JP5293895B1 - 車両の制御装置 - Google Patents
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Abstract
自動停止要求に伴ってエンジンが回転停止状態に向かう過渡中において再始動要求があった際に、始動ショックの抑制と加速応答性とを両立させる。
自動停止要求に伴ってエンジン12が回転停止状態に向かう過渡中において再始動要求があった場合に、クランク角度ACRが圧縮行程以外にあるときはエンジン12が再始動される一方で、クランク角度ACRが圧縮行程にあるときはエンジン12の停止が継続される。これにより、クランク角度ACRが圧縮行程以外にあるときは、圧縮行程にあるときと比較して、共振帯を滞留する時間が比較的短くされて始動ショックが抑制される。一方で、クランク角度ACRが圧縮行程にあるときは、圧縮行程にある期間分だけ待てば良いので、エンジン12が回転停止状態とされるまでエンジン12の再始動を遅延させる場合と比較して、エンジン始動までの時間が短くされる。
自動停止要求に伴ってエンジン12が回転停止状態に向かう過渡中において再始動要求があった場合に、クランク角度ACRが圧縮行程以外にあるときはエンジン12が再始動される一方で、クランク角度ACRが圧縮行程にあるときはエンジン12の停止が継続される。これにより、クランク角度ACRが圧縮行程以外にあるときは、圧縮行程にあるときと比較して、共振帯を滞留する時間が比較的短くされて始動ショックが抑制される。一方で、クランク角度ACRが圧縮行程にあるときは、圧縮行程にある期間分だけ待てば良いので、エンジン12が回転停止状態とされるまでエンジン12の再始動を遅延させる場合と比較して、エンジン始動までの時間が短くされる。
Description
本発明は、自動停止要求があったときにエンジン停止制御を実行する一方で、再始動要求があったときにエンジンの再始動制御を実行する車両の制御装置に関するものである。
例えば車両停止中にエンジンを単にアイドル運転しているときやハイブリッド車両においてエンジン走行からモータ走行へ切り換えるとき等のエンジンパワーを必要としない状態とされて自動停止要求があったときに、運転中のエンジンを停止させるエンジン停止制御を実行する車両が良く知られている。例えば、特許文献1に記載された車両がそれである。この特許文献1には、エンジン停止制御の実行に伴ってエンジンが回転停止状態に向かう過渡中において、アクセルオンやブレーキオフ等の再始動要求が為されたらエンジンが完全に回転停止する前であっても停止中のエンジンを再始動する再始動制御を開始することが提案されている。
ところで、車両においては、エンジンのアイドル回転速度未満の領域やアイドル回転速度近傍の比較的低回転速度域に、エンジン側から駆動輪側へ伝達される振動を増幅する共振帯が存在する場合がある。そして、エンジン回転速度がこのような共振帯を通過しているエンジン回転停止中に再始動要求が為されたことでエンジンを再始動させると、低下しているエンジン回転速度を持ち上げることになり、共振帯の中を連続して滞留する時間が長くなる可能性がある。そうすると、エンジン始動に伴うトルク振動が増幅され易くなり、始動ショックが増大する可能性がある。一方で、このような始動ショックを抑制する為に、エンジン回転速度が上記共振帯を通過しているエンジン回転停止中に再始動要求があっても、エンジンが完全に回転停止してから再始動制御を開始すると、回転停止中に速やかに再始動することと比較して、エンジン始動までの時間が長くなる可能性がある。そうすると、例えばユーザが期待するアクセルオンに伴う加速性能に対して、実際の駆動力の発生(増大)が遅れ、違和感が生じる可能性がある。尚、上述したような課題は未公知であり、エンジン回転停止中の再始動要求に際して、始動ショックの抑制と加速応答性とを両立させることについて未だ提案されていない。
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、自動停止要求に伴ってエンジンが回転停止状態に向かう過渡中において再始動要求があった際に、始動ショックの抑制と加速応答性とを両立させることができる車両の制御装置を提供することにある。
前記目的を達成する為の第1の発明の要旨とするところは、(a) 自動停止要求があったときに運転中のエンジンを停止させる一方で、再始動要求があったときに停止中のそのエンジンを再始動する車両の制御装置であって、(b) 前記自動停止要求に伴って前記エンジンが回転停止状態に向かう過渡中において前記再始動要求があった場合に、そのエンジンのクランク位置が圧縮行程以外にあるときはそのエンジンを再始動する一方で、そのエンジンのクランク位置が圧縮行程にあるときはそのエンジンの停止を継続することにある。
このようにすれば、エンジンのクランク位置が圧縮行程以外にあるときは、圧縮行程にあるときと比較して、エンジンにおける回転抵抗が小さくされた状態にてエンジンが再始動されるので、エンジンが回転停止状態に向かう過渡中にエンジンを再始動しても、例えば共振帯を滞留する時間が比較的短くされて始動ショックが抑制される。一方で、エンジンのクランク位置が圧縮行程にあるときは、エンジンのクランク位置が圧縮行程以外となるまでエンジンの再始動が遅延させられるが、圧縮行程にある期間分だけ待てば良いので、エンジンが回転停止するまでエンジンの再始動を遅延させる場合と比較して、エンジン始動までの時間が短くされる。よって、自動停止要求に伴ってエンジンが回転停止状態に向かう過渡中において再始動要求があった際に、始動ショックの抑制と加速応答性とを両立させることができる。
ここで、第2の発明は、前記第1の発明に記載の車両の制御装置において、前記エンジンの再始動時に発生する振動を抑制する電動機を備え、前記再始動要求があった場合に、前記電動機により前記振動を抑制することができるときは、前記エンジンのクランク位置に拘わらずそのエンジンを再始動することにある。このようにすれば、電動機により振動を抑制することができるときは、元々始動ショックが抑制されるので、速やかにエンジンの再始動を開始することができる。
また、第3の発明は、前記第1の発明又は第2の発明に記載の車両の制御装置において、前記圧縮行程は、前記エンジンにおける回転抵抗が正値となって極大値に向かって大きくなる予め求められた行程である。このようにすれば、エンジンのクランク位置が圧縮行程以外にあるときは、圧縮行程にあるときと比較して、エンジンにおける回転抵抗が確実に小さくされた状態にてエンジンが再始動される。
また、第4の発明は、前記第1の発明乃至第3の発明の何れか1つに記載の車両の制御装置において、前記車両は、前記エンジンからの動力を差動用電動機及び出力回転部材へ分配する差動機構と駆動輪に動力伝達可能に連結された走行用電動機とを有し、その差動用電動機の運転状態が制御されることによりその差動機構の差動状態が制御される電気式差動部を備えるハイブリッド車両であり、前記差動用電動機により前記エンジンを回転駆動することでそのエンジンを始動することにある。このようにすれば、差動用電動機によるエンジン始動時の反力が出力回転部材に作用することで共振により始動ショックが増大し易いことに対して、エンジンのクランク位置が圧縮行程以外にあるときにエンジンを再始動することで始動ショックが抑制されるという効果が得られ易い。
また、第5の発明は、前記第4の発明に記載の車両の制御装置において、前記走行用電動機は、前記差動用電動機による前記エンジンの再始動時に発生する振動を抑制することにある。このようにすれば、走行用電動機により振動を抑制することができるときは、元々始動ショックが抑制されるので、差動用電動機により速やかにエンジンの再始動を開始することができる。
本発明において、好適には、前記車両は、例えば前記エンジンの動力を前記自動変速機などの動力伝達装置を介して駆動輪へ伝達するものである。また、前記自動変速機としては、例えば複数のギヤ段を有する公知の遊星歯車式自動変速機、2軸間に備えられた常時噛み合う複数対の変速ギヤの何れかを油圧アクチュエータにより駆動される同期装置によって択一的に動力伝達状態とすることでギヤ段が自動的に切換られる公知の同期噛合型平行2軸式自動変速機、入力軸を2系統備えて各系統の入力軸にクラッチがそれぞれつながり更にそれぞれ偶数段と奇数段へと繋がっている型式の同期噛合型平行2軸式自動変速機である所謂DCT(Dual Clutch Transmission)、伝動ベルトが一対の可変プーリに巻き掛けられ変速比が無段階に連続的に変化させられる所謂ベルト式無段変速機、共通の軸心まわりに回転させられる一対のコーンとその軸心と交差する回転中心回転可能な複数個のローラがそれら一対のコーンの間で挟圧されそのローラの回転中心と軸心との交差角が変化させられることによって変速比が可変とされた所謂トラクション型無段変速機、或いは前記電気式差動部などにより構成される。
また、好適には、前記エンジンとしては、例えば燃料の燃焼によって動力を発生する内燃機関等のガソリンエンジンやディーゼルエンジン等が好適に用いられ、このエンジンに電動機等を組み合わせて採用することもできる。また、このエンジンを始動する始動装置として、専用のスタータモータ等を備えても良いが、駆動力源として機能する電動機を用いても良い。
また、好適には、前記電気式差動部を備えるハイブリッド車両において、前記出力回転部材と駆動輪とは、動力伝達可能に連結され、前記走行用電動機は、直接的に或いは歯車機構を介して間接的に前記差動機構の出力回転部材に動力伝達可能に連結される。また、上記歯車機構は、例えば2軸間を動力伝達可能に連結するギヤ対、遊星歯車やかさ歯車等の差動歯車装置にて構成された単段の減速機や増速機、複数組の遊星歯車装置の回転要素が摩擦係合装置によって選択的に連結されることにより複数のギヤ段(変速段)が択一的に達成される例えば前進2段、前進3段、更にはそれ以上の変速段を有する種々の遊星歯車式多段変速機などにより構成される。
また、好適には、前記遊星歯車式多段変速機における摩擦係合装置としては、油圧アクチュエータによって係合させられる多板式、単板式のクラッチやブレーキ、或いはベルト式のブレーキ等の油圧式摩擦係合装置が広く用いられる。この油圧式摩擦係合装置を係合作動させるための作動油を供給するオイルポンプは、例えば走行用駆動力源であるエンジンにより駆動されて作動油を吐出するものでも良いが、エンジンとは別に配設された専用の電動モータなどで駆動されるものでも良い。
また、好適には、前記差動機構は、前記エンジンに連結された第1回転要素と前記差動用電動機に連結された第2回転要素と前記出力回転部材に連結された第3回転要素との3つの回転要素を有する装置である。
また、好適には、前記差動機構はシングルピニオン型の遊星歯車装置であり、前記第1回転要素はその遊星歯車装置のキャリヤであり、前記第2回転要素はその遊星歯車装置のサンギヤであり、前記第3回転要素はその遊星歯車装置のリングギヤである。
また、好適には、前記車両用動力伝達装置の車両に対する搭載姿勢は、駆動装置の軸線が車両の幅方向となるFF(フロントエンジン・フロントドライブ)車両などの横置き型でも、駆動装置の軸線が車両の前後方向となるFR(フロントエンジン・リヤドライブ)車両などの縦置き型でも良い。
また、好適には、前記エンジンと前記差動機構とは作動的に連結されればよく、例えばエンジンと差動機構との間には、脈動吸収ダンパー(振動減衰装置)、直結クラッチ、ダンパー付直結クラッチ、或いは流体伝動装置などが介在させられるものであっても良いが、エンジンと差動機構とが常時連結されたものであっても良い。
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。
図1は、本発明が適用される車両としてのハイブリッド車両10(以下、車両10という)の概略構成を説明する図であると共に、車両10の各部を制御する為に設けられた制御系統の要部を説明するブロック線図である。図1において、車両10は、走行用の駆動力源としてのエンジン12から出力される動力を第1電動機MG1及び出力歯車14へ分配する動力分配機構16と、出力歯車14に連結される歯車機構18と、出力歯車14に歯車機構18を介して動力伝達可能に連結された第2電動機MG2とを有する変速部20を備えて構成されている。この変速部20は、例えば車両10において横置きされるFF(フロントエンジン・フロントドライブ)型車両に好適に用いられるものであり、変速部20(動力分配機構16)の出力回転部材としての出力歯車14とカウンタドリブンギヤ22とで構成されるカウンタギヤ対24、ファイナルギヤ対26、差動歯車装置(終減速機)28、エンジン12に作動的に連結されるダンパー30、そのダンパー30に作動的に連結される入力軸32等とで、車体に取り付けられる非回転部材としてのケース34内においてトランスアクスル(T/A)としての動力伝達装置36の一部を構成している。このように構成された動力伝達装置36では、ダンパー30及び入力軸32を介して入力されるエンジン12の動力や第2電動機MG2の動力が出力歯車14へ伝達され、その出力歯車14からカウンタギヤ対24、ファイナルギヤ対26、差動歯車装置28、一対の車軸等を順次介して一対の駆動輪38へ伝達される。
入力軸32は、一端がダンパー30を介してエンジン12に連結されることでエンジン12により回転駆動させられる。また、他端には潤滑油供給装置としてのオイルポンプ40が連結されており入力軸32が回転駆動されることによりオイルポンプ40が回転駆動させられて、動力伝達装置36の各部例えば動力分配機構16、歯車機構18、不図示のボールベアリング等に潤滑油が供給される。
動力分配機構16は、第1サンギヤS1、第1ピニオンギヤP1、その第1ピニオンギヤP1を自転及び公転可能に支持する第1キャリヤCA1、第1ピニオンギヤP1を介して第1サンギヤS1と噛み合う第1リングギヤR1を回転要素(回転部材)として備える公知のシングルピニオン型の遊星歯車装置から構成されており、差動作用を生じる差動機構として機能する。この動力分配機構16においては、第1回転要素RE1としての第1キャリヤCA1は入力軸32すなわちエンジン12に連結され、第2回転要素RE2としての第1サンギヤS1は第1電動機MG1に連結され、第3回転要素RE3としての第1リングギヤR1は出力歯車14に連結されている。これより、第1サンギヤS1、第1キャリヤCA1、第1リングギヤR1は、それぞれ相互に相対回転可能となることから、エンジン12の出力が第1電動機MG1及び出力歯車14に分配されると共に、第1電動機MG1に分配されたエンジン12の出力で第1電動機MG1が発電され、その発電された電気エネルギがインバータ50を介して蓄電装置52に蓄電されたりその電気エネルギで第2電動機MG2が回転駆動されるので、変速部20は例えば無段変速状態(電気的CVT状態)とされて、変速比γ0(=エンジン回転速度NE/出力歯車14の回転速度NOUT)が連続的に変化させられる電気的な無段変速機として機能する。つまり、変速部20は、差動用電動機として機能する第1電動機MG1の運転状態が制御されることにより動力分配機構16の差動状態が制御される電気式差動部(電気式無段変速機)として機能する。これにより、変速部20は、例えば燃費が最も良くなるようなエンジン12の動作点(例えばエンジン回転速度NEとエンジントルクTEとで定められるエンジン12の動作状態を示す運転点、以下、エンジン動作点という)である燃費最適点にてエンジン12を作動させることができる。この種のハイブリッド形式は、機械分配式或いはスプリットタイプと称される。
歯車機構18は、第2サンギヤS2、第2ピニオンギヤP2、その第2ピニオンギヤP2を自転及び公転可能に支持する第2キャリヤCA2、第2ピニオンギヤP2を介して第2サンギヤS2と噛み合う第2リングギヤR2を回転要素として備える公知のシングルピニオン型の遊星歯車装置から構成されている。この歯車機構18においては、第2キャリヤCA2は非回転部材であるケース34に連結されることで回転が阻止され、第2サンギヤS2は第2電動機MG2に連結され、第2リングギヤR2は出力歯車14に連結されている。そして、この歯車機構18は、例えば減速機として機能するように遊星歯車装置自体のギヤ比(歯車比=サンギヤS2の歯数/リングギヤR2の歯数)が構成されており、第2電動機MG2からトルク(駆動力)を出力する力行時には第2電動機MG2の回転が減速させられて出力歯車14に伝達され、そのトルクが増大させられて出力歯車14へ伝達される。尚、この出力歯車14は、動力分配機構16のリングギヤR1及び歯車機構18のリングギヤR2としての機能、及びカウンタドリブンギヤ22と噛み合ってカウンタギヤ対24を構成するカウンタドライブギヤとしての機能が1つのギヤに一体化された複合歯車となっている。
第1電動機MG1及び第2電動機MG2は、電気エネルギから機械的な駆動力を発生させる発動機としての機能及び機械的な駆動力から電気エネルギを発生させる発電機としての機能のうち少なくとも一方を備えた例えば同期電動機であって、好適には、発動機又は発電機として選択的に作動させられるモータジェネレータである。例えば、第1電動機MG1はエンジン12の反力を受け持つ為のジェネレータ(発電)機能及び運転停止中のエンジン12を回転駆動するモータ(電動機)機能を備え、第2電動機MG2は走行用の駆動力源として駆動力を出力する走行用電動機として機能する為の電動機機能及び駆動輪38側からの逆駆動力から回生により電気エネルギを発生させる発電機能を備える。
また、車両10には、例えば変速部20などの車両10の各部を制御する車両10の制御装置としての電子制御装置80が備えられている。この電子制御装置80は、例えば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おり、CPUはRAMの一時記憶機能を利用しつつ予めROMに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車両10の各種制御を実行する。例えば、電子制御装置80は、エンジン12、第1電動機MG1、第2電動機MG2などに関するハイブリッド駆動制御等の車両制御を実行するようになっており、必要に応じてエンジン12の出力制御用や電動機MG1,MG2の出力制御用等に分けて構成される。また、電子制御装置80には、車両10に設けられた各センサ(例えばクランクポジションセンサ60、出力回転速度センサ62、レゾルバ等の第1電動機回転速度センサ64、レゾルバ等の第2電動機回転速度センサ66、アクセル開度センサ68、ブレーキスイッチ70、バッテリセンサ72など)により検出された各種入力信号(例えばエンジン回転速度NE及びクランク軸31の回転角度(位置)であるクランク角度(すなわちクランク位置)ACR、車速Vに対応する出力歯車14の回転速度である出力回転速度NOUT、第1電動機回転速度NM1、第2電動機回転速度NM2、アクセル開度Acc、フットブレーキ操作(ブレーキオン)BON、蓄電装置52のバッテリ温度THBATやバッテリ充放電電流IBATやバッテリ電圧VBATなど)が供給される。また、電子制御装置80からは、車両10に設けられた各装置(例えばエンジン12、インバータ50など)に各種出力信号(例えばエンジン制御指令信号や電動機制御指令信号(変速制御指令信号)等のハイブリッド制御指令信号SHVなど)が供給される。尚、電子制御装置80は、例えば上記バッテリ温度THBAT、バッテリ充放電電流IBAT、及びバッテリ電圧VBATなどに基づいて蓄電装置52の充電状態(充電容量)SOCを逐次算出する。
図2は、電子制御装置80による制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。図2において、ハイブリッド制御手段すなわちハイブリッド制御部82は、例えば第2電動機MG2のみを走行用の駆動源として走行するモータ走行(EV走行)を実行する為のモータ走行モード、エンジン12の動力に対する反力を第1電動機MG1の発電により受け持つことで出力歯車14(駆動輪38)にエンジン直達トルクを伝達すると共に第1電動機MG1の発電電力により第2電動機MG2を駆動することで出力歯車14にトルクを伝達して少なくともエンジン12を走行用の駆動源として走行するエンジン走行を実行する為のエンジン走行モード(定常走行モード)、このエンジン走行モードにおいて蓄電装置52からの電力を用いた第2電動機MG2の駆動力を更に付加して走行するアシスト走行モード(加速走行モード)等を、走行状態に応じて選択的に成立させる。
上記エンジン走行モードにおける制御を一例としてより具体的に説明すると、ハイブリッド制御部82は、エンジン12を効率の良い作動域で作動させる一方で、エンジン12と第2電動機MG2との駆動力の配分や第1電動機MG1の発電による反力を最適になるように変化させて変速部20の変速比γ0を制御する。例えば、ハイブリッド制御部82は、アクセル開度Accや車速Vから車両10の目標出力(要求出力)を算出し、その目標出力と充電要求値(充電要求パワー)とから必要なトータル目標出力を算出し、そのトータル目標出力が得られるように伝達損失、補機負荷、第2電動機MG2のアシストトルク等を考慮して目標エンジンパワーPE *を算出する。そして、ハイブリッド制御部82は、例えば運転性と燃費性とを両立する為の予め実験的に求められて記憶された公知のエンジン最適燃費線上であって且つその目標エンジンパワーPE *が得られるエンジン動作点となるエンジン回転速度NE及びエンジントルクTEにてエンジン12が作動させられるように、エンジン12を制御すると共に第1電動機MG1の発電量を制御する。尚、本実施例では、燃費とは例えば単位燃料消費量当たりの走行距離であったり、車両全体としての燃料消費率(=燃料消費量/駆動輪出力)等である。
ハイブリッド制御部82は、スロットル制御の為にスロットルアクチュエータにより電子スロットル弁を開閉制御させる他、燃料噴射制御の為に燃料噴射装置による燃料噴射量や噴射時期を制御し、点火時期制御の為に点火装置による点火時期を制御するエンジン制御指令信号を出力し、目標エンジンパワーPE *を発生する為のエンジントルクTEの目標値が得られるようにエンジン12の出力制御を実行する。また、ハイブリッド制御部82は、第1電動機MG1による発電を制御する電動機制御指令信号をインバータ50に出力して、目標エンジンパワーPE *を発生する為のエンジン回転装度NEの目標値が得られるように第1電動機回転速度NM1を制御する。
また、前記モータ走行モードは、例えば一般的にエンジン効率が高トルク域に比較して悪いとされる比較的低出力トルクTOUT域すなわち低エンジントルクTE域、或いは車速Vの比較的低車速域すなわち低負荷域で実行される。ハイブリッド制御部82は、このモータ走行モードにおけるモータ走行時には、運転を停止しているエンジン12の引き摺りを抑制して燃費を向上させる為に、例えば第1電動機MG1を無負荷状態とすることにより空転させて、動力分配機構16の差動作用によりエンジン回転速度NEを零乃至略零に維持する。このように、ハイブリッド制御部82は、モータ走行時のようにエンジン12の運転を停止させるときには、エンジン12への燃料供給を停止させるだけでなく、エンジン12の回転(回転駆動)も停止させる。
また、ハイブリッド制御部82は、エンジン12の始動及び停止を行うエンジン始動停止制御手段すなわちエンジン始動停止制御部84を機能的に備えている。エンジン始動停止制御部84は、例えばエンジン走行中のアクセル開度Accの減少に伴うモータ走行モードへの切換え要求、蓄電装置52の充電完了判断、車両補機類の停止判断、暖機完了判断、車両停止判断、モータ走行を積極的に要求する為の操作されるEVスイッチのオン判断等のエンジン自動停止要求によりエンジン12の運転停止を判断した場合には、フューエルカットによりエンジン12の運転を停止させると共に、第1電動機トルクTM1を零とすることによりエンジン回転速度NEを零に向かって低下させてエンジン12を回転停止状態とする一連のエンジン回転停止処理を実行する。
一方で、エンジン始動停止制御部84は、例えばモータ走行中のアクセル開度Accの増大に伴うエンジン走行モードへの切換え要求、蓄電装置52の充電要求、車両補機類の駆動要求、暖機要求等のエンジン始動要求(或いはエンジン再始動要求)により停止中のエンジン12の運転を判断した場合には、第1電動機MG1に通電することで第1電動機回転速度NM1を引き上げてエンジン回転速度NEをエンジン12の完爆可能な所定の完爆回転速度NEA以上に回転駆動する為の所定のエンジン始動用トルクすなわちクランキングトルクTM1crを発生させると共に、その所定の完爆回転速度NEA以上にて燃料を供給し且つ点火してエンジン12を始動する一連のエンジン始動処理を実行する。このように、第1電動機MG1は、エンジン始動に際してエンジン12を回転駆動する始動用モータ(スタータ)として機能させられる。
ここで、エンジン始動に際しては、変速部20の構造上、前記クランキングトルクTM1crに対する反力が出力歯車14に作用させられるので、エンジン始動時には、そのクランキングトルクTM1crによるエンジン振動(エンジントルク変動、フリクショントルク変動)が出力歯車14に伝達される。一方で、本実施例の車両10では、動力伝達装置36の共振周波数にエンジン振動の周波数が一致する共振帯がエンジン12のアイドル回転速度未満の低回転速度域や完爆回転速度NEA近傍の比較的低回転速度域に存在している。その為、エンジン始動時に発生するエンジン振動がその共振帯にて増幅され、エンジン始動時の振動的なショックが増大する可能性がある。
ところで、前記エンジン自動停止要求に伴ってエンジン始動停止制御部84によりエンジン回転停止処理が実行されてエンジン12が回転停止状態に向かう過渡中において前記エンジン再始動要求が為される場合がある。このような場合、エンジン始動停止制御部84により速やかにエンジン始動処理が開始されると、低下しているエンジン回転速度NEが第1電動機MG1により引き上げられることになる。その為、回転停止状態のエンジン12が引き上げられることと比較して、上記共振帯を滞留する時間が長くなり、エンジン振動の増幅がより大きくされてエンジン始動時のショックが一層増大してしまう可能性がある。一方で、エンジン12が回転停止状態とされた後にエンジン始動停止制御部84によりエンジン始動処理が開始されると、エンジン12の再始動が遅れ、例えばアクセルオンに伴ってユーザ(運転者)が期待した加速感に対する加速応答性が低下して違和感を生じさせる可能性がある。
このような問題に対して、本実施例の電子制御装置80は、電動機MGを用いてエンジン始動時の振動を抑制する制振制御を実行する。具体的には、ハイブリッド制御部82は、第1電動機MG1によるエンジンの始動時に発生する振動を第2電動機MG2を用いて抑制する制振制御手段すなわち制振制御部86を機能的に備えている。制振制御部86は、例えばエンジン回転速度NEと出力回転速度NOUTとの差分ΔN(=NOUT−NE)を検出し、その差分ΔNと本来の差分ΔNとの差に対応する捩れ振動分を第2電動機トルクTM2を用いてフィードバック制御により抑制することで上記電動機MGによる制振制御を実行する。或いは、制振制御部86は、例えばエンジン始動時に発生する振動を打ち消すように出力回転速度NOUT(或いは駆動輪38の回転速度等)の変動とは逆位相の変動を第2電動機MG2を用いて出力歯車14上に発生させるフィードバック制御を実行することで上記電動機MGによる制振制御を実行する。このように、第2電動機MG2は、エンジン12の再始動時に発生する振動を抑制する電動機として機能する。尚、電動機MGによる制振制御は、エンジン12が回転停止状態とされているときのエンジン始動時に実行することでもショックが抑制されるという一定の効果を奏するが、特に、エンジン12が回転停止状態に向かう過渡中におけるエンジン始動時に実行することでショックが抑制されるという効果が大きなものとなる。
但し、電動機MGによる制振制御は、早い応答性が求められる為、電動機MGを早く制御できる場合にのみ実行される。例えば、本実施例では、第2電動機MG2が比較的低回転速度域にあるときすなわち車速Vが比較的低車速域であるときには、比較的早い制御ができるパルス幅変調(PWM:pulse width modulation)による駆動制御を行う。一方で、第2電動機MG2が比較的高回転速度域にあるときすなわち車速Vが比較的高車速域であるときには、そのPWMよりもスイッチング回数を少なくした比較的遅い制御となる方形波(矩形波)による駆動制御を行う。その為、第2電動機MG2が比較的低回転速度域にあるときには、第2電動機MG2による制振制御を実行することができるが、第2電動機MG2が比較的高回転速度域にあるときには、第2電動機MG2による制振制御を実行することができない。尚、第1電動機MG1についても同様に制御して良い。
そこで、本実施例の電子制御装置80は、前記エンジン自動停止要求に伴ってエンジン始動停止制御部84によりエンジン回転停止処理が実行されてエンジン12が回転停止状態に向かう過渡中(すなわち回転過渡区間内)において前記エンジン再始動要求があった場合に、電動機MG(特に第2電動機MG2)による制振制御を実行することができないときは、エンジン12全体での回転抵抗(フリクショントルク)が比較的小さい状態となっていることを条件として、エンジン12を再始動する。見方を換えれば、エンジン12全体でのフリクショントルクが比較的大きい状態のときには、フリクショントルクが比較的小さい状態となるまで、エンジン12を再始動せず、エンジン12の運転停止を継続する。これにより、前記共振帯を滞留する時間が短くなるので、またクランキングトルクTM1crを小さくすることができることと相俟って、電動機MGによる制振制御が実行できなくとも、エンジン始動時のショックを抑制することができる。
上記エンジン12全体でのフリクショントルクが比較的小さい状態やフリクショントルクが比較的大きい状態について、以下に、詳細に説明する。図3は、エンジン12のある1つの気筒におけるクランク角度ACRに対するシリンダ内圧力を示す図である。また、図4は、エンジン12のある1つの気筒におけるクランク角度ACRに対するエンジン12のフリクショントルクを示す図である。また、図5は、クランク角度ACRに対するエンジン12全体のフリクショントルクすなわち全気筒におけるフリクショントルクを合わせたエンジン12の合成フリクショントルクを示す図である。また、図6は、図5に示したエンジン12の合成フリクショントルクにおいて一点鎖線で囲んだ部分を拡大する図である。尚、ここでの説明では、エンジン12は4気筒4サイクルエンジンであることを前提としている。
図3において、シリンダ内圧力が増大している区間は、エンジン12の圧縮行程であり、シリンダ内圧力が減少している区間は、エンジン12の膨張行程である。そして、図4に示すように、このシリンダ内圧力の変化に対応して、エンジン12のフリクショントルクが変化させられる。つまり、フリクショントルクが略零の状態から極大値に向かって大きくなる区間は、エンジン12の圧縮行程に対応しており、フリクショントルクが極大値から低下する区間や負値となる区間は、エンジン12の膨張行程に対応している。そして、図4に示すある1気筒のフリクショントルクを4気筒分合成したものが、図5及び図6に示すエンジン12の合成フリクショントルクである。この図6に示すように、本実施例では、エンジン12の合成フリクショントルクにおいて、エンジン12のフリクショントルクが正値となって極大値に向かって大きくなる行程をエンジン12全体における圧縮行程と定義し、この圧縮行程に対応するクランク角度ACRの範囲(圧縮行程クランク角度範囲ACRA)が予め求められて記憶されている。或いは、この圧縮行程以外の行程に対応するクランク角度ACRの範囲(圧縮行程以外クランク角度範囲ACRB)が予め求められて記憶されている。
上記エンジン12全体における圧縮行程は、エンジン12のフリクショントルクが正値であり且つ増大するので、前記エンジン12全体でのフリクショントルクが比較的大きい状態に相当する。従って、この圧縮行程以外の行程が、前記エンジン12全体でのフリクショントルクが比較的小さい状態に相当する。尚、フリクショントルクの値だけで比較すると、圧縮行程以外の行程(例えばエンジン12のフリクショントルクが極大値から小さくなる行程すなわちエンジン12全体における膨張行程)では、圧縮行程における比較的小さい側の値よりも大きな値となる区間があるが、フリクショントルクが正値であっても減少する区間では外力を掛けなくてもピストンが動くという観点から、圧縮行程以外の行程をフリクショントルクが比較的小さい状態とするのである。
このように、本実施例の電子制御装置80は、前記エンジン自動停止要求に伴ってエンジン始動停止制御部84によりエンジン回転停止処理が実行されてエンジン12が回転停止状態に向かう過渡中において前記エンジン再始動要求があった場合に、クランク角度ACRがエンジン12全体における圧縮行程以外にあるときはエンジン12を再始動する一方で、クランク角度ACRがエンジン12全体における圧縮行程にあるときはエンジン12の運転停止を継続する。尚、電動機MGによる制振制御が実行できるときは、このような制御を実行せずともエンジン始動時のショックを抑制することができるので、クランク角度ACRに拘わらずエンジン12を再始動する。
これにより、図7に示すように、圧縮行程以外(例えば膨張行程)にてエンジン12を再始動する場合の方が、圧縮行程にてエンジン12を再始動する場合と比較して、前記共振帯を滞留する時間が短くされる。よって、図8に示すように、再始動許可領域となる圧縮行程以外にてエンジン12を再始動すると、クランキングトルクTM1crを小さくすることができることと相俟って、始動遅延領域となる圧縮行程にてエンジン12を再始動することと比較して、エンジン始動時のショックを抑制することができる。
より具体的には、図2に戻り、エンジン回転停止過渡中判定手段すなわちエンジン回転停止過渡中判定部88は、前記エンジン自動停止要求に伴ってエンジン12が回転停止状態に向かう過渡中であるか否かを、例えばエンジン始動停止制御部84によりエンジン回転停止処理が実行されているときのエンジン回転速度NEの変化に基づいて判定する。
制振制御可否判定手段すなわち制振制御可否判定部90は、エンジン始動停止制御部84によりエンジン始動要求(或いはエンジン再始動要求)があったと判断された場合には、制振制御部86により第2電動機MG2による制振制御を実行することが可能であるか否かを、例えば第2電動機回転速度NM2がPWMによる駆動制御を実行する為の予め求められて記憶された所定のPWM実行可能速度域にあるか否かに基づいて判定する。
エンジン行程判定手段すなわちエンジン行程判定部92は、クランク角度ACRが前記圧縮行程以外クランク角度範囲ACRBにあるか否かを判定する。より好適には、エンジン行程判定部92は、圧縮行程以外の行程の中でも特にフリクショントルクが小さい状態とされる前記エンジン12全体における膨張行程に対応するクランク角度ACRの範囲として予め求められて記憶された膨張行程クランク角度範囲ACRCにクランク角度ACRがあるか否かを判定しても良い。
図9は、電子制御装置80の制御作動の要部すなわち自動停止要求に伴ってエンジン12が回転停止状態に向かう過渡中において再始動要求があった際に始動ショックの抑制と加速応答性とを両立させる為の制御作動を説明するフローチャートであり、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。
図9において、先ず、エンジン回転停止過渡中判定部88に対応するステップ(以下、ステップを省略する)S10において、例えば前記エンジン自動停止要求に伴ってエンジン12が回転停止状態に向かう過渡中であるか否かが、エンジン回転停止処理が実行されているときのエンジン回転速度NEの変化に基づいて判定される。このS10の判断が肯定される場合はエンジン始動停止制御部84に対応するS20において、例えばエンジン走行モードへの切換え要求、蓄電装置52の充電要求、車両補機類の駆動要求、暖機要求等のエンジン再始動要求があるか否かが判定される。このS20の判断が肯定される場合は制振制御可否判定部90に対応するS30において、例えば第2電動機MG2による制振制御を実行することが可能であるか否かが、第2電動機回転速度NM2が所定のPWM実行可能速度域にあるか否かに基づいて判定される。このS30の判断が否定される場合はエンジン行程判定部92に対応するS40において、例えばクランク角度ACRが圧縮行程以外にあるか否かが、クランク角度ACRが圧縮行程以外の行程に対応する前記圧縮行程以外クランク角度範囲ACRBにあるか否かに基づいて判定される。特に、ここでは、クランク角度ACRが膨張行程に対応する前記膨張行程クランク角度範囲ACRCにあるか否かが判定されても良い。前記S30,S40の何れかの判断が肯定される場合はエンジン始動停止制御部84に対応するS50において、例えば第1電動機MG1によるクランキングトルクTM1crを発生させると共に燃料を供給し且つ点火してエンジン12を始動する一連のエンジン始動処理が開始される。前記S10,S20,及びS40の何れかの判断が否定される場合はエンジン始動停止制御部84に対応するS60において、例えば上記エンジン始動処理の開始が遅延させられてエンジン12の回転停止状態が継続される。
上述のように、本実施例によれば、前記自動停止要求に伴ってエンジン12が回転停止状態に向かう過渡中において前記再始動要求があった場合に、クランク角度ACRが圧縮行程以外にあるときはエンジン12が再始動される一方で、クランク角度ACRが圧縮行程にあるときはエンジン12の停止が継続される。これにより、クランク角度ACRが圧縮行程以外にあるときは、圧縮行程にあるときと比較して、エンジン12全体におけるフリクショントルクが小さくされた状態にてエンジン12が再始動されるので、エンジン12が回転停止状態に向かう過渡中にエンジン12を再始動しても、例えば共振帯を滞留する時間が比較的短くされて始動ショックが抑制される。特に、本実施例の車両10は第1電動機MG1によるエンジン始動時の反力が出力歯車14に作用する構成を採用している為、共振により始動ショック(エンジン始動時のショック)が増大し易いことに対して、クランク角度ACRが圧縮行程以外にあるときエンジン12を再始動することで、クランキングトルクTM1crを小さくすることができることと相俟って、始動ショックが抑制されるという効果が得られ易い。一方で、クランク角度ACRが圧縮行程にあるときは、クランク角度ACRが圧縮行程以外となるまでエンジン12の再始動が遅延させられるが、圧縮行程にある期間分だけ待てば良いので、例えばエンジン12が回転停止状態とされるまでエンジン12の再始動を遅延させる場合と比較して、エンジン始動までの時間が短くされる。よって、自動停止要求に伴ってエンジン12が回転停止状態に向かう過渡中において再始動要求があった際に、始動ショックの抑制と加速応答性とを両立させることができる。
また、本実施例によれば、前記再始動要求があった場合に、第2電動機MG2により制振制御を実行することができるときは、クランク角度ACRに拘わらずエンジン12を再始動するので、第2電動機MG2による制振制御により元々始動ショックが抑制される状態で、第1電動機MG1により速やかにエンジン12の再始動を開始することができる。
また、本実施例によれば、エンジン12全体における圧縮行程は、エンジン12のフリクショントルクが正値となって極大値に向かって大きくなる予め求められた行程であるので、クランク角度ACRが圧縮行程以外にあるときは、圧縮行程にあるときと比較して、エンジン12におけるフリクショントルクが確実に小さくされた状態にてエンジン12が再始動される。
以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。
例えば、前述の実施例における車両10は、第1電動機MG1によるエンジン始動時の反力が出力歯車14に作用する構成を採用したハイブリッド車両であったが、これに限らない。例えば、動力分配機構16のような差動機構を介すことなくエンジンとそのエンジンを始動する機能を有した電動機とが直接的に(或いはクラッチ等を介して間接的に)連結されるような構成を採用したハイブリッド車両であっても良い。また、モータ走行が可能なハイブリッド車両であったが、これに限らない。例えばモータ走行モードを備えず、エンジン走行モードやアシスト走行モードを備える車両であっても良い。特に、ハイブリッド車両である必要もない。例えば、専用のスタータモータにて始動されるエンジンのみを駆動力源として備え、公知のアイドリングストップを実行する車両であっても良い。要は、自動停止要求があったときに運転中のエンジンを停止させる一方で、再始動要求があったときに停止中のエンジンを再始動する構成を備えた車両であれば本発明は適用され得る。このようにしても、自動停止要求に伴ってエンジンが回転停止状態に向かう過渡中において再始動要求があった際に始動ショックの抑制と加速応答性とを両立させることができる。
また、前述の実施例において、電動機MGによる制振制御は第2電動機MG2による制振制御を例示したが、これに限らない。例えば、第1電動機MG1により制振制御を実行しても良いし、更に別の電動機を備えて、その電動機により制振制御を実行しても良い。また、電動機MGによる制振制御を実行することを考慮してPWMによる駆動制御を採用したが、制振制御を実行することができる、PWMによる駆動制御とは別の駆動制御を採用しても良い。尚、この制振制御は必ずしも実行されなくとも良い。この場合には、例えば図9のフローチャートにおけるステップS30が省かれる。
また、前述の実施例では、動力分配機構16は、シングルプラネタリの遊星歯車装置であるが、ダブルプラネタリの遊星歯車装置であっても良い。また、動力分配機構16は、例えばエンジン12によって回転駆動されるピニオンと、そのピニオンに噛み合う一対のかさ歯車が第1電動機MG1及び出力歯車14に作動的に連結された差動歯車装置であっても良い。
また、前述の実施例において、図1に示すように第2電動機MG2は、エンジン12が間接的に連結された駆動輪38に動力伝達可能に連結されているが、第2電動機MG2は駆動輪38とは別の車輪(駆動輪)に直接又は間接的に連結されていても差し支えない。要するに、エンジン12からの動力で駆動される駆動輪と第2電動機MG2からの動力で駆動される駆動輪とは、別個の車輪であっても差し支えないということである。
尚、上述したのはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、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:エンジン
14:出力歯車(出力回転部材)
16:動力分配機構(差動機構)
20:変速部(電気式差動部)
38:駆動輪
80:電子制御装置(制御装置)
MG1:第1電動機(差動用電動機)
MG2:第2電動機(走行用電動機)
12:エンジン
14:出力歯車(出力回転部材)
16:動力分配機構(差動機構)
20:変速部(電気式差動部)
38:駆動輪
80:電子制御装置(制御装置)
MG1:第1電動機(差動用電動機)
MG2:第2電動機(走行用電動機)
Claims (4)
- 自動停止要求があったときに運転中のエンジンを停止させる一方で、再始動要求があったときに停止中の該エンジンを再始動する車両の制御装置であって、
前記自動停止要求に伴って前記エンジンが回転停止状態に向かう過渡中において前記再始動要求があった場合に、該エンジンのクランク位置が圧縮行程以外にあるときは該エンジンを再始動する一方で、該エンジンのクランク位置が圧縮行程にあるときは該エンジンの停止を継続するものであり、
前記圧縮行程は、前記エンジンにおける回転抵抗が正値となって極大値に向かって大きくなる予め求められた行程であることを特徴とする車両の制御装置。 - 前記エンジンの再始動時に発生する振動を抑制する電動機を備え、
前記再始動要求があった場合に、前記電動機により前記振動を抑制することができるときは、前記エンジンのクランク位置に拘わらず該エンジンを再始動することを特徴とする請求項1に記載の車両の制御装置。 - 前記車両は、前記エンジンからの動力を差動用電動機及び出力回転部材へ分配する差動機構と駆動輪に動力伝達可能に連結された走行用電動機とを有し、該差動用電動機の運転状態が制御されることにより該差動機構の差動状態が制御される電気式差動部を備えるハイブリッド車両であり、
前記差動用電動機により前記エンジンを回転駆動することで該エンジンを始動することを特徴とする請求項1又は2に記載の車両の制御装置。 - 前記走行用電動機は、前記差動用電動機による前記エンジンの再始動時に発生する振動を抑制することを特徴とする請求項3に記載の車両の制御装置。
Applications Claiming Priority (1)
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