(57)【要約】【課題】大きな燃費悪化やベルト耐久性の低下を招くことなく、かつ内燃機関の始動性を向上させることが可能な内燃機関の始動装置を提供する。【解決手段】本発明の始動装置は、ＤＣスタータ２及びＭＧ３を併用してエンジン１を始動する場合において、ＤＣスタータ２及びＭＧ３を同時に駆動する時のベルト７の張力が、ＤＣスタータ２を単独で駆動する時のベルト７の張力よりも大きく、かつＭＧ３を単独で駆動する時のベルト７の張力よりも小さく設定される。始動復帰車速が所定の速度より低いときには、ＤＣスタータ２を先に駆動してからＭＧ３を後に駆動し、始動復帰車速が所定の速度より高いときには、ＤＣスタータ２及びＭＧ３を同時に駆動する。【選択図】図１
2015231769.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スタータモータと、
モータジェネレータと、
前記モータジェネレータと内燃機関との間に動力を伝達するためのベルトと、
前記ベルトの張力を調整可能なベルト張力調整手段と、
前記スタータモータを単独で使用して前記内燃機関を始動する始動方法と、前記モータジェネレータを単独で使用して前記内燃機関を始動する始動方法と、前記スタータモータ及び前記モータジェネレータを併用して前記内燃機関を始動する始動方法と、のいずれかを選択する始動方法選択手段と、
前記スタータモータ及び前記モータジェネレータを同時に駆動する時の前記ベルトの張力が、前記スタータモータを単独で駆動する時の前記ベルトの張力よりも大きく、かつ前記モータジェネレータを単独で駆動する時の前記ベルトの張力よりも小さく設定されるように前記ベルト張力調整手段を制御するベルト張力制御手段と、
を備えた内燃機関の始動装置であって、
前記スタータモータ及び前記モータジェネレータを併用して前記内燃機関を始動する場合において、
前記内燃機関の始動開始時の車速である始動復帰車速が所定の速度より低いときには、前記スタータモータを先に駆動してから前記モータジェネレータを後に駆動し、
前記始動復帰車速が所定の速度より高いときには、前記スタータモータ及び前記モータジェネレータを同時に駆動する内燃機関の始動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド車両に搭載されている内燃機関を始動するための内燃機関の始動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
イグニッションスイッチＯＮ、始動指令が出力された場合の車両の停止・走行状態、アクセルペダルに対する操作の有無などの始動条件によって、スタータモータによる始動、モータジェネレータによる始動、スタータモータ及びモータジェネレータの併用による始動の中から始動方法を選択する内燃機関の始動制御装置が知られている（特許文献１参照）。また、モータジェネレータがベルトを介してエンジンに接続され、モータジェネレータによる始動時のベルトの張力をエンジンによりモータジェネレータが駆動される場合よりも大きく設定するエンジンの始動装置が知られている（特許文献２参照）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献３〜５が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−０７６６４６号公報
【特許文献２】特開２００４−０１１５５２号公報
【特許文献３】特開２００４−２３９１１１号公報
【特許文献４】特開平１１−０８２２５９号公報
【特許文献５】実開昭６０−１１４２７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した特許文献１及び２は、スタータモータ及びモータジェネレータの併用による始動の場合に、両者の駆動タイミングとベルトの張力との関係については何ら考慮されていない。そのため、ベルトの張力は、両者の駆動タイミングにかかわらず、常にモータジェネレータによる始動時の高い状態に保持しておく必要がある。したがって、内燃機関始動時のフリクションが大きくなり、大きな燃費悪化やベルト耐久性の低下を招くおそれがある。
【０００５】
そこで、本発明は、大きな燃費悪化やベルト耐久性の低下を招くことなく、かつ内燃機関の始動性を向上させることが可能な内燃機関の始動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の内燃機関の始動装置は、スタータモータと、モータジェネレータと、前記モータジェネレータと内燃機関との間に動力を伝達するためのベルトと、前記ベルトの張力を調整可能なベルト張力調整手段と、前記スタータモータを単独で使用して前記内燃機関を始動する始動方法と前記モータジェネレータを単独で使用して前記内燃機関を始動する始動方法と前記スタータモータ及び前記モータジェネレータを併用して前記内燃機関を始動する始動方法とのいずれかを選択する始動方法選択手段と、前記スタータモータ及び前記モータジェネレータを同時に駆動する時の前記ベルトの張力が、前記スタータモータを単独で駆動する時の前記ベルトの張力よりも大きく、かつ前記モータジェネレータを単独で駆動する時の前記ベルトの張力よりも小さく設定されるように前記ベルト張力調整手段を制御するベルト張力制御手段と、を備えた内燃機関の始動装置であって、前記スタータモータ及び前記モータジェネレータを併用して前記内燃機関を始動する場合において、前記内燃機関の始動開始時の車速である始動復帰車速が所定の速度より低いときには、前記スタータモータを先に駆動してから前記モータジェネレータを後に駆動し、前記始動復帰車速が所定の速度より高いときには、前記スタータモータ及び前記モータジェネレータを同時に駆動する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の内燃機関の始動装置によれば、スタータモータ及びモータジェネレータを併用して内燃機関を始動する場合に両者の駆動タイミングによって大きさの異なるベルトの張力が設定される。これにより、始動復帰車速が所定の速度より低いときには、スタータモータを先に単独で駆動することで、スタータモータ及びモータジェネレータを同時に駆動する時に比べてベルトの張力を低減させることが可能となる。そのため、内燃機関始動時のフリクションが低下し大きな燃費悪化やベルト耐久性の低下を抑制できる。一方、始動復帰車速が所定の速度より高いときには、スタータモータ及びモータジェネレータを同時に駆動することで、内燃機関の回転数を早急に上げることができる。そのため、内燃機関の始動性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明に係る内燃機関の始動装置を適用した車両の概略構成を示す図。
【図２】本発明に係る内燃機関の始動装置の動作を示すフローチャート。
【図３】ＤＣスタータ及びＭＧを同時に駆動する場合のタイムチャート。
【図４】ＤＣスタータを先に駆動してからＭＧを後に駆動する場合のタイムチャート。
【図５】図４に着火始動を考慮した場合のタイムチャート。
【図６】始動復帰車速に応じてＭＧの駆動タイミングを変更する場合のタイムチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明に係る内燃機関の始動装置は、アイドリングストップ技術を適用したハイブリッド車両などを対象とする。ハイブリッド車両とは、エンジン及びモータジェネレータをそれぞれ動力源とするパワートレーンである。ハイブリッド車両では、走行状態に応じてエンジン及びモータジェネレータの両者を協働させ、或いは使い分けて、滑らかでレスポンスのよい動力性能を得ることができる。
【００１０】
図１に示したように、ハイブリッド車両１００は、エンジン１と、スタータモータ（以下、ＤＣスタータと称する）２と、モータジェネレータ（以下、ＭＧと称する。）３と、動力伝達装置４と、車輪５とを備えている。エンジン１の駆動力は動力伝達装置４を介して車輪５に伝達されるようになっている。図１では左右の車輪５のうちの一方のみを示している。なお、本発明の始動装置とは、ＤＣスタータ２やＭＧ３を使用して、エンジン１を始動するためのものを指す。
【００１１】
エンジン１は、シリンダ内の混合気を爆発させて、動力を発生する内燃機関であり、４サイクルガソリンエンジンとして構成されている。
【００１２】
ＤＣスタータ２は、エンジン１を始動するための直流方式のセルモータである。ＤＣスタータ２はシャフト（不図示）を有し、イグニッションスイッチ（不図示）がＯＮ状態とされることにより、１２Ｖバッテリ６からの電力供給を受けて、そのシャフトを回転させる。ＤＣスタータ２のシャフトが回転することにより、エンジン１のクランクシャフト１ａが回され、エンジン１が始動される。具体的には、ＤＣスタータ２のシャフトの先端部には、ピ二オン（不図示）が取り付けられている。そのため、ＤＣスタータ２は、イグニッションスイッチＯＮにより１２Ｖバッテリ６から電力供給を受けると、そのピ二オンがエンジン１のクランクシャフト１ａに設けられたフライホイールのリングギヤ（不図示）に噛み合って回転し、フライホイールを回転させる。これにより、所定気筒数のピストンが連結されたクランクシャフト１ａが回転させられるため、その回転駆動力によりエンジン１を始動することができる。
【００１３】
ＭＧ３はベルト７を介してエンジン１に機械的に接続され、インバータ８を介してバッテリ９に電気的に接続されている。ＭＧ３は電動機及び発電機として機能するものであり、ベルト７を介してエンジン１を始動することができる。また、エンジン１の駆動力が足りないような場合にはＭＧ３を電動機として駆動しエンジン１の駆動力を補助する。一方、エンジン１の駆動力に余裕があるような場合には、ＭＧ３を発電機として駆動しバッテリ９に電力を蓄える。インバータ８は、バッテリ９からの高電圧直流電流を所定の３相交流電流に変換して、ＭＧ３に電力を供給する。また、インバータ８は、逆にＭＧ３から生じた起電力（３相交流電流）をバッテリ９の充電に適した直流電流に変換する。なお、バッテリ９として４８Ｖリチウムイオンバッテリが使用されている。
【００１４】
エンジン１のクランクシャフト１ａには、クランクプーリ（不図示）が固定され、ＭＧ３のシャフト３ａにはＭＧプーリ（不図示）が固定されている。ベルト７は動力伝達用としてクランクプーリとＭＧプーリとの間に掛け渡されている。ＭＧ３が電動機として機能する場合には、バッテリ９からの電力供給を受けて回転し、その回転駆動力がベルト７を介してクランクシャフト１ａに伝達されエンジン１を始動する。一方、ＭＧ３が発電機として機能する場合には、車輪５からの回転駆動力がベルト７を介してＭＧ３のシャフト３ａに伝達され、ＭＧ３を回転させる。ＭＧ３が回転することによってＭＧ３内で起電力が発生し、その起電力が、インバータ８を介して直流電流に変換され、バッテリ９に電力を供給する。これにより、バッテリ９は充電される。
【００１５】
また、ベルト７の張力を調整するためにエンジン１のクランクシャフト１ａとＭＧ３のシャフト３ａとの間には電動テンショナ１０が設けられている。電動テンショナ１０は、テンショナシャフト１０ａと、テンショナシャフト１０ａに取り付けられたテンショナプーリ（不図示）と、アクチュエータ１０ｂとから構成されている。テンショナプーリには、ベルト７が巻き掛けられている。そして、アクチュエータ１０ｂを作動させることで、テンショナプーリを動かしベルト７の張力を調整することができる。
【００１６】
本形態では、エンジン１の始動条件によって、始動方法が選択される。エンジン１の始動条件としては、通常始動とＳ＆Ｓ始動とフリーランＳ＆Ｓ始動とがある。通常始動は、運転手がイグニッションスイッチによりエンジン１を始動する始動条件である。Ｓ＆Ｓ始動は、ストップ・アンド・スタート（アイドリングストップ）時の再始動の意味であり、運転手のクラッチ、ブレーキ、アクセルなどの操作によりエンジン１を自動的に始動する始動条件である。フリーランＳ＆Ｓ始動は、車両走行中にアイドリングストップを実行し車両の惰性走行状態でエンジン１を始動する始動条件である。エンジン１を始動するための操作はＳ＆Ｓ始動と同様であるが、車両走行状態での再始動のため、通常始動、Ｓ＆Ｓ始動に比べてよりすばやい始動が求められる。
【００１７】
そして、エンジン１の始動方法としては、ＤＣスタータ２を単独で使用してエンジン１を始動する始動方法とＭＧ３を単独で使用してエンジン１を始動する始動方法とＤＣスタータ２及びＭＧ３を併用してエンジン１を始動する始動方法とがある。なお、必要に応じて着火始動と併用してもよい。また、始動開始時の駆動形態としては、ＤＣスタータ２を単独で駆動する形態とＭＧ３を単独で駆動する形態とＤＣスタータ２及びＭＧ３を同時に駆動する形態とがある。ＤＣスタータ２を単独で駆動する形態では、ベルト７を介さずにピ二オンとリングギヤとの噛み合いによってエンジン１を始動するため、ベルト７の張力を小さく設定しておいても問題がない。なお、この場合のベルト７の張力は、ＭＧ３がエンジン１により駆動される場合のベルト７の張力と同じ程度でよい。以下、このような張力を低張力と称する。着火始動もベルト７を介さないため、ベルト７の張力を小さく設定することが可能である。一方、ＭＧ３を単独で駆動する形態では、ベルト７を介してエンジン１を始動するため、ベルト７の張力を大きく設定しておかないと、ベルト７が滑り、エンジン１を始動することができない。以下、このような張力を高張力と称する。また、ＤＣスタータ２及びＭＧ３を同時に駆動する形態では、ベルト７の張力が低張力よりも大きく、かつ高張力よりも小さく設定されることになる。以下、このような張力を中張力と称する。
【００１８】
通常始動時は、エンジン１が回転しなければ気筒の判定ができないため、着火始動ができない。また、極低温環境下では、リチウムイオンバッテリが放電できないので、ＭＧ３を駆動することができない。さらに、エンジン１のフリクションが大きい状態でＭＧ３を駆動することは、ベルト７の張力を大きく設定しておく必要があることから好ましくない。ベルト耐久性を考慮して、通常始動時にはＤＣスタータ２を単独で駆動してエンジン１を始動する。そのため、ベルト７の張力を低張力に設定することができる。
【００１９】
Ｓ＆Ｓ始動時は、停止状態から大きな振動・騒音でエンジン１を始動すると違和感を覚えることがある。そのため、ＭＧ３を単独で駆動してエンジン１を始動することで、上記の違和感をなくすことができる。ＭＧ３を単独で駆動してエンジン１を始動するため、ベルト７の張力を高張力に設定する必要がある。この場合、着火始動と併用することで、ベルト７の張力を低減することができる。
【００２０】
フリーランＳ＆Ｓ始動時は、車両走行状態でエンジン１を始動するため、次の再加速に備え、Ｓ＆Ｓ始動時よりもすばやい始動が求められる。また、車両走行状態では、ロードノイズ、風きり音などがあり、大きな音でエンジン１を始動しても違和感を覚えることが少ない。そのため、ＤＣスタータ２及びＭＧ３を併用することによって違和感なくエンジン１をすばやく始動することができる。また、ＤＣスタータ２及びＭＧ３を併用する場合の両者の駆動タイミングとしては、ＤＣスタータ２を先に駆動してからＭＧ３を後に駆動することとＤＣスタータ２及びＭＧ３を同時に駆動することとが考えられる。ＭＧ３を先に駆動してからＤＣスタータ２を後に駆動することは、ベルト７の張力の増大を招くため好ましくない。
【００２１】
また、エンジン１のフリクションは始動開始時が一番大きいため、ＤＣスタータ２を先に駆動して、エンジン１が回転し始めた後にＭＧ３を駆動することによって、ＭＧ３を駆動する時の負荷を低減でき、ベルト７の張力を低減することが可能となる。この場合、ＤＣスタータ２を先に駆動する時、即ちＤＣスタータ２を単独で駆動する時のベルト７の張力を低張力に設定し、ＭＧ３を後に駆動する時、即ちＤＣスタータ２及びＭＧ３を共同で駆動する時のベルト７の張力を中張力に設定することができる。さらに、着火始動と併用することにより、始動時のベルト７の張力を低減することができる。しかし、上述のようにＤＣスタータ２及びＭＧ３の駆動タイミングをずらすことは、始動開始時にＤＣスタータ２及びＭＧ３を同時に駆動する場合に比べて、ベルト７の張力を低減できるものの始動時間が遅くなるおそれがある。そこで、フリーランＳ＆Ｓ始動時には、始動開始時の車速（以下、始動復帰車速と称する。）に応じてＤＣスタータ２及びＭＧ３の駆動タイミングを決定する。即ち、始動復帰車速が所定の速度より高いときには、始動性重視の観点から早急にエンジン回転数を上げる必要があるため、ＤＣスタータ２及びＭＧ３を同時に駆動する。この場合、ロードノイズなども大きいため、スタータノイズに気になる程度にならない。一方、始動復帰車速が所定の速度より低いときには、始動復帰車速が所定の速度より高いときに比べてエンジン回転数を早急に上げる必要がないため、ベルト耐久性重視の観点からＤＣスタータ２をＭＧ３よりも先に駆動する。
【００２２】
エンジン１には、ＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）１１が設けられている。マイクロコンピュータを中心として構成されているＥＣＵ１１は、入出力装置、記憶装置、中央処理演算装置などから構成され、車両１００のシステムを統括制御する。ＥＣＵ１１は、エンジン１に搭載された各センサからの入力情報などに基づいて、車両１００を最適な状態に制御する。具体的には、ＥＣＵ１１には、イグニッションスイッチの位置を検出するイグニッションスイッチセンサ１２、運転手のアクセル操作を検出するアクセル開度センサ１３、運転手のクラッチ操作を検出するクラッチセンサ１４、運転手のブレーキ操作を検出するブレーキセンサ１５、車速を検出する車速センサ１６及びエンジン１の回転数を検出する回転数センサ１７などが接続されている。
【００２３】
ＥＣＵ１１は、後述する制御ルーチンなどを実行することにより、始動方法選択部１１ａとベルト張力制御部１１ｂとが論理的にＥＣＵ１１に構成される。始動方法選択部１１ａは、通常始動、Ｓ＆Ｓ始動及びフリーランＳ＆Ｓ始動の始動条件によってＤＣスタータ２を単独で使用してエンジン１を始動する始動方法とＭＧ３を単独で使用してエンジン１を始動する始動方法とＤＣスタータ２及びＭＧ３を併用してエンジン１を始動する始動方法とのいずれかを選択する。ベルト張力制御部１１ｂは、ＤＣスタータ２及びＭＧ３を同時に駆動する時のベルト７の張力（中張力）が、ＤＣスタータ２を単独で駆動する時のベルト７の張力（低張力）よりも大きく、かつＭＧ３を単独で駆動する時のベルト７の張力（高張力）よりも小さく設定されるように電動テンショナ１０を制御する。
【００２４】
次にＥＣＵ１１が実行する始動装置の制御について説明する。ＥＣＵ１１は、エンジン１に対して始動指令が出力された場合に、始動条件によって始動方法を選択するとともにＤＣスタータ２、ＭＧ３及び電動テンショナ１０の動作を制御する。具体的には、ＥＣＵ１１は、通常始動時にはＤＣスタータ２を単独で駆動してエンジン１を始動するとともにベルト７の張力が低張力に設定されるように電動テンショナ１０を制御する。Ｓ＆Ｓ始動時にはＭＧ３を単独で駆動してエンジン１を始動するとともにベルト７の張力が高張力に設定されるように電動テンショナ１０を制御する。また、必要に応じて、着火始動と併用してもよい。フリーランＳ＆Ｓ始動時には、始動復帰車速に応じてＤＣスタータ２を先に駆動してからＭＧ３を後に駆動するか、又はＤＣスタータ２及びＭＧ３を同時に駆動することによってエンジン１を始動する。なお、前者の場合は、ＤＣスタータ２を先に駆動する時のベルト７の張力が低張力に、ＭＧ３を後に駆動する時のベルト７の張力が中張力にそれぞれ設定されるように電動テンショナ１０が制御される。後者の場合は、ベルト７の張力が中張力に設定されるように電動テンショナ１０が制御される。また、必要に応じて、着火始動と併用してもよい。
【００２５】
図２は、ＥＣＵ１１が実行する始動装置の制御ルーチンを示している。この制御ルーチンは、エンジン１に対して始動指令が出力された場合に実行される。また、この制御ルーチンは、ＥＣＵ１１が実行する他のルーチンと並行に実行される。なお、この制御ルーチンは、基本的には、ＥＣＵ１１が各種センサからの出力信号に基づいて実行される。
【００２６】
この制御ルーチンにおいてＥＣＵ１１は、始動指令が出力されたら、まずステップＳ１１でエンジン１が通常始動であるか否か判定する。この判定は、例えばイグニッションスイッチセンサ１２にてイグニッションスイッチの位置を検出し、その位置に基づいて判定すればよい。具体的には、イグニッションスイッチの位置がＯＮ状態にある場合は、通常始動であると判定し、イグニッションスイッチの位置がＯＦＦ状態にある場合は、通常始動でないと判定する。通常始動であると判定した場合は、ＥＣＵ１１は、ステップＳ１２に進み、ＤＣスタータ２を単独で駆動してエンジン１を始動するとともにベルト７の張力が低張力に設定されるように電動テンショナ１０を制御する。
【００２７】
一方、通常始動でないと判定した場合はステップＳ１３に進み、ＥＣＵ１１はエンジン１がＳ＆Ｓ始動であるか否か判定する。この判定は、例えばアクセル開度センサ１３、クラッチセンサ１４、ブレーキセンサ１５からの出力信号及び車速センサ１６にて検出した車速に基づいて判定すればよい。具体的には、上記のセンサからの始動指令があって、かつ車速が０である（即ち、車両停止中）場合は、Ｓ＆Ｓ始動であると判定する。一方、上記のセンサからの始動指令があって、かつ車速が０でない（即ち、車両走行中）場合は、Ｓ＆Ｓ始動でないと判定する。Ｓ＆Ｓ始動であると判定した場合は、ＥＣＵ１１は、ステップＳ１４に進み、ＭＧ３を単独で駆動してエンジン１を始動するとともにベルト７の張力が高張力に設定されるように電動テンショナ１０を制御する。なお、この場合、着火始動と併用してもよい。
【００２８】
一方、Ｓ＆Ｓ始動でない、即ちフリーランＳ＆Ｓ始動であると判定した場合はステップＳ１５に進み、ＥＣＵ１１は車速センサ１６にて検出した始動復帰車速が所定の速度より高いか否か判定する。始動復帰車速が所定の速度より高いと判定した場合は、ＥＣＵ１１は、ステップＳ１６に進み、ＤＣスタータ２及びＭＧ３を同時に駆動してエンジン１を始動するとともにベルト７の張力が中張力に設定されるように電動テンショナ１０を制御する。
【００２９】
一方、始動復帰車速が所定の速度より高くない、つまり始動復帰車速が所定の速度より低いと判定した場合はステップＳ１７に進み、ＥＣＵ１１はＤＣスタータ２を先に駆動してからＭＧ３を後に駆動することによってエンジン１を始動する。また、この場合、ＥＣＵ１１は、ＤＣスタータ２を先に駆動する時のベルト７の張力が低張力に、ＭＧ３を後に駆動する時のベルト７の張力が中張力にそれぞれ設定されるように電動テンショナ１０を制御する。そして、ステップＳ１２、Ｓ１４、Ｓ１６、Ｓ１７のいずれかの処理が実行された場合にはステップＳ１８に進む。ＥＣＵ１１は、ステップＳ１８でエンジン１の始動が完了したか否か判定する。エンジン１の始動の完了は、回転数センサ１７にて検出したエンジン１の回転数や始動指令が出力されてからの経過時間などによって判定すればよい。エンジン１の始動が完了していないと判定した場合は、ＥＣＵ１１は、エンジン１の始動が完了するまでステップＳ１８を繰り返し実行する。一方、エンジン１の始動が完了したと判定した場合は、今回の制御ルーチンを終了する。
【００３０】
以下、図３〜図６を参照しながらフリーランＳ＆Ｓ始動時のＤＣスタータ２及びＭＧ３の駆動タイミングとベルト７の張力との関係を説明する。図３は、ＤＣスタータ２及びＭＧ３を同時に駆動する場合のタイムチャートである。図３に示したように、時刻ｔ０にフリーランＳ＆Ｓ停止指令が出力されると、エンジン回転数が次第に減少する。そして時刻ｔ１にフリーランＳ＆Ｓ始動指令が出力されると、ＤＣスタータ２及びＭＧ３を同時に駆動し、エンジン回転数が次第に増大する。時刻ｔ４にエンジン回転数が時刻ｔ０時の回転数に達したら、エンジン１の始動が完了する。この時刻ｔ４でＭＧ３の駆動を停止する。また、ＤＣスタータ２は始動開始時に最も大きな出力が発生し、エンジン回転数の上昇に伴い出力が急に減少するように設計されているため、エンジン回転数により出力が発生しなくなる時刻ｔ３でピ二オンを引き抜くようになっている。また、ＭＧ３は始動開始時に最も大きな出力が発生し、エンジン回転数の上昇に伴い出力が緩やかに減少するように設計されている。
【００３１】
フリーランＳ＆Ｓ始動指令が出力される前、即ち時刻ｔ１の前は、ＭＧ３が発電機としてエンジン１により駆動されるため、図３に示したようにベルト７の設定張力（以下、ベルト７の張力と称する。）が低張力に設定されている。ベルト７に実際に発生した張力（以下、動的張力と称する。）も低い値になっている。そして、時刻ｔ１になると、ＤＣスタータ２及びＭＧ３を同時に駆動するため、ベルト７の張力が中張力に設定される。なお、ＭＧ３を単独で駆動する場合は高張力に設定される必要がある。時刻ｔ１時の動的張力も始動前より急に高くなるが、ＭＧ３を単独で駆動する場合の太い破線で示された動的張力よりは小さい。その後、動的張力がエンジン回転数の上昇に伴ってエンジン回転数がある程度に達した時刻ｔ２まで徐々に減少し、時刻ｔ２から時刻ｔ４までは始動前の動的張力より大きい動的張力を保ち続ける。そして、エンジン１の始動が完了したら、ベルト７の張力も動的張力も始動前の状態に戻る。
【００３２】
図４は、ＤＣスタータ２を先に駆動してからＭＧ３を後に駆動する場合のタイムチャートである。図４に示したように、時刻ｔ０にフリーランＳ＆Ｓ停止指令が出力されると、エンジン回転数が次第に減少する。そして時刻ｔ１にフリーランＳ＆Ｓ始動指令が出力されると、ＤＣスタータ２をＭＧ３より先に駆動し、エンジン回転数が次第に増大する。ＤＣスタータ２を駆動してエンジン回転数がある程度に達した時刻ｔ２でＭＧ３を駆動する。これにより、ＭＧ３の出力が両者を同時に駆動する場合の太い破線で示された出力よりも低くなっている。時刻ｔ４にエンジン回転数が時刻ｔ０時の回転数に達したら、エンジン１の始動が完了する。この時刻ｔ４でＤＣスタータ２及びＭＧ３の駆動を停止する。
【００３３】
ＭＧ３を駆動する前、即ち時刻ｔ２の前は、ＭＧ３が発電機としてエンジン１により駆動されるため、時刻ｔ１から時刻ｔ２の間は、ベルト７の張力がＤＣスタータ２及びＭＧ３を同時に駆動する場合の太い破線で示された中張力よりも低い低張力に設定されている。この間の動的張力も両者を同時に駆動する場合の太い破線で示された動的張力よりも低い始動前の動的張力になっている。そして、時刻ｔ２になると、ＭＧ３も駆動するため、ベルト７の張力が中張力に設定される。時刻ｔ２から、動的張力がエンジン回転数の上昇に伴ってエンジン回転数がある程度に達した時刻ｔ３まで徐々に増加し、時刻ｔ３から時刻ｔ４までは始動前の動的張力より大きい動的張力を保ち続ける。そして、エンジン１の始動が完了したら、ベルト７の張力も動的張力も始動前の状態に戻る。
【００３４】
図５は、図４に着火始動を考慮した場合のタイムチャートである。図５に示したように、時刻ｔ０でフリーランＳ＆Ｓ停止指令が出力されると、エンジン回転数が次第に減少する。そして時刻ｔ１にフリーランＳ＆Ｓ始動指令が出力されると、着火始動と同時にＤＣスタータ２を駆動し、エンジン回転数が次第に増大する。そして時刻ｔ２でＭＧ３を駆動する。時刻ｔ４にエンジン回転数が時刻ｔ０時の回転数に達したら、エンジン１の始動が完了する。この時刻ｔ４でＭＧ３の駆動を停止する。また、ＤＣスタータ２は始動開始時に最も大きな出力が発生し、エンジン回転数の上昇に伴い出力が急に減少するように設計されているため、エンジン回転数により出力が発生しなくなる時刻ｔ３でピ二オンを引き抜くようになっている。また、ＭＧ３は始動開始時に最も大きな出力が発生し、エンジン回転数の上昇に伴い出力が緩やかに減少するように設計されている。なお、着火始動は始動開始時に最も大きなトルクが発生し、エンジン回転数の上昇に伴いトルクが急に減少し、時刻ｔ２でトルクが発生しなくなる。
【００３５】
ＭＧ３を駆動する前、即ち時刻ｔ２の前は、ＭＧ３が発電機としてエンジン１により駆動されるため、時刻ｔ１から時刻ｔ２の間はベルト７の張力が低張力に設定されている。この間の動的張力も始動前の動的張力になっている。そして、時刻ｔ２になると、ＭＧ３も駆動するため、ベルト７の張力が中張力に設定される。時刻ｔ２から、動的張力がエンジン回転数の上昇に伴ってエンジン回転数がある程度に達した時刻ｔ３まで徐々に増加する。時刻ｔ３から時刻ｔ４までは始動前の動的張力より大きい動的張力を保ち続ける。そして、エンジン１の始動が完了したら、ベルト７の張力も動的張力も始動前の状態に戻る。
【００３６】
図６は、始動復帰車速に応じてＭＧ３の駆動タイミングを変更する場合のタイムチャートである。図６に示したように、時刻ｔ０にフリーランＳ＆Ｓ停止指令が出力されると、エンジン回転数及び車速が次第に減少する。そして時刻ｔ１にフリーランＳ＆Ｓ始動指令が出力されると、着火始動と同時にＤＣスタータ２を駆動し、エンジン回転数が次第に増大する。ＭＧ３の駆動タイミングは始動開始時刻ｔ１時の始動復帰車速に応じて変更することになっている。具体的には、時刻ｔ１時の始動復帰車速が高いときには、ＭＧ３をＤＣスタータ２と同時に駆動する。一方、時刻ｔ１時の始動復帰車速が低いときには、ＭＧ３をＤＣスタータ２駆動後の太い破線で示された時刻ｔ２で駆動する。なお、ＤＣスタータ２及びＭＧ３を同時に駆動するため、エンジン１をすばやく始動することができる。
【００３７】
以上に説明したように、本発明の始動装置によれば、始動復帰車速が所定の速度より低いときに、図４及び図５に示したようにＤＣスタータ２を先に駆動してからＭＧ３を後に駆動することで、ＤＣスタータ２を先に単独で駆動する時のベルト７の張力（低張力）をＤＣスタータ２及びＭＧ３を同時に駆動する時のベルト７の張力（中張力）よりも小さく設定することができるので、大きな燃費悪化やベルト耐久性の低下を抑制することが可能となる。また、始動復帰車速が所定の速度より高いときに、図３及び図６に示したようにＤＣスタータ２及びＭＧ３を同時に駆動することで、エンジン１の回転数を早急に上げることができるので、エンジン１の始動性が向上する。
【００３８】
なお、上述した形態では、電動テンショナ１０が本発明のベルト張力調整手段に相当する。また、始動方法選択部１１ａ及びベルト張力制御部１１ｂがそれぞれ本発明の始動方法選択手段及びベルト張力制御手段に相当する。
【００３９】
本発明は、上述した形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、本発明が適用される車両は、４サイクルガソリンエンジンの車両に限定されない。本発明は、２サイクルガソリンエンジンの車両に適用してもよく、ディーゼルエンジンの車両に適用してもよい。また、エンジンの気筒配列や気筒数に制限はない。例えば、Ｖ型や水平対向型のエンジンの車両に本発明を適用してもよい。また、ベルト張力調整手段は、電動テンショナ１０のような構成に限定されるものではなく、ベルト７の張力を調整可能に構成されていればよい。
【００４０】
本発明は、必ずしも着火始動と併用する必要はない。着火始動と併用しなくても、ＤＣスタータ２及びＭＧ３を併用することで、ベルト耐久性の低下を抑制することができるからである。
【符号の説明】
【００４１】
１  エンジン（内燃機関）
２  ＤＣスタータ（スタータモータ）
３  ＭＧ（モータジェネレータ）
７  ベルト
１０  電動テンショナ（ベルト張力調整手段）
１１ａ  始動方法選択部（始動方法選択手段）
１１ｂ  ベルト張力制御部（ベルト張力制御手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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