(57)【要約】【課題】エンジンの制御装置に関し、モータリング時から始動後にかけてエンジンに吸入される空気量の演算精度を向上させる。【解決手段】エンジン１０の吸気系に設けられ、スロットルバルブ部の下流圧を検出する圧力検出手段３４を設ける。また、下流圧が大気圧より低い状態となる所定速度以上まで、エンジン１０の回転駆動が可能なモーター３０を設ける。  モーター３０でエンジン１０を回転駆動しているエンジン始動時に、下流圧とエンジン１０の回転速度Neとに基づき、エンジン１０のシリンダー１９に導入された空気量Ecを演算する空気量演算手段２Ｃを設ける。さらに、空気量演算手段２Ｃで演算された空気量Ecに基づき、エンジン１０の出力を制御する出力制御手段３を設ける。【選択図】図１
2013139749.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの吸気系に設けられ、スロットルバルブ部の下流圧を検出する圧力検出手段と、
前記下流圧が大気圧より低い状態となる所定速度以上まで前記エンジンの回転駆動が可能なモーターと、
前記モーターで前記エンジンを回転駆動しているエンジン始動時に、前記下流圧と前記エンジンの回転速度とに基づき、前記エンジンのシリンダーに導入された空気量を演算する空気量演算手段と、
前記空気量演算手段で演算された前記空気量に基づき、前記エンジンの出力を制御する出力制御手段とを備えた
ことを特徴とする、エンジンの制御装置。
【請求項２】
前記圧力検出手段で検出された前記下流圧に基づき、前記吸気系のスロットルバルブ部の上流圧に対する下流圧の圧力比を演算する圧力比演算手段を備え、
前記空気量演算手段が、前記圧力比と前記回転速度とに基づき、前記エンジン始動時の前記空気量を演算する
ことを特徴とする、請求項１記載のエンジンの制御装置。
【請求項３】
前記圧力比と前記回転速度とに基づき、前記エンジンの体積効率を吸気系圧力で標準化した値に相当する体積効率係数を演算する体積効率係数演算手段を備え、
前記空気量演算手段が、前記体積効率係数基づき、前記エンジン始動時の前記空気量を演算する
ことを特徴とする、請求項２記載のエンジンの制御装置。
【請求項４】
前記吸気系に設けられ吸気流量を検出する流量検出手段を備え、
前記空気量演算手段が、
前記エンジンの非自立回転時に、前記下流圧と前記エンジンの回転速度とに基づいて前記空気量を演算するとともに、
前記エンジンの自立回転時に、前記吸気流量に基づいて前記空気量を演算する
ことを特徴とする、請求項１〜３の何れか１項に記載のエンジンの制御装置。
【請求項５】
前記モーターが、前記エンジン始動時に少なくとも前記回転速度が所定速度以上になるまで前記エンジンを回転駆動し、
前記出力制御手段が、
前記空気量に基づいて燃料噴射量を演算するとともに、前記回転速度が前記所定速度未満であるときに燃料噴射を停止し、前記所定速度以上であるときに前記燃料噴射を実施する燃料噴射制御手段を有する
ことを特徴とする、請求項１〜４の何れか１項に記載のエンジンの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、筒内へ吸入される空気量に基づいて出力を制御するエンジンの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両に搭載されたエンジンの制御装置では、燃料噴射量や点火時期を設定するためのパラメーターとして、シリンダーに吸入された吸入空気量が随時算出されている。この吸入空気量を算出する手法は、おもにスピード・デンシティ方式とマスフロー方式とに大別される。
【０００３】
スピード・デンシティ方式とは、例えば特許文献１に記載の通り、吸気管内圧力から吸入空気の密度を算出し、その密度及びエンジン回転速度から吸入空気量を算出する手法である。この手法では、インテークマニホールド，スロットルバルブ部の下流側に設けられる圧力センサーの検出値に基づいて吸入空気量が算出される。吸気管内圧力を検出するセンサーは、吸気管の壁面に内蔵させることができるため吸気抵抗になりにくく、エンジンの吸気特性に悪影響を与えにくいという利点がある。しかし、吸気管内圧力が吸入空気量に対して必ずしも比例しない場合があるほか、センサーの検出値が吸気脈動の影響を受けることから吸入空気量の演算精度を向上させにくいという欠点がある。
【０００４】
これに対してマスフロー方式とは、例えば特許文献２に記載の通り、吸気管を流通する空気量を直接的に検出することによって吸入空気量を算出する手法である。この手法では、吸気マニホールドよりも上流側に設置されるエアフローセンサーでの検出値に基づいて吸入空気量が演算される。したがって、吸気脈動の影響の少ない正確な吸入空気量を把握できるという長所がある。ただし、実際にシリンダーに導入される吸気流量はセンサーの検出値に対して遅れて変化するため、応答性にやや劣るという短所がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１０６２０３号公報
【特許文献２】特開平９−２９１８４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、マスフロー方式で吸入空気量を算出するエンジンの制御装置では、上記のような吸気応答遅れを考慮して、センサー検出値に対して所定の遅れ処理を施した値が実際の吸入空気量として演算される。しかし、停止中のエンジンを始動させるクランキング時には、クランキングによる回転速度が比較的低速であって吸入空気量が極少量であるため、正確な吸入空気量の値を算出することが難しい。
【０００７】
一方、通常のクランキング時の吸気系圧力はほぼ大気圧であることから、クランキング時にシリンダー内に導入される空気量は、おおよそエンジンの回転速度（クランキング回転速度）に依存する。そこで、クランキング中の吸入空気量をエンジンの回転速度に応じた値に設定し、クランキングが終了した後にセンサー検出値に基づく吸入空気量の算出を開始する、といった手法が提案されている。
【０００８】
しかしながら、エンジンのクランキング中にシリンダーに吸入される実際の吸入空気量が、クランキング回転速度に応じた値にならない場合がある。例えば、内燃機関（エンジン）と電動機（モーター）とを組み合わせた動力機構を持つハイブリッド電気自動車では、停止しているエンジンをモーターで駆動してエンジンを始動させることがある。このとき、通常のクランキング時よりもエンジン回転速度を高回転域までモーターで上昇させる場合があり、エンジンが自立回転していない状態であっても吸気系圧力が徐々に低下し、シリンダー内に吸入される空気量が減少する。これにより、エンジンが始動する直前での吸入空気量の推定値と、エンジンが始動した直後にセンサー検出値に基づいて演算される吸入空気量の値との差異が増大し、始動直後のエンジン制御性が低下するおそれが生じる。
【０００９】
本件の目的の一つは、上記のような課題に鑑み創案されたもので、エンジンの制御装置に関し、モータリング時から始動後にかけてエンジンに吸入される空気量の演算精度を向上させることである。
なお、この目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的として位置づけることができる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（１）ここで開示するエンジンの制御装置は、エンジンの吸気系に設けられ、スロットルバルブ部の下流圧を検出する圧力検出手段を備える。また、前記下流圧が大気圧より低い状態となる所定速度以上まで前記エンジンの回転駆動が可能なモーターを備える。また、前記モーターで前記エンジンを回転駆動しているエンジン始動時に、前記下流圧と前記エンジンの回転速度とに基づき、前記エンジンのシリンダーに導入された空気量を演算する空気量演算手段を備える。さらに、前記空気量演算手段で演算された前記空気量に基づき、前記エンジンの出力を制御する出力制御手段を備える。
なお、前記モーターの作動によって前記下流圧が大気圧より低い所定圧力以下になっている場合に、前記空気量演算手段が前記空気量を演算することとしてもよい。あるいは、前記モーターの回転速度が前記所定速度以上である場合に、前記空気量演算手段が前記空気量を演算することとしてもよい。
【００１１】
（２）また、前記圧力検出手段で検出された前記下流圧に基づき、前記吸気系のスロットルバルブ部の上流圧に対する下流圧の圧力比を演算する圧力比演算手段を備えることが好ましい。この場合、前記空気量演算手段が、前記圧力比と前記回転速度とに基づき、前記エンジン始動時の前記空気量を演算することが好ましい。
【００１２】
（３）また、前記圧力比と前記回転速度とに基づき、前記エンジンの体積効率を吸気系圧力（例えば、インテークマニホールド圧やスロットル部の下流圧，スロットル部の上流圧など）で標準化した値に相当する体積効率係数を演算する体積効率係数演算手段を備えることが好ましい。この場合、前記空気量演算手段が、前記体積効率係数基づき、前記エンジン始動時の前記空気量を演算することが好ましい。
【００１３】
（４）また、前記吸気系に設けられ吸気流量を検出する流量検出手段を備えることが好ましい。この場合、前記空気量演算手段が、前記エンジンの非自立回転時に、前記下流圧と前記エンジンの回転速度とに基づいて前記空気量を演算するとともに、前記エンジンの自立回転時に、前記吸気流量に基づいて前記空気量を演算することが好ましい。
言い換えると、前記空気量演算手段は、前記エンジンが自立回転しているか否かに応じて、前記空気量の演算の基礎となるパラメーターを切り換えることが好ましい。なお、前記パラメーターの切り換えの条件は変更してもよい。例えば、吸気系圧力に応じて切り換えてもよいし、前記エンジンの回転速度や前記モーターの回転速度に応じて切り換えてもよい。
【００１４】
（５）また、前記モーターが、前記エンジン始動時に少なくとも前記回転速度が所定速度以上になるまで前記エンジンを回転駆動することが好ましい。さらに、前記出力制御手段が、前記空気量に基づいて燃料噴射量を演算するとともに、前記回転速度が前記所定速度未満であるときに燃料噴射を停止し、前記所定速度以上であるときに前記燃料噴射を実施する燃料噴射制御手段を有することが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
開示のエンジンの制御装置では、モーターでエンジンを回転駆動するエンジン始動時に、下流圧と回転速度とに基づいて空気量を演算することで、吸気流量を検出する手段（例えばエアフローセンサー）に頼ることなく、精度よく空気量を演算することができる。これにより、エンジンの始動直後の燃料噴射量や点火時期を適切に制御することが可能となり、エンジンの始動性や回転安定性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】一実施形態に係るエンジンの制御装置のブロック構成及びこの制御装置が適用されたエンジンの構成を例示する図である。
【図２】本制御装置に係る実回転速度Ne及び圧力比RPRSと体積効率係数Kmapとの関係を例示するグラフである。
【図３】本制御装置による第一始動モード時の制御作用を説明するためのグラフであり、（ａ）はエンジンの実回転速度Ne，（ｂ）はインマニ圧PIM，（ｃ）は充填効率Ecの経時変動をそれぞれ示す。
【図４】本制御装置による第二始動モード時の制御作用を説明するためのグラフであり（ａ）はエンジンの実回転速度Ne，（ｂ）はインマニ圧PIM，（ｃ）は充填効率Ecの経時変動をそれぞれ示す。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図面を参照してエンジンの制御装置について説明する。なお、以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。本実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができるとともに、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることが可能である。
【００１８】
［１．装置構成］
［１−１．駆動系］
本実施形態のエンジンの制御装置は、図１に示すエンジン１０及びモーター３０を駆動源とするパラレル型のハイブリッド電気自動車（HEV）に適用される。エンジン１０は例えば多気筒のガソリンエンジンであり、その出力軸にはクラッチ２８ａ及びギヤボックス２８ｂを内蔵した変速機２８が接続される。また、変速機２８にはドライブシャフトやディファレンシャルギヤ等を介して駆動輪２９が接続される。
【００１９】
モーター３０は、電動機としての機能と発電機としての機能を兼ね備えた電動発電機であり、ギヤボックス２８ｂに対してエンジン１０と並列に接続される。モーター３０が電動機として機能するときには、図示しないバッテリーからの電力供給を受けて回転し、変速機２８に駆動力を伝達する。一方、モーター３０が発電機として機能するときには、エンジン１０から伝達される駆動力や駆動輪２９側から入力される回転力を利用して回生発電を行い、バッテリーを充電する。
【００２０】
モーター３０で発生する駆動力は、駆動輪２９に駆動力を伝達しているエンジン１０の回転をアシストするように作用する。また、エンジン１０が停止状態である場合、車両はモーター３０で発生する駆動力のみで走行する。なお、変速機２８のクラッチ２８ａを係合させた場合には、モーター３０の駆動力が駆動輪２９及びエンジン１０の双方に伝達される。
【００２１】
このように、モーター３０の駆動力でエンジン１０を回転させることを「モータリング」と呼ぶ。モータリングは、例えばエンジン１０の出力が不足するような走行状態であるときや、停止しているエンジン１０を始動させるクランキング時などに利用される。本実施形態のエンジンの制御装置を搭載したハイブリッド電気自動車は、車両の停止時だけでなく車両走行中にエンジン１０を始動させることが可能である。
【００２２】
［１−２．エンジン］
図１に示すエンジン１０の内部構成は、エンジン１０に内蔵された複数のシリンダーのうちの一つである。ピストン１６は、中空円筒状に形成されたシリンダー１９の内周面に沿って往復摺動自在に内装される。ピストン１６の上面とシリンダー１９の内周面及び頂面に囲まれた空間は、エンジンの燃焼室２６として機能する。
【００２３】
ピストン１６の下部は、コネクティングロッドを介して、クランクシャフト１７の軸心から偏心した中心軸を持つクランクアームに連結される。これにより、ピストン１６の往復動作がクランクアームに伝達され、クランクシャフト１７の回転運動に変換される。
【００２４】
シリンダー１９の頂面には、吸入空気を燃焼室２６内に供給するための吸気ポート１１と、燃焼室２６内で燃焼した後の排気を排出するための排気ポート１２とが穿孔形成される。また、吸気ポート１１，排気ポート１２の燃焼室２６側の端部には、吸気弁１４及び排気弁１５が設けられる。これらの吸気弁１４，排気弁１５は、エンジン１０の上部に設けられる可変動弁機構２７によって各々の動作を個別に制御される。
【００２５】
可変動弁機構２７は吸気弁１４及び排気弁１５のそれぞれについて、最大バルブリフト量及びバルブタイミングを個別に、又は、連動させつつ変更する機構である。また、シリンダー１９の頂部には、点火プラグ１３がその先端を燃焼室２６側に突出させた状態で設けられる。点火プラグ１３による点火時期は、後述するエンジン制御装置１で制御される。
【００２６】
［１−３．吸排気系］
吸気ポート１１内には、燃料を噴射するインジェクター１８が設けられる。インジェクター１８から噴射される燃料量は、後述するエンジン制御装置１によって制御される。また、インジェクター１８よりも吸気流の上流側には、インテークマニホールド２０（以下、インマニと呼ぶ）が設けられる。このインマニ２０には、吸気ポート１１側へと流れる空気を一時的に溜めるためのサージタンク２１が設けられる。サージタンク２１よりも下流側のインマニ２０は、各シリンダー１９の吸気ポート１１に向かって分岐するように形成され、サージタンク２１はその分岐点に位置する。サージタンク２１は、各々のシリンダーで発生しうる吸気脈動や吸気干渉を緩和するように機能する。
【００２７】
インマニ２０の上流側には、スロットルボディ２２が接続される。スロットルボディ２２の内部には電子制御式のスロットルバルブ２３が内蔵され、インマニ２０側へと流れる空気量がスロットルバルブ２３の開度（スロットル開度）に応じて調節される。このスロットル開度は、エンジン制御装置１によって制御される。
【００２８】
スロットルボディ２２のさらに上流側には吸気通路２４が接続され、吸気通路２４のさらに上流側にはエアフィルター２５が介装される。これにより、エアフィルター２５で濾過された新気が吸気通路２４及びインマニ２０を介してエンジン１０の各シリンダー１９に供給される。
【００２９】
［１−４．検出系］
エンジン１０のクランクシャフト１７には、その回転角を検出するエンジン回転速度センサー３１が設けられる。回転角の単位時間あたりの変化量（角速度）はエンジン１０の実回転速度Ne（単位時間あたりの実回転数）に比例する。したがって、エンジン回転速度センサー３１は、エンジン１０の実回転速度Neを取得する機能を持つ。なお、エンジン回転速度センサー３１で検出された回転角に基づいて、エンジン制御装置１の内部で実回転速度Neを演算する構成としてもよい。
【００３０】
エンジン制御装置１の内部又は車両の任意の位置には、大気圧センサー３２が設けられる。大気圧センサー３２は大気の圧力（大気圧）BPを検出するものである。この大気圧BPは、吸気通路２４の入口での圧力（エアフィルター２５よりも上流側の圧力）に相当する。
また、車両の任意の位置（例えばアクセルペダルの近傍）には、アクセルペダルの踏み込み操作量（アクセル開度APS）を検出するアクセル開度センサー３３が設けられる。アクセル開度APSは、運転者の加速要求に対応するパラメーターであり、すなわちエンジン１０への出力要求に対応する。
【００３１】
スロットルバルブ２３の下流側には、インマニ圧PIM（サージタンク２１内の圧力に対応する圧力）を検出するインマニ圧センサー３４が設けられる。一方、スロットルバルブ２３の上流側の吸気通路２４内には、吸気流量Qを検出するエアフローセンサー３５が設けられる。上記の各種センサー３１〜３５で取得された実回転速度Ne，大気圧BP，アクセル開度APS，インマニ圧PIM，吸気流量Qの各情報は、エンジン制御装置１に伝達される。
【００３２】
なお、大気圧センサー３２で検出された大気圧BP及びインマニ圧センサー３４で検出されたインマニ圧PIMは、エンジン制御装置１において、エンジンの体積効率に準ずる吸気性能の評価指標である体積効率係数Kmapの演算に用いられる。大気圧センサー３２及びインマニ圧センサー３４は、エンジン１０の吸気系圧力を検出する圧力検出手段として機能する。特に、インマニ圧センサー３４は、スロットルバルブ２３部の下流圧を検出する圧力検出手段として機能する。また、エアフローセンサー３５は、吸気流量Qを検出する流量検出手段として機能する。
【００３３】
［２．制御装置構成］
上記のエンジン１０を搭載する車両には、エンジン制御装置１（Engine Electronic Control Unit，制御装置）が設けられる。このエンジン制御装置１は、例えばマイクロプロセッサやROM，RAM等を集積したLSIデバイスや組み込み電子デバイスとして構成され、車両に設けられた車載ネットワーク網の通信ラインに接続される。なお、車載ネットワーク上には、例えばブレーキ制御装置，変速機制御装置，車両安定制御装置，空調制御装置，電装品制御装置といったさまざまな公知の電子制御装置が、互いに通信可能に接続される。エンジン制御装置１以外の電子制御装置のことを外部制御システムと呼び、外部制御システムによって制御される装置のことを外部負荷装置と呼ぶ。
【００３４】
エンジン制御装置１は、エンジン１０に関する点火系，燃料系，吸排気系及び動弁系といった広汎なシステムを総合的に制御する電子制御装置であり、エンジン１０の各シリンダー１９に供給される空気量や燃料噴射量、各シリンダー１９の点火時期等を制御するものである。ここでは、エンジン１０に要求されるトルクの大きさを基準としたトルクベース制御が実施される。エンジン制御装置１の具体的な制御対象としては、インジェクター１８から噴射される燃料量や噴射時期，点火プラグ１３での点火時期，スロットルバルブ２３のスロットル開度等が挙げられる。
【００３５】
エンジン制御装置１の入力側には、図１に示すように、エンジン回転速度センサー３１，大気圧センサー３２，アクセル開度センサー３３，インマニ圧センサー３４及びエアフローセンサー３５が接続される。また、エンジン制御装置１の出力側には、トルクベース制御の制御対象である点火プラグ１３，インジェクター１８，スロットルバルブ２３，可変動弁機構２７等が接続される。
【００３６】
エンジン制御装置１は、エンジン１０の吸気性能を評価するための指標値として体積効率係数Kmapを演算し、これに基づいてシリンダー１９に導入された（または導入される）実空気量を推定して出力トルクを制御する。体積効率係数Kmapに基づいて演算される実空気量（例えば、実吸入空気量，実充填効率等）は、インジェクター１８から噴射される燃料量や点火プラグ１３での点火時期の制御に用いられる。
【００３７】
また、エンジン制御装置１では、体積効率係数Kmapを求めるための演算手法として二種類の手法が用いられる。第一の手法は、スロットルバルブ２３部の上流圧に対する下流圧の比である圧力比を用いる手法であり、第二の手法は、エアフローセンサー３５で検出された吸気流量Qを用いる手法である。これらの手法は、エンジン１０の作動状態に応じて切り換えられる。
【００３８】
図１に示すように、エンジン制御装置１には、吸入空気量演算部２，出力制御部３及び始動制御部４が設けられる。これらの各要素は電子回路（ハードウェア）によって実現してもよく、ソフトウェアとしてプログラミングされたものとしてもよいし、あるいはこれらの機能のうちの一部をハードウェアとして設け、他部をソフトウェアとしたものであってもよい。
【００３９】
［２−１．吸入空気量演算部］
吸入空気量演算部２は、体積効率係数Kmapに基づいて実充填効率Ecを演算するものである。実充填効率Ecは、実際にシリンダー１９に導入された空気量に相当するパラメーターである。また、体積効率係数Kmapは、体積効率Evを吸気系圧力について標準化したものである。ここでいう吸気系圧力とは、エンジン１０の吸気系で検出される圧力を意味し、例えばインマニ圧PIMやスロットルバルブ２３の下流圧，上流圧，大気圧BPなどである。
【００４０】
吸入空気量演算部２には、圧力比演算部２Ａ，体積効率係数演算部２Ｂ，実充填効率演算部２Ｃ及び第二実充填効率演算部２Ｄが設けられる。
圧力比演算部２Ａ（圧力比演算手段）は、エンジン１０の吸気系圧力に基づいて、スロットルバルブ２３部の上流圧に対する下流圧の比を圧力比RPRSとして演算するものである。本実施形態の圧力比RPRSは、インマニ圧センサー３４で検出されたインマニ圧PIMと、大気圧センサー３２で検出された大気圧BPとに基づいて演算される。ここで演算された圧力比RPRSの値は、体積効率係数演算部２Ｂに伝達される。なお、大気圧BPから吸気通路２４内の圧力損失量を減じたものをスロットルバルブ２３の上流圧として求め、これに対するインマニ圧PIMの比を圧力比RPRSとして演算してもよい。
【００４１】
体積効率係数演算部２Ｂ（体積効率係数演算手段）は、エンジン１０の実回転速度Neと圧力比RPRSとに基づき、体積効率係数Kmapを演算するものである。ここには、実回転速度Ne及び圧力比RPRSと体積効率係数Kmapとの対応マップや数式，関係式などが予め設定されており、体積効率係数演算部２Ｂはこのような関係に基づいて体積効率係数Kmapを演算する。ここで演算された体積効率係数Kmapの値は、実充填効率演算部２Ｃに伝達される。体積効率係数Kmapを求めるためのマップとしては、例えば図２に示すようなマップが用いられる。
【００４２】
なお、エンジン１０の体積効率Evは、インマニ圧PIMが低下するほど小さい値となる。しかし、体積効率Evとインマニ圧PIMとの関係は必ずしも線形ではなく、インマニ圧PIMを変化させたときの体積効率Evの変化量（変化勾配）はインマニ圧PIMが低下するほど大きくなる。これは、体積効率Evの値がインマニ圧PIMで決まる吸入空気のシリンダー１９への押し込みやすさだけでなく、可変動弁機構２７の作動状態等に応じて決まる吸入空気のシリンダー１９への入り込みやすさの影響を受けて変化するためである。
【００４３】
一方、体積効率係数Kmapは吸気系圧力について標準化された値であることから、インマニ圧PIMによる吸入空気の押し込みやすさの影響をほとんど受けない。したがって、体積効率Evの代わりに体積効率係数Kmapを用いることで、エンジン１０の吸気性能に対する評価からインマニ圧PIMの影響を取り除くことが可能となる。
【００４４】
実充填効率演算部２Ｃ（空気量演算手段）は、所定の圧力比使用条件が成立するときに、実充填効率Ecを演算するものである。実充填効率Ecは、体積効率係数Kmap及びインマニ圧PIMに基づいて演算される。あるいは、体積効率Evに吸気密度補正が施されて実充填効率Ecが演算される。ここで演算された実充填効率Ecの値は、出力制御部３に伝達される。
【００４５】
所定の圧力比使用条件は、例えば以下の〔１〕〜〔３〕に示す条件であり、これらの全ての条件が成立するときに体積効率係数Kmapに基づいて実充填効率Ecが演算される。この圧力比使用条件は、エンジン１０がモーター３０によって連れ回されている状態であるか否かを判定するための条件であるともいえる。なお、条件２中の始動判定回転速度とは、始動中のエンジン１０が自立回転しているものとみなされる回転速度であり、例えば予め設定された定数（例えば200[rpm]など）としてもよいし、外気温，外気圧，エンジン冷却水温等の種々の始動条件に応じて設定される値としてもよい。
〔１〕モーター３０がエンジン１０を駆動している
〔２〕エンジン１０の実回転速度Neが始動判定回転速度以下である
〔３〕エンジン１０が自立回転していない
【００４６】
これに対し、第二実充填効率演算部２Ｄ（空気量演算手段）は、圧力比使用条件が成立しないときに、吸気流量Qに基づいて実充填効率Ecを演算するものである。圧力比使用条件が成立しない状況の例としては、エンジン１０が自立回転している状態や、モーター３０がエンジン１０を始動させていない状態等である。第二実充填効率演算部２Ｄは、エアフローセンサー３５が設けられた位置での実充填効率Ecに相当する検出充填効率Ec(r)を演算する。
【００４７】
シリンダー１９に導入される空気量に対応する実充填効率Ecの値は、ここで得られる検出充填効率Ec(r)よりもやや遅れて変動する。つまり、実充填効率Ecは実際にシリンダー１９内に導入された空気量であって吸気応答遅れ後の空気量に対応するものであるのに対して、検出充填効率Ec(r)は吸気応答遅れ前の空気量に対応する。
【００４８】
そこで、第二実充填効率演算部２Ｄは、検出充填効率Ec(r)と実充填効率Ecの前回値Ec(n-1)とに基づいて実充填効率Ecの今回値Ec(n)を演算する。この今回値Ec(n)は、検出充填効率Ec(r)及び前回値Ec(n-1)の関数として表現される所定量f(Ec(n-1),Ec(r))に応答遅れを与えたものとされる。応答遅れを与えるための手法は種々考えられるが、一次応答遅れを与える場合には、例えば式１に基づいて実充填効率Ecの今回値Ec(n)を求めることができる。なお、式１中のTは吸気応答遅れに相当する変化を実充填効率Ecの値に与えるための時定数である。
【００４９】
【数１】
2013139749.tif 000003
【００５０】
式１の演算では、前回の演算周期での体積効率係数Kmap(n-1)に対する今回値Kmap(n)の比が、所定量f(Ec(n-1),Ec(r))に乗じられている。この比（Kmap(n)/Kmap(n-1)）の値は、エンジン１０の体積効率係数Kmapが変化しない場合には常に1となり、今回の実充填効率Ec(n)の演算に影響を与えない。一方、吸気弁１４，排気弁１５のバルブリフト量，バルブタイミングの変化によって検出充填効率Ec(r)が大きく変動した場合には、体積効率係数Kmapが増加するほどこの比の値が増大し、反対に体積効率係数Kmapが減少するほどこの比の値が減少する。これにより、検出充填効率Ec(r)の変動に対する実充填効率Ec(n)の追従性が改善され、収束時間が短縮する。
【００５１】
このように、吸入空気量演算部２では圧力比使用条件の成立時には、実充填効率演算部２Ｃで求められた実充填効率Ecが出力制御部３に伝達される。また、圧力比使用条件の不成立時には、第二実充填効率演算部２Ｄで求められた実充填効率Ec(n)が出力制御部３に伝達される。これにより、モーター３０でエンジン１０を始動させているモータリング時には、吸気系圧力をベースとした実充填効率Ecがエンジン１０の出力制御に用いられ、それ以外のときには吸気流量をベースとした実充填効率Ec(n)が用いられることになる。
【００５２】
［２−２．出力制御部］
出力制御部３（出力制御手段）は、吸入空気量演算部２で演算された実充填効率Ecに基づいて、始動後のエンジン１０の出力を制御するものである。ここでは、インジェクター１８から噴射される燃料の噴射量や噴射のタイミング，点火プラグ１３での点火時期，スロットルバルブ２３の開度などが制御される。エンジン１０の始動中の燃料噴射量やスロットルバルブ２３の開度については、後述する始動制御部４で制御される。
【００５３】
出力制御部３には、今回の演算周期での実充填効率Ec(n)の値だけでなく、所定時間前までの実充填効率Ecの値を履歴情報として記憶するメモリーが設けられている。出力制御部３は、アクセル開度APSに基づいて、シリンダー１９に導入すべき空気量の目標値に対応する目標充填効率EcTGTを演算し、実充填効率Ecと目標充填効率EcTGTとに基づいて吸入空気量及び燃料噴射量を制御する。
例えば、吸入空気量制御では、大気圧BP，インマニ圧PIMに応じてスロットルバルブ２３部を通過する吸入空気の流速が演算され、目標充填効率EcTGTから算出される目標流量と吸気の流速とに基づいてスロットル開度が制御される。
【００５４】
燃料噴射量制御では、実充填効率Ecや目標充填効率EcTGTに基づいてシリンダー１９毎の噴射量が制御される。ここでは、インジェクター１８から噴射される燃料量が実充填効率Ec，目標充填効率EcTGTに応じた量となるように、励磁信号のパルス幅が設定されるとともに、その励磁信号がインジェクター１８に出力される。励磁信号のパルス幅は、予め設定された所定の演算式や制御マップを用いて、所望の空燃比と実充填効率Ec又は目標充填効率EcTGTとから算出される。
【００５５】
点火時期制御では、実充填効率Ecや目標充填効率EcTGTで最大のトルクが発生する最適点火時期（MBT，Minimum spark advance for Best Torque）を基準としたリタード量が、エンジン回転数Neに応じて設定される。その後、設定されたリタード量となるタイミングで、制御信号が点火プラグ１３に出力される。
【００５６】
［２−３．始動制御部］
始動制御部４は、停止状態のエンジン１０をモーター３０で始動させるための制御を実施するものである。ここでは、所定の始動制御開始条件が成立したときに変速機２８，モーター３０等が制御される。始動制御開始条件は、例えば車両停車中にイグニッションキースイッチがスタート位置に操作されたときや、エンジン１０を停止させたまま走行している状態で外部負荷装置からのエンジン始動要求があったとき、バッテリーの充電量が不足したときなどに成立する。
【００５７】
本ハイブリッド電気自動車には、クランキングを実施する第一始動モードと、モータリングを実施する第二始動モードとが用意されている。これらの始動モードは、運転者からの操作入力や車両の運転状態等に応じて選択される。
第一始動モードは、外力でエンジン１０を回転させつつ燃料噴射を実施して、自立回転させるモードである。すなわち、第一始動モードでは、変速機２８のクラッチ２８ａが接続状態とされたまま、モーター３０が回転駆動される。さらに、エンジン１０が連れ回されている間にインジェクター１８からの燃料噴射や点火プラグ１３での点火が併せて実施される。その後、エンジン１０が自立回転したときに、第一始動モードが終了する。
【００５８】
この第一始動モードは、駆動源がハイブリッドでない自動車のスターターモーターの代わりに、モーター３０を用いてクランキングを実施するモードである。第一始動モード時のモーター３０の回転速度は、比較的低速であり、例えば200[rpm]程度に設定される。なお、第一始動モードは、実回転速度Neが所定の自立回転速度を超えたときに解除され、通常の運転モードに移行する。
【００５９】
一方、第二始動モードは、外力でエンジン１０を回転させる行程と燃料噴射を実施する行程とを分離したモードである。すなわち、第二始動モードでは、変速機２８のクラッチ２８ａが接続状態とされたまま、モーター３０が高速に回転駆動される。このとき、モーター３０の回転速度は、第一始動モード時よりも速い回転速度まで上昇する。その後、エンジン１０の実回転速度Neが所定の始動判定回転速度を超えたときに初めて燃料噴射が実施され、第二始動モードが解除され、通常の運転モードに移行する。
【００６０】
第二始動モードが解除されると、通常のインジェクター１８からの燃料噴射や点火プラグ１３での点火が開始される。始動判定回転速度は比較的高速であり、例えば1500[rpm]程度に設定される。このように、第二始動モードは、モーター３０を駆動している間（モータリング期間）は燃料を噴射しないモードである。
【００６１】
本実施形態では、始動モードの種類に関わらず、その実施期間中には吸入空気量演算部２で実充填効率Ecが演算される。少なくとも始動モードの実施時には、上記の圧力比使用条件が全て成立するため、圧力比ベースの実充填効率Ecが演算される。一方、始動モードが終了すると、圧力比使用条件の何れかが不成立となり、空気量ベースの実充填効率Ecが演算される。
【００６２】
［３．作用］
本制御装置による制御作用を説明する。図３は第一始動モード時の挙動を示す例であり、図４は第二始動モード時の挙動を示す例である。また、図３，４のそれぞれの（ａ）は実回転速度Neの経時変動であり、（ｂ）はインマニ圧センサー３４で検出されるインマニ圧PIMの経時変動であり、（ｃ）は実充填効率Ecの経時変動を示す。時刻t1以前は、車両が停車中であってエンジン１０も停止した状態であり、エンジンの制御モードはいわゆる「エンストモード」である。
【００６３】
［３−１．第一始動モード］
図３中の時刻t1にイグニッションキースイッチが操作されると、制御モードが「エンストモード」から「第一始動モード」に移行し、モーター３０によるエンジン１０のクランキングが開始される。第一始動モードでは、モーター３０が比較的低速で駆動され、エンジン１０の実回転速度Neが所定のクランキング回転数前後とされる。また、各シリンダー１９での行程に合わせてインジェクター１８からの燃料噴射が実施されるとともに、点火プラグ１３での点火が実施される。
【００６４】
エンジン１０の初爆，完爆を経て、時刻t2に実回転速度Neが自立回転速度を超えると、第一始動モードが解除され、通常の運転モードが開始される。例えば、ここで回転数フィードバック制御が開始された場合には、図３（ａ）に示すように、エンジン１０の実回転速度Neは一度大きく上昇したのち、アイドリング回転速度に収束する。
第一始動モード中にインマニ圧センサー３４で検出されるインマニ圧PIMは、図３（ｂ）に示すように、各シリンダー１９に空気が吸い込まれる度に変動する。しかし、実回転速度Neは比較的低速であるため、インマニ圧PIMの変動は僅かであり、ほぼ大気圧と同じ圧力となる。
【００６５】
また、第一始動モード中には圧力比使用条件が成立する。したがって、吸入空気量演算部２で演算される実充填効率Ecは吸気系圧力をベースとした値となる。すなわち、インマニ圧PIM及び大気圧BPに基づいて圧力比RPRSが演算されるとともに、圧力比RPRS及び実回転速度Neに基づいて体積効率係数Kmapが演算され、体積効率係数Kmap及びインマニ圧PIMに基づいて実充填効率Ecが演算される。クランキング期間中の実充填効率Ecの値は、図３（ｃ）に実線で示すようにほぼ一定となる。
【００６６】
なお、図３（ｃ）中の破線は、始動時の実充填効率Ecの値を実回転速度Neに応じた所定値に設定した場合の比較例を示すグラフである。ここでいう所定値とは、その時点の実回転速度Neで、スロットル開度を全開とした場合にシリンダー１９に導入されうる最大の空気量に対応する充填効率の値である。実線のグラフは破線のグラフにほぼ一致しており、すなわち、吸入空気量演算部２で演算された実充填効率Ecの値は、従来のエンジン始動時に設定される実充填効率Ecとほとんど変わらないことがわかる。
【００６７】
［３−２．第二始動モード］
図４の時刻t3にイグニッションキースイッチが操作されると、制御モードが「エンストモード」から「第二始動モード」に移行し、モーター３０によるエンジン１０のモータリングが開始される。第二始動モードでは、モーター３０が第一始動モード時よりも高速域まで駆動される。このとき、インジェクター１８からの燃料噴射や点火プラグ１３での点火は実施されない。
【００６８】
時刻t4にエンジン１０の実回転速度Neが始動判定回転速度を超えると、第二始動モードが解除され、通常の運転モードが開始される。このとき、インジェクター１８からの燃料噴射や点火プラグ１３での点火が開始される。
第二始動モード中にインマニ圧センサー３４で検出されるインマニ圧PIMは、エンジン１０のシリンダー１９に吸入される空気量が増加するほど低下する。すなわち、第二始動モード中には実回転速度Neが比較的高回転域まで増加するため、サージタンク２１からシリンダー１９へ空気が吸い込まれたときに、吸気通路２４を介した空気の補充が間に合わなくなり、図４（ｂ）に示すようにインマニ圧PIMが徐々に低下する。
【００６９】
ここで、仮に第二始動モード中の実充填効率Ecの値を従来の手法で設定した場合のグラフを図４（ｃ）中に破線で示す。すなわち、実充填効率Ecの値を実回転速度Neに応じた所定値に設定する手法である。この場合、実回転速度Neが上昇するに連れて所定値が徐々に増大するため、演算上はエンジン１０の吸気性能が徐々に上昇していることになる。しかし実際には、図４（ｂ）に示すように、インマニ圧PIMが大気圧よりも低い状態となっているため、エンジン１０の吸気性能は低下しているはずである。つまり、従来の手法は、インマニ圧PIMが大気圧に近い状態で用いるのが好適であって、インマニ圧PIMが大気圧よりも大きく低下した状態では演算誤差が大きくなる手法であるといえる。
【００７０】
これに対して、上記の吸入空気量演算部２では、第二始動モード中にも圧力比使用条件が成立するため、実充填効率Ecは吸気系圧力をベースとした値となる。したがって、実充填効率Ecの値は、図４（ｃ）に実線で示すように、インマニ圧PIMの低下に伴って減少し、実際の吸気性能に合致した挙動を示すものとなる。また、第二始動モードが終了した時刻t4以降になると圧力比使用条件が不成立となり、実充填効率Ecは吸気流量をベースとした値となる。
【００７１】
このとき、既に実充填効率Ecの値は実際の吸気性能に合致した値まで低下しているため、式１で得られる実充填効率Ecの今回値Ec(n)が収束するまでにかかる時間は、劇的に短縮される。例えば、図４（ｃ）に示す破線グラフによれば、実充填効率Ec(n)の値が収束する時刻は時刻t5前後であるのに対し、実線グラフによれば、時刻t4の時点で精度の高い収束値が得られることになる。
【００７２】
なお、図４（ｃ）中の実線及び破線で囲まれたハッチング部分は、従来の演算手法で得られる実充填効率Ecと上記の演算手法で得られる実充填効率Ecとの差異を示すものである。従来の手法では、ハッチング部分の面積に相当する分だけエンジン１０の吸気性能が本来の吸気性能よりも高く評価されていたことがわかる。
【００７３】
特に、燃料噴射制御や点火時期制御が開始される時刻t4での実充填効率Ecの誤差が大きいことから、従来の演算手法では始動直後の燃料や吸入空気の制御量が不正確となり、狙った空燃比を実現しにくい。一方、上記の吸入空気量演算部２では、正確な実充填効率Ecが求められるため、始動直後の燃料や吸気量の演算精度が向上する。
【００７４】
［４．効果］
（１）本エンジン制御装置１では、モーター３０でエンジン１０を回転駆動する始動時に、インマニ圧PIM及び実回転速度Neに基づいて実充填効率Ecが演算される。これにより、エアフローセンサー３５で検出される吸気流量Qに頼ることなく、実際にシリンダー１９に吸入された空気量に対応する実充填効率Ecを精度よく演算することができる。したがって、エンジン１０の始動直後の燃料噴射量や吸気量，点火時期等を適切に制御することが可能となり、始動性や回転安定性を向上させることができる。
【００７５】
（２）また、上記のエンジン制御装置１では、スロットルバルブ２３部の圧力比RPRSに基づいてエンジン１０の始動期間中の実充填効率Ecを演算している。これにより、インマニ圧PIMのみを用いる場合と比較して、実充填効率Ecの演算精度を向上させることができる。したがって、エンジン１０の始動直後の燃料噴射量や吸気量，点火時期等の制御性を高めることができる。
【００７６】
（３）さらに、上記のエンジン制御装置１では、体積効率係数Kmapを用いて実充填効率Ecを演算している。これにより、エンジン１０の体積効率Evが変動したときに実際にシリンダーに吸入された空気量を精度よく演算することができる。
【００７７】
例えば、可変動弁機構２７によって制御される吸気弁１４及び排気弁１５の最大バルブリフト量，バルブタイミングが変化した場合には、エンジン１０の体積効率Evが大きく変動する。一方、体積効率Evを吸気系圧力で標準化した体積効率係数Kmapが吸気性能の評価パラメーターとして用いられるため、インマニ圧PIMの変化によらない吸入空気の入り込みやすさを把握することができ、実充填効率Ecの演算精度を高めることができる。つまり、吸気系の圧力変化に左右されないエンジン１０の吸気性能を評価することができる。
【００７８】
（４）また、上記のエンジン制御装置１では、圧力比使用条件の一つとしてエンジン１０が自立回転していない状態であることが判定され、すなわち、エンジン１０が自立回転していないときに吸気系圧力をベースとした実充填効率Ecが演算される。反対に、エンジン１０が自立回転を開始したときには、吸気流量をベースとした実充填効率Ecが演算される。
【００７９】
このように、エンジン１０が始動した後には、吸気流量Qに基づく演算により、吸気脈動の影響を排除することができ、正確な実充填効率Ecの値を求めることができる。また、エンジン１０が始動する前には、インマニ圧PIMや実回転速度Neに基づく演算により、吸気応答遅れや吸気抵抗の影響を排除することができ、正確な実充填効率Ecの値を求めることができる。
【００８０】
（５）なお、本実施形態のエンジン１０では、エンジン１０が始動する第二始動モードの終了時に燃料噴射を開始している。このように、モータリング期間中に燃料噴射を実施しないタイプのエンジン１０において、吸気流量Qをベースとしてエンジン始動前の実充填効率Ecを求めると、図４（ｂ）に示すように、燃料噴射を開始する時点で実充填効率Ecの誤差（実際の充填効率と演算上の充填効率とのズレ）が大きくなりやすい。一方、上記のエンジン制御装置１ではこのような誤差が生じないため、燃料噴射量や吸入空気量を適切に制御することができる。
【００８１】
［５．変形例］
上述した実施形態に関わらず、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。本実施形態の各構成は、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせてもよい。
例えば、上述の実施形態中の圧力比使用条件に代えて、あるいは加えて、インマニ圧PIMが所定圧力以下まで低下した状態であることを判定してもよいし、モーター３０の回転速度が所定回転速度以下であることを判定してもよい。
【００８２】
インマニ圧PIMを用いることで、従来の実充填効率Ecの設定手法が適用可能な状態であるか否かを簡便に判定することができる。また、モーター３０は、エンジン１０の始動時における駆動力伝達経路の上流側に位置することから、モーター３０の回転速度に基づく判定により、モーター３０の運転状態に対する応答性を向上させることができるほか、エンジン回転速度センサー３１を省略することができる。なお、エンジン１０の実回転速度Neは、モーター３０の回転速度と変速機２８での変速比から把握してもよい。
【００８３】
また、上述の実施形態では、シリンダー１９に吸入された空気量を把握するための指標値として実充填効率Ecを演算するものを例示したが、少なくともシリンダー１９に吸入された空気量に相当するパラメーターが演算されるシステムであれば、上記のエンジン制御装置１でエンジン出力を制御することが可能である。したがって、実充填効率Ecの代わりに体積効率Evや空気体積，空気質量を演算する構成としてもよい。
【００８４】
なお、上述の実施形態は、駆動源としてエンジン１０及びモーター３０を備えたハイブリッド電気自動車にエンジン制御装置１を適用したものを例示した。しかし、本エンジン制御装置１の適用対象は、これに限定されない。例えば、車両走行用のモーター３０を持たない自動車（ハイブリッドでない自動車）であっても、エンジン１０のクランキング用のスターターモーターを備えた車両であれば、本エンジン制御装置１を適用することが可能である。
【符号の説明】
【００８５】
１  エンジン制御装置
２  吸入空気量演算部
２Ａ  圧力比演算部（圧力比演算手段）
２Ｂ  体積効率係数演算部（体積効率係数演算手段）
２Ｃ  実充填効率演算部（空気量演算手段）
２Ｄ  第二実充填効率演算部（空気量演算手段）
３  出力制御部（出力制御部，燃料噴射制御部）
４  始動制御部
１０  エンジン
３０  モーター
３２  大気圧センサー
３４  インマニ圧センサー（圧力検出手段）
３５  エアフローセンサー（流量検出手段）
【図１】
2013139749.tif 000004
【図２】
2013139749.tif 000005
【図３】
2013139749.tif 000006
【図４】
2013139749.tif 000007