JPH0337373A - エンジン始動装置 - 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、バッテリ駆動のエンジン始動装置に関する。

［従来の技術１ 実開昭５８−３１７６５号公報は、永久磁石型の界磁極
をもつスタータモータと、この界磁極に巻装された巻線
と、エンジン始動時においてスタータモータの温度が低
い場合に上記巻線に通電して界磁極を励磁する温度スイ
ッチとを備えるエンジン始動装置を開示している。−上
記通電により、永久磁石型の界磁極の磁束密度が温度に
より変動する不具合が補償される。

一方、自動車用などのような比較的大型の内燃機関を始
動するエンジン始動装置には、はとんど直流直巻型ある
いは直流複巻型のスタータモータが用いられている。

［発明が解決しようとする課題１ しかしながら、上記した従来の直流直巻型のスタータモ
ータでは、エンジン負荷が所定の一定値の場合に（通常
は低温時のエンジン負荷に合わせて）、最適の起動特性
となるように各部が設６Ｉされているが、エンジン負荷
が変動した場合には直流直巻型のモータの一般特性とし
て起動特性が大きく変動する。すなわち、低温時のエン
ジン負荷に合わせてスタータモータのトルク特性を設定
しており、エンジン温度が上昇してオイル粘度が低下す
るとエンジン負荷が軽くなり過ぎ、低温用のｉ〜ルク設
定では高温用のトルク設定のものに対しエンジン回転数
が減少するなどの不具合があった。

また一方、上記した直流直巻型のスタータモタは、その
直巻特性によりエンジン始動後の無負荷運転状態におい
て高回転数となるため、回転子の耐遠心力を強化したり
、機械的υＩ動装置を設けて回転子の過度な回転上昇を
防止したりする必要があった。

上記した二つの問題は、直巻コイルを有している直流複
巻型のスタータモータにおいても、同様に存在する。

第１発明及び第２発明は上記した各問題に鑑みなされた
ものであり、第１光明はエンジン負荷の変動に対して安
定した起動特性を有するエンジン始ｖＪ装置を提供する
ことをその解決すべき課題としており、第２発明はエン
ジン始動後における回転数の過昇に対する制動性に優れ
たエンジン始動装置を提供することをその解決すべぎ課
題としている。

［課題を解決するための手段］ 第１発明は、直巻コイルと制御用の分巻コイルとを有す
る直流複巻型のスタータモータと、エンジン負荷の大小
を検出するエンジン負荷検出手段と、エンジン負荷が重
過ぎる場合には和動方向に、エンジン負荷が軽過ぎる場
合には差動方向に、前記分巻コイルに通電し、エンジン
負荷が正常範１Ｙ１１の場合には前記分巻コイルへの通
電を遮断するモータ＄り御部とを具備することを特徴と
している。

第２充明は、直巻コイルと制御用の分巻コイルとを有す
る直流複巻型スタータモータと、該スタータモータの制
動時に前記分巻コイルに和動方向に通電して発電１ＩＩ
Ｉ動を行うモータ制御部とを具備することを特徴として
いる。

ここで、和動方向とは、分巻コイル及び直巻コイルの磁
界が同方向となる通電方向をさし、差動方向とは、上記
両磁界が逆方向となる通電方向を言う。

［作用１ 第１光明において、モータ制御部　１１１部は、エンジ
ン負荷検出手段が検出したエンジン負荷の大小により、
エンジン負荷が重過ぎる場合には和動方向に分巻コイル
に通電し、エンジン負荷が軽過ぎる場合には差動方向に
分′８コイルに通電し、エンジン負荷が正常範囲にある
場合には分巻コイルに通電しない。和動方向への通電に
よりトルクは増加し、差動方向への通電によりトルクは
減少し、結果としてエンジンの始動特性はエンジン負荷
変動に関らず一定となる。

第２発明において、モータ制御部は、エンジン始動後の
スタータモータの制動時に分巻コイルに和動方向に通電
して発電制動を行って、スタータモータの回転数の過昇
を防止する。

［実施例１ 第１、第２発明の一実施例を第１図を用いて説明する。

このエンジン始！１１装＠は、直巻コイル１ｄ及び分巻
コイル１Ｓをもつ直流複巻型のスタータモータ１と、本
発明でいうエンジン負荷検出手段を構成する温度センサ
２と、スタータモータ１のアーマチュア電流を断続する
マグネットスイッチ３と、分巻コイルＩＳを駆動するモ
ータＩＩ　６１１部４とからなる。

スタータモータ１のデーマチ１アコイル（図示せず〉の
一端は直巻コイル１ｄを介してアースされ、上記アーマ
チュアコイルの他端はマグネットスイッチ３の主接点３
ａを介してバッテリ５の正極に接続されている。マグネ
ットスイッチ３のコイルは互いに直列に接続された保持
コイル３ｂと吸引コイル３Ｃからなり、保持コイル３ｂ
の独立端はアースされ、吸引コイル３Ｃの独立端はアー
マチュアコイルと主接点３ａとの接続点８に接続され、
保持コイル３ｂ及び吸引コイル３Ｃの共通端はキースイ
ッチ６のＳＴ’端に接続されている。

キースイッチ６のＩＧ端はモータ制御部４の高位電源端
に接続されており、キースイッチ６の可動側接点はバッ
テリ５の正極に接続されている。

一方、モータ制御部４の一入力端にはエンジン回転数を
検出づるタコメータ７が接続されており、モータ制御部
４の他の入力端にはエンジン温度を検出する温度センサ
２が接続されている。また、モータ制御部４の更なる他
の入力端は接続点８に接続されており、モータ制御部４
の一対の出力端には分巻コイル１Ｓの両端が接続されて
いる。

このエンジン始動装置の動作を説明づる。

キースイッチ６を回動してＳＴ端をバッテリ５に接続す
ると、保持コイル３ｂ、吸引コイル３Ｃに通電され、保
持＝１イル３ｂ及び吸引コイル３Ｃによる磁気付勢力の
和により主接点３ａが閉じ、アーマチュアコイル及び直
巻コイル１ｄに通電される。主接点３ａが閉じると主接
点３ａは吸引コイル３Ｃを短絡するが、主接点３ａの閉
止状態は保持コイル３ｂの磁気イＪ勢力により充分保持
される。

主接点３ａが閉止されるとスターターヒータ１にバッテ
リ電圧が供給されてスタータモータ１が起動し、スター
タモータ１の回転軸に連結されたエンジン（図示せず〉
が駆動される。エンジン始動後、キースイッチ６をｆＪ
ｌ　＜ことによりスタータモダ１への通電が停止される
。

次に、モータ制御部４の動作を第２図及び第３図のフロ
ーチャートを用いて説明する。

キースイッチ６を８丁端に投入するとルーチンがスター
トし、スターターし−９１に内蔵されたビニオンギヤの
噛合Ｐｌを向上させるため、主接点３ａが閉じるまで分
巻コイル１ｓに和動方１ｉ’Ｉ］の通電を行ない（Ｓ１
０）、マグネットスイップ３の主接点３ａが閉じたかど
うかを接続点８の電位変化により調べる（Ｓ１２）。主
接点３ａが閉じていなければＳ１０にリターンし、主接
点３ａが閉じていれば、温度センサ２で検出したエンジ
ンｍ１Ｍが高温側しきい値ｔｌ　（ｔ１＝たとえば８０
’Ｃ）以上かどうかを調べ（Ｓ１４）、１１以上であれ
ば分巻コイル１Ｓに差動通電しく３２２＞、ｔｌより低
ければＳ１６に進む。３１６では、エンジン温度が低温
側しきい値ｔ２（ｔ２＝たとえば一１０℃〉以下かどう
かを調べ（３１６）、ｔ２以下であれば分巻コイル１Ｓ
ｌ、″和動通電しく３１Ｂ）ｔ２より高ければ分巻コイ
ル１Ｓに通電しない（３２０＞。

次に、クランキング状態かどうかを調べる（８２６）。

クランキング状態は、タコメータ７で検出したエンジン
回転数が５０〜５０Ｏｒｐｍの範囲である状態をさす。

クランキング状態であればＳ１４にリターンし、クラン
キング状態を脱していればロック状態かどうかを調べる
（３２Ｂ＞。

ロック状態かどうかは、タコメータ７で検出したエンジ
ン回転数が５０ｒＤｍ以下かどうかで調べる。また起ｖ
Ｊ直後の過度的な低速回転状態が後の３２８でロック状
態と誤判断されるのを防止づるために一定時間内の回転
変動の平均値を採用している。

ロック状態でな（プれば正常にエンジンが始動されたも
のとして（すなわち、エンジン回転数が５０Ｏｒｐｍ以
上であるとして〉、分巻コイル１ｓに和動通電する（Ｓ
３０）。なおここで、分巻コイル１Ｓに和動通電するの
は、スタータの無負荷回転数を低下させて回転数過昇に
よるスタータモータ１のコンミテータの破壊等を防止す
るためである。

次に、主接点３ａが閉じているかどうかを調べ（Ｓ３２
）、主接点３ａが閉じていれば３３０にノターンし、主
接点３ａが閉じていなければ一定時間待機した（３３／
１）後、分巻コイル］Ｓへの通電を停止して（Ｓ３６）
　、ルーチンを終了する。

Ｓ３４にて一定時間待機するのは、スターターｔり１へ
の発電ｆｒｉｌｌ動を充分に行ってその減速を良好に実
施するためである。

３２Ｂにてロック状態を検出すれば、一定時間待機した
（３３８）後、再喰ロック状態かどうかを確認しく５４
０）、ロック状態から解除されていればＳ３０に進み、
依然としてロック状態であれば１ｉ報信号を外部に出力
して（Ｓ４２）、Ｓ３６に進む。

なお、エンジン温度の代りに外気温を検出してもよい。

クランキング状態（すなわちエンジン着火前の始動回転
状＠）、及び、エンジンのロック（すなわちエンジンの
回転障害）は、タコメータ７の使用以外に例えば接続点
８の電位変化などでも電気的に検出することができる。

上記説明したようにこの実施例では、エンジン負荷の大
小をエンジン温度で検出している。すなわち、エンジン
＠度が高い場合にはオイル粘度が低いのでエンジン負荷
が軽く、エンジン温度が低い場合にはオイル粘度が高い
のでエンジン負荷が重く、エンジン温度が所定の設定範
囲であればオイル粘度が正常でエンジン負荷が適性であ
るとする。このようにすることにより、エンジン始動時
におけるエンジン負荷を簡便に推定することができる。

また本実施例では、分巻コイル１Ｓへの通電によるスタ
ータモータ１のトルク特性を、エンジン＠度が所定の設
定範囲である場合のエンジン負荷に合わせて設計してい
る。このようにすれば、高温時と低温時において分巻コ
イル１Ｓへの電流の通電方向を変更するだけでよく、分
巻コイル１Ｓへの通１ｉ１流の絶対値を３秤類設定せず
とも、通電／遮断の制御と通電方向の切替制御とにより
３種類のトルク特性を得ることができる。なお、良く知
られているように、上記通電電流の絶対値の制御は、複
雑な回路構成を必要とする。

更に、エンジン始動後、主接点３ａ＠開いた状態から一
定時間だけ分巻コイル１Ｓに和動方向に通電する代りと
して、スタータモータ１の回転中だけ分巻コイルに和動
通電してもよい。スタータモータ１回転を検出する手段
としては、電磁ピックアップやホール素子等を用いるこ
とができる。

また更に、この実施例では、マグネットスイッチ３の保
持コイル３ｂ、吸引コイル３Ｇに通電した後、主接点３
ａが閉じるまで、分巻コイルＩＳに和動通電しているの
で、主接点３ａが閉じた瞬間の起動ショック及び起動′
ｉ／１流が小さい利点がある。

（発明の効果） 以上説明したように、第１発明は、エンジン負荷の大、
中、小により、分巻コイルに和動通電、通電せず、差動
通電を切替えているので、単純なり制御によりエンジン
負荷の変動に対応して起動トルク特性を補償することが
できる。

また、第２発明は、エンジン始動後のスタータモータの
制動時に分巻コイルに和動方向に通電して発電制動を行
っているので、スタータモータの回転数の過昇を防■す
ることができ、スタータモータの信頼性を高めその小形
軽量化を図ることがきる。

４、図面のｆｆｉ　Ｑ’な説明 第１図は第１、第２梵明の一実施例を示１回路図である
。

第２図及び第３図は第１図におけるモータｉＪＩ御部９
の動作を示す７０−チャートである。

１・・・スタータモータ １ｄ・・・直巻コイル １Ｓ・・・分巻コイル ２・・・温度センサ （エンジン負荷検出手段） ４・・・モータ制御部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）直巻コイルと制御用の分巻コイルとを有する直流
   複巻型のスタータモータと、 エンジン負荷の大小を検出するエンジン負荷検出手段と
   、 エンジン負荷が重過ぎる場合には和動方向に、エンジン
   負荷が軽過ぎる場合には差動方向に前記分巻コイルに通
   電し、エンジン負荷が正常範囲の場合には前記分巻コイ
   ルへの通電を遮断するモータ制御部と、 を具備することを特徴とするエンジン始動装置。
2. （２）直巻コイルと制御用の分巻コイルとを有する直流
   複巻型スタータモータと、 該スタータモータの制動時に前記分巻コイルに和動方向
   に通電して発電制動を行うモータ制御部と、 を具備することを特徴とするエンジン始動装置。