JP2004028066A

JP2004028066A - エンジンシステムの制御装置

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Publication number: JP2004028066A
Application number: JP2002189922A
Authority: JP
Inventors: Yusuke Kamijo; 上條　祐輔
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-06-28
Filing date: 2002-06-28
Publication date: 2004-01-29

Abstract

【課題】内燃機関及びモータの発生する動力を所定の駆動対象に供給するエンジンシステムにおいて、内燃機関の始動時における当該機関の潤滑状態を改善することにより、エンジンシステムの耐久性を向上させることのできる制御装置を提供する。
【解決手段】ハイブリッドエンジンシステム１のＥＣＵ９０は、内燃機関２０の燃焼開始要求に応じたモータ３０の作動開始後、所定期間（油膜形成期間）、内燃機関２０の燃焼を制限する制御を行う。このような制御を行うことにより、特に、機関回転数ＮＥが初爆可能回転数ＮＥ_０にまで上昇した時点で油膜形成期間が経過してない場合には、当該油膜形成期間が経過するまで内燃機関２０の燃焼開始時が遅延されるようになる。この結果、内燃機関２０内の摺動部位に潤滑油の膜（油膜）が形成されるために必要且つ十分な機会が確保され、内燃機関２０の耐久性が向上する。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関及び駆動装置が協働して所定の駆動対象に動力を供給する備えたエンジンシステムの制御装置に関し、特に、その内燃機関の始動タイミングを制御するための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関及び電動機を複数の駆動源として組み合わせたハイブリッドエンジンは、各駆動源の作動状態を制御しつつ、これら駆動源から発せられる動力を適宜外部に伝達する機能を有する。ハイブリッドエンジンシステムを用いれば、例えば機関燃焼によるエネルギーの変換効率が高い運転領域では内燃機関の出力を優先的に活用し、機関燃焼によるエネルギーの変換効率が低い運転領域では電動機の出力を優先的に活用するといった制御を行うことができる。その結果、ハイブリッドエンジンを搭載した車両は、従来の内燃機関を搭載した車両に比べ、車両運転に伴う燃料の消費量や排気ガスの排出量を格段に低減することができる。
【０００３】
ところで、ハイブリッドエンジンに備えられた内燃機関を始動する際には、当該機関の燃焼を開始する前に、モータ等の駆動装置の動力を利用して内燃機関の出力軸を回転することにより機関回転数を所定値（例えば２０００ｒｐｍ程度）まで上昇させる制御（モータリング制御）を実施する。
【０００４】
例えば、ハイブリッドエンジンを搭載した車両がモータの出力のみに依存した低速走行を行っているときに、運転者がアクセルペダルを踏み込んだ場合（車両に対し加速要求が生じた場合）、ハイブリッドエンジンの制御装置は、モータリング制御を行って機関回転数を所定値まで上昇させた上で内燃機関の燃焼を開始する。モータリング制御を実施することで、モータが発生する出力のみに依存する運転モードから、内燃機関の発生する動力を活用する運転モードへの移行を、滑らかに行えるようになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、停止状態にある内燃機関では、潤滑油の循環が行われず、また、ピストンやコネクティングロッド等の構成要素も動作を停止することから、各構成要素間の摺動部位に形成される潤滑油の膜が停止期間中に流れ落ちてしまう。とくに、ハイブリッドエンジンにおける内燃機関始動時のモータリング制御では、所定の機関回転数を確保した状態から内燃機関の燃焼が開始され、その回転数が急激に上昇するような場合が少なくない。すなわち、内燃機関を構成するシリンダの内壁等に油膜が再形成されないうちに内燃機関の運転状態が高回転領域に移行する懸念がある。このように、内燃機関の潤滑状態が不十分な状態で内燃機関が高回転運転を開始するような状況が繰り返し起こると、当該機関の耐久性を低下させることになってしまう。
【０００６】
とくに、ハイブリッドエンジンを構成する内燃機関は、停止・再始動を頻繁に繰り返すことになるため、シリンダ内において機関運転時に形成された油膜が機関停止中に消失し、シリンダ内に油膜が形成されていない状態で機関始動が行われる可能性も高い。
【０００７】
なお、潤滑油の膜形成が不十分な状態で内燃機関が燃焼を開始した場合、燃焼によって発生するトルク（荷重）が、ピストンやコネクティングロッド等の回転部分に負担をかけしまうといったことは、ハイブリッドエンジンに限らず、例えば内燃機関を単一の駆動源として活用するエンジンシステムや、内燃機関を専ら発電機として利用して得られた電力によりモータを駆動し専らモータの駆動力によって車両等を運転するようなエンジンシステムにも共通する問題である。
【０００８】
すなわち、内燃機関及び内燃機関を外部から駆動する駆動装置を備えた全てのエンジンシステムに共通し、潤滑油の膜形成が不十分な状態で内燃機関の燃焼が開始することにより内燃機関の耐久性が低下するといった問題があった。
【０００９】
このような問題に対し、例えば、潤滑油の蓄圧するアキュムレータを用いて内燃機関内における潤滑油の循環の効率を高める方法も考えられている（例えば、特開平１１−１８２２２２号公報）。
【００１０】
しかし、内燃機関の潤滑油の循環の効率を高めても、内燃機関を始動する際（燃焼開始時）における機関の潤滑状態の改善には、ほとんど効果をなさない。
【００１１】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであって、内燃機関及び内燃機関を外部より回転させる駆動装置を備えたエンジンシステムにおいて、内燃機関の始動時における当該機関の潤滑状態を改善することにより、エンジンシステムの耐久性を向上させることのできる制御装置を提供することを目的とする。
【００１２】
また、他の発明は、内燃機関及び内燃機関を外部より回転させる駆動装置を備え、少なくとも駆動装置の発生する動力を所定の駆動対象に供給するエンジンシステムにおいて、内燃機関の始動時における当該機関の潤滑状態を改善することにより、エンジンシステムの耐久性を向上させることのできる制御装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、第１の発明は、内燃機関と、該内燃機関を外部から回転させる駆動装置と、該駆動装置の発生する回転力を前記内燃機関に伝達する動力伝達機構とを有し、前記内燃機関の発生する動力を所定の駆動対象に供給するエンジンシステムを制御するための制御装置であって、前記内燃機関の燃焼開始要求に応じ、前記駆動装置の発生する回転力を非燃焼状態にある前記内燃機関に付与して当該機関の回転数を所定値まで上昇させた後、当該機関の燃焼を開始する制御手段と、前記内燃機関の燃焼開始要求に応じた前記駆動装置の作動と関連のある所定期間、前記内燃機関の燃焼開始を制限する制限手段と、を備えることを要旨とする。
【００１４】
ここで、前記駆動装置の作動とは、前記駆動装置が回転力を発生することを意味する。前記内燃機関の燃焼開始要求に応じた前記駆動装置の作動と関連のある所定期間には、例えば、前記駆動装置の作動開始時刻を起点とする所定期間や、前記駆動装置の作動と関連のある他の事象（例えば、前記駆動装置の作動によって前記内燃機関を循環するようになる潤滑油の圧力が所定値まで上昇した時刻）を起点とする所定期間、或いは前記内燃機関の燃焼開始要求を前記制御手段が認識した時刻を起点とする所定期間、等々が含まれる。
【００１５】
また、前記内燃機関の燃焼開始要求は、例えば、エンジンシステム全体に要求される発生トルクが上昇したときに生じる。この要求は、運転者によるアクセルペダルの踏み込み動作に応じて機械的に生じる現象であってもよいし、当該制御装置が適用する制御ロジックの中で、「駆動装置の発生する回転力のみでは、エンジンシステム全体に要求される発生トルクを賄うことができないとする判断」等であってもよい。また同じく、当該制御装置が適用する制御構造の中で、「エネルギー効率の観点から、エンジンシステム全体が供給する動力を、駆動装置単独に依存する運転モードから、内燃機関と駆動装置の双方、或いは内燃機関単独に依存する運転モードに切り換えるべきであるとする判断」等であってもよい。
【００１６】
また、前記制御手段が、前記内燃機関の燃焼開始要求に応じ、前記駆動装置の発生する回転力を非燃焼状態にある前記内燃機関に付与して当該機関の回転数を所定値まで上昇させる場合、当該機関の回転数の所定値とは、安定した機関燃焼を行うために必要な機関回転数の下限値であるのが好ましい。
【００１７】
上記構成によれば、前記内燃機関の回転数が所定値まで上昇した後であって、且つ、前記内燃機関の燃焼開始要求に応じた前記駆動装置の作動と関連のある所定期間の経過後に、前記内燃機関の燃焼が開始されるようになる。とくに、前記内燃機関の回転数が所定値まで上昇した時点で、前記所定期間が経過してない場合、前記所定期間が経過するまで前記内燃機関の燃焼開始時が遅延されることになる。この結果、前記内燃機関の構成要素に潤滑油の膜が形成されるための必要且つ十分な機会を確保することができる。
（２）第２の発明は、内燃機関と、該内燃機関を外部から回転させる駆動装置と、該駆動装置の発生する回転力を前記内燃機関に伝達する動力伝達機構とを有し、前記駆動装置の発生する動力を所定の駆動対象に供給するエンジンシステムを制御するための制御装置であって、前記内燃機関の燃焼開始要求に応じ、前記駆動装置の発生する回転力を非燃焼状態にある前記内燃機関に付与して当該機関の回転数を所定値まで上昇させた後、当該機関の燃焼を開始する制御手段と、前記内燃機関の燃焼開始要求に応じた前記駆動装置の作動と関連のある所定期間、前記内燃機関の燃焼開始を制限する制限手段と、を備えることを要旨とする。
【００１８】
上記構成によるように、前記駆動装置の発生する動力を所定の駆動対象に供給するエンジンシステムを制御するための制御装置においても、前記内燃機関の回転数が所定値まで上昇した後であって、且つ、前記内燃機関の燃焼開始要求に応じた前記駆動装置の作動と関連のある所定期間の経過後に、前記内燃機関の燃焼が開始されるようになる。とくに、前記内燃機関の回転数が所定値まで上昇した時点で、前記所定期間が経過してない場合、前記所定期間が経過するまで前記内燃機関の燃焼開始時が遅延されることになる。この結果、前記内燃機関の構成要素に潤滑油の膜が形成されるための必要且つ十分な機会を確保することができる。
（３）また、前記内燃機関に供給される潤滑油の圧力を検出する圧力検出手段を有して、且つ、前記制限手段は、前記検出される潤滑油の圧力に基づいて、前記駆動装置の作動と関連のある所定期間を決定するのが好ましい。
【００１９】
上記構成によれば、前記検出される潤滑油の圧力（潤滑油の圧力から間接的に推定される内燃機関の構成要素の潤滑状態）と、例えば前記内燃機関の燃焼開始要求に応じた前記駆動装置の作動開始タイミング等とを併せ考量することにより、前記内燃機関の構成要素に潤滑油の膜が形成されるための必要且つ十分な機会に相当する期間として、前記駆動装置の作動と関連のある所定期間を簡易且つ正確に決定することができる。
（４）また、前記内燃機関に供給される潤滑油の温度を検出する温度検出手段を有して、且つ、前記制限手段は、前記検出される潤滑油の温度に基づいて、前記駆動装置の作動と関連のある所定期間を決定するようにしてもよい。
【００２０】
上記構成によれば、前記検出される潤滑油の温度（潤滑油の温度から間接的に推定される内燃機関の構成要素の潤滑状態）と、例えば前記内燃機関の燃焼開始要求に応じた前記駆動装置の作動開始タイミング等とを併せ考量することにより、前記内燃機関の構成要素に潤滑油の膜が形成されるための必要且つ十分な機会に相当する期間として、前記駆動装置の作動と関連のある所定期間を簡易且つ正確に決定することができる。
（５）また、上記各構成は、前記内燃機関に潤滑油を供給する潤滑油供給手段を備え、前記内燃機関の停止期間には前記潤滑油供給手段による前記潤滑油の供給量が低下するように構成されているエンジンシステムに適用するのが好ましい。
【００２１】
なお、上記各構成は、可能な限り組み合わせることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の制御装置を、車載用ハイブリッドエンジンシステムに適用した一実施の形態について説明する。
【００２３】
〔エンジンシステムの構造及び機能〕
図１に示すように、ハイブリッドエンジンシステム（以下、単にエンジンシステムという）１は、内燃機関２０、モータ（モータ・ジェネレータ）３０、ジェネレータ（モータ・ジェネレータ）４０、動力分割機構５０、減速機６０、インバータ７０、バッテリ８０、電子制御装置（ＥＣＵ）９０等を主要な構成要素として含む。内燃機関２０は、４本の気筒Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを直列に配置して構成されたガソリンエンジンである。内燃機関２０の吸気通路２１途中には、吸気の流量（吸気量）を制御するためのスロットル弁２１ａが備えられている。また、内燃機関２０の排気通路２２途中には、排気中の一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化する排気浄化用三元触媒（以下、三元触媒という）を内蔵した触媒コンバータ２３が備えられている。内燃機関２０は車両の駆動輪９，１０に回転力を付与する他、ジェネレータ４０を駆動して電力を発生させる。ジェネレータ４０は、内燃機関２０に駆動されて電力を発生する場合の他、インバータ７０から電力供給を受けて内燃機関２０に回転力を付与する場合もある。モータ３０は、バッテリ８０或いはジェネレータ４０から電力の供給を受けて駆動輪９，１０に回転力を付与する場合と、逆に駆動輪９，１０や内燃機関２０から回転力を付与されることで発電を行いバッテリ８０に充電用の電力を供給する場合とがある。モータ３０の回転軸３１は、減速機６０を介して駆動輪９，１０の回転軸９ａ，９ａに連結される。
【００２４】
また、内燃機関２０のクランクシャフト２４と、モータ３０の回転軸３１と、ジェネレータ４０の回転軸４１とは、周知の遊星歯車（図示略）を内蔵する動力分割機構５０を介して相互に連結されている。遊星歯車は、相互にギア連結された３つの回転軸を有する。各回転軸は、クランクシャフト２４、モータ３０の回転軸３１、ジェネレータ４０の回転軸４１の何れかに結合している。遊星歯車は、その構成要素である３つの回転軸のうち、２つの回転速度（回転数）及びトルクが決まると、残りの回転軸の回転数及びトルクが必然的に定まる特性を有する。エンジンシステム１では、このような動力分割機構５０の特性を利用することにより、例えば内燃機関２０の発生する動力（クランクシャフト２４の回転力）をモータ３０の回転軸３１とジェネレータ４０の回転軸４１とに分割して伝達することができる。　また、例えばモータ３０の発生する動力と内燃機関２０の発生する動力とを併せて利用し、駆動輪９，１０の回転軸９ａ，９ａを回転させつつ、残りの動力でジェネレータ４０を駆動しバッテリ８０の充電を行うこともできる。また、例えばエンジンシステム１の搭載車両が停止している場合には、モータ３０が停止した状態でジェネレータ４０に電力を供給し、これをモータ駆動することにより、非燃焼状態にある内燃機関２０のクランクシャフト２４を回転し、機関燃焼を開始することもできる。さらに、モータ３０及びジェネレータ４０の両者に電力を供給し、これをモータ駆動することにより、エンジンシステム１の搭載車両を走行させながら、非燃焼状態にある内燃機関２０のクランクシャフト２４を回転し、機関燃焼を開始することもできる。
【００２５】
クランクシャフト２４とギア連結しているオイルポンプ２０ａは、クランクシャフト２４の回転動作と連動し、機関２０内部に潤滑油を循環させる機能を有する。
【００２６】
ＥＣＵ９０は、中央処理装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、バックアップＲＡＭ９４およびタイマーカウンタ等を備え、これら各部と、Ａ／Ｄ変換器を含む外部入力回路と、外部出力回路とが双方向性バスにより接続されて構成される論理演算回路を備える。ＥＣＵ９０は、図示しない各種センサの検出信号を外部入力回路を介して入力し、これら信号に基づいて、内燃機関２０、モータ３０、バッテリ８０等の作動状態を把握し、これら要素２０，３０，８０等の作動状態に基づいてエンジンシステム１の運転状態を最適化するための各種制御を実施する。
【００２７】
このように構成されたエンジンシステム１は、内燃機関２０、モータ３０及びジェネレータ４０の発生する動力（軸トルク）を適宜使い分けて車両の駆動輪９，１０に伝達する他、適宜、内燃機関２０の駆動力や車両の減速等に伴って発生するエネルギーを電力に変換してバッテリ８０を充電する。
【００２８】
〔エンジンシステムの作動〕
以下、エンジンシステム１の作動について、具体例を挙げて説明する。
【００２９】
図２は、内燃機関２０及びモータ３０の発生する動力やバッテリ８０に蓄えられた電力が、エンジンシステム１の運転条件に応じてどのように活用されるのかを、動力や電力の伝達経路を中心に説明する模式図である。なお、各図２（ａ），図２（ｂ），図２（ｃ）において、実線の矢印は動力の伝達経路を示し、破線の矢印は電力の伝達経路を示す。
（１）システム起動時
エンジンシステム１の起動時には、内燃機関２０の暖機を行う。この際、内燃機関２０の発生するエネルギーの一部はジェネレータ４０を介して電力に変換され、バッテリ８０に蓄えられる（図２（ａ））。内燃機関２０の冷却水の温度を所定値を上回ると（暖機が完了すると）、内燃機関２０の運転を停止する。
（２）発進時・低速走行時
エンジンシステム１を搭載した車両が発進する際、或いは低速走行を行う際等、内燃機関２０の熱効率が低くなる条件下においては、モータ３０の発生する動力を優先的に活用して車両（駆動輪９，１０）を駆動する（図２（ｂ））。
（３）通常走行時
エンジンシステム１を搭載した車両が通常の条件下で走行を行う場合には、内燃機関２０の発生する動力を動力分割機構により適宜の割合に分割することにより、内燃機関２０の発生する動力（クランクシャフト２４から減速機６０に直接伝達される動力）と、モータ３０の発生する動力とが最適な比率で協動して車両（駆動輪９，１０）を駆動するように制御を行う（図２（ｃ））。
【００３０】
上記のように構成されたエンジンシステム１では、内燃機関２０及びモータ３０の分担を制御しつつ車両を駆動する。また例えば、車両の発進時に内燃機関２０からの動力の供給を要しないことから、車両の停止時には、内燃機関２０を自動的に停止する制御を行うこともできる。この結果、燃費の向上や、排気ガスの総排出量の低減が図られる。
【００３１】
〔機関始動制御〕
ＥＣＵ９０は、内燃機関２０及びモータ３０の双方が停止状態にある場合、或いはモータ３０が単独で作動して車軸９ａ，１０ａを駆動している場合に、内燃機関２０の始動要求（燃焼開始要求）を認識することにより、内燃機関２０の燃焼を開始するための制御（機関始動制御）を実施する。
【００３２】
機関始動制御では、先ず、内燃機関２０の各気筒Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ内で最初の点火（初爆）を行うに先立ち、ジェネレータ４０（車両を走行させつつ機関燃焼を開始する場合にはモータ３０及びジェネレータ４０の両者）の動力を利用してクランクシャフト２４を回転することにより、クランクシャフト２４の回転速度（機関回転数）を所定値まで上昇させる制御（モータリング制御）を実施する。
【００３３】
モータリング制御を実施すると、ジェネレータ４０の動力が動力分割機構を介して内燃機関２０のクランクシャフト２４に伝達され（図３参照）、非燃焼状態にある内燃機関２０のクランクシャフト２４が回転を開始する。
【００３４】
クランクシャフト２４の回転速度（機関回転数）ＮＥが所定値（以下、初爆可能回転数という）ＮＥ_０まで上昇すると、内燃機関２０による安定した自力運転が可能になる。
【００３５】
一方、ＥＣＵ９０は、モータリング制御の開始時刻を起点とする所定期間（以下、油膜形成期間という）Ｔを設定する。モータリング制御の開始に伴いクランクシャフト２４が回転を開始すると、オイルポンプ２０ａの作用に基づき内燃機関２０内を潤滑油が循環し、また、各気筒Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ内においてピストンやコネクティングロッド（図示略）が往復動を行うことにより、各気筒内の摺動部位（各構成要素間の摺動部位）に潤滑油の膜が形成される。油膜形成期間Ｔとは、モータリング制御の開始後、内燃機関２０の各気筒Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ内に潤滑油の膜が形成されるのに要する必要十分な期間を意味する。この油膜形成期間Ｔが経過するまで、ＥＣＵ９０は内燃機関２０の燃焼を開始しない。　図４（ａ）及び図４（ｂ）は、機関始動制御の実施中における機関回転数の推移を例示するタイムチャートである。両図において、時刻ｔ_０は、ＥＣＵ９０が内燃機関２０の始動要求を認識した時刻（油膜形成期間の始期）に相当する。また、時刻ｔ_１は、モータリング制御によって機関回転数ＮＥが初爆可能回転数ＮＥ_０に達した時刻に相当する。また、時刻ｔ_２は、油膜形成期間の終期に相当する。
【００３６】
先ず、図４（ａ）では、モータリング制御によって機関回転数ＮＥが初爆可能回転数ＮＥ_０に達した時点ｔ_１では、油膜形成期間Ｔが未だ経過していない。このような場合、油膜形成期間Ｔが経過するのを待って内燃機関２０の燃焼を開始する（内燃機関２０の燃焼開始タイミングを遅延させる）制御が行われる。ちなみに、時刻ｔ_２以降に示される一点鎖線（仮想線）は、同時刻ｔ_２以降において内燃機関２０を始動することなくモータ３０のみを動作させた場合に観測される機関回転数ＮＥの推移に相当する。
【００３７】
一方、図４（ｂ）では、機関回転数ＮＥが初爆可能回転数ＮＥ_０に達する時刻ｔ_１以前に油膜形成期間Ｔが経過している。このような場合、機関回転数ＮＥが初爆可能回転数ＮＥ_０に達した時点ｔ_１で、速やかに内燃機関２０の燃焼を開始する制御が行われる。
【００３８】
すなわち、両図４（ａ），（ｂ）を参照して明らかなように、機関回転数ＮＥが初爆可能回転数ＮＥ_０に達して、且つ、油膜形成期間Ｔが経過した時点で、ＥＣＵ９０は、各気筒Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄへの燃料供給や、各気筒に対応する点火プラグ（図示略）への通電を開始する（機関燃焼を開始する）。
【００３９】
以下、本実施の形態における機関停止制御の具体的な手順について説明する。
【００４０】
図５は、エンジンシステム１が実施する機関停止制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。このルーチンは、内燃機関２０の運転中、ＥＣＵ９０を通じ所定周期で繰り返し実行される。
【００４１】
このルーチンに処理が移行すると、ＥＣＵ９０は先ずステップＳ１０１において、内燃機関２０が停止状態にあるか否かを判断する。ここでいう内燃機関２０の停止状態とは、モータ３０が作動しているか否かに関わらず、内燃機関２０が機関燃焼を行っていない状態にあることを意味する。同ステップＳ１０１における判断が肯定である場合、ＥＣＵ９０はその処理をステップＳ１０２に移行し、その判断が否定である場合、ＥＣＵ９０は本ルーチンの処理を一旦終了する。
【００４２】
ステップＳ１０２においてＥＣＵ９０は、内燃機関２０の始動要求が生じているか否かを判断する。内燃機関２０の始動要求は、エンジンシステム１の起動後における様々な状況で生じ得る。例えば、エンジンシステム１の搭載車両の走行を開始しその走行速度が所定値を上回った場合や、停車或いは低速走行の状態にある搭載車両の運転者が加速指令を発した場合（アクセルペダル（図示略）を踏み込んだ場合）に、内燃機関２０の始動要求が生じたものと判断される。同ステップＳ１０２における判断が肯定ある場合、ＥＣＵ９０はその処理をステップＳ１０３に移行し、その判断が否定である場合、ＥＣＵ９０は本ルーチンの処理を一旦終了する。なお、内燃機関２０の始動要求が生じると、別途ルーチンを通じてモータ３０の駆動（モータリング制御）が開始されるようになる。
【００４３】
ステップＳ１０３においてＥＣＵ９０は、前回、内燃機関２０の燃焼を停止した後、ＥＣＵ９０は油膜形成期間Ｔの更新を行った履歴があるか否かを判断する。そしてその判断が否定である場合（油膜形成期間Ｔの更新が未だ行われていない場合）、油膜形成期間Ｔの更新を行った上で（ステップＳ１０７）、本ルーチンの処理を一旦終了する。油膜形成期間Ｔは、内燃機関２０の始動要求の発生タイミング、若しくはモータリング制御の開始タイミングを起点とし、内燃機関２０の各気筒Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ内に潤滑油の膜が形成されるために要する必要十分な時間に相当する。この油膜形成期間Ｔは潤滑油の物理・化学的な性状（例えば粘度）に影響を受けるため、潤滑油の循環経路に設けられた圧力センサ（図示）等を通じて検出される潤滑油の圧力、或いは、同じく潤滑油の循環経路に設けられた油温センサ等（図示略）を通じて検出される潤滑油の温度に基づきマップ等（図示略）を参照して決定する。
【００４４】
一方、先のステップＳ１０３での判断が肯定であった場合（油膜形成期間Ｔの更新が既に行われている場合）、ＥＣＵ９０は、油膜形成期間Ｔ（図４参照）を既に経過しており（ステップＳ１０４）、且つ、機関回転数ＮＥが初爆可能回転数ＮＥ_０（図４参照）に達していること（ステップＳ１０５）を確認した上で、内燃機関２０の燃焼を開始する。その一方、上記ステップＳ１０４，Ｓ１０５の条件のうち何れかが成立しなければ、ＥＣＵ９０は本ルーチンの処理を一旦終了することになる。
【００４５】
このように、本実施の形態にかかるエンジンシステム１のＥＣＵ９０は、内燃機関２０の燃焼開始要求に応じたモータ３０の作動開始後、所定期間（油膜形成期間Ｔ）、内燃機関２０の燃焼を制限する制御を行う。このような制御を行うことにより、特に、機関回転数ＮＥが初爆可能回転数ＮＥ_０にまで上昇した時点で油膜形成期間Ｔが経過してない場合には、当該期間Ｔが経過するまで内燃機関２０の燃焼開始時が遅延されるようになる。この結果、内燃機関２０内の摺動部位に潤滑油の膜が形成されるために必要且つ十分な機会が確保される。
【００４６】
ここで、従来のハイブリッドエンジンでは、モータリング制御の実施を伴う内燃機関の始動において、例えば、モータ２０が単独で動力を供給している条件下において、運転者が急にアクセルペダルを踏み込んだ場合等、内燃機関の燃焼が開始されることで、機関回転数が急激に上昇するような場合が少なくなくなかった。すなわち、内燃機関を構成するシリンダの内壁等に油膜が再形成されないうちに内燃機関の運転状態が高回転領域に移行する懸念があった。
【００４７】
ハイブリッドエンジンにおける内燃機関の始動では、例えば通常の内燃機関の始動時におけるクランキング等とは異なり、モータリング制御を実施する過程で、内燃機関は、非燃焼状態にあるにも関わらず、所定の回転数を保持することになるため、機関燃焼を開始することにより、比較的高い回転数にまで移行する状況も生じ易く、また、内燃機関が停止や始動を繰り返す頻度も極めて多い。
【００４８】
よって、このように内燃機関の潤滑状態が不十分な状態で内燃機関が高回転運転を開始するような状況が繰り返し起こる結果、当該機関の耐久性を低下させることになってしまっていた。
【００４９】
この点、本実施の形態にかかるエンジンシステム１では、モータリング制御を伴う内燃機関２０の始動時において、内燃機関２０内の摺動部位に潤滑油の膜が形成されるために必要且つ十分な機会が確実に保証される。従って、内燃機関２０内における摺動部位の保護が十分になされ、内燃機関２０の耐久性が向上するようになる。
【００５０】
なお、上記のような制御構造を適用するにあたり、油膜形成期間Ｔを決定づけるパラメータとしては、潤滑油の圧力や潤滑油の温度に限らず、潤滑油の粘度を採用することもできる。例えば、吸気弁や排気弁の動作タイミング（バルブタイミング）を可変とする周知の油圧駆動式バルブタイミング可変機構を内燃機関２０に搭載することにして、ＥＣＵ９０の指令信号に対するバルブタイミングの変化量（制御量の応答性）等を観測することにより、潤滑油の粘度を推定することができる。また、潤滑油の性状に関連のある他のパラメータ（例えば内燃機関２０の冷却水温）等を採用してもよい。
【００５１】
また、本実施の形態で適用した制御構造では、内燃機関２０の停止後、次回の始動時（モータリング制御の実施時）までの１回に限り油膜形成期間Ｔの更新を行うことになるが（図５中のステップＳ１０７）、複数回に亘って油膜形成期間Ｔの更新を行うようにしてもよい。さらに、モータリング制御の実施中における機関回転数ＮＥによっても油膜形成に要する期間は異なるため、モータリング制御の実施に伴う機関回転数ＮＥの推移を加味して油膜形成期間Ｔを決定してもよい。また、モータリング制御を開始した後、内燃機関２０の燃焼を開始するに至るまでの期間中において、逐次、油膜形成期間Ｔを変更するといった制御構造を適用してもよい。また、モータリング制御の実施に伴う機関回転数ＮＥの変化に応じて油膜形成期間Ｔを変更するばかりでなく、好ましい油膜形成期間Ｔを設定するためにモータリング制御に伴う機関回転数ＮＥを調整するようにしてもよい。
【００５２】
また、本実施の形態では、油膜形成期間Ｔの起点（始期）を内燃機関２０の始動要求の発生時刻ｔ_０（図４参照）としたが、これに限らず、モータ３０の作動（例えばモータリング制御の実施期間）と何らかの関連がある時刻を基準として所定期間の終期を決定することにより、本実施の形態と同等若しくはこれに準ずる効果を奏することができる。
【００５３】
また、本実施の形態では、潤滑油供給手段として、内燃機関２０のクランクシャフト２４とギア連結し、クランクシャフト２４の回転動作と連動することで、機関２０内部に潤滑油を循環させる機能を有するオイルポンプ２０ａを備える構成を採用した。これに限らず、例えば電動式オイルポンプのように、内燃機関のクランクシャフトの動作とは独立して作動するような潤滑油供給手段を備える構成を採用してもよい。要は、内燃機関の停止に併せて作動を停止するか、少なくとも潤滑油の供給量（流量）が低下するような特性を有する潤滑油供給手段を備えた構成に上記制御構造を適用することで、本実施の形態と同等若しくはこれに準ずる効果を奏することができる。
【００５４】
また、エンジンシステム１のように、内燃機関２０とモータ３０とが協働して搭載車両の駆動輪に動力を付与するシステムに限らず、例えばモータが単独で搭載車両の駆動輪に動力を付与する一方、内燃機関がモータに電力を供給する発電機としての役割を有するようなエンジンシステムであっても、内燃機関の始動の際して上記制御構造を適用することができる。また、内燃機関が単独で搭載車両の駆動輪に動力を付与する通常のエンジンシステムであっても、内燃機関とスタータとの関係において上記制御構造を適用することにより、本実施の形態に準ずる効果を奏することはできる。要は、内燃機関と、非燃焼状態にある内燃機関に十分高いトルクを付与するモータとを備えたエンジンシステムであれば、本発明の制御装置を適用して上記実施の形態と同等若しくはこれに準ずる効果を奏することができる。
【００５５】
また、本実施の形態では、内燃機関としてガソリンエンジンを備えたエンジンシステムに本発明を適用することとしたが、ディーゼルエンジン等、他の内燃機関を備えたエンジンシステムにも本発明を適用して同等若しくはこれに準ずる効果を奏することができる。なお、内燃機関としてディーゼルエンジンを適用する場合、通常、各気筒へ燃料の噴射供給を開始することにより、内燃機関の始動を行うことになる。
【００５６】
また、エンジンシステム１のような車両搭載用エンジンシステムの他、他の駆動対象に本発明の制御装置を適用しても、上記実施の形態と同等若しくはこれに準ずる効果を奏することができる。
【００５７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の制御装置によれば、内燃機関及びこの内燃機関を外部から駆動する駆動装置を備えたエンジンシステムにおいて、その構成要素をなす内燃機関の耐久性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態にかかるエンジンシステムを示す概略構成図。
【図２】同実施の形態にかかる内燃機関の停止制御手順を示すフローチャート。
【図３】同実施の形態にかかるエンジンシステムにおいて、モータリング制御実施時における動力の伝達経路を示す略図。
【図４】同実施の形態にかかる機関始動制御の実施中における機関回転数の推移を例示するタイムチャート。
【図５】同実施の形態にかかる機関始動制御の制御手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
１　ハイブリッドエンジンシステム（エンジンシステム）
９，１０　駆動輪
９ａ，９ａ　回転軸
２０　内燃機関
２０ａ　オイルポンプ
２１　吸気通路
２１ａ　スロットル弁
２２　同通路
２２　排気通路
２４　クランクシャフト
３０　モータ（駆動装置）
３１　回転軸
４０　ジェネレータ（駆動装置）
４１　回転軸
５０　動力分割機構（動力伝達機構を構成）
６０　減速機
８０　バッテリ
９０　電子制御装置（ＥＣＵ）

Claims

内燃機関と、該内燃機関を外部から回転させる駆動装置と、該駆動装置の発生する回転力を前記内燃機関に伝達する動力伝達機構とを有し、前記内燃機関の発生する動力を所定の駆動対象に供給するエンジンシステムを制御するための制御装置であって、
前記内燃機関の燃焼開始要求に応じ、前記駆動装置の発生する回転力を非燃焼状態にある前記内燃機関に付与して当該機関の回転数を所定値まで上昇させた後、当該機関の燃焼を開始する制御手段と、
前記内燃機関の燃焼開始要求に応じた前記駆動装置の作動と関連のある所定期間、前記内燃機関の燃焼開始を制限する制限手段と、
を備えることを特徴とするエンジンシステムの制御装置。
内燃機関と、該内燃機関を外部から回転させる駆動装置と、該駆動装置の発生する回転力を前記内燃機関に伝達する動力伝達機構とを有し、前記駆動装置の発生する動力を所定の駆動対象に供給するエンジンシステムを制御するための制御装置であって、
前記内燃機関の燃焼開始要求に応じ、前記駆動装置の発生する回転力を非燃焼状態にある前記内燃機関に付与して当該機関の回転数を所定値まで上昇させた後、当該機関の燃焼を開始する制御手段と、
前記内燃機関の燃焼開始要求に応じた前記駆動装置の作動と関連のある所定期間、前記内燃機関の燃焼開始を制限する制限手段と、
を備えることを特徴とするエンジンシステムの制御装置。
前記内燃機関に供給される潤滑油の圧力を検出する圧力検出手段を有して、且つ、
前記制限手段は、前記検出される潤滑油の圧力に基づいて、前記駆動装置の作動と関連のある所定期間を決定することを特徴とする請求項１又は２記載のエンジンシステムの制御装置。
前記内燃機関に供給される潤滑油の温度を検出する温度検出手段を有して、且つ、
前記制限手段は、前記検出される潤滑油の温度に基づいて、前記駆動装置の作動と関連のある所定期間を決定することを特徴とする請求項１又は２記載のエンジンシステムの制御装置。
当該エンジンシステムは前記内燃機関に潤滑油を供給する潤滑油供給手段を備え、前記内燃機関の停止期間には前記潤滑油供給手段による前記潤滑油の供給量が低下するように構成されていることを特徴とする請求項１〜４何れかに記載のエンジンシステムの制御装置。