JP2002303230A - エンジン始動装置 - Google Patents

エンジン始動装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 低容量の制御素子４を使用することができ、
且つバッテリ能力が低下している時でも確実にエンジン
を始動できること。 【解決手段】 エンジン始動装置１は、アーマチャ電流
を制御するための制御素子４と、この制御素子４を短絡
する短絡用リレー５（リレー接点５ａと励磁コイル５
ｂ）、及び制御回路６を備えている。大電流が要求され
る通常始動モードでは、制御回路６が制御素子４をＰＷ
Ｍ制御してアーマチャ電流を徐々に増加させる。その
後、アーマチャ電流が制御素子４の許容電流を超える
と、リレー接点５ａがＯＮされて全電圧でアーマチャ１
１に通電される。制御素子４の許容電流以下でエンジン
始動が可能なエコラン始動モードでは、始動完了まで制
御素子４を介してアーマチャ電流を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンを始動さ
せるエンジン始動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、スタータに用いられる電磁ス
イッチは、キースイッチが投入されると、励磁コイルが
通電されて磁力を発生し、その磁力によりプランジャを
駆動してモータの接点を閉じている。しかし、キースイ
ッチが投入された時に非常に大きな電流（突入電流）が
励磁コイルに流れるので、プランジャの移動速度が必要
以上に大きくなる。その結果、接点が閉じる時に衝突音
が発生し、且つ接点の摩耗が大きくなるといった問題が
生じる。そこで、キースイッチが投入された時に流れる
突入電流を抑えるために、励磁コイルと直列に制御素子
を挿入し、この制御素子を介して励磁コイルを流れる電
流を制限する技術が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、制御素子を
用いる始動システムでは、制御素子の電圧降下によりス
タータの出力が低下するという問題があった。また、冷
寒時等でバッテリ能力が低下すると、モータへの通電に
よってバッテリ電圧が低下した時に、制御回路の作動電
圧を維持できなくなることがある。この場合、制御回路
がＯＦＦして接点が開いてしまうため、エンジン始動を
継続できなくなる。
【０００４】近年、エンジンの自動停止及び自動始動を
行うエコランシステムの採用により、耐久性の向上及び
始動音の低減が必要となり、低コストの制御素子を使用
したエンジン始動装置が望まれている。本発明は、上記
事情に基づいて成されたもので、その目的は、スタータ
電流を制御できる電流制御回路を有し、この電流制御回
路に低容量の制御素子を使用することができ、且つバッ
テリ能力が低下している時でも確実にエンジンを始動で
きるエンジン始動装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】（請求項１の手段）本発
明のエンジン始動装置は、アーマチャと直列に接続され
た制御素子を有し、この制御素子をＯＮしてアーマチャ
に通電する第１の通電回路と、アーマチャと直列に接続
されたリレー接点を有し、このリレー接点をＯＮしてア
ーマチャに通電する第２の通電回路と、制御素子及びリ
レー接点の作動を制御する制御回路とを備えている。
【０００６】この構成によれば、第１の通電回路と第２
の通電回路とを適宜切り替えてアーマチャに通電するこ
とができる。例えば、エンジン始動時に制御素子をＯＮ
してアーマチャに通電し、その通電電流を制御すること
により、突入電流を抑制できる。また、大電流を必要と
する時は、リレー接点をＯＮしてアーマチャに通電し、
制御素子の許容電流以下でエンジン始動が可能な場合
は、制御素子をＯＮしてアーマチャに通電することによ
り、低容量の制御素子を使用することが可能である。
【０００７】（請求項２の手段）請求項１に記載したエ
ンジン始動装置において、制御素子は、アーマチャの高
電位側または低電位側に接続されている。制御素子をア
ーマチャの高電位側、つまりバッテリとアーマチャとの
間に接続する場合は、始動モータの構成を変更する必要
がなく、従来の始動モータを使用することができる。一
方、制御素子をアーマチャの低電位側、つまりアーマチ
ャとアースとの間に接続する場合は、高電圧にも耐える
ことができる。
【０００８】（請求項３の手段）請求項１または２に記
載したエンジン始動装置において、エンジンを始動させ
るシステムとして、乗員がキースイッチをＯＮしてエン
ジン始動を行う通常始動モードと、所定の始動条件が満
たされた時にエンジンを自動始動させるエコラン始動モ
ードとが設定され、制御回路は、通常始動モードとエコ
ラン始動モードとに応じて、制御素子及びリレー接点の
作動を制御している。この場合、制御素子及びリレー接
点の作動を制御する際に、通常始動モードに適した制御
方法とエコラン始動モードに適した制御方法とを切り替
えて実行することができる。
【０００９】（請求項４の手段）請求項１〜３に記載し
た何れかのエンジン始動装置において、制御回路は、エ
ンジン始動時に制御素子をＯＮしてアーマチャに通電
し、その通電電流を次第に増加させている。この場合、
通電開始時にアーマチャに大電流（突入電流）が流れる
ことを防止でき、且つアーマチャの回転速度を緩やかに
増大させることができる。
【００１０】（請求項５の手段）請求項１〜４に記載し
た何れかのエンジン始動装置において、制御回路は、制
御素子を流れる電流が制御素子の許容電流を超えると、
リレー接点をＯＮする。この場合、制御素子の許容電流
を低く抑えることができるので、低容量の制御素子を使
用することができる。
【００１１】（請求項６の手段）請求項５に記載したエ
ンジン始動装置において、制御回路は、制御素子をＯＮ
した後の経過時間、アーマチャに通電される通電電流、
エンジン回転数、またはスタータ回転数（アーマチャ回
転数）の何れかに基づいて、リレー接点をＯＮする時期
を決定する。これにより、制御素子を流れる電流が制御
素子の許容電流を超えた時に、リレー接点をＯＮするこ
とができる。
【００１２】（請求項７の手段）請求項１〜６に記載し
た何れかのエンジン始動装置において、制御回路は、ア
ーマチャへの通電を停止する時に、リレー接点をＯＦＦ
してから電磁スイッチへの通電をＯＦＦする。電磁スイ
ッチが内部接点を有している場合、電磁スイッチより先
にリレー接点をＯＦＦすることで、電磁スイッチの内部
接点の寿命を延ばすことができる。
【００１３】（請求項８の手段）請求項１〜７に記載し
た何れかのエンジン始動装置において、制御回路は、制
御素子をＯＮしてから所定時間経過した時点で、制御素
子及びリレー接点を共にＯＦＦする。この場合、例えば
電磁スイッチが内部短絡した時でも、制御素子及びリレ
ー接点を共にＯＦＦすることで、アーマチャへの通電を
停止することができる。
【００１４】（請求項９の手段）請求項１〜８に記載し
た何れかのエンジン始動装置において、電磁スイッチ
は、アーマチャに通電するための内部接点を有していな
い。第１の通電回路または第２の通電回路によってアー
マチャへの通電を行うことができるので、電磁スイッチ
は、ピニオンを押し出すためだけに使用することができ
る。この場合、例えばエコラン始動モードの時に、アー
マチャへの通電を停止するために電磁スイッチへの通電
を停止する必要がないので、電磁スイッチを通電したま
まピニオンをリングギヤに噛み合わせた状態に保持させ
ることが可能であり、エンジン始動を短時間で行うこと
ができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。 （第１実施例）図１はエンジン始動装置１の電気回路図
である。エンジン始動装置１は、電磁スイッチ２の駆動
力によりピニオン３を押し出してエンジンのリングギヤ
（図示しない）と噛み合わせ、始動モータの回転力をピ
ニオン３からリングギヤに伝達してエンジンを始動させ
るもので、始動モータへの通電電流（アーマチャ電流）
を制御するための制御素子４と、この制御素子４を短絡
する短絡用リレー５、及び制御回路６を備えている。
【００１６】電磁スイッチ２は、キースイッチ７の投入
により通電されて磁力を発生するコイル８と、このコイ
ル８に発生する磁力を受けて可動するプランジャ９と、
このプランジャ９の移動に伴って開閉される内部接点１
０等を具備している。始動モータは、通電を受けてアー
マチャ１１に回転力を発生させる極めて周知な直流モー
タである。
【００１７】制御素子４は、図１に示す様に、バッテリ
１２と電磁スイッチ２の一方の内部接点１０との間に接
続され、制御回路６によりＰＷＭ制御される。リレー５
は、制御素子４と並列に接続されたリレー接点５ａと、
このリレー接点５ａを駆動する励磁コイル５ｂとで形成
される。制御回路６は、キースイッチ７が投入される
と、バッテリ１２から給電されて作動し、エンジン状態
信号、アーマチャ電流、始動モード信号等に基づいて、
制御素子４とリレー接点５ａ（励磁コイル５ｂ）の作動
を制御する。
【００１８】なお、エンジン状態信号は、例えばエンジ
ン回転数である。また、始動モード信号は、エンジンを
始動させるシステムとして、乗員がキースイッチ７をＯ
Ｎしてエンジン始動を行う通常始動モードと、所定の始
動条件が満たされた時（例えば乗員がブレーキペダルを
離してアクセルペダルを踏み込むまでのペダル操作）に
エンジンを自動始動させるエコラン始動モードとが設定
されている場合に、通常始動モードを実行する通常始動
モード信号と、エコラン始動モードを実行するエコラン
始動モード信号である。
【００１９】次に、エンジン始動装置１の作動を説明す
る。大電流が要求される通常始動モードでは、キースイ
ッチ７がスタート位置(ST)（図１参照）に投入される
と、制御回路６が制御素子４をＰＷＭ制御して、アーマ
チャ電流を徐々に増加させる。その後、アーマチャ電流
が制御素子４の許容電流を超えると、励磁コイル５ｂが
通電されてリレー接点５ａがＯＮする。その結果、リレ
ー接点５ａを通じて全電圧でアーマチャ１１に通電され
る。エンジンが完爆してアーマチャ１１への通電を停止
する時は、先ず励磁コイル５ｂへの通電を停止してリレ
ー接点５ａをＯＦＦした後、制御素子４への通電をＯＦ
Ｆする。
【００２０】何らかの理由により、電磁スイッチ２の内
部接点１０が溶着した場合は、リレー接点５ａ及び制御
素子４を共にＯＦＦして、電磁スイッチ２に内蔵される
コイル８の過熱を防止する。制御素子４の許容電流以下
でエンジンの始動が可能なエコラン始動モードでは、エ
ンジンの始動が完了するまで制御素子４を介してアーマ
チャ電流を制御する。この場合、エンジンのクランキン
グトルクの変動にアーマチャ電流を追従させる様に制御
する。
【００２１】（本実施例の効果）本実施例のエンジン始
動装置１は、制御素子４をＯＮしてアーマチャ１１に通
電する第１の通電回路と、リレー接点５ａをＯＮしてア
ーマチャ１１に通電する第２の通電回路とを有している
ので、例えば、エンジン始動時には制御素子４をＯＮし
てアーマチャ電流を徐々に増加させ、そのアーマチャ電
流が制御素子４の許容電流を超えた時にリレー接点５ａ
をＯＮして制御素子４を短絡させることができる。この
場合、通電開始時にアーマチャ１１に大電流（突入電
流）が流れることを防止できるので、無駄な電流消費を
抑制できる。
【００２２】また、アーマチャ電流が制御素子４の許容
電流を超えた時にリレー接点５ａに切り替えることがで
きるので、低容量の制御素子４を使用することができ
る。この場合、制御素子４による電圧降下の影響を無視
できるので、出力低下を抑えることができる。更に、ア
ーマチャ１１への通電を停止する時は、電磁スイッチ２
より先にリレー接点５ａをＯＦＦすることで、電磁スイ
ッチ２の内部接点１０が開く時にアーク電流の発生を防
止できるので、内部接点１０の寿命を延ばすことが可能
である。
【００２３】エコラン始動モードの時は、制御素子４の
みを制御して（リレー接点５ａ：ＯＦＦ）アーマチャ１
１に通電することができるので、リレー接点５ａの使用
回数を抑えることができ、リレー接点５ａの耐久性向上
を図ることが可能である。また、エコラン始動モードの
時に、エンジンのクランキングトルクの変動にアーマチ
ャ電流を追従させる様に制御素子４を制御することで、
エンジン側の回転変動に合わせてアーマチャの回転を制
御できるので、クランキング時の始動音を低減できる。
【００２４】（第２実施例）図２はエンジン始動装置１
の電気回路図である。本実施例のエンジン始動装置１
は、図２に示す様に、制御素子４とリレー接点５ａをア
ーマチャ１１の低電位側（アーマチャ１１とアースとの
間）に接続した一例である。制御素子４とリレー接点５
ａ（励磁コイル５ｂ）の制御方法は、第１実施例と同じ
であり、同様の効果を得ることができる。また、制御素
子４をアーマチャ１１の低電位側に接続したことによ
り、高電圧にも耐えることができる。
【００２５】（第３実施例）図３はエンジン始動装置１
の電気回路図である。本実施例のエンジン始動装置１
は、図３に示す様に、電磁スイッチ２が内部接点１０
（図１参照）を持たない場合の一例である。本発明のエ
ンジン始動装置１は、電磁スイッチ２が内部接点１０を
有していなくても、第１の通電回路または第２の通電回
路によってアーマチャ１１を通電することができるの
で、電磁スイッチ２は、ピニオン３を押し出すためだけ
に使用することができる。この場合、例えばエコラン始
動モードの時に、電磁スイッチ２を通電したままピニオ
ン３をリングギヤに噛み合わせた状態に保持させること
が可能であり、エンジン始動を短時間で行うことができ
る効果を生じる。
【図面の簡単な説明】
【図１】エンジン始動装置の電気回路図である（第１実
施例）。
【図２】エンジン始動装置の電気回路図である（第２実
施例）。
【図３】エンジン始動装置の電気回路図である（第３実
施例）。
【符号の説明】
１ エンジン始動装置 ２ 電磁スイッチ ３ ピニオン ４ 制御素子 ５ａ リレー接点 ６ 制御回路 ７ キースイッチ ８ コイル（電磁スイッチ） ９ プランジャ（電磁スイッチ） １０ 内部接点（電磁スイッチ） １１ アーマチャ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 花井 正人 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】アーマチャに回転力を発生する始動モータ
    と、 軸方向に可動するピニオンと、 内蔵するコイルが通電されて発生する磁力によりプラン
    ジャを駆動する電磁スイッチとを備え、 前記電磁スイッチの駆動力を利用し、前記ピニオンを押
    し出してエンジンのリングギヤに噛み合わせ、前記アー
    マチャの回転力を前記ピニオンから前記リングギヤに伝
    達してエンジンを始動させるエンジン始動装置であっ
    て、 前記アーマチャと直列に接続された制御素子を有し、こ
    の制御素子をＯＮして前記アーマチャに通電する第１の
    通電回路と、 前記アーマチャと直列に接続されたリレー接点を有し、
    このリレー接点をＯＮして前記アーマチャに通電する第
    ２の通電回路と、 前記制御素子及び前記リレー接点の作動を制御する制御
    回路とを備えたことを特徴とするエンジン始動装置。
  2. 【請求項２】請求項１に記載したエンジン始動装置にお
    いて、 前記制御素子は、前記アーマチャの高電位側または低電
    位側に接続されていることを特徴とするエンジン始動装
    置。
  3. 【請求項３】請求項１または２に記載したエンジン始動
    装置において、 エンジンを始動させるシステムとして、乗員がキースイ
    ッチをＯＮしてエンジン始動を行う通常始動モードと、
    所定の始動条件が満たされた時にエンジンを自動始動さ
    せるエコラン始動モードとが設定され、 前記制御回路は、前記通常始動モードとエコラン始動モ
    ードとに応じて、前記制御素子及び前記リレー接点の作
    動を制御していることを特徴とするエンジン始動装置。
  4. 【請求項４】請求項１〜３に記載した何れかのエンジン
    始動装置において、 前記制御回路は、エンジン始動時に前記制御素子をＯＮ
    して前記アーマチャに通電し、その通電電流を次第に増
    加させることを特徴とするエンジン始動装置。
  5. 【請求項５】請求項１〜４に記載した何れかのエンジン
    始動装置において、 前記制御回路は、前記制御素子を流れる電流が前記制御
    素子の許容電流を超えると、前記リレー接点をＯＮする
    ことを特徴とするエンジン始動装置。
  6. 【請求項６】請求項５に記載したエンジン始動装置にお
    いて、 前記制御回路は、前記制御素子をＯＮした後の経過時
    間、前記アーマチャに通電される通電電流、エンジン回
    転数、またはスタータ回転数の何れかに基づいて、前記
    リレー接点をＯＮする時期を決定することを特徴とする
    エンジン始動装置。
  7. 【請求項７】請求項１〜６に記載した何れかのエンジン
    始動装置において、 前記制御回路は、前記アーマチャへの通電を停止する時
    に、前記リレー接点をＯＦＦしてから前記電磁スイッチ
    への通電をＯＦＦすることを特徴とするエンジン始動装
    置。
  8. 【請求項８】請求項１〜７に記載した何れかのエンジン
    始動装置において、 前記制御回路は、前記制御素子をＯＮしてから所定時間
    経過した時点で、前記制御素子及び前記リレー接点を共
    にＯＦＦすることを特徴とするエンジン始動装置。
  9. 【請求項９】請求項１〜８に記載した何れかのエンジン
    始動装置において、 前記電磁スイッチは、前記アーマチャに通電するための
    内部接点を有していないことを特徴とするエンジン始動
    装置。
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