JP2006194200A - 内燃機関始動制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 内燃機関始動時の伝動ベルトのスリップを防止して円滑な始動を可能とし、かつ余計な作業を行わないで適切で確実な始動をすることができる内燃機関始動制御方法を供する。
【解決手段】 モータ・ジェネレータ12の逆トルクの発生によりモータ・ジェネレータ12の回転軸が逆回転するのを検出すると、機関運転タイミング制御のため内燃機関のクランクシャフトの回転状態を検出する各種クランクセンサ51，52，53の検出信号を無効とし、
前記モータ・ジェネレータ12の正トルクの発生によりモータ・ジェネレータ12の回転軸が正回転するのを検出すると、前記各種クランクセンサ51，52，53の検出信号を有効とすることで同検出信号を基準にタイミング制御される機器41，42の駆動を開始して内燃機関が始動制御される内燃機関始動制御方法。
【選択図】 図７

Description

本発明は、クランクシャフトとモータ・ジェネレータの回転軸とその他補機類の回転軸の各プーリ間に無端状の伝動ベルトが掛け渡されて動力が伝達されるオートテンショナ付きの動力伝達機構を備えた内燃機関の始動制御に関する。

この種の内燃機関に用いられるモータ・ジェネレータは、スタータモータとして駆動して内燃機関を始動させたり、アシストモータとしてアシストトルクを発生させたりするとともに、内燃機関の運転中ジェネレータとして駆動することもできるものである。

オートテンショナ付きの動力伝達機構を備えた内燃機関において、モータ・ジェネレータをスタータモータとして駆動して内燃機関を始動させるとき、モータ・ジェネレータの回転軸の回転と同時に同回転軸とクランクシャフトとの間を動力伝達する伝動ベルトに瞬間的に強い張力が作用し、そのためオートテンショナが伝動ベルトを緩める側に大きく作動し、続いて伝動ベルトの張力が急激に抜け張り側に大きく作動するので、伝動ベルトが暴れて動力伝達が円滑に行われないことがある。

そこで、モータ・ジェネレータをスタータモータとして駆動するときは、伝動ベルトを緩める方向に作動しないようにオートテンショナをロックすることが提案されたが、始動時にオートテンショナをロックした状態で、伝動ベルトに十分な張力が与えられていないと、モータ・ジェネレータの駆動直後に伝動ベルトがスリップする可能性がある。

このような不具合を解消するため、同じ出願人により提案された例（特許文献１参照）がある。
特開２００３−３１４３２２号公報

同特許文献１に開示された方法は、モータ・ジェネレータをスタータモータとして駆動するとき、その前にモータ・ジェネレータに逆トルクを発生させることで、モータ・ジェネレータの回転軸とクランクシャフトとの間の伝動ベルトを緩めてオートテンショナを伝動ベルトの張り方向に作動させ、かつ緩め方向の作動をロックして伝動ベルトに十分な張力を確保した状態とする。

こうして伝動ベルトが十分な張力を保持した状態で、モータ・ジェネレータに正トルクを発生させて内燃機関を始動させることで、モータ・ジェネレータが正トルクによる駆動直後の伝動ベルトのスリップは回避されて内燃機関を始動させることができる。

なお、内燃機関が始動しモータ・ジェネレータのスタータモータとしての駆動を停止した後は、オートテンショナのロックは解除して、伝動ベルトに継続して大きな張力が作用するのを防止して耐久性の低下も回避している。

ところで、クランクシャフトの回転状態は、クランク角度センサ，ＴＤＣセンサ，シリンダセンサなどにより検出され、これらセンサの検出タイミングを基準に各気筒の燃料噴射タイミングや点火タイミングが決定されている。

特許文献１に記載された方法のように、モータ・ジェネレータをスタータモータとして駆動する前に、モータ・ジェネレータに逆トルクを発生させると、この間伝道ベルトを介してクランクシャフトも逆回転し、クランクシャフトの逆回転による前記各センサの検出信号が、有効に働いて各気筒の燃料噴射装置や点火装置などの機器を作動させてしまい、内燃機関が正規に始動さえる前に、余計な燃料噴射や点火が実行されて、実際にモータ・ジェネレータが正トルクを発生して始動するときに、燃焼燃料が過多となるなどの障害となって適切な始動が妨げられる可能性がある。

本発明は、かかる点に鑑みなされたもので、その目的とする処は、内燃機関始動時の伝動ベルトのスリップを防止して円滑な始動を可能とし、かつ余計な作業を行わないで適切で確実な始動をすることができる内燃機関始動制御方法を供する点にある。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、内燃機関のクランクシャフトとモータ・ジェネレータの回転軸とその他補機類の回転軸の各プーリ間に無端状の伝動ベルトが掛け渡されて動力が伝達される動力伝達機構に、前記伝動ベルトに所定の張力を付与するとともに前記伝動ベルトを緩める方向にのみロック可能なオートテンショナが備えられ、前記オートテンショナの収縮方向への作動をロックした状態で、前記モータ・ジェネレータに逆トルクを発生させ、前記伝動ベルトが緩むのに乗じて張り方向に前記オートテンショナが作動したところで、その状態を保持し、その後に正トルクを発生させて内燃機関を始動させる内燃機関の始動制御方法において、前記モータ・ジェネレータの逆トルクの発生により前記モータ・ジェネレータの回転軸が逆回転するのを検出すると、機関運転タイミング制御のため内燃機関のクランクシャフトの回転状態を検出する各種クランクセンサの検出信号を無効とし、前記モータ・ジェネレータの正トルクの発生により前記モータ・ジェネレータの回転軸が正回転するのを検出すると、前記各種クランクセンサの検出信号を有効とすることで同検出信号を基準にタイミング制御される機器の駆動を開始して内燃機関が始動制御される内燃機関始動制御方法とした。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の内燃機関始動制御方法において、前記モータ・ジェネレータの回転軸の電気角度位置を検出する電気角度位置センサを備え、同電気角度位置センサが検出した電気角度位置に基づいて前記モータ・ジェネレータの回転軸の正回転および逆回転を検出することを特徴とする。

請求項３記載の発明は、内燃機関のクランクシャフトとモータ・ジェネレータの回転軸とその他補機類の回転軸の各プーリ間に無端状の伝動ベルトが掛け渡されて動力が伝達される動力伝達機構に、前記伝動ベルトに所定の張力を付与するとともに前記伝動ベルトを緩める方向にのみロック可能なオートテンショナが備えられ、前記オートテンショナの収縮方向への作動をロックした状態で、前記モータ・ジェネレータに逆トルクを発生させ、前記伝動ベルトが緩むのに乗じて張り方向に前記オートテンショナが作動したところで、その状態を保持し、その後に正トルクを発生させて内燃機関を始動させる内燃機関の始動制御方法において、前記モータ・ジェネレータに逆トルクを発生させる指示信号を出力すると、機関運転タイミング制御のため内燃機関のクランクシャフトの回転状態を検出する各種クランクセンサの検出信号を無効とし、前記モータ・ジェネレータの正トルクを発生させる指示信号を出力すると、その出力時から所定時間経過後に、前記各種クランクセンサの検出信号を有効とすることで同検出信号を基準にタイミング制御される機器の駆動を開始して内燃機関が始動制御される内燃機関始動制御方法である。

請求項４記載の発明は、内燃機関のクランクシャフトとモータ・ジェネレータの回転軸とその他補機類の回転軸の各プーリ間に無端状の伝動ベルトが掛け渡されて動力が伝達される動力伝達機構に、前記伝動ベルトに所定の張力を付与するとともに前記伝動ベルトを緩める方向にのみロック可能なオートテンショナが備えられ、前記オートテンショナの収縮方向への作動をロックした状態で、前記モータ・ジェネレータに逆トルクを発生させ、前記伝動ベルトが緩むのに乗じて張り方向に前記オートテンショナが作動したところで、その状態を保持し、その後に正トルクを発生させて内燃機関を始動させる内燃機関の始動制御方法において、始動指令信号の出力があると、所定時間経過するまでは、機関運転タイミング制御のため内燃機関のクランクシャフトの回転状態を検出する各種クランクセンサの検出信号を無効とし、前記所定時間経過後に前記各種クランクセンサの検出信号を有効とすることで同検出信号を基準にタイミング制御される機器の駆動を開始して内燃機関が始動制御される内燃機関始動制御方法である。

請求項１記載の内燃機関始動制御方法によれば、モータ・ジェネレータの逆トルクの発生によりモータ・ジェネレータの回転軸が逆回転するのを検出すると、クランクシャフトが逆回転すると推定し、クランクシャフトの回転状態を検出する各種クランクセンサの検出信号を無効として同検出信号を基準にタイミング制御される機器の余計な駆動を停止し、モータ・ジェネレータの正トルクの発生により前記モータ・ジェネレータの回転軸が正回転するのを検出すると、クランクシャフトの正回転が推定でき各種クランクセンサの検出信号を有効とすることで同検出信号を基準にタイミング制御される機器の駆動を開始して内燃機関を始動するので、始動前に余計な作業を行わないで適切で確実な始動を行うことができる。

オートテンショナの収縮方向への作動をロックした状態で、前記モータ・ジェネレータに逆トルクを発生させ、前記伝動ベルトが緩むのに乗じて張り方向に前記オートテンショナが作動したところで、その状態を保持し、十分な張力を伝動ベルトに与えた状態で、正トルクを発生させて内燃機関の始動を行うので、正トルク発生直後の伝動ベルトのスリップは防止されて円滑な始動を行うことができる。

請求項２記載の内燃機関始動制御方法によれば、請求項１におけるモータ・ジェネレータの回転軸の正回転および逆回転を、電気角度位置センサが検出した電気角度位置に基づいて判別し検出することができる。

請求項３記載の内燃機関始動制御方法によれば、モータ・ジェネレータに逆トルクを発生させる指示信号を出力すると、クランクシャフトが逆回転すると推定し、クランクシャフトの回転状態を検出する各種クランクセンサの検出信号を無効として同検出信号を基準にタイミング制御される機器の余計な駆動を停止し、モータ・ジェネレータの正トルクを発生させる指示信号を出力すると、その出力時から所定時間経過後はクランクシャフトの正回転が推定でき、各種クランクセンサの検出信号を有効とすることで同検出信号を基準にタイミング制御される機器の駆動を開始して内燃機関を始動するので、始動前に余計な作業を行わないで適切で確実な始動を行うことができる。

オートテンショナの収縮方向への作動をロックした状態で、前記モータ・ジェネレータに逆トルクを発生させ、前記伝動ベルトが緩むのに乗じて張り方向に前記オートテンショナが作動したところで、その状態を保持し、十分な張力を伝動ベルトに与えた状態で、正トルクを発生させて内燃機関の始動を行うので、正トルク発生直後の伝動ベルトのスリップは防止されて円滑な始動を行うことができる。

請求項４記載の内燃機関始動制御方法によれば、始動指令信号の出力があると、クランクシャフトがある決まった時間逆回転すると推定し、クランクシャフトの回転状態を検出する各種クランクセンサの検出信号を無効として同検出信号を基準にタイミング制御される機器の余計な駆動を停止し、所定時間経過後はクランクシャフトの正回転に入っていると推定し、各種クランクセンサの検出信号を有効とすることで同検出信号を基準にタイミング制御される機器の駆動を開始して内燃機関を始動するので、始動前に余計な作業を行わないで適切で確実な始動を行うことができる。

オートテンショナの収縮方向への作動をロックした状態で、前記モータ・ジェネレータに逆トルクを発生させ、前記伝動ベルトが緩むのに乗じて張り方向に前記オートテンショナが作動したところで、その状態を保持し、十分な張力を伝動ベルトに与えた状態で、正トルクを発生させて内燃機関の始動を行うので、正トルク発生直後の伝動ベルトのスリップは防止されて円滑な始動を行うことができる。

以下、本発明に係る一実施の形態について図１ないし図８に基づいて説明する。
本実施の形態に係る内燃機関始動制御方法を適用した内燃機関１の概略右側面図を図１に示す。
内燃機関１は、頭上カム軸型水冷式直列４気筒４ストロークサイクル内燃機関であり、該内燃機関１は、そのクランクシャフト３の軸方向が自動車の車幅方向に指向した状態で自動車に搭載され、該内燃機関１の右側に補機類の駆動系が配設されている。

内燃機関１の機関本体２のクランクケースにクランクシャフト３が回転自在に軸支され、シリンダヘッドにカムシャフト４が軸支されており、クランクシャフト３に嵌着されたドライブスプロケット５とカムシャフト４に嵌着されたドリブンスプロケット６との間にタイミングチェーン７が架渡されていて、クランクシャフト３の１回転に対してカムシャフト４は、1/2回転する。

４ストロークサイクル内燃機関であるので、ピストンが４ストローク（吸入行程，圧縮行程，燃焼行程，排気行程）する１サイクルに、クランクシャフト３は２回転し、カムシャフト２は１回転する。

機関本体２の前側に取り付けられた補機ブラケット10に、上から順にパワーステアリング用油圧ポンプ11、モータ・ジェネレータ12、水ポンプ13および空調用コンプレッサ14等の補機類が固着支持されている。

各補機11，12，13，14の回転軸11ａ，12ａ，13ａ，14ａは、クランクシャフト３と平行で、その右側に突出した各端部に、それぞれ油圧ポンププーリ11ｂ、モータ・ジェネレータプーリ12ｂ、水ポンププーリ13ｂ、コンプレッサプーリ14ｂが同一面上に位置して嵌着されている。

クランクシャフト３の右側に突出した端部に嵌着されたクランクプーリ３ａと、上記油圧ポンププーリ11ｂ、モータ・ジェネレータプーリ12ｂ、水ポンププーリ13ｂ、コンプレッサプーリ14ｂとの間に、図１に示すように、無端状の伝動ベルト15が掛け渡されている。

そして、クランクプーリ３ａと油圧ポンププーリ11ｂとの間にテンショナプーリ16が配置され、伝動ベルト15に張力を付与している。
テンショナプーリ16は、屈曲部を支軸17によって枢支されたベルクランク18の一方のアーム部18ａの先端にピン16ａにより軸支されている。

ベルクランク18の他方のアーム部18ｂの先端は、互いに摺動自在に嵌合にして伸縮する外ケース21と内ケース22からなる油圧式オートテンショナ20の一方の内ケース22のブラケット22ａにピン22ｂを介して連結されている。
油圧式オートテンショナ20の他方の外ケース21のブラケット21ａは、補機ブラケット10に支軸21ｂによって枢着されている。

内燃機関１におけるクランクシャフト３（クランクプーリ３ａ）の回転（図１において時計廻りの回転）に対して伝動ベルト15の弛み側で、かつモータ・ジェネレータ12のモータとしての正回転（図１において時計廻りの回転）に対して伝動ベルト15の張り側となる箇所にテンショナプーリ16が作用し、油圧式オートテンショナ20が外ケース21に対して内ケース22を突出させて伸張すると、ベルクランク18を介してテンショナプーリ16が伝動ベルト15を押圧して張力を高くすることができ、油圧式オートテンショナ20が逆に収縮すると伝動ベルト15を弛め張力を低下させることができる。

この油圧式オートテンショナ20の基本的な構造は、図２に示すように、互いに対向する有底筒状の外ケース21と内ケース22が摺動自在に嵌合して、内部にオイル貯留室23を形成し、外ケース21と内ケース22は間に介装されたスプリング25により離隔する方向に付勢されている。

オイル貯留室23の内部に、外ケース21と内ケース22のそれぞれに一体に設けられたピストン26とシリンダ27との組合せによる油圧室24が形成され、オイルに満たされる油圧室24とオイルを貯留するオイル貯留室23とを底面に沿ってリーク通路30が連通している。
リーク通路30に制御弁（逆止弁）31が介装され、、同制御弁31を駆動する電磁ソレノイド32が内ケース22に設けられている。

リーク通路30は、油圧室24側の大径部30ａとオイル貯留室23側の小径部30ｂとからなり、弁室をなす大径部30ａと小径部30ｂの境界面が弁座30ｃをなし球状の制御弁31が大径部30ａを移動して弁座30ｃに接離してリーク通路30の開閉を行う。

制御弁31は、スプリング35により弁座30ｃ側に付勢されている。
一方、電磁ソレノイド32の駆動軸32ａに同軸に結合された摺動ロッド33は、スプリング34により先端が制御弁31を突いて弁座30ｃから離すように付勢されており、同スプリング34は前記スプリング35よりバネ力が強く、電磁ソレノイド32が消磁されているときは、スプリング34のバネ力が勝って摺動ロッド33が制御弁31を突いてリーク通路30を開く。
電磁ソレノイド32が励磁（作動）すると、制御弁31を突いていた摺動ロッド33が引っ込んで、制御弁31はスプリング35により弁座30ｃに当接してリーク通路30を閉じる。

本油圧式オートテンショナ20は、以上のような構造をしており、通常は電磁ソレノイド32が消磁されていて制御弁31は逆止弁として機能せずにリーク通路30を開いており、伝動ベルト15が弛み張力が低下するときは、スプリング25により外ケース21に対して内ケース22を突出させて伸張し、油圧室24の膨張により開いているリーク通路30を通して、オイル貯留室23から油圧室24へオイルを流入してして小さい減衰力で外ケース21と内ケース22を伸張して、伝動ベルト15を押圧して適度な張力を回復することができる。

逆に伝動ベルト15の張力が増大するときは、リーク通路30を介して油圧室24からオイル貯留室23へオイルがリークして大きい減衰力で外ケース21と内ケース22を緩慢に収縮し、伝動ベルト15に過度の張力が加わらないようにできる。

電磁ソレノイド32を励磁して摺動ロッド33を引っ込め制御弁31を逆止弁として機能するようにすると、外ケース21と内ケース22が伸張することは可能であるが、収縮方向には制御弁31がリーク通路30を閉じて収縮を阻止し、収縮方向のみをロックすることができる。
以上のような油圧式オートテンショナ20が伝動ベルト15に張力を与えている補機類の動力伝達系において、油圧式オートテンショナ20の電磁ソレノイド32の制御は、機関運転制御を行っているエンジンコントローラ40が同時に行っている。

この機関運転制御系の全体の概略構成図を図３に示し説明する。
エンジンコントローラ40は、各気筒の燃料噴射装置41および点火装置42をタイミング制御しており、その他モータコントローラ45に始動指令などの信号を出力するとともに、上記油圧式オートテンショナ20の電磁ソレノイド32の駆動を制御している。

エンジンコントローラ40には、ブレーキスイッチやアクセル開度などの検出信号を入力されるとともに、クランクシャフト３の回転状態を検出する３種類のクランクセンサの検出信号も入力される。

すなわち、シリンダセンサ51，ＴＤＣセンサ52，クランク角センサ53の３種類で、いずれもカムシャフト４の周囲に配置されたピックアップコイルであり、クランクシャフト３の回転状態をカムシャフト４の回転状態で検出している。

図４(1)を参照して、シリンダセンサ51は、カムシャフト４の所定周上に１個突出した突起51ｔを所定位置で検出し、カムシャフト４が１回転する１サイクルの基準タイミングとするものであり、第１シリンダのピストンが圧縮上死点を示すクランク回転状態で前記突起を検出しパルス信号を発信する。
シリンダセンサ51は、１サイクルに１パルス発信する。

ＴＤＣセンサ52は、カムシャフト４の所定周上に等間隔（90度角）に配置された４個の突起52ｔを所定位置で検出し、４つのシリンダのピストンの圧縮上死点を第１，第３，第４，第２シリンダの順に検出しパルス信号を発信する。
すなわち、ＴＤＣセンサ52は、１サイクルに４パルス発信する。

クランク角センサ53は、カムシャフト４の所定周上に等間隔（15度角）に配置された24個の突起53ｔを所定位置で検出し、クランクシャフト３の回転で30度角でパルス信号を発信する。
すなわち、クランク角センサ53は、１サイクルに24パルス、すなわち1/4サイクルに６パルス発信する。

第１シリンダのピストンが圧縮上死点にあるときに、シリンダセンサ51，ＴＤＣセンサ52，クランク角センサ53は、同時に突起51ｔ，52ｔ，53ｔを検出してパルスを発信するようになっている。
シリンダセンサ51，ＴＤＣセンサ52，クランク角センサ53のパルス信号のタイミングチャートを図４(2)に示す。

ただし、シリンダセンサ51，ＴＤＣセンサ52，クランク角センサ53のいずれのセンサもクランクシャフト３の回転方向については検出することはできず、各センサの検出パルスを組み合わせてもクランクシャフト３の回転方向は判別できない。

一方、モータ・ジェネレータ12の回転軸12ａには、電気角度位置センサであるレゾルバ55が備えられている。
モータ・ジェネレータ12は、16極の磁極を有し、図５に示すように、電気角360度は機械角で45度に相当し、図５(1)を参照してモータとして正回転時のレゾルバ55の電気角度位置検出値は、電気角0度から360度まで段階的に上昇することを繰り返して、検出波形は鋸歯状をなす。

また、図５(2)を参照して逆回転時のレゾルバ55の検出値は、電気角360度から0度まで段階的に減少することを繰り返して、検出波形は正回転時と歯の向きが逆となる鋸歯状をなす。

このレゾルバ55の検出信号は、モータコントローラ45に出力される。
モータコントローラ45は、レゾルバ55の検出信号を入力すると、電気角度位置検出値の波形を分析してモータ・ジェネレータ12が、モータとして正回転しているか逆回転しているかを判別し、モータ正回転信号とモータ逆回転信号をエンジンコントローラ40に出力している。

内燃機関１の始動時にモータ・ジェネレータ12がモータとして逆回転しない場合の始動制御タイミングチャートを、図６に示す。
エンジンコントローラ40が始動指令信号をモータコントローラ45に出力すると、モータコントローラ45がモータ・ジェネレータ12をモータとして正回転駆動させる。

モータ・ジェネレータ12の正回転により、レゾルバ55が回転軸12ａの回転の電気角度位置を検出しモータコントローラ45が回転方向を判別してモータ正回転信号をオン状態としモータ逆回転信号をオフ状態としてエンジンコントローラ40に出力する。

モータ・ジェネレータ12の正回転が伝動ベルト15を介して動力伝達されてクランクシャフト３が正回転すると、シリンダセンサ51，ＴＤＣセンサ52，クランク角センサ53がそれぞれ検出パルス信号を出力する。

エンジンコントローラ40は、これらの検出パルス信号を入力して、同検出パルス信号に基づいて燃料噴射装置41および点火装置42を駆動制御し、第１シリンダの圧縮上死点からクランク角センサ53の検出パルス信号で２パルス目に第４シリンダの燃料噴射装置41に作動指令信号を出力して第４シリンダについて燃料噴射を実行し、次の第３シリンダの圧縮上死点において第３シリンダの点火装置42に作動指令信号を出力して第３シリンダの点火を実行し、同圧縮上死点からクランク角センサ53の検出パルス信号で２パルス目に第２シリンダについて燃料噴射を実行する。

続いて、第４シリンダの圧縮上死点を基準に第４シリンダの点火と第１シリンダの燃料噴射が実行され、次の第２シリンダの圧縮上死点を基準に第２シリンダの点火と第３シリンダの燃料噴射が実行される。
以上の１サイクルの作業が繰り返し行われて内燃機関１の始動がなされるのが、従来の始動制御方法であった。

本実施の形態に係るエンジンコントローラ40およびモータコントローラ45による始動制御は、エンジンコントローラ40からモータコントローラ45に始動指令を出力すると、モータコントローラ45が所定時間モータ・ジェネレータ12を逆回転させた後、正回転させて実際の内燃機関１の始動が行われる。

モータ・ジェネレータ12の回転状態は、レゾルバ55による検出電気角度位置信号をモータコントローラ45が解読して判別され、モータ正回転信号およびモータ逆回転信号として出力されるので、同信号によりエンジンコントローラ40はモータ・ジェネレータ12の回転状態を知ることができ、この回転状態をもとに燃料噴射装置41および点火装置42がタイミング制御される。

以下、エンジンコントローラ40による始動制御について、図７に示すフローチャートおよび図８に示すタイミングチャートに基づいて以下説明する。

まず、エンジンコントローラ40は、始動指令を出力すると（ステップ１）、モータコントローラ45が所定時間モータ・ジェネレータ12をモータとして逆回転駆動させるので、ステップ２に進んで、油圧式オートテンショナ20の電磁ソレノイド32を励磁する。

前記したように、電磁ソレノイド32を励磁することで、摺動ロッド33を引っ込め制御弁31を逆止弁として機能させるので、外ケース21と内ケース22が伸張することは可能であるが、収縮方向には制御弁31がリーク通路30を閉じて収縮を阻止し、収縮方向のみをロックする。

図３を参照して、モータ・ジェネレータ12が逆トルクを発生して逆回転（図３において破線矢印方向）することで、伝動ベルト15のテンショナプーリ16が張力を付与する伝動ベルト15の部分が弛むので、油圧式オートテンショナ20の外ケース21と内ケース22が伸張して十分な張力を確保しようとし、収縮方向にはロックされているため一旦伸長した後は収縮することはなく、十分な張力が維持される。

このように油圧式オートテンショナ20が収縮方向のロックにより十分な張力が維持された状態で、モータ・ジェネレータ12が正トルクを発生させて正回転に入り内燃機関１を始動させることになり、モータ・ジェネレータ12が正トルクによる駆動直後の伝動ベルト15のスリップは回避されて内燃機関１を円滑に始動させることが可能である。

ステップ２で電磁ソレノイド32を励磁した後は、ステップ３でモータ・ジェネレータ12の回転状態を示すモータ正回転信号およびモータ逆回転信号を読取り、ステップ４でモータ・ジェネレータ12が逆回転しているか否かを判別する。

始動指令があると、モータ・ジェネレータ12が所定時間逆回転させられるので、図８に示すように、モータ逆回転信号がオン状態になり、この間モータ正回転信号はオフ状態であり、この両信号から始動指令があった当初はモータ・ジェネレータ12の回転軸12ａは逆回転であると判別し（ステップ４）、ステップ６に進む。

ステップ６では、モータ・ジェネレータ12が逆回転なので、クランクシャフト３も逆回転していると推定し、モータ逆回転信号がオン状態の間のシリンダセンサ51，ＴＤＣセンサ52，クランク角センサ53の各センサの検出パルス信号を無効とする（図８において一点鎖線で示す）。

したがって、検出パルス信号に基づく燃料噴射装置41および点火装置42への作動指令信号の出力もなく（図８において破線で示す）、モータ逆回転信号がオン状態の間は燃料噴射や点火は実行されない。

図８に示す例では、モータ逆回転信号がオン状態の間のシリンダセンサ51，ＴＤＣセンサ52，クランク角センサ53の各センサの検出パルス信号を無効とされることで、第４シリンダの燃料噴射装置41への作動指令信号が出力されない。

もし、モータ逆回転信号がオン状態の間の検出パルス信号が無効とされずこの作動指令信号が出力されて第４シリンダの燃料噴射が実行されていると、モータ・ジェネレータ12が正トルクを発生したときに、モータ逆回転信号がオン状態での第１シリンダの圧縮上死点からクランク角センサ53の検出パルス信号で２パルス目に第４シリンダの燃料噴射装置41に作動指令信号を出力し、再び第４シリンダの燃料噴射装置41に燃料噴射が実行されて第４シリンダは燃料過多となって燃焼の悪化や排気ガスが悪化したりするおそれがある。

本始動制御方法では、クランクシャフト３が逆回転していることが推定されるときの余計な燃料噴射や点火を防止して上記の不具合を回避することができ、クランクシャフト３が正回転したときに内燃機関１を適切に始動することができる。

次いで、ステップ７においては、シリンダセンサ51，ＴＤＣセンサ52，クランク角センサ53の各センサの検出パルス信号の異常検知作業の実行は不許可として、異常検知の精度を保証している。

そして、ステップ４でモータ・ジェネレータ12が逆回転していないと判別されたときは、ステップ５に進み、モータ・ジェネレータ12が正回転か、すなわちモータ正回転信号がオンしているか否かを判別し、未だオンしていなければステップ６に進み、各センサの検出パルス信号を無効とし燃料噴射や点火は実行されないが、モータ正回転信号がオンすればクランクシャフト３は正回転していると推定され、ステップ８に進み、シリンダセンサ51，ＴＤＣセンサ52，クランク角センサ53の各センサの検出パルス信号を有効とし、検出パルス信号に基づく燃料噴射装置41および点火装置42への作動指令信号の出力も有り（図８において実線で示す）、燃料噴射や点火が実行される。

前記したように、クランクシャフト３が逆回転していることが推定されるときの余計な燃料噴射や点火を防止しているので、内燃機関１を適切に始動することができる。
そして、次のステップ９でシリンダセンサ51，ＴＤＣセンサ52，クランク角センサ53の各センサの検出パルス信号の異常検知作業の実行は許可して、異常検知を実行する。

なお、内燃機関１が始動された後は、油圧式オートテンショナ20の電磁ソレノイド32は消磁されて、伝動ベルト15に継続して大きな張力が作用するのを防止して耐久性の低下も回避している。

以上の実施の形態では、始動指令信号があったときに、モータ・ジェネレータ12に逆トルクを発生させて、伝動ベルト15を緩めて油圧式オートテンショナ20を伸長して収縮方向の作動をロックしたが、車両の停止時に自動的に停止（アイドル停止）し、車両の発進時に自動的に再始動する内燃機関において、アイドル停止条件が成立したときまたは成立後にモータ・ジェネレータ12に逆トルクを発生させて、伝動ベルト15を緩めて油圧式オートテンショナ20を伸長して収縮方向の作動をロックし、伝動ベルト15の張力を十分高めた状態にしておき、始動指令があったときには、この状態からモータ・ジェネレータ12に正トルクを発生して内燃機関１を始動させるようにしてもよい。

次に、別の実施の形態の始動制御について、図９に示すフローチャートおよび図１０に示すタイミングチャートに基づいて説明する。
本始動制御の場合、レゾルバのような電気角度位置センサによりモータ・ジェネレータ12の回転の電気角を検出せず、モータコントローラ45の回転指示信号をもとに制御する（レゾルバ55を除いて制御系の構成は前記実施の形態と同じで同じ符号を用いる）。

この回転指示信号は、モータ・ジェネレータ12に正回転を指示するときはプラス（＋１）信号であり、逆回転を指示するときはマイナス（−１）信号であり、回転を指示しないときは無（０）信号である。

図９を参照して、ステップ11，12は、前記ステップ１，２に同じで、エンジンコントローラ40は、始動指令を出力すると（ステップ11）、油圧式オートテンショナ20の電磁ソレノイド32を励磁し（ステップ12）、収縮方向のみをロックする。
そして、次のステップ13で、逆回転指示信号があったか否かを判別している。

始動指令があると、モータコントローラ45はモータ・ジェネレータ12に逆回転駆動を指示するので、その逆回転指示（−１）信号が始動指令出力の直後にあり、モータ・ジェネレータ12が逆トルクを発生して逆回転し、伝動ベルト15が弛み、油圧式オートテンショナ20が伸張して十分な張力を確保しようとし、収縮方向にはロックされているため一旦伸長した後は収縮することはなく、十分な張力が維持されることになる。

ステップ13で、逆回転指示（−１）信号があったと判別したときは、ステップ16に進み、モータ・ジェネレータ12が逆回転し、クランクシャフト３も逆回転していると推定し、シリンダセンサ51，ＴＤＣセンサ52，クランク角センサ53の各センサの検出パルス信号を無効とし（図１０において一点鎖線で示す）、したがって、検出パルス信号に基づく燃料噴射装置41および点火装置42への作動指令信号の出力もなく（図１０において破線で示す）、モータ逆回転信号がオン状態の間は燃料噴射や点火は実行されない。

次いで、ステップ17においては、シリンダセンサ51，ＴＤＣセンサ52，クランク角センサ53の各センサの検出パルス信号の異常検知作業の実行は不許可として、異常検知の精度を保証している。

そして、ステップ13で逆回転指示（−１）信号が無くなったと判別されたときは、ステップ14に進み、正回転指示（＋１）信号があったか否かが判別される。
正回転指示（＋１）信号が未だない間は、ステップ16に飛び、燃料噴射や点火は実行されない。

正回転指示（＋１）信号があると、ステップ15に進み、所定時間の経過を判別し、正回転指示（＋１）信号があっても所定時間が経過するまではステップ16に飛び、燃料噴射や点火はなお実行されないで、所定時間を経過してクランクシャフト３が確実に正回転していると推定されたとき、ステップ18に進み、シリンダセンサ51，ＴＤＣセンサ52，クランク角センサ53の各センサの検出パルス信号を有効とし、検出パルス信号に基づく燃料噴射装置41および点火装置42への作動指令信号の出力も有り（図１０において実線で示す）、燃料噴射や点火が実行され、次のステップ19でシリンダセンサ51，ＴＤＣセンサ52，クランク角センサ53の各センサの検出パルス信号の異常検知作業の実行も許可される。

以上のように、クランクシャフト３が逆回転していることが推定されるときの余計な燃料噴射や点火を防止して、正回転指示（＋１）信号があり、所定時間経過してクランクシャフト３が正回転していることが略確実に推定されるときから燃料噴射や点火を開始しているので、内燃機関１を適切に始動することができる。

次に、さらに別の実施の形態の始動制御について、図１１に示すフローチャートおよび図１２に示すタイミングチャートに基づいて説明する（制御系の構成は前記実施の形態と同じで、同じ符号を用いる）。
本始動制御の場合、エンジンコントローラ40の始動指令があると、モータコントローラ45が、モータ・ジェネレータ12に逆回転駆動を指示した後、所定時間を経過したところで、正回転駆動を指示することを前提として、始動指令を基準にタイミング制御するものである。

図１１を参照して、始動指令が出力されると（ステップ21）、油圧式オートテンショナ20の電磁ソレノイド32を励磁し（ステップ22）、収縮方向のみをロックする。
そして次のステップ23で、所定予測時間の経過を判別する。

この所定予測時間は、モータコントローラ45が、モータ・ジェネレータ12に逆回転駆動を指示し、クランクシャフト３の逆回転が推定され、その後モータ・ジェネレータ12に正回転駆動を指示し、クランクシャフト３が確実に正回転を始めていると推定される予測時間である。

ステップ23で所定予測時間が経過したと判別されるまでは、ステップ24に進んで、モータ・ジェネレータ12が逆回転し、クランクシャフト３も逆回転していると推定し、シリンダセンサ51，ＴＤＣセンサ52，クランク角センサ53の各センサの検出パルス信号を無効とし（図１２において一点鎖線で示す）、したがって、検出パルス信号に基づく燃料噴射装置41および点火装置42への作動指令信号の出力もなく（図１２において破線で示す）、モータ逆回転信号がオン状態の間は燃料噴射や点火は実行されず、シリンダセンサ51，ＴＤＣセンサ52，クランク角センサ53の各センサの検出パルス信号の異常検知作業の実行は不許可として（ステップ17）、異常検知の精度を保証している。

ステップ23で所定予測時間が経過したと判別されると、ステップ26に進み、シリンダセンサ51，ＴＤＣセンサ52，クランク角センサ53の各センサの検出パルス信号を有効とし、検出パルス信号に基づく燃料噴射装置41および点火装置42への作動指令信号の出力も有り（図１２において実線で示す）、燃料噴射や点火が実行され、次のステップ19でシリンダセンサ51，ＴＤＣセンサ52，クランク角センサ53の各センサの検出パルス信号の異常検知作業の実行も許可される。

以上のように、クランクシャフト３が逆回転していることが推定されるときの余計な燃料噴射や点火を防止して、所定予測時間経過してクランクシャフト３が正回転していることが略確実に推定されるときから燃料噴射や点火を開始しているので、内燃機関１を適切に始動することができる。

本発明の一実施の形態に係る内燃機関始動制御方法を適用した内燃機関の概略右側面図である。 油圧式オートテンショナの基本的な構造を示す図である。 内燃機関運転制御系の全体の概略構成図である。 シリンダセンサ，ＴＤＣセンサ2，クランク角センサの検出方法と検出信号を示す図である。 電気角位置検出信号および電気角と機械角の関係を示す図である。 機関始動時にモータ・ジェネレータがモータとして逆回転しない場合の始動制御タイミングチャートを示す図である。 エンジンコントローラによる始動制御の手順を示すフローチャートである。 同始動制御のタイミングチャートを示す図である。 別の実施の形態に係るエンジンコントローラによる始動制御の手順を示すフローチャートである。 同始動制御のタイミングチャートを示す図である。 さらに、別の実施の形態に係るエンジンコントローラによる始動制御の手順を示すフローチャートである。 同始動制御のタイミングチャートを示す図である。

符号の説明

１…内燃機関、２…機関本体、３…クランクシャフト、４…カムシャフト、５…ドライブスプロケット、６…ドリブンスプロケット、７…タイミングチェーン、10…補機ブラケット、11…パワーステアリング用油圧ポンプ、12…モータ・ジェネレータ、13…水ポンプ、14…空調用コンプレッサ、15…伝動ベルト、16…テンショナプーリ、17…支軸、18…ベルクランク、
20…油圧式オートテンショナ、21…外ケース、22…内ケース、23…オイル貯留室、24…油圧室、25…スプリング、26…ピストン、27…シリンダ、30…リーク通路、31…制御弁、32…電磁ソレノイド、33…摺動ロッド、34…スプリング、35…スプリング、
40…エンジンコントローラ、41…燃料噴射装置、42…点火装置、45…モータコントローラ、51…シリンダセンサ、52…ＴＤＣセンサ、53…クランク角センサ、55…レゾルバ。

Claims (4)

1. 内燃機関のクランクシャフトとモータ・ジェネレータの回転軸とその他補機類の回転軸の各プーリ間に無端状の伝動ベルトが掛け渡されて動力が伝達される動力伝達機構に、前記伝動ベルトに所定の張力を付与するとともに前記伝動ベルトを緩める方向にのみロック可能なオートテンショナが備えられ、
   前記オートテンショナの収縮方向への作動をロックした状態で、前記モータ・ジェネレータに逆トルクを発生させ、前記伝動ベルトが緩むのに乗じて張り方向に前記オートテンショナが作動したところで、その状態を保持し、その後に正トルクを発生させて内燃機関を始動させる内燃機関の始動制御方法において、
   前記モータ・ジェネレータの逆トルクの発生により前記モータ・ジェネレータの回転軸が逆回転するのを検出すると、機関運転タイミング制御のため内燃機関のクランクシャフトの回転状態を検出する各種クランクセンサの検出信号を無効とし、
   前記モータ・ジェネレータの正トルクの発生により前記モータ・ジェネレータの回転軸が正回転するのを検出すると、前記各種クランクセンサの検出信号を有効とすることで同検出信号を基準にタイミング制御される機器の駆動を開始して内燃機関が始動制御されることを特徴とする内燃機関始動制御方法。
2. 前記モータ・ジェネレータの回転軸の電気角度位置を検出する電気角度位置センサを備え、同電気角度位置センサが検出した電気角度位置に基づいて前記モータ・ジェネレータの回転軸の正回転および逆回転を検出することを特徴とする請求項１記載の内燃機関始動制御方法。
3. 内燃機関のクランクシャフトとモータ・ジェネレータの回転軸とその他補機類の回転軸の各プーリ間に無端状の伝動ベルトが掛け渡されて動力が伝達される動力伝達機構に、前記伝動ベルトに所定の張力を付与するとともに前記伝動ベルトを緩める方向にのみロック可能なオートテンショナが備えられ、
   前記オートテンショナの収縮方向への作動をロックした状態で、前記モータ・ジェネレータに逆トルクを発生させ、前記伝動ベルトが緩むのに乗じて張り方向に前記オートテンショナが作動したところで、その状態を保持し、その後に正トルクを発生させて内燃機関を始動させる内燃機関の始動制御方法において、
   前記モータ・ジェネレータに逆トルクを発生させる指示信号を出力すると、機関運転タイミング制御のため内燃機関のクランクシャフトの回転状態を検出する各種クランクセンサの検出信号を無効とし、
   前記モータ・ジェネレータの正トルクを発生させる指示信号を出力すると、その出力時から所定時間経過後に、前記各種クランクセンサの検出信号を有効とすることで同検出信号を基準にタイミング制御される機器の駆動を開始して内燃機関が始動制御されることを特徴とする内燃機関始動制御方法。
4. 内燃機関のクランクシャフトとモータ・ジェネレータの回転軸とその他補機類の回転軸の各プーリ間に無端状の伝動ベルトが掛け渡されて動力が伝達される動力伝達機構に、前記伝動ベルトに所定の張力を付与するとともに前記伝動ベルトを緩める方向にのみロック可能なオートテンショナが備えられ、
   前記オートテンショナの収縮方向への作動をロックした状態で、前記モータ・ジェネレータに逆トルクを発生させ、前記伝動ベルトが緩むのに乗じて張り方向に前記オートテンショナが作動したところで、その状態を保持し、その後に正トルクを発生させて内燃機関を始動させる内燃機関の始動制御方法において、
   始動指令信号の出力があると、所定時間経過するまでは、機関運転タイミング制御のため内燃機関のクランクシャフトの回転状態を検出する各種クランクセンサの検出信号を無効とし、
   前記所定時間経過後に前記各種クランクセンサの検出信号を有効とすることで同検出信号を基準にタイミング制御される機器の駆動を開始して内燃機関が始動制御されることを特徴とする内燃機関始動制御方法。
   
   

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