JP2013096232A - 車両制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンの始動に要するエネルギを低減することができる車両制御装置を提供すること。
【解決手段】ハイブリッド車両に搭載された、直噴式のエンジンと、連結要素と、エンジンと連結要素とのトルクの伝達を断接するクラッチと、を備え、エンジンを停止するとき（Ｓ２−Ｙ）にクラッチが係合した状態でエンジンの回転数を低下させ、エンジンの回転が停止するクランク角度が所定範囲外のクランク角度である（Ｓ４−Ｙ）場合、クラッチを開放する（Ｓ５）。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両制御装置に関する。

従来、エンジンを自動で停止させる制御が公知である。例えば、特許文献１には、内燃機関のフリクションを算出するエンジンフリクションモデルと、変速機のフリクションを算出するミッションフリクションモデルとを備え、内燃機関と変速機との間に配置されるクラッチが係合状態にあるときは、エンジンフリクションモデルおよびミッションフリクションモデルの双方によって算出されるフリクションに基づいて、クランク停止位置を補正する内燃機関の停止位置制御装置の技術が開示されている。

特開２００７−２９２０３６号公報

エンジンの始動に要するエネルギは、エンジンが停止するクランク角度によって異なる。例えば、直噴式のエンジンを始動する場合に、始動前のクランク角度によって始動に要するエネルギが変動する。エンジンの始動に要するエネルギを低減できることが望まれている。

本発明の目的は、エンジンの始動に要するエネルギを低減することができる車両制御装置を提供することである。

本発明の車両制御装置は、ハイブリッド車両に搭載された、直噴式のエンジンと、連結要素と、前記エンジンと前記連結要素とのトルクの伝達を断接するクラッチと、を備え、前記エンジンを停止するときに前記クラッチが係合した状態で前記エンジンの回転数を低下させ、前記エンジンの回転が停止するクランク角度が所定範囲外のクランク角度である場合、前記クラッチを開放することを特徴とする。

上記車両制御装置において、前記連結要素は、回転電機であり、前記クラッチよりも駆動輪側に配置されていることが好ましい。

上記車両制御装置において、前記所定範囲は、前記エンジンを始動するときの始動エネルギが小さいクランク角度の範囲であることが好ましい。

上記車両制御装置において、前記エンジンの回転数を低下させるときの前記クラッチのトルク容量は、前記エンジンのフリクショントルクに基づくことが好ましい。

本発明に係る車両制御装置は、直噴式のエンジンと、連結要素と、エンジンと連結要素とのトルクの伝達を断接するクラッチと、を備え、エンジンを停止するときにクラッチが係合した状態でエンジンの回転数を低下させ、エンジンの回転が停止するクランク角度が所定範囲外のクランク角度である場合、クラッチを開放する。よって、本発明に係る車両制御装置によれば、エンジンの始動に要するエネルギを低減することができるという効果を奏する。

図１は、実施形態に係る車両制御装置の動作を示すフローチャートである。 図２は、実施形態に係る車両の概略構成図である。 図３は、２気筒エンジンのポンピングエネルギおよび始動アシストトルクを示す図である。 図４は、３気筒エンジンのポンピングエネルギおよび始動アシストトルクを示す図である。 図５は、４気筒エンジンのポンピングエネルギおよび始動アシストトルクを示す図である。 図６は、６気筒エンジンのポンピングエネルギおよび始動アシストトルクを示す図である。 図７は、８気筒エンジンのポンピングエネルギおよび始動アシストトルクを示す図である。 図８は、実施形態の制御に係るタイムチャートである。

以下に、本発明の実施形態に係る車両制御装置につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記の実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるものあるいは実質的に同一のものが含まれる。

［実施形態］
図１から図８を参照して、実施形態について説明する。本実施形態は、車両制御装置に関する。図１は、実施形態に係る車両制御装置の動作を示すフローチャート、図２は、実施形態に係る車両の概略構成図である。

本実施形態に係るハイブリッド車両１００は、直噴エンジン１とＫ０クラッチ４と回転電機ＭＧとを有するパラレルハイブリッドシステムを搭載している。直噴エンジン１を始動する場合、停止位置（クランク角度）によって要する始動エネルギが異なる。例えば、０ＴＤＣより着火してエンジン１を始動したいときに、前回の停止位置によっては、着火対象の気筒が膨張行程に停止していない場合や、膨張行程に停止していても始動に十分なエネルギを発生できない場合がある。

本実施形態の車両制御装置１−１は、エンジン停止時（停止フラグＯＮ→エンジン回転数０ｒｐｍの間）はＫ０クラッチ４を開放せずにクラッチトルクを残しておき、始動エネルギが大きい停止位置にエンジン１が停止した場合、もしくは停止すると判断された場合にＫ０クラッチ４を開放する。これによりトルクバランスを崩し、エンジン１を回転させて始動エネルギの大きな停止位置から始動エネルギの小さな停止位置に移動させることができる。よって、本実施形態の車両制御装置１−１によれば、エンジン１の始動に要するエネルギを低減することができ、燃費を向上させることができる。

図２に示すハイブリッド車両１００は、エンジン１、Ｋ０クラッチ４、回転電機ＭＧ、トルクコンバータ７、Ｃ１クラッチ８、変速機９および駆動輪１１を備える。エンジン１は、ダンパ２およびＫ０クラッチ４を介して回転電機ＭＧ、トルクコンバータ７、変速機９および駆動輪１１と接続されている。つまり、回転電機ＭＧは、エンジン１よりも駆動輪１１側に配置されている。Ｋ０クラッチ４は、エンジン１と、連結要素としての回転電機ＭＧおよび駆動輪１１とのトルクの伝達を断接する。連結要素とは、Ｋ０クラッチ４を介してエンジン１とトルクを伝達可能に連結されるものであり、ハイブリッド車両１００に搭載されたハイブリッド車両１００の構成要素である。

Ｋ０クラッチ４の入力軸３は、ダンパ２を介してエンジン１のクランクシャフト１ａと接続されている。Ｋ０クラッチ４の出力側は、回転電機ＭＧのロータ５と接続されている。Ｋ０クラッチ４は、例えば、湿式の多板式のクラッチ装置であり、係合状態でエンジン１と回転電機ＭＧとを接続し、開放状態でエンジン１と回転電機ＭＧとを切り離す。

回転電機ＭＧは、ロータ５とステータ６とを有し、モータ（電動機）としての機能と、発電機としての機能とを備えている。回転電機ＭＧは、インバータを介してバッテリと接続されている。回転電機ＭＧは、バッテリから供給される電力を機械的な動力に変換して出力することができると共に、入力される動力によって駆動されて機械的な動力を電力に変換することができる。回転電機ＭＧ１によって発電された電力は、バッテリに蓄電可能である。回転電機ＭＧとしては、例えば、交流同期型のモータジェネレータを用いることができる。回転電機ＭＧのロータ５は、トルクコンバータ７のポンプインペラ７ａに接続されている。

トルクコンバータ７は、ポンプインペラ７ａ、タービンランナ７ｂ、ロックアップクラッチ７ｃおよび出力軸７ｄを有する。トルクコンバータ７は、ポンプインペラ７ａとタービンランナ７ｂとの間で作動流体を介してトルクを伝達することができる。また、トルクコンバータ７は、ロックアップクラッチ７ｃを介してロータ５からタービンランナ７ｂに直接トルクを伝達することができる。すなわち、ロックアップクラッチ７ｃが係合状態であると、作動流体を介さずにロータ５からタービンランナ７ｂにトルクが直接伝達され、ロックアップクラッチ７ｃが開放状態であると、ロックアップクラッチ７ｃを介したトルクの伝達はなされない。ロックアップクラッチ７ｃは、半係合状態でトルクを伝達するスリップ制御が可能である。回転電機ＭＧ側からトルクコンバータ７に入力されたトルクは、出力軸７ｄから出力される。

Ｃ１クラッチ８は、トルクコンバータ７と変速機９との間に介在している。Ｃ１クラッチ８は、トルクコンバータ７の出力軸７ｄと変速機９の入力軸９ａとを断接する。変速機９は、自動変速機であり、例えば、有段の自動変速機（ＡＴ）であっても、無段の自動変速機（ＣＶＴ）であってもよい。変速機９の出力軸９ｂは、差動機構１０を介して駆動輪１１に接続されている。なお、Ｃ１クラッチ８は、変速機９を構成する係合要素の一つであってもよい。

エンジン１は、燃料の燃焼エネルギをクランクシャフト１ａの回転運動に変換して出力する。エンジン１は、筒内に直接燃料を噴射するインジェクタを有する直噴式のエンジンである。エンジン１は、筒内の混合気に点火する点火プラグを備えている。エンジン１の出力トルクは、ダンパ２、Ｋ０クラッチ４、トルクコンバータ７、Ｃ１クラッチ８、変速機９および差動機構１０を介して駆動輪１１に伝達される。

ハイブリッド車両１００には、ＥＣＵ３０が搭載されている。ＥＣＵ３０は、コンピュータを有する電子制御ユニットである。ＥＣＵ３０は、エンジン１、Ｋ０クラッチ４、回転電機ＭＧ、ロックアップクラッチ７ｃ、Ｃ１クラッチ８および変速機９を制御する機能を有している。ＥＣＵ３０は、エンジン１の燃料噴射タイミング、噴射量、点火時期などを制御可能である。エンジン１には、クランクシャフト１ａのクランク角度を検出するクランク角センサ２１が設けられている。クランク角センサ２１の検出結果を示す信号は、ＥＣＵ３０に出力される。ＥＣＵ３０は、クランク角センサ２１から取得するクランク角度に基づいて、エンジン１の各気筒の吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程を判別すると共に、エンジン回転数を算出することができる。

ＥＣＵ３０は、Ｋ０クラッチ４の開放・係合および係合度合いを制御することができる。Ｋ０クラッチ４が油圧式のアクチュエータを有するものである場合、ＥＣＵ３０は、供給油圧を調節することにより、Ｋ０クラッチ４の係合度合い（トルク容量）を制御する。また、ＥＣＵ３０は、エンジン回転数と回転電機ＭＧの回転数とに基づいて、Ｋ０クラッチ４のスリップ制御を行うことができる。本実施形態の車両制御装置１−１は、いずれもハイブリッド車両１００に搭載された、エンジン１、回転電機ＭＧ、Ｋ０クラッチ４およびＥＣＵ３０を備える。

ハイブリッド車両１００では、ハイブリッド走行あるいはＥＶ走行を選択的に実行可能である。ハイブリッド走行とは、エンジン１、回転電機ＭＧのうち少なくともエンジン１を動力源としてハイブリッド車両１００を走行させる走行モードである。ハイブリッド走行では、エンジン１に加えて、回転電機ＭＧを動力源とすることができる。なお、ハイブリッド走行において、回転電機ＭＧを発電機として機能させてもよく、無負荷の状態で空転させることもできる。

ＥＶ走行は、エンジン１を停止し、回転電機ＭＧを動力源として走行する走行モードである。ＥＶ走行において、走行状況やバッテリの充電状態等に応じて適宜回転電機ＭＧに発電を行わせるようにしてもよい。ＥＶ走行を行う場合、Ｋ０クラッチ４が開放され、エンジン１が停止される。

また、ハイブリッド車両１００では、エンジン１を駆動輪１１から切り離して惰性によりハイブリッド車両１００を走行させる惰性走行を実行することもできる。惰性走行は、例えば、加速要求がない場合や要求駆動力が小さな場合に実行される。惰性走行では、Ｋ０クラッチ４が開放され、エンジン１と回転電機ＭＧおよび駆動輪１１との動力の伝達が遮断される。つまり、駆動輪１１にエンジンブレーキが作用しない状態となる。これにより、Ｋ０クラッチ４が係合されてエンジン１が駆動輪１１と接続されている場合よりも、駆動輪１１に対する負荷が小さくなる。惰性走行を実行することにより、軽負荷時の燃費向上を図ることができる。惰性走行時には、エンジン１を停止して燃料消費を抑制することもできる。

また、ハイブリッド車両１００では、停車中にエンジン１が停止されることがある。例えば、バッテリの充電状態に基づいて停車中にエンジン１を運転して回転電機ＭＧにより発電を行う停車時発電制御がなされることがあり、停車時発電制御が終了するとエンジン１が停止される。また、停車時に暖機のためにエンジン１が運転され、暖機終了後にエンジン１が停止されることがある。

ＥＶ走行からハイブリッド（ＨＶ）走行への移行時など、エンジン１を始動するときには、ＥＣＵ３０によりエンジン１の始動制御がなされる。本実施形態のハイブリッド車両１００では、少なくとも以下の２つの始動方法が実行可能である。

（着火始動）
着火始動とは、主としてエンジン１の燃焼により発生するエネルギによってエンジン１の回転を開始させてエンジン１を始動させる始動方法である。本実施形態のハイブリッド車両１００のエンジン１は、筒内に直接燃料が噴射される直噴式のエンジンである。従って、エンジン１が停止した状態から、筒内に燃料を供給して着火により燃焼を開始させ、エンジン１を始動することが可能である。着火始動では、Ｋ０クラッチ４を半係合状態としてエンジン１の始動をアシストすることができる。

具体的には、ＥＣＵ３０は、エンジン１に対する燃料噴射および点火により始動を開始するときに、エンジン１の回転数が上昇し始めるまでは、Ｋ０クラッチ４に対する供給油圧を待機時油圧とする。待機時油圧は、Ｋ０クラッチ４を介して駆動輪１１側からエンジン１に伝達されるトルクによってはエンジン１が回転し始めない油圧に設定されている。すなわち、待機時油圧は、Ｋ０クラッチ４を係合させ、かつエンジン１の自立的な回転の開始を待機するときのクラッチ油圧である。待機時油圧によってＫ０クラッチ４が係合し、回転電機ＭＧ側からトルクが伝達されることで、回転を開始するためのエンジン１の必要トルクが低減される。

ＥＣＵ３０は、エンジン１の回転数が上昇し始めると、Ｋ０クラッチ４に対する供給油圧をアシスト時油圧に増加させる。アシスト時油圧は、待機時油圧よりも大きな油圧であり、エンジン１に対して正方向のトルクを伝達して回転上昇をアシストすることができる油圧である。また、ＥＣＵ３０は、エンジン回転数が回転電機ＭＧの回転数と同期するときに、Ｋ０クラッチ４に対する供給油圧を係合油圧に増加させる。係合油圧は、アシスト時油圧よりも大きな油圧であり、Ｋ０クラッチ４を完全係合させることができる油圧である。Ｋ０クラッチ４が完全係合すると、着火始動は完了する。

（Ｋ０スリップ始動）
Ｋ０スリップ始動とは、Ｋ０クラッチ４を介して伝達されるトルクによりモータリングを行い、エンジン１の回転を開始させてエンジン１を始動する始動方法である。Ｋ０スリップ始動では、エンジン１が停止した状態からＫ０クラッチ４に対する供給油圧をモータリング時油圧とする。モータリング時油圧は、アシスト時油圧よりも高圧であり、かつ係合油圧よりも低圧である。モータリング時油圧は、少なくとも停止しているエンジン１のフリクショントルクに抗してエンジン１の回転を開始できるだけのトルクを伝達可能な係合油圧である。また、モータリング時油圧は、Ｋ０クラッチ４が半係合状態となり、エンジン回転数を徐々に上昇させることができる係合油圧である。

ＥＣＵ３０は、Ｋ０クラッチ４に対する供給油圧をモータリング時油圧とすると共に、要求駆動力に対応するトルクに加えてエンジン１のクランキングに要するトルクを回転電機ＭＧに出力させる。これにより、Ｋ０クラッチ４を係合して回転電機ＭＧのトルクによってクランキングしてエンジン１を始動することができる。

回転電機ＭＧのモータリングによりエンジン回転数が所定の回転数まで上昇すると、ＥＣＵ３０はエンジン１に対する燃料噴射および点火を開始し、エンジン１を始動させる。エンジン回転数が回転電機ＭＧの回転数と同期するときに、Ｋ０クラッチ４に対する供給油圧は係合油圧とされる。Ｋ０クラッチ４が完全係合すると、Ｋ０スリップ始動は完了する。

ＥＣＵ３０は、エンジン１の始動要求がある場合、着火始動が可能であれば着火始動によりエンジン１を始動し、着火始動が不可能である場合にＫ０スリップ始動によりエンジン１を始動する。Ｋ０スリップ始動の場合、エンジン１のモータリングに要するトルクを回転電機ＭＧによって出力させる。従って、モータリングに必要なトルクを確保するために、回転電機ＭＧによる走行用の出力トルクが制限される。これに対して、着火始動の場合、回転電機ＭＧは、エンジン１の自立的な回転上昇をアシストできればよい。このことから、エンジン１の始動において着火始動を優先することにより、回転電機ＭＧの出力トルクのうちで走行駆動に使用可能なトルクの割合を増加させることができる。よって、回転電機ＭＧの小型化や、ＥＶ走行領域の拡大を図ることができる。

ここで、図３から図７を参照して説明するように、エンジン１を始動する場合、停止しているエンジン１のクランク角度によって始動エネルギが異なる。図３から図７の各図は、ポンピングエネルギおよび始動アシストトルクを示す図である。図３から図７には、クランク角度と、ポンピングエネルギおよび始動アシストトルクとの関係の一例が示されている。図３から図７において、横軸はクランク角度［ＣＡ］、左側の縦軸はポンピングエネルギ、右側の縦軸は始動アシストトルクを示す。ポンピングエネルギは、エンジン１の気筒内の空気ばねの圧縮エネルギ（空気力によるポテンシャルエネルギ）である。また、始動アシストトルクは、着火始動において停止しているエンジン１が回転を開始できるために必要な回転電機ＭＧによるアシストトルクである。

言い換えると、始動アシストトルクは、燃焼エネルギによってエンジン１が自立的に回転を始めることができるために必要とされる、回転電機ＭＧがＫ０クラッチ４を介してアシストするトルクである。Ｋ０クラッチ４を介してエンジン１に伝達されるトルクが始動アシストトルク以上であれば、燃焼を開始したエンジン１が回転し始めることができ、始動アシストトルク未満のトルクしか伝達されなければ、エンジン１は燃焼を開始したとしても回転し始めることができない。

図３には２気筒エンジン、図４には３気筒エンジン、図５には４気筒エンジン、図６には６気筒エンジン、図７には８気筒エンジンについてのポンピングエネルギおよび始動アシストトルクがそれぞれ示されている。各図において、黒四角のマーカーを付した曲線が始動アシストトルクを示し、他方の曲線がポンピングエネルギを示す。

始動アシストトルクが大きいクランク角度でエンジン１が停止している場合、エンジン１の始動に要するエネルギが大きくなり、燃費の低下を招くこととなる。例えば、図３に示す２気筒エンジンの場合、６０から９０ＣＡのクランク角度の範囲では始動エネルギが最も小さくなり、このクランク角度の範囲からのクランク角度のずれが大きくなるに従い始動エネルギが増加する。

また、２気筒エンジンでは、０ＣＡのクランク角度においてポンピングエネルギが最大となり、これに対するクランク角度のずれが大きくなるに従いポンピングエネルギが低下する。例えば、正のクランク角度の範囲では、５０ＣＡ以上のクランク角度の範囲でポンピングエネルギが最小となる。ポンピングエネルギが高い位置では安定性が低く、ポンピングエネルギが低い位置は安定である。つまり、図３に矢印Ｙ１で示すように、ポンピングエネルギが高いクランク角度の位置からポンピングエネルギが低いクランク角度の位置に向かう空気ばねの力がピストンおよびクランクシャフト１ａに作用する。この力と、エンジン１のフリクショントルクとの関係によって停止時のクランク角度が決まる。

エンジン始動に要するエネルギを低減する観点からは、始動アシストトルクの低いクランク角度でエンジン１が停止することが望ましいが、常に所望のクランク角度でエンジン１が停止するとは限らない。例えば、０ＣＡのクランク角度（ＴＤＣ）の近傍において空気ばねの力によるトルクとエンジン１のフリクショントルクとがつり合い、エンジン１の回転が停止することが起こり得る。この場合、次回エンジン１を始動するときの始動エネルギが大きなものとなり、燃費の低下を招く虞がある。始動アシストトルクがより小さいクランク角度でエンジン１の回転を停止できることが望ましい。

本実施形態の車両制御装置１−１は、エンジン１の停止要求がある場合、エンジン１の停止をＫ０クラッチ４が係合した状態で行う。すなわち、Ｋ０クラッチ４が係合した状態でエンジン１に対する燃料の供給を停止し、エンジン１の出力トルクを低下させる。つまり、エンジン１を停止するときにＫ０クラッチ４が係合した状態でエンジン１の回転数を低下させる。このときのＫ０クラッチ４に対する供給油圧は、Ｋ０クラッチ４がスリップ可能なものであり、かつＫ０クラッチ４が係合したままでエンジン１が停止可能なものである。

車両制御装置１−１は、エンジン回転が停止するクランク角度が所定範囲外のクランク角度である場合、Ｋ０クラッチ４を開放する。所定範囲は、所定範囲のクランク角度で停止したエンジン１を始動する時の始動エネルギが小さいクランク角度の範囲である。つまり、所定範囲とは、例えば、所定範囲のクランク角度で停止したエンジン１を再始動するときの始動に要するエネルギが、所定範囲外のクランク角度で停止したエンジン１を再始動するときの始動に要するエネルギよりも小さくなるクランク角度の範囲である。

これにより、以下に説明するように、エンジン１の停止位置を始動エネルギの大きな停止位置から始動エネルギの小さな停止位置に移動させることができる。なお、エンジン１の回転が停止するクランク角度とは、エンジン１の回転が停止したクランク角度およびエンジン１の回転が停止すると予測されるクランク角度を含むものである。言い換えると、エンジン１の回転が停止するクランク角度には、実際にエンジン１が停止したクランク角度およびそのクランク角度でエンジン１の回転が停止すると予測される予測クランク角度が含まれる。

図５を参照して説明すると、Ｋ０クラッチ４が係合した状態でエンジン１を停止させる場合、クランクシャフト１ａには、空気ばねによるトルクＴ１と、エンジン１のフリクショントルクＴ２と、Ｋ０クラッチ４を介して回転電機ＭＧ側から伝達されるクラッチトルクＴ３とが作用する。なお、空気ばねによるトルクＴ１の向きおよびフリクショントルクＴ２の向きは、クランク角度によって変化する。図５には、エンジン１が１８０ＣＡ近傍のクランク角度で回転を停止するときの各トルクＴ１，Ｔ２，Ｔ３の一例が示されている。

空気ばねによるトルクＴ１がクランクシャフト１ａを逆回転させる方向に作用し、これと反対方向にフリクショントルクＴ２が作用する。クラッチトルクＴ３は、クランクシャフト１ａを正回転させる方向のトルクである。トルクＴ１，Ｔ２，Ｔ３が釣り合っており、エンジン１が回転を停止している。このように１８０ＣＡのクランク角度でエンジン１が停止すると、始動アシストトルクが大きいため好ましくない。

ここで、Ｋ０クラッチ４を開放してクラッチトルクＴ３を作用させなくすれば、トルクのつり合いを崩し、クランクシャフト１ａを回転させることが可能である。例えば、図５の状態からＫ０クラッチ４を開放すると、クランクシャフト１ａを逆回転させ、ポンピングエネルギの低い６０ＣＡから１２０ＣＡのクランク角度の範囲でエンジン１を停止させることができる。このクランク角度の範囲は、始動アシストトルクの低いクランク角度の範囲とも重なっている。

図５に示す４気筒のエンジンでは、ポンピングエネルギの高低と始動アシストトルクの高低との相関性が高い。言い換えると、ポンピングエネルギが高いクランク角度の範囲では始動アシストトルクも高く、ポンピングエネルギが低いクランク角度の範囲では始動アシストトルクも低い。従って、例えば、始動アシストトルクが低いクランク角度の範囲を所定範囲と定め、所定範囲外のクランク角度でエンジン１が停止するときや停止しそうなときにＫ０クラッチ４を開放するようにすれば、始動アシストトルクが低いクランク角度に停止位置を移動させることができる。これにより、次回エンジン１を始動するときの始動性が向上する。

図６に示す６気筒エンジンや、図７に示す８気筒エンジンでも、始動アシストトルクの高低と、ポンピングエネルギの高低とは相関性が高い。従って、４気筒エンジンの場合と同様に、始動アシストトルクの低いクランク角度の範囲に基づいて所定範囲を定めるようにすることができる。

また、図３に示す２気筒エンジンや、図４に示す３気筒エンジンでは、ポンピングエネルギおよび始動アシストトルクがいずれも高いクランク角度の範囲が「所定範囲外」となるように所定範囲を定めることができる。例えば、図３の２気筒エンジンでは、６０ＣＡ以上３００ＣＡ（−６０ＣＡ）以下のクランク角度の範囲を所定範囲とすれば、所定範囲外でエンジン１が停止するときにＫ０クラッチ４を開放することで、次回のエンジン始動に必要なアシストトルクを低減させることが可能となる。

図１および図８を参照して、本実施形態の動作について説明する。図１に示す制御フローは、例えば、エンジン１の運転中に実行されるものであり、所定の間隔で繰り返し実行される。図８は、本実施形態の制御に係るタイムチャートである。図８において、（ａ）はスロットル開度、（ｂ）は回転数、（ｃ）はサージタンク圧、（ｄ）はクランク角度、（ｅ）はＫ０クラッチ４のクラッチ圧を示す。（ｂ）には回転電機ＭＧの回転数Ｎｍｇおよびエンジン回転数Ｎｅが示されている。

図１のステップＳ１では、ＥＣＵ３０により、着火始動基本条件が成立しているか否かが判定される。着火始動基本条件は、（１）間欠可能であること、（２）着火始動可能な水温であることを含む予め定められた条件が全て満たされる場合に成立する。ステップＳ１の判定の結果、着火始動基本条件が成立していると判定された場合（ステップＳ１−Ｙ）にはステップＳ２に進み、そうでない場合（ステップＳ１−Ｎ）にはステップＳ６に進む。

ステップＳ２では、ＥＣＵ３０により、エンジン停止処理中であるか否かが判定される。ＥＣＵ３０は、エンジン１の停止要求がなされてエンジン１を停止する制御の実行中であるかを判定する。ＥＣＵ３０は、エンジン停止処理が開始されると、Ｋ０クラッチ４に対する供給油圧をそれまでの係合油圧Ｃｋ０から所定油圧Ｔｋ０に低下させる。所定油圧Ｔｋ０は、エンジン１の回転数を低下させるときのＫ０クラッチ４のトルク容量に対応する。係合油圧Ｃｋ０は、Ｋ０クラッチ４を完全係合させておくことができる供給油圧であり、エンジン回転数Ｎｅと回転電機ＭＧの回転数Ｎｍｇとを等しくすることができる油圧である。図８では、時刻ｔ１においてエンジン停止処理が開始される。

所定油圧Ｔｋ０は、例えば、エンジン１のメカフリクションに基づいて定められる。一例として、所定油圧Ｔｋ０は、クラッチトルクＴ３の大きさが、メカフリクションによるトルク（フリクショントルクＴ２）と同じ大きさとなるように定められる。このようにした場合、クラッチトルクＴ３とフリクショントルクＴ２とは、クランクシャフト１ａが正方向に回転しているときは互いに打ち消し合う。つまり、クランクシャフト１ａに対するフリクショントルクＴ２による抵抗が小さなものとなり、ポンピングエネルギの変化が小さいクランク角度の領域であっても、ポンピングエネルギが低下する回転方向にクランクシャフト１ａが回転しやすくなる。よって、空気ばねによるトルクＴ１と他のトルクとがポンピングエネルギの高い位置で釣り合って停止してしまうことが抑制される。

また、ＥＣＵ３０は、エンジン停止処理では、エンジン１に対する燃料の供給を停止し、スロットル開度を増加させる。燃料の供給がカットされることで、エンジン回転数Ｎｅは時刻ｔ１から低下し始める。スロットル弁が開かれることにより、時刻ｔ１からサージタンク圧が上昇を開始する。サージタンク圧が回復することで、エンジン停止時の筒内の新気量が増加し、酸素濃度が高くなる。よって、次回着火始動等にエンジン１を再始動するときの始動性が向上する。ステップＳ２の判定の結果、エンジン停止処理中であると判定された場合（ステップＳ２−Ｙ）にはステップＳ３に進み、そうでない場合（ステップＳ２−Ｎ）にはステップＳ６に進む。

ステップＳ３では、ＥＣＵ３０により、エンジン１が停止したか否かが判定される。ＥＣＵ３０は、エンジン回転数の絶対値が所定値α以下である場合に、エンジン１が停止したと判定することができる。この所定値αは、エンジン１の回転が停止しかけていると判定できる値であっても、エンジン１の回転が完全に停止したと判定できる値であってもよい。ステップＳ３の判定の結果、エンジン１が停止したと判定された場合（ステップＳ３−Ｙ）にはステップＳ４に進み、そうでない場合（ステップＳ３−Ｎ）にはステップＳ６に進む。

ステップＳ４では、ＥＣＵ３０により、現在のクランク角が着火始動可能範囲外であるか否かが判定される。本実施形態では、着火始動可能範囲が所定範囲に相当する。着火始動可能範囲は、例えば、始動アシストトルクが予め定められた所定トルク以下であるクランク角度の範囲とすることができる。所定トルクは、エンジン冷却水温、車速、回転電機ＭＧが出力可能なアシストトルク、回転電機ＭＧの温度、バッテリの蓄電量等に基づいて可変とされてもよい。

ＥＣＵ３０は、クランク角センサ２１の検出結果に基づいて現在のクランク角を取得することができる。ＥＣＵ３０は、現在のクランク角が着火始動可能範囲外のクランク角度である場合にステップＳ４で肯定判定を行う。

なお、ステップＳ４において、エンジン１の回転が停止する前に停止時のクランク角度を予測し、着火始動可能範囲のクランク角度でエンジン１が停止するか否かを判定するようにしてもよい。ＥＣＵ３０は、例えば、下記式（１）により停止時の予測クランク角度θ_Ｎｅ＝０を算出することができる。
θ_Ｎｅ＝０ ＝ θ−（１／２）×ｄ^２θ／ｄｔ^２×ｔ^２ …（１）
ここで、θはクランク角度、（ｄ^２θ／ｄｔ^２）は、エンジン回転数（ｄθ／ｄｔ）の変化率である。

ＥＣＵ３０は、停止時の予測クランク角度θ_Ｎｅ＝０が着火始動可能範囲外のクランク角度である場合、すなわち予測したクランク角度が所定範囲外のクランク角度である場合にステップＳ４で肯定判定を行うことができる。この場合、エンジン１の回転が停止する前にＫ０クラッチ４を開放することができる。

ステップＳ４の判定の結果、現在のクランク角が着火始動可能範囲外であると判定された場合（ステップＳ４−Ｙ）にはステップＳ５に進み、そうでない場合（ステップＳ４−Ｎ）にはステップＳ６に進む。

ステップＳ５では、ＥＣＵ３０により、停止位置補正制御の実行条件成立がセットされる。ＥＣＵ３０は、Ｋ０クラッチ４を開放して停止位置を補正する停止位置補正制御の実行条件成立を示すフラグxstpcntrunをＯＮにセットする。ＥＣＵ３０は、フラグxstpcntrunがＯＮにセットされると、係合していたＫ０クラッチ４を開放する。ＥＣＵ３０は、Ｋ０クラッチ４の供給油圧を所定油圧Ｔｋ０から開放油圧（例えば０）に低下させる。図８では、時刻ｔ２においてＫ０クラッチ４が開放される。

Ｋ０クラッチ４の開放により、０ＣＡのクランク角度で既に停止し、あるいは停止しかけていたエンジン１のクランク角度が目標停止範囲のクランク角度に移動する。エンジン１は、空気ばねで自ら動き始め、ポンピングエネルギの安定な位置に収まる。目標停止範囲は、例えば、着火始動可能範囲と同じクランク角度の範囲であってもよく、あるいは着火始動可能範囲内の一部のクランク角度の範囲であってもよい。

なお、エンジン１の回転が停止すると、筒内の圧力が抜け空気ばねのばね力が低下する。エンジン１の回転位置を移動させるには、空気ばねのばね力が十分にあるときにＫ０クラッチ４を開放することが望ましい。このため、Ｋ０クラッチ４は、例えば、エンジン１の回転が完全に停止する前に開放されることが好ましい。また、Ｋ０クラッチ４がエンジン１の停止後に開放される場合、適度のばね力が残っている間、例えばエンジン１の停止後所定時間が経過する前のタイミングでＫ０クラッチ４が開放されることが好ましい。所定時間は、１〜２秒とすることができる。

なお、エンジン１の停止後は時間の経過と共にばね力が低下することから、これを利用して、エンジン１の停止位置と目標停止範囲とのずれ量に応じてＫ０クラッチ４を開放するタイミングが可変とされてもよい。例えば、エンジン１の停止位置が目標停止範囲から大きく離れているときにはエンジン１の停止後の経過時間が短いタイミングでＫ０クラッチ４を開放するようにすれば、大きなばね力でエンジン１を回転させることができる。一方、エンジン１の停止位置が目標停止範囲に近い場合にはエンジン１の停止後の経過時間を長目にとったタイミングでＫ０クラッチ４を開放するようにすれば、小さなばね力でエンジン１を回転させることができる。ステップＳ５が実行されると、本制御フローは終了する。

ステップＳ６では、ＥＣＵ３０により、停止位置補正制御の実行条件の不成立がセットされる。ＥＣＵ３０は、停止位置補正制御の実行条件を示すフラグxstpcntrunをＯＦＦにセットする。現在のクランク角が着火始動可能範囲内である（Ｓ４−Ｎ）と判定されてステップＳ６に進んだ場合、そのエンジン停止位置でＫ０クラッチ４が開放される。このときのＫ０クラッチ４開放のタイミングは、エンジン１の停止後筒内の圧力が抜けた後とされる。これにより、Ｋ０クラッチ４が開放されてもエンジン１は回転せず、着火始動可能範囲内のクランク角度で停止したままとなる。ステップＳ６が実行されると、本制御フローは終了する。

このように、本実施形態の車両制御装置１−１によれば、エンジン１の再始動時に着火始動を可能とし、かつ着火始動の始動アシストトルクを低減できるように停止位置補正制御が実行される。よって、着火始動によりエンジン１を始動する機会を増加させることができ、回転電機ＭＧのトルク負担を軽減することができる。また、着火始動時の始動エネルギが低下し、燃費の向上が実現される。

なお、停止位置補正制御は、着火始動によりエンジン１を始動する場合に限らず実行可能である。例えば、次回Ｋ０スリップ始動によりエンジン１が始動される場合に、停止位置補正制御が実行されてエンジン１の回転位置が所定範囲内とされてもよい。

なお、本実施形態の所定油圧Ｔｋ０は、クラッチトルクＴ３の大きさが、フリクショントルクＴ２の大きさと等しくなる油圧とされたが、これに限らず、クラッチトルクＴ３の大きさが、フリクショントルクＴ２の大きさよりもわずかに小さくなるようにされても、これとは逆にクラッチトルクＴ３の大きさがフリクショントルクＴ２の大きさよりもわずかに大きくなるようにされてもよい。

本実施形態では、エンジン１の停止制御の開始（時刻ｔ１）前からエンジン１が停止するまでＫ０クラッチ４が係合状態に維持されたが、これに代えて、エンジン１の停止制御の開始前後に一旦Ｋ０クラッチ４が開放され、エンジン１の停止前にＫ０クラッチ４が所定油圧Ｔｋ０で係合されてもよい。また、このときのＫ０クラッチ４の係合タイミングは、エンジン１が目標停止範囲のクランク角度で停止しやすくなるタイミングとされてもよい。Ｋ０クラッチ４の適切な係合タイミングは、予め適合実験等により定めておくことが可能である。

また、エンジン１の停止制御の開始後に一旦Ｋ０クラッチ４に対する供給油圧を所定油圧Ｔｋ０よりも低い油圧としておき、エンジン１の停止前に供給油圧を所定油圧Ｔｋ０まで上昇させてもよい。このときの供給油圧上昇のタイミングは、エンジン１の停止前にＫ０クラッチ４を再係合するときの係合タイミングと同様の効果を狙って定めることができる。

また、本実施形態では、予め係合しておいたＫ０クラッチ４を開放することでエンジン１の停止位置を移動させたが、開放することによってエンジン１の停止位置を移動させるクラッチは、Ｋ０クラッチ４に限定されない。例えば、エンジン１のクランクシャフト１ａとクラッチ（以下、「補機クラッチ」と称する。）を介して動力を伝達する補機を備える場合に、エンジン１の回転が停止するときに、予め係合しておいた補機クラッチを開放することで、停止したエンジン１あるいは停止しかけているエンジン１の停止位置を移動させることが可能である。この場合の連結要素は、補機クラッチを介してエンジン１と接続される補機である。補機としては、例えば、オルタネータ、エアコンのコンプレッサ等を例示することができる。

このように、本実施形態の車両制御は、クラッチを介してエンジン１と連結される連結要素を備えたハイブリッド車両１００において実施可能である。この連結要素は、エンジン１に対する負荷として作用するものであっても、エンジン１に対してエンジン１を回転駆動する駆動トルクを与えることができるものであってもよい。すなわち、連結要素は、エンジン１が停止する時にエンジン１との間に配置されたクラッチにトルクが作用する状態とすることができるものである。これにより、クラッチを開放することでトルクのバランスを変化させ、エンジン１を回転させるトルクを発生させることが可能となる。

上記の実施形態に開示された内容は、適宜組み合わせて実施することができる。

１−１ 車両制御装置
１ エンジン
４ Ｋ０クラッチ
１１ 駆動輪（車輪）
ＭＧ 回転電機
Ｔ１ 空気ばねによるトルク
Ｔ２ フリクショントルク
Ｔ３ クラッチトルク
１００ ハイブリッド車両

Claims (4)

1. ハイブリッド車両に搭載された、直噴式のエンジンと、連結要素と、前記エンジンと前記連結要素とのトルクの伝達を断接するクラッチと、を備え、
   前記エンジンを停止するときに前記クラッチが係合した状態で前記エンジンの回転数を低下させ、前記エンジンの回転が停止するクランク角度が所定範囲外のクランク角度である場合、前記クラッチを開放する
   ことを特徴とする車両制御装置。
2. 前記連結要素は、回転電機であり、前記クラッチよりも駆動輪側に配置されている
   請求項１に記載の車両制御装置。
3. 前記所定範囲は、前記エンジンを始動するときの始動エネルギが小さいクランク角度の範囲である
   請求項１または２に記載の車両制御装置。
4. 前記エンジンの回転数を低下させるときの前記クラッチのトルク容量は、前記エンジンのフリクショントルクに基づく
   請求項１から３のいずれか１項に記載の車両制御装置。

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