JPWO2013061454A1 - 車両制御装置 - Google Patents

Abstract

直噴式のエンジンと、エンジンと接続された回転電機とを備え、エンジンの停止要求がある（Ｓ１−Ｙ）ときに、回転電機によってエンジンの回転数を維持しながらスロットルを開いた（Ｓ６）後でエンジンを停止させる車両制御装置。エンジンに対する燃料の供給を停止（Ｓ５）してスロットルを開く場合、回転電機の出力トルクによってエンジンの回転数を維持する（Ｓ６）ことが好ましい。エンジンに対する燃料の供給を行ったままスロットルを開く場合、回転電機に発電させることによってエンジンの回転数を維持することが好ましい。

Description

本発明は、車両制御装置に関する。

従来、車両の走行中にエンジンを停止する技術が知られている。例えば、特許文献１には、エンジン及びモータ併用走行中、所定のエンジン停止条件が成立したらエンジンとモータとの間に介装されたクラッチを開放した後、燃料カットによりエンジンを停止するハイブリッド車両の制御装置の技術が開示されている。

特開２０１０−１４３３０７号公報

エンジン停止時には、次回のエンジン始動性を確保するためにサージタンク圧を回復させておくことが好ましい。しかしながら、エンジン停止時にサージタンク圧を回復させようとしてスロットルを急速に開くと、吸気圧の変動により異音が発生してしまう虞がある。エンジン停止時にサージタンク圧を回復させることができ、かつ異音の発生を抑制できることが望まれている。

本発明の目的は、エンジン停止時のサージタンク圧の回復と異音発生の抑制とを両立することができる車両制御装置を提供することである。

本発明の車両制御装置は、直噴式のエンジンと、前記エンジンと接続された回転電機とを備え、前記エンジンの停止要求があるときに、前記回転電機によって前記エンジンの回転数を維持しながらスロットルを開いた後で前記エンジンを停止させることを特徴とする。

上記車両制御装置において、前記エンジンに対する燃料の供給を停止して前記スロットルを開く場合、前記回転電機の出力トルクによって前記エンジンの回転数を維持することが好ましい。

上記車両制御装置において、前記エンジンに対する燃料の供給を行ったまま前記スロットルを開く場合、前記回転電機に発電させることによって前記エンジンの回転数を維持することが好ましい。

上記車両制御装置において、更に、前記エンジンと前記回転電機とを断接するクラッチを備え、前記回転電機によって前記エンジンの回転数を維持することができずに前記エンジンを停止した場合、前記停止したエンジンを再始動するときは、前記クラッチを係合して前記回転電機のトルクによってクランキングして前記エンジンを始動することが好ましい。

上記車両制御装置において、新気が前記エンジンの筒内を通過して排気系に流入するように前記回転電機の出力トルクによって前記エンジンの回転数を維持してから前記エンジンを停止させることが好ましい。

本発明に係る車両制御装置は、直噴式のエンジンと、エンジンと接続された回転電機とを備え、エンジンの停止要求があるときに、回転電機によってエンジンの回転数を維持しながらスロットルを開いた後でエンジンを停止させる。よって、本発明に係る車両制御装置によれば、エンジン停止時のサージタンク圧の回復と異音発生の抑制とを両立することができるという効果を奏する。

図１は、第１実施形態に係る車両制御装置の動作を示すフローチャートである。 図２は、第１実施形態に係るハイブリッド車両の概略構成図である。 図３は、エンジンの詳細を示す図である。 図４は、停止前モータリング制御に係るタイムチャートである。 図５は、エンジン回転数とサージタンク圧の閾値との関係の一例を示す図である。 図６は、エンジン回転数と停止前モータリング制御のスロットル開度との対応関係を示す図である。 図７は、停止前充電制御に係るタイムチャートである。 図８は、クランク角度と、エンジンのポンピングエネルギとの関係を示す図である。 図９は、第２実施形態に係る車両制御装置の動作を示すフローチャートである。 図１０は、第２実施形態の停止前モータリング制御に係るタイムチャートである。 図１１は、Ｋ０クラッチ開放時のエンジン回転数と、回転降下中の通過新気量との関係を示す図である。

以下に、本発明の実施形態に係る車両制御装置につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記の実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるものあるいは実質的に同一のものが含まれる。

［第１実施形態］
図１から図７を参照して、第１実施形態について説明する。本実施形態は、車両制御装置に関する。図１は、第１実施形態に係る車両制御装置の動作を示すフローチャート、図２は、第１実施形態に係るハイブリッド車両の概略構成図、図３は、エンジンの詳細を示す図である。

図２に示すハイブリッド車両１００は、エンジン１、Ｋ０クラッチ２、回転電機ＭＧ、トルクコンバータ４、変速機５および駆動輪８を備える。エンジン１は、Ｋ０クラッチ２を介して回転電機ＭＧ、トルクコンバータ４、変速機５および駆動輪８と接続されている。つまり、回転電機ＭＧは、エンジン１よりも駆動輪８側に配置されており、Ｋ０クラッチ２は、エンジン１と回転電機ＭＧとを断接する。Ｋ０クラッチ２は、エンジン１のクランクシャフト１６と回転電機ＭＧの回転軸３との間に介在している。Ｋ０クラッチ２は、例えば、湿式の多板式のクラッチ装置であり、係合状態でエンジン１と回転電機ＭＧとを接続し、開放状態でエンジン１と回転電機ＭＧとを切り離す。

回転電機ＭＧは、モータ（電動機）としての機能と、発電機としての機能とを備えている。回転電機ＭＧは、インバータを介してバッテリと接続されている。回転電機ＭＧは、バッテリから供給される電力を機械的な動力に変換して出力することができると共に、入力される動力によって駆動されて機械的な動力を電力に変換することができる。回転電機ＭＧによって発電された電力は、バッテリに蓄電可能である。回転電機ＭＧとしては、例えば、交流同期型のモータジェネレータを用いることができる。

トルクコンバータ４は、回転電機ＭＧよりも駆動輪８側に配置されている。トルクコンバータ４の入力軸４ａは、回転電機ＭＧの回転軸３と接続されている。トルクコンバータ４は、入力軸４ａに入力されるトルクを作動流体を介して変速機５の入力軸５ａに伝達することができる。また、トルクコンバータ４は、ロックアップ機構を有しており、ロックアップ状態では、入力軸４ａに入力されるトルクを直接変速機５の入力軸５ａに伝達する。

変速機５は、自動変速機であり、例えば、有段の自動変速機（Ａ／Ｔ）である。なお、これに限らず、変速機５は、無段の自動変速機（ＣＶＴ）等であってもよい。変速機５の出力軸５ｂは、差動機構６および駆動軸７を介して駆動輪８と接続されている。

図３に示すように、エンジン１は、シリンダブロック１１、シリンダヘッド１２およびクランクケース１５を有する。シリンダブロック１１の上部にシリンダヘッド１２が締結されており、下部にクランクケース１５が締結されている。シリンダブロック１１には、複数のシリンダボア１３が形成されており、各シリンダボア１３にはそれぞれピストン１４が軸方向に移動自在に嵌合している。クランクシャフト１６は、回転自在に支持されており、コネクティングロッド１７を介して各ピストン１４と接続されている。

燃焼室１８は、シリンダボア１３の壁面とシリンダヘッド１２の下面とピストン１４の頂面とで構成されている。シリンダヘッド１２には、各気筒に対応して吸気ポート１９および排気ポート２０が形成されている。吸気弁２１は、吸気ポート１９を開閉し、排気弁２２は、排気ポート２０を開閉する。吸気弁２１および排気弁２２は、クランクシャフト１６の回転と連動して回転する吸気カムシャフト２３および排気カムシャフト２４によってそれぞれ駆動される。エンジン１の各気筒は、クランクシャフト１６が２回転する間に、吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程の４行程を実行する。

吸気ポート１９には、吸気マニホールド２９を介してサージタンク３０が接続されている。サージタンク３０には、吸気管３１が接続されており、吸気管３１の空気取入口にはエアクリーナ３２が取り付けられている。エアクリーナ３２の下流側には、スロットル弁３３を有する電子スロットル装置３４が設けられている。

排気ポート２０には、排気マニホールド３５を介して排気管３６が接続されている。排気管３６には、排気ガス中に含まれる有害物質を浄化処理する三元触媒３７およびＮＯｘ吸蔵還元型触媒３８が装着されている。三元触媒３７は、空燃比がストイキのときに排気ガス中に含まれるＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘを酸化還元反応により同時に浄化処理するものである。ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３８は、空燃比がリーンのときに排気ガス中に含まれるＮＯｘを一旦吸蔵し、排気ガス中の酸素濃度が低下したリッチ燃焼領域またはストイキ燃焼領域にあるときに、吸蔵したＮＯｘを放出し、添加した還元剤としての燃料によりＮＯｘを還元するものである。

シリンダヘッド１２には、各気筒に対応して燃焼室１８に直接燃料を噴射するインジェクタ３９が装着されている。また、シリンダヘッド１２には、燃焼室１８の混合気に着火可能な点火プラグ４０が装着されている。

ハイブリッド車両１００には、電子制御ユニット（ＥＣＵ）５０が搭載されている。ＥＣＵ５０は、インジェクタ３９の燃料噴射タイミング、点火プラグ４０の点火時期などを制御可能である。ＥＣＵ５０は、検出した吸入空気量、吸気温度、スロットル開度、アクセル開度、エンジン回転数、冷却水温などのエンジン運転状態に基づいて燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期などを決定する。また、ＥＣＵ５０は、Ｋ０クラッチ２、回転電機ＭＧ、トルクコンバータ４および変速機５を制御することができる。ＥＣＵ５０は、Ｋ０クラッチ２の開放・係合および係合度合いを制御することができる。Ｋ０クラッチ２が油圧式のアクチュエータを有するものである場合、ＥＣＵ５０は、供給油圧を調節することにより、Ｋ０クラッチ２の係合度合い（トルク容量）を制御する。また、ＥＣＵ５０は、エンジン回転数と回転電機ＭＧの回転数とに基づいて、Ｋ０クラッチ２のスリップ制御を行うことができる。本実施形態の車両制御装置１−１は、エンジン１、Ｋ０クラッチ２、回転電機ＭＧおよびＥＣＵ５０を備える。

吸気管３１における上流側には、エアフローセンサ５２および吸気温センサ５３が配置されている。エアフローセンサ５２によって検出された吸入空気量および吸気温センサ５３によって検出された吸気温度は、ＥＣＵ５０に出力される。サージタンク３０には、サージタンク３０内の圧力（サージタンク圧）を検出するサージタンク圧センサ５１が配置されている。サージタンク圧センサ５１によって検出されたサージタンク圧は、ＥＣＵ５０に出力される。スロットルポジションセンサ５４は、スロットル弁３３のスロットル開度を検出してＥＣＵ５０に出力する。アクセルポジションセンサ５５は、アクセルペダルのアクセル開度を検出してＥＣＵ５０に出力する。

クランク角センサ５６は、クランクシャフト１６のクランク角度を検出してＥＣＵ５０に出力する。ＥＣＵ５０は、クランク角度に基づいて各気筒における吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程を判別すると共に、エンジン回転数を算出する。水温センサ５７は、エンジンの冷却水温を検出してＥＣＵ５０に出力する。

排気管３６における三元触媒３７よりも上流側には、空燃比（Ａ／Ｆ）センサ５８が設けられ、三元触媒３７よりも下流側には酸素（Ｏ_２）センサ５９が設けられている。Ａ／Ｆセンサ５８およびＯ_２センサ５９は、排気ガスの空燃比（酸素量）を検出してＥＣＵ５０に出力する。

ハイブリッド車両１００では、ハイブリッド走行あるいはＥＶ走行を選択的に実行可能である。ハイブリッド走行とは、エンジン１、回転電機ＭＧのうち少なくともエンジン１を動力源としてハイブリッド車両１００を走行させる走行モードである。ハイブリッド走行では、エンジン１に加えて、回転電機ＭＧを動力源とすることができる。なお、ハイブリッド走行において、回転電機ＭＧを発電機として機能させてもよく、無負荷の状態で空転させることもできる。

ＥＶ走行は、エンジン１を停止し、回転電機ＭＧを動力源として走行する走行モードである。ＥＶ走行において、走行状況やバッテリの充電状態等に応じて適宜回転電機ＭＧに発電を行わせるようにしてもよい。ＥＶ走行を行う場合、Ｋ０クラッチ２が開放され、エンジン１が停止される。

また、ハイブリッド車両１００では、エンジン１を駆動輪８から切り離して惰性によりハイブリッド車両１００を走行させる惰性走行を実行することもできる。惰性走行は、例えば、加速要求がない場合や要求駆動力が小さな場合に実行される。惰性走行では、Ｋ０クラッチ２が開放され、エンジン１と回転電機ＭＧおよび駆動輪８との動力の伝達が遮断される。つまり、駆動輪８にエンジンブレーキが作用しない状態となる。これにより、Ｋ０クラッチ２が係合されてエンジン１が駆動輪８と接続されている場合よりも、駆動輪８に対する負荷が小さくなる。惰性走行を実行することにより、軽負荷時の燃費向上を図ることができる。惰性走行時には、エンジン１を停止して燃料消費を抑制することもできる。

また、ハイブリッド車両１００では、停車中にエンジン１が停止されることがある。例えば、バッテリの充電状態に基づいて停車中にエンジン１を運転して回転電機ＭＧにより発電を行う停車時発電制御がなされることがあり、停車時発電制御が終了するとエンジン１が停止される。また、停車時に暖機のためにエンジン１が運転され、暖機終了後にエンジン１が停止されることがある。

ＥＶ走行からハイブリッド（ＨＶ）走行への移行時など、エンジン１を始動するときには、ＥＣＵ５０によりエンジン１の始動制御がなされる。本実施形態のハイブリッド車両１００では、少なくとも以下の２つの始動方法が実行可能である。

（着火始動）
着火始動とは、主としてエンジン１の燃焼により発生するエネルギーによってエンジン１の回転を開始させてエンジン１を始動させる始動方法である。本実施形態のハイブリッド車両１００のエンジン１は、筒内に直接燃料が噴射される直噴式のエンジンである。従って、エンジン１が停止した状態から、筒内に燃料を供給して着火により燃焼を開始させ、エンジン１を始動することが可能である。着火始動では、Ｋ０クラッチ２を半係合状態としてエンジン１の始動をアシストすることができる。

具体的には、ＥＣＵ５０は、エンジン１に対する燃料噴射および点火により始動を開始するときに、エンジン１の回転数が上昇し始めるまでは、Ｋ０クラッチ２に対する供給油圧を待機時油圧とする。待機時油圧は、Ｋ０クラッチ２を介して駆動輪８側からエンジン１に伝達されるトルクによってはエンジン１が回転し始めない油圧に設定されている。すなわち、待機時油圧は、Ｋ０クラッチ２を係合させ、かつエンジン１の自立的な回転の開始を待機するときのクラッチ油圧である。待機時油圧によってＫ０クラッチ２が係合し、回転電機ＭＧ側からトルクが伝達されることで、回転を開始するためのエンジン１の必要トルクが低減される。

ＥＣＵ５０は、エンジン１の回転数が上昇し始めると、Ｋ０クラッチ２に対する供給油圧をアシスト時油圧に増加させる。アシスト時油圧は、待機時油圧よりも大きな油圧であり、エンジン１に対して正方向のトルクを伝達して回転上昇をアシストすることができる油圧である。また、ＥＣＵ５０は、エンジン回転数が回転電機ＭＧの回転数と同期するときに、Ｋ０クラッチ２に対する供給油圧を係合油圧に増加させる。係合油圧は、アシスト時油圧よりも大きな油圧であり、Ｋ０クラッチ２を完全係合させることができる油圧である。Ｋ０クラッチ２が完全係合すると、着火始動は完了する。

（Ｋ０スリップ始動）
Ｋ０スリップ始動とは、Ｋ０クラッチ２を介して伝達されるトルクによりモータリングを行い、エンジン１の回転を開始させてエンジン１を始動する始動方法である。Ｋ０スリップ始動では、エンジン１が停止した状態からＫ０クラッチ２に対する供給油圧をモータリング時油圧とする。モータリング時油圧は、アシスト時油圧よりも高圧であり、かつ係合油圧よりも低圧である。モータリング時油圧は、少なくとも停止しているエンジン１のフリクショントルクに抗してエンジン１の回転を開始できるだけのトルクを伝達可能な係合油圧である。また、モータリング時油圧は、Ｋ０クラッチ２が半係合状態となり、エンジン回転数を徐々に上昇させることができる係合油圧である。

ＥＣＵ５０は、Ｋ０クラッチ２に対する供給油圧をモータリング油圧とすると共に、要求駆動力に対応するトルクに加えてエンジン１のクランキングに要するトルクを回転電機ＭＧに出力させる。これにより、Ｋ０クラッチ２を係合して回転電機ＭＧのトルクによってクランキングしてエンジン１を始動することができる。

回転電機ＭＧのモータリングによりエンジン回転数が所定の回転数まで上昇すると、ＥＣＵ５０はエンジン１に対する燃料噴射および点火を開始し、エンジン１を始動させる。エンジン回転数が回転電機ＭＧの回転数と同期するときに、Ｋ０クラッチ２に対する供給油圧は係合油圧とされる。Ｋ０クラッチ２が完全係合すると、Ｋ０スリップ始動は完了する。

ＥＣＵ５０は、エンジン１の始動要求がある場合、着火始動が可能であれば着火始動によりエンジン１を始動し、着火始動が不可能である場合にＫ０スリップ始動によりエンジン１を始動する。Ｋ０スリップ始動の場合、エンジン１のモータリングに要するトルクを回転電機ＭＧによって出力させる。従って、モータリングに必要なトルクを確保するために、回転電機ＭＧによる走行用の出力トルクが制限される。これに対して、着火始動の場合、回転電機ＭＧは、エンジン１の自立的な回転上昇をアシストできればよい。このことから、エンジン１の始動において着火始動を優先することにより、回転電機ＭＧの出力トルクのうちで走行駆動に使用可能なトルクの割合を増加させることができる。よって、回転電機ＭＧの小型化や、ＥＶ走行領域の拡大を図ることができる。

ここで、エンジン停止時には、以下に説明するように、次の着火始動に備えて筒内に新気を満たすことが好ましい。エンジン１の運転中は、サージタンク３０内が負圧となっている。このため、サージタンク圧が負圧のままでエンジン１が停止されると、エンジン停止後に排気側から筒内に排気ガスやブローバイガスが逆流して着火始動の性能が落ちる虞がある。筒内の新気量が不足して始動時にエンジントルクが不足し、始動ショックが発生することがある。

着火始動の性能低下を抑制するために、エンジン１の停止直前にサージタンク圧を大気圧付近まで回復させることが望ましい。しかしながら、停止前のエンジン回転数がアイドル回転付近のように低回転である場合、エンジン１が停止するまでの時間が短く、サージタンク圧を回復させる時間的余裕が少ない。これに対して、停止直前にスロットル弁３３を素早く、かつ大きく開けば、サージタンク圧を回復させやすくなるが、一方で空気が一度に流れることでサージタンク圧が急回復し、その際に異音が発生することがある。

本実施形態の車両制御装置１−１は、エンジン１の停止要求があるときに、回転電機ＭＧによってエンジン１の回転数を維持しながらスロットル弁３３を開き、サージタンク圧をある程度回復させた後でエンジン１を停止させる。これにより、異音の発生を抑制することと、サージタンク圧の回復とを両立させることができる。本実施形態では、エンジン停止時にサージタンク圧を回復させる制御として、以下に説明する停止前モータリング制御あるいは停止前充電制御が実行される。

（停止前モータリング制御）
ＥＣＵ５０は、エンジン１の停止要求があった場合に、エンジン１に対する燃料の供給を停止するフューエルカット（Ｆ／Ｃ）を行ってスロットル弁３３を開く場合、回転電機ＭＧのモータリング（出力トルク）によってエンジン１の回転数および駆動輪８に対する駆動力を維持する。スロットル弁３３を開くことにより、ポンピングロスが低下してエンジン１の出力トルクが増加し、一方でフューエルカットによりエンジン１の出力トルクが低下する。ＥＣＵ５０は、ポンピングロスの低下によるトルク増と回転電機ＭＧのモータリングによるトルク増とが、フューエルカットによるエンジン１の出力トルクの低下に見合うものとなるように、回転電機ＭＧの出力制御を行う。

（停止前充電制御）
また、ＥＣＵ５０は、エンジン１の停止要求があった場合に、エンジン１に対する燃料の供給を継続して行ったままスロットル弁３３を開く場合、回転電機ＭＧに発電させることによってエンジン１の回転数および駆動輪８に対する駆動力を維持する。ＥＣＵ５０は、スロットル弁３３を開くことによるエンジン１のトルク増を打ち消すように、回転電機ＭＧによる回生発電によって負トルクを発生させる。回生発電により回収された電力は、バッテリに充電される。

エンジン１の停止要求があった場合に、停止前モータリング制御によってサージタンク圧を回復させるか、停止前充電制御によってサージタンク圧を回復させるかは、例えば、走行状況やバッテリの充電状態等に基づいて決定することができる。一例として、総合的な燃費の向上を実現できるように選択が行われることができる。例えば、バッテリの充電が十分である場合に、停止前モータリング制御を行うようにすれば、余裕のある電力を使用し、燃料消費を抑制して燃費の向上を図ることができる。一方、バッテリの充電が不足気味である場合に、停止前充電制御を行うようにすれば、バッテリの充電状態を回復させることができる。よって、バッテリの充電を目的としてエンジン１を運転する機会を低減させ、燃料消費を抑制することができる。

図１および図４を参照して、フューエルカットおよびモータリングによりサージタンク圧を回復させるときの制御の流れについて説明する。図１に示す制御フローは、例えば、走行状況や蓄電状態等に基づいて、エンジン停止時に停止前モータリング制御を選択すると決定されているときに実行される。図４は、停止前モータリング制御に係るタイムチャートである。図４において、（ａ）はフューエルカットフラグ、（ｂ）は回転数、（ｃ）はスロットル開度、（ｄ）はサージタンク圧、（ｅ）は出力トルクをそれぞれ示す。破線１０１は回転電機ＭＧの回転数Ｎｍｇを示し、実線１０２は、エンジン回転数Ｎｅを示す。また、破線１０３は回転電機ＭＧの出力トルクＴｍｇを示し、実線１０４はエンジン１の出力トルクＴｅを示す。

図１のステップＳ１では、ＥＣＵ５０により、エンジン停止判定がＯＮであるか否かが判定される。ＥＣＵ５０は、アクセル開度、車速、冷却水温、バッテリの蓄電状態等に基づいてエンジン停止処理モードに入ったか否かを判定する。言い換えると、ＥＣＵ５０は、エンジン１の停止要求があるか否かを判定する。ステップＳ１の判定の結果、エンジン停止判定がＯＮであると判定された場合（ステップＳ１−Ｙ）にはステップＳ２に進み、そうでない場合（ステップＳ１−Ｎ）には本制御フローは終了する。

ステップＳ２では、ＥＣＵ５０により、サージタンク圧Ｐｍが閾値以下であるか否かが判定される。ＥＣＵ５０は、例えば、図５に示すマップに基づいてステップＳ２の判定を行うことができる。図５は、エンジン回転数Ｎｅとサージタンク圧Ｐｍの閾値（所定値）との関係の一例を示す図である。エンジン回転数Ｎｅが高い場合のサージタンク圧Ｐｍの閾値は、エンジン回転数Ｎｅが低い場合のサージタンク圧Ｐｍの閾値よりも小さな値とされている。これは、エンジン回転数Ｎｅが低い場合、停止前モータリング制御の終了後にエンジン１が停止するまでの時間が短く、サージタンク圧Ｐｍが回復しにくいことによる。サージタンク圧Ｐｍが閾値以下である場合、フューエルカットおよびモータリングによりサージタンク圧を回復させる停止前モータリング制御がなされる。また、停止前モータリング制御は、サージタンク圧Ｐｍが閾値を超えると終了される。

ＥＣＵ５０は、クランク角センサ５６およびサージタンク圧センサ５１の検出結果に基づいてステップＳ２の判定を行うことができる。ステップＳ２の判定の結果、サージタンク圧Ｐｍが閾値以下であると判定された場合（ステップＳ２−Ｙ）にはステップＳ３に進み、そうでない場合（ステップＳ２−Ｎ）にはステップＳ７に進む。

ステップＳ３では、ＥＣＵ５０により、エンジン回転数Ｎｅがアイドル付近にあるか否かが判定される。ステップＳ３では、停止前モータリング制御が必要か否かが判定される。ステップＳ３の閾値は、サージタンク３０の容積等のエンジン諸元により異なるものであり、例えば、実験結果等に基づいて予め定められる。一例として、エンジン停止要求に対して停止前モータリング制御を行うことなくＫ０クラッチ２を開放した場合に、スロットル制御でサージタンク圧を回復させようとしても異音の発生を回避できない条件を実測する。ステップＳ３の閾値は、例えば、エンジン停止前のエンジン回転数Ｎｅについて、異音の発生を回避できない範囲の上限とされる。本実施形態の閾値は、アイドル回転数あるいはアイドル回転数よりもわずかに大きな回転数とされている。エンジン回転数Ｎｅが閾値以下である場合、エンジン回転数Ｎｅがアイドル付近にあるとして肯定判定がなされる。閾値は、例えば、６００ｒｐｍ程度とされてもよい。

ステップＳ３の判定の結果、エンジン回転数Ｎｅがアイドル付近にあると判定された場合（ステップＳ３−Ｙ）にはステップＳ４に進み、そうでない場合（ステップＳ３−Ｎ）にはステップＳ７に進む。

ステップＳ４では、ＥＣＵ５０により、停止前モータリング制御実行フラグがＯＮとされる。ステップＳ４が実行されると、ステップＳ５に進む。

ステップＳ５では、ＥＣＵ５０により、フューエルカットフラグがＯＮとされる。ＥＣＵ５０は、エンジン１に対してフューエルカット指令を出力する。図４では、時刻ｔ１においてフューエルカットが開始され、エンジン１の出力トルクＴｅが低下する。また、フューエルカットの開始と同時にスロットル弁３３を開く制御がなされる。その結果、時刻ｔ１からサージタンク圧Ｐｍが上昇し始める。フューエルカット中のスロットル開度は、例えば、図６に示すマップに基づいて決定される。図６は、エンジン回転数Ｎｅと停止前モータリング制御のスロットル開度との対応関係を示す図である。エンジン回転数Ｎｅが高い場合のスロットル開度は、エンジン回転数Ｎｅが低い場合のスロットル開度よりも小さな開度とされる。これは、エンジン回転数Ｎｅが低い場合、エンジン回転数Ｎｅが高い場合よりも、同じスロットル開度に対してサージタンク圧Ｐｍが回復しにくいこと等による。

次に、ステップＳ６では、ＥＣＵ５０により、モータリング制御が実行される。ＥＣＵ５０は、回転電機ＭＧに正のトルクを出力させてモータリングを行う。なお、正のトルクとは、ハイブリッド車両１００を前進方向に駆動する回転方向のトルクである。回転電機ＭＧの出力トルクは、エンジン１の負トルクを回転電機ＭＧで補償し、駆動力を目標値とすることができるトルクとされる。回転電機ＭＧのモータリングにより、フューエルカット中のエンジン回転数Ｎｅは、フューエルカット開始前のエンジン回転数Ｎｅと同様の回転数に維持される。つまり、停止前モータリング制御において、回転電機ＭＧは、エンジン回転数Ｎｅを維持し、かつアクセル開度や車速等に基づく目標駆動力を維持できるように制御される。ステップＳ６が実行されると、本制御フローは終了する。

ステップＳ７では、ＥＣＵ５０により、停止前モータリング制御実行フラグがＯＦＦとされる。図４では、時刻ｔ２においてサージタンク圧Ｐｍが閾値を超え、停止前モータリング制御実行フラグがＯＦＦとされる。ステップＳ７が実行されると、ステップＳ８に進む。

ステップＳ８では、ＥＣＵ５０により、Ｋ０切断制御が実行される。ＥＣＵ５０は、Ｋ０クラッチ２を開放し、エンジン１を回転電機ＭＧおよび駆動輪８から切り離す。図４において、時刻ｔ２にＫ０クラッチ２が開放される。これにより、エンジン回転数Ｎｅ（１０２）は低下する。ＥＣＵ５０は、時刻ｔ２において更にスロットル弁３３を開き、サージタンク圧Ｐｍの回復を促進する。既に時刻ｔ２においてサージタンク圧Ｐｍはある程度回復しているため、スロットル開度を大きくしたとしても、異音は発生しにくい。エンジン１が停止する時刻ｔ３までの間に、サージタンク圧Ｐｍは、大気圧Ｐ_０まで回復する。停止前モータリング制御を終了するときのサージタンク圧Ｐｍの閾値は、このように、その後にエンジン１を停止した場合にエンジン停止までの間にサージタンク圧Ｐｍを大気圧Ｐ_０まで回復させることができるように定められている。

また、ＥＣＵ５０は、時刻ｔ２においてＫ０クラッチ２が開放されると、回転電機ＭＧの出力トルクＴｍｇを低下させる。ＥＣＵ５０は、エンジン１の負トルクを補償していた分だけ回転電機ＭＧの出力トルクを低下させ、目標駆動力を維持する。ステップＳ８が実行されると、本制御フローは終了する。

次に、図７を参照して、エンジン停止要求があった後でエンジン１に対する燃料の供給を継続することでサージタンク圧Ｐｍを回復させる停止前充電制御について説明する。図７は、停止前充電制御に係るタイムチャートである。図７において、破線１０５は回転電機ＭＧの回転数Ｎｍｇを示し、実線１０６はエンジン回転数Ｎｅを示す。また、破線１０７は回転電機ＭＧの出力トルクＴｍｇを示し、実線１０８はエンジン１の出力トルクＴｅを示す。

制御開始の条件は、停止前モータリング制御（図１）の場合と同様とすることができる。すなわち、時刻ｔ４においてエンジン停止判定がＯＮであると判定され、サージタンク圧Ｐｍが閾値以下と判定され、かつエンジン回転数Ｎｅがアイドル付近であると判定されると、停止前充電制御実行フラグがＯＮとされる。停止前充電制御におけるサージタンク圧Ｐｍの閾値およびスロットル弁３３を開くときのスロットル開度は、停止前モータリング制御の場合と同様とすることができる。

時刻ｔ４に停止前充電制御が開始されると、ＥＣＵ５０は、エンジン１に対する燃料の供給を継続し、かつスロットル弁３３を開く。これにより、サージタンク圧Ｐｍは上昇し、一方で吸入空気量が増加することに対応してエンジン１の出力トルクＴｅ（１０８）が上昇する。ＥＣＵ５０は、エンジン１の出力トルクＴｅの増加分を回転電機ＭＧで補償し、回転電機ＭＧの出力トルクＴｍｇを負トルクとして駆動力が目標値となるよう制御する。回転電機ＭＧの発電によるトルク調整により、スロットル弁３３を開く前後でエンジン回転数Ｎｅは同様に維持される。つまり、停止前充電制御において、回転電機ＭＧは、エンジン回転数Ｎｅを維持し、かつアクセル開度や車速等に基づく目標駆動力を維持できるように制御される。

サージタンク圧Ｐｍが上昇して時刻ｔ５においてサージタンク圧Ｐｍが閾値を超えると、停止前充電制御が終了される。ＥＣＵ５０は、エンジン１に対して停止指令を出力し、Ｋ０クラッチ２を開放してエンジン１を回転電機ＭＧおよび駆動輪８から切り離す。また、ＥＣＵ５０は、Ｋ０クラッチ２の開放と同期して回転電機ＭＧの出力トルクＴｍｇ（１０７）を増加させる。ＥＣＵ５０は、それまで補償していたエンジン１の出力トルクＴｅ（１０８）の分だけ回転電機ＭＧの出力トルクＴｍｇを増加させ、目標駆動力を維持する。また、時刻ｔ５において、ＥＣＵ５０はスロットル開度を増加させ、サージタンク圧Ｐｍの回復を促進する。エンジン１が停止する時刻ｔ６までの間に、サージタンク圧Ｐｍは、大気圧Ｐ_０まで回復する。

以上説明したように、本実施形態の車両制御装置１−１によれば、エンジン１の停止要求があった場合に、サージタンク圧Ｐｍを上昇させて回復させることができ、かつスロットル弁３３を開いたときの異音の発生を抑制することができる。サージタンク圧Ｐｍの回復により、筒内の新気量が増加することで、その後に着火始動を行う際の始動性を向上させることができる。

なお、上記のように、車両制御装置１−１は、エンジン１の停止要求に対してサージタンク圧Ｐｍを回復させる場合に、エンジン回転数Ｎｅが所定の低回転の領域にある（Ｓ３−Ｙ）場合に回転電機ＭＧによりエンジン回転数Ｎｅを維持させる。これに対して、車両制御装置１−１は、エンジン回転数Ｎｅが所定の低回転の領域にない（Ｓ３−Ｎ）場合、エンジン停止時にスロットル弁３３を開くものの、回転電機ＭＧによるエンジン回転数Ｎｅの維持を行わないようにしてもよい。この場合、エンジン回転数Ｎｅを維持するための電力消費や燃料消費を必要最小限に抑えることが可能である。

ここで、停止前モータリング制御によるエンジン回転数Ｎｅの維持や停止前充電制御によるエンジン回転数Ｎｅの維持をすることができずにエンジン１が停止される場合が考えられる。また、サージタンク圧Ｐｍを目標圧まで回復させることができずに停止前モータリング制御や停止前充電制御が終了してしまうことが考えられる。こうした場合、停止したエンジン１を次回再始動するときは、着火始動に代えてＫ０スリップ始動を行うことができる。これにより、筒内の新気量が不足していると推定できる場合や、不足している可能性が高い場合にはＫ０スリップ始動が行われることとなり、始動ショックの発生が抑制される。

なお、本実施形態の停止前モータリング制御および停止前充電制御は、ハイブリッド車両１００の走行中に限らず停車中に実行することができる。ハイブリッド車両１００の走行中は、例えば、走行中にＨＶ走行からＥＶ走行に移行する際に停止前モータリング制御あるいは停止前充電制御を実行することができる。また、クリープ走行等の走行中に暖機やバッテリの充電のために運転されていたエンジン１が停止される場合に停止前モータリング制御あるいは停止前充電制御を実行することができる。あるいは、ハイブリッド車両１００の停車中に暖機やバッテリ充電のためにエンジン１が運転される場合がある。この場合に、エンジン１を停止する際に停止前モータリング制御あるいは停止前充電制御を実行するようにしてもよい。

［第２実施形態］
図８から図１１を参照して、第２実施形態について説明する。第２実施形態については、上記第１実施形態で説明したものと同様の機能を有する構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。本実施形態において、上記第１実施形態と異なる点は、排気マニホールド内に新気を満たすように停止前モータリング制御を行う点である。これにより、エンジン停止時のエンジン回転の揺り返しによる既燃ガスの逆流を低減することができる。その結果、着火始動の性能低下による始動ショックを軽減することが可能となる。

図８を参照して説明するように、エンジン停止時に既燃ガスが筒内に逆流することがある。図８は、クランク角度と、エンジン１のポンピングエネルギとの関係を示す図である。図８には、４気筒エンジンでのポンピングエネルギの一例が示されている。エンジン１の停止時には、ポンピングエネルギが低い６０〜１００ＣＡのクランク角度で停止しやすいといえる。しかしながら、慣性によってこのクランク角度の範囲を行きすぎてから逆回転し、上記のエネルギ的に安定したクランク角度の範囲で停止する場合も生じうる。ここで、排気弁２２が１３０ＣＡで開くとすると、一度排気弁２２が開いて（矢印Ｙ１）から空気ばねによって押し戻され（矢印Ｙ２）、６０〜１００ＣＡのクランク角の範囲でエンジン１が停止する場合がある。この場合、膨張行程にある気筒において排気ポート２０から既燃ガスが筒内に逆流し、筒内の酸素濃度が低下してしまう。その結果、次のエンジン始動の際にエンジントルクが不足し、ショックが発生する虞や、エンジン１の始動が困難となる虞がある。

本実施形態では、車両制御装置１−１は、エンジン停止直前にフューエルカットを行うと共に回転電機ＭＧによるモータリングを行い、エンジン１の回転数を維持する。車両制御装置１−１は、新気がエンジン１の筒内を通過して排気系に流入するように、回転電機ＭＧの出力トルクによってエンジン１の回転数を維持する。このときに、少なくとも排気ポート２０が新気で満たされることが好ましい。あるいは、排気マニホールド３５内が新気で満たされるようにモータリングが行われてもよい。これにより、エンジン停止時に排気側からの逆流が生じたとしても筒内の酸素濃度の低下が抑制される。よって、着火始動時に毎回安定したエンジントルクが得られるため、始動ショックの発生が低減できる。車両制御装置１−１は、排気系に予め定められた量の新気が流入すると、エンジン１を停止させる。

図９は、本実施形態に係る車両制御装置の動作を示すフローチャートである。また、図１０は、本実施形態の停止前モータリング制御に係るタイムチャートである。図１０において、（ａ）はエンジン運転モード、（ｂ）は停止前モータリング制御実行フラグ、（ｃ）はＦ／Ｃ信号、（ｄ）は回転数、（ｅ）は排気ポート積算空気量をそれぞれ示す。破線１０９は、回転電機ＭＧの回転数Ｎｍｇを示し、実線１１０は、エンジン回転数Ｎｅを示す。

まず、ステップＳ１１では、ＥＣＵ５０により、停止前モータリング制御実行フラグがＯＮであるか否かが判定される。ステップＳ１１では、エンジン停止前に排気ポート２０を新気で満たす制御が実行中であるかが判定される。その判定の結果、停止前モータリング制御実行フラグがＯＮであると判定された場合（ステップＳ１１−Ｙ）にはステップＳ１２に進み、そうでない場合（ステップＳ１１−Ｎ）にはステップＳ１５に進む。

ステップＳ１２では、ＥＣＵ５０により、筒内通過空気量Ｑ１（図１０参照）が閾値よりも大であるか否かが判定される。ステップＳ１２では、モータリングによりエンジン回転数Ｎｅが維持されている間に筒内を通過した空気量Ｑ１（以下、単に「回転維持中の通過新気量Ｑ１」とも記載する。）、すなわち排気ポート２０に入った空気量Ｑ１が閾値を超えたか否かが判定される。この閾値は、例えば、排気逆流が生じたときに着火始動した場合の始動ショックが所定値未満となるような空気量であり、排気逆流が生じない場合に対する排気逆流が生じた場合のトルクの低下量に基づいて定められる。また、ステップＳ１２の閾値は、次のエンジン始動で排気中の有害物質の量が問題とならない値とされる。

回転維持中の通過新気量Ｑ１は、エアフローセンサ５２やサージタンク圧センサ５１等で実測された値あるいは推定計算された値を用いることができる。ステップＳ１２の判定の結果、筒内通過空気量が閾値よりも大であると判定された場合（ステップＳ１２−Ｙ）にはステップＳ１３に進み、そうでない場合（ステップＳ１２−Ｎ）にはステップＳ１４に進む。

ステップＳ１３では、ＥＣＵ５０により、停止前モータリング制御実行フラグがＯＦＦとされる。図１０では、時刻ｔ８において筒内通過空気量（排気ポート２０に流れた積算空気量）Ｑ１が閾値を超えたと判定され、停止前モータリング制御実行フラグがＯＦＦとされる。ＥＣＵ５０は、Ｋ０クラッチ２を開放してエンジン１を回転電機ＭＧおよび駆動輪８から切り離し、かつ回転電機ＭＧによるモータリングを停止する。

Ｋ０クラッチ２が開放された後もエンジン１が停止する時刻ｔ９までの間、筒内を空気が通過し、排気ポート２０に流れる。エンジン１の回転降下中に排気ポート２０に送られる新気の量Ｑ２（以下、単に「回転降下中の通過新気量Ｑ２」とも記載する。）は、例えば、図１１に示すマップに基づいて算出可能である。図１１は、Ｋ０クラッチ２開放時のエンジン回転数Ｎｅと、回転降下中の通過新気量Ｑ２との関係を示す図である。Ｋ０クラッチ２開放時のエンジン回転数Ｎｅが高い場合の回転降下中の通過新気量Ｑ２は、エンジン回転数Ｎｅが低い場合の回転降下中の通過新気量Ｑ２よりも多い。

回転維持中の通過新気量Ｑ１の閾値は、回転降下中の通過新気量Ｑ２が考慮されて定められる。すなわち、回転維持中の通過新気量Ｑ１の閾値は、回転維持中の通過新気量Ｑ１と回転降下中の通過新気量Ｑ２とを合わせた通過新気量によって着火始動時の始動ショックを抑制できるように定められる。

ステップＳ１４では、ＥＣＵ５０により、Ｆ／Ｃ指令がＯＮとされ、かつモータリング指令が出力される。ＥＣＵ５０は、フューエルカットの実行指令をエンジン１に出力すると共に、回転電機ＭＧに対してフューエルカットによるエンジン１の負トルクを補償するモータリングを指令する。このときの回転電機ＭＧの出力トルクは、上記第１実施形態の停止前モータリング制御の場合と同様に決定することができる。ステップＳ１４が実行されると、本制御フローは終了する。

ステップＳ１５では、ＥＣＵ５０により、エンジン１の運転モードが運転から停止に変化したか否かが判定される。すなわち、ステップＳ１５では、エンジン１の停止要求があるか否かが判定される。ステップＳ１５の判定の結果、エンジン１の運転モードが運転から停止に変化したと判定された場合（ステップＳ１５−Ｙ）にはステップＳ１６に進み、そうでない場合（ステップＳ１５−Ｎ）には本制御フローは終了する。

ステップＳ１６では、ＥＣＵ５０により、停止前モータリング制御実行フラグがＯＮとされる。ステップＳ１６が実行されると、本制御フローは終了する。

なお、本実施形態の停止前モータリング制御は、排気系に新気を送る制御であるため、三元触媒３７やＮＯｘ吸蔵還元型触媒３８の状態によっては、排気浄化能力に影響を与える可能性がある。このため、例えば、三元触媒３７やＮＯｘ吸蔵還元型触媒３８の温度が活性化温度未満である場合、すなわち冷間時には本実施形態の排気系に新気を送る停止前モータリング制御を禁止するようにしてもよい。

また、本実施形態の停止前モータリング制御は、上記第１実施形態の停止前モータリング制御と組み合わせて実行されてもよい。すなわち、上記第１実施形態の停止前モータリング制御（以下、「第１停止前モータリング制御」と記載する。）の実行条件と本実施形態の停止前モータリング制御（以下、「第２停止前モータリング制御」と記載する。）の実行条件のいずれも成立する場合、サージタンク圧Ｐｍを回復させ、かつ排気マニホールド３５に新気を満たすことができるように停止前モータリング制御を実行することができる。

具体的には、エンジン１の停止要求があるときに、サージタンク圧Ｐｍが閾値以下（図１のＳ２−Ｙ）でかつエンジン回転数Ｎｅがアイドル付近（Ｓ３−Ｙ）であり、かつ筒内通過空気量が閾値以下（図９のＳ１２−Ｎ）である場合に、停止前モータリング制御が実行される。

停止前モータリング制御は、第１停止前モータリング制御の終了条件と第２停止前モータリング制御の終了条件が共に成立する場合に終了される。具体的には、サージタンク圧Ｐｍが閾値を超え（図１のＳ２−Ｎ）、かつ筒内通過空気量が閾値を超えた（図９のＳ１２−Ｙ）場合に、停止前モータリング制御が終了される。

このように、第１停止前モータリング制御と第２停止前モータリング制御が共に実行されることで、筒内に新気が満たされ、かつ排気系からの既燃ガスの逆流が抑制される。よって、着火始動の始動性を向上させることができる。

なお、筒内通過空気量に基づいて停止前モータリング制御の終了を判定することに代えて、排気系の酸素濃度に基づいて停止前モータリング制御の終了判定がなされてもよい。例えば、Ａ／Ｆセンサ５８やＯ_２センサ５９の検出結果に基づいて、停止前モータリング制御の終了判定をすることが可能である。

上記の各実施形態に開示された内容は、適宜組み合わせて実施することができる。

１−１ 車両制御装置
１ エンジン
２ Ｋ０クラッチ（クラッチ）
２０ 排気ポート
３０ サージタンク
３３ スロットル弁（スロットル）
５０ ＥＣＵ
１００ ハイブリッド車両
ＭＧ 回転電機

Claims (5)

1. 直噴式のエンジンと、
   前記エンジンと接続された回転電機と
   を備え、
   前記エンジンの停止要求があるときに、前記回転電機によって前記エンジンの回転数を維持しながらスロットルを開いた後で前記エンジンを停止させる
   ことを特徴とする車両制御装置。
2. 前記エンジンに対する燃料の供給を停止して前記スロットルを開く場合、前記回転電機の出力トルクによって前記エンジンの回転数を維持する
   請求項１に記載の車両制御装置。
3. 前記エンジンに対する燃料の供給を行ったまま前記スロットルを開く場合、前記回転電機に発電させることによって前記エンジンの回転数を維持する
   請求項１に記載の車両制御装置。
4. 更に、前記エンジンと前記回転電機とを断接するクラッチを備え、
   前記回転電機によって前記エンジンの回転数を維持することができずに前記エンジンを停止した場合、前記停止したエンジンを再始動するときは、前記クラッチを係合して前記回転電機のトルクによってクランキングして前記エンジンを始動する
   請求項１から３のいずれか１項に記載の車両制御装置。
5. 新気が前記エンジンの筒内を通過して排気系に流入するように前記回転電機の出力トルクによって前記エンジンの回転数を維持してから前記エンジンを停止させる
   請求項２に記載の車両制御装置。

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