車両用内燃機関の始動制御装置
【課題】点火の失敗を抑制して好適な始動を実現する車両用内燃機関の始動制御装置を提供する。
【解決手段】直噴エンジン１２の停止過程で膨張行程にある気筒１００に対応する排気弁１０８が開弁された場合には、直噴エンジン１２の再始動時にその膨張行程にある気筒１００に対する燃料噴射を禁止するものであることから、直噴エンジン１２の停止後再始動時において、酸素量不足等により点火の失敗が予想される状態においては膨張行程にある気筒１００に対する燃料噴射を行わないことで、再始動時の失火によるエミッション悪化を好適に防止できる。
【解決手段】直噴エンジン１２の停止過程で膨張行程にある気筒１００に対応する排気弁１０８が開弁された場合には、直噴エンジン１２の再始動時にその膨張行程にある気筒１００に対する燃料噴射を禁止するものであることから、直噴エンジン１２の停止後再始動時において、酸素量不足等により点火の失敗が予想される状態においては膨張行程にある気筒１００に対する燃料噴射を行わないことで、再始動時の失火によるエミッション悪化を好適に防止できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用内燃機関の始動制御装置に関し、特に、点火の失敗を抑制して好適な始動を実現するための改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
気筒内に燃料を直接噴射する形式の内燃機関が各種車両の駆動源として広く用いられている。斯かる内燃機関は、その内燃機関及び電動機を選択的に駆動源として用いるハイブリッド車両に好適に適用され、例えばエコランモード（ＥＣＯモード）においては前記内燃機関が停止させられて前記電動機を駆動源とする走行が行われる一方、そのエコランモードが解除された場合には前記内燃機関が再始動され、その内燃機関を駆動源として用いる走行が行われる。そのように、前記内燃機関の停止後再始動時に、膨張行程気筒に対して燃料噴射を行い点火することでその内燃機関の始動を行う技術すなわち直結スタート技術が提案されている。例えば、特許文献１に記載されたエンジン始動装置がそれである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−０３１８３４号公報
【特許文献２】特開２００９−１４４６４３号公報
【特許文献３】特開２００７−２３９５７０号公報
【特許文献４】特開２０１０−１８８９０５号公報
【特許文献５】特開２０１０−１７３３８１号公報
【特許文献６】特開２００６−３４８８６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、前記従来の技術では、前記内燃機関の停止過程において前記膨張行程気筒に対応する排気弁が開弁した場合、その膨張行程気筒内に排気が流入し、前記内燃機関の再始動時にその膨張行程気筒に燃料噴射を行っても例えば酸素量不足等により点火に失敗（失火）するおそれがあった。このような課題は、車両用内燃機関の始動制御の改善を意図して本発明者等が鋭意研究を続ける過程において新たに見出したものである。
【０００５】
本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、点火の失敗を抑制して好適な始動を実現する車両用内燃機関の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】
斯かる目的を達成するために、本第１発明の要旨とするところは、気筒内に燃料を直接噴射する形式の内燃機関の停止後再始動時に、膨張行程気筒に対して燃料噴射及び点火を行うことでその内燃機関の始動を行う車両用内燃機関の始動制御装置であって、前記内燃機関の停止過程で膨張行程気筒に対応する排気弁が開弁された場合には、その内燃機関の再始動時にその膨張行程気筒に対する燃料噴射を禁止することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
このように、前記第１発明によれば、前記内燃機関の停止過程で膨張行程気筒に対応する排気弁が開弁された場合には、その内燃機関の再始動時にその膨張行程気筒に対する燃料噴射を禁止するものであることから、前記内燃機関の停止後再始動時において、酸素量不足等により点火の失敗が予想される状態においては前記膨張行程気筒に対する燃料噴射を行わないことで、再始動時の失火によるエミッション悪化を好適に防止できる。すなわち、点火の失敗を抑制して好適な始動を実現する車両用内燃機関の始動制御装置を提供することができる。
【０００８】
前記第１発明に従属する本第２発明の要旨とするところは、前記内燃機関は、蓄電装置から供給される電気エネルギによりその内燃機関を駆動する電動機に連結されるものであり、前記膨張行程気筒に対する燃料噴射の禁止時において、前記蓄電装置の蓄電量が前記電動機により前記内燃機関を駆動するための最低蓄電量まで低下した場合には、その時点でその電動機の駆動により前記内燃機関の始動を行うものである。このようにすれば、前記膨張行程気筒に対する燃料噴射が禁止されている状態において、前記内燃機関の始動時におけるショックの発生を好適に抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明が好適に適用されるハイブリッド車両の駆動系統の骨子図を含む概略構成図である。
【図２】図１のハイブリッド車両に備えられた直噴エンジンを説明する断面図である。
【図３】図１の直噴エンジンがＶ型８気筒である場合において、各気筒で実行される４サイクル行程の順序を説明する図表である。
【図４】図１のＶ型８気筒エンジンにおいて、クランク軸の１回転内で爆発に関与する４つの気筒の位相の相互関係を示す気筒位相図である。
【図５】図１のハイブリッド車両におけるハイブリッド走行制御において、モータ走行領域およびエンジン走行領域のうちの何れかの走行領域を決定するために予め記憶された関係を例示する図である。
【図６】図１のＶ型８気筒４サイクルの直噴エンジンの停止過程における挙動を説明する気筒位相図である。
【図７】図１の電子制御装置による本実施例のエンジン停止／再始動制御の要部を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明は、好適には、前記内燃機関がクラッチにより動力伝達経路に対して断接されるパラレル型等のハイブリッド車両に適用される。好適には、前記内燃機関と電動機との間の動力伝達経路に前記クラッチを備え、その電動機が例えばトルクコンバータを介して変速機に接続されたハイブリッド車両に本発明は好適に適用される。すなわち、本発明は、前記電動機のみを駆動力源として走行するモータ走行モード時からその内燃機関を始動（再始動）させる際のエンジン始動制御に好適に適用される。前記クラッチとしては、単板式、多板式等の摩擦係合クラッチ例えば油圧式摩擦クラッチ等が好適に用いられる。
【００１１】
前記電動機としては、電動モータ及び発電機の両方の機能を択一的に用いることができるモータジェネレータが好適に用いられる。前記内燃機関としては、気筒内に燃料であるガソリンを直接噴射する形式の直噴ガソリンエンジンが好適に用いられ、３気筒以上の多気筒エンジン、特に６気筒、８気筒、１２気筒等の直噴エンジンに適用することもできる。すなわち、停止時における膨張行程の気筒内に燃料を噴射して着火始動できる往復動内燃機関であれば、本発明を適用することが可能である。
【００１２】
前記内燃機関の停止過程は、好適には、その内燃機関に対する燃料噴射及び点火が停止された後、クランク軸が正転と逆転とを繰り返す状態となった時点を始点として、その状態が収束して前記クランク軸が停止した状態となった時点を終点とする。すなわち、本発明は、好適には、膨張行程気筒に関して、燃料噴射及び点火が停止された後、前記クランク軸が正転と逆転とを繰り返す状態となった時点から、その状態が収束して前記クランク軸が停止した状態となった時点までの間に、前記膨張行程気筒の位相が一度でも排気弁開に対応する位相まで進んだ場合には、前記内燃機関の再始動時にその膨張行程気筒に対する燃料噴射を禁止する。
【００１３】
前記最低蓄電量は、好適には、前記膨張行程気筒に対する燃料噴射及び点火による初爆の点火失敗（失火）時における前記電動機の始動アシスト力を勘案して定められるものであってもよい。すなわち、前記蓄電装置の蓄電量に応じて前記電動機による前記内燃機関の始動可否を判断するシステムにおいては、前記膨張行程気筒に対する燃料噴射及び点火による初爆の失火による始動アシスト力を勘案して、前記内燃機関の再始動を行うための前記蓄電装置の最低蓄電量を判断するものであってもよい。
【００１４】
以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例】
【００１５】
図１は、本発明が好適に適用されるハイブリッド車両１０の駆動系統の骨子図を含む概略構成図である。この図１に示すハイブリッド車両１０は、気筒内に燃料を直接噴射する内燃機関である直噴エンジン１２と、電動モータ及び発電機として機能する電動機ＭＧとを走行用の駆動力源として備えている。そして、それら直噴エンジン１２及び電動機ＭＧの出力は、流体式伝動装置であるトルクコンバータ１４からタービン軸１６、Ｃ１クラッチ１８を経て自動変速機２０に伝達され、更に出力軸２２、差動歯車装置２４を介して左右の駆動輪２６に伝達される。上記トルクコンバータ１４は、ポンプ翼車とタービン翼車とを直結するロックアップクラッチ（Ｌ／Ｕクラッチ）３０を備えていると共に、ポンプ翼車にはオイルポンプ３２が一体的に接続されており、上記直噴エンジン１２や電動機ＭＧによって機械的に回転駆動されるようになっている。
【００１６】
上記直噴エンジン１２は、本実施例ではＶ型８気筒で４サイクルのガソリンエンジンが用いられており、具体的には、図２に示すように、燃料噴射装置４６により気筒（シリンダ）１００内にガソリンが高圧微粒子状態で直接噴射されるようになっている。好適には、ガソリンが電動フィードポンプでフィード圧まで加圧され、更に高圧ポンプで高圧に加圧された後、上記燃料噴射装置４６により気筒１００内に直接噴射される。この直噴エンジン１２は、吸気通路１０２から吸気弁１０４を介して上記気筒１００内に空気が流入すると共に、排気弁１０８を介して排気通路１０６から排気ガスが排出されるようになっており、所定のタイミングで点火装置４７によって点火されることにより上記気筒１００内の混合気が爆発燃焼してピストン１１０が下方へ押し下げられる。上記吸気通路１０２は、サージタンク１０３を介して吸入空気量調整弁である電子スロットル弁４５に接続されており、その電子スロットル弁４５の開度（スロットル弁開度）に応じて上記吸気通路１０２から上記気筒１００内に流入する吸入空気量、すなわちエンジン出力が制御されるようになっている。上記ピストン１１０は、上記気筒１００内に軸方向の摺動可能に嵌合されていると共に、コネクチングロッド１１２を介してクランク軸１１４のクランクピン１１６に相対回転可能に連結されており、上記ピストン１１０の直線往復移動に伴ってクランク軸１１４が矢印Ｒで示すように回転駆動される。上記クランク軸１１４は、ジャーナル部１１８において軸受により回転可能に支持されるようになっており、そのジャーナル部１１８とクランクピン１１６とを接続するクランクアーム１２０を一体に備えている。
【００１７】
上記のように構成された直噴エンジン１２は、１気筒について上記クランク軸１１４の２回転（７２０°）で、吸入行程、圧縮行程、膨張（爆発）行程、排気行程の４行程が行われ、これが繰り返されることで上記クランク軸１１４が連続回転させられる所謂４サイクルエンジンである。この直噴エンジン１２に備えられた８つの気筒１００のピストン１１０は、それぞれクランク角度が９０°ずつずれるように構成されている。換言すれば、上記クランク軸１１４のクランクピン１１６の位置が９０°ずつずれた方向に突き出しており、そのクランク軸１１４が９０°回転する毎に８つの気筒１００が例えば後述する図３に示す予め設定された点火順序で爆発燃焼させられて連続的に回転トルクが発生させられる。
【００１８】
前記直噴エンジン１２においては、前記ピストン１１０が圧縮行程の後の上死点（圧縮ＴＤＣ）から前記クランク軸１１４が所定角度回転し、前記吸気弁１０４及び排気弁１０８が共に閉じている膨張行程の所定の角度範囲θ内で停止している場合に、前記燃料噴射装置４６によって前記気筒１００内にガソリンを噴射すると共に前記点火装置４７によって点火することにより、前記気筒１００内の混合気を爆発燃焼させてエンジン回転速度を立ち上げる着火始動が可能である。例えば、前記直噴エンジン１２の各部のフリクション（摩擦）が小さい場合には、着火始動のみでその直噴エンジン１２を始動できる可能性があるが、フリクションが大きい場合でも、前記クランク軸１１４をクランキングして始動する際の始動アシストトルクを低減できるため、そのアシストトルクを発生する前記電動機ＭＧの最大トルクが低減されて小型化や低燃費化を図ることができる。上記角度範囲θは、上死点後のクランク角度ＣＡ言うと例えば３０°〜６０°程度の範囲内で着火始動により比較的大きな回転エネルギが得られ、アシストトルクを低減できるが、９０°程度でも、着火始動により比較的回転エネルギが得られ、アシストトルクを低減できる。
【００１９】
図３は、前記直噴エンジン１２が４サイクルで作動するＶ型８気筒エンジンである場合の、各気筒No.1〜No.8毎のクランク角度ＣＡに対する作動行程を説明する図である。各気筒No.1〜No.8は機械的な配列位置を示しているが、クランク角度ＣＡが０°を基準とする点火順序では、気筒No.2、気筒No.4、気筒No.5、気筒No.6、気筒No.3、気筒No.7、気筒No.8、気筒No.1という順序となる。例えば、点火順序で気筒No.4を第１気筒Ｋ１とすると、気筒No.5が第２気筒Ｋ２、気筒No.6が第３気筒Ｋ３、気筒No.3が第４気筒Ｋ４となる。図４は、Ｖ型８気筒エンジンにおいて、前記クランク軸１１４の１回転内で爆発に関与する４つの気筒の位相の相互関係を示す気筒位相図であって、第１気筒Ｋ１乃至第４気筒Ｋ４が相互に９０°の関係を維持しつつ右回りに回転し、前記吸気弁１０４が閉じてからＴＤＣまでの吸入空気を圧縮する圧縮行程と、ＴＤＣから前記排気弁１０８が開くまでの爆発ガスの膨張により前記ピストン１１０が押し下げられる膨張行程とが順次実行される。図４の第１気筒Ｋ１の位相は膨張行程の後半に位置し、第２気筒Ｋ２の位相は膨張行程の前半に位置し、第３気筒Ｋ３の位相は圧縮行程の後半に位置し、第４気筒Ｋ４の位相は圧縮行程の開始前に位置している。
【００２０】
図１に戻って、前記直噴エンジン１２と前記電動機ＭＧとの間には、ダンパ３８を介してそれら直噴エンジン１２と電動機ＭＧとを直結するＫ０クラッチ３４が設けられている。このＫ０クラッチ３４は、例えば、油圧シリンダによって摩擦係合させられる単板式或いは多板式の摩擦クラッチ等の油圧式摩擦係合装置であり、油圧制御装置２８内に備えられた電磁式リニヤ制御弁等によって係合解放制御されると共に、本実施例では前記トルクコンバータ１４の油室４０内に油浴状態で配設されている。上記Ｋ０クラッチ３４は、前記直噴エンジン１２を動力伝達経路に対して接続したり遮断したりする断接装置として機能する。前記電動機ＭＧは、インバータ４２を介して蓄電装置であるバッテリ４４に接続されている。前記自動変速機２０は、例えば、複数の油圧式摩擦係合装置（クラッチやブレーキ）の係合解放状態によって変速比が異なる複数のギヤ段が成立させられる遊星歯車式等の有段の自動変速機で、上記油圧制御装置２８に設けられた電磁式の油圧制御弁や切換弁等によって変速制御が行われる。前記Ｃ１クラッチ１８は、前記自動変速機２０の入力クラッチとして機能するもので、同じく上記油圧制御装置２８内の電磁式リニヤ制御弁によって係合解放制御される。
【００２１】
以上のように構成されたハイブリッド車両１０は、例えば、そのハイブリッド車両１０に備えられた電子制御装置７０によって制御される。この電子制御装置７０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及び入出力インターフェース等を有する所謂マイクロコンピュータを含んで構成されており、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。上記電子制御装置７０には、前記ハイブリッド車両１０に備えられた各種センサ等からの信号が供給される。すなわち、アクセル操作量センサ４８、エンジン回転速度センサ５０、ＭＧ回転速度センサ５２、タービン回転速度センサ５４、車速センサ５６、クランク角度センサ５８、及びＳＯＣセンサ６０から、それぞれアクセルペダルの操作量（アクセル操作量）Ａccを表す信号、前記直噴エンジン１２の回転速度（エンジン回転速度）ＮＥを表す信号、前記電動機ＭＧの回転速度（ＭＧ回転速度）ＮＭＧを表す信号、前記タービン軸１６の回転速度（タービン回転速度）ＮＴを表す信号、前記出力軸２２の回転速度（出力軸回転速度で車速Ｖに対応）ＮＯＵＴを表す信号、８つの気筒１００毎のＴＤＣ（上死点）からの回転角度すなわちクランク角度ＣＡを表わすパルス信号Φ、及び前記バッテリ４４の充電レベル（蓄電残量）ＳＯＣを表す信号が上記電子制御装置７０に供給される。この他、各種の制御に必要な種々の情報が供給されるようになっている。上記アクセル操作量Ａccは出力要求量に相当する。
【００２２】
上記クランク角度センサ５８は、好適には、前記クランク軸１１４と一体的に回転させられるように設けられたクランク位置検出用の歯車におけるそれぞれの歯を検出することによりそのクランク軸１１４のクランク角度ＣＡを検出する。このクランク角度検出用の歯車（歯）は、一般的に前記クランク軸１１４の回転方向に関して１０°毎に設けられたものであり、上記クランク角度センサ５８は、例えば１０°毎にクランク角度ＣＡを検出できるように構成されている。
【００２３】
図１に示すように、上記電子制御装置７０は、ハイブリッド制御部７２、変速制御部７４、エンジン停止制御部７６、及びエンジン始動制御部７８を機能的に備えている。このハイブリッド制御部７２は、例えば図５に示す予め記憶された関係から車速Ｖ及び要求出力量（例えば、アクセル開度Ａcc）に基づいて、前記電動機ＭＧのみを駆動力源として走行するモータ走行領域、及び、前記直噴エンジン１２のみ或いはその直噴エンジン１２及び電動機ＭＧを駆動力源として走行するエンジン走行領域のうちの何れかの走行領域を決定し、前記直噴エンジン１２及び電動機ＭＧの作動を制御することにより、エンジン走行モードや、モータ走行モード、それら両方を用いて走行するエンジン＋モータ走行モード等の予め定められた複数の走行モードで前記ハイブリッド車両１０を走行させるハイブリッド駆動制御を行う。上記変速制御部７４は、前記油圧制御装置２８に設けられた電磁式の油圧制御弁や切換弁等を制御して複数の油圧式摩擦係合装置の係合解放状態を切り換えることにより、前記自動変速機２０の複数のギヤ段を、アクセル操作量Ａccや車速Ｖ等の運転状態をパラメータとして予め定められた関係或いは変速マップに従って切り換える。この関係或いは変速マップは、前記直噴エンジン１２或いは電動機ＭＧの動作点を、要求駆動力を最適燃費或いは最適効率で満足させるように予め求められたものである。
【００２４】
上記エンジン停止制御部７６は、前記ハイブリッド車両１０において所定の条件が成立した場合には、前記直噴エンジン１２を停止させる。例えば、前記ハイブリッド車両１０においてアクセル操作量Ａccが零（アクセルオフ）である場合、車速が零である場合、Ｄレンジである場合、ブレーキスイッチがオンである場合等のアイドルストップ条件が成立したときに出されるエコラン停止要求や、走行中におけるエンジン走行領域からモータ走行領域への切り換え時のエンジン停止要求等に基づいて、前記直噴エンジン１２への燃料供給及び点火を停止してその直噴エンジン１２の回転を停止させると共に、必要に応じて前記Ｋ０クラッチ３４を解放させる。
【００２５】
前記エンジン始動制御部７８は、膨張行程気筒判定部８０、膨張行程開弁判定部８２、着火始動制御部８４、エンジン動作判定部８６、電動機クランキング制御部８８、再始動制御終了判定部９０、及びＳＯＣ判定部９２を備え、前記ハイブリッド車両１０において所定の条件が成立した場合には、前記直噴エンジン１２を始動させる。例えば、アイドルストップ時でのブレーキオフ、モータ走行領域からエンジン走行領域への切り換え等によるエンジン再始動要求に応答して、前記直噴エンジン１２の着火始動を行なうと共に、必要に応じて前記電動機ＭＧによるアシストを行なってその直噴エンジン１２を再始動させ、例えば直噴エンジン１２の回転速度（エンジン回転速度）ＮＥが予め設定された終了判定値ＮＥ１に到達したことに基づいて再始動制御を終了させ、前記Ｋ０クラッチ３４を係合させる。
【００２６】
上記膨張行程気筒判定部８０は、前記直噴エンジン１２におけるクランク軸１１４のＴＤＣ（上死点）からのクランク角度ＣＡを検出するクランク角度センサ５８からの信号Φに基づいて、前記直噴エンジン１２に備えられた複数の気筒１００のうち膨張行程にある気筒１００を判定する。例えば、図４に示す第２気筒Ｋ２のように、上死点から前記排気弁１０８が開くまでの爆発ガスの膨張により前記ピストン１１０が押し下げられる膨張行程にある気筒１００を判定する。更に好適には、膨張行程にあることが判定された気筒１００に関して、クランク軸角度ＣＡがその膨張行程にある気筒１００に対して燃料噴射及び点火を行うことによる前記直噴エンジン１２の始動すなわち直結スタートを行うのに好適な角度であるか否かを判定する。例えば、上記膨張行程にあることが判定された気筒１００において、クランク軸角度ＣＡがその気筒１００の上死点（ＴＤＣ）を通過後の角度が例えば３０°〜６０°の角度範囲内であるか否かを判定する。
【００２７】
前記膨張行程開弁判定部８２は、前記膨張行程気筒判定部８０により膨張行程にあることが判定された気筒１００に関して、前記直噴エンジン１２の停止過程でその気筒１００に対応する排気弁１０８が開弁されたか否かを判定する。すなわち、膨張行程気筒１００に対応する排気弁１０８が開弁され、その気筒１００に対する排気の逆流が検知されたか否かを判定する。図６は、Ｖ型８気筒４サイクルの直噴エンジン１２の停止過程における挙動を説明する気筒位相図である。この図６に示すように、前記直噴エンジン１２の停止過程においては、前記燃料噴射装置４６による燃料噴射及び点火装置４７による点火が停止された後、膨張行程気筒Ｋ２と圧縮行程気筒Ｋ４との圧力バランスで、前記クランク軸１１４が正転と逆転とを繰り返して停止する。すなわち、前記燃料噴射装置４６による燃料噴射及び点火装置４７による点火の停止後も慣性による前記クランク軸１１４の回転力は残り、図６の（ａ）に示すように、膨張行程気筒Ｋ２がその気筒内の膨張方向に回転させられると共に圧縮行程気筒Ｋ４がその気筒内の圧縮方向に回転させられる。すなわち、前記クランク軸１１４の正転方向に回転させられる。これにより、図６の（ｂ）に示すように、膨張行程気筒Ｋ２内が負圧化され、圧縮行程気筒Ｋ４内が高圧化される。このため、今度は逆に図６の（ｃ）に示すように、膨張行程気筒Ｋ２がその気筒内の圧縮方向に回転させられると共に圧縮行程気筒Ｋ４がその気筒内の膨張方向に回転させられる。すなわち、前記クランク軸１１４の逆転方向に回転させられる。そして、再び図６の（ａ）に示す状態となり、（ａ）に示す状態→（ｂ）に示す状態→（ｃ）に示す状態→（ａ）に示す状態と、前記クランク軸１１４が正転と逆転とを繰り返すことにより徐々に収束し、前記直噴エンジン１２が停止させられる。
【００２８】
図６の（ｂ）においては、上記膨張行程気筒Ｋ２におけるクランク角度ＣＡがオーバーシュートし、排気弁開に対応する位相まで進んだ状態を例示している。前記膨張行程開弁判定部８２は、例えば、前記膨張行程気筒判定部８０により膨張行程にあることが判定された気筒１００（膨張行程気筒Ｋ２）に関して、前記直噴エンジン１２の停止過程において前記クランク角度センサ５８により継続的に検出されるクランク角度ＣＡに基づいて、上記膨張行程気筒Ｋ２の位相が一度でも排気弁開に対応する位相まで進んだか否かを判定する。好適には、上記膨張行程気筒Ｋ２の位相が一度でも排気弁開に対応する位相まで進んだ場合には、その膨張行程気筒Ｋ２に対する排気の逆流を判定する。ここで、前述のように、前記クランク角度センサ５８は、例えば１０°毎にクランク角度ＣＡを検出できるように構成されたものであるため、斯かる角度に対応して誤差を加算することが好ましい。本実施例において、前記直噴エンジン１２の停止過程とは、好適には、前記エンジン停止制御部７６により前記燃料噴射装置４６による燃料噴射及び点火装置４７による点火が停止された後、前記クランク軸１１４が正転と逆転とを繰り返す状態となった時点を始点として、その状態が収束して前記クランク軸１１４が停止した状態となった時点を終点とする。すなわち、前記膨張行程開弁判定部８２は、好適には、上記膨張行程気筒Ｋ２に関して、前記燃料噴射装置４６による燃料噴射及び点火装置４７による点火が停止された後、前記クランク軸１１４が正転と逆転とを繰り返す状態となった時点から、その状態が収束して前記クランク軸１１４が停止した状態となった時点までの間に、上記膨張行程気筒Ｋ２の位相が一度でも排気弁開に対応する位相まで進んだか否かを判定する。
【００２９】
図１に戻って、前記着火始動制御部８４は、前記ハイブリッド制御部７２による前記直噴エンジン１２の再始動要求に応答して、前記膨張行程気筒判定部８０により膨張行程にあることが判定された気筒１００（膨張行程気筒Ｋ２）に対して前記燃料噴射装置４６による燃料噴射及び点火装置４７による点火を行うことで前記直噴エンジン１２の始動制御を行う。例えば、図４に示す例において、前記膨張行程気筒判定部８０により膨張行程にあることが判定された第２気筒Ｋ２内に前記燃料噴射装置４６から燃料を噴射し且つ前記点火装置４７により点火することにより初爆（第１爆発）を発生させてエンジン回転速度ＮＥの立ち上げを行なうと共に、続いて同様に第３気筒Ｋ３内に第２爆発を発生させ、更に第４気筒Ｋ４内に第３爆発を発生させてエンジン回転速度ＮＥを更に立ち上げる。すなわち、前記着火始動制御部８４は、前記膨張行程気筒判定部８０により膨張行程にあることが判定された気筒１００において初爆を発生させた後、余の気筒１００において順次爆発を発生させることで前記直噴エンジン１２を始動する。
【００３０】
前記着火始動制御部８４は、前記膨張行程気筒判定部８０により膨張行程にあることが判定された気筒１００に関して、前記膨張行程開弁判定部８２によりその気筒１００に対応する排気弁１０８が開弁されたことが判定された場合には、その気筒１００に対する前記燃料噴射装置４６による燃料噴射及び点火装置４７による点火を行うことによる前記直噴エンジン１２の始動制御を禁止する。すなわち、前記直噴エンジン１２の停止過程で膨張行程気筒Ｋ２に対応する排気弁１０８が開弁されたと判定される場合には、その直噴エンジン１２の停止後再始動に際して、少なくともその膨張行程気筒Ｋ２に対する前記燃料噴射装置４６による燃料噴射を禁止する。換言すれば、前記直噴エンジン１２の停止過程で膨張行程気筒Ｋ２に対する排気の逆流が判定された場合には、その気筒１００に対する前記燃料噴射装置４６による燃料噴射及び点火装置４７による点火を行うことによる前記直噴エンジン１２の始動制御を禁止する。図６の（ｂ）に示すように、前記直噴エンジン１２の停止過程で膨張行程気筒Ｋ２の位相がオーバーシュートにより排気弁開まで進んだ場合、その膨張行程気筒Ｋ２内に排気ガスが流入して酸素濃度が低下する。この場合、斯かる膨張行程気筒Ｋ２に対して燃料噴射及び点火を行ったとしても酸素不足で点火に失敗（失火）するおそれが高い。従って、前記直噴エンジン１２の停止過程において膨張行程気筒Ｋ２に対応する排気弁１０８が開弁されたことが判定された場合には、その膨張行程気筒Ｋ２に対して燃料噴射及び点火を行うことによる直結スタートを禁止することで、前記直噴エンジン１２の停止後再始動時における失火によるエミッション悪化を好適に防止できる。
【００３１】
前記着火始動制御部８４は、好適には、前記膨張行程気筒判定部８０により膨張行程にあることが判定された気筒１００に関して、クランク軸角度ＣＡがその膨張行程にある気筒１００に対して燃料噴射及び点火を行うことによる前記直噴エンジン１２の始動すなわち直結スタートを行うのに好適な角度であると判定された場合には、前記膨張行程開弁判定部８２による判定結果に基づく前記直結スタートの実行（許可）乃至禁止を行う。好適には、前記膨張行程気筒判定部８０により膨張行程にある気筒１００に対して燃料噴射及び点火を行うことによる前記直噴エンジン１２の始動すなわち直結スタートを行うのに好適な角度ではないと判定された場合には、前記膨張行程開弁判定部８２による判定結果によらずその膨張行程気筒１００に対して燃料噴射及び点火を行うことによる前記直噴エンジン１２の始動を禁止する。或いは、後述する電動機クランキング制御部８８を介して前記電動機ＭＧによるトルクアシストを受けつつ行う、前記膨張行程気筒１００に対して燃料噴射及び点火を行うことによる前記直噴エンジン１２の始動を許可する一方、その膨張行程気筒１００に対して燃料噴射及び点火を行うことのみによる前記直噴エンジン１２の始動を禁止する。
【００３２】
前記エンジン動作判定部８６は、前記着火始動制御部８４による前記直噴エンジン１２の始動制御に際して、その直噴エンジン１２の回転が持続しているか否かを判定する。例えば、前記着火始動制御部８４による膨張行程気筒Ｋ２に対する初爆の後に、前記直噴エンジン１２の回転が持続しているか否かを、前記クランク角度センサ５８からの信号Φに基づいて判定する。この信号Φはパルス状であるため、例えば５０（ｍｓ）程度の所定時間内に信号Φが入力したか否かに基づいて判定する。
【００３３】
前記電動機クランキング制御部８８は、前記電動機ＭＧによる前記直噴エンジン１２のクランキングを制御する。すなわち、その直噴エンジン１２の始動に際して、前記電動機ＭＧのトルクを制御して前記クランク軸１１４を回転駆動することによりエンジン回転速度ＮＥを立ち上げる。例えば、前記直噴エンジン１２の失火等に起因して、前記エンジン動作判定部８６により前記着火始動制御部８４による最初の点火操作の後に前記直噴エンジン１２の回転が持続していないと判定された場合は直ちにＫ０クラッチ３４を係合させると共に、前記電動機ＭＧによるトルクアシストを行なって前記直噴エンジン１２のエンジン回転速度ＮＥを予め設定された自力運転可能回転速度以上まで再上昇させてその直噴エンジン１２を再始動させる。
【００３４】
前記電動機クランキング制御部８８は、前記エンジン動作判定部８６により前記着火始動制御部８４による初爆の後に前記直噴エンジン１２の回転が持続していると判定された場合であっても、例えばそのエンジン回転速度ＮＥが比較的小さく前記電動機ＭＧによるトルクアシストが必要であると判断される場合には、可及的に少ない電気エネルギで前記直噴エンジン１２を再始動させるために、初爆により立ち上げられたエンジン回転速度ＮＥの立上がり時点で、或いはその立上がり時からの上昇が継続している立上り区間Ｍ内の何れかに位置するタイミングで、前記Ｋ０クラッチ３４を係合させると共に前記電動機ＭＧによるトルクアシストを行なう。
【００３５】
前記電動機クランキング制御部８８は、前記直噴エンジン１２の始動制御に際して、前記膨張行程開弁判定部８２により前記直噴エンジン１２の停止過程で膨張行程気筒Ｋ２に対応する排気弁１０８が開弁されたと判定される等して、前記着火始動制御部８４により膨張行程にある気筒１００に対して燃料噴射及び点火を行うことによる前記直噴エンジン１２の始動制御が禁止された場合には、前記Ｋ０クラッチ３４を係合させると共に前記電動機ＭＧによる前記直噴エンジン１２の始動制御を行う。すなわち、前記電動機ＭＧのトルクを制御して前記クランク軸１１４を回転駆動することによりエンジン回転速度ＮＥを立ち上げ、そのエンジン回転速度ＮＥを予め設定された自力運転可能回転速度ＮＥ１に到達するまで、或いは、自律運転可能上昇速度ｄＮＥ１／ｄｔまで上昇させる電動クランキング制御を行う。
【００３６】
前記再始動制御終了判定部９０は、前記エンジン始動制御部７８による前記直噴エンジン１２の始動制御（停止後再始動制御）の終了を判定する。例えば、前記着火始動制御部８４の着火始動制御及び前記電動機クランキング制御部８８によるＫ０クラッチ３４の係合及び電動機ＭＧによるトルク制御の少なくとも一方により立ち上げられたエンジン回転速度ＮＥが、予め定められた４００（ｒｐｍ）程度の自力運転可能回転速度ＮＥ１に到達したか否か、或いは、そのエンジン回転速度ＮＥの変化率（上昇率すなわち上昇速度）ｄＮＥ／ｄｔが予め設定された自律運転可能上昇速度ｄＮＥ１／ｄｔに到達したか否かに基づいて、前記直噴エンジン１２の再始動制御終了（例えば、電動機ＭＧによるトルクアシスト制御の終了）を判定する。
【００３７】
前記ＳＯＣ判定部９２は、前記ＳＯＣセンサ６０により検出される前記バッテリ４４の蓄電量ＳＯＣが、前記電動機ＭＧの駆動により前記直噴エンジン１２の始動制御を行うための下限値である閾値Ｓｂまで低下したか否かを判定する。この閾値Ｓｂは、例えば、前記電動機クランキング制御部８８により前記電動機ＭＧのトルクを制御することで前記直噴エンジン１２の始動を行う（自律運転可能速度までエンジン回転速度ＮＥを立ち上げる）ことが可能である最低蓄電量に相当し、前記直噴エンジン１２の仕様等に応じて予め定められたものである。
【００３８】
前記電動機クランキング制御部８８は、好適には、前記着火始動制御部８４により前記膨張行程気筒Ｋ２に対する燃料噴射が禁止されている場合において、前記ＳＯＣ判定部９２により前記バッテリ４４の蓄電量ＳＯＣが前記電動機ＭＧにより前記直噴エンジン１２を始動するための最低蓄電量Ｓｂまで低下したことが判定された場合には、その時点で前記電動機クランキング制御部８８により前記電動機ＭＧの駆動（トルク制御）による前記直噴エンジン１２の始動を行う。前記膨張行程気筒Ｋ２に対する燃料噴射及び点火によるエンジン始動の禁止時に、前記バッテリ４４の蓄電量ＳＯＣが前記電動機ＭＧにより前記直噴エンジン１２を始動するための最低蓄電量Ｓｂ未満となるまでＥＶ走行を続けた場合、前記電動機ＭＧのクランキングにより前記直噴エンジン１２の始動を行うことができなくなるが、前記バッテリ４４の蓄電量ＳＯＣが最低蓄電量Ｓｂに達した時点で前記電動機クランキング制御部８８により前記電動機ＭＧの駆動による前記直噴エンジン１２の始動を行うことで、その直噴エンジン１２の好適な再始動を実現できる。
【００３９】
前記閾値Ｓｂは、好適には、前記着火始動制御部８４による前記膨張行程気筒Ｋ２に対する燃料噴射及び点火による初爆の点火失敗（失火）時における前記電動機ＭＧの始動アシスト力を勘案して定められるものであってもよい。すなわち、前記閾値Ｓｂは、前記着火始動制御部８４による前記膨張行程気筒Ｋ２に対する燃料噴射及び点火による初爆の点火失敗時に、前記電動機クランキング制御部８８により前記電動機ＭＧのトルクを制御することで前記直噴エンジン１２の始動を行う（自律運転可能速度までエンジン回転速度ＮＥを立ち上げる）ことが可能である最低蓄電量に相当するものであってもよい。
【００４０】
図７は、前記電子制御装置７０による本実施例のエンジン停止／再始動制御の要部を説明するフローチャートであり、所定の周期で繰り返し実行されるものである。
【００４１】
先ず、ステップＳ１（以下、ステップを省略する）において、アクセルオフ、車速零、Ｄレンジ、ブレーキオン等のアイドルストップ条件が成立したときに出されるエコラン停止要求や、走行中におけるエンジン走行領域からモータ走行領域への切り換え時のエンジン停止要求等、前記直噴エンジン１２の駆動（回転）を停止させるエンジン停止要求が有ったか否かが判断される。このＳ１の判断が否定される場合には、Ｓ１の判断が繰り返されることにより待機させられるが、Ｓ１の判断が肯定される場合には、Ｓ２において、前記直噴エンジン１２への燃料供給及び点火が停止させられ、その直噴エンジン１２の回転が停止させられると共に、エンジンブレーキを必要とする場合は別として、前記直噴エンジン１２の引き摺り抵抗を低減させる必要のあるときは前記Ｋ０クラッチ３４が解放させられる。このＳ２の停止過程において、前記クランク角度センサ５８により検出されるクランク角度ＣＡが極めて短い所定時間毎に継続的に検出され、前記ＲＡＭ等に記憶される。
【００４２】
次に、Ｓ３において、前記クランク角度センサ５８からの信号Φに基づいて、前記直噴エンジン１２に備えられた複数の気筒１００のうち膨張行程にある気筒１００が検知される。次に、Ｓ４において、Ｓ３にて検知された膨張行程にある気筒１００に対応して前記ＲＡＭ等に記憶された、前記直噴エンジン１２の停止過程におけるクランク角度ＣＡの推移に基づいて、その直噴エンジン１２の停止過程で斯かる膨張行程にある気筒１００に対応する排気弁１０８が開弁されたか否かが検知される。次に、Ｓ５において、Ｓ４の検知結果に基づいて、前記直噴エンジン１２の停止過程で上記膨張行程にある気筒１００に対応する排気弁１０８が開弁されたか否かが判断される。このＳ５の判断が肯定される場合には、Ｓ１３以下の処理が実行されるが、Ｓ５の判断が否定される場合には、Ｓ６以下の処理が実行される。
【００４３】
Ｓ６においては、アイドルストップ時でのブレーキオフ、モータ走行領域からエンジン走行領域への切り換え等によるエンジン再始動要求が発生したか否かが判断される。このＳ６の判断が否定される場合には、Ｓ６の判断が繰り返されることにより待機させられるが、Ｓ６の判断が肯定される場合には、Ｓ７において、Ｓ３にて検知された膨張行程にある気筒１００（例えば、図４に示す第２気筒Ｋ２）内に前記燃料噴射装置４６からの燃料を噴射し且つ点火装置４７により点火することにより初爆（第１爆発）を発生させてエンジン回転速度ＮＥの立ち上げが行なわれると共に、続いて同様に図４に示す第３気筒Ｋ３に第２爆発を発生させ、更に図４に示す第４気筒Ｋ４に第３爆発を発生させてエンジン回転速度ＮＥが更に立ち上げられる。
【００４４】
次に、Ｓ８において、初爆後にエンジン回転速度ＮＥが持続して直噴エンジン１２が動作しているか否かが、例えば前記クランク角度センサ５８により検出されたクランク角度ＣＡが変化（増加）しているか否か、或いはパルス信号Φが前記クランク角度センサ５８から供給されるか否かに基づいて判断される。このＳ８の判断が否定される場合には、Ｓ１１以下の処理が実行されるが、Ｓ８の判断が肯定される場合には、Ｓ９において、前記直噴エンジン１２が自力（自律）運転可能状態に到達したか否かが判断される。すなわち、前記エンジン回転速度センサ５０により検出されるエンジン回転速度ＮＥが予め４００ｒｐｍ程度に設定された自力運転可能回転速度ＮＥ１に到達したか否か、或いはそのエンジン回転速度ＮＥの変化率（上昇速度）ｄＮＥ／ｄｔが予め設定された自律運転可能上昇速度ｄＮＥ１／ｄｔに到達したか否かが判断される。このＳ９の判断が否定される場合には、Ｓ１２以下の処理が実行されるが、Ｓ９の判断が肯定される場合には、Ｓ１０において、前記電動機ＭＧによるトルクアシスト（クランキング）が終了させられて前記直噴エンジン１２の再始動時のトルクアシストの終了が行なわれる。すなわち、直噴エンジン１２の再始動制御が終了させられた後、本ルーチンが終了させられる。
【００４５】
Ｓ１１においては、例えば５０（ｍｓ）程度に予め設定された一定の待機時間がＳ８の否定判断から経過したか否かが判断される。このＳ１１の判断が否定される場合には、Ｓ８以下が繰り返し実行されるが、Ｓ１１の判断が肯定される場合には、Ｓ１２において、直ちに、前記Ｋ０クラッチ３４の係合及び前記電動機ＭＧによるトルクアシストが実行されて、その電動機ＭＧのトルクアシストによりエンジン回転速度ＮＥが立ち上げられた後、Ｓ９以下の処理が実行される。
【００４６】
Ｓ１３においては、Ｓ３にて検知された膨張行程にある気筒１００に対する燃料噴射及び点火による前記直噴エンジン１２の始動が禁止される。次に、Ｓ１４において、前記ＳＯＣセンサ６０により検出される前記バッテリ４４の蓄電量ＳＯＣが、前記電動機ＭＧの駆動により前記直噴エンジン１２の始動制御を行うための下限値である閾値Ｓｂまで低下したか否かが判断される。このＳ１４の判断が否定される場合には、Ｓ１４の判断が繰り返されることにより待機させられるが、Ｓ１４の判断が肯定される場合には、Ｓ１５において、直ちに、前記Ｋ０クラッチ３４の係合及び前記電動機ＭＧによるトルク制御が実行されて、その電動機ＭＧのトルクによるクランキングによりエンジン回転速度ＮＥが立ち上げられた後、Ｓ９以下の処理が実行される。
【００４７】
以上の制御において、Ｓ１及びＳ６が前記ハイブリッド制御部７２の動作に、Ｓ２が前記エンジン停止制御部７６の動作に、Ｓ３〜Ｓ１５が前記エンジン始動制御部７８の動作に、Ｓ３が前記膨張行程気筒判定部８０の動作に、Ｓ４及びＳ５が前記膨張行程開弁判定部８２の動作に、Ｓ７及びＳ１３が前記着火始動制御部８４の動作に、Ｓ８が前記エンジン動作判定部８６の動作に、Ｓ１２及びＳ１５が前記電動機クランキング制御部８８の動作に、Ｓ９及びＳ１０が前記再始動制御終了判定部９０の動作に、Ｓ１４が前記ＳＯＣ判定部９２の動作に、それぞれ対応する。
【００４８】
このように、本実施例によれば、内燃機関である前記直噴エンジン１２の停止過程で膨張行程にある気筒１００に対応する排気弁１０８が開弁された場合には、その直噴エンジン１２の再始動時にその膨張行程にある気筒１００に対する燃料噴射を禁止するものであることから、前記直噴エンジン１２の停止後再始動時において、酸素量不足等により点火の失敗が予想される状態においては前記膨張行程にある気筒１００に対する燃料噴射を行わないことで、再始動時の失火によるエミッション悪化を好適に防止できる。すなわち、点火の失敗を抑制して好適な始動を実現する直噴エンジン１２の始動制御装置としての電子制御装置７０を提供することができる。
【００４９】
前記直噴エンジン１２は、蓄電装置であるバッテリ４４から供給される電気エネルギによりその直噴エンジン１２を駆動する電動機ＭＧにＫ０クラッチ３４を介して連結されたものであり、前記膨張行程にある気筒１００に対する燃料噴射の禁止時において、前記バッテリ４４の蓄電量ＳＯＣが前記電動機ＭＧにより前記直噴エンジン１２を駆動するための最低蓄電量Ｓｂまで低下した場合には、その時点でその電動機ＭＧの駆動により前記直噴エンジン１２の始動を行うものであるため、前記膨張行程にある気筒１００に対する燃料噴射が禁止されている状態において、前記直噴エンジン１２の始動時におけるショックの発生を好適に抑制できる。
【００５０】
以上、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が加えられて実施されるものである。
【符号の説明】
【００５１】
１２：直噴エンジン（内燃機関）、４４：バッテリ（蓄電装置）、７０：電子制御装置（始動制御装置）、１００：気筒、１０８：排気弁、ＭＧ：電動機
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用内燃機関の始動制御装置に関し、特に、点火の失敗を抑制して好適な始動を実現するための改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
気筒内に燃料を直接噴射する形式の内燃機関が各種車両の駆動源として広く用いられている。斯かる内燃機関は、その内燃機関及び電動機を選択的に駆動源として用いるハイブリッド車両に好適に適用され、例えばエコランモード（ＥＣＯモード）においては前記内燃機関が停止させられて前記電動機を駆動源とする走行が行われる一方、そのエコランモードが解除された場合には前記内燃機関が再始動され、その内燃機関を駆動源として用いる走行が行われる。そのように、前記内燃機関の停止後再始動時に、膨張行程気筒に対して燃料噴射を行い点火することでその内燃機関の始動を行う技術すなわち直結スタート技術が提案されている。例えば、特許文献１に記載されたエンジン始動装置がそれである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−０３１８３４号公報
【特許文献２】特開２００９−１４４６４３号公報
【特許文献３】特開２００７−２３９５７０号公報
【特許文献４】特開２０１０−１８８９０５号公報
【特許文献５】特開２０１０−１７３３８１号公報
【特許文献６】特開２００６−３４８８６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、前記従来の技術では、前記内燃機関の停止過程において前記膨張行程気筒に対応する排気弁が開弁した場合、その膨張行程気筒内に排気が流入し、前記内燃機関の再始動時にその膨張行程気筒に燃料噴射を行っても例えば酸素量不足等により点火に失敗（失火）するおそれがあった。このような課題は、車両用内燃機関の始動制御の改善を意図して本発明者等が鋭意研究を続ける過程において新たに見出したものである。
【０００５】
本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、点火の失敗を抑制して好適な始動を実現する車両用内燃機関の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】
斯かる目的を達成するために、本第１発明の要旨とするところは、気筒内に燃料を直接噴射する形式の内燃機関の停止後再始動時に、膨張行程気筒に対して燃料噴射及び点火を行うことでその内燃機関の始動を行う車両用内燃機関の始動制御装置であって、前記内燃機関の停止過程で膨張行程気筒に対応する排気弁が開弁された場合には、その内燃機関の再始動時にその膨張行程気筒に対する燃料噴射を禁止することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
このように、前記第１発明によれば、前記内燃機関の停止過程で膨張行程気筒に対応する排気弁が開弁された場合には、その内燃機関の再始動時にその膨張行程気筒に対する燃料噴射を禁止するものであることから、前記内燃機関の停止後再始動時において、酸素量不足等により点火の失敗が予想される状態においては前記膨張行程気筒に対する燃料噴射を行わないことで、再始動時の失火によるエミッション悪化を好適に防止できる。すなわち、点火の失敗を抑制して好適な始動を実現する車両用内燃機関の始動制御装置を提供することができる。
【０００８】
前記第１発明に従属する本第２発明の要旨とするところは、前記内燃機関は、蓄電装置から供給される電気エネルギによりその内燃機関を駆動する電動機に連結されるものであり、前記膨張行程気筒に対する燃料噴射の禁止時において、前記蓄電装置の蓄電量が前記電動機により前記内燃機関を駆動するための最低蓄電量まで低下した場合には、その時点でその電動機の駆動により前記内燃機関の始動を行うものである。このようにすれば、前記膨張行程気筒に対する燃料噴射が禁止されている状態において、前記内燃機関の始動時におけるショックの発生を好適に抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明が好適に適用されるハイブリッド車両の駆動系統の骨子図を含む概略構成図である。
【図２】図１のハイブリッド車両に備えられた直噴エンジンを説明する断面図である。
【図３】図１の直噴エンジンがＶ型８気筒である場合において、各気筒で実行される４サイクル行程の順序を説明する図表である。
【図４】図１のＶ型８気筒エンジンにおいて、クランク軸の１回転内で爆発に関与する４つの気筒の位相の相互関係を示す気筒位相図である。
【図５】図１のハイブリッド車両におけるハイブリッド走行制御において、モータ走行領域およびエンジン走行領域のうちの何れかの走行領域を決定するために予め記憶された関係を例示する図である。
【図６】図１のＶ型８気筒４サイクルの直噴エンジンの停止過程における挙動を説明する気筒位相図である。
【図７】図１の電子制御装置による本実施例のエンジン停止／再始動制御の要部を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明は、好適には、前記内燃機関がクラッチにより動力伝達経路に対して断接されるパラレル型等のハイブリッド車両に適用される。好適には、前記内燃機関と電動機との間の動力伝達経路に前記クラッチを備え、その電動機が例えばトルクコンバータを介して変速機に接続されたハイブリッド車両に本発明は好適に適用される。すなわち、本発明は、前記電動機のみを駆動力源として走行するモータ走行モード時からその内燃機関を始動（再始動）させる際のエンジン始動制御に好適に適用される。前記クラッチとしては、単板式、多板式等の摩擦係合クラッチ例えば油圧式摩擦クラッチ等が好適に用いられる。
【００１１】
前記電動機としては、電動モータ及び発電機の両方の機能を択一的に用いることができるモータジェネレータが好適に用いられる。前記内燃機関としては、気筒内に燃料であるガソリンを直接噴射する形式の直噴ガソリンエンジンが好適に用いられ、３気筒以上の多気筒エンジン、特に６気筒、８気筒、１２気筒等の直噴エンジンに適用することもできる。すなわち、停止時における膨張行程の気筒内に燃料を噴射して着火始動できる往復動内燃機関であれば、本発明を適用することが可能である。
【００１２】
前記内燃機関の停止過程は、好適には、その内燃機関に対する燃料噴射及び点火が停止された後、クランク軸が正転と逆転とを繰り返す状態となった時点を始点として、その状態が収束して前記クランク軸が停止した状態となった時点を終点とする。すなわち、本発明は、好適には、膨張行程気筒に関して、燃料噴射及び点火が停止された後、前記クランク軸が正転と逆転とを繰り返す状態となった時点から、その状態が収束して前記クランク軸が停止した状態となった時点までの間に、前記膨張行程気筒の位相が一度でも排気弁開に対応する位相まで進んだ場合には、前記内燃機関の再始動時にその膨張行程気筒に対する燃料噴射を禁止する。
【００１３】
前記最低蓄電量は、好適には、前記膨張行程気筒に対する燃料噴射及び点火による初爆の点火失敗（失火）時における前記電動機の始動アシスト力を勘案して定められるものであってもよい。すなわち、前記蓄電装置の蓄電量に応じて前記電動機による前記内燃機関の始動可否を判断するシステムにおいては、前記膨張行程気筒に対する燃料噴射及び点火による初爆の失火による始動アシスト力を勘案して、前記内燃機関の再始動を行うための前記蓄電装置の最低蓄電量を判断するものであってもよい。
【００１４】
以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例】
【００１５】
図１は、本発明が好適に適用されるハイブリッド車両１０の駆動系統の骨子図を含む概略構成図である。この図１に示すハイブリッド車両１０は、気筒内に燃料を直接噴射する内燃機関である直噴エンジン１２と、電動モータ及び発電機として機能する電動機ＭＧとを走行用の駆動力源として備えている。そして、それら直噴エンジン１２及び電動機ＭＧの出力は、流体式伝動装置であるトルクコンバータ１４からタービン軸１６、Ｃ１クラッチ１８を経て自動変速機２０に伝達され、更に出力軸２２、差動歯車装置２４を介して左右の駆動輪２６に伝達される。上記トルクコンバータ１４は、ポンプ翼車とタービン翼車とを直結するロックアップクラッチ（Ｌ／Ｕクラッチ）３０を備えていると共に、ポンプ翼車にはオイルポンプ３２が一体的に接続されており、上記直噴エンジン１２や電動機ＭＧによって機械的に回転駆動されるようになっている。
【００１６】
上記直噴エンジン１２は、本実施例ではＶ型８気筒で４サイクルのガソリンエンジンが用いられており、具体的には、図２に示すように、燃料噴射装置４６により気筒（シリンダ）１００内にガソリンが高圧微粒子状態で直接噴射されるようになっている。好適には、ガソリンが電動フィードポンプでフィード圧まで加圧され、更に高圧ポンプで高圧に加圧された後、上記燃料噴射装置４６により気筒１００内に直接噴射される。この直噴エンジン１２は、吸気通路１０２から吸気弁１０４を介して上記気筒１００内に空気が流入すると共に、排気弁１０８を介して排気通路１０６から排気ガスが排出されるようになっており、所定のタイミングで点火装置４７によって点火されることにより上記気筒１００内の混合気が爆発燃焼してピストン１１０が下方へ押し下げられる。上記吸気通路１０２は、サージタンク１０３を介して吸入空気量調整弁である電子スロットル弁４５に接続されており、その電子スロットル弁４５の開度（スロットル弁開度）に応じて上記吸気通路１０２から上記気筒１００内に流入する吸入空気量、すなわちエンジン出力が制御されるようになっている。上記ピストン１１０は、上記気筒１００内に軸方向の摺動可能に嵌合されていると共に、コネクチングロッド１１２を介してクランク軸１１４のクランクピン１１６に相対回転可能に連結されており、上記ピストン１１０の直線往復移動に伴ってクランク軸１１４が矢印Ｒで示すように回転駆動される。上記クランク軸１１４は、ジャーナル部１１８において軸受により回転可能に支持されるようになっており、そのジャーナル部１１８とクランクピン１１６とを接続するクランクアーム１２０を一体に備えている。
【００１７】
上記のように構成された直噴エンジン１２は、１気筒について上記クランク軸１１４の２回転（７２０°）で、吸入行程、圧縮行程、膨張（爆発）行程、排気行程の４行程が行われ、これが繰り返されることで上記クランク軸１１４が連続回転させられる所謂４サイクルエンジンである。この直噴エンジン１２に備えられた８つの気筒１００のピストン１１０は、それぞれクランク角度が９０°ずつずれるように構成されている。換言すれば、上記クランク軸１１４のクランクピン１１６の位置が９０°ずつずれた方向に突き出しており、そのクランク軸１１４が９０°回転する毎に８つの気筒１００が例えば後述する図３に示す予め設定された点火順序で爆発燃焼させられて連続的に回転トルクが発生させられる。
【００１８】
前記直噴エンジン１２においては、前記ピストン１１０が圧縮行程の後の上死点（圧縮ＴＤＣ）から前記クランク軸１１４が所定角度回転し、前記吸気弁１０４及び排気弁１０８が共に閉じている膨張行程の所定の角度範囲θ内で停止している場合に、前記燃料噴射装置４６によって前記気筒１００内にガソリンを噴射すると共に前記点火装置４７によって点火することにより、前記気筒１００内の混合気を爆発燃焼させてエンジン回転速度を立ち上げる着火始動が可能である。例えば、前記直噴エンジン１２の各部のフリクション（摩擦）が小さい場合には、着火始動のみでその直噴エンジン１２を始動できる可能性があるが、フリクションが大きい場合でも、前記クランク軸１１４をクランキングして始動する際の始動アシストトルクを低減できるため、そのアシストトルクを発生する前記電動機ＭＧの最大トルクが低減されて小型化や低燃費化を図ることができる。上記角度範囲θは、上死点後のクランク角度ＣＡ言うと例えば３０°〜６０°程度の範囲内で着火始動により比較的大きな回転エネルギが得られ、アシストトルクを低減できるが、９０°程度でも、着火始動により比較的回転エネルギが得られ、アシストトルクを低減できる。
【００１９】
図３は、前記直噴エンジン１２が４サイクルで作動するＶ型８気筒エンジンである場合の、各気筒No.1〜No.8毎のクランク角度ＣＡに対する作動行程を説明する図である。各気筒No.1〜No.8は機械的な配列位置を示しているが、クランク角度ＣＡが０°を基準とする点火順序では、気筒No.2、気筒No.4、気筒No.5、気筒No.6、気筒No.3、気筒No.7、気筒No.8、気筒No.1という順序となる。例えば、点火順序で気筒No.4を第１気筒Ｋ１とすると、気筒No.5が第２気筒Ｋ２、気筒No.6が第３気筒Ｋ３、気筒No.3が第４気筒Ｋ４となる。図４は、Ｖ型８気筒エンジンにおいて、前記クランク軸１１４の１回転内で爆発に関与する４つの気筒の位相の相互関係を示す気筒位相図であって、第１気筒Ｋ１乃至第４気筒Ｋ４が相互に９０°の関係を維持しつつ右回りに回転し、前記吸気弁１０４が閉じてからＴＤＣまでの吸入空気を圧縮する圧縮行程と、ＴＤＣから前記排気弁１０８が開くまでの爆発ガスの膨張により前記ピストン１１０が押し下げられる膨張行程とが順次実行される。図４の第１気筒Ｋ１の位相は膨張行程の後半に位置し、第２気筒Ｋ２の位相は膨張行程の前半に位置し、第３気筒Ｋ３の位相は圧縮行程の後半に位置し、第４気筒Ｋ４の位相は圧縮行程の開始前に位置している。
【００２０】
図１に戻って、前記直噴エンジン１２と前記電動機ＭＧとの間には、ダンパ３８を介してそれら直噴エンジン１２と電動機ＭＧとを直結するＫ０クラッチ３４が設けられている。このＫ０クラッチ３４は、例えば、油圧シリンダによって摩擦係合させられる単板式或いは多板式の摩擦クラッチ等の油圧式摩擦係合装置であり、油圧制御装置２８内に備えられた電磁式リニヤ制御弁等によって係合解放制御されると共に、本実施例では前記トルクコンバータ１４の油室４０内に油浴状態で配設されている。上記Ｋ０クラッチ３４は、前記直噴エンジン１２を動力伝達経路に対して接続したり遮断したりする断接装置として機能する。前記電動機ＭＧは、インバータ４２を介して蓄電装置であるバッテリ４４に接続されている。前記自動変速機２０は、例えば、複数の油圧式摩擦係合装置（クラッチやブレーキ）の係合解放状態によって変速比が異なる複数のギヤ段が成立させられる遊星歯車式等の有段の自動変速機で、上記油圧制御装置２８に設けられた電磁式の油圧制御弁や切換弁等によって変速制御が行われる。前記Ｃ１クラッチ１８は、前記自動変速機２０の入力クラッチとして機能するもので、同じく上記油圧制御装置２８内の電磁式リニヤ制御弁によって係合解放制御される。
【００２１】
以上のように構成されたハイブリッド車両１０は、例えば、そのハイブリッド車両１０に備えられた電子制御装置７０によって制御される。この電子制御装置７０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及び入出力インターフェース等を有する所謂マイクロコンピュータを含んで構成されており、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。上記電子制御装置７０には、前記ハイブリッド車両１０に備えられた各種センサ等からの信号が供給される。すなわち、アクセル操作量センサ４８、エンジン回転速度センサ５０、ＭＧ回転速度センサ５２、タービン回転速度センサ５４、車速センサ５６、クランク角度センサ５８、及びＳＯＣセンサ６０から、それぞれアクセルペダルの操作量（アクセル操作量）Ａccを表す信号、前記直噴エンジン１２の回転速度（エンジン回転速度）ＮＥを表す信号、前記電動機ＭＧの回転速度（ＭＧ回転速度）ＮＭＧを表す信号、前記タービン軸１６の回転速度（タービン回転速度）ＮＴを表す信号、前記出力軸２２の回転速度（出力軸回転速度で車速Ｖに対応）ＮＯＵＴを表す信号、８つの気筒１００毎のＴＤＣ（上死点）からの回転角度すなわちクランク角度ＣＡを表わすパルス信号Φ、及び前記バッテリ４４の充電レベル（蓄電残量）ＳＯＣを表す信号が上記電子制御装置７０に供給される。この他、各種の制御に必要な種々の情報が供給されるようになっている。上記アクセル操作量Ａccは出力要求量に相当する。
【００２２】
上記クランク角度センサ５８は、好適には、前記クランク軸１１４と一体的に回転させられるように設けられたクランク位置検出用の歯車におけるそれぞれの歯を検出することによりそのクランク軸１１４のクランク角度ＣＡを検出する。このクランク角度検出用の歯車（歯）は、一般的に前記クランク軸１１４の回転方向に関して１０°毎に設けられたものであり、上記クランク角度センサ５８は、例えば１０°毎にクランク角度ＣＡを検出できるように構成されている。
【００２３】
図１に示すように、上記電子制御装置７０は、ハイブリッド制御部７２、変速制御部７４、エンジン停止制御部７６、及びエンジン始動制御部７８を機能的に備えている。このハイブリッド制御部７２は、例えば図５に示す予め記憶された関係から車速Ｖ及び要求出力量（例えば、アクセル開度Ａcc）に基づいて、前記電動機ＭＧのみを駆動力源として走行するモータ走行領域、及び、前記直噴エンジン１２のみ或いはその直噴エンジン１２及び電動機ＭＧを駆動力源として走行するエンジン走行領域のうちの何れかの走行領域を決定し、前記直噴エンジン１２及び電動機ＭＧの作動を制御することにより、エンジン走行モードや、モータ走行モード、それら両方を用いて走行するエンジン＋モータ走行モード等の予め定められた複数の走行モードで前記ハイブリッド車両１０を走行させるハイブリッド駆動制御を行う。上記変速制御部７４は、前記油圧制御装置２８に設けられた電磁式の油圧制御弁や切換弁等を制御して複数の油圧式摩擦係合装置の係合解放状態を切り換えることにより、前記自動変速機２０の複数のギヤ段を、アクセル操作量Ａccや車速Ｖ等の運転状態をパラメータとして予め定められた関係或いは変速マップに従って切り換える。この関係或いは変速マップは、前記直噴エンジン１２或いは電動機ＭＧの動作点を、要求駆動力を最適燃費或いは最適効率で満足させるように予め求められたものである。
【００２４】
上記エンジン停止制御部７６は、前記ハイブリッド車両１０において所定の条件が成立した場合には、前記直噴エンジン１２を停止させる。例えば、前記ハイブリッド車両１０においてアクセル操作量Ａccが零（アクセルオフ）である場合、車速が零である場合、Ｄレンジである場合、ブレーキスイッチがオンである場合等のアイドルストップ条件が成立したときに出されるエコラン停止要求や、走行中におけるエンジン走行領域からモータ走行領域への切り換え時のエンジン停止要求等に基づいて、前記直噴エンジン１２への燃料供給及び点火を停止してその直噴エンジン１２の回転を停止させると共に、必要に応じて前記Ｋ０クラッチ３４を解放させる。
【００２５】
前記エンジン始動制御部７８は、膨張行程気筒判定部８０、膨張行程開弁判定部８２、着火始動制御部８４、エンジン動作判定部８６、電動機クランキング制御部８８、再始動制御終了判定部９０、及びＳＯＣ判定部９２を備え、前記ハイブリッド車両１０において所定の条件が成立した場合には、前記直噴エンジン１２を始動させる。例えば、アイドルストップ時でのブレーキオフ、モータ走行領域からエンジン走行領域への切り換え等によるエンジン再始動要求に応答して、前記直噴エンジン１２の着火始動を行なうと共に、必要に応じて前記電動機ＭＧによるアシストを行なってその直噴エンジン１２を再始動させ、例えば直噴エンジン１２の回転速度（エンジン回転速度）ＮＥが予め設定された終了判定値ＮＥ１に到達したことに基づいて再始動制御を終了させ、前記Ｋ０クラッチ３４を係合させる。
【００２６】
上記膨張行程気筒判定部８０は、前記直噴エンジン１２におけるクランク軸１１４のＴＤＣ（上死点）からのクランク角度ＣＡを検出するクランク角度センサ５８からの信号Φに基づいて、前記直噴エンジン１２に備えられた複数の気筒１００のうち膨張行程にある気筒１００を判定する。例えば、図４に示す第２気筒Ｋ２のように、上死点から前記排気弁１０８が開くまでの爆発ガスの膨張により前記ピストン１１０が押し下げられる膨張行程にある気筒１００を判定する。更に好適には、膨張行程にあることが判定された気筒１００に関して、クランク軸角度ＣＡがその膨張行程にある気筒１００に対して燃料噴射及び点火を行うことによる前記直噴エンジン１２の始動すなわち直結スタートを行うのに好適な角度であるか否かを判定する。例えば、上記膨張行程にあることが判定された気筒１００において、クランク軸角度ＣＡがその気筒１００の上死点（ＴＤＣ）を通過後の角度が例えば３０°〜６０°の角度範囲内であるか否かを判定する。
【００２７】
前記膨張行程開弁判定部８２は、前記膨張行程気筒判定部８０により膨張行程にあることが判定された気筒１００に関して、前記直噴エンジン１２の停止過程でその気筒１００に対応する排気弁１０８が開弁されたか否かを判定する。すなわち、膨張行程気筒１００に対応する排気弁１０８が開弁され、その気筒１００に対する排気の逆流が検知されたか否かを判定する。図６は、Ｖ型８気筒４サイクルの直噴エンジン１２の停止過程における挙動を説明する気筒位相図である。この図６に示すように、前記直噴エンジン１２の停止過程においては、前記燃料噴射装置４６による燃料噴射及び点火装置４７による点火が停止された後、膨張行程気筒Ｋ２と圧縮行程気筒Ｋ４との圧力バランスで、前記クランク軸１１４が正転と逆転とを繰り返して停止する。すなわち、前記燃料噴射装置４６による燃料噴射及び点火装置４７による点火の停止後も慣性による前記クランク軸１１４の回転力は残り、図６の（ａ）に示すように、膨張行程気筒Ｋ２がその気筒内の膨張方向に回転させられると共に圧縮行程気筒Ｋ４がその気筒内の圧縮方向に回転させられる。すなわち、前記クランク軸１１４の正転方向に回転させられる。これにより、図６の（ｂ）に示すように、膨張行程気筒Ｋ２内が負圧化され、圧縮行程気筒Ｋ４内が高圧化される。このため、今度は逆に図６の（ｃ）に示すように、膨張行程気筒Ｋ２がその気筒内の圧縮方向に回転させられると共に圧縮行程気筒Ｋ４がその気筒内の膨張方向に回転させられる。すなわち、前記クランク軸１１４の逆転方向に回転させられる。そして、再び図６の（ａ）に示す状態となり、（ａ）に示す状態→（ｂ）に示す状態→（ｃ）に示す状態→（ａ）に示す状態と、前記クランク軸１１４が正転と逆転とを繰り返すことにより徐々に収束し、前記直噴エンジン１２が停止させられる。
【００２８】
図６の（ｂ）においては、上記膨張行程気筒Ｋ２におけるクランク角度ＣＡがオーバーシュートし、排気弁開に対応する位相まで進んだ状態を例示している。前記膨張行程開弁判定部８２は、例えば、前記膨張行程気筒判定部８０により膨張行程にあることが判定された気筒１００（膨張行程気筒Ｋ２）に関して、前記直噴エンジン１２の停止過程において前記クランク角度センサ５８により継続的に検出されるクランク角度ＣＡに基づいて、上記膨張行程気筒Ｋ２の位相が一度でも排気弁開に対応する位相まで進んだか否かを判定する。好適には、上記膨張行程気筒Ｋ２の位相が一度でも排気弁開に対応する位相まで進んだ場合には、その膨張行程気筒Ｋ２に対する排気の逆流を判定する。ここで、前述のように、前記クランク角度センサ５８は、例えば１０°毎にクランク角度ＣＡを検出できるように構成されたものであるため、斯かる角度に対応して誤差を加算することが好ましい。本実施例において、前記直噴エンジン１２の停止過程とは、好適には、前記エンジン停止制御部７６により前記燃料噴射装置４６による燃料噴射及び点火装置４７による点火が停止された後、前記クランク軸１１４が正転と逆転とを繰り返す状態となった時点を始点として、その状態が収束して前記クランク軸１１４が停止した状態となった時点を終点とする。すなわち、前記膨張行程開弁判定部８２は、好適には、上記膨張行程気筒Ｋ２に関して、前記燃料噴射装置４６による燃料噴射及び点火装置４７による点火が停止された後、前記クランク軸１１４が正転と逆転とを繰り返す状態となった時点から、その状態が収束して前記クランク軸１１４が停止した状態となった時点までの間に、上記膨張行程気筒Ｋ２の位相が一度でも排気弁開に対応する位相まで進んだか否かを判定する。
【００２９】
図１に戻って、前記着火始動制御部８４は、前記ハイブリッド制御部７２による前記直噴エンジン１２の再始動要求に応答して、前記膨張行程気筒判定部８０により膨張行程にあることが判定された気筒１００（膨張行程気筒Ｋ２）に対して前記燃料噴射装置４６による燃料噴射及び点火装置４７による点火を行うことで前記直噴エンジン１２の始動制御を行う。例えば、図４に示す例において、前記膨張行程気筒判定部８０により膨張行程にあることが判定された第２気筒Ｋ２内に前記燃料噴射装置４６から燃料を噴射し且つ前記点火装置４７により点火することにより初爆（第１爆発）を発生させてエンジン回転速度ＮＥの立ち上げを行なうと共に、続いて同様に第３気筒Ｋ３内に第２爆発を発生させ、更に第４気筒Ｋ４内に第３爆発を発生させてエンジン回転速度ＮＥを更に立ち上げる。すなわち、前記着火始動制御部８４は、前記膨張行程気筒判定部８０により膨張行程にあることが判定された気筒１００において初爆を発生させた後、余の気筒１００において順次爆発を発生させることで前記直噴エンジン１２を始動する。
【００３０】
前記着火始動制御部８４は、前記膨張行程気筒判定部８０により膨張行程にあることが判定された気筒１００に関して、前記膨張行程開弁判定部８２によりその気筒１００に対応する排気弁１０８が開弁されたことが判定された場合には、その気筒１００に対する前記燃料噴射装置４６による燃料噴射及び点火装置４７による点火を行うことによる前記直噴エンジン１２の始動制御を禁止する。すなわち、前記直噴エンジン１２の停止過程で膨張行程気筒Ｋ２に対応する排気弁１０８が開弁されたと判定される場合には、その直噴エンジン１２の停止後再始動に際して、少なくともその膨張行程気筒Ｋ２に対する前記燃料噴射装置４６による燃料噴射を禁止する。換言すれば、前記直噴エンジン１２の停止過程で膨張行程気筒Ｋ２に対する排気の逆流が判定された場合には、その気筒１００に対する前記燃料噴射装置４６による燃料噴射及び点火装置４７による点火を行うことによる前記直噴エンジン１２の始動制御を禁止する。図６の（ｂ）に示すように、前記直噴エンジン１２の停止過程で膨張行程気筒Ｋ２の位相がオーバーシュートにより排気弁開まで進んだ場合、その膨張行程気筒Ｋ２内に排気ガスが流入して酸素濃度が低下する。この場合、斯かる膨張行程気筒Ｋ２に対して燃料噴射及び点火を行ったとしても酸素不足で点火に失敗（失火）するおそれが高い。従って、前記直噴エンジン１２の停止過程において膨張行程気筒Ｋ２に対応する排気弁１０８が開弁されたことが判定された場合には、その膨張行程気筒Ｋ２に対して燃料噴射及び点火を行うことによる直結スタートを禁止することで、前記直噴エンジン１２の停止後再始動時における失火によるエミッション悪化を好適に防止できる。
【００３１】
前記着火始動制御部８４は、好適には、前記膨張行程気筒判定部８０により膨張行程にあることが判定された気筒１００に関して、クランク軸角度ＣＡがその膨張行程にある気筒１００に対して燃料噴射及び点火を行うことによる前記直噴エンジン１２の始動すなわち直結スタートを行うのに好適な角度であると判定された場合には、前記膨張行程開弁判定部８２による判定結果に基づく前記直結スタートの実行（許可）乃至禁止を行う。好適には、前記膨張行程気筒判定部８０により膨張行程にある気筒１００に対して燃料噴射及び点火を行うことによる前記直噴エンジン１２の始動すなわち直結スタートを行うのに好適な角度ではないと判定された場合には、前記膨張行程開弁判定部８２による判定結果によらずその膨張行程気筒１００に対して燃料噴射及び点火を行うことによる前記直噴エンジン１２の始動を禁止する。或いは、後述する電動機クランキング制御部８８を介して前記電動機ＭＧによるトルクアシストを受けつつ行う、前記膨張行程気筒１００に対して燃料噴射及び点火を行うことによる前記直噴エンジン１２の始動を許可する一方、その膨張行程気筒１００に対して燃料噴射及び点火を行うことのみによる前記直噴エンジン１２の始動を禁止する。
【００３２】
前記エンジン動作判定部８６は、前記着火始動制御部８４による前記直噴エンジン１２の始動制御に際して、その直噴エンジン１２の回転が持続しているか否かを判定する。例えば、前記着火始動制御部８４による膨張行程気筒Ｋ２に対する初爆の後に、前記直噴エンジン１２の回転が持続しているか否かを、前記クランク角度センサ５８からの信号Φに基づいて判定する。この信号Φはパルス状であるため、例えば５０（ｍｓ）程度の所定時間内に信号Φが入力したか否かに基づいて判定する。
【００３３】
前記電動機クランキング制御部８８は、前記電動機ＭＧによる前記直噴エンジン１２のクランキングを制御する。すなわち、その直噴エンジン１２の始動に際して、前記電動機ＭＧのトルクを制御して前記クランク軸１１４を回転駆動することによりエンジン回転速度ＮＥを立ち上げる。例えば、前記直噴エンジン１２の失火等に起因して、前記エンジン動作判定部８６により前記着火始動制御部８４による最初の点火操作の後に前記直噴エンジン１２の回転が持続していないと判定された場合は直ちにＫ０クラッチ３４を係合させると共に、前記電動機ＭＧによるトルクアシストを行なって前記直噴エンジン１２のエンジン回転速度ＮＥを予め設定された自力運転可能回転速度以上まで再上昇させてその直噴エンジン１２を再始動させる。
【００３４】
前記電動機クランキング制御部８８は、前記エンジン動作判定部８６により前記着火始動制御部８４による初爆の後に前記直噴エンジン１２の回転が持続していると判定された場合であっても、例えばそのエンジン回転速度ＮＥが比較的小さく前記電動機ＭＧによるトルクアシストが必要であると判断される場合には、可及的に少ない電気エネルギで前記直噴エンジン１２を再始動させるために、初爆により立ち上げられたエンジン回転速度ＮＥの立上がり時点で、或いはその立上がり時からの上昇が継続している立上り区間Ｍ内の何れかに位置するタイミングで、前記Ｋ０クラッチ３４を係合させると共に前記電動機ＭＧによるトルクアシストを行なう。
【００３５】
前記電動機クランキング制御部８８は、前記直噴エンジン１２の始動制御に際して、前記膨張行程開弁判定部８２により前記直噴エンジン１２の停止過程で膨張行程気筒Ｋ２に対応する排気弁１０８が開弁されたと判定される等して、前記着火始動制御部８４により膨張行程にある気筒１００に対して燃料噴射及び点火を行うことによる前記直噴エンジン１２の始動制御が禁止された場合には、前記Ｋ０クラッチ３４を係合させると共に前記電動機ＭＧによる前記直噴エンジン１２の始動制御を行う。すなわち、前記電動機ＭＧのトルクを制御して前記クランク軸１１４を回転駆動することによりエンジン回転速度ＮＥを立ち上げ、そのエンジン回転速度ＮＥを予め設定された自力運転可能回転速度ＮＥ１に到達するまで、或いは、自律運転可能上昇速度ｄＮＥ１／ｄｔまで上昇させる電動クランキング制御を行う。
【００３６】
前記再始動制御終了判定部９０は、前記エンジン始動制御部７８による前記直噴エンジン１２の始動制御（停止後再始動制御）の終了を判定する。例えば、前記着火始動制御部８４の着火始動制御及び前記電動機クランキング制御部８８によるＫ０クラッチ３４の係合及び電動機ＭＧによるトルク制御の少なくとも一方により立ち上げられたエンジン回転速度ＮＥが、予め定められた４００（ｒｐｍ）程度の自力運転可能回転速度ＮＥ１に到達したか否か、或いは、そのエンジン回転速度ＮＥの変化率（上昇率すなわち上昇速度）ｄＮＥ／ｄｔが予め設定された自律運転可能上昇速度ｄＮＥ１／ｄｔに到達したか否かに基づいて、前記直噴エンジン１２の再始動制御終了（例えば、電動機ＭＧによるトルクアシスト制御の終了）を判定する。
【００３７】
前記ＳＯＣ判定部９２は、前記ＳＯＣセンサ６０により検出される前記バッテリ４４の蓄電量ＳＯＣが、前記電動機ＭＧの駆動により前記直噴エンジン１２の始動制御を行うための下限値である閾値Ｓｂまで低下したか否かを判定する。この閾値Ｓｂは、例えば、前記電動機クランキング制御部８８により前記電動機ＭＧのトルクを制御することで前記直噴エンジン１２の始動を行う（自律運転可能速度までエンジン回転速度ＮＥを立ち上げる）ことが可能である最低蓄電量に相当し、前記直噴エンジン１２の仕様等に応じて予め定められたものである。
【００３８】
前記電動機クランキング制御部８８は、好適には、前記着火始動制御部８４により前記膨張行程気筒Ｋ２に対する燃料噴射が禁止されている場合において、前記ＳＯＣ判定部９２により前記バッテリ４４の蓄電量ＳＯＣが前記電動機ＭＧにより前記直噴エンジン１２を始動するための最低蓄電量Ｓｂまで低下したことが判定された場合には、その時点で前記電動機クランキング制御部８８により前記電動機ＭＧの駆動（トルク制御）による前記直噴エンジン１２の始動を行う。前記膨張行程気筒Ｋ２に対する燃料噴射及び点火によるエンジン始動の禁止時に、前記バッテリ４４の蓄電量ＳＯＣが前記電動機ＭＧにより前記直噴エンジン１２を始動するための最低蓄電量Ｓｂ未満となるまでＥＶ走行を続けた場合、前記電動機ＭＧのクランキングにより前記直噴エンジン１２の始動を行うことができなくなるが、前記バッテリ４４の蓄電量ＳＯＣが最低蓄電量Ｓｂに達した時点で前記電動機クランキング制御部８８により前記電動機ＭＧの駆動による前記直噴エンジン１２の始動を行うことで、その直噴エンジン１２の好適な再始動を実現できる。
【００３９】
前記閾値Ｓｂは、好適には、前記着火始動制御部８４による前記膨張行程気筒Ｋ２に対する燃料噴射及び点火による初爆の点火失敗（失火）時における前記電動機ＭＧの始動アシスト力を勘案して定められるものであってもよい。すなわち、前記閾値Ｓｂは、前記着火始動制御部８４による前記膨張行程気筒Ｋ２に対する燃料噴射及び点火による初爆の点火失敗時に、前記電動機クランキング制御部８８により前記電動機ＭＧのトルクを制御することで前記直噴エンジン１２の始動を行う（自律運転可能速度までエンジン回転速度ＮＥを立ち上げる）ことが可能である最低蓄電量に相当するものであってもよい。
【００４０】
図７は、前記電子制御装置７０による本実施例のエンジン停止／再始動制御の要部を説明するフローチャートであり、所定の周期で繰り返し実行されるものである。
【００４１】
先ず、ステップＳ１（以下、ステップを省略する）において、アクセルオフ、車速零、Ｄレンジ、ブレーキオン等のアイドルストップ条件が成立したときに出されるエコラン停止要求や、走行中におけるエンジン走行領域からモータ走行領域への切り換え時のエンジン停止要求等、前記直噴エンジン１２の駆動（回転）を停止させるエンジン停止要求が有ったか否かが判断される。このＳ１の判断が否定される場合には、Ｓ１の判断が繰り返されることにより待機させられるが、Ｓ１の判断が肯定される場合には、Ｓ２において、前記直噴エンジン１２への燃料供給及び点火が停止させられ、その直噴エンジン１２の回転が停止させられると共に、エンジンブレーキを必要とする場合は別として、前記直噴エンジン１２の引き摺り抵抗を低減させる必要のあるときは前記Ｋ０クラッチ３４が解放させられる。このＳ２の停止過程において、前記クランク角度センサ５８により検出されるクランク角度ＣＡが極めて短い所定時間毎に継続的に検出され、前記ＲＡＭ等に記憶される。
【００４２】
次に、Ｓ３において、前記クランク角度センサ５８からの信号Φに基づいて、前記直噴エンジン１２に備えられた複数の気筒１００のうち膨張行程にある気筒１００が検知される。次に、Ｓ４において、Ｓ３にて検知された膨張行程にある気筒１００に対応して前記ＲＡＭ等に記憶された、前記直噴エンジン１２の停止過程におけるクランク角度ＣＡの推移に基づいて、その直噴エンジン１２の停止過程で斯かる膨張行程にある気筒１００に対応する排気弁１０８が開弁されたか否かが検知される。次に、Ｓ５において、Ｓ４の検知結果に基づいて、前記直噴エンジン１２の停止過程で上記膨張行程にある気筒１００に対応する排気弁１０８が開弁されたか否かが判断される。このＳ５の判断が肯定される場合には、Ｓ１３以下の処理が実行されるが、Ｓ５の判断が否定される場合には、Ｓ６以下の処理が実行される。
【００４３】
Ｓ６においては、アイドルストップ時でのブレーキオフ、モータ走行領域からエンジン走行領域への切り換え等によるエンジン再始動要求が発生したか否かが判断される。このＳ６の判断が否定される場合には、Ｓ６の判断が繰り返されることにより待機させられるが、Ｓ６の判断が肯定される場合には、Ｓ７において、Ｓ３にて検知された膨張行程にある気筒１００（例えば、図４に示す第２気筒Ｋ２）内に前記燃料噴射装置４６からの燃料を噴射し且つ点火装置４７により点火することにより初爆（第１爆発）を発生させてエンジン回転速度ＮＥの立ち上げが行なわれると共に、続いて同様に図４に示す第３気筒Ｋ３に第２爆発を発生させ、更に図４に示す第４気筒Ｋ４に第３爆発を発生させてエンジン回転速度ＮＥが更に立ち上げられる。
【００４４】
次に、Ｓ８において、初爆後にエンジン回転速度ＮＥが持続して直噴エンジン１２が動作しているか否かが、例えば前記クランク角度センサ５８により検出されたクランク角度ＣＡが変化（増加）しているか否か、或いはパルス信号Φが前記クランク角度センサ５８から供給されるか否かに基づいて判断される。このＳ８の判断が否定される場合には、Ｓ１１以下の処理が実行されるが、Ｓ８の判断が肯定される場合には、Ｓ９において、前記直噴エンジン１２が自力（自律）運転可能状態に到達したか否かが判断される。すなわち、前記エンジン回転速度センサ５０により検出されるエンジン回転速度ＮＥが予め４００ｒｐｍ程度に設定された自力運転可能回転速度ＮＥ１に到達したか否か、或いはそのエンジン回転速度ＮＥの変化率（上昇速度）ｄＮＥ／ｄｔが予め設定された自律運転可能上昇速度ｄＮＥ１／ｄｔに到達したか否かが判断される。このＳ９の判断が否定される場合には、Ｓ１２以下の処理が実行されるが、Ｓ９の判断が肯定される場合には、Ｓ１０において、前記電動機ＭＧによるトルクアシスト（クランキング）が終了させられて前記直噴エンジン１２の再始動時のトルクアシストの終了が行なわれる。すなわち、直噴エンジン１２の再始動制御が終了させられた後、本ルーチンが終了させられる。
【００４５】
Ｓ１１においては、例えば５０（ｍｓ）程度に予め設定された一定の待機時間がＳ８の否定判断から経過したか否かが判断される。このＳ１１の判断が否定される場合には、Ｓ８以下が繰り返し実行されるが、Ｓ１１の判断が肯定される場合には、Ｓ１２において、直ちに、前記Ｋ０クラッチ３４の係合及び前記電動機ＭＧによるトルクアシストが実行されて、その電動機ＭＧのトルクアシストによりエンジン回転速度ＮＥが立ち上げられた後、Ｓ９以下の処理が実行される。
【００４６】
Ｓ１３においては、Ｓ３にて検知された膨張行程にある気筒１００に対する燃料噴射及び点火による前記直噴エンジン１２の始動が禁止される。次に、Ｓ１４において、前記ＳＯＣセンサ６０により検出される前記バッテリ４４の蓄電量ＳＯＣが、前記電動機ＭＧの駆動により前記直噴エンジン１２の始動制御を行うための下限値である閾値Ｓｂまで低下したか否かが判断される。このＳ１４の判断が否定される場合には、Ｓ１４の判断が繰り返されることにより待機させられるが、Ｓ１４の判断が肯定される場合には、Ｓ１５において、直ちに、前記Ｋ０クラッチ３４の係合及び前記電動機ＭＧによるトルク制御が実行されて、その電動機ＭＧのトルクによるクランキングによりエンジン回転速度ＮＥが立ち上げられた後、Ｓ９以下の処理が実行される。
【００４７】
以上の制御において、Ｓ１及びＳ６が前記ハイブリッド制御部７２の動作に、Ｓ２が前記エンジン停止制御部７６の動作に、Ｓ３〜Ｓ１５が前記エンジン始動制御部７８の動作に、Ｓ３が前記膨張行程気筒判定部８０の動作に、Ｓ４及びＳ５が前記膨張行程開弁判定部８２の動作に、Ｓ７及びＳ１３が前記着火始動制御部８４の動作に、Ｓ８が前記エンジン動作判定部８６の動作に、Ｓ１２及びＳ１５が前記電動機クランキング制御部８８の動作に、Ｓ９及びＳ１０が前記再始動制御終了判定部９０の動作に、Ｓ１４が前記ＳＯＣ判定部９２の動作に、それぞれ対応する。
【００４８】
このように、本実施例によれば、内燃機関である前記直噴エンジン１２の停止過程で膨張行程にある気筒１００に対応する排気弁１０８が開弁された場合には、その直噴エンジン１２の再始動時にその膨張行程にある気筒１００に対する燃料噴射を禁止するものであることから、前記直噴エンジン１２の停止後再始動時において、酸素量不足等により点火の失敗が予想される状態においては前記膨張行程にある気筒１００に対する燃料噴射を行わないことで、再始動時の失火によるエミッション悪化を好適に防止できる。すなわち、点火の失敗を抑制して好適な始動を実現する直噴エンジン１２の始動制御装置としての電子制御装置７０を提供することができる。
【００４９】
前記直噴エンジン１２は、蓄電装置であるバッテリ４４から供給される電気エネルギによりその直噴エンジン１２を駆動する電動機ＭＧにＫ０クラッチ３４を介して連結されたものであり、前記膨張行程にある気筒１００に対する燃料噴射の禁止時において、前記バッテリ４４の蓄電量ＳＯＣが前記電動機ＭＧにより前記直噴エンジン１２を駆動するための最低蓄電量Ｓｂまで低下した場合には、その時点でその電動機ＭＧの駆動により前記直噴エンジン１２の始動を行うものであるため、前記膨張行程にある気筒１００に対する燃料噴射が禁止されている状態において、前記直噴エンジン１２の始動時におけるショックの発生を好適に抑制できる。
【００５０】
以上、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が加えられて実施されるものである。
【符号の説明】
【００５１】
１２：直噴エンジン（内燃機関）、４４：バッテリ（蓄電装置）、７０：電子制御装置（始動制御装置）、１００：気筒、１０８：排気弁、ＭＧ：電動機
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気筒内に燃料を直接噴射する形式の内燃機関の停止後再始動時に、膨張行程気筒に対して燃料噴射及び点火を行うことで該内燃機関の始動を行う車両用内燃機関の始動制御装置であって、
前記内燃機関の停止過程で膨張行程気筒に対応する排気弁が開弁された場合には、該内燃機関の再始動時に該膨張行程気筒に対する燃料噴射を禁止することを特徴とする車両用内燃機関の始動制御装置。
【請求項２】
前記内燃機関は、蓄電装置から供給される電気エネルギにより該内燃機関を駆動する電動機に連結されるものであり、前記膨張行程気筒に対する燃料噴射の禁止時において、前記蓄電装置の蓄電量が前記電動機により前記内燃機関を駆動するための最低蓄電量まで低下した場合には、その時点で該電動機の駆動により前記内燃機関の始動を行うものである請求項１に記載の車両用内燃機関の始動制御装置。
【請求項１】
気筒内に燃料を直接噴射する形式の内燃機関の停止後再始動時に、膨張行程気筒に対して燃料噴射及び点火を行うことで該内燃機関の始動を行う車両用内燃機関の始動制御装置であって、
前記内燃機関の停止過程で膨張行程気筒に対応する排気弁が開弁された場合には、該内燃機関の再始動時に該膨張行程気筒に対する燃料噴射を禁止することを特徴とする車両用内燃機関の始動制御装置。
【請求項２】
前記内燃機関は、蓄電装置から供給される電気エネルギにより該内燃機関を駆動する電動機に連結されるものであり、前記膨張行程気筒に対する燃料噴射の禁止時において、前記蓄電装置の蓄電量が前記電動機により前記内燃機関を駆動するための最低蓄電量まで低下した場合には、その時点で該電動機の駆動により前記内燃機関の始動を行うものである請求項１に記載の車両用内燃機関の始動制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−８７７１０（Ｐ２０１３−８７７１０Ａ）
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３０２０４（Ｐ２０１１−２３０２０４）
【出願日】平成２３年１０月１９日（２０１１．１０．１９）
【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５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月１９日（２０１１．１０．１９）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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