JP5913065B2 - Starter for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関の始動装置に関する。 The present invention relates to a starter for an internal combustion engine.
内燃機関の始動時に、回転電機を駆動して内燃機関を所定の回転数まで駆動させる、クランキングが行われる。内燃機関の回転数を増加させていく過程で、当該回転数が、駆動系の共振帯と重なる場合がある。駆動系とは、原動機の動力を負荷に伝達する機器の一群を指し、例えば、内燃機関、シャフト、フライホイール及びねじれダンパを含んだ系である。内燃機関の回転数が駆動系の共振帯と重なり、駆動系の共振が生じると、当該駆動系を搭載した車両の振動、騒音が増加し、乗員の乗り心地が悪化する。 When starting the internal combustion engine, cranking is performed in which the rotating electrical machine is driven to drive the internal combustion engine to a predetermined rotational speed. In the process of increasing the rotational speed of the internal combustion engine, the rotational speed may overlap with the resonance band of the drive system. A drive system refers to a group of devices that transmit the power of a prime mover to a load, and includes, for example, an internal combustion engine, a shaft, a flywheel, and a torsion damper. When the rotational speed of the internal combustion engine overlaps with the resonance band of the drive system and resonance of the drive system occurs, the vibration and noise of the vehicle equipped with the drive system increase, and the ride comfort of the occupant deteriorates.
そこで、例えば下記特許文献1では、駆動系の共振帯を素早く通り抜けるように、内燃機関の回転数を制御している。具体的には、内燃機関の回転数が共振帯に差し掛かると、回転電機のクランキングトルクを一時的に増加させて、内燃機関の回転数を急速に上げる。
Therefore, for example, in
ところで、回転電機のクランキングトルクを増加させると、その分、回転電機に電力を供給するバッテリの電力消費量が増加する。そうなると、クランキングトルクの増加に備えてバッテリの容量を増やさなければならず、バッテリの大型化の原因となる。そこで、本発明は、クランキングトルクの増加を伴わなくても、乗り心地の悪化を緩和できる、内燃機関の始動装置を提供することを目的とする。 By the way, when the cranking torque of the rotating electrical machine is increased, the power consumption of the battery that supplies power to the rotating electrical machine is increased accordingly. If so, the capacity of the battery must be increased in preparation for an increase in cranking torque, which causes an increase in the size of the battery. Therefore, an object of the present invention is to provide a starter for an internal combustion engine that can alleviate the deterioration of the ride comfort without increasing the cranking torque.
本発明は、内燃機関の始動装置に関するものである。当該始動装置は、内燃機関の始動期間に前記内燃機関を回転駆動させる、回転電機と、前記内燃機関及び前記回転電機の駆動力を伝達するシャフトと一体回転する第1ホイールと、前記第1ホイールと相対回転可能な第2ホイールと、前記第1ホイール及び第2ホイールとの間に封入された粘性可変流体と、を備えるフライホイールと、前記粘性可変流体の粘性を調整する、制御部と、を備える。前記制御部は、前記内燃機関の始動期間に、前記粘性可変流体の粘性を増加させて、前記内燃機関の回転駆動に伴い前記フライホイールに発生する振動を、前記粘性可変流体に吸収させる。 The present invention relates to a starting device for an internal combustion engine. The starting device includes: a rotating electric machine that rotates the internal combustion engine during a starting period of the internal combustion engine; a first wheel that rotates integrally with the internal combustion engine and a shaft that transmits a driving force of the rotating electric machine; and the first wheel. A flywheel comprising: a second wheel that can rotate relative to the second wheel; and a variable viscosity fluid sealed between the first wheel and the second wheel; and a controller that adjusts the viscosity of the variable viscosity fluid; Is provided. The control unit increases the viscosity of the viscosity variable fluid during a start-up period of the internal combustion engine, and causes the viscosity variable fluid to absorb vibration generated in the flywheel as the internal combustion engine is driven to rotate.
また、上記発明において、前記制御部は、前記内燃機関の回転数の増加に応じて、前記粘性可変流体の粘性を増加させることが好適である。 In the above invention, it is preferable that the controller increases the viscosity of the variable viscosity fluid in accordance with an increase in the rotational speed of the internal combustion engine.
また、上記発明において、前記制御部は、前記内燃機関の回転数が第1の回転数に到達するまで、前記粘性可変流体の粘性を増加させないことが好適である。 In the above invention, it is preferable that the controller does not increase the viscosity of the variable viscosity fluid until the rotational speed of the internal combustion engine reaches a first rotational speed.
また、本発明の別態様として、内燃機関の始動装置は、内燃機関の始動期間に前記内燃機関を回転駆動させる、回転電機と、前記内燃機関及び前記回転電機の駆動力を伝達するシャフトと一体回転する第1ホイールと、前記第1ホイールと相対回転可能な第2ホイールと、前記第1ホイール及び第2ホイールとの間に封入された粘性可変流体と、を備えるフライホイールと、前記粘性可変流体の粘性を調整する、制御部と、を備える。前記制御部は、前記内燃機関の始動期間に、前記粘性可変流体の粘性を増加させることで、前記内燃機関及びフライホイールを含む駆動系の共振周波数を低周波側にシフトさせる。 As another aspect of the present invention, an internal combustion engine starter is integrated with a rotating electrical machine that rotates the internal combustion engine during a start period of the internal combustion engine, and a shaft that transmits the driving force of the internal combustion engine and the rotating electrical machine. A flywheel comprising: a rotating first wheel; a second wheel rotatable relative to the first wheel; and a variable viscosity fluid enclosed between the first wheel and the second wheel; and the variable viscosity And a controller that adjusts the viscosity of the fluid. The control unit shifts the resonance frequency of the drive system including the internal combustion engine and the flywheel to a low frequency side by increasing the viscosity of the viscosity variable fluid during the start-up period of the internal combustion engine.
本発明によれば、クランキングトルクの増加を伴わなくても、乗り心地の悪化を緩和することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to alleviate the deterioration in riding comfort without increasing the cranking torque.
図1には、車両の駆動装置10が例示されている。駆動装置10は、内燃機関20、回転電機MG1,MG2、シャフト14、フライホイール16、制御部18、ねじれダンパ24、動力分割機構15及びリダクション機構17を備える。駆動装置10の一部は、内燃機関20を始動させる始動装置としての役割も有している。具体的には、本実施の形態に係る始動装置は、回転電機MG1、シャフト14、フライホイール16、制御部18を含む。
FIG. 1 illustrates a
内燃機関20は、複数の気筒(不図示)を備えたレシプロ式の機関であってよい。回転電機MG1は、内燃機関20の始動時(クランキング時)に内燃機関20を回転駆動させる。また、回転電機MG1は、始動後に自立回転する内燃機関20によって回転させられて発電する、発電機の機能を有してもよい。回転電機MG2は、内燃機関20と協働して駆動輪19を駆動させる原動機である。また、回転電機MG2は、車両の減速時等に駆動輪19により回転させられることで発電する、発電機の機能を有していてもよい。回転電機MG1及びMG2は、例えば永久磁石モータから構成される。
The
シャフト14は、内燃機関20及び回転電機MG1の駆動力を伝達する駆動軸である。シャフト14は、内燃機関20のクランクシャフト22を含んでいてよい。ねじれダンパ24は、エンジントルクの脈動を吸収する。ねじれダンパ24は、シャフト14の内燃機関20側に連結される入力側部材と、シャフト14の駆動輪19側に連結される出力側部材と、入力側部材と出力側部材との間に設けられた弾性材料から構成されていてよい。
The
動力分割機構15は、内燃機関20の動力を、回転電機MG1を駆動する動力と、駆動輪19を駆動する動力に分割する。動力分割機構15は、サンギヤ15a、プラネタリーキャリア15b、リングギヤ15cを含んで構成される。サンギヤ15aは回転電機MG1に連結し、プラネタリーキャリア15bはシャフト14(及び内燃機関20)に連結し、リングギヤ15cは駆動輪19に連結される。また、リダクション機構17は、回転電機MG2の回転を減速するとともに駆動トルクを増幅させて、駆動輪19に動力を伝達する。リダクション機構17は、動力分割機構15と同様に、サンギヤ17a、プラネタリーキャリア17b、リングギヤ17cを含んで構成される。サンギヤ17aは回転電機MG2に連結し、プラネタリーキャリア17bは固定され、リングギヤ17cは駆動輪19に連結される。
The
図2には、フライホイール16の側面断面図が例示されている。フライホイール16は、シャフト14に組み付けられ、シャフト14の回転変動を抑制する。フライホイール16は、第1ホイール26、第2ホイール28、粘性可変流体30、及びステータコイル32を備える。
FIG. 2 illustrates a side cross-sectional view of the
第1ホイール26は、円板部34、ボス部36及び動力伝達板部42を備えている。ボス部36は、シャフト14に固定される部材であって、円筒形状に形成されている。また、その内径は、シャフト14の固定面における直径とほぼ等しくなるように形成されている。例えば、ボルト等の締結部材でボス部36をシャフト14に固定する際には、ボス部36の内径は、シャフト14の固定面の直径以上となるように形成される。また、圧入や焼き嵌め等によりボス部36をシャフト14に固定する際には、ボス部36の内径は、シャフト14の固定面の直径よりわずかに小さくなるように形成される。
The
円板部34は、ボス部36の外周面から径方向外側に延びる略円板形状の部材である。円板部34は、ボス部36の端面側に設けられてよい。また、円板部34の外周側は、内周側より肉厚に形成されていてもよい。動力伝達板部42は、ボス部36の外周面から径方向外側に延びる、略円板形状の部材である。動力伝達板部42は、ボス部36の中央部に設けられてよい。
The
第2ホイール28は、円筒部44及び円板部46を備えている。円筒部44は、第1ホイール26のボス部36と同軸となるよう配置され、またボス部36より一回り大きい径であって、その内径が第1ホイール26のボス部36の外径より大きく形成されている。また、円筒部44の軸方向長さは、第1ホイール26のボス部36よりも短く形成されている。また、円筒部44には、内周面から径方向外側に向かって形成された溝部48が、周方向に延びて全周に亘って設けられている。溝部48の幅は、第1ホイール26の動力伝達板部42の厚さよりも広く形成されている。また、溝部48の溝深さは、動力伝達板部42の径よりも深く形成されている。
The
さらに、溝部48の外周側には、ステータコイル32のコイル50に対向するようにして、非磁性体からなるスペーサ49が設けられている。非磁性体からなるスペーサ49をコイル50と溝部48の間に設けることで、コイル50から生じた磁束がスペーサ49を迂回して溝部48内の粘性可変流体30を通過する。
Further, a
第2ホイール28は、第1ホイール26及びシャフト14と相対回転可能となるように、第1ホイール26の周りに組み合わせられる。例えば、軸受31を介して、第1ホイール26のボス部36の外周に、第2ホイール28の円筒部44が組み付けられる。この組み付けの際に、第1ホイール26の動力伝達板部42が、第2ホイール28の溝部48に挿入されるようにする。動力伝達板部42が、溝部48内に挿入可能となるように、第2ホイール28を分割体から構成してもよい。例えば、半円板の2分割体から第2ホイール28を構成してもよい。また、第1ホイール26が回転軸線Ax周りに1回転する間に、動力伝達板部42が溝部48の壁面に接しないように、動力伝達板部42と溝部48の壁面の間には間隙が設けられる。
The
粘性可変流体30は、第1ホイール26及び第2ホイール28との間に封入される。具体的には、粘性可変流体30は、第2ホイール28の溝部48に充填される。さらに、溝部48から粘性可変流体30が漏出することを防ぐために、溝部48を挟んで、第1ホイール26のボス部36と第2ホイール28の円筒部44との間に、シール部材38A,38Bを設ける。シール部材38A,38Bは、第2ホイール28の円筒部44との接触面が摺動可能となっている。
The
ステータコイル32は、粘性可変流体30に磁界を加える。ステータコイル32は、コイル50及び保持部52を備える。コイル50は、溝部48の外周側に、第2ホイール28とは非接触に、全周に亘って設けられる。例えば、コイル50は、クリアランスCを介して、第2ホイール28の円筒部44の外周面に面している。保持部52は、コイル50の保持部材である。保持部52は、シリンダブロック56に固定されている。
The
なお、図2のフライホイール16に代えて、図3のようなフライホイール16であってもよい。図3のフライホイールでは、第1ホイール26の円板部34に、全周に亘って段部61が形成されている。第1ホイール26はシャフト14に固定され、シャフト14と一体回転する。また、第2ホイール28は略円板上の形状であって、径の中心部から、径方向に伸びる円環状の突起部65が設けられている。
Instead of the
第2ホイール28は、第1ホイール26及びシャフト14と相対回転可能となるように、第1ホイール26の周りに組み合わせられる。具体的には、第1ホイール26の段部61と第2ホイール28の突起部65との間に軸受31を挟み込むことで、第2ホイール28を、第1ホイール26に回転可能に組み付ける。
The
また、第1ホイール26の円板部34の、段部61より内径側と、第2ホイール28の、突起部65より内径側に挟まれた領域に、粘性可変流体30が封入される。粘性可変流体30の漏出を防ぐために、第1ホイール26のボス部36の外周面と、第2ホイール28の内周面との間に、シール部材38を設ける。また、段部61と突起部65との間隙は、軸受31によって塞がれている。
In addition, the
ステータコイル32のコイル50は、回転軸線Axに沿って、粘性可変流体30に隣接する。具体的には、コイル50は、第2ホイール28及び第2ホイール28とのクリアランスCを挟んで、粘性可変流体30に対向する。ステータコイル32の保持部52は、第1ホイール26及び第2ホイール28とは非接触に、コイル50を保持する。
The
次に、図4を用いて、粘性可変流体30の粘性の変化と、それによるフライホイール16や周辺機器の振動特性の変化について説明する。なお、図4では、図2で示したフライホイール16を例に挙げている。ステータコイル32に電流が供給されると、ステータコイル32の周辺に磁界が発生する。この磁界による磁束aは、ステータコイル32の周りを流れる。具体的には、第2ホイール28の円筒部44、第1ホイール26の動力伝達板部42、粘性可変流体30、及びステータコイル32の保持部52を経由して、第2のホイール28の円筒部44に戻るように流れる。この磁界は、粘性可変流体30に作用して、粘性可変流体30の粘性を高める。
Next, a change in viscosity of the
図5には、ステータコイル32に供給する電流量と、粘性可変流体30の粘性の関係が示されている。ステータコイル32に供給する電流量が増加するほど、粘性可変流体30に加えられる磁界が強くなり、粘性可変流体30の粘性が増加する。
FIG. 5 shows the relationship between the amount of current supplied to the
粘性可変流体30の粘性の増加に伴い、第1ホイール26の動力伝達板部42と、第2ホイール28の円筒部44との対向面で作用する、せん断力又は摩擦力が、磁界のない場合と比べて増加する。これにより、第2ホイール28が第1ホイール26に連れ回るようになる。さらに粘性可変流体の粘性を増加させていくと、第1ホイール26と第2ホイール28とは、一体回転するように互いに結合する。第1ホイール26と第2ホイール28との結合力が増加していく過程で、フライホイール16の慣性モーメントが増加する。このように、粘性可変流体30に加える磁界を変更させることで、言い換えると、ステータコイル32に供給する電流量を変更することで、フライホイール16の慣性モーメントを変更することができる。
When the viscosity of the
また、粘性可変流体30の粘性変化に伴い、フライホイール16を含めた駆動系の振動特性が変化する。図6には、粘性可変流体30の粘性ごとの、駆動系の振動特性が示されている。ここで、駆動系とは、原動機の動力を負荷に伝達する機器の一群を指し、例えば、フライホイール16、内燃機関20、回転電機MG1、シャフト14及びねじれダンパ24を含んだ系を指している。このような駆動系は、回転電機MG1を含むため、そのロータの慣性モーメントが影響して、原動機として内燃機関のみを備えた駆動装置に比して共振周波数が低周波数側に生じる傾向がある。また、駆動装置10においては、シャフト14及びプラネタリーキャリア15bが回転電機MG1を越えて動力分割機構15まで延びて長くなることも、共振周波数の低下の要因となっている。このため、内燃機関20のアイドル回転数以下の領域、つまり、内燃機関20の停止状態(回転数0)から自立運転可能な回転数までの間に、共振周波数が生じるような系となる場合がある。なお、以下では、内燃機関20の回転数とは、単位時間当たりの内燃機関20の回転回数を指すものであり、周波数と等しい次元の単位であるとする。具体的には、回転数Neと、周波数Frqとは、内燃機関20の気筒数をnとすると、Frq=nNe/120との関係を有している。
Further, the vibration characteristics of the drive system including the
図6の横軸は周波数、縦軸は振動特性のゲインを示している。特性1は、粘性可変流体30に磁界を加えていない状態、つまり、ステータコイル32に電流を供給していないときの、駆動系の振動特性である。特性2〜4は、ステータコイル32に電流を供給し、粘性可変流体30に磁界を加えたときの、駆動系の振動特性である。特性1〜4における電流を、それぞれIC1〜IC4で表すと、IC1(=0)<IC2<IC3<IC4である。また、電流IC4は、粘性可変流体30が、第1ホイール26と第2ホイール28とを完全に結合して、両ホイールが一体的に回転するような電流量であるとする。なお、特性4は、粘性可変流体30を備えていない、従来のフライホイールの特性と等しいものと考えてよい。
In FIG. 6, the horizontal axis indicates the frequency, and the vertical axis indicates the vibration characteristic gain. A characteristic 1 is a vibration characteristic of the drive system when a magnetic field is not applied to the
図6の特性1〜4から、以下の特徴が導き出される。
特徴1:電流量の増加に伴い、ゲインは一旦減少した後、増加する。
特徴2:電流量の増加に伴い、共振周波数(ゲインのピーク周波数)は、低周波側にシフトする。
The following features are derived from the
Feature 1: As the amount of current increases, the gain once decreases and then increases.
Feature 2: As the amount of current increases, the resonance frequency (the peak frequency of the gain) shifts to the low frequency side.
特徴1の理由として、粘性可変流体30の粘性変化が挙げられる。すなわち、ステータコイル32に電流を供給することで、粘性可変流体30の粘性が増加する。このとき、粘性可変流体30が振動を吸収する粘性ダンパとしての役割を持つ。振動を吸収することから、振動のゲインが低減される。更に粘性が増加する(硬化する)と、振動を吸収する機能が低下する。このことから、粘性が最も低い特性1から粘性が最も高い特性4に移行する間の特性2、3において、振動吸収特性が最も高くなる。
The reason for the
特徴2の理由として、フライホイール16の慣性モーメントの増加が挙げられる。上述したように、ステータコイル32への電流量が増加するほど、第1ホイール26と第2ホイール28の結合力が強まって、フライホイール16の慣性モーメントが増加する。慣性モーメントが増加すると、その系の共振周波数は低周波側にシフトする。このことから、フライホイール16の慣性モーメントが最も小さい特性1から、慣性モーメントが増加する特性2〜4に移行するに従って、駆動系の共振周波数は低周波側にシフトする。
The reason for the
また、図6の特性グラフには、振動許容値Bが示されている。振動許容値Bとは、車両の乗員が許容し得るゲインの最大値を示すものである。さらに、図6には、各特性1〜4が、振動許容値Bを超過する範囲を矢印で示している。以下では、振動許容値Bを超過する範囲を「共振帯」と呼ぶ。
Moreover, the vibration allowable value B is shown in the characteristic graph of FIG. The vibration allowable value B indicates the maximum value of the gain that can be allowed by the vehicle occupant. Further, in FIG. 6, a range in which each of the
共振帯の最低値及び最高値(共振帯の両端)には、各周波数に対応する、内燃機関20の回転数が示されている。例えば、特性1の共振帯の最低値及び最高値に対応する、内燃機関20の回転数を、それぞれ、「Ne1L」及び「Ne1H」で示す。
The minimum value and the maximum value (both ends of the resonance band) of the resonance band indicate the rotation speed of the
図7には、図6を読み替えたグラフとして、ステータコイル32への電流量、内燃機関20の回転数、及び駆動系の共振帯の関係が示されている。横軸はステータコイル32への電流量、縦軸は内燃機関20の回転数が示されている。ハッチングの付された部分は駆動系の共振帯を示している。
FIG. 7 shows a relationship between the amount of current to the
図1に戻り、制御部18は、粘性可変流体30の粘性を調整する。例えば、制御部18は、CPU等の演算回路素子を備えたコンピュータから構成されていてよく、車両の制御を行うECU(電子コントロールユニット)であってよい。
Returning to FIG. 1, the
また、制御部18は、複数の制御手段を備えていてもよい。例えば、制御部18は、内燃機関始動判定手段80、内燃機関制御手段82、フライホイール制御手段84、MG1制御手段86、MG2制御手段88を含んでいてよい。
The
内燃機関始動判定手段80は、内燃機関20の始動の可否を判定する。例えば、車両の運転者から加速要求が与えられたときや、バッテリ54の蓄電量(SOC)低下時等に、内燃機関20を始動させる。このような判定に当たって、内燃機関始動判定手段80には、種々の機器からの信号が送信される。例えば、パワースイッチ、Pポジションスイッチ、シフトレバーポジションセンサ、アクセルペダルストロークセンサなどから信号が送られる。パワースイッチは、車両の制御システムを起動するためのスイッチである。Pポジションスイッチは、車両の運転状態をパーキングポジションに設定するためのスイッチである。シフトレバーポジションセンサは、シフトレバーの位置(Rポジション、Dポジション、Nポジション、Bポジション等)を検知するセンサである。アクセルストロークセンサは、アクセルペダルの踏み込み量を検知するセンサである。
The internal combustion engine start determination means 80 determines whether the
内燃機関制御手段82は、内燃機関始動判定手段80から始動要求が与えられたときに、内燃機関20の始動制御を行う。例えば、内燃機関20の回転数が所定の回転数に到達したときに、混合気を内燃機関20の燃焼室に導入するとともに当該混合気を燃焼させて、内燃機関20を自立回転させる。また、始動後も、内燃機関20の駆動を制御する。例えば、アクセルストロークセンサの信号からトルク要求を求めて、当該トルク要求に応じた出力となるように、混合気量や混合気の点火タイミング等を制御する。
The internal combustion engine control means 82 performs start control of the
MG2制御手段88は、回転電機MG2の動作状態を制御する。例えば、バッテリ54のSOC低下時には、回転電機MG1で発電した電力を利用して、回転電機MG2を駆動させる。MG1制御手段86は、回転電機MG1の動作状態を制御する。例えば、MG1制御手段86は、内燃機関始動判定手段80から内燃機関20の始動要求を受信すると、停止状態の内燃機関20を回転駆動させるクランキングを行うように、回転電機MG1を制御する。
The MG2 control means 88 controls the operating state of the rotating electrical machine MG2. For example, when the SOC of the
フライホイール制御手段84は、粘性可変流体30に加える磁界を制御することで、フライホイール16の慣性モーメントや振動特性を制御する。フライホイール制御手段84は、図2で示すように、エンコーダ76から第2ホイール28の回転数を受信したり、クランク角センサ78から内燃機関20の回転速度を受信してもよい。
The flywheel control means 84 controls the moment of inertia and vibration characteristics of the
内燃機関始動判定手段80、内燃機関制御手段82、フライホイール制御手段84及びMG1制御手段86は、互いに協働して内燃機関20の始動制御を行う。図8、9には、内燃機関20の始動期間のタイムチャートが例示されている。いずれの図も、上段のグラフは、横軸が時間、縦軸が内燃機関20の回転数を示している。また、グラフ上のハッチングは、駆動系の振動の共振帯を示している。中段のグラフは、横軸が時間、縦軸が回転電機MG1のクランキングトルクを示している。下段のグラフは、横軸が時間、縦軸がステータコイル32への供給電流を示している。なお、始動期間とは、内燃機関20の回転数を、0から自立運転可能な回転数まで到達させるまでの期間をいう。自立可能な回転数とは、内燃機関20の構造等に応じて異なるものの、例えば、200〜600rpmである。
The internal combustion engine start determination means 80, the internal combustion engine control means 82, the flywheel control means 84, and the MG1 control means 86 cooperate with each other to perform start control of the
図8に示すように、内燃機関始動判定手段80から内燃機関20の始動要求が与えられると、MG1制御手段86は、回転電機MG1を駆動させて、内燃機関20を回転駆動させる。その際に、フライホイール制御手段84は、粘性可変流体30の粘性を増加させて、内燃機関20の回転駆動に伴いフライホイール16及び駆動系に発生する振動を、粘性可変流体30に吸収させる。例えば、フライホイール制御手段84は、内燃機関20の回転数の増加に応じて、粘性可変流体30の粘性を増加させる。ここで、「回転数の増加に応じて粘性を増加させる」とは、後述するように、回転数の漸増に従って粘性を漸増させる態様と、回転数が所定の値となったときに、粘性を切り替える態様の、両方を含むものとする。
As shown in FIG. 8, when a start request for the
フライホイール制御手段84は、駆動系の振動特性が、特性1から、上記特性2または特性3となるように、ステータコイル32に電流を供給する。図8では、ステータコイル32に供給する電流量を、駆動系の振動特性が特性2となるような電流量I2に設定している。
The
上述したように、特性2及び特性3では、粘性可変流体30が駆動系の振動を吸収することから、従来の駆動系の振動特性を示す特性4よりも、振動ゲインが低下する。これに伴い、特性4と比較して、共振帯の幅が狭くなる。このことから、内燃機関20の始動時に、駆動系の振動特性を特性2または特性3とすることで、共振帯の幅を狭くして、乗り心地が悪化する時間を従来と比較して短縮することが可能となる。
As described above, in the
なお、内燃機関の回転数が共振帯を速やかに通過するようにするためクランキングトルクを一時的に増加する場合に消費される電力と、フライホイール16に特性2または特性3を持たせるために消費される電力とを比較すると、後者の方が電力消費量は少ない。例えば、後者は前者の10%程度となる。電力消費量が少なくなることから、バッテリ54の大型化を避けることができる。
In order to make the
回転電機MG1により内燃機関20が所定の回転数に到達すると、内燃機関制御手段82は、内燃機関20の燃焼室に混合気を導入するとともにこの混合気を燃焼させて(点火開始)内燃機関20を駆動させ、自立運転可能な回転数まで内燃機関20の回転数を上げる。
When the
なお、ステータコイル32への供給電流を急激に切り替えると、フライホイール16の慣性が急変して振動が発生する、いわゆるトルクショックが発生するおそれがある。そこで、図9のように、駆動系の特性を切り替える際には、電流変化に勾配を設けて、徐々に電流量を変化させていくようにしてもよい。
If the supply current to the
図10に、図8及び図9の制御フローを示す。フライホイール制御手段84は、内燃機関20の回転数Neが、特性1の共振帯の最低周波数に対応する回転数Ne1L以上か否かを判定する(S10)。内燃機関20の回転数Neが、回転数Ne1L未満である場合は、フライホイール制御手段84は、ステータコイル32への電流供給を行わない(S12)。
FIG. 10 shows the control flow of FIGS. 8 and 9. The flywheel control means 84 determines whether or not the rotational speed Ne of the
内燃機関20の回転数Neが、回転数Ne1L以上である場合、フライホイール制御手段84は、ステータコイル32への電流量をΔICoilだけ増加させる(S14)。図8のような制御を行う場合、ΔICoil≧IC2とする。図9のような制御を行う場合、ΔICoil<IC2とする。
When the rotational speed Ne of the
フライホイール制御手段84は、ステータコイル32への電流量が、IC2を超過したか否かを判定する(S16)。超過している場合は、電流量をIC2に設定する(S18)とともに、設定した値を、現在のステータコイル32への電流量ICoilとする(S20)。超過していない場合は、ステップS18をスキップしてステップS20を実行する。
The flywheel control means 84 determines whether or not the amount of current to the
始動制御の別例として、図11、12に示すように、フライホイール制御手段84は、内燃機関20の回転数の増加に伴って、駆動系の共振帯を低周波数側にシフトさせるようにしてもよい。言い換えると、内燃機関20の回転数の増加と駆動系の共振帯の低下がすれ違うように、粘性可変流体30の粘性を増加させてよい。
As another example of the start control, as shown in FIGS. 11 and 12, the flywheel control means 84 shifts the resonance band of the drive system to the low frequency side as the rotational speed of the
図11には、ステータコイル32に供給する電流を、IC1(=0)からIC3に切り替える制御が示されている。言い換えると、駆動系の振動特性を、特性1から特性3に切り替える様子が示されている。図6、7に示したように、特性3の共振帯は、特性1の共振帯よりも低周波側にシフトしている。この特性を利用して、内燃機関20の回転数が、特性1の共振帯の最低値に対応する回転数Ne1Lに到達したときに、駆動系の振動特性を、特性1から特性3に切り替える。こうすることで、内燃機関20の始動期間に、駆動系の振動のゲインが振動許容値B以上になる期間を抑制することが可能となる。
FIG. 11 shows control for switching the current supplied to the
また、トルクショックの低減のため、図12のように、駆動系の特性を切り替える際に、電流変化に勾配を設けて、徐々に電流量を増加させていくようにしてもよい。 In order to reduce the torque shock, as shown in FIG. 12, when switching the characteristics of the drive system, a gradient may be provided in the current change so that the current amount is gradually increased.
図13に、図11及び図12の制御フローを示す。図10のフローと異なる箇所は、ステップS24、S26及びS28である。ステップS24では、内燃機関20の回転数Neが、回転数Ne1L以上である場合、フライホイール制御手段84は、ステータコイル32への電流量をΔICoilだけ増加させる。図11のような制御を行う場合、ΔICoil≧IC3とする。図12のような制御を行う場合、ΔICoil<IC3とする。ステップS26では、現在の電流量が、IC3を超過しているか否かを判定する。IC3を超過している場合、ステップS28にて、電流量をIC3に維持する。
FIG. 13 shows the control flow of FIGS. 11 and 12. Points different from the flow of FIG. 10 are steps S24, S26, and S28. In step S24, when the rotational speed Ne of the
なお、上述の図9、12では、内燃機関20の回転数が、回転数Ne1Lに到達した時点から、電流量を徐々に増加させていったが、図14に示すように、増加の開始タイミングを、Ne1Lより低い回転数Ne0から開始してもよい。このようにすることで、内燃機関20の回転数が共振帯を抜ける期間を短縮することが可能となる。
In FIGS. 9 and 12, the current amount is gradually increased from the time when the rotational speed of the
さらに、図7の特性図に示されるように、特性2と特性3の共振帯が重複していないことを利用して、共振帯の通過を避けるようにして、内燃機関20の回転数を増加させるようにしてもよい。例えば図15に示すように、内燃機関20の回転数がNe0であるときに、ステータコイル32への電流供給を開始するとともに、駆動系の共振帯が特性2となるような電流IC2に到達した時点で、電流量をIC2に維持する。さらに内燃機関20の回転数が特性2の最低値Ne2Lと特性3の最高値Ne3Hとの間に至ったときに、ステータコイル32への電流量をIC3に切り替える。このようにすることで、共振帯の通過を避けるようにして、内燃機関20の回転数を増加させることが可能となる。
Further, as shown in the characteristic diagram of FIG. 7, by utilizing the fact that the resonance bands of the characteristic 2 and characteristic 3 do not overlap, the number of revolutions of the
なお、上記の実施形態における、車両の駆動装置10(及び始動装置)は、いわゆるシリーズ・パラレルハイブリッドシステムであったが、この形態に限られない。例えば、内燃機関20の動力と回転電機の動力を協働させて車両の駆動力を得る、パラレルハイブリッドシステムであっても、内燃機関20が発電機を駆動させて発電し、この電力で回転電機を駆動させて車両の駆動力を得る、シリーズハイブリッドシステムであってもよい。パラレルハイブリッドシステムの場合、内燃機関20と協働する回転電機が、始動時に内燃機関20を回転駆動させる回転電機となる。また、シリーズハイブリッドシステムの場合、内燃機関20によって発電される発電機が、始動時に内燃機関20を回転駆動させる回転電機となる。さらに、本実施形態における回転電機MG1の代わりに、内燃機関20の始動のみに使用される、スタータモータ(セルモータ)を用いてもよい。
In addition, although the drive device 10 (and starter) of the vehicle in the above embodiment is a so-called series / parallel hybrid system, it is not limited to this form. For example, even in a parallel hybrid system in which the power of the
10 駆動装置、14 シャフト、15 動力分割機構、16 フライホイール、17 リダクション機構、18 制御部、19 駆動輪、20 内燃機関、22 クランクシャフト、24 ねじれダンパ、26 第1ホイール、28 第2ホイール、30 粘性可変流体、31 軸受、32 ステータコイル、34 第1ホイールの円板部、36 第1ホイールのボス部、38 シール部材、42 第1ホイールの動力伝達板部、44 第2ホイールの円筒部、46 第2ホイールの円板部、48 第2ホイールの溝部、49 スペーサ、50 コイル、52 保持部、54 バッテリ、56 シリンダブロック、61 段部、65 突起部、76 エンコーダ、78 クランク角センサ、80 内燃機関始動判定手段、82 内燃機関制御手段、84 フライホイール制御手段、86 MG1制御手段、88 MG2制御手段。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記内燃機関及び前記回転電機の駆動力を伝達するシャフトと一体回転する第1ホイールと、前記第1ホイールと相対回転可能な第2ホイールと、前記第1ホイール及び第2ホイールとの間に封入された粘性可変流体と、を備えるフライホイールと、
前記粘性可変流体の粘性を調整する、制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記内燃機関の始動期間に、前記粘性可変流体の粘性を増加させて、前記内燃機関の回転駆動に伴い前記フライホイールに発生する振動を、前記粘性可変流体に吸収させることを特徴とする、内燃機関の始動装置。 A rotating electrical machine that rotationally drives the internal combustion engine during a start- up period in which the rotational speed of the internal combustion engine is increased to a rotational speed capable of self-rotating by combustion of the air-fuel mixture ;
Enclosed between the first wheel that rotates integrally with a shaft that transmits the driving force of the internal combustion engine and the rotating electrical machine, the second wheel that can rotate relative to the first wheel, and the first wheel and the second wheel. A flywheel comprising: a variable viscosity fluid;
A controller for adjusting the viscosity of the variable viscosity fluid;
With
The control unit increases the viscosity of the viscosity variable fluid during a start-up period of the internal combustion engine, and causes the viscosity variable fluid to absorb vibration generated in the flywheel due to the rotational drive of the internal combustion engine. A starting device for an internal combustion engine.
前記制御部は、前記内燃機関の回転数の増加に応じて、前記粘性可変流体の粘性を増加させることを特徴とする、内燃機関の始動装置。 An internal combustion engine starter according to claim 1,
The starter for an internal combustion engine, wherein the control unit increases the viscosity of the variable viscosity fluid in accordance with an increase in the rotational speed of the internal combustion engine.
前記制御部は、前記内燃機関の回転数が第1の回転数に到達するまで、前記粘性可変流体の粘性を増加させないことを特徴とする、内燃機関の始動装置。 An internal combustion engine starter according to claim 2,
The starter for an internal combustion engine, wherein the controller does not increase the viscosity of the viscosity variable fluid until the rotational speed of the internal combustion engine reaches a first rotational speed.
前記内燃機関及び前記回転電機の駆動力を伝達するシャフトと一体回転する第1ホイールと、前記第1ホイールと相対回転可能な第2ホイールと、前記第1ホイール及び第2ホイールとの間に封入された粘性可変流体と、を備えるフライホイールと、
前記粘性可変流体の粘性を調整する、制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記内燃機関の始動期間に、前記粘性可変流体の粘性を増加させることで、前記内燃機関及びフライホイールを含む駆動系の共振周波数を低周波側にシフトさせることを特徴とする、内燃機関の始動装置。
A rotating electrical machine that rotationally drives the internal combustion engine during a start- up period in which the rotational speed of the internal combustion engine is increased to a rotational speed capable of self-rotating by combustion of the air-fuel mixture ;
Enclosed between the first wheel that rotates integrally with a shaft that transmits the driving force of the internal combustion engine and the rotating electrical machine, the second wheel that can rotate relative to the first wheel, and the first wheel and the second wheel. A flywheel comprising: a variable viscosity fluid;
A controller for adjusting the viscosity of the variable viscosity fluid;
With
The control unit shifts a resonance frequency of a drive system including the internal combustion engine and a flywheel to a low frequency side by increasing the viscosity of the viscosity variable fluid during a start period of the internal combustion engine. A starter for an internal combustion engine.
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