JP4321796B2 - スタータ制御方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンスタータの制御技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
環境保護、資源保護および燃料節減の目的から、自動車等の車両が信号待ち等の一時停止時にはエンジンをいったん停止させるアイドルストップを励行することが、エコランと呼ばれて奨励されている。そして、運転者が操作しなくても、自動的にアイドルストップ状態にし、運転者が発進操作を行うと自動的にエンジンを始動する技術が開発されつつある。このようなエコラン技術において、スタータには、渋滞を防ぐためにアイドルストップ状態から遅滞なく速やかにエンジンをかけることができる迅速性と、頻繁にエンジンを始動するので高い耐久性とが求められる。
【０００３】
そこで、従来技術としては、特公平７−４２９０９号公報に、マグネットスイッチのコイルへの通電を主接点が閉じるまでは徐々に増大させ、主接点が閉じてからは減少させるスタータ制御方法が開示されている。このスタータ制御方法によれば、ピニオンがエンジンのリングギヤに当接する速度がだいぶん低減されるので、互いの衝突によるピニオンやリングギヤの損傷が抑制されるという効果がある。その結果、スタータの耐久性については、満足すべきレベルになるものと考えられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の従来技術では、ピニオンがリングギヤに向かって移動する際の加速が遅く、特に初期加速が遅くなるので、ピニオンがリングギヤに達するまでにかかる時間が余りに長くなってしまうという不都合があった。それゆえ従来技術によっては、スタータの耐久性に対する要求は満足されても、エンジン始動の迅速性に対する要求は満足されていない。特にバッテリが弱り電源電圧が低下している場合には、運転者が違和感を感じてしまうほどエンジン始動に時間がかかり、信号待ちでのアイドルストップでは渋滞を引き起こしかねないという不都合がある。
【０００５】
そこで本発明は、アイドルストップを励行した場合にも、スタータの耐久性とエンジン始動の迅速性とが両立されるスタータ制御方法を提供することを解決すべき課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、発明者は以下の手段を発明した。
【０００７】
本発明はスタータ制御方法である。本手段においては、通電開始から所定時間後であって前記ピニオンと前記リングギヤとの当接予定時点以前に、コイルの通電電流を低減するものである。
【０００８】
このような構成により、通電開始から所定時間が経つまでは、コイルに流れる電流は抑制されることがないので、通常のスタータと同様にコイルには大電流が流れ、プランジャを吸引する磁気吸引力も大きい。それゆえ、原位置で静止していたプランジャが移動を始めるタイミングは前述の従来技術よりもずっと速く、かつ初期加速も大きくなり、始動スイッチが入ってからごく短時間で、プランジャは適度な大きさの移動速度をもつようになる。すると、プランジャによって移動させられるピニオンも、始動スイッチが入ってからごく短時間で適度な大きさの移動速度をもつようになる。
【０００９】
このようにピニオンがある程度の移動速度をもった状態で、ピニオンがリングギヤに当接する前にコイルへの通電が抑制され、コイルに流れる電流が小さくなると、プランジャにかかる磁気吸引力が低下する。すると、プランジャおよびピニオンの前進加速度が低下し、ピニオンは、前述の従来技術ほどにはゆっくりではないものの、通常のピニオン押出式スタータのピニオンほどには高い移動速度に達しないうちに、リングギヤの端面に当接するに至る。それゆえ、通常のピニオン押出式スタータを使用しても、ピニオンが比較的緩やかにリングギヤに当接し、激しく衝突することがないので、ピニオンの寿命が延び高い耐久性が得られる。
【００１０】
一方、前述のようにピニオンの移動速度の立ち上がりは速いので、ピニオンは通常のピニオン押出式スタータほどには短時間でないものの、前述の従来技術よりはずっと短時間でリングギヤの端面にまで達する。
【００１１】
この状態では、プランジャはコイルに吸引されており、ドライブスプリングなどに付勢されてピニオンはリングギヤの端面に当接している（すでにリングギヤに噛み合っている場合もある）。そして、モータに通電されてピニオンが回転駆動されると、ピニオンはリングギヤに噛み合い、リングギヤを回転駆動してエンジンを始動するに至る。それゆえ、前述の従来技術よりも短時間でエンジンを始動することができるようになる。
【００１２】
したがって、本手段のスタータ制御方法によれば、通常のピニオン押出式スタータを使用しながら、アイドルストップ実施時でも、スタータの耐久性とエンジン始動の迅速性とを両立させることができるという効果がある。
【００１３】
ここで、スタータのプランジャを吸引するコイルへの通電は、前述のようにいったん低減された後に、再び回復するとしても良い。
【００１４】
すると、ピニオンがリングギヤに当接する直前または直後に、プランジャはコイルに一杯にまで吸引されるようになり、ピニオンが噛み合ったリングギヤにピニオンを押し込む付勢力が増大する。それゆえ、より短時間でピニオンがリングギヤに十分に深く噛み合うようになるので、ピニオンの端部にかかる負荷が大きい時間が短縮され、ピニオンの耐久性がより向上するうえにエンジン始動の迅速性もいっそう向上する。
【００１５】
したがって、前述した効果がより強化されるという効果がある。
【００１６】
そればかりではなく、組み付け公差の積み上がりによるピニオンとリングギヤとの間のギャップのばらつきがある程度大きくても、不都合なくエンジン始動ができるという効果もある。
【００１７】
すなわち、ピニオンがリングギヤに近接するようにスタータはエンジンユニットに取り付けらるが、エンジンユニット自体の組み付け公差とスタータの組み立て公差とが合わさり、ピニオンとリングギヤとの間のギャップはある程度ばらついてしまう。小型自動車や普通自動車の場合には、このギャップはたとえば３ｍｍ程度に設計されているが、組み付け公差の積み上がりによっては、もっと小さくなったり、逆に６ｍｍ程度にまで大きくなってしまうこともある。
【００１８】
すると、前述の従来技術では、ギャップが小さくなってしまった場合には、せっかくピニオンがリングギヤに速やかに当接しても、モータが回転を始めるまで無駄な待ち時間が生じてしまうという不都合が生じる。逆にギャップが大きくなってしまった場合には、ピニオンがリングギヤに向かって移動している間にコイルに流れる電流が大きくなるうえに、ピニオンの移動距離も長いので、加速が付いてしまい、ピニオンがリングギヤに激しく衝突する。すると、始動までに時間がかかるだけではなく、ピニオンの端面が塑性変形を起こしたり欠けたりして損傷しやすくなるので、ピニオンの寿命が縮まり十分な耐久性が得られなくなることがあるという不都合が生じやすくなる。
【００１９】
これに対し、本手段のスタータ制御方法では、ピニオンの移動速度の立ち上がりが速いだけではなく、ピニオンがある程度移動した段階でコイル電流が回復する。それゆえ、リングギヤに対するピニオンの初期位置のギャップが小さく、ごく短時間でピニオンがリングギヤに当接しても、あまり無駄な時間を経ることなしに主接点が閉じてモータに通電され、遅滞なくエンジン始動がなされる。逆にギャップが大きかった場合にも、ピニオンの移動速度の立ち上がりが速いので、比較的短時間のうちにピニオンはリングギヤに達っし、遅滞なくエンジン始動がなされる。そればかりではなく、ピニオンが移動中の最後に（あるいはリングギヤに当接してから）コイル電流が増しても、ピニオンはあまり（あるいは全く）加速しないので、ピニオンは比較的緩やかにリングギヤに当接し、やはり高い耐久性が保たれる。
【００２０】
したがって、前述した効果が強化されるばかりではなく、リングギヤとピニオンとの間のギャップのばらつきによる影響が少ないという効果がある。
【００２１】
（第１手段）本発明の第１手段は、前述した、通電開始から所定時間後であって前記ピニオンと前記リングギヤとの当接予定時点以前に、コイルの通電電流を低減する、ことに加え、プランジャを吸引するコイルへの通電開始から電流低減までの前記所定時間は、電源電圧に応じて適正に調整される、請求項１に記載のスタータ制御方法である。
【００２２】
すると、電源電圧が低下していてピニオンの移動速度の立ち上がりが遅い場合には、それを補償するように前記所定時間が長く設定され、ピニオンの移動の遅れを取り戻すことができる。それゆえ、電源電圧が低下していても、ピニオンがリングギヤに当接するまでの時間が伸びることが防止され、十分な電源電圧がある場合に準ずる短時間でエンジン始動に取りかかることができる。
【００２３】
なお、電源電圧の検出は極めて簡素な手段で実施でき、前記所定時間を適正に調整するロジックも簡素であるから、本手段はさほどのコストアップを伴わずに実施可能である。
【００２４】
したがって、第１手段のスタータ制御方法によれば、前述の効果に加えて、さほどのコストアップを伴わずに電源電圧の低下が補償されているので、ある程度電源電圧が低下した場合にも、エンジン始動の迅速性が保たれるという効果がある。
【００２５】
（第２手段）本発明の第２手段は、前述した、通電開始から所定時間後であって前記ピニオンと前記リングギヤとの当接予定時点以前に、コイルの通電電流を低減する、ことに加え、プランジャを吸引するコイルへの通電開始から電流低減までの前記所定時間は、コイルに流れる電流に応じて適正に調整される、請求項２に記載のスタータ制御方法である。
【００２６】
ここで、通電されて励磁されたコイルがプランジャに及ぼす磁気吸引力は、コイルに流れる電流の大きさによって直接的に定まる。すなわち、コイルの磁気吸引力は、電源電圧によって直接的に定まるものではなく、温度変化などによってコイルを含む回路の抵抗値が異なれば、電源電圧が同じでも電磁吸引力は異なる場合がある。それゆえ、より直接的にはコイルに流れる電流（コイル電流）の大きさによって、ピニオンの移動速度の立ち上がり方が定まるので、コイル電流の大きさに基づいてコイルへの通電開始から電流低減までの所定時間を調整した方が、ピニオンがリングギヤに当接するまでの時間を一定化することができるようになる。
【００２７】
したがって、第２手段のスタータ制御方法によれば、前述の効果に加えて、コイルの温度や電源電圧などが変化した場合にも、エンジン始動の迅速性がより一定に保たれるという効果がある。
【００２８】
【発明の実施の形態】
本発明のスタータ制御方法の実施の形態については、当業者に実施可能な理解が得られるよう、以下の実施例で明確かつ十分に説明する。
【００２９】
［実施例１］
（実施例１の構成）
本発明の実施例１で使用するスタータ１０は、図１に示すように、在来型のピニオン押出式スタータである。すなわち、スタータ１０は、ピニオン６と、ピニオン６を回転駆動するモータ２と、ピニオン６をエンジン（図略）のリングギヤＲに向かって移動させるプランジャ１２と、プランジャ１２を吸引するコイル１１とを有する。また、スタータ１０は、モータ２の軸出力の回転数を数分の一に減速する図示しない遊星減速装置を備えている。
【００３０】
本実施例のスタータ制御方法は、このような構成をもつエンジンスタータ１０の制御方法である。本実施例のスタータ制御方法は、マグネットスイッチ１のコイル１１への通電は、通電開始から所定時間後であってピニオン６がリングギヤＲに当接する前に低減されることと、コイル１１への通電は、いったん低減された後に回復することとを特徴とする。すなわち、図２に示すように、コイル電流は、通電開始から所定時間後にプランジャ１２が動き始めると低減され、ピニオン６がリングギヤＲに当接するのとほとんど同時に回復する。
【００３１】
（制御動作）
図１に示すスタータ制御回路の動作を図３に示すフローチャート及び図２に示すタイミングチャートを参照して以下に説明する。図３に示すフローチャートはマイコン構成のＥＣＵ２０により実施される。
【００３２】
まず、ＥＣＵ２０は、イグニッションスイッチＫのオン時及びアイドルストップ後のアクセルペダル踏み込み検出時に図３のエンジン始動ルーチンを起動する。
【００３３】
このエンジン始動ルーチンでは、まず、コイル１１にデューティ比１００％での通電を行う（Ｓ１０２）。なお、ＥＣＵ２０はコイル１１に接続されるドライブトランジスタを内蔵し、このドライブトランジスタのＰＷＭデューティ比を制御することによりコイル１１の通電電流が調整可能となっている。このドライブトランジスタは一対の主電極の一方がイグニッションスイッチＫを通じてバッテリＢから電圧を印加されており、上記一対の主電極の他方がコイル１１に接続されている。コイル１１は図１に示すようにプルインコイルとホールドコイルとからなり、上記一対の主電極の他方は、プルインコイルの一端とホールドコイルの一端とに接続されている。プルインコイルの他端は直巻ＤＣモータのフィールドコイル、アーマチャコイルを通じて接地されている。ホールドコイルの他端は接地されている。プルインコイルとホールドコイルは同じ磁気回路に巻装され、この磁気回路に磁束が形成されると、図示しないスプリングの付勢力に抗してプランジャ１２をマグネットスイッチ１の可動接点を一対の主接点１３に向けて付勢するとともに、ドライブレバー４の一端を揺動させ、その結果、ドライブレバー４の他端がワンウエイクラッチ５と一体のピニオン６をリングギヤＲに向けて付勢する。ワンウエイクラッチ５と一体のピニオン６は、スタータモータ２の回転軸に減速機構を通じて連結された回転軸に軸方向変位可能に嵌着されている。
【００３４】
このドライブトランジスタのオン時にバッテリからキースイッチＫを通じて両コイルに並列に通電がなされ、大きな電磁付勢力によりプランジャ１２、ワンウエイクラッチ５、ピニオン６がリングギヤＲへ向けて軸方向に強力に付勢される。その結果、ピニオン６はその静止摩擦力及び慣性力に抗して軸方向に加速される。
【００３５】
次に、Ｓ１０４にてデューティ比を決定する。この実施例では、温度、バッテリ電圧を読み込み、それらに応じて内蔵のマップを用いてデューティ比を決定する。このマップは、次の電流低減期間にける電流量を一定するための、温度とバッテリ電圧とデューティ比との組み合わせを多数保持し、これに読み込んだ温度及びバッテリ電圧を代入して最適なデューティ比をサーチする。
【００３６】
次に、通電開始から所定時間Ｔ１が経過したかどうかを調べ（Ｓ１０６）、経過していなければデューティ比１００％通電を持続し、経過したら、決定されたデューティ比Ｄｘでコイル１１に通電を行い、コイル１１の電流を削減する（Ｓ１０８）。これにより、ピニオン６の前進加速度が低減される。
【００３７】
次に、通電開始から所定時間Ｔ２（Ｔ２＞Ｔ１）が経過したかどうかを調べ（Ｓ１１０）、経過していなければデューティ比Ｄｘでの通電を持続し、経過したら、デューティ比１００％での通電に復帰する（Ｓ１１２）。
【００３８】
なお、このデューティ比１００％への通電復帰は、ピニオン６とリングギヤＲとの衝接直後とすることが好適である。これにより、リングギヤＲにソフトに衝接したピニオン６がその後、増大した電磁付勢力によりリングギヤＲに強く噛合することができる。
【００３９】
その後、プランジャ１２はマグネットスイッチ１の可動接点を固定接点に接触させ、バッテリＢからモータ２に通電が開始され、ピニオンの回転がなされ、リングギヤＲに駆動されたエンジンが始動される。また、マグネットスイッチ１のオンによりプルインコイルの両端が略同電位となり、コイル電流はほぼホールドコイルの電流のみとなる。
【００４０】
次に、通電開始から所定時間Ｔ３（Ｔ３＞Ｔ２）が経過したかどうかを調べ（Ｓ１１４）、経過していなければデューティ比１００％での通電を持続し、経過したら、コイル１１への通電を遮断し（Ｓ１１６、ｔ４）、マグネットスイッチ１はオフする。
【００４１】
上記実施例ではタイマー制御により動作を制御したが、コイル１１の電流を検出し、それに基づいてデューティ比を制御してもよい。
【００４２】
なお、図２では、時点ｔ１で電流が低減され、時点ｔ２で
ピニオンとリングギヤとが当接し、また、電流が増大され、時点ｔ３でマグネットスイッチがオンしている。ピニオンとリングギヤとの当接予定時点と電流増大時点とは本質的に無関係であるが、当接予定時点直後に電流が増大するように設計されている。
【００４３】
上記説明したこの実施例の制御によれば、次の効果を奏することができる。
【００４４】
まず、ピニオン前進開始からリングギヤ当接までのピニオン移動時間の初期にコイルへの大電流通電によりピニオン前進速度を増大させることにより、最初から電流を減らす場合に比較してピニオン移動に必要な時間を短縮する。特に、ピニオン前進開始には大電流通電により得ることができる強い前進付勢力より大きな静止摩擦を克服して短時間で所定速度に達することができる。
【００４５】
次に、その後、コイルへの小電流通電によりピニオン前進加速度を減少させる。これにより、ピニオンとリングギヤとの当接時点におけるピニオンの前進速度及び前進加速度を抑制して両者の当接衝撃を減らすことができる。更に説明すれば、この当接時のピニオンの前進速度がＶ、前進加速度が０であれば、前進速度は当接開始時点から短期間（ｄｔ）にＶから０となるから、衝撃力ｆ１はｍｄＶ／ｄｔとなるはずである。ｍはピニオン及びワンウエイクラッチの質量である。ただ、コイルに電流が流れ、プランジャが前進方向に電磁付勢されてピニオンを更に外力ｆ２で付勢している場合には、ピニオンは外部（プランジャ）から更にｆ２だけ前進方向に付勢されているので、当接時の衝撃合計はｆ１＋ｆ２となるはずである。
【００４６】
ピニオンの前進速度を縦軸に、前進時間を横軸にとれば、ピニオン前進距離はピニオンの前進速度ー時間特性の積分値となる。ピニオン移動に必要な時間Ｔを一定とした場合に、コイルへ通電された電力量合計とピニオン運動エネルギーとは所定の関係にあるため、前進初速０のピニオンに一定期間Ｔ後の当接時点にて終速Ｖを与えるには、種々の電流パターンが可能である。たとえば、ピニオン移動期間Ｔの初期に小電流を、終期に大電流を流してもよく、一定電流を流してもよく、本実施例のように初期に大電流を、終期に小電流を流してもよく、徐々に増大する電流を流してもよく、電流がある程度立ち上がった時点から徐々に低減してもよく、前進開始時点から電流をコイルのインダクタンスが許す最大限に立ち上げ、その後、電流値を一定に保つことも可能である。しかし、当接時の衝撃力を低減するには、当接時点のピニオンの前進速度を低減することが好ましい。ただし、前進速度があまりに小さいと当接はしてもリングギヤに噛み合う力が弱くなる。すなわち、ピニオンには前進初期に大きな前進付勢力（前進加速度）を与え、当接予定時点では所定最低値以上ではあるが最初に与えた前進付勢力（前進加速度）よりも小さくかつ所定の最低速度以上の前進速度を与える電流パターンが最適である。これには、通電開始とともに、できるだけ大電流をコイルに流し、当接予定時点以前に電流を低減することが必要である。
【００４７】
また、ピニオンの前進移動時間を最小に保つにはピニオンの当接予定時点の前進速度もできるだけ大きくする必要がある。当接衝撃を抑制しつつ当接予定時点の前進速度を増大するには、当接予定時点における外部からピニオンを通じてリングギヤに作用する外力すなわちコイルによる電磁付勢力ｆ２を小さくすることが好ましい。
【００４８】
更に、この実施例では、ピニオンとリングギヤとの当接予定時点からコイルの通電電流を再度増大する。その結果、前進加速度及び前進速度が小さく、噛み合い可能な範囲でソフトにリングギヤに当接したピニオンはコイルの電磁付勢力により再度前進付勢されてリングギヤに強く噛合することができる。
【００４９】
更に、本実施例のスタータ制御方法は以下のような作用効果を発揮する。
【００５０】
すなわち、通電開始から所定時間が経ちプランジャ１２およびピニオン６が動き始めるまでは、マグネットスイッチ１のコイル１１に流れる電流は抑制されることがない。それゆえ、通常のピニオン押出式スタータと同様にコイル１１には大電流が流れ、プランジャ１２を吸引する磁気吸引力もプランジャ１２が所定速度に達するまでは大きい。すなわち、原位置で静止していたプランジャ１２が移動を始めるタイミングは前述の従来技術よりもずっと速く、かつ初期加速も大きくなる。その結果、ＥＣＵ２０により自動的に始動スイッチが入ってからは、ごく短時間で、プランジャ１２およびピニオン６は適度な大きさの移動速度をもつようになる。
【００５１】
このようにピニオン６がある程度の移動速度をもった状態で、ピニオン６がリングギヤＲに当接する前にコイル１１への通電が抑制され、コイル１１に流れる電流が小さくなると、プランジャ１２にかかる磁気吸引力が低下する。すると、プランジャ１２およびピニオン６の移動速度の加速度が低下し、ピニオン１１は、前述の従来技術ほどにはゆっくりではないものの、通常のピニオン押出式スタータのピニオンほどには高い移動速度に達しないうちに、リングギヤＲの端面に当接するに至る。それゆえ、本実施例のように通常のピニオン押出式スタータを使用しても、ピニオン６が比較的緩やかにリングギヤＲに当接し、ピニオン６がリングギヤＲに激しく衝突することがないので、ピニオン６等の寿命が延び高い耐久性が得られる。
【００５２】
一方、前述のようにピニオン６の移動速度の立ち上がりは速いので、ピニオン６は通常のピニオン押出式スタータほどには短時間でないものの、前述の従来技術よりはずっと短時間でリングギヤＲの端面にまで達する。
【００５３】
この状態では、マグネットスイッチ１のプランジャ１２はコイル１１に吸引されており、ピニオン６はリングギヤＲの端面に当接している（すでにリングギヤＲに噛み合っている場合もある）。そして、モータ２に通電されてピニオン６が回転駆動されると、ピニオン６はリングギヤＲに噛み合い、リングギヤＲを回転駆動してエンジン（図略）をクランキングし始動するに至る。それゆえ、本実施例のスタータ制御方法によれば、前述の公報に開示された従来技術よりも短時間でエンジンを始動することができるようになる。
【００５４】
ところで、マグネットスイッチ１のプランジャ１２を吸引するコイル１１への通電（コイル電流）は、前述のようにいったん低減された後、ピニオン６がリングギヤＲに当接する前後に再び回復する。また、コイル電流が回復するとほぼ同時に、マグネットスイッチ１の主接点１３が閉じ、モータ２に通電されてモータ２が回転を始め、ピニオン６が回転駆動される。
【００５５】
すると、ピニオン６がリングギヤＲに当接する直前または直後に、プランジャ１２はコイル１１に一杯にまで吸引されるようになり、ピニオン６が回動してリングギヤＲに噛み合った際に、リングギヤＲにピニオン６を押し込む付勢力が増大する。それゆえ、より短時間でピニオン６がリングギヤＲに十分に深く噛み合うようになるので、ピニオン６の歯の端部にかかる負荷が大きい時間が短縮され、ピニオン６の耐久性がより向上するうえにエンジン始動の迅速性もいっそう向上する。
【００５６】
したがって、本実施例のスタータ制御方法によれば、通常のピニオン押出式スタータ１０を使用することができながら、アイドルストップを励行した場合であっても、スタータ１０の耐久性とエンジン始動の迅速性とを両立させることができるという効果がある。
【００５７】
そればかりではなく、組み付け公差の積み上がりによるピニオン６とリングギヤＲとの間のギャップのばらつきがある程度大きくても、不都合なくエンジン始動ができるという効果もある。
【００５８】
すなわち、ピニオン６がリングギヤＲに近接するようにスタータ１０はエンジンユニット（図略）に取り付けらるが、エンジンユニット自体の組み付け公差とスタータ１０の組み立て公差とが合わさり、ピニオン６とリングギヤＲとの間のギャップはある程度ばらついてしまう。小型自動車や普通自動車の場合には、このギャップはたとえば３ｍｍ程度に設計されているが、組み付け公差の積み上がりによっては、もっと小さくなったり、逆に６ｍｍ程度にまで大きくなってしまうこともある。
【００５９】
すると、前述の従来技術では、ギャップが小さくなってしまった場合には、せっかくピニオン６がリングギヤＲに速やかに当接しても、モータ２が回転を始めるまで無駄な待ち時間が生じてしまうという不都合が生じる。逆に、ギャップが大きくなってしまった場合には、ピニオン６がリングギヤＲに向かって移動している間にコイル１１に流れる電流が大きくなるうえに、ピニオン６の移動距離も長いので、加速が付いてしまい、ピニオン６がリングギヤＲに激しく衝突する。すると、始動までに時間がかかるだけではなく、ピニオン６の端面が塑性変形を起こしたり欠けたりして損傷しやすくなるので、十分な耐久性が得られなくなるという不都合が生じやすくなる。
【００６０】
これに対し、本実施例のスタータ制御方法では、前述のように、ピニオン６の移動速度の立ち上がりが速いだけではなく、ピニオン６がある程度移動した段階でコイル電流が回復する。それゆえ、リングギヤＲに対するピニオン６の初期位置のギャップが小さく、ごく短時間でピニオン６がリングギヤＲに当接しても、あまり無駄な時間を経ることなしに主接点１３が閉じてモータ２に通電され、遅滞なくエンジン始動がなされる。逆に、ギャップが大きかった場合にも、ピニオン６の移動速度の立ち上がりが速いので、比較的短時間のうちにピニオン６はリングギヤＲに達し、遅滞なくエンジン始動がなされる。
【００６１】
そればかりではなく、ピニオン６が移動中の最後に（あるいはリングギヤに当接してから）コイル電流が増しても、ピニオン６はあまり（あるいは全く）加速しないので、ピニオン６は比較的緩やかにリングギヤＲに当接し、やはり高い耐久性が保たれる。
【００６２】
したがって、本実施例のスタータ制御方法によれば、前述のスタータ１０の高い耐久性とエンジン始動の迅速性との効果に加えて、リングギヤＲとピニオン６との間のギャップのばらつきによる影響が少ないという効果がある。
【００６３】
（実施例１の変形態様１）
本実施例の変形態様１として、プランジャ１２を吸引するコイル１１への通電開始から電流低減までの前記所定時間は、バッテリＢの電源電圧に応じて適正に調整されるスタータ制御方法の実施が可能である。
【００６４】
本変形態様では、電源電圧が低下していてピニオン６の移動速度の立ち上がりが遅い場合にも、それを補償するように前記所定時間が長く設定され、ピニオン６の移動に関し、初動の立ち上がりの遅れを取り戻すことができる。それゆえ、電源電圧が低下していても、ピニオン６がリングギヤＲに当接するまでの時間が伸びることが防止され、十分な電源電圧がある場合に準ずる短時間でエンジン始動に取りかかることができる。
【００６５】
なお、電源電圧の検出はＥＣＵ２０に内蔵された電圧センサによってなされ、前記所定時間を適正に調整する簡素なロジックもＥＣＵ２０に内蔵されている。それゆえ、ハードおよびソフトがともに簡素であるから、本変形態様は、前述の実施例１に対してさほどのコストアップを伴わずに実施可能である。
【００６６】
したがって、本変形態様のスタータ制御方法によれば、前述の実施例１の効果に加えて、さほどのコストアップを伴わずに、ある程度電源電圧が低下した場合にもエンジン始動の迅速性が保たれるという効果がある。
【００６７】
（実施例１の変形態様２）
本実施例の変形態様２として、プランジャ１２を吸引するコイル１１への通電開始から電流低減までの前記所定時間は、コイル１１に流れる電流に応じて適正に調整されるスタータ制御方法が実施可能である。本変形態様では、コイル電流を検出するセンサとコイル電流を制御するソフトウェアとは、ＥＣＵ２０に内蔵されている。
【００６８】
ここで、通電されて励磁されたコイル１１がプランジャ１２に及ぼす磁気吸引力は、コイル１１に流れる電流の大きさによって直接的に定まる。すなわち、コイル１１の磁気吸引力は、バッテリＢの電源電圧によって直接的に定まるものではなく、温度変化などによってコイル１１を含む回路の抵抗値が異なれば、電源電圧が同じでも電磁吸引力は異なる場合がある。それゆえ、より直接的にはコイル１１に流れる電流（コイル電流）の大きさによって、ピニオン６の移動速度の立ち上がり方が定まる。
【００６９】
その結果、本変形態様のように、電源電圧よりもむしろコイル電流の大きさに基づいてコイル１１への通電開始から電流低減までの所定時間を調整した方が、ピニオン６がリングギヤＲに当接するまでの時間をよりいっそう一定化することができるようになる。
【００７０】
したがって、本変形態様のスタータ制御方法によれば、前述の実施例１の効果に加えて、コイル１１の温度や電源電圧などが変化した場合にも、エンジン始動の迅速性がより一定に保たれるという効果がある。
【００７１】
（実施例１のその他の変形態様）
本実施例のその他の変形態様として、Ｒ（リダクション）型スタータなど、他の形式のピニオン押出式スタータを使用しても、本実施例やその変形態様１，２のスタータ制御方法を実施することができる。そして、これらその他の変形態様によっても、本実施例およびその変形態様１，２とほぼ同様に、スタータの高い耐久性やエンジン始動の迅速性などの作用効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施例１で使用するスタータシステムの構成を示す回路図
【図２】 実施例１としてのスタータ制御方法を示すタイミングチャート
【図３】 実施例１のスタータ制御方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０：スタータ
１：マグネットスイッチ
１１：コイル（吸引コイルおよび保持コイル）
１２：プランジャ １３：主接点
２：モータ（スタータモータとしての直流モータ）
４：ドライブレバー（ドライブスプリングは図略）
５：ワンウェイクラッチ ６：ピニオン
２０：ＥＣＵ
Ｂ：バッテリ Ｋ：キースイッチ Ｒ：リングギヤ
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンスタータの制御技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
環境保護、資源保護および燃料節減の目的から、自動車等の車両が信号待ち等の一時停止時にはエンジンをいったん停止させるアイドルストップを励行することが、エコランと呼ばれて奨励されている。そして、運転者が操作しなくても、自動的にアイドルストップ状態にし、運転者が発進操作を行うと自動的にエンジンを始動する技術が開発されつつある。このようなエコラン技術において、スタータには、渋滞を防ぐためにアイドルストップ状態から遅滞なく速やかにエンジンをかけることができる迅速性と、頻繁にエンジンを始動するので高い耐久性とが求められる。
【０００３】
そこで、従来技術としては、特公平７−４２９０９号公報に、マグネットスイッチのコイルへの通電を主接点が閉じるまでは徐々に増大させ、主接点が閉じてからは減少させるスタータ制御方法が開示されている。このスタータ制御方法によれば、ピニオンがエンジンのリングギヤに当接する速度がだいぶん低減されるので、互いの衝突によるピニオンやリングギヤの損傷が抑制されるという効果がある。その結果、スタータの耐久性については、満足すべきレベルになるものと考えられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の従来技術では、ピニオンがリングギヤに向かって移動する際の加速が遅く、特に初期加速が遅くなるので、ピニオンがリングギヤに達するまでにかかる時間が余りに長くなってしまうという不都合があった。それゆえ従来技術によっては、スタータの耐久性に対する要求は満足されても、エンジン始動の迅速性に対する要求は満足されていない。特にバッテリが弱り電源電圧が低下している場合には、運転者が違和感を感じてしまうほどエンジン始動に時間がかかり、信号待ちでのアイドルストップでは渋滞を引き起こしかねないという不都合がある。
【０００５】
そこで本発明は、アイドルストップを励行した場合にも、スタータの耐久性とエンジン始動の迅速性とが両立されるスタータ制御方法を提供することを解決すべき課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、発明者は以下の手段を発明した。
【０００７】
本発明はスタータ制御方法である。本手段においては、通電開始から所定時間後であって前記ピニオンと前記リングギヤとの当接予定時点以前に、コイルの通電電流を低減するものである。
【０００８】
このような構成により、通電開始から所定時間が経つまでは、コイルに流れる電流は抑制されることがないので、通常のスタータと同様にコイルには大電流が流れ、プランジャを吸引する磁気吸引力も大きい。それゆえ、原位置で静止していたプランジャが移動を始めるタイミングは前述の従来技術よりもずっと速く、かつ初期加速も大きくなり、始動スイッチが入ってからごく短時間で、プランジャは適度な大きさの移動速度をもつようになる。すると、プランジャによって移動させられるピニオンも、始動スイッチが入ってからごく短時間で適度な大きさの移動速度をもつようになる。
【０００９】
このようにピニオンがある程度の移動速度をもった状態で、ピニオンがリングギヤに当接する前にコイルへの通電が抑制され、コイルに流れる電流が小さくなると、プランジャにかかる磁気吸引力が低下する。すると、プランジャおよびピニオンの前進加速度が低下し、ピニオンは、前述の従来技術ほどにはゆっくりではないものの、通常のピニオン押出式スタータのピニオンほどには高い移動速度に達しないうちに、リングギヤの端面に当接するに至る。それゆえ、通常のピニオン押出式スタータを使用しても、ピニオンが比較的緩やかにリングギヤに当接し、激しく衝突することがないので、ピニオンの寿命が延び高い耐久性が得られる。
【００１０】
一方、前述のようにピニオンの移動速度の立ち上がりは速いので、ピニオンは通常のピニオン押出式スタータほどには短時間でないものの、前述の従来技術よりはずっと短時間でリングギヤの端面にまで達する。
【００１１】
この状態では、プランジャはコイルに吸引されており、ドライブスプリングなどに付勢されてピニオンはリングギヤの端面に当接している（すでにリングギヤに噛み合っている場合もある）。そして、モータに通電されてピニオンが回転駆動されると、ピニオンはリングギヤに噛み合い、リングギヤを回転駆動してエンジンを始動するに至る。それゆえ、前述の従来技術よりも短時間でエンジンを始動することができるようになる。
【００１２】
したがって、本手段のスタータ制御方法によれば、通常のピニオン押出式スタータを使用しながら、アイドルストップ実施時でも、スタータの耐久性とエンジン始動の迅速性とを両立させることができるという効果がある。
【００１３】
ここで、スタータのプランジャを吸引するコイルへの通電は、前述のようにいったん低減された後に、再び回復するとしても良い。
【００１４】
すると、ピニオンがリングギヤに当接する直前または直後に、プランジャはコイルに一杯にまで吸引されるようになり、ピニオンが噛み合ったリングギヤにピニオンを押し込む付勢力が増大する。それゆえ、より短時間でピニオンがリングギヤに十分に深く噛み合うようになるので、ピニオンの端部にかかる負荷が大きい時間が短縮され、ピニオンの耐久性がより向上するうえにエンジン始動の迅速性もいっそう向上する。
【００１５】
したがって、前述した効果がより強化されるという効果がある。
【００１６】
そればかりではなく、組み付け公差の積み上がりによるピニオンとリングギヤとの間のギャップのばらつきがある程度大きくても、不都合なくエンジン始動ができるという効果もある。
【００１７】
すなわち、ピニオンがリングギヤに近接するようにスタータはエンジンユニットに取り付けらるが、エンジンユニット自体の組み付け公差とスタータの組み立て公差とが合わさり、ピニオンとリングギヤとの間のギャップはある程度ばらついてしまう。小型自動車や普通自動車の場合には、このギャップはたとえば３ｍｍ程度に設計されているが、組み付け公差の積み上がりによっては、もっと小さくなったり、逆に６ｍｍ程度にまで大きくなってしまうこともある。
【００１８】
すると、前述の従来技術では、ギャップが小さくなってしまった場合には、せっかくピニオンがリングギヤに速やかに当接しても、モータが回転を始めるまで無駄な待ち時間が生じてしまうという不都合が生じる。逆にギャップが大きくなってしまった場合には、ピニオンがリングギヤに向かって移動している間にコイルに流れる電流が大きくなるうえに、ピニオンの移動距離も長いので、加速が付いてしまい、ピニオンがリングギヤに激しく衝突する。すると、始動までに時間がかかるだけではなく、ピニオンの端面が塑性変形を起こしたり欠けたりして損傷しやすくなるので、ピニオンの寿命が縮まり十分な耐久性が得られなくなることがあるという不都合が生じやすくなる。
【００１９】
これに対し、本手段のスタータ制御方法では、ピニオンの移動速度の立ち上がりが速いだけではなく、ピニオンがある程度移動した段階でコイル電流が回復する。それゆえ、リングギヤに対するピニオンの初期位置のギャップが小さく、ごく短時間でピニオンがリングギヤに当接しても、あまり無駄な時間を経ることなしに主接点が閉じてモータに通電され、遅滞なくエンジン始動がなされる。逆にギャップが大きかった場合にも、ピニオンの移動速度の立ち上がりが速いので、比較的短時間のうちにピニオンはリングギヤに達っし、遅滞なくエンジン始動がなされる。そればかりではなく、ピニオンが移動中の最後に（あるいはリングギヤに当接してから）コイル電流が増しても、ピニオンはあまり（あるいは全く）加速しないので、ピニオンは比較的緩やかにリングギヤに当接し、やはり高い耐久性が保たれる。
【００２０】
したがって、前述した効果が強化されるばかりではなく、リングギヤとピニオンとの間のギャップのばらつきによる影響が少ないという効果がある。
【００２１】
（第１手段）本発明の第１手段は、前述した、通電開始から所定時間後であって前記ピニオンと前記リングギヤとの当接予定時点以前に、コイルの通電電流を低減する、ことに加え、プランジャを吸引するコイルへの通電開始から電流低減までの前記所定時間は、電源電圧に応じて適正に調整される、請求項１に記載のスタータ制御方法である。
【００２２】
すると、電源電圧が低下していてピニオンの移動速度の立ち上がりが遅い場合には、それを補償するように前記所定時間が長く設定され、ピニオンの移動の遅れを取り戻すことができる。それゆえ、電源電圧が低下していても、ピニオンがリングギヤに当接するまでの時間が伸びることが防止され、十分な電源電圧がある場合に準ずる短時間でエンジン始動に取りかかることができる。
【００２３】
なお、電源電圧の検出は極めて簡素な手段で実施でき、前記所定時間を適正に調整するロジックも簡素であるから、本手段はさほどのコストアップを伴わずに実施可能である。
【００２４】
したがって、第１手段のスタータ制御方法によれば、前述の効果に加えて、さほどのコストアップを伴わずに電源電圧の低下が補償されているので、ある程度電源電圧が低下した場合にも、エンジン始動の迅速性が保たれるという効果がある。
【００２５】
（第２手段）本発明の第２手段は、前述した、通電開始から所定時間後であって前記ピニオンと前記リングギヤとの当接予定時点以前に、コイルの通電電流を低減する、ことに加え、プランジャを吸引するコイルへの通電開始から電流低減までの前記所定時間は、コイルに流れる電流に応じて適正に調整される、請求項２に記載のスタータ制御方法である。
【００２６】
ここで、通電されて励磁されたコイルがプランジャに及ぼす磁気吸引力は、コイルに流れる電流の大きさによって直接的に定まる。すなわち、コイルの磁気吸引力は、電源電圧によって直接的に定まるものではなく、温度変化などによってコイルを含む回路の抵抗値が異なれば、電源電圧が同じでも電磁吸引力は異なる場合がある。それゆえ、より直接的にはコイルに流れる電流（コイル電流）の大きさによって、ピニオンの移動速度の立ち上がり方が定まるので、コイル電流の大きさに基づいてコイルへの通電開始から電流低減までの所定時間を調整した方が、ピニオンがリングギヤに当接するまでの時間を一定化することができるようになる。
【００２７】
したがって、第２手段のスタータ制御方法によれば、前述の効果に加えて、コイルの温度や電源電圧などが変化した場合にも、エンジン始動の迅速性がより一定に保たれるという効果がある。
【００２８】
【発明の実施の形態】
本発明のスタータ制御方法の実施の形態については、当業者に実施可能な理解が得られるよう、以下の実施例で明確かつ十分に説明する。
【００２９】
［実施例１］
（実施例１の構成）
本発明の実施例１で使用するスタータ１０は、図１に示すように、在来型のピニオン押出式スタータである。すなわち、スタータ１０は、ピニオン６と、ピニオン６を回転駆動するモータ２と、ピニオン６をエンジン（図略）のリングギヤＲに向かって移動させるプランジャ１２と、プランジャ１２を吸引するコイル１１とを有する。また、スタータ１０は、モータ２の軸出力の回転数を数分の一に減速する図示しない遊星減速装置を備えている。
【００３０】
本実施例のスタータ制御方法は、このような構成をもつエンジンスタータ１０の制御方法である。本実施例のスタータ制御方法は、マグネットスイッチ１のコイル１１への通電は、通電開始から所定時間後であってピニオン６がリングギヤＲに当接する前に低減されることと、コイル１１への通電は、いったん低減された後に回復することとを特徴とする。すなわち、図２に示すように、コイル電流は、通電開始から所定時間後にプランジャ１２が動き始めると低減され、ピニオン６がリングギヤＲに当接するのとほとんど同時に回復する。
【００３１】
（制御動作）
図１に示すスタータ制御回路の動作を図３に示すフローチャート及び図２に示すタイミングチャートを参照して以下に説明する。図３に示すフローチャートはマイコン構成のＥＣＵ２０により実施される。
【００３２】
まず、ＥＣＵ２０は、イグニッションスイッチＫのオン時及びアイドルストップ後のアクセルペダル踏み込み検出時に図３のエンジン始動ルーチンを起動する。
【００３３】
このエンジン始動ルーチンでは、まず、コイル１１にデューティ比１００％での通電を行う（Ｓ１０２）。なお、ＥＣＵ２０はコイル１１に接続されるドライブトランジスタを内蔵し、このドライブトランジスタのＰＷＭデューティ比を制御することによりコイル１１の通電電流が調整可能となっている。このドライブトランジスタは一対の主電極の一方がイグニッションスイッチＫを通じてバッテリＢから電圧を印加されており、上記一対の主電極の他方がコイル１１に接続されている。コイル１１は図１に示すようにプルインコイルとホールドコイルとからなり、上記一対の主電極の他方は、プルインコイルの一端とホールドコイルの一端とに接続されている。プルインコイルの他端は直巻ＤＣモータのフィールドコイル、アーマチャコイルを通じて接地されている。ホールドコイルの他端は接地されている。プルインコイルとホールドコイルは同じ磁気回路に巻装され、この磁気回路に磁束が形成されると、図示しないスプリングの付勢力に抗してプランジャ１２をマグネットスイッチ１の可動接点を一対の主接点１３に向けて付勢するとともに、ドライブレバー４の一端を揺動させ、その結果、ドライブレバー４の他端がワンウエイクラッチ５と一体のピニオン６をリングギヤＲに向けて付勢する。ワンウエイクラッチ５と一体のピニオン６は、スタータモータ２の回転軸に減速機構を通じて連結された回転軸に軸方向変位可能に嵌着されている。
【００３４】
このドライブトランジスタのオン時にバッテリからキースイッチＫを通じて両コイルに並列に通電がなされ、大きな電磁付勢力によりプランジャ１２、ワンウエイクラッチ５、ピニオン６がリングギヤＲへ向けて軸方向に強力に付勢される。その結果、ピニオン６はその静止摩擦力及び慣性力に抗して軸方向に加速される。
【００３５】
次に、Ｓ１０４にてデューティ比を決定する。この実施例では、温度、バッテリ電圧を読み込み、それらに応じて内蔵のマップを用いてデューティ比を決定する。このマップは、次の電流低減期間にける電流量を一定するための、温度とバッテリ電圧とデューティ比との組み合わせを多数保持し、これに読み込んだ温度及びバッテリ電圧を代入して最適なデューティ比をサーチする。
【００３６】
次に、通電開始から所定時間Ｔ１が経過したかどうかを調べ（Ｓ１０６）、経過していなければデューティ比１００％通電を持続し、経過したら、決定されたデューティ比Ｄｘでコイル１１に通電を行い、コイル１１の電流を削減する（Ｓ１０８）。これにより、ピニオン６の前進加速度が低減される。
【００３７】
次に、通電開始から所定時間Ｔ２（Ｔ２＞Ｔ１）が経過したかどうかを調べ（Ｓ１１０）、経過していなければデューティ比Ｄｘでの通電を持続し、経過したら、デューティ比１００％での通電に復帰する（Ｓ１１２）。
【００３８】
なお、このデューティ比１００％への通電復帰は、ピニオン６とリングギヤＲとの衝接直後とすることが好適である。これにより、リングギヤＲにソフトに衝接したピニオン６がその後、増大した電磁付勢力によりリングギヤＲに強く噛合することができる。
【００３９】
その後、プランジャ１２はマグネットスイッチ１の可動接点を固定接点に接触させ、バッテリＢからモータ２に通電が開始され、ピニオンの回転がなされ、リングギヤＲに駆動されたエンジンが始動される。また、マグネットスイッチ１のオンによりプルインコイルの両端が略同電位となり、コイル電流はほぼホールドコイルの電流のみとなる。
【００４０】
次に、通電開始から所定時間Ｔ３（Ｔ３＞Ｔ２）が経過したかどうかを調べ（Ｓ１１４）、経過していなければデューティ比１００％での通電を持続し、経過したら、コイル１１への通電を遮断し（Ｓ１１６、ｔ４）、マグネットスイッチ１はオフする。
【００４１】
上記実施例ではタイマー制御により動作を制御したが、コイル１１の電流を検出し、それに基づいてデューティ比を制御してもよい。
【００４２】
なお、図２では、時点ｔ１で電流が低減され、時点ｔ２で
ピニオンとリングギヤとが当接し、また、電流が増大され、時点ｔ３でマグネットスイッチがオンしている。ピニオンとリングギヤとの当接予定時点と電流増大時点とは本質的に無関係であるが、当接予定時点直後に電流が増大するように設計されている。
【００４３】
上記説明したこの実施例の制御によれば、次の効果を奏することができる。
【００４４】
まず、ピニオン前進開始からリングギヤ当接までのピニオン移動時間の初期にコイルへの大電流通電によりピニオン前進速度を増大させることにより、最初から電流を減らす場合に比較してピニオン移動に必要な時間を短縮する。特に、ピニオン前進開始には大電流通電により得ることができる強い前進付勢力より大きな静止摩擦を克服して短時間で所定速度に達することができる。
【００４５】
次に、その後、コイルへの小電流通電によりピニオン前進加速度を減少させる。これにより、ピニオンとリングギヤとの当接時点におけるピニオンの前進速度及び前進加速度を抑制して両者の当接衝撃を減らすことができる。更に説明すれば、この当接時のピニオンの前進速度がＶ、前進加速度が０であれば、前進速度は当接開始時点から短期間（ｄｔ）にＶから０となるから、衝撃力ｆ１はｍｄＶ／ｄｔとなるはずである。ｍはピニオン及びワンウエイクラッチの質量である。ただ、コイルに電流が流れ、プランジャが前進方向に電磁付勢されてピニオンを更に外力ｆ２で付勢している場合には、ピニオンは外部（プランジャ）から更にｆ２だけ前進方向に付勢されているので、当接時の衝撃合計はｆ１＋ｆ２となるはずである。
【００４６】
ピニオンの前進速度を縦軸に、前進時間を横軸にとれば、ピニオン前進距離はピニオンの前進速度ー時間特性の積分値となる。ピニオン移動に必要な時間Ｔを一定とした場合に、コイルへ通電された電力量合計とピニオン運動エネルギーとは所定の関係にあるため、前進初速０のピニオンに一定期間Ｔ後の当接時点にて終速Ｖを与えるには、種々の電流パターンが可能である。たとえば、ピニオン移動期間Ｔの初期に小電流を、終期に大電流を流してもよく、一定電流を流してもよく、本実施例のように初期に大電流を、終期に小電流を流してもよく、徐々に増大する電流を流してもよく、電流がある程度立ち上がった時点から徐々に低減してもよく、前進開始時点から電流をコイルのインダクタンスが許す最大限に立ち上げ、その後、電流値を一定に保つことも可能である。しかし、当接時の衝撃力を低減するには、当接時点のピニオンの前進速度を低減することが好ましい。ただし、前進速度があまりに小さいと当接はしてもリングギヤに噛み合う力が弱くなる。すなわち、ピニオンには前進初期に大きな前進付勢力（前進加速度）を与え、当接予定時点では所定最低値以上ではあるが最初に与えた前進付勢力（前進加速度）よりも小さくかつ所定の最低速度以上の前進速度を与える電流パターンが最適である。これには、通電開始とともに、できるだけ大電流をコイルに流し、当接予定時点以前に電流を低減することが必要である。
【００４７】
また、ピニオンの前進移動時間を最小に保つにはピニオンの当接予定時点の前進速度もできるだけ大きくする必要がある。当接衝撃を抑制しつつ当接予定時点の前進速度を増大するには、当接予定時点における外部からピニオンを通じてリングギヤに作用する外力すなわちコイルによる電磁付勢力ｆ２を小さくすることが好ましい。
【００４８】
更に、この実施例では、ピニオンとリングギヤとの当接予定時点からコイルの通電電流を再度増大する。その結果、前進加速度及び前進速度が小さく、噛み合い可能な範囲でソフトにリングギヤに当接したピニオンはコイルの電磁付勢力により再度前進付勢されてリングギヤに強く噛合することができる。
【００４９】
更に、本実施例のスタータ制御方法は以下のような作用効果を発揮する。
【００５０】
すなわち、通電開始から所定時間が経ちプランジャ１２およびピニオン６が動き始めるまでは、マグネットスイッチ１のコイル１１に流れる電流は抑制されることがない。それゆえ、通常のピニオン押出式スタータと同様にコイル１１には大電流が流れ、プランジャ１２を吸引する磁気吸引力もプランジャ１２が所定速度に達するまでは大きい。すなわち、原位置で静止していたプランジャ１２が移動を始めるタイミングは前述の従来技術よりもずっと速く、かつ初期加速も大きくなる。その結果、ＥＣＵ２０により自動的に始動スイッチが入ってからは、ごく短時間で、プランジャ１２およびピニオン６は適度な大きさの移動速度をもつようになる。
【００５１】
このようにピニオン６がある程度の移動速度をもった状態で、ピニオン６がリングギヤＲに当接する前にコイル１１への通電が抑制され、コイル１１に流れる電流が小さくなると、プランジャ１２にかかる磁気吸引力が低下する。すると、プランジャ１２およびピニオン６の移動速度の加速度が低下し、ピニオン１１は、前述の従来技術ほどにはゆっくりではないものの、通常のピニオン押出式スタータのピニオンほどには高い移動速度に達しないうちに、リングギヤＲの端面に当接するに至る。それゆえ、本実施例のように通常のピニオン押出式スタータを使用しても、ピニオン６が比較的緩やかにリングギヤＲに当接し、ピニオン６がリングギヤＲに激しく衝突することがないので、ピニオン６等の寿命が延び高い耐久性が得られる。
【００５２】
一方、前述のようにピニオン６の移動速度の立ち上がりは速いので、ピニオン６は通常のピニオン押出式スタータほどには短時間でないものの、前述の従来技術よりはずっと短時間でリングギヤＲの端面にまで達する。
【００５３】
この状態では、マグネットスイッチ１のプランジャ１２はコイル１１に吸引されており、ピニオン６はリングギヤＲの端面に当接している（すでにリングギヤＲに噛み合っている場合もある）。そして、モータ２に通電されてピニオン６が回転駆動されると、ピニオン６はリングギヤＲに噛み合い、リングギヤＲを回転駆動してエンジン（図略）をクランキングし始動するに至る。それゆえ、本実施例のスタータ制御方法によれば、前述の公報に開示された従来技術よりも短時間でエンジンを始動することができるようになる。
【００５４】
ところで、マグネットスイッチ１のプランジャ１２を吸引するコイル１１への通電（コイル電流）は、前述のようにいったん低減された後、ピニオン６がリングギヤＲに当接する前後に再び回復する。また、コイル電流が回復するとほぼ同時に、マグネットスイッチ１の主接点１３が閉じ、モータ２に通電されてモータ２が回転を始め、ピニオン６が回転駆動される。
【００５５】
すると、ピニオン６がリングギヤＲに当接する直前または直後に、プランジャ１２はコイル１１に一杯にまで吸引されるようになり、ピニオン６が回動してリングギヤＲに噛み合った際に、リングギヤＲにピニオン６を押し込む付勢力が増大する。それゆえ、より短時間でピニオン６がリングギヤＲに十分に深く噛み合うようになるので、ピニオン６の歯の端部にかかる負荷が大きい時間が短縮され、ピニオン６の耐久性がより向上するうえにエンジン始動の迅速性もいっそう向上する。
【００５６】
したがって、本実施例のスタータ制御方法によれば、通常のピニオン押出式スタータ１０を使用することができながら、アイドルストップを励行した場合であっても、スタータ１０の耐久性とエンジン始動の迅速性とを両立させることができるという効果がある。
【００５７】
そればかりではなく、組み付け公差の積み上がりによるピニオン６とリングギヤＲとの間のギャップのばらつきがある程度大きくても、不都合なくエンジン始動ができるという効果もある。
【００５８】
すなわち、ピニオン６がリングギヤＲに近接するようにスタータ１０はエンジンユニット（図略）に取り付けらるが、エンジンユニット自体の組み付け公差とスタータ１０の組み立て公差とが合わさり、ピニオン６とリングギヤＲとの間のギャップはある程度ばらついてしまう。小型自動車や普通自動車の場合には、このギャップはたとえば３ｍｍ程度に設計されているが、組み付け公差の積み上がりによっては、もっと小さくなったり、逆に６ｍｍ程度にまで大きくなってしまうこともある。
【００５９】
すると、前述の従来技術では、ギャップが小さくなってしまった場合には、せっかくピニオン６がリングギヤＲに速やかに当接しても、モータ２が回転を始めるまで無駄な待ち時間が生じてしまうという不都合が生じる。逆に、ギャップが大きくなってしまった場合には、ピニオン６がリングギヤＲに向かって移動している間にコイル１１に流れる電流が大きくなるうえに、ピニオン６の移動距離も長いので、加速が付いてしまい、ピニオン６がリングギヤＲに激しく衝突する。すると、始動までに時間がかかるだけではなく、ピニオン６の端面が塑性変形を起こしたり欠けたりして損傷しやすくなるので、十分な耐久性が得られなくなるという不都合が生じやすくなる。
【００６０】
これに対し、本実施例のスタータ制御方法では、前述のように、ピニオン６の移動速度の立ち上がりが速いだけではなく、ピニオン６がある程度移動した段階でコイル電流が回復する。それゆえ、リングギヤＲに対するピニオン６の初期位置のギャップが小さく、ごく短時間でピニオン６がリングギヤＲに当接しても、あまり無駄な時間を経ることなしに主接点１３が閉じてモータ２に通電され、遅滞なくエンジン始動がなされる。逆に、ギャップが大きかった場合にも、ピニオン６の移動速度の立ち上がりが速いので、比較的短時間のうちにピニオン６はリングギヤＲに達し、遅滞なくエンジン始動がなされる。
【００６１】
そればかりではなく、ピニオン６が移動中の最後に（あるいはリングギヤに当接してから）コイル電流が増しても、ピニオン６はあまり（あるいは全く）加速しないので、ピニオン６は比較的緩やかにリングギヤＲに当接し、やはり高い耐久性が保たれる。
【００６２】
したがって、本実施例のスタータ制御方法によれば、前述のスタータ１０の高い耐久性とエンジン始動の迅速性との効果に加えて、リングギヤＲとピニオン６との間のギャップのばらつきによる影響が少ないという効果がある。
【００６３】
（実施例１の変形態様１）
本実施例の変形態様１として、プランジャ１２を吸引するコイル１１への通電開始から電流低減までの前記所定時間は、バッテリＢの電源電圧に応じて適正に調整されるスタータ制御方法の実施が可能である。
【００６４】
本変形態様では、電源電圧が低下していてピニオン６の移動速度の立ち上がりが遅い場合にも、それを補償するように前記所定時間が長く設定され、ピニオン６の移動に関し、初動の立ち上がりの遅れを取り戻すことができる。それゆえ、電源電圧が低下していても、ピニオン６がリングギヤＲに当接するまでの時間が伸びることが防止され、十分な電源電圧がある場合に準ずる短時間でエンジン始動に取りかかることができる。
【００６５】
なお、電源電圧の検出はＥＣＵ２０に内蔵された電圧センサによってなされ、前記所定時間を適正に調整する簡素なロジックもＥＣＵ２０に内蔵されている。それゆえ、ハードおよびソフトがともに簡素であるから、本変形態様は、前述の実施例１に対してさほどのコストアップを伴わずに実施可能である。
【００６６】
したがって、本変形態様のスタータ制御方法によれば、前述の実施例１の効果に加えて、さほどのコストアップを伴わずに、ある程度電源電圧が低下した場合にもエンジン始動の迅速性が保たれるという効果がある。
【００６７】
（実施例１の変形態様２）
本実施例の変形態様２として、プランジャ１２を吸引するコイル１１への通電開始から電流低減までの前記所定時間は、コイル１１に流れる電流に応じて適正に調整されるスタータ制御方法が実施可能である。本変形態様では、コイル電流を検出するセンサとコイル電流を制御するソフトウェアとは、ＥＣＵ２０に内蔵されている。
【００６８】
ここで、通電されて励磁されたコイル１１がプランジャ１２に及ぼす磁気吸引力は、コイル１１に流れる電流の大きさによって直接的に定まる。すなわち、コイル１１の磁気吸引力は、バッテリＢの電源電圧によって直接的に定まるものではなく、温度変化などによってコイル１１を含む回路の抵抗値が異なれば、電源電圧が同じでも電磁吸引力は異なる場合がある。それゆえ、より直接的にはコイル１１に流れる電流（コイル電流）の大きさによって、ピニオン６の移動速度の立ち上がり方が定まる。
【００６９】
その結果、本変形態様のように、電源電圧よりもむしろコイル電流の大きさに基づいてコイル１１への通電開始から電流低減までの所定時間を調整した方が、ピニオン６がリングギヤＲに当接するまでの時間をよりいっそう一定化することができるようになる。
【００７０】
したがって、本変形態様のスタータ制御方法によれば、前述の実施例１の効果に加えて、コイル１１の温度や電源電圧などが変化した場合にも、エンジン始動の迅速性がより一定に保たれるという効果がある。
【００７１】
（実施例１のその他の変形態様）
本実施例のその他の変形態様として、Ｒ（リダクション）型スタータなど、他の形式のピニオン押出式スタータを使用しても、本実施例やその変形態様１，２のスタータ制御方法を実施することができる。そして、これらその他の変形態様によっても、本実施例およびその変形態様１，２とほぼ同様に、スタータの高い耐久性やエンジン始動の迅速性などの作用効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施例１で使用するスタータシステムの構成を示す回路図
【図２】 実施例１としてのスタータ制御方法を示すタイミングチャート
【図３】 実施例１のスタータ制御方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０：スタータ
１：マグネットスイッチ
１１：コイル（吸引コイルおよび保持コイル）
１２：プランジャ １３：主接点
２：モータ（スタータモータとしての直流モータ）
４：ドライブレバー（ドライブスプリングは図略）
５：ワンウェイクラッチ ６：ピニオン
２０：ＥＣＵ
Ｂ：バッテリ Ｋ：キースイッチ Ｒ：リングギヤ
Claims (2)
- ピニオンと、このピニオンを回転駆動するモータと、このピニオンをエンジンのリングギヤに向かって移動させるプランジャと、通電されることによりこのプランジャを電磁的に付勢するコイルとを有するエンジンスタータの制御方法であって、
通電開始から所定時間後であって前記ピニオンと前記リングギヤとの当接予定時点以前に、前記コイルの通電電流を低減し、
前記所定時間は、電源電圧に応じて適正に調整する、
ことを特徴とするスタータ制御方法。 - ピニオンと、このピニオンを回転駆動するモータと、このピニオンをエンジンのリングギヤに向かって移動させるプランジャと、通電されることによりこのプランジャを電磁的に付勢するコイルとを有するエンジンスタータの制御方法であって、
通電開始から所定時間後であって前記ピニオンと前記リングギヤとの当接予定時点以前に、前記コイルの通電電流を低減し、
前記所定時間は、前記コイルに流れる電流に応じて適正に調整する、
ことを特徴とするスタータ制御方法。
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