JP2023088530A - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】惰性回転中でのエンジンの始動性を確保したハイブリッド車両の制御装置を提供することを課題とする。【解決手段】エンジンと車輪との動力伝達経路上に、クラッチ、モータが順に設けられたハイブリッド車両の制御装置において、前記クラッチが解放し燃焼が停止した惰性回転中の前記エンジンへのクランキングによる始動要求がある場合に、前記クラッチを介して前記モータにより前記エンジンをクランキングして前記エンジンでの燃焼を開始する始動制御部と、惰性回転中の前記エンジンへ前記始動要求ある場合には、惰性回転中の前記エンジンへ前記始動要求がない場合よりも、前記エンジンでの燃焼開始前に前記エンジンのスロットル弁の開度を増大させることにより前記スロットル弁よりも下流側の吸気通路内の圧力を上昇させるスロットル制御部と、を備えたハイブリッド車両の制御装置。【選択図】図３

Description

本発明は、ハイブリッド車両の制御装置に関する。

エンジンと車輪との動力伝達経路上に、クラッチ、モータが順に設けられたハイブリッド車両が知られている（例えば特許文献１参照）。

特開２０２０－１５２３３７号公報

クラッチが解放されエンジンの燃焼が停止した惰性回転中に、エンジンの始動が要求される場合がある。惰性回転中ではスロットル弁は閉じられているため、スロットル弁よりも下流側の吸気通路内の圧力であるインマニ圧は負圧となる。惰性回転から始動に移行した時点でのインマニ圧は、エンジンの回転挙動や始動のタイミングによって大きく変動する。従って、惰性回転中でのインマニ圧の変動により、エンジンの始動性に影響を与える可能性がある。

そこで本発明は、惰性回転中でのエンジンの始動性を確保したハイブリッド車両の制御装置を提供することを目的とする。

上記目的は、エンジンと車輪との動力伝達経路上に、クラッチ、モータが順に設けられたハイブリッド車両の制御装置において、前記クラッチが解放し燃焼が停止した惰性回転中の前記エンジンへのクランキングによる始動要求がある場合に、前記クラッチを介して前記モータにより前記エンジンをクランキングして前記エンジンでの燃焼を開始する始動制御部と、惰性回転中の前記エンジンへ前記始動要求ある場合には、惰性回転中の前記エンジンへ前記始動要求がない場合よりも、前記エンジンでの燃焼開始前に前記エンジンのスロットル弁の開度を増大させることにより前記スロットル弁よりも下流側の吸気通路内の圧力を上昇させるスロットル制御部と、を備えたハイブリッド車両の制御装置によって達成できる。

本発明によれば、惰性回転中でのエンジンの始動性を確保したハイブリッド車両の制御装置を提供できる。

図１は、ハイブリッド車両の概略構成図である。 図２は、エンジンの概略構成図である。 図３は、ＥＣＵが実行する負圧解消制御の一例を示したフローチャートである。

［ハイブリッド車両の概略構成］
図１は、ハイブリッド車両１の概略構成図である。ハイブリッド車両１には、エンジン１０から車輪１３までの動力伝達経路に、Ｋ０クラッチ１４、モータ１５、トルクコンバータ１８、及び変速機１９が順に設けられている。エンジン１０及びモータ１５は、ハイブリッド車両１の走行用駆動源として搭載されている。エンジン１０は、例えばＶ型６気筒ガソリンエンジンであるが気筒数はこれに限定されず、直列型のガソリンエンジンであってもよいし、ディーゼルエンジンであってもよい。Ｋ０クラッチ１４、モータ１５、トルクコンバータ１８、及び変速機１９は、変速ユニット１１内に設けられている。変速ユニット１１と左右の車輪１３とは、ディファレンシャル１２を介して駆動連結されている。

Ｋ０クラッチ１４は、同動力伝達経路上のエンジン１０とモータ１５との間に設けられている。Ｋ０クラッチ１４は、解放状態から油圧の供給を受けて係合状態となって、エンジン１０とモータ１５との動力伝達を接続する。Ｋ０クラッチ１４は、油圧供給の停止に応じて解放状態となって、エンジン１０とモータ１５との動力伝達を遮断する。係合状態とは、Ｋ０クラッチ１４の両係合要素が連結しエンジン１０とモータ１５が同じ回転数となっている状態である。解放状態とは、Ｋ０クラッチ１４の両係合要素が離れた状態である。

モータ１５は、インバータ１７を介してバッテリ１６に接続されている。モータ１５は、バッテリ１６からの給電に応じて車両の駆動力を発生するモータとして機能し、更にエンジン１０や車輪１３からの動力伝達に応じてバッテリ１６に充電する電力を発電する発電機としても機能する。モータ１５とバッテリ１６との間で授受される電力は、インバータ１７により調整されている。

インバータ１７は、後述するＥＣＵ１００によって制御され、バッテリ１６からの直流電圧を交流電圧に変換し、またはモータ１５からの交流電圧を直流電圧に変換する。モータ１５がトルクを出力する力行運転の場合、インバータ１７はバッテリ１６の直流電圧を交流電圧に変換してモータ１５に供給される電力を調整する。モータ１５が発電する回生運転の場合、インバータ１７はモータ１５からの交流電圧を直流電圧に変換してバッテリ１６に供給される電力を調整する。

トルクコンバータ１８は、トルク増幅機能を有した流体継ぎ手である。変速機１９は、ギア段の切替えにより変速比を多段階に切替える有段式の自動変速機であるが、これに限定されず無段式の自動変速機であってもよい。変速機１９は、動力伝達経路上のモータ１５と車輪１３の間に設けられている。トルクコンバータ１８を介して、モータ１５と変速機１９とが連結されている。トルクコンバータ１８には、油圧の供給を受けて係合状態となってモータ１５と変速機１９とを直結するロックアップクラッチ２０が設けられている。

変速ユニット１１には、更にオイルポンプ２１と油圧制御機構２２とが設けられている。オイルポンプ２１で発生した油圧は、油圧制御機構２２を介して、Ｋ０クラッチ１４、トルクコンバータ１８、変速機１９、及びロックアップクラッチ２０にそれぞれ供給されている。油圧制御機構２２には、Ｋ０クラッチ１４、トルクコンバータ１８、変速機１９、及びロックアップクラッチ２０のそれぞれの油圧回路と、それらの作動油圧を制御するための各種の油圧制御弁と、が設けられている。尚、トルクコンバータ１８の代わりに湿式クラッチが設けられていてもよい。

ハイブリッド車両１には、同車両の制御装置としてのＥＣＵ（Electronic Control Unit）１００が設けられている。ＥＣＵ１００は、車両の走行制御に係る各種演算処理を行う演算処理回路と、制御用のプログラムやデータが記憶されたメモリと、を備える電子制御ユニットである。ＥＣＵ１００は、ハイブリッド車両の制御装置の一例であり、詳しくは後述する始動制御部及びスロットル制御部を機能的に実現する。

ＥＣＵ１００は、エンジン１０及びモータ１５の駆動を制御する。具体的にはＥＣＵ１００は、エンジン１０のスロットル開度、点火時期、燃料噴射量を制御することにより、エンジン１０のトルクや回転数を制御する。ＥＣＵ１００は、インバータ１７を制御してモータ１５とバッテリ１６との間での電力の授受量を調整することで、モータ１５の回転数やトルクを制御する。またＥＣＵ１００は、油圧制御機構２２の制御を通じて、Ｋ０クラッチ１４やロックアップクラッチ２０、変速機１９の駆動制御を行う。

ＥＣＵ１００には、イグニッションスイッチ７１、クランク角センサ７２、モータ回転数センサ７３、アクセル開度センサ７４、エアフローメータ７５、及び圧力センサ７６からの信号が入力される。クランク角センサ７２は、エンジン１０のクランクシャフトの回転速度を検出する。モータ回転数センサ７３は、モータ１５の出力軸の回転速度を検出する。アクセル開度センサ７４は、運転者のアクセルペダルの踏込量であるアクセルペダル開度を検出する。エアフローメータ７５は、エンジン１０の吸入空気量を検出する。圧力センサ７６は、後述するスロットル弁４０よりも下流側の吸気通路３７内の圧力（以下、インマニ圧と称する）を検出する。

ＥＣＵ１００は、モータモード及びハイブリッドモードの何れかの走行モードでハイブリッド車両を走行させる。モータモードでは、ＥＣＵ１００はＫ０クラッチ１４を解放し、モータ１５の動力により走行する。ハイブリッドモードでは、ＥＣＵ１００はＫ０クラッチ１４を係合状態に切り替えて少なくともエンジン１０の動力により走行する。尚、ハイブリッドモードには、エンジン１０のみの動力で走行するモード、モータ１５を力行運転させてエンジン１０及びモータ１５の双方を動力源として走行するモードを含む。

走行モードの切り替えは、車速やアクセル開度から求められた車両の要求駆動力と、バッテリ１６の充電状態などに基づいて行われる。例えば、要求駆動力が比較的小さくバッテリ１６の蓄電量を示すＳＯＣ（State Of Charge）が比較的高い場合には、燃費を向上させるためにエンジン１０を停止したモータモードが選択される。要求駆動力が比較的大きい場合やバッテリ１６のＳＯＣが比較的低い場合には、エンジン１０が駆動したハイブリッドモードが選択される。

ＥＣＵ１００は、ハイブリッドモード又はエンジンモードにおいて、所定の停止条件が成立した場合にエンジン１０を自動停止させ、所定の始動条件が成立した場合に自動停止したエンジン１０を始動させる間欠運転制御を実行する。例えばＥＣＵ１００は、ハイブリッドモード又はエンジンモードにおいてアクセル開度がゼロになった場合に、自動停止条件が成立したものとしてエンジン１０を自動停止させる。また、ＥＣＵ１００は、アクセル開度がゼロよりも大きくなった場合に、始動条件が成立したものとしてエンジン１０を自動で始動させる。尚、エンジン１０を自動停止させる際には、ＥＣＵ１００はＫ０クラッチ１４を解放して燃料噴射を停止する。エンジン１０を自動で始動させる際には、ＥＣＵ１００はＫ０クラッチ１４を介してモータ１５によりエンジン１０をクランキングして燃料噴射及び点火を開始し、その後にＫ０クラッチ１４を係合させる。

［エンジンの概略構成］
図２は、エンジン１０の概略構成図である。エンジン１０は、気筒３０、ピストン３１、コネクティングロッド３２、クランク軸３３、吸気通路３５、吸気弁３６、排気通路３７、及び排気弁３８を有している。図２には、エンジン１０が有する複数の気筒３０のうちの一つのみが表示されている。気筒３０では混合気の燃焼が行われる。ピストン３１は、各気筒３０に往復動可能に収容され、エンジン１０の出力軸であるクランク軸３３にコネクティングロッド３２を介して連結されている。コネクティングロッド３２は、ピストン３１の往復運動をクランク軸３３の回転運動に変換する。

吸気通路３５は、各気筒３０の吸気ポートに吸気弁３６を介して接続されている。排気通路３７は、各気筒３０の排気ポートに排気弁３８を介して接続されている。吸気通路３５には、エアフローメータ７５、圧力センサ７６、及び吸入空気量を調整するスロットル弁４０が設けられている。排気通路３７には排気浄化用の触媒４３が設けられている。

気筒３０には筒内噴射弁４１が設けられている。筒内噴射弁４１は気筒３０内に直接燃料を噴射する。尚、筒内噴射弁４１の代わりに、又は筒内噴射弁４１に加えて、吸気ポートに向けて燃料を噴射するポート噴射弁が設けられていてもよい。各気筒３０には、吸気通路３５を通じて導入された吸気と筒内噴射弁４１が噴射した燃料との混合気を火花放電により点火する点火装置４２が設けられている。

［エンジン始動制御］
上述したように間欠運転制御の実行中において、アクセル開度がゼロとなってエンジン１０が自動停止した直後に、再びアクセル開度が増大してエンジン１０の始動が要求される場合がある。このような始動要求時にエンジン１０は、燃焼は停止しているが惰性で回転している場合がある。この場合には、エンジン１０の惰性回転中にＫ０クラッチ１４を介してモータ１５によりクランキングが開始され、エンジン１０が始動される。

燃焼停止後の惰性回転中では、エンジン１０の振動を抑制するために、スロットル弁４０は全閉状態となっている。このため、スロットル弁４０よりも下流側の吸気通路３５内の圧力であるインマニ圧は、外気圧よりも低い負圧となっている。燃焼停止状態であっても、スロットル弁４０が閉じた状態でピストン３１が気筒３０内を往復して吸気弁３６及び排気弁３８が開閉するため、吸気通路３５内の空気が排気通路３７に排出されるからである。時間当たりの空気が排出される回数は、エンジン回転数が高いほど多いため、スロットル弁４０を全閉にしたタイミングの回転数や、始動のタイミングによって、始動時の負圧であるインマニ圧がばらつき、始動性に影響を与えるおそれがある。

図３は、ＥＣＵ１００が実行する負圧解消制御の一例を示したフローチャートである。本制御では、イグニッションがオンの状態で所定の周期ごとに繰り返し実行される。ＥＣＵ１００は、エンジン１０が惰性回転中でありモータ１５のクランキングによるエンジン１０の始動要求があるか否かを判定する（ステップＳ１）。ステップＳ１でＮｏの場合には、本制御は終了する。ステップＳ１でＹｅｓの場合にＥＣＵ１００は、インマニ圧が所定値Ｐ未満であるか否かを判定する（ステップＳ２）。所定値Ｐは外気圧よりも低い負圧であって、固定値である始動用開度ＴＳでエンジン１０を始動させても始動性に影響を与えない圧力の最小値に設定されている。

ステップＳ２でＮｏの場合には、インマニ圧は惰性回転中でのエンジン１０の始動性に影響を与えるおそれが少ないものとみなされ、ＥＣＵ１００はエンジン１０の始動制御を実行する（ステップＳ４）。始動制御は、スロットル開度を固定値である始動用開度ＴＳに制御しつつ、Ｋ０クラッチ１４を解放状態から係合状態に移行してモータ１５によりエンジン１０をクランキングしてエンジン１０での燃焼を開始する。ステップＳ４は、始動制御部が実行する制御の一例である。

ステップＳ２でＹｅｓの場合には、インマニ圧は惰性回転中でのエンジン１０の始動性に影響を与えるおそれがあるものとみなされ、ＥＣＵ１００はスロットル開度を負圧解消用開度ＴＮにまで増大させる（ステップＳ３）。負圧解消用開度ＴＮは、惰性回転中にエンジン１０の始動要求がない場合に制御されるスロットル開度よりも大きい開度である。負圧解消用開度ＴＮは必ずしも全開である必要はなく、惰性回転中にインマニ圧が比較的短時間で所定値Ｐ以上となる開度であることが好ましい。これによりインマニ圧が上昇する。

次にＥＣＵ１００は、再度ステップＳ２の処理を実行する。即ち、インマニ圧が所定値Ｐ以上となるまで、スロットル開度は負圧解消用開度ＴＮに維持される。ステップＳ３を経てステップＳ２でＮｏと判定されると、インマニ圧は惰性回転中でのエンジン１０の始動性に影響を与えるおそれが少ない程度にまで上昇したものとみなされ、ＥＣＵ１００は始動制御を実行する（ステップＳ４）。ステップＳ２及びＳ３は、スロットル制御部が実行する制御の一例である。

以上のように、クランキング開始前にスロットル開度が負圧解消用開度ＴＮにまで増大してインマニ圧を所定値Ｐ以上に上昇した後に、エンジン１０の始動制御を実行する。これにより、惰性回転中であってもインマニ圧の変動を抑制することができ、インマニ圧の変動に伴う吸入空気量のばらつきを抑制できる。また、インマニ圧の変動が抑制されるため、インマニ圧に応じて例えば点火時期のタイミングを適切に調整することができる。また、惰性回転中でのインマニ圧を上昇させることにより、インマニ圧が低すぎることによる吸入空気量の不足を解消することができる。以上のように、惰性回転中でのエンジン１０の始動性を確保することができる。

上記実施例では、クランキング開始前にインマニ圧を所定値Ｐ以上にまで上昇させたが、クランキング開始後であってもエンジン１０の燃焼開始前にインマニ圧を所定値Ｐ以上にまで上昇させればよい。この場合、燃焼開始時にはスロットル開度を始動用開度ＴＳに制御することが望ましい。

上記実施例ではクランキングによるエンジン１０の始動要求がある場合について説明したが、クランキングすることなく惰性回転中にエンジン１０を始動する場合には、上記のスロットル開度を負圧解消用開度ＴＮにまで増大させることなく始動用開度ＴＳに制御してエンジン１０を始動する。クランキングすることなく惰性回転中にエンジン１０を始動する場合とは、惰性回転中でのエンジン回転数がクランキングせずにエンジン１０を始動可能となるくらい高い場合である。具体的には、エンジン回転数が初爆予定の回転数以上の場合である。この場合にエンジン１０の始動前にスロットル開度を負圧解消用開度ＴＮにまで増大させたとすると、気筒３０内への吸入空気量が急激に増大して、圧縮行程での気筒３０内の空気の反発力により、エンジン１０が振動するおそれがあるからである。

上記実施例では、インマニ圧が所定値Ｐ未満である場合にスロットル開度を増大させたがこれに限定されず、インマニ圧に関わらず、惰性回転中にクランキングによるエンジン１０の始動要求がある場合には、クランキング開始前に一律にスロットル開度を負圧解消用開度ＮＶにまで増大させてもよい。

上記実施例ではインマニ圧を所定値Ｐ以上に上昇させて始動制御を開始したが、これに限定されない。例えばインマニ圧を、惰性回転中にクランキングによる始動要求がない場合でのインマニ圧よりも上昇させて、始動制御を実行してもよい。

上記実施例では、単一のＥＣＵ１００によりハイブリッド車両を制御する場合を例示したが、これに限定されず、例えばエンジン１０を制御するエンジンＥＣＵ、モータ１５を制御するモータＥＣＵ、Ｋ０クラッチ１４を制御するクラッチＥＣＵ等の複数のＥＣＵによって、上述した制御を実行してもよい。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１０ エンジン
１４ Ｋ０クラッチ
１５ モータ
４０ スロットル弁
１００ ＥＣＵ（始動制御部、スロットル制御部）

Claims (1)

1. エンジンと車輪との動力伝達経路上に、クラッチ、モータが順に設けられたハイブリッド車両の制御装置において、
   前記クラッチが解放し燃焼が停止した惰性回転中の前記エンジンへのクランキングによる始動要求がある場合に、前記クラッチを介して前記モータにより前記エンジンをクランキングして前記エンジンでの燃焼を開始する始動制御部と、
   惰性回転中の前記エンジンへ前記始動要求ある場合には、惰性回転中の前記エンジンへ前記始動要求がない場合よりも、前記エンジンでの燃焼開始前に前記エンジンのスロットル弁の開度を増大させることにより前記スロットル弁よりも下流側の吸気通路内の圧力を上昇させるスロットル制御部と、を備えたハイブリッド車両の制御装置。
   

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