JP4155137B2 - 内燃機関の補機駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、間欠運転される内燃機関に適用されて、機関停止中の補機駆動を電動機により維持する内燃機関の補機駆動装置に関する。

近年、燃費改善やエミッション低減を図るべく、交差点等で車両が走行停止したときに内燃機関を自動停止するとともに、同自動停止中における任意のタイミングで内燃機関を自動始動し車両を発進可能とさせる機能、いわゆるエコノミーランニング（以下、エコラン）機能を有する車両が提案され、実用されている。また車両の駆動源として内燃機関と電動機とを備える、いわゆるハイブリッド車両も実用されている。

内燃機関が間欠運転される車両では、例えばエアーコンディショナ用コンプレッサ等の補機駆動を機関停止中も維持すべく、機関停止中の補機駆動を行う電動機が設けられることがある。そして機関運転中は、内燃機関で補機を駆動し、機関停止中は電動機で補機を駆動することで、内燃機関の間欠運転にかかわらず補機の駆動を維持するようにしている。

従来、そうした内燃機関の間欠運転に応じた補機の駆動源の切り替えを行う機構として、補機を内燃機関及び電動機に対してワンウェイクラッチを介してそれぞれ連結する構成の切り替え機構が提案されている（例えば特許文献１参照）。

この切り替え機構では、ワンウェイクラッチの作用により、補機に対する入力回転速度のより高い側に補機の駆動源が自動的に切り替えられる。よって、内燃機関の停止とともに電動機の駆動を開始すれば、補機に対する電動機側からの入力回転速度が機関側からの入力回転速度を上回った時点で、補機の駆動源が内燃機関から補機へと切り替えられる。また機関運転の再始動時には、補機に対する機関側からの入力回転速度が電動機側からの入力回転速度を上回った時点で、補機の駆動源が電動機から内燃機関へと切り替えられる。すなわち、この切り替え機構では、内燃機関の回転速度と電動機の回転速度との相対関係に応じて、補機の駆動源が、自動的に切り替えられるようになっている。
特開２００１−３２９０７号公報（第３−４頁、第１図）

ところで、そうした切り替え機構を採用する内燃機関の補機駆動装置では、内燃機関の停止や再始動における補機駆動源の切り替えに際して、それぞれ以下のような不都合が生じるおそれがある。

内燃機関が再始動される前の機関停止中には、補機が電動機によって駆動されている。通常、このときの補機の回転速度は、必要最小限の補機の機能を維持できるだけの極低い回転速度に設定されている。これにより、機関回転速度が十分に上昇し、内燃機関が安定して自立運転可能となる以前に、補機の駆動源が電動機から内燃機関へと切り替わり、未だ不安定な内燃機関に補機の負荷が加わってしまい、再始動時の内燃機関の始動性が損なわれるおそれがある。

一方、内燃機関の停止に際して、上記コンプレッサ等の負荷の大きい補機が作動中であると、高負荷が作用した状態で電動機の駆動を開始しなければならず、特に出力の小さい小型の電動機を採用する場合などには、過負荷となって電動機を必要な回転速度まで迅速に増速させることが困難となる。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、内燃機関の停止、再始動に際して、補機の駆動源を円滑に切り替えることのできる内燃機関の補機駆動装置を提供することにある。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
先ず、請求項１に記載の発明は、間欠運転される内燃機関に第１のワンウェイクラッチを介して補機の回転軸を連結するとともに電動機を第２のワンウェイクラッチを介して同補機の回転軸に連結して、機関停止中の前記補機の駆動を前記電動機により維持する内燃機関の補機駆動装置であって、前記補機は、可変負荷型の補機として構成され、前記内燃機関の再始動に際して、前記補機の回転軸に対する前記電動機側からの入力回転速度を、前記内燃機関が自立運転に至るまで前記補機の回転軸に対する前記内燃機関側からの入力回転速度以上とするように前記電動機の回転速度を制御するとともに、前記補機の負荷を低下させることをその要旨とする。

上記構成では、補機の回転軸は、第１及び第２のワンウェイクラッチを介して内燃機関及び電動機にそれぞれ連結されている。そのため、補機の回転軸に対する電動機側の入力回転速度、及び同回転軸に対する内燃機関側の入力回転速度のうち、より高い側を駆動源として補機が駆動される。

また電動機により補機が駆動される機関停止状態からの内燃機関の再始動に際しては、電動機側からの入力回転速度が、内燃機関が自立運転に至るまで内燃機関側からの入力回転速度以上とするように電動機の回転速度が制御される。そのため、内燃機関の再始動後、同内燃機関が自立運転可能な回転速度以上となった後に、補機の駆動源が電動機から内燃機関へと切り替えられるようになる。すなわち、内燃機関が未だ不安定な状態で運転されている間は、電動機による補機の駆動が継続されるようになる。そのため、未だ回転が安定せず、不安定な状態の内燃機関に補機の負荷が加わることが回避されるようになり、始動性の悪化が好適に抑えられる。従って、上記構成によれば、内燃機関の再始動に際しての補機の駆動源の切り替えを円滑に行うことができる。

また上記構成では、例えば可変容量型コンプレッサのような可変負荷型の補機が採用されており、補機の駆動にかかる負荷を適宜調整することができるようになっている。そして上記構成では、そうした可変負荷型の補機の駆動にあたり、内燃機関の再始動に際してその補機の負荷が低下されるようになる。そのため、電動機から内燃機関への補機の駆動源の切り替えに伴う内燃機関の負荷の増大を抑えることができる。従って、上記構成によれば、再始動時の始動性の悪化を更に好適に抑えることができる。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の補機駆動装置において、前記電動機の回転速度の制御後、前記補機の負荷が所定の負荷まで低下したときに該電動機の駆動を停止することをその要旨とする。

上記構成では、所定の負荷として内燃機関の始動性の低下が的確に抑制される値を設定することで、補機の駆動源の内燃機関への切り替えに際して、電動機の駆動を適切なタイミングで停止させることができるようになる。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の内燃機関の補機駆動装置において、前記補機の負荷を低下させた後、前記内燃機関が自立運転に至ってから所定期間が経過した後、前記補機の負荷を再び増大させることをその要旨とする。

上記構成によれば、補機の負荷の増大による内燃機関の運転状態の悪化を回避することのできる適正なタイミングで、補機の負荷を再び増大させて、必要な補機の作動を再開することができるようになる。

以下、本発明にかかる内燃機関の補機駆動装置を具体化した一実施の形態について説明する。
ここでは先ず、図１を参照して、本実施の形態にかかる補機駆動装置が適用される車両の概略構成について説明する。

なお、本実施の形態にかかる車両としては、前述したエコラン機能を有する車両を想定している。
図１に示されるように、車両１には内燃機関２が搭載されている。この内燃機関２は、いわゆるスタータモータ３を備えている。このスタータモータ３は、内燃機関２の始動に際して、そのクランク軸２ａを強制回転駆動して、同クランク軸２ａに内燃機関２の始動のための補助トルクを付与する。

上記内燃機関２が発生する動力は、そのクランク軸２ａから変速機４等を介して出力軸６側に出力され、最終的には車輪８に伝達される。その一方で、内燃機関２が発生する動力は、クランク軸２ａに連結されたプーリ１２を介して、伝動ベルト１４にも伝達される。そして、この伝動ベルト１４により伝達された動力により、別のプーリ１８が回転される。

このプーリ１８は、第１のワンウェイクラッチ２０を介して、エアーコンディショナ用のコンプレッサ２２の回転軸２２ａに連結されている。なお、この第１のワンウェイクラッチ２０は、例えばスプラグ式やローラ式などの構造のものが用いられる。また、上記コンプレッサ２２は内燃機関２の補機として設けられるものであり、本実施の形態では、例えば斜板型などの可変容量型のコンプレッサが用いられる。

また、このコンプレッサ２２の回転軸２２ａは、第２のワンウェイクラッチ２４を介して、電動機２６の出力軸２６ａにも連結されている。なお、この第２のワンウェイクラッチ２４も、第１のワンウェイクラッチと同様の構造のものが用いられる。また、上記電動機２６は、インバータを介してバッテリに接続されており、このインバータによるバッテリからの電気エネルギーの供給量の調節を通じて、その出力軸２６ａの回転速度が調節されつつ制御される。

そして、上記各ワンウェイクラッチ２０，２４は、以下のように機能する。
コンプレッサ２２の回転軸２２ａに対する内燃機関２側の入力回転速度（プーリ１８の回転速度ＮＥｉ）が電動機２６側の入力回転速度（電動機２６の出力軸２６ａの回転速度Ｎｍ）を上回ったときには、第１のワンウェイクラッチ２０がロック状態となる一方、第２のワンウェイクラッチ２４がフリー状態になる。従って、このときの電動機２６と回転軸２２ａとの駆動連結は解除されて、内燃機関２の駆動力のみがコンプレッサ２２の回転軸２２ａに伝達されるようになり、コンプレッサ２２は内燃機関２により駆動される。

これとは逆に、電動機回転速度Ｎｍがプーリ回転速度ＮＥｉを上回ったときには、第１のワンウェイクラッチ２０がフリー状態となるとともに、第２のワンウェイクラッチ２４がロック状態になる。従って、このときの内燃機関２と回転軸２２ａとの駆動連結は解除されて、コンプレッサ２２の回転軸２２ａには電動機２６の駆動力のみが伝達されるようになり、同コンプレッサ２２は電動機２６によって駆動される。

このように、本実施の形態では、上記各ワンウェイクラッチ２０，２４を通じて、内燃機関２及び電動機２６のうちの一方がコンプレッサ２２の駆動源として選択的に用いられ、同コンプレッサ２２が駆動される。

一方、上記車両１には、その運転状態や内燃機関２の運転状態を検出するための各種のセンサ類が設けられている。こうしたセンサ類としては、例えば車両１の走行速度（車速ＳＰＤ）を検出するための車速センサや、クランク軸２ａの回転速度（機関回転速度ＮＥ）を検出するための機関回転速度センサ、内燃機関２の冷却水の温度（ＴＨＷ）を検出するための水温センサが設けられている。また、コンプレッサ２２の圧縮仕事量（負荷ｆｃ）を検出するための負荷センサや、電動機回転速度Ｎｍを検出するための電動機回転速度センサ等も設けられている。更に、車室内にあって、アクセルペダルの近傍にはその踏み込みの有無を検出するためのアイドルスイッチが、またブレーキペダルの近傍にはその踏み込みの有無を検出するためのブレーキスイッチがそれぞれ設けられている。その他、車室内には、上記コンプレッサ２２の作動及び非作動を切り替えるべく運転者によって操作されるエアコンスイッチが設けられている。

なお、上記エアコンスイッチは、運転者により「オン」操作されたことをもってコンプレッサ２２を作動状態とする一方、「オフ」操作されたことをもって同コンプレッサ２２を非作動状態とするためのスイッチである。そして、コンプレッサ２２の作動時にはその負荷ｆｃが車室内の温度を要求される温度に調節するべく適宜の値に調節され、同コンプレッサ２２の非作動時にはその負荷ｆｃが「０」に設定される。

他方、上記車両１は、例えばマイクロコンピュータ等からなる電子制御装置３０を備えている。この電子制御装置３０は、上記各種のセンサ類の出力信号などを取り込むとともに各種の演算を実行し、その演算結果に基づいて周知の機関制御や、スタータモータ３、電動機２６、及びコンプレッサ２２の駆動制御等、車両制御にかかる各種の制御を実行する。

ここで、本実施の形態では、上述したエコラン機能による内燃機関２の自動始動（再始動）に際して、コンプレッサ２２の駆動源が電動機２６から内燃機関２へと切り替わるときに、内燃機関２の始動性能が低下することを抑制すべく、種々の工夫がなされている。

以下、図２を参照しつつ、そうした内燃機関２の自動始動に際して実行される切り替え処理の概要を説明する。
なお、図２は、そうした切り替え処理の実行中における前記プーリ回転速度ＮＥｉ、コンプレッサ２２の回転軸２２ａの回転速度（コンプレッサ回転速度Ｎｃ）、及び電動機回転速度Ｎｍの関係を概念的に示している。また、同図の［ａ］，［ｂ］，［ｃ］，［ｄ］はそれぞれ上記切り替え処理の実行中における代表的なタイミングでの上記関係を示しており、同関係は［ａ］→［ｂ］→［ｃ］→［ｄ］といった順に推移する。更に、同図２には、その時々に設定されるコンプレッサ２２の負荷ｆｃの大きさが、コンプレッサ回転速度Ｎｃを示す部位に併せ示される四角の面積として概念的に示されている。

さて、内燃機関２が自動停止されているときには（プーリ回転速度ＮＥｉ＝「０」）、電動機２６が駆動されるとともに、同電動機２６が発する動力によってコンプレッサ２２が駆動されている。

そして、この処理では先ず、所定の自動始動条件が成立すると、電動機回転速度Ｎｍを所定速度αまで上昇させる（同図［ａ］に示す状態）。この所定速度αとしては、上記各ワンウェイクラッチ２０，２４を共にロック状態にしたと仮定した場合に、内燃機関２が自立運転に至ったと判断することの可能な機関回転速度（ＮＥｆ）以上の速度まで機関回転速度ＮＥを上昇させることのできる電動機回転速度Ｎｍを設定する。また、これと同時に、同図［ｂ］に示すように、内燃機関２の始動を開始するとともに（矢印Ａ）、コンプレッサ２２の負荷ｆｃを低下させる処理を開始する（矢印Ｂ）。

これら一連の操作により、同図［ｃ］に示すように、その後のプーリ回転速度ＮＥｉの上昇に伴って（矢印Ｃ）、コンプレッサ２２の駆動源が内燃機関２に切り替わるときに、内燃機関２が既に自立運転に至っている状態になる。また、このとき、コンプレッサ２２の負荷ｆｃが、同負荷ｆｃがクランク軸２ａに加わった場合であれ内燃機関２の安定運転状態への切り替わりを妨げることのない所定の負荷β（本例では「０」）まで低下される（矢印Ｄ）。

これにより、内燃機関２の始動が開始されてから同内燃機関２が自立運転に至るまでの期間において、コンプレッサ２２の負荷ｆｃがクランク軸２ａに加わることが抑制される。また、同期間の終了直後、すなわち内燃機関２が自立運転に至った直後の不安定な運転状態であるときに、クランク軸２ａにコンプレッサ２２の過大な負荷ｆｃが加わることについてもこれが抑制される。

そしてその後、同図［ｄ］に示すように、コンプレッサ２２の負荷ｆｃが「０」になったことをもって電動機２６の駆動を停止する（矢印Ｅ）。また、内燃機関２が自立運転に至ったと判断されてから所定時間Ｔａが経過した後に、コンプレッサ２２の負荷ｆｃの増大を開始するとともに、同負荷ｆｃをそのときどきに適した値まで上昇させる（矢印Ｆ）。これにより、コンプレッサ２２の負荷ｆｃの復帰に際し、内燃機関２が自立運転に至った直後における不安定な運転状態である所定期間において、そのクランク軸２ａにコンプレッサ２２の負荷ｆｃが加わることが的確に抑制される。

一方、本実施の形態では、前述したエコラン機能による内燃機関２の自動停止に際して、コンプレッサ２２の駆動源が内燃機関２から電動機２６へと切り替わるときに、電動機２６が過負荷状態に陥ることを抑制すべく、工夫がなされている。

以下、図３を参照しつつ、そうした内燃機関２の自動停止に際して実行される切り替え処理の概要を説明する。
なお、図３は、先の図２に示した関係に準じた態様で、そうした切り替え処理の実行中における前記プーリ回転速度ＮＥｉ、コンプレッサ回転速度Ｎｃ、電動機回転速度Ｎｍ、及びコンプレッサ２２の負荷ｆｃの関係を概念的に示している。

さて、同図［ａ］に示すように、内燃機関２が運転されているときには、同内燃機関２が発する動力によってコンプレッサ２２が駆動されている。このとき電動機２６の駆動は停止されている。

そして、所定の自動停止条件が成立すると、同図［ｂ］に示すように、先ず、内燃機関２の駆動を停止する（矢印Ｇ）。また、これに併せて、コンプレッサ２２の負荷ｆｃを低下させる（矢印Ｈ）。

その後、同図［ｃ］に示すように、コンプレッサ２２の負荷ｆｃが所定の負荷γ（本例では「０」）以下になった（矢印Ｉ）タイミングで、電動機２６の駆動が開始される（矢印Ｊ）。なお、上記所定の負荷βとしては、コンプレッサ２２の駆動源が電動機２６へと切り替わった直後において、同電動機２６が過負荷状態に陥ることを回避可能なコンプレッサ２２の負荷ｆｃを設定する。これにより、コンプレッサ２２の負荷ｆｃが十分に低下した状態で、コンプレッサ２２の駆動源が内燃機関２から電動機２６へと切り替わるようになり、その切り替えに際して電動機２６が過負荷状態に陥ることが抑制される。

そして、コンプレッサ２２が電動機２６によって駆動されるようになった後、同図［ｄ］に示すように、内燃機関２は完全に停止される（矢印Ｋ）。その一方で、電動機回転速度Ｎｍは上昇し（矢印Ｌ）、これに伴ってコンプレッサ回転速度Ｎｃも上昇する（矢印Ｍ）。

その後、コンプレッサ２２の負荷ｆｃが所定の負荷βを下回ったと判断されてから所定時間Ｔｂが経過したことをもって、同図［ｅ］に示すように、コンプレッサ２２の負荷ｆｃの増大を開始するとともに、同負荷ｆｃをそのときどきに適した値まで上昇させる（矢印Ｎ）。これにより、コンプレッサ２２の負荷ｆｃの復帰に際し、電動機回転速度Ｎｍがごく低いために電動機２６が過負荷状態に陥るおそれのある所定期間において、電動機２６の出力軸２６ａにコンプレッサ２２の負荷ｆｃが加わることが的確に抑制される。

以下、図４〜図６に示すフローチャートを参照して、上述した両切り替え処理を含む内燃機関２の自動停止始動処理の具体的な処理手順について説明する。
なお、図４は上記自動停止始動処理の処理手順を示し、図５は同自動停止始動処理における自動始動処理（図４のステップＳ３００）の処理手順を示し、図６は同自動停止始動処理における自動停止処理（図４のステップＳ５００）の処理手順を示している。また、これらフローチャートに示される一連の処理は、所定周期毎の定時割り込み処理として、電子制御装置３０により繰り返し実行される。

ここでは先ず、自動停止始動処理の具体的な処理手順について説明する。
図４に示されるように、この処理では先ず、後述する自動停止処理により内燃機関２が自動停止されているか否かが判断される（ステップＳ１００）。そして、自動停止中であるときには（ステップＳ１００：ＹＥＳ）、次に自動始動条件が成立しているか否かが判断され（ステップＳ２００）、自動始動条件が成立している場合には（ステップＳ２００：ＹＥＳ）、後に詳述する内燃機関２を自動始動する処理が実行される（ステップＳ３００）。

なお、自動始動条件が成立していることは、次の（条件イ）〜（条件ハ）のうちの１つでも満たされなくなったことをもって判断される。
（条件イ）：アクセルペダルが踏まれていない状態であること（アイドルスイッチが「オン」操作されていること）。
（条件ロ）：ブレーキペダルが踏み込まれている状態であること（ブレーキスイッチが「オン」操作されていること）。
（条件ハ）：車両が停止している状態であること（車速ＳＰＤが０ｋｍ／ｈであること）。

一方、内燃機関２が自動停止されていないとき、すなわち内燃機関２が運転されているときには（ステップＳ１００：ＮＯ）、次に自動停止条件が成立しているか否かが判断される（ステップＳ４００）。そして、自動停止条件が成立しているときには（ステップＳ４００：ＹＥＳ）、これも後に詳述する内燃機関２を自動停止する処理が実行される（ステップＳ５００）。なお、自動停止条件が成立していることは、上記（条件イ）〜（条件ロ）の全てが満たされることをもって判断される。

他方、内燃機関２の自動停止中に自動始動条件が成立していないときや（ステップＳ２００：ＮＯ）、内燃機関２の運転中に自動停止条件が成立していないときには（ステップＳ４００：ＮＯ）、電子制御装置３０はそのまま本処理を一旦終了する。

このように、自動始動処理の実行や、自動停止処理の実行が適宜選択された後、本処理は一旦終了される。
次に、上記自動始動処理の具体的な処理手順について説明する。

図５に示すように、この処理では先ず、エアコンスイッチが「オン」操作されているか否かが判断される（ステップＳ３０２）。すなわち、ここではコンプレッサ２２が作動しているか否かが判断される。

そして、エアコンスイッチが「オフ」操作されているときには（ステップＳ３０２：ＮＯ）、コンプレッサ２２が非作動状態であり、このとき内燃機関２を始動させたところで、クランク軸２ａにコンプレッサ２２の負荷ｆｃが加わることはないとして、通常制御が実行される（ステップＳ３０４）。すなわち、このときには、電動機回転速度Ｎｍやコンプレッサ２２の負荷ｆｃを操作することなく、速やかに内燃機関２が始動される。

一方、エアコンスイッチが「オン」操作されているときには（ステップＳ３０２：ＹＥＳ）、以下の処理（図６のステップＳ３０６〜Ｓ３１８）を通じて、上述したコンプレッサ２２の駆動源を電動機２６から内燃機関２へと切り替える処理が実行される。

すなわち先ず、電動機回転速度Ｎｍの制御目標となる回転速度（目標回転速度ＴＮｍ）として、前記所定速度αが設定される（ステップＳ３０６）。これにより、その後において電動機回転速度Ｎｍが前記所定速度αになるように、同所定速度αと電動機回転速度Ｎｍとの偏差に基づいて、電動機２６の駆動が制御される。

これに併せて、コンプレッサ２２の負荷ｆｃの制御目標となる負荷（目標負荷Ｔｆｃ）として「０」が設定される。これにより、その後においてコンプレッサ２２の負荷ｆｃを「０」にすべく、コンプレッサ２２が駆動される。また、これと共に、スタータモータ３の駆動が開始されて、内燃機関２の始動が開始される（ステップＳ３０８）。

そしてその後、コンプレッサ２２の負荷ｆｃが前記所定の負荷β（本実施の形態では「０」）以下になったか否かが判断され（ステップＳ３１０）、同所定の負荷β以下になったと判断されるようになると（ステップＳ３１０：ＹＥＳ）、電動機２６の駆動が停止される（ステップＳ３１２）。

その後、内燃機関２が自立運転に至ったか否かが判断される（ステップＳ３１４）。なお、内燃機関２が自立運転に至ったことは、例えば機関回転速度ＮＥが前記所定速度ＮＥｆ以上になったこと等、機関回転速度ＮＥに基づく周知の手法をもって判断される。

そして、内燃機関２が自立運転に至ったと判断されるようになると（ステップＳ３１４：ＹＥＳ）、更に自立運転に至った後の経過時間が前記所定時間Ｔａ以上になったか否かが判断される（ステップＳ３１６）。

そして、所定時間Ｔａ以上になると（ステップＳ３１６：ＹＥＳ）、車室内の温度等に基づいてこのとき必要とされるコンプレッサ２２の負荷が算出されるとともに、その算出された負荷が上記目標負荷Ｔｆｃとして設定される（ステップＳ３１８）。すなわち、この後コンプレッサ２２の負荷ｆｃは、所望の冷房性能が得られるだけの負荷ｆｃに復帰されるとともに、そのときどきに適した値に調節制御される。

次に、上記自動停止処理の具体的な処理手順について説明する。
図６に示すように、この処理では先ず、エアコンスイッチが「オン」操作されているか否かが判断される（ステップＳ５０２）。そして、エアコンスイッチが「オフ」操作されているときには（ステップＳ５０２：ＮＯ）、コンプレッサ２２が非作動状態であり、このとき電動機２６の駆動を開始したところで、同電動機２６の出力軸２６ａにコンプレッサ２２の負荷ｆｃが加わることがないとして、通常制御が実行される（ステップＳ５０４）。すなわち、このときには、コンプレッサ２２の負荷ｆｃを操作することなく、速やかに電動機２６の駆動が開始される。

一方、エアコンスイッチが「オン」操作されているときには（ステップＳ５０２：ＹＥＳ）、以下の処理（ステップＳ５０６〜Ｓ５１４）を通じて、上述したコンプレッサ２２の駆動源を内燃機関２から電動機２６へと切り替える処理が実行される。

すなわち先ず、前記目標負荷Ｔｆｃとして、「０」が設定されるとともに、内燃機関２の駆動が停止される（ステップＳ５０６）。
そしてその後、コンプレッサ２２の負荷ｆｃが前記所定の負荷γ（本実施の形態では「０」）以下になったか否かが判断され（ステップＳ５０８）、同所定の負荷γ以下になったと判断されるようになると（ステップＳ５０８：ＹＥＳ）、電動機２６の駆動が開始される（ステップＳ５１０）。

その後、電動機２６の駆動が開始された後の経過時間が前記所定時間Ｔｂ以上になったか否かが判断される（ステップＳ５１２）。そして、所定時間Ｔｂ以上になったと判断されるようになると（ステップＳ５１２：ＹＥＳ）、車室内の温度等に基づいてこのとき必要とされる負荷が算出されるとともに、その算出された負荷が上記目標負荷Ｔｆｃとして設定される（ステップＳ５１４）。すなわち、この後コンプレッサ２２の負荷ｆｃは、所望の冷房性能が得られるだけの負荷ｆｃに復帰されるとともに、そのときどきに適した値に調節制御される。

図７および図８は、エアコンスイッチが「オン」操作されているときにおける上記自動停止始動処理の処理態様の具体例を示したものであり、以下、これら図７および図８を併せ参照して、上述したコンプレッサ２２の駆動源の切り替えが具体的にどのように行われるかを更に詳述する。

なお、これら図７および図８において、それぞれ［ａ］はプーリ回転速度ＮＥｉ、コンプレッサ回転速度Ｎｃ、及び電動機回転速度Ｎｍの推移を示し、［ｂ］はコンプレッサ２２の負荷ｆｃの推移を示している。また、これら図７および図８において、特に図７は、内燃機関２の自動始動時における駆動源の切り替え態様を示し、図８は、同内燃機関２の自動停止時における駆動源の切り替え態様を示す。

ここでは先ず、図７に基づいて、内燃機関２の自動始動時における駆動源の切り替え態様を説明する。
時刻ｔ１１以前では、同図［ａ］に示されるように、内燃機関２が停止されており、プーリ回転速度ＮＥｉも「０」である。また、コンプレッサ２２が電動機２６によって駆動されており、コンプレッサ回転速度Ｎｃと電動機回転速度Ｎｍとが同じ速度となっている。その一方で、同図［ｂ］に示されるように、このときコンプレッサ２２の負荷ｆｃは、所望の冷房性能が得られるだけの値に制御されている。

そして、時刻ｔ１１において、自動始動条件が成立すると、同図［ａ］に示されるように、内燃機関２の駆動が開始され、これに伴いプーリ回転速度ＮＥｉが徐々に上昇する。また、これに併せて、前記目標回転速度ＴＮｍが所定速度αに設定され、これにより、その後において電動機回転速度Ｎｍが所定速度αまで徐々に上昇する。

そしてその後の時刻ｔ１３において、同図［ａ］に示されるように、プーリ回転速度ＮＥｉが電動機回転速度Ｎｍを上回り、コンプレッサ２２の駆動源が電動機２６から内燃機関２へと切り替わる。

本例では、こうしたコンプレッサ２２の駆動源の内燃機関２への切り替えに際し、電動機回転速度Ｎｍが所定速度αまで予め上昇されている。このため、プーリ回転速度ＮＥｉが所定速度ＮＥｆに相当する速度になった後、換言すれば、内燃機関２が自立運転に至った（時刻ｔ１２）後に、上記駆動源が内燃機関２へと切り替わる。

一方、時刻ｔ１１においては、前記目標負荷Ｔｆｃが「０」に設定される。これに伴って、同図［ｂ］に示されるように、コンプレッサ２２の負荷ｆｃが徐々に低下する。これにより、上記駆動源の内燃機関２への切り替えに際し、コンプレッサ２２の負荷ｆｃが内燃機関２の始動を妨げることのない値まで予め低下される。

また、その後の時刻ｔ１４において、コンプレッサ２２の負荷ｆｃが「０」になると、電動機２６の駆動が停止され、その後において電動機回転速度Ｎｍが徐々に低下する。すなわち、コンプレッサ２２の負荷ｆｃ分を電動機２６によって補う必要が完全になくなったときに、同電動機２６の駆動が停止される。

その後、内燃機関２が自立運転に至ってから所定時間Ｔａが経過したタイミングで（時刻ｔ１６）、必要な冷房性能が再び確保されるように、コンプレッサ２２の負荷ｆｃの増大が開始される。これにより、内燃機関２が自立運転に至った直後にあって不安定な機関運転状態である期間（時刻ｔ１２〜ｔ１５）において、コンプレッサ２２の負荷ｆｃがクランク軸２ａに加わることが抑制される。

そして、時刻ｔ１６以降においては、コンプレッサ２２の負荷ｆｃが所望の負荷まで次第に復帰され、所望の冷房性能が得られるようになる。
次に、図８に基づいて、内燃機関２の自動停止時における駆動源の切り替え態様を説明する。

時刻ｔ２１以前では、同図［ａ］に示されるように、コンプレッサ２２が内燃機関２によって駆動されており、コンプレッサ回転速度Ｎｃとプーリ回転速度ＮＥｉとが同じ速度となっている。また、電動機２６の駆動が停止されており、電動機回転速度Ｎｍは「０」である。その一方で、同図［ｂ］に示されるように、このときコンプレッサ２２の負荷ｆｃは、所望の冷房性能が得られるだけの値に制御されている。

そして、時刻ｔ２１において、自動停止条件が成立すると、同図［ａ］に示されるように、内燃機関２の駆動が停止され、その後においてプーリ回転速度ＮＥｉが徐々に低下する。その一方で、このとき前記目標負荷Ｔｆｃが「０」に設定され、これに伴って、同図［ｂ］に示されるように、コンプレッサ２２の負荷ｆｃが徐々に低下する。

その後の時刻ｔ２２において、コンプレッサ２２の負荷ｆｃが「０」になると、同図［ａ］に示されるように、電動機２６の駆動が開始される。そして、その後の時刻ｔ２３において、電動機回転速度Ｎｍがプーリ回転速度ＮＥｉを上回り、コンプレッサ２２の駆動源が内燃機関２から電動機２６へと切り替わる。このように、本例では、コンプレッサ２２の駆動源が、同コンプレッサ２２の負荷ｆｃが「０」になった後に電動機２６へと切り替わる。

その後の時刻ｔ２４において、電動機２６の駆動が開始されてから前記所定時間Ｔｂが経過すると、コンプレッサ２２の負荷ｆｃの所望の負荷への復帰が開始される。これにより、電動機回転速度Ｎｍが十分に上昇するまでの期間（時刻ｔ２２〜ｔ２４）において、コンプレッサ２２の負荷ｆｃが電動機２６の出力軸２６ａに加わることが抑制されるようになる。

そして、この時刻ｔ２４以降においては、コンプレッサ２２の負荷ｆｃが所望の負荷まで次第に復帰され、所望の冷房性能が得られるようになる。
以上説明したように、本実施の形態によれば、以下に記載する効果が得られるようになる。

（１）内燃機関２の再始動に際して、コンプレッサ回転速度Ｎｃを所定速度αまで予め上昇させるようにした。このため、内燃機関２の再始動後、同内燃機関２が自立運転可能な回転速度以上となった後に、コンプレッサ２２の駆動源が電動機２６から内燃機関２へと切り替えられるようになる。すなわち、内燃機関２が未だ不安定な状態で運転されている間は、電動機２６によるコンプレッサ２２の駆動が継続されるようになる。そのため、未だ回転が安定せず、不安定な状態の内燃機関２にコンプレッサ２２の負荷ｆｃが加わることが回避されるようになり、始動性の悪化が好適に抑えられる。従って、内燃機関２の再始動に際してのコンプレッサ２２の駆動源の切り替えを円滑に行うことができる。

（２）また、コンプレッサ２２として可変容量型のコンプレッサを用い、そうした内燃機関２の再始動に際して、同コンプレッサ２２の負荷ｆｃを低下させるようにした。このため、電動機２６から内燃機関２へのコンプレッサ２２の駆動源の切り替えに伴う同内燃機関２の負荷の増大を抑えることができ、再始動時の始動性の悪化を更に好適に抑えることができるようになる。

（３）また、内燃機関２の再始動に際し、コンプレッサ２２の負荷ｆｃが「０」になった後に、電動機２６の駆動を停止するようにした。これにより、コンプレッサ２２の負荷ｆｃ分を電動機２６によって補う必要が完全になくなったときに、同電動機２６の駆動を停止することができるようになり、その駆動を適正なタイミングで停止することができるようになる。

（４）また、内燃機関２の再始動に際し、内燃機関２が自立運転に至ってから所定時間Ｔａが経過した後、コンプレッサ２２の負荷ｆｃの復帰を開始するようにした。これにより、内燃機関２が自立運転に至った直後の不安定な運転状態である所定期間において、クランク軸２ａにコンプレッサ２２の過大な負荷ｆｃが加わることを好適に抑制することができるようになる。従って、コンプレッサ２２の負荷ｆｃの復帰を、同負荷ｆｃを増大させたところで内燃機関２の運転状態を悪化させることのない適正なタイミングで開始することができるようになる。

（５）内燃機関２の自動停止に際し、コンプレッサ２２の負荷ｆｃを低下させるようにした。これにより、コンプレッサ２２の駆動源の電動機２６への切り替え時に、電動機２６に加わるコンプレッサ２２の負荷ｆｃが抑えられるようになる。従って、電動機２６によるコンプレッサ２２の駆動を好適に開始することができ、自動停止に際しての駆動源の切り替えを円滑に行うことができる。

（６）また、内燃機関２の自動停止に際し、コンプレッサ２２の負荷ｆｃが「０」になった後に、電動機２６の駆動を開始するようにした。これにより、電動機２６が過負荷状態に陥ることが好適に抑制されるタイミングで、同電動機２６の駆動を開始することができるようになる。

（７）また、内燃機関２の自動停止に際し、電動機２６の駆動が開始されてから所定時間Ｔｂが経過した後に、コンプレッサ２２の負荷ｆｃの増大を開始するようにした。これにより、電動機回転速度Ｎｍが十分に上昇したタイミング、換言すれば、コンプレッサ２２の負荷ｆｃを増大させたところで電動機２６が過負荷状態に陥ることが好適に抑制されるタイミングで、コンプレッサ２２の負荷ｆｃの復帰を開始することができるようになる。

なお、上記実施の形態は、以下のように変更して実施してもよい。
・上記実施の形態では、自動始動条件が成立したときに、直ちに内燃機関２の始動を開始するようにしたが、内燃機関２の速やかな始動よりもその始動性能の維持が重視されるシステムにあっては、コンプレッサ２２の負荷ｆｃが十分に低下するのを待って、内燃機関２の始動を開始するようにしてもよい。

・上記実施の形態では、内燃機関２の再始動に際し、コンプレッサ２２の負荷ｆｃが「０」になったタイミングで、電動機２６の駆動を停止するようにしたが、この停止タイミングは、プーリ回転速度ＮＥｉが電動機回転速度Ｎｍを上回った後のタイミングであれば、適宜変更可能である。すなわち、電動機２６の駆動停止のタイミングが、内燃機関２が自立運転に至った後のタイミングであれば、自立運転前の内燃機関２にコンプレッサ２２の負荷ｆｃが加わることが回避される。

内燃機関２が自立運転に至った旨は、例えば機関回転速度ＮＥが上記所定速度ＮＥｆ以上になったこと、電動機回転速度Ｎｍが所定速度α以上になったこと、或いは内燃機関２の始動を開始した後に所定時間が経過したこと、等によって判断することができる。

また内燃機関２が自立運転に至り、プーリ回転速度ＮＥｉが電動機回転速度Ｎｍを上回ると、電動機２６にかかる負荷が「０」となり、電動機回転速度Ｎｍが一時的に吹き上がることがある。そこで、電動機回転速度Ｎｍの推移を監視し、そうした電動機回転速度Ｎｍの吹き上がりが確認されたことを、自立運転に至った旨の判定条件とするようにしても良い。

・上記実施の形態では、内燃機関２の再始動に際し、内燃機関２が自立運転に至ってから所定時間Ｔａが経過した後に、コンプレッサ２２の負荷ｆｃの復帰を開始するようにした。その復帰に伴う内燃機関２の運転状態の不安定化を適正に抑制することが可能であれば、同復帰を開始するタイミングやその復帰にかかるコンプレッサ２２の制御態様は、任意に変更可能である。

・上記実施の形態において、コンプレッサ２２の駆動源の電動機２６への切り替え時に、同電動機２６が過負荷状態に陥ることが回避されるのであれば、その切り替えに先立って上記負荷ｆｃを必ずしも低下させる必要はない。

・上記実施の形態では、自動停止条件が成立したときに、コンプレッサ２２の負荷ｆｃが「０」になったことをもって、電動機２６の駆動を開始するようにした。電動機２６が過負荷状態に陥ることを好適に抑制することができるのであれば、上記負荷ｆｃが「０」よりも大きい所定値以下になったことをもって、電動機２６の駆動を開始するようにしてもよい。

・また、電動機回転速度Ｎｍの推移に基づいて電動機２６の異常の有無を判定する処理が実行されるシステムに本発明が適用される場合には、上記所定値として、そうした判定処理における誤検出が好適に抑制されるコンプレッサ２２の負荷ｆｃを設定することも可能である。

・上記実施の形態では、内燃機関２の自動停止に際し、電動機２６の駆動が開始されてから所定時間Ｔｂが経過した後に、コンプレッサ２２の負荷ｆｃの復帰を開始するようにした。その復帰に際して電動機２６が過負荷状態に陥ることを好適に抑制することができるのであれば、同復帰を開始するタイミングやその復帰にかかるコンプレッサ２２の制御態様は、任意に変更可能である。

・上記実施の形態では、本発明を補機としてのコンプレッサ２２が搭載された内燃機関２に適用するようにした。本発明は、例えば可変容量型の油圧ポンプ等、機関停止時にその作動が維持されるものであってその負荷を可変設定可能な可変負荷型の補機が搭載される内燃機関であれば、その構成を適宜変更した上で、適用可能である。

・上記実施の形態では、エコラン機能を有する車両に本発明を適用するようにした。これに限らず、例えば図９に示すように、車両の動力源として内燃機関２の他にモータジェネレータ３２を有し、それら内燃機関２やモータジェネレータ３２から出力される動力が動力伝達機構３４を介して車輪８に伝達される車両、いわゆるハイブリッド車両等にも、本発明は適用可能である。通常、ハイブリッド車両では、その運転状態に応じて内燃機関２が自動停止、及び自動始動される。そうしたハイブリッド車両に本発明を適用すれば、自動始動時における内燃機関２の始動性能の低下や、自動停止時に電動機２６が過負荷状態に陥ることを、好適に抑制することが可能になる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の実施の形態には、次のような各種の形態を含むものであることを付記しておく。
（イ）間欠運転される内燃機関に対して第１のワンウェイクラッチを介して回転軸が連結され、且つ電動機に対して第２のワンウェイクラッチを介して同回転軸が連結された補機を、機関運転中は前記内燃機関を駆動源として、機関停止中は前記電動機を駆動源として駆動する方法であって、前記補機の回転軸に対する前記電動機側からの入力回転速度を、前記内燃機関が自立運転に至るときの前記補機の回転軸に対する前記内燃機関側からの入力回転速度以上とするように前記電動機の回転速度を制御する回転制御行程と、その回転制御行程の実施後に前記内燃機関の再始動を開始する再始動行程と、を有して、前記内燃機関の再始動に応じて前記補機の駆動源を前記電動機から前記内燃機関に切り替えることを特徴とする内燃機関の補機駆動方法。

（ロ）上記（イ）に記載の内燃機関の補機駆動方法において、前記補機は、負荷を可変とする可変負荷型の補機であり、前記回転制御行程の実施と共に、前記補機の負荷を低下させる負荷低下行程を更に備えることを特徴とする内燃機関の補機駆動方法。

（ハ）上記（ロ）に記載の内燃機関の補機駆動装置において、前記負荷低下行程によって前記補機の負荷が所定の負荷まで低下した後に、前記電動機の駆動を停止する駆動停止行程を更に備えることを特徴とする内燃機関の補機駆動方法。

（ニ）上記（ロ）又は（ハ）に記載の内燃機関の補機駆動方法において、前記内燃機関が自立運転に至ってから所定期間が経過したときに、前記補機の負荷を再び増大させる負荷増大行程を更に備えることを特徴とする内燃機関の補機駆動方法。

（ホ）可変負荷型の補機として構成され、間欠運転される内燃機関に第１のワンウェイクラッチを介して回転軸が連結されるとともに、電動機に第２のワンウェイクラッチを介して同回転軸が連結された補機を、機関運転中は前記内燃機関を駆動源として、機関停止中は前記電動機を駆動源として駆動する方法であって、前記補機の負荷を低下させる負荷低下行程と、その負荷低下行程の実施後に前記内燃機関を停止させる機関停止行程と、を有して、前記内燃機関の停止に応じて前記補機の駆動源を前記内燃機関から前記電動機に切り替えることを特徴とする内燃機関の補機駆動方法。

（ヘ）上記（ホ）に記載の内燃機関の補機駆動方法において、前記負荷低下行程によって前記補機の負荷が所定の負荷まで低下した後に、前記電動機の駆動を開始する駆動開始行程を更に備えることを特徴とする内燃機関の補機駆動装置。

（ト）上記（ホ）又は（ヘ）に記載の内燃機関の補機駆動方法において、前記負荷低下行程の実施後、前記電動機の駆動が開始されてから所定期間が経過したときに前記補機の負荷を再び増大させる負荷増大行程を更に備えることを特徴とする内燃機関の補機駆動方法。

本発明の一実施の形態が適用される車両の概略構成を示すブロック図。 自動始動時における切り替え処理の概要を説明するための略図。 自動停止時における切り替え処理の概要を説明するための略図。 自動停止始動処理の処理手順を示すフローチャート。 自動始動処理の処理手順を示すフローチャート。 自動停止処理の処理手順を示すフローチャート。 自動始動時における切り替え処理の処理態様の一例を示すタイミングチャート。 自動停止時における切り替え処理の処理態様の一例を示すタイミングチャート。 本発明の他の実施の形態が適用される車両の概略構成を示すブロック図。

符号の説明

１…車両、２…内燃機関、２ａ…クランク軸、３…スタータモータ、４…変速機、６…出力軸、８…車輪、１２，１８…プーリ、１４…伝動ベルト、２０…第１のワンウェイクラッチ、２２…コンプレッサ、２２ａ…回転軸、２４…第２のワンウェイクラッチ、２６…電動機、２６ａ…出力軸、３０…電子制御装置、３２…モータジェネレータ、３４…動力伝達機構。

Claims (3)

1. 間欠運転される内燃機関に第１のワンウェイクラッチを介して補機の回転軸を連結するとともに電動機を第２のワンウェイクラッチを介して同補機の回転軸に連結して、機関停止中の前記補機の駆動を前記電動機により維持する内燃機関の補機駆動装置であって、
   前記補機は、可変負荷型の補機として構成され、
   前記内燃機関の再始動に際して、前記補機の回転軸に対する前記電動機側からの入力回転速度を、前記内燃機関が自立運転に至るまで前記補機の回転軸に対する前記内燃機関側からの入力回転速度以上とするように前記電動機の回転速度を制御するとともに、前記補機の負荷を低下させる
   ことを特徴とする内燃機関の補機駆動装置。
2. 前記電動機の回転速度の制御後、前記補機の負荷が所定の負荷まで低下したときに該電動機の駆動を停止する請求項１に記載の内燃機関の補機駆動装置。
3. 前記補機の負荷を低下させた後、前記内燃機関が自立運転に至ってから所定期間が経過した後、前記補機の負荷を再び増大させる請求項１又は２に記載の内燃機関の補機駆動装置。

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