JP5668842B2 - 内燃機関の制御装置およびそれを搭載する車両 - 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するとともに、停止期間が長い場合は、内燃機関のアイドル回転速度を、停止期間が短い場合とは異なる値にする。

好ましくは、制御装置は、停止期間が長い場合は、アイドル回転速度を停止期間が短い場合に比べて大きい値とする。

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上回る場合のアイドル回転速度を、停止期間が基準値を下回る場合のアイドル回転速度とは異なる値にする。

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アイドル回転速度を第１のアイドル回転速度にし、停止期間が基準値を上回る場合は、アイドル回転速度を第１のアイドル回転速度とは異なる第２のアイドル回転速度にする。そして、第２のアイドル回転速度は、第１のアイドル回転速度よりも大きい値に設定される。

好ましくは、制御装置は、内燃機関を始動する際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される。

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、停止期間が基準値を上回る場合において、停止期間に応じて、第２のアイドル回転速度を変化させる。

好ましくは、制御装置は、停止期間が基準値を上回る場合において、停止期間が長いときは、停止期間が短いときに比べて、第２のアイドル回転速度を大きくする。

好ましくは、内燃機関には、内燃機関の振動を検出するための検出部が設けられる。制御装置は、検出部からの信号に基づく内燃機関の振動の大きさに関連する値に応じて、第２のアイドル回転速度を変化させる。

好ましくは、制御装置は、振動の大きさに関連する値が大きい場合は、振動の大きさに関連する値が小さい場合に比べて、第２のアイドル回転速度を大きくする。

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状態が予め定められた期間経過したときは、アイドル回転速度を第１のアイドル回転速度に戻す。

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、内燃機関の回転速度と駆動力との関係を定める動作線が予め定義されたマップに従って内燃機関を制御する。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設定する場合は、動作線に沿って内燃機関の駆動力を変化させる。

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。

好ましくは、制御装置は、内燃機関が始動された場合は、停止期間のカウントをリセットする。

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するとともに、停止期間が長い場合は、内燃機関のアイドル回転速度を、停止期間が短い場合とは異なる値にする。

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。 実施の形態２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。 実施の形態３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３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。 実施の形態４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、アイドル運転時の振動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。

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。

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５，７，９，１０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、Ｓ１７０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Ｓ１７０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。

その後、ＥＣＵ３００は、Ｓ１５０にて、制御フラグＦＬＧがオンに設定された状態が所定の期間経過したか否か、すなわち制御継続時間が所定の基準値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（Ｓ１５０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Ｓ１６０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（Ｓ１５０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（軟化）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Ｓ１７０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。

この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よっ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振動が増加し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。

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で説明したのと同様に、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よりも大きい場合（Ｓ１０２にてＮＯ）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、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。

また、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熱および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。

［実施の形態２］
実施の形態１においては、エンジンの停止継続時間（放置時間）が所定の時間を超過した場合には、エンジンのアイドル回転速度を、特定の固定されたアイドル回転速度（ＮＥ＿ｉｄｌｅ＃）に変化させる構成について説明した。

しかしながら、図２のように、この変更後のアイドル回転速度ＮＥ＿ｉｄｌｅ＃は、駆動力伝達系の共振回転速度Ｆｒの最大値よりも大きい値に設定される。そのため、たとえば図２において放置時間がｔ３からｔ４の間においては、必要以上にアイドル回転速度が高く設定されることになるので、余分な燃料消費がなされることによって燃費が過度に悪化してしまうおそれがある。

そこで実施の形態２においては、変更後のアイドル回転速度を、放置時間に応じて可変に設定できる構成とし、燃費の悪化を最小限に留めつつ、低温環境下におけるアイドル運転時の共振を抑制することを可能とする。

図６は、実施の形態２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６においては、実施の形態１の図２と同様に、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（放置時間）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６を参照して、駆動力伝達系の共振回転速度Ｆｒは、放置時間が長くなるにつれて高くなり、ある特定の共振回転速度付近で飽和する（図６中の曲線Ｗ５）。

これに対して、アイドル回転速度は、放置時間ＴＩＭがｔ３までは、常温におけるアイドル回転速度ＮＥ＿ｉｄｌｅに設定されるが、放置時間ＴＩＭがｔ３を経過した後は、共振回転速度Ｆｒの増加に伴って、所定の間隔を維持しながら増加するように設定される。このときの所定の間隔は、燃費改善の観点から、アイドル回転速度によって駆動力伝達系の振動が大きくならない範囲でできるだけ小さくすることが好適である。

図７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７は、実施の形態１の図４で説明したフローチャートにおけるステップＳ１４０がＳ１４０Ａに置き換えられたものとなっている。図７において、図４と重複するステップについての説明は繰り返さない。

図７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６で示したようなマップを用いて、放置時間ＴＩＭに応じたアイドル回転速度を設定する。

その後、ＥＣＵ３００は、Ｓ１５０において、当該アイドル回転速度変更制御の継続時間が所定の基準値γに到達するまで、Ｓ１４０Ａで設定したアイドル回転速度を用いてアイドル運転を実行する。

以上のような処理に従って制御を行なうことによって、燃費の悪化を最小限に留めながら、低温環境下においてマウントが硬化することに伴って発生し得るアイドル運転時の駆動力伝達系の共振を抑制することが可能となる。

［実施の形態３］
実施の形態１および実施の形態２における制御は、エンジンを搭載したどのような車両においても適用可能である。

また、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。

そこで、実施の形態３においては、上述の実施の形態１，２で説明したアイドル速度変更制御を、図１に示したハイブリッド車両に適用する場合に、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が変更される構成について説明する。

図８は、実施の形態３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。図８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８を参照して、図８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８中の曲線Ｗ１０で示される。

このとき、実施の形態１，２のようなアイドル速度変更制御により、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、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８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。

図９は、実施の形態３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９は、実施の形態１の図４で説明したフローチャートにおけるステップＳ１４０がＳ１４０Ｂに置き換えられたものとなっている。図９において、図４と重複するステップについての説明は繰り返さない。

図９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、Ｓ１４０Ｂに処理が進められて、ＥＣＵ３００は、図２または図６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。それに加えて、ＥＣＵ３００は、図８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において、当該アイドル回転速度変更制御の継続時間が所定のしきい値γに到達するまで、Ｓ１４０Ｂで設定したアイドル回転速度およびエンジン１６０への要求パワーを用いてアイドル運転を実行する。

以上のような処理に従って制御を行ない、ハイブリッド車両において、アイドル回転速度の変更に応じてエンジンが最適な効率で駆動されるように要求パワーを変更することによって、低温環境下での共振を防止しつつ、車両全体での効率の低下を抑制することが可能となる。

［実施の形態４］
実施の形態１〜３においては、アイドル回転速度を変更する場合に、低温環境下での放置時間に対する駆動力伝達系の共振回転速度を、図２や図６で示したような、実験等によって予め定められたマップ等を用いて設定する構成について説明した。

しかしながら、たとえば、マウントの特性が、経年劣化や損傷などによって変わってしまったり周囲の環境に影響されたりすることによって、放置時間と共振回転速度との関係が、予め定めた関係から変化してしまう可能性がある。

そこで、実施の形態４においては、車両に備えられた振動センサからの信号を利用し、アイドル運転時に実際に共振が発生しているか否かによって、アイドル回転速度を調整する構成について説明する。

図１０は、実施の形態４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で説明したフローチャートにおいて、ステップＳ１２５が追加されるとともに、Ｓ１４０がＳ１４０Ｃに置き換えられたものとなっている。Ｓ１４０Ｃには、Ｓ１４１〜Ｓ１４３が含まれる。図１０において、図４と重複するステップについての説明は繰り返さない。

図１０を参照して、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され（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された場合（Ｓ１２０にてＹＥＳ）は、処理がＳ１２５に進められ、ＥＣＵ３００は、速度センサからの車速ＳＰＤが予め定められた基準速度Ｖｔｈより小さいか否かを判定する。これは、走行中に路面状況等に起因して生じる振動の影響を排除するためである。

車速ＳＰＤが基準速度Ｖｔｈ以上の場合（Ｓ１２５にてＮＯ）は、処理がＳ１７０に進められて、当該アイドル速度変更制御を行なわずに処理を終了する。

車速ＳＰＤが基準速度Ｖｔｈより小さい場合（Ｓ１２５にてＹＥＳ）は、処理がＳ１３０に進められ、ＥＣＵ３００は、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、ＥＣＵ３００は、Ｓ１４１にて、振動センサ１８０からの振動加速度ＡＣＣの大きさがしきい値Ａｔｈより大きいか否かを判定する。

振動加速度ＡＣＣの大きさがしきい値Ａｔｈより大きい場合（Ｓ１４１にてＹＥＳ）は、ＥＣＵ３００は、アイドル運転において共振が生じている可能性が高いと判断し、アイドル回転速度を上昇させるように変更する。これによって、ＥＣＵ３００は、駆動力伝達系の共振回転速度からアイドル回転速度を遠ざけるようにする。なお、このときのアイドル回転速度の変更量は、図２に示す回転速度ＮＥ＿ｉｄｌｅ＃まで一度に変更してもよいし、振動の大きさに応じて変更量を変化させてもよい。また、振動の大きさを監視しつつ、より小さい所定の変更量で少しずつ変更するようにしてもよい。

一方、振動加速度ＡＣＣの大きさがしきい値Ａｔｈ以下の場合（Ｓ１４１にてＮＯ）は、処理がＳ１４３に進められ、ＥＣＵ３００は、常温時のアイドル回転速度ＮＥ＿ｉｄｌｅを下限として、振動が大きくならない範囲でアイドル回転速度を低下する。

その後、ＥＣＵ３００は、Ｓ１５０において、当該アイドル回転速度変更制御の継続時間が所定の基準値γに到達するまで、Ｓ１４０Ｃで設定したアイドル回転速度を用いてアイドル運転を実行する。

以上のような処理に従って制御を行ない、実際の車両の振動をフィードバックしながらアイドル回転速度を調整することによって、確実に共振が発生しないアイドル回転速度でのアイドル運転を行なうことが可能となる。

なお、上記の実施の形態４の説明においては、振動センサからの振動加速度に基づいてアイドル回転速度を設定したが、実施の形態１〜３において、マップ等を用いてアイドル回転速度を一旦変更した後に、さらに実施の形態４のような振動加速度に基づいたアイドル回転速度の修正を行なうようにしてもよい。

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、請求の範囲によって示され、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 (15)

1. 内燃機関の制御装置であって、
   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し、
   前記制御装置は、前記内燃機関の停止期間として、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とともに、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、前記停止期間が短い場合とは異なる値にする、内燃機関の制御装置。
2. 前記制御装置は、前記停止期間が長い場合は、前記アイドル回転速度を前記停止期間が短い場合に比べて大きい値とする、請求項１に記載の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上回る場合のアイドル回転速度を、前記停止期間が前記基準値を下回る場合のアイドル回転速度とは異なる値にする、請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 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アイドル回転速度を第１のアイドル回転速度にし、前記停止期間が前記基準値を上回る場合は、前記アイドル回転速度を前記第１のアイドル回転速度とは異なる第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３に記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記制御装置は、前記内燃機関を始動する際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前記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、請求項４に記載の内燃機関の制御装置。
6. 前記制御装置は、前記停止期間が前記基準値を上回る場合において、前記停止期間に応じて、前記第２のアイドル回転速度を変化させる、請求項４に記載の内燃機関の制御装置。
7. 前記制御装置は、前記停止期間が前記基準値を上回る場合において、前記停止期間が長いときは、前記停止期間が短いときに比べて、前記第２のアイドル回転速度を大きくする、請求項６に記載の内燃機関の制御装置。
8. 前記内燃機関には、前記内燃機関の振動を検出するための検出部が設けられ、
   前記制御装置は、前記検出部からの信号に基づく前記内燃機関の振動の大きさに関連する値に応じて、前記第２のアイドル回転速度を変化させる、請求項４記載の内燃機関の制御装置。
9. 前記制御装置は、前記振動の大きさに関連する値が大きい場合は、前記振動の大きさに関連する値が小さい場合に比べて、前記第２のアイドル回転速度を大きくする、請求項８に記載の内燃機関の制御装置。
10. 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状態が予め定められた期間経過したときは、前記アイドル回転速度を前記第１のアイドル回転速度に戻す、請求項４〜９のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
11. 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４に記載の内燃機関の制御装置。
12. 前記制御装置は、前記内燃機関の回転速度と駆動力との関係を定める動作線が予め定義されたマップに従って前記内燃機関を制御し、
    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する場合は、前記動作線に沿って前記内燃機関の駆動力を変化させる、請求項１１に記載の内燃機関の制御装置。
13. 前記制御装置は、前記内燃機関が始動された場合は、前記停止期間のカウントをリセットする、請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
14. 内燃機関と、
    前記内燃機関を制御するための制御装置とを備え、
    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し、
    前記制御装置は、前記内燃機関の停止期間として、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とともに、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、前記停止期間が短い場合とは異なる値にする、車両。
15. 電動機をさらに備え、
    前記車両は、前記内燃機関により発生する駆動力と前記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し、
    前記制御装置は、要求される駆動力が出力されるように、前記内燃機関により発生する
    駆動力と前記電動機により発生する駆動力との配分を制御し、
    前記制御装置は、前記アイドル回転速度の変化に応答して前記内燃機関により発生する駆動力を変化させる、請求項１４に記載の車両。

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