JP2001233079A - 車載エンジンの補機駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】補機の駆動効率の更なる向上を図ることのでき
る車載エンジンの補機駆動装置を提供する。 【解決手段】車載エンジン１０に設けられて同期回転可
能に駆動連結された補機１１〜１３は、エンジン１０以
外の動力源である電動モータ１４によって回転駆動され
ている。電子制御装置２０は、各補機１１〜１３の動作
要求に応じた電動モータ１４の回転速度の必要値である
必要回転速度Ｍａｃ，Ｍｐｓ，Ｍｗｐを算出するととも
に、それらのうちの最大値を目標回転速度Ｍｔｒとして
電動モータ１４の回転速度を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車載エンジンの補
機駆動装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より一般に、車載エンジンにおい
て、車室内空調用の冷媒を圧縮するエアコンディショナ
（以下「エアコン」）用コンプレッサ、操舵にかかるハ
ンドル操作をアシストするための油圧を発生するパワー
ステアリングポンプ、エンジンの冷却水を循環させるた
めのウォータポンプなどの各種補機は、エンジン出力軸
によって回転駆動されている。こうした構成では、補機
がエンジン出力軸と同期して回転駆動される。そのた
め、エンジンの回転速度が高まれば、補機もその動作要
求の如何に拘わらず、必要以上の高速度で回転駆動され
てしまい、エンジンの回転にかかる補機駆動のための機
械損失（補機損失）の増大は避け難いものとなる。

【０００３】そこで、例えば特開平４−２６０８３１号
公報にみられるように、補機の駆動にかかる動力伝達系
をエンジン出力軸から切り離して、エンジン以外の独立
した動力源によって補機を駆動する補機駆動装置が提案
されている。同公報の補機駆動装置では、そうした補機
駆動のための独立した動力源として、油圧モータを用い
る構成が記載されている。油圧モータは、オイルポンプ
の発生する油圧を受けて動力を発生し、車載エンジンに
設けられて同期回転可能に駆動連結された複数の補機を
回転駆動している。そして、補機側の負荷を検出し、オ
イルポンプから油圧モータへの油圧供給量をその負荷に
応じた最適値にフィードバック制御している。

【０００４】こうして同公報に記載の補機駆動装置で
は、エンジンの回転速度に依存せず、補機を回転駆動す
ることで、エンジンの高速運転時の補機損失を低減する
ようにしている。そして、油圧モータへの油圧供給量を
補機の負荷に応じてフィードバック制御することで、各
補機を油圧モータの駆動効率が最も良くなる一定の回転
速度で駆動するようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように、上記公報
に記載の補機駆動装置では、動力源である油圧モータの
駆動効率が最も良くなる一定の回転速度で各補機を回転
駆動することで、効率的な補機駆動を図るようにしてい
る。

【０００６】一方、各補機の動作要求は、車両の走行状
態やエンジンの運転状態、或いは運転者の操作状態など
に応じて、随時に変化する。そこで、上記のように各補
機を一定の回転速度で駆動する場合、各補機の動作要求
が最大となったときにも対応可能なように、上記一定の
回転速度をある程度の高速度に設定せざるを得ない。し
たがって、一定の回転速度で各補機を駆動する以上、各
補機の動作要求が小さなときには、やはり各補機に必要
以上の余計な仕事を行わせてしまうことは否めない。ま
た、そうしたある程度の高回転速度での駆動効率を確保
する必要のため、動力源である油圧モータの小型化や低
コスト化にも自ずと限界があった。

【０００７】本発明は、こうした実情に鑑みてなされた
ものであって、その目的は、補機の駆動効率の更なる向
上を図ることのできる車載エンジンの補機駆動装置を提
供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の手段及びその作用効果について以下に記載する。請求
項１に記載の発明は、車載エンジンに設けられて同期回
転可能に駆動連結された複数の補機を前記エンジン以外
の動力源によって回転駆動する車載エンジンの補機駆動
装置において、前記複数の補機のそれぞれについて、該
当補機の動作要求に応じた該当補機の回転速度の要求値
を算出するとともに、それら算出された各補機毎の回転
速度の要求値を全て満たしながらも、前記動力源の駆動
負荷が最小となる回転速度でもって同動力源を駆動する
ように、同動力源の回転速度を制御する制御手段を備え
たものである。

【０００９】この構成では、車載エンジンに設けられて
同期回転可能に駆動連結された複数の補機のそれぞれに
ついて、その動作要求に応じた各補機の回転速度の要求
値を算出するようにしている。そして、算出された各補
機の回転速度の要求値を全て満たすこと、すなわち各補
機を少なくともその要求値以上の回転速度で駆動するこ
とが可能であって、しかも動力源の駆動負荷が最小とな
る回転速度で動力源が駆動されるようになる。そのた
め、車両の車両の走行状態やエンジンの運転状態、或い
は運転者の操作状態等に応じた各補機の動作要求の変化
に柔軟に対応して動力源の回転速度を調整し、各補機に
必要な動力を確保しつつも、各補機の必要以上の余計な
仕事を低減することができる。したがって、この構成に
よれば、補機の駆動効率の更なる向上を図ることができ
るようになる。

【００１０】また、請求項２に記載の発明は、車載エン
ジンに設けられて同期回転可能に駆動連結された複数の
補機を前記エンジン以外の動力源によって回転駆動する
車載エンジンの補機駆動装置において、前記複数の補機
のそれぞれについて、該当補機の動作要求に応じた前記
動力源の回転速度の必要値を算出するとともに、算出さ
れた各補機毎の前記動力源の回転速度の必要値のうちの
最大値を回転速度として前記動力源を駆動するように、
同動力源の回転速度を制御する制御手段を備えたもので
ある。

【００１１】この構成では、車載エンジンに設けられて
同期回転可能に駆動連結された複数の補機のそれぞれに
ついて、各補機毎の動作要求に応じた動力源の回転速度
の必要値、すなわち各補機の動作要求を満たすことので
きる動力源の回転速度を算出している。そして、算出さ
れた各補機毎の動力源の回転速度の必要値のうちの最大
値を回転速度として動力源が駆動される。そのため、車
両の車両の走行状態やエンジンの運転状態、或いは運転
者の操作状態等に応じた各補機の動作要求に変化に対応
して動力源の回転速度を調整し、各補機に必要な動力を
確保しつつも、各補機の必要以上の余計な仕事を低減す
ることができる。したがって、この構成によれば、補機
の駆動効率の更なる向上を図ることができるようにな
る。

【００１２】また、請求項３に記載の発明は、請求項１
又は２に記載の車載エンジンの補機駆動装置において、
前記動力源を電動モータとしたものである。この構成で
は、車載エンジンに設けられて同期回転可能に駆動連結
された複数の補機を回転駆動する動力源として、回転速
度を比較的容易に制御することのできる電動モータを用
いている。したがって、駆動効率の更なる向上を図った
車載エンジンの補機駆動装置の具現が容易となる。

【００１３】また、請求項４に記載の発明は、請求項３
に記載の車載エンジンの補機駆動装置において、前記電
動モータを更に前記エンジンの出力軸に断接可能に駆動
連結するようにしたものである。

【００１４】この構成では、電動モータをエンジンの出
力軸に接続することで、同電動モータにより同出力軸を
回転駆動可能となるため、補機の駆動にかかる同電動モ
ータをエンジン始動用のスタータモータとしても機能さ
せることができる。したがって、エンジン始動用のスタ
ータモータを別途に設ける必要が無くなり、車載エンジ
ンの構成の簡易化を図ることもできるようになる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した車載エ
ンジンの補機駆動装置の一実施形態について図を参照し
て説明する。

【００１６】図１は、本実施形態の補機駆動装置の全体
構造を示す模式図である。同図１には、補機駆動にかか
る動力伝達系と、その補機駆動の制御にかかる電気的構
成とが併せ示されている。

【００１７】この図１に示すように、車両に搭載される
エンジン１０には、補機として、車室内空調用の冷媒を
圧縮するエアコンディショナ（以下「エアコン」）用の
コンプレッサ１１、車両の操舵にかかるステアリング操
作をアシストするための油圧を発生するパワーステアリ
ング用のオイルポンプ（以下「パワステポンプ」）１
２、エンジン１０の冷却水を循環させるためのウォータ
ポンプ１３等を備えている。そして、これらの補機１１
〜１３を回転駆動するエンジン１０以外の動力源として
電動モータ１４が設けられている。上記各補機１１〜１
３及び電動モータ１４の回転軸にそれぞれ設けられたプ
ーリ１１ａ〜１４ａの間にはベルト１５が架け渡されて
いる。

【００１８】なお、本実施形態では、ベルト１５は、エ
ンジン１０の出力軸（クランクシャフト）にベアリング
クラッチ１７を介して相対回転可能に配設されたプーリ
１６にも架け渡されている。ベアリングクラッチ１７
は、プーリ１６とエンジン１０の出力軸とを断接し、上
記補機１１〜１３の回転駆動にかかる動力伝達系とエン
ジン１０の出力軸とを選択的に切り離し／接続する。

【００１９】ベルト１５は、テンショナ１８によって張
力を付与されて、上記各プーリ１１ａ〜１４ａ，１６を
同期回転可能に駆動連結して、電動モータ１４の回転力
を上記各補機１１〜１３に伝達している。

【００２０】また、本実施形態では、上記ベアリングク
ラッチ１７によってプーリ１６をエンジン１０の出力軸
に接続することで、電動モータ１４の回転力を同エンジ
ン１０の出力軸にも伝達可能となるように構成されてい
る。ちなみに本実施形態では、このベアリングクラッチ
１７を接続し、電動モータ１４によってエンジン１０の
出力軸を回転することで、同エンジン１０を始動するよ
うにしている。したがって、本実施形態では、補機を回
転駆動する電動モータ１４は、エンジン１０を始動する
ためのスタータモータとしての機能も有している。

【００２１】上記各補機１１〜１３を回転駆動する電動
モータ１４の駆動制御は、電子制御装置（以下「ＥＣ
Ｕ」）２０によって行われる。ＥＣＵ２０は、エンジン
１０の運転制御や、車両の走行制御（変速制御やパワー
ステアリング制御など）、車室内の空調制御などを司る
一連の電子回路群によって構成されており、その制御の
一環として、上記電動モータ１４の回転速度の制御を行
っている。

【００２２】また、ＥＣＵ２０には、エンジン１０の運
転状態や、車両の走行状態、補機１１〜１３の動作状
態、車両走行やエアコンなどにかかる運転者の操作、車
室内外の環境（温度、日射量等）などを検出する各種セ
ンサやスイッチ等２１の出力信号が入力される。そし
て、ＥＣＵ２０は、これら各種センサやスイッチ等の検
出結果に基づき、上記各補機１１〜１３の動作要求量を
求め、その動作要求量に応じた適正な回転速度によって
駆動されるように電動モータ１４の回転速度を制御して
いる。

【００２３】以下、こうした補機駆動にかかる電動モー
タ１４の回転速度制御について、図２を参照して詳細に
説明する。図２は、本実施形態において、こうした各補
機１１〜１３の動作要求に応じた適正な電動モータ１４
の回転速度を算出するための「回転速度算出ルーチン」
のフローチャートである。本ルーチンは、ＥＣＵ２０に
よって所定時間毎に周期的に実行される。

【００２４】本ルーチンに移行すると、ＥＣＵ２０は、
先ずステップ１０において、上記各補機１１〜１３の動
作要求量を求めるために必要な各種センサやスイッチ等
２１の検出結果を読み込む。そして、続くステップ２０
において、読み込まれた検出結果に基づき把握される動
作要求に応じた各補機１１〜１３の回転速度の要求値
を、すなわち各補機１１〜１３の要求回転速度Ｎａｃ，
Ｎｐｓ，Ｎｗｐを算出する。

【００２５】エアコン用コンプレッサ１１の要求回転速
度Ｎａｃは、エアコンの設定温度、室温センサによって
検出される車室内温度（室温）、外気温センサによって
検出される車外の温度（外気温）、及び圧力センサによ
って検出される同コンプレッサ１１によって圧縮された
冷媒の圧力（コンプレッサ圧力）等に基づいて算出され
る。そして、このエアコン用コンプレッサ１１について
は、外気温が高いほど、室温が設定温度に比して高いほ
ど、或いはコンプレッサ圧力が低いほど、その動作要求
は高いと判断され、同コンプレッサ１１の要求回転速度
Ｎａｃはより高速度に設定される。

【００２６】また、パワステポンプ１２の要求回転速度
Ｎｐｓは、車速センサによって検出される車両の走行速
度（車速）、操舵角センサによって検出されるステアリ
ングの操作量（操舵角）、油圧センサによって検出され
る同パワステポンプ１２の発生油圧（ポンプ油圧）等に
基づいて算出される。そして、このパワステポンプ１２
については、車速が低速であるほど、操舵角が大きなほ
ど、或いはポンプ油圧が低いほど、その動作要求が高い
と判断され、同パワステポンプ１２の要求回転速度Ｎｐ
ｓはより高速度側に設定される。

【００２７】更に、ウォータポンプ１３の要求回転速度
Ｎｗｐは、水温センサによって検出されるエンジン冷却
水の温度（水温）、回転数センサによって検出されるエ
ンジン１０の回転速度、スロットルセンサによって検出
されるスロットルバルブの開度（スロットル開度）等に
基づいて算出される。そして、このウォータポンプ１３
については、水温が高いほど、エンジン１０の回転速度
が高いほど、或いはスロットル開度が大きく、したがっ
てエンジン１０の負荷が大きなほど、その動作要求が高
いと判断され、同ウォータポンプ１３の要求回転速度Ｎ
ｗｐはより高速度側に設定される。

【００２８】さて、こうして各補機１１〜１３の要求回
転速度Ｎａｃ，Ｎｐｓ，Ｎｗｐを算出した後、ＥＣＵ２
０は、続くステップ３０の処理に移行する。このステッ
プ３０では、各補機１１〜１３の要求回転速度Ｎａｃ，
Ｎｐｓ，Ｎｗｐのそれぞれに応じた電動モータ１４の回
転速度の必要値、すなわち各補機１１〜１３毎の電動モ
ータ１４の必要回転速度Ｍａｃ，Ｍｐｓ，Ｍｗｐを算出
する。ここで、ベルト１５を通じて駆動連結された各プ
ーリ１１ａ〜１４ａが完全に同期回転するものとすれ
ば、必要回転速度Ｍａｃ，Ｍｐｓ，Ｍｗｐは、電動モー
タ１４のプーリ１４ａに対する各補機１１〜１３のプー
リ１１ａ〜１３ａの径の比と、上記要求回転速度Ｎａ
ｃ，Ｎｐｓ，Ｎｗｐとから容易に求めることができる。

【００２９】その後、ＥＣＵ２０は続くステップ４０に
おいて、こうして算出された必要回転速度Ｍａｃ，Ｍｐ
ｓ，Ｍｗｐのうちの最大値を、電動モータ１４の目標回
転速度Ｍｔｒとして、本ルーチンの処理を一旦終了す
る。そして、ＥＣＵ２０は、電動モータ１４の回転速度
が算出された目標回転速度Ｍｔｒとなるように、同電動
モータ１４の回転速度を制御する。したがって、電動モ
ータ１４は、各補機１１〜１３の動作要求を全て満たし
ながらも、最小限の回転速度、すなわち最小限の駆動負
荷でもって駆動されるようになる。

【００３０】なお、電動モータ１４の特性によっては、
あまり低い回転速度を設定すると、同電動モータ１４の
効率が悪化し、かえって補機１１〜１３の駆動効率が低
下することがある。そうした場合、電動モータ１４の回
転速度に下限値を設定して、上記目標回転速度Ｍｔｒを
電動モータ１４の効率を十分に確保可能な回転速度の範
囲内に収めるようにすることが望ましい。

【００３１】上記実施形態の車載エンジンの補機駆動装
置によれば、以下に記載の効果を得ることができる。 （１）上記実施形態では、車載エンジン１０に設けられ
て同期回転可能に駆動連結された複数の補機１１〜１３
をエンジン１０以外の動力源である電動モータ１４によ
って回転駆動する車載エンジンの補機駆動装置におい
て、動作要求に応じた各補機１１〜１３の回転速度の要
求値である要求回転速度Ｎａｃ，Ｎｐｓ，Ｎｗｐを各補
機１１〜１３のそれぞれについて算出するとともに、そ
れら算出された要求回転速度Ｎａｃ，Ｎｐｓ，Ｎｗｐを
全て満たしながらも、電動モータ１４の駆動負荷が最小
となる回転速度を電動モータ１４の目標回転速度Ｍｔｒ
として、同電動モータ１４の回転速度を制御している。
そのため、各補機１１〜１３の動作要求の変化に柔軟に
対応して、各補機１１〜１３に必要な動力を確保しなが
らも、各補機１１〜１３の必要以上の余計な仕事を低減
することができる。したがって、補機１１〜１３の駆動
効率の更なる向上を図ることができるようになる。

【００３２】（２）上記実施形態では、各補機１１〜１
３毎の動作要求に応じた電動モータ１４の回転速度の必
要値である必要回転速度Ｍａｃ，Ｍｐｓ，Ｍｗｐを各補
機１１〜１３のそれぞれについて算出するとともに、そ
の必要回転速度Ｍａｃ，Ｍｐｓ，Ｍｗｐのうちの最大値
ＭＡＸ（Ｍａｃ，Ｍｐｓ，Ｍｗｐ）を電動モータ１４の
目標回転速度Ｍｔｒとして、同電動モータ１４の回転速
度を制御している。そのため、動作要求に変化に柔軟に
対応して電動モータ１４の回転速度を調整し、各補機１
１〜１３に必要な動力を確保しつつも、各補機１１〜１
３の必要以上の余計な仕事を低減することができる。し
たがって、補機１１〜１３の駆動効率の更なる向上を図
ることができるようになる。

【００３３】（３）上記実施形態では、車載エンジン１
０に設けられて同期回転可能に駆動連結された複数の補
機１１〜１３を回転駆動する動力源として、回転速度を
比較的容易に制御することのできる電動モータ１４を用
いている。したがって、上記のような駆動効率の更なる
向上を図った車載エンジン１０の補機駆動装置の具現が
容易となる。

【００３４】（４）上記実施形態では、電動モータ１４
を更にエンジン１０の出力軸に断接可能に駆動連結する
ようにしている。そして、電動モータ１４をエンジン１
０の出力軸に接続することで、同電動モータ１４により
エンジン出力軸を回転駆動可能となるため、補機１１〜
１３の駆動にかかる同電動モータ１４をエンジン始動用
のスタータモータとしても機能させることができる。し
たがって、エンジン始動用のスタータモータを別途に設
ける必要が無くなり、車載エンジン１０の構成の簡易化
を図ることもできるようになる。

【００３５】なお、上記実施形態は以下のように変更し
てもよい。 ・上記実施形態における各補機１１〜１３の要求回転速
度Ｎａｃ、Ｎｐｓ、Ｎｗｐの算出方法、或いは各補機１
１〜１３についての電動モータ１４の必要回転速度Ｍａ
ｃ、Ｍｐｓ、Ｍｗｐの算出方法は一例であり、適用され
る車載エンジン１０や補機駆動装置の構成に応じて任意
に変更してもよい。

【００３６】・上記実施形態では、電動モータ１４によ
って回転駆動する補機として、エアコン用コンプレッサ
１１、パワステポンプ１２及びウォータポンプ１３を備
える車載エンジンの補機駆動装置を説明したが、補機の
構成は任意であり、本発明は、上記補機１１〜１３以外
に、負圧を発生させる負圧ポンプや燃料ポンプなどの補
機を備える補機駆動装置にも適用することができる。

【００３７】・また、上記実施形態では、電動モータ１
４をエンジン１０の出力軸に断接可能に駆動連結し、同
電動モータ１４をエンジン始動用のスタータモータとし
ても機能させるようにしているが、こうした構成を採用
せずとも、上記（１）〜（３）に記載の効果を得ること
はできる。

【００３８】・また、上記実施形態では、補機を回転駆
動するエンジン１０以外の動力源として、電動モータ１
４を用いる構成としたが、エンジン１０以外の動力源で
あれば、油圧ポンプなどの任意の動力源に変更してもよ
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態についてその全体構造を模
式的に示す略図。

【図２】同実施形態において用いられる回転速度算出ル
ーチンのフローチャート。

【符号の説明】

１０…車載エンジン、１１…コンプレッサ（補機）、１
２…オイルポンプ（補機）、１２…パワステポンプ（補
機）、１３…ウォータポンプ（補機）、１４…電動モー
タ（動力源）、１５…ベルト、１１ａ〜１４ａ、１６…
プーリ、１７…ベアリングクラッチ、１８…テンショ
ナ、２０…電子制御装置（制御手段）、２１…各種セン
サやスイッチ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車載エンジンに設けられて同期回転可能に
   駆動連結された複数の補機を前記エンジン以外の動力源
   によって回転駆動する車載エンジンの補機駆動装置にお
   いて、 前記複数の補機のそれぞれについて、該当補機の動作要
   求に応じた該当補機の回転速度の要求値を算出するとと
   もに、それら算出された各補機毎の回転速度の要求値を
   全て満たしながらも、前記動力源の駆動負荷が最小とな
   る回転速度でもって同動力源を駆動するように、同動力
   源の回転速度を制御する制御手段を備えることを特徴と
   する車載エンジンの補機駆動装置。
2. 【請求項２】車載エンジンに設けられて同期回転可能に
   駆動連結された複数の補機を前記エンジン以外の動力源
   によって回転駆動する車載エンジンの補機駆動装置にお
   いて、 前記複数の補機のそれぞれについて、該当補機の動作要
   求に応じた前記動力源の回転速度の必要値を算出すると
   ともに、算出された各補機毎の前記動力源の回転速度の
   必要値のうちの最大値を回転速度として前記動力源を駆
   動するように、同動力源の回転速度を制御する制御手段
   を備えることを特徴とする車載エンジンの補機駆動装
   置。
3. 【請求項３】前記動力源は、電動モータである請求項１
   又は２に記載の車載エンジンの補機駆動装置。
4. 【請求項４】前記電動モータは、更に前記エンジンの出
   力軸に断接可能に駆動連結されてなる請求項３に記載の
   車載エンジンの補機駆動装置。