(57)【要約】【課題】  内燃機関の停止時にクランク軸へ生じる抵抗を低減させることが可能な内燃機関の停止制御装置を提供する。【解決手段】  内燃機関１を始動させる始動手段５と、前記始動手段の回転を前記内燃機関のクランク軸へ伝達する伝達機構６と、前記伝達機構の回転伝達経路中に配置され、前記始動手段から前記クランク軸へ前記クランク軸を正回転させる方向への回転の伝達は許容し、前記クランク軸から前記始動手段への回転伝達は阻止するクラッチ手段９と、を備えた内燃機関の停止制御装置において、前記内燃機関の停止時に前記クランク軸が逆回転する過程で、前記クランク軸に生じる抵抗が低減されるように前記始動手段を逆回転させる動作制御手段１３を備える。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関を始動させる始動手段と、前記始動手段の回転を前記内燃機関のクランク軸へ伝達する伝達機構と、前記伝達機構の回転伝達経路中に配置され、前記始動手段から前記クランク軸へ前記クランク軸を正回転させる方向への回転の伝達は許容し、前記クランク軸から前記始動手段への回転伝達は阻止するクラッチ手段と、を備えた内燃機関の停止制御装置において、
前記内燃機関の停止時に前記クランク軸が逆回転する過程で、前記クランク軸に生じる抵抗が低減されるように前記始動手段を逆回転させる動作制御手段を備えたことを特徴とする内燃機関の停止制御装置。
【請求項２】
前記動作制御手段は、前記クランク軸の回転数が判定回転数以下であると判断した場合に前記始動手段を逆回転させることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の停止制御装置。
【請求項３】
前記クランク軸の停止位置を取得する停止位置取得手段を備え、
前記動作制御手段は、前記内燃機関の停止時に前記クランク軸の停止位置が所定の停止位置ではないと判断した場合に前記始動手段を逆転させることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の停止制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、始動モータからクランク軸への回転伝達経路中にワンウェイクラッチが設けられた始動装置を備えた内燃機関の停止制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
機関停止時、セルモータで内燃機関を所定回転数で回転させた後にセルモータを停止させ、セルモータ停止後の内燃機関の惰性による回転を利用してクランク軸を一定の位置で停止させる内燃機関の停止位置制御装置が知られている（特許文献１参照）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２、３が存在する。
【特許文献１】特開平１１−１０７８９１号公報
【特許文献２】特開平５−１４９２２１号公報
【特許文献３】特開平８−２６１０５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
内燃機関の始動装置として、セルモータ等の始動手段からクランク軸への回転伝達経路中にワンウェイクラッチが設けられた、いわゆる常時噛み合い式の始動装置が知られている。このワンウェイクラッチは、一対の内外輪の間に内蔵された爪やスプラグ等の回転伝達要素が内輪及び外輪と噛み合う、又は噛み合いが外れることで回転を一方向へ伝達している。例えば、外輪停止時に内輪へ正回転が入力された場合、回転伝達要素が内輪及び外輪と噛み合って内輪の回転を外輪へ伝達する。一方、内輪停止時に外輪へ正回転が入力された場合は、内輪又は外輪の少なくともいずれか一方に対する回転伝達要素の噛合いが外れ、外輪から内輪への回転の伝達が阻止される。しかし、内輪停止時に外輪へ逆回転が入力された場合は、外輪停止時に内輪へ正回転が入力された状態と同じ状態になるため、回転伝達要素が内輪及び外輪と噛み合い、外輪と内輪とが一体に回転してしまう。
【０００４】
従来の装置では、クランク軸の回転が停止する直前の振り戻し（逆回転）によってクランク軸をクランク軸の釣り合う位置（以降、バランス位置と記述することもある。）で停止させている。常時噛み合い式の始動装置を備えた内燃機関をこのように停止させる場合、クランク軸の逆回転時にクランク軸の回転が始動手段に伝達されて始動手段が抵抗となり、クランク軸の停止する位置がバランス位置からずれる可能性がある。
【０００５】
そこで、本発明は、内燃機関の停止時にクランク軸へ生じる抵抗を低減させることが可能な内燃機関の停止制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の内燃機関の停止制御装置は、内燃機関を始動させる始動手段と、前記始動手段の回転を前記内燃機関のクランク軸へ伝達する伝達機構と、前記伝達機構の回転伝達経路中に配置され、前記始動手段から前記クランク軸へ前記クランク軸を正回転させる方向への回転の伝達は許容し、前記クランク軸から前記始動手段への回転伝達は阻止するクラッチ手段と、を備えた内燃機関の停止制御装置において、前記内燃機関の停止時に前記クランク軸が逆回転する過程で、前記クランク軸に生じる抵抗が低減されるように前記始動手段を逆回転させる動作制御手段を備えたことにより、上述した課題を解決する（請求項１）。
【０００７】
本発明の停止制御装置によれば、クランク軸が逆回転する過程でクランク軸に生じる抵抗を低減させるので、クランク軸を振り戻しによってバランス位置で停止させることができる。例えば、クラッチ手段として上述したワンウェイクラッチが使用されている場合、クランク軸の逆回転時に始動手段を逆回転させておくことで、内輪又は外輪の少なくともいずれか一方に対する回転伝達要素の噛合いを外すことができる。これにより、クランク軸の回転が始動手段まで伝達されることを防止し、クランク軸の逆回転への抵抗となるクラッチ手段から始動手段までのフリクションを無くすことができる。なお、本発明における正回転とは内燃機関の運転時にクランク軸が回転する方向への回転であり、逆回転はこの正回転と反対方向への回転を意味している。
【０００８】
本発明の内燃機関の停止制御装置において、前記動作制御手段は、前記クランク軸の回転数が判定回転数以下であると判断した場合に前記始動手段を逆回転させてもよい（請求項２）。内燃機関の停止時におけるクランク軸の逆回転は、クランク軸が停止する直前に発生する。そのため、クランク軸の回転数が判定回転数以下になってから始動手段を逆回転させればよい。このように始動手段を動作させることで、機関停止時に始動手段を動作させる時間を短縮させ、始動手段で消費されるエネルギを低減させることができる。
【０００９】
本発明の内燃機関の停止制御装置は、前記クランク軸の停止位置を取得する停止位置取得手段を備え、前記動作制御手段は、前記内燃機関の停止時に前記クランク軸の停止位置が所定の停止位置ではないと判断した場合に前記始動手段を逆転させてもよい（請求項３）。始動手段を逆回転させない、即ちクランク軸の逆回転時における抵抗が大きい状態でクランク軸を停止させた場合、気筒内に圧縮された空気が残留している可能性がある。そこで、クランク軸の停止位置がバランス位置等の所定の停止位置では無い場合、始動手段を逆回転させてクランク軸への抵抗を低減させ、気筒内の圧縮空気によってクランク軸を逆回転させる。これによりクランク軸をバランス位置へ逆回転させることができる。また、このように始動手段の動作を制御することで、機関停止時における始動手段の動作時間をさらに短縮させることができる。なお、所定の停止位置としては、例えばクランク角度で上死点前（ＢＴＤＣ）９０度が設定される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、クランク軸の逆回転時の抵抗を低減させ、バランス位置でクランク軸を停止させることができる。これにより機関停止時におけるクランク軸の停止位置のばらつきが抑制できるので、内燃機関の始動性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１に本発明の一実施形態に係る停止制御装置が適用される内燃機関の要部を示す。内燃機関１は、クランクケース２と、クランクケース２の内部に収容されたクランク軸３と、クランク軸３を回転させて内燃機関１を始動させる始動手段としての始動装置４と、を備えている。始動装置４は、始動モータ５と、始動モータ５の動力をクランク軸３へ伝達する伝達機構としてのギヤ列６と、を備えている。ギヤ列６は、始動モータ５の出力軸に取り付けられたスタータギヤ７と、スタータギヤ７に噛み合うドリブンギヤ８と、ドリブンギヤ８とクラッチ手段としてのワンウェイクラッチ９を介して同軸的に設けられた中間ギヤ１０と、中間ギヤ１０と噛み合うようにしてクランク軸３に設けられたクランクギヤ１１と、を備えている。また、クランク軸３には、クランク角度に対応した信号を出力するクランク角センサ１２が設けられている。
【００１２】
内燃機関１の運転状態は、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）１３により制御される。ＥＣＵ１３は、マイクロプロセッサ及びその動作に必要なＲＯＭ、ＲＡＭ等の周辺装置を組み合わせたコンピュータとして構成されている。ＥＣＵ１３は、例えば所定の起動条件が満たされた場合に始動モータ５を起動させ、内燃機関１を始動させる。
【００１３】
図２にワンウェイクラッチ９の要部を示す。図２（ａ）に示したようにワンウェイクラッチ９は、一対の内輪２１、外輪２２と、これらの間に配列された複数のスプラグ２３と、内輪２１、外輪２２と同軸上に配置され、スプラグ２３の姿勢を保持する一対のリテイナ２４とを備えている。
【００１４】
次に、ワンウェイクラッチ９の動作を説明する。外輪２２の停止時に内輪２１へ正回転（矢印Ａ方向への回転）が入力された場合、スプラグ２３が内輪２１の外周面２１ａ及び外輪２２の内周面２２ａと噛み合う。そのため、内輪２１の回転が外輪２２へ伝達され、外輪２２が矢印Ａ方向へ回転する。一方、内輪２１の停止時に外輪２２へ正回転（図２（ｂ）の矢印Ａ方向への回転）が入力された場合、スプラグ２３に遠心力が作用してスプラグ２３が矢印ｒ１の方向へ傾斜する。図２（ｂ）にスプラグ２３が傾斜した状態のワンウェイクラッチ９を示す。スプラグ２３の一方の対角方向の長さＬ１は他方の長さＬ２よりも短いので、この傾斜によってスプラグ２３と内輪２１又は外輪２２の少なくともいずれか一方との噛み合いが外れる。従って、外輪２２から内輪２１への回転伝達が阻止される。ワンウェイクラッチ９は、このようにしてドリブンギヤ８から中間ギヤ１０への回転伝達は許容し、中間ギヤ１０からドリブンギヤ８への回転伝達は阻止する。
【００１５】
クランク軸３が逆回転する場合、ワンウェイクラッチ９の外輪２２に逆回転（図２（ａ）の矢印Ｂ方向への回転）が入力される。このように内輪２１の停止時に外輪２２へ逆回転が入力された場合は、相対的にみて外輪２２の停止時に内輪２１が矢印Ａ方向へ回転した状態と同じ状態になるため、スプラグ２３と内輪２１及び外輪２２とが噛み合い（図２（ａ）の状態）、外輪２２の回転が内輪２１へ伝達される。この場合、クランク軸３が、ワンウェイクラッチ９よりも始動モータ５側のギヤ列６及び始動モータ５も回転させなければならないので、クランク軸３の抵抗が増加する。また、ギヤ列６のギヤ比が例えば数十倍に設定されている場合は、このギヤ比分抵抗が増加することになる。
【００１６】
この外輪２２から内輪２１への逆回転の伝達は、外輪２２の逆回転時に内輪２１を逆回転させておくことで防止することができる。外輪２２の逆回転時に内輪２１を外輪２２よりも速い速度で逆回転させた場合、ワンウェイクラッチ９が図２（ｂ）の状態になる。そのため、外輪２２から内輪２１への回転伝達を阻止することができる。そこで、ＥＣＵ１３は、内燃機関１の停止時にクランク軸３の逆回転がワンウェイクラッチ９よりも始動モータ５側のギヤ列６へ伝達されないように、図３の制御ルーチンを実行して始動モータ５の動作を制御する。図３の制御ルーチンは、内燃機関１の運転中に所定の周期で実行される。図３の制御ルーチンを実行することにより、ＥＣＵ１３は動作制御手段として機能する。
【００１７】
図３の制御ルーチンにおいてＥＣＵ１３は、まずステップＳ１１で内燃機関１の停止要求が有ったか否かを判断する。なお、ＥＣＵ１３は、図３の制御ルーチンとは異なる制御ルーチンにより内燃機関１の状態を監視しており、内燃機関１の運転を停止させる所定の停止条件が満たされた場合に機関の停止を要求する。機関停止要求が無いと判断した場合は、今回の制御ルーチンを終了する。一方、機関停止要求が有ったと判断した場合はステップＳ１２へ進み、ＥＣＵ１３は内燃機関１の回転数Ｎｅが判定回転数Ｎｅ１以下であるか否かを判断する。なお、判定回転数Ｎｅ１には、例えばクランク角センサ１２等のセンサで検出可能な回転数の下限値（例えば１００ｒｐｍ）が設定される。回転数Ｎｅが判定回転数Ｎｅ１以下ではないと判断した場合は、今回の制御ルーチンを終了する。
【００１８】
一方、回転数Ｎｅが判定回転数Ｎｅ１以下であると判断した場合、ステップＳ１３へ進み、ＥＣＵ１３は始動モータ５が逆回転で起動されていることを示すモータフラグがオンの状態であるか否かを判断する。モータフラグがオンの状態ではないと判断した場合はステップＳ１４へ進み、ＥＣＵ１３は始動モータ５を逆回転で起動させる。なお、始動モータ５を逆回転させるときの回転数は、外輪２２よりも内輪２１が早く速度で逆回転するように適宜な値が設定される。続くステップＳ１５においてＥＣＵ１３はモータフラグをオンの状態にする。なお、ステップＳ１３でモータフラグがオンの状態であると判断した場合は、ステップＳ１４、Ｓ１５をスキップする。次のステップＳ１６においてＥＣＵ１３は、内燃機関１が完全に停止したか否かを判断する。内燃機関１が完全に停止したか否かは、例えばクランク角センサ１２の出力信号を参照して判断し、クランク角センサ１２によってクランク軸３の回転が所定の時間（例えば数秒間）検出できない場合に完全に停止したと判断する。内燃機関１が停止していないと判断した場合は、今回の制御ルーチンを終了する。一方、内燃機関１が停止したと判断した場合はステップＳ１７へ進み、ＥＣＵ１３は始動モータ５を停止させる。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
【００１９】
図４に、図３の制御ルーチンを実行した場合の内燃機関１の回転数及び始動モータ５の回転数の時間変化の一例を示す。なお、図４（ａ）が内燃機関１の回転数の時間変化を、図４（ｂ）が始動モータ５の回転数の時間変化を、それぞれ示している。図４から明らかなように、始動モータ５は、内燃機関１の回転数が判定回転数Ｎｅ１以下になった時点において逆回転で起動されている。その後、一時、内燃機関１の回転数が負の状態、即ちクランク軸３が逆回転してから内燃機関１が停止している。このようにクランク軸３が逆回転する際の抵抗を低減させ、クランク軸３を左右に自由に回転できるようにすることで、クランク軸３をバランス位置で停止させることができる。
【００２０】
以上に説明したように、図３の制御ルーチンを実行することで、クランク軸３が逆回転する際の抵抗を低減させることができる。そのため、クランク軸３をバランス位置へ停止させることができる。
【００２１】
本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、種々の形態にて実施してよい。例えば、始動モータ５を逆回転させる時期は、内燃機関１の回転数が判定回転数以下であると判断された場合に限定されない。例えば、クランク軸３が一旦停止するまで始動モータ５を停止させておき、クランク角センサ１２等によって取得したクランク軸３の停止位置が所定の停止位置で無いと判断した場合に、始動モータ５を逆回転させてもよい。例えば、所定の停止位置としてＢＴＤＣ９０度を設定し、ピストンが圧縮上死点付近でクランク軸３が停止した場合に、始動モータ５を逆回転させる。クランク軸３の停止直後の気筒内には圧縮された空気が残留している。そこで、始動モータ５を逆回転させてクランク軸３の抵抗を低減させ、残留している圧縮空気によってクランク軸３を所定の停止位置まで逆回転させる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態に係る停止制御装置が適用される内燃機関の要部を示す図。
【図２】図１のワンウェイクラッチの一部を示す図。
【図３】図１のＥＣＵが実行する始動モータ制御ルーチンを示すフローチャート。
【図４】図３の制御ルーチンを実行した場合の内燃機関の回転数及び始動モータの回転数の時間変化の一例を示す図。
【符号の説明】
【００２３】
１  内燃機関
３  クランク軸
５  始動モータ（始動手段）
６  ギヤ列（伝達機構）
９  ワンウェイクラッチ（クラッチ手段）
１２  クランク角センサ（停止位置取得手段）
１３  エンジンコンロトールユニット（動作制御手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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