(57)【要約】【課題】スタータによるクランキングを不要にすることができる、エンジン始動装置を提供する。【解決手段】エンジン２の停止前に、スタータ５の動力が弾性エネルギに変換されて蓄エネ装置１３に蓄えられる。そして、エンジン２の始動時には、蓄エネ装置１３に蓄えられた弾性エネルギが動力に変換されてＥ／Ｇ出力軸３に伝達されることにより、エンジン２のクランキングが行われる。そのため、スタータ５によるクランキングを不要にすることができる。【選択図】図１
2015063969.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンおよび前記エンジンを始動させるためのスタータを搭載した車両に用いられるエンジン始動装置であって、
前記スタータの動力を弾性エネルギに変換して蓄え、その蓄えた弾性エネルギを動力に変換して前記エンジンの出力軸に伝達する蓄エネ装置と、
前記蓄エネ装置の蓄エネ量を検出する蓄エネ量検出手段と、
前記蓄エネ量検出手段によって検出される蓄エネ量に基づいて、前記スタータおよび前記蓄エネ装置を制御する制御手段とを含み、
前記制御手段は、前記エンジンの停止前に、前記スタータを動作させて、前記蓄エネ装置に弾性エネルギを蓄えさせ、前記エンジンの始動時に、前記蓄エネ装置に蓄えられた弾性エネルギを前記エンジンの出力軸に伝達させて、前記エンジンのクランキングを行う制御手段とを含む、エンジン始動装置。
【請求項２】
前記車両は、前記エンジンの駆動中に所定の停止条件が成立したことに応答して、前記エンジンが自動停止され、所定の再始動条件の成立に応答して、自動停止によるアイドリングストップ状態の前記エンジンが再始動されるアイドリングストップ機能を有しており、
前記制御手段は、前記停止条件が成立した際に、前記蓄エネ量検出手段によって検出される蓄エネ量が所定量未満である場合、前記アイドリングストップ機能による前記エンジンの自動停止を禁止し、前記蓄エネ装置に弾性エネルギを蓄えさせ、前記蓄エネ装置に前記所定量以上の弾性エネルギが蓄えられた後、前記アイドリングストップ機能による前記エンジンの自動停止を許可する、請求項１に記載のエンジン始動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンを始動させる始動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンを搭載した車両では、エンジンに付随して、エンジンを始動させるためのスタータ（セルモータ）が設けられている。エンジンの始動の際には、補機電池からスタータに電力が供給され、スタータによるクランキングが行われる。
【０００３】
スタータでの電力消費により、補機電池の出力電圧の低下が生じる。低温環境下では、エンジンでのメカニカルロスなどが大きいうえ、補機電池の内部抵抗が大きいため、補機電池の出力電圧の低下がとくに大きい。バッテリの出力電圧が低下すると、補機の動作が不安定になるおそれがある。
【０００４】
たとえば、車両の減速エネルギをコイルばねの弾性エネルギに変換して蓄えておき、その弾性エネルギをエンジンのクランキングに利用することが提案されている。特許文献１で提案されている構成では、コイルばねの一端がラックギヤに接続され、コイルばねの他端が車体に接続されている。車両の減速時に、減速エネルギ（車輪の動力）がラックギヤに伝達されて、ラックギヤが移動することにより、コイルばねが縮み、コイルばねに弾性エネルギが蓄えられる。そして、エンジンの始動時に、コイルばねの弾性エネルギがエンジンの出力軸に伝達されて、エンジンのクランキングが行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１０７５１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、エンジンの停止前に十分な減速エネルギが得られなかったために、コイルばねに蓄えられている弾性エネルギが少ない場合には、スタータを使用して、エンジンのクランキングを行わざるを得ない。
【０００７】
本発明の目的は、スタータによるクランキングを不要にすることができる、エンジン始動装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記の目的を達成するため、本発明に係るエンジン始動装置は、エンジンおよび前記エンジンを始動させるためのスタータを搭載した車両に用いられるエンジン始動装置であって、前記スタータの動力を弾性エネルギに変換して蓄え、その蓄えた弾性エネルギを動力に変換して前記エンジンの出力軸に伝達する蓄エネ装置と、前記蓄エネ装置の蓄エネ量を検出する蓄エネ量検出手段と、前記蓄エネ量検出手段によって検出される蓄エネ量に基づいて、前記スタータおよび前記蓄エネ装置を制御する制御手段とを含み、前記制御手段は、前記エンジンの停止前に、前記スタータを動作させて、前記蓄エネ装置に弾性エネルギを蓄えさせ、前記エンジンの始動時に、前記蓄エネ装置に蓄えられた弾性エネルギを前記エンジンの出力軸に伝達させて、前記エンジンのクランキングを行う制御手段とを含む。
【０００９】
この構成によれば、エンジンの停止前に、スタータの動力が弾性エネルギに変換されて蓄エネ装置に蓄えられる。そして、エンジンの始動時には、蓄エネ装置に蓄えられた弾性エネルギが動力に変換されてエンジンの出力軸に伝達されることにより、エンジンのクランキングが行われる。そのため、スタータによるクランキングを不要にすることができる。その結果、クランキングによる電力消費をなくすことができるので、車両に搭載された補機電池の出力電圧の低下を抑制することができる。よって、補機電池から電力の供給を受ける補機を安定して動作させることができる。また、補機電池の出力電圧の低下に備えたバックアップ電源を不要にすることができる。
【００１０】
車両は、エンジンの駆動中に所定の停止条件が成立したことに応答して、エンジンが自動停止され、所定の再始動条件の成立に応答して、自動停止によるアイドリングストップ状態のエンジンが再始動されるアイドリングストップ機能を有していてもよい。
【００１１】
車両がアイドリングストップ機能を有する場合、停止条件が成立した際に、蓄エネ装置の蓄エネ量が所定量未満であれば、アイドリングストップ機能によるエンジンの自動停止が行われず、蓄エネ装置に所定量以上の弾性エネルギが蓄えられた後、アイドリングストップ機能によりエンジンが自動停止されることが好ましい。
【００１２】
これにより、アイドリングストップ状態のエンジンが再始動される際に、スタータによるクランキングを不要にすることができるので、補機電池の充電状態や温度にかかわらず、エンジンを自動停止させることができる。その結果、エンジンが自動停止される回数を増やすことができ、燃費を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、スタータによるクランキングを不要にすることができる。その結果、クランキングによる電力消費をなくすことができるので、車両に搭載された補機電池の出力電圧の低下を抑制することができる。よって、補機電池から電力の供給を受ける補機を安定して動作させることができる。また、補機電池の出力電圧の低下に備えたバックアップ電源を不要にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係るエンジン始動装置が搭載された車両の要部の構成を図解的に示す図である。
【図２】車両の電気的構成を示すブロック図である。
【図３】アイドリングストップの際に実行される処理の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下では、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態に係るエンジン始動装置が搭載された車両１の要部の構成を図解的に示す図である。
【００１７】
車両１は、エンジン２を搭載した自動車である。車両１は、アイドリングストップ機能を有している。アイドリングストップ機能は、所定の停止条件の成立に応答して、エンジン２が自動停止（アイドリングストップ）され、その後の所定の再始動条件の成立に応答して、アイドリングストップ状態が解除されて、エンジン２が再始動される機能である。
【００１８】
エンジン２の出力軸（以下、「Ｅ／Ｇ出力軸」という。）３には、フライホイール４が保持されている。フライホイール４の外周には、ギヤ歯が形成されている。そして、車両１には、エンジン２を始動させるためのスタータ５が搭載されている。スタータ５の出力軸には、スタータギヤ６が保持されている。スタータギヤ６は、フライホイール４のギヤ歯と噛合／噛合解除可能に設けられている。
【００１９】
また、車両１には、補機電池７が搭載されている。補機電池７のプラス端子には、スタータ５、ヘッドライト、ワイパモータ、エアコンディショナおよびオーディオ機器などの電気負荷が接続されている。補機電池７のマイナス端子は、車両１のボディと電気的に接続されることによって接地（ボディアース）されている。
【００２０】
車両１には、オルタネータ８がさらに搭載されている。オルタネータ８は、回転軸９がＥ／Ｇ出力軸３と平行をなすように設けられている。そして、Ｅ／Ｇ出力軸３および回転軸９には、それぞれプーリ１０，１１が保持されている。プーリ１０，１１には、ベルト１２が巻き掛けられている。これにより、回転軸９には、Ｅ／Ｇ出力軸３の回転がプーリ１０，１１およびベルト１２を介して伝達される。回転軸９が回転すると、その回転が電力に変換されて、オルタネータ８から電力が出力される。オルタネータ８から出力される電力は、補機電池７に蓄えられる。
【００２１】
そして、車両１には、蓄エネ装置１３が搭載されている。蓄エネ装置１３は、発条を内蔵している。発条は、動力を弾性エネルギに変換して蓄えることができ、その蓄えた弾性エネルギを動力に変換して出力することができるものであり、たとえば、弾性の高い素材を渦巻状に巻いたぜんまいばね（渦巻ばね）である。また、蓄エネ装置１３は、フライホイール４のギヤ歯とスタータギヤ６との噛合が解除された状態で、スタータ５からスタータギヤ６を介して入力される動力を発条に伝達し、発条から出力される動力をＥ／Ｇ出力軸３に伝達する機構を内蔵している。
【００２２】
図２は、車両１の電気的構成を示すブロック図である。
【００２３】
車両１は、ＣＰＵおよびメモリを含む構成のＥＣＵ（電子制御ユニット）２１を備えている。ＥＣＵ２１には、車両１に設けられた各種センサが接続されており、各種センサの検出信号が入力される。各種センサには、蓄エネ装置１３の発条に蓄えられた弾性エネルギの量である蓄エネ量を検出する蓄エネ量センサ２２などが含まれる。蓄エネ量センサ２２は、たとえば、蓄エネ装置１３に備えられた発条の巻き取り径を検出し、その巻き取り径から蓄エネ量を演算して出力する。ＥＣＵ２１は、各種センサから入力される検出信号に基づいて、エンジン２、スタータ５および蓄エネ装置１３の動作を制御する。
【００２４】
車両１の走行中、オルタネータ８の発電量が所定量以上で十分であるときに、ＥＣＵ２１により、蓄エネ量センサ２２の出力が参照される。そして、蓄エネ装置１３の蓄エネ量が所定量以下であれば、スタータ５および蓄エネ装置１３が制御されて、スタータ５の動力がスタータギヤ６を介して蓄エネ装置１３に入力される。この動力で蓄エネ装置１３の発条が巻かれることにより、蓄エネ装置１３に弾性エネルギが蓄えられる（蓄エネ）。このとき、補機電池７の充電状態（ＳＯＣ：State Of Charge）や温度に応じて、補機電池７の出力電圧の低下を抑制するために、スタータ５に供給される電力が低く抑えられ、蓄エネ装置１３の蓄エネが一定以上の時間をかけて行われてもよい。
【００２５】
エンジン２の始動の際には、ＥＣＵ２１により、蓄エネ量センサ２２の出力が参照される。そして、蓄エネ装置１３の蓄エネ量がエンジン２の始動に必要なエネルギ量以上であれば、蓄エネ装置１３が制御されて、蓄エネ装置１３からの動力がＥ／Ｇ出力軸３に伝達されることにより、エンジン２のクランキングが行われる。一方、蓄エネ装置１３の蓄エネ量がエンジン２の始動に必要なエネルギ量未満であれば、スタータ５が制御されて、スタータ５からの動力がＥ／Ｇ出力軸３に伝達されることにより、エンジン２のクランキングが行われる。
【００２６】
図３は、アイドリングストップの際に実行される処理の流れを示すフローチャートである。
【００２７】
アイドリングストップ機能によるエンジン２の再始動の際に、蓄エネ装置１３によるクランキングを可能とするため、車両１の走行中、ＥＣＵ２１により、図３に示される処理が繰り返し実行される。
【００２８】
図３に示される処理では、アイドリングストップ機能によるエンジン２の停止条件が成立したか否かが判断される（ステップＳ１）。
【００２９】
停止条件が成立していないときには（ステップＳ１のＮＯ）、図３に示される処理が終了され、当該処理が再び開始される。
【００３０】
停止条件が成立すると（ステップＳ１のＹＥＳ）、蓄エネ量センサ２２の出力が参照されて、蓄エネ装置１３の蓄エネ量が所定量以上であるか否かに基づいて、蓄エネ装置１３における蓄エネが完了しているか否かが判断される（ステップＳ２）。ここでの所定量は、たとえば、蓄エネ装置１３に蓄エネ可能な最大量に近い値であって、エンジン２の始動に必要なエネルギ量以上の値に設定される。
【００３１】
そして、蓄エネ装置１３の蓄エネ量が所定量以上であれば、蓄エネ装置１３における蓄エネが完了していると判断されて（ステップＳ２のＹＥＳ）、エンジン２の自動停止が許可される。この許可を受けて、エンジン２が自動停止される。
【００３２】
一方、蓄エネ装置１３の蓄エネ量が所定量未満であれば、蓄エネ装置１３における蓄エネが完了していないと判断されて（ステップＳ２のＮＯ）、エンジン２の自動停止が禁止されて、スタータ５および蓄エネ装置１３が制御されて、スタータ５の動力が蓄エネ装置１３に蓄えられる（ステップＳ４）。その後は、アイドリングストップ機能によるエンジン２の停止条件が成立しているか否かが再び判断され、停止条件が成立していれば、ステップＳ２以降の処理が再び実行される。
【００３３】
以上のように、エンジン２の停止前に、スタータ５の動力が弾性エネルギに変換されて蓄エネ装置１３に蓄えられる。そして、エンジン２の始動時には、蓄エネ装置１３に蓄えられた弾性エネルギが動力に変換されてＥ／Ｇ出力軸３に伝達されることにより、エンジン２のクランキングが行われる。そのため、スタータ５によるクランキングを不要にすることができる。その結果、クランキングによる電力消費をなくすことができるので、車両１に搭載された補機電池７の出力電圧の低下を抑制することができる。よって、補機電池７から電力の供給を受ける補機を安定して動作させることができる。また、補機電池７の出力電圧の低下に備えたバックアップ電源を不要にすることができる。
【００３４】
アイドリングストップ機能によるエンジン２の停止条件が成立した際に、蓄エネ装置１３の蓄エネ量が所定量未満であれば、アイドリングストップ機能によるエンジン２の自動停止が行われず、蓄エネ装置１３に所定量以上の弾性エネルギが蓄えられた後、アイドリングストップ機能によりエンジン２が自動停止される。
【００３５】
これにより、アイドリングストップ状態のエンジン２が再始動される際に、スタータ５によるクランキングを不要にすることができるので、補機電池７の充電状態や温度にかかわらず、エンジン２を自動停止させることができる。その結果、アイドリングストップ機能によるエンジン２の自動停止の回数を増やすことができ、燃費を向上させることができる。
【００３６】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、他の形態で実施することもできる。
【００３７】
たとえば、スタータ５からの動力に加えて、たとえば、車両１の車輪からの動力が蓄エネ装置１３に伝達されて、スタータ５からの動力および車輪からの動力が弾性エネルギに変換されて蓄エネ装置１３に蓄えられてもよい。
【００３８】
また、蓄エネ量センサ２２によって検出される蓄エネ量が所定量未満である状態で、車両１が停車されて、車両１のイグニッションキースイッチがオフにされた場合、スタータ５および蓄エネ装置１３が制御されて、蓄エネ装置１３の蓄エネ量が所定量以上まで上げられてもよい。これにより、スタータ５によるクランキングを完全に不要にすることができる。
【００３９】
また、前述の実施形態では、本発明に係る制御手段の機能が車両１のＥＣＵ２１に組み込まれた構成を例にとったが、ＥＣＵ２１とは別のＥＣＵにより、本発明に係る制御手段の機能が実現されてもよい。
【００４０】
その他、前述の構成には、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【符号の説明】
【００４１】
１    車両
２    エンジン
３    Ｅ／Ｇ出力軸
５    スタータ
１３  蓄エネ装置
２１  ＥＣＵ（制御手段）
２２  蓄エネ量センサ（蓄エネ量検出手段）
【図１】
2015063969.tif 000003
【図２】
2015063969.tif 000004
【図３】
2015063969.tif 000005