JP2008095669A - 車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】この発明は、過給機を有する内燃機関を備えた車両の制御装置に関し、内燃機関の始動時に発生するターボラグを解消することのできる車両の制御装置を提供することを目的とする。
【解決手段】過給機を備えた内燃機関を有する車両の制御装置において、先ず、内燃機関の始動要否を判定する。次いで、内燃機関の始動が必要であると判定された場合に、内燃機関の始動に先立って過給機を駆動する。好ましくは、内燃機関が始動するまでは、目標過給機回転数を所定の上限値に制限する。
【選択図】図６

Description

この発明は、車両の制御装置に関し、特に、過給機を有する内燃機関を備えた車両の制御装置に関する。

従来、回転軸に電動機が取り付けられた電動機付きターボチャージャが知られている。この電動機付きターボチャージャによれば、電動機を作動させてコンプレッサを駆動することで、内燃機関から供給される排気エネルギの大小によらず、コンプレッサの回転数を任意に制御することができる。例えば、特開２０００−４５８１２号公報には、最良の燃費となるエンジン回転数においてエンジントルクが目標トルクとなるように、電動機によってコンプレッサを駆動補助し過給効果を調整するシステムが開示されている。このシステムによれば、常に最も燃費の良好な状態で運転することが可能となる。

また、特許第３０３８７８４号公報には、車両の発進前のアイドル運転中に電動機によってコンプレッサを駆動し、予めコンプレッサの回転数を上昇させておくようにした技術が開示されている（以下、本明細書ではこの技術を「プレアシスト」と称す）。このプレアシストによれば、発進時のアクセルの踏み込みに対する過給圧の応答遅れ（以下、本明細書ではこの応答遅れを「ターボラグ」 と称す）を解消して高い発進加速性能を得ることができる。

特開２０００−４５８１２号公報 特許第３０３８７８４号公報

ところで、内燃機関とモータとを動力源として備えるハイブリッド車両においては、運転者の要求出力に応じて最適な動力源が適宜選択される。このため、ハイブリッド車両においては、走行中に内燃機関の始動および停止が頻繁に実施されることとなる。

例えば、運転領域が予め設定された燃料消費率がよい高トルク域となる場合、内燃機関による駆動力が必要となる。この場合、過給機付きの内燃機関においては、内燃機関が停止している状態から高トルク域まで即座に加速しなければならず、通常のアイドル運転からの加速に比してターボラグの発生が顕著となる。ターボラグが発生すると、意図している発進加速性能を得ることができない可能性が高い。

また、燃費向上と排出ガス低減を目的として、車両停止時に自動的に内燃機関を停止させ、発進時に再始動させるアイドリングストップ車両が知られている。ここで、当該車両が過給機付きである場合において、車両停止時に高出力要求が出された場合には、内燃機関が停止している状態から高トルク域まで即座に加速しなければならず、上述したハイブリッド車両と同様に、ターボラグの発生が顕著となる。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、過給機を有する内燃機関を備えた車両において、内燃機関の始動時に発生するターボラグを解消することのできる車両の制御装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、上記の目的を達成するため、過給機を備えた内燃機関を有する車両の制御装置であって、
前記内燃機関の始動要否を判定する判定手段と、
前記判定手段により前記内燃機関の始動が必要と判定された場合に、前記内燃機関の始動に先立って前記過給機を作動させる過給機駆動手段と、
を備えることを特徴とする。

また、第２の発明は、第１の発明において、
前記車両は、前記内燃機関とモータとを有し、前記内燃機関および／または前記モータの駆動力により車両を駆動するハイブリッド車両であることを特徴とする。

また、第３の発明は、第１の発明において、
前記車両は、車両停止時に前記内燃機関を停止させるアイドリングストップ車両であることを特徴とする。

また、第４の発明は、第１乃至３の何れか１つの発明において、
前記過給機は、電力の供給を受けてコンプレッサを駆動する電動機を備えた電動駆動過給機であり、
前記過給機駆動手段は、前記内燃機関の始動に先立って前記電動機を作動させることを特徴とする。

また、第５の発明は、第１乃至４の何れか１つの発明において、
前記過給機駆動手段は、
前記内燃機関の要求出力に応じて、目標過給機回転数を設定する目標回転数設定手段と、
前記過給機の回転数が前記目標過給機回転数となるように前記過給機を制御する回転数制御手段と、
を含むことを特徴とする。

また、第６の発明は、第５の発明において、
前記目標回転数設定手段は、前記要求出力が大きい程、前記目標過給機回転数を大きくすることを特徴とする。

また、第７の発明は、第５または６の発明において、
前記内燃機関が始動するまでは、前記目標過給機回転数を所定の上限値に制限する制限手段を更に備えることを特徴とする。

また、第８の発明は、第１乃至４の何れか１つの発明において、
前記過給機駆動手段は、
前記内燃機関の要求出力に応じて、目標過給圧を設定する目標過給圧設定手段と、
前記過給機の過給圧が前記目標過給圧となるように前記過給機を制御する過給圧制御手段と、
を含むことを特徴とする。

また、第９の発明は、第８の発明において、
前記過給圧制御手段は、前記過給機の過給圧が前記目標過給圧となるように、前記過給機の回転数を制御することを特徴とする。

また、第１０の発明は、第８の発明において、
前記過給機が配置された吸気通路の前記過給機下流に設けられ、前記吸気通路内の空気を外部に排出するための排出通路と、
前記排出通路に配置された開閉弁と、を更に備え、
前記過給圧制御手段は、前記過給機の過給圧が前記目標過給圧となるように、前記開閉弁の開度を制御することを特徴とする。

また、第１１の発明は、第８乃至１０の何れか１つの発明において、
前記目標過給圧設定手段は、要求出力が大きい程、前記目標過給圧を大きくすることを特徴とする。

また、第１２の発明は、第８乃至１１の何れか１つの発明において、
前記内燃機関が始動するまでは、前記目標過給圧を所定の上限値に制限する過給圧制限手段を更に備えることを特徴とする。

第１の発明によれば、内燃機関の始動に先立って過給機を作動させることができるので、内燃機関の始動前に過給圧を上昇させておく、或いはコンプレッサを駆動させておく等の過給制御を行うことができ、始動時および始動後のターボラグを効果的に解消することができる。

第２の発明によれば、車両走行中に内燃機関の始動・停止が頻繁に行われるハイブリッド車両において、内燃機関の始動に先立って過給機を作動させることができるので、当該車両に高い頻度で発生するターボラグを効果的に解消して、高い発進加速性能を得ることができる。

第３の発明によれば、車両停止時に内燃機関を停止させるアイドリングストップ車両において、内燃機関の始動に先立って過給機を作動させることができるので、当該車両に高い頻度で発生するターボラグを効果的に解消して、高い発進加速性能を得ることができる。

第４の発明によれば、過給機にはコンプレッサを電動駆動する電動機が備えられている。このため、本発明によれば、電動機を駆動することにより、内燃機関の始動に先立って過給機を作動させることができる。

第５の発明によれば、内燃機関の要求出力に応じた目標回転数の特定によって、過給機の回転数を要求出力に応じた目標値に制御することができる。このため、本発明によれば、内燃機関の始動に先立って、要求出力に応じた目標回転数にて過給機を作動させることができる。

第６の発明によれば、内燃機関の要求出力が大きいほど目標過給機回転数を大きくすることができる。要求出力が大きいほど内燃機関は高回転あるいは高トルクにて運転されるため、より大きなターボラグが発生しやすい。このため、本発明によれば、要求出力が大きいほど、始動時の過給機回転数を大きくすることにより過給圧を上昇させることができ、幅広い運転領域においてターボラグを有効に解消することができる。

第７の発明によれば、内燃機関が始動するまでの期間は、目標過給機回転数に上限値が設定される。このため、本発明によれば、高過給圧状態での内燃機関の始動により、急激な燃焼が行われることを抑制することができ、振動の増大或いは耐久性の低下を効果的に抑制することができる。

第８の発明によれば、内燃機関の始動に先立って過給圧が目標値に制御される。このため、本発明によれば、始動時の過給圧を所望の過給圧に制御することができ、ターボラグを有効に解消することができる。

第９の発明によれば、内燃機関の始動に先立って過給圧が目標値となるように、過給機の回転数が制御される。過給機の回転数と過給圧との間には相関関係が存在する。このため、本発明によれば、過給機の回転数に基づいて、過給圧を所望の圧力に制御することができる。

第１０の発明によれば、吸気通路の過給機下流に設けられた排出通路は、過給機により過給された空気の一部を外部に排出するための通路であり、該排出通路に設けられた開閉弁の開度を制御することで、過給圧を所望の圧力に制御することができる。このため、本発明によれば、過給機の回転数に依存せず過給圧を所望の圧力に制御することができる。

第１１の発明によれば、内燃機関の要求出力が大きいほど目標過給圧を大きくすることができる。要求出力が大きいほど内燃機関は高回転あるいは高トルクにて運転されるため、より大きなターボラグが発生しやすい。このため、本発明によれば、要求出力が大きいほど、始動時の過給圧を大きくすることができ、幅広い運転領域においてターボラグを有効に解消することができる。

第１２の発明によれば、内燃機関が始動するまでの期間は、目標過給圧に上限値が設定される。このため、本発明によれば、高過給圧状態での内燃機関の始動により、急激な燃焼が行われることを抑制することができ、振動の増大或いは耐久性の低下を効果的に抑制することができる。

以下、図面に基づいてこの発明のいくつかの実施の形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。なお、以下の実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
［実施の形態１の構成］
図１は、本発明の制御装置が適用されたハイブリッド車両の駆動システムの構成を示す図である。図１に示すように、本実施の形態にかかるハイブリッド車両の駆動システムは、動力装置として内燃機関（以下、単に「エンジン」とも称す）１０とモータ１２とを備えている。

この駆動システムは、駆動力の供給を受けて電力を発生するジェネレータ１４を備えている。エンジン１０、モータ１２、およびジェネレータ１４は、動力分割機構１６を介して相互に連結されている。動力分割機構１６につながるモータ１２の回転軸には、減速機１８が接続されている。減速機１８は、モータ１２の回転軸と駆動輪２０につながるドライブシャフト２２とを連結している。動力分割機構１６は、エンジン１０の駆動力をジェネレータ１４側と減速機１８側とに分割するとともに、エンジン１０およびモータ１２の駆動力を減速機１８に伝達する装置である。動力分割機構１６による駆動力の配分は任意に変更することができる。

また、この駆動システムには、更に、インバータ２４、コンバータ２６、高圧バッテリ２８、およびＥＣＵ（Electronic Control Unit）６０が含まれている。インバータ２４は、ジェネレータ１４、およびモータ１２に接続されるとともに、コンバータ２６を介して高圧バッテリ２８にも接続されている。ジェネレータ１４で発電された電力は、インバータ２４を介してモータ１２に供給することもできるし、インバータ２４およびコンバータ２６を介して高圧バッテリ２８に充電することもできる。また、高圧バッテリ２８に充電されている電力は、コンバータ２６、およびインバータ２４を介してモータ１２に供給することができる。インバータ２４やコンバータ２６の制御はＥＣＵ６０によって行われる。ＥＣＵ６０は、インバータ２４やコンバータ２６の他、エンジン１０、モータ１２、ジェネレータ１４、動力分割機構１６を含む駆動システム全体を総合的に制御している。

次に、図２を参照して、本発明の制御装置が適用されたハイブリッド車両の備える内燃機関の詳細について説明する。図２は図１に示すエンジン１０の概略構成図である。図２に示すとおり、本実施の形態のエンジン１０は、電動機付きターボチャージャ（モータアシストターボチャージャ、略してＭＡＴとも称す）を有する内燃機関として構成されている。

図２に示すとおり、エンジン１０は、複数の気筒（図２では４つの気筒）を有するエンジン本体３０を有している。エンジン本体３０の排気側には、各気筒から排出される排気ガスを集合させる排気マニホールド３２が接続されている。排気マニホールド３２の出口には、排気管３４が接続されている。排気管３４の途中には、排気浄化触媒３６が配置されている。また、排気管３４における排気浄化触媒３６の上流には、排気絞り弁３８が設けられている。排気絞り弁３８は通常は全開に開かれている。

エンジン本体３０の吸気側には、各気筒に吸入空気を分配するための吸気マニホールド４２が接続されている。吸気マニホールド４２の入口には、空気を大気中から取り込んで吸気マニホールド４２に導くための吸気管４４が接続されている。吸気管４４の入口には、エアクリーナ４６が取り付けられている。また、吸気マニホールド４２の上流には、吸気絞り弁４８が設けられている。吸気絞り弁４８は通常は全開に開かれている。

吸気管４４における吸気絞り弁４８の上流には、ＭＡＴ５０のコンプレッサ５２が設けられている。ＭＡＴ５０は、コンプレッサ５２、タービン５４、そして、コンプレッサ５２とタービン５４との間に配置される電動機５６から構成されている。タービン５４は、排気マニホールド３２から排気浄化触媒３６に至る排気管３４の途中に設けられている。コンプレッサ５２とタービン５４とは連結軸によって一体に連結され、コンプレッサ５２はタービン５４が排気ガスから受ける排気エネルギによって回転駆動される。また、連結軸は電動機５６のロータにもなっており、電動機５６を作動させることで、コンプレッサ５２を強制駆動することもできる。吸気管４４におけるコンプレッサ５２の下流には、コンプレッサ５２によって過給された空気を冷却するインタークーラ５８が設けられている。

また、吸気管４４には、コンプレッサ５２をバイパスしてコンプレッサ５２の出口側と入口側とを接続するバイパス管６２が接続されている。吸気管４４とバイパス管６２の上流側（コンプレッサ５２の出口側）との接続部には、バイパス管６２を流れる空気の流量を制御するためのバイパス弁６４が配置されている。

エンジン１０の総合制御は、上述したＥＣＵ６０により行われる。ＥＣＵ６０の出力部には、ＭＡＴ５０の電動機５６を駆動制御するモータコントローラ６６の他、図示しないインジェクタ等の種々の機器が接続されている。ＥＣＵ６０の入力部には、エンジン回転数センサ７０、アクセル開度センサ７２、車速センサ７４等の種々のセンサ類が接続されている。これらセンサ７０、７２、７４から入力されるエンジン回転数NE(e)(rpm)、アクセル開度ACCP(%)、車速SPD(m/s)は、何れもエンジン制御に係る情報として用いられる。ＥＣＵ６０は、入力された各種の情報に基づいて、所定のプログラムに従って各機器を駆動する。

［実施の形態１の動作］
（ハイブリッド制御について）
次に、本実施の形態に示すハイブリッド車両の動作について説明する。図１に示すとおり、本実施の形態のハイブリッド車両は、エンジン１０とモータ１２とを動力源として備えている。そして、ＥＣＵ６０は、動力分割機構１６を制御することにより、駆動力配分制御を実施する。より具体的には、先ず、上述したセンサ７２および７４から取得される車速SPDおよびアクセル開度ACCPに基づいて、運転者の要求出力が算出される。次いで、算出された要求出力に基づいて必要な駆動力が算出される。そして、燃費、或いはバッテリ２８の残量等を総合的に考慮して、かかる駆動力を発揮するために最適な駆動力が選択される。

例えば、算出された運転領域が、車両の発進、或いは低負荷走行等のエンジン効率が悪い運転領域である場合には、エンジン１０を停止させてモータ１２の駆動力のみによって駆動輪２０を回転させるモータ駆動モードが選択される。一方、加速時等の高負荷の運転領域においては、エンジン効率がよいため、モータ１２を停止させてエンジン１０のみの駆動力によって駆動輪２０を回転させるエンジン駆動モードが選択される。また、運転領域によっては、エンジン１０とモータ１２の双方を作動させ、双方の駆動力によって駆動輪２０を回転させる併用モードが選択される。

このように、ハイブリッド車両においては、運転者の要求出力に応じて最適な駆動モードが選択される。これにより、運転性能を低下させることなく、燃費の向上を図ることとしている。

（ハイブリッド車両におけるプレアシスト動作）
次に、本実施の形態に示す過給機付きエンジン１０を備えるハイブリッド車両におけるプレアシスト動作について説明する。上述したとおり、本実施の形態に示すハイブリッド車両では、運転者の要求出力に基づいて設定された運転領域が、予め設定された燃料消費率がよい高トルク域となる場合に内燃機関が始動される。このため、内燃機関の始動時、およびその後の高トルク域までの加速時において、ターボラグの発生が顕著となるおそれがあり、意図している発進加速性能を得ることができない可能性が高い。

そこで、本実施の形態においては、ＭＡＴ５０を駆動することによるプレアシストを実施する。より具体的には、エンジン１０の始動が判断された場合に、エンジン１０の始動に先立って、ＭＡＴ５０が駆動される。エンジン１０の始動判断は、上述したとおり、車速SPD、アクセル開度ACCPから算出される運転者の要求出力に基づいて行われる。ＭＡＴ５０駆動は、より具体的には、ＭＡＴ５０の電動機５６に、モータコントローラ６６を介してバッテリ２８から電力が供給される。電動機５６を作動させると、ＭＡＴ５０のコンプレッサ５２を強制的に駆動することができ、エンジン１０の始動に先立って、過給圧を上昇させることができる。

図３は、エンジン駆動モードにおける回転数に対するトルクおよび出力の特性を示した図である。図３に示す太実線はエンジン駆動モードにおける最適燃費線であり、燃料消費率のよい高トルク域として予め設定された運転領域を示している。ハイブリッド制御においてエンジン駆動モード或いは併用モードが選択され、エンジン１０の始動が要求された場合、要求出力を満たす出力曲線上の運転領域から、最適燃費線上の運転領域となる運転ポイント、すなわちエンジン１０に要求されるエンジン回転数およびトルクが設定される。

例えば、モータ駆動モードにおいて、低速走行時の急加速要求などにより、高出力要求が出されてエンジン駆動モードに移行する場合には、要求出力を満たすエンジン運転ポイントとして、図３に丸印で示す運転ポイントが特定される。かかる場合、図３に示すとおり、エンジン１０には高回転かつ高トルクが要求されることとなる。

一方、モータ駆動モードにおいて、高速走行時の緩加速要求などにより、低出力要求が出されてエンジン駆動モードに移行する場合には、要求出力を満たすエンジン運転ポイントとして、図３に三角印で示す運転ポイントが特定される。かかる場合、図３に示すとおり、エンジン１０には高回転かつ高トルクが要求されず、比較的低回転かつ低トルクにて要求出力に対応することとなる。

このように、要求出力の大小により、エンジン駆動モード移行時のエンジン運転ポイントが異なることとなる。エンジン運転域が高回転かつ高トルクであるほど高い過給圧が必要となるため、ターボラグの影響が顕著に表れる。そこで、本実施の形態においては、要求出力の大小に応じてプレアシストにおけるＭＡＴ５０の回転数を変化させることとする。より具体的には、要求出力が大きいほどＭＡＴ回転数を大きくすることとする。これにより、すべてのエンジン運転域においてターボラグを効果的に解消することが可能となる。

［実施の形態１における具体的処理］
次に、図４を参照して、本実施の形態において実行する処理の具体的内容について説明する。図４は、ＥＣＵ６０がエンジン１０にプレアシスト制御を実行するための処理を実行するルーチンのフローチャートである。

図４に示すルーチンでは、先ず、エンジン１０が停止中か否かが判定される（ステップ１００）。ここでは、具体的には、車両の走行中あるいは停止中において、モータ駆動モードとなっているか否かが判定される。

上記ステップ１００において、エンジン１０の停止中が判定された場合には、次のステップに移行し、運転者からの要求出力が算出される（ステップ１０２）。ここでは、具体的には、センサ７２、７４により検出された車速SPD、アクセル開度ACCP等に基づいて算出される。一方、上記ステップ１００において、エンジン１０が運転中と判定された場合には、プレアシスト制御を実施する必要がないと判断され、本ルーチンは速やかに終了される。

次に、エンジン１０の駆動要否が判定される（ステップ１０４）。ここでは、具体的には、要求出力における各駆動力の燃費消費異率等を総合的に考慮して、エンジン１０を駆動する必要があるか否かが判定される。

上記ステップ１０４において、エンジン１０の駆動が必要であると判定された場合には、次のステップに移行し、目標ＭＡＴ回転数Ｎ１が設定される（ステップ１０６）。図５は、目標ＭＡＴ回転数Ｎ１を特定するために、ＥＣＵ６０が記憶しているマップを示す。図３に示すとおり、エンジン駆動モードにおける運転ポイントは、要求出力が大きいほど高トルクかつ高回転数が設定される。高トルクが要求されるほど過給圧を上昇させる必要がある。このため、図５に示すマップは、要求出力が大きいほど目標ＭＡＴ回転数Ｎ１が大きな値となるように規定されている。ここでは、具体的には、図５に示すマップに従って、上記ステップ１０２において算出された要求出力に対応するＭＡＴ回転数Ｎ１が設定される。一方、上記ステップ１０４において、エンジン１０の駆動が不要と判定された場合には、プレアシスト制御を実施する必要がないと判断され、本ルーチンは速やかに終了される。

次に、エンジン１０の始動に先立って、プレアシスト制御が開始される（ステップ１０８）。ここでは、具体的には、エンジン１０の始動に先立って、ＭＡＴ回転数が上記ステップ１０８において設定された目標ＭＡＴ回転数Ｎ１となるようにＭＡＴ５０が作動される。

以上説明したとおり、本実施の形態１によれば、エンジン１０の始動が実施される場合に、かかる始動に先立って、ＭＡＴ５０の電動機５６を作動させ、コンプレッサ５２を強制駆動し、過給圧を上昇させることができる。これにより、エンジン始動時の過給圧を上昇させておくことができ、ターボラグの発生を効果的に抑制することができる。

また、上述した実施の形態１によれば、ＭＡＴ５０の回転数を、要求出力に応じて設定された目標ＭＡＴ回転数Ｎ１に制御することができる。これにより、要求出力が大きいほど、すなわち、より大きなターボラグが発生するおそれがある場合ほど、エンジン始動前の過給圧を大きくすることができ、すべてのエンジン運転域においてターボラグを効果的に解消することが可能となる。

ところで、上述した実施の形態１においては、ＭＡＴ５０を備えたハイブリッド車両において、プレアシスト制御を実施することとしているが、プレアシスト制御を実施する車両はハイブリッド車両に限られない。すなわち、内燃機関の始動と共に高出力が要求されることのある車両であれば、例えば、燃費向上と排出ガス低減を目的として、車両停止時に自動的に内燃機関を停止させ発進時に再始動させるアイドリングストップ車両において、プレアシスト制御を実施することとしてもよい。

また、上述した実施の形態１においては、ＭＡＴ５０を備えたハイブリッド車両において、プレアシスト制御を実施することとしているが、プレアシストの手段はＭＡＴに限られない。すなわち、過給圧を始動に先立って上昇させることができるのであれば、排気エネルギを利用したターボチャージャの代わりに軸力を利用したスーパーチャージャを備えるハイブリッド車両において、該スーパーチャージャとコンプレッサとの接続をクラッチにて切り離し、電動機を作動させることによりコンプレッサを駆動し、過給圧を上昇させる構成でもよい。

また、上述した実施の形態１においては、エンジン１０の始動に先立って、ＭＡＴ５０の回転数が目標ＭＡＴ回転数Ｎ１となるように制御することとしているが、プレアシスト制御の手法はこれに限られない。すなわち、ＭＡＴ５０の回転数の代わりに、吸気管４４のＭＡＴ５０下流圧力を検知し、かかる圧力が所望の目標値となるように、ＭＡＴ５０の回転数を制御することとしてもよい。また、バイパス管６２を流れる空気の流量を制御するためのバイパス弁６４を制御することにより、吸気管４４のＭＡＴ５０下流圧力が所望の目標値となるように制御することとしてもよい。

尚、上述した実施の形態１においては、ＭＡＴ５０が前記第１の発明における「過給機」に相当していると共に、ＥＣＵ６０が、上記ステップ１０４の処理を実行することにより、前記第１の発明における「判定手段」が、上記ステップ１０８の処理を実行することにより、前記第１の発明における「過給機駆動手段」が、それぞれ実現されている。

また、上述した実施の形態１においては、上述した実施の形態１においては、目標ＭＡＴ回転数が前記第５の発明における「目標過給機回転数」に相当していると共に、ＥＣＵ６０が、上記ステップ１０６の処理を実行することにより、前記第５の発明における「目標回転数設定手段」が、上記ステップ１０８の処理を実行することにより、前記第５の発明における「回転数制御手段」がそれぞれ実現されている。

実施の形態２．
［実施の形態２の特徴］
次に、図６および７を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態のシステムは、図１に示すハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ６０に後述する図７に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。

上述した実施の形態１では、プレアシスト制御において、ＭＡＴ回転数を要求出力に応じて特定された目標ＭＡＴ回転数Ｎ１に制御することとしている。これにより、要求出力が大きいほど、すなわち、より大きなターボラグが発生するおそれがある場合ほど、エンジン始動前の過給圧を大きくすることができ、すべてのエンジン運転域においてターボラグを効果的に解消することができる。

しかしながら、目標ＭＡＴ回転数Ｎ１として高い値が特定され、エンジン始動前の過給圧が大きくなりすぎると、エンジン始動時に急激な燃焼を起こしてしまう。かかる場合、振動の増大或いは耐久性の低下等の問題が生じるおそれがある。

そこで、本実施の形態においては、プレアシスト制御において、エンジン始動前のＭＡＴ回転数が大きくなりすぎないように制限を加えることとする。図６は、モータ起動モードからエンジン駆動モードに移行する際のＭＡＴ回転数の変化を示すタイミングチャートである。図６中に示す点線（ａ）は、上述した実施の形態１に示すプレアシスト制御によりＭＡＴ回転数を上昇させた場合のタイミングチャートを示している。これによれば、ＭＡＴ回転数は、エンジン１０の始動に先立って、目標ＭＡＴ回転数Ｎ１に制御されている様子が分かる。

一方、図６中に示す実線（ｂ）は、本実施の形態に示すプレアシスト制御によりＭＡＴ回転数を上昇させた場合のタイミングチャートを示している。つまり、本実施の形態においては、エンジン１０の始動が判断された場合に、先ず、エンジン１０の始動に先立って、ＭＡＴ回転数が上限ＭＡＴ回転数Ｎ２となるように制御される。上限ＭＡＴ回転数Ｎ２は、初期燃焼による騒音発生および耐久性低下を抑制しうる値として、実験による適合作業等により設定される。

次いで、エンジン１０が始動されると、ＭＡＴ回転数５０が運転者の要求出力に応じた目標ＭＡＴ回転数Ｎ１となるように制御される。これにより、エンジン１０の始動時の過給圧を、騒音発生および耐久性低下を抑制することができる範囲に制限することができる。また、エンジン始動後にＭＡＴ回転数が目標ＭＡＴ回転数Ｎ１となるまでプレアシスト制御が行われるので、ターボラグを効果的に解消することができる。

［実施の形態２における具体的処理］
次に、図７を参照して、本実施の形態において実行する処理の具体的内容について説明する。図７は、ＥＣＵ６０がエンジン１０にプレアシスト制御を実行するための処理を実行するルーチンのフローチャートである。

図７に示すルーチンでは、先ず、エンジン１０が停止中か否かが判定される（ステップ２００）。ここでは、具体的には、図４に示すステップ１００と同様の処理が実行される。上記ステップ２００において、エンジン１０の停止中が判定された場合には、次のステップに移行し、運転者からの要求出力が算出される（ステップ２０２）。ここでは、具体的には、図４に示すステップ１０２と同様の処理が実行される。一方、上記ステップ２００において、エンジン１０が運転中と判定された場合には、プレアシスト制御を実施する必要がないと判断され、本ルーチンは速やかに終了される。

次に、エンジン１０の駆動要否が判定される（ステップ２０４）。ここでは、具体的には、図４に示すステップ１０４と同様の処理が実行される。上記ステップ２０４において、エンジン１０の駆動が不要と判定された場合には、プレアシスト制御を実施する必要がないと判断され、本ルーチンは速やかに終了される。一方、上記ステップ２０４において、エンジン１０の駆動が必要と判定された場合には、次のステップに移行し、目標ＭＡＴ回転数Ｎ１が設定される（ステップ２０６）。ここでは、具体的には、図４に示すステップ１０６と同様の処理が実行される。

図７に示すルーチンでは、次いで、上限ＭＡＴ回転数Ｎ２が設定される（ステップ２０８）。ここでは、具体的には、初期燃焼による騒音発生および耐久性低下を抑制しうる上限値として予め設定された値が使用される。

次に、エンジン１０の始動に先立って、プレアシスト制御が開始される（ステップ２１０）。ここでは、具体的には、エンジン１０の始動に先立って、ＭＡＴ回転数が上記ステップ２０８において設定された上限ＭＡＴ回転数Ｎ２となるようにＭＡＴ５０が駆動される。

次いで、エンジン１０が始動したか否かが判定される（ステップ２１２）。未だエンジン１０が始動していない場合にはエンジンが始動するまで繰り返し本ステップが実行される。上記ステップ２１２において、エンジン１０の始動が判定された場合には、次のステップに移行し、エンジン１０の始動後のプレアシスト制御が開始される（ステップ２１４）。ここでは、具体的には、エンジン１０の始動後に、ＭＡＴ回転数が上記ステップ２０６において設定された目標ＭＡＴ回転数Ｎ１となるようにＭＡＴ５０が駆動される。

以上説明したとおり、本実施の形態２によれば、エンジン１０の始動に先立ってＭＡＴ回転数を上昇させる場合に、ＭＡＴ回転数が上限ＭＡＴ回転数Ｎ２に制限される。これにより、エンジン１０の始動時の過給圧を、騒音発生および耐久性低下を抑制することができる範囲に制限することができる。また、エンジン始動後においては、ＭＡＴ回転数が運転者の要求出力に応じた目標ＭＡＴ回転数Ｎ１となるまでプレアシスト制御が行われるので、ターボラグを効果的に解消することができる。

ところで、上述した実施の形態２においては、ＭＡＴ５０を備えたハイブリッド車両において、プレアシスト制御を実施することとしているが、プレアシスト制御を実施する車両はハイブリッド車両に限られない。すなわち、内燃機関の始動と共に高出力が要求されることのある車両であれば、例えば、燃費向上と排出ガス低減を目的として、車両停止時に自動的に内燃機関を停止させ発進時に再始動させるアイドリングストップ車両において、プレアシスト制御を実施することとしてもよい。

また、上述した実施の形態２においては、ＭＡＴ５０を備えたハイブリッド車両において、プレアシストを実施することとしているが、プレアシストの手段はＭＡＴに限られない。すなわち、過給圧を始動に先立って上昇させることができるのであれば、排気エネルギを利用したターボチャージャの代わりに軸力を利用したスーパーチャージャを備えるハイブリッド車両において、該スーパーチャージャとコンプレッサとの接続をクラッチにて切り離し、電動機を作動させることによりコンプレッサを駆動し、過給圧を上昇させる構成でもよい。

また、上述した実施の形態２においては、エンジン１０の始動に先立って、ＭＡＴ５０の回転数が上限ＭＡＴ回転数Ｎ２および目標ＭＡＴ回転数Ｎ１となるように制御することとしているが、プレアシスト制御の手法はこれに限られない。すなわち、ＭＡＴ５０の回転数の代わりに、吸気管４４のＭＡＴ５０下流圧力を検知し、かかる圧力が所望の目標値となるように、ＭＡＴ５０の回転数を制御することとしてもよい。また、バイパス管６２を流れる空気の流量を制御するためのバイパス弁６４の開度を制御することにより、吸気管４４のＭＡＴ５０下流圧力が所望の目標値となるように制御することとしてもよい。

尚、上述した実施の形態２においては、ＭＡＴ５０が前記第１の発明における「過給機」に相当していると共に、ＥＣＵ６０が、上記ステップ２０４の処理を実行することにより、前記第１の発明における「判定手段」が、上記ステップ２１０または２１４の処理を実行することにより、前記第１の発明における「過給機駆動手段」が、それぞれ実現されている。

また、上述した実施の形態２においては、目標ＭＡＴ回転数Ｎ１が前記第５の発明における「目標過給機回転数」に相当していると共に、ＥＣＵ６０が、上記ステップ２０６の処理を実行することにより、前記第５の発明における「目標回転数設定手段」が、上記ステップ２１４の処理を実行することにより、前記第５の発明における「回転数制御手段」がそれぞれ実現されている。

また、上述した実施の形態２においては、上限ＭＡＴ回転数Ｎ２が前記第７の発明における「上限値」に相当していると共に、ＥＣＵ６０が、上記ステップ２１０の処理を実行することにより、前記第７の発明における「制限手段」が実現されている。

また、上述した実施の形態２においては、バイパス管６２が前記第１０の発明における「排出通路」に相当していると共に、バイパス弁６４が前記第１０の発明における「開閉弁」に相当している。

本発明の実施の形態１のハイブリッド車両の構成を説明するための図である。 本発明の実施の形態１の内燃機関の構成を説明するための図である。 エンジン駆動モードにおける回転数に対するトルクおよび出力の特性を示した図である。 本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。 要求出力をパラメータとして設定した目標ＭＡＴ回転数Ｎ１のマップである。 モータ起動モードからエンジン駆動モードに移行する際のＭＡＴ回転数の変化を示すタイミングチャートである。 本発明の実施の形態２において実行されるルーチンのフローチャートである。

符号の説明

１０ 内燃機関（エンジン）
１２ モータ
１４ ジェネレータ
１６ 動力分配機構
１８ 減速機
２０ 駆動輪
２２ ドライブシャフト
２４ インバータ
２６ コンバータ
２８ バッテリ
３０ エンジン本体
３２ 排気マニホールド
３４ 排気管
３６ 排気浄化触媒
３８ 排気絞り弁
４２ 吸気マニホールド
４４ 吸気管
４６ エアクリーナ
４８ 吸気絞り弁
５０ ＭＡＴ（モータアシストターボチャージャ）
５２ コンプレッサ
５４ タービン
５６ 電動機
５８ インタークーラ
６０ ＥＣＵ(Electrical Control Unit)
６２ バイパス管
６４ バイパス弁
６６ モータコントローラ
７０ エンジン回転数センサ
７２ アクセル開度センサ
７４ 車速センサ
Ｎ１ 目標ＭＡＴ回転数
Ｎ２ 上限ＭＡＴ回転数

Claims (12)

1. 過給機を備えた内燃機関を有する車両の制御装置であって、
   前記内燃機関の始動要否を判定する判定手段と、
   前記判定手段により前記内燃機関の始動が必要と判定された場合に、前記内燃機関の始動に先立って前記過給機を作動させる過給機駆動手段と、
   を備えることを特徴とする車両の制御装置。
2. 前記車両は、前記内燃機関とモータとを有し、前記内燃機関および／または前記モータの駆動力により車両を駆動するハイブリッド車両であることを特徴とする請求項１記載の車両の制御装置。
3. 前記車両は、車両停止時に前記内燃機関を停止させるアイドリングストップ車両であることを特徴とする請求項１記載の車両の制御装置。
4. 前記過給機は、電力の供給を受けてコンプレッサを駆動する電動機を備えた電動駆動過給機であり、
   前記過給機駆動手段は、前記内燃機関の始動に先立って前記電動機を作動させることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の車両の制御装置。
5. 前記過給機駆動手段は、
   前記内燃機関の要求出力に応じて、目標過給機回転数を設定する目標回転数設定手段と、
   前記過給機の回転数が前記目標過給機回転数となるように前記過給機を制御する回転数制御手段と、
   を含むことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載の車両の制御装置。
6. 前記目標回転数設定手段は、前記要求出力が大きい程、前記目標過給機回転数を大きくすることを特徴とする請求項５記載の車両の制御装置。
7. 前記内燃機関が始動するまでは、前記目標過給機回転数を所定の上限値に制限する制限手段を更に備えることを特徴とする請求項５または６記載の車両の制御装置。
8. 前記過給機駆動手段は、
   前記内燃機関の要求出力に応じて、目標過給圧を設定する目標過給圧設定手段と、
   前記過給機の過給圧が前記目標過給圧となるように前記過給機を制御する過給圧制御手段と、
   を含むことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載の車両の制御装置。
9. 前記過給圧制御手段は、前記過給機の過給圧が前記目標過給圧となるように、前記過給機の回転数を制御することを特徴とする請求項８記載の車両の制御装置。
10. 前記過給機が配置された吸気通路の前記過給機下流に設けられ、前記吸気通路内の空気を外部に排出するための排出通路と、
    前記排出通路に配置された開閉弁と、を更に備え、
    前記過給圧制御手段は、前記過給機の過給圧が前記目標過給圧となるように、前記開閉弁の開度を制御することを特徴とする請求項８記載の車両の制御装置。
11. 前記目標過給圧設定手段は、要求出力が大きい程、前記目標過給圧を大きくすることを特徴とする請求項８乃至１０の何れか１項記載の車両の制御装置。
12. 前記内燃機関が始動するまでは、前記目標過給圧を所定の上限値に制限する過給圧制限手段を更に備えることを特徴とする請求項８乃至１１の何れか１項記載のハイブリッド車両の制御装置。

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