JP2002155774A

JP2002155774A - ハイブリッド車両の内燃機関の始動方法

Info

Publication number: JP2002155774A
Application number: JP2000356256A
Authority: JP
Inventors: Hidefumi Shimizu; 英史清水; Shigetaka Nagamatsu; 茂隆永松
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2000-11-22
Filing date: 2000-11-22
Publication date: 2002-05-31

Abstract

(57)【要約】【課題】内燃機関と電動機を備えた動力装置を有する
ハイブリッド車両において、内燃機関始動に要する時間
を短縮し、動力伝達系のねじり共振による車体振動を抑
制し、また電力消費を低減させる。【解決手段】内燃機関の始動が指示されると（ｔ＝
０）、電動機によるモータリングが開始される。内燃機
関の回転速度が着火制御開始速度Ｎｅｔに達すると、燃
料供給、点火制御が実行される。内燃機関自身によるト
ルクと電動機によるトルクにより、図中実線に示すよう
に速度上昇率が高まり、共振速度域Ｎｅｔの通過時間が
短縮される（ｔ２＜ｔ１）。また、内燃機関が自立して
回転を始めるまでの時間が短くなり、電力消費も抑えら
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両駆動用に、内
燃機関と電動機の２種の原動機を備えるハイブリッド車
両の前記内燃機関の始動方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両駆動用に、内燃機関と電動機の２種
の原動機を備えるハイブリッド車両が一部実用に供され
ている。このようなハイブリッド車両においては、低速
度において、このとき効率が比較的悪い内燃機関を停止
し、電動機のみで車両を駆動することが行われる。速度
が高くなると、内燃機関を始動し、内燃機関のみ、また
は双方の原動機により車両を駆動する。このとき、内燃
機関の始動は、電動機によりモータリングを行い、内燃
機関が所定の回転速度にまで達したとき、燃料供給と点
火制御を行う着火制御を実行する。この着火制御を行う
回転速度は、従来、内燃機関のアイドル回転速度よりや
や低い速度であった。

【０００３】このような内燃機関の始動制御を行うハイ
ブリッド車両の例が特開平１０−８２３３２号公報に記
載されている。この公報に記載された車両においては、
動力伝達系にねじりダンパを備え、このねじりダンパに
よって、内燃機関の回転速度およびトルク変動を吸収し
ている。また、動力伝達系の共振速度は、ねじりダンパ
の調整などによって、内燃機関の運転速度域の外、つま
りアイドル回転速度以下に設定されている。したがっ
て、内燃機関を始動しようとする場合、モータリング
で、ねじりダンパの共振速度域を通過して、その後着火
制御が行われていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述のように、内燃機
関の始動時において、動力伝達系の共振速度域を通過す
るが、通過の際、動力伝達系の共振が車体に伝わり、搭
乗者に違和感、不快感を与える場合があるという問題が
あった。

【０００５】本発明は、前述の課題を解決するためにな
されたものであり、内燃機関の始動時において、動力伝
達系の共振による車体振動を低減することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前述課題を解決するため
に、本発明にかかるハイブリッド車両の内燃機関の始動
方法は、電動機によりモータリングを行い、動力伝達系
の共振速度より低い速度で着火制御を開始し、着火制御
を維持しつつモータリングにより内燃機関を、アイドル
回転速度付近まで加速する。

【０００７】内燃機関自身による加速と、モータリング
による加速により、回転速度の上昇が速くなり、共振速
度域を通過する時間が短くなる。これにより、動力伝達
系の共振が、車体振動を誘起することを抑制することが
できる。

【０００８】さらに、共振速度未満の速度で着火制御を
しても、実際には着火しないような内燃機関低温時にお
いては、着火制御の開始を共振速度を超える速度とする
ことができる。このような低温時に、着火制御をして
も、火がつかず、回転速度の上昇速度を高めることには
ならず、さらには未燃焼ガスが発生する可能性がある。
よって、低温時においては、始動条件が十分整う回転速
度までモータリングにより加速した後、着火制御を行
う。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態（以下
実施形態という）を、図面に従って説明する。図１は、
本実施形態にかかるハイブリッド車両の動力装置および
動力伝達系の概略構成を示す図である。動力装置は、原
動機として内燃機関１０と電動機１２を有している。内
燃機関１０のクランク軸と電動機１２のロータ軸は、ね
じりダンパ１４を介して、結合されている。ねじりダン
パ１４は、内燃機関１０の回転変動が動力伝達系を介し
て駆動輪１６へと伝達され、この変動の反力により車体
が揺すられるように振動することを防止している。すな
わち、内燃機関１０の回転変動を吸収し、これが駆動輪
１６に伝達されることを防止している。ねじりダンパ１
４を含む動力伝達系の共振速度は、内燃機関１０の運転
速度範囲の外に設定する必要がある。現実的には、運転
速度範囲より低い速度、すなわち運転速度範囲の下限で
あるアイドル回転速度未満の速度となっている。

【００１０】内燃機関１０は、インテークマニホルド１
８など吸気系に設けられたインジェクタ２０より燃料が
供給される。また、インジェクタを、直接気筒内に燃料
を噴射するように配置することも可能である。気筒内に
供給された燃料は、点火プラグ２２により着火され燃焼
する。電動機１２は、不図示のバッテリからインバータ
を介して電力供給を受ける。また、電動機１２は、回生
制動時は発電機として機能し、回生電力がバッテリに蓄
えられる。さらに、バッテリの蓄電量が低下した場合
は、内燃機関１０により駆動される発電機として機能
し、バッテリの充電を行う。

【００１１】動力装置の出力は、電動機１２のロータ軸
に結合される減速機２４により減速され、駆動軸２６を
介して駆動輪１６に伝達される。内燃機関１０から見れ
ば、ねじりダンパ１４、電動機１２のロータ軸、減速機
２４、駆動軸２６および駆動輪１６が動力伝達系とな
る。

【００１２】内燃機関１０および電動機１２の制御は、
運転者の操作にかかる情報（操作情報）と、車両の状態
にかかる情報（車両情報）に基づき実行される。操作情
報は、例えば、運転者のアクセルペダルやブレーキペダ
ルの操作量であり、これにより車両の運動状態に関する
運転者の要求（加速したい、減速したいなど）を知るこ
とができる。車両情報は、車両の速度など、その時の車
両の運動状態や、冷却水温、回転速度などの内燃機関１
０の運転状態に関する情報、回転速度などの電動機１２
の運転状態に関する情報、蓄電量などバッテリに関する
情報など、車両および車両に備わる各機器の情報であ
り、車両等の現在の状態を示す情報である。制御部２８
は、前述の操作情報、車両情報に基づき、内燃機関１０
および電動機１２の制御を行う。具体的には、内燃機関
１０においては、燃料の噴射量、点火時期などを制御
し、また電動機１２においては、界磁電流、回転磁界の
速度などを制御し、所望の車両の運動状態が達成される
ように制御を行う。

【００１３】動力装置の運転は、大略、内燃機関１０の
みにより車両を駆動する場合、電動機１２のみにより車
両を駆動する場合、内燃機関１０と電動機１２の双方に
より車両を駆動する場合がある。内燃機関１０は、低速
度域において効率が低いため、このときは運転を停止
し、電動機１２のみより車両を駆動する。車両速度があ
る程度高いときには、電力消費を抑えるために内燃機関
１０による駆動を行う。内燃機関１０の出力のみでは、
要求される駆動力を達成できないとき、電動機１２も運
転して、双方により車両を駆動する。

【００１４】電動機１２のみの運転状態から、内燃機関
１０を始動する場合、電動機１２により内燃機関１０の
クランク軸を回転させるモータリングを行う。そして、
内燃機関１０の回転速度が所定の速度に達した時点で、
着火制御、すなわちインジェクタ２０より燃料を供給
し、点火プラグ２２により点火を行う。

【００１５】図２は、本実施形態に特徴的な内燃機関１
０の始動方法を説明するための図である。横軸は時間
ｔ、縦軸は内燃機関の回転速度Ｎｅを表している。従来
の制御においては、内燃機関１０の始動制御が開始され
ると（ｔ＝０）、内燃機関１０がモータリングされ、回
転速度Ｎｅが着火開始速度Ｎｅｓに達すると、着火制御
が開始されていた。その後、アイドル回転速度Ｎｅｉま
たは要求される出力を得られる回転速度に制御される。
この従来の制御においては、動力伝達系の共振速度域Ｎ
ｅｒを通過する時間ｔ１が比較的長く、この共振が車体
を加振し、搭乗者が不快な感じを受ける場合があるとい
う問題があった。この共振速度域Ｎｅｒの通過時間を短
縮するために、電動機１２の出力を大きくして内燃機関
１０の速度上昇を速めることができるが、この場合消費
する電力が大きくなるという問題がある。

【００１６】本実施形態においては、共振速度域Ｎｅｒ
より低い回転速度Ｎｅｔにおいて、着火制御を開始す
る。モータリングによる駆動力と、内燃機関１０自身の
駆動力によって、その回転速度Ｎｅは、図中実線で示す
ように急速に上昇する。これにより、共振速度域の通過
時間は時間ｔ２に短縮され、動力伝達系共振の影響が顕
著となる前にこの速度域を脱することができる。また、
内燃機関１０がアイドル回転速度Ｎｅｉに達する時間が
短縮されるので、モータリングにかかる電力消費を低減
することができる。また、電動機１２のモータリングと
内燃機関１０の着火制御により十分以上の加速が得られ
るのであれば、モータリングにかかる電動機１２の出力
を抑えることも可能となる。この場合、電力消費をより
抑制できる。

【００１７】また、内燃機関１０の温度を用いて、着火
開始の回転速度を変更するようにすることができる。内
燃機関１０の温度は、例えば、冷却水温度や、排気触媒
温度などを用いることができる。これらの温度を検出す
るセンサは、従来より用いられているものを使用するこ
とができる。さらに、前回の機関停止からの経過時間か
ら現時点での内燃機関の温度を判断するようにすること
もできる。この場合、制御部２８内に機関停止指令がな
されてからの経過時間を計るタイマが設けられる。内燃
機関１０が冷えている場合、低い回転速度では、着火制
御しても供給した燃料に点火しない場合があり、このと
きには、未燃焼ガスが排出される可能性がある。したが
って、このような冷間時においては、着火制御開始点Ｎ
ｅｔでは着火制御を開始せず、共振速度域Ｎｅｒを超え
る速度、例えば従来の着火制御開始点Ｎｅｓとなってか
ら着火制御を行う。

【図面の簡単な説明】

【図１】ハイブリッド自動車の動力装置および動力伝
達装置の概略構成図である。

【図２】本実施形態の着火制御の説明図である。

【符号の説明】

１０内燃機関、１２電動機、１４ねじりダンパ、
Ｎｅｒ共振速度域、Ｎｅｔ着火制御開始速度（暖機
終了後）、Ｎｅｓ着火制御開始速度（従来、冷間
時）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ０２Ｎ 11/08 Ｆ０２Ｎ 11/08 Ｖ // Ｂ６０Ｋ 6/02 Ｂ６０Ｋ 9/00 ＥＦターム(参考） 3G084 BA00 BA16 CA01 DA02 DA09 EA11 EC01 FA20 FA33 3G093 AA07 AA16 BA00 BA19 CA01 DA01 DA05 EA12 EC02 5H115 PA01 PC06 PG04 PI16 PI24 PI29 PO02 PO09 PU08 PU23 PU25 PU29 PV09 QE20 QI04 RE01 SE04 SE05 TE07 TE08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車両駆動用の内燃機関および車両駆動用
の電動機とを有し、動力伝達系にねじりダンパを設けた
ハイブリッド車両の前記内燃機関を始動する方法であっ
て、前記電動機により前記内燃機関をモータリングし、前記動力伝達系の共振速度未満の回転速度において、前
記内燃機関を着火制御を開始し、前記着火制御を維持しつつ、前記モータリングにより前
記内燃機関のアイドル回転速度付近まで内燃機関の回転
速度の加速を行う、ハイブリッド車両の内燃機関の始動
方法。
【請求項２】請求項１に記載のハイブリッド車両の内
燃機関の始動方法において、前記内燃機関の始動前の温度を検出し、前記温度が所定値以下の場合には、前記着火制御を開始
する回転速度を動力伝達系の共振速度を超える速度とす
る、ハイブリッド車両の内燃機関の始動方法。