JP2013184652A - ハイブリッド車両のエンジン停止制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンを停止させる際の停止クランク位置を分散化でき、ひいてはリングギヤの偏摩耗を防止して耐久信頼性を向上できるハイブリッド車両のエンジン停止制御装置を提供する。
【解決手段】エンジンを停止する際に走行用モータの回生制御によりエンジンに回転負荷を作用させ、所定の目標クランク位置で停止させる。エンジン停止毎に目標クランク位置を30°CA間隔で順次変更することにより各クランク角の停止頻度を均等化し、もってエンジンの停止クランク位置を分散化する。
【選択図】図３

Description

本発明はハイブリッド車両のエンジン停止制御装置に係り、詳しくはエンジンの停止クランク位置を分散化するハイブリッド車両のエンジン停止制御装置に関する。

ハイブリッド車両に走行用動力源として搭載されたエンジンは、例えば車両を駐車する場合、或いは車両走行中に走行モードがモータ走行モードに切り換えられてエンジンの運転が不要になった場合などに停止される。さらにアイドルストップスタート機能を備えた車両では、信号待ちなどでの一時停止時にも所定のエンジン自動停止条件の成立を受けてエンジンが自動的に停止される。そして、このようにして停止されたエンジンは、駐車した車両を走行させる場合、或いはモータ走行から再びエンジンの運転を要する走行モードに切り換えられた場合、さらにアイドルストップスタートでは所定のエンジン自動始動条件が成立した場合などに始動される。
エンジン始動時のクランキングにはスタータモータや走行用モータが用いられる。周知のようにスタータモータを用いたクランキングは、スタータモータのピニオンギヤを軸方向にスライドさせてエンジン側のフライホイールのリングギヤに噛合させた上で、スタータモータによりフライホイールを回転駆動して行われる。

ところで、停止時のエンジンは、軸受などの摩擦抵抗や吸気の圧縮抵抗などによりクランク軸などの運動部分の慣性エネルギを次第に消費しながら回転低下して停止に至る。吸気の圧縮抵抗は各気筒の圧縮行程毎に発生するため、エンジンは何れかの気筒の圧縮行程で圧縮抵抗が急増した位置で停止し易い。このような圧縮抵抗の影響により、エンジン停止後のクランク位置（停止クランク位置）は特定の位置に集中し、図５に示すクランク角毎の停止頻度の分布のように、各クランク角の間で停止頻度が大幅に相違してしまう。結果として、スタータモータによる始動時にピニオンギヤがリングギヤ上の特定位置に噛合する頻度が高くなり、リングギヤの外周に偏摩耗が生じて耐久信頼性を大きく低下させてしまう。
このような問題に着目した対策として、特許文献１の技術が提案されている。この特許文献１の技術では、アイドルストップスタート機能によるエンジンの自動停止時に排気弁を開弁して筒内の圧縮空気を排出しており、これにより各気筒の圧縮圧力を低減して停止クランク位置の分散化を図っている。

特開２００１−１５２８２２号公報

しかしながら、上記したようなエンジンの停止クランク位置を特定位置に集中させる要因は吸気の圧縮抵抗だけではなく、例えばカムの駆動トルクやバルブの絞り損失なども要因となる、このため特許文献１の技術では停止クランク位置を十分に分散化することができず、結果としてリングギヤの偏摩耗を確実に防止する対策とは言い難かった。
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、エンジンを停止させる際の停止クランク位置を分散化でき、ひいてはリングギヤの偏摩耗を防止して耐久信頼性を向上することができるハイブリッド車両のエンジン停止制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１の発明は、走行用動力源としてエンジン及び走行用モータを備えたハイブリッド車両の制御装置であって、エンジンが停止したときに、エンジンの各クランク角における停止頻度を積算するエンジン停止位置頻度推定手段と、所定の条件が成立したときにエンジンを停止するように要求するエンジン停止要求手段と、エンジン停止要求手段によりエンジンの停止要求がなされた場合、エンジン停止位置頻度推定手段により推定された各クランク角の停止頻度に基づき、目標となるエンジン停止位置を決定する目標エンジン停止位置決定手段と、エンジン停止要求手段によりエンジンの停止要求がなされた場合、目標エンジン停止位置決定手段により決定されたエンジン停止位置となるようにエンジンの停止位置を制御するエンジン停止位置制御手段とを備えたものである。

請求項２の発明は、請求項１において、目標エンジン停止位置決定手段が、各クランク角における停止頻度を略均等化するように目標となるエンジン停止位置を決定するものである。
請求項３の発明は、請求項１において、目標エンジン停止位置決定手段が、エンジン始動時に要する駆動トルクが低いクランク角の停止頻度が他のクランク角の停止頻度よりも高くなるように、目標となるエンジン停止位置を決定するものである。

請求項４の発明は、請求項１乃至３において、エンジンはスタータモータと走行用モータとの何れかにより選択的に始動され、エンジン停止位置制御手段が、エンジン停止後の再始動時にスタータモータを用いる場合に限って、目標となるエンジン停止位置となるようにエンジンの停止位置を制御するものである。
請求項５の発明は、請求項１乃至４において、エンジン停止位置制御手段が、走行用モータを回生制御してエンジンに回転負荷を作用させることによりエンジンの停止位置を制御するものである。

以上説明したように請求項１の発明のハイブリッド車両のエンジン停止制御装置によれば、エンジン停止時に各クランク角における停止頻度を積算し、エンジン停止の要求がなされた場合に各クランク角の停止頻度に基づき目標となるエンジン停止位置を決定し、そのエンジン停止位置となるようにエンジンの停止位置を制御するようにした。
従って、停止要求に応じてエンジンを停止する際に、各クランク角の停止頻度に基づいてエンジン停止位置を決定することにより、エンジン停止位置を分散化できる。このため、スタータモータによるエンジン始動時に発生するリングギヤの偏摩耗を防止して耐久信頼性を向上することができる。

請求項２の発明のハイブリッド車両のエンジン停止制御装置によれば、請求項１に加えて、各クランク角における停止頻度を略均等化するように目標となるエンジン停止位置を決定するようにした。従って、各クランク角における停止頻度が略均等化されることにより、結果としてエンジン停止位置を分散化することができる。
請求項３の発明のハイブリッド車両のエンジン停止制御装置によれば、請求項１に加えて、エンジン始動時の駆動トルクが低いクランク角の停止頻度が他のクランク角の停止頻度よりも高くなるようにエンジン停止位置を決定するようにした。従って、低い駆動トルクでエンジン始動できる機会が増加することから、スタータモータの電力消費を節減することや、エンジンの再始動性を向上することができる。

請求項４の発明のハイブリッド車両のエンジン停止制御装置によれば、請求項１乃至３に加えて、エンジン停止後の再始動時にスタータモータを用いる場合に限ってエンジンの停止位置を制御するようにした。エンジンの停止位置の制御をスタータモータの使用時に限定すれば、本来目的とするスタータモータで始動する場合の停止頻度に基づきエンジン停止位置を適切に決定できる。よって、エンジン停止位置を正確に分散化でき、もってリングギヤの偏摩耗を一層確実に防止することができる。
請求項５の発明のハイブリッド車両のエンジン停止制御装置によれば、請求項１乃至４に加えて、走行用モータを回生制御してエンジンに回転負荷を作用させることにより停止位置を制御するようにした。従って、既存の走行用モータを利用することにより、何ら装備を追加することなくエンジンの停止位置を適切に制御することができる。

実施形態のエンジン停止制御装置が適用されたハイブリッド電気自動車を示す全体構成図である。 車両ＥＣＵが実行するエンジン停止制御ルーチンを示すフローチャートである。 実施形態によるクランク角毎の停止頻度の分布を示す図である。 実施形態の別例によるクランク角毎の停止頻度の分布を示す図である。 従来技術によるクランク角毎の停止頻度の分布を示す図である。

以下、本発明を具体化したハイブリッド車両のエンジン始動制御装置の一実施形態を説明する。
図１は本実施形態のエンジン始動制御装置が適用されたハイブリッド電気自動車を示す全体構成図である。エンジン始動制御装置の説明に先立って、まず同図に基づき車両全体の構成について述べる。
ハイブリッド電気自動車１はいわゆるパラレル型ハイブリッド車両であり、本実施形態ではトラックとして構成されている。なお、以下の説明では、ハイブリッド電気自動車１を車両と称する場合もある。
ディーゼルエンジン（以下、エンジンという）２の出力軸には走行用クラッチ４の入力軸が連結されており、走行用クラッチ４の出力軸には例えば永久磁石式同期電動機のように発電も可能な走行用モータ６の回転軸を介して自動変速機８の入力軸が連結されている。自動変速機８は一般的な手動変速機をベースとして走行用クラッチ４の断接操作及び変速段の切換操作を自動化したものであり、本実施形態では、前進６速後退１速の変速段を有し、発進段としては第２速が設定されている。当然ながら、エンジン２や変速機８の形式はこれに限定されるものではなく任意に変更可能であり、例えばガソリンエンジンに具体化したり、通常の手動変速機に具体化したりしてもよい。

また、変速機８の出力軸はプロペラシャフト１０、差動装置１２及び駆動軸１４を介して左右の駆動輪１６に接続されている。従って、走行用クラッチ４の切断時には走行用モータ６のみが変速機８を介して駆動輪１６側と連結され、走行用クラッチ４の接続時にはエンジン２及び走行用モータ６が共に変速機８を介して駆動輪１６側と連結される。
走行用モータ６は、走行用バッテリ１８に蓄えられた直流電力がインバータ２０によって交流電力に変換されて供給されることによりモータとして作動し、その駆動トルクが変速機８により適宜変速された後に駆動輪１６に伝達されることにより車両１を走行させる。また、アクセルオフにより車両１が減速する惰行運転時には、走行用モータ６が発電機として作動して交流電力を発電すると共に、回生トルクを発生させて駆動輪１６に制動力を作用させながら車両１を減速させる。そして、発電された交流電力はインバータ２０によって直流電力に変換された後にバッテリ１８に充電され、これにより車両１の減速エネルギが電気エネルギとして回収されて、その後に走行用モータ６による走行に有効利用される。

一方、エンジン２の駆動力は、走行用クラッチ４が接続されているときに走行用モータ６の回転軸を経由して変速機８に伝達され、適宜変速された後に駆動輪１６に伝達される。従って、エンジン２の駆動力が駆動輪１６に伝達されているとき、走行用モータ６がモータとして作動しない場合には、エンジン２の駆動力のみが変速機８を介して駆動輪１６に伝達され、走行用モータ６がモータとして作動する場合には、エンジン２及び走行用モータ６の駆動力が共に変速機８を介して駆動輪１６に伝達されることになる。

また、バッテリ１８の充電量（ＳＯＣ：State Of Charge）が低下してバッテリ１８の充電が必要になると、車両１の走行中であっても走行用モータ６が発電機として作動すると共に、エンジン２の駆動力の一部を用いて走行用モータ６を作動することにより発電が行われ、発電された交流電力をインバータ２０によって直流電力に変換した後にバッテリ１８に充電するようにしている。
車両ＥＣＵ２２は、車両１やエンジン２の運転状態、及びエンジンＥＣＵ２４、インバータＥＣＵ２６並びにバッテリＥＣＵ２８からの情報などに応じて、図示しないアクチュエータを駆動制御して走行用クラッチ４の断接制御及び変速機８の変速制御を行うと共に、これらの制御状態や車両１の走行状態に合わせてエンジン２や走行用モータ６を適切に運転するための統合制御を行う。

そして車両ＥＣＵ２２には、このような制御のために、アクセルペダル３０の操作量θaccを検出するアクセルセンサ３２、車両１の速度Ｖを検出する車速センサ３４、エンジン２の出力軸の回転速度Ｎeを検出するエンジン回転速度センサ３５、走行用モータ６の回転速度Ｎg（変速機８の入力回転速度）を検出する電動機回転速度センサ３６、ブレーキペダル３９の踏込操作を検出するブレーキセンサ４０、及びエンジン冷却水温Ｔwを検出する水温センサ４２などのセンサ類が接続されている。
これらの検出情報に基づき車両ＥＣＵ２２は、車両１の走行に必要な要求トルクを演算し、この要求トルクをエンジン２側と走行用モータ６側とに配分する。また、これと並行して要求トルク、車両１の走行状態、エンジン２及び走行用モータ６の運転状態、或いはバッテリ１８のＳＯＣなどに基づき走行モード（エンジン走行、モータ走行、エンジン・モータ走行）を選択し、選択した走行モードを実行すべくエンジンＥＣＵ２４及びインバータＥＣＵ２６に指令を出力すると共に、適宜変速機８の変速制御を実行する。

エンジンＥＣＵ２４は、車両ＥＣＵ２２によって設定された走行モード及びエンジントルクを達成するように、燃料噴射量制御や燃料噴射時期制御を実行してエンジン２を運転させる。
また、インバータＥＣＵ２６は、車両ＥＣＵ２２によって設定された走行モード及び走行用モータ６のトルクを達成するように、インバータ２０を駆動制御して走行用モータ６を力行制御によりモータ作動させたり、回生制御によりジェネレータ作動させたりする。
また、バッテリＥＣＵ２８は、バッテリ１８の温度、バッテリ１８の電圧、インバータ２０とバッテリ１８との間に流れる電流などを検出すると共に、これらの検出結果からバッテリ１８のＳＯＣを求め、そのＳＯＣを検出結果と共に車両ＥＣＵ２２に出力する。

一方、車両ＥＣＵ２２は、エンジン走行中或いはエンジン・モータ走行中において、信号待ちなどで所定の自動停止条件が成立したときにエンジン２を自動停止させ、その後に所定の自動始動条件が成立したときにエンジン２を自動始動するアイドルストップスタート制御を実行する。
エンジン２の自動停止条件及び自動始動条件は種々の文献に開示されているため、概略のみを説明する。例えばエンジン停止条件としては、アクセル操作の中止（θacc＝0）、車両停止（Ｖ＝0km/h）、シフトレバーがＮレンジ、及びブレーキ操作中（ブレーキセンサ４０がＯＮ）であることの各条件が設定されている。これらの全ての条件が満たされたときに車両ＥＣＵ２２は自動停止条件が成立したと見なし、エンジンＥＣＵ２４にエンジン停止の指令を出力し、その指令に基づきエンジンＥＣＵ２４がエンジン２の燃料供給を中止して自動停止させる。

また、自動始動条件としてはブレーキ操作の中止が設定されている。この条件が満たされたときに車両ＥＣＵ２２は自動始動条件が成立したと見なし、エンジン２を始動するための始動制御を実行する。エンジン２を始動するためにエンジン２にはスタータモータ４４が備えられ、スタータモータ４４はエンジンＥＣＵ２４により駆動制御されてエンジン２をクランキング可能となっている。なお、以上の自動停止条件及び自動始動条件は一例であり、これに限るものではなく任意に変更可能である。

また、本実施形態ではスタータモータ４４に代えてエンジン始動時のクランキングに走行用モータ６を用いる場合もある。具体的には変速機８をニュートラルに切り換えた上で、走行用クラッチ４を接続してエンジン２と走行用モータ６とを連結すれば、走行用モータ６によりエンジン２をクランキング可能となる。
エンジン始動の際にスタータモータ４４と走行用モータ６との何れを用いるかは、バッテリ１８のＳＯＣに基づき決定される。バッテリＳＯＣが予め設定されたモータ選択閾値ＳＯＣ0以上である場合には、走行用モータ６を使用しても後の車両走行に支障なしと見なしてエンジン始動に走行用モータ６が選択される。また、バッテリＳＯＣがモータ選択閾値ＳＯＣ0未満の場合には、その後の車両走行のために走行用モータ６の使用を避けるべきとしてスタータモータ４４が選択される。

エンジン２の停止及び始動は運転者の手動操作（オフ操作及びスタート操作）によっても可能であり、図示はしないが、この手動操作のためのスイッチが運転席に備えられている。本発明における「エンジンの停止要求がなされた場合」とは、アイドルストップ制御で自動停止条件が成立した場合、及び車両の駐車などに際して運転者がエンジンをオフ操作した場合を指す（エンジン停止要求手段）。

ところで、このようなアイドルストップ制御のエンジン自動停止条件の成立時、或いは運転者によるオフ操作時には、燃料噴射の中止によりエンジン２を惰性回転させた後に停止させる。そして、［背景技術］で述べたように、エンジン停止後の停止クランク位置は、吸気の圧縮抵抗、或いはカムの駆動トルクやバルブの絞り損失などの種々の要因により特定位置に集中するため、スタータモータ４４でクランキングする場合には、ピニオンギヤとの噛合によりフライホイールのリングギヤに偏摩耗を発生させてしまう。その対策として提案された特許文献１の技術では、エンジン停止時に排気弁の開弁により筒内の圧縮空気を排出しているが、吸気の圧縮抵抗だけに効果があるに過ぎないため、停止クランク位置を十分に分散化できないという問題がある。
このような不具合を鑑みて本発明者は、特許文献１のような停止クランク位置を特定位置に集中させる要因を排除する受動的な対策には限界があるという見解に至った。そこで、本実施形態では、停止クランク位置を分散させるようにエンジン停止時に停止クランク位置を積極的に制御する対策を講じており、以下、当該対策のために車両ＥＣＵ２２が実行するエンジン停止制御について詳述する。

端的に表現するとエンジン停止制御は、停止時のエンジン２に走行用モータ６による回転負荷を作用させて所定の目標クランク位置（エンジン停止位置）で停止させると共に、その目標クランク位置をエンジン停止毎に変更することにより停止クランク位置を分散化するものである。本実施形態では、このエンジン停止制御の際に圧縮開放ブレーキ４６及び吸気スロットル弁４８を併用しており、これらの機器を用いて惰性回転中のエンジン２のトルク変動を抑制することにより、乗員の不快感の防止及び停止クランク位置の精度向上を図っている。そこで、車両ＥＣＵ２２の制御の説明に先立って圧縮開放ブレーキ４６及び吸気スロットル弁４８の構成について述べる。
圧縮開放ブレーキ４６の構成は、例えば特開２００７−２４７６２８号公報などの文献に開示されているため詳細な説明は省略するが、各気筒の圧縮上死点直前で排気弁を強制開弁させて筒内の圧縮空気を排出する機構である。圧縮開放ブレーキ４６の本来の目的は、車両減速時の運転者の負担軽減にある。車両減速時に圧縮開放ブレーキ４６を作動させて圧縮上死点直前で筒内空気を排出すると、続く膨張行程でピストンの下降を妨げる力が発生するため、エンジンブレーキ力が増大して運転者のフットブレーキ操作の頻度を減少可能となる。

また、吸気スロットル弁４８は、エンジン２の吸気通路に設けられて筒内に導入される吸入空気量を制限する機構である。吸気スロットル弁４８の本来の目的は、例えばエンジン２の吸気系に負圧を発生させて適切なＥＧＲ環流を可能とすること、或いは吸気制限によりエンジン２の排気温度を上昇させて排気浄化装置を昇温することなどにある。
圧縮開放ブレーキ４６による筒内での圧縮圧力の低下は惰性回転中のエンジン２のトルク変動を抑制することにつながり、吸気スロットル弁４８による吸気制限も結果として筒内での圧縮圧力を低下させることから、同じく惰性回転中のエンジン２のトルク変動の抑制につながる。このような特性に着目して本実施形態では、エンジン２のトルク変動抑制に圧縮開放ブレーキ４６及び吸気スロットル弁４８を利用しているのである。

次に、車両ＥＣＵ２２によるエンジン停止制御の処理を説明する。
図２は車両ＥＣＵ２２が実行するエンジン停止制御ルーチンを示すフローチャートである。当該ルーチンは、上記したアイドルストップスタート制御の自動停止条件の成立或いは運転者によるオフ操作がなされたとき、車両ＥＣＵ２２により所定の制御インターバルで実行される。
まず、車両ＥＣＵ２２はステップＳ２でバッテリＥＣＵ２８から入力したバッテリ１８のＳＯＣが上記モータ選択閾値ＳＯＣ0未満であるか否かを判定する。アイドルストップスタート制御の場合でも運転者のオフ操作の場合でも、エンジン停止中の走行用バッテリ１８の消耗は無視できる程度であるため、ステップＳ２の判定がＹes（肯定）のときにはエンジン停止後の再始動にスタータモータ４４が使用されると予測でき、判定がＮo（否定）のときには、エンジン始動に走行用モータ６が使用されると予測できる。ステップＳ２の判定がＮoのときにはステップＳ４に移行し、エンジン２の燃料噴射を中止した後に一旦ルーチンを終了する。

また、ステップＳ２の判定がＹesのときにはステップＳ６に移行してエンジン２の燃料噴射の中止をエンジンＥＣＵ２４に指令し、続くステップＳ８でエンジン回転速度Ｎeが予め設定された第１回転速度Ｎe1未満になったか否かを判定する。第１回転速度Ｎe1としては、エンジン２のアイドル回転速度（例えば600rpm）よりも十分に低い回転速度、例えば100rpmが設定されている。燃料噴射の中止によりエンジン２は惰性回転しながら回転低下し、その回転速度Ｎeが第１回転速度Ｎe1未満になるとステップＳ１０に移行する。
ステップＳ１０では、圧縮開放ブレーキ４６の作動及び吸気スロットル弁４８の閉弁をエンジンＥＣＵ１６に指令する。なお、必ずしも圧縮開放ブレーキ４６及び吸気スロットル弁４８の指令を共に行う必要はなく、何れか一方のみを指令してもよいし、或いは何れの処理も指令しなくてもよい。その後ステップＳ１２で走行用クラッチ４を接続し、続くステップＳ１４で走行用モータ６に予め設定された予備回生制御を実行させるようにインバータＥＣＵ２６に指令する。

予備回生制御及び後述する停止回生制御は走行用モータ６に回生トルクを発生させて、惰性回転中のエンジン２に回転負荷を作用させる制御である。予備回生制御は惰性回転中のエンジン２を迅速に回転低下させることを目的とするため、停止回生制御に比較すると走行用モータ６の回生トルクは小さな値に制御される。
続くステップＳ１６では、エンジン回転速度Ｎeが予め設定された第２回転速度Ｎe2未満になったか否かを判定する。第２回転速度Ｎe2としては、例えば10rpmが設定されている。ステップＳ１６の判定がＹesになるとステップＳ１８に移行し、目標クランク位置を決定する。当該処理のために、現在までのエンジン停止毎の停止クランク位置を集計して各クランク角における停止頻度が積算されており、その積算結果に基づき、停止クランク位置を分散化できるクランク角を目標クランク位置として決定している。

本実施形態では、エンジン２のクランク角を30°CA間隔で区分し、各クランク角を順番に目標クランク位置として決定している。例えば前々回のエンジン停止時の目標クランク位置が0°CA、前回のエンジン停止時の目標クランク位置が30°CAであった場合、今回のエンジン停止時の目標クランク位置を60°CAとし、次回のエンジン停止時には目標クランク位置を90°CAとする。即ち、このようにエンジン停止毎に目標クランク位置を順次変更すれば、実質的には各クランク角における停止頻度の積算結果を目標クランク位置に反映させたことになる（エンジン停止位置頻度推定手段、目標エンジン停止位置決定手段）。
但し、目標クランク位置の決定処理は上記に限定されるものではない。例えば、各クランク角の停止頻度をそれぞれ過去100回に遡って積算し、今回のエンジン停止を実行するにあたって最も停止頻度が低いクランク角を目標クランク位置として決定してもよい

以上のようにして目標クランク位置を決定した後にステップＳ２０に移行し、走行用モータ６に予め設定された停止回生制御を実行させるようにインバータＥＣＵ２６に指令した後にルーチンを終了する（エンジン停止位置制御手段）。
停止回生制御は惰性回転中のエンジン２を目標クランク位置で停止させることを目的とする。このような目的に基づき停止回生制御による走行用モータ６の回生トルクは、上記予備回生制御の回生トルクに比較して格段に大きな値、例えば最大回生トルク設定されており、且つ回生トルクの発生タイミングはエンジン２のクランク角が目標クランク位置に到達する直前に設定されている。従って、この停止回生制御によりエンジン２は目標クランク位置に相当するクランク角で停止される。
なお、回生トルクの発生タイミングはエンジン回転速度センサ３５からのクランク角信号に基づき判定してもよいし、走行用モータ６に付設された図示しない回転角センサからのレゾルバ信号に基づき判定してもよい。

次に、以上の車両ＥＣＵの処理によるエンジン停止制御の実行状況について述べる。
まず、バッテリ１８のＳＯＣがモータ選択閾値ＳＯＣ0以上の場合には、図２のステップＳ４で通常通りに燃料噴射が中止されてエンジン２が停止される。従って、ステップＳ６以降の停止クランク位置の分散を目的としたエンジン停止制御は実行されない。しかし、エンジン停止後の再始動時に走行用モータ６が使用されることから、スタータモータ４４による始動時に問題となるリングギヤの偏摩耗は一切発生しない。

一方、バッテリ１８のＳＯＣがモータ選択閾値ＳＯＣ0未満の場合には、エンジン始動にスタータモータ４４が使用される。よって、リングギヤの偏摩耗を防止すべく停止クランク位置の分散化が要求され、それに呼応して車両ＥＣＵ２２により図２のステップＳ６以降でエンジン停止制御が実行される。
まず、燃料噴射の中止によりエンジン２は惰性回転を開始し、その回転速度Ｎeが第１回転速度Ｎe1未満になると、圧縮開放ブレーキ４６が作動すると共に吸気スロットル弁４８が閉弁される。これによりエンジン２の筒内での圧縮圧力が低下し、惰性回転中のエンジン２に発生しているトルク変動が抑制される。また、これと並行してクラッチ４が接続されて走行用モータ６により予備回生制御が行われ、惰性回転中のエンジン２に回転負荷が作用して回転落ちが早められる。そして、エンジン回転速度Ｎeがさらに低下して第２回転速度Ｎe2未満になると走行用モータ６の停止回生制御が実行され、エンジン２は大きな回転負荷を受けて目標クランク位置で停止される。

このようにエンジン停止後の再始動にスタータモータ４４を使用する場合には、エンジン２が目標クランク位置で停止される。そして、目標クランク位置はエンジン停止毎に30°CA間隔で順次変更され、その目標クランク位置でエンジン２が停止されるため、結果として図３に示すように、全てのクランク角における停止頻度が均等化されて略等しくなる。なお、同図で各クランク角間の停止頻度が若干相違しているのは、例えば、目標クランク位置に対して実際の停止クランク位置が何らかの要因で一致しなかったケースが存在することに起因する。
従って、本実施形態によればエンジン２を停止させる際の停止クランク位置を分散化でき、ひいてはスタータモータ４４によるエンジン始動時に発生するリングギヤの偏摩耗を防止して耐久信頼性を向上することができる。

特に本実施形態では、エンジン停止後の再始動にスタータモータ４４を使用する場合に限ってエンジン停止制御を実行しているため、停止クランク位置をより正確に分散化できる。
仮に、スタータモータ４４のみに限ることなく走行用モータも含めた全てのエンジン再始動を想定し、それに先行する全てのエンジン停止の際にエンジン停止制御を実行したと仮定する。この場合、各クランク角の停止頻度には、スタータモータ４４で始動する場合のみならず走行用モータ６で始動する場合も含まれることになる。本来停止頻度として考慮すべきはリングギヤを摩耗させるスタータモータ４４で始動する場合であるにも拘わらず、走行用モータ６で始動する場合がノイズとして影響することになり、エンジン２の停止クランク位置を適切に分散化できないことが判る。

本実施形態のようにエンジン停止制御の実行をスタータモータ４４の使用時に限定することにより、本来目的とするスタータモータ４４で始動する場合の停止頻度に基づき目標クランク位置を適切に決定できる。よって、エンジン２の停止クランク位置を正確に分散化でき、もってリングギヤの偏摩耗を防止して耐久信頼性を向上することができる。
但し、上記仮定のように全てのエンジン停止の際にエンジン停止制御を実行した場合でも、図５に示す従来技術の停止頻度の分布に比較すると停止クランク位置をより分散化することができる。よって、図２のステップＳ２，４の処理を省略し、全てのエンジン停止の際にエンジン停止制御を実行するようにしてもよい。

一方、本実施形態では停止回生制御によるエンジン停止に先立って予備回生制御を実行し、さらに圧縮開放ブレーキ４６の作動及び吸気スロットル弁４８の閉弁を実行している。これらの制御によりエンジン２の筒内での圧縮圧力が低下して、惰性回転中のエンジン２に発生しているトルク変動が抑制される。エンジン停止時のトルク変動は乗員に不快感を与える要因になるが、このような事態をトルク変動の抑制により未然に防止することができる。
また、筒内の圧縮圧力の低下によりエンジン２の回転落ちは若干緩慢になるが、予備回生制御の実行により惰性回転中のエンジン２の回転落ちが早められるため、迅速にエンジン停止を完了することができる。加えて、予備回生制御により発電された電力をバッテリ１８に充電でき、その後の走行用モータ６の作動に利用することができる。

また、惰性回転中のエンジン２のトルク変動は、停止回生制御によりエンジン２を目標クランク位置で停止させるときに外乱として働き、同一タイミングで同一回生トルクを加えても停止時のエンジン２のクランク位置にはバラツキが生じる。よって、トルク変動が大であるほど目標クランク位置でのエンジン停止は困難になるが、予備回生制御によりトルク変動が抑制されるため常に正確なクランク位置でエンジン２を停止でき、ひいては一層確実に停止クランク位置を分散化することができる。
さらに、本実施形態では、惰性回転中のエンジン２に対して回転負荷を作用させるために既存の走行用モータを利用している。このため、車両１に何ら装備を追加することなくエンジン停止制御を実行でき、ひいてはコスト低減を達成することができる。

ところで、本実施形態では停止クランク位置の分散化を目的としてエンジン停止毎の目標クランク位置を決定したが、停止クランク位置の分散化のみならず、他の要素も考慮して停止クランク位置を決定するようにしてもよい。例えばスタータモータ４４によるエンジン始動時においてクランキングに要する駆動トルクが低いほど、エンジン始動が容易になってスタータモータ４４の電力消費を節減できる。よって、停止クランク位置を分散化しつつクラキング時のスタータモータ４４の駆動トルクを低減できるように、目標クランク位置を決定するようにしてもよい。
図４はこの別例によるクランク角毎の停止頻度を示す図である。同図では、60〜120°CAのクランク角で駆動トルクが低くなる場合を示しており、この60〜120°CAのクランク角の停止頻度が他のクランク角の停止頻度よりも若干高くなるように、エンジン停止毎に目標クランク位置を決定している。結果として、停止クランク角の分散化によりリングギヤの偏摩耗を防止できる上に、低い駆動トルクでエンジン始動できる機会が増加することから、スタータモータ４４の電力消費を節減することができる。

また、60〜120°CAのクランク角での駆動トルクが低いことは、停止クランク位置を完全に分散化（各クランク角の停止頻度を完全に均等化）した場合、この60〜120°CAのクランク角の領域が他の領域に比較してリングギヤの摩耗が少なくなることを意味している。よって、上記のように60〜120°CAのクランク角の停止頻度を高めれば、リングギヤの摩耗が他の領域でのリングギヤの摩耗に対して接近することになるため、リングギヤの偏摩耗を一層確実に防止することができる。

以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、ハイブリッド電気自動車１をトラックとして構成したが、これに代えてバスや乗用車に具体化してもよい。
また上記実施形態では、アイドルストップスタート機能を備えたハイブリッド車両１に具体化したが、これに限ることはない。例えば、アイドルストップスタート機能を備えないハイブリッド車両に適用し、運転者がエンジン２を停止させるべく手動でオフ操作したときにエンジン停止制御を実行するようにしてもよい。

また、ハイブリッド電気自動車１の形式についても任意に変更可能であり、上記実施形態では、動力伝達方向の上流側からエンジン２、走行用クラッチ４、走行用モータ６、変速機８の順に配列したが、この形式に限ることはない。例えば動力伝達方向の上流側からエンジン、第１走行用モータ、走行用クラッチ、第２走行用モータ、変速機の順に配列してもよい。
このような形式のハイブリッド電気自動車１では、例えば走行用クラッチを接続してエンジンの駆動力及び第２走行用モータの駆動力で車両を走行させているとき（エンジン・モータ走行）、運転者の要求トルクが低下してエンジンの運転が不要になると、クラッチを切断してエンジンを停止させる（モータ走行）。そして、再び要求トルクが増加すればエンジンを始動してエンジン・モータ走行に復帰するが、エンジン始動時にスタータモータ４４を使用すればリングギヤの偏摩耗の要因になる。
そこで、エンジン・モータ走行からモータ走行への切換に伴ってエンジンを停止させる際に、上記実施形態のエンジン停止制御を実行して停止クランク位置の分散化を図ってもよい。この場合、本発明の「エンジンの停止要求がなされた場合」とは、走行モードの切換に伴ってエンジン停止する場合を指すことになる。

２ エンジン
６ 走行用モータ
２２ 車両ＥＣＵ（エンジン停止位置頻度推定手段、エンジン停止要求手段、
目標エンジン停止位置決定手段、エンジン停止位置制御手段）
２４ エンジンＥＣＵ（エンジン始動制御手段）
２６ インバータＥＣＵ（（エンジン停止位置制御手段）
４４ スタータモータ

Claims (5)

1. 走行用動力源としてエンジン及び走行用モータを備えたハイブリッド車両の制御装置であって、
   前記エンジンが停止したときに、該エンジンの各クランク角における停止頻度を積算するエンジン停止位置頻度推定手段と、
   所定の条件が成立したときに前記エンジンを停止するように要求するエンジン停止要求手段と、
   前記エンジン停止要求手段により前記エンジンの停止要求がなされた場合、前記エンジン停止位置頻度推定手段により推定された各クランク角の停止頻度に基づき、目標となるエンジン停止位置を決定する目標エンジン停止位置決定手段と、
   前記エンジン停止要求手段により前記エンジンの停止要求がなされた場合、前記目標エンジン停止位置決定手段により決定されたエンジン停止位置となるように前記エンジンの停止位置を制御するエンジン停止位置制御手段と
   を備えたことを特徴とするハイブリッド車両のエンジン停止制御装置。
2. 前記目標エンジン停止位置決定手段は、各クランク角における停止頻度を略均等化するように前記目標となるエンジン停止位置を決定することを特徴とする請求項１記載のハイブリッド車両のエンジン停止制御装置。
3. 前記目標エンジン停止位置決定手段は、エンジン始動時に要する駆動トルクが低いクランク角の停止頻度が他のクランク角の停止頻度よりも高くなるように、前記目標となるエンジン停止位置を決定することを特徴とする請求項１記載のハイブリッド車両のエンジン停止制御装置。
4. 前記エンジンはスタータモータと前記走行用モータとの何れかにより選択的に始動され、
   前記エンジン停止位置制御手段は、エンジン停止後の再始動時に前記スタータモータを用いる場合に限って、前記目標となるエンジン停止位置となるように前記エンジンの停止位置を制御することを特徴とする請求項１乃至３の何れか記載のハイブリッド車両のエンジン停止制御装置。
5. 前記エンジン停止位置制御手段は、前記走行用モータを回生制御して前記エンジンに回転負荷を作用させることにより該エンジンの停止位置を制御することを特徴とする請求項１乃至４の何れか記載のハイブリッド車両のエンジン停止制御装置。

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