(57)【要約】【課題】  筒内圧を考慮して、始動用電動機または電動機による始動を行う。【解決手段】  内燃機関の制御装置において、内燃機関を始動するための始動用電動機と、内燃機関と共に動力源として用いられ、かつ、内燃機関の始動に用いられる第２電動機と、吸気バルブ及び排気バルブのうち、少なくとも一方のバルブの開弁特性を変動させる可変動弁機構と、内燃機関の始動の際に、始動用電動機、または第２電動機のいずれを用いるかを選択する選択手段と、内燃機関の始動の際に、前記選択手段の選択に応じて、開弁特性を、始動用電動機による始動に適切な始動用電動機開弁特性または第２電動機による始動に適切な第２電動機開弁特性に決定する決定手段と、内燃機関の始動の際に、可変動弁機構により、開弁特性を、決定手段により決定された開弁特性に制御する制御手段と、を備える。【選択図】      図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関を始動するための始動用電動機と、
前記内燃機関と共に動力源として用いられ、かつ、内燃機関の始動に用いられる第２電動機と、
吸気バルブ及び排気バルブのうち、少なくとも一方のバルブの開弁特性を変動させる可変動弁機構と、
前記内燃機関の始動の際に、前記始動用電動機を用いるか、前記第２電動機を用いるかを選択する選択手段と、
前記内燃機関の始動の際に、前記選択手段の選択に応じて、開弁特性を、前記始動用電動機による始動に適切な始動用電動機開弁特性または前記第２電動機による始動に適切な第２電動機開弁特性に決定する決定手段と、
前記内燃機関の始動の際に、前記可変動弁機構により、開弁特性を、前記決定手段により決定された開弁特性に制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記始動用電動機開弁特性は、前記内燃機関の始動の際、一圧縮目から燃焼可能となる筒内圧を確保できる開弁特性であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記第２電動機開弁特性は、前記始動用電動機開弁特性より最大筒内圧を小さくする開弁特性であることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記決定手段は、前記内燃機関の停止の際に、筒内圧が最小となる最小開弁特性を決定し、
前記制御手段は、前記内燃機関の停止の際に、開弁特性を、前記最小開弁特性に制御することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段と、
前記内燃機関の振動が軸に伝達されやすい共振回転数域を記憶する記憶手段と、
前記共振回転数域と前記内燃機関の回転数とを比較する比較手段と、
内燃機関の停止が要求された後、少なくとも前記内燃機関の回転数が、前記共振回転数域を通過する間は、開弁特性を、筒内圧が最小となる最小開弁特性に制御する振動回避手段と、
を備え、
前記決定手段は、前記内燃機関の回転数が前記共振回転数域を下回ったときに、開弁特性を、前記始動用電動機開弁特性を決定し、
前記制御手段は、前記内燃機関の停止時に、開弁特性を、前記始動用電動機開弁特性に制御することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記内燃機関の停止時間を測定する停止時間測定手段を備え、
前記選択手段は、前記停止時間が制限時間以上であるときは、前記第２電動機を選択することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
内燃機関と、
前記内燃機関を始動するための始動用電動機と、
前記内燃機関と共に動力源として用いられ、かつ、内燃機関の始動に用いられる第２電動機と、
吸気バルブ及び排気バルブのうち、少なくとも一方のバルブの開弁特性を変動させる可変動弁機構と、
前記内燃機関の振動が軸に伝達されやすい共振回転数域を記憶する記憶手段と、
前記内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段と、
前記共振回転数域と前記内燃機関の回転数とを比較する比較手段と、
内燃機関の停止が要求された後、少なくとも前記内燃機関の回転数が、前記共振回転数域を通過する間は、開弁特性を、筒内圧が最小となる最小開弁特性に制御する振動回避手段と、
前記内燃機関の回転数が前記共振回転数域を下回ったときに、前記始動用電動機による始動に適切な始動用電動機開弁特性を決定し、
前記内燃機関の停止の時に、開弁特性を、前記始動用電動機開弁特性に制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の制御装置に関する。さらに、具体的には、内燃機関の始動のための始動用電動機と、内燃機関以外の動力源として用いられ、かつ内燃機関の始動に用いられる電動機とを備える内燃機関の制御装置として好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、特開２００１−１９３６１２号公報には、内燃機関の始動用電動機であるスタータモータと、内燃機関以外の動力源であり、かつ内燃機関を始動に用いられる電動機である走行用モータとを備えるシステムが開示されている。
【０００３】
このシステムにおいて、走行用モータは、走行用にも用いられる電動モータであるため、高いトルクを発生できる。このため、走行用モータにより内燃機関を始動した場合、内燃機関の出力は、始動当初から比較的大きなものになりやすい。車両駆動軸にこのような大きな動力が突然伝達されると、車両には大きなショックが発生する。このショックは車速が高い場合には比較的小さく抑えることができるが、車速が低い場合には、搭乗者に違和感を与える原因となる。
【０００４】
上記従来技術のシステムは、内燃機関始動時に車速ｖと基準速度ＳＰＤＩを比較し、車速ｖが基準速度ＳＰＤＩよりも速い場合には、走行用モータによる始動を行い、基準速度ＳＰＤＩよりも遅い場合には、スタータモータによる始動を行うこととしている。スタータモータは、内燃機関を低速で始動する。したがって、スタータモータによる始動が行われた場合は、始動直後の内燃機関の出力は十分に小さなものとなる。その結果、低速時であっても、スタータモータで内燃機関を始動することとすれば、搭乗者に違和感を与えるような大きなショックは発生しない。このため上記従来のシステムによれば、走行用モータとスタータモータとを適宜使い分けることにより、高速での走行中には走行用モータにより効率よく内燃機関を始動することができる。また、低速での走行中には、出力トルクの小さいスタータモータにより、ショックを小さく抑えて内燃機関の始動を行うことができる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１９３６１２号公報
【特許文献２】特開平１１−１２５１３６号公報
【特許文献３】特開２００４−２６３５６９号公報
【特許文献４】特開２００３−１８４５８５号公報
【特許文献５】特開２００４−１５０８２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ハイブリット車両のシステムとしては、「トヨタ自動車株式会社発行  プリウス  新型車解説書  ２００３年９月」に開示されているように、プラネタリギアを用いたシステムが知られている。このようなシステムでは、機構上の特性により、走行用モータにより内燃機関を始動する際には、内燃機関の圧縮反力の変動が駆動軸に伝達されやすい。このため、走行用モータにより内燃機関をスムーズに始動するためには、圧縮反力を小さくすることが有効である。
【０００７】
圧縮反力を抑える手法としては、例えば、内燃機関の始動時に吸気バルブのバルブタイミングを遅角させ、吸気量を少なくして筒内圧を小さくする手法（以下、「デコンプ制御」）が知られている。したがって走行用モータにより内燃機関を始動する場合には、始動時の振動の低減を図るため、デコンプ制御を併せて行うことが有効である。
【０００８】
一方、スタータモータによる始動の場合、大きな振動は生じないものであるため、上記デコンプ制御は必ずしも必要なものではない。また、デコンプ制御下で始動を行う場合、始動始めの圧縮工程において筒内圧が不足し、燃焼を起こすことができない場合がある。このような状況は、始動性の向上を図る上では好ましいものではない。したがって、始動時にスタータモータを用いる場合には、デコンプ制御を行うより、むしろ、始動直後の圧縮工程から十分な筒内圧が得られるように、吸気バルブの開弁時期を制御することが適切である。
【０００９】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、内燃機関の走行用モータと始動用電動機とを備える内燃機関の制御装置であって、何れの電動機が始動時に用いられる場合にでも、それぞれ最良の始動性を実現する内燃機関の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】
【００１０】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、
内燃機関を始動するための始動用電動機と、
前記内燃機関と共に動力源として用いられ、かつ、内燃機関の始動に用いられる第２電動機と、
吸気バルブ及び排気バルブのうち、少なくとも一方のバルブの開弁特性を変動させる可変動弁機構と、
前記内燃機関の始動の際に、前記始動用電動機を用いるか、前記第２電動機を用いるかを選択する選択手段と、
前記内燃機関の始動の際に、前記選択手段の選択に応じて、開弁特性を、前記始動用電動機による始動に適切な始動用電動機開弁特性、または前記第２電動機による始動に適切な第２電動機開弁特性に決定する決定手段と、
前記内燃機関の始動の際に、前記可変動弁機構により、開弁特性を、前記決定手段により決定された開弁特性に制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１１】
また、第２の発明は、第１の発明において、前記始動用電動機開弁特性は、前記内燃機関の始動の際、一圧縮目から燃焼可能となる筒内圧を確保できる開弁特性であることを特徴とする。
【００１２】
また、第３の発明は、第１または第２の発明において、前記第２電動機開弁特性は、前記始動用電動機開弁特性より最大筒内圧を小さくする開弁特性であることを特徴とする。
【００１３】
また、第４の発明は、第１から第３の発明のいずれかにおいて、
前記決定手段は、前記内燃機関の停止の際に、筒内圧が最小となる最小開弁特性を決定し、
前記制御手段は、前記内燃機関の停止の際に、開弁特性を、前記最小開弁特性に制御することを特徴とする。
【００１４】
また、第５の発明は、第１から第３の発明のいずれかにおいて、
前記内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段と、
前記内燃機関の振動が軸に伝達されやすい共振回転数域を記憶する記憶手段と、
前記共振回転数域と前記内燃機関の回転数とを比較する比較手段と、
内燃機関の停止が要求された後、少なくとも前記内燃機関の回転数が、前記共振回転数域を通過する間は、開弁特性を、筒内圧が最小となる最小開弁特性に制御する振動回避手段と、を備え、
前記決定手段は、前記内燃機関の回転数が前記共振回転数域を下回ったときに、開弁特性を、前記始動用電動機開弁特性に決定し、
前記制御手段は、前記内燃機関の停止時に、開弁特性を、前記始動用電動機開弁特性に制御することを特徴とする。
【００１５】
また、第６の発明は、第１から第５の発明のいずれかにおいて、
前記内燃機関の停止時間を測定する停止時間測定手段を備え、
前記選択手段は、前記停止時間が制限時間以上であるときは、前記第２電動機を選択することを特徴とする。
【００１６】
また、第７の発明は、
内燃機関と、
前記内燃機関を始動するための始動用電動機と、
前記内燃機関と共に動力源として用いられ、かつ、内燃機関の始動に用いられる第２電動機と、
吸気バルブ及び排気バルブのうち、少なくとも一方のバルブの開弁特性を変動させる可変動弁機構と、
前記内燃機関の振動が軸に伝達されやすい共振回転数域を記憶する記憶手段と、
前記内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段と、
前記共振回転数域と、前記内燃機関の回転数とを比較する比較手段と、
内燃機関の停止が要求された後、少なくとも前記内燃機関の回転数が、前記共振回転数域を通過する間は、開弁特性を、筒内圧が最小となる最小開弁特性に制御する振動回避手段と、
前記内燃機関の回転数が前記共振回転数域を下回ったときに、前記始動用電動機による始動に適切な始動用電動機開弁特性を決定し、
前記内燃機関の停止の時に、開弁特性を、前記始動用電動機開弁特性に制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【発明の効果】
【００１７】
第１の発明によれば、内燃機関の始動の際に、始動用電動機を用いるか、第２電動機を用いるかを選択することができ、内燃機関を始動する際には、選択した電動機に応じて適切な開弁特性に制御することができる。したがって、状況に応じて適切な電動機を選び、何れの電動機が始動時に用いられる場合にでも、振動を抑えつつ、それぞれに最良の始動性を実現することができる。
【００１８】
また、第２の発明によれば、始動用電動機により始動を行う場合、開弁特性を、一圧縮目から燃焼可能となる筒内圧を確保できるように制御する。したがって、始動用電動機を用いた場合の始動性の向上を図ることができる。
【００１９】
また、第３の発明によれば、第２電動機により始動を行う場合、開弁特性を始動用電動機開弁特性より最大筒内圧を小さくする開弁特性に制御する。従って、第２電動機により始動する場合にも、振動を抑えることができる。
【００２０】
また、第４の発明によれば、内燃機関の停止の際、開弁特性を、筒内圧が最小になるように制御する。したがって、内燃機関の停止制御中、内燃機関の回転数が特に振動が大きくなりやすい領域、即ち、内燃機関の振動が軸に伝達されやすい共振回転数域にあるときの筒内圧を小さくして、振動を抑えることができる。
【００２１】
また、第５の発明によれば、内燃機関の回転数が、共振回転数域を下回ったときに、開弁特性を、次回内燃機関の始動の際、一圧縮目から燃焼可能となる筒内圧を確保できるように制御する。したがって、次回の内燃機関の始動性向上を図ることができる。
【００２２】
また、第６の発明によれば、内燃機関の停止時間が制限時間以上であるときは、第２電動機により始動を行う。したがって、間欠停止時間が長く、一圧縮目からの燃焼ができないような場合に、確実に第２電動機による始動を行うことができ、始動用電動機に過大な負荷がかかるのを防ぐことができる。
【００２３】
また、第７の発明によれば、内燃機関の停止の際、内燃機関の回転数が、共振回転数域を下回るまで、筒内圧を小さくすることができる。したがって、内燃機関の停止制御中、内燃機関の回転数が特に振動が大きくなりやすい領域、即ち、内燃機関の振動が軸に伝達されやすい共振回転数域にあるときの筒内圧を小さくして、振動を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において、同一または相当する部分には同一符号を付してその説明を簡略化ないし省略する。
【００２５】
実施の形態１．
[実施の形態１の駆動機構について]
図１は、この発明の実施の形態１における駆動機構を説明するための模式図である。
図１に示すように、この実施の形態１の駆動機構は、内燃機関２を有する。内燃機関２は、クランクシャフト４を有している。クランクシャフト４には、タイミングベルト６を介して、スタータモータ８が接続されている。スタータモータ８は、内燃機関２を始動するための始動用電動機である。
【００２６】
一方、クランクシャフト４は、ダンパ１０を介して遊星歯車１２に接続されている。具体的に、遊星歯車１２は、その中央にサンギア１４を備える。サンギア１４の外側には、サンギア１４を挟んで、２つのピニオンギア１６が噛合わされている。２つのピニオンギア１６の中心は、回転アーム１８により接続されている。この回転アーム１８の中心に、クランクシャフト４が接続されている。また、ピニオンギア１６の外側には、内歯歯車であるリングギア２０が噛合わされている。ピニオンギア１６は、サンギア１４およびリングギア２０と噛合わされて自転すると共に、回転アーム１８により接続されてリングギア２０内を公転する。
【００２７】
サンギア１４は、第１ＭＧ（モータ・ジェネレータ）２２に接続されている。また、リングギア２０は、第２ＭＧ（モータ・ジェネレータ）２４に接続されている。第２ＭＧ２４および遊星歯車１２は、タイミングベルト２６等を介して、車軸２８に接続されている、また、車軸２８は、車輪３０に接続されている。また、第１ＭＧ２２および第２ＭＧ２４は、インバータ３２を介して、ＨＶバッテリ３４に接続されている。また、ＨＶバッテリ３４には、インバータ３６を介して、スタータモータ８が接続されている。
【００２８】
この駆動機構は、スタータモータ８により内燃機関２の始動をすることができる。始動においては、ＨＶバッテリ３４の電力を、インバータ３６を介してスタータモータ８に供給することができる。これにより、スタータモータ８は回転し、この回転により発生したトルクは、タイミングベルト６を介して、直接クランクシャフト４に伝えられ、内燃機関２が始動される。なお、クランクシャフト４の回転により、回転アーム１８が回転し、ピニオンギア１６が回転する。このとき、リングギア２０の回転は止められている。その結果、ピニオンギア１６の回転によりサンギア１４が回転し、第１ＭＧ２２が回転する。スタータモータ８による始動時には、第１ＭＧ２２のイナーシャが見かけ上ゼロになるように、第１ＭＧ２２を駆動させる。これにより、リングギア２０への反力を防止する。これによりスタータモータ８の始動においては、振動の発生を小さく抑えることができる。
【００２９】
また、この駆動機構は、ＨＶバッテリ３４の電力を、インバータ３２を介して第１ＭＧ２２に供給することができる。これにより、第１ＭＧ２２が回転し、第１ＭＧ２２の回転により発生したトルクは、サンギア１４を回転させる。サンギア１４の回転により、ピニオンギア１６が自転および公転する。このとき、リングギア２０が、回転しないように制御されていると、ピニオンギア１６の公転により回転アーム１８が回転し、回転アーム１８の回転により発生したトルクにより、クランクシャフト４を介して、内燃機関２が始動される。
【００３０】
また、この駆動機構は、ＨＶバッテリ３４の電力を、インバータ３２を介して第２ＭＧ２４に供給することができる。これにより第２ＭＧ２４が回転し、第２ＭＧ２４の回転により発生したトルクは、タイミングベルト２６および車軸２８を介して車輪３０に伝えられ、車輪３０を駆動する。このとき、ピニオンギア１６の公転が停止した状態、即ち、回転アーム１８が停止した状態であれば、内燃機関２は停止状態に維持される。例えば、車両の発進時や低速走行時には、上記の状態を作り出すことで、第２ＭＧ２４の駆動力のみにより車輪３０を駆動させることができる。
【００３１】
また、この駆動機構において、内燃機関２の発生する動力は、クランクシャフト４を介して、回転アーム１８を回転させ、これに伴い、ピニオンギア１６を公転させる。ピニオンギア１６の回転に伴い、サンギア１４が回転すると、第１ＭＧ２２が回転する。第１ＭＧ２２の回転による出力は、必要に応じて、インバータ３２を介して第２ＭＧ２４に伝達されて、第２ＭＧ２４を回転させる。また、ピニオンギア１６の回転は、リングギア２０にも伝達され、リングギア２０を回転させる。第２ＭＧ２４の回転によるトルクおよびリングギア２０の回転によるトルクは、共に、タイミングベルト２６を介して車軸２８に伝えられ、車輪３０を駆動させる。例えば、車両の通常走行時には内燃機関２主体の走行となり、内燃機関２により発生する動力は、上記のように２経路に分割されて車輪３０に伝達される。
【００３２】
また、この駆動機構は、上記の如く内燃機関２にトルクを発生させながら、ＨＶバッテリ３４の電力により第２ＭＧ２４を回転させることができる。この場合は、内燃機関２の発生するトルクと第２ＭＧ２４の回転により発生したトルクとが車軸２８に伝えられ、車輪３０の駆動力となる。例えば、全開加速時のような高負荷時には、上記のように、ＨＶバッテリ３４の電力により内燃機関２の出力が補助される。
【００３３】
また、第１ＭＧ２２および第２ＭＧ２４は、ジェネレータとしても作用する。第１ＭＧ２２は、内燃機関２の出力により回転して発電することができる。この場合、発電のエネルギーは、インバータ３２を介してＨＶバッテリ３４に蓄えられる。内燃機関２主体の走行中に使用されない動力は、このようにして、ＨＶバッテリ３４に充電される。
【００３４】
また、第２ＭＧ２４は、車輪３０の回転によって駆動され、回生発電する。そして、回収したエネルギーは、インバータ３２を介してＨＶバッテリ３４に蓄えられる。例えば、減速時または制動時には、このようにしてエネルギーを回収し、ＨＶバッテリ３４を充電することができる。
【００３５】
[実施の形態１の駆動機構による始動について]
上述したように、実施の形態１の駆動機構においては、スタータモータ８および第１ＭＧ２２のいずれか一方を用いて内燃機関２を始動させることができる。
ここで、スタータモータ８は内燃機関２の始動用のモータであり、大きなトルクを発生することができない。したがって、その始動において、大きなトルクを必要とする場合には、スタータモータ８での始動は行うことができない。しかしながら、始動時にスタータモータ８が消費する電力は、第１ＭＧ２２による始動時の消費電力に比して、十分に小さい。したがって、スタータモータ８による始動を行う場合、電力消費を小さく抑えることができると共に、必要に応じて、始動時に、ＨＶバッテリ３４の電力を第２ＭＧ２４の回転にも用いることができる。したがって、始動性の向上を図ることができる。
【００３６】
一方、第１ＭＧ２２は、走行用に用いるモータであり、消費電力は大きいものの、大きなトルクを発生させることができる。したがって、始動において、大きなトルクを発生させて内燃機関２の始動をする必要がある場合等、スタータモータ８での始動に適さない場合には、第１ＭＧ２２を用いた始動を選択することができる。
【００３７】
[実施の形態１の燃料供給および給排気システムについて]
図２は、この発明の実施の形態１の燃料供給および吸排気のシステム構成を説明するための図である。
実施の形態１のシステムは、内燃機関２を備える。内燃機関２は、シリンダ４０内部に、ピストン４２を備える。ピストン４２は、コンロッド４４を介して、クランクシャフト４に接続されている。クランクシャフト４の近傍には、その回転数を検出する回転数センサ４６が配置されている。
【００３８】
ピストン４２の上部には、燃焼室４８が設けられている。燃焼室４８には、吸気ポート５０および排気ポート５２が連通している。また、燃焼室４８には、先端部が露出するように点火プラグ５４が挿入されている。吸気ポート５０には、インジェクタ５６が組みつけられている。また、インジェクタ５６の上流には、電子制御式のスロットルバルブ５８およびエアフロメータ６０が配置されている。一方、排気ポート５２には、排気空燃比に応じた出力を発する空燃比センサ６２が配置されている。
【００３９】
内燃機関２は、吸気ポート５０を開閉する吸気バルブ６４と、排気ポート５２を開閉する排気バルブ６６とを備える。また、内燃機関２は、吸気バルブ６４を駆動する吸気カム６８と、排気バルブ６６を駆動する排気カム７０とを備える。吸気カム６８および排気カム７０は、カムプーリやタイミングベルト等を介して、クランクシャフト４に接続されている。
【００４０】
また、吸気カム６８の近傍には、カムの回転位置を検出するカムポジションセンサ７２が配置されている。また、吸気カム６８は、カムシャフト等を介して電動ＶＶＴ７４に連結されている。電動ＶＶＴ７４は、吸気バルブ６４の作用角およびリフト量を変化させ得るものとする。なお、電動ＶＶＴ７４の構造は特に新規なものではないため、ここではその詳細な説明は省略する。
【００４１】
また、内燃機関２は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）７６を備える。ＥＣＵ７６は、回転数センサ４６、エアフロメータ６０、空燃比センサ６２、およびカムポジションセンサ７２等の各種センサから、内燃機関２の制御に必要な情報を取得する。そして、取得した情報に基づいて、点火プラグ５４、インジェクタ５６、スロットルバルブ５８、および、電動ＶＶＴ７４を駆動する。
【００４２】
ＥＣＵ７６は、必要な筒内圧およびクランキング時に発生させ得るエンジン回転数を算出する機能を有する。また、ＥＣＵ７６には、筒内圧とエンジン回転数と、バルブタイミングとの関係が記録されている。
【００４３】
図３は、各バルブタイミングにおける、エンジン回転数と、筒内圧との関係を説明するためのグラフである。図３において、縦軸は、筒内圧(kPa)を表し、横軸は、エンジン回転数(rpm)を表す。また、黒丸、白丸、四角、三角で、プロットされた曲線は、それぞれ、吸気バルブの閉弁タイミングを、下死点後(ＡＢＤＣ;After Bottom Dead Center)、７８度、９０度、１１４度、１２５度とした場合の特性を表す。
【００４４】
図３に示すように、例えば、０．８kPaの筒内圧を得る必要がありエンジン回転数が５００rpmであるとすれば、吸気バルブ６４の閉弁タイミングの最遅角は１２５度程度となる。また、例えば、エンジン回転数が３００rpmであるとすれば、上記筒内圧を得ることができる最遅角は１１４度である。このようにＥＣＵ７６は、記録されたデータにより、必要な筒内圧とエンジン回転数から、必要なバルブタイミングを算出することができる。
【００４５】
[実施の形態１のバルブタイミングについて]
通常走行時、吸気バルブ６４は、吸気上死点（ＴＤＣ）付近で開弁し、吸気下死点（ＢＤＣ）付近で閉弁する。その結果、吸気工程では、ピストン４２の下降に伴って、筒内に空気が吸入される。また、これに続く圧縮工程では、ピストン４２上昇に伴って、効率的に筒内圧の上昇が図られる。
【００４６】
この駆動機構において、上記のように第１ＭＧ２２を用いて始動する場合、第１ＭＧ２２の回転を、サンギア１４およびピニオンギア１６を介して回転アーム１８に伝達して、これによりクランクシャフト４に回転のトルクを与える。このとき、リングギア２０は、停止状態に維持されるが、ピニオンギア１６に公転を生じさせるための反力を受ける。このような機械的な接続構造により、この駆動機構においては、第１ＭＧ２２による始動時に、内燃機関２の圧縮反力の変動が車軸３０に伝達されやすく、車内に振動が起きやすい。
【００４７】
また、この駆動機構において、内燃機関２のトルクが第１ＭＧ２２および第２ＭＧ２４を介して車軸３０に伝達されている場合にも、内燃機関２の圧縮反力の変動が車軸に伝達されやすい事態が生じる。そして上述した振動は、何れも、第１ＭＧ２２と第２ＭＧ２４とのトランスミッション（Ｔ/Ｍ）の共振域において、特に大きくなりやすい。ここで共振域は、車両の固体により異なるものであるが、エンジン回転数が３００〜６００rpmの範囲内の場合に、共振のピークを有するものが多い。
【００４８】
したがって、このシステムにおいては、特に、作動中の内燃機関２を停止させる際にエンジン回転数が共振域にまで低下した際、および第１ＭＧ２２による始動に伴って内燃機関２が共振域を通過する際に、内燃機関２の振動が車両に伝達されやすい。そこで、このシステムは、これらの場合において、圧縮反力を小さくするための制御を実行する。具体的に、ＥＣＵ７６は、トランスミッションの共振域にあるエンジン回転数を、共振回転数域として記憶する。実施の形態１のシステムは、エンジン回転数がこの共振回転数域まで低下した場合、および第１ＭＧ２２により内燃機関２を始動する場合に、圧縮反力を抑えるため、筒内圧を小さくする制御を行う。即ち、このシステムは、これらの場合に、吸気バルブのバルブタイミングを遅角させ、吸気量を少なくすることにより、筒内圧を小さくする。これにより、圧縮反力を小さくすることができる。その結果、共振域または始動時において、トルク伝達により発生する振動を小さく抑えることができる。
【００４９】
このシステムは、また、上述した通り、スタータモータ８によっても、内燃機関２を始動することができる。この場合大きな振動は生じないため、上記の吸気バルブのバルブタイミングを遅角させる制御は必ずしも必要なものではない。また、この遅角制御のバルブタイミングは、圧縮工程での筒内圧を小さくするバルブタイミングである。このため、デコンプ制御を行っている場合、筒内圧が不足し、一圧縮目からは燃焼を起こすことができない場合がある。そこで、このシステムは、スタータモータ８による始動の場合には、始動性を考慮して、一圧縮目から爆発させることができるように、燃焼に必要な筒内圧を確保した始動を行うことができるバルブタイミングとする。
【００５０】
[実施の形態１の停止制御中の制御について]
図４は、この発明の実施の形態１のシステムが、内燃機関２の停止制御時に実行するルーチンについて説明するためのフローチャートである。
この実施の形態１のシステムは、内燃機関２の停止制御中、内燃機関２のエンジン回転数に応じて、遅角制御または進角制御を行う。
【００５１】
図４に示すように、ステップＳ１０２において、内燃機関２の停止制御中であるか否かが判断される。ここで、内燃機関２の停止制御中とは、エンジン回転数を落とす制御中または停止中を意味する。即ち、ＥＣＵ７６は、回転数センサ４６による内燃機関２の回転数の検出結果を参照して、内燃機関２の回転数を落とす制御が行われているか、あるいは、内燃機関２が停止されているか否かを判断する。内燃機関２の停止制御中ではないと判断された場合には、通常どおりの電動ＶＶＴ７４の制御を行い（ステップＳ１０４）、一旦このルーチンを終了する。
【００５２】
一方、ステップＳ１０２において、内燃機関２の停止制御中であると判断された場合、内燃機関２のエンジン回転数が、共振回転数域以下であるか否かを判断する（ステップＳ１０６）。具体的に、ＥＣＵ７６は、回転数センサ４６によるエンジン回転数の検出結果と、ＥＣＵ７６に予め記憶された共振回転数域とを比較して、エンジン回転数が、所定の共振回転数域以下であるかどうかを判断する。これにより、エンジン回転数が所定の共振回転数域を通過して、トランスミッションの共振域の範囲外に脱したか否かが判断される。
【００５３】
ステップＳ１０６において、エンジン回転数が所定の共振回転数域以上と判断された場合、遅角制御を行う（ステップＳ１０８）。ＥＣＵ７６は、電動ＶＶＴ７４により、吸気バルブ６４のバルブタイミングを遅角制御する。これにより、吸気バルブ６４のバルブタイミングは、筒内圧が最小となるバルブタイミングのうち、最遅角のタイミングに遅角される。これにより、エンジン回転数が共振域にある間、吸気量を減少させて筒内圧を下げることができ、トランスミッションの共振域において発生する大きな振動を抑えることができる。
【００５４】
一方、ステップＳ１０６において、共振回転数域よりも内燃機関２のエンジン回転数が下回ると判断された場合、進角制御を行う（ステップＳ１１０）。ＥＣＵ７６は、電動ＶＶＴ７４により、次回の圧縮工程において燃焼可能な筒内圧を確保できる範囲で、最進角にバルブタイミングを進角させる。これにより、次回の圧縮工程においても燃焼可能な条件で停止することができる。
【００５５】
[実施の形態１の始動時の制御について]
図５は、実施の形態１のシステムが内燃機関２の始動時に実行する制御のルーチンである。図５に示すルーチンは、図４に示す内燃機関２の停止制御中のルーチンが実行され、内燃機関２が停止した後に行われる。
【００５６】
図５に示すように、始動時においては、まず、スタータモータ８による始動とするか、第１ＭＧ２２による始動とするかを決定する（ステップＳ１２０）。ＥＣＵ７６は、スタータモータ８による始動とするか、あるいは第１ＭＧ２２による始動とするかを判断するための種々の条件を記憶している。例えば、動力を優先する必要がある場合等には、始動に大きなトルクを必要としないスタータモータ８の始動を選択する。一方、始動に大きなトルクを要するような場合や安定した回転で始動する必要がある場合、第１ＭＧ２２による始動を選択する。
【００５７】
ステップＳ１２０において、スタータモータ８により始動を行うと判断した場合、スタータ８を回転させ、始動を開始する（ステップＳ１２２）。即ち、スタータモータ８に、インバータ３６を介してＨＶバッテリ３４から電力を供給し、スタータモータ８を回転させる。スタータモータ８の回転により発生したトルクは、クランクシャフト４に伝達され、クランキングが開始される。
【００５８】
その後、燃料噴射および点火を行う（ステップＳ１２４）。ＥＣＵ７６は、一圧縮目からインジェクタ５６により燃料噴射を行い、点火プラグ５４により点火する。ここで、図３に示したように、内燃機関２の停止時に、予め一圧縮目からの燃焼に必要な筒内圧を確保できるバルブタイミングで停止している。したがって、スタータモータ８による始動の場合には、一圧縮目から噴射および点火を行うことにより、一圧縮目から、燃焼室４８において燃焼を起こすことができ、効率よく始動することができる。
【００５９】
一方、ステップＳ１２０において、第１ＭＧ２２による始動を行うと判断した場合には、バルブタイミングの遅角制御を行う（ステップＳ１２６）。バルブタイミングの遅角制御は、電動ＶＶＴ７４により吸気バルブ６４を遅角させることにより行う。このときのバルブタイミングは、デコンプ制御のバルブタイミング、即ち、始動に必要な筒内圧を得られる範囲内での最遅角のバルブタイミングとする。
【００６０】
その後、クランキングを開始する（ステップＳ１２８）。ここでは、ＨＶバッテリ３４により第１ＭＧ２２に電力を供給して、第１ＭＧ２２を回転させることにより始動が開始される。また、このときバルブタイミングはデコンプ制御のタイミングとされているため、第１ＭＧ２２による始動を行った場合にも、振動を低減することができる。
【００６１】
以上のように、この実施の形態１においては、スタータモータ８と第１ＭＧ２２との始動を使い分け、それぞれの始動に必要な筒内圧を確保することができる。したがって、第１ＭＧ２２による始動時の振動を抑えると共に、スタータモータ８による始動の場合は、一圧縮目からの燃焼を可能にして始動性の向上を図ることができる。
【００６２】
なお、この実施の形態１においては、第１ＭＧ２２と第２ＭＧ２４とを遊星歯車１２を介して接続した駆動機構に適用する場合について説明した。しかし、この発明は、このような駆動機構に限らず、第１ＭＧ２２に代わる走行用モータと、スタータモータ８に代わる始動用モータを有し、かつ、スタータモータ８により振動を抑えた始動をすることができ、走行用モータを用いる場合にはデコンプ制御により振動を抑えた始動をすることができるものであれば、他のエンジンに適用したものであってもよい。
【００６３】
また、この実施の形態１においては、バルブタイミングを変更することによりデコンプ制御を行い、始動時の筒内圧を小さくする場合について説明した。しかし、この発明において、始動時の筒内圧を制御する手段はこれに限るものではない。例えば、バルブタイミングに代えて、吸気バルブ６４の作用角やリフト量を制御することにより、筒内圧を制御するものであってもよい。
【００６４】
また、実施の形態１においては、吸気バルブのバルブタイミングを変更する場合について説明した。しかし、この発明においてはこれに限るものではなく、例えば、排気バルブの開弁特性を変更するものであってもよい。
【００６５】
実施の形態２．
実施の形態２におけるシステムおよび駆動機構は、実施の形態１の図１、図２に示したものと同様である。このシステムは、図４に示すルーチンと、図６および図７に示すルーチンとを実行することで実現することができる。
【００６６】
図６に示すルーチンは、内燃機関２の停止中、または始動時に実行するルーチンである。また、図７に示すルーチンは、図５に示すルーチンに代えて、内燃機関２の始動時に実行されるルーチンである。また、図７に示すルーチンは、図５に示すルーチンのステップＳ１２０の後に、ステップＳ２０８を実行することを除き、図５に示すルーチンと同じものである。
【００６７】
このシステムは、内燃機関２の停止時には、図４のルーチンに示すように、一圧縮目から燃焼を起こすことができるようにバルブタイミングを進角させて停止する。しかし、燃焼室４８に閉じ込められた空気は、内燃機関２の停止後時間の経過に伴い、燃焼室４８から抜けていく。このため、ある程度の時間が経過すると、筒内圧が下がり、一圧縮目からの燃焼を起こすことができなくなる。ＥＣＵ７６は、このような状態に筒内圧が低下するまでの時間を、制限時間として記憶している。
【００６８】
図６に示すルーチンにおいては、まず、ステップＳ２０２において、内燃機関２の間欠停止時間が、制限時間以上であるか否かを判断する。ここで、間欠停止時間が制限時間を経過していないと判断した場合には、一旦このルーチンを終了する。
【００６９】
一方、ステップＳ２０２において、内燃機関の間欠停止時間が制限時間を経過したと判断した場合には、スタータモータ８による始動を禁止する（ステップＳ２０４）。このとき、ＥＣＵ７６は、スタータモータ８による始動を禁止するフラグをセットする。
【００７０】
次に、吸気バルブのバルブタイミングの遅角制御を行う（ステップＳ２０６）。バルブタイミングの遅角制御は、電動ＶＶＴ７４により吸気バルブ６４を遅角させることにより行う。このときのバルブタイミングは、デコンプ制御のバルブタイミングとする。
【００７１】
図７に示すように、内燃機関２の始動時においては、図５に示すルーチンと同様に、スタータモータ８による始動を行うか否かの判断を開始する（ステップＳ１２０）。ここで、第１ＭＧ２２による始動を行うと判断された場合には、直ちに、遅角制御、即ちデコンプ制御を行い（ステップＳ１２６）、クランキングを開始する（ステップＳ１２８）。
【００７２】
一方、ステップＳ１２０において、スタータモータ８による始動を行うと判断した場合、ステップＳ２０８に進み、ステップＳ２０８において、スタータモータ８による始動を禁止する禁止フラグがセットされているか否かを判断する。
【００７３】
ステップＳ２０８において、禁止フラグのセットが判定された場合には、クランキングを開始する（ステップＳ１２８）。一方、禁止フラグがセットされていない場合には、ステップＳ１２２に進み、スタータモータ８による始動を開始する。
【００７４】
以上説明したように、実施の形態２においては、間欠停止時間が制限時間を経過しているかどうかにより、スタータモータ８の始動を行うか、第１ＭＧ２２の始動を行うかの判断を行う。これにより、間欠停止時間が制限値を経過して、燃焼に必要な筒内圧が確保できない場合に、スタータモータ８の始動を禁止することができる。したがって、確実な始動性を確保することができ、また、スタータモータ８の過剰な負荷を抑えることができる。
【００７５】
なお、例えば、図１の駆動機構の内燃機関２、スタータモータ８、第１ＭＧ２２は、それぞれ、第１の発明の「内燃機関」、「始動用電動機」、「第２電動機」に該当する。また、例えば、図２のシステムの伝動ＶＶＴ７４は、「可変動弁機構」に該当する。
【００７６】
また、例えば、図５に示すルーチンの、ステップＳ１２０を実行することにより、第１の発明の「選択手段」が実現される。また、例えば、図５に示すルーチンのステップＳ１２６または図４に示すルーチンのステップＳ１１０を実行することにより、第１〜第３の発明の「決定手段」および「制御手段」が実現される。
【００７７】
また、例えば、図４に示すルーチンの、ステップＳ１０８を実行することにより、第４の発明の「決定手段」および「制御手段」が実現される。また、図４に示すルーチンのステップＳ１０６を実行することにより、第５および第７の発明の「回転数検出手段」、「記憶手段」および「比較手段」が実現される。また、図４に示すルーチンのステップＳ１０８を実行することにより、第５および第７の発明の「振動回避手段」が実現し、ステップＳ１１０を実行することにより、第５および第７の発明の「決定手段」および「制御手段」が実現される。
【００７８】
また、図６に示すルーチンのステップＳ２０２を実行することにより、第６の発明の「停止時間測定手段」が実現され、ステップＳ２０４を実行することにより、第６の発明の「選択手段」が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】この発明の実施の形態１の駆動機構について説明するための図である。
【図２】この発明の実施の形態１のシステムについて説明するための図である。
【図３】内燃機関のクランキング回転数と筒内圧とバルブタイミングの関係を説明するためのグラフである。
【図４】この発明の実施の形態１のシステムにより実行する内燃機関停止時のルーチンを説明するためのフローチャートである。
【図５】この発明の実施の形態１のシステムにより実行する内燃機関始動時のルーチンについて説明するためのフローチャートである。
【図６】この発明の実施の形態２のシステムにより実行する内燃機関停止時または始動時のルーチンについて説明するためのフローチャートである。
【図７】この発明の実施の形態２のシステムにより実行する内燃機関始動時のルーチンについて説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００８０】
２  内燃機関
４  クランクシャフト
６  タイミングベルト
８  スタータモータ
１０  ダンパ
１２  遊星歯車
１４  サンギア
１６  ピニオンギア
１８  回転アーム
２０  リングギア
２２  第１ＭＧ（モータ・ジェネレータ）
２４  第２ＭＧ（モータ・ジェネレータ）
２６  タイミングベルト
２８  車軸
３０  車輪
３２  インバータ
３４  ＨＶバッテリ
３６  インバータ
４０  シリンダ
４２  ピストン
４４  コンロッド
４６  回転数センサ
４８  燃焼室
５０  吸気ポート
５２  排気ポート
５４  点火プラグ
５６  インジェクタ
５８  スロットルバルブ
６０  エアフロメータ
６２  空燃比センサ
６４  吸気バルブ
６６  排気バルブ
６８  吸気カム
７０  排気カム
７２  カムポジションセンサ
７４  電動ＶＶＴ
７６  ＥＣＵ
【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】
2006291895.tif 000008
【図７】
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