hereinafter, “idle switch mode").
  • FIG. 14 is a block diagram showing the overall configuration of the engine start / stop system.
  • the starter / generator 250 provided coaxially with the crankshaft 12 has a function as a starter motor for cranking the engine 200 and a function for charging the battery 168 by generating power while the vehicle is running.
  • An AC power generation starter motor (hereinafter, ACG starter motor) 171 is provided.
  • the power generated by the ACG starter motor 171 is charged into the battery 168 via the regulator / rectifier 167.
  • the regulator / rectifier 167 controls the output voltage of the ACG starter motor 171 to 12V to 14.5V.
  • the battery 168 supplies a drive current to the ACG starter motor 171 when the engine is started, and supplies a load current to various general electrical components 174, the main control device 160, and the like via the main switch 173.
  • Main controller 160 includes a Ne sensor 251 for detecting engine speed Ne, an atmospheric pressure sensor 252 for measuring atmospheric pressure Pa, an idle switch 253 for manually permitting or restricting idling of engine 200, A seat switch 254 that closes the contact point and outputs an "H" level when seated on the vehicle, a vehicle speed sensor 255 that detects the vehicle speed, a standby indicator 256 that flashes in a stop / start mode, a throttle sensor 257 that detects the throttle opening ⁇ , an ACG starter motor A starter switch 258 for driving the engine 171 to start the engine 200, a stop switch 259 for outputting an "H" level in response to a brake operation, and a lighter for charging when the voltage of the battery 168 falls below a predetermined value (for example, 10V). Battery indicator 276 warning the driver of the shortage It has been continued.
  • a predetermined value for example, 10V
  • the main controller 160 further includes an ignition controller (including an ignition coil) 161 for igniting the ignition plug 65 in synchronization with the rotation of the crankshaft 12, an inverter 162 for rotating the ACG starter motor 171 forward or backward, a headlight.
  • a headlight relay 163 for supplying power to the carburetor 169, a bi-starter relay 164 for supplying power to the bi-starter 165 mounted on the carburetor 166, and a buzzer 175 for generating an alarm sound under predetermined conditions to alert the driver. It is connected.
  • the power supply control to the headlight 169 is not limited to the on / off switching control by the headlight relay 163.
  • a switching element such as an FET is employed in place of the headlight relay 163, and instead of turning off the power supply, the switching element is turned on and off at a predetermined cycle and a duty ratio to substantially reduce the voltage applied to the headlight 169. That is, so-called chopping control for reducing the temperature can be employed.
  • FIGS. 15 and 16 are functional block diagrams (Nos. 1 and 2) showing the configuration of the main control unit 160, and the same reference numerals as those in FIG. 14 denote the same or equivalent parts.
  • FIG. 17 shows a control content of a start control unit 400, a control content of a bi-starter control unit 900, a control content of a standby indicator control unit 600, a control content of an ignition control unit 700, a control content of an operation switching unit 300, and a warning, which will be described later.
  • a list of control contents of the buzzer control unit 800 and control contents of the charge control unit 500 are displayed.
  • the operation switching unit 300 in FIG. 15 switches to any one of the “start mode”, the “stop start mode”, and the “idle switch mode”.
  • the "stop and start mode” further includes a first operation pattern (hereinafter, referred to as a "first pattern”) for completely prohibiting idling, and a second operation pattern (hereinafter, referred to as "first pattern") for idling under exceptional conditions. 2nd pattern ”).
  • the second pattern is suitable as a dead battery prevention mode for preventing a dead battery when the engine is stopped for a long time with the headlight 169 turned on.
  • the state signal of the idle switch 253 is input to the operation switching signal output unit 301 of the operation switching unit 300.
  • the state signal of the idle switch 253 indicates an “L” level in an off state (idling restriction) and an “H” level in an on state (idling permission).
  • the vehicle speed continuation determining unit 303 includes a timer 303a, and outputs an “H” level signal when the vehicle speed sensor 255 detects a vehicle speed higher than a predetermined speed for a predetermined time or more.
  • the operation switching signal output unit 301 outputs the output signal of the idle switch 253 and the vehicle speed continuation determination unit 303, and the ignition off which becomes “H” level when the ignition off state of the engine continues for a predetermined time (3 minutes in this embodiment).
  • signals S301a, S301b, and S301c for switching the operation mode and operation pattern of main controller 160 are output.
  • FIG. 18 is a diagram schematically showing the switching conditions of the operation mode and the operation pattern by the operation switching signal output unit 301.
  • the operation switching signal output unit 301 when the main switch 173 is turned on to reset the main control device 160 or the idle switch 253 is turned off (condition is satisfied), the operation mode switching unit 301a performs the “starting”. Mode "is activated. At this time, the operation mode switching unit 301a outputs an operation mode signal S301a of "L" level.
  • the operation mode is switched from the “start mode” to the “stop start mode” by the operation mode switching unit 301a.
  • the operation mode signal S301a of the operation mode switching unit 301a transitions from “L” level to "H” level.
  • the “first pattern” is started by the operation pattern switching unit 301b, and idling is prohibited.
  • the operation pattern signal S301b of the operation pattern switching unit 301b becomes “L” level.
  • the operation pattern switching unit 301 b In the “first pattern”, when the ignition-off continuation determining unit 802 (FIG. 15) described later in detail determines that the ignition-off is continued for 3 minutes or more (condition is satisfied), the operation pattern switching unit 301 b , The operation pattern in the “stop and start mode” is switched from the “first pattern” to the “second pattern”. At this time, the operation pattern signal S301b output from the operation pattern switching unit 301b transitions from "L" level to "H” level.
  • the operation pattern is switched from the “second pattern” to the “first pattern” by the operation pattern switching unit 301b.
  • the operation pattern signal S301b of the operation pattern switching unit 301b transitions from “H” level to “L” level.
  • waiting for a signal or waiting for a right turn in an intersection is about 30 seconds to 2 minutes. Stopping exceeding this time is a stop other than waiting for a signal or a right turn, for example, one-way traffic due to road construction. There is a high possibility that there is regulation or traffic congestion. Therefore, in the present embodiment, if the vehicle is stopped for a long time (three minutes or more in the present embodiment), that is, the engine is stopped while the headlight is turned on while traveling in the "stop and start mode", the operation pattern is changed to " Switching from the "first pattern" to the "second pattern” allows idling. Therefore, when the driver turns on the starter switch 258, the engine can be restarted, and the vehicle can be stopped in an idling state. Therefore, it is possible to prevent running out of the battery caused by keeping the headlight 169 turned on for a long time.
  • the operation mode signal S301c output from the idle switch mode starting unit 301c changes from the “L” level to the low level.
  • the state transits to the “H” level, and the “idle switch mode” is activated.
  • the "stop and start mode” regardless of the "first pattern” and the "second pattern”
  • the idle switch 253 is turned on and the condition is satisfied, the "idle switch mode” is activated.
  • the operation mode signal S301a output from the operation mode switching unit 301a becomes “L” level and the “start mode” is activated. Is done.
  • the output signal of the Ne sensor 251 is input to the Ne determination unit 306, and an “H” level signal is output to the headlight control unit 305 when the engine speed exceeds the scheduled speed.
  • the Ne determination unit 306 maintains its output at the “H” level until the main switch 173 is shut off.
  • the headlight control unit 305 connects the control terminal of the headlight relay 163 to the control terminal of the headlight relay 163 based on the operation mode (pattern) signals S301a, S301b, S301C, the output signal of the Ne determination unit 306, and the output signal of the traveling determination unit 701. Outputs an "H" level or "L” level control signal.
  • the headlight 169 is turned on.
  • the headlight control unit 305 When a switching element such as an FET is used instead of the headlight relay 163, the headlight control unit 305 outputs a pulse signal having a predetermined cycle and a duty ratio instead of outputting an “L” level control signal. The power is output and the power to the headlight 169 is chopped.
  • a switching element such as an FET
  • the headlamp control unit 305 always outputs an ON signal except in the “start mode” as shown in FIG. That is, in the “start mode”, the Ne determination unit 306 detects an engine rotation speed equal to or higher than a predetermined set rotation speed (in the present embodiment, 1500 rpm), or the traveling determination unit 701 determines that the vehicle speed is greater than 0 km. Outputs an ON signal when it is pressed.
  • a predetermined set rotation speed in the present embodiment, 1500 rpm
  • the headlight control unit 305 sets the voltage applied to the headlight 169 to the voltage when the headlight 169 is always on (for example, 13.
  • the switching element is chopped with a pulse signal having a predetermined cycle and a duty ratio so as to substantially reduce the voltage from 1 V) to a predetermined dimming voltage (for example, 8.6 V), thereby dimming the headlight 169.
  • the ignition control is restarted in response to the starting operation, and when the engine is restarted, the headlight control unit 305 outputs a DC “H” level signal to the switching element.
  • the discharge of the battery can be suppressed by dimming the headlight 169 without turning off the headlight 169. Therefore, when starting later, the amount of charge from the generator to the battery can be reduced, and as a result, the electric load of the generator decreases, and the acceleration performance at the time of starting improves.
  • the ignition control unit 700 permits or prohibits the ignition operation by the ignition control device 161 under predetermined conditions for each of the operation modes and operation patterns.
  • the traveling determination unit 701 determines whether or not the vehicle is in a traveling state based on a detection signal input from the vehicle speed sensor 255, and outputs an “H” level signal when the vehicle is in a traveling state.
  • the OR circuit 702 outputs a logical sum of an output signal of the traveling determination unit 701 and a state signal of the throttle sensor 257.
  • the OR circuit 704 outputs a logical sum of the inverted signal of the operation mode signal S301a, the operation pattern signal S301b, and the operation mode signal S301c.
  • the OR circuit 703 outputs the logical sum of the output signals of the OR circuits 702 and 704 to the ignition control device 161.
  • the ignition control device 161 executes the ignition operation at predetermined timings when the input signal is at “H” level, and interrupts the ignition operation when it is at “L” level.
  • the ignition control unit 700 sets the output signal of the OR circuit 704 to “H”. Therefore, the OR circuit 703 always outputs an “H” level signal. That is, in the “start mode”, the “second pattern of the stop / start mode”, or the “idle switch mode”, the ignition control device 161 always operates.
  • the traveling determination unit 701 determines that the vehicle is traveling, or the throttle is opened to open the OR.
  • the ignition operation is performed on condition that the output of the circuit 702 becomes “H” level. Conversely, if the vehicle is stopped and the throttle is closed, the ignition operation is interrupted.
  • the warning buzzer control unit 800 emits, for example, a buzzer sound as a warning for urging the driver to take various precautions according to the running state of the vehicle and the sitting state of the driver for each operation mode and operation pattern.
  • the state signal of the seat switch 254 is input to the non-seat continuation determination unit 801.
  • the non-seating continuation determination unit 801 includes a timer 8012 for measuring the non-seating time of the driver, and outputs an “H” level non-seating continuation signal S8012 when the timer 8012 times out. Note that the timer 8012 of the present embodiment is set in advance so as to time out in one second.
  • the ignition-off continuation determining unit 802 includes a timer 8021 that measures the ignition-off time of the engine. As soon as the ignition-off state is detected, the ignition-off signal S8023 at the “H” level is output and the timer 8021 is started. When the timer 8021 times out, an "H" level ignition off continuation signal S8021 is output. In the present embodiment, the timer 8021 is set to time out in three minutes.
  • the buzzer control unit 805 includes operation mode (pattern) signals S301a, S301b, S301C, a non-seating continuation signal S8012, an ignition off continuation signal S8021, an ignition off signal S8023, an output signal of the traveling determination unit 701, and an output signal of the throttle sensor 257.
  • the buzzer 175 is turned on / off based on the buzzer 175, and an “H” level signal is output to the buzzer drive unit 814 to turn it on.
  • the buzzer control unit 805 always turns off the buzzer 175.
  • the “first pattern of the stop / start mode” the non-seated state in the ignition off state continues for the timeout period of the timer 8012 (1 second in this embodiment) or the ignition off state continues for the timeout period of the timer 8021 (this embodiment). If it continues for 3 minutes or more, the buzzer 175 is turned on.
  • the “second pattern of the stop / start mode” the ignition is not performed (ignition is off), the throttle opening is “0” according to the input signal from the throttle sensor 257, and the vehicle travels according to the input signal from the vehicle speed sensor 255.
  • the buzzer 175 When the determination unit 701 determines that the vehicle speed is 0 km, the buzzer 175 is turned on. In the “idle switch mode”, the buzzer 175 is turned on when the ignition is turned off and the non-seat is continued for one second or more. When the output signal of the buzzer control unit 805 becomes the “H” level, the buzzer driving unit 814 outputs to the buzzer 175 a buzzer driving signal that repeats on for 0.2 seconds and off for 1.5 seconds.
  • the headlight is kept on for a long time (for example, three minutes in the present embodiment) due to, for example, one-sided traffic regulation by road construction.
  • the stop (engine stop) described above is forced, the operation pattern of the "stop and start mode” is changed from the "first pattern” to the "second pattern”, and at the same time, the buzzer 175 is operated to permit idling. Is notified. Therefore, the driver can turn on the starter switch 258 in response to the buzzer to prevent the headlight 169 from being turned on for a long time to prevent the battery from running down.
  • the acceleration operation detecting unit 502 of the charging control unit 500 based on the input signal from the throttle sensor 257 and the input signal from the vehicle speed sensor 255, the time when the vehicle speed is greater than 0 km and the throttle is opened from the fully closed state to the fully open state is determined. For example, if the time is within 0.3 seconds, it is recognized that an acceleration operation has been performed, and an acceleration operation detection pulse of one shot is generated.
  • the start operation detecting unit 503 recognizes that a start operation has been performed if the throttle is "open" when the vehicle speed is 0 km and the engine speed is equal to or lower than a predetermined set speed (2,500 rpm in this embodiment).
  • a one-shot start operation detection pulse is generated.
  • the charge limiter 504 starts the 6-second timer 504a, and controls the regulator / rectifier 167 until the 6-second timer 504a times out to reduce the charging voltage of the battery 168 to 14 times. Drop from 0.5V to 12.0V.
  • the acceleration performance can be further improved.
  • the charge limiter 504 causes the 6-second timer 504a to time out, the engine speed to exceed the set speed (7000 rpm in the present embodiment), or the throttle opening to decrease. Then, the charging control is stopped and the charging voltage is returned to the normal 14.5V.
  • an output signal from the Ne sensor 251 is input to the Ne determination unit 901.
  • the Ne determination unit 901 outputs an “H” level signal and closes the bi-starter relay 164 when the engine speed is equal to or higher than the predetermined value. According to such a configuration, in any of the operation modes, if the engine speed is equal to or higher than the predetermined value, the fuel can be enriched.
  • an output signal from the Ne sensor 251 is input to the Ne determination unit 601.
  • the Ne determination unit 601 outputs an “H” level signal when the engine speed is equal to or lower than the predetermined value.
  • the AND circuit 602 outputs a logical product of the state signal of the seat switch 254 and the output signal of the Ne determination unit 601.
  • the AND circuit 603 outputs to the standby indicator 256 the logical product of the output signal of the AND circuit 602 and the inverted signal of the operation mode signal S301a and the operation pattern signal S301b.
  • the standby indicator 256 turns off when the input signal is at the “L” level, and blinks when the input signal is at the “H” level.
  • the driver since the standby indicator 256 flashes when the vehicle is stopped in the "stop and start mode", the driver recognizes that if the standby indicator 256 is flashing, the driver can immediately start even if the engine is stopped by opening the accelerator. can do.
  • the start control unit 400 and the reverse rotation control unit 1000 control the inverter 162 so that the ACG starter motor 171 is driven to rotate forward when the engine is started, and is driven to rotate backward after the engine is stopped, as schematically shown in FIG.
  • the inverter 162 includes six power FETs (Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, Q6) connected to the stator coils U, V, W of the ACG starter motor 171, and two FETs are connected in series.
  • the FET bridge structure is configured by connecting three connected power FET pairs in parallel, and performs bidirectional orthogonal power conversion.
  • the inverter 162 converts the output voltage of the battery 168 into AC and supplies the AC voltage to the ACG starter motor 171 when the engine is started, and converts the AC power generated by the ACG starter motor 171 into DC after the engine is started.
  • the power is supplied to a battery 168 and electrical loads (174, 169) via a converter (not shown) and a smoothing capacitor 155.
  • the start controller 400 issues a start command in response to the output signals of the stop switch 259 and the starter switch 258.
  • the reverse rotation control unit 1000 searches the duty ratio for reverse rotation corresponding to the current atmospheric pressure by referring to the duty ratio map 307 based on the measurement result of the atmospheric pressure sensor 252, and based on the output of the Ne sensor 251. , And issues a reverse rotation command at the duty ratio.
  • the start control unit 400 controls the inverter 162 in accordance with each of the above operation modes and operation patterns, starts the ACG starter motor 171 under predetermined conditions, and starts the engine.
  • the detection signal of the Ne sensor 251 is supplied to the idling or below determination unit 401.
  • the idling or less determining unit 401 outputs a signal of “H” level.
  • the AND circuit 402 outputs the logical product of the output signal of the idling or less determination unit 401, the state signal of the stop switch 259, and the state signal of the starter switch 258.
  • the AND circuit 404 outputs a logical product of an output signal of the idling or less determination unit 401, a detection signal of the throttle sensor 257, and a state signal of the seat switch 254.
  • the OR circuit 408 outputs the logical sum of the output signals of the AND circuits 402 and 404.
  • the OR circuit 409 outputs a logical sum of the operation mode signal S301c and an inverted signal of the operation mode signal S301a.
  • the AND circuit 403 outputs a logical product of the output signal of the AND circuit 402 and the output signal of the OR circuit 409.
  • the AND circuit 405 outputs the logical product of the output signal of the AND circuit 404, the operation mode signal S301a, and the inverted signal of the operation pattern signal S301b.
  • the AND circuit 407 outputs a logical product of the operation mode signal S301a, the operation pattern signal S301b, and the output signal of the OR circuit 408.
  • the OR circuit 406 outputs the logical sum of the AND circuits 403, 405, and 407 to the inverter 162 as a start command.
  • the inverter 162 performs an inverter control for rotating the ACG starter motor 171 forward in response to the start command.
  • the output signal of the OR circuit 409 is at "H” level during the "start mode” and the "idle switch mode", so that the AND circuit 403 is enabled. Therefore, if the starter switch 258 is turned on by the driver when the engine speed is equal to or lower than idling and the stop switch 259 is on (during the brake operation), and the output of the AND circuit 402 becomes “H” level, the inverter By 162, the ACG starter motor 171 is driven to rotate forward to start the engine.
  • the AND circuit 405 is enabled. Therefore, when the engine speed is equal to or lower than idling and the throttle is opened with the seat switch 254 turned on (the driver is seated on the seat), the output of the AND circuit 404 becomes "H" level. As a result, the ACG starter motor 171 is driven to rotate forward by the inverter 162, and the engine is started.
  • the AND circuit 407 is enabled. Therefore, when one of the AND circuits 402 and 404 goes to "H" level, the ACG starter motor 171 is driven to rotate forward by the inverter 162 and the engine is started.
  • the reverse rotation control unit 1000 reversely drives the ACG starter motor 171 at a speed or a torque corresponding to the atmospheric pressure after the engine is stopped, so that the engine is reversely rotated to a crank angle position suitable for restart without referring to the crank angle. Let it.
  • FIG. 19 is a graph showing the relationship between the crank position at the time of engine start and the overcoming torque, that is, the torque required when exceeding the top dead center.
  • Override torque is small up to the degree.
  • the riding-over torque is large between 90 degrees and 450 degrees before the compression top dead center C / T, and particularly, the riding-over torque is maximum at 180 degrees before the compression top dead center C / T. That is, the crossover torque is large before the compression top dead center C / T, and the crossover torque is small before the exhaust top dead center O / T.
  • the ACG starter motor 171 is reversely driven after the engine is stopped, and at the time of the next start of the engine, the start-up period to the angular position where the overcoming torque is maximized is sufficiently secured to improve the startability of the engine. Like that.
  • the crossover torque is maximized near the compression top dead center C / T as in the forward rotation. Therefore, if the inverter 162 is controlled so that the torque or the speed of the ACG starter motor 171 can be controlled to be equal to or less than the torque exceeding the speed during the reverse rotation, the reverse drive is performed without detecting the crank angle at the reverse rotation to a position where the ACG starter motor 171 cannot reverse. The crank position can be returned to an angle position at which the approach distance is sufficient simply by continuing the operation.
  • the overcoming torque at the time of reverse rotation depends on the atmospheric pressure. For this reason, if the speed and torque at the time of reverse rotation are set in accordance with the atmospheric pressure on a flat ground, the reverse torque exceeds the overcoming torque at a high altitude where the atmospheric pressure is low, and the engine cannot be stopped at a desired position. Therefore, in the present embodiment, the atmospheric pressure is measured after the engine is stopped, and the ACG starter motor 171 is reversed at a speed and a torque corresponding to the measurement result of the atmospheric pressure.
  • the relationship between the atmospheric pressure at the time of reverse rotation and the drive duty ratio of the inverter 162, which is calculated based on the relationship between the overcoming torque at the time of reverse rotation and the atmospheric pressure, is registered in the form of a map in advance.
  • the drive duty ratio is set to a sufficiently large value within a range where the reverse torque does not exceed the overcoming torque corresponding to the atmospheric pressure.
  • the comparing unit 308 compares the detection signal (engine speed) of the Ne sensor 251 with the reference speed Nref.
  • the reference rotation speed Nref is set to an appropriate value that is higher than the cranking rotation speed of the engine and smaller than the idle rotation speed.
  • the comparison unit 308 outputs a reverse rotation command when the engine speed Ne is less than the reference speed Nref.
  • the atmospheric pressure acquiring unit 1001 acquires a measured value of the atmospheric pressure from the atmospheric pressure sensor 252.
  • the map search unit 1002 searches the duty ratio map 307 for a duty ratio corresponding to the acquired measured value of the atmospheric pressure.
  • the duty ratio control unit 1003 drives the respective switches of the inverter 162 at the determined duty ratio to drive the ACG starter motor 171 in the reverse direction.
  • FIG. 21 is a flowchart showing a procedure of drive control of the ACG starter motor 171 by the start control unit 400 and the reverse rotation control unit 1000.
  • step S2 If the vehicle stops and idle stop is detected in step S1, it is determined in step S2 whether or not the crank has been reversed. Immediately after the idle stop, it is determined that the rotation has not been completed, so the process proceeds to step S3.
  • step S3 the measured value Pa of the atmospheric pressure sensor 252 is fetched.
  • step S4 the duty ratio map 307 is searched based on the measured value Pa, and a duty ratio corresponding to the measured value is extracted.
  • step S5 the inverter 162 is controlled by the duty ratio, and the ACG starter motor 171 is driven to rotate reversely at an appropriate rotation speed or an appropriate torque according to the atmospheric pressure.
  • the crankshaft is returned to the angle corresponding to the vicinity of the compression top dead center, it stops due to insufficient torque.
  • step S6 the reverse rotation drive ends.
  • step S7 it is determined whether a restart condition for engine 200 is satisfied. If the restart condition is not satisfied, the process returns to step S1 and the above-described processes are repeated. When the restart condition is satisfied, the process proceeds to step S8, where the start control unit 400 controls the inverter 162, and the ACG starter motor 171 is driven to rotate forward to start the engine.
  • the present invention is not limited to this, and the negative intake air pressure Pb of the engine is maintained at a constant value.
  • the atmospheric pressure may be estimated by applying the intake negative pressure Pb to a predetermined function formula.

Abstract

エンジン停止後にクランクシャフトを逆転させて次の始動に備える際、大気圧の変動に関わらずエンジンを圧縮上死点手前の位置に停止させる。 制御部(160)は、車速に基づいて車両の停止が検知されるとアイドルストップを行い、エンジンを再始動する際に、クランクシャフトを逆転させた後に正転させるアイドルストップ制御を行う。制御部(160)は、大気圧測定部(252)による大気圧の測定結果に応じて、クランクシャフト(12)を始動機兼発電機(171)で逆転させる速度を制御する。大気圧はエンジンの吸気圧センサの検出値を基準に測定することもできる。制御部(160)は、大気圧の測定結果に基づいて始動機の駆動デューティ比を変化させる。大気圧と駆動デューティ比との対応関係はマップ形式(307)で記憶され、制御部(160)は、大気圧の測定結果に基づいてマップを参照することで駆動デューティ比を決定する。

Description

エンジン再始動装置
 本発明は、エンジンを自動停止後に再始動させるエンジン再始動装置に係り、特に、自動停止後にエンジンをスウィングバックさせてから再始動することで始動性を向上させるエンジン再始動装置に関する。
 環境への配慮や省エネルギの観点から、特にアイドリング時の排気ガスや燃料消費を抑えるために、車両を停止させるとエンジンが自動停止し、停止状態からスロットルグリップが操作されて発進が指示されると、エンジンを自動的に再始動して車両を発進させるエンジン停止始動制御装置が知られている(特許文献1)。
 一方、始動時の負荷トルクの影響を小さくするため、一旦、負荷トルクの減少方向へスタータモータ(セルモータ)を逆回転させた後、正規のエンジン回転方向(正転方向)にセルモータを回転させるようにしたエンジン始動装置が知られている(特許文献2)。
 特許文献3には、車両停止に伴って停止したエンジンのクランク角度位置に応じて、その後に続く発進操作に先立ってクランク角度位置を逆転により移動させておくことで、発進操作による速やかなエンジン始動を可能にする技術が開示されている。
特開昭63-75323号公報 特開平7-71350号公報 特許第4055973号公報
 クランクシャフトを一旦逆転させてから正転させるようにセルモータの回転方向を制御して始動性を高めるエンジン再始動装置では、エンジン停止後にクランクシャフトを逆転させた際、通常は圧縮上死点の手前で大きな乗越えトルクが生じ、これがエンジンを逆転させる駆動トルクを上回るのでエンジンを圧縮上死点手前の位置に停止させることができる。
 しかしながら、特に高地走行時には大気圧が低下し、これに伴って圧縮上死点の乗越えトルクが低下する。そのため、逆転トルクが乗越えトルクを上回ってしまい、エンジンを圧縮上死点手前の位置に停止させることができず、逆転が継続されてしまう場合がある。
 本発明の目的は、上記の技術課題を解決し、エンジン停止後にエンジンを逆転させて次の始動に備える際、大気圧の変動に関わらず、エンジンを圧縮上死点手前の位置に停止させることができるエンジン再始動装置を提供することにある。
 上記の目的を達成するために、本発明は、エンジン(200)のクランクシャフト(12)に連結された始動機(250)と、車速を検知する車速検知部(255)と、エンジンを点火する点火部(65)と、検知された車速に基づいて前記始動機および点火部を制御する制御部(160)とを具備し、前記制御部が、車速に基づいて車両の停止が検知されるとアイドルストップを行い、エンジンを再始動する際に、クランクシャフトを逆転させた後に正転させるエンジン再始動装置において、以下の構成を具備した点に特徴がある。
 (1) 大気圧を測定する大気圧測定部(252)を具備し、前記制御部(160)は、大気圧の測定結果に応じて、前記クランクシャフトを逆転させる速度を制御することを第1の特徴とする。
 (2) 大気圧測定部(252)は、エンジンの吸気圧センサの検出値を基準に大気圧を測定することを第2の特徴とする。
 (3) 始動機が三相ブラシレスの始動機兼発電機(171)であり、前記制御部(160)は、大気圧の測定結果に基づいて前記始動機の駆動デューティ比を変化させることを第3特徴とする。
 (4) 大気圧と駆動デューティ比との関係を記憶する記憶手段(307)を具備し、前記制御部(160)は、大気圧の測定結果に基づいて前記記憶手段を参照することで駆動デューティ比を決定することを第4の特徴とする。
 (5) 前記記憶手段(307)が、大気圧と駆動デューティ比との対応関係をマップ形式で記憶し、前記制御部(160)は、大気圧の測定結果に基づいて前記マップを参照することで駆動デューティ比を決定することを第5の特徴とする。
 (6) 前記制御部(160)は、クランクシャフトを逆転させる速度を、大気圧が低くなるほど遅くすることを第6の特徴とする。
 (1) 本発明のエンジン再始動装置は、大気圧を測定する大気圧測定部(252)を具備し、前記制御部(160)は、大気圧の測定結果に応じて、前記クランクシャフトを逆転させる速度を制御することを特徴とする。したがって、高地でのアイドルストップ後、あるいは通常のエンジン始動時におけるスイングバック時に、クランクシャフトが逆転し続けることを防止できる。
 (2) 本発明のエンジン再始動装置は、大気圧測定部(252)が、エンジンの吸気圧センサの検出値を基準に大気圧を測定することを特徴とする。したがって、大気圧センサを設けることなく大気圧を測定できるのでコストを低減することができる。
 (3) 本発明のエンジン再始動装置は、始動機が三相ブラシレスの始動機兼発電機(171)であり、前記制御部(160)は、大気圧の測定結果に基づいて前記始動機の駆動デューティ比を変化させることを特徴とする。したがって、スイングバック時の逆転速度や逆転トルクを自由に制御することができる。
 (4) 本発明のエンジン再始動装置は、大気圧と駆動デューティ比との関係を記憶する記憶手段(307)を具備し、前記制御部(160)は、大気圧の測定結果に基づいて前記記憶手段を参照することで駆動デューティ比を決定することを特徴とする。したがって、アイドルストップ後にクランクシャフトを所定位置まで正確に逆転させることが可能となり、その後のエンジンの速やかな再始動が可能になる。
 (5) 本発明のエンジン再始動装置は、前記記憶手段(307)が、大気圧と駆動デューティ比との対応関係をマップ形式で記憶し、前記制御部(160)は、大気圧の測定結果に基づいて前記マップを参照することで駆動デューティ比を決定することを特徴とする。したがって、大気圧と駆動デューティ比との対応関係を都度計算する処理が不要となり、マップを参照するという低い処理負荷でスイングバックを行えるようになる。
 (6) 本発明のエンジン再始動装置は、前記制御部(160)が、クランクシャフトを逆転させる速度を大気圧が低くなるほど遅くすることを特徴とする。したがって、大気圧の状態に応じて適切にスイングバックを行うことができるようになる。
本発明の一実施形態にかかる始動装置の要部機能ブロック図である。 本発明を適用したエンジン再始動装置が搭載されるスクータ型自動二輪車の全体側面図である。 スクータ型自動二輪車の計器盤回りの平面図である。 着座検出装置の概要を示す模式図である。 図2に示したエンジンのA-A線に沿った断面図である。 エンジンのシリンダヘッド周辺の側面断面図である。 エンジンのシリンダヘッド周辺の正面断面図である。 エンジンのシリンダヘッド周辺の背面断面図である。 自動変速装置の駆動側断面図である。 自動変速装置の従動側断面図である。 オイル循環装置を示す断面図である。 クランクセンサの配置を示す側面断面図である。 クランクセンサの配置を示す正面断面図である。 本発明の一実施形態である始動停止制御システムの全体構成を示したブロック図である。 主制御装置の機能を示したブロック図(その1)である。 主制御装置の機能を示したブロック図(その2)である。 主制御装置の主要動作を一覧表として示した図である。 動作モードおよび動作パタ-ンの切り換え条件を示した図である。 クランク角度位置と乗越えトルクとの関係を示した図である。 乗越えトルクと大気圧との関係を示した図である。 本発明の動作を示したフローチャートである。
 以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。図2は、本発明の一実施形態に係るエンジン始動装置を搭載した自動二輪車の全体側面図である。車体前部2と車体後部3とは低いフロア部4を介して連結されており、車体の骨格をなす車体フレームは、概ねダウンチューブ6とメインパイプ7とから構成される。燃料タンクおよびラゲッジボックス(共に図示せず)はメインパイプ7により支持され、その上方にシート8が配置されている。シート8はその下部に設けられるラゲッジボックスの蓋を兼ねることができ、ラゲッジボックスの開閉のため、その前部FRに設けられた図示しないヒンジ機構により回動可能に支持されている。
 一方、車体前部2ではダウンチューブ6にステアリングヘッド5が設けられ、このステアリングヘッド5によってフロントフォーク12Aが軸支されている。フロントフォーク12Aから上方に延びた部分にはハンドル11Aが取付けられる一方、下方に延びた部分の先端には前輪13Aが軸支されている。ハンドル11Aの上部は計器板を兼ねたハンドルカバー33で覆われている。
 メインパイプ7の途中にはリンク部材(ハンガ)37が回動自在に軸支され、このハンガ37によりスイングユニット17がメインパイプ7に対して揺動自在に連結支持されている。スイングユニット17には、その前部に単気筒の4サイクルエンジン200が搭載されている。エンジン200から後方にかけてベルト式無段変速機35が構成され、この無段変速機35には後述する遠心クラッチ機構を介して減速機構38が連結されている。そして減速機構38には後輪21が軸支されている。減速機構38の上端とメインパイプ7の上部屈曲部との間にはリヤクッション22が介装されている。スイングユニット17の前部には、エンジン200のシリンダヘッド32から延出した吸気管23が接続され、さらに吸気管23には気化器24および同気化器24に連結されたエアクリーナ25が配設されている。
 ベルト式無段変速機35の伝動ケースカバー36から突出したキックシャフト27にキックアーム28の基端が固着され、キックアーム28の先端にキックペダル29が設けられている。スイングユニットケース31の下部に設けられた枢軸18にはメインスタンド26が枢着されており、駐車に際してはこのメインスタンド26を立てる(鎖線で図示)。
 図3は、前記自動二輪車の計器盤回りの平面図であり、ハンドルカバー33の計器盤192内には、スピードメータ193と共にスタンバイインジケータ256およびバッテリインジケータ276が設けられている。スタンバイインジケータ256は、後に詳述するように、エンジンの停止始動制御中におけるエンジン停止時に点滅し、スロットルを開ければ直ちにエンジンが始動されて発進し得る状態にあることを運転者に警告する。バッテリインジケータ276は、バッテリ電圧が低下すると点灯してバッテリの充電不足を運転者に警告する。
 ハンドルカバー33には、アイドリングを許可または制限するためのアイドルスイッチ253およびスタータモータ(セルモータ)を起動するためのスタータスイッチ258が設けられている。ハンドル11Aの右端部には、スロットルグリップ194およびブレーキレバー195が設けられている。なお、左右のスロットルグリップの付根部分等には、従来の二輪車と同様にホーンスイッチやウインカスイッチを備えているが、ここでは図示を省略する。
 次に、シート8を開閉するためのヒンジ部とそのヒンジ部近傍に配設された着座スイッチの構成を説明する。図4はシート8の開閉のためのヒンジ部の構造を示す模式図である。同図において、ラゲッジボックス16の蓋を兼ねているシート8は、該ラゲッジボックス16に対して矢印Aの方向に開閉自在に設けられている。シート8を開閉可能にするため、ラゲッジボックス16にはヒンジ軸102およびヒンジ軸102を中心に揺動自在なリンク部材100が設けられている。一方、リンク部材100の他端つまりヒンジ軸102と結合されている側とは反対側の端部はシート8のフレーム8aに設けられた第2のヒンジ軸110に対して回動自在に結合されている。したがって、シート8はヒンジ軸102を中心に矢印Aの方向に揺動できるとともに、第2のヒンジ軸110を中心に矢印Bの方向にも揺動可能である。
 リンク部材100と前記フレーム8aとの間にはスプリング103が介装されていて、シート8を第2のヒンジ軸110を中心として図中時計方向に付勢している。さらに、リンク部材100と前記フレーム8aとの間には着座スイッチ254が設けられ、運転者が着座してフレーム8aが第2のヒンジ軸110を中心に図中反時計方向に所定量回動したときにオン動作して着座状態を検出する。
 続いて、前記エンジン200について詳細に説明する。図5はエンジンのクランクシャフトに連結される始動兼発電装置の断面図であり、図2におけるA-A位置で断面図である。図5において、スイングユニットケース31には主軸受10,11で回転自在に支持されたクランクシャフト12が設けられていて、このクランクシャフト12にはクランクピン13を介してコンロッド14が連結されている。クランクボックス9から張出したクランクシャフト12の一端部には、始動兼発電装置250の主要部であるブラシレスのACGスタータモータ171を構成するインナロータ15が設けられている。インナロータ15は、フランジ部材39と共にボルト20によりクランクシャフト12の一端に固定されている。
 インナロータ15の外周面には永久磁石19が嵌着されている。永久磁石19は、例えばネオジウム鉄ボロン系であり、クランクシャフト12を中心として等角度間隔で6か所に設けられている。インナロータ15の外周に配設されたアウタステータ47のステータコア48はスイングユニットケース31に固定されている。このステータコア49のヨーク49aには、発電コイル50と始動コイル51とが巻回されている。
 前記フランジ部材39にはラジエータファン57が取付けられ、このラジエータファン57に対向してラジエータ58が設けられている。クランクシャフト12上には、インナロータ15および主軸受11間にスプロケット59が固定されており、このスプロケット59にはクランクシャフト12からカムシャフト(図示せず)を駆動するための動力を得るためのチェーン60が掛けられている。なお、スプロケット59は潤滑オイルを循環させるポンプに動力を伝達するためのギヤ61と一体的に形成されている。
 スイングユニットケース31の一端側面31aの内側には、基板55がネジ41によりクランクシャフト12と平行に固定され、基板55の内側表面には、前記インナロータ15の外周面に装着された永久磁石19を検知するためのロータセンサ56が設けられている。前記ロータセンサ56は、複数のホール素子をインナロータ15と同軸に所定の間隙を設けて円弧状に配置することで構成される。
 続いて、エンジン200のヘッド周辺の構造を説明する。図6はエンジンのヘッド周辺の側面断面図、図7は同正面断面図、図8は同背面断面図である。シリンダ62内に配置されているピストン63は、ピストンピン64を介してコンロッド14のスモールエンド側に連結されている。シリンダヘッド32には点火プラグ65が螺着されていて、その電極部がピストン63のヘッドとシリンダヘッド32との間に形成された燃焼室に臨んでいる。シリンダ62の周りは水ジャケット66で囲まれている。
 シリンダヘッド32内の、前記シリンダ62の上方には、軸受67,68によって回転自在に支持されたカムシャフト69が設けられている。カムシャフト69にはアタッチメント70が嵌合しており、このアタッチメント70には、カムスプロケット72とカムセンサ155に関連してカムパルスを発生させるためのリラクタ部72aとがボルト71による共締めで固定されている。カムスプロケット72にはチェーン60が掛けられている。このチェーン60によって、前記スプロケット59(図5参照)の回転つまりクランクシャフト12の回転がカムシャフト69に伝達される。
 カムシャフト69の上部にはロッカアーム73が設けられていて、このロッカアーム73はカムシャフト69の回転に伴いカムシャフト69のカム形状に応じて揺動する。カムシャフト69のカム形状は、4サイクルエンジンの所定の行程に応じて吸気弁95および排気弁96が開閉されるように決定されている。吸気弁95によって吸気管23が開閉され、排気弁96によって排気管97が開閉される。
 カムシャフト69には一体的に排気カムおよび吸気カムが形成されているが、これらのカムに隣接し、カムシャフト69に対して逆転方向にのみ係合しているデコンプカム98が設けられている。デコンプカム98はカムシャフト69の逆転時にカムシャフト69の回転に追従して排気カムの外周形状よりも突出した位置に回動する。
 したがって、カムシャフト69の正転時に排気弁96をわずかにリフトした状態にすることができ、エンジンの圧縮工程での負荷を軽減することができる。これにより、クランクシャフトを始動されるときのトルクを小さくできるので、4サイクルエンジンのスタータとしては小型のものを使うことができる。その結果、クランク周りをコンパクトにでき、バンク角を大きくできるという利点がある。なお、カムがしばらく正転することにより、デコンプカム98の外形は排気カムの外周形状内に戻る。
 シリンダヘッド32には水ポンプベース74と水ポンプハウジング75とで囲まれたポンプ室76が形成されている。ポンプ室76内にはインペラ77を有するポンプシャフト78が配置されている。ポンプシャフト78はカムシャフト69の端部に嵌合され、軸受79によって回転自在に保持されている。ポンプシャフト78の駆動力はカムスプロケット72の中心部に係合するピン80によって得られる。
 ヘッドカバー81には、エアリードバルブ94が設けられている。このエアリードバルブ94は、排気管97に負圧が生じたときにエアを吸入してエミッションを改善する。なお、ポンプ室76の周辺の随所にはシール部材が設けられているが、個々の説明は省略する。
 続いて、エンジン200の回転を変速して後輪に伝達する自動変速機を説明する。図9,図10はエンジンの自動変速機部分の断面図であり、それぞれ図9が駆動側、図10が従動側である。図9において、クランクシャフト12上の、前記始動兼発電装置のインナロータ15が設けられた側とは反対側の端部にはVベルト82を巻き掛けるためのプーリ83が設けられている。プーリ83はクランクシャフト12に対して回転方向および軸方向の動きが固定された固定プーリ片83aとクランクシャフト12に対して軸方向に摺動自在な可動プーリ片83bとからなる。可動プーリ片83bの背面つまりVベルト82と当接しない面にはホルダプレート84が取付けられている。ホルダプレート84はクランクシャフト12に対して回転方向および軸方向の双方にその動きが規制されていて一体で回転する。ホルダプレート84と可動プーリ片83bとによって囲まれた空所はガバナウェイトとしてのローラ85を収容するポケットを形成している。
 一方、後輪21に動力をつなぐクラッチ機構は次のように構成されている。図10において、クラッチのメインシャフト125はケース126に嵌合された軸受127およびギヤボックス128に嵌合された軸受129で支持されている。このメインシャフト125には軸受130および131よってプーリ132の固定プーリ片132aが支持されている。メインシャフト125の端部にはナット133によってカップ状のクラッチ板134が固定されている。
 前記固定プーリ片132aのスリーブ135には、プーリ132の可動プーリ片132bがメインシャフト125の長手方向に摺動自在に設けられている。可動プーリ片132bは、メインシャフト125の周りで一体的に回転できるようにディスク136に係合している。ディスク136と可動プーリ片132bとの間には、両者間の距離を拡張する方向に反発力が作用する圧縮コイルばね137が設けられている。また、ディスク136にはピン138で揺動自在に支持されたシュー139が設けられている。シュー139はディスク136の回転速度が増大したときに遠心力が作用して外周方向に揺動し、クラッチ板134の内周に当接する。なお、ディスク136が所定の回転速度に達したときにシュー139がクラッチ板134に当接するように、ばね140が設けられている。
 メインシャフト125にはピニオン141が固定されていて、このピニオン141はアイドルシャフト142に固定されたギヤ143に噛合っている。さらに、アイドルシャフト142に固定されたピニオン144は出力シャフト145のギヤ146に噛合っている。後輪21はリム21aとリム21aの周囲に嵌込まれたタイヤ21bとからなり、リム21aが前記出力シャフト145に固定されている。
 上記構成において、エンジン回転数がアイドリング時のものである場合、ローラ85は図9の実線で示した位置にあり、Vベルト82はプーリ83の最小径部分に巻き掛けられている。プーリ132の可動プーリ片132bは圧縮コイルばね137に付勢された図10の実線の位置に偏倚させられていて、Vベルト82はプーリ132の最大径部分に巻き掛けられている。この状態では、遠心クラッチのメインシャフト125はアイドル回転数で回転させられるため、ディスク136に加わる遠心力は小さいものであり、シュー139はばね140によって内方に引き込まれているのでクラッチ板134に当接しない。つまり、エンジンの回転がメインシャフト125に伝達されず、車輪21は回転されない。
 その後、エンジン回転数が上昇するとディスク136に加わる遠心力は増大し、シュー139はばね140に打ち勝って外方に張出し、クラッチ板134に当接する。その結果、エンジンの回転がメインシャフト125に伝達され、ギヤトレインを介して車輪21に動力が伝わる。
 一方、エンジン回転数がさらに大きくなるとローラ85が遠心力で外周方向に偏倚する。図9の鎖線で示した位置がその場合のローラ85の位置である。ローラ85が外周方向に偏倚すると、可動プーリ83bは固定プーリ83a側に押しやられるため、Vベルト82はプーリ83の最大径寄りに移動する。そうすると、遠心クラッチ側では、圧縮コイルばね137に打ち勝って可動プーリ片132bが偏倚し、Vベルト82はプーリ132の最小径寄りに移動する。こうして、エンジンの回転数に応じて、クランクシャフト12側のプーリ83および遠心クラッチ側のプーリ132に対するVベルト82の巻き掛け径が変化し、変速作用が果たされる。
 上述のように、エンジン始動時は始動コイル51に通電してエンジンを付勢することができるが、本実施形態では、足踏み動作によってエンジン200を始動するキック始動装置を併用している。さらに図9を参照してキック始動装置を説明する。前記固定プーリ83aの背面にはキック始動用の従動ドッグギヤ86が固定されている。一方、カバー36側には、ヘリカルギヤ87を有する支持軸88が回転自在に支持されている。支持軸88の端部にはキャップ89が固定されていて、このキャップ89の端面には前記従動ドッグギヤ86と噛合する駆動ドッグギヤ90が形成されている。
 さらに、カバー36にはキックシャフト27が回動自在に支持されていて、このキックシャフト27には、前記ヘリカルギヤ87と噛合されるセクタヘリカルギヤ91が溶接されている。キックシャフト27の端部つまりカバー36から外部へ突出している部分にはスプラインが形成されていて、このスプラインにはキックアーム28(図10参照)に設けられたスプラインが係合される。なお、符号92はフリクションスプリング、符号93は戻しばねである。
 上記構成において、キックペダル29を踏み込むと、戻しばね93に打ち勝ってキックシャフト27およびセクタヘリカルギヤ91が回動する。ヘリカルギヤ88およびセクタヘリカルギヤ91は、セクタヘリカルギヤ91がキックペダルの踏み込みによって回動した場合にプーリ83側に支持軸87を付勢する推力が生じるように互いのねじれ方向が設定されている。したがって、キックペダル29を踏み込むと支持軸87がプーリ83側に偏倚し、キャップ89の端面に形成された駆動ドッグギヤ90が従動ドッグギヤ86と噛合う。その結果、クランクシャフト12は回転させられ、エンジン200の始動が可能となる。エンジンが始動すると、キックペダル29の踏み込みを弱め、戻しばね93によってセクタヘリカルギヤ91を反転させると、駆動ドッグギヤ90と従動ドッグギヤ86との係合が解除される。
 次に、図11を参照して潤滑オイルの供給系を説明する。オイル供給部はクランクボックス9の下部に設けられる。オイルパン147には、オイルを導入するための管路148が形成されていて、矢印D1に従ってトロコイドポンプ149にオイルは吸入される。トロコイドポンプ149に吸入されたオイルは圧力が高められて管路150に排出され、矢印D2,D3に従って管路150を通過し、クランク室内に吐出される。
 ここで、トロコイドポンプ149のポンプシャフト151にはギヤ152が結合されており、さらに、このギヤ152にはクランクシャフト12に結合されたギヤ61が噛合っている。すなわち、トロコイドポンプ149はクランクシャフト12の回転に従って駆動され、潤滑のためのオイルを循環させている。
 以上説明したように、本実施形態では、カムシャフト69を駆動させるためのスプロケット59やオイルポンプ用駆動用のギヤ61を、クランクシャフト12を支持する軸受11に隣接してクランクシャフト12上に取付けた。そして、これらスプロケット59やギヤ61に近接した位置、つまり軸受11から遠くない位置に、永久磁石19を含むインナロータ15を配置した。
 次に、クランクパルスを出力するセンサの配置を説明する。図12はクランクパルスを発するセンサ(クランクパルサ)の配置を示すクランクシャフト周りの側面断面図であり、図13は同正面断面図である。これらの図において、クランクケースは前クランクケース99Fおよび後クランクケース99Rからなり、クランクパルサ153は後クランクケース99R側にあって、クランクシャフト12に直交するように設けられている。そして、その検出用端部153aが左クランクウェブ12Lの外周エッジに対向して配置されている。前記左クランクウェブ12Lの外周には凸部つまりリラクタ部154が形成されていて、クランクパルサ153はこのリラクタ部154と磁気的に結合してクランク角の検出信号を出力する。
 続いて、エンジン停止始動システムについて説明する。本実施形態のエンジン停止始動システムは、アイドリング制限モードおよびアイドリング許可モードを備える。アイドリング制限モードでは、車両を停止させるとエンジンが自動停止し、停止状態で発進操作が検知されるとエンジンが自動的に再始動して車両の発進が可能になる(以下、「停止発進モード」ともいう)。
 アイドリング許可モードは2つの動作モードを備え、その1つでは、エンジン始動時の暖気運転等を目的として、最初のエンジン始動後に一時的にアイドリングを許可する(以下、「始動モード」)。他の1つでは、運転者の意思(スイッチによる設定)で常にアイドリングを許可する(以下、「アイドルスイッチモード」)。
 図14は、エンジン始動停止システムの全体構成を示したブロック図である。クランクシャフト12と同軸に設けられた始動兼発電装置250は、エンジン200のクランキングを行うスタータモータとしての機能と、車両の走行中に発電してバッテリ168を充電する機能とを備えた三相交流発電スタータモータ(以下、ACGスタータモータ)171により構成される。ACGスタータモータ171の発電電力は、レギュレータ・レクティファイア167を介してバッテリ168に充電される。レギュレータ・レクティファイア167は、ACGスタータモータ171の出力電圧を、12Vないし14.5Vに制御する。バッテリ168は、エンジン始動時にACGスタータモータ171へ駆動電流を供給すると共に、メインスイッチ173を介して各種の一般電装品174および主制御装置160等に負荷電流を供給する。
 主制御装置160には、エンジン回転数Neを検知するNeセンサ251、大気圧Paを測定する大気圧センサ252、エンジン200のアイドリングを手動で許可または制限するためのアイドルスイッチ253、運転者がシートに着座すると接点を閉じて"H"レベルを出力する着座スイッチ254、車速を検知する車速センサ255、停止発進モードで点滅するスタンバイインジケータ256、スロットル開度θを検知するスロットルセンサ257、ACGスタータモータ171を駆動してエンジン200を始動するスタータスイッチ258、ブレーキ操作に応答して"H"レベルを出力するストップスイッチ259およびバッテリ168の電圧が予定値(例えば、10V)以下になると点灯して充電不足を運転者に警告するバッテリインジケータ276が接続されている。
 主制御装置160には更に、クランクシャフト12の回転に同期して点火プラグ65を点火させる点火制御装置(イグニッションコイルを含む)161、ACGスタータモータ171を正転又は逆転させるインバータ162、前照灯169に電力を供給する前照灯リレー163、キャブレタ166に装着されたバイスタータ165に電力を供給するバイスタータリレー164および所定条件下で警報音を発生して運転者に注意を促すブザー175が接続されている。
 なお、前照灯169への給電制御は前照灯リレー163によるオンまたはオフの切り換え制御に限定されない。たとえば、前照灯リレー163に代えてFET等のスイッチング素子を採用し、給電をオフにする代わりに、スイッチング素子を所定の周期およびデューティ比で断続させて前照灯169への印加電圧を実質的に低下させる、いわゆるチョッピング制御を採用することができる。
 図15、図16は、前記主制御装置160の構成を示した機能ブロック図(その1、その2)であり、図14と同符号は同一または同等部分を表している。図17には、後述する始動制御部400の制御内容、バイスタータ制御部900の制御内容、スタンバイインジケータ制御部600の制御内容、点火制御部700の制御内容、動作切換部300の制御内容、警告ブザー制御部800の制御内容および充電制御部500の制御内容を一覧表示している。
 図15の動作切換部300は、アイドルスイッチ253の状態および車両の状態等が所定の条件のときに、「始動モード」、「停止発進モード」および「アイドルスイッチモード」のいずれかに切り換える共に、「停止発進モード」を更に、アイドリングを一切禁止する第1の動作パターン(以下、「第1パターン」という)、およびアイドリングを所定条件下で例外的に許可する第2の動作パターン(以下、「第2パターン」という)のいずれかに切り換える。第2パターンは、前照灯169を点灯させた状態でエンジンを長時間停止させる場合のバッテリ上がりを防止する、バッテリ上がり防止モードとして好適である。
 動作切換部300の動作切換信号出力部301には、アイドルスイッチ253の状態信号が入力される。アイドルスイッチ253の状態信号は、オフ状態(アイドリング制限)では"L"レベル、オン状態(アイドリング許可)では"H"レベルを示す。車速継続判定部303はタイマ303aを備え、車速センサ255において予定速度以上の車速が予定時間以上にわたって検知されると"H"レベルの信号を出力する。
 動作切換信号出力部301は、アイドルスイッチ253および車速継続判定部303の出力信号、ならびにエンジンの点火オフ状態が所定時間(本実施形態では、3分)以上継続すると"H"レベルとなる点火オフ信号S8023に応答して、主制御装置160の動作モードおよび動作パターンを切換えるための信号S301a、S301b、S301cを出力する。
 図18は、動作切換信号出力部301による動作モードおよび動作パターンの切り換え条件を模式的に示した図である。動作切換信号出力部301では、前記メインスイッチ173が投入されて主制御装置160がリセットされるか、あるいはアイドルスイッチ253がオフにされる(条件が成立)と、動作モード切換部301aにより「始動モード」が起動される。このとき、動作モード切換部301aは"L"レベルの動作モード信号S301aを出力する。
 さらに、この「始動モード」において予定速度以上の車速が予定時間以上にわたって検知される(条件が成立)と、動作モード切換部301aにより、動作モードが「始動モード」から「停止発進モード」へ切り換えられる。このとき、動作モード切換部301aの動作モード信号S301aは"L"レベルから"H"レベルへ遷移する。前記「始動モード」から移行した直後は動作パターン切換部301bにより「第1パターン」が起動され、アイドリングが禁止される。このとき、動作パターン切換部301bの動作パターン信号S301bは"L"レベルとなる。
 「第1パターン」において、後に詳述する点火オフ継続判定部802(図15)により、点火オフが3分以上継続していると判定される(条件が成立)と、動作パターン切換部301bにより、「停止発進モード」における動作パターンが、「第1パターン」から「第2パターン」へ切り換えられる。このとき、動作パターン切換部301bから出力される動作パターン信号S301bは"L"レベルから"H"レベルへ遷移する。
 さらに、「第2パターン」において前記条件が成立すると、動作パターン切換部301bにより動作パターンが「第2パターン」から「第1パターン」へ切換えられる。このとき、動作パターン切換部301bの動作パターン信号S301bは"H"レベルから"L"レベルへ遷移する。
 本発明者等の調査によれば、信号待ちや交差点内での右折待ちは30秒ないし2分程度であり、この時間を超える停車は信号待ちや右折待ち以外の停車、例えば道路工事による片側通行規制や交通渋滞等である可能性が高い。そこで、本実施形態では、「停止発進モード」で走行中に前照灯を点灯させたまま長時間(本実施形態では、3分以上)の停車すなわちエンジン停止を強いられると、動作パターンを「第1パターン」から「第2パターン」に切り換えてアイドリングが許可されるようにした。したがって、運転者がスタータスイッチ258を投入すればエンジンを再始動することができ、アイドリング状態での停車が可能となるので、前照灯169を長時間点灯させ続けることによるバッテリ上がりを防止できる。
 一方、メインスイッチ173がオフからオンに切換えられたときに、アイドルスイッチ253がオンである(条件が成立)と、アイドルスイッチモード起動部301cから出力される動作モード信号S301cは"L"レベルから"H"レベルへ遷移し、「アイドルスイッチモード」が起動される。なお、「停止発進モード」では「第1パターン」および「第2パターン」にかかわらず、アイドルスイッチ253が投入されて条件が成立すると「アイドルスイッチモード」が起動される。
 また、「アイドルスイッチモード」においてアイドルスイッチ253がオフにされる(条件が成立)と、動作モード切換部301aから出力される動作モード信号S301aは"L"レベルになって「始動モード」が起動される。
 図15に戻り、Ne判定部306にはNeセンサ251の出力信号が入力され、エンジン回転数が予定回転数を超えると"H"レベルの信号を前照灯制御部305へ出力する。Ne判定部306は、ひとたびエンジン回転数が予定回転数を超えると、メインスイッチ173が遮断されるまでその出力を"H"レベルに維持する。前照灯制御部305は、前記各動作モード(パターン)信号S301a、S301b、S301C、Ne判定部306の出力信号および走行判定部701の出力信号に基づいて、前照灯リレー163の制御端子に"H"レベルまたは"L"レベルの制御信号を出力する。前照灯リレー163に"H"レベルの信号が入力されると前照灯169が点灯される。
 なお、前照灯リレー163の代わりにFET等のスイッチング素子を採用する場合、前照灯制御部305は"L"レベルの制御信号を出力する代わりに、所定の周期およびデューティ比のパルス信号を出力して前照灯169への給電をチョッピング制御する。
 前照灯制御部305は、図17に示したように、「始動モード」以外では常にオン信号を出力する。すなわち、「始動モード」では、Ne判定部306により所定の設定回転数(本実施形態では、1500rpm)以上のエンジン回転数が検知されるか、あるいは走行判定部701により車速が0kmより大きいと判定されたときにオン信号を出力する。
 なお、前照灯リレー163の代わりにFET等のスイッチング素子を採用する場合、「停止発進モード」の「第1パターン」では、後に詳述する点火制御に応じてスイッチング素子の開閉をチョッピング制御することでバッテリの放電を最小限に抑えることができる。
 すなわち、車両停止に応答して点火制御が中断(オフ)され、エンジンが自動停止すると、前照灯制御部305は、前照灯169への印加電圧が常時オン時の電圧(例えば、13.1V)から所定の減光時電圧(例えば、8.6V)まで実質的に低下するように、所定の周期およびデューティ比のパルス信号でスイッチング素子をチョッピング制御して前照灯169を減光させる。その後、発進操作に応答して点火制御が再開され、エンジンが再始動されると、前照灯制御部305は直流の"H"レベル信号をスイッチング素子へ出力する。
 このように、エンジンの自動停止時には前照灯169を消灯することなく、減光させることによってバッテリの放電を抑制できる。したがって、後の発進時には発電機からバッテリへの充電量を減じることができ、その結果、発電機の電気負荷が減少するので発進時の加速性能が向上する。
 点火制御部700は、前記各動作モード、動作パターン毎に、所定の条件下で点火制御装置161による点火動作を許可または禁止する。走行判定部701は車速センサ255から入力される検知信号に基づいて車両が走行状態にあるか否かを判別し、走行状態にあると"H"レベルの信号を出力する。
 OR回路702は、走行判定部701の出力信号とスロットルセンサ257の状態信号との論理和を出力する。OR回路704は、前記動作モード信号S301aの反転信号、動作パターン信号S301bおよび動作モード信号S301cの論理和を出力する。OR回路703は、前記各OR回路702、704の出力信号の論理和を点火制御装置161へ出力する。点火制御装置161は、入力信号が"H"レベルであれば所定のタイミング毎に点火動作を実行し、"L"レベルであれば点火動作を中断する。
 点火制御部700は、図17に示したように、「始動モード」、「停止発進モードの第2パターン」および「アイドルスイッチモード」のいずれかであれば、OR回路704の出力信号が"H"レベルになるので、OR回路703からは常に"H"レベルの信号が出力される。すなわち、「始動モード」、「停止発進モードの第2パターン」または「アイドルスイッチモード」では、点火制御装置161が常に作動する。
 これに対して、「停止発進モードの第1パターン」では、OR回路704の出力信号が"L"レベルなので、走行判定部701により車両走行中と判定されるか、あるいはスロットルが開かれてOR回路702の出力が"H"レベルになったことを条件に点火動作が実行される。これとは逆に、停車状態であり、かつスロットルが閉じていれば点火動作が中断される。
 警告ブザー制御部800は、動作モードおよび動作パターン毎に、車両の走行状態や運転者の着座状態に応じて、運転者に種々の注意を促すための警告として、例えばブザー音を発する。非着座継続判定部801には着座スイッチ254の状態信号が入力される。非着座継続判定部801は運転者の非着座時間を計時するタイマ8012を備え、タイマ8012がタイムアウトすると"H"レベルの非着座継続信号S8012を出力する。なお、本実施形態のタイマ8012は、1秒でタイムアウトするように予め設定されている。
 点火オフ継続判定部802は、エンジンの点火オフ時間を計時するタイマ8021を備え、点火オフ状態が検知されると直ちに、"H"レベルの点火オフ信号S8023を出力すると共にタイマ8021をスタートさせる。タイマ8021がタイムアウトすると、"H"レベルの点火オフ継続信号S8021を出力する。本実施形態では、タイマ8021が3分でタイムアウトするように設定されている。
 ブザー制御部805は、各動作モード(パターン)信号S301a、S301b、S301C、非着座継続信号S8012、点火オフ継続信号S8021、点火オフ信号S8023、走行判定部701の出力信号およびスロットルセンサ257の出力信号に基づいて、ブザー175のオン/オフを決定し、オンさせる場合は"H"レベルの信号をブザー駆動部814へ出力する。
 ブザー制御部805は、図17に示したように、動作モードが「始動モード」であればブザー175を常にオフとする。「停止発進モードの第1パターン」では、点火オフ状態での非着座がタイマ8012のタイムアウト時間(本実施形態では1秒)以上継続するか、あるいは点火オフ状態がタイマ8021のタイムアウト時間(本実施形態では3分)以上継続すると、ブザー175をオンにする。「停止発進モードの第2パターン」では、点火されておらず(点火オフ)で、スロットルセンサ257からの入力信号によりスロットル開度が"0"であり、かつ車速センサ255からの入力信号により走行判定部701で車速が0kmと判定されると、ブザー175をオンにする。「アイドルスイッチモード」では、点火オフかつ非着座が1秒以上継続すると、ブザー175をオンにする。ブザー駆動部814は、ブザー制御部805の出力信号が"H"レベルになると、0.2秒間のオンと1.5秒間のオフとを繰り返すブザー駆動信号をブザー175へ出力する。
 このように、本実施形態のブザー制御では、「停止発進モード」での走行中に、例えば道路工事による片側交通規制等で前照灯を点灯させたまま長時間(本実施形態では、3分以上)の停車(エンジン停止)を強いられると、「停止発進モード」の動作パターンが「第1パターン」から「第2パターン」へ遷移するのと同時に、アイドリングを許可する旨がブザー175により運転者に通知される。したがって、運転者はブザーに応答してスタータスイッチ258を投入するだけで、前照灯169を長時間点灯させ続けることによるバッテリ上がりを防止できる。
 充電制御部500の加速操作検知部502では、スロットルセンサ257からの入力信号と車速センサ255からの入力信号により、車速が0キロより大きく、かつスロットルが全閉状態から全開状態まで開かれる時間が、例えば0.3秒以内であると、加速操作があったと認識して1ショットの加速操作検知パルスを発生する。
 発進操作検知部503は、車速が0キロでエンジン回転数が所定の設定回転数(本実施形態では、2500rpm)以下のときにスロットルが"開"であれば、発進操作があったと認識して1ショットの発進操作検知パルスを発生する。充電制限部504は、前記加速検知パルス信号を検出すると6秒タイマ504aをスタートし、当該6秒タイマ504aがタイムアウトするまで、レギュレータ・レクティファイア167を制御してバッテリ168の充電電圧を常時の14.5Vから12.0Vへ低下させる。
 上記充電制御によれば、運転者がスロットルを急激に開いて急加速した時や、停止状態からの発進時には充電電圧が低下し、始動兼発電装置250の電気負荷が一時的に低減される。したがって、始動兼発電装置250によりもたらされるエンジンの200の機械的負荷も低減されて加速性能が向上する。また、エンジンの自動停止時にはFET等のスイッチング素子をチョッピング制御して前照灯169を減光し、バッテリの放電を最小限に抑えるようにすれば、始動兼発電装置250の負荷がさらに低減されるので加速性能の更なる向上が可能になる。
 なお、充電制限部504は、図17に示したように、6秒タイマ504aがタイムアウトするか、エンジン回転数が設定回転数(本実施形態では、7000rpm)を超えるか、あるいはスロットル開度が減少すると、充電制御を停止して充電電圧を常時の14.5Vへ戻す。
 図16において、バイスタータ制御部900では、Neセンサ251からの出力信号がNe判定部901に入力される。Ne判定部901は、エンジン回転数が予定値以上であると"H"レベルの信号を出力してバイスタータリレー164を閉じる。このような構成によれば、いずれの動作モードにおいても、エンジン回転数が予定値以上であれば燃料を濃くすることができる。
 インジケータ制御部600では、Neセンサ251からの出力信号がNe判定部601に入力される。このNe判定部601は、エンジン回転数が予定値以下であると"H"レベルの信号を出力する。AND回路602は、着座スイッチ254の状態信号とNe判定部601の出力信号との論理積を出力する。AND回路603は、AND回路602の出力信号、前記動作モード信号S301aおよび動作パターン信号S301bの反転信号の論理積をスタンバイインジケータ256に出力する。スタンバイインジケータ256は、入力信号が"L"レベルであると消灯し、"H"レベルであると点滅する。
 すなわち、スタンバイインジケータ256は「停止発進モード」中の停車時に点滅するので、運転者はスタンバイインジケータ256が点滅していれば、エンジンが停止していてもアクセルを開きさえすれば直ちに発進できることを認識することができる。
 始動制御部400および逆転制御部1000は、図1にその概要を示したように、ACGスタータモータ171をエンジン始動時に正転駆動させ、エンジン停止後に逆転駆動させるようにインバータ162を制御する。
 図1において、インバータ162は、ACGスタータモータ171のステータコイルU,V,Wに接続された6つのパワーFET(Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6)を含み、FETを2つずつ直列接続された3組のパワーFET対を並列接続して構成されるFETブリッジ構造であり、双方向の直交電力変換を行う。インバータ162は、エンジン始動時にはバッテリ168の出力電圧を交流に変換してACGスタータモータ171へ供給する一方、エンジン始動後はACGスタータモータ171で発電された交流電力を直流に変換し、DC-DCコンバータ(図示省略)および平滑コンデンサ155を介してバッテリ168や電装負荷(174,169)に供給する。
 前記始動制御部400は、ストップスイッチ259およびスタータスイッチ258の出力信号に応答して始動指令を発する。逆転制御部1000は、大気圧センサ252の測定結果に基づいてデューティ比マップ307を参照することで現在の大気圧に対応した逆転駆動用のデューティ比を探索し、Neセンサ251の出力に基づいて、前記デューティ比での逆転指令を発する。
 図16へ戻り、始動制御部400は、前記各動作モードや動作パターンに応じてインバータ162を制御し、所定の条件下でACGスタータモータ171を正転駆動させてエンジンを始動する。Neセンサ251の検知信号はアイドリング以下判定部401へ供給される。アイドリング以下判定部401は、エンジン回転数が所定のアイドリング回転数(例えば、800rpm)以下であると"H"レベルの信号を出力する。
 AND回路402は、アイドリング以下判定部401の出力信号と、ストップスイッチ259の状態信号と、スタータスイッチ258の状態信号との論理積を出力する。AND回路404は、アイドリング以下判定部401の出力信号と、スロットルセンサ257の検出信号と、着座スイッチ254の状態信号との論理積を出力する。OR回路408は、前記各AND回路402、404の出力信号の論理和を出力する。
 OR回路409は、動作モード信号S301cと動作モード信号S301aの反転信号との論理和を出力する。AND回路403は、AND回路402の出力信号とOR回路409の出力信号との論理積を出力する。AND回路405は、前記AND回路404の出力信号と、前記動作モード信号S301aと、前記動作パターン信号S301bの反転信号との論理積を出力する。
 AND回路407は、前記動作モード信号S301a、動作パターン信号S301bおよびOR回路408の出力信号の論理積を出力する。OR回路406は、前記各AND回路403、405、407の論理和を始動指令としてインバータ162へ出力する。インバータ162は、前記始動指令に応答して、ACGスタータモータ171を正転させるインバータ制御を実施する。
 このようなエンジン始動制御によれば、「始動モード」および「アイドルスイッチモード」中はOR回路409の出力信号が"H"レベルなのでAND回路403がイネーブル状態となる。したがって、エンジン回転数がアイドリング以下であり、かつストップスイッチ259がオン状態(ブレーキ操作中)のときにスタータスイッチ258が運転者によりオンされてAND回路402の出力が"H"レベルになると、インバータ162によりACGスタータモータ171が正転駆動されてエンジンが始動される。
 また、「停止発進モードの第1パターン」では、AND回路405がイネーブル状態となる。したがって、エンジン回転数がアイドリング以下であり、着座スイッチ254がオン状態(運転者がシートに着座中)でスロットルが開かれると、AND回路404の出力が"H"レベルとなる。その結果、インバータ162によりACGスタータモータ171が正転駆動されてエンジンが始動される。
 さらに、「停止発進モードの第2パターン」では、AND回路407がイネーブル状態となる。したがって、前記各AND回路402、404のいずれかが"H"レベルとなると、インバータ162によりACGスタータモータ171が正転駆動されてエンジンが始動される。
 逆転制御部1000は、エンジン停止後に、大気圧に応じた速度又はトルクでACGスタータモータ171を逆転駆動させることで、クランク角度を参照することなく、エンジンを再始動に好適なクランク角度位置まで逆転させる。
 図19は、エンジン始動時のクランク位置と乗越えトルクすなわち上死点を越える際に必要なトルクとの関係を示した図であり、クランク角度が圧縮上死点C/Tの手前450度~630度までの範囲では乗越えトルクは小さい。しかし、圧縮上死点C/Tの手前90度~450度では乗越えトルクは大きく、特に圧縮上死点C/Tの手前180度では乗越えトルクが最大となっている。すなわち、おおよそ圧縮上死点C/Tの手前では乗越えトルクが大きく、おおよそ排気上死点O/Tの手前では乗越えトルクが小さい。
 そこで、本実施形態ではエンジン停止後にACGスタータモータ171を逆転駆動させ、次のエンジン始動時に、乗越えトルクが最大となる角度位置までの助走期間を十分に確保することでエンジンの始動性を向上させるようにしている。
 一方、逆転時も正転時と同様に圧縮上死点C/Tの近傍で乗越えトルクが最大となる。したがって、逆転時にACGスタータモータ171のトルクや速度を乗越えトルク以下に抑えられるようにインバータ162を制御すれば、逆転時にクランク角度を検知することなく、ACGスタータモータ171が逆転できなくなる位置まで逆転駆動を継続するだけで、クランク位置を助走距離が十分となる角度位置まで戻すことができる。
 しかしながら、図20に示したように、逆転時の乗越えトルクは大気圧に依存する。このため、平地での大気圧に合わせて逆転時の速度やトルクを設定すると、大気圧の低い高地では、逆転トルクが乗越えトルクを上回ってしまい、エンジンを所望位置で停止させることができない。そこで、本実施形態ではエンジン停止後に大気圧を測定し、大気圧の測定結果に対応した速度やトルクでACGスタータモータ171を逆転させるようにしている。
 デューティ比マップ307には、前記逆転時の乗越えトルクと大気圧との関係に基づいて計算された、逆転時の大気圧とインバータ162の駆動デューティ比との関係がマップ形式で予め登録されている。駆動デューティ比は、逆転トルクが大気圧に応じた乗越えトルクを上回らない範囲内で十分に大きな値に設定されている。
 比較部308は、Neセンサ251の検知信号(エンジン回転数)と基準回転数Nrefとを比較する。基準回転数Nrefは、エンジンのクランキングの回転数より大きく、かつアイドル回転数よりも小さな適宜の値に設定されている。比較部308は、エンジン回転数Neが基準回転数Nref未満であると逆転指令を出力する。
 逆転制御部1000において、大気圧取得部1001は、大気圧センサ252から大気圧の測定値を取得する。マップ探索部1002は、前記取得した大気圧の測定値に対応するデューティ比を前記デューティ比マップ307上で探索する。デューティ比制御部1003は、前記決定したデューティ比でインバータ162の各スイッチを駆動することでACGスタータモータ171を逆転駆動する。
 図21は、前記始動制御部400および逆転制御部1000によるACGスタータモータ171の駆動制御の手順を示したフローチャートである。
 ステップS1において、車両が停止してアイドルストップが検知されると、ステップS2では、クランクが逆転済みか否か判断される。アイドルストップの直後は逆転済みではないと判断されるのでステップS3へ進む。
 ステップS3では、大気圧センサ252の測定値Paが取り込まれる。ステップS4では、前記測定値Paに基づいてデューティ比マップ307が探索されて前記測定値に対応するデューティ比が抽出される。ステップS5では、前記デューティ比でインバータ162が制御され、ACGスタータモータ171が大気圧に応じた適正回転数又は適正トルクで逆転駆動される。その結果、本実施形態ではクランクシャフトが圧縮上死点近傍に相当する角度化まで戻された時点でトルク不足により停止する。ステップS6では、逆転駆動が終了する。
 ステップS7では、エンジン200の再始動条件が成立したか否かが判断される。再始動条件が成立していなければ、ステップS1へ戻って上記の各処理が繰り返される。再始動条件が成立するとステップS8へ進み、前記始動制御部400によりインバータ162が制御され、ACGスタータモータ171が正転駆動されてエンジンが始動される。
 なお、上記の実施形態では大気圧センサ252を用いて大気圧を測定するものとして説明したが、本発明はこれのみに限定されるものではなく、エンジンの吸気負圧Pbが大気圧と一定の関係を示すことを利用して、吸気負圧Pbを所定の関数式に適用することで大気圧を推定するようにしても良い。
 2…車体前部,3…車体後部,8…シート,8a…フレーム,9…クランクボックス,12…クランクシャフト,16…ラゲッジボックス,69…カムシャフト,72a…リラクタ,171…ACGスタータモータ,250…始動兼発電装置,254…着座スイッチ,258…スタータスイッチ,259…ストップスイッチ

Claims (6)

  1.  エンジン(200)のクランクシャフト(12)に連結された始動機(250)と、
     車速を検知する車速検知部(255)と、
     エンジンを点火する点火部(65)と、
     検知された車速に基づいて前記始動機および点火部を制御する制御部(160)とを具備し、
     前記制御部が、車速に基づいて車両の停止が検知されるとアイドルストップを行い、エンジンを再始動する際に、クランクシャフトを逆転させた後に正転させるエンジン再始動装置において、
     大気圧を測定する大気圧測定部(252)を具備し、
     前記制御部(160)は、大気圧の測定結果に応じて、前記クランクシャフトを逆転させる速度を制御することを特徴とするエンジン再始動装置。
  2.  前記大気圧測定部(252)は、エンジンの吸気圧センサの検出値を基準に大気圧を測定することを特徴とする請求項1に記載のエンジン再始動装置。
  3.  前記始動機が三相ブラシレスの始動機兼発電機(171)であり、前記制御部(160)は、大気圧の測定結果に基づいて前記始動機の駆動デューティ比を変化させることを特徴とする請求項1または2に記載のエンジン再始動装置。
  4.  前記大気圧と駆動デューティ比との関係を記憶する記憶手段(307)を具備し、
     前記制御部(160)は、大気圧の測定結果に基づいて前記記憶手段を参照することで駆動デューティ比を決定することを特徴とする請求項3に記載のエンジン再始動装置。
  5.  前記記憶手段(307)が、大気圧と駆動デューティ比との対応関係をマップ形式で記憶し、
     前記制御部(160)は、大気圧の測定結果に基づいて前記マップを参照することで駆動デューティ比を決定することを特徴とする請求項4に記載のエンジン再始動装置。
  6.  前記制御部(160)は、クランクシャフトを逆転させる速度を、大気圧が低くなるほど遅くすることを特徴とする請求項5記載のエンジン再始動装置。
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