JP2004011552A - エンジンの始動装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明は、エンジンの始動装置に関し、燃費及び耐久性の低下を招くことなく、エンジン始動時にベルト張力を高めて確実にエンジンを始動できるようにする。
【解決手段】エンジン1を始動させるモータ機能とエンジン1により駆動されて発電作動する発電機能とを有する回転電機4を動力伝達用ベルト7を介してエンジン1に接続するとともに、上記ベルト7の張力を調整するベルト7張力調整機構23を設け、回転電機4がエンジン1を始動させる場合は回転電機4がエンジン1により駆動される場合に比べて張力を増加させるようベルト張力調整機構23の作動を制御する。
【選択図】    図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンと回転電機とをベルトを介して接続して駆動力を相互に伝達できるようにしたハイブリッド式自動車に用いて好適の、エンジンの始動装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、エンジンに回転電機(モータジェネレータ:M/G)を付設したハイブリッド式自動車が広く知られている。図4は従来のハイブリッド式自動車の概略構成の一例を示す模式図であって、1はエンジン、2はクラッチ、3はトランスミッション、4はモータジェネレータである。エンジン1の駆動軸1aの一端はクラッチ2を介してトランスミッション3に接続されており、エンジン1の駆動力はトランスミッション3からデフ9を介して車輪10に伝達される。また、モータジェネレータ4はインバータ5を介してバッテリ6に電気的に接続されており、モータジェネレータ4とエンジン1の駆動軸1aの他端とがベルト7を介して機械的に接続されている。
【0003】
このような構成のハイブリッドシステムでは、エンジン1の駆動力が不足する場合にはモータジェネレータ4をモータとして作動させてエンジン1をアシストするとともに、エンジン出力に余裕がある場合やブレーキ時においては、モータジェネレータ4を発電機として作動させてバッテリ6に電力を蓄えるように構成されている。
【0004】
ところで、一般にこのような構成のハイブリッド式自動車では、アイドルストップ機能も設けられており、交差点等において車両が停車した場合、所定の停止条件が成立するとエンジンを自動的に停止させたり(アイドルストップ)、その後、所定の再始動条件が成立するとエンジンを自動的に再始動させたりすることにより、燃料を節約したり排気エミッションを改善したりすることができる。
【0005】
なお、モータジェネレータ4はスタータモータとしての機能も兼ね備えており、モータジェネレータ4をモータ作動させることでエンジン1を始動させるようになっている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、モータジェネレータ4をスタータモータとして作動させる場合、エンジンの起動時には比較的大きなトルクをモータジェネレータ4から伝えるためベルト張力を大きく設定しておく必要がある。しかし、張力を大きくするとフリクションが大きくなり燃費の悪化を招くとともに、モータジェネレータ4が接続されたクランクシャフトやその軸受け等に異常磨耗をきたし耐久性が低下するおそれがある。
【0007】
これに対して、例えば特許公報第3195287号には、モータ機能と発電機能とを有する補機モジュール(モータジェネレータ又は回転電機に相当)とエンジンとの間をベルトで接続して動力伝達可能に構成し、モータによるエンジン始動時にベルト最緩み側となる位置にオートテンショナを配置する構成が開示されている(第2実施例及び図3,図4参照)。
【0008】
そして、この技術では、オートテンショナの配置の工夫及びオートテンショナの設定張力を予め大きくしておくことにより、補機モジュールからエンジンへの始動トルク伝達とエンジントルクによる補機モジュールの駆動とを両立できるようにしている。
しかしながら、このような従来の技術におけるオートテンショナは、ベルト張力を常に一定に保つものでしかなく、ベルトによる動力伝達経路の部分部分での張力分布を適切なものとすることができるものの、オートテンショナの設定張力を常時大きめにしておく必要があることから、やはりフリクション増加により燃費が悪化するとともに耐久性が低下するおそれがある。
【0009】
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、燃費及び耐久性の低下を招くことなく、エンジン始動時にベルト張力を高めて確実にエンジンを始動できるようにした、エンジンの始動装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項1記載の本発明のエンジンの始動装置は、エンジンの出力軸に連結される第1のプーリと、上記エンジンに動力を伝達して上記エンジンを始動させるモータ機能と上記エンジンにより駆動されて発電作動する発電機能とを有する回転電機と、上記回転電機の回転軸に連結された第2のプーリと、上記両プーリ間に掛け渡された動力伝達用のベルトと、上記ベルトの張力を調整するベルト張力調整機構と、上記回転電機が上記エンジンを始動させる場合は上記回転電機が上記エンジンにより駆動される場合に比べて上記張力を増加させるよう上記ベルト張力調整機構の作動を制御する制御手段とをそなえていることを特徴としている。
【0011】
したがって、比較的大きなトルクを回転電機からエンジンに伝達する機関始動時には回転電機の駆動力を確実にエンジンに伝達することができ、エンジンの始動性が向上する。また、回転電機がエンジンにより駆動される場合は相対的に張力を低下させることになるのでフリクションが低下して燃費の悪化や耐久性の低下を抑制することができる。
【0012】
なお、上記制御手段は、エンジンの停止時に上記張力を増加させるよう上記ベルト張力調整機構を作動させるのが好ましい。このように構成した場合には、エンジンの始動前から予めベルト張力を増大させておくことができ、エンジンの始動を迅速化させることができる。
また、上記制御手段は、上記エンジンがアイドルストップ中である場合は上記張力を増加させるよう上記べルト張力調整機構を作動させ、上記エンジンが通常の停止状態である場合は上記回転電機の始動作動に連動して上記張力を増加させるように構成してもよい。
【0013】
この場合には、迅速な始動が要求されるアイドルストップ状態からの始動時には事前にベルト張力が増大されることとなるためエンジン始動を速やかに行なうことができる。また、比較的長期間エンジンの運転されない可能性のある通常の停止状態では、ベルト張力が通常の張力に維持されることになり、ベルトの耐久性の低下を極力抑制することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、図面により、本発明の一実施形態にかかるエンジンの始動装置について説明すると、図1はその全体構成を示す模式図、図2はその要部の構成を示す模式図、図3はその動作を説明するフローチャートの一例である。
さて、本実施形態においても、車両の全体構成の概要は従来技術の欄で説明したものと同様に構成されている。つまり、すでに図4を用いて説明したように、エンジン1の駆動軸(出力軸)1aの一端はクラッチ2を介してトランスミッション3に接続され、エンジン1の駆動力はトランスミッション3からデフ9を介して車輪10に伝達されるようになっている。また、モータジェネレータ(回転電機)4はインバータ5を介してバッテリ6に電気的に接続されるとともに、動力伝達用ベルト7を介してエンジン1に機械的に接続されている。
【0015】
そして、エンジン1の駆動力が不足するような場合にはモータジェネレータ4をモータとして作動させてエンジン1をアシストするとともに、エンジン出力に余裕がある場合やブレーキ時においては、モータジェネレータ4を発電機として作動させてバッテリ6に電力を蓄えるようになっている。
また、モータジェネレータ4はスタータモータとしての機能も有しており、モータジェネレータ4をモータとして作動させることで停止しているエンジン1を始動させることができるようになっている。
【0016】
次に、図1を用いて本発明の要部について説明すると、エンジン1の駆動軸1a(図4参照)には、クランクプーリ(第1のプーリ)21が固定されており、また、モータジェネレータ4の回転軸(図示省略)にはモータジェネレータプーリ(第2のプーリ)22が固定されている。そして、これらの両プーリ21,22間に上述したベルト7が掛け渡されている。そして、発電時にはベルト7を介してエンジン1側からモータジェネレータ4側に駆動力が伝達され、また、モータアシスト時やエンジン始動時にはモータジェネレータ4側からエンジン側1に駆動力が伝達されるようになっている。なお、図1において、101はエンジン1のシリンダブロック、102はシリンダヘッド、103はオイルパンである。
【0017】
また、両プーリ21,22の間にはベルト7の張力を調整するベルト張力調整機構23が設けられている。このベルト張力調整機構23は、図示するように、テンショナプーリ24とアクチュエータ(モータ)25とから構成されており、テンショナプーリ24には上記ベルト7が巻回されている。
そして、アクチュエータ25を作動させることで、テンショナプーリ24を図中上下動させてベルト7の張力を変更することができるようになっている。なお、本実施形態では、図1に示すように、テンショナプーリ24が上昇すると張力が増加し、テンショナプーリ24が下降すると張力が減少するように構成されている。
【0018】
ここで、図2に示すように、テンショナプーリ24は軸26に回転可能に支持されている。また、アクチュエータ25の回転軸27とテンショナプーリ24の支持軸26との間にはネジ機構28等が介装されており、アクチュエータ25が作動すると、このネジ機構28によりテンショナプーリ24の支持軸26が上下に移動するようになっている。
【0019】
また、図示はしないが、モータジェネレータ4の作動状態やアクチュエータ25の作動状態を制御するためのコントローラ(制御手段又はECU)が設けられている。このECUには、イグニッションキーの位置を検出するセンサ、ドライバのアクセル踏込み状態を検出するセンサ、ドライバのブレーキ操作を検出するブレーキセンサ、バッテリの残存容量(SOC)を検出するSOCセンサ、車速を検出する車速センサ等の種々のセンサ(いずれも図示省略)が接続されており、ECUでは各種センサからの検出情報に基づいて、モータジェネレータ4の作動状態を切り換えたり、ベルト張力調整機構23のアクチュエータ25の作動を制御したりするようになっている。
【0020】
以下、ベルト張力調整機構23のアクチュエータ25の作動制御に着目して説明すると、各センサからの情報に基づきECUでエンジン1の始動が検出された場合(つまり、モータジェネレータ4によりエンジン1を始動させる場合)には、モータジェネレータ4がエンジン1により駆動される場合に比べてベルト7の張力が増加するようにベルト張力調整機構23の作動が制御されるようになっている。なお、モータジェネレータ4がエンジン1により駆動される際のベルト7の張力は、エンジン1に付設された種々の補機を駆動する際に設定される一般的なベルト張力程度であって、以下、このような張力を所定の張力又は通常の張力という。
【0021】
ところで、このようなベルト7の張力の調整を行なうのは、エンジン1の起動時には比較的大きなトルクをモータジェネレータ4から伝えるためベルト張力を大きく設定しておく必要があるからである。ただし、張力を大きくするとフリクションが大きくなり燃費の悪化を招くとともに、モータジェネレータ4が接続された出力軸1aやその軸受け等の耐久性が低下するおそれがあるので、このようなエンジン1の始動時以外は、ベルト張力を増大させないようにベルト張力調整機構23の作動が制御されるようになっている。
【0022】
具体的には、エンジンの始動完了が検出される(つまり、エンジンの運転中が検出される)と、ベルト7の張力が上記所定の張力に戻るようにベルト張力調整機構23の作動が制御されるようになっている。
ところで、エンジンの停止状態としては、エンジンキーオフによる停止(通常停止)とアイドルストップによる停止とがあるが、ECUではこれらのエンジン停止状態を判定して、判定された態様に応じてベルト張力調整機構23を制御するようになっている。
【0023】
つまり、アイドルストップ時には、その後比較的短時間後にエンジンの再始動が行なわれる可能性が高いので、この場合にはアイドルストップとともにベルト張力が増加するようにベルト張力調整機構23の作動を制御する。
これに対して、エンジンキーがオフの場合には、その後すぐにエンジン1を始動させる可能性が低いのでベルト7の張力を高めておく必要はない。そこで、この場合にはエンジン運転中と同様にベルト7の張力を所定張力に維持しておき、エンジンキーオンが判定されるか、又は、モータジェネレータ4によるエンジン1の始動作動が判定されると、ベルト張力が増加するようにベルト張力調整機構23の作動を制御するようになっている。
【0024】
本発明の一実施形態に係るエンジンの始動装置は、上述のように構成されているので、図3のフローチャートを用いてその作用を説明すると以下のようになる。
まず、ステップS1においてエンジン1がアイドルストップ中であるか否かを判定し、アイドルストップ中であれば、ステップS2に進んでベルト7の張力を増大させる。また、アイドルストップ中でなければ、ステップS1からステップS5に進み、エンジン停止であるか否かを判定する。そして、エンジンが停止していない(すなわち、エンジン1が運転中)と判定するとそのままリターンする。
【0025】
また、ステップS5においてエンジン停止時であればステップS6に進み、エンジン1のキースイッチがオンとなった(又は、モータジェネレータ4の始動作動があった)か否か、つまり始動指令があったか否かを判定する。エンジン1の始動指令がない場合にはベルト張力を高める必要がないので、ベルトの張力を通常状態に維持してリターンする。また、エンジン1の始動指令があると、上述のステップS2に進んでベルト7の張力を増大させる。
【0026】
そして、エンジンの始動時にはステップS3でエンジンの始動完了が判定されるまで、ベルト7の張力を増大させた状態を維持するとともに、ステップS3でエンジンの始動完了が判定されると、ステップS4に進み、ベルト7の張力を通常の状態に戻してリターンする。
したがって、本発明のエンジンの始動装置によれば、モータジェネレータ4ががエンジン1を始動させる場合は、モータジェネレータ4がエンジン1により駆動される場合に比べてベルト7の張力が増加するので、比較的大きなトルクをモージェネレータ4からエンジン1に伝達する始動時には、モータジェネレータ4の駆助力を確実に且つ効率よくエンジン1に伝達させることができエンジン1の始動性を向上させることができる利点があるうえ、モータジェネレータ4がエンジン1により駆動される場合は相対的に張力を低下させることになるためフリクションが低下して燃費及び耐久性の低下を抑制することができる。
【0027】
また、エンジン1のアイドルストップ時にベルト張力を増加させるようベルト張力調整機構23を作動させるので、迅速な始動が要求されるアイドルストップ状態からの始動時には事前に張力を増大させることができ、速やかにエンジン1を始動させることができる。
さらには、エンジン1が通常の停止状態である場合はモータジェネレータ4のの始動作動に連動してベルト張力を増加させるので、比較的長期間エンジン1の運転が停止される可能性のある通常の停止状態ではベルト張力が通常の張力に維持されることになり、ベルト7の耐久性の低下を極力抑制することができる。
【0028】
なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えばベルト張力調整機構23は、少なくとも、ベルト7の張力を変更可能に構成されていればよく、どのように構成するかはスペースやコスト等の要求に応じて決定すればよい。
【0029】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項1記載の本発明のエンジンの始動装置によれば、回転電機がエンジンを始動させる場合は回転電機がエンジンにより駆動される場合に比べてベルトの張力を増加させるので、比較的大きなトルクを回転電機からエンジンに伝達する機関始動時には回転電機の駆動力を確実にエンジンに伝達することができ、エンジンの始動性が向上する。また、回転電機がエンジンにより駆動される場合は相対的に張力を低下させることになるのでフリクションが低下して燃費の悪化や耐久性の低下を抑制できる。
【0030】
また、請求項2記載の本発明のエンジンの始動装置によれば、エンジンの停止時に張力を増加させるので、エンジンの始動前から予めベルト張力を増大させておくことができ、エンジンの始動を迅速化させることができる。
また、請求項3記載の本発明のエンジンの始動装置によれば、エンジンがアイドルストップ中である場合はベルト張力を増加させるようべルト張力調整機構を作動させ、エンジンが通常の停止状態である場合は回転電機の始動作動に連動して上記張力を増加させるので、迅速な始動が要求されるアイドルストップ状態からの始動時には事前にベルト張力が増大されることとなるためエンジン始動を速やかに行なうことができる。また、比較的長期間エンジンの運転されない可能性のある通常の停止状態では、ベルト張力が通常の張力に維持されることになり、ベルトの耐久性の低下を極力抑制することができる。つまり、回転電機の始動作動に連動して張力が増大されるため張力が長期間張力が増大されたままになることがなく、これによりベルトの耐久性を確実に確保することができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態にかかるエンジンの始動装置の全体構成を示す模式図である。
【図2】本発明の一実施形態にかかるエンジンの始動装置の要部の構成を示す模式図である。
【図3】本発明の一実施形態にかかるエンジンの始動装置の動作を説明するフローチャートの一例である。
【図4】従来のハイブリッド式自動車の概略構成の一例を示す模式図である。
【符号の説明】
1 エンジン
7 ベルト
4 モータジェネレータ(回転電機)
21 クランクプーリ(第1のプーリ)
22 モータジェネレータプーリ(第2のプーリ)
23 ベルト張力調整機構

Claims (3)

  1. エンジンの出力軸に連結される第1のプーリと、
    上記エンジンに動力を伝達して上記エンジンを始動させるモータ機能と上記エンジンにより駆動されて発電作動する発電機能とを有する回転電機と、
    上記回転電機の回転軸に連結された第2のプーリと、
    上記両プーリ間に掛け渡された動力伝達用のベルトと、
    上記ベルトの張力を調整するベルト張力調整機構と、
    上記回転電機が上記エンジンを始動させる場合は上記回転電機が上記エンジンにより駆動される場合に比べて上記張力を増加させるよう上記ベルト張力調整機構の作動を制御する制御手段とをそなえた
    ことを特徴とする、エンジンの始動装置。
  2. 上記制御手段は、エンジンの停止時に上記張力を増加させるよう上記ベルト張力調整機構を作動させる
    ことを特徴とする、請求項1記載のエンジンの始動装置。
  3. 上記制御手段は、上記エンジンがアイドルストップ中である場合は上記張力を増加させるよう上記べルト張力調整機構を作動させ、上記エンジンが通常の停止状態である場合は上記回転電機の始動作動に連動して上記張力を増加させる
    ことを特徴とする、請求項1記載のエンジンの始動装置。
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