JP2005048607A - Belt transmission - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関に電動機の始動用動力を伝達するとともに内燃機関始動後は内燃機関の回転力を補機に伝達するベルト伝動装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
内燃機関に設けられたベルト伝動装置は、内燃機関のクランク軸に取り付けられたクランクプーリと内燃機関の周辺に配された各補機のプーリとにベルト(無端ベルト)を巻き掛けし、回転力の伝達を行えるようにしている。近年では、補機の一つである電動機を始動動力用に使用することが検討されている。この場合、該動力をベルトを介して内燃機関に伝達して内燃機関を始動させ、内燃機関始動後は内燃機関の回転動力をベルトを介して他の補機に伝達することになっている。
【0003】
このようなクランクプーリと電動機のプーリ間のベルトには他の補機、例えば、ウォータポンプやエアコンコンプレッサ等のプーリが巻き掛けられ、これらを駆動している。
なお、このようなベルト伝動装置の一例として、クランクプーリと各補機のプーリとの間に無端ベルトを巻き掛けて回転力伝達系を形成し、特に、 この回転力伝達系内に2つの回転電動機を分散して配備し、これによって、各回転電動機のプーリのスリップを抑制しつつベルトテンションを低く抑えることができるようにした技術が特開2002−138849号公報(特許文献1)の段落「0029」や、図2等に開示される。
【0004】
ところで、内燃機関始動時には電動機のプーリよりの引っ張り力が無端ベルトを介しクランクプーリ側に加わり、この間のベルトは張り側となるが、内燃機関始動後に機関により電動機を駆動する運転域ではクランクプーリと電動機のプーリ間のベルトは緩み側になる。
【0005】
例えば、図8に示すようなベルト伝動装置が無端ベルト100を内燃機関のクランクプーリ110と電動機としてのモータジェネレータのプーリ120とそれらの間のウォータポンプのポンププーリ130とに巻き掛けられた場合、図9に示すような張力の変動特性が得られる。なお、符号140はアイドラー、符号150は他のエンジン用補機のプーリを示す。図8、9において、モータジェネレータ120が発電機として電気負荷を作用させ、クランクプーリ110が定常運転している定常運転域Aでは、クランクプーリ110とポンププーリ130の間の領域aの張力p1、ポンププーリ130とモータジェネレータのプーリ120の間の領域bの張力p2は比較的小さく変動している。一方、クランクプーリの回転速度(内燃機関の回転速度)が急増する変動運転域Bでは、ベルトの各領域a、bでの張力p1、p2が回転角速度の変動に応じて大きく増減変動している。特に、内燃機関の回転速度が急増した場合、クランクプーリ110とポンププーリ130の間の領域aでは張力p1変動が大きく、大きな張力低下が断続的に生じることが明らかである。
【0006】
【特許文献1】特開2002−138849号公報
【発明が解決しようとする課題】
このように、ベルト伝動装置が無端ベルト100を介しクランクプーリ110とモータジェネレータのプーリ120とを巻き掛けした状態において、内燃機関が定常運転域Aより変動運転域Bに移行すると、クランクプーリ110とモータジェネレータのプーリ120との間の張力が急変し、両プーリ間のポンププーリ130が無端ベルト100との間でスリップを生じ、クランクプーリ110の回転速度(図9には2点鎖線でC/Sと記す)とポンププーリ130の回転速度(図9には実線でW/Pと記す)に回転差Δnが生じる。このように、ポンププーリ130とベルト100との間でスリップが生じると、ベルト自体の耐久性が低下し早期劣化を招くこととなる。しかも、補機が適正駆動しなくなり、たとえば、ポンププーリ130が適性回転しなくなると冷却機能が低下することとなる。
【0007】
そこで、ポンププーリ130とベルト100との間のスリップを防止するためにベルト100に高い張力を掛けることが行なわれるとする。この場合、内燃機関始動後も必要以上に大きいベルト張力が補機に継続して掛かるので、ベルトの寿命が低下し、また、ベルト張力が他の補機に取り付けられたプーリに加わり、補機の軸及び軸受の寿命低下を招き、これを回避するため、その支持構造の強度増を招き、補機の大型化、高コスト化を招くという問題がある。
【0008】
更に、クランクプーリと電動機のプーリとの間の補機側のプーリのスリップの発生を低下させるためにベルト幅を大きくすることも考えられるが、この場合、補機側の全てのプーリの幅も大きくなり、ベルト伝動装置の装着スペースの確保が困難となるという問題がある。
【0009】
なお、特許文献1のベルト伝動装置の場合であっても、図8のベルト伝動装置と同様に、変動運転域Bではクランクプーリと電動機のプーリとの間の緩み側域のベルトに張力変動が生じ、同部に巻き掛けられる補機側のプーリにスリップが生じ、同様に補機の機能低下、ベルトの寿命低下等が生じることとなる。
【0010】
上述のような実情より、ベルト張力の増加を図ることなく、クランクプーリと電動機のプーリとの間のベルト部分に巻き掛けられる補機側のプーリにスリップが生じることを防止できる技術が要望されている。
【0011】
本発明は、このような要望に応えるために成されたものであり、ベルトスリップの発生を低減できるとともに、ベルトの寿命が延び、また小型化及び低コスト化を図ることができるベルト伝動装置を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項1に係るベルト伝動装置では、内燃機関に始動用回転力を供給する電動手段と、上記電動手段と内燃機関のクランクシャフトとの両プーリ間に巻き掛けられる無端ベルトと、上記無端ベルトより補機プーリを介して受けた回転力で駆動するベルト駆動補機と、上記内燃機関の負荷情報を検出する負荷検出手段と、上記負荷情報に応じた負荷変動値が所定の負荷変動判定値を上回ると上記電動手段を回転駆動する制御手段と、を具備したことを特徴とする。
【0013】
この発明の請求項2に係るベルト伝動装置では、請求項1記載のベルト伝動装置において、上記電動手段はアイドルストップ車の内燃機関に無端ベルトを用いて始動用動力を伝達する電動機及び内燃機関の回転を受けて発電する発電機の両機能を有するモータジェネレータであることを特徴とする。
【0014】
【発明の実施の形態】
図1にはこの発明の実施の形態としてのベルト伝動装置Mの全体構成を示す。
図1にはベルト伝動装置Mを装備する火花着火式の筒内噴射式内燃機関(以後単にエンジンと記す)1が示され、同エンジン1の本体2の回りには複数の補機であるウォーターポンプ3、電動手段としてのモータジェネレータ4、オートテンショナー5、パワーステアリング6、等が配設される。
【0015】
ここでエンジン本体2は、シリンダブロック7、シリンダヘッド8、ヘッドカバー9、オイルパン11等を一体結合してなり、内部にシリンダ12、ピストン13、シリンダヘッド8により覆われ容積可変の燃焼室14を配備する。燃焼室14の上方には筒内に燃料を直接噴射可能なインジェクタ15、混合気を点火するための点火プラグ16が設けられている。
【0016】
インジェクタ15には燃料供給系16より定圧燃料が供給される。これによって、インジェクタ15での燃料噴射制御では、エンジンコントロールユニット(以後単に、ECUと記す)17で設定された噴射情報である噴射量、噴射時期に沿って駆動回路(インジェクタドライバ)18がインジェクタ15を開閉駆動し、各気筒毎に所定時期に燃料噴射処理を行なっている。
点火プラグ16による混合気の点火時期は、イグナイタ19を介しECU17に制御される。
【0017】
燃焼室14は吸気通路rから新気を吸入し、排気通路eへ排気を排出し、吸気通路rの途中には、燃焼室に取り込まれる空気量を調整する不図示の電子制御スロットルが備えられている。
シリンダ12内のピストン13は、コンロッド21を介してクランクシャフト22と連結され、このクランクシャフト22の一端はクランクプーリ23と接続されている。
【0018】
クランクプーリ23は無端ベルト(以後単にベルトと記す)24によって後述の各補機側のプーリとの間で回転力を伝達可能に形成されている。
補機としてのウォーターポンプ3は、クランクプーリ23とモータジェネレータのM/Gプーリ26との間のベルト24に比較的小さな角度αで巻き掛られ、ポンププーリ25に付与された回転力を受けることによって駆動され、エンジン本体2内の冷却水をラジエータ(不図示)側に循環させ、エンジン本体2の冷却を行なっている。
【0019】
電動手段としてのモータジェネレータ4は、M/Gプーリ26による回転力の供給によって発電を行う発電機としての機能と、M/Gプーリ26を介しベルト24へ回転力を供給する電動機(モータ)としての機能とを併せ持っている。
モータジェネレータ4が発電機として機能する場合、発電した電力をインバータ27を介してバッテリ28へ送る。この時、インバータ27の位相制御を通じてバッテリ28へ送られる電力量を調整することで、モータジェネレータ4の発電量が調整されている。モータジェネレータ4による発電量が多くなるほど、エンジン1に付与される電気負荷は大きくなる。したがって、電気負荷はECU17によるインバータ27の位相制御を通じたモータジェネレータ4の発電量の調整によって可変とされている。
【0020】
一方、モータジェネレータ4が電動機として機能する場合、バッテリ28に蓄電された電力がインバータ27を介してモータジェネレータ4に供給される。このときのモータジェネレータ4の駆動制御は、ECU17によるインバータ27の位相制御によって行われている。
【0021】
図2に示すように、オートテンショナー5はそのテンショナプーリ29をモータジェネレータ4とクランクプーリ23との間のベルト24に比較的大きな巻き掛け角βで当接し、スリップが発生しないようにしている。テンショナプーリ29はこれを枢支する中心軸31と一体の可動部材32をピン34を介してブラケット33側に揺動可能に支持されている。可動部材32の揺動端とブラケット33に支持された可動押圧片35との間には圧縮バネ36が配設され、このバネの押圧力をアジャスタ螺子37で増減調整することで、ベルト24に予め付与する張力を調整できる。
【0022】
補機としてのパワーステアリングポンプ6はパワステプーリ38をモータジェネレータ4とクランクプーリ23との間のベルト24に比較的大きな巻き掛け角で当接する。ベルト24よりパワステプーリ38に付与された回転力によってパワーステアリングポンプ6は駆動され、不図示のパワステ側アクチュエータを制御する作動油を加圧する。なお、クランクプーリ23とモータジェネレータ4のプーリ24との間の補機としては、パワーステアリングポンプ6に加えこれに隣接してエアーコンディショナ用のコンプレッサ(不図示)を併設し、同時駆動するようにしてもよい。
【0023】
インジェクタ15、点火プラグ16、不図示の電子制御スロットル、インバータ27等は、ECU17によって制御される。ECU17には車速vcを検出する車速センサ39、スロットル開度θsを検出するスロットルセンサ41、クランクシャフ2の回転速度Neを検出する回転速度センサ42等からの各種検出結果や、モータジェネレータ4の発電量vg、バッテリ28の電圧bv等が入力される。
【0024】
ECU17では、各センサの検出結果に基づき、運転状態に応じてその燃焼形態の切り替え制御を行っている。すなわち、車速vc、スロットル開度θs及び回転速度Neに基づき算出された低負荷低回転速度領域においては、主に燃費の向上を目的として圧縮行程噴射を行い、高負荷高回転速度領域では吸気行程噴射を行うことで均質燃焼を行って、出力向上を図るようにしている。
このように、エンジン1の運転状態に応じてその燃焼形態を切り替えることで、燃費の向上を図りつつもエンジン1に要求される出力特性を満足する燃焼制御が可能となる。
【0025】
次に、ベルト伝動装置Mの動作について説明する。図1において、エンジン1が始動し、定常運転域、例えば、低負荷運転やアイドル回転域にあるとする。この定常運転域A(図3参照)でベルト24にはオートテンショナー5によって一定張力が付与され、クランクプーリ23からのエンジン回転トルクはベルト24を介してウォーターポンプ3、モータジェネレータ4、パワーステアリング6の各プーリにスリップ無く伝達され、各補機はエンジン回転相当の作動を行なう。
【0026】
この定常運転域Aでスロットルは低開度位置θs1にあり、モータジェネレータ4は発電機として所定の電気負荷相当の負荷トルクTr1を作用させる。ここで、クランクプーリ23とポンププーリ25との間の第1緩み側域aの張力P1、及び、ポンププーリ25とM/Gプーリ26との間の第2緩み側域bの張力P2は比較的緩やかに変位し、クランクプーリ23とポンププーリ25との両回転速度v1、v2も相対変位無く比較的緩やかに変位する。
なお、この定常運転域Aに対しアイドル運転域の各変動値の特性は絶対値が小さいもののほぼ同等の特性を示す。
【0027】
一方、定常運転域Aよりアクセル踏込みがなされスロットルが開度θs2に急増し、高負荷域Bに急変した運転状態では、ECU17の指示でモータジェネレータ4は発電状態より電動機作動状態に切り換わり、電気負荷相当の負荷トルクTr2を増大させる。モータジェネレータ4の負荷トルクTr2の増大によりモータプーリ26の張り側であるウォーターポンプ3対向側、即ち、第2緩み側域bの張力P2は発電時より急増する(図3の符号u参照)。
【0028】
この時、スロットル開度θs2の急増で、エンジン1の駆動トルクは増大し、4サイクル機間として駆動するエンジン1は、クランク角変位に沿ってのトルク変動がより大きくなり、第1緩み側域aの張力P1が比較的大きく低下して緩み変位する傾向にある。しかし、この時、ポンププーリ25にはモータプーリ26の駆動で、第2緩み側域bの張力P2を急増させているので、ベルト24とポンププーリ25との間のスリップの発生は防止され、スロットル開度θsの急増運転時にあってもクランクプーリ23とポンププーリ25との両回転速度v1、v2の相対回転差Δn(図9参照)の発生は抑制される。
【0029】
このため、スロットル開度θsの急増運転時にあってもウォーターポンプ3を安定して駆動でき、しかも、スリップ防止のためベルトテンションを高める必要が無く、ベルトテンションを高めた場合のようにエンジンフリクションの増加による燃費悪化を招くこともない。
次に、図1のベルト伝動装置Mで用いるECU17が行なうベルト張力制御の一例を図4のベルト張力制御ルーチンに沿って説明する。
【0030】
エンジン駆動と共に、ECU17はその不図示のメインルーチンで燃料系のインジェクタを駆動回路18を介し燃料供給制御し、点火系の点火プラグ16をイグナイタ19を介し点火制御し、その途中でベルト張力制御ルーチンを実行する。
図4のベルト張力制御ルーチンのステップs1に達すると、ここでは、スロットル開度θsより定常運転、即ち、ここでは低負荷あるいは無負荷運転(アイドル運転)中か否か判断し、定常運転域Aではこの制御を終了させ、メインルーチンに戻り、負荷運転域Bでステップs2に進む。
【0031】
ステップs2で最新の負荷情報(スロットル開度θs)を取込み、スロットル開度θsの時系列値を用いて負荷変動値Δθsを演算し、ステップs3に進む。
ここでは、後述の負荷変化後タイマTIMαが「0」か否か判断し、初めはYes側のステップs4に進む。ここでは、負荷変動値Δθsが所定値Δθ1(定常運転域Aを離脱したことを判断できる閾値が設定される)を上回るか判断し、定常運転域A例えばアイドル運転域ではそのままステップs6に進み、モータジェネレータ4を通常運転し、この回の制御を終了し、メインルーチンに戻る。
【0032】
一方、ステップs4で、負荷であるスロットル開度θsが所定値θs1を上回ると判定されると、ステップs5に進む。ここでは負荷変化後タイマTIMαに所定値をセットし、即ち、アクセル踏込み後、回転増加変動がなされ、高回転側で回転変動が収まると見做されるだけの時間幅であり、同時間幅相当のカウント値がセットされ、ステップs6側に進む。
【0033】
負荷変化後タイマTIMαがオン後に、再度、ステップs3に達すると、Yes側のステップs7に進む。ここでは、バッテリ28の電力によってモータジェネレータ4を電動機として力行運転し、モータプーリ26の張り側、即ち、第2緩み側域bの張力P2を急増させる。次いで、ステップs8では負荷変化後タイマTIMαのカウント値を「1」減算し、この回の制御を終了し、メインルーチンに戻ることとなる。これにより、負荷変化後タイマTIMαのカウント値がゼロに達した時点でステップs3、s4、s6と進み、モータジェネレータ4の力行運転を停止させることとなる。
【0034】
このように、図1のベルト伝動装置Mでは、スロットル開度θsの急増運転時にあっても、モータジェネレータ4を電動機として力行運転してモータプーリ26の張り側、即ち、ポンププーリ25の巻き掛けられている第2緩み側域bの張力P2を急増させ、ベルト24に対するポンププーリ25のスリップを防止し、ウォーターポンプ3を安定して駆動できる。しかも、スリップ防止のためベルトテンションをオートテンショナー5等によって高める必要が無く、ベルトテンションを高めた場合のようにエンジンフリクションの増加による燃費悪化を招くこともない。
【0035】
【実施例】
次に、この発明の実施例としてベルト伝動装置M1を燃費の向上を図れるアイドルストップ車両のエンジン1a(図5参照)に搭載した場合を説明する。なお、図5に示すベルト伝動装置M1は図1で説明した装置Mと比較し、モータジェネレータ4の作動態様が異なり、更に、クランクプーリ23とクランクシャフト22間が電磁クラッチ48によって断接制御される点を除くと、他の構成がほぼ同様であり、ここでは重複説明を略す。なお、電磁クラッチ48は駆動回路49を介してECU17aに接続されている。
【0036】
このベルト伝動装置M1はECU17aが行なうメインルーチンで、上述と同様のエンジン点火系、燃料供給系の制御を実行し、その途中で図4のベルト張力制御ルーチンを上述と同様に実行し、更に、図6に示す自動停止制御ルーチンに進むための自動停止制御の割り込み条件が適時に判定されている。
【0037】
即ち、ここでの自動停止制御の割り込み条件は、(a)イグニッションスイッチ45がオン、(b)車速Vcが「0」、(ハ)アクセル開度センサ46の出力θaよりアクセルが踏み込まれていない、(ニ)ブレーキセンサ47の信号Sbによってブレーキが踏み込がまれているとの各条件がすべて所定時間以上満たされたときに自動停止制御に入る。
【0038】
ECU17aは、図6に示す自動停止制御ルーチンのステップa1に達すると、自動停止制御フラグSFLGが「1」ではそのままステップa3に、「0」ではステップa2においてインジェクタ15の燃料噴射を停止し、点火プラグ16の火花放電を停止し、エンジン1aを停止する。
【0039】
エンジン1aが停止されると、ステップa3で電磁クラッチ48に駆動回路49を介して接続解除指令を出力し、これにより電磁クラッチ48がクランクシャフト22とクランクプーリ23との接続を解除し、ステップa4でモータジェネレータ4を電動機として力行運転させる。
これにより、クランクシャフト22側と分断されているクランクプーリ23及びベルト駆動の各補機はモータジェネレータ4が電動機として機能することで補機の機能を継続して発揮できる。
【0040】
ステップa5では自動停止制御の割り込み条件が判断され、自動停止制御の割り込み条件が満たされていると、ステップa6で自動停止制御フラグSFLGを「1」とし、この回の制御を終了し、メインルーチンに戻る。満たされていないと、ステップa7で自動停止制御フラグSFLGを「0」として、ステップa8に進む。
ステップa8では図7の自動始動処理を実行し、この回の制御を終了し、メインルーチンに戻る。
【0041】
図7の自動始動処理では、ステップb1で電磁クラッチ48によってクランクシャフト22とプーリ23とを再接続し、このとき力行運転しているモータジェネレータ4によってクランクシャフト22に駆動力を付与し、エンジン1を再始動させる。ステップb2ではエンジン1が自力運転(判定値Ne1)されているか否か判断し、自力運転されるのを待ち、エンジン回転数Neより自力運転されると判断すると、ステップb3に進み、インバータ27の制御によってモータジェネレータ4を発電機として機能させ、この回の制御を終了し、メインルーチンに戻る。
エンジン1aの自動停止制御がなされることで、燃費の向上が図られる。また、このエンジン1aの自動停止制御中においても、モータジェネレータ4によってパワーステアリングポンプ6等の作動が維持される。
【0042】
このような自動停止制御の成されるアイドルストップ車両では、自動停止制御中より、再度自動始動処理され、特に、急発進で、クランクプーリのトルク変動がより大きくなり、第1緩み側域aの張力P1が比較的大きく低下して緩み変位するという運転パターンが頻繁に生じるが、その際には速やかに、図4のベルト張力制御ルーチンを上述と同様に実行するので、ベルト24に対するポンププーリ25のスリップを防止し、ウォーターポンプ3を安定して駆動でき、しかも、オートテンショナー5等によってベルトテンションを高めた場合のようにエンジンフリクションの増加による燃費悪化を招くこともない。
【0043】
なお、自動停止制御中、ベルト伝動装置側にはクランクシャフト22側の駆動トルクが入力せず、モータジェネレータ4は発電機として所定の電気負荷相当の負荷トルクTr1をベルト側に作用させている。このため、自動停止制御中はモータプーリ26に従動駆動されるクランクプーリ23やその間のポンププーリ25は比較的安定した張力を受け、ベルト側に対してポンププーリ25がスリップすることは確実に抑制されている。
【0044】
上述のところにおいて、エンジンは火花着火式の筒内噴射式内燃機関として説明したが、ディーゼルエンジン、その他のエンジンの補機駆動用としてこのベルト伝動装置を幅広く適用できる。
【0045】
【発明の効果】
この発明の請求項1によれば、制御手段は、内燃機関の負荷変動値が負荷変動判定値を上回る運転域にあると判断すると、電動手段を回転駆動して電動手段とクランクシャフトとの両プーリ間の無端ベルトに張力を付加するので、この張力が付加された無端ベルトに巻き掛けられた補機プーリはスリップを防止され、 ベルト駆動補機を安定して駆動でき、しかも、スリップ防止のためベルトテンションを高めた場合のようにエンジンフリクションの増加による燃費悪化を招くこともない。
【0046】
この発明の請求項2によれば、モータジェネレータとクランクシャフトとの両プーリ間に補機プーリを配備するというレイアウトを採ることにより、アイドルストップ車に本発明を容易に適用でき請求項1と同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態としてのベルト伝動装置と、同装置を装備するエンジンの概略構成図である。
【図2】図1のベルト伝動装置で用いるオートテンショナーの拡大正面図である。
【図3】図1のベルト伝動装置で用いるベルトの第1緩み側域、第2緩み側域の各張力、クランクプーリ及びポンププーリの回転速度等の経時変化特性説明図である。
【図4】図1のベルト伝動装置で用いるECUが行なうベルト張力制御ルーチンのフローチャートである。
【図5】本発明の実施例としてのベルト伝動装置の概略構成図である。
【図6】図5のベルト伝動装置で用いるECUが行なう自動停止制御ルーチンのフローチャートである。
【図7】図5のベルト伝動装置で用いるECUが行なう自動始動制御ルーチンのフローチャートである。
【図8】従来のベルト伝動装の概略図である。
【図9】従来のベルト伝動装で用いるベルトの第1緩み側域、第2緩み側域の各張力、クランクプーリ及びポンププーリの回転速度等の経時変化特性説明図である。
【符号の説明】
1 エンジン
3 ウォーターポンプ(ベルト駆動補機)
4 モータジェネレータ
17 ECU(制御手段)
22 クランクシャフト
23 クランクプーリ
24 ベルト(無端ベルト)
25 ポンププーリ(補機プーリ)
26 モータプーリ
41 スロットル開度センサ(負荷検出手段)
M、M1 ベルト伝動装置
θs 負荷情報
Δθs 負荷変動値
Δθ1 負荷変動判定値[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a belt transmission device that transmits power for starting an electric motor to an internal combustion engine and transmits the rotational force of the internal combustion engine to an auxiliary machine after the internal combustion engine is started.
[0002]
[Prior art]
A belt transmission device provided in an internal combustion engine wraps a belt (an endless belt) around a crank pulley attached to a crankshaft of the internal combustion engine and pulleys of auxiliary devices arranged around the internal combustion engine, thereby rotating torque. Can be communicated. In recent years, the use of an electric motor, which is one of auxiliary machines, for starting power has been studied. In this case, the power is transmitted to the internal combustion engine via the belt to start the internal combustion engine, and after the internal combustion engine is started, the rotational power of the internal combustion engine is transmitted to the other auxiliary machines via the belt.
[0003]
Other auxiliary machines such as a water pump and an air conditioner compressor are wound around the belt between the crank pulley and the pulley of the electric motor to drive them.
As an example of such a belt transmission device, a rotational force transmission system is formed by winding an endless belt between a crank pulley and a pulley of each auxiliary machine. In particular, two rotational transmission systems are included in this rotational force transmission system. Japanese Patent Laid-Open No. 2002-138849 (Patent Document 1) discloses a technique in which electric motors are distributed and thereby the belt tension can be kept low while suppressing slippage of pulleys of each rotary electric motor. 0029 ", FIG. 2 and the like.
[0004]
By the way, when the internal combustion engine is started, the pulling force from the pulley of the electric motor is applied to the crank pulley side via the endless belt, and the belt in the meantime becomes the tension side. The belt between the pulleys of the motor is on the loose side.
[0005]
For example, when a belt transmission device as shown in FIG. 8 is wound around an
[0006]
[Patent Document 1] JP 2002-138849 A [Problems to be Solved by the Invention]
Thus, when the internal combustion engine shifts from the steady operation region A to the variable operation region B in a state where the belt transmission is wound around the
[0007]
Therefore, it is assumed that high tension is applied to the
[0008]
Furthermore, in order to reduce the occurrence of slip of the auxiliary pulley between the crank pulley and the motor pulley, it is conceivable to increase the belt width. There is a problem that it becomes large and it is difficult to secure a space for installing the belt transmission.
[0009]
Even in the case of the belt transmission device of
[0010]
In view of the above circumstances, there is a demand for a technique that can prevent slippage from occurring on the auxiliary pulley that is wound around the belt portion between the crank pulley and the pulley of the electric motor without increasing the belt tension. Yes.
[0011]
The present invention has been made to meet such demands, and is a belt transmission device that can reduce the occurrence of belt slip, extend the life of the belt, and reduce the size and cost. It is to provide.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In a belt transmission device according to a first aspect of the present invention, an electric means for supplying a starting rotational force to the internal combustion engine, an endless belt wound between pulleys of the electric means and the crankshaft of the internal combustion engine, A belt-driven auxiliary machine driven by rotational force received from an endless belt via an auxiliary pulley, load detection means for detecting load information of the internal combustion engine, and a load fluctuation value corresponding to the load information is a predetermined load fluctuation And a control means for rotating the electric means when the determination value is exceeded.
[0013]
In the belt transmission device according to
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows an overall configuration of a belt transmission M as an embodiment of the present invention.
FIG. 1 shows a spark ignition type in-cylinder injection internal combustion engine (hereinafter simply referred to as an engine) 1 equipped with a belt transmission M, and a plurality of auxiliary water is provided around a
[0015]
Here, the
[0016]
A constant pressure fuel is supplied to the
The ignition timing of the air-fuel mixture by the
[0017]
The
The
[0018]
The
The
[0019]
The motor generator 4 as the electric means functions as a generator that generates electric power by supplying rotational force from the M /
When the motor generator 4 functions as a generator, the generated power is sent to the
[0020]
On the other hand, when the motor generator 4 functions as an electric motor, the electric power stored in the
[0021]
As shown in FIG. 2, the
[0022]
The power steering pump 6 as an auxiliary machine abuts the power steering pulley 38 on the
[0023]
The
[0024]
The
In this way, by switching the combustion mode according to the operating state of the
[0025]
Next, the operation of the belt transmission device M will be described. In FIG. 1, it is assumed that the
[0026]
In this steady operation region A, the throttle is at the low opening position θs1, and the motor generator 4 applies a load torque Tr1 corresponding to a predetermined electric load as a generator. Here, the tension P1 in the first slack side area a between the
It should be noted that the characteristic of each fluctuation value in the idling operation region with respect to the steady operation region A shows almost the same characteristic although the absolute value is small.
[0027]
On the other hand, in the operation state where the accelerator is depressed from the steady operation region A, the throttle suddenly increases to the opening degree θs2, and suddenly changes to the high load region B, the motor generator 4 is switched from the power generation state to the motor operation state by an instruction from the
[0028]
At this time, the drive torque of the
[0029]
Therefore, the
Next, an example of belt tension control performed by the
[0030]
Along with the engine drive, the
When step s1 of the belt tension control routine of FIG. 4 is reached, it is determined here whether or not the steady operation, that is, the low load or no-load operation (idle operation), is performed from the throttle opening θs. Then, this control is terminated, the process returns to the main routine, and the process proceeds to step s2 in the load operation region B.
[0031]
In step s2, the latest load information (throttle opening θs) is taken in, the load variation value Δθs is calculated using the time series value of the throttle opening θs, and the process proceeds to step s3.
Here, it is determined whether or not a post-load change timer TIMα, which will be described later, is “0”, and the process initially proceeds to step s4 on the Yes side. Here, it is determined whether or not the load fluctuation value Δθs exceeds a predetermined value Δθ1 (a threshold value for determining that the vehicle has left the steady operation area A is set), and in the steady operation area A, for example, the idle operation area, the process proceeds to step s6. The motor generator 4 is normally operated, this control is terminated, and the process returns to the main routine.
[0032]
On the other hand, if it is determined in step s4 that the throttle opening θs, which is a load, exceeds a predetermined value θs1, the process proceeds to step s5. Here, a predetermined value is set to the timer TIMα after the load change, that is, a time width that is considered to increase when the accelerator is depressed, and that the rotational fluctuation is settled on the high rotation side, and is equivalent to the same time width. Is set, and the process proceeds to step s6.
[0033]
When step s3 is reached again after the load change timer TIMα is turned on, the process proceeds to step s7 on the Yes side. Here, the motor generator 4 is powered by the electric power of the
[0034]
As described above, in the belt transmission device M of FIG. 1, even when the throttle opening θs is suddenly increased, the motor generator 4 is operated as a motor and the power pulley is driven, that is, the pump pulley 25 is wound around. The tension P2 of the second slack side area b is increased rapidly, the slippage of the pump pulley 25 with respect to the
[0035]
【Example】
Next, a case where the belt transmission device M1 is mounted on an engine 1a (see FIG. 5) of an idle stop vehicle capable of improving fuel consumption will be described as an embodiment of the present invention. The belt transmission device M1 shown in FIG. 5 differs from the device M described in FIG. 1 in the operation mode of the motor generator 4, and the connection between the
[0036]
This belt transmission device M1 is a main routine executed by the
[0037]
That is, the interruption conditions for the automatic stop control here are: (a) the
[0038]
When the
[0039]
When the engine 1a is stopped, a connection release command is output to the
As a result, the
[0040]
In step a5, the interrupt condition for automatic stop control is determined. If the interrupt condition for automatic stop control is satisfied, the automatic stop control flag SFLG is set to "1" in step a6, and this control is terminated. Return to. If not, the automatic stop control flag SFLG is set to “0” in step a7, and the process proceeds to step a8.
In step a8, the automatic start process of FIG. 7 is executed, the control of this time is terminated, and the process returns to the main routine.
[0041]
In the automatic start process of FIG. 7, the
By performing automatic stop control of the engine 1a, fuel efficiency is improved. Further, even during the automatic stop control of the engine 1a, the operation of the power steering pump 6 and the like is maintained by the motor generator 4.
[0042]
In the idle stop vehicle in which such automatic stop control is performed, the automatic start process is performed again from the time during the automatic stop control. In particular, when the vehicle starts suddenly, the torque fluctuation of the crank pulley becomes larger, and the first slack side area a An operation pattern in which the tension P1 is relatively lowered and loosely displaces frequently occurs. In this case, the belt tension control routine of FIG. Slip can be prevented, the
[0043]
During automatic stop control, the drive torque on the
[0044]
In the above description, the engine has been described as a spark ignition type cylinder injection internal combustion engine. However, the belt transmission device can be widely used for driving an auxiliary machine of a diesel engine and other engines.
[0045]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, when the control means determines that the load fluctuation value of the internal combustion engine is in the operating range exceeding the load fluctuation judgment value, the electric means is rotationally driven to drive both the electric means and the crankshaft. Since tension is applied to the endless belt between the pulleys, the auxiliary pulley wound around the endless belt to which this tension is applied is prevented from slipping, and the belt-driven auxiliary machine can be driven stably. Therefore, the fuel consumption is not deteriorated due to an increase in engine friction unlike when the belt tension is increased.
[0046]
According to
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a belt transmission device as an embodiment of the present invention and an engine equipped with the device.
2 is an enlarged front view of an auto tensioner used in the belt transmission device of FIG. 1. FIG.
FIG. 3 is an explanatory diagram of characteristics over time such as tensions of a first slack side region and a second slack side region of the belt used in the belt transmission device of FIG. 1 and rotation speeds of a crank pulley and a pump pulley.
4 is a flowchart of a belt tension control routine performed by an ECU used in the belt transmission device of FIG.
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a belt transmission device as an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart of an automatic stop control routine performed by an ECU used in the belt transmission device of FIG.
7 is a flowchart of an automatic start control routine performed by an ECU used in the belt transmission device of FIG.
FIG. 8 is a schematic view of a conventional belt transmission.
FIG. 9 is an explanatory diagram of characteristics over time of the tensions of the first slack side region and the second slack side region of the belt used in the conventional belt transmission, the rotational speeds of the crank pulley and the pump pulley, and the like.
[Explanation of symbols]
1
4
22
25 Pump pulley (auxiliary pulley)
26
M, M1 Belt transmission device θs Load information Δθs Load fluctuation value Δθ1 Load fluctuation judgment value
Claims (2)
上記電動手段と内燃機関のクランクシャフトとの両プーリ間に巻き掛けられる無端ベルトと、
上記無端ベルトより補機プーリを介して受けた回転力で駆動するベルト駆動補機と、
上記内燃機関の負荷情報を検出する負荷検出手段と、
上記負荷情報に応じた負荷変動値が所定の負荷変動判定値を上回ると上記電動手段を回転駆動する制御手段と、を具備したことを特徴とするベルト伝動装置。Electric means for supplying a starting torque to the internal combustion engine;
An endless belt wound between pulleys of the electric means and the crankshaft of the internal combustion engine;
A belt-driven auxiliary machine driven by the rotational force received from the endless belt via an auxiliary pulley;
Load detecting means for detecting load information of the internal combustion engine;
A belt transmission device comprising: control means for rotating the electric means when a load fluctuation value corresponding to the load information exceeds a predetermined load fluctuation judgment value.
前記回転電動手段はアイドルストップ車の内燃機関に無端ベルトを用いて始動用動力を伝達する電動機及び内燃機関の回転を受けて発電する発電機の両機能を有するモータジェネレータであることを特徴とするベルト伝動装置。The belt transmission device according to claim 1,
The rotating electric means is a motor generator having both functions of an electric motor for transmitting starting power to an internal combustion engine of an idle stop vehicle using an endless belt and a generator for generating electric power by receiving the rotation of the internal combustion engine. Belt transmission device.
Priority Applications (1)
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Publications (1)
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- 2003-07-30 JP JP2003203585A patent/JP2005048607A/en not_active Withdrawn
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