JP2014181691A - Start control device for internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a start control device for internal combustion engine capable of appropriately restricting vibration at the time of cranking operation.SOLUTION: A start control device of this invention comprises: a pulse torque estimation part 31 for estimating a pulse torque applied to a crank shaft 10a when a cranking operation is carried out; a controller 32 for calculating a pre-processing vibration control torque on the basis of the pulsation torque; a low-pass filter 33 for calculating a vibration control torque by performing a low-pass filter processing in respect to the pre-processing vibration control torque; and a correcting part 34 for correcting a phase delay of the vibration control torque generated through the low-pass filtering processing. At the correcting part 34, a crank angle θe is corrected on the basis of a crank angle θe_ini at the time of start of cranking operation ranging from the time of starting of cranking operation to a time in which a piston in any cylinder 11 reaches to a top dead center and the number of revolutions Ne of an internal combustion engine, subsequently from the time in which the piston of any cylinder 11 reaches to the top dead center, the crank angle θe is corrected on the basis of the number of revolutions Ne.

Description

本発明は、始動時の内燃機関の脈動トルクを推定し、その推定した脈動トルクに基づいて内燃機関の始動に用いられる電動機を制御する内燃機関の始動制御装置に関する。   The present invention relates to an internal combustion engine start control device that estimates a pulsating torque of an internal combustion engine at the time of starting and controls an electric motor used to start the internal combustion engine based on the estimated pulsating torque.

内燃機関のクランク軸の回転速度から内燃機関の燃焼トルクを推定する装置が知られている。例えば、内燃機関の回転速度の波形をフィルタリングして内燃機関の燃焼に同期した周波数成分の波形とその周波数の自然数倍の周波数成分の波形とに分解し、次に内燃機関の回転数に基づいて算出した位相遅れに基づいて各周波数成分の波形を補正するとともに内燃機関の回転数に基づいて各周波数成分の波形の振幅を補正し、その後補正された周波数成分の波形を重ね合わせることにより燃焼トルクの波形を算出する装置が知られている(特許文献1参照)。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献2、3が存在する。   An apparatus for estimating the combustion torque of an internal combustion engine from the rotational speed of the crankshaft of the internal combustion engine is known. For example, the rotational speed waveform of the internal combustion engine is filtered to be decomposed into a waveform of a frequency component synchronized with combustion of the internal combustion engine and a waveform of a frequency component that is a natural number multiple of that frequency, and then based on the rotational speed of the internal combustion engine Combustion is performed by correcting the waveform of each frequency component based on the phase lag calculated and correcting the amplitude of the waveform of each frequency component based on the rotational speed of the internal combustion engine, and then superimposing the corrected frequency component waveforms. An apparatus for calculating a torque waveform is known (see Patent Document 1). In addition, Patent Documents 2 and 3 exist as prior art documents related to the present invention.

特開2010−059883号公報JP 2010-059883 A 特開2001−263153号公報JP 2001-263153 A 特開平5−141335号公報JP-A-5-141335

内燃機関のクランキングを開始した直後などは、内燃機関のトルクの周波数が過渡的に変化する。特許文献1の装置では内燃機関の回転数に基づいて周波数成分を補正しているが、このように周波数が過渡的に変化する場合を考慮していない。そのため、このような場合にトルクの推定精度が悪化する。そして、この推定したトルクに基づいてクランキングに用いる電動機を制御した場合には、クランキング時の振動を抑制できない。   Immediately after starting the cranking of the internal combustion engine, the frequency of the torque of the internal combustion engine changes transiently. In the device of Patent Document 1, the frequency component is corrected based on the rotational speed of the internal combustion engine, but the case where the frequency changes transiently is not taken into consideration. Therefore, in such a case, the accuracy of torque estimation deteriorates. And when the electric motor used for cranking is controlled based on this estimated torque, the vibration at the time of cranking cannot be suppressed.

そこで、本発明は、クランキング時の振動を適切に抑制することが可能な内燃機関の始動制御装置を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a start control device for an internal combustion engine that can appropriately suppress vibration during cranking.

本発明の始動制御装置は、内燃機関のクランク軸を駆動可能に設けられた電動機を制御し、前記内燃機関の気筒から前記クランク軸に付与される脈動トルクを打ち消すための制振トルクと前記内燃機関のクランキングに必要なトルクとを合計したトルクを前記電動機から出力して前記内燃機関をクランキングする始動制御装置において、前記内燃機関のクランキング時に前記クランク軸に付与される脈動トルクを推定する脈動トルク推定手段と、前記脈動トルク推定手段が推定した脈動トルクに基づいて処理前制振トルクを算出する制振トルク算出手段と、前記制振トルク算出手段が算出した処理前制振トルクに対してローパスフィルタ処理を行って前記制振トルクを算出するフィルタ処理手段と、前記ローパスフィルタ処理を行うことによって生じる前記制振トルクの位相遅れを補正する補正手段と、を備え、前記補正手段は、前記内燃機関のクランキングの開始時から前記内燃機関のいずれかの気筒のピストンが上死点に達するまでの間は、前記内燃機関のクランキング開始時のクランク角及び前記内燃機関の回転数に基づいて前記制振トルクの位相遅れを補正し、前記内燃機関のいずれかの気筒のピストンが上死点に達した以降は、前記内燃機関の回転数に基づいて前記制振トルクの位相遅れを補正する(請求項1)。   The start control device of the present invention controls an electric motor provided so as to be able to drive a crankshaft of an internal combustion engine, and cancels a pulsating torque applied to the crankshaft from a cylinder of the internal combustion engine, and the internal combustion engine In the start control device for cranking the internal combustion engine by outputting a torque obtained by adding the torque necessary for engine cranking from the electric motor, estimating a pulsating torque applied to the crankshaft when the internal combustion engine is cranked Pulsating torque estimating means, vibration damping torque calculating means for calculating the pre-processing vibration damping torque based on the pulsating torque estimated by the pulsating torque estimating means, and the pre-processing vibration damping torque calculated by the vibration damping torque calculating means Filter processing means for performing the low-pass filter processing to calculate the damping torque, and performing the low-pass filter processing. Correcting means for correcting the phase lag of the damping torque generated in this manner, the correcting means reaching the top dead center of the piston of any cylinder of the internal combustion engine from the start of cranking of the internal combustion engine Until the cranking of the internal combustion engine is started, the phase delay of the damping torque is corrected based on the crank angle at the start of cranking and the rotational speed of the internal combustion engine, and the piston of any cylinder of the internal combustion engine is top dead. After reaching the point, the phase delay of the damping torque is corrected based on the rotational speed of the internal combustion engine.

本発明の始動制御装置によれば、補正手段がローパスフィルタ処理を行うことによって生じる位相遅れを補正するので、ローパスフィルタ処理で生じる位相遅れが制振トルクに及ぼす影響を抑えることができる。また、本発明では、クランキング開始時からいずれかの気筒のピストンが上死点に達するまでの間と、いずれかの気筒のピストンが上死点に達した後とで補正方法を切り替える。クランキング開始時からいずれかの気筒のピストンが上死点に達するまでの間は、脈動トルクの周波数がクランキングを開始したときのクランク角に応じて変化する。具体的には、クランキングを開始したときのクランク角が、いずれかのピストンが上死点に達するときのクランク角に近いほど脈動トルクの周波数が高くなる。本発明では、この期間における制振トルクの位相遅れの補正が、クランキング開始時のクランク角及び内燃機関の回転数に基づいて行われる。そのため、脈動トルクの周波数が過渡的に変化してもその変化に対して適切な補正を行うことができる。一方、いずれかの気筒のピストンが上死点に達した以降は、脈動トルクの周波数が一定になる。そのため、このような期間には内燃機関の回転数に基づいて制振トルクの位相遅れを補正する。このようにいずれかの気筒のピストンが上死点に達する前後で補正方法を切り替えることにより、各期間において適切な位相遅れの補正を行うことができる。そのため、クランキング時の振動を適切に抑制することができる。   According to the start control device of the present invention, the correction means corrects the phase lag caused by performing the low-pass filter process, so that the influence of the phase lag caused by the low-pass filter process on the damping torque can be suppressed. In the present invention, the correction method is switched between when cranking starts and until the piston of any cylinder reaches top dead center and after the piston of any cylinder reaches top dead center. From the time cranking starts until the piston of any cylinder reaches top dead center, the frequency of pulsating torque changes according to the crank angle when cranking starts. Specifically, the frequency of the pulsating torque increases as the crank angle when cranking is started is closer to the crank angle at which any piston reaches top dead center. In the present invention, the phase delay of the damping torque during this period is corrected based on the crank angle at the start of cranking and the rotational speed of the internal combustion engine. Therefore, even if the frequency of the pulsation torque changes transiently, appropriate correction can be performed for the change. On the other hand, after the piston of any cylinder reaches top dead center, the frequency of the pulsating torque becomes constant. Therefore, during such a period, the phase delay of the damping torque is corrected based on the rotational speed of the internal combustion engine. Thus, by switching the correction method before and after the piston of any cylinder reaches the top dead center, an appropriate phase delay can be corrected in each period. Therefore, vibration during cranking can be appropriately suppressed.

本発明の始動制御装置の一形態において、前記脈動トルク推定手段は、前記内燃機関のクランク角に基づいて脈動トルクを推定し、前記補正手段は、前記脈動トルク推定手段が脈動トルクを推定する際に使用するクランク角を補正して前記ローパスフィルタ処理を行うことによって生じる前記制振トルクの位相遅れを補正してもよい(請求項2)。このように補正したクランク角を用いて脈動トルクを推定し、その脈動トルクに基づいて制振トルクを算出することにより、ローパスフィルタ処理で生じる位相遅れの影響を抑えることができる。   In one form of the start control device of the present invention, the pulsating torque estimating means estimates the pulsating torque based on a crank angle of the internal combustion engine, and the correcting means is used when the pulsating torque estimating means estimates the pulsating torque. The phase lag of the damping torque generated by performing the low-pass filter processing by correcting the crank angle used for the control may be corrected (claim 2). By estimating the pulsating torque using the corrected crank angle and calculating the damping torque based on the pulsating torque, it is possible to suppress the influence of the phase delay caused by the low-pass filter process.

以上に説明したように、本発明の始動制御装置によれば、クランキング開始時からいずれかの気筒のピストンが上死点に達するまでの間といずれかの気筒のピストンが上死点に達した後とで補正方法を切り替えるので、各期間において適切な位相遅れの補正を行うことができる。そのため、クランキング時の振動を適切に抑制することができる。   As described above, according to the start control device of the present invention, the piston of any cylinder reaches the top dead center from the start of cranking until the piston of any cylinder reaches the top dead center. Since the correction method is switched after and after, it is possible to correct the phase delay appropriately in each period. Therefore, vibration during cranking can be appropriately suppressed.

本発明の一形態に係る始動制御装置が適用されたハイブリッド車両の駆動装置の要部を示す図。The figure which shows the principal part of the drive device of the hybrid vehicle to which the starting control apparatus which concerns on one form of this invention was applied. 制振トルクを求めるために車両制御装置が実行する処理を示すブロック図。The block diagram which shows the process which a vehicle control apparatus performs in order to obtain | require a damping torque. 制御器から出力された処理前制振トルクの一例を示す図。The figure which shows an example of the vibration damping torque before a process output from the controller. ローパスフィルタでローパスフィルタ処理を行った後の制振トルクの一例を示す図。The figure which shows an example of the damping torque after performing a low-pass filter process with a low-pass filter. ローパスフィルタのボード線図。Bode diagram of low-pass filter. 車両制御装置が実行するクランク角補正ルーチンを示すフローチャート。The flowchart which shows the crank angle correction | amendment routine which a vehicle control apparatus performs. クランキング時に発生する脈動トルクの一例を示す図。The figure which shows an example of the pulsation torque which generate | occur | produces at the time of cranking. 脈動トルクの周波数と補正角との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the frequency of pulsation torque, and a correction angle. 図2に示した処理で求められた制振トルクの一例を示す図。The figure which shows an example of the damping torque calculated | required by the process shown in FIG. 本発明が適用される他のハイブリッド車両の駆動装置の要部を示す図。The figure which shows the principal part of the drive device of the other hybrid vehicle to which this invention is applied.

以下、本発明をハイブリッド車両の駆動装置に適用して一形態を説明する。図1に示したように、ハイブリッド車両1Aの駆動装置2は、内燃機関(以下、エンジンと略称する。)10と、モータ・ジェネレータ3とを備えている。エンジン10及びモータ・ジェネレータ3は、動力分割機構4に接続されている。動力分割機構4は、シングルピニオン型の遊星歯車機構として構成されている。動力分割機構4は、外歯歯車であるサンギヤSと、そのサンギヤSに対して同軸的に配置された内歯歯車としてのリングギヤRと、これらのギヤS、Rに噛み合うピニオンギヤPを自転可能かつサンギヤSの周囲を公転可能に保持するキャリアCとを備えている。サンギヤSは、モータ・ジェネレータ3と一体回転するように連結されている。キャリアCは、エンジン10のクランク軸10aとダンパ5を介して連結されている。このダンパ5は、エンジン10と動力分割機構4との間に生じる回転変動を減衰するための周知のものである。リングギヤRは、出力ギヤ6と連結されている。出力ギヤ6は、不図示の減速機構を介して駆動輪と動力伝達可能に接続されている。   Hereinafter, an embodiment will be described by applying the present invention to a drive device of a hybrid vehicle. As shown in FIG. 1, the drive device 2 of the hybrid vehicle 1 </ b> A includes an internal combustion engine (hereinafter abbreviated as “engine”) 10 and a motor / generator 3. The engine 10 and the motor / generator 3 are connected to the power split mechanism 4. The power split mechanism 4 is configured as a single pinion type planetary gear mechanism. The power split mechanism 4 is capable of rotating a sun gear S that is an external gear, a ring gear R that is an internal gear disposed coaxially with the sun gear S, and a pinion gear P that meshes with these gears S and R. And a carrier C that holds the periphery of the sun gear S so as to be able to revolve. The sun gear S is connected to the motor / generator 3 so as to rotate integrally therewith. The carrier C is connected to the crankshaft 10 a of the engine 10 via the damper 5. The damper 5 is a well-known one for attenuating rotational fluctuations that occur between the engine 10 and the power split mechanism 4. The ring gear R is connected to the output gear 6. The output gear 6 is connected to drive wheels through a reduction mechanism (not shown) so that power can be transmitted.

エンジン10は、車両に走行用動力源として搭載される火花点火式の4サイクル内燃機関である。エンジン10は、4つの気筒11を備えている。この図に示したように各気筒にはそれらの並び方向一端から他端側に向かって#1〜#4の気筒番号を付して互いに区別する。このエンジン10では#1の気筒11と#3の気筒11の爆発間隔が360°CA(クランク角を意味する。)ずらされ、#4の気筒11と#2の気筒11の爆発時期が#1の気筒11の爆発時期を基準として180°CA、540°CAずらされることにより、180°CA毎の等間隔爆発が実現されている。そして、このエンジン10では#1、#4、#3、#2の順番で各気筒11において爆発が発生するように爆発順番が設定されている。   The engine 10 is a spark ignition type four-cycle internal combustion engine mounted on a vehicle as a driving power source. The engine 10 includes four cylinders 11. As shown in the figure, the cylinder numbers # 1 to # 4 are assigned to the cylinders from one end to the other end in the arrangement direction to distinguish them from each other. In this engine 10, the explosion interval between the # 1 cylinder 11 and the # 3 cylinder 11 is shifted by 360 ° CA (meaning the crank angle), and the explosion timing of the # 4 cylinder 11 and the # 2 cylinder 11 is # 1. By shifting the cylinder 11 by 180 ° CA and 540 ° CA with reference to the explosion timing of the cylinder 11, explosions at equal intervals of 180 ° CA are realized. In this engine 10, the explosion order is set so that explosion occurs in each cylinder 11 in the order of # 1, # 4, # 3, and # 2.

モータ・ジェネレータ3及びエンジン10の動作は車両制御装置20にて制御される。車両制御装置20は、マイクロプロセッサ及びその動作に必要なRAM、ROM等の周辺装置を含んだコンピュータユニットである。車両制御装置20は、所定の制御プログラムに従ってモータ・ジェネレータ3やエンジン10等の種々の制御対象を制御し、これにより車両1Aを制御する。車両制御装置20には、車両1Aの状態を取得するための種々のセンサが接続されている。車両制御装置20には、例えばクランク角センサ21が接続されている。クランク角センサ21は、クランク軸10aの角度(クランク角)に対応した信号を出力する。この他にも車両制御装置20には各種センサが接続されているが、それらの図示は省略した。   Operations of the motor / generator 3 and the engine 10 are controlled by the vehicle control device 20. The vehicle control device 20 is a computer unit that includes a microprocessor and peripheral devices such as RAM and ROM necessary for its operation. The vehicle control device 20 controls various control objects such as the motor / generator 3 and the engine 10 according to a predetermined control program, thereby controlling the vehicle 1A. Various sensors for acquiring the state of the vehicle 1 </ b> A are connected to the vehicle control device 20. For example, a crank angle sensor 21 is connected to the vehicle control device 20. The crank angle sensor 21 outputs a signal corresponding to the angle (crank angle) of the crankshaft 10a. In addition to this, various sensors are connected to the vehicle control device 20, but they are not shown.

車両制御装置20は、エンジン10が停止しているときにエンジン10を始動すべき所定の始動条件が成立した場合、モータ・ジェネレータ3でクランク軸10aを駆動してクランキングを行い、これによりエンジン10を始動する。そのため、モータ・ジェネレータ3が本発明の電動機に相当する。この際、車両制御装置20は、クランキング時に#1〜#4の各気筒11からクランク軸10aに付与されるトルク(脈動トルク)を推定し、その脈動トルクを打ち消すためにモータ・ジェネレータ3から出力すべきトルク(以下、制振トルクと称することがある。)を算出する。また、車両制御装置20は、クランキングを行うためにモータ・ジェネレータ3から出力すべきトルクも算出する。そして、算出した2つのトルクを合計したトルクをモータ・ジェネレータ3から出力してエンジン10をクランキングする。   When a predetermined start condition for starting the engine 10 is satisfied when the engine 10 is stopped, the vehicle control device 20 drives the crankshaft 10a with the motor / generator 3 to perform cranking. 10 is started. Therefore, the motor / generator 3 corresponds to the electric motor of the present invention. At this time, the vehicle control device 20 estimates the torque (pulsation torque) applied to the crankshaft 10a from each of the cylinders # 1 to # 4 during cranking, and from the motor / generator 3 to cancel the pulsation torque. Torque to be output (hereinafter sometimes referred to as vibration suppression torque) is calculated. The vehicle control device 20 also calculates torque to be output from the motor / generator 3 in order to perform cranking. Then, a torque obtained by adding the two calculated torques is output from the motor / generator 3 to crank the engine 10.

図2は、制振トルクを求めるために車両制御装置20が実行する処理をブロック図で示したものである。なお、この図に示した各ブロックは車両制御装置20が所定のプログラムを実行することにより実現される。この図に示したように制振トルクを求める処理は、脈動トルク推定部31と、制御器32と、ローパスフィルタ33とを備えている。脈動トルク推定部31は、クランク角θe及びエンジン10の回転数Neに基づいて脈動トルクτeを推定する。これらクランク角θe及び回転数Neは、クランク角センサ21の出力信号を利用すればよい。制御器32は、推定された脈動トルクτeに基づいて処理前制振トルクを算出する。ローパスフィルタ33は、処理前制振トルクに一次のローパスフィルタ処理を行って制振トルクを算出する。   FIG. 2 is a block diagram showing the process executed by the vehicle control device 20 to obtain the damping torque. Each block shown in this figure is realized by the vehicle control device 20 executing a predetermined program. As shown in this figure, the processing for obtaining the damping torque includes a pulsation torque estimating unit 31, a controller 32, and a low-pass filter 33. The pulsation torque estimation unit 31 estimates the pulsation torque τe based on the crank angle θe and the rotational speed Ne of the engine 10. For the crank angle θe and the rotational speed Ne, an output signal of the crank angle sensor 21 may be used. The controller 32 calculates a pre-processing vibration damping torque based on the estimated pulsation torque τe. The low-pass filter 33 performs a primary low-pass filter process on the pre-processing vibration damping torque to calculate the vibration damping torque.

まず、制御器32について説明する。この制御器32では、脈動トルクτeを打ち消すトルクが処理前制振トルクとして算出される。図3は、制御器32から出力された処理前制振トルクの一例を示している。この図に示すように、制御器32からはモータ・ジェネレータ3の定格トルクを超えるトルクが出力される場合がある。このように定格トルクを超えるトルクは、制御器32の周波数特性、或いは制御器32に入力した信号の特性に起因して発生する。このようなトルクをモータ・ジェネレータ3に指令値として入力してもモータ・ジェネレータ3が応答できない。そこで、本発明では、この制御器32から出力された処理前制振トルクにローパスフィルタ処理を行う。なお、このローパスフィルタ処理は、所定の周波数以上の高周波成分を減衰する周知のフィルタ処理である。そのため、詳細な説明は省略する。図4は、ローパスフィルタ33でローパスフィルタ処理を行った後の制振トルクの一例を示している。この図に示すように処理前制振トルクにローパスフィルタ処理を行うことにより、トルクがモータ・ジェネレータ3の定格トルク内に収まる。   First, the controller 32 will be described. In the controller 32, a torque that cancels the pulsation torque τe is calculated as a pre-processing vibration damping torque. FIG. 3 shows an example of the pre-processing vibration damping torque output from the controller 32. As shown in this figure, the controller 32 may output a torque exceeding the rated torque of the motor / generator 3. Thus, the torque exceeding the rated torque is generated due to the frequency characteristics of the controller 32 or the characteristics of the signal input to the controller 32. Even if such torque is input to the motor / generator 3 as a command value, the motor / generator 3 cannot respond. Therefore, in the present invention, low-pass filter processing is performed on the pre-processing vibration damping torque output from the controller 32. This low-pass filter process is a well-known filter process for attenuating high-frequency components of a predetermined frequency or higher. Therefore, detailed description is omitted. FIG. 4 shows an example of the damping torque after the low-pass filter process is performed by the low-pass filter 33. As shown in this figure, the low-pass filter processing is performed on the pre-processing vibration damping torque, so that the torque falls within the rated torque of the motor / generator 3.

ただし、周知のようにこのようにローパスフィルタ処理を行った場合には、入力信号と出力信号との間の位相差が生じる。図5は、ローパスフィルタ33のボード線図を示している。なお、この図の横軸は対数目盛である。太い実線L1、L2がローパスフィルタ処理を行っていない場合の振幅、位相を示している。細い実線L3、L4がローパスフィルタ処理を行った場合の振幅、位相を示している。この図に示すようにローパスフィルタ33では、所定の周波数から徐々に位相遅れが生じ、周波数が高くなるほど位相遅れが大きくなる。このようにローパスフィルタ33における位相遅れは脈動トルクτeの周波数に応じて決まる。   However, as is well known, when such a low-pass filter process is performed, a phase difference between the input signal and the output signal is generated. FIG. 5 shows a Bode diagram of the low-pass filter 33. In addition, the horizontal axis of this figure is a logarithmic scale. Thick solid lines L1 and L2 indicate the amplitude and phase when low-pass filter processing is not performed. The thin solid lines L3 and L4 indicate the amplitude and phase when low-pass filter processing is performed. As shown in this figure, in the low-pass filter 33, a phase delay gradually occurs from a predetermined frequency, and the phase delay increases as the frequency increases. Thus, the phase delay in the low-pass filter 33 is determined according to the frequency of the pulsating torque τe.

そこで、本発明の制振トルクを求める処理には、この位相差を補正するための補正部34(図2参照)が設けられている。この補正部34は、Δθe算出部35と、θe補正部36とを備えている。Δθe算出部35では、まず脈動トルクτeの周波数feを算出し、続いて位相差を補正するための補正角Δθeを周波数feを用いて算出する。θe補正部36では、補正角Δθeを用いてクランク角θeを補正し、補正後クランク角θe2を算出する。図2に示すように補正後クランク角θe2は脈動トルク推定部31に入力される。脈動トルク推定部31では、この補正後クランク角θe2を用いて脈動トルクτeを推定する。   Therefore, in the process of obtaining the vibration damping torque of the present invention, a correction unit 34 (see FIG. 2) for correcting this phase difference is provided. The correction unit 34 includes a Δθe calculation unit 35 and a θe correction unit 36. The Δθe calculator 35 first calculates the frequency fe of the pulsating torque τe, and then calculates the correction angle Δθe for correcting the phase difference using the frequency fe. The θe correction unit 36 corrects the crank angle θe using the correction angle Δθe, and calculates the corrected crank angle θe2. As shown in FIG. 2, the corrected crank angle θe <b> 2 is input to the pulsation torque estimation unit 31. The pulsation torque estimation unit 31 estimates the pulsation torque τe using the corrected crank angle θe2.

図6は、補正部34を実現するために車両制御装置20が実行するクランク角補正ルーチンを示している。このルーチンは、エンジン10が運転しているか停止しているかに拘わらず所定の周期で繰り返し実行される。   FIG. 6 shows a crank angle correction routine executed by the vehicle control device 20 in order to realize the correction unit 34. This routine is repeatedly executed at a predetermined cycle regardless of whether the engine 10 is operating or stopped.

このルーチンにおいて車両制御装置20は、まずステップS11でエンジン10の状態を取得する。エンジン10の状態としては、例えばクランク角θeが取得される。また、この処理では、取得したクランク角θeに基づいてエンジン10の回転数Neが取得される。次のステップS12において車両制御装置20は、エンジン10が始動中か否か判定する。エンジン10が始動中か否かは、例えばエンジン10の回転数Neに基づいて判定すればよい。例えば、回転数Neがエンジン10のアイドリング回転数以下、かつ0以上の場合に始動中と判定すればよい。エンジン10が始動中ではないと判定した場合は、今回のルーチンを終了する。   In this routine, the vehicle control device 20 first acquires the state of the engine 10 in step S11. For example, the crank angle θe is acquired as the state of the engine 10. In this process, the rotational speed Ne of the engine 10 is acquired based on the acquired crank angle θe. In the next step S12, the vehicle control device 20 determines whether or not the engine 10 is being started. Whether or not the engine 10 is starting may be determined based on, for example, the rotational speed Ne of the engine 10. For example, it may be determined that the engine is starting when the rotational speed Ne is equal to or lower than the idling rotational speed of the engine 10 and equal to or higher than 0. If it is determined that the engine 10 is not being started, the current routine is terminated.

一方、エンジン10が始動中と判定した場合はステップS13に進み、車両制御装置20は脈動トルクτeの周波数feを算出する。図7は、クランキング時に発生する脈動トルクの一例を示している。なお、横軸のTDC(0)、TDC(1)、…は、クランキングを開始してから4つの気筒11のいずれかのピストンが上死点(TDC)を通過した回数を示している。また、この図中のθIVCは、クランキング時に最初に圧縮行程になる気筒11の吸気弁が閉弁したクランク角を示している。この図に示すように脈動トルクは、エンジン10の始動開始時におけるクランク角(以下、初期クランク角と称することがある。)θe_iniに応じて変化する。また、クランキング開始後にいずれかの気筒が上死点を通過する前、すなわちTDC(0)〜TDC(1)の期間と、上死点を通過した後、すなわちTDC(1)以降の期間とでも脈動トルクは変化する。そこで、本発明では、TDC(0)〜TDC(1)の期間とTDC(1)以降の期間とで、周波数feの算出方法を変更する。   On the other hand, if it is determined that the engine 10 is starting, the process proceeds to step S13, and the vehicle control device 20 calculates the frequency fe of the pulsating torque τe. FIG. 7 shows an example of pulsating torque generated during cranking. Note that TDC (0), TDC (1),... On the horizontal axis indicate the number of times any piston of the four cylinders 11 has passed the top dead center (TDC) since cranking was started. Further, θIVC in this figure indicates the crank angle at which the intake valve of the cylinder 11 that is initially in the compression stroke at the time of cranking is closed. As shown in this figure, the pulsation torque changes in accordance with a crank angle (hereinafter also referred to as an initial crank angle) θe_ini at the start of starting of the engine 10. Further, after any cranking starts, before any cylinder passes through the top dead center, that is, a period from TDC (0) to TDC (1), and after passing through the top dead center, that is, a period after TDC (1). But the pulsation torque changes. Therefore, in the present invention, the calculation method of the frequency fe is changed between the period TDC (0) to TDC (1) and the period after TDC (1).

TDC(0)〜TDC(1)の期間では、以下の(1)式を用いて周波数feを算出する。   In the period from TDC (0) to TDC (1), the frequency fe is calculated using the following equation (1).

Figure 2014181691
Figure 2014181691

なお、この(1)式中「Ne」の単位は「r.p.m」すなわち1分間当たりの回転数である。一方、「fe」の単位は「Hz」である。そのため、Neを60で割っている。また、この式中の「n」は気筒数を示している。上述したようにエンジン10は4気筒であるため、この(1)式はnに4を代入して以下の(1)’式のように変形できる。   In this equation (1), the unit of “Ne” is “rpm”, that is, the number of revolutions per minute. On the other hand, the unit of “fe” is “Hz”. Therefore, Ne is divided by 60. Further, “n” in this equation indicates the number of cylinders. As described above, since the engine 10 has four cylinders, the equation (1) can be transformed into the following equation (1) 'by substituting 4 for n.

Figure 2014181691
Figure 2014181691

一方、TDC(1)以降の期間では、以下の(2)式を用いて周波数feを算出する。なお、この式中の「60」も分を秒に変換するためのものである。   On the other hand, in the period after TDC (1), the frequency fe is calculated using the following equation (2). Note that “60” in this equation is also for converting minutes into seconds.

Figure 2014181691
Figure 2014181691

この(2)式を4気筒のエンジン10に対応させた場合には以下の(2)’式になる。   When this equation (2) is applied to the 4-cylinder engine 10, the following equation (2) 'is obtained.

Figure 2014181691
Figure 2014181691

(2)’式中の「2」及び(1)’式中の「180/(180−θe_ini)」の部分は、回転数Neを脈動トルクの周波数に変換するための係数である。まず、(2)’式中の「2」について説明する。エンジン10は4気筒であるため、図7に示すように脈動トルクは180°で1周期となる。しかしながら、クランク軸10aは360°で1周する。そのため、クランク軸10aが1周する間に2周期分の脈動トルクが発生する。従って、回転数Neを脈動トルクの周波数に変換するためには回転数Neを2倍する必要がある。   “2” in the expression (2) and “180 / (180−θe_ini)” in the expression (1) ′ are coefficients for converting the rotational speed Ne into the frequency of the pulsating torque. First, “2” in the expression (2) ′ will be described. Since the engine 10 has four cylinders, the pulsation torque is 180 ° and one cycle as shown in FIG. However, the crankshaft 10a makes one round at 360 °. Therefore, pulsating torque for two cycles is generated while the crankshaft 10a makes one revolution. Therefore, in order to convert the rotational speed Ne into the frequency of the pulsation torque, it is necessary to double the rotational speed Ne.

一方、(1)’式が適用されるTDC(0)〜TDC(1)の期間では、図7から明らかなように初期クランク角θe_iniからTDC(1)までの期間で半周期分の脈動トルクが発生する。そのため、その期間を2倍した期間で脈動トルクが1周期になる。例えば初期クランク角θe_iniが60°の場合、その初期クランク角θe_iniからTDC(1)までの120°で半周期分の脈動トルクが発生し、120°の倍の240°で1周期分の脈動トルクとなる。この場合、クランク軸10aが1周する間に1.5周期分の脈動トルクが発生すると仮定できる。そのため、「180/(180−θe_ini)」を回転数Neに掛けることにより回転数Neを脈動トルクの周波数に変換できる。   On the other hand, in the period from TDC (0) to TDC (1) to which the expression (1) ′ is applied, as is clear from FIG. 7, the pulsating torque for a half cycle in the period from the initial crank angle θe_ini to TDC (1). Will occur. Therefore, the pulsation torque becomes one cycle in a period that is twice that period. For example, when the initial crank angle θe_ini is 60 °, a pulsating torque for a half cycle is generated at 120 ° from the initial crank angle θe_ini to TDC (1), and a pulsating torque for one cycle at 240 ° that is twice 120 °. It becomes. In this case, it can be assumed that 1.5 cycles of pulsating torque is generated during one revolution of the crankshaft 10a. Therefore, the rotation speed Ne can be converted into the frequency of the pulsation torque by multiplying the rotation speed Ne by “180 / (180−θe_ini)”.

図6に戻ってクランク角補正ルーチンの説明を続ける。周波数feの算出後はステップS14に進み、車両制御装置20は補正角Δθeを算出する。図8は、周波数feと補正角Δθeとの関係を示している。なお、この図の横軸は対数目盛である。補正角Δθeは、周波数feとこの図に示した関係とを用いて算出すればよい。なお、この図に示した関係は、予め実験や数値計算等で求めて車両制御装置20のROMにマップとして記憶させておけばよい。   Returning to FIG. 6, the description of the crank angle correction routine will be continued. After the calculation of the frequency fe, the process proceeds to step S14, and the vehicle control device 20 calculates the correction angle Δθe. FIG. 8 shows the relationship between the frequency fe and the correction angle Δθe. In addition, the horizontal axis of this figure is a logarithmic scale. The correction angle Δθe may be calculated using the frequency fe and the relationship shown in this figure. The relationship shown in this figure may be obtained in advance through experiments, numerical calculations, etc., and stored in the ROM of the vehicle control device 20 as a map.

次のステップS15において車両制御装置20は、補正後クランク角θe2を算出する。この補正後クランク角θe2は、以下の(3)式にて求められる。   In the next step S15, the vehicle control device 20 calculates the corrected crank angle θe2. This corrected crank angle θe2 is obtained by the following equation (3).

Figure 2014181691
Figure 2014181691

このように補正角Δθeを加算することにより補正後クランク角θe2は、クランク角θeに対して位相が進む。その後、今回のルーチンを終了する。   By adding the correction angle Δθe in this way, the phase of the corrected crank angle θe2 advances with respect to the crank angle θe. Thereafter, the current routine is terminated.

このように算出された補正後クランク角θe2は、脈動トルク推定部31に入力される。そして、脈動トルク推定部31では、この補正後クランク角θe2及び初期クランク角θe_iniに基づいて脈動トルクτeを推定する。具体的には、例えば図7に示した関係を車両制御装置20のROMにマップとして記憶させておく。そして、補正後クランク角θe2、初期クランク角θe_ini、及びこのマップを用いて脈動トルクτeを推定すればよい。   The corrected crank angle θe2 calculated in this way is input to the pulsation torque estimation unit 31. Then, the pulsation torque estimation unit 31 estimates the pulsation torque τe based on the corrected crank angle θe2 and the initial crank angle θe_ini. Specifically, for example, the relationship shown in FIG. 7 is stored in the ROM of the vehicle control device 20 as a map. Then, the pulsation torque τe may be estimated using the corrected crank angle θe2, the initial crank angle θe_ini, and this map.

それ以降は、上述したように制御器32で脈動トルクτeから処理前制振トルクが算出される。そして、ローパスフィルタ33でその処理前制振トルクにローパスフィルタ処理が行われて制振トルクが算出される。   Thereafter, the pre-processing vibration damping torque is calculated from the pulsation torque τe by the controller 32 as described above. Then, the low-pass filter 33 performs low-pass filter processing on the pre-processing vibration damping torque to calculate the vibration damping torque.

このようにして算出された制振トルクの一例を図9に示す。なお、この図には補正部34で補正をしなかった場合、すなわち補正後クランク角θe2の代わりにクランク角θeを用いて脈動トルクを推定した場合の制振トルクを比較例として示す。なお、この図の細い実線L5が、補正後クランク角θe2を用いて算出した制振トルクを示し、太い実線L6が比較例を示している。この図に示したように、補正後クランク角θe2を用いて算出した制振トルクでは、位相遅れの影響が解消されている。   An example of the vibration damping torque calculated in this way is shown in FIG. This figure shows, as a comparative example, damping torque when the correction unit 34 does not perform correction, that is, when pulsation torque is estimated using the crank angle θe instead of the corrected crank angle θe2. In addition, the thin solid line L5 of this figure shows the damping torque calculated using the corrected crank angle θe2, and the thick solid line L6 shows a comparative example. As shown in this figure, the influence of the phase delay is eliminated in the damping torque calculated using the corrected crank angle θe2.

なお、このように算出された制振トルクは、その後クランキングを行うためにモータ・ジェネレータ3から出力すべきトルクに加えられて指令トルクが算出される。車両制御装置20は、この指令トルクでモータ・ジェネレータ3を制御してエンジン10をクランクイングする。   The damping torque calculated in this way is added to the torque to be output from the motor / generator 3 to perform cranking thereafter, and the command torque is calculated. The vehicle control device 20 cranks the engine 10 by controlling the motor / generator 3 with this command torque.

以上に説明したように、本発明では、ローパスフィルタ処理時に生じる位相遅れを考慮した補正をクランク角θeに行って補正後クランク角θe2を算出する。そして、その補正後クランク角θe2を用いて制振トルクを算出する。そのため、ローパスフィルタ処理で生じる位相遅れを無くしたり小さくしたりすることができる。また、本発明では、TDC(0)〜TDC(1)の期間と、TDC(1)以降の期間とで周波数feの算出方法を変更する。図7から明らかなようにTDC(0)〜TDC(1)の期間は、初期クランク角θe_iniに応じて脈動トルクの周波数が過渡的に変化する。例えば、初期クランク角θe_iniが60°の場合には脈動トルクが240°で1周期になるが、初期クランク角θe_iniが120°の場合には脈動トルクが120°で1周期になる。これに対してTDC(1)以降の期間は、脈動トルクは180°で1周期になる。本発明では、これら2つの期間で周波数feの算出方法を変更するので、各期間において適切な補正をクランク角θeに対して行うことができる。そのため、クランキング時の振動を適切に抑制することができる。   As described above, in the present invention, the corrected crank angle θe2 is calculated by performing the correction in consideration of the phase delay generated during the low-pass filter processing on the crank angle θe. Then, the damping torque is calculated using the corrected crank angle θe2. Therefore, the phase delay caused by the low-pass filter process can be eliminated or reduced. In the present invention, the method for calculating the frequency fe is changed between the period TDC (0) to TDC (1) and the period after TDC (1). As apparent from FIG. 7, during the period from TDC (0) to TDC (1), the frequency of the pulsating torque changes transiently according to the initial crank angle θe_ini. For example, when the initial crank angle θe_ini is 60 °, the pulsation torque is 240 ° and one cycle, but when the initial crank angle θe_ini is 120 °, the pulsation torque is 120 ° and one cycle. On the other hand, in the period after TDC (1), the pulsation torque is 180 ° and becomes one cycle. In the present invention, since the calculation method of the frequency fe is changed in these two periods, appropriate correction can be performed on the crank angle θe in each period. Therefore, vibration during cranking can be appropriately suppressed.

上述した形態では、脈動トルクτeの推定に使用するクランク角θeを補正したが、補正対象はこれに限定されない。例えば、ローパスフィルタ処理で生じる位相遅れが補償されるように処理前制振トルク又は制振トルクを初期クランク角θe_ini及び回転数Neで補正してもよい。なお、この際にもTDC(0)〜TDC(1)の期間と、TDC(1)以降の期間とで補正方法が変更される。   In the embodiment described above, the crank angle θe used for estimating the pulsation torque τe is corrected, but the correction target is not limited to this. For example, the pre-processing vibration damping torque or the vibration damping torque may be corrected with the initial crank angle θe_ini and the rotational speed Ne so that the phase delay caused by the low-pass filter process is compensated. In this case as well, the correction method is changed between the period TDC (0) to TDC (1) and the period after TDC (1).

上述した形態では、脈動トルク推定部31が本発明の脈動トルク推定手段に相当し、制御器32が本発明の制振トルク算出手段に相当する。また、ローパスフィルタ33が本発明のフィルタ処理手段に相当し、補正部34が本発明の補正手段に相当する。   In the embodiment described above, the pulsation torque estimation unit 31 corresponds to the pulsation torque estimation means of the present invention, and the controller 32 corresponds to the vibration damping torque calculation means of the present invention. The low-pass filter 33 corresponds to the filter processing unit of the present invention, and the correction unit 34 corresponds to the correction unit of the present invention.

なお、本発明が適用される内燃機関は、図1に示したハイブリッド車両1Aに搭載された内燃機関に限定されない。例えば、図10に示したハイブリッド車両1Bに搭載された内燃機関に本発明を適用してもよい。なお、図10において図1と共通の部分には同一の符号を付して説明を省略する。   The internal combustion engine to which the present invention is applied is not limited to the internal combustion engine mounted on the hybrid vehicle 1A shown in FIG. For example, the present invention may be applied to an internal combustion engine mounted on the hybrid vehicle 1B shown in FIG. 10 that are the same as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

この車両1Bでは、エンジン10のクランク軸10aがダンパ5及び第1クラッチ41を介してモータ・ジェネレータ3の出力軸3aと接続されている。第1クラッチ41は、周知の摩擦クラッチである。第1クラッチ41は、クランク軸10aと出力軸3aとが連結される係合状態と、クランク軸10aと出力軸3aとが切り離される解放状態とに切り替え可能に構成されている。第1クラッチ41には、第1クラッチ41の状態を切り替えるためのアクチュエータ(不図示)が設けられている。このように第1クラッチ41は自動クラッチとして構成されている。なお、この第1クラッチ41は、車両制御装置20にて制御される。   In the vehicle 1B, the crankshaft 10a of the engine 10 is connected to the output shaft 3a of the motor / generator 3 via the damper 5 and the first clutch 41. The first clutch 41 is a known friction clutch. The first clutch 41 is configured to be switchable between an engaged state in which the crankshaft 10a and the output shaft 3a are connected and a released state in which the crankshaft 10a and the output shaft 3a are disconnected. The first clutch 41 is provided with an actuator (not shown) for switching the state of the first clutch 41. Thus, the first clutch 41 is configured as an automatic clutch. The first clutch 41 is controlled by the vehicle control device 20.

モータ・ジェネレータ3の出力軸3aは、第2クラッチ42を介して手動変速機50の入力軸51と接続されている。この第2クラッチ42も周知の摩擦クラッチである。第2クラッチ42は、出力軸3aと入力軸51とが連結される係合状態と、出力軸3aと入力軸51とが切り離される解放状態とに切り替え可能に構成されている。ただし、第2クラッチ42は、不図示のクラッチペダルにて操作される。なお、クラッチペダルと第2クラッチ42の状態との関係は周知のマニュアル式のクラッチと同じである。   The output shaft 3 a of the motor / generator 3 is connected to the input shaft 51 of the manual transmission 50 via the second clutch 42. The second clutch 42 is also a known friction clutch. The second clutch 42 is configured to be switchable between an engaged state in which the output shaft 3a and the input shaft 51 are connected and a released state in which the output shaft 3a and the input shaft 51 are disconnected. However, the second clutch 42 is operated by a clutch pedal (not shown). The relationship between the clutch pedal and the state of the second clutch 42 is the same as a well-known manual clutch.

手動変速機50は、前進5速及び後進の変速段を有している。そして、不図示のシフトレバーにてこれら変速段が切り替わるように構成されている。手動変速機50の出力軸52は、不図示のデファレンシャル機構等を介して駆動輪と接続されている。   The manual transmission 50 has five forward speeds and reverse gears. Then, these shift stages are configured to be switched by a shift lever (not shown). The output shaft 52 of the manual transmission 50 is connected to drive wheels via a differential mechanism (not shown).

この車両1Bでも、第1クラッチ41を係合状態に切り替えることによりモータ・ジェネレータ3でエンジン10をクランキングできる。その際に、上述した形態と同様に制振トルクを算出し、その制振トルクを用いてクランキングを行うことにより、クランキング時の振動を適切に抑制することができる。   Even in this vehicle 1B, the engine 10 can be cranked by the motor / generator 3 by switching the first clutch 41 to the engaged state. In that case, the vibration at the time of cranking can be suppressed appropriately by calculating the damping torque in the same manner as described above and performing the cranking using the damping torque.

本発明は、上述した形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、上述した形態では、内燃機関とモータ・ジェネレータとの間のダンパが設けられていたが、本発明はこれらの間にダンパが設けられていない内燃機関に適用してもよい。また、本発明が適用される内燃機関は、4気筒の内燃機関に限定されない。例えば、2気筒や3気筒の内燃機関に適用してもよいし、6気筒以上の内燃機関に本発明を適用してもよい。   The present invention is not limited to the above-described form and can be implemented in various forms. For example, in the above-described embodiment, the damper between the internal combustion engine and the motor / generator is provided. However, the present invention may be applied to an internal combustion engine in which no damper is provided between them. The internal combustion engine to which the present invention is applied is not limited to a four-cylinder internal combustion engine. For example, the present invention may be applied to a 2-cylinder or 3-cylinder internal combustion engine, or the present invention may be applied to an internal combustion engine having 6 cylinders or more.

3 モータ・ジェネレータ(電動機)
10 内燃機関
10a クランク軸
11 気筒
31 脈動トルク推定部(脈動トルク推定手段)
32 制御器(制振トルク算出手段)
33 ローパスフィルタ(フィルタ処理手段)
34 補正部(補正手段)
3 Motor generator
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Internal combustion engine 10a Crankshaft 11 Cylinder 31 Pulsating torque estimation part (Pulsating torque estimation means)
32 Controller (Damping torque calculation means)
33 Low-pass filter (filter processing means)
34 Correction part (correction means)

Claims (2)

内燃機関のクランク軸を駆動可能に設けられた電動機を制御し、前記内燃機関の気筒から前記クランク軸に付与される脈動トルクを打ち消すための制振トルクと前記内燃機関のクランキングに必要なトルクとを合計したトルクを前記電動機から出力して前記内燃機関をクランキングする始動制御装置において、
前記内燃機関のクランキング時に前記クランク軸に付与される脈動トルクを推定する脈動トルク推定手段と、前記脈動トルク推定手段が推定した脈動トルクに基づいて処理前制振トルクを算出する制振トルク算出手段と、前記制振トルク算出手段が算出した処理前制振トルクに対してローパスフィルタ処理を行って前記制振トルクを算出するフィルタ処理手段と、前記ローパスフィルタ処理を行うことによって生じる前記制振トルクの位相遅れを補正する補正手段と、を備え、
前記補正手段は、前記内燃機関のクランキングの開始時から前記内燃機関のいずれかの気筒のピストンが上死点に達するまでの間は、前記内燃機関のクランキング開始時のクランク角及び前記内燃機関の回転数に基づいて前記制振トルクの位相遅れを補正し、前記内燃機関のいずれかの気筒のピストンが上死点に達した以降は、前記内燃機関の回転数に基づいて前記制振トルクの位相遅れを補正する始動制御装置。
Torque required for controlling the electric motor provided to drive the crankshaft of the internal combustion engine and canceling out the pulsating torque applied to the crankshaft from the cylinder of the internal combustion engine and the torque required for cranking the internal combustion engine In the start control device for outputting the torque obtained by summing the torque from the electric motor and cranking the internal combustion engine,
Pulsating torque estimating means for estimating pulsating torque applied to the crankshaft during cranking of the internal combustion engine, and damping torque calculation for calculating pre-processing damping torque based on the pulsating torque estimated by the pulsating torque estimating means Means, filter processing means for calculating the damping torque by performing low-pass filter processing on the pre-processing damping torque calculated by the damping torque calculating means, and the damping generated by performing the low-pass filtering processing. Correction means for correcting the phase delay of the torque,
The correction means includes the crank angle at the start of cranking of the internal combustion engine and the internal combustion engine from the start of cranking of the internal combustion engine until the piston of any cylinder of the internal combustion engine reaches top dead center. The phase delay of the damping torque is corrected based on the engine speed, and after the piston of any cylinder of the internal combustion engine reaches top dead center, the vibration damping is based on the speed of the internal combustion engine. A start control device that corrects the phase delay of the torque.
前記脈動トルク推定手段は、前記内燃機関のクランク角に基づいて脈動トルクを推定し、
前記補正手段は、前記脈動トルク推定手段が脈動トルクを推定する際に使用するクランク角を補正して前記ローパスフィルタ処理を行うことによって生じる前記制振トルクの位相遅れを補正する請求項1に記載の始動制御装置。
The pulsation torque estimation means estimates pulsation torque based on a crank angle of the internal combustion engine,
The said correction | amendment means correct | amends the phase lag of the said damping torque which arises by correct | amending the crank angle used when the said pulsation torque estimation means estimates a pulsation torque, and performing the said low-pass filter process. Start control device.
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