(57)【要約】【課題】エンジンの補機駆動装置に関し、燃費を効果的に低減する。【解決手段】車両１に搭載されたエンジン１０のクランクシャフト１１に回転可能に設けられて補機５０に回転力を伝達するクランクプーリ２１と、クランクプーリ２１に回転力を伝達可能に接続された電動機２３と、車両１の走行状態が減速走行状態であることを所定の実行条件として有し、所定の実行条件が成立すると、電動機２３を電動作動させて補機５０の駆動源を電動機２３とする駆動源切替制御を実行する制御部４０とを備えた。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載されたエンジンのクランクシャフトに回転可能に設けられて補機に回転力を伝達するクランクプーリと、
前記クランクプーリに回転力を伝達可能に接続された電動機と、
前記車両の走行状態が減速走行状態であることを所定の実行条件として有し、前記所定の実行条件が成立すると、前記電動機を電動作動させて前記補機の駆動源を前記電動機とする駆動源切替制御を実行する制御部と、を備える
エンジンの補機駆動装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記所定の実行条件として前記車両が所定速度以上で所定時間以上継続して走行する継続走行状態である場合をさらに有し、前記継続走行状態であるとき、他の所定の実行条件を検出する
請求項１に記載のエンジンの補機駆動装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記所定の実行条件として前記車両の速度がアンチロックブレーキ装置の非作動領域を示す所定の閾値速度以下まで低下した場合をさらに有する
請求項１又は２に記載のエンジンの補機駆動装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記所定の実行条件として前記車両のエンジンと変速機とを断接するクラッチが運転者のクラッチ操作によって切断状態とされた場合をさらに有する
請求項１から３の何れか一項に記載のエンジンの補機駆動装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記駆動源切替制御を実行する場合に、前記エンジンを停止させる
請求項１から４の何れか一項に記載のエンジンの補機駆動装置。
【請求項６】
前記クランクシャフトと前記クランクプーリとの間に設けられて、前記クランクシャフトの回転数が前記クランクプーリの回転数よりも低いときに、前記クランクプーリを前記クランクシャフトに対して相対回転させるクラッチを備える
請求項１から５の何れか一項に記載のエンジンの補機駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの補機駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、エンジンの補機駆動装置は、エンジンの回転動力をベルトや歯車等を介して補機類に伝達することで、補機類を駆動させている。このため、低速低負荷運転時等は補機類の駆動がエンジンに対して負荷となり、燃費の増加を招く等の課題がある。
【０００３】
このような燃費の増加を抑制する技術として、例えば特許文献１には、エコラン動作時等はエンジンを停止すると共に、電動発電機を電動機として作動させ、その回転動力で補機類を駆動させる補機駆動装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１５５７７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述の特許文献１記載の技術では、車両の一時停車によってエンジンが自動停止された場合にのみ、電動発電機の出力を用いて補機類を駆動させている。このため、車両が減速走行するエンジン低負荷運転時等もエンジンの動力で補機類を駆動させることになり、燃費を十分に低減できない課題がある。また、渋滞走行時や市街地走行時にエンジンが頻繁に自動停止すると、エンジンの再始動回数の増加によってさらなる燃費の悪化を招く可能性もある。
【０００６】
開示の装置は、エンジンの燃費を効果的に低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
開示の装置は、車両に搭載されたエンジンのクランクシャフトに回転可能に設けられて補機に回転力を伝達するクランクプーリと、前記クランクプーリに回転力を伝達可能に接続された電動機と、前記車両の走行状態が減速走行状態であることを所定の実行条件として有し、前記所定の実行条件が成立すると、前記電動機を電動作動させて前記補機の駆動源を前記電動機とする駆動源切替制御を実行する制御部と、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のエンジンの補機駆動装置によれば、燃費を効果的に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態に係る補機駆動装置を搭載した車両を示す模式的な全体構成図である。
【図２】本実施形態に係る補機駆動装置を示す模式的な部分断面図である。
【図３】本実施形態に係る補機駆動装置において、（Ａ）は第１動力伝達経路、（Ｂ）は第２動力伝達経路を説明する図である。
【図４】本実施形態に係る補機駆動装置の動力伝達経路を構成する各ギアを示す模式的な側面図である。
【図５】本実施形態に係る補機駆動装置の駆動源切替制御を説明するフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面に基づいて、本発明の一実施形態に係る補機駆動装置を説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称及び機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００１１】
図１は、本実施形態の補機駆動装置２０を搭載した車両１を示す全体構成図である。ディーゼルエンジン（以下、単にエンジン）１０のクランクシャフト１１には、その一端部にクランクプーリ２１が設けられている。また、クランクシャフト１１の他端部には、クラッチ１２を介して変速機１３が断接可能に接続されている。この変速機１３には、プロペラシャフト１４、差動装置１５を介して左右の駆動輪１６Ｌ，１６Ｒがそれぞれ接続されている。
【００１２】
クランクプーリ２１には、無端ベルト２２が巻き掛けられ、この無端ベルト２２は、発電電動機２３のプーリ２３Ａに巻き掛けられている。
【００１３】
発電電動機２３には、インバータ３０を介して車載バッテリ３１が接続されている。この発電電動機２３は、電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）４０からの指示信号に応じて発電機又は電動機として作動する。発電電動機２３が電動作動する際は、車載バッテリ３１の直流電力がインバータ３０で交流電力に変換されて発電電動機２３に供給され、発電電動機２３が発電作動する際は、発電電動機２３で発電された交流電力がインバータ３０で直流電力に変換されて車載バッテリ３１に蓄電される。
【００１４】
なお、図１中において、符号５０は、冷却水ポンプ５１やパワステポンプ５２等の補機類を示している。
【００１５】
図２は、本実施形態の補機駆動装置２０を示す部分断面図である。補機駆動装置２０は、クランクシャフト１１と、クランクプーリ２１と、無端ベルト２２と、発電電動機２３（図１にのみ示す）と、プーリギア２４と、補機サブギア２５と、クランクギア２６と、補機メインギア２７とを備えている。
【００１６】
なお、図２中において、符号ＣＢはシリンダブロック側壁、符号ＭＳ2は、シリンダケースＣＣとクランクプーリ２１との隙間をシールするメカニカルシール、符号ＭＳ3は、シリンダブロック側壁ＣＢとクランクシャフト１１との隙間をシールするメカニカルシール、符号２８は補機駆動シャフト、符号２９はクランクシャフト１１の一端部にボルトＢで締結固定されたエンドワッシャをそれぞれ示している。エンドワッシャ２９はクランクシャフト１１よりも大径に形成されており、これらエンドワッシャ２９とクランクシャフト１１との隙間はＯリングＯＲによってシールされている。
【００１７】
クランクプーリ２１は、クランクシャフト１１の一端側から他端側に向かって内径が段階的に小さくなる略円筒状に形成されている。以下、内径が大きい一端側から順に第１円筒部２１Ａ、第２円筒部２１Ｂ、第３円筒部２１Ｃ、第４円筒部２１Ｄとして説明する。
【００１８】
第１円筒部２１Ａは、その内径がエンドワッシャ２９の外径よりも大きく形成されており、その外周面には無端ベルト２２を巻き掛けるための複数のベルト溝Ｇが形成されている。第２円筒部２１Ｂは、その内径がエンドワッシャ２９の外径よりも大きく形成されており、第３円筒部２１Ｃは、その内径がエンドワッシャ２９の外径と略同一径で形成されている。クランクプーリ２１の内周面とエンドワッシャ２９の外周面との間には、クランクプーリ２１とエンドワッシャ２９との隙間をシールする相対回転可能なメカニカルシールＭＳ1が介設されている。第４円筒部２１Ｄは、その内径がエンドワッシャ２９の外径よりも小さく、且つ、クランクシャフト１１の一端部外径よりも大きく形成されている。この第４円筒部２１Ｄとエンドワッシャ２９との間には、図示しないスラストワッシャが介設されており、このスラストワッシャによりクランクプーリ２１のエンドワッシャ２９側への移動が規制されている。また、第４円筒部２１Ｄの内周面とクランクシャフト１１の一端部外周面との間には第１の一方向クラッチＣ1が介設されている。
【００１９】
第１の一方向クラッチＣ1は、本発明の第１クラッチの一例であって、クランクプーリ２１の第４円筒部２１Ｄと、クランクシャフト１１との間に介設されている。第１の一方向クラッチＣ1は、クランクプーリ２１の回転数がクランクシャフト１１の回転数よりも高くなると非結合状態となり、クランクプーリ２１をクランクシャフト１１に対して相対回転自在にし、クランクプーリ２１の回転数がクランクシャフト１１の回転数以下になると結合状態となり、クランクプーリ２１をクランクシャフト１１と一体回転させる。
【００２０】
プーリギア２４は、その内周面をクランクプーリ２１の第４円筒部２１Ｄ外周面とスプライン嵌合されてクランクプーリ２１と一体回転する。なお、プーリギア２４は、クランクプーリ２１と一体形成されてもよい。
【００２１】
補機サブギア２５は、プーリギア２４と常時噛合する。この補機サブギア２５には、スプライン嵌合により補機駆動シャフト２８が一体回転可能に接続されている。
【００２２】
すなわち、エンジン１０を停止させて発電電動機２３を電動機として作動させて補機類５０を駆動させた場合、図３（Ａ）に示すように、ランクプーリ２１の回転数がクランクシャフト１１の回転数よりも高くなり、第１の一方向クラッチＣ1は非結合状態になり、クランクプーリ２１からクランクシャフト１１に動力が伝達されることなく、発電電動機２３の回転動力は無端ベルト２２、クランクプーリ２１、プーリギア２４、補機サブギア２５、補機駆動シャフト２８を介して補機類５０に伝達される。また、エンジン１０の動力で補機類５０を駆動させる場合、図３（Ｂ）に示すように、クランクシャフト１１の回転動力は、クランクプーリ２１の回転数がクランクシャフト１１の回転数よりも低くなり、第１の一方向クラッチＣ1は結合状態になり、エンジン１０の回転動力は、クランクシャフト１１、第１の一方向クラッチＣ1、クランクプーリ２１、プーリギア２４、補機サブギア２５、補機駆動シャフト２８を介して補機類５０に伝達される。
【００２３】
クランクギア２６は、その内周面をクランクプーリ２１よりもシリンダブロックＣＢ側のクランクシャフト１１外周面にキー３８を介して固定されてクランクシャフト１１と一体回転する。なお、クランクギア２６は、クランクシャフト１１と一体形成されてもよい。
【００２４】
補機メインギア２７は、クランクギア２６と常時噛合する。また、補機メインギア２７と補機駆動シャフト２８との間には、第２の一方向クラッチＣ2が介設されている。
【００２５】
第２の一方向クラッチＣ2は、本発明の第２クラッチの一例であって、クランクシャフト１１からクランクギア２６を介して回転される補機メインギア２７の回転数が補機駆動シャフト２８の回転数以上になると結合状態となり、これら補機メインギア２７と補機駆動シャフト２８とを一体回転させる。また、第２の一方向クラッチＣ2は、クランクプーリ２１から補機サブギア２５を介して回転される補機駆動シャフト２８の回転数が補機メインギア２７の回転数よりも高くなると非結合状態となり、これら補機メインギア２７と補機駆動シャフト２８とを互いに相対回転自在にする。
【００２６】
すなわち、クランクシャフト１１の回転数がクランクプーリ２１の回転数よりも高いエンジン１０の動力で補機類５０を駆動させる場合、図３（Ｂ）に示すように、クランクシャフト１１の回転動力はクランクギア２６、補機メインギア２７、第２の一方向クラッチＣ2、補機駆動シャフト２８を介して補機類５０に伝達される。さらに、クランクシャフト１１の回転動力は、図３（Ｂ）に示すように、結合状態の第１の一方向クラッチＣ1、クランクプーリ２１及び無端ベルト２２を介して発電電動機２３に伝達されて、発電電動機２３を発電作動させる。
【００２７】
なお、図４に示すように、クランクギア２６及び補機メインギア２７は、そのギア幅（回転軸方向の幅）をプーリギア２４や補機サブギア２５のギア幅よりも長く確保され、さらに、そのギアを回転軸方向に対して所定角度で傾斜させている。これにより、斜めに傾斜するクランクギア２６及び補機メインギア２７のギアが互いに常時噛合され、燃焼等の影響で変化するエンジン１０の出力に起因する騒音を効果的に低減することができる。
【００２８】
ＥＣＵ４０（図１参照）は、車両１やエンジン１０の各種制御を行うもので、公知のＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ、入力ポート、出力ポート等を備えて構成されている。この各種制御を行うために、ＥＣＵ４０には、エンジン回転数センサ７０、アクセル開度センサ７１、車速センサ７２、クラッチペダルセンサ７３、ブレーキペダルセンサ７４等の各種センサ類の信号が入力される。
【００２９】
また、ＥＣＵ４０は、車両１の走行状態が以下の（１）〜（４）の条件を満たす場合に、発電電動機２３を電動機として作動させると共にエンジン１０を停止させ、補機類５０を発電電動機２３で駆動させる駆動源切替制御を実行する。
（１）車両１が渋滞走行や市街地走行等の非継続走行を含まない走行状態（たとえば、車両１が第１の所定速度以上で所定時間以上継続走行した状態）であること。
（２）車両１の車速がアンチロックブレーキ装置（不図示）の非作動領域である第２の所定速度（例えば、２０ｋｍ／ｈ）以下であること。
（３）車両１の走行状態が減速走行状態（例えば、ブレーキＯＮのとき）であること。
（４）運転者に車両１を停車させる意思（例えば、ブレーキＯＮで且つクラッチ１２が断のとき）があること。
【００３０】
（１）の車両１が渋滞走行や市街地走行等の非継続走行を含まない走行状態であることについては、車両が第１の所定速度以上で所定時間以上継続走行した状態にあるか否かを逐次更新される車速センサ７２の検出値に基づいて車速が第１の所定速度以上であることを所定回数継続して検出したか否かで判定すればよい。このとき、車両１に搭載された何れも図示しないＶＩＣＳ受信装置やＧＰＳ受信装置等で取得される道路交通情報、現在位置情報等に基づいて判定してもよい。（２）のアンチロックブレーキ装置の非作動領域であることについては、車速センサ７２の検出値に基づいて判定すればよい。また、（３）の車両１の走行状態が減速走行状態であることについては、ブレーキペダルセンサ７４の検出値に基づいて、ブレーキ操作（ブレーキＯＮ）がなされたか否かで判定すればよい。このとき、車速センサ７２の検出値に基づいて車速が減速しているか否かで判断してもよい。（４）の停車意思については、ブレーキペダルセンサ７４及び、クラッチペダルセンサ７３の検出値に基づいて、ブレーキ操作（ブレーキＯＮ）がなされ、且つクラッチ１２のクラッチ操作（クラッチ断）がなされたか否かで判定すればよい。
【００３１】
次に、本実施形態のＥＣＵ４０による駆動源切替制御を図５のフローに基づいて説明する。本制御は、イグニッションキーがＯＮされていることを検出することによりスタートする。
【００３２】
Ｓ１００では、エンジン１０が始動されているか否かを検出する。エンジン始動時（Ｙｅｓ）には、Ｓ１１０に進み、エンジン非作動時（Ｎｏ）には、Ｓ１００に戻る。
【００３３】
Ｓ１１０では、発電電動機２３がエンジン１０の動力で発電機として作動される。
【００３４】
Ｓ１２０では、車両１の走行開始後、車速が第１の所定速度（例えば、運転者がマニュアル車を停止させるためにクラッチペダルを踏んでクラッチを断状態にさせる目安の速度：約２０ｋｍ／ｈ）に達したか否かが判定される。車速が第１の所定速度に達した場合（Ｙｅｓ）は、Ｓ１３０で駆動源切替のための各種判定を開始する判定開始フラグＦに１をインクリメント（Ｆ＝Ｆ＋１）し、本制御はＳ１５０に進む。一方、車速が第１の所定速度に達していない場合（Ｎｏ）は、Ｓ１４０で判定開始フラグＦをリセット（Ｆ＝０）し、本制御はＳ１２０に戻される。
【００３５】
Ｓ１５０では、開始判定フラグＦが所定回数（例えば、渋滞でないことを認識できる回数：４回／１秒）以上か否かが判定される。開始判定フラグＦが所定回数以上の場合（Ｙｅｓ）は、Ｓ１５０で渋滞走行や市街地走行等の非継続走行でないとして、本制御はＳ１６０に向かう。一方、開始判定フラグＦが所定回数未満の場合（Ｎｏ）は、Ｓ１５０で渋滞走行や市街地走行等の非継続走行でないと判断が付かないので、本制御はＳ１２０に戻される。
【００３６】
このように、車速が第１の所定速度に達した場合にのみ判定開始フラグＦをインクルメントし、開始判定フラグＦが所定回数以上の場合にＳ１６０以降の制御が開始されることで、渋滞走行や市街地走行等の非継続走行を効果的に排除することができる。なお、渋滞走行や市街地走行等の非継続走行を排除する検出をＶＩＣＳ受信装置やＧＰＳ受信装置で取得される道路交通情報や現在位置情報に基づいて行ってもよい。
【００３７】
Ｓ１６０では、車速センサ７２の検出値に基づいて、車速がアンチロックブレーキ装置の非作動領域となる第２の所定速度（例えば、２０ｋｍ／ｈ）以下であるか否かが判定される。さらに、車両１の走行状態が減速走行状態であるか否かを判定すべく、Ｓ１７０ではブレーキペダルセンサ７４の検出値に基づいて、ブレーキ操作（ブレーキＯＮ）がなされたか否かが判定され、運転者の停止意思を判定すべく、Ｓ１８０ではクラッチペダルセンサ７３の検出値に基づいて、クラッチ１２のクラッチ操作（クラッチ断）がなされたか否かが判定される。
【００３８】
Ｓ１５０〜Ｓ１８０の条件を全て満たす場合（Ｙｅｓ）は、Ｓ２００に進み、発電電動機２３が車載バッテリ３１から供給される電力で電動機として作動される。
【００３９】
Ｓ２１０では、発電電動機２３によって回動されるクランクプーリ２１の回転数がエンジン１０によって回動されるクランクシャフト１１の回転数と同期したか否かが判定される。回転数が同期した場合（Ｙｅｓ）はＳ２２０に進み、エンジン１０を停止させ、補機類５０の駆動源が発電電動機２３に切り替えられ、本制御はリターンされる。その後、上述のＳ１００〜２２０の各制御ステップは、イグニッションキーのＯＦＦ操作まで繰り返し実行される。
【００４０】
次に、本実施形態の補機駆動装置２０による作用効果を説明する。
【００４１】
本実施形態の補機駆動装置２０では、車両１が停車するよりも前の減速走行状態になると、発電電動機２３を電動作動させて補機類５０を駆動させると共にエンジン１０を停止させる駆動源切替制御が実行される。すなわち、エンジン１０が外部に対して仕事をしない減速走行時からエンジン１０を停止させることで、無駄な燃料消費を効果的に抑制するようになっている。したがって、補機類５０の駆動を発電電動機２３の動力で確実に維持しつつ、エンジン１０の燃費を効果的に低減することができる。
【００４２】
また、渋滞走行や市街地走行等、車両が継続して走行できない場合や、車速がアンチロックブレーキ装置の作動領域にある場合は、駆動源切替制御を実行することなくエンジン１０の動力で補機類５０の駆動を維持するようになっている。したがって、エンジン１０の再始動回数の増加によって引き起こされる燃費の悪化を効果的に防止しつつ、安全性を確実に確保することができる。
【００４３】
また、駆動源切替制御は、ブレーキ操作時やクラッチ操作時等、運転者の停車意思が確認された場合に実行されるようになっている。したがって、再加速要求時に運転者の意図しないエンジン１０の停止を確実に防止することが可能となり、ドライバビリティを効果的に向上することができる。
【００４４】
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。
【００４５】
例えば、補機類５０への動力伝達に複数のギア２４〜２７を用いるものとして説明したが、これらの何れか一部、又は全部を無端ベルト等で構成してもよい。また、第１の一方向クラッチＣ1や第２の一方向クラッチＣ2を電磁クラッチで構成してもよい。また、車両１はトラック等に限定されず、乗用車等の他の車両にも広く適用することが可能である。
【符号の説明】
【００４６】
１  車両
１０  エンジン
１１  クランクシャフト
２０  補機駆動装置
２１  クランクプーリ
２２  無端ベルト
２３  発電電動機
２４  プーリギア
２５  補機サブギア
２６  クランクギア
２７  補機メインギア
２８  補機駆動シャフト
３０  インバータ
３１  車載バッテリ
４０  ＥＣＵ
５０  補機類
【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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