JP6042033B2 - エンジン始動制御装置 - Google Patents

Description

この発明はエンジン始動制御装置に関し、特に、アイドリングストップ機能を備えた車のためのエンジン始動制御装置に関するものである。

アイドリングストップ車両は、予め設定されたアイドリングストップ条件が成立すると、エンジンへの燃料供給を停止する。そのため、エンジン回転速度が低下した後に、エンジンストール状態となる。その後、ブレーキペダルがリリースされることなどをトリガとして、エンジン軸に直結されたモータが回転を開始し、エンジン回転速度が上昇するエンジン再始動状態となる。その後、予め設定された条件が成立すると、燃料噴射を再開するとともに、モータの駆動を停止し、燃料の燃焼によるエネルギによってのみエンジンが回転する状態へと移行する。エンジン再始動状態の間、モータの駆動力と燃料の燃焼によるエネルギとで、車両に伝達されるトルクを制御する。しかしながら、この制御性が低下すると、エンジン回転の吹け上がりや、タイヤに伝達されるトルクの変動が発生し、ドライバー（運転者）のフィーリングが悪化するという課題があった。

この課題の難しい点は、モータのトルクが連続的であるにもかかわらず、エンジンのトルク出力が間欠的で、出力されるトルクも燃焼状態によってばらつきが大きいことにある。そのため、急激に立ち上がる燃焼によるトルクを検出するとともに、トルクの大きさにあわせて、モータのトルクを減じて、車両に伝達されるトルクを緻密に制御しなければならなかった。

しかし、トルクを緻密に制御するためには、トルクを直接検出することが適している。好ましくは、出力されるトルクのばらつきが大きいエンジンの燃焼によるトルクを検出することが求められる。そのためには、例えば、エンジンのシリンダ内圧を検出するためのセンサを用いてシリンダ内圧を検出し、当該シリンダ内圧をエンジントルクに変換して検出を行う。または、エンジン軸トルクを検出するトルクセンサを、エンジンからタイヤまでのトルク伝達経路上に設置する。従って、そのようなセンサが必要となり、結果的に車両のコストが増加してしまうなどの課題があった。

これらの課題の解決方法として、エンジンやモータのトルクを検出することなく、エンジンとモータのトルクを制御する種々の方法が提案されている。

例えば特許文献１に記載のエンジンの始動装置においては、エンジンを始動させる場合に、モータリングでエンジンの回転速度を上げていくモータリング始動制御を行い、その後、燃料の燃焼によるトルクでエンジンの回転速度を上げていく燃料噴射始動制御を行う。特許文献１では、車両に伝達されるトルクを制御する期間を設けないことで、トルクの緻密な制御を不要としている。

例えば特許文献２に記載のエンジンの始動装置では、モータの駆動力と燃料の燃焼によるエネルギとで車両に伝達されるトルクを制御する期間において、モータに対し、予め定められた目標回転速度と現在の回転速度との差を基にした回転速度フィードバック制御を実施し、燃料の燃焼によるトルクの立ち上がりによるエンジン回転速度の変動を抑制させる。

特許第５０４０８３４号公報（図４） 特開平１０−３３１７４９号公報（図１９）

特許文献１に記載のエンジン始動制御装置では、燃料を噴射せずにモータ単体の駆動力でエンジンの回転速度を上昇させる状態から、モータを駆動せずに燃料の燃焼によるエネルギでエンジンの回転速度を上昇させる状態へ切り替えるように構成されている。この方法では、燃料を噴射し、点火動作をしているにも関わらず、エンジンが意図に反して着火しなかった場合、エンスト状態へ陥ってしまうという課題があった。

また、特許文献２に記載の従来のエンジン始動制御装置では、モータの駆動力と燃料の燃焼によるエネルギとで車両に伝達されるトルクを制御する期間を設けている。そのため、特許文献１で課題となっていた、エンジンが意図に反して着火しなかった場合でも、モータの駆動力が不足したトルクを補うことができる。しかしながら、燃料の燃焼によるトルクを検出して、その検出値を用いて制御を構築している。そのため、検出後１制御周期の遅れが生じるので、制御性が低下する。その結果、エンジン回転の吹け上がりを完全に抑制できないなどの課題があった。

この発明はかかる課題を解消するためになされたもので、エンジンの再始動時にモータの駆動力と燃料の燃焼によるエネルギとで車両に伝達されるトルクを制御する期間がある場合であっても、制御遅れを生じることなく、車両に伝達されるトルクや回転速度の変動を抑えることができるエンジン始動制御装置を得ることを目的とする。

この発明は、車両に搭載されるエンジン始動制御装置であって、前記車両は、エンジンと、前記エンジンを回転させるモータと、前記エンジンおよび前記モータの少なくともいずれか１つの動力によって回転するタイヤとを有し、前記エンジン始動制御装置は、前記エンジンの吸入空気量および燃料噴射量の少なくともいずれか一方を調整することにより、前記エンジンの出力を制御するエンジン制御部と、前記モータの出力を制御するモータ制御部と、前記エンジン制御部および前記モータ制御部を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記エンジンの再始動制御モードとして、前記モータの駆動力のみによって前記エンジンを回転させるモータリング制御状態と、前記エンジンにおける燃料の燃焼による駆動力のみによって前記エンジンを回転させる燃料燃焼制御状態と、前記モータの駆動力と前記エンジンにおける燃料の燃焼による駆動力との両方で前記エンジンを回転させるモータ・エンジン協調制御状態とを備え、前記制御部は、前記エンジンの再始動制御モードを、前記モータリング制御状態から前記燃料燃焼制御状態へ移行させる場合に、前記モータ・エンジン協調制御状態を経由して前記移行を実行し、前記モータリング制御状態から前記モータ・エンジン協調制御状態へ移行するタイミングを、前記燃料の噴射を開始した後に最初に燃料が燃焼する気筒において、当該最初の燃料の燃焼によってトルクが発生すると推定されるクランク角に、当該気筒のクランク角が到達するタイミングとする。

この発明によれば、燃料の噴射を開始した後に最初に燃料が燃焼するタイミングに合わせてモータのトルクを減ずることができるため、エンジンのトルク発生を検出してからモータのトルクを制御する場合に比べて、車両全体にかかるトルクを応答性よく制御することができるので、エンジンの再始動時にモータの駆動力と燃料の燃焼によるエネルギとで車両に伝達されるトルクをコントロールする期間がある場合であっても、制御遅れを生じることなく、車両に伝達されるトルクや回転速度の変動を抑えることができる。

この発明の実施の形態１におけるエンジン始動制御装置およびその周辺の構成を示す図である。 この発明の実施の形態１におけるエンジン始動制御装置の内部構成を示す図である。 この発明の実施の形態１における第１の実施例によるエンジン始動制御装置の動作を表すタイミングチャートである。 この発明の実施の形態１における第２の実施例によるエンジン始動制御装置の動作を表すタイミングチャートである。 この発明の実施の形態１における第３の実施例によるエンジン始動制御装置の動作を表すタイミングチャートである。 この発明の第１の実施の形態におけるエンジン始動制御装置の動作フローチャートである。 この発明の第１の実施の形態におけるエンジン始動制御装置の動作フローチャートである。 この発明の図５Ａおよび図５Ｂにおける回転速度差算出処理の動作フローチャートである。 この発明の図５Ａおよび図５Ｂにおけるモータ目標トルク生成処理１の動作フローチャートである。 この発明の図５Ａおよび図５Ｂにおけるモータ目標トルク生成処理２の動作フローチャートである。 この発明の図５Ａおよび図５Ｂにおける第１の実施例によるモータ目標トルク生成処理３の動作フローチャートである。 この発明の図５Ａおよび図５Ｂにおける第２の実施例によるモータ目標トルク生成処理３の動作フローチャートである。 この発明の図５Ａおよび図５Ｂにおける第３の実施例によるモータ目標トルク生成処理３の動作フローチャートである。 この発明の図５Ａおよび図５Ｂにおけるエンジン目標トルク生成処理１の動作フローチャートである。 この発明の図５Ａおよび図５Ｂにおける第１の実施例によるエンジン目標トルク生成処理２の動作フローチャートである。 この発明の図５Ａおよび図５Ｂにおける第２の実施例によるエンジン目標トルク生成処理２の動作フローチャートである。 この発明の図５Ａおよび図５Ｂにおける第３の実施例によるエンジン目標トルク生成処理２の動作フローチャートである。 この発明の図５Ａおよび図５Ｂにおけるエンジン目標トルク生成処理３の動作フローチャートである。

この発明は、車両に搭載されるエンジン始動制御装置であって、前記車両は、エンジンと、前記エンジンを回転させるモータと、前記エンジンおよび前記モータの少なくともいずれか１つの動力によって回転するタイヤとを有している。エンジン始動制御装置は、前記エンジンの吸入空気量および燃料噴射量の少なくともいずれか一方を調整することにより、前記エンジンの出力を制御するエンジン制御部と、前記モータの出力を制御するモータ制御部と、前記エンジン制御部および前記モータ制御部を制御する制御部とを備えている。前記制御部は、前記エンジンの再始動制御モードとして、前記モータの駆動力のみによって前記エンジンを回転させるモータリング制御状態と、前記エンジンにおける燃料の燃焼による駆動力のみによって前記エンジンを回転させる燃料燃焼制御状態と、前記モータの駆動力と前記エンジンにおける燃料の燃焼による駆動力との両方で前記エンジンを回転させるモータ・エンジン協調制御状態とを備える。前記制御部は、前記エンジンの再始動制御モードを、前記モータリング制御状態から前記燃料燃焼制御状態へ移行させる場合に、前記モータ・エンジン協調制御状態を経由して前記移行を実行し、前記モータリング制御状態から前記モータ・エンジン協調制御状態へ移行するタイミングを、前記燃料の噴射を開始した後に最初に燃料が燃焼する気筒において、当該最初の燃料の燃焼によってトルクが発生すると推定されるクランク角に、当該気筒のクランク角が到達するタイミングとする。

これにより、初爆が発生するタイミングに合わせてモータのトルクを減ずることができるため、エンジンのトルク発生を検出してからモータのトルクを制御する場合に比べて、車両全体にかかるトルクを応答性良く制御することができ、結果的にエンジン回転の吹け上がりを抑制することができる。これにより、制御遅れを生じることなく、車両に伝達されるトルクや回転速度の変動を抑えることができる。

また、前記モータ・エンジン協調制御状態は、前記エンジン制御部が予め設定された目標回転速度と現在の回転速度とに基づく回転速度フィードバック制御を行うエンジン制御と、
前記モータ制御部が予め設定されたトルク減量でモータトルクを漸減するように前記モータを制御するモータ制御とからなる制御状態とした。エンジン回転速度という一つの制御対象に対してエンジンとモータのトルクという２つの操作量をもってフィードバック系を構築することとなり、回転速度が振動的になりやすいが、上記のように構成したので、エンジン回転速度が振動的にならずに安定的に制御することができる。

また、前記モータ・エンジン協調制御状態は、前記エンジン制御部が、前記エンジンの目標回転速度と現在の回転速度との回転速度差に基づく回転速度フィードバック制御を行うエンジン制御と、前記モータ制御部が、前記エンジンの前記回転速度差に基づく回転速度フィードバック制御を行うモータ制御とからなる制御状態とした。これにより、本来であれば振動的になる回転速度フィードバック制御系を構成した場合であっても、応答性の異なるエンジンとモータという２つの操作量をもってフィードバックするため、目標回転速度に対する偏差を小さく制御することができる。

また、前記モータ・エンジン協調制御状態において、前記制御部は、前記エンジンの目標回転速度と現在の回転速度との回転速度差を算出し、当該回転速度差に対してローパスフィルタおよびハイパスフィルタを適用し、前記ローパスフィルタ後の回転速度差を前記エンジン制御部における前記回転速度フィードバック制御の回転速度差とし、前記ハイパスフィルタ後の回転速度差を前記モータ制御部における前記回転速度差として、フィードバックするように制御系を構築した。これにより、エンジン回転速度の時間変化の中で複数存在する回転変動を、応答性の異なるエンジンとモータとを用いて回転速度フィードバック制御制御の結果得られるトルクによってコントロールするとともに、操作量を周波数ごとに切り分けてフィードバックすることで、エンジンの回転変動をより効果的に低減することができる。

また、前記ローパスフィルタのカットオフ周波数および前記ハイパスフィルタのカットオフ周波数は、前記エンジンの現在の回転速度によって切り替えられる構成にした。これにより、エンジンの回転速度が上昇し、吸入空気量が増加してエンジンの応答性が向上した場合であっても、エンジンの回転変動を効果的に低減することができる。

また、前記モータ・エンジン協調制御状態において、前記制御部は、前記エンジンの目標回転速度と現在の回転速度との回転速度差を算出し、当該回転速度差に基づく目標トルクを、前記エンジンと前記モータのそれぞれに対し、予め設定された割合で分配する構成にした。これにより、回転速度フィードバック制御系におけるエンジントルクの割合を徐々に増加させるとともに、モータトルクの割合を徐々に減少させることで、モータからエンジンへのトルク引き渡しをスムーズに行うことができ、トルクやエンジン回転速度の変動を抑制することができる。

また、前記予め設定された割合は、前記エンジンに対する割合と前記モータに対する割合との合計値を１００％とし、前記モータに対する割合は、前記モータ・エンジン協調制御状態へ移行した直後が最大値で、その後、前記エンジンにおける前記燃料の燃焼が発生する気筒が１つの気筒から次の気筒に切り替わるタイミングごとに、予め設定された比率でステップ状に低下していくように、予め設定されている。これにより、気筒間周期で変動するエンジントルクに応じてモータトルクを低減するため、エンジンのトルクが車両の乗り心地に与える影響を低減することができる。

また、前記モータ・エンジン協調制御状態において、前記制御部は、前記燃料燃焼制御状態で車両が必要とするトルクを推定トルクとして演算し、前記モータ・エンジン協調制御状態へ移行する直前に前記モータへ指令するトルク指令値の初期値を、前記推定トルクよりも大きい値に設定する構成にした。これにより、エンジンが意図せず失火状態となって、期待されたエンジントルクが出力されなかった場合であっても、不足分をモータトルクが補うかたちで回転が継続するため、エンジンがストールすることを防止することができる。さらには、エンジンの意図しない失火状態を検出してから制御をする場合に比べ、応答性良く制御することができる。

また、前記エンジンと前記モータは相互に動力を前記車両に対し伝達可能な構成であり、前記モータの回転速度と前記エンジンの回転速度との間には、常時一定の回転速度比の関係が成立するように構成されている。これより、エンジンとモータの回転比が一定でない場合に比べ、変速比の制御が不要となるため、回転速度フィードバック制御やトルクのコントロールを簡単な構成で精度良く実施することができる。

また、前記モータ・エンジン協調制御状態から前記燃料燃焼制御状態へ移行する移行判定条件は、前記エンジンの目標トルクと前記モータの目標トルクとを足し合わせた目標トルク合算値に占める、前記モータの前記目標トルクの割合が、予め設定された第１の閾値未満となることに設定した。これにより、車両を走行させるトルク全体に占めるモータトルクの割合が、乗り心地を悪化させないレベルとなったときにモータの駆動を停止することから、上記のような判定をしなかった場合に比べ、モータの駆動時間を短縮することができ、無駄な電力消費を抑制することができる。

また、前記モータ・エンジン協調制御状態から前記燃料燃焼制御状態へ移行する移行判定条件は、前記モータの目標トルクが、予め設定された第２の閾値未満となることに設定した。これにより、簡単かつ明瞭な判定により、モータの駆動を停止させることができるため、装置の処理負荷を低減することができる。

以下、この発明によるエンジン始動制御装置を実施の形態に従って図面を用いて説明する。なお、各図において、同一もしくは相当部分は同一符号で示し、重複する説明は省略する。

実施の形態１．
図１Ａは、この発明の実施の形態１に係るエンジン始動制御装置４およびそれが搭載される車両の構成を示した図である。また、図１Ｂは、エンジン始動制御装置４の内部構成を示す図である。

図１Ａに示すように、車両には、エンジン１と、プーリ２ａ，２ｂと、タイヤ３と、エンジン１の各気筒に対して設けられた点火プラグ５ａ，５ｂ，５ｃと、ブレーキペダルに設けられたブレーキペダルセンサ６と、吸入空気量を調整するスロットルバルブ７（吸入空気量調整装置）と、エンジン１の回転角度を検出する回転角検出器８と、エンジン１の始動装置であるモータ９と、モータ９に設けられたバッテリ１０と、燃料を噴射するインジェクタ１１（燃料噴射装置）と、プーリ２ａ，２ｂに掛け回されたループ状のベルト１２とを備えている。なお、図１Ａでは、タイヤ３を１つしか記載していないが、実際には、タイヤ３は複数設けられている。
複数

この発明の実施の形態１に係るエンジン始動制御装置４は、当該車両に搭載され、エンジン１の始動を制御する。

エンジン１の回転力は、変速ギアを経由して、タイヤ３に伝達される。エンジン１には、回転角検出器８が設けられている。回転角検出器８は、エンジン１の回転角度を検出し、当該回転角度を、エンジン始動制御装置４に送信する。エンジン始動制御装置４は、受信した回転角度を微分演算することで、エンジン１の回転速度を算出する。

図１Ｂに示すように、エンジン始動制御装置４は、エンジン１を制御するエンジン制御部４１と、モータ９を制御するモータ制御部４２と、エンジン制御部４１とモータ制御部４２とを制御する制御部４０とを備えている。また、エンジン始動制御装置４は、必要に応じて、フィードバック制御に用いるためのローパスフィルタ４３及びハイパスフィルタ４４を備えるようにしてもよい。なお、その場合においても、ローパスフィルタ４３とハイパスフィルタ４４の両方を必ずしも設ける必要はなく、例えば、ローパスフィルタ４３のみを設けて、ハイパスフィルタ４４のフィルタ処理の結果については、ローパスフィルタ４３のフィルタ処理の結果を用いて演算により求めるようにしてもよい。

エンジン制御部４１は、制御部４０からのエンジン１の目標トルクを受けて、当該目標トルクを実現するように、エンジン１の回転角度または回転速度に基づいて、スロットルバルブ７の吸入空気量、インジェクタ１１の燃料噴射量、および、点火プラグ５の点火時期の少なくともいずれか１つを制御することにより、エンジン１の出力を制御する。

また、制御部４０は、予め設定された条件に応じて、エンジン１の目標回転速度を算出する。制御部４０は、回転速度フィードバック機能も有し、回転フィードバック制御を行う場合は、算出された目標回転速度とエンジン１の回転速度とに基づいて目標トルクを算出し、エンジン制御部４１に対して、エンジン１を当該目標トルクで制御するように指令する。
さらに、制御部４０は、エンジン制御部４１に対して、予め設定されたアイドリングストップ条件が成立した時に、インジェクタ１１に対する燃料の噴射停止を指令するとともに、点火プラグ５に対する点火停止を指令することで、エンジン１を停止させる。その後、予め設定された再始動条件および燃料噴射再開条件が成立した時に、エンジン１を始動させるために、エンジン制御部４１に対して、インジェクタ１１に対する燃料の噴射を指令するとともに、点火プラグ５に対する点火を指令する。

エンジン１にはモータ９が接続されている。モータ９は、エンジン１を始動させるための装置である。モータ９の出力軸は、ベルト１２およびプーリ２ａ，２ｂを介して、エンジン１に接続されている。より詳しくは、モータ９の出力軸はプーリ２ｂに連結されている。また、プーリ２ａは、エンジン１のクランクシャフトに連結されている。このとき、プーリ２ａとプーリ２ｂには１つのベルト１２が共通に巻き回されているので、モータ９によりプーリ２ｂが回転すると、プーリ２ａもそれに同期して回転し、当該回転がエンジン１のクランクシャフトに伝達される。また、モータ９は、内部に、回転センサ（図示省略）を備え、モータ９の回転速度を検出することが可能である。

モータ制御部４２は、制御部４０からの指令に基づき、モータ９の駆動および駆動停止を制御する。モータ制御部４２は、制御部４０からモータ９の目標トルクが指令され、当該目標トルクに基づいてモータ９を駆動する。
制御部４０は、ブレーキペダルセンサ６からの信号に基づいて再始動の要否を判定し、予め設定された再始動条件が成立した場合、モータ制御部４２に対し、モータ９の駆動を指令する。ブレーキペダルセンサ６は、ブレーキペダルの踏み込みの有無を検出するか、あるいは、ブレーキペダルの踏み込み量を検出する。再始動条件としては、例えば、ドライバーによるブレーキペダルの踏み込みが解除された、あるいは、ブレーキペダルの踏み込み量が予め設定された一定量未満であることが挙げられる。

制御部４０は、エンジン１の回転角度に基づいて、モータ９の目標トルクを算出する。具体的には、制御部４０は、エンジン１の燃焼が最初に発生する１つの気筒から次に燃焼が発生する気筒へと、気筒が切り替わるタイミングで、順次、予め設定された比率で、ステップ状に、モータ９の目標トルクを低下させる。これにより、モータ９の目標トルクは、予め設定されている減量（以下、第１の減量とする。）ずつ、ステップ状に漸減する。
また、制御部４０は、回転速度フィードバック機能も有し、エンジン１の目標回転速度と実際の回転速度との差に基づいてモータ９の目標トルクを算出し、モータ制御部４２に対して、モータ９の当該目標トルクを指令する。
あるいは、制御部４０は、予め設定された条件に応じて、モータ９の目標回転速度を演算する。制御部４０は、回転速度フィードバック制御において、算出したモータ９の目標回転速度と回転速度との差に基づいて目標トルクを算出し、モータ制御部４２に対して、モータ９の当該目標トルクを指令する。

また、制御部４０は、始動時に必要なトルクを推定し、予め設定された条件および演算式に基づいて、当該推定トルクを分配する割合を決定し、当該割合に基づいて当該推定トルクをエンジン１とモータ９とのそれぞれに振り分ける。なお、エンジン始動制御装置４においては、エンジン制御部４１とモータ制御部４２とが、それぞれ相互に連携をとって情報を共有することができる。

また、モータ９には、バッテリ１０が設けられている。バッテリ１０は、発電機（図示省略）により電力を供給されて充電されるとともに、モータ９に電力を供給する。さらに、バッテリ１０は、図示しない車両の負荷装置（electric apparatuses）およびエンジン始動制御装置４に対しても、電力を供給する。

なお、モータ９とエンジン１は同期して回転するため、タイヤ３の回転速度である車両の速度（車速）は、エンジン始動制御装置４内で演算されるエンジン１の回転速度から求めることが可能である。

なお、車速、エンジン１の回転速度、及び、モータ９の回転速度は、それぞれ、上述した検出方法に限らず、図示されていない別の種類の検出器で検出してもよく、あるいは、他の検出器の検出値から予め設定された演算に基づいて求めるようにしてもよい。また、エンジン始動制御装置４内部の通常のエンジン制御に使用する既存の情報から、または該情報から演算等により得てもよい。

さらに、図１の実施の形態においては、エンジン１は３気筒エンジンを用いて説明を実施しているが、気筒数が異なる場合であっても制御上は何ら影響はない。

次に、本実施の形態１に係るエンジン始動制御装置４の始動制御方法を用いたエンジン１の始動時の動作について説明する。本実施の形態１に係る始動制御方法には、図２、図３、図４に示す３種類が含まれる。図２、図３、図４に示す始動制御方法を、それぞれ、第１の実施例、第２の実施例、第３の実施例と呼ぶこととする。

まず、図２に示す第１の実施例について説明する。
図２は、図１のエンジン始動制御装置の各部の動作を表すタイミングチャートである。図２において横軸は時間、縦軸は各ファクタの変化を表す。各ファクタには、ブレーキペダル、燃料噴射、エンジン回転速度、トルク、エンジン回転角、再始動制御モードが含まれる。

再始動制御モードには、以下の４つの状態がある。
（１）アイドリングストップ状態
（２）モータ９の駆動力のみによってエンジン１を回転させるモータリング制御状態
（３）モータ９の駆動力とエンジン１における燃料の燃焼による駆動力の両方でエンジン１を回転させるモータ・エンジン協調制御状態
（４）エンジン１における燃料の燃焼による駆動力のみによってエンジン１を回転させる燃料燃焼制御状態

ここでは、「再始動条件」を、「アイドリングストップ中のブレーキペダルの踏み込みの解除（以下、ブレーキペダルのリリースと呼ぶ。）」として説明する。また、ここでは「燃料噴射再開条件」を、ブレーキペダルがリリースされてから予め設定された時間の経過」として説明する。また、図２では、エンジン１の回転角度は、ゼロ度から予め設定された角度までの間の値として記載しているが、当該予め設定された角度は１気筒分の爆発間隔における角度範囲を表すものとして説明する。エンジン１の回転速度は、回転角検出器８で得られたエンジン１の回転角度から微分演算によって求められる。図２において、ＴＭは演算されたモータ９のトルクを表し、ＴＥはエンジン１のトルクを表す。また、点線は目標トルクを表すものとし、実線は実トルクを表すものとする。モータ９は応答性良く制御することが可能であるため、実トルクは目標トルクにほぼ一致するので、重なって描かれている。説明の簡単のため、モータ９とエンジン１を介するプーリ２ａおよび２ｂの外径比は同一であるものとする。

図２において、時刻ｔ＝０の初期状態においては、車両はブレーキペダルが踏まれており、停車状態となっている。再始動制御モードは、アイドリングストップ状態になっている。エンジン始動制御装置４は、インジェクタ１１に対して燃料噴射の停止を指示している。そのため、燃料は噴射されていない。また、エンジン始動制御装置４は、点火プラグ５に対しても駆動の停止を指示しており、火花は発生していない。エンジン１もなりゆきの回転角で（自然に停止したままの回転角で）停止しており、エンジン回転速度はゼロとなっている。また、エンジン始動制御装置４で演算される目標エンジン回転速度もゼロにセットされている。

時刻ｔ＝Ｔ１において、ドライバーがブレーキペダルをリリースする。エンジン始動制御装置４は、ブレーキペダルセンサ６によりブレーキペダルのリリースを検出し、再始動制御モードをモータリング制御状態に設定する。モータリング制御状態では、モータ９の駆動力による回転速度フィードバック制御がなされる。目標エンジン回転速度はエンジン始動制御装置４内であらかじめ設定された目標エンジン回転速度増量[r/min/sec]によって時間経過に比例して増加している。モータ９の目標トルクは、回転停止時に大きな値をとり、エンジン１の回転開始後は、回転速度フィードバック制御に応じた値をとる。

時刻ｔ＝Ｔ２において、エンジン１の回転速度がＴＮＥ１に到達する。ＴＮＥ１は、エンジン始動制御装置４内に予め設定されている第１の目標エンジン回転速度に対する上限値である。エンジン１は、一定のエンジン回転速度を維持するように動作するため、慣性分で消費していたトルクが不要となり、モータ９の目標トルクの平均値はＴＲ２となる。

時刻ｔ＝Ｔ３において、ブレーキペダルがリリースされてから予め設定された時間が経過したため、「燃料噴射再開条件」が満たされたことになる。これにより、エンジン始動制御装置４は、インジェクタ１１に対して、燃料噴射の再開を指示する。こうして、インジェクタ１１から、吸気行程である気筒に対して、燃料が噴射される。通常、エンジン１では、吸気行程及び圧縮行程を経た後に、点火プラグ５によって燃料が燃焼される膨張行程に移行するため、この時点ではエンジン１のトルクは発生しない。

時刻ｔ＝Ｔ４は、時刻ｔ＝Ｔ３で燃料を噴射した気筒が膨張行程となり、エンジン１がトルクを発生するタイミングを表す。このとき、再始動制御モードは、エンジン始動制御装置４により、モータ・エンジン協調制御状態に設定される。なお、エンジン始動制御装置４がモータ・エンジン協調制御状態に設定する時刻ｔ＝Ｔ４のタイミングは、燃料の噴射が再開された後、最初に燃料が燃焼する気筒において、当該最初の燃料の燃焼によってトルクが発生すると推定される予め設定されたクランク角に、当該気筒のクランク角が到達するタイミングとする。モータ９の目標トルクは、ＴＲ１へ変更される。目標トルクＴＲ１は、モータリング制御状態からモータ・エンジン協調制御状態へ移行するまでのモータトルクの平均値であるＴＲ２よりも低い値になっている。目標トルクＴＲ１は、エンジン始動制御装置４の内部に予め記憶されている。目標トルクＴＲ１の値は、図２の時刻Ｔ４からＴ５までに示されるように、最初にエンジン１の燃焼が発生する気筒から次の燃焼が発生する気筒へと、気筒が切り替わるにつれて、順次、予め設定されている減量（以下、第１の減量とする。）ずつ、ステップ状に低下していくように設定されている。この第１の減量は、ＴＲ１−ＴＲ２の値で決定される。目標トルクＴＲ１としては、燃料燃焼制御状態において、エンジン１の目標回転速度をＴＮＥ１よりもわずかに低いＴＮＥ２に設定させてエンジン１が回転している場合の、平均エンジントルクが設定されている。

時刻Ｔ４〜Ｔ５のモータ・エンジン協調制御状態におけるエンジン１の目標回転速度はＴＮＥ２に設定される。エンジン１の目標トルクは回転速度フィードバック制御により算出されるが、実際に出力されるトルクの大きさは、エンジン１の状態によって異なるため、予想されるエンジン１の出力トルクにあわせて、モータ９の目標トルクを設定する必要がある。

時刻ｔ＝Ｔ５において、モータ９の目標トルクが、モータ・エンジン協調制御状態から燃料燃焼制御状態へ移行する判定条件（以下、移行判定条件とする。）を満たしたと判断される。移行判定条件には、以下の（Ａ）と（Ｂ）、または、（Ａ）と（Ｃ）の条件が成立していることが挙げられる。
（Ａ）燃料が噴射された後のエンジン回転角が、予め設定された値以上となっていること。
（Ｂ）エンジン１の目標トルクとモータ９の目標トルクとを足し合わせたトルク合算値に占める、モータ９の目標トルクの割合が、予め設定された割合閾値未満となった。
（Ｃ）モータ９に指令される目標トルクが、予め設定されたトルク閾値を下回った。

これにより、再始動制御モードは、エンジン始動制御装置４により、燃料燃焼制御状態に設定される。モータ９の目標トルクはゼロとなり、モータ９は駆動を停止する。エンジン１は目標回転速度をＴＮＥ２として回転速度フィードバック制御を継続する。

次に、図３を用いて、第２の実施例における、エンジン１の始動制御方法を用いた始動時の動作について説明する。図３は、図１のエンジン始動制御装置の各部の動作を表すタイミングチャートである。図３において横軸は時間、縦軸は各ファクタの変化を表す。各ファクタには、ブレーキペダル、燃料噴射、エンジン回転速度、トルク、回転速度差、ローパスフィルタ後回転速度差、ハイパスフィルタ後回転速度差、エンジン回転角、再始動制御モードが含まれる。第２の実施例における動作は、上述の第１の実施例における動作とはそのほとんどが同一となるため、以下では、動作が異なる部分についてのみ説明する。なお、第２の実施例では、図１Ｂに示すエンジン始動制御装置４内のローパスフィルタ４３およびハイパスフィルタ４４を用いて回転速度フィードバック制御を行う。

図３において、時刻ｔ＝Ｔ４は、時刻ｔ＝Ｔ３で燃料を噴射した気筒が膨張行程となり、エンジン１がトルクを発生するタイミングを表す。このとき、再始動制御モードは、エンジン始動制御装置４により、モータ・エンジン協調制御状態に設定される。第２の実施例では、エンジン１の目標回転速度と実際の回転速度との差（以下、回転速度差とする。）が算出され、当該回転速度差はローパスフィルタ４３およびハイパスフィルタ４４のフィルタ処理が施される。ここでは、ハイパスフィルタ４４でフィルタ処理された回転速度差を「ハイパスフィルタ後回転速度差」と呼び、ローパスフィルタ４３でフィルタ処理された回転速度差を「ローパスフィルタ後回転速度差」と呼ぶこととする。モータ９の目標トルクは、ハイパスフィルタ後回転速度差をもとに、フィードバック制御によって求められる。一方、エンジン１の目標トルクは、ローパスフィルタ後回転速度差をもとに、フィードバック制御によって求められる。さらに、この各フィルタ４３，４４のカットオフ周波数は、それぞれ、エンジン始動制御装置４内で予め設定されており、その値はエンジン回転速度によって変更される。

次に、図４を用いて、第３の実施例における、エンジン１の始動制御方法を用いた始動時の動作について説明する。図４は、図１のエンジン始動制御装置の各部の動作を表すタイミングチャートである。図４において横軸は時間、縦軸は各ファクタの変化を表す。各ファクタには、ブレーキペダル、燃料噴射、エンジン回転速度、トルク、エンジン回転角、トルク分割係数、再始動制御モードが含まれる。第３の実施例における動作は、上述の第１の実施例における動作とはそのほとんどが同一となるため、以下では、動作が異なる部分についてのみ説明する。

時刻ｔ＝Ｔ４は、時刻ｔ＝Ｔ３で燃料を噴射した気筒が膨張行程となり、エンジン１がトルクを発生するタイミングを表す。このとき、再始動制御モードは、エンジン始動制御装置４により、モータ・エンジン協調制御状態に設定される。モータ９の目標トルクとエンジン１の目標トルクは、エンジン１の目標回転速度と実際の回転速度の差をもとにフィードバック制御によって求められる。フィードバック制御の結果得られた目標トルクは、予め設定されたトルク分割係数によってモータ９の目標トルクとエンジン１の目標トルクとに分割される。トルク分割係数は、目標トルクをモータ９とエンジン１とに振り分けるときの分配の割合を示す。トルク分割係数が１００％のときは、目標トルクが、モータ９に１００％、エンジン１に０％の割合で分割される。同様に、トルク分割係数が８０％のときは、目標トルクが、モータ９に８０％、エンジン１に２０％の割合で分割される。トルク分割係数は、エンジン始動制御装置４内で予め設定されており、その値は、モータリング制御状態では１００％であるが、その後は、最初にエンジン１の燃焼が発生する気筒から次の燃焼が発生する気筒へと、順次、気筒が切り替わるにつれて、１００％から、予め設定された比率で、ステップ状に低下するように設定されている。これにより、トルク分割係数は、予め設定された減量（以下、第２の減量とする。）ずつ、ステップ状に漸減することになる。

以上のように、第１の実施例、第２の実施例、第３の実施例のいずれにおいても、制御部４０は、エンジン１の再始動制御モードを、モータリング制御状態から燃料燃焼制御状態へ移行させる場合に、モータ・エンジン協調制御状態を経由して当該移行を実行する。また、そのときのモータリング制御状態からモータ・エンジン協調制御状態へ移行するタイミングを、燃料の噴射を開始した後に最初に燃料が燃焼される気筒において、当該最初の燃料の燃焼によってトルクが発生すると推定されるクランク角に、当該気筒のクランク角が到達するタイミングとしている。これにより、初爆が発生するタイミングに合わせてモータ９のトルクを減ずることができるため、エンジン１のトルク発生を検出してからモータ９のトルクを制御する場合に比べて、車両全体にかかるトルクを応答性良く制御することができ、結果的にエンジン回転の吹け上がりを抑制することができる。

次に、図２〜図４のタイミングチャートの動作におけるエンジン始動制御装置４での動作をフローチャートを用いて説明する。全体の処理を図５のフローチャートを用いて説明する。なお、図５は、図５Ａと図５Ｂの２枚の図に分けて記載している。図５Ａおよび図５ＢのステップＳ５０１〜ステップＳ５２３までの各ステップの処理は、図１Ｂに示したエンジン始動制御装置４内の制御部４０で行われる。

また、図５Ａおよび図５ＢにおけるステップＳ５１３、Ｓ５１５，Ｓ５１６の回転速度差算出処理については、図６のフローチャートを用いて詳細に説明する。また、ステップＳ５１７、Ｓ５２０のモータ目標トルク生成処理１については図７で説明し、ステップＳ５１８のモータ目標トルク生成処理２については図８で説明する。第１から第３までの実施例で動作が異なるステップＳ５１９のモータ目標トルク生成処理３については、図９Ａ〜図９Ｃにおいて詳細に説明する。

さらに、ステップＳ５２１のエンジン目標トルク生成処理１については図１０で説明し、ステップＳ５２３のエンジン目標トルク生成処理３については図１２で説明する。第１から第３までの実施例で動作が異なるステップＳ５２２のエンジン目標トルク生成処理２については、図１１Ａ〜図１１Ｃにおいて詳細に説明する。

図５Ａ及び図５Ｂは、図２〜図４のタイミングチャートで示した動作におけるエンジン始動制御装置４の動作を表すフローチャートである。このルーチンは車両走行中、繰り返し実行される。

図５Ａ及び図５Ｂに示すように、まず、ステップＳ５０１において、制御部４０は、判定条件１が成立したか否かを判断する。判定条件１は、予め設定された「アイドリングストップ条件」である。条件成立の場合には、ステップＳ５０４に進み、不成立の場合はステップＳ５０２に進む。「アイドリングストップ条件」の一例としては、車速５ｋｍ／ｈ未満かつブレーキ踏み込み量が予め設定された踏み込み量以上であることが挙げられる。

ステップＳ５０２おいて、制御部４０は、判定条件２が成立したか否かを判断する。判定条件２は、予め設定された「再始動条件」である。条件成立の場合にはステップＳ５０５に進み、不成立の場合はステップＳ５０３に進む。判定条件２の一例としては、ブレーキ踏み込み量が予め設定された一定量未満であることがあげられる。

ステップＳ５０３おいて、制御部４０は、判定条件３が成立したか否かを判断する。判定条件３は、予め設定された「移行判定条件」である。条件成立の場合にはステップＳ５０７に進み、不成立の場合はステップＳ５０６に進む。判定条件３の一例としては、下記のＡとＢ、または、ＡとＣの条件が成立していることがあげられる。
（Ａ）：燃料が噴射された後のエンジン回転角が予め設定された角度以上となっていること。
（Ｂ）：モータ９の目標トルク／（エンジン１の目標トルク＋モータ９の目標トルク）＜（予め設定された割合閾値）
（Ｃ）：モータ９の目標トルク＜（予め設定されたトルク閾値）

ステップＳ５０４において、制御部４０は、再始動制御モードをアイドリングストップ状態に設定し、ステップＳ５０８に進む。

ステップＳ５０５において、制御部４０は、再始動制御モードをモータリング制御状態に設定し、ステップＳ５０９に進む。

ステップＳ５０６において、制御部４０は、再始動制御モードをモータ・エンジン協調制御状態に設定し、ステップＳ５１０に進む。

ステップＳ５０７において、制御部４０は、再始動制御モードを燃料燃焼制御状態に設定し、ステップＳ５１２に進む。

ステップＳ５０８において、制御部４０は、燃料噴射を停止するように、インジェクタ１１を非駆動状態として、ステップＳ５１７に進む。

ステップＳ５０９において、制御部４０は、燃料噴射を停止するように、インジェクタ１１を非駆動状態として、ステップＳ５１３に進む。

ステップＳ５１０において、判定条件４が成立しているか否かを判断する。判定条件４は、予め設定された「燃料噴射再開条件」である。条件成立の場合にはステップＳ５１４に進み、不成立の場合はステップＳ５１１に進む。判定条件４の一例としては、ブレーキペダルがリリースされてから、予め設定された時間が経過したことが挙げられる。

ステップＳ５１１において、制御部４０は、燃料噴射を停止するように、インジェクタ１１を非駆動状態として、ステップＳ５１５に進む。

ステップＳ５１２において、制御部４０は、燃料噴射を実施するように、インジェクタ１１を駆動状態として、ステップＳ５１６に進む。

ステップＳ５１３において、制御部４０は、回転速度差算出処理を実施し、ステップＳ５１８に進む。

ステップＳ５１４において、制御部４０は、燃料噴射を実施するように、インジェクタ１１を駆動状態として、ステップＳ５１５に進む。

ステップＳ５１５において、制御部４０は、回転速度差算出処理を実施し、ステップＳ５１９に進む。

ステップＳ５１６において、制御部４０は、回転速度差算出処理を実施し、ステップＳ５２０に進む。

ステップＳ５１７において、制御部４０は、モータ目標トルク生成処理１を実施し、ステップＳ５２１に進む。

ステップＳ５１８において、制御部４０は、モータ目標トルク生成処理２を実施し、ステップＳ５２１に進む。

ステップＳ５１９において、制御部４０は、モータ目標トルク生成処理３を実施し、ステップＳ５２２に進む。

ステップＳ５２０において、制御部４０は、モータ目標トルク生成処理１を実施し、ステップＳ５２３に進む。

ステップＳ５２１において、制御部４０は、エンジン目標トルク生成処理１を実施し、サブルーチンを終了する。

ステップＳ５２２において、制御部４０は、エンジン目標トルク生成処理２を実施し、サブルーチンを終了する。

ステップＳ５２３において、制御部４０は、エンジン目標トルク生成処理３を実施し、サブルーチンを終了する。

次に、図５Ａ及び図５ＢのステップＳ５１３，Ｓ５１５，Ｓ５１６における、ステップ回転速度差算出処理の詳細について、図６のフローチャートを用いて説明する。

ステップＳ６０１において、制御部４０は、回転角検出器８によって検出されたエンジン１の回転角を微分演算して、エンジン１の回転速度を算出し、ステップＳ６０２に進む。

ステップＳ６０２において、制御部４０は、目標回転速度を算出して、ステップＳ６０３に進む。目標回転速度は以下の式によって求められる。

目標回転速度
＝ＭＩＮ（予め設定された目標エンジン回転速度増量[r/min/sec]×ブレーキがリリースされてからの経過時間，目標回転速度最大値）

ここで、目標回転速度最大値は以下の条件（１），（２）で求められる。
（１）モータリング制御状態のとき： ＴＮＥ１
（２）条件Ａが不成立のとき： ＴＮＥ２

なお、目標エンジン回転速度増量は、制御部４０に予め記憶されている。また、演算子 ＭＩＮ（ ， ）は、カッコ内の最小値を求める演算を表す。

ステップＳ６０３において、制御部４０は、以下の式を用いて、ステップＳ６０１で求めたエンジン１の回転速度と、ステップＳ６０２で求めた目標回転速度との回転速度差を算出して、サブルーチンを終了する。

回転速度差 ＝ 目標回転速度 − エンジン１の回転速度

次に、図５Ａ及び図５ＢのステップＳ５１７，Ｓ５２０におけるモータ目標トルク生成処理１について、図７のフローチャートを用いて説明する。

ステップＳ７０１において、制御部４０は、モータ目標トルクをゼロに設定するとともに、モータ制御部４２に対して、モータ９を当該モータ目標トルクで動作させるように指令して、サブルーチンを終了する。

次に、図５Ａ及び図５ＢのステップＳ５１８におけるモータ目標トルク生成処理２について、図８のフローチャートを用いて説明する。

ステップＳ８０１において、制御部４０は、Ｐ項算出処理を実施してステップＳ８０２に進む。Ｐ項は以下の式によって求められる。ここで、Ｐ項ゲインは、制御部４０の内部に予め記憶されている。

Ｐ項＝回転速度差×Ｐ項ゲイン

ステップＳ８０２において、制御部４０は、Ｉ項算出処理を実施してステップＳ８０３に進む。Ｉ項の算出は以下の式によって求められる。ここで、Ｉ項ゲインは、制御部４０の内部に予め記憶されている。

Ｉ項（今回値）＝回転速度差×Ｉ項ゲイン＋Ｉ項（前回値）

ステップＳ８０３において、制御部４０は、モータ目標トルクを算出するとともに、モータ制御部４２に対して、モータ９を当該モータ目標トルクで動作させるように指令して、サブルーチンを終了する。モータ目標トルクは以下の式によって求められる。

モータ目標トルク＝Ｐ項＋Ｉ項

次に、図５Ａ及び図５ＢのステップＳ５１９におけるモータ目標トルク生成処理３の詳細について、図９Ａ〜図９Ｃのフローチャートを用いて説明する。図９Ａは、第１の実施例におけるモータ目標トルク生成処理３を表す。図９Ｂは、第２の実施例におけるモータ目標トルク生成処理３を表す。図９Ｃは、第３の実施例におけるモータ目標トルク生成処理３を表す。

まず、図９Ａに示す、第１の実施例におけるモータ目標トルク生成処理３について説明する。

ステップＳ９１１において、制御部４０は、モータ目標トルクを算出するとともに、モータ制御部４２に対して、モータ９を当該モータ目標トルクで動作させるように指令して、サブルーチンを終了する。モータ目標トルクはモータ・エンジン協調制御状態を開始してからの回転角度を入力としたマップによって求められる。当該マップは、エンジン１の回転角度とモータ目標トルクとが対応付けられて予め記憶されているルックアップテーブルである。従って、エンジン１の回転角度を入力パラメータとして当該マップに入力すると、当該回転角度に対応したモータ目標トルクが出力パラメータとして出力される。

次に、図９Ｂに示す、第２の実施例におけるモータ目標トルク生成処理３について説明する。

ステップＳ９２１において、制御部４０は、カットオフ周波数を算出して、ステップＳ９２２に進む。カットオフ周波数はエンジン１の現在の回転速度を入力としたマップによって求められる。当該マップは、エンジン１の回転速度とカットオフ周波数とが対応付けられて予め記憶されているルックアップテーブルである。従って、エンジン１の回転速度を入力パラメータとして当該マップに入力すると、当該回転速度に対応したカットオフ周波数が出力パラメータとして出力される。これにより、カットオフ周波数は、エンジン１の現在の回転速度によって切り替えられることになる。

ステップＳ９２２において、制御部４０は、ハイパスフィルタゲインを算出して、ステップＳ９２３に進む。ハイパスフィルタゲインは、エンジン１の回転速度を入力としたマップによって求められる。当該マップとは、エンジン１の回転速度の値とハイパスフィルタゲインの値とが対応付けられて予め記憶されているルックアップテーブルであり、エンジン１の回転速度を入力パラメータとして入力すると、それに対応するハイパスフィルタゲインの値が出力パラメータとして出力される。また、別の方法では、ステップＳ９２１で求めたカットオフ周波数により予め設定された演算式によってハイパスフィルタゲインを求めるようにしても良い。

ステップＳ９２３において、制御部４０は、図６のフローチャートで求めた回転速度差に対して、ハイパスフィルタ４４を適用して、ハイパスフィルタ後回転速度差を求める。演算後、ステップＳ９２４に進む。ハイパスフィルタ４４のフィルタ処理は、実際にハイパスフィルタ４４を用いて行ってもよいが、ローパスフィルタ後回転速度差から、以下の式を用いて求めるようにしてもよい。その場合には、図１Ｂに示したハイパスフィルタ４４は不要となる。

ハイパスフィルタ後回転速度差
＝ 回転速度差 − ローパスフィルタ後回転速度差

ローパスフィルタ後回転速度差（今回値）＝｛ハイパスフィルタゲイン×回転速度差＋（１−ハイパスフィルタゲイン）×ローパスフィルタ後回転速度差（前回値）｝

ステップＳ９２４において、制御部４０は、Ｐ項算出処理を実施してステップＳ９２５に進む。Ｐ項は以下の式によって求められる。ここで、Ｐ項ゲインは、エンジン始動制御装置４の内部に予め記憶されている。

Ｐ項＝ハイパスフィルタ適用後回転速度差×Ｐ項ゲイン

ステップＳ９２５において、制御部４０は、Ｉ項算出処理を実施してステップＳ９２６に進む。Ｉ項の算出は以下の式によって求められる。ここで、Ｉ項ゲインは、エンジン始動制御装置４の内部に予め記憶されている。

Ｉ項（今回値）＝ハイパスフィルタ適用後回転速度差×Ｉ項ゲイン＋Ｉ項（前回値）

ステップＳ９２６において、制御部４０は、モータ目標トルクを算出するとともに、モータ制御部４２に対して、モータ９をモータ目標トルクで動作させるように指令して、サブルーチンを終了する。モータ目標トルクは以下の式によって求められる。

モータ目標トルク＝Ｐ項＋Ｉ項

次に、図９Ｃに示す、第３の実施例におけるモータ目標トルク生成処理３について説明する。

ステップＳ９３１において、制御部４０は、Ｐ項算出処理を実施してステップＳ９３２に進む。Ｐ項は以下の式によって求められる。Ｐ項ゲインは、エンジン始動制御装置４の内部に予め記憶されている。

Ｐ項＝回転速度差×Ｐ項ゲイン

ステップＳ９３２において、制御部４０は、Ｉ項算出処理を実施してステップＳ９３３に進む。Ｉ項の算出は以下の式によって求められる。Ｉ項ゲインは、エンジン始動制御装置４の内部に予め記憶されている。

Ｉ項（今回値）＝回転速度差×Ｉ項ゲイン＋Ｉ項（前回値）

ステップＳ９３３において、制御部４０は、モータ目標トルクを算出してステップＳ９３４に進む。モータ目標トルクは以下の式によって求められる。

モータ目標トルク＝Ｐ項＋Ｉ項

ステップＳ９３４において、制御部４０は、トルク分割係数を算出してステップＳ９３５に進む。トルク分割係数は、モータ・エンジン協調制御状態を開始してからの回転角度を入力とするマップによって求められる。当該マップとは、当該回転角度の値とトルク分割係数の値とが、対応付けられて予め記憶されたルックアップテーブルであり、当該回転角度を入力パラメータとして入力すると、それに対応するトルク分割係数の値が出力パラメータとして出力される。

ステップＳ９３５において、制御部４０は、ステップＳ９３３で求めたモータ目標トルクとステップＳ９３４で求めたトルク分割係数とをかけ合わせて、モータ目標トルクを補正し、モータ制御部４２に対して、モータ９を補正後のモータ目標トルクで動作させるように指令して、サブルーチンを終了する。補正後モータ目標トルクは、以下の式によって求められる。

補正後モータ目標トルク＝モータ目標トルク×トルク分割係数

次に、図５Ａおよび図５ＢのステップＳ５２１におけるエンジン目標トルク生成処理１について、図１０のフローチャートを用いて説明する。

ステップＳ１００１において、制御部４０は、エンジン目標トルクをゼロに設定するとともに、エンジン制御部４１に対して、エンジン１を当該エンジン目標トルクで動作するように指令して、サブルーチンを終了する。

次に、図５Ａおよび図５ＢのステップＳ５２２におけるエンジン目標トルク生成処理２の詳細について、図１１Ａ〜図１１Ｃのフローチャートを用いて説明する。図１１Ａは、第１の実施例におけるエンジン目標トルク生成処理２を表す。図１１Ｂは、第２の実施例におけるエンジン目標トルク生成処理３を表す。図１１Ｃは、第３の実施例におけるエンジン目標トルク生成処理３を表す。

まず、図１１Ａに示す、第１の実施例におけるエンジン目標トルク生成処理２について説明する。

ステップＳ１１１１において、制御部４０は、Ｐ項算出処理を実施してステップＳ１１１２に進む。Ｐ項は以下の式によって求められる。ここで、Ｐ項ゲインは、エンジン始動制御装置４の内部に予め記憶されている。

Ｐ項＝回転速度差×Ｐ項ゲイン

ステップＳ１１１２において、制御部４０は、Ｉ項算出処理を実施してステップＳ１１１３に進む。Ｉ項の算出は以下の式によって求められる。ここで、Ｉ項ゲインは、エンジン始動制御装置４の内部に予め記憶されている。

Ｉ項（今回値）＝回転速度差×Ｉ項ゲイン＋Ｉ項（前回値）

ステップＳ１１１３において、制御部４０は、ステップＳ１１１１で求めたＰ項と、ステップＳ１１１２で求めたＩ項とに基づいて、エンジン目標トルクを算出する。また、制御部４０は、エンジン制御部４１に対して、エンジン１を当該エンジン目標トルクで動作させるように指令して、サブルーチンを終了する。エンジン目標トルクは以下の式によって求められる。

エンジン目標トルク＝Ｐ項＋Ｉ項

次に、図１１Ｂに示す、第２の実施例におけるエンジン目標トルク生成処理３について説明する。

ステップＳ１１２１において、制御部４０は、カットオフ周波数を算出して、ステップＳ１１２２に進む。カットオフ周波数は、エンジン１の回転速度を入力とした上述したマップによって求められる。当該マップは、エンジン１の回転速度とカットオフ周波数とが対応付けられて予め記憶されているルックアップテーブルである。従って、エンジン１の回転速度を入力パラメータとして当該マップに入力すると、当該回転速度に対応したカットオフ周波数が出力パラメータとして出力される。

ステップＳ１１２２において、制御部４０は、ローパスフィルタゲインを算出して、ステップＳ１１２３に進む。ローパスフィルタゲインは、エンジン１の回転速度を入力とした上述したマップによって求められる。当該マップは、エンジン１の回転速度とローパスフィルタゲインとが対応付けられて予め記憶されているルックアップテーブルである。従って、エンジン１の回転速度を入力パラメータとして当該マップに入力すると、当該回転速度に対応したローパスフィルタゲインが出力パラメータとして出力される。あるいは、別の方法として、先にもとめられたカットオフ周波数より予め設定された演算式によってローパスフィルタゲインを求めても良い。

ステップＳ１１２３において、制御部４０は、回転速度差に対してローパスフィルタを適用して、ローパスフィルタ後回転速度差を求める。演算後、ステップＳ１１２４に進む。ローパスフィルタの適用は、以下の式を用いる。

ローパスフィルタ後回転速度差（今回値）＝｛ローパスフィルタゲイン×回転速度差＋（１−ローパスフィルタゲイン）×ローパスフィルタ後回転速度差（前回値）｝

ステップＳ１１２４において、制御部４０は、Ｐ項算出処理を実施してステップＳ１１２５に進む。Ｐ項は以下の式によって求められる。ここで、Ｐ項ゲインは、エンジン始動制御装置４の内部に予め記憶されている。

Ｐ項＝ローパスフィルタ後回転速度差×Ｐ項ゲイン

ステップＳ１１２５において、制御部４０は、Ｉ項算出処理を実施してステップＳ１１２６に進む。Ｉ項の算出は以下の式によって求められる。ここで、Ｉ項ゲインは、エンジン始動制御装置４の内部に予め記憶されている。

Ｉ項（今回値）＝ローパスフィルタ後回転速度差
×Ｉ項ゲイン＋Ｉ項（前回値）

ステップＳ１１２６において、制御部４０は、エンジン目標トルクを算出するとともに、エンジン制御部４１に対して、エンジン１を当該エンジン目標トルクで動作させるように指令して、サブルーチンを終了する。エンジン目標トルクは以下の式によって求められる。

エンジン目標トルク＝Ｐ項＋Ｉ項

次に、図１１Ｃに示す、第３の実施例におけるエンジン目標トルク生成処理３について説明する。

ステップＳ１１３１において、制御部４０は、図９ＣのステップＳ９３３で算出されたモータ目標トルクに対し、図９ＣのステップＳ９３４で算出されたトルク分割係数を用いてトルク分割処理を実施して、エンジン目標トルクを算出する。また、制御部４０は、エンジン制御部４１に対して、エンジン１を当該エンジン目標トルクで動作するように指令してサブルーチンを終了する。エンジン目標トルクは以下の式によって求められる。

エンジン目標トルク＝（１−トルク分割係数）×モータ目標トルク

次に、図５Ａおよび図５ＢのステップＳ５２３における、エンジン目標トルク生成処理３について、図１２のフローチャートを用いて説明する。

ステップＳ１２０１において、制御部４０は、Ｐ項算出処理を実施して、ステップＳ１２０２に進む。Ｐ項は以下の式によって求められる。ここで、Ｐ項ゲインは、エンジン始動制御装置４の内部に予め記憶されている。

Ｐ項＝回転速度差×Ｐ項ゲイン

ステップＳ１２０２において、制御部４０は、Ｉ項算出処理を実施してステップＳ１２０３に進む。Ｉ項の算出は以下の式によって求められる。ここで、Ｉ項ゲインは、エンジン始動制御装置４の内部に予め記憶されている。

Ｉ項（今回値）＝回転速度差×Ｉ項ゲイン＋Ｉ項（前回値）

ステップＳ１２０３において、制御部４０は、モータ目標トルクを算出するとともに、エンジン制御部４１に対して、エンジン１を当該エンジン目標トルクで動作させるように指令して、サブルーチンを終了する。エンジン目標トルクは以下の式によって求められる。

エンジン目標トルク＝Ｐ項＋Ｉ項

なお、上記の説明においては、構成を簡単化するため、ハイパスフィルタのフィルタ処理を、回転速度差から算出の簡単なローパスフィルタを引き算することで行うと説明したが、ハイパスフィルタとしての効果があればよいため、当該式以外の式を用いて算出しても良い。

また、上記の説明においては、構成を簡単化するため、ローパスフィルタのフィルタ処理を、回転速度差とローパスフィルタ後回転速度差の前回値を予め設定された割合で加算することで行うと説明したが、ローパスフィルタとしての効果があればよいため、当該式以外の式を用いて算出しても良い。

なお、この発明にかかるモータは、始動装置である駆動動作を中心に説明を実施したが、エンジンを外部から回転可能な構成であれば良く、モータが発電電動機であってもよいため、上記実施の形態に限定されるものではない。
また、モータの種類も、ベルト式だけでなく、一般的な歯車式スタータモータであってもよい。

なお、この発明にかかる目標回転速度は、エンジンの目標回転速度として説明を実施したが、前述のとおりエンジンとモータの回転速度比が既知であれば、エンジンの目標回転速度をモータの目標回転速度として演算することができるため、目標回転速度をモータの目標回転速度として構成してもよいため、上記実施の形態に限定されるものではない。

Claims (11)

1. 車両に搭載されるエンジン始動制御装置であって、
   前記車両は、エンジンと、前記エンジンを回転させるモータと、前記エンジンおよび前記モータの少なくともいずれか１つの動力によって回転するタイヤとを有し、
   前記エンジン始動制御装置は、
   前記エンジンの吸入空気量および燃料噴射量の少なくともいずれか一方を調整することにより、前記エンジンの出力を制御するエンジン制御部と、
   前記モータの出力を制御するモータ制御部と、
   前記エンジン制御部および前記モータ制御部を制御する制御部と
   を備え、
   前記制御部は、
   前記エンジンの再始動制御モードとして、
   前記モータの駆動力のみによって前記エンジンを回転させるモータリング制御状態と、
   前記エンジンにおける燃料の燃焼による駆動力のみによって前記エンジンを回転させる燃料燃焼制御状態と、
   前記モータの駆動力と前記エンジンにおける燃料の燃焼による駆動力との両方で前記エンジンを回転させるモータ・エンジン協調制御状態と
   を備え、
   前記制御部は、
   前記エンジンの再始動制御モードを、前記モータリング制御状態から前記燃料燃焼制御状態へ移行させる場合に、前記モータ・エンジン協調制御状態を経由して前記移行を実行し、
   前記モータリング制御状態から前記モータ・エンジン協調制御状態へ移行するタイミングを、前記燃料の噴射を開始した後に最初に燃料が燃焼する気筒において、当該最初の燃料の燃焼によってトルクが発生すると推定されるクランク角に、当該気筒のクランク角が到達するタイミングとする
   エンジン始動制御装置。
2. 前記モータ・エンジン協調制御状態は、
   前記エンジン制御部が予め設定された目標回転速度と現在の回転速度とに基づく回転速度フィードバック制御を行うエンジン制御と、
   前記モータ制御部が予め設定されたトルク減量でモータトルクを漸減するように前記モータを制御するモータ制御と
   からなる制御状態である
   請求項１に記載のエンジン始動制御装置。
3. 前記モータ・エンジン協調制御状態は、
   前記エンジン制御部が、前記エンジンの目標回転速度と現在の回転速度との回転速度差に基づく回転速度フィードバック制御を行うエンジン制御と、
   前記モータ制御部が、前記エンジンの前記回転速度差に基づく回転速度フィードバック制御を行うモータ制御と
   からなる制御状態である
   請求項１に記載のエンジン始動制御装置。
4. 前記モータ・エンジン協調制御状態において、前記制御部は、前記エンジンの目標回転速度と現在の回転速度との回転速度差を算出し、当該回転速度差に対してローパスフィルタおよびハイパスフィルタを適用し、前記ローパスフィルタ後の回転速度差を前記エンジン制御部における前記回転速度フィードバック制御の回転速度差とし、前記ハイパスフィルタ後の回転速度差を前記モータ制御部における前記回転速度差とする
   請求項３に記載のエンジン始動制御装置。
5. 前記ローパスフィルタのカットオフ周波数および前記ハイパスフィルタのカットオフ周波数は、前記エンジンの現在の回転速度によって切り替えられる
   請求項４に記載のエンジン始動制御装置。
6. 前記モータ・エンジン協調制御状態は、
   前記制御部が、前記エンジンの目標回転速度と現在の回転速度との回転速度差に基づく回転速度フィードバック制御状態であり、
   当該回転速度差に基づく目標トルクを、前記エンジンと前記モータのそれぞれに対し、予め設定された割合で分配する
   請求項１に記載のエンジン始動制御装置。
7. 前記予め設定された割合は、
   前記エンジンに対する割合と前記モータに対する割合との合計値を１００％とし、
   前記モータに対する割合は、前記モータ・エンジン協調制御状態へ移行した直後が最大値で、その後、前記エンジンにおける前記燃料の燃焼が発生する気筒が１つの気筒から次の気筒に切り替わるタイミングごとに、予め設定された比率でステップ状に低下していくように、予め設定されている
   請求項６に記載のエンジン始動制御装置。
8. 前記モータ・エンジン協調制御状態において、前記制御部は、前記燃料燃焼制御状態で車両が必要とするトルクを推定トルクとして演算し、前記モータ・エンジン協調制御状態へ移行する直前に前記モータへ指令するトルク指令値の初期値を、前記推定トルクよりも大きい値に設定する
   請求項１から７までのいずれか１項に記載のエンジン始動制御装置。
9. 前記エンジンと前記モータは相互に動力を前記車両に対し伝達可能な構成であり、
   前記モータの回転速度と前記エンジンの回転速度との間には、常時一定の回転速度比の関係が成立するように構成されている
   請求項１から８までのいずれか１項に記載のエンジン始動制御装置。
10. 前記モータ・エンジン協調制御状態から前記燃料燃焼制御状態へ移行する移行判定条件は、前記エンジンの目標トルクと前記モータの目標トルクとを足し合わせた目標トルク合算値に占める、前記モータの前記目標トルクの割合が、予め設定された第１の閾値未満となることである
    請求項１から９までのいずれか１項に記載のエンジン始動制御装置。
11. 前記モータ・エンジン協調制御状態から前記燃料燃焼制御状態へ移行する移行判定条件は、前記モータの目標トルクが、予め設定された第２の閾値未満となることである
    請求項１から１０までのいずれか１項に記載のエンジン始動制御装置。

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