(57)【要約】【課題】第２始動機を小型化することができるエンジン始動装置を提供する。【解決手段】エンジン始動装置１０は始動制御部３１およびピストン移動部３４を備える。始動制御部３１は、エンジン始動時、停止時圧縮気筒のピストンが圧縮上死点に達するまで第１始動機１１でクランクシャフトを回転させ、それ以降は第２始動機１２でクランクシャフトを回転させる。始動はじめの一番負荷がかかるときに第１始動機１１を用いることで第２始動機１２の負担が軽減する。ピストン移動部３４は、第１圧縮気筒の上死点圧力が所定の圧力よりも大きくなるようにエンジンの始動に先立ちピストンを移動させる。そのためエンジン回転数を上げるための仕事に関して、所定の圧力を乗り越えるだけの仕事を第１始動機１１に最低限負担させることで、停止時圧縮気筒からの空気のリークに起因して第２始動機１２の負担が増えることを抑制することができる。【選択図】図３
2018138768.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン（５）を始動するとき当該エンジンの駆動軸（８）に接続される第１始動機（１１）と、
無端環状の伝動部材（２５）を介して前記駆動軸に回転伝達可能に接続される第２始動機（１２）と、
前記エンジンが有する複数のピストン（７）の位置を検出する位置検出部（１３）と、
前記エンジンを始動するときの最初の圧縮行程を第１圧縮行程とし、２番目の圧縮行程を第２圧縮行程とし、前記第１圧縮行程が行われる気筒を第１圧縮気筒とすると、前記エンジンを始動するとき、少なくとも前記第１圧縮行程の初期において前記第１始動機のみを用いて前記駆動軸を回転させ、前記第１圧縮行程から前記第２圧縮行程の上死点までの間の所定のタイミングにおいて前記第２始動機を用いて前記駆動軸を回転させる始動制御部（３１）と、
前記第１圧縮気筒のピストンが圧縮上死点に到達するときの当該第１圧縮気筒の気筒内圧を前記第１圧縮気筒の上死点圧力とすると、前記第１圧縮気筒の上死点圧力が所定の圧力よりも大きくなるように、前記エンジンの運転停止状態において当該エンジンの始動に先立ち前記ピストンを移動させるピストン移動部（３４、６２、９２）と、
を備えるエンジン始動装置。
【請求項２】
前記エンジンが停止したとき圧縮行程にある気筒を停止時圧縮気筒とすると、
前記ピストン移動部（３４、９２）は、前記駆動軸を逆回転させて、前記停止時圧縮気筒の吸気弁が開くまで前記ピストンを移動させる請求項１に記載のエンジン始動装置。
【請求項３】
前記エンジンが停止したとき圧縮行程にある気筒を停止時圧縮気筒とすると、
前記ピストン移動部（６２）は、前記駆動軸を正回転させて、前記停止時圧縮気筒が膨張行程になるとともに、前記停止時圧縮気筒の次に圧縮行程になる予定であった気筒が圧縮行程になるまで前記ピストンを移動させる請求項１に記載のエンジン始動装置。
【請求項４】
前記エンジンが停止したとき圧縮行程にある気筒を停止時圧縮気筒とすると、
前記停止時圧縮気筒のピストン位置に基づき前記第１圧縮気筒の上死点圧力を推定する気筒内圧推定部（３２、４３）と、
前記気筒内圧推定部により推定された前記第１圧縮気筒の上死点圧力が前記所定の圧力以下であるか否かを判定する圧力判定部（３３）と、をさらに備えており、
前記ピストン移動部は、前記第１圧縮気筒の上死点圧力が前記所定の圧力以下であると前記圧力判定部により判定された場合、前記ピストンを移動させる請求項１〜３のいずれか一項に記載のエンジン始動装置。
【請求項５】
前記エンジンが停止する過程において前記停止時圧縮気筒よりも一つ前に圧縮行程であった気筒を前回圧縮気筒とすると、
前記停止時圧縮気筒のピストン位置が吸気弁の開いている位置であり且つ前記前回圧縮気筒のピストン位置が上死点を越えているか否かを判定する位置判定部（５２）、をさらに備えており、
前記位置判定部の判定が否定された場合、前記気筒内圧推定部は前記第１圧縮気筒の上死点圧力を推定し、前記圧力判定部は圧力判定を行い、また、前記ピストン移動部は前記ピストンを移動させる請求項４に記載のエンジン始動装置。
【請求項６】
前記ピストン移動部（３４、６２）は、前記第１始動機を用いて前記駆動軸を回転させて前記ピストンを移動させる請求項１〜５のいずれか一項に記載のエンジン始動装置。
【請求項７】
前記ピストン移動部（９２）は、前記第２始動機を用いて前記駆動軸を回転させて前記ピストンを移動させる請求項１〜５のいずれか一項に記載のエンジン始動装置。
【請求項８】
前記伝動部材を介して前記駆動軸に回転伝達可能に接続されたエアコンプレッサ、をさらに備えており、
前記ピストン移動部は、前記エアコンプレッサの残圧を利用して前記駆動軸を回転させて前記ピストンを移動させる請求項１〜７のいずれか一項に記載のエンジン始動装置。
【請求項９】
前記伝動部材の張力を調整するテンショナ、をさらに備えており、
前記ピストン移動部は、前記テンショナの前記伝動部材への押付力を利用して前記駆動軸を回転させて前記ピストンを移動させる請求項１〜８のいずれか一項に記載のエンジン始動装置。
【請求項１０】
前記ピストン移動部が前記ピストンの移動を終えるまでに、前記第１圧縮気筒になる予定の吸気弁の閉時期を進角させる閉時期制御部（７２）、をさらに備える請求項１〜９のいずれか一項に記載のエンジン始動装置。
【請求項１１】
エンジンを始動するとき当該エンジンの駆動軸に接続される第１始動機と、
無端環状の伝動部材を介して前記駆動軸に回転伝達可能に接続される第２始動機と、
前記エンジンが有する複数のピストンの位置を検出する位置検出部と、
前記エンジンを始動するときの最初の圧縮行程を第１圧縮行程とし、２番目の圧縮行程を第２圧縮行程とし、前記第１圧縮行程が行われる気筒を第１圧縮気筒とすると、前記エンジンを始動するとき、少なくとも前記第１圧縮行程の初期において前記第１始動機のみを用いて前記駆動軸を回転させ、前記第１圧縮行程から前記第２圧縮行程の上死点までの間の所定のタイミング以降において前記第２始動機を用いて前記駆動軸を回転させる始動制御部と、
前記エンジンを始動するとき、前記駆動軸の回転数が前記エンジンを始動可能な回転数に達したか否かにかかわらず、前記第１圧縮気筒で燃料を燃焼させる燃焼制御部（８２）と、
を備えるエンジン始動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン始動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジン始動時にエンジンに接続される第１始動機と、無端環状の伝動部材を介してエンジンに回転伝達可能に接続される第２始動機とを用いて、エンジンを始動するエンジン始動機が公知である。例えば特許文献１では、エンジン回転数に応じて第１始動機と第２始動機とを使い分けてエンジン始動を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−２０５２８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、第２始動機は、第２始動機と同様に伝動部材を介してエンジンに接続される補機、および、伝動部材の張力を調整するテンショナなどと共にエンジンの外側に配置される。したがって配置自由度を高めるために、第２始動機は小型であることが望ましい。
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、第１始動機および第２始動機を用いてエンジンを始動する構成において、第２始動機を小型化することができるエンジン始動装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によるエンジン始動装置は、エンジン（５）を始動するとき当該エンジンの駆動軸（８）に接続される第１始動機（１１）と、無端環状の伝動部材を介してエンジンの駆動軸に回転伝達可能に接続される第２始動機（１２）と、エンジンが有する複数のピストン（７）の位置を検出する位置検出部（１３）と、を備えている。
【０００６】
第１の態様および第２の態様において、エンジン始動装置は始動制御部（３１）をさらに備えている。エンジンを始動するときの最初の圧縮行程を第１圧縮行程とし、２番目の圧縮行程を第２圧縮行程とし、第１圧縮行程が行われる気筒を第１圧縮気筒とする。始動制御部は、エンジンを始動するとき、少なくとも第１圧縮行程の初期において第１始動機のみを用いて駆動軸を回転させ、第１圧縮行程から第２圧縮行程の上死点までの間の所定のタイミングにおいて第２始動機を用いて駆動軸を回転させる。
このように始動はじめの一番負荷がかかるときに第１始動機を用いることで、第２始動機の負担が軽減する。したがって、第２始動機を小型化することができる。
【０００７】
ここで、エンジンが停止したとき圧縮行程にある気筒、すなわち第１圧縮気筒になる予定の気筒の吸気弁が閉じている場合、時間経過とともにその気筒から空気がリークすると、第１圧縮気筒の有効圧縮比が低下する。すると、エンジン始動時にエンジン回転数を上げるための仕事に関して第１始動機の負担が減り、第２始動機の負担が増える。そのため、始動はじめの一番負荷がかかるときに第１始動機を用いることによる第２始動機の負荷軽減効果が薄れるという問題がある。
【０００８】
これに対して、第１の態様では、エンジン始動装置はピストン移動部（３４、６２、９２）をさらに備えている。ピストン移動部は、第１圧縮気筒のピストンが圧縮上死点に到達するときの当該第１圧縮気筒の気筒内圧（以下、第１圧縮気筒の上死点圧力）が所定の圧力よりも大きくなるように、エンジンの運転停止状態において当該エンジンの始動に先立ちピストンを移動させる。
そのため、エンジン回転数を上げるための仕事に関して、所定の圧力を乗り越えるだけの仕事を第１始動機に最低限負担させることができる。したがって、第１圧縮気筒からの空気のリークに起因して第２始動機の負担が増えることを抑制することができる。
【０００９】
また、第２の態様では、エンジン始動装置は燃焼制御部をさらに備えている。燃焼制御部は、エンジンを始動するとき、駆動軸の回転数がエンジンを始動可能な回転数に達したか否かにかかわらず、第１圧縮気筒で燃料を燃焼させる。
そのため、第１圧縮気筒からの空気のリークに起因して、エンジン回転数を上げるための仕事に関して第１始動機の負担が減ったとしても、第１圧縮気筒での燃焼によるピストン押し下げ力がエンジン回転数を上げるための仕事を補助する。したがって、第１圧縮気筒からの空気のリークに起因して第２始動機の負担が増えることを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態によるエンジン始動装置およびこれが適用されたエンジンを示す図である。
【図２】図１のエンジンを矢印ＩＩ方向から見たときの図である。
【図３】図１のＥＣＵが有する機能部を示すブロック図である。
【図４】図１のエンジンのクランク角と、エンジンの気筒内圧、第１始動機の要求トルクおよび第２始動機の要求トルクとの関係を示す図であって、第１圧縮気筒の空気がリークしたときを説明する図である。
【図５】図３の気筒内圧推定部が第１圧縮気筒の上死点圧力を推定するとき用いる第１のマップを示す図である。
【図６】図３の気筒内圧推定部が第１圧縮気筒の上死点圧力を推定するとき用いる第２のマップを示す図である。
【図７】図３の気筒内圧推定部が第１圧縮気筒の上死点圧力を推定するとき用いる第３のマップを示す図である。
【図８】図４の状態からクランクシャフトが逆回転されたときを説明する図である。
【図９】図３のＥＣＵが実行する処理を説明するフローチャートである。
【図１０】第２実施形態によるエンジン始動装置のＥＣＵが有する機能部を示すブロック図である。
【図１１】図１０のＥＣＵが実行する処理を説明するフローチャートである。
【図１２】第３実施形態によるエンジン始動装置のＥＣＵが有する機能部を示すブロック図である。
【図１３】図１２のエンジン始動装置が搭載されるエンジンのクランク角と、エンジンの気筒内圧、第１始動機の要求トルクおよび第２始動機の要求トルクとの関係を示す図である。
【図１４】図１２のＥＣＵが実行する処理を説明するフローチャートである。
【図１５】第４実施形態によるエンジン始動装置のＥＣＵが有する機能部を示すブロック図である。
【図１６】図１５のエンジン始動装置が搭載されるエンジンのクランク角と、エンジンの気筒内圧、第１始動機の要求トルクおよび第２始動機の要求トルクとの関係を示す図である。
【図１７】図１５のＥＣＵが実行する処理を説明するフローチャートである。
【図１８】第５実施形態によるエンジン始動装置のＥＣＵが有する機能部を示すブロック図である。
【図１９】図１８のエンジン始動装置が搭載されるエンジンのクランク角と、エンジンの気筒内圧、第１始動機の要求トルクおよび第２始動機の要求トルクとの関係を示す図である。
【図２０】第６実施形態によるエンジン始動装置のＥＣＵが有する機能部を示すブロック図である。
【図２１】図２０のエンジン始動装置が搭載されるエンジンのクランク角と、エンジンの気筒内圧、第１始動機の要求トルクおよび第２始動機の要求トルクとの関係を示す図である。
【図２２】第７実施形態によるエンジン始動装置のＥＣＵが有する機能部を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、複数の実施形態を図面に基づき説明する。実施形態同士で実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
［第１実施形態］
第１実施形態によるエンジン始動装置は、図１に示す車両用のエンジン５に適用されている。エンジン５は、レシプロエンジンであり、複数の気筒６の内部で燃料を燃焼させ、燃焼ガスがピストン７を押す力を利用してクランクシャフト８を回転させる。
【００１２】
（エンジン始動装置）
先ず、エンジン始動装置１０の構成について図１および図２を参照して説明する。
エンジン始動装置１０は、第１始動機１１、第２始動機１２、クランク角センサ１３およびＥＣＵ１４を備えている。
【００１３】
第１始動機１１は、モータから構成されており、エンジン５を始動するときにクランクシャフト８に接続される。第１実施形態では、第１始動機１１とクランクシャフト８との間に減速機構２１が設けられている。減速機構２１は、クランクシャフト８と一体に回転するフライホイール２２と、第１始動機１１の出力軸２３と一体に回転するピニオンギヤ２４とからなる。ピニオンギヤ２４は、エンジン５を始動するとき、フライホイール２２の外周部に形成された外歯と噛み合うようになっている。
【００１４】
第２始動機１２は、力行作動および回生作動が可能なモータジェネレータであり、ベルト２５を介してクランクシャフト８に回転伝達可能に接続されている。ベルト２５は、第２始動機１２の回転軸と一体に回転するモータプーリ２６と、クランクシャフト８と一体に回転する駆動軸プーリ２７とに掛け回されている無端環状の伝動部材である。第２始動機１２は、エンジン５の始動時に力行作動してクランクシャフト８を回転させるスタータ機能、エンジン５の運転時に力行作動してエンジン５の駆動を補助するアシスト機能、および、回生作動して発電する発電機能を併せ持っている。
【００１５】
クランク角センサ１３は、クランクシャフト８の回転角度（以下、クランク角）を検出する。クランク角は、エンジン５が有する複数の気筒６のピストン位置と一対一に対応している。そのため、クランク角センサ１３は、各気筒６のピストン位置を検出する位置検出部として機能する。
【００１６】
ＥＣＵ１４は、マイクロコンピュータおよびモータ駆動回路を主体として構成されており、車両に設けられる各種センサおよびエンジン用制御装置２８と電気的に接続されている。上記各種センサには、クランク角センサ１３などが含まれる。エンジン用制御装置２８は、エンジン５の始動指令をＥＣＵ１４に出力する。ＥＣＵ１４は、各種センサおよびエンジン用制御装置２８から取得する信号に基づき所定の処理を実行して、第１始動機１１および第２始動機１２を制御する。
【００１７】
（ＥＣＵの機能）
次に、ＥＣＵ１４の詳細な構成について図３〜図８を参照して説明する。
以下の説明において、エンジン５を始動するときエンジン全体として１回目に行われる圧縮行程を「第１圧縮行程」とする。また、エンジン５を始動するときエンジン全体として２番目に行われる圧縮行程を「第２圧縮行程」とする。また、エンジン５が停止したとき圧縮行程にある気筒を「停止時圧縮気筒」とする。また、第１圧縮行程が行われる気筒、つまりエンジン５を始動するときエンジン全体として１回目にピストンが圧縮上死点を越える気筒を「第１圧縮気筒」とする。また、第２圧縮行程が行われる気筒を「第２圧縮気筒」とする。
【００１８】
図３に示すように、ＥＣＵ１４は始動制御部３１を有している。始動制御部３１は、エンジン５を始動するとき、第１圧縮気筒のピストンが圧縮上死点に達するまで第１始動機１１を用いてクランクシャフト８を回転させ、第１圧縮気筒のピストンが圧縮上死点に達した以降は第２始動機１２を用いてクランクシャフト８を回転させる。つまり、始動制御部３１は、エンジン５を始動するとき、第１圧縮行程を第１始動機１１で行い、第２圧縮行程以降を第２始動機１２で行う。始動はじめの一番負荷がかかるときに第１始動機１１を用いることで、第２始動機１２の負担軽減を図っている。
【００１９】
ここで、図４に（１）で示すように停止時圧縮気筒の吸気弁が閉じている場合、すなわち第１圧縮気筒になる予定の気筒の吸気弁が閉じている場合、図４に（２）で示すように時間経過とともにその気筒から空気がリークすると、第１圧縮気筒の有効圧縮比が低下する。つまり、そのままエンジン始動が行われたとき、第１圧縮気筒のピストンが圧縮上死点に到達するときの当該第１圧縮気筒の気筒内圧Ｐtdc（以下、第１圧縮気筒の上死点圧力Ｐtdc）が小さくなる。すると、エンジン５を始動するとき、エンジン回転数を上げるための仕事に関して第１始動機１１の負担が減り、第２始動機１２の負担が増える。そのため、始動はじめの一番負荷がかかるときに第１始動機１１を用いることによる第２始動機１２の負荷軽減効果が薄れるという問題がある。
【００２０】
これに対して、第１実施形態では、ＥＣＵ１４は、気筒内圧推定部３２、圧力判定部３３およびピストン移動部３４をさらに備えている。
気筒内圧推定部３２は、停止時圧縮気筒のピストン位置に基づき第１圧縮気筒の上死点圧力Ｐtdcを推定する。具体的には、気筒内圧推定部３２は、先ず図５に示すようにピストン位置とリークなしの場合の気筒内圧（以下、リークなし気筒内圧）との関係を示す第１のマップから、ピストン位置に対応するクランク角Ｃ１に基づきリークなし気筒内圧Ｐ１-nlを算出する。気筒内圧推定部３２は、続いて図６に示すように、停止時圧縮気筒の気筒内圧がリークなし気筒内圧の最大値Ｐmaxから時間経過とともに低下する量を示す第２のマップから、リークなし気筒内圧Ｐ１-nlとピストン位置停止からの経過時間Ｔとに基づき、停止時圧縮気筒の気筒内圧Ｐ１を算出する。気筒内圧推定部３２は、続いて図７に示すようなマップから、停止時圧縮気筒の気筒内圧Ｐ１とクランク角Ｃ１とに基づき第１圧縮気筒の上死点圧力Ｐtdcを算出する。
【００２１】
圧力判定部３３は、気筒内圧推定部３２により推定された第１圧縮気筒の上死点圧力Ｐtdcが所定の圧力Ｐth以下であるか否かを判定する。所定の圧力Ｐthは予め設定されている。
ピストン移動部３４は、第１圧縮気筒の上死点圧力Ｐtdcが所定の圧力Ｐthよりも大きくなるように、エンジン５の運転停止状態において当該エンジン５の始動に先立ちピストンを移動させる。
【００２２】
具体的には、ピストン移動部３４は、第１圧縮気筒の上死点圧力Ｐtdcが所定の圧力Ｐth以下であると圧力判定部３３により判定された場合、第１始動機１１を用いてクランクシャフト８を逆回転させて、図８に（３）で示すように停止時圧縮気筒の吸気弁が開くまでピストンを移動させる。このあと、第１始動機１１によるトルク付与を止めると、図８に（４）で示すように各ピストンが受ける力のバランスが釣り合う位置でクランクシャフト８の回転が止まる。このとき、停止時圧縮気筒すなわち第１圧縮気筒になる予定の気筒の吸気弁が閉じたとしても、当該気筒内には空気が充填された状態となる。そのままエンジン始動が行われたとき、第１圧縮気筒の上死点圧力は最大値Ｐmaxとなる。
【００２３】
ＥＣＵ１４が有する各機能部３１〜３４は、専用の電子回路によるハードウェア処理により実現されてもよいし、ＲＯＭ等に予め記憶されたプログラムをＣＰＵで実行することによるソフトウェア処理により実現されてもよいし、あるいは、両者の組み合わせで実現されてもよい。各機能部３１〜３４のうちどの部分をハードウェア処理により実現し、どの部分をソフトウェア処理により実現するかは、適宜選択可能である。
【００２４】
（ＥＣＵが実行する処理）
次に、エンジン５を始動するためにＥＣＵ１４が実行する一連の処理について図９を参照して説明する。図９に示すルーチンは、ＥＣＵ１４の起動後に繰り返し実行される。以降、「Ｓ」はステップを意味する。
【００２５】
図９のルーチンが開始されると、Ｓ１では、例えばクランク角センサ１３の変化等に基づき、エンジン５が停止しているか否かが判定される。Ｓ１の判定が肯定された場合（Ｓ１：ＹＥＳ）、処理はＳ２に移行する。Ｓ１の判定が肯定された場合（Ｓ１：ＮＯ）、処理は図９のルーチンを抜ける。
【００２６】
Ｓ２では、ピストン位置が停止してから経過した時間（以下、経過時間）を測るためにタイマーの計測が開始される。Ｓ２の後、処理はＳ３に移行する。
Ｓ３では、クランク角センサ１３の検出信号に基づき、停止時圧縮気筒のピストン位置が取得される。Ｓ３の後、処理はＳ４に移行する。
【００２７】
Ｓ４では、ピストン位置および経過時間に基づき停止時圧縮気筒の気筒内圧Ｐ１が推定される。Ｓ４の後、処理はＳ５に移行する。
Ｓ５では、停止時圧縮気筒の気筒内圧Ｐ１およびクランク角Ｃ１に基づき第１圧縮気筒の上死点圧力Ｐtdcが推定される。Ｓ５の後、処理はＳ６に移行する。
【００２８】
Ｓ６では、第１圧縮気筒の上死点圧力Ｐtdcが所定の圧力Ｐth以下であるか否かが判定される。Ｓ６の判定が肯定された場合（Ｓ６：ＹＥＳ）、処理はＳ７に移行する。Ｓ６の判定が肯定された場合（Ｓ６：ＮＯ）、処理はＳ９に移行する。
【００２９】
Ｓ７では、第１始動機１１によりクランクシャフト８が逆回転させられて、停止時圧縮気筒の吸気弁が開くまでピストンが移動させられる。Ｓ７の後、処理はＳ８に移行する。
Ｓ８では、経過時間を測るためのタイマーがリセットされる。Ｓ８の後、処理はＳ９に移行する。
【００３０】
Ｓ９では、始動要求があるか否かが判定される。Ｓ９の判定が肯定された場合（Ｓ９：ＹＥＳ）、処理はＳ１０に移行する。Ｓ９の判定が肯定された場合（Ｓ９：ＮＯ）、処理はＳ３に戻る。
Ｓ１０では、第１圧縮気筒のピストンが圧縮上死点に達するまで第１始動機１１を用いてクランクシャフト８を回転させ、第１圧縮気筒のピストンが圧縮上死点に達した以降は第２始動機１２を用いてクランクシャフト８を回転させるエンジン始動制御が行われる。
【００３１】
（効果）
以上説明したように、第１実施形態によるエンジン始動装置１０は、エンジン５を始動するときクランクシャフト８に接続される第１始動機１１と、ベルト２５を介してクランクシャフト８に回転伝達可能に接続される第２始動機１２と、エンジン５が有する複数のピストン７の位置を検出するクランク角センサ１３と、始動制御部３１を備えている。始動制御部３１は、エンジン５を始動するとき、第１圧縮気筒のピストンが圧縮上死点に達するまで第１始動機１１を用いてクランクシャフト８を回転させ、第１圧縮気筒のピストンが圧縮上死点に達した以降は第２始動機１２を用いてクランクシャフト８を回転させる。
このように始動はじめの一番負荷がかかるときに第１始動機１１を用いることで、第２始動機１２の負担が軽減する。したがって、第２始動機１２を小型化することができる。
【００３２】
また、第１実施形態では、エンジン始動装置１０はピストン移動部３４をさらに備えている。ピストン移動部３４は、第１圧縮気筒の上死点圧力Ｐtdcが所定の圧力Ｐthよりも大きくなるように、エンジン５の運転停止状態において当該エンジン５の始動に先立ちピストンを移動させる。
そのため、エンジン回転数を上げるための仕事に関して、所定の圧力Ｐthを乗り越えるだけの仕事を第１始動機１１に最低限負担させることができる。したがって、第１圧縮気筒からの空気のリークに起因して第２始動機１２の負担が増えることを抑制することができる。
【００３３】
また、第１実施形態では、ピストン移動部３４は、クランクシャフト８を逆回転させて、停止時圧縮気筒の吸気弁が開くまでピストンを移動させる。
このようにクランクシャフト８を逆回転させて停止時圧縮気筒の吸気弁を開けることで、時間経過により空気がリークした停止時圧縮気筒に再び空気を充填することができる。したがって、停止時圧縮気筒からの空気のリークに起因して第２始動機１２の負担が増えることを抑制することができる。
【００３４】
また、第１実施形態では、エンジン始動装置１０は気筒内圧推定部３２および圧力判定部３３をさらに備えている。気筒内圧推定部３２は、停止時圧縮気筒のピストン位置に基づき第１圧縮気筒の上死点圧力Ｐtdcを推定する。圧力判定部３３は、気筒内圧推定部３２により推定され第１圧縮気筒の上死点圧力Ｐtdcが所定の圧力Ｐth以下であるか否かを判定する。ピストン移動部３４は、第１圧縮気筒の上死点圧力Ｐtdcが所定の圧力Ｐth以下であると圧力判定部３３により判定された場合、ピストンを移動させる。
したがって、必要な場合、すなわち、空気がリークしすぎて第１圧縮気筒の上死点圧力Ｐtdcが所定の圧力Ｐth以下となる場合だけピストンを移動させることで、無駄なエネルギ消費を抑えることができる。
【００３５】
また、第１実施形態では、ピストン移動部３４は、第１始動機１１を用いてクランクシャフト８を回転させてピストンを移動させる。
これにより、停止時圧縮気筒の吸気弁を開けることで、時間経過により空気がリークした停止時圧縮気筒に再び空気を充填することができる。
【００３６】
［第２実施形態］
第２実施形態では、図１０に示すように、エンジン始動装置４０は、各気筒の気筒内圧を検出する圧力センサ４１を備えている。ＥＣＵ４２の気筒内圧推定部４３は、図７に示すようなマップから、圧力センサ４１により検出された停止時圧縮気筒の気筒内圧Ｐ１とクランク角Ｃ１とに基づき第１圧縮気筒の上死点圧力Ｐtdcを算出する。
【００３７】
ＥＣＵ４２は、エンジン始動の際、図１１に示す一連の処理を実行する。図１１のＳ１１、Ｓ１２、Ｓ１４、Ｓ１５、Ｓ１６、Ｓ１７、Ｓ１８は、図９のＳ１、Ｓ３、Ｓ５、Ｓ６、Ｓ７、Ｓ９、Ｓ１０にそれぞれ対応している。
図１１のＳ１３では、圧力センサ４１により停止時圧縮気筒の気筒内圧Ｐ１が検出される。Ｓ１３の後、処理はＳ１４に移行する。
【００３８】
以上説明したように、停止時圧縮気筒の気筒内圧Ｐ１は、推定値ではなく、実際に検出された値を用いてもよい。これにより、第１圧縮気筒の上死点圧力Ｐtdcをより正確に算出することができる。
【００３９】
［第３実施形態］
第３実施形態では、図１２に示すように、エンジン始動装置５０のＥＣＵ５１は位置判定部５２を備えている。エンジン５が停止する過程において停止時圧縮気筒よりも一つ前に圧縮行程であった気筒を前回圧縮気筒とする。位置判定部５２は、停止時圧縮気筒のピストン位置が吸気弁の開いている位置であり且つ前回圧縮気筒のピストン位置が上死点を越えているか否かを判定する（図１３参照）。つまり、位置判定部５２は、停止時圧縮気筒の吸気弁が開いておりピストン移動が不要であるか否かを判定する。位置判定部５２の判定が否定された場合、気筒内圧推定部３２は第１圧縮気筒の上死点圧力Ｐtdcを推定し、圧力判定部３３は圧力判定を行い、また、ピストン移動部３４はピストンを移動させる。
【００４０】
ＥＣＵ５１は、エンジン始動の際、図１４に示す一連の処理を実行する。図１４のＳ２１、Ｓ２２、Ｓ２３、Ｓ２５、Ｓ２６、Ｓ２７、Ｓ２８、Ｓ２９、Ｓ３０、Ｓ３１は、図９のＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６、Ｓ７、Ｓ８、Ｓ９、Ｓ１０にそれぞれ対応している。
図１４のＳ２４では、停止時圧縮気筒のピストン位置が吸気弁の開いている位置であり且つ前回圧縮気筒のピストン位置が上死点を越えているか否か、すなわちピストン移動が不要な位置であるか否かが判定される。Ｓ２４の判定が肯定された場合（Ｓ２４：ＹＥＳ）、処理はＳ３０に移行する。Ｓ２４の判定が肯定された場合（Ｓ２４：ＮＯ）、処理はＳ２５に移行する。
【００４１】
以上説明したように、ＥＣＵ５１は、停止時圧縮気筒の吸気弁が開いているか否かを判定する位置判定部５２を備えている。気筒内圧推定部３２、圧力判定部３３およびピストン移動部３４は、位置判定部５２の判定が否定された場合に処理を実行する。
そのため、停止時圧縮気筒の吸気弁が開いておりピストン移動が不要な場合には、無駄に圧力推定およびピストン移動を行わずに済む。
【００４２】
［第４実施形態］
第４実施形態では、図１５に示すように、エンジン始動装置６０のＥＣＵ６１はピストン移動部６２を備えている。ピストン移動部６２は、クランクシャフト８を正回転させて、第１圧縮気筒になる予定であった気筒が膨張行程になるとともに、第２圧縮気筒になる予定であった気筒が圧縮行程になり且つ吸気弁が開くまでピストンを移動させる（図１６参照）。つまり、ピストン移動部６２は、クランクシャフト８を正回転させて、第２圧縮気筒になる予定であった気筒を第１圧縮気筒にする。
【００４３】
ＥＣＵ６１は、エンジン始動の際、図１７に示す一連の処理を実行する。図１７のＳ４１、Ｓ４２、Ｓ４３、Ｓ４４、Ｓ４５、Ｓ４６、Ｓ４８、Ｓ４９、Ｓ５０は、図９のＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６、Ｓ８、Ｓ９、Ｓ１０にそれぞれ対応している。
図１７のＳ４７では、第１始動機１１によりクランクシャフト８が正回転させられて、第２圧縮気筒が第１圧縮気筒になるまでピストンが移動させられる。Ｓ４７の後、処理はＳ４８に移行する。
【００４４】
以上説明したように、ピストン移動部６２は、クランクシャフト８を正回転させて、第１圧縮気筒になる予定であった気筒が膨張行程になるとともに、第２圧縮気筒になる予定であった気筒が圧縮行程になり且つ吸気弁が開くまでピストンを移動させてもよい。それでも、第１圧縮気筒の吸気弁を開けることで、時間経過により空気がリークした第１圧縮気筒に再び空気を充填することができる。
【００４５】
［第５実施形態］
第５実施形態では、図１８に示すように、エンジン始動装置７０のＥＣＵ７１は、ピストン移動部３４がピストンの移動を終えるまでに、第１圧縮気筒になる予定の吸気弁の閉時期を進角させる閉時期制御部７２を備えている（図１９参照）。閉時期制御部７２は、ピストン移動に先立ち又はピストン移動中に、バルブタイミング調整装置７３に指令して第１圧縮気筒になる予定の吸気弁の閉時期を進角させる。バルブタイミング調整装置７３は、エンジンのクランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を変更可能な機構である。
【００４６】
以上説明したように、ピストン移動部３４がピストンの移動を終えるまでに、第１圧縮気筒になる予定の吸気弁の閉時期を進角させることにより、第１圧縮気筒により多くの空気を充填することができる。これにより、図１９に示すように第１圧縮気筒になる予定の吸気弁の閉時期を進角させない場合と比べて、エンジン回転数を上げるための仕事に関して第１始動機１１により仕事をさせることで、第２電動機の負担を一層減らすことができる。したがって、第２始動機１２を一層小型化することができる。
【００４７】
［第６実施形態］
第６実施形態では、図２０に示すように、エンジン始動装置８０のＥＣＵ８１は、第１実施形態における気筒内圧推定部３２と圧力判定部３３とピストン移動部３４とに代えて燃焼制御部８２を備えている。燃焼制御部８２は、エンジン５を始動するとき、エンジン回転数がエンジン５を始動可能な回転数に達したか否かにかかわらず、第１圧縮気筒で燃料を燃焼させる。燃焼制御部８２は、燃料噴射装置８３に指令して第１圧縮気筒に燃料を噴射し、当該燃料を燃焼させる。
【００４８】
これにより、図２１に示すように、停止時圧縮気筒から空気がリークすることで、エンジン回転数を上げるための仕事に関して第１始動機１１の仕事が減ったとしても、燃焼により生じるトルクが第２始動機１２の仕事を補助する。したがって、停止時圧縮気筒からの空気のリークに起因して第２始動機１２の負担が増えることを抑制することができる。
【００４９】
［第７実施形態］
第７実施形態では、図２２に示すように、エンジン始動装置９０のＥＣＵ９１のピストン移動部９２は、第２始動機１２を用いてクランクシャフト８を回転させてピストンを移動させる。
このようにピストン移動部９２は第２始動機１２を用いてピストンを移動させてもよい。それでも、停止時圧縮気筒の吸気弁を開けることで、時間経過により空気がリークした停止時圧縮気筒に再び空気を充填することができる。
【００５０】
［他の実施形態］
第１〜第７実施形態および以下に示す他の実施形態は、可能な限り相互に組み合せて実施し得る。
他の実施形態では、ピストン移動部は、エアコンプレッサの残圧を利用してクランクシャフトを逆回転または正回転させてピストンを移動させてもよい。また、ピストン移動部は、ベルトの張力を調整するテンショナのベルトへの押付力を利用してクランクシャフトを逆回転または正回転させてピストンを移動させてもよい。テンショナは、振り子式や油圧式等のものが用いられ得る。また、テンショナは、クランクシャフトに対してベルト進行方向の上流側に設けられてもよいし、下流側に設けられてもよい。
【００５１】
他の実施形態では、第１圧縮気筒のピストンが圧縮上死点に達する前の所定のタイミングまで第１始動機１１を用いてクランクシャフト８を回転させ、上記タイミング以降は第２始動機１２を用いてクランクシャフト８を回転させてもよい。また、第１圧縮気筒のピストンが圧縮上死点に達した後の所定のタイミングまで第１始動機１１を用いてクランクシャフト８を回転させ、上記タイミング以降は第２始動機１２を用いてクランクシャフト８を回転させてもよい。また、第１始動機１１を用いてクランクシャフト８を回転させる動作を休止するタイミングと、第２始動機１２を用いてクランクシャフト８を回転させ始めるタイミングの順序は、同時またはどちらか一方が先になってもよい。
【００５２】
第１圧縮気筒のピストンが圧縮上死点に達する前の所定のタイミングで第１始動機１１と第２始動機１２とを切り替えた場合は、第１圧縮気筒が膨張行程に移る際に発生する第１始動機１１のギヤとクランク軸のギヤ間の接触音を確実になくすことができる。
第１圧縮気筒のピストンが圧縮上死点に達した後の所定のタイミングで第１始動機１１と第２始動機１２とを切り替えた場合は、第１始動機１１から付与されるトルクの付与時間が長くなるため、第２始動機１２の負荷がより低減され、さらなる小型化が可能である。
【００５３】
第１始動機１１を用いてクランクシャフト８を回転させる動作を休止するタイミングが第２始動機１２を用いてクランクシャフト８を回転させ始めるタイミングよりも先の場合は、始動機を動かすための電力消費を低減することができる。例えば、第１圧縮気筒の上死点から第２圧縮気筒の吸気弁閉弁前、つまり、第１圧縮気筒の膨張力によってエンジンが回転している状態においてこの方法を実施すれば、エンジンの回転を停めることなく、電力消費の低減が可能である。
第１始動機１１を用いてクランクシャフト８を回転させる動作を休止するタイミングが第２始動機１２を用いてクランクシャフト８を回転させ始めるタイミングよりも後の場合は、エンジンに付与される回転力をより多くできるため、迅速な回転上昇が可能となる。
【００５４】
他の実施形態では、ＥＣＵは、第１圧縮気筒の上死点圧力Ｐtdcが所定の圧力Ｐth以下であるか否かにかかわらず、停止時圧縮気筒の吸気弁が開くようにピストンを移動させてもよい。つまり、エンジン停止してから始動要求があるまで、ピストンを移動させるように構成してもよい。また、ピストンを移動させたあと、クランクシャフトに付与するトルクを保持してピストン位置を保持してもよいし、保持しなくてもよい。
【００５５】
第３実施形態では、図１４のＳ２４の判定が肯定されたあと、Ｓ３０の判定が否定されるとＳ２３に戻っていた。これに対して、他の実施形態では、図１４のＳ２４の判定が肯定された場合、Ｓ３０の判定が否定されても、Ｓ３０以下を繰り返すように構成してもよい。
他の実施形態では、第１始動機は、クランクシャフトに減速機構を介さず接続されてもよい。また、第１始動機は、エンジンの駆動を補助するアシスト機能と、回生機能とを併せ持つモータジェネレータであってもよい。
【００５６】
他の実施形態では、駆動軸プーリおよびモータプーリ以外の他のプーリが設けられなくてもよいし、或いは、他のプーリが設けられる場合であっても、その数はいくつであってもよい。また、他のプーリの種類は特に限定されず、例えばアイドラプーリ等であってもよい。
他の実施形態では、エンジンの気筒数は、４つに限らず、３つ以下、あるいは５つ以上であってもよい。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。
【符号の説明】
【００５７】
５・・・エンジン
７・・・ピストン
８・・・クランクシャフト（駆動軸）
１０、４０、５０、６０、７０、８０、９０・・・エンジン始動装置
１１・・・第１始動機
１２・・・第２始動機
１３・・・クランク角センサ（位置検出部）
２５・・・ベルト（伝動部材）
３１・・・始動制御部
３４、６２、９２・・・ピストン移動部
【図１】
2018138768.tif 000003
【図２】
2018138768.tif 000004
【図３】
2018138768.tif 000005
【図４】
2018138768.tif 000006
【図５】
2018138768.tif 000007
【図６】
2018138768.tif 000008
【図７】
2018138768.tif 000009
【図８】
2018138768.tif 000010
【図９】
2018138768.tif 000011
【図１０】
2018138768.tif 000012
【図１１】
2018138768.tif 000013
【図１２】
2018138768.tif 000014
【図１３】
2018138768.tif 000015
【図１４】
2018138768.tif 000016
【図１５】
2018138768.tif 000017
【図１６】
2018138768.tif 000018
【図１７】
2018138768.tif 000019
【図１８】
2018138768.tif 000020
【図１９】
2018138768.tif 000021
【図２０】
2018138768.tif 000022
【図２１】
2018138768.tif 000023
【図２２】
2018138768.tif 000024
【手続補正書】
【提出日】平成29年2月27日(2017.2.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2018138768.tif 000025