(57)【要約】【課題】  内燃機関の始動時のショックを低減することを基本としつつ内燃機関の温度が低いときに内燃機関を始動するという制御を確実に行う。【解決手段】  このハイブリッド自動車では、エンジン温が高いときには、吸気バルブの閉弁位置を最大遅角位置（ＶＶＴｃｍ）としたまま燃焼制御を開始するため、筒内圧縮圧力が小さくなりエンジン始動時のショックが低減される。一方、エンジン温が低いときには、吸気バルブの閉弁位置のＶＶＴｃｍからの変更をエンジン温に応じて設定される進角開始回転数になった時点で開始し、閉弁位置をＶＶＴｃｍからエンジン温に応じて設定される進角量ΔＶＶＴだけ進角した位置になるようにする。このため、燃焼制御の開始前に吸気バルブの閉弁位置の進角動作を完了させることができ、筒内圧縮力が大きくなり燃焼エネルギが大きくなるため、エンジンが完爆しやすくなりエンジンの始動性が向上する。【選択図】        図３
2006299812.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関と、
前記内燃機関の吸気バルブの閉弁位置を変更可能な閉弁位置変更手段と、
前記内燃機関をモータリングするモータリング手段と、
前記内燃機関の温度を検出する温度検出手段と、
前記内燃機関を停止状態から始動させたあと燃焼を開始させる時点での前記吸気バルブの目標閉弁位置を、前記内燃機関の温度が高いときには前記内燃機関の始動時のショックが低減するように設定し、前記内燃機関の温度が低いときには前記内燃機関の始動性が良くなるように設定する目標閉弁位置設定手段と、
前記吸気バルブの閉弁位置の変更を開始する変更開始タイミングを前記内燃機関の温度に基づいて設定する変更開始タイミング設定手段と、
停止状態にある前記内燃機関を前記モータリング手段により始動させたあと前記変更タイミングになった時点で、前記吸気バルブの閉弁位置が前記目標閉弁位置になるよう前記閉弁位置変更手段を制御し始める制御手段と、
を備えた自動車。
【請求項２】
前記目標閉弁位置設定手段は、前記目標閉弁位置を所定の遅角位置からの進角量として設定し、
前記制御手段は、前記内燃機関が停止状態にあるときに前記吸気バルブの閉弁位置が前記所定の遅角位置になるよう前記閉弁位置変更手段を制御し、停止状態にある前記内燃機関を前記モータリング手段により始動させたあと前記変更開始タイミングになった時点で前記吸気バルブの閉弁位置が前記目標閉弁位置になるよう前記閉弁位置変更手段による前記吸気バルブの進角動作を開始させる、
請求項１に記載の自動車。
【請求項３】
前記目標閉弁位置設定手段は、前記内燃機関の温度が低いほど前記吸気バルブの最大遅角位置からの進角量が大きくなる位置に前記目標閉弁位置を設定する、
請求項２に記載の自動車。
【請求項４】
前記変更開始タイミング設定手段は、前記内燃機関の温度が低いほど前記変更開始タイミングが早くなるように設定する、
請求項３に記載の自動車。
【請求項５】
前記目標閉弁位置設定手段は、前記内燃機関の温度が所定温度よりも高いときには前記目標閉弁位置を前記吸気バルブの最大遅角位置又はその近傍に設定し、前記内燃機関の温度が前記所定温度以下のときには該内燃機関の温度が低いほど前記目標閉弁位置を前記吸気バルブの最大遅角位置からの進角量が大きくなる位置に設定する、
請求項２に記載の自動車。
【請求項６】
前記変更開始タイミング設定手段は、前記内燃機関の温度が所定温度よりも高いときには前記変更開始タイミングを所定の基準タイミング又はその近傍に設定し、前記内燃機関の温度が前記所定温度以下のときには該内燃機関の温度が低いほど前記変更開始タイミングが早くなるように設定する、
請求項５に記載の自動車。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の自動車であって、
前記内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段
を備え、
前記変更開始タイミング設定手段は、前記変更開始タイミングを前記内燃機関の回転数により設定する、
自動車。
【請求項８】
前記変更開始タイミング設定手段は、前記変更開始タイミングを前記内燃機関の共振回転数を超えたあとの回転数に設定する、請求項７に記載の自動車。
【請求項９】
（ａ）内燃機関の温度を検出するステップと、
（ｂ）前記内燃機関を停止状態から始動させたあと燃焼を開始させる時点での前記吸気バルブの目標閉弁位置を、前記内燃機関の温度が高いときには前記内燃機関の始動時のショックが低減するように設定し、前記内燃機関の温度が低いときには前記内燃機関の始動性が良くなるように設定するステップと、
（ｃ）前記吸気バルブの閉弁位置の変更を開始する変更開始タイミングを前記内燃機関の温度に基づいて設定するステップと、
（ｄ）停止状態にある前記内燃機関を始動させたあと前記変更タイミングになった時点で、前記吸気バルブの閉弁位置が前記目標閉弁位置になるよう制御し始めるステップと、
を含む自動車の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関を備えた自動車では、内燃機関を停止状態から始動させる際や内燃機関の運転中、内燃機関の吸気バルブの開弁時期を内燃機関の温度が低いときには高いときに比べて進角させるものが知られている（例えば、特許文献１）。この自動車によれば、内燃機関の温度が高いときには吸気バルブの開弁時期を遅角側にするため、内燃機関の気筒内への吸入空気量が少なくなる。したがって、内燃機関の燃料噴射制御や点火制御といった燃焼制御によって発生するトルクが急激に増大するのを防ぐことができ、内燃機関の始動時のショックを低減することができる。一方、内燃機関の温度が低いときには吸気バルブの開弁時期を進角側にするため、内燃機関の気筒内への吸入空気量が多くなる。したがって、内燃機関の温度が低く内燃機関を駆動する際に発生する摩擦が大きいときであっても燃焼制御によって発生するトルクが大きくなるため、内燃機関の良好な始動又は運転を確保することができる。
【特許文献１】特開２００１−６５３７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述の自動車では、内燃機関の温度に応じた吸気バルブの進角量を可変にする点については考慮されているものの、その進角の変更を開始する時期については考慮されていない。すなわち、吸気バルブの開弁時期を変更するには、通常、吸気バルブのカムシャフトをモータなどで回転させる必要があるが、このとき開弁時期を同じとすると、進角量が大きいほど開弁時期の変更を完了させるのに時間がかかってしまう。このため、燃焼制御の際に進角が完了していないおそれがあり、この結果、内燃機関の温度が低いときに十分な始動性を確保することができないおそれがあった。
【０００４】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、内燃機関の始動時のショックを低減することを基本としつつ内燃機関の温度が低いときに内燃機関を始動するという制御を確実に行うことのできる自動車及びその制御方法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】
【０００５】
本発明の自動車及び自動車の制御方法は、上述の目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００６】
本発明の自動車は、
内燃機関と、
前記内燃機関の吸気バルブの閉弁位置を変更可能な閉弁位置変更手段と、
前記内燃機関をモータリングするモータリング手段と、
前記内燃機関の温度を検出する温度検出手段と、
前記内燃機関を停止状態から始動させたあと燃焼を開始させる時点での前記吸気バルブの目標閉弁位置を、前記内燃機関の温度が高いときには前記内燃機関の始動時のショックが低減するように設定し、前記内燃機関の温度が低いときには前記内燃機関の始動性が良くなるように設定する目標閉弁位置設定手段と、
前記吸気バルブの閉弁位置の変更を開始する変更開始タイミングを前記内燃機関の温度に基づいて設定する変更開始タイミング設定手段と、
停止状態にある前記内燃機関を前記モータリング手段により始動させたあと前記変更タイミングになった時点で、前記吸気バルブの閉弁位置が前記目標閉弁位置になるよう前記閉弁位置変更手段を制御し始める制御手段と、
を備えたものである。
【０００７】
この自動車では、内燃機関を停止状態から始動させたあと燃焼を開始させる時点での吸気バルブの目標閉弁位置を、内燃機関の温度が高いときには内燃機関の始動時のショックが低減するように設定し、内燃機関の温度が低いときには内燃機関の始動性が良くなるように設定する。また、吸気バルブの閉弁位置の変更を開始する変更開始タイミングも、内燃機関の温度に基づいて設定する。このため、変更開始タイミングを現在の位置から目標閉弁位置まで変更するのに適したタイミングに設定することができ、内燃機関を始動し燃焼開始時期になるまでに吸気バルブの閉弁位置の目標閉弁位置への変更を完了することが可能となる。したがって、内燃機関の始動時のショックを低減することを基本としつつ内燃機関の温度が低いときに内燃機関を始動するという制御を確実に行うことができる。
【０００８】
本発明の自動車において、前記目標閉弁位置設定手段は、前記目標閉弁位置を所定の遅角位置からの進角量として設定し、前記制御手段は、前記内燃機関が停止状態にあるときに前記吸気バルブの閉弁位置が前記所定の遅角位置になるよう前記閉弁位置変更手段を制御し、停止状態にある前記内燃機関を前記モータリング手段により始動させたあと前記変更開始タイミングになった時点で前記吸気バルブの閉弁位置が前記目標閉弁位置になるよう前記閉弁位置変更手段による前記吸気バルブの進角動作を開始させてもよい。ここで、所定の遅角位置は任意に設定すればよいが、例えば最大遅角位置としてもよい。
【０００９】
このように内燃機関が停止状態にあるときに吸気バルブの閉弁位置が所定の遅角位置になるようにする自動車において、前記目標閉弁位置設定手段は、前記内燃機関の温度が低いほど前記吸気バルブの最大遅角位置からの進角量が大きくなる位置に前記目標閉弁位置を設定してもよい。こうすれば、内燃機関の温度が低いときには吸気バルブの閉弁位置の進角量が大きくなるため燃焼エネルギが大きくなることから、エンジンは完爆しやすくなる。このとき、前記変更開始タイミング設定手段は、前記内燃機関の温度が低いほど前記変更開始タイミングが早くなるように設定してもよい。こうすれば、内燃機関の温度が低いほど進角量が大きいが、その場合には変更開始タイミングを早くすることにより内燃機関が始動後燃焼開始時期になるまでに吸気バルブの閉弁位置の変更を確実に完了することができる。
【００１０】
また、内燃機関が停止状態にあるときに吸気バルブの閉弁位置が所定の遅角位置になるようにする自動車において、前記目標閉弁位置設定手段は、前記内燃機関の温度が所定温度よりも高いときには前記目標閉弁位置を前記吸気バルブの最大遅角位置又はその近傍に設定し、前記内燃機関の温度が前記所定温度以下のときには該内燃機関の温度が低いほど前記目標閉弁位置を前記吸気バルブの最大遅角位置からの進角量が大きくなる位置に設定してもよい。こうすれば、内燃機関の温度が所定温度よりも高いときには吸気バルブの閉弁位置は最大遅角位置又はその近傍のため燃焼エネルギが小さくなることから、始動時のショックが低減される。一方、内燃機関の温度が所定温度以下のときには吸気バルブの閉弁位置の進角量が大きくなるため燃焼エネルギが大きくなることから、エンジンは完爆しやすくなる。このとき、前記変更開始タイミング設定手段は、前記内燃機関の温度が所定温度よりも高いときには前記変更開始タイミングを所定の基準タイミング又はその近傍に設定し、前記内燃機関の温度が前記所定温度以下のときには該内燃機関の温度が低いほど前記変更開始タイミングが早くなるように設定してもよい。こうすれば、内燃機関の温度が所定温度よりも高いときにも所定温度以下のときにも、変更開始タイミングをそのときの目標閉弁位置に見合ったはタイミングにすることができる。なお、所定温度は内燃機関に使用する作動油の粘性などに基づいて適宜設定すればよい。
【００１１】
本発明の自動車において、前記内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段を備え、前記変更開始タイミング設定手段は、前記変更開始タイミングを前記内燃機関の回転数により設定してもよい。このとき、前記変更開始タイミングは、少なくとも内燃機関の共振回転数（例えば２００〜４００ｒｐｍ）を超えたあとに設定するのが好ましい。内燃機関の回転数が共振回転数付近にあるときには振動が発生しやすいことから、この共振回転数を超えるまでは所定の遅角位置のままとして内燃機関の圧縮力を軽減することで内燃機関の回転数を上がりやすくし、この共振回転数を超えたあとに吸気弁の閉弁位置が進角するよう制御することが好ましいのである。
【００１２】
本発明の自動車の制御方法は、
（ａ）内燃機関の温度を検出するステップと、
（ｂ）前記内燃機関を停止状態から始動させたあと燃焼を開始させる時点での前記吸気バルブの目標閉弁位置を、前記内燃機関の温度が高いときには前記内燃機関の始動時のショックが低減するように設定し、前記内燃機関の温度が低いときには前記内燃機関の始動性が良くなるように設定するステップと、
（ｃ）前記吸気バルブの閉弁位置の変更を開始する変更開始タイミングを前記内燃機関の温度に基づいて設定するステップと、
（ｄ）停止状態にある前記内燃機関を始動させたあと前記変更タイミングになった時点で、前記吸気バルブの閉弁位置が前記目標閉弁位置になるよう制御し始めるステップと、
を含むものである。
【００１３】
この自動車の制御方法では、内燃機関を停止状態から始動させたあと燃焼を開始させる時点での吸気バルブの目標閉弁位置を、内燃機関の温度が高いときには内燃機関の始動時のショックが低減するように設定し、内燃機関の温度が低いときには内燃機関の始動性が良くなるように設定する。また、吸気バルブの閉弁位置の変更を開始する変更開始タイミングも、内燃機関の温度に基づいて設定する。このため、変更開始タイミングを現在の位置から目標閉弁位置まで変更するのに適したタイミングに設定することができ、内燃機関を始動し燃焼開始時期になるまでに吸気バルブの閉弁位置の目標閉弁位置への変更を確実に完了することが可能となる。したがって、内燃機関の始動時のショックを低減することを基本としつつ内燃機関の温度が低いときに内燃機関を始動するという制御を確実に行うことができる。なお、この自動車の制御方法に、上述した自動車が備える各種の手段の機能を実現するようなステップを追加してもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態である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。本実施形態のハイブリッド自動車２０は、図１に示すように、エンジン２２と、エンジンシステム全体をコントロールするエンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）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を介して接続された３軸式の動力分配統合機構３０と、動力分配統合機構３０に接続された発電可能なモータＭＧ１と、動力分配統合機構３０に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに取り付けられた減速ギヤ３５と、この減速ギヤ３５に接続されたモータ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。
【００１５】
エンジン２２は、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する内燃機関であり、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インジェクタ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を介して燃焼室１３４内に吸入し、点火プラグ１３０による電気火花によって爆発燃焼させた燃焼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が回転する運動エネルギに変換する。スロットルバルブ１２４は、吸気管１２１の断面に対する傾斜角度（開度）を変化することにより吸気管１２１を通過する空気量を調節するバルブであり、アクチュエータ１３６により電気的にスロットルバルブ１２４の開度が変化するように構成されている。このスロットルバルブ１２４の開度は、スロットルポジションセンサ１４６からエンジンＥＣＵ２４へ出力される。また、吸気バルブ１２８には、吸気バルブ１２８の開閉タイミングを変更可能な可変バルブタイミング機構１５０が設けられている。なお、エンジン２２からの排気は、排気バルブ１２９を開くことにより一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＨＣ），窒素酸化物（ＮＯｘ）の有害成分を浄化する触媒コンバータ１３４（三元触媒）を介して車外へ排出される。
【００１６】
可変バルブタイミング機構１５０は、吸気カムシャフト１３１の一端に取り付けられ吸気カムシャフト１３１を進角側又は遅角側にシフトさせる電動式の吸気カムシャフト駆動モータ１３３を備えている。この駆動モータ１３３を駆動することにより吸気カムシャフト１３１の位相を連続的に変化させると共に吸気バルブ１２８の開閉位置を変化させることができる。図３は、可変バルブタイミング機構１５０によって行われる吸気バルブ１２８の開閉位置を示すバルブタイミングダイアグラムである。図示するように、通常走行時は、吸気行程の上死点（ＴＤＣ）より少し手前の通常走行時開弁位置ＶＶＴｏｂで吸気バルブ１２８を開弁し、吸気行程の下死点（ＢＤＣ）を少し超えた通常走行時閉弁位置ＶＶＴｃｂで吸気バルブ１２８を閉弁する。一方、通常のエンジン始動時は、通常走行時開弁位置ＶＶＴｃｂからα°だけ遅角した通常始動時開弁位置ＶＶＴｏｍで吸気バルブ１２８を開弁し、通常走行時閉弁位置ＶＶＴｃｂからα°だけ遅角した通常始動時閉弁位置ＶＶＴｃｍで吸気バルブ１２８を開弁する。この通常始動時開弁位置ＶＶＴｏｍと通常始動時閉弁位置ＶＶＴｃｍは、可変バルブタイミング機構１５０によって最大限遅角可能な最大遅角位置である。本実施形態では、エンジン始動時のエンジン２２が高温のときには通常のエンジン始動時であるとして吸気バルブ１２８の開閉位置を最大遅角位置に設定するが、エンジン始動時のエンジン２２が低温のときにはエンジン温に応じて吸気バルブ１２８の閉弁位置を最大遅角位置（図３の通常始動時閉弁位置ＶＶＴｃｍ）からの進角量ΔＶＶＴでもって変更する。この点については後述の始動時制御ルーチン（図４参照）において詳説する。
【００１７】
エンジンＥＣＵ２４は、図示しないが、ＣＰＵ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、処理プログラムを記憶したＲＯＭと、一時的にデータを記憶するＲＡＭと、入出力ポートとを備える。このエンジンＥＣＵ２４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が入力ポートを介して入力される。具体的には、エンジンＥＣＵ２４には、スロットルポジションセンサ１４６からのスロットル開度、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１３４へ吸排気を行なう吸気バルブ１２８や排気バルブ１２９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，エンジン２２の吸入空気量を検出するバキュームセンサ１４８からの吸入空気量、クランク角センサ１４０からのパルス信号などが入力ポートを介して入力される。また、エンジンＥＣＵ２４からは、エンジン２２を駆動するための種々の制御信号が図示しない出力ポートを介して出力される。具体的には、エンジンＥＣＵ２４からは、スロットルバルブ１２４を駆動するアクチュエータ１３６への駆動信号、インジェクタ１２６への駆動信号、点火プラグ１３０に電気火花を発生させるイグナイタと一体化されたイグニションコイル１３８への制御信号、吸気バルブ１２８の開閉タイミングを変更可能な吸気カムシャフト駆動モータ１３３への制御信号などが出力ポートを介して出力される。なお、エンジンＥＣＵ２４は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と電気的に接続され、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ハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。
【００１８】
動力分配統合機構３０は、外歯歯車のサンギヤ３１と、このサンギヤ３１と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ３２と、サンギヤ３１に噛合すると共にリングギヤ３２に噛合する複数のピニオンギヤ３３と、複数のピニオンギヤ３３を自転かつ公転自在に保持するキャリア３４とを備え、サンギヤ３１とリングギヤ３２とキャリア３４とを回転要素として差動作用を行う遊星歯車機構として構成されている。動力分配統合機構３０は、モータＭＧ１が発電機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力をサンギヤ３１側とリングギヤ３２側にそのギヤ比に応じて分配し、モータＭＧ１が電動機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力とサンギヤ３１から入力されるモータＭＧ１からの動力を統合してリングギヤ３２側に出力する。リングギヤ３２に出力された動力は、リングギヤ軸３２ａからギヤ機構６０およびデファレンシャルギヤ６２を介して、最終的には車両の駆動輪６３，６３に出力される。
【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を介して電力ライン５４により接続されたバッテリ５０と電力のやりとりを行なう。インバータ４１，４２とバッテリ５０とを接続する電力ライン５４は、各インバータ４１，４２が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかで発電される電力を他のモータで消費することができるようになっている。したがって、バッテリ５０は、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかから生じた電力や不足する電力により充放電されることになる。なお、モータＭＧ１，ＭＧ２により電力収支のバランスをとるものとすれば、バッテリ５０は充放電されない。また、モータＭＧ１は、エンジン２２を停止状態から始動させる際にエンジン２２のクランクシャフト２６を回転させるスタータモータとしての役割も担っている。このモータ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に取り付けられた温度センサ５１からの電池温度Ｔｂなどが入力されており、必要に応じてバッテリ５０の状態に関する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。バッテリＥＣＵ５２では、バッテリ５０を管理するために電流センサにより検出された充放電電流の積算値に基づいて残容量（ＳＯＣ）も演算している。
【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８７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ＥＣＵ２４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ＥＣＵ２４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動力分配統合機構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動力分配統合機構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、こうして構成されたハイブリッド自動車２０の動作、特にハイブリッド用電子制御ユニット７０のシステム起動がなされたあと最初にエンジン２２を始動する際の動作について説明する。図４は、システム起動された後に最初にエンジン２２の始動指示がなされたとき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制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。本実施形態では、イグニッションスイッチ８０がオンされてハイブリッド用電子制御ユニット７０のシステムを起動する際にバッテリ５０の残容量ＳＯＣが所定量未満のときやエンジン２２の冷却水温Ｔが所定水温未満のとき、走行している際に駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求動力が所定動力以上となったときなどにエンジン２２の始動指示がなされる。ここで、吸気バルブ１２８の閉弁位置ＶＶＴｃは、本実施形態では、エンジン２２の運転が停止した直後に、吸気バルブ１２８が始動時閉弁位置ＶＶＴｃｍで閉弁するよう（図３参照）可変バルブタイミング機構１５０によって吸気バルブ１２８の閉弁位置ＶＶＴｃを変更するものとした。
【００２４】
始動時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８７からの車速Ｖ，エンジン２２の回転数ＮｅやモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，エンジン２２のモータリングが開始されてからの時間ｔ，バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔなど制御に必要なデータを入力する（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ＥＣＵ２４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。モータリングが開始されてからの時間ｔは、エンジン２２の始動要求がなされたときに計時が開始されるタイマの計時時間を入力するものとした。バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔは、温度センサ５１により検出されたバッテリ５０の電池温度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要求トルクＴｒ＊を設定する（ステップＳ１０２）。要求トルクＴｒ＊は、本実施形態では、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】
続いて、モータリングが開始されてからの時間ｔ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Ｓ１０４）。ここで、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊は、本実施形態では、モータリングが開始されてからの時間ｔとトルク指令Ｔｍ１＊との関係を予め定めてトルク指令設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、時間ｔが与えられると記憶したマップから対応するトルク指令Ｔｍ１＊を導出して設定するものとした。トルク指令設定用マップの一例を図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の始動要求がなされた時点（ｔ＝０）から徐々に大きくなって時間ｔ１以降に比較的大きな所定トルクＴ１となるよう設定されると共にその後に所定時間が経過した時間ｔ２から徐々に小さくなって時間ｔ３以降に所定トルクＴ２となるよう設定される。ここで、所定トルクＴ１および所定時間（時間ｔ１〜ｔ２）は、エンジン２２の回転数Ｎｅを迅速に上昇させることができるトルクおよび時間として設定され、エンジン２２やバッテリ５０の性能などにより定められる。また、所定トルクＴ２は、モータリング消費電力を抑制しながらエンジン２２の回転数Ｎｅをさらに上昇させることができるトルクとして設定され、エンジン２２やバッテリ５０の性能などにより定められる。また、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊は、エンジン２２の回転数が所定の始動回転数Ｎｓｔａｒｔに達したあとはエンジン２２が始動回転数Ｎｓｔａｒｔで回転し続けるようなトルクに設定される。
【００２７】
こうしてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定すると、続いて、エンジン２２の冷却水温Ｔが低温基準値Ｔｒｅｆ以下であるか否かを判定する（ステップＳ１０６）。ここで、エンジン２２の冷却水温Ｔは、エンジン２２の冷却水の温度を検出する水温センサ１４２からの冷却水温をエンジンＥＣＵ２４から通信により入力するものとした。また、低温基準値Ｔｒｅｆは、エンジン温度が低いためにエンジン２２に使用するオイルの粘性が高くなることでエンジン回転数Ｎｅの上昇が極めて小さくなる極低温状態（例えば、マイナス３０〜マイナス１０℃）のしきい値であり、実験を繰り返すことにより経験的に定めた値とした。いま、エンジン２２の温度が低温基準値Ｔｒｅｆよりも高い場合を考えると、ステップＳ１０６で否定的な判定がなされてステップＳ１２２に進み、エンジン２２の回転数Ｎｅが予め定めた所定の始動回転数Ｎｓｔａｒｔ以上か否かを判定する（ステップＳ１２２）。いま、エンジン２２の始動指示がなされた直後を考えれば、エンジン２２の回転数Ｎｅは始動回転数Ｎｓｔａｒｔ未満であるから、ステップＳ１２２で否定的な判定がなされ、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定した後、設定したトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信する（ステップＳ１２８）。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う。
【００２８】
ここで、モータＭＧ２の要求トルクＴｍ２＊は、バッテリ５０の出力制限ＷｏｕｔとモータＭＧ１の消費電力（つまりトルク指令Ｔｍ１＊にモータ回転数Ｎｍ１を乗じた値）との偏差をモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２で除することによりモータＭＧ２から出力可能な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、要求トルクＴｒ＊とモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊と動力分配統合機構３０のギヤ比ρと減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒとを用いてモータ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）により計算する。そして、各々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。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、モータＭＧ１でエンジン２２をモータリングすることによって駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに作用する反力トルクをモータＭＧ２から出力されるトルクでキャンセルすると共に、リングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクＴｒ＊をバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔの範囲内で制限したトルクとして出力することができる。
【００２９】
Tmax=(Wout-Tm1*/Nm1)/Nm2  …（１）
Tm2tmp=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr     …（２）
【００３０】
なお、式（２）は、図７の共線図を用いれば容易に導くことができる。図中、左のＳ軸はモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１でもあるサンギヤ３１の回転数を示し、Ｃ軸はエンジン２２の回転数Ｎｅでもあるキャリア３４の回転数を示し、Ｒ軸はモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで除した値でもあるリングギヤ３２の回転数Ｎｒを示す。また、Ｓ軸，Ｃ軸およびＲ軸上の矢印は各軸に負荷されるトルクを示す。いま、エンジン２２は運転停止状態にあるからキャリア３４にはエンジン２２のトルクが作用せず、サンギヤ３１に作用するモータＭＧ１のトルク（トルク指令Ｔｍ１＊）でもってエンジン２２のクランクシャフト２６が下支えされる。このときリングギヤ軸３２ａには反力トルクが作用するためこれをキャンセルするためにモータＭＧ２からキャンセルトルク（＝−Ｔｍ１＊／ρ）が出力される。
【００３１】
続いて、エンジン２２が完爆したか否かを判定する（ステップＳ１３０）。ここで、エンジン２２が完爆したか否かの判定は、本実施形態では、エンジン２２の回転数が所定の始動回転数Ｎｓｔａｒｔよりも所定回転数だけ高い判定基準値Ｎｒｅｆを上回ったか否かで行うものとした。いま、エンジン２２の回転数Ｎｅが所定の始動回転数Ｎｓｔａｒｔに達していないときを考えているから、エンジン２２の燃料噴射制御や点火制御等といった燃焼制御は未だ開始されていないため、エンジン２２は完爆しておらず、ステップＳ１３０では否定的な判定がなされ、ステップＳ１００に戻る。
【００３２】
こうしてステップＳ１００〜Ｓ１０６，Ｓ１２２，Ｓ１２８〜Ｓ１３０の処理が繰り返し実行されているうちにエンジン２２の回転数Ｎｅが所定の始動回転数Ｎｓｔａｒｔ以上になると、ステップＳ１２２で肯定的な判定がなされ、エンジン２２の燃料噴射制御や点火制御等といった燃焼制御が実行されているか否かを判定する（ステップＳ１２４）。いま、初めてエンジン２２の回転数Ｎｅが所定の始動回転数Ｎｓｔａｒｔ以上になったときを考えると、まだエンジン２２の燃焼制御は実行されていないため、この燃焼制御の開始をエンジンＥＣＵ２４に指示し（ステップＳ１２６）、ステップＳ１２８以降の処理を実行する。これにより、エンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２の燃焼制御を開始する。このとき、吸気バルブ１２８の閉弁位置ＶＶＴｃは始動時閉弁位置ＶＶＴｃｍ（図３参照）まで遅角しているから、圧縮行程における筒内の圧力（筒内圧縮圧力）が小さくなる。したがって、エンジン２２のモータリング時には筒内圧縮圧力の上昇を小さくしてエンジン回転数Ｎｅを上昇しやすくすると共に燃焼制御の際に発生する燃焼エネルギを小さくして始動時のショックを低減することができる。そして、次回の始動時制御ルーチンでは、既にエンジン２２の燃焼制御を開始しているため、ステップＳ１００〜Ｓ１０６，Ｓ１２２のあとのステップＳ１２４で肯定的な判定がなされ、ステップＳ１２８，Ｓ１３０の処理を実行する。
【００３３】
こうして、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊のトルクでエンジン２２をモータリングしている最中にエンジン２２の燃焼制御が行われた結果エンジン２２が完爆すると、ステップＳ１３０で肯定的な判定がなされ、本始動時制御ルーチンを終了する。
【００３４】
一方、エンジン２２の冷却水温Ｔが低温基準値Ｔｒｅｆ以下である場合を考える。この場合、ステップＳ１０６で肯定的な判定がなされ、続いて、吸気バルブ１２８の閉弁位置ＶＶＴｃを始動時閉弁位置ＶＶＴｃｍから進角させる進角量ΔＶＶＴと閉弁位置ＶＶＴｃの進角を開始する進角開始回転数Ｎｃｈａｎｇｅとが設定済みであるか否かを判定する（ステップＳ１０８）。いま、初めてエンジン２２の冷却水温Ｔが低温基準値Ｔｒｅｆ以下になったときを考えると、まだ進角量ΔＶＶＴと進角開始回転数Ｎｃｈａｎｇｅとを設定していないため、ステップＳ１０８で否定的な判定がなされ、吸気バルブ１２８の進角量ΔＶＶＴと進角を開始する進角開始回転数Ｎｃｈａｎｇｅとを設定する（ステップＳ１１０）。進角量ΔＶＶＴは、本実施形態では、エンジン２２の冷却水温Ｔと進角量ΔＶＶＴとの関係を予め定めて進角量設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、エンジン２２の冷却水温Ｔが与えられると記憶したマップから対応する進角量ΔＶＶＴを導出して設定するものとした。図８に進角量設定用マップの一例を示す。進角量ΔＶＶＴは、図示するように、エンジン２２の冷却水温Ｔが低温基準値Ｔｒｅｆよりも高いときには進角量ΔＶＶＴをゼロとし、冷却水温Ｔが低温基準値Ｔｒｅｆ以下のときには冷却水温Ｔが低くなるにつれて進角量ΔＶＶＴが大きくなる傾向を示すように設定される。すなわち、エンジン温度が高いときには吸気バルブ１２８の閉弁位置ＶＶＴｃを始動時閉弁位置ＶＶＴｃｍのまま維持し、エンジン温度が低いときにはエンジン温度が低いほど閉弁位置ＶＶＴｃを始動時閉弁位置ＶＶＴｃｍよりも進角側にするのである。また、進角開始回転数Ｎｃｈａｎｇｅは、本実施形態では、エンジン２２のクランクシャフト２６などで共振現象が起きる所定の共振回転数（例えば、２００〜４００ｒｐｍ）よりも高いエンジン回転数であって且つ始動回転数Ｎｓｔａｒｔよりも低いエンジン回転数であり、エンジン２２の冷却水温Ｔと進角を開始するエンジン回転数Ｎｃｈａｎｇｅとの関係を予め定めて進角開始回転数設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、エンジン２２の冷却水温Ｔが与えられると記憶したマップから対応する進角開始回転数Ｎｃｈａｎｇｅを導出して設定するものとした。図９に進角開始回転数設定用マップの一例を示す。吸気バルブ１２８の進角開始回転数Ｎｃｈａｎｇｅは、図示するように、冷却水温Ｔが低温基準値Ｔｒｅｆ以下のときに冷却水温Ｔが低くなるにつれて進角開始回転数Ｎｃｈａｎｇｅが低くなる傾向を示すように設定される。このとき、冷却水温Ｔが低温基準値Ｔｒｅｆ以下での進角開始回転数Ｎｃｈａｎｇｅは、エンジン回転数Ｎｅが所定の始動回転数Ｎｓｔａｒｔに到達する前に可変バルブタイミング機構１５０による進角の動作が完了するよう設定する。すなわち、エンジン温度が低く進角量ΔＶＶＴを大きな値に設定したときには早い時期から閉弁位置ＶＶＴｃの進角を開始して燃焼制御の前に進角の動作を完了させるのである。なお、エンジン２２の冷却水温Ｔが低温基準値Ｔｒｅｆよりも高いときは、図８に示すように、進角量ΔＶＶＴをゼロに設定して進角を行わない。
【００３５】
こうして吸気バルブ１２８の閉弁位置ＶＶＴｃを進角する進角量ΔＶＶＴと進角開始回転数Ｎｃｈａｎｇｅとを設定すると、エンジン２２の回転数Ｎｅが進角開始回転数Ｎｃｈａｎｇｅ以上になったか否かを判定する（ステップＳ１１２）。いま、モータリング開始からの時間ｔが僅少である場合を考えれば、エンジン２２の回転数Ｎｅは変更開始回転数Ｎｃｈａｎｇｅ未満であるから、ステップＳ１１２で否定的な判定がなされ、ステップＳ１２８の処理を実行し、ステップＳ１３０でエンジン２２が完爆したか否かを判定する。いま、エンジン２２の回転数Ｎｅが始動回転数Ｎｓｔａｒｔよりも低い所定の変更開始回転数Ｎｃｈａｎｇｅに達していないときを考えているから、エンジン２２の燃焼制御は未だ開始されていないため、エンジン２２は完爆しておらず、ステップＳ１３０で否定的な判定がなされ、ステップＳ１００に戻る。そして、次回の始動時制御ルーチンでは、既に進角量ΔＶＶＴや進角開始回転数Ｎｃｈａｎｇｅが設定済みであるため、ステップＳ１００〜Ｓ１０６のあとのステップＳ１０８で肯定的な判定がなされ、ステップＳ１１２以降の処理を実行する。
【００３６】
こうしてステップＳ１００〜Ｓ１０８，Ｓ１１２，Ｓ１２８〜Ｓ１３０の処理が繰り返し実行されているうちにエンジン２２の回転数Ｎｅが所定の変更開始回転数Ｎｃｈａｎｇｅ以上になると、ステップＳ１１２で肯定的な判定がなされ、吸気バルブ１２８の閉弁位置ＶＶＴｃの進角が実行中であるか否かを判定する（ステップＳ１１４）。いま、初めてエンジン２２の回転数Ｎｅが所定の変更開始回転数Ｎｃｈａｎｇｅ以上になった直後を考えると、まだ吸気バルブ１２８の閉弁位置ＶＶＴｃの進角は実行されていないため、閉弁位置ＶＶＴｃの進角を開始するようエンジンＥＣＵ２４に指示する（ステップＳ１１６）。これにより、エンジン２２の冷却水温Ｔが低温基準値Ｔｒｅｆ以下のときには、エンジン２２の回転数Ｎｅが所定の変更開始回転数Ｎｃｈａｎｇｅに達したときにエンジンＥＣＵ２４から指示を受けた可変バルブタイミング機構１５０は吸気バルブ１２８の閉弁位置ＶＶＴｃの進角を開始する。
【００３７】
続いて、吸気バルブ１２８の閉弁位置ＶＶＴｃが始動時閉弁位置ＶＶＴｃｍから進角量ΔＶＶＴだけ進角したか否かを判定する（ステップＳ１１８）。いま、吸気バルブ１２８の閉弁位置ＶＶＴｃの進角を開始した直後を考えると、まだ閉弁位置ＶＶＴｃは始動時閉弁位置ＶＶＴｃｍから進角量ΔＶＶＴだけ進角していないため、ステップＳ１１８で否定的な判定がなされ、ステップＳ１２８の処理を実行し、ステップＳ１３０でエンジン２２が完爆したか否かを判定する。いま、吸気バルブ１２８の閉弁位置ＶＶＴｃが始動時閉弁位置ＶＶＴｃｍから進角量ΔＶＶＴだけ進角しておらずエンジン２２の回転数Ｎｅが始動回転数Ｎｓｔａｒｔに達していないときを考えているから、エンジン２２の燃焼制御は未だ開始されていないため、エンジン２２は完爆しておらず、ステップＳ１３０では否定的な判定がなされ、ステップＳ１００に戻る。そして、次回の始動時制御ルーチンでは、既に吸気バルブ１２８の閉弁位置ＶＶＴｃの進角を開始しているため、ステップＳ１００〜Ｓ１０８，Ｓ１１２のあとのステップＳ１１４で肯定的な判定がなされ、ステップＳ１１８以降の処理を実行する。
【００３８】
こうしてステップＳ１００〜Ｓ１０８，Ｓ１１２〜Ｓ１１４，Ｓ１１８，Ｓ１２８〜Ｓ１３０の処理が繰り返し実行されているうちに閉弁位置ＶＶＴｃが始動時閉弁位置ＶＶＴｃｍから進角量ΔＶＶＴだけ進角すると、ステップＳ１１８で肯定的な判定がなされ、可変バルブタイミング機構１５０による吸気バルブ１２８の進角を停止させ（ステップＳ１２０）、ステップＳ１２２以降の処理を実行する。これにより、エンジン２２の冷却水温Ｔが低温基準値Ｔｒｅｆ以下のときには、吸気バルブ１２８の閉弁位置ＶＶＴｃを始動時閉弁位置ＶＶＴｃｍから進角量ΔＶＶＴだけ進角させることができる。このように、エンジン２２の冷却水温Ｔが低くエンジン２２のオイルの粘性が高いなどに理由によりエンジン２２を始動する際に発生する摩擦が大きいときには、温度が高いときに比べて吸気バルブ１２８の閉弁位置ＶＶＴｃを進角側にさせてから燃焼制御を行うため、エンジン２２の気筒内への吸入空気量を多くすることができ、この結果、燃焼制御による燃焼エネルギを増大させることができる。また、このとき、エンジン２２の冷却水温Ｔが低いときには、温度が高いときに比べて吸気バルブ１２８の閉弁位置ＶＶＴｃの進角を開始する時期を早くするため、進角量ΔＶＶＴが大きく設定され進角を完了させるのに時間がかかる場合であっても、燃焼制御の開始前に確実に吸気バルブ１２８の閉弁位置ＶＶＴｃを始動時閉弁位置ＶＶＴｍａｘよりも進角量ΔＶＶＴだけ進角した閉弁位置ＶＶＴｃにしておくことができる。特に、イグニッションスイッチ８０がオンされてハイブリッド用電子制御ユニット７０のシステムを起動したあと初めてエンジン２２を始動するときに有効である。更に、吸気バルブ１２８の閉弁位置ＶＶＴｃの進角を開始する進角開始回転数Ｎｃｈａｎｇｅは、所定の共振回転数よりも高いエンジン回転数に設定されているため、振動の発生しやすい共振回転数領域では吸気バルブ１２８の閉弁位置ＶＶＴｃを始動時閉弁位置ＶＶＴｍａｘとしたままモータリングを行う。このため、エンジン２２の筒内圧縮圧力を軽減することでエンジン回転数Ｎｅが上がりやすくなり、共振回転数領域を速やかに通過することができる。
【００３９】
ここで、本実施形態の構成要素と本発明の構成要素との対応関係を明らかにする。本実施形態の内燃機関が本発明のエンジン２２に相当し、開閉位置変更手段が可変バルブタイミング機構１５０に相当し、モータリング手段がモータＭＧ１に相当する。また、温度検出手段が水温センサ１４２に相当し、目標閉弁位置設定手段や変更開始タイミング手段、制御手段がハイブリッド用電子制御ユニット７０に相当し、回転数検出手段がクランク角センサ１４０に相当する。なお、本実施形態では、ハイブリッド自動車２０の動作を説明することにより本発明の自動車の制御方法の一例も明らかにしている。
【００４０】
以上詳述した本実施形態のハイブリッド自動車２０によれば、エンジン２２の冷却水温Ｔが低温基準値Ｔｒｅｆよりも高いときには、筒内圧縮圧力を小さくすることで燃焼制御の際に発生する燃焼エネルギを小さくすることができる。この結果、エンジン２２の始動時のショック低減を優先することができる。また、エンジン２２の冷却水温Ｔが低温基準値Ｔｒｅｆ以下のときには、筒内圧縮圧力を大きくすると共に燃焼制御の開始前に吸気バルブ１２８の閉弁位置ＶＶＴｃの進角の動作を完了させることで燃焼制御の際に発生する燃焼エネルギを大きくすることができる。この結果、エンジン２２が完爆しやすくなり、エンジン２２の始動性を向上することができる。このように、エンジン２２の始動時のショックを低減することを基本としつつエンジン２２の温度が低いときにはエンジン２２を始動させるという制御を確実に行うことができる。特に、イグニッションスイッチ８０がオンされてハイブリッド用電子制御ユニット７０のシステムを起動したあと初めてエンジン２２を始動するときに本発明を適用する意義が高い。
【００４１】
また、吸気バルブ１２８の閉弁位置ＶＶＴｃの進角を開始する進角開始回転数Ｎｃｈａｎｇｅは所定の共振回転数よりも高いエンジン回転数に設定するため、振動の発生しやすい共振回転数領域では吸気バルブ１２８の閉弁位置ＶＶＴｃを始動時閉弁位置ＶＶＴｃｍとしたままモータリングを行うことにより、エンジン２２の筒内圧縮圧力を軽減して共振回転数領域を速やかに通過することができる。
【００４２】
更に、吸気バルブ１２８の閉弁位置ＶＶＴｃの進角を開始する時期はエンジン回転数に基づいて決定されるため、比較的容易に決定できると共に新たに変更開始タイミングを設定するためのパラメータを検出する手段を設ける必要がない。
【００４３】
更にまた、本実施形態のハイブリッド自動車２０では、通常のエンジン自動車で使用するスタータモータより出力の大きいモータＭＧ１でエンジン２２のモータリングを行うため、今回の制御に適する。
【００４４】
なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施しうることはいうまでもない。
【００４５】
例えば、上述した実施形態の始動時制御ルーチンでは、吸気バルブ１２８の閉弁位置ＶＶＴｃを前回のエンジン２２の運転停止時に可変バルブタイミング機構１５０によって始動時閉弁位置ＶＶＴｃｍまで遅角するとしたが、エンジン２２の運転停止時に始動時閉弁位置ＶＶＴｃｍまで遅角せずにエンジン２２の運転停止時の閉弁位置を保持したまま、ステップＳ１０８で進角量ΔＶＶＴの代わりにエンジン２２の冷却水温Ｔに基づいた閉弁位置ＶＶＴｃｈａｎｇｅを設定し、ステップＳ１１４で運転停止時の閉弁位置から該設定された閉弁位置ＶＶＴｃｈａｎｇｅまで進角又は遅角するとしてもよい。このとき、エンジン２２の運転停止時の閉弁位置から該設定された閉弁位置ＶＶＴｃｈａｎｇｅまでの移動量が大きいほど吸気バルブ１２８の閉弁位置ＶＶＴｃの変更を早い時期に開始するとしてもよい。
【００４６】
また、上述した実施形態の図８の進角量設定用マップにおいて、エンジン２２の冷却水温Ｔが低温基準値Ｔｒｅｆよりも高いときには進角量ΔＶＶＴをゼロに設定したが、図１０及び図１１に示すように、冷却水温Ｔが低いほど進角量ΔＶＶＴが大きくなる傾向を示すよう進角量ΔＶＶＴを設定すると共に冷却水温Ｔが低いほど進角開始回転数Ｎｃｈａｎｇｅが小さくなるよう設定してもよい。このとき、図４の始動時制御ルーチンにおいて、ステップＳ１０６を行うことなくステップＳ１１０で図１０又は図１１のマップから進角量ΔＶＶＴと進角開始回転数Ｎｃｈａｎｇｅとを設定するとしてもよい。
【００４７】
更に、上述した実施形態では、エンジン２２の冷却水温Ｔとは無関係にステップＳ１２０でエンジン回転数Ｎｅが所定の始動時回転数Ｎｓｔａｒｔに達したときに燃焼制御を開始するとしたが、エンジン２２の冷却水温Ｔが低温基準値Ｔｒｅｆ以下のときには始動時回転数Ｎｓｔａｒｔよりも所定回転数だけ低いエンジン回転数に達したときに燃焼制御を開始するとしてもよいし、エンジン２２の冷却水温Ｔに応じて略リニアに設定されたエンジン回転数に達したときに燃焼制御を開始するとしてもよい。
【００４８】
更にまた、上述した実施形態では、エンジン２２の温度として水温センサ１４２からのエンジン２２の冷却水温Ｔを利用したが、エンジン２２に使用するオイルの温度を検出する油温センサからの油温をエンジン２２の温度として利用してもよい。
【００４９】
そして、上述した実施形態では、電動式の駆動モータ１３３により吸気バルブ１２８の閉弁位置ＶＶＴｃを変更したが、エンジン２２の回転とは無関係に吸気カムシャフト１３１の位相を変更可能なものであればこれに限定されない。例えば、エンジン２２の回転とは無関係に吸気カムシャフト１３１を回転可能な油圧ポンプを備え、油圧ポンプの駆動により送られた油圧によって吸気バルブ１２８の閉弁位置ＶＶＴｃを変更するものであってもよい。
【００５０】
そしてまた、上述した実施形態では、エンジン２２の動力を動力分配統合機構３０を介して駆動輪６３，６３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６３，６３が接続された車軸）とは異なる車軸（図１２における車輪６４，６４に接続された車軸）に接続するものとしてもよい。
【００５１】
そして更に、上述した実施形態では、エンジン２２の動力を動力分配統合機構３０を介して駆動輪６３，６３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１３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６３，６３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。このように、吸気バルブ１２８の閉弁位置ＶＶＴｃをエンジン２２の運転状態とは無関係に変更可能なハイブリッド自動車であれば如何なる構成のハイブリッド自動車としてもよい。
【００５２】
そして更にまた、上述した実施形態では、ハイブリッド自動車２０に本発明を適用した場合を例示したが、ハイブリッド自動車に限られず、電動機を搭載しない通常のエンジン自動車に本発明を適用してもよいことはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の一実施例としての内燃機関システム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】エンジン２２の構成の概略を示す構成図である。
【図３】吸気バルブの開閉位置を示すバルブタイミングダイアグラムである。
【図４】実施例の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説明図である。
【図６】エンジン始動時の時間とトルク指令Ｔｍ１＊との関係を表すグラフである。
【図７】動力分配統合機構３０の回転要素を力学的に説明するための共線図の一例を示す説明図である。
【図８】進角量設定用マップの一例を示す説明図である。
【図９】進角開始回転数設定用マップの一例を示す説明図である。
【図１０】他の進角量設定用マップの一例を示す説明図である。
【図１１】他の進角開始回転数設定用マップの一例を示す説明図である。
【図１２】他の実施形態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１３】他の実施形態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】
【００５４】
２０，１２０，２２０  ハイブリッド自動車、２２  エンジン、２４  エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、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、５１  温度センサ、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、６３，６３  駆動輪、６４，６４  車輪、７０  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、８７  車速センサ、１２１  吸気通路、１２２  エアクリーナ、１２４  スロットルバルブ、１２６  インジェクタ、１２８  吸気バルブ、１２９  排気バルブ、１３０  点火プラグ、１３１  吸気カムシャフト、１３２  ピストン、１３３  吸気カムシャフト駆動モータ、１３４  燃焼室、１３６  アクチュエータ、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、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  バキュームセンサ、１５０  可変バルブタイミング機構、２３０  対ロータ電動機、２３２  インナーロータ  ２３４  アウターロータ、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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【図１３】
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