(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンのクランク軸に接続されたモータによりクランキングを行うエンジンの始動装置において、
クランク軸がロックしたか否かを検出するロック検出手段と、
クランク軸のロック時に、再度のクランキングに先立って、モータを逆方向に回転駆動せしめて、クランク角を予め設定した所定範囲内に入るように調整し、かつ該所定範囲に入ると即座にクランキングを再開するモータ制御手段とを具備せしめ、
かつ、前記所定範囲を、クランキング開始後にモータの回転負荷が最初に圧縮上死点近傍でピーク値をとる時に、前記ピーク値に対するモータの出力トルクの不足分をクランク軸を含む回転部の慣性により補い得る回転速度となるように、前記クランク軸を加速可能な角度範囲に設定したことを特徴とするエンジンの始動装置。
【請求項２】
請求項１記載のエンジンの始動装置において、前記所定範囲には、圧縮上死点−１５０°ＣＡよりも進角側の角度範囲を含めたエンジンの始動装置。
【請求項３】
エンジンのクランク軸に接続されたモータによりクランキングを行うエンジンの始動装置において、
クランキング開始後にクランク軸がロックしたか否かを検出するロック検出手段と、
クランク軸のロック時には、クランキングを繰り返すように、かつ、再度のクランキングに先立って、モータを逆方向に回転駆動せしめて、クランク角を予め設定した所定範囲内に入るように調整するモータ制御手段とを具備せしめ、
かつ、前記所定範囲を、エンジンの吸気弁が閉弁するクランク角よりも遅角側となる角度範囲とし、前記吸気弁が閉弁状態のままクランキングを繰り返すことを特徴とするエンジンの始動装置。
【請求項４】
請求項３記載のエンジンの始動装置において、前記所定範囲を、ロック時に圧縮工程にある気筒の吸気弁が閉弁するクランク角＋５°ＣＡから＋２０°ＣＡとしたエンジンの始動装置。
【請求項５】
請求項１ないし４いずれか記載のエンジンの始動装置において、クランク角を検出するクランク角検出手段を具備せしめ、
前記モータ制御手段を、検出されたクランク角が前記所定範囲に入るようにモータを回転駆動してクランク角を調整するように設定したエンジンの始動装置。
【請求項６】
請求項１ないし４いずれか記載のエンジンの始動装置において、前記モータ制御手段を、予め設定したモータへの通電内容にてモータを回転駆動するように設定し、
かつ、前記通電内容を、予め求めたクランク軸のロックが頻出するクランク角から前記所定範囲内のクランク角までクランク軸を回転せしめ得る通電内容としたエンジンの始動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は自動車等に搭載されるエンジンの始動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンは始動装置を備えており、クランク軸に接続された電動のモータによりクランキングが行われて始動する。モータには、吸気弁が閉弁する圧縮工程において筒内圧に抗し得るだけの、また、機械的な回転抵抗に抗し得るだけのトルクが必要になる。このため、モータが大型化したり、これに通電するためのバッテリーやインバータ等に、大容量で大きな瞬時電流を流し得るものが必要になる。また、当然に配線も太いものが必要になる。
【０００３】
十分なトルクを確保すべく始動装置が大規模化すると、自動車重量が増加する上に、エンジンの始動装置はエンジンが通常運転中には休止状態にあることから、徒に燃費を悪化する。また、近年、環境に対する配慮から、停車時に一定の条件下で自動的にエンジンを切るアイドリングストップ機構やハイブリッド車が実用化されている。これにともなってエンジンの始動回数が増える傾向にある。このため、低トルクでエンジンを始動し得る小規模の始動装置が望まれている。
【０００４】
特開平５−１４９２２１号公報には、クランク角によってモータに対する回転負荷が異なることに着目し、キースイッチがオフし、燃料噴射および点火がオフした状態で、クランク角が所定の角度になると、モータに逆起電力を印加して当該クランク角にてクランク軸の回転を停止し、次回の始動時にはクランク角が所定角度の状態からクランキングされるようにしたものがある。所定角度を、回転負荷の小さくなる角度とすることで、始動性の向上を図っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平５−１４９２２１号公報の技術のように回転負荷が小さなクランク角からクランキングを開始しても、クランク軸の回転が加速する途上で前記筒内圧の上昇等でトルクが不足するおそれがあり、必ずしも十分に低トルク化が実現できるとは限らない。このため、特開平５−１４９２２１号公報の技術では、構成が複雑になるモータ駆動電流制御を行っている。
【０００６】
本発明は前記実情に鑑みなされたもので、構成が簡単で始動性がよく、しかもモータの低トルク化を図ることのできるエンジンの始動装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明では、エンジンのクランク軸に接続されたモータによりクランキングを行うエンジンの始動装置において、
クランク軸がロックしたか否かを検出するロック検出手段と、
クランク軸のロック時に、再度のクランキングに先立って、モータを逆方向に回転駆動せしめて、クランク角を予め設定した所定範囲内に入るように調整し、かつ該所定範囲に入ると即座にクランキングを再開するモータ制御手段とを具備せしめ、
かつ、前記所定範囲を、クランキング開始後にモータの回転負荷が最初に圧縮上死点近傍でピーク値をとる時に、前記ピーク値に対するモータの出力トルクの不足分をクランク軸を含む回転部の慣性により補い得る回転速度となるように、前記クランク軸を加速可能な角度範囲に設定する。
【００１３】
クランク軸がロックしても、再度のクランキング開始時のクランク角が、クランキング開始後にモータの回転負荷が最初にピーク値をとるクランク角におけるクランク軸の回転速度が、前記ピーク値に対するモータの出力トルクの不足分をクランク軸を含む回転部の慣性により補い得る回転速度となるように、前記クランク軸を加速可能な角度範囲に設定されるので、十分な加速期間が確保される。これにより、モータの出力トルクに対する要求は緩和され、始動装置を小規模化できるとともに、消費電力を抑制することができる。
【００１４】
請求項２記載の発明では、請求項１の発明の構成において、前記所定範囲には、圧縮上死点−１５０°ＣＡよりも進角側の角度範囲を含めることができる。
【００１５】
請求項３記載の発明では、エンジンのクランク軸に接続されたモータによりクランキングを行うエンジンの始動装置において、
クランキング開始後にクランク軸がロックしたか否かを検出するロック検出手段と、
クランク軸のロック時には、クランキングを繰り返すように、かつ、再度のクランキングに先立って、モータを逆方向に回転駆動せしめて、クランク角を予め設定した所定範囲内に入るように調整するモータ制御手段とを具備せしめ、
かつ、前記所定範囲を、エンジンの吸気弁が閉弁するクランク角よりも遅角側となる角度範囲とし、前記吸気弁が閉弁状態のままクランキングを繰り返すようにする。
【００１６】
回転負荷は筒内圧の上昇が大きく寄与するので、ピーク値をとるクランク角は、圧縮上死点よりも進角側である。したがって、クランキング開始時のクランク角を、吸気弁が閉弁するクランク角よりも遅角側となる角度範囲とすることで、始動成功までは、吸気弁が閉弁した状態で、モータの正転と逆転とが繰り返されることになる。ここで、モータが逆転しピストンリングの当たり面が変化する時に、ピストンによって閉鎖された筒内の空気がリークし筒内の空気量が減少する。これにより、モータが受ける回転負荷のピーク値が低下し、モータの出力トルクに対する要求は緩和され、始動装置を小規模化できるとともに、消費電力を抑制することができる。
【００１７】
請求項４記載の発明では、請求項３の発明の構成において、前記所定範囲を、ロック時に圧縮工程にある気筒の吸気弁が閉弁するクランク角＋５°ＣＡから＋２０°ＣＡとすることができる。
【００１８】
請求項５記載の発明では、クランク軸のロックを検出すべく、請求項１ないし４の発明の構成において、クランク角を検出するクランク角検出手段を具備せしめ、
前記モータ制御手段を、検出されたクランク角が前記所定範囲に入るようにモータを回転駆動してクランク角を調整するように設定する。
【００１９】
クランク角を検出することでクランク角が正確に所定範囲に入るようにすることができるので、クランク角を十分に進角側としてクランク軸の加速期間を十分にとることができる。
【００２０】
請求項６記載の発明では、クランク軸のロックを検出すべく、請求項１ないし４の発明の構成において、前記モータ制御手段を、予め設定したモータへの通電内容にてモータを回転駆動するように設定し、
かつ、前記通電内容を、予め求めたクランク軸のロックが頻出するクランク角から前記所定範囲内のクランク角までクランク軸を回転せしめ得る通電内容とする。
【００２１】
クランク角を検出する必要がないので、構成が簡単である。
【００２２】
【発明の実施の形態】
（第１形態）
図１に本発明の参考形態である第１形態のエンジンを示す。エンジンは、例えば複数気筒のレシプロ型エンジンであり、エンジン本体１に、始動装置２や図示しない燃料供給系等の付設機器が設けられてなる。始動装置２は、エンジン本体１から突出するクランク軸１１の軸端にモータ２１が接続され、クランク軸１１を含むエンジン本体１の回転部を回転する。モータ２１はいわゆるスタータであり、また、ハイブリッド車の場合にはモータージェネレータにより構成される場合もある。
【００２３】
エンジン本体１には、クランク軸１１の回転角度（以下、適宜、クランク角という）を検出するクランク角検出手段であるクランク角センサ２３が取り付けられており、その検出信号は制御部２２に入力している。制御部２２はマイクロコンピュータ内蔵の構成で、検出されたクランク角に基づきモータ２１の給電を制御する。制御部２２には、キースイッチの操作等に応じてエンジンの始動指令や停止指令が入力するようになっている。
【００２４】
図２はモータ制御手段としての制御部２２のマイクロコンピュータで実行される制御プログラムを示すもので、エンジンの停止指令が入力すると、起動する。先ず、ステップＳ１０１では、クランク角を読み込む。これはエンジンが停止状態のクランク角（図中および以下の説明において適宜停止クランク角という）である。
【００２５】
ステップＳ１０２では停止クランク角が目標クランク角の範囲に入っているか否かを判断する。目標クランク角の範囲については後述する。ステップＳ１０２が肯定判断されると、本フローは終了する。そして、エンジンの始動指令が入力すると、従来の始動装置と同様に、モータ２１に通電がなされてクランキングが開始される。
【００２６】
一方、ステップＳ１０２が否定判断されると、ステップＳ１０３で、モータ２１を正転または逆転する。停止クランク角が目標クランク角の範囲に対して進角側にあれば正転し、停止クランク角が目標クランク角の範囲に対して遅角側にあれば逆転する。そして、再びステップＳ１０１に戻り、ステップＳ１０１以降の手順を実行する。
【００２７】
モータ２１の作動（ステップＳ１０３）により、停止クランク角が目標クランク角範囲に入れば（ステップＳ１０２）、本フローは終了する。
【００２８】
このように、本始動装置２によれば、クランキングが目標クランク角範囲のクランク角にて開始されることになる。
【００２９】
目標クランク角範囲は次のように設定してある。クランキング時には、圧縮工程にある気筒において、ピストンの上昇変位に応じて筒内の空気が圧縮されて筒内圧が上昇する。ピストンはこの筒内圧に抗して上昇変位しなければならないから、モータ２１が受ける回転負荷は上昇し、圧縮ＴＤＣ−３０°ＣＡ〜−１０°ＣＡでピーク値をとり、クランク軸１１のロックも生じやすい。したがって、モータ２１が受ける回転負荷がピーク値をとるクランク角を越えてクランク軸１１の回転を持続せしめようとすれば、このピーク値の低減という観点と、回転負荷がピーク値をとるクランク角における、クランク軸１１を含むエンジン本体１の回転部の慣性の大きさの向上という観点とから考えることができる。
【００３０】
先ず、回転負荷のピーク値の低減という観点から説明する。モータ２１が受ける回転負荷を構成するものには、前記のごとく、ピストンの上昇変位に応じて上昇する筒内圧があり、また、エンジンオイルの粘性等に基因した回転抵抗があるが、筒内圧について発明者らは次のことを見いだした。
【００３１】
すなわち、一般的に、エンジンの通常運転時には、筒内圧は、吸気弁が閉弁したタイミングにおける大気圧に近い圧力を初期値として、ピストンの上昇変位に応じて上昇する。しかし、クランク角が、吸気弁が閉弁するクランク角よりも遅角側でかつ圧縮上死点（以下、適宜、圧縮ＴＤＣという）よりも進角側の角度の時に、エンジンが停止したとすれば、その時には、吸気弁閉弁クランク角から当該遅角側クランク角までのピストンの上昇分に応じて、ある程度圧縮された空気が筒内に存在していても、エンジンが次に始動するまでには通常、十分な時間が経過するから、その間にピストンとシリンダライナとの摺動部等から空気がリークして、筒内圧が略大気圧まで低下している。すると、吸気弁の閉弁時期において既にクランキングが開始されている場合と比べれば、最終的に到達する筒内圧を、回転負荷がピーク値をとるクランク角に到るまでのピストンの変位量が短くなる分、低い圧力とすることができる。
【００３２】
したがって、本始動装置２において、目標クランク角範囲に、第１の角度範囲として吸気弁が閉弁するクランク角よりも遅角側のクランク角を含めることで、モータ２１が受ける回転負荷のピーク値を低減することができる。なお、目標クランク角範囲の第１の角度範囲が圧縮ＴＤＣよりも進角側であるのは勿論である。
【００３３】
図３は、発明者らが得た実験の結果を示すもので、クランキング開始時のクランク角（図中および以下の説明において始動クランク角という）と駆動トルクピーク値との関係である。駆動トルクは、前記回転負荷とバランスし得るモータ２１の出力トルクであり、駆動トルクピーク値は回転負荷ピーク値に対応している。なお、実験では、クランキング開始前に十分な時間をとっている。始動クランク角が吸気弁閉弁時期よりも進角側にあれば、筒内の空気量が吸気弁閉弁時期における筒内の空気量により規定され、駆動トルクピーク値は始動クランク角によらず同じ値をとるのに対して、始動クランク角が吸気弁閉弁クランク角よりも遅角側にあれば、クランキング開始前に十分な時間をおくことにより筒内から空気がリークして筒内圧が低下するとともに、駆動トルクピーク値をとるクランク角に到るまでのピストンの変位量が短くなって、駆動トルクピーク値は、始動クランク角が遅角側の値をとるほど小さくなる。
【００３４】
図より知られるように、駆動トルクピーク値の最大値、すなわち、始動クランク角が吸気弁閉弁クランク角よりも進角側のときの駆動トルクピーク値に対して８０％まで駆動トルクを低減しようとすれば、吸気弁閉弁クランク角＋２０°ＣＡよりも遅角側にすればよいことになる。そこで、目標クランク角範囲は、具体的には吸気弁閉弁クランク角＋２０°ＣＡよりも遅角側と設定することにより、駆動トルクピーク値を２０％削減することができ、その分、始動装置２の小規模化を図ることができる。
【００３５】
次に、駆動トルクがピーク値をとるクランク角における、クランク軸１１を含むエンジン本体１の回転部の慣性の大きさの向上という観点から説明する。回転部の慣性、すなわち、該回転部を構成する回転体の角運動量が大きければ、モータ２１が発生するトルクがピーク時の回転負荷に対して劣勢であっても、クランク軸１１は回転を持続する。したがって、回転負荷がピーク値をとるクランク角に到るまでにクランク軸１１を加速しておけば、回転負荷に基因したクランク軸１１に対する制動作用に対する耐性が高まる。
【００３６】
したがって、本始動装置２において、目標クランク角範囲に、第２の角度範囲としてクランキング開始時に回転負荷が最初にピーク値をとるクランク角において、前記ピーク値に対するモータ２１の出力トルクの不足分をクランク軸１１を含む回転部の慣性により補い得る回転速度となるように前記回転部を加速可能なクランク角を含めることで、モータ２１の出力トルクを低減することができる。
【００３７】
図４は、発明者らが得た実験の結果を示すもので、始動クランク角と、前記駆動トルクがピーク値をとるクランク角（適宜、トルクピーク位置という）におけるクランク軸１１の回転速度との関係である。モータ２１に、駆動トルクピーク値の最大値（図３参照）の８０％のトルクを出力するものを用いている。始動クランク角が進角側にあるほど、加速期間が長く、駆動トルクがピークをとるクランク角におけるクランク軸１１の回転速度は速くなる。ここで、初爆に到り始動が成功する回転速度である２００ｒｐｍまで加速しようとすれば、始動クランク角が圧縮ＴＤＣ−１５０°ＣＡよりも進角側であればよいことになる。そこで、目標クランク角範囲は、具体的には圧縮ＴＤＣ−１５０°ＣＡよりも進角側と設定することにより、前記駆動トルクピーク値の最大値の８０％の出力トルクしか得られないモータを使用していても、駆動トルクがピーク値をとるクランク角において２００ｒｐｍ以上の回転速度を得ることができ、その分、始動装置２の小規模化を図ることができる。
【００３８】
したがって、前記２つの観点から始動装置の小規模化を図り得る始動クランク角は、具体的には、（１）吸気弁閉弁クランク角＋２０°ＣＡよりも遅角側でかつ圧縮ＴＤＣよりも進角側、または（２）圧縮ＴＤＣ−１５０°ＣＡよりも進角側ということになる。通常、エンジンの吸気弁閉弁クランク角は圧縮ＴＤＣ−１５０°ＣＡ〜−１２０°ＣＡ程度であることと、多気筒エンジンではクランキング開始後最初に圧縮ＴＤＣがくる気筒の次に圧縮ＴＤＣがくる気筒について（２）の条件を満たす必要があることを考慮すれば、始動クランク角は表１のようになる。なお、表中の数値は、簡単のため各気筒の圧縮ＴＤＣが等間隔となるものとして算出している。例えば、４気筒であれば１８０°ＣＡ間隔であり、次に圧縮ＴＤＣがくる気筒について（２）の条件を満たすことは、最初に圧縮ＴＤＣがくる気筒の圧縮ＴＤＣを使って表現すれば、圧縮ＴＤＣ＋３０°ＣＡよりも進角側ということになる。
【００３９】
【表１】
0004859293.tif 000002
【００４０】
なお、使用するモータの出力トルクが駆動トルクピーク値の最大値の８０％よりも低い場合についても、同様の手順で目標クランク角の範囲を導出することができる。この場合、使用するモータの出力トルクが低いほど、図３では条件を満たす始動クランク角が遅角側にシフトし、図４では回転速度の計測値が低速となって、条件を満たす始動クランク角が進角側にシフトするから、目標クランク角の範囲は狭くなる。
【００４１】
なお、停止クランク角の設定は、エンジンが停止状態にある時においてモータ２１を作動させて行っているが、エンジン停止指令に対してエンジン本体１が運転状態から停止する過渡期において、目標クランク角になった時点でモータに逆方向の電圧を印加する等により制動せしめて目標クランク角に設定するのもよい。
【００４２】
（第２実施形態）
本発明を適用した実施形態として第２実施形態になるエンジンの始動装置を付設したエンジンを図５に示す。図中、第１形態と実質的に同じ作動をする部分には同じ番号を付して、第１形態との相違点を中心に説明する。
【００４３】
始動装置２Ａは、制御部２２Ａにおいて実行される制御プログラムの内容を第１形態とは別の内容としたものである。図６に制御部２２Ａにおいて実行される制御プログラムの内容で示す。本実施形態では、エンジン停止指令に対してクランク角を調整することは行わない。エンジンの始動指令が入力することにより、ステップＳ２０１以降の手順が実行される。ステップＳ２０１では、モータ２１を正転しクランキングを開始する。
【００４４】
続くステップＳ２０２、ステップＳ２０３は、クランク角センサ２３とともに構成されるロック検出手段としての手順で、ステップＳ２０２でクランク角を読み込み、ステップＳ２０３で、読み込んだクランク角の変化の有無に基づいてクランク軸１１がロックしているか否かを判断する。
【００４５】
ステップＳ２０３が否定判断されると、ステップＳ２０４で、始動が完了したか否かを判断する。これは、エンジンの回転数が所定のしきい値を越えたか等に基づいて判断することができる。ステップＳ２０４が肯定判断されれば、本フローを終了する。始動完了に到っていなければステップＳ２０４が否定判断されて、ステップＳ２０２に戻る。
【００４６】
一方、クランク軸１１がロックしておりステップＳ２０３が肯定判断されれば、ステップＳ２０５に進む。ステップＳ２０５，Ｓ２０６，Ｓ２０７はモータ制御手段としての手順で、ステップＳ２０５ではモータ２１を逆転せしめる。続くステップＳ２０６では、モータ２１逆転後のクランク角を読み込み、ステップＳ２０７で、読み込まれたクランク角が目標クランク角の範囲に入っているか否か。判定する。このときの、目標クランク角の範囲は第１形態における（２）の条件を採用することができる。すなわち、圧縮ＴＤＣ−１５０°ＣＡよりも進角側とする。
【００４７】
ステップＳ２０７が肯定判断されると、ステップＳ２０１に戻り、クランキングが再開されることになる。
【００４８】
ステップＳ２０７が否定判断されると、ステップＳ２０５に戻り、モータ２１の逆転が続けられる。モータ２１の逆転は、クランク角が目標クランク角範囲に入る（ステップＳ２０７）まで続けられて、クランキングが再開される（ステップＳ２０１）。
【００４９】
クランク軸１１のロックは、第１形態で説明したごとく、筒内圧が上昇する過程で生じやすい。本実施形態によれば、ロックが生じればモータ２１を逆転させて前記のごとく始動クランク角を設定する。これにより、クランキング再開時に回転負荷が最初にピーク値をとるクランク角において、前記ピーク値に対するモータ２１の出力トルクの不足分をクランク軸１１を含む回転部の慣性により補い得る回転速度とする加速期間が確保されるので、低トルクのモータ２１を使って小規模な始動装置２Ａを実現することができる。
【００５０】
なお、目標クランク角範囲に、第１形態の（１）の条件を含めていないが、その理由は、本実施形態ではモータ２１を逆転して（ステップＳ２０５）、目標クランク角範囲に入れば、即座にクランキングを再開する（モータ正転、ステップＳ２０１）ので、クランキングを再開した時点では未だ筒内から十分に空気がリークし切っておらず、回転負荷のピーク値を低減する効果はあまり期待できないからである。
【００５１】
また、目標クランク角範囲には次のクランク角を含めることができる。モータ２１が正転から逆転に切り替わる際には、ピストンリングの当たり面が変化する。この時、筒内の空気である、ピストンリングよりもシリンダヘッド側の空気がリークする。このリーク量は筒内の全体の空気量の２０％程度である。したがって、この、筒内空気が減った状態のままでクランキングを行えば、回転負荷のピーク値が下がることになる。したがって、モータ２１の逆転により設定される目標クランク角範囲を、吸気弁閉弁クランク角よりも遅角側のクランク角とすることで、筒内空気の排気作用により、回転負荷のピーク値が下がり、一度クランク軸１１がロックしても、次にクランキングを行う際には、始動に成功する確率が高くなる。
【００５２】
目標クランク角を、前記のごとく吸気弁閉弁クランク角よりも遅角側のクランク角とすることで、ステップＳ２０１，Ｓ２０５〜Ｓ２０７は、吸気弁が閉弁状態のままモータ２１の正転（ステップＳ２０１）と始動クランク角の設定（モータの逆転、ステップＳ２０５）とを繰り返すモータ制御手段としての手順となる。この吸気弁が閉弁状態のままピストンの往復動を繰り返すうちに、段階的に筒内の空気がリークして、遂には始動に到る。このため、モータ２１の出力トルクが回転負荷のピーク値の４０％程度と低くとも、始動が可能となるメリットがある。
【００５３】
なお、目標クランク角範囲は、筒内空気が減った状態を保持した状態においてできるだけ進角側に設定するのがよい。回転負荷がピーク値をとるクランク角までに十分な加速期間を設けることができ、当該クランク角のときの回転部の慣性を高めることができるからである。例えば、目標クランク角範囲は、具体的には吸気弁閉弁クランク角＋５°ＣＡ〜２０°ＣＡとする。実際のクランク角をみながら目標クランク角範囲に入るようにすることで（ステップＳ２０５〜Ｓ２０７）、正確にクランク角を調整することができるので、相当程度、目標クランク角範囲を進角側にして十分な加速期間をとることができる。
【００５４】
また、目標クランク角の範囲を、クランキング開始時に回転負荷が最初にピーク値をとるクランク角において、前記ピーク値に対するモータ２１の出力トルクの不足分をクランク軸１１を含む回転部の慣性により補い得る回転速度となるように前記回転部を加速可能なクランク角とした場合には、吸気弁が開弁した状態からクランキングが開始されることになるので、モータ２１の正転と逆転とを繰り返すことによる効果はない。しかし、一度モータ２１を逆転して始動に失敗したら、再度モータ２１を逆転するときの目標クランク角の範囲を一度目よりも進角した値として加速期間を長くとることにより、始動性を高くすることができる。
【００５５】
（第３実施形態）
本発明を適用した実施形態として第３実施形態になるエンジンの始動装置を付設したエンジンを図７に示す。図中、第１形態と実質的に同じ作動をする部分には同じ番号を付して、第１、第２実施形態との相違点を中心に説明する。始動装置２Ｂは、モータ２１にロック検出器２４が取り付けられている。
【００５６】
ロック検出器２４には、クランク軸１１が接続されるモータ回転軸に同軸に磁性材料で構成された円板を取り付け、該円板の側面に凹凸を形成しておくとともに、該凹凸に近接して磁気ピックを設けて円板の回転を検出可能としたものや、モータ回転軸に同軸に取り付けられた円板に周方向に多数のスリットを形成してこれを光センサにより検出するもの等、一般的な回転検出機構が用いられ得る。また、モータ２１が直流機、誘導機、交流整流子機であれば、ロック時には過電流が流れるので、モータ２１の電流を検出する機構でもよい。モータ２１のロック、したがってクランク軸１１のロックを判定するための回転信号が取り出せるものであればよい。したがって、第２実施形態のクランク角センサを用いてもよいし、逆に本実施形態のロック検出器を第２実施形態に用いてもよいことになる。
【００５７】
ロック検出器２４の出力は制御部２２Ａに入力せしめてある。
【００５８】
図８は制御部２２Ａのマイクコンピュータで実行される制御プログラムを示すもので、第２実施形態と同様に、エンジンの始動指令が入力すると起動する。
【００５９】
エンジンの始動指令が入力すると、ステップＳ３０１では、モータ２１を正転しクランキングを開始する。続くステップＳ３０２，Ｓ３０３はロック検出器２４とともに構成されるロック検出手段としての手順で、ステップＳ３０２でロック検出器２４の出力を読み込み、ステップＳ３０３で、読み込んだロック検出器２４の出力に基づいてモータ２１がロックしているか否かを判断する。
【００６０】
ステップＳ３０３が否定判断されると、ステップＳ３０４で、始動が完了したか否かを判断する。これは、エンジンの回転数が所定のしきい値を越えたか等に基づいて判断することができる。ステップＳ３０４が肯定判断されれば、本フローを終了する。始動完了に到っていなければステップＳ３０４が否定判断されて、ステップＳ３０２に戻る。
【００６１】
一方、モータがロックしておりステップＳ３０３が肯定判断されれば、ステップＳ３０５に進む。前記ステップ３０１およびステップ３０５はモータ制御手段としての手順で、ステップ３０５ではモータ２１を所定の条件で通電し逆転せしめる。この条件は例えば駆動時間により規定される通電内容であり、予め実験等で、通電内容と、ロックが頻出するクランク角からモータ２１に通電したときに戻るクランク角との対応関係を求めておき、目標とするクランク角まで逆転可能な条件が予め設定される。
【００６２】
ここで、目標とするクランク角は、第２実施形態で示した、エンジン１の吸気弁が閉弁するクランク角よりも遅角側となる角度範囲とすれば、モータ２１がロックした状態でモータ２１を逆転したときに、クランク角を検出することなく、所期の目標クランク角にすることができることになる。そして、モータ２１がロックした状態でモータ２１を逆転した後、モータ２１が正転されるようになっているので、第２実施形態と同様に、筒内の空気が、モータ２１の回転方向が切り替わった時にリークし、筒内空気が減少した状態でモータ２１を正転させれば回転負荷のピークを値を減じる効果を奏する。
【００６３】
したがって、正転開始時のクランク角が吸気弁閉弁クランク角よりも遅角側となるように前記条件を設定することで、数回、モータ２１の正転と逆転とを繰り返すことで、トルクがさほど十分ではないモータであっても、始動が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の参考形態である第１のエンジンの始動装置を付設したエンジンの構成図である。
【図２】  前記始動装置を構成する制御部に内蔵のマイクロコンピュータの制御プログラムの内容を示すフローチャートである。
【図３】  前記始動装置の作動を説明する第１のグラフである。
【図４】  前記始動装置の作動を説明する第２のグラフである。
【図５】  本発明の実施形態である第２のエンジンの始動装置を付設したエンジンの構成図である。
【図６】  前記始動装置を構成する制御部に内蔵のマイクロコンピュータの制御プログラムの内容を示すフローチャートである。
【図７】  本発明の実施形態である第３のエンジンの始動装置を付設したエンジンの構成図である。
【図８】  前記始動装置を構成する制御部に内蔵のマイクロコンピュータの制御プログラムの内容を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１  エンジン本体
１１  クランク軸
２，２Ａ，２Ｂ  始動装置
２１  モータ
２２  制御部（モータ制御手段）
２２Ａ，２２Ｂ  制御部（ロック検出手段，モータ制御手段））
２３  クランク角センサ（クランク角検出手段，ロック検出手段）
２４  ロック検出器（ロック検出手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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