(57)【要約】【課題】トーショナルダンパのヒステリシスの影響を低減することにより内燃機関のエンジントルクの算出精度悪化を抑制できる内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】本発明の制御装置は、トーショナルダンパの捩れ角を取得し（Ｓ５）、取得した捩れ角に基づいて捩りトルクを算出し（Ｓ６）、算出した捩りトルクから低域周波数成分を抽出し（Ｓ７）、内燃機関の角加速度、電動機の角加速度、及び捩りトルクの低域周波数成分に基づいて内燃機関のエンジントルクを算出する（Ｓ８）。【選択図】図５
2014169050.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関と、電動機と、前記内燃機関と前記電動機との間の動力伝達経路に設けられ、弾性的な捩れを許容し、かつその捩れによって生じるトルクと捩れ角との間にヒステリシスが設定されたトーショナルダンパと備えたハイブリッド車両に適用された内燃機関の制御装置において、
前記トーショナルダンパの捩れ角を取得する捩れ角取得手段と、
前記捩れ角取得手段が取得した捩れ角から又は前記捩れ角取得手段が取得した捩れ角に基づいて算出した捩りトルクから低域周波数成分を抽出する低域周波数成分抽出手段と、
前記内燃機関の角加速度、前記電動機の角加速度、及び前記低域周波数成分抽出手段が抽出した前記捩れ角の低周波数成分又は前記捩りトルクの低域周波数成分に基づいて前記内燃機関のエンジントルクを算出するエンジントルク算出手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記電動機のモータトルクを算出するモータトルク算出手段と、前記モータトルク算出手段によるモータトルクの算出に異常があるか否かを判定する異常判定手段と、をさらに備え、
前記エンジントルク算出手段は、前記異常判定手段が前記モータトルク算出手段によるモータトルクの算出に異常があると判定した場合又は前記電動機のモータトルクの指令値が０の場合に限り、前記内燃機関の角加速度、前記電動機の角加速度、及び前記低域周波数成分抽出手段が抽出した前記捩れ角又は前記捩りトルクの低域周波数成分に基づいて前記内燃機関のエンジントルクを算出する請求項１に記載の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走行用動力源として内燃機関と電動機とが設けられたハイブリッド車両に適用される内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関と電動機との間にトーショナルダンパが設けられたハイブリッド車両に適用され、内燃機関の角加速度とトーショナルダンパの捩れ角とに基づいて内燃機関のトルクを算出する内燃機関の制御装置が知られている（特許文献１）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２及び３が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４７８６６１７号公報
【特許文献２】特開２０１０−１３２０９４号公報
【特許文献３】特開２０１０−１４４９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の制御装置は、トーショナルダンパのヒステリシス特性を考慮していないため、トーショナルダンパのヒステリシスの影響が小さい領域では内燃機関のトルクを精度よく算出できる。しかし、トーショナルダンパのヒステリシスの影響が大きい領域、特に高周波数領域ではかえってトルクの算出精度が悪化するおそれがある。
【０００５】
そこで、本発明は、トーショナルダンパのヒステリシスの影響を低減することにより内燃機関のエンジントルクの算出精度悪化を抑制できる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の制御装置は、内燃機関と、電動機と、前記内燃機関と前記電動機との間の動力伝達経路に設けられ、弾性的な捩れを許容し、かつその捩れによって生じる捩りトルクと捩れ角との間にヒステリシスが設定されたトーショナルダンパと備えたハイブリッド車両に適用された内燃機関の制御装置において、前記トーショナルダンパの捩れ角を取得する捩れ角取得手段と、前記捩れ角取得手段が取得した捩れ角から又は前記捩れ角取得手段が取得した捩れ角に基づいて算出した捩りトルクから低域周波数成分を抽出する低域周波数成分抽出手段と、前記内燃機関の角加速度、前記電動機の角加速度、及び前記低域周波数成分抽出手段が抽出した前記捩れ角又は前記捩りトルクの低域周波数成分に基づいて前記内燃機関のエンジントルクを算出するエンジントルク算出手段と、を備えるものである（請求項１）。
【０００７】
トーショナルダンパに設定されたヒステリシスの影響はトルク変動の高周波数領域に主に現れる。この制御装置によれば、トーショナルダンパの捩れ角から又はその捩れ角に基づいて算出した捩りトルクから低域周波数成分を抽出することにより、ヒステリシスの影響を低減できる。したがって、その低域周波数成分に基づいてエンジントルクを算出することにより、内燃機関のエンジントルクの算出精度悪化を抑止できる。
【０００８】
本発明の制御装置の一態様としては、前記電動機のモータトルクを算出するモータトルク算出手段と、前記モータトルク算出手段によるモータトルクの算出に異常があるか否かを判定する異常判定手段と、をさらに備え、前記エンジントルク算出手段は、前記異常判定手段が前記モータトルク算出手段によるモータトルクの算出に異常があると判定した場合又は前記電動機のモータトルクの指令値が０の場合に限り、前記内燃機関の角加速度、前記電動機の角加速度、及び前記低域周波数成分抽出手段が抽出した前記捩れ角又は前記捩りトルクの低域周波数成分に基づいて前記内燃機関のエンジントルクを算出する。この態様によれば、モータトルクを正常に算出できる場合は、正常に算出したモータトルクを用いることによりエンジントルクを正確に算出できる。一方、モータトルクの算出に異常がある場合には、上述したようにエンジントルクを算出することによってエンジントルクの算出精度の低下を抑制できる。これにより、エンジントルクの算出にあたり全ての条件で一定の算出精度を確保できる。また、各種制御においてモータトルクの指令値が０になる場合があるが、そのような場合でもトーショナルダンパが捩れていて電動機にトルクが残っている場合がある。そのため、モータトルクの指令値が０になる場合に上記のようにエンジントルクを算出することにより、エンジントルクの算出精度の低下を抑制できる。
【０００９】
なお、モータトルクの算出に異常がある場合とは、モータトルクを算出できない場合のみならず、モータトルクの算出結果が異常である場合も含まれる。
【発明の効果】
【００１０】
以上説明したように、本発明の制御装置によれば、トーショナルダンパの捩れ角から又はその捩れ角に基づいて算出したトルクから低域周波数成分を抽出することにより、ヒステリシスの影響を低減できるから、その低域周波数成分に基づいてエンジントルクを算出することにより、内燃機関のエンジントルクの算出精度悪化を抑止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一形態に係るエンジンン始動制御装置が適用されたハイブリッド車両の全体構成を示した図。
【図２】トーショナルダンパの捩れ角と捩りトルクとの関係を示した図。
【図３】トーショナルダンパのトルク変動の周波数特性を示した図。
【図４】内燃機関が失火した場合におけるエンジントルク、ダンパ捩れ角及びモータトルクの各測定値の時間的変化を示した図であって、トーショナルダンパの捩りトルクの低域周波数成分をモータトルクに重ね合わせた図。
【図５】本発明の一形態に係る制御ルーチンの一例を示したフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１に示すように、車両１は複数の動力源を組み合わせたハイブリッド車両として構成されている。車両１は、内燃機関３と、２つのモータ・ジェネレータ４、５とを走行用の動力源として備えている。内燃機関３は４つの気筒を備えた直列４気筒型でかつ火花点火型の内燃機関として構成されている。
【００１３】
内燃機関３と第１モータ・ジェネレータ４とは動力分割機構６に連結されている。第１モータ・ジェネレータ４はステータ４ａとロータ４ｂとを有する。ステータ４ａはケース１０に固定されている。第１モータ・ジェネレータ４は動力分割機構６にて分配された内燃機関３の動力を受けて発電する発電機として機能するとともに、交流電力にて駆動される電動機としても機能する。同様に、第２モータ・ジェネレータ５はケース１０に固定されたステータ５ａとロータ５ｂとを有し、電動機及び発電機としてそれぞれ機能する。第１モータ・ジェネレータ４は本発明に係る電動機に相当する。
【００１４】
動力分割機構６はシングルピニオン型の遊星歯車機構として構成されている。動力分割機構６は、外歯歯車のサンギアＳと、サンギアＳと同軸に配置された内歯歯車のリングギアＲと、これらのギアＳ、Ｒに噛み合うピニオンＰを自転及び公転可能に保持するプラネタリキャリアＣとを有している。内燃機関３が出力するエンジントルクは動力分割機構６のプラネタリキャリアＣにトーショナルダンパ１７を介して伝達される。トーショナルダンパ１７は内燃機関３と第１モータ・ジェネレータ４との間の動力伝達経路に配置される。トーショナルダンパ１７は弾性的な捩れを許容し、かつ捩れ角と捩りトルクとの間に図２に示すようなヒステリシスが設定されている。
【００１５】
第１モータ・ジェネレータ４のロータ４ｂは動力分割機構６のサンギアＳに連結されている。動力分割機構６からリングギアＲを介して出力されたトルクは出力ギア２０に伝達される。出力ギア２０から出力されたトルクは各種の伝達機構を介して不図示の駆動輪に伝達される。
【００１６】
車両１の各部の制御は電子制御装置（ＥＣＵ）３０にて制御される。ＥＣＵ３０は内燃機関３及び各モータ・ジェネレータ４、５等に対して各種の制御を行う。ＥＣＵ３０には車両１の各種の情報が入力される。例えば、ＥＣＵ３０には、第１モータ・ジェネレータ４の回転角度に応じた信号を出力する第１レゾルバ３１の出力信号と、第２モータ・ジェネレータ５の回転角度に応じた信号を出力する第２レゾルバ３２の出力信号と、アクセルペダル３４の踏み込み量に対応する信号を出力するアクセル開度センサ３３の出力信号と、車両１の車速に応じた信号を出力する車速センサ３５の出力信号と、内燃機関３のクランク角に対応する信号を出力するクランク角センサ３６の出力信号とがそれぞれ入力される。
【００１７】
ＥＣＵ３０は、アクセル開度センサ３３の出力信号と車速センサ３５の出力信号とを参照して運転者が要求する要求駆動力を計算し、その要求駆動力に対するシステム効率が最適となるように各種のモードを切り替えながら車両１を制御する。例えば、内燃機関３の熱効率が低下する低負荷領域では内燃機関３の燃焼を停止して第２モータ・ジェネレータ５を駆動するＥＶモードが選択される。また、内燃機関３だけではトルクが不足する場合は、内燃機関３とともに第２モータ・ジェネレータ５を走行用駆動源とするハイブリッドモードが選択される。
【００１８】
また、ＥＣＵ３０は内燃機関３のエンジントルクを算出し、そのエンジントルクに基づいて内燃機関３の失火検出を行う失火判定制御を実施する。エンジントルクは内燃機関３の慣性トルク、第１モータ・ジェネレータ４の慣性トルク及び第１モータ・ジェネレータ４のモータトルクの和として算出される。すなわち内燃機関３の慣性トルクをＴｉｅ、第１モータ・ジェネレータ４の慣性トルクをＴｉｍｇ、第１モータ・ジェネレータ４のモータトルクをＴｍｇとした場合、エンジントルクＴｅは式（１）及び式（２）で表される。
【００１９】
Ｔｅ＝Ｔｉｅ＋Ｔｉｍｇ＋Ｔｍｇ                    ……………（１）
Ｔｅ＝Ｉｅ・ｄωｅ＋ρ・Ｉｍｇ・ｄωｍｇ＋ρ・Ｔｍｇ  ………（２）
【００２０】
但し、Ｉｅは内燃機関３の慣性モーメント、ｄωｅは内燃機関３の角加速度、ρは動力分割機構６のギア比、Ｉｍｇは第１モータ・ジェネレータ４の慣性モーメント、ｄωｍｇは第１モータ・ジェネレータ４の角加速度である。
【００２１】
式（２）のうち、各慣性モーメントＩｅ、Ｉｍｇは内燃機関３及び第１モータ・ジェネレータ４の仕様によって定まる定数であり、ギア比ρも定数である。そして、角加速度ωｅはクランク角センサ３６の出力信号に基づいて、角加速度ωｍｇは第１レゾルバ３１の出力信号に基づいてそれぞれ算出可能である。したがって、第１モータ・ジェネレータ４のモータトルクを算出することによって式（２）からエンジントルクを算出できる。モータトルクの算出は、アクセル開度等の上述した各種センサの測定値に基づいて算出する。これらのセンサの一つにでも異常があるとモータトルクの算出精度が悪化し、ひいてはエンジントルクの算出精度が悪化する。そこで、本形態は、モータトルクの算出に異常がある場合、以下のエンジントルクの算出方法に切り替えて失火判定制御を実施する。
【００２２】
内燃機関３と第１モータ・ジェネレータ４の間にはトーショナルダンパ１７が存在しているため、トーショナルダンパ１７の捩れ角及びその捩れ角に対応する捩りトルクを把握することによりエンジントルク及びモータトルクを算出できる。しかし、トーショナルダンパ１７にはヒステリシスが設定されているため、ヒステリシスの影響を考慮する必要がある。
【００２３】
図３に示したように、トーショナルダンパ１７のトルク変動には周波数特性がある。すなわち、低周波数領域のゲインはヒステリシスが存在しない比較例と同じ特性を有するが、高周波数領域のゲインは比較例よりも高い。換言すれば、高周波数領域は低周波数領域に比べてヒステリシスの影響が大きい。一般に、トーショナルダンパ１７のヒステリシスは内蔵の摩擦機構にて発生させている。トルク急変時にこの摩擦機構のＯＮ−ＯＦＦの切り替わりが急峻に行われるため、高周波数のトルク変動が発生する。低周波数領域のゲインは主に第１モータ・ジェネレータ４のモータトルクによるもので、高周波数領域のゲインは主に第１モータ・ジェネレータ４の慣性トルクによるものである。したがって、トーショナルダンパ１７の低周波数のトルク変動を抽出し、これをモータトルクとして代用しても大きな誤差は生じない。
【００２４】
図４に示したように、内燃機関３が失火した場合において、太線で示した低域周波数成分と、細線で示したモータトルクとを比較すると、これらは変化の傾向は概ね一致している。したがって、低域周波数成分をモータトルクとして代用しても実用性を損なうほどエンジントルクの算出精度は悪化しない。そこで、トーショナルダンパ１７の捩りトルクの低域周波数成分をＴｌｏｗとした場合、エンジントルクＴｅは、上記式（２）のρ・ＴｍｇをＴｌｏｗに置き換えた以下の式（３）にて計算できる。
【００２５】
Ｔｅ＝Ｉｅ・ｄωｅ＋ρ・Ｉｍｇ・ｄωｍｇ＋Ｔｌｏｗ  ……………（３）
【００２６】
式（３）を利用してエンジントルクを算出することにより、モータトルクの算出に異常があっても、トーショナルダンパ１７のヒステリシスが考慮されたエンジントルクを算出できる。したがって、モータトルクの算出に異常があってもエンジントルクの算出精度の悪化を抑制できる。
【００２７】
次に、図５を参照しながらＥＣＵ３０が実施する具体的処理について説明する。図５の制御ルーチンのプログラムはＥＣＵ２０が記憶しており適時に読み出されて所定間隔で繰り返し実行される。
【００２８】
ステップＳ１において、ＥＣＵ３０は失火判定処理を行うに当たりシステムが正常か否かを判定する。システムが正常である場合はステップＳ２に進む。システムが正常でない場合はステップＳ４に進む。
【００２９】
ステップＳ２において、ＥＣＵ３０は第１モータ・ジェネレータ４のモータトルクを算出する。モータトルクの算出は上述したようにアクセル開度等の各種センサの出力信号から取得したセンサ値に基づいて行われる。ステップＳ３において、ＥＣＵ３０はエンジントルクを算出する。ＥＣＵ３０は、クランク角センサ３６の出力信号に基づいて内燃機関３の角加速度を、第１レゾルバ３１の出力信号に基づいて第１モータ・ジェネレータ４の角加速度をそれぞれ算出し、これらの角加速度とステップＳ２で算出したモータトルクとを上記式（２）に代入することにより、エンジントルクを算出する。
【００３０】
ステップＳ４において、ＥＣＵ３０はモータトルクの算出だけに異常があるか否かを判定する。モータトルクの算出以外についても異常がある場合やその他の異常がある場合はステップＳ１０に進み、失火判定処理が不能であるとして処理を停止する。モータトルクの算出だけに異常がある場合はステップＳ５に進む。
【００３１】
ステップＳ５において、ＥＣＵ３０はトーショナルダンパ１７の捩れ角を取得する。ＥＣＵ３０は、クランク角センサ３６の出力信号に基づいてクランク軸３ａの回転角度を、第１レゾルバ３１の出力信号と第２レゾルバ３２の出力信号と動力分割機構６のギア比とに基づいて入力軸２５の回転角度をそれぞれ算出する。そして、これらの回転角度の差分を計算することによってトーショナルダンパ１７の捩り角を取得する。
【００３２】
ステップＳ６において、ＥＣＵ３０はトーショナルダンパ１７の捩りトルクを算出する。捩りトルクの算出は、トーショナルダンパ１７の捩れ角と捩りトルクとの関係を特定する静検定を実施して作成した算出マップ（不図示）を準備し、ＥＣＵ３０がその算出マップを検索することにより、現在の捩れ角だけトーショナルダンパ１７を捩るために必要な捩りトルクを特定することにより実施される。
【００３３】
ステップＳ７において、ＥＣＵ３０は、ステップＳ６で算出した捩りトルクをローパスフィルタに通すことにより、捩りトルクの低域周波数成分を抽出する。このローパスフィルタは、図３に示した境界周波数ｆｂ以下の周波数成分を通過させ、境界周波数ｆｂを超える周波数成分を遮断するように構成されている。例えば、このローパスフィルタとしては４Ｈｚのバターワースフィルタを使用できる。
【００３４】
ステップＳ８において、ＥＣＵ３０はエンジントルクを算出する。ＥＣＵ３０は、クランク角センサ３６の出力信号に基づいて内燃機関３の角加速度を、第１レゾルバ３１の出力信号に基づいて第１モータ・ジェネレータ４の角加速度をそれぞれ算出し、これらの角加速度とステップＳ７で算出した捩りトルクの低域周波数成分とを上記式（３）に代入することによりエンジントルクを算出する。
【００３５】
ステップＳ９において、ＥＣＵ３０はステップＳ３又はステップＳ８で算出したエンジントルクの絶対値を計算し、その絶対値が所定の失火判定値未満になるか否かを基準として内燃機関３の失火の有無を判定する。
【００３６】
以上の制御ルーチンをＥＣＵ３０が実施することにより、上述のようにモータトルクの算出に異常があっても、トーショナルダンパ１７のヒステリシスが考慮されたエンジントルクが算出できる。したがって、モータトルクの算出に異常があってもエンジントルクの算出精度の悪化を抑制できる。一方、モータトルクを正常に算出できる場合は、正常に算出したモータトルクを用いることによりエンジントルクを正確に算出できる。これにより、エンジントルクを算出するにあたり全ての条件で一定の算出精度を確保できる。
【００３７】
ＥＣＵ３０は、図５のステップＳ５を実行することにより本発明に係る捩れ角取得手段として、ステップＳ７を実行することにより本発明に係る低域周波数成分抽出手段として、ステップＳ８を実行することにより本発明に係るエンジントルク算出手段としてそれぞれ機能する。また、ＥＣＵ３０は図５のステップＳ２を実行することにより本発明に係るモータトルク算出手段として、ステップＳ４を実行することにより異常判定手段としてそれぞれ機能する。
【００３８】
本発明は上記の形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内において種々の形態にて実施できる。本発明のエンジン始動制御装置の適用対象としては、図１に示した形態のハイブリッド車両に限らない。すなわち、その適用対象は内燃機関と電動機との間の動力伝達経路にトーショナルダンパが設けられた形態のハイブリッド車両であればよい。したがって、一つの電動機が内燃機関に直結された形態のハイブリッド車両に対しても本発明を適用できる。
【００３９】
上記形態では、トーショナルダンパ１７の捩りトルクの算出後に、捩りトルクの低域周波数成分を抽出している。この手順の代わりに、トーショナルダンパ１７の捩れ角の低域周波数成分を抽出し、この捩れ角の低域周波数成分にトーショナルダンパ１７のばね定数Ｋ（図２）を乗じて得たものを、捩りトルクの低周波数成分として算出することも可能である。なお、ばね定数Ｋは、ヒステリシスの影響を排除したばね定数である。具体的には、このばね定数Ｋは図２に示した捩れ角−捩りトルク曲線の斜線領域の傾きとして定義される。
【００４０】
上記形態では、上述した方法で算出したエンジントルクを内燃機関３の失火判定制御に利用しているが、そのエンジントルクを失火判定制御に利用することは一例にすぎない。上述した方法で算出したエンジントルクは各種制御に利用することが可能である。また、上記形態は、モータトルクの算出に異常がある場合に限って上記式（３）を用いたエンジントルクの算出方法を採用しているが、この算出方法はモータトルクの指令値が０の場合に実施することもできる。一般に各種制御においてモータトルクの指令値が０になる場合があるが、そのような場合でもトーショナルダンパが捩れていて電動機にトルクが残っている場合がある。そのため、モータトルクの指令値が０になる場合に上記式（３）を用いたエンジントルクの算出方法を採用することにより、エンジントルクの算出精度の低下を抑制できる。
【符号の説明】
【００４１】
１  ハイブリッド車両
３  内燃機関
４  第１モータ・ジェネレータ（電動機）
１７  トーショナルダンパ
３０  ＥＣＵ（捩れ角取得手段、低域周波数成分抽出手段、エンジントルク算出手段、モータトルク算出手段、異常判定手段）
【図１】
2014169050.tif 000003
【図２】
2014169050.tif 000004
【図３】
2014169050.tif 000005
【図４】
2014169050.tif 000006
【図５】
2014169050.tif 000007