JP4086077B2 - 内燃機関の始動制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、車両に搭載されているガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの内燃機関を始動するための制御装置に関するものである。

周知のように、この種の内燃機関（以下、エンジンと記す）は、混合気を爆発的に燃焼させて動力を発生するように構成されているから、始動する際には、吸入と混合気の圧縮とをおこなうために、外部からトルクを与えて回転させる必要がある。そのために、従来一般には、出力トルクの大きいスタータモータをエンジンに付設し、エンジンを始動する際には、このスタータモータによってエンジンをアイドリング回転数程度まで一時的に回転させている。

一方、最近では、エンジンを搭載した車両の燃費の向上や排気ガスの抑制のために、発電機を兼ねたモータすなわちモータ・ジェネレータをエンジンと共に搭載したハイブリッド車が開発されている。このハイブリッド車の形式として、モータ・ジェネレータが連結された動力伝達系統にエンジンを直接もしくは選択的に連結し、モータ・ジェネレータおよびエンジンのいずれによっても走行することができるように構成したいわゆるパラレルハイブリッド形式が知られている。この種のハイブリッド車では、エンジンをモータ・ジェネレータによって回転させることができるので、モータ・ジェネレータをエンジンの始動のための装置として機能させることができる。その一例が特許文献１に記載されている。

この公報に記載された装置は、トルクコンバータを備えた自動変速機とエンジンとの間にモータ・ジェネレータを配置し、エンジンから自動変速機に到る動力の伝達系統にモータ・ジェネレータに出力トルクを入力することができるように構成されている。したがってこのような構成のハイブリッド車では、エンジンおよびモータ・ジェネレータを自動変速機を主体とする動力伝達系統に連結することができるので、エンジンでモータ・ジェネレータを駆動して発電をおこなうモード、走行慣性力によってモータ・ジェネレータを駆動して回生制動をおこなうモード、エンジンのトルクにモータ・ジェネレータの出力トルクを付加して駆動力を増大させるモード、さらにはモータ・ジェネレータの出力トルクでエンジンを回転させてエンジンを始動するモードなどの各種の駆動モードを設定することができる。

特開平８−１６８１０４号公報

走行のための駆動力源として内燃機関と併せてモータ・ジェネレータを搭載したハイブリッド車では、モータ・ジェネレータが出力する動力のみによって走行もしくは発進することが可能であるが、搭載可能なモータ・ジェネレータやバッテリには限度があるから、より大きい駆動力が要求される場合には、内燃機関をも動作させる必要がある。また、バッテリの充電量（ＳＯＣ：State of Charge）が低下した場合には、モータ・ジェネレータを発電機として機能させるために内燃機関を動作させる必要がある。

停止状態の内燃機関を始動する場合、前述したように、外部からトルクを与えて回転させる必要があり、しかもその際に内燃機関によって吸入と混合気の圧縮とをおこなわせることになるので、かなり大きいトルクを必要とする。そのクランキングトルクは、モータ・ジェネレータの動力で走行する場合は、モータ・ジェネレータが出力するトルクの一部を使用してもよく、あるいは走行慣性力を使用することも可能である。しかしながら、発進もしくは走行のための駆動力の一部をクランキングトルクとして使用すれば、その分、駆動トルクが低下するので、発進加速性が低下したり、あるいは減速感が生じるなど、ドライバビリティや乗り心地が悪化する可能性がある。

この発明は、上記の事情を背景としてなされたものであり、内燃機関を始動することに伴う駆動トルクの低下やそれに起因するドライバビリティの悪化などを防止することのできる始動制御装置を提供することを目的とするものである。

この発明は、上記の課題を解決するために、内燃機関を始動させることに伴う駆動トルクの低下を避ける必要がある場合には、搭載されている２つ以上の動力機構を併用して内燃機関を始動するように構成したことを特徴とするものである。より具体的には、請求項１の発明は、クランキングすることにより始動する内燃機関を備えた車両における内燃機関の始動制御装置において、前記内燃機関にトルクを伝達して該内燃機関をクランキング可能な第１の動力機構と、前記内燃機関に連結されかつ駆動輪を駆動可能な第２の動力機構と、前記内燃機関に連結されかつ駆動輪を駆動可能であり、さらに前記内燃機関と前記駆動輪との相対回転を許容するトルクコンバータと前記内燃機関との間に連結された第２の動力機構と、前記内燃機関の始動の要求の有無を判断する始動判断手段と、前記内燃機関を始動することに伴う駆動トルクの低下を抑制するべき状態を判断する駆動トルク低下抑制判断手段と、前記内燃機関の始動要求に基づく内燃機関の始動による駆動トルクの低下を抑制すべきことが前記駆動トルク低下抑制判断手段によって判断された場合に前記少なくとも２つの動力機構を併用して内燃機関をクランキングすることにより該内燃機関を始動させる始動指示手段とを備えていることを特徴とするものである。

また、請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記駆動トルクの低下を抑制すべき状態は、前記内燃機関が停止している状態で前記いずれか一方の動力機構で走行している状態であることを特徴とする内燃機関の始動制御装置である。

さらに、請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記駆動トルクの低下を抑制すべき状態は、前記車両を発進させる操作が実行された状態であることを特徴とする内燃機関の始動制御装置である。

またさらに、請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれかの発明において、前記第１の動力機構は、前記内燃機関に付設されたスタータモータを含み、前記第２の動力機構は、内燃機関の出力側に直接もしくはクラッチを介して連結されたモータ・ジェネレータを含むことを特徴とする内燃機関の始動制御装置である。

そして、請求項５の発明は、請求項４の発明において、前記始動指示手段は、前記モータ・ジェネレータによって走行のための動力を出力するとともに前記内燃機関を始動する際に内燃機関の始動に伴うトルクを前記スタータモータで補うよう前記少なくとも２つの動力機構を制御する手段を含むことを特徴とする内燃機関の始動制御装置である。
またさらに、請求項６の発明は、請求項１の発明において、前記車両はアクセルペダルを備え、前記駆動トルクの低下を抑制すべき状態は、前記アクセルペダルが踏み込まれている状態であることを特徴とする内燃機関の始動制御装置である。

したがってこの発明では、少なくとも２つの前記動力機構が、内燃機関に連結されるから、いずれかの動力機構が出力する動力によって走行することが可能である。また、これらいずれの動力機構からも内燃機関にトルクを伝達して内燃機関を回転させることができる。その内燃機関を回転させて始動することに伴う駆動トルクの低下を抑制する必要があることが判断されると、前記少なくとも２つの動力機構から内燃機関にトルクが伝達されて内燃機関が始動させられる。したがっていずれかの動力機構が出力する動力によって発進もしくは走行している際に内燃機関を始動する場合、内燃機関が接続されている動力伝達系統に入力される総トルクが、他のいずれかの動力機構が出力するトルクによって補われて増大するので、内燃機関を始動するためにトルクが消費されても走行のための駆動トルクの低下が防止もしくは抑制される。また、２つの動力機構から内燃機関にトルクが伝達されて内燃機関がクランキングされた場合に第２の動力源の出力する動力で走行していても、内燃機関と駆動輪との相対回転が増大するので、車速が直ちに増大することはない。

つぎにこの発明を図に示す具体例を参照して説明する。この発明で対象とする車両は、内燃機関と少なくとも２つの動力機構とを備えており、その一例を図示すれば、図３のとおりである。ここに示す例は、内燃機関（以下、エンジンと記す）１を車両の前後方向に向けて配置したＦＲ車（フロントエンジン・リヤドライブ車）における配置例であり、エンジン１は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの空気と燃料との混合気を吸入し、これを圧縮した状態で爆発的に燃焼させて動力を出力する機関であり、その始動をおこなうための動力機構としてスタータモータ２が付設されている。このスタータモータ２は、従来から知られている構成のものであり、例えばイグニッションスイッチ（図示せず）がＯＮ操作されバッテリ（図示せず）から電力が供給されることにより、その出力軸がエンジン１のフライホイールなどの出力側の部材に連結され、かつその出力軸からエンジン１にトルクを伝達してエンジンを回転（クランキング）するように構成されている。

このエンジン１の出力側に他の動力機構としてモータ・ジェネレータ（ＭＧ）３が配置されている。このモータ・ジェネレータ３は、一例として永久磁石型同期モータであり、交流電流を供給することにより回転するとともにその周波数によって回転数が制御され、またロータ（図示せず）を外力によって回転させることにより起電力を生じるように構成されている。そのロータに前記エンジン１のクランクシャフトが連結されている。なお、その連結の態様としては、ロータとクランクシャフトとを直接連結してもよく、あるいは両者の間にクラッチを介在させてもよい。

上記のモータ・ジェネレータ３の出力側すなわちモータ・ジェネレータ３を挟んでエンジン１とは反対側にトルクコンバータ（Ｔ／Ｃ）４を備えた自動変速機５が配置されている。この自動変速機５は、トルクコンバータ４を介して入力されたトルクの伝達経路を適宜に変更して所定の変速比を設定する歯車変速機部６とその歯車変速機部６を制御するための油圧制御部７とを備えている。この油圧制御部７は、従来の自動変速機における油圧制御部と同様な構成であって、油圧ポンプで発生した油圧を調圧するバルブ、変速を実行するシフトバルブ、これらのバルブを制御する電磁バルブなどを備え、電気的な指示信号によって調圧および変速を実行するように構成されている。そして、自動変速機５の出力軸８が、図示しないプロペラシャフトやデファレンシャルなどを介して駆動輪に連結されている。なお、トルクコンバータ４および歯車変速機部６の詳細については後述する。

したがって上記の図３に示す駆動装置では、エンジン１から自動変速機５を介して駆動輪に到る一連の部材が動力伝達系統を構成しており、この発明における動力機構に相当するスタータモータ２とモータ・ジェネレータ３とが、その動力伝達系統にトルクを伝達できるように構成されている。

モータ・ジェネレータ３は一例として永久磁石型同期モータであることにより、このモータ・ジェネレータ３には、インバータ９を介してバッテリ１０が接続されている。そのインバータ９は、モータ・ジェネレータ３の制御のために従来使用されているものと同様であって、モータ・ジェネレータ３に対する電流および周波数を制御し、またモータ・ジェネレータ３で発電する際の電流を制御するように構成されている。そして、それらの制御をおこなうためにコントローラ１１が設けられている。このコントローラ１１は、一例としてマイクロコンピュータを主体とするものであって、エンジン１の始動要求、発進あるいは加速要求、さらには制動要求などに従ってインバータ９およびバッテリ１０を制御するように構成されている。

その制御の例を挙げると、エンジン１の始動要求があると、バッテリ１０からモータ・ジェネレータ３に電流を供給してモータ・ジェネレータ３を駆動し、その動力によってエンジン１を回転させ、同時にエンジン１に燃料を供給してエンジン１を始動する。また発進や加速などのために大きい駆動力が要求された場合には、モータ・ジェネレータ３をバッテリ１０の電力で駆動し、エンジン１による動力に加えてモータ・ジェネレータ３による動力をトルクコンバータ４に入力する。さらに制動操作に伴う制動要求があった場合には、モータ・ジェネレータ３を出力軸８側から入力される動力によって回転させて発電をおこなわせ、その電流をバッテリ１０に供給して充電する。したがって運動エネルギを電気エネルギに変換するので、これが車両の走行に対しては負荷となり、制動力を得ることができる。なお、バッテリ１０がほぼ満杯まで充電されていたり、あるいは温度が上限程度まで高くなっていれば、バッテリ１０に対する充電が制限されるので、充電回路を開くなどのことによって充電を中止する。

上記のエンジン１やモータ・ジェネレータ３ならびに自動変速機５などの各装置は、車両の状態を示す各種のデータに基づいて制御される。例えば図４に示すように、マイクロコンピュータを主体とするハイブリッド制御装置あるいは総合制御装置（ＥＣＵ）１２に各種の信号を入力し、その入力された信号に基づく演算結果を制御信号として出力するようになっている。この入力信号の例を挙げれば、ＡＢＳ（アンチロックブレーキ）コンピュータからの信号、車両安定化制御（ＶＳＣ：商標）コンピュータからの信号、エンジン回転数ＮE 、エンジン水温、イグニッションスイッチからの信号、バッテリＳＯＣ（State of Charge：充電状態）、ヘッドライトのオン・オフ信号、デフォッガのオン・オフ信号、エアコンのオン・オフ信号、車速信号、自動変速機（ＡＴ）油温、シフトポジション、サイドブレーキのオン・オフ信号、フットブレーキのオン・オフ信号、触媒（排気浄化触媒）温度、アクセル開度、カム角センサからの信号、スポーツシフト信号、車両加速度センサからの信号、駆動力源ブレーキ力スイッチからの信号、タービン回転数ＮT センサからの信号、レゾルバ信号などである。

また、出力信号の例を挙げると、点火信号、噴射（燃料の噴射）信号、スタータへの信号、前記コントローラ１１への信号、減速装置への信号、ＡＴソレノイドへの信号、ＡＴライン圧コントロールソレノイドへの信号、ＡＢＳアクチュエータへの信号、自動停止制御実施インジケータへの信号、自動停止制御未実施インジケータへの信号、スポーツモードインジケータへの信号、ＶＳＣアクチュエータへの信号、ＡＴロックアップコントロールバルブへの信号などである。

上記の自動変速機５は後進段を含む複数の変速段を設定することができるように構成されている。その歯車変速機部６の一例を図５に示してある。ここに示す構成では、前進５段・後進１段の変速段を設定するように構成されている。すなわちここに示す自動変速機５は、トルクコンバータ４に続けて副変速部６１と、主変速部６２とを備えている。

その副変速部６１は、いわゆるオーバードライブ部であって１組のシングルピニオン型遊星歯車機構６３によって構成され、キャリヤ６４が前記変速機入力軸４４に連結され、またこのキャリヤ６４とサンギヤ６５との間に一方向クラッチＦ0 と一体化クラッチＣ0 とが並列に配置されている。なお、この一方向クラッチＦ0 はサンギヤ６５がキャリヤ６４に対して相対的に正回転（変速機入力軸４４の回転方向の回転）する場合に係合するようになっている。またサンギヤ６５の回転を選択的に止める多板ブレーキＢ0 が設けられている。そしてこの副変速部６１の出力要素であるリングギヤ６６が、主変速部６２の入力要素である中間軸６７に接続されている。

したがって副変速部６１は、多板クラッチＣ0 もしくは一方向クラッチＦ0 が係合した状態では遊星歯車機構６３の全体が一体となって回転するため、中間軸６７が変速機入力軸４４と同速度で回転し、低速段となる。またブレーキＢ0 を係合させてサンギヤ６５の回転を止めた状態では、リングギヤ６６が変速機入力軸４４に対して増速されて正回転し、高速段となる。

他方、主変速部６２は三組の遊星歯車機構７０，８０，９０を備えており、それらの回転要素が以下のように連結されている。すなわち第１遊星歯車機構７０のサンギヤ７１と第２遊星歯車機構８０のサンギヤ８１とが互いに一体的に連結され、また第１遊星歯車機構７０のリングギヤ７３と第２遊星歯車機構８０のキャリヤ８２と第３遊星歯車機構９０のキャリヤ９２との三者が連結され、かつそのキャリヤ９２に出力軸８が連結されている。さらに第２遊星歯車機構８０のリングギヤ８３が第３遊星歯車機構９０のサンギヤ９１に連結されている。

この主変速部６２の歯車列では後進段と前進側の四つの変速段とを設定することができ、そのためのクラッチおよびブレーキが以下のように設けられている。先ずクラッチについて述べると、互いに連結されている第２遊星歯車機構８０のリングギヤ８３および第３遊星歯車機構９０のサンギヤ９１と中間軸６７との間に第１クラッチＣ1 が設けられ、また互いに連結された第１遊星歯車機構７０のサンギヤ７１および第２遊星歯車機構８０のサンギヤ８１と中間軸６７との間に第２クラッチＣ2 が設けられている。

つぎにブレーキについて述べると、第１ブレーキＢ1 はバンドブレーキであって、第１遊星歯車機構７０および第２遊星歯車機構８０のサンギヤ７１，８１の回転を止めるように配置されている。またこれらのサンギヤ７１，８１（すなわち共通サンギヤ軸）とトランスミッションハウジングＨt との間には、第１一方向クラッチＦ1 と多板ブレーキである第２ブレーキＢ2 とが直列に配列されており、その第１一方向クラッチＦ1 はサンギヤ７１，８１が逆回転（変速機入力軸４４の回転方向とは反対方向の回転）しようとする際に係合するようになっている。多板ブレーキである第３ブレーキＢ3 は第１遊星歯車機構７０のキャリヤ７２とトランスミッションハウジングＨt との間に設けられている。そして第３遊星歯車機構９０のリングギヤ９３の回転を止めるブレーキとして多板ブレーキである第４ブレーキＢ4 と第２一方向クラッチＦ2 とがトランスミッションハウジングＨt との間に並列に配置されている。なお、この第２一方向クラッチＦ2 はリングギヤ９３が逆回転しようとする際に係合するようになっている。

上述した各変速部６１，６２の回転部材のうち副変速部６１のクラッチＣ0 の回転数を検出するタービン回転数センサ６８と、出力軸８の回転数を検出する出力軸回転数センサ６９とが設けられている。また、図５において符号４０はダンパーを示し、また符号４１はレゾルバーを示す。

上記の自動変速機５では、各クラッチやブレーキを図６の作動表に示すように係合・解放することにより前進５段・後進１段の変速段を設定することができる。なお、図６において○印は係合状態、空欄は解放状態、◎印はエンジンブレーキ時の係合状態、△印は係合するものの動力伝達に関係しないことをそれぞれ示す。

図６に示すＰ（パーキング）、Ｒ（リバース：後進段）、Ｎ（ニュートラル）ならびに第１速（１ｓｔ）ないし第５速（５ｔｈ）の各シフト状態は、図示しないシフト装置のレバーをマニュアル操作することにより設定される。そのシフトレバーによって設定される各シフトポジションの配列は、図７に示すとおりであり、Ｐ（パーキング）ポジション、Ｒ（リバース）ポジション、Ｎ（ニュートラル）ポジション、Ｄ（ドライブ）ポジションが、ここに挙げた順序で車両の前後方向に沿って配列され、そのＤポジションに対して車両の幅方向に隣接する位置に“４”ポジションが配置され、その“４”ポジションに対して車両後方側に隣接して“３”ポジションが配置され、さらにこの“３”ポジションの位置から車両の斜め後方に“２”ポジションおよびＬポジションが順に配列されている。ここで、Ｄポジションは車速やアクセル開度などの車両の走行状態に基づいて前進第１速ないし第５速を設定するためのポジションであり、また“４”ポジションは、第１速ないし第４速、“３”ポジションは第１速ないし第３速、“２”ポジションは第１速および第２速、Ｌポジションは第１速をそれぞれ設定するためのポジションである。なお、“３”ポジションないしＬポジションは、エンジンブレーキレンジを設定するポジションであり、それぞれのポジションで設定可能な変速段のうち最も高速側の変速段でエンジンブレーキを効かせるように構成されている。

また、ＤポジションないしＬポジションのいずれかをシフトレバーによって選択することにより、そのポジションに応じた変速段を設定することができるようになっている。すなわち、マニュアル操作によって変速段を設定する変速モードであって、これが前記のスポーツモードである。このスポーツモードを選択するスポーツモードスイッチ１００がインストルメントパネルもしくはセンターコンソール（それぞれ図示せず）などに設けられている。このスイッチ１００をオン操作した状態で、シフトレバーをＤポジションに設定すると前進第５速となり、また“４”ポジションに設定すると前進第４速、“３”ポジションに設定すると前進第３速、“２”ポジションに設定すると前進第２速、Ｌポジションに設定すると前進第１速の各変速段が設定される。

上述したモータ・ジェネレータ３は発電機としても機能するので、車両の減速時に走行慣性力によってモータ・ジェネレータ３を回転させることにより発電し、その電力をバッテリ１０に蓄えることができ、その電力を車両の発進や走行のために使用すれば、エンジン１で燃料を燃焼させる期間が短くなって燃料消費量を削減し、また排ガスの低減に資することができる。すなわちモータ・ジェネレータ３による発進や走行が可能であるが、モータ・ジェネレータ３が出力することのできるトルクやバッテリ１０の容量に限度があるので、それを超える動力が要求される場合には、エンジン１を始動してエンジン１が出力する動力を使用する必要がある。この発明の制御装置は、そのエンジン１の始動を以下に述べるように制御する。

図１において、各種の検出信号の読み込みなどの入力信号の処理（ステップＳ２１）をおこなった後に、エンジン１が始動中か否かの判断をおこなう（ステップＳ２２）。エンジン１を始動する制御が既におこなわれている場合、あるいはエンジン１の始動が完了している場合には、ステップＳ２２で肯定判断され、その場合には特に制御をおこなうことなくリータンする。これとは反対にエンジン１が停止状態でかつ始動制御が未だおこなわれていないことによりステップＳ２２で否定的に判断された場合には、イグニッションスイッチ（ＩＧ）をＯＮ操作することによるエンジン１の始動がおこなわれているか否かが判断される（ステップＳ２３）。これは、イグニッションスイッチの接点が閉じているか否かを電流もしくは電圧に基づいて検出することにより判断することができる。

このステップＳ２３で否定的に判断された場合には、エンジン１の始動指令が出力されているか否かが判断される（ステップＳ２４）。このエンジン１の始動指令は、車両の状態を判断することに基づいておこなわれ、例えばバッテリ１０のＳＯＣが低下していることが検出されてエンジン１によってモータ・ジェネレータ３を駆動する必要がある場合、あるいはアクセル開度や道路状況などから判断される要求駆動トルク（必要駆動トルク）に対してモータ・ジェネレータ３で出力可能なトルクが不足する場合に、エンジン１を始動するための指令信号が出力される。モータ・ジェネレータ３が出力する動力で要求を満たせる場合には、ステップＳ２４で否定判断され、その場合には、特に制御をおこなうことなくリターンする。

これとは反対にエンジン１を始動する必要が判断されて始動指令が出力されている場合にはステップＳ２４で肯定判断され、その場合には、車両が停車中か否かが判断される（ステップＳ２５）。この判断は、例えば、ゼロに近い基準車速と検出された実車速とを比較し、実車速が基準車速以下である場合に肯定判断し、これとは反対の場合に否定判断することによりおこなわれる。車両が走行中であることにより、このステップＳ２５で否定的に判断された場合には、モータ・ジェネレータ３とスタータモータ２とを併用してエンジン１を始動する（ステップＳ２６）。

このステップＳ２６でのエンジン１の始動制御の一例を図２にタイムチャートで示してある。前述したステップＳ２４でのエンジン１の始動指令がｔ0 時点に発信させられ、これと同時もしくは直後のｔ1 時点にスタータモータ２を回転させるスタータ信号がＯＮ状態となり、またモータ・ジェネレータ３の回転数（ＭＧ回転数）が増大させられる。なお、この場合、モータ・ジェネレータ３の出力する動力で走行しているが、トルクコンバータ４の滑り（入力側の部材と出力側の部材との相対的な回転）が増大するので、車速が直ちに増大することはない。一方、モータ・ジェネレータ３とエンジン１とは直結状態となっているので、モータ・ジェネレータ３の回転数の増大およびスタータモータ２が駆動することにより、エンジン１の回転数が次第に増大する。

このようにして２つの動力機構であるスタータモータ２とモータ・ジェネレータ３とによってエンジン１をクランキングし、これと同時に燃料の供給と必要な点火とをおこなうと、その回転数がアイドル回転数程度もしくはそれより幾分低い回転数に達したｔ2 時点で混合気の継続的な燃焼が生じてエンジン１が自律回転を開始し、始動が完了する。そしてこのｔ2 時点でスタータモータ２がＯＦＦ制御される。なお、エンジン１の始動の完了は、エンジン１の回転数や始動制御開始からの経過時間などによって判断することができる。

モータ・ジェネレータ３によって走行している途中でエンジン１を始動するにあたり、上記のようにモータ・ジェネレータ３とスタータモータ２とによってエンジン１をクランキングすれば、スタータモータ２がエンジン１のクランキングトルクを補うことになるので、モータ・ジェネレータ３が出力するトルクのうち走行のために使用される駆動トルクの低下が防止もしくは抑制される。その結果、走行中の減速感や加速力の不足感などを未然に防止することができる。したがってスタータモータ２を駆動するのは、クランキングトルクの不足を補うためであるから、その範囲でスタータモータ２をＯＮ制御すればよく、必ずしもエンジン１の始動が完了するまでスタータモータ２を駆動させる必要はない。

一方、車両が停車中であることによりステップＳ２５で肯定判断された場合には、アクセル・オンか否か、すなわちアクセルペダル（図示せず）が踏み込まれているか否かが判断される（ステップＳ２７）。このステップＳ２７で肯定判断されれば、発進時にエンジン１を始動して大きい駆動力を出力する必要があることになるので、ステップＳ２６に進んで上述したスタータモータ２とモータ・ジェネレータ３とを併用した始動制御を実行する。したがってエンジン１を始動するためのクランキングトルクをスタータモータ２によって補うので、駆動トルクの低下を防止もしくは抑制して運転者の要求する駆動トルクを確保することができる。

これに対してステップＳ２７で否定判断された場合には、車両が停止していて、しかも加速の要求のない状態でエンジン１を始動することになるので、この場合は、走行のための駆動トルクが特には要求されていないから、モータ・ジェネレータ３によってエンジン１をクランキングして始動する（ステップＳ２８）。したがってスタータモータ２をエンジン１の始動のために使用する回数が減少するので、スタータモータ２の耐久性の向上に有利になる。

なお、前述したステップＳ２３で肯定的に判断された場合、すなわちイグニッションスイッチをＯＮ操作してエンジン１を始動する場合、スタータモータ２を起動してエンジン１を始動する（ステップＳ２９）。これは通常の始動制御であり、したがってスタータモータ２のためのバッテリ（図示せず）が上がってしまっていて他の車両のバッテリなどの外部の電源を使用してスタータモータ２を駆動する制御も含まれる。

上記の図１に示す制御を実行するこの発明の制御装置によれば、モータ・ジェネレータ３の動力で走行している場合やアクセルペダルを踏み込んで発進する場合などの駆動トルクのいわゆる落ち込みが問題となる状態（駆動トルクの低下を抑制するべき状態）においては、走行のためのモータ・ジェネレータ３に加えてスタータモータ２を動作させてエンジン１を始動する。そのため、駆動トルクの低下が抑制され、もしくは駆動トルクの低下が生じないので、ドライバビリティや乗り心地の悪化が防止される。

ここでこの発明と上記の具体例との関係を説明すると、図１に示すステップＳ２２の機能を実行する手段がこの発明の始動判断手段に相当し、またステップＳ２５およびステップＳ２７の機能を実行する手段がこの発明の駆動トルク低下抑制判断手段に相当し、さらにステップＳ２６の機能を実行する手段がこの発明の始動指示手段に相当する。

なお、上述した具体例では、動力伝達系統にエンジン１を常時連結した構成としたので、モータ・ジェネレータ３によって走行する際にもエンジン１を回転させることになるが、そのためのモータリングトルクを可及的に抑制して燃費の向上を図るために、吸気バルブと排気バルブとが共に開いているいわゆるオーバラップ期間が長くなるようにバルブタイミングを制御することが好ましい。また、上記の例では、エンジン１の始動に使用できる動力機構としてスタータモータ２とモータ・ジェネレータ３とを備えた例を示したが、この発明は上述した具体例に限定されないのであって、第２のモータ・ジェネレータを備えたハイブリッド車を対象とする制御装置にも適用することができる。

その第２のモータ・ジェネレータ３０の例を図３に鎖線で示してある。すなわちエンジン１のクランク軸３１に図示しないクラッチを介して回転輪３２が連結されるとともに、その回転輪３２に対して平行に配置した他の回転輪３３が第２モータ・ジェネレータ３０に取り付けられ、これらの回転輪３２，３３にベルトあるいはチェーンなどの巻き掛け伝動手段３４が巻き掛けられている。この第２のモータ・ジェネレータ３０は、エアコンなどの補機を駆動するために主として使用される。この第２のモータ・ジェネレータ３０を備えている場合、駆動トルクの低下が問題となる場合のエンジン１の始動に、２つのモータ・ジェネレータを使用してもよく、あるいは２つのモータ・ジェネレータとスタータモータとの合計３つの動力機構を使用してもよい。また、第２のモータ・ジェネレータ３０が不要な場合、前記クラッチを解放してエンジンとの連結を断つことにより、チェーンなどの巻き掛け伝動手段３４の耐久性を向上させることができる。さらにこの発明は、無段変速機を備えたハイブリッド車や変速機を備えていないハイブリッド車における内燃機関の始動制御装置に適用することができる。

この発明の始動制御装置で実行される制御例を説明するためのフローチャートである。 スタータモータとモータ・ジェネレータとを併用してエンジンを始動する場合の各信号や回転数の変化を概略的に示すタイムチャートである。 この発明の一例におけるエンジンから変速機までの各要素の配列および制御系統を示す模式図である。 この発明の一例における総合制御装置における入出力信号を示す図である。 この発明の一例における自動変速機のギヤトレーンを示すスケルトン図である。 その自動変速機の各変速段を設定するためのクラッチおよびブレーキの係合作動表を示す図表である。 その自動変速機についてのシフトレバーポジションの配列を示す図である。

符号の説明

１…内燃機関（エンジン）、 ２…スタータモータ、 ３…モータ・ジェネレータ、 ５…自動変速機、 １１…コントローラ、 １２…総合制御装置。

Claims (6)

1. クランキングすることにより始動する内燃機関を備えた車両における内燃機関の始動制御装置において、
   前記内燃機関にトルクを伝達して該内燃機関をクランキング可能な第１の動力機構と、
   前記内燃機関に連結されかつ駆動輪を駆動可能であり、さらに前記内燃機関と前記駆動輪との相対回転を許容するトルクコンバータと前記内燃機関との間に連結された第２の動力機構と、
   前記内燃機関の始動の要求の有無を判断する始動判断手段と、
   前記内燃機関を始動することに伴う駆動トルクの低下を抑制するべき状態を判断する駆動トルク低下抑制判断手段と、
   前記内燃機関の始動要求に基づく内燃機関の始動による駆動トルクの低下を抑制すべきことが前記駆動トルク低下抑制判断手段によって判断された場合に前記少なくとも２つの動力機構を併用して内燃機関をクランキングすることにより該内燃機関を始動させる始動指示手段と
   を備えていることを特徴とする内燃機関の始動制御装置。
2. 前記駆動トルクの低下を抑制すべき状態は、前記内燃機関が停止している状態で前記いずれか一方の動力機構で走行している状態であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の始動制御装置。
3. 前記駆動トルクの低下を抑制すべき状態は、前記車両を発進させる操作が実行された状態であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の始動制御装置。
4. 前記第１の動力機構は、前記内燃機関に付設されたスタータモータを含み、前記第２の動力機構は、内燃機関の出力側に直接もしくはクラッチを介して連結されたモータ・ジェネレータを含むことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の内燃機関の始動制御装置。
5. 前記始動指示手段は、前記モータ・ジェネレータによって走行のための動力を出力するとともに前記内燃機関を始動する際に内燃機関の始動に伴うトルクを前記スタータモータで補うよう前記少なくとも２つの動力機構を制御する手段を含むことを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の始動制御装置。
6. 前記車両はアクセルペダルを備え、
   前記駆動トルクの低下を抑制すべき状態は、前記アクセルペダルが踏み込まれている状態であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の始動制御装置。

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