(57)【要約】【課題】  アイドリングストップ車、ハイブリッド車など自動始動、自動停止される内燃機関を備えたシステムにおいて、自動始動時の走行性能を考慮して運転を最適に行う。【解決手段】  少なくとも吸気弁の開閉タイミングを変更可能な可変動弁機構４８と、所定の条件が成立した場合に内燃機関を自動始動または自動停止する自動始動・停止手段と、自動停止中から自動始動する際の車両への加速要求度を推定する加速要求度推定手段と、推定した加速要求度に応じて吸気弁３６の閉じタイミングを制御するバルブタイミング制御手段と、を備える。加速要求度に応じた最適なタイミングで吸気弁を閉じることが可能となるため、自動始動の際に早いエンジン始動が可能となり、また、自動始動の際に騒音又は振動を低減することが可能となる。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも吸気弁の開閉タイミングを変更可能な可変動弁機構と、
所定の条件が成立した場合に内燃機関を自動始動または自動停止する自動始動・停止手段と、
自動始動する際の早期始動要求度を推定する推定手段と、
推定した前記早期始動要求度に応じて前記吸気弁の閉じタイミングを制御するバルブタイミング制御手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関システムの制御装置。
【請求項２】
前記推定手段は、車両への加速要求度に基づいて前記早期始動要求度を推定することを特徴とする請求項１記載の内燃機関システムの制御装置。
【請求項３】
前記バルブタイミング制御手段は、前記加速要求度が所定値よりも大きい場合は前記吸気弁の閉じタイミングを進角することを特徴とする請求項２記載の内燃機関システムの制御装置。
【請求項４】
前記推定手段は、運転者の加速意思に基づいて前記加速要求度を推定することを特徴とする請求項２又は３記載の内燃機関システムの制御装置。
【請求項５】
前記推定手段は、車両走行中のアクセル操作情報及び／又は前記内燃機関を自動始動する際のアクセル操作情報の履歴に基づいて前記加速要求度を推定することを特徴とする請求項２又は３記載の内燃機関システムの制御装置。
【請求項６】
前記推定手段は、走りを優先するモードを設定するスイッチ、若しくは前記内燃機関を自動始動する際の振動又は騒音を低減するモードを設定するスイッチの操作状態に応じて前記加速要求度を推定することを特徴とする請求項２又は３記載の内燃機関システムの制御装置。
【請求項７】
前記推定手段は、道路情報に基づいて前記加速要求度を推定することを特徴とする請求項２又は３記載の内燃機関システムの制御装置。
【請求項８】
前記推定手段は、登坂路で前記内燃機関を自動始動する場合は前記加速要求度が通常時よりも大きいと判断することを特徴とする請求項７記載の内燃機関システムの制御装置。
【請求項９】
前記推定手段は、制限速度が高い道路で前記内燃機関を自動始動する場合は前記加速要求度が通常時よりも大きいと判断することを特徴とする請求項７又は８記載の内燃機関システムの制御装置。
【請求項１０】
前記推定手段は、交差点での右折時に前記内燃機関を自動始動する場合は前記加速要求度が通常時よりも大きいと判断することを特徴とする請求項７〜９のいずれかに記載の内燃機関システムの制御装置。
【請求項１１】
前記推定手段は、車重に基づいて前記加速要求度を推定することを特徴とする請求項２又は３記載の内燃機関システムの制御装置。
【請求項１２】
前記バルブタイミング制御手段は、前記内燃機関の自動停止前に前記吸気弁の閉じタイミングを次の自動始動時における閉じタイミングに制御することを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の内燃機関システムの制御装置。
【請求項１３】
前記内燃機関の駆動力との併用により車両を駆動するモータと、
前記内燃機関を自動始動した際に、前記モータの駆動力により制振制御を行う制振制御手段と、
を更に備えたことを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の内燃機関システムの制御装置。
【請求項１４】
前記モータに電力を供給するバッテリーと、
前記バッテリーの充電量を取得する充電量取得手段と、を備え、
前記制振制御手段は、前記充電量に基づいて前記制振制御を行うことを特徴とする請求項１３記載の内燃機関システムの制御装置。
【請求項１５】
前記制振制御手段は、前記充電量のレベルが大きいほど、前記制振制御に用いる前記モータの駆動力を増加することを特徴とする請求項１４記載の内燃機関システムの制御装置。
【請求項１６】
前記制振制御手段は、前記充電量のレベルが大きいほど、前記制振制御を実施する時間を長くすることを特徴とする請求項１４記載の内燃機関システムの制御装置。
【請求項１７】
前記制振制御手段は、前記充電量のレベルが所定のしきい値以下の場合は、前記制振制御を行わないことを特徴とする請求項１４記載の内燃機関システムの制御装置。
【請求項１８】
少なくとも吸気弁の開閉タイミングを変更可能な可変動弁機構と、
所定の条件が成立した場合に内燃機関を自動始動または自動停止する自動始動・停止手段と、
前記内燃機関を自動始動する際の始動時間が所定値以内となる条件下で、前記吸気弁の閉じタイミングを遅角側へ可変するバルブタイミング制御手段と、
前記バルブタイミング遅角手段で設定されたバルブタイミングの値を学習値として記憶する学習値記憶手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関システムの制御装置。
【請求項１９】
少なくとも吸気弁の開閉タイミングを変更可能な可変動弁機構と、
所定の条件が成立した場合に内燃機関を自動始動または自動停止する自動始動・停止手段と、
前記内燃機関を自動始動する際に発生する振動又は騒音が所定値以内となる条件下で、前記吸気弁の閉じタイミングを進角側へ可変するバルブタイミング制御手段と、
前記バルブタイミング進角手段で設定されたバルブタイミングの値を学習値として記憶する学習値記憶手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関システムの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関システムの制御装置に関し、特にアイドリングストップ車、ハイブリッド車などに搭載されるシステムに適用して好適である。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特開２００３−１８４５８５号公報には、アイドリングストップ機能を備えた車両での自動始動の際に、内燃機関または車両の状態（停止回数、停止時間、水温、吸気温、油温等）に基づいて、自動始動時の目標バルブ開閉条件を算出して制御する方法が記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１８４５８５号公報
【特許文献２】特開２０００−１２０４５５号公報
【特許文献３】特開２００１−６５３７５号公報
【特許文献４】特開２０００−３４９１３号公報
【特許文献５】特開２００３−２０１８７２号公報
【特許文献６】特開２０００−６４８７４号公報
【特許文献７】特開２００４−５２５７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の技術では、内燃機関または車両の状態のみに基づいてバルブ開閉条件を算出しているため、具体的な運転者の要求が自動始動時に反映されず、自動始動時に所望の走行性能が得られなくなるという問題が生じる。
【０００５】
例えば、制限速度の高い幹線道路などで信号待ちをする場合、発進直後に幹線道路に合流する場合、右折レーンで停止している場合などには、発進時により早くエンジンを始動させて、短時間で加速することが望ましい。しかし、上記従来の技術では、自動始動時にこのような運転者の意向が反映されないため、自動始動時に運転者の要求に応じた最適な運転を行うことは困難である。
【０００６】
また、運転者が早いエンジン始動を望まない場合は、自動始動時の騒音、振動を低減して、ドライバビリティを向上させることが望ましい。しかし、上記従来の技術では、自動始動時の騒音、振動を考慮していないため、自動始動時の騒音、振動が必要以上に大きくなる場合が生じる。
【０００７】
この発明は、上述のような問題を解決するためになされたものであり、アイドリングストップ車など自動始動、自動停止される内燃機関を備えたシステムにおいて、自動始動時の走行性能を考慮して運転を最適に行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、少なくとも吸気弁の開閉タイミングを変更可能な可変動弁機構と、所定の条件が成立した場合に内燃機関を自動始動または自動停止する自動始動・停止手段と、自動始動する際の早期始動要求度を推定する推定手段と、推定した前記早期始動要求度に応じて前記吸気弁の閉じタイミングを制御するバルブタイミング制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
第２の発明は、第１の発明において、前記推定手段は、車両への加速要求度に基づいて前記早期始動要求度を推定することを特徴とする。
【００１０】
第３の発明は、第２の発明において、前記バルブタイミング制御手段は、前記加速要求度が所定値よりも大きい場合は前記吸気弁の閉じタイミングを進角することを特徴とする。
【００１１】
第４の発明は、第２又は第３の発明において、前記推定手段は、運転者の加速意思に基づいて前記加速要求度を推定することを特徴とする。
【００１２】
第５の発明は、第２又は第３の発明において、前記推定手段は、車両走行中のアクセル操作情報及び／又は前記内燃機関を自動始動する際のアクセル操作情報の履歴に基づいて前記加速要求度を推定することを特徴とする。
【００１３】
第６の発明は、第２又は第３の発明において、前記推定手段は、走りを優先するモードを設定するスイッチ、若しくは前記内燃機関を自動始動する際の振動又は騒音を低減するモードを設定するスイッチの操作状態に応じて前記加速要求度を推定することを特徴とする。
【００１４】
第７の発明は、第２又は第３の発明において、前記推定手段は、道路情報に基づいて前記加速要求度を推定することを特徴とする。
【００１５】
第８の発明は、第７の発明において、前記推定手段は、登坂路で前記内燃機関を自動始動する場合は前記加速要求度が通常時よりも大きいと判断することを特徴とする。
【００１６】
第９の発明は、第７又は第８の発明において、前記推定手段は、制限速度が高い道路で前記内燃機関を自動始動する場合は前記加速要求度が通常時よりも大きいと判断することを特徴とする。
【００１７】
第１０の発明は、第７〜第９の発明のいずれかにおいて、前記推定手段は、交差点での右折時に前記内燃機関を自動始動する場合は前記加速要求度が通常時よりも大きいと判断することを特徴とする。
【００１８】
第１１の発明は、第２又は第３の発明において、前記推定手段は、車重に基づいて前記加速要求度を推定することを特徴とする。
【００１９】
第１２の発明は、第１〜第１１の発明のいずれかにおいて、前記バルブタイミング制御手段は、前記内燃機関の自動停止前に前記吸気弁の閉じタイミングを次の自動始動時における閉じタイミングに制御することを特徴とする。
【００２０】
第１３の発明は、第１〜第１２の発明のいずれかにおいて、前記内燃機関の駆動力との併用により車両を駆動するモータと、前記内燃機関を自動始動した際に、前記モータの駆動力により制振制御を行う制振制御手段と、を更に備えたことを特徴とする。
【００２１】
第１４の発明は、第１３の発明において、前記モータに電力を供給するバッテリーと、
前記バッテリーの充電量を取得する充電量取得手段と、を備え、前記制振制御手段は、前記充電量に基づいて前記制振制御を行うことを特徴とする。
【００２２】
第１５の発明は、第１４の発明において、前記制振制御手段は、前記充電量のレベルが大きいほど、前記制振制御に用いる前記モータの駆動力を増加することを特徴とする。
【００２３】
第１６の発明は、第１４の発明において、前記制振制御手段は、前記充電量のレベルが大きいほど、前記制振制御を実施する時間を長くすることを特徴とする。
【００２４】
第１７の発明は、第１４の発明において、前記制振制御手段は、前記充電量のレベルが所定のしきい値以下の場合は、前記制振制御を行わないことを特徴とする。
【００２５】
第１８の発明は、上記の目的を達成するため、少なくとも吸気弁の開閉タイミングを変更可能な可変動弁機構と、所定の条件が成立した場合に内燃機関を自動始動または自動停止する自動始動・停止手段と、前記内燃機関を自動始動する際の始動時間が所定値以内となる条件下で、前記吸気弁の閉じタイミングを遅角側へ可変するバルブタイミング制御手段と、前記バルブタイミング遅角手段で設定されたバルブタイミングの値を学習値として記憶する学習値記憶手段と、を備えたことを特徴とする。
【００２６】
第１９の発明は、上記の目的を達成するため、少なくとも吸気弁の開閉タイミングを変更可能な可変動弁機構と、所定の条件が成立した場合に内燃機関を自動始動または自動停止する自動始動・停止手段と、前記内燃機関を自動始動する際に発生する振動又は騒音が所定値以内となる条件下で、前記吸気弁の閉じタイミングを進角側へ可変するバルブタイミング制御手段と、前記バルブタイミング進角手段で設定されたバルブタイミングの値を学習値として記憶する学習値記憶手段と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
第１の発明によれば、自動始動する際の早期始動要求度に応じて吸気弁の閉じタイミングを制御するため、運転者による早期始動の要求度に応じた最適なタイミングで吸気弁を閉じることが可能となる。これにより、自動始動の際に早いエンジン始動が可能となり、また、自動始動の際に騒音又は振動を低減することが可能となる。
【００２８】
第２の発明によれば、車両への加速要求度に基づいて早期始動要求度を推定するため、運転者による早期始動の要求度を確実に推定することが可能となる。
【００２９】
第３の発明によれば、加速要求度が所定値よりも大きい場合は吸気弁の閉じタイミングを進角するため、内燃機関への吸入空気量を増加することができ、自動始動時により早いエンジン始動が可能となる。従って、自動始動の指令が出された後、非常に短時間で車両を発進加速することが可能となる。
【００３０】
第４の発明によれば、運転者の加速意思に基づいて加速要求度を推定することができるため、吸気弁の閉じタイミングを運転者の加速意思に応じた最適なタイミングに設定することができる。
【００３１】
第５の発明によれば、車両運転中のアクセル操作情報及び／又は自動始動時のアクセル操作情報の履歴に基づいて運転者の加速要求度を推定するため、吸気弁の閉じタイミングを運転者のアクセル操作に応じた最適なタイミングに設定することができる。
【００３２】
第６の発明によれば、走りを優先するモードを設定するスイッチ、または自動始動時の振動又は騒音を低減するモードを設定するスイッチの操作状態に応じて加速要求度を推定することで、吸気弁の閉じタイミングをこれらのスイッチの操作状態に応じた最適なタイミングに設定することができる。
【００３３】
第７の発明によれば、道路情報に基づいて加速要求度を推定することで、吸気弁の閉じタイミングを道路情報に応じた最適なタイミングに設定することができる。
【００３４】
第８の発明によれば、登坂路で自動始動する場合は、運転者がブレーキペダルからアクセルペダルへの踏み換えを行う間の車両の後退を最小限に抑える必要があるため、通常時よりも加速要求度が大きいと判断することで、吸気弁の閉じタイミングを登坂路での加速要求度に応じた最適なタイミングに設定することができる。従って、吸気弁の閉じタイミングを加速要求度に応じて進角させることで、登坂路での自動始動の際に早いエンジン始動を行うことが可能となる。
【００３５】
第９の発明によれば、制限速度が高い道路で自動始動する場合は速やかに加速を行う必要があるため、通常時よりも加速要求度が大きいと判断することで、吸気弁の閉じタイミングを制限速度が高い道路での加速要求度に応じた最適なタイミングに設定することができる。これにより、制限速度が高い道路での自動始動の際に早いエンジン始動を行うことが可能となる。
【００３６】
第１０の発明によれば、交差点での右折時に自動始動する場合は速やかに加速を行う必要があるため、通常時よりも加速要求度が大きいと判断することで、吸気弁の閉じタイミングを交差点での右折時における加速要求度に応じた最適なタイミングに設定することができる。これにより、交差点での右折時における自動始動の際に早いエンジン始動を行うことが可能となる。
【００３７】
第１１の発明によれば、車重が重い場合は大きな加速力が必要となるため、車重に基づいて加速要求度を推定することで、吸気弁の閉じタイミングを車重に応じた最適なタイミングに設定することができる。
【００３８】
第１２の発明によれば、自動停止前に吸気弁の閉じタイミングを次の自動始動時における閉じタイミングに制御するため、自動始動時に吸気弁の閉じタイミングを制御する必要がなくなり、自動始動をより短時間で行うことが可能となる。また、自動停止時に吸気弁の閉じタイミングを検出する必要が無いため、自動停止時に吸気弁の閉じタイミングを検出するためのセンサが不要となり、装置構成をより簡素にすることが可能となる。
【００３９】
第１３の発明によれば、内燃機関の駆動力とモータの駆動力を併用して車両を駆動するシステムにおいて、内燃機関を自動始動した際にモータの駆動力により制振制御を行うため、機関始動時の振動を低減することができ、ドライバビリティを向上することが可能となる。また、制振制御により機関始動時の振動を低減するため、より早いエンジン始動が可能となり、エンジン出力の立ち上がりを早く行うことが可能となる。
【００４０】
第１４の発明によれば、バッテリーの充電量に基づいて制振制御を行うため、充電量に基づいて制振制御を最適な状態で行うことが可能となる。
【００４１】
第１５の発明によれば、バッテリーの充電量のレベルが大きいほど制振制御に用いるモータの駆動力を増加するため、ドライバビリティを向上するとともに、早いエンジン始動、早いエンジン出力の立ち上げが可能となる。また、充電量のレベルが小さい場合ほど制振制御に用いるモータ駆動力を低下させることで、充電量の低下を最小限に抑えることができる。
【００４２】
第１６の発明によれば、バッテリーの充電量のレベルが大きいほど制振制御を実施する時間を長くするため、機関始動時の振動の発生を確実に抑えることができ、早いエンジン始動、早いエンジン出力の立ち上げが可能となる。
【００４３】
第１７の発明によれば、バッテリーの充電量のレベルが所定のしきい値以下の場合は、制振制御を行わないため、充電量の低下を確実に抑止することができる。
【００４４】
第１８の発明によれば、吸気弁の閉じタイミングを遅角側に可変することで、自動始動時に振動又は騒音が低減する方向に吸気弁の閉じタイミングを可変することが可能となる。また、自動始動する際の始動時間が所定値以内となる条件下で吸気弁の閉じタイミングを遅角するため、振動又は騒音を低減するとともに、早いエンジン始動を行うことが可能となる。
【００４５】
第１９の発明によれば、吸気弁の閉じタイミングを進角側に可変することで、自動始動時にエンジン始動がより早くなる方向に吸気弁の閉じタイミングを可変することが可能となる。また、自動始動する際の振動又は騒音が所定値以内となる条件下で吸気弁の閉じタイミングを進角するため、早いエンジン始動を行うとともに、振動又は騒音を低減することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
以下、図面に基づいてこの発明のいくつかの実施形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。なお、以下の実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００４７】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る内燃機関システムの制御装置及びその周辺の構造を説明するための図である。なお、図１に示す構成は、実施の形態２〜４においても同様である。内燃機関１０には吸気通路１２および排気通路１４が連通している。吸気通路１２は、上流側の端部にエアフィルタ１６を備えている。エアフィルタ１６には、吸気温ＴＨＡ（すなわち外気温）を検出する吸気温センサ１８が組みつけられている。また、排気通路１４には排気浄化触媒３１が配置されている。
【００４８】
エアフィルタ１６の下流には、エアフロメータ２０が配置されている。エアフロメータ２０の下流には、スロットルバルブ２２が設けられている。スロットルバルブ２２の近傍には、スロットル開度ＴＡを検出するスロットルセンサ２４と、スロットルバルブ２２が全閉となることでオンとなるアイドルスイッチ２６とが配置されている。スロットルバルブ２２の下流には、サージタンク２８が設けられている。
【００４９】
内燃機関１０には、燃焼室内（筒内）に向けて燃料を噴射する燃料噴射弁３０が設けられている。なお、燃料噴射弁３０は吸気ポートに燃料を噴射するものであっても良い。また、内燃機関１０は、吸気バルブ３６および排気バルブ３８を備えている。吸気バルブ３６には、吸気バルブ３６のリフト量、及び／又は作用角を可変するための可変動弁機構（VVT; Variable Valve Timing）４８が接続されている。また、燃焼室内に噴霧された燃料に点火するため、内燃機関１０の筒内には点火プラグが設けられている。更に、筒内には、その内部を往復運動するピストン４４が設けられている。
【００５０】
図１に示すように、本実施形態の制御装置はＥＣＵ（Electronic Control Unit）４０を備えている。ＥＣＵ４０には、上述した各種センサに加え、走り優先スイッチ５０、ＮＶ優先スイッチ５２、地図情報取得手段５４が接続されている。更に、ＥＣＵ４０には、内燃機関１０の運転状態を把握すべく、ノッキングの発生を検知するKCSセンサや、スロットル開度、機関回転数、排気温度、冷却水温度、潤滑油温度、触媒床温度などを検出するための各種センサ（不図示）が接続されている。また、ＥＣＵ４０には、上述した燃料噴射弁３０、可変動弁機構４８などの各アクチュエータが接続されている。
【００５１】
このように構成された本実施形態のシステムは、アイドリングストップ車、ハイブリッド車など所定の場合に内燃機関１０の運転を間欠的に自動停止する車両に搭載されている。アイドリングストップ車は、例えば信号待ちなどの車両停止時に内燃機関１０の運転を自動停止し、運転者が車両を発進させるためにアクセルを踏むと、クランキングが行われて内燃機関１０を自動始動するものである。また、ハイブリッド車は、内燃機関１０の動力とモータの動力とを併用して駆動されるものである。ハイブリッド車においても、車両停止時には基本的に内燃機関１０の運転が自動停止され、運転者が車両を発進させるためにアクセルを踏むと、要求負荷に応じて内燃機関１０が自動始動される。
【００５２】
そして、本実施形態のシステムでは、車両停止時などに内燃機関１０の運転が停止した後、内燃機関１０を自動始動させる際に、運転者の走行要求に応じて自動始動時の吸気バルブ３６の駆動条件を変更する。例えば、自動始動時の運転者の加速要求度が高く、運転者が早いエンジン始動を要求している場合は、内燃機関１０への吸入空気量を通常よりも増加させるように制御が行われる。なお、エンジン始動の早さはエンジン始動開始から所定のエンジン回転数に到達するまでの到達時間で表され、エンジン始動が早い場合ほど、エンジン始動開始から所定のエンジン回転数に到達するまでの到達時間が短くなる。通常、運転者の加速要求度が高い場合は、運転者により早いエンジン始動が要求されていると考えることができる。
【００５３】
運転者の走行要求の判定は、自動始動時のアクセル開度速度、アクセル開度、などのパラメータに基づいて行う。具体的には、過去一定時間（例えば１０分）において、アクセル開度速度が所定のしきい値を超えた回数がある判定値を超えている場合、運転者の加速要求度が高く、運転者が走り優先の運転を望んでいると考えられるため、自動始動時に早いエンジン始動が要求されていると判断することができる。また、過去一定回数の自動始動時において、アクセル開度が所定のしきい値を超えた回数がある判定値を超えている場合も、運転者の加速要求度が高く、運転者が走り優先の運転を望んでいると考えられるため、早いエンジン始動が要求されていると判断することができる。
【００５４】
また、本実施形態のように走り優先スイッチ５０、ＮＶ優先スイッチ５２を備えている場合は、これらのスイッチのオン／オフ状態に基づいて運転者の走行要求を判定することができる。ここで、走り優先スイッチ５０は、自動始動時に発進加速性能を優先して運転が行われるように運転条件を設定するスイッチである。また、ＮＶ優先スイッチ５２は、自動始動時にＮＶ（騒音(noise)、振動(vibration)）の低減を優先して運転が行われるように運転条件を設定するスイッチである。走り優先スイッチ５０がオンの場合は、運転者が走り優先の運転を望んでいるため、運転者の加速要求度が高く、早いエンジン始動が要求されているものと判断される。また、ＮＶ優先スイッチ５２がオフの場合は、運転者がＮＶの低減を要求していないため、やはり運転者の加速要求度が高く、運転者により早いエンジン始動が要求されているものと判断できる。
【００５５】
また、運転者の走行要求の判定は、地図情報取得手段５４で得られた道路情報に基づいて行っても良い。ここで、地図情報取得手段５４はカーナビゲーションなどから構成され、走行地点付近の地図情報を取得することができる。例えば、登り坂で停止している状態でエンジンを自動始動する場合は、平坦路よりも加速要求度が高くなり、運転者がブレーキペダルからアクセルペダルへの踏み換えを行う間の車両の後退を最小限に抑えるため、早いエンジン始動を行う必要がある。また、制限速度が高い道路での停止時には、発進時に大きな加速力が必要となるため、運転者の加速要求度が高く、早いエンジン始動を行う必要がある。更に、右折レーンでの停止時、もしくは発進時に交通の流れの多い道路に合流する場合など右ウインカーがオンとなる場合には、発進時に大きな加速力が必要となるため、運転者の加速要求度が高く、早いエンジン始動が必要となる。
【００５６】
更に、運転者の走行要求の判定は、車両状態に基づいて行っても良い。例えば、車両への乗車人数が一定人数以上である場合など車重が一定値以上の場合は、通常時よりも加速要求度が高くなり、発進時に速やかに加速を行うために自動始動時のエンジン始動を早くする必要がある。車重が一定値以上であるか否かは、停止時のサスペンションの縮み量、または走行時の内燃機関１０による駆動力を加速度で除算する演算などにより求めることができる。
【００５７】
自動始動時の吸気バルブ３６の駆動条件の変更は、可変動弁機構４８により吸気バルブ３６のバルブタイミングを可変することで行う。自動始動時の吸気バルブ３６の閉じタイミングはＮＶを低減するため通常は遅角側に設定されており、早いエンジン始動を行う場合は、吸気バルブ３６の閉じタイミングを進角側へ制御する。吸気バルブ３６の閉じタイミングを進角側へ可変することで、吸気圧縮比が高くなり、筒内への吸入空気量が増大するため、早いエンジン始動を行うことが可能となる。
【００５８】
また、早いエンジン始動を行うためには、吸気バルブ３６のバルブリフト量を増加する制御、または運転者のアクセル踏み込み量に対して通常よりもスロットル開度を増加する制御等により筒内への吸入空気量を増加しても良い。
【００５９】
次に、図２のフローチャートに基づいて、実施の形態１の装置における処理の手順について説明する。先ず、ステップＳ１では、各種データの読み込みを行う。ここで読み込まれるデータは、早いエンジン始動、速やかな加速が要求されているか否かを判定するためのデータであり、例えば上述したようなアクセル開度に関係した情報、走り優先スイッチ５０またはＮＶ優先スイッチ５２の情報、地図情報、車重の情報などの各種情報が含まれる。
【００６０】
次のステップＳ２では、ステップＳ１で取得したデータに基づいて、早いエンジン始動が要求されているか否かを判定する。具体的には、ステップＳ１で取得したデータに基づいて得られる運転者の加速要求度が所定値を超えている場合は、早いエンジン始動が要求されているものと判断する。早いエンジン始動が要求されている場合は、ステップＳ３へ進む。一方、早いエンジン始動が要求されていない場合は、ステップＳ４へ進む。
【００６１】
ステップＳ３では、吸気バルブ３６の閉じタイミングを通常よりも進角側に可変する。これにより、自動始動時の筒内への吸入空気量が通常時よりも多くなり、より早いエンジン始動が可能となる。
【００６２】
一方、ステップＳ４へ進んだ場合は、吸気バルブ３６の閉じタイミングを通常の遅角側に設定する。これにより、通常の早さでエンジン始動が行われる。この場合、吸気バルブ３６の閉じタイミングが遅角側に設定されているため、自動始動時のＮＶを低減することが可能である。
【００６３】
ステップＳ３，Ｓ４の後はステップＳ５へ進む。ステップＳ５では、ステップＳ３又はステップＳ４で設定した吸気バルブ３６の閉じタイミングでエンジンの自動始動を行う。
【００６４】
以上説明したように実施の形態１によれば、アイドリングストップ車、ハイブリッド車など内燃機関１０を間欠的に運転する車両において、内燃機関１０の自動始動時に早いエンジン始動が要求されている場合は、吸気バルブ３６のバルブタイミングを進角するようにしたため、自動始動の要求が出されてから短時間で機関を始動することが可能となる。従って、自動始動時の発進加速性能を向上することが可能となる。
【００６５】
実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２について説明する。内燃機関１０を自動始動する際に、早いエンジン始動をする必要がない場合は、運転者に違和感を与えないように、できるだけ自動始動時の騒音、振動（ＮＶ）を低減することが望ましい。
【００６６】
自動始動時にＮＶを低減するためには、吸気行程終了時にピストン４４が上死点（ＴＤＣ）を乗り越える際のトルクを抑えるため、吸気圧縮比を低くすることが好適である。すなわち、ＮＶを低減するためには、自動始動時に吸入空気量を少なくすることが望ましい。一方、自動始動時の吸入空気量を少なくするとエンジンの始動が遅くなるため、ＮＶの低減と始動の早さとは相反する関係にある。従って、ＮＶの低減を優先して自動始動を行う場合は、エンジンの始動の早さが過度に遅くならないようにして、ＮＶを低減することが好適である。なお、ＮＶの大小は、エンジンマウント振動、車内音、フロア振動などにより計測することができる。
【００６７】
実施の形態２は、ＮＶの低減を優先するため、自動始動時の吸気バルブ３６の閉じタイミングをＮＶが低減する方向に遅角させるとともに、エンジンの始動の早さが所定値よりも遅くならないように、閉じタイミングの学習値を更新するものである。これにより、ＮＶの低減と早いエンジン始動の双方を同時に達成することが可能となる。
【００６８】
以下、図３のフローチャートに基づいて、実施の形態２における処理の手順を説明する。先ず、ステップＳ１１では、吸気バルブ３６の閉じタイミングの学習値Ｘを読み込む。この学習値は、前回の図３の処理で求められて、ＥＣＵ４０に記憶されている。
【００６９】
次のステップＳ１２では、前回の学習値ＸよりもＮＶを低減するため、吸気バルブ３６の閉じタイミングの学習値ＸをΔＡ（例えば２ｄｅｇ）だけ遅角側に設定して、閉じタイミングをＸ−ΔＡとする。次のステップＳ１３では、吸気バルブ３６の閉じタイミングをＸ−ΔＡとした状態で内燃機関１０を自動始動する。なお、以下の説明において、符号＋は吸気バルブ３６の閉じタイミングを進角させることを表し、符号−は吸気バルブ３６の閉じタイミングを遅角させることを表すものとする。
【００７０】
次のステップＳ１４では、ステップＳ１３で自動始動した際の内燃機関１０の始動の早さが所定値以下であるか否か、すなわち、始動の時間が所定値よりも短いか否かを判定する。
【００７１】
ステップＳ１４で内燃機関１０の始動の時間が所定値以下である場合は、ステップＳ１５へ進む。この場合、閉じタイミングをＸ−ΔＡとしてＮＶを前回の処理よりも低減した場合であってもエンジン始動を所定値以下の早い時間で行うことができる。従って、ステップＳ１５では、Ｘ−ΔＡを新たな学習値として更新する。
【００７２】
一方、ステップＳ１４で内燃機関１０の始動の早さが所定値を超えている場合は、ステップＳ１６へ進む。この場合、閉じタイミングをＸ−ΔＡとするとエンジン始動が適正範囲を超えて遅くなるため、ステップＳ１６以降の処理では、基本的には学習値Ｘの値をそのまま維持する処理を行う。
【００７３】
すなわち、ステップＳ１６では、ステップＳ１３で自動始動した際の始動の時間が上限値以上であるか否かを判定し、始動の時間が上限値未満と判定された場合は、ステップＳ１８で学習値Ｘを更新することなく、再度記憶する。
【００７４】
一方、ステップＳ１６で始動の時間が上限値以上であると判定された場合は、ステップＳ１７へ進む。この場合、吸気バルブ３６の閉じタイミングをＸ−ΔＡとするとエンジン始動の早さが過度に遅くなると判断できる。従って、ステップＳ１７では、学習値ＸをΔＢ（例えば５ｄｅｇ）だけ進角し、Ｘ＋ΔＢを吸気バルブ３６の閉じタイミングの新学習値として更新する。ステップＳ１５，Ｓ１７，Ｓ１８の後は処理を終了する(RETURN)。
【００７５】
図３の処理によれば、ＮＶがより低減する方向に学習値を遅角させることができる。そして、エンジンの始動が過度に遅くなる場合は、学習値を変更することなく維持し、または学習値を進角させるため、エンジンの始動が適正範囲を超えて遅くなることを確実に回避できる。
【００７６】
以上説明したように実施の形態２によれば、エンジンの始動の早さを考慮しながら、ＮＶがより低減する方向に吸気バルブ３６の閉じタイミングの学習値を遅角させるため、エンジン始動が過度に遅くなることを回避しながらＮＶを優先的に低減することが可能となる。
【００７７】
実施の形態３．
次に、この発明の実施の形態３について説明する。実施の形態３は、早いエンジン始動を優先して制御を行うため、自動始動時の吸気バルブ３６の閉じタイミングをエンジン始動が早くなる方向に進角させるとともに、自動始動時のＮＶが所定値よりも大きくならないように、閉じタイミングの学習値を更新するものである。
【００７８】
以下、図４のフローチャートに基づいて、実施の形態３における処理の手順を説明する。先ず、ステップＳ２１では、吸気バルブ３６の閉じタイミングの学習値Ｙを読み込む。この学習値Ｙは、前回の図４の処理で求められて、ＥＣＵ４０に記憶されている。
【００７９】
次のステップＳ２２では、始動時のＮＶの所定値を決定する。この所定値は、始動時に発生するＮＶの許容レベルを規定したものである。次のステップＳ２３では、前回の学習値Ｙよりもエンジン始動を早くするため、吸気バルブ３６の閉じタイミングの学習値ＹをΔＣ（例えば２ｄｅｇ）だけ進角側に設定して、閉じタイミングをＹ＋ΔＣとする。次のステップＳ２４では、吸気バルブ３６の閉じタイミングをＹ＋ΔＣとした状態で内燃機関１０を自動始動する。
【００８０】
次のステップＳ２５では、ステップＳ２４で自動始動した際のＮＶがステップＳ２２で決定した所定値以下であるか否かを判定する。
【００８１】
ステップＳ２５でＮＶが所定値以下である場合は、ステップＳ２６へ進む。この場合、閉じタイミングをＹ＋ΔＣとしてエンジン始動を前回の処理よりも早くした場合であっても、ＮＶは所定値以下に低減されている。従って、ステップＳ２６では、Ｙ＋ΔＣを新たな学習値として更新する。
【００８２】
一方、ステップＳ２５でＮＶが所定値を超えている場合は、ステップＳ２７へ進む。この場合、閉じタイミングをＹ＋ΔＣとするとＮＶが所定値を越えてしまい、ドライバビリティが悪化するため、ステップＳ２７以降の処理では、基本的に学習値Ｙの値をそのまま維持する処理を行う。
【００８３】
すなわち、ステップＳ２７では、ステップＳ２４で自動始動した際のＮＶが上限値以上であるか否かを判定し、ＮＶが上限値未満と判定された場合は、ステップＳ２９で学習値Ｙを更新することなく、再度記憶する。
【００８４】
一方、ステップＳ２７でＮＶが上限値以上であると判定された場合は、ステップＳ２８へ進む。この場合、吸気バルブ３６の閉じタイミングをＹ＋ΔＣとするとＮＶが過度に悪化してしまうと判断できる。従って、ステップＳ２８では、学習値ＹをΔＤ（例えば５ｄｅｇ）だけ遅角し、Ｙ−ΔＤを吸気バルブ３６の閉じタイミングの新学習値として更新する。ステップＳ２６，Ｓ２８，Ｓ２９の後は処理を終了する(RETURN)。
【００８５】
図４の処理によれば、エンジン始動がより早くなる方向に学習値を進角させることができる。この際、ＮＶが悪化してしまう場合は、学習値を変更することなく維持し、または学習値を遅角させるため、ＮＶが適正範囲を超えて悪化してしまうことを確実に回避できる。
【００８６】
以上説明したように実施の形態３によれば、ＮＶを考慮しながら、エンジン始動の早さがより早くなる方向に吸気バルブ３６の閉じタイミングの学習値を進角させるため、ＮＶを悪化させることなくエンジン始動を早くすることが可能となる。
【００８７】
実施の形態４．
次に、本発明の実施の形態４について説明する。例えば実施の形態１で説明した方法で自動始動時に吸気バルブ３６の閉じタイミングを進角する場合、自動始動の直前（自動停止期間中）に可変動弁機構４８により吸気バルブ３６の閉じタイミングを進角した後、クランキングを行う。このとき、エンジン運転中はカム角センサによりＶＶＴの進角量は計測可能であるが、自動停止期間中はカム角センサによるＶＶＴの計測ができない場合がある。この場合、エンジン停止中の可変動弁機構４８の進角量を何らかのセンサにより計測する必要が生じる。
【００８８】
このため、実施の形態４では、次の自動始動時の吸気バルブ３６の閉じタイミングを自動停止前に予め設定しておき、閉じタイミングを設定した値にロックした状態でエンジンを自動停止する。これにより、自動始動の直前に吸気バルブ３６の閉じタイミングを設定する制御が不要となるため、エンジン始動をより早くすることができ、始動性を向上することが可能となる。また、自動停止期間中に進角量を計測するセンサが不要となり、システム構成を簡素にすることができる。
【００８９】
以下、図５のフローチャートに基づいて、実施の形態４における処理の手順を説明する。先ず、ステップＳ３１では、内燃機関１０の運転中にエンジンの自動停止要求が出されたか否かを判定する。自動停止要求が出された場合はステップＳ３２へ進み、自動停止要求が出されていない場合はステップＳ３１で待機する。
【００９０】
ステップＳ３２では、次の自動始動時の吸気バルブ３６の閉じタイミングを決定する。ここでは、実施の形態１と同様の方法で、アクセル開度情報、走り優先スイッチ５０などのスイッチの情報、地図情報、車重の情報などに基づいて吸気バルブ３６の閉じタイミングを決定する。また、実施の形態２，３の方法で取得した学習値に基づいて、次の自動始動時の吸気バルブ３６の閉じタイミングを決定しても良い。
【００９１】
次のステップＳ３３では、内燃機関１０を運転している状態で可変動弁機構４８を動作して、吸気バルブ３６の閉じタイミングをステップＳ３２で決定したタイミングに設定し、可変動弁機構４８の動作をロックする。
【００９２】
次のステップＳ３４では、可変動弁機構４８の動作をロックした状態でエンジンを自動停止する。ステップＳ３４の後は処理を終了する(RETURN)。
【００９３】
図５の処理によれば、次の自動始動時の吸気バルブ３６の閉じタイミングを自動停止前に設定して可変動弁機構４８をロックするため、自動停止後、次に自動始動が行われるまでの自動停止期間中の間、吸気バルブ３６の閉じタイミングが維持される。従って、次に自動始動する際に、吸気バルブ３６の閉じタイミングを設定する処理が不要となる。これにより、自動始動時のエンジン始動をより早くすることが可能となる。
【００９４】
以上説明したように実施の形態４によれば、エンジンの自動停止前に次の自動始動時の吸気バルブ３６のバルブタイミングを設定するようにしたため、エンジンを停止した後、次の自動始動前にバルブタイミングを設定する動作が不要となる。従って、自動始動前のバルブタイミング可変動作が不要となり、始動の早期化、始動性の向上を達成することができる。
【００９５】
なお、上述した各実施形態のシステムは、ハイブリッド車において、モータ駆動による走行中に内燃機関１０を始動する場合に適用することができる。この場合、上述した各実施形態と同様に、吸気バルブのバルブタイミングを始動時の要求に応じた最適なタイミングに設定することで、早いエンジン始動、速やかな加速が可能となり、また始動時の騒音、振動を低減することができる。この場合において、内燃機関１０の始動時の加速要求が大きい場合は、モータ駆動による制振制御を行い、振動を抑制することが好適である。具体的には、内燃機関１０の始動時のトルク変動をトルクセンサ等により測定し、測定したトルク変動を基に、車両の振動を相殺するトルクをモータに発生させるようにする。これにより、内燃機関１０の早期始動及び速やかな加速が可能となるとともに、振動抑制によりドライバビリティを向上することが可能となる。また、モータ走行時の加速要求が大きくない場合は、デコンプ状態で内燃機関１０を始動させ、制振制御なしで加速させることが好適である。制振制御はモータの駆動による電力を消費するため、加速要求が大きい場合に限定して制振制御を行うことで、燃費、効率の向上と振動抑制による商品性の向上をともに実現することができる。なお、ハイブリッド車における制振制御については、以下の実施の形態５，６で更に詳細に説明する。
【００９６】
実施の形態５．
次に、本発明の実施の形態５について説明する。実施の形態５は内燃機関とモータから構成される動力出力装置６０を備えたハイブリッド車の制御に関するものである。
【００９７】
最初に、図６に基づいて、動力出力装置６０を組み込んだハイブリッド車の概略構成を説明する。図６に示すように、この車両は、ガソリンを燃料として動力を出力する内燃機関１００を備える。この内燃機関１００は、吸気系からスロットルバルブ１１６を介して吸入した空気と燃料噴射弁１０１から噴射されたガソリンとの混合気を吸気バルブ１０２を介して燃焼室１０４へ吸入し、この混合気の爆発により押し下げられるピストン１０５の運動をクランクシャフト１０６の回転運動に変換する。
【００９８】
ここで、スロットルバルブ１１６はアクチュエータ１１８により開閉駆動される。点火プラグ１１２は、イグナイタ１０８からディストリビュータ１１０を介して導かれた高電圧によって電気火花を形成し、混合気はその電気火花によって点火されて爆発燃焼する。
【００９９】
この内燃機関１００は、吸気バルブ１０２の開閉タイミングＶＴを変更する可変動弁機構（ＶＶＴ）１０３を備える。このＶＶＴ１０３は、吸気バルブ１０２を開閉駆動する吸気カムシャフト（不図示）のクランク角に対する位相を進角または遅角することにより吸気バルブ１０２の開閉タイミングを調整する。なお、吸気カムシャフトの位相の進角および遅角は、吸気カムシャフトのポジションを検出するカムシャフトポジションセンサ１２３により検出される信号に基づいて、後述するＥＣＵ９０により目標の位相となるようにフィードバック制御がなされる。
【０１００】
この内燃機関１００の運転は、ＥＣＵ９０により制御されている。ＥＣＵ９０には、内燃機関１００の運転状態を示す各センサが接続されている。例えば、スロットル開度ＴＡを検出するスロットルセンサ１１７、内燃機関１００の負荷を検出する吸気管負圧センサ１２２、吸気カムシャフトのポジションを検出するカムシャフトポジションセンサ１２３、内燃機関１００の水温を検出する水温センサ１２４、ディストリビュータ１１０に設けられクランクシャフト１０６の回転数と回転角度を検出する回転数センサ及び回転角度センサなどである。なお、ＥＣＵ９０には、この他、例えばイグニッションキーの状態ＳＴを検出するスタータスイッチなども接続されているが、これらのスイッチ、他のセンサなどの図示は省略した。
【０１０１】
内燃機関１００のクランクシャフト１０６は、後述するプラネタリギヤ７０やモータＭＧ１、モータＭＧ２を介して駆動軸６２を回転軸とする動力伝達ギヤ６１に機械的に結合されており、この動力伝達ギヤ６１はディファレンシャルギヤ６４にギヤ結合されている。従って、動力出力装置６０から出力された動力は、最終的に左右の駆動輪６６，６８に伝達される。
【０１０２】
モータＭＧ１およびＭＧ２は、制御装置１３０に電気的に接続されており、この制御装置１３０によって駆動制御される。制御装置１３０の内部には制御ＣＰＵが備えられており、制御装置１３０には、アクセルペダル１１４に設けられたアクセルペダルポジションセンサ１１４ａなどが接続されている。また、制御装置１３０は、上述したＥＣＵ９０との通信により、種々の情報をやり取りしている。
【０１０３】
図７は、本実施形態にかかる動力出力装置６０の概略構成を示す模式図である。図７に示すように、本実施形態の動力出力装置６０は、大きくは、内燃機関１００、内燃機関１００のクランクシャフト１０６にプラネタリキャリア７４が機械的に結合されたプラネタリギヤ７０、プラネタリギヤ７０のサンギヤ７１に結合されたモータＭＧ１、プラネタリギヤ７０のリングギヤ７２に結合されたモータＭＧ２およびモータＭＧ１、ＭＧ２を駆動制御する制御装置１３０（図７において不図示）から構成されている。
【０１０４】
プラネタリギヤ７０およびモータＭＧ１，ＭＧ２の構成について、図７により説明する。プラネタリギヤ７０は、クランクシャフト１０６に軸中心に貫通された中空のサンギヤ軸２５に結合されたサンギヤ７１と、クランクシャフト１０６と同軸のリングギヤ軸７６に結合されたリングギヤ７２と、サンギヤ７１とリングギヤ７２との間に配置されサンギヤ７１の外周を自転しながら公転する複数のプラネタリピニオンギヤ７３と、クランクシャフト１０６の端部に結合され各プラネタリピニオンギヤ７３の回転軸を軸支するプラネタリキャリア７４とから構成されている。このプラネタリギヤ７０では、サンギヤ７１、リングギヤ７２およびプラネタリキャリア７４にそれぞれ結合されたサンギヤ軸７５、リングギヤ軸７６およびクランクシャフト１０６の３軸が動力の入出力軸とされ、３軸のうちいずれか２軸へ入出力される動力が決定されると、残りの１軸に入出力される動力は決定された２軸へ入出力される動力に基づいて定まる。
【０１０５】
リングギヤ７２には、動力の取り出し用の動力取出ギヤ７８が結合されている。この動力取出ギヤ７８は、チェーンベルト７９により動力伝達ギヤ６１に接続されており、動力取出ギヤ７８と動力伝達ギヤ６１との間で動力の伝達がなされる。リングギヤ軸７６に出力される動力と駆動輪６６，６８に伝達される動力とにはリニアな関係が成立するため、駆動輪６６，６８に伝達される動力は、リングギヤ軸７６に出力される動力を制御することにより制御することができる。
【０１０６】
モータＭＧ１は、同期電動発電機として構成され、その回転軸はプラネタリギヤ７０のサンギヤ７１に結合されたサンギヤ軸７５に結合されている。モータＭＧ１は、サンギヤ軸７５を回転駆動する電動機として動作するとともに、サンギヤ軸７５の回転により起電力を生じさせる発電機として動作する。
【０１０７】
モータＭＧ２も、モータＭＧ１と同様に同期電動発電機として構成され、その回転軸はプラネタリギヤ７０のリングギヤ７２に結合されたリングギヤ軸７６に結合されている。このモータＭＧ２もモータＭＧ１と同様に、電動機あるいは発電機として動作する。
【０１０８】
内燃機関１００には、トルクセンサ１０７が設けられている。トルクセンサ１０７は、クランクシャフト１０６に生じるトルク変動を検出するものであって、例えば、フライホイールに設けられた円盤状の磁性体プレートに生じる磁歪量の変化を検出することによりトルク変動を検出するものである。
【０１０９】
以上のように構成された本実施形態にかかる動力出力装置６０において、内燃機関１００及びモータＭＧ１，ＭＧ２を制御する方法を以下に説明する。先ず、制御装置１３０において、アクセルペダルポジションセンサ１１４ａによって検出されるアクセルペダルポジションＡＰを取得する。アクセルペダル１１４は、運転者において出力トルクが足りないと感じたときに踏み込まれるものであるから、アクセルペダルポジションＡＰは運転者の欲している要求トルク、すなわち、駆動輪６６，６８に出力すべきトルクに対応するものとなる。
【０１１０】
アクセルペダルポジションＡＰを読み込むと、読み込んだアクセルペダルポジションＡＰに基づいてリングギヤ軸７６に出力すべきトルクの目標値Ｔｒを算出する処理を行う。
【０１１１】
リングギヤ軸７６に出力すべきトルクの目標値Ｔｒが求まると、目標値Ｔｒを用いて内燃機関１００の目標トルクＴｅ目標値、モータＭＧ１の目標トルクＴｍ１目標値及びモータＭＧ２の目標トルクＴｍ２目標値がそれぞれ設定され、Ｔｅ目標値，Ｔｍ１目標値，Ｔｍ２目標値に基づいて内燃機関１００、モータＭＧ１、モータＭＧ２の制御が行われる。
【０１１２】
なお、内燃機関１００またはモータＭＧ２によってリングギヤ軸７６が駆動されると、モータＭＧ１の回転軸と結合されたサンギヤ軸７５が回転する。モータＭＧ１は、主として、サンギヤ軸７５の回転により起電力を生じさせる発電機として機能する。
【０１１３】
定速運転時など動力出力装置６０に要求される出力が比較的小さい場合は、主としてモータＭＧ２の出力によりリングギヤ軸７６が駆動され、動力取出ギヤ７８、動力伝達ギヤ６１を介して最終的に駆動輪６６，６８が駆動される。
【０１１４】
一方、発進加速時、登坂時、定速運転時に更なる加速をする場合など、動力出力装置６０に要求される出力が大きい場合は、モータＭＧ２の出力のみでは駆動力が不足するため、内燃機関１００による出力を併用してリングギヤ軸７６を駆動する。モータＭＧ２の出力のみでリングギヤ軸７６を駆動している場合は、内燃機関１００が停止しているため、内燃機関１００による出力と併用するためには、先ず内燃機関１００を始動させる必要がある。
【０１１５】
内燃機関１００の始動は、ＭＧ１の駆動力によって行われる。内燃機関１００が停止した状態（キャリア回転数０）で、車両が前進走行しリングギヤ７２が正回転している場合、サンギヤ７１は負方向に回転している。ここで、サンギヤ７１に結合されたＭＧ１から、ＭＧ１を正方向に回転させるように正のクランキングトルクを出力すると、プラネタリキャリア７４の回転数が正方向に上昇し、プラネタリキャリア７４に接続されているクランクシャフト１０６がクランキングされる。そして、エンジン回転数が燃焼可能回転域に達すると、燃焼噴射及び点火が行われ、内燃機関１００が始動する。
【０１１６】
内燃機関１００の始動操作時及び停止操作時には、内燃機関１００のシリンダ内に吸引された気体の圧縮、膨張によりクランクシャフト１０６にトルク脈動が発生する。これにより、プラネタリキャリア７４に回転数の変化が生じる。そして、この回転数の変化に応じて内燃機関１００のトルク脈動が伝達され、その結果、リングギヤ７２に回転数変動が生じる。そして、リングギヤ７２に生じた回転数変動が駆動軸６２に伝達されると、乗り心地（ドライバビリティ）が悪化する場合がある。
【０１１７】
このため、本実施形態では、エンジン始動操作時および停止操作時に発生するエンジントルク脈動を抑えるため、必要に応じて制振制御を行うこととしている。すなわち、エンジン始動操作時および停止操作時に発生するエンジントルク脈動と同相の振動抑制トルク（以下、制振トルクという）をＭＧ１から出力して、ＭＧ１を内燃機関１００と同期させて振動させることにより、ドライブシャフト側（リングギヤ７２）へのトルク脈動の影響を抑えるようにしている。換言すれば、制振制御は、内燃機関１００のトルク脈動の影響を、内燃機関１００、プラネタリキャリア７４、サンギヤ７１、ＭＧ１からなる系に閉じ込めることで、駆動軸６２につながるリングギヤ２２に対して内燃機関１００のトルク脈動の影響が生じることを抑えるものである。制振制御を行う際において、内燃機関１００のトルク脈動はトルクセンサ１０７によって検出する。
【０１１８】
以上のように、ハイブリッド車において、内燃機関１００の始動は、ＭＧ１の駆動力によって行われる。また、制振制御を行う場合もＭＧ１の駆動力が用いられる。このため、内燃機関１００の始動時に制振制御を行う場合は、エンジン始動と制振制御の双方にＭＧ１の駆動力が用いられるため、モータ（ＭＧ１）のエネルギーをエンジン始動制御と制振制御の双方に的確に分配することが好適である。
【０１１９】
このため実施の形態５では、バッテリーの充電量(ＳＯＣ; State of Charge  以下、ＳＯＣという)に応じて、モータ駆動力のエネルギーをエンジン始動制御と制振制御へ的確に分配するようにしている。
【０１２０】
例えば、ＳＯＣのレベルが大きい場合は、より多くのモータ駆動エネルギーを制振制御に費やすことができるため、制振制御に用いるモータ駆動力のエネルギーを増加する制御を行う。これにより、エンジン始動時の振動を確実に低下させることができ、ドライバビリティを向上することができる。
【０１２１】
一方、ＳＯＣのレベルが小さい場合は、制振制御に用いるモータ駆動力を低下させた状態で制振制御を行う。これにより、エンジン始動時における電力消費を抑えることができ、ＳＯＣの低下を抑えることができる。特に、ＳＯＣが所定のしきい値未満の場合は、エンジン始動時の制振制御を行わないようにして、ＳＯＣの低下を最小限に抑えることが好適である。
【０１２２】
なお、制振制御に用いるモータ駆動力を低下させた場合、または制振制御を停止した場合は、実施の形態２と同様に、ＮＶの低減を優先してエンジン始動を行うことが好適である。これにより、制振制御を行わない場合においても、ドライバビリティを良好にすることができる。
【０１２３】
図８は、モータＭＧ１，ＭＧ２の出力及びエンジン出力と時間との関係を示す特性図であって、車両の発進時、加速時の特性を示している。ここで、図８（Ａ）は、ＳＯＣのレベルが比較的大きい場合に行われる制御を示している。また、図８（Ｂ）はＳＯＣのレベルが所定のしきい値未満の場合に行われる制御を示している。図８（Ａ），（Ｂ）に示すモータ出力は、ＭＧ１とＭＧ２の合計の出力である。
【０１２４】
図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に示すように、時刻ｔ０の時点で加速要求（車両発進要求）が出されると、先ずモータの出力が立ち上がり、モータ駆動力により車両の駆動が行われる。また、モータの駆動力により内燃機関１００の起動が行われる。これにより内燃機関１００が始動し、時刻ｔ１からエンジン出力が立ち上がる。内燃機関１００の始動が完了すると、モータおよび内燃機関１００の出力が車両の駆動に用いられる。
【０１２５】
図８（Ａ）に示すように、ＳＯＣが大きい場合は、加速要求が出された後、モータ出力の増加割合が高くなるように制御が行われる。これにより、より多くのモータ出力を制振制御に費やすことが可能となる。図８（Ａ）の例では、内燃機関１００の出力が立ち上がった時刻ｔ１から制振制御を開始し、時刻ｔ２まで制振制御を継続して行う。従って、内燃機関１００の出力が立ち上がる過程において、振動の発生を確実に抑えることができる。
【０１２６】
また、ＳＯＣが大きい場合は、制振制御に対してより多くのモータ駆動力のエネルギーを振り分けることができるため、内燃機関１００への吸入空気量を増加してエンジン出力の立ち上がりを早くした場合であっても、制振制御により始動時の振動を確実に抑えることができる。従って、より早いエンジン始動、およびエンジン出力の立ち上げが可能となり、加速要求に応じた速やかな加速が可能となる。これにより、ドライバビリティを向上することが可能となる。また、この場合は実施の形態１の制御を併用することが望ましい。すなわち、早いエンジン始動が要求されている場合は、吸気バルブ１０２のバルブタイミングを進角することで、より短時間で機関を始動することが可能となる。
【０１２７】
一方、図８（Ｂ）に示すように、ＳＯＣのレベルが所定のしきい値未満の場合は、加速要求が出された後、モータ出力の増加割合が図８（Ｂ）の場合よりも小さくなるように制御が行われる。そして、図８（Ｂ）の場合は、制振制御を行うことなく内燃機関１００の始動を行う。これにより、モータ出力の消費を抑えることができ、エンジン始動時におけるＳＯＣの低下を最小限に抑えることが可能となる。この場合、実施の形態２と同様の方法で内燃機関１００への吸入空気量を低減し、ＮＶの低減を優先した制御を行うことが好適である。但し、加速要求が高い場合は、出力を優先してエンジン制御を行っても良い。
【０１２８】
次に、図９のフローチャートに基づいて、実施の形態５における処理の手順を説明する。先ず、ステップＳ４１では、加速要求が出されているか否かを判定する。ここでは、スロットル開度、車速などの情報に基づいて加速要求が出されているか否かを判定する。加速要求が出されている場合はステップＳ４２へ進む。
【０１２９】
ステップＳ４２では、ＳＯＣのレベルを取得する。次のステップＳ４３では、目標エンジン出力を決定する。目標エンジン出力は始動後のエンジン出力の目標値であって、加速要求が大きい場合ほど目標エンジン出力は大きな値に設定される。
【０１３０】
次のステップＳ４４では、ステップＳ４２で取得したＳＯＣが所定のしきい値以上であるか否かを判定する。ＳＯＣが所定のしきい値以上の場合はステップＳ４５へ進む。ステップＳ４５では、内燃機関１００の出力がステップＳ４３で決定した目標エンジン出力となるようにエンジン制御を実施する。また、モータの駆動力により制振制御を実施する。これにより、エンジン始動時の振動発生を抑えるとともに、より早いエンジン始動が可能となるため、加速要求に応じた速やかな加速を行うことが可能となる。ステップＳ４５の後は処理を終了する(RETURN)。
【０１３１】
一方、ステップＳ４４において、ＳＯＣが所定のしきい値未満の場合はステップＳ４６へ進む。ステップＳ４６では、内燃機関１００の出力がステップＳ４３で決定した目標エンジン出力となるようにエンジン制御を実施するとともに、制振制御を行わないように処理を行う。これにより、エンジン始動時のＳＯＣの低下を最小限に抑えることができる。ステップＳ４６の後は処理を終了する(RETURN)。
【０１３２】
また、ステップＳ４１で加速要求が出されていない場合は、ステップＳ４７へ進む。ステップＳ４７では、デコンプ状態で内燃機関１００を始動する。すなわち、この場合は、吸気バルブ１０２６の閉じタイミングを遅角して筒内への吸入空気量を低下させる。これにより、エンジン始動時の振動発生を確実に低減できる。ステップＳ４７の後は処理を終了する(RETURN)。
【０１３３】
以上説明したように実施の形態５によれば、ハイブリッド車における内燃機関１００の始動時に、ＳＯＣのレベルに応じてモータＭＧ１，ＭＧ２、および内燃機関１００の制御を最適に行うことが可能となる。従って、ＳＯＣが大きい場合は、より多くのモータ駆動のエネルギーを制振制御に用いることで、ドライバビリティを向上するとともに、早いエンジン始動が可能となる。また、ＳＯＣが小さい場合は、制振制御に用いるモータ駆動力のエネルギーを低下させることで、ＳＯＣの低下を最小限に抑えることが可能となる。
【０１３４】
実施の形態６．
次に、本発明の実施の形態６について説明する。実施の形態６は、実施の形態５と同様にハイブリッド車におけるエンジン始動時の制御に関するものである。実施の形態６のハイブリッド車の構成は実施の形態５と同様である。
【０１３５】
実施の形態５で説明したように、エンジン始動時にはモータ駆動による制振制御を行うことが好適であるが、ＳＯＣのレベルが低い場合は、ＳＯＣの低下を抑えるため、制振制御を必要最小限の範囲で行うことが望ましい。
【０１３６】
このため実施の形態６では、ＳＯＣのレベルに応じて制振制御を行う時間を可変するようにしている。図１０は、実施の形態６において、モータ出力及びエンジン出力と時間との関係を示す特性図である。ここで、図１０（Ａ）は、ＳＯＣのレベルが比較的大きい場合に行われる制御を示している。また、図１０（Ｂ）はＳＯＣのレベルが所定のしきい値未満の場合に行われる制御を示している。図８と同様に、図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）では、時刻ｔ０の時点で加速要求（車両発進要求）が出され、時刻ｔ１からエンジン出力が立ち上がった状態の特性を示している。なお、図１０（Ａ），（Ｂ）に示すモータ出力は、ＭＧ１とＭＧ２の合計の出力である。
【０１３７】
図１０（Ａ）の場合は、時刻ｔ１から制振制御が開始され、時刻ｔ３まで制振制御が継続して行われる。このように、ＳＯＣが大きい場合は、時刻ｔ１から時刻ｔ３までの比較的長時間に渡って制振制御が行うことで、エンジン始動時の振動を確実に抑制することができる。これにより、吸入空気量を増加してエンジン出力の立ち上がりを早くした場合であっても、振動の発生を確実に抑えることができる。従って、振動を抑えた状態で内燃機関１００の出力上昇を迅速に行うことができ、速やかな加速を行うことが可能となる。
【０１３８】
従って、図１０（Ａ）の場合は、実施の形態１の制御を併用することが望ましい。すなわち、早いエンジン始動が要求されている場合は、吸気バルブ１０２のバルブタイミングを進角することで、より短時間で機関を始動することが可能となる。
【０１３９】
一方、図１０（Ｂ）に示すように、ＳＯＣが所定のしきい値未満の場合は、図１０（Ａ）の場合よりも制振制御を行う時間を短くし、時刻ｔ１から時刻ｔ４までの間のみで制振制御が行われる。これにより、時刻ｔ１の直後におけるエンジン出力の立ち上がり部分の振動抑制に重点を置いた制御が可能となる。特に内燃機関１００の始動直後は振動の影響が比較的生じ易いため、時刻ｔ１の直後の振動を重点的に低減することで、始動時の振動を効率良く低減することができる。また、制振制御を短時間で終了し、時刻ｔ４以降は制振制御を停止するため、制振制御によるモータ駆動力の消費を抑えることができ、ＳＯＣの低下を最小限に抑えることが可能となる。なお、図１０（Ｂ）の処理を行うか否かを判定するためのしきい値は、実施の形態５で説明した所定のしきい値よりも大きな値とすることが好適である。
【０１４０】
なお、時刻ｔ４以降は、ＮＶの許容範囲内で内燃機関１００の出力を立ち上げるように吸入空気量等の条件を制御することが好適である。これにより、制振制御を停止した後においても、ＮＶの低減を優先した制御を行うことが可能となる。勿論、加速要求が高い場合は、出力を優先してエンジン制御を行っても良い。
【０１４１】
次に、図１１のフローチャートに基づいて、実施の形態６における処理の手順を説明する。先ず、ステップＳ５１では、加速要求が出されているか否かを判定する。ここでは、スロットル開度、車速などの情報に基づいて加速要求が出されているか否かを判定する。加速要求が出されている場合はステップＳ５２へ進む。
【０１４２】
ステップＳ５２ではＳＯＣのレベルを取得する。次のステップＳ５３では、ステップＳ５２で取得したＳＯＣレベルに基づいて、制振制御を実施する時間を決定する。
【０１４３】
次のステップＳ５４では内燃機関１００を始動してエンジン制御を実施するとともに、モータ駆動による制振制御を実施する。ここで、制振制御の時間は、ステップＳ５３で決定された時間の間だけ行う。ステップＳ５４の後は処理を終了する(RETURN)。
【０１４４】
ステップＳ５１で加速要求が出されていない場合は、ステップＳ５５へ進む。ステップＳ５５では、デコンプ状態で内燃機関１００を始動する。すなわち、この場合は、吸気バルブ３６の閉じタイミングを遅角して筒内への吸入空気量を低下させる。これにより、エンジン始動時の振動発生を確実に低減できる。ステップＳ５５の後は処理を終了する(RETURN)。
【０１４５】
以上説明したように実施の形態６によれば、ＳＯＣのレベルに基づいてエンジン始動時の制振制御の時間を決定するようにしたため、ＳＯＣが大きいときには制振制御の時間を長くすることで、エンジン始動時の振動を確実に低減することができ、早いエンジン始動が可能となる。また、ＳＯＣが小さいときには、制振制御の時間を短くすることで、エンジン始動時のＳＯＣの低下を抑えることができる。従って、エンジン始動時の制御を最適に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０１４６】
【図１】本発明の一実施形態に係る内燃機関システムの制御装置及びその周辺の構造を説明するための模式図である。
【図２】実施の形態１の装置における処理の手順を示すフローチャートである。
【図３】実施の形態２の装置における処理の手順を示すフローチャートである。
【図４】実施の形態３の装置における処理の手順を示すフローチャートである。
【図５】実施の形態４の装置における処理の手順を示すフローチャートである。
【図６】動力出力装置を組み込んだハイブリッド車の概略構成を説明するための模式図である。
【図７】動力出力装置の概略構成を示す模式図である。
【図８】実施の形態５において、モータ出力及びエンジン出力と時間との関係を示す特性図である。
【図９】実施の形態５の装置における処理の手順を示すフローチャートである。
【図１０】実施の形態６において、モータ出力及びエンジン出力と時間との関係を示す特性図である。
【図１１】実施の形態６の装置における処理の手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１４７】
１０，１００  内燃機関
３６，１０２  吸気バルブ
４８  可変動弁機構
４０  ＥＣＵ
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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