(57)【要約】【課題】より正確なエンジンの慣性モーメントを推定する。【解決手段】エンジンへの燃料供給を停止した状態でモータによりエンジンをモータリングしているときに、モータ慣性モーメントＩｍとモータ回転角加速度ｄωｍとの積からモータトルクを減じたものに基づいてエンジンへの入力トルクＴｉｎを計算し（Ｓ１３０）、入力トルクＴｉｎとエンジン回転角加速度ｄωｅにエンジンのポンピングトルクＴｐと摩擦トルクＴｆとの影響を除去するバンドパスフィルタを施して得られるフィルタ後入力トルクＴｉｎｆとフィルタ後回転角加速度ｄωｅｆとによりエンジン慣性モーメントＩｅを求める（Ｓ２００）。これにより、モデル化の誤差や製造ばらつきが生じたとしても、より適正なエンジン慣性モーメントＩｅを求めることができる。【選択図】図２
2013169902.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、前記エンジンをモータリング可能なモータと、前記エンジンと前記モータとを駆動制御する制御手段と、を備えるエンジン装置であって、
前記制御手段は、前記エンジンへの燃料供給を停止した状態で前記モータにより前記エンジンをモータリングしているときに、前記モータの慣性モーメントと前記モータの回転角加速度との積から前記モータから出力されていると推定されるモータトルクを減じて得られる推定出力トルクに基づいて前記エンジンに入力される入力トルクを推定すると共に、該推定された入力トルクと前記エンジンの回転角加速度とに基づいて前記エンジンの慣性モーメントを推定する手段である、
ことを特徴とするエンジン装置。
【請求項２】
請求項１記載のエンジン装置であって、
前記制御手段は、前記エンジンの気筒数と前記エンジンの回転数とに基づいて得られる吸気圧縮膨張排気に伴う振動成分の周波数以上の周波数成分と直流成分を含む低周波数成分とを除去するバンドパスフィルタを前記入力トルクと前記エンジンの回転角加速度とに施して得られるフィルタ後入力トルクとフィルタ後回転角加速度とに基づいて前記エンジンの慣性モーメントを推定する手段である、
ことを特徴とするエンジン装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン装置に関し、詳しくは、エンジンと、このエンジンをモータリング可能なモータと、エンジンとモータとを駆動制御する制御手段と、を備えるエンジン装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のエンジン装置としては、エンジンの始動制御中に、エンジンの回転数とエンジンのイナーシャとの積によりエンジン力積を計算するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、遊星歯車機構にエンジンと第１モータと駆動軸および第２モータとを接続し、第１モータおよび第２モータと電力をやりとりするバッテリを備える自動車において、エンジンおよび第１モータからなる系のイナーシャを考慮してエンジンから出力している推定パワーを計算するものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。この自動車では、イナーシャを考慮しないものに比してエンジンから出力しているパワーをより適正に推定し、エンジンをより適正に運転している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１４３４４８号公報
【特許文献２】特開２００６−３１５６６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述のエンジン装置では、エンジンのイナーシャやエンジンおよび第１モータからなる系のイナーシャについては、実験などにより予め定めた値を用いるものとしているから、モデル化の誤差や製造ばらつきなどにより、予め定めた値と実際のイナーシャとに差が生じ、より正確なエンジントルクやエンジンパワーを推定することができない場合が生じる。したがって、より正確なエンジンのイナーシャ（慣性モーメント）を得ることは、より正確なエンジントルクやエンジンパワーを推定したり、エンジンのより適正な制御に必要なものとなる。
【０００５】
本発明のエンジン装置は、より正確なエンジンの慣性モーメントを推定することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のエンジン装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明のエンジン装置は、
エンジンと、前記エンジンをモータリング可能なモータと、前記エンジンと前記モータとを駆動制御する制御手段と、を備えるエンジン装置であって、
前記制御手段は、前記エンジンへの燃料供給を停止した状態で前記モータにより前記エンジンをモータリングしているときに、前記モータの慣性モーメントと前記モータの回転角加速度との積から前記モータから出力されていると推定されるモータトルクを減じて得られる推定出力トルクに基づいて前記エンジンに入力される入力トルクを推定すると共に、該推定された入力トルクと前記エンジンの回転角加速度とに基づいて前記エンジンの慣性モーメントを推定する手段である、
ことを特徴とする。
【０００８】
この本発明のエンジン装置では、エンジンへの燃料供給を停止した状態でモータによりエンジンをモータリングしているときに、モータの慣性モーメントとモータの回転角加速度との積からモータから出力されていると推定されるモータトルクを減じて得られる推定出力トルクに基づいてエンジンに入力される入力トルクを推定する。そして、この推定された入力トルクとエンジンの回転角加速度とに基づいてエンジンの慣性モーメントを推定する。ここで、モータの慣性モーメントをＩｍとし、モータの回転角加速度をｄωｍとし、モータトルクをＴｍとすると、入力トルク（Ｔｉｎ）は、次式（１）によって表わされる。式（１）中の右辺の括弧内のものが推定出力トルクに相当し、「ｋ」はエンジンとモータとの機械的な接続に基づく係数である。また、エンジンの慣性モーメントをＩｅとし、エンジンの回転角加速度をｄωｅとすると、入力トルクＴｉｎとエンジンの慣性モーメントＩｅとエンジンの回転角加速度ｄωｅは式（２）として表わされる。したがって、式（１），（２）を連立してエンジンの慣性モーメントＩｅについて解けば、エンジンの慣性モーメントＩｅを求めることができる。したがって、本発明のエンジン装置では、モデル化の誤差や製造ばらつきが生じたとしても、より適正なエンジンの慣性モーメントを求めることができる。この結果、エンジンの慣性モーメントを用いて、より適正なエンジントルクやエンジンパワーを推定することができ、より適正にエンジンを制御することができる。なお、モータの慣性モーメントは、モータの諸元から比較的正確に予め定めることができる。モータから出力されていると推定されるモータトルクは、モータを駆動制御するときのトルク指令を用いたり、モータに印加する電流に基づいて推定することができる。モータの回転角加速度は、モータの回転数の変化に基づいて得ることができる。更に、エンジンの回転角加速度は、エンジンの回転数の変化に基づいて得ることができる。
【０００９】
Ｔｉｎ＝ｋ・（Ｉｍ×ｄωｍ−Ｔｍ）    （１）
Ｉｅ＝Ｔｉｎ／ｄωｅ                  （２）
【００１０】
こうした本発明のエンジン装置において、前記制御手段は、前記エンジンの気筒数と前記エンジンの回転数とに基づいて得られる吸気圧縮膨張排気に伴う振動成分の周波数以上の周波数成分と直流成分を含む低周波数成分とを除去するバンドパスフィルタを前記入力トルクと前記エンジンの回転角加速度とに施して得られるフィルタ後入力トルクとフィルタ後回転角加速度とに基づいて前記エンジンの慣性モーメントを推定する手段である、ものとすることもできる。エンジンのトルクとしては、ピストンリングとシリンダ壁面における摩擦による摩擦トルクと、吸気行程，圧縮行程，膨張行程，排気行程の４行程によって生じるポンピングトルクと、が損失として生じる。このうち摩擦トルクは、エンジンの回転数変動が穏やかであれば、ほぼ一定の値（直流成分）となり、ポンピングトルクは、エンジンの回転数とエンジンの気筒数に応じた振動成分になる。摩擦トルクをＴｆとし、ポンピングトルクをＴｐとすると、上述の式（２）は次式（３）として表わされる。ポンピングトルクの周波数Ｆ（Ｈｚ）は、エンジンの回転数をＮｅ（ｒｐｍ）とし、エンジンの気筒数をＮとすると、式（４）により表わされる。したがって、ポンピングトルクに起因する振動成分の周波数Ｆ以上の周波数成分と摩擦トルクに起因する直流成分を除去するバンドパスフィルタを入力トルクとエンジンの回転角加速度に施してフィルタ後入力トルクとフィルタ後回転角加速度とを求め、フィルタ後入力トルクとフィルタ後回転角加速度の逆数との積を計算すれば、エンジンの慣性モーメントとなる。このように摩擦トルクとポンピングトルクとを考慮することにより、より適正にエンジンの慣性モーメントを求めることができる。この場合、フィルタ後入力トルクとフィルタ後回転角加速度との組み合わせデータを複数求め、求めた複数の組み合わせデータに基づいてエンジンの慣性モーメントを推定するものとしてもよい。例えば、ｘ軸をフィルタ後入力トルクに、Ｙ軸をフィルタ後回転角加速度にとり、ｘＹ平面に複数の組み合わせデータをプロットし、プロットしたデータを最小二乗曲線の傾きからエンジンの慣性モーメントを求めるものとしてもよい。
【００１１】
Ｉｅ＝（Ｔｉｎ−Ｔｆ−Ｔｐ）／ｄωｅ      （３）
Ｆ＝（Ｎｅ／６０）×（Ｎ／２）            （４）
【００１２】
また、本発明のエンジン装置において、前記エンジン装置は、前記エンジンの出力軸と前記モータの回転軸と前記エンジン装置からパワーを出力するパワー軸との３軸に３つの回転要素が接続された遊星歯車機構を備え、前記制御手段は、前記推定出力トルクに前記遊星歯車機構のギヤ比を用いた換算係数を乗じて前記入力トルクを推定する手段である、ものとすることもできる。例えば、遊星歯車機構としてシングルピニオン式のものを用い、エンジンの出力軸にキャリアを接続すると共にモータの回転軸にサンギヤを接続し、エンジン装置からパワーを出力するパワー軸にリングギヤを接続する場合を考えると、遊星歯車機構のギヤ比（サンギヤの歯数／リングギヤの歯数）をρとすれば、上述の式（１）の係数ｋは、次式（５）により表わされる。このように遊星歯車機構のギヤ比を用いた換算係数を用いることにより、適正なエンジンの慣性モーメントを求めることができる。
【００１３】
ｋ＝（１＋ρ）／ρ    （５）
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施例としてのエンジン装置を搭載するハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】実施例のＨＶＥＣＵ７０により実行されるエンジン慣性モーメント推定処理の一例を示すフローチャートである。
【図３】エンジン２２の回転数Ｎｅと回転角加速度ｄωｅと入力トルクＴｉｎとフィルタ後回転角加速度ｄωｅｆとフィルタ後入力トルクＴｉｎｆの時間変化の一例を示す説明図である。
【図４】複数のフィルタ後入力トルクＴｉｎｆとフィルタ後回転角加速度ｄωｅｆとからなるデータをｘｙ平面にプロットして慣性モーメントＩｅを求める様子の一例を示す説明図である。
【図５】変形例のエンジン装置の構成の概略を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
【実施例】
【００１６】
図１は、本発明の一実施例としてのハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、ガソリンや軽油などを燃料とするエンジン２２と、エンジン２２を駆動制御するエンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという。）２４と、エンジン２２のクランクシャフト２６にキャリアが接続されると共に駆動輪３８ａ，３８ｂにデファレンシャルギヤ３７を介して連結された駆動軸３６にリングギヤが接続されたプラネタリギヤ３０と、例えば同期発電電動機として構成されて回転子がプラネタリギヤ３０のサンギヤに接続されたモータＭＧ１と、例えば同期発電電動機として構成されて回転子が駆動軸３６に接続されたモータＭＧ２と、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動するためのインバータ４１，４２と、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するモータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという。）４０と、インバータ４１，４２を介してモータＭＧ１，ＭＧ２と電力をやりとりするバッテリ５０と、バッテリ５０を管理するバッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという。）５２と、車両全体を制御するハイブリッド用電子制御ユニット（以下、ＨＶＥＣＵという。）７０と、を備える。
【００１７】
エンジンＥＣＵ２４は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ、入出力ポート、通信ポートを備える。エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２の状態を検出する種々のセンサからの信号、例えばクランクシャフト２６の回転位置を検出するクランクポジションセンサ２３からのクランクポジションやエンジン２２の冷却水の温度を検出する図示しない水温センサからの冷却水温，図示しないスロットルバルブのポジションを検出するスロットルバルブポジションセンサからのスロットルポジション，吸気管に取り付けられた図示しないエアフローメータからの吸入空気量，吸気管に取り付けられた図示しない温度センサからの吸気温などが入力ポートを介して入力されている。また、エンジンＥＣＵ２４からは、エンジン２２を駆動するための種々の制御信号、例えば、燃料噴射弁への駆動信号や、スロットルバルブのポジションを調節する図示しないスロットルモータへの駆動信号などの制御信号などが出力ポートを介して出力されている。エンジンＥＣＵ２４は、ＨＶＥＣＵ７０と通信しており、ＨＶＥＣＵ７０からの制御信号によりエンジン２２を運転制御すると共に必要に応じてエンジン２２の運転状態に関するデータを出力する。なお、エンジンＥＣＵ２４は、クランクポジションセンサ２３からのクランクポジションに基づいてクランクシャフト２６の回転数、すなわち、エンジン２２の回転数Ｎｅを演算している。
【００１８】
モータＥＣＵ４０は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ、入出力ポート、通信ポートを備える。モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するために必要な信号、例えばモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ４３，４４からの信号や図示しない電流センサにより検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２に印加される相電流などが入力ポートを介して入力されており、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２の図示しないスイッチング素子をスイッチングするためのスイッチング制御信号が出力ポートを介して出力されている。また、モータＥＣＵ４０は、ＨＶＥＣＵ７０と通信しており、ＨＶＥＣＵ７０からの制御信号によってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御すると共に必要に応じてモータＭＧ１，ＭＧ２の運転状態に関するデータをＨＶＥＣＵ７０に出力する。なお、モータＥＣＵ４０は、回転位置検出センサ４３，４４からの信号に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２を演算している。
【００１９】
バッテリＥＣＵ５２は、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ、入出力ポート、通信ポートを備える。バッテリＥＣＵ５２には、バッテリ５０を管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ５０の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧，バッテリ５０の出力端子に接続された電力ラインに取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流，バッテリ５０に取り付けられた温度センサ５１からのバッテリ温度Ｔｂなどが入力されており、必要に応じてバッテリ５０の状態に関するデータを通信によりＨＶＥＣＵ７０に送信する。また、バッテリＥＣＵ５２は、バッテリ５０を管理するために電流センサにより検出された充放電電流の積算値に基づいてそのときのバッテリ５０から放電可能な電力の容量の全容量の割合である蓄電割合ＳＯＣを演算したり、演算した蓄電割合ＳＯＣと電池温度Ｔｂとに基づいてバッテリ５０を充放電してもよい最大許容電力である入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを演算している。
【００２０】
ＨＶＥＣＵ７０は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ、入出力ポート、通信ポートを備える。ＨＶＥＣＵ７０には、イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号，シフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ８８からの車速Ｖなどが入力ポートを介して入力されている。ＨＶＥＣＵ７０は、前述したように、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と通信ポートを介して接続されており、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。
【００２１】
こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０は、運転者によるアクセルペダルの踏み込み量に対応するアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸３６に出力すべき要求トルクＴｒ＊を計算し、この要求トルクＴｒ＊に対応する要求動力が駆動軸３６に出力されるように、エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とが運転制御される。エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２の運転制御としては、要求動力に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にエンジン２２から出力される動力のすべてがプラネタリギヤ３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによってトルク変換されて駆動軸３６に出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御するトルク変換運転モードや要求動力とバッテリ５０の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にバッテリ５０の充放電を伴ってエンジン２２から出力される動力の全部またはその一部がプラネタリギヤ３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによるトルク変換を伴って要求動力が駆動軸３６に出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御する充放電運転モード、エンジン２２の運転を停止してモータＭＧ２からの要求動力に見合う動力を駆動軸３６に出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。なお、トルク変換運転モードと充放電運転モードは、いずれもエンジン２２の運転を伴って要求動力が駆動力３６に出力されるようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御するモードであり、実質的な制御における差異はないため、以下、両者を合わせてエンジン運転モードという。
【００２２】
実施例のハイブリッド自動車２０は、モータ運転モードで運転している最中に、運転者によりアクセルペダル８３が大きく踏み込まれて（例えば、アクセル開度ＡＣＣが全開）バッテリ５０からの電力だけでは要求動力を賄うことができないときや、バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣがエンジン運転モードに切り替えるために予め定められた閾値以下になったとき、その他、車両の状態がエンジン運転モードに切り替えるために予め定められた状態に至ったときに、エンジン２２の始動が要求されたとして、エンジン２２を始動してエンジン運転モードに移行する。また、実施例のハイブリッド自動車２０は、エンジン運転モードで運転している最中に、バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣが閾値以上で要求動力をバッテリ５０からの放電で賄うことができるときや、運転者により図示しないモータ走行スイッチが押されたとき、その他、車両の状態がモータ運転モードに切り替えるために予め定められた状態に至ったときに、エンジン２２の運転を停止してモータ運転モードに移行する。
【００２３】
エンジン運転モードでは、ＨＶＥＣＵ７０は、アクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃと車速センサ８８からの車速Ｖとに基づいて駆動軸３６に出力すべき要求トルクＴｒ＊を設定し、設定した要求トルクＴｒ＊に駆動軸３６の回転数Ｎｒ（例えば、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２や車速Ｖに換算係数を乗じて得られる回転数）を乗じて走行に要求される走行用パワーＰｄｒｖを計算すると共に計算した走行用パワーＰｄｒｖからバッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣに基づいて得られるバッテリ５０の充放電要求パワーＰｂ＊（バッテリ５０から放電するときが正の値）を減じてエンジン２２から出力すべきパワーとしての目標パワーＰｅ＊を設定する。そして、目標パワーＰｅ＊を効率よくエンジン２２から出力することができるエンジン２２の回転数ＮｅとトルクＴｅとの関係としての動作ライン（例えば燃費最適動作ライン）を用いてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定し、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で、エンジン２２の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊となるようにするための回転数フィードバック制御によりモータＭＧ１から出力すべきトルクとしてのトルク指令Ｔｍ１＊を設定すると共にモータＭＧ１をトルク指令Ｔｍ１＊で駆動したときにプラネタリギヤ３０を介して駆動軸３６に作用するトルクを要求トルクＴｒ＊から減じてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定し、設定した目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とについてはエンジンＥＣＵ２４に送信し、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０に送信する。目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを受信したエンジンＥＣＵ２４は、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とによってエンジン２２が運転されるようエンジン２２の吸入空気量制御や燃料噴射制御，点火制御などを行い、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２がトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で駆動されるようインバータ４１，４２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。
【００２４】
モータ運転モードでは、ＨＶＥＣＵ７０は、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定する共にバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で要求トルクＴｒ＊が駆動軸３６に出力されるようモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定してモータＥＣＵ４０に送信する。そして、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２がトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で駆動されるようインバータ４１，４２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。
【００２５】
以上、ハイブリッド自動車２０の構成について説明したが、ハイブリッド自動車２０が搭載するエンジン装置としては、エンジン２２と、モータＭＧ１と、クランクポジションセンサ２３と、回転位置検出センサ４３と、ＨＶＥＣＵ７０とエンジンＥＣＵ２４とモータＥＣＵ４０とからなる制御系が該当する。
【００２６】
次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特に、エンジン２２の慣性モーメントＩｅを推定する際の動作について説明する。図２は、実施例のＨＶＥＣＵ７０により実行されるエンジン慣性モーメント推定処理の一例を示すフローチャートである。この処理は所定時間毎に繰り返し実行される。
【００２７】
エンジン慣性モーメント推定処理が実行されると、ＨＶＥＣＵ７０は、まず、エンジン２２を始動している最中であるか否か、或いは、エンジン２２の運転を停止している最中であるか否かを判定すると共に（ステップＳ１００）、エンジン２２への燃料供給が停止されているか否かを判定する（ステップＳ１１０）。即ち、エンジン２２を始動するために燃料供給を停止した状態でエンジン２２をモータＭＧ１によりモータリングしているか否か、或いは、エンジン２２の運転を停止するために燃料供給を停止した状態でエンジン２２をモータＭＧ１によりモータリングしているか否か、を判定するのである。エンジン２２を始動している最中ではないときやエンジン２２の運転を停止している最中ではないとき、或いはエンジン２２の始動中や停止中であっても燃料供給を停止していないときには、エンジン２２の慣性モーメントＩｅを推定するときではないと判断して本処理を終了する。
【００２８】
エンジン２２を始動している最中であるかエンジン２２の運転を停止している最中であり、且つ、エンジン２２への燃料供給が停止されているときには、エンジン２２の回転数ＮｅやモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１，モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊などエンジン２２の慣性モーメントＩｅを推定するのに必要なデータを入力する（ステップＳ１２０）。ここで、エンジン２２の回転数Ｎｅは、クランクポジションセンサ２３からの信号に基づいて演算したものをエンジンＥＣＵ２４からの通信により入力するものとした。また、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１は、回転位置検出センサ４３からの信号に基づいて演算したものをモータＥＣＵ４０から通信により入力するものとした。モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊は、エンジン２２の始動時や停止時に駆動処理として設定されるものを入力するものとした。エンジン２２の始動は、予め定められた始動トルクをモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に設定し、モータＭＧ１をトルク指令Ｔｍ１＊を用いて制御することにより燃料供給を停止した状態でエンジン２２をモータリングし、エンジン２２の回転数Ｎｅが始動用に予め定められた閾値を超えたときに燃料噴射制御と点火制御を開始してエンジン２２を始動する。したがって、ステップＳ１２０では、始動トルクが設定されたトルク指令Ｔｍ１＊を入力する。また、エンジン２２の停止は、図示しない可変バルブタイミング機構のタイミングを次に始動するときに良好となるタイミングにするのに必要な時間だけモータＭＧ１からのトルク出力によりエンジン２２をアイドリング回転数（例えば、１０００ｒｐｍや８００ｒｐｍなど）でモータリングしてからその運転を停止する。このときのモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊には、エンジン２２の回転数Ｎｅをアイドリング回転数となるようフィードバックの関係式で求めた値を設定する。したがって、ステップＳ１２０では、フィードバック制御時に設定されたトルク指令Ｔｍ１＊が入力される。
【００２９】
こうしてデータを入力すると、エンジン２２の回転数Ｎｅに基づいて回転角速度ωｅや回転角加速度ｄωｅを次式（６），（７）により計算すると共に（ステップＳ１３０）、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１に基づいてモータＭＧ１のロータの回転角速度ωｍや回転角加速度ｄωｍを式（８），（９）により計算する（ステップＳ１４０）。ここで、式（６）および式（８）では、エンジン２２の回転数ＮｅやモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１の単位をｒｐｍとしたことにより、１秒当たりの回転数とするために６０で除している。式（７）の前回ωｅと式（９）の前回ωｍは、前回この処理が実行されたときに計算されたエンジン２２の回転角速度ωｅとモータＭＧ１の回転角速度ωｍを表わしている。式（７），（９）のΔＴは、ステップＳ１００，Ｓ１２０のエンジン２２を始動している最中であるかエンジン２２の運転を停止している最中であり且つエンジン２２への燃料供給が停止されているときという条件が成立している状態でこのエンジン慣性モーメント推定処理が繰り返し実行されるのに要する時間を表わしている。
【００３０】
ωｅ＝２π・Ｎｅ／６０              （６）
ｄωｅ＝（ωｅ−前回ωｅ）／Δｔ    （７）
ωｍ＝２π・Ｎｍ１／６０            （８）
ｄωｍ＝（ωｍ−前回ωｍ）／Δｔ    （９）
【００３１】
続いて、計算したモータＭＧ１の回転角加速度ｄωｍとモータＭＧ１の慣性モーメントＩｅとトルク指令Ｔｍ１＊とに基づいてエンジン２２に入力される入力トルクＴｉｎを次式（１０）により計算する（ステップＳ１５０）。ここで、モータＭＧ１の慣性モーメントは、予め実験などにより求めたものを用いた、式（１０）の右辺の「ｋ」は、モータＭＧ１とエンジン２２との機械的な接続に関する係数であり、プラネタリギヤ３０のギヤ比ρ（サンギヤの歯数／リングギヤの歯数）を用いれば式（１１）として表わされる。なお、式（１０）の右辺のトルク指令Ｔｍ１＊は、本来ならモータＭＧ１から出力されているトルクを用いるべきであるが、このトルクを実測するのは困難であることと、モータＭＧ１の制御は比較的理想的に行なわれることとを考慮し、実施例では、実際にモータＭＧ１から出力していると推定されるトルクとしてトルク指令Ｔｍ１＊を用いた。
【００３２】
Ｔｉｎ＝ｋ・（Ｉｍ×ｄωｍ−Ｔｍ１＊）  （１０）
ｋ＝（１＋ρ）／ρ                    （１１）
【００３３】
次に、エンジン２２のモータリングに対する抵抗成分のトルクとしてのエンジン２２のポンピングによって生じるポンピングトルクＴｐの周波数Ｆｈをエンジン２２の回転数Ｎｅとエンジン２２の気筒数Ｎとに基づいて次式（１２）により計算し（ステップＳ１６０）、計算した周波数Ｆｈ以上の高周波成分と直流成分を含む低周波成分とを除去するバンドパスフィルタを設定する（ステップＳ１７０）。ポンピングトルクＴｐは、吸気・圧縮・膨張・排気の行程によって生じる振動成分であるから、エンジン２２の回転数Ｎｅにエンジン２２の気筒数Ｎの半分を乗じることにより得ることができる。式（１２）では、エンジン２２の回転数Ｎｅの単位が１分当たりの回転数（ｒｐｍ）であるから１秒当たりの回転数に換算するために回転数Ｎｅを６０で除している。エンジン２２のモータリングに対する抵抗成分のトルクとしては、上述のポンピングトルクＴｐの他に、エンジン２２のピストンリングとシリンダーとの摩擦によって生じる摩擦トルクＴｆがある。この摩擦トルクＴｆは、エンジン２２の回転数Ｎｅの変化は緩やかなときにはほぼ一定の値を示すから、ポンピングトルクＴｐが振動成分であるなら、摩擦トルクＴｆは直流成分と考えることができる。したがって、ステップＳ１７０で設定するバンドパスフィルタは、ポンピングトルクＴｐに起因する周波数Ｆｈ以上の周波数成分と、摩擦トルクＴｐに起因する直流成分とを除去するためのフィルタとなる。実施例では、周波数Ｆｈに対して周波数Ｆｈ以上の高周波成分を適正に除去することができるバンドパスフィルタを用意しておき、周波数Ｆｈが与えられると対応するバンドパスフィルタを導出することにより設定するものとした。
【００３４】
Ｆｈ＝（Ｎｅ／６０）×（Ｎ／２）            （１２）
【００３５】
こうしてバンドパスフィルタを設定すると、計算したエンジン２２の回転角加速度ｄωｅにバンドパスフィルタを施してフィルタ後回転角加速度ｄωｅｆを設定すると共に（ステップＳ１８０）、計算した入力トルクＴｉｎにバンドパスフィルタを施してフィルタ後入力トルクＴｉｎｆを設定し（ステップＳ１９０）、設定したフィルタ後入力トルクＴｉｎｆとフィルタ後回転角加速度ｄωｅｆとを対のデータとしてＨＶＥＣＵ７０の図示しないＲＡＭの所定領域に順に記憶する（ステップＳ２００）。そして、記憶したデータ数が所定数に至ったか否かを判定し（ステップＳ２１０）、所定数に至っていないときには、この処理を終了する。一方、データ数が所定数に至ったときには、所定数のデータを用いてエンジン２２の慣性モーメントＩｅを推定し（ステップＳ２２０）、本ルーチンを終了する。エンジン２２の慣性モーメントＩｅは、ポンピングトルクＴｐや摩擦トルクＴｆを考慮しなければ次式（１３）に示すように、入力トルクＴｉｎとエンジン２２の回転角加速度ｄωｅの逆数との積として計算できるが、ポンピングトルクＴｐと摩擦トルクＴｆとを考慮すると式（１４）に示すよう表わすことができる。ポンピングトルクＴｐと摩擦トルクＴｆとを計算するのは困難であるが、上述のバンドパスフィルタによりポンピングトルクＴｐに起因する周波数Ｆｈ以上の周波数成分と摩擦トルクＴｐに起因する直流成分とを除去したフィルタ後入力トルクＴｉｎｆとフィルタ後回転角加速度ｄωｅｆを用いれば、式（１５）に示すように、式（１３）と同様な形となり容易に計算することができる。実施例では、このことに着目してフィルタ後入力トルクＴｉｎｆとフィルタ後回転角加速度ｄωｅｆによってエンジン２２の慣性モーメントＩｅを求めるのである。なお、実施例では、複数のフィルタ後入力トルクＴｉｎｆとフィルタ後回転角加速度ｄωｅｆとからなるデータに対して、フィルタ後入力トルクＴｉｎｆをｘ軸にとり、フィルタ後回転角加速度ｄωｅｆをｙ軸にとって各データをプロットし、最小二乗法により得られる曲線（或いは直線）の傾きから慣性モーメントＩｅを求めるものとした。図３にエンジン２２の回転数Ｎｅと回転角加速度ｄωｅと入力トルクＴｉｎとフィルタ後回転角加速度ｄωｅｆとフィルタ後入力トルクＴｉｎｆの時間変化の一例を示し、図４に複数のフィルタ後入力トルクＴｉｎｆとフィルタ後回転角加速度ｄωｅｆとからなるデータをｘｙ平面にプロットして慣性モーメントＩｅを求める様子の一例を示す。図３に示すように、フィルタ後回転角加速度ｄωｅｆとフィルタ後入力トルクＴｉｎｆは、ポンピングトルクＴｐに起因する高周波成分と摩擦トルクＴｆに起因する直流成分を含む低周波成分とが除去されているため、フィルタ処理前のエンジン２２の回転角加速度ｄωｅと入力トルクＴｉｎとに比して線形性が高くなっているのが解る。
【００３６】
Ｉｅ＝Ｔｉｎ／ｄωｅ                （１３）
Ｉｅ＝（Ｔｉｎ−Ｔｐ−Ｔｆ）ｄωｅ  （１４）
Ｉｅ＝Ｔｉｎｆ／ｄωｅｆ            （１５）
【００３７】
以上説明した実施例のエンジン装置によれば、エンジン２２への燃料供給を停止した状態でモータＭＧ１によりエンジン２２をモータリングしているときに、モータＭＧ１の慣性モーメントＩｍとモータＭＧ１の回転角加速度ｄωｍとの積からモータＭＧ１から出力されていると推定されるトルクとしてのトルク指令Ｔｍ１＊を減じて得られるものにプラネタリギヤ３０のギヤ比ρに基づく係数を乗じてエンジン２２に入力される入力トルクＴｉｎを推定し、この推定した入力トルクＴｉｎとエンジン２２の回転角加速度ｄωｅにポンピングトルクＴｐと摩擦トルクＴｆとの影響を除去するバンドパスフィルタを施してフィルタ後入力トルクＴｉｎｆとフィルタ後回転角加速度ｄωｅｆとを求め、このフィルタ後入力トルクＴｉｎｆとフィルタ後回転角加速度ｄωｅｆによりエンジン２２の慣性モーメントＩｅを求めるから、製造前に予め定めた値に比して、モデル化の誤差や製造ばらつきが生じたとしても、より適正なエンジン２２の慣性モーメントＩｅを求めることができる。この結果、エンジン２２の慣性モーメントＩｅを用いて、より適正なエンジン２２のトルクやエンジン２２  パワーを推定することができ、より適正にエンジン２２を制御することができる。しかも、フィルタ後入力トルクＴｉｎｆをｘ軸にとり、フィルタ後回転角加速度ｄωｅｆをｙ軸にとって各データをプロットし、最小二乗法により得られる曲線（或いは直線）の傾きから慣性モーメントＩｅを求めるから、より適正なエンジン２２の慣性モーメントを求めることができる。
【００３８】
実施例のエンジン装置では、フィルタ後入力トルクＴｉｎｆとフィルタ後回転角加速度ｄωｅｆとからなるデータを所定数用いて、フィルタ後入力トルクＴｉｎｆをｘ軸にとりフィルタ後回転角加速度ｄωｅｆをｙ軸にとって各データをプロットし、最小二乗法により得られる曲線（或いは直線）の傾きから慣性モーメントＩｅを求めるものとしたが、所定数のフィルタ後入力トルクＴｉｎｆとフィルタ後回転角加速度ｄωｅｆから式（１５）により得られる複数の慣性モーメントＩｅの平均や中央値などによりエンジン２２の慣性モーメントＩｅを求めるものとしてもよい。また、単一のフィルタ後入力トルクＴｉｎｆとフィルタ後回転角加速度ｄωｅｆとからなるデータからエンジン２２の慣性モーメントＩｅを求めるものとしてもよい。
【００３９】
実施例のエンジン装置では、入力トルクＴｉｎとエンジン２２の回転角加速度ｄωｅにポンピングトルクＴｐと摩擦トルクＴｆとの影響を除去するバンドパスフィルタを施して得られるフィルタ後入力トルクＴｉｎｆとフィルタ後回転角加速度ｄωｅｆとによってエンジン２２の慣性モーメントＩｅを求めるものとしたが、ポンピングトルクＴｐと摩擦トルクＴｆとの影響を無視し、入力トルクＴｉｎとエンジン２２の回転角加速度ｄωｅとに基づいてエンジン２２の慣性モーメントＩｅを求めるものとしてもよい。この場合も、入力トルクＴｉｎをｘ軸にとりエンジン２２の回転角加速度ｄωｅをｙ軸にとって複数のデータをプロットし、最小二乗法により得られる曲線（或いは直線）の傾きから慣性モーメントＩｅを求めるものとするのが好ましい。
【００４０】
実施例のエンジン装置では、プラネタリギヤ３０を介してエンジン２２とモータＭＧ１とが接続されたものとしたが、図５に例示するように、エンジン２２Ｂと、エンジン２２Ｂのクランクシャフトに直接接続されたモータＭＧと、クランクポジションセンサ２３Ｂからの信号と回転位置検出センサ４３Ｂからの信号を入力してエンジン２２ＢとモータＭＧとを駆動する制御装置７０Ｂとを備えるものとしてもよい。この場合、上述の式（１０）の係数ｋとしては値１を用いればよい。
【００４１】
実施例のエンジン装置では、エンジン２２の始動時や停止時にエンジン２２への燃料供給が停止されている状態でモータＭＧ１によりエンジン２２をモータリングしているときにエンジン２２の慣性モーメントＩｅを求めるためにフィルタ後入力トルクＴｉｎｆとフィルタ後回転角加速度ｄωｅｆとを計算して記憶するものとしたが、エンジン２２の始動時や停止時以外のときであっても、エンジン２２への燃料供給が停止されている状態でモータＭＧ１によりエンジン２２をモータリングしているときであれば、エンジン２２の慣性モーメントＩｅを求めるためにフィルタ後入力トルクＴｉｎｆとフィルタ後回転角加速度ｄωｅｆとを計算して記憶するものとしてもよい。
【００４２】
実施例のエンジン装置では、ハイブリッド車に搭載されるものとしたが、ハイブリッド車に搭載されないものとしても構わない。
【００４３】
実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、エンジン２２が「エンジン」に相当し、モータＭＧ１が「モータ」に相当し、ＨＶＥＣＵ７０とエンジンＥＣＵ２４とモータＥＣＵ４０とバッテリＥＣＵ５２との組み合わせが「制御手段」に相当する。
【００４４】
なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
【００４５】
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、エンジン装置の製造産業などに利用可能である。
【符号の説明】
【００４７】
２０  ハイブリッド自動車、２２，２２Ｂ  エンジン、２３，２３Ｂ  クランクポジションセンサ、２４  エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２４ａ  ＣＰＵ、２４ｂ  ＲＯＭ、２４ｃ  ＲＡＭ、２６  クランクシャフト、２８  ダンパ、３０  プラネタリギヤ、３６  駆動軸、３７  デファレンシャルギヤ、３８ａ，３８ｂ  駆動輪、４０  モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２  インバータ、４３，４３Ｂ，４４  回転位置検出センサ、５０  バッテリ、５１  温度センサ、５２  バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、７０  ハイブリッド用電子制御ユニット（ＨＶＥＣＵ）、７０Ｂ  制御装置、８０  イグニッションスイッチ、８１  シフトレバー、８２  シフトポジションセンサ、８３  アクセルペダル、８４  アクセルペダルポジションセンサ、８５  ブレーキペダル、８６  ブレーキペダルポジションセンサ、８８  車速センサ、ＭＧ，ＭＧ１，ＭＧ２  モータ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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