JP5201236B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の制御装置およびそれを搭載する車両に関し、より特定的には、内燃機関のアイドル回転速度の設定についての制御に関する。

エンジンなどの内燃機関において、エンジン始動後に負荷に駆動力を伝達しない状態で自立運転をする、いわゆるアイドル運転におけるエンジンの回転速度（以下、「アイドル回転速度」とも称する。）は、燃料消費量を低減するために、自立運転が可能な範囲で、できるだけ低回転速度とすることが望ましい。

一方で、エンジンが運転されている間は、エンジンの動作によって振動が生じるが、アイドル運転時の振動を低減するために、アイドル回転速度は、エンジンを含む駆動力伝達系に共振を生じさせる回転速度（以下、「共振回転速度」とも称する。）よりも高くなるように設定される。

特開２００６−１５２８７７号公報（特許文献１）は、搭載されるエンジンをモータによりクランキングして始動させるハイブリッド車両において、エンジンをクランキングする際に、エンジン回転速度の上昇が抑制されることによって、クランキング時のエンジン回転速度が、駆動力伝達系の共振回転速度と一致する可能性があるときには、エンジンの回転速度が共振回転速度よりも低くなるようにモータを駆動する構成を開示する。

特開２００６−１５２８７７号公報（特許文献１）に開示された構成によれば、エンジン始動の際のクランキング時に、フリクショントルクの増大やバッテリ出力の低下によるモータの出力低下などによって、エンジン回転速度が共振回転速度に一致する可能性がある場合であっても、駆動力伝達系の共振を抑制することができる。

特開２００６−１５２８７７号公報 特開２００７−１１８７２８号公報

一般的に、エンジンのアイドル回転速度は、アイドル運転時の振動を低減するために、エンジンからの振動が伝わる駆動力伝達系の共振周波数に対応する回転速度（共振回転速度）と異なる値に設定される。

しかしながら、たとえば、寒冷地などにおいて、低温（たとえば、−１５℃以下）の環境下で長期間エンジンが停止されたままの状態で車両が継続されると、駆動力伝達系の共振回転速度が変化する場合がある。そのため、車両が低温環境下でエンジンが停止された状態が継続された場合には、駆動力伝達系の共振回転速度がアイドル回転速度に近づくことにより、アイドル運転時の振動が大きくなるおそれがある。

本発明はこのような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、低温環境下でエンジンが停止された状態が継続された場合に、アイドル運転時における振動の増加を抑制することである。

本発明による内燃機関の制御装置は、内燃機関の停止期間をカウントし、停止期間が短い場合は、内燃機関のアイドル回転速度を第１のアイドル回転速度にする一方で、停止期間が長い場合は内燃機関のアイドル回転速度を第２のアイドル回転速度にし、第２のアイドル回転速度にした状態が基準期間を経過したときは、アイドル回転速度を第２のアイドル回転速度よりも小さくする。

好ましくは、制御装置は、停止期間が予め定められた基準値を下回る場合は内燃機関のアイドル回転速度を第１のアイドル回転速度にする一方で、停止期間が基準値を上回る場合は、内燃機関のアイドル回転速度を第２のアイドル回転速度にし、第２のアイドル回転速度は、第１のアイドル回転速度とよりも大きい値にされる。

好ましくは、制御装置は、アイドル回転速度を第２のアイドル回転速度にした場合に、内燃機関の駆動状態に応じて基準期間の長さを変更する。

好ましくは、内燃機関は車両に搭載される。内燃機関の駆動状態は、車両の走行速度を含む。制御装置は、アイドル回転速度を第２のアイドル回転速度にした場合に、走行速度が大きいときには、走行速度が小さいときに比べて基準期間の長さが短くなるようにする。

好ましくは、内燃機関の駆動状態は、内燃機関が駆動する負荷の大きさを含む。制御装置は、アイドル回転速度を第２のアイドル回転速度にした場合に、負荷が大きいときには、負荷が小さいときに比べて基準期間の長さが短くなるようにする。

好ましくは、内燃機関は車両に搭載される。内燃機関の駆動状態は、車両の加速度の大きさを含む。制御装置は、アイドル回転速度を第２のアイドル回転速度にした場合に、加速度が大きいときには、加速度が小さいときに比べて基準期間の長さが短くなるようにする。

好ましくは、制御装置は、内燃機関を始動する前の気温に関連する値がしきい値を下回る場合で、かつ停止期間が基準値を上回る場合に、アイドル回転速度を第２のアイドル回転速度にする。

好ましくは、内燃機関は、固定部材を用いて車両に取り付けられる。内燃機関を含む駆動力伝達系の共振周波数は、固定部材の温度が低下すると高くなる特性を有する。

好ましくは、制御装置は、第２のアイドル回転速度にした状態が基準期間を経過したときは、アイドル回転速度を第２のアイドル回転速度から時間とともに漸減させる。

好ましくは、内燃機関は、駆動用電動機とともに用いられる。制御装置は、要求される駆動力が内燃機関および駆動用電動機から生じるように内燃機関および駆動用電動機を制御するとともに、アイドル回転速度が第２のアイドル回転速度とされる場合は、内燃機関の出力を、アイドル回転速度が第１のアイドル回転速度とされる場合とは異なる値にする。

好ましくは、制御装置は、停止期間として、気温に関連する値がしきい値を下回る状態で内燃機関が停止している時間をカウントする。

本発明による車両は、内燃機関と、内燃機関を制御するための制御装置とを備える。制御装置は、内燃機関の停止期間をカウントし、停止期間が短い場合は、内燃機関のアイドル回転速度を第１のアイドル回転速度にする一方で、停止期間が長い場合は内燃機関のアイドル回転速度を第２のアイドル回転速度にし、第２のアイドル回転速度にした状態が基準期間を経過したときは、アイドル回転速度を第２のアイドル回転速度よりも小さくする。

好ましくは、車両は電動機をさらに備える。車両は、内燃機関により発生する駆動力と電動機により発生する駆動力との少なくとも一方を用いて走行する。制御装置は、要求される駆動力が出力されるように、内燃機関により発生する駆動力と電動機により発生する駆動力との配分を制御する。制御装置は、アイドル回転速度の変化に応答して内燃機関により発生する駆動力を変化させる。

好ましくは、内燃機関は、固定部材を用いて車両に取り付けられる。内燃機関を含む駆動力伝達系の共振周波数は、固定部材の温度が低下すると高くなる特性を有する。

本発明によれば、低温環境下でエンジンが停止された状態が継続された場合に、アイドル運転時における振動の増加を抑制することができる。

本実施の形態に従う車両の全体ブロック図である。 実施の形態１におけるアイドル速度変更制御の概要を説明するための図である。 実施の形態１において、ＥＣＵで実行されるアイドル速度変更制御を説明するための機能ブロック図である。 実施の形態１において、ＥＣＵで実行されるアイドル速度変更制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。 図４におけるステップＳ１００の、車両放置時間のカウント処理の詳細を示すフローチャートである。 制御継続時間についてのしきい値を説明するための図である。 図４におけるステップＳ１５０の、制御継続時間についてのしきい値決定処理の詳細を示すフローチャートである。 実施の形態２において、アイドル速度変更制御の終了時におけるアイドル回転速度の低下処理を説明するための図である。 実施の形態２において、ハイブリッド車両にアイドル速度変更制御を適用した場合の、エンジンの回転速度およびトルクの設定手法の概要を説明するための図である。 実施の形態２において、ＥＣＵで実行されるアイドル速度変更制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

［車両の全体構成の説明］
図１は、本実施の形態に従う車両１００の全体ブロック図である。図１を参照して、車両１００は、蓄電装置１１０と、システムメインリレー（System Main Relay：ＳＭＲ）１１５と、駆動装置であるＰＣＵ（Power Control Unit）１２０と、モータジェネレータ１３０，１３５と、動力伝達ギヤ１４０と、駆動輪１５０と、内燃機関であるエンジン１６０と、制御装置であるＥＣＵ（Electronic Control Unit）３００とを備える。また、ＰＣＵ１２０は、コンバータ１２１と、インバータ１２２，１２３と、コンデンサＣ１，Ｃ２とを含む。

蓄電装置１１０は、充放電可能に構成された電力貯蔵要素である。蓄電装置１１０は、たとえば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池または鉛蓄電池などの二次電池、あるいは電気二重層キャパシタなどの蓄電素子を含んで構成される。

蓄電装置１１０は、電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１を介してＰＣＵ１２０に接続される。そして、蓄電装置１１０は、車両１００の駆動力を発生させるための電力をＰＣＵ１２０に供給する。また、蓄電装置１１０は、モータジェネレータ１３０，１３５で発電された電力を蓄電する。蓄電装置１１０の出力はたとえば２００Ｖ程度である。

ＳＭＲ１１５に含まれるリレーは、蓄電装置１１０とＰＣＵ１２０とを結ぶ電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１にそれぞれ介挿される。そして、ＳＭＲ１１５は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＳＥ１に基づいて、蓄電装置１１０とＰＣＵ１２０との間での電力の供給と遮断とを切換える。

コンバータ１２１は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＣに基づいて、電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１と電力線ＰＬ２および接地線ＮＬ１との間で電圧変換を行なう。

インバータ１２２，１２３は、電力線ＰＬ２および接地線ＮＬ１に並列に接続される。インバータ１２２，１２３は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＩ１，ＰＷＩ２にそれぞれ基づいて、コンバータ１２１から供給される直流電力を交流電力に変換し、モータジェネレータ１３０，１３５をそれぞれ駆動する。

コンデンサＣ１は、電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１の間に設けられ、電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１間の電圧変動を減少させる。また、コンデンサＣ２は、電力線ＰＬ２および接地線ＮＬ１の間に設けられ、電力線ＰＬ２および接地線ＮＬ１間の電圧変動を減少させる。

モータジェネレータ１３０，１３５は交流回転電機であり、たとえば、永久磁石が埋設されたロータを備える永久磁石型同期電動機である。

モータジェネレータ１３０，１３５の出力トルクは、減速機や動力分割機構を含んで構成される動力伝達ギヤ１４０を介して駆動輪１５０に伝達されて、車両１００を走行させる。モータジェネレータ１３０，１３５は、車両１００の回生制動動作時には、駆動輪１５０の回転力によって発電することができる。そして、その発電電力は、ＰＣＵ１２０によって蓄電装置１１０の充電電力に変換される。

また、モータジェネレータ１３０，１３５は動力伝達ギヤ１４０を介してエンジン１６０とも結合される。そして、ＥＣＵ３００により、モータジェネレータ１３０，１３５およびエンジン１６０が協調的に動作されて必要な車両駆動力が発生される。さらに、モータジェネレータ１３０，１３５は、エンジン１６０の回転により発電が可能であり、この発電電力を用いて蓄電装置１１０を充電することができる。本実施の形態においては、モータジェネレータ１３５を専ら駆動輪１５０を駆動するための電動機として用い、モータジェネレータ１３０を専らエンジン１６０により駆動される発電機として用いるものとする。

エンジン１６０は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＤＲＶにより回転速度、バルブの開閉タイミングおよび燃料流量等が制御され、車両１００を走行するための駆動力を発生する。

なお、図１においては、エンジン１６０からの駆動力およびモータジェネレータ１３０，１３５からの駆動力の少なくとも一方を用いて走行するハイブリッド車両の構成が例として示されるが、本実施の形態は、少なくともエンジンを備える構成であれば適用可能である。そのため、モータジェネレータを有さず、エンジンのみを備える車両であってもよいし、あるいは、ハイブリッド車両の場合には、モータジェネレータが１つの場合、あるいは２つより多くのモータジェネレータを設ける構成としてもよい。

エンジン１６０には、エンジン１６０の冷却水の温度を検出するための温度センサ１６５が設けられる。温度センサ１６５は、検出した冷却水温度ＴＷに関する信号をＥＣＵ３００に出力する。

また、車両１００は、外気温を検出するための温度センサ１７０と、車体の振動を検出するための振動センサ１８０とをさらに備える。温度センサ１７０は、検出した外気温に関する信号ＴＡをＥＣＵ３００に出力する。振動センサ１８０は、たとえば、加速度センサであり、検出した車体の振動加速度ＡＣＣに関する信号をＥＣＵ３００へ出力する。

ＥＣＵ３００は、いずれも図１には図示しないがＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶装置および入出力バッファを含み、各センサ等からの信号の入力や各機器への制御信号の出力を行なうとともに、車両１００および各機器の制御を行なう。なお、これらの制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で処理することも可能である。

ＥＣＵ３００は、蓄電装置１１０に備えられる電圧センサ，電流センサ（いずれも図示せず）からの電圧ＶＢおよび電流ＩＢの検出値に基づいて、蓄電装置１１０の充電状態ＳＯＣ（State of Charge）を演算する。また、ＥＣＵ３００は、図示しない速度センサから、車速ＳＰＤに関する信号を受ける。

ＥＣＵ３００は、ユーザの操作によって入力される、車両を始動させるためのイグニッション信号ＩＧを受ける。ＥＣＵ３００は、イグニッション信号ＩＧの受信に応答して、ＳＭＲ１１５を閉成して、蓄電装置１１０からの電力をＰＣＵ１２０へ伝達する。それに代えて、あるいは、それに加えて、ＥＣＵ３００は、制御信号ＤＲＶを出力してエンジン１６０を始動する。

なお、図１においては、制御装置として１つのＥＣＵ３００を設ける構成としているが、たとえば、ＰＣＵ１２０用の制御装置や蓄電装置１１０用の制御装置などのように、機能ごとまたは制御対象機器ごとに個別の制御装置を設ける構成としてもよい。

［実施の形態１］
一般的に、エンジンのアイドル回転速度は、アイドル運転時の振動を低減するために、エンジンからの振動が伝わる駆動力伝達系の共振周波数に対応する回転速度（共振回転速度）と異なる値に設定される。

しかしながら、たとえば、寒冷地などにおいて、低温（たとえば、−１５℃以下）の環境下で長期間エンジンが停止されたままの状態で車両が継続されると、駆動力伝達系の共振回転速度が変化する場合がある。そのため、車両が低温環境下でエンジンが停止された状態が継続された場合には、駆動力伝達系の共振回転速度がアイドル回転速度に近づくことにより、アイドル運転時の振動が大きくなるおそれがある。

たとえば、上述のような車両において、エンジンを車体に取り付ける場合には、エンジンが駆動されることによって生じる振動が直接車体に伝達されないようにするために、たとえば、ゴムのような弾力性を有する固定部材（マウント）を介して取り付けられるのが一般的である。

エンジンを含む駆動力伝達系の共振周波数は、取付けに用いられるこのマウントの弾性係数により変化する。そして、寒冷地などにおいて、極低温環境下で長期間エンジンが停止されたままの状態で車両が放置されたような場合、マウントの特性によってはマウントが硬化してしまい、駆動力伝達系の共振回転速度が変化する場合がある。マウントが硬化する、すなわち弾性係数が小さくなると、一般的に共振周波数が高くなることが知られている。そのため、このように車両が低温環境下で長期間放置されたような場合には、駆動力伝達系の共振回転速度がアイドル回転速度に近づいてしまい、アイドル運転時が大きくなるおそれがある。

そこで、実施の形態１においては、車両が低温環境下においてエンジンが停止されたままの状態とされた停止期間に応じてアイドル回転速度を変化させることによって、アイドル運転時に駆動力伝達系に共振が生じることを抑制するアイドル速度変更制御を行なう。

図２は、実施の形態１におけるアイドル速度変更制御の概要を説明するための図である。図２の横軸には、低温環境下においてエンジンが停止されたままの状態とされた停止期間（以下、「放置時間」とも称する。）ＴＩＭが示され、縦軸にはエンジンを含む駆動力伝達系が共振を生じる共振回転速度Ｆｒが示される。

図１および図２を参照して、極低温環境下においては、上述のように、マウントの硬化によって、駆動力伝達系の共振回転速度Ｆｒは、放置時間ＴＩＭが長くなるにつれて、図２中の実線の曲線Ｗ１に示されるように高くなり、ある特定の共振回転速度付近で飽和する。

そして、共振回転速度Ｆｒが、常温におけるエンジン１６０のアイドル回転速度ＮＥ＿ｉｄｌｅ（たとえば、１３００ｒｐｍ）（図２中の破線の直線Ｗ２）と一致する点Ｐ１０またはその付近に到達した状態において、エンジン１６０が始動されてアイドル運転されると、特に始動直後においては、エンジン１６０により生じる振動により駆動力伝達系が共振してしまう可能性がある。

実施の形態１においては、たとえば、図２に示すような特性を有するマウントでは、共振回転速度Ｆｒがアイドル回転速度ＮＥ＿ｉｄｌｅに対応する回転速度に近づく、放置時間ｔ３（たとえば、７２時間）となったことに応答して、アイドル回転速度の設定値を、図２中の破線における直線Ｗ３のように、常温時のアイドル回転速度ＮＥ＿ｉｄｌｅよりも大きいアイドル回転速度ＮＥ＿ｉｄｌｅ＃（たとえば、１５００ｒｐｍ）に変更する。これにより、アイドル回転速度を駆動力伝達系の共振回転速度から遠ざけることができるので、駆動力伝達系の共振を防止することができる。

なお、低温環境下で長期間放置されたことに起因してアイドル回転速度を、図２のように回転速度ＮＥ＿ｉｄｌｅ＃に変更した場合、その状態が長期間継続されると、かえって燃費が悪化してしまうおそれがある。そのため、駆動伝達系の共振回転速度が常温時の状態に復帰した場合には、燃費悪化防止の観点から、アイドル回転速度を、常温における回転速度ＮＥ＿ｉｄｌｅへの速やかに復帰させることが望ましい。

常温における回転速度ＮＥ＿ｉｄｌｅへの復帰のタイミングについては、原則的には、エンジン始動後にアイドル運転状態が継続されたと仮定した場合に、エンジン１６０の燃焼による熱および発生する振動によってマウントの硬化が回復するまでの時間に基づいて定められる。

しかしながら、たとえば、エンジン始動後、車両の走行が開始されたり、エンジンが高負荷で運転されたりした場合には、アイドル運転状態よりもエンジン温度が短時間で上昇したり、エンジンの運転または車両走行による振動エネルギがマウントに与えられたりすることによって、マウントの硬化状態が緩和（軟化）されやすくなり得る。そのため、このような場合には、アイドル運転状態が継続される場合よりも通常のアイドル回転速度に早期に戻すことが可能である。このようにすることによって、過度にアイドル回転速度を増加した状態が継続されることによる燃費の悪化を防止することができる。

図３は、実施の形態１において、ＥＣＵ３００で実行されるアイドル速度変更制御を説明するための機能ブロック図である。図３の機能ブロック図に記載された各機能ブロックは、ＥＣＵ３００において、ハードウェア的あるいはソフトウェア的な処理によって実現される。

図１および図３を参照して、ＥＣＵ３００は、カウント部３１０と、アイドル速度設定部３２０と、エンジン制御部３３０とを含む。

カウント部３１０は、ユーザ操作によるイグニッション信号ＩＧと、温度センサ１６５，１７０からの水温ＴＷおよび外気温ＴＡとを受ける。カウント部３１０は、これらの情報に基づいて、低温環境下においてエンジンが始動されないままの状態とされた放置時間ＴＩＭを算出する。カウント部３１０は、算出した放置時間ＴＩＭを、アイドル速度設定部３２０へ出力する。

アイドル速度設定部３２０は、カウント部３１０からの放置時間ＴＩＭと、温度センサ１６５，１７０からの水温ＴＷおよび外気温ＴＡと、振動センサ１８０からの振動加速度ＡＣＣと、図示されない速度センサからの車速ＳＰＤを受ける。アイドル速度設定部３２０は、図２で説明したように、これらの情報に基づいて、アイドル運転時のアイドル回転速度の基準値ＮＲ＿ｉｄｌｅを設定し、設定した基準値ＮＲ＿ｉｄｌｅをエンジン制御部３３０へ出力する。

また、アイドル速度設定部３２０は、上記の情報により判断される車両の状態に基づいて、アイドル回転速度の設定を、回転速度ＮＥ＿ｉｄｌｅ＃から常温における回転速度ＮＥ＿ｉｄｌｅに復帰させるタイミングを決定する。

エンジン制御部３３０は、アイドル速度設定部３２０からのアイドル回転速度の基準値ＮＲ＿ｉｄｌｅを受ける。エンジン制御部３３０は、アイドル運転時には、エンジン１６０の回転速度が、基準値ＮＲ＿ｉｄｌｅに従った回転速度になるように制御信号ＤＲＶを生成し、エンジン１６０を制御する。また、エンジン制御部３３０は、車両走行時には、ユーザによるアクセルペダルの操作等から定まるトルクＴＲが出力されるように制御信号ＤＲＶを生成して、エンジン１６０を制御する。

図４は、実施の形態１において、ＥＣＵ３００で実行されるアイドル速度変更制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。図４および後述される図５，７，１０に示されるフローチャートは、ＥＣＵ３００に予め格納されたプログラムがメインルーチンから呼び出されて、所定周期で実行されることによって処理が実現される。あるいは、一部または全部のステップについては、専用のハードウェア（電子回路）で処理を実現することも可能である。

図１および図４を参照して、ＥＣＵ３００は、ステップ（以下、ステップをＳと略す。）１００にて、低温環境下での車両の放置時間ＴＩＭをカウントする。Ｓ１００におけるカウント処理の詳細は、図５において後述する。

次に、ＥＣＵ３００は、Ｓ１１０にて、Ｓ１００で算出された放置時間ＴＩＭが、予め定められた基準値αより大きいか否かを判定する。

放置時間ＴＩＭが基準値α以下の場合（Ｓ１１０にてＮＯ）は、ＥＣＵ３００は、駆動力伝達系の共振回転速度が、アイドル回転速度付近に到達していないと判断する。そしてＥＣＵ３００は、Ｓ１８０に処理を進め、アイドル回転速度の変更を行なわずに処理を終了する。

放置時間ＴＩＭが基準値αより大きい場合（Ｓ１１０にてＹＥＳ）は、処理がＳ１２０に進められ、エンジン１６０が始動されたときの冷却水温度ＴＷが、予め定められたしきい値ＴＷＡよりも小さいか否かを判定する。これは、エンジン１６０を始動する時点で車両が低温環境下であったか否かを判定するものである。なお、Ｓ１２０においては、低温環境下であることの指標として、実際のエンジン１６０の温度を反映する冷却水温度ＴＷを用いているが、これに代えて、たとえば、温度センサ１７０からの外気温ＴＡのような他の信号を用いて判定してもよい。

冷却水温度ＴＷがしきい値ＴＷＡ以上の場合（Ｓ１２０にてＮＯ）は、ＥＣＵ３００は、たとえば昼間などで外気温が高い状態であり、マウントの硬化状態が緩和されている可能性が高く、駆動力伝達系の共振回転速度がアイドル回転速度付近に到達していないと判断する。そして、ＥＣＵ３００は、処理をＳ１８０に進めて、アイドル回転速度の変更を行なわずに処理を終了する。

一方、冷却水温度ＴＷがしきい値ＴＷＡより小さい場合（Ｓ１２０にてＹＥＳ）は、ＥＣＵ３００は、低温環境下にあり、駆動力伝達系の共振回転速度がアイドル回転速度付近に到達している可能性が高いと判断する。そして、ＥＣＵ３００は、Ｓ１３０にて、アイドル速度変更制御の制御フラグＦＬＧをオンに設定するとともに、Ｓ１４０にて、アイドル回転速度の基準値ＮＲ＿ｉｄｌｅを常温での回転速度ＮＥ＿ｉｄｌｅ（たとえば、１３００ｒｐｍ）よりも大きい回転速度ＮＥ＿ｉｄｌｅ＃（たとえば、１５００ｒｐｍ）に変更する。なお、変更後の回転速度ＮＥ＿ｉｄｌｅ＃は、駆動力伝達系の共振回転速度を回避でき、かつエンジン１６０を安定的に運転することができれば、常温での回転速度ＮＥ＿ｉｄｌｅよりも小さい値に設定するようにしてもよい。

そして、ＥＣＵ３００は、Ｓ１５０にて、車両の駆動状態に基づいて、アイドル回転速度の変更制御を行なう期間、すなわち制御継続時間のしきい値γを設定する。この制御継続時間のしきい値設定処理については、図６および図７で後述する。

その後、ＥＣＵ３００は、Ｓ１６０にて、制御継続時間が、Ｓ１５０で設定された所定の基準値γより大きいか否かを判定する。

制御継続時間が基準値γ以下の場合（Ｓ１６０にてＮＯ）は、ＥＣＵ３００は、エンジン１６０のアイドル運転によって生じる振動エネルギによるマウントの軟化がまだ十分でないと判断する。そのため、処理がＳ１７０に進められ、ＥＣＵ３００は、アイドル速度変更制御を継続して、常温の場合よりも高いアイドル回転速度ＮＥ＿ｉｄｌｅ＃を維持する。

制御継続時間が基準値γより大きい場合（Ｓ１６０にてＹＥＳ）は、ＥＣＵ３００は、エンジン１６０のアイドル運転によって生じる熱エネルギおよび振動エネルギによって、エンジン１６０を支えるマウントの硬化が緩和されたと判断する。すなわち、ＥＣＵ３００は、駆動力伝達系の共振回転速度が低減されて、常温におけるアイドル回転速度ＮＥ＿ｉｄｌｅから遠ざかっているものと判断する。そして、処理がＳ１８０に進められ、ＥＣＵ３００は、アイドル速度変更制御を停止してアイドル回転速度を常温におけるアイドル回転速度ＮＥ＿ｉｄｌｅに戻すとともに、制御フラグＦＬＧをオフに設定する。

なお、図４においては、エンジン始動時の水温ＴＷがしきい値ＴＷＡよりも小さいときにアイドル速度変更制御を実施する構成としているが（Ｓ１２０）、このステップＳ１２０の処理は任意的であり、エンジン始動時の水温ＴＷにかかわらず、放置時間ＴＩＭが基準値αより大きい場合にはアイドル速度変更制御を実施するようにしてもよい。

図５は、図４におけるステップＳ１００の放置時間カウント処理の詳細を示すフローチャートである。

図１および図５を参照して、ＥＣＵ３００は、Ｓ１０１にて、ユーザ操作によるイグニッション信号ＩＧがオフであるか否かを判定する。

イグニッション信号ＩＧがオフである場合（Ｓ１０１にてＹＥＳ）は、次にＳ１０２にて、ＥＣＵ３００は、冷却水温度ＴＷがしきい値ＴＷＢよりも小さいか否か、すなわち、現在の状態が低温環境下であるか否かを判定する。なお、Ｓ１０２における判定に用いる信号は、上記のＳ１２０での説明と同様に、低温環境下であることを判定し得る他の信号を用いてもよい。また、ここで用いるしきい値ＴＷＢは、Ｓ１２０におけるしきい値ＴＷＡと同じ値を用いてもよいし、異なる値を用いてもよい。

冷却水温度ＴＷがしきい値ＴＷＢよりも小さい場合（Ｓ１０２にてＹＥＳ）は、処理がＳ１０３に進められ、ＥＣＵ３００は、低温環境下であると判断して放置時間ＴＩＭをカウントアップする。

一方、冷却水温度ＴＷがしきい値ＴＷＢよりも小さい場合（Ｓ１０２にてＹＥＳ）は、ＥＣＵ３００は、現在の状態は低温環境下ではないと判断して、Ｓ１０４に処理を進めて、放置時間ＴＩＭをカウントアップせずに現在のカウント値を維持する。

イグニッション信号ＩＧがオンである場合（Ｓ１０１にてＹＥＳ）は、エンジンが始動されているので、ＥＣＵ３００は、処理をＳ１０５に進めて、放置時間ＴＩＭの値を記憶し、カウンタのカウント値をリセットする。ＥＣＵ３００は、記憶された放置時間ＴＩＭを用いて、以降の処理を実行する。

なお、ハイブリッド車両においては、イグニッション信号ＩＧがオンにされてもエンジン１６０が必ずしも始動されない場合があり得る。このような場合には、たとえイグニッション信号ＩＧがオンとなっても、マウントの硬化が緩和されないことが起こり得る。

そのため、ハイブリッド車両においては、Ｓ１０１の処理を、たとえば、エンジン１６０への制御信号ＤＲＶに基づいて判定するようにしてもよい。なお、エンジン１６０が実際に始動されない場合であっても、モータジェネレータからの駆動力を用いてある時間以上走行しているような状態では、走行に伴って生じる振動によってマウントの硬化が緩和されている可能性がある。そのため、エンジン１６０への制御信号ＤＲＶに基づいて判定する場合には、さらに実際の車両の走行状態を勘案して、放置時間をリセットするか否かを判定することが好適である。

また、図５のフローチャートにおいては、水温ＴＷがしきい値ＴＷＢより低い場合にのみ、放置時間ＴＩＭをカウントアップするようにしているが、Ｓ１０２のステップは任意的であり、水温ＴＷにかかわらずイグニッション信号ＩＧがオフの場合には放置時間ＴＩＭをカウントアップするようにしてもよい。

次に、図４におけるステップＳ１５０の、制御継続時間のしきい値設定処理の詳細について説明する。

図６は、制御継続時間についてのしきい値γの設定手法の概要を説明するための図である。図６においては、横軸には車速ＳＰＤが示され、縦軸には制御継続時間のしきい値γが示される。

図６を参照して、上述のように、エンジン１６０を始動後、車両１００が走行を開始した場合には、エンジン回転速度が増加されることによるエンジン自体の振動の増加および温度上昇、ならびに路面状態に起因した振動などがマウントに加えられることによって、アイドル運転を継続する場合に比べて、マウントの硬化が緩和されやすくなる。

そのため、図６に示すように、車両１００の車速ＳＰＤが所定の基準速度Ｖｔｈに到達するまでは、アイドル運転のみが実施される場合の制御継続時間Ａ（たとえば、１５分）をしきい値γとして設定し、車速ＳＰＤが所定の基準速度Ｖｔｈより大きくなると、減少量Ｂの値を車速ＳＰＤに応じて徐々に大きくし、制御継続時間が短くなるようにしきい値γ（＝Ａ−Ｂ）を設定する。

なお、図６においては、車速ＳＰＤが所定の基準速度Ｖｔｈより大きくなった場合に、車速ＳＰＤに応じてしきい値γが漸減するような例を説明したが、これに代えて、制御継続時間Ａよりも小さい固定の制御継続時間を、しきい値γとして設定するようにしてもよい（すなわち、減少量Ｂが固定値）。この場合、車速ＳＰＤに応じた細かな調整はできないが、制御をシンプルにすることができるという利点がある。

また、車両１００の駆動状態として、図６では車速ＳＰＤのみを用いた例を説明したが、たとえば、車速ＳＰＤの値に加えて、その車速ＳＰＤの持続時間や、車速ＳＰＤの変化履歴をさらに考慮してしきい値γを設定するようにしてもよい。あるいは、車速ＳＰＤに代えて、エンジン１６０にかかる負荷の大きさ、車両の加速度、走行距離、および／または、燃焼に使用した空気量の積算値などを指標として、しきい値γを可変に設定するようにしてもよい。

図７は、図４におけるステップＳ１５０の、制御継続時間についてのしきい値決定処理の詳細を示すフローチャートである。

図１および図７を参照して、ＥＣＵ３００は、Ｓ１５１にて、図示されない速度センサからの車速ＳＰＤが基準速度Ｖｔｈよりも大きいか否かを判定する。

車速ＳＰＤが基準速度Ｖｔｈ以下の場合（Ｓ１５１にてＮＯ）は、処理がＳ１５３に進められ、ＥＣＵ３００は、制御継続時間のしきい値γを、エンジン１６０がアイドル運転のみを継続した場合の制御継続時間である初期値Ａに設定する。そして、ＥＣＵ３００は、図４のステップＳ１６０に処理を進める。

一方、車速ＳＰＤが基準速度Ｖｔｈより大きい場合（Ｓ１５１にてＹＥＳ）は、処理がＳ１５２に進められ、ＥＣＵ３００は、図６で説明したように、車速ＳＰＤの増加に伴って大きくなる減少量Ｂを初期値Ａから差し引いた値を、しきい値γとして採用する。そして、ＥＣＵ３００は、図４のステップＳ１６０に処理を進める。

以上の、図４、図５および図７に示すような処理に従って制御を行なうことによって、車両が低温環境下に長時間さらされることに起因してエンジンを支持するマウントが硬化し、それによって駆動力伝達系の共振回転速度が大きくなることで、アイドル運転時に共振が生じてしまうことを抑制することができる。また、振動の発生を予測してアイドル回転速度を変更するので、共振による振動が発生する機会を少なくすることができる。さらに、エンジン始動後の車両の駆動状態に応じて、アイドル回転速度を変更する期間を調整することによって、アイドル回転速度を増加させた状態を必要以上に長くすることを抑制し、不必要な燃料消費を削減して燃費の悪化を抑制することができる。

［実施の形態２］
実施の形態１においては、エンジンが始動され、アイドル回転速度の変更制御が開始された場合、当該制御の継続時間がしきい値γに到達した時点で、アイドル速度変更制御を停止して常温時のアイドル回転速度に戻す構成について説明した。

しかし、この場合、アイドル速度変更制御が終了した時点で、アイドル回転速度の設定値が急激に低下するので、特に、図１のようなハイブリッド車両においては、走行中におけるエンジン回転速度が急変してしまい、車両の振動状態が変化してしまうおそれがある。

また、後述するように、ハイブリッド車両において、全体の効率の低下を防止するために、アイドル回転速度の変更に伴ってエンジンへの駆動力の配分を変化させるような場合には、エンジン回転速度の急変によってトルクショックが発生してしまう可能性がある。

そこで、実施の形態２においては、実施の形態１で説明したアイドル速度変更制御において、制御継続時間がしきい値γに到達して常温時のアイドル回転速度に設定値を戻す際に、その設定値を時間とともに徐々に低下させていくことで、エンジン回転速度の急変を防止する構成について説明する。

図８は、実施の形態２において、アイドル速度変更制御の終了時におけるアイドル回転速度の低下処理を説明するための図である。図８においては、横軸に時間が示され、縦軸にはエンジンの回転速度が示される。

図１および図８を参照して、車両１００が低温環境下で所定の時間放置された状態においてエンジン１６０が始動された場合（時刻ｔ１１）、実施の形態１で説明したように、アイドル回転速度が常温時の回転速度ＮＥ＿ｉｄｌｅよりも大きい回転速度ＮＥ＿ｉｄｌｅ＃に設定される。そして、実施の形態１の場合では、図８中に示される破線の曲線Ｗ３１のように、制御継続時間がしきい値γに到達する時刻ｔ１２において、アイドル回転速度の設定値が常温時の回転速度ＮＥ＿ｉｄｌｅに戻される。

一方で、実施の形態２でのアイドル速度変更制御においては、図８中における実線の曲線Ｗ３２のように、制御継続時間がしきい値γに到達する時刻ｔ１２から時刻ｔ１３までの間で、アイドル回転速度の設定値を時間とともに徐々に常温時の回転速度ＮＥ＿ｉｄｌｅへと低下させる。

このように、アイドル速度変更制御において、図８中の領域２に示されるような、制御終了時のアイドル回転速度の低下処理をさらに追加することによって、アイドル速度変更制御の終了の際におけるエンジン回転速度の急変を抑制することが可能となる。

ここで、図１に示したようなハイブリッド車両においては、ドライバ要求トルクに基づいてエンジン指令パワーおよびモータジェネレータの目標トルクが決定されるように制御されることが可能である。そのため、本実施の形態のアイドル速度変更制御をハイブリッド車両に適用する場合には、エンジン効率が最適となるように、アイドル回転速度の変化に応じてエンジン指令パワーを変更することが望ましい。

図９は、ハイブリッド車両にアイドル速度変更制御を適用した場合の、エンジンの回転速度およびトルクの設定手法の概要を説明するための図である。図９においては、横軸にエンジンの回転速度ＮＥが示され、縦軸にはエンジンへのトルクＴＲが示される。

図１および図９を参照して、図９中の曲線Ｗ２０は、エンジン１６０の特性から、効率が最適となる回転速度ＮＥとトルクＴＲとの関係を示す動作線である。

常温におけるアイドル回転速度が、回転速度ＮＥ＿ｉｄｌｅであるとすると、上述の動作線Ｗ２０からＰ１で示される動作ポイントとなるように、トルクＴＲが設定される。この点Ｐ１となるような要求パワーＰＷ１を達成するための、回転速度ＮＥとトルクＴＲとの関係が、図９中の曲線Ｗ１０で示される。

このとき、アイドル速度変更制御において、単純にエンジン回転速度ＮＥのみを回転速度ＮＥ＿ｉｄｌｅ＃まで変化させた場合、エンジン１６０への要求パワーの配分が同じであるとすると、曲線Ｗ１０に沿ってトルクＴＲが変化し、点Ｐ２で示される動作ポイントでエンジン１６０が駆動される。

この点Ｐ２の動作ポイントは、効率が最適となる場合の動作線Ｗ２０上ではないので、エンジン１６０としては効率が低下することになる。

そのため、図１のようなハイブリッド車両において、アイドル回転速度を変化させる場合には、変更後の動作ポイントが動作線Ｗ２０上となるように、エンジン１６０への要求パワーの配分が変更される。たとえば、図９の例においては、動作線Ｗ２０上で回転速度がＮＥ＿ｉｄｌｅ＃となる点Ｐ３でエンジン１６０が駆動されるように、エンジン１６０への要求パワーがＰＷ１からＰＷ２へ変更される。

そして、アイドル速度変更制御を終了する場合についても、動作点が、点Ｐ３から点Ｐ１へと、動作線Ｗ２０に沿って時間とともに徐々に変化するように、回転速度ＮＥおよびトルクＴＲが制御される。このようにすることによって、ハイブリッド車両においては、エンジン効率を低下させることなく、アイドル回転速度の変更制御終了時のエンジン回転速度およびトルクの急激な変化を抑制することができる。

図１０は、実施の形態２において、ＥＣＵ３００で実行されるアイドル速度変更制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。図１０は、実施の形態１の図４のフローチャートにおけるステップＳ１４０がＳ１４０Ａに置き換えられるとともに、Ｓ１６５が新たに追加されたものとなっている。図１０において、図４と重複するステップの説明は繰り返さない。

図１および図１０を参照して、ＥＣＵ３００は、放置時間ＴＩＭが予め定められた基準値αよりも大きいと判定し（Ｓ１１０にてＹＥＳ）、かつエンジン始動時の冷却水温度ＴＷがしきい値ＴＷＡよりも小さいと判定した場合（Ｓ１２０にてＹＥＳ）は、処理をＳ１３０に進めて、アイドル回転速度変更制御フラグＦＬＧをオンに設定する。

そして、Ｓ１４０Ａに処理が進められて、ＥＣＵ３００は、図２で示したようなマップを用いてアイドル回転速度を設定する。ハイブリッド車両の場合には、ＥＣＵ３００は、それに加えて図９で示したようなマップを用いることによって、設定された変更後のアイドル回転速度において、エンジン１６０の効率が最適となるような要求パワーを決定し、エンジン１６０およびモータジェネレータ１３０，１３５の駆動力の配分を設定する。

その後、ＥＣＵ３００は、Ｓ１５０にて、図６および図７説明したように、車両の駆動状態に応じて制御継続時間のしきい値γを設定する。そして、ＥＣＵ３００は、Ｓ１６０において、アイドル回転速度の変更制御の継続時間が所定のしきい値γより大きいか否かを判定する。

制御継続時間がしきい値γ以下の場合（Ｓ１６０においてＮＯ）は、処理がＳ１７０に進められて、ＥＣＵ３００は、アイドル回転速度の変更制御を継続する。

一方、制御継続時間がしきい値γより大きい場合（Ｓ１６０においてＹＥＳ）は、処理がＳ１６５に進められる。ＥＣＵ３００は、Ｓ１６５にて、図８で説明したような、アイドル回転速度の設定値を時間とともに低下させる低下処理を実行する。なお、ハイブリッド車両の場合においては、Ｓ１６５にて、アイドル回転速度の変更に伴って、エンジン１６０の効率が最適となるような動作線に沿って要求パワーが変更される。そして、アイドル回転速度が常温時のアイドル回転速度まで戻されると、処理がＳ１８０に進められて、ＥＣＵ３００は、アイドル回転速度の変更制御を終了する。

以上のような処理に従って制御を行なうことによって、アイドル回転速度の変更制御を終了する際の、エンジン回転速度の急変を抑制することができる。

なお、以上の説明においては、マウントの硬化によって駆動力伝達系の共振回転速度が変化する場合を例として説明したが、マウントによる要因に限らず、車両が低温環境下にさらされた場合おいて、駆動力伝達系の共振回転速度が変化する場合には、本発明を適用することが可能である。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１００ 車両、１１０ 蓄電装置、１１５ ＳＭＲ、１２０ ＰＣＵ、１２１ コンバータ、１２２，１２３ インバータ、１３０，１３５ モータジェネレータ、１４０ 動力伝達ギヤ、１５０ 駆動輪、１６０ エンジン、１６５，１７０ 温度センサ、１８０ 振動センサ、３００ ＥＣＵ、３１０ カウント部、３２０ アイドル速度設定部、３３０ エンジン制御部、Ｃ１，Ｃ２ コンデンサ、ＮＬ１ 接地線、ＰＬ１，ＰＬ２ 電力線。

Claims (11)

1. 内燃機関の制御装置であって、
   前記制御装置は、前記内燃機関の停止期間をカウントし、前記停止期間が短い場合は、前記内燃機関のアイドル回転速度を第１のアイドル回転速度にする一方で、前記停止期間が長い場合は前記内燃機関のアイドル回転速度を第２のアイドル回転速度にし、前記第２のアイドル回転速度にした状態が基準期間を経過したときは、前記アイドル回転速度を前記第２のアイドル回転速度よりも小さくし、
   前記制御装置は、前記アイドル回転速度を前記第２のアイドル回転速度にした場合に、前記内燃機関の駆動状態に応じて前記基準期間の長さを変更する、内燃機関の制御装置。
2. 内燃機関の制御装置であって、
   前記制御装置は、前記内燃機関の停止期間をカウントし、前記停止期間が短い場合は、前記内燃機関のアイドル回転速度を第１のアイドル回転速度にする一方で、前記停止期間が長い場合は前記内燃機関のアイドル回転速度を第２のアイドル回転速度にし、前記第２のアイドル回転速度にした状態が基準期間を経過したときは、前記アイドル回転速度を前記第２のアイドル回転速度よりも小さくし、
   前記制御装置は、前記内燃機関を始動する前の気温に関連する値がしきい値を下回る場合で、かつ前記停止期間が予め定められた基準値を上回る場合に、前記アイドル回転速度を前記第２のアイドル回転速度にする、内燃機関の制御装置。
3. 前記制御装置は、前記停止期間が予め定められた基準値を下回る場合は前記内燃機関のアイドル回転速度を前記第１のアイドル回転速度にする一方で、前記停止期間が前記基準値を上回る場合は、前記内燃機関のアイドル回転速度を前記第２のアイドル回転速度にし、
   前記第２のアイドル回転速度は、前記第１のアイドル回転速度よりも大きい値にされる、請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記内燃機関は、車両に搭載され、
   前記内燃機関の駆動状態は、前記車両の走行速度を含み、
   前記制御装置は、前記アイドル回転速度を前記第２のアイドル回転速度にした場合に、前記走行速度が大きいときには、前記走行速度が小さいときに比べて前記基準期間の長さが短くなるようにする、請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記内燃機関の駆動状態は、前記内燃機関が駆動する負荷の大きさを含み、
   前記制御装置は、前記アイドル回転速度を前記第２のアイドル回転速度にした場合に、前記負荷が大きいときには、前記負荷が小さいときに比べて前記基準期間の長さが短くなるようにする、請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
6. 前記内燃機関は、車両に搭載され、
   前記内燃機関の駆動状態は、前記車両の加速度の大きさを含み、
   前記制御装置は、前記アイドル回転速度を前記第２のアイドル回転速度にした場合に、前記加速度が大きいときには、前記加速度が小さいときに比べて前記基準期間の長さが短くなるようにする、請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
7. 前記内燃機関は、固定部材を用いて車両に取り付けられ、
   前記内燃機関を含む駆動力伝達系の共振周波数は、前記固定部材の温度が低下すると高くなる特性を有する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
8. 前記制御装置は、前記第２のアイドル回転速度にした状態が前記基準期間を経過したときは、前記アイドル回転速度を前記第２のアイドル回転速度から時間とともに漸減させる、請求項１〜７のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
9. 前記内燃機関は、駆動用電動機とともに用いられ、
   前記制御装置は、要求される駆動力が前記内燃機関および前記駆動用電動機から生じるように前記内燃機関および前記駆動用電動機を制御するとともに、前記アイドル回転速度が前記第２のアイドル回転速度とされる場合は、前記内燃機関の出力を、前記アイドル回転速度が前記第１のアイドル回転速度とされる場合とは異なる値にする、請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置。
10. 前記制御装置は、前記停止期間として、気温に関連する値がしきい値を下回る状態で前記内燃機関が停止している時間をカウントする、請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置。
11. 内燃機関の制御装置であって、
    前記制御装置は、前記内燃機関の停止期間をカウントし、前記停止期間が短い場合は、前記内燃機関のアイドル回転速度を第１のアイドル回転速度にする一方で、前記停止期間が長い場合は前記内燃機関のアイドル回転速度を第２のアイドル回転速度にし、前記第２のアイドル回転速度にした状態が基準期間を経過したときは、前記アイドル回転速度を前記第２のアイドル回転速度よりも小さくし、
    前記制御装置は、前記停止期間として、気温に関連する値がしきい値を下回る状態で前記内燃機関が停止している時間をカウントする、内燃機関の制御装置。

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