JP7215950B2 - エンジン始動装置 - Google Patents

Description

この発明は、スタータモータ（始動機兼発電機含む。）によりエンジンを始動させる際に、スムーズにエンジンを始動させることができるエンジン始動装置に関する。

自動二輪車を含む車両では、現在、一般的に４サイクルエンジンが搭載されており、エンジンを始動する場合には、スタータモータによりクランク軸を回転し（クランキングを行い）、ピストンが圧縮上死点を越えることでエンジンの始動が可能になる。この際、ピストンが圧縮上死点近傍に近づくにつれて、シリンダ内の圧力がピストンを押し下げる方向に作用する力（反力）が徐々に大きくなり、圧縮上死点の手前では、最大の乗り越しトルク（最大クランキングトルク）が必要になる。

そこで、例えば、特許文献１には、スタータモータの負荷を減らすため、エンジンを始動する際に、スタータモータにより排気上死点近傍までクランク軸を逆転し、その位置から正転を開始させることでピストンの慣性力を得、該慣性力とスタータモータのトルクの合力により前記最大クランキングトルクを乗り越えさせる、いわゆるスイングバック制御を行うことが開示されている（特許文献１の［００９８］）。

特許第４０７６１０８号公報

エンジンを始動する場合、先に述べたようにピストンが圧縮上死点を越えるように、クランク軸に回転トルクを印加させる必要があるが、始動性を向上させるために、デコンプレッション機構がエンジンに採用されることが多い。このデコンプレッション機構とは、周知の技術であり、エンジンの始動時にシリンダ内の圧力を開放して、クランキングをスムーズに行うことができる機構のことであり、通称デコンプと略されることもある。

そして、さらにエンジンの始動性を高めるためには、デコンプの閉じ角を圧縮上死点側により近づけることが好ましく、そのようにすれば、より一層クランキングに必要なトルクを低減することができるので、エンジンをスムーズに始動させることができる。

ところで、乗員によりイグニッションスイッチがオフ操作されることによる通常停止時や、車両が停止し、スロットル開度が所定角度以下にもどされたことを検知して自動的にエンジンが停止する所謂アイドルストップによる停止時においては、ピストンがどこの位置に停止するかは一定ではない。

そして、図１０に示すように、デコンプの閉角を圧縮上死点Ｃ／Ｔの近傍に位置させた（例えば、－θｄ＝－５０゜）場合、その反対側の所定角度（図１０に示した例では、０゜～＋３θｄ（＋１５０゜））内においては、負圧が高くなり、そのような位置に、たまたまピストンが位置した場合には、スイングバックしようとしても、シリンダ内における負圧が高い状態になっているのでスイングバックすることができないし、また、その後、クランク軸を正転しようとしても、スタータモータに供給されるバッテリ電圧が低下している状態ではクランク軸の始動トルクが前記シリンダ内の負圧に負けてしまうため、クランク軸が動かない状態（以降、ロック状態と呼ぶ）が生じる。そのため、このようなロック状態に陥ったときに、エンジンの始動性を向上させる技術が望まれる。なお、ロック状態が起こる領域を密閉領域ＬＡという。

この発明は、このような課題を考慮してなされたものであって、エンジン始動時にクランク軸を逆転駆動した際、ピストンが圧縮上死点を乗り越えることができない嵌まり込み現象を発生してクランク軸がロック状態に陥った場合であっても、エンジン始動性を向上させることができるエンジン始動装置を提供することを目的とする。

この発明の一態様のエンジン始動装置（１０）は、エンジン（Ｅ）のクランク軸（５１）を回転させるスタータモータ（Ｍ）と、前記スタータモータ（Ｍ）を制御し、前記エンジン（Ｅ）を始動させる制御部（８０）と、を備えるエンジン始動装置（１０）において、
前記制御部（８０）は、前記エンジン（Ｅ）の始動時に前記クランク軸（５１）がロック状態になったことを検知した場合には、前記スタータモータ（Ｍ）の逆転駆動及び正転駆動を繰り返して前記ロック状態を離脱させて前記エンジン（Ｅ）を始動させる際、
前記逆転駆動したときに前記ロック状態が検知されなかった場合、前記逆転を継続するスイングバック処理により前記クランク軸（５１）を、クランキングトルクの低負荷範囲に位置させた後、前記スタータモータ（Ｍ）を正転駆動して、前記クランク軸（５１）を、排気上死点（Ｏ／Ｔ）を通過させ、さらに、圧縮上死点（Ｃ／Ｔ）を乗り越えさせて燃焼範囲に入らせてエンジン（Ｅ）を始動させる。

この発明によれば、エンジンの始動時にピストンが圧縮上死点を乗り越えることができずに、クランク軸がロック状態になった場合、スタータモータの逆転駆動及び正転駆動を繰り返してロック状態を離脱させることで、クランク軸のロックを解除し、エンジンの始動性を向上させる。

図１は、実施形態に係るエンジン始動装置を搭載した車両の側面図である。 図２は、図１のＩＩ－ＩＩ線断面図である。 図３は、ＡＣＧスタータモータの制御系の回路ブロック図である。 図４は、ＡＣＧスタータモータの駆動制御に係るＥＣＵ内の主要部の構成を示した回路ブロック図である。 図５は、モータ角度センサによるモータステージの説明図である。 図６は、エンジン始動装置の動作説明に供されるフローチャート（１／２）である。 図７は、エンジン始動装置の動作説明に供されるフローチャート（２／２）である。 図８は、エンジン始動装置の動作説明に供されるクランク角度・バルブリフト量対応図である。 図９は、フローチャートの処理を模式的に示すブロック線図である。 図１０は、課題の説明に供されるクランク角度・バルブリフト量対応図である。

この発明に係るエンジン始動装置について実施形態を挙げ、添付の図面を参照して以下に詳細に説明する。

［構成］
図１は、実施形態に係るエンジン始動装置１０を搭載した車両１１の側面図である。

当該車両１１は、例としてのスクータ型自動二輪車であって、走行中に車両１１を停止させるとエンジンＥを自動停止させ、その後、運転者の右手によりスタータスイッチ（スタータＳＷ）３５が押下されるか、スロットルグリップ１８Ｒが回動操作されると、ＡＣＧスタータモータ［始動機としてのスタータモータと発電機としてのＡＣジェネレータ（交流発電機）が一体的に構成された始動機兼発電機］Ｍを自動的に駆動させてエンジンＥを再始動させるエンジン自動停止始動機能（アイドルストップ機能）を有する。この実施形態において、ＡＣＧスタータモータＭは、３相のブラシレスモータである。

車両１１の車体前部と車体後部とはフロア部１２を介して連結されており、車体フレームは、概ねヘッドパイプ１３と、ダウンチューブ１４と、メインパイプ１５とから構成される。燃料タンク（不図示）はメインパイプ１５により支持され、その上方にシート１７が配置されている。

ヘッドパイプ１３の前方には、制御部としてのＥＣＵ８０が配設されている。

ヘッドパイプ１３は、上部が操向ハンドル（バーハンドル）１８に連結され下部が前輪ＦＷを軸支するフロントフォーク１６に操向可能に枢支される。

ヘッドパイプ１３及びフロントフォーク１６のカバー部であって運転者側には、オフ位置とオン位置とに切り換えられるメインスイッチ（メインＳＷ）４５が設けられている。

操向ハンドル１８は、左手で把持される回動しないグリップ１８Ｌと、右手で把持されて回動可能なスロットルグリップ１８Ｒとから構成されている。運転者がスロットルグリップ１８Ｒを握ったまま、親指で操作可能なスタータＳＷ３５がスロットルグリップ１８Ｒの近傍に設けられている。

メインパイプ１５の立ち上がり部下端にはブラケット１２８が溶接され、このブラケット１２８には、スイングユニット２０のハンガーブラケット１３２がリンク部材１３４を介して揺動自在に連結支持されている。

スイングユニット２０には、その前部に単気筒５０ｃｃの４サイクルのエンジンＥが搭載されている。

エンジンＥは、公知のように、ピストンをシリンダ内で往復動させるクランク軸を有し、該クランク軸は、エンジンＥの始動時には、ＡＣＧスタータモータＭにより回転駆動（クランキング）される。なお、上記したように、ＡＣＧスタータモータＭは、スタータモータとＡＣジェネレータ（交流発電機）を兼用する。

エンジンＥから後方にかけてベルト式の無段変速機１３６が構成され、無段変速機１３６の後部に遠心クラッチを介して設けられた減速機構１３８に後輪ＲＷが軸支されている。

この減速機構１３８の上端とメインパイプ１５の上部屈曲部との間にはクッション１４１が介装されている。スイングユニット２０の前部にはエンジンＥから延出した吸気管１４０に接続された燃料噴射装置（ＦＩ）１４２及び該燃料噴射装置１４２の上流側に連結されるエアクリーナ１４４が配設されている。

図２は、図１のＩＩ－ＩＩ線断面図である。スイングユニット２０は、車幅方向右側の右ケース７５及び車幅方向左側の左ケース７６からなるクランクケース７４を有する。クランク軸５１は、クランクケース７４に固定された軸受５３、５４により回転自在に支持されている。クランク軸５１には、クランクピン５２を介してコンロッド７３が連結されている。

左ケース７６は、無段変速機１３６の変速室ケースを兼ねており、クランク軸５１の左端部には、可動側プーリ半体６０と固定側プーリ半体６１とからなるベルト駆動プーリが取り付けられている。

固定側プーリ半体６１は、クランク軸５１の左端部にナット７７によって締結されている。また、可動側プーリ半体６０は、クランク軸５１にスプライン嵌合されて軸方向に摺動可能とされる。両プーリ半体６０、６１の間には、Ｖベルト６２が巻き掛けられている。

可動側プーリ半体６０の右側では、ランププレート５７がクランク軸５１に固定されている。ランププレート５７の外周端部に取り付けられたスライドピース５８は、可動側プーリ半体６０の外周端で軸方向に形成されたランププレート摺動ボス部５９に係合されている。また、ランププレート５７の外周部には、径方向外側に向かうにつれて可動側プーリ半体６０寄りに傾斜するテーパ面が形成されており、このテーパ面と可動側プーリ半体６０との間に複数のウェイトローラ６３が収容されている。

クランク軸５１の回転速度が増加すると、遠心力によってウェイトローラ６３が径方向外側に移動する。これにより、可動側プーリ半体６０が図示左方に移動して固定側プーリ半体６１に接近し、その結果、両プーリ半体６０、６１間に挟まれたＶベルト６２が径方向外側に移動してその巻き掛け径が大きくなる。スイングユニット２０の後方側には、両プーリ半体６０、６１に対応してＶベルト６２の巻き掛け径が可変する被動プーリ（不図示）が設けられている。エンジンＥの駆動力は、ベルト伝達機構によって自動調整され、不図示の遠心クラッチ及び減速機構１３８（図１参照）を介して後輪ＲＷに伝達される。

右ケース７５の内部には、ＡＣＧスタータモータＭが配設されている。ＡＣＧスタータモータＭは、クランク軸５１の先端テーパ部に取付ボルト１２０で固定され、クランク軸５１と一体的に回転し周方向にマグネット７８が固定されたアウタロータ７１と、該アウタロータ７１の内側に配設されて右ケース７５に取付ボルト１２１で固定され相コイルが巻回されたステータ７２とから構成されている。アウタロータ７１に対して取付ボルト６７で固定される送風ファン６５の図示右方側には、ラジエータ６８及び複数のスリットが形成されたカバー部材６９が取り付けられている。

クランク軸５１には、ＡＣＧスタータモータＭと軸受５４との間に、不図示のカムシャフトを駆動するカムチェーンが巻き掛けられるスプロケット５５が固定されている。また、スプロケット５５は、オイルを循環させるポンプ（不図示）に動力を伝達するギヤ５６と一体的に形成されている。

図３は、ＡＣＧスタータモータＭの制御系の回路ブロック図である。図３において、図１、図２に示したものと同一又は同等部分には同一符号を付けている。

ＥＣＵ８０には、ＡＣＧスタータモータＭをバッテリＢの電力により回転駆動する際には三相インバータとして、バッテリＢをＡＣＧスタータモータＭが発生する三相誘導起電力により充電する際にはコンバータ（三相全波整流ブリッジ）として機能する駆動回路８１が含まれる。さらに、ＥＣＵ８０は、コンバータとして機能している駆動回路８１の出力を予定のレギュレート電圧（レギュレータ作動電圧：例えば、１４．５Ｖ）に調整してバッテリＢを充電するレギュレータ８２と、駆動回路８１の制御端子にオンオフ信号電圧を供給する駆動制御部８５と、後述するようにエンジン始動時にクランク軸５１を所定の位置まで逆転させてから正転を開始するスイングバック制御部（逆転・正転制御部）９０と、それぞれ後述するエンジン始動状況判定部８４及びステージ判定部８３と、を含む。ＥＣＵ８０は、全体として、エンジンＥの始動制御部等として機能する。

ＥＣＵ８０には、燃料噴射装置（Fuel Injector）１４２、モータ角度センサ２９、点火コイル２１、スロットル開度センサ２３、フューエルセンサ２４、乗員の着座状態を検知するシートＳＷ２５、アイドルストップ制御許可スイッチ２６、冷却水温センサ１２７及び点火パルサ３０が接続されており、各部からの検出信号がＥＣＵ８０に入力される。点火コイル２１の二次側には、点火プラグ２２が接続されている。なお、モータ角度センサ２９は、アウタロータ７１のマグネット７８の位置を検出すべく、ステータ７２の周方向に、１２０゜間隔で３個配設されている。

さらに、ＥＣＵ８０には、スタータリレー３４、スタータＳＷ３５、ストップＳＷ３６、３７、スタンバイインジケータ３８、フューエルインジケータ３９、車速センサ４０及びヘッドライト４２が接続されている。ヘッドライト４２には、ディマーＳＷ４３が設けられている。上記の各部品には、メインヒューズ４４及びメインＳＷ４５を介して、バッテリＢから電力が供給される。

図４は、ＡＣＧスタータモータＭの駆動制御に係るＥＣＵ８０内の主要部の構成（レギュレータ８２等は省略）を示した回路ブロック図である。

駆動回路８１は、直列接続された２つのパワーＭＯＳＦＥＴを３組（ＦＥＴＱ１とＱ２、ＦＥＴＱ３とＱ４、ＦＥＴＱ５とＱ６）並列接続して構成され、バッテリＢからＡＣＧスタータモータＭのステータ７２を構成するＵ相コイル、Ｖ相コイル、及びＷ相コイルの各相コイルに相電流を供給する。

各ＦＥＴＱ１～Ｑ６には、該ＦＥＴＱ１～Ｑ６の通流方向と逆方向に並列にダイオードＤ１～Ｄ６が接続されている。

駆動回路８１の制御端子は、ＦＥＴＱ１～Ｑ６のゲート端子とされ、該ゲート端子に駆動制御部８５からＦＥＴＱ１～Ｑ６の所定タイミングでのオンオフ信号電圧が印加される。

バッテリＢと駆動回路８１との間には、平滑コンデンサ８６が配置されている。

なお、本実施形態では、駆動回路８１を構成するスイッチング素子としてＭＯＳＦＥＴを例示したが、これに限らず、パワートランジスタ等であっても良い。

ステージ判定部８３は、モータ角度センサ２９及び点火パルサ３０の出力信号に基づいて、クランク軸５１の２回転をクランク軸ステージ＃０～７１の７２ステージ（７２０度）に分割すると共に、モータ角度センサ２９の出力信号に基づいて、以下に説明する０～５のモータステージＭＳに分割し、現在のステージ（クランク軸ステージ＃０～７１及びモータステージＭＳ）を判定する。

図５は、モータステージＭＳの説明図である。モータ角度センサ２９からのＵ、Ｖ、Ｗ相の各軸パルスのハイレベル「１」及びローレベル「０」の組み合わせでモータステージＭＳを判定する。例えば、ＵＶＷの組合せが「０１１」の場合、モータステージＭＳは、ＭＳ＝０であり、「００１」の場合、モータステージＭＳは、ＭＳ＝１である。この場合、ステージ判定部８３により、モータステージＭＳが時系列で０、１、２、…５、０…と正順に連続する場合には正転であると判定され、時系列で５、４、３、…、０、５…と逆順に連続する場合には逆転であると判定される。

また、ステージ判定部８３によるクランク軸ステージ＃０～７１の判定は、エンジンＥの始動後、吸気管（不図示）の圧力を計測する吸気圧センサ（ＰＢセンサ）（不図示）の出力値等に基づいて行程判別（クランク軸２回転の表裏判定）が完了するまでの間は、クランク軸５１の１回転をステージ♯０～３５の３６ステージに分けた３６０度モータステージによって行われる。点火パルサ３０は、ＡＣＧスタータモータＭのモータ角度センサ２９と一体に設けられ、クランク軸５１に取り付けられたＡＣＧスタータモータＭの回転角度を検出している。

ＥＣＵ８０のスイングバック制御部９０は、エンジンＥが停止している状態からスタータスイッチ３５を操作してエンジンＥを始動する際に、一度所定位置まで逆転させる、いわゆるスイングバックさせてから正転を開始することで、圧縮上死点Ｃ／Ｔまでの助走期間を長くして、最初に圧縮上死点Ｃ／Ｔを乗り越える際のクランク軸５１の回転速度を高める「エンジン始動時スイングバック制御」の実行が可能である。このエンジン始動時スイングバック制御によれば、スタータスイッチ３５によってエンジンＥを始動する場合の始動性を高めることが可能となる。

ＡＣＧスタータモータＭを正転駆動する場合、逆転・正転制御部として機能するスイングバック制御部９０は、駆動制御部８５に正転駆動指令を送る。このとき、駆動制御部８５は、駆動回路８１のＦＥＴＱ１～Ｑ６の制御端子に前記正転駆動指令に応じた以下に説明する所定タイミング（順序）でのオンオフ信号電圧を供給する。

このオンオフ信号電圧によりステータ７２のＵＶＷ相の各相のコイルに対して、それぞれ１２０゜通電で、［Ｑ１・Ｑ６オン（Ｕ→Ｖ）相コイル］→［Ｑ１・Ｑ４オン（Ｕ→Ｗ）相コイル］→［Ｑ５・Ｑ４オン（Ｖ→Ｗ）相コイル］→［Ｑ５・Ｑ２オン（Ｖ→Ｕ）相コイル］→［Ｑ３・Ｑ２オン（Ｗ→Ｕ）相コイル］→［Ｑ３・Ｑ６オン（Ｗ→Ｖ）相コイル］のＵＶＷの相順により６０゜毎に通電パターンが変化する電流を流すことができる。

これによりマグネット７８を有するアウタロータ７１が電磁力によって正転駆動される。この場合、アウタロータ７１に連結されているクランク軸５１が同時に正転する。

なお、オン駆動されているＦＥＴ以外のＦＥＴはオフ駆動される。例えば、（Ｕ→Ｖ）相コイルへの通電では、ＦＥＴＱ１・Ｑ６がオン駆動され、残りのＦＥＴＱ２～Ｑ５はオフ駆動される。以下の説明でも同様である。

ＡＣＧスタータモータＭを逆転駆動する場合、逆転・正転制御部として機能するスイングバック制御部９０は、駆動制御部８５に逆転駆動指令を送る。このとき、駆動制御部８５は、駆動回路８１のＦＥＴＱ１～Ｑ６の制御端子に前記逆転駆動指令に応じた以下に説明する所定タイミング（順序）でのオンオフ信号電圧を供給する。

このオンオフ信号電圧によりステータ７２のＵＶＷ相の各相のコイルに対して、それぞれ１２０゜通電で、［Ｑ３・Ｑ６オン（Ｗ→Ｖ）相コイル］→［Ｑ３・Ｑ２オン（Ｗ→Ｕ）相コイル］→［Ｑ５・Ｑ２オン（Ｖ→Ｕ）相コイル］→［Ｑ５・Ｑ４オン（Ｖ→Ｗ）相コイル］→［Ｑ１・Ｑ４オン（Ｕ→Ｗ）相コイル］→［Ｑ１・Ｑ６オン（Ｕ→Ｖ）相コイル］のＷＶＵの相順（ＵＶＷの相順の逆順）により６０゜毎に通電パターンが変化する電流を流すことができる。これによりマグネット７８を有するアウタロータ７１が電磁力により逆転駆動される。この場合、アウタロータ７１に連結されているクランク軸５１が同時に逆転する。

また、ＥＣＵ８０は、信号待ち等の停車時に所定条件を満たすとエンジンＥを一旦停止させるアイドルストップ制御を実行することができる。アイドルストップを開始する所定条件は、例えば、アイドルストップ制御許可ＳＷ２６がＯＮ、シートＳＷ２５がＯＮで乗員の着座が検知され、車速センサ４０で検知される車速が所定値（例えば、５ｋｍ／ｈ）以下、点火パルサ３０で検知されるエンジン回転数が所定値（例えば、２０００ｒｐｍ）以下で、且つスロットル開度センサ２３で検知されるスロットル開度が所定値（例えば、５度）以下の状態において所定時間が経過した場合等とされる。

そして、アイドルストップ中にスロットルグリップ１８Ｒの回動操作によりスロットル開度が所定値以上になるとＥＣＵ８０によりスタータリレー３４の接点が閉状態とされ、あるいはスタータＳＷ３５がＯＮ操作されるとスタータリレー３４の接点が閉状態とされて駆動回路８１にバッテリＢから直流電力が供給される。

この状態で、ＥＣＵ８０のスイングバック制御部９０から駆動制御部８５を通じて、駆動回路８１が３相駆動されることで、ＡＣＧスタータモータＭを通じてクランク軸５１がスイングバック駆動されて回転しエンジンＥを再始動するように構成されている。

［動作］
次に、基本的には以上のように構成されるエンジン始動装置１０を搭載した車両１１について、エンジン始動装置１０の動作を中心として、図６及び図７のフローチャート、図８のクランク角度・バルブリフト量対応図、並びに前記フローチャートの処理を模式的に示す図９のブロック線図を参照して説明する。

なお、図６、図７、及び図９には、理解の便宜のために、スタータモータＭの回転方向等を示す後述する状態（ｉ）～（ｖｉ）に係わる模式図を付与している。状態（ｉ）～（ｉｉｉ）、（ｖ）、（ｖｉ）は、図８にも付与している。

図８において、排気バルブ及び吸気バルブが開く量であるバルブリフト量は、クランク角度３６０゜の近傍の排気上死点Ｏ／Ｔ近傍でオーバーラップ状態とされ、圧縮上死点Ｃ／Ｔ（７２０゜）の直前の位置で圧縮に必要な力を減らすべくデコンプ機構（デコンプカム＋排気バルブ）により、閉じていた排気バルブが僅かに開く。なお、デコンプカムによりデコンプ機構が作動するのは、エンジン始動時のみで、エンジン運転中には作動しない。

図８例では、デコンプ閉じ終わり角をクランク角－θｄ゜（-θｄ＝－５０゜）に設定している。このエンジンＥでは、排気バルブの立ち上がり及びタペットクリアランスの交点位置からデコンプ閉じ終わり角－θｄ゜の位置の間で、排気バルブ及び吸気バルブの少なくとも一方が開いており、デコンプ閉じ終わり角－θｄ゜から概ね＋３θｄ゜（＋３θｄ＝１５０゜）の範囲で、排気バルブ及び吸気バルブの両方が閉じている。

エンジンＥでは、クランク角０゜から排気バルブとタペットクリアランスの交点までの範囲（０゜～＋３θｄ゜＝０゜～１５０゜）でクランク軸５１（ピストン）が停止すると、図１０を参照して説明したように、両バルブが閉じているので負圧が高まった状態になり、この負圧の高まりを原因として、ピストンが大気圧によりシリンダヘッド側に押しつけられた嵌まり込み現象が発生する密閉領域ＬＡとなり、クランク軸５１がロック状態になる場合があることが分かった。

そして、例えば、エンジンＥの始動時又はアイドルストップ時に、クランク軸５１が密閉領域ＬＡに位置していた［状態（ｉ）（図８参照）］場合に、図６のステップＳ１にて、スタータＳＷ３５がオフ（ＯＦＦ）からオン（ＯＮ）に操作されたとき、又はスロットルグリップ１８Ｒの回動操作によりスロットル開度が所定値（所定角度）以上となったとき、ステップＳ２にて、スタータリレー３４（図３）の接点が常開状態から閉状態にされる。

より具体的に説明すると、スタータスイッチ３５が押下されたとき、バッテリＢからスタータＳＷ３５を通じてスタータリレー３４のコイルに電流が供給されることで、スタータリレー３４の接点が閉じる。また、スロットルグリップ１８Ｒの回動操作によりスロットル開度センサ２３で検知されるスロットル開度が所定角度以上となったとき、ＥＣＵ８０が、出力ポートからスタータリレー３４のコイルに電流を供給することでスタータリレー３４の接点が閉じる。

ステップＳ１及びステップＳ２の処理の状況が、エンジン始動状況判定部８４により判定され、スタータリレー３４の接点が閉状態とされたことを検出した場合、ステップＳ３にて、スイングバック制御部９０による処理下に駆動制御部８５を通じて駆動回路８１を、上述したＷＶＵの相順（逆順）で６０゜毎に通電パターンを変化させる１２０゜通電制御で駆動する。このＷＶＵの相順（逆順）での通電制御により、バッテリＢの電力によりＡＣＧスタータモータＭのＵＶＷ各相コイルに対応する電流が流れ、ＡＣＧスタータモータＭのアウタロータ７１が電磁力により逆転駆動される。これにより、アウタロータ７１に一体的に連結されているクランク軸５１が逆転方向に付勢（逆転駆動）される［状態（ｉｉ）：図８参照］。

次いで、ステップＳ４にて、ステージ判定部８３にて、モータ角度センサ２９の出力信号（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）に基づくモータステージＭＳの遷移状態からクランク軸５１が密閉領域ＬＡを脱出できないロック状態であるか否かの検知（ロック検知）がなされる。

ここで、ロック状態ではない場合の始動時・スイングバックにおいては、例えば最初のモータステージＭＳがＭＳ＝４にクランク角度が位置する場合には、モータステージＭＳが、ＭＳ＝４からＭＳ＝３と逆転方向に移行するのでロック状態にないと判断できる。

一方、ロック状態の場合の始動時においては、例えば、最初のモータステージＭＳがＭＳ＝２にクランク角度が位置する場合には、スイングバックを試みても、モータステージＭＳがＭＳ＝２のままであって、逆に正転を試みてもモータステージＭＳは、ＭＳ＝２である。このように、クランク軸５１のスイングバック及び正転を試みてもモータステージＭＳが変化しない場合には、エンジン始動状況判定部８４は、クランク軸５１がロック状態にあると判断できる。

ステップＳ３にて、最初に逆転駆動したが、ステップＳ４にて、ロック状態であることがエンジン始動状況判定部８４により検知（逆転ロック状態検知）される［状態（ｉｉ）、ステップＳ４：ＹＥＳ］と、次のステップＳ５にて、スイングバック制御部９０による処理下に駆動制御部８５を通じて駆動回路８１を、上述したＵＶＷの相順（正順）で６０゜毎に通電パターンを変化させる１２０゜通電制御で駆動する。このＵＶＷの相順（正順）での通電制御により、バッテリＢの電力によりＡＣＧスタータモータＭのＵＶＷ各相コイルに対応する電流が流れ、ＡＣＧスタータモータＭのアウタロータ７１が電磁力により正転駆動される。これにより、アウタロータ７１に一体的に連結されているクランク軸５１が正転方向に付勢（正転駆動）される［状態（ｉｉｉ）：図８参照］。

以下、同様に、ステップＳ６にて、ロック検知がなされ、ロック状態であることが検知された［状態（ｉｉｉ）、ステップＳ６：ＹＥＳ］場合には、ステップＳ７にて、さらにＡＣＧスタータモータＭを通じてクランク軸５１が逆転駆動される。

ステップＳ８にて、再度ロック検知がなされ、ロック状態であることが検知される［状態（ｉｖ）、ステップＳ８：ＹＥＳ］と、ステップＳ９にて再度、ＡＣＧスタータモータＭを通じてクランク軸５１が正転駆動され、ステップＳ１０にて再度、ロック検知がなされる。

ステップＳ１０にて、ロック状態が検知される（ステップＳ１０：ＹＥＳ）と、２回目の逆転駆動でのロック状態の検知であるので、これ以上のＡＣＧスタータモータＭを通じてのクランク軸５１の逆転・正転駆動の繰り返し処理を停止し、ステップＳ１１にて停止処理［状態（ｖｉｉ）］が行われる。

この停止処理後の、ステップＳ２４（図６の結合子ｃ→図７の結合子ｃ）にて、スタータリレー３４の駆動を解除することで、スタータリレー３４の接点が閉状態から常開状態にもどされてエンジンＥの始動が成就されずに処理が終了する。このとき、例えば、メータパネル上に、エンジンＥが始動しなかったことが表示される。

なお、図６のフローチャートでは、ステップＳ１１での停止処理を行うまでの逆転→正転駆動の繰り返し制御（理解の便宜のために振り子制御ともいう。）回数を、２回（逆転回数が２回）にしているが、繰り返し制御（振り子制御）回数を増加させても良い。

一方、逆転駆動中のステップＳ４及びステップＳ８にて、ロック状態が検知されなかった（ステップＳ４、Ｓ８：ＮＯ）場合、図７（図６の結合子ａ→図７の結合子ａ）のステップＳ２１にてスイングバック処理［状態（ｖｉ）］を行ってクランキングトルクの低負荷範囲にクランク軸５１を位置させた後、ステップＳ２２にてＡＣＧスタータモータＭによりクランク軸５１を正転駆動する。この場合、クランク軸５１は、排気上死点Ｏ／Ｔを通過し、ピストンの慣性力及びスタータモータＭのトルクの合力により圧縮上死点Ｃ／Ｔを乗り越えて燃焼範囲に入るので、ステップＳ２３にてエンジンＥが始動することとなる。エンジンＥの始動後、ステップＳ２４にてスタータリレー３４の駆動を終了することで、スタータリレー３４の接点が閉状態から常開状態にもどることでエンジンＥの始動時における振り子制御処理が終了する。

なお、正転駆動継続中のステップＳ６及びステップＳ１０にて、ステージ判定部８３及びエンジン始動状況判定部８４によりロック状態が検知されなかった場合には、スイングバック制御部９０は、駆動制御部８５を通じてのＡＣＧスタータモータＭの正転駆動を継続することで、クランク軸５１が、次の排気上死点Ｏ／Ｔを通過し、ピストンの慣性力及びスタータモータＭのトルクの合力により次の圧縮上死点Ｃ／Ｔを乗り越えて燃焼範囲に入るのでステップＳ２３（図６の結合子ｂ→図７の結合子ｂ）でエンジンＥが始動する。エンジンＥの始動後、ステップＳ２４にてスタータリレー３４のコイルへの電流供給を終了する。これにより、スタータリレー３４の接点は、閉状態から常開状態にもどされてエンジンＥの始動時における振り子制御処理が終了する。

なお、エンジンＥの始動後、エンジンＥにより回転されているクランク軸５１に連結されたＡＣＧスタータモータＭのアウタロータ７１によりＵＶＷ相コイルに三相の誘導起電力が発生し、この三相の誘導起電力が、ダイオードＤ１～Ｄ６により構成される三相全波整流ブリッジと、レギュレータ８２と、平滑コンデンサ８６により、駆動回路８１の平滑コンデンサ端での直流の所定電圧、例えば１４．５Ｖにされ、バッテリＢが充電される。

［実施形態から把握し得る発明］
ここで、上記実施形態から把握し得る発明について、以下に記載する。なお、理解の便宜のために構成要素には実施形態で用いた符号をかっこ書きで付けているが、該構成要素は、その符号をつけたものに限定されない。

この発明に係るエンジン始動装置（１０）は、
エンジン（Ｅ）のクランク軸（５１）を回転させるスタータモータ（Ｍ）と、
前記スタータモータ（Ｍ）を制御し、前記エンジン（Ｅ）を始動させる制御部（８０）と、を備えるエンジン始動装置（１０）において、
前記制御部（８０）は、前記エンジン（Ｅ）の始動時に前記クランク軸（５１）がロック状態になったことを検知した場合には、前記スタータモータ（Ｍ）の逆転駆動及び正転駆動を繰り返して前記ロック状態を離脱させて前記エンジン（Ｅ）を始動させる。

この発明によれば、エンジン（Ｅ）の始動時にピストンが圧縮上死点を乗り越えることができずに、クランク軸（５１）がロック状態になった場合、スタータモータ（Ｍ）の逆転駆動及び正転駆動を繰り返してロック状態を離脱させることで、クランク軸（５１）のロックを解除し、エンジン（Ｅ）の始動性を向上させる。

この場合、前記制御部（８０）は、前記クランク軸（５１）のロック状態が発生したときのみ、前記スタータモータ（Ｍ）の逆転駆動を行う。

このように制御することで、スタータモータ（Ｍ）の逆転駆動及び正転駆動を無用に繰り返す必要がなくなるので、エンジン（Ｅ）の始動に要する時間を短縮することができる。

ここで、前記スタータモータ（Ｍ）は、ＡＣＧスタータモータ（Ｍ）である。

この発明は、スタータモータと発電機を共用することにより一体構成とすることができるので、製品としてのコストを低減させることができ、自動二輪車の例でいえば、スクータ型車両に適用することができる。

また、前記ＡＣＧスタータモータ（Ｍ）は、３相ブラシレスモータであり、前記ＡＣＧスタータモータ（Ｍ）の回転位置を検出する角度センサ（２９）を備え、その角度センサ（２９）の検出値に基づいて前記ロック状態を離脱したか否かを判断する。

これにより既存の角度センサ（２９）を用いて簡易にロック状態を検出することができる。

この場合、前記角度センサ（２９）の検出値に基づいてモータステージ（ＭＳ）を形成し、前記エンジン（Ｅ）の始動時において前記モータステージ（ＭＳ）の移動の有無に基づいて前記ロック状態であるか否かを判断する。

既存の角度センサ（２９）を用いて簡易にロック状態を検出することができる。

なお、デコンプを設け、前記デコンプは圧縮上死点近傍に設けた（－θｄ：デコンプ）。

これにより通常時における始動性を向上させることができる。

なお、この発明は、上述の実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、例えば、ＡＣＧスタータモータ（Ｍ）を始動機（スタータモータ）と発電機（ＡＣジェネレータ）とに分けた車両に適用する等、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

１０…エンジン始動装置 １１…車両
２９…モータ角度センサ ３４…スタータリレー
５１…クランク軸 ８０…ＥＣＵ
８３…ステージ判定部 ８４…エンジン始動状況判定部
８５…駆動制御部 ９０…スイングバック制御部
Ｂ…バッテリ Ｅ…エンジン
ＬＡ…密閉領域 Ｍ…ＡＣＧスタータモータ

Claims (6)

1. エンジン（Ｅ）のクランク軸（５１）を回転させるスタータモータ（Ｍ）と、
   前記スタータモータ（Ｍ）を制御し、前記エンジン（Ｅ）を始動させる制御部（８０）と、を備えるエンジン始動装置（１０）において、
   前記制御部（８０）は、前記エンジン（Ｅ）の始動時に前記クランク軸（５１）がロック状態になったことを検知した場合には、前記スタータモータ（Ｍ）の逆転駆動及び正転駆動を繰り返して前記ロック状態を離脱させて前記エンジン（Ｅ）を始動させる際、
   前記逆転駆動したときに前記ロック状態が検知されなかった場合、逆転を継続するスイングバック処理により前記クランク軸（５１）を、クランキングトルクの低負荷範囲に位置させた後、前記スタータモータ（Ｍ）を正転駆動して、前記クランク軸（５１）を、排気上死点（Ｏ／Ｔ）を通過させ、さらに、圧縮上死点（Ｃ／Ｔ）を乗り越えさせて燃焼範囲に入らせてエンジン（Ｅ）を始動させる、
   エンジン始動装置（１０）。
2. 請求項１に記載のエンジン始動装置（１０）において、
   前記制御部（８０）は、前記クランク軸（５１）のロック状態が発生したときのみ、前記スタータモータ（Ｍ）の逆転駆動を行う
   エンジン始動装置（１０）。
3. 請求項１又は２に記載のエンジン始動装置（１０）において、
   前記スタータモータ（Ｍ）は、ＡＣＧスタータモータ（Ｍ）である
   エンジン始動装置（１０）。
4. 請求項３に記載のエンジン始動装置（１０）において、
   前記ＡＣＧスタータモータ（Ｍ）は、３相ブラシレスモータであり、前記ＡＣＧスタータモータ（Ｍ）の回転位置を検出する角度センサ（２９）を備え、その角度センサ（２９）の検出値に基づいて前記ロック状態を離脱したか否かを判断する
   エンジン始動装置（１０）。
5. 請求項４に記載のエンジン始動装置（１０）において、
   前記角度センサ（２９）は、Ｕ、Ｖ、Ｗ相を有し、
   前記角度センサ（２９）の前記Ｕ、Ｖ、Ｗ相が出力するパルス検出値の組み合わせに基づいて前記クランク軸（５１）の２回転を、０，１，２，３，４，５のモータステージ（ＭＳ）に等分割し、
   前記制御部（８０）により、前記エンジン（Ｅ）の始動時において前記モータステージ（ＭＳ）の移動の有無に基づいて前記ロック状態であるか否かを判断する
   エンジン始動装置（１０）。
6. 請求項１～３のいずれか１項に記載のエンジン始動装置（１０）において、
   デコンプを設け、前記デコンプは圧縮上死点近傍に設けた
   エンジン始動装置（１０）。

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