(57)【要約】【課題】モータによるエンジンの始動及びエンジンの逆回転始動の技術を適用しつつ、モータの消費電力を抑制すると共に始動制御を容易化する。【解決手段】エンジンの始動制御装置は、エンジン１を駆動可能なモータ２０と、エンジン１の気筒２における燃焼動作を制御するエンジン制御部４１と、モータ２０の動作を制御するモータ制御部４２とを備える。モータ制御部４２は、停止時圧縮行程気筒２ａのピストン５ａが、エンジン１の始動時において、圧縮上死点を越えない所定の基準位置まで移動した後に停止するよう、停止時圧縮行程気筒２ａのピストン停止位置に応じたモータトルクを設定する。エンジン制御部４１は、モータ制御部４２が前記モータトルクでモータ２０を動作させた後に、停止時圧縮行程気筒２ａを燃焼させてエンジン１を一時的に逆回転させ、次いで、停止時膨張行程気筒２ｂを燃焼させて、エンジン１を正回転させる。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を燃焼させる複数の気筒及びピストンを有するエンジンを駆動可能なモータと、
前記気筒における燃焼動作を制御する燃焼制御部と、
前記モータの動作を制御するモータ制御部と、を備え、
前記モータ制御部は、前記複数の気筒のうち、前記エンジンの停止時に圧縮行程の状態にある停止時圧縮行程気筒のピストンが、前記エンジンの始動時において、圧縮上死点を越えない所定の基準位置まで移動した後に停止するよう、前記エンジンの停止時における前記停止時圧縮行程気筒のピストン停止位置に応じたモータ駆動量を設定し、
前記燃焼制御部は、
前記モータ制御部が前記モータ駆動量で前記モータを動作させた後に、前記停止時圧縮行程気筒を燃焼させて前記エンジンを一時的に逆回転させ、
次いで、前記エンジンの停止時に膨張行程の状態にある停止時膨張行程気筒を燃焼させて、前記エンジンを正回転させる、エンジンの始動制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のエンジンの始動制御装置において、
前記基準位置は、前記圧縮上死点に対して、所定の回避領域を介した進角側の位置に設定される、エンジンの始動制御装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のエンジンの始動制御装置において、
前記モータ制御部は、前記エンジンの始動時における前記ピストンの動作抵抗の変動因子となるデータを取得し、前記モータ駆動量を補正する、エンジンの始動制御装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のエンジンの始動制御装置において、
前記モータ制御部が前記モータ駆動量を設定する前記エンジンの始動時は、
操作者が前記エンジンの始動操作を行ったとき、又は、
所定のエンジン停止条件の成立によって前記エンジンが停止した後に、所定のエンジン再始動条件が成立したとき、を含む、エンジンの始動制御装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のエンジンの始動制御装置において、
前記エンジンは、車両を走行させる駆動源として、電気駆動用モータと共に前記車両に搭載されるものであって、
前記電気駆動用モータが、前記エンジンを駆動可能なモータを兼ねている、エンジンの始動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の気筒及びピストンを有するエンジンを、モータを用いて始動させるエンジンの始動制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に自動車等の車両においては、スタータモータでフライホイールを回転させて内燃機関のエンジンを始動させている。一方、車両駆動源として内燃機関のエンジンと電動駆動用モータとを組み合わせたハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）では、前記スタータモータを廃止し、駆動用モータのモータトルクでエンジンを始動させることが検討されている。この場合、エンジン始動に備えて駆動用モータの電源電池に余裕電力を残存させておく必要が生じ、これにより電気走行の許容航続距離が制限される問題が指摘されている。
【０００３】
他方、例えばアイドリングストップ機能を備えた自動車のエンジン始動時において、エンジンを一時的に逆回転させることで、当該エンジンを速やかに始動させる技術が知られている（特許文献１参照）。この技術では、エンジンを始動させる際、当該エンジンの停止時に圧縮行程の状態にあった停止時圧縮行程気筒を燃焼させ、ピストンを押し下げる。つまり、エンジンを逆回転させる。これに伴い、停止時膨張行程気筒のピストンが押し上げられて筒内圧力が高められる。このような膨張行程気筒を燃焼させることで、高い始動エネルギーでエンジンを正回転始動させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１２４７５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上掲のエンジン逆回転始動では、停止時圧縮行程気筒において初回の燃焼を成立させるためのピストン位置制御の難易度が高いという問題がある。つまり、燃焼が成立するピストン位置の範囲が狭く、エンジン停止の際にピストンを燃焼成立位置で停止させる停止位置制御が非常に困難となる。
【０００６】
本発明の目的は、モータによるエンジンの始動及びエンジンの逆回転始動の技術を適用しつつ、モータの消費電力を抑制すると共に始動制御を容易化することができるエンジンの始動制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一局面に係るエンジンの始動制御装置は、燃料を燃焼させる複数の気筒及びピストンを有するエンジンを駆動可能なモータと、前記気筒における燃焼動作を制御する燃焼制御部と、前記モータの動作を制御するモータ制御部と、を備え、前記モータ制御部は、前記複数の気筒のうち、前記エンジンの停止時に圧縮行程の状態にある停止時圧縮行程気筒のピストンが、前記エンジンの始動時において、圧縮上死点を越えない所定の基準位置まで移動した後に停止するよう、前記エンジンの停止時における前記停止時圧縮行程気筒のピストン停止位置に応じたモータ駆動量を設定し、前記燃焼制御部は、前記モータ制御部が前記モータ駆動量で前記モータを動作させた後に、前記停止時圧縮行程気筒を燃焼させて前記エンジンを一時的に逆回転させ、次いで、前記エンジンの停止時に膨張行程の状態にある停止時膨張行程気筒を燃焼させて、前記エンジンを正回転させる。
【０００８】
このエンジンの始動制御装置によれば、モータ制御部は、停止時圧縮行程気筒のピストンが、圧縮上死点を越えない所定の基準位置まで移動した後に停止するようなモータ駆動量を設定する。ピストンを移動させる場合、最も大きなトルクを要するのは筒内圧が最も高くなる圧縮上死点を通過させるタイミングである。このため、モータでエンジンを始動させる場合において、前記ピストンが圧縮上死点を通過する範囲までエンジンを回転させるようなモータ駆動量を設定すると、当該モータが大きな電力を消費してしまう。上記構成では、前記基準位置までのピストン移動に必要なモータ駆動量が設定されるだけであるので、モータによる消費電力を抑制することができる。
【０００９】
燃焼制御部は、前記モータ駆動量によって停止時圧縮行程気筒のピストンが前記基準位置まで移動した後に、前記停止時圧縮行程気筒を燃焼させてエンジンを一時的に逆回転させる。この際、前記基準位置まで移動されたピストンによって筒内圧は高められているので、燃焼が生じ易くなる。また、エンジン停止時に、停止時圧縮行程気筒のピストンがどの位置（クランク角）に停止していようとも、前記モータ駆動量によってピストンは前記基準位置まで移動されるので、前記燃焼を安定的に発生させることができる。従って、その後に実行される、停止時膨張行程気筒の燃焼も安定的なものとなり、エンジンを確実に正回転始動させることができる。
【００１０】
上記のエンジンの始動制御装置において、前記基準位置は、前記圧縮上死点に対して、所定の回避領域を介した進角側の位置に設定されることが望ましい。
【００１１】
前記回避領域は、圧縮上死点に近いゆえ、前記気筒の筒内圧が高くなる領域である。上記の始動制御装置によれば、ピストンが前記回避領域に至らないようなモータ駆動量が設定される。従って、前記モータの消費電力を抑制することができる。
【００１２】
上記のエンジンの始動制御装置において、前記モータ制御部は、前記エンジンの始動時における前記ピストンの動作抵抗の変動因子となるデータを取得し、前記モータ駆動量を補正することが望ましい。
【００１３】
このエンジンの始動制御装置によれば、前記変動因子が考慮されてモータ駆動量が設定されるので、前記ピストンを正確な狙い位置（基準位置）へ向かわせることができる。前記変動因子は、例えばエンジン水温、エンジン油温、大気圧等である。従って、エンジン始動時に前記変動因子が介在しても、停止時圧縮行程気筒における逆回転のための燃焼の確実性を高めることができる。
【００１４】
上記のエンジンの始動制御装置において、前記モータ制御部が前記モータ駆動量を設定する前記エンジンの始動時は、操作者が前記エンジンの始動操作を行ったとき、又は、所定のエンジン停止条件の成立によって前記エンジンが停止した後に、所定のエンジン再始動条件が成立したとき、を含むことが望ましい。
【００１５】
このエンジンの始動制御装置によれば、エンジンのマニュアル始動時、アイドリングストップ等からの自動始動時の双方において、モータの消費電力を抑制及び始動制御の容易化を図ることができる。
【００１６】
上記のエンジンの始動制御装置において、前記エンジンは、車両を走行させる駆動源として、電気駆動用モータと共に前記車両に搭載されるものであって、前記電気駆動用モータが、前記エンジンを駆動可能なモータを兼ねていることが望ましい。
【００１７】
このエンジンの始動制御装置によれば、スタータモータというパーツの使用を省けると共に、電気駆動用モータの使用電力を抑制することができる。従って、電気走行の航続距離を長くすることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、モータによるエンジンの始動及びエンジンの逆回転始動の技術を適用しつつ、モータの消費電力を抑制すると共に始動制御を容易化することができるエンジンの始動制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、本発明に係るエンジンの始動制御装置が適用されたハイブリッド自動車のシステム図である。
【図２】図２は、エンジンの構成を示す概略的な断面図である。
【図３】図３は、比較例に係る逆転始動制御を説明するための図である。
【図４】図４（Ａ）〜（Ｃ）は、比較例に係る逆転始動制御による動作を説明するための図である。
【図５】図５（Ａ）〜（Ｃ）は、燃焼室内に噴霧された燃料の流動状態を説明するための図である。
【図６】図６は、本発明に係る逆転始動制御の概念を説明するための図である。
【図７】図７（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明に係る逆転始動制御による動作を説明するための図である。
【図８】図８は、モータトルクの設定例を示すグラフである。
【図９】図９は、エンジン始動時における４つの気筒の動作を示すタイムチャートである。
【図１０】図１０は、ピストンの停止位置に応じて始動モードを設定する実施形態を説明するための図である。
【図１１】図１１は、本実施形態に係るエンジンの始動制御の一例を示すフローチャートである。
【図１２】図１２は、始動モードＩのフローチャートである。
【図１３】図１３は、始動モードＩＩのフローチャートである。
【図１４】図１４（Ａ）〜（Ｃ）は、始動モードＩＩの動作を説明するための図である。
【図１５】図１５は、始動モードＩＩＩのフローチャートである。
【図１６】図１６（Ａ）〜（Ｄ）は、始動モードＩＩＩの動作を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
［ＨＥＶの構成］
以下、本発明の好ましい実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。まず、本発明に係るエンジンの始動制御装置が適用されるハイブリッド自動車ＨＥＶ（車両）の構成について、図１のシステム図に基づいて説明する。ハイブリッド自動車ＨＥＶは、当該自動車ＨＥＶの駆動源となるエンジン１と、同じく自動車ＨＥＶの駆動源であって電動駆動用のモータ２０と、エンジン１及びモータ２０が発生する駆動力を適宜な変速比で駆動輪Ｗに伝達するトランスミッション３０と、自動車ＨＥＶの全体動作を制御するＶＣＭ（Vehicle Control Module）４０とを含む。
【００２１】
エンジン１は、ガソリン等の燃料を燃焼させる複数の気筒２を備えた４サイクルの内燃機関エンジンである。図１では、４つの気筒２が直列に配置されている例を示している。気筒２における燃焼動作は、ＰＣＭ（Powertrain Control Module）１７（燃焼制御部の一部）によって制御される。図２は、エンジン１の構成を示す概略的な断面図であり、ここでは１つの気筒２のみを示している。エンジン１は、気筒２が内部に形成されたシリンダブロック３と、各気筒２の上部開口を閉塞するようにシリンダブロック３の上面に取り付けられたシリンダヘッド４と、各気筒２にそれぞれ往復動可能に挿入された複数のピストン５とを含む。
【００２２】
ピストン５の上方には、ペントルーフ型の燃焼室６が区画されている。燃焼室６では燃料と空気との混合気が燃焼され、その燃焼による膨張力で押し下げられたピストン５が上下方向に往復運動する。ピストン５の下方には、エンジン１の出力軸であるクランク軸７が設けられている。クランク軸７は、ピストン５とコネクティングロッド８を介して連結され、ピストン５の往復運動に応じて回転駆動される。
【００２３】
シリンダヘッド４には、燃焼室６に開口する吸気ポート９及び排気ポート１０と、吸気ポート９を開閉する吸気弁１１と、排気ポート１０を開閉する排気弁１２と、吸気弁１１及び排気弁１２をクランク軸７の回転に連動して開閉駆動する動弁機構１３、１４とが組み付けられている。さらにシリンダヘッド４には、燃焼室６内の混合気に強制着火して燃焼を発生させる点火プラグ１５と、燃焼室６に燃料を噴射するインジェクタ１６とが配置されている。点火プラグ１５の電極部は、燃焼室６の天井面の中央部付近に配置される一方、インジェクタ１６の燃料噴射弁は燃焼室６の側壁付近に配置されている。ピストン５の冠面には、インジェクタ１６から噴射された燃料を受け入れるためのキャビティ５Ａが形成されている。
【００２４】
図１に戻り、モータ２０にはインバータ２１及びバッテリー２２が電気的に接続されている。モータ２０は、例えばアキシャギャップ型の同期電動機からなるモータである。モータ２０は、バッテリー２２から供給される電力によって駆動されることで自動車ＨＥＶを推進させる駆動力を発生する電動機として機能する一方で、回生力により回転駆動されてバッテリー２２に電力を充電させる発電機としても機能する。インバータ２１は、バッテリー２２の直流電力を交流電力に変換してモータ２０に供給する。なお、回生時にはインバータ２１は、モータ２０が発電する交流電力を直流電力に変換してバッテリー２２に充電させる。
【００２５】
トランスミッション３０は、所要の変速比に自動変速する自動変速機であり、複数の動力伝達経路と、これらの経路の中から一つを選択して特定の変速比の動力伝達経路を形成させる複数の変速クラッチ３１とを備えている。トランスミッション３０の変速比は、ＴＣＭ（Transmission Control Module）３２によって制御される。トランスミッション３０の出力は、デファレンシャル３３を介して駆動輪Ｗに伝達される。
【００２６】
エンジン１とモータ２０との間の動力伝達経路には、第１クラッチ３４が配設されている。また、モータ２０とトランスミッション３０との間の動力伝達経路には、第２クラッチ３５が配設されている。第１、第２クラッチ３４、３５は、前記動力伝達経路において動力伝達の断接を行うものであり、例えばオイルに浸された複数のクラッチ板を有する湿式の多板クラッチからなる。第１、第２クラッチ３４、３５が締結状態とされると、主にエンジン１によりトランスミッション３０を介して駆動輪Ｗが駆動される（エンジン走行モード）。この状態では、モータ２０によるエンジン走行の駆動アシストも可能となる。一方、第１クラッチ３４が解放状態であって第２クラッチ３５が締結状態とされると、モータ２０のみによりトランスミッション３０を介して駆動輪Ｗが駆動される電気走行モードとなる。この状態は、回生動作時（充電時）にも用いられる。
【００２７】
さらに、本実施形態では、モータ２０によりエンジン１が駆動可能とされている。すなわち、エンジン１にスタータモータ等は付設されず、電気駆動用のモータ２０がエンジン１の始動時においてエンジン１を駆動するモータを兼ねている。エンジン始動の際には、第１クラッチ３４が締結状態とされる一方で第２クラッチ３５が解放状態とされ、モータ２０が発生するモータトルクが、エンジン１に与えられる（エンジン始動モード）。
【００２８】
ＶＣＭ４０は、自動車ＨＥＶの各所に設置されたセンサや操作者から与えられる操作情報に基づいて、エンジン１、モータ２０、トランスミッション３０及び第１、第２クラッチ３４、３５の動作を制御する。図１では、前記センサとして、エンジン潤滑油の温度を計測するエンジン油温センサＳＮ１、エンジン冷却水の温度を計測するエンジン水温センサＳＮ２、エンジン回転数やピストン５の位置検知のためのクランク軸７の回転角を検出するクランク角センサＳＮ３、走行環境の気圧を計測する気圧センサＳＮ４を示している。この他、ＶＣＭ４０には、アクセルの開度情報、吸排気の圧力、温度の情報等が入力される。
【００２９】
ＶＣＭ４０は、機能的に、エンジン制御部４１（燃焼制御部の一部）、モータ制御部４２、クラッチ制御部４３及び変速機制御部４４を備えている。エンジン制御部４１は、ＰＣＭ１７を介して、エンジン１に関する各種動作、例えば点火プラグ１５の点火タイミング、インジェクタ１６による燃料噴射のタイミングや燃料噴射量、燃焼室６へ取り入れる空気量などを制御することで、エンジントルクを制御する。
【００３０】
モータ制御部４２は、インバータ２１を介してモータ２０の動作を制御する。具体的にはモータ制御部４２は、所要のモータトルクを上掲の各種センサからの情報に基づいて設定し、モータ２０が前記モータトルクを出力するよう、インバータ２１を制御してバッテリー２２からモータ２０に所要の電力を供給させる。なお、モータ制御部４２は、回生動作時にはインバータ２１を制御して、バッテリー２２への充電動作を制御する。さらに、本実施形態においてモータ制御部４２は、エンジン１の始動時において、エンジン１の停止時に圧縮行程の状態にある停止時圧縮行程気筒２のピストン５を、圧縮上死点を越えない所定位置まで移動した後に停止するよう、当該ピストン５の停止位置に応じたモータトルクを設定するともに、モータ２０を動作させる。この点については、後記で詳述する。
【００３１】
クラッチ制御部４３は、第１、第２クラッチ３４、３５の締結／解放動作を制御する。この締結／解放動作の制御を通してクラッチ制御部４３は、少なくとも上述のエンジン走行モード（駆動アシストモード）、電気走行モード及びエンジン始動モードを切り換える制御を実行する。変速機制御部４４は、ＴＣＭ３２を介して、運転シーンに応じて設定される出力トルク、車速、負荷に応じて、トランスミッション３０の変速比を制御する。
【００３２】
［比較例に係る逆転始動制御］
アイドリングストップ機能を備えた自動車においては、アイドリングストップ後のエンジン再始動時に、当該エンジンを速やかに始動させることが要請される。この場合、スタータモータでエンジン出力軸を駆動するクランキングを経てエンジンを始動させるような、始動完了までに相応の時間を要する始動方法は望ましくない。そこで、エンジンの始動時に、エンジンを一時的に逆回転させることで、当該エンジンを速やかに始動させる逆転始動制御が採用されることがある。本実施形態においても、この逆転始動制御を採用しているが、先ずは従前の逆転始動制御を比較例として説明する。
【００３３】
図３は、比較例に係る逆転始動制御を説明するための図、図４（Ａ）〜（Ｃ）は、比較例に係る逆転始動制御によるエンジンの動作を説明するための図である。これらの図では、エンジン１が備える４つの気筒２のうち、エンジン１の停止時に圧縮行程の状態にあった停止時圧縮行程気筒２ａと、膨張行程の状態にあった停止時膨張行程気筒２ｂとが模式的に示されている。図３において「Ｐ１」は、エンジン１の停止時におけるピストン５の停止位置を示している。図４（Ａ）では、エンジン停止時における各気筒２ａ、２ｂ内のピストン５ａ、５ｂの位置を、簡略的に示している。
【００３４】
逆転始動制御では、停止時圧縮行程気筒２ａにおいて１回目の点火である第１点火ＩＧ１が実行される。これにより、停止時圧縮行程気筒２ａで燃焼が生じ、図４（Ｂ）に示すように、ピストン５ａが押し下げられる。つまり、エンジン１が逆回転する。これに伴い、停止時膨張行程気筒２ｂのピストン５ｂが押し上げられ、該気筒２ｂの筒内圧力が高められる。続いて、停止時膨張行程気筒２ｂにおいて２回目の点火である第２点火ＩＧ２が実行される。これにより、停止時膨張行程気筒２ｂで燃焼が生じ、図４（Ｃ）に示すように、ピストン５ｂが押し下げられる。つまり、エンジン１が正回転する。この燃焼は、気筒２ｂの筒内圧力が高められた状態で発生するので、高い始動エネルギーでエンジンを正回転始動させることができる。
【００３５】
しかし、上記の逆回転始動では、停止時圧縮行程気筒２ａにおいて１回目の燃焼を成立させるためのピストン位置制御の難易度が高いという問題がある。すなわち、図３に付記しているように、停止時圧縮行程気筒２ａにおいて高い着火確率を得ることができるピストン５ａの停止範囲ＰＡが、狭い範囲（図３では、ＰＡ＝ＢＴＤＣ６０ｄｅｇ〜１０２ｄｅｇ）に限られている。例えばアイドリングストップ制御でエンジン１を一時的に停止させる際に、このような狭い停止範囲ＰＡにピストン５ａを停止させることは困難である。
【００３６】
停止範囲ＰＡの下限（ＢＴＤＣ１０２ｄｅｇ）は、吸気弁１１が閉じ始めるタイミングであり、これよりも進角側であると気筒２ａの密閉性が確保できないので、燃焼は成功しない。停止範囲ＰＡの上限（ＢＴＤＣ６０ｄｅｇ）は、気筒２ａ内において第１点火ＩＧ１の前にインジェクタ１６から噴霧された燃料を含む混合気を、点火プラグ１５の電極部の配置位置に良好に流れ込ませることができる上限のクランク角である。この点を図５に基づき説明する。
【００３７】
図５（Ａ）〜（Ｃ）は、インジェクタ１６から燃焼室６内に噴霧された燃料の流動状態を説明するための図である。図５（Ａ）は、気筒２内においてピストン５（５ａ）が、図３の停止位置Ｐ１で停止している場合の噴霧燃料の流動状態を示している。ピストン５の冠面には、キャビティ５Ａが凹設されている。キャビティ５Ａの周囲には、燃焼室６のペントルーフ型の天井面に沿うように、ピストン５の外周縁に向けて先下がりに傾斜するスキッシュエリア５Ｓが形成されている。燃焼室６の一方の側壁位置から放出された噴霧燃料は、矢印Ａ１で示すように、スキッシュエリア５Ｓにガイドされて燃焼室６の他方の側壁位置へ至り、前記他方の側壁に沿って上方へ折り返され、燃焼室６の天井面の中央に配置されている点火プラグ１５の電極部へ向かう。従って、第１点火ＩＧ１によって噴霧燃料に着火できる確率が極めて高くなる。この矢印Ａ１で示す噴霧燃料の流動を得ることができる上限が、停止範囲ＰＡの上限である。
【００３８】
図５（Ｂ）は、ピストン５が、停止範囲ＰＡの上限を越えて圧縮上死点に接近（ＢＴＤＣ５４ｄｅｇ）して停止している場合において、インジェクタ１６から燃焼室６内に燃料を噴霧させた場合の噴霧燃料の流動状態を示している。この場合、ピストン５が上昇し過ぎていることから、矢印Ａ２で示すように、噴霧燃料はキャビティ５Ａに衝突して流動方向が変えられ、スキッシュエリア５Ｓでガイドされなくなる。このため、矢印Ａ１のような噴霧燃料の折り返し流動は生じず、点火プラグ１５の電極部へ噴霧燃料が届きにくくなる。このため、第１点火ＩＧ１による噴霧燃料の着火確率は著しく低下する。また、図５（Ｃ）に示すようにピストン５が下がりすぎていると、スキッシュエリア５Ｓは噴霧燃料を上方向にガイドする役目を果たせない。すなわち、矢印Ａ３で示すように、噴霧燃料は燃焼室６の他方の側壁位置で下方に折り返されてしまい、やはり点火プラグ１５の電極部へ噴霧燃料が届きにくくなる。
【００３９】
以上より、ピストン５が停止範囲ＰＡの範囲内で停止しないと、例えばピストン５が停止位置Ｐ１に停止しないと、気筒２において逆回転のための燃焼条件が成立しないことになる。つまり、逆転始動制御が行えず、他の始動制御を選択するほかない。しかし、エンジン停止時に、ピストン５を狭い停止範囲ＰＡ＝ＢＴＤＣ６０ｄｅｇ〜１０２ｄｅｇに常に自然停止させることは不可能である。また、ピストン５にブレーキを掛ける等して停止範囲ＰＡ内にピストン５を停止させる制御を行うとしても、それは複雑且つ困難なものとなる。とりわけ、本実施形態のハイブリッド自動車ＨＥＶにおいては、モータ２０はエンジン１を回転させることはできるが、その回転を強制停止させることができないため、ピストン５の停止制御は本来的に困難である。従って、比較例の方式では、常時逆転始動制御が行えないという問題があった。また、ＢＴＤＣ６０ｄｅｇ〜１０２ｄｅｇという範囲は、気筒２において筒内圧が大きい領域とは言えず、燃焼が成立しても大きな逆回転エネルギーが得られないという問題もあった。
【００４０】
［本実施形態に係る逆転始動制御］
上記の問題に鑑み、本実施形態では、停止時圧縮行程気筒２（２ａ）のピストン５（５ａ）の停止位置に拘わらず、確実に逆転始動制御が行うことができ、また、大きな逆回転エネルギー（逆回転駆動力）を得ることができる逆転始動制御を提供する。図６は、本実施形態に係る逆転始動制御の概念を説明するための図、図７（Ａ）〜（Ｄ）は、当該逆転始動制御による動作を説明するための図である。
【００４１】
上述の比較例と大きく相違する点は、本実施形態においては、停止時圧縮行程気筒２ａのピストン５ａをエンジン始動時に逆転燃焼させる前に、当該ピストン５ａを、圧縮上死点（ＴＤＣ）を越えない所定の基準位置Ｐ０まで移動させる点である。基準位置Ｐ０は、停止時圧縮行程気筒２ａの筒内圧を十分に上昇させることができるクランク角が選ばれる。例えば、基準位置Ｐ０は、ＢＴＤＣ５０ｄｅｇ〜１５ｄｅｇの範囲、好ましくはＢＴＤＣ４０ｄｅｇ〜２０ｄｅｇの範囲に設定することができる。
【００４２】
モータ制御部４２（図１）は、エンジン１の始動時において、ランダムなクランク角の位置で停止しているピストン５ａが基準位置Ｐ０まで移動した後に停止するよう、エンジン１の停止時におけるピストン５ａの停止位置に応じたモータトルク（モータ駆動量）を設定する。すなわち、図６に示すように、ピストン５ａが停止位置Ｐ１１で停止している場合は、モータ制御部４２は、限られた始動時間内にピストン５ａを停止位置Ｐ１１から基準位置Ｐ０まで移動させることができるモータトルクＴ１を設定する。
【００４３】
同様に、ピストン５ａがＰ１１よりも下死点（ＢＤＣ）に近い停止位置Ｐ１２で停止している場合には、ピストン５ａを停止位置Ｐ１２から基準位置Ｐ０まで移動させることができるモータトルクＴ２を設定する。また、Ｐ１２よりもさらにＢＤＣに近い停止位置Ｐ１２で停止している場合には、ピストン５ａを停止位置Ｐ１３から基準位置Ｐ０まで移動させることができるモータトルクＴ３を設定する。
【００４４】
ピストン５ａが停止位置Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３のいずれの位置に停止していても、所定の始動時間内に基準位置Ｐ０までピストン５ａを移動させる必要があるので、モータトルクはＴ１＜Ｔ２＜Ｔ３の関係となる。図８は、ピストン５ａの停止位置とモータトルクとの関係を模式的に示すグラフである。ピストン５ａの停止位置が基準位置Ｐ０からＢＤＣに近づく程、設定されるモータトルクは大きくなる傾向となる。実際には、設定されるモータトルクは、図８に示すようにクランク角に対してリニアな関係とならない場合もある。モータ制御部４２は、設定されたモータトルクをモータ２０が出力するようインバータ２１を制御して、バッテリー２２からモータ２０へ所要の電力を供給させる。
【００４５】
基準位置Ｐ０を、例えばＢＴＤＣ４０ｄｅｇ〜２０ｄｅｇの範囲に設定するのは、気筒２ａの筒内圧を高めて着火性を良好とする一方で、モータ２０の消費電力を抑制する目的がある。ピストン５ａを移動させる場合、最も大きなトルクを要するタイミングは、筒内圧が最も高くなるＴＤＣを通過させるタイミングである。このため、ピストン５ａがＴＤＣを通過する範囲までエンジンを回転させようとすると、大きなモータトルクが必要となり、モータ２０が大きな電力を消費してしまう。しかし、本実施形態の基準位置Ｐ０は、ＴＤＣを越えないクランク角に設定されている。このため、ピストン５ａを停止位置Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３から基準位置Ｐ０へ移動させる、比較的小さいモータトルクで済む。従って、モータ２０による消費電力を抑制することができる。
【００４６】
また基準位置Ｐ０は、図６に示すように、ＴＤＣに対して所定の回避領域Ｐｘを介した進角側の位置に設定されている。この回避領域ＰｘはＴＤＣに近いゆえ、当該回避領域Ｐｘにピストン５ａが至ると気筒２ａの筒内圧が相当高くなる領域である。このような回避領域Ｐｘまでピストン５ａを押し上げようとすると、ＴＤＣを通過させる場合よりは低いとは言え、かなりのモータトルクを要する。しかし、本実施形態では、このようなＴＤＣに近いクランク角の回避領域Ｐｘを外して基準位置Ｐ０が設定されるので、モータトルクを抑制することができる。
【００４７】
モータ制御部４２は、上記のモータトルクを、種々の条件に応じて補正して設定する。モータトルクは、ピストンの動作抵抗に依存する。例えば、ピストン５ａを、図６の停止位置Ｐ１３から基準位置Ｐ０までモータトルクで移動させる場合、ピストン５ａの動作抵抗が大きい程、大きなモータトルクが必要となる。ここで、ピストン５ａの動作抵抗は種々の変動因子によって変動する。前記変動因子は、例えばエンジン水温、エンジン油温、大気圧等である。エンジン冷却水や潤滑油の温度によって、ピストン５ａの摺動抵抗は変化し得る。また、自動車ＨＥＶが走行する標高（気圧）も、前記摺動抵抗に影響を与える。このため、モータ制御部４２は、エンジン１の始動時に、エンジン油温センサＳＮ１、エンジン水温センサＳＮ２及び気圧センサＳＮ４から現状の計測データを取得し、前記モータトルクを補正する。これにより、エンジン始動時に摺動抵抗の変動因子が介在しても、ピストン５ａを基準位置Ｐ０まで的確に移動させることができる。
【００４８】
図７（Ａ）〜（Ｄ）を参照して、本実施形態の逆転始動制御の動作を説明する。図７（Ａ）は、エンジン１の停止時に圧縮行程の状態にある停止時圧縮行程気筒２ａ（停止時圧縮）と、膨張行程の状態にある停止時膨張行程気筒２ｂ（停止時膨張）とにおける、それぞれのピストン５ａ、５ｂの停止位置を模式的に示す図である。停止時圧縮行程気筒２ａのピストン５ａは、あるクランク角の停止位置Ｐｓにて停止しているものとする。
【００４９】
この図７（Ａ）の状態からエンジン１を始動させる際、ＶＣＭ４０は所定の逆転始動制御を実行する。ここで、エンジン１の始動時は、操作者がハイブリッド自動車ＨＥＶに備えられるスタート釦を押下する等してエンジン１の始動操作を行ったとき、又は、所定のエンジン停止条件の成立によって前記エンジンが停止した後に、所定のエンジン再始動条件が成立したとき、を含む。後者において、アイドリングストップの場合、前記エンジン停止条件は、例えば操作者がブレーキペダルを踏んで停車したとき又はセレクトバーが「Ｐ」レンジに有るときであり、前記エンジン再始動条件は、例えばブレーキペダルから操作者が足を離したときである。つまり、本実施形態においてエンジン始動時は、エンジン１のマニュアル始動時、アイドリングストップ等からの自動始動時の双方を含む。
【００５０】
上記のエンジン始動時に、モータ制御部４２は、ピストン５ａを停止位置Ｐｓから基準位置Ｐ０まで移動させるのに必要なモータトルクＴを算出する。この際、上述のセンサＳＮ１、ＳＮ２、ＳＮ４の計測データを参照してモータトルクＴを補正する。クラッチ制御部４３は、第１クラッチ３４を締結する一方で、第２クラッチ３５を解放するよう制御する。そして、モータ制御部４２は、モータ２０に対して算出されたモータトルクＴを与える。つまり、モータ制御部４２は、モータ２０が求められたモータトルクＴを発生するよう、インバータ２１を制御してモータ２０に電力を供給させる。
【００５１】
これにより、図７（Ｂ）に示すように、モータ２０はピストン５ａを基準位置Ｐ０へ向けて押し上げる動作を開始する。これに伴い、停止時膨張行程気筒２ｂのピストン５ｂは、反動で押し下げられることになる。ピストン５ａが停止位置Ｐｓから基準位置Ｐ０へ移動する間の適宜なタイミングで、エンジン制御部４１は、停止時圧縮行程気筒２ａのインジェクタ１６を制御して、当該気筒２ａ内に燃料を噴射させる。
【００５２】
ピストン５ａが基準位置Ｐ０に到達すると、エンジン制御部４１は、気筒２ａの点火プラグ１５を制御して、当該気筒２ａ内の混合気に対して、始動後１回目の点火である第１点火ＩＧ１を実行する。これにより、図７（Ｃ）に示すように、停止時圧縮行程気筒２ａで燃焼が生じ、その燃焼圧でピストン５ａが押し下げられる。つまり、エンジン１が一時的に逆回転する。その反動で、停止時膨張行程気筒２ｂのピストン５ｂは押し上げられるようになる。従って、気筒２ｂの空気は圧縮され、筒内圧は上昇する。
【００５３】
次いで、エンジン制御部４１は、停止時膨張行程気筒２ｂのインジェクタ１６を制御して、当該気筒２ｂ内に燃料を噴射させると共に、気筒２ｂの点火プラグ１５を制御して２回目の点火である第２点火ＩＧ２を実行する。これにより、図７（Ｄ）に示すように、停止時膨張行程気筒２ｂで燃焼が生じ、その燃焼圧でピストン５ｂが押し下げられる。つまり、エンジン１が正回転する。以下、同様な動作が他の気筒２において実行されることで、エンジン１が運転状態となるものである。
【００５４】
上記では、停止時圧縮行程気筒２ａ及び停止時膨張行程気筒２ｂに着目して動作を説明したが、図９のタイムチャートにより、エンジン始動時における４つの気筒２の動作を説明しておく。図中の＃１〜＃４の符号は、４つの気筒を表している。図９には、エンジンの停止したタイミングが「停止位置Ｐｓ」として示されている。ここでは、＃３気筒が停止時圧縮行程気筒、＃１気筒が停止時膨張行程気筒である。また、＃２気筒は停止時排気行程気筒、＃４気筒は停止時吸気行程気筒となる。なお、＃１〜＃４気筒の各サイクルに対して、吸気弁１１の開弁期間ＩＶ１〜ＩＶ４と、排気弁１２の開弁期間ＥＶ１〜ＥＶ４とが、それぞれ付記されている。
【００５５】
既述の通り、停止位置Ｐｓから基準位置Ｐ０まで＃３気筒のピストン５がモータ２０によって移動される。つまり、停止位置Ｐｓから基準位置Ｐ０までピストン５を正回転方向に移動させる期間がモータ２０の駆動期間となる。この駆動期間内に、＃３気筒において始動後１回目の燃料噴射である第１燃料噴射Ｆ１が実行され、続いて始動後１回目の点火動作である第１点火ＩＧ１が実行される。これにより、＃３気筒で燃焼が発生し、エンジン１は一時的に逆回転する。
【００５６】
上記の逆回転の期間における適宜なタイミングで、＃１気筒において第２燃料噴射Ｆ２が実行され、当該＃１気筒の圧縮トップ付近で第２点火ＩＧ２が実行される。これにより、＃１気筒で燃焼が発生し、エンジン１は正回転する。通常のサイクルであれば、次に燃焼が行われるのは＃３気筒であるが、この＃３気筒は、先の逆回転を生成するために圧縮行程時に既に燃焼させているので、使用できない。このため、＃３気筒をスキップして、＃４気筒において圧縮行程時に第３燃料噴射Ｆ３が実行され、膨張行程時に第３点火ＩＧ３が実行される。続いて、＃２気筒において圧縮行程時に第４燃料噴射Ｆ４が実行され、膨張行程時に第４点火が実行されるものである。
【００５７】
以上説明した実施形態によれば、モータ２０の駆動によって停止時圧縮行程気筒２ａのピストン５ａが基準位置Ｐ０まで移動させ、その後に、当該気筒２ａを燃焼させてエンジン１を一時的に逆回転させる。このため、エンジン停止時に気筒２ａのピストン５ａがどの位置（クランク角）に停止していようとも、モータトルクによってピストン５ａは基準位置Ｐ０まで移動されるので、気筒２ａにおいて燃焼を安定的に発生させることができる。また、基準位置Ｐ０まで移動されたピストン５ａによって気筒２ａの筒内圧は高められているので、混合気への着火性が良好であるだけでなく、大きな逆回転エネルギー（逆回転駆動力）を発生させることができる。従って、気筒２ａに続いて燃焼が行われる停止時膨張行程気筒２ｂの筒内圧を高めることができ、その後のエンジン１の正回転始動をスムースに行わせることができる。
【００５８】
さらに、基準位置Ｐ０までのピストン移動にモータトルクを使用するだけであるので、モータ２０による消費電力を抑制することができる。従って、スタータモータを廃止し、モータ２０のモータトルクでエンジン１を始動させるハイブリッド自動車ＨＥＶにおいて、バッテリー２２の使用量を抑制することができる。従って、エンジン始動に備えてバッテリーに余裕電力を残存させておく必要があるハイブリッド自動車ＨＥＶにおいて、電気走行の許容航続距離を延ばすことが可能となる。
【００５９】
［ピストン停止位置に応じた始動制御］
上記実施形態では、エンジン始動時において、停止時圧縮行程気筒２ａのピストン５ａを、単に基準位置Ｐ０へ移動させる例を示した。しかし、ピストン５ａの停止位置によっては、他の始動制御を実行した方が良い場合がある。ここでは、ピストン停止位置に応じて、上述の逆転始動制御と、他の始動制御とを使い分ける例について説明する。
【００６０】
図１０は、ピストンの停止位置に応じて始動モードを設定する実施形態を説明するための図である。図１０には、停止時圧縮行程気筒２ａ及び停止時膨張行程気筒２ｂの動作領域が、クランク角に関連付けて示されている。停止時圧縮行程気筒２ａについては、領域（１）、領域（２）及び領域（３）の３領域に区分されている。領域（１）は、ＢＤＣ〜ＢＴＤＣ８０ｄｅｇの間の領域、領域（２）は、ＢＴＤＣ８０ｄｅｇ〜ＢＴＤＣ６０ｄｅｇの間の領域、領域（３）は、ＢＴＤＣ６０ｄｅｇ〜ＴＤＣの間の領域である。ここで、ＢＴＤＣ８０ｄｅｇは、停止時圧縮行程気筒２ａにおいて吸気弁１１が完全に閉じる吸気弁閉位置Ｐ（ＩＶＣ）に対応するクランク角である。また、ＢＴＤＣ６０ｄｅｇは、先に図５（Ａ）で説明した通り、混合気を点火プラグ１５へ良好に導くことができる上限のクランク角である。これらクランク角は一例である。
【００６１】
停止時膨張行程気筒２ｂには、上記領域（２）のクランク角の範囲に概ね対応する領域（２Ａ）、及び、上記領域（３）のクランク角の範囲に概ね対応する領域（３Ａ）が設定されている。領域（２Ａ）は、停止時膨張行程気筒２ｂにおいて排気弁１２が開き始める排気弁開弁開始位置Ｐ（ＥＶＯＳ）の前後領域である。ここでは、領域（２Ａ）の進角側エンドが９０ｄｅｇ、遅角側エンドが１３８ｄｅｇに設定されている例を示している。１３８ｄｅｇは、排気弁１２がフルオープンとなる排気弁開位置Ｐ（ＥＶＯＣ）に対応するクランク角であって、概ね上記領域（２）の遅角側エンド（ＢＴＤＣ６０ｄｅｇ）に対応するクランク角である。領域（３Ａ）は、排気弁開位置Ｐ（ＥＶＯＣ）からＢＤＣまでの領域である。
【００６２】
ＶＣＭ４０は、エンジン１の停止時において、停止時圧縮行程気筒２ａのピストン５ａが上記領域（１）〜（３）のいずれで停止しているか、及び、停止時膨張行程気筒２ｂのピストン５ｂが上記領域（２Ａ）、（３Ａ）のいずれで停止しているかに基づいて、始動モードを選択し、所定のエンジン始動制御を実行する。なお、エンジン停止時におけるピストン５ａ、５ｂの各々の停止位置は、クランク角センサＳＮ３の計測値に基づいて検出される。
【００６３】
ピストン５ａが領域（１）に停止している場合、ＶＣＭ４０は始動モードＩとして、先に図７に基づき説明した通りの、停止時圧縮行程気筒２ａのピストン５ａをモータトルクで基準位置Ｐ０まで移動させると共に該気筒２ａを始動１回目に燃焼させることで、エンジン１を一時的に逆回転させる逆転始動制御を実行する。ピストン５ａが領域（２）に停止している場合、ＶＣＭ４０は、上記の逆転始動制御を実行しない。この場合、ＶＣＭ４０は始動モードＩＩとして、停止時膨張行程気筒２ｂを始動１回目に燃焼させて、エンジン１を正回転させる始動制御を実行する（図１４参照）。ピストン５ａが領域（３）に停止している場合、ＶＣＭ４０は、停止時圧縮行程気筒２ａ及び停止時膨張行程気筒２ｂで始動１回目の燃焼を行わない。この場合、ＶＣＭ４０は始動モードＩＩＩとして、停止時吸気行程気筒２ｃのピストン５ｃをモータトルクで基準位置Ｐ０まで移動させると共に該気筒２ｃを始動１回目に燃焼させることで、エンジン１を一時的に逆回転させる逆転始動制御を実行する。以下、これら始動モードＩ、ＩＩ、ＩＩＩについて、図１１を参照して説明する。
【００６４】
図１１は、ＶＣＭ４０によるエンジン１の始動制御の一例を示すフローチャートである。ＶＣＭ４０は、始動制御を実行する前提として、エンジン１が停止状態であることを確認する（ステップＳ１）。次に、ＶＣＭ４０は、エンジン１の始動指示が有るか否かを確認する（ステップＳ２）。ここでの始動指示には、例えばアイドリングストップ動作により一時的に停止したエンジン１を再始動させる場合のように、所定のエンジン停止条件の成立によってエンジン１が停止した後に、所定のエンジン再始動条件が成立した場合の始動指示や、ハイブリッド自動車ＨＥＶの操作者がエンジンの始動操作を行ったことによる始動指示が含まれる。エンジン１の始動指示が無い場合（ステップＳ２でＮＯ）、ＶＣＭ４０は始動制御を保留する。
【００６５】
エンジン１の始動指示が有った場合（ステップＳ２でＹＥＳ）、ＶＣＭ４０は、停止時圧縮行程気筒２ａのピストン５ａの停止位置が、上記領域（１）〜（３）のいずれであるかを判定する（ステップＳ３）。具体的にはＶＣＭ４０は、クランク角センサＳＮ３の計測値（ピストン停止位置情報）に基づいてピストン５ａの停止しているクランク角を導出する。そして、ＶＣＭ４０は、そのクランク角が、上記領域（１）〜（３）を区画するものとして予め定められたクランク角範囲のいずれに属するかを判定する。
【００６６】
続いて、ＶＣＭ４０のモータ制御部４２は、エンジン１の始動時においてモータ２０を動作させるためのモータトルクを設定する（ステップＳ４）。ステップＳ４で設定されるモータトルクは、始動モードＩが選択される場合には、上述の通り、所定の始動期間内に、停止時圧縮行程気筒２ａのピストン５ａを基準位置Ｐ０までモータ２０で移動させるのに必要なモータトルクである。後述するが、始動モードＩＩの場合には、エンジン１を正回転始動させるに際して、モータ２０で始動アシストを行うのに必要なモータトルクが設定される。また、始動モードＩＩＩの場合には、停止時吸気行程気筒２ｃのピストン５ｃを基準位置Ｐ０までモータ２０で移動させるのに必要なモータトルクが設定される。
【００６７】
以下、ＶＣＭ４０は、ステップＳ３の判定結果に基づき、始動モードＩ〜ＩＩＩのいずれかを設定する（ステップＳ５、Ｓ６）。ステップＳ３において、停止時圧縮行程気筒２ａのピストン５ａの停止位置が領域（１）に有ると判定された場合（ステップＳ５でＹＥＳ）、始動モードＩが設定される（ステップＳ１１；図１２）。ピストン５ａの停止位置が領域（１）ではなく（ステップＳ５でＮＯ）、領域（２）に有ると判定された場合（ステップＳ６でＹＥＳ）、始動モードＩＩが設定される（ステップＳ２１；図１３）。また、ピストン５ａの停止位置が領域（２）ではない場合（ステップＳ６でＮＯ）、始動モードＩＩＩが設定される（ステップＳ３１；図１５）。
【００６８】
＜始動モードＩ＞
図１２は、始動モードＩの動作を示すフローチャートである。ここに示しているフローは、先に図７に基づいて説明した動作と実質的に同じである。図１２では、停止時圧縮行程気筒２ａと停止時膨張行程気筒２ｂの動作を直列的に記載しているが、両気筒２ａ、２ｂでの動作は一部重複して実行され得る（以下のフローチャートでも同じ）。
【００６９】
モータ制御部４２は、ステップＳ３で設定されたモータトルクをモータ２０が発生するようインバータ２１を制御し、モータ２０を駆動する（ステップＳ１０１）。上記モータトルクを発生した後、モータ２０は停止する（ステップＳ１０２）。このモータ２０の動作に並行して、停止時圧縮行程気筒２ａに対する処理が実行される。すなわち、エンジン制御部４１は、気筒２ａのインジェクタ１６を制御して、当該気筒２ａに対する燃料噴射動作を実行させる（ステップＳ１２）。モータ２０の停止（ステップＳ１０２）に伴って、ピストン５ａが基準位置Ｐ０に到達する（ステップＳ１３）。
【００７０】
その後（或いは到達の直前に）、エンジン制御部４１は、気筒２ａの点火プラグ１５を制御して、気筒２ａにおいて始動１回目の第１点火を行う（ステップＳ１４）。これにより、当該気筒２ａで燃焼が発生し、ピストン５ａが基準位置Ｐ０から進角側へ押し下げされる。すなわち、エンジン１は一時的に逆回転する（ステップＳ１５）。
【００７１】
この逆回転に伴い、停止時膨張行程気筒２ｂのピストン５ｂは上昇を開始し、当該気筒２ｂ内の空気は徐々に圧縮される。この状態で、エンジン制御部４１は、気筒２ｂのインジェクタ１６を制御して、当該気筒２ｂに対する燃料噴射動作を実行させる（ステップＳ１６）。そして、ピストン５ｂが気筒２ｂ内において所定のクランク角に到達すると（ステップＳ１７）、エンジン制御部４１は、気筒２ｂの点火プラグ１５を制御して、気筒２ｂにおいて始動２回目の第２点火を行う（ステップＳ１８）。これにより、気筒２ｂで燃焼が発生し、ピストン５ｂは遅角側へ押し下げられる。すなわち、エンジン１は正回転する（ステップＳ１９）。以降、始動３回目以降の点火が行われ、エンジン１は始動する。
【００７２】
＜始動モードＩＩ＞
始動モードＩＩが選択される領域（２）は、停止時圧縮行程気筒２ａのピストン５ａが、吸気弁１１の閉時期である吸気弁閉位置Ｐ（ＩＶＣ）よりもＴＤＣに近い側に停止している状態である。この場合、エンジン制御部４１は、始動モードＩのような逆転始動制御を実行しない。これは、ピストン５ａの停止位置が、吸気弁１１の閉時期よりもＴＤＣ側である場合、ピストン５ａによる気筒２ａ内の燃焼室６の圧縮代が小さいものとなる。すなわち、エンジン停止によって気筒２ａ内は大気圧に戻るので、ピストン５ａがＴＤＣに近い程、ピストン５ａを基準位置Ｐ０まで移動させても筒内圧の高まり度合いが小さくなる。このため、領域（２）でピストン５ａが停止している気筒２ａを燃焼させても、安定的な燃焼を確保できなかったり、十分な始動パワーを得られなかったりする場合がある。つまり、無駄な燃焼を気筒２ａで行わせることになりかねない。
【００７３】
エンジン制御部４１は、この始動モードＩＩでは、停止時圧縮行程気筒２ａでの逆回転のための燃焼を実行せず、停止時膨張行程気筒２ｂを始動１回目に燃焼させて、エンジン１を正回転始動させる。図１０に示すように、気筒２ａの領域（２）にピストン５ａが存在している場合、気筒２ｂのピストン５ｂは領域（２Ａ）に存在する。この場合、ピストン５ｂの停止位置は、排気弁開位置Ｐ（ＥＶＯＣ＝１３８ｄｅｇ）よりもＴＤＣ側の位置となる。
【００７４】
ピストン５ｂが排気弁開位置Ｐ（ＥＶＯＣ）よりもＢＤＣ側で停止している場合、気筒２ｂの気密性が確保されない状態となるので、当該気筒２ｂを始動１回目の燃焼には使えない。しかし、ピストン５ｂが排気弁開位置Ｐ（ＥＶＯＣ）よりもＴＤＣ側で停止している場合、気筒２ｂの気密性が確保され得る。吸気弁１１は、排気弁開弁開始位置Ｐ（ＥＶＯＳ＝１１６ｄｅｇ）で開き始めるが、完全に開いてはいないため、燃焼を発生させることができる。現に、図１０に付記しているように、領域（２Ａ）における着火率は高く、クランク角１１６ｄｅｇ〜１３８ｄｅｇの範囲における平均筒内最大圧力Ｐｍａｘも高い値となっている。
【００７５】
以上より、始動モードＩＩでは、停止時膨張行程気筒２ｂを始動１回目の燃焼に用いる。しかし、始動モードＩのように、ピストン５ｂを押し上げる動作が省かれるので、気筒２ｂの筒内圧が不足気味となる。それゆえ、始動初期に各気筒２において、ピストン５がＴＤＣを通過するだけの十分なトルクを与えられないことが想定される。このため、始動初期においてモータ２０の駆動力をアシスト的にエンジン１に加え、スムースな始動を確保する。
【００７６】
図１３は、始動モードＩＩの動作を示すフローチャート、図１４（Ａ）〜（Ｃ）は、始動モードＩＩの動作を説明するための図である。図１４（Ａ）は、始動モードＩＩが選択される場合の、停止時圧縮行程気筒２ａ及び停止時膨張行程気筒２ｂのピストン５ａ、５ｂの停止位置を模式的に示している。この場合、気筒２ａのピストン５ａが、吸気弁閉位置Ｐ（ＩＶＣ）よりもＴＤＣに近い位置に、気筒２ｂのピストン５ｂが、排気弁開位置Ｐ（ＥＶＯＣ）よりもＴＤＣ側に近い位置に、それぞれ停止している。
【００７７】
始動モードＩＩの実行に際し、クラッチ制御部４３は、第１クラッチ３４を締結する一方で、第２クラッチ３５を解放するよう制御する。これは、モータ２０による始動アシストを行うためである。モータ制御部４２は、前記始動アシストを行うのに必要なモータトルクを設定する。そして、モータ制御部４２は、設定されたモータトルクをモータ２０が発生するようインバータ２１を制御し、モータ２０の駆動を開始し（ステップＳ２０１）、始動アシスト用のモータトルクをエンジン１に与える。
【００７８】
このようなモータ２０の動作に並行して、停止時膨張行程気筒２ｂに対する処理が実行される。すなわち、エンジン制御部４１は、気筒２ｂのインジェクタ１６を制御して、当該気筒２ｂに対する燃料噴射動作を実行させる（ステップＳ２２）。ピストン５ｂが気筒２ｂ内において所定のクランク角に到達すると（ステップＳ２３）、エンジン制御部４１は、気筒２ｂの点火プラグ１５を制御して、図１４（Ｂ）に示すように気筒２ｂにおいて始動１回目の第１点火ＩＧ２１を行う（ステップＳ２４）。これにより、気筒２ｂで燃焼が発生し、モータ２０の駆動力のアシストも受けて、ピストン５ｂは遅角側へ押し下げられる。すなわち、エンジン１は正回転する（ステップＳ２５）。
【００７９】
続いてエンジン制御部４１は、停止時圧縮行程気筒２ａのインジェクタ１６を制御して、当該気筒２ａに対する燃料噴射動作を実行させる（ステップＳ２６）。なお、この段階で、気筒２ａは膨張行程に移行している。そして、ピストン５ａが気筒２ａ内において所定のクランク角に到達すると（ステップＳ２７）、エンジン制御部４１は、気筒２ａの点火プラグ１５を制御して、図１４（Ｃ）に示すように気筒２ｂにおいて始動２回目の第２点火ＩＧ２２を行う（ステップＳ２８）。これにより、気筒２ａで燃焼が発生し、ピストン５ａは遅角側へ押し下げられ、エンジン１は正回転する（ステップＳ２９）。この第２点火ＩＧ２２の段階まで前記始動アシストが継続され、その後モータ２０が停止される（ステップＳ２０２）。以降、始動３回目以降の点火が行われ、エンジン１は始動する。
【００８０】
＜始動モードＩＩＩ＞
始動モードＩＩＩが選択される領域（３）は、停止時圧縮行程気筒２ａのピストン５ａが、上記領域（２）に比べて、吸気弁閉位置Ｐ（ＩＶＣ）よりもさらにＴＤＣに近い領域である。図１０に示すように、気筒２ａの領域（３）にピストン５ａが存在している場合、気筒２ｂのピストン５ｂは領域（３Ａ）に存在する。この場合、ピストン５ｂの停止位置は、排気弁開位置Ｐ（ＥＶＯＣ）よりもＢＤＣ側の位置となる。従って、気密性が確保できていないので、気筒２ｂを始動１回目の燃焼に用いることはできない。もちろん、気筒２ａを用いての逆回転始動は、ピストン５ａをモータ２０で移動させることよる前記圧縮代が始動モードＩＩよりもさらに小さいものとなるので、使用することができない。このため、始動モードＩＩＩにおいてエンジン制御部４１は、気筒２ａ及び気筒２ｂを用いた始動１回目の燃焼を実行しない。これに代えてエンジン制御部４１は、この始動モードＩＩＩでは、停止時吸気行程気筒２ｃ（図１６）を用いて始動１回目の燃焼を実行させ、エンジン１を逆回転始動させる。
【００８１】
図１５は、始動モードＩＩＩのフローチャート、図１６（Ａ）〜（Ｄ）は、始動モードＩＩＩの動作を説明するための図である。図１６（Ａ）は、始動モードＩＩＩが選択される場合の、停止時圧縮行程気筒２ａ及び停止時膨張行程気筒２ｂのピストン５ａ、５ｂの停止位置を模式的に示している。この場合、気筒２ａのピストン５ａが、吸気弁閉位置Ｐ（ＩＶＣ）よりもＴＤＣに近い位置に、気筒２ｂのピストン５ｂが、排気弁開位置Ｐ（ＥＶＯＣ）よりもＢＤＣ側に近い位置に、それぞれ停止している。図１０を参照すれば、気筒２ａのピストン５ａは、ＴＤＣに最も近い領域（３）に停止していることになる。この場合、停止時吸気行程気筒２ｃのピストン５ｃは、図１０の領域（３Ａ）に対応するクランク角の範囲に位置していることになる。
【００８２】
始動モードＩＩＩでは、停止時吸気行程気筒２ｃのピストン５ｃを、モータ２０の駆動力で上述の基準位置Ｐ０まで移動させ、気筒２ｃで始動１回目の燃焼を実行させる。この燃焼でエンジン１を逆回転させ、他の気筒（例えば停止時圧縮行程気筒２ａ）の筒内圧を高めた上で、始動２回目の燃焼を実行させ、エンジン１を正回転始動させる。始動モードＩＩＩの実行に際し、クラッチ制御部４３は、第１クラッチ３４を締結する一方で、第２クラッチ３５を解放するよう制御する。モータ制御部４２は、図１６（Ｂ）に示すように、気筒２ｃのピストン５ｃを、その停止位置ＰｓからＢＤＣを通過して基準位置Ｐ０まで移動させるのに必要なモータトルクを算出する。この際、センサＳＮ１、ＳＮ２、ＳＮ４の計測データを参照してモータトルクを補正する。
【００８３】
図１５を参照して、モータ制御部４２は、設定されたモータトルクをモータ２０が発生するようインバータ２１を制御し、モータ２０を駆動する（ステップＳ３０１）。上記モータトルクを発生した後、モータ２０は停止する（ステップＳ３０２）。これにより、図１６（Ｃ）に示すように、停止時吸気行程気筒２ｃのピストン５ｃが基準位置Ｐ０に向けて移動される。このようなモータ２０の動作に並行して、停止時吸気行程気筒２ｃに対する処理が実行される。すなわち、エンジン制御部４１は、気筒２ｃのインジェクタ１６を制御して、当該気筒２ｃに対する燃料噴射動作を実行させる（ステップＳ３２）。モータ２０の停止（ステップＳ３０２）に伴って、ピストン５ｃが基準位置Ｐ０に到達する（ステップＳ３３）。このとき、停止時圧縮行程気筒２ａのピストン５ａは下降し、前記圧縮代が確保された状態となる。
【００８４】
その後（或いは到達の直前に）、エンジン制御部４１は、気筒２ｃの点火プラグ１５を制御して、図１６（Ｄ）に示すように気筒２ｃにおいて始動１回目の第１点火ＩＧ３１を行う（ステップＳ３４）。これにより、当該気筒２ｃで燃焼が発生し、ピストン５ｃが基準位置Ｐ０から進角側へ押し下げされる。すなわち、エンジン１は一時的に逆回転する（ステップＳ３５）。
【００８５】
この逆回転に伴い、停止時圧縮行程気筒２ａのピストン５ａは上昇を開始し、当該気筒２ｂ内の空気は徐々に圧縮される。なお、気筒２ｃのピストン５ｃは、モータトルクによってＢＤＣを越えて正回転移動されるので、気筒２ａは膨張行程に移行している。この状態で、エンジン制御部４１は、気筒２ａのインジェクタ１６を制御して、当該気筒２ａに対する燃料噴射動作を実行させる（ステップＳ３６）。そして、ピストン５ａが気筒２ａ内において所定のクランク角に到達すると（ステップＳ３７）、エンジン制御部４１は、気筒２ａの点火プラグ１５を制御して、気筒２ａにおいて始動２回目の第２点火を行う（ステップＳ３８）。これにより、気筒２ａで燃焼が発生し、ピストン５ａは遅角側へ押し下げられる。すなわち、エンジン１は正回転する（ステップＳ３９）。以降、始動３回目以降の点火が行われ、エンジン１は始動する。
【００８６】
［変形実施形態］
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、次のような変形実施形態を取り得る。
【００８７】
（１）上記実施形態では、モータ制御部４２が設定するモータ２０のモータ駆動量として、停止時圧縮行程気筒２ａのピストン５ａの停止位置に応じたモータトルクを設定する例を示した。エンジン始動期間に余裕がある場合等には、モータトルクを一定とし、ピストン５ａの停止位置から基準位置Ｐ０までの距離に応じて、モータ２０の駆動時間（モータ駆動量）を設定するようにしても良い。
【００８８】
（２）上記実施形態では、本発明に係るエンジンの始動制御装置が、ハイブリッド自動車ＨＥＶに適用される例を示した。本発明は、ハイブリッド自動車ＨＥＶに限定されず、モータにてガソリンエンジン、ディーゼルエンジン等の内燃機関を駆動可能に構成された各種の車両、動力機器に適用することが可能である。
【００８９】
（３）上記実施形態では、ハイブリッド自動車ＨＥＶが停車した状態からエンジン１を始動させる例を示した。上述の始動制御は、自動車ＨＥＶの走行中において、つまりモータ２０を駆動源とする電気走行モードでの走行中において、停止状態にあるエンジン１を始動させてエンジン走行モードに切り換える際にも適用することができる。この場合、モータ２０にてピストン５を基準位置に移動させる方式に代えて、第１クラッチ３４の操作によって走行中の駆動力をエンジン１に伝達することによって、ピストン５を基準位置に移動させるようにしても良い。
【００９０】
具体的には、電気走行モードでの走行中にエンジン走行モードに切り換え指示が与えられた場合、クラッチ制御部４３が第１クラッチ３４を半クラッチ状態にする、あるいは一瞬だけ締結状態にすることで、停止状態のエンジン１に駆動力を伝達する。これにより、例えば、図７（Ａ）に示す停止時圧縮行程気筒２ａのピストン５ａを、停止位置Ｐｓから基準位置Ｐ０に向かわせる。ピストン５ａを基準位置Ｐ０で停止させるための操作は、第１クラッチ３４の切断となる。つまり、クラッチ制御部４３は、ピストン５ａを停止位置Ｐｓから基準位置Ｐ０まで移動させる間だけ、第１クラッチ３４を締結若しくは半締結の状態とする。なお、停止操作に代えて、停止時圧縮行程気筒２ａにおいて逆回転のための燃焼を行わせ、そのときに発生する逆転燃焼の駆動力自体を、ピストン５ａの制動に用いるようにしても良い。
【符号の説明】
【００９１】
１  エンジン
２、２ａ、２ｂ、２ｃ  気筒
５、５ａ、５ｂ、５ｃ  ピストン
１１  吸気弁
１２  排気弁
１５  点火プラグ
１６  インジェクタ
１７  ＰＣＭ（燃焼制御部の一部）
２０  モータ（電気駆動用モータ）
２１  インバータ
２２  バッテリー
３０  トランスミッション
４０  ＶＣＭ
４１  エンジン制御部（燃焼制御部の一部）
４２  モータ制御部
ＨＥＶ  ハイブリッド自動車
Ｐ０  基準位置
Ｐｓ、Ｐ１、Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３  ピストン停止位置
Ｐｘ  回避領域
【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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【図１６】
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