JP6551369B2 - 車両の制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、車両の制御装置に関し、より詳細には、エンジン停止中に膨張行程にある膨張行程気筒から燃料噴射および点火を開始して内燃機関を始動させる着火始動が行われる車両を制御するうえで好適な車両の制御装置に関する。

例えば、特許文献１には、エンジン停止中に膨張行程にある膨張行程気筒から燃料噴射および点火を開始して内燃機関を始動させる着火始動が行われる車両の制御装置が開示されている。この制御装置は、着火始動の際に、電動モータを用いてクランク軸の回転を補助するアシストトルクをクランク軸に加える。

国際公開第２０１５／０２９６５０号

特許文献１に記載の車両がそうであるように、Ｓ＆Ｓ（Stop & Start）制御が実行される車両が知られている。Ｓ＆Ｓ制御は、車両の一時停止中もしくは車両走行中に所定のエンジン停止条件が成立したときに内燃機関の運転を自動的に停止し、その後に所定のエンジン始動条件が成立したときに内燃機関を再始動させる制御である。このようなＳ＆Ｓ制御によるエンジン停止中に圧縮行程にある圧縮行程気筒の筒内圧は、エンジン停止後に時間の経過とともに大気圧に向けて低下していく。Ｓ＆Ｓ制御によるエンジン停止から次のエンジン始動までの間隔は一般的に短い。このため、圧縮行程気筒の筒内圧が低下していく期間中にエンジン始動要求が出される場合には、当該始動要求が出されるタイミングに応じて圧縮行程気筒の筒内圧が異なるものとなる。

特許文献１に記載の制御装置では、アシストトルクの決定に対して、エンジン始動要求が出されたときの圧縮行程気筒の筒内圧の大きさは考慮されていない。エンジン始動要求が出されたときの圧縮行程気筒の筒内圧が高いと、着火始動によりクランク軸を回転させる際の反力（圧縮反力）が高くなる。このため、エンジン始動要求が出されたときの圧縮行程気筒の筒内圧の大きさを考慮せずに当該エンジン始動要求を受けて実行される着火始動のためのアシストトルクを決定したのでは、クランク軸の回転補助を適切に行えないことが起こり得る。より具体的には、アシストトルクが大き過ぎるために着火始動による燃焼開始前にクランク軸が動いてしまうことで内燃機関の始動性が低下したり、アシストトルクが小さ過ぎる場合にも始動不良を招いたりすることが懸念される。

本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたものであり、エンジン始動要求が出されたときの圧縮行程気筒の筒内圧の大きさを考慮することで、着火始動が行われるときにクランク軸に対してより適切な大きさのアシストトルクを加えられるようにした車両の制御装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る車両の制御装置は、気筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁と混合気に点火するための点火装置と筒内圧を検出する筒内圧センサとを備える内燃機関と、前記内燃機関のクランク軸を回転駆動可能な電動モータと、を備える車両を制御する。前記制御装置は、前記クランク軸の回転を補助するアシストトルクを前記電動モータを用いて前記クランク軸に加えた状態で、エンジン停止中に膨張行程にある膨張行程気筒から燃料噴射および点火を開始して前記内燃機関を始動させる着火始動を実行するように構成されている。そして、前記アシストトルクは、エンジン停止中に前記クランク軸を動かさない大きさのトルクであって、前記着火始動を利用するエンジン始動要求が出されたときに圧縮行程にある圧縮行程気筒の筒内圧が高いほど大きい。

また、本発明の他の態様に係る車両の制御装置は、気筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁と混合気に点火するための点火装置とを備える内燃機関と、前記内燃機関のクランク軸を回転駆動可能な電動モータと、を備える車両を制御する。前記制御装置は、前記クランク軸の回転を補助するアシストトルクを前記電動モータを用いて前記クランク軸に加えた状態で、エンジン停止中に膨張行程にある膨張行程気筒から燃料噴射および点火を開始して前記内燃機関を始動させる着火始動を実行するように構成されている。そして、前記アシストトルクは、エンジン停止中に前記クランク軸を動かさない大きさのトルクであって、エンジン停止中に圧縮行程にある圧縮行程気筒の筒内圧が大気圧となるときの値を下限として、エンジン停止時点から、前記着火始動を利用するエンジン始動要求が出される時点までの時間が短いほど大きい。

本発明の一態様によれば、電動モータによるアシストトルクは、エンジン停止中にクランク軸を動かさない大きさのトルクであって、着火始動を利用するエンジン始動要求が出されたときに圧縮行程にある圧縮行程気筒の筒内圧が高いほど大きくなるように決定される。エンジン始動要求が出されたときの圧縮行程気筒の筒内圧が高いほど、クランク軸を回転させにくくなる。このため、本発明に係るアシストトルクの決定手法によれば、エンジン始動要求が出されたときの圧縮行程気筒の筒内圧の大きさを考慮して、適切な大きさのアシストトルクをクランク軸に加えられるようになる。

また、本発明の他の態様によれば、電動モータによるアシストトルクは、エンジン停止中にクランク軸を動かさない大きさのトルクであって、圧縮行程気筒の筒内圧が大気圧となるときの値を下限として、エンジン停止時点から、着火始動を利用するエンジン始動要求が出される時点までの時間が短いほど大きくなるように構成されている。上記時間の経過に伴い、圧縮行程気筒の筒内圧が低下し、大気圧に近づいていく。このため、本発明に係るアシストトルクの決定手法によれば、上記時間の長さを考慮して、適切な大きさのアシストトルクをクランク軸に加えられるようになる。

本発明の実施の形態１に係る車両のシステム構成を概略的に説明するための図である。 エンジン停止中に圧縮行程にある圧縮行程気筒に関して、エンジン停止時点からの筒内圧の変化を表したタイムチャートである。 着火始動の開始時点の圧縮行程気筒の反力および膨張行程気筒の爆発力と、筒内圧との関係を表した図である。 エンジン始動要求時の圧縮行程気筒の筒内圧と最適トルクとの関係を表した図である。 本発明の実施の形態１に係るＳ＆Ｓ制御におけるエンジン停止後の処理のルーチンを示すフローチャートである。 図５に示すルーチンの処理により着火始動が実行された場合の車両の動作の一例を表したタイムチャートである。 本発明の実施の形態２に係る車両のシステム構成を概略的に説明するための図である。 圧縮行程気筒の反力および膨張行程気筒の初爆の爆発力と、エンジン停止時間（エンジン停止時点からの経過時間）との関係を表した図である。 最適トルクとエンジン停止時間との関係を表した図である。 本発明の実施の形態３に係るＳ＆Ｓ制御におけるエンジン停止後の処理のルーチンを示すフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。ただし、以下に示す実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、この発明が限定されるものではない。また、以下に示す実施の形態において説明する構造やステップ等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。

実施の形態１．
まず、図１〜図６を参照して、本発明の実施の形態１について説明する。

［実施の形態１のシステム構成］
図１は、本発明の実施の形態１に係る車両１０のシステム構成を概略的に説明するための図である。図１に示す車両１０は、その動力源として、火花点火式の内燃機関１２を備えている。内燃機関１２は、一例として、直列４気筒エンジンである。

内燃機関１２は、燃料噴射弁１４と点火装置１６とを備えている。燃料噴射弁１４は、各気筒に配置され、気筒内に直接燃料を噴射する。点火装置１６は、各気筒に配置された点火プラグを用いて、気筒内の混合気に点火する。また、内燃機関１２は、筒内圧センサ１８とクランク角センサ２０とを備えている。筒内圧センサ１８は、各気筒に配置され、気筒内の筒内圧に応じた信号を出力する。クランク角センサ２０は、クランク軸２２の回転位置に応じた信号を出力する。クランク角センサ２０によれば、エンジン回転速度を取得することができ、さらに、エンジン停止中のクランク軸２２の停止位置（ピストン停止位置）も取得することができる。

内燃機関１２が発生するトルクは、変速機２４およびデファレンシャルギア２６を介して駆動輪２８に伝達される。車両１０は、モータジェネレータ（以下、「ＭＧ」とも称する）３０を備えている。ＭＧ３０は、ベルト３２を介してクランク軸２２と連結されている。ＭＧ３０は、バッテリ３４と電気的に接続されている。ＭＧ３０は、燃焼により生じるクランク軸２２のトルクを電力に変換する発電機としての機能を有している。バッテリ３４にはＭＧ３０により生成された電力が蓄えられる。また、ＭＧ３０は、バッテリ３４の電力を用いてクランク軸２２を回転駆動する電動機としての機能をも有している。なお、ＭＧ３０とクランク軸２２との間は、ベルト３２による連結に限られず、ギアによって連結されてもよいし、あるいは直結されてもよい。

本実施形態のシステムは、電子制御ユニット（ＥＣＵ）３６を備えている。ＥＣＵ３６は、少なくとも入出力インターフェースとメモリと演算処理装置（ＣＰＵ）とを備え、車両１０のシステム全体の制御を行うものである。ＥＣＵ３６には、上述した筒内圧センサ１８およびクランク角センサ２０に加え、エンジン運転状態などの車両１０の運転状態を取得するための各種センサが電気的に接続されている。また、ＥＣＵ３６には、上述した燃料噴射弁１４、点火装置１６およびＭＧ３０に加え、車両１０の運転を制御するための各種アクチュエータが電気的に接続されている。メモリには、車両１０を制御するための各種の制御プログラムおよびマップが記憶されている。ＣＰＵは、制御プログラムをメモリから読み出して実行し、取り込んだセンサ信号に基づいて各種アクチュエータの操作信号を生成する。

［実施の形態１の制御］
（Ｓ＆Ｓ制御）
ＥＣＵ３６により実行される制御には、Ｓ＆Ｓ（Stop & Start）制御が含まれる。本実施形態のＳ＆Ｓ制御では、車両１０の一時停止中に所定のエンジン停止条件が成立したときに燃料供給の停止により内燃機関１２の運転が自動的に停止され、その後に所定のエンジン始動条件が成立したときに内燃機関１２が再始動させられる。エンジン停止条件は、車両１０の一時停止中に、例えば、所定値以上の踏力でブレーキペダルが踏み込まれたときに成立する。一方、エンジン始動条件の一例は、図６を参照して後述する。

（着火始動）
本実施形態では、Ｓ＆Ｓ制御による内燃機関１２の再始動を行う際の始動方法の１つとして、次のような着火始動が用いられる。着火始動は、エンジン停止中に膨張行程にある気筒（以下、「膨張行程気筒」と称する）から燃料噴射および点火を開始することで、温間状態にある内燃機関１２を始動させるというものである。本実施形態では、着火始動によるエンジン始動を確実に行えるようにするために、ＭＧ３０を駆動することによってクランク軸２２の回転を補助するアシストトルクをクランク軸２２に加えた状態で、着火始動が実行される。

（着火始動時の課題）
着火始動の際にＭＧ３０を用いてクランク軸２２に付与されるアシストトルクとして適切なトルク値は、当該アシストトルクの付与によりクランク軸２２を動かさないことを条件としつつ、できるだけ大きな値である。ここでは、このような思想に基づくアシストトルクを「最適トルク」と称する。本実施形態で用いられるアシストトルクは最適トルクである。最適トルクがクランク軸２２に加えられた状態で着火始動を行うことで、高い確率で着火始動を成功させられるようになる。

着火始動により膨張行程気筒に燃料噴射および点火を実行することで最初に行われる燃焼を「初爆」と称する。初爆の爆発力によりクランク軸２２を回転させる際に反力となるのが、エンジン停止中に圧縮行程にある気筒（以下、「圧縮行程気筒」と称する）の反力（圧縮反力）である。この反力は、圧縮行程気筒の筒内圧が高いほど大きくなる。したがって、最適トルクとして必要とされるトルク値は、圧縮行程気筒の筒内圧ほど大きくなる。

図２は、圧縮行程気筒に関して、エンジン停止時点からの筒内圧の変化を表したタイムチャートである。吸排気弁が閉じている圧縮行程気筒では、エンジン停止後に、燃焼室内のガスがピストンとシリンダ壁との隙間を通ってクランク室に流れていく。その結果、図２に示すように、圧縮行程気筒の筒内圧は、エンジン停止時点（すなわち、クランク軸２２の回転が停止した時点）からの時間の経過とともに低下していき、大気圧に近づいていく。したがって、時間の経過に伴う圧縮行程気筒の筒内圧の変化を考慮すると、最適トルクは、時間の経過とともに低くなる。なお、エンジン停止後の時間の経過とともに筒内圧が低下していくのは、圧縮行程気筒だけでなく、吸排気弁が閉じていることを条件として膨張行程気筒も同じである。

図３は、着火始動の開始時点の圧縮行程気筒の反力および膨張行程気筒の爆発力と、筒内圧との関係を表した図である。上述し、かつ、図３にも示すように、圧縮行程気筒の反力は、圧縮行程気筒の筒内圧が高いほど大きくなる。また、図３に示すように、膨張行程気筒の初爆の爆発力は、膨張行程気筒の筒内圧が高いほど大きくなる。しかしながら、図３に表されているように、筒内圧の増加に対し、上記反力の増加率の方が初爆の爆発力の増加率よりも高くなる。

Ｓ＆Ｓ制御によるエンジン停止から次のエンジン始動までの間隔は一般的に短い。このため、圧縮行程気筒の筒内圧が図２に示すように低下していく期間中にエンジン始動要求が出される場合には、当該エンジン始動要求が出されるタイミングに応じて圧縮行程気筒の筒内圧が異なるものとなる。それにもかかわらず、エンジン始動要求が出されたときの圧縮行程気筒の筒内圧の大きさを考慮せずに当該始動要求を受けて実行される着火始動のためのアシストトルクを決定したのでは、クランク軸２２の回転補助のためを適切に行えないことが起こり得る。より具体的には、アシストトルクが大き過ぎるために着火始動による燃焼開始前にクランク軸が動いてしまうことで内燃機関１２の始動性が低下したり、アシストトルクが小さ過ぎる場合にも始動不良を招いたりすることが懸念される。

（筒内圧に基づくアシストトルクの決定手法）
以上説明したように、本件発明者の鋭意研究により、着火始動時にＭＧ３０によるトルクアシストをより適切に行うためには、エンジン始動要求が出されたときの筒内圧を考慮してアシストトルク（すなわち、最適トルク）を決定するのが良いことが分かった。そこで、本実施形態では、着火始動を利用するエンジン始動要求が出されたときに圧縮行程にある圧縮行程気筒（エンジン停止中に圧縮行程にある上述の圧縮行程気筒と同じ）の筒内圧に応じて、ＭＧ３０によるアシストトルクが変更される。以下、圧縮行程気筒の筒内圧に基づくアシストトルクの具体的な設定例について図４を参照して説明する。

図４は、エンジン始動要求時の圧縮行程気筒の筒内圧と最適トルクとの関係を表した図である。図４に示すように、ＭＧ３０によるアシストトルク（すなわち、最適トルク）は、エンジン停止中にクランク軸２２を動かさない大きさのトルクであって、着火始動を利用するエンジン始動要求が出されたときの圧縮行程気筒の筒内圧が高いほど大きくなるように決定される。より具体的には、各筒内圧でのアシストトルクの値は、上述のように、エンジン停止中にクランク軸２２を動かさないことを条件としつつ、できるだけ大きくなるように決定されている。

（実施の形態１における具体的な処理）
図５は、本発明の実施の形態１に係るＳ＆Ｓ制御におけるエンジン停止後の処理のルーチンを示すフローチャートである。なお、本ルーチンは、Ｓ＆Ｓ制御によるエンジン停止がなされる度に起動される。

図５に示すルーチンでは、ＥＣＵ３６は、まず、エンジン始動要求があるか否か、換言すると、所定のエンジン始動条件が成立するか否かを判定する（ステップ１００）。具体的には、車両のドライバの操作（例えば、ブレーキペダルの踏力の低下）によるエンジン始動要求の有無、および、車両１０からのエンジン始動要求（例えば、吸気負圧の低下に基づく要求、もしくはバッテリ３４の充電状態（ＳＯＣ）に基づく要求）の有無が判定される。その結果、エンジン始動要求がないと判定した場合には、ＥＣＵ３６は、ステップ１００の処理を繰り返し実行する。

ＥＣＵ３６は、ステップ１００においてエンジン始動要求があると判定した場合には、例えば次のような処理によって着火始動が利用可能であるか否かを判定する（ステップ１０２）。すなわち、クランク角センサ２０を用いて今回のエンジン停止中のクランク軸２２の停止位置が取得される。直列４気筒エンジンでは、各気筒のピストン停止位置は、基本的には各行程のほぼ中央で揃うことがほとんどである。ただし、稀に圧縮行程気筒のピストン停止位置が圧縮上死点近くの位置となることがある。このような場合には、膨張行程気筒のピストン停止位置は膨張下死点近くの位置となる。この位置では排気弁が開いているため、着火始動を行うことができなくなる。この場合には、ステップ１０２では着火始動が利用可能ではないと判定される。また、バッテリ３４の残容量が少な過ぎる場合には、ＭＧ３０によるクランク軸２２の回転の補助ができなくなる。ステップ１０２では、この場合にも、着火始動が利用可能ではないと判定される。一方、ステップ１０２では、上述のような着火始動の利用を除外すべき条件が成立しない場合には、着火始動が利用可能であると判定される。

ＥＣＵ３６は、ステップ１０２において着火始動が利用可能ではないと判定した場合には、着火始動を利用しない始動方法、一例としてスタータモータ（図示省略）を利用したスタータ始動を選択する（ステップ１０４）。処理がステップ１０４に進んだ場合には、本ルーチンに従う処理が終了される。一方、着火始動が利用可能である場合には、ＥＣＵ３６は、ステップ１０６に進む。

ステップ１０６では、ＭＧ３０によるアシストトルクの最適値である最適トルクが決定される。ＥＣＵ３６は、図４に示すようにエンジン始動要求時の圧縮行程気筒の筒内圧と最適トルクとの関係を定めたマップ（図示省略）を記憶している。ステップ１０６では、ＥＣＵ３６は、筒内圧センサ１８を用いて現在の（すなわち、エンジン始動要求が出されたときの）圧縮行程気筒の筒内圧を取得したうえで、取得した筒内圧に応じた最適トルクをこのようなマップを参照して取得する。最適トルクは、上述のように、取得した筒内圧が高いほど大きい値として取得される。より詳細には、上記マップ内の各筒内圧でのアシストトルクの値は、エンジン停止中にクランク軸２２を動かさないことを条件としつつ、できるだけ大きくなるように設定されている。

次に、ＥＣＵ３６は、決定した最適トルクが出力されるようにＭＧ３０を制御する（ステップ１０８）。次いで、ＥＣＵ３６は、着火始動の実行中であるか否かを判定する（ステップ１１０）。ステップ１１０では、着火始動の開始（より詳細には、膨張行程気筒での燃料噴射および点火の開始）から着火始動の終了（後述のステップ１１６の判定が成立する時点）までの期間中であれば、着火始動の実行中であると判定される。

ＥＣＵ３６は、ステップ１１０において着火始動の実行中ではないと判定した場合、つまり、着火始動を未だ開始していない場合には、ステップ１１２に進む。ステップ１１２では、ＭＧ３０の現在の出力トルクが最適トルクに到達したか否かが判定される。その結果、本判定が不成立となる場合には、ＥＣＵ３６は、ステップ１０８以降の処理を繰り返し実行する。

一方、ＥＣＵ３６は、ステップ１１２において出力トルクが最適トルクに到達したと判定した場合には、着火始動を開始する（ステップ１１４）。具体的には、膨張行程気筒のための燃料噴射および点火が実行される。

ＥＣＵ３６は、ステップ１１４の処理を実行した後に、もしくは、ステップ１１０において着火始動の実行中であると判定した場合には、着火始動を利用したエンジン始動が完了したか否かを判定する（ステップ１１６）。エンジン始動の完了の有無は、例えば、エンジン回転速度が所定回転速度に到達したか否かに基づいて判定することができる。その結果、エンジン始動が未だ完了していないと判定される場合には、ＥＣＵ３６は、ステップ１０８以降の処理を繰り返し実行する。

一方、ＥＣＵ３６は、ステップ１１６においてエンジン始動が完了したと判定した場合には、ＭＧ３０によるトルクアシストを終了するために、アシストトルク（すなわち、最適トルク）がゼロとなるようにＭＧ３０を制御する（ステップ１１８）。次いで、ＥＣＵ３６は、着火始動を終了する（ステップ１２０）。具体的には、各気筒のための燃料噴射および点火の制御が、着火始動を利用した始動時用の制御から、エンジン始動完了後のための所定の制御に切り替えられる。処理がステップ１２０に進んだ場合にも、本ルーチンに従う処理が終了される。

図６は、図５に示すルーチンの処理により着火始動が実行された場合の車両１０の動作の一例を表したタイムチャートである。図６中の時点ｔ０は、Ｓ＆Ｓ制御の実行中（エンジン停止中）にエンジン始動要求が検知された時点に相当する。図６中に表されたアシストトルクの２つの波形のうち、実線は要求トルク（ステップ１０８で決定される最適トルク）を示し、破線は実トルク（出力トルク）を示している。

図５に示すルーチンによれば、時点ｔ０においてエンジン始動要求が検知されたときに着火始動が利用可能である場合には、圧縮行程気筒の筒内圧に応じた最適トルクである要求トルクが得られるように、ＭＧ３０へのトルク出力指令が直ちに発せられる。図６中の時ｔ１は、ＭＧ３０の実トルクが要求トルクに到達した時点に相当する。時点ｔ１が到来すると、着火始動が開始される（すなわち、膨張行程気筒のための燃料噴射と点火とが実行される）。

図６中の噴射信号および点火信号は、所定の爆発順序に従って順番に実行される各気筒の燃料噴射および点火のタイミングを示している。図６に示す一例では、燃料噴射および点火の順で、各気筒の燃料噴射および点火が実行されている。特に、膨張行程気筒での初爆実現のための点火は、一例として、所定回数（例えば、１０回）繰り返して実行されている。

ＭＧ３０によるトルクアシストを伴いつつ、膨張行程気筒での初爆およびその後の各気筒での燃焼が順に実行されていくことで、エンジン回転速度が上昇していく。図６中に示す時点ｔ２は、ステップ１１６の処理によりエンジン始動が完了したと判定される時点に相当する。時点ｔ２が到来すると、ＭＧ３０への要求トルクがゼロとされるとともに、着火始動が終了される。

以上説明した本実施形態の制御によれば、ＭＧ３０によるトルクアシストを伴う着火始動が実行される場合には、アシストトルク（最適トルク）は、エンジン停止中にクランク軸２２を動かさない大きさのトルクであって、エンジン始動要求が出されたときの圧縮行程気筒の筒内圧が高いほど大きくなるように決定される。既述したように、エンジン始動要求時の圧縮行程気筒の筒内圧が高いほど、着火始動によるクランク軸２２の回転に対する反力が大きくなる。このため、上述のアシストトルクの決定手法によれば、エンジン始動要求が出されたときの圧縮行程気筒の筒内圧の大きさを考慮して、適切な大きさのアシストトルクをクランク軸２２に加えられるようになる。これにより、アシストトルクの過不足に起因する内燃機関１２の始動性の低下を抑制することができる。

また、上述のように、アシストトルクは、エンジン停止中にクランク軸２２を動かさないことを条件としつつ、できるだけ大きいことが好ましい。この点に関し、本実施形態の手法によれば、アシストトルク（最適トルク）が、エンジン始動要求が出されるときの圧縮行程気筒の筒内圧に応じて決定される。このため、この筒内圧がどのような値であっても、エンジン停止中にクランク軸２２を動かさないことを条件としつつできるだけ大きい値となるようにアシストトルクを適切に決定することができる。さらに付け加えると、エンジン始動要求が出されたときの膨張行程気筒の筒内圧が高いほど、膨張行程気筒での初爆の爆発力も大きくなる。しかしながら、筒内圧の増大に対し、上記反力の増加率の方が初爆の爆発力の増加率よりも高くなる。本実施形態の制御によれば、このような圧縮反力と初爆の爆発力との関係を考慮しても、圧縮行程気筒の筒内圧に応じた適切な大きさのアシストトルクをクランク軸２２に加えられるようになるといえる。

ところで、上述した実施の形態１においては、エンジン始動要求が出されたときの圧縮行程気筒の筒内圧に応じた値で最適トルクを決定するために、圧縮行程気筒の筒内圧が筒内圧センサ１８を用いて取得される。既述したように、エンジン停止後の時間の経過とともに筒内圧が低下していくのは、圧縮行程気筒だけでなく、吸排気弁が閉じていることを条件として膨張行程気筒も同じである。したがって、エンジン始動要求が出されたときの圧縮行程気筒の筒内圧に応じた値で最適トルクを決定するために用いられる筒内圧の検出値は、圧縮行程気筒の値に代えて、エンジン始動要求が出されたときに筒内圧センサ１８を用いて検出される膨張行程気筒の筒内圧の値であってもよい。そして、膨張行程気筒の筒内圧の検出値とアシストトルクとの関係を定めたマップを記憶しておき、膨張行程気筒の筒内圧の検出値が高いほど大きくなるようにアシストトルクを決定してもよい。このような手法によっても、エンジン始動要求が出されたときの圧縮行程気筒の筒内圧が高いほどアシストトルクを大きくすることができる。

実施の形態２．
次に、図７〜図９を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。

［実施の形態２のシステム構成］
図７は、本発明の実施の形態２に係る車両４０のシステム構成を概略的に説明するための図である。なお、図７において、上記図１に示す構成要素と同一の要素については、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。

図７に示す車両４０は、エンジン構成において図１に示す車両１０と相違している。具体的には、内燃機関４２は、各気筒に筒内圧センサ１８を備えていないという点において内燃機関１２と相違している。

［実施の形態２の制御］
（エンジン停止時点からの経過時間に基づくアシストトルクの決定手法）
図８は、圧縮行程気筒の反力および膨張行程気筒の初爆の爆発力と、エンジン停止時間（エンジン停止時点からの経過時間）との関係を表した図である。図９は、最適トルクとエンジン停止時間との関係を表した図である。図２を参照して既述したように、エンジン停止後の時間の経過とともに圧縮行程気筒（膨張行程気筒も同様）の筒内圧が大気圧に向けて低下していく。そこで、本実施形態では、ＭＧ３０によるアシストトルク（すなわち、最適トルク）は、図９に示すように、圧縮行程気筒の筒内圧が大気圧となるときの値を下限として、エンジン停止時間（エンジン停止時点からエンジン始動要求までの時間）が短いほど大きくなるように決定される。より具体的には、各エンジン停止時間でのアシストトルクの値は、エンジン停止中にクランク軸２２を動かさないことを条件としつつ、できるだけ大きくなるように決定されている。

また、図３を参照して既述したように、筒内圧が高いほど、圧縮行程気筒の反力および膨張行程気筒の爆発力が大きくなり、かつ、筒内圧の増加に対し、上記反力の増加率の方が初爆の爆発力の増加率よりも高くなる。図８に示す関係は、図２に示す関係と図３に示す関係とを組み合わせて得られる。すなわち、エンジン停止後の時間の経過に伴う圧縮行程気筒および膨張行程気筒の筒内圧の低下に起因して、図８に示すように圧縮行程気筒の反力および膨張行程気筒の爆発力が時間の経過とともに低下していく。より詳細には、これらの反力および爆発力は、筒内圧が大気圧であるときの値に向けて近づいていく。圧縮行程気筒の反力が膨張行程気筒の爆発力よりも大きいという関係は、図８に示すように時間の経過によって逆になることはない。しかしながら、反力と爆発力との差は、図８に示すように時間の経過とともに小さくなっていく。図９に示すエンジン停止時間と最適トルクとの関係は、より具体的には、図８に示す圧縮行程気筒の反力と膨張行程気筒の初爆の爆発力との関係を考慮して決定されている。

（実施の形態２における具体的な処理）
本実施形態に係るＳ＆Ｓ制御におけるエンジン停止後の処理は、ＭＧ３０によるアシストトルク（最適トルク）の決定手法に関するステップ１０６の処理を以下のように変更することによって、図５に示すルーチンに類似するルーチンにより実行することができる。すなわち、本実施形態では、図９に示すようにエンジン停止時間と最適トルクとの関係を定めたマップ（図示省略）をＥＣＵ３６に記憶させておき、そのようなマップを参照して、エンジン停止時間から最適トルクが算出される。なお、エンジン停止時間は、ＥＣＵ３６が有するタイマー機能によって計測することができる。

以上説明した本実施形態の制御によれば、ＭＧ３０によるトルクアシストを伴う着火始動が実行される場合には、エンジン停止時間（すなわち、エンジン停止時点からエンジン始動要求までの時間）が短いほど大きくなるようにアシストトルク（最適トルク）が決定される。このため、上述のアシストトルクの決定手法によれば、エンジン停止時間の長さを考慮して、適切な大きさのアシストトルクをクランク軸２２に加えられるようになる。換言すると、本実施形態の制御によれば、筒内圧センサ１８を備えていない内燃機関４２を備える車両４０であっても、エンジン始動要求が出されたときの圧縮行程気筒の筒内圧の大きさを考慮してアシストトルクを適切に決定できるようになる。このため、実施の形態１の制御と同様に、アシストトルクの過不足に起因する弊害の発生を抑制することができる。

また、上述のように、アシストトルクは、エンジン停止中にクランク軸２２を動かさないことを条件としつつ、できるだけ大きいことが好ましい。この点に関し、本実施形態の手法によれば、アシストトルク（最適トルク）がエンジン停止時間に応じて決定される。このため、エンジン停止時間がどのような値であっても、エンジン停止中にクランク軸２２を動かさないことを条件としつつできるだけ大きい値となるようにアシストトルクを適切に決定することができる。さらに付け加えると、既述したように、エンジン停止中の圧縮行程気筒の反力と膨張行程気筒の爆発力との差は時間の経過とともに小さくなっていく。本実施形態の制御によれば、このような圧縮反力と初爆の爆発力との関係を考慮しても、エンジン停止時間の長さ（すなわち、圧縮行程気筒の筒内圧の大きさ）に応じた適切な大きさのアシストトルクをクランク軸２２に加えられるようになるといえる。

実施の形態３．
次に、図１０を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。

［実施の形態３のシステム構成］
本実施形態の対象となる車両のシステムは、４気筒の内燃機関１２に代えて６気筒の内燃機関が用いられている点を除き、図１に示すシステムと同様であるものとする。

［実施の形態３の制御］
（筒内圧に基づくアシストトルクの決定手法）
基本的に１８０°ＣＡ間隔で燃焼が行われる４気筒の内燃機関１２では、圧縮行程気筒の数は１つである。一方、本実施形態で用いられる６気筒の内燃機関では、基本的に１２０°ＣＡ間隔で燃焼が行われる。このため、６気筒の内燃機関では、４気筒の内燃機関１２とは異なり、エンジン停止中に圧縮行程にある圧縮行程気筒の数は、ピストン停止位置次第で１つになったり２つになったりする。本実施形態の制御は、基本的には、実施の形態１の制御をベースとしている。このため、本実施形態においても、アシストトルク（最適トルク）は、エンジン始動要求が出されたときの圧縮行程気筒の筒内圧が高いほど大きくなるように決定される。

そのうえで、本実施形態では、エンジン停止中に圧縮行程気筒が１つであるか２つであるかが判定される。圧縮行程気筒が１つであると判定された場合には、実施の形態１と同様の手法で、１つの圧縮行程気筒の筒内圧に応じた値となるように、ＭＧ３０によるアシストトルクが決定される。一方、圧縮行程気筒が２つであると判定された場合には、２つの圧縮行程気筒の筒内圧の合算値に応じた値となるように、ＭＧ３０によるアシストトルクが決定される。

（実施の形態３における具体的な処理）
図１０は、本発明の実施の形態３に係るＳ＆Ｓ制御におけるエンジン停止後の処理のルーチンを示すフローチャートである。図１０に示すルーチン中のステップ１００〜１０４、１０８〜１２０の処理については、実施の形態１において既述した通りである。

図１０に示すルーチンでは、ＥＣＵ３６は、ステップ１０２において着火始動が利用可能であると判定した場合には、圧縮行程気筒が２つであるか否か（すなわち、２つであるか１つであるか）を判定する（ステップ２００）。内燃機関の各気筒のピストン停止位置の相対的な関係は機械的に定まっている。このため、本判定は、例えば次のような手法で行うことができる。すなわち、クランク角センサ２０を用いてクランク軸２２の停止位置を取得することによって、圧縮行程気筒が２つであるか１つであるかを判定することができる。

ＥＣＵ３６は、ステップ２００の判定が不成立となる場合（つまり、圧縮行程気筒が１つである場合）には、１つの圧縮行程気筒の筒内圧に基づいて最適トルクを決定する（ステップ２０２）。圧縮行程気筒が１つである場合に最適トルクを決定する処理は、実施の形態１のステップ１０６の処理と同様である。すなわち、ＥＣＵ３６には、圧縮行程気筒が１つであることを想定しつつ筒内圧が高いほど大きくなるように最適トルクを事前に定めたマップ（図示省略）が記憶されている。本ステップ２０２では、筒内圧センサ１８を用いて圧縮行程気筒の筒内圧を取得したうえで、上述のマップを参照して最適トルクが決定される。

一方、ＥＣＵ３６は、ステップ２００の判定が成立する場合（つまり、圧縮行程気筒が２つである場合）には、２つの圧縮行程気筒の筒内圧の合算値に基づいて最適トルクを決定する（ステップ２０４）。圧縮行程気筒が２つ存在する場合において着火始動を成功させるためには、これら２つの圧縮行程気筒の双方の圧縮反力に打ち勝つだけのクランク軸２２のトルクが必要とされる。したがって、ＭＧ３０によるアシストトルクは、２つの圧縮行程気筒の筒内圧の合算値を考慮して決定することが望ましい。

そこで、ＥＣＵ３６には、圧縮行程気筒が２つであることを想定して、２つの圧縮行程気筒の筒内圧の合算値が高いほど大きくなるように最適トルクを事前に定めたマップ（図示省略）が記憶されている。本ステップ２０４では、筒内圧センサ１８を用いて２つの圧縮行程気筒の筒内圧をそれぞれ取得したうえで、上述のマップを参照して最適トルクが決定される。さらに付け加えると、圧縮行程気筒が２つある場合においても、上記マップ内の各筒内圧でのアシストトルクの値は、エンジン停止中にクランク軸２２を動かさないことを条件としつつ、できるだけ大きくなるよう決定されている。

なお、２つの圧縮行程気筒の筒内圧の取得は、上述の手法に代え、例えば、次のような手法であってもよい。すなわち、上述のように、各気筒のピストン停止位置の相対的な関係は機械的に定まっている。このため、一方の圧縮行程気筒の筒内圧が分かれば、２つの圧縮行程気筒のピストン停止位置の相対的な関係に基づいて他方の圧縮行程気筒の筒内圧を推定可能である。そこで、一方の圧縮行程気筒の筒内圧は筒内圧センサ１８を用いて取得するとともに、取得された一方の圧縮行程気筒の筒内圧とピストン停止位置情報とに基づいて、他方の圧縮行程気筒の筒内圧を推定してもよい。

以上説明した図１０に示すルーチンの処理によれば、６気筒の内燃機関において圧縮行程気筒が１つおよび２つの何れであっても、エンジン始動要求が出されたときの圧縮行程気筒の筒内圧に応じて適切に決定された最適トルクに基づいて、ＭＧ３０による着火始動のアシストを行えるようになる。なお、６気筒の内燃機関を対象とする本ルーチンでは、着火始動が利用可能であるか否かを判定するステップ１０２の処理の中に、次のような判定を追加してもよい。すなわち、２つの圧縮行程気筒間で筒内圧に所定値以上のずれがある場合には、異常が生じていると判定し、着火始動を行わないようにしてもよい。

実施の形態４．
次に、本発明の実施の形態４について説明する。本実施形態の対象となる車両のシステムは、４気筒の内燃機関４２に代えて６気筒の内燃機関が用いられている点を除き、図７に示すシステムと同様であるものとする。換言すると、本実施形態のシステムは、上記内燃機関が筒内圧センサ１８を備えていないという点において、実施の形態３のシステムと相違している。

［実施の形態４の制御］
実施の形態３の制御に対する本実施形態の制御の関係は、実施の形態１の制御に対する実施の形態２の制御の関係と同様である。すなわち、本実施形態の制御は、基本的には、実施の形態２の制御をベースとしている。このため、本実施形態においても、アシストトルク（最適トルク）は、圧縮行程気筒の筒内圧が大気圧となるときの値を下限として、エンジン停止時間（エンジン停止時点からエンジン始動要求までの時間）が短いほど大きくなるように決定される。

ただし、本実施形態では、圧縮行程気筒が１つであるか２つであるかに応じて、最適トルクを決定するために用いられるマップが変更される。より具体的には、圧縮行程気筒が１つである場合には、１つの圧縮行程気筒の筒内圧の大きさを想定してエンジン停止時間と最適トルクとの関係を事前に定めたマップ（図示省略）が選択される。一方、圧縮行程気筒が２つである場合には、２つの圧縮行程気筒の筒内圧の合算値を想定してエンジン停止時間と最適トルクとの関係を事前に定めたマップ（図示省略）が選択される。

（実施の形態４における具体的な処理）
本実施形態に係るＳ＆Ｓ制御におけるエンジン停止後の処理は、ＭＧ３０によるアシストトルク（最適トルク）の決定手法に関するステップ２００〜２０４の処理を以下のように変更することによって、図１０に示すルーチンに類似するルーチンにより実行することができる。すなわち、本実施形態では、圧縮行程気筒が１つであるか２つであるかに応じて上述のように選択されるマップを参照して、エンジン停止時間に応じた最適トルクが算出される。

ところで、上述した実施の形態１〜４においては、直列４気筒エンジンである内燃機関１２もしくは４２、または６気筒の内燃機関を例に挙げた。しかしながら、本発明の対象となる内燃機関は、エンジン停止中に圧縮行程気筒と膨張行程気筒とが存在し得るものであれば、４気筒および６気筒以外の複数気筒を有する内燃機関であってもよい。さらに付け加えると、圧縮行程気筒の数が３つ以上となることがある内燃機関であっても、実施の形態３または４と同様の思想に基づいて、３つ以上の圧縮行程気筒の筒内圧の合算値を考慮してアシストトルクを決定すればよい。

また、上述した実施の形態１〜４においては、ベルト３２を介してクランク軸２２と連結されたＭＧ３０を備える内燃機関１２または４２を例に挙げた。しかしながら、本発明に係る「電動モータ」は、クランク軸を回転駆動可能なものであれば、上述のＭＧ３０に限られない。すなわち、当該電動モータは、例えば、内燃機関と変速機との間に配置され、内燃機関とともに車両の動力源として機能するモータジェネレータ（ＭＧ）であってもよい。そして、このような車両（すなわち、ハイブリッド車両）の場合には、車両の一時停止中だけでなく車両走行中に実行されるＳ＆Ｓ制御においても、実施の形態１または２の手法でアシストトルクを決定してもよい。なお、車両走行中に着火始動が行われる場合には、車両走行のために出力されているＭＧのトルクに対して上記アシストトルクが加えられることになる。

１０、４０ 車両
１２、４２ 内燃機関
１４ 燃料噴射弁
１６ 点火装置
１８ 筒内圧センサ
２０ クランク角センサ
２２ クランク軸
２４ 変速機
２６ デファレンシャルギア
２８ 駆動輪
３０ モータジェネレータ（ＭＧ）
３２ ベルト
３４ バッテリ
３６ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）

Claims (2)

1. 気筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁と、混合気に点火するための点火装置と、筒内圧を検出する筒内圧センサとを備える内燃機関と、
   前記内燃機関のクランク軸を回転駆動可能な電動モータと、
   を備える車両を制御する制御装置であって、
   前記制御装置は、前記クランク軸の回転を補助するアシストトルクを前記電動モータを用いて前記クランク軸に加えた状態で、エンジン停止中に膨張行程にある膨張行程気筒から燃料噴射および点火を開始して前記内燃機関を始動させる着火始動を実行するように構成されており、
   前記アシストトルクは、エンジン停止中に前記クランク軸を動かさない大きさのトルクであって、前記着火始動を利用するエンジン始動要求が出されたときに圧縮行程にある圧縮行程気筒の筒内圧が高いほど大きいことを特徴とする車両の制御装置。
2. 気筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁と、混合気に点火するための点火装置とを備える内燃機関と、
   前記内燃機関のクランク軸を回転駆動可能な電動モータと、
   を備える車両を制御する制御装置であって、
   前記制御装置は、前記クランク軸の回転を補助するアシストトルクを前記電動モータを用いて前記クランク軸に加えた状態で、エンジン停止中に膨張行程にある膨張行程気筒から燃料噴射および点火を開始して前記内燃機関を始動させる着火始動を実行するように構成されており、
   前記アシストトルクは、エンジン停止中に前記クランク軸を動かさない大きさのトルクであって、エンジン停止中に圧縮行程にある圧縮行程気筒の筒内圧が大気圧となるときの値を下限として、エンジン停止時点から、前記着火始動を利用するエンジン始動要求が出される時点までの時間が短いほど大きいことを特徴とする車両の制御装置。

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