(57)【要約】【課題】発進時及び登坂走行時における車両のドライバビリティを向上させること。【解決手段】エンジン１の充電装置は、アクセルペダル１３により運転が操作されると共に電動式のスタータ７により始動が補助され、ゴルフカートに搭載されるエンジン１に対して設けられ、エンジン１の始動後はスタータ７を発電機として機能させてバッテリ１０に充電を行う。充電装置は、エンジン１の運転状態を検出するための各種センサ等３０〜３６を備える。充電装置は、スタータ７からバッテリ１０への充電を制御するためのコントローラ４０を備える。コントローラ４０は、各種センサ等３０〜３５により検出される運転状態に基づいてエンジン１が高負荷運転と判断したとき、スタータ７からバッテリ１０への充電を止める。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載されるエンジンに対して設けられ、前記エンジンは運転操作手段により運転が操作されると共に電動式の始動補助機により始動が補助され、前記エンジンの始動後は前記始動補助機が発電機として機能して電源に充電を行うエンジンの充電装置において、
前記エンジンの運転状態を検出するための運転状態検出手段と、
前記始動補助機から前記電源への充電を制御するための制御手段と
を備え、前記制御手段は、前記検出される運転状態に基づいて高負荷運転と判断したときに前記始動補助機から前記電源への充電を止めることを特徴とするエンジンの充電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ゴルフカート等の軽車両のエンジンに対して設けられるエンジンの充電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ゴルフカートのエンジンに使用される充電装置が、例えば、下記の特許文献１に記載されている。このゴルフカートでは、アクセルペダルを踏み込むと同時にスタータが駆動され、このスタータによりエンジンの始動が補助されてカートが発進するようになっている。スタータは、エンジンのクランクシャフトに駆動連結される。このため、スタータは、エンジンの始動直後からエンジンの動力により駆動されて発電機として機能するようになっている。スタータで発生した電力は車載バッテリに充電されるようになっている。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−３２９０２３号公報（第５−６頁，図１，２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、上記した特許文献１に記載の充電装置では、エンジンの始動時（カートの発進時）からスタータで発生した電力がバッテリに充電されるので、その充電負荷がエンジンに加わり、一時的に動力不足となりカートのドライバビリティが悪化するおそれがあった。また、この充電装置では、ゴルフカートの登坂走行時にもスタータを駆動するための負荷がエンジンに加わるので、一時的な動力不足となりカートのドライバビリティが悪化するおそれがあった。
【０００５】
この発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、発進時及び登坂走行時における車両のドライバビリティを向上させるエンジンの充電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、車両に搭載されるエンジンに対して設けられ、エンジンは運転操作手段により運転が操作されると共に電動式の始動補助機により始動が補助され、エンジンの始動後は始動補助機が発電機として機能して電源に充電を行うエンジンの充電装置において、エンジンの運転状態を検出するための運転状態検出手段と、始動補助機から電源への充電を制御するための制御手段とを備え、制御手段は、検出される運転状態に基づいて高負荷運転と判断したときに始動補助機から電源への充電を止めることを趣旨とする。
【０００７】
上記発明の構成によれば、車両に搭載されるエンジンは、運転者により運転操作手段が操作されることにより運転され、その始動が電動式の始動補助機により補助される。始動補助機は、エンジンの始動後に発電機として機能して電源に充電を行う。ここで、制御手段は、運転状態検出手段により検出されるエンジンの運転状態に基づいて高負荷運転と判断しときに始動補助機から電源への充電を止める。従って、エンジンが高負荷運転となるとき、例えば、車両の発進時及び登坂走行時には、始動補助機が発電機として機能しないので、エンジンに充電負荷が加わらない。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、発進時及び登坂走行時における車両のドライバビリティ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】
【０００９】
以下、本発明のエンジンの充電装置を具体化した一実施形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００１０】
図１に、軽車両の一つであるゴルフカートに搭載されたエンジンシステムを概略構成図に示す。エンジン１は周知の構造を有する単気筒レシプロエンジンである。エンジン１は、吸気通路２を通じて供給される燃料及び空気、すなわち可燃混合気を、燃焼室３で爆発・燃焼させ、その燃焼後の排気ガスを排気通路４を通じて排出させることにより、ピストン５を駆動させ、クランクシャフト６を回転させて動力を得る。
【００１１】
クランクシャフト６には、スタータ７が駆動連結される。スタータ７は、エンジン１の始動を補助するために駆動制御されるものであり、本発明における電動式の始動補助機に相当する。スタータ７に付随して設けられたスタータリレー８は、スタータ７への給電を制御するためにオン・オフされる。このスタータ７は、エンジン１の始動が完了した後は、エンジン１の動力を受けて駆動されることにより、発電機として機能する。スタータ７で発生した電力は、電源線９を通じてバッテリ１０に充電される。
【００１２】
吸気通路２に設けられたエアクリーナ１１は、同通路２に取り込まれる空気を清浄化する。吸気通路２に設けられたスロットルバルブ１２は、同通路２を流れて燃焼室３に吸入される空気量（吸気量）を調節するために開閉される。このスロットルバルブ１２に対して設けられたスロットルセンサ３０は、スロットルバルブ１２の開度（スロットル開度）ＴＡを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。
【００１３】
スロットルバルブ１２は、運転席に設けられたアクセルペダル１３の操作（踏み込み）に連動して作動する。アクセルペダル１３は、周知のように、エンジン１の加速、減速等を含む運転を操作するためのものであり、本発明の運転操作手段を構成する。アクセルペダル１３は、その踏み込みを解除することにより、無操作状態である元位置に復帰する。アクセルペダル１３に付随して設けられたアクセルスイッチ３１は、アクセルペダル１３が踏み込み操作されたときにそのことを検出し、その検出信号を出力する。アクセルスイッチ３１は、スタータリレー８をオン・オフするために、スタータリレー８のコイル８ａに信号線２８を介して接続される。
【００１４】
燃焼室３に通じる吸気ポートに設けられたインジェクタ１４は、燃料タンク１５から燃料ポンプ１６及び燃料パイプ１７等を介して供給される燃料を吸気ポートへ噴射供給する。インジェクタ１４、燃料タンク１５、燃料ポンプ１６及び燃料パイプ１７等は燃料供給装置を構成する。電動式の燃料ポンプ１６は、燃料タンク１５に内蔵され、同タンク１５に貯溜された燃料を汲み上げ、燃料パイプ１７へ吐出してエンジン１のインジェクタ１４へ圧送するためのものである。燃料ポンプ１６に付随して設けられた燃料フィルタ１８は燃料を濾過する。同じく燃料ポンプ１６に付随して設けられたプレッシャーレギュレータ１９は、インジェクタ１４へ圧送される燃料の圧力を一定に調整する。燃料ポンプ１６に付随して設けられたポンプリレー２０は、燃料ポンプ１６への給電を制御するためにオン・オフされる。
【００１５】
ここで、ポンプリレー２０がオンされて燃料ポンプ１６が作動することにより、燃料タンク１５の中の燃料が、燃料フィルタ１８、燃料ポンプ１６及び燃料パイプ１７等を通じてインジェクタ１４へ圧送される。インジェクタ１４へ圧送された燃料は、同インジェクタ１４の作動に伴い吸気ポートへ噴射され、吸気通路２を流れる空気と共に可燃混合気を形成して燃焼室３に取り込まれる。
【００１６】
燃焼室３に対応してエンジン１に設けられた点火プラグ２１は、点火コイル２２から出力される高電圧を受けて作動する。点火コイル２２は、クランクシャフト６の回転角の変化に応じて点火プラグ２１へ点火のための高電圧を出力する。点火プラグ２１の作動時期、（点火時期）は、点火コイル２２から出力される高電圧の出力タイミングにより決定される。つまり、点火コイル２２を制御することで、点火プラグ２１の作動が制御される。
【００１７】
クランクシャフト６にはフライホイール２３が設けられる。フライホイール２３の外周に対向配置された電磁ピックアップよりなるクランク角センサ３２は、クランクシャフト６の回転速度（エンジン回転速度）ＮＥを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。フライホイール２３の外周には、複数の突起２３ａが設けられる。クランクシャフト６の回転に伴いフライホイール２３が回転して、クランク角センサ３２が各突起２３ａの通過を検出するごとに、同センサ３２から一つのパルス信号が出力される。この実施形態では、クランクシャフト６が１回転するごとに、クランク角センサ３２から複数のパルス信号が連続的に出力される。
【００１８】
エンジン１に設けられた温度センサ３３は、エンジンブロックの温度（エンジン温）ＴＨＥを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。このエンジン温ＴＨＥは、エンジン１の暖機状態を反映する。吸気通路２に設けられた吸気圧センサ３４は、吸気通路２における圧力（吸気圧）ＰＭを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。
【００１９】
クランクシャフト６に駆動連結されたトランスミッション２７には、ゴルフカートの車速ＳＰを検出するための車速センサ３５が設けられる。トランスミッション２７は、クランクシャフト６の回転を変速して駆動輪（図示略）に伝達するためのものである。
【００２０】
この実施形態において、上記したスロットルセンサ３０、アクセルスイッチ３１、クランク角センサ３２、温度センサ３３、吸気圧センサ３４及び車速センサ３５等は、エンジン１の運転状態を検出するための運転状態検出手段を構成する。この実施形態で、アクセルスイッチ３１は、アクセルペダル１３の操作を検出するための運転操作検出手段に相当する。
【００２１】
ゴルフカートに搭載されたバッテリ１０は、上記した各電気機器及び後述するコントローラ４０に給電するためのものであり、本発明の電源に相当する。バッテリ１０に付随して設けられた電源キースイッチ３６は、スタータ７、燃料ポンプ１６及びコントローラ４０に電源を投入するために操作される。バッテリ１０は、電源キースイッチ３６及び電源線９を介してスタータリレー８に接続される。バッテリ１０は、電源キースイッチ３６及び給電線２４を介してポンプリレー２０に接続される。給電線２４の途中には、抵抗２５が設けられる。バッテリ１０は、給電線２６を介してコントローラ４０に接続される。
【００２２】
この実施形態で、スタータリレー８への信号線２８とコントローラ４０との間には充電リレー２９が接続される。この充電リレー２９がオン・オフされることにより、スタータリレー８がオン・オフされるようになっている。
【００２３】
この実施形態で、コントローラ４０は、前述したスロットルセンサ３０、アクセルスイッチ３１、クランク角センサ３２、温度センサ３３、吸気圧センサ３４及び車速センサ３５から出力される各種信号を入力する。また、コントローラ４０は、電源キースイッチ３６がオンされていることを、電源の投入を受けて検知するようになっている。コントローラ４０は、これら入力信号に基づき、燃料噴射制御、点火制御、燃料ポンプ制御及び充電制御等を実行するために、スタータリレー８、インジェクタ１４、ポンプリレー２０、点火コイル２２及び充電リレー２９等をそれぞれ制御する。この実施形態で、コントローラ４０は、スタータ７からバッテリ１０への充電を制御するための本発明における制御手段に相当する。
【００２４】
コントローラ４０は、周知の構成、すなわち中央処理装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、バックアップＲＡＭ、外部入力回路及び外部出力回路等を備える。コントローラ４０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びバックアップＲＡＭと、外部入力回路及び外部出力回路等とをバスにより接続してなる論理演算回路を構成する。ＲＯＭは、上記各種制御に関する所定の制御プログラムを予め記憶している。ＲＡＭは、ＣＰＵの演算結果を一時記憶する。バックアップＲＡＭは、予め記憶したデータを保存する。ＣＰＵは、入力回路を介して入力される各種センサ等３０〜３６の検出値に基づき、所定の制御プログラムに従って前述した各種制御等を実行する。
【００２５】
ここで、燃料噴射制御とは、エンジン１の運転状態に応じてインジェクタ１４から噴射される燃料量（燃料噴射量）及びその噴射タイミングを制御することである。点火制御とは、クランクシャフト６の回転に応じて点火コイル２２を制御することにより、点火プラグ２１による点火動作を制御することである。
【００２６】
この実施形態では、アクセルスイッチ３１によりアクセルペダル１３の踏み込みが検出されるのを待って燃料噴射制御及び点火制御がそれぞれ開始される。従って、電源キースイッチ３６によりコントローラ４０に電源が投入されても、アクセルペダル１３が踏み込まれない限り、エンジン１が始動することはない。従って、このエンジン１の運転には、アイドリング状態は存在しない。
【００２７】
燃料ポンプ制御とは、アクセルスイッチ３１及び電源キースイッチ３６からの検出信号に基づいてポンプリレー２０をオン・オフすることにより、燃料ポンプ１６を制御することである。充電制御とは、エンジン１の運転状態に応じて充電リレー２９をオン・オフすることにより、スタータ７で発生する電力をバッテリ１０に蓄えること制御することである。
【００２８】
次に、コントローラ４０が実行する各種制御のうち、充電制御の処理内容について詳しく説明する。図２にその処理内容をフローチャートに示す。コントローラ４０は、このルーチンを所定期間ごとに周期的に実行する。
【００２９】
先ずステップ１００で、コントローラ４０は、電源キースイッチ３６がオンしたか否かを判断する。すなわち、コントローラ４０に電源が投入されたか否かを判断する。この判断結果が否定である場合、コントローラ４０は、その後の処理を一旦終了する。この判断結果が肯定である場合、コントローラ４０は、処理をステップ１１０へ移行する。
【００３０】
ステップ１１０で、コントローラ４０は、アクセルスイッチ３１からの信号に基づき、アクセルペダル１３が踏み込まれたか否かを判断する。この判断結果が否定である場合、コントローラ４０は、その後の処理を一旦終了する。この判断結果が肯定である場合、コントローラ４０は、処理をステップ１２０へ移行する。
【００３１】
そして、ステップ１２０では、アクセルスイッチ３１からのオン信号に基づきスタータリレー８がオンされる。これにより、バッテリ１０から電源線９を介してスタータ７に給電が行われ、スタータ７が駆動する。このスタータ７の駆動により、エンジン１の始動が補助される。
【００３２】
この時点で、コントローラ４０は、上記した燃料噴射制御、点火制御及び燃料ポンプ制御を別途の制御プログラムに基づきパラレルに実行する。これにより、エンジン１の燃焼室３に供給される可燃混合気に点火し、エンジン１が始動する。
【００３３】
その後、ステップ１３０で、コントローラ４０は、アクセルスイッチ３１からの検出信号に基づき、アクセルペダル１３が踏み込まれたか否かを再び判断する。この判断結果が否定である場合、コントローラ４０は、その後の処理を一旦終了する。この判断結果が肯定である場合、コントローラ４０は、処理をステップ１４０へ移行する。
【００３４】
そして、ステップ１４０で、コントローラ４０は、車速センサ３５で検出される車速ＳＰが所定の基準値Ｘｓｐより高いか否か、又は、回転速度センサ３２で検出されるエンジン回転速度ＮＥが所定の基準値Ｘｎｅより高いか否か、又は、スロットルセンサ３０で検出されるスロットル開度ＴＡが所定の基準値Ｘｔａより小さいか否か、又は、アクセルスイッチ３１がオンしてからのオン時間ＴＭが所定の基準値Ｘｔｍよりも長いか否かをそれぞれ判断する。このステップ１４０における各判断は、エンジン１が高負荷運転でないか否かを判断するものである。ここで、車速ＳＰの基準値Ｘｓｐとして「０ｋｍ／ｈ」を、エンジン回転速度ＮＥの基準値Ｘｎｅとして「２０００ｒｐｍ」を、スロットル開度ＴＡの基準値Ｘｔａとして「２０度」を、オン時間ＴＭの基準値Ｘｔｍとして「２秒」をそれぞれ当てはめることができる。
【００３５】
ステップ１４０での判断結果が肯定である場合、すなわち、高負荷運転でない場合、コントローラ４０は、ステップ１５０で、充電制御をオンとする。すなわち、コントローラ４０は、充電リレー２９をオフとすることでスタータリレー８をオンとし、スタータ７で生じる電力をバッテリ１０に蓄える。その後、コントローラ４０は、処理をステップ１３０へ戻す。
【００３６】
一方、ステップ１４０の判断結果が否定である場合、すなわち、高負荷運転である場合、コントローラ４０は、ステップ１６０で、充電制御をオフとする。すなわち、コントローラ４０は、充電リレー２９をオンとすることでスタータリレー８をオフとし、スタータ７からバッテリ１０への充電を止める。その後、コントローラ４０は、処理をステップ１３０へ戻す。
【００３７】
以上説明したこの実施形態におけるエンジンの充電装置によれば、ゴルフカートに搭載されるエンジン１は、運転者によりアクセルペダル１３が踏み込み操作されることにより運転されると共に、そのエンジン１の始動がスタータ７により補助される。スタータ７は、エンジン１の始動後に発電機として機能してバッテリ１０への充電が行われる。
【００３８】
ここで、コントローラ４０は、各種センサ等３０〜３５により検出されるエンジン１の運転状態に基づいて、そのエンジン１が高負荷運転と判断しときに、スタータ７からバッテリ１０への充電を止める。従って、エンジン１が高負荷運転となるとき、例えば、ゴルフカートの発進時及びゴルフカートの登坂走行時には、スタータ７が発電機として機能しないので、エンジン１に充電負荷が加わらない。このため、ゴルフカートの発進時及び登坂走行時に、一時的な動力不足となることがなく、車速ＳＰの立ち上がりがよく、車速ＳＰの落ち込みもなくなり、ゴルフカートのドライバビリティを向上させることができる。また、エンジン１が高負荷運転でないとき、例えば、ゴルフカートが定常走行となるときには、直ちに充電制御がオンとなり、スタータ７からバッテリ１０への充電が行われるので、バッテリ１０の電力消耗を極力少なくすることができる。
【００３９】
ここで、図３（ａ）〜（ｇ）に、充電制御に伴う各種パラメータの挙動の一例をタイムチャートに示す。図３（ｃ）に示すように、勾配のない走路において、時刻ｔ１で、アクセルスイッチ３１がオンすると、スタータ７がオンとなり、アクセルペダル１３の踏み込みに伴ってスロットル開度ＴＡが増大する。そして、時刻ｔ２で、ゴルフカートの発進時にエンジン１が高負荷運転になると、スタータ７がオフとなり、時刻ｔ１から引き続いて時刻ｔ２〜ｔ３の間で充電制御がオフとなる。このため、図３（ｇ）に示すように、この実施形態では、従来例と比較して、発進時の車速ＳＰの立ち上がり良好となる。一方、ゴルフカートが登坂走行に移り、時刻ｔ４〜ｔ５でエンジン１が高負荷運転になると、スタータ７がオフのままで充電制御がオフとなる。このため、図３（ｇ）に示すように、この実施形態では、従来例と比較して、登坂走行時の車速ＳＰの落ち込みがなくなる。このような充電制御が行われることで、発進時及び登坂走行時におけるゴルフカートのドライバビリティが向上することが分かる。
【００４０】
この実施形態では、バッテリ１０からポンプリレー２０につながる給電線２４に抵抗２５が設けられるので、燃料ポンプ１６に対する給電を低電流化することができる。これにより、バッテリ１０の消耗を抑えることができる。
【００４１】
尚、この発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜に変更して実施することもできる。
【００４２】
例えば、前記実施形態では、運転操作手段としてアクセルペダル１３を設けたが、アクセルペダル１３の代わりに、手で操作するアクセルレバー等の別の操作部材を設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】エンジンシステムを示す概略構成図。
【図２】制御プログラムを示すフローチャート。
【図３】各種パラメータの挙動を示すタイムチャート。
【符号の説明】
【００４４】
１    エンジン
７    スタータ（電動式の始動補助機）
１０  バッテリ（電源）
１３  アクセルペダル（運転操作手段）
３０  スロットルセンサ（運転状態検出手段）
３１  アクセルスイッチ（運転状態検出手段）
３２  回転速度センサ（運転状態検出手段）
３３  温度センサ（運転状態検出手段）
３４  吸気圧センサ（運転状態検出手段）
３５  車速センサ（運転状態検出手段）
４０  コントローラ（制御手段）
【図１】
2005240612.tif 000003
【図２】
2005240612.tif 000004
【図３】
2005240612.tif 000005