JP2023102902A - エンジン装置 - Google Patents

Abstract

【課題】所定始動制御の際に、エンジンから早めにトルクを出力することとトルクショックの発生を抑制することとの両立を図る。【解決手段】エンジンの燃料カットおよびクラッチの解放を行なっている状態からエンジンの燃料噴射および点火を再開してその後にクラッチを係合するようにエンジンとクラッチとを制御する所定始動制御の際に、点火回数が所定回数未満の場合、次に点火の対象となる対象気筒について、吸気バルブを閉成したときのインテークマニホールドの圧力である閉成時インマニ圧が低いほど進角側となるように点火時期を設定する。【選択図】図３

Description

本発明は、エンジン装置に関し、詳しくは、エンジンとエンジンの出力軸にクラッチを介して接続されたモータとを備えるエンジン装置に関する。

従来、膨張行程にある気筒に供給された燃料に点火を行なうことによりエンジンを始動させる始動装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この始動装置では、エンジンの始動前に、水温とクランクの停止位置とに基づいて、膨張行程にある気筒の初爆でのクランク作動量を予測し、初爆のみでは後続気筒のピストンが圧縮上死点を超えないと判断される場合、初爆によりクランクが作動した後にスタータを作動させる。

特開２００４－３１６４５５号公報

エンジンとエンジンの出力軸にクラッチを介して接続されたモータとを備えるエンジン装置では、エンジンの燃料カットおよびクラッチの解放を行なっている状態からエンジンの燃料噴射および点火を再開してその後にクラッチを係合する所定始動制御の際において、エンジンの回転数をモータの回転数に接近させるためにエンジンから早めにトルクを出力することと、トルクショックの発生を抑制することと、の両立を図ることが求められている。

本発明のエンジン装置は、所定始動制御の際に、エンジンから早めにトルクを出力することとトルクショックの発生を抑制することとの両立を図ることを主目的とする。

本発明のエンジン装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明のエンジン装置は、
エンジンと、前記エンジンの出力軸にクラッチを介して接続されたモータと、前記エンジンと前記モータと前記クラッチとを制御する制御装置と、を備えるエンジン装置であって、
前記制御装置は、前記エンジンの燃料カットおよび前記クラッチの解放を行なっている状態から前記エンジンの燃料噴射および点火を再開してその後に前記クラッチを係合するように前記エンジンと前記クラッチとを制御する所定始動制御の際に、点火回数が所定回数未満の場合、次に点火の対象となる対象気筒について、吸気バルブを閉成したときのインテークマニホールドの圧力である閉成時インマニ圧が低いほど進角側となるように点火時期を設定する、
ことを要旨とする。

本発明のエンジン装置では、エンジンの燃料カットおよびクラッチの解放を行なっている状態からエンジンの燃料噴射および点火を再開してその後にクラッチを係合するようにエンジンとクラッチとを制御する所定始動制御の際に、点火回数が所定回数未満の場合、次に点火の対象となる対象気筒について、吸気バルブを閉成したときのインテークマニホールドの圧力である閉成時インマニ圧が低いほど進角側となるように点火時期を設定する。閉成時インマニ圧が低いほど対象気筒の筒内の空気量が少なく、エンジンからトルクが出力されにくい。したがって、対象気筒について、閉成時インマニ圧が低いほど点火時期を進角側とすることにより、閉成時インマニ圧が低いときには、エンジンからトルクを出力しやすくすることができ、閉成時インマニ圧が高いときには、エンジンから大きなトルクが出力されるのを抑制してトルクショックの発生を抑制することができる。これにより、所定始動制御の際に、エンジンから早めに（閉成時インマニ圧が比較的低いときから）トルクを出力することと、閉成時インマニ圧が比較的高くなったときにトルクショックの発生を抑制することと、の両立を図ることができる。

本発明のエンジン装置において、前記制御装置は、前記所定始動制御の際に、前記点火回数が前記所定回数未満の場合、前記対象気筒について、前記閉成時インマニ圧が圧力閾値以下のときに最適点火時期を前記点火時期に設定するものとしてもよい。こうすれば、閉成時インマニ圧が圧力閾値以下のときに、エンジンからトルクをより出力しやすくすることができる。この場合、前記制御装置は、前記所定始動制御の際に、前記点火回数が前記所定回数未満の場合、前記対象気筒について、前記閉成時インマニ圧が低いほど仮点火時期が進角側となるように予め定めたマップを用いて得られる前記仮点火時期を前記最適点火時期でガードして前記点火時期を設定するものとしてもよい。

本発明のエンジン装置において、前記制御装置は、前記所定始動制御の際に、前記点火回数が前記所定回数未満の場合、前記対象気筒について、前記エンジンの回転数が低いほど遅角側となるように前記点火時期を設定するものとしてもよい。

本発明のエンジン装置において、前記制御装置は、前記所定始動制御の際に、前記点火回数が前記所定回数以上の場合、前記対象気筒について、前記モータの回転数と前記エンジンの回転数とに基づいて前記点火時期を設定するものとしてもよい。この場合、前記制御装置は、前記所定始動制御の際に、前記点火回数が前記所定回数以上の場合、前記対象気筒について、前記モータの回転数が高いほど進角側となるように前記点火時期を設定するものとしてもよい。また、前記制御装置は、前記所定始動制御の際に、前記点火回数が前記所定回数以上の場合、前記対象気筒について、前記エンジンの回転数に基づく遅角限界の範囲内で前記点火時期を設定するものとしてもよい。これらのようにすれば、エンジンの回転数をモータの回転数に迅速に接近させることができる。

本発明のエンジン装置において、前記クラッチを係合する条件は、前記モータの回転数と前記エンジンの回転数との差回転数が所定回転数未満である条件を含むものとしてもよい。

本発明の一実施例としてのエンジン装置を搭載するハイブリッド車２０の構成の概略を示す構成図である。 ハイブリッド車２０が搭載するエンジン２２の構成の概略を示す構成図である。 エンジンＥＣＵ２４により実行される自立ＣＯＭ始動制御の際の点火制御の一例を示すフローチャートである。 第１点火時期設定用マップの一例を示す説明図である。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としてのエンジン装置を搭載するハイブリッド車２０の構成の概略を示す構成図である。図２は、ハイブリッド車２０が搭載するエンジン２２の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド車２０は、図１に示すように、エンジン２２と、モータ３０と、インバータ３２と、クラッチＫ０と、自動変速装置４０と、高電圧バッテリ６０と、低電圧バッテリ６２と、ＤＣ／ＤＣコンバータ６４と、ハイブリッド用電子制御ユニット（以下、「ＨＶＥＣＵ」という）７０とを備える。

エンジン２２は、例えばガソリンや軽油などの燃料を用いて吸気、圧縮、膨張（爆発燃焼）、排気の４行程により動力を出力する６気筒の内燃機関として構成されている。図２に示すように、エンジン２２は、吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射弁１２６と、筒内に燃料を噴射する筒内噴射弁１２７とを有する。エンジン２２は、ポート噴射弁１２６と筒内噴射弁１２７とを有することにより、ポート噴射モードと筒内噴射モードと共用噴射モードとのうちの何れかで運転可能となっている。ポート噴射モードでは、エアクリーナ１２２により清浄された空気を吸気管１２３に吸入してスロットルバルブ１２４やサージタンク１２５を通過させると共に、吸気管１２３のサージタンク１２５よりも下流側のポート噴射弁１２６から燃料を噴射し、空気と燃料とを混合する。そして、この混合気を吸気バルブ１２８を介して燃焼室１２９に吸入し、点火プラグ１３０による電気火花によって爆発燃焼させて、シリンダボア内でそのエネルギにより押し下げられるピストン１３２の往復運動をクランクシャフト２３の回転運動に変換する。筒内噴射モードでは、ポート噴射モードと同様に空気を燃焼室１２９に吸入し、吸気行程や圧縮行程において筒内噴射弁１２７から燃料を噴射し、点火プラグ１３０による電気火花により爆発燃焼させてクランクシャフト２３の回転運動を得る。共用噴射モードでは、空気を燃焼室１２９に吸入する際にポート噴射弁１２６から燃料を噴射すると共に吸気行程や圧縮行程において筒内噴射弁１２７から燃料を噴射し、点火プラグ１３０による電気火花により爆発燃焼させてクランクシャフト２３の回転運動を得る。これらの噴射モードは、エンジン２２の運転状態に基づいて切り替えられる。燃焼室１２９から排気バルブ１３３を介して排気管１３４に排出される排気は、浄化装置１３５およびＰＭフィルタ１３６を介して外気に排出される。浄化装置１３５は、排気中の一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）の有害成分を浄化する浄化触媒（三元触媒）１３５ａを有する。ＰＭフィルタ１３６は、セラミックスやステンレスなどにより多孔質フィルタとして形成されており、排気中の煤などの粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）を捕集する。なお、ＰＭフィルタ１３６に代えて、三元触媒の浄化機能と粒子状物質に対する捕集機能とを組み合わせた四元触媒が用いられるものとしてもよい。

エンジン２２は、エンジンＥＣＵ２４により運転制御されている。エンジンＥＣＵ２４は、図示しないが、ＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ、入出力ポート、通信ポートを有するマイクロコンピュータを備える。エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２を運転制御するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。エンジンＥＣＵ２４に入力される信号としては、例えば、エンジン２２のクランクシャフト２３の回転位置を検出するクランクポジションセンサ１４０からのクランク角θｃｒや、エンジン２２の冷却水の温度を検出する水温センサ１４２からの冷却水温Ｔｗを挙げることができる。吸気バルブ１２８を開閉するインテークカムシャフトの回転位置や排気バルブ１３３を開閉するエキゾーストカムシャフトの回転位置を検出するカムポジションセンサ１４４からのカム角θｃｉ，θｃｏも挙げることができる。スロットルバルブ１２４のポジションを検出するスロットルバルブポジションセンサ１２４ａからのスロットル開度ＴＨや、吸気管１２３のスロットルバルブ１２４よりも上流側に取り付けられたエアフローメータ１２３ａからの吸入空気量Ｑａ、吸気管１２３のスロットルバルブ１２４よりも上流側に取り付けられた温度センサ１２３ｔからの吸気温Ｔａ、サージタンク１２５に取り付けられた圧力センサ１２５ａからのサージ圧Ｐｓも挙げることができる。排気管１３４の浄化装置１３５よりも上流側に取り付けられたフロント空燃比センサ１３７からのフロント空燃比ＡＦ１や、排気管１３４の浄化装置１３５とＰＭフィルタ１３６との間に取り付けられたリヤ空燃比センサ１３８からのリヤ空燃比ＡＦ２、ＰＭフィルタ１３６の前後の差圧（上流側と下流側との差圧）を検出する差圧センサ１３６ａからの差圧ΔＰも挙げることができる。

エンジンＥＣＵ２４からは、エンジン２２を運転制御するための各種制御信号が出力ポートを介して出力されている。エンジンＥＣＵ２４から出力される信号としては、例えば、スロットルバルブ１２４への制御信号や、ポート噴射弁１２６への制御信号、筒内噴射弁１２７への制御信号、点火プラグ１３０への制御信号を挙げることができる。

エンジンＥＣＵ２４は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されている。エンジンＥＣＵ２４は、クランクポジションセンサ１４０からのエンジン２２のクランク角θｃｒに基づいて、エンジン２２の回転数Ｎｅを演算したり、クランク角θｃａが３０度だけ回転するのに要した時間である３０度回転所要時間Ｔ３０を演算したりしている。また、エンジンＥＣＵ２４は、エアフローメータ１２３ａからの吸入空気量Ｑａとエンジン２２の回転数Ｎｅとに基づいて負荷率（エンジン２２の１サイクルあたりの行程容積に対する１サイクルで実際に吸入される空気の容積の比）ＫＬを演算している。さらに、エンジンＥＣＵ２４は、差圧センサ１３６ａからの差圧ΔＰに基づいてＰＭフィルタ１３６に堆積した粒子状物質の堆積量としてのＰＭ堆積量Ｑｐｍを演算したり、エンジン２２の回転数Ｎｅや負荷率ＫＬに基づいてＰＭフィルタ１３６の温度としてのフィルタ温度Ｔｆを演算したりしている。

図１に示すように、エンジン２２のクランクシャフト２３には、エンジン２２をクランキングするためのスタータモータ２５や、エンジン２２からの動力を用いて発電するオルタネータ２６が接続されている。スタータモータ２５およびオルタネータ２６は、低電圧バッテリ６２と共に低電圧側電力ライン６３に接続されており、ＨＶＥＣＵ７０により制御される。

モータ３０は、同期発電電動機として構成されており、回転子コアに永久磁石が埋め込まれた回転子と、固定子コアに三相コイルが巻回された固定子とを有する。このモータ３０の回転子が固定された回転軸３１は、クラッチＫ０を介してエンジン２２のクランクシャフト２３に接続されていると共に自動変速機４５の入力軸４１に接続されている。インバータ３２は、モータ３０の駆動に用いられると共に高電圧側電力ライン６１に接続されている。モータ３０は、モータ用電子制御ユニット（以下、「モータＥＣＵ」という）３４によってインバータ３２の複数のスイッチング素子がスイッチング制御されることにより、回転駆動される。

モータＥＣＵ３４は、図示しないが、ＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ、入出力ポート、通信ポートを有するマイクロコンピュータを備える。モータＥＣＵ３４には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。モータＥＣＵ３４に入力される信号としては、例えば、モータ３０の回転子（回転軸３１）の回転位置を検出する回転位置センサ３０ａからの回転位置θｍｇや、モータ３０の各相の相電流を検出する電流センサからの相電流Ｉｕ，Ｉｖを挙げることができる。モータＥＣＵ３４からは、インバータ３２への制御信号などが出力ポートを介して出力されている。モータＥＣＵ３４は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されている。モータＥＣＵ３４は、回転位置センサ３０ａからのモータ３０の回転子（回転軸３１）の回転位置θｍｇに基づいてモータ３０の回転数Ｎｍｇを演算している。

クラッチＫ０は、例えば油圧駆動の摩擦クラッチとして構成されており、ＨＶＥＣＵ７０によって制御され、エンジン２２のクランクシャフト２３とモータ３０の回転軸３１との接続および接続の解除を行なう。

自動変速装置４０は、トルクコンバータ４３と、例えば６段変速の自動変速機４５とを有する。トルクコンバータ４３は、一般的な流体伝動装置として構成されており、モータ３０の回転軸３１に接続された入力軸４１の動力を自動変速機４５の入力軸である変速機入力軸４４にトルクを増幅して伝達したり、トルクを増幅することなくそのまま伝達したりする。自動変速機４５は、変速機入力軸４４と、駆動輪４９にデファレンシャルギヤ４８を介して連結された出力軸４２と、複数の遊星歯車と、油圧駆動の複数の摩擦係合要素（クラッチ，ブレーキ）とを有する。複数の摩擦係合要素は、何れも、ピストン、複数の摩擦係合プレート（摩擦プレートおよびセパレータプレート）、作動油が供給される油室などにより構成される油圧サーボを有する。自動変速機４５は、複数の摩擦係合要素の係脱により、第１速から第６速までの前進段や後進段を形成して、変速機入力軸４４と出力軸４２との間で動力を伝達する。クラッチＫ０や自動変速機４５には、図示しない油圧制御装置により、機械式オイルポンプや電動オイルポンプからの作動油の油圧が調圧されて供給される。油圧制御装置は、複数の油路が形成されたバルブボディや、複数のレギュレータバルブ、複数のリニアソレノイドバルブなどを有する。この油圧制御装置は、ＨＶＥＣＵ７０により制御される。

高電圧バッテリ６０は、例えば定格電圧が数百Ｖ程度のリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池として構成されており、インバータ３２と共に高電圧側電力ライン６１に接続されている。低電圧バッテリ６２は、例えば定格電圧が１２Ｖや１４Ｖ程度の鉛蓄電池として構成されており、スタータモータ２５やオルタネータ２６と共に低電圧側電力ライン６３に接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ６４は、高電圧側電力ライン６１と低電圧側電力ライン６３とに接続されている。このＤＣ／ＤＣコンバータ６４は、高電圧側電力ライン６１の電力を低電圧側電力ライン６３に電圧の降圧を伴って供給する。

ＨＶＥＣＵ７０は、図示しないが、ＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ、入出力ポート、通信ポートを有するマイクロコンピュータを備える。ＨＶＥＣＵ７０には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。ＨＶＥＣＵ７０に入力される信号としては、例えば、自動変速装置４０の入力軸４１に取り付けられた回転数センサ４１ａからの回転数Ｎｉｎや、自動変速装置４０の変速機入力軸４４に取り付けられた回転数センサ４４ａからの回転数Ｎｍｉ、自動変速装置４０の出力軸４２に取り付けられた回転数センサ４２ａからの回転数Ｎｏｕｔを挙げることができる。高電圧バッテリ６０の端子間に取り付けられた電圧センサからの高電圧バッテリ６０の電圧Ｖｂｈや、高電圧バッテリ６０の出力端子に取り付けられた電流センサからの高電圧バッテリ６０の電流Ｉｂｈ、低電圧バッテリ６２の端子間に取り付けられた電圧センサからの電圧Ｖｂｌも挙げることができる。イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号や、シフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ、アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ、ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ、車速センサ８７からの車速Ｖも挙げることができる。

ＨＶＥＣＵ７０からは、各種制御信号が出力ポートを介して出力されている。ＨＶＥＣＵ７０から出力される信号としては、例えば、スタータモータ２５への制御信号や、オルタネータ２６への制御信号を挙げることができる。クラッチＫ０や自動変速装置４０（油圧制御装置）への制御信号、ＤＣ／ＤＣコンバータ６４への制御信号も挙げることができる。ＨＶＥＣＵ７０は、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ３４と通信ポートを介して接続されている。ＨＶＥＣＵ７０は、回転数センサ４１ａからの自動変速装置４０の入力軸４１の回転数Ｎｉｎを回転数センサ４２ａからの自動変速装置４０の出力軸４２の回転数Ｎｏｕｔで除して自動変速装置４０の回転数比Ｇｔを演算している。

なお、実施例では、エンジン装置としては、エンジン２２と、クラッチＫ０と、モータ３０と、ＨＶＥＣＵ７０と、エンジンＥＣＵ２４と、モータＥＣＵ３４とが相当する。

こうして構成された実施例のハイブリッド車２０では、ＨＶＥＣＵ７０とエンジンＥＣＵ２４とモータＥＣＵ３４との協調制御により、ハイブリッド走行モード（ＨＶ走行モード）や電動走行モード（ＥＶ走行モード）で走行するように、エンジン２２とクラッチＫ０とモータ３０と自動変速装置４０とを制御する。ここで、ＨＶ走行モードは、クラッチＫ０を係合状態としてエンジン２２の動力を用いて走行するモードであり、ＥＶ走行モードは、クラッチＫ０を解放状態としてエンジン２２の動力を用いずに走行するモードである。

ＨＶ走行モードやＥＶ走行モードにおける自動変速装置４０の制御では、ＨＶＥＣＵ７０は、最初に、アクセル開度Ａｃｃおよび車速Ｖに基づいて自動変速機４５の目標変速段Ｍ＊を設定する。そして、自動変速機４５の変速段Ｍと目標変速段Ｍ＊とが一致するときには、変速段Ｍが保持されるように自動変速機４５を制御する。一方、変速段Ｍと目標変速段Ｍ＊とが異なるときには、変速段Ｍが目標変速段Ｍ＊に一致するように自動変速機４５を制御する。

ＨＶ走行モードにおけるエンジン２２およびモータ３０の制御では、ＨＶＥＣＵ７０は、最初に、アクセル開度Ａｃｃおよび車速Ｖに基づいて走行に要求される（自動変速装置４０の出力軸４２に要求される）要求トルクＴｏｕｔ＊を設定する。続いて、出力軸４２の要求トルクＴｏｕｔ＊を自動変速装置４０の回転数比Ｇｔで除した値を入力軸４１の要求トルクＴｉｎ＊に設定する。こうして入力軸４１の要求トルクＴｉｎ＊を設定すると、要求トルクＴｉｎ＊が入力軸４１に出力されるようにエンジン２２の目標トルクＴｅ＊やモータ３０のトルク指令Ｔｍ＊を設定し、エンジン２２の目標トルクＴｅ＊をエンジンＥＣＵ２４に送信すると共にモータ３０のトルク指令Ｔｍ＊をモータＥＣＵ３４に送信する。エンジンＥＣＵ２４は、目標トルクＴｅ＊を受信すると、エンジン２２が目標トルクＴｅ＊で運転されるようにエンジン２２の運転制御（吸入空気量制御や燃料噴射制御、点火制御など）を行なう。モータＥＣＵ３４は、トルク指令Ｔｍ＊を受信すると、モータ３０がトルク指令Ｔｍ＊で駆動されるようにインバータ３２の複数のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。

ＥＶ走行モードにおけるモータ３０の制御では、ＨＶＥＣＵ７０は、ＨＶ走行モードと同様に入力軸４１の要求トルクＴｉｎ＊を設定し、要求トルクＴｉｎ＊が入力軸４１に出力されるようにモータ３０のトルク指令Ｔｍ＊を設定してモータＥＣＵ３４に送信する。モータＥＣＵ３４は、トルク指令Ｔｍ＊を受信すると、モータ３０がトルク指令Ｔｍ＊で駆動されるようにインバータ３２の複数のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。

また、実施例のハイブリッド車２０では、ＨＶＥＣＵ７０とエンジンＥＣＵ２４とモータＥＣＵ３４との協調制御により、ＨＶ走行モードで停止条件が成立すると、エンジン２２からのトルクをモータ３０からのトルクに置き換えて、その後に、エンジン２２の燃料カットを行なうと共にエンジン２２の回転数Ｎｅが閾値Ｎｅｒｅｆ１（例えば、６００ｒｐｍ～８００ｒｐｍ程度）未満のときにクラッチＫ０を解放する。そして、エンジン２２の回転中に始動条件が成立すると、エンジン２２の燃料カットからの復帰（燃料噴射および点火の再開）を伴うエンジン２２の始動制御を行なう。停止条件としては、例えば、エンジン２２の運転中に、入力軸４１の要求トルクＴｉｎ＊が閾値Ｔｉｎｒｅｆ未満である条件などを用いることができる。始動条件としては、例えば、エンジン２２の間欠停止中に、要求トルクＴｉｎ＊が閾値Ｔｉｎｒｅｆ以上である条件などを用いることができる。エンジン２２の始動制御としては、例えば、ＦＣ（Fuel Cut）復帰制御や、自立ＣＯＭ（Change Of Mind）始動制御、ＣＯＭ始動制御などを挙げることができる。

ＦＣ復帰制御は、基本的に、始動条件が成立したときに、エンジン２２の回転数Ｎｅが閾値Ｎｅｒｅｆ１以上の場合に行なわれる。ＦＣ復帰制御では、クラッチＫ０の係合を継続しつつエンジン２２の燃料噴射や点火を再開する。

自立ＣＯＭ始動制御は、基本的に、始動条件が成立したときに、エンジン２２の回転数Ｎｅが閾値Ｎｅｒｅｆ１未満で且つそれよりも低い（例えば、数百ｒｐｍ程度低い）閾値Ｎｅｒｅｆ２以上の場合に行なわれる。自立ＣＯＭ始動制御では、クラッチＫ０の解放を継続しつつエンジン２２の燃料噴射および点火を再開し、モータ３０の回転数Ｎｍｇとエンジン２２の回転数Ｎｅとの差回転数ΔＮが小さくなるようにエンジン２２を制御し、クラッチＫ０の係合条件が成立するとクラッチＫ０を係合する。

ＣＯＭ始動制御は、基本的に、始動条件が成立したときに、エンジン２２の回転数Ｎｅが閾値Ｎｅｒｅｆ２未満の場合に行なわれる。ＣＯＭ始動制御では、クラッチＫ０を半係合（スリップ係合）してモータ３０からのクランキングトルクを用いてエンジン２２をクランキングしつつ燃料噴射および点火を再開し、差回転数ΔＮが小さくなるようにエンジン２２を制御しつつクラッチＫ０を解放し、クラッチＫ０の係合条件が成立するとクラッチＫ０を係合する。

自立ＣＯＭ始動制御やＣＯＭ始動制御の際のクラッチＫ０の係合条件としては、例えば、差回転数ΔＮが閾値ΔＮｒｅｆ（例えば、５０ｒｐｍ～１５０ｒｐｍ程度）未満である条件などを用いることができる。また、ＦＣ復帰制御や自立ＣＯＭ始動制御、ＣＯＭ始動制御の際の燃料噴射制御は、筒内噴射モードで行なわれる。

次に、実施例のハイブリッド車２０の動作、特に、自立ＣＯＭ始動制御の際のエンジン２２の点火制御について説明する。図３は、エンジンＥＣＵ２４により実行される自立ＣＯＭ始動制御の際の点火制御の一例を示すフローチャートである。このルーチンは、自立ＣＯＭ始動制御の際に、次に点火（爆発燃焼）の対象となる対象気筒を切り替えながら繰り返し実行される。なお、自立ＣＯＭ始動制御の際には、クラッチＫ０の解放を継続しつつエンジン２２の燃料噴射および点火を再開するから、エンジン２２からのトルクによりモータ３０の回転数Ｎｍｇとエンジン２２の回転数Ｎｅとの差回転数ΔＮを小さくする必要がある。このため、自立ＣＯＭ始動制御の際の吸入空気量制御や燃料噴射制御については、基本的に、ＣＯＭ始動制御の際に比してスロットル開度ＴＨを大きくしてインテークマニホールドの圧力（インマニ圧Ｐｉｎ）を高くしつつ、差回転数ΔＮが小さくなるように、スロットルバルブ１２４の制御や筒内噴射弁１２７の制御が行なわれる。なお、インマニ圧Ｐｉｎとしては、実施例では、サージ圧Ｐｓが用いられる。

図３の自立ＣＯＭ始動制御の際の点火制御では、エンジンＥＣＵ２４は、最初に、自立ＣＯＭ始動制御の開始からの点火回数Ｎｉを入力し（ステップＳ１００）、入力した点火回数Ｎｉを閾値Ｎｉｒｅｆと比較する（ステップＳ１１０）。ここで、所定回数Ｎｉｒｅｆとしては、例えば、３回～６回程度を用いることができる。

ステップＳ１１０で点火回数Ｎｉが閾値Ｎｉｒｅｆ未満のときには、閉成時インマニ圧Ｐｉｎｃやエンジン２２の回転数Ｎｅなどのデータを入力し（ステップＳ１２０）、入力した閉成時インマニ圧Ｐｉｎｃとエンジン２２の回転数Ｎｅとに基づいて対象気筒の点火時期Ｔｉを設定し（ステップＳ１３０）、設定した点火時期Ｔｉを用いて点火プラグ１３０を制御して（ステップＳ１６０）、本ルーチンを終了する。

ここで、閉成時インマニ圧Ｐｉｎｃは、対象気筒の吸気バルブ１２８を閉成したとき（タイミング）のインマニ圧Ｐｉｎであり、実施例では、対象気筒の吸気バルブ１２８を閉成したときの圧力センサ１２５ａからのサージ圧Ｐｓが入力される。エンジン２２の回転数Ｎｅは、クランクポジションセンサ１４０からのエンジン２２のクランク角θｃｒに基づいて演算された値が入力される。

対象気筒の点火時期Ｔｉは、例えば、閉成時インマニ圧Ｐｉｎｃとエンジン２２の回転数Ｎｅとに基づく対象気筒の仮点火時期Ｔｉｔｍｐを最適点火時期で進角側ガードして設定することができる。対象気筒の仮点火時期Ｔｉｔｍｐは、例えば、閉成時インマニ圧Ｐｉｎｃとエンジン２２の回転数Ｎｅと対象気筒の仮点火時期Ｔｉｔｍｐとの関係を実験や解析、機械学習などにより予め定めて第１点火時期設定用マップとして記憶しておき、閉成時インマニ圧Ｐｉｎｃとエンジン２２の回転数Ｎｅとが与えられると、このマップから対応する仮点火時期Ｔｉｔｍｐを導出することにより設定することができる。図４は、第１点火時期設定用マップの一例を示す説明図である。図示するように、仮点火時期Ｔｉｔｍｐは、閉成時インマニ圧Ｐｉｎｃが低いほど進角側となるように、且つ、エンジン２２の回転数Ｎｅが低いほど遅角側となるように設定される。特に、閉成時インマニ圧Ｐｉｎｃが、エンジン２２の回転数Ｎｅが高いほど高くなる閾値Ｐｉｎｃｒｅｆ１以下の領域（図４の領域Ａ）では、最適進角時期またはそれよりも進角側の時期などが設定される。また、閉成時インマニ圧Ｐｉｎｃが、閾値Ｐｉｎｃｒｅｆ１よりも十分に高く且つエンジン２２の回転数Ｎｅが低いほど低くなる閾値Ｐｉｎｃｒｅｆ２以上の領域（図４の領域Ｂ）では、遅角限界時期やそれよりも若干進角側の時期などが設定される。閉成時インマニ圧Ｐｉｎｃが低いほど対象気筒の筒内の空気量が少なく、エンジン２２からトルクが出力されにくい。したがって、閉成時インマニ圧Ｐｉｎｃが比較的低いときには、点火時期Ｔｉを比較的進角側にすることにより、エンジン２２からトルクを出力しやすくすることができる。特に、閉成時インマニ圧Ｐｉｎｃが閾値Ｐｉｎｃｒｅｆ以下の領域では、点火時期Ｔｉを最適点火時期とすることにより、エンジン２２からトルクをより出力しやすくすることができる。また、閉成時インマニ圧Ｐｉｎｃが比較的高いときには、点火時期Ｔｉを比較的遅角側にすることにより、エンジン２２から大きなトルクが出力されるのを抑制してトルクショックの発生を抑制することができる。これらより、エンジン２２から早めに（閉成時インマニ圧Ｐｉｎｃが比較的低いときから）トルクを出力することと、閉成時インマニ圧Ｐｉｎｃが比較的高くなったときにエンジン２２でのトルクショックの発生を抑制することと、の両立を図ることができる。

ステップＳ１１０で点火回数Ｎｉが閾値Ｎｉｒｅｆ以上のときには、モータ３０の回転数Ｎｍｇやエンジン２２の回転数Ｎｅなどのデータを入力し（ステップＳ１４０）、入力したモータ３０の回転数Ｎｍｇとエンジン２２の回転数Ｎｅとに基づいて対象気筒の点火時期Ｔｉを設定し（ステップＳ１５０）、設定した点火時期Ｔｉを用いて点火プラグ１３０を制御して（ステップＳ１６０）、本ルーチンを終了する。

ここで、モータ３０の回転数Ｎｍｇは、モータＥＣＵ３４により、回転位置センサ３０ａからのモータ３０の回転位置θｍｇに基づいて演算された値がＨＶＥＣＵ７０を介して通信により入力される。エンジン２２の回転数Ｎｅは、クランクポジションセンサ１４０からのエンジン２２のクランク角θｃｒに基づいて演算された値が入力される。

対象気筒の点火時期Ｔｉは、例えば、モータ３０の回転数Ｎｍｇとエンジン２２の回転数Ｎｅと点火時期Ｔｉとの関係を実験や解析、機械学習などにより予め定めて第２点火時期設定用マップとして記憶しておき、モータ３０の回転数Ｎｍｇとエンジン２２の回転数Ｎｅとが与えられると、このマップから対応する点火時期Ｔｉを導出することにより設定することができる。エンジン２２の回転数Ｎｅをモータ３０の回転数Ｎｍｇに迅速に接近させる必要性があるため、実施例では、モータ３０の回転数Ｎｍｇが高いほど進角側となるように点火時期Ｔｉを設定する。また、点火可能な遅角限界は、エンジン２２の回転数Ｎｅと相関があるため、実施例では、エンジン２２の回転数Ｎｅに基づく遅角限界の範囲内で点火時期Ｔｉを設定する。これらより、エンジン２２の回転数Ｎｅをモータ３０の回転数Ｎｍｇに迅速に接近させることができる。

以上説明した実施例のハイブリッド車２０が搭載するエンジン装置では、自立ＣＯＭ始動制御の際において、点火回数Ｎｉが閾値Ｎｉｒｅｆ未満のときには、対象気筒について、閉成時インマニ圧Ｐｉｎｃが低いほど進角側となるように点火時期Ｔｉを設定する。これにより、エンジン２２から早めに（閉成時インマニ圧Ｐｉｎｃが比較的低いときから）トルクを出力することと、閉成時インマニ圧Ｐｉｎｃが比較的高くなったときにエンジン２２でのトルクショックの発生を抑制することと、の両立を図ることができる。

実施例のハイブリッド車２０が搭載するエンジン装置では、自立ＣＯＭ始動制御の際において、点火回数Ｎｉが閾値Ｎｉｒｅｆ未満のときには、対象気筒について、閉成時インマニ圧Ｐｉｎｃとエンジン２２の回転数Ｎｅとに基づいて点火時期Ｔｉを設定するものとした。しかし、エンジン２２の回転数Ｎｅを考慮せずに閉成時インマニ圧Ｐｉｎｃだけに基づいて点火時期Ｔｉを設定するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド車２０が搭載するエンジン装置では、自立ＣＯＭ始動制御の際において、点火回数Ｎｉが閾値Ｎｉｒｅｆ未満のときには、対象気筒について、閉成時インマニ圧Ｐｉｎｃが圧力閾値Ｐｉｎｃｒｅｆの領域では点火時期Ｔｉを最適点火時期とするものとした。しかし、閉成時インマニ圧Ｐｉｎｃが圧力閾値Ｐｉｎｃｒｅｆの領域でも、点火時期Ｔｉを最適点火時期よりも若干遅角側の時期とするものとしてもよい。

実施例のハイブリッド車２０では、６段変速の自動変速機４５を備えるものとした。しかし、４段変速や５段変速、８段変速などの自動変速機を備えるものとしてもよい。

実施例のハイブリッド車２０では、エンジンＥＣＵ２４とモータＥＣＵ３４とＨＶＥＣＵ７０とを備えるものとした。しかし、これらのうちの少なくとも２つを一体に構成するものとしてもよい。

実施例のエンジン装置では、ハイブリッド車２０に搭載されるものとしたが、車両以外の移動体に搭載されるものとしたり、移動しない設備に組み込まれるものとしてよい。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、エンジン２２が「エンジン」に相当し、クラッチＫ０が「クラッチ」に相当し、モータ３０が「モータ」に相当し、ＨＶＥＣＵ７０とエンジンＥＣＵ２４とモータＥＣＵ３４とが「制御装置」に相当する。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、エンジン装置の製造産業などに利用可能である。

２０ ハイブリッド車、２２ エンジン、２３ クランクシャフト、２４ エンジンＥＣＵ、２５ スタータモータ、２６ オルタネータ、３０ モータ、３０ａ 回転位置センサ、３１ 回転軸、３２ インバータ、３４ モータＥＣＵ、４０ 自動変速装置、４１ 入力軸、４１ａ 回転数センサ、４２ 出力軸、４２ａ 回転数センサ、４３ トルクコンバータ、４４ 変速機入力軸、４４ａ 回転数センサ、４５ 自動変速機、４８ デファレンシャルギヤ、４９ 駆動輪、６０ 高電圧バッテリ、６１ 高電圧側電力ライン、６２ 低電圧バッテリ、６３ 低電圧側電力ライン、６４ ＤＣ／ＤＣコンバータ、７０ ＨＶＥＣＵ、８０ イグニッションスイッチ、８１ シフトレバー、８２ シフトポジションセンサ、８３ アクセルペダル、８４ アクセルペダルポジションセンサ、８５ ブレーキペダル、８６ ブレーキペダルポジションセンサ、８７ 車速センサ、１２２ エアクリーナ、１２３ 吸気管、１２３ａ エアフローメータ、１２３ｔ 温度センサ、１２４ スロットルバルブ、１２４ａ スロットルバルブポジションセンサ、１２５ サージタンク、１２５ａ 圧力センサ、１２６ ポート噴射弁、１２７ 筒内噴射弁、１２８ 吸気バルブ、１２９ 燃焼室、１３０ 点火プラグ、１３２ ピストン、１３３ 排気バルブ、１３４ 排気管、１３５ 浄化装置、１３５ａ 浄化触媒、１３６ ＰＭフィルタ、１３６ａ 差圧センサ、１３７ フロント空燃比センサ、１３８ リヤ空燃比センサ、１４０ クランクポジションセンサ、１４２ 水温センサ、１４４ カムポジションセンサ。

Claims (5)

1. エンジンと、前記エンジンの出力軸にクラッチを介して接続されたモータと、前記エンジンと前記モータと前記クラッチとを制御する制御装置と、を備えるエンジン装置であって、
   前記制御装置は、前記エンジンの燃料カットおよび前記クラッチの解放を行なっている状態から前記エンジンの燃料噴射および点火を再開してその後に前記クラッチを係合するように前記エンジンと前記クラッチとを制御する所定始動制御の際に、点火回数が所定回数未満の場合、次に点火の対象となる対象気筒について、吸気バルブを閉成したときのインテークマニホールドの圧力である閉成時インマニ圧が低いほど進角側となるように点火時期を設定する、
   エンジン装置。
2. 請求項１記載のエンジン装置であって、
   前記制御装置は、前記所定始動制御の際に、前記点火回数が前記所定回数未満の場合、前記対象気筒について、前記閉成時インマニ圧が圧力閾値以下のときに最適点火時期を前記点火時期に設定する、
   エンジン装置。
3. 請求項２記載のエンジン装置であって、
   前記制御装置は、前記所定始動制御の際に、前記点火回数が前記所定回数未満の場合、前記対象気筒について、前記閉成時インマニ圧が低いほど仮点火時期が進角側となるように予め定めたマップを用いて得られる前記仮点火時期を前記最適点火時期でガードして前記点火時期を設定する、
   エンジン装置。
4. 請求項１ないし３のうちの何れか１つの請求項に記載のエンジン装置であって、
   前記制御装置は、前記所定始動制御の際に、前記点火回数が前記所定回数未満の場合、前記対象気筒について、前記エンジンの回転数が低いほど遅角側となるように前記点火時期を設定する、
   エンジン装置。
5. 請求項１ないし４のうちの何れか１つの請求項に記載のエンジン装置であって、
   前記制御装置は、前記所定始動制御の際に、前記点火回数が前記所定回数以上の場合、前記対象気筒について、前記モータの回転数と前記エンジンの回転数とに基づいて前記点火時期を設定する、
   エンジン装置。

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