JP2006348891A

JP2006348891A - 内燃機関の始動装置

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Publication number: JP2006348891A
Application number: JP2005178198A
Authority: JP
Inventors: Haruyuki Katayama; 晴之片山
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-06-17
Filing date: 2005-06-17
Publication date: 2006-12-28

Abstract

【課題】クランク軸に作用する負荷を低減し、かつ一方向クラッチへの過負荷の入力を防止することが可能な内燃機関の始動装置を提供する。
【解決手段】モータ２１と、モータ２１の回転をクランク軸２に伝達する回転伝達機構１３と、回転伝達機構１３の回転伝達経路中に配置され、モータ２１からクランク軸２への正回転の伝達を許容するとともにクランク軸２からモータ２１への正回転の伝達を阻止するワンウェイクラッチ１５と、を備えた始動装置１０において、モータ２１とワンウェイクラッチ１５の間の回転伝達経路中に配置され、モータ２１とワンウェイクラッチ１５との間の回転伝達の許容及び阻止を切り替える電磁クラッチ２２を備え、ＥＣＵ１００は、クランク軸２の回転がワンウェイクラッチ１５を介してモータ２１側に伝達されると判断した場合にモータ２１とワンウェイクラッチ１５との間の回転伝達が阻止されるように電磁クラッチ２２を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の始動装置に関する。

一方向クラッチ及び電磁クラッチを介して内燃機関に接続された補機駆動モータと、クランク軸に設けられたギアを介して内燃機関のクランク軸と接続されたセルモータとを、内燃機関の暖機状態に応じて使い分けて内燃機関を始動する始動装置が知られている（特許文献１参照）。
特開２００１−１５９３８４号公報

従来の装置では、セルモータがクランク軸と常に接続されるため、クランク軸の回転に対してセルモータが負荷になる。また、クランク軸が逆回転して一方向クラッチに内燃機関側から逆回転が入力された場合、一方向クラッチはこの逆回転をモータ側に伝達する。従来の装置では一方向クラッチがモータと直接接続されているため、一方向クラッチにモータのコイルなどを回転させるための力が負荷として作用する。そのため、一方向クラッチに過負荷が入力され、一方向クラッチに異常を生じさせるおそれがある。

そこで、本発明は、クランク軸に作用する負荷を低減し、かつ一方向クラッチへの過負荷の入力を防止することが可能な内燃機関の始動装置を提供することを目的とする。

本発明の始動装置は、始動モータと、前記始動モータの回転を内燃機関のクランク軸に伝達する回転伝達機構と、前記回転伝達機構の回転伝達経路中に配置され、前記始動モータから前記クランク軸への正回転の伝達を許容するとともに前記クランク軸から前記始動モータへの正回転の伝達を阻止する一方向クラッチと、を備えた内燃機関の始動装置において、前記始動モータと前記一方向クラッチの間の回転伝達経路中に配置され、前記始動モータと前記一方向クラッチとの間の回転伝達の許容及び阻止を切り替えるクラッチ手段と、前記クランク軸の回転が前記一方向クラッチを介して前記始動モータ側に伝達されると判断した場合に前記始動モータと前記一方向クラッチとの間の回転伝達が阻止されるように前記クラッチ手段の動作を制御する動作制御手段と、を備えたことにより、上述した課題を解決する（請求項１）。

本発明の始動装置によれば、クラッチ手段によって一方向クラッチと始動モータとの間の回転伝達を阻止できる。そのため、クランク軸側から一方向クラッチを介して始動モータ側に回転が伝達されても、クラッチ手段によって始動モータと一方向クラッチとの間の回転伝達を阻止する、言い換えるとこれらの間の伝達経路を切り離すことで、一方向クラッチへの過負荷の入力を防止することができる。また、内燃機関の運転時などはクラッチ手段によって始動モータと一方向クラッチとの間の回転伝達を阻止することで、クランク軸の回転に伴う始動モータの回転をより確実に防止することができる。そのため、クランク軸の負荷を低減できる。なお、本発明では内燃機関の運転時にクランク軸が回転する方向への回転を正回転と呼称し、この正回転と反対方向への回転を逆回転と呼称する。

本発明の始動装置の一形態において、前記動作制御手段は、前記内燃機関の逆回転時に前記始動モータと前記一方向クラッチとの間の回転伝達が阻止されるように前記クラッチ手段を動作させてもよい（請求項２）。内燃機関の逆回転時は一方向クラッチが接続状態となり、クランク軸の回転が一方向クラッチを介して始動モータ側に伝達される。そこで、このような場合は一方向クラッチと始動モータとの間の回転伝達を阻止することで、一方向クラッチへの過負荷の入力を防止する。

本発明の始動装置の一形態は、前記始動モータ及び前記クラッチ手段をそれぞれ複数備えるとともに、各始動モータは互いに異なるクラッチ手段を介して前記クランク軸に回転が伝達されるように設けられ、前記動作制御手段は、前記内燃機関の始動時、これら複数の始動モータのうちのいずれか一つの始動モータから前記クランク軸への回転伝達が許容され、残りの始動モータから前記クランク軸への回転伝達が阻止されるように各クラッチ手段の動作を制御してもよい（請求項３）。このように各クラッチ手段の動作を制御し、複数の始動モータのうちのいずれか一つの始動モータのみをクランク軸と接続させることで、内燃機関の始動時にクランク軸に作用する負荷を低減することができる。

この形態の始動装置において、前記複数の始動モータは互いに異なる出力トルクを発生し、前記動作制御手段は、前記内燃機関の始動状態に応じて前記クランク軸に回転が伝達されるべき始動モータを選択し、この始動モータの回転が前記クランク軸に伝達されるように各クラッチ手段の動作を制御してもよい（請求項４）。このように内燃機関の始動状態に応じて始動モータを選択することで、内燃機関の始動に要するエネルギを適切に調整しつつ内燃機関を確実に始動することができる。

また、この形態の始動装置において、前記動作制御手段は、前記内燃機関の冷間始動時、前記複数の始動モータのうち最も大きい出力トルクを発生する始動モータから前記クランク軸への回転伝達が許容され、残りの始動モータからの前記クランク軸への回転伝達が阻止されるように各クラッチ手段の動作を制御してもよい（請求項５）。冷間始動時は、オイルの粘性が高く内燃機関の各部のフリクションが大きいので、出力トルクが最も大きい始動モータによって内燃機関を始動することで、内燃機関を確実に始動することができる。

この形態の始動装置は、前記クランク軸の回転方向を取得する回転方向取得手段をさらに備え、前記動作制御手段は、前記回転方向取得手段の検出結果に基づいて前記内燃機関の始動時に前記クランク軸が逆回転すると判断した場合、前記複数の始動モータのうち最も大きい出力トルクを発生する始動モータから前記クランク軸への回転伝達が許容され、残りの始動モータからの前記クランク軸への回転伝達が阻止されるように各クラッチ手段の動作を制御してもよい（請求項６）。始動時にクランク軸の逆回転が生じる場合、始動モータはこの逆回転に抗してクランク軸を正回転させる必要がある。そこで、出力トルクが最も大きい始動モータによってクランク軸を回転させ、内燃機関を確実に始動させる。

以上に説明したように、本発明によれば、クラッチ手段によって一方向クラッチと始動モータと間の回転伝達を阻止することができるので、一方向クラッチへの過負荷の入力を防止し、一方向クラッチの異常の発生を防止することができる。また、複数の始動モータのうちのいずれか一つの始動モータとクランク軸との回転伝達のみが許容され、残りの始動モータとクランク軸との間の回転伝達が阻止されるように各クラッチ手段を動作させるので、内燃機関の始動時にクランク軸に掛かる負荷を低減させることができる。そのため、内燃機関の始動時における始動モータの起動トルクを低減させることができる。

図１は、本発明の一形態に係る始動装置が組み込まれた内燃機関（以降、エンジンと記述することもある。）の要部を示している。図１のエンジン１は、車両に走行用動力源として搭載されるもので、クランク軸２を回転可能に支持する機関本体３と、クランク軸２に設けられ、クランク軸２と一体に回転するフライホイール４と、始動装置１０とを備えている。始動装置１０は、第１のスタータ１１及び第２のスタータ１２と、第２のスタータ１２の回転をクランク軸２に伝達するギア列１３とを備えている。第１のスタータ１１の出力トルクは、第２のスタータ１２の出力トルクよりも大きく設定されている。第１のスタータ１１は、モータ１１ａと、モータ１１ａの出力軸と一体回転し、かつこの出力軸の軸線方向に移動可能なように設けられるピニオンギア１４と、ピニオンギア１４をフライホイール４の外周に設けられたフライホイールリングギア４ａと噛み合う位置と噛み合いが外れる位置との間で移動させる不図示のギア移動機構とを備えている。ギア移動機構は、モータ１１ａの通電時にピニオンギア１４を図１の右側に飛び出させてピニオンギア１４とフライホイールリングギア４ａとを噛み合わせる。一方、モータ１１ａへの電気の供給が停止されると、ギア移動機構は、ピニオンギア１４を図１の左側に移動させてピニオンギア１４とフライホイールリングギア４ａとの噛み合いを外す。このように第１のスタータ１１は、モータ１１ａの通電時にのみピニオンギア１４をフライホイールリングギア４ａと噛み合わせてエンジン１を始動する周知のスタータであるため、ここでの詳細な説明は省略する。

ギア列１３は、一方向クラッチとしてのワンウェイクラッチ１５（図２参照）を介してクランク軸２と接続されるリングギア１６と、第２のスタータ１２の出力軸１２ａに設けられ、リングギア１６と噛み合うスタータギア１７とを備えている。図２に断面を拡大して示したように、クランク軸２には中間プレート１８がクランク軸２と同軸に、かつ一体回転可能なように設けられている。なお、図２では、クランク軸２、フライホイール４、及びギア列１３の各部分の半分を省略している。クランク軸２上には転がり軸受１９が設けられ、この転がり軸受１９はリングギア１６を転動可能なように支持している。ワンウェイクラッチ１５は、中間プレート１８とリングギア１６との間に配置され、リングギア１６から中間プレート１８への正回転の伝達を許容するとともに中間プレート１８からリングギア１６への正回転の伝達を阻止する。リングギア１６と機関本体３との間、及びリングギア１６と中間プレート１８との間には、オイルシール２０がそれぞれ設けられている。スタータギア１７は、リングギア１６と常に噛み合っているように設けられる。図３に示したように、第２のスタータ１２は、その内部に始動モータとしてのモータ２１と、クラッチ手段としての電磁クラッチ２２とを備え、モータ２１は電磁クラッチ２２を介して出力軸１２ａと連結されている。そのため、電磁クラッチ２２を断続させることで、モータ２１と出力軸１２ａとの間の回転伝達の許容及び阻止を切り替えることができる。なお、電磁クラッチ２２は、オンの状態すなわち電気が供給されると繋がって回転を伝達し、オフの状態すなわち電気の供給が停止されると切れて回転の伝達を阻止する周知のものである。そのため、ここでの詳細な説明は省略する。モータ２１の回転は、電磁クラッチ２２、出力軸１２ａ及びギア列１３を介してクランク軸２に伝達されるため、これらが本発明の回転伝達機構に相当する。

モータ１１ａ、モータ２１及び電磁クラッチ２２の動作は、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）１００によってそれぞれ制御される。ＥＣＵ１００は、マイクロプロセッサ及びその動作に必要なＲＡＭ、ＲＯＭ等の周辺装置を含んだコンピュータとして構成され、ＲＯＭに記録されたプログラムに従ってエンジン１の運転状態を制御するために必要な種々の処理を実行する。例えば、ＥＣＵ１００は、起動された直後から図４に示したエンジン始動制御ルーチンを所定の周期で繰り返し実行し、エンジン１の状態を制御する。また、ＥＣＵ１００は、エンジン１のアイドル運転状態が所定の時間継続した場合などに所定の機関停止条件が満たされたと判断してエンジン１を停止させる、いわゆるアイドルストップ制御をエンジン１に対して実行する。このような制御を実行する際に参照する情報を取得するため、ＥＣＵ１００には、例えばクランク軸２の回転数に対応した信号を出力する回転数センサ１０１などが接続されている。回転数センサ１０１は、クランク軸２と一体に回転し、周囲に複数の凹凸を有するロータ部１０２と、このロータ部１０２の凹凸の動きを検出してクランク軸２の回転数及び回転方向を取得するセンサ部１０３とを備えている。このような回転数センサとしては、例えば磁気抵抗効果素子を利用してロータ部１０２の凹凸を検出するセンサが用いられる。

図４の制御ルーチンにおいて、ＥＣＵ１００は、まずステップＳ１１で所定の始動条件が成立したか否か判断する。なお、所定の始動条件としては、例えばエンジン１の停止時に不図示のイグニッションキーがエンジン１の始動位置まで回された場合などが設定される。また、アイドルストップ制御によってエンジン１が停止しているときは、例えば運転者によってアクセルペダルが踏まれた場合、及びシフトレバーが操作された場合などが所定の始動条件として設定される。所定の始動条件が成立していないと判断した場合は、今回の制御ルーチンを終了する。一方、始動条件が成立していると判断した場合はステップＳ１２に進み、ＥＣＵ１００はエンジン１の始動が開始されていることを示す始動フラグがオンの状態か否か判断する。始動フラグがオフの状態と判断した場合はステップＳ１３に進み、ＥＣＵ１００はエンジン１の始動状態が冷間始動か否か判断する。冷間始動か否かは、例えばエンジン１の冷却水の温度又はオイルの温度に基づいて判断する。冷間始動であると判断した場合はステップＳ１４をスキップしてステップＳ１５に処理を進める。

一方、冷間始動ではないと判断した場合はステップＳ１４に進み、ＥＣＵ１００はエンジン１の始動時にクランク軸２が逆回転するか否か判断する。クランク軸２が逆回転するか否かは、例えば回転数センサ１０１の出力信号に基づいて判断する。このようにクランク軸２の逆回転を判断することで、回転数センサ１０１が本発明の回転方向取得手段として機能する。また、エンジン１が搭載された車両の状態を取得し、この車両の状態に基づいて判断してもよい。クランク軸２が逆回転するようなエンジン１の始動状態としては、例えばエンジン１を搭載した車両の上り坂におけるエンジン１の始動時などが挙げられる。この場合、クランク軸２にクランク軸２を逆回転させる力が作用するため、始動時にクランク軸２が逆回転するおそれがある。そのため、このようにエンジン１が搭載された車両の状態に基づいて始動時におけるエンジン１の逆回転を判断してもよい。クランク軸２が逆回転すると判断した場合はステップＳ１５に進み、ＥＣＵ１００は電磁クラッチ２２をオフの状態、すなわち電磁クラッチ２２を切った状態にしてモータ２１と出力軸１２ａとを切り離す。続くステップＳ１６においてＥＣＵ１００は、モータ１１ａを回転させてピニオンギア１４とフライホイールリングギア４ａとを噛み合わせ、第１のスタータ１１によってエンジン１を始動する。次のステップＳ１７においてＥＣＵ１００は始動フラグをオンの状態に切り替える。その後、今回の制御ルーチンを終了する。

一方、ステップＳ１４においてクランク軸２は逆回転しないと判断した場合はステップＳ１８に進み、ＥＣＵ１００は電磁クラッチ２２をオンの状態、すなわち電磁クラッチ２２を繋げた状態にしてモータ２１と出力軸１２ａとを接続する。続くステップＳ１９においてＥＣＵ１００は、モータ２１を起動させ、第２のスタータ１２によってエンジン１を始動する。次にステップＳ１７に進みＥＣＵ１００は始動フラグをオンの状態に切り替える。その後、今回の制御ルーチンを終了する。

ステップＳ１２において始動フラグがオンの状態であると判断した場合はステップＳ２０に進み、ＥＣＵ１００はエンジン１の始動が完了したか否か判断する。始動が完了したか否かは、例えばエンジン１の回転数で判断し、エンジン１の回転数が所定の回転数（例えば毎分４００回転）以上であり、かつ一定期間内にその回転数を下回ることがない場合に始動が完了したと判断する。始動が完了していないと判断した場合は、今回の制御ルーチンを終了する。一方、始動が完了したと判断した場合はステップＳ２１に進み、ＥＣＵ１００は電磁クラッチ２２をオフの状態にしてモータ２１と出力軸１２ａとを切り離す。また、ＥＣＵ１００はモータ１１ａ及びモータ２１を停止させて第１のスタータ１１及び第２のスタータ１２を停止させる。さらに、ＥＣＵ１００は始動フラグをリセットしてオフの状態にする。その後、今回の制御ルーチンを終了する。

以上に説明したように、本発明の始動装置１０では、電磁クラッチ２２によってワンウェイクラッチ１５とモータ２１との間の回転伝達経路を遮断することができる。クランク軸２が逆回転する場合、ワンウェイクラッチ１５が接続されてクランク軸２の回転がワンウェイクラッチ１５を介して第２のスタータ１２側に伝達されるが、電磁クラッチ２２を切って出力軸１２ａとモータ２１とを切り離すことで、第２のスタータ１２の慣性をモータ２１のコイル分低減させることができる。そのため、ワンウェイクラッチ１５への負荷を低減し、ワンウェイクラッチ１５の異常の発生を抑制することができる。このように、図４の制御ルーチンを実行して電磁クラッチ２２の動作を制御することで、ＥＣＵ１００は本発明の動作制御手段として機能する。

また、第１のスタータ１１でエンジン１を始動する場合は、電磁クラッチ２２がオフの状態に切り替えられ、駆動軸１２ａとモータ２１とが切り離されるので、エンジン１の始動時における第１のスタータ１１の起動トルクを低減することができる。第２のスタータ１２でエンジン１を始動する場合は、第１のスタータ１１のモータ１１ａに電気が供給されず、ピニオンギア１４がフライホイールリングギア４ａと噛み合っていない。そのため、第２のスタータ１２の起動トルクも低減することができる。また、図４の制御ルーチンでは、エンジン１の始動状態に応じて出力トルクの異なるスタータを使い分けるので、エンジン１の始動に使用されるエネルギを適切に調整することができる。

図５は、本発明の他の形態に係る始動装置が組み込まれたエンジン１を示している。なお、図５において図１に示した形態と共通する部分には同一の参照符号を付し、それらの説明は省略する。

図５に示したように、この形態では、エンジン１に第１のスタータ３０と第２のスタータ４０とが設けられている。第１のスタータ３０の出力軸３０ａにこの出力軸３０ａと一体回転するように設けられたピニオンギア３１は、リングギア１６と常時噛み合っている。また、第２のスタータ４０の出力軸４０ａにこの出力軸４０ａと一体回転するように設けられたピニオンギア４１も、リングギア１６と常時噛み合う。第１のスタータ３０は、第１のモータ３２と、このモータ３２に一方が接続されるとともに、他方に出力軸３０ａが接続される第１の電磁クラッチ３３と、を備えている。また、第２のスタータ４０は、第２のモータ４２と、このモータ４２に一方が接続されるとともに、他方に出力４０ａが接続される第２の電磁クラッチ４３と、を備えている。なお、第１のモータ３２の出力トルクは、第２のモータ４２の出力トルクよりも大きく設定される。この形態においても、上述した図１の形態と同様にクランク軸２とリングギア１６との間にはワンウェイクラッチ１５が設けられている。そのため、このワンウェイクラッチ１５によってリングギア１６からクランク軸２への正回転の伝達が許容され、クランク軸２からリングギア１６への正回転の伝達が阻止される。

第１のモータ３２、第１の電磁クラッチ３３、第２のモータ４２、及び第２の電磁クラッチ４３は、ＥＣＵ１００によって制御される。図６は、ＥＣＵ１００がこれらの機器の動作を制御するために実行するエンジン始動制御ルーチンを示している。なお、図６において図４と同一の処理には同一の参照符号を付し、それらの説明は省略する。

図６の制御ルーチンにおいて、ＥＣＵ１００は図４の制御ルーチンと同様にステップＳ１１〜Ｓ１４の処理を実行する。ステップＳ１３においてエンジン１の始動状態が冷間始動であると判断した場合、又はステップＳ１４においてクランク軸２が逆回転すると判断した場合は、ステップＳ３１に進み、ＥＣＵ１００は第１の電磁クラッチ３３をオンの状態にするとともに第２の電磁クラッチ４３をオフの状態にする。すなわち、第１の電磁クラッチ３３を繋げて第１のモータ３２と出力軸３０ａとを接続させるとともに、第２の電磁クラッチ４３を切って第２のモータ４２と出力軸４０ａとを切り離す。続くステップＳ３２においてＥＣＵ１００は、第１のモータ３２を起動してエンジン１を始動させる。次のステップＳ１７においてＥＣＵ１００は始動フラグをオンの状態に切り替え、その後今回の制御ルーチンを終了する。

一方、ステップＳ１４においてクランク軸２が逆転しないと判断した場合は、ステップＳ３３に進み、ＥＣＵ１００は第１の電磁クラッチ３３をオフの状態にするとともに第２の電磁クラッチをオンの状態にする。すなわち、第１の電磁クラッチ３３を切って第１のモータ３２と出力軸３０ａとを切り離すとともに、第２の電磁クラッチ４３を繋げて第２のモータ４２と出力軸４０ａとを接続させる。続くステップＳ３４においてＥＣＵ１００は、第２のモータ４２を起動してエンジン１を始動する。次のステップＳ１７でＥＣＵ１００は始動フラグをオンの状態に切り替え、その後今回の制御ルーチンを終了する。

ステップＳ１２において始動フラグがオンの状態であると判断した場合はステップＳ２０に進み、ＥＣＵ１００はエンジン１の始動が完了したか否か判断する。エンジン１の始動が完了していないと判断した場合は、今回の制御ルーチンを終了する。一方、始動が完了したと判断した場合はステップＳ３５に進み、ＥＣＵ１００は第１の電磁クラッチ３３及び第２の電磁クラッチ４３をそれぞれオフの状態にする。すなわち、第１の電磁クラッチ３３及び第２の電磁クラッチ４３をそれぞれ切って、第１のモータ３２と出力軸３０ａ及び第２のモータ４２と出力軸４０ａをそれぞれ切り離す。また、第１のモータ３２及び第２のモータ４２を停止させるとともに、始動フラグをリセットする。その後、今回の制御ルーチンを終了する。

この形態によれば、第１のスタータ３０のピニオンギア３１及び第２のスタータ４０のピニオンギア４１をリングギア１６とそれぞれ噛み合わせるので、クランク軸２に各スタータに対応させてリングギアを設けなくてもよい。第１のスタータ３０は第１の電磁クラッチ３３を、第２のスタータ４０は第２の電磁クラッチ４３をそれぞれ有しているので、一方のスタータによってエンジン１を始動する場合、他方のスタータの電磁クラッチを切ることで、リングギア１６の回転に伴って回転する他方のスタータの慣性を小さくできる。例えば、第１のスタータ３０によってエンジン１を始動する場合、第１のスタータ３０によってリングギア１６が回されても第２の電磁クラッチ４３を切ることで、リングギア１６から第２のモータ４２への回転伝達を阻止することができる。これにより、第２のモータ４２の回転を防止することができるので、第２のスタータ４０の慣性を第２のモータ４２の分減少させることができる。第２のスタータ４０によってエンジン１を始動する場合も、第１の電磁クラッチ３３を切ることによって第１のスタータ３０の慣性を小さくできる。このように、一方のスタータによるエンジン１の始動時に他方のスタータの慣性を小さくすることで、エンジン１始動時の起動トルクを低減させることができる。また、一方のモータの回転時に他方のモータが回転しないように各電磁クラッチを制御することで、各モータの無駄な回転を防止できる。そのため、各モータのブラシの摩耗を抑制できる。

本発明は、上述した形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、電磁クラッチは、スタータ内に設けられていなくてもよく、ワンウェイクラッチとスタータのモータとの間の回転伝達経路中に配置されていればよい。このような位置に電磁クラッチを配置することで、ワンウェイクラッチにクランク軸側から逆方向の回転が入力されても、電磁クラッチを切ることでワンウェイクラッチとモータとを切り離すことができる。そのため、ワンウェイクラッチは、電磁クラッチよりもモータ側の機器を回転させなくてもよい。このようにワンウェイクラッチへの負荷を低減し、ワンウェイクラッチへの過大な荷重の入力を防止することで、ワンウェイクラッチの異常の発生を抑制することができる。

エンジンを始動可能なように設けられるモータは２台に限定されない。１枚のリングギアとピニオンギアが噛み合うモータが３台以上設けられ、各モータとワンウェイクラッチとの間にそれぞれ電磁クラッチが設けられていてもよい。この場合も、エンジンの始動時にいずれか一台のモータがリングギアと接続され、残りのモータがクランク軸と切り離されるように各電磁クラッチを制御することで、エンジン始動時の起動トルクを低減することができる。

モータとワンウェイクラッチとの間の回転伝達経路に設けられるクラッチは、電磁クラッチに限定されない。モータとワンウェイクラッチとの間の接続及び切り離しを切り替えることが可能な種々のクラッチを適用することができる。

本発明の一形態に係る始動装置が組み込まれたエンジンの要部を示す図。図１のギア列の断面を拡大して示す図。第２のスタータの要部を拡大して示す図。図１のＥＣＵが実行するエンジン始動制御ルーチンを示すフローチャート。本発明の他の形態に係る始動装置が組み込まれたエンジンの要部を示す図。図５のＥＣＵが実行するエンジン始動制御ルーチンを示すフローチャート。

符号の説明

１エンジン（内燃機関）
２クランク軸
１０始動装置
１２ａ出力軸（回転伝達機構）
１３ギア列（回転伝達機構）
１５ワンウェイクラッチ（一方向クラッチ）
２１モータ（始動モータ）
２２電磁クラッチ（クラッチ手段、回転伝達機構）
３２第１のモータ（始動モータ）
３３第１の電磁クラッチ（クラッチ手段、回転伝達機構）
４２第２のモータ（始動モータ）
４３第２の電磁クラッチ（クラッチ手段、回転伝達機構）
１００エンジンコントロールユニット（動作制御手段）
１０１回転数センサ（回転方向取得手段）

Claims

始動モータと、前記始動モータの回転を内燃機関のクランク軸に伝達する回転伝達機構と、前記回転伝達機構の回転伝達経路中に配置され、前記始動モータから前記クランク軸への正回転の伝達を許容するとともに前記クランク軸から前記始動モータへの正回転の伝達を阻止する一方向クラッチと、を備えた内燃機関の始動装置において、
前記始動モータと前記一方向クラッチの間の回転伝達経路中に配置され、前記始動モータと前記一方向クラッチとの間の回転伝達の許容及び阻止を切り替えるクラッチ手段と、前記クランク軸の回転が前記一方向クラッチを介して前記始動モータ側に伝達されると判断した場合に前記始動モータと前記一方向クラッチとの間の回転伝達が阻止されるように前記クラッチ手段の動作を制御する動作制御手段と、を備えたことを特徴とする内燃機関の始動装置。
前記動作制御手段は、前記内燃機関の逆回転時に前記始動モータと前記一方向クラッチとの間の回転伝達が阻止されるように前記クラッチ手段を動作させることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の始動装置。
前記始動モータ及び前記クラッチ手段をそれぞれ複数備えるとともに、各始動モータは互いに異なるクラッチ手段を介して前記クランク軸に回転が伝達されるように設けられ、
前記動作制御手段は、前記内燃機関の始動時、これら複数の始動モータのうちのいずれか一つの始動モータから前記クランク軸への回転伝達が許容され、残りの始動モータから前記クランク軸への回転伝達が阻止されるように各クラッチ手段の動作を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の始動装置。
前記複数の始動モータは互いに異なる出力トルクを発生し、
前記動作制御手段は、前記内燃機関の始動状態に応じて前記クランク軸に回転が伝達されるべき始動モータを選択し、この始動モータの回転が前記クランク軸に伝達されるように各クラッチ手段の動作を制御することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の始動装置。
前記動作制御手段は、前記内燃機関の冷間始動時、前記複数の始動モータのうち最も大きい出力トルクを発生する始動モータから前記クランク軸への回転伝達が許容され、残りの始動モータからの前記クランク軸への回転伝達が阻止されるように各クラッチ手段の動作を制御することを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の始動装置。
前記クランク軸の回転方向を取得する回転方向取得手段をさらに備え、
前記動作制御手段は、前記回転方向取得手段の検出結果に基づいて前記内燃機関の始動時に前記クランク軸が逆回転すると判断した場合、前記複数の始動モータのうち最も大きい出力トルクを発生する始動モータから前記クランク軸への回転伝達が許容され、残りの始動モータからの前記クランク軸への回転伝達が阻止されるように各クラッチ手段の動作を制御することを特徴とする請求項４又は５に記載の内燃機関の始動装置。