JP2012214059A

JP2012214059A - 内燃機関の制御装置、およびそれを搭載する車両

Info

Publication number: JP2012214059A
Application number: JP2011078883A
Authority: JP
Inventors: Ko Yasuzawa; 巧安澤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-03-31
Filing date: 2011-03-31
Publication date: 2012-11-08

Abstract

【課題】低温環境下において、アイドル運転時における振動の増加を抑制する。
【解決手段】車両１００は、エンジン１６０により発生する駆動力とモータジェネレータ１３０，１３５により発生する駆動力とを利用して車両駆動力を発生する。ＥＣＵ３００は、低温環境下でのエンジン１６０の停止期間が基準値を下回る場合はアイドル回転速度を第１のアイドル回転速度に設定する一方で、停止期間が基準値を上回る場合はアイドル回転速度を第１のアイドル回転速度よりも大きい第２のアイドル回転速度に設定するとともに、アイドル回転速度の増加に応じてエンジン１６０に配分される駆動力を増加させる。ＥＣＵ３００は、第２のアイドル回転速度に設定されている場合に、エンジン１６０に配分される駆動力を低下させるときには、第２のアイドル回転速度を維持しつつエンジン１６０の出力トルクを低下させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の制御装置およびそれを搭載する車両に関し、より特定的には、内燃機関のアイドル回転速度の設定についての制御に関する。

エンジンなどの内燃機関において、エンジン始動後に負荷に駆動力を伝達しない状態で自立運転をする、いわゆるアイドル運転におけるエンジンの回転速度（以下、「アイドル回転速度」とも称する。）は、燃料消費量を低減するために、自立運転が可能な範囲で、できるだけ低回転速度とすることが望ましい。

一方で、エンジンが運転されている間は、エンジンの動作によって振動が生じるが、アイドル運転時の振動を低減するために、アイドル回転速度は、エンジンを含む駆動力伝達系に共振を生じさせる回転速度（以下、「共振回転速度」とも称する。）よりも高くなるように設定される。

特開２００６−１５２８７７号公報（特許文献１）は、搭載されるエンジンをモータによりクランキングして始動させるハイブリッド車両において、エンジンをクランキングする際に、エンジン回転速度の上昇が抑制されることによって、クランキング時のエンジン回転速度が、駆動力伝達系の共振回転速度と一致する可能性があるときには、エンジンの回転速度が共振回転速度よりも低くなるようにモータを駆動する構成を開示する。

特開２００６−１５２８７７号公報（特許文献１）に開示された構成によれば、エンジン始動の際のクランキング時に、フリクショントルクの増大やバッテリ出力の低下によるモータの出力低下などによって、エンジン回転速度が共振回転速度に一致する可能性がある場合であっても、駆動力伝達系の共振を抑制することができる。

特開２００６−１５２８７７号公報

一般的に、エンジンのアイドル回転速度は、アイドル運転時の振動を低減するために、エンジンからの振動が伝わる駆動力伝達系の共振周波数に対応する回転速度（共振回転速度）と異なる値に設定される。

しかしながら、たとえば、寒冷地などにおいて、低温（たとえば、−１５℃以下）の環境下で長期間エンジンが停止されたままの状態で車両が継続されると、駆動力伝達系の共振回転速度が変化する場合がある。そのため、車両が低温環境下でエンジンが停止された状態が継続された場合には、駆動力伝達系の共振回転速度がアイドル回転速度に近づくことにより、アイドル運転時の振動が大きくなるおそれがある。

本発明はこのような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、低温環境下でエンジンが停止された状態が継続された場合に、アイドル運転時における振動の増加を抑制することである。

本発明による内燃機関の制御装置は、内燃機関および回転電機を含む車両における内燃機関の制御装置である。車両は、内燃機関により発生する駆動力と回転電機により発生する駆動力とを利用して、車両駆動力が出力されるように制御される。内燃機関により発生する駆動力は、内燃機関の回転速度と出力トルクとに基づいて定められる。制御装置は、内燃機関の停止期間をカウントし、停止期間が短い場合は内燃機関のアイドル回転速度を第１のアイドル回転速度にする一方で、停止期間が長い場合は、内燃機関のアイドル回転速度を、第１のアイドル回転速度よりも大きい第２のアイドル回転速度にするとともに、アイドル回転速度の増加に応じて車両駆動力のうち内燃機関に配分される駆動力を増加させる。制御装置は、アイドル回転速度が第２のアイドル回転速度にされている場合に、内燃機関に配分される駆動力を低下させるときには、第２のアイドル回転速度を維持しつつ内燃機関の出力トルクを低下させる。

好ましくは、制御装置は、停止期間が予め定められた基準値を下回る場合は内燃機関のアイドル回転速度を第１のアイドル回転速度にする一方で、停止期間が基準値を上回る場合は、内燃機関のアイドル回転速度を第２のアイドル回転速度にする、請求項１に記載の内燃機関の制御装置。

好ましくは、車両は、回転電機を駆動するための電力の供給と回転電機で発電された電力の蓄積とが可能に構成された蓄電装置をさらに含む。内燃機関に配分される駆動力は、蓄電装置の充電状態が高くなると低下される。制御装置は、アイドル回転速度が第２のアイドル回転速度にされている場合、充電状態が高いときは、充電状態が低いときに比べて、内燃機関の出力トルクを小さくする。

好ましくは、内燃機関の燃焼を維持することのできる内燃機関の出力トルクの下限値が、内燃機関の回転速度に対応して定められる。制御装置は、アイドル回転速度が第２のアイドル回転速度にされている場合、下限値を下回らない範囲内で内燃機関の出力トルクを低下させる。

好ましくは、制御装置は、第２のアイドル回転速度を維持した状態で出力トルクを下限値まで低下させても、配分が低下された内燃機関の駆動力の目標値まで内燃機関により発生する駆動力を低下できない場合には、アイドル回転速度を第２のアイドル回転速度から低下させることによって、目標値まで内燃機関により発生する駆動力を低下させる。

好ましくは、制御装置は、内燃機関を始動する際の気温に関連する値がしきい値を下回る場合で、かつ停止期間が基準値を上回る場合に、アイドル回転速度を第２のアイドル回転速度にする。

好ましくは、内燃機関は、固定部材を用いて車両に取り付けられる。内燃機関を含む駆動力伝達系の共振周波数は、固定部材の温度が低下すると高くなる特性を有する。

好ましくは、内燃機関は、内燃機関の効率が最適となるような、内燃機関の回転速度と出力トルクとの関係を定める動作線が予め定義されたマップに従って制御される。制御装置は、第１のアイドル回転速度から第２のアイドル回転速度にアイドル回転速度を変更する場合は、動作線に沿うように内燃機関の回転速度および出力トルクを変化させる。

好ましくは、制御装置は、アイドル回転速度が第２のアイドル回転速度にされた状態が予め定められた期間経過したときは、アイドル回転速度を第１のアイドル回転速度に戻す。

本発明による車両は、内燃機関と、回転電機と、内燃機関を制御するための制御装置とを備える。車両は、内燃機関により発生する駆動力と回転電機により発生する駆動力とを利用して、車両駆動力が出力されるように制御される。内燃機関により発生する駆動力は、内燃機関の回転速度と出力トルクとに基づいて定められる。制御装置は、内燃機関の停止期間をカウントし、停止期間が短い場合は内燃機関のアイドル回転速度を第１のアイドル回転速度にする一方で、停止期間が長い場合は、内燃機関のアイドル回転速度を、第１のアイドル回転速度よりも大きい第２のアイドル回転速度にするとともに、アイドル回転速度の増加に応じて車両駆動力のうち内燃機関に配分される駆動力を増加させる。制御装置は、アイドル回転速度が第２のアイドル回転速度にされている場合に、内燃機関に配分される駆動力を低下させるときには、第２のアイドル回転速度を維持しつつ内燃機関の出力トルクを低下させる。

本発明によれば、低温環境下でエンジンが停止された状態が継続された場合に、アイドル運転時における振動の増加を抑制することができる。

本実施の形態に従う車両の全体ブロック図である。実施の形態１におけるアイドル速度変更制御の概要を説明するための図である。実施の形態１のアイドル速度変更制御における、エンジンの回転速度およびトルクの設定手法の概要を説明するための第１の図である。実施の形態１のアイドル速度変更制御における、エンジンの回転速度およびトルクの設定手法の概要を説明するための第２の図である。実施の形態１において、ＥＣＵで実行されるアイドル速度変更制御を説明するための機能ブロック図である。実施の形態１において、ＥＣＵで実行されるアイドル速度変更制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。実施の形態２のアイドル速度変更制御における、エンジンの回転速度およびトルクの設定手法の概要を説明するための図である。実施の形態２において、ＥＣＵで実行されるアイドル速度変更制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

［車両の全体構成の説明］
図１は、本実施の形態に従う車両１００の全体ブロック図である。図１を参照して、車両１００は、蓄電装置１１０と、システムメインリレー（System Main Relay：ＳＭＲ）１１５と、駆動装置であるＰＣＵ（Power Control Unit）１２０と、モータジェネレータ１３０，１３５と、動力伝達ギヤ１４０と、駆動輪１５０と、内燃機関であるエンジン１６０と、制御装置であるＥＣＵ（Electronic Control Unit）３００とを備える。また、ＰＣＵ１２０は、コンバータ１２１と、インバータ１２２，１２３と、コンデンサＣ１，Ｃ２とを含む。

蓄電装置１１０は、充放電可能に構成された電力貯蔵要素である。蓄電装置１１０は、たとえば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池または鉛蓄電池などの二次電池、あるいは電気二重層キャパシタなどの蓄電素子を含んで構成される。

蓄電装置１１０は、電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１を介してＰＣＵ１２０に接続される。そして、蓄電装置１１０は、車両１００の駆動力を発生させるための電力をＰＣＵ１２０に供給する。また、蓄電装置１１０は、モータジェネレータ１３０，１３５で発電された電力を蓄電する。蓄電装置１１０の出力はたとえば２００Ｖ程度である。

ＳＭＲ１１５に含まれるリレーは、蓄電装置１１０とＰＣＵ１２０とを結ぶ電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１にそれぞれ介挿される。そして、ＳＭＲ１１５は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＳＥ１に基づいて、蓄電装置１１０とＰＣＵ１２０との間での電力の供給と遮断とを切換える。

コンバータ１２１は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＣに基づいて、電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１と電力線ＰＬ２および接地線ＮＬ１との間で電圧変換を行なう。

インバータ１２２，１２３は、電力線ＰＬ２および接地線ＮＬ１に並列に接続される。インバータ１２２，１２３は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＩ１，ＰＷＩ２にそれぞれ基づいて、コンバータ１２１から供給される直流電力を交流電力に変換し、モータジェネレータ１３０，１３５をそれぞれ駆動する。

コンデンサＣ１は、電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１の間に設けられ、電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１間の電圧変動を減少させる。また、コンデンサＣ２は、電力線ＰＬ２および接地線ＮＬ１の間に設けられ、電力線ＰＬ２および接地線ＮＬ１間の電圧変動を減少させる。

モータジェネレータ１３０，１３５は交流回転電機であり、たとえば、永久磁石が埋設されたロータを備える永久磁石型同期電動機である。

モータジェネレータ１３０，１３５の出力トルクは、減速機や動力分割機構を含んで構成される動力伝達ギヤ１４０を介して駆動輪１５０に伝達されて、車両１００を走行させる。モータジェネレータ１３０，１３５は、車両１００の回生制動動作時には、駆動輪１５０の回転力によって発電することができる。そして、その発電電力は、ＰＣＵ１２０によって蓄電装置１１０の充電電力に変換される。

また、モータジェネレータ１３０，１３５は動力伝達ギヤ１４０を介してエンジン１６０とも結合される。そして、ＥＣＵ３００により、モータジェネレータ１３０，１３５およびエンジン１６０が協調的に動作されて必要な車両駆動力が発生される。さらに、モータジェネレータ１３０，１３５は、エンジン１６０の回転により発電が可能であり、この発電電力を用いて蓄電装置１１０を充電することができる。本実施の形態においては、モータジェネレータ１３５を専ら駆動輪１５０を駆動するための電動機として用い、モータジェネレータ１３０を専らエンジン１６０により駆動される発電機として用いるものとする。

エンジン１６０は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＤＲＶにより回転速度、バルブの開閉タイミングおよび燃料流量等が制御され、車両１００を走行するための駆動力を発生する。

なお、図１においては、エンジン１６０および２つのモータジェネレータ１３０，１３５を用いて走行するハイブリッド車両の構成が例として示されるが、本実施の形態は、モータジェネレータが１つの場合、あるいは２つより多くのモータジェネレータを設ける構成としてもよい。

エンジン１６０には、エンジン１６０の冷却水の温度を検出するための温度センサ１６５が設けられる。温度センサ１６５は、検出した冷却水温度ＴＷに関する信号をＥＣＵ３００に出力する。

また、車両１００は、外気温を検出するための温度センサ１７０と、車体の振動を検出するための振動センサ１８０とをさらに備える。温度センサ１７０は、検出した外気温に関する信号ＴＡをＥＣＵ３００に出力する。振動センサ１８０は、たとえば、加速度センサであり、検出した車体の振動加速度ＡＣＣに関する信号をＥＣＵ３００へ出力する。

ＥＣＵ３００は、いずれも図１には図示しないがＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶装置および入出力バッファを含み、各センサ等からの信号の入力や各機器への制御信号の出力を行なうとともに、車両１００および各機器の制御を行なう。なお、これらの制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で処理することも可能である。

ＥＣＵ３００は、蓄電装置１１０に備えられる電圧センサ，電流センサ（いずれも図示せず）からの電圧ＶＢおよび電流ＩＢの検出値に基づいて、蓄電装置１１０の充電状態ＳＯＣ（State of Charge）を演算する。また、ＥＣＵ３００は、図示しない速度センサから、車速ＳＰＤに関する信号を受ける。

ＥＣＵ３００は、ユーザの操作によって入力される、車両を始動させるためのイグニッション信号ＩＧを受ける。ＥＣＵ３００は、イグニッション信号ＩＧの受信に応答して、ＳＭＲ１１５を閉成して、蓄電装置１１０からの電力をＰＣＵ１２０へ伝達する。それに代えて、あるいは、それに加えて、ＥＣＵ３００は、制御信号ＤＲＶを出力してエンジン１６０を始動する。

なお、図１においては、制御装置として１つのＥＣＵ３００を設ける構成としているが、たとえば、ＰＣＵ１２０用の制御装置や蓄電装置１１０用の制御装置などのように、機能ごとまたは制御対象機器ごとに個別の制御装置を設ける構成としてもよい。

［実施の形態１］
一般的に、エンジンのアイドル回転速度は、アイドル運転時の振動を低減するために、エンジンからの振動が伝わる駆動力伝達系の共振周波数に対応する回転速度（共振回転速度）と異なる値に設定される。

たとえば、上述のような車両において、エンジンを車体に取り付ける場合には、エンジンが駆動されることによって生じる振動が直接車体に伝達されないようにするために、たとえば、ゴムのような弾力性を有する固定部材（マウント）を介して取り付けられるのが一般的である。

エンジンを含む駆動力伝達系の共振周波数は、取付けに用いられるこのマウントの弾性係数により変化する。そして、寒冷地などにおいて、極低温環境下で長期間エンジンが停止されたままの状態で車両が放置されたような場合、マウントの特性によってはマウントが硬化してしまい、駆動力伝達系の共振回転速度が変化する場合がある。マウントが硬化する、すなわち弾性係数が小さくなると、一般的に共振周波数が高くなることが知られている。そのため、このように車両が低温環境下で長期間放置されたような場合には、駆動力伝達系の共振回転速度がアイドル回転速度に近づいてしまい、アイドル運転時の振動が大きくなるおそれがある。

そこで、実施の形態１においては、車両が低温環境下においてエンジンが停止されたままの状態とされた停止期間に応じてアイドル回転速度を変化させることによって、アイドル運転時に駆動力伝達系に共振が生じることを抑制するアイドル速度変更制御を行なう。

図２は、実施の形態１におけるアイドル速度変更制御の概要を説明するための図である。図２の横軸には、低温環境下においてエンジンが停止されたままの状態とされた停止期間（以下、「放置時間」とも称する。）ＴＩＭが示され、縦軸にはエンジンを含む駆動力伝達系が共振を生じる共振回転速度Ｆｒが示される。

図１および図２を参照して、極低温環境下においては、上述のように、マウントの硬化によって、駆動力伝達系の共振回転速度Ｆｒは、放置時間ＴＩＭが長くなるにつれて、図２中の実線の曲線Ｗ１に示されるように高くなり、ある特定の共振回転速度付近で飽和する。

そして、共振回転速度Ｆｒが、常温におけるエンジン１６０のアイドル回転速度ＮＥ＿ｉｄｌｅ（たとえば、１３００ｒｐｍ）（図２中の破線の直線Ｗ２）と一致する点Ｐ１０またはその付近に到達した状態において、エンジン１６０が始動されてアイドル運転されると、特に始動直後においては、エンジン１６０により生じる振動により駆動力伝達系が共振してしまう可能性がある。

実施の形態１においては、たとえば、図２に示すような特性を有するマウントでは、共振回転速度Ｆｒがアイドル回転速度ＮＥ＿ｉｄｌｅに対応する回転速度に近づく、放置時間ｔ３（たとえば、７２時間）となったことに応答して、アイドル回転速度の設定値を、図２中の破線における直線Ｗ３のように、常温時のアイドル回転速度ＮＥ＿ｉｄｌｅよりも大きいアイドル回転速度ＮＥ＿ｉｄｌｅ＃（たとえば、１５００ｒｐｍ）に変更する。これにより、アイドル回転速度を駆動力伝達系の共振回転速度から遠ざけることができるので、駆動力伝達系の共振を防止することができる。

図１に示したようなハイブリッド車両においては、ドライバ要求トルクに基づいてエンジン指令パワーおよびモータジェネレータの目標トルクが決定されるように制御されることが可能である。そのため、本実施の形態のアイドル速度変更制御をハイブリッド車両に適用する場合には、エンジン効率が最適となるように、アイドル回転速度の変化に応じてエンジン指令パワーを変更することが望ましい。

図３は、ハイブリッド車両にアイドル速度変更制御を適用した場合の、エンジンの回転速度およびトルクの設定手法の概要を説明するための図である。図３においては、横軸にエンジンの回転速度ＮＥが示され、縦軸にはエンジンへのトルクＴＲが示される。

図１および図３を参照して、図３中の曲線Ｗ２０は、エンジン１６０の特性から、効率が最適となる回転速度ＮＥとトルクＴＲとの関係を示す動作線である。

常温におけるアイドル回転速度が、回転速度ＮＥ＿ｉｄｌｅであるとすると、上述の動作線Ｗ２０から点Ｐ１で示される動作ポイントとなるように、トルクＴＲが設定される。この点Ｐ１となるような要求パワーＰＷ１を達成するための、回転速度ＮＥとトルクＴＲとの関係が、図３中の曲線Ｗ１０で示される。

このとき、アイドル速度変更制御において、単純にエンジン回転速度ＮＥのみを回転速度ＮＥ＿ｉｄｌｅ＃まで変化させた場合、エンジン１６０への要求パワーの配分が同じであると、曲線Ｗ１０に沿ってトルクＴＲが変化し、点Ｐ２で示される動作ポイントでエンジン１６０が駆動される。

この点Ｐ２の動作ポイントは、効率が最適となる場合の動作線Ｗ２０上ではないので、エンジン１６０としては効率が低下することになる。

そのため、図１のようなハイブリッド車両において、アイドル回転速度を変化させる場合には、変更後の動作ポイントが動作線Ｗ２０上となるように、エンジン１６０への要求パワーの配分が変更される。たとえば、図３の例においては、動作線Ｗ２０上で回転速度がＮＥ＿ｉｄｌｅ＃となる点Ｐ３でエンジン１６０が駆動されるように、エンジン１６０への要求パワーがＰＷ１からＰＷ２へ変更される。

一方で、ハイブリッド車両では、蓄電装置のＳＯＣが高くエンジンの駆動により発電される電力を十分に蓄えられない場合や、車両全体に要求される駆動力が低下された場合などには、エンジンに配分される駆動力を低下せざるをえない状態が生じ得る。

そうすると、図３で説明したような、アイドル回転速度の設定を高くすることにあわせてエンジンの駆動力を増加して、最適なエンジン効率の維持と駆動力伝達系の共振の防止とを両立することができなくなってしまうおそれがある。

このような場合に、実施の形態１におけるアイドル速度変更制御においては、アイドル運転時の駆動力伝達系の共振を防止することを優先する。すなわち、エンジン効率が悪化することを容認しつつ、アイドル回転速度を高く設定した状態で所望の要求パワーとなるようにトルクを設定する。

図４は、上記の制御を説明するための図であり、図３と同様にエンジン回転速度ＮＥとトルクＴＲとの関係が示される。

図１および図４を参照して、図３と同様に、駆動力伝達系の共振を防止するために、アイドル回転速度を、常温時の回転速度ＮＥ＿ｉｄｌｅから回転速度ＮＥ＿ｉｄｌｅ＃に増加させる場合、エンジン１６０に対する駆動力が制限されていないときには、アイドル回転速度変更後の動作ポイントが、最適なエンジン効率となる動作線Ｗ２０上になるように、すなわち図４中の点Ｐ３０から点Ｐ３１になるように、要求パワーがＰＷ１１（曲線Ｗ３０）からＰＷ１２（曲線Ｗ３１）へ変更される。

ところが、エンジン１６０に対する駆動力が制限されてしまい、図４の破線の曲線Ｗ３２で示されるような要求パワーＰＷ２０とする必要が有る場合には、アイドル速度変更制御においては、アイドル回転速度ＮＥ＿ｉｄｌｅ＃を維持した状態で、要求パワーＰＷ２０となるように、動作ポイントが図７中の点Ｐ３２となるようにトルクＴＲを設定する。

次に、図５および図６を用いて、実施の形態１におけるアイドル速度変更制御の構成を説明する。

図５は、実施の形態１においてＥＣＵ３００で実行されるアイドル速度変更制御を説明するための機能ブロック図である。図５の機能ブロック図に記載された各機能ブロックは、ＥＣＵ３００において、ハードウェア的あるいはソフトウェア的な処理によって実現される。

図１および図５を参照して、ＥＣＵ３００は、カウント部３１０と、アイドル速度設定部３２０と、エンジン制御部３３０とを含む。

カウント部３１０は、ユーザ操作によるイグニッション信号ＩＧと、温度センサ１６５，１７０からの水温ＴＷおよび外気温ＴＡとを受ける。カウント部３１０は、これらの情報に基づいて、低温環境下においてエンジンが始動されないままの状態とされた放置時間ＴＩＭを算出する。カウント部３１０は、算出した放置時間ＴＩＭを、アイドル速度設定部３２０へ出力する。

アイドル速度設定部３２０は、カウント部３１０からの放置時間ＴＩＭと、温度センサ１６５，１７０からの水温ＴＷおよび外気温ＴＡと、振動センサ１８０からの振動加速度ＡＣＣと、図示されない速度センサからの車速ＳＰＤと、エンジン１６０の要求パワー低下を示す信号ＰＤＷＮとを受ける。アイドル速度設定部３２０は、図２で説明したように、これらの情報に基づいて、アイドル運転時のアイドル回転速度の基準値ＮＲ＿ｉｄｌｅを設定し、設定した基準値ＮＲ＿ｉｄｌｅをエンジン制御部３３０へ出力する。

エンジン制御部３３０は、アイドル速度設定部３２０からのアイドル回転速度の基準値ＮＲ＿ｉｄｌｅ、制御フラグＦＬＧ、およびエンジン１６０の要求パワー低下を示す信号ＰＤＷＮを受ける。エンジン制御部３３０は、アイドル運転時には、エンジン１６０の回転速度が、基準値ＮＲ＿ｉｄｌｅに従った回転速度になるように制御信号ＤＲＶを生成し、エンジン１６０を制御する。また、エンジン制御部３３０は、車両走行時には、ユーザによるアクセルペダルの操作等から定まるトルクＴＲが出力されるように制御信号ＤＲＶを生成して、エンジン１６０を制御する。

さらに、エンジン制御部３３０は、制御フラグＦＬＧにより、駆動力伝達系の共振を防止するためにアイドル回転速度が変更されていることが示されている状態で、信号ＰＤＷＮによりエンジン１６０の要求パワーの低下が指示された場合には、図４で説明したように、アイドル回転速度が高く設定された状態を維持しつつ、要求される要求パワーを達成するようにトルクＴＲを変更する。そして、エンジン制御部３３０は、これらの指令値の基づいてエンジン１６０を制御する。

図６は、実施の形態１において、ＥＣＵ３００で実行されるアイドル速度変更制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。図６および後述される図８に示されるフローチャートは、ＥＣＵ３００に予め格納されたプログラムがメインルーチンから呼び出されて、所定周期で実行されることによって処理が実現される。あるいは、一部または全部のステップについては、専用のハードウェア（電子回路）で処理を実現することも可能である。

図１および図６を参照して、ＥＣＵ３００は、ステップ（以下、ステップをＳと略す。）１００にて、ユーザ操作によるイグニッション信号ＩＧにより、走行可能状態であるＲｅａｄｙ−ＯＮ状態であるか否かを判定する。

Ｒｅａｄｙ−ＯＮ状態でない場合（Ｓ１００にてＮＯ）は、エンジン１６０は始動されないので、ＥＣＵ３００は処理を終了する。

Ｒｅａｄｙ−ＯＮ状態である場合（Ｓ１００にてＹＥＳ）は、ＥＣＵ３００は、Ｓ１１０にて、次に、低温環境下における放置時間ＴＩＭが予め定められた基準値αより大きいか否かを判定する。

放置時間ＴＩＭが基準値α以下の場合（Ｓ１１０にてＮＯ）は、ＥＣＵ３００は、駆動力伝達系の共振回転速度が、アイドル回転速度付近に到達していないと判断する。そしてＥＣＵ３００は、Ｓ１９０に処理を進め、アイドル回転速度の変更を行なわずに処理を終了する。

放置時間ＴＩＭが基準値αより大きい場合（Ｓ１１０にてＹＥＳ）は、処理がＳ１２０に進められ、エンジン１６０が始動されたときの冷却水温度ＴＷが、予め定められたしきい値ＴＷＡよりも小さいか否かを判定する。これは、エンジン１６０を始動する時点で車両が低温環境下であったか否かを判定するものである。なお、Ｓ１２０においては、低温環境下であることの指標として、実際のエンジン１６０の温度を反映する冷却水温度ＴＷを用いているが、これに代えて、たとえば、温度センサ１７０からの外気温ＴＡのような他の信号を用いて判定してもよい。

冷却水温度ＴＷがしきい値ＴＷＡ以上の場合（Ｓ１２０にてＮＯ）は、ＥＣＵ３００は、たとえば昼間などで外気温が高い状態であり、マウントの硬化状態が緩和（軟化）されている可能性が高く、駆動力伝達系の共振回転速度がアイドル回転速度付近に到達していないと判断する。そして、ＥＣＵ３００は、処理をＳ１８０に進めて、アイドル回転速度の変更を行なわずに処理を終了する。

一方、冷却水温度ＴＷがしきい値ＴＷＡより小さい場合（Ｓ１２０にてＹＥＳ）は、ＥＣＵ３００は、低温環境下にあり、駆動力伝達系の共振回転速度がアイドル回転速度付近に到達している可能性が高いと判断する。そして、ＥＣＵ３００は、Ｓ１３０にて、アイドル速度変更制御の制御フラグＦＬＧをオンに設定する。さらに、ＥＣＵ３００は、Ｓ１４０にて、アイドル回転速度の基準値ＮＲ＿ｉｄｌｅを常温での回転速度ＮＥ＿ｉｄｌｅ（たとえば、１３００ｒｐｍ）よりも大きい回転速度ＮＥ＿ｉｄｌｅ＃（たとえば、１５００ｒｐｍ）に変更するとともに、図３で説明したようなマップにしたがってエンジン１６０の効率が最適となるようにエンジン１６０への要求パワーを変更する。

次に、ＥＣＵ３００は、Ｓ１５０にて、エンジン１６０への出力パワーの低下要求があるか否かを判定する。

この低下要求は、たとえば、蓄電装置１１０のＳＯＣから判定される。具体的には、蓄電装置１１０のＳＯＣが所定のしきい値より大きくなると、ＳＯＣが大きくなるにつれてエンジン１６０への要求パワーが小さくなるように設定される。

エンジン１６０への出力パワーの低下要求がある場合（Ｓ１５０にてＹＥＳ）は、処理がＳ１６０に進められ、ＥＣＵ３００は、アイドル回転速度ＮＥ＿ｉｄｌｅ＃を保持しつつ、低下された要求パワーとなるようにトルクＴＲを変更してエンジン１６０を制御する。その後、処理はＳ１７０に進められる。

一方、エンジン１６０への出力パワーの低下要求がない場合（Ｓ１５０にてＮＯ）は、Ｓ１６０の処理がスキップされて、ＥＣＵ３００は、Ｓ１４０で設定したアイドル回転速度およびトルクに従ってエンジン１６０を制御する。そして、処理がＳ１７０に進められる。

ＥＣＵ３００は、Ｓ１７０にて、車両の駆動状態に基づいて、アイドル回転速度の変更制御を行なう期間すなわち制御継続時間が、予め定められたしきい値γより大きいか否かを判定する。

制御継続時間がしきい値γ以下の場合（Ｓ１７０にてＮＯ）は、ＥＣＵ３００は、エンジン１６０のアイドル運転によって生じる振動エネルギおよび熱エネルギによるマウントの軟化がまだ十分でないと判断する。そのため、処理がＳ１８０に進められ、ＥＣＵ３００は、アイドル速度変更制御を継続して、常温の場合よりも高いアイドル回転速度ＮＥ＿ｉｄｌｅ＃を維持する。

制御継続時間がしきい値γより大きい場合（Ｓ１７０にてＹＥＳ）は、ＥＣＵ３００は、エンジン１６０のアイドル運転によって生じる振動エネルギおよび熱エネルギによって、エンジン１６０を支えるマウントの硬化が緩和されたと判断する。すなわち、ＥＣＵ３００は、駆動力伝達系の共振回転速度が低減されて、常温におけるアイドル回転速度ＮＥ＿ｉｄｌｅから遠ざかっているものと判断する。そして、処理がＳ１９０に進められ、ＥＣＵ３００は、アイドル速度変更制御を停止してアイドル回転速度を常温におけるアイドル回転速度ＮＥ＿ｉｄｌｅに戻すとともに、制御フラグＦＬＧをオフに設定する。

以上のような処理に従って制御を行なうことによって、車両が低温環境下に長時間さらされることに起因してエンジンを支持するマウントが硬化し、それによって駆動力伝達系の共振回転速度が大きくなることで、アイドル運転時に共振が生じてしまうことを抑制することができる。また、振動の発生を予測してアイドル回転速度を変更するので、共振による振動が発生する機会を少なくすることができる。さらに、ハイブリッド車両においてエンジンの駆動力を低下せざるを得ない状態の場合であっても、アイドル回転速度を高い設定した状態が優先的に維持されるので、アイドル運転時の共振をより確実に抑制することができる。

なお、図６においては、エンジン始動時の水温ＴＷがしきい値ＴＷＡよりも小さいときにアイドル速度変更制御を実施する構成としているが（Ｓ１２０）、このステップＳ１２０の処理は任意的であり、エンジン始動時の水温ＴＷにかかわらず、放置時間ＴＩＭが基準値αより大きい場合にはアイドル速度変更制御を実施するようにしてもよい。

［実施の形態２］
上述の実施の形態１においては、ハイブリッド車両が長時間低温環境下にさらされた状態からエンジンを始動する際に、駆動力伝達系の共振を抑制するためにアイドル回転速度が通常より高く設定された場合であってエンジンの出力パワーが制限されたときには、高いアイドル回転速度を維持したまま要求パワーを低減する構成について説明した。

しかしながら、高いアイドル回転速度を維持したまま、どこまでも要求パワーを低減することは実際には可能ではない。たとえば、要求パワーを極端に低下させた場合には、エンジン筒内に噴射される燃料や空気の量が低下するために、エンジン筒内での燃焼が不安定な状態となり、燃焼状態が維持できずに失火してしまう可能性がある。

そのため、図７の破線の曲線Ｗ４０に示されるように、エンジンの回転速度に対して、エンジン筒内での失火が生じないようなトルクの下限値が一般的に設定される。

たとえば、図７において、アイドル回転速度が高く設定された動作ポイント点Ｐ３１の状態において、出力パワーがＰＷ１１となるような低下要求を受けた場合には、実施の形態１に従えば、アイドル回転速度ＮＥ＿ｉｄｌｅ＃を維持したまま点Ｐ３２Ａの動作ポイントとなるようにトルクが設定されるべきである。しかしながら、この点Ｐ３２Ａの動作ポイントは、失火限界のトルクを示す曲線Ｗ４０よりも低いトルクであるので、エンジンの燃焼を安定的に継続させるために、この動作ポイントを採用することはできない。

そのため、実施の形態２においては、ハイブリッド車両において、低温環境下での長期放置に起因する共振の防止のためにアイドル回転速度を上昇させた後、出力パワーが制限された場合には、まず、実施の形態１で示したのと同様に、共振の発生の抑制を優先して、高いアイドル回転速度を維持したままトルクを低下させる。そして、トルクが失火限界を示す動作ポイント（点Ｐ３２Ｂ）における要求パワーよりもさらに出力パワーが制限されている場合には、エンジンの燃焼を優先し、所望の要求パワーとなるまで、失火限界を示す曲線Ｗ４０に沿ってアイドル回転速度およびトルクの両方を低下させる（点Ｐ３２Ｃ）。

このようにすることによって、エンジンの失火を生じない範囲内で、できるだけアイドル回転速度を高く設定することが可能となる。

図８は、実施の形態２において、ＥＣＵ３００で実行されるアイドル速度変更制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。図８は、実施の形態１の図６のフローチャートに、ステップＳ１６１，Ｓ１６２が追加されたものとなっている。図８において、図６と重複するステップについての説明は繰り返さない。

図１および図８を参照して、低温環境下での放置時間ＴＩＭが基準値αよりも大きく（Ｓ１１０にてＹＥＳ）、エンジン始動時の水温ＴＷがしきい値ＴＷＡよりも小さい（Ｓ１２０にてＹＥＳ）場合は、ＥＣＵ３００は、駆動力伝達系の共振を抑制するためにアイドル回転速度の変更が必要と判断し、制御フラグＦＬＧをオンに設定する（Ｓ１３０）とともに、最適動作線に沿ってアイドル回転速度およびエンジン要求パワーを増加させる（Ｓ１４０）。

Ｓ１５０において、エンジン１６０の出力パワーの低下要求が有る場合（Ｓ１５０にてＹＥＳ）は、ＥＣＵ３００は、Ｓ１６０にて、まず、アイドル回転速度を高く設定した状態で、トルクＴＲを低下させる。

その後、Ｓ１６１にて、ＥＣＵ３００は、低下したトルクＴＲが、図７における曲線Ｗ４０で示されるような、失火限界を示す下限トルクより大きいか否かを判定する。

トルクＴＲが失火限界を示す下限トルクより大きい場合（Ｓ１６１にてＹＥＳ）は、ＥＣＵ３００は、低下したトルクＴＲを用いてエンジン１６０を制御し、Ｓ１７０に処理を進める。

一方、トルクＴＲが失火限界を示す下限トルク以下の場合（Ｓ１６１にてＮＯ）は、現在のアイドル回転速度においては、エンジン１６０を安定的に燃焼させるために、それ以上トルクを低下させることはできない。そのため、処理がＳ１６２に進められて、ＥＣＵ３００は、失火限界下限トルクを下回らないように、図７の曲線Ｗ４０に沿って、トルクＴＲとともにアイドル回転速度を低下させる。このようにして、ＥＣＵ３００は、要求されている出力パワーを達成する動作ポイントを定めてエンジン１６０を制御する。

その後、当該アイドル回転速度変更制御の継続時間が所定のしきい値γに到達するまで、設定したアイドル回転速度およびトルクを用いてアイドル運転を実行する（Ｓ１７０〜Ｓ１９０）。

以上のような処理に従って制御を行なうことによって、エンジンの適切な燃焼状態を維持しながら、低温環境下に長時間さらされた場合にマウントの硬化に伴って生じ得る、駆動力伝達系の共振を抑制することが可能となる。

なお、以上の説明においては、マウントの硬化によって駆動力伝達系の共振回転速度が変化する場合を例として説明したが、マウントによる要因に限らず、車両が低温環境下にさらされた場合おいて、駆動力伝達系の共振回転速度が変化する場合には、本発明を適用することが可能である。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１００車両、１１０蓄電装置、１１５ＳＭＲ、１２０ＰＣＵ、１２１コンバータ、１２２，１２３インバータ、１３０，１３５モータジェネレータ、１４０動力伝達ギヤ、１５０駆動輪、１６０エンジン、１６５，１７０温度センサ、１８０振動センサ、３００ＥＣＵ、３１０カウント部、３２０アイドル速度設定部、３３０エンジン制御部、Ｃ１，Ｃ２コンデンサ、ＮＬ１接地線、ＰＬ１，ＰＬ２電力線。

Claims

内燃機関および回転電機を含む車両における内燃機関の制御装置であって、
前記車両は、前記内燃機関により発生する駆動力と前記回転電機により発生する駆動力とを利用して、車両駆動力が出力されるように制御され、
前記内燃機関により発生する駆動力は、前記内燃機関の回転速度と出力トルクとに基づいて定められ、
前記制御装置は、前記内燃機関の停止期間をカウントし、前記停止期間が短い場合は前記内燃機関のアイドル回転速度を第１のアイドル回転速度にする一方で、前記停止期間が長い場合は、前記内燃機関のアイドル回転速度を、前記第１のアイドル回転速度よりも大きい第２のアイドル回転速度にするとともに、前記アイドル回転速度の増加に応じて前記車両駆動力のうち前記内燃機関に配分される駆動力を増加させ、
前記制御装置は、前記アイドル回転速度が前記第２のアイドル回転速度にされている場合に、前記内燃機関に配分される駆動力を低下させるときには、前記第２のアイドル回転速度を維持しつつ前記内燃機関の出力トルクを低下させる、内燃機関の制御装置。
前記制御装置は、前記停止期間が予め定められた基準値を下回る場合は前記内燃機関のアイドル回転速度を前記第１のアイドル回転速度にする一方で、前記停止期間が前記基準値を上回る場合は、前記内燃機関のアイドル回転速度を前記第２のアイドル回転速度にする、請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
前記車両は、前記回転電機を駆動するための電力の供給と前記回転電機で発電された電力の蓄積とが可能に構成された蓄電装置をさらに含み、
前記内燃機関に配分される駆動力は、前記蓄電装置の充電状態が高くなると低下され、
前記制御装置は、前記アイドル回転速度が前記第２のアイドル回転速度にされている場合、前記充電状態が高いときは、前記充電状態が低いときに比べて、前記内燃機関の出力トルクを小さくする、請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
前記内燃機関の燃焼を維持することのできる前記内燃機関の出力トルクの下限値が、前記内燃機関の回転速度に対応して定められ、
前記制御装置は、前記アイドル回転速度が前記第２のアイドル回転速度にされている場合、前記下限値を下回らない範囲内で前記内燃機関の出力トルクを低下させる、請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
前記制御装置は、前記第２のアイドル回転速度を維持した状態で前記出力トルクを前記下限値まで低下させても、配分が低下された前記内燃機関の駆動力の目標値まで前記内燃機関により発生する駆動力を低下できない場合には、前記アイドル回転速度を前記第２のアイドル回転速度から低下させることによって、前記目標値まで前記内燃機関により発生する駆動力を低下させる、請求項４に記載の内燃機関の制御装置。
前記制御装置は、前記内燃機関を始動する際の気温に関連する値がしきい値を下回る場合で、かつ前記停止期間が前記基準値を上回る場合に、前記アイドル回転速度を前記第２のアイドル回転速度にする、請求項２〜５のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
前記内燃機関は、固定部材を用いて前記車両に取り付けられ、
前記内燃機関を含む駆動力伝達系の共振周波数は、前記固定部材の温度が低下すると高くなる特性を有する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
前記内燃機関は、前記内燃機関の効率が最適となるような、前記内燃機関の回転速度と出力トルクとの関係を定める動作線が予め定義されたマップに従って制御され、
前記制御装置は、前記第１のアイドル回転速度から前記第２のアイドル回転速度に前記アイドル回転速度を変更する場合は、前記動作線に沿うように前記内燃機関の回転速度および出力トルクを変化させる、請求項１〜６のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
前記制御装置は、前記アイドル回転速度が前記第２のアイドル回転速度にされた状態が予め定められた期間経過したときは、前記アイドル回転速度を前記第１のアイドル回転速度に戻す、請求項１〜８のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
車両であって、
内燃機関と、
回転電機と、
前記内燃機関を制御するための制御装置とを備え、
前記車両は、前記内燃機関により発生する駆動力と前記回転電機により発生する駆動力とを利用して、車両駆動力が出力されるように制御され、
前記内燃機関により発生する駆動力は、前記内燃機関の回転速度と出力トルクとに基づいて定められ、
前記制御装置は、前記内燃機関の停止期間をカウントし、前記停止期間が短い場合は前記内燃機関のアイドル回転速度を第１のアイドル回転速度にする一方で、前記停止期間が長い場合は、前記内燃機関のアイドル回転速度を、前記第１のアイドル回転速度よりも大きい第２のアイドル回転速度にするとともに、前記アイドル回転速度の増加に応じて前記車両駆動力のうち前記内燃機関に配分される駆動力を増加させ、
前記制御装置は、前記アイドル回転速度が前記第２のアイドル回転速度にされている場合に、前記内燃機関に配分される駆動力を低下させるときには、前記第２のアイドル回転速度を維持しつつ前記内燃機関の出力トルクを低下させる、車両。
前記内燃機関は、固定部材を用いて前記車両に取り付けられ、
前記内燃機関を含む駆動力伝達系の共振周波数は、前記固定部材の温度が低下すると高くなる特性を有する、請求項１０に記載の車両。