JP2010221821A - 内燃機関の始動制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ハイブリッド車両において内燃機関を始動させるにあたり、車両振動を好適に回避する。
【解決手段】内燃機関（２００）の始動制御装置（１００）は、内燃機関の始動時に、予め設定された、クランク角と、内燃機関の脈動トルクを抑制すべくクランク軸（２０５）に付与されるべき、所定周期で正負が反転し且つ波形が正弦波状をなす制振トルクとの対応関係に基づいて、クランク角に対応する制振トルクを決定する決定手段と、クランク角が、制振トルクが負トルクから正トルクに切り替わるクランク角に最初に達した時点を基準タイミングとして、基準タイミング以前の期間において所定のベースクランキングトルクを、また基準タイミング以降の期間においてベースクランキングトルクに決定された制振トルクを加算したトルクを、夫々発電機の目標トルクとして設定する設定手段と、設定された目標トルクが出力されるように発電機を制御する制御手段とを具備する。
【選択図】図４

Description

本発明は、動力源として内燃機関と電動機とを備えるハイブリッド車両における前記内燃機関の始動制御装置の技術分野に関する。

この種の装置として、ノッキングの抑制を図るものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示されたエンジンのトルク制御装置によれば、エンジン始動後における加速時に車体振動に対して逆位相のトルクを与えることが可能な電気装置を備えるハイブリッド車両において、ノッキング抑制制御時に、エンジンに対する正のトルクの付与を増大させると共にエンジンに対する負のトルクの付与を減少させるように電気装置を制御することによって、ノッキング抑制制御に併せて、加速時の車体振動を良好に抑制することが可能であるとされている。

また、エンジンの再始動時に、停止時に膨張行程にある気筒のクランクシャフトに、スタータモータにより正転方向のトルクを与え、クランクシャフトに接続されたピストンを上昇させると共に、タイミングを遅らせて該気筒内に燃料噴射を行った後に、その混合気を燃焼させることにより、エンジンを始動するものも提案されている（例えば、特許文献２参照）。

更に、振動抑制及びエネルギ効率のいずれか一方を優先可能であるハイブリッド自動車において、例えばエンジン始動時に振動抑制が優先される場合に、ＭＧ１による制振トルクにより、エンジンのトルク脈動に起因した振動を抑制し、エンジン始動時に関わらずエネルギ効率が優先される場合に、ＭＧ１による制振トルクを「０」として車両のエネルギ効率を向上させる車両も提案されている（例えば、特許文献３参照）。

特開平２−２５６８４０号公報 特開２００７−２７０８０７号公報 特開２００８−１６２４９１号公報

内燃機関は、その低回転領域に固有の共振帯域を有している。この共振帯域は、アイドル回転領域よりも低回転側にあり、始動後に問題となる可能性は低い一方で、ゼロ回転からの回転上昇を伴う始動時には、確実に通過する。従って、始動要求に応じて内燃機関をクランキングするにあたっては、内燃機関の回転速度がこの共振帯域に滞留する期間を短縮化する対策を講じるのが望ましい。

一方、このようなクランキングに供されるクランキングトルクには、ピストンの周期的な往復運動等に起因する内燃機関の脈動トルクを抑制すべく制振トルクが加算されることがある。この制振トルクは、脈動トルクと位相が反転した波形を有するトルク、即ち一種の脈動トルクであり、上記特許文献１に開示されるように正負にオフセットを与えるにせよ、正トルク領域のピーク値から負トルク領域のピーク値まで、略周期的に変化するトルクである。クランキングトルクにこの種の制振トルクを付加することによって、脈動トルクによる振動を顕在化させることなく内燃機関を始動することが基本的には可能である。

ところが、上述したように共振帯域の早期通過を目指す場合、上記脈動トルクの抑制は必ずしも好適に作用しない。即ち、負側の制振トルクは、クランキングトルクを減少させるトルクであり、クランキング時の内燃機関の回転上昇を妨げる要因となる。

このような問題に対し、特許文献１に開示される技術は、内燃機関の始動時を前提としておらず、当該始動時に生じる上記問題を解決することはできない。また、ノッキングの抑制を図るものであるから、正トルクを増大させ負トルクを減少させる旨の技術思想を始動時に適用したところで、このように制振トルクに正側のオフセットを与えてしまえば、始動時の脈動トルクを抑制することは元より困難と言わざるを得ない。

また、特許文献２に開示される技術では、車両の制振を図るに際して燃料噴射タイミングとの協調が必要となり、クランキングのみにてこの種の問題を解決することはできず、また制御の複雑化が避け難い。

更に、特許文献３に開示された装置では、上記制振トルクの存在に言及しているだけであり、上述した問題が発生することが回避できない。

即ち、特許文献１乃至３に開示される技術思想では、共振帯域の早期通過と脈動トルクの効果的な抑制とを両立することが困難であることに起因して、内燃機関を始動させる際の車両振動が回避され難いという技術的問題点がある。

本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、ハイブリッド車両において内燃機関を始動させるにあたり、車両振動を好適に回避することが可能なハイブリッド車両の制御装置を提供することを課題とする。

上述した課題を解決するために、本発明に係る第１の内燃機関の始動制御装置は、内燃機関と、発電機と、車軸に連結された駆動軸との間でトルクの入出力が可能な電動機と、前記内燃機関のクランク軸、前記発電機の出力軸及び前記駆動軸に夫々連結された回転要素を含む相互に差動回転可能な複数の回転要素を有し、前記内燃機関と前記駆動軸及び前記発電機との間のトルクの入出力を可能とする動力分割機構とを備えたハイブリッド車両における前記内燃機関の始動制御装置であって、前記内燃機関のクランク角を特定する特定手段と、前記内燃機関の始動時に、予め設定された、前記クランク角と、前記内燃機関の脈動トルクを抑制すべく前記クランク軸に付与されるべき、所定周期で正負が反転し且つ波形が正弦波状をなす制振トルクとの対応関係に基づいて、前記特定されたクランク角に対応する前記制振トルクを決定する決定手段と、前記特定されたクランク角が、前記制振トルクが負トルクから正トルクに切り替わるクランク角に最初に達した時点を基準タイミングとして、該基準タイミング以前の期間において所定のベースクランキングトルクを、また該基準タイミング以降の期間において前記ベースクランキングトルクに前記決定された制振トルクを加算したトルクを、夫々前記発電機の目標トルクとして設定する設定手段と、前記設定された目標トルクが出力されるように前記発電機を制御することにより前記内燃機関をクランキングする制御手段とを具備することを特徴とする。

本発明に係る第１の内燃機関の始動制御装置によれば、内燃機関の始動時に、内燃機関の脈動トルクが抑制されるように、予め設定されたクランク角と制振トルクとの対応関係に基づいて、特定手段により特定されたクランク角に応じて一の制振トルクが決定される。また、制振トルクが負トルク領域から正トルク領域へと最初に切り替わる基準タイミング以前の期間については、制振トルクがクランキングトルクに加算されることがない。即ち、本発明に係る第１の内燃機関の始動制御装置によれば、内燃機関をクランキングするにあたって、制振トルクは常に正トルクから反映される。従って、クランキング初期に、負側の制振トルクによってクランキングトルクが減じられ内燃機関の回転上昇が妨げられることによって、共振帯域の通過に要する時間が長大化する事態の発生が好適に防止される。

一方で、基準タイミング以降の期間については、制振トルクがベールクランキングトルクに加算されることによって、脈動トルクの抑制が図られる。基準タイミングは、制振トルクが負トルク領域から正トルク領域へ最初に切り替わるタイミングであり、制振トルクの周期性を考えれば、最大でも１８０°ＣＡ又は３６０°ＣＡに相当する極短い時間であるから、基準タイミング以前に制振トルクの加算がキャンセルされたところで、実践上さしたる問題は生じない。即ち、本発明に係る第１の内燃機関の制御装置によれば、共振帯域の早期通過と脈動トルクの抑制との両立を図ることが可能となり、車両振動を好適に抑制することが可能となるのである。

上述した課題を解決するために、本発明に係る第２の内燃機関の始動制御装置は、内燃機関と、発電機と、車軸に連結された駆動軸との間でトルクの入出力が可能な電動機と、前記内燃機関のクランク軸、前記発電機の出力軸及び前記駆動軸に夫々連結された回転要素を含む相互に差動回転可能な複数の回転要素を有し、前記内燃機関と前記駆動軸及び前記発電機との間のトルクの入出力を可能とする動力分割機構とを備えたハイブリッド車両における前記内燃機関の始動制御装置であって、前記内燃機関のクランク角を特定する特定手段と、前記内燃機関の始動時に、予め設定された、前記クランク角と、前記内燃機関の脈動トルクを抑制すべく前記クランク軸に付与されるべき、所定周期で正負が反転し且つ波形が正弦波状をなす制振トルクとの対応関係に基づいて、前記特定されたクランク角に対応する前記制振トルクを決定する決定手段と、前記決定された制振トルクが負トルクである場合には所定のベースクランキングトルクを、また前記決定された制振トルクが正トルクである場合には前記ベースクランキングトルクに前記決定された制振トルクを加算したトルクを、夫々前記発電機の目標トルクとして設定する設定手段と、前記設定された目標トルクが出力されるように前記発電機を制御することにより前記内燃機関をクランキングする制御手段とを具備することを特徴とする。

本発明に係る第２の内燃機関の始動制御装置によれば、負側の制振トルクがクランキングトルクに反映されないため、脈動トルクの抑制に関しては、上記第１の内燃機関の始動制御装置の方が優れ得るが、上記基準タイミングを待たずとも正側の制振トルクについては常時クランキングトルクに反映される（即ち、制振トルクの反映が開始されるタイミングは、上記第１の内燃機関の始動制御装置より先んじることはあっても、遅れることがない）ため、クランキング速度の増速効果については、第１の内燃機関の始動制御装置よりも優れ得る。即ち、第２の内燃機関の始動制御装置によれば、共振帯域の早期通過に若干の重きが置かれた形となっており、共振帯域の早期通過がより促され易い点と、一定の脈動抑制効果を得ることが可能である点に鑑みれば、始動時における車両振動に係る実践上有益なる効果を有していると言えるものである。

本発明の第１実施形態に係るハイブリッド車両の構成を概念的に表してなる模式的なブロック図である。 図１の内燃機関の構成を概念的に表してなる模式的な断面図である。 図１のハイブリッド車両においてＥＣＵにより実行される第１始動制御のフローチャートである。 図３の第１始動制御において参照されるベースクランキングトルク、制振トルク及び制振トルクゲインの各設定用マップの概念図である。 本発明の第２実施形態に係る第２始動制御のフローチャートである。

本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施形態から明らかにされる。

＜発明の実施形態＞
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。

＜第１実施形態＞
＜実施形態の構成＞
始めに、図１を参照し、本発明の第１実施形態に係るハイブリッド車両１０の構成について説明する。ここに、図１は、ハイブリッド車両１０の構成を概念的に表してなる模式的なブロック図である。

図１において、ハイブリッド車両１０は、減速機構１１及び車輪１２、並びにＥＣＵ１００、エンジン２００、モータジェネレータＭＧ１、モータジェネレータＭＧ２、動力分割機構３００、ＰＣＵ５００及びバッテリ６００を備える。

減速機構１１は、エンジン２００及びモータジェネレータＭＧ２から駆動軸（符号省略）に出力された動力に応じて回転可能に構成されたギア機構であり、当該駆動軸の回転速度を所定の減速比に従って減速可能に構成されている。減速機構１１の出力軸は、ハイブリッド車両１０の車軸（符号省略）に連結されており、駆動軸の動力は、回転速度が減速された状態で、当該車軸及び当該車軸に連結された車輪１２に伝達されるように構成されている。

ＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等を備え、ハイブリッド車両１０の各部の動作全体を制御することが可能に構成された、本発明に係る「内燃機関の始動制御装置」の一例である電子制御ユニットである。ＥＣＵ１００は、ＲＯＭに格納された制御プログラムに従って、後述する第１始動制御を実行可能に構成されている。尚、ＥＣＵ１００は、本発明に係る「特定手段」、「決定手段」、「設定手段」及び「制御手段」の夫々一例として機能するように構成されており、これら各手段に係る動作は、全てＥＣＵ１００によって実行されるように構成されている。但し、本発明に係るこれら各手段の物理的、機械的及び電気的な構成はこれに限定されるものではなく、例えばこれら各手段は、複数のＥＣＵ、各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等として構成されていてもよい。

エンジン２００は、ハイブリッド車両１０の主たる動力源として機能するように構成された、本発明に係る「内燃機関」の一例たるガソリンエンジンである。エンジン２００は、気筒（不図示）内において点火装置（不図示）による点火動作を介して混合気を燃焼せしめると共に、係る燃焼による爆発力に応じて生じるピストン（不図示）の往復運動をクランク軸２０５の回転運動に変換可能に構成されている。尚、本発明に係る「内燃機関」は、燃料種別、燃料の供給態様、燃料の燃焼態様、気筒配列等を問わない各種の態様を採り得る。例えば、本実施形態に例示するガソリンエンジンに限らず、軽油を燃料とするディーゼルエンジン又はアルコールとガソリンとの混合燃料を使用可能なバイフューエルエンジン等の形態を有していてもよい。また、ガソリンエンジンであるにせよ、その気筒配列は、直列型式に限定されない。

ここで、図２を参照し、エンジン２００の詳細について説明する。ここに、図２は、エンジン２００の一断面構成を例示する模式断面図である。

図２において、エンジン２００は、気筒２０１内において燃焼室に点火プラグ（符号省略）の一部が露出してなる点火装置２０２による点火動作を介して混合気を燃焼せしめると共に、係る燃焼による爆発力に応じて生じるピストン２０３の往復運動を、コネクティングロッド２０４を介してクランク軸２０５の回転運動に変換可能に構成されている。また、クランク軸２０５の近傍には、クランク軸２０５の回転角たるクランク角を検出するためのクランクポジションセンサ２０６が設置されている。クランクポジションセンサ２０６は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出されたクランク角は、ＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で参照される構成となっている。尚、エンジン２００は、紙面と垂直な方向に４本の気筒２０１が直列に配されてなる直列４気筒エンジンであるが、個々の気筒２０１の構成は相互に等しいため、図２においては一の気筒２０１についてのみ説明を行うこととする。

エンジン２００において、外部から吸入された空気は吸気管２０７を通過し、吸気ポート２１０において、インジェクタ２１２から噴射された燃料と混合されて前述の混合気となる。燃料は、図示せぬ燃料タンクに貯留されており、図示せぬフィードポンプの作用により、図示せぬデリバリパイプを介してインジェクタ２１２に圧送供給されている。尚、燃料を噴射する噴射手段の形態は、図示するような所謂吸気ポート噴射型インジェクタの構成を採らずともよく、例えば、フィードポンプ或いは他の低圧ポンプにより圧送される燃料の圧力を更に高圧ポンプによって昇圧せしめ、高温高圧の気筒２０１内部へ燃料を直接噴射することが可能に構成された、所謂直噴インジェクタ等の形態を有していてもよい。

気筒２０１内部と吸気管２０７とは、吸気バルブ２１１の開閉によってその連通状態が制御されている。気筒２０１内部で燃焼した混合気は排気となり吸気バルブ２１１の開閉に連動して開閉する排気バルブ２１３の開弁時に排気ポート２１４を介して排気管２１５に導かれる。

一方、吸気管２０７における、吸気ポート２１０の上流側には、図示せぬクリーナを経て導かれた吸入空気に係る吸入空気量を調節するスロットルバルブ２０８が配設されている。このスロットルバルブ２０８は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されたスロットルバルブモータ２０９によってその駆動状態が制御される構成となっている。尚、スロットルバルブモータ２０９は、基本的にはドライバのアクセル操作によるアクセル開度Ｔａに応じたスロットル開度が得られるように、ＥＣＵ１００により駆動制御されるが、その駆動制御に際してドライバの意思が介在する必要はなく（無論、ドライバの意思に反することのない範囲である）、言わば自動的にスロットル開度を調整することも可能である。即ち、スロットルバルブ２０９は、一種の電子制御式スロットルバルブとして構成されている。

排気管２１５には、三元触媒２１６が設置されている。三元触媒２１６は、アルミナ等の塩基性担体に白金等の貴金属を担持すると共に排気管２１５の径方向に沿った断面がハニカム状をなし、排気中のＮＯｘ（窒素酸化物）の還元反応と、排気中のＣＯ（一酸化炭素）及びＨＣ（炭化水素）の酸化反応とを略同時に進行させることにより排気を浄化可能に構成された触媒コンバータである。

また、排気管２１５には、エンジン２００の排気空燃比を検出可能に構成された空燃比センサ２１７が設置されている。空燃比センサ２１７は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された排気空燃比は、ＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で参照される構成となっている。更に、気筒２０１を収容するシリンダブロックに設置されたウォータジャケットには、エンジン２００を冷却するために循環供給される冷却水（ＬＬＣ）に係る冷却水温を検出するための水温センサ２１８が配設されている。水温センサ２１８は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された冷却水温は、ＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で参照される構成となっている。

図１に戻り、モータジェネレータＭＧ１は、バッテリ６００を充電するための或いはモータジェネレータＭＧ２に電力を供給するための発電機として、更にはエンジン２００の動力をアシストする電動機として機能するように構成された電動発電機であり、本発明に係る「発電機」の一例である。

モータジェネレータＭＧ２は、エンジン２００の動力をアシストする電動機として、或いはバッテリ５００を充電するための発電機として機能するように構成された電動発電機であり、本発明に係る「電動機」の一例である。尚、これらモータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２は、例えば同期電動発電機として構成され、外周面に複数個の永久磁石を有するロータと、回転磁界を形成する三相コイルが巻回されたステータとを備える。但し、他の形式のモータジェネレータであっても構わない。

動力分割機構３００は、エンジン２００の動力をＭＧ１及び駆動軸へ分配することが可能に構成された遊星歯車機構である。尚、動力分割機構３００の構成は公知の各種態様を採り得るため、ここではその詳細な説明を省略するが、簡略的に説明すると、動力分割機構３００は、中心部に設けられたサンギアと、サンギアの外周に同心円状に設けられたリングギアと、サンギアとリングギアとの間に配置されてサンギアの外周を自転しつつ公転する複数のピニオンギアと、クランク軸２０５の端部に結合され、各ピニオンギアの回転軸を軸支するプラネタリキャリアとを備える。

このサンギアは、サンギア軸を介してＭＧ１のロータ（符合は省略）に結合され、リングギアは、リングギア軸を介してＭＧ２の不図示のロータに結合されている。リングギア軸は、車軸と連結されており、ＭＧ２が発する動力は、リングギア軸を介して車軸へと伝達され、同様に車軸を介して伝達される車輪１２からの駆動力は、リングギア軸を介してＭＧ２に入力される。係る構成の下、動力分割機構３００により、エンジン２００が発する動力は、プラネタリキャリアとピニオンギアとによってサンギア及びリングギアに伝達され、エンジン２００の動力が２系統に分割される。この際、サンギアに伝達される動力によって、モータジェネレータＭＧ１が正回転側に駆動されると、モータジェネレータＭＧ１により発電が行われる構成となっている。

ＰＣＵ５００は、バッテリ６００から取り出した直流電力を交流電力に変換して、モータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２に供給すると共に、モータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２によって発電された交流電力を直流電力に変換してバッテリ６００に供給可能に構成された不図示のインバータ等を含み、バッテリ６００と各モータジェネレータとの間の電力の入出力を、或いは各モータジェネレータ相互間の電力の入出力（即ち、この場合、バッテリ６００を介さずに各モータジェネレータ相互間で電力の授受が行われる）を制御することが可能に構成された電力制御ユニットである。ＰＣＵ５００は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、ＥＣＵ１００によってその動作が制御される構成となっている。

バッテリ６００は、モータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２を力行するための電力に係る電力供給源として機能することが可能に構成された充電可能な蓄電池である。

＜実施形態の動作＞
このような構成を有するハイブリッド車両１０では、エンジン２００の始動要求時に、クランク軸２０５に対するモータジェネレータＭＧ１を使用したクランキングトルクの付与により、クランキングが実行される。このクランキング動作は、ＥＣＵ１００により実行される第１始動制御により好適に制御される。ここで、図３を参照し、第１始動制御の詳細について説明する。ここに、図３は、第１始動制御のフローチャートである。

図３において、ＥＣＵ１００は、先ずエンジン２００の始動要求が有るか否かを判別する（ステップＳ６１）。始動要求が無いと判別された場合（ステップＳ６１:ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、ステップＳ６１を繰り返し実行する。一方、始動要求が有る場合（ステップＳ６１：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、ＭＧ１から供給すべきクランキングトルクＴｍ１を、下記（１）式に従って算出する（ステップＳ６２）。尚、式（１）に示すように、ステップＳ６２において設定されるクランキングトルクＴｍ１は、Ｔｍｃと等しい。ステップＳ６２においては、この算出されたクランキングトルクＴｍ１をトルク指令値として、モータジェネレータＭＧ１が駆動制御される。その結果、エンジン２００のクランキングが開始される。

Ｔｍ１＝Ｔｍｃ＋Ｔｖ×Ｇ×０・・・（１）

係る（１）式において、Ｔｍｃはベースクランキングトルクを、Ｔｖは制振トルクを、またＧは制振トルクゲインを夫々表す。ステップＳ６２を実行するにあたり、ＥＣＵ１００は、これらを、夫々ＲＯＭに格納されたマップを参照して設定する。ここで、図４を参照し、ベースクランキングトルクＴｍｃ、制振トルクＴｖ及び制振トルクゲインＧの各々に対応するマップについて説明する。ここに、図４は、各マップの概念図である。

図４において、図４（ａ）、図４（ｂ）及び図４（ｃ）は、夫々ベースクランキングトルク設定マップ、制振トルク設定マップ及び制振トルクゲイン設定マップを表している。

図４（ａ）において、ベースクランキングトルク設定マップは、縦軸にベースクランキングトルクＴｍｃ、横軸に経過時間Ｔｐａｓｓ（即ち、始動入力時点を基準とする経過時間である）を表したマップである。図示するように、ベースクランキングトルクＴｍｃは、経過時間ｔ１に相当する時刻において立ち上がり、最大値Ｔｍｃ１を採る。その後、経過時間ｔ２に相当する時刻まで最大値Ｔｍｃ１が維持された後、Ｔｍｃ２まで減少する。経過時間ｔ３に相当する時刻までこのＴｍｃ２が維持されると、ベースクランキングトルクＴｍｃは、ゼロまで減少制御される。ベースクランキングトルク設定マップには、図４（ａ）に例示される関係が数値化された状態で記述されており、ＥＣＵ１００は、内蔵タイマにより計測される、始動入力が生じた時点からの経過時間Ｔｐａｓｓに応じて、該当するベースクランキングトルクＴｍｃを設定する構成となっている。

図４（ｂ）において、制振トルク決定マップは、縦軸に制振トルクＴｖ、横軸にクランク角を表したマップである。制振トルクＴｖは、予め実験的に、或いは経験的に、理論的に又はシミュレーション等に基づいて、エンジン２００のクランク角に対応付ける形で、エンジン２００の脈動トルクを抑制し得るように定められており、脈動トルクと位相が反転した、図示正弦波状の波形を有している。即ち、制振トルクＴｖは、３６０°ＣＡを一周期として、１８０°ＣＡ毎に正負が入れ替わる構成となっている。尚、クランク角０°ＣＡとは、一の気筒２０１の圧縮上死点（即ち、膨張行程開始点）に対応している。制振トルク設定マップには、図４（ｂ）に例示される関係が数値化された状態で記述されており、ＥＣＵ１００は、クランクポジションセンサ２０６により検出されるクランク角に応じて、該当する制振トルクＴｖを設定する構成となっている。

図４（ｃ）において、制振トルクゲイン設定マップは、縦軸に制振トルクゲインＴｇ、横軸にエンジン２００の機関回転速度Ｎｅを表したマップである。制振トルクゲインＧは、機関回転速度Ｎｅが、予め実験的に、或いは経験的に、理論的に又はシミュレーション等に基づいて、ハイブリッド車両１０における始動時の制振を図る上で制振トルクＴｖの付加が必要であると定められた範囲にある場合に付加されるように設定されている。制振トルクゲイン設定マップには、図４（ｃ）に例示される関係が数値化された状態で記述されており、ＥＣＵ１００は、機関回転速度Ｎｅに応じて、該当する制振トルクゲインＧを設定する構成となっている。

図３に戻り、ベースクランキングトルクＴｍｃによるクランキングが開始されると、ＥＣＵ１００は、クランク角が、最初の０°ＣＡを超えたか否かを判別する（ステップＳ６３）。図４（ｂ）を見れば明らかなように、０°ＣＡとは、制振トルクＴｖが負トルクから正トルクへと切り替わるタイミング（即ち、本発明に係る「基準タイミング」に相当する）を規定するクランク角である。尚、本実施形態では、クランク角は、０°ＣＡ〜３６０°ＣＡの範囲で繰り返し検出されるものとする。クランク角が最初の０°ＣＡを超えていない場合（ステップＳ６３：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、ステップＳ６２を繰り返し実行し、ベースクランキングトルクＴｍｃをクランキングトルクＴｍ１としてモータジェネレータＭＧ１の制御を継続する。

一方、クランク角が最初の０°ＣＡを超えた場合（ステップＳ６３：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、下記（２）式に従ってクランキングトルクＴｍ１を設定し、モータジェネレータＭＧ１を駆動制御する（ステップＳ６４）。

Ｔｍ１＝Ｔｍｃ＋Ｔｖ×Ｇ・・・（２）

即ち、ステップＳ６４では、制振トルクゲインＧを乗じられた制振トルクＴｖをベースクランキングトルクＴｍｃに加算することによりクランキングトルクＴｍ１が算出される。ここで、０°ＣＡにおいて、制振トルクＴｖは正トルクに切り替わるため、ベースクランキングトルクＴｍｃに対する制振トルクＴｖの加算は、常にクランキングトルクＴｍ１がベースクランキングトルクＴｍｃよりも増加するタイミングで開始される。上記（２）式に従ったクランキングトルクＴｍ１の制御が開始されると、ＥＣＵ１００は、エンジン始動が完了したか否かを判別し（ステップＳ６５）、エンジン２００が未だ始動未完了状態であれば（ステップＳ６５；ＮＯ）、ステップＳ６４を繰り返し実行すると共に、エンジン２００の始動が完了した場合には（ステップＳ６５：ＹＥＳ）、処理をステップＳ６１に戻して一連の処理を繰り返す。

以上説明したように、本実施形態に係る第１始動制御によれば、制振トルクＴｖが常に正トルク側から加算されるため、クランキング初期において、クランキングトルクＴｍ１がベースクランキングトルクＴｍｃ未満に低下することが防止される。言い換えれば、制振トルクＴｖの加算は、クランキング速度の増速を促すように開始される。このため、クランキング初期において、クランキングトルクＴｍ１がベースクランキングトルクＴｍｃに対し減少することにより望ましいクランキング速度が得られないことに起因して、エンジン２００の共振帯域（例えば、４００〜７００ｒｐｍ程度）を通過するのに要する時間が長大化する懸念が払拭される。

一方で、制振トルクＴｖは、３６０°ＣＡを周期とするから、制振トルクＴｖの付加が禁止される期間は、最大で３６０°ＣＡに相当する時間範囲に限定される。このため、脈動トルクによるハイブリッド車両１０の制振性の悪化は、実践上問題となる程度には顕在化しない。即ち、本実施形態によれば、エンジン２００を始動させるにあたっての共振帯域の早期通過と、脈動トルクの抑制とを好適に両立することが可能となるのである。

＜第２実施形態＞
次に、図５を参照し、本発明の第２実施形態として、ＥＣＵ１００により実行される第２始動制御について説明する。ここに、図５は、第２始動制御のフローチャートである。尚、第２実施形態に係るハイブリッド車両の構成は、第１実施形態に係るハイブリッド車両１０と同一であり、ここではその説明を省略することとする。また、同図において、図３と重複する箇所には、同一の符合を付してその説明を適宜省略することとする。

図５において、ＥＣＵ１００は、エンジン２００の始動要求が有るか否かを判別する（ステップＳ６１）。始動要求が有ると判別された場合（ステップＳ６１：ＹＥＳ）、図４（ｂ）に例示した制振トルク決定マップに基づいて、現時点のクランク角に対応する制振トルクＴｖが正トルクか否かを判別する（ステップＳ７２）。制振トルクＴｖが正トルクでない場合（ステップＳ７２：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、第１実施形態と同様にクランキングトルクＴｍ１をベースクランキングトルクＴｍｃに設定する（ステップＳ６２）。一方、制振トルクＴｖが正トルクである場合（ステップＳ７２：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、第１実施形態と同様に、クランキングトルクＴｍ１に制振トルクＴｖを反映させる（ステップＳ６４）。

このように、本実施形態の第２始動制御によれば、制振トルクＴｖが正トルク側のみ反映されるため、エンジン２００の始動時にＭＧ１から供給されるクランキングトルクＴｍ１は、必ずベースクランキングトルクＴｍｃ以上となる。このため、クランキング過程においてクランキング速度が低下することはなく、エンジン２００の共振帯を通過するのに要する時間が可及的に短縮される。一方で、正トルクのみとは言え制振トルクＴｖの加算も行われるため、本実施形態においても脈動トルク抑制効果が担保される。即ち、本実施形態においても、エンジン２００を始動させるにあたっての共振帯域の早期通過と脈動トルクの抑制とが両立され、ハイブリッド車両１０に好適な制振性を付与することが可能となるのである。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴うハイブリッド車両の始動制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

本発明は、発電機によるクランキングが可能な内燃機関を備えたハイブリッド車両に利用可能である。

１０…ハイブリッド車両、１００…ＥＣＵ、２００…エンジン、２０３…ピストン、２０５…クランク軸、２０６…クランクポジションセンサ、３００…動力分割機構、５００…ＰＣＵ、６００…バッテリ。

Claims (2)

1. 内燃機関と、発電機と、車軸に連結された駆動軸との間でトルクの入出力が可能な電動機と、前記内燃機関のクランク軸、前記発電機の出力軸及び前記駆動軸に夫々連結された回転要素を含む相互に差動回転可能な複数の回転要素を有し、前記内燃機関と前記駆動軸及び前記発電機との間のトルクの入出力を可能とする動力分割機構とを備えたハイブリッド車両における前記内燃機関の始動制御装置であって、
   前記内燃機関のクランク角を特定する特定手段と、
   前記内燃機関の始動時に、予め設定された、前記クランク角と、前記内燃機関の脈動トルクを抑制すべく前記クランク軸に付与されるべき、所定周期で正負が反転し且つ波形が正弦波状をなす制振トルクとの対応関係に基づいて、前記特定されたクランク角に対応する前記制振トルクを決定する決定手段と、
   前記特定されたクランク角が、前記制振トルクが負トルクから正トルクに切り替わるクランク角に最初に達した時点を基準タイミングとして、該基準タイミング以前の期間において所定のベースクランキングトルクを、また該基準タイミング以降の期間において前記ベースクランキングトルクに前記決定された制振トルクを加算したトルクを、夫々前記発電機の目標トルクとして設定する設定手段と、
   前記設定された目標トルクが出力されるように前記発電機を制御することにより前記内燃機関をクランキングする制御手段と
   を具備することを特徴とする内燃機関の始動制御装置。
2. 内燃機関と、発電機と、車軸に連結された駆動軸との間でトルクの入出力が可能な電動機と、前記内燃機関のクランク軸、前記発電機の出力軸及び前記駆動軸に夫々連結された回転要素を含む相互に差動回転可能な複数の回転要素を有し、前記内燃機関と前記駆動軸及び前記発電機との間のトルクの入出力を可能とする動力分割機構とを備えたハイブリッド車両における前記内燃機関の始動制御装置であって、
   前記内燃機関のクランク角を特定する特定手段と、
   前記内燃機関の始動時に、予め設定された、前記クランク角と、前記内燃機関の脈動トルクを抑制すべく前記クランク軸に付与されるべき、所定周期で正負が反転し且つ波形が正弦波状をなす制振トルクとの対応関係に基づいて、前記特定されたクランク角に対応する前記制振トルクを決定する決定手段と、
   前記決定された制振トルクが負トルクである場合には所定のベースクランキングトルクを、また前記決定された制振トルクが正トルクである場合には前記ベースクランキングトルクに前記決定された制振トルクを加算したトルクを、夫々前記発電機の目標トルクとして設定する設定手段と、
   前記設定された目標トルクが出力されるように前記発電機を制御することにより前記内燃機関をクランキングする制御手段と
   を具備することを特徴とする内燃機関の始動制御装置。

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