JP4859293B2

JP4859293B2 - Engine starter

Info

Publication number: JP4859293B2
Application number: JP2001207717A
Authority: JP
Inventors: 康司大原; 福郎北川; 誠二八百幸; 克敏種井; 正衛大堀
Original assignee: Nippon Soken Inc; Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp; Soken Inc
Priority date: 2001-07-09
Filing date: 2001-07-09
Publication date: 2012-01-25
Anticipated expiration: 2021-07-09
Also published as: JP2003021030A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は自動車等に搭載されるエンジンの始動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンは始動装置を備えており、クランク軸に接続された電動のモータによりクランキングが行われて始動する。モータには、吸気弁が閉弁する圧縮工程において筒内圧に抗し得るだけの、また、機械的な回転抵抗に抗し得るだけのトルクが必要になる。このため、モータが大型化したり、これに通電するためのバッテリーやインバータ等に、大容量で大きな瞬時電流を流し得るものが必要になる。また、当然に配線も太いものが必要になる。
【０００３】
十分なトルクを確保すべく始動装置が大規模化すると、自動車重量が増加する上に、エンジンの始動装置はエンジンが通常運転中には休止状態にあることから、徒に燃費を悪化する。また、近年、環境に対する配慮から、停車時に一定の条件下で自動的にエンジンを切るアイドリングストップ機構やハイブリッド車が実用化されている。これにともなってエンジンの始動回数が増える傾向にある。このため、低トルクでエンジンを始動し得る小規模の始動装置が望まれている。
【０００４】
特開平５−１４９２２１号公報には、クランク角によってモータに対する回転負荷が異なることに着目し、キースイッチがオフし、燃料噴射および点火がオフした状態で、クランク角が所定の角度になると、モータに逆起電力を印加して当該クランク角にてクランク軸の回転を停止し、次回の始動時にはクランク角が所定角度の状態からクランキングされるようにしたものがある。所定角度を、回転負荷の小さくなる角度とすることで、始動性の向上を図っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平５−１４９２２１号公報の技術のように回転負荷が小さなクランク角からクランキングを開始しても、クランク軸の回転が加速する途上で前記筒内圧の上昇等でトルクが不足するおそれがあり、必ずしも十分に低トルク化が実現できるとは限らない。このため、特開平５−１４９２２１号公報の技術では、構成が複雑になるモータ駆動電流制御を行っている。
【０００６】
本発明は前記実情に鑑みなされたもので、構成が簡単で始動性がよく、しかもモータの低トルク化を図ることのできるエンジンの始動装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明では、エンジンのクランク軸に接続されたモータによりクランキングを行うエンジンの始動装置において、
クランク軸がロックしたか否かを検出するロック検出手段と、
クランク軸のロック時に、再度のクランキングに先立って、モータを逆方向に回転駆動せしめて、クランク角を予め設定した所定範囲内に入るように調整し、かつ該所定範囲に入ると即座にクランキングを再開するモータ制御手段とを具備せしめ、
かつ、前記所定範囲を、クランキング開始後にモータの回転負荷が最初に圧縮上死点近傍でピーク値をとる時に、前記ピーク値に対するモータの出力トルクの不足分をクランク軸を含む回転部の慣性により補い得る回転速度となるように、前記クランク軸を加速可能な角度範囲に設定する。
【００１３】
クランク軸がロックしても、再度のクランキング開始時のクランク角が、クランキング開始後にモータの回転負荷が最初にピーク値をとるクランク角におけるクランク軸の回転速度が、前記ピーク値に対するモータの出力トルクの不足分をクランク軸を含む回転部の慣性により補い得る回転速度となるように、前記クランク軸を加速可能な角度範囲に設定されるので、十分な加速期間が確保される。これにより、モータの出力トルクに対する要求は緩和され、始動装置を小規模化できるとともに、消費電力を抑制することができる。
【００１４】
請求項２記載の発明では、請求項１の発明の構成において、前記所定範囲には、圧縮上死点−１５０°ＣＡよりも進角側の角度範囲を含めることができる。
【００１５】
請求項３記載の発明では、エンジンのクランク軸に接続されたモータによりクランキングを行うエンジンの始動装置において、
クランキング開始後にクランク軸がロックしたか否かを検出するロック検出手段と、
クランク軸のロック時には、クランキングを繰り返すように、かつ、再度のクランキングに先立って、モータを逆方向に回転駆動せしめて、クランク角を予め設定した所定範囲内に入るように調整するモータ制御手段とを具備せしめ、
かつ、前記所定範囲を、エンジンの吸気弁が閉弁するクランク角よりも遅角側となる角度範囲とし、前記吸気弁が閉弁状態のままクランキングを繰り返すようにする。
【００１６】
回転負荷は筒内圧の上昇が大きく寄与するので、ピーク値をとるクランク角は、圧縮上死点よりも進角側である。したがって、クランキング開始時のクランク角を、吸気弁が閉弁するクランク角よりも遅角側となる角度範囲とすることで、始動成功までは、吸気弁が閉弁した状態で、モータの正転と逆転とが繰り返されることになる。ここで、モータが逆転しピストンリングの当たり面が変化する時に、ピストンによって閉鎖された筒内の空気がリークし筒内の空気量が減少する。これにより、モータが受ける回転負荷のピーク値が低下し、モータの出力トルクに対する要求は緩和され、始動装置を小規模化できるとともに、消費電力を抑制することができる。
【００１７】
請求項４記載の発明では、請求項３の発明の構成において、前記所定範囲を、ロック時に圧縮工程にある気筒の吸気弁が閉弁するクランク角＋５°ＣＡから＋２０°ＣＡとすることができる。
【００１８】
請求項５記載の発明では、クランク軸のロックを検出すべく、請求項１ないし４の発明の構成において、クランク角を検出するクランク角検出手段を具備せしめ、
前記モータ制御手段を、検出されたクランク角が前記所定範囲に入るようにモータを回転駆動してクランク角を調整するように設定する。
【００１９】
クランク角を検出することでクランク角が正確に所定範囲に入るようにすることができるので、クランク角を十分に進角側としてクランク軸の加速期間を十分にとることができる。
【００２０】
請求項６記載の発明では、クランク軸のロックを検出すべく、請求項１ないし４の発明の構成において、前記モータ制御手段を、予め設定したモータへの通電内容にてモータを回転駆動するように設定し、
かつ、前記通電内容を、予め求めたクランク軸のロックが頻出するクランク角から前記所定範囲内のクランク角までクランク軸を回転せしめ得る通電内容とする。
【００２１】
クランク角を検出する必要がないので、構成が簡単である。
【００２２】
【発明の実施の形態】
（第１形態）
図１に本発明の参考形態である第１形態のエンジンを示す。エンジンは、例えば複数気筒のレシプロ型エンジンであり、エンジン本体１に、始動装置２や図示しない燃料供給系等の付設機器が設けられてなる。始動装置２は、エンジン本体１から突出するクランク軸１１の軸端にモータ２１が接続され、クランク軸１１を含むエンジン本体１の回転部を回転する。モータ２１はいわゆるスタータであり、また、ハイブリッド車の場合にはモータージェネレータにより構成される場合もある。
【００２３】
エンジン本体１には、クランク軸１１の回転角度（以下、適宜、クランク角という）を検出するクランク角検出手段であるクランク角センサ２３が取り付けられており、その検出信号は制御部２２に入力している。制御部２２はマイクロコンピュータ内蔵の構成で、検出されたクランク角に基づきモータ２１の給電を制御する。制御部２２には、キースイッチの操作等に応じてエンジンの始動指令や停止指令が入力するようになっている。
【００２４】
図２はモータ制御手段としての制御部２２のマイクロコンピュータで実行される制御プログラムを示すもので、エンジンの停止指令が入力すると、起動する。先ず、ステップＳ１０１では、クランク角を読み込む。これはエンジンが停止状態のクランク角（図中および以下の説明において適宜停止クランク角という）である。
【００２５】
ステップＳ１０２では停止クランク角が目標クランク角の範囲に入っているか否かを判断する。目標クランク角の範囲については後述する。ステップＳ１０２が肯定判断されると、本フローは終了する。そして、エンジンの始動指令が入力すると、従来の始動装置と同様に、モータ２１に通電がなされてクランキングが開始される。
【００２６】
一方、ステップＳ１０２が否定判断されると、ステップＳ１０３で、モータ２１を正転または逆転する。停止クランク角が目標クランク角の範囲に対して進角側にあれば正転し、停止クランク角が目標クランク角の範囲に対して遅角側にあれば逆転する。そして、再びステップＳ１０１に戻り、ステップＳ１０１以降の手順を実行する。
【００２７】
モータ２１の作動（ステップＳ１０３）により、停止クランク角が目標クランク角範囲に入れば（ステップＳ１０２）、本フローは終了する。
【００２８】
このように、本始動装置２によれば、クランキングが目標クランク角範囲のクランク角にて開始されることになる。
【００２９】
目標クランク角範囲は次のように設定してある。クランキング時には、圧縮工程にある気筒において、ピストンの上昇変位に応じて筒内の空気が圧縮されて筒内圧が上昇する。ピストンはこの筒内圧に抗して上昇変位しなければならないから、モータ２１が受ける回転負荷は上昇し、圧縮ＴＤＣ−３０°ＣＡ〜−１０°ＣＡでピーク値をとり、クランク軸１１のロックも生じやすい。したがって、モータ２１が受ける回転負荷がピーク値をとるクランク角を越えてクランク軸１１の回転を持続せしめようとすれば、このピーク値の低減という観点と、回転負荷がピーク値をとるクランク角における、クランク軸１１を含むエンジン本体１の回転部の慣性の大きさの向上という観点とから考えることができる。
【００３０】
先ず、回転負荷のピーク値の低減という観点から説明する。モータ２１が受ける回転負荷を構成するものには、前記のごとく、ピストンの上昇変位に応じて上昇する筒内圧があり、また、エンジンオイルの粘性等に基因した回転抵抗があるが、筒内圧について発明者らは次のことを見いだした。
【００３１】
すなわち、一般的に、エンジンの通常運転時には、筒内圧は、吸気弁が閉弁したタイミングにおける大気圧に近い圧力を初期値として、ピストンの上昇変位に応じて上昇する。しかし、クランク角が、吸気弁が閉弁するクランク角よりも遅角側でかつ圧縮上死点（以下、適宜、圧縮ＴＤＣという）よりも進角側の角度の時に、エンジンが停止したとすれば、その時には、吸気弁閉弁クランク角から当該遅角側クランク角までのピストンの上昇分に応じて、ある程度圧縮された空気が筒内に存在していても、エンジンが次に始動するまでには通常、十分な時間が経過するから、その間にピストンとシリンダライナとの摺動部等から空気がリークして、筒内圧が略大気圧まで低下している。すると、吸気弁の閉弁時期において既にクランキングが開始されている場合と比べれば、最終的に到達する筒内圧を、回転負荷がピーク値をとるクランク角に到るまでのピストンの変位量が短くなる分、低い圧力とすることができる。
【００３２】
したがって、本始動装置２において、目標クランク角範囲に、第１の角度範囲として吸気弁が閉弁するクランク角よりも遅角側のクランク角を含めることで、モータ２１が受ける回転負荷のピーク値を低減することができる。なお、目標クランク角範囲の第１の角度範囲が圧縮ＴＤＣよりも進角側であるのは勿論である。
【００３３】
図３は、発明者らが得た実験の結果を示すもので、クランキング開始時のクランク角（図中および以下の説明において始動クランク角という）と駆動トルクピーク値との関係である。駆動トルクは、前記回転負荷とバランスし得るモータ２１の出力トルクであり、駆動トルクピーク値は回転負荷ピーク値に対応している。なお、実験では、クランキング開始前に十分な時間をとっている。始動クランク角が吸気弁閉弁時期よりも進角側にあれば、筒内の空気量が吸気弁閉弁時期における筒内の空気量により規定され、駆動トルクピーク値は始動クランク角によらず同じ値をとるのに対して、始動クランク角が吸気弁閉弁クランク角よりも遅角側にあれば、クランキング開始前に十分な時間をおくことにより筒内から空気がリークして筒内圧が低下するとともに、駆動トルクピーク値をとるクランク角に到るまでのピストンの変位量が短くなって、駆動トルクピーク値は、始動クランク角が遅角側の値をとるほど小さくなる。
【００３４】
図より知られるように、駆動トルクピーク値の最大値、すなわち、始動クランク角が吸気弁閉弁クランク角よりも進角側のときの駆動トルクピーク値に対して８０％まで駆動トルクを低減しようとすれば、吸気弁閉弁クランク角＋２０°ＣＡよりも遅角側にすればよいことになる。そこで、目標クランク角範囲は、具体的には吸気弁閉弁クランク角＋２０°ＣＡよりも遅角側と設定することにより、駆動トルクピーク値を２０％削減することができ、その分、始動装置２の小規模化を図ることができる。
【００３５】
次に、駆動トルクがピーク値をとるクランク角における、クランク軸１１を含むエンジン本体１の回転部の慣性の大きさの向上という観点から説明する。回転部の慣性、すなわち、該回転部を構成する回転体の角運動量が大きければ、モータ２１が発生するトルクがピーク時の回転負荷に対して劣勢であっても、クランク軸１１は回転を持続する。したがって、回転負荷がピーク値をとるクランク角に到るまでにクランク軸１１を加速しておけば、回転負荷に基因したクランク軸１１に対する制動作用に対する耐性が高まる。
【００３６】
したがって、本始動装置２において、目標クランク角範囲に、第２の角度範囲としてクランキング開始時に回転負荷が最初にピーク値をとるクランク角において、前記ピーク値に対するモータ２１の出力トルクの不足分をクランク軸１１を含む回転部の慣性により補い得る回転速度となるように前記回転部を加速可能なクランク角を含めることで、モータ２１の出力トルクを低減することができる。
【００３７】
図４は、発明者らが得た実験の結果を示すもので、始動クランク角と、前記駆動トルクがピーク値をとるクランク角（適宜、トルクピーク位置という）におけるクランク軸１１の回転速度との関係である。モータ２１に、駆動トルクピーク値の最大値（図３参照）の８０％のトルクを出力するものを用いている。始動クランク角が進角側にあるほど、加速期間が長く、駆動トルクがピークをとるクランク角におけるクランク軸１１の回転速度は速くなる。ここで、初爆に到り始動が成功する回転速度である２００ｒｐｍまで加速しようとすれば、始動クランク角が圧縮ＴＤＣ−１５０°ＣＡよりも進角側であればよいことになる。そこで、目標クランク角範囲は、具体的には圧縮ＴＤＣ−１５０°ＣＡよりも進角側と設定することにより、前記駆動トルクピーク値の最大値の８０％の出力トルクしか得られないモータを使用していても、駆動トルクがピーク値をとるクランク角において２００ｒｐｍ以上の回転速度を得ることができ、その分、始動装置２の小規模化を図ることができる。
【００３８】
したがって、前記２つの観点から始動装置の小規模化を図り得る始動クランク角は、具体的には、（１）吸気弁閉弁クランク角＋２０°ＣＡよりも遅角側でかつ圧縮ＴＤＣよりも進角側、または（２）圧縮ＴＤＣ−１５０°ＣＡよりも進角側ということになる。通常、エンジンの吸気弁閉弁クランク角は圧縮ＴＤＣ−１５０°ＣＡ〜−１２０°ＣＡ程度であることと、多気筒エンジンではクランキング開始後最初に圧縮ＴＤＣがくる気筒の次に圧縮ＴＤＣがくる気筒について（２）の条件を満たす必要があることを考慮すれば、始動クランク角は表１のようになる。なお、表中の数値は、簡単のため各気筒の圧縮ＴＤＣが等間隔となるものとして算出している。例えば、４気筒であれば１８０°ＣＡ間隔であり、次に圧縮ＴＤＣがくる気筒について（２）の条件を満たすことは、最初に圧縮ＴＤＣがくる気筒の圧縮ＴＤＣを使って表現すれば、圧縮ＴＤＣ＋３０°ＣＡよりも進角側ということになる。
【００３９】
【表１】

【００４０】
なお、使用するモータの出力トルクが駆動トルクピーク値の最大値の８０％よりも低い場合についても、同様の手順で目標クランク角の範囲を導出することができる。この場合、使用するモータの出力トルクが低いほど、図３では条件を満たす始動クランク角が遅角側にシフトし、図４では回転速度の計測値が低速となって、条件を満たす始動クランク角が進角側にシフトするから、目標クランク角の範囲は狭くなる。
【００４１】
なお、停止クランク角の設定は、エンジンが停止状態にある時においてモータ２１を作動させて行っているが、エンジン停止指令に対してエンジン本体１が運転状態から停止する過渡期において、目標クランク角になった時点でモータに逆方向の電圧を印加する等により制動せしめて目標クランク角に設定するのもよい。
【００４２】
（第２実施形態）
本発明を適用した実施形態として第２実施形態になるエンジンの始動装置を付設したエンジンを図５に示す。図中、第１形態と実質的に同じ作動をする部分には同じ番号を付して、第１形態との相違点を中心に説明する。
【００４３】
始動装置２Ａは、制御部２２Ａにおいて実行される制御プログラムの内容を第１形態とは別の内容としたものである。図６に制御部２２Ａにおいて実行される制御プログラムの内容で示す。本実施形態では、エンジン停止指令に対してクランク角を調整することは行わない。エンジンの始動指令が入力することにより、ステップＳ２０１以降の手順が実行される。ステップＳ２０１では、モータ２１を正転しクランキングを開始する。
【００４４】
続くステップＳ２０２、ステップＳ２０３は、クランク角センサ２３とともに構成されるロック検出手段としての手順で、ステップＳ２０２でクランク角を読み込み、ステップＳ２０３で、読み込んだクランク角の変化の有無に基づいてクランク軸１１がロックしているか否かを判断する。
【００４５】
ステップＳ２０３が否定判断されると、ステップＳ２０４で、始動が完了したか否かを判断する。これは、エンジンの回転数が所定のしきい値を越えたか等に基づいて判断することができる。ステップＳ２０４が肯定判断されれば、本フローを終了する。始動完了に到っていなければステップＳ２０４が否定判断されて、ステップＳ２０２に戻る。
【００４６】
一方、クランク軸１１がロックしておりステップＳ２０３が肯定判断されれば、ステップＳ２０５に進む。ステップＳ２０５，Ｓ２０６，Ｓ２０７はモータ制御手段としての手順で、ステップＳ２０５ではモータ２１を逆転せしめる。続くステップＳ２０６では、モータ２１逆転後のクランク角を読み込み、ステップＳ２０７で、読み込まれたクランク角が目標クランク角の範囲に入っているか否か。判定する。このときの、目標クランク角の範囲は第１形態における（２）の条件を採用することができる。すなわち、圧縮ＴＤＣ−１５０°ＣＡよりも進角側とする。
【００４７】
ステップＳ２０７が肯定判断されると、ステップＳ２０１に戻り、クランキングが再開されることになる。
【００４８】
ステップＳ２０７が否定判断されると、ステップＳ２０５に戻り、モータ２１の逆転が続けられる。モータ２１の逆転は、クランク角が目標クランク角範囲に入る（ステップＳ２０７）まで続けられて、クランキングが再開される（ステップＳ２０１）。
【００４９】
クランク軸１１のロックは、第１形態で説明したごとく、筒内圧が上昇する過程で生じやすい。本実施形態によれば、ロックが生じればモータ２１を逆転させて前記のごとく始動クランク角を設定する。これにより、クランキング再開時に回転負荷が最初にピーク値をとるクランク角において、前記ピーク値に対するモータ２１の出力トルクの不足分をクランク軸１１を含む回転部の慣性により補い得る回転速度とする加速期間が確保されるので、低トルクのモータ２１を使って小規模な始動装置２Ａを実現することができる。
【００５０】
なお、目標クランク角範囲に、第１形態の（１）の条件を含めていないが、その理由は、本実施形態ではモータ２１を逆転して（ステップＳ２０５）、目標クランク角範囲に入れば、即座にクランキングを再開する（モータ正転、ステップＳ２０１）ので、クランキングを再開した時点では未だ筒内から十分に空気がリークし切っておらず、回転負荷のピーク値を低減する効果はあまり期待できないからである。
【００５１】
また、目標クランク角範囲には次のクランク角を含めることができる。モータ２１が正転から逆転に切り替わる際には、ピストンリングの当たり面が変化する。この時、筒内の空気である、ピストンリングよりもシリンダヘッド側の空気がリークする。このリーク量は筒内の全体の空気量の２０％程度である。したがって、この、筒内空気が減った状態のままでクランキングを行えば、回転負荷のピーク値が下がることになる。したがって、モータ２１の逆転により設定される目標クランク角範囲を、吸気弁閉弁クランク角よりも遅角側のクランク角とすることで、筒内空気の排気作用により、回転負荷のピーク値が下がり、一度クランク軸１１がロックしても、次にクランキングを行う際には、始動に成功する確率が高くなる。
【００５２】
目標クランク角を、前記のごとく吸気弁閉弁クランク角よりも遅角側のクランク角とすることで、ステップＳ２０１，Ｓ２０５〜Ｓ２０７は、吸気弁が閉弁状態のままモータ２１の正転（ステップＳ２０１）と始動クランク角の設定（モータの逆転、ステップＳ２０５）とを繰り返すモータ制御手段としての手順となる。この吸気弁が閉弁状態のままピストンの往復動を繰り返すうちに、段階的に筒内の空気がリークして、遂には始動に到る。このため、モータ２１の出力トルクが回転負荷のピーク値の４０％程度と低くとも、始動が可能となるメリットがある。
【００５３】
なお、目標クランク角範囲は、筒内空気が減った状態を保持した状態においてできるだけ進角側に設定するのがよい。回転負荷がピーク値をとるクランク角までに十分な加速期間を設けることができ、当該クランク角のときの回転部の慣性を高めることができるからである。例えば、目標クランク角範囲は、具体的には吸気弁閉弁クランク角＋５°ＣＡ〜２０°ＣＡとする。実際のクランク角をみながら目標クランク角範囲に入るようにすることで（ステップＳ２０５〜Ｓ２０７）、正確にクランク角を調整することができるので、相当程度、目標クランク角範囲を進角側にして十分な加速期間をとることができる。
【００５４】
また、目標クランク角の範囲を、クランキング開始時に回転負荷が最初にピーク値をとるクランク角において、前記ピーク値に対するモータ２１の出力トルクの不足分をクランク軸１１を含む回転部の慣性により補い得る回転速度となるように前記回転部を加速可能なクランク角とした場合には、吸気弁が開弁した状態からクランキングが開始されることになるので、モータ２１の正転と逆転とを繰り返すことによる効果はない。しかし、一度モータ２１を逆転して始動に失敗したら、再度モータ２１を逆転するときの目標クランク角の範囲を一度目よりも進角した値として加速期間を長くとることにより、始動性を高くすることができる。
【００５５】
（第３実施形態）
本発明を適用した実施形態として第３実施形態になるエンジンの始動装置を付設したエンジンを図７に示す。図中、第１形態と実質的に同じ作動をする部分には同じ番号を付して、第１、第２実施形態との相違点を中心に説明する。始動装置２Ｂは、モータ２１にロック検出器２４が取り付けられている。
【００５６】
ロック検出器２４には、クランク軸１１が接続されるモータ回転軸に同軸に磁性材料で構成された円板を取り付け、該円板の側面に凹凸を形成しておくとともに、該凹凸に近接して磁気ピックを設けて円板の回転を検出可能としたものや、モータ回転軸に同軸に取り付けられた円板に周方向に多数のスリットを形成してこれを光センサにより検出するもの等、一般的な回転検出機構が用いられ得る。また、モータ２１が直流機、誘導機、交流整流子機であれば、ロック時には過電流が流れるので、モータ２１の電流を検出する機構でもよい。モータ２１のロック、したがってクランク軸１１のロックを判定するための回転信号が取り出せるものであればよい。したがって、第２実施形態のクランク角センサを用いてもよいし、逆に本実施形態のロック検出器を第２実施形態に用いてもよいことになる。
【００５７】
ロック検出器２４の出力は制御部２２Ａに入力せしめてある。
【００５８】
図８は制御部２２Ａのマイクコンピュータで実行される制御プログラムを示すもので、第２実施形態と同様に、エンジンの始動指令が入力すると起動する。
【００５９】
エンジンの始動指令が入力すると、ステップＳ３０１では、モータ２１を正転しクランキングを開始する。続くステップＳ３０２，Ｓ３０３はロック検出器２４とともに構成されるロック検出手段としての手順で、ステップＳ３０２でロック検出器２４の出力を読み込み、ステップＳ３０３で、読み込んだロック検出器２４の出力に基づいてモータ２１がロックしているか否かを判断する。
【００６０】
ステップＳ３０３が否定判断されると、ステップＳ３０４で、始動が完了したか否かを判断する。これは、エンジンの回転数が所定のしきい値を越えたか等に基づいて判断することができる。ステップＳ３０４が肯定判断されれば、本フローを終了する。始動完了に到っていなければステップＳ３０４が否定判断されて、ステップＳ３０２に戻る。
【００６１】
一方、モータがロックしておりステップＳ３０３が肯定判断されれば、ステップＳ３０５に進む。前記ステップ３０１およびステップ３０５はモータ制御手段としての手順で、ステップ３０５ではモータ２１を所定の条件で通電し逆転せしめる。この条件は例えば駆動時間により規定される通電内容であり、予め実験等で、通電内容と、ロックが頻出するクランク角からモータ２１に通電したときに戻るクランク角との対応関係を求めておき、目標とするクランク角まで逆転可能な条件が予め設定される。
【００６２】
ここで、目標とするクランク角は、第２実施形態で示した、エンジン１の吸気弁が閉弁するクランク角よりも遅角側となる角度範囲とすれば、モータ２１がロックした状態でモータ２１を逆転したときに、クランク角を検出することなく、所期の目標クランク角にすることができることになる。そして、モータ２１がロックした状態でモータ２１を逆転した後、モータ２１が正転されるようになっているので、第２実施形態と同様に、筒内の空気が、モータ２１の回転方向が切り替わった時にリークし、筒内空気が減少した状態でモータ２１を正転させれば回転負荷のピークを値を減じる効果を奏する。
【００６３】
したがって、正転開始時のクランク角が吸気弁閉弁クランク角よりも遅角側となるように前記条件を設定することで、数回、モータ２１の正転と逆転とを繰り返すことで、トルクがさほど十分ではないモータであっても、始動が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の参考形態である第１のエンジンの始動装置を付設したエンジンの構成図である。
【図２】前記始動装置を構成する制御部に内蔵のマイクロコンピュータの制御プログラムの内容を示すフローチャートである。
【図３】前記始動装置の作動を説明する第１のグラフである。
【図４】前記始動装置の作動を説明する第２のグラフである。
【図５】本発明の実施形態である第２のエンジンの始動装置を付設したエンジンの構成図である。
【図６】前記始動装置を構成する制御部に内蔵のマイクロコンピュータの制御プログラムの内容を示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施形態である第３のエンジンの始動装置を付設したエンジンの構成図である。
【図８】前記始動装置を構成する制御部に内蔵のマイクロコンピュータの制御プログラムの内容を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１エンジン本体
１１クランク軸
２，２Ａ，２Ｂ始動装置
２１モータ
２２制御部（モータ制御手段）
２２Ａ，２２Ｂ制御部（ロック検出手段，モータ制御手段））
２３クランク角センサ（クランク角検出手段，ロック検出手段）
２４ロック検出器（ロック検出手段）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an engine starter mounted on an automobile or the like.
[0002]
[Prior art]
The engine is provided with a starting device, and is started by cranking by an electric motor connected to the crankshaft. The motor needs a torque that can withstand the in-cylinder pressure in the compression process in which the intake valve closes and that can withstand the mechanical rotation resistance. For this reason, the motor becomes large, or a battery or an inverter for energizing the motor needs to have a large capacity and a large instantaneous current. Of course, thick wiring is required.
[0003]
If the starter becomes large in order to ensure sufficient torque, the weight of the vehicle increases and the engine starter is in a rest state during normal operation of the engine. In recent years, in consideration of the environment, an idling stop mechanism and a hybrid vehicle that automatically turns off the engine under certain conditions when the vehicle is stopped have been put into practical use. As a result, the number of engine starts tends to increase. For this reason, a small-scale starter that can start the engine with low torque is desired.
[0004]
In JP-A-5-149221, attention is paid to the fact that the rotational load on the motor differs depending on the crank angle. When the key switch is turned off and the fuel injection and ignition are turned off, A counter electromotive force is applied to the crankshaft to stop the rotation of the crankshaft at the crank angle, and the crank angle is cranked from a predetermined angle at the next start. The startability is improved by setting the predetermined angle to an angle at which the rotational load is reduced.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, even if cranking is started from a crank angle with a small rotational load as in the technique of Japanese Patent Laid-Open No. 5-149221, there is a risk that the torque will be insufficient due to an increase in the in-cylinder pressure or the like while the rotation of the crankshaft is accelerated. Therefore, it is not always possible to achieve a sufficiently low torque. For this reason, in the technique disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-149221, motor drive current control with a complicated configuration is performed.
[0006]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an engine starter that has a simple configuration, good startability, and can reduce the torque of the motor.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
  Claim1In the described invention, in the engine starter that performs cranking by the motor connected to the crankshaft of the engine,
  Lock detecting means for detecting whether or not the crankshaft is locked;
  Prior to cranking again, when the crankshaft is locked, the motor is driven to rotate in the reverse direction and the crank angle is adjusted so as to be within a predetermined range. Motor control means to resume ranking,
  In addition, when the rotational load of the motor first takes a peak value near the compression top dead center after cranking starts within the predetermined range, the shortage of the output torque of the motor with respect to the peak value is expressed as the inertia of the rotating part including the crankshaft. The crankshaft is set to an angular range that can be accelerated so that the rotation speed can be compensated by the above.
[0013]
Even when the crankshaft is locked, the crank angle at the start of cranking again is the same as the rotation speed of the crankshaft at the crank angle at which the rotational load of the motor first takes a peak value after cranking starts. Since the crankshaft is set in an angular range in which the crankshaft can be accelerated so that the shortage of the output torque can be compensated by the inertia of the rotating portion including the crankshaft, a sufficient acceleration period is ensured. Thereby, the request | requirement with respect to the output torque of a motor is relieve | moderated, a starter can be reduced in size, and power consumption can be suppressed.
[0014]
  Claim2In the described invention, the claims1In the configuration of the invention, the predetermined range may include an angle range on the advance side with respect to the compression top dead center of −150 ° CA.
[0015]
  Claim3In the described invention, in the engine starter that performs cranking by the motor connected to the crankshaft of the engine,
  Lock detecting means for detecting whether or not the crankshaft is locked after cranking starts;
  Motor control that adjusts the crank angle to be within a preset range by rotating the motor in the reverse direction before cranking again, and repeating cranking when the crankshaft is locked Means,
  In addition, the predetermined range is set to an angle range that is retarded from the crank angle at which the engine intake valve closes, and the cranking is repeated while the intake valve remains closed.
[0016]
Since the increase in in-cylinder pressure greatly contributes to the rotational load, the crank angle at which the peak value is reached is on the advance side with respect to the compression top dead center. Therefore, by setting the crank angle at the start of cranking to an angle range that is retarded from the crank angle at which the intake valve closes, until the start is successful, the intake valve is closed and the motor is Rotation and reversal are repeated. Here, when the motor reverses and the contact surface of the piston ring changes, the air in the cylinder closed by the piston leaks and the amount of air in the cylinder decreases. As a result, the peak value of the rotational load received by the motor is reduced, the demand for the output torque of the motor is relaxed, the starter can be reduced in size, and power consumption can be suppressed.
[0017]
  Claim4In the described invention, the claims3In the configuration of the invention, the predetermined range may be a crank angle from + 5 ° CA to + 20 ° CA at which an intake valve of a cylinder in a compression process is closed at the time of locking.
[0018]
  Claim5In the described invention, in order to detect crankshaft lock,1Or4In the configuration of the invention, a crank angle detecting means for detecting the crank angle is provided,
  The motor control means is set so as to adjust the crank angle by rotationally driving the motor so that the detected crank angle falls within the predetermined range.
[0019]
By detecting the crank angle, it is possible to make the crank angle accurately fall within the predetermined range, so that the crankshaft can be sufficiently advanced and the crankshaft can be sufficiently accelerated.
[0020]
  Claim6In the described invention, in order to detect crankshaft lock,1Or4In the configuration of the invention, the motor control means is set so as to rotationally drive the motor with the energization content to the preset motor,
  In addition, the energization content is set as energization content that allows the crankshaft to rotate from a crank angle at which the crankshaft lock frequently obtained in advance to a crank angle within the predetermined range.
[0021]
Since it is not necessary to detect the crank angle, the configuration is simple.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(First form)
  FIG. 1 shows the present invention.The first form of the reference formIndicates the engine. The engine is, for example, a multi-cylinder reciprocating engine, and the engine body 1 is provided with attached devices such as a starter 2 and a fuel supply system (not shown). In the starting device 2, a motor 21 is connected to the shaft end of the crankshaft 11 protruding from the engine body 1, and the rotating portion of the engine body 1 including the crankshaft 11 is rotated. The motor 21 is a so-called starter. In the case of a hybrid vehicle, the motor 21 may be constituted by a motor generator.
[0023]
The engine body 1 is provided with a crank angle sensor 23 which is a crank angle detection means for detecting a rotation angle of the crankshaft 11 (hereinafter referred to as a crank angle as appropriate), and the detection signal is input to the control unit 22. ing. The control unit 22 has a built-in microcomputer, and controls the power supply of the motor 21 based on the detected crank angle. An engine start command and a stop command are input to the control unit 22 in accordance with key switch operations and the like.
[0024]
FIG. 2 shows a control program executed by the microcomputer of the control unit 22 as motor control means, which is activated when an engine stop command is input. First, in step S101, the crank angle is read. This is a crank angle when the engine is stopped (referred to as a stop crank angle in the drawings and in the following description as appropriate).
[0025]
In step S102, it is determined whether or not the stop crank angle is within the target crank angle range. The range of the target crank angle will be described later. If the determination in step S102 is affirmative, this flow ends. When an engine start command is input, the motor 21 is energized and cranking is started as in the conventional starter.
[0026]
On the other hand, if a negative determination is made in step S102, the motor 21 is rotated forward or reverse in step S103. When the stop crank angle is on the advance side with respect to the range of the target crank angle, the rotation is normal, and when the stop crank angle is on the retard side with respect to the range of the target crank angle, the rotation is reversed. And it returns to step S101 again and performs the procedure after step S101.
[0027]
If the stop crank angle is within the target crank angle range due to the operation of the motor 21 (step S103) (step S102), this flow ends.
[0028]
Thus, according to the starter 2, cranking is started at a crank angle in the target crank angle range.
[0029]
The target crank angle range is set as follows. At the time of cranking, in the cylinder in the compression process, the air in the cylinder is compressed according to the upward displacement of the piston, and the cylinder pressure rises. Since the piston must be displaced up against the in-cylinder pressure, the rotational load received by the motor 21 increases, takes a peak value at the compression TDC-30 ° CA to -10 ° CA, and the crankshaft 11 is also locked. Prone to occur. Therefore, if it is attempted to maintain the rotation of the crankshaft 11 beyond the crank angle at which the rotational load received by the motor 21 takes a peak value, the viewpoint of reducing this peak value and the crank angle at which the rotational load takes a peak value are obtained. From the viewpoint of improving the magnitude of the inertia of the rotating part of the engine body 1 including the crankshaft 11.
[0030]
First, it demonstrates from a viewpoint of reduction of the peak value of rotational load. As described above, the rotational load received by the motor 21 includes an in-cylinder pressure that rises in accordance with the upward displacement of the piston, and also has a rotational resistance due to the viscosity of the engine oil. The inventors found the following.
[0031]
That is, generally, during normal operation of the engine, the in-cylinder pressure rises according to the upward displacement of the piston, with the initial value being a pressure close to the atmospheric pressure at the timing when the intake valve is closed. However, it is assumed that the engine has stopped when the crank angle is on the retard side of the crank angle at which the intake valve closes and on the advance side of the compression top dead center (hereinafter referred to as compression TDC as appropriate). At that time, even if air that has been compressed to some extent is present in the cylinder according to the amount of piston rise from the intake valve closing crank angle to the retarded crank angle, the engine will start until the next start. In general, since a sufficient time elapses, air leaks from the sliding portion between the piston and the cylinder liner during that time, and the in-cylinder pressure is reduced to substantially atmospheric pressure. Then, compared to the case where cranking has already been started at the closing timing of the intake valve, the in-cylinder pressure finally reached is the amount of displacement of the piston until the crank angle at which the rotational load reaches the peak value is reached. The pressure can be lowered by the shorter length.
[0032]
  Therefore, in the starter 2, the target crank angle range isAs the first angle rangeBy including a crank angle that is retarded from the crank angle at which the intake valve closes, the peak value of the rotational load received by the motor 21 can be reduced. The target crank angle rangeFirst angle range ofIs compression TDCROf course, it is also an advance side.
[0033]
FIG. 3 shows a result of an experiment obtained by the inventors, and shows a relationship between a crank angle at the start of cranking (referred to as a starting crank angle in the drawings and in the following description) and a driving torque peak value. The driving torque is an output torque of the motor 21 that can be balanced with the rotational load, and the driving torque peak value corresponds to the rotational load peak value. In the experiment, sufficient time was taken before the start of cranking. If the starting crank angle is more advanced than the intake valve closing timing, the air amount in the cylinder is defined by the air amount in the cylinder at the intake valve closing timing, and the drive torque peak value does not depend on the starting crank angle. If the starting crank angle is on the retard side of the intake valve closing crank angle while taking the same value, air will leak from the cylinder due to sufficient time before cranking starts, and the cylinder pressure And the displacement amount of the piston until reaching the crank angle at which the driving torque peak value is reached becomes shorter, and the driving torque peak value becomes smaller as the starting crank angle becomes a retarded value.
[0034]
As can be seen from the figure, the drive torque should be reduced to 80% of the maximum value of the drive torque peak value, that is, the drive torque peak value when the starting crank angle is more advanced than the intake valve closing crank angle. Then, the intake valve closing crank angle may be set to the retard side with respect to + 20 ° CA. Therefore, by setting the target crank angle range to be more retarded than the intake valve closing crank angle + 20 ° CA, the drive torque peak value can be reduced by 20%, and the starting device accordingly. 2 can be reduced in size.
[0035]
Next, a description will be given from the viewpoint of improving the magnitude of the inertia of the rotating portion of the engine body 1 including the crankshaft 11 at the crank angle at which the driving torque takes a peak value. If the inertia of the rotating part, that is, the angular momentum of the rotating body constituting the rotating part is large, the crankshaft 11 continues to rotate even if the torque generated by the motor 21 is inferior to the peak rotational load. To do. Therefore, if the crankshaft 11 is accelerated before reaching the crank angle at which the rotational load reaches the peak value, the resistance to the braking action on the crankshaft 11 due to the rotational load is increased.
[0036]
  Therefore, in the starter 2, the target crank angle range isAs the second angle rangeAt the crank angle at which the rotational load first reaches the peak value at the start of cranking, the rotation is performed so that the rotation speed that can compensate for the shortage of the output torque of the motor 21 with respect to the peak value by the inertia of the rotating part including the crankshaft 11. By including a crank angle capable of accelerating the portion, the output torque of the motor 21 can be reduced.
[0037]
FIG. 4 shows the results of experiments obtained by the inventors. The starting crank angle and the rotational speed of the crankshaft 11 at the crank angle at which the driving torque takes a peak value (referred to as the torque peak position as appropriate) are shown. It is a relationship. A motor 21 that outputs 80% of the maximum driving torque peak value (see FIG. 3) is used. The more the starting crank angle is on the advance side, the longer the acceleration period and the faster the rotational speed of the crankshaft 11 at the crank angle at which the drive torque peaks. Here, if it is going to accelerate to 200 rpm which is the rotational speed which reaches the first explosion and starts successfully, the starting crank angle should just be an advance side rather than compression TDC-150 degree CA. Therefore, the target crank angle range is specifically set to an advance side from the compression TDC-150 ° CA, and a motor that can obtain only an output torque of 80% of the maximum value of the driving torque peak value is used. Even in this case, a rotational speed of 200 rpm or more can be obtained at the crank angle at which the driving torque takes a peak value, and the starter 2 can be reduced in size accordingly.
[0038]
Therefore, the starting crank angle that can reduce the size of the starting device from the above two viewpoints is specifically: (1) Intake valve closing crank angle + 20 ° CA and more advanced than compression TDC. The angle side, or (2) the compression side TDC-150 ° CA is the advance side. Normally, the intake valve closing crank angle of the engine is about compression TDC -150 ° CA to -120 ° CA, and in a multi-cylinder engine, the compression TDC comes after the cylinder where the compression TDC comes first after the cranking starts. Considering that the condition (2) must be satisfied for the cylinder, the starting crank angle is as shown in Table 1. The numerical values in the table are calculated on the assumption that the compression TDC of each cylinder is equally spaced for simplicity. For example, in the case of four cylinders, the interval is 180 ° CA, and the condition (2) for the cylinder that comes next in compression TDC can be expressed by using the compression TDC of the cylinder that comes first in compression TDC. This means that it is on the more advanced side than TDC + 30 ° CA.
[0039]
[Table 1]

[0040]
Even when the output torque of the motor to be used is lower than 80% of the maximum value of the driving torque peak value, the target crank angle range can be derived by the same procedure. In this case, as the output torque of the motor to be used is lower, the start crank angle that satisfies the condition in FIG. 3 shifts to the retard side, and in FIG. Shifts toward the advance side, so the range of the target crank angle becomes narrower.
[0041]
The stop crank angle is set by operating the motor 21 when the engine is in a stopped state. However, in the transition period in which the engine body 1 stops from the operating state in response to the engine stop command, the target crank angle is set. At this point, the target crank angle may be set by braking by applying a reverse voltage to the motor.
[0042]
(Second Embodiment)
  The present inventionAs an embodiment to whichFIG. 5 shows an engine provided with an engine starting device according to the embodiment. In the figure,First formThe same number is attached to the parts that operate substantially the same asFirst formThe difference will be mainly described.
[0043]
  The starter 2 </ b> A stores the contents of the control program executed in the control unit 22 </ b> A.First formThe contents are different from the above. FIG. 6 shows the contents of a control program executed in the control unit 22A. In the present embodiment, the crank angle is not adjusted with respect to the engine stop command. When the engine start command is input, the procedure after step S201 is executed. In step S201, the motor 21 is rotated forward to start cranking.
[0044]
Subsequent steps S202 and S203 are procedures as lock detecting means configured with the crank angle sensor 23. The crank angle is read in step S202, and the crankshaft 11 is determined based on whether or not the read crank angle has changed in step S203. It is determined whether or not is locked.
[0045]
If a negative determination is made in step S203, it is determined in step S204 whether the start is completed. This can be determined based on whether the engine speed has exceeded a predetermined threshold. If the determination in step S204 is affirmative, this flow ends. If the start is not completed, a negative determination is made in step S204, and the process returns to step S202.
[0046]
  On the other hand, if the crankshaft 11 is locked and step S203 is affirmed, the process proceeds to step S205. Steps S205, S206, and S207 are procedures as motor control means. In step S205, the motor 21 is reversed. In the subsequent step S206, the crank angle after the reverse rotation of the motor 21 is read. In step S207, it is determined whether or not the read crank angle is within the target crank angle range. judge. The target crank angle range at this time isFirst formThe condition (2) can be adopted. That is, it is set as an advance side from the compression TDC-150 ° CA.
[0047]
If a positive determination is made in step S207, the process returns to step S201, and cranking is resumed.
[0048]
If a negative determination is made in step S207, the process returns to step S205, and the reverse rotation of the motor 21 is continued. The reverse rotation of the motor 21 is continued until the crank angle falls within the target crank angle range (step S207), and cranking is resumed (step S201).
[0049]
  The lock of the crankshaft 11 isFirst formAs explained in, it tends to occur in the process of increasing the in-cylinder pressure. According to the present embodiment, when the lock occurs, the motor 21 is reversely rotated to set the starting crank angle as described above. As a result, at the crank angle at which the rotational load first takes a peak value when cranking is resumed, acceleration is performed so that the shortage of the output torque of the motor 21 with respect to the peak value can be compensated by the inertia of the rotating part including the crankshaft 11. Since the period is ensured, a small-scale starter 2A can be realized using the low-torque motor 21.
[0050]
  In the target crank angle range,First formIn this embodiment, the reason is that the motor 21 is reversely rotated (step S205), and if it enters the target crank angle range, the cranking is immediately resumed (motor forward rotation). In step S201), when cranking is restarted, the air has not yet sufficiently leaked from the cylinder, and the effect of reducing the peak value of the rotational load cannot be expected so much.
[0051]
Further, the next crank angle can be included in the target crank angle range. When the motor 21 switches from normal rotation to reverse rotation, the contact surface of the piston ring changes. At this time, air on the cylinder head side from the piston ring, which is air in the cylinder, leaks. This leak amount is about 20% of the total air amount in the cylinder. Therefore, if cranking is performed while the in-cylinder air is reduced, the peak value of the rotational load is lowered. Therefore, by setting the target crank angle range set by the reverse rotation of the motor 21 to a crank angle that is retarded from the intake valve closing crank angle, the peak value of the rotational load decreases due to the exhaust action of the in-cylinder air. Even if the crankshaft 11 is locked once, the probability of success in starting increases when cranking is performed next time.
[0052]
By setting the target crank angle to a crank angle that is more retarded than the intake valve closing crank angle as described above, steps S201, S205 to S207 are performed in the normal rotation of the motor 21 while the intake valve remains closed (step Step S201) and setting of the starting crank angle (reverse rotation of the motor, step S205) are repeated as the motor control means. As the piston is reciprocated while the intake valve is closed, the air in the cylinder gradually leaks, and finally the engine starts. For this reason, there is an advantage that starting is possible even if the output torque of the motor 21 is as low as about 40% of the peak value of the rotational load.
[0053]
It should be noted that the target crank angle range is preferably set to the advanced angle side as much as possible in a state where the in-cylinder air is reduced. This is because a sufficient acceleration period can be provided until the crank angle at which the rotational load takes a peak value, and the inertia of the rotating part at the crank angle can be increased. For example, the target crank angle range is specifically an intake valve closing crank angle + 5 ° CA to 20 ° CA. The crank angle can be accurately adjusted by entering the target crank angle range while observing the actual crank angle (steps S205 to S207), so that the target crank angle range is considerably advanced. A sufficient acceleration period can be taken.
[0054]
Further, the shortage of the output torque of the motor 21 with respect to the peak value is compensated by the inertia of the rotating portion including the crankshaft 11 at the crank angle at which the rotational load first takes a peak value when cranking is started. When the crank angle is set so that the rotating portion can be accelerated so that the rotation speed can be obtained, cranking starts when the intake valve is opened. There is no effect by repeating. However, once the motor 21 is reversely rotated and the start fails, the range of the target crank angle when the motor 21 is reversely rotated again is set to a value that is advanced from the first time, thereby increasing the startability, thereby increasing the startability. be able to.
[0055]
(Third embodiment)
  The present inventionAs an embodiment to whichFIG. 7 shows an engine provided with an engine starting device according to the third embodiment. In the figure,First formParts that perform substantially the same operations as those of the first and second embodiments will be denoted by the same reference numerals and will be described with a focus on differences from the first and second embodiments. In the starter 2 </ b> B, a lock detector 24 is attached to the motor 21.
[0056]
The lock detector 24 is attached with a disk made of a magnetic material coaxially to the motor rotation shaft to which the crankshaft 11 is connected, and has unevenness formed on the side surface of the disk, and close to the unevenness. A magnetic pick is provided so that the rotation of the disk can be detected, or a disk that is coaxially attached to the motor rotation shaft and a number of slits are formed in the circumferential direction to detect this by an optical sensor, etc. A general rotation detection mechanism can be used. Further, if the motor 21 is a DC machine, an induction machine, or an AC commutator machine, an overcurrent flows at the time of locking, so a mechanism for detecting the current of the motor 21 may be used. What is necessary is just to be able to take out the rotation signal for determining the lock of the motor 21, and hence the lock of the crankshaft 11. Therefore, the crank angle sensor of the second embodiment may be used, and conversely, the lock detector of the present embodiment may be used for the second embodiment.
[0057]
The output of the lock detector 24 is input to the control unit 22A.
[0058]
FIG. 8 shows a control program executed by the microphone computer of the control unit 22A, which is activated when an engine start command is input, as in the second embodiment.
[0059]
When an engine start command is input, in step S301, the motor 21 is rotated forward to start cranking. Subsequent steps S302 and S303 are procedures as lock detecting means configured together with the lock detector 24. In step S302, the output of the lock detector 24 is read. In step S303, the motor is based on the read output of the lock detector 24. It is determined whether or not 21 is locked.
[0060]
If a negative determination is made in step S303, it is determined in step S304 whether the start is completed. This can be determined based on whether the engine speed has exceeded a predetermined threshold. If an affirmative decision is made in step S304, this flow is terminated. If the start has not been completed, a negative determination is made in step S304, and the process returns to step S302.
[0061]
On the other hand, if the motor is locked and the determination in step S303 is affirmative, the process proceeds to step S305. Steps 301 and 305 are procedures as motor control means. In step 305, the motor 21 is energized under predetermined conditions to reverse the motor. This condition is, for example, the energization content defined by the driving time, and in advance through experiments or the like, a correspondence relationship between the energization content and the crank angle returned when the motor 21 is energized from the crank angle at which the lock frequently occurs is obtained. Conditions that allow reverse rotation to the target crank angle are set in advance.
[0062]
Here, if the target crank angle is set to an angle range that is retarded from the crank angle at which the intake valve of the engine 1 closes as shown in the second embodiment, the motor 21 is in a state where the motor 21 is locked. When 21 is reversed, the desired target crank angle can be obtained without detecting the crank angle. Since the motor 21 is rotated in the forward direction after the motor 21 is reversely rotated while the motor 21 is locked, the air in the cylinder is changed in the rotational direction of the motor 21 as in the second embodiment. When the motor 21 is rotated in the forward direction in a state in which the cylinder air leaks and the in-cylinder air is reduced, the effect of reducing the value of the peak of the rotational load is obtained.
[0063]
Therefore, by setting the above condition so that the crank angle at the start of forward rotation is on the retard side with respect to the intake valve closing crank angle, the forward rotation and reverse rotation of the motor 21 are repeated several times, thereby increasing the torque. Even if the motor is not so sufficient, it can be started.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 of the present inventionReference formIt is a block diagram of the engine which attached the starting device of the 1st engine.
FIG. 2 is a flowchart showing the contents of a control program of a microcomputer built in the control unit constituting the starter.
FIG. 3 is a first graph illustrating the operation of the starting device.
FIG. 4 is a second graph illustrating the operation of the starting device.
FIG. 5 shows the present invention.It is an embodimentIt is a block diagram of the engine which attached the starting device of the 2nd engine.
FIG. 6 is a flowchart showing the contents of a control program of a microcomputer built in the control unit constituting the starter.
[Fig. 7] of the present invention.It is an embodimentIt is a block diagram of the engine which attached the starting device of the 3rd engine.
FIG. 8 is a flowchart showing the contents of a control program of a microcomputer built in the control unit constituting the starter.
[Explanation of symbols]
  1 Engine body
  11 Crankshaft
  2,2A, 2B Starter
  21 Motor
  22 Control unit (motor control means)
  22A, 22B control unit (lock detection means, motor control means))
  23 Crank angle sensor (crank angle detection means, lock detection means)
  24 Lock detector (lock detection means)

Claims

エンジンのクランク軸に接続されたモータによりクランキングを行うエンジンの始動装置において、
クランク軸がロックしたか否かを検出するロック検出手段と、
クランク軸のロック時に、再度のクランキングに先立って、モータを逆方向に回転駆動せしめて、クランク角を予め設定した所定範囲内に入るように調整し、かつ該所定範囲に入ると即座にクランキングを再開するモータ制御手段とを具備せしめ、
かつ、前記所定範囲を、クランキング開始後にモータの回転負荷が最初に圧縮上死点近傍でピーク値をとる時に、前記ピーク値に対するモータの出力トルクの不足分をクランク軸を含む回転部の慣性により補い得る回転速度となるように、前記クランク軸を加速可能な角度範囲に設定したことを特徴とするエンジンの始動装置。In engine starting system which performs cranking by being connected to a crank shaft of the engine motor,
Lock detecting means for detecting whether or not the crankshaft is locked;
Prior to cranking again, when the crankshaft is locked, the motor is driven to rotate in the reverse direction and the crank angle is adjusted so as to be within a predetermined range . Motor control means to resume ranking ,
In addition, when the rotational load of the motor first takes a peak value near the compression top dead center after cranking starts within the predetermined range, the shortage of the output torque of the motor with respect to the peak value is expressed as the inertia of the rotating part including the crankshaft. An engine starter characterized in that the crankshaft is set in an angular range in which acceleration can be achieved so that the rotational speed can be compensated by

請求項１記載のエンジンの始動装置において、前記所定範囲には、圧縮上死点−１５０°ＣＡよりも進角側の角度範囲を含めたエンジンの始動装置。2. The engine starter according to claim 1, wherein the predetermined range includes an angle range on an advance side from a compression top dead center of −150 ° CA.

エンジンのクランク軸に接続されたモータによりクランキングを行うエンジンの始動装置において、
クランキング開始後にクランク軸がロックしたか否かを検出するロック検出手段と、
クランク軸のロック時には、クランキングを繰り返すように、かつ、再度のクランキングに先立って、モータを逆方向に回転駆動せしめて、クランク角を予め設定した所定範囲内に入るように調整するモータ制御手段とを具備せしめ、
かつ、前記所定範囲を、エンジンの吸気弁が閉弁するクランク角よりも遅角側となる角度範囲とし、前記吸気弁が閉弁状態のままクランキングを繰り返すことを特徴とするエンジンの始動装置。 In an engine starter that performs cranking by a motor connected to the crankshaft of the engine,
Lock detecting means for detecting whether or not the crankshaft is locked after cranking starts;
Motor control that adjusts the crank angle to be within a preset range by rotating the motor in the reverse direction before cranking again, and repeating cranking when the crankshaft is locked Means,
The engine starting device is characterized in that the predetermined range is an angle range that is retarded from the crank angle at which the engine intake valve closes, and the cranking is repeated while the intake valve is closed. .

請求項３記載のエンジンの始動装置において、前記所定範囲を、ロック時に圧縮工程にある気筒の吸気弁が閉弁するクランク角＋５°ＣＡから＋２０°ＣＡとしたエンジンの始動装置。 4. The engine starter according to claim 3, wherein the predetermined range is a crank angle between + 5 ° CA and + 20 ° CA at which an intake valve of a cylinder in a compression process is closed when locked .

請求項１ないし４いずれか記載のエンジンの始動装置において、クランク角を検出するクランク角検出手段を具備せしめ、
前記モータ制御手段を、検出されたクランク角が前記所定範囲に入るようにモータを回転駆動してクランク角を調整するように設定したエンジンの始動装置。The engine starting device according to any one of claims 1 to 4 , further comprising crank angle detecting means for detecting a crank angle,
An engine starter configured to adjust the crank angle by rotating the motor so that the detected crank angle is within the predetermined range .

請求項１ないし４いずれか記載のエンジンの始動装置において、前記モータ制御手段を、予め設定したモータへの通電内容にてモータを回転駆動するように設定し、
かつ、前記通電内容を、予め求めたクランク軸のロックが頻出するクランク角から前記所定範囲内のクランク角までクランク軸を回転せしめ得る通電内容としたエンジンの始動装置。 The engine starter according to any one of claims 1 to 4, wherein the motor control means is set so as to rotationally drive the motor with a predetermined energization content to the motor,
An engine starter having the energization content that allows the crankshaft to rotate from a crank angle at which the crankshaft locks frequently obtained to a crank angle within the predetermined range is obtained .