(57)【要約】【課題】簡単な制御でエンジンの始動時におけるクランクプーリの下流と上流における張力差を小さくし、クランクプーリにおけるベルトスリップを緩和することができるエンジンの始動システムを提供する。【解決手段】エンジンの始動システムは、クランク軸にクランクプーリが設けられたエンジンと、クランクプーリとの間にベルトが巻き掛けられる始動プーリが設けられ、エンジンの始動の際にエンジンに動力を供給する動力源となる始動装置と、クランクプーリ及び始動プーリとともにベルトが巻き掛けられる補機プーリがベルトの循環方向、クランクプーリの上流に設けられ、エンジンから補機プーリに伝達された動力で駆動される負荷が断続制御される補機と、エンジンの始動の際に、始動装置からエンジンに動力を供給させるとともに、補機に負荷を接続制御させる始動制御装置とを備える。【選択図】  図３
2017115747.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランク軸にクランクプーリが設けられたエンジンと、
前記クランクプーリとの間にベルトが巻き掛けられる始動プーリが設けられ、前記エンジンの始動の際に前記エンジンに動力を供給する動力源となる始動装置と、
前記クランクプーリ及び前記始動プーリとともに前記ベルトが巻き掛けられる補機プーリが前記ベルトの循環方向、前記クランクプーリの上流に設けられ、前記エンジンから前記補機プーリに伝達された動力で駆動される負荷が断続制御される補機と、
前記エンジンの始動の際に、前記始動装置から前記エンジンに動力を供給させるとともに、前記補機に前記負荷を接続制御させる始動制御装置と
を備えることを特徴とするエンジンの始動システム。
【請求項２】
前記始動制御装置は、前記クランク軸の回転が所定数を超えた場合に前記補機に負荷を遮断制御させることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの始動システム。
【請求項３】
前記始動装置は、前記エンジンが搭載される自動車の制動時に慣性エネルギを電力に回生するスタータジェネレータであることを特徴とする請求項１又は２に記載のエンジンの始動システム。
【請求項４】
前記補機が自動車の車室内を冷却する冷凍サイクル装置を構成するコンプレッサであることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のエンジンの始動システム。
【請求項５】
前記ベルトの循環方向、前記始動プーリの下流であって前記補機プーリの上流となる位置に前記ベルトを張るためのテンショナを備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のエンジンの始動システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、エンジンの始動システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、車両のエンジンの駆動軸に装着された駆動プーリと、エンジンのスタータに装着された始動用プーリと、補機に装着された補機プーリと、駆動プーリ、始動用プーリ、及び補機プーリに巻着されて各プーリ間の駆動力を伝達するベルトと、駆動プーリと始動用プーリとの間に設けられるとともに、ベルトに当接してエンジンの運転中におけるベルトの張力を所定張力に保持しうるオートテンショナとを備え、オートテンショナがベルトの走行位置に対する相対的な位置変化を許容してベルトの張力を所定張力に保持するフリー状態と、ベルトの走行位置に対する相対的な位置変化を規制するロック状態との間で切り換え可能なロック式オートテンショナとして構成された補機駆動ベルトの張力調整装置が記載されている。かかる補機駆動ベルトの張力調整装置は、オートテンショナの作動状態を切り換え制御するオートテンショナ制御手段と、補機に対する負荷を設定可能な補機制御手段とを備え、オートテンショナ制御手段及び補機制御手段は、エンジンの運転時に、駆動プーリと始動プーリとの間のベルト張力を所定張力に保持すべく、オートテンショナをフリー状態に設定し、エンジンの停止直前に、エンジンの始動時に必要とされるベルトの平均張力を確保すべく、オートテンショナをフリー状態に保持しながら補機に負荷を付与してから、オートテンショナをロック状態に設定し、且つ、エンジンの始動時まで、エンジンの停止直前のオートテンショナのロック状態を保持するように構成されている。
かかる補機駆動ベルトの張力調整装置によれば、エンジンの停止直前に、オートテンショナをフリー状態に保持しながら補機に負荷を付与し、オートテンショナをロック状態に設定するため、ロック状態でのベルト平均張力を大きくすることができる。これにより、エンジン始動時に必要なベルト張力を確保することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−８３５１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１が開示する補機駆動ベルトの張力調整装置では、ベルトの走行位置に対する相対的な位置変化を許容してベルトの張力を所定張力に保持するフリー状態と、ベルトの走行位置に対する相対的な位置変化を規制するロック状態との間で切り換え可能なロック式オートテンショナを採用する必要があり、コストアップの要因となる。
また、オートテンショナをフリー状態に設定し、エンジンの停止直前に、オートテンショナをフリー状態に保持しながら補機に負荷を付与してから、オートテンショナをロック状態に設定し、且つ、エンジンの始動時まで、エンジンの停止直前のオートテンショナのロック状態を保持するように構成しなければならず、制御手順が複雑なものとなる。
【０００５】
上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、簡単な制御でエンジンの始動時におけるクランクプーリの下流と上流における過渡的な張力差を小さくし、クランクプーリにおける過渡的なベルトスリップを緩和することができるエンジンの始動システム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】
（１）本発明の少なくとも一実施形態に係るエンジンの始動システムは、クランク軸にクランクプーリが設けられたエンジンと、前記クランクプーリとの間にベルトが巻き掛けられる始動プーリが設けられ、前記エンジンの始動の際に前記エンジンに動力を供給する動力源となる始動装置と、前記クランクプーリ及び前記始動プーリとともに前記ベルトが巻き掛けられる補機プーリが前記ベルトの循環方向、前記クランクプーリの上流に設けられ、前記エンジンから前記補機プーリに伝達された動力で駆動される負荷が断続制御される補機と、前記エンジンの始動の際に、前記始動装置から前記エンジンに動力を供給させるとともに、前記補機に前記負荷を接続制御させる始動制御装置とを備える。
【０００７】
上記（１）の構成によれば、始動制御装置は、エンジンの始動の際に、始動装置からエンジンに動力を供給させるとともに、補機に負荷を接続制御させる。これにより、クランクプーリと始動プーリとの間で張力が増大するが、補機の負荷が増すので、補機プーリとクランクプーリとの間で張力が大きくなる。これにより、クランクプーリの下流（クランクプーリと始動プーリとの間）と上流（補機プーリとクランクプーリとの間）における過渡的な張力差が小さくなるので、クランクプーリにおける過渡的なベルトスリップを緩和することができる。
【０００８】
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、前記始動制御装置は、前記クランク軸の回転が所定数を超えた場合に前記補機に負荷を遮断制御させる。
上記（２）の構成によれば、クランク軸の回転が所定数を超えた場合に負荷を遮断制御させるので、クランク軸の回転が所定数を超えると補機の負荷分だけ負荷が減る。これにより、エンジンの負荷が小さくなり、エンジンの燃費を向上させることができる。
【０００９】
（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）の構成において、前記始動装置は、前記エンジンが搭載される自動車の制動時に慣性エネルギを電力に回生するスタータジェネレータである。
上記（３）の構成によれば、エンジンの始動の際に、スタータジェネレータからエンジンに動力を供給するとともに、補機に負荷を接続制御させる。一方、エンジンが搭載される自動車の制動時に回生エネルギを電力に変換して回生する。これにより、自動車の制動時の慣性エネルギを有効活用することができる。
【００１０】
（４）幾つかの実施形態では、上記（１）から（３）のいずれか一つの構成において、前記補機が自動車の車室内を冷却する冷凍サイクル装置を構成するコンプレッサである。
上記（４）の構成によれば、エンジンの始動の際に、始動装置からエンジンに動力を供給させるとともに、冷凍サイクル装置を構成するコンプレッサに負荷を接続制御させる。これにより特段の補機を備えることなく、クランクプーリの下流と上流における過渡的な張力差を小さくすることができ、クランクプーリにおける過渡的なベルトスリップを緩和することができる。
【００１１】
（５）幾つかの実施形態では、上記（１）から（４）のいずれか一つの構成において、前記ベルトの循環方向、前記始動プーリの下流であって前記補機プーリの上流となる位置に前記ベルトを張るためのテンショナを備える。
上記（５）の構成によれば、テンショナは、ベルトの循環方向、始動プーリの下流であって補機プーリの上流となる位置でベルトを張ることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、簡単な制御でエンジンの始動時におけるクランクプーリの下流と上流における過渡的な張力差を小さくし、クランクプーリにおける過渡的なベルトスリップを緩和することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係るエンジンの始動システムの機械構成を概略的に示す模式図である。
【図２】図１に示したエンジンの始動システムの制御構成を概略的に示す模式図である。
【図３】図２に示したエンジンの始動システムの制御手順を示すフローチャートである。
【図４】図１に示したベルトの張力を模式的に示す模式図であって、ＳＧによりエンジンを始動した時の状態を示すものである。
【図５】図１に示したベルトの張力を模式的に示す模式図であって、ＳＧによりエンジンを始動するとともに、コンプレッサにクラッチをオンさせた時の状態を示すものである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
また例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
【００１５】
図１は、本発明の実施形態に係るエンジン２の始動システム１の機械構成を概略的に示す模式図であり、図２は、図１に示したエンジン２の始動システム１の制御構成を概略的に示す模式図である。
図１に示すように、本発明の実施形態に係るエンジン２の始動システムは、ベルト式の始動装置によるエンジン２の始動を可能にするものであり、エンジン２、始動装置４、補機６、及び補機用の制御装置７（図２参照）を備えて構成される。
【００１６】
エンジン２は、自動車の動力源となるものであり、エンジン用の制御装置３（以下「エンジン用ＥＣＵ３」という）により統括的に制御される。図２に示すように、エンジン用ＥＣＵ３は、エンジンスタートスイッチ３１、クランク角センサ３２、アクセルポジションセンサ３３、ブレーキマスタシリンダ３４、車速センサ３５等から各種情報を取得し、エンジンスタートスイッチ３１のオン／オフ、クランク軸（図示せず）の回転角度（回転数）、アクセルペダルの踏み込み量、ブレーキマスタシリンダの圧力、車速等に基づいてエンジン２を制御する。
また、図１に示すように、エンジン２の出力軸となるクランク軸２１の一方の端部には、クランクプーリ２２が設けられている。クランクプーリ２２は、補機（コンプレッサ６１、ウォータポンプ６３等）を駆動するためのものであり、その外周にＶ型の溝（図示せず）が設けられている。
【００１７】
始動装置４は、エンジン２を始動する際にエンジン２を始動する動力を供給する動力源となるものであり、エンジン２から伝達される動力で発電するベルト式のスタータジェネレータ４１（以下「ＳＧ４１」という）で構成されている。
ＳＧ４１は、その回転軸４１ａ（入出力軸）がエンジン２のクランク軸と平行となるように配置され、その回転軸４１ａには始動プーリ４２（以下「ＳＧプーリ４２」という）が設けられている。ＳＧプーリ４２は、その外周にクランクプーリ２２と同一形状のＶ型の溝（図示せず）が設けられ、クランクプーリ２２との間にベルト２３が巻き掛けられている。
ＳＧ４１には、バッテリ（図示せず）が接続されている。バッテリは、エンジン２を始動する際にＳＧ４１に電力を供給する一方、ＳＧ４１で発電された電力で充電される二次電池である。バッテリは、例えば、エネルギ密度の高いリチウムイオン電池が用いられる。
【００１８】
補機６は、エンジン２から伝達された動力で駆動されるものであり、本実施形態に係る補機６は、自動車の車室内を冷却する冷凍サイクル装置を構成するコンプレッサ６１で構成される。コンプレッサ６１は、冷凍サイクル装置を循環する冷媒を圧縮して高圧ガス状にするためのものである。コンプレッサ６１には例えば電磁クラッチなどのクラッチ６１１（図２参照）が内蔵され、クラッチ６１１が接続されるとコンプレッサ６１が駆動され、クラッチ６１１が遮断されるとコンプレッサ６１が空転する。これにより、コンプレッサ６１では、エンジン２から伝達された動力で駆動される負荷が断続制御される。
【００１９】
コンプレッサ６１は、ベルト２３の循環方向、クランクプーリ２２の上流に設けられている。コンプレッサ６１は、その回転軸６１ａ（入力軸）がエンジン２のクランク軸２１と平行になるように配置され、その回転軸６１ａにはプーリ６２（以下「エアコンプーリ６２」という）が設けられている。エアコンプーリ６２は、その外周にクランクプーリ２２と同一形状のＶ型の溝（図示せず）が設けられ、クランクプーリ２２及びＳＧプーリ４２とともにベルト２３が巻き掛けられている。
【００２０】
また、ベルト２３の循環方向、クランクプーリ２２とＳＧプーリ４２との間にはウォータポンプ６３が設けられている。ウォータポンプ６３は、エンジン２を冷却する冷却水を循環させるためのものであり、その回転軸６３ａ（入力軸）がエンジン２のクランク軸２１と平行になるように配置され、その回転軸６３ａにはプーリ６４（以下、「ポンププーリ６４」という。）が設けられている。ポンププーリ６４は、クランクプーリ２２とＳＧプーリ４２との間においてベルト２３に巻き掛けられている。
【００２１】
また、ベルト２３の循環方向、ＳＧプーリ４２とエアコンプーリ６２との間にはオートテンショナ６５が設けられている。オートテンショナ６５は、ベルト２３の張力を一定に保つためのものであり、ベルト２３の循環方向、ＳＧプーリ４２の下流であってエアコンプーリ６２の上流となる位置に設けられている。
【００２２】
補機用の制御装置７（以下「補機用ＥＣＵ７」という）は、上述したＳＧ４１及びコンプレッサ６１等の補機６を制御するためのものであり、入出力装置、記憶装置（ＲＯＭ，ＲＡＭ，不揮発性ＲＡＭ等）、中央演算処理装置（ＣＰＵ）及びタイマ等を含んで構成される。
【００２３】
入出力装置には、エンジン用ＥＣＵ３のほか、エアコンスイッチ７１、外気温度センサ７２、車室内温度センサ７３等が接続されている。これにより、補機用ＥＣＵ７には、エンジンスタートスイッチ３１のオン／オフ、外気温度、車室内温度等が入力される。
また、入出力装置には、ＳＧ４１及びコンプレッサ６１等の補機６が接続されている。これにより、ＳＧ４１及びコンプレッサ６１等の補機６は、補機用ＥＣＵ７から出力される制御信号により制御される。
記憶装置には、制御プログラムのほか、各種データが記憶されている。
【００２４】
また、補機用ＥＣＵ７において、記憶装置及び中央演算装置は、始動制御部８を構成している。これにより、補機用ＥＣＵ７は、始動制御装置としても機能する。
始動制御部８は、エンジン２の始動の際に、ＳＧ４１からエンジン２に動力を供給させるとともに、コンプレッサ６１に負荷を接続制御させるように構成されている。具体的には、エンジン２の始動の際に、ＳＧ４１からエンジン２に動力を供給させるとともに、コンプレッサ６１にクラッチ６１１をオンさせるように構成されている。
また、始動制御部８は、クランク角センサ３２で検出され、エンジン用ＥＣＵ３を介して入力されるクランク軸２１の回転数が所定数を超えた場合にコンプレッサ６１にクラッチ６１１をオフさせるように構成されている。
【００２５】
図３は、図２に示したエンジン２の始動システム１の制御手順を示すフローチャートである。図４及び図５は、図１に示したベルトの張力を模式的に示す模式図であって、図４は、ＳＧ４１によりエンジン２を始動した時の状態を示すものであり、図５は、ＳＧ４１によりエンジン２を始動するとともに、コンプレッサ６１にクラッチ６１１をオンさせた時の状態を示すものである。
【００２６】
図３に示すように、エンジン２の始動システム１では、始動制御部８において、エンジンスタートスイッチ３１のオン／オフが監視される。（ステップＳ１）。エンジンスタートスイッチ３１がオンとなり、エンジン用ＥＣＵ３を介して始動制御部８にエンジンスタートスイッチ３１がオンである旨が入力されると、始動制御部８において、前回の始動から一定時間が経過しているか否かが判断される（ステップＳ２）。一定時間が経過しているか否かは、エンジン２が冷態にあるか、温態にあるかの判断指標である。
【００２７】
したがって、一定時間が経過している場合（ステップＳ２：Ｙｅｓ）には、エンジン２が冷態にあると判断し、クランク軸２１にギア接続されたスタータ（図示せず）によりエンジン２が始動される（スタータ始動）（ステップＳ３）。これにより、駐車の場合のように前回の始動から一定時間が経過している場合にはスタータによりエンジン２が始動される。
【００２８】
一方、一定時間が経過していない場合（ステップＳ２：Ｎｏ）には、始動制御部８において極寒か否かが判断される（ステップＳ４）。極寒か否かは、外気温度センサ７２で検出された外気温度で判断され、例えば、エンジン２がＳＧ４１で始動しにくくなる外気温度以下の場合に極寒であると判断される。
したがって、一定時間が経過していない場合（ステップＳ２：Ｎｏ）であっても、極寒の場合（ステップＳ４：Ｙｅｓ）には、エンジン２が冷態にあると判断し、スタータによりエンジン２が始動される（スタータ始動）（ステップＳ４）。
一方、一定時間が経過していない場合（ステップＳ２：Ｎｏ）であって、極寒でない場合（ステップＳ４：Ｎｏ）には、エンジン２が温態にあると判断し、ＳＧ４１によりエンジン２が始動される（ＳＧ始動）（ステップＳ５）。例えば再始動時であり温態であった場合などがこれに該当する。これにより、アイドルストップの場合のように前回の始動から一定時間が経過していない場合であって、極寒でない場合にはＳＧ４１によりエンジン２が始動される。
【００２９】
ところで、ＳＧ４１を動力源とし、エンジン２を始動する場合には、図４に示すように、ベルト２３の循環方向、ＳＧプーリ４２の上流側が引っ張り側となり、ＳＧプーリ４２の下流側が弛み側となる。これにより、クランクプーリ２２とＳＧプーリ４２との間でベルト２３の張力が最大となり、ベルト２３の循環方向、クランクプーリ２２の上流側と下流側とに大きな張力差が生じる（Ｔ１＞＞Ｔ２）（過渡的である）。これにより、ＳＧ３２によるエンジン２の始動の際にはクランクプーリ２２において過渡的にベルトスリップが生じうる。
【００３０】
本実施形態では、ＳＧ４１によりエンジン２を始動する場合に、図３に示すように、ＳＧ４１の始動と同時にコンプレッサ６１にクラッチ６１１をオンさせる（ステップＳ６）。
このように、ＳＧ４１によりエンジンを始動する場合に、ＳＧ４１の始動と同時にコンプレッサ６１にクラッチ６１１をオンさせると、図５に示すように、コンプレッサ６１（エアコンプーリ６２）の負荷が大きくなり、エアコンプーリ６２とクランクプーリ２２との間で張力Ｔ２が大きくなり、クランクプーリ２２の下流と上流との間の張力差が小さくなる（Ｔ１＞Ｔ２）（過渡的である）。これにより、ＳＧ３２によるエンジン２の始動の際に生じうる過渡的なベルトスリップが緩和される。
【００３１】
そして、図３に示すように、クランク角センサ３２で検出され、エンジン用ＥＣＵ３を介して始動制御部８に入力されるクランク軸２１の回転数が所定数を超えると（ステップＳ７：Ｙｅｓ）、始動制御部８は、コンプレッサ６１にクラッチ６１１をオフさせる（ステップＳ８）。これにより、コンプレッサ６１は空転し、エンジン２においてコンプレッサ６１の負荷分だけ負荷が減る。これにより、エンジン２の負荷が小さくなり、エンジン２の燃費を向上させることができる。
【００３２】
コンプレッサ６１にクラッチ６１１をさせると、エンジン２が始動しているか否かが判断（確認）される（ステップＳ８）。エンジン２が始動している場合には一連の始動制御を終了するが、エンジン２が始動していない場合にはスタータにより始動するステップＳ３）。
【００３３】
以上説明したように、本発明の実施形態に係るエンジン２の始動システム１によれば、補機用ＥＣＵ７（始動制御装置）は、エンジン２の始動の際に、ＳＧ４１からエンジン２に動力を供給させるとともに、コンプレッサ６１にクラッチ６１１をオンさせる。これにより、クランクプーリ２２とＳＧプーリ４２との間で張力が増大するが、コンプレッサ６１のクラッチ６１１をオンすることによりコンプレッサ６１の負荷が増すので、エアコンプーリ６２とクランクプーリ２２との間で張力が大きくなる。これにより、クランクプーリ２２の下流（クランクプーリ２２とＳＧプーリ４２との間）と上流（エアコンプーリ６２とクランクプーリ２２との間）における過渡的な張力差が小さくなるので、クランクプーリ２２における過渡的なベルトスリップを緩和することができる。
【００３４】
また、クランク軸２１の回転が所定数を超えた場合にコンプレッサ６１にクラッチ６１１をオフさせるので、クランク軸２１の回転が所定数を超えるとコンプレッサ６１の負荷分だけ負荷が減る。これにより、エンジン２の負荷が小さくなり、エンジン２の燃費を向上させることができる。
【００３５】
また、エンジン２の始動の際に、ＳＧ４１からエンジン２に動力を供給するとともに、コンプレッサ６１にクラッチ６１１をオンさせる。一方、エンジン２が搭載される自動車の制動時に回生エネルギを電力に変換して回生する。これにより、自動車の制動時の慣性エネルギを有効活用することができる。
【００３６】
また、エンジン２の始動の際に、ＳＧ４１からエンジン２に動力を供給させるとともに、冷凍サイクル装置を構成するコンプレッサ６１にクラッチ６１１をオンさせる。これにより特段の補機を備えることなく、クランクプーリ２２の下流と上流における過渡的な張力差を小さくすることができ、クランクプーリ２２における過渡的なベルトスリップを緩和することができる。
【００３７】
また、オートテンショナ６５は、ベルト２３の循環方向、ＳＧプーリ４２の下流であってエアコンプーリ６２の上流となる位置でベルト２３を張ることができる。
【００３８】
本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含まれる。
【符号の説明】
【００３９】
１    エンジンの始動システム
２    エンジン
２１    クランク軸
２２    クランクプーリ
２３    ベルト
３    エンジン用の制御装置
３１    エンジンスタートスイッチ
３２    クランク角センサ
４    始動装置
４１    スタータジェネレータ
４２    始動プーリ
６    補機
６１    コンプレッサ
６１１    クラッチ
６２    エアコンプーリ
６４    ポンププーリ
６５    オートテンショナ
７    補機用の制御装置
７１    エアコンスイッチ
７２    外気温度センサ
８    始動制御部
【図１】
2017115747.tif 000003
【図２】
2017115747.tif 000004
【図３】
2017115747.tif 000005
【図４】
2017115747.tif 000006
【図５】
2017115747.tif 000007