JP3547735B2 - エンジンシステムとその運転方法およびエンジン始動装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、エンジンシステム、特に、エンジンを駆動源の１つとして使用する自動車のエンジンシステムとその運転方法およびエンジン始動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、自動車のエンジンは、バッテリを駆動源として始動モータを作動させることにより始動させられ、一旦燃焼が開始した後には、自動車の走行および種々の補機の駆動源として使用される。自動車に備えられる補機には、例えば、エアコンディショナ用コンプレッサ、パワーステアリング用ポンプ、自動変速機用オイルポンプ、ブレーキ用負圧ポンプ等がある。
従来、このようなエンジンのみを補機の駆動源とする自動車では、エンジン停止中にこれらの補機を駆動することはできなかった。
【０００３】
ところが、近年、いわゆる省エネルギの観点に基づく燃費の向上やＣＯ２削減を目的として、軽負荷領域や車両停止中にはエンジンを停止し、回生電力やエンジン駆動中に発電した電力を用いてモータで走行するハイブリッド車が注目されている。
また、車両停止中にエンジンを自動停止させることにより、アイドリングのための燃料噴射をなくして燃費を向上させるとともに、ＣＯ２削減を図るアイドルストップ車も提案されている。
【０００４】
これらハイブリッド車およびアイドルストップ車では、例えば、信号待ちや渋滞時等における車両停止中にはエンジンを停止させるので、このようなエンジン停止中にもエアコンディショナを作動させて室内の空調を継続する必要がある。また、ハイブリッド車では、エンジン停止状態でのモータによる走行中にも、エアコンディショナに限らず、走行に必要な全ての補機を作動させる必要がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ハイブリッド車においてエンジン停止中にエアコンディショナを作動させる方法については、例えば、特許第３１８０５０６号公報に開示されている。この方法は、エアコンディショナのコンプレッサに、該コンプレッサを作動させるための補助モータを取り付けておき、バッテリの残量が多いときには補助モータによってコンプレッサを作動させ、バッテリの残量が少ないときには、エアコンディショナの作動操作に連動してエンジンを停止状態から運転状態に移行させ、エンジンを駆動源としてエアコンディショナのコンプレッサを駆動するようになっている。
【０００６】
しかしながら、コンプレッサを駆動するだけの目的でコンプレッサに補助モータを取り付けることは、部品点数を増加させ、製品コストを増大させてしまうという不都合がある。
【０００７】
また、特開２０００−１２０４６３号公報には、エンジン始動用モータをプラネタリ機構およびプーリ・ベルトを介してエンジンおよび補機に接続するとともに、エンジンの出力軸にクラッチを設けることにより、モータからエンジンへのトルクの伝達の可否を切り換えるようにしたエンジンシステムが開示されている。このエンジンシステムによれば、クラッチを切断して、モータから補機へのトルク伝達のみを許容することにより、エンジン停止時にも補機を駆動することが可能である。
【０００８】
しかしながら、エンジンのクランク軸にクラッチを設けることは、エンジンシステムの出力軸に沿う方向の長さ寸法を増加させることになり、エンジンの設置スペースに制限がある場合には大きな問題となる。
また、モータによるエンジンの始動とモータによる補機の駆動とを切り換えるために、エンジンの出力軸に取り付けたクラッチの切り換えと、モータに取り付けたプラネタリ機構のリングギヤに設けられたブレーキの切り換えとを同時に行う必要があり、構造が複雑であるとともに、その制御が複雑になるという問題がある。
【０００９】
この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、エンジンの停止中における補機の駆動、エンジンの始動およびバッテリの充電を、単一のモータおよび簡易な構造および制御により達成することが可能なエンジンシステムおよびエンジン始動装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明は、以下の手段を提案している。
請求項１に係る発明は、エンジンと、モータと、補機（発明の実施の形態におけるコンプレッサ４等）とを備えるとともに、エンジンの出力軸、モータの出力軸または補機の駆動軸のいずれかをそれぞれ接続した、サンギヤ、キャリアおよびリングギヤからなる３つの要素を有するプラネタリ機構と、該プラネタリ機構の２つ以上の要素を一体化可能な結合手段（発明の実施の形態におけるクラッチ１０）と、前記補機の駆動軸の回転方向を一方向に規制する回転方向規制手段（発明の実施の形態におけるワンウェイクラッチ１１）と、前記エンジンの出力軸の回転方向を一方向に規制する回転方向規制手段（発明の実施の形態におけるワンウェイクラッチ１３）とを備えるエンジンシステムを提案している。
【００１１】
この発明では、エンジン停止状態からエンジンを始動させるときに、結合手段によるプラネタリ機構の２つ以上の要素の結合状態を解放して、プラネタリ機構を各要素が自由に回転できる差動状態とし、補機の駆動軸の回転方向が回転方向規制手段によって規制される方向となるようにモータを作動させる。これにより、エンジンの出力軸に接続された要素が、モータの出力軸に接続された要素の回転に伴って回転させられる。モータの出力軸に接続された要素とエンジンの出力軸に接続された要素との間のギヤ比を所定の値に設定しておくことにより、モータのトルクはそのギヤ比に応じて増幅された状態でエンジンに伝達され、エンジンが始動させられることになる。
【００１２】
エンジン停止状態において補機を駆動するには、結合手段によるプラネタリ機構の要素の結合状態を解放状態として、補機の駆動軸の回転方向が回転方向規制手段によって回転を許容される方向となるようにモータを作動させる。これにより、エンジンの出力軸に接続された要素と、補機の駆動軸に接続された要素とにモータのトルクが伝達されるが、エンジンのフリクショントルクが、補機の駆動トルクと比較して大きい場合には、エンジンの出力軸が停止状態に保持されたまま補機の駆動軸が回転させられて、補機が駆動させられることになる。
【００１３】
また、エンジン作動中に補機を駆動する場合には、結合手段によってプラネタリ機構の２つ以上の要素を一体化させ、補機の駆動軸が回転方向規制手段によって回転を許容される方向に回転させる。任意の２つの要素を一体化状態とすることにより、３つの要素全てが一体化されるので、エンジンの出力軸と補機の駆動軸とが直結状態とされ、エンジンのトルクがそのまま補機の駆動軸に伝達される。また、モータの出力軸も、プラネタリ機構の３つの要素を一体化させることにより、エンジンの回転に伴って回転させられる。したがって、モータを電動機として利用して、エンジンの出力を補うことも、発電機として利用してバッテリの充電を行うことも可能となる。
また、この発明によれば、前記エンジンの出力軸の回転方向を一方向に規制する回転方向規制手段の作動により、エンジンの出力軸の回転方向が一方向に規制される。したがって、エンジン停止状態において補機を駆動する場合に、エンジンの始動トルクが補機の駆動トルクに対して十分に大きく設定されていない場合においても、エンジンの逆転を防止して、補機の駆動を確実に行うことが可能となる。
【００１４】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載されたエンジンシステムにおいて、前記エンジンの出力軸の回転方向を一方向に規制する前記回転方向規制手段がワンウェイクラッチであるエンジンシステムを提案している。
この発明によれば、ワンウェイクラッチにより、特別な制御を行うことなくエンジンの出力軸の回転方向を一方向に規制することが可能となる。
【００１５】
請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載のエンジンシステムにおいて、エンジンと、モータと、補機とを備えるとともに、エンジンの出力軸、モータの出力軸または補機の駆動軸のいずれかをそれぞれ接続した、サンギヤ、キャリアおよびリングギヤからなる３つの要素を有するプラネタリ機構と、該プラネタリ機構の２つ以上の要素を一体化可能な結合手段と、前記補機の駆動軸の回転方向を一方向に規制する回転方向規制手段とを備え、前記補機（発明の実施の形態におけるコンプレッサ４）とプラネタリ機構（発明の実施の形態におけるプラネタリ機構５のリングギヤ８）とを締結分離可能な補機結合手段（発明の実施の形態におけるクラッチ３９）をさらに備え、エンジン作動状態において、前記プラネタリ機構の２つ以上の要素を一体化可能な結合手段が締結不能となった場合には、前記補機結合手段により補機とプラネタリ機構とを締結させて、補機を駆動制御するエンジンシステムを提案している。
この発明によれば、前記一体化可能な結合手段が締結不能となった場合であっても、前記補機結合手段によりプラネタリ機構に補機を締結して、この補機を駆動制御することにより、補機の負荷トルクの反力によってエンジントルクをモータに伝達して発電させることができる。これにより、前記一体化可能な結合手段が締結不能となった場合であっても、モータを発電機として作動させて、バッテリの充電を行うことが可能となる。
【００１６】
請求項４に係る発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載のエンジンシステムにおいて、前記補機の駆動軸の回転方向を一方向に規制する前記回転方向規制手段がワンウェイクラッチであるエンジンシステムを提案している。
この発明によれば、請求項２に係る発明と同様に、ワンウェイクラッチにより、特別な制御を行うことなく補機の駆動軸の回転方向を一方向に規制することが可能となる。
【００１７】
請求項５に係る発明は、請求項１から請求項４のいずれかに記載のエンジンシステムにおいて、前記補機が、エアコンディショナのコンプレッサであるエンジンシステムを提案している。
この発明によれば、エンジン停止状態においても、補機の１つであるエアコンディショナのコンプレッサをモータにより駆動することができるので、ハイブリッド車またはアイドルストップ車のように、エンジン停止状態においても車室内の快適性を維持することが可能となる。
また、回転方向規制手段の作動により、エアコンディショナのコンプレッサの逆転を防止することができるので、該コンプレッサの健全性を保持することが可能となる。
【００１８】
請求項６に係る発明は、請求項１から請求項５のいずれかに記載のエンジンシステムにおいて、前記エンジンの出力軸を前記キャリアに接続し、前記モータの出力軸を前記サンギヤに接続し、前記補機の駆動軸を前記リングギヤに接続したエンジンシステムを提案している。
【００１９】
この発明によれば、エンジン出力軸が接続されたキャリアと、補機の駆動軸が接続されたリングギヤとを結合手段の作動によって一体化状態とすることにより、エンジンの出力軸と補機の駆動軸とを直結して、エンジンにより補機を駆動することが可能となる。
【００２０】
また、上記結合手段によるキャリアとリングギヤとの結合状態を解放することにより、プラネタリ機構を差動状態とすることにより、モータの発生トルクをサンギヤからキャリアおよびリングギヤにそれぞれ伝達することができる。このとき、回転方向規制手段の作動により、リングギヤの回転を抑制し、モータのトルクによってキャリアに接続されたエンジンのみを始動させることが可能となる。しかも、キャリアはサンギヤに対して減速させられるので、エンジンの出力軸に伝達されるトルクはモータの発生トルクより大きなトルクとすることが可能となる。
【００２１】
請求項７に係る発明は、請求項６に記載されたエンジンシステムにおいて、前記キャリアに、前記サンギヤおよび前記リングギヤと噛み合うピニオンギヤが備えられ、該ピニオンギヤと前記サンギヤとが略同径に形成されているエンジンシステムを提案している。
【００２２】
この発明によれば、キャリアに備えられたピニオンギヤをサンギヤと略同径とすることにより、サンギヤに対するキャリアの減速比を略４程度に設定することが可能となる。その結果、エンジンを始動するために必要なトルクの約１／４のトルクを発生するモータによってエンジンを始動することができ、モータの小型軽量化を図ることが可能となる。また、ピニオンギヤをサンギヤと略同径とすることにより、ピニオンギヤの回転速度の増加を抑えることが可能となる。
ここで、ピニオンギヤとサンギヤとが略同径とは、ピニオンギヤとサンギヤとが正確に同径である場合の他、実質的に同径とみられる程度の差異を有する場合も含まれるものとする。例えば、リングギヤの径寸法を制限した場合に、ギヤのモジュールと半径との関係から適当な同径の径寸法を達成することができない場合などである。
【００２３】
請求項８に係る発明は、請求項１から請求項７のいずれかに記載のエンジンシステムにおいて、前記一体化可能な結合手段は電気的に作動し、通電状態で分離されるとともに、その他の状態で結合されるエンジンシステムを提案している。
【００２４】
この発明によれば、前記結合手段が通電不能となった場合であっても、結合手段は結合状態が維持されるため、エンジントルクをモータに伝達することによりモータに発電させることができる。また、前記結合手段は、非締結状態にする場合にのみ通電させればよく、通常の車両走行時における締結状態の場合には結合手段に電力を供給する必要がないため、消費電力を大幅に低減することが可能である。
【００２５】
請求項９に係る発明は、サンギヤ、キャリアおよびリングギヤからなる３つの要素にそれぞれ、エンジンの出力軸、モータの出力軸または補機の駆動軸のいずれかを接続したプラネタリ機構を備え、前記エンジンの出力軸の回転方向を一方向に規制する回転方向規制手段を備えるエンジンシステムの運転方法であって、前記補機の出力軸を静止状態に保持してモータの出力軸を一方向に回転させることにより、モータによってエンジンを始動し、前記エンジンの出力軸を静止状態に保持してモータの出力軸を反対方向に回転させることにより、モータによって補機を駆動し、前記プラネタリ機構の２つ以上の要素を一体化させることにより、エンジンによって補機を駆動するエンジンシステムの運転方法を提案している。
この発明によれば、モータの回転方向の切り換え、プラネタリ機構の要素の一体化および補機の駆動軸またはエンジンの出力軸の回転規制によって、エンジン停止状態における補機の駆動とエンジンの始動とを単一のモータで行うことができ、しかも、エンジンによる補機の駆動を行うことが可能となる。
【００２６】
請求項１０に係る発明は、サンギヤ、キャリアおよびリングギヤからなる３つの要素を有し、その内の任意の２つの要素にエンジンの出力軸と補機の駆動軸とをそれぞれ接続したプラネタリ機構と、該プラネタリ機構の残りの一要素に接続されたモータと、前記プラネタリ機構の２つ以上の要素を一体化可能な結合手段と、前記補機の駆動軸が接続された要素の回転方向を一方向に規制可能な回転規制手段と、前記エンジンの出力軸の回転方向を一方向に規制する回転方向規制手段と、を備えるエンジンの始動装置を提案している。
【００２７】
この発明によれば、結合手段によるプラネタリ機構の２つの要素の結合を解放状態とすることにより、モータのトルクをエンジンの出力軸または補機の駆動軸にそれぞれ伝達することができる。このとき、回転規制手段の作動によって、補機の駆動軸に接続した要素の回転を規制することにより、モータのトルクをエンジンの出力軸のみに伝達し、エンジンを始動することが可能となる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施形態に係るエンジンシステム１について、図面を参照して説明する。
本実施形態に係るエンジンシステム１は、図１に示されるように、エンジン２と、モータ３と、補機、例えば、エアコンディショナのコンプレッサ４と、これらエンジン２、モータ３およびコンプレッサ４を接続するプラネタリ機構５とを具備している。
【００３１】
プラネタリ機構５は、サンギヤ６と、キャリア７と、リングギヤ８とを備えている。図２に示されるように、サンギヤ６とリングギヤ８との間には、両者に噛み合う３個のピニオンギヤ９が配置されている。これら３個のピニオンギヤ９は、前記キャリア７によって連結されている。
サンギヤ６、ピニオンギヤ９およびリングギヤ８の半径比は、約１：１：３となるように設定されている。すなわち、サンギヤ６とピニオンギヤ９とは略同径となるように選択されている。
【００３２】
前記キャリア７と前記リングギヤ８との間には、両者の一体化／解放を選択的に行うことができるクラッチ１０（結合手段）が取り付けられている。クラッチ１０を繋いで、キャリア７とリングギヤ８とを一体化すれば、キャリア７とリングギヤ８とは相対的に移動することなく、一体的に回転させられるようになっている。また、クラッチ１０を切断してキャリア７とリングギヤ８とを解放すれば、プラネタリ機構５は差動状態となり、キャリア７とリングギヤ８とは相対的に回転させられるようになっている。
【００３３】
前記モータ３は、例えば、図１に示されるように、中空の出力軸３ａを有し、該出力軸３ａは、前記サンギヤ６に接続されている。
前記エンジン２の出力軸２ａは、前記モータ３の中空の出力軸３ａを貫通して前記キャリア７に接続されている。
前記コンプレッサ４の駆動軸４ａは、前記リングギヤ８に接続されている。
【００３４】
前記コンプレッサ４のような補機は、その回転方向が定められており、逆転を防止する必要がある。そこで、コンプレッサ４の駆動軸４ａに接続したリングギヤ８には、正転方向の回転のみを許容し、逆転方向の回転を規制するワンウェイクラッチ１１（回転方向規制手段）が取り付けられている。
【００３５】
また、このように構成されたエンジンシステム１において、キャリア７にエンジン２の出力軸２ａ、リングギヤ８にコンプレッサ４の駆動軸４ａをそれぞれ接続したプラネタリ機構５と、サンギヤ６に接続されたモータ３と、キャリア７およびリングギヤ８を一体化可能なクラッチ１０と、リングギヤ８の回転方向を一方向に規制可能なワンウェイクラッチ１１とによりエンジン始動装置１２が構成されている。
【００３６】
このように構成された本実施形態に係るエンジンシステム１およびエンジン始動装置１２の作用について、以下に説明する。
〈エンジン始動時〉
モータ３によりエンジン２を始動するときは、クラッチ１０を解放してキャリア７とリングギヤ８との相対回転を許容する状態としておく。これにより、プラネタリ機構５は差動状態となるので、モータ３のトルクは、サンギヤ６からピニオンギヤ９およびキャリア７を介してエンジン２の出力軸２ａに伝達されるとともに、ピニオンギヤ９からリングギヤ８を介してコンプレッサ４の駆動軸４ａに伝達されるようになる。
【００３７】
すなわち、キャリア７に接続されたエンジン２に存在するフリクションによって、キャリア７には、その回転を抑制するトルクが作用するので、サンギヤ６からピニオンギヤ９に伝達されたモータ３のトルクは、ピニオンギヤ９に噛み合うリングギヤ８を回転させるように作用する。
【００３８】
この場合において、モータ３を正転方向に回転させると、キャリア７は正転方向、リングギヤ８は逆転方向に回転するようにトルクが作用する。リングギヤ８には、該リングギヤ８の逆転を防止するワンウェイクラッチ１１が備えられているので、リングギヤ８は逆転方向の回転を規制され、静止状態にロックされる。
したがって、モータ３のトルクはキャリア７を正転方向に回転させることのみに利用される。
【００３９】
図３は、このときのプラネタリ機構５の速度線図である。これによれば、リングギヤ８が静止させられ、エンジン２の回転数が、モータ３の回転数に対して略１／４に減速されている。すなわち、エンジン２の出力軸２ａに作用するトルクは、モータ３の発生トルクの略４倍となる。したがって、モータ３は、エンジン２の始動に必要なトルクの略１／４のトルクを発生するものであれば足り、モータ３の小型軽量化を図ることが可能となる。逆に、それよりも大きなトルクを発生するモータ３を採用すれば、エンジン２の出力軸２ａに対して、十分に大きな始動トルクを作用させることが可能となり、エンジンの素早い始動が行われることになる。
【００４０】
〈エンジン停止・補機駆動時〉
エンジン２停止中に、モータ３によりコンプレッサ４を駆動する場合には、上記と同様に、クラッチ１０を解放して、プラネタリ機構５を差動状態とする。そして、上記とは逆に、モータ３を逆転方向に回転させる。これにより、キャリア７には逆転方向に、リングギヤ８には正転方向に回転するようにトルクが作用する。
【００４１】
エンジン２のフリクションが十分に大きい場合には、エンジン２の出力軸２ａに接続されているキャリア７は静止状態に保持される。その一方、リングギヤ８に設けられているワンウェイクラッチ１１は、リングギヤ８の正転方向の回転を規制することはないので、リングギヤ８のみが正転方向に回転させられることになる。
【００４２】
図４は、このときのプラネタリ機構５の速度線図である。これによれば、エンジン２の出力軸２ａは静止させられ、コンプレッサ４の駆動軸４ａの回転数がモータ３の回転数に対して略１／３に減速されている。すなわち、コンプレッサ４の駆動軸４ａに作用するトルクは、モータ３の発生トルクの略３倍となる。したがって、モータ３は、コンプレッサ４の駆動に必要なトルクの略１／３のトルクを発生するものであれば足り、モータ３の小型軽量化を図ることが可能となる。
【００４３】
〈エンジンによる補機駆動時〉
エンジン２の作動中にコンプレッサ４を駆動するには、上記とは逆に、クラッチ１０を作動させて、キャリア７とリングギヤ８とを一体的に連結する。その結果、キャリア７とリングギヤ８との相対的な回転が規制されるので、キャリア７に取り付けられたピニオンギヤ９もリングギヤ８の定位置に噛み合った状態に保持される。また、ピニオンギヤ９がリングギヤ８上を転がらないので、ピニオンギヤ９とサンギヤ６との噛み合いも定位置に保持され、相対的な回転が規制される。
【００４４】
すなわち、サンギヤ６、キャリア７およびリングギヤ８は、全て一体的に固定されるので、エンジン２の出力軸２ａ、モータ３の出力軸３ａおよびコンプレッサ４の駆動軸４ａは直結される。したがって、エンジン２の発生トルクがそのままコンプレッサ４の駆動トルクとなる。図５は、このときのプラネタリ機構５の速度線図である。エンジン２、モータ３およびコンプレッサ４は、いずれも同一速度で回転することが示されている。
【００４５】
ここで、エンジン２の出力軸２ａが正転させられると、コンプレッサ４の駆動軸４ａおよびモータ３の出力軸３ａも同時に正転させられる。コンプレッサ４の駆動軸４ａの正転方向の回転はワンウェイクラッチ１１によって規制されないので、コンプレッサ４がエンジン２によって駆動されることになる。
また、モータ３を発電機として動作させることにより、モータ３の出力軸３ａに伝達されたトルクを入力として発電を行い、得られた電力によりバッテリ（図示略）を充電することなどが可能となる。
さらに、モータ３を電動機として動作させることにより、エンジン２とモータ３とを併用したコンプレッサ４等の駆動も可能となる。
【００４６】
図６に、車両走行中における本実施形態に係るエンジンシステム１の制御フローの一例を示す。
図示しない回転センサによりエンジン２の回転数が検出され、また、図示しないＥＣＵ（エンジン制御装置）内の燃料噴射信号等が検出され、それらに基づいて制御が行われる。
【００４７】
まず第１に、ステップ１において、クラッチ１０が作動しているか否かが判断される。クラッチ１０が作動しているのは、エンジン２の出力軸２ａがエアコンディショナのコンプレッサ４の駆動軸４ａに直結している場合であるから、車両はエンジン２を駆動源として走行またはアイドリング中であり、ステップ２において、燃料噴射信号がオフ状態になったか否かが判断される。
【００４８】
燃料噴射信号がオフ状態にされた場合には、エンジン２は非運転状態である。そして、エンジン２が非運転状態にある場合には、ステップ３においてクラッチ１０の作動が停止され、キャリア７とリングギヤ８との結合状態が解放される。その後は、モータ３によるエンジン２の始動またはコンプレッサ４の駆動が可能となる。
また、ステップ２において燃料噴射信号が出力されている場合には、エンジン２による走行状態が継続される。
【００４９】
次に、ステップ１において、クラッチ１０が作動していないと判断された場合には、エンジン２の始動状態またはモータ３によるコンプレッサ４等の補機の駆動状態であるので、ステップ４において、回転センサからの信号に基づき、エンジン２の回転数が規定回転数以上であるか否かが判断される。規定回転数以下である場合には、エンジン２は停止状態、またはエンジン２を駆動源として利用することができない状態であり、モータ３によるエンジン２の始動動作またはコンプレッサ４等の補機の駆動動作が継続される。
【００５０】
ステップ４において、エンジン２が規定回転数以上であると判断された場合には、ステップ５において、燃料噴射信号がオン状態になったか否かが判断され、オフ状態である場合には、その状態が継続され、オン状態である場合には、エンジン２が運転状態となる。そして、エンジン２が運転状態である場合には、エンジン２によるコンプレッサ４の駆動等を行うために、ステップ６において、クラッチ１０が作動させられ、エンジン２、コンプレッサ４およびモータ３が直結され、エンジン２による駆動が行われる。
【００５１】
このように構成された本実施形態に係るエンジンシステム１によれば、１つのクラッチ１０および単一のモータ３の回転方向を制御するだけで、エンジン２の始動、エンジン２の停止中のコンプレッサ４の駆動およびエンジン２によるコンプレッサ４の駆動等の運転モードを切り換えることができる。
したがって、装置構成を簡易にすることができるとともに、複雑な制御を不要とすることができる。
【００５２】
また、単一のモータ３により、エンジン２の始動とコンプレッサ４の駆動とを行うことができるので、部品点数を削減してコストの低減を図ることができる。
さらに、プラネタリ機構５を差動状態にすることにより、モータ３からのトルクを増幅してエンジン２やコンプレッサ４に伝達することができる。したがって、モータ３の小型軽量化を図ることができ、さらなるコストの低減を図ることができる。
【００５３】
また、エンジン２の停止中にも、モータ３によりコンプレッサ４を初めとする補機の駆動を行うことができるので、ハイブリッド車やアイドルストップ車において発生する運転中のエンジン停止状態においてもエアコンディショナを作動させて、自動車の室内の快適性を保持することができる。
【００５４】
また、エンジン２による走行中に、同時にモータ３を発電機として作動させることにより、電力を回生して、バッテリの充電を行うことができる。
さらに、エンジン２による走行中に、同時にモータ３を電動機として作動させることにより、エンジン２の発生トルクを補って、燃費の向上を図ることができる。
【００５５】
なお、この発明は、上記実施形態に示される形態の他に、以下の種々の形態を含むものである。
第１に、図７に示されるように、エンジン２の出力軸２ａにワンウェイクラッチ１３を設けることにしてもよい。このように構成することにより、モータ３によるコンプレッサ４の駆動時に、エンジン２のフリクションの大小に依存することなく、エンジン２の出力軸２ａに接続されているキャリア７の回転を固定することができる。したがって、エンジン２のフリクションの大きさに関わらず、コンプレッサ４を確実に駆動することができる。
【００５６】
第２に、上記実施形態においては、エンジン２、モータ３およびコンプレッサ４を同軸に配する場合を示しているが、図８に示されるように、エンジン２の出力軸２ａを一対のプーリ１４，１５と、これらのプーリ１４，１５に掛け渡されたベルト１６を介してプラネタリ機構５のサンギヤ６に接続することにしてもよい。これによれば、エンジン２の出力軸２ａに沿う方向の長さ寸法を低減することができる。したがって、スペースに制限のあるエンジンルーム内に設置することができる。
図中、符号２１は車輪（１つのみを示す。）、符号２２は、無段変速手段、符号２３は、エンジン２の始動時等に、エンジン２と車輪２１とを切断するクラッチを示している。
【００５７】
なお、図９に示されているように、図８のプーリ１４，１５・ベルト１６に代えて、一対のギヤ１７，１８を介してエンジン２の出力軸２ａをサンギヤ６に接続することにしても、同様の効果を得ることができる。
【００５８】
第３に、上述した構成に加えて、コンプレッサ４の駆動軸４ａやエンジン２の出力軸２ａにクラッチ１９，２０を設けることにしてもよい。
すなわち、図１０に示されるように、コンプレッサ４の駆動軸４ａにクラッチ１９を設けることにすれば、クラッチ１９の接続、切断により、コンプレッサ４の駆動、非駆動を選択することができる。
【００５９】
また、図１１に示されるように、エンジン２の出力軸２ａにクラッチ２０を設けることにより、エンジン２を駆動することなく、モータ３のみによる走行を行うことが可能となる。
【００６０】
第４に、上記実施形態においては、補機として、エアコンディショナのコンプレッサ４を例に挙げて説明したが、これに代えて、または、これとともに、他の補機、例えば、パワーステアリング用ポンプ、自動変速機用オイルポンプあるいはブレーキ用負圧ポンプ等を駆動することにしてもよい。
【００６１】
すなわち、図１２に示されるように、リングギヤ８に、一対のギヤ２４，２５を介してオイルポンプ２６の駆動軸２６ａを接続し、同じリングギヤ８にクラッチ２７を介してエアコンディショナ用コンプレッサ４の駆動軸４ａを接続するとともに、プーリ２８，２９・ベルト３０を介して負圧ポンプ３１を接続することにしてもよい。
また、図１３に示されるように、リングギヤ８に、オイルポンプ２６、負圧ポンプ３１およびコンプレッサ４を直列に接続することにしてもよい。
【００６２】
第５に、上記実施形態においては、プラネタリ機構５のサンギヤ６にモータ３の出力軸３ａ、キャリア７にエンジン２の出力軸２ａ、リングギヤ８にコンプレッサ４の駆動軸４ａをそれぞれ接続することとしたが、これに代えて、図１４に示されるように構成してもよい。すなわち、図１４に示される例では、プラネタリ機構５のサンギヤ６にコンプレッサ４の駆動軸４ａを接続し、リングギヤ８にモータ３の出力軸３ａをそれぞれ接続することにしている。符号３２，３３は、コンプレッサ４の駆動軸４ａおよびエンジン２の出力軸２ａの逆転を防止するワンウェイクラッチである。
【００６３】
このような構成のエンジンシステム３４では、モータ３によるエンジン２の始動の際には、クラッチ１０を解放してモータ３を正転させることにより、逆転しようとするコンプレッサ４の駆動軸４ａがワンウェイクラッチ３２によって静止状態に保持されるので、エンジン２の出力軸２ａが正転させられてエンジン２が始動される。また、エンジン２の停止中のモータ３によるコンプレッサ４駆動の際には、クラッチ１０を解放してモータ３を逆転させることにより、逆転しようとするエンジン２の出力軸２ａがワンウェイクラッチ３３によって静止状態に保持されるので、コンプレッサ４の駆動軸４ａが正転させられて、コンプレッサ４が駆動される。
【００６４】
さらに、エンジン２によりコンプレッサ４を駆動する際には、クラッチ１０を繋いで、キャリア７とリングギヤ８とを一体化させる。これにより、サンギヤ６、キャリア７およびリングギヤ８の３つの要素が一体化されるので、サンギヤ６に加えられるエンジン２からの回転トルクが、サンギヤ６に一体化されたキャリア７を介して、該キャリア７に接続されたコンプレッサ４の駆動軸４ａに伝達され、エンジン２によるコンプレッサ４の駆動が行われる。
【００６５】
また、このとき、エンジン２からの回転トルクは、キャリア７に一体化されたリングギヤ８を介してモータ３の出力軸３ａに伝達され、モータ３を発電機として使用することも、モータ３によるエンジン２の出力補助を行うことも可能である。
なお、この発明は、上記の構造に限定されるものではなく、プラネタリ機構５のサンギヤ６、キャリア７およびリングギヤ８のいずれかに、エンジン２の出力軸２ａ、モータ３の出力軸３ａまたはコンプレッサ４の駆動軸４ａのいずれかを一対一に接続する他の組合せも可能である。
【００６６】
第６に、上記実施形態においては、エンジン２によるコンプレッサ４の駆動を可能とするために、エンジン２の出力軸２ａに接続されたキャリア７と、コンプレッサ４の駆動軸４ａに接続されたリングギヤ８とをクラッチ１０からなる結合手段によって一体化させることとしたが、これに代えて、サンギヤ６とキャリア７またはサンギヤ６とリングギヤ８のいずれかを一体化させることにしても、結果としてサンギヤ６、キャリア７およびリングギヤ８の３つの要素を一体化させることとなるので、同等の効果を得ることができる。また、サンギヤ６とキャリア７とリングギヤ８とを同時に一体化させることにしてもよい。
【００６７】
第７に、上記実施形態においては、プラネタリ機構５として、キャリア７に単列のピニオンギヤ９が保持されたシングルプラネタリ機構を採用することとしたが、これに代えて、キャリア７に２列以上のピニオンギヤ３５，３６が保持された他の任意のプラネタリ機構３７を採用することにしてもよい。図１５，図１６に、ダブルプラネタリ機構を採用した場合の装置構成を示す。シングルプラネタリ機構について説明した上記実施形態と同様に、プラネタリ機構３８のサンギヤ６、キャリア７およびリングギヤ８のいずれかに、、エンジン２の出力軸２ａ、モータ３の出力軸３ａまたはコンプレッサ４の駆動軸４ａのいずれかを一対一に０接続する他の組合せも可能である。
【００６８】
第８に、上記実施形態では、コンプレッサ４の駆動軸４ａおよびエンジン２の出力軸２ａの逆転を防止する回転方向規制手段として、構造が簡単で制御の不要なワンウェイクラッチ１１，１３，３２，３３を採用したが、これに限定されるものではなく、制御信号により切り換え可能なクラッチやブレーキを採用することにしてもよい。
【００６９】
第９に、上記実施形態では、コンプレッサ４をプラネタリ機構５のリングギヤ８に直結するように駆動軸４ａを構成したが、図１７に示したように、該駆動軸４ａに前記コンプレッサ４とプラネタリ機構５のリングギヤ８とを締結分離可能なクラッチ３９を設けてもよい。この場合において、前記ＥＣＵ（制御装置）４０をエンジン２や（一体化）クラッチ１０、（コンプレッサ）クラッチ３９に電気的に接続して、クラッチ１０、クラッチ３９の開閉動作を行わせている。
すなわち、エンジン２から燃料噴射信号（矢印Ａ）や回転数信号（矢印Ｃ）がＥＣＵ４０に伝達され、これらの信号によりＥＣＵ４０はエンジン２が自らトルクを発生している運転状態であるかどうかを判断する。そして、ＥＣＵ４０において、エンジン２が自らトルクを発生している運転状態であると判断した場合には、一体化クラッチ１０を締結状態にする信号（矢印Ｂ）を発生させる。また、エンジン２が自らのトルクを発生していないと判断した場合には、一体化クラッチ１０を非締結状態にする信号（矢印Ｂ）を発生させる。また、ＥＣＵ１６は、コンプレッサクラッチ３９に対しても、締結状態または非締結状態にする信号（矢印Ｄ）を発生させる。
この場合において、電動機（モータ）３の発電制御を行う場合について図１８を用いて説明する。
【００７０】
図１８は図１７のエンジンシステムを搭載した車両の走行中における制御フロー（一体化クラッチのフェールセーフ制御フロー）を示すフローチャートである。このフェールセーフ制御を行う場合には、エンジン２はアイドル停止状態とされている。
【００７１】
まず、ステップ１０において、一体化クラッチ１０の開放故障（開きっぱなしの故障）の検出を行い、ステップ１１において、開放故障であるか否かが判断される。
一体化クラッチ１０が正常であると判断された場合には、ステップ１３において、電動機（モータ）３における目標回転数の初期値を設定する。この初期値は、後述する一体化クラッチ１０の開放故障検出時に備えて、エンジン回転数に設定する。ついで、ステップ１５において、電動機３やコンプレッサ４の通常制御を行い、一連の処理を終了する。
【００７２】
一体化クラッチ１０が開放故障であると判断された場合には、ステップ１２において、コンプレッサクラッチ３９を締結状態（ＯＮ）にする制御を行う。このように、コンプレッサ４の駆動の要否にかかわらず、コンプレッサクラッチ３９を締結状態にすることで、コンプレッサ４の負荷トルクを電動機３に伝達することができ、電動機（モータ）３で発電させることができる。これにより、一体化クラッチ１０が締結不能となった場合であっても、モータ３を発電機として作動させて、充電を行うことが可能となる。
【００７３】
そして、ステップ１４において、目標発電力を決定する。この目標発電力は、車両の各種電気負荷の作動状態や、バッテリの充電状態から設定され、電気負荷による電力消費が大きいほど大きく、バッテリの充電状態が少ないほど大きく設定される。それから、ステップ１６において、電動機３の回転数を制御することにより、発電力が目標値に近づくように制御を行う。
【００７４】
なお、一体化クラッチ１０が一般的な電磁クラッチである場合には、電磁クラッチのコイルの断線を検出することで検査することが可能である。断線が検出されればコイルへの通電が不可能となり、一体化クラッチ１０は開故障状態となるからである。
【００７５】
電動機３の発電力制御について図１９を用いて説明する。図１９は図１８における電動機発電力制御フローを示すフローチャートである。
まず、ステップ２０において、電動機３が現在発電している発電力を計算する。これは電動機３の回転数やトルク、発電効率などから容易に計算することができる。次に、ステップ２１において、この発電力が、目標発電力から所定の許容誤差分を差し引いた値よりも小さいか否かを判断する。発電力がこの値よりも小さい場合、ステップ２２において、電動機３の目標回転数を前回値よりも所定値ΔＮだけ加算した値に持ち替える。ここで、電動機３の目標回転数の初期値は、図１８のステップ１３において示したように、エンジン回転数に設定されている。
【００７６】
そして、ステップ２５において、上述した電動機３の目標回転数が所定の上限値や下限値の範囲内にあるか否かを判断し、目標回転数が上限値を上回ったときには上限値に持ち替え、下限値を下回ったときには下限値に持ち替える。それから、ステップ２６において、電動機３の回転数が目標回転数に一致するように、電動機３を回転制御する。ここで、補機負荷のトルク、この場合コンプレッサ駆動トルクは、冷凍サイクルとの関係で決まるものであるため、自在に変化させることは困難である。したがって、図１９で示したように、電動機の回転数によって発電力を制御することが望ましい。
【００７７】
ステップ２１において、発電力が上述した値よりも大きい場合には、ステップ２３において、発電力が目標発電力に所定の許容誤差分を上乗せした値よりも大きいか否かを判断する。発電力がこの値よりも大きい場合には、ステップ２４に示すように、電動機３の目標回転数を、前回値から所定値ΔＮだけ減算した値に持ち替えて、上述したステップ２５以下の処理を行う。また、発電力が目標発電力に所定の許容誤差分を上乗せした値以下の場合は、発電力が目標値に対して許容誤差範囲内にあることを意味し、電動機３の目標回転数を持ち替える必要性はないため、そのままステップ２５以下の処理を行う。
【００７８】
図２０は図１７のエンジンシステムを搭載した車両における運転状態ごとのクラッチやワンウェイクラッチの状態説明図である。上述したように、エンジン停止状態であって、コンプレッサ停止（ＯＦＦ）状態のときには、一体化クラッチ１０（Ｃ１）は開放（ＯＦＦ）され、モータ３は停止されている。このとき、ワンウェイクラッチ１１（Ｗ１）、ワンウェイクラッチ１３（Ｗ２）、コンプレッサクラッチ３９（Ｃ２）の状態は問わない。
また、エンジン停止状態であって、コンプレッサ作動（ＯＮ）状態のときには、Ｃ１は開放（ＯＦＦ）され、Ｗ１はフリー、Ｗ２はロック、Ｃ２は締結（ＯＮ）されている。そして、モータ３は逆転して電動を行い、モータ３によりコンプレッサ４を作動させる。
【００７９】
また、エンジン始動状態のときには、Ｃ１は開放（ＯＦＦ）され、Ｗ１はロック、Ｗ２はフリーとされている。そして、モータ３は正転して電動を行う。このとき、Ｃ２の状態は問わない。
また、エンジン運転状態であって、コンプレッサＯＮ状態のときには、Ｃ１、Ｃ２はＯＮされ、Ｗ１、Ｗ２はフリーとされている。そして、モータ３は正転して電動または発電を行う。
また、エンジン運転状態であって、コンプレッサＯＦＦ状態のときには、Ｃ１はＯＮ、Ｃ２はＯＦＦされ、Ｗ１、Ｗ２はフリーとされている。そして、モータ３は正転して電動または発電を行う。
【００８０】
また、図１７に示したエンジンシステム１において、一体化クラッチ１０を以下のように構成してもよい。図２１、図２２はこの場合における一体化クラッチ１０の説明図である。これらの図に示したように、一体化クラッチ１０のロータ４５は、その下側部分が断面略Ｌ字状に形成され、その上側端部が断面略コ字状に折り曲げられている。ロータ４５は、その一方の側面が下側端部の内側側面に対向しており、断面略矩形状のコイル４９を覆うように形成されている。前記ロータ４５は、その下側端部に図示しない中実シャフトが連結され、このシャフトを介してプラネタリ機構の３要素のいずれかに連結されている。
【００８１】
また、前記ロータ４５の内側には、断面略Ｌ字形状のディスク４６がロータ４５と間隔をあけた状態で設けられている。このディスク４６の他端部には、図示しない中空シャフトが連結され、このシャフトを介してプラネタリ機構の３要素のいずれかに連結されている。したがって、ディスク４６とロータ４５とが一体化されることにより、プラネタリ機構の３要素が一体化されることになる。
【００８２】
前記ロータ４５と、ディスク４６との間には、アーマチュア４７が板バネ４８を介して接近離反可能に設けられている。板バネ４８はその下端部がロータ４５先端部に連結され、上端部に連結されたアーマチュア４７にロータ４６方向への弾性力を付与している。これにより、アーマチュア４７は、図２２に示すように、ディスク４６に当接させられ、アーマチュア４７を介してディスク４６とロータ４５が一体化する。よって、ロータ４５の回転がアーマチュア４７を介してディスク４６に伝達され、ロータ４５とディスク４５は一体となって回転する。なお、符号５０はケースを示している。
【００８３】
図２１は通電時におけるクラッチ１０の状態を示している。通電すると、コイル４９は、ロータ４５とアーマチュア４７との間で磁界を発生させ、この磁界によりアーマチュア４７はロータ４５側に引きつけられる。通電時の電流の大きさが一定以上の場合には磁界の強さが一定以上となり、図２１に示したように、アーマチュア４７は板バネ４８から付勢される弾性力に抗してロータ側に引きつけられる。このとき、ロータ４５とディスク４６とは一体化が解除された非締結状態となるため、ロータ４５の回転はディスク４６に伝達されなくなる。このように、一体化クラッチ１０が通電時において非締結状態となり、非通電時において締結状態となるため、一体化クラッチ１０が通電不能となった場合であっても、一体化クラッチ１０は結合状態が維持される。これにより、一体化クラッチ１０を介してエンジントルクをモータ２に伝達することができ、モータ２に発電させることができる。また、前記一体化クラッチ１０は、非締結状態にする場合にのみ通電させればよく、通常の車両走行時における締結状態の場合には結合手段に電力を供給する必要がないため、消費電力を大幅に低減することが可能である。
【００８４】
図２３は図２１のクラッチを備えたエンジンシステムを搭載した車両の走行中における制御フローを示すフローチャートである。まず、ステップ３０において、一体化クラッチの開放信号が出力中であるかどうかを判断する。開放信号が出力されている場合には、ステップ３１において、エンジン２の回転数が所定値以上であるかどうかを判断し、所定値以上の場合には、ステップ３２において燃料噴射信号がＯＮかどうかを判断する。燃料噴射信号がＯＦＦの場合にはそのまま一連の処理を終了し、ＯＮの場合にはステップ３４においてエンジン運転状態と判断した後、ステップ３８において一体化クラッチ１０の開放信号をカットして一連の処理を終了する。
【００８５】
また、ステップ３１において、エンジン回転数が所定値より小さい場合には、ステップ３３において燃料噴射信号がＯＦＦかどうかを判断する。燃料噴射信号がＯＮの場合には、そのまま一連の処理を終了し、ＯＦＦの場合には、ステップ３５においてエンジン非運転状態と判断する。そして、ステップ３６において、コンプレッサ作動信号がＯＦＦかどうかを判断し、ＯＮの場合はそのまま一連の処理を終了し、ＯＦＦの場合はステップ３７において、アイドルストップ中でコンプレッサ非作動状態と判断する。そして、ステップ３８において、一体化クラッチ１０の開放信号をカットして一連の処理を終了する。
【００８６】
上述したステップ３０において、一体化クラッチ１０が開放信号出力中でない場合には、ステップ４０において燃料噴射信号がＯＦＦかどうかを判断する。燃料噴射信号がＯＮの場合にはそのまま一連の処理を終了し、ＯＦＦの場合には、ステップ４１においてエンジン非運転状態と判断される。ついで、ステップ４２において、コンプレッサ信号がＯＮかどうかを判断し、ＯＮの場合にはステップ４４において、アイドルストップ中であってコンプレッサ作動状態であると判断する。コンプレッサ信号がＯＦＦの場合には、ステップ４３において再始動信号がＯＮかどうかを判断し、ＯＮの場合にはステップ４５において再始動モードと判断され、ＯＦＦの場合には一連の処理を終了する。ステップ４４、ステップ４５のように判断した後においては、ステップ４６のように、一体化クラッチ開放信号出力を行った後に処理を終了する。
【００８７】
図２４は図２１の一体化クラッチを備えたエンジンシステムを搭載した車両における運転状態ごとのクラッチやワンウェイクラッチの状態説明図である。図２４の場合には、図２０の場合と比べてＣ１のＯＮ、ＯＦＦ制御が逆転している。ただし、エンジン停止状態であって、コンプレッサＯＦＦの場合には、Ｃ１はＯＦＦとされている。この場合、エンジンシステム全体が停止状態であるため、Ｃ１はＯＮ，ＯＦＦいずれの状態でも差し支えない。したがって、消費電力のより少ないＯＦＦ（締結）状態を選択することが好ましい。
【００８８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明は以下の効果を奏する。
（１） プラネタリ機構の３つの要素を利用して、単一のモータによるエンジンの始動およびエンジン停止中の補機の駆動を行うことができる。また、エンジンによる補機の駆動、モータを発電機として利用することによる発電、モータによるエンジンのアシスト等をも行うことができる。
したがって、最小限のモータ数で、上述した種々の動作モードを達成できる簡易な装置を提供することができ、コストの低減を図ることができるという効果を奏する。
（２） 補機の駆動軸、エンジンの出力軸に回転方向規制手段を設けることにより、補機の逆転を防止して、モータによるエンジンの確実な始動および補機の健全性の維持を達成し、エンジンの逆転を防止して、モータによる補機の確実な駆動を達成することができるという効果を奏する。
（３） 回転方向規制手段をワンウェイクラッチにより構成することにより、特別な制御を行うことなく補機の駆動軸またはエンジンの出力軸の回転方向を一方向に規制するので、簡易な制御で上述した種々の動作モードを達成することができるという効果を奏する。
（４） 補機をエアコンディショナのコンプレッサとすることにより、エンジン停止中もエアコンディショナを作動させることが可能となるので、例えば、ハイブリッド車やアイドルストップ車に搭載して、エンジン停止中における室内空間の快適性を維持することができるという効果を奏する。
（５） エンジンの出力軸をキャリアに接続し、モータの出力軸をサンギヤに接続することにより、モータの回転をエンジンに減速して伝達することが可能となり、始動時に大きなトルクを必要とするエンジンの始動を容易に行うことができるという効果を奏する。また、比較的小さなトルクで駆動できる補機に、モータを直結状態にして利用することができる。したがって、補機の駆動に必要なトルク値とエンジンの始動トルクを減速比で除したトルク値の内、いずれか大きい方のトルク値程度のトルクを発生する比較的小さいモータを採用することができ、小型軽量化とコスト削減を図ることができるという効果を奏する。
（６） サンギヤとピニオンギヤとを略同径とすることにより、ピニオンギヤの回転速度が過大になることを防止できる。その結果、ギヤ音の増大を抑制することができるという効果を奏する。
（７） 前記一体化可能な結合手段が締結不能となった場合であっても、モータを発電機として作動させて、充電を行うことが可能となる。
（８） 一体化可能な結合手段が通電不能となった場合であっても、エンジントルクをモータに伝達することによりモータに発電させることができる。また、前記結合手段は、非締結状態にする場合にのみ通電させればよく、通常の車両走行時における締結状態の場合には結合手段に電力を供給する必要がないため、消費電力を大幅に低減することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るエンジンシステムの構成を示す模式図である。
【図２】図１のエンジンシステムに備えられたプラネタリ機構の３つの要素の位置関係を示す模式図である。
【図３】図１のエンジンシステムのエンジン始動時におけるプラネタリ機構の３つの要素の速度を示す速度線図である。
【図４】図１のエンジンシステムのエンジン停止・補機駆動時におけるプラネタリ機構の３つの要素の速度を示す速度線図である。
【図５】図１のエンジンシステムのエンジンによる補機駆動時におけるプラネタリ機構の３つの要素の速度を示す速度線図である。
【図６】図１のエンジンシステムを搭載した車両の走行中におけるエンジンシステムの制御フローを示すフローチャートである。
【図７】本発明の他の実施形態に係るエンジンシステムを示す模式図である。
【図８】本発明の他の実施形態に係るエンジンシステムであって、モータとエンジンとの間をベルトにより接続した場合を示す模式図である。
【図９】本発明の他の実施形態に係るエンジンシステムであって、モータとエンジンとの間をギヤにより接続した場合を示す模式図である。
【図１０】本発明の他の実施形態に係るエンジンシステムであって、コンプレッサの駆動軸にクラッチを設けた場合を示す模式図である。
【図１１】本発明の他の実施形態に係るエンジンシステムであって、エンジンの出力軸にクラッチを設けた場合を示す模式図である。
【図１２】本発明の他の実施形態に係るエンジンシステムであって、複数の補機を駆動する場合の構成を示す模式図である。
【図１３】発明の他の実施形態に係るエンジンシステムであって、複数の補機を駆動する場合の他の構成を示す模式図である。
【図１４】本発明の他の実施形態に係るエンジンシステムの構成を示す模式図である。
【図１５】本発明の他の実施形態に係るエンジンシステムであって、ダブルプラネタリ機構を有するエンジンシステムの構成を示す模式図である。
【図１６】本発明の他の実施形態に係るエンジンシステムであって、ダブルプラネタリ機構を有するエンジンシステムの他の構成を示す模式図である。
【図１７】本発明の他の実施形態に係るエンジンシステムの構成を示す模式図である。
【図１８】図１７のエンジンシステムを搭載した車両の走行中における制御フローを示すフローチャートである。
【図１９】図１８における電動機発電力制御フローを示すフローチャートである。
【図２０】図１７のエンジンシステムを搭載した車両における運転状態ごとのクラッチやワンウェイクラッチの状態説明図である。
【図２１】本発明の他の実施形態に係るエンジンシステムに用いられるクラッチの説明図である。
【図２２】本発明の他の実施形態に係るエンジンシステムに用いられるクラッチの説明図である。
【図２３】図２１のクラッチを備えたエンジンシステムを搭載した車両の走行中における制御フローを示すフローチャートである。
【図２４】図２１のクラッチを備えたエンジンシステムを搭載した車両における運転状態ごとのクラッチやワンウェイクラッチの状態説明図である。
【符号の説明】
１；３４ エンジンシステム
２ エンジン
２ａ エンジンの出力軸
３ モータ
３ａ モータの出力軸
４ コンプレッサ（補機）
４ａ 駆動軸
５ プラネタリ機構
６ サンギヤ（要素）
７ キャリア（要素）
８ リングギヤ（要素）
９；３５，３６ ピニオンギヤ
１０ （一体化）クラッチ（結合手段）
１１，１３；３２，３３ ワンウェイクラッチ（回転方向規制手段）
２６ オイルポンプ（補機）
３１ 負圧ポンプ（補機）
３９ （コンプレッサ）クラッチ（結合手段）

Claims (10)

1. エンジンと、モータと、補機とを備えるとともに、
   エンジンの出力軸、モータの出力軸または補機の駆動軸のいずれかをそれぞれ接続した、サンギヤ、キャリアおよびリングギヤからなる３つの要素を有するプラネタリ機構と、
   該プラネタリ機構の２つ以上の要素を一体化可能な結合手段と、
   前記補機の駆動軸の回転方向を一方向に規制する回転方向規制手段と、
   前記エンジンの出力軸の回転方向を一方向に規制する回転方向規制手段とを備えるエンジンシステム。
2. 前記エンジンの出力軸の回転方向を一方向に規制する前記回転方向規制手段がワンウェイクラッチである請求項１に記載のエンジンシステム。
3. エンジンと、モータと、補機とを備えるとともに、
   エンジンの出力軸、モータの出力軸または補機の駆動軸のいずれかをそれぞれ接続した、サンギヤ、キャリアおよびリングギヤからなる３つの要素を有するプラネタリ機構と、
   該プラネタリ機構の２つ以上の要素を一体化可能な結合手段と、
   前記補機の駆動軸の回転方向を一方向に規制する回転方向規制手段とを備え、
   前記補機とプラネタリ機構とを締結分離可能な補機結合手段をさらに備え、
   エンジン作動状態において、前記プラネタリ機構の２つ以上の要素を一体化可能な結合手段が締結不能となった場合には、前記補機結合手段により補機とプラネタリ機構とを締結させて、補機を駆動制御するエンジンシステム。
4. 前記補機の駆動軸の回転方向を一方向に規制する前記回転方向規制手段がワンウェイクラッチである請求項１から請求項３のいずれかに記載のエンジンシステム。
5. 前記補機が、エアコンディショナのコンプレッサである請求項１から請求項４のいずれかに記載のエンジンシステム。
6. 前記エンジンの出力軸を前記キャリアに接続し、
   前記モータの出力軸を前記サンギヤに接続し、
   前記補機の駆動軸を前記リングギヤに接続した請求項１から請求項５のいずれかに記載のエンジンシステム。
7. 前記キャリアに、前記サンギヤおよび前記リングギヤと噛み合うピニオンギヤが備えられ、
   該ピニオンギヤと前記サンギヤとが略同径に形成されている請求項６に記載のエンジンシステム。
8. 前記一体化可能な結合手段は電気的に作動し、
   通電状態で分離されるとともに、その他の状態で結合される請求項１から請求項７のいずれかに記載のエンジンシステム。
9. サンギヤ、キャリアおよびリングギヤからなる３つの要素にそれぞれ、エンジンの出力軸、モータの出力軸または補機の駆動軸のいずれかを接続したプラネタリ機構を備え、前記エンジンの出力軸の回転方向を一方向に規制する回転方向規制手段を備えるエンジンシステムの運転方法であって、
   前記補機の出力軸を静止状態に保持してモータの出力軸を一方向に回転させることにより、モータによってエンジンを始動し、
   前記エンジンの出力軸を静止状態に保持してモータの出力軸を反対方向に回転させることにより、モータによって補機を駆動し、
   前記プラネタリ機構の２つ以上の要素を一体化させることにより、エンジンによって補機を駆動するエンジンシステムの運転方法。
10. サンギヤ、キャリアおよびリングギヤからなる３つの要素を有し、その内の任意の２つの要素にエンジンの出力軸と補機の駆動軸とをそれぞれ接続したプラネタリ機構と、
    該プラネタリ機構の残りの一要素に接続されたモータと、
    前記プラネタリ機構の２つ以上の要素を一体化可能な結合手段と、
    前記補機の駆動軸が接続された要素の回転方向を一方向に規制可能な回転規制手段と、
    前記エンジンの出力軸の回転方向を一方向に規制する回転方向規制手段と、
    を備えるエンジンの始動装置。

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