JP4451468B2 - How to start the engine - Google Patents
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Description
本発明は、エンジンのクランクシャフトに設けたクランクプーリとモータ・ジェネレータに設けたモータ・ジェネレータプーリとにベルトを巻き掛けてエンジンの始動を行うエンジンの始動方法に関する。 The present invention relates to an engine start method for starting an engine by winding a belt around a crank pulley provided on an engine crankshaft and a motor / generator pulley provided on a motor / generator.
エンジンのクランクシャフトに空調用コンプレッサおよびモータ・ジェネレータをベルトを介して接続し、モータ・ジェネレータをエンジンの運転時にジェネレータとして機能させるとともに、エンジンの始動時にスタータモータとして機能させる車両が、下記特許文献1により公知である。
ところで、エンジンの始動時に、スタータモータの駆動力をプーリおよびベルトを介してクランクシャフトに伝達してクランキングを行う場合、スタータモータが起動と同時に大きなトルクを出力するとクランクプーリの周速がスタータモータプーリの周速に一致するまでの間、ベルトの張力が大きく変動して耐久性に悪影響を与える虞がある。図10には、スタータモータの駆動に伴うベルトの張力の変化が示されており、スタータモータの起動直後に大きな張力変動が発生していることが分かる。これを防止するために、スタータモータのトルクを小さく設定すると、エンジンのクランキングが不能になったり、エンジンの始動に時間が掛かったりする問題がある。 By the way, when the cranking is performed by transmitting the driving force of the starter motor to the crankshaft via the pulley and the belt at the start of the engine, if the starter motor outputs a large torque at the same time as the start, the peripheral speed of the crank pulley is changed. There is a possibility that the belt tension greatly fluctuates and the durability is adversely affected until it matches the peripheral speed of the pulley. FIG. 10 shows a change in belt tension accompanying the drive of the starter motor, and it can be seen that a large tension fluctuation occurs immediately after the starter motor is started. To prevent this, if the torque of the starter motor is set to a small value, there are problems that cranking of the engine becomes impossible and it takes time to start the engine.
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、モータ・ジェネレータでプーリおよびベルトを介してエンジンを始動する際に、プーリおよびベルト間のスリップを抑制してエンジンの始動性能およびベルトの耐久性を確保することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and when starting an engine via a pulley and a belt by a motor / generator, the slippage between the pulley and the belt is suppressed to start the engine and durability of the belt. It aims at securing.
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、エンジンのクランクシャフトに設けたクランクプーリとモータ・ジェネレータに設けたモータ・ジェネレータプーリとにベルトを巻き掛けてエンジンの始動を行うエンジンの始動方法において、前記モータ・ジェネレータを最大トルクよりも小さいトルクで起動後に前記クランクプーリの周速と前記モータ・ジェネレータプーリの周速との差が所定値未満になったときに、前記モータ・ジェネレータのトルクを前記最大トルクにすることを特徴とするエンジンの始動方法が提案される。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a belt is wound around a crank pulley provided on a crankshaft of an engine and a motor / generator pulley provided on a motor / generator to start the engine. In the engine starting method, when the difference between the peripheral speed of the crank pulley and the peripheral speed of the motor / generator pulley becomes less than a predetermined value after starting the motor / generator with a torque smaller than the maximum torque, An engine starting method is proposed in which the torque of the motor / generator is set to the maximum torque.
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、前記モータ・ジェネレータのトルクを前記最大トルクにした後にエンジンが完爆したか否かを判定し、エンジンが完爆したと判定したときに前記モータ・ジェネレータのトルクをゼロにすることを特徴とするエンジンの始動方法が提案される。 According to the invention described in claim 2, in addition to the configuration of claim 1, it is determined whether or not the engine has completely exploded after the torque of the motor / generator is set to the maximum torque. A method for starting an engine is proposed in which the torque of the motor / generator is reduced to zero when it is determined that an explosion has occurred.
請求項1の構成によれば、モータ・ジェネレータを最大トルクよりも小さいトルクで起動後にクランクプーリの周速とモータ・ジェネレータプーリの周速との差が所定値未満になったときに、モータ・ジェネレータのトルクを最大トルクにするので、ベルトに大きな張力が発生して耐久性が低下するのを防止しながら、エンジンの確実な始動およびエンジンの始動に要する時間の短縮を可能にすることができる。 According to the configuration of claim 1, when the difference between the peripheral speed of the crank pulley and the peripheral speed of the motor / generator pulley is less than a predetermined value after the motor / generator is started with a torque smaller than the maximum torque, Since the generator torque is set to the maximum torque, it is possible to reliably start the engine and reduce the time required to start the engine while preventing the belt from generating a large tension and reducing its durability. .
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1〜図4は本発明の第1の実施の形態を示すもので、図1はハイブリッド車両用のエンジンの正面図、図2はエンジン始動時のスタータモータのトルクを示すグラフ、図3はエンジン始動時のベルト張力を示すグラフ、図4はエンジン始動時のクランキング回転数を示すグラフである。 1 to 4 show a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is a front view of an engine for a hybrid vehicle, FIG. 2 is a graph showing torque of a starter motor when the engine is started, and FIG. 4 is a graph showing the belt tension at the time of starting the engine, and FIG. 4 is a graph showing the cranking speed at the time of starting the engine.
図1に示すように、ハイブリッド車両用のエンジンEはエンジンブロック11の側面に取り付けた補機ブラケット12を備えており、補機ブラケット12に空調用コンプレッサ13、ウオータポンプ14、モータ・ジェネレータ15、アイドラプーリ16およびオートテンショナ17が支持される。エンジンEのクランクシャフト18に設けたクランクプーリ19と、空調用コンプレッサ13の回転軸20に設けた空調用コンプレッサプーリ21と、ウオータポンプ14の回転軸22に設けたウオータポンププーリ23と、モータ・ジェネレータ15の回転軸24に設けたモータ・ジェネレータプーリ25と、回転軸26に設けた前記アイドラプーリ16と、オートテンショナ17に設けたテンショナプーリ27とにベルト28が巻き掛けられる。クランクプーリ19、空調用コンプレッサプーリ21、ウオータポンププーリ23、モータ・ジェネレータプーリ25、アイドラプーリ16およびテンショナプーリ27の回転方法は矢印で示される。
As shown in FIG. 1, an engine E for a hybrid vehicle includes an accessory bracket 12 attached to a side surface of the engine block 11. The accessory bracket 12 includes an
オートテンショナ17は伸縮自在なテンショナ本体29を備えており、その上端が支点ピン30を介して補機ブラケット12に枢支される。補機ブラケット12には支点ピン31を介してベルクランク32の中間部が枢支されており、ベルクランク32の一端部がピン33を介してテンショナ本体29の下端に枢支され、ベルクランク32の他端部に回転軸34を介して前記テンショナプーリ27が枢支される。テンショナ本体29はその内部に収納したスプリングで伸長方向に付勢されており、その付勢力でテンショナプーリ27をベルト28に押し付けて所定の張力を発生させる。
The auto tensioner 17 is provided with a tensioner body 29 that can be expanded and contracted, and an upper end of the auto tensioner 17 is pivotally supported by the accessory bracket 12 via a
クランクプーリ19の角速度を検出するエンジン回転数センサ35と、モータ・ジェネレータプーリ25の角速度を検出するモータ・ジェネレータ回転数センサ36とからの信号が入力される電子制御ユニットUは、燃料噴射弁38の燃料噴射量と、点火プラグ39の点火時期と、モータコントローラ40およびインバータ41を介してのモータ・ジェネレータ15の作動とを制御する。エンジンEの運転時にモータ・ジェネレータ15はジェネレータとして機能して発電あるいは回生制動を司り、エンジンEのアイドル停止後にモータ・ジェネレータ15はスタータモータとして機能してエンジンEを再始動する。
An electronic control unit U to which signals from an
次に、上記構成を備えた本発明の第1の実施の形態の作用を説明する。 Next, the operation of the first embodiment of the present invention having the above configuration will be described.
図2に示すように、第1の実施の形態ではモータ・ジェネレータ15をスタータモータとして駆動してエンジンEを始動する際に、そのモータ・ジェネレータ15が発生するトルクをステップ状に変化させている。即ち、破線で示す従来例ではモータ・ジェネレータ15は起動と同時に最大トルクを発生し、その最大トルクを保持しているのに対し、実線で示す第1の実施の形態ではモータ・ジェネレータ15は起動と同時に最大トルクよりも小さい一定トルクを発生し、所定時間の経過後にトルクを最大トルクまでステップ状に増加させて最大トルクを保持している。
As shown in FIG. 2, in the first embodiment, when the motor /
その結果、第1の実施の形態に対応する図3と従来例に対応する図10とを比較すると明らかなように、第1の実施の形態ではモータ・ジェネレータ15の起動直後のベルト28の張力変動が大幅に減少しており、これによりベルト28の負荷が減少して耐久性が向上する。起動直後のベルト28の張力変動が減少する理由は、モータ・ジェネレータ15のトルクが徐々にクランクシャフト18に伝達され、クランクプーリ19とモータ・ジェネレータプーリ25との周速差により発生する張力変動が抑制されるからである。
As a result, as apparent from a comparison between FIG. 3 corresponding to the first embodiment and FIG. 10 corresponding to the conventional example, in the first embodiment, the tension of the
図4には、モータ・ジェネレータ15によるエンジンEの始動時におけるクランキング回転数が示される。図4において、破線は図2に破線で示すトルクを与えた従来例に対応し、実線は図2に実線で示すトルクを与えた第1の実施の形態に対応しており、両者のクランキング回転数に殆ど差がないことから、第1の実施の形態のエンジン始動性能(つまりエンジンEの始動の確実性やエンジンEの始動に要する時間)は従来例に比べて遜色がないことが確認される。
FIG. 4 shows the cranking rotation speed when the engine E is started by the motor /
図5〜図7は本発明の第2の実施の形態を示すもので、図5はエンジン始動時のスタータモータのトルクを示すグラフ、図6はエンジン始動時のベルト張力を示すグラフ、図7はエンジン始動時のクランキング回転数を示すグラフである。 5 to 7 show a second embodiment of the present invention. FIG. 5 is a graph showing the torque of the starter motor when the engine is started. FIG. 6 is a graph showing the belt tension when the engine is started. These are graphs which show the cranking rotation speed at the time of engine start.
第1の実施の形態ではエンジンEの始動時にモータ・ジェネレータ15のトルクを所定の値からステップ状に増加させているが、図5に示すように、第2の実施の形態ではモータ・ジェネレータ15のトルクをゼロから最大トルクまでランプ状に増加させた後、最大トルクに保持している。その結果、図6に示すように、モータ・ジェネレータ15の起動直後のベルト28の張力変動は、第1の実施の形態(図3参照)よりも更に減少しており、ベルト28に加わる荷重が一層軽減されていることが分かる。そして図7に示すように、モータ・ジェネレータ15によるエンジンEの始動時におけるクランキング回転数も、従来例に比べて殆ど遜色がなく、エンジン始動性能も充分に確保されていることが分かる。
In the first embodiment, the torque of the motor /
次に、図8のフローチャートに基づいて本発明の第3の実施の形態を説明する。 Next, a third embodiment of the present invention will be described based on the flowchart of FIG.
それに先立って、モータ・ジェネレータ15の起動時におけるベルト28の張力変動の発生メカニズムを図11に基づいて説明する。図11の上側のグラフの実線はモータ・ジェネレータプーリ25の周速を示し、破線はクランクプーリ19の周速を示しており、モータ・ジェネレータ15をスタータモータとして駆動すると、慣性モーメントの大きなクランクシャフト18に取り付けられたクランクプーリ19が回転を始めるまでの間、クランクプーリ19とモータ・ジェネレータプーリ25との間のベルト28が伸ばされて両プーリ19,25間に周速差が発生し、その周速差はクランクプーリ19の周速が増加するに伴って減衰する。
Prior to that, the mechanism of tension fluctuation of the
図11の下側のグラフは、上側のグラフと同じ時間軸で見たベルト28の張力を示しており、モータ・ジェネレータプーリ25およびクランクプーリ19の周速差が大きいところで、ベルト28の張力が大きくなっていることが分かる。従って、モータ・ジェネレータ15をスタータモータとして駆動する際に、モータ・ジェネレータプーリ25およびクランクプーリ19のプーリが小さくなるようにモータ・ジェネレータ15のトルクを制御することで、ベルト28の張力の変動とそれに起因するスリップとを抑制することができる。
The lower graph in FIG. 11 shows the tension of the
しかして、図8のフローチャートのステップS1で、エンジンEのアイドル停止後の再始動条件が成立したか否かを判定し、ステップS2でドライバーがブレーキペダルを放してエンジンEの再始動条件が成立すると、ステップS3でエンジン回転数センサ35によりクランクプーリ19の角速度を検出するとともに、モータ・ジェネレータ回転数センサ36によりモータ・ジェネレータプーリ25の角速度を検出する。そしてステップS4でクランクプーリ19の半径およびモータ・ジェネレータプーリ25の半径と前記検出した角速度とから、クランクプーリ19の周速とモータ・ジェネレータプーリ25の周速とを算出し、両周速の差がゼロになるようにモータ・ジェネレータ15をフィードバック制御するためのトルクを演算する。
Therefore, in step S1 of the flowchart of FIG. 8, it is determined whether or not a restart condition after the engine E is idled is satisfied. In step S2, the driver releases the brake pedal and the restart condition of the engine E is satisfied. In step S3, the
続くステップS5で電子制御ユニットUからモータコトローラ40に前記演算したトルクの出力指令を出すことで、モータ・ジェネレータ15のトルクを制御しながらクランクシャフト18をクランキングし、ステップS6でエンジンEが完爆したか否かを判定し、ステップS7でエンジンEが完爆すると、ステップS8で電子制御ユニットUからモータコトローラ40にモータ・ジェネレータ15のトルクをゼロにする指令を出すことでエンジンEの始動を完了する。
In the next step S5, an output command for the calculated torque is issued from the electronic control unit U to the
このように、モータ・ジェネレータ15によるエンジンEの始動時に、クランクプーリ19およびモータ・ジェネレータプーリ25の周速差がゼロになるようにモータ・ジェネレータ15のトルクをフィードバック制御するので、ベルト28の過大張力を抑えて該ベルトの耐久性の低下を効果的に抑制することができる。
In this way, when the engine E is started by the motor /
次に、図9のフローチャートに基づいて本発明の第4の実施の形態を説明する。 Next, a fourth embodiment of the present invention will be described based on the flowchart of FIG.
先ず、ステップS11で、エンジンEのアイドル停止後の再始動条件が成立したか否かを判定し、ステップS12でドライバーがブレーキペダルを放してエンジンEの再始動条件が成立すると、ステップS13で電子制御ユニットUからモータコトローラ40に最大トルクよりも小さいトルクの出力指令を出すことでモータ・ジェネレータ15を駆動する。そしてステップS14でエンジン回転数センサ35によりクランクプーリ19の角速度を検出するとともに、モータ・ジェネレータ回転数センサ36によりモータ・ジェネレータプーリ25の角速度を検出した後、ステップS15でクランクプーリ19の半径およびモータ・ジェネレータプーリ25の半径と前記検出した角速度とから、クランクプーリ19の周速とモータ・ジェネレータプーリ25の周速とを算出し、両周速の差が所定の閾値未満であるか否かを判定する。
First, in step S11, it is determined whether or not a restart condition after the engine E is idled is satisfied. In step S12, when the driver releases the brake pedal and the restart condition of the engine E is satisfied, the electronic condition is determined in step S13. The
モータ・ジェネレータ15の起動後の時間経過と共にベルト28の張力変動が収束して前記周速差が所定の閾値未満になると、ステップS16で電子制御ユニットUからモータコトローラ40に最大トルクの出力指令を出してクランクシャフト18をクランキングする。そしてステップS17でエンジンEが完爆したか否かを判定し、ステップS18でエンジンEが完爆すると、ステップS19で電子制御ユニットUからモータコトローラ40にモータ・ジェネレータ15のトルクをゼロにする指令を出すことでエンジンEの始動を完了する。
When the tension fluctuation of the
このように、エンジンEの始動時に先ずモータ・ジェネレータ15を最大トルクよりも小さいトルクで起動し、起動直後の張力変動が収まったことを確認してからモータ・ジェネレータ15を最大トルクで駆動するので、ベルト28に大きな張力が発生して耐久性が低下するのを防止しながら、エンジンEの確実な始動およびエンジンEの始動に要する時間の短縮を可能にすることができる。
As described above, when starting the engine E, the motor /
以上、本発明の実施の形態を詳述したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。 As mentioned above, although embodiment of this invention was explained in full detail, this invention can perform a various design change in the range which does not deviate from the summary.
例えば、モータ・ジェネレータ15の起動後のトルクをステップ状に変化させる場合に、1段階のステップに限定されず、2段階以上のステップにしても良く、ランプ状に変化させる場合に、時間の経過に対してトルクを必ずしもリニアに増加させる必要はなく、曲線状に増加させても良い。またステップ状のトルク増加とランプ状のトルク増加とを組み合わせても良い。
For example, when the torque after starting the motor /
15 モータ・ジェネレータ(スタータモータ)
18 クランクシャフト
19 クランクプーリ
25 モータ・ジェネレータプーリ(スタータモータプーリ)
28 ベルト
E エンジン
15 Motor generator (starter motor)
18
28 Belt E Engine
Claims (2)
前記モータ・ジェネレータ(15)を最大トルクよりも小さいトルクで起動後に前記クランクプーリ(19)の周速と前記モータ・ジェネレータプーリ(25)の周速との差が所定値未満になったときに、前記モータ・ジェネレータ(15)のトルクを前記最大トルクにすることを特徴とするエンジンの始動方法。 A belt (28) is wound around a crank pulley (19) provided on the crankshaft (18) of the engine (E) and a motor / generator pulley (25) provided on the motor / generator (15). In the engine starting method for starting,
When the difference between the peripheral speed of the crank pulley (19) and the peripheral speed of the motor / generator pulley (25) becomes less than a predetermined value after starting the motor / generator (15) with a torque smaller than the maximum torque. The engine starting method is characterized in that the torque of the motor / generator (15) is set to the maximum torque.
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