(57)【要約】【課題】  製造誤差や経年変化などによる吸入空気量の不足によって生じる不都合を抑制し、内燃機関の始動性を向上させる。【解決手段】  スロットル絞込開度ＴＨｓｔとした状態でエンジンをモータリングしているときに計算される吸入空気量Ｇａが閾値Ｇａ１，Ｇａ２により設定された適合吸入空気量範囲内にあるか否かを判定し（Ｓ２００〜Ｓ２３０）、適合吸入空気量範囲内にないときには吸入空気量Ｇａが適合吸入空気量範囲内となる方向に微小開度ΔＴＨだけスロットル絞込開度ＴＨｓｔに増減を加えたものを新たなスロットル絞込開度ＴＨｓｔとして更新する（Ｓ２４０〜Ｓ２６０）。そして、更新したスロットル絞込開度ＴＨｓｔを用いてエンジンを始動する。これにより、製造誤差や経年変化などによる吸入空気量の不足によって生じる不都合を抑制することができ、エンジンのの始動性を向上させることができる。【選択図】        図４
2006307696.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関を有する内燃機関装置であって、
前記内燃機関の状態を検出する機関状態検出手段と、
スロットル開度を絞り込んだ状態で前記内燃機関を始動する際に前記機関状態検出手段により検出された前記内燃機関の状態に基づいてスロットル絞込開度を学習する学習手段と、
前記学習手段により学習されたスロットル絞込開度を用いて前記内燃機関を始動する始動手段と、
を備える内燃機関装置。
【請求項２】
請求項１記載の内燃機関装置であって、
前記機関状態検出手段は、前記内燃機関の状態として吸入空気量を検出する手段であり、
前記学習手段は、前記検出された吸入空気量に基づいてスロットル絞込開度を学習する手段である
内燃機関装置。
【請求項３】
前記機関状態検出手段は、吸入される空気量に応じたパラメータ値を出力するパラメータ値出力手段を備え、前記内燃機関のクランキングを開始し前記パラメータ値出力手段が最小値近傍の値を出力してからの所定時間当たりのパラメータ値の積分値，該所定時間当たりのパラメータ値の平均値，該所定時間当たりのパラメータ値の最大値のいずれかに基づいて吸入空気量を演算することにより前記内燃機関の状態としての吸入空気量を検出する手段である請求項２記載の内燃機関装置。
【請求項４】
前記機関状態検出手段は、前記内燃機関の状態として前記内燃機関の筒内の圧力を検出する筒内圧力検出手段を備え、該検出された筒内の圧力に基づいて吸入空気量を演算することにより前記内燃機関の状態としての吸入空気量を検出する手段である請求項２記載の内燃機関装置。
【請求項５】
請求項１記載の内燃機関装置であって、
前記機関状態検出手段は、前記内燃機関の状態として前記内燃機関の筒内の圧力を検出する手段であり、
前記学習手段は、前記検出された筒内の圧力に基づいてスロットル絞込開度を学習する手段である
内燃機関装置。
【請求項６】
前記学習手段は、前記検出された内燃機関の状態が所定状態範囲内になる方向にスロットル絞込開度を学習する手段である請求項１ないし５いずれか記載の内燃機関装置。
【請求項７】
前記学習手段は、前記検出された内燃機関の状態が前記所定状態範囲外のときには前記内燃機関の状態が前記所定状態範囲内になる方向に微小スロットル開度だけ変更したスロットル開度をスロットル絞込開度として学習する手段である請求項６記載の内燃機関装置。
【請求項８】
走行用の動力を出力する駆動源として請求項１ないし７いずれか記載の内燃機関装置を搭載すると共に走行用の動力を出力可能な電動機を搭載するハイブリッド車。
【請求項９】
内燃機関の始動制御方法であって、
スロットル開度を絞り込んだ状態で前記内燃機関を始動する際に前記内燃機関の状態を検出すると共に該検出した内燃機関の状態に基づいてスロットル絞込開度を学習し、
該学習したスロットル絞込開度を用いて前記内燃機関を始動する
内燃機関の始動制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関装置およびこれを搭載するハイブリッド車並びに内燃機関の始動制御方法に関し、詳しくは、内燃機関を有する内燃機関装置およびこの内燃機関装置と電動機とを搭載するハイブリッド車並びに内燃機関の始動制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の内燃機関装置としては、スロットルバルブを通常時より絞り込んで微小なスロットル開度とした状態でエンジンをクランキングして始動するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、さらに、吸排気弁のオーバーラップを所定値以上とすることにより、冷間時の始動性を向上させている。
【特許文献１】特開２００１−１３２５０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
こうしたスロットルバルブを絞り込んで微小なスロットル開度とした状態で内燃機関を始動する装置では、スロットルバルブや吸気管におけるスロットル近傍の部位の製造誤差やスロットルバルブや吸気管におけるスロットル近傍の部位への異物の付着などによる経年変化により内燃機関の吸入空気量に変動が生じたときには、吸入空気量の不足により内燃機関を始動できない場合が生じたり、内燃機関の始動時に予期しないショックが生じる場合が生じる。こうした製造誤差や経年変化に基づく吸入空気量の不足が生じないようにするために、スロットル開度を大きくしておくことも考えられるが、この場合、スロットルバルブを絞り込むことによって内燃機関の始動時のショックを低減することができるという効果が抑制されてしまう。
【０００４】
本発明の内燃機関装置およびこれを搭載するハイブリッド車並びに内燃機関の始動制御方法は、製造誤差や経年変化などによる吸入空気量の不足によって生じる不都合、例えば内燃機関を始動できないという不都合や内燃機関の始動時に予期しないショックが生じるという不都合を抑制することを目的の一つとする。また、本発明の内燃機関装置およびこれを搭載するハイブリッド車並びに内燃機関の始動制御方法は、内燃機関の始動性を向上させることを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の内燃機関装置およびこれを搭載するハイブリッド車並びに内燃機関の始動制御方法は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。
【０００６】
本発明の内燃機関装置は、
内燃機関を有する内燃機関装置であって、
前記内燃機関の状態を検出する機関状態検出手段と、
スロットル開度を絞り込んだ状態で前記内燃機関を始動する際に前記機関状態検出手段により検出された前記内燃機関の状態に基づいてスロットル絞込開度を学習する学習手段と、
前記学習手段により学習されたスロットル絞込開度を用いて前記内燃機関を始動する始動手段と、
を備えることを要旨とする。
【０００７】
この本発明の内燃機関装置では、スロットル開度を絞り込んだ状態で内燃機関を始動する際に内燃機関の状態を検出し、この検出した内燃機関の状態に基づいてスロットル絞込開度を学習し、学習したスロットル絞込開度を用いて内燃機関を始動する。これにより、スロットルバルブや吸気管におけるスロットル近傍の部位の製造誤差やスロットルバルブや吸気管におけるスロットル近傍の部位への異物の付着などによる経年変化が生じても、吸入空気量の不足によって生じる不都合、例えば内燃機関を始動できないという不都合や内燃機関の始動時に予期しないショックが生じるという不都合を抑制することができる。この結果、内燃機関の始動性を向上させることができる。
【０００８】
こうした本発明の内燃機関装置において、前記機関状態検出手段は前記内燃機関の状態として吸入空気量を検出する手段であり、前記学習手段は前記検出された吸入空気量に基づいてスロットル絞込開度を学習する手段であるものとすることもできる。こうすれば、始動時の内燃機関の吸入空気量に基づいてより適正にスロットル絞込開度を学習することができる。この場合、前記機関状態検出手段は、吸入される空気量に応じたパラメータ値を出力するパラメータ値出力手段を備え、前記内燃機関のクランキングを開始し前記パラメータ値出力手段が最小値近傍の値を出力してからの所定時間当たりのパラメータ値の積分値，該所定時間当たりのパラメータ値の平均値，該所定時間当たりのパラメータ値の最大値のいずれかに基づいて吸入空気量を演算することにより前記内燃機関の状態としての吸入空気量を検出する手段であるものとすることもできる。こうすれば、より適正に始動時における内燃機関の吸入空気量を検出することができる。また、前記機関状態検出手段は、前記内燃機関の状態として前記内燃機関の筒内の圧力を検出する筒内圧力検出手段を備え、該検出された筒内の圧力に基づいて吸入空気量を演算することにより前記内燃機関の状態としての吸入空気量を検出する手段であるものとすることもできる。こうすれば、内燃機関の筒内の圧力を用いて吸入空気量をより適正に検出することができる。
【０００９】
また、本発明の内燃機関装置において、前記機関状態検出手段は前記内燃機関の状態として前記内燃機関の筒内の圧力を検出する手段であり、前記学習手段は前記検出された筒内の圧力に基づいてスロットル絞込開度を学習する手段であるものとすることもできる。こうすれば、内燃機関の筒内の圧力に基づいてより適正なスロットル絞込開度を学習することができる。
【００１０】
さらに、本発明の内燃機関装置において、前記学習手段は、前記検出された内燃機関の状態が所定状態範囲内になる方向にスロットル絞込開度を学習する手段であるものとすることもできる。この場合、前記学習手段は、前記検出された内燃機関の状態が前記所定状態範囲外のときには前記内燃機関の状態が前記所定状態範囲内になる方向に微小スロットル開度だけ変更したスロットル開度をスロットル絞込開度として学習する手段であるものとすることもできる。
【００１１】
本発明のハイブリッド車は、走行用の動力を出力する駆動源として上述のいずれかの態様の本発明の内燃機関装置、即ち、基本的には、内燃機関を有する内燃機関装置であって、前記内燃機関の状態を検出する機関状態検出手段と、スロットル開度を絞り込んだ状態で前記内燃機関を始動する際に前記機関状態検出手段により検出された前記内燃機関の状態に基づいてスロットル絞込開度を学習する学習手段と、前記学習手段により学習されたスロットル絞込開度を用いて前記内燃機関を始動する始動手段と、を備える内燃機関装置を搭載すると共に走行用の動力を出力可能な電動機を搭載することを要旨とする。
【００１２】
この本発明のハイブリッド車では、上述のいずれかの態様の本発明の内燃機関装置を搭載するから、本発明の内燃機関装置が奏する効果、例えば、スロットルバルブや吸気管におけるスロットル近傍の部位の製造誤差やスロットルバルブや吸気管におけるスロットル近傍の部位への異物の付着などによる経年変化が生じても吸入空気量の不足によって生じる不都合を抑制することができる効果や内燃機関の始動性を向上させることができる効果などと同様の効果を奏することができる。
【００１３】
本発明の内燃機関の始動制御方法は、
内燃機関の始動制御方法であって、
スロットル開度を絞り込んだ状態で前記内燃機関を始動する際に前記内燃機関の状態を検出すると共に該検出した内燃機関の状態に基づいてスロットル絞込開度を学習し、
該学習したスロットル絞込開度を用いて前記内燃機関を始動する
ことを要旨とする
【００１４】
この本発明の内燃機関の始動制御方法によれば、スロットル開度を絞り込んだ状態で内燃機関を始動する際に内燃機関の状態を検出すると共に検出した内燃機関の状態に基づいてスロットル絞込開度を学習し、学習したスロットル絞込開度を用いて内燃機関を始動するから、スロットルバルブや吸気管におけるスロットル近傍の部位の製造誤差やスロットルバルブや吸気管におけるスロットル近傍の部位への異物の付着などによる経年変化が生じても、吸入空気量の不足によって生じる不都合、例えば内燃機関を始動できないという不都合や内燃機関の始動時に予期しないショックが生じるという不都合を抑制することができる。この結果、内燃機関の始動性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。
【実施例】
【００１６】
図１は、本発明の一実施例である内燃機関装置２１を搭載したハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、実施例の内燃機関装置２１を構成するエンジン２２およびエンジン用電子制御ユニット２４と、エンジン２２の出力軸としてのクランクシャフト２６にダンパ２８を介してピニオンギヤ３３を回転させるキャリア３４が接続されたプラネタリギヤ３０と、プラネタリギヤ３０のサンギヤ３１に接続された発電可能なモータＭＧ１と、プラネタリギヤ３０のリングギヤ３２に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに減速ギヤ３５を介して接続されたモータＭＧ２と、ハイブリッド自動車２０全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット７０とを備える。なお、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａはギヤ機構６０とデファレンシャルギヤ６２とを介して駆動輪６３ａ，６３ｂに接続されており、リングギヤ軸３２ａに出力された動力は走行用の動力として用いられる。
【００１７】
エンジン２２は、例えばガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力可能な内燃機関として構成されており、図２に示すように、エアクリーナ１２２により清浄された空気をスロットルバルブ１２４を介して吸入すると共に燃料噴射弁１２６からガソリンを噴射して吸入された空気とガソリンとを混合し、この混合気を吸気バルブ１２８を介して燃料室に吸入し、点火プラグ１３０による電気火花によって爆発燃焼させて、そのエネルギにより押し下げられるピストン１３２の往復運動をクランクシャフト２６の回転運動に変換する。エンジン２２からの排気は、一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＨＣ），窒素酸化物（ＮＯｘ）の有害成分を浄化する浄化装置（三元触媒）１３４を介して外気へ排出される。
【００１８】
エンジン２２は、エンジン用電子制御ユニット２４により制御されている。エンジン用電子制御ユニット２４は、ＣＰＵ２４ａを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ２４ａの他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ２４ｂと、データを一時的に記憶するＲＡＭ２４ｃと、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。エンジン用電子制御ユニット２４には、エンジン２２の状態を検出する種々のセンサからの信号、クランクシャフト２６の回転位置を検出するクランクポジションセンサ１４０からのクランクポジションやエンジン２２の冷却水の温度を検出する水温センサ１４２からの冷却水温，燃焼室内に取り付けられた圧力センサ１４３からの筒内圧力Ｐｉｎ，燃焼室へ吸排気を行なう吸気バルブ１２８や排気バルブを開閉するカムシャフトの回転位置を検出するカムポジションセンサ１４４からのカムポジション，スロットルバルブ１２４のポジションを検出するスロットルバルブポジションセンサ１４６からのスロットルポジション，吸気管に取り付けられたエアフローメータ１４８からのエアフローメータ信号ＡＦ，同じく吸気管に取り付けられた温度センサ１４９からの吸気温などが入力ポートを介して入力されている。また、エンジン用電子制御ユニット２４からは、エンジン２２を駆動するための種々の制御信号、例えば、燃料噴射弁１２６への駆動信号や、スロットルバルブ１２４のポジションを調節するスロットルモータ１３６への駆動信号、イグナイタと一体化されたイグニッションコイル１３８への制御信号、吸気バルブ１２８の開閉タイミングの変更可能な可変バルブタイミング機構１５０への制御信号などが出力ポートを介して出力されている。なお、エンジン用電子制御ユニット２４は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によりエンジン２２を運転制御すると共に必要に応じてエンジン２２の運転状態に関するデータを出力する。
【００１９】
モータＭＧ１およびモータＭＧ２は、いずれも発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ４１，４２を介してバッテリ５０と電力のやりとりを行なう。モータＭＧ１，ＭＧ２は、いずれもモータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）４０により駆動制御されている。モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するために必要な信号、例えばモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ４３，４４からの信号や図示しない電流センサにより検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２に印加される相電流などが入力されており、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２へのスイッチング制御信号が出力されている。モータＥＣＵ４０は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御すると共に必要に応じてモータＭＧ１，ＭＧ２の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。
【００２０】
バッテリ５０は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）５２によって管理されている。バッテリＥＣＵ５２には、バッテリ５０を管理するのに必要な信号、例えば，バッテリ５０の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧，バッテリ５０の出力端子に接続された電力ライン５４に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流，バッテリ５０に取り付けられた図示しない温度センサからの電池温度Ｔｂなどが入力されており、バッテリ５０を管理するための残容量（ＳＯＣ）やその入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔなどを計算し、必要に応じてデータを通信によりハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。
【００２１】
ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、ＣＰＵ７２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ７２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ７４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ７６と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット７０には、イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号，シフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ８８からの車速Ｖなどが入力ポートを介して入力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、前述したように、エンジン用電子制御ユニット２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と通信ポートを介して接続されており、エンジン用電子制御ユニット２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。
【００２２】
こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０は、運転者によるアクセルペダル８３の踏み込み量に対応するアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクを計算し、この要求トルクに対応する要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるように、エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とが運転制御される。エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２の運転制御としては、要求動力に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にエンジン２２から出力される動力のすべてがプラネタリギヤ３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによってトルク変換されてリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御するトルク変換運転モードや要求動力とバッテリ５０の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にバッテリ５０の充放電を伴ってエンジン２２から出力される動力の全部またはその一部がプラネタリギヤ３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによるトルク変換を伴って要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御する充放電運転モード、エンジン２２の運転を停止してモータＭＧ２からの要求動力に見合う動力をリングギヤ軸３２ａに出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。
【００２３】
次に、実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特にモータ運転モードで走行しているときにエンジン２２を始動する際の動作について説明する。図３はエンジン２２を始動する際にハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される始動時駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートであり、図４はエンジン２２を始動する際にエンジン用電子制御ユニット２４により実行される始動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。まず、図３の始動時駆動制御ルーチンを用いてハイブリッド自動車２０全体の駆動制御について説明し、その後、図４の始動制御ルーチンを用いてエンジン２２の始動の様子について説明する。
【００２４】
始動時駆動制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、アクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃや車速センサ８８からの車速Ｖ，モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，エンジン２２の回転数Ｎｅ，バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔなど制御に必要なデータを入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。ここで、エンジン２２の回転数Ｎｅはクランクシャフト２６に取り付けられたクランクポジションセンサ１４０からの信号に基づいて計算されたものをエンジン用電子制御ユニット２４から通信により入力するものとした。また、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２は、回転位置検出センサ４３，４４により検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置に基づいて計算されたものをモータＥＣＵ４０から通信により入力するものとした。さらに、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、バッテリ５０の温度Ｔｂとバッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）とに基づいて設定されたものをバッテリＥＣＵ５２から通信により入力するものとした。
【００２５】
こうしてデータを入力すると、入力したアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて車両に要求されるトルクとして駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクＴｒ＊を設定する（ステップＳ１１０）。要求トルクＴｒ＊は、実施例では、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと要求トルクＴｒ＊との関係を予め定めて要求トルク設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとが与えられると記憶したマップから対応する要求トルクＴｒ＊を導出して設定するものとした。図５に要求トルク設定用マップの一例を示す。
【００２６】
要求トルクＴｒ＊を設定すると、エンジン２２の回転数Ｎｅに基づいてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定する（ステップＳ１２０）。モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊とエンジン２２の回転数Ｎｅとの関係の一例を図６に示す。モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊は、図示するように、エンジン２２の始動指示がなされた時間ｔ１の直後からレート処理を用いて比較的大きなトルクをトルク指令Ｔｍ１＊に設定し、エンジン２２の回転数Ｎｅを迅速に増加させる。エンジン２２の回転数Ｎｅが共振回転数領域を通過した時間ｔ２以降にトルク指令Ｔｍ１＊にエンジン２２を安定して回転数Ｎｒｅｆ以上にモータリングできるトルクを設定し、電力消費や駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａにおける反力を小さくする。そして、エンジン２２の回転数Ｎｅが閾値Ｎｒｅｆに至った時間ｔ３からレート処理を用いてトルク指令Ｔｍ１＊を値０とし、エンジン２２の完爆が判定された時間ｔ５から発電用のトルクをトルク指令Ｔｍ１＊に設定する。いま、エンジン２２の始動指示がなされた直後を考えれば、トルク指令Ｔｍ１＊には大きなトルクが設定されることになる。このときのプラネタリギヤ３０の回転要素における力学的な関係を例示する共線図を図７に示す。図中、左のＳ軸はモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１であるサンギヤ３１の回転数を示し、Ｃ軸はエンジン２２の回転数Ｎｅであるキャリア３４の回転数を示し、Ｒ軸はモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２に減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒを乗じたリングギヤ３２の回転数Ｎｒを示す。
【００２７】
こうしてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定すると、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔと計算したモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に現在のモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１を乗じて得られるモータＭＧ１の消費電力（発電電力）との偏差をモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２で割ることによりモータＭＧ２から出力してもよいトルクの上限としてのトルク制限Ｔｍａｘを次式（１）により計算すると共に（ステップＳ１３０）、要求トルクＴｒ＊とトルク指令Ｔｍ１＊とプラネタリギヤ３０のギヤ比ρを用いてモータＭＧ２から出力すべきトルクとしての仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを式（２）により計算し（ステップＳ１４０）、計算したトルク制限Ｔｍａｘと仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐとを比較して小さい方をモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊として設定する（ステップＳ１５０）。このようにモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定することにより、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力する要求トルクＴｒ＊を、バッテリ５０の出力制限の範囲内で制限したトルクとして設定することができる。なお、式（２）は、前述した図７の共線図から容易に導き出すことができる。
【００２８】
Tmax＝(Wout−Tm1*・Nm1)/Nm2      (1)
Tm2tmp＝(Tr*＋Tm1*/ρ)/Gr          (2)
【００２９】
こうしてモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定すると、設定したトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信し（ステップＳ１６０）、エンジン２２が完爆したか否かを判定し（ステップＳ１７０）、エンジン２２が完爆していないときはステップＳ１００に戻ってステップＳ１００〜Ｓ１７０の処理を繰り返し、エンジン２２が完爆すると、エンジン２２の始動は完了したと判断して、本ルーチンを終了する。ここで、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、トルク指令Ｔｍ１＊でモータＭＧ１が駆動されると共にトルク指令Ｔｍ２＊でモータＭＧ２が駆動されるようインバータ４１，４２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。なお、本ルーチンを終了すると、エンジン２２およびモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動して走行する図示しない駆動制御ルーチンが実行される。
【００３０】
エンジン用電子制御ユニット２４で図４の始動制御ルーチンが実行されると、エンジン用電子制御ユニット２４のＣＰＵ２４ａは、まず、前回この始動制御ルーチンが実行されてＲＡＭ２４ｃの所定領域に記憶されたスロットル絞込開度ＴＨｓｔを入力し（ステップＳ２００）、入力したスロットル開度Ｔｈがスロットル絞込開度ＴＨｓｔとなるようスロットルモータ１３６を駆動してスロットルバルブ１２４を調節する（ステップＳ２１０）。そして、エアフローメータ１４８からのエアフローメータ信号ＡＦに基づいて吸入空気量Ｇａを計算する（ステップＳ２２０）。ここで、吸入空気量Ｇａは、実施例では、クランクポジションセンサ１４０からの例えば１０°ＣＡ毎の信号に基づいてカウントアップし、予め定めたクランク角（例えば１８０°ＣＡ）毎にリセットするクランクカウンタを用いてクランクカウンタのリセット間隔におけるエアフローメータ信号ＡＦの積分値を計算することにより求めるものとした。図８に吸入空気量Ｇａを計算する様子の一例を示す。図８では、時間ｔ１１〜ｔ１２，時間ｔ１２〜ｔ１３の間隔でエアフローメータ信号ＡＦの積分値が計算される。スロットルバルブ１２４を絞り込むと、エアフローメータ１４８のエアフローメータ信号ＡＦは微小なものとなり時間の経過に対して若干のふらつきを生じることが多い。このため、瞬時値としてのエアフローメータ信号ＡＦから吸入空気量Ｇａを求めると、実際の吸入空気量との誤差が大きく生じてしまう。このため、実施例では、エアフローメータ信号ＡＦの積分値を用いることにより、求めた吸入空気量Ｇａの実際の吸入空気量に対する誤差を抑制している。
【００３１】
こうして吸入空気量Ｇａを計算すると、計算した吸入空気量Ｇａを閾値Ｇａ１，Ｇａ２により設定される適合吸入空気量範囲内にあるか否かを判定する（ステップＳ２３０）。ここで、閾値Ｇａ１は、スロットルバルブ１２４を絞り込んだ状態でモータリングをしてエンジン２２を始動する際にエンジン２２を始動することができる吸入空気量の最小値より若干大きな値として設定されており、閾値Ｇａ２は、スロットルバルブ１２４を絞り込んだ状態でモータリングをしてエンジン２２を始動する際に初爆時に生じるトルクショックが許容される上限値に相当する吸入空気量より若干小さな値として設定されている。したがって、吸入空気量Ｇａが閾値Ｇａ１，Ｇａ２により設定される適合吸入空気量範囲内にあるときにはエンジン２２を始動することができると共にトルクショックも許容範囲内となる。吸入空気量Ｇａが適合吸入空気量範囲内にあるときには現在のスロットル絞込開度ＴＨｓｔをそのまま新たなスロットル絞込開度ＴＨｓｔとしてＲＡＭ２４ｃの所定領域に記憶することにより更新し（ステップＳ２４０）、吸入空気量Ｇａが適合吸入空気量範囲を下回るとき、即ち吸入空気量Ｇａが閾値Ｇａ１未満のときには、吸入空気量が不足していると判断し、現在のスロットル絞込開度ＴＨｓｔに微小開度ΔＴＨを加えた値を新たなスロットル絞込開度ＴＨｓｔとしてＲＡＭ２４ｃの所定領域に記憶することにより更新し（ステップＳ２５０）、吸入空気量Ｇａが適合吸入空気量範囲を上回るとき、即ち吸入空気量Ｇａが閾値Ｇａ２より大きいときには、吸入空気量が過剰であると判断し、現在のスロットル絞込開度ＴＨｓｔから微小開度ΔＴＨを減じた値を新たなスロットル絞込開度ＴＨｓｔとしてＲＡＭ２４ｃの所定領域に記憶することにより更新する（ステップＳ２６０）。
【００３２】
そして、エンジン２２の回転数Ｎｅを入力し（ステップＳ２７０）、回転数Ｎｅが閾値Ｎｒｅｆに至っているかを判定し（ステップＳ２８０）、エンジン２２の回転数Ｎｅが閾値Ｎｒｅｆに至っていないときにはステップＳ２１０に戻り、エンジン２２の回転数Ｎｅが閾値Ｎｒｅｆに至るまでステップＳ２１０〜Ｓ２８０の処理を繰り返す。こうした繰り返し処理では、更新したスロットル絞込開度ＴＨｓｔによりスロットルバルブ１２４の調整が行なわれるから、吸入空気量Ｇａは適合吸入空気量範囲内となる。なお、閾値Ｎｒｅｆは、エンジン２２における燃料噴射制御や点火制御を開始する回転数として設定されており、例えば１０００ｒｐｍや１２００ｒｐｍなどの回転数を用いることができる。
【００３３】
エンジン２２の回転数Ｎｅが閾値Ｎｒｅｆに至ると、制御開始フラグＦ１が値０であるのを確認して（ステップＳ２９０）、燃料噴射制御と点火制御を開始すると共に制御開始フラグＦ１に値１をセットする（ステップＳ３００）。そして、エンジン２２の完爆を判定し（ステップＳ３１０）、エンジン２２の完爆が判定されるまでステップＳ２１０〜Ｓ３１０の処理を繰り返す。この際、制御開始フラグＦ１には値１がセットされているから、再度の制御開始処理（ステップＳ３００）は行なわれない。
【００３４】
エンジン２２の完爆が判定されると、通常のスロットル開度となるようスロットルモータ１３６を駆動することによりスロットルバルブ１２４を調整し（ステップＳ３２０）、始動完了をハイブリッド用電子制御ユニット７０に送信して（ステップＳ３３０）、本ルーチンを終了する。
【００３５】
以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０が搭載する内燃機関装置２１によれば、スロットルバルブ１２４をスロットル絞込開度ＴＨｓｔとした状態でエンジン２２をモータリングして始動する際に吸入空気量Ｇａが適合吸入空気量範囲内にあるか否かによりスロットル絞込開度ＴＨｓｔを学習し、学習したスロットル絞込開度ＴＨｓｔを用いてエンジン２２を始動するから、スロットルバルブ１２４や吸気管におけるスロットル近傍の部位の製造誤差や、スロットルバルブ１２４や吸気管におけるスロットル近傍の部位への異物の付着などによる経年変化が生じても、吸入空気量の不足によって生じる不都合、例えばエンジン２２を始動できないという不都合やエンジン２２の始動時に予期しないショックが生じるという不都合を抑制することができる。この結果、エンジン２２の始動性を向上させることができる。
【００３６】
実施例のハイブリッド自動車２０が搭載する内燃機関装置２１では、吸入空気量Ｇａが適合吸入空気量範囲内にないときには吸入空気量Ｇａが適合吸入空気量範囲内となる方向に微小開度ΔＴＨだけスロットル絞込開度ＴＨｓｔに増減を加えたものを新たなスロットル絞込開度ＴＨｓｔとして更新するものとしたが、吸入空気量Ｇａが適合吸入空気量範囲から外れる程度、即ち、吸入空気量Ｇａと閾値Ｇａ１，Ｇａ２との偏差に応じた開度をスロットル絞込開度ＴＨｓｔに増減して得られるものを新たなスロットル絞込開度ＴＨｓｔとして更新するものとしてもよい。
【００３７】
実施例のハイブリッド自動車２０が搭載する内燃機関装置２１では、クランクカウンタのリセット間隔におけるエアフローメータ信号ＡＦの積分値を計算することにより吸入空気量Ｇａを計算するものとしたが、計算した吸入空気量Ｇａの実際の吸入空気量に対する誤差を抑制することができるものであればよいから、エアフローメータ信号ＡＦの積分値の他に、エアフローメータ信号ＡＦの所定クランク角当たりの平均値を用いて吸入空気量Ｇａを求めたり、エアフローメータ信号ＡＦの所定クランク角当たりの最大値を用いて吸入空気量Ｇａを求めたりするものとしてもよい。また、燃焼室に取り付けられた圧力センサ１４３からの筒内圧力Ｐｉｎを用いて吸入空気量Ｇａを計算するものとしてもよい。この場合、クランクカウンタのリセット間隔における筒内圧力Ｐｉｎの積分値を計算し、実験などにより予め求めておいた筒内圧力Ｐｉｎの積分値と吸入空気量Ｇａとの関係を用いて吸入空気量Ｇａを求めることができる。図９に筒内圧力Ｐｉｎの積分値を計算する様子の一例を示す。図９の例では、圧縮行程から膨張行程の時間ｔ２１〜ｔ２２の間隔で筒内圧力Ｐｉｎの積分値が計算される。
【００３８】
このように、筒内圧力Ｐｉｎを用いる場合、筒内圧力Ｐｉｎの積分値を吸入空気量Ｇａに換算せずに、筒内圧力Ｐｉｎの積分値を直接用いてスロットル絞込開度ＴＨｓｔを学習するものとしても構わない。この場合、図４の始動制御ルーチンに代えて図１０の始動制御ルーチンを用いればよい。この図１０の始動制御ルーチンでは、吸入空気量Ｇａの計算処理に代えて筒内圧力Ｐｉｎの積分値Ｐｉｎｔを計算すると共に（ステップＳ２２０Ｂ）、積分値Ｐｉｎｔが閾値Ｐ１，Ｐ２により設定される適合積分値範囲内にあるか否かを判定し（ステップＳ２３０Ｂ）、積分値Ｐｉｎｔが適合積分値範囲内にないときには積分値Ｐｉｎｔが適合積分値範囲内となる方向に微小開度ΔＴＨだけスロットル絞込開度ＴＨｓｔに増減を加えたものを新たなスロットル絞込開度ＴＨｓｔとして更新する（ステップＳ２４０〜Ｓ２６０）。このように筒内圧力Ｐｉｎに基づいてスロットル絞込開度ＴＨｓｔを学習するものとしても、実施例の内燃機関装置２１と同様に、製造誤差や経年変化が生じても、吸入空気量の不足によって生じる不都合を抑制することができ、エンジン２２の始動性を向上させることができる。
【００３９】
実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２の動力を減速ギヤ３５により変速してリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図１１の変形例のハイブリッド自動車１２０に例示するように、モータＭＧ２の動力をリングギヤ軸３２ａが接続された車軸（駆動輪６３ａ，６３ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（図１１における車輪６４ａ，６４ｂに接続された車軸）に接続するものとしてもよい。
【００４０】
実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の動力をプラネタリギヤ３０を介して駆動輪６３ａ，６３ｂに接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図１２の変形例のハイブリッド自動車２２０に例示するように、エンジン２２のクランクシャフト２６に接続されたインナーロータ２３２と駆動輪６３ａ，６３ｂに動力を出力する駆動軸に接続されたアウターロータ２３４とを有し、エンジン２２の動力の一部を駆動軸に伝達すると共に残余の動力を電力に変換する対ロータ電動機２３０を備えるものとしてもよい。
【００４１】
実施例では、内燃機関装置２１をハイブリッド自動車に搭載するものとしたが、エンジン２２を始動する際にスロットルバルブ１２４を絞り込んでモータリングするものであれば、ハイブリッド自動車に搭載されたものに限られず、モータ走行を行なうことできない自動車に搭載するものとしてもよく、自動車以外の車両や船舶，航空機などの移動体に搭載してもよく、建設設備などのように移動体以外の設備に組み込まれるものとしても構わない。また、内燃機関装置の形態だけでなく、内燃機関の始動制御方法の形態としても構わない。
【００４２】
以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明は、内燃機関装置の製造産業やハイブリッド車の製造産業などにに利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施例である内燃機関装置を搭載したハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】実施例の内燃機関装置を構成するエンジン２２およびエンジン用電子制御ユニット２４の構成の概略を示す構成図である。
【図３】ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される始動時駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図４】エンジン用電子制御ユニット２４により実行される始動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図５】要求トルク設定用マップの一例を示すフローチャートである。
【図６】エンジン２２を始動する際のモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊とエンジン２２の回転数Ｎｅとの関係の一例を示す説明図である。
【図７】エンジン２２の始動時におけるプラネタリギヤ３０の回転要素の力学的な関係を示す共線図を例示する説明図である。
【図８】吸入空気量Ｇａを計算する様子を説明する説明図である。
【図９】筒内圧力Ｐｉｎの積分値を計算する様子を説明する説明図である。
【図１０】変形例の始動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図１１】変形例のハイブリッド自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。
【図１２】変形例のハイブリッド自動車２２０の構成の概略を示す構成図である。
【符号の説明】
【００４５】
２０  １２０，２２０ハイブリッド自動車、２１  内燃機関装置、２２  エンジン、２４  エンジン用電子制御ユニット、２４ａ  ＣＰＵ、２４ｂ  ＲＯＭ、２４ｃ  ＲＡＭ、２６  クランクシャフト、２８  ダンパ、３０  動力分配統合機構、３１  サンギヤ、３２  リングギヤ、３２ａ  リングギヤ軸、３３  ピニオンギヤ、３４  キャリア、３５，減速ギヤ、４０  モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２  インバータ、４３，４４  回転位置検出センサ、５０  バッテリ、５２  バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、５４  電力ライン、６０  ギヤ機構、６２  デファレンシャルギヤ、６３ａ，６３ｂ  駆動輪、６４７０  ハイブリッド用電子制御ユニット、７２  ＣＰＵ、７４  ＲＯＭ、７６  ＲＡＭ、８０  イグニッションスイッチ、８１  シフトレバー、８２  シフトポジションセンサ、８３  アクセルペダル、８４  アクセルペダルポジションセンサ、８５  ブレーキペダル、８６  ブレーキペダルポジションセンサ、８８  車速センサ、１２２  エアクリーナ、１２４  スロットルバルブ、１２６  燃料噴射弁、１２８  吸気バルブ、１３０  点火プラグ、１３２  ピストン、１３４  浄化装置、１３６，スロットルモータ、１３８  イグニッションコイル、１４０  クランクポジションセンサ、１４２  水温センサ、１４３  圧力センサ、１４４  カムポジションセンサ、１４６  スロットルバルブポジションセンサ、１４８  エアフローメータ、１４９  温度センサ、１５０  可変バルブタイミング機構、ＭＧ１，ＭＧ２  モータ。
【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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