JPWO2012039066A1 - 車両のエンジン始動制御装置 - Google Patents
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Abstract
自動的に停止させたエンジンを再始動する場合に、運転者に与える違和感を抑制し迅速かつ確実にエンジン始動をすることができる車両のエンジン始動制御装置を提供する。エンジン12は、エンジン自動停止時におけるクランク角度AGCRがクランク角度停止範囲AGST内に入るようにクランク角度AGCRが制御されて停止される。そして、エンジン回転抵抗制御手段132は、エンジン12の自動停止中において、エンジン12の燃焼室内の空気圧変化により生じるエンジン回転抵抗をエンジン始動時よりも大きくするエンジン回転抵抗制御を実行する。従って、エンジン12の自動停止中にクランク軸14が外力によって回され難くなり、エンジン12の再始動時にはクランク軸14はエンジン始動性の良いクランク角度停止範囲AGST内またはその近傍に停止しているので、運転者に与える違和感を抑制し迅速かつ確実にエンジン始動できる。
Description
本発明は、自動的に停止させられることがある車両用のエンジンを制御する技術に関するものである。
走行用の駆動力源としてのエンジンを備えた車両用駆動装置において、自動的に停止させた前記エンジンを予め定められたエンジン始動条件が成立した場合に始動する車両のエンジン始動制御装置がよく知られている。例えば、特許文献1に記載されたエンジン始動制御装置がそれである。この特許文献1のエンジン始動制御装置は、例えばアイドリングストップ時などのエンジン停止時に、エンジンのクランク角度(エンジンクランク角度)を所定のクランク角度停止範囲内に制御する。その所定のクランク角度停止範囲とは、例えば、エンジン諸元に応じて予め実験的に定められたエンジン再始動に適したクランク角度の範囲である。例えば、エンジンのクランク角度が上記クランク角度停止範囲内にあるときにエンジン始動がなされれば、エンジン始動ショックを抑えて良好なエンジン始動性を得ることができる。ここで、特許文献1のエンジン始動制御装置は、上記のようにエンジン停止時に上記クランク角度を所定のクランク角度停止範囲内に制御するが、何らかの原因により、エンジン停止後再始動までの間で上記クランク角度がずれて、所定のクランク角度停止範囲から外れる可能性がある。そこで、エンジン始動の際、特許文献1のエンジン始動制御装置は、上記クランク角度が所定のクランク角度停止範囲内にある場合には、モータ及び電動機として機能するモータジェネレータでエンジンを始動する。その一方で、上記クランク角度が所定のクランク角度停止範囲から外れている可能性がある場合には、モータとして機能するDCスタータでエンジンを始動する。
前記特許文献1のエンジン始動制御装置は、エンジン始動時のクランク角度に応じて2種類のエンジン始動方法を使い分けることで迅速かつ確実にエンジン始動を行おうとするものであるが、エンジン始動の際に運転者の意思に関係なく上記エンジン始動方法の何れかが選択されると、運転者を含む乗員に違和感を与える可能性があった。一方で、前記クランク角度が前記クランク角度停止範囲から外れている場合にも前記モータジェネレータでエンジン回転速度を引き上げてエンジン始動をしようとすれば、前記モータジェネレータの出力不足等により迅速にエンジン回転速度を引き上げることができずエンジン始動性を低下させ、上記乗員に違和感を与える可能性があった。なお、このような課題は未公知である。
本発明は以上の事情を背景としてなされたものであり、その目的とするところは、自動的に停止させたエンジンを再始動する場合に、運転者に与える違和感を抑制し迅速かつ確実にエンジン始動をすることができる車両のエンジン始動制御装置を提供することにある。
前記目的を達成するための本発明の要旨とするところは、(a)エンジンの自動的な停止時におけるクランク角度が予め定められたクランク角度停止範囲内に入るようにそのクランク角度を制御し、且つ、自動的に停止させた前記エンジンを予め定められたエンジン始動条件が成立した場合に始動する車両のエンジン始動制御装置であって、(b)前記エンジンの燃焼室内の空気圧変化により生じるそのエンジンの回転抵抗を、前記エンジンの自動停止中はエンジン始動時よりも大きくするエンジン回転抵抗制御を実行することにある。
このようにすれば、エンジンの自動停止中にエンジンのクランク軸が外力によって回され難くなるので、エンジンの停止時のクランク角度を変化させずに或いは殆ど変化させずに保持できる。そして、エンジンの自動的な停止時におけるクランク角度はそれが前記クランク角度停止範囲内に入るように制御されるので、そのクランク角度停止範囲をエンジン再始動に適したクランク角度範囲に定めておくことで、エンジン始動ショックを小さくできるなどエンジン再始動に適したクランク角度でエンジンを停止させることができる。従って、エンジンの再始動時には上記クランク軸は上記クランク角度停止範囲内またはその近傍に停止しているので、自動的に停止させたエンジンを再始動する場合に、良好なエンジン始動性が確保され、運転者に与える違和感を抑制し迅速かつ確実にエンジン始動をすることができる。
ここで、好適には、前記エンジン回転抵抗制御では、前記エンジンの燃焼室内の空気圧縮により生じるそのエンジンの回転抵抗、すなわち前記エンジンのコンプレッションにより生じるそのエンジンの回転抵抗を、前記エンジンの自動停止中はエンジン始動時よりも大きくする。
また、好適には、(a)前記エンジンは、吸気弁の開時期と閉時期との両方を進角させ又は遅角させる吸気弁開閉時期変更装置と、排気弁の開時期と閉時期との両方を進角させ又は遅角させる排気弁開閉時期変更装置との少なくとも一方を備えており、(b)前記エンジン回転抵抗制御では、前記吸気弁の開閉時期を前記エンジン始動時と比較して進角方向へずらすこと、及び、前記排気弁の開閉時期を前記エンジン始動時と比較して遅角方向へずらすことの少なくとも1つにより、前記エンジンの回転抵抗を大きくする。このようにすれば、実際の車両用のエンジンでは前記吸気弁開閉時期変更装置と前記排気弁開閉時期変更装置とを備えるものが多く、そのように前記吸気弁開閉時期変更装置および前記排気弁開閉時期変更装置を備えるエンジンでは、特に新たな装置を付加することなくその吸気弁開閉時期変更装置と排気弁開閉時期変更装置との少なくとも一方を利用して、前記エンジン回転抵抗制御を容易に実行することが可能である。
また、好適には、(a)前記エンジンは、吸気弁の開時期と閉時期とを各々独立に変更する吸気弁開閉時期変更装置と、排気弁の開時期と閉時期とを各々独立に変更する排気弁開閉時期変更装置との少なくとも一方を備えており、(b)前記エンジン回転抵抗制御では、前記吸気弁及び前記排気弁の何れか一方または両方の開時期を前記エンジン始動時と比較して遅角方向へずらすこと、前記吸気弁及び前記排気弁の何れか一方または両方の閉時期を前記エンジン始動時と比較して進角方向へずらすこと、及び、前記吸気弁及び前記排気弁を前記エンジンのクランク角度に拘わらず閉状態に維持することの少なくとも1つにより、前記エンジンの回転抵抗を大きくする。このようにすれば、吸気弁又は排気弁の開時期及び閉時期が一括して進角され又は遅角される場合と比較して、前記エンジン回転抵抗制御においてより大きな前記エンジンの回転抵抗を得易くなる。
また、好適には、前記エンジン回転抵抗制御では、前記エンジンの回転に伴いそのエンジンの燃焼室内で圧縮される空気量を増やすように前記吸気弁と前記排気弁との何れか一方又は両方の開時期又は閉時期を変更することで、前記エンジンの回転抵抗を大きくする。このようにすれば、前記エンジンが前記吸気弁開閉時期変更装置および前記排気弁開閉時期変更装置を備えていれば前記エンジン回転抵抗制御を実行することが可能であり、前記エンジンの回転抵抗を大きくすることも小さくすることも迅速且つ容易に行うことが可能である。
また、好適には、前記エンジン回転抵抗制御では、前記エンジンへの吸入空気量を調節する電動スロットル弁を前記エンジン始動時よりも閉じることで、前記エンジンの回転抵抗を大きくする。このようにすれば、実際の車両用エンジンでは上記電動スロットル弁を備えるものが多く、例えば前記吸気弁開閉時期変更装置および前記排気弁開閉時期変更装置を備えていないエンジンであっても、前記エンジン回転抵抗制御を実行することが可能である。なお、前記エンジン回転抵抗制御では、前記電動スロットル弁を全閉状態にすることで、前記エンジン始動時よりも前記エンジンの回転抵抗を大きくしてもよい。
また、好適には、前記エンジン回転抵抗制御では、運転者からの要求と車両状態との少なくとも一方に基づいて、前記エンジン停止中における前記エンジンの回転抵抗を設定する。ここで、エンジン停止中においてエンジンの回転抵抗は、良好なエンジン始動性を得るためには小さい方が良く、前記エンジンクランク角度の変化量を低減するためには大きい方が良い。従って上記のようにすれば、運転者からの要求または車両状態に応じて、例えばエンジン始動ショック低減などのエンジン始動性と前記エンジンクランク角度の変化量低減とを両立できるように、上記エンジンの回転抵抗を設定することが可能である。
また、好適には、(a)前記車両は、前記エンジンと駆動輪との間の動力伝達経路の一部を構成する自動変速機を備えており、(b)前記エンジン回転抵抗制御では、その自動変速機の変速における変速比変化中に前記エンジンの回転抵抗をエンジン始動時よりも大きくする。このようにすれば、自動変速機の変速における変速比変化中はその自動変速機の入力軸回転速度が大きく変化しエンジンのクランク軸が引き摺られて回され易いところ、そのような上記変速比変化中に前記エンジン回転抵抗制御を実行することで、効果的にエンジンの回転抵抗を大きくしてエンジンクランク角度の変化を抑えることが可能である。なお、上記自動変速機の変速はアップシフトであってもダウンシフトであってよいが、ダウンシフトでは自動変速機の入力軸回転速度が変速中に上昇するので、前記エンジン回転抵抗制御はダウンシフト中において特に効果が高いと考えられる。
また、好適には、前記エンジン回転抵抗制御では、前記自動変速機の変速における変速比変化が始まるまでに、前記エンジンの回転抵抗をエンジン始動時よりも大きくする方向に変化させることを完了する。このようにすれば、上記エンジンの回転抵抗は、上記変速比変化が始まる前、言い換えれば上記自動変速機の入力軸回転速度が変速進行に伴って変化し始める前に既に大きくなっているので、上記入力軸回転速度の変速進行に伴う変化にエンジンのクランク軸が引き摺られて回されることを十分に抑えることが可能である。
また、好適には、前記エンジンのクランク角度が前記自動変速機の変速終了後において予め定められた安定状態になったと判断した場合に前記エンジン回転抵抗制御を終了する。ここで、そのエンジン回転抵抗制御の実行によりエンジンの回転抵抗が大きくされてもエンジンクランク角度の変化量が零になるわけではなく、ある程度の変化量は生じることが想定される。そして、変速終了時に上記入力軸回転速度の変化が止まると、それによりエンジンのクランク軸は変速中とは逆方向に僅かに回転して変速開始前のエンジンクランク角度に向けて戻ろうとする。従って、上記のようにすれば、エンジンのクランク軸が変速終了直後に僅かに回転して戻ろうとする時に前記エンジン回転抵抗制御が実行されているので、そのクランク軸の戻ろうとする回転が促され、変速前後で比較したエンジンクランク角度の変化量を一層小さくすることができる。
また、好適には、前記自動変速機の変速終了時から所定の変速後猶予時間が経過した場合に、前記エンジンのクランク角度が前記安定状態になったと判断する。このようにすれば、経過時間の計測により容易に上記クランク角度が上記安定状態になったか否かを判断することが可能である。
また、好適には、前記エンジン回転抵抗制御において前記エンジンの回転抵抗を前記エンジン始動時よりも大きくしているときに前記エンジンを始動させるエンジン始動要求があった場合には、前記エンジンの回転抵抗を前記エンジン始動時の大きさに戻してから前記エンジンを始動させる。このようにすれば、エンジンの回転抵抗が小さくされてからエンジン始動されるので、良好なエンジン始動性を確保することができ、例えばエンジン始動ショックを低減できる。
また、好適には、前記車両は、前記エンジンと前記自動変速機との間に介装された流体伝動装置を備えている。このようにすれば、前記エンジンと前記自動変速機との間の動力伝達を上記流体伝動装置によって遮断することが可能である。
また、好適には、前記車両は、差動用電動機と、その差動用電動機が制御されることにより差動状態が制御され前記エンジンと前記自動変速機との間に介装された差動機構とを備えている。このようにすれば、前記差動用電動機の制御により前記エンジンと前記自動変速機との間の動力伝達を遮断することが可能である。
また、好適には、(a)前記車両は、前記駆動輪に連結された走行用電動機を備えており、(b)前記エンジンを停止して車両を走行させる場合には前記走行用電動機により前記駆動輪を駆動する。このようにすれば、前記エンジンを停止して前記走行用電動機で車両を走行させるモータ走行を行うことができ、車両の燃費を向上させるように、前記エンジンと前記走行用電動機とを走行用の駆動力源として適宜使い分けることが可能である。
以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明が適用された車両8が備える車両用駆動装置10の構成を説明する骨子図である。図1において、車両用駆動装置10は、FR(フロントエンジン・リヤドライブ)方式の車両に好適に採用されるものであり、内燃機関であるエンジン12と、そのエンジン12のクランク軸14に連結された流体伝動装置であるトルクコンバータ16と、そのトルクコンバータ16と駆動輪17との間に配設されてトルクコンバータ16に連結された自動変速機18と、トルクコンバータ16と自動変速機18との間に配設されて自動変速機18の入力軸20(変速機入力軸20)に連結された走行用電動機21とを備えている。このように構成された車両用駆動装置10においてエンジン12の動力は、エンジン12のクランク軸14から、トルクコンバータ16、自動変速機18、差動歯車装置35、および1対の駆動車軸等を順次介して1対の駆動輪17へ伝達される。なお、エンジン12のクランク軸14とトルクコンバータ16のポンプ翼車16pとの間にはフライホイールダンパー15が介装されており、そのフライホイールダンパー15によってエンジン12とトルクコンバータ16との間でトルクの脈動が吸収されてトルク伝達される。また、トルクコンバータ16、自動変速機18、および走行用電動機21等はそれらの共通の軸心に対して対称的に構成されており、図1においてはその軸心の下半分が省略して図示されている。
トルクコンバータ16は、エンジン12と自動変速機18との間に介装された流体伝動装置である。トルクコンバータ16は、エンジン12により回転駆動されることによってトルクコンバータ16内の作動油の流動による流体流を発生させるポンプ翼車16pと、自動変速機18の入力軸20に連結され、上記ポンプ翼車16pからの流体流を受けて回転させられるタービン翼車16tと、そのタービン翼車16tからポンプ翼車16pへの流体流中に配設され、ブレーキBsを介して非回転部材であるトランスミッションケース24に選択的に連結されるステータ翼車16sとを備えている。上記自動変速機18の入力軸20は、トルクコンバータ16の出力部材としても機能するものである。
このトルクコンバータ16においては、エンジン12からのトルクによりポンプ翼車16pが回転させられると、このポンプ翼車16pの回転が作動油を介してタービン翼車16tに伝達されて、タービン翼車16tが回転させられる。この状態すなわちポンプ翼車16pがタービン翼車16tを回転駆動する状態をトルクコンバータ16の正駆動状態という。これにより、エンジン12のトルクが自動変速機18の入力軸20に伝達される。また、上記の場合とは逆に、例えばコースト走行時(アクセルオフの惰性走行時)において駆動輪17からのトルクによりタービン翼車16tが回転させられると、このタービン翼車16tの回転が作動油を介してポンプ翼車16pに伝達されて、ポンプ翼車16pが回転させられる。この状態すなわちタービン翼車16tがポンプ翼車16pを回転駆動する状態をトルクコンバータ16の逆駆動状態という。これにより、駆動輪17からのトルクがエンジン12に伝達される。
ブレーキBsは、後述するブレーキB1、B2等と同様な油圧式摩擦係合装置であり、ステータ翼車16sとトランスミッションケース24との間に配設されてそれらを選択的に連結する。このブレーキBsは、完全係合させられることでステータ翼車16sをトランスミッションケース24に回転不能に固定する。また、ブレーキBsは、解放させられることでステータ翼車16sをトランスミッションケース24に対して自由回転状態にする。トルクコンバータ16では、その正駆動状態におけるコンバータ領域において上記ブレーキBsが完全係合させられてステータ翼車16sが固定されることによりトルク増幅作用が得られ、正駆動状態におけるカップリング領域において上記ブレーキBsが解放させられてステータ翼車16sが自由回転状態とされることにより効率低下が抑制されるようになっている。また、ブレーキBsは、その係合トルクが制御されることでトランスミッションケース24に対するスリップ率Rs[%]が連続的に変化させられる。なお、上記スリップ率Rsは、その値が小さいほどステータ翼車16sの回転を抑制することになる。そして、スリップ率Rsが零であるときには、ステータ翼車16sがトランスミッションケース24に回転不能に固定される。
図2は、トルクコンバータ16の逆駆動状態における、ブレーキBsのスリップ率Rsとトルクコンバータ16の容量係数(逆駆動時容量係数)C[N・m/rpm2]との関係を示す図である。図2に示すように、ブレーキBsのスリップ率Rsが小さいほどトルクコンバータ16の逆駆動時容量係数Cが小さくなる。これは、ステータ翼車16sの回転が抑制されることによって、トルクコンバータ16内の作動油の流れが阻害されることによる。
図3は、トルクコンバータ16の逆駆動状態における、速度比Ne/Ntとトルク比(逆駆動時トルク比)tとの関係を示す図である。図4は、トルクコンバータ16の逆駆動状態における、速度比Ne/Ntと逆駆動容量係数Cとの関係を示す図である。上記速度比Ne/Ntは、エンジン回転速度センサ80(図9参照)により検出されるエンジン回転速度(クランク軸14の回転速度)Neとタービン回転速度センサ92により検出されるタービン回転速度(タービン翼車16tの回転速度)Ntとの比である。また、上記トルク比tは、タービン翼車16tのトルクTtとポンプ翼車16pのトルクTpとの比である。図3および図4において、破線で示すのはブレーキBsが解放させられたときの値であり、また、実線で示すのはブレーキBsが完全係合されたときの値である。これらの図に示すように、ブレーキBsの係合トルクが制御されてスリップ率Rsが小さくされるほど逆駆動時トルク比tが1.0に近づき、また、逆駆動時容量係数Cが低下する。そして、ブレーキBsが完全係合されることで逆駆動時トルク比tが1となり、また、逆駆動時容量係数Cが速度比Ne/Ntに応じた最小値となる。
このように、逆駆動時容量係数Cが低下させられた状態においては、その逆駆動時容量係数Cが比較的に大きい場合と比べて、タービン翼車16tとポンプ翼車16pとが相対回転し易い状態すなわち滑り易い状態とされて、車両8の駆動輪17からのトルク(逆駆動トルク)がエンジン12に伝達され難くなる。そのため、例えば、車両8のコースト走行時において、駆動輪17からのトルクがトルクコンバータ16を介してエンジン12に加わっても、駆動輪17からトルクコンバータ16を介してクランク軸14に作用する引摺りトルクTdが低減され、その分走行用電動機21の回生量を増やすことができる。また、逆駆動時容量係数Cが低下させられた状態においては、エンジン12において発生したショック、例えばエンジン停止時のショックが駆動輪17へ伝達され難くなる。
図1に戻り、前記トルクコンバータ16は、ポンプ翼車16pとタービン翼車16tとの間に設けられたロックアップクラッチL/Cを備えている。このロックアップクラッチL/Cは、完全係合状態、スリップ状態、および解放状態のいずれか1の状態に制御される。ロックアップクラッチL/Cが解放状態とされた場合には、前述したようにクランク軸14と自動変速機18の入力軸20との間のトルク伝達がトルクコンバータ16内の作動油を介して行われる。そして、ロックアップクラッチL/Cが完全係合状態とされた場合には、エンジン12のクランク軸14と自動変速機18の入力軸20とが相互に一体的に連結されて、それらクランク軸14と入力軸20との間のトルク伝達がトルクコンバータ16内の作動油を介さずに直接的に行われる。
走行用電動機21は、駆動トルクを発生させる電動モータとしての機能と回生トルクを発生させる発電機としての機能とが選択的に得られるように構成された回転機であって、例えば交流同期型のモータジェネレータにより構成される。この走行用電動機21は、その駆動によって自動変速機18の入力軸20に正負両回転方向の駆動トルクを付与することができる。また、走行用電動機21は、その発電(回生)によって上記入力軸20に負回転方向の負荷トルクすなわち制動トルクを付与すると共に、走行用電動機21とインバータ36を介して電力授受可能に連結された電動機用電源である蓄電装置(バッテリ)37を充電することができる。なお、走行用電動機21の正回転方向とはエンジン駆動中のクランク軸14の回転方向であり、負回転方向はその逆である。
ここで、車両用駆動装置10においては、車両8のコースト走行時には、エンジン12への燃料供給が遮断される所謂フューエルカットが実施される。これにより、エンジン12の燃料消費が低減されて車両8の燃費が向上される。なお、本実施例で例えば、車両8の燃費とは単位燃料消費量当たりの走行距離等であり、燃費の向上とはその単位燃料消費量当たりの走行距離が長くなることであり、或いは、車両8全体としての燃料消費率(=燃料消費量/駆動輪出力)が小さくなることである。逆に、燃費の低下とはその単位燃料消費量当たりの走行距離が短くなることであり、或いは、車両8全体としての燃料消費率が大きくなることである。
自動変速機18は、エンジン12と駆動輪17との間の動力伝達経路の一部を構成しており、トルクコンバータ16および走行用電動機21の出力を変速して出力軸22から出力する装置である。この自動変速機18は、非回転部材としてのトランスミッションケース24内に収容された第1変速部26および第2変速部28を備えている。上記第1変速部26は、ダブルピニオン型の第1遊星歯車装置30を主体として構成される。そして、上記第2変速部28は、シングルピニオン型の第2遊星歯車装置32及びダブルピニオン型の第3遊星歯車装置34を主体として構成される。
第1変速部26では、第1遊星歯車装置30のサンギヤS1がトランスミッションケース24に連結されて回転不能に固定される。また、第1遊星歯車装置30のキャリヤCA1が自動変速機18の入力軸20に連結されると共に、第2遊星歯車装置32のサンギヤS2にクラッチC4を介して連結される。また、第1遊星歯車装置30のリングギヤR1が第3遊星歯車装置34のサンギヤS3にクラッチC1を介して連結されると共に、第2遊星歯車装置32のサンギヤS2にクラッチC3を介して連結される。
そして、第2変速部28では、第2遊星歯車装置32のサンギヤS2がトランスミッションケース24にブレーキB1を介して連結されて回転不能に固定される。また、第2遊星歯車装置32および第3遊星歯車装置34のキャリヤCA2がトランスミッションケース24にブレーキB2を介して連結されて回転不能に固定されると共に、自動変速機18の入力軸20にクラッチC2を介して連結される。また、第2遊星歯車装置32および第3遊星歯車装置34のリングギヤR2が出力軸22に連結されて回転不能に固定される。
なお、上記クラッチC1〜C4およびブレーキB1、B2は、油圧シリンダと、その油圧シリンダに供給される油圧に応じて摩擦係合される湿式の多板クラッチあるいはブレーキとを、備える油圧式摩擦係合装置である。
この自動変速機18においては、各油圧式摩擦係合装置(クラッチC1〜C4、ブレーキB1、B2)が図5に示す所定の作動表に従ってそれぞれ係合または解放されることにより、変速比γ18(=変速機入力軸回転速度NATIN/変速機出力軸回転速度NATOUT)がそれぞれ異なる前進8段および後進2段の変速段が成立するようになっている。図5において、「○」は係合状態を、空欄は解放状態をそれぞれ示している。上記変速機入力軸回転速度NATINは変速機入力軸20の回転速度であり、図1から判るようにタービン回転速度Ntと同じである。上記変速機出力軸回転速度NATOUTは出力軸22の回転速度であり、車両用駆動装置10の出力軸回転速度NOUTと呼んでもよい。
また、上記自動変速機18の自動変速制御は、図6に示すように車速軸と要求出力トルク軸との二次元座標内において設定された複数本の変速線から構成される予め記憶された変速線図に従って実行される。具体的には、図6に示す変速線図から、車速V[km/h]および要求出力トルクTOUT[N・m]に基づいて、自動変速機18の変速すべき変速段が決定され、その決定されたギヤ段が成立するように前記図5に示す作動表に従って各油圧式摩擦係合装置(クラッチC1〜C4、ブレーキB1、B2)が作動させられる。なお、図6の変速線図の縦軸を構成する要求出力トルクTOUTは、例えば、アクセル開度センサ88(図9参照)により検出される運転者によるアクセルペダル90の操作量すなわちアクセル開度Accで表されるので、図6の変速線図の縦軸を要求出力トルクTOUTからアクセル開度Accに置き換えても差し支えない。
以上のように構成された車両用駆動装置10は、車両8の走行状態に応じて、エンジン12の動力により車両8を走行させるエンジン走行とエンジン12が停止され走行用電動機21の動力により車両8を走行させるモータ走行(EV走行ともいう)とが切り換えられて作動させられるようになっている。上記エンジン走行とモータ走行との切り換えは、車両8の走行状態(車両状態)が前記図6において1点鎖線で区画されて示されたエンジン走行領域およびモータ走行領域のどちらに属するかに基づいて行われる。
車両8の走行状態が図6においてエンジン走行領域に属する場合には、車両8の走行モードは前記エンジン走行に切り換えられる。すなわち、エンジン12から出力されたトルクがクランク軸14を介してトルクコンバータ16に入力され、そのトルクコンバータ16にて増幅されて自動変速機18の入力軸20に入力される。そして、上記入力軸20に入力されたトルクが自動変速機18において変速されて出力軸22から出力される。これにより、エンジン12からのトルクが車両8の駆動輪17に伝達される。また、車両用駆動装置10では、エンジン12から上記入力軸20に伝達された出力の一部が用いられて走行用電動機21が駆動させられる場合には、その走行用電動機21が発電機として機能することで蓄電装置37が充電されるようになっている。一方で、前記エンジン走行では、基本的にはエンジン12の動力により車両8を走行させるが、例えばアクセルペダル90が大きく踏み込まれた場合など大きな駆動力が必要とされる場合には、適宜、走行用電動機21が電動モータとして機能させられてアシストトルクを出力する。従って、前記エンジン走行では、エンジン12のみを走行用の駆動力源とする場合と、エンジン12及び走行用電動機21の両方を走行用の駆動力源とする場合とがある。
また、車両8の走行状態が図6においてモータ走行領域に属する場合には、車両8の走行モードは前記モータ走行に切り換えられる。すなわち、エンジン12が停止させられると共に、走行用電動機21は蓄電装置37から走行用電動機21に電力が供給されることで電動モータとして機能させられ、その走行用電動機21から出力された車両走行用のトルクが自動変速機18の入力軸20に入力される。そして、上記入力軸20に入力されたトルクが自動変速機18において変速されて出力軸22から出力される。これにより、走行用電動機21からのトルクが車両8の駆動輪17に伝達される。
また、車両用駆動装置10では、車両8の減速走行中に駆動輪17からのトルクが用いられて走行用電動機21が回生させられることにより、その走行用電動機21が発電機として機能して蓄電装置37が充電されるようになっている。
なお、車両用駆動装置10では、たとえば、車両8の走行状態がモータ走行領域に属していても蓄電装置37の充電状態SOC(state of charge)すなわち充電残量SOCが所定値以下である場合にはエンジン走行が行われる。また、車両8の急発進時や急加速時などにはエンジン12および走行用電動機21の両方の出力が用いられて車両8が走行させられる等の制御が適宜行われる。
図7は、エンジン12の構成を説明するための概略構成図である。エンジン12は、一般的に知られたポート噴射型の自動車用ガソリンエンジンであって、単気筒エンジンまたは2以上の多気筒エンジンであってもよいが本実施例では例えば直列4気筒エンジンである。そして、エンジン12は、クランク軸14が2回転する間に、吸気工程、圧縮工程、膨張工程、排気工程から構成された1サイクルを完了する4サイクルエンジンである。エンジン12は、シリンダヘッドとピストン50との間に設けられた燃焼室52と、燃焼室52の吸気ポートに接続された吸気管54と、燃焼室52の排気ポートに接続された排気管56と、シリンダヘッドに設けられ燃焼室52に吸入される吸気に燃料を噴射供給する燃料噴射装置58と、燃料噴射装置58により噴射供給された燃料と吸入された空気とから構成される燃焼室52内の混合気に点火する点火装置60と、燃焼室52の吸気ポートを開放または閉塞させる吸気弁62と、その吸気弁62をクランク軸14の回転に同期して往復運動させることにより開閉作動させる吸気弁駆動装置64と、燃焼室52の排気ポートを開放または閉塞させる排気弁66と、その排気弁66をクランク軸14の回転に同期して往復運動させることにより開閉作動させる排気弁駆動装置68と、エンジン12のクランク角度(エンジンクランク角度)AGCRを検出するクランク角度センサ94とを備えている。このエンジン12は、エンジン始動の際、走行用電動機21によってエンジン回転速度Neが引き上げられて、すなわち走行用電動機21によってクランキングされて始動される。その走行用電動機21によるエンジン12のクランキングの際には、ロックアップクラッチL/Cは解放状態にされ、走行用電動機21の出力トルクが充分にクランク軸14に伝達されるように、トルクコンバータ16の逆駆動時容量係数CがブレーキBsによってエンジン始動に適した大きさに制御される。このように、エンジン始動の際には走行用電動機21はトルクコンバータ16を介してエンジン12に動力伝達可能に連結されるので、エンジン始動ショックがトルクコンバータ16で吸収され駆動輪17にまで伝達され難くなる。
吸気管54内には、その上流部分に電動スロットル弁70が設けられており、その電動スロットル弁70は電動のスロットルアクチュエータ72により開閉作動させられる。その電動スロットル弁70の開度θTH(以下、「スロットル開度θTH」という)は、基本的には、アクセルペダル90の操作量であるアクセル開度Accが増加するほど増加するように制御され、スロットル開度θTHの増加に伴いエンジン10に吸入される吸入空気量Qも増加する。上記吸入空気量Q(単位は例えば「g/sec」または「g/rev」)は、エンジン10が単位時間当たりに吸入する空気の重量、または、エンジン10が1回転当たりに吸入する空気の重量である。電動スロットル弁70は、それの開閉作動により吸入空気量Qを調節することができる吸入空気量調節弁であり、スロットル開度θTHが零すなわち全閉状態とされることで、吸気管54内での全気筒に対する空気の流れを略遮断することができる。
このエンジン12では、吸気管54から燃焼室52に吸入される吸入空気に燃料噴射装置58から燃料が噴射供給されて混合気が形成され、燃焼室52内でその混合気が点火装置60により点火されて燃焼する。これにより、エンジン12は駆動され、燃焼後の上記混合気は排気として排気管56内へと送り出される。
吸気弁駆動装置64は、基本的には吸気弁62をクランク軸14の回転に同期して開閉作動させるが、吸気弁62の開閉時期およびリフト量等を適宜変更する機能も備えており、その変更される吸気弁62の開閉時期およびリフト量等をセンサで検出して電子制御装置40に逐次出力する。すなわち、吸気弁駆動装置64は吸気弁62の開閉時期を変更する吸気弁開閉時期変更装置としても機能する。吸気弁駆動装置64の作動原理としては種々のものが一般的に知られているが、例えば、吸気弁駆動装置64は、クランク軸14の回転に連動するカム機構であって、互いに異なる形状の複数のカムの何れかを油圧制御または電動制御により選択的に用いて吸気弁62を開閉作動させる機構であってもよく、或いは、クランク軸14の回転に連動するカム機構とそのカム機構のカムの動作を油圧制御または電動制御で修正する機構とを併せて活用し吸気弁62を開閉作動させるものであってもよい。要するに、吸気弁駆動装置64は例えば上記カム機構を主体として構成されており、吸気弁62の開時期と閉時期との両方を進角させ又は遅角させる吸気弁開閉時期変更装置としての機能を有する。
排気弁駆動装置68も吸気弁駆動装置64と同様であり、排気弁駆動装置68は、基本的には排気弁66をクランク軸14の回転に同期して開閉作動させるが、排気弁66の開閉時期およびリフト量等を適宜変更する機能も備えており、その変更される排気弁66の開閉時期およびリフト量等をセンサで検出して電子制御装置40に逐次出力する。すなわち、排気弁駆動装置68は排気弁66の開閉時期を変更する排気弁開閉時期変更装置としても機能する。排気弁駆動装置68の作動原理は吸気弁駆動装置64と同じである。要するに、排気弁駆動装置68は例えば前記カム機構を主体として構成されており、排気弁66の開時期と閉時期との両方を進角させ又は遅角させる排気弁開閉時期変更装置としての機能を有する。
また、エンジン12のクランク軸14は、エンジン停止される際には、走行用電動機21及びブレーキBsが制御されることによって、エンジン再始動時のエンジン始動ショックを小さくできるなど再始動に適した所定のクランク角度停止範囲(始動最適クランク角度範囲)AGST内で回転停止させられる。従って、エンジン12が停止した時のクランク角度AGCRがそのまま変わらずエンジン12の再始動時まで保持されれば、エンジン始動ショックを低減してスムーズにエンジン12を再始動することができる。上記クランク角度停止範囲AGSTは、エンジン形式毎に実験的に予め定められるものであり、例えば本実施例のエンジン12に関しては、エンジン12が有する複数の気筒の何れか1のピストン50の上死点に対応するクランク角度AGCRの手前40度程度から60度程度までの範囲に予め定められている。
図8は、エンジン停止中において、エンジン12の燃焼室52内の空気圧変化により生じるエンジン12の回転抵抗(エンジン回転抵抗)と吸気弁62及び排気弁66の開閉時期との関係を説明するための図である。図8において矢印AR01は吸気弁62が開いているクランク角度AGCRの範囲すなわち吸気弁62の開放期間を示しており、矢印AR02は排気弁66が開いているクランク角度AGCRの範囲すなわち排気弁66の開放期間を示している。
図8において、ピストン50が下死点から上死点へ向かう行程では、エンジン12の燃焼室52内の空気は、吸気弁62が閉じてからピストン50が上死点に至るまでの間で圧縮され、その空気圧縮により前記エンジン回転抵抗が発生する。従って、吸気弁62が閉じる閉時期が、例えば破線L01から遅角方向へずらされて破線L02が示すクランク角度AGCRになったとすれば、吸気弁62の閉時期から上死点までのピストン50の行程に対応するエンジンシリンダ53の容積である気筒内圧縮容積が小さくなるので、例えば上死点での燃焼室52内の空気圧が低くなり、前記エンジン回転抵抗は小さくなる。すなわち、吸気弁62の閉時期が遅角方向へずらされるほど上記エンジン回転抵抗は小さくなる。なお、上記気筒内圧縮容積は、ピストン50のストローク方向に投影したピストン50の面積(単位は例えばmm2)と、吸気弁62の閉時期から上死点までのピストン50の移動距離(単位は例えばmm)との積で算出される。
また、ピストン50が上死点から下死点へ向かう行程では、エンジン12の燃焼室52内の空気は、ピストン50が上死点から排気弁66が開くまで膨張させられ、排気弁66が開くことにより大気圧になる。つまり、その排気弁66が開くまでの空気膨張による負圧によって前記エンジン回転抵抗が発生する。従って、排気弁66が開く開時期が、例えば二点鎖線L03から進角方向へずらされて二点鎖線L04が示すクランク角度AGCRになったとすれば、上死点から排気弁66の開時期までのピストン50の行程に対応するエンジンシリンダ53の容積である気筒内膨張容積が小さくなるので、例えば排気弁66が開く直前の燃焼室52内の空気圧が高くなり、前記エンジン回転抵抗は小さくなる。すなわち、排気弁66の開時期が進角方向へずらされるほど上記エンジン回転抵抗は小さくなる。なお、上記気筒内膨張容積は、ピストン50のストローク方向に投影したピストン50の面積(単位は例えばmm2)と、上死点から排気弁66の開時期までのピストン50の移動距離(単位は例えばmm)との積で算出される。
図9は、電子制御装置40に備えられた制御機能の要部を説明するための機能ブロック線図である。その電子制御装置40は、本発明のエンジン始動制御装置に対応し、車両用駆動装置10の制御装置としての機能を有するものであって、CPU、RAM、ROM、入出力インターフェース等を備えた所謂マイクロコンピュータを含んで構成されており、CPUがRAMの一時記憶機能を利用しつつROMに予め記憶されたプログラムに従って信号処理を行うことにより、エンジン12の出力制御、自動変速機18の変速制御、および走行用電動機21の出力制御などを実行する。図9に示すように、電子制御装置40は、エンジン始動停止制御部としてのエンジン始動停止制御手段118と、低容量化制御部としての低容量化制御手段120と、変速制御部としての変速制御手段122と、エンジン自動停止中判断部としてのエンジン自動停止中判断手段124と、変速中判断部としての変速中判断手段126と、クランク角度安定判断部としてのクランク角度安定判断手段128と、エンジン始動時判断部としてのエンジン始動時判断手段130と、エンジン回転抵抗制御部としてのエンジン回転抵抗制御手段132とを備えている。
エンジン始動停止制御手段118は、予め定められたエンジン停止条件が成立した場合には、運転者の操作によらず自動的にエンジン12を停止する。そして、予め定められたエンジン始動条件が成立した場合には、エンジン12を始動させるエンジン始動要求がなされ、エンジン始動停止制御手段118は、運転者の操作によらず自動的にエンジン12を始動する。具体的に、エンジン始動停止制御手段118は、自動的にエンジン12を停止する場合には、走行用電動機21及びブレーキBsを制御することによって、エンジン12の自動的な停止時におけるエンジンクランク角度AGCRが前記クランク角度停止範囲AGST内に入るようにエンジンクランク角度AGCRを制御してエンジン12を停止する停止時クランク角度制御を実行する。また、エンジン始動停止制御手段118は、エンジン始動の際には、トルクコンバータ16の逆駆動時容量係数CをブレーキBsによってエンジン始動に適した大きさに制御すると共に、走行用電動機21によってエンジン回転速度Neを引き上げてエンジン12を始動する。車両8のハイブリッド走行を例にすれば、前記エンジン停止条件が成立した場合とは図6において車両状態がエンジン走行領域からモータ走行領域へ変化した場合であり、前記エンジン始動条件が成立した場合とは図6において車両状態がモータ走行領域からエンジン走行領域へ変化した場合である。また、車両走行中に一時的に停車したとき等に行われるアイドリングストップ制御を例にすれば、前記エンジン停止条件が成立した場合とは、例えばイグニッションがオン、車速センサ82(図1参照)により検出される車速Vが零、ブレーキペダル84が踏込中(操作中)、且つアクセル開度Accが零である等のアイドリングストップ実行条件が成立した場合であり、前記エンジン始動条件が成立した場合とは上記アイドリングストップ実行条件が不成立になった場合、例えば踏み込まれていたブレーキペダル84が解放された場合等である。なお、上記ブレーキペダル84は、駆動輪17にブレーキトルク(制動力)を付与する制動装置として良く知られたフットブレーキ装置(ホイールブレーキ装置)を作動させるための操作装置であって、ブレーキペダル84が踏み込まれることにより駆動輪17に上記制動力が付与され、そのブレーキペダル84の踏込みの有無はフットブレーキスイッチ86によって検出される。
低容量化制御手段120は、車両走行中および一時的な停車中においてエンジン12が停止させられている間、例えばEV走行中や停車時のアイドリングストップ中に、ブレーキBsを完全に係合させてステータ翼車16sを回転不能に固定することにより、トルクコンバータ16の逆駆動時容量係数Cを、ステータ翼車16sが非回転部材としてのトランスミッションケース24に対して自由回転状態であるときの値よりも低下させる。
変速制御手段122は、図6に示すような予め設定されたアップシフト線(実線)及びダウンシフト線(破線)を有する関係(変速線図)から実際の車速V及びアクセル開度Acc等に対応する自動変速機18の要求出力トルクTOUTで示される車両状態に基づいて、自動変速機18を変速すべき旨の変速判断をし、すなわち自動変速機18の変速すべき変速段を判断し、その判断した変速段が得られるように自動変速機18の自動変速制御を実行する。例えば、変速制御手段122は、図6において上記車両状態が上記アップシフト線を低車速側の領域から高車速側の領域へと横切った場合には、自動変速機18をアップシフトすべき旨の変速判断を行い、その横切られたアップシフト線に対応した自動変速機18のアップシフトを実行する。一方で、変速制御手段122は、図6において上記車両状態が上記ダウンシフト線を高車速側の領域から低車速側の領域へと横切った場合には、その横切られたダウンシフト線に対応した自動変速機18のダウンシフトを実行する。なお、上記変速判断は、その変速判断がなされれば自動変速機18に対して変速が要求されるので、変速要求と呼んでも差し支えない。
エンジン自動停止中判断手段124は、エンジン12が自動的に停止させられた自動停止中であるか否かを判断する。言い換えれば、前記エンジン停止条件が成立してエンジン12がエンジン始動停止制御手段118によって自動的に停止させられその停止状態が継続しているか否かを判断する。例えば、モータ走行中(EV走行中)や、アイドリングストップ制御におけるエンジン停止中は、エンジン12の自動停止中である。一方で、運転者がイグニッションキーの操作でエンジン12を停止させた場合にはエンジン12の自動停止中ではない。
変速中判断手段126は、自動変速機18が変速中であるか否かを判断する。具体的に、その自動変速機18の変速中とは、自動変速機18の前記変速判断がなされた時から、自動変速機18の変速進行に伴う変速機入力軸20の回転速度変化が終了する時すなわちイナーシャ相が終了する時までである。従って詳細には、変速中判断手段126は、自動変速機18の変速が開始されたか否か、すなわち、自動変速機18の前記変速判断がなされたか否かを判断する。そして、自動変速機18の変速が終了したか否か、すなわち、上記イナーシャ相が終了したか否かを判断する。変速中判断手段126が自動変速機18が変速中であるか否かを判断するのは、自動変速機18の変速中にはイナーシャ相にてタービン回転速度Ntが大きく変化し、そのタービン回転速度Ntの変化に引き摺られてエンジン12のクランク角度AGCRが非変速中よりも変化し易いからである。エンジン停止中は低容量化制御手段120によりトルクコンバータ16の逆駆動時容量係数Cが低下させられるが完全に零になるわけではないので、タービン翼車16tの回転に引き摺られてクランク角度AGCRが変化する可能性がある。
クランク角度安定判断手段128は、自動停止中のエンジン12のクランク角度AGCRが自動変速機18の変速終了後において予め定められた安定状態(クランク角安定状態)になったか否かを判断する。上記クランク角安定状態とは、エンジンクランク角度AGCRが変化しなくなった状態または略変化しなくなった状態であり、例えば、クランク角度センサ94によって逐次検出されるエンジンクランク角度AGCRの所定の経過時間内における変化量が零となった場合または略零とみなせる所定変化量以下となった場合にクランク角度AGCRが上記クランク角安定状態になったと判断される。クランク角度安定判断手段128は、このようにクランク角度AGCRが上記クランク角安定状態になったか否かをクランク角度AGCRの変化量に基づいて判断してもよいが、より簡便に判断するため、本実施例では経過時間によってそれを判断する。具体的には、クランク角度安定判断手段128は、自動変速機18の変速終了時から所定の変速後猶予時間TIME01が経過したか否かを判断する。すなわち、上記変速終了時から変速後猶予時間TIME01が経過した場合にはエンジン12のクランク角度AGCRが安定した、すなわちクランク角度AGCRが前記クランク角安定状態になったと判断する。その変速後猶予時間TIME01は、自動変速機18の変速のイナーシャ相で回転速度変化する変速機入力軸20に引き摺られて変化させられたクランク角度AGCRが前記変速終了時からその変速後猶予時間TIME01が経過するまでの間に上記クランク角安定状態になるように、予め実験的に求められ設定されている。
エンジン始動時判断手段130は、停止中のエンジン12を始動させるエンジン始動要求があったか否かを判断する。そのエンジン始動要求は、例えば前記エンジン始動条件が成立した場合に行われる。また、運転者の操作に基づいて上記エンジン始動要求がなされてもよい。エンジン始動要求がなされるとその後エンジン12は始動される。
エンジン回転抵抗制御手段132は、エンジン12の自動停止中であって且つ自動変速機18の変速中において、エンジン12の燃焼室52内の空気圧変化により生じるエンジン12の回転抵抗(以下、「エンジン回転抵抗」という)をエンジン始動時よりも大きくするエンジン回転抵抗制御を実行する。エンジン回転抵抗制御手段132は、そのエンジン回転抵抗制御では、クランク軸14の正回転方向及び負回転方向の両方のエンジン回転抵抗を大きくしても差し支えないが、自動変速機18の変速がダウンシフトであれば少なくともクランク軸14の正回転方向のエンジン回転抵抗を大きくし、自動変速機18の変速がアップシフトであれば少なくともクランク軸14の負回転方向のエンジン回転抵抗を大きくする。上記エンジン12の自動停止中か否かはエンジン自動停止中判断手段124の判断に基づくものであり、上記自動変速機18の変速中か否かは変速中判断手段126の判断に基づくものである。このエンジン回転抵抗制御を具体的に説明するためのタイムチャートが図10に表されている。
図10は、EV走行中に自動変速機18の第3速(3rd)から第2速(2nd)へのダウンシフトが行われた場合を例として、前記エンジン回転抵抗制御を説明するためのタイムチャートである。図10では、実線は前記エンジン回転抵抗制御が実行されたときのタイムチャートを示しており、二点鎖線LT01,LT02,LT03,LT04,LT05は前記エンジン回転抵抗制御が実行されないとした場合のタイムチャートを示している。図10の吸気タイミング及び排気タイミングのタイムチャートでは、その縦軸の単位は「度」であって縦軸の0度は基準角度であり例えば上死点に相当する角度である。
図10中ではt1時点でもそれ以後でも、車両8はEV走行中である。t2時点では、自動変速機18を第3速から第2速へダウンシフトすべき旨の変速判断(変速要求)が為されている。すなわち、t2時点で、車両状態が第3速から第2速へのダウンシフト線(図6参照)を横切ったということである。従って、t2時点から自動変速機18の上記ダウンシフトが開始されている。具体的には、t2時点から、解放側係合要素であるクラッチC3を解放作動させるようにそのクラッチC3へ供給される解放油圧が減少され始めると共に、係合側係合要素であるブレーキB1を係合作動させるようにそのブレーキB1へ供給される係合油圧が上昇され始める。
そして、t3時点は自動変速機18の変速のイナーシャ相開始時であり、t4時点はその変速のイナーシャ相終了時である。従って、タービン回転速度Ntは、t3時点〜t4時点の間で自動変速機18の変速進行に伴って上昇しており、t4時点以降では一定になっている。t5時点は、変速終了時であるt4時点から前記変速後猶予時間TIME01が経過した時を示している。なお、上記タービン回転速度Ntは、図1から判るように本実施例では走行用電動機21の回転速度Nmg(以下、「電動機回転速度Nmg」と表す)と同じである。
図10ではt1時点で既にEV走行中であるので、エンジン回転抵抗制御手段132は、変速開始時であるt2時点から前記エンジン回転抵抗制御を開始する。そのエンジン回転抵抗制御では、エンジン12のポンピングによる前記エンジン回転抵抗が大きくなるように、吸気弁62と排気弁66との何れか一方又は両方の開閉時期を変更する。例えば、エンジン回転抵抗制御手段132は、吸気弁駆動装置64により吸気弁62の開閉時期をエンジン始動時と比較して進角方向へずらすことで、或いは、排気弁駆動装置68により排気弁66の開閉時期をエンジン始動時と比較して遅角方向へずらすことで、上記エンジン回転抵抗を大きくすることができる。本実施例における上記エンジン回転抵抗制御では、吸気弁62と排気弁66との両方の開閉時期(開時期及び閉時期)が変更される。すなわち、エンジン回転抵抗制御手段132は、図10のt2時点から、吸気弁駆動装置64により吸気弁62の開閉時期をエンジン始動時と比較して進角方向へずらすと共に、排気弁駆動装置68により排気弁66の開閉時期をエンジン始動時と比較して遅角方向へずらす。従って、図10では、t2時点から、吸気弁62の開閉時期すなわち吸気タイミングがt2時点前と比較して進角方向へずらされており、排気弁66の開閉時期すなわち排気タイミングがt2時点前と比較して遅角方向へずらされている。これらの吸気タイミング及び排気タイミングの変更により、クランク軸14の回転に伴うエンジン12でのポンピングが必要な気筒内空気容積CPCLすなわち前記気筒内圧縮容積が、t2時点から増加している。言い換えれば、圧縮工程の気筒においてエンジン12(クランク軸14)の回転に伴い燃焼室52内で圧縮される空気量(単位は例えばg)が、t2時点から増加している。そして、上記ポンピングが必要な気筒内空気容積CPCLが増加するほど、圧縮工程にある気筒の上死点を乗り越えるのに要するトルクが大きくなり、前記エンジン回転抵抗が大きくなる。
また、エンジン回転抵抗制御手段132は、前記エンジン回転抵抗制御では、前記変速判断がなされた時から、変速機入力軸回転速度NATIN(=タービン回転速度Nt)が自動変速機18の変速進行に伴って変化し始めるまでの間、具体的にはt2時点からt3時点までの間で、前記エンジン回転抵抗をエンジン始動時よりも大きくする方向に変化させることを完了する。要するに、自動変速機18の変速における変速比変化が始まるまでに、前記エンジン回転抵抗をエンジン始動時よりも大きくする方向に変化させることを完了する。従って、図10に示すように、t2時点からt3時点までの間で、吸気弁62の開閉時期(吸気タイミング)が時間経過に従って進角方向へ変化させられていると共に、排気弁66の開閉時期(排気タイミング)が時間経過に従って遅角方向へ変化させられている。そして、その吸気タイミング及び排気タイミングの時間経過に伴う変化はt3時点までに終了して、t3時点以降では、前記エンジン回転抵抗制御の終了まで、すなわちt5時点まで、前記吸気タイミング及び前記排気タイミングは一定に保たれている。そのため、エンジン回転抵抗制御手段132は、前記エンジン回転抵抗制御では、自動変速機18の変速における変速比変化中(t3〜t4時点)には前記エンジン回転抵抗をエンジン始動時よりも大きくしていることになる。
また、エンジン回転抵抗制御手段132は、前記エンジン回転抵抗制御では、運転者からの要求(運転者要求)と車両状態との少なくとも一方に基づいて、エンジン停止中における前記エンジン回転抵抗を設定する。具体的には、前記運転者要求と車両状態との少なくとも一方に基づいて吸気タイミング進角幅AINHと排気タイミング遅角幅AEXHとを決定し、その決定した吸気タイミング進角幅AINHだけ前記吸気タイミングをエンジン始動時よりも進角方向にずらすと共に、その決定した排気タイミング遅角幅AEXHだけ前記排気タイミングをエンジン始動時よりも遅角方向にずらす。従って、図10に示すように、前記エンジン回転抵抗制御では、エンジン始動時と比較してすなわち前記エンジン回転抵抗制御の開始前であるt2時点前と比較して、前記吸気タイミングが吸気タイミング進角幅AINHだけ進角方向にずらされると共に前記排気タイミングが排気タイミング遅角幅AEXHだけ遅角方向にずらされている。ここで、前記運転者要求の例としては車室内の空調設定やアクセル開度Accなどが挙げられ、前記車両状態の例としては蓄電装置37の充電残量SOCや車速Vやエンジン停止時のクランク角度AGCRなどが挙げられる。例えば、図11、図12に示すような予め定められた関係から、前記エンジン回転抵抗制御の開始前である前記吸気タイミング進角幅AINHおよび前記排気タイミング遅角幅AEXHの決定時におけるアクセル開度Accが大きいほど或いは上記充電残量SOCが低いほど、エンジン始動が行われ易い状況にあると言えるので、前記吸気タイミング進角幅AINHおよび前記排気タイミング遅角幅AEXHはそれぞれ小さく設定される。なお、決定された吸気タイミング進角幅AINHと排気タイミング遅角幅AEXHとはその絶対値が互いに同じであってもよいし異なっていてもよい。
また、エンジン回転抵抗制御手段132は、自動停止中のエンジン12のクランク角度AGCRが自動変速機18の変速終了後において前記クランク角安定状態になったとクランク角度安定判断手段128により判断された場合に、前記エンジン回転抵抗制御を終了する。すなわち、自動変速機18の変速終了時から所定の変速後猶予時間TIME01が経過した後に上記エンジン回転抵抗制御を終了する。従って、図10に示すように、上記変速終了時であるt4時点から上記変速後猶予時間TIME01が経過したt5時点の後に、前記エンジン回転抵抗制御が終了させられ、前記吸気タイミング及び前記排気タイミングが、そのt5時点後に、t2時点の前の状態すなわちエンジン始動時の状態に戻されている。図10に示すように、変速終了後であるt4時点〜t5時点の間では、エンジン12の何れかの気筒内で圧縮されていた空気がイナーシャ相でのタービン回転速度Nt上昇終了に伴い膨張するので、エンジン12のクランク軸14がt4時点前とは逆方向に回転し、クランク角度AGCRがt4時点からt5時点に向けて徐々に戻っている。そして、上記変速後猶予時間TIME01が経過したt5時点以後ではエンジン回転速度Neが零になり、上記クランク角度AGCRが変化しなくなっており、すなわち前記クランク角安定状態になっている。
このようにエンジン回転抵抗制御手段132が前記エンジン回転抵抗制御をEV走行時の自動変速機18の変速中に実行することで、図10のエンジン回転速度Neのタイムチャートに示すように、上記変速中におけるエンジン回転速度Neの変化幅は、前記エンジン回転抵抗制御が実行されない場合すなわち前記吸気タイミングおよび前記排気タイミングが変化させられない場合(二点鎖線LT04を参照)と比較して、小さく抑えられている。その結果として、変速終了後であるt5時点におけるエンジン12のクランク角度AGCRのt2時点前に対する変化幅は、前記エンジン回転抵抗制御が実行されない場合(二点鎖線LT05を参照)と比較して小さくなっている。すなわち、前記エンジン回転抵抗制御はエンジン停止時のクランク角度AGCRを変化させずに保持するように作用している。
図9に戻り、エンジン回転抵抗制御手段132は、前記エンジン回転抵抗制御において、前述したように吸気弁駆動装置64により前記吸気タイミングを進角方向へずらすと共に排気弁駆動装置68により前記排気タイミングを遅角方向へずらすが、他の方法により前記エンジン回転抵抗を大きくしてもよい。例えば、エンジン回転抵抗制御手段132は、前記エンジン回転抵抗制御において、電動スロットル弁70を前記エンジン始動時よりも閉じることで前記エンジン回転抵抗を大きくしてもよい。電動スロットル弁70が閉じられるほど、すなわち、スロットル開度θTHが小さくされるほど、エンジン12の吸気抵抗が大きくなり上記エンジン回転抵抗が大きくなるからである。従って、エンジン回転抵抗制御手段132は、電動スロットル弁70で前記エンジン回転抵抗を大きくするのであれば、例えば電動スロットル弁70を全閉状態にする。この電動スロットル弁70を前記エンジン始動時よりも閉じることは、上記吸気タイミング及び上記排気タイミングの変更に替えて又はそれと併せて行われてよい。
また、エンジン回転抵抗制御手段132は、エンジン始動時には、前記吸気タイミングと前記排気タイミングとをそれらの調節可能範囲内で前記エンジン回転抵抗が最も小さくなるように調節してから、エンジン始動停止制御手段118にエンジン12を始動させる。具体的には、吸気弁駆動装置64により吸気弁62の開閉時期(吸気タイミング)をそれの調節可能範囲内で最も遅角側の最遅角位置(最遅角吸気タイミング)に設定すると共に、排気弁駆動装置68により排気弁66の開閉時期(排気タイミング)をそれの調節可能範囲内で最も進角側の最進角位置(最進角排気タイミング)に設定するエンジン始動時吸排気タイミング制御を実行する。このような吸気タイミング及び排気タイミングの設定により、クランク軸14の回転に伴うエンジン12のポンピングに起因した前記エンジン回転抵抗が最も小さくなるので、上記エンジン始動時吸排気タイミング制御の実行完了後にエンジン12を始動させる。従って、本実施例での前記エンジン始動時の吸気タイミングとは前記最遅角吸気タイミングのことであり、前記エンジン始動時の排気タイミングとは前記最進角排気タイミングのことである。また、エンジン回転抵抗制御手段132は、このようにエンジン始動時の前記吸気タイミングと前記排気タイミングとを調節するので、エンジン12の自動停止中において、前記エンジン始動要求があったことを条件に、吸気タイミングを最遅角吸気タイミングに設定すると共に排気タイミングを最進角排気タイミングに設定する前記エンジン始動時吸排気タイミング制御を実行してもよいが、本実施例では図10に示すように、前記エンジン回転抵抗制御が実行されていない自動変速機18の非変速中、詳細には自動変速機18の変速終了時から前記変速後猶予時間TIME01が経過した後に、前記エンジン始動時吸排気タイミング制御を実行する。前記エンジン始動要求があったか否かはエンジン始動時判断手段130の判断に基づくものである。
また、上記のエンジン始動時における吸気タイミング及び排気タイミングの調節は前記エンジン回転抵抗制御の実行中に前記エンジン始動要求があった場合も同様である。すなわち、エンジン回転抵抗制御手段132は、前記エンジン回転抵抗制御において前記エンジン回転抵抗を前記エンジン始動時よりも大きくしているときに前記エンジン始動要求があった場合には、前記エンジン始動時吸排気タイミング制御を実行して上記エンジン回転抵抗を上記エンジン始動時の大きさに戻してから、エンジン始動停止制御手段118にエンジン12を始動させる。
図13は、電子制御装置40の制御作動の第1の要部、すなわち、エンジン12を自動的に停止し再始動する制御作動を説明するためのフローチャートであり、例えば数msec乃至数十msec程度の極めて短いサイクルタイムで繰り返し実行される。この図13に示す制御作動は、単独で或いは他の制御作動と並列的に実行される。図13に示す全ステップはエンジン始動停止制御手段118に対応する。
図13において、先ず、ステップ(以下、「ステップ」を省略する)SA1においては、前記エンジン停止条件が成立したか否かが判断される。このSA1の判断が肯定された場合、すなわち、上記エンジン停止条件が成立した場合には、SA3に移る。一方、このSA1の判断が否定された場合には、SA2に移る。
SA2においては、前記エンジン始動条件が成立したか否かが判断される。このSA2の判断が肯定された場合、すなわち、上記エンジン始動条件が成立した場合には、SA4に移る。一方、このSA2の判断が否定された場合には、本フローチャートは終了する。
SA3においてはエンジン12が停止される。そのエンジン12の自動停止の際には前記停止時クランク角度制御が実行され、これにより、エンジン12は、エンジン停止直後のエンジンクランク角度AGCRが前記クランク角度停止範囲AGST内に入るようにして停止される。
SA4においてはエンジン12が始動される。但し、後述の図15のSC6またはSC9にて実行される前記エンジン始動時吸排気タイミング制御によって吸気弁62の吸気タイミング及び排気弁66の排気タイミングの調節が完了した後に、エンジン12はクランキングされ始動される。
図14は、電子制御装置40の制御作動の第2の要部、すなわち、前記低容量化制御を実行する制御作動を説明するためのフローチャートであり、例えば数msec乃至数十msec程度の極めて短いサイクルタイムで繰り返し実行される。この図14に示す制御作動は、単独で或いは他の制御作動と並列的に実行される。図14に示す全ステップは低容量化制御手段120に対応する。
図14において、先ず、SB1においては、エンジン12が停止されているか否かが判定される。
上記SB1の判定が否定された場合には、本フローチャートは終了する。一方で、上記SB1の判定が肯定された場合には、SB2において、ブレーキBsを完全に係合させてステータ翼車16sを回転不能に固定することにより、トルクコンバータ16の逆駆動時容量係数Cを、ステータ翼車16sがトランスミッションケース24に対して自由回転状態であるときの値よりも低下させる前記低容量化制御が実施されて、本フローチャートは終了する。
図15は、電子制御装置40の制御作動の第3の要部、すなわち、エンジン12の自動停止中におけるクランク角度AGCRの変化を抑制する制御作動を説明するためのフローチャートであり、例えば数msec乃至数十msec程度の極めて短いサイクルタイムで繰り返し実行される。この図15に示す制御作動は、単独で或いは他の制御作動と並列的に実行される。
図15において、先ず、エンジン自動停止中判断手段124に対応するSC1においては、エンジン12が自動停止中であるか否かが判断される。例えば、エンジン12が停止された車両走行であるEV走行中には、エンジン12は自動停止中であるので、SC1の判断は肯定される。このSC1の判断が肯定された場合、すなわち、エンジン12が自動停止中である場合には、SC2に移る。一方、このSC1の判断が否定された場合には、本フローチャートは終了する。
変速中判断手段126に対応するSC2においては、自動変速機18の前記変速判断(変速要求)がなされたか否かが判断される。図15内のAT部とは自動変速機18のことである。このSC2の判断が肯定された場合、すなわち、上記変速判断がなされた場合には、SC3に移る。一方、このSC2の判断が否定された場合には、SC5に移る。
エンジン回転抵抗制御手段132に対応するSC3においては、前記エンジン回転抵抗制御における吸気弁62および排気弁66の開閉時期に関する制御量が決定される。具体的には、前記吸気タイミング進角幅AINHと前記排気タイミング遅角幅AEXHとがそれぞれ、前記運転者要求(ユーザ要求)と走行条件等の車両状態との少なくとも一方に基づいて計算されて決定される。上記吸気タイミング進角幅AINHは吸気弁62の開閉時期制御量と呼んでもよく、上記排気タイミング遅角幅AEXHは排気弁66の開閉時期制御量と呼んでもよい。SC3の次はSC4に移る。
エンジン回転抵抗制御手段132に対応するSC4においては、前記エンジン回転抵抗制御が実行される。具体的にそのエンジン回転抵抗制御では、吸気弁62の開閉時期が吸気弁駆動装置64によってエンジン始動時と比較して進角方向へずらされると共に、排気弁66の開閉時期が排気弁駆動装置68によってエンジン始動時と比較して遅角方向へずらされる。そのときの制御量はSC3で算出されたものである。SC4では、吸気弁62と排気弁66との何れか一方の開閉時期だけがエンジン始動時に対して変更されても差し支えない。また、前記エンジン回転抵抗制御において、電動スロットル弁70をエンジン始動時よりも閉じるように作動させてもよい。前記エンジン始動時吸排気タイミング制御の実行中であれば、そのエンジン始動時吸排気タイミング制御が中止されてから上記エンジン回転抵抗制御が実行される。
エンジン始動時判断手段130に対応するSC5においては、前記エンジン始動要求があったか否かが判断される。このSC5の判断が肯定された場合、すなわち、前記エンジン始動要求があった場合には、SC6に移る。一方、このSC5の判断が否定された場合には、SC7に移る。
エンジン回転抵抗制御手段132に対応するSC6においては、前記エンジン始動時吸排気タイミング制御が実行される。前記エンジン回転抵抗制御の実行中であれば、そのエンジン回転抵抗制御が中止されてから上記エンジン始動時吸排気タイミング制御が実行される。具体的に、そのエンジン始動時吸排気タイミング制御では、吸気弁62の開閉時期が前記最遅角位置に設定されると共に、排気弁66の開閉時期が前記最進角位置に設定される。そして、前記エンジン始動時吸排気タイミング制御における吸気弁62および排気弁66の開閉時期の調節完了後に、エンジン12は始動される。
変速中判断手段126に対応するSC7においては、自動変速機18の変速終了後であるか否か、すなわち自動変速機18の変速が終了したか否かが判断される。このSC7の判断が肯定された場合、すなわち、自動変速機18の変速が終了した場合には、SC8に移る。一方、このSC7の判断が否定された場合には、本フローチャートは終了する。
クランク角度安定判断手段128に対応するSC8においては、自動停止中のエンジン12のクランク角度AGCRが自動変速機18の変速終了後において前記クランク角安定状態になったか否かが判断される。そのクランク角度AGCRが上記クランク角安定状態になったか否かはエンジン回転速度Ne又はクランク角度AGCRの変化などに基づいて判断されてもよいが、本実施例では経過時間によって判断される。従って、SC8では、自動変速機18の変速終了時から前記変速後猶予時間TIME01が経過したか否かが判断される。そして、上記クランク角度AGCRは、その変速終了時から変速後猶予時間TIME01が経過したことをもって、上記変速後において上記クランク角安定状態になったと判断される。このSC8の判断が肯定された場合、すなわち、自動変速機18の変速終了時から前記変速後猶予時間TIME01が経過した場合には、SC9に移る。一方、このSC8の判断が否定された場合には、本フローチャートは終了する。
エンジン回転抵抗制御手段132に対応するSC9においては、前記エンジン回転抵抗制御の実行中であればそのエンジン回転抵抗制御が終了させられる。そして、前記エンジン始動時吸排気タイミング制御が実行される。
本実施例では次のような効果(A1)乃至(A10)がある。(A1)本実施例によれば、エンジン始動停止制御手段118は、自動的にエンジン12を停止する場合には、エンジン12の自動的な停止時におけるエンジンクランク角度AGCRが前記クランク角度停止範囲AGST内に入るようにエンジンクランク角度AGCRを制御してエンジン12を停止する前記停止時クランク角度制御を実行する。そして、エンジン回転抵抗制御手段132は、エンジン12の自動停止中において、エンジン12の燃焼室52内の空気圧変化により生じる前記エンジン回転抵抗をエンジン始動時よりも大きくする前記エンジン回転抵抗制御を実行する。従って、エンジン12の自動停止中にエンジン12のクランク軸14が外力によって回され難くなるので、エンジン12の停止時のクランク角度AGCRを変化させずに或いは殆ど変化させずに保持できる。言い換えれば、エンジン12の停止中のエンジンクランク角度AGCRの変化を低減できる。そして、エンジン12の自動的な停止時におけるクランク角度AGCRはそれが前記クランク角度停止範囲AGST内に入るように制御されるので、そのクランク角度停止範囲AGSTをエンジン再始動に適したクランク角度範囲に定めておくことで、エンジン始動ショックを小さくできるなどエンジン再始動に適したクランク角度AGCRでエンジンを停止させることができる。従って、エンジン12の再始動時にはクランク軸14はクランク角度停止範囲AGST内またはその近傍に停止しているので、自動的に停止させたエンジン12を再始動する場合に、良好なエンジン始動性が確保され、運転者に与える違和感を抑制し迅速かつ確実にエンジン始動をすることができる。なお、前記エンジン回転抵抗制御に替えて、クランク角度AGCRがエンジン12の自動停止中に何らかの原因によってクランク角度停止範囲AGSTから外れた場合に、走行用電動機21でクランク軸14を回転させてクランク角度AGCRをクランク角度停止範囲AGST内に戻す(修正する)制御を行うことが考えられるが、そのようなクランク角度AGCRを戻す制御は、そのクランク角度AGCRのずれを検出しそれを修正する作動を行うので実行開始から完了までに時間を要し、そのような制御がクランク角度AGCRがクランク角度停止範囲AGSTから外れる度に実行されるとすれば、迅速なエンジン始動ができず運転者に違和感を与えるおそれがある。
(A2)また、本実施例によれば、エンジン回転抵抗制御手段132は、前記エンジン回転抵抗制御では、吸気弁62の開閉時期をエンジン始動時と比較して進角方向へずらすと共に排気弁66の開閉時期をエンジン始動時と比較して遅角方向へずらすことで、前記エンジン回転抵抗を大きくするが、吸気弁62の開閉時期をエンジン始動時と比較して進角方向へずらすこと、及び、排気弁66の開閉時期をエンジン始動時と比較して遅角方向へずらすことの少なくとも1つにより、前記エンジン回転抵抗を大きくしても差し支えない。そのようにすれば、実際の車両用のエンジンでは前記吸気弁開閉時期変更装置としての機能を有する吸気弁駆動装置64と前記排気弁開閉時期変更装置としての機能を有する排気弁駆動装置68とを備えるものが多く、そのような吸気弁駆動装置64および排気弁駆動装置68を備えるエンジン12では、特に新たな装置を付加することなくその吸気弁駆動装置64と排気弁駆動装置68との少なくとも一方を利用して、前記エンジン回転抵抗制御を容易に実行することが可能である。
(A3)また、本実施例によれば、エンジン回転抵抗制御手段132は、前記エンジン回転抵抗制御では、クランク軸14の回転に伴いエンジン12の燃焼室52内で圧縮される空気量を増やすように、すなわち、前記気筒内圧縮容積を増やすように、吸気弁62の開閉時期と排気弁66の開閉時期とを変更することで、前記エンジンの回転抵抗を大きくする。従って、エンジン12が本実施例のような吸気弁駆動装置64および排気弁駆動装置68を備えていれば前記エンジン回転抵抗制御を実行することが可能であり、前記エンジン回転抵抗を大きくすることも小さくすることも迅速且つ容易に行うことが可能である。
(A4)また、本実施例によれば、エンジン回転抵抗制御手段132は、前記エンジン回転抵抗制御では、電動スロットル弁70をエンジン始動時よりも閉じることで前記エンジン回転抵抗を大きくしてもよい。そのようにすれば、実際の車両用エンジンでは電動スロットル弁70を備えるものが多く、例えば吸気弁駆動装置64と排気弁駆動装置68とがそれぞれ前記吸気弁開閉時期変更装置としての機能と前記排気弁開閉時期変更装置としての機能とを備えていなくても、前記エンジン回転抵抗制御を実行することが可能である。
(A5)また、本実施例によれば、エンジン回転抵抗制御手段132は、前記エンジン回転抵抗制御では、運転者からの要求(運転者要求)と車両状態との少なくとも一方に基づいて、エンジン停止中における前記エンジン回転抵抗を設定する。従って、運転者要求または車両状態に応じて、例えばエンジン始動ショック低減などのエンジン始動性とエンジンクランク角度AGCRの変化量低減とを両立できるように、エンジン12の回転抵抗を設定することが可能である。
(A6)また、本実施例によれば、車両8は、エンジン12と駆動輪17との間の動力伝達経路の一部を構成する自動変速機18を備えており、エンジン回転抵抗制御手段132は、エンジン12の自動停止中であって且つ自動変速機18の変速中において前記エンジン回転抵抗制御を実行し、そのエンジン回転抵抗制御では、自動変速機18の変速における変速比変化中に前記エンジン回転抵抗をエンジン始動時よりも大きくする。従って、自動変速機18の変速における変速比変化中は図10のタイムチャートに示すように変速機入力軸回転速度NATIN(=タービン回転速度Nt)が大きく変化しエンジン12のクランク軸14がそれに引き摺られて回され易いところ、そのような上記変速比変化中に前記エンジン回転抵抗制御を実行することで、効果的に前記エンジン回転抵抗を大きくしてエンジンクランク角度AGCRの変化を抑えることが可能である。
(A7)また、本実施例によれば、エンジン回転抵抗制御手段132は、前記エンジン回転抵抗制御では、自動変速機18の変速における変速比変化が始まるまでに、前記エンジン回転抵抗をエンジン始動時よりも大きくする方向に変化させることを完了する。従って、上記エンジン回転抵抗は、上記変速比変化が始まる前、言い換えれば変速機入力軸回転速度NATINが変速進行に伴って変化し始める前に既に大きくなっているので、変速機入力軸回転速度NATINの変速進行に伴う変化にエンジン12のクランク軸14が引き摺られて回されることを十分に抑えることが可能である。
(A8)また、本実施例によれば、エンジン回転抵抗制御手段132は、自動停止中のエンジン12のクランク角度AGCRが自動変速機18の変速終了後において前記クランク角安定状態になったとクランク角度安定判断手段128により判断された場合に、前記エンジン回転抵抗制御を終了する。ここで、そのエンジン回転抵抗制御の実行により前記エンジン回転抵抗が大きくされてもエンジンクランク角度AGCRの変化量が零になるわけではなく、ある程度の変化量は生じることが想定される。そして、自動変速機18の変速終了時に変速機入力軸回転速度NATINの変化が止まると、それによりエンジン12のクランク軸14は変速中とは逆方向に僅かに回転して変速開始前のエンジンクランク角度AGCRに向けて戻ろうとする。従って、エンジン12のクランク軸14が変速終了直後に僅かに回転して戻ろうとする時に前記エンジン回転抵抗制御が実行されているので、そのクランク軸14の戻ろうとする回転が促され、変速前後で比較したエンジンクランク角度AGCRの変化量を一層小さくすることができる。
(A9)また、本実施例によれば、クランク角度安定判断手段128は、自動変速機18の変速終了時から所定の変速後猶予時間TIME01が経過した場合に、エンジン12のクランク角度AGCRが前記クランク角安定状態になったと判断する。従って、経過時間の計測により容易に上記クランク角度AGCRが上記クランク角安定状態になったか否かを判断することが可能である。
(A10)また、本実施例によれば、エンジン回転抵抗制御手段132は、前記エンジン回転抵抗制御において前記エンジン回転抵抗を前記エンジン始動時よりも大きくしているときに前記エンジン始動要求があった場合には、前記エンジン始動時吸排気タイミング制御を実行して上記エンジン回転抵抗をエンジン始動時の大きさに戻してから、エンジン12を始動させる。従って、上記エンジン回転抵抗が小さくされてからエンジン始動されるので、良好なエンジン始動性を確保することができ、例えばエンジン始動ショックを低減できる。
次に、本発明の他の実施例について説明する。なお、以下の実施例の説明において、実施例相互に重複する部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。
図16は、本発明の他の実施例である実施例2の車両306が備える車両用駆動装置308の構成を説明するための骨子図である。この車両用駆動装置308は、エンジン12と、そのエンジン12と駆動輪17との間に介装された車両用動力伝達装置310(以下、「動力伝達装置310」と表す)とを備えており、ハイブリッド車両に好適に用いられる。図16において、動力伝達装置310は車体に取り付けられる非回転部材としてのトランスミッションケース312(以下、「ケース312」と表す)内において共通の軸心上に配設された入力軸314と、この入力軸314に連結された無段変速部としての差動部311と、その差動部311と駆動輪17との間の動力伝達経路で伝達部材318を介して直列に連結されている動力伝達部としての自動変速部320と、この自動変速部320に連結されている出力軸322とを直列に備えている。この動力伝達装置310は、例えば車両において縦置きされるFR(フロントエンジン・リヤドライブ)型車両にも好適に用いられるものであり、入力軸314にフライホイールダンパー15を介して直接的に連結された走行用の動力源として例えばガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関であるエンジン12と駆動輪17との間に設けられて、エンジン12からの動力を動力伝達経路の一部を構成する差動歯車装置35及び車軸等を順次介して前後それぞれ一対の駆動輪17へ伝達する。
このように、本実施例の動力伝達装置310においては入力軸314はエンジン12のクランク軸14にフライホイールダンパー15を介して直列に連結されており、そのフライホイールダンパー15によってエンジン12のクランク軸14と入力軸314との間でトルクの脈動が吸収されてトルク伝達される。尚、動力伝達装置310はその軸心に対して対称的に構成されているため、図16の骨子図においてはその下側が省略されている。
差動部311は、動力分配機構316と、動力分配機構316に動力伝達可能に連結されて動力分配機構316の差動状態を制御するための差動用電動機として機能する第1電動機M1と、伝達部材318と一体的に回転するように動力伝達可能に連結されている第2電動機M2とを備える電気式差動部である。なお、伝達部材318は差動部311の出力回転部材であるが自動変速部320の入力回転部材にも相当するものである。
第1電動機M1及び第2電動機M2(以下、電動機M1,M2を特に区別しないときは電動機Mと表す)は、電気エネルギから機械的な駆動力を発生させる発動機としての機能及び機械的な駆動力から電気エネルギを発生させる発電機としての機能を有する所謂モータジェネレータである。要するに、第1電動機M1及び第2電動機M2は、前述した実施例1の走行用電動機21と同様のモータジェネレータである。また、動力伝達装置310において、電動機Mは、他の動力源により発生させられた駆動力から回生により電気エネルギを発生させ、インバータ36を介して他方の電動機Mに供給したり、その電気エネルギを蓄電装置37に充電する等の作動を行う。
第1電動機M1は、反力を発生させるためのジェネレータ(発電)機能を少なくとも備える。また、第2電動機M2は、駆動輪17に動力伝達可能に連結されており、走行用の第2駆動力源として駆動力を出力する走行用電動機として機能するためモータ(電動機)機能を少なくとも備える。また、好適には、第1電動機M1及び第2電動機M2は、何れもその発電機としての発電量を連続的に変更可能に構成されたものである。第1電動機M1には、レゾルバ等からなるM1回転速度センサ334が設けられており、そのM1回転速度センサ334によって第1電動機M1の回転速度NM1(以下、「第1電動機回転速度NM1」と表す)及びその回転方向が検出される。第2電動機M2には、レゾルバ等からなるM2回転速度センサ336が設けられており、そのM2回転速度センサ336によって第2電動機M2の回転速度NM2(以下、「第2電動機回転速度NM2」と表す)及びその回転方向が検出される。また、第1電動機M1及び第2電動機M2は、動力伝達装置310の筐体であるケース312内に備えられ、動力伝達装置310の作動流体である自動変速部320の作動油により冷却される。
動力分配機構316は、エンジン12と自動変速部320との間に連結された差動機構であって、例えば「0.416」程度の所定のギヤ比ρ0を有するシングルピニオン型の差動部遊星歯車装置324を主体として構成されており、入力軸314に入力されたエンジン12の出力を機械的に分配する機械的機構である。この差動部遊星歯車装置324は、差動部サンギヤS0、差動部遊星歯車P0、その差動部遊星歯車P0を自転及び公転可能に支持する差動部キャリヤCA0、差動部遊星歯車P0を介して差動部サンギヤS0と噛み合う差動部リングギヤR0を回転要素(要素)として備えている。なお、差動部サンギヤS0の歯数をZS0、差動部リングギヤR0の歯数をZR0とすると、上記ギヤ比ρ0はZS0/ZR0である。
この動力分配機構316においては、差動部キャリヤCA0は入力軸314すなわちエンジン12に連結され、差動部サンギヤS0は第1電動機M1に連結され、差動部リングギヤR0は伝達部材318に連結されている。このように構成された動力分配機構316は、差動部遊星歯車装置324の3要素である差動部サンギヤS0、差動部キャリヤCA0、差動部リングギヤR0がそれぞれ相互に相対回転可能とされて差動作用が作動可能なすなわち差動作用が働く差動可能状態(差動状態)とされることから、エンジン12の出力が第1電動機M1と伝達部材318とに分配されると共に、分配されたエンジン12の出力の一部で第1電動機M1から発生させられた電気エネルギで蓄電されたり第2電動機M2が回転駆動されるので、差動部311(動力分配機構316)は電気的な差動装置として機能させられて例えば差動部311は所謂無段変速状態(電気的CVT状態)とされて、エンジン12の所定回転に拘わらず伝達部材318の回転が連続的に変化させられる。すなわち、動力分配機構316が差動状態とされると差動部311も差動状態とされ、差動部311はその変速比γ0(入力軸314の回転速度NIN/伝達部材318の回転速度N318)が最小値γ0minから最大値γ0maxまで連続的に変化させられる電気的な無段変速機として機能する無段変速状態とされる。このように動力分配機構316が差動状態とされると、動力分配機構316(差動部311)に動力伝達可能に連結された第1電動機M1及び第2電動機M2の一方又は両方の運転状態(動作点)が制御されることにより、動力分配機構316の差動状態、すなわち入力軸314の回転速度と伝達部材318の回転速度の差動状態が制御される。なお、本実施例では、図16から判るように、入力軸314の回転速度NIN(以下、「入力軸回転速度NIN」という)は、エンジン回転速度Neと同一回転速度である。
自動変速部320は、シングルピニオン型の第1遊星歯車装置326及びシングルピニオン型の第2遊星歯車装置328を備えており、エンジン12と駆動輪17との間の動力伝達経路の一部を構成し、機械的に複数の変速比γATが段階的に設定される有段の自動変速機として機能する遊星歯車式の多段変速機である。換言すれば、自動変速部320は、相互に異なる変速比γATを有して予め機械的に設定された複数の変速段(1st〜4th)の中で一の変速段が他の変速段に切り換えられることにより変速される。また、図16に示すように第2電動機M2は伝達部材318に連結されているので、自動変速部320は、第2電動機M2と駆動輪17との間の動力伝達経路の一部を構成する自動変速機であると言える。第1遊星歯車装置326は、第1サンギヤS01、第1遊星歯車P01、その第1遊星歯車P01を自転及び公転可能に支持する第1キャリヤCA01、第1遊星歯車P01を介して第1サンギヤS01と噛み合う第1リングギヤR01を備えており、例えば「0.488」程度の所定のギヤ比ρ1を有している。第2遊星歯車装置328は、第2サンギヤS02、第2遊星歯車P02、その第2遊星歯車P02を自転及び公転可能に支持する第2キャリヤCA02、第2遊星歯車P02を介して第2サンギヤS02と噛み合う第2リングギヤR02を備えており、例えば「0.455」程度の所定のギヤ比ρ2を有している。第1サンギヤS01の歯数をZS01、第1リングギヤR01の歯数をZR01、第2サンギヤS02の歯数をZS02、第2リングギヤR02の歯数をZR02とすると、上記ギヤ比ρ1はZS01/ZR01、上記ギヤ比ρ2はZS02/ZR02である。
自動変速部320では、第1サンギヤS01は第3クラッチC3を介して伝達部材318に連結されると共に第1ブレーキB1を介してケース312に選択的に連結され、第1キャリヤCA01と第2リングギヤR02とが一体的に連結されて第2クラッチC2を介して伝達部材318に連結されると共に第2ブレーキB2を介してケース312に選択的に連結され、第1リングギヤR01と第2キャリヤCA02とが一体的に連結されて出力軸322に連結され、第2サンギヤS02が第1クラッチC1を介して伝達部材318に選択的に連結されている。更に第1キャリヤCA01と第2リングギヤR02とは一方向クラッチF01を介して非回転部材であるケース312に連結されてエンジン12と同方向の回転が許容され逆方向の回転が禁止されている。これにより、第1キャリヤCA01及び第2リングギヤR02は、逆回転不能な回転部材として機能する。なお、動力伝達装置310は出力軸回転速度センサ332を備えており、出力軸322の回転速度NOUT(以下、「出力軸回転速度NOUT」と表す)が出力軸回転速度センサ332により検出される。
以上のように構成された自動変速部320は、解放側係合装置(解放側係合要素)が解放されると共に係合側係合装置(係合側係合要素)が係合されることにより変速される。つまり、自動変速部320では、係合要素の掴み替えによるクラッチツゥクラッチ変速が実行されて複数のギヤ段(変速段)が選択的に成立させられることにより、略等比的に変化する変速比γAT(=伝達部材318の回転速度N318/出力軸322の回転速度NOUT)が各ギヤ段毎に得られる。その変速比γATは略等比的に変化する設定であるので、見方を変えれば、自動変速部320の相互に隣合う変速段間での変速比γATの差(ギヤ比ステップ)は、その変速段が低車速側であるほど大きくなるように設定されていると言える。例えば、図17の係合作動表に示されるように、第1クラッチC1の係合及び一方向クラッチF01により変速比が「3.20」程度となる第1速ギヤ段が成立させられ、第1クラッチC1及び第1ブレーキB1の係合により変速比が「1.72」程度となる第2速ギヤ速段が成立させられ、第1クラッチC1及び第2クラッチC2の係合により変速比が「1.00」程度となる第3速ギヤ段が成立させられ、第2クラッチC2及び第1ブレーキB1の係合により変速比が「0.67」程度となる第4速ギヤ段が成立させられ、第3クラッチC3及び第2ブレーキB2の係合により変速比が「2.04」程度となる後進ギヤ段が成立させられる。また、第1クラッチC1、第2クラッチC2、第3クラッチC3、第1ブレーキB1、及び第2ブレーキB2の解放によりニュートラル「N」状態とされる。また、第1速ギヤ段のエンジンブレーキの際には、第2ブレーキB2が係合させられる。
このように、自動変速部320内の動力伝達経路は、第1クラッチC1、第2クラッチC2、第3クラッチC3、第1ブレーキB1、及び第2ブレーキB2の係合と解放との作動の組合せにより、その動力伝達経路の動力伝達を可能とする動力伝達可能状態と、動力伝達を遮断する動力伝達遮断状態との間で切り換えられる。つまり、第1速ギヤ段乃至第4速ギヤ段及び後進ギヤ段の何れかが成立させられることで上記動力伝達経路が動力伝達可能状態とされ、何れのギヤ段も成立させられないことで例えばニュートラル「N」状態が成立させられることで上記動力伝達経路が動力伝達遮断状態とされる。
自動変速部320に設けられた前記第1クラッチC1、第2クラッチC2、第3クラッチC3、第1ブレーキB1、及び第2ブレーキB2(以下、特に区別しない場合はクラッチC、ブレーキBと表す)は、従来の車両用自動変速機においてよく用いられている係合要素としての油圧式摩擦係合装置であって、互いに重ねられた複数枚の摩擦板が油圧アクチュエータにより押圧される湿式多板型や、回転するドラムの外周面に巻き付けられた1本又は2本のバンドの一端が油圧アクチュエータによって引き締められるバンドブレーキなどにより構成され、それが介挿されている両側の部材を選択的に連結するためのものである。
以上のように構成された動力伝達装置310において、無段変速機として機能する差動部311と自動変速部320とで全体として無段変速機が構成される。また、差動部311の変速比を一定となるように制御することにより、差動部311と自動変速部320とで有段変速機と同等の状態を構成することが可能とされる。
具体的には、差動部311が無段変速機として機能し、且つ差動部311に直列の自動変速部320が有段変速機として機能することにより、自動変速部320の少なくとも1つの変速段Mに対して自動変速部320に入力される回転速度すなわち伝達部材318の回転速度(以下、「伝達部材回転速度N318」という)が無段的に変化させられてその変速段Mにおいて無段的な変速比幅が得られる。したがって、動力伝達装置310の総合変速比γT(=入力軸回転速度NIN/出力軸322の回転速度NOUT)が無段階に得られ、動力伝達装置310において無段変速機が構成される。この動力伝達装置310の総合変速比γTは、差動部311の変速比γ0と自動変速部320の変速比γATとに基づいて形成される動力伝達装置310全体としてのトータル変速比γTである。例えば、図17の係合作動表に示される自動変速部320の第1速ギヤ段乃至第4速ギヤ段や後進ギヤ段の各ギヤ段に対し伝達部材回転速度N318が無段的に変化させられて各ギヤ段は無段的な変速比幅が得られる。したがって、その各ギヤ段の間が無段的に連続変化可能な変速比となって、動力伝達装置310全体としてのトータル変速比γTが無段階に得られる。
また、差動部311の変速比が一定となるように制御され、且つクラッチC及びブレーキBが選択的に係合作動させられて第1速ギヤ段乃至第4速ギヤ段のいずれか或いは後進ギヤ段(後進変速段)が選択的に成立させられることにより、略等比的に変化する動力伝達装置310のトータル変速比γTが各ギヤ段毎に得られる。したがって、動力伝達装置310において有段変速機と同等の状態が構成される。
図18は、無段変速部或いは第1変速部として機能する差動部311と有段変速部或いは第2変速部として機能する自動変速部320とから構成される動力伝達装置310において、ギヤ段毎に連結状態が異なる各回転要素の回転速度の相対関係を直線上で表すことができる共線図を示している。この図18の共線図は、各遊星歯車装置324、326、328のギヤ比ρの関係を示す横軸と、相対的回転速度を示す縦軸とから成る二次元座標であり、3本の横線のうちの下側の横線X1が回転速度零を示し、上側の横線X2が回転速度「1.0」すなわち入力軸314に連結されたエンジン12の回転速度Neを示し、横線XG(X3)が伝達部材318の回転速度N318すなわち差動部311から自動変速部320に入力される後述する第3回転要素RE3の回転速度を示している。
また、差動部311を構成する動力分配機構316の3つの要素に対応する3本の縦線Y1、Y2、Y3は、左側から順に第2回転要素(第2要素)RE2に対応する差動部サンギヤS0、第1回転要素(第1要素)RE1に対応する差動部キャリヤCA0、第3回転要素(第3要素)RE3に対応する差動部リングギヤR0の相対回転速度を示すものであり、それらの間隔は差動部遊星歯車装置324のギヤ比ρ0に応じて定められている。更に、自動変速部320の4本の縦線Y4、Y5、Y6、Y7は、左から順に、第4回転要素(第4要素)RE4に対応する第2サンギヤS02を、第5回転要素RE5(第5要素)に対応する相互に連結された第1リングギヤR01及び第2キャリヤCA02を、第6回転要素(第6要素)RE6に対応する相互に連結された第1キャリヤCA01及び第2リングギヤR02を、第7回転要素(第7要素)RE7に対応する第1サンギヤS01をそれぞれ表し、それらの間隔は第1、第2遊星歯車装置326、328のギヤ比ρ1、ρ2に応じてそれぞれ定められている。共線図の縦軸間の関係においてサンギヤとキャリヤとの間が「1」に対応する間隔とされるとキャリヤとリングギヤとの間が遊星歯車装置のギヤ比ρに対応する間隔とされる。すなわち、差動部311では縦線Y1とY2との縦線間が「1」に対応する間隔に設定され、縦線Y2とY3との間隔はギヤ比ρ0に対応する間隔に設定される。また、自動変速部320では各第1、第2遊星歯車装置326、328毎にそのサンギヤとキャリヤとの間が「1」に対応する間隔に設定され、キャリヤとリングギヤとの間がρに対応する間隔に設定される。
上記図18の共線図を用いて表現すれば、本実施例の動力伝達装置310は、動力分配機構316(差動部311)において、差動部遊星歯車装置324の第1回転要素RE1(差動部キャリヤCA0)が入力軸314すなわちエンジン12に連結され、第2回転要素RE2が第1電動機M1に連結され、第3回転要素(差動部リングギヤR0)RE3が伝達部材318及び第2電動機M2に連結されて、入力軸314の回転を伝達部材318を介して自動変速部320へ伝達する(入力させる)ように構成されている。このとき、Y2とX2の交点を通る斜めの直線L0により差動部サンギヤS0の回転速度と差動部リングギヤR0の回転速度との関係が示される。
例えば、差動部311においては、第1回転要素RE1乃至第3回転要素RE3が相互に相対回転可能とされる差動状態とされており、直線L0と縦線Y3との交点で示される差動部リングギヤR0の回転速度が車速Vに拘束されて略一定である場合には、第1電動機M1の回転速度を制御することによって直線L0と縦線Y1との交点で示される差動部サンギヤS0の回転が上昇或いは下降させられると、直線L0と縦線Y2との交点で示される差動部キャリヤCA0の回転速度すなわちエンジン回転速度Neが上昇或いは下降させられる。また、差動部311の変速比γ0が「1」に固定されるように第1電動機M1の回転速度を制御することによって差動部サンギヤS0の回転がエンジン回転速度Neと同じ回転とされると、直線L0は横線X2と一致させられ、エンジン回転速度Neと同じ回転で差動部リングギヤR0の回転速度すなわち伝達部材318が回転させられる。或いは、差動部311の変速比γ0が「1」より小さい値例えば0.7程度に固定されるように第1電動機M1の回転速度を制御することによって差動部サンギヤS0の回転が零とされると、直線L0は図18に示す状態とされ、エンジン回転速度Neよりも増速されて伝達部材318が回転させられる。
また、自動変速部320において第4回転要素RE4は第1クラッチC1を介して伝達部材318に選択的に連結され、第5回転要素RE5は出力軸322に連結され、第6回転要素RE6は第2クラッチC2を介して伝達部材318に選択的に連結されると共に第2ブレーキB2を介してケース312に選択的に連結され、第7回転要素RE7は第3クラッチC3を介して伝達部材318に選択的に連結されると共に第1ブレーキB1を介してケース312に選択的に連結されている。
自動変速部320では、図18に示すように、第1クラッチC1と第2ブレーキB2とが係合させられることにより、第4回転要素RE4の回転速度を示す縦線Y4と横線X3との交点と第6回転要素RE6の回転速度を示す縦線Y6と横線X1との交点とを通る斜めの直線L1と、出力軸322と連結された第5回転要素RE5の回転速度を示す縦線Y5との交点で第1速(1st)の出力軸322の回転速度が示される。同様に、第1クラッチC1と第1ブレーキB1とが係合させられることにより決まる斜めの直線L2と出力軸322と連結された第5回転要素RE5の回転速度を示す縦線Y5との交点で第2速(2nd)の出力軸322の回転速度が示され、第1クラッチC1と第2クラッチC2とが係合させられることにより決まる水平な直線L3と出力軸322と連結された第5回転要素RE5の回転速度を示す縦線Y5との交点で第3速(3rd)の出力軸322の回転速度が示され、第2クラッチC2と第1ブレーキB1とが係合させられることにより決まる斜めの直線L4と出力軸322と連結された第5回転要素RE5の回転速度を示す縦線Y5との交点で第4速(4th)の出力軸322の回転速度が示される。
図19は、電子制御装置340に備えられた制御機能の要部を説明するための機能ブロック線図である。その電子制御装置340は、実施例1の電子制御装置40に相当するものであり、車両用駆動装置308の制御装置としての機能を有する。図19において、電子制御装置340は、有段変速制御部としての有段変速制御手段342と、記憶部としての記憶手段344と、ハイブリッド制御部としてのハイブリッド制御手段346とを備えている。更に、電子制御装置340は、前述の実施例1と同様に、エンジン自動停止中判断手段124と変速中判断手段126とクランク角度安定判断手段128とエンジン始動時判断手段130とエンジン回転抵抗制御手段132とを備えている。また、図19に示すようにハイブリッド制御手段346は、エンジン始動停止制御部としてのエンジン始動停止制御手段348を備えている。
有段変速制御手段342は、実施例1の変速制御手段122に相当し、自動変速部320の変速を行う変速制御手段として機能するものである。図6と同様であるが前進4段変速の変速線図が記憶手段344に予め記憶されており、有段変速制御手段342は、その変速線図から、実施例1の変速制御手段122と同様にして、自動変速部320の変速を実行すべきか否かを判断し、すなわち自動変速部320の変速すべき変速段を判断し、その判断した変速段が得られるように自動変速部320の自動変速制御を実行する。
有段変速制御手段342は、上記自動変速部320の自動変速制御を実行する場合、例えば,図17に示す係合表に従って変速段が達成されるように、自動変速部320の変速に関与する油圧式摩擦係合装置を係合及び/又は解放させる指令(変速出力指令、油圧指令)を、すなわち自動変速部320の変速に関与する解放側係合装置を解放すると共に係合側係合装置を係合することによりクラッチツゥクラッチ変速を実行させる指令を油圧制御回路370へ出力する。油圧制御回路370は、その指令に従って、例えば解放側係合装置を解放すると共に係合側係合装置を係合して自動変速部320の変速が実行されるように、油圧制御回路370内のリニアソレノイドバルブを作動させてその変速に関与する油圧式摩擦係合装置の油圧アクチュエータを作動させる。
ハイブリッド制御手段346は、エンジン12の駆動を制御するエンジン駆動制御手段としての機能と、インバータ36を介して第1電動機M1及び第2電動機M2による駆動力源又は発電機としての作動を制御する電動機作動制御手段としての機能を含んでおり、それら制御機能によりエンジン12、第1電動機M1、及び第2電動機M2によるハイブリッド駆動制御等を実行する。
また、ハイブリッド制御手段346は、エンジン12を効率のよい作動域で作動させる一方で、エンジン12と第2電動機M2との駆動力の配分や第1電動機M1の発電による反力を最適になるように変化させて差動部311の電気的な無段変速機としての変速比γ0を制御する。例えば、そのときの走行車速Vにおいて、運転者の要求駆動力としてのアクセル開度Accや車速Vから車両306の目標(要求)出力を算出し、その車両306の目標出力と充電要求値から必要なトータル目標出力を算出し、そのトータル目標出力が得られるように伝達損失、補機負荷、第2電動機M2のアシストトルク等を考慮して目標エンジン出力(要求エンジン出力)PERを算出し、その目標エンジン出力PERが得られるエンジン回転速度Neとエンジン12の出力トルク(エンジントルク)Teとなるようにエンジン12を制御すると共に各電動機Mの出力乃至発電を制御する。
以上のように、動力伝達装置310全体としての変速比である総合変速比γTは、有段変速制御手段342によって制御される自動変速部320の変速比γATと、ハイブリッド制御手段346によって制御される差動部311の変速比γ0とによって決定される。すなわち、ハイブリッド制御手段346及び有段変速制御手段342は、油圧制御回路370、第1電動機M1、及び第2電動機M2等を介して動力伝達装置310全体としての変速比である総合変速比γTを制御する総合変速比制御手段として機能する。
例えば、ハイブリッド制御手段346は、動力性能や燃費向上などのために自動変速部320の変速段を考慮してエンジン12及び各電動機Mの制御を実行する。このようなハイブリッド制御では、エンジン12を効率のよい作動域で作動させるために定まるエンジン回転速度Neと車速V及び自動変速部320の変速段で定まる伝達部材318の回転速度とを整合させるために、差動部311が電気的な無段変速機として機能させられる。すなわち、エンジン回転速度NeとエンジントルクTeとで構成される二次元座標内において無段変速走行の時に運転性と燃費性とを両立するように予め実験的に求められたエンジン12の動作曲線の一種である例えば最適燃費率曲線(燃費マップ、関係)が、記憶手段344に予め記憶されており、ハイブリッド制御手段346は、上記最適燃費率曲線にエンジン12の動作点(以下、「エンジン動作点」と表す)を沿わせつつエンジン12を作動させるように、例えば目標出力(トータル目標出力、要求駆動力)を充足するために必要なエンジン出力PEを発生するためのエンジントルクTeとエンジン回転速度Neとなるように、動力伝達装置310のトータル変速比γTの目標値を定め、その目標値が得られるように第1電動機M1の出力トルクTM1(以下、「第1電動機トルクTM1」と表す)をフィードバック制御により変化させて差動部311の変速比γ0を制御し、トータル変速比γTをその変速可能な変化範囲内で制御する。ここで、上記エンジン動作点とは、エンジン回転速度Ne及びエンジントルクTeなどで例示されるエンジン12の動作状態を示す状態量を座標軸とした二次元座標においてエンジン12の動作状態を示す動作点である。
このとき、ハイブリッド制御手段346は、例えば第1電動機M1により発電された電気エネルギをインバータ36を通して蓄電装置37や第2電動機M2へ供給するので、エンジン12の動力(エンジン出力PE)の主要部は機械的に伝達部材318へ伝達されるが、エンジン12の動力の一部は電動機Mの発電のために消費されてそこで電気エネルギに変換され、インバータ36を通してその電気エネルギが他の電動機Mへ供給され、電気エネルギによりその電動機Mから出力される駆動力が伝達部材318へ伝達される。この発電に係る電動機Mによる電気エネルギの発生から駆動に係る電動機Mで消費されるまでに関連する機器により、エンジン12の動力の一部が電気エネルギに変換され、その電気エネルギが機械的エネルギに変換されるまでの電気パスが構成される。要するに、差動部311において、エンジン出力PEは、入力軸314から機械的に伝達部材318へ伝達される機械パスと前記電気パスとの2系統の動力伝達経路を介して、伝達部材318に伝達される。なお、前記蓄電装置37は、インバータ36を介して第1電動機M1および第2電動機M2に電力を供給し且つそれらの電動機M1,M2から電力の供給を受けることが可能な電気エネルギ源であり、要するに、第1電動機M1及び第2電動機M2のそれぞれとの間で電力授受可能な電気エネルギ源である。換言すれば、蓄電装置37は、エンジン12で回転駆動される発電機として機能する第1電動機M1及び第2電動機M2の何れか一方または両方により充電される電気エネルギ源であり、例えば、鉛蓄電池などのバッテリ、又は、キャパシタなどである。また、第1電動機M1及び第2電動機M2はインバータ36を介して相互に電力授受可能となっている。
また、ハイブリッド制御手段346は、車両306の停止中又は走行中に拘わらず、差動部311の電気的CVT機能によって第1電動機回転速度NM1及び/又は第2電動機回転速度NM2を制御してエンジン回転速度Neを略一定に維持したり任意の回転速度に回転制御する。言い換えれば、ハイブリッド制御手段346は、エンジン回転速度Neを略一定に維持したり任意の回転速度に制御しつつ第1電動機回転速度NM1及び/又は第2電動機回転速度NM2を任意の回転速度に回転制御することができる。
例えば、図18の共線図からもわかるようにハイブリッド制御手段346は車両走行中にエンジン回転速度Neを引き上げる場合には、車速V(駆動輪17)に拘束される第2電動機回転速度NM2を略一定に維持しつつ第1電動機回転速度NM1の引き上げを実行する。また、ハイブリッド制御手段346は自動変速部320の変速中にエンジン回転速度Neを略一定に維持する場合には、エンジン回転速度Neを略一定に維持しつつ自動変速部320の変速に伴う第2電動機回転速度NM2の変化とは反対方向に第1電動機回転速度NM1を変化させる。
また、ハイブリッド制御手段346は、スロットル制御のためにスロットルアクチュエータ64により電子スロットル弁62を開閉制御させる他、燃料噴射制御のために燃料噴射装置66による燃料噴射量や噴射時期を制御させ、点火時期制御のためにイグナイタ等の点火装置68による点火時期を制御させる指令を単独で或いは組み合わせて、必要なエンジン出力PEを発生するようにエンジン12の出力制御を実行する。すなわち、エンジン12の駆動を制御するエンジン駆動制御手段として機能する。
例えば、ハイブリッド制御手段346は、基本的には図示しない予め記憶された関係からアクセル開度Accに基づいてスロットルアクチュエータ64を駆動し、アクセル開度Accが増加するほどスロットル弁開度θTHを増加させるようにスロットル制御を実行する。
また、ハイブリッド制御手段346は、エンジン12の停止又はアイドル状態に拘わらず、差動部311の電気的CVT機能(差動作用)によって、例えばエンジン12を用いず第2電動機M2を走行用の駆動力源とするモータ走行(EVモード走行)をさせることができる。例えば、実施例1の図6のようなエンジン走行領域とモータ走行領域とに領域分けされた駆動力源切換線図が予め定められており、上記エンジン走行とモータ走行との切り換えは、車両8の走行状態(車両状態)が上記駆動力源切換線図において上記エンジン走行領域および上記モータ走行領域のどちらに属するかに基づいて行われる。上記駆動力源切換線図は、前記変速線図と共に記憶手段344に予め記憶されている。
そして、ハイブリッド制御手段346は、例えば前記駆動力源切換線図から実際の車速V及び自動変速部320の要求出力トルク(要求アウトプットトルク)TOUTで示される車両状態に基づいて、モータ走行領域とエンジン走行領域との何れであるかを判断して、上記車両状態がモータ走行領域内に属すればモータ走行を実行し、上記車両状態がエンジン走行領域内に属すればエンジン走行を実行する。
また、ハイブリッド制御手段346は、このモータ走行時には、停止しているエンジン12の引き摺りを抑制して燃費を向上させるために、第1電動機回転速度NM1を負の回転速度で制御して例えば第1電動機M1を無負荷状態とすることにより空転させて、差動部311の電気的CVT機能(差動作用)により必要に応じてエンジン回転速度Neを零乃至略零に維持する。
また、ハイブリッド制御手段346は、エンジン12を走行用の駆動力源とするエンジン走行を行うエンジン走行領域であっても、前述した電気パスによる第1電動機M1からの電気エネルギ及び/又は蓄電装置37からの電気エネルギを第2電動機M2へ供給し、その第2電動機M2を駆動して駆動輪17にトルクを付与することにより、エンジン12の動力を補助するための所謂トルクアシストが可能である。よって、本実施例のエンジン走行にはエンジン12を走行用の駆動力源とする場合と、エンジン12及び第2電動機M2の両方を走行用の駆動力源とする場合とがある。そして、本実施例のモータ走行とはエンジン12を停止して第2電動機M2を走行用の駆動力源とする走行である。
ハイブリッド制御手段346は、エンジン走行とモータ走行とを切り換えるために、エンジン12の作動状態を運転状態と停止状態との間で切り換える、すなわちエンジン12の始動および停止を行うエンジン始動停止制御手段348を備えている。このエンジン始動停止制御手段348は、実施例1のエンジン始動停止制御手段118に相当する。エンジン始動停止制御手段348は、ハイブリッド制御手段346により例えば前記駆動力源切換線図から車両状態に基づいてモータ走行とエンジン走行との間での切換えが判断された場合に、エンジン12の始動または停止を実行する。
例えば、エンジン始動停止制御手段348は、アクセルペダル90が踏込操作されて要求出力トルクTOUTが大きくなり、ハイブリッド制御手段346により車両状態がモータ走行領域からエンジン走行領域へ変化したと判断されてモータ走行からエンジン走行への切り換えが判断された場合にはすなわちハイブリッド制御手段346によりエンジン始動が判断された場合には、エンジン12を始動する。但し、実施例1のエンジン始動停止制御手段118が行うエンジン始動方法とは異なる方法でエンジン始動する。具体的にエンジン始動停止制御手段348は、モータ走行からエンジン走行への切り換えが判断された場合には、第1電動機M1に通電して第1電動機回転速度NM1を引き上げることで、すなわち動力分配機構316の差動作用を利用し第1電動機M1をスタータとして機能させることで、エンジン回転速度Neを完爆可能な所定回転速度Ne’例えばアイドル回転速度以上の自律回転可能な所定の自律回転速度NEIDL以上に引き上げるエンジン回転駆動制御を行うと共に、所定回転速度Ne’以上にて燃料噴射装置66により燃料を供給(噴射)し点火装置68により点火してエンジントルクTeを発生させるエンジントルク発生制御を行うことによってエンジン12を始動し、モーター走行からエンジン走行へ切り換える。また、エンジン始動停止制御手段348は、踏み込まれていたアクセルペダル90が戻されて要求出力トルクTOUTが小さくなり車両状態がエンジン走行領域からモータ走行領域へ変化した場合には、燃料噴射装置66により燃料供給を停止させるように、すなわちフューエルカットによりエンジン12の停止を行って、ハイブリッド制御手段346によるエンジン走行からモータ走行へ切り換える。なお、エンジン始動停止制御手段348は、エンジン走行からモータ走行への切換え等の自動的にエンジン12を停止する場合には、実施例1のエンジン始動停止制御手段118と同様に前記停止時クランク角度制御を実行するが、図16に示すように車両用駆動装置308にはブレーキBsやトルクコンバータ16が無く動力分配機構316が設けられているので、その動力分配機構316の差動作用を利用し第1電動機M1を制御することにより上記停止時クランク角度制御を実行する。
また、ハイブリッド制御手段346は、第1電動機M1を無負荷状態として自由回転すなわち空転させることにより、差動部311がトルクの伝達を不能な状態すなわち差動部311内の動力伝達経路が遮断された状態と同等の状態であって、且つ差動部311からの出力が発生されない状態とすることが可能である。すなわち、ハイブリッド制御手段346は、第1電動機M1を無負荷状態とすることにより差動部311をその動力伝達経路が電気的に遮断される中立状態(ニュートラル状態)とすることが可能である。
また、ハイブリッド制御手段346は、アクセルオフの惰性走行時(コースト走行時)やブレーキペダルの操作によるホイールブレーキ作動時などには、燃費を向上(燃料消費率を低減)させるためにエンジン12を非駆動状態にして、駆動輪17から伝達される車両306の運動エネルギを差動部311で電気エネルギに変換する回生制御を実行する。具体的には、駆動輪17からエンジン12側へ伝達される逆駆動力により第2電動機M2を回転駆動させて発電機として作動させ、その電気エネルギすなわち第2電動機発電電流をインバータ36を介して蓄電装置37へ充電する回生制御を実行する。すなわち、ハイブリッド制御手段346は上記回生制御を実行する回生制御手段として機能する。
本実施例の電子制御装置340は実施例1のエンジン始動停止制御手段118に相当するエンジン始動停止制御手段348を備えており、エンジン走行とモータ走行とが切り換えられるので、前述の図13のフローチャートに示す制御作動は本実施例でも実行される。そして、本実施例では、その図13のフローチャートを構成する全ステップはエンジン始動停止制御手段348に対応する。
また、電子制御装置340は、実施例1のエンジン自動停止中判断手段124と変速中判断手段126とクランク角度安定判断手段128とエンジン始動時判断手段130とエンジン回転抵抗制御手段132とを備えているので、前述の図15のフローチャートに示す制御作動は本実施例でも実行される。しかし、電子制御装置340は実施例1の低容量化制御手段120を備えていないので、前述の図14のフローチャートに示す制御作動は本実施例では実行されない。
本実施例の車両用駆動装置308では、第1電動機M1が無負荷状態とされて空転させられることで、エンジン12のクランク軸14と伝達部材318との間の動力伝達が遮断されるが完全には遮断されず、第1電動機M1が無負荷状態であっても伝達部材318の回転にクランク軸14が引き摺られる可能性がある。そして、本実施例でも図15のフローチャートに示す制御作動が実行されるので、本実施例には、実施例1で説明した効果(A1)乃至(A10)と同様の効果がある。
本実施例は基本的には前述の実施例1と同様であるので、実施例1に対して異なる点について以下に説明する。
前述の実施例1では吸気弁駆動装置64は前記カム機構を主体として構成されているものであったが、本実施例の吸気弁駆動装置464は、上記カム機構を主体とせず、吸気弁62が往復運動する方向に沿って吸気弁62に対して電磁力を付与することができる電磁式弁駆動機構を備えて構成されている。従って、吸気弁駆動装置464は、吸気弁62の開時期と閉時期とを各々独立に変更する吸気弁開閉時期変更装置としての機能を有する。また、本実施例の排気弁駆動装置468の作動原理は吸気弁駆動装置464と同じである。すなわち、排気弁駆動装置468は、排気弁66の開時期と閉時期とを各々独立に変更する排気弁開閉時期変更装置としての機能を有する。
ここで、前述の実施例1では、図8を用いて前記エンジン回転抵抗と吸気弁62の閉時期および排気弁66の開時期との関係について説明したが、上記エンジン回転抵抗は吸気弁62の開時期または排気弁66の閉時期によっても変化するので、そのエンジン回転抵抗と吸気弁62の開時期および排気弁66の閉時期との関係について図8を用いて説明する。
図8において吸気弁62および排気弁66の何れもが閉じた状態が長く継続するほど前記エンジン回転抵抗は大きくなる。例えば図8の上死点側で見れば、上記エンジン回転抵抗は、吸気弁62および排気弁66が共に閉じている吸排気弁閉塞期間PD1が拡大するほど大きくなる。従って、吸気弁62の開時期が遅角方向へずらされるほど或いは排気弁66の閉時期が進角方向へずらされるほど上記吸排気弁閉塞期間PD1が拡大するので、上記エンジン回転抵抗は大きくなる。但し、吸気弁62の開時期および排気弁66の閉時期である上死点側吸排気タイミングを変更することは、吸気弁62の閉時期および排気弁66の開時期である下死点側吸排気タイミングを変更することと比較して、上記エンジン回転抵抗に対する影響度(寄与度)が小さい。
本実施例では、前記上死点側吸排気タイミングのエンジン回転抵抗に与える影響をも加味して、前記エンジン回転抵抗制御では、吸気弁62と排気弁66とのそれぞれにおいて開時期と閉時期とが各々独立に変更される。
本実施例の電子制御装置440に備えられた制御機能の要部は、実施例1の電子制御装置40と同様に図9に示されるが、前記エンジン回転抵抗制御で吸気弁62と排気弁66とのそれぞれにおいて開時期と閉時期とが各々独立に変更されるので、電子制御装置440はエンジン回転抵抗制御手段132に替えてエンジン回転抵抗制御手段432を備えている。
エンジン回転抵抗制御手段432は、前記エンジン回転抵抗制御において、吸気弁62の開時期と閉時期とを各々独立に変更し、排気弁66の開時期と閉時期とを各々独立に変更することが、実施例1のエンジン回転抵抗制御手段132と異なるが、その他の点ではそのエンジン回転抵抗制御手段132と同じである。具体的には、エンジン回転抵抗制御手段432は、前記エンジン回転抵抗制御では、吸気弁駆動装置464及び排気弁駆動装置468により、吸気弁62及び排気弁66の開時期をエンジン始動時と比較して遅角方向へずらすと共に、吸気弁62及び排気弁66の閉時期をエンジン始動時と比較して進角方向へずらす。これによって、エンジン始動時よりも前記エンジン回転抵抗を大きくする。
エンジン回転抵抗制御手段432は、前記エンジン回転抵抗制御において、上記のように吸気弁62及び排気弁66の開時期及び閉時期をずらすことに替えて、例えば、吸気弁62及び排気弁66をクランク角度AGCRに拘わらず閉状態に維持することで、上記エンジン回転抵抗を大きくしても差し支えない。
また、エンジン回転抵抗制御手段432は、エンジン始動時には、実施例1のエンジン回転抵抗制御手段132と同様に、吸気弁62及び排気弁66の開時期および閉時期をそれらの調節可能範囲内で前記エンジン回転抵抗が最も小さくなるように調節してから、エンジン始動停止制御手段118にエンジン12を始動させる。但し、本実施例ではこの場合、吸気弁62及び排気弁66の開時期および閉時期の調節位置に関して実施例1とは異なる点がある。具体的に、エンジン回転抵抗制御手段432は、エンジン始動時には、吸気弁駆動装置464及び排気弁駆動装置468により、吸気弁62及び排気弁66の開時期をそれの調節可能範囲内で最も進角側の最進角位置に設定すると共に、吸気弁62及び排気弁66の閉時期をそれの調節可能範囲内で最も遅角側の最遅角位置に設定する。自動変速機18の変速終了時から前記変速後猶予時間TIME01(図10参照)が経過した後においても、同様に、吸気弁62及び排気弁66の開時期を上記最進角位置に設定すると共に、吸気弁62及び排気弁66の閉時期を上記最遅角位置に設定する。
図20は、実施例1の図15に相当し、本実施例の電子制御装置440の制御作動の要部を説明するためのフローチャートであり、例えば数msec乃至数十msec程度の極めて短いサイクルタイムで繰り返し実行される。この図20に示す制御作動は、単独で或いは他の制御作動と並列的に実行される。この図20は基本的には図15のフローチャートと同じであるが、図20では、図15のSC3とSC4とSC6とSC9とがそれぞれSD3とSD4とSD6とSD9とに置き換わっている点が異なる。
図20のSD3においては、図15のSC3と同様に、前記エンジン回転抵抗制御における吸気弁62および排気弁66の開閉時期に関する制御量が、前記運転者要求と走行条件等の車両状態との少なくとも一方に基づいて計算されて決定される。その算出方法もSC3の場合と同様である。但し、吸気弁62の開時期と閉時期とに関する制御量がそれぞれ別個に算出され、排気弁66の開時期と閉時期とに関する制御量がそれぞれ別個に算出されるという点が図15のSC3と異なる。他の点はSC3と同じである。
SD4においては、前記エンジン回転抵抗制御が実行される。但し、そのエンジン回転抵抗制御では、吸気弁駆動装置464及び排気弁駆動装置468により、吸気弁62及び排気弁66の開時期がエンジン始動時と比較して遅角方向へずらされると共に、吸気弁62及び排気弁66の閉時期がエンジン始動時と比較して進角方向へずらされるという点が図15のSC4と異なる。他の点はSC4と同じである。
ここで、SD4において前記エンジン回転抵抗制御では、上記のように吸気弁62及び排気弁66の開時期及び閉時期がエンジン始動時に対してずらされるが、SD4は、吸気弁62の開時期がエンジン始動時と比較して遅角方向へずらされること、吸気弁62の閉時期がエンジン始動時と比較して進角方向へずらされること、排気弁66の開時期がエンジン始動時と比較して遅角方向へずらされること、排気弁66の閉時期がエンジン始動時と比較して進角方向へずらされること、電動スロットル弁70をエンジン始動時よりも閉じるように作動させること、および、吸気弁62及び排気弁66をクランク角度AGCRに拘わらず閉状態に維持することのうち少なくとも1つが実施されるものであっても差し支えない。
SD6においては、吸気弁62及び排気弁66の開時期および閉時期がそれらの調節可能範囲内で前記エンジン回転抵抗が最も小さくなるように調節される。但し、吸気弁駆動装置464及び排気弁駆動装置468により、吸気弁62及び排気弁66の開時期が前記最進角位置に設定されると共に、吸気弁62及び排気弁66の閉時期が前記最遅角位置に設定されるという点が図15のSC6と異なる。他の点はSC6と同じである。
また、SC9に対するSD9の相違点は、上記のSC6に対するSD6の相違点と同じである。なお、SD3、SD4、SD6、及びSD9はエンジン回転抵抗制御手段432に対応する。
本実施例には、実施例1で説明した効果(A1)、(A3)乃至(A10)と同様の効果がある。更に、本実施例によれば、エンジン回転抵抗制御手段432は、前記エンジン回転抵抗制御では、吸気弁駆動装置464及び排気弁駆動装置468により、吸気弁62及び排気弁66の開時期をエンジン始動時と比較して遅角方向へずらすと共に、吸気弁62及び排気弁66の閉時期をエンジン始動時と比較して進角方向へずらすが、吸気弁62及び排気弁66の何れか一方または両方の開時期をエンジン始動時と比較して遅角方向へずらすこと、吸気弁62及び排気弁66の何れか一方または両方の閉時期をエンジン始動時と比較して進角方向へずらすこと、及び、吸気弁62及び排気弁66をエンジン12のクランク角度AGCRに拘わらず閉状態に維持することの少なくとも1つにより、前記エンジン回転抵抗を大きくしても差し支えない。そのようにすれば、実施例1のように吸気弁62又は排気弁66の開時期及び閉時期が一括して進角され又は遅角される場合と比較して、前記エンジン回転抵抗制御においてより大きな前記エンジン回転抵抗を得ることが容易となる。
以上、本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明したが、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、別の態様でも実施され得る。
例えば、前述の実施例1〜3において、エンジン12はガソリンエンジンであるが、軽油等を燃料とするディーゼルエンジンであっても差し支えない。
また、前述の実施例1,3において、車両用駆動装置10にはブレーキBsが設けられているが、そのブレーキBsに替えて、ステータ翼車16sとトランスミッションケース24との間に配設されてそれらを連結する一方向クラッチが設けられていても差し支えない。そのようにした場合、ブレーキBsに替わる上記一方向クラッチは、トランスミッションケース24に対して、ステータ翼車16sをクランク軸14の正回転方向(エンジン12作動時のクランク軸14の回転方向)に回転可能で且つ負回転方向に回転不能に連結する。そして、トルクコンバータ16では、コンバータ領域においてステータ翼車16sが上記一方向クラッチを介して回転不能に固定されることによりトルク増幅作用が得られ、また、カップリング領域においてステータ翼車16sが自由回転状態とされることにより効率低下が抑制されるようになっている。また、ブレーキBsが無ければ、図14のフローチャートに示す制御作動は不要である。
また、前述の実施例1,3において、エンジン12は、エンジン始動の際、走行用電動機21によってエンジン回転速度Neが引き上げられるが、走行用電動機21とは別個にスタータモータが設けられていれば、エンジン始動の際には、走行用電動機21を用いずに上記スタータモータによってエンジン回転速度Neが引き上げられても差し支えない。
また、前述の実施例1,3において、前記停止時クランク角度制御では、走行用電動機21及びブレーキBsが制御されることによって、エンジン12の自動的な停止時におけるエンジンクランク角度AGCRが前記クランク角度停止範囲AGST内に入るようにエンジンクランク角度AGCRが制御されてエンジン12が停止されるが、走行用電動機21及びブレーキBsが制御されるのではなく、エンジン12によって駆動されるオルタネータ(発電機)の発電量を制御することで、エンジン停止時のエンジンクランク角度AGCRが制御されても差し支えない。従って、上記停止時クランク角度制御は、走行用電動機21を有さない通常のエンジン車両においても実行可能である。また、前記停止時クランク角度制御では、エンジン12を停止させ、その停止時(停止直後)のエンジンクランク角度AGCRがクランク角度停止範囲AGSTから外れていれば、走行用電動機21及びブレーキBsが制御されてエンジンクランク角度AGCRがクランク角度停止範囲AGST内に入るようにクランク軸14が回転させられても差し支えない。
また、前述の実施例1で説明した図10のタイムチャートにおいて、自動変速機18のダウンシフトの例であるが、前記エンジン回転抵抗制御は自動変速機18のアップシフト中に実行されてもよい。
また、前述の実施例1,3の車両用駆動装置10において、エンジン12のクランク軸14とポンプ翼車16pとの間に電動機は設けられていないが、走行用電動機21と同様のモータジェネレータ(第2の電動機)がクランク軸14とポンプ翼車16pとの間に連結されていてもよい。
また、前述の実施例1,3において、ブレーキBsは、油圧式摩擦係合装置から構成されていたが、例えば、電磁クラッチ等から構成されてもよい。
また、前述の実施例1,3において、車両8を後進させる場合には、自動変速機18を図5に示すRev1またはRev2に変速し変速機入力軸20を正回転方向に回転させるが、自動変速機18を図5に示す1st〜8thの何れかに変速し走行用電動機21を負回転方向に駆動することで車両8を後進させても差し支えない。
また、前述の実施例1,3において、車両用駆動装置10にはトルクコンバータ16が備えられていたが、これに限らず、フルードカップリングが備えられていてもよい。
また、前述の実施例1,3において、走行用電動機21は、必ずしも備えられなくてもよい。例えば、アイドリングストップが行われる通常のエンジン車両であっても差し支えない。
また、前述の実施例1,3において、自動変速機18は有段変速機であるが、変速比を連続的に変化させることが可能な無段変速機(CVT)であってもよい。また、前述の実施例2における自動変速部320について同様である。
また、前述の実施例1,3において、車両用駆動装置10には、自動変速制御が実施される自動変速機18が備えられていたが、自動変速機18が無い構成も考え得る。また、前述の実施例2における車両用駆動装置308について同様である。
また、前述の実施例1〜3において、車両用駆動装置10,308は、FR(フロントエンジン・リヤドライブ)方式の車両に用いられるものに限らず、その他の駆動方式の車両に用いられるものであってもよい。
また、前述の実施例1〜3において、エンジン回転抵抗制御手段132,432は、エンジン12の自動停止中であって且つ自動変速機18の変速中において前記エンジン回転抵抗制御を実行するが、自動変速機18の変速中に限らず上記エンジン回転抵抗制御を実行し、エンジン始動時にそのエンジン回転抵抗制御を中止して前記エンジン始動時吸排気タイミング制御を実行しても差し支えない。
また、前述の実施例1,2において、前記エンジン回転抵抗制御では、吸気弁62と排気弁66との両方の開閉時期が変更されるが、何れか一方の開閉時期だけが変更されるものであっても差し支えない。
また、前述の実施例1で説明した図10のタイムチャートにおいて、前記エンジン回転抵抗制御では、前記エンジン回転抵抗はそれが大きくなる方向に、図10のt2時点からt3時点までの間で変化させられているが、それ以外のタイミング例えばイナーシャ相開始時であるt3時点から上記エンジン回転抵抗が大きくなる方向に変化させられても差し支えない。
また、前述の実施例1で説明した図10のタイムチャートにおいて、エンジン回転抵抗制御手段132は、自動変速機18(自動変速部320)の変速終了時(t4時点)から所定の変速後猶予時間TIME01が経過した後に前記エンジン回転抵抗制御を終了するが、上記変速終了時に直ちに上記エンジン回転抵抗制御を終了することも考え得る。
また、前述の実施例1,2において、エンジン始動時には、吸気弁62の開閉時期は前記最遅角位置に設定されると共に、排気弁66の開閉時期は前記最進角位置に設定されるが、エンジン始動時における吸気弁62および排気弁66の開閉時期はそれらに限るものではない。実施例3でも同様である。
また、前述の実施例2において、エンジン始動停止制御手段348は、モータ走行からエンジン走行へ切り換える際のエンジン始動時に、エンジン12の共振等の振動を打ち消すように第1電動機M1の出力トルクを変動させる始動時制振制御を実行してもよい。そのようにするとすれば、前記停止時クランク角度制御が実行されることにより、上記始動時制振制御の効果が一層発揮され易くなる。
また、前述の実施例1,3において、低容量化制御手段120は、前述の実施例のものに限定されず、例えば、エンジン回転速度Neに応じてブレーキBsの係合トルクを制御することで、トルクコンバータ16の逆駆動時容量係数Cを連続的に変化させるように構成してもよい。
また、前述の実施例1において、エンジン回転抵抗制御手段132は、前記運転者要求と車両状態との少なくとも一方に基づいて吸気タイミング進角幅AINHと排気タイミング遅角幅AEXHとを決定するが、その吸気タイミング進角幅AINH及び排気タイミング遅角幅AEXHは前記運転者要求および車両状態に拘らず一定値とされていても差し支えない。
また、前述の実施例1において、吸気弁駆動装置64と排気弁駆動装置68との何れも、弁の開閉時期を変更する弁開閉時期変更機能を有しているが、吸気弁駆動装置64と排気弁駆動装置68との何れか一方だけが上記弁開閉時期変更機能を有していても差し支えない。前述の実施例3についても同様であり、吸気弁駆動装置464と排気弁駆動装置468との何れか一方だけが上記弁開閉時期変更機能を有していても差し支えない。
また、前述の実施例1において、吸気弁駆動装置64と排気弁駆動装置68との何れも前記カム機構を主体として構成されているが、吸気弁駆動装置64と排気弁駆動装置68との何れか一方だけが上記カム機構を主体として構成されており、他方は前記電磁式弁駆動機構を備えて構成されていても差し支えない。
また前述した複数の実施例はそれぞれ、例えば優先順位を設けるなどして、相互に組み合わせて実施することができる。
なお、上述したのはあくまでも一実施形態であり、その他一々例示はしないが、本発明は、その主旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づいて種々変更、改良を加えた態様で実施することができる。
8,306:車両
12:エンジン
14:クランク軸
17:駆動輪
18:自動変速機
40,340,440:電子制御装置(エンジン始動制御装置)
52:燃焼室
62:吸気弁
64,464:吸気弁駆動装置(吸気弁開閉時期変更装置)
66:排気弁
68,468:排気弁駆動装置(排気弁開閉時期変更装置)
70:電動スロットル弁
320:自動変速部(自動変速機)
12:エンジン
14:クランク軸
17:駆動輪
18:自動変速機
40,340,440:電子制御装置(エンジン始動制御装置)
52:燃焼室
62:吸気弁
64,464:吸気弁駆動装置(吸気弁開閉時期変更装置)
66:排気弁
68,468:排気弁駆動装置(排気弁開閉時期変更装置)
70:電動スロットル弁
320:自動変速部(自動変速機)
【0002】
特許文献
[0003]
特許文献1:特開2004−239111号公報
特許文献2:特開2006−316689号公報
特許文献3:特開2005−299390号公報
発明の概要
発明が解決しようとする課題
[0004]
前記特許文献1のエンジン始動制御装置は、エンジン始動時のクランク角度に応じて2種類のエンジン始動方法を使い分けることで迅速かつ確実にエンジン始動を行おうとするものであるが、エンジン始動の際に運転者の意思に関係なく上記エンジン始動方法の何れかが選択されると、運転者を含む乗員に違和感を与える可能性があった。一方で、前記クランク角度が前記クランク角度停止範囲から外れている場合にも前記モータジェネレータでエンジン回転速度を引き上げてエンジン始動をしようとすれば、前記モータジェネレータの出力不足等により迅速にエンジン回転速度を引き上げることができずエンジン始動性を低下させ、上記乗員に違和感を与える可能性があった。なお、このような課題は未公知である。
[0005]
本発明は以上の事情を背景としてなされたものであり、その目的とするところは、自動的に停止させたエンジンを再始動する場合に、運転者に与える違和感を抑制し迅速かつ確実にエンジン始動をすることができる車両のエンジン始動制御装置を提供することにある。
課題を解決するための手段
[0006]
前記目的を達成するための本発明の要旨とするところは、(a)エンジンの自動的な停止時におけるクランク角度が予め定められたクランク角度停止範囲内に入るように該クランク角度を制御し、且つ、自動的に停止させた前記エンジンを予め定められたエンジン始動条件が成立した場合に始動する車両のエンジン始動制御装置であって、(b)前記車両は、前記エンジンと駆動輪との間の動力伝達経路の一部を構成する自動変速機を備えており、(
特許文献
[0003]
特許文献1:特開2004−239111号公報
特許文献2:特開2006−316689号公報
特許文献3:特開2005−299390号公報
発明の概要
発明が解決しようとする課題
[0004]
前記特許文献1のエンジン始動制御装置は、エンジン始動時のクランク角度に応じて2種類のエンジン始動方法を使い分けることで迅速かつ確実にエンジン始動を行おうとするものであるが、エンジン始動の際に運転者の意思に関係なく上記エンジン始動方法の何れかが選択されると、運転者を含む乗員に違和感を与える可能性があった。一方で、前記クランク角度が前記クランク角度停止範囲から外れている場合にも前記モータジェネレータでエンジン回転速度を引き上げてエンジン始動をしようとすれば、前記モータジェネレータの出力不足等により迅速にエンジン回転速度を引き上げることができずエンジン始動性を低下させ、上記乗員に違和感を与える可能性があった。なお、このような課題は未公知である。
[0005]
本発明は以上の事情を背景としてなされたものであり、その目的とするところは、自動的に停止させたエンジンを再始動する場合に、運転者に与える違和感を抑制し迅速かつ確実にエンジン始動をすることができる車両のエンジン始動制御装置を提供することにある。
課題を解決するための手段
[0006]
前記目的を達成するための本発明の要旨とするところは、(a)エンジンの自動的な停止時におけるクランク角度が予め定められたクランク角度停止範囲内に入るように該クランク角度を制御し、且つ、自動的に停止させた前記エンジンを予め定められたエンジン始動条件が成立した場合に始動する車両のエンジン始動制御装置であって、(b)前記車両は、前記エンジンと駆動輪との間の動力伝達経路の一部を構成する自動変速機を備えており、(
【0003】
c)前記エンジンが自動的に停止させられた該エンジンの自動停止中であって且つ前記自動変速機の変速における変速比変化中において、該エンジンの燃焼室内の空気圧変化により生じる該エンジンの回転抵抗を、エンジン始動時よりも大きくするエンジン回転抵抗制御を実行することにある。
発明の効果
[0007]
このようにすれば、エンジンの自動停止中にエンジンのクランク軸が外力によって回され難くなるので、エンジンの停止時のクランク角度を変化させずに或いは殆ど変化させずに保持できる。そして、エンジンの自動的な停止時におけるクランク角度はそれが前記クランク角度停止範囲内に入るように制御されるので、そのクランク角度停止範囲をエンジン再始動に適したクランク角度範囲に定めておくことで、エンジン始動ショックを小さくできるなどエンジン再始動に適したクランク角度でエンジンを停止させることができる。従って、エンジンの再始動時には上記クランク軸は上記クランク角度停止範囲内またはその近傍に停止しているので、自動的に停止させたエンジンを再始動する場合に、良好なエンジン始動性が確保され、運転者に与える違和感を抑制し迅速かつ確実にエンジン始動をすることができる。
また、自動変速機の変速における変速比変化中はその自動変速機の入力軸回転速度が大きく変化しエンジンのクランク軸が引き摺られて回され易いところ、そのような上記変速比変化中に前記エンジン回転抵抗制御を実行することで、効果的にエンジンの回転抵抗を大きくしてエンジンクランク角度の変化を抑えることが可能である。なお、上記自動変速機の変速はアップシフトであってもダウンシフトであってよいが、ダウンシフトでは自動変速機の入力軸回転速度が変速中に上昇するので、前記エンジン回転抵抗制御はダウンシフト中において特に効果が高いと考えられる。
[0008]
ここで、好適には、前記エンジン回転抵抗制御では、前記エンジンの燃焼室内の空気圧縮により生じるそのエンジンの回転抵抗、すなわち前記エンジンのコンプレッションにより生じるそのエンジンの回転抵抗を、前記エンジンの自動停止中はエンジン始動時よりも大きくする。
[0009]
また、好適には、(a)前記エンジンは、吸気弁の開時期と閉時期との両方を進角させ又は遅角させる吸気弁開閉時期変更装置と、排気弁の開時期と閉時期との両方を進角させ又は遅角させる排気弁開閉時期変更装置との少なくとも一方を備えており、(b)前記エンジン回転抵抗制御では、前記吸気弁の開閉時期を前記エンジン始動時と比較して進角方向へずらすこと、及び、前記排気弁の開閉時期を前記エンジン始動時と比較して遅角方向へずらすことの少なくとも1つにより、前記エンジンの回転抵抗を大きくする。このようにすれば、実際の車両用のエンジンでは前記吸気弁開閉時期変更装置と前記排気弁開閉時期変更装置とを備えるものが多く、そのように前記吸気弁開閉時期変更装置および前記排気弁開閉時期変更装置を備えるエンジンでは
c)前記エンジンが自動的に停止させられた該エンジンの自動停止中であって且つ前記自動変速機の変速における変速比変化中において、該エンジンの燃焼室内の空気圧変化により生じる該エンジンの回転抵抗を、エンジン始動時よりも大きくするエンジン回転抵抗制御を実行することにある。
発明の効果
[0007]
このようにすれば、エンジンの自動停止中にエンジンのクランク軸が外力によって回され難くなるので、エンジンの停止時のクランク角度を変化させずに或いは殆ど変化させずに保持できる。そして、エンジンの自動的な停止時におけるクランク角度はそれが前記クランク角度停止範囲内に入るように制御されるので、そのクランク角度停止範囲をエンジン再始動に適したクランク角度範囲に定めておくことで、エンジン始動ショックを小さくできるなどエンジン再始動に適したクランク角度でエンジンを停止させることができる。従って、エンジンの再始動時には上記クランク軸は上記クランク角度停止範囲内またはその近傍に停止しているので、自動的に停止させたエンジンを再始動する場合に、良好なエンジン始動性が確保され、運転者に与える違和感を抑制し迅速かつ確実にエンジン始動をすることができる。
また、自動変速機の変速における変速比変化中はその自動変速機の入力軸回転速度が大きく変化しエンジンのクランク軸が引き摺られて回され易いところ、そのような上記変速比変化中に前記エンジン回転抵抗制御を実行することで、効果的にエンジンの回転抵抗を大きくしてエンジンクランク角度の変化を抑えることが可能である。なお、上記自動変速機の変速はアップシフトであってもダウンシフトであってよいが、ダウンシフトでは自動変速機の入力軸回転速度が変速中に上昇するので、前記エンジン回転抵抗制御はダウンシフト中において特に効果が高いと考えられる。
[0008]
ここで、好適には、前記エンジン回転抵抗制御では、前記エンジンの燃焼室内の空気圧縮により生じるそのエンジンの回転抵抗、すなわち前記エンジンのコンプレッションにより生じるそのエンジンの回転抵抗を、前記エンジンの自動停止中はエンジン始動時よりも大きくする。
[0009]
また、好適には、(a)前記エンジンは、吸気弁の開時期と閉時期との両方を進角させ又は遅角させる吸気弁開閉時期変更装置と、排気弁の開時期と閉時期との両方を進角させ又は遅角させる排気弁開閉時期変更装置との少なくとも一方を備えており、(b)前記エンジン回転抵抗制御では、前記吸気弁の開閉時期を前記エンジン始動時と比較して進角方向へずらすこと、及び、前記排気弁の開閉時期を前記エンジン始動時と比較して遅角方向へずらすことの少なくとも1つにより、前記エンジンの回転抵抗を大きくする。このようにすれば、実際の車両用のエンジンでは前記吸気弁開閉時期変更装置と前記排気弁開閉時期変更装置とを備えるものが多く、そのように前記吸気弁開閉時期変更装置および前記排気弁開閉時期変更装置を備えるエンジンでは
【0005】
ジンであっても、前記エンジン回転抵抗制御を実行することが可能である。なお、前記エンジン回転抵抗制御では、前記電動スロットル弁を全閉状態にすることで、前記エンジン始動時よりも前記エンジンの回転抵抗を大きくしてもよい。
[0013]
また、好適には、前記エンジン回転抵抗制御では、運転者からの要求と車両状態との少なくとも一方に基づいて、前記エンジン停止中における前記エンジンの回転抵抗を設定する。ここで、エンジン停止中においてエンジンの回転抵抗は、良好なエンジン始動性を得るためには小さい方が良く、前記エンジンクランク角度の変化量を低減するためには大きい方が良い。従って上記のようにすれば、運転者からの要求または車両状態に応じて、例えばエンジン始動ショック低減などのエンジン始動性と前記エンジンクランク角度の変化量低減とを両立できるように、上記エンジンの回転抵抗を設定することが可能である。
[0014]
[0015]
また、好適には、前記エンジン回転抵抗制御では、前記自動変速機の変速における変速比変化が始まるまでに、前記エンジンの回転抵抗をエンジン始動時よりも大きくする方向に変化させることを完了する。このようにすれば
ジンであっても、前記エンジン回転抵抗制御を実行することが可能である。なお、前記エンジン回転抵抗制御では、前記電動スロットル弁を全閉状態にすることで、前記エンジン始動時よりも前記エンジンの回転抵抗を大きくしてもよい。
[0013]
また、好適には、前記エンジン回転抵抗制御では、運転者からの要求と車両状態との少なくとも一方に基づいて、前記エンジン停止中における前記エンジンの回転抵抗を設定する。ここで、エンジン停止中においてエンジンの回転抵抗は、良好なエンジン始動性を得るためには小さい方が良く、前記エンジンクランク角度の変化量を低減するためには大きい方が良い。従って上記のようにすれば、運転者からの要求または車両状態に応じて、例えばエンジン始動ショック低減などのエンジン始動性と前記エンジンクランク角度の変化量低減とを両立できるように、上記エンジンの回転抵抗を設定することが可能である。
[0014]
[0015]
また、好適には、前記エンジン回転抵抗制御では、前記自動変速機の変速における変速比変化が始まるまでに、前記エンジンの回転抵抗をエンジン始動時よりも大きくする方向に変化させることを完了する。このようにすれば
Claims (9)
- エンジンの自動的な停止時におけるクランク角度が予め定められたクランク角度停止範囲内に入るように該クランク角度を制御し、且つ、自動的に停止させた前記エンジンを予め定められたエンジン始動条件が成立した場合に始動する車両のエンジン始動制御装置であって、
前記エンジンの燃焼室内の空気圧変化により生じる該エンジンの回転抵抗を、前記エンジンの自動停止中はエンジン始動時よりも大きくするエンジン回転抵抗制御を実行する
ことを特徴とする車両のエンジン始動制御装置。 - 前記エンジンは、吸気弁の開時期と閉時期との両方を進角させ又は遅角させる吸気弁開閉時期変更装置と、排気弁の開時期と閉時期との両方を進角させ又は遅角させる排気弁開閉時期変更装置との少なくとも一方を備えており、
前記エンジン回転抵抗制御では、前記吸気弁の開閉時期を前記エンジン始動時と比較して進角方向へずらすこと、及び、前記排気弁の開閉時期を前記エンジン始動時と比較して遅角方向へずらすことの少なくとも1つにより、前記エンジンの回転抵抗を大きくする
ことを特徴とする請求項1に記載の車両のエンジン始動制御装置。 - 前記エンジンは、吸気弁の開時期と閉時期とを各々独立に変更する吸気弁開閉時期変更装置と、排気弁の開時期と閉時期とを各々独立に変更する排気弁開閉時期変更装置との少なくとも一方を備えており、
前記エンジン回転抵抗制御では、前記吸気弁及び前記排気弁の何れか一方または両方の開時期を前記エンジン始動時と比較して遅角方向へずらすこと、前記吸気弁及び前記排気弁の何れか一方または両方の閉時期を前記エンジン始動時と比較して進角方向へずらすこと、及び、前記吸気弁及び前記排気弁を前記エンジンのクランク角度に拘わらず閉状態に維持することの少なくとも1つにより、前記エンジンの回転抵抗を大きくする
ことを特徴とする請求項1に記載の車両のエンジン始動制御装置。 - 前記エンジン回転抵抗制御では、前記エンジンへの吸入空気量を調節する電動スロットル弁を前記エンジン始動時よりも閉じることで、前記エンジンの回転抵抗を大きくする
ことを特徴とする請求項1から3の何れか1項に記載の車両のエンジン始動制御装置。 - 前記エンジン回転抵抗制御では、運転者からの要求と車両状態との少なくとも一方に基づいて、前記エンジン停止中における前記エンジンの回転抵抗を設定する
ことを特徴とする請求項1から4の何れか1項に記載の車両のエンジン始動制御装置。 - 前記車両は、前記エンジンと駆動輪との間の動力伝達経路の一部を構成する自動変速機を備えており、
前記エンジン回転抵抗制御では、該自動変速機の変速における変速比変化中に前記エンジンの回転抵抗をエンジン始動時よりも大きくする
ことを特徴とする請求項1から5の何れか1項に記載の車両のエンジン始動制御装置。 - 前記エンジン回転抵抗制御では、前記自動変速機の変速における変速比変化が始まるまでに、前記エンジンの回転抵抗をエンジン始動時よりも大きくする方向に変化させることを完了する
ことを特徴とする請求項6に記載の車両のエンジン始動制御装置。 - 前記エンジンのクランク角度が前記自動変速機の変速終了後において予め定められた安定状態になったと判断した場合に前記エンジン回転抵抗制御を終了する
ことを特徴とする請求項6又は7に記載の車両のエンジン始動制御装置。 - 前記エンジン回転抵抗制御において前記エンジンの回転抵抗を前記エンジン始動時よりも大きくしているときに前記エンジンを始動させるエンジン始動要求があった場合には、前記エンジンの回転抵抗を前記エンジン始動時の大きさに戻してから前記エンジンを始動させる
ことを特徴とする請求項1から8の何れか1項に記載の車両のエンジン始動制御装置。
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