JP4175033B2

JP4175033B2 - エンジンの始動装置

Info

Publication number: JP4175033B2
Application number: JP2002167321A
Authority: JP
Inventors: 勝彦宮本
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2002-06-07
Filing date: 2002-06-07
Publication date: 2008-11-05
Anticipated expiration: 2022-06-07
Also published as: JP2004011552A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンと回転電機とをベルトを介して接続して駆動力を相互に伝達できるようにしたハイブリッド式自動車に用いて好適の、エンジンの始動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、エンジンに回転電機（モータジェネレータ：Ｍ／Ｇ）を付設したハイブリッド式自動車が広く知られている。図４は従来のハイブリッド式自動車の概略構成の一例を示す模式図であって、１はエンジン、２はクラッチ、３はトランスミッション、４はモータジェネレータである。エンジン１の駆動軸１ａの一端はクラッチ２を介してトランスミッション３に接続されており、エンジン１の駆動力はトランスミッション３からデフ９を介して車輪１０に伝達される。また、モータジェネレータ４はインバータ５を介してバッテリ６に電気的に接続されており、モータジェネレータ４とエンジン１の駆動軸１ａの他端とがベルト７を介して機械的に接続されている。
【０００３】
このような構成のハイブリッドシステムでは、エンジン１の駆動力が不足する場合にはモータジェネレータ４をモータとして作動させてエンジン１をアシストするとともに、エンジン出力に余裕がある場合やブレーキ時においては、モータジェネレータ４を発電機として作動させてバッテリ６に電力を蓄えるように構成されている。
【０００４】
ところで、一般にこのような構成のハイブリッド式自動車では、アイドルストップ機能も設けられており、交差点等において車両が停車した場合、所定の停止条件が成立するとエンジンを自動的に停止させたり（アイドルストップ）、その後、所定の再始動条件が成立するとエンジンを自動的に再始動させたりすることにより、燃料を節約したり排気エミッションを改善したりすることができる。
【０００５】
なお、モータジェネレータ４はスタータモータとしての機能も兼ね備えており、モータジェネレータ４をモータ作動させることでエンジン１を始動させるようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、モータジェネレータ４をスタータモータとして作動させる場合、エンジンの起動時には比較的大きなトルクをモータジェネレータ４から伝えるためベルト張力を大きく設定しておく必要がある。しかし、張力を大きくするとフリクションが大きくなり燃費の悪化を招くとともに、モータジェネレータ４が接続されたクランクシャフトやその軸受け等に異常磨耗をきたし耐久性が低下するおそれがある。
【０００７】
これに対して、例えば特許公報第３１９５２８７号には、モータ機能と発電機能とを有する補機モジュール（モータジェネレータ又は回転電機に相当）とエンジンとの間をベルトで接続して動力伝達可能に構成し、モータによるエンジン始動時にベルト最緩み側となる位置にオートテンショナを配置する構成が開示されている（第２実施例及び図３，図４参照）。
【０００８】
そして、この技術では、オートテンショナの配置の工夫及びオートテンショナの設定張力を予め大きくしておくことにより、補機モジュールからエンジンへの始動トルク伝達とエンジントルクによる補機モジュールの駆動とを両立できるようにしている。
しかしながら、このような従来の技術におけるオートテンショナは、ベルト張力を常に一定に保つものでしかなく、ベルトによる動力伝達経路の部分部分での張力分布を適切なものとすることができるものの、オートテンショナの設定張力を常時大きめにしておく必要があることから、やはりフリクション増加により燃費が悪化するとともに耐久性が低下するおそれがある。
【０００９】
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、燃費及び耐久性の低下を招くことなく、エンジン始動時にベルト張力を高めて確実にエンジンを始動できるようにした、エンジンの始動装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１記載の本発明のエンジンの始動装置は、エンジンの出力軸に連結される第１のプーリと、上記エンジンに動力を伝達して上記エンジンを始動させるモータ機能と上記エンジンにより駆動されて発電作動する発電機能とを有する回転電機と、上記回転電機の回転軸に連結された第２のプーリと、上記両プーリ間に掛け渡された動力伝達用のベルトと、上記ベルトの張力を調整するベルト張力調整機構と、上記回転電機が上記エンジンを始動させる場合は上記回転電機が上記エンジンにより駆動される場合に比べて上記張力を増加させるよう上記ベルト張力調整機構の作動を制御する制御手段とをそなえ、上記制御手段は、上記エンジンがアイドルストップ中である場合は上記張力を増加させるよう上記べルト張力調整機構を作動させ、上記エンジンが通常の停止状態である場合は上記回転電機の始動作動に連動して上記張力を増加させることを特徴としている。
【００１１】
したがって、比較的大きなトルクを回転電機からエンジンに伝達する機関始動時には回転電機の駆動力を確実にエンジンに伝達することができ、エンジンの始動性が向上する。また、回転電機がエンジンにより駆動される場合は相対的に張力を低下させることになるのでフリクションが低下して燃費の悪化や耐久性の低下を抑制することができる。
【００１３】
また、迅速な始動が要求されるアイドルストップ状態からの始動時には事前にベルト張力が増大されることとなるためエンジン始動を速やかに行なうことができる。また、比較的長期間エンジンの運転されない可能性のある通常の停止状態では、ベルト張力が通常の張力に維持されることになり、ベルトの耐久性の低下を極力抑制することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面により、本発明の一実施形態にかかるエンジンの始動装置について説明すると、図１はその全体構成を示す模式図、図２はその要部の構成を示す模式図、図３はその動作を説明するフローチャートの一例である。
さて、本実施形態においても、車両の全体構成の概要は従来技術の欄で説明したものと同様に構成されている。つまり、すでに図４を用いて説明したように、エンジン１の駆動軸（出力軸）１ａの一端はクラッチ２を介してトランスミッション３に接続され、エンジン１の駆動力はトランスミッション３からデフ９を介して車輪１０に伝達されるようになっている。また、モータジェネレータ（回転電機）４はインバータ５を介してバッテリ６に電気的に接続されるとともに、動力伝達用ベルト７を介してエンジン１に機械的に接続されている。
【００１５】
そして、エンジン１の駆動力が不足するような場合にはモータジェネレータ４をモータとして作動させてエンジン１をアシストするとともに、エンジン出力に余裕がある場合やブレーキ時においては、モータジェネレータ４を発電機として作動させてバッテリ６に電力を蓄えるようになっている。
また、モータジェネレータ４はスタータモータとしての機能も有しており、モータジェネレータ４をモータとして作動させることで停止しているエンジン１を始動させることができるようになっている。
【００１６】
次に、図１を用いて本発明の要部について説明すると、エンジン１の駆動軸１ａ（図４参照）には、クランクプーリ（第１のプーリ）２１が固定されており、また、モータジェネレータ４の回転軸（図示省略）にはモータジェネレータプーリ（第２のプーリ）２２が固定されている。そして、これらの両プーリ２１，２２間に上述したベルト７が掛け渡されている。そして、発電時にはベルト７を介してエンジン１側からモータジェネレータ４側に駆動力が伝達され、また、モータアシスト時やエンジン始動時にはモータジェネレータ４側からエンジン側１に駆動力が伝達されるようになっている。なお、図１において、１０１はエンジン１のシリンダブロック、１０２はシリンダヘッド、１０３はオイルパンである。
【００１７】
また、両プーリ２１，２２の間にはベルト７の張力を調整するベルト張力調整機構２３が設けられている。このベルト張力調整機構２３は、図示するように、テンショナプーリ２４とアクチュエータ（モータ）２５とから構成されており、テンショナプーリ２４には上記ベルト７が巻回されている。
そして、アクチュエータ２５を作動させることで、テンショナプーリ２４を図中上下動させてベルト７の張力を変更することができるようになっている。なお、本実施形態では、図１に示すように、テンショナプーリ２４が上昇すると張力が増加し、テンショナプーリ２４が下降すると張力が減少するように構成されている。
【００１８】
ここで、図２に示すように、テンショナプーリ２４は軸２６に回転可能に支持されている。また、アクチュエータ２５の回転軸２７とテンショナプーリ２４の支持軸２６との間にはネジ機構２８等が介装されており、アクチュエータ２５が作動すると、このネジ機構２８によりテンショナプーリ２４の支持軸２６が上下に移動するようになっている。
【００１９】
また、図示はしないが、モータジェネレータ４の作動状態やアクチュエータ２５の作動状態を制御するためのコントローラ（制御手段又はＥＣＵ）が設けられている。このＥＣＵには、イグニッションキーの位置を検出するセンサ、ドライバのアクセル踏込み状態を検出するセンサ、ドライバのブレーキ操作を検出するブレーキセンサ、バッテリの残存容量（ＳＯＣ）を検出するＳＯＣセンサ、車速を検出する車速センサ等の種々のセンサ（いずれも図示省略）が接続されており、ＥＣＵでは各種センサからの検出情報に基づいて、モータジェネレータ４の作動状態を切り換えたり、ベルト張力調整機構２３のアクチュエータ２５の作動を制御したりするようになっている。
【００２０】
以下、ベルト張力調整機構２３のアクチュエータ２５の作動制御に着目して説明すると、各センサからの情報に基づきＥＣＵでエンジン１の始動が検出された場合（つまり、モータジェネレータ４によりエンジン１を始動させる場合）には、モータジェネレータ４がエンジン１により駆動される場合に比べてベルト７の張力が増加するようにベルト張力調整機構２３の作動が制御されるようになっている。なお、モータジェネレータ４がエンジン１により駆動される際のベルト７の張力は、エンジン１に付設された種々の補機を駆動する際に設定される一般的なベルト張力程度であって、以下、このような張力を所定の張力又は通常の張力という。
【００２１】
ところで、このようなベルト７の張力の調整を行なうのは、エンジン１の起動時には比較的大きなトルクをモータジェネレータ４から伝えるためベルト張力を大きく設定しておく必要があるからである。ただし、張力を大きくするとフリクションが大きくなり燃費の悪化を招くとともに、モータジェネレータ４が接続された出力軸１ａやその軸受け等の耐久性が低下するおそれがあるので、このようなエンジン１の始動時以外は、ベルト張力を増大させないようにベルト張力調整機構２３の作動が制御されるようになっている。
【００２２】
具体的には、エンジンの始動完了が検出される（つまり、エンジンの運転中が検出される）と、ベルト７の張力が上記所定の張力に戻るようにベルト張力調整機構２３の作動が制御されるようになっている。
ところで、エンジンの停止状態としては、エンジンキーオフによる停止（通常停止）とアイドルストップによる停止とがあるが、ＥＣＵではこれらのエンジン停止状態を判定して、判定された態様に応じてベルト張力調整機構２３を制御するようになっている。
【００２３】
つまり、アイドルストップ時には、その後比較的短時間後にエンジンの再始動が行なわれる可能性が高いので、この場合にはアイドルストップとともにベルト張力が増加するようにベルト張力調整機構２３の作動を制御する。
これに対して、エンジンキーがオフの場合には、その後すぐにエンジン１を始動させる可能性が低いのでベルト７の張力を高めておく必要はない。そこで、この場合にはエンジン運転中と同様にベルト７の張力を所定張力に維持しておき、エンジンキーオンが判定されるか、又は、モータジェネレータ４によるエンジン１の始動作動が判定されると、ベルト張力が増加するようにベルト張力調整機構２３の作動を制御するようになっている。
【００２４】
本発明の一実施形態に係るエンジンの始動装置は、上述のように構成されているので、図３のフローチャートを用いてその作用を説明すると以下のようになる。
まず、ステップＳ１においてエンジン１がアイドルストップ中であるか否かを判定し、アイドルストップ中であれば、ステップＳ２に進んでベルト７の張力を増大させる。また、アイドルストップ中でなければ、ステップＳ１からステップＳ５に進み、エンジン停止であるか否かを判定する。そして、エンジンが停止していない（すなわち、エンジン１が運転中）と判定するとそのままリターンする。
【００２５】
また、ステップＳ５においてエンジン停止時であればステップＳ６に進み、エンジン１のキースイッチがオンとなった（又は、モータジェネレータ４の始動作動があった）か否か、つまり始動指令があったか否かを判定する。エンジン１の始動指令がない場合にはベルト張力を高める必要がないので、ベルトの張力を通常状態に維持してリターンする。また、エンジン１の始動指令があると、上述のステップＳ２に進んでベルト７の張力を増大させる。
【００２６】
そして、エンジンの始動時にはステップＳ３でエンジンの始動完了が判定されるまで、ベルト７の張力を増大させた状態を維持するとともに、ステップＳ３でエンジンの始動完了が判定されると、ステップＳ４に進み、ベルト７の張力を通常の状態に戻してリターンする。
したがって、本発明のエンジンの始動装置によれば、モータジェネレータ４ががエンジン１を始動させる場合は、モータジェネレータ４がエンジン１により駆動される場合に比べてベルト７の張力が増加するので、比較的大きなトルクをモージェネレータ４からエンジン１に伝達する始動時には、モータジェネレータ４の駆助力を確実に且つ効率よくエンジン１に伝達させることができエンジン１の始動性を向上させることができる利点があるうえ、モータジェネレータ４がエンジン１により駆動される場合は相対的に張力を低下させることになるためフリクションが低下して燃費及び耐久性の低下を抑制することができる。
【００２７】
また、エンジン１のアイドルストップ時にベルト張力を増加させるようベルト張力調整機構２３を作動させるので、迅速な始動が要求されるアイドルストップ状態からの始動時には事前に張力を増大させることができ、速やかにエンジン１を始動させることができる。
さらには、エンジン１が通常の停止状態である場合はモータジェネレータ４のの始動作動に連動してベルト張力を増加させるので、比較的長期間エンジン１の運転が停止される可能性のある通常の停止状態ではベルト張力が通常の張力に維持されることになり、ベルト７の耐久性の低下を極力抑制することができる。
【００２８】
なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えばベルト張力調整機構２３は、少なくとも、ベルト７の張力を変更可能に構成されていればよく、どのように構成するかはスペースやコスト等の要求に応じて決定すればよい。
【００２９】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１記載の本発明のエンジンの始動装置によれば、回転電機がエンジンを始動させる場合は回転電機がエンジンにより駆動される場合に比べてベルトの張力を増加させるので、比較的大きなトルクを回転電機からエンジンに伝達する機関始動時には回転電機の駆動力を確実にエンジンに伝達することができ、エンジンの始動性が向上する。また、回転電機がエンジンにより駆動される場合は相対的に張力を低下させることになるのでフリクションが低下して燃費の悪化や耐久性の低下を抑制できる。
また、エンジンがアイドルストップ中である場合はベルト張力を増加させるようべルト張力調整機構を作動させ、エンジンが通常の停止状態である場合は回転電機の始動作動に連動して上記張力を増加させるので、迅速な始動が要求されるアイドルストップ状態からの始動時には事前にベルト張力が増大されることとなるためエンジン始動を速やかに行なうことができる。また、比較的長期間エンジンの運転されない可能性のある通常の停止状態では、ベルト張力が通常の張力に維持されることになり、ベルトの耐久性の低下を極力抑制することができる。つまり、回転電機の始動作動に連動して張力が増大されるため張力が長期間張力が増大されたままになることがなく、これによりベルトの耐久性を確実に確保することができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかるエンジンの始動装置の全体構成を示す模式図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかるエンジンの始動装置の要部の構成を示す模式図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかるエンジンの始動装置の動作を説明するフローチャートの一例である。
【図４】従来のハイブリッド式自動車の概略構成の一例を示す模式図である。
【符号の説明】
１エンジン
７ベルト
４モータジェネレータ（回転電機）
２１クランクプーリ（第１のプーリ）
２２モータジェネレータプーリ（第２のプーリ）
２３ベルト張力調整機構

Claims

エンジンの出力軸に連結される第１のプーリと、
上記エンジンに動力を伝達して上記エンジンを始動させるモータ機能と上記エンジンにより駆動されて発電作動する発電機能とを有する回転電機と、
上記回転電機の回転軸に連結された第２のプーリと、
上記両プーリ間に掛け渡された動力伝達用のベルトと、
上記ベルトの張力を調整するベルト張力調整機構と、
上記回転電機が上記エンジンを始動させる場合は上記回転電機が上記エンジンにより駆動される場合に比べて上記張力を増加させるよう上記ベルト張力調整機構の作動を制御する制御手段とをそなえ、
上記制御手段は、上記エンジンがアイドルストップ中である場合は上記張力を増加させるよう上記べルト張力調整機構を作動させ、上記エンジンが通常の停止状態である場合は上記回転電機の始動作動に連動して上記張力を増加させる
ことを特徴とする、エンジンの始動装置。