發動機起動裝置的製作方法
2023-05-11 19:04:36 2
專利名稱：發動機起動裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及發動機起動裝置，特別是，涉及適合於在起動時減小負載轉矩的影響而使起動性提高的發動機起動裝置。
從對環境的考慮或節能的觀點來說，特別是為了抑制怠速時的廢氣或燃油消耗，一使車輛停止發動機就自動停止，從停止狀態油門轉把一被操作而指示起步，就自動地再次起動發動機而使車輛起步的發動機停止起動控制裝置是公知的(日本專利申請公開特開昭63-75323號公報)。
另一方面，為了減小起動時的負載轉矩的影響，製成使起動馬達(起動電機)一度逆轉之後，使起動馬達沿正規的發動機旋轉方向(正轉方向)旋轉的發動機起動裝置是公知的(日本專利公開特開平7-71350號公報)。在此一起動裝置中，通過規定轉角或規定時間的逆轉來降低摩擦阻力，在此一降低了摩擦阻力的範圍內使轉速上升，藉此克服壓縮衝程中的負載而提高起動性。
控制起動馬達的旋轉方向以便使曲軸一度逆轉然後使之正轉的上述發動機起動裝置中，存在著以下問題。發動機為冷機時，和暖機時，機油的黏性等，發動機的旋轉摩擦也就是對發動機旋轉的阻力是不同的。可是，由於在上述發動機起動裝置中，使曲軸旋轉規定角度或規定時間，所以因上述摩擦的大小而使一定時間的逆轉產生的旋轉角度不同。也就是說，有時還沒有旋轉規定角度就已經經過規定時間，此時因為逆轉產生的效果小故無法良好地起動。
另一方面，如果為了消除上述問題，使逆轉時間適應發動機為冷機時的狀態，則在暖機時因為成了無用地長時間逆轉，故產生起動費時間這樣的問題。
本發明的目的在於，解決上述現有技術的問題，提供一種使發動機的起動可靠，可以縮短直到起步的時間的發動機起動裝置。
藉助於本發明的以下(1)～(6)項方案來實現上述目的。
(1)一種發動機起動裝置，該發動機起動裝置在使曲軸逆轉了預定的逆轉時間之後，使之正轉而起動發動機，其中，前述逆轉時間，根據發動機的旋轉摩擦來設定，在該旋轉摩擦大的場合設定得長些，在該旋轉摩擦小的場合設定得短些。
(2)用發動機溫度來代表前述旋轉摩擦，在發動機溫度高時把前述逆轉時間設定得短些，在發動機溫度低時把前述逆轉時間設定得長些。
(3)前述逆轉時間設定成超過在預定的發動機旋轉摩擦時，曲軸轉過壓縮上死點與排氣上死點間所需的時間。
(4)具備在車輛停止時使發動機停止，響應於駕駛員進行的起步操作而使發動機再次起動的發動機停止起動控制機構，該發動機的再次起動時的前述逆轉時間，設定成短於初次發動機起動時的逆轉時間。
(5)初次發動機起動時的前述逆轉時間對再次起動時的前述逆轉時間之比，前述旋轉摩擦越小則設定得越大。
(6)前述曲軸的逆轉時的轉速和轉矩，設定成小於跨越壓縮上死點所需的轉矩。
如果採用上述(1)～(6)項方案，則在使曲軸一度逆轉之後使之正轉而起動發動機的場合，按照根據發動機的旋轉摩擦預先設定的逆轉時間使曲軸逆轉。因而，可以把逆轉時間設定成使得逆轉停止時的曲軸角位置，也就是正轉開始位置，成為正轉時以小的轉矩跨越壓縮上死點的位置。
通常，由於可以認為曲軸不停止在負載轉矩大的壓縮上死點附近，所以通過像(3)的方案那樣把逆轉時間設定成超過曲軸轉過上死點所需的時間，可以使曲軸停止在排氣上死點與其前面的壓縮上死點之間。根據本發明者等的調查，此一位置是壓縮上死點的跨越轉矩小的範圍，通過從這裡使曲軸正轉，可以可靠地起動。
此外，在車輛停止時使發動機自動停止，按駕駛員進行的起步操作使發動機再次起動的場合，因為暖機過程結束，故在(4)的方案中，與初次起動時相比把逆轉時間縮短，能夠進行短時間內的起動。這裡，如果旋轉摩擦減小，則由於認為未暖機的初次起動時和暖機後的再次起動時基於逆轉時間的曲軸的轉動量沒有差異，所以像(5)的方案那樣，減小了各自的逆轉時間之差。
進而，如果採用(6)的方案，則由於減小了逆轉時的馬達的轉速和轉矩，所以逆轉時不跨越壓縮上死點。因而，即使逆轉開始時的曲軸角度位置接近壓縮上死點的場合，也使曲軸停止在此一壓縮上死點的正轉方向前方，可以從那裡開始正轉。
圖1是根據本發明的一個實施例的起動裝置的主要部分功能方框圖。
圖2是裝設了運用本發明的發動機起動裝置的踏板型兩輪摩託車的總體側視圖。
圖3是踏板型兩輪摩託車的儀錶盤周圍的平面圖。
圖4是表示入座檢測裝置的概要的示意圖。
圖5是圖2中所示的發動機沿A-A線剖切的剖視圖。
圖6是發動機的缸頭周圍的側視剖視圖。
圖7是自動變速裝置的驅動側剖視圖。
圖8是自動變速裝置的從動側剖視圖。
圖9是表示機油循環裝置的剖視圖。
圖10是表示曲軸傳感器的配置的側視剖視圖。
圖11是表示曲軸傳感器的配置的主剖視圖。
圖12是表示作為本發明的一個實施例的起動停止控制系統的總體構成的方框圖。
圖13是表示主控制裝置的功能的方框圖(之1)。
圖14是表示主控制裝置的功能的方框圖(之2)。
圖15是作為一覽表示出主控制裝置的主要動作的圖。
圖16是表示動作模式和動作方案的切換條件的圖。
圖17是表示曲軸角度位置與跨越轉矩的關係的圖。
圖18是表示逆轉時間與水溫的關係的圖。
圖19是起動控制的程序框圖。
圖20是發動機停止控制的程序框圖。
下面參照附圖詳細地說明本發明。圖2是裝設了作為本發明的一個實施例的發動機起動裝置的兩輪摩託車的總體側視圖。在該圖中，車體前部2與車體後部3經由低的踏板部4連接起來，成為車體的骨骼的車架，大體上由下行管6和主管7構成。燃油箱和行李箱(皆未畫出)由主管7來支撐，在其上方配置著座位8。座位8可以兼作設在其下部的行李箱的蓋子，為了行李箱的開閉，藉助於設在其前部FR的未畫出的鉸鏈機構能夠轉動地支撐著。
另一方面，在車體前部2中在下行管6上設有轉向立管5，由此一轉向立管5軸支承著前叉12A。在從前叉12A向上延伸的部分上安裝著車把11A，另一方面在向下延伸的部分的前端上軸支承著前輪13A。車把11A的上部覆蓋著兼作儀錶盤的車把罩33。
在主管7的中途上轉動自如地軸支承著連杆構件(吊架)37，擺動部件17藉助於此一吊架37擺動自如地連接支撐在主管7上。在擺動部件17上，在其前部裝設著單氣缸4衝程發動機200。從發動機200到後方構成皮帶式無級變速機35，在此一無級變速機35上經由下文述及的離心離合機構連接著減速機構38。而且在減速機構38上軸支承著後輪21。在減速機構38的上端與主管7的上部彎曲部之間夾裝著後緩衝器22。在擺動部件17的前部，連接著從發動機200的氣缸頭32伸出的吸氣管23，進而在吸氣管23上配置著化油器24和連接到該化油器24的空氣濾清器25。
在從皮帶式無級變速機35的傳動箱蓋36突出的腳踏起動器軸27上固定著腳踏起動器杆28的基端，在腳踏起動器杆28的前端設有起動腳蹬29。在設在擺動部件31的下部的樞軸18上鉸接著主支架26，停車時把此一主車架26立起來(用點劃線畫出)。
圖3是前述兩輪摩託車的儀錶盤周圍的平面圖，在車把罩33的儀錶盤192內，與車速表193一起設有準備指示燈256和蓄電池指示燈276。準備指示燈256，像下文中詳述的那樣，在發動機的停止起動控制中的發動機停止時閃亮，警告駕駛員處於如果打開油門則發動機可以立即起動並起步的狀態。蓄電池指示燈276在蓄電池電壓降低時點亮以便警告駕駛員蓄電池的充電不足。
在車把罩33上，設有允許或限制怠速用的怠速開關253和起動起動馬達(起動電機)用的起動機開關258。在車把11的右端部，設有油門轉把194和制動器握把195。再者，在左右的油門轉把的根部等上，雖然與現有的兩輪車同樣備有喇叭開關或轉向指示燈開關，但是這裡未畫出。
下面，說明配置在開閉座位8用的鉸鏈部和該鉸鏈部附近的入座開關的構成。圖4是表示座位8的開閉用的鉸鏈部的結構的示意圖。在該圖中，兼作行李箱9a的蓋子的座位8，對該行李箱9a沿箭頭A的方向開閉自如地設置著。為了能夠開閉座位8，在行李箱9a上設有鉸鏈軸102和以鉸鏈軸102為中心擺動自如的鉸鏈構件100。另一方面，鉸鏈構件100的另一端也就是與鉸鏈軸102接合的一側的相反側的端部對設在座位8的框架8a上的第2鉸鏈軸110轉動自如地接合起來。因而，座位8可以以鉸鏈軸102為中心沿箭頭A的方向擺動，同時還能夠以第2鉸鏈軸110為中心沿箭頭B的方向擺動。
在鉸鏈構件100與前述框架8a之間夾裝著彈簧103，以第2鉸鏈軸110為中心沿圖中順時針方向給座位8加載。進而，在鉸鏈構件100與前述框架8a之間設置入座開關254，在駕駛員入座而框架8a以第2鉸鏈軸110為中心沿圖中逆時針方向轉動規定量時進行接通動作而檢測到入座狀態。
接下來，就前述發動機200進行詳細說明。圖5是與發動機的曲軸相連接的起動兼發電裝置的剖視圖，是沿圖2中的A-A位置截取的剖視圖。在圖5中，在備有保持在前述主管7上的吊架37的擺動部件31上設有靠主軸承10、11旋轉自如地支承的曲軸12，在此一曲軸12上經由曲柄銷13連接著連杆14。在從曲軸室9伸出的曲軸12的一端部上設有起動兼發電裝置的內轉子15。
內轉子15有著轉子輪轂16和靜配合於轉子輪轂16的外周面的永久磁鐵19。永久磁鐵19，為例如釹鐵硼系，以曲軸12為中心按等角度間隔設置在6個部位。轉子輪轂16在其中心部配合於曲軸12的前端錐部。在轉子輪轂16的一端(與曲軸12相反側的一端)上配置著法蘭構件39，轉子輪轂16與此一法蘭構件39一起靠螺栓20固定於曲軸12。
在轉子輪轂16上，形成向前述法蘭構件39一側突出的小直徑圓筒部40，在圓筒部40的外周上，對此一圓筒部40滑動自如地設置著電刷架41。電刷架41靠壓縮螺旋彈簧42朝著前述法蘭構件39方向加載。在電刷架41上設有靠壓縮螺旋彈簧42加載的電刷44。在轉子輪轂16上貫穿著與曲軸12的中心線平行地延伸的連接銷45，其一端固定在前述電刷架41上，同時另一端連接於調速器(下文詳細述及)的平板46。
配置在內轉子15的外周的外定子47的定子鐵心48藉助於螺栓49固定於擺動部件殼體31。在此一定子鐵心48的軛鐵48a上，纏繞著發電線圈50和起動線圈51，從定子鐵心48伸出的圓筒部48b覆蓋著前述電刷架41。在圓筒部48b的端部上連接著整流子架52，在此一整流子架52上與前述電刷44滑動地固定著整流子片53。也就是說，整流子片53配置在與靠前述壓縮螺旋彈簧42加載的電刷44對峙的位置上。
再者，雖然在圖5中僅畫出一個電刷44，但是當然不只這一個，而是沿著內轉子15的旋轉方向設置所需數量。電刷和整流子片的個數或形狀之一例，在本申請人提出的前申請(日本專利申請公開特開平9-215292號)的說明書中描述。此外，電刷44的行程被限制成規定量，以便電刷架41藉助於下文述及的調速器向曲軸12一側偏倚時，電刷44離開整流子片53。為了行程限制而在電刷架41與電刷44之間設置未畫出的止動機構。
在前述轉子輪轂16的端部也就是與曲軸12的配合部一側，設置著自動地切換起動方式和發電方式的調速器54。調速器54包括前述平板46，和使此一平板46朝著曲軸12的中心線方向偏倚用的作為調速器飛錘的滾子55。雖然滾子55最好是在金屬制的芯子上設置樹脂外皮者，但是也可以是未設置樹脂外皮者，或者整個用樹脂形成者。在轉子輪轂16上形成收容前述滾子55的凹處56，此一凹處56如圖所示製成在外定子47一側收窄的圓錐形截面。
在前述法蘭構件39上安裝著散熱器風扇57，對著此一散熱器風扇57設有散熱器58。此外，在曲軸12上，在內轉子15與主軸承11之間固定著鏈輪59，在此一鏈輪59上掛著從曲軸12取得用來驅動凸輪軸(參照圖6)的動力用的鏈條60。再者，鏈輪59與向使潤滑油循環的泵傳遞動力用的齒輪61整體地形成。齒輪61向固定在下文述及的擺線泵的驅動軸上的齒輪傳遞動力。
在上述構成中，如果按壓起動機開關而由蓄電池(未畫出)向整流子片53施加電壓，則電流經由電刷44流過起動線圈51，內轉子15旋轉。結果，與內轉子15相結合的曲軸12被旋轉而發動機200被起動。如果發動機200的轉速提高，則調速器飛錘55受到離心力，在凹處56內朝著轉子輪轂16的外周方向移動並達到圖中點劃線所示的位置。
如果調速器飛錘55移動，則平板46和與平板46相結合的連接銷45也如點劃線所示地偏倚。由於此一連接銷45的另一端與電刷架41相結合，所以電刷架41也同樣地偏倚。由於電刷44的行程如上所述受限制，所以如果電刷架41偏倚得比此一行程更大，則電刷44與整流子片53的接觸被斷絕。電刷44離開整流子片53之後，曲軸12靠發動機驅動而旋轉，結果，藉助於發電線圈51發電，向蓄電池供給電流。
接下來，說明發動機200的缸頭周圍的結構。圖6是發動機的缸頭周圍的側視剖視圖。配置在氣缸62內的活塞63，經由活塞銷64連接到連杆14的小端側。在缸頭32上螺紋連接著火花塞65，其電極部向著活塞63的頭與缸頭32之間形成的燃燒室。氣缸62的周圍由水套66所包圍。
在缸頭32內的，前述氣缸62的上方，設有由軸承67、68旋轉自如地支承的凸輪軸69。在凸輪軸69上配合著連接物70，在此一連接物70上，藉助於螺栓71固定著凸輪鏈輪72。在凸輪鏈輪72上掛著鏈條60。藉助於此一鏈條60，前述鏈輪59(參照圖5)的旋轉也就是曲軸12的旋轉傳遞到凸輪軸69。
在凸輪軸69的上部設有搖臂73，此一搖臂73隨著凸輪軸69的旋轉根據凸輪軸69的凸輪的形狀而搖動。凸輪軸69的凸輪形狀，根據4衝程發動機的規定衝程來確定，以便吸氣閥95和排氣閥96被開閉。吸氣管23由吸氣閥95來開閉，排氣管97由排氣閥96來開閉。
雖然在凸輪軸69上整體地形成排氣凸輪和吸氣凸輪，但是鄰接這些凸輪，設有僅在逆轉方向對凸輪軸69接合的減壓凸輪98。減壓凸輪98在凸輪軸69逆轉時追蹤凸輪軸69的旋轉而轉動到比排氣凸輪的外周形狀更突出的位置。
因而，在凸輪軸69正轉時可以使排氣閥96成為稍微提升的狀態，可以減輕發動機壓縮過程中的負載。由於藉此可以減小起動曲軸時的轉矩，所以作為4衝程發動機的起動機可以使用小型的。結果，存在著可以把曲軸周圍小型化，可以加大傾斜角這樣的優點。再者，通過凸輪正轉不大一會，減壓凸輪98的外形就恢復到排氣凸輪的外周形狀內。
在缸頭32上形成由水泵座74和水泵殼體75圍成的泵室76。在泵室76內配置著有著葉輪77的泵軸78。泵軸78配合在凸輪軸69的端部，藉助於軸承79旋轉自如地保持。泵軸78的驅動力藉助於配合在凸輪鏈輪72的中心部的銷子80而獲得。
在頭蓋81上，設有引氣閥94。此一引氣閥94，在排氣管97中產生負壓時吸入空氣而改善排放。再者，雖然在泵室76的周邊的處處設有密封構件，但是省略各個的說明。
接下來，說明把發動機200的旋轉變速並傳遞到後輪的自動變速機。圖7、圖8是發動機的自動變速機部分的剖視圖，圖7是驅動側，圖8是從動側。在圖7中，在曲軸12的，與設置前述起動兼發電裝置的內轉子15的一側相反的一側的端部上設有繞掛V形皮帶82用的皮帶輪83。皮帶輪83由相對於曲軸12旋轉方向和軸向的運動被固定的固定皮帶輪片83a和相對於曲軸12沿軸向滑動自如的可動皮帶輪片83b組成。在可動皮帶輪片83b的背面也就是不接觸V形皮帶82的一面上安裝著保持板84。保持板84相對於曲軸12沿旋轉方向和軸向雙方其運動被限制地整體地旋轉。由保持板84和可動皮帶輪片83b圍成的空處形成收容作為調速器飛錘的滾子85的凹處。
另一方面，把動力連接到後輪21的離合器機構構成如下。在圖8中，離合器的主軸125靠鑲在殼體126中的軸承127和鑲在齒輪箱128中的軸承129來支承。在此一主軸125上由軸承130和131支承著皮帶輪132的固定皮帶輪片132a。在主軸125的端部上靠螺母133固定著杯狀的離合器板134。
在前述固定皮帶輪片132a的軸套135上，沿主軸125的縱長方向滑動自如地設置著皮帶輪132的可動皮帶輪片132b。可動皮帶輪片132b，在主軸125的周圍可以整體地旋轉地配合著圓盤136。在圓盤136和可動皮帶輪片132b之間，設有沿著使兩者間的距離擴張的方向作用反彈力的壓縮螺旋彈簧137。此外，在圓盤136上設有由銷子138擺動自如地支承的蹄鐵139。蹄鐵139在圓盤136的轉速提高時因離心力作用而向外周方向擺動，接觸離合器板134的內周。再者，設置彈簧140，以便在圓盤136達到規定的轉速時蹄鐵139接觸離合器板134。
在主軸125上固定著小齒輪141，此一小齒輪141與固定在空轉軸142上的齒輪143相嚙合。進而，固定在空轉軸142上的小齒輪144與輸出軸145的齒輪146相嚙合。後輪21由輪圈21a和套入輪圈21a周圍的輪胎21b組成，輪圈21a固定於前述輸出軸145。
在上述構成中，在發動機轉速最低的場合，滾子85處於圖7的實線所示的2位置，V形皮帶82繞掛於皮帶輪83的最小直徑部分。皮帶輪132的可動皮帶輪片132b偏倚於壓縮螺旋彈簧137所加載的圖8的實線的位置，V形皮帶繞掛於皮帶輪132的最大直徑部分。在此一狀態下，因為離心離合器的主軸125以最低轉速旋轉，故施加於圓盤136的離心力最小，蹄鐵139由於被彈簧140向內拉入，所以不接觸離合器板134。也就是說，發動機的旋轉未傳遞到主軸125，車輪21不旋轉。
另一方面，在發動機轉速高的場合滾子85靠離心力朝外周方向偏倚。圖7的點劃線所示的位置是最高轉速時的滾子85的位置。如果滾子85朝外周方向偏倚，則因為可動皮帶輪片83b向固定皮帶輪片83a一側推壓，故V形皮帶82向皮帶輪83的最大直徑移動。這樣一來，在離心離合器一側，可動皮帶輪片132b克服壓縮螺旋彈簧137而偏倚，V形皮帶82向皮帶輪132的最小直徑移動。因而，加在圓盤136上的離心力增大，蹄鐵139克服彈簧140而向外伸出，與離合器板134相接觸。結果，發動機的旋轉傳遞到主軸125，動力經由齒輪系傳遞到車輪21。於是，V形皮帶82對曲軸12側的皮帶輪83和離心離合器側的皮帶輪132的繞掛直徑隨著發動機的轉速而變化，發揮變速作用。
如上所述，雖然發動機起動時可以給起動線圈51通電而對發動機加載，但是在本實施例中，並用通過腳踏動作來起動發動機200的腳踏起動裝置。進一步參照圖7來說明腳踏起動裝置。在前述固定皮帶輪片83a的背面固定著腳踏起動用的從動牙嵌式齒輪86。另一方面，在蓋子36一側，旋轉自如地支承著有著斜齒輪87的支承軸88。在支承軸88的端部固定著杯形物89，在此一杯形物89的端面上形成與前述從動牙嵌式齒輪86相嚙合的驅動牙嵌式齒輪90。
進而，在蓋子36上轉動自如地支承著腳踏起動器軸27，在此一腳踏起動軸27上，焊接著與前述斜齒輪87相嚙合的扇形斜齒輪91。在腳踏起動器軸27的端部也就是從蓋子36向外突出的部分上形成花鍵，在此一花鍵上配合著設在腳踏起動器杆28(參照圖8)上的花鍵。再者，標號92、93是復位彈簧。
在上述構成中，如果踏入起動腳蹬29，則腳踏起動器軸27和扇形斜齒輪91克服復位彈簧93而轉動。斜齒輪87和扇形斜齒輪91，相互的螺旋方向設定成使得在扇形斜齒輪91由於起動腳蹬的踏入而轉動的場合產生把支承軸87向皮帶輪83一側加載的推力。因而，如果踏入起動腳蹬29則支承軸87向皮帶輪83一側偏倚，杯形物89的端面上形成的驅動牙嵌式齒輪90與從動牙嵌式齒輪86相嚙合。結果，使曲軸12旋轉，發動機200的起動成為可能。如果發動機起動，則減弱起動腳蹬29的踏入，扇形斜齒輪91被復位彈簧92、93反轉時，驅動牙嵌式齒輪90和從動牙嵌式齒輪91的嚙合就解除。
下面，參照圖9來說明潤滑油的供給系統。機油供給部設在曲軸室9的下部。在油底殼147中，形成用來引入機油的管路148，機油按箭頭D1被吸入擺線泵149。吸入擺線泵149的機油升高壓力後被排出到管路150。按箭頭D2、D3經由管路150輸出到曲軸室內。
這裡，在擺線泵149的泵軸151上結合著齒輪152，進而在此一齒輪152上嚙合著結合在曲軸12上的齒輪61。也就是說，擺線泵149隨著曲軸12的旋轉被驅動，使潤滑用的機油循環。
像以上說明的那樣，在本實施例中，把驅動凸輪軸69用的鏈輪59或機油泵用驅動用的齒輪61，鄰接支承曲軸12的軸承11地安裝在曲軸12上。而且，在接近這些鏈輪59或齒輪61的位置，也就是離軸承11不遠的位置上，配置了包括永久磁鐵19的內轉子15。特別是，接近軸承11配置了自動切換驅動和發電的調速器機構的調速器飛錘55。
下面，說明輸出曲軸脈衝的傳感器的配置。圖10是表示發出曲軸脈衝的傳感器(曲軸脈衝發生器)的配置的曲軸周圍的側視剖視圖，圖11是其主剖視圖。在這些圖中，曲軸箱由前曲軸箱99F和後曲軸箱99R組成，曲軸脈衝發生器153處於後曲軸箱99R一側，與曲軸12垂直地設置。而且，其檢測用端部153a對著左曲柄12L的外周緣配置。在前述左曲柄12L的外周上形成凸部也就是變磁阻器部154，曲軸脈衝發生器153與此一變磁阻器部154磁性上相結合而輸出曲軸角的檢測信號。
接下來，就發動機的停止起動系統進行說明。在此一系統中，備有限制怠速方式和允許怠速方式。具體地說，在限制怠速方式中一使車輛停止發動機就自動停止，在停止狀態一操作油門發動機就自動地再次起動而車輛的起步成為可能(以下也稱為「停止起步方式」)。此外，允許怠速方式有兩種，其一中，以發動機起動時的熱運行等為目的，在初次發動機起動後允許一時的怠速(以下稱為「起動方式」)。在另一種中，按駕駛員的意圖(開關進行的設定)始終允許怠速(以下稱為「怠速開關方式」)。
圖12是表示發動機200中的起動停止控制系統的總體構成的方框圖。在該圖中，與曲軸12同軸設置的起動兼發電裝置250，由起動馬達171和交流發電機(ACG)172構成，ACG 172產生的發電電力經由調節器·整流器167給蓄電池168充電。調節器·整流器167，把起動兼發電裝置250的輸出電壓控制到12V至14.5V。蓄電池168，在起動機繼電器162導通時向起動馬達171供給驅動電流，同時經由主開關173把負載電流供給到各種一般的電器174和主控制裝置160等。
在主控制裝置160上，連接著檢測發動機轉速Ne用的Ne傳感器(曲軸脈衝發生器)153，手動允許或限制發動機200的怠速用的怠速開關253，駕駛員一入座到座位就閉合觸點而輸出「H」電平的入座開關254，檢測車速的車速傳感器255，在停止起步方式中閃亮的準備指示燈256，檢測油門開度θ的油門傳感器257，驅動起動馬達171而起動發動機200的起動機開關258，響應於制動器操作而輸出「H」電平的停止開關259，蓄電池168的電壓一低於預定值(例如10V)就點亮而向駕駛員警告充電不足的蓄電池指示燈276，以及水溫傳感器155。水溫傳感器155是檢測發動機的冷卻水溫度的，根據此一檢測結果可以判斷發動機的暖機狀態。
進而，在主控制裝置160上，還連接著使火花塞65與曲軸12的旋轉同步地點火的點火控制裝置(包括點火線圈)161，把電力供給到起動馬達171的起動機繼電器162的控制端子，把電力供給到前照燈169的前照燈繼電器163的控制端子，把電力供給到設置在化油器166上的副起動機165的副起動機繼電器164的控制端子，以及在規定條件下產生警報聲促使駕駛員注意的蜂鳴器175。
再者，向前照燈169的供電控制不限定於由前照燈繼電器163進行的接通或切斷切換。例如，可以代替前照燈繼電器163而採用FET等開關元件，代替使供電切斷，按規定的周期和佔空比使開關元件斷續從而實質上降低對前照燈169的施加電壓，採用所謂斬波控制。
圖13、圖14是在功能上表示主控制裝置160的構成的方框圖(之1，之2)，與圖12相同的標號表示同一或同等部分。此外，圖15中，一覽表示下文述及的起動機繼電器控制部400的控制內容，副起動機控制部900的控制內容，準備指示燈控制部600的控制內容，點火控制部700的控制內容，動作切換部300的控制內容，警告蜂鳴器控制部800的控制內容以及充電控制部500的控制內容。
圖13的動作切換部300，在怠速開關253的狀態和車輛的狀態等為規定的條件時，切換到「起動方式」、「停止起步方式」和「怠速開關方式」中的某個方式，同時把「停止起步方式」進一步切換到完全禁止怠速的第1動作方案(以下稱為「第1方案」)，和在規定條件下例外地允許怠速的第2動作方案(以下稱為「第2方案」)中的某個方案。第2方案，適合於作為防止在點亮前照燈169的狀態下長時間停止發動機的場合的蓄電池耗盡的，蓄電池耗盡防止方式。
在動作切換部300的動作切換信號輸出部301中，怠速開關253的狀態信號被輸入。怠速開關253的狀態信號，在切斷狀態(限制怠速)下示出「L」電平，在接通狀態(允許怠速)下示出「H」電平。車速持續判定部303備有定時器303a，在車速傳感器255中如果檢測到預定速度以上的車速持續超過預定時間則輸出「H」電平的信號。
動作切換信號輸出部301，如果怠速開關253和車速持續判定部303的輸出信號，以及發動機的點火切斷狀態持續超過規定時間(在本實施例中為3分)，則響應於成為「H」電平的點火切斷信號S8021，輸出切換主控制裝置160的動作方式和動作方案用的信號S310a、S301b、S301c。
圖16是示意地表示動作切換信號輸出部301產生的動作方式和動作方案的切換條件的圖。在動作切換信號輸出部301中，如果前述主開關173被投入而主控制裝置160被復位，或者怠速開關253被置於接通(條件①成立)，則「起動方式」由動作方式切換部301a起動。此時，動作方式切換部301a輸出「L」電平的動作方式信號S301a。
進而，在此一「起動方式」中如果檢測到預定速度以上的車速持續超過預定時間(條件②成立)，則動作方式由動作方式切換部301a從「起動方式」切換到「停止起步方式」。此時，動作方式切換部301a的動作方式信號S301a從「L」電平變成「H」電平。剛從前述「起動方式」過渡之後「第1方案」由動作方案切換部301b起動，怠速被禁止。此時，動作方案切換部301b的動作方案信號S301b成為「L」電平。
在「第1方案」中，如果由下文中詳細述及的點火切斷持續判定部802(圖13)判定點火切斷持續超過3分(條件③成立)，則「停止起步方式」中的動作方案，由動作方案切換部301b從「第1方案」切換到「第2方案」。此時，從動作方案切換部301b輸出的動作方案信號S301b從「L」電平變成「H」電平。
進而，如果在「第2方案」中前述條件②成立，則動作方案由動作方案切換部301b從「第2方案」切換到「第1方案」。此時，動作方案切換部301b的動作方案信號S301b從「H」電平變成「L」電平。
根據本發明者的調查，等待紅綠燈或十字路口中的等待右轉彎為30秒至2分左右，超過此一時間的停車是等待紅綠燈或等待右轉彎以外的停車，例如道路施工引起的單側通行管制或者交通阻塞等的可能性很高。因此，在本實施例中，製成在按「停止起步方式」行進中如果強行使前照燈點亮著長時間(在本實施例中超過3分)停車也就是發動機停止，則把動作方案從「第1方案」切換到「第2方案」而允許怠速。因而，由於如果駕駛員把起動機開關258投入則可以再次起動發動機，在怠速狀態下的停車成為可能，所以可以防止長時間持續點亮前照燈169產生的蓄電池耗盡。
另一方面，當主開關從切斷切換到接通時，如果怠速開關為接通(條件⑥成立)，則從怠速開關方式起動部301c輸出的動作方式信號S301c從「L」電平變成「H」電平，「怠速開關方式」被起動。再者，在「停止起步方式」中不論「第1方案」和「第2方案」，如果怠速開關25被投入而條件④成立則「怠速開關方式」被起動。
此外，在「怠速開關方式」中如果使怠速開關253為切斷(條件⑤成立)，則從動作方式切換部301a輸出的動作方式信號S301a成為「L」電平而「起動方式」被起動。
回到圖13，在Ne判定部306中輸入Ne傳感器153的輸出信號，如果發動機轉速超過預定轉速，則向前照燈控制部305輸出「H」電平的信號。Ne判定部306，一旦發動機轉速超過預定轉速，則直到主開關173被切斷都把該輸出維持成「H」電平。前照燈控制部305根據前述各動作信號S301a、S301b、S301c，Ne判定部306的輸出信號和行進判定部701的輸出信號，把「H」電平或「L」電平的控制信號輸出到前照燈繼電器163的控制端子。如果「H」電平的信號輸入到前照燈繼電器163則前照燈169被點亮。
再者，在代替前照燈繼電器163採用FET等開關元件的場合，前照燈控制部305不是輸出「L」電平的控制信號，而是輸出規定的周期和佔空比的脈衝信號而斬波控制向前照燈169的供電。
前照燈控制部305，如圖15中所示，除了「起動方式」以外始終輸出接通信號。也就是說，在「起動方式」中，在由Ne判定部306檢測到規定的設定轉速(在本實施例中為1500rpm)以上的發動機轉速，或者由行進判定部701判定車速大於0km時輸出接通信號。
再者，在代替前照燈繼電器163採用FET等開關元件的場合，在「停止起步方式」的「第1方案」中，可以通過根據下文中詳述的點火控制來斬波控制開關元件的開閉而把蓄電池的放電抑制到最低限度。
也就是說，如果響應於車輛停止而點火控制被中斷(切斷)，發動機自動停止，則前照燈控制部305，用規定的周期和佔空比的脈衝信號斬波控制開關元件而使前照燈169減光，使得對前照燈169的施加電壓從始終接通時的電壓(例如13.1V)實質上降低到規定的減光電壓(例如8.6V)。然後，如果根據起步操作再次開始點火控制，發動機再次起動，則前照燈控制部305向開關元件輸出直流的「H」電平信號。
這樣一來，在發動機的自動停止時不熄滅前照燈169，可以通過減光來抑制蓄電池的放電。因而，在以後的起步時可以減少從發電機向蓄電池的充電量，結果由於發電機的電負載減少所以起動時的加速性提高。
點火控制部700，針對前述各動作方式、動作方案，允許或禁止在規定的條件下由點火控制裝置161進行的點火動作。行進判定部701根據從車速傳感器255輸入的檢測信號來判別車輛是否處於行進狀態，如果處於行進狀態則輸出「H」電平的信號。
『或』電路702，輸出行進判定部701的輸出信號與油門傳感器257的狀態信號的邏輯和。『或』電路704，輸出前述動作方式信號S301a的翻轉信號、動作方案信號S301b和動作方案信號S301c的邏輯和。『或』電路703，向點火控制裝置161輸出前述各『或』電路702、704的輸出信號的邏輯和。點火控制裝置161，如果輸入信號為「H」電平則每隔規定的定時就實行點火動作，如果為「L」電平就中斷點火動作。
點火控制部700，如圖15中所示，由於如果是「起動方式」、「停止起步方式的第2方案」和「怠速開關方式」中的某一種，則『或』電路704的輸出信號成為「H」電平，所以從『或』電路703始終輸出「H」電平的信號。也就是說，在「起動方式」、「停止起步方式的第2方案」或「怠速開關方式」中，點火控制裝置161始終動作。
與此相對照，由於在「停止起步方式的第1方案」中，『或』電路704的輸出信號為「L」電平，所以以由行進判定部701判定車輛正在行進中，或者油門打開而『或』電路702的輸出成為「H」電平為條件實行點火動作。與此相反，如果是停車狀態，而且油門關閉，則中斷點火動作。
警告蜂鳴器控制部800，在每種動作方式和動作方案中，根據車輛的行進狀態或駕駛員的入座狀態，作為促使駕駛員種種的注意用的警告，發出例如蜂鳴聲。向未入座持續判定部801中輸入入座傳感器254的狀態信號。未入座持續判定部801備有給駕駛員的未入座時間計時的定時器8012，定時器8012時間一結束就發出「H」電平的未入座持續信號S8012。再者，本實施例的定時器8012，預先設定成在1秒時使時間結束。
點火切斷持續判定部802，備有給發動機的點火切斷時間計時的定時器8021，一檢測到點火切斷狀態後立即輸出「H」電平的點火切斷信號S8023同時使定時器8021起動。定時器8021時間一結束，就輸出「H」電平的點火切斷持續信號S8021。在本實施例中，定時器8021設定成在3分時使時間結束。
蜂鳴器控制部805，根據各動作方式(方案)信號S301a、S301b、S301c，未入座持續信號S8012，點火切斷持續信號S8021，點火切斷信號S8023，行進判定部701的輸出信號以及油門傳感器257的輸出信號，來確定蜂鳴器175的接通/切斷，在接通的場合向蜂鳴器驅動部814輸出「H」電平的信號。
蜂鳴器控制部805，如圖15中所示，如果動作方式為「起動方式」則使蜂鳴器175始終切斷。在「停止起步方式的第1方案」中，如果點火切斷狀態下的未入座持續了定時器8012的過時時間(在本實施例中為1秒)以上，或者點火切斷狀態持續了定時器8021的過時時間(在本實施例中為3分)以上，則使蜂鳴器175為接通。在「停止起步方式的第2方案」中，在未點火(點火切斷)時，如果根據來自油門傳感器257的輸入信號油門開度為「0」，而且行進判定部701根據來自車速傳感器255的輸入信號判定車速為0km，則使蜂鳴器175為接通。在「怠速開關方式」中，如果點火切斷而且未入座持續1秒以上，則使蜂鳴器為接通。蜂鳴器驅動部814，如果蜂鳴器控制部805的輸出信號成為「H」電平，則向蜂鳴器175輸出反覆0.2秒的接通和1.5秒的切斷的蜂鳴器驅動信號。
這樣一來，在本實施例的蜂鳴器控制中，在按「停止起步方式」行進中，如果例如道路施工引起的單側交通管制等強行使前照燈點亮著長時間(在本實施例中超過3分)停車(發動機停止)，則「停止起步方式」的動作方案從「第1方案」切換到「第2方案」，同時藉助於蜂鳴器175把允許怠速的情況通知駕駛員。因而，駕駛員只要響應於蜂鳴器而把起動機開關258投入，就可以防止長時間持續點亮前照燈169產生的蓄電池耗盡。
在充電控制部500的加速操作檢測部502中，根據來自油門傳感器257的輸入信號和來自車速傳感器255的輸入信號，如果車速大於0公裡，而且油門從全閉狀態開啟到全開狀態的時間，為例如0.3秒以內，則認為正在加速操作而產生一個加速操作檢測脈衝。
起步操作檢測部503，如果在車速0公裡下發動機轉速低於規定的設定轉速(在本實施例中為2500rpm)時油門為「開」，則認為進行了起步操作而產生一個起步操作檢測脈衝。充電限制部504，如果檢測到前述加速檢測脈衝信號則起動6秒定時器504a，直到該6秒定時器504a時間結束，控制調節器整流器167把蓄電池168的無電電壓從平時的14.5V降低到12.0V。
如果用上述充電控制，則駕駛員急劇打開油門進行急加速時，或從停止狀態起步時，充電電壓降低，起動兼發電裝置250的電負載暫時地降低。因而，由起動兼發電裝置250帶來的發動機200的機械負載也降低而加速性能提高。此外，如果在發動機自動停止時，對FET等開關元件進行斬波控制而把前照燈減光，把蓄電池的放電抑制到最低限度，則由於起動兼發電裝置250的負載進一步降低所以加速性能進一步提高成為可能。
再者，充電限制部504，如圖15中所示，如果6秒定時器504a時間結束，發動機轉速超過設定轉速(在本實施例中為7000rpm)，或者油門開度減小，則停止充電控制而使充電電壓恢復平時的14.5V。
在圖14中，起動機繼電器控制部400，根據前述各動作方式或動作方案，在規定的條件下起動起動機繼電器162。Ne傳感器153的檢測信號向怠速以下判定部401供給。如果發動機轉速低於規定的怠速轉速(例如800rpm)則怠速以下判定部401輸出「H」電平的信號。『與』電路402輸出怠速以下判定部401的輸出信號、停止開關259的狀態信號、以及起動機開關258的狀態信號的邏輯積。『與』電路404輸出怠速以下判定部401的輸出信號、油門傳感器257的檢測信號、以及入座開關254的狀態信號的邏輯積。『或』電路408輸出前述各『與』電路402、404的輸出信號的邏輯和。
『或』電路409輸出動作方式信號S301c與動作方式信號S301a的翻轉信號的邏輯和。『與』電路403輸出『與』電路402的輸出信號和『或』電路409的輸出信號的邏輯積。『與』電路405輸出前述『與』電路404的輸出信號、前述動作方式信號S301a、以及前述動作方案信號S301b的翻轉信號的邏輯積。『與』電路407輸出前述動作方式信號S301a、動作方案信號S301b和『或』電路408的輸出信號的邏輯積。『或』電路406向起動機繼電器162輸出前述各『與』電路403、405、407的邏輯和。
如果用這種起動機繼電器控制，則「起動方式」和「怠速開關方式」中由於『或』電路409的輸出信號為「H」電平所以『與』電路403成為啟用狀態。因而，如果在發動機轉速為怠速以下，而且停止開關259為接通狀態(制動器正在操作)時起動機開關258被駕駛員接通而『與』電路402的輸出成為「H」電平，則起動機繼電器162導通而起動馬達171被起動。
此外，在「停止起步方式的第1方案」中，『與』電路405成為啟用狀態。因而，如果發動機轉速為怠速以下，入座開關254為接通狀態(駕駛員正在入座到座位)而油門被打開，則『與』電路404的輸出成為「H」電平，起動機繼電器162導通而起動馬達171被起動。
進而，在「停止起步方式的第2方案」中，『與』電路407成為啟用狀態。因而，如果前述各『與』電路402、404中的某一個成為「H」電平，則起動機繼電器162導通而起動馬達171被起動。
停止時曲軸角控制部1000，在發動機停止時，使起動馬達171逆轉預先設定的時間使發動機停止在想要的曲軸角度位置。停止判定定時器1001監視Ne傳感器153，在從Ne傳感器153沒有輸出的狀態持續預定時間Tx時輸出時間結束信號(「H」電平)。此一時間結束信號表示發動機停止。停止判定定時器1001的時間結束信號輸入到『與』電路1002、『與』電路1007、以及逆轉許可定時器1004。
逆轉許可定時器1004響應於來自停止判定定時器1001的時間結束信號把輸出信號維持「H」電平直到時間Ty過去為止。時間Ty根據檢測發動機冷卻水的水溫的水溫傳感器155的檢測信號，水溫越高則選擇越短的時間。時間Ty與水溫的關係在下文中針對圖18述及。
在比較部1003中，設定成高於起動轉速且低於怠速轉速的基準轉速Nref，與基於Ne傳感器153的輸出的發動機轉速Ne進行比較。當發動機轉速Ne高於基準轉速Nref時輸出表示發動機狀態接通的信號「L」。此外，當發動機轉速Ne低於基準轉速Nref時輸出表示發動機狀態切斷的信號「H」。來自比較部1003的信號輸入到『與』電路1002。
『與』電路1002和逆轉許可定時器1004的輸出信號，以及凸輪傳感器155的檢測信號輸入到『與』電路1005，『與』電路1005輸出這些輸出信號的邏輯和，此一邏輯和在逆變器1006中被翻轉而供給到逆轉繼電器162a。
進而，逆轉許可定時器1004的輸出信號，輸入到『與』電路1007。『與』電路1007的另一方的輸入，連接停止判定定時器1001的時間結束信號。『與』電路1007的輸出輸入到起動機繼電器控制部400的『或』電路406。再者，此一停止時曲軸角控制部1000的動作下文進一步述及。
在副起動機控制部900中，來自Ne傳感器153的輸出信號輸入到Ne判定部901。如果發動機轉速超過預定值則此一Ne判定部901輸出「H」電平的信號而副起動機繼電器164閉合。如果用這樣的構成，則在任何動作方式中，都可以在發動機轉速超過預定值時加濃燃料。
在指示燈控制部600中，來自Ne傳感器153的輸出信號輸入到Ne判定部601，如果發動機轉速超過預定值則Ne判定部601輸出「H」電平的信號。『與』電路602輸出入座開關254的狀態信號和Ne判定部601的輸出信號的邏輯積。『與』電路603把『與』電路602的輸出信號、前述動作方式信號S301a和動作方案信號S301b的翻轉信號的邏輯積輸出到準備指示燈256。準備指示燈256在輸入信號為「L」電平時熄滅，在為「H」電平時閃亮。
也就是說，由於準備指示燈256在「停止起步方式」中的停車時閃亮，所以駕駛員可以認識到如果準備指示燈256正在閃亮，則即使發動機停止也只要打開油門就可以立即起步。
下面詳細地說明起動時和停止時的起動馬達171的控制。本實施例的發動機中，發動機起動時，使曲軸一度逆轉到正轉時的負載轉矩小的位置之後，改為沿正轉方向驅動起動馬達使發動機起動。可是，僅靠使起動馬達逆轉一定時間，由於發動機的旋轉摩擦的不同，無法從想要的曲軸角度開始正轉。因此，像就圖14說明的那樣，製成在車輛停止時，按根據水溫傳感器155的輸出確定的逆轉時間使起動馬達171逆轉。藉此，在一度停止時的再次起動時，可以避免負載轉矩的影響而立即起動起步。
圖17是表示起動馬達171起動時的曲軸角度位置與跨越轉矩也就是跨越上死點時所需的轉矩的關係的圖。在該圖中，曲軸角度位置在壓縮上死點C/T的前面450°～630°的範圍也就是排氣上死點O/T的前面90°～270°的範圍(低負載範圍)中跨越轉矩小。另一方面，在壓縮上死點C/T的前面90°～450°的範圍(高負載範圍)中跨越轉矩大，特別是在壓縮上死點C/T的前面180°處跨越轉矩成為最大。也就是說，大體上在壓縮上死點C/T的前面跨越轉矩大，大體上在排氣上死點的前面跨越轉矩小。
因此，在本實施例中，在沿曲軸12的逆轉方向給起動馬達供能的場合，這樣確定供能時間，即讓曲軸12停止在前述低負載範圍內。這樣一來如果使曲軸12逆轉到低負載範圍，從該位置開始沿正轉方向給起動馬達171供能，則可以以小的跨越轉矩跨越壓縮上死點C/T。
可是，使發動機停止時，曲軸往往不停止在壓縮上死點C/T附近(在逆轉方向一側從壓縮上死點C/T到前面大約140°的範圍)(施行調速不勻的範圍)。因此，在使曲軸角度位置從壓縮上死點C/T的前面大約140°變化到前述低負載範圍的前端部，也就是排氣上死點O/T的前面大約90°所需要的時間裡，沿逆轉方向給起動馬達供能。
特別是，如果逆轉超過曲軸12在壓縮上死點C/T和排氣上死點O/T之間旋轉所需要的時間，也就是超過曲軸角度位置變化360°的時間，則無論在逆轉開始時曲軸12處於什麼位置，逆轉超過360°之後的曲軸角度位置，包括在排氣上死點O/T的前面，也就是低負載範圍中。
圖18，是表示起動馬達171的逆轉時間與發動機的冷卻水溫的關係的圖，縱軸表示逆轉時間Ty(秒)，橫軸表示水溫。圖中實線示出適用於起動機開關258產生的起動時的時間(第1時間)Ty1，點劃線示出適用於根據油門傳感器257的輸出檢測到起步操作而使發動機再次起動時的時間(第2時間)Ty2。這些第1時間和第2時間針對發動機的冷卻水溫也就是針對旋轉摩擦而測定使曲軸逆轉360°所需要的時間來確定。再者，逆轉時的起動馬達171的轉速和轉矩，設定成小於壓縮上死點C/T的跨越轉矩的值。
第1時間與第2時間的不同，是因為各自的起動形態而使暖機的程度不同，由於此一程度，即使發動機的冷卻水溫相同旋轉摩擦也不同的緣故。由於藉助於起動機開關258初次起動的場合，與根據油門傳感器257的輸出檢測到起步操作而使發動機再次起動的場合相比，暖機不充分而摩擦大，所以逆轉時間加長(Ty1＞Ty2)。
再者，發動機冷卻水溫越高，也就是旋轉摩擦越小，則第1時間對第2時間之比越小。這是因為如果水溫變高而旋轉摩擦變小，則未暖機的初次起動時，與暖機充分的再次起動時逆轉時間產生的曲軸12的轉動量差異不大的緣故。
下面，說明用於發動機停止時的起動馬達171的動作的構成。圖1是起動馬達171的正逆轉電路。在圖1中，如果停止時曲軸角控制部1000根據Ne傳感器153的檢測信號判斷成發動機停止，則把起動機繼電器162(以下稱為「繼電器RyA」)接通，同時把逆轉繼電器162a(以下稱為「繼電器RyB」)切斷。此一繼電器切換狀態，像針對圖14說明的那樣保持根據作為摩擦的檢測機構的水溫傳感器155的水溫檢測結果所確定的時間Ty1或時間Ty2。此外，在起動機繼電器400中輸入起動機開關258和停止開關259等的接通·切斷信號，如果滿足起動條件則繼電器RyA被切斷。
另一方面，起動馬達171經由繼電器RyB的第1觸點Ryb1連接到繼電器RyA的觸點Rya，同時經由繼電器RyB的第2觸點Ryb2和電阻R連接到繼電器RyA的觸點Rya。繼電器RyA的觸點Rya的另一端連接到蓄電池168的正端子，進而，蓄電池168的負端子連接到前述第1觸點Ryb1的常閉(NC)側和Ryb2的常開(NO)側。
在此一構成中，在繼電器RyB接通，繼電器RyA切斷的場合，電流沿著箭頭RR方向流到起動馬達171而馬達171逆轉。也就是說，發動機停止之後，曲軸12逆轉到經過與發動機冷卻水溫相對應的時間Ty1或時間Ty2。另一方面，在繼電器RyA接通，繼電器RyB接通的場合，第1和第2觸點Ryb1、Ryb2切換到與圖示相反一側，電流沿著箭頭RF方向流到起動馬達171而起動馬達171正轉。繼電器RyA切斷時不給起動馬達171供電，曲軸12不旋轉。
再者，起動馬達171，為了減輕重量和小型化，使用小轉矩馬達，正轉時使其為提前角而增大轉矩。因而，逆轉時因為成了滯后角故轉矩僅有正轉時的轉矩的1/2至1/3。進而在逆轉的場合，因為出於保護繼電器觸點的目的而使電流流過電阻R，故電流比正轉的場合受限制，所以逆轉時轉速比正轉時低得多。藉助於這些相互促進的作用，假如，逆轉的開始位置接近前述低負載範圍，或者已經進入低負載範圍，即使讓曲軸逆轉到壓縮上死點C/T，也不會跨越此一壓縮上死點C/T逆轉到不希望的曲軸角度位置，也就是正轉時跨越壓縮上死點C/T時需要大的負載轉矩的位置。因而，即使在逆轉結束時曲軸角度位置達到壓縮上死點C/T附近，停止通電時曲軸也從壓縮上死點C/T沿正轉方向轉動而停止。
接下來，參照圖19的程序框圖來說明上述控制。此一程序框圖中所示的處理，主開關173一被接通操作就實行，如果起動機開關258接通，而且停止開關259切斷，則開始起動控制。首先，在步驟S1裡，藉助於水溫傳感器155的輸出來檢測發動機冷卻水溫。在步驟S2裡，從前述表(參照圖18)中讀出與檢測的前述水溫相對應的逆轉時間Ty1。在步驟S3裡把繼電器RyA接通，使把此一接通狀態維持時間Ty1的定時器T1起動。此時，由於繼電器RyB切斷，所以曲軸12逆轉。
在步驟S4裡，判斷定時器T1是否達到時間Ty1，如果此一判斷為肯定則進到步驟S5。在步驟S5裡把繼電器RyB接通而開始曲軸的正轉。與此同時把定時器T1清零。在步驟S6裡判斷起動機開關258是否切斷，如果駕駛員切斷起動機開關258，則此一判定為肯定而進到步驟S7。
在步驟S7裡把繼電器RyA切斷，在步驟S8裡使定時器Tp起動。在步驟S9裡判斷定時器Tp的值是否經過了繼電器RyB的觸點保護用的時間t1。如果經過了時間t1則在步驟S10裡把繼電器RyB切斷。在步驟S11裡把定時器Tp復位。
如果起動控制結束，則判別以下的控制種類(步驟S12)，各自的控制，也就是點火控制(步驟S13)，充電控制(步驟S14)，前照燈控制(步驟S15)，以及蜂鳴器控制(步驟S16)等被反覆而車輛繼續行進。在行進中，如果預定的條件成立，則為了起動控制而進到步驟S1，或者過渡到發動機停止控制(在下文中詳細述及)。
下面，說明發動機停止控制的處理。在圖20的程序框圖中，在步驟S21裡藉助於水溫傳感器155的輸出來檢測發動機冷卻水溫度。在步驟S22裡，從前述表(參照圖18)中讀出與檢測的前述水溫相對應的逆轉時間Ty2。在步驟S23裡把繼電器RyA接通，使用於把此一接通狀態維持時間Ty2的定時器T2起動。此時，由於繼電器RyB切斷，所以曲軸12逆轉。
在步驟S24裡，判斷定時器T2是否達到時間Ty2，如果此一判斷為肯定則進到步驟S25。在步驟S25裡把定時器T2清零。在步驟S26裡，把繼電器RyA切斷。如果繼電器RyA切斷，則起動馬達171停止。
在步驟S27裡發動機起動條件成立與否，也就是如果起動機開關258接通，而且停止開關259接通則發動機起動條件成立。如果發動機起動條件成立，則進到步驟S28而把繼電器RyB接通。通過把繼電器RyB接通，正轉的準備完成。在步驟S29裡使定時器Tp起動。在步驟S30裡判斷定時器Tp的值是否經過了繼電器RyB的觸點保護用的時間t1。如果經過了時間t1則在步驟S31裡把定時器Tp復位，在步驟S32裡把繼電器RyA接通。藉此曲軸12開始旋轉。由於在步驟S28裡繼電器RyB成為接通，所以曲軸12的旋轉方向為正轉方向。在步驟S33裡判別發動機是否起動，如果發動機起動了則進到步驟S7(圖19)。
在步驟S33為否定的場合，也就是在雖然預先使曲軸12逆轉，但是通過此後的正轉動作發動機未能起動的場合，在步驟S34裡把繼電器RyA切斷而使起動馬達171一度停止，為了逆轉，在步驟S35裡把繼電器RyB切斷。在步驟S36裡把繼電器RyA接通，使把此一接通狀態維持時間Ty1的定時器T1起動。在時間Ty1裡，曲軸12逆轉。
在步驟S37裡，判斷定時器T1是否達到時間Ty1，如果此一判斷為肯定則進到步驟S38。在步驟S38裡把繼電器RyB接通而開始曲軸的正轉。與此同時把定時器T1清零。在步驟S39裡，判斷發動機是否起動，如果發動機起動了則進到步驟S7。
這樣地，使起動馬達逆轉之後，再使其正轉也未能起動發動機時，不論曲軸角度位置處於什麼位置，立即使曲軸12逆轉之後，再次使其正轉。
在本實施例中，採用冷卻水溫度作為代表成為曲軸12的負載的摩擦的參數，但是確定逆轉時間的參數不限定於此。例如，也可以設置檢測機油的溫度的機構，根據此一溫度來確定逆轉時間。
像以上詳細描述的那樣，如果用技術方案1～6的發明，則不論旋轉摩擦的大小，使曲軸逆轉並停止時的曲軸角度位置，可以控制成從該位置正轉時可以以小的負載轉矩來起動的位置。特別是，由於不用判斷曲軸角度處於容易起動的位置還是處於難以起動的位置，就可以進行上述控制，所以不需要例如凸輪脈衝發生器等，檢測曲軸角度位置用的部件。因而，可以實現發動機的減輕重量、小型化、降低成本。
由於可以根據發動機的暖機程度來設定逆轉時間，所以可以縮短暖機時的逆轉時間而實現敏捷的起動性。特別是，在響應於駕駛員的起步操作而進行使發動機再次起動的控制的場合，不僅能縮短起步之前的時間，而且還可以通過取恰當的逆轉時間而實現通電時間的縮短，可以減小電力損失。
權利要求
1.一種發動機起動裝置，該發動機起動裝置在使曲軸逆轉了預定的逆轉時間之後，使之正轉而起動發動機，其特徵在於，前述逆轉時間，根據發動機的旋轉摩擦來設定，在該旋轉摩擦大的場合設定得長些，在該旋轉摩擦小的場合設定得短些。
2.權利要求1所述的發動機起動裝置，其特徵在於，用發動機溫度來代表前述旋轉摩擦，在發動機溫度高時把前述逆轉時間設定得短些，在發動機溫度低時把前述逆轉時間設定得長些。
3.權利要求1或2所述的發動機起動裝置，其特徵在於，前述逆轉時間設定成超過在預定的發動機旋轉摩擦時，曲軸轉過壓縮上死點與排氣上死點間所需的時間。
4.權利要求1～3中的任何一項中所述的發動機起動裝置，其特徵在於，具備在車輛停止時使發動機停止，響應於駕駛員進行的起步操作而使發動機再次起動的發動機停止起動控制機構，該發動機的再次起動時的前述逆轉時間，設定成短於初次發動機起動時的逆轉時間。
5.權利要求1～4中的任何一項中所述的發動機起動裝置，其特徵在於，初次發動機起動時的前述逆轉時間對再次起動時的前述逆轉時間之比，設定成前述旋轉摩擦越小則越大。
6.權利要求1～5中的任何一項中所述的發動機起動裝置，其特徵在於，前述曲軸的逆轉時的轉速和轉矩，設定成小於跨越壓縮上死點所需的轉矩。
全文摘要
一種發動機起動裝置,能減小發動機起動時的負載產生的影響,提高起動性。繼電器RyB在根據發動機水溫而設定的時間維持切斷。在繼電器RyA成為接通時起動馬達(171)被供電,在繼電器RyB切斷期間馬達(171)逆轉,如果繼電器RyB成為接通則正轉。這樣一來,根據水溫來判斷暖機的程度,在暖機進展了的場合縮短曲軸逆轉時間,在未進行暖機的場合加長曲軸逆轉時間。通過這樣設定的時間的逆轉使曲軸處於低負載轉矩範圍內,然後,使之正轉。
文檔編號F02N19/00GK1271813SQ0010691
公開日2000年11月1日 申請日期2000年4月21日 優先權日1999年4月23日
發明者柳沢毅, 秋葉竜志 申請人:本田技研工業株式會社