(57)【要約】【課題】従来にも増して共振現象による振動を一層低減可能なエンジン始動制御装置及び始動制御方法を提供する。【解決手段】エンジンのクランキングを開始する前に、クランキングによるエンジン回転速度の上昇プロフィールを予測するプロフィール予測手段(Ｓ３)と、予測した速度上昇プロフィールに基づいて、エンジン回転速度の上昇中に上昇度合が低下する上昇度合低下域が、系の固有振動域と重なる可能性があるか否かを判定する判定手段(Ｓ６)と、上昇度合低下域が、系の固有振動域と重なる可能性があるときには、その上昇度合低下域が系の固有振動域と重ならないエンジン回転上昇率となるようにクランキングトルクを調整して、エンジンをクランキングするクランキング手段と、を有する。【選択図】図１０
2009215958.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンのクランキングを開始する前に、クランキングによるエンジン回転速度の上昇プロフィールを予測するプロフィール予測手段と、
前記予測した速度上昇プロフィールに基づいて、エンジン回転速度の上昇中に上昇度合が低下する上昇度合低下域が、系の固有振動域と重なる可能性があるか否かを判定する判定手段と、
前記上昇度合低下域が、系の固有振動域と重なる可能性があるときには、その上昇度合低下域が系の固有振動域と重ならないエンジン回転上昇率となるようにクランキングトルクを調整して、エンジンをクランキングするクランキング手段と、
を有するエンジン始動制御装置。
【請求項２】
クランクシャフトの回転位置を検出するクランク角度検出手段と、
クランキングを開始する前に、クランキング開始後のクランクシャフトの回転上昇率を予測するクランク回転上昇率予測手段と、
を有し、
前記プロフィール予測手段は、クランキング開始前のクランクシャフト回転位置と、予測される回転上昇率と、に基づいて、エンジン回転の上昇プロフィールを予測する、
ことを特徴とする請求項１に記載のエンジン始動制御装置。
【請求項３】
クランキングトルクを予想するクランキングトルク予想手段をさらに有し、
前記クランク回転上昇率予測手段は、予想したクランキングトルクに基づいてクランキング開始後のクランクシャフトの回転上昇率を予測する、
ことを特徴とする請求項２に記載のエンジン始動制御装置。
【請求項４】
前記クランキングトルク予想手段は、クランキングトルク目標値、バッテリの充電状態、エンジンとモータとの係合状態及び変速比のうちの少なくともいずれかひとつに基づいてクランキングトルクを予想する、
ことを特徴とする請求項３に記載のエンジン始動制御装置。
【請求項５】
エンジンのフリクションを予想するフリクション予想手段をさらに有し、
前記クランク回転上昇率予測手段は、予想したエンジンフリクションに基づいてクランキング開始後のクランクシャフトの回転上昇率を予測する、
ことを特徴とする請求項２から請求項４までのいずれか１項に記載のエンジン始動制御装置。
【請求項６】
前記フリクション予想手段は、冷却水温、潤滑油温、大気圧、有効圧縮比及び総走行距離の少なくともいずれかひとつに基づいてエンジンフリクションを予想する、
ことを特徴とする請求項５に記載のエンジン始動制御装置。
【請求項７】
前記クランキング手段は、モータトルク、エンジンとモータとの係合状態及び変速比のうちの少なくともいずれかひとつを制御して所望のエンジン回転上昇率となるようにクランキングトルクを調整する、
ことを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載のエンジン始動制御装置。
【請求項８】
前記クランキング手段は、予測される回転上昇率が所定値よりも大きい場合には、又は予測されるクランキングトルクが所定値よりも大きい場合には、又はバッテリの放電可能量が所定値以下の場合には、クランキングトルクを調整しない、
ことを特徴とする請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載のエンジン始動制御装置。
【請求項９】
エンジンの初爆前にエンジンの有効圧縮比を変更可能な有効圧縮比調整手段をさらに有する、
ことを特徴とする請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載のエンジン始動制御装置。
【請求項１０】
エンジンのクランキングを開始する前に、クランキングによるエンジン回転速度の上昇プロフィールを予測するプロフィール予測工程と、
前記予測した速度上昇プロフィールに基づいて、エンジン回転速度の上昇中に上昇度合が低下する上昇度合低下域が、系の固有振動域と重なる可能性があるか否かを判定する判定工程と、
前記上昇度合低下域が、系の固有振動域と重なる可能性があるときには、その上昇度合低下域が系の固有振動域と重ならないエンジン回転上昇率となるようにクランキングトルクを調整して、エンジンをクランキングするクランキング工程と、
を有するエンジン始動制御方法。
【請求項１１】
エンジンの反力トルクがピークを迎えるクランクシャフト角度位置を、クランキング中のエンジンのクランクシャフトが通過するタイミングにおいて、エンジン回転速度が共振回転速度域内に入ることが予測される場合、クランキングトルクを、前記反力トルクがピークを迎えるクランクシャフト角度位置をクランクシャフトが通過するタイミングにおいて、エンジン回転速度が共振回転速度域内に入らないようなクランキングトルクに変更する、
ことを特徴とするエンジン。
【請求項１２】
前記反力トルクがピークを迎えるクランクシャフト角度位置をクランクシャフトが通過するタイミングにおいて、エンジン回転速度の上昇率が所定のエンジン回転速度の上昇率を上回ると予測されるときは、前記反力トルクがピークを迎えるクランクシャフト角度位置をクランクシャフトが通過するタイミングにおいて、エンジン回転速度が共振回転速度域内に入ることが予測される場合でも、クランキングトルクの変更を行わない、
ことを特徴とする請求項１１に記載のエンジン。
【請求項１３】
エンジンの反力トルクがピークを迎えるクランクシャフト角度位置を、クランキング中のエンジンのクランクシャフトが通過するタイミングにおいて、エンジン回転速度が共振回転速度域内に入ることが予測される場合、クランキングトルクを、前記反力トルクがピークを迎えるクランクシャフト角度位置をクランクシャフトが通過するタイミングにおいて、エンジン回転速度が共振回転速度域内に入らないようなクランキングトルクに変更する、
ことを特徴とするエンジン制御方法。
【請求項１４】
前記反力トルクがピークを迎えるクランクシャフト角度位置をクランクシャフトが通過するタイミングにおいて、エンジン回転速度の上昇率が所定のエンジン回転速度の上昇率を上回ると予測されるときは、前記反力トルクがピークを迎えるクランクシャフト角度位置をクランクシャフトが通過するタイミングにおいて、エンジン回転速度が共振回転速度域内に入ることが予測される場合でも、クランキングトルクの変更を行わない、
ことを特徴とする請求項１３に記載のエンジン制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、エンジンの始動を制御する装置及び方法並びにエンジン制御方法とエンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド車やアイドルストップ車では、エンジンを頻繁に停止／始動する。系(エンジンやその取付構造なども含む)の固有振動数は、アイドル回転以下に存在する。そのためエンジンを始動するごとに、系が共振しドライバに不快感を感じさせることがある。
【０００３】
そこで特許文献１では、エンジンの始動時に吸気弁の開閉タイミングを遅角することでエンジンの有効圧縮比を低下させ、モータによるエンジンのクランキングを容易なものとしている。このようにすることでエンジン回転が、共振現象を生じる領域をすばやく通過することとなり、共振を回避している(特許文献１参照)。
【特許文献１】特開２００１−１２３８５７号公報(段落[００５７]等)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、近時の要求性能の高まりに起因して、さらなる振動低減が求められている。
【０００５】
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、従来にも増して共振現象による振動を一層低減可能なエンジン始動制御装置及び始動制御方法並びにエンジン制御方法とエンジン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】
本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。
【０００７】
本発明は、エンジン(１１)のクランキングを開始する前に、クランキングによるエンジン回転速度の上昇プロフィールを予測するプロフィール予測手段(ステップＳ３)と、前記予測した速度上昇プロフィールに基づいて、エンジン回転速度の上昇中に上昇度合が低下する上昇度合低下域が、系の固有振動域と重なる可能性があるか否かを判定する判定手段(ステップＳ６)と、前記上昇度合低下域が、系の固有振動域と重なる可能性があるときには、その上昇度合低下域が系の固有振動域と重ならないエンジン回転上昇率となるようにクランキングトルクを調整して、エンジンをクランキングするクランキング手段と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、クランキングによるエンジン回転速度の上昇プロフィールを予測し、エンジン回転速度の上昇中に上昇度合が低下する上昇度合低下域が、系の固有振動域と重なる可能性があるか否かを判定する。可能性があるときは、上昇度合低下域が系の固有振動域と重ならないように、クランキングトルクを高めてクランキングを開始するようにした。このようにすることで、エンジン回転速度(周波数)が、系の固有振動域と重ならないようになるので、系が共振してドライバに不快感を感じさせることを防止できるのである
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下では図面等を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。
【００１０】
はじめに発明の理解を容易にするために、基本的な考え方について説明する。
【００１１】
エンジン始動時にクランキングすると、マクロ的には時間の経過につれてエンジン回転速度が上昇するが、詳細を見るとエンジンの回転速度は一定のペースで上昇するのではない。すなわち吸気弁及び排気弁が閉弁した状態では、シリンダ内の混合気による圧縮反力を受けてクランクシャフトの回転速度が低下し、その後、膨張力によってクランクシャフトの回転速度が上昇する。４気筒エンジンであれば180deg(クランクシャフトの１サイクル分(720deg)を気筒数ｎで割った値)ごとに、このような回転速度の変動が繰り返される。ミクロ的にはこのような回転速度の速遅を繰り返しながら、マクロ的には時間の経過につれてエンジン回転速度が上昇するのである。この点に関し図１を参照して説明する。
【００１２】
図１は、エンジン始動時の振動に関する特性図である。
【００１３】
図１(Ａ)はクランクシャフトの回転トルクの周期的な変動を示す。横軸はエンジンの回転速度を示し右側ほど大である。縦軸はクランクシャフトの回転トルクである。当図の回転トルクは、スタータの発生するトルクとエンジンの反力トルクの合計を示している。反力トルクの要因はシリンダ内の圧縮反力や摺動部のフリクションなどが挙げられる。縦軸中央付近の中心線が回転トルクゼロである。中心線の下側は回転トルクがマイナスである。すなわちクランクシャフトにはエンジン回転方向と逆方向に回転トルクがかかった状態であり、クランキングするにはこのマイナストルクに打ち勝つだけの大きなクランキングトルクが必要である。４気筒エンジンであれば180deg(クランクシャフトの１サイクル分(720deg)を気筒数ｎで割った値)ごとに、マイナスピーク値が現れる。中心線の上側は回転トルクがプラスである。すなわちクランクシャフトがスタータの発生するトルクやシリンダ内の混合気の膨張力によって回転しており回転トルクが発生している状態である。
【００１４】
図１(Ｂ)は系の振動特性を示す図である。アイドル回転以下に系(エンジンやその取付構造なども含む)の固有振動数がある。
【００１５】
本件発明者らの知見によると、圧縮反力が極大となるタイミングにおけるクランクシャフトの回転速度が系の共振域(共振回転速度域)に重なると、共振が生じてしまう。
【００１６】
図２は、エンジン始動時の圧縮反力のタイミング特性図であり、直列４気筒エンジンのデータである。
【００１７】
上述のように、エンジンの回転速度が上昇するにつれて周期的にエンジンの回転トルクが変動するのであるが、特にクランキング開始直後、この変動のタイミング及びそのときのクランクシャフトの回転速度はクランキングトルクの大きさによって変わる。
【００１８】
たとえば図２(Ａ)に示すように、クランキング前のクランクシャフトの回転位置がクランク角Ａであるときに、クランキングトルクＡ１でクランキングすると、圧縮反力が極大となるタイミングが系の共振域に重なってしまって共振が生じる。しかしながら、クランキングトルクをトルクＡ２に上げてクランキングすると、圧縮反力が極大となるタイミングが系の共振域に重ならず、共振を回避できるのである。
【００１９】
また図２(Ｂ)に示すように、クランキング前のクランクシャフトの回転位置をクランク角Ｂにしてクランキングしても、エンジンの回転トルクの変動タイミングが変わるのである。
【００２０】
図３は、クランキング時にクランクシャフトの回転速度が上昇する様子を示す図であり、図３(Ａ)はマクロ的に示し、図３(Ｂ)はミクロ的に示す。
【００２１】
上記内容を別の観点から説明する。エンジン始動時にクランキングすると、上述の通り、マクロ的には時間の経過につれてエンジン回転速度が上昇する。これが図３(Ａ)に示されている。
【００２２】
しかしながら、ミクロ的に見ると、エンジンの回転速度は一定のペースで上昇するのではない。すなわち吸気弁及び排気弁が閉弁した状態では、シリンダ内の混合気による圧縮反力を受けてクランクシャフトの回転速度の上昇度合が低下し、その後、膨張力によってクランクシャフトの回転速度が上昇する。ミクロ的にはこのような回転速度の速遅を繰り返しながらエンジン回転速度が上昇するのである。実線に示したように、圧縮反力を受けエンジン回転速度の上昇度合が低下しているときに、系の共振域に入ってしまうと、その共振域を抜けるまでの時間がかかり、この共振が車体等を介してドライバに伝達するとドライバは不快に感じる。
【００２３】
エンジン回転速度の上昇度合が低下するタイミングはクランクシャフトの初期位置を調整することで変更可能である。クランクシャフトの初期位置を遅角／進角しても、マクロ的なエンジン回転の上昇率は変わらないが、ミクロ的なタイミングが変わることとなる。すなわち図３(Ｂ)に破線で示すように、クランクシャフトの初期位置を遅角すれば、エンジン回転速度の上昇度合が低下するタイミングがクランキング開始後早めに訪れる。逆に図３(Ｂ)に一点鎖線で示すように、クランクシャフトの初期位置を進角すれば、エンジン回転速度の上昇度合が低下するタイミングがクランキング開始後遅れて訪れる。
【００２４】
このため、図２(Ａ)(Ｂ)に示されているように、クランキング前のクランクシャフトの回転位置(クランク角)を変更すると、エンジンの回転トルクの変動タイミングが変わるのである。
【００２５】
図４は、クランキング時にクランクシャフトの回転速度が上昇する様子を示す図であり、図４(Ａ)はエンジン回転の上昇率が大きい場合を示し、図４(Ｂ)はエンジン回転の上昇率が小さい場合を示す。
【００２６】
図４(Ａ)に示すように、エンジン回転の上昇率が大きい場合は、エンジン回転速度の上昇中に上昇度合が低下する上昇度合低下域(エンジン回転速度の上昇度合が低下するエンジン回転速度の範囲)が共振域に重なっても共振域から抜けるまでにかかる時間が短い。一方、図４(Ｂ)に示すように、エンジン回転の上昇率が小さい場合は、エンジン回転速度の上昇中に上昇度合が低下する上昇度合低下域が共振域に重なると共振域から抜けるまでにかかる時間が長い。
【００２７】
またエンジン回転の上昇率が大きい状態とは、たとえばモータのクランキングトルクが大きかったり、エンジンフリクションが小さかったりする場合である。反対に、エンジン回転の上昇率が小さい状態とは、たとえばモータのクランキングトルクが小さかったり、エンジンフリクションが大きかったりする場合である。このようにエンジン回転の上昇率が変動すると、エンジン回転速度の上昇中に上昇度合が低下するタイミングも変わることとなる。
【００２８】
このため、図２(Ａ)に示されているように、クランキングトルクを大きくすると、圧縮反力が極大となるタイミングがエンジン高速側にズレるのである。
【００２９】
なお共振の度合は、共振域を通過する時間により影響を受けるだけではなく、共振域を通過中の反力トルクの大きさによっても影響を受ける。すなわち、加振力(反力トルク)の力積(大きさ×時間)によって影響を受ける。したがって、クランキングトルクは、シリンダ内の圧縮反力や摺動部のフリクションなどに基づいて変えることもできる。
【００３０】
このような知見に基づき、本件発明者らは、クランキングによるエンジン回転速度の上昇プロフィールを予測し、エンジン回転速度の上昇中に上昇度合が低下する上昇度合低下域が、系の固有振動域と重なる可能性があるときには、その上昇度合低下域が系の固有振動域と重ならないように、クランキングトルクを増加してクランキングを開始するようにしたのである。
【００３１】
以上のような知見に基づき、本発明が完成するに至った。以下ではこのような知見を現実するための具体的な構成に沿って本発明を説明する。
【００３２】
図５は、本発明によるエンジン始動制御装置を適用可能なハイブリッド車のシステム構成の一例を示す図である。
【００３３】
ハイブリッド車１は、エンジン１１と、モータジェネレータ１２と、トランスミッション１３と、を含む。
【００３４】
エンジン１１は、エンジンコントロールモジュール(ＥＣＭ)２１によって制御される。エンジン１１とモータジェネレータ１２とは第１クラッチ１４ａを介して連結される。モータジェネレータ１２は、モータコントローラ(ＭＣ)２２によって制御される。モータジェネレータ１２は、エンジン１１の始動時にエンジン１１をクランキングする。モータジェネレータ１２は、第２クラッチ１４ｂを介してトランスミッション１３を連結しており、必要に応じて駆動力を出力する。モータジェネレータ１２は、インバータ３１を介して蓄電装置３２に電気的に接続される。モータジェネレータ１２が回転駆動するときは、蓄電装置３２から電力を受ける。モータジェネレータ１２がエネルギを回生するときは、蓄電装置３２へ電力を供給する。トランスミッション１３は駆動軸に連結される。
【００３５】
蓄電装置３２の充電状態(State of Charge；ＳＯＣ)は、常時ハイブリッドコントロールモジュール(ＨＣＭ)２３によって監視されており、このＳＯＣ信号や要求出力などに基づいて、第１クラッチ１４ａ，第２クラッチ１４ｂ，エンジンコントロールモジュール(ＥＣＭ)２１，モータコントローラ(ＭＣ)２２，インバータ３１が、ハイブリッドコントロールモジュール(ＨＣＭ)２３によって統合的に制御される。
【００３６】
エンジン１１は可変動弁機構によって動弁(吸気弁)のリフト量及び開閉時期を変更可能である。次に図面を参照して、この可変動弁機構について説明する。
【００３７】
図６は、可変動弁機構を示す斜視図である。
【００３８】
可変動弁機構２００は、カムシャフト２１０と、リンクアーム２２０と、バルブリフト制御シャフト２３０と、ロッカアーム２４０と、リンク部材２５０と、揺動カム２６０とを備え、揺動カム２６０の揺動によってカムフォロア６３を押圧し動弁(本発明では特に吸気弁)６１を開閉する。
【００３９】
カムシャフト２１０は、エンジン前後方向に沿ってシリンダヘッド上部に回転自在に支持される。カムシャフト２１０の一端は、カムスプロケット２７０に挿入される。カムスプロケット２７０は、エンジンのクランク軸からトルクが伝達されて回転する。カムシャフト２１０は、カムスプロケット２７０とともに回転する。カムシャフト２１０は、油圧によってカムスプロケット２７０に対して相対回転し、カムスプロケット２７０に対する位相を変更できる。このような構造によって、クランク軸に対するカムシャフト２１０の回転位相を変更できる。カムシャフト２１０にはカム２１１が固定される。カム２１１はカムシャフト２１０と一体回転する。またカムシャフト２１０にはパイプで連結された一対の揺動カム２６０が挿通される。揺動カム２６０はカムシャフト２１０を回転中心として揺動し、カムフォロア６３をストロークさせる。
【００４０】
リンクアーム２２０はカム２１１を挿通して支持される。
【００４１】
バルブリフト制御シャフト２３０は、カムシャフト２１０と平行に配置される。バルブリフト制御シャフト２３０にはカム２３１が一体形成される。バルブリフト制御シャフト２３０はアクチュエータ２８０によって所定回転角度範囲内で回転するように制御される。
【００４２】
ロッカアーム２４０はカム２３１を挿通して支持され、リンクアーム２２０に連結される。
【００４３】
リンク部材２５０は、ロッカアーム２４０に連結される。
【００４４】
揺動カム２６０は、カムシャフト２１０を挿通し、カムシャフト２１０を中心として揺動自在である。揺動カム２６０は、リンク部材２５０に連結される。揺動カム２６０は上下動して、カムフォロア６３を押し下げ、動弁６１を開閉する。
【００４５】
続いて図７を参照して可変動弁機構２００の動作を説明する。
【００４６】
図７(Ａ−１)(Ａ−２)はカムフォロア６３のストローク量を最大にして動弁６１のリフト量を最大にするときの様子を示す図である。図７(Ａ−１)はカムノーズ２６０ｂが最高位置にあって揺動カム２６０の揺動方向が反転するときの様子を示す。このときカムフォロア６３は上端位置にあり動弁６１は閉弁状態である。図７(Ａ−２)はカムノーズ２６０ｂが最低位置にあって揺動カム２６０の揺動方向が反転するときの様子を示す。このときカムフォロア６３は下端位置にあり動弁６１は最大リフト状態である。
【００４７】
図７(Ｂ−１)(Ｂ−２)はカムフォロア６３のストローク量を最小にするときの様子を示す図である。図７(Ｂ−１)はカムノーズ２６０ｂが最高位置にあって揺動カム２６０の揺動方向が反転するときの様子を示す。図７(Ｂ−２)はカムノーズ２６０ｂが最低位置にあって揺動カム２６０の揺動方向が反転するときの様子を示す。本実施形態ではカムフォロア６３のストローク量がゼロであり動弁６１のリフト量もゼロである。そのため、図７(Ｂ−１)(Ｂ−２)では揺動カム２６０の作動にかかわらず、動弁６１は常に閉弁状態である。
【００４８】
カムフォロア６３のストローク量を大きくして動弁６１のリフト量を大きくするには、図７(Ａ−１)(Ａ−２)に示すように、バルブリフト制御シャフト２３０を回転してカム２３１の位置を下げ、軸心Ｐ１を軸心Ｐ２の下方にセットする。これによりロッカアーム２４０は、全体が下方に移動する。
【００４９】
この状態でカムシャフト２１０を回転駆動すると、その駆動力が、リンクアーム２２０→ロッカアーム２４０→リンク部材２５０→揺動カム２６０と伝達する。
【００５０】
図７(Ａ−１)のようにカム２１１がカムシャフト２１０の左側にあるときは揺動カム２６０の基円部２６０ａがカムフォロア６３に当接しており、このときカムフォロア６３は上端位置にあり動弁６１は最大リフト状態である。
【００５１】
図７(Ａ−２)のように、カム２１１がカムシャフト２１０の右側にあるときは揺動カム２６０のカムノーズ２６０ｂがカムフォロア６３に当接しており、このときカムフォロア６３は下端位置にあり動弁６１は閉弁状態である。
【００５２】
カムフォロア６３のストローク量を小さくして動弁６１のリフト量を小さくするには、図７(Ｂ−１)(Ｂ−２)に示すように、バルブリフト制御シャフト２３０を回転してカム２３１の位置を上げ、軸心Ｐ１を軸心Ｐ２の右斜上方にセットする。これによりロッカアーム２４０は、全体が上方に移動する。
【００５３】
この状態でカムシャフト２１０を回転駆動すると、その駆動力が、リンクアーム２２０→ロッカアーム２４０→リンク部材２５０→揺動カム２６０と伝達する。
【００５４】
図７(Ｂ−１)のように、カム２１１がカムシャフト２１０の左側にあるときは揺動カム２６０の基円部２６０ａがカムフォロア６３に当接する。
【００５５】
図７(Ｂ−２)のように、カム２１１がカムシャフト２１０の右側にあるときであっても揺動カム２６０の基円部２６０ａがカムフォロア６３に当接する。
【００５６】
このように、バルブリフト制御シャフト２３０を回転してカム２３１の位置を上げ、軸心Ｐ１を軸心Ｐ２の右斜上方にセットした場合には、カムシャフト２１０が回転して揺動カムが揺動しても、カムフォロア６３はストロークせず、動弁６１は閉弁したままである。
【００５７】
図８は、可変動弁機構２００による動弁のリフト量及び開閉時期を示す図である。実線はバルブリフト制御シャフト２３０を回転したときの動弁６１のリフト量及び開閉時期を示す図である。破線はカムシャフト２１０のカムスプロケット２７０に対する位相を変更したときの動弁６１の開閉時期を示す図である。
【００５８】
上述した可変動弁機構２００の構造によれば、動弁６１のリフト量及び作動角を連続的に変更することができる。このようにバルブリフト制御シャフト２３０の角度及びカムシャフト２１０のカムスプロケット２７０に対する位相を変更することで、動弁６１のリフト量及び作動角を連続的に自在に変更することができる。
【００５９】
図９は、システムブロック図である。
【００６０】
ハイブリッドコントロールモジュール(ＨＣＭ)２３は、キースイッチ信号HEVSW，ブレーキ信号BRSW，エンジン回転速度信号NE，クランク角度信号CA，アクセル開度信号APS，車速信号VSP，蓄電装置充電状態信号SOC，大気圧信号PA，吸入空気温度信号TA，エンジン冷却水温信号TW，潤滑油温度信号TOを入力し、演算処理する。
【００６１】
またハイブリッドコントロールモジュール(ＨＣＭ)２３は、エンジンコントロールモジュール(ＥＣＭ)２１に、エンジン目標トルク信号，始動許可信号，可変動弁目標作動角信号を出力し、エンジンコントロールモジュール(ＥＣＭ)２１を統合制御する。エンジンコントロールモジュール(ＥＣＭ)２１は、さらに吸気バルブタイミング変更手段の動弁作動角信号を入力する。エンジンコントロールモジュール(ＥＣＭ)２１は、これらの信号に基づいて燃料噴射、燃料ポンプ及び可変動弁を制御する。
【００６２】
さらにハイブリッドコントロールモジュール(ＨＣＭ)２３は、モータコントローラ(ＭＣ)２２に、制御切替信号(トルク制御／回転数制御の切替)，モータ目標トルク信号，目標回転速度信号を出力し、モータコントローラ(ＭＣ)２２を統合制御する。
【００６３】
さらにまたハイブリッドコントロールモジュール(ＨＣＭ)２３は、クラッチ制御信号を出力し第１クラッチ１４ａ及び第２クラッチ１４ｂを制御する。
【００６４】
以下ではコントローラの具体的な制御ロジックについてフローチャートに沿って説明する。
【００６５】
図１０は、本発明によるエンジン始動制御装置の動作を説明するフローチャートである。コントローラはエンジン始動前に図１０の処理を実行する。
【００６６】
ステップＳ１において、コントローラは、目標クランキングトルク及び充電状態ＳＯＣを、たとえば図１１に示すようなマップに適用してクランキングトルク予測値を算出する。なお目標クランキングトルクは、冷却水温などのエンジン１１の状態やモータジェネレータ１２の仕様などによって設定される。またたとえばエンジン１１とモータジェネレータ１２とを係合する第１クラッチ１４ａのクラッチ圧(クラッチ係合状態)や、変速比に基づいてクランキングトルク予測値を算出してもよい。
【００６７】
ステップＳ２において、コントローラは、冷却水温、潤滑油温、大気圧、有効圧縮比及び総走行距離の少なくともいずれかひとつに基づいてエンジンフリクション予測値を算出する。具体的には図１２のようなマップに基づいて算出する。
【００６８】
ステップＳ３において、コントローラは、クランキングトルク予測値及びエンジンフリクション予測値を、たとえば図１３に示すようなマップに適用して、クランキングによるエンジン回転速度の回転上昇率予測値dNESt(上昇プロフィール)を算出する。フリクション予測値、すなわち反力トルクの大きさに基づいて異なる回転上昇率が予測される。
【００６９】
ステップＳ４において、コントローラは、回転上昇率予測値dNEStが基準値dNEStmaxよりも大きいか否かを判定する。この基準値dNEStmaxは、圧縮反力が極大となるタイミングがエンジン高速側にズレており、エンジン回転速度の上昇中に上昇度合が低下する上昇度合低下域が共振域に重ならないことを判定するための基準値である。そこで回転上昇率予測値dNEStが大きいときには、クランキングトルクを調整する必要がないので、一旦処理を抜ける。回転上昇率予測値dNEStが小さいときにはステップＳ５へ処理を移行する。このことによって、反力トルクの大きさに基づき異ならせた回転上昇率に応じ、クランキングトルクが変更される。
【００７０】
ステップＳ５において、コントローラは、クランキング前のクランクシャフトの回転位置(クランク角)及びステップＳ１で算出したクランキングトルク予測値を、たとえば図１４に示すようなマップに適用して、圧縮反力発生回転速度N_compを求める。すなわちクランキング前のクランクシャフトの回転位置がクランク角度Ａであれば図１４(Ａ)を参照し、そして算出したクランキングトルク予測値がＡ１であれば圧縮反力発生回転速度N_comp_A1を求める。
【００７１】
ステップＳ６において、コントローラは、ステップＳ５で求めた圧縮反力発生回転速度N_compが所定範囲内であるか否かを判定する。ここで所定範囲とは、圧縮反力が極大となる回転速度N_compによって共振が生じうる可能性の有無を判定するための範囲である。範囲外であるときは、クランキングトルクを調整する必要がないので、一旦処理を抜ける。範囲内であるときは、ステップＳ７へ処理を移行する。
【００７２】
ステップＳ７において、コントローラは、クランキング前のクランクシャフトの回転位置(クランク角)を、たとえば図１５に示すようなマップに適用して、目標回転上昇率T_dNEStを求める。
【００７３】
ステップＳ８において、コントローラは、目標回転上昇率T_dNEStに基づいて修正クランキングトルクT_TStを求める。圧縮反力発生回転速度N_compが所定範囲内であるときには、図１５のアミ領域に回転上昇率が存在しているので、目標回転上昇率T_dNEStまで引き上げるための修正クランキングトルクT_TStを求めるのである。
【００７４】
ステップＳ９において、コントローラは、求めた修正クランキングトルクT_TStが基準最大トルクT_TStmaxよりも小さいか否かを判定する。基準最大トルクT_TStmaxは、修正クランキングトルクT_TStが実現可能であるか否かを判定するための基準値である。小さければ修正クランキングトルクT_TStをそのまま出力するために処理を抜ける。大きければステップＳ１０へ処理を移行する。
【００７５】
ステップＳ１０において、コントローラは、修正クランキングトルクT_TStを基準最大トルクT_TStmaxで制限する。
【００７６】
そしてこのようにして設定したクランキングトルクが得られるように、たとえばモータジェネレータ１２のモータトルクを制御する。なお設定したクランキングトルクを得るには、たとえばエンジン１１とモータジェネレータ１２とを係合する第１クラッチ１４ａのクラッチ圧(クラッチ係合状態)を調整したり、変速比を制御してもよい。
【００７７】
本実施形態によれば、クランキングによるエンジン回転速度の上昇プロフィールを予測し、エンジン回転速度の上昇中に上昇度合が低下する上昇度合低下域(圧縮反力発生回転速度N_comp)が、系の固有振動域と重なる可能性があるか否かを判定する。可能性があるときは、上昇度合低下域(圧縮反力発生回転速度N_comp)が系の固有振動域と重ならないように、クランキングトルクを上げるようにした。このようにすることで、圧縮反力が極大となる回転速度N_compが共振域からズレるようになるので、系が共振してドライバに不快感を感じさせることを防止できるのである。
【００７８】
またこれとともに、可変動弁機構によって吸気弁の開閉タイミングを変更してエンジンの有効圧縮比を低下すれば、さらに圧縮反力が極大となる回転速度N_compが共振域からズレることとなり、系の共振がほとんど生じなくなるのである。
【００７９】
なおこのようにクランキングトルクを上げるのは、圧縮反力が極大となる回転速度N_compが共振域に重なると予想される場合のみとすれば、無用な電力消費を防止できる。
【００８０】
さらにクランキングトルク目標値及びバッテリの充電状態に基づいてクランキングトルクを予想したり、冷却水温、潤滑油温、大気圧、有効圧縮比及び総走行距離の少なくともいずれかひとつに基づいてエンジンフリクションを予想するので、高精度の制御が可能である。
【００８１】
以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の技術的範囲に含まれることが明白である。
【００８２】
たとえば、上記では、本発明によるエンジン始動制御装置を適用可能な車両として１モータタイプのハイブリッド車を例示したが、２モータタイプのハイブリッド車(モータ数にとらわれない)や、エンジン車であっても、当然に適用可能である。
【００８３】
また上記説明においては、直列４気筒エンジンの場合を例示して説明したが、他のエンジンのときは数値を適宜変更すればよい。
【００８４】
さらにバッテリの放電可能量が小さい場合に、無理にモータ出力を上げてクランキングトルクを上げては、走行に支障をきたすおそれがある。そこでこのようなときにはクランキングトルクの上昇制御をしないことが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】エンジン始動時の振動に関する特性図である。
【図２】エンジン始動時の圧縮反力のタイミング特性図であり、直列４気筒エンジンのデータである。
【図３】クランキング時にクランクシャフトの回転速度が上昇する様子を示す図である。
【図４】クランキング時にクランクシャフトの回転速度が上昇する様子を示す図である。
【図５】本発明によるエンジン始動制御装置を適用可能なハイブリッド車のシステム構成の一例を示す図である。
【図６】可変動弁機構を示す斜視図である。
【図７】可変動弁機構の動作の説明図である。
【図８】可変動弁機構による動弁のリフト量及び開閉時期を示す図である。
【図９】システムブロック図である。
【図１０】本発明によるエンジン始動制御装置の動作を説明するフローチャートである。
【図１１】クランキングトルク予測値の算出マップの一例を示す図である。
【図１２】エンジンフリクション予測値の算出マップの一例を示す図である。
【図１３】クランキングによるエンジン回転速度の回転上昇率予測値の算出マップの一例を示す図である。
【図１４】圧縮反力発生回転速度の算出マップの一例を示す図である。
【図１５】目標回転上昇率の算出マップの一例を示す図である。
【符号の説明】
【００８６】
１  ハイブリッド車
１１  エンジン
１２  モータジェネレータ
１３  トランスミッション
２００  可変動弁機構
ステップＳ３  プロフィール予測手段／プロフィール予測工程
ステップＳ６  判定手段／判定工程
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１】
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【図２】
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