JP2009275635A - Internal combustion engine and its control method - Google Patents

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Yukio Kobayashi
幸男 小林
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the starting capability of an internal combustion engine by quickly detecting a rotary position of the output shaft of the internal combustion engine at the time of starting the internal combustion engine. <P>SOLUTION: When the internal combustion engine is stopped, the sum of angles (β+γ) assumed to be rotated by a crankshaft and an angle α necessary to detect a standard position of a timing rotor is reduced by 360° from the angle of the crankshaft (CA) within a set-up time composed of a mask time and a control lag time necessary for detecting a chipped tooth which is a reference position of the timing rotor at the time of starting the internal combustion engine, and the internal combustion engine, and motors MG1, MG2 are controlled so as to stop the reference position of the timing rotor accompanied by a rotation stop of the crankshaft in a target stop range from a designated stop position CAp* to a position prior to the designated stop position by a designated angle ΔCA only. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、内燃機関装置およびその制御方法に関し、詳しくは、内燃機関と当該内燃機関の出力軸にトルクを出力可能な電動機とを備える内燃機関装置およびその制御方法に関する。   The present invention relates to an internal combustion engine device and a control method thereof, and more particularly to an internal combustion engine device including an internal combustion engine and an electric motor capable of outputting torque to an output shaft of the internal combustion engine and a control method thereof.

従来、この種の内燃機関装置としては、エンジンのクランクシャフトを回転可能に接続されたモータジェネレータを備え、エンジンを停止するときにモータジェネレータから回転駆動力を付与することによりクランクシャフトを所定の位置に停止させるものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。この内燃機関装置では、エンジンを停止する際に、エンジンの始動時に圧縮行程における上死点の乗り越しが容易となるクランク角度の停止位置(例えば、4気筒エンジンの場合、クランク角度約90°CA〜120°CAの範囲内)に停止させることで、エンジンの再始動時に必要となるモータジェネレータからのトルクを小さくして始動性を向上している。
特開2004−263569号公報
Conventionally, this type of internal combustion engine device includes a motor generator that is rotatably connected to a crankshaft of an engine, and when the engine is stopped, a rotational driving force is applied from the motor generator to a predetermined position. Have been proposed (see, for example, Patent Document 1). In this internal combustion engine device, when the engine is stopped, a crank angle stop position at which the top dead center in the compression stroke can be easily overcome when the engine is started (for example, in the case of a four-cylinder engine, a crank angle of about 90 ° CA to By stopping within the range of 120 ° CA, the torque from the motor generator, which is required when the engine is restarted, is reduced to improve the startability.
JP 2004-263569 A

しかしながら、上述の内燃機関装置では、エンジンの始動時の回転数を迅速に上昇させることができるが、クランクシャフトの回転位置を検出するクランク角センサによってはエンジンの始動性を向上させることができない場合が生じる。例えば、クランク角センサとして、10°毎に歯を形成すると共にその一部に基準位置として30°分の欠歯を形成してなるタイミングロータを有するものを用いる場合、エンジンの始動時に基準位置を検出した後でなければ、燃料噴射や点火のタイミングを得ることができないため、エンジンの始動時におけるタイミングロータの基準位置の停止位置によってはエンジンの始動に時間を要する場合が生じる。即ち、4気筒エンジンを備えた上述の内燃機関装置では、180°毎に始動に適した停止位置が存在することになるが、こうした位置に停止していたとしても、基準位置の検出は360°毎にしかできないため、エンジンの始動時におけるタイミングロータの基準位置の停止位置によっては180°回転する分だけ基準位置の検出が遅れることになり、始動に時間を要する場合が生じてしまう。   However, in the above-described internal combustion engine device, the number of revolutions at the start of the engine can be rapidly increased, but the startability of the engine cannot be improved by a crank angle sensor that detects the rotational position of the crankshaft. Occurs. For example, when using a crank angle sensor having a timing rotor formed with teeth every 10 ° and partly missing teeth for 30 ° as a reference position, the reference position is set when the engine is started. Since the timing of fuel injection and ignition cannot be obtained until after detection, depending on the stop position of the reference position of the timing rotor when starting the engine, it may take time to start the engine. That is, in the internal combustion engine apparatus provided with the four-cylinder engine, there is a stop position suitable for starting every 180 °. Even if the stop position is stopped at such a position, the detection of the reference position is 360 °. Therefore, depending on the stop position of the reference position of the timing rotor at the time of starting the engine, the detection of the reference position is delayed by an amount of 180 ° rotation, which may require a long time for starting.

本発明の内燃機関装置およびその制御方法は、内燃機関の始動時に迅速に内燃機関の出力軸の回転位置を検出することにより内燃機関の始動性を向上させることを主目的とする。   The internal combustion engine device and the control method thereof according to the present invention are mainly intended to improve the startability of the internal combustion engine by quickly detecting the rotational position of the output shaft of the internal combustion engine when the internal combustion engine is started.

本発明の内燃機関装置およびその制御方法は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。   The internal combustion engine apparatus and the control method thereof according to the present invention employ the following means in order to achieve the main object described above.

本発明の内燃機関装置は、
内燃機関と、前記内燃機関の出力軸にトルクを出力可能な電動機と、を備える内燃機関装置であって、
所定の回転位置を基準位置として前記内燃機関の出力軸と同期して回転する回転体の該基準位置からの回転量に基づいて前記出力軸の回転位置を検出する回転位置検出手段と、
前記内燃機関の運転を停止するときに、前記内燃機関の始動開始時に制御の準備に必要な準備時間内に前記内燃機関の出力軸が回転すると想定される角度と前記基準位置であるのを検出するのに必要な角度との和の角度だけ前記基準位置より前の回転位置から該回転位置よりも所定の角度だけ前の回転位置までの範囲内で前記内燃機関の運転の停止に伴って前記出力軸の回転が停止するよう前記内燃機関と前記電動機とを制御する停止時制御手段と、
を備えることを要旨とする。
The internal combustion engine device of the present invention is
An internal combustion engine device comprising: an internal combustion engine; and an electric motor capable of outputting torque to an output shaft of the internal combustion engine,
Rotation position detection means for detecting the rotation position of the output shaft based on the rotation amount from the reference position of the rotating body that rotates in synchronization with the output shaft of the internal combustion engine with a predetermined rotation position as a reference position;
When the operation of the internal combustion engine is stopped, the angle at which the output shaft of the internal combustion engine is supposed to rotate within the preparation time required for control preparation at the start of the internal combustion engine and the reference position are detected. When the operation of the internal combustion engine is stopped within a range from a rotational position before the reference position to a rotational position that is a predetermined angle before the rotational position by an angle that is the sum of the angles necessary for the operation A stop-time control means for controlling the internal combustion engine and the electric motor to stop the rotation of the output shaft;
It is a summary to provide.

この本発明の内燃機関装置では、内燃機関の運転を停止するときに、内燃機関の始動開始時に制御の準備に必要な準備時間内に内燃機関の出力軸が回転すると想定される角度と基準位置であるのを検出するのに必要な角度との和の角度だけ基準位置より前の回転位置からこの回転位置よりも所定の角度だけ前の回転位置までの範囲内で内燃機関の運転の停止に伴って出力軸の回転が停止するよう内燃機関と電動機とを制御する。これにより、内燃機関の出力軸の回転位置を迅速に検出することができるので、内燃機関の始動性を向上することができる。   In this internal combustion engine device according to the present invention, when the operation of the internal combustion engine is stopped, the angle and the reference position where the output shaft of the internal combustion engine is assumed to rotate within the preparation time required for the preparation of control when starting the internal combustion engine. The operation of the internal combustion engine is stopped within the range from the rotational position before the reference position to the rotational position that is a predetermined angle before this rotational position by the sum of the angles required to detect Along with this, the internal combustion engine and the electric motor are controlled so that the rotation of the output shaft stops. As a result, the rotational position of the output shaft of the internal combustion engine can be detected quickly, and the startability of the internal combustion engine can be improved.

こうした本発明の内燃機関装置において、前記準備時間は、前記内燃機関のクランキングの開始時に外乱による影響を排除するために一時的に前記回転位置検出手段からの検出信号をマスクする時間と制御遅れによる時間との和であるものとすることもできる。   In such an internal combustion engine apparatus of the present invention, the preparation time is a control delay and a time for temporarily masking the detection signal from the rotational position detecting means in order to eliminate the influence of disturbance at the start of cranking of the internal combustion engine. It can also be the sum of time with

さらに、本発明の内燃機関装置において、前記回転位置検出手段は、前記基準位置を除いて所定角度毎に設けられた複数の歯を有する回転体を備える手段であり、前記基準位置であるのを検出するのに必要な角度は前記基準位置の角度と前記所定角度との和の角度であるものとすることもできる。   Further, in the internal combustion engine device of the present invention, the rotational position detecting means is a means including a rotating body having a plurality of teeth provided at predetermined angles except for the reference position, and is the reference position. The angle necessary for detection may be the sum of the angle of the reference position and the predetermined angle.

本発明の内燃機関装置の制御方法は、
内燃機関と、前記内燃機関の出力軸にトルクを出力可能な電動機と、所定の回転位置を基準位置として前記内燃機関の出力軸と同期して回転する回転体の該基準位置からの回転量に基づいて前記出力軸の回転位置を検出する回転位置検出手段と、を備える内燃機関装置の制御方法であって、
前記内燃機関の運転を停止するときに、前記内燃機関の始動開始時に制御の準備に必要な準備時間内に前記内燃機関の出力軸が回転すると想定される角度と前記基準位置であるのを検出するのに必要な角度との和の角度だけ前記基準位置より前の回転位置から該回転位置よりも所定の角度だけ前の回転位置までの範囲内で前記内燃機関の運転の停止に伴って前記出力軸の回転が停止するよう前記内燃機関と前記電動機とを制御する、
ことを特徴とする。
The control method of the internal combustion engine device of the present invention includes:
The amount of rotation from the reference position of the internal combustion engine, an electric motor capable of outputting torque to the output shaft of the internal combustion engine, and a rotating body that rotates in synchronization with the output shaft of the internal combustion engine with a predetermined rotational position as a reference position A rotational position detecting means for detecting a rotational position of the output shaft based on the control method,
When the operation of the internal combustion engine is stopped, the angle at which the output shaft of the internal combustion engine is supposed to rotate within the preparation time required for control preparation at the start of the internal combustion engine and the reference position are detected. When the operation of the internal combustion engine is stopped within a range from a rotational position before the reference position to a rotational position that is a predetermined angle before the rotational position by an angle that is the sum of the angles necessary for the operation Controlling the internal combustion engine and the electric motor to stop the rotation of the output shaft;
It is characterized by that.

この本発明の内燃機関装置の制御方法では、内燃機関の運転を停止するとき、内燃機関の始動開始時に制御の準備に必要な準備時間内に内燃機関の出力軸が回転すると想定される角度と基準位置であるのを検出するのに必要な角度との和の角度だけ基準位置より前の回転位置からこの回転位置よりも所定の角度だけ前の回転位置までの範囲内で内燃機関の運転の停止に伴って出力軸の回転が停止するよう内燃機関と電動機とを制御する。これにより、内燃機関の出力軸の回転位置を迅速に検出することができるので、内燃機関の始動性を向上することができる。   In this control method for an internal combustion engine device according to the present invention, when the operation of the internal combustion engine is stopped, an angle at which the output shaft of the internal combustion engine is rotated within a preparation time necessary for preparation for control when starting the internal combustion engine, The internal combustion engine is operated within a range from a rotational position before the reference position to a rotational position that is a predetermined angle before the rotational position by an angle that is the sum of the angles required to detect the reference position. The internal combustion engine and the electric motor are controlled so that the rotation of the output shaft stops with the stop. As a result, the rotational position of the output shaft of the internal combustion engine can be detected quickly, and the startability of the internal combustion engine can be improved.

次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。   Next, the best mode for carrying out the present invention will be described using examples.

図1は本発明の一実施としての内燃機関装置を搭載したハイブリッド自動車20の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車20は、図示するように、エンジン22と、エンジン22の出力軸としてのクランクシャフト26にダンパ28を介して接続された3軸式の動力分配統合機構30と、動力分配統合機構30に接続された発電可能なモータMG1と、動力分配統合機構30に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸32aに取り付けられた減速ギヤ35と、この減速ギヤ35に接続されたモータMG2と、車両全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット70とを備える。   FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of a configuration of a hybrid vehicle 20 equipped with an internal combustion engine device as one embodiment of the present invention. As shown in the figure, the hybrid vehicle 20 of the embodiment includes an engine 22, a three-shaft power distribution / integration mechanism 30 connected to a crankshaft 26 as an output shaft of the engine 22 via a damper 28, and power distribution / integration. A motor MG1 capable of generating electricity connected to the mechanism 30, a reduction gear 35 attached to a ring gear shaft 32a as a drive shaft connected to the power distribution and integration mechanism 30, a motor MG2 connected to the reduction gear 35, And a hybrid electronic control unit 70 for controlling the entire vehicle.

エンジン22は、例えばガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力可能な内燃機関として構成されており、エアクリーナにより清浄された空気をスロットルバルブを介して吸入し、吸入された空気とガソリンとの混合気を燃料室で爆発燃焼させて、そのエネルギにより押し下げられるピストンの往復運動をクランクシャフト26の回転運動に変換する。エンジンECU24には、エンジン22の運転状態を検出する各種センサからの信号、例えば、エンジン22のクランクシャフト26のクランク角を検出するクランクポジションセンサ140からのクランク角CAなどが入力ポートを介して入力されている。また、エンジンECU24からは、エンジン22を駆動するための種々の制御信号、例えば、燃料噴射弁への駆動信号や、イグナイタと一体化されたイグニッションコイルへの制御信号などが出力ポートを介して出力されている。なお、エンジンECU24は、ハイブリッド用電子制御ユニット70と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット70からの制御信号によりエンジン22を運転制御すると共に必要に応じてエンジン22の運転状態に関するデータを出力する。図2は、クランクポジションセンサ140の構成の概略を示す構成図である。図示するように、クランクポジションセンサ140は、クランクシャフト26と回転同期して回転するように取り付けられて10°毎に歯が形成されると共に基準位置検出用に2つ分(30°分)の欠歯を形成したタイミングロータ142と電磁ピックアップ144とを有し、クランクシャフト26が10°回転する毎に整形波を生じさせる。なお、エンジンECU24では、このクランクポジションセンサ140からの整形波に基づいてエンジン22の回転数Neとして計算している。   The engine 22 is configured as an internal combustion engine capable of outputting power using a hydrocarbon-based fuel such as gasoline or light oil, for example, and sucks air purified by an air cleaner through a throttle valve, and the sucked air and gasoline And the reciprocating motion of the piston pushed down by the energy is converted into the rotational motion of the crankshaft 26. The engine ECU 24 receives signals from various sensors that detect the operating state of the engine 22, for example, a crank angle CA from a crank position sensor 140 that detects a crank angle of the crankshaft 26 of the engine 22 via an input port. Has been. Also, the engine ECU 24 outputs various control signals for driving the engine 22, for example, a drive signal to the fuel injection valve, a control signal to the ignition coil integrated with the igniter, and the like through the output port. Has been. The engine ECU 24 is in communication with the hybrid electronic control unit 70, controls the operation of the engine 22 by a control signal from the hybrid electronic control unit 70, and outputs data related to the operation state of the engine 22 as necessary. . FIG. 2 is a configuration diagram showing an outline of the configuration of the crank position sensor 140. As shown in the figure, the crank position sensor 140 is mounted so as to rotate in synchronization with the crankshaft 26, teeth are formed every 10 °, and two for detecting the reference position (30 °). It has a timing rotor 142 and an electromagnetic pickup 144 formed with missing teeth, and generates a shaping wave every time the crankshaft 26 rotates 10 °. The engine ECU 24 calculates the rotational speed Ne of the engine 22 based on the shaped wave from the crank position sensor 140.

動力分配統合機構30は、外歯歯車のサンギヤ31と、このサンギヤ31と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ32と、サンギヤ31に噛合すると共にリングギヤ32に噛合する複数のピニオンギヤ33と、複数のピニオンギヤ33を自転かつ公転自在に保持するキャリア34とを備え、サンギヤ31とリングギヤ32とキャリア34とを回転要素として差動作用を行なう遊星歯車機構として構成されている。動力分配統合機構30は、キャリア34にはエンジン22のクランクシャフト26が、サンギヤ31にはモータM
G1が、リングギヤ32にはリングギヤ軸32aを介して減速ギヤ35がそれぞれ連結されており、モータMG1が発電機として機能するときにはキャリア34から入力されるエンジン22からの動力をサンギヤ31側とリングギヤ32側にそのギヤ比に応じて分配し、モータMG1が電動機として機能するときにはキャリア34から入力されるエンジン22からの動力とサンギヤ31から入力されるモータMG1からの動力を統合してリングギヤ32側に出力する。リングギヤ32に出力された動力は、リングギヤ軸32aからギヤ機構60およびデファレンシャルギヤ62を介して、最終的には車両の駆動輪63a,63bに出力される。
The power distribution and integration mechanism 30 includes an external gear sun gear 31, an internal gear ring gear 32 disposed concentrically with the sun gear 31, a plurality of pinion gears 33 that mesh with the sun gear 31 and mesh with the ring gear 32, A planetary gear mechanism is provided that includes a carrier 34 that holds a plurality of pinion gears 33 so as to rotate and revolve, and that performs differential action using the sun gear 31, the ring gear 32, and the carrier 34 as rotational elements. In the power distribution and integration mechanism 30, the carrier 34 has a crankshaft 26 of the engine 22, and the sun gear 31 has a motor M.
The reduction gear 35 is connected to the ring gear 32 via the ring gear shaft 32a. When the motor MG1 functions as a generator, the power from the engine 22 input from the carrier 34 is transmitted to the sun gear 31 side and the ring gear 32. When the motor MG1 functions as an electric motor, the power from the engine 22 input from the carrier 34 and the power from the motor MG1 input from the sun gear 31 are integrated to the ring gear 32 side. Output. The power output to the ring gear 32 is finally output from the ring gear shaft 32a to the drive wheels 63a and 63b of the vehicle via the gear mechanism 60 and the differential gear 62.

モータMG1およびモータMG2は、いずれも発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ41,42を介してバッテリ50と電力のやりとりを行なう。インバータ41,42とバッテリ50とを接続する電力ライン54は、各インバータ41,42が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータMG1,MG2のいずれかで発電される電力を他のモータで消費することができるようになっている。したがって、バッテリ50は、モータMG1,MG2のいずれかから生じた電力や不足する電力により充放電されることになる。なお、モータMG1,MG2により電力収支のバランスをとるものとすれば、バッテリ50は充放電されない。モータMG1,MG2は、いずれもモータ用電子制御ユニット(以下、モータECUという)40により駆動制御されている。モータECU40には、モータMG1,MG2を駆動制御するために必要な信号、例えばモータMG1,MG2の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ43,44からの信号や図示しない電流センサにより検出されるモータMG1,MG2に印加される相電流などが入力されており、モータECU40からは、インバータ41,42へのスイッチング制御信号が出力されている。モータECU40は、ハイブリッド用電子制御ユニット70と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット70からの制御信号によってモータMG1,MG2を駆動制御すると共に必要に応じてモータMG1,MG2の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット70に出力する。なお、モータECU40は、回転位置検出センサ43,44からの信号に基づいてモータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2も演算している。   The motor MG1 and the motor MG2 are both configured as well-known synchronous generator motors that can be driven as generators and can be driven as motors, and exchange power with the battery 50 via inverters 41 and 42. The power line 54 connecting the inverters 41 and 42 and the battery 50 is configured as a positive electrode bus and a negative electrode bus shared by the inverters 41 and 42, and the electric power generated by one of the motors MG1 and MG2 It can be consumed by a motor. Therefore, battery 50 is charged / discharged by electric power generated from one of motors MG1 and MG2 or insufficient electric power. If the balance of electric power is balanced by the motors MG1 and MG2, the battery 50 is not charged / discharged. The motors MG1 and MG2 are both driven and controlled by a motor electronic control unit (hereinafter referred to as a motor ECU) 40. The motor ECU 40 detects signals necessary for driving and controlling the motors MG1 and MG2, such as signals from rotational position detection sensors 43 and 44 that detect the rotational positions of the rotors of the motors MG1 and MG2, and current sensors (not shown). The phase current applied to the motors MG1 and MG2 to be applied is input, and a switching control signal to the inverters 41 and 42 is output from the motor ECU 40. The motor ECU 40 is in communication with the hybrid electronic control unit 70, controls the driving of the motors MG1 and MG2 by a control signal from the hybrid electronic control unit 70, and, if necessary, data on the operating state of the motors MG1 and MG2. Output to the hybrid electronic control unit 70. The motor ECU 40 also calculates the rotational speeds Nm1 and Nm2 of the motors MG1 and MG2 based on signals from the rotational position detection sensors 43 and 44.

バッテリ50は、バッテリ用電子制御ユニット(以下、バッテリECUという)52によって管理されている。バッテリECU52には、バッテリ50を管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ50の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧,バッテリ50の出力端子に接続された電力ライン54に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流,バッテリ50に取り付けられた温度センサ51からの電池温度Tbなどが入力されており、必要に応じてバッテリ50の状態に関するデータを通信によりハイブリッド用電子制御ユニット70に出力する。また、バッテリECU52は、バッテリ50を管理するために電流センサにより検出された充放電電流の積算値に基づいて残容量(SOC)を演算したり、演算した残容量(SOC)と電池温度Tbとに基づいてバッテリ50を充放電してもよい最大許容電力である入出力制限Win,Woutを演算している。なお、バッテリ50の入出力制限Win,Woutは、電池温度Tbに基づいて入出力制限Win,Woutの基本値を設定し、バッテリ50の残容量(SOC)に基づいて出力制限用補正係数と入力制限用補正係数とを設定し、設定した入出力制限Win,Woutの基本値に補正係数を乗じることにより設定することができる。   The battery 50 is managed by a battery electronic control unit (hereinafter referred to as a battery ECU) 52. The battery ECU 52 receives signals necessary for managing the battery 50, for example, a voltage between terminals from a voltage sensor (not shown) installed between terminals of the battery 50, and a power line 54 connected to the output terminal of the battery 50. The charging / discharging current from the attached current sensor (not shown), the battery temperature Tb from the temperature sensor 51 attached to the battery 50, and the like are input. Output to the control unit 70. Further, the battery ECU 52 calculates the remaining capacity (SOC) based on the integrated value of the charging / discharging current detected by the current sensor in order to manage the battery 50, and calculates the remaining capacity (SOC) and the battery temperature Tb. The input / output limits Win and Wout, which are the maximum allowable power that may charge / discharge the battery 50, are calculated based on the above. The input / output limits Win and Wout of the battery 50 are set to the basic values of the input / output limits Win and Wout based on the battery temperature Tb, and the output limiting correction coefficient and the input are set based on the remaining capacity (SOC) of the battery 50. It can be set by setting a correction coefficient for restriction and multiplying the basic value of the set input / output restrictions Win and Wout by the correction coefficient.

ハイブリッド用電子制御ユニット70は、CPU72を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPU72の他に処理プログラムを記憶するROM74と、データを一時的に記憶するRAM76と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット70には、イグニッションスイッチ80からのイグニッション信号,シフトレバー81の操作位置を検出するシフトポジションセンサ82からのシフトポジションSP,アクセルペダル83の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ84からのアクセル開度Acc,ブレーキペダル85の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ86からのブレーキペダルポジションBP,車速センサ88からの車速Vなどが入力ポートを介して入力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット70は、前述したように、エンジンECU24やモータECU40,バッテリECU52と通信ポートを介して接続されており、エンジンECU24やモータECU40,バッテリECU52と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。   The hybrid electronic control unit 70 is configured as a microprocessor centered on the CPU 72. In addition to the CPU 72, a ROM 74 that stores processing programs, a RAM 76 that temporarily stores data, an input / output port and communication (not shown), and the like. And a port. The hybrid electronic control unit 70 includes an ignition signal from an ignition switch 80, a shift position SP from a shift position sensor 82 that detects the operation position of the shift lever 81, and an accelerator pedal position sensor 84 that detects the amount of depression of the accelerator pedal 83. The accelerator opening Acc from the vehicle, the brake pedal position BP from the brake pedal position sensor 86 for detecting the depression amount of the brake pedal 85, the vehicle speed V from the vehicle speed sensor 88, and the like are input via the input port. As described above, the hybrid electronic control unit 70 is connected to the engine ECU 24, the motor ECU 40, and the battery ECU 52 via the communication port, and exchanges various control signals and data with the engine ECU 24, the motor ECU 40, and the battery ECU 52. ing.

こうして構成された実施例のハイブリッド自動車20は、運転者によるアクセルペダル83の踏み込み量に対応するアクセル開度Accと車速Vとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力すべき要求トルクを計算し、この要求トルクに対応する要求動力がリングギヤ軸32aに出力されるように、エンジン22とモータMG1とモータMG2とが運転制御される。エンジン22とモータMG1とモータMG2の運転制御としては、要求動力に見合う動力がエンジン22から出力されるようにエンジン22を運転制御すると共にエンジン22から出力される動力のすべてが動力分配統合機構30とモータMG1とモータMG2とによってトルク変換されてリングギヤ軸32aに出力されるようモータMG1およびモータMG2を駆動制御するトルク変換運転モードや要求動力とバッテリ50の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン22から出力されるようにエンジン22を運転制御すると共にバッテリ50の充放電を伴ってエンジン22から出力される動力の全部またはその一部が動力分配統合機構30とモータMG1とモータMG2とによるトルク変換を伴って要求動力がリングギヤ軸32aに出力されるようモータMG1およびモータMG2を駆動制御する充放電運転モード、エンジン22の運転を停止してモータMG2からの要求動力に見合う動力をリングギヤ軸32aに出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。   The hybrid vehicle 20 of the embodiment thus configured calculates the required torque to be output to the ring gear shaft 32a as the drive shaft based on the accelerator opening Acc and the vehicle speed V corresponding to the depression amount of the accelerator pedal 83 by the driver. Then, the operation of the engine 22, the motor MG1, and the motor MG2 is controlled so that the required power corresponding to the required torque is output to the ring gear shaft 32a. As operation control of the engine 22, the motor MG1, and the motor MG2, the operation of the engine 22 is controlled so that the power corresponding to the required power is output from the engine 22, and all of the power output from the engine 22 is the power distribution and integration mechanism 30. Torque conversion operation mode for driving and controlling the motor MG1 and the motor MG2 so that the torque is converted by the motor MG1 and the motor MG2 and output to the ring gear shaft 32a, and the required power and the power required for charging and discharging the battery 50. The engine 22 is operated and controlled so that suitable power is output from the engine 22, and all or part of the power output from the engine 22 with charging / discharging of the battery 50 is the power distribution integration mechanism 30, the motor MG1, and the motor. The required power is converted to the ring gear shaft 32 with torque conversion by MG2. Charge / discharge operation mode in which the motor MG1 and the motor MG2 are driven and controlled so as to be output to each other, and a motor operation mode in which the operation of the engine 22 is stopped and the power corresponding to the required power from the motor MG2 is output to the ring gear shaft 32a. and so on.

次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車20の動作、特にエンジン22の運転を停止する際の動作について説明する。図3はハイブリッド用電子制御ユニット70により実行されるエンジン停止時駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。図3のエンジン停止時駆動制御ルーチンは、エンジン22の運転停止の要求がなされたとき、例えばバッテリ50の残容量(SOC)が充電不要な所定残容量以上で要求動力がエンジン停止用に設定されたエンジン停止動力未満になったときや図示しないモータ走行スイッチを運転者が操作したときなどに実行される。   Next, the operation of the hybrid vehicle 20 of the embodiment thus configured, particularly the operation when stopping the operation of the engine 22 will be described. FIG. 3 is a flowchart showing an example of an engine stop time drive control routine executed by the hybrid electronic control unit 70. In the engine stop drive control routine of FIG. 3, when a request to stop the operation of the engine 22 is made, for example, the remaining capacity (SOC) of the battery 50 is greater than a predetermined remaining capacity that does not require charging, and the required power is set for engine stop. It is executed when the engine stop power becomes less than or when a driver operates a motor travel switch (not shown).

エンジン停止時駆動制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット70のCPU72は、まず、エンジン22の運転を停止するエンジン停止指令をエンジンECU24に送信すると共に(ステップS100)、アクセルペダルポジションセンサ84からのアクセル開度Accやブレーキペダルポジションセンサ86からのブレーキペダルポジションBP,車速センサ88からの車速V,エンジン22の回転数Ne,クランクシャフト26のクランク角CA,モータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2,バッテリ50の入出力制限Win,Woutなど制御に必要なデータを入力する処理を実行する(ステップS110)。ここで、エンジン22の回転数Neは、クランクポジションセンサ140により検出されたクランクポジションに基づいて算出されたものをエンジンECU24から通信により入力するものとし、クランク角CAは、クランクポジションセンサ140により検出されたクランクポジションを基準角度からの角度として算出されたものをエンジンECU24から通信により入力するものとした。また、モータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2は、回転位置検出センサ43,44により検出されるモータMG1,MG2の回転子の回転位置に基づいて計算されたものをモータECU40から通信により入力するものとした。さらに、バッテリ50の入出力制限Win,Woutは、温度センサ51により検出されたバッテリ50の電池温度Tbとバッテリ50の残容量(SOC)とに基づいて設定されたものをバッテリECU52から通信により入力するものとした。なお、エンジン停止指令を受信したエンジンECU24は、燃料噴射制御や点火制御を停止してエンジン22の運転を停止する。   When the engine stop drive control routine is executed, the CPU 72 of the hybrid electronic control unit 70 first transmits an engine stop command for stopping the operation of the engine 22 to the engine ECU 24 (step S100), and an accelerator pedal position sensor. Accelerator opening degree Acc from 84, brake pedal position BP from brake pedal position sensor 86, vehicle speed V from vehicle speed sensor 88, rotation speed Ne of engine 22, crank angle CA of crankshaft 26, rotation speed of motors MG1, MG2. A process of inputting data necessary for control, such as Nm1, Nm2, and input / output limits Win and Wout of the battery 50, is executed (step S110). Here, the rotational speed Ne of the engine 22 is assumed to be input from the engine ECU 24 by communication from the crank position detected by the crank position sensor 140, and the crank angle CA is detected by the crank position sensor 140. The calculated crank position as an angle from the reference angle is input from the engine ECU 24 by communication. Further, the rotational speeds Nm1 and Nm2 of the motors MG1 and MG2 are input from the motor ECU 40 by communication from those calculated based on the rotational positions of the rotors of the motors MG1 and MG2 detected by the rotational position detection sensors 43 and 44. It was supposed to be. Further, the input / output limits Win and Wout of the battery 50 are set based on the battery temperature Tb of the battery 50 detected by the temperature sensor 51 and the remaining capacity (SOC) of the battery 50 from the battery ECU 52 by communication. To do. The engine ECU 24 that has received the engine stop command stops the fuel injection control and the ignition control and stops the operation of the engine 22.

こうしてデータを入力すると、入力したアクセル開度AccやブレーキペダルポジションBP,車速Vに基づいて車両に要求されるトルクとして駆動輪63a,63bに連結された駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力すべき要求トルクTr*を設定する(ステップS120)。要求トルクTr*は、実施例では、アクセル開度AccやブレーキペダルポジションBP,車速V,要求トルクTr*の関係を予め定めて要求トルク設定用マップとしてROM74に記憶しておき、アクセル開度AccやブレーキペダルポジションBP,車速Vが与えられると記憶したマップから対応する要求トルクTr*を導出して設定するものとした。図4に要求トルク設定用マップの一例を示す。続いて、入力したエンジン22の回転数Neが予め定められた閾値Nrefより小さいか否かを判定し(ステップS130)、回転数Neが閾値Nrefより小さくないと判定されたときには、エンジン22の回転数Neに基づいてモータMG1から出力すべきトルク指令Tm1*を設定する(ステップS140)。モータMG1のトルク指令Tm1*とエンジン22の回転数Neとの関係の一例を図5(a)および図5(b)に示す。図示するように、ステップS140において、トルク指令Tm1*は、共振現象を生じさせるエンジン22の回転領域(共振帯)を素早く通過してエンジン22の回転をスムーズに引き下げるよう設定される。ここで、閾値Nrefは、共振帯の下限の回転数よりも低い回転数として設定される。   When the data is input in this way, it should be output to the ring gear shaft 32a as the drive shaft connected to the drive wheels 63a and 63b as the torque required for the vehicle based on the input accelerator opening Acc, brake pedal position BP, and vehicle speed V. The required torque Tr * is set (step S120). In the embodiment, the required torque Tr * is stored in the ROM 74 as a required torque setting map by predetermining the relationship between the accelerator opening Acc, the brake pedal position BP, the vehicle speed V, and the required torque Tr *. When the brake pedal position BP and the vehicle speed V are given, the corresponding required torque Tr * is derived and set from the stored map. FIG. 4 shows an example of the required torque setting map. Subsequently, it is determined whether or not the input rotational speed Ne of the engine 22 is smaller than a predetermined threshold value Nref (step S130). When it is determined that the rotational speed Ne is not smaller than the threshold value Nref, the engine 22 rotates. Based on the number Ne, a torque command Tm1 * to be output from the motor MG1 is set (step S140). An example of the relationship between the torque command Tm1 * of the motor MG1 and the rotational speed Ne of the engine 22 is shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b). As shown in the figure, in step S140, the torque command Tm1 * is set so as to quickly pass through the rotation region (resonance band) of the engine 22 causing the resonance phenomenon and smoothly reduce the rotation of the engine 22. Here, the threshold value Nref is set as a rotational speed lower than the rotational speed at the lower limit of the resonance band.

こうしてモータMG1のトルク指令Tm1*を設定すると、設定したトルク指令Tm1*と要求トルクTr*と動力分配統合機構30のギヤ比ρと減速ギヤ35のギヤ比Grとに基づいて要求トルクTr*をリングギヤ軸32aに出力するためにモータMG2から出力すべきトルクの仮の値である仮モータトルクTm2tmpを次式(1)により設定し(ステップS160)、モータMG2のトルク制限Tmin,Tmaxを次式(2)および式(3)により計算すると共に(ステップS170)、設定した仮トルクTm2tmpを次式(4)によりトルク制限Tmin,Tmaxで制限してモータMG2のトルク指令Tm2*を設定する(ステップS180)。モータMG1からのトルクによりエンジン22の回転数Neを引き下げる際の動力分配統合機構30の回転要素を力学的に説明するための共線図の一例を図6に示す。図中、左のS軸はモータMG1の回転数Nm1であるサンギヤ31の回転数を示し、C軸はエンジン22の回転数Neであるキャリア34の回転数を示し、R軸はモータMG2の回転数Nm2を減速ギヤ35のギヤ比Grで除したリングギヤ32の回転数Nrを示す。S軸上の矢印は、エンジン22の回転数Neを引き下げるためにモータMG1から出力するトルクを示し、R軸上の2つの矢印は、モータMG1から出力されたトルクがリングギヤ軸32aに作用するトルクとモータMG2から出力されるトルクが減速ギヤ35を介してリングギヤ軸32aに作用するトルクを示す。なお、式(1)は、この共線図から容易に導き出すことができる。   When the torque command Tm1 * of the motor MG1 is set in this way, the required torque Tr * is set based on the set torque command Tm1 *, the required torque Tr *, the gear ratio ρ of the power distribution and integration mechanism 30, and the gear ratio Gr of the reduction gear 35. A temporary motor torque Tm2tmp, which is a temporary value of torque to be output from the motor MG2 to be output to the ring gear shaft 32a, is set by the following equation (1) (step S160), and torque limits Tmin and Tmax of the motor MG2 are expressed by the following equations: While calculating by (2) and formula (3) (step S170), the set temporary torque Tm2tmp is limited by the torque limits Tmin and Tmax by the following formula (4), and the torque command Tm2 * of the motor MG2 is set (step) S180). FIG. 6 shows an example of a collinear diagram for dynamically explaining the rotational elements of the power distribution and integration mechanism 30 when the rotational speed Ne of the engine 22 is reduced by the torque from the motor MG1. In the figure, the left S-axis indicates the rotation speed of the sun gear 31 that is the rotation speed Nm1 of the motor MG1, the C-axis indicates the rotation speed of the carrier 34 that is the rotation speed Ne of the engine 22, and the R-axis indicates the rotation speed of the motor MG2. The rotational speed Nr of the ring gear 32 obtained by dividing the number Nm2 by the gear ratio Gr of the reduction gear 35 is shown. The arrow on the S axis indicates the torque output from the motor MG1 to reduce the rotational speed Ne of the engine 22, and the two arrows on the R axis indicate the torque that the torque output from the motor MG1 acts on the ring gear shaft 32a. The torque output from the motor MG2 indicates the torque acting on the ring gear shaft 32a via the reduction gear 35. Equation (1) can be easily derived from this alignment chart.

Tm2tmp=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr (1)
Tmin=(Win-Tm1*・Nm1)/Nm2 (2)
Tmax=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2 (3)
Tm2*=max(min(Tm2tmp,Tmax),Tmin) (4)
Tm2tmp = (Tr * + Tm1 * / ρ) / Gr (1)
Tmin = (Win-Tm1 * ・ Nm1) / Nm2 (2)
Tmax = (Wout-Tm1 * ・ Nm1) / Nm2 (3)
Tm2 * = max (min (Tm2tmp, Tmax), Tmin) (4)

こうしてモータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*を設定すると、設定したトルク指令Tm1*,Tm2*をモータECU40に送信する(ステップS190)。トルク指令Tm1*,Tm2*を受信したモータECU40は、トルク指令Tm1*でモータMG1が駆動されると共にトルク指令Tm2*でモータMG2が駆動されるようインバータ41,42のスイッチング素子のスイッチング制御を行う。そして、エンジン回転数Neが値0か否かを判定する(ステップS200)。いま、ステップS130でエンジン22の回転数Neが閾値Nrefより小さくないと判定したときを考えているから、ステップS200で回転数Neは値0ではないと判定し、ステップS110に戻って処理を繰り返す。   When the torque commands Tm1 * and Tm2 * for the motors MG1 and MG2 are thus set, the set torque commands Tm1 * and Tm2 * are transmitted to the motor ECU 40 (step S190). The motor ECU 40 that receives the torque commands Tm1 * and Tm2 * performs switching control of the switching elements of the inverters 41 and 42 so that the motor MG1 is driven by the torque command Tm1 * and the motor MG2 is driven by the torque command Tm2 *. . Then, it is determined whether or not the engine speed Ne is 0 (step S200). Now, since it is considered that it is determined in step S130 that the rotational speed Ne of the engine 22 is not smaller than the threshold value Nref, it is determined in step S200 that the rotational speed Ne is not 0, and the process returns to step S110 to repeat the process. .

このような処理を繰り返すうちに、ステップS130でエンジン22の回転数Neが閾値Nref以下に至ったと判定したときには、エンジン22のクランクシャフト26の回転が停止したときにタイミングロータ142の基準位置が次回のエンジン22の始動に適した所定の目標停止範囲内に位置するようステップS110で入力したエンジン22の回転数Neとクランク角CAとに基づいてモータMG1のトルク指令Tm1*を設定し(ステップS150)、設定したトルク指令Tm1*を用いてステップS160〜S200の処理を実行する。ここで、実施例のステップS150では、エンジン22の回転数Neが閾値Nref以下に至ってから所定時間内にタイミングロータ142の基準位置を目標停止範囲内に停止させるためのトルク指令Tm1*とクランク角CAとの関係を予め定めてトルク指令設定用マップとしてROM74に記憶しておき、クランク角CAが与えられると記憶したマップから対応するトルク指令Tm1*を導出して設定するものとした。また、目標停止範囲は、エンジン22を始動する際にクランクポジションセンサ140を構成するタイミングロータ142の基準位置(欠歯)の迅速な検出を可能とする停止位置CAp*を含む所定範囲、即ち停止位置CAp*からそれよりも所定角度ΔCA(例えば、20°〜40°)だけ手前の位置までの範囲とされる。なお、停止位置CAp*については後述する。そして、エンジン22の回転数Neが値0になるまで上述の処理を繰り返し、ステップS200で回転数Neが値0と判定されると、エンジン停止時駆動制御ルーチンを終了する。このようにクランク角CAに基づいてモータMG1のトルク指令Tm1*に設定して駆動することにより、エンジン22を所定の目標停止位置近傍に停止させることができる。エンジン22を停止する際のエンジン22の回転数NeやモータMG1のトルクTm1に対するクランク角CAの時間変化の様子の一例を図5(c)に示す。   If it is determined in step S130 that the rotational speed Ne of the engine 22 has become equal to or less than the threshold value Nref while repeating such processing, the reference position of the timing rotor 142 is set next time when the rotation of the crankshaft 26 of the engine 22 is stopped. Torque command Tm1 * of motor MG1 is set based on engine speed Ne and crank angle CA input in step S110 so as to be within a predetermined target stop range suitable for starting the engine 22 (step S150). ), The processing of steps S160 to S200 is executed using the set torque command Tm1 *. Here, in step S150 of the embodiment, the torque command Tm1 * and the crank angle for stopping the reference position of the timing rotor 142 within the target stop range within a predetermined time after the rotation speed Ne of the engine 22 reaches the threshold value Nref or less. The relationship with CA is determined in advance and stored in the ROM 74 as a torque command setting map, and when the crank angle CA is given, the corresponding torque command Tm1 * is derived and set from the stored map. Further, the target stop range is a predetermined range including a stop position CAp * that enables quick detection of the reference position (missing tooth) of the timing rotor 142 constituting the crank position sensor 140 when the engine 22 is started, that is, the stop The range is from the position CAp * to a position before this by a predetermined angle ΔCA (for example, 20 ° to 40 °). The stop position CAp * will be described later. The above-described processing is repeated until the rotational speed Ne of the engine 22 reaches a value of 0. When the rotational speed Ne is determined to be a value of 0 in step S200, the engine stop time drive control routine is terminated. Thus, by setting and driving the torque command Tm1 * of the motor MG1 based on the crank angle CA, the engine 22 can be stopped near the predetermined target stop position. FIG. 5C shows an example of how the crank angle CA changes with time relative to the rotational speed Ne of the engine 22 and the torque Tm1 of the motor MG1 when the engine 22 is stopped.

次に、図7を参照しながら、エンジン22を始動する際にクランクポジションセンサ140を構成するタイミングロータ142の基準位置(欠歯)の迅速な検出を可能とする停止位置CAp*の設定手順について説明する。図7は、モータMG1によりエンジン22をクランキングして始動させる際にクランク角CAが変化する様子の一例を示す説明図である。エンジン22の始動指示がなされたのに伴って時刻t0にモータMG1によるクランキングが開始されると、図7に示すように、クランクシャフト26の回転と共にクランク角CAが変化していくことになるが、クランクシャフト26の回転開始直後には電磁ピックアップ144からの信号へのノイズの重畳等を考慮してクランクポジションセンサ140からの整形波をマスクすることが好ましい。また、クランク角CAを検出するに際しては、主にクランクポジションセンサ140とエンジンECU24との間の通信遅れからなる制御遅れを考慮する必要がある。従って、時刻t0にモータMG1によるエンジン22のクランキングが開始された後、クランクポジションセンサ140からの整形波をマスクする時間(例えば、100〜200msec、以下「マスク時間」という)が経過し(時刻t1)、更に制御遅れに相当する時間(以下「制御遅れ時間」という)が経過した時刻t2になって初めてタイミングロータ142基準位置(欠歯)を精度よく検出できるようになる。即ち、エンジン22のクランキングが開始された時刻t0から時刻t2までの時間は、タイミングロータ142の基準位置(欠歯)の検出に要求される準備時間となる。また、実施例のクランクポジションセンサ140を用いた場合、タイミングロータ142の基準位置(欠歯)は、タイミングロータ142の欠歯と当該欠歯の回転方向下流側の一つの歯が電磁ピックアップ144の検知部を通過した段階で検出される。従って、タイミングロータ142が最低でも欠歯の角度(実施例では30°)と1歯分の角度(実施例では10°)との和である角度αだけ回転しないと、タイミングロータ142の基準位置(欠歯)を検出できないことになる。この結果、時刻t0にモータMG1によるエンジン22のクランキングが開始された後、上記マスク時間と制御遅れ時間との和である準備時間が経過し(時刻t2)、さらにモータMG1によるエンジン22のクランキングに伴ってタイミングロータ142(クランクシャフト26)が上記角度αだけ回転するのに要する時間が経過した時刻t3が、タイミングロータ142の基準位置(欠歯)を精度よく検出可能な最も早いタイミングとなる。これらを踏まえて、実施例では、モータMG1によるエンジン22のクランキングに伴って上記マスク時間中にタイミングロータ142が回転する角度βと上記制御遅れ時間中にタイミングロータ142が回転する角度γとを実験・解析により求めた上で、360°CAから角度αと角度βと角度γとの和を減じた値を停止位置CAp*として定めている。これにより、クランクシャフト26の回転が停止したときに、タイミングロータ142の基準位置である欠歯が常に停止位置CAp*からそれよりも所定角度ΔCAだけ手前の位置までの目標停止範囲内にあるようにすれば、例えば、図7において破線で示すように、タイミングロータ142の欠歯が停止位置CAp*よりも大幅に手前に位置する状態でクランクシャフト26が停止した場合に比べて、精度よく速やかに(図7の例では、時間(t5−t3)だけ早く)タイミングロータ142の基準位置(欠歯)を検出することが可能となる。そして、このようにタイミングロータ142の基準位置(欠歯)を迅速に検出することでエンジン22の始動時間を短縮することが可能となる。また、実施例のハイブリッド自動車20では、エンジン22の運転停止時にクランクシャフト26(タイミングロータ142の基準位置)が概ね同一の位置にあることになるので、例えば、エンジン22の始動に際して燃料噴射の開始時におけるクランクシャフト26の回転数Neを概ね一定にすることができ、エンジン22の始動を安定して実行することが可能となる。   Next, referring to FIG. 7, a procedure for setting a stop position CAp * that enables quick detection of the reference position (missing teeth) of the timing rotor 142 constituting the crank position sensor 140 when the engine 22 is started. explain. FIG. 7 is an explanatory diagram showing an example of how the crank angle CA changes when the engine 22 is cranked and started by the motor MG1. When cranking by the motor MG1 is started at time t0 as the engine 22 is instructed to start, the crank angle CA changes as the crankshaft 26 rotates as shown in FIG. However, it is preferable to mask the shaped wave from the crank position sensor 140 immediately after the rotation of the crankshaft 26 is taken into consideration in consideration of noise superimposed on the signal from the electromagnetic pickup 144. Further, when detecting the crank angle CA, it is necessary to consider a control delay mainly consisting of a communication delay between the crank position sensor 140 and the engine ECU 24. Accordingly, after cranking of the engine 22 by the motor MG1 is started at the time t0, a time for masking the shaped wave from the crank position sensor 140 (for example, 100 to 200 msec, hereinafter referred to as “mask time”) elapses (time t1) The timing rotor 142 reference position (missing tooth) can be accurately detected only at time t2 when a time corresponding to the control delay (hereinafter referred to as “control delay time”) has elapsed. That is, the time from the time t0 when the cranking of the engine 22 is started to the time t2 is a preparation time required for detecting the reference position (missing tooth) of the timing rotor 142. Further, when the crank position sensor 140 of the embodiment is used, the reference position (missing tooth) of the timing rotor 142 is such that the missing tooth of the timing rotor 142 and one tooth on the downstream side in the rotation direction of the missing tooth are the electromagnetic pickup 144. It is detected when it passes through the detector. Therefore, if the timing rotor 142 does not rotate at least by the angle α which is the sum of the angle of the missing tooth (30 ° in the embodiment) and the angle of one tooth (10 ° in the embodiment), the reference position of the timing rotor 142 (Missing teeth) cannot be detected. As a result, after cranking of the engine 22 by the motor MG1 is started at time t0, a preparation time that is the sum of the mask time and the control delay time elapses (time t2), and further, the cranking of the engine 22 by the motor MG1 is performed. The time t3 when the time required for the timing rotor 142 (crankshaft 26) to rotate by the angle α with the ranking has elapsed is the earliest timing at which the reference position (missing tooth) of the timing rotor 142 can be detected with high accuracy. Become. Based on these, in this embodiment, the angle β at which the timing rotor 142 rotates during the masking time and the angle γ at which the timing rotor 142 rotates during the control delay time in accordance with the cranking of the engine 22 by the motor MG1. After obtaining by experiment and analysis, a value obtained by subtracting the sum of angle α, angle β, and angle γ from 360 ° CA is determined as the stop position CAp *. As a result, when the rotation of the crankshaft 26 is stopped, the missing tooth that is the reference position of the timing rotor 142 is always within the target stop range from the stop position CAp * to a position just before the predetermined angle ΔCA. In this case, for example, as indicated by a broken line in FIG. 7, the timing rotor 142 can be accurately and quickly compared with the case where the crankshaft 26 is stopped in a state where the missing teeth of the timing rotor 142 are located in front of the stop position CAp *. In addition, it becomes possible to detect the reference position (missing tooth) of the timing rotor 142 (early (time 5-t3) in the example of FIG. 7). In addition, by quickly detecting the reference position (missing teeth) of the timing rotor 142 in this way, it is possible to reduce the start time of the engine 22. Further, in the hybrid vehicle 20 of the embodiment, the crankshaft 26 (reference position of the timing rotor 142) is substantially at the same position when the operation of the engine 22 is stopped. The rotational speed Ne of the crankshaft 26 at the time can be made substantially constant, and the engine 22 can be started stably.

以上説明した実施例のハイブリッド自動車20によれば、エンジン22の運転を停止するときに、エンジン22を始動する際のタイミングロータ142の基準位置の検出に必要なマスク時間と制御遅れ時間とからなる準備時間内にエンジン22のクランクシャフト26が回転すると想定される角度(角度β+角度γ)とタイミングロータ142の基準位置(欠歯)を検出するのに必要な角度(角度α)との和の角度を360°CAから減じて定めた停止位置CAp*を含む所定範囲、即ち停止位置CAp*からそれよりも所定角度ΔCAだけ手前の位置までの目標停止範囲内でクランクシャフト26の回転の停止に伴ってタイミングロータ142の基準位置である欠歯が停止するようエンジン22とモータMG1,MG2とを制御するから、次にエンジン22を始動する際には、エンジン22のクランクシャフト26の回転位置を迅速に検出することができ、エンジン22の始動性を向上することができる。   According to the hybrid vehicle 20 of the embodiment described above, when the operation of the engine 22 is stopped, the mask time and the control delay time necessary for detecting the reference position of the timing rotor 142 when starting the engine 22 are comprised. The sum of the angle (angle β + angle γ) assumed to rotate the crankshaft 26 of the engine 22 within the preparation time and the angle (angle α) necessary for detecting the reference position (missing tooth) of the timing rotor 142 The rotation of the crankshaft 26 is stopped within a predetermined range including a stop position CAp * determined by subtracting the angle from 360 ° CA, that is, within a target stop range from the stop position CAp * to a position before the predetermined angle ΔCA. At the same time, the engine 22 and the motors MG1 and MG2 are controlled so that the missing tooth which is the reference position of the timing rotor 142 is stopped. When starting the engine 22, the rotational position of the crankshaft 26 of the engine 22 can be quickly detected, and the startability of the engine 22 can be improved.

ここで、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、エンジン22が「内燃機関」に相当し、動力分配統合機構30に接続された発電可能なモータMG1が「電動機」に相当し、エンジン22のクランクシャフト26のクランク角を検出するクランクポジションセンサ140が「回転位置検出手段」に相当し、エンジン22の運転を停止するときに、エンジン22の始動開始時に制御の準備に必要な準備時間内にクランクシャフト26が回転すると想定される角度(β+γ)と基準位置であるのを検出するのに必要な角度αとの和の角度だけ基準位置より前の回転位置から当該回転位置よりも所定角度ΔCAだけ前の回転位置までの目標停止範囲内でエンジン22の運転の停止に伴ってクランクシャフト26の回転が停止するよう図3のエンジン停止時駆動制御ルーチンを実行するハイブリッド用電子制御ユニット70と、エンジン22の停止指令を受信してエンジン22に対する燃料噴射制御や点火制御を停止するエンジンECU24と、トルク指令Tm1*,Tm2*に従ってモータMG1,MG2を駆動するモータECU40とが「停止時制御手段」に相当する。   Here, the correspondence between the main elements of the embodiment and the main elements of the invention described in the column of means for solving the problems will be described. In the embodiment, the engine 22 corresponds to the “internal combustion engine”, the motor MG1 capable of generating electricity connected to the power distribution and integration mechanism 30 corresponds to the “electric motor”, and the crank that detects the crank angle of the crankshaft 26 of the engine 22 is detected. The angle at which the position sensor 140 corresponds to “rotational position detecting means” and the crankshaft 26 is assumed to rotate within the preparation time required for control preparation when starting the engine 22 when the operation of the engine 22 is stopped. The target stop range from the rotational position that is the sum of (β + γ) and the angle α necessary to detect that it is the reference position to the rotational position that is a predetermined angle ΔCA before the rotational position from the rotational position that is earlier than the reference position. 3 is executed so that the rotation of the crankshaft 26 stops as the operation of the engine 22 stops. A bridging electronic control unit 70, an engine ECU 24 that receives a stop command for the engine 22 and stops fuel injection control and ignition control for the engine 22, and a motor ECU 40 that drives the motors MG1 and MG2 in accordance with the torque commands Tm1 * and Tm2 *. And correspond to “stop-time control means”.

ただし、「内燃機関」としては、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関に限定されるものではなく、水素エンジンなど如何なるタイプの内燃機関であっても構わない。「電動機」としては、動力分配統合機構30に接続された発電可能なモータMG1に限定されるものではなく、スタータモータなど内燃機関の出力軸にトルクを出力可能なものであれば如何なる電動機でも構わない。「回転位置検出手段」としては、エンジン22のクランクシャフト26のクランク角を検出するクランクポジションセンサ140に限定されるものではなく、所定の回転位置を基準位置として内燃機関の出力軸と同期して回転する回転体の基準位置からの回転量に基づいて出力軸の回転位置を検出するものであれば如何なるものでも構わない。「停止時制御手段」としては、内燃機関の始動開始時に制御の準備に必要な準備時間内に内燃機関の出力軸が回転すると想定される角度と基準位置であるのを検出するのに必要な角度との和の角度だけ基準位置より前の回転位置から回転位置よりも所定角度だけ前の回転位置までの範囲内で内燃機関の運転の停止に伴って出力軸の回転が停止するよう内燃機関と電動機とを制御するものであれば、単一の電子制御ユニットといったようなハイブリッド用電子制御ユニット70とエンジンECU24とモータECU40との組み合わせ以外の如何なるものでも構わない。なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための最良の形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。   However, the “internal combustion engine” is not limited to an internal combustion engine that outputs power using a hydrocarbon-based fuel such as gasoline or light oil, and may be any type of internal combustion engine such as a hydrogen engine. The “electric motor” is not limited to the motor MG1 capable of generating electricity connected to the power distribution and integration mechanism 30, and may be any electric motor that can output torque to the output shaft of the internal combustion engine, such as a starter motor. Absent. The “rotational position detecting means” is not limited to the crank position sensor 140 that detects the crank angle of the crankshaft 26 of the engine 22, and is synchronized with the output shaft of the internal combustion engine with a predetermined rotational position as a reference position. Any device can be used as long as it detects the rotational position of the output shaft based on the amount of rotation of the rotating rotating body from the reference position. The "stop-time control means" is necessary to detect the angle and reference position where the output shaft of the internal combustion engine is supposed to rotate within the preparation time required for preparation for control when starting the internal combustion engine. The internal combustion engine so that the rotation of the output shaft stops in accordance with the stoppage of the operation of the internal combustion engine within the range from the rotational position before the reference position to the rotational position that is a predetermined angle before the rotational position by the sum of the angles. As long as it controls the motor and the electric motor, any combination other than the combination of the hybrid electronic control unit 70 such as a single electronic control unit, the engine ECU 24 and the motor ECU 40 may be used. The correspondence between the main elements of the embodiment and the main elements of the invention described in the column of means for solving the problems is the same as that of the embodiment described in the column of means for solving the problems. It is an example for specifically explaining the best mode for doing so, and does not limit the elements of the invention described in the column of means for solving the problems. In other words, the interpretation of the invention described in the column of means for solving the problem should be made based on the description of the column, and the examples are those of the invention described in the column of means for solving the problem. It is only a specific example.

以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。   The best mode for carrying out the present invention has been described with reference to the embodiments. However, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. Of course, it can be implemented in the form.

本発明は、内燃機関装置の製造産業などに利用可能である。   The present invention can be used in the manufacturing industry of internal combustion engine devices.

本発明の一実施例としてのハイブリッド自動車20の構成の概略を示す構成図である。1 is a configuration diagram showing an outline of a configuration of a hybrid vehicle 20 as an embodiment of the present invention. クランクポジションセンサ140の構成の概略を示す構成図である。2 is a configuration diagram showing an outline of a configuration of a crank position sensor 140. FIG. 実施例のハイブリッド用電子制御ユニット70により実行されるエンジン停止時駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the drive control routine at the time of an engine stop performed by the hybrid electronic control unit 70 of an Example. 要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the map for request | requirement torque setting. エンジン22を停止する際のエンジン22の回転数NeとモータMG1の出力トルクTm1と補正係数kとクランク角CAの時間変化の様子を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the mode of the rotation speed Ne of the engine 22 at the time of stopping the engine 22, the output torque Tm1 of the motor MG1, the correction coefficient k, and the crank angle CA with time. エンジン22の回転数Neを引き下げる際の動力分配統合機構30の回転要素を力学的に説明するための共線図の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the alignment chart for demonstrating dynamically the rotational element of the power distribution integration mechanism 30 at the time of reducing the rotation speed Ne of the engine. モータMG1によりエンジン22をクランキングして始動させる際にクランク角CAが変化する様子の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of a mode that the crank angle CA changes when the engine 22 is cranked and started by the motor MG1.

符号の説明Explanation of symbols

20 ハイブリッド自動車、22 エンジン、24 エンジン用電子制御ユニット(エンジンECU)、26 クランクシャフト、28 ダンパ、30 動力分配統合機構、31 サンギヤ、32 リングギヤ、32a リングギヤ軸、33 ピニオンギヤ、34 キャリア、35 減速ギヤ、40 モータ用電子制御ユニット(モータECU)、41,42 インバータ、43,44 回転位置検出センサ、50 バッテリ、51 温度センサ、52 バッテリECU、54 電力ライン、60 ギヤ機構、62 デファレンシャルギヤ、63a,63b 駆動輪、70 ハイブリッド用電子制御ユニット、72 CPU、74 ROM、76 RAM、80 イグニッションスイッチ、81 シフトレバー、82 シフトポジションセンサ、83 アクセルペダル、84 アクセルペダルポジションセンサ、85 ブレーキペダル、86 ブレーキペダルポジションセンサ、88 車速センサ、140 クランクポジションセンサ、142 タイミングロータ、144 電磁ピックアップ、MG1,MG2 モータ。   20 Hybrid Vehicle, 22 Engine, 24 Electronic Control Unit (Engine ECU) for Engine, 26 Crankshaft, 28 Damper, 30 Power Distribution Integration Mechanism, 31 Sun Gear, 32 Ring Gear, 32a Ring Gear Shaft, 33 Pinion Gear, 34 Carrier, 35 Reduction Gear 40, motor electronic control unit (motor ECU), 41, 42 inverter, 43, 44 rotational position detection sensor, 50 battery, 51 temperature sensor, 52 battery ECU, 54 power line, 60 gear mechanism, 62 differential gear, 63a, 63b Drive wheel, 70 Hybrid electronic control unit, 72 CPU, 74 ROM, 76 RAM, 80 Ignition switch, 81 Shift lever, 82 Shift position sensor, 83 Accelerator Le, 84 an accelerator pedal position sensor, 85 brake pedal, 86 a brake pedal position sensor, 88 vehicle speed sensor, 140 crank position sensor, 142 timing rotor, 144 an electromagnetic pickup, MG1, MG2 motor.

Claims (4)

内燃機関と、前記内燃機関の出力軸にトルクを出力可能な電動機と、を備える内燃機関装置であって、
所定の回転位置を基準位置として前記内燃機関の出力軸と同期して回転する回転体の該基準位置からの回転量に基づいて前記出力軸の回転位置を検出する回転位置検出手段と、
前記内燃機関の運転を停止するときに、前記内燃機関の始動開始時に制御の準備に必要な準備時間内に前記内燃機関の出力軸が回転すると想定される角度と前記基準位置であるのを検出するのに必要な角度との和の角度だけ前記基準位置より前の回転位置から該回転位置よりも所定角度だけ前の回転位置までの範囲内で前記内燃機関の運転の停止に伴って前記出力軸の回転が停止するよう前記内燃機関と前記電動機とを制御する停止時制御手段と、
を備える内燃機関装置。
An internal combustion engine device comprising: an internal combustion engine; and an electric motor capable of outputting torque to an output shaft of the internal combustion engine,
Rotation position detection means for detecting the rotation position of the output shaft based on the rotation amount from the reference position of the rotating body that rotates in synchronization with the output shaft of the internal combustion engine with a predetermined rotation position as a reference position;
When the operation of the internal combustion engine is stopped, the angle at which the output shaft of the internal combustion engine is supposed to rotate within the preparation time required for control preparation at the start of the internal combustion engine and the reference position are detected. When the operation of the internal combustion engine stops, the output is within a range from a rotational position before the reference position to a rotational position that is a predetermined angle before the rotational position by an angle that is the sum of the angles necessary for the operation. A stop-time control means for controlling the internal combustion engine and the electric motor so that the rotation of the shaft stops;
An internal combustion engine device comprising:
前記準備時間は、前記内燃機関のクランキングの開始時に外乱による影響を排除するために一時的に前記回転位置検出手段からの検出信号をマスクする時間と制御遅れによる時間との和である請求項1記載の内燃機関装置。   The preparation time is a sum of a time for temporarily masking a detection signal from the rotational position detecting means and a time for a control delay in order to eliminate the influence of disturbance at the start of cranking of the internal combustion engine. The internal combustion engine device according to 1. 請求項1または2記載の内燃機関装置であって、
前記回転位置検出手段は、前記基準位置を除いて単位角度毎に設けられた複数の歯を有する回転体を備える手段であり、
前記基準位置であるのを検出するのに必要な角度は、前記基準位置の角度と前記単位角度との和の角度である、
内燃機関装置。
An internal combustion engine device according to claim 1 or 2,
The rotational position detecting means is a means including a rotating body having a plurality of teeth provided for each unit angle except for the reference position,
The angle required to detect the reference position is the sum of the reference position angle and the unit angle.
Internal combustion engine device.
内燃機関と、前記内燃機関の出力軸にトルクを出力可能な電動機と、所定の回転位置を基準位置として前記内燃機関の出力軸と同期して回転する回転体の該基準位置からの回転量に基づいて前記出力軸の回転位置を検出する回転位置検出手段と、を備える内燃機関装置の制御方法であって、
前記内燃機関の運転を停止するときに、前記内燃機関の始動開始時に制御の準備に必要な準備時間内に前記内燃機関の出力軸が回転すると想定される角度と前記基準位置であるのを検出するのに必要な角度との和の角度だけ前記基準位置より前の回転位置から該回転位置よりも所定角度だけ前の回転位置までの範囲内で前記内燃機関の運転の停止に伴って前記出力軸の回転が停止するよう前記内燃機関と前記電動機とを制御する、
ことを特徴とする内燃機関装置の制御方法。
The amount of rotation from the reference position of the internal combustion engine, an electric motor capable of outputting torque to the output shaft of the internal combustion engine, and a rotating body that rotates in synchronization with the output shaft of the internal combustion engine with a predetermined rotational position as a reference position A rotational position detecting means for detecting a rotational position of the output shaft based on the control method,
When the operation of the internal combustion engine is stopped, the angle at which the output shaft of the internal combustion engine is supposed to rotate within the preparation time required for control preparation at the start of the internal combustion engine and the reference position are detected. When the operation of the internal combustion engine stops, the output is within a range from a rotational position before the reference position to a rotational position that is a predetermined angle before the rotational position by an angle that is the sum of the angles necessary for the operation. Controlling the internal combustion engine and the electric motor to stop the rotation of the shaft;
A control method for an internal combustion engine device.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2012026373A (en) * 2010-07-23 2012-02-09 Toyota Motor Corp Control device of internal combustion engine
US9670856B2 (en) 2012-03-23 2017-06-06 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Control apparatus for automatically restarting an internal combustion engine

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