JP2013119339A - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】走行用駆動力を発生する駆動源としてエンジン１とモータＭＧ１とを用いるとともに、エンジン１をモータＭＧ１でクランキングして始動させる構成のハイブリッド車両の制御装置１００，２００において、前記クランキングを所定時間以上行ってもエンジン１が自立回転しない場合にエンジンを始動させやすい状態に改善する。
【解決手段】エンジン１を始動させるためのモータＭＧ１によるクランキングを所定時間以上継続してもエンジン１が自立回転していないと判定した場合に吸入空気量を嵩上げさせるようにする。この吸入空気量の嵩上げ後、エンジン１が自立回転したと判定した場合に、モータＭＧ１によるクランキングを停止させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、走行用駆動力を発生する駆動源としてエンジンとモータとを用いるとともに、前記エンジンを前記モータでクランキングして始動させる構成のハイブリッド車両の制御装置に関する。

走行用駆動力を発生する駆動源としてエンジンとモータとを用いる構成のハイブリッド車両では、前記エンジンを始動させる場合、例えば前記モータで前記エンジンをクランキングするが、このエンジンがなかなか自立回転する状態にならないことがある。

その原因のひとつとしては、吸入空気量の経時的な変化が挙げられる。例えばエンジン運転時間の経過に伴い、スロットルバルブや吸気路壁面に燃料などが付着、堆積してデポジットとなることがある。このデポジットが原因となって、アイドリング回転数を保つときのスロットルバルブの実開度（スロットルバルブと吸気路壁面との間の隙間）が目標開度よりも小さくなることが起こり得る。そのような場合には、アイドリング回転数を保つときのスロットルバルブ開度が不足し、吸入空気量が規定値より低下する結果になる。

例えば特許文献１には、ハイブリッド車両において、エンジンの吸気管の圧力が小さいほどエンジンの再始動時の吸入空気量を増大させるということが記載されている。

特開２００２−３３９７８１号公報（請求項１、段落０００５、０００６、００２１、００２５参照）

上記特許文献１に係る従来例は、エンジンの始動時に、エンジン始動用のスタータモータでクランキングしていて、走行用駆動力を発生する駆動源としてのモータでエンジンをクランキングするような構成になっていない。

また、上記特許文献１に係る従来例では、エンジンを再始動するときの吸気管圧力が小さいという条件が成立しているときに吸入空気量を増大するというようなフィードフォワード制御を行っていて、エンジンを始動させるべくクランキングし続けてもエンジンが自立回転しないような不具合が発生したときに吸入空気量を調整するというようなフィードバック制御をしていないし、そのようにしてもよいとする示唆もない。

そのため、上記特許文献１に係る従来例では、前記したデポジットによる吸入空気量が不足するような状況になったときにエンジンを始動しにくくなることが起こり得る、と考えられる。

このような事情に鑑み、本発明は、走行用駆動力を発生する駆動源としてエンジンとモータとを用いるとともに、前記エンジンを前記モータでクランキングして始動させる構成のハイブリッド車両の制御装置において、前記クランキングしてもエンジンが自立回転しない場合にエンジンを始動させやすい状態に改善することを目的としている。

本発明は、走行用駆動力を発生する駆動源としてエンジンとモータとを用いるとともに、前記エンジンを前記モータでクランキングして始動させる構成のハイブリッド車両の制御装置において、前記エンジンを始動させるための前記モータによるクランキングを所定時間以上継続しても前記エンジンが自立回転していないと判定した場合に吸入空気量を嵩上げさせるようにし、この吸入空気量の嵩上げ後、前記エンジンが自立回転したと判定した場合に、前記モータによるクランキングを停止させる、ことを特徴としている。

この構成では、モータでクランキングしてもエンジンが自立回転（始動）しない場合に、吸入空気量を嵩上げするようにしている。なお、特許文献１に示す従来例には、本発明のようにエンジンが自立回転しているか否かを調べるということや、自立回転していない場合に吸入空気量を嵩上げさせるということについての記載はない。

このような本発明の構成では、例えばスロットルバルブと吸気路壁面とにデポジットが堆積して、エンジンをアイドリング回転数に保つためのスロットルバルブの開度（アイドリング時のスロットル開度）における吸入空気量が低下することが原因で、エンジンが自立回転（始動）しにくくなったときに、吸入空気量を嵩上げさせることによりエンジンを自立回転させやすい状態に改善することが可能になる。

この対処により、エンジンが自立回転（始動）すると、エンジンのクランキングを停止するようにしているから、モータを必要以上に駆動せずに済むなど、無駄な電力消費を抑制することが可能になる。

好ましくは、前記ハイブリッド車両の制御装置において、前記エンジンの吸気路には、アクチュエータにより作動されるスロットルバルブが設けられており、前記制御装置は、前記クランキング要求に応答して前記モータにより前記エンジンをクランキングさせる始動手段と、前記クランキング後にエンジン回転数が自立回転判定用の閾値未満であると判定しかつ前記クランキングの開始からの経過時間が所定の閾値以上であると判定した場合に、前記吸入空気量を嵩上げするように前記スロットルバルブの開度を制御する嵩上げ手段と、前記嵩上げ後に、エンジン回転数が前記自立回転判定用の閾値以上かつ前記クランキングの開始からの経過時間が所定の閾値以上であると判定した場合に、前記クランキングを停止させる停止手段とを含む、構成とすることができる。

ここでは、本発明に係る制御装置の機能実現手段を細かく特定している。これにより、本発明に係る制御装置の制御ロジックが明らかになる。

好ましくは、前記制御装置は、前記エンジンをアイドリング回転数に保つためのスロットルバルブの開度（アイドリング時のスロットル開度）における吸入空気量の経時的な変化を考慮して予め作成されたマップ（前記吸入空気量に対する当該吸入空気量の嵩上げ量を示すデータ）が格納される情報記憶手段と、前記アイドリング時のスロットル開度における吸入空気量を定期的に学習する学習手段と、この学習手段による学習値を前記情報記憶手段の前記マップに照合することにより現状に適した吸入空気量の嵩上げ量を抽出する抽出手段とをさらに含み、前記嵩上げ手段は、前記抽出手段で抽出した吸入空気量の嵩上げ量に基づいて前記スロットルバルブの開度を制御する、構成とすることができる。

好ましくは、前記制御装置は、前記吸入空気量を嵩上げした後、エンジンが自立回転していないと判定した場合に前記クランキングを停止するとともに、、エンジンが始動しないという異常が発生していることを報知する報知手段をさらに含む、構成とすることができる。

この構成では、吸入空気量を嵩上げしてもエンジンが始動しない場合に、クランキングを停止するから、無駄な電力消費を抑制することが可能になるとともに、エンジンが始動しないという異常が発生していることを運転者に報知することが可能になるから、早期点検、整備を運転者に行わせるように注意することが可能になる。

本発明は、走行用駆動力を発生する駆動源としてエンジンとモータとを用いるとともに、前記エンジンを前記モータでクランキングして始動させる構成のハイブリッド車両の制御装置において、前記クランキングを所定時間以上行ってもエンジンが自立回転しない場合にエンジンを始動させやすい状態に改善するようにしている。

この対処により、エンジンが自立回転すると、エンジンのクランキングを停止するようにしているから、モータを必要以上に駆動せずに済むなど、無駄な電力消費を抑制することが可能になる。

本発明の適用対象となるハイブリッド車両の一実施形態の概略構成を示す図である。 図１のエンジンの一実施形態の概略構成を示す図である。 図１のパワーマネジメントコントロールコンピュータによる動作を説明するためのフローチャートである。 図１のエンジン始動制御に関するタイミングチャートである。 図１のパワーマネジメントコントロールコンピュータによるエンジン始動時の吸入空気量の嵩上げ処理に関する説明に用いるマップを示す表である。

以下、本発明を実施するための最良の実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する。

図１から図５に、本発明の一実施形態を示している。この実施形態では、前輪駆動車、つまりフロントエンジン・フロントドライブ（ＦＦ）形式のハイブリッド車両を例示している。本発明の適用対象となるハイブリッド車両は、前輪駆動車に限らず、他の駆動方式の車両例えば後輪駆動車、四輪駆動車などとすることも可能である。

−ハイブリッドシステムの概要−
この実施形態でのハイブリッド車両は、エンジン１、モータジェネレータＭＧ１、モータジェネレータＭＧ２、リダクション機構４、動力分割機構５、インバータ６、ＨＶバッテリ７などを備えている。

これらの基本構成は公知の構成と同じとされるので、本発明と直接的に関与していない部分については簡単に説明する。

エンジン１は、エンジンコントロールコンピュータ１００によって制御される。このエンジンコントロールコンピュータ１００は、アクセル開度に基づいて、スロットル開度（吸入空気量）、燃料噴射量、点火時期などを制御することにより、エンジン１の動作を制御する。

モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、三相交流によってロータが回転することにより動力を発生する交流同期電動機であって、電動機として機能する他、発電機としても機能する。

モータジェネレータＭＧ１およびモータジェネレータＭＧ２は、パワーマネジメントコントロールコンピュータ２００によって制御される。このパワーマネジメントコントロールコンピュータ２００は、ＭＧ−ＥＣＵ８を経てインバータ６を制御することによりモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を回生動作または力行（アシスト）動作させる。回生電力はＨＶバッテリ７にインバータ６を介して充電される。

なお、動力分割機構５に連結されるモータジェネレータＭＧ１は、概ね発電機として動作することが多いため、単に「ジェネレータ」と言うことがある。モータジェネレータＭＧ１は、エンジン１の始動時にクランキングを行うスタータモータとしても利用される。また、リダクション機構４に連結されるモータジェネレータＭＧ２は、主として電動機として動作するため、単に「モータ」と言うこともある。

リダクション機構４は、例えば公知の遊星歯車機構で構成されており、エンジン１やモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２で発生した動力をデファレンシャル９および車軸を介して駆動輪（この実施形態では前輪）１０に前進駆動力や後進駆動力として伝達したり、駆動輪１０の回転力をエンジン１やモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２に伝達したりする。

動力分割機構５は、例えば公知の遊星歯車機構で構成されており、エンジン１で発生する動力をモータジェネレータＭＧ２の回転軸（駆動輪１０に連結）とモータジェネレータＭＧ１の回転軸とに分配する。参考までに、動力分割機構５の各構成要素のうち、リングギヤがモータジェネレータＭＧ２の回転軸に結合され、サンギヤがモータジェネレータＭＧ１の回転軸に結合され、キャリアがエンジン１の出力軸に結合される。この動力分割機構５は、モータジェネレータＭＧ２の回転数を制御することにより、無段変速機としても機能する。

インバータ６は、ＨＶバッテリ７の直流電流とモータジェネレータＭＧ１やモータジェネレータＭＧ２の３相交流電流との変換を行う電力交換装置である。ＨＶバッテリ７は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を駆動するための電力を蓄電する。インバータ６は、パワーマネジメントコントロールコンピュータ２００によって駆動制御される。

そして、このハイブリッドシステムでは、要求トルク、目標エンジン出力、目標モータトルクなどに基づいて、エンジン１およびモータジェネレータＭＧ２のいずれか一方もしくは双方を動力源として駆動輪１０を駆動する制御を行う。例えば、発進時や低速走行時のようにエンジン効率が低くなる領域では、エンジン１を停止させてモータジェネレータＭＧ２のみの動力で駆動輪１０を駆動する。また、通常走行時には、エンジン１を作動させてそのエンジン１の動力で駆動輪１０を駆動する。さらに、全開加速等の高負荷時には、エンジン１の動力に加えて、ＨＶバッテリ７からモータジェネレータＭＧ２に電力を供給してモータジェネレータＭＧ２による動力を補助動力として追加する。

−エンジンの概要−
図２を参照して、エンジン１の概略構成を説明する。図２にはエンジン１の１気筒のみを示している。この実施形態で例示するエンジン１は、吸入、圧縮、爆発（膨張）、排気の各行程を繰り返す４サイクルエンジンであり、直列４気筒型エンジンとされていて、点火順序が例えば１番気筒（＃１）→３番気筒（＃３）→４番気筒（＃４）→２番気筒（＃２）とされている。このエンジン１は例えばガソリンエンジンとされるが、その他に、ディーゼルエンジン等とすることが可能である。

エンジン１の燃焼室１ａには、吸気通路１１と排気通路１２が接続されている。吸気通路１１の上流部分には、エンジン１の吸入空気量を調整するための電子制御式のスロットルバルブ１３が設けられている。

このスロットルバルブ１３は、スロットルモータ１４によって駆動される。スロットルバルブ１３の開度は、スロットルポジションセンサ３４によって検出される。また、吸気通路１１には、スロットルバルブ１３の下流側に吸気通路１１内の圧力（吸気圧）を検出するバキュームセンサ３２が配置されている。エンジン１の排気通路１２には、例えば三元触媒などの触媒コンバータ１５が配置されている。

エンジン１の燃焼室１ａには、点火プラグ１６が各気筒＃１〜＃４ごとに設けられている。点火プラグ１６の点火タイミングは、イグナイタ１７によって調整される。そして、エンジン１には、インジェクタ（燃料噴射弁）１８が各気筒＃１〜＃４ごとに設けられている。このインジェクタ１８は各燃焼室１ａ内に燃料を直接噴射するように設置されている。

各気筒＃１〜＃４のインジェクタ１８には、高圧燃料が供給され、その各インジェクタ１８から燃料を燃焼室１ａ内に直接噴射することにより、燃焼室１ａ内で空気と燃料とが混合された混合気が形成され、その混合気が点火プラグ１６で点火されることで燃焼室１ａ内で燃焼される。この燃焼室１ａ内での混合気の燃焼によりピストン１９が往復運動してクランクシャフト２０が回転する。

エンジン１を始動するには、クランクシャフト２０をモータジェネレータＭＧ１により回転駆動する（クランキング）。エンジン１の燃焼室１ａで混合気が燃焼されるとピストン１９が往復運動され、このピストン１９の往復運動がコネクティングロッド２１によってクランクシャフト２０の回転へと変換される。

エンジン１のクランクシャフト２０には、シグナルロータ３６が取り付けられている。このシグナルロータ３６の外周面には、複数の歯（突起）３６ａが等角度〔例えば１０°ＣＡ（クランク角）〕ごとに設けられているが、この外周所定領域には歯２つ分（任意数）を無くした欠歯部３６ｂが設けられている。この欠歯部３６ｂはエンジン１の各気筒＃１〜＃４の上死点（ＴＤＣ）を検出するための目印とされる。

シグナルロータ３６の円周所定位置には、図２のシグナルロータ３６を時計文字盤としてみたときに３時の位置に、クランクポジションセンサ３５が近接配置されている。このクランクポジションセンサ３５は、例えば電磁ピックアップ型のセンサであって、クランクシャフト２０が回転する際にシグナルロータ３６の歯３６ａに対応するパルス状の信号（クランク角信号）を出力する。これらシグナルロータ３６とクランクポジションセンサ３５とでデジタルエンコーダからなるクランク角検出手段が構成されている。

この例では、クランクシャフト２０が１０°ＣＡ回転する毎に１つのパルス信号を発生する。また、この例では、１番気筒＃１および４番気筒＃４の上死点前（ＢＴＤＣ）の所定クランク角でクランクポジションセンサ３５が欠歯信号を出力するように設定されている。このクランクポジションセンサ３５の出力信号に基づいてエンジンコントロールコンピュータ１００はクランクシャフト２０の回転角、回転速度、回転数などを算出する。

吸気通路１１の吸気ポートには、吸気バルブ２２が設けられており、この吸気バルブ２２を吸気カムシャフト２４により開閉駆動することにより、吸気通路１１と燃焼室１ａとが連通または遮断される。また、排気通路１２の排気ポートには、排気バルブ２３が設けられており、この排気バルブ２３を排気カムシャフト２５により開閉駆動することにより、排気通路１２と燃焼室１ａとが連通または遮断される。

吸気カムシャフト２４および排気カムシャフト２５は、クランクシャフト２０の回転動力を図示していないチェーンやベルトなどから伝達されることによって回転駆動される。吸気カムシャフト２４および排気カムシャフト２５は、クランクシャフト２０が２回転すると１回転する。

吸気カムシャフト２４の円周所定位置には、カムポジションセンサ３７が設けられている。このカムポジションセンサ３７は、１番気筒＃１のピストン１９が圧縮行程の上死点（ＴＤＣ）に達したときにパルス状の信号を発生する。

このカムポジションセンサ３７は、例えば電磁ピックアップであって、吸気カムシャフト２４に一体的に設けられたタイミングロータ３８の外周面の１個の歯（突起）３８ａに対向するように配置されており、吸気カムシャフト２４の回転に伴い歯３８ａの接近、通過を検出することでパルス状の信号（電圧パルス）を出力する。これらタイミングロータ３８とカムポジションセンサ３７とでデジタルエンコーダからなるカム角検出手段が構成されている。

つまり、クランクシャフト２０が７２０°回転して吸気カムシャフト２４が３６０°回転するごとにカムポジションセンサ３７が１つの電圧パルス（気筒判別信号）を発生する。この例では、１番気筒＃１が圧縮上死点に位置し、４番気筒＃４が排気上死点に位置するときにカムポジションセンサ３７が電圧パルスを出力するように設定されている。

−制御装置の概要−
エンジンコントロールコンピュータ１００およびパワーマネジメントコントロールコンピュータ２００は、内部構成を詳細に図示していないが、いずれも、ＣＰＵ（中央処理装置）、ＲＯＭ（プログラムメモリ）、ＲＡＭ（データメモリ）、ならびにバックアップＲＡＭ（不揮発性メモリ）などを備える公知の構成とされる。

ＲＯＭは、各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップ等が記憶されている。ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて演算処理を実行する。ＲＡＭは、ＣＰＵでの演算結果や各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリであり、バックアップＲＡＭは、エンジン１の停止時にその保存すべきデータ等を記憶する不揮発性のメモリである。ＲＯＭ、ＣＰＵ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭはバスを介して互いに接続されている。

エンジンコントロールコンピュータ１００とパワーマネジメントコントロールコンピュータ２００とは例えばエンジン制御およびモータジェネレータ制御に必要な情報を互いに送受可能に接続されている。

エンジンコントロールコンピュータ１００の入力インターフェースには、エアフローメータ３０、水温センサ３１、バキュームセンサ３２、スロットルポジションセンサ３４、クランクポジションセンサ３５、カムポジションセンサ３７などが少なくとも接続されている。エンジンコントロールコンピュータ１００の出力インターフェースには、スロットルバルブ１３のスロットルモータ１４、点火プラグ１６のイグナイタ１７、インジェクタ１８などが接続されている。

パワーマネジメントコントロールコンピュータ２００の入力インターフェースには、アクセルポジションセンサ３３、車輪速センサ３９、パワースイッチ４０などが少なくとも接続されている。パワーマネジメントコントロールコンピュータ２００は、車輪速センサ３９の出力に基づいて駆動輪１０の回転速度および車速を認識する。パワーマネジメントコントロールコンピュータ２００の出力インターフェースには、ＭＧ−ＥＣＵ８を介してインバータ６などが接続されている。

エンジンコントロールコンピュータ１００およびパワーマネジメントコントロールコンピュータ２００は、上記した各種センサやスイッチなどから入力される信号に基づいて、インジェクタ１８の駆動制御（燃料噴射制御）、点火プラグ１６の点火時期制御（通常時の点火時期制御）、スロットルバルブ１３のスロットルモータ１４の駆動制御、空燃比フィードバック制御などを含むエンジン１の各種制御を実行する他、下記する「エンジン１の始動制御」、「エンジン１の停止制御」、「アイドリングストップ制御」などを実行する。

−エンジン始動制御−
パワーマネジメントコントロールコンピュータ２００は、エンジン１の自動始動条件の成立を認識すると、インバータ６にモータジェネレータＭＧ１の制御信号を出力するとともに、エンジンコントロールコンピュータ１００にフューエルカット解除信号ならびに点火カット解除信号を発信する。

なお、前記自動始動条件としては、例えば車両駆動要求時（運転者がブレーキペダルの踏み込みを解除してアクセルペダルを踏み込んだとき）、ヒータ要求によるエンジン暖機要求時（エンジン水温が低い状態でヒータ熱源を必要とするとき）、ＨＶバッテリ７の蓄電量ＳＯＣ（State of Charge）の低下に伴う充電要求時、あるいはエンジン１で駆動される機械式ウォータポンプ（図示省略）の駆動要求時などが挙げられる。

これにより、エンジンコントロールコンピュータ１００は、モータジェネレータＭＧ１でエンジン１をクランキングすることによりクランク角計測基準位置を検出し、その後で必要な吸入空気量を算出して、インジェクタ１８の燃料噴射制御および点火プラグ１６の点火制御を実行することにより、エンジン１を始動させる。前記クランク角計測基準位置の検出は、クランクポジションセンサ３５の出力信号（欠歯信号）に基づいて行う。

−エンジン停止制御−
パワーマネジメントコントロールコンピュータ２００は、パワースイッチ４０のオフ操作、あるいはエンジン１の自動停止条件の成立を認識すると、エンジンコントロールコンピュータ１００にフューエルカット信号および点火カット信号を発信する。なお、前記自動停止条件としては、例えばアクセルオフ（アクセルポジションセンサ３３からアクセルペダル踏み込み解除信号が出力）されたこと、車速が所定車速以下（例えば２０ｋｍ／ｈ以下）であること等とする。

これにより、エンジンコントロールコンピュータ１００は、インジェクタ１８の燃料噴射制御および点火プラグ１６の点火制御を停止することにより、エンジン１を停止させる。さらに、この例では、パワーマネジメントコントロールコンピュータ２００は、モータジェネレータＭＧ１の制動制御を実行することにより、クランクシャフト２０を特定クランク角範囲で停止させるようにしている。

つまり、燃料噴射制御および点火制御を停止することにより、エンジン１のクランクシャフト２０が惰性回転しつつ次第にエンジン回転数が低下していくことになる。そして、エンジン回転数Ｎｅが所定判定値未満になると、モータジェネレータＭＧ１の制動制御を行うことによりクランクシャフト２０が強制的に停止される。

−アイドリングストップ制御−
パワーマネジメントコントロールコンピュータ２００は、アイドリングストップ条件（エンジン自動停止条件）が成立した場合にエンジン１を停止する一方、アイドリングストップ解除条件（前記エンジン自動始動条件と同じ）が成立した場合にエンジン１を始動する。

前記アイドリングストップ条件としては、例えばパワースイッチ４０がオンであること、アクセルオフ（アクセルポジションセンサ３３からアクセルペダル踏み込み解除信号が出力）されたこと、ブレーキオン（図示していないブレーキペダルセンサからブレーキペダル踏み込み信号が出力）されたこと、車速が所定車速以下（例えば２０ｋｍ／ｈ以下）であること等とする。このように車速値は、信号待ち等の停車時と、車両の減速走行時とを含むように設定されている。

パワーマネジメントコントロールコンピュータ２００は、アイドリングストップ条件が成立したことを認識すると、前記エンジン停止制御で説明したように、エンジンコントロールコンピュータ１００によるインジェクタ１８の燃料噴射制御および点火プラグ１６の点火制御を停止するとともに、モータジェネレータＭＧ１を制動制御することにより、エンジン１を停止させる。

一方、パワーマネジメントコントロールコンピュータ２００は、アイドリングストップ状態において、アイドリングストップ解除条件が成立したことを認識すると、前記エンジン始動制御で説明したように、モータジェネレータＭＧ１によりエンジン１をクランキングするとともに、インジェクタ１８の燃料噴射動作および点火プラグ１６の点火動作を開始することにより、エンジン１を始動させる。

−エンジン始動制御の詳細−
前記したエンジン始動制御において、前記クランキングを所定時間以上継続してもエンジン１が自立回転（始動）しない場合に、吸入空気量を嵩上げさせるようにしている。

この吸入空気量の嵩上げ後に、エンジン１が自立回転した場合にはクランキングを停止させるようにする一方、エンジン１が自立回転しない場合にはクランキングを停止させるとともに、エンジン１が始動しないという異常が発生していることを運転者に報知するようにしている。

具体的に、図３に示すフローチャートを参照して、パワーマネジメントコントロールコンピュータ２００により実行するエンジン始動制御の一例を説明する。前記フローチャートは、車両駆動要求を受け入れ可能とするREADY-ON状態（運転者がブレーキペダルを踏み込んだ状態でパワースイッチ４０をオン操作した状態）にされると、実行開始される。

まず、ステップＳ１において、エンジン始動要求があるか否かを判定する。このエンジン始動要求は、エンジン１の自動始動条件が成立したときに、エンジン始動要求有りと判断する。

なお、前記自動始動条件としては、例えば車両駆動要求時（運転者がブレーキペダルの踏み込みを解除してアクセルペダルを踏み込んだとき）、ヒータ要求によるエンジン暖機要求時（エンジン水温が低い状態でヒータ熱源を必要とするとき）、ＨＶバッテリ７の蓄電量ＳＯＣの低下に伴う充電要求時、あるいはエンジン１で駆動される機械式ウォータポンプ（図示省略）の駆動要求時などが挙げられる。

ここで、エンジン始動要求がない場合には、前記ステップＳ１で否定判定して、このフローチャートを終了する。一方、エンジン始動要求があった場合には、前記ステップＳ１で肯定判定して、続くステップＳ２に移行する。

このステップＳ２では、エンジン１を例えばモータジェネレータＭＧ１でもってクランキングするとともに、エンジンコントロールコンピュータ１００に前記クランキングに協調してインジェクタ１８の燃料噴射制御および点火プラグ１６の点火制御を実行させるよう指示する。なお、このとき、スロットルバルブ１３の開度は、エンジン回転数Ｎｅをアイドリング回転数とするために予め設定された開度（アイドリング時のスロットル開度）とされる。

この後、ステップＳ３において、前記クランキングによるエンジン１の回転数Ｎｅが自立回転判定用の閾値Ｘ未満であるか否かを判定する。なお、この閾値Ｘは、例えばエンジン１の型式毎に規定されるアイドリング回転数に応じて適宜に特定されるが、例えばアイドリング回転数よりも例えば１００ｒｐｍ程度低く設定することが好ましい。

ここで、Ｎｅ≧Ｘである場合にはエンジン１が自立回転（始動）したと判断するので、前記ステップＳ３で否定判定して、ステップＳ４に移行する。このステップＳ４では、クランキングを停止させる処理を実行する。その後、このフローチャートを終了する。

一方、Ｎｅ＜Ｘである場合にはエンジン１が自立回転（始動）していないと判断するので、前記ステップＳ３で肯定判定して、続くステップＳ５に移行する。

このステップＳ５では、クランキング時間（クランキング開始してからの経過時間）ｔが所定の閾値Ｙ以上になったか否かを判定する。なお、前記閾値Ｙは、エンジン１の使用初期においてクランキング開始してからエンジン１が自立回転するまでに要する時間を予め実験により調べておき、その結果に基づいて経験的に適宜に決定される。ここでは、前記閾値Ｙを例えば３ｓｅｃに設定する。

ここで、ｔ＜Ｙである場合には前記ステップＳ５で否定判定して、前記ステップＳ３に戻り、ｔ≧Ｙになるのを待つ。

一方、ｔ≧Ｙである場合には通常時間内でエンジン１が自立回転（始動）していないと判断するので、前記ステップＳ５で肯定判定して、続くステップＳ６に移行する。

このステップＳ６では、吸入空気量の嵩上げ処理を行う。この嵩上げ処理については、図５に示すマップに基づいて吸入空気量の嵩上げ量を求め、この嵩上げ量を目標吸入空気量に加算することにより当該目標吸入空気量を補正し、この補正した目標吸入空気量を確保するようにスロットルモータ１４を駆動することによりスロットルバルブ１３の開度を制御する。このスロットルバルブ１３の開度制御は、目標開度とスロットルポジションセンサ３４の出力（実開度）との差に基づいてフィードバック制御する。

なお、前記嵩上げ量を求める方法を説明する。まず、例えば図５に示すマップは、アイドリング時のスロットル開度における吸入空気量に対する当該吸入空気量の嵩上げ量を予め設定した相関データであり、予め適宜の実験またはシミュレーションにより把握して適宜に作成される。このマップは、パワーマネジメントコントロールコンピュータ２００のバックアップＲＡＭ（請求項に記載の「情報記憶手段」に相当）に格納される。このマップに示すように、アイドリング時のスロットル開度における吸入空気量が大きくなるにつれて吸入空気量の嵩上げ量が大きくなるように設定されている。

一般に、エンジン１の運転中には、ＩＳＣ（Idle Speed Control）学習を定期的に行う。このＩＳＣ学習とは、エアフローメータ３０からの出力（吸気管負圧）に基づいてアイドリング時のスロットル開度における実際の吸入空気量を調べ、この結果をＩＳＣ学習値としてバックアップＲＡＭに書き込み保存することである。このようなことを踏まえ、前記ステップＳ６では、バックアップＲＡＭに保存している前回のＩＳＣ学習値を読み出し、この読み出したＩＳＣ学習値を、前記マップに照合することにより現状に適した吸入空気量の嵩上げ量を抽出するようにしている。

この後、続くステップＳ７において、前記ステップＳ６の嵩上げ処理に伴いエンジン回転数Ｎｅが自立回転判定用の閾値Ｘ以上になったか否かを判定する。

ここで、Ｎｅ≧Ｘである場合にはエンジン１が自立回転（始動）したと判断するので、前記ステップＳ７で肯定判定して、前記ステップＳ４においてクランキングを停止させる処理を実行し、その後、このフローチャートを終了する。

一方、Ｎｅ＜Ｘである場合にはエンジン１が自立回転（始動）していないと判断するので、前記ステップＳ７で否定判定して、続くステップＳ８に移行する。

このステップＳ８では、クランキング時間（クランキング開始からの経過時間）ｔが所定の閾値Ｚ以上になったか否かを判定する。なお、前記閾値Ｚは、嵩上げ処理を実行開始してからエンジン回転数Ｎｅが上昇するまでのタイムラグ（スロットルバルブ１３の作動時間など）を予め実験またはシミュレーションにより調べておき、その結果を前記閾値Ｙに加算することにより適宜に設定される。ここでは、前記閾値Ｚを、例えば６ｓｅｃに設定する。

ここで、ｔ＜Ｚである場合には前記ステップＳ８で否定判定して、前記ステップＳ７に戻り、ｔ≧Ｚになるのを待つ。

一方、ｔ≧Ｚである場合には嵩上げ処理してもエンジン１が自立回転（始動）していないと判断するので、前記ステップＳ８で肯定判定して、続くステップＳ９に移行する。

このステップＳ９では、クランキングを停止させる処理を実行するとともに、エンジン１が始動しないという異常が発生していることを運転者に報知する処理を実行する。なお、前記異常報知処理は、例えば運転席のメータ付近に設置されるエンジンチェックランプ４１を点灯させる形態とすることができる。

ここで、図４に示すタイミングチャートを参照して、エンジン始動制御の一例を説明する。

例えば図４（ｄ）に示すように、運転者によるアクセルペダルの踏み込みに伴いアクセル開度が所定以上開かれることによって自動始動条件が成立すると、モータジェネレータＭＧ１が駆動されてエンジン１がクランキングされる。

このモータジェネレータＭＧ１からエンジン１にクランキング動力が入力されると、図４（ｂ）に示すように、エンジントルクは負のトルクとなる。

このクランキングに伴いエンジン回転数Ｎｅが上昇するが、前記したようにアクセル開度が一時的に所定以上開かれたので、図４（ａ）に示すように、エンジン回転数Ｎｅが一時的に目標回転数以上に上昇するが、図４（ｄ）に示すようにアクセル開度がゼロに戻されると、エンジン回転数Ｎｅがアイドリング回転数に向けて徐々に低下することになる。

このとき、仮にアイドリング時のスロットル開度における吸入空気量がデポジットによって規定値よりも低下している場合には、図４（ａ）に示すように、エンジン回転数Ｎｅが自立回転判定用の閾値Ｘ未満になり、モータジェネレータＭＧ１によりエンジン回転数Ｎｅを押し上げている状態になる。

この状態が所定時間継続すると、つまりエンジン回転数Ｎｅが自立回転判定用の閾値Ｘ未満のまま、クランキング時間ｔが所定の閾値Ｙ以上になると、図４（ｃ）に示すように、吸入空気量の嵩上げ量を求めることにより目標吸入空気量を補正し、この補正した目標吸入空気量を得るようにアイドリング時のスロットル開度を制御する。

これにより、エンジン回転数Ｎｅが自立回転判定用の閾値Ｘ以上になると、モータジェネレータＭＧ１によるエンジン１のクランキングを停止する。

しかしながら、エンジン回転数Ｎｅが自立回転判定用の閾値Ｘ未満のままであれば、モータジェネレータＭＧ１によるエンジン１のクランキングを停止させるとともに、エンジンチェックランプ４１を点灯させるなど運転者にエンジン１が始動しないという異常が発生していることを報知する処理を行う。

このような実施形態において、エンジンコントロールコンピュータ１００およびパワーマネジメントコントロールコンピュータ２００が、本発明に係る「制御装置」に相当している。しかし、単一の統合コンピュータを用いる場合には、この統合コンピュータが本発明に係る制御装置に相当するものになる。

また、エンジンコントロールコンピュータ１００およびパワーマネジメントコントロールコンピュータ２００が請求項に記載の各手段の機能を実現する。つまり、前記ステップＳ２は請求項に記載の「始動手段」に相当し、前記ステップＳ６は請求項に記載の「嵩上げ手段」に相当し、前記ステップＳ９は請求項に記載の「停止手段」および「報知手段」に相当している。

以上説明したように本発明を適用した実施形態では、モータジェネレータＭＧ１でクランキングを所定時間以上行ってもエンジン１が自立回転（始動）していないと判定した場合（ステップＳ３，Ｓ５）に、エンジン１をアイドリング回転数に保つために必要な吸入空気量を嵩上げする処理（ステップＳ６）を行うようにしている。これにより、エンジン１を始動させやすい状態に改善することが可能になる。

この対処により、エンジン１を自立回転（始動）させることができた場合（ステップＳ７，Ｓ８）には、モータジェネレータＭＧ１によるクランキングを停止する（ステップＳ４）ようにしているから、モータジェネレータＭＧ１を必要以上に駆動せずに済むなど、無駄な電力消費を抑制することが可能になる。

さらに、前記嵩上げ処理後にエンジン１が自立回転（始動）していないと判定した場合（ステップＳ７，Ｓ８）には、モータジェネレータＭＧ１によるクランキングを停止させるとともに、エンジンチェックランプ４１を点灯させるなど運転者にエンジンが始動しないという異常が発生していることを報知する処理（ステップＳ９）を行うようにしている。これにより、早期点検、整備を行うことが可能になる。

なお、本発明は、上記実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲内および当該範囲と均等の範囲内で適宜に変更することが可能である。

（１）上記実施形態では、エンジン１とモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２とを走行用駆動力を発生する駆動源とするハイブリッド車両を本発明の制御装置の適用対象とした例を挙げているが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明の制御装置の適用対象としては、例えばエンジン１と１つのモータあるいはモータジェネレータを駆動源とするハイブリッド車両とすることが可能である。

（２）上記実施形態では、筒内直接噴射式の直列４気筒ガソリンエンジンを例に挙げているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば気筒数やポート噴射式のエンジンにも本発明を適用することが可能である。

本発明は、走行用駆動力を発生する駆動源としてエンジンとモータとを用いるとともに、前記エンジンを前記モータでクランキングして始動させる構成のハイブリッド車両の制御装置として好適に利用することができる。

１ エンジン
ＭＧ１ モータジェネレータ
ＭＧ２ モータジェネレータ
１１ 吸気路
１３ スロットルバルブ
１６ 点火プラグ
１７ イグナイタ
１８ インジェクタ
２０ クランクシャフト
３５ クランクポジションセンサ
４０ パワースイッチ
１００ エンジンコントロールコンピュータ
２００ パワーマネジメントコントロールコンピュータ

Claims (4)

1. 走行用駆動力を発生する駆動源としてエンジンとモータとを用いるとともに、前記エンジンを前記モータでクランキングして始動させる構成のハイブリッド車両の制御装置において、
   前記エンジンを始動させるための前記モータによるクランキングを所定時間以上継続しても前記エンジンが自立回転していないと判定した場合に吸入空気量を嵩上げさせるようにし、
   この吸入空気量の嵩上げ後、前記エンジンが自立回転したと判定した場合に、前記モータによるクランキングを停止させる、ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
2. 請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
   前記エンジンの吸気路には、アクチュエータにより作動されるスロットルバルブが設けられており、
   前記制御装置は、前記クランキング要求に応答して前記モータにより前記エンジンをクランキングさせる始動手段と、
   前記クランキング後にエンジン回転数が自立回転判定用の閾値未満であると判定しかつ前記クランキングの開始からの経過時間が所定の閾値以上であると判定した場合に、前記吸入空気量を嵩上げするように前記スロットルバルブの開度を制御する嵩上げ手段と、
   前記嵩上げ後に、エンジン回転数が前記自立回転判定用の閾値以上かつ前記クランキングの開始からの経過時間が所定の閾値以上であると判定した場合に、前記クランキングを停止させる停止手段とを含む、ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
3. 請求項２に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
   前記エンジンをアイドリング回転数に保つためのスロットルバルブの開度（アイドリング時のスロットル開度）における吸入空気量の経時的な変化を考慮して予め作成されたマップ（前記吸入空気量に対する当該吸入空気量の嵩上げ量を示すデータ）が格納される情報記憶手段と、
   前記アイドリング時のスロットル開度における吸入空気量を定期的に学習する学習手段と、
   この学習手段による学習値を前記情報記憶手段の前記マップに照合することにより現状に適した吸入空気量の嵩上げ量を抽出する抽出手段とをさらに含み、
   前記嵩上げ手段は、前記抽出手段で抽出した吸入空気量の嵩上げ量に基づいて前記スロットルバルブの開度を制御する、ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
4. 請求項２または３に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
   前記吸入空気量を嵩上げした後、エンジンが自立回転していないと判定した場合に前記クランキングを停止するとともに、エンジンが始動しないという異常が発生していることを報知する報知手段をさらに含む、ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。

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