(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン（Ｅ）のクランクシャフト（１８）に設けたクランクプーリ（１９）とモータ・ジェネレータ（１５）に設けたモータ・ジェネレータプーリ（２５）とにベルト（２８）を巻き掛けてエンジン（Ｅ）の始動を行うエンジンの始動方法において、
前記モータ・ジェネレータ（１５）を最大トルクよりも小さいトルクで起動後に前記クランクプーリ（１９）の周速と前記モータ・ジェネレータプーリ（２５）の周速との差が所定値未満になったときに、前記モータ・ジェネレータ（１５）のトルクを前記最大トルクにすることを特徴とするエンジンの始動方法。
【請求項２】
前記モータ・ジェネレータ（１５）のトルクを前記最大トルクにした後にエンジン（Ｅ）が完爆したか否かを判定し、エンジン（Ｅ）が完爆したと判定したときに前記モータ・ジェネレータ（１５）のトルクをゼロにすることを特徴とする、請求項１に記載のエンジンの始動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンのクランクシャフトに設けたクランクプーリとモータ・ジェネレータに設けたモータ・ジェネレータプーリとにベルトを巻き掛けてエンジンの始動を行うエンジンの始動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンのクランクシャフトに空調用コンプレッサおよびモータ・ジェネレータをベルトを介して接続し、モータ・ジェネレータをエンジンの運転時にジェネレータとして機能させるとともに、エンジンの始動時にスタータモータとして機能させる車両が、下記特許文献１により公知である。
【特許文献１】特開平８−１４１４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、エンジンの始動時に、スタータモータの駆動力をプーリおよびベルトを介してクランクシャフトに伝達してクランキングを行う場合、スタータモータが起動と同時に大きなトルクを出力するとクランクプーリの周速がスタータモータプーリの周速に一致するまでの間、ベルトの張力が大きく変動して耐久性に悪影響を与える虞がある。図１０には、スタータモータの駆動に伴うベルトの張力の変化が示されており、スタータモータの起動直後に大きな張力変動が発生していることが分かる。これを防止するために、スタータモータのトルクを小さく設定すると、エンジンのクランキングが不能になったり、エンジンの始動に時間が掛かったりする問題がある。
【０００４】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、モータ・ジェネレータでプーリおよびベルトを介してエンジンを始動する際に、プーリおよびベルト間のスリップを抑制してエンジンの始動性能およびベルトの耐久性を確保することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、エンジンのクランクシャフトに設けたクランクプーリとモータ・ジェネレータに設けたモータ・ジェネレータプーリとにベルトを巻き掛けてエンジンの始動を行うエンジンの始動方法において、前記モータ・ジェネレータを最大トルクよりも小さいトルクで起動後に前記クランクプーリの周速と前記モータ・ジェネレータプーリの周速との差が所定値未満になったときに、前記モータ・ジェネレータのトルクを前記最大トルクにすることを特徴とするエンジンの始動方法が提案される。
【０００６】
また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記モータ・ジェネレータのトルクを前記最大トルクにした後にエンジンが完爆したか否かを判定し、エンジンが完爆したと判定したときに前記モータ・ジェネレータのトルクをゼロにすることを特徴とするエンジンの始動方法が提案される。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１の構成によれば、モータ・ジェネレータを最大トルクよりも小さいトルクで起動後にクランクプーリの周速とモータ・ジェネレータプーリの周速との差が所定値未満になったときに、モータ・ジェネレータのトルクを最大トルクにするので、ベルトに大きな張力が発生して耐久性が低下するのを防止しながら、エンジンの確実な始動およびエンジンの始動に要する時間の短縮を可能にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【０００９】
図１〜図４は本発明の第１の実施の形態を示すもので、図１はハイブリッド車両用のエンジンの正面図、図２はエンジン始動時のスタータモータのトルクを示すグラフ、図３はエンジン始動時のベルト張力を示すグラフ、図４はエンジン始動時のクランキング回転数を示すグラフである。
【００１０】
図１に示すように、ハイブリッド車両用のエンジンＥはエンジンブロック１１の側面に取り付けた補機ブラケット１２を備えており、補機ブラケット１２に空調用コンプレッサ１３、ウオータポンプ１４、モータ・ジェネレータ１５、アイドラプーリ１６およびオートテンショナ１７が支持される。エンジンＥのクランクシャフト１８に設けたクランクプーリ１９と、空調用コンプレッサ１３の回転軸２０に設けた空調用コンプレッサプーリ２１と、ウオータポンプ１４の回転軸２２に設けたウオータポンププーリ２３と、モータ・ジェネレータ１５の回転軸２４に設けたモータ・ジェネレータプーリ２５と、回転軸２６に設けた前記アイドラプーリ１６と、オートテンショナ１７に設けたテンショナプーリ２７とにベルト２８が巻き掛けられる。クランクプーリ１９、空調用コンプレッサプーリ２１、ウオータポンププーリ２３、モータ・ジェネレータプーリ２５、アイドラプーリ１６およびテンショナプーリ２７の回転方法は矢印で示される。
【００１１】
オートテンショナ１７は伸縮自在なテンショナ本体２９を備えており、その上端が支点ピン３０を介して補機ブラケット１２に枢支される。補機ブラケット１２には支点ピン３１を介してベルクランク３２の中間部が枢支されており、ベルクランク３２の一端部がピン３３を介してテンショナ本体２９の下端に枢支され、ベルクランク３２の他端部に回転軸３４を介して前記テンショナプーリ２７が枢支される。テンショナ本体２９はその内部に収納したスプリングで伸長方向に付勢されており、その付勢力でテンショナプーリ２７をベルト２８に押し付けて所定の張力を発生させる。
【００１２】
クランクプーリ１９の角速度を検出するエンジン回転数センサ３５と、モータ・ジェネレータプーリ２５の角速度を検出するモータ・ジェネレータ回転数センサ３６とからの信号が入力される電子制御ユニットＵは、燃料噴射弁３８の燃料噴射量と、点火プラグ３９の点火時期と、モータコントローラ４０およびインバータ４１を介してのモータ・ジェネレータ１５の作動とを制御する。エンジンＥの運転時にモータ・ジェネレータ１５はジェネレータとして機能して発電あるいは回生制動を司り、エンジンＥのアイドル停止後にモータ・ジェネレータ１５はスタータモータとして機能してエンジンＥを再始動する。
【００１３】
次に、上記構成を備えた本発明の第１の実施の形態の作用を説明する。
【００１４】
図２に示すように、第１の実施の形態ではモータ・ジェネレータ１５をスタータモータとして駆動してエンジンＥを始動する際に、そのモータ・ジェネレータ１５が発生するトルクをステップ状に変化させている。即ち、破線で示す従来例ではモータ・ジェネレータ１５は起動と同時に最大トルクを発生し、その最大トルクを保持しているのに対し、実線で示す第１の実施の形態ではモータ・ジェネレータ１５は起動と同時に最大トルクよりも小さい一定トルクを発生し、所定時間の経過後にトルクを最大トルクまでステップ状に増加させて最大トルクを保持している。
【００１５】
その結果、第１の実施の形態に対応する図３と従来例に対応する図１０とを比較すると明らかなように、第１の実施の形態ではモータ・ジェネレータ１５の起動直後のベルト２８の張力変動が大幅に減少しており、これによりベルト２８の負荷が減少して耐久性が向上する。起動直後のベルト２８の張力変動が減少する理由は、モータ・ジェネレータ１５のトルクが徐々にクランクシャフト１８に伝達され、クランクプーリ１９とモータ・ジェネレータプーリ２５との周速差により発生する張力変動が抑制されるからである。
【００１６】
図４には、モータ・ジェネレータ１５によるエンジンＥの始動時におけるクランキング回転数が示される。図４において、破線は図２に破線で示すトルクを与えた従来例に対応し、実線は図２に実線で示すトルクを与えた第１の実施の形態に対応しており、両者のクランキング回転数に殆ど差がないことから、第１の実施の形態のエンジン始動性能（つまりエンジンＥの始動の確実性やエンジンＥの始動に要する時間）は従来例に比べて遜色がないことが確認される。
【００１７】
図５〜図７は本発明の第２の実施の形態を示すもので、図５はエンジン始動時のスタータモータのトルクを示すグラフ、図６はエンジン始動時のベルト張力を示すグラフ、図７はエンジン始動時のクランキング回転数を示すグラフである。
【００１８】
第１の実施の形態ではエンジンＥの始動時にモータ・ジェネレータ１５のトルクを所定の値からステップ状に増加させているが、図５に示すように、第２の実施の形態ではモータ・ジェネレータ１５のトルクをゼロから最大トルクまでランプ状に増加させた後、最大トルクに保持している。その結果、図６に示すように、モータ・ジェネレータ１５の起動直後のベルト２８の張力変動は、第１の実施の形態（図３参照）よりも更に減少しており、ベルト２８に加わる荷重が一層軽減されていることが分かる。そして図７に示すように、モータ・ジェネレータ１５によるエンジンＥの始動時におけるクランキング回転数も、従来例に比べて殆ど遜色がなく、エンジン始動性能も充分に確保されていることが分かる。
【００１９】
次に、図８のフローチャートに基づいて本発明の第３の実施の形態を説明する。
【００２０】
それに先立って、モータ・ジェネレータ１５の起動時におけるベルト２８の張力変動の発生メカニズムを図１１に基づいて説明する。図１１の上側のグラフの実線はモータ・ジェネレータプーリ２５の周速を示し、破線はクランクプーリ１９の周速を示しており、モータ・ジェネレータ１５をスタータモータとして駆動すると、慣性モーメントの大きなクランクシャフト１８に取り付けられたクランクプーリ１９が回転を始めるまでの間、クランクプーリ１９とモータ・ジェネレータプーリ２５との間のベルト２８が伸ばされて両プーリ１９，２５間に周速差が発生し、その周速差はクランクプーリ１９の周速が増加するに伴って減衰する。
【００２１】
図１１の下側のグラフは、上側のグラフと同じ時間軸で見たベルト２８の張力を示しており、モータ・ジェネレータプーリ２５およびクランクプーリ１９の周速差が大きいところで、ベルト２８の張力が大きくなっていることが分かる。従って、モータ・ジェネレータ１５をスタータモータとして駆動する際に、モータ・ジェネレータプーリ２５およびクランクプーリ１９のプーリが小さくなるようにモータ・ジェネレータ１５のトルクを制御することで、ベルト２８の張力の変動とそれに起因するスリップとを抑制することができる。
【００２２】
しかして、図８のフローチャートのステップＳ１で、エンジンＥのアイドル停止後の再始動条件が成立したか否かを判定し、ステップＳ２でドライバーがブレーキペダルを放してエンジンＥの再始動条件が成立すると、ステップＳ３でエンジン回転数センサ３５によりクランクプーリ１９の角速度を検出するとともに、モータ・ジェネレータ回転数センサ３６によりモータ・ジェネレータプーリ２５の角速度を検出する。そしてステップＳ４でクランクプーリ１９の半径およびモータ・ジェネレータプーリ２５の半径と前記検出した角速度とから、クランクプーリ１９の周速とモータ・ジェネレータプーリ２５の周速とを算出し、両周速の差がゼロになるようにモータ・ジェネレータ１５をフィードバック制御するためのトルクを演算する。
【００２３】
続くステップＳ５で電子制御ユニットＵからモータコトローラ４０に前記演算したトルクの出力指令を出すことで、モータ・ジェネレータ１５のトルクを制御しながらクランクシャフト１８をクランキングし、ステップＳ６でエンジンＥが完爆したか否かを判定し、ステップＳ７でエンジンＥが完爆すると、ステップＳ８で電子制御ユニットＵからモータコトローラ４０にモータ・ジェネレータ１５のトルクをゼロにする指令を出すことでエンジンＥの始動を完了する。
【００２４】
このように、モータ・ジェネレータ１５によるエンジンＥの始動時に、クランクプーリ１９およびモータ・ジェネレータプーリ２５の周速差がゼロになるようにモータ・ジェネレータ１５のトルクをフィードバック制御するので、ベルト２８の過大張力を抑えて該ベルトの耐久性の低下を効果的に抑制することができる。
【００２５】
次に、図９のフローチャートに基づいて本発明の第４の実施の形態を説明する。
【００２６】
先ず、ステップＳ１１で、エンジンＥのアイドル停止後の再始動条件が成立したか否かを判定し、ステップＳ１２でドライバーがブレーキペダルを放してエンジンＥの再始動条件が成立すると、ステップＳ１３で電子制御ユニットＵからモータコトローラ４０に最大トルクよりも小さいトルクの出力指令を出すことでモータ・ジェネレータ１５を駆動する。そしてステップＳ１４でエンジン回転数センサ３５によりクランクプーリ１９の角速度を検出するとともに、モータ・ジェネレータ回転数センサ３６によりモータ・ジェネレータプーリ２５の角速度を検出した後、ステップＳ１５でクランクプーリ１９の半径およびモータ・ジェネレータプーリ２５の半径と前記検出した角速度とから、クランクプーリ１９の周速とモータ・ジェネレータプーリ２５の周速とを算出し、両周速の差が所定の閾値未満であるか否かを判定する。
【００２７】
モータ・ジェネレータ１５の起動後の時間経過と共にベルト２８の張力変動が収束して前記周速差が所定の閾値未満になると、ステップＳ１６で電子制御ユニットＵからモータコトローラ４０に最大トルクの出力指令を出してクランクシャフト１８をクランキングする。そしてステップＳ１７でエンジンＥが完爆したか否かを判定し、ステップＳ１８でエンジンＥが完爆すると、ステップＳ１９で電子制御ユニットＵからモータコトローラ４０にモータ・ジェネレータ１５のトルクをゼロにする指令を出すことでエンジンＥの始動を完了する。
【００２８】
このように、エンジンＥの始動時に先ずモータ・ジェネレータ１５を最大トルクよりも小さいトルクで起動し、起動直後の張力変動が収まったことを確認してからモータ・ジェネレータ１５を最大トルクで駆動するので、ベルト２８に大きな張力が発生して耐久性が低下するのを防止しながら、エンジンＥの確実な始動およびエンジンＥの始動に要する時間の短縮を可能にすることができる。
【００２９】
以上、本発明の実施の形態を詳述したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００３０】
例えば、モータ・ジェネレータ１５の起動後のトルクをステップ状に変化させる場合に、１段階のステップに限定されず、２段階以上のステップにしても良く、ランプ状に変化させる場合に、時間の経過に対してトルクを必ずしもリニアに増加させる必要はなく、曲線状に増加させても良い。またステップ状のトルク増加とランプ状のトルク増加とを組み合わせても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】ハイブリッド車両用のエンジンの正面図
【図２】エンジン始動時のスタータモータのトルクを示すグラフ
【図３】エンジン始動時のベルト張力を示すグラフ
【図４】エンジン始動時のクランキング回転数を示すグラフ
【図５】第２の実施の形態のエンジン始動時のスタータモータのトルクを示すグラフ
【図６】第２の実施の形態のエンジン始動時のベルト張力を示すグラフ
【図７】第２の実施の形態のエンジン始動時のクランキング回転数を示すグラフ
【図８】第３の実施の形態の作用を説明するフローチャート
【図９】第４の実施の形態の作用を説明するフローチャート
【図１０】従来例のエンジン始動時のベルト張力を示すグラフ
【図１１】従来例のエンジン始動時のプーリ周速およびベルト張力を示すグラフ
【符号の説明】
【００３２】
１５        モータ・ジェネレータ（スタータモータ）
１８        クランクシャフト
１９        クランクプーリ
２５        モータ・ジェネレータプーリ（スタータモータプーリ）
２８        ベルト
Ｅ          エンジン
【図１】
0004451468.tif 000002
【図２】
0004451468.tif 000003
【図３】
0004451468.tif 000004
【図４】
0004451468.tif 000005
【図５】
0004451468.tif 000006
【図６】
0004451468.tif 000007
【図７】
0004451468.tif 000008
【図８】
0004451468.tif 000009
【図９】
0004451468.tif 000010
【図１０】
0004451468.tif 000011
【図１１】
0004451468.tif 000012