JP3555516B2 - エンジンの自動停止再始動装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の停止時にエンジンを自動停止させ、発進する際にエンジンを自動再始動させるエンジンの自動停止再始動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術と解決すべき課題】
自動変速機を搭載した車両のエンジン自動停止再始動装置として、例えば特開平８ー２９１７２５号公報のものがあり、この装置では、以下のようにエンジンの自動停止、再始動が行われる。即ち、セレクトレバーの位置を検出するセレクト位置センサ、車速を検出する車速センサ、エンジンの回転数を検出する回転数センサ、およびブレーキペダルが踏み込まれているかどうかを検出するブレーキセンサ等を備え、セレクトレバーがニュートラルレンジにあること、車速がゼロであること、エンジンの回転数がアイドル回転数であること、およびブレーキペダルが踏み込まれていることを検出したときに、エンジンを一時的に停止させる。また、この停止状態で、セレクトレバーがドライブレンジにあること、車速がゼロであること、エンジンの回転数がゼロであること、およびブレーキペダルが踏み込まれていないことを検出したときに、自動変速機を電気的にニュートラルレンジにホールドしてエンジンを再始動させ、エンジンがアイドル回転数になるとそのニュートラルレンジのホールドを解除する。
【０００３】
ところで、エンジンの再始動直後は吸気管負圧が発達しておらず、シリンダに吸入される空気の量が多いのでアイドリング状態からアクセルペダルを踏み込んだ場合よりも発生するエンジントルクが大きくなる。そのため、ブレーキの解放に前後してアクセルが踏み込まれるとエンジントルクが大きくなりすぎ、これが駆動系に伝達されるとショックが発生して好ましくない。また、このことはエンジンが停止されないアイドル状態から発進する場合と、エンジン停止状態からエンジンを再始動して発進する場合とで同等の加速力が得られず、乗員に違和感を与えることとなる。
【０００４】
このような問題に対して、エンジントルクの発生に同期して、モータジェネレータのトルクを吸収側に制御（発電制御）することで、過剰なトルクを吸収することも考えられるが、バッテリの種類によってはエンジン再始動時に発生する過剰トルク分の電力を吸収しきれず、バッテリの電圧が急激に高くなり、周辺の機器に影響を与えたり、発熱して劣化を促進させたりするおそれを生じる。これを回避するためにエンジン再始動の機会つまりアイドルストップの回数を制限すると燃費改善効果がそれだけ損なわれてしまう。また、点火時期の遅角や空燃比リーン化をすることでトルクを落とすことも考えられるが、その場合には燃焼が不安定になるおそれもある。
【０００５】
この発明は、このような問題点に着目してなされたもので、再始動時にアクセルペダルが踏み込まれたときのエンジン出力の増加を一時的に抑制することによりモータジェネレータによる余剰な発電を回避することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するために、請求項１の発明では、エンジンにモータジェネレータを連結し、前記モータジェネレータと車輪駆動軸との間にトルクコンバータもしくは発進クラッチ付きの自動変速機を介装し、車両停止時にエンジンを自動停止すると共に、発進する際にエンジン回転力もしくはエンジン軸出力を車輪駆動軸に伝える状態でモータジェネレータによってエンジンを再始動可能であり、エンジン軸出力や車両制動時の慣性力を受けてモータジェネレータが回生発電を可能となっている車両用エンジンにおいて、エンジンまたはモータジェネレータの回転数を検出する回転数検出手段と、アクセルペダルの操作量を検出する手段と、エンジンの再始動時にアイドル回転数を目標回転数としてモータジェネレータの回転数制御を行うモータジェネレータ回転数制御手段と、エンジンの再始動時にアクセルをオンした際には、モータジェネレータの回転数制御における目標回転数をアイドル回転数もしくはアイドル回転数近傍にしたまま、モータジェネレータの回生トルクを制限する回生トルクリミッタを設定する回生トルクリミッタ設定手段と、アクセル操作に応じてエンジン出力を制御する出力制御装置の作動を、エンジンの再始動時にはアクセルのオン操作に対して遅れて作動させる遅延手段とを備える。
【０００７】
請求項２の発明は、上記請求項１の発明の遅延手段を、アクセル開度が小であるほど遅れ期間を長くする特性に設定したものとする。
【０００８】
請求項３の発明は、上記請求項１または請求項２の発明の遅延手段を、回生トルクリミッタ設定手段により設定されたリミッタトルク初期値が大であるほど遅れ期間を長くする特性に設定したものとする。
【０００９】
【作用・効果】
上記各発明において、エンジンの再始動時にアクセルペダルが踏み込み操作（アクセルオン）されるのに伴いエンジンが燃焼トルクを発生すると、アイドル回転数を目標回転数とするモータジェネレータの回転数制御によって、モータジェネレータが駆動側から回生側に動作を変化してトルクを吸収すると共に、回生トルクリミッタによってトルクの吸収が制限され、過剰に発生する分のトルクのみが吸収される。そのため、エンジン回転数はスムーズに目標となる回転数に上昇し、エンストも防止される。したがって、アクセルペダルの踏み込み操作によって駆動力をスムーズに立ち上がらせることができ、エンジンが停止されないアイドル状態から発進する場合と、エンジン停止状態からエンジンを始動して発進する場合とで、同等の加速力、加速感を得ることができ、運転性を向上できる。
【００１０】
ただし、本発明では、アクセルペダルの踏み込み操作に対して所定の遅れ期間が経過してからエンジン出力が立ち上がるようにしている。すなわち、例えばガソリンエンジンのスロットルバルブやディーゼルエンジンの燃料噴射コントロールレバーなど、エンジンの出力制御装置の作動がアクセルペダルの操作に対して遅れるようにしている。このため、エンジン再始動時の回生トルクリミッタによるトルクの吸収量はそれだけ少量で済み、これにより充電負担が軽減されるためバッテリの劣化を防止してその耐久性をより高めることが可能になる。
【００１１】
また、吸収すべきトルクの絶対量が低減するので、回生トルクリミッタの設定値に誤差が生じたとしてもその影響は少なく、したがってより滑らかな駆動力特性および運転性が得られる。
【００１２】
さらに、請求項２の発明のようにアクセルペダルの開度が小であるほど、または請求項３の発明のように回生トルクリミッタによって設定されたリミッタトルク初期値が大であるほど、出力制御装置の遅れ期間を大とすることにより、実際のエンジン吸気量変化に応じてより適切なタイミングでエンジン出力を立ち上がらせることができるので、よりいっそう良好な運転性が得られる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。まず、本発明が前提とする、トルクリミッタにより再始動時の回生トルク吸収を行う自動停止再始動装置について説明する。
【００１４】
図１に示すように、エンジン１と無段自動変速機３との間に発電機および電動機の両機能を併せ持つモータジェネレータ２が配設される。
【００１５】
モータジェネレータ２は、エンジン１のクランクシャフトに直結されている。無段自動変速機３は、トルクコンバータ４と、前後進切替えクラッチ５と、ベルト式の無段変速機６とから構成され、エンジン１の駆動トルクをこれらを介してドライブシャフト７およびタイヤ８に伝える。
【００１６】
なお、モータジェネレータ２はエンジン１のクランクシャフトにベルトやチェーンを介して連結しても機能的には同等である。また、無段自動変速機３の代わりに有段自動変速機を用いた構成とすることもできる。また、トルクコンバータ４の代わりにエンジン１の再始動時にエンジン１側のトルクを伝える発進クラッチを備えたものとすることもできる。
【００１７】
電力コントロールユニット１２により、モータジェネレータ２が駆動、被駆動されると共に、その電力はバッテリ１３から供給またはバッテリ１３に充電される。
【００１８】
９はエンジン１ならびにモータジェネレータ２の回転数、およびエンジン１のクランク角を検出する回転数センサ、１１は車両のブレーキペダル１６（図２参照）の踏み込み量を検出するブレーキセンサ、１５はアクセルペダル１７（図２参照）の操作量を検出するアクセルセンサを示す。
【００１９】
始動制御コントロールユニット１０は、これらのセンサ信号ならびに後述するエンジンコントロールユニット２０（図２参照）からの信号に基づき、電力コントロールユニット１２にモータジェネレータ２の目標トルク、目標回転数を出力して、電力コントロールユニット１２を介して、モータジェネレータ２の制御を行う。
【００２０】
なお、始動制御コントロールユニット１０は、エンジンコントロールユニット２０内に設けられるが、車両のパワートレイン全体の制御を統括する統合コントローラ（図示しない）内に設けた構成とすることもできる。
【００２１】
図２は、エンジンの制御システムを示しており、１１はブレーキセンサ、１５はアクセルセンサ、９は回転数センサ、２１はエンジンの冷却水温を検出する水温センサ、２２は自動変速機３のセレクトレバーの位置を検出するセレクト位置センサ、２３は車速を検出する車速センサを示す。
【００２２】
エンジンコントロールユニット２０は、これらのセンサ信号に基づいて、エンジン１の自動停止（アイドルストップ）および始動（再始動）を制御する。また、エアフローメータ２４で計測されるエンジン１の吸入空気量と回転数センサ９で計測されるエンジン回転数およびエンジン回転の位相（クランク角）とに基づいて、吸入空気量に見合った燃料量とエンジン負荷およびエンジン回転数に見合った点火時期とを演算し、演算した燃料量を供給すべく各気筒の吸気ポートに設けた燃料インジェクタ２５を駆動すると共に、演算した点火時期に合わせて各気筒の点火プラグ２６の点火を制御する。
【００２３】
また、吸気系には開度を電子制御可能な電制スロットルバルブ２７が備えられ、図示しない統合コントローラから入力される目標エンジントルクに応じてエンジン１の吸入空気量を制御する。
【００２４】
なお、エンジン１はガソリンエンジンを示すが、ディーゼルエンジンを用いた構成とすることも可能であり、その場合は燃料噴射ポンプのコントロールレバー開度に応じて燃料噴射量を制御することによりトルクが制御される。
【００２５】
次に、エンジンの自動停止および再始動制御の内容を、図３、図４のフローチャートに基づいて説明する。
【００２６】
図３に示すように、ステップ１〜５では、暖機運転が終了していること、ブレーキペダル１６が踏み込まれている（オン）こと、車速がほぼ０ｋｍ／ｈであること、アクセルペダル１７が踏み込まれていない（オフ）こと、エンジン１の回転数がアイドル回転数（例えば、８００ｒｐｍ）以下であることを判断する。
【００２７】
ステップ６では、これらの条件が全て成立したのが初めて（フラグＦＣＯＮＤ＝０）かどうかを判別し、初めてであれば、ステップ７にてディレイ時間およびフラグＦＣＯＮＤ＝１を設定する。
【００２８】
ステップ８では、セレクトレバーの位置を見る。リバースレンジにないときは、ステップ９以降に進む。
【００２９】
リバースレンジのときは、エンジン１の自動停止を行わず、エンジン１が停止中にある場合、ステップ２９〜３２よりステップ２２以降に進んで、エンジン１を再始動（後述する）する。
【００３０】
リバースレンジにないとき、つまりドライブレンジもしくはニュートラルレンジもしくはパーキングレンジのときは、ステップ９にてリバースレンジにないことを示すフラグＦＲＦＳＴ＝０をセットし、ステップ１０にてエンジン１が停止中かどうかを見る。
【００３１】
エンジン１が停止中でなければ、ステップ１１からステップ７で設定したディレイ時間が経過したときに、ステップ１２〜１７のエンジン停止モードに入る。
【００３２】
ステップ１２〜１４では、モータジェネレータ２のモータトルク＝０とし、エンジン１の燃料噴射を停止する。ステップ１５〜１７では、エンジン停止シーケンスが初めて（フラグＦＩＳＴＰＦＳＴ＝０）かどうかを判別し、初めてであれば、アイドルストップ（Ｉ／Ｓ）許可時間およびフラグＦＩＳＴＰＦＳＴ＝１の設定後、エンジン１の停止を示すフラグＦＥＮＧＳＴＲＴ＝０をセットする。
【００３３】
このように、車両を一時停止する場合、エンジン１を一時的に自動停止する。なお、このエンジン１の自動停止はドライブレンジにあるときにのみ行うようにしても良い。
【００３４】
一方、ステップ１〜４の条件が外れた場合、すなわちエンジンが自動停止中にある場合、ブレーキペダル１６が解放される（オフ）と、あるいはアクセルペダル１７が踏み込まれる（オン）と、ステップ１８にてフラグＦＣＯＮＤをクリア（＝０）し、ステップ１９よりステップ２２以降のエンジン再始動モードに入る。
【００３５】
ステップ２２〜２４では、始動制御コントロールユニット１０に目標起動トルクを与え、モータジェネレータ２の駆動を開始すると共に、初めに、吸気管負圧（Ｂｏｏｓｔ）の発達時間に相当するディレイ時間およびエンジン１の始動を示すフラグＦＥＮＧＳＴＲＴ＝１を設定する。
【００３６】
Ｂｏｏｓｔの発達時間に相当するディレイ時間は、エンジン１の起動（大気圧状態）からアクセルをオフのままＢｏｏｓｔがマイナス５００ｍｍＨｇ相当になるまでの時間で、例えば１．５秒程度に設定している。
【００３７】
ステップ２５では、アクセルペダル１７が踏み込まれているかどうかを判定する。アクセルペダル１７が踏み込まれていない始動時は、ステップ２６〜２８にて始動制御コントロールユニット１０にアイドル回転数を目標回転数に設定してモータジェネレータ２の回転数制御に移行すると共に、ステップ２４で設定したＢｏｏｓｔの発達時間に相当するディレイ時間が経過した後、燃料噴射を開始する。エンジン１が完爆すれば、モータジェネレータ２のトルク＝０のトルク制御に入り、再始動制御を終了する。
【００３８】
アクセルペダル１７が踏み込まれているときは、ステップ３３〜３５にて始動制御コントロールユニット１０にアイドル回転数を目標回転数に設定してモータジェネレータ２の回転数制御に移行（ステップ２６にて回転数制御に入った後、アクセルペダル１７が踏み込まれた場合は継続）すると共に、燃料噴射を開始する。エンジン１が完爆すれば、後述の回生トルクリミッタの解除と共に、ステップ３６にてモータジェネレータ２のトルク＝０のトルク制御に入り、再始動制御を終了する。
【００３９】
そして、このエンジン１の再始動時に再始動制御に並行して、モータジェネレータ２の回生トルクを制限する回生トルクリミッタ制御（回生トルクリミッタの設定）を行う。
【００４０】
図４に示すように、ステップ１０１では、フラグＦＣＹＬＢＲＮを見て、次に点火タイミングがくる気筒が燃焼するかどうかを判定する。これは、後述するフラグがセットされないうちは、フラグＦＣＹＬＢＲＮ＝０によりステップ１０９に進む。
【００４１】
ステップ１０９では、エンジン１のクランク角を基に、現在のクランク角位置がどの気筒の圧縮行程にあるかを示すフラグＣＹＬＣＳと、該気筒に燃料が噴射されたかどうかを示すフラグＦＨＩＮＪＥＸ（ＣＹＬＣＳ）とにより、次に点火タイミングがくる気筒に燃料が噴射された（フラグＦＨＩＮＪＥＸ（ＣＹＬＣＳ）＝１）かどうかを判定する。
【００４２】
燃料が噴射されていないときは、ステップ１１０にて所定のディレイ時間ＴＦＣＢＮＤＥＣを設定すると共に、フローの実行周期（１０ｍｓ）毎に、ステップ１１１にて回生トルクリミッタＴＲＱＬＭＴＳＴの初期値の演算（更新）を繰り返す。
【００４３】
燃料が噴射されると、ステップ１０２にて次に点火タイミングがくる気筒が燃焼すると推定するフラグＦＣＹＬＢＲＮをセット（＝１）する。以降は、ステップ１０１からも同じルーチンを進む。
【００４４】
ステップ１０３では、ステップ１１０で設定したディレイ時間ＴＦＣＢＮＤＥＣが０になったかどうかを見、０でない場合は、フローの実行周期（１０ｍｓ）毎に、ステップ１１２にて回生トルクリミッタＴＲＱＬＭＴＳＴの初期値の演算（更新）を繰り返し、ステップ１１３にてディレイ時間ＴＦＣＢＮＤＥＣを減算する。
【００４５】
回生トルクリミッタＴＲＱＬＭＴＳＴの初期値は、エンジンの停止時間（燃料カット開始からの時間）ＴＩＳＴＰＯＮと、エンジンの起動後経過時間ＴＩＳＴＰＯＦとの関数で与え、これらを基に、図５のような特性に設定したマップを検索して求める。図６はマップの例を示す。
【００４６】
エンジンの起動直後は、Ｂｏｏｓｔが発達しておらず、余剰空気を吸い込む分、発生するエンジントルクが大きくなり、時間が経過するのにしたがい、Ｂｏｏｓｔが発達して、余剰空気がなくなる。また、エンジンの停止後、起動するまでの時間が長いと、停止前のＢｏｏｓｔはなくなり大気圧になるが、短いほど、Ｂｏｏｓｔは残る。したがって、エンジンの停止時間ＴＩＳＴＰＯＮが長く、エンジンの起動後経過時間ＴＩＳＴＰＯＦが短かいときほど、回生トルクリミッタＴＲＱＬＭＴＳＴの初期値は、大きな余剰空気に相当する分のトルクを吸収するように大きな値に設定し、エンジンの停止時間ＴＩＳＴＰＯＮが短く、エンジンの起動後経過時間ＴＩＳＴＰＯＦが長くなるほど、回生トルクリミッタＴＲＱＬＭＴＳＴの初期値を小さくするように設定している。
【００４７】
図７にエンジンの起動とほぼ同時にアクセルを踏み込んだとき（エンジンの起動後経過時間ＴＩＳＴＰＯＦがほぼ０秒）と、エンジンの起動後、例えば０．８秒経過してからアクセルを踏み込んだときの、アクセル踏み込み時点からの余剰空気と、吸収すべきトルク要求値の特性を示す。エンジンの起動とほぼ同時にアクセルを踏み込んだときは、余剰空気が大きい分、吸収すべきトルクは大きく、時間の経過と共に余剰空気が減少して、例えば０．７秒後（エンジン負荷による）はトルクの吸収は不要となる。また、エンジンの起動後、例えば０．８秒経過してからアクセルを踏み込んだときは、余剰空気はほとんどなく、吸収すべきトルクは極めて小さくなる。ただし、図７は起動時の吸気管圧力を大気圧としている。
【００４８】
なお、回生トルクリミッタＴＲＱＬＭＴＳＴの初期値は、エンジンの起動後経過時間ＴＩＳＴＰＯＦのみの関数として与えても良い。
【００４９】
ステップ１０３にて、ステップ１１０で設定したディレイ時間ＴＦＣＢＮＤＥＣが０になったことが判定されると、ステップ１０４以降に入る。
【００５０】
ディレイ時間ＴＦＣＢＮＤＥＣは、次に圧縮行程がくる気筒の、その圧縮行程から点火タイミングまでの時間に設定している。したがって、エンジンが燃焼トルクを発生したときにステップ１０４以降に入る。このディレイ時間ＴＦＣＢＮＤＥＣは、燃焼のピークに合うように、点火タイミングより所定時間長くしても良い。
【００５１】
ステップ１０４では、モータジェネレータ２のトルク（回生トルク）が所定値以下（０もしくは０近傍）の状態を所定時間継続したかどうかを判定する。
【００５２】
モータジェネレータ２の回生トルクが所定値以下になっていないとき（吸収すべきトルクが大きいとき）は、ステップ１０６にて回生トルクリミッタＴＲＱＬＭＴＳＴ（初期値）の減算を行う。これは、フローの実行周期（１０ｍｓ）毎に、前回値から所定値ＤＴＴＲＱＬＭＴを、目標値ＴＧＴＲＱＬＭＴ（０もしくは０近傍）を下回らない範囲において、減算する。
【００５３】
モータジェネレータ２の回生トルクが所定値以下（０もしくは０近傍）の状態を所定時間継続すると、エンジンの完爆と判定して、ステップ１０７にてフラグｆＫＡＮＢＡＫＵ＝１をセットすると共に、ステップ１０８にて回生トルクリミッタＴＲＱＬＭＴＳＴの加算（解除）を行う。これは、フローの実行周期（１０ｍｓ）毎に、前回値に所定値ＤＬＴＬＭＴＰを、最大値ＴＧＴＲＱＭＡＸを上回らない範囲において、加算する。
【００５４】
即ち、図８のように、エンジンの起動と同時に回生トルクリミッタＴＲＱＬＭＴＳＴの初期値の演算を始め、エンジンが燃焼トルクを発生するタイミングを起点に、その回生トルクリミッタＴＲＱＬＭＴＳＴを所定の傾き（所定値ＤＬＴＬＭＴＰ／１０ｍｓ）で０もしくは０近傍に減算していく。完爆後は、回生トルクリミッタＴＲＱＬＭＴＳＴを解除するように加算する。
【００５５】
ステップ１１１，１１２での回生トルクリミッタＴＲＱＬＭＴＳＴの初期値の演算値およびステップ１０６，１０８での回生トルクリミッタＴＲＱＬＭＴＳＴの減算値、加算値は、その演算毎に、アクセルペダル１７が踏み込まれているときにのみ、始動制御コントロールユニット１０に送信する。
【００５６】
なお、これらの演算は簡単のため正の値で行っているが、回生トルクはマイナスの値であるため、回生トルクリミッタＴＲＱＬＭＴＳＴはマイナス値に変換して送信する。
【００５７】
このように構成したため、エンジン１が自動停止している状態からブレーキペダル１６を解放した場合（アクセルペダル１７は踏み込んでいない場合）、モータジェネレータ２が駆動され、エンジン１が再始動される。
【００５８】
アイドル回転数を目標回転数としてモータジェネレータ２の回転数制御が行われ、Ｂｏｏｓｔの発達時間に相当するディレイ時間の経過後（アイドル回転数に到達）に燃料噴射が開始されると共に、エンジントルクが発生すると、回転数制御によるモータジェネレータ２のトルクの減少、回生が行われる。
【００５９】
このため、図９のようにエンジン回転数はスムーズに立ち上げられ、アイドル回転数に維持される。
【００６０】
モータジェネレータ２のトルクが所定値以下の状態が所定時間続くと、完爆と判定され、再始動が終了されるが、くすぶり、失火等でエンジントルクが出ない場合は、回転数制御によりモータジェネレータ２が駆動される。したがって、エンジントルクの発生が遅れても、エンストに陥ることはなく、クリープトルクは確実に維持される。
【００６１】
一方、エンジン１が自動停止している状態からブレーキペダル１６を解放して、アクセルペダル１７を踏み込んだ場合、モータジェネレータ２が駆動され、アイドル回転数を目標回転数としてモータジェネレータ２の回転数制御が行われ、アクセルペダル１７の踏み込みと同時に燃料噴射が開始されると共に、モータジェネレータ２の回生トルクリミッタが設定される。
【００６２】
この回生トルクリミッタは、エンジンの停止時間とエンジンの起動後経過時間とを基に、停止時間が長く、起動後経過時間が短かいときほど、過剰に発生するエンジントルクを吸収するように、初期値が演算設定される。停止時間が長く、起動後経過時間が短かいつまりブレーキペダル１６を解放してすぐにアクセルペダル１７を踏み込んだときほど、Ｂｏｏｓｔが発達しておらず、余剰空気が大きく、過剰にエンジントルクが発生するのであるが、その過剰なエンジントルクを吸収するように、初期値が演算設定される。
【００６３】
即ち、アクセルペダル１７の踏み込みにより燃料噴射が開始され、エンジンが燃焼トルクを発生すると、アイドル回転数を目標回転数とするモータジェネレータ２の回転数制御によって、図１０のようにモータジェネレータ２が駆動側から回生側に動作を変化してトルクを吸収すると共に、その回生トルクリミッタによって設定値（初期値）にトルクの吸収が制限される。
【００６４】
この場合、エンジンが燃焼トルクを発生する前は、モータジェネレータ２はトルクが回生トルクリミッタに張り付くことなく力行駆動されるが、エンジンが燃焼トルクを発生すると、モータジェネレータ２はトルクが回生トルクリミッタに張り付き（モータジェネレータ２の回生トルクが回生トルクリミッタに一致する）回生動作される。
【００６５】
そして、この初期値の設定後、回生トルクリミッタは所定の傾きで０もしくは０近傍に減算、即ち、図１０のようにモータジェネレータ２によるトルクの吸収を減少させるように制御される。
【００６６】
回生トルクリミッタがない場合は、モータジェネレータ２がアイドル回転数維持分の燃焼トルク以外の全てのトルクを吸収するように動作してしまうが、その回生トルクリミッタの初期設定および減算設定によって過剰分のトルクのみが吸収される。
【００６７】
モータジェネレータ２のトルクは回生トルクリミッタに張り付いたままとなり、したがってアイドル回転数を目標回転数とするモータジェネレータ２の回転数制御のまま、エンジン回転数はアイドル回転数から目標となる回転数にスムーズに上昇される。もちろん、そのモータジェネレータ２の回転数制御によって、くすぶり、失火等でエンジントルクの発生が遅れても、エンストに陥ることは防止される。
【００６８】
そして、モータジェネレータ２のトルクが所定値以下（０もしくは０近傍）の状態が所定時間続くと、完爆と判定され、再始動が終了される。ただし、図１０では表していないが、完爆後、回生トルクリミッタは解除されると共に、モータジェネレータ２の回転数制御からトルク制御に移行される。
【００６９】
このように、Ｂｏｏｓｔの発達状態を基に、過剰なエンジントルクを吸収するべく回生トルクリミッタを設定するので、ブレーキペダル１６を解放して、アクセルペダル１７を踏み込んだ場合に、オーバーシュートトルクを的確に吸収でき、車両発進時の駆動力をスムーズに立ち上がらせることができる。
【００７０】
したがって、エンジンが停止されないアイドル状態から発進する場合と、エンジン停止状態からエンジンを始動して発進する場合とで、同等の加速力、加速感を得ることができ、運転性を向上できる。
【００７１】
なお、回生トルクリミッタの初期値は、エンジンの停止時間とエンジンの起動後経過時間とを基に設定しているが、エンジンの起動後経過時間のみの関数として与えれば、制御を簡略化できる。また、吸気管負圧を検出する吸気圧センサを設け、その検出値を基に回生トルクリミッタの初期値の設定を行えば、設定を一層的確に行える。
【００７２】
また、回生トルクリミッタは、初期値の設定後、所定の傾き（所定値ＤＴＴＲＱＬＭＴ／１０ｍｓ）で０もしくは０近傍に変化させているが、吸気管負圧に応じて可変つまり吸気管負圧が大きいときは傾きを小さくし、小さくなるにしたがい傾きを大きくするように変化させても良い。このようにすれば、エンジンの燃焼トルクの発生後、過剰分のトルクを一層的確に吸収できる。
【００７３】
また、モータジェネレータ２のトルクが所定値以下（０もしくは０近傍）の状態が所定時間、つまり回生トルクリミッタが０もしくは０近傍となった状態が所定時間続くと、エンジンの完爆と判定しているが、モータジェネレータ２の回生トルクが回生トルクリミッタに張り付いた状態（エンジンが燃焼トルクを発生している状態）が所定時間継続した時点、もしくは、燃焼トルクを発生するエンジンの燃焼サイクルが所定サイクル数に達した時点で、完爆と判定しても良い。
【００７４】
また、この例では、回生トルクリミッタの設定を小さめにして、アイドルストップ後の加速力を従来より大きめにすることも可能であり、このようにすることで、発進性能の向上を図ることができる。
【００７５】
ところで、上述のようにして、再始動時にブレーキペダル１６が解放され、アクセルペダル１７が踏み込まれた場合に、オーバーシュートトルクを的確に吸収し、車両発進時の駆動力をスムーズに立ち上がらせるためには、オーバーシュートトルク分の回収電力を十分に吸収できるだけのバッテリ能力が無ければならない。鉛酸バッテリなど、バッテリの種類によっては大きなオーバーシュートトルクの吸収に適さず、発熱を起こして劣化が進んでしまう場合がある。このような場合には何らかの方法により吸収すべきオーバーシュートトルクの発生を抑えてやる必要がある。
【００７６】
これに対して、図７について説明したように、エンジンの起動後、ある程度の時間遅れてアクセルペダルが踏み込まれたときは、余剰空気はほとんどなく、吸収すべきトルクは極めて小さくなる。本発明はこのような点に着目して、アクセルペダルの踏み込み操作に対して、実際のスロットル開度が遅れて変化するように構成している。以下、このような制御を行うための制御内容につき、図１１に示した流れ図に沿って説明する。
【００７７】
この制御は、基本的にはアクセルペダル１７の操作量（アクセル開度とも言う。）に応じてスロットルバルブ２７（図２参照）の開度を制御するものであり、図３に示したエンジン自動停止・再始動の制御と並行して周期的に実行される。この制御の当初にはまずエンジンの完爆判定を行う（ステップ３０１）。完爆判定が成立つまり完爆していればそれ以後はスロットル開度の遅延制御は行わず、遅延開始フラグＤＬＹＳＥＴを０にクリヤし、アクセルセンサ１５から読み込んだアクセル開度に応じて設定した目標スロットル開度ＴＶＯと一致するようにエンジンのスロットル開度を遅滞なく制御する（ステップ３０２〜３０４）。
【００７８】
ステップ３０１において完爆判定が成立していない再始動条件のときには、次にアイドルスイッチ（図示せず）の状態を検知する。アイドルスイッチは、アクセルペダル１７が踏み込まれていないときにオン、踏み込まれたときにオフとなるアイドル検出用のスイッチである。これがオンのときはアイドル状態でありスロットル開度を遅延制御する必要がないので上述したステップ３０３以下の処理により通常のスロットル開度制御を行う。
【００７９】
これに対して、アイドルスイッチがオフつまりアクセルペダル１７が踏み込まれているときには、アクセルセンサ１５からの開度読み込み結果とこれに基づく目標スロットル開度ＴＶＯの設定を行い、ついで遅延開始フラグＤＬＹＳＥＴの状態を判定する（ステップ３０６〜３０８）。この流れの当初にはＤＬＹＳＥＴ＝０となっているので、次のステップ３０９の処理によりスロットル開度制御のディレイ時間Ｔを設定すると共にＤＬＹＳＥＴを１にセットする。一度ＤＬＹＳＥＴ＝１にセットされると次回の処理からはディレイ時間Ｔの設定は迂回する。つまり、この場合アクセルペダル１７が踏み込まれた当初にのみその量を検出し、ディレイ時間Ｔの設定を行う。
【００８０】
ディレイ時間Ｔは、例えば図１２に示したようにアクセル開度が小であるほど、または上述したリミッタトルクの初期値が大であるほど長くなるようにマップ検索等により設定し、これにより実際の吸入空気量変化によりよく対応した適切なディレイ時間を設定するようにしている。そして、以後のステップ３１０〜３１２の処理により、前述のようにして設定したディレイ時間だけ遅れてスロットル開度が変化するように目標スロットル開度ＴＶＯの指令を遅らせる。
【００８１】
なお、この場合上述したようにアクセルペダル１７が踏み込まれた当初のアクセル開度によってディレイ時間Ｔを設定しているが、アクセル開度の時々刻々の変化量に応じてディレイ時間Ｔを可変設定するように構成してもよい。
【００８２】
図１３にこのような遅延制御時のトルク吸収量の変化を示す。図１０との比較から明らかなように、エンジン再始動時にアクセルペダルが踏み込まれたときのトルク吸収量を遅延制御を行わないときよりも十分に抑制することができる。これによりトルク吸収のためのバッテリの負担を相応に軽減できるため、その発熱等に原因する劣化を回避して耐久性を改善できるとともに、アイドルストップ条件では確実にエンジンを自動停止させて燃費向上効果を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の構成図。
【図２】エンジンの制御系統の実施形態の構成図。
【図３】上記実施形態の基本的な制御内容を示す流れ図。
【図４】上記実施形態の基本的な制御内容を示す流れ図。
【図５】回生トルクリミッタの初期値の特性図。
【図６】回生トルクリミッタのマップ図。
【図７】アクセル踏み込み時点からの余剰空気と吸収すべきトルク要求値の特性図。
【図８】回生トルクリミッタのタイミングチャート。
【図９】エンジン再始動時（アクセルオフ）のタイミングチャート。
【図１０】エンジン再始動時（アクセルオン・遅延制御なし）のタイミングチャート。
【図１１】上記実施形態の遅延制御の制御内容を示す流れ図。
【図１２】遅延時間（ディレイ時間）のマップ図。
【図１３】エンジン再始動時（アクセルオン・遅延制御あり）のタイミングチャート。
【符号の説明】
１ エンジン
２ モータジェネレータ
３ 無段自動変速機
４ トルクコンバータ
７ ドライブシャフト
８ タイヤ
９ 回転数センサ（回転数検出手段）
１０ 始動制御コントロールユニット（遅延手段の機能を含む）
１１ ブレーキセンサ
１２ 電力コントロールユニット
１３ バッテリ
１５ アクセルセンサ（アクセル操作量を検出する手段）
２０ エンジンコントロールユニット
２１ 水温センサ
２２ セレクト位置センサ
２３ 車速センサ
２４ エアフローメータ
２５ 燃料インジェクタ
２６ 点火プラグ
２７ 電制スロットルバルブ
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の停止時にエンジンを自動停止させ、発進する際にエンジンを自動再始動させるエンジンの自動停止再始動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術と解決すべき課題】
自動変速機を搭載した車両のエンジン自動停止再始動装置として、例えば特開平８ー２９１７２５号公報のものがあり、この装置では、以下のようにエンジンの自動停止、再始動が行われる。即ち、セレクトレバーの位置を検出するセレクト位置センサ、車速を検出する車速センサ、エンジンの回転数を検出する回転数センサ、およびブレーキペダルが踏み込まれているかどうかを検出するブレーキセンサ等を備え、セレクトレバーがニュートラルレンジにあること、車速がゼロであること、エンジンの回転数がアイドル回転数であること、およびブレーキペダルが踏み込まれていることを検出したときに、エンジンを一時的に停止させる。また、この停止状態で、セレクトレバーがドライブレンジにあること、車速がゼロであること、エンジンの回転数がゼロであること、およびブレーキペダルが踏み込まれていないことを検出したときに、自動変速機を電気的にニュートラルレンジにホールドしてエンジンを再始動させ、エンジンがアイドル回転数になるとそのニュートラルレンジのホールドを解除する。
【０００３】
ところで、エンジンの再始動直後は吸気管負圧が発達しておらず、シリンダに吸入される空気の量が多いのでアイドリング状態からアクセルペダルを踏み込んだ場合よりも発生するエンジントルクが大きくなる。そのため、ブレーキの解放に前後してアクセルが踏み込まれるとエンジントルクが大きくなりすぎ、これが駆動系に伝達されるとショックが発生して好ましくない。また、このことはエンジンが停止されないアイドル状態から発進する場合と、エンジン停止状態からエンジンを再始動して発進する場合とで同等の加速力が得られず、乗員に違和感を与えることとなる。
【０００４】
このような問題に対して、エンジントルクの発生に同期して、モータジェネレータのトルクを吸収側に制御（発電制御）することで、過剰なトルクを吸収することも考えられるが、バッテリの種類によってはエンジン再始動時に発生する過剰トルク分の電力を吸収しきれず、バッテリの電圧が急激に高くなり、周辺の機器に影響を与えたり、発熱して劣化を促進させたりするおそれを生じる。これを回避するためにエンジン再始動の機会つまりアイドルストップの回数を制限すると燃費改善効果がそれだけ損なわれてしまう。また、点火時期の遅角や空燃比リーン化をすることでトルクを落とすことも考えられるが、その場合には燃焼が不安定になるおそれもある。
【０００５】
この発明は、このような問題点に着目してなされたもので、再始動時にアクセルペダルが踏み込まれたときのエンジン出力の増加を一時的に抑制することによりモータジェネレータによる余剰な発電を回避することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するために、請求項１の発明では、エンジンにモータジェネレータを連結し、前記モータジェネレータと車輪駆動軸との間にトルクコンバータもしくは発進クラッチ付きの自動変速機を介装し、車両停止時にエンジンを自動停止すると共に、発進する際にエンジン回転力もしくはエンジン軸出力を車輪駆動軸に伝える状態でモータジェネレータによってエンジンを再始動可能であり、エンジン軸出力や車両制動時の慣性力を受けてモータジェネレータが回生発電を可能となっている車両用エンジンにおいて、エンジンまたはモータジェネレータの回転数を検出する回転数検出手段と、アクセルペダルの操作量を検出する手段と、エンジンの再始動時にアイドル回転数を目標回転数としてモータジェネレータの回転数制御を行うモータジェネレータ回転数制御手段と、エンジンの再始動時にアクセルをオンした際には、モータジェネレータの回転数制御における目標回転数をアイドル回転数もしくはアイドル回転数近傍にしたまま、モータジェネレータの回生トルクを制限する回生トルクリミッタを設定する回生トルクリミッタ設定手段と、アクセル操作に応じてエンジン出力を制御する出力制御装置の作動を、エンジンの再始動時にはアクセルのオン操作に対して遅れて作動させる遅延手段とを備える。
【０００７】
請求項２の発明は、上記請求項１の発明の遅延手段を、アクセル開度が小であるほど遅れ期間を長くする特性に設定したものとする。
【０００８】
請求項３の発明は、上記請求項１または請求項２の発明の遅延手段を、回生トルクリミッタ設定手段により設定されたリミッタトルク初期値が大であるほど遅れ期間を長くする特性に設定したものとする。
【０００９】
【作用・効果】
上記各発明において、エンジンの再始動時にアクセルペダルが踏み込み操作（アクセルオン）されるのに伴いエンジンが燃焼トルクを発生すると、アイドル回転数を目標回転数とするモータジェネレータの回転数制御によって、モータジェネレータが駆動側から回生側に動作を変化してトルクを吸収すると共に、回生トルクリミッタによってトルクの吸収が制限され、過剰に発生する分のトルクのみが吸収される。そのため、エンジン回転数はスムーズに目標となる回転数に上昇し、エンストも防止される。したがって、アクセルペダルの踏み込み操作によって駆動力をスムーズに立ち上がらせることができ、エンジンが停止されないアイドル状態から発進する場合と、エンジン停止状態からエンジンを始動して発進する場合とで、同等の加速力、加速感を得ることができ、運転性を向上できる。
【００１０】
ただし、本発明では、アクセルペダルの踏み込み操作に対して所定の遅れ期間が経過してからエンジン出力が立ち上がるようにしている。すなわち、例えばガソリンエンジンのスロットルバルブやディーゼルエンジンの燃料噴射コントロールレバーなど、エンジンの出力制御装置の作動がアクセルペダルの操作に対して遅れるようにしている。このため、エンジン再始動時の回生トルクリミッタによるトルクの吸収量はそれだけ少量で済み、これにより充電負担が軽減されるためバッテリの劣化を防止してその耐久性をより高めることが可能になる。
【００１１】
また、吸収すべきトルクの絶対量が低減するので、回生トルクリミッタの設定値に誤差が生じたとしてもその影響は少なく、したがってより滑らかな駆動力特性および運転性が得られる。
【００１２】
さらに、請求項２の発明のようにアクセルペダルの開度が小であるほど、または請求項３の発明のように回生トルクリミッタによって設定されたリミッタトルク初期値が大であるほど、出力制御装置の遅れ期間を大とすることにより、実際のエンジン吸気量変化に応じてより適切なタイミングでエンジン出力を立ち上がらせることができるので、よりいっそう良好な運転性が得られる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。まず、本発明が前提とする、トルクリミッタにより再始動時の回生トルク吸収を行う自動停止再始動装置について説明する。
【００１４】
図１に示すように、エンジン１と無段自動変速機３との間に発電機および電動機の両機能を併せ持つモータジェネレータ２が配設される。
【００１５】
モータジェネレータ２は、エンジン１のクランクシャフトに直結されている。無段自動変速機３は、トルクコンバータ４と、前後進切替えクラッチ５と、ベルト式の無段変速機６とから構成され、エンジン１の駆動トルクをこれらを介してドライブシャフト７およびタイヤ８に伝える。
【００１６】
なお、モータジェネレータ２はエンジン１のクランクシャフトにベルトやチェーンを介して連結しても機能的には同等である。また、無段自動変速機３の代わりに有段自動変速機を用いた構成とすることもできる。また、トルクコンバータ４の代わりにエンジン１の再始動時にエンジン１側のトルクを伝える発進クラッチを備えたものとすることもできる。
【００１７】
電力コントロールユニット１２により、モータジェネレータ２が駆動、被駆動されると共に、その電力はバッテリ１３から供給またはバッテリ１３に充電される。
【００１８】
９はエンジン１ならびにモータジェネレータ２の回転数、およびエンジン１のクランク角を検出する回転数センサ、１１は車両のブレーキペダル１６（図２参照）の踏み込み量を検出するブレーキセンサ、１５はアクセルペダル１７（図２参照）の操作量を検出するアクセルセンサを示す。
【００１９】
始動制御コントロールユニット１０は、これらのセンサ信号ならびに後述するエンジンコントロールユニット２０（図２参照）からの信号に基づき、電力コントロールユニット１２にモータジェネレータ２の目標トルク、目標回転数を出力して、電力コントロールユニット１２を介して、モータジェネレータ２の制御を行う。
【００２０】
なお、始動制御コントロールユニット１０は、エンジンコントロールユニット２０内に設けられるが、車両のパワートレイン全体の制御を統括する統合コントローラ（図示しない）内に設けた構成とすることもできる。
【００２１】
図２は、エンジンの制御システムを示しており、１１はブレーキセンサ、１５はアクセルセンサ、９は回転数センサ、２１はエンジンの冷却水温を検出する水温センサ、２２は自動変速機３のセレクトレバーの位置を検出するセレクト位置センサ、２３は車速を検出する車速センサを示す。
【００２２】
エンジンコントロールユニット２０は、これらのセンサ信号に基づいて、エンジン１の自動停止（アイドルストップ）および始動（再始動）を制御する。また、エアフローメータ２４で計測されるエンジン１の吸入空気量と回転数センサ９で計測されるエンジン回転数およびエンジン回転の位相（クランク角）とに基づいて、吸入空気量に見合った燃料量とエンジン負荷およびエンジン回転数に見合った点火時期とを演算し、演算した燃料量を供給すべく各気筒の吸気ポートに設けた燃料インジェクタ２５を駆動すると共に、演算した点火時期に合わせて各気筒の点火プラグ２６の点火を制御する。
【００２３】
また、吸気系には開度を電子制御可能な電制スロットルバルブ２７が備えられ、図示しない統合コントローラから入力される目標エンジントルクに応じてエンジン１の吸入空気量を制御する。
【００２４】
なお、エンジン１はガソリンエンジンを示すが、ディーゼルエンジンを用いた構成とすることも可能であり、その場合は燃料噴射ポンプのコントロールレバー開度に応じて燃料噴射量を制御することによりトルクが制御される。
【００２５】
次に、エンジンの自動停止および再始動制御の内容を、図３、図４のフローチャートに基づいて説明する。
【００２６】
図３に示すように、ステップ１〜５では、暖機運転が終了していること、ブレーキペダル１６が踏み込まれている（オン）こと、車速がほぼ０ｋｍ／ｈであること、アクセルペダル１７が踏み込まれていない（オフ）こと、エンジン１の回転数がアイドル回転数（例えば、８００ｒｐｍ）以下であることを判断する。
【００２７】
ステップ６では、これらの条件が全て成立したのが初めて（フラグＦＣＯＮＤ＝０）かどうかを判別し、初めてであれば、ステップ７にてディレイ時間およびフラグＦＣＯＮＤ＝１を設定する。
【００２８】
ステップ８では、セレクトレバーの位置を見る。リバースレンジにないときは、ステップ９以降に進む。
【００２９】
リバースレンジのときは、エンジン１の自動停止を行わず、エンジン１が停止中にある場合、ステップ２９〜３２よりステップ２２以降に進んで、エンジン１を再始動（後述する）する。
【００３０】
リバースレンジにないとき、つまりドライブレンジもしくはニュートラルレンジもしくはパーキングレンジのときは、ステップ９にてリバースレンジにないことを示すフラグＦＲＦＳＴ＝０をセットし、ステップ１０にてエンジン１が停止中かどうかを見る。
【００３１】
エンジン１が停止中でなければ、ステップ１１からステップ７で設定したディレイ時間が経過したときに、ステップ１２〜１７のエンジン停止モードに入る。
【００３２】
ステップ１２〜１４では、モータジェネレータ２のモータトルク＝０とし、エンジン１の燃料噴射を停止する。ステップ１５〜１７では、エンジン停止シーケンスが初めて（フラグＦＩＳＴＰＦＳＴ＝０）かどうかを判別し、初めてであれば、アイドルストップ（Ｉ／Ｓ）許可時間およびフラグＦＩＳＴＰＦＳＴ＝１の設定後、エンジン１の停止を示すフラグＦＥＮＧＳＴＲＴ＝０をセットする。
【００３３】
このように、車両を一時停止する場合、エンジン１を一時的に自動停止する。なお、このエンジン１の自動停止はドライブレンジにあるときにのみ行うようにしても良い。
【００３４】
一方、ステップ１〜４の条件が外れた場合、すなわちエンジンが自動停止中にある場合、ブレーキペダル１６が解放される（オフ）と、あるいはアクセルペダル１７が踏み込まれる（オン）と、ステップ１８にてフラグＦＣＯＮＤをクリア（＝０）し、ステップ１９よりステップ２２以降のエンジン再始動モードに入る。
【００３５】
ステップ２２〜２４では、始動制御コントロールユニット１０に目標起動トルクを与え、モータジェネレータ２の駆動を開始すると共に、初めに、吸気管負圧（Ｂｏｏｓｔ）の発達時間に相当するディレイ時間およびエンジン１の始動を示すフラグＦＥＮＧＳＴＲＴ＝１を設定する。
【００３６】
Ｂｏｏｓｔの発達時間に相当するディレイ時間は、エンジン１の起動（大気圧状態）からアクセルをオフのままＢｏｏｓｔがマイナス５００ｍｍＨｇ相当になるまでの時間で、例えば１．５秒程度に設定している。
【００３７】
ステップ２５では、アクセルペダル１７が踏み込まれているかどうかを判定する。アクセルペダル１７が踏み込まれていない始動時は、ステップ２６〜２８にて始動制御コントロールユニット１０にアイドル回転数を目標回転数に設定してモータジェネレータ２の回転数制御に移行すると共に、ステップ２４で設定したＢｏｏｓｔの発達時間に相当するディレイ時間が経過した後、燃料噴射を開始する。エンジン１が完爆すれば、モータジェネレータ２のトルク＝０のトルク制御に入り、再始動制御を終了する。
【００３８】
アクセルペダル１７が踏み込まれているときは、ステップ３３〜３５にて始動制御コントロールユニット１０にアイドル回転数を目標回転数に設定してモータジェネレータ２の回転数制御に移行（ステップ２６にて回転数制御に入った後、アクセルペダル１７が踏み込まれた場合は継続）すると共に、燃料噴射を開始する。エンジン１が完爆すれば、後述の回生トルクリミッタの解除と共に、ステップ３６にてモータジェネレータ２のトルク＝０のトルク制御に入り、再始動制御を終了する。
【００３９】
そして、このエンジン１の再始動時に再始動制御に並行して、モータジェネレータ２の回生トルクを制限する回生トルクリミッタ制御（回生トルクリミッタの設定）を行う。
【００４０】
図４に示すように、ステップ１０１では、フラグＦＣＹＬＢＲＮを見て、次に点火タイミングがくる気筒が燃焼するかどうかを判定する。これは、後述するフラグがセットされないうちは、フラグＦＣＹＬＢＲＮ＝０によりステップ１０９に進む。
【００４１】
ステップ１０９では、エンジン１のクランク角を基に、現在のクランク角位置がどの気筒の圧縮行程にあるかを示すフラグＣＹＬＣＳと、該気筒に燃料が噴射されたかどうかを示すフラグＦＨＩＮＪＥＸ（ＣＹＬＣＳ）とにより、次に点火タイミングがくる気筒に燃料が噴射された（フラグＦＨＩＮＪＥＸ（ＣＹＬＣＳ）＝１）かどうかを判定する。
【００４２】
燃料が噴射されていないときは、ステップ１１０にて所定のディレイ時間ＴＦＣＢＮＤＥＣを設定すると共に、フローの実行周期（１０ｍｓ）毎に、ステップ１１１にて回生トルクリミッタＴＲＱＬＭＴＳＴの初期値の演算（更新）を繰り返す。
【００４３】
燃料が噴射されると、ステップ１０２にて次に点火タイミングがくる気筒が燃焼すると推定するフラグＦＣＹＬＢＲＮをセット（＝１）する。以降は、ステップ１０１からも同じルーチンを進む。
【００４４】
ステップ１０３では、ステップ１１０で設定したディレイ時間ＴＦＣＢＮＤＥＣが０になったかどうかを見、０でない場合は、フローの実行周期（１０ｍｓ）毎に、ステップ１１２にて回生トルクリミッタＴＲＱＬＭＴＳＴの初期値の演算（更新）を繰り返し、ステップ１１３にてディレイ時間ＴＦＣＢＮＤＥＣを減算する。
【００４５】
回生トルクリミッタＴＲＱＬＭＴＳＴの初期値は、エンジンの停止時間（燃料カット開始からの時間）ＴＩＳＴＰＯＮと、エンジンの起動後経過時間ＴＩＳＴＰＯＦとの関数で与え、これらを基に、図５のような特性に設定したマップを検索して求める。図６はマップの例を示す。
【００４６】
エンジンの起動直後は、Ｂｏｏｓｔが発達しておらず、余剰空気を吸い込む分、発生するエンジントルクが大きくなり、時間が経過するのにしたがい、Ｂｏｏｓｔが発達して、余剰空気がなくなる。また、エンジンの停止後、起動するまでの時間が長いと、停止前のＢｏｏｓｔはなくなり大気圧になるが、短いほど、Ｂｏｏｓｔは残る。したがって、エンジンの停止時間ＴＩＳＴＰＯＮが長く、エンジンの起動後経過時間ＴＩＳＴＰＯＦが短かいときほど、回生トルクリミッタＴＲＱＬＭＴＳＴの初期値は、大きな余剰空気に相当する分のトルクを吸収するように大きな値に設定し、エンジンの停止時間ＴＩＳＴＰＯＮが短く、エンジンの起動後経過時間ＴＩＳＴＰＯＦが長くなるほど、回生トルクリミッタＴＲＱＬＭＴＳＴの初期値を小さくするように設定している。
【００４７】
図７にエンジンの起動とほぼ同時にアクセルを踏み込んだとき（エンジンの起動後経過時間ＴＩＳＴＰＯＦがほぼ０秒）と、エンジンの起動後、例えば０．８秒経過してからアクセルを踏み込んだときの、アクセル踏み込み時点からの余剰空気と、吸収すべきトルク要求値の特性を示す。エンジンの起動とほぼ同時にアクセルを踏み込んだときは、余剰空気が大きい分、吸収すべきトルクは大きく、時間の経過と共に余剰空気が減少して、例えば０．７秒後（エンジン負荷による）はトルクの吸収は不要となる。また、エンジンの起動後、例えば０．８秒経過してからアクセルを踏み込んだときは、余剰空気はほとんどなく、吸収すべきトルクは極めて小さくなる。ただし、図７は起動時の吸気管圧力を大気圧としている。
【００４８】
なお、回生トルクリミッタＴＲＱＬＭＴＳＴの初期値は、エンジンの起動後経過時間ＴＩＳＴＰＯＦのみの関数として与えても良い。
【００４９】
ステップ１０３にて、ステップ１１０で設定したディレイ時間ＴＦＣＢＮＤＥＣが０になったことが判定されると、ステップ１０４以降に入る。
【００５０】
ディレイ時間ＴＦＣＢＮＤＥＣは、次に圧縮行程がくる気筒の、その圧縮行程から点火タイミングまでの時間に設定している。したがって、エンジンが燃焼トルクを発生したときにステップ１０４以降に入る。このディレイ時間ＴＦＣＢＮＤＥＣは、燃焼のピークに合うように、点火タイミングより所定時間長くしても良い。
【００５１】
ステップ１０４では、モータジェネレータ２のトルク（回生トルク）が所定値以下（０もしくは０近傍）の状態を所定時間継続したかどうかを判定する。
【００５２】
モータジェネレータ２の回生トルクが所定値以下になっていないとき（吸収すべきトルクが大きいとき）は、ステップ１０６にて回生トルクリミッタＴＲＱＬＭＴＳＴ（初期値）の減算を行う。これは、フローの実行周期（１０ｍｓ）毎に、前回値から所定値ＤＴＴＲＱＬＭＴを、目標値ＴＧＴＲＱＬＭＴ（０もしくは０近傍）を下回らない範囲において、減算する。
【００５３】
モータジェネレータ２の回生トルクが所定値以下（０もしくは０近傍）の状態を所定時間継続すると、エンジンの完爆と判定して、ステップ１０７にてフラグｆＫＡＮＢＡＫＵ＝１をセットすると共に、ステップ１０８にて回生トルクリミッタＴＲＱＬＭＴＳＴの加算（解除）を行う。これは、フローの実行周期（１０ｍｓ）毎に、前回値に所定値ＤＬＴＬＭＴＰを、最大値ＴＧＴＲＱＭＡＸを上回らない範囲において、加算する。
【００５４】
即ち、図８のように、エンジンの起動と同時に回生トルクリミッタＴＲＱＬＭＴＳＴの初期値の演算を始め、エンジンが燃焼トルクを発生するタイミングを起点に、その回生トルクリミッタＴＲＱＬＭＴＳＴを所定の傾き（所定値ＤＬＴＬＭＴＰ／１０ｍｓ）で０もしくは０近傍に減算していく。完爆後は、回生トルクリミッタＴＲＱＬＭＴＳＴを解除するように加算する。
【００５５】
ステップ１１１，１１２での回生トルクリミッタＴＲＱＬＭＴＳＴの初期値の演算値およびステップ１０６，１０８での回生トルクリミッタＴＲＱＬＭＴＳＴの減算値、加算値は、その演算毎に、アクセルペダル１７が踏み込まれているときにのみ、始動制御コントロールユニット１０に送信する。
【００５６】
なお、これらの演算は簡単のため正の値で行っているが、回生トルクはマイナスの値であるため、回生トルクリミッタＴＲＱＬＭＴＳＴはマイナス値に変換して送信する。
【００５７】
このように構成したため、エンジン１が自動停止している状態からブレーキペダル１６を解放した場合（アクセルペダル１７は踏み込んでいない場合）、モータジェネレータ２が駆動され、エンジン１が再始動される。
【００５８】
アイドル回転数を目標回転数としてモータジェネレータ２の回転数制御が行われ、Ｂｏｏｓｔの発達時間に相当するディレイ時間の経過後（アイドル回転数に到達）に燃料噴射が開始されると共に、エンジントルクが発生すると、回転数制御によるモータジェネレータ２のトルクの減少、回生が行われる。
【００５９】
このため、図９のようにエンジン回転数はスムーズに立ち上げられ、アイドル回転数に維持される。
【００６０】
モータジェネレータ２のトルクが所定値以下の状態が所定時間続くと、完爆と判定され、再始動が終了されるが、くすぶり、失火等でエンジントルクが出ない場合は、回転数制御によりモータジェネレータ２が駆動される。したがって、エンジントルクの発生が遅れても、エンストに陥ることはなく、クリープトルクは確実に維持される。
【００６１】
一方、エンジン１が自動停止している状態からブレーキペダル１６を解放して、アクセルペダル１７を踏み込んだ場合、モータジェネレータ２が駆動され、アイドル回転数を目標回転数としてモータジェネレータ２の回転数制御が行われ、アクセルペダル１７の踏み込みと同時に燃料噴射が開始されると共に、モータジェネレータ２の回生トルクリミッタが設定される。
【００６２】
この回生トルクリミッタは、エンジンの停止時間とエンジンの起動後経過時間とを基に、停止時間が長く、起動後経過時間が短かいときほど、過剰に発生するエンジントルクを吸収するように、初期値が演算設定される。停止時間が長く、起動後経過時間が短かいつまりブレーキペダル１６を解放してすぐにアクセルペダル１７を踏み込んだときほど、Ｂｏｏｓｔが発達しておらず、余剰空気が大きく、過剰にエンジントルクが発生するのであるが、その過剰なエンジントルクを吸収するように、初期値が演算設定される。
【００６３】
即ち、アクセルペダル１７の踏み込みにより燃料噴射が開始され、エンジンが燃焼トルクを発生すると、アイドル回転数を目標回転数とするモータジェネレータ２の回転数制御によって、図１０のようにモータジェネレータ２が駆動側から回生側に動作を変化してトルクを吸収すると共に、その回生トルクリミッタによって設定値（初期値）にトルクの吸収が制限される。
【００６４】
この場合、エンジンが燃焼トルクを発生する前は、モータジェネレータ２はトルクが回生トルクリミッタに張り付くことなく力行駆動されるが、エンジンが燃焼トルクを発生すると、モータジェネレータ２はトルクが回生トルクリミッタに張り付き（モータジェネレータ２の回生トルクが回生トルクリミッタに一致する）回生動作される。
【００６５】
そして、この初期値の設定後、回生トルクリミッタは所定の傾きで０もしくは０近傍に減算、即ち、図１０のようにモータジェネレータ２によるトルクの吸収を減少させるように制御される。
【００６６】
回生トルクリミッタがない場合は、モータジェネレータ２がアイドル回転数維持分の燃焼トルク以外の全てのトルクを吸収するように動作してしまうが、その回生トルクリミッタの初期設定および減算設定によって過剰分のトルクのみが吸収される。
【００６７】
モータジェネレータ２のトルクは回生トルクリミッタに張り付いたままとなり、したがってアイドル回転数を目標回転数とするモータジェネレータ２の回転数制御のまま、エンジン回転数はアイドル回転数から目標となる回転数にスムーズに上昇される。もちろん、そのモータジェネレータ２の回転数制御によって、くすぶり、失火等でエンジントルクの発生が遅れても、エンストに陥ることは防止される。
【００６８】
そして、モータジェネレータ２のトルクが所定値以下（０もしくは０近傍）の状態が所定時間続くと、完爆と判定され、再始動が終了される。ただし、図１０では表していないが、完爆後、回生トルクリミッタは解除されると共に、モータジェネレータ２の回転数制御からトルク制御に移行される。
【００６９】
このように、Ｂｏｏｓｔの発達状態を基に、過剰なエンジントルクを吸収するべく回生トルクリミッタを設定するので、ブレーキペダル１６を解放して、アクセルペダル１７を踏み込んだ場合に、オーバーシュートトルクを的確に吸収でき、車両発進時の駆動力をスムーズに立ち上がらせることができる。
【００７０】
したがって、エンジンが停止されないアイドル状態から発進する場合と、エンジン停止状態からエンジンを始動して発進する場合とで、同等の加速力、加速感を得ることができ、運転性を向上できる。
【００７１】
なお、回生トルクリミッタの初期値は、エンジンの停止時間とエンジンの起動後経過時間とを基に設定しているが、エンジンの起動後経過時間のみの関数として与えれば、制御を簡略化できる。また、吸気管負圧を検出する吸気圧センサを設け、その検出値を基に回生トルクリミッタの初期値の設定を行えば、設定を一層的確に行える。
【００７２】
また、回生トルクリミッタは、初期値の設定後、所定の傾き（所定値ＤＴＴＲＱＬＭＴ／１０ｍｓ）で０もしくは０近傍に変化させているが、吸気管負圧に応じて可変つまり吸気管負圧が大きいときは傾きを小さくし、小さくなるにしたがい傾きを大きくするように変化させても良い。このようにすれば、エンジンの燃焼トルクの発生後、過剰分のトルクを一層的確に吸収できる。
【００７３】
また、モータジェネレータ２のトルクが所定値以下（０もしくは０近傍）の状態が所定時間、つまり回生トルクリミッタが０もしくは０近傍となった状態が所定時間続くと、エンジンの完爆と判定しているが、モータジェネレータ２の回生トルクが回生トルクリミッタに張り付いた状態（エンジンが燃焼トルクを発生している状態）が所定時間継続した時点、もしくは、燃焼トルクを発生するエンジンの燃焼サイクルが所定サイクル数に達した時点で、完爆と判定しても良い。
【００７４】
また、この例では、回生トルクリミッタの設定を小さめにして、アイドルストップ後の加速力を従来より大きめにすることも可能であり、このようにすることで、発進性能の向上を図ることができる。
【００７５】
ところで、上述のようにして、再始動時にブレーキペダル１６が解放され、アクセルペダル１７が踏み込まれた場合に、オーバーシュートトルクを的確に吸収し、車両発進時の駆動力をスムーズに立ち上がらせるためには、オーバーシュートトルク分の回収電力を十分に吸収できるだけのバッテリ能力が無ければならない。鉛酸バッテリなど、バッテリの種類によっては大きなオーバーシュートトルクの吸収に適さず、発熱を起こして劣化が進んでしまう場合がある。このような場合には何らかの方法により吸収すべきオーバーシュートトルクの発生を抑えてやる必要がある。
【００７６】
これに対して、図７について説明したように、エンジンの起動後、ある程度の時間遅れてアクセルペダルが踏み込まれたときは、余剰空気はほとんどなく、吸収すべきトルクは極めて小さくなる。本発明はこのような点に着目して、アクセルペダルの踏み込み操作に対して、実際のスロットル開度が遅れて変化するように構成している。以下、このような制御を行うための制御内容につき、図１１に示した流れ図に沿って説明する。
【００７７】
この制御は、基本的にはアクセルペダル１７の操作量（アクセル開度とも言う。）に応じてスロットルバルブ２７（図２参照）の開度を制御するものであり、図３に示したエンジン自動停止・再始動の制御と並行して周期的に実行される。この制御の当初にはまずエンジンの完爆判定を行う（ステップ３０１）。完爆判定が成立つまり完爆していればそれ以後はスロットル開度の遅延制御は行わず、遅延開始フラグＤＬＹＳＥＴを０にクリヤし、アクセルセンサ１５から読み込んだアクセル開度に応じて設定した目標スロットル開度ＴＶＯと一致するようにエンジンのスロットル開度を遅滞なく制御する（ステップ３０２〜３０４）。
【００７８】
ステップ３０１において完爆判定が成立していない再始動条件のときには、次にアイドルスイッチ（図示せず）の状態を検知する。アイドルスイッチは、アクセルペダル１７が踏み込まれていないときにオン、踏み込まれたときにオフとなるアイドル検出用のスイッチである。これがオンのときはアイドル状態でありスロットル開度を遅延制御する必要がないので上述したステップ３０３以下の処理により通常のスロットル開度制御を行う。
【００７９】
これに対して、アイドルスイッチがオフつまりアクセルペダル１７が踏み込まれているときには、アクセルセンサ１５からの開度読み込み結果とこれに基づく目標スロットル開度ＴＶＯの設定を行い、ついで遅延開始フラグＤＬＹＳＥＴの状態を判定する（ステップ３０６〜３０８）。この流れの当初にはＤＬＹＳＥＴ＝０となっているので、次のステップ３０９の処理によりスロットル開度制御のディレイ時間Ｔを設定すると共にＤＬＹＳＥＴを１にセットする。一度ＤＬＹＳＥＴ＝１にセットされると次回の処理からはディレイ時間Ｔの設定は迂回する。つまり、この場合アクセルペダル１７が踏み込まれた当初にのみその量を検出し、ディレイ時間Ｔの設定を行う。
【００８０】
ディレイ時間Ｔは、例えば図１２に示したようにアクセル開度が小であるほど、または上述したリミッタトルクの初期値が大であるほど長くなるようにマップ検索等により設定し、これにより実際の吸入空気量変化によりよく対応した適切なディレイ時間を設定するようにしている。そして、以後のステップ３１０〜３１２の処理により、前述のようにして設定したディレイ時間だけ遅れてスロットル開度が変化するように目標スロットル開度ＴＶＯの指令を遅らせる。
【００８１】
なお、この場合上述したようにアクセルペダル１７が踏み込まれた当初のアクセル開度によってディレイ時間Ｔを設定しているが、アクセル開度の時々刻々の変化量に応じてディレイ時間Ｔを可変設定するように構成してもよい。
【００８２】
図１３にこのような遅延制御時のトルク吸収量の変化を示す。図１０との比較から明らかなように、エンジン再始動時にアクセルペダルが踏み込まれたときのトルク吸収量を遅延制御を行わないときよりも十分に抑制することができる。これによりトルク吸収のためのバッテリの負担を相応に軽減できるため、その発熱等に原因する劣化を回避して耐久性を改善できるとともに、アイドルストップ条件では確実にエンジンを自動停止させて燃費向上効果を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の構成図。
【図２】エンジンの制御系統の実施形態の構成図。
【図３】上記実施形態の基本的な制御内容を示す流れ図。
【図４】上記実施形態の基本的な制御内容を示す流れ図。
【図５】回生トルクリミッタの初期値の特性図。
【図６】回生トルクリミッタのマップ図。
【図７】アクセル踏み込み時点からの余剰空気と吸収すべきトルク要求値の特性図。
【図８】回生トルクリミッタのタイミングチャート。
【図９】エンジン再始動時（アクセルオフ）のタイミングチャート。
【図１０】エンジン再始動時（アクセルオン・遅延制御なし）のタイミングチャート。
【図１１】上記実施形態の遅延制御の制御内容を示す流れ図。
【図１２】遅延時間（ディレイ時間）のマップ図。
【図１３】エンジン再始動時（アクセルオン・遅延制御あり）のタイミングチャート。
【符号の説明】
１ エンジン
２ モータジェネレータ
３ 無段自動変速機
４ トルクコンバータ
７ ドライブシャフト
８ タイヤ
９ 回転数センサ（回転数検出手段）
１０ 始動制御コントロールユニット（遅延手段の機能を含む）
１１ ブレーキセンサ
１２ 電力コントロールユニット
１３ バッテリ
１５ アクセルセンサ（アクセル操作量を検出する手段）
２０ エンジンコントロールユニット
２１ 水温センサ
２２ セレクト位置センサ
２３ 車速センサ
２４ エアフローメータ
２５ 燃料インジェクタ
２６ 点火プラグ
２７ 電制スロットルバルブ
Claims (3)
- エンジンにモータジェネレータを連結し、前記モータジェネレータと車輪駆動軸との間にトルクコンバータもしくは発進クラッチ付きの自動変速機を介装し、車両停止時にエンジンを自動停止すると共に、発進する際にエンジン回転力もしくはエンジン軸出力を車輪駆動軸に伝える状態でモータジェネレータによってエンジンを再始動可能であり、エンジン軸出力や車両制動時の慣性力を受けてモータジェネレータが回生発電を可能となっている車両用エンジンにおいて、
エンジンまたはモータジェネレータの回転数を検出する回転数検出手段と、
アクセルペダルの操作量を検出する手段と、
エンジンの再始動時にアイドル回転数を目標回転数としてモータジェネレータの回転数制御を行うモータジェネレータ回転数制御手段と、
エンジンの再始動時にアクセルをオンした際には、モータジェネレータの回転数制御における目標回転数をアイドル回転数もしくはアイドル回転数近傍にしたまま、モータジェネレータの回生トルクを制限する回生トルクリミッタを設定する回生トルクリミッタ設定手段と、
アクセルペダル操作量に応じてエンジン出力を制御する出力制御装置の作動を、エンジンの再始動時にはアクセルのオン操作に対して遅れて作動させる遅延手段と
を備えることを特徴とするエンジンの自動停止再始動装置。 - 遅延手段は、アクセル開度が小であるほど遅れ期間を長くする特性に設定されている請求項１に記載のエンジンの自動停止再始動装置。
- 遅延手段は、回生トルクリミッタ設定手段により設定されたリミッタトルク初期値が大であるほど遅れ期間を長くする特性に設定されている請求項１または請求項２の何れかに記載のエンジンの自動停止再始動装置。
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