JPH03970A - 機関の始動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、自動車用スタータモータを含んで構成される
機関の始動装置に関する。

〈従来の技術〉 自動車の原動力となっている機関は、自刃による始動が
不可能であるため、外部からクランクシャフトを回して
始動する必要がある。このため装備しているのがスター
タ（始動装置）であり、この始動装置の主体となってい
るのがスタータモータである。

スタータモータは一般に直流直巻式で、その出力は、冬
期においても十分な回転速度が得られるよう、機関の回
転抵抗や始動可能な最低の回転速度などによって決定さ
れている。従来の機関の始動装置に用いるスタータモー
タとしては、例えば第７図に示すようなものがある（株
式会社　山海量　昭和５５年１０月１５日発行　自動車
工学全集　１０巻　電装品、車体装備品、エンジン部品
、第２９頁〜該４１頁　等参照）。

即ち、スタータスイッチ１を入れるとバッテリ２からマ
グネチックスイッチ３の吸引コイル４と保持コイル５と
に矢印の方向に電流が流れ、吸弓力を発生する。この吸
引力によって、シフトレバ−６を介してピニオン７を押
し出し、リングギア８に噛み合わせる。

吸引力によってプランジャ９が移動すればマグネチック
スイッチ３の主接点１０が閉じるので、ハソテリ２から
電流が界磁巻線１２に流れ磁界を発生しモータ（アーマ
チュア）１１が回転を開始する。

そして、モータ１１のトルクをピニオン７でリングギア
８に伝達させ機関を始動させるようになっている。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、このような従来の機関の始動装置は、第
８図に示すような特性を有している。即ち、大きいトル
クを得るために磁束密度を強めた設定とするとモータ回
転速度が減少し、一方モータ回転速度を高めるため磁束
密度を弱めた設定とすると出力トルクが減少するという
性質、つまり高回転速度と高トルクとを両立できないと
いう特性を有する。

このため、常温において機関の始動性を良好にする目的
で磁束密度を強めてトルク重視の設定とすると、機関始
動時にクランクシャフトを十分な回転速度にまで高める
ことができず、機関の始動性を充分確保できない。一方
、磁束密度を弱めて回転速度重視の設定とすると、スタ
ータモータの出力トルクが不足して、結局クランクシャ
フトを充分な速度で回転させることができず、特に厳寒
時など機関オイルの粘度などにより機関の回転フリクシ
ョンが増大した場合や、逆に機関が高温になった場合の
ホット・リスフート時においては、クランクシャフトを
回転させることが全くできなくなるという不具合があっ
た。

本発明はこのような従来の実情に鑑みなされたもので、
始動時における機関の状態を検出し、機関状態に応じて
スタータモータの出力特性を切換制御して、機関の始動
性を高めた機関の始動装置を提供することを目的とする
。

〈課題を解決するだめの手段〉 このため、本発明は、界磁巻線に電流を流すことにより
磁界を発生させて機関を始動させるスタータモータに、
界磁巻線をバイパスするバイパス回路と、該バイパス回
路を開閉する開閉手段とを設けると共に、始動時におけ
る機関状態を検出する機関状態検出手段と、該機関状態
に応じて前記開閉手段を開閉制御する制御手段と、を設
ける構成とした。

〈作用〉 スタータモータの回転トルクは磁束に比例して大きくな
り、回転速度は磁束に反比例して太き（なるが、上記の
構成によれば、始動時における機関状態を検出して、該
機関状態に応じて、界磁巻線をバイパスするバイパス回
路に流す電流を制御するようにした。これにより、機関
回転フリクションが大きい時等の機関の回転トルクが必
要な場合と、見かけの機関回転フリクションが小さい時
の高い回転速度とが必要な場合の双方が確保され、機関
を確実に始動させることができる。

（実施例） 以下に本発明の実施例を図に基づいて説明する。

第１図は、本発明に係る第１実施例として、ディーゼル
エンジンに適用した場合の回路構成図を示すものである
。

まず構成を説明する。尚、従来例と同一構成部分には第
７図と同一符号を付して、その説明を省略する。

マグネチックスイッチ３の主接点１０が閉じたときに、
界磁巻線１２をバイパスしてバッテリ２からの電流がモ
ータ１１に流れるような、バイパス回路２１が設けられ
ており、該バイパス回路２１に電流を流すことを開閉す
る開閉手段としての常開リレー１３が介装されている。

ここで本第１実施例に係る構成として、リレー１３は、
回転数を検出する回転センサ１４及び機関冷却水温度を
検出する水温センサ１５よりの信号を入力されるコント
ロールユニッ）１６により開閉制御がなされる。

次に第２図のフローチャートに従って、動作を説明する
。

ステップ（図ではＳと記す。以下同様）１では、機関を
始動させるためにスタータスイッチ１をＯＮにする。

ステップ２ではコントロールユニッ）Ｉ６モＯＮ状態と
する。

ステップ３では、マグネットスイッチ３の主接点１０が
ＯＮ状態となるのでモータ１１が回転を開始する。尚、
本実施例におけるモータ１１は、ステッブ３の状態で界
磁巻線１２に電流が流れる場合において、常温において
機関の始動性が良好になるように、磁束密度を強めてト
ルク重視の出力設定とないっている。

ステップ４では水温センサ１５からの測定結果Ｔがコン
トロールユニットＩ６に入力され、ステップ５では、温
度の所定値（例えば０°Ｃ及び６０°Ｃ）との高低が判
断される。

温度Ｔが低温（０°Ｃ未満）の時は、機関オイルの粘度
などにより機関の回転フリクションが増大していると考
えて、先ずトルク重視の出力設定のままでモータ１１は
回転させられる。そして、ステップ６に進み、回転セン
サ１４によりモータの回転速度Ｎまたは機関の回転速度
Ｎｅが測定されてコントロールユニット１６に入力され
る。

そして、ステップ７で回転速度Ｎ（Ｎｅ）が所定回転速
度（例えば２５０ｒｐｍ　）より高いか低いかが判断さ
れ、所定値より大きいときには、ステップ８に進んで、
リレー１３が作動してリレー接点がＯＮ状態となる。即
ち、低温（０°Ｃ未満）においても、モータの回転速度
または機関の回転速度が所定回転（２５Ｏｒｐｍ）より
大きくなった場合には、前記回転フリクションの増大に
よる高トルクの必要性は無くなったとして、界磁巻線１
２をバイパスさせることによりモータ１１への供給電流
を大きくして、もって回転速度Ｎを大きくしている。

一方、ステップ５において、高熱再始動時等の冷却水温
度Ｔが高い（例えば６０″Ｃより高温）場合は、図示し
ない燃料噴射弁の中に空気が滞留することが考えられ、
該空気を排出する目的で吸・排気を頻繁に−行う必要が
有り、ステップ８に進んでリレー１３の接点をＯＮ状態
として、回転速度Ｎを大きくしている。

更に、ステップ５において、冷却水温度Ｔが常温と考え
られる温度範囲（例えば０゛Ｃ≦Ｔ≦６０°Ｃ）である
場合は、機関の始動性が良好であるので、通常のモータ
１１制御を行っても機関を始動させるのには全く支障が
無いので、界磁巻線１２に通常の電流を流してトルク重
視の出力設定のまま始動を行う。

機関の始動後は、ステップ９においてスタータスイッチ
１をＯＦＦとして、ステップ１０でコントロールユニッ
１−１６の作動を停止させた後、一連の動作を終了する
。

以上説明したように、始動時における機関状態である温
度を検出し、更に機関回転速度によっても界磁巻線１２
のバイパス回路２１に電流を流すことを開閉する開閉手
段としての常開リレー１３を開閉制御するようにしたの
で、第３図に示すように、初爆前において機関回転フリ
クションが大きい時の大きいトルクと、初爆後年完全な
がら燃焼が始まった結果、見かけの機関回転フリクショ
ンが小さい時の高い回転速度との双方が確保され、機関
を確実に始動させることができる。

尚以上説明したように、一般にディーゼルエンジンの場
合は、圧縮比が高いため機関の回転抵抗は大きくなり、
そのためスタータモータは発生トルクの大きいものが必
要である。また、ディーゼルエンジンでは、極低温時に
は、機関が完爆する直前（約４５０ｒｐｍ　）まで機関
の回転を補助しなげれば機関は始動しないが、従来の特
に機関回転フリクションが大きい時のトルク重視のスタ
ータモータであると、機関回転フリクションが小さい時
の回転速度が足りないので始動させることが困難であっ
たが、本実施例に係る機関の始動装置によれば始動時に
おける機関の状態を検出して、機関状態に応じてスター
タモータ出力特性を切換制御しているので、機関を確実
に始動させることができる。

次に本発明に係る第２実施例として、ガソリンエンジン
に適応した場合を説明する。尚、本実施例においても、
その回路構成は前述した第１実施例としてのディーゼル
エンジンに適用した場合の回路構成と同様であるので、
その説明は省略し、第４図に示すフローチャートに従っ
て、動作を説明する。また、フローチャートの説明に際
し前記第１実施例の動作を図示した第２図と同一動作に
は、同一符号を付してその説明を省略する。

本実施例においては、ステップ２１において、機関冷却
水温度Ｔが高温（例えば６０゛Ｃより高温）の場合には
ステップ２２に進み、コントロールユニット１６よりの
信号によりリレー１３をＯＮにして、界磁巻線１２をバ
イパスさせることによりモータ１１への供給電流を大き
くして、もって回転速度Ｎを大きくしている。

即ち、高熱再始動時等の冷却水温度Ｔが高い（例えば６
０°Ｃより高温）場合は、吸・排気を頻繁に行って、機
関の始動性を向上させでいる。

また、ガソリンエンジンは常温及び低温では低回転速度
（約８Ｏｒｐｍ）でも始動可能であり、ディーゼルエン
ジンのように完爆まで回転を補助してやる必要がないの
で、モータ回転速度による制御を行わなくとも良い。

第５図は、本発明に係る第３実施例として、前記第１実
施例におけるモータ回転速度Ｎによるリレー１３のＯＮ
・ＯＦＦ判［ｒの代わりに、パンテリ２の端子電圧によ
って判断する実施例の回路構成図を示すものである。

まず構成を説明する。尚、従来例及び前記第１実施例と
同一構成部分には第１図と同一符号を付して、その説明
を省略する。

マグネチックスイッチ３の主接点１０が閉じたときに、
界磁巻線１２をバイパスしてバッテリ２がらの電流がモ
ータ１１に流れるようなバイパス回路２１が設けられて
おり、該バイパス回路２１に電流を流すことを開閉する
開閉手段としての常開リレー１３が介装されている。こ
こで本第３実施例に係る構成として、入力回路２３を介
して入力されるバッテリ２の端子電圧■８と、機関冷却
水温度を検出する水温センサ１５よりの信号がコントロ
ールユニット１６に入力され、該コントロールユニット
１６ニより開閉制御がなされる。

次に第６図のフローチャートに従って、動作を説明する
が、フローチャートの説明に際し前記第１実施例の動作
を図示した第２図と同一動作には、同一符号を付してそ
の説明を省略する。

ステップ５において、温度Ｔが低温（０°Ｃ以下）の時
は、機関オイルの粘度などにより機関の回転フリクシボ
ンが増大していると考えて、先ずトルク重視の出力設定
のままでモータ１１が回転させられた後、ステップ３１
に進み、バッテリ２の端子電圧■８がコントロールユニ
ット１６に入力される。

そして、ステップ３２で端子電圧ｖＩｌが所定電圧■ｃ
より高いか低いかが判断され、所定値より高いときには
、機関回転速度Ｎが充分に大きいのでバッテリ２にも十
分充電がなされていると判断して、ステップ３３に進ん
で、リレー１３を作動させリレー接点をＯＮ状態とする
。即ち、低温（Ｏ″Ｃ０未満おいても、端子電圧■、が
所定電圧■、よりより高い場合には、機関回転速度Ｎは
十分に大きく、前記回転フリクションの増大による高ト
ルクの必要性は無くなったとして、界磁巻線１２をバイ
パスさせるこよによりモータ１１への供給電流を大きく
して、もって回転速度Ｎを更に大きくするようにしてい
る。

一方、ステップ５において、高熱再始動時等の冷却水温
度Ｔが高い（例えば６０°Ｃより高温）場合は、端子電
圧Ｖ、の大小に係わらず、第１実施例の場合と同様にス
テップ３３に進んでリレー１３の接点をＯＮ状態として
、回転速度Ｎを大きくしている。

以上説明したように、本実施例においても、始動時にお
ける機関状態である温度を検出し、更にバッテリ２の端
子電圧ＶＩｌによっても、界磁巻線１２のバイパス回路
２１に電流を流すことを開閉する開閉手段としての常開
リレー１３を開閉制御するようにしたので、高トルク及
び高機関回転速度の双方が確保され、機関を確実に始動
させることができる。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明の機関の始動装置によれば
、機関冷却水温度１機関の回転速度及びバッテリの端子
電圧等により始動時における機関状態を検出して、モー
タ負荷の高負荷時には大きいトルクが得られ、低トルク
時には高回転速度が得られるように制御されるので、機
関の始動を確実に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例及び第２実施例に係る回路
図、第２図は同上実施例の動作を示すフローチャート、
第３図は同上実施例の作用を説明するスタータモータの
性能特性説明図、第４図は本発明の第２実施例の動作を
示すフローチャート、第５図は本発明の第３実施例に係
る回路図、第６図は同上実施例の動作を示すフローチャ
ート、第７図は従来の始動装置の回路図、第８図は従来
例の問題点を説明するスタータモータの性能特性説明図
である。 ■・・・スタータモータ　　１１・・・モータ　　１２
・・・界磁巻線　　１３・・・リレー　　１４・・・回
転センサ　　１５・・・水温センサ　　１６・・・コン
トロールユニット２１・・・バイパス回路 特許出願人　　日産自動車株式会社 代理人　弁理士　笹　島　　富二雄 １・・・スタータスイッチ １１・・・モータ（アーマチュア） １２・・・界磁巻線 １３・・・リレー １４・・・回転センサ １５・・・水温センサ ２１・・・バイパス回路 第６図 第１図 第２図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 界磁巻線に電流を流すことにより磁界を発生させて機関
   を始動させるスタータモータに、界磁巻線をバイパスす
   るバイパス回路と、該バイパス回路を開閉する開閉手段
   とを設けると共に、始動時における機関状態を検出する
   機関状態検出手段と、該機関状態に応じて前記開閉手段
   を開閉制御する制御手段と、を設けたことを特徴とした
   機関の始動装置。