JP5545018B2 - 車両用駆動制御装置 - Google Patents

Description

ここに開示する技術は、電動モータとエンジンとを備え、少なくとも一方の駆動力によって走行可能なハイブリッド車両の駆動制御装置に関し、特に車両の走行中に停止しているエンジンを始動させる際の制御に係る。

近年、車両の駆動源としてエンジン及び電動モータを備えたハイブリッド車両が普及しつつある（例えば特許文献１参照）。こうしたハイブリッド車両では、エンジンを停止し電動モータによって走行するモータ走行モードと、エンジンにより走行するエンジン走行モードとが少なくとも設定される。車両の走行中には、例えば車速とエンジンのアクセル開度とによって決定される車両の運転状態に基づいて走行モードが切り替えられ、それに伴い、電動モータの作動及び停止、並びに、エンジンの運転及び停止がそれぞれ切り替えられる。

特開２００９−１４３２６４号公報

ハイブリッド車両においては、走行モードの切替に伴って、車両の走行中にエンジンの停止と始動とが頻繁に繰り返される。そのため、特許文献１に記載されているような、スタータとオルタネータとを統合したＩＳＧ（Integrated Starter Generator）やクランク軸に直結したＣＩＳＧ（Crank Integrated Starter Generator）（以下、これらを総称して、単にスタータと呼ぶ場合がある）を作動させてエンジンを始動させる場合、スタータが頻繁に作動される。このことは、例えばスタータの大型化や、その寿命の低下といった不都合を招く。また、スタータを利用したエンジンの再始動では、始動時間が長くなる不都合もある。

これに対して、スタータを利用せずにエンジンの始動を短時間で行なう技術として、例えばエンジン停止時に膨張行程にある気筒に燃料を供給しておき、該膨張気筒の燃料の点火及び燃焼を行なうことによって該エンジンを始動させる燃焼始動技術が知られている。そして、この燃焼始動を確実なものとし且つ始動に要する時間の短縮を図るために、走行中の車両の車輪からのトルクをエンジンに伝達して燃焼始動をアシストすることが考えられる。

しかし、車輪からのトルクで燃焼始動をアシストする場合、トルクの引き込みによるショックを乗員に与える懸念がある。その対策として、電動モータ側でトルクアップすることが考えられるが、この電動モータに前記引き込みショックを緩和できるようにトルクアップする十分な余裕がない場合がある。例えば、車速が比較的高くなっていて、電動モータが現在出力可能な最大トルクに電動モータの発生トルクが近づいている場合である。

そこで、本発明は、前記燃焼始動方式を採用してモータ走行からエンジン走行に切り替える際、電動モータ側にトルクアップする十分な余裕がない場合でも、当該切替時のトルクショックを抑制しつつ、速やかに当該切替を完了できるようにする。

本発明は、前記課題を解決するために、前記走行モード切替時において、前記車輪から前記エンジンにアシストトルクが付与されるようにする際に、電動モータのトルクアップ制御を実行するとともに、エンジン回転数を上昇させるようにした。

すなわち、ここに開示する車両用駆動制御装置は、多気筒エンジンと、車両を駆動するために前記エンジンに連結された自動変速機と、前記エンジンと前記車両の車輪との間の動力の伝達及びその遮断をする断続手段と、前記自動変速機を介さずに前記車両を駆動する電動モータとを備え、前記エンジンを停止し前記電動モータを作動させて前記車両を駆動するモータ走行モードと、前記エンジンを作動させて前記車両を駆動するエンジン走行モードとの間で車両駆動方式を切り替えるようにしている。

前記断続手段は、前記自動変速機の複数の摩擦締結要素から選択した少なくとも２つの摩擦締結要素を締結することによって前記自動変速機の各変速段が実現するように前記動力が伝達する伝達状態とし、上記少なくとも２つの摩擦締結要素の内のいずれか一つの摩擦締結要素を締結とし残りの摩擦締結要素を非締結とすることによって前記動力の伝達が遮断された遮断状態とする。

この車両用駆動制御装置では、前記モータ走行モードから前記エンジン走行モードに切り替えるモード切替時に、前記エンジンを始動させる燃焼始動方式を採用している。さらに当該車両用駆動制御装置は、前記燃焼始動手段にて始動させた前記エンジンのエンジン回転数を上昇させるエンジン回転数上昇手段と、前記電動モータが現在出力可能な最大トルクと現在の発生トルクと差である余裕トルクを演算する余裕トルク演算手段とを備えている。

そして、前記モード切替時においては、前記エンジンを前記燃焼始動手段によって始動させ、さらに前記自動変速機の変速段が前記車両の運転状態に応じた目標変速段よりも高変速段となるように前記断続手段を作動させて前記エンジンに前記車輪からのアシストトルクを付与する際に、前記余裕トルク量に応じて前記エンジン回転数上昇手段によるエンジン回転数の上昇を実行するととに、前記電動モータの発生トルクを増大させるトルクアップを実行するようにしている。

また、前記余裕トルク量が所定値よりも小さいときには、該所定値以上であるときよりも、前記エンジン回転数上昇手段によるエンジン回転数の上昇度を大にする。

従って、モード切替時においては、電動モータの余裕トルク量に応じてエンジン回転数上昇手段を作動させ、エンジン回転数を上昇させるから、断続手段の作動によって車輪からエンジンにアシストトルクが付与される際の、電動モータのトルクアップ量が少ない場合でも、トルクの引き込みショックを抑制することができ、乗員に違和感を与えることを軽減ないし解消することができる。しかも、前記エンジン回転数上昇手段によるエンジン回転数の上昇により、速やかなモード切替に有利になる。また、変速段が高くなるほど車速及び自動変速機の変速比に対応するエンジンの同期回転数が低くなるところ、上述の如く、自動変速機の変速段が目標変速段よりも高変速段となるように断続手段を作動させて前記エンジンに前記車輪からのアシストトルクを付与するから、前記燃焼始動後のエンジン回転数を速やかに同期回転数に到達させることができ、前記モード切替を迅速に行なうことができる。

この場合、高速段から目標変速段へのシフトダウンでは、前記同期回転数が高くなるから、その初期にトルクの引き込みがあり、その後にトルクの突き上げを生ずる。これには、電動モータのトルクアップ及びトルクダウンで対応することができる。

そうして、前記余裕トルク量が所定値よりも小さいときには、該所定値以上であるときよりも、前記エンジン回転数上昇手段によるエンジン回転数の上昇度を大にすることから、モード切替時におけるトルクショックの抑制及び速やかなモード切替に有利になる。

また、好ましいのは、前記エンジンと前記自動変速機との間で流体を介したトルク伝達を行う、ロックアップクラッチ付きの流体伝動装置をさらに備え、前記制御手段が、前記モード切替時において、前記ロックアップクラッチを、前記余裕トルク量に応じて所定のスリップ量で作動させることである。

すなわち、ロックアップクラッチのスリップ制御により、流体伝動装置の入力軸と出力軸との回転数差が吸収されるため、前記トルクの引き込みショックの緩和に有利になり、さらに、前記エンジン回転数上昇手段によってエンジン回転数が急上昇するケースでも、それに伴うトルクショックが緩和される。

或いは、前記ロックアップクラッチのスリップ制御に代えて、前記断続手段を、前記余裕トルク量に応じて所定のスリップ量で作動させることが好ましい。これにより、ロックアップクラッチのスリップ制御と同様の効果が得られる。

この場合、前記ロックアップクラッチ又は断続手段のスリップ制御においては、前記余裕トルク量が大きいほどスリップ量を小さくすることができる。

また、前記モード切替において、前記余裕トルクが前記所定値よりも所定量以上に大であるときには、前記断続手段を作動させる際に、前記エンジン回転数上昇手段を作動させることなく、前記電動モータの発生トルクを上昇させるトルクアップを実行すればよい。これにより、前記締結時のトルクの引き込みショックを緩和することができる。

ここで、「自動変速機」は、例えば歯車変速機構からなる多段変速機、及び、例えばベルト変速機構からなる無段変速機の双方を含み得る。また、「車輪」は前輪及び後輪のいずれであってもよく、また、エンジンが駆動力を付与する車輪と、電動モータが駆動力を付与する車輪とは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。

また、「断続手段」は、エンジンと車輪との間でトルクの伝達及びその遮断を切り替える得る手段であって、例えばエンジンと車輪との間のトルク伝達経路上に配置されたクラッチ要素としてもよい。また、前記の自動変速機が歯車変速機構からなる多段の自動変速機である場合には、当該歯車変速機構に含まれる複数の摩擦締結要素（クラッチ要素及びブレーキ要素を含む）を利用して、前記の断続手段を構成してもよい。すなわち、一般的に、多段の歯車変速機構は、複数の摩擦締結要素の内から選択した、少なくとも２つの摩擦締結要素を締結することによって各変速段を実現する（ドライブ状態）。つまりトルク伝達経路が接続される。一方、そうした締結を行わないときには遊転状態（ニュートラル状態）となりトルク伝達が行われない。つまりトルク伝達が遮断されたことと等価になる。

そこで、前記歯車変速機構に含まれる各摩擦締結要素の開放及び締結を切り替えることによって、エンジンと車輪との間でのトルクの伝達及び遮断を切り替える断続手段を構成してもよい。

こうした自動変速機内部の摩擦締結要素を利用して断続手段を構成する場合には、トルク断続の応答性の観点からは、次のような構成を採用することがより好ましい。つまり、前述したように、多段の歯車変速機構において所定の変速段の実現、つまりトルク伝達の接続状態の実現には、少なくとも２つの摩擦締結要素を締結する必要があることから、所定の変速段の実現に際し締結が必要な摩擦締結要素の内のいずれか１つの締結要素を締結とし、残り全ての締結要素を非締結にしたときは、前記のトルクの伝達が遮断された状態となる。一方で、その遮断状態からは、前記非締結であった１つの締結要素を締結させることだけで、ニュートラル状態からドライブ状態へと移行することができる（トルク伝達状態への切替）。このことは、例えば油圧ポンプの大型化等を行わなくても、前記遮断状態からトルク伝達状態へ、高い応答性でもって切り替え得ることは勿論のこと、例えば、前記所定の変速段を、エンジンの始動後において要求される変速段と一致させておくことによって、エンジンの始動後の挙動がスムースになり得る点でも極めて有効である。

また、前記「エンジン回転数上昇手段」としては、例えば、スタータを採用することができ、該スタータによってエンジン回転数の上昇をアシストすることにより、前記効果が得られる。その場合でも、前記モード切替時に前記余裕トルクが十分でないケースはそれほど多くないから、スタータの頻繁な作動（スタータの寿命を早めること）には繋がらない。

或いは、前記エンジン回転数上昇手段としては、エンジン出力を増大させる、具体的にはスロットル開度及び燃料噴射量を増大させる、エンジン出力増大手段を採用することができる。前記スタータアシストに代えて、或いはスタータアシストとともに、当該エンジン出力増大手段を作動させることができる。

以上に説明したように、前記車両用駆動制御装置では、モータ走行モードからエンジン走行モードへのモード切替において、エンジンを燃焼始動手段によって始動させ、さらに自動変速機の変速段が目標変速段よりも高変速段となるように断続手段を作動させて車輪からエンジンにアシストトルクを付与するようにし、その際に、電動モータの余裕トルク量に応じてエンジン回転数上昇手段によるエンジン回転数の上昇を実行するとともに、電動モータのトルクアップを実行するようにしたから、電動モータのトルクアップ量を十分にとることができない場合でも、トルクの引き込みショックを抑制して乗員に違和感を与えることを軽減ないし解消することができ、しかも、燃焼始動後のエンジン回転数を速やかに同期回転数に到達させることができ、前記モード切替を迅速に行なうことができ、さらに、電動モータの余裕トルク量が所定値よりも小さいときには、該所定値以上であるときよりも、前記エンジン回転数上昇手段によるエンジン回転数の上昇度を大にするから、モード切替時におけるトルクショックの抑制及び速やかなモード切替に有利になる。

車両のパワートレイン及び制御装置の全体ブロック図である。 制御装置が実行する制御のフロー図である。 電動モータのトルク線図とモータ温度との関係を示す特性図である。 電動モータの最大トルクＴmaxを求めるためのＳＯＣ係数ＴＲsocとＳＯＣとの関係を示す特性図である。 モータ走行領域及び変速パターンを示す特性図である。 電動モータの余裕トルクが小さいときの走行モード切替制御のフロー図である。 同制御のタイムチャートである。 同制御におけるスタータ作動時間ｔｓと目標エンジン回転数Ｎetとの関係を示す特性図である。 同制御におけるエンジン回転数Ｎｅの同期回転数Ｎetへの下降量ΔＮｅと電動モータのトルクダウン量ΔＴｄとの関係を示す特性図である。 電動モータの余裕トルクが中程度であるときの走行モード切替制御のフロー図である。 同制御のタイムチャートである。 同制御における電動モータのトルクアップ量ΔＴａとロックアップクラッチのスリップ率Ｎｓ／Ｎetとの関係を示す特性図である。 同制御におけるトルクアップ量ΔＴａとスロットル開度増大量ΔＴＶＯａとの関係を示す特性図である。 同制御におけるトルクアップ量ΔＴａと燃料噴射量の増大量ΔＱfaとの関係を示す特性図である。 同制御におけるエンジン回転数下降量ΔＮｅとトルクダウン量ΔＴｄとの関係を示す特性図である。 電動モータの余裕トルクが中程度であるときの別の走行モード切替制御のフロー図である。 同制御のタイムチャートである。 電動モータの余裕トルクが大きいときの走行モード切替制御のフロー図である。 同制御のタイムチャートである。

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

図１において、パワートレインＰＴは、駆動力を発生する多気筒（例えば４気筒）エンジン１１と、このエンジン１１に連結されて変速を行う歯車変速機構１２と、歯車変速機構１２からの出力を受けて左右に駆動力を配分する差動装置１３と、差動装置１３からの駆動力を受ける左右の駆動輪（例えば前輪）１４，１４と、エンジン１１と歯車変速機構１２との間に配置された、ロックアップクラッチ１５付きのトルクコンバータ（流体伝動装置）１６と、前記歯車変速機構１２を介さずに、差動装置１３を通じて前記駆動輪１４を駆動する電動モータ１７とを備えている。この車両は、前述の通り、駆動源としてのエンジン１１及び電動モータ１７を備えたハイブリッド車両であり、後述するように、車速及びエンジンのアクセル開度に基づいて設定される運転状態に応じて、エンジン１１を停止させて電動モータ１７により駆動するモータ走行モードと、電動モータ１７を停止させてエンジン１１により駆動する、または電動モータ１７とエンジン１１の双方により駆動するエンジン走行モードとを切り替えながら走行するように構成されている。

エンジン１１は、詳細な図示は省略するが、４サイクル火花点火式エンジンであり、且つ各気筒内に燃料を直接、噴射可能に構成された直噴エンジンである。このエンジン１１は、その始動に際しては、所定の気筒、より正確には、膨張行程で停止した気筒内に燃料を供給して点火及び燃焼を行なうことで、エンジン１１に正転方向のトルクを付与して始動するように構成されており、スタータを利用しなくても始動が可能である。エンジン１１は、クランク軸に対し連結されたオルタネータを備えており、このオルタネータは、スタータ及びオルタネータを統合したＩＳＧ１８とされている。

歯車変速機構１２は、具体的な図示は省略するが、遊星歯車機構と、遊星歯車機構に含まれる各回転要素の回転を選択的に規制する摩擦締結要素として、複数のクラッチ要素及びブレーキ要素とを含んで構成されており、例えば前進６速の多段自動変速機として構成されている。この歯車変速機構１２においては、複数のクラッチ要素及びブレーキ要素から選択された、少なくとも２つの要素を締結することで、各変速段を実現するように構成されている。

すなわち、歯車変速機構１２は、前進６段の変速段を達成可能なものであり、３組の遊星歯車機構と、各々回転要素同士の断続を行なう２つのクラッチ要素Ｃ_Ｌ，Ｃ_Ｈと、各々回転要素と固定要素（歯車変速機構のハウジング）との断続を行なう３つのブレーキ要素Ｂ_ＬＲ（ロー・リバースブレーキ），Ｂ_２６（２速・６速用ブレーキ）、Ｂ_３５（３速・５速用ブレーキ）を備えている。表１は、この歯車変速機構１２の複数の摩擦締結要素を選択的に締結することで、複数の変速段を達成する締結表である。前進１速（Ｄ１）〜前進６速（Ｄ６）では、選択された２つの摩擦締結要素を締結することで達成される。表中の「ＣＬ_１」は当該要素が第１摩擦締結要素として選択し締結されること、「ＣＬ_２」は当該要素が第２摩擦締結要素として選択し締結されることを意味する。

このように、歯車変速機構１２は、選択された少なくとも２つの要素を締結することで所定の変速段を実現したドライブ状態と、全ての要素を非締結にすることによって、エンジン１１と駆動輪１４との間のトルクの伝達を遮断したニュートラル状態とに切り替わる。従って、このハイブリッド車両においては、歯車変速機構１２を、前記摩擦締結要素の締結及び解放によって、エンジン１１と駆動輪１４との間でトルク（動力伝達）を断続させる断続手段１２１として機能させる。

さらに、このハイブリッド車両においては、所定の変速段の実現に必要な少なくとも２つの摩擦締結要素の内のいずれか１つの要素のみを非締結とすることによって、前記のニュートラル状態としつつも、当該所定変速段への切り替えを素早く行い得るようにした待機状態にするようにしている。この待機状態は、モータ走行モード時を含む、エンジン１１を停止しているときに実行される状態である。つまり、待機状態はニュートラル状態であることから、モータ走行モード時に待機状態とすることで、車両の走行に連動してエンジン１１が引き摺られながら従動回転する引き摺り現象が回避される。

また、待機状態においては、前述した非締結とする摩擦締結要素を、締結直前の状態（いわゆるプリチャージ状態）にする。これによって、非締結から締結への切り替えの応答性が高まり、前述したように、１つの摩擦締結要素をのみを締結することと相俟って、待機状態（換言すればニュートラル状態）からドライブ状態への切り替え応答性を大幅に高めるようにしている。尚、待機状態ではエンジン１１は停止していることから、プリチャージ状態を実現する上で、図示は省略するが、このハイブリッド車両には、電動の油圧ポンプが設けられている。

前記電動モータ１７は、例えば３相の交流同期モータであって、図示省略のバッテリ及びインバータを介して供給された駆動電流により駆動する。ここで、前記のモータ走行モードには、電動モータ１７の駆動力によって走行している状態、電動モータ１７を回生させながら走行している状態、電動モータ１７が何ら作動せずに惰性で走行している状態、の少なくとも３つの状態を含む。

図１に示す車両の制御装置ＣＲは、エンジン１１の出力、ロックアップクラッチ１５の断接（スリップ制御を含む）、前記インバータの制御を通じた電動モータ１７の作動（力行及び回生を含む）、歯車変速機構１２の変速段等をそれぞれ制御する装置である。制御装置ＣＲは、コントローラ２と、車両の走行状態を含む各種の状態を検出し、コントローラ２に提供する各種センサ３１〜３７とを備えて構成されている。この内、コントローラ２は、例えば通常のマイクロコンピュータであり、図示は省略するが、少なくともＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏインターフェース回路、及びデータバスを備えて構成される。

各種のセンサには、少なくとも、車両の走行速度に関する情報をコントローラ２に提供する車速センサ３１、アクセルペダルの踏み込み量に対応するアクセル開度に関する情報をコントローラ２に提供するアクセル開度センサ３２、コントローラ２においてエンジン回転数及びクランク角度の検出に利用される信号を提供するクランク角センサ３３、コントローラ２において気筒識別に利用される信号を提供するカム角センサ３４、バッテリの充電状態（残存充電量ＳＯＣ：State of Charge）やバッテリ温度に係る情報を含む、バッテリの各種状態に係る情報をコントローラ２に提供するバッテリ状態センサ３５、電動モータ１７の温度に係る情報を含む、電動モータ１７の各種状態に係る情報を提供するモータ状態センサ３６、及び、トルクコンバータ１６のタービン回転数に関する情報をコントローラ２に提供するタービン回転数センサ３７を含んでいる。コントローラ２は、これらの各センサ３１〜３７からのセンサ信号を取り入れて演算処理をし、前記エンジン１１、ロックアップクラッチ１５、歯車変速機構１２及び電動モータ１７に対して制御信号を出力する。

具体的には、前記コントローラ２は、車速及びアクセル開度に基づいて設定される運転状態に応じて、前述したモータ走行モードと、エンジン走行モード（エンジンのみによる走行モード、又はエンジンとモータとの併用による走行モード）とを切り替えるべく、電動モータ１７の作動及び停止、エンジン１１の作動及び停止（始動及び停止）を切り替える。それと共に、前記コントローラ２は、走行モードの切り替わりに対応するように、歯車変速機構１２の状態を、ドライブ状態（変速マップに従った変速制御を含む）、ニュートラル状態、及び待機状態に切り替えると共に、必要に応じて、ロックアップクラッチ１５の作動制御も実行するように構成されている。

こうしたハイブリッド車両では、車両の走行中にエンジン１１の始動及び停止が繰り返される。コントローラ２は、駆動しているエンジン１１の停止条件が成立したときには、燃料供給を停止してエンジン１１を停止させることを基本とした、所定の停止制御を実行する一方、停止しているエンジン１１の始動条件が成立したときには、エンジン１１の始動制御を実行する。車両の走行中におけるエンジン１１の始動条件の成立は、モータ走行モードからエンジン走行モードへのモード切替を意味し、その場合は、エンジン１１の燃焼によるエネルギでエンジン１１を始動させる、いわゆる燃焼始動を行なう。

そうして、制御装置ＣＲは、車両の要求トルクＴｏと電動モータ１７が現在出力可能な最大トルクＴmaxとに基いて前記モード切替を実行するか否かを判定する手段、モード切替要のときにエンジン１１の燃焼始動を実行する手段、電動モータ１７の余裕トルクΔＴの演算手段、余裕トルクΔＴの大きさに応じて最適なモータトルク制御を行なう手段、必要に応じてエンジン回転数を高速上昇させる手段等を備えている。以下、具体的に説明する。

＜モード切替制御＞
図２は制御装置ＣＲが実行する前記モード切替制御のフローチャートである。ステップＳ１では、車速Ｖ、エンジン１１のスロットル開度ＴＶＯ、モータトルク（電動モータ１７の現在の発生トルク）Ｔ１、電動モータ１７の温度、並びバッテリの残存充電量ＳＯＣを読み込む。ステップＳ２では、車速Ｖとスロットル開度ＴＶＯとに基いて車両の要求駆動力を求め、該要求駆動力から電動モータ１７に対する要求トルクＴｏを演算する。ステップＳ３では、電動モータ１７の温度とＳＯＣとに基いて電動モータ１７が現在出力可能な最大トルクＴmaxを演算する。

図３は電動モータ１７のトルク線図とモータ温度との関係を示す。そのトルク線図は、等馬力の双曲線において、トルクの上限が最大電流値で決まるとともに、対応しうる車速（モータ回転数）Ｖが電圧等によって制限される。そして、モータ温度が高くなるほど、出力可能な最大トルクＴmax'（ＳＯＣが所定値ａ以上であるときの最大トルク）は小さくなる。そして、実際に出力し得る最大トルクＴmaxは、最大トルクＴmax'にＳＯＣに応じた係数ＴＲsocを乗ずることによって求めることができ、図４に示すように、ＳＯＣが小さくなるほど係数ＴＲsocは小さくなる。

再び図２に戻って説明を続ける。ステップＳ４では、要求トルクＴｏと最大トルクＴmaxとに基いてモータ走行モードからエンジン走行モードに切り替えるか否かを判定する。要求トルクＴｏが最大トルクＴmax以下であるときはモータ走行モードを継続し、自動変速機１２では、第１摩擦締結要素ＣＬ_１をプリチャージ状態に、ロックアップクラッチＬ／Ｕ_ＣＬを締結状態に制御する（ステップＳ５）。

一方、ステップＳ４で要求トルクＴｏが最大トルクＴmaxよりも大であるときはモータ走行モードからエンジン走行モードへの切替要と判定され、モード切替制御に入る。例えば、車両の加速要求に伴って要求トルクＴｏが増大する結果、エンジン走行モードへの切替要と判定されるケースがあり、或いは車両は定常走行状態が維持されている場合でも、モータ温度の上昇又はＳＯＣの減少に伴って最大トルクＴmaxが低下する結果、エンジン走行モードへの切替要と判定されるケースがある。

まず、ステップＳ６において、電動モータ１７の現在の発生トルクＴ１と現在出力可能な最大トルクＴmaxに基いて、電動モータ１７の余裕トルクΔＴ（＝Ｔmax−Ｔ１）を演算する。続くステップＳ７で余裕トルクΔＴが所定値ΔＴ_１以上であるか否かが判定される。余裕トルクΔＴが所定値ΔＴ_１よりも小さいと判定されると（例えば図５に示すＡのケース）、ステップＳ８に進んで余裕トルク小のモード切替制御を実行する。ステップＳ７で余裕トルクΔＴが所定値ΔＴ_１以上であると判定されると、ステップＳ９に進んで余裕トルクΔＴが所定値ΔＴ_２以上であるか否かが判定される。この場合、ΔＴ_１＜ΔＴ_２である。余裕トルクΔＴが所定値ΔＴ_２よりも小さいと判定されると（例えば図５に示すＢのケース）、ステップＳ１０に進んで余裕トルク中のモード切替制御を実行する。余裕トルクΔＴが所定値ΔＴ_２以上であると判定されると（例えば図５に示すＣのケース）、ステップＳ１１に進んで余裕トルク大のモード切替制御を実行する。

[余裕トルク小のケース]
図６は余裕トルク小のモード切替制御フローを示す。以下、このフロー、図５のマップ、図７のタイムチャート等を参照しながら、余裕トルク小の場合のモード切替制御を説明する。

ステップＡ１では、現在の車速Ｖと要求駆動力Ｆとに基いて、図５に示す電子的に格納されたモータ走行領域・変速パターンの特性マップからモード切替後の目標変速段を読み込むとともに、目標エンジン回転数Ｎetを決定する。マップは、車速Ｖ及び要求駆動力Ｆをパラメータとして、車速Ｖが高いほど、また、要求駆動力Ｆが低いほど、高段位の変速段が選択されるように設定されている。本実施形態では、自動変速機１２の変速段を目標変速段より１段上の高変速段に一旦制御した後に目標変速段にシフトダウンさせるようにする。そのため、目標エンジン回転数Ｎetは当該高変速段での同期回転数とする。具体的には、車速Ｖと当該高変速段の変速比とで決まるクラッチスリップ量零のときのエンジン同期回転数（車速相当回転数）を目標エンジ回転数Ｎetとする。

続くステップＡ２では、先に説明したエンジン１１の燃焼始動を実行するとともに、第２摩擦締結要素ＣＬ_２を締結状態にする。この場合のＣＬ_２は、前記高変速段を実現するための摩擦締結要素であり、図５に示す余裕トルク小のＡのケースでは、４速を実現する摩擦締結要素（表１に示すＣ_Ｈ）である。また、前記燃焼始動とともに、スタータを所定時間ｔｓ作動させて、エンジン回転数の上昇をアシストする（スタータアシスト）。スタータアシスト時間ｔｓは、一定とすることができるが、図８に示すように、目標エンジン回転数Ｎetが大きくなるほど時間ｔｓを長くしてもよい。さらにステップＡ３ではエンジン出力を増大させる。すなわち、スロットル開度ＴＶＯを余裕トルク大のときの開度ＴＶＯ１よりもΔＴＶＯａだけ増大させるとともに、燃料噴射量Ｑｆを余裕トルク大のときの噴射量Ｑｆ１よりもΔＱｆａだけ増大させる。

従って、図７に示すように、エンジン燃焼開始に伴って、走行モードはモータ走行モードから切替モードに移行し、同時にスタータアシスト及びエンジン出力増大制御がなされることにより、エンジン回転数Ｎｅの上昇速度が高まり、エンジン走行モードへの速やかな切替に有利になる。

ステップＡ４ではエンジン回転数Ｎｅを読込み、続くステップＡ５でエンジン回転数Ｎｅが[目標回転数Ｎet＋ΔＮ２]以上に上昇したか否かを判定する（図７のエンジン回転数のタイムチャート参照）。ΔＮ２は、エンジン回転数Ｎｅが目標回転数Ｎetを確実に越えるようにするための閾値であり、制御遅れ（検出遅れ）を考慮して設定するため、マイナス値となる場合もある。エンジン回転数の前記上昇が判定されたときはステップＡ６に進み、エンジン出力増大制御から通常のエンジン燃焼制御に移行する。すなわち、スロットル開度ＴＶＯを余裕トルク大のときの開度ＴＶＯ１とし、燃料噴射量Ｑｆを余裕トルク大のときの噴射量Ｑｆ１とする。

そして、続くステップＡ７で第１摩擦締結要素ＣＬ_１を締結し、続くステップＡ８で電動モータ１７の現在の発生トルクＴ１をΔＴｄだけ低下させる。第１摩擦締結要素ＣＬ_１はプリチャージされているため、図７に示すように、速やかに締結状態になる。これにより、４速（Ｄ４）の変速段が実現される。また、電動モータ１７のトルクダウン（ΔＴｄ）により、ＣＬ_１の締結に伴うトルクの突き上げショックが緩和される。また、ＣＬ_１の締結に伴って、エンジン回転数Ｎｅは目標回転数（車速相当の同期回転数）Ｎetへと落ち込んでいく。なお、車速Ｖは漸次上昇していく。

トルクダウン量ΔＴｄは、ＣＬ_１の締結に伴うエンジン回転数Ｎｅの下降度合に応じて決定する。すなわち、図９に示すように、エンジン回転数下降量ΔＮｅ（＝Ｎｅ−Ｎet）が大きくなるほどトルクダウン量ΔＴｄが大きくなるようにする。

続くステップＡ９でエンジン回転数Ｎｅが目標回転数Ｎet近傍の回転数（Ｎet±ΔＮe1）に低下したことを判定すると、ステップＡ１０に進んで目標変速段への変速制御を行なう。この場合の目標変速段は３速である。従って、図７に示すように、第２摩擦締結要素ＣＬ_２については、４速を実現する摩擦締結要素Ｃ_Ｈの締結を遮断して、３速実現する摩擦締結要素Ｂ_３５（表１参照）を締結する。

この目標変速段への変速制御では、前記同期回転数が高くなるから、変速初期のトルクの引き込みショックを緩和すべく、図７に示すように、電動モータ１７のトルクアップを行ない、その後にトルクの突き上げショックを緩和すべく、電動モータ１７のトルクダウンを行なう（ステップＡ１１）。この場合、先のステップＡ８で電動モータ１７のトルクダウン制御を行っているから、上記トルクアップが可能になる。上記３速への変速制御により、エンジン回転数Ｎｅは上昇していく。

[余裕トルク中のケース１]
図１０は図２のステップＳ１０の余裕トルクが中程度であるときのモード切替制御フローを示す。当該ケース１ではモード切替制御においてロックアップクラッチ１５のスリップ制御を行なう。図１０のフロー、図５のマップ、図１１のタイムチャート等を参照しながら、当該モード切替制御を説明する。

ステップＢ１では、余裕トルク小の制御フローのステップＡ１と同じく、現在の車速Ｖとアクセル開度とに基いて、図５に示すマップからモード切替後の目標変速段を読み込むとともに、目標エンジン回転数Ｎetを決定する。目標エンジン回転数Ｎetは目標変速段より１段上の高変速段での同期回転数とする。続くステップＢ２において、電動モータ１７の余裕トルクΔＴが中程度（ΔＴ_１≦ΔＴ＜ΔＴ_２）であるから、その余裕トルクΔＴを当該モード切替制御にフルに利用すべく、電動モータ１７のトルクアップ制御を行なう（トルクアップ量ΔＴａ＝ΔＴ）。

続くステップＢ３でエンジン１１の燃焼始動を行なう。燃焼始動開始時は、スロットル開度ＴＶＯは余裕トルク大のときの開度ＴＶＯ１とする。従って、図１１に示すように、エンジン燃焼開始に伴って、走行モードはモータ走行モードから切替モードに移行する。

続くステップＢ４において、前記トルクアップの際の余裕トルクΔＴがΔＴ_１’未満であるか否かを判定する。但し、ΔＴ_２＞ΔＴ_１’＞ΔＴ_１である。余裕トルクΔＴがΔＴ_１’未満であるときはステップＢ５に進んでスタータアシストを行なう。スタータアシスト時間ｔｓは、一定とすることができるが、余裕トルクΔＴとΔＴ_１との差（ΔＴ−ΔＴ_１）が小さいほど、時間ｔｓを長くしてもよい。

そして、ステップＢ６に進んで、プリチャージ状態の第１摩擦締結要素ＣＬ_１を締結するとともに、第２摩擦締結要素ＣＬ_２を締結状態にする。それらは前記高変速段を実現するための摩擦締結要素である。図５に示す余裕トルク中のＢのケースでは、３速の１段上の４速を実現するべく、第１摩擦締結要素ＣＬ_１は表１に示すＣ_Ｈとなり、第２摩擦締結要素ＣＬ_２はＣ_Ｈとなる。

前記ステップＢ４において、余裕トルクΔＴがΔＴ_１’以上であるときは、スタータアシストをすることなく、ステップＢ６に進む。余裕トルクΔＴが大きいときは、スタータをできるだけ使用しない趣旨である。

そして、続くステップＢ７において、ロックアップクラッチ（Ｌ／Ｕ_ＣＬ）１５のスリップ制御に入る。すなわち、ロックアップクラッチ１５の締結方向に作用する油圧を低下させて、該クラッチをスリップ状態にする。この場合、図１２に示すように、トルクアップ量ΔＴａが大きくなるほど、目標エンジン回転数Ｎetに対するスリップ量Ｎｓの割合（スリップ率）が小さくなるように、端的に言えばスリップ量が小さくなるように、制御する。なお、このときは、トルクコンバータ１６では、エンジン側の入力軸が自動変速機１２側の出力軸よりも回転数が小さいから、図１１に示すように、スリップ量はマイナスになる。

続くステップＢ８でエンジン出力を増大させる。すなわち、スロットル開度ＴＶＯを余裕トルク大のときの開度ＴＶＯ１よりもΔＴＶＯａだけ増大させるとともに、燃料噴射量Ｑｆを余裕トルク大のときの噴射量Ｑｆ１よりもΔＱｆａだけ増大させる。この場合、図１３に示すように、トルクアップ量ΔＴａが大きくなるほど、スロットル開度増大量ΔＴＶＯａが小さくなるように制御する。また、図１４に示すように、トルクアップ量ΔＴａが大きくなるほど、燃料噴射量の増大量ΔＱｆａが小さくなるように制御する。

従って、図１１に示すように、エンジン出力増大により（余裕トルクΔＴが小さいときは、エンジン出力増大及びスタータアシストにより）、エンジン回転数が速やかに上昇していく。そして、このモード切替時には、摩擦締結要素ＣＬ_１，ＣＬ_２を締結状態にするから（ステップＢ６）、エンジン１１に対して、車輪（駆動輪）側からアシストトルクが付与される。よって、エンジン回転数Ｎｅの速やかな上昇、すなわち、エンジン走行モードへの速やかな移行、並びに、エンジン始動の安定化に有利になる。

そうして、前記車輪からエンジン１１へのアシストトルクの付与は、車輪側のトルクの引き込みに繋がるが、電動モータ１７のトルクアップ制御により、そのトルクの引き込みショックが緩和される。また、ロックアップクラッチ１５のスリップ制御により、トルクコンバータ１６の入力軸と出力軸との回転数差が吸収されるため、前記トルクの引き込みショックの緩和に有利になり、さらに、スタータアシストやエンジン出力増大によってエンジン回転数が急上昇するが、それに伴うトルクショックも緩和される。

続くステップＢ９ではエンジン回転数Ｎｅを読込み、ステップＢ１０においてエンジン回転数Ｎｅが目標エンジン回転数Ｎet＋ΔＮ２以上に上昇したか否かを判定する。ΔＮ２は、余裕トルク小の場合の制御と同じく、エンジン回転数Ｎｅが目標回転数Ｎetを確実に越えるようにするための閾値であり、制御遅れ（検出遅れ）を考慮して設定するため、マイナス値となる場合もある。エンジン回転数の前記上昇が判定されたときはステップＢ１０に進み、エンジン出力増大制御から通常のエンジン燃焼制御に移行する。すなわち、スロットル開度ＴＶＯを余裕トルク大のときの開度ＴＶＯ１とし、燃料噴射量Ｑｆを余裕トルク大のときの噴射量Ｑｆ１とする。

続くステップＢ１２でロックアップクラッチ１５を締結状態とする。これにより、図１１に示すように、ロックアップクラッチ１４は一旦プラスに転じたスリップ量が減少して零になっていく。また、エンジン回転数Ｎｅは目標エンジン回転数Ｎetへ落ち込む。そして、ロックアップクラッチ１５の締結に伴うトルクの突き上げショックを緩和するために、続くステップＢ１３で電動モータ１７の現在の発生トルクＴ１をΔＴｄだけ低下させる。トルクダウン量ΔＴｄは、ロックアップクラッチ１５の締結に伴うエンジン回転数Ｎｅの下降度合に応じて決定する。すなわち、図１５に示すように、エンジン回転数下降量ΔＮｅ（＝Ｎｅ−Ｎet）が大きくなるほどトルクダウン量ΔＴｄが大きくなるようにする。

続くステップＢ１４でエンジン回転数Ｎｅが目標回転数Ｎet近傍の回転数（Ｎet±ΔＮe1）に低下したことを判定すると、ステップＢ１５に進んで目標変速段への変速制御を行なう。この場合の目標変速段は３速である。従って、図１１に示すように、第２摩擦締結要素ＣＬ_２については、４速を実現する摩擦締結要素Ｃ_Ｈの締結を遮断して、３速実現する摩擦締結要素Ｂ_３５を締結する。

この目標変速段への変速制御では、前記同期回転数が高くなるから、変速初期のトルクの引き込みショックを緩和すべく、図１１に示すように、電動モータ１７のトルクアップを行ない、その後にトルクの突き上げショックを緩和すべく、電動モータ１７のトルクダウンを行なう（ステップＢ１６）。上記３速への変速制御により、エンジン回転数Ｎｅは上昇していく。

[余裕トルク中のケース２]
先のケース１は、余裕トルク中のモード切替制御においてロックアップクラッチ１５のスリップ制御を行なったが、このケース２は第１摩擦締結要素ＣＬ_１のスリップ制御を行なう。当該モード切替制御のフローを図１６に示し、タイムチャートを図１７に示す。

図１６のステップＣ１〜Ｃ５は図１０のステップＢ１〜Ｂ５と同じである。そして、スタータアシストを実行するステップＣ５に続くステップＣ６では、第２摩擦締結要素ＣＬ_２（４速用のＣ_Ｈ）を締結状態にする。ロックアップクラッチ１５は締結状態（図２のステップＳ５）を維持する。

続くステップＣ７において、第１摩擦締結要素ＣＬ_１に作用する油圧を高めて該ＣＬ_１のスリップ制御に入る。この場合、ロックアップクラッチ１５のスリップ制御と同じく、トルクアップ量ΔＴａが大きくなるほど、目標エンジン回転数Ｎetに対するスリップ量Ｎｓの割合（スリップ率）が小さくなるようにする（図１２参照）。続くステップＣ８〜Ｃ１１は図１０のステップＢ８〜Ｂ１１と同じである。

従って、図１７に示すように、第１摩擦締結要素ＣＬ_１がスリップ状態となり、第２摩擦締結要素ＣＬ_２が締結状態となることにより、エンジン１１に対して、車輪（駆動輪）側からアシストトルクが付与される。よって、エンジン回転数Ｎｅの速やかな上昇、すなわち、エンジン走行モードへの速やかな移行、並びに、エンジン始動の安定化に有利になる。この場合、前記車輪からエンジン１１へのアシストトルクの付与は、車輪側のトルクの引き込みに繋がるが、ステップＣ３のモータトルクアップ制御により、そのトルクの引き込みショックが緩和される。また、第１摩擦締結要素ＣＬ_１のスリップ制御により、自動変速機１２の入力軸と出力軸との回転数差が吸収されるため、前記トルクの引き込みショックの緩和に有利になり、さらに、スタータアシストやエンジン出力増大によってエンジン回転数が急上昇するが、それに伴うトルクショックも緩和される。

そして、エンジン回転数Ｎｅが目標エンジン回転数Ｎet＋ΔＮ２以上に上昇した後（ステップＣ１０参照）のステップＣ１２において、第１摩擦締結要素ＣＬ_１を締結状態とする。これにより、図１７に示すように、ＣＬ_１のマイナスから一旦プラスに転じたスリップ量が減少して零になっていく。また、エンジン回転数Ｎｅは目標エンジン回転数Ｎetへ落ち込む。そして、ＣＬ_１の締結に伴うトルクの突き上げショックを緩和するために、続くステップＣ１３で電動モータ１７の現在の発生トルクＴ１をΔＴｄだけ低下させる。ステップＣ１３〜Ｃ１６は図１０のステップＣ１３〜Ｃ１６と同じである。

[余裕トルク大のケース]
図１８は図２のステップＳ１１の余裕トルクが大であるときのモード切替制御フローを示す。ステップＤ１では、余裕トルク小の制御フローのステップＡ１と同じく、現在の車速Ｖとアクセル開度ＴＶＯとに基いて、図５に示すマップからモード切替後の目標変速段を読み込むとともに、目標エンジン回転数Ｎetを決定する。目標エンジン回転数Ｎetは目標変速段より１段上の高変速段での同期回転数とする。続くステップＤ２において、電動モータ１７のトルクアップ制御を行なう（トルクアップ量ΔＴａ＝余裕トルクΔＴ）。

続くステップＤ３でエンジン１１の燃焼始動を行なう。スロットル開度はＴＶＯ１とする。また、第２摩擦締結要素ＣＬ_２を締結状態とする。図５に示す余裕トルク大のＣのケースでは、３速の１段上の４速を実現するべく、第２摩擦締結要素ＣＬ_２はＣ_Ｈとなる（表１参照）。この時点では、第１摩擦締結要素ＣＬ_１はプリチャージ状態のままである。従って、図１９に示すように、エンジン燃焼開始に伴って、走行モードはモータ走行モードから切替モードに移行し、エンジン回転数Ｎｅが上昇していく。

続くステップＤ４ではエンジン回転数Ｎｅを読込み、ステップＤ５でエンジン回転数Ｎｅが目標回転数Ｎet近傍の回転数（Ｎet±ΔＮe1）まで上昇したことを判定すると、ステップＤ６に進んで第１摩擦締結要素ＣＬ_１を締結状態にする。これにより、エンジン１１に対して、車輪（駆動輪）側からアシストトルクが付与される。このアシストトルクの付与は、車輪側のトルクの引き込みに繋がるが、ステップＤ２のモータトルクアップ制御により、そのトルクの引き込みショックが緩和される。

続くステップＤ７で電動モータ１７のトルクアップ制御を終了する。続くステップＤ８で目標変速段への変速制御を行なう。この場合の目標変速段は３速である。従って、図１９に示すように、第２摩擦締結要素ＣＬ_２については、４速を実現する摩擦締結要素Ｃ_Ｈの締結を遮断して、３速実現する摩擦締結要素Ｂ_３５を締結する。続くステップＤ９で電動モータ１７トルクを零にダウンさせてモード切替制御を終了する。

なお、ハイブリッド車両の構成は、種々の構成を採用し得る。例えば電動モータ１７は、前記のように１つの電動モータ１７からの駆動力を差動装置１３を介して、左右の駆動輪１４に分配するのではなく、左右の駆動輪１４それぞれに独立して駆動力を付与し得るように、少なくとも２つの電動モータ１７を備えてもよい。その場合において、インホイールモータを採用してもよい。

また、電動モータ１７の駆動力は、前輪に付与することに限定されず、後輪に付与してもよい。同様に、エンジン１１の駆動力も、前輪に付与することに限定されず、後輪に付与してもよい。ここにおいて、電動モータ１７の駆動力を付与する車輪と、エンジン１１の駆動力を付与する車輪とは、図１に示すように同じであってもよいし、異なっていても良い（例えばエンジン１１の駆動力を前輪に、電動モータ１７の駆動力を後輪に付与する。又は、その逆にする。）。例えば電動モータ１７の駆動力を後輪に付与する場合においては、電動モータ１７を後輪の駆動軸に連結する構成に限らず、ドライブシャフトの途中に電動モータ１７を連結してもよい。

さらに、エンジン１１のスタータとしては、ＩＳＧに限らず、クランク軸に直結されたＣＩＳＧとしてもよい。

また、前記のパワートレインＰＴにおいて、歯車式の多段変速機構に代えて、例えばベルト式等の無段変速機構を採用してもよい。また、流体伝動機構は、トルクコンバータの代わりに、フルードカップリングを採用してもよい。

加えて、前述した各構成の特徴を、可能な範囲で適宜組み合わせることによって、ハイブリッド車両を構成してもよい。

また、エンジン１１の燃焼始動に関し、先ず停止時圧縮行程にある気筒に対して燃料を供給し、点火及び燃焼を行ってエンジン１１を一旦、逆転方向に作動させた後に、逆転作動に伴い圧縮される膨張行程気筒に対する点火及び燃焼を行うことでエンジン１１に正転方向のトルクを与えて、エンジン１１を始動させるようにしてもよい。このような逆転燃焼始動は、エンジン１１の始動性をより高め得る。尚、この場合は、歯車変速機構１２の制御によってエンジン１１に駆動輪１４側からトルクを付与するタイミングと、膨張行程気筒に対する点火及び燃焼の開始タイミングとを合わせることが望ましい。

１１ エンジン
１２ 歯車変速機構（自動変速機）
１２１ 断続手段
１５ ロックアップクラッチ
１６ トルクコンバータ（流体伝達機構）
１７ 電動モータ１７
２ コントローラ
ＣＲ 制御装置
ＰＴ パワートレイン

Claims (5)

1. 多気筒エンジンと、車両を駆動するために前記エンジンに連結された自動変速機と、前記エンジンと前記車両の車輪との間の動力の伝達及びその遮断をする断続手段と、前記自動変速機を介さずに前記車両を駆動する電動モータとを備え、前記エンジンを停止し前記電動モータを作動させて前記車両を駆動するモータ走行モードと、前記エンジンを作動させて前記車両を駆動するエンジン走行モードとの間で車両駆動方式を切り替えるようにした車両用駆動制御装置であって、
   前記断続手段は、前記自動変速機の複数の摩擦締結要素から選択した少なくとも２つの摩擦締結要素を締結することによって前記自動変速機の各変速段が実現するように前記動力が伝達する伝達状態とし、上記少なくとも２つの摩擦締結要素の内のいずれか一つの摩擦締結要素を締結とし残りの摩擦締結要素を非締結とすることによって前記動力の伝達が遮断された遮断状態とし、さらに、
   前記モータ走行モードから前記エンジン走行モードに切り替えるモード切替時に、前記エンジンを始動させる燃焼始動手段と、
   前記燃焼始動手段にて始動させた前記エンジンのエンジン回転数を上昇させるエンジン回転数上昇手段と、
   前記電動モータが現在出力可能な最大トルクと現在の発生トルクと差である余裕トルクを演算する余裕トルク演算手段と、
   前記モード切替時において、前記エンジンを前記燃焼始動手段によって始動させ、さらに前記自動変速機の変速段が前記車両の運転状態に応じた目標変速段よりも高変速段となるように前記断続手段を作動させて前記エンジンに前記車輪からのアシストトルクを付与する際に、前記余裕トルク量に応じて前記エンジン回転数上昇手段によるエンジン回転数の上昇を実行するとともに、前記電動モータの発生トルクを増大させるトルクアップを実行する制御手段とを備え、
   前記制御手段は、前記余裕トルク量が所定値よりも小さいときには、該所定値以上であるときよりも、前記エンジン回転数上昇手段によるエンジン回転数の上昇度を大にすることを特徴とする車両用駆動制御装置。
2. 請求項１において、
   前記エンジンと前記自動変速機との間で流体を介したトルク伝達を行う、ロックアップクラッチ付きの流体伝動装置をさらに備え、
   前記制御手段は、前記モード切替時において、前記ロックアップクラッチを、前記余裕トルク量に応じて所定のスリップ量で作動させることを特徴とする車両用駆動制御装置。
3. 請求項１において、
   前記制御手段は、前記モード切替時において、前記断続手段を、前記余裕トルク量に応じて所定のスリップ量で作動させることを特徴とする車両用駆動制御装置。
4. 請求項２又は請求項３において、
   前記余裕トルク量が大きいほど前記スリップ量を小さくすることを特徴とする車両用駆動制御装置。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか一において、
   前記制御手段は、前記モード切替時において、前記余裕トルクが前記所定値よりも所定量以上に大であるときには、前記車輪から前記エンジンにアシストトルクが付与されるように前記断続手段を作動させる際に、前記エンジン回転数上昇手段を作動させることなく、前記電動モータの発生トルクを上昇させるトルクアップを実行することを特徴とする車両用駆動制御装置。

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