(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のエンジン停止条件が成立したときにエンジン（Ｅ）を自動的に停止するとともに、所定のエンジン始動条件が成立したときにエンジン（Ｅ）を自動的に始動するエンジン自動始動／停止手段を備えた車両において、
エンジン（Ｅ）を始動するスタータモータ／ジェネレータ（Ｍ）を、エンジン（Ｅ）のクランクシャフト（８）に設けたプーリ（９）の内部に収納したことを特徴とする、車両におけるエンジン始動／停止装置。
【請求項２】
前記スタータモータ／ジェネレータ（Ｍ）は、ステータを構成するコイル（３２）と、ロータを構成する永久磁石（３０）とを備えており、中空に形成されてコイル（３２）の一側面および外周面を覆うプーリ（９）の内周面に、コイル（３２）の外周面に対向するように永久磁石（３０）を設けたことを特徴とする、請求項１に記載の車両におけるエンジン始動／停止装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、所定のエンジン停止条件が成立したときにエンジンを自動的に停止するとともに、所定のエンジン停止条件が成立したときにエンジンを自動的に始動するエンジン自動始動／停止手段を備えた車両に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンを走行用駆動源とする従来の車両は、一旦始動したエンジンはドライバーがイグニッションスイッチをＯＦＦしない限り停止しないので、例えば信号待ちの間エンジンが無駄なアイドル運転を続行して燃料を無駄に消費する問題があった。これを回避するには、車両が停止する度にドライバーがイグニッションスイッチをＯＦＦしてエンジンを停止させれば良いが、このようにするとドライバーはエンジンの始動および停止を繰り返し行わなければならないために、その操作が極めて面倒である。
【０００３】
そこで、車両が停止すると自動的にエンジンを停止させ、この状態からドライバーの発進意志が検出されるとスタータモータ自動的に作動させてエンジンを始動することにより、燃料消費量の節減を図るものが提案されている（例えば、実開昭５８−１４２３７８号公報参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の車両用エンジンのスタータモータは、トランスミッションに設けられたフライホイールの外周に設けたリングギヤにピニオンを噛み合わせてエンジンを始動するようになっているため、スタータモータの装着スペースを確保するためにトランスミッションが大型化する問題があった。
【０００５】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、エンジンの停止後の再始動を自動的に行うためのスタータモータ／ジェネレータを、できるだけコンパクトにレイアウトすることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
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、所定のエンジン停止条件が成立したときにエンジンを自動的に停止するとともに、所定のエンジン始動条件が成立したときにエンジンを自動的に始動するエンジン自動始動／停止手段を備えた車両において、エンジンを始動するスタータモータ／ジェネレータを、エンジンのクランクシャフトに設けたプーリの内部に収納したことを特徴とする、車両におけるエンジン始動／停止装置が提案される。
【０００７】
上記構成によれば、停止したエンジンを自動的に始動するスタータモータ／ジェネレータがエンジンのクランクシャフトに設けたプーリの内部に収納されているので、そのスタータモータ／ジェネレータの装着によるエンジンあるいはトランスミッションの大型化を最小限に抑えることが可能となる。
【０００８】
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、前記スタータモータ／ジェネレータは、ステータを構成するコイルと、ロータを構成する永久磁石とを備えており、中空に形成されてコイルの一側面および外周面を覆うプーリの内周面に、コイルの外周面に対向するように永久磁石を設けたことを特徴とする車両におけるエンジン始動／停止装置が提案される。
【０００９】
上記構成によれば、中空に形成されてコイルの一側面および外周面を覆うプーリの内周面に、コイルの外周面に対向するように永久磁石を設けたので、エンジンやトランスミッションに特別の設置場所を設けることなく、プーリの内部にスタータモータ／ジェネレータをコンパクトに収納することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【００１１】
図１〜図７は本発明の第１実施例を示すもので、図１は直列多気筒エンジンをクランクシャフトの軸方向に見た図、図２は図１の要部拡大図、図３は図２の３−３線断面図、図４はエンジンの制御系のブロック図、図５はエンジンのアイドル停止条件の説明図、図６はエンジンの再始動条件の説明図、図７は作用を説明するタイムチャートである。
【００１２】
図１に示すように、車両に搭載される直列多気筒エンジンＥのシリンダブロック１の側面に補機部品取付ブラケット２が固定されており、この補機部品取付ブラケット２にパワーステアリング用オイルポンプ３、オートテンショナー４、オルタネータ５、エンジン冷却用ウオータポンプ６および空調用コンプレッサ７が固定される。エンジンＥのクランクシャフト８の軸端（トランスミッションと反対側の軸端）に設けたクランクプーリ９と、オイルポンプ３に設けたオイルポンププーリ１０と、オートテンショナー４に設けたテンショナープーリ１１と、オルタネータ５に設けたオルタネータプーリ１２と、ウオータポンプ６に設けたウオータポンププーリ１３と、コンプレッサ７に設けたコンプレッサプーリ１４とに単一の無端ベルト１５が巻き掛けられており、クランクシャフト９の駆動力が無端ベルト１５によりオイルポンプ３、オルタネータ５、ウオータポンプ６およびコンプレッサ７に伝達されるとともに、オートテンショナー４により無端ベルト１５に張力が付与される。
【００１３】
テンショナープーリ１１およびウオータポンププーリ１３は無端ベルト１５の背面によって駆動されるが、このように単一の無端ベルト１５を用い、かつその背面を利用することにより、補機部品３〜７を相互に接近させた状態でコンパクトに配置することができるだけでなく、各プーリ１０〜１４に対する無端ベルト１５の巻き付き角度を充分に確保して補機部品３〜７を確実に駆動することができる。
【００１４】
図２および図３から明らかなように、シリンダブロック１から突出するクランクシャフト８に、一体に形成されたカムシャフト駆動スプロケット２１およびバランサシャフト駆動スプロケット２２が固定される。カムシャフト駆動スプロケット２１に巻き掛けられた無端チェーン２３と、バランサシャフト駆動スプロケット２２に巻き掛けられた無端チェーン２４とが、シリンダブロック１に固定されたチェーンカバー２５で覆われる。
【００１５】
チェーンカバー２５から突出するクランクシャフト８の軸端に前記クランクプーリ９のボス部２６が嵌合してボルト２７で固定される。クランクプーリ９のボス部２６から半径方向に延びる円板状の側壁部２８の外端に環状の周壁部２９が一体に形成されており、この周壁部２９の外周面に無端ベルト１５が係合するプーリ溝２９1 が形成される。クランクプーリ９の内部にはボス部２６、側壁部２８および周壁部２９に囲まれた環状の空間が形成されており、この空間にスタータモータ／ジェネレータＭが収納される。
【００１６】
スタータモータ／ジェネレータＭはクランクプーリ９の周壁部２９の内周面に沿って固定された複数の永久磁石３０…を備えており、これら永久磁石３０…はスタータモータ／ジェネレータＭのロータを構成する。またチェーンカバー２５の外面には、それぞれがコア３１…に巻き付けられた複数のコイル３２…がクランクシャフト８の周囲を囲むようにボルト３３…で固定される。コイル３２…はモータ／ジェネレータＭのステータを構成するもので、それらの外周面は小さなエアギャップを介して前記永久磁石３０…の内周面に対向している。
【００１７】
チェーンカバー２５の外面に板状の取付ブラケット３４が３本のボルト３５…で固定されており、この取付ブラケット３４に３個の回転数センサ３６…がそれぞれボルト３７…で固定される。クランクプーリ９の側壁部２８にボルト３８…で固定した円板３９の外周部に、前記回転数センサ３６…により検出される複数の被検出部４０…が設けられる。
【００１８】
而して、スタータモータ／ジェネレータＭのコイル３２…を消磁すればクランクプーリ９は単なるプーリとして機能するだけであるが、コイル３２…を所定のタイミングで交互に励磁することにより永久磁石３０…に吸引力および反発力を作用させ、クランクプーリ９を回転駆動してクランクシャフト８をクランキングし、停止したエンジンＥを再始動することができる。また車両の制動時に駆動輪からエンジンＥに逆伝達される駆動力でクランクシャフト８が回転するとき、スタータモータ／ジェネレータＭはジェネレータとして機能して回生制動力を発生する。
【００１９】
このように、エンジンＥを始動するスタータモータ／ジェネレータＭをクランクプーリ９の内部に収納したので、前記スタータモータ／ジェネレータＭの装着によるエンジンＥやトランスミッションの大型化を最小限に抑え、エンジンルームへの搭載を容易にすることができる。
【００２０】
本実施例のエンジンＥは、燃料消費量を低減すべく車両の停止時に自動的に停止し、車両の発進時に自動的に始動する制御（アイドル停止制御および再始動制御）が行われる。但し、イグニッションスイッチをＯＮしてのエンジンＥの始動だけは、トランスミッションに設けた従来のスタータモータ（図示せず）により行われる。この従来のスタータモータの電源にはヘッドライト、エアコン、オーディオ機器等に給電する１２ボルトの汎用バッテリが用いられるが、本実施例のスタータモータ／ジェネレータＭには前記汎用バッテリとは別個の３６Ｖの専用バッテリが用いられる。
【００２１】
次に、無段式のオートマチックトランスミッション（ＣＶＴ）を備えた車両のエンジンＥの減速フュエルカット制御および停止・始動制御の内容について説明する。
【００２２】
図４に示すように、電子制御ユニットＵには、車速を検出する車速センサＳ1 と、スロットル開度を検出するスロットル開度センサＳ2 と、エンジン水温を検出するエンジン水温センサＳ3 と、エンジン吸気温を検出するエンジン吸気温センサＳ4 と、イグニッションスイッチＳ5 と、エアコンクラッチの作動を制御するエアコンクラッチスイッチＳ6 と、ブレーキペダルの操作を検出するブレーキスイッチＳ7 と、オートマチックトランスミッションのシフトレンジを検出するシフトレンジセンサＳ8 と、スタータモータ／ジェネレータＭを駆動するバッテリの残容量を検出するバッテリ残容量センサＳ9 と、ブレーキ装置の負圧ブースタの負圧を検出する負圧センサＳ10とが接続される。電子制御ユニットＵには前記各センサおよびスイッチＳ1 〜Ｓ10からの信号に加えて、ＣＶＴの準備完了信号、つまりＣＶＴのレシオがＬＯＷ側に戻り、かつＣＶＴの発進クラッチがＯＦＦしたことを示す信号が入力され、これら信号に基づいてエンジンＥの減速フュエルカット制御および停止・始動制御が実行され。
【００２３】
走行中の車両が減速状態に入ると、エンジンＥに供給する燃料を遮断（減速フュエルカット）して燃料の節減が図られる。このとき、ドライバーが車両を停止させる意志を持っていなければ、エンジン回転数がフュエルカット復帰回転数まで減少したときにエンジンＥが停止しないように燃料の供給を再開するが、ドライバーが車両を停止させる意志を持っていれば、停止中のアイドル運転による燃料消費を回避するために、所定の条件が成立しているときにフュエルカットを継続してエンジンＥを停止させる（アイドル停止）。
【００２４】
車両の減速フュエルカット中にドライバーがブレーキペダルから足を放してブレーキスイッチＳ7 がＯＦＦした場合や、ドライバーがアクセルペダルを踏み込んでスロットル開度センサＳ2 で検出したスロットル開度が全閉開度から開かれた場合には、ドライバーが車両を停止させる意志を持っていないと判断してフュエルカット復帰を行う。一方、図５に示す条件が成立しているとき、フュエルカット復帰を行うことなく減速フュエルカットを継続し、車両の停止と同時にエンジンＥをアイドル停止する。
【００２５】
図５はエンジンＥをアイドル停止するための条件を示すもので、ブレーキスイッチＳ7 がＯＮしており、かつＣＶＴが準備完了（レシオＬＯ戻り、発進クラッチＯＦＦ）していることに加えて、バッテリ残容量センサＳ9 で検出したバッテリ残容量が２５％以上であってスタータモータ／ジェネレータＭの駆動が可能であり、エンジン水温センサＳ3 で検出したエンジン水温が５３℃以上であってエンジンＥの暖機が完了しており、エンジン吸気温センサＳ4 で検出したエンジン吸気温が１０℃以上４０℃以下であってバッテリが充分に性能を発揮可能であり、シフトレンジセンサＳ8 で検出したシフトレンジがＤレンジあるいはＮレンジであり、スロットル開度センサＳ2 で検出したスロットル開度が全閉開度であってドライバーが車両を加速する意志がなく、エアコンクラッチスイッチＳ6 が既にＯＦＦしていてアイドル停止により作動中のエアコンが停止する虞がなく、エンジンＥの再始動後に車速センサＳ1 で検出した車速が一度１５ｋｍ／ｈ以上になっており、かつ負圧センサＳ10で検出した負圧ブースタの負圧がゲージ圧で−２５０ｍｍＨｇ以下であってブレーキ装置の作動が保証されているとき、フュエルカット復帰を行うことなくエンジンＥをアイドル停止させる。
【００２６】
尚、エンジンＥの再始動後に車速が一度１５ｋｍ／ｈ以上になるまでアイドル停止を実行しないのは、渋滞等で発進・停止を繰り返す際に短い時間間隔でアイドル停止が実行されるのを防止するためである。
【００２７】
図６はアイドル停止中のエンジンＥを再始動する条件を示すもので、ドライバーがブレーキペダルから足を放してブレーキスイッチＳ7 がＯＦＦしたときには、ドライバーが車両を発進させる意志を持ったと判断し、無条件でスタータモータ／ジェネレータＭを駆動してエンジンＥを再始動する。またブレーキスイッチＳ7 がＯＮしていても、ＣＶＴのシフトレンジが何れかの走行レンジに操作された場合、スロットル開度が全閉開度から開かれた場合、停止後に坂道等で車両が移動を開始して車速が３ｋｍ／ｈ以上になった場合、負圧ブースタの負圧がゲージ圧で−２５０ｍｍＨｇ以上になり、エンジンＥの吸気負圧で前記ゲージ圧を下げる必要がある場合、あるいはバッテリ残容量が２５％以下になってスタータモータ／ジェネレータＭの駆動が不能になる可能がある場合には、ドライバーが車両を発進させる意志を持ったと判断し、あるいはエンジンＥの始動が必要になったと判断し、スタータモータ／ジェネレータＭを駆動してエンジンＥを再始動する。
【００２８】
図７には、上述したアイドル停止およびエンジン再始動の一例がタイムチャートで示されている。
【００２９】
次に、マニュアルトランスミッションを備えた車両のエンジンＥの制御について説明する。
【００３０】
図８に示すように、マニュアルトランスミッションを備えた車両のエンジンＥの停止・始動の制御を司る電子制御ユニットＵには、車速センサＳ1 と、スロットル開度センサＳ2 と、エンジン水温センサＳ3 と、エンジン吸気温センサＳ4 と、イグニッションスイッチＳ5 と、エアコンクラッチスイッチＳ6 と、ブレーキスイッチＳ7 と、マニュアルトランスミッションのギヤポジションを検出するギヤポジションセンサＳ8 ′と、バッテリ残容量センサＳ9 と、負圧センサＳ10と、クラッチペダルの操作を検出するクラッチスイッチＳ11とが接続される。これを、オートマチックトランスミッション（ＣＶＴ）の場合を示す図４と比較すると明らかなように、図８の電子制御ユニットＵは、ＣＶＴのシフトレンジセンサＳ8 の代わりにマニュアルトランスミッションのギヤポジションを検出するギヤポジションセンサＳ8 ′が接続されている点と、クラッチスイッチＳ11が接続されている点と、ＣＶＴの準備完了信号が入力されない点とで異なっており、その他の構成は同一である。
【００３１】
走行中の車両が減速状態に入ると、エンジンＥに供給する燃料を遮断（減速フュエルカット）して燃料の節減が図られる。前記減速が一時的なものでなくて車両を停止させることを意図したものであると判断された場合、エンジン回転数がフュエルカット復帰回転数まで低下しても燃料供給を再開せずにフュエルカットを継続する。
【００３２】
図９は前記フュエルカット継続の条件を示すもので、車速センサＳ1 で検出した車速から算出した車両の減速度が０．５Ｇ以上であり、エンジンＥのアイドル回転数以下でクラッチペダルが踏まれたことがクラッチスイッチＳ11により検出され、ギヤポジションセンサＳ8 ′によりギヤポジションが１速以外であることが検出され、かつブレーキスイッチＳ7 によりブレーキペダルが踏まれたことが検出されており、これらの条件からドライバーの車両を停止させる意志が確認されたとき、更に以下の前提条件が成立していればフュエルカットを継続する。
【００３３】
即ち、バッテリ残容量センサＳ9 で検出したバッテリ残容量が２５％以上であってスタータモータ／ジェネレータＭの駆動が可能であり、エンジン水温センサＳ3 で検出したエンジン水温が５３℃以上であってエンジンＥの暖機が完了しており、エンジン吸気温センサＳ4 で検出したエンジン吸気温が１０℃以上４０℃以下であってバッテリが充分に性能を発揮可能であり、ギヤポジションセンサＳ8 ′により検出したギヤポジションがリバース以外であり、スロットル開度センサＳ2 で検出したスロットル開度が全閉開度であり、エアコンクラッチスイッチＳ6 が既にＯＦＦしていてエンジンＥの停止によりエアコンの作動が停止する虞がなく、車速センサＳ1 で検出した車速が３０ｋｍ／ｈ以下であるとき、フュエルカットをそのまま継続する。
【００３４】
図１０は減速フュエルカットの継続中にフュエルカット復帰する条件を示すもので、クラッチスイッチＳ11によりクラッチペダルが踏まれていることが検出されているか、あるいはギヤポジションセンサＳ8 ′によりギヤポジションがニュートラルであることが検出されていることに加えて、ギヤポジションセンサＳ8 ′によりギヤチェンジが検出されるか、スロットル開度センサＳ2 でスロットル開度が全閉開度から開かれたことが検出されるが、ブレーキスイッチＳ7 によりブレーキペダルが放されたことが検出されるか、負圧センサＳ10によりブレーキ装置の負圧ブースタの負圧がゲージ圧で−２５０ｍｍＨｇ以上になったことが検出されるか、バッテリ残容量センサＳ9 で検出したバッテリ残容量が２５％以下であることが検出されたとき、エンジンＥが停止しないようにフュエルカット復帰を行う。
【００３５】
図１１は減速フュエルカットの継続により車速が０になったときにエンジンＥを停止させるアイドル停止を実行する条件を示すもので、ギヤポジションがニュートラルであるか、あるいはドライバーがクラッチを踏んでおり、ギヤポジションが１速以外であり、かつエンジンＥの再始動後にエンジンＥの再始動後に車速センサＳ1 で検出した車速が一度３ｋｍ／ｈ以上になっており、ドライバーの車両を発進させる意志がないことが確認されたとき、更に以下の前提条件が成立していればアイドル停止を継続する。
【００３６】
即ち、バッテリ残容量が２５％以上であり、エンジン水温が５３℃以上であり、エンジン吸気温が１０℃以上４０℃以下であり、ギヤポジションがリバース以外であり、スロットル開度が全閉開度であり、エアコンクラッチが既にＯＦＦしており、車速が３ｋｍ／ｈ以下であるとき、アイドル停止を実行する。尚、車速が一度３ｋｍ／ｈ以上になることをアイドル停止の条件にしているので、エンジンＥを再始動して車両が発進する前に再びエンジンＥがアイドル停止することはない。
【００３７】
図１２はアイドル停止中にエンジンＥを再始動する条件を示すもので、クラッチペダルが踏まれているか、あるいはギヤポジションがニュートラルであることに加えて、ギヤチェンジが検出されるか、スロットル開度が全閉開度から開かれるか、停車後に車速が３ｋｍ／ｈ以上になるか、ポンピングプレーキが行われて負圧ブースタの負圧が消費されるか、ブレーキ装置の負圧ブースタの負圧がゲージ圧で−２５０ｍｍＨｇ以上になるか、バッテリ残容量が２５％以下であるとき、エンジンＥを再始動すべくスタータモータ／ジェネレータＭが駆動される。
【００３８】
図１３には、上述したアイドル停止およびエンジン再始動の一例がタイムチャートで示されている。
【００３９】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明はその要旨を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。
【００４０】
例えば、実施例ではオートマチックトランスミッションとしてＣＶＴを例示したが、本発明は有段式のオートマチックトランスミッションに対しても適用することができる。
【００４１】
【発明の効果】
以上のように請求項１に記載された発明によれば、停止したエンジンを自動的に始動するスタータモータ／ジェネレータがエンジンのクランクシャフトに設けたプーリの内部に収納されているので、そのスタータモータ／ジェネレータの装着によるエンジンあるいはトランスミッションの大型化を最小限に抑えることが可能となる。
【００４２】
また請求項２に記載された発明によれば、中空に形成されてコイルの一側面および外周面を覆うプーリの内周面に、コイルの外周面に対向するように永久磁石を設けたので、エンジンやトランスミッションに特別の設置場所を設けることなく、プーリの内部にスタータモータ／ジェネレータをコンパクトに収納することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】直列多気筒エンジンをクランクシャフトの軸方向に見た図
【図２】図１の要部拡大図
【図３】図２の３−３線断面図
【図４】エンジンの制御系のブロック図
【図５】エンジンのアイドル停止条件の説明図
【図６】エンジンの再始動条件の説明図
【図７】作用を説明するタイムチャート
【図８】第２実施例に係るエンジンの制御系のブロック図
【図９】第２実施例に係る減速フュエルカット継続条件の説明図
【図１０】第２実施例に係るフュエルカット復帰条件の説明図
【図１１】第２実施例に係るエンジンのアイドル停止条件の説明図
【図１２】第２実施例に係るエンジンの再始動条件の説明図
【図１３】第２実施例に係る作用を説明するタイムチャート
【符号の説明】
Ｅ          エンジン
Ｍ          スタータモータ／ジェネレータ
８          クランクシャフト
９          クランクプーリ（プーリ）
３０        永久磁石
３２        コイル
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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