JPS6073052A - 車載機関の再始動装置 - 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】 （技術分野） えて、その効率の向上を図った車載機関の再始動装置に
関する。

（従来技術） 従来の車載機関の再始動装置としては、例えば、特開昭
４９−５１４２８号公報に記載されたようなものが知ら
れている。この車載機関の再始動装置は、機関の出力軸
にクラッチを介して慣性モーメントの大きなフリーホイ
ールを設け、クラッチを制御することでフリーホイール
に機関の出力軸が生じる運動エネルギを貯えるとともに
、また、貯えられたエネルギにより機関の始動を行う。

詳しく説明すると、この車載機関の再始動装置にあって
は、スロ・ノトルバルブが開かれて機関が比較的高速運
転をしている場合に、クラッチがフリーホイールを出力
軸に連結してフリーホイールにエネルギを貯え、また、
車両の停車時等に停止された機関を再始動する場合、フ
リーホイールの回転数が大きい時にはクラ・ノチにより
フリーホイールを出力軸へ連結して貯えられたエネルギ
で再始動を行い、フリーホイールの回転数が小さい時に
はスクータモータにより機関の再始動を行う。

しかしながら、このような従来の車載機関の再始動装置
にあっては、スロットルバルブが開かれて機関が高速回
転をしている時、例えば加速時等に、クラッチがフリー
ホイールと出力軸とを連結するため、加速時等の車両運
行上大きな動力を必要とする時に機関の負荷が増大して
、車両の加速性能等を低下させるという問題点があった
。

（発明の目的） この発明は、上記問題点を鑑みてなされたもので、車両
の減速走行時の不必要エネルギをフライホイールに貯え
ることで、上記問題点の解決とともに車両の燃費の向上
を図ることを目的としている。

（発明の構成） この発明は、車載機関の出力軸に回転自在に係合して所
定の慣性モーメントを有したフリーホイールと、該フリ
ーホイールと前記出力軸との間を接続切離可能なりう・
ノチと、前記フリーホイールの回転数を検出するフリー
ホイール回転検出手段と、該フリーホイール回転数検出
手段の出力信号に基づいて前記クラ・ノチを匍１窃１し
、前記フリーホイールへ前記機関が発生した仕事を貯え
るとともに、該貯えた仕事により前記機関の始動を行う
制御手段と、を有した車載機関の再始動装置において、
車両の減速状態を判別する減速状態検出手段、前記出力
軸の回転数を検出するエンジン回転数検出手段および車
両の変速装置の変速位置を検出する変速位置検出手段を
設け、前記制御手段は、前記フリーホイールの回転数が
前記出力軸の回転数より小さく、車両が減速状態にあり
、かつ前記変速装置の変速位置が走行位置にある時、前
記クラッチを接続状態として前記フリーホイールに機関
が発生ずる仕事を貯えるものである。

この車載機関の再始動装置によれば、フリーホイールの
回転数が出力軸の回転数より小さく、変速装置の変速位
置が走行位置にあり、かつ車両が減速状態にある場合に
、クラッチがフリーホイールを出力軸へ連結する。した
がって、車両の加速あるいは登板性能等が損なわれるこ
とも無く、車両は良好な走行性能を維持する。

すなわち、上述のように、車両が減速状態にあって変速
装置の変速位置が走行位置にある場合は、車両は余剰エ
ネルギを有した状態にあり、この余剰エネルギがフリー
ホイールに貯えられる。このため、機関のエネルギがフ
リーホイールに奪われること無く、車両全体としての効
率すなわち燃費が向上する。

（実施例） 以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図および第２図は、この発明の一実施例を示す図で
ある。

まず、構成を説明すると、第１図において、１１はエン
ジンのシリンダブロック、１２ばエンジンのクランクシ
ャフト（出力軸）を示し、クランクシャフト１２の端部
には大きな慣性モーメントを有したフライホイール１３
がポルト１４により固定されている。フライホイール１
３とシリンダブロック１１との間には、フライホイール
１３にベアリング１５を介して回転自在に支持されたフ
リーホイール１６が配設されている。

また、フライホイール１３とフリーホイール１６との間
には、フライホイール１３とフリーホイール】６とを接
続切離可能な電磁クラッチ１７（クラッチ機構）が介装
されている。この電磁クラソチ１７は、円板状のスプリ
ング１８を介してフライホイール１３に係合した環状の
可動鉄片１９と、該可動鉄片１９に対応してフリーホイ
ール１６のフライホイール１３例の側面に埋没された環
状の摺接部材２０と、シリングブロック１１に設けられ
た支持ケース２１内に収納されて後述する制御装置に接
続されたソレノイド２２と、を有している。

この電磁クラッチＩ７は、ソレノイド２２が通電される
と、可動鉄片１９がスプリング１８に抗して摺接部材２
０に摩擦接触し、フライホイール１３すなわちクランク
シャフト１２とフリーホイール１６とを接続する。なお
、２３はフライホイール１３の外周部に設けられた第１
リングギア、２４はフリーホイール１６の外周部に設け
られた第２リングギア、２５は図外の変速装置とフライ
ホイール１３との間に設けられたクラッチ装置であり、
第１リングギア詔は図示しないスタータモータの出方ギ
アと噛合し、第２リングギア２４はフリーホイール回転
数検出手段（後述する）の電磁ピンクアンプに係合して
いる。

制御装置２６は、第２図に示すように構成されている。

なお、この制御装置２６はデジタル制御を行うものであ
るため、以下の説明においては、２値のデジタル信号高
電位信号）１および低電位信号りにより説明する。同図
において、２７はクラッチペダルが操作されていない時
すなわちクラッチ装置２５が接続状態にある時信号■］
をＡＮＤ回路３７．３８へ出力す名筆１クラッチ状態検
出器２８はクランクシャフト１２の回転数を検出して該
回転数を表示するアナログ信号Ｒｅを減算器３９へ出力
するエンジン回転数検出器、２９はフリーホイール１６
の回転数を検出して該回転数を表示するアナログ信号Ｒ
ｆを減算器３９へおよび微分器４０出力するフリーホイ
ール回転数検出器、３０はスロットルバルブが閉じてい
る時信号ＨをＡＮＤ回路３７．３８へ出力するスロット
ルバルブ開度検出器、３１ば変速装置の変速位置を検出
して該変速位置が中立位置にある時信号ＨをＡＮＤ回路
３８へ出力するとともにインバータ４１を介してＡＮＤ
回路３７へ出力する変速位置検出器、３２は車速を検出
して車速か零である時すなわち車両が停止している時信
号■］をＡＮＤ回路３８へ出力する車速検出器、３３は
エンジン冷却水温が適正温度範囲（例えば、６０″Ｃ〜
１００”ｃ）にある時信号ＨをＡＮＤ回路３８へ出方す
る冷却水温検出器、３４はターラ等が使用されて電装品
の電力消ｗｉｔが大きい時信号ＨをＡＮＤ回路３８へ出
力する電気負荷検出器、３５はクラッチペダルが踏み下
げられた時すなわちクラッチ装置２５が切離状態にある
時信号ＨをＡＮＤ回路４２に出力するとともにインバー
タ４３を介してＯＲ回路４４へ出力する第２クラツチ状
態検出器、３６はクランクシャフト１２０回転数および
オルタネータのツブ回路４５０セント端子Ｓに入力し、
また、ＡＮＤ回路４２ヘインバータ４６を経て入力する
。なお、上記第１クラツチ状態検出器２７およびスロッ
トルバルブ開度検出器３０は減速状態検出手段７０とし
て機能するもので、クラ、チペダルおよびアクセルペダ
ルが操作されずクラッチ装置２５が接続状態でスロット
ルバルブが閉している時を車両の減速時と判断している
。

減算器３９は、エンジン回転数検出器２８の出力信号Ｒ
ｅからフリップフロップ回転数検出器２９の出力信号Ｒ
ｆを減算し、クランクシャフトＩ２とフリーホイール１
６との回転数差を表示するアナログ信号ΔＲを比較器４
７のマイナス端子へ出力する。比較器４７は、そのプラ
ス端子に所定の回転数差（例えば、３０ｒ、ｐ、ｍ　）
を表示する基準電圧信号ΔＲ１が基準電圧発生器６５が
ら入力し、信号へＲが信号ΔＲ１より小さい時インバー
タ３７ａを介してＡＮＤ回路３７へ信号Ｈを出力する。

ＡＮＤ回路３７は、第１クラツチ状感検出器２７および
スロットルバルブ開度検出器３ｏが信号Ｈを出力すると
ともに変速位置検出器３１および比較器４７が信号りを
出力する時、デユーティ発生器４８へ信号Ｈを出力する
。

微分器４０は、フリーホイール回転数検出器２９の出力
信号Ｒｆを時間で微分し、角加速度を表示するアナログ
信号Ｒｆを比較器４９のマイナス端子および比較器５０
のプラス端子へ出力する。

比較器４９は、そのプラス端子に所定の角加速度（例え
ば、８　ｒ、ｐ、ｓ　／　ｓ　）を表示する基準電圧信
号Ｒｆ、が基準電圧発生器５１から入力し、信号Ｒｆが
信号Ｒｆ、より小さい時信号ＩＩをデユーティ発生器４
８へ出力する。同様に、比較器５゜はそのマイナス端子
に所定の角加速度（例えば、１２ｒ、ｐ、ｓ　／　ｓ　
）を表示する基準電圧信号ｉｆ２が基準電圧発生器５２
から入力し、信号前ｆが信号９１２以上の時信号Ｈをデ
ユーティ発生器４８へ出力する。デユーティ発生器４８
は、ＡＮＤ回路３７から信号Ｈが入力すると所定のデユ
ーティファクターの矩形パルス信号Ｉ］をＯＲ回路５３
へ出力し、また、比較器４９から信号Ｈが入力すると矩
形パルス信号Ｉ］のデユーティファクターを増大し、比
較器５ｏがら信号■（が入力すると矩形パルス信号のデ
ユーティファクターを減少する。

ＡＮＤ回路３８は、各検出器２７．３０．３１．３２．
３３．３４が全て信号Ｉ］を出力する時、ワンショット
マルチバイブレーク５４へ信号Ｈを出力する。

ワンショットマルチパイブレーク５４は、入力する信号
が信号りから信号Ｈへ立ち上がる時、パルス状のトリガ
信号りをＲＳフリップフロップ回路４５のリセット端子
Ｒへ出力するとともに、また、インハーク５５を介して
タイマ回路５６へ出力する。タイマ回路５６は、インバ
ータ５５により反転されたトリガ信号Ｈが入力すると、
所定時間（例えば、１〜２秒間）信号Ｈをエンジン停止
装置５７へ出力する。エンジン停止装置５７は、エンジ
ンへ供給される燃料を遮断して、エンジンを停止する。

ＲＳフリップフロップ回路４５は、そのセント端子Ｓに
エンジン始動判別器３６から信号Ｆ１が入力すると出力
端子Ｑから信号Ｈを出力し、リセット端子Ｒにワンショ
ソ１−マルチハイブレーク５４の出力したトリガ信号り
がインバータ５９を経て入力すると信号りを出力する。

このＲＳフリップフロップ回路４５の出力信号は、イン
バータ５８を経てＡＮＤ回路４２に入力する。ＡＮＤ回
路４２は、エンジン始動判別器３６およびＲＳフリップ
フロップ回路４５が信号りを出力して第２クラツチ状態
検出器３５が信号Ｈを出力する時、信号Ｉ］をＯＲ回路
５３および遅延回路６０へ出力する。

ＯＲ回路５３は、ＡＮＤ回路４２が信号Ｈを出力してい
る時、あるいはデユーティ発生器４８が矩形パルス信号
Ｈを出力している時、パワートランジスタ６１のヘース
端子へ入力する信号Ｈに応じた駆動信号Ｈを出力する。

パワートランジスタ６１は、そのコレクク端子が電源子
へ接続されるとともにエミッタ端子が電磁クラッチ１７
のソレノイド２２へ接続されている。このパワートラン
ジスタ６１は、ＯＲ回路６１がら入力する信号１１に応
してエミッターコレクタ間を導通し、ソレノイド２２を
通電する。すなわち、パワートランジスタ６１は、デユ
ーティ発生器４８が矩形パルス信号Ｈを出力すると該矩
形パルス信号Ｈのパルス幅に対応してソレノイド２２を
通電し、また、ＡＮＤ回路４２が信号Ｈを出力するとソ
レノイド２２を通電する。電磁クラッチ１７ば、前述の
ように、ソレノイド２２が通電されると、クランクシャ
フト１２ヘフリーホイール１６を接続し、フリーホイー
ル１６をクランクシャフト１２とを一体的に回転させる
。

遅延回路６０は、ＡＮＤ回路４２がら信号Ｈが入力する
と、所定時間経過後（例えば、１秒経過後）に信号Ｈを
をタイマ回路６２へ出力する。

タイマｆ５Ｊｆ１８６２は、遅延回路６ｏから信号■］
が入力すると、所定時間（例えば、５秒間）信号Ｈをス
クータモーフ駆動装置６３へ出力し、また、そのリセッ
ト端子ＲにＯＲ回路４４がらインバータ６４を経た信号
りが入力すると、リセット状態になり作動を中止する。

ＯＲ回路４４は、第２クラツチ状態検出器３５が信号り
を出力する時あるいはエンジン始動判別器３６が信号Ｈ
を出力する時、信号Ｈをタイマ回路６２のリセット端子
Ｒへ出力する。スタータモータ駆動装置回路６３は、タ
イマ回路６２から信号Ｈが入力している間、スタータモ
ータを通電して該スタークモータによるエンジンの始動
を行う。

次に、作用を説明する。

エンジンの初期始動は、イグニッションキーを５ＴＡＲ
Ｔ位置へ操作することによりなされ、スタータモータが
通電されてエンジンの始動を行う。この時、変位装置の
変位位置は中立位置にあるため（あるいは、クラッチペ
ダルが踏み下げられてクラッチ装置２５が切離状態にあ
る）、変速位置検出器３１（第１クラツチ状態検出器２
７）は信号Ｈ（信号Ｌ）を出力し、ＡＮＤ回路３７が信
号りを出力する。したがって、デユーティ発生器４８は
矩形パルス信号Ｈを出力することも無く、電磁クラッチ
】７は切離状態を維持する。このため、フリーホイール
１６はクランクシャフト１２へ接続されることも無く、
クランクシャフト１２の慣性モーメントが比較的小さく
、容易にエンジン始動を行うことができる。

次に、エンジンの始動の完了後の暖機運転中においては
、当然にエンジン冷却水温が適正範囲に無く、また通電
、スロットルバルブは所定開度開かれた状態にある。し
たがって、ＡＮＤ回路３７．３８は信号りを出力し、ま
た、ＲＳフリンブフロソプ回路４５は、そのセン１〜端
子Ｓにエンジン始動判別器３６から信号Ｈが入力して信
号Ｈを出力し、ＡＮＤ回路４２にはインバータ４５を介
して信号りが入力する。したがって、ＡＮＤ回路４２も
信号りを出力し、電磁クランク１７は接続状態になるこ
とは無い。

発進加速時においては、スロットルバルブが開かれてス
ロットルバルブ開度検出器３ｏが信号りを出力し、車速
検出器３２が信号りを出力し、また、クラッチペダルは
操作されない状態で第２クラツチ状態検出器３５が信号
りを出力する。

このため、各ＡＮＤ回路３７．３８．４２ば信号りを出
力し、電磁クラッチ１７は接続状態となることも無く、
また、エンジン停止装置５７が作動することも無い。し
たがって、エンジンは、そのクランクシャフト１２がら
フリーホイール１６が切離されて負荷を軽減され、良好
な発進加速性能を得ることができる。

次に、車両が平常走行をしている場合、例えば、スロッ
トルバルブが開かれて変速装置の変速位置が第４速に設
定され所定車速で走行している場合、スロットルバルブ
開度検出５３０゜変速位置検出器３Ｉおよび車速検出器
３２は信号りを出力している。したがって、前述の場合
と同様に、電磁クラッチ１７がクランクシャツ目２ヘフ
リーホイール１６を接続することも無く、また、エンジ
ン停止装置５７が作動することも無い。

一方、車両の減速時においては、スロットが信号Ｈを出
力し、また、変速装置の変位位置は走行位装置に設定さ
れた状態にあり、変速位置検出器３１が信号りを出力す
る。ここで、フリーめ、ＡＮＤ回路３７はデユーティ発
生器４Ｂへ信号Ｈを出力し、デユーティ発生器４８が矩
形パルス信号Ｈを○Ｒ回路５３へ出力して、パワートラ
ンジスタ６１は電磁クラッチ１７のソレノイド２２を通
電する。この通電初期においては、電磁クラッチ１７の
作動遅れを保証するため、デユーティ発生器４８の矩形
パルス信号Ｈのデユーティファクターは１を有しており
、電磁クラッチ１７は、前述のように、その可動鉄片１
９が摺接部材２θに摩擦接触してフリーホイール１６ヘ
クランクシヤフト１２からのトルクを伝達する。したが
って、フリーホイール１６は、所定の角加速度で回転を
開始する。

ここで、フリーホイール１Ｇの角加速度が前述の所定値
（１２ｒ、ｐ、ｓ　／　ｓ　）以上であれば比較器５０
がデユーティ発生器４Ｂへ信号Ｈを出力し、また、フリ
ーホイール１Ｇの角加速度が前述の所定値（８ｒ、ｐ、
ｓ　／　ｓ　）より小さげれば比較器４９がデユーティ
発生器４８へ信号Ｈを出力する。デユーティ発生器４８
は、比較器４９がら信号Ｈが人力すると矩形パルス信号
Ｈのデユーティファクターを増大し、比較器５０から信
号Ｈが入力するとデユーティファクターを減少する。電
磁クラッチ１７は、そのソレノイド２２にデユーティ発
生器４８が出力する矩形パルス信号Ｈのデユーティファ
クターに応じた実効値の電流を通電され、デユーティフ
ァクターに応じた接続力でフリーホイール１６をクラン
クシャフト１２へ接続する。

したがって、フリーホイール１６は適正な角加速度（８
〜１２ｒ、ｐ、Ｓ　／　Ｓ　）で加速され、接続時にシ
ョックが生じることは無い。

なお、参考に示せば、回転数差のある２つの回転体をク
ラッチにより接続する時、次式で示されるトルクＴが発
生し、このトルクＴが車両に与えるショックとなる。

Ｔ＝ＩｐＸ（Δω／Δｔ） 但し、■ｐ；被動体の慣性モーメント Δω／Δｔ；被動体の角加速度 この式から明らかなように、フリーホイール１６の角加
速度を適正な値に保持すれば、車両への、ショックは低
減される。

一方、クランクシャフト１２とフリーホイール１６との
回転数差が所定値より小さくなると、比較器４７が信号
Ｈを出力するため、デユーティ発生器４８は矩形パルス
信号Ｈの出力を停止する。

したがって、電磁クラッチ１７は、クランクシャツ１〜
１２とフリーホイール１６とを切離する。

このように、フリーホイール１６は車両の減速走行時に
クランクシャフト１２と接続されてエネルギを貯えるた
め、車両の加速性能等を損なうことは無い。

次に、車両が停車して、エンジン冷却水温が適正範囲内
にあって冷却水温検出器３３が信号Ｈを出力し、電装品
の電力消費量が小さく電気負荷検出器３４が信号Ｈを出
力し、クラッチペダルが操作されず第１クラツチ状他検
出器２７が信号Ｈを出力し、スロットルバルブが閉しら
れてスロットルバルブ開度検出器３０が信号Ｈを出力し
、さらに、変速装置の変速位置が中立位置にあって変速
位置検出器３１が信号１１を出力すると、ＡＮＤ回路回
路３８が信号Ｈを出力し、エンジン停止装置５７にタイ
マ回路５６から信号Ｈが入力するとともに、ＲＳフリッ
プフロップ回路４５は、そのリセット端子Ｒヘインバー
ク５９により反転されたパルス信号Ｈが入力して、出力
端子Ｑから信号Ｈを出力する。このため、エンジン停止
装置５７は、エンジンへの燃料を遮断し、エンジンを停
止する。

なお、この停止時にあっては、変速位置検出器３１は信
号１１を出力し、第２クラツチ状態検出器３５が信号り
を出力するため、電磁クラッチ１７は切離状態にあって
、フリーホイール１６はクランクシャフト１２から独立
して回転している。

ここで、運転者がエンジンの再始動を所望してクラッチ
ペダルを踏み下げると、第２クラツチ状態検出器３５が
信号ＨをＡＮＤ回路４２へ出力する。この時、ＡＮＤ回
路４２には、インバータ４６．５８を経てエンジン始動
判別器３６およびＲＳフリップフロップ回路４５から信
号Ｈが入力しているため、ＯＲ回路５３および遅延回路
６０へ信号Ｈを出力する。したがって、電磁クラッチ１
７は接続状態となり、クランクシャツ目２ヘフリーホイ
ール１６を接続し、フリーホイール１６の慣性によりエ
ンジンの再始動がなされる。

このフリーホイール１６によるエンジンの始動が完了し
てエンジン始動判別器３６が信号Ｈを出力すると、ＡＮ
Ｄ回路４２が信号りを出力するとともにＯＲ回路４４が
信号Ｈを出力する。このため、電磁クラッチ１７が切離
状態となりクランクシャフト１２からフリーホイール１
６を切離してエンジンの負荷を軽減するとともに、タイ
マ回路４４へＯＲ回路４４から信号Ｈが入力してタイマ
回路４４をリセットする。したがって、スタータモータ
駆動装置６３は作動しない。

一方、遅延回路６０に設定された時間内にエンジンの始
動が完了しないと、遅延回路６０はタイマー回路６２へ
信号Ｈを出力し、タイマ回路６２が所定時間信号Ｈをス
タータモータ駆動装置６３へ出力する。したがって、ス
タータモータ駆動装置６３は、スタータモータを通電し
て、該スタ−タモータによりエンジンの再始動がなされ
る。

また、このスタータモータによる始動が完了すると、前
述と同様に、タイマ回路４４がシャフトされる。

なお、上記実施例においては、車両の減速状態をスロッ
トルバルブのバルブ開度およびクラッチペダルの操作に
より検出しているが、ブレーキペダルの操作、車体へ加
わる減速度あるいはこれらの組合せによっても検出可能
であることは言うまでも無い。

（発明の効果） 以上説明してきたように、この発明によれば、車両が余
剰エネルギを有する減速時にフリーホイールをクランク
シャフトへ接続してフリーホイールにエネルギを貯える
ため、車両の発進時あるいは加速時等の動力を必要とす
る際の機関負荷が軽減されて、車両の燃費および加速性
能等が良好となる。

また、上述した実施例においては、フリーホイールをク
ランクシャフトへ接続する際のクラッチの接続力を、フ
リーホイールの角加速度が所定値となるよう制御してい
るため、接続時に車体へショックが生じることも無くな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図から第２図はこの発明に係る車載機関の再始動装
置の一実施例を示す図であり、第１図は機構部分を示す
断面図、第２図は制御装置を示す回路図である。 １２−−−−−−クランクシャフト（出力軸）、１６−
・−一一一フリーボイール、 １７−・−・−電磁クラッチ、 ２６−・−−−一制御装置（制御手段）、２８−　・−
エネルギ回転数検出器、 ２９−・−−−−フリーホイール回転数検出器、３１−
・−−−一変速位置検出器、 ７０−・−−ｍ−減速状態検出手段、 特許出願人　日産自動車株式会社 代理人弁理士　有我軍一部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 車載機関の出力軸に回転自在に係合して所定の慣性モー
   メントを有したフリーホイールと、該フリーホイールと
   前記出力軸との間を接続切離可能なりラッチと、前記フ
   リーホイールの回転数を検出するフリーホイール回転検
   出手段と、該フリーンＪ電イール回転検出手段の出力信
   号に基づいて前記クラッチの接続切離を抑制し、前記フ
   リーホイールへ前記機関が発生した仕事を貯えるととも
   に、該貯えた仕事により前記機関の始動が可能な制御手
   段と、を有した車載機関の再始動装置において、車両の
   減速状態を判別する減速状態検出手段、前記出方軸の回
   転数を検出するエンジン回転数検出手段および車両の変
   速装置の変速位置を検出する変速位置検出手段を設け、
   前記制御手段は、前記フリーホイールの回転数が前記出
   力軸の回転数より小さく、車両が減速状態にあり、かつ
   前記変速装置の変速位置が走行位置にある時、前記クラ
   ッチを接続状態として前記フリーホイールに機関が発生
   ずる仕事を貯えることを特徴とする車載機関の再始動装
   置。