特許 6855854 車両用エンジンの始動装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6855854

(24)【登録日】2021年3月22日

(45)【発行日】2021年4月7日

(54)【発明の名称】車両用エンジンの始動装置

(51)【国際特許分類】

   F02N 11/08 20060101AFI20210329BHJP

   F02B 67/06 20060101ALI20210329BHJP

   F02N 11/00 20060101ALI20210329BHJP

   F02N 11/04 20060101ALI20210329BHJP

   F02B 67/00 20060101ALI20210329BHJP

   F16H 7/02 20060101ALI20210329BHJP

【ＦＩ】

   F02N11/08 Y

   F02B67/06 E

   F02N11/00 N

   F02N11/00 Z

   F02N11/04 A

   F02B67/06 F

   F02B67/00 H

   F02B67/00 L

   F16H7/02 Z

【請求項の数】5

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2017-50818(P2017-50818)

(22)【出願日】2017年3月16日

(65)【公開番号】特開2018-155123(P2018-155123A)

(43)【公開日】2018年10月4日

【審査請求日】2020年2月28日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006286

【氏名又は名称】三菱自動車工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000785

【氏名又は名称】誠真ＩＰ特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】松田 征二

(72)【発明者】

【氏名】加茂 正幸

【審査官】 小笠原 恵理

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１５−１９０４４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１０５９０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭４９−０５６３３２（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０２Ｂ ６７／０６

Ｆ０２Ｂ ６７／００

Ｆ０２Ｎ １１／０８

Ｆ０２Ｎ １１／０４

Ｆ１６Ｈ ７／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両のエンジンのクランク軸端部に装着されたクランクプーリと、エンジン本体に固定されたスタータジェネレータに装着されたスタータジェネレータプーリと、前記クランクプーリと前記スタータジェネレータプーリとの間に巻掛けられた第１ベルトと、エンジン本体に固定された補機に装着された補機プーリと、前記クランクプーリと前記補機プーリとの間に巻掛けられた第２ベルトと、を備える車両用エンジンの始動装置であって、
クランク軸方向から見てクランク軸に直交する方向の基準線に対して一方側に前記スタータジェネレータが配置され、他方側に前記補機が配置され、
前記スタータジェネレータによって前記エンジンを始動する際に、前記補機と前記補機プーリとを断接する補機クラッチを接続制御するクラッチ制御部と、
前記クランク軸を回転支持するクランクジャーナルの軸受への潤滑油の油温を検出する油温検出手段と、を備え、
前記クラッチ制御部は、前記油温検出手段からの検出値が、所定温度を超える場合には、前記補機クラッチを遮断し、前記所定温度以下の場合には前記補機クラッチを接続することを特徴とする車両用エンジンの始動装置。

【請求項2】

前記エンジンは、前記スタータジェネレータとは別に前記エンジンを始動するためのスタータを備え、エンジン停止状態の継続時間が所定時間以上の場合には、前記スタータジェネレータによるエンジン始動を禁止して前記スタータによって前記エンジンを始動する始動制御装置を備えることを特徴する請求項１に記載の車両用エンジンの始動装置。

【請求項3】

前記エンジンは、前記スタータジェネレータとは別に前記エンジンを始動するためのスタータを備え、大気温度が所定温度以下の場合には、前記スタータジェネレータによるエンジン始動を禁止して前記スタータによって前記エンジンを始動する始動制御装置を備えることを特徴する請求項１に記載の車両用エンジンの始動装置。

【請求項4】

前記基準線は、直列エンジンの場合にはシリンダ中心線であり、Ｖ型エンジンの場合にはＶ型エンジンのバンク間の中心線であることを特徴とする請求項１に記載の車両用エンジンの始動装置。

【請求項5】

前記クランクプーリはクランク軸方向に２段掛け構造からなり、エンジン側に前記第１ベルトが巻掛けられ、エンジンから離れる側に前記第２ベルトが巻掛けられることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の車両用エンジンの始動装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、車両用エンジンの始動装置に関し、特に、スタータジェネレータを備えた車両用エンジンの始動装置に関する。

【背景技術】

【0002】

スタータジェネレータは、エンジンを始動させるスタータとしての機能を有するとともに、エンジンによって駆動されて発電を行うオルタネータとしての機能も有している。
一般的に、スタータジェネレータを備えた車両用エンジンは、エンジンの一端面から突出したクランク軸の端部に固定されたクランクプーリと、スタータジェネレータに設けられたスタータジェネレータプーリとの間に、アイドラプーリやテンションプーリ等を介してベルトが巻掛けられ、また補機プーリにも同一ベルトまたは別ベルトが巻掛けられる構成になっている。

【0003】

例えば、特許文献１には、モータジェネレータ（スタータジェネレータ）を備えた内燃機関において、動力伝達系及び機関のコンパクト化と機関の低重心化を図る構成が示されている。具体的には、ベルトが、モータジェネレータプーリの両側において振り子式オートテンショナのテンションプーリで上下から挟まれ、上側のテンションプーリを下側のテンションプーリよりも機関本体から離すことで、ベルトの上部と下部とのテンションを均等化しつつ、モータジェネレータをできるだけ下方にずらせて低重心化することが示されている。

【0004】

また、特許文献２には、ベルト式スタータジェネレータシステムに適用される、補機駆動用ベルトの張力調整方法及び補機駆動用ベルトの張力調整装置について示され、エンジン始動時に必要なベルト張力を確保しながら、エンジン始動後のベルト張力を低減させることが示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１６−８５８６号公報

【特許文献2】特許第４２５８３２５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上述したように、スタータジェネレータを備えた車両用エンジンは、エンジンの一端面から突出したクランク軸の端部に固定されたクランクプーリと、スタータジェネレータに設けられたスタータジェネレータプーリとの間に巻掛けられたベルトを介して駆動力が伝達される。

【0007】

このため、エンジンの始動の際には、クランク軸にはベルトを介して曲げ力が作用し、そのためクランク軸を回転自在に支持するクランクジャーナルの軸受にはクランク軸の曲荷重が作用する。特に、クランクプーリ側の先端部に配置されるＮｏ．１クランクジャーナルの軸受は他の軸受より荷重負担が増大する。しかも始動時にあっては、軸受へ潤滑油を供給するオイルポンプがまだ十分稼働していないため軸受への潤滑が不十分な状態にあるため、クランクジャーナルの軸受の耐久性に問題を生じるおそれがある。

【0008】

また、最も影響を受けやすいクランクプーリ側のＮｏ．１軸受では、高性能メタルや、軸受荷重低減のために軸受幅を増大してグレードアップが必要となり、コスト面及びフリクション面で不利となる問題も有する。

【0009】

しかし、上記特許文献１、２には、スタータジェネレータを備えた車両用エンジンにおいて、スタータジェネレータを用いてエンジンを始動する際に生じるクランクジャーナルの軸受への荷重負荷を低減して、クランクジャーナルの軸受の耐久性の向上及びコスト低減を図ることについては示されていない。

【0010】

そこで、上記技術的課題に鑑み、本発明の少なくとも一実施形態は、スタータジェネレータを備えた車両用エンジンにおいて、スタータジェネレータを用いてエンジンを始動する際に生じるクランクジャーナルの軸受への荷重負荷を低減して、クランクジャーナルの軸受の耐久性の向上及びコスト低減を図ることができる車両用エンジンの始動装置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】

【0011】

（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る車両用エンジンの始動装置は、車両のエンジンのクランク軸端部に装着されたクランクプーリと、エンジン本体に固定されたスタータジェネレータに装着されたスタータジェネレータプーリと、前記クランクプーリと前記スタータジェネレータプーリとの間に巻掛けられた第１ベルトと、エンジン本体に固定された補機に装着された補機プーリと、前記クランクプーリと前記補機プーリとの間に巻掛けられた第２ベルトと、を備える車両用エンジンの始動装置であって、
クランク軸方向から見てクランク軸に直交する方向の基準線に対して一方側に前記スタータジェネレータが配置され、他方側に前記補機が配置され、前記スタータジェネレータによって前記エンジンを始動する際に、前記補機と前記補機プーリとを断接する補機クラッチを接続制御するクラッチ制御部を備えることを特徴とする。

【0012】

上記構成（１）によれば、スタータジェネレータによってエンジンを始動する際に、クラッチ制御部によって、補機と補機プーリとを断接する補機クラッチを接続制御するので、補機の負荷がクランクプーリに第２ベルトを介して作用する。
一方、エンジン始動時にスタータジェネレータの駆動力がクランクプーリに第１ベルトを介して作用する。

【0013】

この第２ベルトを介してクランクプーリの中心部に作用するに力、即ちクランク軸の曲げ力と、第１ベルトを介してクランクプーリの中心部に作用する力、即ちクランク軸の曲げ力とは、クランク軸方向から見てクランク軸に直交する方向の基準線に対して一方側にスタータジェネレータが配置され、他方側に補機が配置される関係で配置されているので、クランク軸方向から見て互いに打ち消し合う方向に作用する。

【0014】

この結果、クランク軸に作用する曲げ力は、補機が接続されていない場合に比べて低減される。特に、クランクプーリ側のＮｏ１．のクランクジャーナルの軸受けにおいては効果的である。
従って、スタータジェネレータを用いてエンジンを始動する際に生じるクランクジャーナルの軸受への荷重負荷を低減することがき、軸受の耐久性を向上できる。その結果、高性能メタルや、軸受荷重低減のために軸受幅を増大してグレードアップが不要となり、コスト面及びフリクション面でも改善できる。

【0015】

（２）幾つかの実施形態では、前記クランク軸を回転支持するクランクジャーナルの軸受への潤滑油の油温を検出する油温検出手段を備え、前記クラッチ制御部は、前記油温検出手段からの検出値に基づいて前記補機クラッチの断続を制御することを特徴とする。

【0016】

上記構成（２）によれば、クラッチ制御部は、クランク軸を回転支持するクランクジャーナルの軸受への潤滑油の油温を検出する油温検出手段からの検出値に基づいて補機クラッチの断続を制御するので、潤滑油が十分潤滑機能を発揮できる温度になっているか否かに基づいて補機クラッチを遮断と接続とを制御することが可能になるので、クランクジャーナルの軸受の耐久性の向上及びコスト低減を効果的に達成できる。

【0017】

（３）幾つかの実施形態では、前記クラッチ制御部は、前記油温検出手段からの検出値が、所定温度を超える場合には、前記補機クラッチを遮断し、前記所定温度以下の場合には前記補機クラッチを接続することを特徴とする。

【0018】

上記構成（３）によれば、クラッチ制御部は、油温検出手段からの検出値が、所定温度を超える場合には、補機クラッチを遮断し、所定温度以下の場合には補機クラッチを接続するので、クランクジャーナルの軸受の耐久性の向上及びコスト低減を効果的に達成できる。
すなわち、所定温度以下の場合には補機クラッチを接続し、クランクプーリの中心に掛かる力を相殺してクランクジャーナルの軸受荷重を低減することができる。また、所定温度を超える場合には、補機クラッチを遮断して、スタータジェネレータの駆動負荷を低減して迅速始動を行うことができる。

【0019】

（４）幾つかの実施形態では、前記エンジンは、前記スタータジェネレータとは別に前記エンジンを始動するためのスタータを備え、エンジン停止状態の継続時間が所定時間以上の場合には、前記スタータジェネレータによるエンジン始動を禁止して前記スタータによって前記エンジンを始動する始動制御装置を備えることを特徴する。

【0020】

上記構成（４）によれば、エンジン停止状態が所定時間以上継続している場合には、クランクジャーナルの軸受に供給されていた潤滑油がオイルパンへ落下して十分な油膜を保持していないため、エンジン始動に際してスタータジェネレータによる始動を行うとクランクジャーナルの軸受に過大な負担が生じる恐れがあるため、スタータジェネレータによる始動を禁止してスタータによって始動するようにしている。

【0021】

なお、スタータによる始動は、スタータの先端にあるピニオンが、クランク軸に直接組み付けられているリングギヤ（フライホイール外周）にかみ込むことによって、その駆動力を伝えて始動させる構造であるため、スタータジェネレータの始動に比べてクランクジャーナルの軸受への軸受荷重（曲げ力の作用）が低減される。

【0022】

（５）幾つかの実施形態では、前記エンジンは、前記スタータジェネレータとは別に前記エンジンを始動するためのスタータを備え、大気温度が所定温度以下の場合には、前記スタータジェネレータによるエンジン始動を禁止して前記スタータによって前記エンジンを始動する始動制御装置を備えることを特徴する。

【0023】

上記構成（５）によれば、大気温度が所定温度以下の場合には、例えば氷点下の場合には、クランクジャーナルの軸受に供給される潤滑油の潤滑性能が低下しているため、エンジン始動に際してスタータジェネレータによる始動を行うとクランクジャーナルの軸受に過大な負担が生じる恐れがあるため、スタータジェネレータによる始動を禁止してスタータによって始動するようにしている。これにより、クランクジャーナルの軸受への軸受荷重（曲げ力の作用）が低減される。

【0024】

（６）幾つかの実施形態では、前記基準線は、直列エンジンの場合にはシリンダ中心線であり、Ｖ型エンジンの場合にはＶ型エンジンのバンク間の中心線であることを特徴とする。

【0025】

上記構成（６）によれば、クランク軸方向から見てクランク軸に直交する方向の基準線は、直列エンジンの場合にはシリンダ中心線とし、Ｖ型エンジンの場合にはＶ型エンジンのバンク間の中心線とすることによって、基準線の一方側に配置されるスタータジェネレータと他方側に配置される補機とをコンパクトに配置することができる。

【0026】

（７）幾つかの実施形態では、前記クランクプーリはクランク軸方向に２段掛け構造からなり、エンジン側に前記第１ベルトが巻掛けられ、エンジンから離れる側に前記第２ベルトが巻掛けられることを特徴とする。

【0027】

上記構成（７）によれば、２段掛け構造のエンジン側に第１ベルトが巻掛けられるので、クランクジャーナルの軸受に近づく側に、スタータジェネレータによるクランクジャーナルの軸受に作用する曲げモーメント力が作用し、曲げモーメント力が小さくなるように配置され、さらに、エンジンから離れる側に第２ベルトが巻掛けられるので、クランクジャーナルの軸受から離れる側に、補機からの負荷による曲げモーメント力が作用し、曲げモーメント力が大きくなるように配置される。
これによって、クランクジャーナルの軸受に作用するスタータジェネレータによる曲げモーメント力を、補機からの負荷による曲げモーメント力で効果的に打ち消し合う（相殺する）ことが可能になる。

【発明の効果】

【0028】

本発明の少なくとも一実施形態によれば、スタータジェネレータを備えた車両用エンジンにおいて、スタータジェネレータを用いてエンジンを始動する際に生じるクランクジャーナルの軸受への荷重負荷を低減して、クランクジャーナルの軸受の耐久性の向上及びコスト低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】本発明の一実施形態に係る車両用エンジンの始動装置の構成概要図である。

【図2】クランクジャーナルの軸受けに作用する荷重の概念図である。

【図3】（Ａ）は、プーリ中心に掛かる力および向きの説明図であり、（Ｂ）は、一実施形態のクランクプーリに掛かるクランクプーリの中心部に作用する力の方向と大きさを示す概念図である。

【図4】補機クラッチのＯＮ、ＯＦＦ制御を示す制御表である。

【図5】制御装置の制御を示す制御フローチャートである。

【図6】他の一実施形態を示す制御装置の制御フローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0030】

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、これらの実施形態に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、形状及び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。

【0031】

本発明の一実施形態に係る車両用エンジンの始動装置１について、全体構成を、図１を参照して説明する。
図１は、車両用エンジン（以下エンジンという）３をクランク軸方向から見た正面視図を示す。エンジン３は、一例として直列３気筒のエンジンを示し、主要要素としてシリンダブロック５と、その上面に固定されたシリンダヘッド７と、その上面に固定されたヘッドカバー９と、シリンダブロック５の下面に固定されたオイルパン１１とを備えており、これらによってエンジン本体が構成され、エンジン本体のシリンダブロック５の前面１３からクランク軸１５の一端部が外側に突出している。

【0032】

そして、クランク軸１５の一端部にクランクプーリ１７が固定されている。このクランクプーリ１７は２段掛け構造となっており、クランク軸方向にベルトが掛けまわされる溝を外側溝１９と内側溝２１との２列によって構成されている（図２参照）。

【0033】

図１において、クランク軸１５の中心を通り、クランク軸中心に直角方向で、且つ各気筒のシリンダ中心線方向に延びる線を基準線Ｋとして、基準線Ｋの一方側（左側）にスタータジェネレータ２３が配置されてシリンダブロック５に取り付けられている。またスタータジェネレータ２３は、図１のエンジン３の正面視において上下方向の略中間部に位置して配置されている。

【0034】

基準線Ｋの他方側（右側）には、エンジン冷却水を循環させるウォータポンプ２５が、図１のエンジン３の正面視において上下方向の略中間部に位置して固定されている。さらに、ウォータポンプ２５の下方には、車両のエアコン用コンプレッサ２７が配置されている。

【0035】

このように、クランク軸１５の方向から見て該クランク軸１５に直交する方向の基準線Ｋを、シリンダ中心線方向に延びる線としているため、基準線Ｋの一方側に配置されるスタータジェネレータ２３と、他方側に配置される補機であるウォータポンプ２５及びエアコン用コンプレッサ２７とをコンパクトに配置できる。

【0036】

なお、本実施形態では、直列エンジンについて説明しているが、Ｖ型エンジンの場合にはＶ型エンジンのバンク間の中心線を基準線としてもよい。このように基準線を設定することで、Ｖ型エンジンにおいても、直列エンジンと同様に一方側のスタータジェネレータと他方側の補機との配置をコンパクトに配置することができる。

【0037】

また、スタータジェネレータ２３、ウォータポンプ２５、エアコン用コンプレッサ２７は、それぞれ回転軸に固定されたスタータジェネレータプーリ２３ａ、ウォータポンププーリ２５ａ、エアコン用コンプレッサプーリ２７ａを備えている。

【0038】

さらに、補機を構成するウォータポンプ２５、及びエアコン用コンプレッサ２７には、それぞれの回転軸とウォータポンププーリ２５ａ、及びエアコン用コンプレッサプーリ２７ａとの間に、接続と遮断を切換える補機クラッチであるウォータポンプクラッチ２５ｂ、コンプレッサクラッチ２７ｂが設けられている。なお補機については、ウォータポンプ２５、及びエアコン用コンプレッサ２７に限らず、クランクプーリ１７によって駆動され、基準線Ｋに対して他方側に配置されるものであればよい。

【0039】

また、クランクプーリ１７の内側溝２１とスタータジェネレータプーリ２３ａとの間には第１ベルト２９が巻掛けられ、クランクプーリ１７の外側溝１９と補機プーリであるウォータポンププーリ２５ａ及びエアコン用コンプレッサプーリ２７ａとの間には第２ベルト３１が巻掛けられている。

【0040】

本実施形態では、第１ベルト２９、第２ベルト３１、及び各プーリ１７、２３ａ、２５ａ、２７ａは、図１に示す矢印方向、すなわち、右回りに回転するようになっている。
また、スタータジェネレータ２３が、エンジン３を始動させるスタータとして機能する場合の第１ベルト２９の緩み側に、ベルトに当接して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３２が設けられ、また、第２ベルト３１においても、第２ベルト３１の緩み側に、ベルトに当接して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３４が設けられている。

【0041】

スタータジェネレータ２３は、エンジン３を始動させるスタータとしての機能を有するとともに、エンジン３によって駆動されて発電を行うオルタネータとしての機能も有している。従って、エンジン３の始動時には、スタータジェネレータ２３がスタータジェネレータプーリ２３ａを回転させ、その駆動力が第１ベルト２９を介してクランクプーリ１７及びクランク軸１５へ伝達されて、エンジン３を始動（又は、起動）するようになっている。

【0042】

エンジン３が一旦始動すると、今度は逆にエンジン３が第１ベルト２９を介してスタータジェネレータプーリ２３ａを回転させてスタータジェネレータ２３を駆動し、スタータジェネレータ２３に発電をさせることができるようになっている。なお、スタータジェネレータ２３は、車載エアコン装置の駆動やヘッドランプの点灯といった車両の電気負荷に応じた発電を行うだけでなく、制御装置３３の制御によって車両の電気負荷のない状態でも発電を行い、エンジン３に積極的に負荷を与えることができるようになっている。

【0043】

次に、図２、３を参照して、スタータジェネレータ２３を用いてエンジン３を始動する際に生じるクランクジャーナルの軸受３５（３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄ）への荷重負荷、及びその低減について説明する。
図２は、クランクジャーナルの軸受３５（３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄ）に作用する荷重の概念図を示す。図３は、クランクプーリ１７の中心部に作用する力の方向と大きさを説明する説明図である。

【0044】

図２において、クランクプーリ１７の中心に掛かる力は、第１ベルト２９を介してスタータジェネレータ２３から作用する力Ｐ１と、第２ベルト３１を介して補機負荷であるウォータポンプ２５及びエアコン用コンプレッサ２７から作用する力Ｐ２とが掛かる。
図２に示すように、クランクプーリ１７の中心に掛かる力Ｐ１、Ｐ２は、クランク軸１５のジャーナルの軸受３５（３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄ）で荷重分担（Ｒ１〜Ｒ４）する。そのため、クランクプーリ１７に最も近いＮｏ．１軸受３５ａに荷重が集中する。

【0045】

図３（Ａ）は、プーリ中心に掛かる力および向きの説明図であり、プーリ中心に掛かる力Ｆｒａｄは、一般的に次式（１）によって与えられる。

【0046】

Ｆｒａｄ:ラジアル荷重（プーリ中心に掛かる力）
Ｔｓ１：始動（運転）時張り（緩み）側張力（Ｎ）
Ｔｓ２：始動（運転）時緩み側（張り）側張力（Ｎ）
θｓｇ：プーリ掛り角（ｄｅｇ）

【0047】

なお、上記（１）式において、Ｔｓ１、Ｔｓ２のどちらが張り側又は緩み側でも構わない。また、主動・従動に関わらずラジアル荷重は同一方向にかかる。また、ラジアル荷重の方向は、張り側及び緩み側ベルトの向きにより決まる。また、ラジアル荷重の方向は、プーリ掛り角の二等分方向に決まる。

【0048】

以上の式（１）を基に、第１ベルト２９を介してスタータジェネレータ２３からクランクプーリ１７の中心に作用する力Ｐ１と、第２ベルト３１を介して補機負荷であるウォータポンプ２５及びエアコン用コンプレッサ２７からクランクプーリ１７の中心に作用する力Ｐ２と、を求め、それを示したのが図３（Ｂ）である。

【0049】

従って、第２ベルト３１を介してクランクプーリ１７の中心部に作用するに力、即ちクランク軸１５の曲げ力と、第１ベルト２９を介してクランクプーリ１７の中心部に作用する力、即ちクランク軸１５の曲げ力とは、クランク軸１５の方向から見て該クランク軸１５に直交する方向の基準線Ｋに対して一方側にスタータジェネレータ２３が配置され、他方側に補機のウォータポンプ２５及びエアコン用コンプレッサ２７が配置されているので、クランク軸方向から見て互いに打ち消し合う方向に作用する。すなわち、図３（Ｂ）のＰ１及びＰ２の水平方向分力が打ち消すように作用する。

【0050】

この結果、クランク軸１５に作用する曲げ力は、補機が接続されていない場合に比べて低減される。従って、スタータジェネレータ２３を用いてエンジンを始動する際に生じるクランクジャーナルの軸受３５、特にＮｏ．１軸受３５ａへの荷重負荷を低減することがき、軸受の耐久性の向上及びコスト低減が可能になる。このため、高性能メタルや、軸受荷重低減のために軸受幅を増大してグレードアップが不要となり、コスト面及びフリクション面で改善できる。

【0051】

さらに、図２に示すように、第１ベルト２９は、クランクプーリ１７の内側溝２１に巻掛けられ、第１ベルト２９を介してスタータジェネレータ２３からクランクプーリ１７の中心に作用する力Ｐ１は、クランクジャーナルの軸受３５に近づく位置に配置され（図２のＬ１）、スタータジェネレータ２３によるクランクジャーナルの軸受３５に作用する曲げモーメント力を小さくするように配置される。

【0052】

また、第２ベルト３１は、クランクプーリ１７の外側溝１９に巻掛けられ、第２ベルト３１を介して補機負荷であるウォータポンプ２５及びエアコン用コンプレッサ２７から作用する力Ｐ２は、クランクジャーナルの軸受３５から離れる位置に配置され（図２のＬ２）、補機からの負荷によるクランクジャーナルの軸受３５に作用する曲げモーメント力を大きくするように配置される。

【0053】

これによって、クランクジャーナルの軸受３５に作用するスタータジェネレータ２３によるクランクジャーナルの軸受３５に作用する曲げモーメント力と、補機からの負荷による曲げモーメント力を効果的に打ち消し合う（相殺する）ことが可能になり、軸受３５に作用する曲げ荷重による悪影響を効果的に低減できる。

【0054】

次に、制御装置３３について図１、４を参照して説明する。
制御装置３３は、図示しない信号入力部、信号出力部、記憶部、演算部等が設けられている。信号入力部には、図１に示すように、エンジン３の状態を検出する種々のセンサからの信号が入力される。例えば、クランクジャーナルの軸受３５に供給される潤滑油の油温を検出する油温センサ３７、エンジン回転数を検出する回転数センサ３９、車両の外気温度を検出する外気温センサ４１からの信号が入力される。さらに、ドライバがエンジン始動時に操作するイグニッションスイッチ４３のＯＮ信号が入力される。

【0055】

また、図１に示すように、制御装置３３は、主に、クラッチ制御部４５とエンジン始動制御部４７とを備えている。
このクラッチ制御部４５は、スタータジェネレータ２３によってエンジン３を始動する際に、ウォータポンプクラッチ２５ｂ及びコンプレッサクラッチ２７ｂを接続状態に制御する。
また、エンジン始動制御部４７は、イグニッションスイッチ４３のＯＮ信号が入力された場合の始動制御や、エンジン３に対してアイドルストップ信号によってエンジンを自動停止させた後の再始動に際してのエンジン始動制御を行う。

【0056】

制御装置３３のクラッチ制御部４５及びエンジン始動制御部４７による制御を図４に示す制御表にまとめる。
図４より、運転パターンが、極寒時又はイグニッションスイッチ４３による始動の場合には、始動動力はスタータ（セルモータ）４９による始動を行う。この場合には補機クラッチのウォータポンプクラッチ２５ｂ及びコンプレッサクラッチ２７ｂは、ＯＦＦとなって遮断される。この場合は、通常のエンジン始動と同一であり、スタータジェネレータ２３は非駆動である。

【0057】

運転パターンが、エンジンの暖機前（油温閾値以下）の場合には、始動動力はスタータジェネレータ２３による始動を行う。この場合には補機クラッチのウォータポンプクラッチ２５ｂ及びコンプレッサクラッチ２７ｂは、ＯＮとなって接続される。これによってクランクプーリ１７の中心に掛かる力を相殺してクランクジャーナルの軸受荷重を低減する。

【0058】

運転パターンが、エンジンの暖機後（温閾値超え）の場合には、始動動力はスタータジェネレータ２３による始動を行う。この場合には補機クラッチのウォータポンプクラッチ２５ｂ及びコンプレッサクラッチ２７ｂは、ＯＦＦとなって遮断される。これによってスタータジェネレータ２３の駆動負荷を低減して迅速始動を行う。
なお、油温閾値は、例えば５０℃〜６０℃の範囲内において設定された所定温度であり、この所定温度に達すれば、潤滑油の潤滑性能が発揮される温度である。

【0059】

次に、図５を参照して、制御フローチャートについて説明する。
まず。ステップＳ１で、エンジン始動スイッチがＯＮされる。このエンジン始動スイッチＯＮは、イグニッションスイッチ４３によるＯＮ信号（始動信号）が入力された場合、及び、エンジン３に対してアイドルストップ信号によってエンジンを自動停止させた後の再始動に際してのエンジン始動信号の場合の両方を含む。

【0060】

次に、ステップＳ２で、イグニッションスイッチ４３による始動かを判定する。Ｎｏの場合には、イグニッションスイッチ４３以外の始動、すなわち、アイドルストップ信号によってエンジンを自動停止させた後の再始動に際してのエンジン始動信号の場合の始動の場合には、ステップＳ３へ進む。

【0061】

次に、ステップＳ３で、スタータジェネレータ２３を始動する。ステップＳ４で、潤滑油の油温を検出する油温センサ３７からの検出温度が、閾値温度以下か判定する。この閾値温度は前述したように５０℃〜６０℃の範囲内において設定された所定温度である。閾値温度以下の場合には、ステップＳ５に進み補機クラッチをＯＮする。すなわち、ウォータポンプクラッチ２５ｂ及びコンプレッサクラッチ２７ｂを接続する。

【0062】

ステップＳ４で、油温が閾値温度を超える場合には、ＮｏとなってステップＳ６に進んで補機クラッチをＯＦＦする。すなわち、ウォータポンプクラッチ２５ｂ及びコンプレッサクラッチ２７ｂを遮断する。

【0063】

その後、ステップＳ７で、エンジン３が始動したかを判定する。この判定はエンジン回転数を検出する回転数センサ３９からの信号を基に始動が完了したと判定できる回転数に達したか否かによって判定する。そして、エンジン３が始動したと判定した場合には、ステップＳ８で、接続したウォータポンプクラッチ２５ｂ及びコンプレッサクラッチ２７ｂを再びＯＦＦにし、また、ＯＦＦの状態であればそのＯＦＦ状態を維持して終了する。
ステップＳ７で、エンジン３が始動していないと判定した場合には、ステップＳ３に戻ってスタータジェネレータ２３による始動を繰り返す。スタータジェネレータ２３により繰り返しても始動しない場合は、例えば３回目からはスタータ４９による始動に切替えるなど所定の回数でのスタータ４９による始動に切替えても良い。

【0064】

一方、ステップＳ２で、イグニッションスイッチ４３による始動であると判定した場合には、ステップＳ１４に進んで、スタータ（セルモータ）４９による始動を開始する。そして、ステップＳ１５では、ステップと７と同様に、エンジン回転数を基にエンジン３が始動したかを判定する。始動したと判定した場合には終了し、始動していないと判定した場合には、ステップＳ１４に戻ってスタータ４９による始動を繰り返す。

【0065】

以上の一実施形態によれば、クランク軸方向から見て該クランク軸１５に直交する方向の基準線Ｋに対して一方側にスタータジェネレータ２３が配置され、他方側に補機が配置され、スタータジェネレータ２３によってエンジン３を始動する際に、クラッチ制御部４５によって、ウォータポンプクラッチ２５ｂ及びコンプレッサクラッチ２７ｂを接続制御するので、補機の負荷がクランクプーリ１７に第２ベルト３１を介して作用するとともに、スタータジェネレータ２３の駆動力がクランクプーリ１７に第１ベルト２９を介して作用することで、クランクプーリ１７の中心に掛かる力が相殺されて、クランクジャーナルの軸受荷重を低減することができる。

【0066】

また、クラッチ制御部４５によって油温センサ３７からの検出値が、所定温度を超える場合には、ウォータポンプクラッチ２５ｂ及びコンプレッサクラッチ２７ｂを遮断し、所定温度以下の場合にはウォータポンプクラッチ２５ｂ及びコンプレッサクラッチ２７ｂを接続するので、所定温度以下の場合には補機クラッチを接続し、クランクプーリ１７の中心に掛かる力を相殺してクランクジャーナルの軸受荷重を低減でき、また、所定温度を超える場合には、補機クラッチを遮断して、スタータジェネレータ２３の駆動負荷を低減して迅速始動を行うことができる。これによって、クランクジャーナルの軸受３５の耐久性の向上及びコスト低減を効果的に達成できる。

【0067】

他の一実施形態を図６のフローチャートを参照して説明する。
図６に示す実施形態は、図５の実施形態に対して、ステップＳ１２、ステップＳ１３が追加されたものである。その他は、図５と同一のため、同一ステップに対しては同一ステップ番号を付して説明は省略する。

【0068】

ステップＳ２において、イグニッションスイッチ４３による始動でないと判定した場合にステップＳ１２に進み、ステップＳ１２で、前回始動から一定時間以上経過したかを判定する。この一定時間は、例えば２、３日以上である。そして、一定時間以上経過している場合には、ＹｅｓとなってステップＳ１４に進み、スタータ４９によるエンジン始動が行われる。

【0069】

一方、ステップＳ１２でＮｏの場合には、ステップＳ１３に進んで、極寒時かを判定する。この極寒時は、外気温センサ４１によって外気温度が氷点下（ゼロ℃以下）であるかを判定する。氷点下である場合にはステップＳ１２が、ＹｅｓとなってステップＳ１４に進み、スタータ４９による始動が行われる。ステップＳ１２が、Ｎｏの場合には、ステップＳ３に進んで、スタータジェネレータ２３による始動が行われる。

【0070】

図６に示す実施形態によれば、エンジン停止状態が所定時間以上継続している場合、例えば、２、３日以上経過している場合には、クランクジャーナルの軸受３５に供給されていた潤滑油が落下して排出されているため、エンジン始動に際してスタータジェネレータ２３による始動を行うとクランクジャーナルの軸受３５に過大な負担が生じる恐れがあるため、スタータジェネレータ２３による始動を禁止してスタータ４９によって始動する。

【0071】

なお、スタータ（セルモータ）４９による始動は、スタータ４９の先端にあるピニオンが、クランク軸１５に直接組み付けられているリングギヤ（フライホイール外周）にかみ込むことによって、その駆動力を伝えて始動させる構造であるため、スタータジェネレータ２３の始動に比べてクランクジャーナルの軸受への曲げ力の作用が低減される。

【0072】

また、大気温度が所定温度以下の場合には、例えば氷点下の場合には、クランクジャーナルの軸受３５に供給される潤滑油の潤滑性能は低下しているため、エンジン始動に際してスタータジェネレータ２３による始動を行うとクランクジャーナルの軸受３５に過大な負担が生じる恐れがあるため、スタータジェネレータ２３による始動を禁止してスタータ４９によって始動する。

【0073】

このように、エンジン停止状態の経過時間と外気温度によって、スタータジェネレータ２３による始動を禁止してスタータ４９によって始動するので、クランクジャーナルの軸受３５に過大な負担が生じることを防止できる。従って、図５に示す実施形態に加えて、さらに、クランクジャーナルの軸受荷重を低減することができる。従って、クランクジャーナルの軸受３５の耐久性の向上及びコスト低減を効果的に達成できる。
なお、エンジン停止状態の経過時間による判定と、外気温度による判定とのいずれか一方だけを行ってもよい。

【産業上の利用可能性】

【0074】

本発明の少なくとも一実施形態によれば、スタータジェネレータを備えた車両用エンジンにおいて、スタータジェネレータを用いてエンジンを始動する際に生じるクランクジャーナルの軸受への荷重負荷を低減して、クランクジャーナルの軸受の耐久性の向上及びコスト低減を図ることができるので、車両用エンジンの始動装置への利用に適している。

【符号の説明】

【0075】

１ 車両用エンジンの始動装置
３ エンジン
１５ クランク軸
１７ クランクプーリ
１９ 外側溝
２１ 内側溝
２３ スタータジェネレータ
２３ａ スタータジェネレータプーリ
２９ 第１ベルト
２５ ウォータポンプ
２５ａ ウォータポンププーリ（補機プーリ）
２５ｂ ウォータポンプクラッチ（補機クラッチ）
２７ エアコン用コンプレッサ
２７ａ エアコン用コンプレッサプーリ（補機プーリ）
２７ｂ コンプレッサクラッチ（補機クラッチ）
３１ 第２ベルト
３３ 制御装置
３５ 軸受
３７ 油温センサ（油温検出手段）
３９ 回転数センサ
４１ 外気温センサ
４３ イグニッションスイッチ
４５ クラッチ制御部
４７ エンジン始動制御部（始動制御装置）
４９ スタータ
Ｋ 基準線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】