[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

JP4048826B2 - Engine starter - Google Patents

Engine starter Download PDF

Info

Publication number
JP4048826B2
JP4048826B2 JP2002134917A JP2002134917A JP4048826B2 JP 4048826 B2 JP4048826 B2 JP 4048826B2 JP 2002134917 A JP2002134917 A JP 2002134917A JP 2002134917 A JP2002134917 A JP 2002134917A JP 4048826 B2 JP4048826 B2 JP 4048826B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
torque
engine
starting
speed characteristic
rotational speed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2002134917A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2003328910A (en
Inventor
章 加藤
和雄 正木
正彦 長田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Priority to JP2002134917A priority Critical patent/JP4048826B2/en
Publication of JP2003328910A publication Critical patent/JP2003328910A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4048826B2 publication Critical patent/JP4048826B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジン始動装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のエンジン始動装置として、理論的にはあらゆる方式の電動機を採用することができるが、起動トルクが大きい直巻界磁コイルをスタータモータとして用いる方式(直流直巻電動機や直流複巻電動機)が好適であり、特に起動トルクが最も大きい直流直巻電動機がスタータモータとして用い、その発生トルクをベルト・プーリ機構からなるトルク伝達機構を通じてエンジンのクランク軸に伝達する方式が最も広く採用されている。
【0003】
また、同期機(ブラシレスDCモータ)からなる発電電動機を用いてエンジン始動とその後の発電とを同時に行う方式も知られている。この発電電動機においても、高速時における発電電圧(起電圧)抑制のために界磁束の大半以上を界磁電流により発生することが好適であり、そのためにスタータモータとして界磁巻線式同期機の採用が好適であるとみなされている。
【0004】
上記したスタータモータにおける従来の制御としては、イグニッションスイッチやエンジン自動始動指令などによるマグネットスイッチの断続により、その起動、停止を行うのが一般的であった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来のエンジン始動装置では、次の問題があることがわかった。
【0006】
まず、想定される最悪条件下でもエンジンを駆動できるようにスタータモータのトルクー回転数特性を設定する必要がある。
【0007】
スタータモータからみた負荷トルクが最も大きくなるのはスタータモータ通電時点からエンジンが最初の上死点を乗り越えるまでの始動直後すなわち低回転域であり、この時、スタータモータは許容範囲内の最悪条件下でもこの負荷トルクを所定レベルだけ上回るよう発生トルク(その最悪値)を発生できるように設計される必要がある。
【0008】
この許容範囲内の最悪条件とは、特にバッテリ電圧が許容範囲内で最小レベル、かつ、モータ温度が許容範囲内で最高レベル(モータ抵抗が最大となってトルクが低下する)である場合である。ところが、このように設計されたスタータモータが最良条件で駆動される場合、その発生トルクは上記最悪値を大幅に超えて過大値となる。この最良条件とは、特にバッテリ電圧が許容範囲内で最大レベル、かつ、モータ温度が許容範囲内で最低レベル(モータ抵抗が最小となってトルクが増大する)である場合である。したがって、トルク伝達機構は、この発生トルクの過大値に対して問題なく耐える必要があり、このためにトルク伝達機構はこの過大な発生トルクを経時的に何ら問題なく伝達できる強度や耐久性をもつように設計される必要がある。
【0009】
ところが、スタータモータのトルクー回転数特性は略双曲線形状となり、特にスタータモータとして頻用される直流直巻電動機においては非常に急峻となるため、トルクー回転数特性のうち起動トルク(回転数0時のトルク)が上記したバッテリ電圧やモータ温度の変動により大きく変動し、特にこの変動は直流直巻電動機において特に顕著となる。
【0010】
このため、従来は、スタータモータの発生トルクを伝達するギヤ又はベルト・プーリ機構などのトルク伝達機構の強度や耐久性を発生トルク(起動トルク)の上記過大値に耐えるように設計する必要があったため、トルク伝達機構の大型化と製造費用の増大とを招いていた。また、スタータモータが本来必須ではない過大な発生トルクを出力することは、バッテリの無駄な消耗や騒音振動の好ましくない増大を招くという問題も生じた。特に、この問題は、頻繁なスタータモータの起動を必要とするアイドルストップ車において一層重要となっていた。
【0011】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、装置の簡素化並びに無駄な電力消費の節減を実現し、静粛性に富むエンジン始動装置を提供することをその目的としている。
【0012】
【課題を解決するための手段】
下記の第1、第2発明のエンジン始動装置は、エンジン始動用のスタータモータと、前記スタータモータの起動トルクに影響を与える物理量を検出する検出手段と、前記物理量に基づいて前記スタータモータのトルクー回転数特性を変更するトルク制御手段とを備え、前記起動トルクが所定レベルを上回ると想定される前記物理量を検出した場合に前記トルクー回転数特性を低トルク側に変更するか、もしくは、前記起動トルクが所定レベルを下回ると想定される前記物理量を検出した場合に前記トルクー回転数特性を高トルク側に変更することを特徴としている。
【0013】
すなわち、本発明のエンジン始動装置は、エンジン始動装置の運転環境がスタータモータの起動トルクを過剰に増加させると想定される場合にスタータモータのトルクー回転数特性を低トルク側に変更するので、運転環境によりエンジン始動時にスタータモータの起動トルクが過剰に増大することを防止することができ、その結果として、スタータモータのトルクをエンジンに伝達するトルク伝達機構の小型軽量化および簡素化をその耐久性を低下させることなく実現することができるとともに、過大な起動トルクを発生することによるエンジン始動時の騒音、振動の低減並びにバッテリ消耗の抑止を実現することができる。
【0014】
また、本発明のエンジン始動装置は、エンジン始動装置の運転環境がスタータモータの起動トルクを過剰に低下させると想定される場合にスタータモータのトルクー回転数特性を高トルク側(トルクを増大させる側を意味し、低トルク特性から通常トルク特性への変更も含む)に変更してトルクを増大させるので、運転環境によりエンジン始動時にスタータモータの起動トルクが過剰に低下して起動に支障が生じることを防止することができ、その結果として、この起動トルクの異状低下時以外においてはスタータモータのトルクをいたずらに過大化させる必要がないため、エンジンに伝達するトルク伝達機構の小型軽量化および簡素化をその耐久性を低下させることなく実現することができるとともに、過大な起動トルクを発生することによるエンジン始動時の騒音、振動の低減並びにバッテリ消耗の抑止を実現することができる。
【0015】
更に説明すると、上述したように通常のスタータモータは略双曲線形状のトルクー回転数特性をもち、起動時に最も大きいトルク(起動トルクと称する)を発生し、運転環境特に温度やバッテリ電圧などの変動によりそのトルクー回転数特性が少し変化すると、この起動トルクが大きく変化する。当然、スタータモータは起動トルクが大幅に低下する最悪の運転環境においても必要な起動トルクを発生することが要求されるので、ここでいう運転環境を構成するトルクー回転数特性に影響を与える種々のパラメータ(物理量)がそれぞれトルク増大側に変動すると、それらの相乗効果により起動トルクは大幅に増大してしまう。
【0016】
起動時の大部分において、運転環境が上記した最悪環境となることは滅多になく、その結果、通常の起動時にはほとんど過大な起動トルクでスタータモータを起動せざるを得ず、車両静粛性の悪化、無駄なバッテリ電力の消費、トルク伝達機構やスタータモータの強度増加を招く。
【0017】
このように問題は、運転環境に応じてトルクー回転数特性を調整して起動トルク過大又は起動トルク過小を防止する本発明によって解決することができる。
【0018】
好適な態様において、前記トルク制御手段は、前記物理量に基づいて前記起動トルクを所定の起動トルク目標値に接近させるように前記トルクー回転数特性の変更を行う。特に好適には、トルク制御手段は、物理量すなわち検出した運転環境に基づいて、想定起動トルクが過大な場合にはトルクー回転数特性を低トルク側(トルクを低下させる側を意味し、通常トルク特性状態から低トルク特性への変更も含む)へ、かつ、想定起動トルクが過小な場合にはトルクー回転数特性を高トルク側(トルクを増大させる側を意味し、低トルク特性状態から通常トルク特性への変更も含む)へシフトさせる。これにより、上述の効果を得ることができる。
【0019】
第1発明では更に、前記物理量は、モータ温度、エンジン温度、バッテリ温度、バッテリ電圧及びバッテリ出力の少なくとも一つに相関を有するので、上記効果を良好に実現することができる。
【0020】
更に説明すると、モータ温度の増大はその巻線電気抵抗の増大などによりトルクー回転数特性を低トルク側へシフトさせる。起動時には大電流が流れるのでその巻線電気抵抗の増大はモータの電機子電流や界磁電流の顕著な低下とそれによる起動トルクの無視できない減少を招く。エンジン温度は一般にモータ温度に正の相関を有するので、上記と同様の作用効果を奏する。バッテリの容量低下又はその経時劣化によりバッテリ電圧が低下すると、その内部抵抗の増大と相まってスタータモータの電機子電流や界磁電流の顕著な低下とそれによる起動トルクの無視できない減少を招く。これらの問題はこの態様により解決されることができる。
【0021】
第1発明では更にそのうえ、前記トルク制御手段は、前記バッテリ出力が所定レベル以上と推定される場合に前記トルクー回転数特性を低トルク側に変更し、前記バッテリ出力が所定レベル以下と推定される場合に前記トルクー回転数特性を高トルク側(上記したように通常側を含む)に変更する。
【0022】
好適な態様において、前記トルク制御手段は、前記バッテリ出力が所定レベル以上と推定される場合に前記トルクー回転数特性を低トルク側に変更し、前記バッテリ出力が所定レベル以下と推定される場合に前記トルクー回転数特性を高トルク側(上記したように通常側を含む)に変更する。
【0026】
第2発明では更に、前記トルク制御手段は、前記トルクー回転数特性の低トルク側へのシフトを前記エンジンのクランキング終了前に終了する。これにより、上述した起動トルクの過大化を確実に防止することができるとともに、その後のクランキング期間におけるスタータモータの発生トルクを増加して、速やかなエンジン始動を実現することができる。
【0027】
上記トルクー回転数特性の低トルク側へのシフトを行う場合において、前記トルク制御手段は、検出したエンジン始動系の状態に基づいて前記終了の時期を決定する。これにより、上記したエンジン始動系の状態(たとえばモータ温度、エンジン温度、バッテリ電圧、モータ電流)に応じた最適な制御を行うことができる。
【0028】
第2発明では更にそのうえ、前記トルク制御手段は、前記エンジンの始動中に検出した前記物理量に基づいて前記トルクー回転数特性の変更を行うので、起動トルクのみならずクランキング中のエンジン回転数の加速特性も理想的な状態に制御することができる。この物理量としては、たとえば検出が簡単な前記スタータモータの電機子電流および/又は界磁電流を採用することができる。
【0029】
好適な態様において、前記スタータモータは、直巻巻線を有する直流電動機からなる。直流直巻電動機は上述したように急峻なトルクー回転数特性をもち、運転環境変動による起動トルクの変化が大きいので、上記効果が大きい。
【0030】
好適な態様において、前記スタータモータは、高トルク側又は通常トルク側と低トルク側との2段階の切り替えを実施される。
【0031】
上記した以外の態様について、以下の実施態様にて説明するものとする。
【0032】
【発明を実施するための態様】
本発明のエンジン始動装置の好適な実施態様を以下の実施例を参照して説明する。
【0033】
【実施態様1】
(回路構成)
図1はエンジン始動系を示し、1はエンジン、2はスタータ、3はベルト、4はクランク軸プーリ、5はスタータプーリ、6はアイドルストップECU、7はエンジンECU、8はバッテリである。
【0034】
スタータ2は、直流直巻電動機からなるスタータモータと、このスタータモータを制御するスタータ制御回路を含み、この制御回路はアイドルストップECU6が出力するスタータ制御信号に基づいてスタータモータの制御を行う。
【0035】
ベルト3は、クランク軸プーリ4とスタータプーリ5とを連結してそれらとともにトルク伝達機構を構成している。
【0036】
アイドルストップECU6は、エンジンECU7や図示しないブレーキECUから入力する信号に基づいて上記したスタータ制御信号を形成するとともに、エンジン1のアイドルストップ動作すなわちエンジン1の自動停止、自動再始動を制御している。アイドルストップECU6が行うアイドルストップ制御自体はこの発明の要旨ではないのでその具体的な説明は省略する。
【0037】
スタータ2を図2に示す。
【0038】
この態様では、スタータ2は、好適には直流直巻電動機からなるスタータモータ21、マグネットスイッチ22、起動電流カットリレー23により構成されており、マグネットスイッチ22および起動電流カットリレー23は上述したスタータ制御回路を構成している。起動電流カットリレー23は、常開接点231と抵抗器232とを並列接続した構成を有している。
【0039】
この動作を説明すると、アイドルストップECU6は、高トルク側での起動時に好適にはマグネットスイッチ22を閉じる前に起動電流カットリレー23を閉じ、これによりマグネットスイッチ22を閉じてスタータモータ21を起動した直後の起動電流はカットされることなくスタータモータ21に通電され、スタータモータ21は大きな起動トルクをもつトルクー回転数特性を実現する。逆に、アイドルストップECU6は、低トルク側での起動時に好適にはマグネットスイッチ22を閉じる前に起動電流カットリレー23を開き、これによりマグネットスイッチ22を閉じてスタータモータ21を起動した直後の起動電流は起動電流カットリレー23の抵抗器232の電圧降下により制限され、スタータモータ21は小さい起動トルクをもつトルクー回転数特性を実現する。上記態様において、スタータモータ21は直流直巻電動機に限定されるものではなく、その電機子電流の制限は上記した起動電流カットリレー23に限定されることなく、公知の手法を採用することができる。
【0040】
上記した電機子電流制限方式を用いた場合の効果について図3を参照して説明する。
【0041】
2点鎖線で示すSHは、運転環境が高トルク側に変動した状態で電機子電流を制限しない場合のトルクー回転数特性を示す。トルクー回転数特性SHの起動トルクはTHとなり、エンジン始動に必要な必要起動トルクTmより大幅に高くなってしまうため、実際には使用されない。
【0042】
実線で示すSH’は、運転環境が高トルク側に変動した状態で電機子電流を制限した場合のトルクー回転数特性を示す。トルクー回転数特性SH’の起動トルクはTH’となり、エンジン始動に必要な必要起動トルクTmより超過する超過トルクを大幅に削減することができる。
【0043】
更に、図3に示す態様では、エンジン1がクランキングを開始してその必要トルクおよびトルクー回転数特性SHのトルクが上記起動トルクTH’まで低下した段階において(及び/又は、トルクー回転数特性TH’上のトルクが略必要起動トルクTmまで低下した段階において)、電機子電流の制限を終了し、トルクー回転数特性SH’からトルクー回転数特性SHに戻る。すなわち、電機子電流制限状態から電機子電流非制限状態に戻る。
【0044】
これにより、スタータモータ21の発生トルクがTH’を超えないレベルに維持しながら、クランキング中における加速力を向上し、エンジン始動時間の短縮を図ることができる。これにより、特にアイドルストップ後のエンジン再始動を素早くすることができ、車両を発進させる運転者に違和感を与えるのを抑止することができる。
【0045】
実線で示すSLは、運転環境が低トルク側に変動した状態で電機子電流を制限しない場合のトルクー回転数特性を示す。トルクー回転数特性SLの起動トルクはTLとなり、エンジン始動に必要な必要起動トルクTmよりは高く設定されている。
【0046】
2点鎖線で示すSL’は、運転環境が低トルク側に変動した状態で電機子電流を制限する場合のトルクー回転数特性を示す。トルクー回転数特性SL’の起動トルクTL’は、エンジン始動に必要な必要起動トルクTmより低くなるため、実際には使用されない。
【0047】
すなわち、図3では、運転環境が高トルク側に変動した状態に、エンジン1の始動直後からクランキング中のある期間まで電機子電流を制限することにより、本来は過大となるトルクをエンジン始動に支障が生じない範囲で低減し、これにより前述した種々の作用効果を奏することができる。
【0048】
なお、ここでいう運転環境が高トルク側に変動した状態とは、モータ温度が低く、かつ、バッテリ出力が高い状態をいい、ここでいう運転環境が低トルク側に変動した状態とは、モータ温度が高く、かつ、バッテリ出力が低い状態をいうものとする。バッテリ出力の検出はたとえばバッテリ電圧によるものとすることができる。もちろん、モータ温度とバッテリ出力とのどちらかだけをモニタして電機子電流の制限の是非を決定してもよい。
【0049】
【実施例2】
図1に示すスタータ2の他態様を図4に示す。ただし、図2の回路要素と主要機能が共通する回路要素には同一符合を付す場合もあるものとする。
【0050】
この態様では、スタータ2は、スタータモータ21、マグネットスイッチ22、界磁コイル切換リレー24により構成されており、マグネットスイッチ22および界磁コイル切換リレー24は上述したスタータ制御回路を構成している。直流直巻電動機からなるスタータモータ21は、第一界磁コイル21と第二界磁二コイル21と、電機子コイル(アーマチャ)213とからなり、第一界磁コイル21と第二界磁二コイル21は等しいターン数をもつが、このターン数の一致は必須ではない。
【0051】
この態様では、界磁コイル切換リレー24を駆動することにより両界磁コイル21、21の直列接続と並列接続とを切り替える。界磁コイル切換リレー24は、常閉接点リレー241と切換リレー242とからなる。
【0052】
アイドルストップECU6が界磁コイル切換リレー24のコイルに通電しない場合、界磁コイル切換リレー24の2つの可動接点は図に示す位置にあり、両界磁コイル21、21は並列接続状態となっている。これにより、電機子電流は両界磁コイル21、21に2分され、界磁電流は実質的に略倍増し、
トルクー回転数特性はトルク側にシフトする。逆に、アイドルストップECU6が界磁コイル切換リレー24のコイルに通電する場合、界磁コイル切換リレー24の2つの可動接点は図4と逆の位置にシフトし、両界磁コイル21、21は直列接続状態となる。これにより、電機子電流は両界磁コイル211、212を直列に流れ、界磁電流は略半減し、トルクー回転数特性はトルク側にシフトする。
【0053】
上記した界磁コイル切換方式を用いた場合の効果について図5を参照して説明する。
【0054】
二点鎖線で示すSHは、運転環境が高トルク側に変動した状態で界磁コイルを列接続した場合のトルクー回転数特性を示す。トルクー回転数特性SHの起動トルクはTHとなり、エンジン始動に必要な必要起動トルクTmより大幅に高くなってしまうため、実際には使用されない。
【0055】
実線で示すSH’は、運転環境が高トルク側に変動した状態で界磁コイルを列接続した場合のトルクー回転数特性を示す。トルクー回転数特性SH’の起動トルクはTH’となり、エンジン始動に必要な必要起動トルクTmより超過する超過トルクを大幅に削減することができる。
【0056】
これにより、スタータモータ21の発生トルクをエンジン始動に必要十分なレベルに維持しながら、その過大な起動トルクを低減することができる。
【0057】
実線で示すSLは、運転環境が低トルク側に変動した状態で界磁コイルを列接続した場合のトルクー回転数特性を示す。トルクー回転数特性SLの起動トルクはTLとなり、エンジン始動に必要な必要起動トルクTmよりは高く設定されている。
【0058】
運転環境が低トルク側に変動した状態で界磁コイルを列接続すると起動トルクがエンジン始動に必要な必要起動トルクTmより低下してしまうため、実際には使用されない、この場合のトルクー回転数特性は図示しない。
【0059】
すなわち、図5では、運転環境が高トルク側に変動した状態に、エンジン1の始動直後から電機子電流を制限することにより、本来は過大となるトルクをエンジン始動に支障が生じない範囲で低減し、これにより前述した種々の作用効果を奏することができる。もちろん、この場合も、界磁コイルの並列接続から直列接続への復帰をクランキングの途中で実施することもできるが、界磁コイルのインダクタンスが大きいため、やや現実的ではない。
【0060】
なお、ここでいう運転環境が高トルク側に変動した状態とは、モータ温度が低く、かつ、バッテリ出力が高い状態をいい、ここでいう運転環境が低トルク側に変動した状態とは、モータ温度が高く、かつ、バッテリ出力が低い状態をいうものとする。バッテリ出力の検出はたとえばバッテリ電圧によるものとすることができる。もちろん、この場合も、モータ温度とバッテリ出力とのどちらかだけをモニタして界磁コイル切換の是非を決定してもよい。
【0061】
【実施例3】
スタータ2の他態様を図6に示す。
【0062】
図6はエンジン始動装置を示し、21は直流直巻モータからなるスタータモータ、22はマグネットスイッチ、25はリレー、26はイグニッションスイッチ、6はアイドルストップECU、8はバッテリ、9は短絡リレーである。スタータモータ21は、中間タップ10付きの直巻界磁巻線を構成する界磁コイル214、215と電機子コイル(アーマチャ)213とを直列接続してなる。短絡リレー9の一対の接点がオンすると界磁コイル214を短絡する。
【0063】
動作を説明すると、イグニッションスイッチ26をターンオンしてリレー25を閉じるとマグネットスイッチ22が閉じてバッテリ8からスタータモータ21に通電され、スタータモータ21が通常は高トルクー回転数特性により起動される。また、アイドルストップECU6がセンサなどからの入力信号に基づいてエンジン自動停止や、その後の自動再始動の可否を判断し、マグネットスイッチ22に通電することにより低トルクー回転数特性によりスタータモータ21を起動する。
【0064】
更に、アイドルストップECU6は、外部入力により運転環境がスタータモータ21のトルクー回転数特性を高トルク側にシフトしていると判定すると、短絡リレー9を閉じてからマグネットスイッチ22を閉じる。これにより、界磁コイル214が短絡されてスタータモータ21の界磁磁束が大幅に低減され、トルクー回転数特性は低トルク側にシフトし、過大トルクによるエンジン始動を回避することができる。
【0065】
図6の回路の変形態様を図7に示す。
【0066】
この変形態様は、図1の短絡リレー9を短絡トランジスタ90とフライホイルダイオードDとに代替したものである。その他の回路構成は図6と同じである。アイドルストップECU6は、エンジン自動再始動が決定されれば、マグネットスイッチ22を閉じて直流直巻モータ21を起動する。
【0067】
運転環境がトルクー回転数特性を高トルク側にシフトしていると判断した場合には短絡トランジスタ90を閉じ、そうでないと判断した場合には短絡トランジスタ90を開くことにより、上記効果を奏することができる。
【0068】
(制御態様)
次に、アイドルストップECU6により実施されるエンジン自動再始動時の制御動作の例を図8に示すフローチャートを参照して以下に説明する。
【0069】
まず、現在、エコランによるエンジン自動停止中かどうかを判定し(100)、エンジンが自動停止中ならエンジン自動再始動条件が満足されたかどうかを判定し(102)、満足されたら運転環境データをエンジンECU7又はセンサから読み込む(104)。
【0070】
次に、運転環境の判定結果により、スタータモータ21のトルクが過大であるかどうかを判定し(106)、トルクが過大であると判定した場合はスタータモータ21のトルクー回転数特性を低トルク側にシフトする(108)。このトルクー回転数特性のシフトは上述した各実施例の手法を用いて行えばよい。なお、スタータモータ21のトルクー回転数特性は当初、高トルク側に設定されている。
【0071】
この実施態様では、運転環境データとして、モータ温度とエンジン温度とバッテリ電圧とを用いるものとし、エンジン温度がたとえば0〜100℃、かつ、モータ温度がたとえば50℃以下、かつ、バッテリ電圧が所定しきい値以上である場合にトルク過大と判定するものとする。すなわち、ラジエータ冷却水温で検出したエンジン温度が0℃未満ではエンジン1の潤滑油粘度が高く、エンジン始動時の必要トルクが大きくなっているとみなし、モータ温度が0℃以下ではモータ巻線の電気抵抗の低下によりモータの発生トルクは大きくなっているとみなし、エンジン温度が100℃以上では潤滑油粘度が低く潤滑油がピストン表面から下へ抜けてしまうために潤滑の不足が生じてエンジン始動時に摩擦増大によりエンジン始動時の必要トルクが増大するとみなす。つまり、この実施例では、エンジン温度が0〜100℃、かつ、モータ温度が50℃以下、かつ、バッテリ電圧が所定しきい値以上である場合に上記トルク過剰側と判定するものとする。
【0072】
その他、上記では各条件の論理積を判定条件としたが、上記各条件の論理和を判定条件としてもよい。
【0073】
その他、更に、バッテリ温度を検出し、それが所定範囲たとえば20〜50℃にある場合にトルク過剰側としてもよい。バッテリ出力が低温時及び高温時に低下することは良く知られている。
【0074】
その他、バッテリ温度とモータ温度とは相関を有するので、バッテリ温度によりモータ温度を推定してもよく、その逆を行ってもよい。更に、モータ温度とエンジン温度とバッテリ電圧とバッテリ温度とのうちの一部又は全部の状態に基づいて、トルクが過剰側(ハイトルク側)であるかどうかを判定してもよい。
【0075】
次に、マグネットスイッチ22をオンし(110)、所定時間(すくなくともクランキング中)経過するまで待機し(112)、経過したらスタータモータ21のトルクー回転数特性を高トルク側に復帰させる(114)。なお、トルクー回転数特性が低トルク側にシフトしていない場合にはステップ114を無視してもよい。また、ステップ112にて所定時間待機する代わりにエンジン回転数が所定回転数を超えた場合トルクー回転数特性を高トルク側に復帰させてもよい。
【0076】
次に、エンジン回転数が所定値を超えるまで待機し(116)、超えたらエンジン始動が完了したものとしてスタータ2を初期状態に復帰させる(118)。
【0077】
このようにすれば、上述の作用効果を奏することができる。
(変形態様)
スタータモータ21のトルクー回転数特性の変更を他の公知の手法により実施してもよい。また、クランキング中における電機子電流の制限の解消又は界磁コイルを直列に切り替える動作は、通電開始から予め設定された所定時間後に行う他、電流が所定値以下になった場合又は回転数が所定値を超えた場合に行ってもよい。また、上記実施例では、アイドルストップ後のエンジン自動再始動時について説明したが、イグニッションスイッチのオンによる手動始動時に行ってもよい。その他、スタータ2を2つ設け、高起動トルクが必要な場合には両方を駆動するようにしてもよい。
【0078】
また、スタータモータの電機子電流などをPWM制御するなどしてそのトルクー回転数特性を運転環境に応じて自在に変更してもよい。この場合には、運転環境からみて適切な起動トルク目標値に接近させるようにトルクー回転数特性の調整を行うことが好適である。
【0079】
また、クランキング中におけるトルクー回転数特性の高トルク側への復帰時点を決定するのに運転環境データ、たとえばエンジン始動系の状態(たとえばモータ温度、エンジン温度、バッテリ電圧、モータ電流)を用いてもよい。その他、スタータモータ21に通電される電流の大きさやその波形を直接モニタしてその大きさを適切なレベルに調節するようにしてもよい。また、エンジン回転数の増加率に基づいて上記復帰時点を決定してもよい。モータ温度はエンジン水温や前回始動からの経過時間などのデータに基づいて間接的に推定することもできる。この復帰動作後、電流が過大(トルクが過大)と判定した場合に再度トルクー回転数特性を低トルク側にシフトさせてもよい。トルクー回転数特性を低トルク側にシフトして起動開始後、エンジン回転数の増加率が小さければトルクー回転数特性を元の状態に復帰させてもよい。運転環境データとしてそのほか車両搭載された種々のセンサからの情報を用いることができることはもちろんである。スタータ2はベルト・プーリ機構以外のトルク伝達機構を通じてエンジン1に連結されることができることも当然である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施例1のエンジン始動回路系を示す回路図である。
【図2】 図1に示すスタータを示す回路図である。
【図3】 図2に示すスタータの特性を示すトルクー回転数特性図である。
【図4】 実施例2のスタータを示す回路図である。
【図5】 図4に示すスタータの特性を示すトルクー回転数特性図である。
【図6】 実施例3のスタータを示す回路図である。
【図7】 実施例3のスタータの変形態様を示す回路図である。
【図8】 エンジン自動再始動制御動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
1 エンジン
2 スタータ
3 ベルト
6 アイドルストップECU(制御手段)
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an engine starting device.
[0002]
[Prior art]
Theoretically, any type of electric motor can be used as a conventional engine starter, but there are methods (DC series motor or DC compound motor) that use a series coil having a large starting torque as a starter motor. In particular, a direct current motor having the largest starting torque is used as a starter motor, and the generated torque is transmitted to the engine crankshaft through a torque transmission mechanism including a belt / pulley mechanism.
[0003]
There is also known a system in which engine starting and subsequent power generation are performed simultaneously using a generator motor composed of a synchronous machine (brushless DC motor). In this generator motor as well, it is preferable to generate most of the field flux by the field current in order to suppress the generated voltage (electromotive voltage) at high speed. For this reason, the field winding type synchronous machine is used as a starter motor. Employment is considered suitable.
[0004]
As a conventional control in the above-described starter motor, it is general to start and stop the magnet switch by intermittently switching it with an ignition switch or an engine automatic start command.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
It has been found that such a conventional engine starting device has the following problems.
[0006]
First, it is necessary to set the torque-rotation speed characteristic of the starter motor so that the engine can be driven even under the worst case conditions.
[0007]
The load torque seen from the starter motor is the largest immediately after starting from when the starter motor is energized until the engine goes over the first top dead center, that is, in the low speed range. At this time, the starter motor is in the worst condition within the allowable range. However, it is necessary to be designed so that the generated torque (its worst value) can be generated so as to exceed the load torque by a predetermined level.
[0008]
The worst condition within the allowable range is particularly when the battery voltage is at the minimum level within the allowable range and the motor temperature is at the maximum level within the allowable range (the motor resistance is maximized and the torque is reduced). . However, when the starter motor designed in this way is driven under the best conditions, the generated torque greatly exceeds the worst value and becomes an excessive value. This best condition is particularly when the battery voltage is at the maximum level within the allowable range and the motor temperature is at the minimum level within the allowable range (the motor resistance is minimized and the torque is increased). Therefore, the torque transmission mechanism must be able to withstand the excessive value of the generated torque without any problem. For this reason, the torque transmission mechanism has strength and durability that can transmit the excessive generated torque without any problem over time. Need to be designed as such.
[0009]
However, the torque-rotation speed characteristic of the starter motor has a substantially hyperbolic shape, and is particularly steep in a DC series motor that is frequently used as a starter motor. Therefore, the start torque (torque at 0 rpm) is included in the torque-rotation speed characteristics. ) Greatly vary due to the above-described variations in battery voltage and motor temperature, and this variation is particularly significant in a DC series motor.
[0010]
For this reason, conventionally, it has been necessary to design the strength and durability of a torque transmission mechanism such as a gear or belt / pulley mechanism for transmitting the generated torque of the starter motor to withstand the above excessive value of the generated torque (starting torque). As a result, the torque transmission mechanism is increased in size and the manufacturing cost is increased. In addition, outputting an excessively generated torque that is not essential for the starter motor also causes problems such as unnecessary battery consumption and an undesirable increase in noise vibration. In particular, this problem has become more important in idle stop vehicles that require frequent starter motor activation.
[0011]
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an engine starter that realizes simplification of the device and reduction of wasteful power consumption and is rich in silence.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
1st and 2nd below The engine starter according to the present invention includes a starter motor for starting the engine, a detection unit that detects a physical quantity that affects a starting torque of the starter motor, and a torque that changes a torque-rotation speed characteristic of the starter motor based on the physical quantity. Control means, and when the physical quantity that is assumed that the starting torque exceeds a predetermined level is detected, the torque-rotational speed characteristic is changed to a low torque side, or when the starting torque falls below a predetermined level When the assumed physical quantity is detected, the torque-rotational speed characteristic is changed to a high torque side.
[0013]
That is, the engine starter of the present invention changes the torque-rotation speed characteristic of the starter motor to the low torque side when the operating environment of the engine starter is assumed to excessively increase the starting torque of the starter motor. It is possible to prevent the starter motor starting torque from excessively increasing at the start of the engine depending on the environment. As a result, the torque transmission mechanism that transmits the torque of the starter motor to the engine is reduced in size and weight, and its durability is improved. In addition, it is possible to realize reduction of noise and vibration during engine start-up and suppression of battery consumption by generating an excessive starting torque.
[0014]
Further, the engine starter of the present invention has a torque-rotational speed characteristic of the starter motor on the high torque side (torque increase side) when the operating environment of the engine starter is assumed to excessively reduce the starter motor start torque. And the torque is increased by changing from low torque characteristics to normal torque characteristics), and the start torque of the starter motor will decrease excessively when starting the engine due to the operating environment, causing problems in starting. As a result, there is no need to unnecessarily increase the torque of the starter motor except when the start-up torque is abnormally reduced. Can be realized without reducing its durability, and generating excessive starting torque Noise at the time of starting the engine that, it is possible to realize a reduction as well as the suppression of battery consumption of vibration.
[0015]
More specifically, as described above, a normal starter motor has a substantially hyperbolic torque-rotational speed characteristic, and generates the largest torque (referred to as starting torque) at the time of starting, which is caused by fluctuations in the operating environment, particularly temperature and battery voltage. When the torque-rotational speed characteristic changes slightly, the starting torque changes greatly. Naturally, the starter motor is required to generate the necessary starting torque even in the worst operating environment in which the starting torque is greatly reduced. Therefore, the starter motor has various effects that affect the torque-rotational speed characteristics constituting the operating environment. When the parameters (physical quantities) fluctuate toward the torque increasing side, the starting torque is greatly increased due to their synergistic effect.
[0016]
For most of the start-up, the driving environment rarely becomes the above-mentioned worst environment, and as a result, the starter motor must be started with almost excessive start-up torque during normal start-up, resulting in poor vehicle quietness. This leads to wasteful battery power consumption and increased torque transmission mechanism and starter motor strength.
[0017]
In this way, the problem can be solved by the present invention in which the torque-rotational speed characteristic is adjusted according to the driving environment to prevent the starting torque from being excessive or the starting torque being excessively low.
[0018]
In a preferred aspect, the torque control means changes the torque-rotation speed characteristic so that the starting torque approaches a predetermined starting torque target value based on the physical quantity. Particularly preferably, the torque control means means that when the assumed starting torque is excessive based on the physical quantity, that is, the detected operating environment, the torque-rotational speed characteristic is reduced to the low torque side (meaning the side to reduce the torque, and the normal torque characteristic). If the assumed start-up torque is too small, the torque-rotational speed characteristic is set to the high torque side (which means the torque is increased, and the low torque characteristic state is changed to the normal torque characteristic). (Including changes to). Thereby, the above-mentioned effect can be acquired.
[0019]
In the first invention, Since the physical quantity has a correlation with at least one of the motor temperature, the engine temperature, the battery temperature, the battery voltage, and the battery output, the above effect can be realized satisfactorily.
[0020]
More specifically, when the motor temperature increases, the torque-rotational speed characteristic is shifted to the low torque side by increasing the winding electrical resistance. Since a large current flows at the time of start-up, an increase in the winding electric resistance causes a significant decrease in the armature current and field current of the motor and a non-negligible decrease in the start-up torque. Since the engine temperature generally has a positive correlation with the motor temperature, the same effects as described above can be obtained. When the battery voltage decreases due to a decrease in the capacity of the battery or its deterioration over time, the increase in the internal resistance causes a significant decrease in the armature current and field current of the starter motor and a resulting decrease in the starting torque that cannot be ignored. These problems can be solved by this aspect.
[0021]
Furthermore, in the first invention, The torque control means changes the torque-rotation speed characteristic to a low torque side when the battery output is estimated to be equal to or higher than a predetermined level, and the torque-rotation speed characteristic when the battery output is estimated to be lower than a predetermined level. Is changed to the high torque side (including the normal side as described above).
[0022]
In a preferred aspect, the torque control means changes the torque-rotation speed characteristic to a low torque side when the battery output is estimated to be equal to or higher than a predetermined level, and when the battery output is estimated to be lower than the predetermined level. The torque-rotational speed characteristic is changed to the high torque side (including the normal side as described above).
[0026]
In the second invention, The torque control means ends the shift of the torque-rotational speed characteristic to the low torque side before the cranking of the engine ends. As a result, it is possible to reliably prevent the above-described excessive start torque. In Starter motor generation torque during the subsequent cranking period The As a result, the engine can be started quickly.
[0027]
When the torque-rotational speed characteristic is shifted to the low torque side, the torque control means determines the end timing based on the detected state of the engine start system. Thereby, optimal control according to the state (for example, motor temperature, engine temperature, battery voltage, motor current) of the above-mentioned engine starting system can be performed.
[0028]
Furthermore, in the second invention, Since the torque control means changes the torque-rotation speed characteristic based on the physical quantity detected during the start of the engine, not only the starting torque but also the acceleration characteristic of the engine speed during cranking is in an ideal state. Can be controlled. As the physical quantity, for example, an armature current and / or a field current of the starter motor that is easy to detect can be used.
[0029]
In a preferred aspect, the starter motor is a DC motor having a series winding. The direct current motor has a steep torque-rotational speed characteristic as described above, and the effect is great because the change in the starting torque due to fluctuations in the operating environment is large.
[0030]
In a preferred aspect, the starter motor is subjected to two-stage switching between a high torque side or a normal torque side and a low torque side.
[0031]
Aspects other than those described above will be described in the following embodiments.
[0032]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Preferred embodiments of the engine starting device of the present invention will be described with reference to the following examples.
[0033]
Embodiment 1
(Circuit configuration)
FIG. 1 shows an engine starting system, where 1 is an engine, 2 is a starter, 3 is a belt, 4 is a crankshaft pulley, 5 is a starter pulley, 6 is an idle stop ECU, 7 is an engine ECU, and 8 is a battery.
[0034]
The starter 2 includes a starter motor composed of a DC series motor and a starter control circuit that controls the starter motor. The control circuit controls the starter motor based on a starter control signal output from the idle stop ECU 6.
[0035]
The belt 3 connects the crankshaft pulley 4 and the starter pulley 5 and constitutes a torque transmission mechanism together with them.
[0036]
The idle stop ECU 6 forms the above-described starter control signal based on signals input from the engine ECU 7 and a brake ECU (not shown), and controls the idle stop operation of the engine 1, that is, the automatic stop and automatic restart of the engine 1. . Since the idling stop control itself performed by the idling stop ECU 6 is not the gist of the present invention, the detailed description thereof is omitted.
[0037]
The starter 2 is shown in FIG.
[0038]
In this aspect, the starter 2 is preferably composed of a starter motor 21 composed of a DC series motor, a magnet switch 22, and a starting current cut relay 23. The magnet switch 22 and the starting current cut relay 23 are the starter control described above. The circuit is configured. The starting current cut relay 23 has a configuration in which a normally open contact 231 and a resistor 232 are connected in parallel.
[0039]
Explaining this operation, the idling stop ECU 6 preferably closes the starting current cut relay 23 before closing the magnet switch 22 when starting on the high torque side, thereby closing the magnet switch 22 and starting the starter motor 21. The starting current immediately after the starter motor 21 is energized without being cut, and the starter motor 21 realizes a torque-rotational speed characteristic having a large starting torque. On the contrary, the idle stop ECU 6 opens the starting current cut relay 23 preferably before closing the magnet switch 22 when starting on the low torque side, thereby starting immediately after the magnet switch 22 is closed and the starter motor 21 is started. The current is limited by the voltage drop of the resistor 232 of the starting current cut relay 23, and the starter motor 21 realizes a torque-rotational speed characteristic having a small starting torque. In the above aspect, the starter motor 21 is not limited to a direct current DC motor, and the limitation of the armature current is not limited to the starting current cut relay 23 described above, and a known method can be adopted. .
[0040]
The effect of using the above-described armature current limiting method will be described with reference to FIG.
[0041]
SH indicated by a two-dot chain line indicates a torque-rotational speed characteristic in a case where the armature current is not limited in a state where the operating environment is changed to the high torque side. The starting torque of the torque-rotation speed characteristic SH is TH, which is much higher than the required starting torque Tm required for starting the engine, and is not actually used.
[0042]
SH ′ indicated by a solid line indicates a torque-rotational speed characteristic when the armature current is limited in a state where the operating environment fluctuates to the high torque side. The starting torque of the torque-rotational speed characteristic SH ′ becomes TH ′, and it is possible to greatly reduce excess torque that exceeds the necessary starting torque Tm required for engine starting.
[0043]
Further, in the embodiment shown in FIG. 3, when the engine 1 starts cranking and the required torque and the torque-torque speed characteristic SH decrease to the starting torque TH ′ (and / or the torque-rotational speed characteristic TH). When the upper torque is reduced to substantially the required starting torque Tm, the armature current limitation is terminated, and the torque-rotational speed characteristic SH ′ is returned to the torque-rotational speed characteristic SH. That is, the armature current limit state returns to the armature current non-limit state.
[0044]
Thereby, while maintaining the generated torque of the starter motor 21 at a level not exceeding TH ′, the acceleration force during cranking can be improved and the engine start time can be shortened. Thereby, especially the engine restart after an idle stop can be made quick, and it can suppress giving a discomfort to the driver who starts a vehicle.
[0045]
SL indicated by a solid line indicates a torque-rotational speed characteristic when the armature current is not limited in a state where the operating environment fluctuates to the low torque side. The starting torque of the torque-rotation speed characteristic SL is TL, which is set higher than the necessary starting torque Tm necessary for starting the engine.
[0046]
SL ′ indicated by a two-dot chain line indicates a torque-rotational speed characteristic in a case where the armature current is limited in a state where the operating environment fluctuates to the low torque side. Since the starting torque TL ′ of the torque-rotation speed characteristic SL ′ is lower than the required starting torque Tm required for starting the engine, it is not actually used.
[0047]
That is, in FIG. 3, by limiting the armature current from immediately after the engine 1 is started to a certain period during cranking in a state where the operating environment fluctuates to the high torque side, the originally excessive torque is set to start the engine. It reduces within the range which does not produce a trouble, and can show | play the various effect mentioned above by this.
[0048]
The state where the operating environment fluctuates to the high torque side here refers to a state where the motor temperature is low and the battery output is high, and the state where the operating environment fluctuates to the low torque side means that the motor The temperature is high and the battery output is low. The detection of the battery output can be based on the battery voltage, for example. Of course, only the motor temperature or the battery output may be monitored to determine whether to limit the armature current.
[0049]
[Example 2]
Another embodiment of the starter 2 shown in FIG. 1 is shown in FIG. However, the same reference numerals may be given to circuit elements having the same main functions as the circuit elements of FIG.
[0050]
In this aspect, the starter 2 is constituted by a starter motor 21, a magnet switch 22, and a field coil switching relay 24, and the magnet switch 22 and the field coil switching relay 24 constitute the above-described starter control circuit. A starter motor 21 composed of a direct current motor is a first field coil 21. 1 And the second field two coil 21 2 And an armature coil (armature) 213, and the first field coil 21 1 And the second field two coil 21 2 Have equal number of turns, but this number of turns is not required to match.
[0051]
In this embodiment, the field coil switching relay 24 is driven to drive the field coil 21. 1 , 21 2 Switch between serial connection and parallel connection. The field coil switching relay 24 includes a normally closed contact relay 241 and a switching relay 242.
[0052]
When the idle stop ECU 6 does not energize the coil of the field coil switching relay 24, the two movable contacts of the field coil switching relay 24 are 4 In the position shown in FIG. 1 , 21 2 Are connected in parallel. As a result, the armature current is converted into the both-field coil 21. 1 , 21 2 And the field current is substantially Nearly doubled And
Torque speed characteristics High Shift to the torque side. Conversely, when the idle stop ECU 6 energizes the coil of the field coil switching relay 24, the two movable contacts of the field coil switching relay 24 shift to positions opposite to those in FIG. 1 , 21 2 Are connected in series. As a result, the armature current is converted into the both-field coil 21. 1,212 In series, field current is almost Halved The torque-rotation speed characteristic is Low Shift to the torque side.
[0053]
The effect when the above-described field coil switching method is used will be described with reference to FIG.
[0054]
SH indicated by a two-dot chain line indicates that the field coil is operated with the operating environment fluctuating to the high torque side. common The torque-rotational speed characteristics when connected in a row are shown. The starting torque of the torque-rotation speed characteristic SH is TH, which is much higher than the required starting torque Tm required for starting the engine, and is not actually used.
[0055]
SH ′ indicated by a solid line indicates that the field coil is operated in a state where the operating environment fluctuates to the high torque side. straight The torque-rotational speed characteristics when connected in a row are shown. The starting torque of the torque-rotational speed characteristic SH ′ becomes TH ′, and it is possible to greatly reduce excess torque that exceeds the necessary starting torque Tm required for engine starting.
[0056]
Thereby, the excessive starting torque can be reduced while maintaining the generated torque of the starter motor 21 at a level necessary and sufficient for starting the engine.
[0057]
SL indicated by a solid line indicates that the field coil is operated in a state where the operating environment fluctuates to the low torque side. common The torque-rotational speed characteristics when connected in a row are shown. The starting torque of the torque-rotation speed characteristic SL is TL, which is set higher than the necessary starting torque Tm necessary for starting the engine.
[0058]
With the operating environment fluctuating to the low torque side, straight When connected in a row, the starting torque is lower than the necessary starting torque Tm required for starting the engine, so that it is not actually used. In this case, the torque-rotational speed characteristic is not shown.
[0059]
That is, in FIG. 5, by limiting the armature current immediately after the engine 1 is started in a state where the operating environment has fluctuated to the high torque side, the originally excessive torque is reduced within a range that does not hinder the engine start. Thus, the various functions and effects described above can be achieved. Of course, in this case as well, the return from the parallel connection of the field coils to the serial connection can be performed in the middle of cranking, but this is not practical because the inductance of the field coils is large.
[0060]
The state where the operating environment fluctuates to the high torque side here refers to a state where the motor temperature is low and the battery output is high, and the state where the operating environment fluctuates to the low torque side means that the motor The temperature is high and the battery output is low. The detection of the battery output can be based on the battery voltage, for example. Of course, in this case as well, only the motor temperature or the battery output may be monitored to determine whether to switch the field coil.
[0061]
[Example 3]
Another embodiment of the starter 2 is shown in FIG.
[0062]
FIG. 6 shows an engine starting device, 21 is a starter motor composed of a DC series motor, 22 is a magnet switch, 25 is a relay, 26 is an ignition switch, 6 is an idle stop ECU, 8 is a battery, and 9 is a short-circuit relay. . The starter motor 21 is formed by serially connecting field coils 214 and 215 and an armature coil (armature) 213 constituting a series wound field winding with an intermediate tap 10. When the pair of contacts of the short-circuit relay 9 is turned on, the field coil 214 is short-circuited.
[0063]
To explain the operation, when the ignition switch 26 is turned on and the relay 25 is closed, the magnet switch 22 is closed and the starter motor 21 is energized from the battery 8, and the starter motor 21 is normally started with a high torque-rotational speed characteristic. In addition, the idle stop ECU 6 determines whether or not the engine can be automatically stopped and then automatically restarted based on an input signal from a sensor or the like, and energizes the magnet switch 22 to start the starter motor 21 with a low torque-rotation speed characteristic. To do.
[0064]
Further, when the idle stop ECU 6 determines that the operating environment has shifted the torque-rotational speed characteristic of the starter motor 21 to the high torque side by an external input, the idle stop ECU 6 closes the short-circuit relay 9 and then closes the magnet switch 22. As a result, the field coil 214 is short-circuited and the field magnetic flux of the starter motor 21 is greatly reduced, the torque-rotational speed characteristic is shifted to the low torque side, and engine start due to excessive torque can be avoided.
[0065]
A modification of the circuit of FIG. 6 is shown in FIG.
[0066]
In this modification, the short-circuit relay 9 of FIG. 1 is replaced with a short-circuit transistor 90 and a flywheel diode D. Other circuit configurations are the same as those in FIG. When the engine automatic restart is determined, the idle stop ECU 6 closes the magnet switch 22 and activates the DC series motor 21.
[0067]
If it is determined that the driving environment has shifted the torque-rotation speed characteristic to the high torque side, the short-circuit transistor 90 is closed, and if it is not, the short-circuit transistor 90 is opened to achieve the above effect. it can.
[0068]
(Control mode)
Next, an example of a control operation at the time of engine automatic restart performed by the idle stop ECU 6 will be described below with reference to a flowchart shown in FIG.
[0069]
First, it is determined whether or not the engine is automatically stopped by the eco-run (100). If the engine is automatically stopped, it is determined whether or not the engine automatic restart condition is satisfied (102). Read from the ECU 7 or sensor (104).
[0070]
Next, it is determined whether or not the torque of the starter motor 21 is excessive based on the determination result of the operating environment (106). If it is determined that the torque is excessive, the torque-rotational speed characteristic of the starter motor 21 is reduced to the low torque side. (108). The shift of the torque-rotational speed characteristic may be performed using the method of each embodiment described above. The torque-rotational speed characteristic of the starter motor 21 is initially set on the high torque side.
[0071]
In this embodiment, the motor temperature, the engine temperature, and the battery voltage are used as the operating environment data, the engine temperature is, for example, 0 to 100 ° C., the motor temperature is, for example, 50 ° C. or less, and the battery voltage is predetermined. It is determined that the torque is excessive when the threshold value is exceeded. That is, when the engine temperature detected by the radiator cooling water temperature is less than 0 ° C., it is considered that the lubricating oil viscosity of the engine 1 is high, and the required torque at the time of starting the engine is large. 5 When the temperature is below 0 ° C, it is considered that the torque generated by the motor has increased due to a decrease in the electric resistance of the motor winding. When the engine temperature is above 100 ° C, the viscosity of the lubricating oil is low and the lubricating oil escapes downward from the piston surface. Insufficient lubrication It is assumed that the required torque at the start of the engine increases due to increased friction at the start of the engine. That is, in this embodiment, when the engine temperature is 0 to 100 ° C., the motor temperature is 50 ° C. or less, and the battery voltage is equal to or higher than a predetermined threshold value, the torque excess side is determined.
[0072]
In addition, in the above, the logical product of each condition is used as the determination condition, but the logical sum of each condition may be used as the determination condition.
[0073]
In addition, when the battery temperature is detected and within a predetermined range, for example, 20 to 50 ° C., the torque excess side may be set. It is well known that battery output decreases at low and high temperatures.
[0074]
In addition, since the battery temperature and the motor temperature have a correlation, the motor temperature may be estimated from the battery temperature, and vice versa. Further, it may be determined whether or not the torque is on the excessive side (high torque side) based on the state of a part or all of the motor temperature, the engine temperature, the battery voltage, and the battery temperature.
[0075]
Next, the magnet switch 22 is turned on (110) and waits until a predetermined time (at least during cranking) elapses (112). When the magnet switch 22 elapses, the torque-rotational speed characteristic of the starter motor 21 is returned to the high torque side (114). . Note that step 114 may be ignored if the torque-rotational speed characteristic is not shifted to the low torque side. Further, instead of waiting for a predetermined time in step 112, the torque-rotational speed characteristic may be returned to the high torque side when the engine rotational speed exceeds the predetermined rotational speed.
[0076]
Next, it waits until the engine speed exceeds a predetermined value (116), and when it exceeds, the starter 2 is returned to the initial state assuming that the engine start is completed (118).
[0077]
If it does in this way, the above-mentioned operation effect can be produced.
(Modification)
The torque-rotation speed characteristic of the starter motor 21 may be changed by another known method. The operation of removing the armature current limitation during cranking or switching the field coil in series is performed after a predetermined time from the start of energization. You may perform when exceeding a predetermined value. In the above embodiment, the automatic engine restart after the idle stop has been described. However, the engine may be manually started by turning on the ignition switch. In addition, two starters 2 may be provided, and both may be driven when high starting torque is required.
[0078]
Further, the torque-rotational speed characteristic may be freely changed according to the operating environment by, for example, PWM controlling the armature current of the starter motor. In this case, it is preferable to adjust the torque-rotational speed characteristic so as to approach an appropriate starting torque target value in view of the driving environment.
[0079]
Further, the operating environment data, for example, the state of the engine starting system (for example, the motor temperature, the engine temperature, the battery voltage, the motor current) is used to determine the return point of the torque-rotation speed characteristic to the high torque side during cranking. Also good. In addition, the magnitude and the waveform of the current supplied to the starter motor 21 may be directly monitored to adjust the magnitude to an appropriate level. Further, the return time point may be determined based on the increase rate of the engine speed. The motor temperature can also be estimated indirectly based on data such as the engine water temperature and the time elapsed since the previous start. After this returning operation, when it is determined that the current is excessive (torque is excessive), the torque-rotational speed characteristic may be shifted again to the low torque side. After the torque-rotation speed characteristic is shifted to the low torque side and starting is started, the torque-rotation speed characteristic may be returned to the original state if the increase rate of the engine speed is small. Of course, information from various sensors mounted on the vehicle can be used as the driving environment data. Of course, the starter 2 can be connected to the engine 1 through a torque transmission mechanism other than the belt / pulley mechanism.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing an engine start circuit system according to a first embodiment.
FIG. 2 is a circuit diagram showing the starter shown in FIG. 1;
3 is a torque-rotation speed characteristic diagram showing characteristics of the starter shown in FIG. 2; FIG.
FIG. 4 is a circuit diagram illustrating a starter according to a second embodiment.
FIG. 5 is a torque-rotational speed characteristic diagram showing characteristics of the starter shown in FIG. 4;
FIG. 6 is a circuit diagram illustrating a starter according to a third embodiment.
FIG. 7 is a circuit diagram showing a modification of the starter according to the third embodiment.
FIG. 8 is a flowchart showing an engine automatic restart control operation.
[Explanation of symbols]
1 engine
2 Starter
3 Belt
6 Idle stop ECU (control means)

Claims (3)

エンジン始動用のスタータモータと、
モータ温度、エンジン温度、バッテリ温度、バッテリ電圧及びバッテリ出力の少なくとも一つに相関を有して前記スタータモータの起動トルクに影響を与える物理量を検出する検出手段と、
前記物理量に基づいて前記スタータモータのトルクー回転数特性を変更するトルク制御手段と、
を備え、
前記トルク制御手段は、
前記起動トルクが所定レベルを上回ると想定される前記物理量を検出した場合に前記トルクー回転数特性を低トルク側に変更するか、もしくは、前記起動トルクが所定レベルを下回ると想定される前記物理量を検出した場合に前記トルクー回転数特性を高トルク側に変更し、
前記モータ温度が所定レベル以下と推定される場合に前記トルクー回転数特性を低トルク側に変更し、
前記モータ温度が所定レベル以上と推定される場合に前記トルクー回転数特性を高トルク側に変更することを特徴とするエンジン始動装置
A starter motor for starting the engine;
Detecting means for detecting a physical quantity having a correlation with at least one of a motor temperature, an engine temperature, a battery temperature, a battery voltage, and a battery output and affecting the starting torque of the starter motor;
Torque control means for changing the torque- rotation speed characteristic of the starter motor based on the physical quantity;
With
The torque control means includes
When the physical quantity that is assumed that the starting torque exceeds a predetermined level is detected, the torque-rotational speed characteristic is changed to a low torque side, or the physical quantity that is assumed that the starting torque is lower than a predetermined level. If detected, the torque-rotational speed characteristic is changed to the high torque side ,
When the motor temperature is estimated to be below a predetermined level, the torque-rotational speed characteristic is changed to the low torque side ,
An engine starter characterized by changing the torque-rotational speed characteristic to a high torque side when the motor temperature is estimated to be equal to or higher than a predetermined level .
エンジン始動用のスタータモータと、
前記スタータモータの起動トルクに影響を与える物理量を検出する検出手段と、
前記物理量に基づいて前記スタータモータのトルクー回転数特性を変更するトルク制御手段と、
を備え、
前記トルク制御手段は、
前記起動トルクが所定レベルを上回ると想定される前記物理量を検出した場合に前記トルクー回転数特性を低トルク側に変更するか、もしくは、前記起動トルクが所定レベルを下回ると想定される前記物理量を検出した場合に前記トルクー回転数特性を高トルク側に変更し、
前記エンジンの始動前に検出した前記物理量に基づいて前記スタータモータの起動前に前記トルクー回転数特性の変更を行い
前記トルクー回転数特性の低トルク側へのシフトを前記エンジンのクランキング終了前に終了すことを特徴とするエンジン始動装置。
A starter motor for starting the engine;
Detecting means for detecting a physical quantity affecting the starting torque of the starter motor;
Torque control means for changing a torque-rotation speed characteristic of the starter motor based on the physical quantity;
With
The torque control means includes
When the physical quantity that is assumed that the starting torque exceeds a predetermined level is detected, the torque-rotational speed characteristic is changed to a low torque side, or the physical quantity that is assumed that the starting torque is lower than a predetermined level. If detected, the torque-rotational speed characteristic is changed to the high torque side,
Based on the physical quantity detected before the engine is started, the torque-rotational speed characteristic is changed before the starter motor is started ,
Engine starting device, characterized in that that end Ryosu a shift to a low torque side of the torque-rotational speed characteristic before cranking completion of the engine.
請求項記載のエンジン始動装置において、
前記トルク制御手段は、
検出したエンジン始動系の状態に基づいて前記終了の時期を決定するエンジン始動装置
The engine starting device according to claim 2 ,
The torque control means includes
An engine starter that determines the end timing based on the detected state of the engine start system .
JP2002134917A 2002-05-10 2002-05-10 Engine starter Expired - Fee Related JP4048826B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002134917A JP4048826B2 (en) 2002-05-10 2002-05-10 Engine starter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002134917A JP4048826B2 (en) 2002-05-10 2002-05-10 Engine starter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2003328910A JP2003328910A (en) 2003-11-19
JP4048826B2 true JP4048826B2 (en) 2008-02-20

Family

ID=29697379

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002134917A Expired - Fee Related JP4048826B2 (en) 2002-05-10 2002-05-10 Engine starter

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4048826B2 (en)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4661729B2 (en) * 2006-08-09 2011-03-30 日産自動車株式会社 Engine start control device
JP4720784B2 (en) * 2007-05-18 2011-07-13 トヨタ自動車株式会社 Engine start control device
JP5003504B2 (en) * 2008-01-18 2012-08-15 株式会社デンソー Starter
JP5003520B2 (en) * 2008-02-08 2012-08-15 株式会社デンソー Starter
JP4803682B2 (en) * 2009-01-14 2011-10-26 キャタピラー エス エー アール エル Starter motor control circuit
JP4799641B2 (en) * 2009-05-27 2011-10-26 三菱電機株式会社 Engine starter
DE102009027407A1 (en) * 2009-07-01 2011-01-05 Robert Bosch Gmbh Method for operating a starter control, computer program product and starter control
JP6115358B2 (en) * 2013-07-01 2017-04-19 日産自動車株式会社 Start control device and start control method for internal combustion engine
JP6451072B2 (en) * 2014-04-23 2019-01-16 株式会社デンソー Engine starter
JP5924701B2 (en) * 2014-05-26 2016-05-25 三菱電機株式会社 Engine starting device and engine starting method
JP6458517B2 (en) * 2015-02-03 2019-01-30 株式会社デンソー Rotating electric machine
CN113740067B (en) * 2021-09-06 2024-10-15 中国航发贵阳发动机设计研究所 Aeroengine starting torque measuring device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2003328910A (en) 2003-11-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6018199A (en) Starter for engine equipped with motor generator
US7665438B2 (en) Starter device for an internal combustion engine having separate engaging process and starting process
EP2339168B1 (en) Engine control apparatus and engine control method
JP4048826B2 (en) Engine starter
KR100277297B1 (en) Vehicle generator control system
JP3982247B2 (en) Control device for vehicle generator
JP2004003434A (en) Engine-starting system
JP2004308645A (en) Engine starter
CN103748354B (en) The restarting device of oil engine
JP3998119B2 (en) Engine start control device
JP2017203435A (en) Start control system of engine
JP4013714B2 (en) Engine control device
JP2005045905A (en) Rotating electrical machine drive circuit and vehicle electrical unit
JP2014134130A (en) Start control device of internal combustion engine
US9523339B2 (en) Engine starting apparatus
EP1489294B1 (en) Control device and motor generator unit of vehicle
US6800953B2 (en) Engine starting apparatus and method for controlling the same
JP4131361B2 (en) Automatic engine starter
JP4154848B2 (en) AC generator for vehicle
JP3938747B2 (en) Output generator for synchronous generator
JP6112142B2 (en) Engine start control system
JP3985673B2 (en) Engine starter
JP6351803B2 (en) Engine start control device and engine start control method
JP2004153887A (en) Generator motor
JP2003184715A (en) Automatic engine stop and restart device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20040908

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20070322

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070330

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070521

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070619

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070730

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070828

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20071015

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20071106

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20071119

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101207

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111207

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121207

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131207

Year of fee payment: 6

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees