JP2012081910A

JP2012081910A - 車両用エンジン始動制御装置

Info

Publication number: JP2012081910A
Application number: JP2010231184A
Authority: JP
Inventors: Yukihiko Ideshio; 幸彦出塩; Terubumi Miyazaki; 光史宮崎; Toshihiko Kamiya; 敏彦神谷; Shingo Eto; 真吾江藤; Hironori Asaoka; 博則浅岡
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-10-14
Filing date: 2010-10-14
Publication date: 2012-04-26

Abstract

【課題】所定時間以内にエンジンを始動させるために過不足なく最適なエンジン始動トルクを、エンジン機差のばらつきを考慮してエンジン毎に最適に設定することができる車両用エンジン始動制御装置を提供する。
【解決手段】電動機走行中のエンジン始動時に、エンジン始動要求からエンジン回転速度Ｎ_Ｅが予め設定された所定回転速度Ｎ_Ｅ１を超えるまでにかかるエンジン回転上昇時間ｔ_Ｅが検出され、そのエンジン回転上昇時間ｔ_Ｅが予め設定された所定時間ｔ１よりも長い場合には、次回のエンジン始動時に電動機１２からエンジン１４へ出力されるエンジン始動トルクＴ_Ｓが予め設定された所定値ａ大きくされ、エンジン回転上昇時間ｔ_Ｅが前記所定時間ｔ１よりも短い場合には、次回のエンジン始動時に電動機１２からエンジン１４へ出力されるエンジン始動トルクＴ_Ｓが所定値ａ小さくされる。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両用エンジン始動制御装置に係り、特に、エンジン毎に最適なエンジン始動トルクを設定するための技術に関するものである。

電動機と、その電動機により始動されるエンジンとを備え、それらエンジンおよび電動機の少なくとも一方により駆動される車両に用いられる車両用エンジン始動制御装置が知られている。例えば、特許文献１に記載された制御装置がそれである。

特許文献１には、運転者による要求出力を検出し、電動機のみで車両が駆動されるときには、電動機が予め設定されたエンジン始動トルク分の余裕トルクを残した範囲内で上記要求出力を満たす回転速度となるように、その電動機に連結された変速機の変速比を制御するハイブリッド車両の制御装置が記載されている。

特開２０００−１７７４１２号公報

ところで、電動機のみによる電動機走行中においてその電動機によりエンジンを始動させる際には、ショックの発生を抑制するために、車両走行のための駆動トルクに加えて更にエンジン始動のためのエンジン始動トルクを電動機から出力させること求められる。そして、ドライバビリティ向上の要請から、エンジン始動の早期完了のために、エンジン始動要求から所定時間以内にエンジン回転を所定回転まで引き上げることが求められる。エンジン始動トルクは必要最小限であることが望ましいが、上記所定時間経過時点でエンジン回転を所定回転まで引き上げるために過不足なく最適なエンジン始動トルクは製造されるエンジン毎にばらつくために、上記従来の車両用エンジン始動制御装置ではそのばらつきに対応できるようにエンジン始動トルクが比較的に高めに設定される。それ故に、電動機走行中において車両駆動のために電動機から出力される出力トルク範囲を定めた電動機走行作動領域が上記のように設定されたエンジン始動トルクの大きさにより制限され、エンジンを使用せずに電動機のみで車両を駆動させることによる車両燃費向上効果が薄れるという問題があった。

本発明は以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、所定時間以内にエンジンを始動させるために過不足なく最適なエンジン始動トルクを、エンジン機差のばらつきを考慮してエンジン毎に最適に設定することができる車両用エンジン始動制御装置を提供することにある。

かかる目的を達成するための請求項１にかかる発明の要旨とするところは、（ａ）電動機と、その電動機により始動されるエンジンとを備え、それらエンジンおよび電動機の少なくとも一方により駆動される車両に用いられる車両用エンジン始動制御装置であって、（ｂ）前記電動機のみによる電動機走行中において前記エンジンが始動させられる際に、エンジン始動要求から、前記エンジンが前記電動機により回転駆動されてエンジン回転速度が予め設定された所定回転速度を超えるまでにかかるエンジン回転上昇時間を検出し、（ｃ）そのエンジン回転上昇時間が予め設定された所定時間よりも長い場合には、次回のエンジン始動時において前記電動機から出力されるエンジン始動トルクを予め設定された所定値大きくし、（ｄ）前記エンジン回転上昇時間が前記所定時間よりも短い場合には、次回のエンジン始動時において前記電動機から出力されるエンジン始動トルクを予め設定された所定値小さくすることにある。

また、請求項２にかかる発明の要旨とするところは、請求項１にかかる発明において、前記エンジン回転上昇時間に応じて前記エンジン始動トルクを増減する際には、過去の増減後のエンジン始動トルクに基づいて増減することにある。

また、請求項３にかかる発明の要旨とするところは、請求項１または２にかかる発明において、（ａ）前記電動機は、その電動機のみによる電動機走行中においては、前記エンジン始動トルク分の余力を残した状態となるように出力トルク範囲が定められた電動機走行作動領域内で作動させられ、（ｂ）その電動機走行作動領域は、前記エンジン回転上昇時間に応じて前記エンジン始動トルクが減少させられる度に増加するように設定されることにある。

また、請求項４にかかる発明の要旨とするところは、請求項１乃至３のいずれか１にかかる発明において、前記エンジン回転上昇時間は、エンジン始動要求から、前記エンジンが前記電動機により回転駆動されてそのエンジンが有する複数の気筒内のいずれか１のピストンがピストン上死点を２回以上超え、且つエンジン回転速度が予め設定された所定回転速度を超えるまでにかかる時間であることにある。

請求項１にかかる発明の車両用エンジン始動制御装置によれば、電動機のみによる電動機走行中においてエンジンが始動させられる際に、エンジン始動要求から、エンジンが電動機により回転駆動されてエンジン回転速度が予め設定された所定回転速度を超えるまでにかかるエンジン回転上昇時間が検出され、そのエンジン回転上昇時間が予め設定された所定時間よりも長い場合には、次回のエンジン始動時において電動機から出力されるエンジン始動トルクが予め設定された所定値大きくされ、前記エンジン回転上昇時間が前記所定時間よりも短い場合には、次回のエンジン始動時において電動機から出力されるエンジン始動トルクが予め設定された所定値小さくされる。よって、ドライバビリティ向上を目的とした所定時間以内のエンジン始動のために過不足なく最適なエンジン始動トルクを、エンジン機差のばらつきを考慮してエンジン毎に最適に設定することができる。そのため、エンジン始動トルク分の余力を残しつつもできるだけ電動機により車両を駆動させることができ、車両燃費が向上する。

また、請求項２にかかる発明の車両用エンジン始動制御装置によれば、前記エンジン回転上昇時間に応じて前記エンジン始動トルクが増減される際には、過去の増減後のエンジン始動トルクに基づいて増減されることから、エンジン始動トルクが例えば過去に用いられた複数のエンジン始動トルクの平均値に基づいて増減される場合には、例えば検出されるエンジン回転上昇時間が異常値等であることに起因してエンジン始動トルクが大幅に変動することを抑制することができる。

また、請求項３にかかる発明の車両用エンジン始動制御装置によれば、電動機は、その電動機のみによる電動機走行中においては、エンジン始動トルク分の余力を残した状態となるように出力トルク範囲が定められた電動機走行作動領域内で作動させられ、その電動機走行作動領域は、前記エンジン回転上昇時間に応じて前記エンジン始動トルクが減少させられる度に増加するように設定される。よって、エンジン機差ばらつきを考慮した最適な電動機走行作動領域が設定されるので、エンジン始動トルク分の余力を残しつつもできるだけ電動機により車両を駆動させることができ、車両燃費が向上する。

また、請求項４にかかる発明の車両用エンジン始動制御装置によれば、前記エンジン回転上昇時間は、エンジン始動要求から、エンジンが電動機により回転駆動されてそのエンジンが有する複数の気筒内のいずれか１のピストンがピストン上死点を２回以上超え、且つエンジン回転速度が予め設定された所定回転速度を超えるまでにかかる時間であることから、エンジンのピストンがピストン上死点を２回以上超えた後は、エンジン回転速度が所定回転速度を超えるまでにかかる時間がエンジンの回転停止位置の影響を受けてばらつくことが抑制されるので、エンジン毎の前記エンジン回転上昇時間の違いを正確に検出することができる。

本発明の一実施例のハイブリッド車両の駆動系統および制御系統を概念的に示す図である。図１の電動機、トルクコンバータ、および一部を切欠いた自動変速機およびクランク軸を示す断面図である。図１の電子制御装置に備えられた制御機能の要部を説明するための機能ブロック線図である。電動機回転速度軸と電動機出力トルク軸とで表される２次元座標内において、電動機走行中の電動機の作動領域、すなわち電動機回転速度に応じて電動機の出力トルク範囲を定めた電動機走行作動領域を示す図である。エンジン始動要求からの経過時間とエンジン回転速度との関係の一例を、エンジンの有する複数の気筒内のいずれか１のピストンのエンジン始動開始直前におけるエンジン回転停止位置毎に示した図である。図３の電子制御装置の信号処理によって実行される制御作動の要部を説明するフローチャートである。

以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の実施例において図は適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比および形状等は必ずしも正確に描かれていない。

図１は、本発明の一実施例のハイブリッド車両１０の駆動系統の構成を概念的に示す図である。図１に示すように、ハイブリッド車両１０は、電動機１２と、その電動機１２により始動されるエンジン１４とを備えている。電動機１２およびエンジン１４からの動力は、トルクコンバータ１６、自動変速機１８、差動歯車装置２０、および左右一対の車軸２２をそれぞれ介して左右一対の駆動輪２４へ伝達される。ハイブリッド車両１０は、電動機１２およびエンジン１４の一方、他方、および両方により駆動される。すなわち、ハイブリッド車両１０は、電動機１２のみによる電動機走行（モータ走行）、エンジン１４のみによるエンジン走行、電動機１２およびエンジン１４によるハイブリッド走行のいずれか１の走行状態とされる。

エンジン１４は良く知られた内燃機関により構成されており、そのエンジン１４の出力部材すなわちクランク軸２６は、クラッチ２８を介して電動機１２のロータ３０に選択的に連結されるようになっている。そして、電動機１２のロータ３０は、トルクコンバータ１６の入力部材すなわちフロントカバー３２に連結されている。上記クラッチ２８は油圧式摩擦係合装置であり、油圧制御回路３４から供給される油圧に応じてクラッチ軸２６とフロントカバー３２との間の動力伝達経路を断続する。

図２は、図１の電動機１２と、トルクコンバータ１６と、一部が切り欠かれた自動変速機１８およびクランク軸２６とをそれぞれ示す断面図である。なお、電動機１２、トルクコンバータ１６、自動変速機１８、およびクランク軸２６はそれらの共通の軸心Ｃに対して略対称的に構成されており、図２では軸心Ｃの下半分が省略されている。

図２に示すように、電動機１２、トルクコンバータ１６、および自動変速機１８は、トランスミッションケース３６内に収容されている。トランスミッションケース３６は、例えばアルミダイカスト製の分割式ケースであり、車体等に固定される。

クラッチ２８は、円筒状のクラッチドラム３８と、そのクラッチドラム３８よりも小径であってクラッチドラム３８と同心且つ相対回転可能に設けられた円筒状のクラッチハブ４０と、それらクラッチドラム３８とクラッチハブ４０との間の円環状の間隙内に設けられた摩擦係合部材４２と、その摩擦係合部材４２を軸心Ｃ方向において押圧するクラッチピストン４４とを備えている。

クラッチドラム３８は、電動機１２のロータ３０のうちの後述のボス部３０ａに例えば溶接等により一体的に固定され、そのロータ３０と共に回転可能に設けられている。

摩擦係合部材４２は、クラッチドラム３８に相対回転不能に係合された複数の円環板状のセパレータと、それら複数のセパレータ間にそれぞれ設けられてクラッチハブ４０に相対回転不能に係合された複数の円環板状の摩擦プレートとを備えている。

このように構成されるクラッチ２８においては、クラッチピストン４４により摩擦係合部材４２が軸心Ｃ方向に押圧させられてセパレータと摩擦プレートとが相互に摩擦係合させられると、クラッチドラム３８とクラッチハブ４０との間の相対回転が抑制されるようになっている。それにより、クラッチドラム３８とクラッチハブ４０とが相互に動力伝達可能な状態とされる。

クランク軸２６は、その出力端部すなわち電動機１２側の一端部がドライブプレート４６および４７をそれぞれ介して、クラッチ２８のクラッチハブ４０に連結された回転軸４８に連結されている。クランク軸２６およびクラッチハブ４０は、ドライブプレート４６および４７と回転軸４８とを介して共に回転可能に連結されている。

電動機１２は、回転軸４８の外周側においてトランスミッションケース３６により軸心Ｃまわりの回転可能に支持されたロータ３０と、そのロータ３０の外周側においてトランスミッションケース３６に一体的に固定されたステータ５０とを備えている。

ロータ３０は、一対の軸受５２を介してトランスミッションケース３６に回転可能に支持された円筒状のボス部３０ａと、ステータ５０の内周側においてそのステータ５０との間に僅かな隙間を隔てた状態で軸心Ｃ方向に積層された複数の円環状の鋼板を有するロータ部３０ｂと、それらボス部３０ａとロータ部３０ｂとを一体に連結する連結部３０ｃとを備えている。このロータ３０は、ロータ部３０ｂの内周側に連結されると共に例えば溶接等によりフロントカバー３２に一体的に固定された伝達部材５４を介して、フロントカバー３２に連結されている。

ステータ５０は、複数の円環状の鋼板がそれぞれ軸心Ｃ方向に積層されたコア５０ａと、そのコア５０ａの内周部の周方向の一部に環状に巻き掛けられ、周方向に連続して複数設けられたコイル５０ｂとを備えている。このステータ５０は、周方向の複数箇所において複数のボルト５３によりトランスミッションケース３６に一体的に固定されている。

このように構成される電動機１２は、図１のインバータ５６を介してバッテリやコンデンサ等の図示しない蓄電装置に接続されており、上記インバータ５６が制御されてコイル５０ｂに供給される駆動電流が調節されることによりその電動機１２からの出力トルクが増減させられるようになっている。電動機１２からの出力トルクは、クラッチ２８の未係合時にはトルクコンバータ１６のみに出力されるが、クラッチ２８の係合時には、その出力トルクの一部がトルクコンバータ１６に出力されると共に他部がエンジン１４に出力される。

なお、エンジン１４の始動に際しては、電動機１２からクラッチ２８を介して伝達されるエンジン始動のためのトルクによりエンジン１４が回転駆動されることで、エンジン回転速度Ｎ_Ｅが引き上げられる。そして、エンジン回転速度Ｎ_Ｅが引き上げられているときにエンジン点火や燃料供給などが制御されることでエンジン１４が始動される。電動機１２はエンジンスタータモータとして機能する。

図１は、ハイブリッド車両１０の制御系統を説明するブロック線図でもある。図１において、電子制御装置５８は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力インターフェース等を備えた所謂マイクロコンピュータを含んで構成されている。この電子制御装置５８は、ＣＰＵがＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつＲＯＭに予め記憶されたプログラムに従って信号処理を行うことにより、エンジン１４の出力制御、エンジン１４の始動制御、自動変速機１８の変速制御、およびクラッチ２８の係合力制御などを実行する。電子制御装置５８は、車両用エンジン始動制御装置として機能する。

電子制御装置５８には、ハイブリッド車両１０に設けられた各センサにより検出される各種入力信号が供給される。上記入力信号としては、例えば、アクセル開度センサ６０により検出されるアクセル開度Ａｃｃ［％］を表す信号、電動機回転速度センサ６２により検出される電動機回転速度Ｎ_ＭＧ［ｒｐｍ］を表す信号、エンジン回転速度センサ６４により検出されるエンジン回転速度Ｎ_Ｅ［ｒｐｍ］を表す信号、クランクポジションセンサ６６により検出されるクランク軸２６の回転角度すなわちクランク角ＡＣＲ［°］を表す信号、車速センサ６８により検出される車速Ｖ［ｋｍ／ｈ］を表す信号などがある。

電子制御装置５８からは、ハイブリッド車両１０に設けられた各装置に各種出力信号が供給される。上記出力信号としては、例えば、電動機１２の出力制御のためにインバータ５６に供給される信号、クラッチ２８等の係合力制御のために油圧制御回路３４に供給される信号などがある。

図３は、電子制御装置５８に備えられた制御機能の要部を説明するための機能ブロック線図である。図３において、電動機走行制御手段７０は、電動機１２のみによる電動機走行中において、電動機１２を、エンジン始動時に電動機１２からエンジン１４へ出力されるエンジン始動トルクＴ_Ｓ分の余力を残した状態で作動させる。

図４には、電動機回転速度軸と電動機１２の出力トルク軸とで表される２次元座標内において、電動機走行中の電動機１２の作動領域、すなわち電動機回転速度Ｎ_ＭＧに応じて電動機１２の出力トルク範囲が定められた電動機走行作動領域Ａが斜線で示されている。電動機走行作動領域Ａは、電動機１２による前進走行中において、電動機１２が更にエンジン始動トルクＴ_Ｓを出力可能な状態とされつつも電動機１２の出力トルク範囲が可及的に大きくなるように設定されている。すなわち、電動機走行作動領域Ａは、図４に実線で示す電動機１２の最大出力トルクＴ_ＭＡＸ［Ｎｍ］からエンジン始動トルクＴ_Ｓ［Ｎｍ］を引いた値すなわち図４に点線で示す値を最大値とする出力トルク範囲に設定される。

電動機走行制御手段７０は、運転者の要求出力に対応した電動機１２の要求出力トルクＴ_ＭＧと電動機回転速度Ｎ_ＭＧとの関係が、図４の電動機走行作動領域Ａ内にある場合には、電動機１２のみによる電動機走行を実施する。したがって、電動機走行制御手段７０による電動機走行中は、電動機１２のみで運転者の要求出力に応じた電動機走行を行いながら電動機１２によりエンジン１４を始動させることができる。すなわち、電動機１２から駆動輪２４へ出力される車両駆動のための駆動トルクに加えて、電動機１２からエンジン１４へエンジン始動のためのエンジン始動トルクＴ_Ｓを出力することができる。

なお、電動機走行中においては、エンジン１４を始動させるとき以外は、基本的にクラッチ２８が未係合の状態とされる。そして、電動機１２からの出力がトルクコンバータ１６や自動変速機１８等を通じて一対の駆動輪２４へ伝達され、車両が駆動させられるようになっている。

エンジン始動制御手段７２は、電動機走行中において、エンジン始動トルクＴ_Ｓ分の余力を残しつつ運転者による要求出力を電動機１２のみで出力可能か否かを判定する。具体的には、エンジン始動制御手段７２は、先ず、予め設定された関係から車速Ｖと要求出力関連値たとえばアクセル開度Ａｃｃとに基づいて電動機１２の要求出力トルクＴ_ＭＧを決定する。続いて、エンジン始動制御手段７２は、図４に示す電動機回転速度軸と出力トルク軸との２次元座標内において、運転者の要求出力に対応した電動機１２の要求出力トルクＴ_ＭＧと電動機回転速度Ｎ_ＭＧとの関係が電動機走行作動領域Ａ内にあるか否かを判定する。エンジン始動制御手段７２は、上記判定において、運転者の要求出力に対応した電動機１２の要求出力トルクＴ_ＭＧと電動機回転速度Ｎ_ＭＧとの関係が電動機走行作動領域Ａ内にあると判定された場合には、エンジン始動トルクＴ_Ｓ分の余力を残しつつ運転者による要求出力を電動機１２のみで出力可能であると判定し、また、上記関係が電動機走行作動領域Ａ内に無いと判定された場合には、エンジン始動トルクＴ_Ｓ分の余力を残しつつ運転者による要求出力を電動機１２のみで出力可能ではないと判定する。

エンジン始動制御手段７２は、電動機走行中における上記判定において、エンジン始動トルクＴ_Ｓ分の余力を残しつつ運転者による要求出力を電動機１２のみで出力可能ではないと判定された場合に、エンジン始動要求が為されたと判定してエンジン１４を始動させる。その際、エンジン始動制御手段７２は、電動機１２から駆動輪２４へ要求出力トルクＴ_ＭＧを出力させつつ、クラッチ２８を係合させて電動機１２からエンジン１４へエンジン始動トルクＴ_Ｓを出力させる。そして、エンジン回転速度Ｎ_Ｅがある程度引き上げられてからエンジン点火や燃料供給などを制御することでエンジン１４を始動させる。このように、ハイブリッド車両１０を駆動させるための駆動トルクすなわち要求出力トルクＴ_ＭＧに加えて、エンジン１４を回転駆動するためのエンジン始動トルクＴ_Ｓが出力されることで、エンジン始動時のショックの発生が抑制されるようになっている。なお、エンジン始動時には、ショックの発生を抑制するためにトルクコンバータ１６のロックアップクラッチ７４が開放状態とされる。

また、エンジン始動制御手段７２は、電動機走行中においてエンジン１４が始動させられる際に、エンジン始動要求から、電動機１２によりエンジン１４が回転駆動されてエンジン１４の有する複数の気筒内のいずれか１のピストンがピストン上死点を１より大きい回数（例えば２回）を超え、且つエンジン回転速度Ｎ_Ｅが予め設定された所定回転速度Ｎ_Ｅ１を超えるまでにかかるエンジン回転上昇時間ｔ_Ｅを検出する。上記複数の気筒内のいずれか１のピストンがピストン上死点を２回超えたか否かは、クランク角ＡＣＲに基づいて判定される。

図５は、筒内噴射型エンジンの始動時において、エンジン始動要求からの経過時間ｔとエンジン回転速度Ｎ_Ｅとの関係の一例を、エンジン始動開始直前におけるエンジン１４のクランク軸２６の回転停止位置すなわちエンジン回転停止位置Ｐ_ＢＴＤＣ［°］毎に示した図である。エンジン回転停止位置Ｐ_ＢＴＤＣは、エンジン１４の有する複数の気筒内のいずれか１のピストンが上死点（ＴＤＣ）に位置するときのクランク軸２６の回転停止位置を０［°］としたときに、その０［°］の位置から回転方向後方側への角度で表される値である。図５には、上死点前１０［°］〜８０［°］まで１０［°］刻みの各エンジン回転停止位置Ｐ_ＢＴＤＣ毎に、経過時間ｔとエンジン回転速度Ｎ_Ｅとの関係が示されている。この図５の関係は実験的に求められる。図５に示すように、エンジン始動開始からエンジン回転速度Ｎ_Ｅが所定値に上昇するまでにかかる時間は、エンジン始動開始直前のエンジン回転停止位置Ｐ_ＢＴＤＣに応じて異なる。特に、エンジン１４の有する複数の気筒内のいずれか１のピストンがピストン上死点を超えた回数が２回に満たない間は、上記時間の差が比較的大きい。しかし、エンジン１４の有する複数の気筒内のいずれか１のピストンがピストン上死点を２回超えた以降は、上記時間の差が比較的小さくなる。よって、上記所定回転速度Ｎ_Ｅ１は、たとえば、エンジン１４の有する複数の気筒内のいずれか１のピストンがピストン上死点を２回超え且つエンジン始動開始直前の各エンジン停止位置からのエンジン回転上昇時間ｔ_Ｅのばらつきの少ない回転数たとえば４４０［ｒｐｍ］付近に設定される。

また、エンジン始動制御手段７２は、検出されたエンジン回転上昇時間ｔ_Ｅが予め設定された所定時間ｔ１よりも長い場合には、次回のエンジン始動時に電動機１２から出力されるエンジン始動トルクＴ_Ｓを、それまでに用いられた複数回のエンジン始動トルクＴ_Ｓの移動平均値たとえば過去１００回以内に用いられた複数のエンジン始動トルクの平均値Ｔ_ＳＭよりも、予め設定された所定値（学習補正値）ａだけ大きい値（Ｔ_ＳＭ＋ａ）に補正する。また、エンジン始動制御手段７２は、検出されたエンジン回転上昇時間ｔ_Ｅが所定時間ｔ１よりも短い場合には、次回のエンジン始動時に電動機１２から出力されるエンジン始動トルクＴ_Ｓを、上記平均値Ｔ_ＳＭよりも予め設定された所定値ａだけ小さい値（Ｔ_ＳＭ−ａ）に補正する。上記所定時間ｔ１は、エンジン１４の始動に必要なエンジン始動トルクの大きさを判定するために、電動機１２によりエンジン１４が回転駆動されてエンジン１４の有する複数の気筒内のいずれか１のピストンがピストン上死点を１より大きい回数（例えば２回）を超えるように、予め実験的に求められる。

また、エンジン始動制御手段７２は、検出されたエンジン回転上昇時間ｔ_Ｅに応じてエンジン始動トルクＴ_Ｓが上記学習補正によって増減される度に、エンジン始動トルクＴ_Ｓ分の余力を残しつつも電動機１２の出力トルク範囲が可及的に大きくなるように電動機走行作動領域Ａを増減させる。たとえば、エンジン回転上昇時間ｔ_Ｅに応じてエンジン始動トルクＴ_Ｓが所定値ａだけ小さくされる場合には、図４に１点鎖線で示すように、電動機１２の出力トルク範囲が電動機回転速度Ｎ_ＭＧ毎に所定値ａだけ大きくされて、電動機走行作動領域Ａが増加させられる。また、エンジン回転上昇時間ｔ_Ｅに応じてエンジン始動トルクＴ_Ｓが所定値ａだけ大きくされる場合には、図４に２点鎖線で示すように、電動機１２の出力トルク範囲が電動機回転速度Ｎ_ＭＧ毎に所定値ａだけ小さくされて、電動機走行作動領域Ａが減少させられる。

図６は、電子制御装置５８の信号処理によって実行される制御作動の要部を説明するフローチャートである。このフローチャートは、電子制御装置５８による制御作動のうちのエンジン始動のための制御作動を説明するためのものであり、電動機走行中であると判定された場合に実施され、例えば数ｍｓｅｃ乃至数十ｍｓｅｃ程度の極めて短いサイクルタイムで繰り返し実行される。なお、図６の各ステップは全てエンジン始動制御手段７２に対応している。

図６において、ステップ（以下、「ステップ」を省略する）Ｓ１においては、エンジン始動トルクＴ_Ｓ分の余力を残しつつ運転者による要求出力を電動機１２のみで出力可能ではないと判定されたか否かに基づいて、エンジン始動要求が為されたか否かを判定する。

具体的には、先ず、予め設定された関係から車速Ｖと要求出力関連値たとえばアクセル開度Ａｃｃとに基づいて電動機１２の要求出力トルクＴ_ＭＧが決定される。続いて、たとえば図４に示す電動機回転速度軸と出力トルク軸との２次元座標内において、運転者の要求出力に対応した電動機１２の要求出力トルクＴ_ＭＧと電動機回転速度Ｎ_ＭＧとの関係が電動機走行作動領域Ａ内にあるか否かが判定される。その判定において、運転者の要求出力に対応した電動機１２の要求出力トルクＴ_ＭＧと電動機回転速度Ｎ_ＭＧとの関係が電動機走行作動領域Ａ内に無いと判定された場合には、エンジン始動トルクＴ_Ｓ分の余力を残しつつ運転者による要求出力を電動機１２のみで出力可能ではないと判定される。

上記Ｓ１の判定が否定される場合には、本ルーチンが終了させられる。また、上記Ｓ１の判定が肯定される場合には、Ｓ２において、Ｓ１の判定が肯定されてから即ちエンジン始動要求があると判定されてから、電動機１２によりエンジン１４が回転駆動されてエンジン１４の有する複数の気筒内のいずれか１のピストンがピストン上死点を２回以上超えたか否かが判定される。

上記Ｓ２の判定が否定される場合には、本ルーチンが終了させられる。また、上記Ｓ２の判定が肯定される場合には、Ｓ３において、エンジン回転速度Ｎ_Ｅが予め設定された所定回転速度Ｎ_Ｅ１例えば４４０［ｒｐｍ］を超えたか否かが判定される。

上記Ｓ３の判定が否定される場合には、本ルーチンが終了させられる。また、上記Ｓ３の判定が肯定される場合には、Ｓ４において、Ｓ１の判定が肯定されてから即ちエンジン始動要求があると判定されてからの経過時間ｔすなわちエンジン回転上昇時間ｔ_Ｅが、予め設定された所定時間ｔ１よりも大きいか否かが判定される。

上記Ｓ４の判定が肯定される場合には、Ｓ５において、次回のエンジン始動時に電動機１２から出力されるエンジン始動トルクＴ_Ｓが、それまでに用いられた複数回のエンジン始動トルクＴ_Ｓの移動平均値たとえば過去１００回以内に用いられた複数のエンジン始動トルクの平均値Ｔ_ＳＭよりも、予め設定された所定値ａだけ大きい値（Ｔ_ＳＭ＋ａ）に補正される。

また、上記Ｓ４の判定が肯定される場合には、Ｓ６において、次回のエンジン始動時に電動機１２から出力されるエンジン始動トルクＴ_Ｓが、それまでに用いられた複数回のエンジン始動トルクＴ_Ｓの移動平均値たとえば過去１００回以内に用いられた複数のエンジン始動トルクの平均値Ｔ_ＳＭよりも、予め設定された所定値ａだけ小さい値（Ｔ_ＳＭ−ａ）に補正される。

上記Ｓ５およびＳ６に次いで、Ｓ７では、エンジン始動トルクＴ_Ｓ分の余力を残しつつも電動機１２の出力トルク範囲が可及的に大きくなるように電動機走行作動領域Ａが再設定される。すなわち、Ｓ５においてエンジン始動トルクＴ_Ｓが所定値ａだけ大きくされた場合には、電動機１２の出力トルク範囲が電動機回転速度Ｎ_ＭＧ毎に所定値ａだけ小さくされて、電動機走行作動領域Ａが減少させられる。また、Ｓ６において、エンジン始動トルクＴ_Ｓが所定値ａだけ小さくされた場合には、電動機１２の出力トルク範囲が電動機回転速度Ｎ_ＭＧ毎に所定値ａだけ大きくされて、電動機走行作動領域Ａが増加させられる。

上述のように、車両用エンジン始動制御装置として機能する本実施例の電子制御装置５８によれば、電動機１２のみによる電動機走行中においてエンジン１４が始動させられる際に、エンジン始動要求から、エンジン１４が電動機１２により回転駆動されてエンジン回転速度Ｎ_Ｅが予め設定された所定回転速度Ｎ_Ｅ１を超えるまでにかかるエンジン回転上昇時間ｔ_Ｅが検出され、そのエンジン回転上昇時間ｔ_Ｅが予め設定された所定時間ｔ１よりも長い場合には、次回のエンジン始動時において電動機１２からエンジン１４へ出力されるエンジン始動トルクＴ_Ｓが予め設定された所定値ａ大きくされ、前記エンジン回転上昇時間ｔ_Ｅが前記所定時間ｔ１よりも短い場合には、次回のエンジン始動時において電動機１２からエンジン１４へ出力されるエンジン始動トルクＴ_Ｓが所定値ａ小さくされる。よって、例えば、初期設定時のエンジン始動トルクＴ_Ｓが、対象となるエンジン１４にとって所定時間ｔ１経過時点でのエンジン始動完了のためには大きすぎる場合には、次回のエンジン始動トルクＴ_Ｓが所定値ａ小さくされるので、ドライバビリティ向上を目的とした所定時間ｔ１以内のエンジン始動のために過不足なく最適なエンジン始動トルクＴ_Ｓを、エンジン機差のばらつきを考慮してエンジン毎に最適に設定することができる。そのため、エンジン始動トルクＴ_Ｓ分の余力を残しつつもできるだけ電動機１２によりハイブリッド車両１０を駆動させることができ、車両燃費が向上する。

また、本実施例の電子制御装置５８によれば、エンジン回転上昇時間ｔ_Ｅに応じてエンジン始動トルクＴ_Ｓが増減される際には、過去１００回以内に用いられたエンジン始動トルクＴ_Ｓの平均値Ｔ_ＳＭに基づいて増減されることから、例えば検出されるエンジン回転上昇時間ｔ_Ｅが異常値等であることに起因してエンジン始動トルクＴ_Ｓが大幅に変動することを抑制することができる。

また、本実施例の電子制御装置５８によれば、電動機１２は、電動機走行中においては、エンジン始動トルクＴ_Ｓ分の余力を残した状態となるように出力トルク範囲が定められた電動機走行作動領域Ａ内で作動させられ、その電動機走行作動領域Ａは、エンジン回転上昇時間ｔ_Ｅに応じてエンジン始動トルクＴ_Ｓが減少させられる度に増加するように設定される。よって、エンジン機差ばらつきを考慮した最適な電動機走行作動領域Ａが設定されるので、エンジン始動トルクＴ_Ｓ分の余力を残しつつもできるだけ電動機１２によりハイブリッド車両１０を駆動させることができ、車両燃費が向上する。

また、本実施例の電子制御装置５８によれば、エンジン回転上昇時間ｔ_Ｅは、エンジン始動要求から、エンジン１４が電動機１２により回転駆動されてそのエンジン１４が有する複数の気筒内のいずれか１のピストンがピストン上死点を２回以上超え、且つエンジン回転速度Ｎ_Ｅが予め設定された所定回転速度Ｎ_Ｅ１を超えるまでにかかる時間であることから、エンジン１４のピストンがピストン上死点を２回以上超えた後は、エンジン回転速度Ｎ_Ｅが所定回転速度Ｎ_Ｅ１を超えるまでにかかる経過時間ｔがエンジン回転停止位置Ｐ_ＢＴＤＣの影響を受けてばらつくことが抑制されるので、エンジン１４毎のエンジン回転上昇時間ｔ_Ｅの違いを正確に検出することができる。

以上、本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明したが、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、別の態様でも実施され得る。

例えば、前述の実施例では、エンジン回転上昇時間ｔ_Ｅに応じてエンジン始動トルクＴ_Ｓが増減される際には、最新の過去１００回以内に用いられたエンジン始動トルクＴ_Ｓの平均値Ｔ_ＳＭに基づいて増減されるようになっていたが、これに限らず、前回用いられたエンジン始動トルクＴ_Ｓ、又はそれまでに用いられた所定回数分の平均値で算出されるエンジン始動トルクＴ_Ｓに基づいて増減されればよい。たとえば、検出されたエンジン回転上昇時間ｔ_Ｅが予め設定された所定時間ｔ１よりも長い場合または短い場合には、次回のエンジン始動時に電動機１２から出力されるエンジン始動トルクＴ_Ｓを、前回用いられたエンジン始動トルクＴ_Ｓよりも所定値ａだけ大きくするまたは小さくするように構成されてもよい。

また、前述の実施例では、図６のＳ２において、エンジン始動要求から、エンジン１４が電動機１２により回転駆動されてそのエンジン１４が有する複数の気筒内のいずれか１のピストンがピストン上死点を２回以上超えたか否かが判定されていたが、必ずしも設けられなくてもよい。要するに、必ずしもエンジン１４が有する複数の気筒内のいずれか１のピストンがピストン上死点を２回以上超えたか否かが判断されなくてもよい。

また、前述の実施例では、所定回転速度Ｎ_Ｅ１は、エンジン１４の有する複数の気筒内のいずれか１のピストンがピストン上死点を２回超える４４０［ｒｐｍ］付近に設定されていたが、必ずしも４４０［ｒｐｍ］でなくてもよい。実施例で用いられたエンジン１４の特性が図５に示すようになっていたために、エンジン始動開始からの経過時間ｔのばらつきが比較的に小さくなる値として４４０［ｒｐｍ］が採用されていただけであって、この値は用いられるエンジン毎に適宜設定され得る。

また、前述の実施例では、ハイブリッド車両１０に本発明が適用されていたが、これに限らず、例えば、車両用駆動力源としてのエンジンと、そのエンジンを始動させる良く知られたスタータモータとを備えた車両であっても本発明が適用され得る。

前記エンジン１４は、好適には、複数の気筒内の所定のピストンが種々のエンジン始動開始位置から上死点へ到達したときにそれぞれ始動時に必要な適切な噴射量で燃料を噴射して着火できる筒内噴射型ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどから構成される。

なお、上述したのはあくまでも一実施形態であり、その他一々例示はしないが、本発明は、その主旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づいて種々変更、改良を加えた態様で実施することができる。

１０：ハイブリッド車両（車両）
１２：電動機
１４：エンジン
５８：電子制御装置（車両用エンジン始動制御装置）
Ａ：電動機走行作動領域
Ｎ_Ｅ：エンジン回転速度
Ｎ_Ｅ１：所定回転速度
Ｎ_ＭＧ：電動機回転速度（電動機の回転速度）
Ｔ_ＭＧ：電動機の出力トルク
Ｔ_Ｓ：エンジン始動トルク
Ｔ_ＳＭ：過去の増減後のエンジン始動トルクの平均値
ａ：所定値
ｔ_Ｅ：エンジン回転上昇時間
ｔ１：所定時間

Claims

電動機と、該電動機により始動されるエンジンとを備え、該エンジンおよび該電動機の少なくとも一方により駆動される車両に用いられる車両用エンジン始動制御装置であって、
前記電動機のみによる電動機走行中において前記エンジンが始動させられる際に、エンジン始動要求から、該エンジンが該電動機により回転駆動されてエンジン回転速度が予め設定された所定回転速度を超えるまでにかかるエンジン回転上昇時間を検出し、
該エンジン回転上昇時間が予め設定された所定時間よりも長い場合には、次回のエンジン始動時において前記電動機から出力されるエンジン始動トルクを予め設定された所定値大きくし、
前記エンジン回転上昇時間が前記所定時間よりも短い場合には、次回のエンジン始動時において前記電動機から出力されるエンジン始動トルクを予め設定された所定値小さくすること
を特徴とする車両用エンジン始動制御装置。
前記エンジン回転上昇時間に応じて前記エンジン始動トルクを増減する際には、過去の増減後のエンジン始動トルクに基づいて増減することを特徴とする請求項１の車両用エンジン始動制御装置。
前記電動機は、該電動機のみによる電動機走行中においては、前記エンジン始動トルク分の余力を残した状態となるように出力トルク範囲が定められた電動機走行作動領域内で作動させられ、
該電動機走行作動領域は、前記エンジン回転上昇時間に応じて前記エンジン始動トルクが減少させられる度に増加するように設定されること
を特徴とする請求項１または２の車両用エンジン始動制御装置。
前記エンジン回転上昇時間は、エンジン始動要求から、前記エンジンが前記電動機により回転駆動されて該エンジンが有する複数の気筒内のいずれか１のピストンがピストン上死点を２回以上超え、且つエンジン回転速度が予め設定された所定回転速度を超えるまでにかかる時間であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１の車両用エンジン始動制御装置。