車両の制御装置
【課題】ハイブリッド車両において、ＥＶ走行時のエンジン始動要求に対する応答遅れを解消する車両の制御装置を提供すること。
【解決手段】エンジン１２と、電動機１４と、エンジン１２と電動機１４との間の動力伝達を切離すＫ０クラッチ２８とを備え、エンジン１２の気筒内へ直接燃料噴射し、噴射した燃料の爆発によって発生する爆発トルクと、Ｋ０クラッチ２８を係合し電動機１４の電動機トルクとを用いてエンジン１２を始動することが可能なる車両の制御装置であって、Ｋ０クラッチ２８が切離された状態で、ドライバーのアクセル開度の増加によるエンジン１２の始動が要求されると、Ｋ０クラッチ２８を係合し着火始動により生じる爆発トルクと電動機１４の電動機トルクとを用いてエンジン１２の始動を行う。
【解決手段】エンジン１２と、電動機１４と、エンジン１２と電動機１４との間の動力伝達を切離すＫ０クラッチ２８とを備え、エンジン１２の気筒内へ直接燃料噴射し、噴射した燃料の爆発によって発生する爆発トルクと、Ｋ０クラッチ２８を係合し電動機１４の電動機トルクとを用いてエンジン１２を始動することが可能なる車両の制御装置であって、Ｋ０クラッチ２８が切離された状態で、ドライバーのアクセル開度の増加によるエンジン１２の始動が要求されると、Ｋ０クラッチ２８を係合し着火始動により生じる爆発トルクと電動機１４の電動機トルクとを用いてエンジン１２の始動を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両の制御装置に関し、特にエンジンを停止し、電動機のみを駆動源とするＥＶ走行時においてエンジンを始動する制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンと、電動機と、エンジンと電動機との間で動力伝達の切り離しを行うクラッチとを備えるハイブリッド車両の制御装置が、例えば、特許文献１などにより知られている。
【０００３】
特許文献１では、クラッチを切り離してエンジンを停止することで電動機のみを駆動源とするＥＶ走行中に車両要求によるエンジン始動（車両走行用のバッテリー残量低下、空調制御、エンジンの暖気、ブレーキ負圧の低下等）やドライバーによるエンジン始動要求（アクセル踏込みによる車両の加速要求等）がなされる場合、クラッチを係合させてエンジンを始動させる。その際に、クラッチの両側すなわちエンジン側と駆動輪側の回転速度差による車両ショックを低減するために、電動機の出力トルクを増大させる制御装置が記載されている。
【０００４】
一方、特許文献２ではエンジンの膨張行程にある気筒内へ直接燃料噴射し、噴射された燃料に点火することで発生する爆発エネルギーによる爆発トルクでエンジンを始動する所謂着火始動について記載されている。エンジンの始動方法としてはスターター等によってクランキングする方法が広く知られている。しかしながら、着火始動は自己の爆発トルクによって回転速度を上昇させて始動するため、スターター等の外部からの駆動力を必要とせずにエンジンを始動できる。
【０００５】
ハイブリッド車両によっては、駆動輪側の駆動力によってクランキングを行ってエンジン始動することで、スターターを利用せずにエンジン始動が可能なものがあるが、車両ショックを低減させるために電動機を駆動しており、エンジンを始動する際に電力を消費することに変わりない。一方、エンジンを自己の着火始動により生じる爆発トルクによって始動すれば、電力を消費せずにエンジンを始動することができるため、これをハイブリッド車両に適用することでＥＶ走行距離の点で有利となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−１７７２７号公報
【特許文献２】特許３８２１２０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、エンジン始動時のクランク位置等によっては着火始動により生じる爆発トルクが弱くエンジン回転速度をアイドリング回転速度まで上昇させられず、エンジン始動できないことがある。特にハイブリッド車両において、ＥＶ走行中にドライバーの加速要求等によりエンジン始動がなされる際に素早くエンジン始動されないと、車両が加速せずドライバーに違和感を与える。図８は、従来のエンジン始動を説明するタイムチャートである。図８に示すようにエンジン始動に失敗した場合、再度爆発トルクによるエンジン始動を試みることができるが、確実にエンジン始動するために走行用の電動機をエンジンに連結してエンジン始動することが望ましい。しかしながら、その場合、着火始動により生じる爆発トルクによるエンジン始動に失敗したことを判定してから、電動機によるエンジン始動を行うためエンジン始動が遅くなる。
【０００８】
本発明は上記の問題を解決するものであって、その目的はエンジンが自己の着火始動により生じる爆発トルクによってエンジン始動されるハイブリッド車両において、ドライバーによるエンジン始動要求の応答性を向上させる車両の制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１の発明に係る車両の制御装置は、エンジンと、電動機と、前記エンジンと前記電動機との間の動力伝達を切り離すクラッチとを備え、前記エンジンの膨張行程の気筒内へ直接燃料噴射し、噴射した燃料の爆発によって発生する爆発トルクと、前記クラッチを係合し前記電動機の電動機トルクとを用いてエンジンを始動させる車両の制御装置であって、前記クラッチが切り離された状態で、ドライバーのアクセル開度の増加による前記エンジンの始動が要求されると、前記クラッチを係合して前記爆発トルクと前記電動機トルクを用いて前記エンジンの始動を行うことを特徴とする。
【００１０】
第２の発明に係る車両の制御装置は、第１の発明において、前記ドライバーによる前記エンジンの始動要求とは異なる車両要求によって前記エンジンを始動させる際は、前記爆発トルクのみで前記エンジンを始動させることを特徴とする。
【００１１】
第３の発明に係る車両の制御装置は、第１の発明において、前記エンジンの始動が要求されると、前記エンジンの気筒内へ燃料を噴射すると同時に前記クラッチの係合を指令することを特徴とする。
【００１２】
第４の発明に係る車両の制御装置は、第１の発明において、前記エンジンの始動が要求されると、前記エンジンの気筒内へ噴射した燃料に点火すると同時に前記クラッチの係合を指令することを特徴とする。
【００１３】
第５の発明に係る車両の制御装置は、第２の発明において、前記爆発トルクによるエンジン始動に失敗すると、少なくとも前記電動機トルクによって前記エンジンを始動させることを特徴とする。
【００１４】
第６の発明に係る車両の制御装置は、第１の発明において、アクセル開度の増加量が大きいほど前記クラッチを係合させる際の係合トルクを大きくすることを特徴とする。
【００１５】
第７の発明に係る車両の制御装置は、第１の発明または第６の発明において、前記電動機と駆動輪との間に動力伝達の切離しを行う電動機クラッチを備え、前記電動機クラッチが切り離されている場合、前記クラッチの係合トルクを前記電動機クラッチが係合されている場合よりも大きくすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
第１の発明によれば、クラッチが切り離された状態でドライバーのアクセル開度の増加によるエンジンの始動要求がなされると、エンジンの着火始動により生じる爆発トルクと電動機の電動機トルクとを用いてエンジンの始動を行う。つまり、ドライバーによるエンジン始動要求の場合において、自己の着火始動により生じる爆発トルクによるエンジン始動と、電動機によるエンジン始動によって、エンジンを停止状態から目標とするエンジン回転速度まで上昇させてエンジン始動させる。このようにすれば、着火始動により生じる爆発トルクによるエンジン始動に失敗した場合でも電動機によってエンジンが始動されるため、ドライバーによるエンジン始動要求の応答性が向上する。
【００１７】
第２の発明によれば、前記ドライバーによる前記エンジン始動要求とは異なり、車両要求による前記エンジン始動させる場合においては、前記着火始動により生じる爆発トルクのみで前記エンジンを始動させる。つまり、車両要求によるエンジン始動は、ドライバーによるエンジン始動要求に比べて始動性が悪化してもドライバーに違和感を与えないので着火始動により生じる爆発トルクのみでエンジンを始動させることによって電力の消費を低減し、ＥＶ走行距離を向上させることができる。
【００１８】
第３の発明によれば、前記ドライバーによる前記エンジン始動要求がなされると、エンジンの気筒内へ燃料を噴射すると同時にクラッチ係合を指令する。気筒内への燃料噴射とクラッチ係合が同時に指令されるので、着火始動により生じる爆発トルクによるエンジン始動の失敗判定後に電動機によってエンジン始動を行う場合と比べて、エンジン始動の応答性が向上する。
【００１９】
第４の発明によれば、前記ドライバーによる前記エンジン始動要求がなされると、エンジンの気筒内へ噴射した燃料に点火すると同時にクラッチの係合を指令する。このようにすれば、気筒内に噴射された燃料への点火とクラッチ係合が同時に指令されるので、着火始動により生じる爆発トルクによるエンジン始動の失敗判定後に電動機によってエンジン始動を行う場合と比べて、エンジン始動の応答性が向上する。
【００２０】
第５の発明によれば、前記車両要求により前記エンジンを始動させる場合に前記爆発トルクによるエンジン始動に失敗すると、少なくとも電動機トルクによってエンジンを始動させる。したがって、着火始動により生じる爆発トルクのみで始動できない場合であれば、電動機によってエンジン始動が補助されるため、エンジン始動要求に対して確実にエンジンを始動させることができる。
【００２１】
第６の発明によれば、アクセル開度の増加量が大きいほど前記クラッチを係合させる際の係合トルクを大きくする。アクセル開度の増加量が大きいほどドライバーは強い加速を要求しているという判断に基づき、クラッチの係合トルクを大きくすると、エンジンに対して大きな始動エネルギーが供給され素早くエンジンを始動でき、エンジンの始動要求に対する応答性が向上する。
【００２２】
第７の発明によれば、電動機と駆動輪との間に動力伝達の切離しを行う電動機クラッチを備え、電動機クラッチが切り離されている場合、クラッチの係合トルクを電動機クラッチが係合されている場合よりも大きくする。電動機クラッチが切り離されている場合、クラッチを係合する際の回転速度差の影響が駆動輪へ伝達されないので、クラッチの係合力を大きくしても車両ショックが現れなくなる。したがって、クラッチの係合トルクを大きくすれば、エンジンに対して大きな始動エネルギーが供給され素早くエンジンを始動でき、エンジンの始動要求に対する応答性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施例の車両の駆動系統および制御系統を概念的に示す図である。
【図２】図１の電動機、トルクコンバータ、および一部を切欠いた自動変速機およびクランク軸を示す断面図である。
【図３】図１の電子制御装置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。
【図４】図３の電子制御装置の信号処理によって実行される制御作動の要部を説明するフローチャートである。
【図５】アクセル開度増加量に対するクラッチ係合トルクとの関係を表す図である。
【図６】本発明の他の実施例であって、車両要求によるエンジン始動ができない場合に電動機によるエンジン始動補助を行う制御例を示すフローチャートである。
【図７】図６のエンジン始動によって実行される制御作動の要部を説明するタイムチャートである。
【図８】従来のエンジン始動を説明するタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施例について図面を参照して詳細に説明する。
【実施例】
【００２５】
図１は本発明の一実施例に係るハイブリッド車両１０の駆動系統の構成を概念的に示す図である。図１に示すように、車両１０はエンジン１２と、電動機１４と、エンジン１２と電動機１４との間の動力伝達経路にＫ０クラッチ２８を備えている。エンジン１２および電動機１４からの動力は、トルクコンバータ１６、自動変速機１８、差動歯車装置２０、および左右一対の車軸２２をそれぞれ介して左右一対の駆動輪２４へ伝達される。車両１０はＫ０クラッチ２８の係合または切離しによって、エンジン１２および電動機１４の一方、他方および両方により駆動される。すなわち、ハイブリッド車両１０は、エンジン１２のみによるエンジン走行、電動機１４のみによる電動機走行（ＥＶ走行）、エンジン１２および電動機１４によるハイブリッド走行のいずれか１の走行状態とされる。自動変速機１８は電動機１４と差動歯車装置２０との間で駆動力の伝達を切り離し可能な電動機クラッチ３０を備える。
【００２６】
エンジン１２はその膨張行程の気筒内に直接燃料噴射することができる筒内噴射型のエンジンである。エンジン１２の出力部材すなわちクランク軸２６はＫ０クラッチ２８を介して電動機１４のロータに選択的に連結されるようになっている。そして、電動機１４のロータは、トルクコンバータ１６の入力部材すなわちフロントカバー３２に連結されている。上記Ｋ０クラッチ２８は油圧式摩擦係合装置であり、油圧制御回路４８から供給される油圧に応じてクラッチ軸２６とフロントカバー３２との間の動力伝達経路を断続する。
【００２７】
図２は、図１の電動機１４と、トルクコンバータ１６と、一部が切り欠かれた自動変速機１８およびクランク軸２６とをそれぞれ示す断面図である。なお、電動機１４、トルクコンバータ１６、自動変速機１８、およびクランク軸２６はそれらの共通の軸心Ｃに対して略対称的に構成されており、図２では軸心Ｃの下半分が省略されている。
【００２８】
図２に示すように、電動機１４、トルクコンバータ１６、および自動変速機１８は、トランスミッションケース３６内に収容されている。トランスミッションケース３６は、例えばアルミダイカスト製の分割式ケースであり、車体等に固定される。
【００２９】
Ｋ０クラッチ２８は、円筒状のクラッチドラム３８と、そのクラッチドラム３８よりも小径であってクラッチドラム３８と同心且つ相対回転可能に設けられた円筒状のクラッチハブ４０と、それらクラッチドラム３８とクラッチハブ４０との間の円環状の間隙内に設けられた摩擦係合部材４２と、その摩擦係合部材４２を軸心Ｃ方向において押圧するクラッチピストン４４とを備えている。
【００３０】
クラッチドラム３８は、電動機１４のロータ３４のうちのボス部に例えば溶接等により一体的に固定され、そのロータ３４と共に回転可能に設けられている。
【００３１】
摩擦係合部材４２は、クラッチドラム３８に相対回転不能に係合された複数の円環板状のセパレータと、それら複数のセパレータ間にそれぞれ設けられてクラッチハブ４０に相対回転不能に係合された複数の円環板状の摩擦プレートとを備えている。
【００３２】
このように構成されるＫ０クラッチ２８においては、油圧制御回路４８から油がＫ０クラッチ２８の油圧室に供給され、クラッチピストン４４により摩擦係合部材４２が軸心Ｃ方向に押圧させられてセパレータと摩擦プレートとが相互に摩擦係合させられると、クラッチドラム３８とクラッチハブ４０との間の相対回転が抑制されるようになっている。それにより、クラッチドラム３８とクラッチハブ４０とが相互に動力伝達可能な状態とされる。油圧制御では、油圧室の油が抜けていると油圧室を油で満たす間Ｋ０クラッチ２８の動作が遅れる。また、Ｋ０クラッチ２８が油中に収められる場合、押圧時の摩擦係合部材４２間の油膜切れ遅れによってＫ０クラッチ２８の応答が遅れる。
【００３３】
停止中のエンジン１２は、膨張行程にある気筒内への燃料噴射および着火による爆発トルクによってエンジン始動される（着火始動）。まず、クランクポジションセンサ５８から得られるクランク位置に基づいて膨張行程にある気筒を検出し、着火始動装置４６によってエンジン１２の膨張行程にある気筒に適量の燃料を噴射する。そして、燃料の噴射された気筒に対して点火し、爆発を起こし、その着火始動により生じる爆発トルクによってエンジン１２を回転させる。そして、ふたたび膨張行程にある気筒を検出し着火始動により生じる爆発トルクを繰り返すことによって徐々にエンジン回転速度ＮＥを上昇させてエンジン１２を始動させる。なお、エンジン始動とは、エンジンが停止した状態から目標とするエンジン回転速度（例えば、７００ｒｐｍ程度のアイドリング回転速度）までエンジン回転速度ＮＥを上昇させることである。
【００３４】
エンジン１２の始動に際して、電動機１４からＫ０クラッチ２８を介して伝達されるクランキングトルクによりエンジン１２が回転駆動されエンジン回転速度ＮＥが引き上げられることにより、エンジン１２の始動を補助することができる。すなわち、エンジン１２の始動は、着火による爆発エネルギーから得られる爆発トルクと、電動機１４からＫ０クラッチ２８を介して伝達されるクランキングトルクとでエンジン１２が回転駆動されることにより行われる。このとき、電動機１４はスターターとして機能する。
【００３５】
図１は、車両１０の制御系統を説明するブロック線図でもある。図１において、電子制御装置５２は、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いる。この電子制御装置５２は、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の始動制御、自動変速機１８の変速制御、およびＫ０クラッチ２８の係合力制御などを実行する。電子制御装置５２は、エンジン１２の始動制御装置として機能する。
【００３６】
電子制御装置５２には、車両１０に設けられた各センサにより検出される各種入力信号が供給される。上記入力信号としては、例えば、アクセル開度センサ５４により検出されるアクセル開度Ａｃｃ［％］を表す信号、エンジン回転速度センサ５６により検出されるエンジン回転速度ＮＥ［ｒｐｍ］を表す信号、クランクポジションセンサ５８により検出されるクランク軸２６の回転角度すなわちクランク角ＡＣＲ［°］を表す信号、車速センサ６０により検出される車速Ｖ［ｋｍ／ｈ］を表す信号、油圧制御回路４８により制御されるＫ０クラッチ２８の油圧指令Ｐｃ１［Ｎ／ｍ２］を表す信号などがある。
【００３７】
電子制御装置５２からは、車両１０に設けられた各装置に各種出力信号が供給される。上記出力信号としては、例えば、電動機１４の出力制御のためにインバータ５０に供給される信号、エンジン１２を着火始動により生じる爆発トルクで始動制御するための着火始動装置４６に供給される信号、クラッチ等の係合力制御のために油圧制御回路４８に供給される信号などがある。
【００３８】
図３は、電子制御装置５２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。図３において、クラッチ係合判定部６６は油圧制御回路４８の油圧指令に基づきＫ０クラッチ２８および電動機クラッチ３０それぞれが係合されているか否かを判定する。電動機走行制御部６４は、少なくとも電動機１４を駆動源として走行する際、アクセル開度Ａｃｃや車速Ｖに基づき電動機１４を制御するため、インバータ５０に対して制御信号を出力する。エンジン始動制御部６２はエンジン回転速度ＮＥ、Ｋ０クラッチ２８の係合状態、車速Ｖに基づきエンジン１２の始動の判定を行う。エンジン１２の始動が判定される場合、エンジン１２の始動とＫ０クラッチ２８の係合とを行う信号をそれぞれ着火始動装置４６および油圧制御回路４８に対して出力する。また、Ｋ０クラッチ２８を係合させてエンジン１２を始動する場合、インバータ５０に対して信号を出力して電動機１４のトルクを制御する。
【００３９】
次に、図４のフローチャートを用いて、ＥＶ走行時にアクセル開度Ａｃｃの変化にしたがったエンジン始動要求を検出してエンジン始動する制御作動の要部を説明する。
【００４０】
図４は、エンジン始動時に実行される制御作動の要部を説明するフローチャートを示しており、数ミリ秒乃至十数ミリ秒程度の所定の周期で繰り返し実行される。まずステップ（以下、ステップを省略）Ｓ１において、Ｋ０クラッチ２８が切り離され、かつ、エンジン１２が停止しているか否かに基づいて、車両１０がＥＶ走行中であるか否かが判定される。
【００４１】
上記Ｓ１の判定が否定される場合には、特段の制御を行わずに本ルーチンが終了させられる。しかし、その判定を繰り返すうち上記Ｓ１が肯定される場合には、Ｓ２においてエンジン１２の始動が要求されたか否かを判定する。
【００４２】
上記Ｓ２の判定が否定される場合には、エンジン１２を始動させる必要がないため特段の制御を行わずに本ルーチンを終了し、ＥＶ走行を継続する。しかし、その判定を繰り返すうち上記Ｓ２が肯定される場合には、Ｓ３において、例えば、アクセル開度Ａｃｃが増加したか否かによってエンジン１２の始動要求がドライバーによる要求であるか車両による要求であるかが判定される。
【００４３】
上記Ｓ３の判定が否定された場合には、車両要求によるエンジン始動であると判断し、Ｓ７にて着火始動により生じる爆発トルクによるエンジン始動を行う。車両要求によるエンジン始動として、例えば、バッテリー残量の低下によるバッテリー充電のためのエンジン始動が挙げられる。車両要求によるエンジン始動はドライバーが意図したエンジン始動でないため、ドライバーによるエンジン始動要求に比べて始動性が悪化してもドライバーに違和感を与えない。したがって、エンジン１２を自己の爆発力エネルギーのみで始動させることで、電力エネルギーの消費を低減させＥＶ走行距離を延ばすことが可能となる。車両要求によるエンジン始動は、他に空調制御時のコンプレッサの駆動、エンジンの暖気運転、エンジン吸気の負圧を利用したブレーキ装置への負圧供給等が挙げられる。一方、Ｓ３の判定が肯定された場合はアクセル開度Ａｃｃの増加にしたがったドライバー要求によるエンジン始動がなされたと判断し、Ｓ４へ進む。
【００４４】
Ｓ４では、電動機クラッチ３０の係合状態を判別する。電動機クラッチ３０の係合状態は、電動機クラッチ３０の油圧指令Ｐｃ２に基づいて電動機クラッチ３０が係合されているか否かによって判別される。なお、電動機クラッチ３０を備えない構成であればＳ４の判定は行われずＳ５へ進む。
【００４５】
上記Ｓ４の判定が肯定された場合、Ｓ５では、エンジン１２の自己の着火始動により生じる爆発トルクと電動機１４の電動機トルクとを用いたエンジン始動を行う。ここでＫ０クラッチ２８の目標係合トルクＴ０は予め記憶された関係からアクセル開度Ａｃｃの増加量に応じて変化させるようにしてもよい。図５はその関係の一例であり、アクセル開度Ａｃｃの増加量が大きいほどドライバーが強い加速を要求しているという判断に基づき、アクセル開度Ａｃｃの増加量が大きいほどＫ０クラッチ２８の目標係合トルクＴ０が大きくなるように変化させている。このようにすることで、ドライバーの加速要求に対して素早いエンジン始動が可能となる。なお、目標係合トルクは、Ｋ０クラッチ２８の油圧ＰＣ１によって判断できる。
【００４６】
一方、上記Ｓ４の判定が否定された場合、Ｓ６ではＳ５と同様にエンジン１２の自己の着火始動により生じる爆発トルクと電動機１４の電動機トルクとを用いたエンジン始動が行われる。しかしながら、Ｋ０クラッチ２８の目標係合トルクを電動機クラッチ３０が係合されている際に比べて大きくする。電動機クラッチ３０が切り離された状態であれば、Ｋ０クラッチ２８の係合時の車両ショックが発生しない。そのため、Ｋ０クラッチ２８の目標係合トルクをＴ１（＞Ｔ０）とし、エンジン１２に対して大きな始動エネルギーを供給してエンジン１２を素早く始動させる。
【００４７】
Ｓ５およびＳ６の着火始動により生じる爆発トルクによるエンジン始動と電動機トルクとを用いたエンジン始動に際し、例えば、着火始動装置４６によってエンジン１２に燃料が噴射されると同時にＫ０クラッチ２８に対して係合を指令する。このようにすることで、エンジン１２が始動できないと判定されるとＫ０クラッチ２８に係合を指令する場合と比較して、エンジン１２の始動補助が早く行われるため、エンジン１２の始動遅れを低減できる。また、エンジン１２に噴射された燃料に点火すると同時にＫ０クラッチ２８の係合指令を出力してもよい。これにより、着火始動により生じる爆発トルクによるエンジン始動開始に係る指令とＫ０クラッチ２８の係合指令が同時とすれば、エンジン１２の始動補助が早く行われるため、エンジン１２の始動遅れを低減できる。
【００４８】
Ｓ７の車両要求に応答した着火始動によるエンジン始動に際して、着火始動によるエンジン始動ができない場合には、例えば、図６に示す他のフローチャートにしたがって、エンジン回転速度ＮＥがアイドリング時のエンジン回転速度以下であって着火始動だけでエンジン始動ができないときは、Ｋ０クラッチ２８を係合させて電動機１４によりエンジン１２の始動を補助するようにしても良い。このエンジン始動の補助により、着火始動により生じる爆発トルクのみでエンジン始動できない場合でも車両要求によるエンジン始動に対して確実にエンジン１２が始動される。なお、Ｓ８の内容は車両によるエンジン始動要求からの経過時間や車両によるエンジン始動指令の試行回数などを条件に設定してもよい。
【００４９】
図７は加速要求すなわちドライバーによるエンジン始動要求によってＥＶ走行からエンジン始動する流れを説明するタイムチャートであり、横軸は時間を表している。
【００５０】
まず、車両１０はＥＶ走行中であるとする。例えば、クラッチ油圧センサにより検出される油圧に基づいてＫ０クラッチ２８が切り離された状態と判断され、且つエンジン回転速度ＮＥがゼロである場合、ＥＶ走行中であると判断することができる。
【００５１】
図７の時刻ｔ０では、アクセル開度Ａｃｃの増加にしたがったドライバーによるエンジン始動要求により、エンジン１２の始動とＫ０クラッチ２８の係合によるエンジン１２の始動補助とが開始されることを示している。車両要求によるエンジン始動であれば、時刻ｔ０にてＫ０クラッチ２８の油圧指令ＰＣ１を変化させることはなく、例えば、エンジン始動制御部６２から着火始動装置４６に対するエンジン始動の指令信号が出力される際にアクセル開度Ａｃｃの増加を検出できれば、ドライバーによる加速要求にしたがったエンジン始動であると判断できる。Δｔは、Ｋ０クラッチ２８の応答遅れが発生している時間に相当する。ゆえに、Ｋ０クラッチ２８の応答遅れ時間にエンジン回転速度ＮＥがゼロよりも増加すれば、エンジン１２が自己の爆発トルクによって始動されたと判断できる。Ｋ０クラッチ２８の係合は、Ｋ０クラッチ２８のクラッチ油圧センサにより検出された油圧が、Ｋ０クラッチ２８を係合させるように変化していることから判断できる。
【００５２】
時刻ｔ１以降では、Ｋ０クラッチ２８の係合トルクが徐々に増加するため、駆動輪２４側の電動機１４による駆動力がＫ０クラッチ２８を介してエンジン１２に伝達されてエンジン１２が始動される。
【００５３】
エンジン回転速度ＮＥが所定の回転速度に到達した時刻ｔ２にてエンジン始動完了とみなし、Ｋ０クラッチ２８を完全に係合させる。ここで、所定のエンジン回転速度とは例えばアイドリング時のエンジン回転速度が設定される。
【００５４】
図８は従来のエンジン始動手順について説明したタイムチャートである。従来では、時刻ｔ０のエンジン始動要求に対して自己の着火始動により生じる爆発トルクによるエンジン始動のみを行う。そして、時刻ｔ３にてエンジン始動できないことを判定してＫ０クラッチ２８に対して係合指令を出力してエンジン始動を補助する。そのため、Ｋ０クラッチ２８の係合が開始される時刻ｔ４に至る前にエンジン１２の回転が停止してしまうことがある。それに対して、本実施例ではエンジン始動要求時である時刻ｔ０において、エンジン始動指令とＫ０クラッチ２８の係合指令を出力している。そのため、Ｋ０クラッチ２８の応答遅れ時間Δｔ後にＫ０クラッチ２８の係合が開始されてエンジン１２の始動を補助するので、エンジン１２の始動要求に対する応答性を従来に比べて向上させることができる。
【００５５】
本実施例の車両１０の制御装置によれば、Ｋ０クラッチ２８が切り離された状態でドライバーのアクセル開度Ａｃｃの増加によるエンジン１２の始動要求がなされると、エンジン１２の着火始動により生じる爆発トルクと電動機１４の電動機トルクとを用いてエンジン１２の始動を行う。つまり、ドライバーによるエンジン始動要求の場合において、自己の着火始動により生じる爆発トルクによるエンジン始動と、電動機１４によるエンジン始動によって、エンジン１２を停止状態から目標とするエンジン回転速度ＮＥまで上昇させてエンジン始動させる。このようにすれば、着火始動により生じる爆発トルクによるエンジン始動に失敗した場合でも電動機１４によってエンジン１２が始動されるため、ドライバーによるエンジン始動要求の応答性が向上する。
【００５６】
また、本実施例の車両１０の制御装置によれば、ドライバーによるエンジン始動要求とは異なり、車両要求によるエンジン始動させる場合においては、着火始動により生じる爆発トルクのみでエンジン１２を始動させる。つまり、車両要求によるエンジン始動は、ドライバーによるエンジン始動要求に比べて始動性が悪化してもドライバーに違和感を与えないので着火始動により生じる爆発トルクのみでエンジン１２を始動させることによって電力の消費を低減し、ＥＶ走行距離を向上させることができる。
【００５７】
また、本実施例の車両１０の制御装置によれば、ドライバーによるエンジン始動要求がなされると、エンジン１２の気筒内へ燃料を噴射すると同時にＫ０クラッチ２８の係合を指令する。気筒内への燃料噴射とＫ０クラッチ２８の係合が同時に指令されるので、着火始動により生じる爆発トルクによるエンジン始動の失敗判定後に電動機１４によるエンジン始動を行う場合と比べて、エンジン始動の応答性が向上する。
【００５８】
また、本実施例の車両１０の制御装置によれば、ドライバーによるエンジン始動要求がなされると、エンジン１２の気筒内へ噴射した燃料に点火すると同時にＫ０クラッチ２８の係合を指令する。このようにすれば、気筒内に噴射された燃料への点火とＫ０クラッチ２８の係合が同時に指令されるので、着火始動により生じる爆発トルクによるエンジン始動の失敗判定後に電動機１４によるエンジン始動を行う場合と比べて、エンジン始動の応答性が向上する。
【００５９】
また、本実施例の車両１０の制御装置によれば、アクセル開度Ａｃｃの増加量が大きいほどＫ０クラッチ２８を係合させる際の係合トルクを大きくする。アクセル開度Ａｃｃの増加量が大きいほどドライバーは強い加速を要求しているという判断に基づきＫ０クラッチ２８の係合トルクを大きくすると、エンジン１２に対して大きな始動エネルギーが供給され素早くエンジン１２を始動でき、エンジン始動要求に対する応答性が向上する。
【００６０】
また、本実施例の車両１０の制御装置によれば、電動機１４と駆動輪２４との間に動力伝達の切り離しを行う電動機クラッチ３０を備え、電動機クラッチ３０が切り離されている場合、Ｋ０クラッチ２８の係合トルクを電動機クラッチ３０が係合されている場合よりも大きくする。電動機クラッチ３０が切り離されている場合、Ｋ０クラッチ２８を係合する際の回転速度差の影響が駆動輪２４へ伝達されないので、Ｋ０クラッチ２８の係合力を大きくしても車両ショックが現れなくなる。したがって、Ｋ０クラッチ２８の係合トルクを大きくすれば、エンジン１２に対して大きな始動エネルギーが供給され素早くエンジン１２を始動でき、エンジン１２の始動要求に対する応答性が向上する。
【００６１】
また、図６に示す他の実施例の車両１０の制御装置によれば、車両要求によるエンジン始動させる場合に、着火始動により生じる爆発トルクによるエンジン始動に失敗すると、少なくとも電動機トルクによってエンジン１２を始動させる。着火始動により生じる爆発トルクのみでエンジン始動できない場合であれば、電動機１４によってエンジン始動が補助されるため、エンジン始動要求に対して確実にエンジン１２を始動させることができる。
【００６２】
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。
【００６３】
上述の実施例では、自動変速機１８が設けられた構成となっているが、必ずしも自動変速機１８を備える必要はない。
【００６４】
また、実施例ではＫ０クラッチ２８を湿式クラッチとして説明したが、Ｋ０クラッチ２８は例えば乾式であってもよい。
【符号の説明】
【００６５】
１０：車両
１２：電動機
１４：エンジン
２８：Ｋ０クラッチ
３０：電動機クラッチ
４６：着火始動装置
４８：油圧制御回路
５２：電子制御装置
Ａｃｃ：アクセル開度
Ｔ０：電動機クラッチ係合時のＫ０クラッチ２８の係合トルク
Ｔ１：電動機クラッチ切り離し時のＫ０クラッチ２８の係合トルク
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両の制御装置に関し、特にエンジンを停止し、電動機のみを駆動源とするＥＶ走行時においてエンジンを始動する制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンと、電動機と、エンジンと電動機との間で動力伝達の切り離しを行うクラッチとを備えるハイブリッド車両の制御装置が、例えば、特許文献１などにより知られている。
【０００３】
特許文献１では、クラッチを切り離してエンジンを停止することで電動機のみを駆動源とするＥＶ走行中に車両要求によるエンジン始動（車両走行用のバッテリー残量低下、空調制御、エンジンの暖気、ブレーキ負圧の低下等）やドライバーによるエンジン始動要求（アクセル踏込みによる車両の加速要求等）がなされる場合、クラッチを係合させてエンジンを始動させる。その際に、クラッチの両側すなわちエンジン側と駆動輪側の回転速度差による車両ショックを低減するために、電動機の出力トルクを増大させる制御装置が記載されている。
【０００４】
一方、特許文献２ではエンジンの膨張行程にある気筒内へ直接燃料噴射し、噴射された燃料に点火することで発生する爆発エネルギーによる爆発トルクでエンジンを始動する所謂着火始動について記載されている。エンジンの始動方法としてはスターター等によってクランキングする方法が広く知られている。しかしながら、着火始動は自己の爆発トルクによって回転速度を上昇させて始動するため、スターター等の外部からの駆動力を必要とせずにエンジンを始動できる。
【０００５】
ハイブリッド車両によっては、駆動輪側の駆動力によってクランキングを行ってエンジン始動することで、スターターを利用せずにエンジン始動が可能なものがあるが、車両ショックを低減させるために電動機を駆動しており、エンジンを始動する際に電力を消費することに変わりない。一方、エンジンを自己の着火始動により生じる爆発トルクによって始動すれば、電力を消費せずにエンジンを始動することができるため、これをハイブリッド車両に適用することでＥＶ走行距離の点で有利となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−１７７２７号公報
【特許文献２】特許３８２１２０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、エンジン始動時のクランク位置等によっては着火始動により生じる爆発トルクが弱くエンジン回転速度をアイドリング回転速度まで上昇させられず、エンジン始動できないことがある。特にハイブリッド車両において、ＥＶ走行中にドライバーの加速要求等によりエンジン始動がなされる際に素早くエンジン始動されないと、車両が加速せずドライバーに違和感を与える。図８は、従来のエンジン始動を説明するタイムチャートである。図８に示すようにエンジン始動に失敗した場合、再度爆発トルクによるエンジン始動を試みることができるが、確実にエンジン始動するために走行用の電動機をエンジンに連結してエンジン始動することが望ましい。しかしながら、その場合、着火始動により生じる爆発トルクによるエンジン始動に失敗したことを判定してから、電動機によるエンジン始動を行うためエンジン始動が遅くなる。
【０００８】
本発明は上記の問題を解決するものであって、その目的はエンジンが自己の着火始動により生じる爆発トルクによってエンジン始動されるハイブリッド車両において、ドライバーによるエンジン始動要求の応答性を向上させる車両の制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１の発明に係る車両の制御装置は、エンジンと、電動機と、前記エンジンと前記電動機との間の動力伝達を切り離すクラッチとを備え、前記エンジンの膨張行程の気筒内へ直接燃料噴射し、噴射した燃料の爆発によって発生する爆発トルクと、前記クラッチを係合し前記電動機の電動機トルクとを用いてエンジンを始動させる車両の制御装置であって、前記クラッチが切り離された状態で、ドライバーのアクセル開度の増加による前記エンジンの始動が要求されると、前記クラッチを係合して前記爆発トルクと前記電動機トルクを用いて前記エンジンの始動を行うことを特徴とする。
【００１０】
第２の発明に係る車両の制御装置は、第１の発明において、前記ドライバーによる前記エンジンの始動要求とは異なる車両要求によって前記エンジンを始動させる際は、前記爆発トルクのみで前記エンジンを始動させることを特徴とする。
【００１１】
第３の発明に係る車両の制御装置は、第１の発明において、前記エンジンの始動が要求されると、前記エンジンの気筒内へ燃料を噴射すると同時に前記クラッチの係合を指令することを特徴とする。
【００１２】
第４の発明に係る車両の制御装置は、第１の発明において、前記エンジンの始動が要求されると、前記エンジンの気筒内へ噴射した燃料に点火すると同時に前記クラッチの係合を指令することを特徴とする。
【００１３】
第５の発明に係る車両の制御装置は、第２の発明において、前記爆発トルクによるエンジン始動に失敗すると、少なくとも前記電動機トルクによって前記エンジンを始動させることを特徴とする。
【００１４】
第６の発明に係る車両の制御装置は、第１の発明において、アクセル開度の増加量が大きいほど前記クラッチを係合させる際の係合トルクを大きくすることを特徴とする。
【００１５】
第７の発明に係る車両の制御装置は、第１の発明または第６の発明において、前記電動機と駆動輪との間に動力伝達の切離しを行う電動機クラッチを備え、前記電動機クラッチが切り離されている場合、前記クラッチの係合トルクを前記電動機クラッチが係合されている場合よりも大きくすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
第１の発明によれば、クラッチが切り離された状態でドライバーのアクセル開度の増加によるエンジンの始動要求がなされると、エンジンの着火始動により生じる爆発トルクと電動機の電動機トルクとを用いてエンジンの始動を行う。つまり、ドライバーによるエンジン始動要求の場合において、自己の着火始動により生じる爆発トルクによるエンジン始動と、電動機によるエンジン始動によって、エンジンを停止状態から目標とするエンジン回転速度まで上昇させてエンジン始動させる。このようにすれば、着火始動により生じる爆発トルクによるエンジン始動に失敗した場合でも電動機によってエンジンが始動されるため、ドライバーによるエンジン始動要求の応答性が向上する。
【００１７】
第２の発明によれば、前記ドライバーによる前記エンジン始動要求とは異なり、車両要求による前記エンジン始動させる場合においては、前記着火始動により生じる爆発トルクのみで前記エンジンを始動させる。つまり、車両要求によるエンジン始動は、ドライバーによるエンジン始動要求に比べて始動性が悪化してもドライバーに違和感を与えないので着火始動により生じる爆発トルクのみでエンジンを始動させることによって電力の消費を低減し、ＥＶ走行距離を向上させることができる。
【００１８】
第３の発明によれば、前記ドライバーによる前記エンジン始動要求がなされると、エンジンの気筒内へ燃料を噴射すると同時にクラッチ係合を指令する。気筒内への燃料噴射とクラッチ係合が同時に指令されるので、着火始動により生じる爆発トルクによるエンジン始動の失敗判定後に電動機によってエンジン始動を行う場合と比べて、エンジン始動の応答性が向上する。
【００１９】
第４の発明によれば、前記ドライバーによる前記エンジン始動要求がなされると、エンジンの気筒内へ噴射した燃料に点火すると同時にクラッチの係合を指令する。このようにすれば、気筒内に噴射された燃料への点火とクラッチ係合が同時に指令されるので、着火始動により生じる爆発トルクによるエンジン始動の失敗判定後に電動機によってエンジン始動を行う場合と比べて、エンジン始動の応答性が向上する。
【００２０】
第５の発明によれば、前記車両要求により前記エンジンを始動させる場合に前記爆発トルクによるエンジン始動に失敗すると、少なくとも電動機トルクによってエンジンを始動させる。したがって、着火始動により生じる爆発トルクのみで始動できない場合であれば、電動機によってエンジン始動が補助されるため、エンジン始動要求に対して確実にエンジンを始動させることができる。
【００２１】
第６の発明によれば、アクセル開度の増加量が大きいほど前記クラッチを係合させる際の係合トルクを大きくする。アクセル開度の増加量が大きいほどドライバーは強い加速を要求しているという判断に基づき、クラッチの係合トルクを大きくすると、エンジンに対して大きな始動エネルギーが供給され素早くエンジンを始動でき、エンジンの始動要求に対する応答性が向上する。
【００２２】
第７の発明によれば、電動機と駆動輪との間に動力伝達の切離しを行う電動機クラッチを備え、電動機クラッチが切り離されている場合、クラッチの係合トルクを電動機クラッチが係合されている場合よりも大きくする。電動機クラッチが切り離されている場合、クラッチを係合する際の回転速度差の影響が駆動輪へ伝達されないので、クラッチの係合力を大きくしても車両ショックが現れなくなる。したがって、クラッチの係合トルクを大きくすれば、エンジンに対して大きな始動エネルギーが供給され素早くエンジンを始動でき、エンジンの始動要求に対する応答性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施例の車両の駆動系統および制御系統を概念的に示す図である。
【図２】図１の電動機、トルクコンバータ、および一部を切欠いた自動変速機およびクランク軸を示す断面図である。
【図３】図１の電子制御装置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。
【図４】図３の電子制御装置の信号処理によって実行される制御作動の要部を説明するフローチャートである。
【図５】アクセル開度増加量に対するクラッチ係合トルクとの関係を表す図である。
【図６】本発明の他の実施例であって、車両要求によるエンジン始動ができない場合に電動機によるエンジン始動補助を行う制御例を示すフローチャートである。
【図７】図６のエンジン始動によって実行される制御作動の要部を説明するタイムチャートである。
【図８】従来のエンジン始動を説明するタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施例について図面を参照して詳細に説明する。
【実施例】
【００２５】
図１は本発明の一実施例に係るハイブリッド車両１０の駆動系統の構成を概念的に示す図である。図１に示すように、車両１０はエンジン１２と、電動機１４と、エンジン１２と電動機１４との間の動力伝達経路にＫ０クラッチ２８を備えている。エンジン１２および電動機１４からの動力は、トルクコンバータ１６、自動変速機１８、差動歯車装置２０、および左右一対の車軸２２をそれぞれ介して左右一対の駆動輪２４へ伝達される。車両１０はＫ０クラッチ２８の係合または切離しによって、エンジン１２および電動機１４の一方、他方および両方により駆動される。すなわち、ハイブリッド車両１０は、エンジン１２のみによるエンジン走行、電動機１４のみによる電動機走行（ＥＶ走行）、エンジン１２および電動機１４によるハイブリッド走行のいずれか１の走行状態とされる。自動変速機１８は電動機１４と差動歯車装置２０との間で駆動力の伝達を切り離し可能な電動機クラッチ３０を備える。
【００２６】
エンジン１２はその膨張行程の気筒内に直接燃料噴射することができる筒内噴射型のエンジンである。エンジン１２の出力部材すなわちクランク軸２６はＫ０クラッチ２８を介して電動機１４のロータに選択的に連結されるようになっている。そして、電動機１４のロータは、トルクコンバータ１６の入力部材すなわちフロントカバー３２に連結されている。上記Ｋ０クラッチ２８は油圧式摩擦係合装置であり、油圧制御回路４８から供給される油圧に応じてクラッチ軸２６とフロントカバー３２との間の動力伝達経路を断続する。
【００２７】
図２は、図１の電動機１４と、トルクコンバータ１６と、一部が切り欠かれた自動変速機１８およびクランク軸２６とをそれぞれ示す断面図である。なお、電動機１４、トルクコンバータ１６、自動変速機１８、およびクランク軸２６はそれらの共通の軸心Ｃに対して略対称的に構成されており、図２では軸心Ｃの下半分が省略されている。
【００２８】
図２に示すように、電動機１４、トルクコンバータ１６、および自動変速機１８は、トランスミッションケース３６内に収容されている。トランスミッションケース３６は、例えばアルミダイカスト製の分割式ケースであり、車体等に固定される。
【００２９】
Ｋ０クラッチ２８は、円筒状のクラッチドラム３８と、そのクラッチドラム３８よりも小径であってクラッチドラム３８と同心且つ相対回転可能に設けられた円筒状のクラッチハブ４０と、それらクラッチドラム３８とクラッチハブ４０との間の円環状の間隙内に設けられた摩擦係合部材４２と、その摩擦係合部材４２を軸心Ｃ方向において押圧するクラッチピストン４４とを備えている。
【００３０】
クラッチドラム３８は、電動機１４のロータ３４のうちのボス部に例えば溶接等により一体的に固定され、そのロータ３４と共に回転可能に設けられている。
【００３１】
摩擦係合部材４２は、クラッチドラム３８に相対回転不能に係合された複数の円環板状のセパレータと、それら複数のセパレータ間にそれぞれ設けられてクラッチハブ４０に相対回転不能に係合された複数の円環板状の摩擦プレートとを備えている。
【００３２】
このように構成されるＫ０クラッチ２８においては、油圧制御回路４８から油がＫ０クラッチ２８の油圧室に供給され、クラッチピストン４４により摩擦係合部材４２が軸心Ｃ方向に押圧させられてセパレータと摩擦プレートとが相互に摩擦係合させられると、クラッチドラム３８とクラッチハブ４０との間の相対回転が抑制されるようになっている。それにより、クラッチドラム３８とクラッチハブ４０とが相互に動力伝達可能な状態とされる。油圧制御では、油圧室の油が抜けていると油圧室を油で満たす間Ｋ０クラッチ２８の動作が遅れる。また、Ｋ０クラッチ２８が油中に収められる場合、押圧時の摩擦係合部材４２間の油膜切れ遅れによってＫ０クラッチ２８の応答が遅れる。
【００３３】
停止中のエンジン１２は、膨張行程にある気筒内への燃料噴射および着火による爆発トルクによってエンジン始動される（着火始動）。まず、クランクポジションセンサ５８から得られるクランク位置に基づいて膨張行程にある気筒を検出し、着火始動装置４６によってエンジン１２の膨張行程にある気筒に適量の燃料を噴射する。そして、燃料の噴射された気筒に対して点火し、爆発を起こし、その着火始動により生じる爆発トルクによってエンジン１２を回転させる。そして、ふたたび膨張行程にある気筒を検出し着火始動により生じる爆発トルクを繰り返すことによって徐々にエンジン回転速度ＮＥを上昇させてエンジン１２を始動させる。なお、エンジン始動とは、エンジンが停止した状態から目標とするエンジン回転速度（例えば、７００ｒｐｍ程度のアイドリング回転速度）までエンジン回転速度ＮＥを上昇させることである。
【００３４】
エンジン１２の始動に際して、電動機１４からＫ０クラッチ２８を介して伝達されるクランキングトルクによりエンジン１２が回転駆動されエンジン回転速度ＮＥが引き上げられることにより、エンジン１２の始動を補助することができる。すなわち、エンジン１２の始動は、着火による爆発エネルギーから得られる爆発トルクと、電動機１４からＫ０クラッチ２８を介して伝達されるクランキングトルクとでエンジン１２が回転駆動されることにより行われる。このとき、電動機１４はスターターとして機能する。
【００３５】
図１は、車両１０の制御系統を説明するブロック線図でもある。図１において、電子制御装置５２は、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いる。この電子制御装置５２は、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の始動制御、自動変速機１８の変速制御、およびＫ０クラッチ２８の係合力制御などを実行する。電子制御装置５２は、エンジン１２の始動制御装置として機能する。
【００３６】
電子制御装置５２には、車両１０に設けられた各センサにより検出される各種入力信号が供給される。上記入力信号としては、例えば、アクセル開度センサ５４により検出されるアクセル開度Ａｃｃ［％］を表す信号、エンジン回転速度センサ５６により検出されるエンジン回転速度ＮＥ［ｒｐｍ］を表す信号、クランクポジションセンサ５８により検出されるクランク軸２６の回転角度すなわちクランク角ＡＣＲ［°］を表す信号、車速センサ６０により検出される車速Ｖ［ｋｍ／ｈ］を表す信号、油圧制御回路４８により制御されるＫ０クラッチ２８の油圧指令Ｐｃ１［Ｎ／ｍ２］を表す信号などがある。
【００３７】
電子制御装置５２からは、車両１０に設けられた各装置に各種出力信号が供給される。上記出力信号としては、例えば、電動機１４の出力制御のためにインバータ５０に供給される信号、エンジン１２を着火始動により生じる爆発トルクで始動制御するための着火始動装置４６に供給される信号、クラッチ等の係合力制御のために油圧制御回路４８に供給される信号などがある。
【００３８】
図３は、電子制御装置５２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。図３において、クラッチ係合判定部６６は油圧制御回路４８の油圧指令に基づきＫ０クラッチ２８および電動機クラッチ３０それぞれが係合されているか否かを判定する。電動機走行制御部６４は、少なくとも電動機１４を駆動源として走行する際、アクセル開度Ａｃｃや車速Ｖに基づき電動機１４を制御するため、インバータ５０に対して制御信号を出力する。エンジン始動制御部６２はエンジン回転速度ＮＥ、Ｋ０クラッチ２８の係合状態、車速Ｖに基づきエンジン１２の始動の判定を行う。エンジン１２の始動が判定される場合、エンジン１２の始動とＫ０クラッチ２８の係合とを行う信号をそれぞれ着火始動装置４６および油圧制御回路４８に対して出力する。また、Ｋ０クラッチ２８を係合させてエンジン１２を始動する場合、インバータ５０に対して信号を出力して電動機１４のトルクを制御する。
【００３９】
次に、図４のフローチャートを用いて、ＥＶ走行時にアクセル開度Ａｃｃの変化にしたがったエンジン始動要求を検出してエンジン始動する制御作動の要部を説明する。
【００４０】
図４は、エンジン始動時に実行される制御作動の要部を説明するフローチャートを示しており、数ミリ秒乃至十数ミリ秒程度の所定の周期で繰り返し実行される。まずステップ（以下、ステップを省略）Ｓ１において、Ｋ０クラッチ２８が切り離され、かつ、エンジン１２が停止しているか否かに基づいて、車両１０がＥＶ走行中であるか否かが判定される。
【００４１】
上記Ｓ１の判定が否定される場合には、特段の制御を行わずに本ルーチンが終了させられる。しかし、その判定を繰り返すうち上記Ｓ１が肯定される場合には、Ｓ２においてエンジン１２の始動が要求されたか否かを判定する。
【００４２】
上記Ｓ２の判定が否定される場合には、エンジン１２を始動させる必要がないため特段の制御を行わずに本ルーチンを終了し、ＥＶ走行を継続する。しかし、その判定を繰り返すうち上記Ｓ２が肯定される場合には、Ｓ３において、例えば、アクセル開度Ａｃｃが増加したか否かによってエンジン１２の始動要求がドライバーによる要求であるか車両による要求であるかが判定される。
【００４３】
上記Ｓ３の判定が否定された場合には、車両要求によるエンジン始動であると判断し、Ｓ７にて着火始動により生じる爆発トルクによるエンジン始動を行う。車両要求によるエンジン始動として、例えば、バッテリー残量の低下によるバッテリー充電のためのエンジン始動が挙げられる。車両要求によるエンジン始動はドライバーが意図したエンジン始動でないため、ドライバーによるエンジン始動要求に比べて始動性が悪化してもドライバーに違和感を与えない。したがって、エンジン１２を自己の爆発力エネルギーのみで始動させることで、電力エネルギーの消費を低減させＥＶ走行距離を延ばすことが可能となる。車両要求によるエンジン始動は、他に空調制御時のコンプレッサの駆動、エンジンの暖気運転、エンジン吸気の負圧を利用したブレーキ装置への負圧供給等が挙げられる。一方、Ｓ３の判定が肯定された場合はアクセル開度Ａｃｃの増加にしたがったドライバー要求によるエンジン始動がなされたと判断し、Ｓ４へ進む。
【００４４】
Ｓ４では、電動機クラッチ３０の係合状態を判別する。電動機クラッチ３０の係合状態は、電動機クラッチ３０の油圧指令Ｐｃ２に基づいて電動機クラッチ３０が係合されているか否かによって判別される。なお、電動機クラッチ３０を備えない構成であればＳ４の判定は行われずＳ５へ進む。
【００４５】
上記Ｓ４の判定が肯定された場合、Ｓ５では、エンジン１２の自己の着火始動により生じる爆発トルクと電動機１４の電動機トルクとを用いたエンジン始動を行う。ここでＫ０クラッチ２８の目標係合トルクＴ０は予め記憶された関係からアクセル開度Ａｃｃの増加量に応じて変化させるようにしてもよい。図５はその関係の一例であり、アクセル開度Ａｃｃの増加量が大きいほどドライバーが強い加速を要求しているという判断に基づき、アクセル開度Ａｃｃの増加量が大きいほどＫ０クラッチ２８の目標係合トルクＴ０が大きくなるように変化させている。このようにすることで、ドライバーの加速要求に対して素早いエンジン始動が可能となる。なお、目標係合トルクは、Ｋ０クラッチ２８の油圧ＰＣ１によって判断できる。
【００４６】
一方、上記Ｓ４の判定が否定された場合、Ｓ６ではＳ５と同様にエンジン１２の自己の着火始動により生じる爆発トルクと電動機１４の電動機トルクとを用いたエンジン始動が行われる。しかしながら、Ｋ０クラッチ２８の目標係合トルクを電動機クラッチ３０が係合されている際に比べて大きくする。電動機クラッチ３０が切り離された状態であれば、Ｋ０クラッチ２８の係合時の車両ショックが発生しない。そのため、Ｋ０クラッチ２８の目標係合トルクをＴ１（＞Ｔ０）とし、エンジン１２に対して大きな始動エネルギーを供給してエンジン１２を素早く始動させる。
【００４７】
Ｓ５およびＳ６の着火始動により生じる爆発トルクによるエンジン始動と電動機トルクとを用いたエンジン始動に際し、例えば、着火始動装置４６によってエンジン１２に燃料が噴射されると同時にＫ０クラッチ２８に対して係合を指令する。このようにすることで、エンジン１２が始動できないと判定されるとＫ０クラッチ２８に係合を指令する場合と比較して、エンジン１２の始動補助が早く行われるため、エンジン１２の始動遅れを低減できる。また、エンジン１２に噴射された燃料に点火すると同時にＫ０クラッチ２８の係合指令を出力してもよい。これにより、着火始動により生じる爆発トルクによるエンジン始動開始に係る指令とＫ０クラッチ２８の係合指令が同時とすれば、エンジン１２の始動補助が早く行われるため、エンジン１２の始動遅れを低減できる。
【００４８】
Ｓ７の車両要求に応答した着火始動によるエンジン始動に際して、着火始動によるエンジン始動ができない場合には、例えば、図６に示す他のフローチャートにしたがって、エンジン回転速度ＮＥがアイドリング時のエンジン回転速度以下であって着火始動だけでエンジン始動ができないときは、Ｋ０クラッチ２８を係合させて電動機１４によりエンジン１２の始動を補助するようにしても良い。このエンジン始動の補助により、着火始動により生じる爆発トルクのみでエンジン始動できない場合でも車両要求によるエンジン始動に対して確実にエンジン１２が始動される。なお、Ｓ８の内容は車両によるエンジン始動要求からの経過時間や車両によるエンジン始動指令の試行回数などを条件に設定してもよい。
【００４９】
図７は加速要求すなわちドライバーによるエンジン始動要求によってＥＶ走行からエンジン始動する流れを説明するタイムチャートであり、横軸は時間を表している。
【００５０】
まず、車両１０はＥＶ走行中であるとする。例えば、クラッチ油圧センサにより検出される油圧に基づいてＫ０クラッチ２８が切り離された状態と判断され、且つエンジン回転速度ＮＥがゼロである場合、ＥＶ走行中であると判断することができる。
【００５１】
図７の時刻ｔ０では、アクセル開度Ａｃｃの増加にしたがったドライバーによるエンジン始動要求により、エンジン１２の始動とＫ０クラッチ２８の係合によるエンジン１２の始動補助とが開始されることを示している。車両要求によるエンジン始動であれば、時刻ｔ０にてＫ０クラッチ２８の油圧指令ＰＣ１を変化させることはなく、例えば、エンジン始動制御部６２から着火始動装置４６に対するエンジン始動の指令信号が出力される際にアクセル開度Ａｃｃの増加を検出できれば、ドライバーによる加速要求にしたがったエンジン始動であると判断できる。Δｔは、Ｋ０クラッチ２８の応答遅れが発生している時間に相当する。ゆえに、Ｋ０クラッチ２８の応答遅れ時間にエンジン回転速度ＮＥがゼロよりも増加すれば、エンジン１２が自己の爆発トルクによって始動されたと判断できる。Ｋ０クラッチ２８の係合は、Ｋ０クラッチ２８のクラッチ油圧センサにより検出された油圧が、Ｋ０クラッチ２８を係合させるように変化していることから判断できる。
【００５２】
時刻ｔ１以降では、Ｋ０クラッチ２８の係合トルクが徐々に増加するため、駆動輪２４側の電動機１４による駆動力がＫ０クラッチ２８を介してエンジン１２に伝達されてエンジン１２が始動される。
【００５３】
エンジン回転速度ＮＥが所定の回転速度に到達した時刻ｔ２にてエンジン始動完了とみなし、Ｋ０クラッチ２８を完全に係合させる。ここで、所定のエンジン回転速度とは例えばアイドリング時のエンジン回転速度が設定される。
【００５４】
図８は従来のエンジン始動手順について説明したタイムチャートである。従来では、時刻ｔ０のエンジン始動要求に対して自己の着火始動により生じる爆発トルクによるエンジン始動のみを行う。そして、時刻ｔ３にてエンジン始動できないことを判定してＫ０クラッチ２８に対して係合指令を出力してエンジン始動を補助する。そのため、Ｋ０クラッチ２８の係合が開始される時刻ｔ４に至る前にエンジン１２の回転が停止してしまうことがある。それに対して、本実施例ではエンジン始動要求時である時刻ｔ０において、エンジン始動指令とＫ０クラッチ２８の係合指令を出力している。そのため、Ｋ０クラッチ２８の応答遅れ時間Δｔ後にＫ０クラッチ２８の係合が開始されてエンジン１２の始動を補助するので、エンジン１２の始動要求に対する応答性を従来に比べて向上させることができる。
【００５５】
本実施例の車両１０の制御装置によれば、Ｋ０クラッチ２８が切り離された状態でドライバーのアクセル開度Ａｃｃの増加によるエンジン１２の始動要求がなされると、エンジン１２の着火始動により生じる爆発トルクと電動機１４の電動機トルクとを用いてエンジン１２の始動を行う。つまり、ドライバーによるエンジン始動要求の場合において、自己の着火始動により生じる爆発トルクによるエンジン始動と、電動機１４によるエンジン始動によって、エンジン１２を停止状態から目標とするエンジン回転速度ＮＥまで上昇させてエンジン始動させる。このようにすれば、着火始動により生じる爆発トルクによるエンジン始動に失敗した場合でも電動機１４によってエンジン１２が始動されるため、ドライバーによるエンジン始動要求の応答性が向上する。
【００５６】
また、本実施例の車両１０の制御装置によれば、ドライバーによるエンジン始動要求とは異なり、車両要求によるエンジン始動させる場合においては、着火始動により生じる爆発トルクのみでエンジン１２を始動させる。つまり、車両要求によるエンジン始動は、ドライバーによるエンジン始動要求に比べて始動性が悪化してもドライバーに違和感を与えないので着火始動により生じる爆発トルクのみでエンジン１２を始動させることによって電力の消費を低減し、ＥＶ走行距離を向上させることができる。
【００５７】
また、本実施例の車両１０の制御装置によれば、ドライバーによるエンジン始動要求がなされると、エンジン１２の気筒内へ燃料を噴射すると同時にＫ０クラッチ２８の係合を指令する。気筒内への燃料噴射とＫ０クラッチ２８の係合が同時に指令されるので、着火始動により生じる爆発トルクによるエンジン始動の失敗判定後に電動機１４によるエンジン始動を行う場合と比べて、エンジン始動の応答性が向上する。
【００５８】
また、本実施例の車両１０の制御装置によれば、ドライバーによるエンジン始動要求がなされると、エンジン１２の気筒内へ噴射した燃料に点火すると同時にＫ０クラッチ２８の係合を指令する。このようにすれば、気筒内に噴射された燃料への点火とＫ０クラッチ２８の係合が同時に指令されるので、着火始動により生じる爆発トルクによるエンジン始動の失敗判定後に電動機１４によるエンジン始動を行う場合と比べて、エンジン始動の応答性が向上する。
【００５９】
また、本実施例の車両１０の制御装置によれば、アクセル開度Ａｃｃの増加量が大きいほどＫ０クラッチ２８を係合させる際の係合トルクを大きくする。アクセル開度Ａｃｃの増加量が大きいほどドライバーは強い加速を要求しているという判断に基づきＫ０クラッチ２８の係合トルクを大きくすると、エンジン１２に対して大きな始動エネルギーが供給され素早くエンジン１２を始動でき、エンジン始動要求に対する応答性が向上する。
【００６０】
また、本実施例の車両１０の制御装置によれば、電動機１４と駆動輪２４との間に動力伝達の切り離しを行う電動機クラッチ３０を備え、電動機クラッチ３０が切り離されている場合、Ｋ０クラッチ２８の係合トルクを電動機クラッチ３０が係合されている場合よりも大きくする。電動機クラッチ３０が切り離されている場合、Ｋ０クラッチ２８を係合する際の回転速度差の影響が駆動輪２４へ伝達されないので、Ｋ０クラッチ２８の係合力を大きくしても車両ショックが現れなくなる。したがって、Ｋ０クラッチ２８の係合トルクを大きくすれば、エンジン１２に対して大きな始動エネルギーが供給され素早くエンジン１２を始動でき、エンジン１２の始動要求に対する応答性が向上する。
【００６１】
また、図６に示す他の実施例の車両１０の制御装置によれば、車両要求によるエンジン始動させる場合に、着火始動により生じる爆発トルクによるエンジン始動に失敗すると、少なくとも電動機トルクによってエンジン１２を始動させる。着火始動により生じる爆発トルクのみでエンジン始動できない場合であれば、電動機１４によってエンジン始動が補助されるため、エンジン始動要求に対して確実にエンジン１２を始動させることができる。
【００６２】
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。
【００６３】
上述の実施例では、自動変速機１８が設けられた構成となっているが、必ずしも自動変速機１８を備える必要はない。
【００６４】
また、実施例ではＫ０クラッチ２８を湿式クラッチとして説明したが、Ｋ０クラッチ２８は例えば乾式であってもよい。
【符号の説明】
【００６５】
１０：車両
１２：電動機
１４：エンジン
２８：Ｋ０クラッチ
３０：電動機クラッチ
４６：着火始動装置
４８：油圧制御回路
５２：電子制御装置
Ａｃｃ：アクセル開度
Ｔ０：電動機クラッチ係合時のＫ０クラッチ２８の係合トルク
Ｔ１：電動機クラッチ切り離し時のＫ０クラッチ２８の係合トルク
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、電動機と、前記エンジンと前記電動機との間の動力伝達を切離すクラッチとを備え、前記エンジンの膨張工程の気筒内へ直接燃料噴射し、噴射した燃料の爆発によって発生する爆発トルクと、前記クラッチの係合によって伝達される電動機トルクとを用いてエンジンを始動させる車両の制御装置であって、
前記クラッチが切り離された状態で、ドライバーのアクセル開度の増加による前記エンジンの始動が要求されると、前記クラッチを係合して前記爆発トルクと前記電動機トルクとを用いて前記エンジンの始動を行うこと
を特徴とする車両の制御装置。
【請求項２】
前記ドライバーによる前記エンジンの始動要求とは異なる車両要求によって前記エンジンを始動させる際は、前記爆発トルクのみで前記エンジンの始動を開始すること
を特徴とする請求項１の車両の制御装置。
【請求項３】
前記ドライバーにより前記エンジンの始動が要求されると、前記エンジンの気筒内へ燃料を噴射すると同時に前記クラッチの係合を指令すること
を特徴とする請求項１の車両の制御装置。
【請求項４】
前記ドライバーにより前記エンジンの始動が要求されると、前記エンジンの気筒内へ噴射した燃料に点火すると同時に前記クラッチの係合を指令すること
を特徴とする請求項１の車両の制御装置。
【請求項５】
前記車両要求により前記エンジンを始動させる場合に、前記爆発トルクによるエンジン始動に失敗すると、少なくとも前記電動機トルクによって前記エンジンを始動させること
を特徴とする請求項２の車両の制御装置。
【請求項６】
アクセル開度の増加量が大きいほど前記クラッチを係合させる際の係合トルクを大きくすること
を特徴とする請求項１の車両の制御装置。
【請求項７】
前記電動機と駆動輪との間に設けられ、前記電動機と前記駆動輪の間を切離す電動機クラッチを備え、前記電動機クラッチが切離されている場合、前記クラッチの係合トルクを前記電動機クラッチが係合されている場合よりも大きくすること
を特徴とする請求項１または６の車両の制御装置。
【請求項１】
エンジンと、電動機と、前記エンジンと前記電動機との間の動力伝達を切離すクラッチとを備え、前記エンジンの膨張工程の気筒内へ直接燃料噴射し、噴射した燃料の爆発によって発生する爆発トルクと、前記クラッチの係合によって伝達される電動機トルクとを用いてエンジンを始動させる車両の制御装置であって、
前記クラッチが切り離された状態で、ドライバーのアクセル開度の増加による前記エンジンの始動が要求されると、前記クラッチを係合して前記爆発トルクと前記電動機トルクとを用いて前記エンジンの始動を行うこと
を特徴とする車両の制御装置。
【請求項２】
前記ドライバーによる前記エンジンの始動要求とは異なる車両要求によって前記エンジンを始動させる際は、前記爆発トルクのみで前記エンジンの始動を開始すること
を特徴とする請求項１の車両の制御装置。
【請求項３】
前記ドライバーにより前記エンジンの始動が要求されると、前記エンジンの気筒内へ燃料を噴射すると同時に前記クラッチの係合を指令すること
を特徴とする請求項１の車両の制御装置。
【請求項４】
前記ドライバーにより前記エンジンの始動が要求されると、前記エンジンの気筒内へ噴射した燃料に点火すると同時に前記クラッチの係合を指令すること
を特徴とする請求項１の車両の制御装置。
【請求項５】
前記車両要求により前記エンジンを始動させる場合に、前記爆発トルクによるエンジン始動に失敗すると、少なくとも前記電動機トルクによって前記エンジンを始動させること
を特徴とする請求項２の車両の制御装置。
【請求項６】
アクセル開度の増加量が大きいほど前記クラッチを係合させる際の係合トルクを大きくすること
を特徴とする請求項１の車両の制御装置。
【請求項７】
前記電動機と駆動輪との間に設けられ、前記電動機と前記駆動輪の間を切離す電動機クラッチを備え、前記電動機クラッチが切離されている場合、前記クラッチの係合トルクを前記電動機クラッチが係合されている場合よりも大きくすること
を特徴とする請求項１または６の車両の制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−４３５７２（Ｐ２０１３−４３５７２Ａ）
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８３１６６（Ｐ２０１１−１８３１６６）
【出願日】平成２３年８月２４日（２０１１．８．２４）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２４日（２０１１．８．２４）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]