(57)【要約】【課題】クランク軸回りの慣性質量を適切に変化させるフライホイール装置を提供する。【解決手段】クランク軸３と一体的に回転するメインフライホイール５と、クランク軸３の軸線ＣＬを中心としてクランク軸３に対して相対的に回転自在なサブフライホイール６と、クランク軸３の回転運動をサブフライホイール６に伝達する遊星ギア機構７と、遊星ギア機構７を介したクランク軸３とサブフライホイール６との接続及び接続解除を切り替える制動装置８及び切替弁３１とを備えたフライホイール装置４において、エンジン１にて燃焼が行われていない状態でクランク軸３が回転駆動されている場合にはクランク軸３とサブフライホイール６との接続が解除され、エンジン１の燃焼中は機関回転数に応じてクランク軸３とサブフライホイール６との接続及び接続解除が切り替わるように切替弁３１の動作を制御する。【選択図】図１
2007187280.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のクランク軸と連結されて該クランク軸と一体的に回転するメインフライホイールと、
前記クランク軸の軸線を中心として該クランク軸に対して相対的に回転自在なサブフライホイールと、
前記クランク軸の回転運動を前記サブフライホイールに伝達する運動伝達機構と、
前記運動伝達機構を介した前記クランク軸と前記サブフライホイールとの接続及び接続解除を切り替える接続切替手段と、
前記内燃機関の燃焼が停止している状態で前記クランク軸が回転駆動されている場合には前記クランク軸と前記サブフライホイールとの接続が解除され、前記内燃機関の燃焼中は機関回転数に応じて前記クランク軸と前記サブフライホイールとの接続及び接続解除が切り替わるように前記接続切替手段の動作を制御する接続制御手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関のフライホイール装置。
【請求項２】
前記運動伝達機構は、前記サブフライホイールが前記クランク軸に対して逆方向でかつ該クランク軸よりも高速度で回転するように前記クランク軸から前記サブフライホイールへ回転運動を伝達することを特徴とする請求項１に記載のフライホイール装置。
【請求項３】
前記接続制御手段は、前記機関回転数が、前記内燃機関を始動させる際の燃焼開始の基準となる回転数とその基準よりも高い所定値との間にあるときは前記クランク軸と前記サブフライホイールとが接続され、前記機関回転数が前記所定値を超えるときには前記クランク軸と前記サブフライホイールとの接続が解除されるように前記接続切替手段の動作を制御する、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のフライホイール装置。
【請求項４】
前記内燃機関の減速に伴って前記機関回転数が前記所定値以下に低下し、その低下に応じて前記接続制御手段が前記クランク軸と前記サブフライホイールとを接続させるべく前記接続切替手段を制御する際に、前記内燃機関の出力トルクが増加するように前記内燃機関の運転状態を制御する機関制御手段をさらに備えたことを特徴とする請求項３に記載のフライホイール装置。
【請求項５】
前記機関制御手段は、前記クランク軸と前記サブフライホイールとの接続に伴う慣性質量の増加に見合った出力トルクの増加が生じるように前記運転状態を制御することを特徴とする請求項４に記載のフライホイール装置。
【請求項６】
前記機関制御手段は、前記出力トルクの増加を所定時間内に制限することを特徴とする請求項４又は５に記載のフライホイール装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、メインフライホイールとは別に用意されたサブフライホイールのクランク軸に対する接続及び接続解除を切り替えてクランク軸回りの慣性質量を変化させる内燃機関のフライホイール装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関に適用されるフライホイール装置として、クランク軸と一体的に回転するメインフライホイールとは別にサブフライホイールをクランク軸の軸線上に設けるとともに、そのサブフライホイールとクランク軸との間に遠心クラッチを配置した構成を備え、機関回転数が低い領域では遠心クラッチを介してクランク軸とサブフライホイールとを接続し、それによりクランク軸回りの慣性質量を増加させて内燃機関の振動を低減させ、その一方、機関回転数が高い領域ではクランク軸とサブフライホイールとの接続を解除して機関の応答性を向上させるフライホイール装置が提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−８２６２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
内燃機関を始動させる手順の一例として、電動機等の外部駆動源にてクランク軸を回転駆動し、それに続いて内燃機関に燃焼を生じさせる場合がある。この場合、クランク軸の回転駆動に必要な動力を低減するためには、内燃機関の燃焼が開始されるまではクランク軸回りの慣性質量が小さい方が望ましい。その一方、燃焼開始後は、内燃機関の振動を抑えるためにより大きな慣性質量が必要とされることがある。しかしながら、上述した従来のフライホイール装置では機関回転数が低いときは燃焼の有無に関わりなく遠心クラッチによってクランク軸とサブフライホイールとが接続されているため、クランク軸の回転駆動の当初から慣性質量が大きく、外部駆動源の駆動時間が長引き、外部駆動源の負担が増加するといった問題が生じ得る。特に、車両の走行用の駆動源として電動機と内燃機関とを併用するいわゆるハイブリッド車両においては、軽負荷時に電動機のみで走行し、加速に移る際に、電動機又は発電機を外部駆動源として使用してクランク軸を所定の目標回転数まで駆動してから燃焼を開始させているため、燃焼開始前の慣性質量が大きいとクランク軸を目標回転数まで回転駆動するためにより長い時間が必要となり、機関の円滑な始動が妨げられ、電動機又は発電機の消費電力がさらに増加する。さらに、内燃機関の始動時以外でも、例えば燃焼が停止している状態でクランク軸を回転駆動してクランク軸を始動に適した目標位置に移動させる場合でも、サブフライホイールがクランク軸に接続された状態ではクランク軸の駆動に必要な動力が増加し、同様の問題が生じる。
【０００５】
そこで、本発明は内燃機関のクランク軸回りの慣性質量を従来よりも適切に変化させることが可能な内燃機関のフライホイール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】
本発明のフライホイール装置は、内燃機関のクランク軸と連結されて該クランク軸と一体的に回転するメインフライホイールと、前記クランク軸の軸線を中心として該クランク軸に対して相対的に回転自在なサブフライホイールと、前記クランク軸の回転運動を前記サブフライホイールに伝達する運動伝達機構と、前記運動伝達機構を介した前記クランク軸と前記サブフライホイールとの接続及び接続解除を切り替える接続切替手段と、前記内燃機関にて燃焼が行われていない状態で前記クランク軸が回転駆動されている場合には前記クランク軸と前記サブフライホイールとの接続が解除され、前記内燃機関の燃焼中は機関回転数に応じて前記クランク軸と前記サブフライホイールとの接続及び接続解除が切り替わるように前記接続切替手段の動作を制御する接続制御手段と、を備えたことにより、上述した課題を解決する（請求項１）。
【０００７】
本発明のフライホイール装置によれば、内燃機関の燃焼が停止しているにも拘わらずクランク軸が外部からの駆動力によって回転駆動される場合には、接続切替手段によりクランク軸とサブフライホイールとの接続が解除され、クランク軸の回転運動に対する負荷からサブフライホイールが切り離される。このため、クランク軸の回りの慣性質量が小さく抑えられ、クランク軸を少ない動力で迅速に回転駆動することができる。一例として、内燃機関を始動させる際に本発明を適用すれば、まずクランク軸の回転駆動が開始されてから燃焼が始まるまでの間はクランク軸を燃焼開始に必要な目標回転数まで少ない動力で迅速に駆動することができる。一方、燃焼中は、機関回転数に応じてクランク軸とサブフライホイールとの接続及び接続解除が切り替えられるため、慣性質量の不足に起因する振動の増大、あるいは始動失敗といった不都合が懸念される回転数域でクランク軸とサブフライホイールとを接続してクランク軸回りの慣性質量を増加させることにより、それらの不都合を回避することができる。このように本発明によれば、内燃機関のクランク軸回りの慣性質量を従来に増して適切に変化させることができる。
【０００８】
本発明のフライホイール装置の一形態において、前記運動伝達機構は、前記サブフライホイールが前記クランク軸に対して逆方向でかつ該クランク軸よりも高速度で回転するように前記クランク軸から前記サブフライホイールへ回転運動を伝達してもよい（請求項２）。この形態によれば、サブフライホイールがクランク軸の軸線上でクランク軸と逆方向にクランク軸よりも高速度で回転するため、内燃機関の燃焼によって発生するローリングモーメントをサブフライホイールの慣性質量で相殺し、それによりローリング振動を効果的に抑制することができる。
【０００９】
本発明のフライホイール装置の一形態において、前記機関回転数が、前記内燃機関を始動させる際の燃焼開始の基準となる回転数とその基準よりも高い所定値との間にあるときは前記クランク軸と前記サブフライホイールとが接続され、前記機関回転数が前記所定値を超えるときには前記クランク軸と前記サブフライホイールとの接続が解除されるように前記接続切替手段の動作を制御してもよい（請求項３）。
【００１０】
内燃機関を始動させる場合、クランク軸回りに一定以上の慣性質量が存在しないと、振動が比較的激しく、始動失敗のおそれが生じる。しかしながら、本形態によれば、燃焼の開始後、機関回転数が所定値以下にある間はクランク軸とサブフライホイールとが接続されるため、燃焼開始直後の低回転域においてクランク軸回りの慣性質量が増加する。従って、燃焼開始直後の低回転域で機関回転数を円滑に上昇させ、それにより振動を抑えかつ始動失敗のおそれを低下させることができる。そして、機関回転数が所定値を超えたときはサブフライホイールとクランク軸との接続が解除されることにより、クランク軸回りの慣性質量が減少するため、内燃機関の応答性を高めることができる。
【００１１】
上記の形態においては、内燃機関が燃焼中であっても、内燃機関が減速して機関回転数が所定値以下に低下すれば、その低下に応じて接続制御手段がクランク軸とサブフライホイールとを接続させるべく接続切替手段を制御する。このとき、前記内燃機関の出力トルクが増加するように前記内燃機関の運転状態を制御する機関制御手段をフライホイール装置がさらに備えてもよい（請求項４）。この場合において、前記機関制御手段は、前記クランク軸と前記サブフライホイールとの接続に伴う慣性質量の増加に見合った出力トルクの増加が生じるように前記運転状態を制御してもよい（請求項５）。さらに、前記機関制御手段は、前記出力トルクの増加を所定時間内に制限してもよい（請求項６）。
【００１２】
内燃機関の減速に伴ってクランク軸とサブホイールとが接続される場合、その接続に伴ってクランク軸回りの慣性質量が増加して減速ショックが生じるおそれがある。これに対して、内燃機関の出力トルクが増加するように機関制御手段にて内燃機関の運転状態を制御した場合には、慣性質量の増加による減速作用が出力トルクの増加によって相殺されて減速ショックが和らげられる。さらに、慣性質量の増加に見合った出力トルクの増加が生じるように内燃機関の運転状態を制御すれば、慣性質量の増加による減速作用を出力トルクの増加によってほぼ完全に相殺して減速ショックの発生を防止することができる。そして、出力トルクの増加を所定時間内に制限することにより、出力トルクの増加に起因する燃焼消費率の低下を必要最小限に抑えることができる。
【発明の効果】
【００１３】
以上に説明したように、本発明のフライホイール装置によれば、内燃機関の燃焼が停止しているにも拘わらずクランク軸が回転駆動される場合には、クランク軸とサブフライホイールとの接続を解除してクランク軸の回りの慣性質量を小さく抑え、その一方、燃焼中は、機関回転数に応じてクランク軸とサブフライホイールとの接続及び接続解除を切り替えるので、燃焼停止中はクランク軸を少ない動力で目標回転数あるいは目標位置まで迅速に駆動することができ、その一方、燃焼中は、慣性質量の不足に起因する振動の増大、あるいは始動失敗といった不都合が懸念される回転数域でクランク軸とサブフライホイールとを接続してクランク軸回りの慣性質量を増加させることにより、それらの不都合を回避することができる。これにより、内燃機関のクランク軸回りの慣性質量を従来にも増して適切に変化させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、本発明の一形態に係るフライホイール装置が適用された車両用の内燃機関（以下、エンジンと略称する。）のクランク軸周辺の部分拡大断面図である。エンジン１が搭載される車両は、走行用の駆動源として、エンジン１と不図示のモータとを併用するいわゆるハイブリッド車両として構成されている。エンジン１は、シリンダブロック２と、そのシリンダブロック２内に回転自在に装着された機関出力軸としてのクランク軸３と、クランク軸３の回りに慣性質量を付加するためのフライホイール装置４とを備えている。クランク軸３の軸端部３ａはシリンダブロック２から突出し、不図示の動力分割機構を介して車両の駆動輪と連結されている。また、クランク軸３は、発電用のジェネレータ（不図示）とも動力分割機構を介して接続されている。エンジン１を始動する際に、クランク軸３はジェネレータから動力伝達機構を介して伝達される動力によって回転駆動される。
【００１５】
フライホイール装置４は、クランク軸３に慣性質量を付加するためのメインフライホイール５及びサブフライホイール６と、クランク軸３の回転運動をサブフライホイール６に伝達する運動伝達機構としての遊星ギア機構７と、遊星ギア機構７の動作を切り替えるための制動装置８とを備えている。メインフライホイール５はクランク軸３の軸端部３ａに同軸的に固定されることにより、クランク軸３の軸線（以下、クランク軸線と呼ぶ。）ＣＬを中心としてクランク軸３と一体的に回転する。一方、サブフライホイール６は、シリンダブロック２とメインフライホイール５との間に配置され、遊星ギア機構７を介してクランク軸３に連結される。
【００１６】
遊星ギア機構７は、内周に歯面が形成されたリングギア９と、リングギア９の中心線上に配置されかつ外周に歯面が形成されたサンギア１０と、リングギア９及びサンギア１０の両者に噛み合う複数（図では一つのみ示す。）のプラネタリーギア１１と、プラネタリーギア１１を回転可能に支持するプラネタリーキャリア１２とを備えている。リングギア９は環状の支持部材１３を介してクランク軸３と同軸的に連結されることにより、クランク軸線ＣＬの回りにクランク軸３と一体的に回転可能である。サンギア１０は、中空円筒状のスリーブ１０ａをその内周に備えている。スリーブ１０ａの内周はニードルベアリング１４を介してクランク軸３の外周に嵌め合わされ、かつスリーブ１０ａの外周はニードルベアリング１５を介してシリンダブロック２の軸受孔２ａに嵌め合わされている。これにより、サンギア１０はクランク軸線ＣＬを中心として相対的に自在に支持されている。
【００１７】
サンギア１０のスリーブ１０ａの端部にはサブフライホイール６が同軸的かつ一体回転可能に取り付けられている。これにより、サブフライホイール６はクランク軸３に対して同軸的かつクランク軸線ＣＬを中心として相対的に回転自在に支持される。さらに、スリーブ１０ａとシリンダブロック２の軸受孔２ａとの間、及びスリーブ１０ａとクランク軸３との間はシールリング１６、１７にてそれぞれ密封されている。プラネタリーギア１１は、プラネタリーキャリア１２の軸部１２ａに回転自在に装着されている。プラネタリーキャリア１２をクランク軸３の周方向に関して一定の位置に拘束することにより、クランク軸３の回転がリングギア９及びプラネタリーギア１１を介してサンギア１０に伝達される。これにより、サンギア１０に取り付けられたサブフライホイール６がクランク軸３と接続され、サブフライホイール６の慣性質量がクランク軸３回りの慣性質量に付加される。このとき、サブフライホイール６がクランク軸３と逆方向に、かつクランク軸３よりも高速で回転するようにリングギア９、プラネタリーギア１１及びサンギア１０の間のギア比が設定されている。一方、プラネタリーキャリア１２の周方向への拘束を解除してこれをクランク軸線ＣＬの回りに回転自在とした場合、リングギア９が回転してもプラネタリーギア１１がサンギア１０の回りを公転し、プラネタリーギア１１からサンギア１０への回転伝達が不可能となる。この場合、サンギア１０に取り付けられたサブフライホイール６はクランク軸３に対して切り離された状態となり、サブフライホイール６の慣性質量がクランク軸３に対して付加されない。
【００１８】
制動装置８は、上述したプラネタリーキャリア１２の拘束及び拘束解除を切り替えるために設けられており、ロータ１８と、ハウジング１９と、ピストン装置２０とを備えている。ロータ１８は、クランク軸線ＣＬと同軸の中空円筒状のロータ本体２１と、ロータ本体２１の外周に、クランク軸線ＣＬの方向へ一定の間隔を空けて設けられた複数枚（図では３枚）のインナディスク２２とを備えている。ロータ本体２１の内周にはプラネタリーキャリア１２が一体的に形成されている。但し、ロータ本体２１とプラネタリーキャリア１２とを別部品として製造し、それらを後工程で接合してもよい。インナディスク２２はロータ本体２１に対してクランク軸線ＣＬの方向及び周方向のいずれに関しても移動不能なようにロータ本体２１に固定されている。
【００１９】
ハウジング１９は、ロータ１８のインナディスク２２を覆うように設けられた中空のハウジング本体２３と、インナディスク２２の隙間に介在するようにしてハウジング本体２３の内周に配置された複数枚（図では２枚）のアウタディスク２４とを備えている。ハウジング本体２３はボルト等の固定部材２５を利用して、クランク軸線ＣＬと同軸的に位置決めされた状態でシリンダブロック２に固定されている。ハウジング本体２３の先端には、インナディスク２２と対向するスラストプレート２６が一体的に形成されている。
【００２０】
ピストン装置２０は、シリンダブロック２の一部を穿孔して形成されたシリンダ２７と、そのシリンダ２７に挿入されたピストン２８とを備えている。ピストン２８はインナディスク２２と対向し、シリンダ室２９に導入される作動油の圧力によりディスク２２、２４をスラストプレート２６に向かって押し込み可能である。シリンダブロック２にはシリンダ室２９に油圧作動油を導くための油路３０が設けられ、その油路３０は切替弁３１を介して油圧源３２と接続されている。切替弁３１は、油圧源３２の圧力をシリンダ室２９に導く作動位置Ａと、油圧源３２とシリンダ室２９との間を遮断してシリンダ室２９の圧力をタンク３３に解放する解放位置Ｂとの間で動作する二位置型の電磁弁である。油圧源３２としては車両に搭載された油圧ポンプを利用することができる。
【００２１】
上述した切替弁３１の切替操作により、制動装置８の制動及び制動解除が切り替わり、それにより遊星ギア機構７のプラネタリーキャリア１２の動作が変化してクランク軸３とサブフライホイール６との接続及び接続解除が切り替わる。つまり、本形態では、制動装置８と切替弁３１との組み合わせによって接続切替手段が実現される。切替弁３１を作動位置Ａに切り替えた場合には、油圧源３２の圧力がシリンダ室２９に作用してピストン２８がシリンダ２７から突出し、インナディスク２２及びアウタディスク２４がスラストプレート２６に向けて押し込まれる。その押し込み力により、インナディスク２２とアウタディスク２４とが密着して両者間の周方向の相対回転が阻止される。アウタディスク２４はシリンダブロック２に固定されているため、ディスク２２、２４が密着することによってロータ１８の回転が阻止され、そのロータ１８と一体化されたプラネタリーキャリア１２も周方向に関して拘束される。この結果、クランク軸３とサブフライホイール６とが遊星ギア機構７を介して接続される。一方、切替弁３１を位置Ｂに切り替えた場合には、シリンダ室２９の圧力が解放されてインナディスク２２とアウタディスク２４とを押し付ける力が失われる。これにより、ロータ１８がハウジング１９に対して相対的に回転可能となり、ロータ１８と一体化されたプラネタリーキャリア１２の周方向における拘束が解除される。この結果、クランク軸３とサブフライホイール６との接続が解除される。
【００２２】
切替弁３１の動作はエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）４０にて制御される。ＥＣＵ４０は、マイクロプロセッサ、及びそのマイクロプロセッサの動作に必要な主記憶装置等の周辺装置を備えたコンピュータとして構成される。ＥＣＵ４０は、機関回転数（クランク軸３の１分あたりの回転数）を検出するクランク角センサ４１等のセンサ類の出力を参照しつつ所定のエンジン制御プログラムに従ってエンジン１の運転状態を制御する。ＥＣＵ４１は、不図示のハイブリッドコントロールユニット（ＨＶＣＵ）にて決定される機関回転数及び出力トルクに従ってエンジン１吸入空気量、点火時期、燃料噴射量等を制御し、あるいＨＶＣＵから与えられるエンジン１の停止要求又は始動要求に従ってエンジン１を停止させ又は始動させる。また、本形態のフライホイール装置１が搭載されるハイブリッド車両では、エンジン１の始動が要求された場合、まず車両に搭載されたジェネレータが駆動されてクランク軸３が回転駆動される。そして、クランク軸３の回転数が燃焼を開始する際の目安として定められた基準時まで上昇した時点でＥＣＵ４０が燃料噴射を開始し、それによりエンジン１の燃焼が開始される。なお、これらの制御は公知のハイブリッド車両のそれと同じでよい。さらに、ＥＣＵ４０はサブフライホイール装置１に関連して、エンジン１が運転中か否かに拘わりなく、図２に示すサブフライホイール制御ルーチンを所定の周期で繰り返し実行する。このルーチンを実行することにより、ＥＣＵ４０は本発明の切替制御手段及び機関制御手段として機能する。
【００２３】
図２のルーチンにおいて、ＥＣＵ４０は、まずステップＳ１１でクランク角センサ４１の出力信号を参照して機関回転数が所定値以下か否か判定する。このときの所定値は、エンジン１の振動、特にローリング振動、が問題となる低回転域の上限値に設定される。一例として、所定値は１２００〜１３００ｒ．ｐ．ｍに設定することができる。また、その所定値は、クランク軸３をジェネレータにて基準回転数まで回転駆動し、その後に燃焼を開始する場合のその基準回転数よりも高い値に設定される。ステップＳ１１において、機関回転数が所定値以下と判定された場合、ＥＣＵ４０はステップＳ１２に進み、エンジン１が燃焼中か否か判定する。燃焼中か否かは、例えばエンジン１の燃料噴射装置に対する噴射噴射信号、点火装置に対する点火信号といった、燃焼に不可欠な制御信号を参照して判別することができる。あるいは、燃焼が生じているか否かをセンサによって判別してもよい。
【００２４】
ステップＳ１２で燃焼中と判定された場合、ＥＣＵ４０はステップＳ１３に進み、前回のサブホイール制御ルーチンの実行時において、制動装置８が制動解除状態（以下、この状態を制動装置のオフと称する。）に制御されていたか否か判定する。切替弁３１の位置に置き換えて表現すれば、切替弁３１がシリンダ室２９の圧力を解放するＢ位置に切り替えられていたか否かを判定する。ステップＳ１１にて機関回転数が所定値よりも高い、又はステップＳ１２にて燃焼中ではない、と判定された場合、ＥＣＵ４０はステップＳ１９に進み、制動装置８がオフとなるように切替弁３１を制御してルーチンを終える。一方、ステップＳ１２にて燃焼中と判定された場合、ＥＣＵ４０はステップＳ１４に進み、エンジン１のスロットル弁の開度に対して補正量（以下、スロットル補正量と称する。）及びそのスロットル補正量を適用すべき補正時間を設定する。スロットル補正量は、エンジン１の出力トルクを、クランク軸３とサブフライホイール６との接続に伴うクランク軸３の回りの慣性質量の増加に見合った分だけ上昇させるために必要なスロットル弁の開度の増加量である。つまり、クランク軸３とフライホイール６とを接続解除状態から接続状態に切り替えた場合、クランク軸３の回りの慣性質量が増加してエンジン１から車両の駆動輪に与えられるトルクが減少する。このトルクの減少がエンジン１の出力トルクの増加によって相殺されるようにスロットル補正量が設定される。なお、スロットル補正量は予め実験的に求め、ＥＣＵ４０のＲＯＭにこれを記録しておけばよい。機関回転数とスロットル補正量とを対応付けたマップをＲＯＭに記録し、ステップＳ１４でそのマップを参照して機関回転数に応じたスロットル補正量を決定してもよい。
【００２５】
次のステップＳ１５において、ＥＣＵ４０は補正カウンタによる補正継続時間のカウントを開始し、かつスロットル補正フラグをオンする。スロットル補正フラグがオンにセットされることにより、ＥＣＵ４０が実行するスロットル弁の開度制御ルーチンにてスロットル補正量が反映されてスロットル開度の補正が実行される。続くステップＳ１６において、ＥＣＵ４０は制動装置８を制動状態（以下、この状態をオンと称する。）に制御する。つまり、切替弁３１を、油圧源３２からの圧力がシリンダ室２９に作用するＡ位置に制御する。ＥＣＵ４０はステップＳ１６の処理を実行した後、今回のルーチンを終える。
【００２６】
ステップＳ１３が否定判断された場合、つまり、前回のルーチンで制動装置がオンと判定された場合、ＥＣＵ４０はステップＳ１７に進み、補正カウンタの値がステップＳ１４で設定した補正時間を超えたか否か判定する。補正時間以下の場合、ＥＣＵ４０はステップＳ１６に進み、制動装置８のオンを継続させる。一方、ステップＳ１７で補正カウンタの値が補正時間を超えていた場合、ＥＣＵ４０はステップＳ１８に進み、スロットル補正フラグをリセットする。これにより、スロットル弁開度を増加させる補正が終了する。ステップＳ１８の実行後、ＥＣＵ４０はステップＳ１６に進む。
【００２７】
以上のフライホイール装置４によれば、エンジン１の燃焼が停止している状態でクランク軸３が回転駆動されている場合、ステップＳ１１又はＳ１２が否定判断され、ステップＳ１９にて制動装置８がオフされることにより、クランク軸３とサブフライホイール６との接続が解除される。このため、クランク軸３とサブフライホイール６とを接続した状態と比較してクランク軸３の回りの慣性質量が減少し、クランク軸３をより小さい動力で回転駆動することができる。一方、エンジン１の燃焼中においては、機関回転数が所定の低回転域にある場合はステップＳ１１及びステップＳ１２がいずれも肯定されてステップＳ１６でサブフライホイール６がクランク軸３と接続されることにより、クランク軸３の回りの慣性質量が増加し、その結果、エンジン１の振動を効果的に抑制することができる。また、機関回転数が所定値を超えて上昇しているときはステップＳ１１が否定判断されてクランク軸３とサブフライホイール６との接続が解除されるので、クランク軸３の回りの慣性質量が減少してエンジン１の応答性が向上する。
【００２８】
以上の作用効果は、特にハイブリッド車両において有効に発揮される。図３は、モータで走行している状態からエンジン１を始動させて加速に移る場合の経過時間と機関回転数及び制動装置の作動状態との関係を示したタイムチャートである。上述したように、ハイブリッド車両では、エンジン１を始動させる際に、まずジェネレータによってクランク軸３を駆動して機関回転数を所定の基準値まで上昇させるモータリング操作が実行され、機関回転数が基準値に達すると燃焼が開始される。本形態によれば、モータリング操作の間は制動装置８がオフとされるので、クランク軸３の回りの慣性質量が小さく抑えられ、モータリングに要する時間を短縮し、かつモータリングで消費する電力を削減できる。燃焼開始後は、機関回転数が所定値（１２００〜１３００ｒ．ｐ．ｍ．程度）に上昇するまでは制動装置８がオンとなり、クランク軸３の回りの慣性質量が増加する。これにより、燃焼開始直後の低回転域における振動を十分に低減し、始動失敗のおそれを低下させることができる。そして、機関回転数が所定値を超えると制動装置８がオフとなり、クランク軸３の回りの慣性質量が低下してエンジン１の応答性が向上する。なお、ＥＣＵ４０に対してエンジン１の停止要求が与えられてエンジン１の燃焼が停止した場合、本形態ではステップＳ１２が否定判断されて制動装置８がオフされる。これにより、次にエンジン１の燃焼が開始されるまでクランク軸３とサブフライホイール６との接続が解除される。
【００２９】
また、本形態では、サブフライホイール６をクランク軸３と逆方向にクランク軸３よりも高速で回転させているため、サブフライホイール６がいわゆるヘロンバランサーとして作用し、エンジン１の低回転域で顕著に発生するローリング振動をサブフライホイール６の回転によって効果的に抑えることができる。エンジン１を小型化に有利な３気筒といった小気筒数エンジンに構成した場合にはローリング振動が生じ易いが、本形態によれば、クランク軸回りの慣性質量増加の要因となるバランスシャフト等の振動対策部品を設ける必要がないか、又は設けるとしてもその慣性質量を小さく抑えることができる。これにより、エンジンの小型化を図り、特にエンジン小型化の要求が厳しいハイブリッド車両でもその要求への対応が容易となる。
【００３０】
本形態によれば、エンジン１の燃焼中に機関回転数が所定値を超えてクランク軸３とサブフライホイール６との接続が解除された場合でも、エンジン１の減速により機関回転数が所定値以下に低下すればステップＳ１１及びＳ１２が肯定判断されてステップＳ１６により制動装置８がオンされ、クランク軸３とサブフライホイール６とが接続される。この場合、サブフライホイール６の接続に伴ってクランク軸３の回りの慣性質量が増加するが、ステップＳ１４の処理によりエンジン１の出力トルクが慣性質量の増加に見合った分だけ増加するように補正されるため、減速ショックの発生を抑えることができる。しかも、出力トルクの補正はステップＳ１３、Ｓ１７、Ｓ１８の処理により一定時間内に制限されるので、出力トルクの増加補正をクランク軸３とサブフライホイール６との接続開始後、減速ショックの抑制に必要な適正範囲で終了させることができる。このため、出力トルクの補正に起因する燃料消費率の低下を必要最小限に抑えることができる。
【００３１】
本発明は以上の形態に限定されることなく、適宜の形態にて実施することができる。例えば、本発明はハイブリッド車両に限定されることなく、エンジンのクランク軸を、そのエンジンにおける燃焼以外の手段によって回転駆動する場合が生じ得る限りにおいて、各種の車両の内燃機関に本発明のフライホイール装置を適用することができる。例えば、始動専用のスタータモータを利用してクランク軸を駆動して始動を開始する場合にも本発明は適用することができる。あるいは、内燃機関の燃焼停止中にクランク軸を駆動してピストンを始動に適した位置（膨張行程中の所定範囲）に移動させ、その後、クランク軸に外部から駆動力を与えることなく、内燃機関に燃焼を生じさせて始動を試みる内燃機関に対しても本発明のフライホイール装置は適用できる。本発明のフライホイール装置は、単一のサブフライホイールを備えたものに限定されず、複数のサブフライホイールが設けられてもよい。その場合、少なくとも一つのサブフライホイールを本発明に従ってクランク軸と接続及び接続解除すればよい。内燃機関が低回転域にあるときのローリング振動が特に問題とならず、単に慣性質量の増加のみが必要とされる場合には、サブフライホイールの回転方向をクランク軸と同一方向としてもよく、また、サブフライホイールの回転数もクランク軸と同一に設定してもよい。サブフライホイールをクランク軸と接続する回転数の範囲は内燃機関の振動特性に応じて適宜に定めてよい。場合によっては、その範囲の下限値が内燃機関を始動させる際の燃焼開始時の回転数よりも高く設定されてもよい。
【００３２】
上記の形態では、運動伝達機構として遊星ギア機構７を設け、そのプラネタリーキャリア１２の拘束及び拘束解除を、接続切替手段としての制動装置８及び切替弁３１にて切り替えることによりクランク軸３とサブフライホイール６との接続及び接続解除を切り替えているが、運動伝達機構及び接続切替手段は適宜の構成に変更してよい。接続切替手段が運動伝達機構の構成要素の一部として含まれてもよい。例えば、運動伝達機構の運動伝達経路中に接続切替手段として電磁クラッチを配置し、その電磁クラッチの励磁及び励磁解除によってクランク軸とサブフライホイールとの接続及び接続解除を切り替えてもよい。接続切替手段は油圧、又は電磁力を利用するものに限らず、各種のアクチュエータを利用するものを利用することができる。
【００３３】
上記の形態では、機関回転数が所定値以下の場合に、一定時間に限ってエンジン１の出力トルクを増加させているが、その出力トルクの増加補正はスロットル弁の開度増加によるものに限らず、内燃機関の運転状態を変化させるための各種の制御パラメータの操作によってこれを実現してよい。例えば、内燃機関の動弁特性、点火時期、空燃比の制御によって出力トルクを増加させてもよい。上記の形態では、エンジン１が減速して機関回転数が所定値以下に低下した場合に加え、エンジン１の始動時でも、燃焼開始に伴って機関回転数が所定値を超えるまでの間はスロットル補正が行われ、サブフライホイール６の接続が解除される時点でスロットル補正が終了する場合がある。このような制御が不要であれば、エンジン１の減速時に限って出力トルクの増加補正を実施してもよい。上記の形態ではエンジン１の燃焼が停止している間、クランク軸３が回転駆動されているか否かに関わりなくクランク軸３とサブフライホイール６との接続を解除しているが、少なくともクランク軸３が回転駆動されかつエンジン１の燃焼が停止している間にクランク軸３とサブフライホイール６との接続が解除されていればよく、エンジン１が停止中でかつクランク軸３も回転していないときにクランク軸３とサブフライホイール６とが接続されても本発明の範囲に含まれる。また、エンジン１の燃焼中におけるクランク軸３とサブフライホイール６との接続及び接続解除は、少なくとも機関回転数を考慮して制御されるものであればよく、機関回転数以外の他の物理量、あるいは状態量をさらに考慮してクランク軸３とサブフライホイール６との接続及び接続解除が制御されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一形態に係るフライホイール装置が適用された車両用の内燃機関のクランク軸周辺の部分拡大断面図。
【図２】図１のＥＣＵが実行するサブフライホイール制御ルーチンを示すフローチャート。
【図３】モータで走行している状態から内燃機関を始動させて加速に移る場合の経過時間と機関回転数及び制動装置（接続切替手段）の作動状態との関係を示したタイムチャート。
【符号の説明】
【００３５】
１  内燃機関
３  クランク軸
４  フライホイール装置
５  メインフライホイール
６  サブフライホイール
７  遊星ギア機構（運動伝達機構）
８  制動装置（接続切替手段）
３１  切替弁（接続切替手段）
４０  エンジンコントロールユニット（切替制御手段、機関制御手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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