JP6019784B2 - ハイブリッド車両のエンジン停止制御装置 - Google Patents
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Description
このエンジン停止制御技術は、走行中に運転者がアクセルペダルを釈放したことによるエンジン停止に際し、第2クラッチを締結したまま第1クラッチを解放すると共に、エンジンの停止操作を行うというものである。
エンジン停止クランク角が成り行きによって決まるため、特定のクランク角でエンジンを停止させることができない。
エンジン始動性の良い特定のクランク角でエンジンを停止させるという保証がなく、エンジンの始動性が安定しないという問題があった。
1モータ2クラッチ型パラレル式ハイブリッド車両にあっては、エンジンが停止状態である間、当該停止状態のエンジンがモータ/ジェネレータの負荷となって電費の悪化を招くことのないよう、第1クラッチを解放して停止状態のエンジンをモータ/ジェネレータから切り離しておくのが常套である。
この場合、圧縮行程気筒の高い内圧が対応するピストンに作用してエンジン停止位置を、制御後の始動性に優れた位置からずらしてしまい、エンジンの始動性を狙い通りに向上させ得ないという問題を生ずる。
エンジン、第1クラッチ、モータ/ジェネレータ、第2クラッチおよび駆動車輪を伝動経路の配列順とするハイブリッド車両に用いられるエンジン停止制御装置であって、前記第1クラッチの締結容量制御と前記モータ/ジェネレータの制御とにより前記エンジンを所定回転位置で停止させるエンジン停止位置制御を行うエンジン停止位置制御手段を具えたものである。
前記エンジンの停止位置で圧縮行程にある圧縮行程気筒の筒内圧が大気圧になったのを判定する圧縮行程気筒内圧判定手段を設け、また、
前記所定回転位置をエンジンの目標停止位置とする前記エンジン停止位置制御の終了後前記エンジン停止位置制御手段は、前記圧縮行程気筒内圧判定手段により圧縮行程気筒の筒内圧が大気圧になったと判定される時に、前記第1クラッチの締結容量制御を終了して第1クラッチを解放させると共に前記モータ/ジェネレータの制御を終了させるよう構成した点に特徴づけられる。
上記所定回転位置をエンジンの目標停止位置とする上記エンジン停止位置制御の終了後、電費の悪化防止用にエンジンをモータ/ジェネレータから切り離すために行うべき第1クラッチの解放を、圧縮行程気筒の筒内圧が大気圧に低下するまで待って行わせることとなる。
従って、圧縮行程気筒の内圧でエンジン停止位置が上記のエンジン停止位置制御により達成された始動性の良い位置からずれることがなく、エンジンの始動性を狙い通りに向上させることができる。
停止状態のエンジンがモータ/ジェネレータから切り離されてモータ/ジェネレータの負荷になるのを防止することができ、モータ/ジェネレータの電費が悪化するのを回避することができる。
<ハイブリッド車両のパワートレーン>
図1は、本発明の第1実施例になるエンジン停止制御装置を具えたハイブリッド車両10のパワートレーンを、その制御系とともに示す。
このハイブリッド車両は、フロントエンジン・フロントホイールドライブ車(前輪駆動車)をベース車両とし、これをハイブリッド化したものであり、
図1において、1は動力源としてのエンジン、2FL,2FRはそれぞれ左右前輪(左右駆動車輪)、3RL,3RRはそれぞれ左右後輪(左右従動車輪)を示す。
そしてモータ/ジェネレータ6は、運転状態の要求に応じ、電動モータ(電動機)として作用したり、ジェネレータ(発電機)として作用するもので、エンジン1およびVベルト式無段変速機4間に配置する。
ここで第1クラッチ7は、伝達トルク(クラッチ締結)容量を連続的に変更可能なものとし、例えば、比例ソレノイドでクラッチ作動油流量およびクラッチ作動油圧を連続的に制御して伝達トルク(クラッチ締結)容量を変更可能な湿式多板クラッチで構成する。
Vベルト式無段変速機4としては以下に概略説明する周知のものを用いるが、これからトルクコンバータを排除して、その代わりにモータ/ジェネレータ6を変速機入力軸4aに直接結合した型式のものとする。
プライマリプーリ8は変速機入力軸4aと共に回転するもので、この変速機入力軸4aを介してモータ/ジェネレータ軸5に結合し、セカンダリプーリ9は第2クラッチ12(CL2)および図示せざるディファレンシャルギヤ装置を順次介して左右前輪2FL,2FRに駆動結合する。
停車状態からの発進時などを含む低負荷・低車速時に用いられる電気走行(EVモード)が要求される場合、上記第2クラッチ12(CL2)の締結状態で、第1クラッチ7(CL1)を解放させる。
この場合、モータ/ジェネレータ6からの動力のみがプライマリプーリ6へ入力され、その後この動力がVベルト11、セカンダリプーリ7および第2クラッチ12を順次経て左右前輪2FL,2FRに達して、ハイブリッド車両10を電気走行(EV走行)させることができる。
この場合、エンジン1およびモータ/ジェネレータ6からの動力がプライマリプーリ6へ入力され、その後この動力がVベルト11、セカンダリプーリ7および第2クラッチ12を順次経て左右前輪2FL,2FRに達して、ハイブリッド車両10をハイブリッド走行(HEV走行)させることができる。
逆にプライマリプーリ8のプーリV溝幅を大きくしつつ、セカンダリプーリ9のプーリV溝幅を小さくすることで、Vベルト11がプライマリプーリ8との巻き掛け円弧径を小さくされると同時にセカンダリプーリ9との巻き掛け円弧径を大きくされ、Vベルト式無段変速機4はロー側プーリ比へのダウンシフトを行う。
但しVベルト式無段変速機4は、上記したような有段式の自動変速機であってもよいのは言うまでもない。
モータ/ジェネレータ6は、強電バッテリ21からの電力によりインバータ22を介して駆動する。
インバータ22は、強電バッテリ21の直流電力を交流電力に変換してモータ/ジェネレータ6へ供給すると共にモータ/ジェネレータ6への供給電力を加減して、モータ/ジェネレータ6を駆動力制御および回転方向制御する。
この回生制動時はインバータ22が、モータ/ジェネレータ6に回生制動力分の発電負荷をかけてこれを発電機として作用させ、モータ/ジェネレータ6の発電電力を強電バッテリ21に蓄電する。
この弱電バッテリ25は強電バッテリ21からの電力で充電され、スタータモータ26への電力供給を司り、エンジン1をスタータモータ26によって始動可能なものとする。
ハイブリッドコントローラ31は更に、本発明が狙いとする後述のエンジン停止制御用に目標モータ/ジェネレータ回転数tNmを生成する。
エンジン回転数Neを検出するエンジン回転センサ32からの信号と、
モータ/ジェネレータ回転数Nmを検出するモータ回転センサ33からの信号と、
変速機出力回転数Noを検出する出力回転センサ34からの信号と、
エンジン1の気筒内圧Pcを検出する筒内圧センサ35からの信号と、
エンジン1のクランク角(エンジン回転位置)αを検出するクランク角センサ36からの信号とを入力する。
モータ/ジェネレータ6が回生制動により発電した電力をインバータ22により交流−直流変換して強電バッテリ21に蓄電する。
この変速機コントローラ39は、第2クラッチ目標締結容量tTc2に対応した第2クラッチ締結圧により第2クラッチ12を、その締結容量が目標値tTc2になるよう締結力制御する。
以上は、図1の制御システムが実行する通常制御の概要であるが、
本実施例においては図1におけるハイブリッドコントローラ31が、基本的には図2に示す参考例のエンジン停止制御プログラムを、図3のタイムチャートに示すごとくに実行するが、図2に示すエンジン停止制御プログラムのうち、特に破線Aで囲ったエンジン停止位置制御を図4のものに置き換えたエンジン停止制御プログラムを実行することで、図5のタイムチャートに基づき後述するごとくに本発明が狙いとするエンジン停止位置制御を遂行するものとする。
先ずステップS11において、エンジン停止許可判定を行い、この判定に際しては、例えば図3の瞬時t0に示すようなアクセル開度APOの0近辺への低下により、エンジン停止を許可する条件が揃ったか否かをチェックして、瞬時t1に当該判定を行う。
ステップS12においては、ステップS11での判定結果から、エンジンの停止が許可されたか否かをチェックする。
エンジンフューエルカットF/Cが不能なエンジン回転数である間は制御をステップS15に戻して、上記第1クラッチ7(CL1)の解放によりエンジン回転数Neが所定値未満になるまで待機する。
このフューエルカットF/Cによりエンジン回転数Neは更に低下し、遂には図3の瞬時t3におけるごとくNe=0となり、この時ステップS17でエンジン1の停止を判定する。
エンジン停止位置制御が可能でなければ、これが可能になるまで、つまり車速VSPが所定値未満に低下し、且つ協調回生ブレーキ量が所定値未満に低下するまで待つ。
ステップS21では、第2クラッチ12(CL2)の締結容量tTc2を一定値まで低下させ、ステップS22では、モータ/ジェネレータ6の目標モータトルクtTmおよび目標モータ回転数tNmを低下させる。
当該第2クラッチ12(CL2)のスリップをステップS23で判定する図3の瞬時t4より、ステップS24においてモータ/ジェネレータ6の目標モータ回転数tNmを図3に示すごとく低下させる制御を遂行する。
そしてステップS27およびステップS28において、第1クラッチ7(CL1)の締結容量(tTc1)を図3の瞬時t6におけるごとく0にし、第1クラッチ7(CL1)を解放させる。
この制御によりモータ/ジェネレータ6の実回転数Nm=tNmが図3のごとく変速機出力回転数Noに接近し、両者の差回転(No−Nm)が設定値未満になったか否かをステップS31でチェックする。
ステップS31で差回転(No−Nm)が設定値未満(Nm≒No)になったと判定する時以降は、ステップS31がステップS32を選択して第2クラッチ12(CL2)の目標締結容量tTc2を増加させる。
かくして、ステップS21〜ステップS23でスリップ締結状態にされていた第2クラッチ12(CL2)は、元の完全締結状態へと向かうこととなる。
この締結進行により第2クラッチ12(CL2)が完全締結状態になった後は、ステップS33が制御をステップS34へ進めて図2のエンジン停止制御を終了する。
図3の最下段は、上記のエンジン停止制御中における圧縮行程気筒内圧Pcの時系列変化を示し、エンジン停止位置制御の終了瞬時t6には未だエンジン停止制御中に圧縮行程気筒内に発生した圧縮行程気筒内圧Pcが残存している。
本実施例においてはステップS26およびステップS27間にステップS41およびステップS42を追加する。
図5の瞬時t4よりステップS24で行う目標モータ回転数tNmの低下制御(図5の最下段に当該制御中のモータトルクtTmを示す)は、図5に示すtNm=0となる瞬時t5における第1クラッチ7(CL1)の締結容量(tTc1)増大とにより、同図の瞬時t5〜t6間においてエンジン1を、そのクランク角αが始動性に優れた位置に対応したクランク角となる時に停止させるエンジン停止位置制御のためのものである。
ステップS42においては、エンジン1の停止位置において圧縮行程にある圧縮行程気筒の筒内圧Pcが大気圧まで低下したか否かをチェックする。
従ってセンサ35は、本発明における圧縮行程気筒内圧検知手段に相当し、ステップS42は、本発明における圧縮行程気筒内圧判定手段に相当する。
ステップS42で圧縮行程気筒内圧Pcが大気圧まで低下したと判定するとき、制御をステップS27に進め、このステップS27および次のステップS28において、第1クラッチ7(CL1)の締結容量(tTc1)を図5の瞬時t7におけるごとく0にし、第1クラッチ7(CL1)を解放させる。
このとき、図5の最下段に示すようにモータトルクtTmを0にして、ステップS24でのモータ回転制御を終了させる。
図4,5につき上述した第1実施例のエンジン停止位置制御によれば、
エンジン1の停止位置制御(ステップS24〜ステップS26)後、電費の悪化防止用にエンジン1をモータ/ジェネレータ6から切り離すために行うべき第1クラッチ7(CL1)の解放(ステップS27およびステップS28)を、圧縮行程気筒内圧Pcが大気圧に低下した(ステップS42)ときに実行することから、
圧縮行程気筒の内圧Pcでエンジン停止位置が上記のエンジン停止位置制御により達成された始動性の良い位置からずれることがなく、エンジンの始動性を狙い通りに向上させることができる。
上記の作用効果を更に顕著にし得て、一層確実にエンジン停止位置を制御後の始動性に優れたエンジン停止位置に保持することができる。
初回に燃焼する膨張行程の空気量はピストン停止位置により決定されるため、エンジン停止位置のずれによる吸気量誤差から発生する空燃比のバラツキを抑制することができ、排気性能の悪化を防止することができる。
図6は、本発明の第2実施例になるエンジン停止制御装置のエンジン停止位置制御プログラムを示す、図4と同様なフローチャートである。
本実施例においても、ハイブリッド車両1およびその制御システムは図1におけると同様なものとし、該制御システムにおけるハイブリッドコントローラ31が、図2に示すエンジン停止制御プログラムのうち、破線Aで囲ったエンジン停止位置制御を図6のものに置き換えたエンジン停止制御プログラムを実行し、結果として図5のタイムチャートに示すと同様なエンジン停止制御結果を達成するものである。
本実施例においてはステップS26およびステップS27間にステップS51〜ステップS53を追加する。
ステップS53においては、ステップS26でのエンジン停止判定(図5の瞬時t6)からの経過時間、つまりエンジン停止時間が所定値以上であるか否かの判定により、圧縮行程気筒の筒内圧Pcが大気圧まで低下したか否かを推定する。
従ってステップS53は、本発明における圧縮行程気筒内圧判定手段(圧縮行程気筒内圧検知手段)に相当する。
ステップS53でエンジン停止時間が所定値以上になった(圧縮行程気筒内圧Pcが大気圧まで低下した)と判定するとき、制御をステップS27に進め、このステップS27および次のステップS28において、第1クラッチ7(CL1)の締結容量(tTc1)を図5の瞬時t7におけるごとく0にし、第1クラッチ7(CL1)を解放させる。
このとき、図5の最下段に示すようにモータトルクtTmを0にして、ステップS24でのモータ回転制御を終了させる。
図6,5につき上述した第2実施例のエンジン停止位置制御においても、
エンジン1の停止位置制御(ステップS24〜ステップS26)後、電費の悪化防止用にエンジン1をモータ/ジェネレータ6から切り離すために行うべき第1クラッチ7(CL1)の解放(ステップS27およびステップS28)を、エンジン停止時間が所定値以上になった(圧縮行程気筒内圧Pcが大気圧まで低下した)とステップS53で判定したときに実行することから、第1実施例の前記した作用効果を同様に奏することができる。
なおこの場合、エンジン停止時間だけでなく、圧縮行程気筒の停止位置と吸気バルブの閉タイミング位置とを考慮することで、圧縮行程気筒内圧Pcが大気圧まで低下したのを一層正確に推定することができる。
図7は、本発明の第3実施例になるエンジン停止制御装置のエンジン停止位置制御プログラムを示す、図4と同様なフローチャートである。
本実施例においても、ハイブリッド車両1およびその制御システムは図1におけると同様なものとするが、エンジン1の停止中にVベルト式無段変速機4の作動油圧(CVT油圧)をモータ/ジェネレータ6により発生させるものとする。
なお図1におけるハイブリッドコントローラ31は、図2に示すエンジン停止制御プログラムのうち、破線Aで囲ったエンジン停止位置制御を図7のものに置き換えたエンジン停止制御プログラムを実行するものである。
本実施例においては、ステップS24の直後にステップS61を追加し、ここでCVT油圧が所定値未満の不足気味か否かをチェックする。
CVT油圧に係わる上記の所定値は、車両発進時における運転性の悪化が問題とならない油圧値の下限値とする。
このステップS25を通ってステップS29に至るループは、ステップS26およびステップS27間にステップS41およびステップS42を追加した図4におけると同じもので、図5につき前述した第1実施例と同様なエンジン停止制御を遂行する。
ステップS62においては、エンジン停止位置制御に当たって目標とすべき目標エンジン停止位置を、エンジン停止位置制御が早期に終了するような位置に変更する。
なお当該変更させた目標エンジン停止位置は、現在の圧縮行程気筒内圧Pcによるエンジン停止位置変動分を考慮した位置とし、エンジン1が停止位置制御後に圧縮行程気筒内圧Pcによってエンジン停止位置を変動されたとき丁度、始動性に優れた位置となるよう決定する。
図7に示す第3実施例のエンジン停止位置制御においても、CVT油圧が所定値以上であって車両発進時の運転性が悪くない状況(ステップS61)のもとでは、図7の右ループが選択されることから、第1実施例と同様な図5に示すエンジン停止位置制御が遂行され、第1実施例の前記した作用効果を同様に奏することができる。
エンジン停止位置制御の早期終了によってCVT油圧を速やかに所定値まで高めることができ、車両発進時における運転性の悪化に関する問題を回避することができる。
エンジン停止位置制御の早期終了によっても、エンジン1の始動性が犠牲になることはない。
図8は、本発明の第4実施例になるエンジン停止制御装置の動作タイムチャートを示す、図5と同様なタイムチャートである。
図8は、図5と同じ条件での動作タイムチャートで、瞬時t0〜t7は全て、図5における同符号で示すと同じタイミングを示す。
かかる第4実施例によれば、第1実施例のように第1クラッチ7(CL1)の締結容量tTc1を圧縮行程気筒内圧Pcの低下に応じて減ずる代わりに、モータ/ジェネレータ6のモータトルクtTmを圧縮行程気筒内圧Pcの低下に応じて漸減させ、圧縮行程気筒内圧Pcが大気圧となる瞬時t7にtTm=0となるようモータ/ジェネレータ6を制御するため、第1実施例と同様な効果を得ることができる。
なお上記した実施例では、ハイブリッド車両が図1に示すように、左右前輪2FL,2FRを駆動するフロントエンジン・フロントホイールドライブ車である場合について説明したが、
本発明の上記したエンジン停止技術は、ハイブリッド車両が左右後輪3RL,3RRを駆動するフロントエンジン・リヤホイールドライブ車にも適用可能であり、この適用によっても上記の作用効果を同様に奏し得ること勿論である。
2FL,2FR 左右前輪(駆動車輪)
3RL,3RR 左右後輪
4 Vベルト式無段変速機(自動変速機)
6 モータ/ジェネレータ
7 第1クラッチ
12 第2クラッチ
21 強電バッテリ
22 インバータ
25 弱電バッテリ
31 ハイブリッドコントローラ
32 エンジン回転センサ
33 モータ回転センサ
34 変速機出力回転センサ
35 筒内圧センサ
36 クランク角センサ
37 エンジンコントローラ
38 第1クラッチコントローラ
39 変速機コントローラ
Claims (7)
- エンジン、第1クラッチ、モータ/ジェネレータ、第2クラッチおよび駆動車輪を伝動経路の配列順とするハイブリッド車両に用いられるエンジン停止制御装置であって、前記第1クラッチの締結容量制御と前記モータ/ジェネレータの制御とにより前記エンジンを所定回転位置で停止させるためのエンジン停止位置制御を行うエンジン停止位置制御手段を具えたハイブリッド車両のエンジン停止制御装置において、
前記エンジンの停止位置で圧縮行程にある圧縮行程気筒の筒内圧が大気圧になったのを判定する圧縮行程気筒内圧判定手段を設け、
前記所定回転位置をエンジンの目標停止位置とする前記エンジン停止位置制御の終了後前記エンジン停止位置制御手段は、前記圧縮行程気筒内圧判定手段により圧縮行程気筒の筒内圧が大気圧になったと判定される時に、前記第1クラッチの締結容量制御を終了して第1クラッチを解放させると共に前記モータ/ジェネレータの制御を終了させるよう構成し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。 - 請求項1に記載された、ハイブリッド車両のエンジン停止制御装置において、
前記圧縮行程気筒の筒内圧を検知する圧縮行程気筒内圧検知手段を具え、
前記エンジン停止位置制御手段は、前記圧縮行程気筒内圧検知手段で検知した圧縮行程気筒内圧の低下に応じ前記第1クラッチの締結容量を低下させて、前記圧縮行程気筒の筒内圧が大気圧になるとき第1クラッチを解放させるものである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。 - 請求項1または2に記載された、ハイブリッド車両のエンジン停止制御装置において、
前記圧縮行程気筒の筒内圧を検知する圧縮行程気筒内圧検知手段を具え、
前記エンジン停止位置制御手段は、前記圧縮行程気筒内圧検知手段で検知した圧縮行程気筒内圧の低下に応じ前記モータ/ジェネレータのトルクを低下させて、前記圧縮行程気筒の筒内圧が大気圧になるとき前記モータ/ジェネレータの制御を終了させるものである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。 - 請求項2または3に記載された、ハイブリッド車両のエンジン停止制御装置において、
前記圧縮行程気筒内圧検知手段は、前記圧縮行程気筒の筒内圧を検出する圧力センサである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。 - 請求項2または3に記載された、ハイブリッド車両のエンジン停止制御装置において、
前記圧縮行程気筒内圧検知手段は、前記エンジンの停止からの経過時間を基に圧縮行程気筒の筒内圧を推定するものである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。 - 前記伝動経路中に自動変速機を具え、前記エンジンの停止中は該自動変速機の作動油圧を前記モータ/ジェネレータによって発生させるものである、請求項1に記載された、ハイブリッド車両のエンジン停止制御装置において、
前記エンジン停止位置制御手段は、前記自動変速機の作動油圧が所定油圧未満である場合、前記所定回転位置をエンジンの目標停止位置として行う前記エンジン停止位置制御よりも早期にエンジン停止位置制御が終了するようエンジンの目標停止位置を前記所定回転位置から変更するものである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。 - 請求項6に記載された、ハイブリッド車両のエンジン停止制御装置において、
前記変更されたエンジンの目標停止位置は、前記圧縮行程気筒内圧検知手段で検知した圧縮行程気筒内圧に応じ、該圧縮行程気筒内圧によるエンジン回転位置の変動分を予め考慮して定めたものである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。
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