(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関と、前記内燃機関が連結された差動機構と、前記差動機構から駆動輪までの動力伝達経路に設けられて複数の変速段を選択可能な変速機構とを備えたハイブリッド車両に適用され、前記差動機構及び前記変速機構の少なくとも一つを利用して前記内燃機関の始動時にエンジン回転数を一時的に変更するハイブリッド車両の内燃機関始動制御装置において、
前記内燃機関の始動時にエンジン回転数が変更された状態が続く変更継続時間を決定する変更継続時間決定手段と、
前記変速機構の変速段の変更を利用したエンジン回転数の変更の要否を、前記内燃機関の始動時におけるエンジン回転数の変更度合いと前記変更継続時間とに応じて決定する変速段変更要否決定手段と、
を備えることを特徴とするハイブリッド車両の内燃機関始動制御装置。
【請求項２】
前記変更継続時間決定手段は、前記内燃機関の機関温度が低いほど長くなるように前記変更継続時間を決定する請求項１に記載の内燃機関始動制御装置。
【請求項３】
前記変速段変更要否決定手段にて前記変速機構の変速段の変更を利用したエンジン回転数の変更が必要と決定された場合、前記内燃機関の始動時にエンジン回転数が変更された状態で前記差動機構及び前記変速機構の各伝達効率を合成した合成伝達効率が最も高くなるように、前記変速機構の前記複数の変速段の中から変更後の変速段を決定する変更制御手段を更に備える請求項１又は２に記載の内燃機関始動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド車両に設けられた内燃機関を始動する内燃機関始動制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動変速機を備えるハイブリッド車両に適用される制御装置として、内燃機関の始動要求があった場合に自動変速機の変速比を変更してから内燃機関を始動させるものが知られている（特許文献１）。その他、本発明に関連する先行技術文献として、特許文献２が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１５９２６０号公報
【特許文献２】特開２０１３−３５５２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
通常、ハイブリッド車両においては内燃機関が最適な燃費状態で運転されるようにエンジン回転数とエンジントルクとが決定される。しかし、内燃機関が未暖機の場合に最適燃費状態で始動するとエミッションが悪化する場合がある。特にこの状況では粒子状物質の個数（ＰＮ：ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  ｎｕｍｂｅｒ）が悪化することが知られている。
【０００５】
こうしたエミッションの悪化を回避するために、特許文献１の制御装置は自動変速機の変速段を低速度側（エンジン高回転側）へ変更してから内燃機関を始動し、内燃機関の暖機完了後に自動変速機の変速段を変更前の変速段に戻して自動変速機の伝達効率の低下を抑えている。例えば、内燃機関の始動時に変速段を２速から１速に変更する場合には、変速段が２速、１速、２速と変化するので、内燃機関の始動から暖機完了までの時間が短い場合には変速段の切り替わりが煩雑になりユーザにとって不快となる恐れがある。
【０００６】
そこで、本発明は、内燃機関の始動時に煩雑な変速段の変更を抑制できるハイブリッド車両の内燃機関始動制御装置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】
【０００７】
本発明の内燃機関始動制御装置は、内燃機関と、前記内燃機関が連結された差動機構と、前記差動機構から駆動輪までの動力伝達経路に設けられて複数の変速段を選択可能な変速機構とを備えたハイブリッド車両に適用され、前記差動機構及び前記変速機構の少なくとも一つを利用して前記内燃機関の始動時にエンジン回転数を一時的に変更するハイブリッド車両の内燃機関始動制御装置において、前記内燃機関の始動時にエンジン回転数が変更された状態が続く変更継続時間を決定する変更継続時間決定手段と、前記変速機構の変速段の変更を利用したエンジン回転数の変更の要否を、前記内燃機関の始動時におけるエンジン回転数の変更度合いと前記変更継続時間とに応じて決定する変速段変更要否決定手段と、を備えるものである（請求項１）。
【０００８】
この内燃機関始動制御装置によれば、変速機構の変速段の変更を利用したエンジン回転数の変更の要否をエンジン回転数の変更度合いと変更継続時間とに応じて決定するので、例えばエンジン回転数の変更度合いが小さくかつ変更継続時間が比較的短いために変速機構の変速段の変更を利用したエンジン回転数の変更が不要な場合には差動機構だけを利用してエンジン回転数を変更できる。そのため、変更継続時間が比較的短くてユーザに不快感を与え易い状態で変速機構の変速段が変更されることを回避できる。これにより、ハイブリッド車両の快適性が向上する。
【０００９】
本発明の内燃機関始動制御装置の一態様において、前記変更継続時間決定手段は、前記内燃機関の機関温度が低いほど長くなるように前記変更継続時間を決定してもよい（請求項２）。内燃機関の機関温度が低いほどエミッションが悪化するので、エミッションの悪化を抑制するには機関温度が低いほどエンジン回転数が変更された状態を維持する必要がある。この態様によれば、変更継続時間が内燃機関の機関温度が低いほど長く設定されるのでエミッションの悪化を効果的に抑制することができる。
【００１０】
本発明の内燃機関始動制御装置の一態様において、前記変速段変更要否決定手段にて前記変速機構の変速段の変更を利用したエンジン回転数の変更が必要と決定された場合、前記内燃機関の始動時にエンジン回転数が変更された状態で前記差動機構及び前記変速機構の各伝達効率を合成した合成伝達効率が最も高くなるように、前記変速機構の前記複数の変速段の中から変更後の変速段を決定する変更制御手段を更に備えてもよい（請求項３）。この態様によれば、内燃機関の始動時にエンジン回転数が変更される際に合成伝達効率が最も高い変速段が選ばれる。そのため、内燃機関の始動時に非効率な変速段に変更することが回避できるので燃費悪化を抑制できる。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように、本発明の内燃機関始動制御装置によれば、変速機構の変速段の変更を利用したエンジン回転数の変更の要否をエンジン回転数の変更度合いと変更継続時間とに応じて決定するので、変更継続時間が比較的短くてユーザに不快感を与え易い状態で変速機構の変速段が変更されることを回避できる。これにより、ハイブリッド車両の快適性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一形態に係る内燃機関始動制御装置が適用されたハイブリッド車両の全体構成を示した図。
【図２】自動変速機の作動係合表を示した図。
【図３】図１の車両の各要素の共線図（速度線図）を示した図。
【図４】内燃機関の全体構成図。
【図５】内燃機関の内部構成の概要図。
【図６】図１の車両の制御系を示したブロック図。
【図７】内燃機関の動作点及び運転領域を説明する説明図。
【図８】制御ルーチンの一例を示したフローチャート。
【図９】動作点変更量を説明する説明図。
【図１０】動作点変更量を求めるマップの一例を示した図。
【図１１】変更継続時間を求めるマップの一例を示した図。
【図１２】動力分割機構の伝達効率を示した図。
【図１３】動力分割機構の速度線図を示した図。
【図１４】合成伝達効率を示した図。
【図１５】制御結果の一例を示したタイミングチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１に示すように、車両１は内燃機関２及び２つのモータ・ジェネレータ３、４が走行用動力源として設けられたいわゆるハイブリッド車両として構成されている。内燃機関２の詳細は後述する。内燃機関２、第１モータ・ジェネレータ３及び第２モータ・ジェネレータ４は差動機構としての動力分割機構５に連結されている。動力分割機構５はシングルピニオン型の遊星歯車機構として構成されており、外歯歯車のサンギアＳｎと、内歯歯車のリングギアＲｉと、これらのギアＳｎ、Ｒｉに噛みあうピニオンＰを自転かつ公転自在に支持するキャリアＣｒとを備えている。サンギアＳｎには第１モータ・ジェネレータ３が、リングギアＲｉには第２モータ・ジェネレータ４が、キャリアＣｒには内燃機関２の出力軸２ａがそれぞれ連結されている。
【００１４】
第２モータ・ジェネレータ４よりも駆動輪側の動力伝達経路には変速機構としての自動変速機１０が設けられている。自動変速機１０は２つの入力軸１１、１２を有する。これらの入力軸１１、１２と、リングギアＲｉと一体回転する中間軸１５との間には２つのクラッチＣ１、Ｃ２が設けられている。これらのクラッチＣ１、Ｃ２を適宜操作することにより、２つの入力軸１１、１２のなかから一の入力軸を中間軸１５と選択的に連結させることができる。自動変速機１０は、二組の遊星歯車機構２１、２２が組み合わされるとともに、２つのブレーキＢ１、Ｂ２と一方向クラッチＦ１とが設けられることにより構成されている。二組の遊星歯車機構２１、２２は、一方のキャリアＣｒ１と他方のリングギアＲｉ２とが連結されるとともに、一方のリングギアＲｉ１と他方のキャリアＣｒ２とが連結されることによって互いに組み合わされている。第１入力軸１１はサンギアＳｎ２に、第２入力軸１２はキャリアＣｒ１にそれぞれ連結されている。キャリアＣｒ２は出力軸２３に連結される。互いに連結されたキャリアＣｒ１及びリングギアＲｉ２には一方向の回転のみ許容するワンウエイクラッチＦ１が設けられている。車両１は、クラッチＣ１、Ｃ２及びブレーキＢ１、Ｂ２の操作状態を不図示の油圧装置によって適宜変化させることにより、図２の作動係合表に示したように前進４速及び後退１速からなる複数の変速段のなかから一の変速段を選択できる。図２の「Ｎ」はニュートラルを意味する。各変速段の変速比（ギア比）は、第１速（１ｓｔ）が３．２０、第２速（２ｎｄ）が１．７２、第３速（３ｒｄ）が１．００、第４速（４ｔｈ）が０．６７、後退（Ｒｅｖ）が２．０４である。図２の「○」はクラッチ又はブレーキの係合状態を意味する。第１速〜第４速の各変速段が選択された場合の車両１の各要素の共線図（速度線図）は図３に示した通りである。なお、図３の「Ｅｎｇ」は内燃機関２を、「ＭＧ１」は第１モータ・ジェネレータ３を、「ＭＧ２」は第２モータ・ジェネレータ４を、「Ｉｎ１」は第１入力軸１１を、「Ｉｎ２」は第２入力軸１２を、「Ｏｕｔ」は出力軸２３をそれぞれ意味する。
【００１５】
図４に示すように、内燃機関２は４つの気筒２５が一方向に並べられた直列４気筒型の火花点火内燃機関として構成されている。内燃機関２はいわゆるリーンバーンエンジンとして構成されていて、リーン燃焼とストイキ燃焼との間で運転モードを切り替えることができる。リーン燃焼は、理論空燃比よりもリーン側に設定された空燃比を目標とする運転モードである。ストイキ燃焼は、リーン燃焼の空燃比よりもリッチ側の理論空燃比又はその近辺の空燃比を目標とする運転モードである。リーン燃焼からストイキ燃焼への切り替えは吸入空気量の応答遅れを考慮して燃料噴射量の一時的な増量によって実施される。
【００１６】
図４及び図５に示すように、内燃機関２の各気筒２５には吸気通路２６及び排気通路２７がそれぞれ接続されている。吸気通路２６は吸気弁２６ａにて、排気通路２７は排気弁２７ａにてそれぞれ開閉される。各気筒２５にはポート噴射用インジェクタ２９又は筒内噴射用インジェクタ３０にて燃料が供給され、気筒２５内に導かれた混合気は気筒２５毎に設けられた点火プラグ３１にて着火される。混合気の燃焼エネルギーはピストン３２に伝達され、コネクティングロッド３３を介して出力軸２ａに出力される。
【００１７】
図４に示すように、内燃機関２には、排気エネルギーを利用して過給するターボチャージャ３５が設けられている。吸気通路２６には、ターボチャージャ３５のコンプレッサ３５ａが設けられている。コンプレッサ３５ａよりも上流の吸気通路２６には、吸入空気量を調整できるスロットル弁３６が設けられている。スロットル弁３６よりも上流の吸気通路２６には、吸入空気量に応じた信号を出力するエアフローメータ３７が設けられている。コンプレッサ３５ａよりも下流の吸気通路２６には、コンプレッサ３５ａで加圧された吸気を冷却するためのインタークーラ３８が設けられている。
【００１８】
排気通路２７には、ターボチャージャ３５のタービン３５ｂが設けられている。また、排気通路２７には、タービン３５ｂより上流の排気をタービン３５ｂよりも下流にバイパスするウェイストゲートバルブ機構３９が設けられている。ウェイストゲートバルブ機構３９には、タービン３５ｂに導かれる排気の流量を調整可能なウェイストゲートバルブ４０が設けられている。そのため、ウェイストゲートバルブ４０の開度を制御することによりタービン３５ｂに流入する排気流量が調整される結果、内燃機関２の過給圧が調整される。タービン３５ｂ又はウェイストゲートバルブ４０を通った排気は、スタートコンバータ４１及び後処理装置４２で有害物質が除去されてから大気に放出される。
【００１９】
内燃機関２には、排気通路２７から排気の一部を取り出して吸気通路２６にＥＧＲガスとして再循環させるＥＧＲ装置４５が設けられている。ＥＧＲ装置４５は、排気通路２７から排気の一部をＥＧＲガスとして取り出して吸気通路２６に導くＥＧＲ通路４６と、ＥＧＲ通路４６を流れるＥＧＲガスの流量を調整できるＥＧＲ弁４７と、ＥＧＲ通路４６を流れるＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ４８とを備えている。ＥＧＲ通路４６は、スタートコンバータ４１と後処理装置４２との間の排気通路２７と、コンプレッサ３５ａとスロットル弁３６との間の吸気通路２６とを接続している。
【００２０】
図６に示すように、車両１の各部の制御はコンピュータとして構成され機能別に設けられた各種の電子制御装置（ＥＣＵ）５０、７０、７１にて制御される。ＨＶＥＣＵ５０、ＭＧＥＣＵ７０及びエンジンＥＣＵ７１は相互に情報交換可能な状態で電気的に接続されている。
【００２１】
主要なコンピュータとして設けられたＨＶＥＣＵ５０には各種のセンサからの信号が入力される。例えば、ＨＶＥＣＵ５０には、車両１の車速に応じた信号を出力する車速センサ５１、不図示のアクセルペダルの踏み込み量に応じた信号を出力するアクセル開度センサ５２、第１モータ・ジェネレータ３の回転速度に応じた信号を出力する第１ＭＧ回転数センサ５３、第２モータ・ジェネレータ４の回転速度に応じた信号を出力する第２ＭＧ回転数センサ５４、自動変速機１０の出力軸２３の回転速度に応じた信号を出力する出力軸回転数センサ５５、ターボチャージャ３５のタービン３５ｂの回転速度に応じた信号を出力するタービン回転数センサ５６、内燃機関２の過給圧に応じた信号を出力する過給圧センサ５７、不図示のバッテリの蓄電率に応じた信号を出力するＳＯＣセンサ５８、第１モータ・ジェネレータ３の温度に応じた信号を出力する第１ＭＧ温度センサ５９、第２モータ・ジェネレータ４の温度に応じた信号を出力する第２ＭＧ温度センサ６０、第１モータ・ジェネレータ３のために設けられた不図示の第１インバータの温度に応じた信号を出力する第１ＩＮＶ温度センサ６１、第２モータ・ジェネレータ４のために設けられた不図示の第２インバータの温度に応じた信号を出力する第２ＩＮＶ温度センサ６２、後処理装置４２の温度に応じた信号を出力する触媒温度センサ６３、ターボチャージャ３５のタービン３５ｂの温度に応じた信号を出力するタービン温度センサ６４、内燃機関２のエンジン冷却水の温度に応じた信号を出力する水温センサ６５、及び内燃機関２の吸気温度に応じた信号を出力する吸気温センサ６６等の出力信号が入力される。
【００２２】
ＨＶＥＣＵ５０は、第１モータ・ジェネレータ３及び第２モータ・ジェネレータ４に発生させるトルクを算出し、発生させるトルクについてＭＧＥＣＵ７０に指令を出力する。また、ＨＶＥＣＵ５０は、内燃機関２の運転条件を決定し、内燃機関２の運転条件についてエンジンＥＣＵ７１に指令を出力する。さらに、ＨＶＥＣＵ５０は、所定のシフトスケジュール又は運転者によるシフトチェンジ要求等に応じた変速段が実現できるように自動変速機１０のクラッチＣ１、Ｃ２及びブレーキＢ１、Ｂ２を制御する。ＭＧＥＣＵ７０は、ＨＶＥＣＵ５０から入力された指令に基づき、第１モータ・ジェネレータ３及び第２モータ・ジェネレータ４に発生させるトルクに対応した電流を算出し、第１モータ・ジェネレータ３及び第２モータ・ジェネレータ４に電流を出力する。エンジンＥＣＵ７１は、ＨＶＥＣＵ５０から入力された指令に基づき、スロットル弁３６、ポート噴射用インジェクタ２９、筒内噴射用インジェクタ３０、点火プラグ３１、及びウェイストゲートバルブ４０等の内燃機関２の各部に対して各種の制御を行う。
【００２３】
ＨＶＥＣＵ５０は、アクセル開度センサ５２の出力信号と車速センサ５１の出力信号とを参照して運転者が要求する要求パワーを計算し、その要求パワーに対するシステム効率が最適となるように各種のモードを切り替えながら車両１を制御する。例えば、内燃機関２の熱効率が低下する低負荷領域では内燃機関２の燃焼を停止して第２モータ・ジェネレータ４を駆動するＥＶ走行モードが選択される。また、内燃機関２だけではトルクが不足する場合は、内燃機関２とともに第２モータ・ジェネレータ４を走行用駆動源とするハイブリッド走行モードが選択される。
【００２４】
ハイブリッド走行モードが選択された場合、図７に矢印で示したように内燃機関２の動作点は最適燃費線Ｌに沿って移動するように第１モータ・ジェネレータ３のモータトルク等が制御される。内燃機関２の動作点はエンジン回転数とエンジントルクとで定義されたものであり、最適燃費線Ｌは内燃機関２の熱効率が最適となるようにあらかじめ設定されたものである。本形態の内燃機関２は過給機付きのリーンバーンエンジンとして構成されている。このため、内燃機関２は、図７に示した運転領域に従って、自然吸気ストイキ燃焼、自然吸気リーン燃焼、過給ストイキ燃焼、及び過給リーン燃焼のいずれかの運転モードが選択される。
【００２５】
本形態は、ＥＶ走行モードの実施中に内燃機関２の始動要求があった場合の内燃機関２の始動制御に特徴がある。上述したように、本形態の内燃機関２は原則として最適燃費線Ｌに沿って運転される。このため、ＥＶ走行モードの実施中に内燃機関２を始動した場合に始動後の動作点が最適燃費線Ｌ上に位置することが熱効率すなわち燃費の観点から望ましい。しかしながら、内燃機関２が未暖機の状況では最適燃費線Ｌ上で運転すると上述したＰＮが悪化することが知られている。そこで、本形態では以下に説明する制御ルーチンに沿って内燃機関２を始動することによりＰＮの悪化を抑制する。
【００２６】
図８の制御ルーチンのＨＶＥＣＵ５０に記憶されており適時に読み出されて所定間隔で繰り返し実行される。ステップＳ１において、ＨＶＥＣＵ５０は現在の走行モードがＥＶ走行モードか否かを判定する。ＥＶ走行モードの場合はステップＳ２に進み、そうでない場、すなわちハイブリッド走行モードの場合はステップＳ１０に進み、ＨＶＥＣＵ５０は内燃機関２の動作点が最適燃費線Ｌ（図７）上を移動するように内燃機関２を運転する。
【００２７】
ステップＳ２において、ＨＶＥＣＵ５０は内燃機関２に対する始動要求の有無を判定する。始動要求がある場合はステップＳ３に進み、そうでない場合は以後の処理をスキップして今回のルーチンを終了する。ステップＳ３において、ＨＶＥＣＵ５０は水温センサ６５（図６）の信号を参照してエンジン冷却水の温度（エンジン水温）を内燃機関２の機関温度として取得し低温状態か否かを判定する。なお、エンジンオイルの温度（エンジン油温）を機関温度として用いることもできる。ＨＶＥＣＵ５０はエンジン水温が所定の低温判定値以下の場合は低温状態と判定し、エンジン水温が低温判定値よりも高い場合には低温状態でないと判定する。低温状態の場合はステップＳ４に進む。低温状態でない場合はステップＳ９に進み、内燃機関２の始動後に動作点が最適燃費線Ｌ上に位置するように内燃機関２を始動する。
【００２８】
ステップＳ４において、ＨＶＥＣＵ５０は内燃機関２の始動時に動作点を変更する動作点変更量を決定する。図９に示すように、動作点変更量ΔＰｘはエンジン回転数とエンジントルクとで定義され、エンジン回転数が変更前よりも高回転となる変更量である。動作点変更量ΔＰｘは、内燃機関２の始動後に必要な要求パワーを満足させる最適燃費線Ｌ上の動作点Ｐｘ１と、動作点Ｐｘ１を通る等パワーラインＬｐ上にあって動作点Ｐｘ１よりも高回転低トルク側の動作点Ｐｘ２との間の距離として定義できる。動作点変更量ΔＰｘは本発明に係る「エンジン回転数の変更度合い」に相当する。図１０に示すように、動作点変更量ΔＰｘは、エンジン水温と、内燃機関２の始動後に必要となる要求トルク（要求パワー）とに基づいて決定される。ＨＶＥＣＵ５０は、現在のエンジン水温と要求トルクとを取得し図１０のマップに基づいてエンジン水温が低いほど、要求トルクが大きいほど大きな値となるように動作点変更量ΔＰｘを決定する。なお、本形態で動作点を変更することは本発明でエンジン回転数を変更することに相当する。
【００２９】
ステップＳ５において、ＨＶＥＣＵ５０は内燃機関２の始動時に動作点が変更された状態が続く変更継続時間Ｔｃを決定する。図１１に示すように、変更継続時間Ｔｃはエンジン水温と吸気温度とに基づいて決定される。ＨＶＥＣＵ５０はエンジン水温と吸気温度とを取得し、図１１のマップに基づいてエンジン水温が低いほど、吸気温度が低いほど大きな値となるように変更継続時間Ｔｃを決定する。吸気温度は吸気温センサ６６の信号に基づいて取得される。
【００３０】
ステップＳ６において、ＨＶＥＣＵ５０は、内燃機関２の始動時に動作点（エンジン回転数）を変更するために自動変速機１０の変速段の変更が必要か否かを判定する。内燃機関２の動作点の変更は動力分割機構５を利用する形態でも自動変速機１０を利用する形態でも実施可能である。しかし、動力分割機構５を利用する形態の場合はピニオンＰの限界回転数、第１モータ・ジェネレータ３の限界回転数、及び第２モータ・ジェネレータの限界回転数等の諸条件によって動作点変更可能量が制限される。したがって、ステップＳ４で決定した動作点変更量ΔＰｘがこの動作点変更可能量を超える場合は動力分割機構５だけでは始動時における動作点変更を実施できない。そのため、このような場合には自動変速機１０の変速段を低速側（エンジン高回転側）に変更するとともに第１モータ・ジェネレータ３等を操作して動力分割機構５の変速比を変更する必要がある。また、自動変速機１０の変速段を変更して内燃機関２の動作点を変更する場合、低速側に変速段を変更して変更継続時間Ｔｃの経過後に元の変速段に復帰させる操作が必要となる。そのため、変更継続時間Ｔｃが短いほど自動変速機１０に対する変速操作の間隔が短くなるので変速段の切り替わりの煩雑感をユーザがより感じやすくなる。したがって、変更継続時間Ｔｃが比較的短い場合には、できるだけ動力分割機構５のみを利用して動作点の変更を行うことがユーザに不快感を与えないという点で有利となる。
【００３１】
こうした事情があるので、ステップＳ６において、ＨＶＥＣＵ５０は変更継続時間Ｔｃが、ユーザが煩雑感を感じる基準となる閾値（例えば数秒に設定される。）よりも短く、かつ動作点変更量ΔＰｘが動力分割機構５による変更可能量を超えない場合には自動変速機１０の変速段の変更が不要と判断する。そして、ＨＶＥＣＵ５０は処理をステップＳ８に進めて、第１モータ・ジェネレータ３等を操作することによって動力分割機構５の変速比を調整して内燃機関２の動作点を動作点変更量ΔＰｘに相当する量だけ変更して内燃機関２を始動する。
【００３２】
一方、動作点変更量ΔＰｘが動力分割機構５による変更可能量を超える場合、動力分割機構５のみを利用した動作点の変更が不可能なので変更継続時間Ｔｃの長さに関わりなく自動変速機１０の変速段の変更が必要と判断する。そして、ＨＶＥＣＵ５０は処理をステップＳ７に進めて、動力分割機構５及び自動変速機１０の両方を利用して内燃機関２の動作点を動作点変更量ΔＰｘに相当する量だけ変更し、内燃機関２を始動する。なお、ステップＳ７及びステップＳ８における内燃機関２の始動は、内燃機関２をモータリングして変更後の動作点相当のエンジン回転数まで調整した後に点火することにより実施される。もっとも、内燃機関２のエンジン回転数を点火可能なエンジン回転数まで変化させてから点火した後に、目的の動作点まで変更することによって内燃機関２を始動することも可能である。
【００３３】
ステップＳ７における動作点の変更は動力分割機構５及び自動変速機１０を用いるが、自動変速機１０の変速段は動力分割機構５及び自動変速機１０の各伝達効率を合成した合成伝達効率が最も高くなるように決定する。図１２に示したように、動力分割機構５の伝達効率η１は変速比ｉ１に応じて変化し、サンギアＳｎの回転速度が０ｒｐｍのときを頂点とした山形状になる。図１３の速度線図に示したようにサンギアＳｎの回転速度が０ｒｐｍの場合はサンギアＳｎに連結される第１モータ・ジェネレータ３で発電されないので、その時の伝達効率が最大となり図１２の曲線の頂点に対応する。一方、自動変速機１０の伝達効率は変速段毎に決まっているので、動力分割機構５の伝達効率η１と自動変速機１０の伝達効率とを合成した合成伝達効率ηは図１４に示したように、変速段毎に互いに異なる山形状の特性となる。自動変速機１０の変速比ｉｘ（ｘ＝１，２，３，４）は上述した通り変速段毎にあらかじめ設定されている。
【００３４】
ＥＶ走行モードの実施中に内燃機関２の始動要求があって図８のステップＳ７の処理を実行する場合、動作点の変更前後で車速を維持することが必要であるので、自動変速機１０の変速段毎に動力分割機構５のリングギアＲｉの回転数（第２モータ・ジェネレータ４の回転数）が一意に決まる（図３参照）。そして、変更後の動作点（エンジン回転数）はステップＳ４で決定した動作点変更量ΔＰｘに基づいて決まっている。したがって、サンギアＳｎの回転数も自ずと決まる。これにより、内燃機関２の動作点の変更後の動力分割機構５の変速比、すなわちエンジン回転数に対するリングギアＲｉの回転数の比が決まる。その結果、動力分割機構５の変速比に応じた合成伝達効率ηが変速段毎に得られるので、変速段毎に得られた合成伝達効率ηの中からもっとも合成伝達効率ηが高くなる変速段を動作点変更後の変速段として決定する。これにより、内燃機関２の始動時に非効率な変速段に変更して伝達効率が悪化することが回避できるので燃費悪化を抑制できる。
【００３５】
図８の制御ルーチンにおいて、ＨＶＥＣＵ５０は、ステップＳ５を実行することにより本発明に係る変更継続時間決定手段として、ステップＳ６を実行することにより本発明に係る変速段変更要否決定手段として、ステップＳ７を実行することにより本発明に係る変更制御手段として、それぞれ機能する。
【００３６】
自動変速機１０の変速段の変更により内燃機関２の動作点が変更されて内燃機関２が始動される場合の各パラメータの時間的変化は図１５にその一例として示されている。図１５には内燃機関２の始動時に第２速から第１速に変更されたケースが例示されている。時刻ｔ０で自動変速機１０の変速段の変更が必要と判断されると、時刻ｔ１で自動変速機１０の変速操作が開始され、ブレーキＢ１が係合状態の第２速からブレーキＢ１が解放状態となってブレーキＢ２が係合状態となる第１速に切り替えられる。変速操作が開始してから完了するまでの時刻ｔ１〜ｔ３の間には時刻ｔ２から第１モータ・ジェネレータ３のモータ回転数と第２モータ・ジェネレータ４のモータトルクとが制御されて同期制御が実施される。
【００３７】
時刻ｔ４に内燃機関２の始動条件が成立すると、第２モータ・ジェネレータ４で反力を取りながら第１モータ・ジェネレータ３のモータ回転数を上昇させてエンジン回転数を上昇させる。時刻ｔ５でエンジン回転数が所定回転数に達すると点火が行われて時刻ｔ６で内燃機関２の始動が完了する。始動完了とともに第２モータ・ジェネレータ４のモータトルクを減少させて反力を低下させる。
【００３８】
上記の形態によれば、自動変速機１０の変速段の変更を利用した動作点の変更の要否を動作点変更量ΔＰｘと変更継続時間Ｔｃとに応じて決定するので、上述したように動作点変更量ΔＰｘが小さくかつ変更継続時間Ｔｃが比較的短いために自動変速機１０の変速段の変更を利用した動作点の変更が不要な場合には動力分割機構５だけを利用して動作点を変更できる。そのため、変更継続時間Ｔｃが比較的短くてユーザに不快感を与え易い状態で自動変速機１０の変速段が変更されることを回避できるので、車両１の快適性が向上する。また、変更継続時間Ｔｃが内燃機関２の機関温度が低いほど長く設定されるのでエミッションの悪化を効果的に抑制することができる。さらに、自動変速機１０の変速段が変更される際に合成伝達効率が最も高い変速段が選ばれるため、内燃機関２の始動時に非効率な変速段に変更することが回避できるので燃費悪化を抑制できる。
【００３９】
本発明は上記形態に限定されずに種々の形態にて実施できる。上記形態では車両に搭載された内燃機関として過給機付きのリーンバーンエンジンが用いられているが、本発明の内燃機関始動制御装置はストイキ燃焼を実施する自然吸気エンジンが搭載されたハイブリッド車両に適用されてもよい。また、本発明は、変速機構の他に内燃機関の動作点を変更可能な差動機構を備える限りにおいて、図示の駆動装置の形態に適用範囲が限定されるものではない。例えば、単一のモータ・ジェネレータを搭載したハイブリッド車両に本発明を適用することもできる。
【符号の説明】
【００４０】
１  車両
２  内燃機関
５  動力分割機構（差動機構）
１０  自動変速機（変速機構）
５０  ＨＶＥＣＵ（変更継続時間決定手段、変速段変更要否決定手段、変更制御手段）
【図１】
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【図２】
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【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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