JP2004257369A - エンジン始動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スタータモータ１の起動電流を抑制するための電流抑制手段を有し、この電流抑制手段をスタータモータ１に内蔵させること。
【解決手段】スタータモータ１は、電機子５に直列接続された第１の界磁コイル６と、電機子５と並列に接続された分巻コイル７とを有している。第１の界磁コイル６には、スタータモータ１の起動時に電機子５に流れ込む電流を所定値以下に抑えることができる抵抗成分を持たせてある。
スタータモータ１の通電回路には、第１の界磁コイル６を短絡する短絡回路８にリレー２が設けられている。このリレー２は、エンジンが最初の上死点を乗り越すまでＯＦＦ 状態を維持し、最初の上死点を乗り越した後、ＯＮ状態に切り替えられる。これにより、スタータモータ１の起動電流は、第１の界磁コイル６を通って電機子５に通電されるため、第１の界磁コイル６の抵抗成分によって抑制される。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、巻線界磁式モータ（スタータモータ）を備えるエンジン始動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術として、例えば特許文献１に記載されたエンジン始動装置がある。
このエンジン始動装置は、図９に示す様に、界磁磁束を生成する直巻コイル１００ と分巻コイル１１０ とを有し、この分巻コイル１１０ と直列に制御用素子１２０ が接続されている。
直巻コイル１００ は、電機子１３０ と直列に接続されるため、直巻コイル１００ に流れる電流＝電機子１３０ に流れる電流となる。分巻コイル１１０ に流れる電流は、制御用素子１２０ を介して制御回路１４０ により制御される。
【０００３】
ここで、電機子１３０ に流れる電流の時間変化を図１０を参照して説明する。
先ず、通電が開始されると、バッテリ電圧とモータ部の総抵抗に対応した電流が、その電気的時定数に従って上昇していき、エンジンのクランク軸が回転を開始する時点で最大となる。その後、逆起電力の発生によって電流が減少し始め、最初の上死点の乗り越し付近でややトルクが必要となるため上昇し、二度目の上死点乗り越し以降はクランキングに移っていく。
【０００４】
【特許文献１】
特開平３−３７３７３ 号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来のエンジン始動装置では、図１０に示した様に、スタータモータへの通電初期（クランク軸が回り始めるまでの間）に大電流が流れるため、バッテリの出力電圧がその特性に依存して低下してしまう。このバッテリの電圧降下は、車両に搭載される電装品に影響を与え、雑音が混入したり、時には電源が落ちてしまうことがある。
【０００６】
また、スタータのピニオンがエンジンのリングギヤと噛み合う瞬間に大きな電流がスタータモータに流れていると、出力がより高トルクになるため、大きな噛み合い衝撃が発生し、その際に生じる音が問題となる。
更に、スタータモータに大電流が流れることは、ブラシと整流子との間で整流火花をより多く発生する原因となるため、ブラシ及び整流子等の寿命を劣化させることになる。
【０００７】
上記の問題に対し、通電初期にスタータモータに流れる大電流を抑制する手段として、スタータモータの通電回路に電流抑制回路を設けることが考えられるが、この場合、電流抑制回路をスタータモータの外部に設ける必要があるため、スタータモータの回路設計を変更する必要が生じ、コストアップを招くという新たな問題が生じる。
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、スタータモータの起動電流を抑制するための電流抑制手段を有し、この電流抑制手段をスタータモータに内蔵させたエンジン始動装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
（請求項１の発明）
本発明のエンジン始動装置は、界磁磁束を発生する第１の界磁コイルと第２の界磁コイルとを有し、少なくとも第１の界磁コイルが電機子と直列に接続され、且つ起動時に電機子に流れ込む電流を所定値以下に抑制できる抵抗成分を第１の界磁コイルに持たせたスタータモータと、第１の界磁コイルを短絡する短絡回路と、この短絡回路に設けられ、短絡回路を閉じるＯＮ状態と短絡回路を開くＯＦＦ 状態との何方か一方に制御される短絡手段と、この短絡手段をＯＮ状態とＯＦＦ 状態との何方か一方に制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、第１の界磁コイルに抵抗成分を持たせることにより、その抵抗成分によって電機子に通電される電流が所定値以下に抑えられるため、スタータモータの起動時にバッテリの電圧降下を防止できる。
また、抵抗成分を第１の界磁コイルに持たせているので、スタータモータの外部に電流抑制回路を外付けする必要がなく、モータ回路の設計変更が不要であり、コストアップを回避できる。
なお、第１の界磁コイルに持たせる抵抗成分は、例えば、通常の始動装置が持つ内部抵抗（数ｍΩ）の１．５〜４倍の抵抗値を有している。
【００１０】
（請求項２の発明）
請求項１に記載したエンジン始動装置において、
制御手段は、エンジンのクランク軸が回り始めてから、または最初の上死点を乗り越す付近で短絡手段をＯＦＦ 状態からＯＮ状態へ切り替えることを特徴とする。この構成によれば、エンジンのクランク軸が回り始めるまで、または最初の上死点を乗り越す付近まで、第１の界磁コイルを介して電機子に通電されるので、電機子に流れる起動電流を抑えることができる。その後、短絡手段がＯＦＦ 状態からＯＮ状態へ切り替えられると、第１の界磁コイル（抵抗成分）が短絡されるため、クランキング時に高い出力を獲得することができる。
【００１１】
（請求項３の発明）
請求項２に記載したエンジン始動装置において、
制御手段は、短絡手段をＯＦＦ 状態からＯＮ状態へ切り替えるタイミングを、スタータモータに流れ込む電流値または時間、あるいはエンジンの回転角信号の少なくとも１つによって判断することを特徴とする。
この構成によれば、外部からの情報に基づいて短絡手段を制御するので、より適切なタイミングで短絡手段をＯＦＦ 状態からＯＮ状態へ切り替えることができる。
【００１２】
（請求項４の発明）
請求項１に記載したエンジン始動装置において、
第１の界磁コイルは、スタータモータの極数に相当する複数個が全て直列に接続され、第２の界磁コイルは、第１の界磁コイル及び電機子に直列接続された直巻コイルを有し、その直巻コイルは、スタータモータの極数に相当する複数個が全て並列に接続されていることを特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、第１の界磁コイルと第２の界磁コイル（直巻コイル）とで結線法を変えることにより、高抵抗コイルと低抵抗コイルとを形成できる。つまり、個々のコイルが全て同じ抵抗値を持っている場合（線径及び巻数が同じ）でも、第１の界磁コイルを全て直列に接続して高抵抗コイルを形成し、第２の界磁コイル（直巻コイル）を全て並列に接続して低抵抗コイルを形成することにより、高抵抗コイルの合成抵抗を低抵抗コイルの合成抵抗の極数倍にできる。これにより、スタータモータの内部に抵抗成分を容易に内蔵させることができる。
【００１４】
（請求項５の発明）
請求項１に記載したエンジン始動装置において、
第２の界磁コイルは、第１の界磁コイル及び電機子に直列接続された直巻コイルを有し、その直巻コイルは、スタータモータの極数に相当する複数個が全て並列に接続され、第１の界磁コイルは、スタータモータの極数に相当する複数個のうち並列接続されるコイル数が直巻コイルの並列数より少なく設定されていることを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、第１の界磁コイルと第２の界磁コイル（直巻コイル）とで結線法を変えることにより、高抵抗コイルと低抵抗コイルとを形成できる。つまり、個々のコイルが全て同じ抵抗値を持っている場合（線径及び巻数が同じ）でも、第２の界磁コイル（直巻コイル）を全て並列に接続して低抵抗コイルを形成し、第１の界磁コイルを第２の界磁コイル（直巻コイル）より並列接続されるコイル数を少なく設定することにより高抵抗コイルを形成できる。これにより、高抵抗コイルの合成抵抗を低抵抗コイルの合成抵抗より大きくできるので、スタータモータの内部に抵抗成分を容易に内蔵させることができる。
【００１６】
（請求項６の発明）
請求項４または５に記載したエンジン始動装置において、
第１の界磁コイルは、直巻コイルより線径が細く、もしくは巻数が多く設定されていることを特徴とする。
この構成によれば、コイルの線径を細く、もしくは巻数を多くすることで抵抗値が増大するため、請求項４または５の発明と組み合わせることにより、高抵抗コイルの合成抵抗と低抵抗コイルの合成抵抗との差をより広い範囲で設定できる。また、高抵抗コイルと低抵抗コイルとで線径、巻数を独立して設定できるので、それぞれ希望の電流密度になる様に設定できる。
【００１７】
（請求項７の発明）
請求項４〜６に記載した何れかのエンジン始動装置において、
第２の界磁コイルは、直巻コイルの他に、第１の界磁コイルと直列に接続され、且つ電機子と並列に接続された分巻コイルを有することを特徴とする。
この構成では、第２の界磁コイルが直巻コイルと分巻コイルとを有しているので、スタータモータに通電される電流を効率的に制御できる。
【００１８】
（請求項８の発明）
請求項４〜６に記載した何れかのエンジン始動装置において、
第２の界磁コイルは、直巻コイルの他に、第１の界磁コイル及び電機子と並列に接続された分巻コイルを有していることを特徴とする。
この構成では、第２の界磁コイルが直巻コイルと分巻コイルとを有しているので、スタータモータに通電される電流を効率的に制御できる。
【００１９】
（請求項９の発明）
請求項１に記載したエンジン始動装置において、
第２の界磁コイルは、第１の界磁コイルに直列接続され、且つ電機子と並列に接続された分巻コイルであることを特徴とする。
この構成では、第１の界磁コイルが短絡された後、アンペアターンが生成される界磁コイルが分巻コイルのみとなるので、電流を制御する効率がよくなり、第１の界磁コイルによる電流抑制と組み合わせた時の適合性を高めることが可能になる。
【００２０】
（請求項１０の発明）
請求項７〜９に記載した何れかのエンジン始動装置において、
分巻コイルに流れる電流を制御するための制御用素子を有し、この制御用素子が分巻コイルと直列に接続されていることを特徴とする。
この構成では、制御用素子を介して分巻コイルの電流を制御できるので、より状況に適合した効率のよい電流制御を実現できる。
【００２１】
（請求項１１の発明）
請求項７または８に記載したエンジン始動装置において、
直巻コイルを短絡する短絡回路と、この短絡回路に設けられ、短絡回路を閉じるＯＮ状態と短絡回路を開くＯＦＦ 状態との何方か一方に制御される短絡手段とを備え、制御手段は、エンジンのクランク軸が回り始めてから、請求項１に記載した短絡手段をＯＦＦ 状態からＯＮ状態へ切り替えた後、最初の上死点を乗り越してから、更に本請求項に記載した短絡手段をＯＦＦ 状態からＯＮ状態へ切り替えることを特徴とする。
【００２２】
この構成によれば、第１の界磁コイルが有する抵抗成分によって始動時の電流を抑制できると共に、エンジンのクランク軸が回り始めてから第１の界磁コイルを短絡し、その後、最初の上死点を乗り越してから、更に直巻コイルを短絡することにより、スタータモータ全体の抵抗値を下げることができ、更に出力を増加させることが可能になる。
【００２３】
（請求項１２の発明）
請求項１１に記載したエンジン始動装置において、
制御手段は、請求項１１に記載した短絡手段をＯＦＦ 状態からＯＮ状態へ切り替えるタイミングを、スタータモータに流れ込む電流値または時間、あるいはエンジンの回転角信号の少なくとも１つによって判断することを特徴とする。
この構成によれば、外部からの情報に基づいて短絡手段を制御するので、より適切なタイミングで短絡手段をＯＦＦ 状態からＯＮ状態へ切り替えることができる。
【００２４】
（請求項１３の発明）
請求項１〜１２に記載した何れかのエンジン始動装置は、エンジンの停止及び再始動を自動制御するエンジン自動停止／再始動システムに用いられ、
制御手段は、エンジンを通常始動させる通常始動モードと、エンジン自動停止／再始動システムによる再始動モードとにより、短絡手段をＯＦＦ 状態からＯＮ状態へ切り替えるタイミングを変更することを特徴とする。
この構成によれば、通常始動モードと、エンジン自動停止／再始動システムによる再始動モードとに応じて、より適切なタイミングで短絡手段を制御できる。
【００２５】
（請求項１４の発明）
請求項１〜１３に記載した何れかのエンジン始動装置において、
制御手段は、スタータモータへの通電開始から一定時間経過するまでにエンジン回転数に変化が生じない時、あるいは、スタータモータへの通電開始から一定時間経過しても、最初の上死点を乗り越していないと判断された時には、少なくとも請求項１に記載した短絡手段をＯＦＦ 状態からＯＮ状態へ切り替えることを特徴とする。
【００２６】
この構成によれば、抵抗成分である第１の界磁コイルを介してスタータモータに通電することで出力が低下し、エンジンのクランク軸を回転させられない場合、あるいは最初の乗り越しを行うことができない場合に、第１の界磁コイルを短絡して抵抗成分を取り除くことにより、出力を増加させてエンジン始動を可能にすることができる。
【００２７】
【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はスタータモータ１の回路図である。
本実施例のエンジン始動装置は、図１に示す様に、巻線界磁式のスタータモータ１と、このスタータモータ１の通電回路に設けられるリレー２（または半導体スイッチ）と制御用素子３、及びそのリレー２と制御用素子３を駆動する制御回路４を備えている。
【００２８】
スタータモータ１は、電機子５に直列接続された第１の界磁コイル６（電流抑制手段）と、この第１の界磁コイル６と直列に接続され、且つ電機子５と並列に接続された第２の界磁コイル（以下、分巻コイル７と呼ぶ）とを有している。
第１の界磁コイル６には、スタータモータ１の起動時に電機子５に流れ込む電流を所定値以下に抑えることができる抵抗成分を持たせてある。具体的には、通常の始動装置が持つ内部抵抗（数ｍΩ）の１．５〜４倍の抵抗値を有している。
【００２９】
リレー２は、第１の界磁コイル６を短絡する短絡回路８に設けられ、コイル２ａの通電時に可動接点２ｂが常開接点２ｃに接触してＯＮ状態となり、コイル２ａの通電停止時に可動接点２ｂが常開接点２ｃから離れてＯＦＦ 状態となる。
制御用素子３は、例えば半導体を用いた電子式スイッチング素子（一例として、ＭＯＳ−ＦＥＴ ）であり、分巻コイル７と直列に接続されている。
制御回路４は、エンジン始動時（スタータモータ１の起動時）にリレー２をＯＮ／ＯＦＦ制御すると共に、制御用素子３を駆動して分巻コイル７に流れる電流量及び電流方向を制御する。
【００３０】
次に、リレー２を制御する制御回路４の処理手順を図２に示すフローチャートに基づいて説明する。
Ｓｔｅｐ１０…エンジン始動信号を入力する。
Ｓｔｅｐ１１…スタータモータ１への通電開始から所定時間経過したか否か、あるいはエンジンが最初の上死点を乗り越したか否かを判定する。この判定結果がＹＥＳ の場合は次のＳｔｅｐ１２へ進む。
【００３１】
Ｓｔｅｐ１２…リレー２のコイル２ａに通電して、可動接点２ｂをＯＦＦ 状態からＯＮ状態に切り替える（第１の界磁コイル６を短絡する）。
Ｓｔｅｐ１３…エンジン回転数が設定値（例えばクランキング回転数）に達したか否かを判定する。この判定結果がＹＥＳ の場合は次のＳｔｅｐ１４へ進む。
Ｓｔｅｐ１４…リレー２のコイル２ａを通電停止して、可動接点２ｂをＯＮ状態からＯＦＦ 状態に切り替える。
Ｓｔｅｐ１５…スタータモータ１への通電を停止する。
【００３２】
（第１実施例の作用及び効果）
本実施例では、スタータモータ１への通電開始から所定時間経過するまで、あるいはエンジンが最初の上死点を乗り越えるまでは、リレー２がＯＦＦ 状態にある。従って、スタータモータ１の起動電流は、第１の界磁コイル６を通って電機子５に通電されるため、図３に示す様に、第１の界磁コイル６の抵抗成分によって抑制される。これにより、スタータモータ１の起動時にバッテリの電圧降下を防止できるので、車両に搭載される電装品等への影響を防止できる。
【００３３】
また、スタータモータ１への通電開始から所定時間経過した後、あるいは最初の上死点を乗り越えた後は、リレー２をＯＦＦ 状態からＯＮ状態に切り替えることで第１の界磁コイル６が短絡されるので、図３に示す様に、電流変化は従来の始動装置と同じなり、良好にクランキング状態に移行することができる。なお、図中の破線グラフは、界磁コイルに起動電流を抑制するための抵抗成分を持たせていない従来の始動装置の電流変化を示している。
【００３４】
上記のエンジン始動装置では、起動電流を抑えるための抵抗成分を第１の界磁コイル６に持たせているので、スタータモータ１の外部に電流抑制回路を外付けする必要がなく、モータ回路の設計変更が不要であるため、コストアップを回避できる。
また、起動電流が抑制されると、スタータモータ１のブラシと整流子（図示せず）との間に発生する整流火花を少なくできるので、ブラシや整流子等の寿命を延ばすことが可能になる。
【００３５】
更に、エンジン始動装置としてギヤ式スタータ（ピニオンギヤをエンジンのリングギヤに噛み合わせる方式）を採用する場合には、モータ起動時の電流が抑えられることにより、ピニオンギヤがリングギヤに噛み合う時の衝撃が低減されて、噛み合い時に発生する衝撃音を小さくできる効果もある。
【００３６】
（第２実施例）
図４はスタータモータ１の回路図である。
本実施例は、第１実施例に記載した回路構成に対し、図４に示す様に、電機子５と直列に接続された直巻コイル９を有する一例である。この場合、分巻コイル７と直巻コイル９とで本発明の第２の界磁コイルを形成している。
本実施例においても、制御回路４によるリレー２のＯＮ／ＯＦＦ制御が第１実施例と同様に行われる（制御回路４の処理手順は第１実施例と同じである）。
【００３７】
従って、スタータモータ１への通電開始から所定時間経過するまで、あるいは最初の上死点を乗り越えるまでは、リレー２がＯＦＦ 状態にあるため、第１の界磁コイル６の抵抗成分により、スタータモータ１の起動電流を抑制できる。また、スタータモータ１への通電開始から所定時間経過した後、あるいは最初の上死点を乗り越えた後は、リレー２がＯＦＦ 状態からＯＮ状態に切り替えられるため、第１の界磁コイル６が短絡されて、良好にクランキング状態に移行することができる。なお、直巻コイル９に流れる電流は、数百アンペアにもなるので、分巻コイル７のみの時よりアンペアターンを稼ぎやすく、始動トルクを得やすくなる。
【００３８】
（第３実施例）
図５はスタータモータ１の回路図である。
本実施例は、第２実施例に記載した回路構成に対し、直巻コイル９を短絡する短絡回路１０を追加し、更にその短絡回路１０を開閉するリレー１１（または半導体スイッチ）を設けた一例である。
本実施例の制御内容を図６に示すフローチャートに基づいて説明する。
【００３９】
Ｓｔｅｐ２０…エンジン始動信号を入力する。
Ｓｔｅｐ２１…スタータモータ１への通電開始から第１の所定時間経過したか否か、あるいはエンジン回転数が第１の設定値に達したか否かを判定する。この判定結果がＹＥＳ の場合は次のＳｔｅｐ２２へ進む。
Ｓｔｅｐ２２…リレー２のコイル２ａに通電して、可動接点２ｂをＯＦＦ 状態からＯＮ状態に切り替える（第１の界磁コイル６を短絡する）。
【００４０】
Ｓｔｅｐ２３…スタータモータ１への通電開始から第２の所定時間（＞第１の所定時間）経過したか否か、あるいは最初の上死点を乗り越したか否かを判定する。この判定結果がＹＥＳ の場合は次のＳｔｅｐ２４へ進む。
Ｓｔｅｐ２４…リレー１１のコイル１１ａに通電して、可動接点１１ｂをＯＦＦ 状態からＯＮ状態に切り替える（直巻コイル９を短絡する）。
【００４１】
Ｓｔｅｐ２５…エンジン回転数が第２の設定値（例えばクランキング回転数）に達したか否かを判定する。この判定結果がＹＥＳ の場合は次のＳｔｅｐ２６へ進む。
Ｓｔｅｐ２６…リレー２、１１のコイル２ａ、１１ａを通電停止して、可動接点２ｂ、１１ｂをそれぞれＯＮ状態からＯＦＦ 状態に切り替える。
Ｓｔｅｐ２７…スタータモータ１への通電を停止する。
【００４２】
（第３実施例の作用及び効果）
スタータモータ１への通電が開始された時は、二つのリレー２、１１が共にＯＦＦ 状態であるため、スタータモータ１の起動電流は、第１の界磁コイル６を通って直巻コイル９と電機子５に通電される（第２実施例と同じ）。これにより、直巻コイル９及び電機子５に流れる電流が抑制される。その後、最初の上死点を乗り越す前でリレー２がＯＦＦ 状態からＯＮ状態に切り替えられて第１の界磁コイル６が短絡され、更に最初の上死点を乗り越した後に、リレー１１がＯＦＦ 状態からＯＮ状態に切り替えられて、直巻コイル９が短絡され、分巻コイル７のみが界磁磁束を発生する。
【００４３】
本実施例においても、スタータモータ１への通電時に第１の界磁コイル６によって起動電流が抑制されるので、バッテリの電圧降下を防止できる。
また、第１の界磁コイル６を短絡するリレー２とは別に、直巻コイル９を短絡するリレー１１を設けているので、第１の界磁コイル６を短絡した後、リレー１１をＯＮ状態に切り替えて直巻コイル９を短絡させることにより、スタータモータ１全体としての抵抗値を下げることができる。その結果、制御範囲を拡大でき、且つクランキング時により高い出力を得ることが可能になる。
【００４４】
（第４実施例）
図７は第１の界磁コイル６と直巻コイル９との結線図である。
本実施例は、第２実施例または第３実施例に記載した様に、直巻コイル９を有する場合に、その直巻コイル９と第１の界磁コイル６との結線方法に関する一例である。
具体的には、図７に示す様に、第１の界磁コイル６と直巻コイル９とが直列に接続されると共に、第１の界磁コイル６は、スタータモータ１の極数（図７では４極）に相当する４個が全て直列に接続され、直巻コイル９は、スタータモータ１の極数に相当する４個が全て並列に接続されている。
【００４５】
この構成によれば、第１の界磁コイル６と直巻コイル９とで結線法を変えることにより、高抵抗コイルと低抵抗コイルとを形成できる。つまり、個々のコイルが全て同じ抵抗値を持っている場合（線径及び巻数が同じ）でも、第１の界磁コイル６を全て直列に接続することで高抵抗コイルを形成し、第２の界磁コイル（直巻コイル９）を全て並列に接続することで低抵抗コイルを形成することができ、高抵抗コイルの合成抵抗を低抵抗コイルの合成抵抗の４倍にできる。これにより、スタータモータ１の内部に抵抗成分である第１の界磁コイル６を容易に内蔵させることができる。
【００４６】
（第５実施例）
図８は第１の界磁コイル６と直巻コイル９との結線図である。
本実施例は、第２実施例または第３実施例に記載した様に、直巻コイル９を有する場合に、その直巻コイル９と第１の界磁コイル６との結線方法に関するその他の例である。
具体的には、図８に示す様に、第１の界磁コイル６と直巻コイル９とが直列に接続される点は第４実施例と同じであるが、第１の界磁コイル６の線径を直巻コイル９の線径より細くし、且つ並列接続されるコイル数を直巻コイル９の並列数より少なくしている。
【００４７】
この場合、第１の界磁コイル６の線径を直巻コイル９の線径より細くすることで抵抗値を大きくできるので、例えば第１の界磁コイル６の抵抗値が直巻コイル９の抵抗値の二倍であれば、高抵抗コイルの合成抵抗を、低抵抗コイルの合成抵抗の８倍の値にできる。
この様に、第１の界磁コイル６と直巻コイル９との結線法を変えるだけでなく、両者の線径も変えることにより、高抵抗コイルの合成抵抗と低抵抗コイルの合成抵抗との差をより広い範囲で設定できる。また、高抵抗コイルと低抵抗コイルとで線径を独立して設定できるので、それぞれ希望の電流密度になる様に設定できる。
【００４８】
（変形例）
本発明のエンジン始動装置をエンジン自動停止／再始動システムに用いる場合は、エンジンを通常始動させる通常始動モードと、エンジン自動停止後の再始動モードとにより、リレー２（第３実施例ではリレー１１も含む）を切り替えるタイミングを変更しても良い。
【００４９】
また、上記の実施例において、スタータモータ１への通電開始から一定時間経過するまでにエンジン回転数に変化が生じない時、あるいは、スタータモータ１への通電開始から一定時間経過しても、最初の上死点を乗り越していないと判断された時には、リレー２をＯＦＦ 状態からＯＮ状態へ切り替えても良い。この場合、抵抗成分である第１の界磁コイル６を介してスタータモータ１に通電することで出力が低下し、エンジンのクランク軸を回転させられない場合、あるいは最初の乗り越しを行うことができない場合に、第１の界磁コイル６を短絡して抵抗成分を取り除くことにより、出力を増加させてエンジン始動を可能にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】スタータモータの回路図である（第１実施例）。
【図２】第１実施例の制御フローチャートである。
【図３】スタータモータに通電される電流変化を示すグラフである。
【図４】スタータモータの回路図である（第２実施例）。
【図５】スタータモータの回路図である（第３実施例）。
【図６】第３実施例の制御フローチャートである。
【図７】第１の界磁コイルと直巻コイルとの結線図である（第４実施例）。
【図８】第１の界磁コイルと直巻コイルとの結線図である（第５実施例）。
【図９】スタータモータの回路図である（従来技術）。
【図１０】スタータモータに通電される電流変化を示すグラフである（従来技術）。
【符号の説明】
１ スタータモータ
２ リレー（短絡手段）
３ 制御用素子
４ 制御回路（制御手段）
５ 電機子
６ 第１の界磁コイル
７ 分巻コイル（第２の界磁コイル）
８ 短絡回路
９ 直巻コイル（第２の界磁コイル）
１０ 短絡回路
１１ リレー（短絡手段）

Claims (14)

1. 界磁磁束を発生する第１の界磁コイルと第２の界磁コイルとを有し、少なくとも前記第１の界磁コイルが電機子と直列に接続され、且つ起動時に前記電機子に流れ込む電流を所定値以下に抑制できる抵抗成分を前記第１の界磁コイルに持たせたスタータモータと、
   前記第１の界磁コイルを短絡する短絡回路と、
   この短絡回路に設けられ、前記短絡回路を閉じるＯＮ状態と前記短絡回路を開くＯＦＦ 状態との何方か一方に制御される短絡手段と、
   この短絡手段をＯＮ状態とＯＦＦ 状態との何方か一方に制御する制御手段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１に記載したエンジン始動装置において、
   前記制御手段は、エンジンのクランク軸が回り始めてから、または最初の上死点を乗り越す付近で前記短絡手段をＯＦＦ 状態からＯＮ状態へ切り替えることを特徴とするエンジン始動装置。
3. 請求項２に記載したエンジン始動装置において、
   前記制御手段は、前記短絡手段をＯＦＦ 状態からＯＮ状態へ切り替えるタイミングを、前記スタータモータに流れ込む電流値または時間、あるいはエンジンの回転角信号の少なくとも１つによって判断することを特徴とするエンジン始動装置。
4. 請求項１に記載したエンジン始動装置において、
   前記第１の界磁コイルは、前記スタータモータの極数に相当する複数個が全て直列に接続され、
   前記第２の界磁コイルは、前記第１の界磁コイル及び前記電機子に直列接続された直巻コイルを有し、その直巻コイルは、前記スタータモータの極数に相当する複数個が全て並列に接続されていることを特徴とするエンジン始動装置。
5. 請求項１に記載したエンジン始動装置において、
   前記第２の界磁コイルは、前記第１の界磁コイル及び前記電機子に直列接続された直巻コイルを有し、その直巻コイルは、前記スタータモータの極数に相当する複数個が全て並列に接続され、
   前記第１の界磁コイルは、前記スタータモータの極数に相当する複数個のうち並列接続されるコイル数が前記直巻コイルの並列数より少なく設定されていることを特徴とするエンジン始動装置。
6. 請求項４または５に記載したエンジン始動装置において、
   前記第１の界磁コイルは、前記直巻コイルより線径が細く、もしくは巻数が多く設定されていることを特徴とするエンジン始動装置。
7. 請求項４〜６に記載した何れかのエンジン始動装置において、
   前記第２の界磁コイルは、前記直巻コイルの他に、前記第１の界磁コイルと直列に接続され、且つ前記電機子と並列に接続された分巻コイルを有することを特徴とするエンジン始動装置。
8. 請求項４〜６に記載した何れかのエンジン始動装置において、
   前記第２の界磁コイルは、前記直巻コイルの他に、前記第１の界磁コイル及び前記電機子と並列に接続された分巻コイルを有していることを特徴とするエンジン始動装置。
9. 請求項１に記載したエンジン始動装置において、
   前記第２の界磁コイルは、前記第１の界磁コイルに直列接続され、且つ前記電機子と並列に接続された分巻コイルであることを特徴とするエンジン始動装置。
10. 請求項７〜９に記載した何れかのエンジン始動装置において、
    前記分巻コイルに流れる電流を制御するための制御用素子を有し、この制御用素子が前記分巻コイルと直列に接続されていることを特徴とするエンジン始動装置。
11. 請求項７または８に記載したエンジン始動装置において、
    前記直巻コイルを短絡する短絡回路と、
    この短絡回路に設けられ、前記短絡回路を閉じるＯＮ状態と前記短絡回路を開くＯＦＦ 状態との何方か一方に制御される短絡手段とを備え、
    前記制御手段は、エンジンのクランク軸が回り始めてから、請求項１に記載した前記短絡手段をＯＦＦ 状態からＯＮ状態へ切り替えた後、最初の上死点を乗り越してから、更に本請求項に記載した前記短絡手段をＯＦＦ 状態からＯＮ状態へ切り替えることを特徴とするエンジン始動装置。
12. 請求項１１に記載したエンジン始動装置において、
    前記制御手段は、請求項１１に記載した前記短絡手段をＯＦＦ 状態からＯＮ状態へ切り替えるタイミングを、前記スタータモータに流れ込む電流値または時間、あるいはエンジンの回転角信号の少なくとも１つによって判断することを特徴とするエンジン始動装置。
13. 請求項１〜１２に記載した何れかのエンジン始動装置は、エンジンの停止及び再始動を自動制御するエンジン自動停止／再始動システムに用いられ、
    前記制御手段は、エンジンを通常始動させる通常始動モードと、前記エンジン自動停止／再始動システムによる再始動モードとにより、前記短絡手段をＯＦＦ 状態からＯＮ状態へ切り替えるタイミングを変更することを特徴とするエンジン始動装置。
14. 請求項１〜１３に記載した何れかのエンジン始動装置において、
    前記制御手段は、前記スタータモータへの通電開始から一定時間経過するまでにエンジン回転数に変化が生じない時、あるいは、前記スタータモータへの通電開始から一定時間経過しても、最初の上死点を乗り越していないと判断された時には、少なくとも請求項１に記載した前記短絡手段をＯＦＦ 状態からＯＮ状態へ切り替えることを特徴とするエンジン始動装置。

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