(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スタータモータと、
該スタータモータを作動および停止させる制御装置と、
該スタータモータによって駆動される駆動軸と、該駆動軸によって駆動されエンジン回転軸を駆動するべき被駆動軸とを互いに接続するオーバーランニング・クラッチと、
を有するエンジン自動始動装置において、
前記制御装置は、
前記駆動軸の回転数である駆動回転数と、前記被駆動軸の回転数である被駆動回転数とを検知する回転数検知手段と、
該駆動回転数と該被駆動回転数とを比較する回転数比較手段と、
該回転数比較手段の比較結果に基づき所定条件が満たされると、前記スタータモータへの通電を停止させる通電停止判定手段と、
をもつことと、
前記所定条件とは、
前記被駆動回転数の前記駆動回転数に対する回転数差が所定値を越えた状態が、所定時間に渡り維持されたという第一条件と、
該被駆動回転数が所定値以上であり、かつ、前記被駆動軸の回転回数が他の所定値以上であるという第二条件と、
の両方を満たすという条件であることと、
を特徴とする、
エンジン自動始動装置。
【請求項２】
前記回転数検知手段は、前記スタータモータおよび前記駆動軸のうち少なくとも一方に装置された回転センサからの回転信号と、該スタータモータに印加される電源電圧を計測した電圧信号と、該スタータモータに通電される電流を計測した電流信号とのうち、いずれかから前記駆動回転数を検知する検知手段である、
請求項１記載のエンジン自動始動装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記通電停止判定手段により前記スタータモータへの通電が停止された後の所定時間内に、前記被駆動回転数が所定回転数よりも低下すると、再始動が必要と判定して該スタータモータへの通電を再開する再始動判定手段をさらにもつ、
請求項１記載のエンジン自動始動装置。
【請求項４】
前記制御装置は、前記再始動判定手段が所定回数だけ再始動を試みてもなお再始動が必要と判定する場合には、前記スタータモータへの通電を禁止する再始動放棄手段をさらにもつ、
請求項３記載のエンジン自動始動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等のエンジンを始動する始動装置の技術分野に属する。本発明は、ハイブリッドカーや、信号待ちなどの停車時にエンジンを自動的に停止させる装置をもった自動車など、頻繁にエンジンを再始動させる必要がある車両に好適である。
【０００２】
【従来の技術】
エンジン自動装置には、エンジン始動後にスタータモータが連れ回りをしないように、通常、オーバーランニング・クラッチが装備されている。オーバーランニング・クラッチに関しては、例えば特開平９−１７２７３５号公報（特願平８−２００４２５号）に開示された技術が公知である。
【０００３】
エンジン始動装置にオーバーランニング・クラッチが装備されていれば、エンジン始動後、エンジンのクランク軸に直接、あるいはギヤやベルト／プーリ等を介して間接的に結合されている同クラッチの被駆動軸は、スタータモータに駆動される駆動軸よりも高速で回転するようになる。すると、スタータモータからの駆動力は、もはやオーバーランニング・クラッチを介してエンジン側の被駆動軸に伝達されることはない。そこで、エンジンがかかってしまえばできるだけ速やかにスタータモータへの通電を停止することが、スタータに内蔵されたスタータモータおよび減速装置などの寿命を長くするとともに、その振動や騒音を防止し、電力を節約する上で肝要である。
【０００４】
そこで、従来の技術として、エンジンがかかったら速やかにスタータモータへの通電を停止する技術が考えられる。このような技術としては、オルタネータの発電電圧やバッテリの電源電圧を計測し、スタータモータへの通電を制御するものがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の従来技術では、エンジン始動の判定に、エンジン、オルタネータおよびバッテリの状態による影響が大きい。そこで、エンジンが確実にかかったことを確認するためには、ある程度の余裕を持ってスタータモータに通電し続けなければならない。それゆえ、この従来の技術によっては、エンジンの始動をより確実にしようとすると、十分早期にスタータモータへの通電を停止することはできないという不都合がある。その結果、スタータに内蔵されたスタータモータおよび減速装置などの寿命を長くするとともに、その振動や騒音を防止し電力を節約する効果は、十分には得られているとは言えない。
【０００６】
そこで本発明は、エンジンをほぼ確実に始動させながら、スタータモータへの通電を早期に停止させて、スタータモータの寿命を延ばすことができるエンジン自動始動装置を提供することを、解決すべき課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、発明者は以下の手段を発明した。
【０００８】
（第１手段）
本発明の第１手段は、請求項１記載のエンジン自動始動装置である。すなわち本手段の特徴は、前記制御装置が、前記駆動軸の回転数である駆動回転数と前記被駆動軸の回転数である被駆動回転数とを検知する回転数検知手段と、該駆動回転数と該被駆動回転数とを比較する回転数比較手段と、該回転数比較手段の比較結果に基づき所定条件が満たされると前記スタータモータへの通電を停止させる通電停止判定手段とをもつことである。
【０００９】
本手段では、制御装置が、回転数検知手段と、回転数比較手段と、通電停止判定手段とをもつ。
【００１０】
先ず、回転数検知手段は、駆動回転数および被駆動回転数を検知し、回転数比較手段のために両者のデータを揃える。ここで、駆動回転数および被駆動回転数は、直接的と間接的とを問わず実質的に検知されているのと等価であればよく、必ずしもそれ自体が計測されるを要しない。すなわち、減速される前のスタータモータの回転数や、それに対応する物理量などが検知されていれば、駆動回転数は検知されたものとする。あるいは、何らかの物理量から駆動回転数が推算されても、実質的に駆動回転数が検知されたものと見なすものとする。同様に、被駆動回転数は、被駆動軸の回転数のみに限定されるものではなく、被駆動軸が連動しているエンジンの回転数やそれに対応する物理量（点火パルスの間隔等）でもよい。すなわち、回転数検知手段の機能は、駆動回転数および被駆動回転数を検知していることと数学的に、または実質的ないし近似的に等価な作用をもつことである。
【００１１】
次に、回転数比較手段は、駆動回転数と被駆動回転数とを比較する作用をもつ。すなわち、駆動回転数と被駆動回転数との大小比較をするか、あるいは両回転数の回転数差を検知する作用をもつ。この作用は、必ずしも厳密に駆動回転数と被駆動回転数との比較を指すわけではなく、数学的に、あるいは近似的ないし実質的に等価な作用であればよいものとする。
【００１２】
最後に、通電停止判定手段は、回転数比較手段の比較結果に基づき、所定条件が満たされるとスタータモータへの通電を停止させる作用をもつ。すなわち、回転数比較手段の比較結果に基づき、エンジンが始動したものと判定されると、速やかにスタータモータへの通電を停止させる作用をもつ。
【００１３】
すなわち、本手段では、オーバーランニング・クラッチの駆動回転数と被駆動回転数との比較結果に基づき、エンジンが始動したと信ずるに足る所定条件が満たされると、速やかにスタータモータへの通電が停止させられる。たとえば、オーバーランニング・クラッチがオーバーラン（空回り）しているかどうかといったメカニカルな状態を検知し、その結果に基づいてエンジンの始動判定が行われる。それゆえ、電気系統の物理量から間接的にエンジンの始動を判定する従来の技術よりも、より直接的にエンジンの始動判定が行われるので、始動判定の信頼性が向上する。
【００１４】
その結果、エンジンの始動が即座に判定されるようになるので、スタータモータへの通電も即座に停止され、スタータモータの作動時間は最小限に抑えられる。すると、エンジンを確実に始動させながら、スタータモータへの通電を早期に停止させて、スタータモータの駆動時間を短縮することができるので、駆動時間が短縮され、スタータモータの寿命を延ばすことができる。また、スタータモータとオーバーランニング・クラッチとの間に減速装置が配設されている場合には、スタータモータと同様に減速装置の寿命をも延ばすことができる。さらに、オーバーランニング・クラッチの構成にもよるが、オーバーランニング・クラッチの寿命をも延ばすことができる。
【００１５】
そればかりではなく、スタータモータ、減速装置およびオーバーランニング・クラッチによる騒音や振動をも短時間で終わらせることができ、より静かな走行環境を提供することができるようなる。同様に、スタータモータの駆動時間が短くなる分だけ、スタータモータで消費される電力も節減され、電力節減作用も得られる。
【００１６】
したがって、本手段のエンジン自動始動装置によれば、エンジンを確実に始動しながら、スタータモータおよびその周辺機械の寿命を延ばすことができるという効果がある。そればかりではなく、エンジン始動時には、振動および騒音の持続時間が減ってより静かになるうえに、スタータモータの消費電力も節減されるという効果がある。
【００１７】
（第２手段）
本発明の第２手段は、請求項２記載のエンジン自動始動装置である。すなわち、前述の第１手段において、前記回転数検知手段は、前記スタータモータおよび前記駆動軸のうち一方に装置された回転センサからの回転信号と、該スタータモータに印加される電源電圧を計測した電圧信号と、該スタータモータに通電される電流を計測した電流信号とのうち、いずれかから前記駆動回転数を検知する検知手段である。
【００１８】
先ず、回転数検知手段が、スタータモータまたは駆動軸に装置された回転センサからの回転信号に基づいて駆動回転数を検知する構成をもつ場合、直接的に駆動回転数ないし駆動回転数に比例する回転数が測定される。それゆえ、本構成によれば、駆動回転数の検知がより精密になされるので、通電停止判定手段による所定条件の判定がより精密かつ速やかになされる。その結果、回転センサの分だけ部品コストはかかるものの最も高い信頼性が得られるので、よりいっそう確実にエンジンを始動しながら最も短時間でスタータモータへの通電を停止することができるという効果がある。
【００１９】
次に、回転数検知手段が、スタータモータに印加される電源電圧を計測した電圧信号に基づいて駆動回転数を検知する構成をもつ場合、電圧センサを装置するだけで済むので最も部品コストが安上がりである。その結果、本構成によれば、安価に駆動回転数を検知することができるという効果がある。
【００２０】
最後に、回転数検知手段が、スタータモータに通電される電流を計測した電流信号に基づいて駆動回転数を検知する構成をもつ場合、部品コストが比較的安価でありながら、駆動回転数をより正確に推定することが可能になる。その結果、本構成によれば、比較的安価に駆動回転数を検知することができるという効果がある。
【００２１】
ところで、以上は駆動回転数の検出について述べたが、被駆動回転数については、通常の自動車にはエンジン回転数を検出する回転センサが装備されており、同センサの出力を制御装置に取り込むことにより容易に検出することができる。万が一、エンジンの回転軸の回転数を検知する回転センサがついていなかった場合には、新たに回転センサを取り付けても良いし、点火パルスの間隔等から回転数を推定しても良い。
【００２２】
以上のように、本手段によれば、前述の第１手段の効果に加えて、その構成の如何によって異なる効果が得られる。
【００２３】
（第３手段）
本発明の第３手段は、請求項３記載のエンジン自動始動装置である。すなわち前述の第１手段において、前記所定条件は、以下の第一条件ないし第三条件のうちいずれかである。
【００２４】
第一条件は、前記被駆動回転数の前記駆動回転数に対する回転数差が所定値を越えて高い状態が、所定時間に渡り維持されたという条件である。ここで、所定回転数差がゼロである場合には、被駆動回転数が駆動回転数よりもわずかでも高ければよく、逆に所定回転数差が有意な大きさをもって設定されていれば、それだけの回転数差をもって被駆動回転数が駆動回転数よりも高いことが要求される。同様に、所定時間がゼロである場合には、被駆動回転数が駆動回転数よりも所定回転数差を越えて高い状態が瞬時にでもあればよく、逆に所定時間が有意な大きさをもって設定されていれば、それだけの時間だけ高い状態が維持されることが要求される。
【００２５】
すなわち、エンジンが始動して完爆（自力で運転を維持）すると、エンジンの回転数は急速に上昇し、被駆動軸の回転数も上がってオーバーランニング・クラッチはオーバーランニング状態（空転状態）になる。そこで、所定のオーバーランニング状態になったことが確認されたら、もはやエンジンは自立運転しておりスタータモータは空転しているわけであるから、駆動回転数と被駆動回転数との回転数を比較して始動判定を行うことが可能である。したがって、所定条件として第一条件を採用した場合には、所定回転数差および所定時間を適正に設定することにより、極めて簡単なロジックを用いて前述の第１手段の効果が得られるという効果がある。
【００２６】
第二条件は、被駆動回転数が所定値以上であり、かつ、被駆動軸の回転開始からの回転回数が他の所定値以上であるという条件である。ここで、被駆動軸の回転回数は、エンジンに取り付けた回転センサから得られるパルス信号の積算や、イグニッションパルスの積算などから容易に数えることができるので、特に新しいセンサを必要とするわけではない。
【００２７】
すなわち、エンジンの始動に際しては、完爆前であってもエンジンが自立運転できるのに十分な回転数で駆動されており、さらに燃焼室内への燃料または混合気の供給状態が適正になるだけの回転回数があり、ガソリンエンジン等において適正な点火が行われれば、スタータモータを停止してもエンジンは自立運転状態に入る。したがって、所定条件として第二条件を採用した場合にも、やはり二つの所定値を適正に設定することにより、確実な始動判定が極めて簡単なロジックを用いて可能になるので、前述の第１手段の効果が得られるという効果がある。
【００２８】
第三条件は、第一条件および第二条件の両方を満たすという条件である。すなわち、第一条件または第二条件の単体よりも、より多数の項目に基づいてエンジン始動の判定が行われるので、始動判定がより確実になる。
【００２９】
したがって、所定条件として第三条件を採用した場合には、前述の第１手段の効果に加えて、エンジンの始動がよりいっそう確実になるという効果がある。そればかりではなく、スタータモータへの通電をさらに早期に停止してスタータモータ等の寿命を延ばすことができるという効果もあり、前述の第１手段の効果がより強化される。
【００３０】
（第４手段）
本発明の第４手段は、請求項４記載のエンジン自動始動装置である。すなわち、前述の第１手段において、前記制御装置は、前記通電停止判定手段により前記スタータモータへの通電が停止された後の所定時間内に、前記被駆動回転数が所定回転数よりも低下すると、再始動が必要と判定して該スタータモータへの通電を再開する再始動判定手段をさらにもつ。ここで、再始動判定手段がスタータモータへの通電を再開した場合には、回転数が所定値よりも低下したエンジンを再始動しようとするわけであるから、エンジンの再始動が必要との判定が下されたものとみなすものとする。
【００３１】
本手段では、前述の第一手段によって、いったんはエンジンが始動したものと見なされ、スタータモータへの通電が停止された後に、エンジンストール等によりエンジンの回転数が所定値よりも落ちた場合に対する対策が取られている。すなわち、本手段によれば、完爆しきらずに回転数が所定値より低下したエンジンをすみやかに再始動することができ、よりいっそう確実にエンジンを始動することができる。特に、所定回転数がゼロでなく適正に大きな数値に設定されていれば、クラッチの再係合時の衝撃が緩和されるので、スタータモータ３を同衝撃によって故障させることが防止され、しかも瞬時にエンジンを再始動することができる。
【００３２】
したがって本手段によれば、前述の第１手段の効果がよりいっそう強化されるばかりではなく、始動が完全でなければ間髪を入れず自動的に再始動が行われるという効果がある。
【００３３】
（第５手段）
本発明の第５手段は、請求項５記載のエンジン自動始動装置である。すなわち、前述の第４手段において、前記制御装置は、前記再始動判定手段が所定回数だけ再始動を試みてもなお再始動が必要と判定する場合には、前記スタータモータへの通電を禁止する再始動放棄手段をさらにもつ。
【００３４】
本手段では、再始動放棄手段により、エンジンの再始動を試みる回数が適正な所定回数に抑制されている。それゆえ、エンジン自体やその補機、または燃料系統などに不具合があり、エンジンが始動し得ない場合には、所定回数でスタータモータへの通電が禁止され、再始動の試みは所定回数までで終わる。その結果、エンジンを始動することができない状態にあるときにも、配線等の電源系統やスタータモータが過熱して破損してしまったり、バッテリが無駄に消耗したりすることが防止される。
【００３５】
【発明の実施の形態】
本発明のエンジン自動始動装置がもつ実施の形態について、以下の実施例で説明する。
【００３６】
［実施例１］
（実施例１の構成）
本発明の実施例１としてのエンジン自動始動装置は、図１に示すように、制御装置１とスタータ２とからなる。本実施例のエンジン自動始動装置の構成を容易に理解することができるように、スタータ２の構成について先に説明する。
【００３７】
スタータ２は、スタータモータ３、遊星減速装置４、オーバーランニング・クラッチ５およびプーリ６を有している。
【００３８】
スタータモータ３は、バッテリ８によって駆動される直流モータである。スタータモータ３の後端部には、その回転軸の回転数をフォトトランジスタを用いたパルス計数により計測する周波数式の回転センサ３１が付設されている。回転センサ３１からの計測信号は、後述の制御装置１の回転数検知手段１１に供給される。一方、スタータモータ３の先端から突出した回転軸は、遊星減速装置４によって所定の減速比で減速され、オーバーランニング・クラッチ５の駆動軸５１を駆動する。
【００３９】
オーバーランニング・クラッチ５は、特開平９−１７２７５３号公報（特願平８−２００４２５号）に開示されたものである。すなわち、オーバーランニング・クラッチ５は、スタータモータ３によって減速駆動される駆動軸５１と、駆動軸５１によって駆動されエンジン回転軸７を駆動するべき被駆動軸５２と、両者５１，５２を互いに接続する多数のスプラグ５３とをもつ。スプラグ５３は、駆動軸５１の一端を形成しているクラッチ内輪と、被駆動軸５２の一端を形成しているクラッチ外輪との間に、周方向等間隔に配設されており、クラッチ内輪からクラッチ外輪へとトルクを中継する部材である。
【００４０】
被駆動軸５２の回転数（すなわちクラッチ外輪の回転数）が所定の回転数（分離回転数）よりも上がり、クラッチ内輪から順回転方向へのトルク伝達が行われなくなると、スプラグ５３は遠心力によってクラッチ内輪の外周面を離れる。いったんスプラグ５３がクラッチ内輪の外周面から分離すると、クラッチ外輪の回転数（すなわち被駆動回転数）が分離回転数を割って減少するまで、駆動軸５１から被駆動軸５２へのトルク伝達はできなくなる。被駆動回転数が分離回転数を割って減少すると、スプリング（図略）の付勢作用によってスプラグ５３がクラッチ内輪の外周面に摺接するようになり、再び駆動軸５１から被駆動軸５２に対し順回転方向へのトルク伝達ができるようになる。
【００４１】
オーバーランニング・クラッチ５の被駆動軸５２の他端には、プーリ６が取り付けられており、プーリ６はスタータ２の先端部を形成している。そしてプーリ６は、エンジン回転軸７に取り付けられているプーリ７１とベルトを介して接続されている。また、エンジン回転軸７のプーリ７１の外周部に近接して磁気ピックアップを使った回転センサ７２が取り付けられており、回転センサ３１の計測出力と同様に、回転センサ７２の計測出力も制御装置１の回転数検知手段１１に供給される。
【００４２】
一方、制御装置１は、回転数検知手段１１、回転数比較手段１２、通電停止判定手段１３および通電判定手段１６を有しており、これらの各手段は、主にデジタル演算手段によって実現されている。
【００４３】
先ず、回転数検知手段１１は、前述のスタータモータ３に装置された回転センサ３１からの回転信号から、オーバーランニング・クラッチ駆動軸５１の駆動回転数を検知する検知手段である。また、回転数検知手段１１は、前述の回転センサ７２によって測定されるエンジン回転軸７の回転数から、オーバーランニング・クラッチ被駆動軸５２の被駆動回転数を検知する検知手段である。ここで、遊星減速装置４の減速比は一定であり、同様にスタータ２側のプーリ６とエンジン側のプーリ７１との減速比も一定であるから、回転数検知手段１１はデジタル演算によって容易に駆動回転数と被駆動回転数とを算出することができる。すなわち、回転数検知手段１１は、駆動回転数および被駆動回転数を検知し、回転数比較手段１２のために両者の数値データを揃える。
【００４４】
次に、回転数比較手段１２は、駆動回転数と被駆動回転数との大小を比較するデジタル演算手段である。
【００４５】
また、通電停止判定手段１３は、回転数比較手段の比較結果に基づき、前述の第１手段にある第一条件のうち最も簡単な所定条件が満たされると、スタータモータ３への通電を停止させる作用をもつ。ここで、この所定条件とは、被駆動回転数が駆動回転数よりも高いこと、すなわち、オーバーランニング・クラッチ５においてクラッチ外輪の回転数の方がクラッチ内輪の回転数よりも高いこと（すなわちオーバーランニング・クラッチ５がオーバーランニング状態にあること）である。つまり、通電停止判定手段１３は、回転数比較手段１２の比較結果に基づき、駆動軸５１に対する被駆動軸５２の回転数差が所定値以上に上がるという条件が満たされると、エンジンが始動したものと判定し、即座にスタータモータ３への通電を停止させるデジタル演算手段である。
【００４６】
さらに、通電判定手段１６は、始動指令信号によってスタータモータ３への通電を始めさせる図示しない制御器（ＥＣＵ）からリレー駆動電流を出力させる。すると、スイッチ９が閉じてバッテリ８からスタータモータ３へ電力が供給され、スタータモータ３が駆動されるようになっている。
【００４７】
そして、通電停止判定手段１３が通電判定手段１６に通電停止指令信号を供給すると、通電判定手段１６はリレー駆動電流を停止し、スイッチ９を開いてスタータモータ３への通電を停止させる。ただし、スタータモータ３への通電を開始した後、数秒程度の所定時間が過ぎても通電停止判定手段１３から通電停止指令信号が供給されない場合には、通電判定手段１６はいったんリレー駆動電流を停止させる。これは、スタータモータ３の過熱を防ぐ目的であるから、所定時間経過後に再び始動指令信号が与えられれば、エンジンを再始動すべく、通電判定手段１６はスタータモータ３への通電を再開するようになっている。
【００４８】
（実施例１の作用）
本実施例のエンジン自動始動装置のうち、特に制御装置１（図１参照）がもつ作用について、図２のフローチャートを参照しつつ、制御装置１が内蔵している制御ロジックに沿って順に説明する。
【００４９】
先ず、判断ステップＳ１では、通電判定手段１６により、始動開始条件が成立したか否かを判定するために、ＥＣＵからの始動指令信号が入力されたか否かが判定される。始動指令信号が入力されていなければ、制御装置１の制御ロジックは即時完了し、所定周期で再スタートするまで何も行われない。逆に、始動指令信号が入力されていれば、処理ステップＳ２で通電判定手段１６によりスイッチ９は閉じられて、スタータモータ３への通電が開始される。
【００５０】
スタータモータ３への通電が開始されると、制御ロジックは次の判断ステップＳ３に進み、回転数比較手段１２によって、クラッチ外輪の回転数（被駆動回転数）がクラッチ内輪の回転数（駆動回転数）を越えたか否かが判定される。判定結果が否であるうちは、制御ロジックは判断ステップＳ３を幾度も繰り返すが、一回でも被駆動回転数が駆動回転数を越えると、エンジンが始動したものと判定され、制御ロジックは処理ステップＳ４に進む。処理ステップＳ４では、通電停止判定手段１３が通電停止指令信号を通電判定手段１６に送り、通電判定手段１６はスイッチ９を開いてスタータモータ３への通電を停止する。
【００５１】
いったんエンジンが始動してしまえば、オーバーランニング・クラッチ５はオーバーランするので、スタータモータ３がエンジンによって連れ回されて余分な負荷になるようなことはない。そして、ＥＣＵの判断によってエンジンが停止させられた後、再びＥＣＵから始動指令信号が制御装置１に入力されるときまで、制御ロジックは、判断ステップＳ１だけを通って完了するルーチンを所定時間間隔で繰り返す。
【００５２】
本実施例のエンジン自動始動装置では、以上の制御ロジックによってスタータモータ３への通電が停止されるので、エンジンの始動にあたっては、たとえば次のような回転数等の時間変化が起こる。
【００５３】
先ず、時刻ｔ0 でスイッチ９が閉じ、スタータモータ３への通電が始まると、スタータモータ３に駆動されるクラッチ外輪およびクラッチ内輪の回転数は、図３（ａ）〜（ｂ）に示すように一致している。そして、幾度かのクランキング回数を経て両回転数がある程度にまで上がりエンジンが始動すると、エンジンが自発的に回りだし、時刻ｔ1 でクラッチ外輪の回転数がクラッチ内輪の回転数を超える。すると、制御装置１がその旨を検知し、エンジンがかかったものと判定してスイッチ９を開き、スタータモータ３への通電を停止する。ただし、図（ｄ）に示すように、制御装置１の処理時間とスイッチ９の応答時間とがかかる分だけ、スタータモータ３への通電が停止される時刻は、前述の時刻ｔ1 よりもわずかに遅れる。
【００５４】
すると、エンジンは始動して自立運転状態に入り、エンジン回転数に連動しているクラッチ外輪の回転数は、再び図３（ａ）の後半に示すように立ち上がっていく。一方、スタータモータ３からのトルク供給がなくなりオーバーランニング・クラッチ５の接続が絶たれるので、スタータモータ３の回転軸に連動しているクラッチ内輪の回転数は、再び図３（ｂ）の後半に示すように、速やかに減速して停止する。その結果、同図中の後半に破線で示すようにスタータモータ３への通電を続けた場合とは異なり、スタータモータ３、遊星減速装置４、駆動軸５１およびクラッチ内輪の回転が短時間で終わるばかりではなく、無負荷状態でスタータモータ３等の回転数が過大になることもない。
【００５５】
また、図３（ｄ）に示すように、スタータモータ３に流れる電流は時刻ｔ1 の直後にゼロになり、バッテリ８の電力を節約することができる。なお、同図に示すように、スタータモータ３への通電をしている間は、初めに突入電流ないし始動電流として突出した大電流が流れるが、スタータモータ３の回転数が上がるにつれて回転数に応じた逆起電力が発生し、電流は徐々に下がってくる。それゆえ、後述するように、スタータモータ３に流れる電流を観測することによって、スタータモータ３への通電停止タイミングを判定する変形態様の実施が可能である。同様に、図３（ｃ）に示すように、電源電圧はスタータモータ３の始動時には大きく落ち込むが、スタータモータ３の回転数が上がるにつれて電源電圧は徐々に回復してくる。それゆえ、やはり後述するように、電源電圧を観測することによってスタータモータ３への通電停止タイミングを判定する変形態様の実施も可能である。
【００５６】
（実施例１の効果）
本実施例のエンジン自動始動装置は、以上のように構成されているので、構成上の特徴（図１参照）に従い、以下のように大きく分けて三つの効果を発揮することができる。
【００５７】
第一の効果は、スタータモータ３の通電時間を最短に抑制し、スタータ２の寿命を延ばすことができるということである。
【００５８】
すなわち、本実施例では、オーバーランニング・クラッチ５の駆動回転数と被駆動回転数との比較結果に基づき、エンジンが始動したと信ずるに足る所定条件が満たされると、速やかにスタータモータ３への通電が停止させられる。すなわち、制御装置１によって、オーバーランニング・クラッチ５がオーバーラン（空回り）しているかどうかといったメカニカルな状態が検知され、その結果に基づいてエンジンの始動判定が行われる。それゆえ、より直接的にエンジンの始動判定が行われるので、始動判定の信頼性が向上する。
【００５９】
その結果、エンジンが始動すると即座にその旨が判定されるようになるので、スタータモータ３への通電も即座に停止され、スタータモータ３が必要以上に回ることは最小限に抑えられる。すると、エンジンをほぼ確実に始動させながら、スタータモータ３への通電を早期に停止させて、スタータモータ３の駆動時間を短縮することができるので、駆動時間が短縮され、スタータモータ３の寿命を延ばすことができる。また、遊星減速装置４やオーバーランニング・クラッチ５の寿命をも延ばすこともできる。
【００６０】
そればかりではなく、スタータモータ３、遊星減速装置４およびオーバーランニング・クラッチ５による騒音や振動をも短時間で終わらせることができ、より静かな走行環境を提供することができるようなる。同様に、スタータモータ３の駆動時間が短くなる分だけ、スタータモータ３で消費される電力も節減され、電力節減作用も得られる。
【００６１】
第二の効果は、駆動回転数の検知が精密になされるので、通電停止判定手段１３による判定の信頼性が高いということである。
【００６２】
すなわち、回転数検知手段１１が、スタータモータ３に装置された回転センサ３１からの回転信号に基づいて駆動回転数を検知するで、直接的に駆動軸５１の駆動回転数に比例するスタータモータ３の回転数は、精密に測定される。また、エンジン回転軸７の回転数も回転センサ７２によって直接的に計測されるので、オーバーランニング・クラッチ５の被駆動軸５２の被駆動回転数も、十分精密に測定される。それゆえ、駆動回転数および被駆動回転数の検知がより精密になされるので、通電停止判定手段１３による所定条件の判定が精密になるばかりではなく、極めて早期になされるようになっている。その結果、回転センサ３１の分だけ部品コストはかかるものの最も高い信頼性が得られるので、よりいっそう確実にエンジンを始動しながら、最も短時間でスタータモータ３への通電を停止することができるという効果がある。
【００６３】
第三の効果は、制御装置１のもつ制御ロジックが極めて簡素であり、ハードウェアもソフトウェアも安価なものですむので、制御装置１を極めて安価に提供することができるということである。
【００６４】
（実施例１の変形態様１）
本実施例の変形態様１として、回転数検知手段１１は、スタータモータ３の回転センサ３１からの回転信号に代えて、スタータモータ３に印加される電源電圧を計測した電圧信号に基づいて駆動回転数を検知するエンジン自動始動装置の実施が可能である。
【００６５】
本変形態様では、回転数検知手段１１が、スタータモータ３に印加される電源電圧を計測した電圧信号を検知することができるように、回転センサ３１に代えて電圧センサを装備するだけで済むので、最も部品コストが安上がりである。
【００６６】
あるいは、本変形態様の別案として、スタータモータ３の回路に挿置したシャント抵抗の両端の電位差を検出する等の電流センサによってスタータモータ３に通電される電流を計測した電流信号に基づき、駆動回転数を検知するエンジン自動始動装置の実施が可能である。
【００６７】
すると、回転数検知手段１１が、スタータモータ３に通電される電流を計測した電流信号に基づいて駆動回転数を検知するので、回転センサ３１に比べて部品コストが比較的安価でありながら、駆動回転数を比較的正確に推定することができるという効果がある。
【００６８】
（実施例１の変形態様２）
本実施例の変形態様２として、通電停止判定手段１３において通電停止の判定基準に使われる所定条件を、前述の第一条件の範囲内で変えたエンジン自動始動装置の実施が可能である。
【００６９】
第一条件は、前記被駆動回転数の前記駆動回転数に対する回転数差が所定値よりも高い状態が、所定時間に渡り維持されたという条件である。ここで、実施例１と異なり、所定回転数差がゼロでなく有意な大きさをもって設定されていれば、それだけの回転数差をもって被駆動回転数が駆動回転数よりも高いことが要求される。同様に、所定時間がゼロでなく有意な大きさをもって設定されていれば、その所定時間だけオーバーランニング状態が維持されることが要求される。本変形態様によれば、所定回転数差および所定時間を適正に設定することにより、実施例１よりわずかに複雑な程度の簡素な制御ロジックしか用いないでも、実施例１よりもいっそう確実にエンジンの始動を行うことができるという効果がある。
【００７０】
（実施例１のその他の変形態様）
本実施例のその他の変形態様として、次のような各種のエンジン自動始動装置を実施することもできる。
【００７１】
先ず、被駆動回転数を検出する手段として、点火パルスの間隔を計測して回転センサ７２に代えても良い。本変形態様によっても、実施例１とほぼ同等の作用効果が得られる。
【００７２】
次に、スタータモータ３は、直流モータには限定されず、交流モータ等の他の動力手段でも良い。また、遊星減速装置４は、必ずしも必要とはされないし、様々な形式の減速装置であってもよいばかりではなく、スタータモータ３とオーバーランニング・クラッチ５との間以外の他の位置に配設されていても不可とはしない。さらに、オーバーランニング・クラッチ５としては、本実施例の構成のものに限定される必要はなく、各種のオーバーランニング・クラッチまたはワンウェイ・クラッチを採用することもできる。加えて、スタータ２からエンジン回転軸７へのトルク伝達手段として、本実施例ではベルト駆動としているが、チェーン駆動やギヤ駆動などの他の伝達手段を用いても良い。
【００７３】
［実施例２］
（実施例２の構成）
本発明の実施例２としてのエンジン自動始動装置は、再び図１に示すように、前述の実施例１とおおむね同じ構成をもつ。ただし、通電停止判定手段１３がもつ制御ロジックが、次の作用効果の項で述べるように、若干実施例１のものとは異なっている。
【００７４】
（実施例２の作用効果）
本実施例において、制御装置１およびスタータ２の作用は、おおむね実施例１のそれと同一であるが、図４に示すように、制御装置１は次に述べる制御ロジックをもっている。
【００７５】
先ず、ステップＳ１１〜Ｓ１３は、実施例１のステップＳ１〜３と同一である。しかしながら、判断ステップＳ１３でオーバーランニング・クラッチ５のオーバーランニング状態が検知された後、処理ステップＳ１７でスタータモータ３への通電を停止する前に、ステップＳ１４〜Ｓ１６で所定時間が費やされる。すなわち、オーバーランニング・クラッチ５のオーバーランニング状態が検知された後、通電停止判定手段１３の作用によって、所定時間（たとえば０．２秒弱程度）だけスタータモータ３への通電が維持される。これは、エンジンの一発始動を確実にすることを目的として取られている措置である。
【００７６】
すなわち、図５に示すように、エンジン回転数に連動しているクラッチ外輪の回転数は、クランキング中に脈動する。それゆえ、オーバーランニング・クラッチ５のオーバーランニング状態が検知された直後にスタータモータ３への通電を停止しては、時としてエンジンが始動しきらずに停止し、再始動が必要になる場合もあり得る。そこで、本実施例のように、オーバーランニング・クラッチ５のオーバーランニング状態が検知された後もしばらくの間、スタータモータ３でエンジンをなお駆動し続けてやれば、エンジンの始動がより確実になる。
【００７７】
（実施例２の変形態様）
本実施例のエンジン自動始動装置に対しても、実施例１の各変形態様に相当する変形態様の実施が可能であり、本実施例の作用効果に加えて、各変形態様に特有の作用効果が得られる。
【００７８】
［実施例３］
（実施例３の構成）
本発明の実施例３としてのエンジン自動始動装置は、再び図１に示すように、前述の実施例１とおおむね同じ構成をもつが、エンジンの補機から点火パルス信号が制御装置１に供給される点が（図略）実施例１とは異なっている。
【００７９】
また、制御装置１がもつ制御ロジックは、実施例１のものとは若干異なっている。すなわち、スタータモータ３への通電停止を判定する基準となる所定条件は、被駆動回転数が駆動回転数より高いことと、点火パルス信号が正常に発生していることと、被駆動軸の回転回数が他の所定回転回数以上であることとの三つである。このような制御ロジックによって生じる作用効果については、次の項でフローチャートを参照して説明する。
【００８０】
（実施例３の作用効果）
本実施例において、制御装置１およびスタータ２の作用は、おおむね実施例１のそれと同一であるが、図６に示すように、制御装置１は次に述べる制御ロジックをもっている。
【００８１】
すなわち、ステップＳ２１〜Ｓ２３は、実施例１のステップＳ１〜３と同一である。しかしながら、判断ステップＳ２３でオーバーランニング・クラッチ５のオーバーランニング状態が検知された後、判断ステップＳ２４，Ｓ２５が加わっている点が、実施例１の制御ロジックと異なっている。
【００８２】
先ず、判断ステップＳ２４では、気筒判別信号により気筒位置が判別されているか否かが判定される。
【００８３】
次に、判断ステップＳ２５では、スタータモータ３に通電してからエンジンのクランク軸が何回回転したかを示すエンジン回転回数（クランキング回数）が、所定の回転回数に達したか否かが判定される。制御ロジックは、エンジン回転回数が所定値に達していれば、エンジンの気筒に正常な混合気が供給されているものと見なして次の処理ステップＳ２６に進むが、そうでなければ前述の判断ステップＳ２３へ戻る。
【００８４】
以上の各判断ステップＳ２３〜Ｓ２５がクリヤされれば、制御ロジックはエンジンが始動したものと判定し、処理ステップＳ２６でスタータモータ３への通電は停止される。ここで、通電停止に至るまでには、大きく分けて次の二つの条件がそろう必要がある。すなわち、エンジン回転数が始動に適した所定回転数にまで上がっていることと、気筒位置が判別されており正常な混合気も気筒に吸入されていて混合気が燃焼しているとみなせることとである。これらの条件がそろえば、スタータモータ３への通電を停止しても、エンジンの始動は極めて確実なものになる。
【００８５】
したがって、本実施例のエンジン自動始動装置によれば、前述の実施例１の効果に加えて、エンジンの一発始動がよりいっそう確実になるという効果がある。そればかりではなく、所定回転数および所定回転回数が適正に設定されていれば、スタータモータ３への通電を実施例１よりも早期に停止して、スタータ２の寿命を延ばすことができるという効果もある。その結果、所定回転数および所定回転回数の設定次第で、前述の実施例１の効果がより強化される。
【００８６】
（実施例３の各種変形態様）
本実施例のエンジン自動始動装置について、実施例１の各変形態様、実施例２およびその各変形態様に相当する変形態様の実施が可能である。これらの各変形態様によっても、それぞれに固有の作用効果が得られる。
【００８７】
［実施例４］
（実施例４の構成）
本発明の実施例４としてのエンジン自動始動装置は、図７に示すように、スタータ２の構成は実施例１と同一であるが、制御装置１の構成は実施例１と異なっている。
【００８８】
すなわち、制御装置１は、実施例１とほぼ同様の回転数検知手段１１、回転数比較手段１２、通電停止判定手段１３および通電判定手段１６に加えて、再始動判定手段１４および再始動放棄手段１５を備えている。
【００８９】
再始動判定手段１４は、通電停止判定手段１３によりスタータモータ３への通電が停止された後、被駆動回転数が所定回転数よりも低下すると、再始動が必要と判定してスタータモータ３への通電を再開するためのデジタル演算手段である。再始動判定手段１４から再始動すべしとの指令信号が出力されると、同指令信号は、所定回数に達するまで再始動放棄手段１５を素通りして通電停止判定手段１３に達する。
【００９０】
一方、再始動放棄手段１５は、再始動判定手段１４が再始動の指令信号を発した回数を数えておく計数機能を持つ。そして再始動放棄手段１５は、再始動判定手段１４が所定回数だけ再始動を試みてもなお再始動が必要と判定する場合には、通電判定手段１６にスタータモータ３への通電を禁止する旨の信号を伝達するデジタル演算手段である。
【００９１】
なお、次の項で述べるように、制御装置１がもつ制御ロジックは、実施例１のそれとは異なっている。
【００９２】
（実施例４の作用）
本実施例のエンジン自動始動装置では、図８に示すフローチャートの制御ロジックに従い、次のようにして、制御装置１がスイッチ９にスタータモータ３への通電を開始させ停止させる。
【００９３】
すなわち本実施例では、制御装置１が外部のＥＣＵ（図略）から始動指令信号を受け取ると、制御ロジックがスタートする。
【００９４】
先ず、処理ステップＳ３１で再始動回数を示す整数値Ｄがゼロリセットされ、エンジンの再始動を含む制御ロジックを実行する準備がなされる。そして、続く処理ステップＳ３２では、実施例１の制御ロジック（図２参照）と同様に、オーバーランニング・クラッチ５がオーバーランニング状態になるまでスタータモータ３へ通電され、エンジンが始動される。エンジンが始動したと判定されるとすぐに、スタータモータ３への通電は停止され、制御ロジックは次の処理ステップＳ３３に進む。
【００９５】
次に、ステップＳ３３〜Ｓ３６では、再始動判定手段１４の作用により、エンジン始動後、所定時間Ｃ０が経つまでの間に、エンジン回転数が再始動が必要とされる所定回転数にまで低下したか否かが判定される。ここで、再始動の基準となる所定回転数は、実施例１で述べたオーバーランニング・クラッチ５の分離回転数（スプラグが遠心力でクラッチ内輪の外周面から離れていられるか否かの境目の回転数）に相当する回転数よりも適正に低く設定されている。
【００９６】
そして、エンジン始動後、所定時間Ｃ０が経つまでの間に、エンジン回転数が再始動が必要とされる所定回転数にまで低下することがなければ、エンジンは完全に自立運転状態に入ったものと見なされ、制御ロジックは完了する。逆に、エンジン始動後、所定時間Ｃ０が経つまでの間に、エンジン回転数が再始動が必要とされる所定回転数にまで低下した場合には、制御ロジックはステップＳ３７，Ｓ３８を含む再始動ルーチンに入る。
【００９７】
すると、制御ロジックは再び処理ステップＳ３２に戻って、エンジン回転数が所定回転数を割って低下した段階でスタータモータ３に通電され、エンジンの再始動がなされる。この再始動ルーチンのうち、ステップＳ３２〜Ｓ３５については、すでに説明したのでここでは説明を省略する。
【００９８】
以上の再始動ルーチンでは、判断ステップＳ３４でエンジンが完全に自立運転状態に入ったものと判定されるまでは、所定回数Ｄ０まで幾度もエンジンの再始動が試みられる。その間に判断ステップＳ３４でエンジンが完全に自立運転状態に入ったと判定されれば、制御ロジックはそこで完了する。逆に、所定回数Ｄ０までエンジンの再始動が試みられても、判断ステップＳ３４でエンジンが完全に自立運転状態に入ったと判定されなければ、制御ロジックはエンジンの再始動を放棄し、完了する。
【００９９】
（実施例４の効果）
本実施例のエンジン自動始動装置では、再始動判定手段１４および再始動放棄手段１５が制御装置１に加わっており、前述の制御ロジックによってエンジン始動を行うので、以下の二つの効果が得られる。
【０１００】
第一の効果は、エンジンが完全に自立運転状態に入らなければ、間髪を入れず自動的に再始動が行われるということである。
【０１０１】
つまり、通電停止判定手段１３によりいったんはエンジンが始動したものと見なされ、スタータモータへの通電が停止された後に、エンジンストール等によりエンジンの回転数が所定値よりも落ちた場合に対する対策が取られている。すなわち、完爆しきらずに回転数が所定値より低下したエンジンを、再始動判定手段１４の判定によってすみやかに再始動することができ、いっそう確実にエンジンを始動することができる。特に、所定回転数が適正に大きな数値に設定されているので、クラッチ５の再係合時の衝撃によってスタータモータ３が故障を起こすようなことがなく、瞬時に再始動をすることができる。
【０１０２】
したがって、本実施例のエンジン自動始動装置によれば、実施例１の効果に加えて、エンジンの始動が完全でなければ間髪を入れず自動的に再始動が行われるという効果がある。
【０１０３】
第二の効果は、過熱による電源系やスタータモータ３の損傷を防止することができるだけではなく、バッテリ８の電力枯渇を防止することができるということである。
【０１０４】
本実施例では、再始動放棄手段１５により、エンジンの再始動を試みる回数が適正な所定回数Ｄ０に制限されている。それゆえ、エンジン自体やその補機、または燃料系統などに不具合があり、エンジンが始動し得ない状態にある場合には、所定回数でスタータモータ３への通電が禁止され、再始動の試みは所定回数Ｄ０までで終わる。その結果、エンジンを始動することができない状態にあるときにも、配線等の電源系統やスタータモータ３が破損してしまったり、バッテリ８が無駄に消耗したりすることが防止される。
【０１０５】
（実施例４の各種変形態様）
本実施例の変形態様として、制御ロジック（図８参照）の処理ステップＳ３２のスタータモータ制御に、実施例２または実施例３の制御ロジックを用いたエンジン自動始動装置の実施が可能である。また、実施例１ないし実施例３の各種変形態様に相当する変形態様の実施も可能である。いずれの変形態様によっても、実施例４に準ずる作用効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施例１としてのエンジン自動始動装置の構成を示すブロック図
【図２】  実施例１の制御手段がもつ制御ロジックを示すフローチャート
【図３】  実施例１での各項目の時間変化を示す組図
（ａ）クラッチの被駆動軸の回転数を示すタイムチャート
（ｂ）クラッチの駆動軸の回転数を示すタイムチャート
（ｃ）電源電圧を示すタイムチャート
（ｄ）スタータモータに流れる電流を示すタイムチャート
【図４】  実施例２の制御手段がもつ制御ロジックを示すフローチャート
【図５】  実施例２での両回転数の時間変化を示すタイムチャート
【図６】  実施例３の制御手段がもつ制御ロジックを示すフローチャート
【図７】  実施例４としてのエンジン自動始動装置の構成を示すブロック図
【図８】  実施例４の制御手段がもつ制御ロジックを示すフローチャート
【符号の説明】
１：制御装置
１１：回転数検知手段    １２：回転数比較手段
１３：通電停止判定手段    １４：再始動判定手段
１５：再始動放棄手段    １６：通電判定手段
２：スタータ
３：スタータモータ    ３１：回転センサ
４：減速装置
５：オーバーランニング・クラッチ
５１：駆動軸（クラッチ内輪と直結）
５２：被駆動軸（クラッチ外輪と直結）
５３：スプラグ（クラッチ内輪からクラッチ外輪へとをトルクを中継）
６：プーリまたはピニオンギヤ（被駆動軸と直結）
７：エンジン回転軸
７１：プーリまたはリングギヤ    ７２：ピックアップ    ７３：ベルト
８：バッテリ    ９：スイッチ
【図１】
0004131361.tif 000002
【図２】
0004131361.tif 000003
【図３】
0004131361.tif 000004
【図４】
0004131361.tif 000005
【図５】
0004131361.tif 000006
【図６】
0004131361.tif 000007
【図７】
0004131361.tif 000008
【図８】
0004131361.tif 000009