JP5258980B2 - エンジン始動装置 - Google Patents
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Description
また、将来のリングギア回転数を予測し、ピニオン回転数が将来のリングギア回転数と同期する時点を予測し、その時点に合うようにピニオンギアの押し出しタイミングまたは押し出し速度を制御しているものがある(例えば特許文献2参照)。
しかしながら、上記特許文献1においては、デューティ制御等により、スタータを調速通電するための手段が別途必要となり、コストアップにつながる恐れがある。また、上記特許文献2においては、将来のリングギア回転数を予測して、ピニオン回転数が同期する時点を予測するため、少なくとも一定の幅を持った期間のリングギア回転数を予測、もしくはオンラインで常に予測する必要があり、高性能なエンジンECU(ここで「ECU」はElectronic Control Unitの略称。以下同様)への変更が新たに必要となる場合があり、コストアップにつながる恐れがある。さらに、将来の回転数を予測するため、予測するためのパラメータにノイズが発生した場合に、予測した回転数が実際の値と大きく異なってしまう恐れもある。
図1は、この発明の実施の形態1によるエンジン始動装置の概略構成を示すブロック図である。図1において、エンジンECU10はアイドルストップ条件(例えば車速5km/h以下かつドライバがブレーキを踏んでいる等)が成り立つか否かを判定し、これをエンジン始動装置20のコントローラ13に入力する。エンジン始動装置20は、エンジンのクランク軸(図示省略)に連結しているリングギア11と、エンジンのクランク角を検出するクランク角センサ12と、スタータ19と、スタータモータ17とソレノイド16への通電を制御するコントローラ13と、スタータモータ17への通電を開始してからの時間を検出するタイマー18と、スタータモータ17の立ち上がり特性に応じて前記通電開始からの時間を入力としてピニオンギア回転数Npを出力とする第二のデータテーブルTb2(図示省略)を備える。スタータ19は、スタータモータ17と、スタータモータ17の回転を伝えるピニオンギア14と、ピニオンギア14を押し出しリングギア11と噛み合わせるためのプランジャ15と、通電することによりプランジャ15を可動させることができるソレノイド16を備える。コントローラ13による通電の制御は、スタータモータ17への通電と、ソレノイド16への通電を独立して制御することができる。
また、コントローラ13はエンジンの再始動にあたって、クランク角、エンジン回転数、ピニオンギア回転数を入力として、ソレノイド16への通電を決定するための回転数差の閾値Ndiffを出力するデータテーブルTb1(図示省略)を備えている。
また、本発明の実施の形態においてはクランク角はBTDC(上死点前)で表すこととする。
また、コントローラ13およびエンジンECU10、もしくはどちらか一方が再始動制御手段を構成し、コントローラ13およびエンジンECU10、もしくはどちらか一方とクランク角センサ12とリングギア11とタイマー18が回転数差取得手段21を構成し(図2)、コントローラ13およびエンジンECU10、もしくはどちらか一方とプランジャ15とソレノイド16がピニオンギア噛み合わせ手段22(図3)を構成する。
まずステップS120においてエンジン回転数Nrがエンジン自己復帰可能回転数Nr1(例えば700rpm)以上か否かの判定を行う。
ステップS122では、エンジン回転数Nrがスタータモータ17を回転させることなくリングギア11とピニオンギア14が噛み合い可能な、噛み合い可能回転数Nr2以下か否かの判定を行う。
ステップS122において、エンジン回転数Nrが噛み合い可能回転数Nr2以下であると判定されたならば、ステップS123へと進み、ソレノイド16への通電によりプランジャ15を可動させ、ピニオンギア14を押し出し、ピニオンギアとリングギアを噛み合わせる。
そしてステップS124へと進み、スタータモータ17への通電によりピニオンギア14の回転を開始し、ステップS129(図5参照)においてクランキングによりエンジンを再始動させる。
ステップS122において、エンジン回転数Nrが噛み合い可能回転数Nr2より大きいと判定されたならば、ステップS125へと進み、スタータモータ17への通電によりピニオンギア14の回転を開始する。
そしてステップS127では、エンジン回転数Nrとピニオンギア回転数Npとの回転数差と、ステップS126において決定された回転数差の閾値Ndiffとを比較し、閾値Ndiffより小さければ、ステップS128へと進み、ソレノイド16への通電によりプランジャ15を可動させ、ピニオンギア14を押し出し、ピニオンギアとリングギアを噛み合わせる。また、ステップS127において、エンジン回転数Nrとピニオンギア回転数Npとの回転数の差が閾値Ndiff以上であるならばステップS126へと戻り、回転数差が閾値Ndiffより小さくなるまでステップS126、S127を繰り返す。
閾値Ndiffの決定は、ピニオンギア14の押し出しを開始してから、一定の遅れ、すなわち当接するまでの遅れ時間中にエンジン回転数およびピニオン回転数が変化するかを予め記憶しているデータテーブルTb1およびTb2によって決定する。
本実施例では、エンジン回転数とクランク角により当接遅れ時間中のエンジン回転数の変化量を、スタータモータに通電を開始してからの時間により当接遅れ時間中のピニオンギア回転数の変化が決定される構成となっている。
図6はアイドルストップ開始による惰性回転中のクランク角とエンジン回転数のグラフを表している。例えば時間t1にピニオンギア14の押し出しを開始した時に、一定の遅れ、すなわち当接するまでの遅れ時間を持って時間t2においてリングギアに当接し、その間にエンジン回転数はNrt1からNrt2まで低下することとなる。
エンジン回転数とクランク角を入力としてエンジン回転数変化量を決定するデータテーブルTb1は表1のように表される。
また例えばエンジン自己復帰回転数Nr1が低く、エンジン回転数を考慮しなくていい場合(エンジン自己復帰可能回転数Nr1と噛み合い可能回転数Nr2との差が小さい時等)には、上記入力をクランク角のみにしてもよく、その場合には例えば表2に示すようにエンジン回転数400rpmのテーブルを用いてもよい。
これによりデータテーブルTb1の容量がクランク角とエンジン回転数の2入力テーブルを持つ場合と比べて小さくなり、必要なメモリ量を少なくすることが可能となる。
ここで、入力を通電時間、出力をピニオンギア回転数変化量とするデータテーブルTb2は図8に示すようになる。図の横軸が通電開始してからの経過時間、縦軸が処理時(ステップS123)のピニオンギア回転数変化量である。つまり、ステップS126において閾値を決定する際に例えば通電開始から90ms経過時点でのピニオンギア回転数変化量は20rpmとなる。そして、前述のエンジン回転数の変化量と足し合わせて、閾値が決定される。
そして、ステップS129においてクランキングによりエンジンを再始動させる。
少なくともエンジン回転数が、スタータモータを回転させずにリングギアとピニオンギアが噛み合い可能な所定回転数以上である場合に、前記スタータモータに通電を開始し、前記回転数差取得手段により取得されたピニオンギアとリングギアとの回転数差が閾値を下回った時に、前記ピニオンギア噛み合わせ手段によりピニオンギアを移動させる再始動制御手段と、前記再始動制御手段は閾値設定手段を有し、当該閾値設定手段に入力される特性に対応した前記閾値が予め設定されている。
また、データテーブルTb1への入力はエンジン回転数、クランク角度、通電時間の3つとしたが、必ずしもこの3つに限らなくてもよく、例えば回転数センサや電圧または電流に対応した回転数テーブル等からピニオンギアの回転数を取得し、データテーブルTb2への入力を通電時間の代わりにピニオンギア回転数としてもよい。これによりタイマーを備える必要がなく、またエンジン回転数とピニオンギア回転数との回転数差もより正確に取得することができ、スムーズな噛み合いを実現できる。
例えばピニオンギア14の押し出しを開始してから、リングギアに当接するまでの遅れ時間や押し出しの加速度を含むピニオンギアの移動特性を一定として閾値Ndiffを決定したが、バッテリの状態やソレノイドに流れる電流等により、このピニオンギアの移動特性が変化することがある。
そこで、エンジン回転数、クランク角度、通電時間から閾値Ndiffを決定し、ソレノイド16に印加される電圧を検出するソレノイド電圧検出手段、もしくはソレノイド16に流れる電流を検出するソレノイド電流検出手段、もしくは電源電圧を検出する電源電圧検出手段を設けて、検出されたソレノイドに印加される電圧、ソレノイドに流れる電流、あるいは電源電圧などを入力として、各々図9、10、11に示すように補正係数を決定し、データテーブルTb1およびTb2により決定された閾値を補正係数で除算することにより補正してもよい。これにより、ソレノイドに印加される電圧、ソレノイドに流れる電流、あるいは電源電圧を入力として閾値を補正することで、ピニオンギアの移動特性が変化する場合にも、ソレノイドに印加される電圧、ソレノイドに流れる電流、あるいは電源電圧の影響を受けないスムーズな噛み合いを実現できる。
まずステップS221において、スタータモータ17への通電によりピニオンギア14の回転を開始する。
Claims (13)
- アイドルストップ条件が成立するとアイドルストップを行う、自動アイドルストップシステムのエンジン始動装置であって、
前記エンジンのクランク軸に連結するリングギアと、
前記エンジンを始動するためのスタータモータと、
前記スタータモータの回転を前記リングギアに伝達するピニオンギアと、
当該ピニオンギアと前記リングギアとの回転数差を取得する回転数差取得手段と、
前記ピニオンギアを移動させ、前記リングギアと噛み合わせるピニオンギア噛み合わせ手段と、
前記回転数差取得手段により取得されたピニオンギアとリングギアとの回転数差が閾値を下回った時に、前記ピニオンギア噛み合わせ手段によりピニオンギアを移動させる再始動制御手段と、を備えるとともに、
前記再始動制御手段は閾値設定手段を有し、当該閾値設定手段に入力される特性に対応した前記閾値が予め設定されていることを特徴とするエンジン始動装置。 - 前記閾値設定手段は、データテーブルを用いて前記閾値を決定することを特徴とする請求項1に記載のエンジン始動装置。
- 前記閾値設定手段は、関数を用いて前記閾値を決定することを特徴とする請求項1に記載のエンジン始動装置。
- 前記再始動制御手段は、エンジン回転数が所定回転数以上である場合に、前記アイドルストップ条件の成立に基づき、スタータモータに通電を開始することを特徴とする請求項2または3に記載のエンジン始動装置。
- 前記アイドルストップシステムのエンジン始動装置において、前記アイドルストップ条件の成立後、さらに再始動条件の成立によりエンジンを再始動させるものであって、
前記再始動制御手段は、エンジン回転数が所定回転数以上である場合に、前記再始動条件の成立に基づき、スタータモータに通電を開始することを特徴とする請求項2または3に記載のエンジン始動装置。 - エンジンのクランク角を検出するクランク角検出手段を備え、
前記閾値設定手段は少なくとも前記クランク角検出手段により検出されたクランク角を入力とすることを特徴とする請求項2または3に記載のエンジン始動装置。 - スタータモータに通電を開始してからの時間を検出するタイマーあるいは、ピニオンギアの回転数を取得するピニオンギア回転数取得手段を備え、
前記閾値設定手段は少なくとも検出された通電を開始してからの時間あるいは、ピニオンギア回転数を入力とすることを特徴とする請求項2または3に記載のエンジン始動装置。 - スタータモータに通電を開始してからの時間を検出するタイマーを備え、
前記通電を開始してからの時間によりピニオンギア回転数を推定することを特徴とする請求項7に記載のエンジン始動装置。 - エンジン回転数を検出するエンジン回転数検出手段を備え、
前記閾値設定手段は検出されたエンジン回転数を入力とすることを特徴とする請求項2または3に記載のエンジン始動装置。 - 前記閾値設定手段は前記クランク角に加え、少なくとも前記ピニオンギア回転数もしくは前記エンジン回転数を入力とすることを特徴とする請求項6に記載のエンジン始動装置。
- 車両の走行中にエンジン以外からエンジンへと伝達される回転トルクを検出する伝達トルク検出手段を備え、
前記閾値設定手段により出力された前記閾値を、前記伝達トルク検出手段により検出された伝達トルクに基づき補正することを特徴とする請求項2または3に記載のエンジン始動装置。 - スタータモータの立ち上がり特性を検出するモータ立ち上がり特性検出手段を備え、
前記閾値設定手段により出力された前記閾値を、前記モータ立ち上がり特性検出手段により検出されたモータ立ち上がり特性に基づき補正することを特徴とする請求項2または3に記載のエンジン始動装置。 - 前記ピニオンギア噛み合わせ手段が前記ピニオンギアを移動させ、前記リングギアと噛み合わせるのに要する噛み合い所要時間を推定する噛み合い所要時間推定手段を備え、
前記閾値設定手段により出力された前記閾値を、前記噛み合い所要時間推定手段により推定された噛み合い所要時間に基づき補正することを特徴とする請求項2または3に記載のエンジン始動装置。
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