JPH0521171U - 内燃機関用スタータ駆動制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】機関の始動直後に機関が正規のアイドリング回
転数よりも低い回転数で運転される状態が生じたとき、
キースイッチの故障等によりスタータモータへの通電が
継続されてスタータモータが破損してしまうおそれをな
くすこと。 【構成】キースイッチ１の始動時通電用接点１ｃがバッ
テリ２に接続されたときに時限動作を開始するタイマ回
路９を設ける。タイマ回路９が時限動作を終了したとき
にサイリスタＳ3 を導通させ、バッテリ２からサイリス
タＳ3 を通して電磁リレー３の励磁コイル３ａに電流を
流す。これにより電磁リレー３の接点３ｂを開いてスタ
ータモータ４への通電を停止させる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、内燃機関のスタータモータへの通電を制御するスタータ駆動制御装 置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

電動始動式の内燃機関においては、キースイッチが始動位置に切り換えられた 際にスタータモータに通電し、機関が始動した後にスタータモータへの通電を停 止させる必要がある。従来は運転者が機関の始動を確認したときにキースイッチ を始動位置から運転位置に戻すことにより、スタータモータへの通電を停止させ るようにしていたが、誤操作によりスタータスイッチを運転位置に戻す操作が遅 れると、スタータモータが逆に機関により駆動されて過回転状態になり、破損す るおそれがある。

【０００３】 そこで、機関の始動が確認された時にスタータモータへの通電を自動的に停止 させるようにしたスタータ駆動制御装置が提案された。図３は従来のこの種のス タータ駆動制御装置を示したもので、同図において１は周知のキースイッチであ る。このキースイッチは、バッテリ２の非接地側の端子（この例では正極端子） に接続された可動接点１ａと、運転時通電用接点１ｂと、始動時通電用接点１ｃ とを少なくとも備えている。機関の始動時には可動接点１ａが図示しないキーに より操作されて先ず運転時通電用接点１ｂに接触する運転位置に切り換えられ、 次いで運転時通電用接点１ｂに接触した状態を維持しつつ始動時通電用接点１ｃ に接触する始動位置に切り換えられる。可動接点１ａが始動位置にある状態でキ ーから手を離すと可動接点は復帰バネの付勢力により自動的に運転位置に復帰す る。従って運転時通電用接点１ｂは機関の始動時及び運転時に可動接点１ａを通 してバッテリに接続され、始動時通電用接点１ｃは機関の始動時にのみ可動接点 を通してバッテリに接続される。

【０００４】 図３のスタータ駆動制御装置において、キースイッチ１の可動接点を運転位置 を経て始動位置に切り換える（可動接点１ａを接点１ｂ及び１ｃに接触させる） と、バッテリ２→キースイッチ１→電磁リレー３の常閉接点３ｂ→スタータモー タ４のスタータ通電回路が構成されて、スタータモータ４に通電される。これに よりスタータモータ４が駆動され、その出力軸に取付けられたピニオンギアが飛 び出して機関のクランク軸に取り付けられた駆動ギアに噛み合う。スタータモー タの回転により機関のクランク軸が回転させられ、機関の始動が行われる。

【０００５】 スタータモータにより機関が回転させられると、機関に取付けられた磁石発電 機５が発電を開始し、その出力がバッテリ充電制御回路６を通してバッテリ２に 印加される。バッテリ２の電圧が設定値以下の場合には、ツェナーダイオードＺ 1 が導通しないため、トランジスタＴr1が遮断状態にある。このときバッテリ２ からトランジスタＴr2のエミッタベース、抵抗Ｒ1 及びダイオードＤ7 を通して トランジスタＴr2にベース電流が流れるため、トランジスタＴr2が導通する。従 ってバッテリ２からトランジスタＴr2と抵抗Ｒ2 とダイオードＤ3 ，Ｄ4 とを通 してサイリスタＳ1 ，Ｓ2 にトリガ信号が与えられる。これによりサイリスタＳ 1 ，Ｓ2 が導通し、発電機５の出力が、発電機５→ダイオードＤ1 またはＤ2 → バッテリ２→サイリスタＳ1 またはＳ2 →発電機５の経路で充電電流が流れ、バ ッテリ２が充電される。

【０００６】 発電機５の出力電圧は機関の回転数の上昇に伴って高くなっていく。機関の始 動が完了し、機関の回転数が設定値Ｎs に達して発電機５の出力電圧が設定値に 達すると、ツェナーダイオードＺ2 が導通するため、発電機５→ダイオードＤ1 またはＤ2 →キースイッチ１→ＰＵＴ（プログラマブルユニジャンクショントラ ンジスタ）Ｐ1 のアノードゲート→ツェナーダイオードＺ2 →抵抗Ｒ4 →ダイオ ードＤ5 またはＤ6 →発電機５の経路で電流が流れ、ＰＵＴＰ1 が導通する。従 ってバッテリ２→ＰＵＴＰ1 →電磁リレー３の励磁コイル３ａ→バッテリ２の経 路で電流が流れて電磁リレー３の励磁コイルが励磁されるため、該リレーの接点 ３ｂが開き、スタータモータ４への通電が停止させられる。ＰＵＴは一度導通す ると電源電圧の印加が停止されるまで（キースイッチが開かれるまで）導通状態 を保持するため、機関の運転中電磁リレー３の接点３ｂは開状態に保持される。 この例では抵抗Ｒ4 とツェナーダイオードＺ2 とＰＵＴＰ1 とにより、機関の 回転数が設定値に達したときに電磁リレー３の励磁コイル３ａに通電するスター タ保護回路７が構成されている。

【０００７】 図３において、８は充電表示回路で、この回路は次のように動作する。キース イッチ１を運転位置に切り換える（可動接点１ａを接点１ｂに接触させる）と、 バッテリ２→トランジスタＴr3のエミッタベース→抵抗Ｒ6 →ダイオードＤ9 → バッテリ２の経路でトランジスタＴr3にベース電流が流れてトランジスタＴr3が 導通する。このときバッテリ２→トランジスタＴr3→ダイオードＤ8 →表示ラン プＬ1 →バッテリ２の経路で電流が流れるため、表示ランプＬ1 が点灯し、バッ テリの充電が行われていないことを表示する。機関が始動し、発電機５が発電を 開始すると、発電機５→ダイオードＤ1 またはＤ2 →キースイッチ１→トランジ スタＴ4 のエミッタベース→抵抗Ｒ5 →ダイオードＤ6 またはＤ7 →発電機５の 経路でトランジスタＴr4にベース電流が流れる。これによりトランジスタＴr4が 導通するため、トランジスタＴr3が遮断状態になり、表示ランプＬ1 を消灯させ てバッテリの充電が可能であることを表示する。

【０００８】

【考案が解決しようとする課題】

上記のスタータ駆動制御装置においては、図４に示したように、時刻ｔo にお いてキースイッチ１を始動位置に切り換えると、機関の回転数は同図に実線で示 したように上昇していく。機関の回転数がスタータ保護回路７の設定回転速度Ｎ s を超えるとスタータモータ４への通電が停止される。設定回転数Ｎs は機関の アイドリング回転数よりも僅かに低く設定されているため、機関がアイドリング 状態にあるときにスタータモータに通電されることはない。

【０００９】 しかしながら、図４に破線で示したように、機関が始動した後何等かの原因で 通常のアイドリング回転数よりも低い回転数で機関の運転が継続された場合に、 スタータ保護回路７の設定値Ｎs よりも低い回転数で運転が継続されることがあ る。この場合キースイッチの誤操作または、キースイッチの故障等によりキース イッチが始動位置から運転位置に復帰しない事態が生じると、長時間スタータモ ータが機関により回転させられ、スタータモータが破損するおそれがあった。

【００１０】 本考案の目的は、機関の始動直後に機関が正規のアイドリング回転数よりも低 い回転数で運転される状態が生じたときにキースイッチの誤操作や故障によりス タータモータへの通電が継続されてスタータモータが破損するおそれをなくした 内燃機関用スタータ駆動制御装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】

本考案は、内燃機関により駆動される発電機の出力で充電されるバッテリと、 機関の始動時及び運転時にバッテリに接続される運転時通電用接点と機関の始動 時にのみバッテリに接続される始動時通電用接点とを有するキースイッチと、励 磁コイルに通電されたときに開く常閉接点を有する電磁リレーと、バッテリから キースイッチの始動時通電用接点と電磁リレーの常閉接点を通して内燃機関用ス タータモータに通電するスタータ通電回路と、機関の回転数が設定値に達したと きに電磁リレーの励磁コイルに通電するスタータ保護回路とを備えた内燃機関用 スタータ駆動制御装置に係わるものである。

【００１２】 本考案においては、前記の目的を達成するため、キースイッチの始動時通電用 接点がバッテリに接続されたときに時限動作を開始するタイマ回路と、該タイマ 回路が時限動作を終了した時に導通して電磁リレーの励磁コイルに励磁電流を流 す自己保持機能付きの保護スイッチとを更に設けた。

【００１３】

【作用】

上記のようにタイマ回路及び保護スイッチを設けると、機関の始動操作が行わ れた後、一定の時間が経過したときに、キースイッチの状態の如何にかかわらず 必ず電磁リレーの接点が開かれてスタータモータへの通電が停止されるため、ス タータモータが破損するおそれをなくすことができ、信頼性を高めることができ る。

【００１４】

【実施例】

図１は本考案の実施例を示したもので、この実施例は図３の装置にタイマ回路 ９と保護スイッチとしてのサイリスタＳ3 とを追加したものである。タイマ回路 ９は、コンデンサＣ1 及び抵抗Ｒ8 からなる積分回路９ａと、トランジスタＴr5 、ダイオードＤ11，Ｄ12、抵抗Ｒ14，Ｒ15からなるリセット回路９ｂと、トラン ジスタＴr6，Ｔr7と抵抗Ｒ9 ないしＲ12とからなるフリップフロップ回路９ｃと 、トランジスタＴr8及び抵抗Ｒ13からなるフリップフロップ回路のトリガ回路９ ｄと、ツェナーダイオードＺ3 と、ダイオードＤ10とからなっており、積分コン デンサＣ1 の両端の電圧がツェナーダイオードＺ3 のツェナー電圧を超えたとき にサイリスタＳ3 にトリガ信号を与えるようになっている。サイリスタＳ3 はキ ースイッチ１の運転時通電接点１ｂと電磁リレー３の励磁コイルの非接地側の一 端との間に接続されていて、トリガ信号が与えられたときに導通して励磁コイル ３ａに電流を供給する。その他の構成は図３に示した従来の装置と同様である。 図１の実施例において、キースイッチ１が運転位置に切り換えられる（可動接 点１ａが接点１ｂに接触させられる）と、バッテリ２からキースイッチ１と電磁 リレー３の常閉接点３ｂとスタータモータ４とを通して電流が流れてスタータモ ータ４が駆動され、該スタータモータに取り付けられているピニオンギアが飛び 出して機関のクランク軸に取り付けられている駆動歯車に噛み合う。これにより 機関のクランク軸が回転させられ、機関の始動が行われる。

【００１５】 スタータモータ４により機関が回転させられると、機関に取付けられた磁石発 電機５が発電を開始し、その出力がバッテリ充電制御回路６を通してバッテリ２ に印加される。バッテリ２の電圧が設定値以下でツェナーダイオードＺ1 が導通 しないときには、トランジスタＴr1が遮断状態にあってトランジスタＴr2が導通 し、バッテリ２からトランジスタＴr2と抵抗Ｒ2 とダイオードＤ3 ，Ｄ4 とを通 してサイリスタＳ1 ，Ｓ2 にトリガ信号が与えられるため、サイリスタＳ1 ，Ｓ 2 が導通し、発電機５の出力がダイオードＤ1 ，Ｄ2 とサイリスタＳ1 ，Ｓ2 と からなる制御整流回路を通してバッテリ２に供給される。バッテリ２の電圧が設 定値を超えているときには、ツェナーダイオードＺ1 が導通するためトランジス タＴr1が導通し、トランジスタＴr2が遮断状態になる。従ってサイリスタＳ1 ， Ｓ2 にトリガ信号が与えられなくなり、両サイリスタが導通できなくなるため、 発電機５からバッテリ２への電力の供給が停止する。

【００１６】 機関の始動が完了し、機関の回転数が設定値Ｎs に達して発電機５の出力電圧 が設定値に達すると、ツェナーダイオードＺ2 が導通するため、発電機５からダ イオードＤ1 またはＤ2 とキースイッチ１とＰＵＴ（プログラマブルユニジャン クショントランジスタ）Ｐ1 のアノードゲートとツェナーダイオードＺ2 と抵抗 Ｒ4 とダイオードＤ5 またはＤ6 とを通して電流が流れ、ＰＵＴＰ1 が導通する 。従ってバッテリ２からＰＵＴＰ1 と電磁リレー３の励磁コイル３ａとを通して 電流が流れて電磁リレー３の励磁コイルが励磁される。これによりリレーの接点 ３ｂが開き、スタータモータ４への通電が停止させられる。スタータモータへの 通電が停止されると、該スタータモータに取り付けられているピニオンギアが機 関のクランク軸に取付けられた歯車から自動的に退避するため、スタータモータ が機関のクランク軸から切り離される。ＰＵＴは一度導通するとキースイッチが 開かれるまで導通状態を保持し、機関の運転中電磁リレー３の接点３ｂを開状態 に保持する。

【００１７】 また充電表示回路８においては、キースイッチ１が運転位置に切り換えられた ときにバッテリ２からトランジスタＴr3のエミッタベースと抵抗Ｒ6 とダイオー ドＤ9 とを通して電流が流れてトランジスタＴr3が導通し、これにより表示ラン プＬ1 が点灯してバッテリの充電が行われていないことを表示する。機関が始動 し、発電機５が発電を開始すると、発電機５からダイオードＤ1 またはＤ2 とキ ースイッチ１とトランジスタＴ4 のエミッタベースと抵抗Ｒ5 とダイオードＤ6 またはＤ7 とを通してトランジスタＴr4にベース電流が流れて該トランジスタＴ r4が導通するため、トランジスタＴr3が遮断状態になり、表示ランプＬ1 を消灯 させる。

【００１８】 タイマ回路９は次のように動作する。フリップフロップ回路９ｃは、トランジ スタＴr8が遮断している状態ではトランジスタＴr6が導通し、トランジスタＴr7 が遮断状態にあるように構成されている。従ってキースイッチ１が運転位置に切 り換えられたときにはトランジスタＴr7が遮断状態にあり、バッテリ２からキー スイッチ１と抵抗Ｒ10及びＲ14とダイオードＤ11とを通してトランジスタＴr5に ベース電流が流れる。これによりトランジスタＴr5が導通するため、積分コンデ ンサＣ1 は充電されない。時刻ｔo でキースイッチ１が始動位置に切り換えられ ると、図２（Ａ）に示すように、バッテリ２からキースイッチ１と抵抗Ｒ13とを 通してトランジスタＴr8のベースにトリガ信号Ｖb が与えられるため、トランジ スタＴr8が導通し、フリップフロップ回路９ｃのトランジスタＴr6を遮断状態に する。従ってトランジスタＴr7が導通状態になり、トランジスタＴr7がトランジ スタＴr5のベース電流を該トランジスタから側路する。これによりトランジスタ Ｔr5が遮断状態になるため、バッテリ２からキースイッチ１と抵抗Ｒ8 とを通し て積分コンデンサＣ1 に電圧が印加される。

【００１９】 従って図２（Ｂ）に示すように、時刻ｔo でキースイッチ１が始動位置に切り 換えられると同時に積分コンデンサＣ1 の充電（時限動作）が開始され、積分コ ンデンサＣ1 の両端の電圧Ｖc が上昇していく。

【００２０】 キースイッチ１が始動位置に切り換えられた後、一定の時間が経過すると、積 分コンデンサＣ1 の両端の電圧Ｖc がツェナーダイオードＺ3 のツェナー電圧Ｖ z を超えるため、ツェナーダイオードＺ3 が導通してサイリスタＳ3 にトリガ信 号を与える。これによりサイリスタＳ3 が導通し、図２（Ｃ）に示したように、 バッテリ２からキースイッチ１とサイリスタＳ3 とを通して電磁リレーの励磁コ イル３ａに励磁電圧Ｖy が印加される。これにより電磁リレーの励磁コイル３ａ が励磁されて接点３ｂが開き、スタータモータ４への通電が停止される。

【００２１】 従って図４に破線で示したように、機関の始動後何等かの原因でスタータ保護 回路７の設定回転数Ｎs よりも低い回転数でアイドリング運転が行われる状態に なってスタータ保護回路７が働かなくなった場合には、時刻ｔo でキースイッチ が始動位置に切り換えられた後、所定の時間Ｔs が経過した時刻ｔ1 においてタ イマ回路９のサイリスタＳ3 が導通して電磁リレー３の励磁コイル３ａを励磁し 、スタータモータへの通電を停止させる。またサイリスタＳ3 が導通すると同時 に抵抗Ｒ15とダイオードＤ12とを通してトランジスタＴr5にベース電流が与えら れるため、トランジスタＴr5が導通して積分コンデンサＣ1 を放電させる。

【００２２】 上記の実施例では、積分コンデンサＣ1 の両端の電圧がツェナーダイオードＺ 3 のツェナー電圧を超えたときにサイリスタＳ3 を導通させるようにしたが、積 分コンデンサＣ1 の両端の電圧と基準電圧とを比較する比較回路を設けて該比較 回路の出力をサイリスタＳ3 のゲートに供給し、積分コンデンサＣ1 の両端の電 圧が基準電圧を超えたときに該比較回路の出力を高レベルにしてサイリスタＳ3 をトリガするようにしても良い。

【００２３】 上記の実施例では、キースイッチ１が始動位置に切り換えられたときにバッテ リ２からキースイッチを通してトランジスタＴr8にトリガ信号を与えるようにし たが、発電機５の出力でトランジスタＴr8にトリガ信号を与えるようにしても良 い。

【００２４】 上記の実施例において、抵抗Ｒ15及びダイオードＤ12を設けない場合には、キ ースイッチが開かれたときに、コンデンサＣ1 →抵抗Ｒ8 →サイリスタＳ3 →電 磁リレーの励磁コイル３ａ→コンデンサＣ1 の経路で積分コンデンサＣ1 が放電 するが、機関を停止させた後短時間で再始動を行う場合には積分コンデンサＣ1 の放電が間に合わないおそれがあり、機関の始動時に積分コンデンサＣ1 に電荷 が残っているとタイマの設定時間が狂う恐れがある。上記実施例のようにダイオ ードＤ12及び抵抗Ｒ15を設けて、サイリスタＳ3 の導通と同時にトランジスタＴ r5を導通させてコンデンサＣ1 を放電させるようにすれば、このような問題はな くなる。

【００２５】

【考案の効果】

以上のように、本考案によれば、キースイッチの始動時通電用接点がバッテリ に接続されたときに時限動作を開始するタイマ回路と、該タイマ回路が時限動作 を終了したときに導通して電磁リレーの励磁コイルに電流を流す自己保持機能付 きの保護スイッチとを設けたので、機関の始動操作が行われた後、一定の時間が 経過したときに、キースイッチの状態の如何にかかわらず必ずスタータモータへ の通電を停止させることができ、スタータモータが破損するおそれをなくして信 頼性を高めることができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例を示す回路図である。

【図２】（Ａ）ないし（Ｃ）は図１の実施例で用いるタ
イマ回路の動作を説明するための波形図である。

【図３】従来の装置の回路図である。

【図４】機関の始動時の回転数の時間的変化を示した線
図である。

【符号の説明】

１…キースイッチ、２…バッテリ、３…電磁リレー、４
…スタータモータ、５…発電機、６…バッテリ充電制御
回路、７…スタータ保護回路、８…充電表示回路、９…
タイマ回路、９ａ…積分回路、９ｂ…リセット回路、９
ｃ…フリップフロップ回路、９ｄ…フリップフロップ回
路のトリガ回路、Ｓ3 …サイリスタ（保護スイッチ）。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関により駆動される発電機の出力で
   充電されるバッテリと、機関の始動時及び運転時にバッ
   テリに接続される運転時通電用接点と機関の始動時にの
   みバッテリに接続される始動時通電用接点とを有するキ
   ースイッチと、励磁コイルに通電されたときに開く常閉
   接点を有する電磁リレーと、前記バッテリからキースイ
   ッチの始動時通電用接点と前記電磁リレーの常閉接点を
   通して内燃機関用スタータモータに通電するスタータ通
   電回路と、前記機関の回転数が設定値に達したときに前
   記電磁リレーの励磁コイルに通電するスタータ保護回路
   とを備えた内燃機関用スタータ駆動制御装置において、 前記キースイッチの始動時通電用接点がバッテリに接続
   されたときに時限動作を開始するタイマ回路と、 前記タイマ回路が時限動作を終了した時に導通して前記
   電磁リレーの励磁コイルに励磁電流を流す自己保持機能
   付きの保護スイッチとを具備したことを特徴とする内燃
   機関用スタータ駆動制御装置。