JPWO2012063309A1 - エンジン始動装置 - Google Patents

Abstract

エンジン始動装置（１００）は、エンジン（２００）をクランキングするためのクランキングベーストルクとダンパ（７００）の共振による動力伝達系の振動を抑制するための制振トルクとの和を、エンジンをクランキングする際にモータ（ＭＧ１）が出力すべき目標トルクとして設定する目標トルク設定手段と、設定された目標トルクが出力されるようにモータを制御するモータ制御手段とを備える。目標トルク設定手段は、エンジンのエンジン回転数が所定のエンジン回転数以下である場合には、クランキングベーストルクを第１トルク値に設定し、エンジン回転数が所定のエンジン回転数よりも大きい場合には、クランキングベーストルクが、エンジンのピストンが上死点又は圧縮行程に位置する時点において減少し始め、ピストンが膨張行程に位置する時点において第１トルク値よりも小さい第２トルク値になるように、クランキングベーストルクを制御するベーストルク制御手段を有する。

Description

本発明は、例えばハイブリッド車両等のエンジン及びモータを備える車両において、エンジンを始動させるエンジン始動装置の技術分野に関する。

この種の装置として、ダンパを介してエンジン（内燃機関）のクランクシャフトに接続されたモータジェネレータによってエンジンをモータリング或いはクランキングするものが知られている（例えば特許文献１及び２参照）。

例えば特許文献１には、エンジンに供給する燃料が少なくなった状態でエンジンをモータリングして始動できる回数をより多くするための技術が開示されている。例えば特許文献２には、エンジンを始動する際、ダンパのねじれ角に基づいてエンジンへの燃料噴射と点火を開始する技術が開示されている。

他方、エンジンの動力を伝達する動力伝達系（パワートレイン）にダンパが含まれる場合、エンジンの始動時のトルク変動によってダンパの共振が発生し、動力伝達系の振動が悪化するおそれがある。このようなダンパの共振による動力伝達系の振動の悪化を抑制するために、エンジンをクランキングする際、クランキングするための、言い換えれば、エンジンの回転数を上昇させるためのトルク（以下「クランキングベーストルク」と適宜称する）に加えて、ダンパの共振を抑制するための制振トルクをモータからエンジンに与える技術が知られている。制振トルクは、例えば、エンジンのピストンの位置に応じて変動するように制御される。

特開２００８−２８５０８５号公報 特開２０１０−９６０９６号公報

しかしながら、クランキングベーストルクに制振トルクを加えたトルクをモータから出力させる場合には、クランキングベーストルク及び制振トルクの経時変化によっては、クランキングベーストルクのみをモータから出力させる場合よりも、モータが出力すべきトルクの最大値が大きくなり、モータの消費電力が増大してしまうおそれがある。このため、モータに電力を供給するバッテリの定格出力（即ち、バッテリが出力可能な電力の最大値）を大きくせざるを得ず、バッテリの小型化を図ることが困難であるという技術的問題点がある。

本発明は、例えば前述した従来の問題点に鑑みなされたものであり、例えば、エンジン始動時における、ダンパの共振による動力伝達系の振動を抑制できるとともに、モータの消費電力を抑制できるエンジン始動装置を提供することを課題とする。

本発明に係るエンジン始動装置は、上記課題を解決するために、エンジンと、前記エンジンをクランキング可能なモータと、前記エンジンの動力を駆動輪に伝達する、ダンパを含む動力伝達系と、前記モータに電力を供給可能なバッテリとを備えた車両に搭載され、前記エンジンをクランキングするためのクランキングベーストルクと前記ダンパの共振による前記動力伝達系の振動を抑制するための制振トルクとの和を、前記エンジンをクランキングする際に前記モータが出力すべき目標トルクとして設定する目標トルク設定手段と、前記設定された目標トルクが出力されるように前記モータを制御するモータ制御手段とを備え、前記目標トルク設定手段は、前記エンジンのエンジン回転数が前記所定のエンジン回転数以下である場合には、前記クランキングベーストルクを第１トルク値に設定し、前記エンジン回転数が前記所定のエンジン回転数よりも大きい場合には、前記クランキングベーストルクが、前記エンジンのピストンが上死点又は圧縮行程に位置する時点において減少し始め、前記ピストンが膨張行程に位置する時点において前記第１トルク値よりも小さい第２トルク値になるように、前記クランキングベーストルクを制御するベーストルク制御手段を有する。

本発明に係るエンジン始動装置によれば、エンジンを始動させる際、モータからエンジンに目標トルクが出力されるように、モータ制御手段によってモータが制御され、エンジンがクランキングされる。

目標トルクは、目標トルク設定手段によって設定される。目標トルク設定手段は、クランキングベーストルクと制振トルクとの和を目標トルクとして設定する。クランキングベーストルクは、エンジンをクランキングするために、言い換えれば、エンジンのエンジン回転数を増大させるためにモータが出力すべきトルクであり、ベーストルク制御手段によって制御される。ここで、本発明に係る「エンジン回転数」は、エンジンのクランクシャフトの単位時間当たりの回転数を意味し、エンジンのクランクシャフトの回転速度あるいはエンジンのピストンの移動速度に相当する。制振トルクは、ダンパの共振による動力伝達系の振動を抑制するためにモータが出力すべきトルクであり、典型的には、エンジンのピストンの位置に応じて変動するように制御される。制御トルクは、エンジンのピストンが圧縮行程に位置する場合（言い換えれば、ピストンが下死点から上死点へ移動する期間）と、エンジンのピストンが膨張行程に位置する場合（言い換えれば、ピストンが上死点から下死点へ移動する期間）とで、互いにトルクの方向が異なるように制御される。より具体的には、制御トルクは、ピストンが圧縮行程に位置する場合には、モータが出力するトルクを減少させるように制御され、ピストンが膨張行程に位置する場合には、モータが出力するトルクを増大させるように制御される。このような制振トルクをエンジンに付与することにより、ダンパの共振による動力伝達系の振動を抑制できる。

本発明では特に、ベーストルク制御手段は、（ｉ）エンジン回転数が所定のエンジン回転数よりも小さい場合には、クランキングベーストルクを第１トルク値に設定し、（ｉｉ）エンジン回転数が所定のエンジン回転数以上である場合には、クランキングベーストルクが、エンジンのピストンが上死点又は圧縮行程に位置する時点において減少し始め、ピストンが圧縮行程に続く膨張行程に位置する時点において第１トルク値よりも小さい第２トルク値になるようにクランキングベーストルクを制御する。即ち、クランキングベーストルクは、エンジン回転数が所定のエンジン回転数に上昇するまでは、第１トルク値に設定され、エンジン回転数が所定のエンジン回転数に達した後には、ピストンが上死点又は圧縮行程に位置する時点（典型的には、エンジン回転数が所定の回転数に達した後にピストンが最初に上死点又は圧縮工程に位置する時点）において減少し始め、圧縮行程に続く膨張行程において第１トルク値よりも小さい第２トルク値になるように制御される。

よって、例えば、エンジン回転数が所定のエンジン回転数に達した後の膨張行程においてもクランキングベーストルクが第１トルク値に設定される場合と比較して、エンジン回転数が所定のエンジン回転数に達した後の膨張行程におけるモータの消費電力を低減できる。したがって、モータに電力を供給するバッテリの定格出力（即ち、バッテリが出力可能な電力の最大値）を小さくすることができ、バッテリの小型化を図ることが可能となる。なお、前述したように、制振トルクは、典型的には、ピストンが圧縮行程に位置する場合には、モータが出力するトルクを減少させるように制御され、ピストンが膨張行程に位置する場合には、モータが出力するトルクを増大させるように制御されるので、仮に、クランキングベーストルクが圧縮行程と膨張行程とで同じトルク値に設定される場合には、目標トルクは膨張行程において最大になる。

ここで、膨張行程では、圧縮行程において気筒内で圧縮された空気が膨張することによりクランクシャフトの回転が加速される。このため、膨張行程では、圧縮行程よりもエンジン回転数が増大しやすい。そこで、本発明では、膨張行程において圧縮空気が膨張することによりクランクシャフトの回転が加速される分、膨張行程におけるクランキングベーストルクを、圧縮行程におけるクランキングベーストルクよりも小さくする。これにより、エンジン回転数を増大させつつ、膨張行程におけるモータの消費電力の無駄な増大を回避できる。

以上説明したように、本発明に係るエンジン始動装置によれば、エンジン始動時における、ダンパの共振による動力伝達系の振動を抑制できるとともに、モータの消費電力を抑制できる。

本発明に係るエンジン始動装置の一態様では、前記ベーストルク制御手段は、前記クランキングベーストルクが、前記ピストンが前記圧縮行程に位置する期間の少なくとも一部において前記第１トルク値よりも大きくなるように、前記クランキングベーストルクを制御する。

この態様によれば、ピストンが圧縮行程に位置する期間において、エンジン回転数の上昇がエンジンの気筒内の圧縮された空気によって抑制されてしまうことを低減或いは防止できる。このため、ピストンが圧縮行程に位置する期間と該圧縮行程に続く膨張行程に位置する期間とでエンジン回転数の上昇率の差が大きくなることを抑制できるので、動力伝達系の振動も抑制できる。

本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施形態から明らかにされる。

第１実施形態に係るハイブリッド車両の構成を概念的に示す概略構成図である。 第１実施形態に係るＭＧ１指令トルクの設定方法の概要を説明するための概念図である。 第１実施形態に係るクランキングベーストルクの制御の流れを示すフローチャートである。 第１実施形態におけるクランキングベーストルク及びエンジン回転数の経時変化の一例を示すグラフである。 比較例に係るＭＧ１指令トルクの設定方法の概要を説明するための概念図である。 第２実施形態に係るクランキングベーストルクの制御の流れを示すフローチャートである。 第２実施形態におけるクランキングベーストルク及びエンジン回転数の経時変化の一例を示すグラフである。 第３実施形態に係るクランキングベーストルクの制御の流れを示すフローチャートである。 第３実施形態におけるクランキングベーストルク及びエンジン回転数の経時変化の一例を示すグラフである。 比較例に係るクランキングベーストルク及びエンジン回転数の経時変化の一例を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態について図を参照しつつ説明する。

＜第１実施形態＞
第１実施形態に係るエンジン始動装置について、図１から図４を参照して説明する。

先ず、本実施形態に係るエンジン始動装置が適用されたハイブリッド車両の全体構成について、図１を参照して説明する。

図１は、本実施形態に係るハイブリッド車両の構成を概念的に示す概略構成図である。

図１において、本実施形態に係るハイブリッド車両１０は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１００、エンジン２００、モータジェネレータＭＧ１、モータジェネレータＭＧ２、動力分配機構３００、ＰＣＵ（Power Control Unit）４００、バッテリ５００、伝達機構６００、ディファレンシャルギア６１０、伝達軸６２０、ダンパ７００、クランクポジションセンサ８１０、駆動輪ＦＲ及びＦＬを備えている。

ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等を備え、ハイブリッド車両１０の動作全体を制御することが可能に構成された電子制御ユニットである。ＥＣＵ１００は、例えばＲＯＭ等に格納された制御プログラムに従って、ハイブリッド車両１０における各種制御を実行可能に構成されている。ＥＣＵ１００は、本発明に係る「エンジン始動装置」の一例として機能する。具体的には、ＥＣＵ１００は、本発明に係る「目標トルク設定手段」及び「モータ制御手段」」の各々の一例として機能する。

エンジン２００は、レシプロエンジンであり、ハイブリッド車両１０の動力源として機能するように構成されている。エンジン２００は、シリンダブロックに複数の気筒が配置された構成を有している。更に、エンジン２００は、各気筒内における圧縮行程において燃料を含む混合気が圧縮され、該圧縮された混合気が自発的に又はスパークプラグ等の点火動作によって着火した際に生じる力が、ピストン及びコネクティングロッドを介してクランクシャフト２１０の回転運動に変換される構成となっている。このクランクシャフト２１０の回転が、動力分配機構３００及び伝達機構６００を介して駆動輪ＦＲ及びＦＬに伝達されることにより、ハイブリッド車両１０の走行が可能となる。尚、本発明に係る「エンジン」とは、例えば２サイクル又は４サイクルレシプロエンジン等を含み、少なくとも一の気筒を有し、当該気筒内部の燃焼室において、例えばガソリン、軽油或いはアルコール等の各種燃料を含む混合気が燃焼した際に発生する力を、例えばピストン、コネクティングロッド及びクランクシャフト等の物理的又は機械的な伝達手段を適宜介して駆動力として取り出すことが可能に構成されたエンジン（内燃機関）を包括する概念である。係る概念を満たす限りにおいて、本発明に係る「エンジン」の構成は、エンジン２００のものに限定されず各種の態様を有してよい。

エンジン２００には、クランクポジションセンサ８１０が設けられている。クランクポジションセンサ８１０は、クランクシャフト２１０の回転角度であるクランク角ＣＡ及び単位時間当たりの回転数であるエンジン回転数Ｎｅを検出可能に構成されている。クランクポジションセンサ８１０は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出されたクランク角ＣＡ及びエンジン回転数Ｎｅは、ＥＣＵ１００によって一定又は不定の周期で把握される構成となっている。

モータジェネレータＭＧ１は、電動発電機であり、電気エネルギを運動エネルギに変換する力行機能と、運動エネルギを電気エネルギに変換する回生機能とを有している。モータジェネレータＭＧ１は、バッテリ５００を充電するための発電機或いはモータジェネレータＭＧ２に電力を供給するための発電機、及びエンジン２００をクランキングするための電動機として機能するように構成されている。なお、モータジェネレータＭＧ１は、本発明に係る「モータ」の一例である。

モータジェネレータＭＧ２は、モータジェネレータＭＧ１と同様に、電動発電機であり、電気エネルギを運動エネルギに変換する力行機能と、運動エネルギを電気エネルギに変換する回生機能と有している。モータジェネレータＭＧ２は、主としてエンジン２００の出力をアシスト（補助）する電動機として機能するように構成され、動力分配機構３００、伝達機構６００、ディファレンシャルギア６１０及び伝達軸６２０を介して駆動輪ＦＬ及びＦＲに動力を伝達することができるように構成されている。

尚、前述したモータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２は、例えば同期電動発電機として構成され、例えば外周面に複数個の永久磁石を有するロータと、回転磁界を形成する三相コイルが巻回されたステータとを備える構成を有するが、他の構成を有していてもよい。

動力分配機構３００は、キャリア３１０、第１遊星ギア機構３２０、リングギア３３０、ペラ軸３４０、リングギア３５０及び第２遊星ギア機構３６０を備えている。

第１遊星ギア機構３２０は、モータジェネレータＭＧ１の回転軸に共回り可能に連結されるサンギア３２１と、キャリア３１０に連結されるプラネタリギア３２２とを有している。エンジン２００のクランクシャフト２１０は、ダンパ７００及びキャリア３１０を介して、第１遊星ギア機構３２０のプラネタリギア３２２に連結されている。プラネタリギア３２２は、第１遊星ギア機構３２０の外周にあるリングギア３３０に連結される。

このため、エンジン２００の回転（即ち、クランクシャフト２１０の回転）は、キャリア３１０及びプラネタリギア３２２を介してサンギア３２１及びリングギア３３０に伝達され、エンジン２００の出力トルクが２系統に分割される。

リングギア３３０の回転軸であるペラ軸３４０は、伝達機構６００に連結されており、この伝達機構６００を介して駆動輪ＦＬ及びＦＲにエンジン２００からの出力トルクが伝達される。

ペラ軸３４０のリングギア３３０に連結される端部とは反対の端部は、第２遊星ギア機構３６０のプラネタリギア３６２に連結されるリングギア３５０に連結される。

第２遊星ギア機構３６０のサンギア３６１は、モータジェネレータＭＧ２の回転軸に連結され、モータジェネレータＭＧ２の回転をペラ軸３４０に伝達する。

ＰＣＵ４００は、バッテリ５００から取り出した直流電力を交流電力に変換してモータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２に供給すると共に、モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２によって発電された交流電力を直流電力に変換してバッテリ５００に供給することが可能に構成されたインバータ等を含み、バッテリ５００と各モータジェネレータとの間の電力の入出力を個別に制御することが可能に構成された制御ユニットである。ＰＣＵ４００は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、ＥＣＵ１００によってその動作が制御される構成となっている。

バッテリ５００は、モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２を力行するための電力に係る電力供給源として機能する充電可能な蓄電池である。

伝達機構６００は、動力分配機構３００と連結され、エンジン２００及びモータジェネレータＭＧ２から出力されたトルクをディファレンシャルギア６１０及び伝達軸６２０を介して駆動輪ＦＬ及びＦＲに伝達するための機構である。

ダンパ７００は、例えばトーショナルダンパであり、クランクシャフト２１０と動力分配機構３００との間に設けられ、これらの間のトルク振動を減衰する機能を有する。

駆動輪ＦＬ及びＦＲは、伝達機構６００を介して伝達されるトルクを路面に伝達する車輪であり、図１においては左右一輪ずつ示されている。ハイブリッド車両１０は、実際には、駆動輪ＦＬ及びＦＲを含む前後左右に一輪ずつ計４個の車輪を備えている。

次に、ハイブリッド車両１０におけるエンジン２００の始動について、図２を参照して説明する。

図１を参照して前述したように構成されたハイブリッド車両１０において、エンジン２００の始動時には、ＥＣＵ１００の制御下で、モータジェネレータＭＧ１によるエンジン２００のクランキングが行われる。具体的には、ＥＣＵ１００は、エンジン２００をクランキングする際にモータジェネレータＭＧ１が出力すべき目標トルクであるＭＧ１指令トルクを設定し、このＭＧ１指令トルクが出力されるようにモータジェネレータＭＧ１を制御する。

図２は、本実施形態に係るＭＧ１指令トルクの設定方法の概要を説明するための概念図である。なお、図２には、クランキングベーストルクの経時変化の一例を示すグラフ、制振トルクの経時変化の一例を示すグラフ、及びＭＧ１指令トルクの経時変化の一例を示すグラフが示されている。

図２に示すように、ＥＣＵ１００は、クランキングベーストルクと制振トルクとの和をＭＧ１指令トルクとして設定する。

クランキングベーストルクは、エンジン２００をクランキングするために、言い換えれば、エンジン２００のエンジン回転数Ｎｅを増大させるためにモータジェネレータＭＧ１が出力すべきトルクである。クランキングベーストルクは、基本的には、クランキングの初期においては第１トルク値ＢＴ１に設定され、エンジン回転数Ｎｅが所定のエンジン回転数Ｎｅ１よりも大きくなった後に第２トルク値ＢＴ２になるように制御される。なお、クランキングベーストルクの制御については、後に詳細に説明する。

制振トルクは、ダンパ７００の共振によるパワートレイン（即ち、エンジン２００の動力を駆動輪ＦＬ及びＦＲまで伝達する、ダンパ７００、動力分配機構３００、伝達機構６００等を含む動力伝達系）の振動を抑制するためにモータジェネレータＭＧ１が出力すべきトルクである。制振トルクは、エンジン２００のピストンの位置に応じて変動するように制御される。制御トルクは、エンジン２００のピストンが圧縮行程に位置する場合と、エンジン２００のピストンが膨張行程に位置する場合とで、互いにトルクの方向が異なるように制御される。より具体的には、図２に示すように、制御トルクは、エンジン２００のピストンが圧縮行程に位置する場合には、モータジェネレータＭＧ１が出力するトルクを減少させるように制御され、エンジン２００のピストンが膨張行程に位置する場合には、モータジェネレータＭＧ１が出力するトルクを増大させるように制御される。つまり、エンジン２００のピストンが圧縮行程に位置する場合には、制振トルクは負のトルク値に設定され、エンジン２００のピストンが膨張行程に位置する場合には、正のトルク値に設定される。なお、図２では、エンジン２００をクランキングするようにモータジェネレータＭＧ１を回転させる方向のトルク値を正とし、この方向とは逆に回転させる方向のトルク値を負としている。このような制振トルクをエンジン２００に付与することにより、ダンパ７００の共振によるパワートレインの振動を抑制できる。

次に、本実施形態に係るクランキングベーストルクの制御について、図３及び図４を参照して詳細に説明する。

図３は、本実施形態に係るクランキングベーストルクの制御の流れを示すフローチャートである。図４は、本実施形態におけるクランキングベーストルク及びエンジン回転数の経時変化の一例を示すグラフである。なお、図４において、クランキングベーストルクの経時変化の一例を示すグラフには、エンジン２００の気筒内の圧力である筒内圧Ｐの経時変化の一例も示されている。

図３及び図４において、エンジン２００のクランキングが開始されると、エンジン回転数ＮｅがＥＣＵ１００によって取得される（ステップＳ１０）。即ち、ＥＣＵ１００は、クランクポジションセンサ８１０によって検出されたエンジン回転数Ｎｅをクランクポジションセンサ８１０から取得する。なお、図２を参照して前述したように、クランキングベーストルクは、クランキングの初期においては第１トルク値ＢＴ１に設定される。モータジェネレータＭＧ１からトルクが付与されることによりエンジン２００のエンジン回転数が増大する。

次に、エンジン回転数Ｎｅが所定のエンジン回転数Ｎｅ１よりも大きいか否かがＥＣＵ１００によって判定される（ステップＳ２０）。なお、図４では、エンジン回転数Ｎｅが所定のエンジン回転数Ｎｅ１に達する時点を時点Ｔｅ１として示してある。

エンジン回転数Ｎｅが所定のエンジン回転数Ｎｅ１よりも大きいと判定された場合には（ステップＳ２０：Ｙｅｓ）、クランク角ＣＡがＥＣＵ１００によって取得される（ステップＳ３０）。即ち、ＥＣＵ１００は、クランクポジションセンサ８１０によって検出されたクランク角ＣＡをクランクポジションセンサ８１０から取得する。

次に、エンジン２００のピストンが上死点（ＴＤＣ：Top Dead Center）に位置するか否かがＥＣＵ１００によって判定される（ステップＳ４０）。ＥＣＵ１００は、エンジン２００のピストンが上死点に位置するか否かを、取得したクランク角ＣＡに基づいて判定する。なお、図４では、エンジン回転数Ｎｅが所定のエンジン回転数Ｎｅ１に達する時点Ｔｅ１の後に、エンジン２００のピストンが最初に上死点に位置する時点を時点Ｔｔｄｃ１として示してある。

エンジン２００のピストンが上死点に位置すると判定された場合には（ステップＳ４０：Ｙｅｓ）、クランキングベーストルクの立ち下げフラグがＥＣＵ１００によってオン（ＯＮ）状態にされる（ステップＳ６０）。ここで、クランキングベーストルクの立ち下げフラグは、クランキングベーストルクを現在のトルク値から減少させるか否かを示すフラグである。ＥＣＵ１００は、クランキングベーストルクの立ち下げフラグがＯＮ状態である場合には、クランキングベーストルクを現在のトルク値から減少させ、クランキングベーストルクの立ち下げフラグがオフ（ＯＦＦ）状態である場合には、クランキングベーストルクを現在のトルク値のまま維持する。即ち、ＥＣＵ１００は、エンジン２００のピストンが上死点に位置すると判定すると、クランキングベーストルクの立ち下げフラグをＯＮ状態にし、クランキングベーストルクを第１トルク値ＢＴ１から減少させる。より具体的には、図４に示すように、ＥＣＵ１００は、クランキングベーストルクを、エンジン回転数Ｎｅが所定のエンジン回転数Ｎｅ１よりも大きくなった後（即ち、時点Ｔｎｅ１の後）に最初にエンジン２００のピストンが上死点に位置する時点Ｔｔｄｃ１において第１トルク値ＢＴ１から減少し始め、この上死点の後の膨張行程中に第２トルク値ＢＴ２になるように制御する。

よって、例えば、エンジン回転数Ｎｅが所定のエンジン回転数Ｎｅ１に達した後の膨張行程においてもクランキングベーストルクが第１トルク値ＢＴ１に設定される場合と比較して、エンジン回転数Ｎｅが所定のエンジン回転数Ｎｅ１に達した後の膨張行程におけるモータジェネレータＭＧ１の消費電力を低減できる。したがって、モータジェネレータＭＧ１に電力を供給するバッテリ５００の定格出力（即ち、バッテリ５００が出力可能な電力の最大値）を小さくすることができ、バッテリ５００の小型化を図ることが可能となる。バッテリ５００を小型化することにより、ハイブリッド車両１０の車両重量を軽減でき、燃費の向上やコストの低減も可能である。

エンジン２００のピストンが上死点に位置しないと判定された場合には（ステップＳ４０：Ｎｏ）、エンジン回転数Ｎｅが所定のエンジン回転数Ｎｅ２よりも大きいか否かがＥＣＵによって判定される（ステップＳ５０）。

エンジン回転数Ｎｅが所定のエンジン回転数Ｎｅ２よりも大きいと判定された場合には（ステップＳ５０：Ｙｅｓ）、クランキングベーストルクの立ち下げフラグがＥＣＵ１００によってＯＮ状態にされる（ステップＳ６０）。

エンジン回転数Ｎｅが所定のエンジン回転数Ｎｅ２よりも大きくない（即ち、エンジン回転数Ｎｅが所定のエンジン回転数Ｎｅ２以下である）と判定された場合には（ステップＳ５０：Ｎｏ）、クランキングベーストルクの立ち下げフラグがＥＣＵ１００によってＯＦＦ状態にされる（ステップＳ７０）。即ち、ＥＣＵ１００は、クランキングベーストルクを第１トルク値ＢＴ１のまま維持する。

一方、エンジン回転数Ｎｅが所定のエンジン回転数Ｎｅ１よりも大きくないと判定された場合には（ステップＳ２０：Ｎｏ）、クランキングベーストルクの立ち下げフラグがＥＣＵ１００によってＯＦＦ状態にされる（ステップＳ７０）。

次に、図５を参照して比較例に係るエンジン始動装置によるＭＧ１指令トルクの設定方法について説明するとともに、本実施形態に係るクランキングベーストルクの制御による効果について説明を加える。

図５は、比較例に係るＭＧ１指令トルクの設定方法の概要を説明するための概念図である。なお、図５には、比較例におけるクランキングベーストルクの経時変化の一例を示すグラフ、比較例における制振トルクの経時変化の一例を示すグラフ、及び比較例におけるＭＧ１指令トルクの経時変化の一例を示すグラフが示されている。

図５に示すように、比較例に係るエンジン始動装置は、エンジン回転数Ｎｅが所定のエンジン回転数Ｎｅ１に達した後（即ち、時点Ｔｎｅ１後）の膨張行程においてもクランキングベーストルクを第１トルク値ＢＴ１に設定する点で、本実施形態に係るエンジン始動装置と異なり、その他の点については、本実施形態に係るエンジン始動装置と概ね同様に構成されている。

このような比較例によれば、ＭＧ１指示トルクは、エンジン回転数Ｎｅが所定のエンジン回転数Ｎｅ１に達した時点Ｔｎｅ１後の膨張行程において最大となる（図５の破線円Ｃ１により囲まれる部分参照）。このため、モータジェネレータＭＧ１が出力すべきパワー、言い換えれば、モータジェネレータＭＧ１の消費電力（即ち、ＭＧ１消費電力）も時点Ｔｎｅ１後の膨張行程において最大となる（図５の破線円Ｃ２により囲まれる部分参照）。

ここで、膨張行程では、圧縮行程において気筒内で圧縮された空気が膨張することによりクランクシャフトの回転が加速されるので、この比較例のようにクランキングベーストルクを膨張行程においても圧縮行程と同じ第１トルク値ＢＴ１のまま維持すると、クランクシャフトの回転を無駄に加速させることになる。つまり、比較例によれば、このようなクランクシャフトの回転の無駄な加速のためにＭＧ１消費電力が増大している。この結果、バッテリの定格出力を小さくすることが困難になる。

しかるに本実施形態によれば、前述したように、エンジン回転数Ｎｅが所定のエンジン回転数Ｎｅ１よりも大きくなった後（即ち、時点Ｔｎｅ１の後）に最初にエンジン２００のピストンが上死点に位置する時点Ｔｔｄｃ１において第１トルク値ＢＴ１から減少し始め、この上死点の後の膨張行程中に第２トルク値ＢＴ２になるように制御するので、この膨張行程中のモータジェネレータＭＧ１の消費電力を低減でき、バッテリ５００の定格出力を小さくすることができる。

以上説明したように、本実施形態に係るエンジン始動装置によれば、エンジン２００の始動時における、ダンパ７００の共振によるパワートレインの振動を抑制できるとともに、モータジェネレータＭＧ１の消費電力を抑制できる。

＜第２実施形態＞
第２実施形態に係るエンジン始動装置について、図６及び図７参照して説明する。

図６は、第２実施形態に係るクランキングベーストルクの制御の流れを示すフローチャートである。図７は、第２実施形態におけるクランキングベーストルク及びエンジン回転数の経時変化の一例を示すグラフである。なお、図６において、図４に示した第１実施形態に係るクランキングベーストルクの制御と同様のステップには、同一のステップ番号を付し、それらの説明は適宜省略する。

図７において、第２実施形態に係るエンジン始動装置は、クランキングベーストルクを、エンジン回転数Ｎｅが所定のエンジン回転数Ｎｅ１よりも大きくなった後（即ち、時点Ｔｎｅ１の後）に最初にエンジン２００のピストンが圧縮行程に位置する時点Ｔｃｓ１において第１トルク値ＢＴ１から減少し始め、この圧縮行程の後の膨張行程中に第２トルク値ＢＴ２になるように制御する点で、前述した第１実施形態に係るエンジン始動装置と異なり、その他の点については、前述した第１実施形態に係るエンジン始動装置と概ね同様に構成されている。

図６において、エンジン回転数Ｎｅが所定のエンジン回転数Ｎｅ１よりも大きいと判定された場合には（ステップＳ２０：Ｙｅｓ）、クランク角ＣＡがＥＣＵ１００によって取得された（ステップＳ３０）後に、エンジン２００のピストンが圧縮行程に位置するか否かがＥＣＵ１００によって判定される（ステップＳ４２）。ＥＣＵ１００は、エンジン２００のピストンが圧縮行程に位置するか否かを、取得したクランク角ＣＡに基づいて判定する。

エンジン２００のピストンが圧縮行程に位置すると判定された場合には（ステップＳ４２：Ｙｅｓ）、クランキングベーストルクの立ち下げフラグがＥＣＵ１００によってＯＮ状態にされる（ステップＳ６０）。

エンジン２００のピストンが圧縮行程に位置しないと判定された場合には（ステップＳ４２：Ｎｏ）、エンジン回転数Ｎｅが所定のエンジン回転数Ｎｅ２よりも大きいか否かがＥＣＵによって判定される（ステップＳ５０）。

即ち、本実施形態では、図７に示すように、ＥＣＵ１００は、クランキングベーストルクを、エンジン回転数Ｎｅが所定のエンジン回転数Ｎｅ１よりも大きくなった後（即ち、時点Ｔｎｅ１の後）に最初にエンジン２００のピストンが圧縮行程に位置する時点Ｔｃｓ１において第１トルク値ＢＴ１から減少し始め、この圧縮行程の後の膨張行程中に第２トルク値ＢＴ２になるように制御する。

よって、本実施形態によれば、前述した第１実施形態と同様に、例えば、エンジン回転数Ｎｅが所定のエンジン回転数Ｎｅ１に達した後の膨張行程においてもクランキングベーストルクが第１トルク値ＢＴ１に設定される場合と比較して、エンジン回転数Ｎｅが所定のエンジン回転数Ｎｅ１に達した後の膨張行程におけるモータジェネレータＭＧ１の消費電力を低減できる。

＜第３実施形態＞
第３実施形態に係るエンジン始動装置について、図８及び図９参照して説明する。

図８は、第３実施形態に係るクランキングベーストルクの制御の流れを示すフローチャートである。図９は、第３実施形態におけるクランキングベーストルク及びエンジン回転数の経時変化の一例を示すグラフである。なお、図８において、図４に示した第１実施形態に係るクランキングベーストルクの制御と同様のステップには、同一のステップ番号を付し、それらの説明は適宜省略する。

図９において、第３実施形態に係るエンジン始動装置は、クランキングベーストルクを、エンジン回転数Ｎｅが所定のエンジン回転数Ｎｅ１よりも大きくなった後（即ち、時点Ｔｎｅ１の後）に最初にエンジン２００のピストンが圧縮行程に位置する期間の少なくとも一部において第１トルク値ＢＴ１よりも大きくなるように制御する点で、前述した第１実施形態に係るエンジン始動装置と異なり、その他の点については、前述した第１実施形態に係るエンジン始動装置と概ね同様に構成されている。

図８において、エンジン回転数Ｎｅが所定のエンジン回転数Ｎｅ１よりも大きいと判定された場合には（ステップＳ２０：Ｙｅｓ）、クランク角ＣＡがＥＣＵ１００によって取得された（ステップＳ３０）後に、エンジン２００のピストンが圧縮行程に位置するか否かがＥＣＵ１００によって判定される（ステップＳ３２）。ＥＣＵ１００は、エンジン２００のピストンが圧縮行程に位置するか否かを、取得したクランク角ＣＡに基づいて判定する。

エンジン２００のピストンが圧縮行程に位置すると判定された場合には（ステップＳ３２：Ｙｅｓ）、クランク角ＣＡに応じたベーストルク加算分ΔＢＴがＥＣＵ１００によって算出される（ステップＳ３４）。即ち、ＥＣＵ１００は、エンジン２００のピストンが圧縮行程に位置すると判定すると、クランク角ＣＡに応じたベーストルク加算分ΔＢＴを算出して、この算出したベーストルク加算分ΔＢＴをクランキングベーストルクに加算する。つまり、図９に示すように、ＥＣＵ１００は、クランキングベーストルクを、エンジン回転数Ｎｅが所定のエンジン回転数Ｎｅ１よりも大きくなった後（即ち、時点Ｔｎｅ１の後）に最初にエンジン２００のピストンが圧縮行程に位置する期間の一部において第１トルク値ＢＴ１よりも大きい第３トルク値ＢＴ３になるように制御する。なお、第３トルク値ＢＴ３は、第１トルク値ＢＴ１にベーストルク加算分ΔＢＴが加算された値である。

よって、本実施形態によれば、エンジン２００のピストンが圧縮行程に位置する期間において、エンジン回転数の上昇がエンジン２００の気筒内の圧縮された空気によって抑制されてしまうことを低減或いは防止できる。このため、エンジン２００のピストンが圧縮行程に位置する期間と該圧縮行程に続く膨張行程に位置する期間とでエンジン回転数の上昇率の差が大きくなることを抑制できるので、エンジン２００の動力を伝達するパワートレインの振動も抑制できる。

図１０は、図５を参照して前述した比較例に係るクランキングベーストルク及びエンジン回転数の経時変化の一例を示すグラフである。

図１０において、比較例に係るエンジン始動装置は、図５を参照して前述したように、エンジン回転数Ｎｅが所定のエンジン回転数Ｎｅ１に達した後（即ち、時点Ｔｎｅ１後）の膨張行程においてもクランキングベーストルクを第１トルク値ＢＴ１に設定する。

ここで、膨張行程では、圧縮行程において気筒内で圧縮された空気が膨張することによりクランクシャフトの回転が加速されるので、この比較例のようにクランキングベーストルクを膨張行程においても圧縮行程と同じ第１トルク値ＢＴ１で維持すると、エンジン２００のピストンが圧縮行程に位置する期間と該圧縮行程に続く膨張行程に位置する期間とで（言い換えれば、時点Ｔｔｄｃ１の前後で）エンジン回転数の上昇率の差が大きくなってしまう（図１０の破線円Ｃ３により囲まれる部分参照）。これにより、エンジン２００の動力を伝達するパワートレインの振動が増大してしまうおそれがある。

しかるに本実施形態によれば、前述したように、クランキングベーストルクを、エンジン回転数Ｎｅが所定のエンジン回転数Ｎｅ１よりも大きくなった後（即ち、時点Ｔｎｅ１の後）に最初にエンジン２００のピストンが圧縮行程に位置する期間において第１トルク値ＢＴ１よりも大きい第３トルク値ＢＴ３になるように制御するので、時点Ｔｔｄｃ１の前後でエンジン回転数の上昇率の差が大きくなることを抑制できる。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴うエンジン始動装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

１０ ハイブリッド車両
１００ ＥＣＵ
２００ エンジン
２１０ クランクシャフト
３００ 動力分配機構
４００ ＰＣＵ
５００ バッテリ
６００ 伝達機構
６１０ ディファレンシャルギア
６２０ 伝達軸
７００ ダンパ
８１０ クランクポジションセンサ
ＦＬ、ＦＲ 駆動輪
ＭＧ１、ＭＧ２ モータジェネレータ

Claims (2)

1. エンジンと、前記エンジンをクランキング可能なモータと、前記エンジンの動力を駆動輪に伝達する、ダンパを含む動力伝達系と、前記モータに電力を供給可能なバッテリとを備えた車両に搭載され、
   前記エンジンをクランキングするためのクランキングベーストルクと前記ダンパの共振による前記動力伝達系の振動を抑制するための制振トルクとの和を、前記エンジンをクランキングする際に前記モータが出力すべき目標トルクとして設定する目標トルク設定手段と、
   前記設定された目標トルクが出力されるように前記モータを制御するモータ制御手段と
   を備え、
   前記目標トルク設定手段は、
   前記エンジンのエンジン回転数が前記所定のエンジン回転数以下である場合には、前記クランキングベーストルクを第１トルク値に設定し、前記エンジン回転数が前記所定のエンジン回転数よりも大きい場合には、前記クランキングベーストルクが、前記エンジンのピストンが上死点又は圧縮行程に位置する時点において減少し始め、前記ピストンが膨張行程に位置する時点において前記第１トルク値よりも小さい第２トルク値になるように、前記クランキングベーストルクを制御するベーストルク制御手段を有する
   ことを特徴とするエンジン始動装置。
2. 前記ベーストルク制御手段は、前記クランキングベーストルクが、前記ピストンが前記圧縮行程に位置する期間の少なくとも一部において前記第１トルク値よりも大きくなるように、前記クランキングベーストルクを制御する請求項１に記載のエンジン始動装置。

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