JP5550771B2 - スタータの劣化判定装置 - Google Patents

Description

この発明は、エンジンを始動するためのスタータに用いられるスタータの劣化判定装置に関する。

従来、自動車の燃費改善・環境負荷低減等を目的として、自動アイドルストップシステムが開発されてきた。この自動アイドルストップシステムは、例えば所定車速以下でブレーキＯＮ操作がされる等の所定の停止条件が成立すると自動的にアイドルストップ（自動停止）を行い、停止条件の成立後に、例えばブレーキ解除操作や、アクセル踏み込み操作がされる等の所定の再始動条件が成立すると自動的にエンジンの再始動を行う。

この自動アイドルストップシステムを用いた車両では、このシステムを搭載しない車両に比べて、エンジンの再始動のためにスタータの使用頻度が高くなっている。このような高頻度の使用によってスタータの性能が劣化した場合には、自動でエンジンを停止した後にエンジンの再始動に要する時間が長くなる。また、スタータが故障した場合には、エンジンを再始動することができなくなる。このため、自動アイドルストップシステムでは、スタータの性能劣化を早期に検出する必要がある。

このような課題に対して、例えば特許文献１に示すような従来装置では、エンジンの自動停止中に、アクチュエータと電源との間に設けられたリレーが閉接（オン）され、その後に、そのアクチュエータが実際に作動する前にリレーが開放（オフ）される。このリレーの閉接・開放の間に、アクチュエータに流れる電流、及び印加される電圧のうちの少なくともいずれか一方に基づいて、アクチュエータが故障しているか否かが判定される。

なお、上記の他に、この発明に関連する先行技術として、例えば特許文献２に示すような従来装置がある。

特開２００９−２４３４５２号公報 特開２００８−１１１３４３号公報

特許文献１に示すような従来装置では、エンジンの自動停止中に故障判定が行われ、故障と判定された場合には、エンジン回転数の低下中にクランキングを行わずにエンジンが再始動される。しかしながら、エンジンの自動停止を行った時点、あるいは故障であると判定した時点でのエンジン回転数がクランキングを行わずに再始動できる回転数よりも小さい場合もあるため、確実に再始動可能ではなかった。この結果、スタータの性能劣化によってエンジンの再始動に要する時間が長くなったり、スタータの故障によりエンジンを再始動することができなくなったりする状況が依然として起こり得た。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、スタータの性能劣化によってエンジンの再始動に要する時間が長くなったり、エンジンを再始動することができなくなったりするような状況を未然に回避することができるスタータの劣化判定装置を得ることを目的とする。

この発明のスタータの劣化判定装置は、エンジンのクランク軸に設けられたリングギアに対して接近・開離する方向へ変位可能に設けられ、前記リングギアに回転駆動力を伝達するためのピニオンギアと、前記ピニオンギアに接続され、外部からの指令に応じて、前記ピニオンギアを前記リングギア側へ移動させて前記ピニオンギアを前記リングギアに噛み合わせて、前記ピニオンギア及び前記リングギアを介して前記クランク軸に回転駆動力を与えるアクチュエータとを有するスタータに電気的に接続され、自動アイドルストップシステムに用いられるものであって、前記エンジンの始動の際に前記アクチュエータの性能劣化が生じているか否かを判定し、前記アクチュエータの性能劣化が生じていると判定した場合に、その後に所定の停止条件が成立した際の前記自動アイドルストップシステムによる前記エンジンの自動停止を禁止する劣化判定部を備え、前記アクチュエータは、ピニオンギア移動手段と、スタータモータとを含み、前記劣化判定部は、前記スタータモータの性能劣化が生じているか否かを判定し、前記スタータは、前記スタータモータに通電するためのリレーをさらに有し、前記劣化判定部は、前記スタータの駆動を制御するための駆動制御部による前記スタータモータの駆動停止指令後から、前記リレーのモータ側端子の電圧が電源電圧よりも小さい所定電圧となるまでの時間を取得し、その取得した時間が所定時間以上であれば、前記スタータモータの性能が劣化していると判定するものである。

この発明の実施の形態１によるスタータの劣化判定装置の回路構成を模式的に示す回路図である。 図１のスタータを示す断面図である。 図１のコントローラの動作を示すフローチャートである。 図１のコントローラによるギア性能劣化判定を示すフローチャートである。 ピニオンギアの移動距離の変化を説明するための説明図である。 ピニオンギアの移動距離の変化とソレノイド電流の変化とを説明するための説明図である。 この発明の実施の形態２によるスタータの劣化判定装置の回路構成を模式的に示す回路図である。 図７のコントローラの動作を示すフローチャートである。 図７のコントローラのモータ性能劣化判定を示すフローチャートである。 モータに印加される電圧の変化を説明するための説明図である。 モータに印加される電圧の変化を説明するための説明図である。 モータに流れる電流の変化を説明するための説明図である。 エンジン回転数の変化を説明するための説明図である。 モータの端子電圧の変化の関係を説明するための説明図である。 この発明の実施の形態３によるスタータの劣化判定装置の動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態３によるスタータの劣化判定装置の動作を示すフローチャートである。

以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１によるスタータの劣化判定装置の回路構成を模式的に示す回路図である。図２は、図１のスタータ１を示す断面図である。
図１，２において、スタータ（エンジン始動装置）１は、ピニオンギア２、スタータモータ３、レバー４、プランジャ５、ソレノイド６、モータリレー７及びソレノイドリレー８を有している。

ピニオンギア２は、エンジンのクランク軸に設けられたリングギア（図示せず）に対して、接近・開離する方向へ変位可能である。また、ピニオンギア２は、スタータモータ３の駆動力によって回転される。さらに、ピニオンギア２は、レバー４の一端部に接続されている。また、ピニオンギア２は、レバー４の回動に伴って、リングギアに対して接近・開離する方向へ変位される。さらに、ピニオンギア２は、リングギアに接近してリングギアに当接した際に（噛み合い位置に到達した際に）、そのリングギアと噛み合う。

レバー４の他端部は、プランジャ５に接続されている。プランジャ５は、ソレノイド６の励磁・消磁に応じて変位される。ここで、ピニオンギア２がリングギアと噛み合っている状態で、ピニオンギア２がスタータモータ３の駆動力によって回転されることによって、エンジンがクランキングされる。なお、レバー４、プランジャ５及びソレノイド６は、ピニオンギア２をリングギアへ向けて押し出すためのピニオンギア移動手段を構成している。

モータリレー７は、スタータモータ３とバッテリ９との間の電路に設けられ、その電路を開閉する。ソレノイドリレー８は、ソレノイド６とバッテリ９との間の電路に設けられ、その電路を開閉する。モータリレー７及びソレノイドリレー８のそれぞれの閉接・開放は、コントローラ（スタータ制御装置）１０によって制御される。

コントローラ１０は、エンジンの駆動を統括的に制御するエンジンＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ：電子制御ユニット）１００に接続されている。エンジンＥＣＵ１００は、自動アイドルストップシステムのシステム制御を行う。なお、コントローラ１０が自動アイドルストップシステムのシステム制御を行ってもよい。また、エンジンＥＣＵ１００がモータリレー７及びソレノイドリレー８のそれぞれの閉接・開放を制御し、図３，４に示すような処理を実行してもよい。

また、コントローラ１０は、エンジンＥＣＵ１００から、通常始動指令又は再始動指令を受ける。通常始動指令は、運転者によるイグニッションスイッチの操作に応じて発せられる指令である。再始動指令は、自動アイドルストップ後の所定の再始動条件が成立したことに応じて発せられる指令である。

さらに、コントローラ１０は、駆動制御部１０ａ、ギア移動劣化判定部１０ｂ及びギア移動劣化記憶部１０ｃを有している。駆動制御部１０ａは、エンジンＥＣＵ１００からの指令に応じて、モータリレー７及びソレノイドリレー８のそれぞれのコイルの励磁・消磁を切り換えて、モータリレー７及びソレノイドリレー８のそれぞれの閉接・開放を切り換える。

つまり、駆動制御部１０ａによってモータリレー７が閉接されると、バッテリ９からスタータモータ３へと通電され、スタータモータ３の回転が開始される。これと同様に、駆動制御部１０ａによってソレノイドリレー８が閉接されると、バッテリ９からソレノイド６へと通電され、プランジャ５が変位される。

ギア移動劣化判定部１０ｂは、エンジンの始動（通常始動あるいは再始動）の際に、ピニオンギア移動手段についての性能劣化判定を行う。ギア移動劣化記憶部１０ｃは、ギア移動劣化判定部１０ｂによるピニオンギア移動手段についての性能劣化の判定結果を記憶する。

ここで、コントローラ１０及びエンジンＥＣＵ１００は、レジスタを持つ演算処理手段（ＣＰＵ）、記憶手段（ＲＯＭ、ＲＡＭ等）及び入出力手段を有するコンピュータによって実現することができる。コントローラ１０のコンピュータの記憶手段は、ギア移動劣化記憶部１０ｃをなしている。また、コントローラ１０のコンピュータの記憶手段には、駆動制御部１０ａ及びギア移動劣化判定部１０ｂの機能を実現するためのプログラムが格納されている。

次に、動作について説明する。図３は、図１のコントローラ１０の動作を示すフローチャートである。図３において、まず、コントローラ１０は、エンジンＥＣＵ１００から通常始動指令又は再始動指令を受けたかどうかを確認する（ステップＳ１０１）。このときに、通常始動指令及び再始動指令のいずれも受けていない場合には、コントローラ１０は、図３に示す一連の処理を終了する。

他方、通常始動指令又は再始動指令を受けた場合には、コントローラ１０は、モータリレー７及びソレノイドリレー８を駆動し、スタータ１への通電を開始する（ステップＳ１０２）。具体的に、コントローラ１０によって、ソレノイドリレー８が駆動され、ソレノイド６が通電される。そして、プランジャ５が吸引され、レバー４を介してピニオンギア２がリングギアへ向けて押し出され、ピニオンギア２がリングギアと噛み合わされる。その後、コントローラ１０によって、モータリレー７が駆動され、スタータモータ３が通電される。そして、スタータモータ３の回転駆動力がピニオンギア２及びリングギアを介してクランク軸に伝達され、エンジンがクランキングされて始動される。

このエンジンの始動中（通常始動中あるいは再始動中）に、コントローラ１０は、ピニオンギア移動手段についての性能劣化判定を行う（ステップＳ１０３）。そして、コントローラ１０は、ステップＳ１０３でのピニオンギア移動手段の性能劣化判定結果を参照して、ピニオンギア移動手段の性能が劣化しているか否か、即ちレジスタ内のフラグＦ１が１であるかどうかを確認する（ステップＳ１０４）。

このときに、コントローラ１０は、ピニオンギア移動手段の性能が劣化していること（故障の予兆が現れていること）を確認した場合には、ギア移動劣化記憶部１０ｃにフラグＦ１＝１を記憶させるとともに、自動停止禁止命令をエンジンＥＣＵ１００に送り（ステップＳ１０５）、図３に示す一連の処理を終了する。他方、コントローラ１０は、ステップＳ１０４においてピニオンギア移動手段の性能が劣化していないことを確認した場合には、そのまま図３に示す一連の処理を終了する。

ここで、エンジンＥＣＵ１００が自動アイドルストップシステムのシステム制御を行う場合には、コントローラ１０からの自動停止禁止命令をエンジンＥＣＵ１００が受けることにより、エンジンＥＣＵ１００のシステム制御部は、その後に停止条件が成立してもエンジンの自動停止を行わないようにする。

また、コントローラ１０が自動アイドルストップシステムのシステム制御を行う場合には、コントローラ１０は、停止条件が成立した際に、ギア移動劣化記憶部１０ｃに記憶されているフラグＦ１を参照し、そのフラグＦ１が１であれば、エンジンの自動停止を行わないようにする。

従って、コントローラ１０のギア移動劣化判定部１０ｂは、ピニオンギア移動手段の性能が劣化していることを示す情報をエンジンＥＣＵ１００に送ること、又はギア移動劣化記憶部１０ｃにフラグＦ１＝１を記憶させることによって、その後に停止条件が成立した際のエンジンＥＣＵ１００又はコントローラ１０によるエンジンの自動停止を禁止する。

次に、図３のステップＳ１０３のギア性能劣化判定について、より具体的に説明する。図４は、図１のコントローラ１０によるギア性能劣化判定を示すフローチャートである。図４において、まず、コントローラ１０（ギア移動劣化判定部１０ｂ）は、ソレノイドリレー８の閉接指令を出力してから、実際にピニオンギア２がリングギアに当接あるいは噛み合うまでの時間Ｔｓｏｌを測定する。

ここで、コントローラ１０は、ホール素子等のセンサ（ピニオンギア位置検出手段）を用いて、プランジャ５の移動、あるいはプランジャ５の移動に連動するピニオンギア２の移動を監視することによって、ピニオンギア２の移動時間である時間Ｔｓｏｌを測定する。

具体的に、図５に示すように、ピニオンギア２がリングギアの位置までほぼ到達したとみなせる位置まで移動するのに要した時間を、時間Ｔｓｏｌとして測定する。あるいは、図６に示すように、ソレノイド６に流れる電流は、プランジャ５の移動速度により変化し、プランジャ５の移動が終了した直後に大きく上昇する。そこで、このソレノイド６に流れる電流が所定値、例えば１５Ａ以上となるまでの時間をＴｓｏｌとして測定することもできる。この場合、時間Ｔｓｏｌは、プランジャの移動時間と電流との応答遅れ時間を表す。

次に、コントローラ１０は、時間Ｔｓｏｌを測定すると、時間Ｔｓｏｌが予め定められた所定時間Ｔ１（例えば５０ｍｓ）を超過しているかどうかを確認する（ステップＳ１１１）。このときに、時間Ｔｓｏｌが所定時間Ｔ１を超過している場合には、コントローラ１０は、ソレノイド６の電気抵抗増加や、プランジャ５の摺動抵抗増加等によりピニオンギア移動手段の性能が劣化していると判定し、ステップＳ１１３へと進む。

他方、時間Ｔｓｏｌが所定時間Ｔ１以下である場合には、コントローラ１０は、ソレノイド６に印加される電圧Ｖｓｏｌを測定する。そして、コントローラ１０は、電圧Ｖｓｏｌが電源電圧とほぼ同等の所定電圧Ｖ１以下であるかどうかを確認する（ステップＳ１１２）。

このときに、電圧Ｖｓｏｌが所定電圧Ｖ１よりも大きい場合には、コントローラ１０は、ピニオンギア移動手段の性能が劣化していないと判定し、図４に示す一連の処理を終了する。他方、電圧Ｖｓｏｌが所定電圧Ｖ１以下である場合には、コントローラ１０は、バッテリ電圧の低下や、ソレノイドリレー８の故障や、接点抵抗増加等によりピニオンギア移動手段の性能が劣化していると判定し、ステップＳ１１３へと進む。そして、ステップＳ１１３では、コントローラ１０は、レジスタ内のフラグＦ１を１とし、図４に示す一連の処理を終了する。

上記のような実施の形態１によれば、コントローラ１０が、エンジンの通常始動あるいは再始動の際にピニオンギア移動手段の性能劣化が生じていると判定した場合に、自動アイドルストップシステムによるエンジンの自動停止を禁止する。この構成により、スタータ１の性能劣化によってエンジンの再始動に要する時間が長くなったり、エンジンを再始動することができなくなったりするような状況を未然に回避することができる。

また、コントローラ１０が、エンジンの始動の際にスタータ１の性能劣化判定を行う。この構成により、次回のエンジンの始動の際に起こりうる不具合を事前に察知することができる。

さらに、図４のステップＳ１１１，Ｓ１１２に示すように、異なる２種類の物理量に基づいて、ピニオンギア移動手段の性能の劣化を判定可能であることから、ピニオンギア移動手段の劣化判定の精度を向上させることができる。

なお、実施の形態１において、ギア移動劣化記憶部１０ｃにピニオンギア移動手段の性能劣化が記憶されている間、即ちギア移動劣化記憶部１０ｃにフラグＦ１＝１が記憶されている間は、インストルメントパネルのランプ等を点灯又は点滅させることにより運転者に警告し、スタータの整備・交換を運転者に促してもよい。

また、実施の形態１では、図４のステップＳ１１１，Ｓ１１２に示すように、異なる２種類の物理量に基づいて、ピニオンギア移動手段の性能の劣化の判定を行った。しかしながら、この例に限定されるものではなく、ステップＳ１１１，Ｓ１１２のいずれか一方に対応する物理量のみを用いて、ピニオンギア移動手段の性能の劣化を判定してもよい。

さらに、実施の形態１では、コントローラ１０が、ピニオンギア２の移動時間を測定し、その移動時間が所定時間以上であれば、ピニオンギア移動手段の性能が劣化していると判定した。しかしながら、この例に限定するものではなく、コントローラ１０が、ピニオンギア２の移動速度を測定し、その移動速度が所定速度以下であれば、ピニオンギア移動手段の性能が劣化していると判定してもよい。

また、実施の形態１では、コントローラ１０が、ソレノイド６に印加される電圧を測定し、その電圧が所定電圧以下であれば、ピニオンギア移動手段の性能が劣化していると判定した。しかしながら、この例に限定するものではなく、コントローラ１０が、ソレノイド６への通電電流を測定し、その通電電流が所定電流以下であれば、ピニオンギア移動手段の性能が劣化していると判定してもよい。

実施の形態２．
先の実施の形態１では、ピニオンギア移動手段の性能劣化判定について説明した。これに対して、実施の形態２では、スタータモータ３の性能劣化判定について説明する。図７は、この発明の実施の形態２によるスタータの劣化判定装置の回路構成を模式的に示す回路図である。図７において、実施の形態２のコントローラ２０は、駆動制御部１０ａと同様の制御を行う駆動制御部２０ａと、モータ劣化判定部２０ｂと、モータ劣化記憶部２０ｃとを有している。

モータ劣化判定部２０ｂは、エンジンの始動中（通常始動中あるいは再始動中）に、スタータモータ３についての性能劣化判定を行う。また、モータ劣化判定部２０ｂは、クランク軸に設けられたエンジン回転数検出手段及び回転角度検出手段（いずれも図示せず）を介して、エンジン回転数及びクランク軸の回転角度を測定可能である。モータ劣化記憶部２０ｃは、モータ劣化判定部２０ｂによるピニオンギア移動手段についての性能劣化の判定結果を記憶する。他の構成は、実施の形態１と同様である。

次に、動作について説明する。図８は、図７のコントローラ２０の動作を示すフローチャートである。図８において、まず、コントローラ２０は、エンジンＥＣＵ１００から通常始動指令又は再始動指令を受けたかどうかを確認する（ステップＳ２０１）。このときに、通常始動指令及び再始動指令のいずれも受けていない場合には、コントローラ２０は、図８に示す一連の処理を終了する。

他方、通常始動指令又は再始動指令を受けた場合には、コントローラ２０は、モータリレー７及びソレノイドリレー８を駆動し、スタータ１への通電を開始する（ステップＳ２０２）。この後、コントローラ２０は、エンジンの始動中（通常始動中あるいは再始動中）に、スタータモータ３についての性能劣化判定を行う（ステップＳ２０３）。そして、コントローラ２０は、ステップＳ２０３でのスタータモータ３についての性能劣化判定結果を参照して、スタータモータ３の性能が劣化しているか否か、即ちレジスタ内のフラグＦ２が１であるかどうかを確認する（ステップＳ２０４）。

このときに、コントローラ２０は、スタータモータ３の性能が劣化していることを確認した場合には、モータ劣化記憶部２０ｃにフラグＦ２＝１を記憶させるとともに、自動停止禁止命令をエンジンＥＣＵ１００に送り（ステップＳ２０５）、図８に示す一連の処理を終了する。他方、コントローラ２０は、ステップＳ２０６においてスタータモータ３の性能が劣化していないことを確認した場合には、そのまま図８に示す一連の処理を終了する。

ここで、エンジンＥＣＵ１００が自動アイドルストップシステムのシステム制御を行う場合には、コントローラ１０からの自動停止禁止命令をエンジンＥＣＵ１００が受けることにより、エンジンＥＣＵ１００は、その後に停止条件が成立してもエンジンの自動停止を行わないようにする。

また、コントローラ１０が自動アイドルストップシステムのシステム制御を行う場合には、コントローラ１０は、停止条件が成立した際に、ギア移動劣化記憶部１０ｃに記憶されているフラグＦ２を参照し、そのフラグＦ２が１であれば、エンジンの自動停止を行わないようにする。

次に、図８のステップＳ２０３のモータ性能劣化判定について、より具体的に説明する。図９は、図７のコントローラ２０によるモータ性能劣化判定を示すフローチャートである。図９において、まず、コントローラ２０（モータ劣化判定部２０ｂ）は、モータリレー７の駆動を指令してから、実際にモータリレー７が閉接された後、スタータモータ３に印加される電圧Ｖｍが電源電圧よりも低い所定電圧Ｖ２以上となるまでの時間Ｔｍを測定する。

ここで、スタータモータ３に電流が流れ始めると、突入電流により電源電圧が一旦下がり、スタータモータ３の回転数が上昇すると、逆起電力により電流が小さくなるため、電源電圧も元に戻っていく。このため、コントローラ２０からモータリレー７へ駆動が指令されてからのスタータモータ３に印加される電圧は、図１０に示すようになり、スタータモータ３の回転数上昇が遅いことによる電源電圧の戻りの遅れや、モータリレー７の動作の遅れがあると、スタータモータ３に印加される電圧ＶｍがＶ２以上となるまでの時間Ｔｍも長くなってしまう。よって、時間Ｔｍを用いて、モータリレー７の動作遅れや電気抵抗増加等によるスタータモータ３の回転数上昇遅れを判定することができる。

次に、コントローラ２０は、時間Ｔｍを測定すると、その時間Ｔｍが所定時間Ｔ２以上か否かを判定する（ステップＳ２１１）。このときに、時間ＴｍがＴ２以上である場合には、コントローラ２０は、スタータモータ３の性能が劣化していると判定し、ステップＳ２１５へと進む。他方、時間ＴｍがＴ２未満である場合には、コントローラ２０は、スタータモータ３の通電開始時に取得した最低電圧Ｖｍｍｉｎを確認し、図１１に示すように、最低電圧Ｖｍｍｉｎが所定電圧Ｖ３以上であるか否かを判定する（ステップＳ２１２）。

ここで、ＶｍｍｉｎがＶ３以上となる状態は、スタータモータ３への突入電流が通常よりも小さくなっている状態である。このような状態となる原因としては、モータリレー７の接点抵抗やスタータモータ３自体の電気抵抗の増加等が考えられる。また、スタータモータ３に印加される電圧Ｖｍの代わりに、スタータモータ３に流れる突入電流Ａｍの最大値Ａｍｍａｘを用いて、性能劣化を判定してもよく、図１２に示すようにＡｍｍａｘが所定電流Ａ１よりも大きいか否かによって、スタータモータ３の性能劣化を判定することが可能である。これにより、電圧Ｖｍを用いて判定するのと同様に、電流Ａｍを用いてモータリレー７の接点抵抗やスタータモータ３の電気抵抗の増加を判定できる。

次に、ステップＳ２１２において、ＶｍｍｉｎがＶ３以上である場合には、コントローラ２０は、スタータモータ３の性能が劣化していると判定し、ステップＳ２１５へと進む。他方、ＶｍｍｉｎがＶ３よりも小さい場合には、コントローラ２０は、図１３に示すように、クランキング回転数Ｒｃｒが所定回転数Ｒ１以下か否かによりスタータモータ３の性能劣化を判定する（ステップＳ２１３）。

ここで、スタータモータ３の性能が劣化し、出力が低下するとクランキング回転数Ｒｃｒが低下し、エンジンが始動するまでにかかる時間が長くなってしまう。よって、通常のクランキング回転数よりも低い所定回転数Ｒ１と比較し、クランキング回転数ＲｃｒがＲ１以下であれば、スタータモータ３の性能が劣化していると判定することが可能である。また、クランキング回転数Ｒｃｒの代わりに、クランク角Ｄｃｒが所定角度Ｄ１（例えば１８０ｄｅｇ）回転するのに要する時間Ｔｃｒが所定時間Ｔ３以上かどうかによりスタータモータ３の性能劣化を判定してもよい。これにより、クランキング回転数Ｒｃｒを用いずに判定することが可能となる。

次に、ステップＳ２１３において、クランキング回転数Ｒｃｒが所定回転数Ｒ１以下である場合には、コントローラ２０は、スタータモータ３の性能が劣化していると判定し、ステップＳ２１５へと進む。他方、クランキング回転数Ｒｃｒが所定回転数Ｒ１よりも大きい場合には、コントローラ２０は、スタータモータ３の駆動後のモータリレー７の開放時から、モータリレー７のモータ側端子の電圧が電源電圧よりも小さい所定電圧Ｖ４となるまでの時間Ｔｒを測定する。そして、コントローラ２０は、測定した時間Ｔｒが所定時間Ｔ４以上か否かによりスタータモータ３の性能劣化を判定する（ステップＳ２１４）。

ここで、スタータモータ３の使用によりブラシが摩耗すると、スタータモータ３の摺動抵抗が低下するため、回転数低下が遅くなる。また、スタータモータ３への通電遮断後のスタータモータ３の回転中には、モータリレー７のスタータモータ３側端子に電圧が発生するが、ブラシが摩耗していれば、スタータモータ３の回転停止が遅くなり、時間Ｔｒが長くなる。よって、スタータモータ３を駆動後、モータリレー７を開放した後に電源電圧よりも低いＶ４となるまでの時間Ｔｒが所定時間Ｔ４以上であればスタータモータ３の性能が劣化していると判定することが可能である。

次に、ステップＳ２１４において、時間Ｔｒが所定時間Ｔ４以上である場合には、コントローラ２０は、スタータモータ３の性能が劣化していると判定し、ステップＳ２１５へと進む。他方、時間Ｔｒが所定時間Ｔ４未満である場合には、コントローラ２０は、図９に示す一連の処理を終了する。

そして、ステップＳ２１５では、コントローラ１０は、レジスタ内のフラグＦ２を１とし、図９に示す一連の処理を終了する。このフラグＦ２は通常時には、０に設定されており、スタータモータ３の性能が劣化していると判定されると１に設定される。

上記のような実施の形態２によれば、コントローラ１０が、エンジンの通常始動あるいは再始動の際にスタータモータ３の性能劣化が生じていると判定した場合に、自動アイドルストップシステムによるエンジンの自動停止を禁止する。この構成でも、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

また、図９のステップＳ２１１〜Ｓ２１４に示すように、異なる４種類の物理量から、スタータモータ３の性能劣化の判定可能であることから、スタータモータ３の劣化判定の精度を向上させることができる。

ここで、特許文献２に示すような従来装置では、モータの整流子とブラシとの間の接触抵抗の抵抗値や、電磁スイッチの可動接点と固定接点との間の接触抵抗の抵抗値を電圧降下に基づき推定し、これらの推定した抵抗値からスタータが異常であるか否かが判定される。しかしながら、このような従来装置では、電圧降下量により抵抗値が推定されるが、電流を測定していない。このため、測定箇所以外の抵抗値が変化することにより流れる電流が変化した際には、正確に抵抗値を推定できない場合があった。
これに対して、実施の形態２では、スタータモータ３の性能劣化の判定に、スタータモータ３に印加される電圧Ｖｍや、スタータモータ３に流れる電流Ａｍが用いられるため、より正確に抵抗値を推定することができ、スタータモータ３の性能劣化の判定を的確に行うことができる。

なお、実施の形態２において、モータ劣化記憶部２０ｃにスタータモータ３の性能劣化が記憶されている間、即ちモータ劣化記憶部２０ｃにフラグＦ２＝１が記憶されている間は、インストルメントパネルのランプ等を点灯又は点滅させることにより運転者に警告し、スタータの整備・交換を運転者に促してもよい。

また、実施の形態２では、図９のステップＳ２１１〜Ｓ２１４に示すように、異なる４種類の物理量に基づいて、スタータモータ３の性能の劣化の判定を行った。しかしながら、この例に限定されるものではなく、ステップＳ２１１〜Ｓ２１４のいずれか１つに対応する物理量のみを用いて、スタータモータ３の性能の劣化を判定してもよい。

さらに、実施の形態２において、クランキング回転数Ｒｃｒは、エンジンの水温や外気温によっても変化するため、エンジンの水温あるいは外気温により変化する関数として、Ｒ１あるいはＴｃｒを変更してもよい。例えば、エンジンの水温あるいは外気温に対応するＲ１あるいはＴｃｒを予めデータベースに登録し、そのデータベースを参照して、Ｒ１あるいはＴｃｒを、エンジンの水温あるいは外気温に対応するように決定してもよい。これにより、エンジンの水温や外気温に対応させて、スタータモータ３の性能劣化判定を行うことができる。

また、実施の形態１，２では、モータリレー７及びソレノイドリレー８の２つのリレーが用いられ、スタータモータ３及びソレノイド６が互いに独立して駆動された。しかしながら、この例に限定するものではなく、１つのリレーを用いて、スタータモータ３及びソレノイド６を互いに連動して駆動させてもよい。

また、実施の形態１では、ピニオンギア移動手段の性能劣化判定について説明し、実施の形態２では、スタータモータ３の性能劣化判定について説明したが、実施の形態１のピニオンギア移動手段の性能劣化判定と、実施の形態２のスタータモータ３の性能劣化判定とを、一連の処理として実行してもよい。即ち、ギア移動劣化判定部１０ｂ及びモータ移動劣化判定部２０ｂの機能を統合してもよい。

実施の形態３．
先の実施の形態１，２では、ピニオンギア移動手段及びスタータモータ３についての性能劣化判定動作を中心に説明した。これに対して、実施の形態３では、ピニオンギア移動手段及びスタータモータ３について性能が劣化していると判定した後の動作を中心に説明する。なお、実施の形態３の構成は、実施の形態１，２の構成と同様であり、図示を省略する。

実施の形態３のコントローラは、ギア移動劣化記憶部１０ｃあるいはモータ劣化記憶部２０ｃに性能劣化が記憶されている状態で、イグニッションキー操作による通常始動の際に、図１５，１６に示す処理を実行する。図１５では、図４のステップＳ１１２がＮＯの場合の処理として、ステップＳ３１４の処理が追加されている。図１５のステップＳ３１４では、コントローラは、所定の条件としてのステップＳ１１１，Ｓ１１２の処理を経て、ピニオンギア移動手段の性能が劣化していないと判定した場合には、レジスタ内のフラグＦ１を０に設定して、ギア移動劣化記憶部１０ｃにフラグＦ１＝０を記憶させる。

次に、図１６では、図９のステップＳ２１４がＮＯの場合の処理として、ステップＳ４１６の処理が追加されている。図１６のステップＳ４１６では、コントローラは、所定の条件としてのステップＳ２１１〜Ｓ２１４の処理を経て、スタータモータ３の性能が劣化していないと判定した場合には、レジスタ内のフラグＦ２を０に設定して、モータ劣化記憶部２０ｃにフラグＦ２＝０を記憶させる。

従って、実施の形態３では、コントローラが、エンジンを通常始動する際に、所定の条件を満たしていれば、自動アイドルストップシステムのエンジンの自動停止を許可する。これにより、例えばスタータ整備や交換等によりスタータ１の性能劣化が回復した場合に、自動アイドルストップが行われないことを回避することができる。

１ スタータ、２ ピニオンギア、３ スタータモータ、４ レバー、５ プランジャ、６ ソレノイド、７ モータリレー、８ ソレノイドリレー、９ バッテリ、１０ コントローラ、１０ａ 駆動制御部、１０ｂ ギア移動劣化判定部、１０ｃ ギア移動劣化記憶部、２０ コントローラ、２０ａ 駆動制御部、２０ｂ モータ劣化判定部、２０ｃ モータ劣化記憶部、１００ エンジンＥＣＵ。

Claims (6)

1. エンジンのクランク軸に設けられたリングギアに対して接近・開離する方向へ変位可能に設けられ、前記リングギアに回転駆動力を伝達するためのピニオンギアと、
   前記ピニオンギアに接続され、外部からの指令に応じて、前記ピニオンギアを前記リングギア側へ移動させて前記ピニオンギアを前記リングギアに噛み合わせて、前記ピニオンギア及び前記リングギアを介して前記クランク軸に回転駆動力を与えるアクチュエータと
   を有するスタータに電気的に接続され、自動アイドルストップシステムに用いられるスタータの劣化判定装置であって、
   前記エンジンの始動の際に前記アクチュエータの性能劣化が生じているか否かを判定し、前記アクチュエータの性能劣化が生じていると判定した場合に、その後に所定の停止条件が成立した際の前記自動アイドルストップシステムによる前記エンジンの自動停止を禁止する劣化判定部
   を備え、
   前記アクチュエータは、ピニオンギア移動手段と、スタータモータとを含み、
   前記劣化判定部は、前記スタータモータの性能劣化が生じているか否かを判定し、
   前記スタータは、前記スタータモータに通電するためのリレーをさらに有し、
   前記劣化判定部は、
   前記スタータの駆動を制御するための駆動制御部による前記スタータモータの駆動停止指令後から、前記リレーのモータ側端子の電圧が電源電圧よりも小さい所定電圧となるまでの時間を取得し、
   その取得した時間が所定時間以上であれば、前記スタータモータの性能が劣化していると判定する
   スタータの劣化判定装置。
2. 前記劣化判定部は、
   前記スタータの駆動を制御するための駆動制御部による前記リレーの閉接指令後から、実際に前記リレーが閉接して前記リレーのモータ側端子の電圧が所定電圧以上となるまでの時間を取得し、
   その取得した時間が所定時間以上であれば、前記スタータモータの性能が劣化していると判定する
   請求項１記載のスタータの劣化判定装置。
3. 前記劣化判定部は、
   前記スタータモータへの通電開始時に前記スタータモータに印加される最低電圧を取得し、
   その取得した最低電圧が所定電圧以上であれば、前記スタータモータの性能が劣化していると判定する
   請求項１又は請求項２に記載のスタータの劣化判定装置。
4. 前記劣化判定部は、
   前記スタータモータへの通電開始時の前記スタータモータへの通電電流の最大値を取得し、
   前記通電電流の最大値が所定電流以下であれば、前記スタータモータの性能が劣化していると判定する
   請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のスタータの劣化判定装置。
5. 前記劣化判定部は、
   エンジン回転数を検出するためのエンジン回転数検出手段を介して、前記エンジンのクランキング時のエンジン回転数を取得し、
   その取得したエンジン回転数が所定回転数以下であれば、前記スタータモータの性能が劣化していると判定する
   請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のスタータの劣化判定装置。
6. 前記劣化判定部は、
   前記クランク軸の回転角を検出する回転角度検出手段を介して前記スタータモータによる前記エンジンの始動の際の前記クランク軸の回転角を取得するとともに、前記エンジンが所定角度回転するまでの時間を取得し、
   その取得した時間が所定時間以上であれば、前記スタータモータの性能が劣化していると判定する
   請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のスタータの劣化判定装置。

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