JPS5898658A - 内燃機関の始動装置 - 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】 本発明は、機関出力軸に対して自由に回転する状態と機
関出力軸と一体になって回転する状態とをクラッチの接
離により選択的にとり得る慣性質量体と始動モータを用
いて機関の始動に必要なエネルギーを得る内燃機関の始
動装置に関する。

従来の慣性質量体を用いた始動装置の一例（特開昭５ｌ
−１１７２４１５）を第１図および第２図に示す。第１
図は要部の側断面図で、１は機関出力軸、２は機関出力
軸１と常に一体になって回転す゛るフライホイール、６
はフライホイール２を機関出力軸１に固着するボルト、
４は１幾開始動用の慣性質量体、５はフライホイール２
から慣性質量体４への一方向にのみ回転力を伝達するフ
リーホイ′−ル、６は慣性質量体４と一体になって回転
するクラッチフェーシング、７は慣性質量体４に連結さ
れたシフトレバ−１８はシフトレバ−７を駆動するクラ
ッチ用マグネット、９はフライホイール２と一体に設硅
られたりングギャ、１０は始動モータ、１１はリングギ
ヤ９とかみ合って始動モ−タ１０からフライホイール２
へ回転力を伝達するピニオン、１３は変速機駆動軸、１
４はフライホイール２と変速機駆動軸１３との間の動力
伝達、を断続するだめのクラッチディスク、１４はクラ
ッチフェーシング、１５はクラッチディスク１６を１川
１モするンフトレバー、１６はシフトレバ−１５ヤ駆動
するクラッチ用マグネットである。

７へ２図はその回路図で、１７はバッテリ、１８（１メ
インスイツチ、１９はスタータスイッチ、２０は点火コ
イル、２１は点火プラグであり、第１図”と：６１−符
号は対応する部分を示している。

メインスイッチ１８が閉じられている１幾関の通常！！
転状態では、クラッチ用マグネット８の作動′・こより
慣性質量体４がクラッチフェーシング６を介してフライ
ホイール２に接続され、機関出力軸１１、フライホイー
ル２および慣性質量体４は一体となって回転する。との
状態からメインスイッチ１８を開くと点火プラグ２１が
作動しなくなるので、４．Ａ・汀停止するが、慣性質量
体４けクラッチ１１．１マグネツト８の消勢によりフラ
イホイール２か１機関を一時停止後の暖機状態で再始動
させようとする場合、メインスイッチ１８を閉じると慣
性質量体４がフライホイール２に接続され、機関停止前
に慣性質量体４に蓄積された運動エネルギーによって機
関を再始動させることができる。

このように第１．２図に示す従来例は機関停止前に慣性
質量体に蓄積した運動エネルギーによって機関の再始動
を行ない、発進、停止の頻度が高い市街地走行での燃費
の改善を図ったものであるが、長時間停止後の初期始動
（コールドスタート）には、普通のようにスタータスイ
ッチ１９をＯＮにして始動モータ１０を作動させ、その
回転力で機関を直撃始動する方法をとっているため、時
に極低温の始動時には、スタータスインチをＯＮにして
から完爆に至るまでの時間が長くかかり、バッテリの消
耗も大きい。

従来の慣性質量体を用いた始動装置の曲の例として、始
動モータの作動時に慣性質量体と機関出力軸との間のク
ラッチを断にして慣性質量体を始ｌｌＩｈ七−夕により
回転駆動し、慣性質量体に運動エネルギーを充分蓄積し
た後、クラッチを接続して＋Ｒ曲Ｒ：を体の運動エネル
ギーを機関出力軸に執−、達し１．侵凋を始動させるこ
とも考えられている（％公＋ｌ［４１−５９６２、実開
昭５４−１２４８３０　）。

イぐ発明者らは、このように初期始動時に、慣性質ｉ（
１：　Ｉｊ：な同転駆動ｉ〜、その蓄積エネルギーによ
って（ぺ関な始動する、いわゆる慣性始動による場合と
１１’ｉ　’ｉＲの１６接始動による場合の始動時間の
比較実験を行なった結束、第６図に示すように極低温の
始動時には購注始動の方が有利であるが、慣性始動では
停止している慣性質量体を機関の慣性始動可能な回転数
まで加速しなければならないため、始動時成関、鼎度が
ある温度（たとえば−２０℃）以上（Ｃなると、むしろ
通常の直接始動による方が、始１・Ｗ１時曲が短く、バ
ッテリの消耗も少ないことがわかった。

本元別は上記の点に着目してなされたもので、？Ｊ）朋
始萌時の液間温度（冷却水温または油温等）が所潜温度
以上か否かによって始動モータにより機関を直接始動す
るか、あるいは慣性質量体を駆動してその蓄積エネルギ
ーにより慣性始＠するかを選択するよう構成することに
より、温度条件にかかわらず常に最小時間で機関を始動
でき、バッテリの消耗も少ない内燃機関の始動装置を提
供しようとするものである。

以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。

第６図は本発明の一実施例を示す要部側断面図である。

同図において、３１は機関出力軸（クランク軸）である
。機関出力軸６１の変速機側端面には機関の回転ムラを
なくすためのフライホイール５２がボルト６６によって
固着されている。３４は機関始動用の慣性質量体（第２
のフライホイール）である。慣性質量体６４は、フライ
ホイールろ２のボスとスリーブ３５に接する軸受６６に
圧入され、常時は機関出力軸６１に対して自由に回転で
きるようになっている。６７は慣性質量体３４上に設け
たリングギヤであり、機関始動時に始動モータのピニオ
ン３８とかみ合って慣性質量体３４を回転集動するため
のものである。慣性質量体３４の、ぺＩ苅と反対側の端
面にはクラッチフェーシング６９が接・キまたはボルト
締めにより固着されている。

フライホイール６２の液間側端面には板ばね４０かボル
ト４１で固着されており、二の板ばね４０にクラッチフ
ェーシング３９と接離スるクラッチディスク４１がボル
ト４２で固着されている。４６はクラッチ用電磁コイル
であり、電磁コイル４３がをかれた鉄心４４は機関のリ
アプレート４５にボルト４６でｊ固着され、慣性質量体
ろ４の機関側媒面とは空隙ａを介して対向している。４
７は磁束の短絡を防止するために設けた慣性質量体３４
のくり抜き部である。

電磁コイル４ろに通電すると、４４−３４−４１−３４
−４４　の磁気回路を通る磁束によって強磁性体からな
るクラッチディスク４１を電磁コイル４３に向って引き
寄せようとする力が働く。板ばね４０は、第４図に示す
ように複数個の扇形くり抜き部４８とボルト穴４９．５
０を有するほぼリング状Ｑこ形１戊さね、フライホイー
ル６２とは内周ディスク４１とは外周縁付近にあるボル
ト穴５０で結合されているので、クラッチディスク４１
に電磁吸引力が加わると、板ばね４０は第４図（ｂ）の
破線で示すように変形し、このためクラッチディスク４
１はクラッチフェーシング３９と接＋ＩＩ虫する位置に
移動して、フライホイール６２と慣性質量体３４との間
で運動エネルギーの授受かり能となり、慣性質量体３４
が機関出力軸３１と一体になって回転できるようになる
。電磁コイル４６０通電を遮断すると、クラッチディス
ク４１は板ばね４０の復元力によりクラッチフェーシン
グ６９から離れ、慣性質量体３４は機関出力軸３１に対
して自由に回転できるようになる。慣性質量体３４を機
関出力軸３１に対して接離するクラッチは電磁クラッチ
であればよく、上記の構成に限定されない。

５１はフライホイール６２と変速機駆動軸５２の間を接
離するクラッチディスク、５５はプレッシャプレート、
５４はプレッシャプレート５３を介してクラッチディス
ク５１を加圧するダイヤフラムスプリング（皿ばね）、
５５は変速機駆動軸５２Ｆを移動するスリーブであり１
機関始動時に一１ｄクラノナペダル（図示せず）を踏む
ことによってダイヤフラムスプリング５４がスリーブ５
５で押されて反転し、クラッチディスク５１がフライホ
イール５２から離れて機関出力軸３１と変速機駆イ１１
・１ｔｌｌ１５２の間の動力伝達を断ち切っている。

次に、第５図を参照して制御回路の構成を説明する。

５６は機関回転数を、点火パルスあるいはクランク角セ
／すを用いてそのパルス数をカウントす、ることにより
検出し、Ｆ−Ｖ変換器により電圧に変埃１〜で得た機関
回転信号である。

５７は慣性質量体６４０回転数を、これに結合したリン
グギヤ６７と電磁ピックアップ（図示せず）を用いてそ
のパルス数をカウントすることにより検出し、Ｆ−Ｖ変
換器により電圧に変換して得たｌｌ確１生質歇体回転信
号である。

比較４５８は、機関回転信号５６と機関停止状態に相当
する基準信号５９を入力して機関の同転停止を判別し、
停止時にはハイレベル信号をアンドゲート６７に出力す
る。

比較器６０は、機関回転信号５６と慣性質量体回転信号
５７を入力し、機関回転数が慣性質量体回転数と等しい
か、あるいはそれより低いときには、ハイレベル信号を
アンドゲート６５に出力する。

比較器６１は慣性質量体回転信号５７と慣性質量体３４
の所定回転数（たとえばａｏｏｒｐｍ）に相当する基準
信号６２を入力し、慣性質量体回転数が所定回転数を上
回ったとき、ハイレベル信号をアンドゲート６５に出力
する。

６３は機関運転状態検出回路で、機関回転数とその変化
、絞り弁開度、クラッチの状態、変速丑ギヤ位置などの
検出信号により、機関の減速、アイドリンク状態と加速
、定常運転状弗とを判別して、減速およびアイドリンク
時にはライン６３ａを通してアンドゲート６５にハイレ
ベル信号を出力する。また、アイドリング時のみライン
６５ｂヤ託してア／トゲ−トロ６にハイレベル信号を出
力する。

−ｆ　７１−ゲート６５は、比較器６０、比較器６１か
ら人勾される信号と機関運転状態検出回路６３からライ
／６６ａな通して入力される信号のすべてがハイレベル
のとき、ハイレベル信−１アンドゲート６６に出力する
。このハイレベル信号はインバータ６９を介してコイル
通電制御回路７ｏにも出力される。

アンドゲート６６は、アンドゲート６５がら入力される
信号と機関運転状態検出回路６３からライン６３ｂを通
して入力される信号のいずれもがハイレベルのとき、遅
延回路６８にハイレベル信号を出力する。連通回路６８
は、このハイレベル信号を受けて所定の遅れ時間（１〜
２秒）の後に・・イレベル信号を幾関停止回路７１に出
力する。

１幾１用停市回路７１は、このハイレベル信号を受けて
図示しない点火回路あるいは燃料供給回路を遮断し１．
１を停止させる。

発進操作検出回路６４は、運転者の車両を発進させよう
とする一連の操作、すなわちクラッチペダルを踏み込む
、アクセルペダルを踏み込む、ギヤを入れる等の状態変
化を検出して・・イレベル信号をアンドゲート６７に出
力する。

アンドゲート６７は、比較器５８と発進操作検出回路６
４からの入力信号が共にハイレベルとなったとき、ハイ
レベル信号を機関停止回路７１に出力しりセントさせる
ほか、コイル通電制御回路７０にもハイレベル信号を出
力する。

コイル通電制御回路７０は、ハイレベル信号が入力する
と電磁コイル４６に通電し、入力信号がローレベルのと
きには電磁コイル４５への通電を遮断する。

７３は初期始動を行なうための始動回路で、次のように
構成されている。

７４は温度センサから出力される冷却水温信号（油温信
号でも可）である。

比較器７９は、冷却水温信号７４と直接始動、慣性始動
の選択の基準となる所定温度（たとえば−２０℃）に相
当する基準信号７５を入力し、冷却水イ晶が所定温度よ
り低いときにはローレベル信号を出力する。この出力信
号はコイル通電制御回路７０、比較器８０にはそのまま
人力され、比゛紋型８１にはインバータ８５を介して入
力される。この比較器７９は運転者のキー操作によって
機関を始動させるときのみ作動する。

７６は運転者のキー操作によって機関を始動さ硝るとき
にハイレベルとなるスタート信号であり、礪関停正回路
７１および始動モータ通電制御回路８６に出力される。

このスタート信号は機関停止回路７１にはリセット信号
として作用する。始動モータ通電制卸回路８５は、スタ
ート信号が入力されると始動モータ８４に通電してこれ
を作動させる。

比較器８０は、比較器７９の出力がハイレベルのときの
み作動し、機関回転信号５６と基準信号（機関が始動し
たか否かを判別するためのもので、たとえば３５０　ｒ
ｐｍに相当する信号）７７を入力し１．・溝間回転数が
所定回転数を越えたときに、ハ・イレベル信号を始動モ
ータ通電制御回路８６に出力する。乙の・・イレベル信
号は始動モータ、市電制御回路８６にはリセット信号と
して作用する。

比較器８１は、比較器７９の出力がローレベルのとき、
この出力信号をインバータ８５で反転したハイレベル信
号によって作動する。この比較器８１には、慣性質量体
回転信号５７と慣性質量体の所定回転数（たとえば１５
００ｒｐｍ）に相当する基準信号７８とが入力されてお
り、慣性質量体回転数が所定回転数を越えたとき、ハイ
レベル信号を遅延回路８２および始動モータ通電制御回
路８３に出力する。このハイレベル信号は始動モータ通
電制御回路８５にはリセット信号として作用する。遅延
回路８２は、ハイレベル入力信号を受けると所定の遅れ
時間（０３〜０５秒）の後にハイレベル信号をコイル通
電制御回路７０に出力する本実施例の動作を以下に説明
する。

（イ）初期始動時 冷却水温−２０℃未満のとき； スタート信号７６がハイレベルになると、この・・イレ
ベル信号が比較器７９、機関停止回路７１始動モータ通
電制御回路８６へ出力される。このとき比較器７９の出
力は、冷却水温信号７４が基準信号７５より低いためロ
ーレベルとなる。し−たがって、比較器８０は作動しな
いが、このローレベル信号をインバータ８５で反転した
ハイレベル信号によって比較器８１が作動する。始動モ
ータ通電制卸回路８６に・・イレベル信号が入力すると
、始動モータ８４が通電され、第６図のピニオン６８が
リングギヤろ７にかみ合って慣性質量体６４を回転させ
る。このとき電磁コイル４６には通電されていないため
、クラッチディスク４１はクラッチフェーシング６９か
ら離れており、慣性質量体５４のみが増速される。その
回転数が１５００ｒｐｒｆ＆を越えると、比較器８１の
出力がハイレベルに変化し、始動モータ通電制御回路８
５にリセット信号として入力する。これによって、始動
モータ８々は作動を停止する。一方、遅延回路８２に設
定した遅れ時間の後にハイレベル信号がコイル通電制御
回路７０に入力されると、電磁コイル４６が通′成され
る。これによって、クラッチディスク４１が慣性質量体
６４に引き寄せられ、このクラッチディスク４１を介し
て慣性質量体６４に蓄えられた回転運動エネルギーがフ
ライホイール３２に伝達されて機関を始動させる。この
とき機関停止回路７１はスタート信号７６によ妙リセッ
トされて、始動準備状態となっている。

冷却水温−２０℃以上のとき； このときは、スタート信号７６が・・イレベルになると
比較器７９より７・イレベル信号が出力され、このハイ
レベル信号によりコイル通電制御回路７０が作動して電
磁コイル４６に通電する。したがって、慣性質量体６４
がクラッチディスク４１を介゛してフライホイールろ２
に接続された状態で始動モータ８４が作動し、その回転
力によって機関を直接始動させる。このときは、比較器
８０が作動して、機関が始動を完了したか否かを判別す
る。

すなわち、機関回転数が３５　Ｏｒｐｍに達するまでは
比較器８０の出力がローレベルで、始動モータ８４が作
動しクランキングを続けるが、機関回転数が３５　Ｏｒ
ｐｍを越えると、比較器８０の出力はハイレベルに変化
し、このハイレベル信号が始動モータ通電制御回路８６
にリセット信号として入７Ｊオるため、始動モータ８′
４は作動を停止す↓。

機関の始動完了によりスタート信号７６がローレベルに
変化すると、始動回路７６は始動前の状態にもどる。

（ロ）暖機状態 υ０速および定常運転時； このときアンドゲート６５の出力はローレベルであり、
インバータ６９を介してハイレベル信号としてコイル通
電制御回路７ｏに入力するため、電磁コイル４６が通電
され、慣性質量体３４はフライホイール６２と一体にな
って回転している。

減速運転時； 減速１里転を開始すると（このとき機関回転数、慣性質
歇体回転数は８００　ｒｐｍ以上とする）、アンドゲー
ト６０．６１の出力および機関運転状態検出回路６５の
ライン６ろ、の出力はすべてハイレベルとなるため、ア
ンドゲート６５の出力もハイレベルとなる。したがって
、インバータ６９を介してコイル通電制御回路７０にロ
ーレベル信号が入力＋、、電磁コイル４３への通電を遮
断する。

このため、慣性質量体６４はフライホイール３２との接
続を断たれ、自由減衰回転する。

アイドリンク時； 減速運転からアイドリンク運転に移ると、機関運転状態
検出回路６６のライン６３ｂの出力が・・イレベルとな
るため、アンドゲート６６の出力が・・イレベルに変化
する。とれにより、遅延回路６８に設定された遅れ時間
の後に機関停止回路７１が作動して、機関７２の作動を
停止させる。とのとき慣性質量体６４は自由減衰回転を
続けている。

車両発進時； すでに機関は停止しているから、比較器５８の出力はハ
イレベルとなっており、運転者の発進操１作により発進
操作検出回路６４の出力がハイレベルになると、アンド
ゲート６７の出力がハイレベルに変化する。この・・イ
レベル信号により機関停・出回路７１がリセットされて
始動準備状態となりまたコイル通電制御回路７０が作動
して電磁コイル４３に通電するため、慣性質量体６４０
回転運動エネルギーがクラッチディスク４１を介してフ
ライホイール５２に伝達され、機関を始動させる。

この点′寸第１．２図に示す従来例と同様である。

上記実施例で使用している始動モータは、ピニオンとリ
ングギヤの歯数比（減速比）を通常の値（１：１２程度
）よりも小さい１：４〜６ｉ度とし７て、慣１生質量体
を高速駆動できるようにしたものであり、−２０℃未満
のような極低温時を除き、始動モータにより直接始動す
る場合にも、減速比の小さい方が機関回転数の立上りが
早く、始動時間が短くなり、バッテリの消耗も少ない。

なお、上記実施例は、始動モータの作動時にのみピニオ
ンとリングギヤがかみ合って慣性質量体に回転力を伝達
する構成とした場合であるが、始動モータを高速回転に
も耐えられるように設計すれば、始動モータの回転子と
慣性質量体を直結した一体構債とすることもできる。

以上説明したように本発明によれば、初期始動時に機関
温度（冷却水温または油温等）が所定温２度以上か否か
を判別１〜でクラッチ用電磁コイルへの通電を制御する
ことにより、機関温度が所定温度以上のときには始動モ
ータ作動時に慣性質量体と機関出力軸を一体として回転
させて機関を直接始動させ、機関温度が所定温度より低
いときには始動モータ作動時に慣性質量体のみを回転駆
動し、所定速度まで増速させてから慣性質量体を機関出
力軸に接続して、慣性質量体に蓄積された運動エネルギ
ーにより機関を始動させる、いわゆる慣性始動を行なう
ようにしたため、第６図から明らかなように温度条件に
かかわらず常に最小の時間で゛機関を始動させることが
でき、バッテリの消耗も少なくてすむという効果が得ら
れる。

また、実施例中に示したように上記慣１生質量体および
クラッチを機関の一陥停止後の再起動にも利用すれば、
さらに走行燃費の低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は慣性質量体を用いた始動装置の従来例′を示す
要部側断面図、第２図はその′回路図、第６図は本発明
による始動装置の要部側断面図、第４図（ａｌ、ｆｂ）
は第６図中の板ばねの正面図およびそのＡ−Ａ・析面図
、第５図は本発明による始動曵叩の回路図、第６図は直
接始動と慣性始動の完爆に至るまでの所要時間を比較し
て示すグラフである。 ５１　・１＝＆関出力軸　　　３４・・・慣性質量体６
７　・リングギヤ ５８・・始動モータのピニオン ３９・・クラノチフエー／ング ４１　クラッチディスク ４３・・クラッチ用電磁コイル ７０・・コイル通電制御回路 ７ろ　始動回路 ７９・始動時機関温度（冷却水温）が所定温度以上ヒか
否かを判別する比較器 ８ろ・・始動モータ通電制御回路 ８４・・・始動モータ 代理人弁理士　中村純之助 、１１　図 才２図 第４ （Ｑ） らｎ 図 （ｂ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 始動モータによって駆動され、機関出力軸に対１−て自
   由に１司転する第１の状態と機関出力軸と一体になって
   回転する第２の状態とをクラッチの接離によす、箸択杓
   にとり得る慣性質量体と、始動時機関温度が所定温度以
   上か否かを判別する手段と、該判別手段の出力信号に基
   づｂて、始動時機関温度がＬ升定温度以上のときは前記
   始動モータの作動時に前（Ｃ慣性質量体を前記第２の状
   態として機関’ｆ　：Ｍ　妾′ｆ３動させ、始動時機関
   温度が所定温度より低いときは、前記始動モータの作動
   時に前記慣性’！！ｊ　４体を前記第１の状態として運
   動エネルギーを蓄積した後、前記慣性質！体を前記第２
   の状態と１〜で蓄積された運動エネルギーにより機関を
   始動させろように、前記クラッチを作動させる電磁コイ
   ルへの通電を制御する回路手段を具１′藺したことを特
   徴とする内燃１幾関の始動装置。