(57)【要約】【課題】  共振領域をエンジンの自力回転で乗り越えることで、振動レベルを低減させることが可能であり、かつ、モータパワーの消費が少ないと共に、素早い加速で急加速要求に応えることができるハイブリッド車のエンジン始動制御装置およびエンジン始動制御方法を提供すること。【解決手段】  駆動力発生源としてモータを有し、駆動力発生又は発電の少なくともいずれか一方の機能を満たすためにエンジンＥを有するハイブリッド車において、エンジン始動時、エンジンＥの吸気バルブ閉位置を所定角度まで進角してエンジンＥを自力回転させ、エンジン回転数Neが共振回転領域を超えるまで進角した吸気バルブタイミングを保持するエンジン始動制御手段を備えた。【選択図】        図６
2005256732.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動力発生源としてモータを有し、駆動力発生又は発電の少なくともいずれか一方の機能を満たすためにエンジンを有するハイブリッド車において、
エンジン始動時、エンジンの吸気バルブ閉位置を所定角度まで進角してエンジンを自力回転させ、エンジン回転数が共振回転領域を超えるまで進角した吸気バルブタイミングを保持するエンジン始動制御手段を備えたことを特徴とするハイブリッド車のエンジン始動制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載されたハイブリッド車のエンジン始動制御装置において、
前記エンジン始動制御手段は、エンジン始動時、吸気バルブ閉位置の初期設定角度から進角させる所定角度を、モータリングにより共振回転領域未満の回転数で回転しているエンジンが自力で回転可能となる角度としたことを特徴とするハイブリッド車のエンジン始動制御装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載されたハイブリッド車のエンジン始動制御装置において、
前記エンジン始動制御手段は、吸気バルブ閉位置を進角した所定角度で保持した後、エンジン回転数が共振回転領域を超えたタイミングで、吸気バルブ閉位置をさらに進角させることを特徴とするハイブリッド車のエンジン始動制御装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか１項に記載されたハイブリッド車のエンジン始動制御装置において、
前記エンジン始動制御手段は、エンジン始動時、エンジン回転数がマウント共振回転領域より前の第１設定値となるまでは吸気バルブ閉位置を初期設定角度とし、エンジン回転数が第１設定値を超えると吸気バルブ閉位置を所定量だけ進角すると共に燃料噴射を開始し、エンジン回転数が共振回転領域より後の第２設定値を超えると、さらに、所定量だけ進角させることを特徴とするハイブリッド車のエンジン始動制御装置。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか１項に記載されたハイブリッド車のエンジン始動制御装置において、
前記ハイブリッド車は、共線図上に４つ以上の入出力要素が配列される差動装置を有し、前記入出力要素のうちの内側に配列される２つの要素の一方にエンジンからの入力を、他方に駆動系統への出力部材をそれぞれ割り当てると共に、前記内側の要素の両外側に配列される２つの要素にそれぞれ第１モータジェネレータと第２モータジェネレータとを連結し、
走行モードとして、エンジンとモータジェネレータを駆動力発生源として使用するエンジン使用モードと、エンジンを停止しモータジェネレータのみを駆動力発生源として使用するモータ使用モードと、を有し、車両状態に応じて前記エンジン使用モードと前記モータ使用モードとの間でのモード遷移を行うことを特徴とするハイブリッド車のエンジン始動制御装置。
【請求項６】
駆動力発生源としてモータを有し、駆動力発生又は発電の少なくともいずれか一方の機能を満たすためにエンジンを有するハイブリッド車において、
エンジン始動時、モータリングによりエンジン回転数が停止状態から共振回転領域より前の第１設定値となるまでは吸気バルブ閉位置を初期設定角度に設定する吸気バルブ閉位置初期設定手順と、
吸気バルブ閉位置の初期設定角度のままでのモータリングにより、エンジン回転数が第１設定値を超えると吸気バルブ閉位置を所定量だけ進角させる第１吸気バルブ閉位置進角手順と、
吸気バルブ閉位置の進角に要する時間の経過を待ってエンジンへの燃料噴射を開始する燃料噴射開始手順と、
燃料噴射開始後、自力回転によるエンジン回転数が、回転数上昇により共振回転領域より後の第２設定値を超えると、さらに、所定量だけ進角させる第２吸気バルブ閉位置進角手順と、
を備えたことを特徴とするハイブリッド車のエンジン始動制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走行開始時だけでなく走行中においてもエンジンの始動・停止を行うハイブリッド車に適用されるエンジン始動制御装置およびエンジン始動制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のハイブリッド車では、吸気バルブの開閉タイミングを遅角させてエンジンを電動機によりモータリングし、エンジンの回転数が共振現象を生じる領域を超えると、吸気バルブの開閉タイミングを元に戻し、エンジンの燃料供給や点火制御を開始し、エンジン始動時に共振現象が生じる領域を素早く通過するようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−１２３８５７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、上記従来のハイブリッド車のエンジン始動制御装置にあっては、共振現象が生じる領域を、エンジンのモータリングにて乗り越えるものであるため、モータパワーを多く使うし、また、ドライバにより急加速要求がある場合、共振現象が生じる領域を超えた後、燃料供給や点火制御によるエンジン自力回転が始まることで、駆動トルクの立ち上がりが遅れ、加速までに時間を要し、急加速要求に応えることができない、という問題がある。
【０００４】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、共振領域をエンジンの自力回転で乗り越えることで、振動レベルを低減させることが可能であり、かつ、モータパワーの消費が少ないと共に、素早い加速で急加速要求に応えることができるハイブリッド車のエンジン始動制御装置およびエンジン始動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】
上記目的を達成するため、本発明のエンジン始動制御装置では、駆動力発生源としてモータを有し、駆動力発生又は発電の少なくともいずれか一方の機能を満たすためにエンジンを有するハイブリッド車において、
エンジン始動時、エンジンの吸気バルブ閉位置を所定角度まで進角してエンジンを自力回転させ、エンジン回転数が共振回転領域を超えるまで進角した吸気バルブタイミングを保持するエンジン始動制御手段を備えた。
【発明の効果】
【０００６】
よって、本発明のハイブリッド車のエンジン始動制御装置にあっては、エンジン始動時において、エンジンの吸気バルブ閉位置を所定角度まで進角することで、エンジンの下死点側で排気バルブと吸気バルブとが共に開いているオーバーラップ代が拡大され、圧縮行程が短くなってエンジンの始動負荷が低下する。よって、低回転域で容易にエンジンが自力回転を開始し、エンジン回転数が共振回転領域を超えるまでは進角した吸気バルブタイミングを保持することで、エンジン回転数が大きな勾配にて上昇する。つまり、吸気バルブ閉位置の進角を伴うエンジンの自力回転により短時間にて共振領域を通過して乗り越えることができる。この結果、共振現象が生じる領域をエンジンのモータリングにて乗り越える制御と比較した場合、振動レベルを低減させることが可能であり、かつ、モータパワーの消費（＝バッテリの消費）が少ないと共に、素早い加速で急加速要求に応えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明のハイブリッド車のエンジン始動制御装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施例１に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００８】
まず、ハイブリッド車の駆動系構成を説明する。
図１は実施例１のエンジン始動制御装置が適用されたハイブリッド車の駆動系を示す全体システム図である。実施例１におけるハイブリッド車の駆動系は、図１に示すように、エンジンＥと、第１モータジェネレータMG1と、第２モータジェネレータMG2と、出力ギヤOG（出力部材）と、動力合成機構TMと、を有する。
【０００９】
前記エンジンＥは、４サイクルのガソリンエンジンであり、後述するエンジンコントローラ１からの制御指令に基づいて、スロットルバルブのバルブ開度や吸気バルブの開閉タイミング等が制御される。
【００１０】
前記第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2は、ロータに永久磁石を埋設しステータにステータコイルが巻き付けられた同期型モータジェネレータであり、後述するモータコントローラ２からの制御指令に基づいて、インバータ３により作り出された三相交流を印加することにより独立に制御される。
【００１１】
前記動力合成機構TMは、ラビニョウ型遊星歯車列PGR（差動装置）と、ローブレーキLBと、を有し、前記ラビニョウ型遊星歯車列PGRは、第１サンギヤS1と、第１ピニオンP1と、第１リングギヤR1と、第２サンギヤS2と、第２ピニオンP2と、第２リングギヤR2と、互いに噛み合う第１ピニオンP1と第２ピニオンP2とを支持する共通キャリアPCと、によって構成されている。つまり、ラビニョウ型遊星歯車PGRは、第１サンギヤS1と、第１リングギヤR1と、第２サンギヤS2と、第２リングギヤR2と、共通キャリアPCと、の５つの回転メンバを有する。この５つの回転メンバに対する入出力要素の連結関係について説明する。
【００１２】
前記第１サンギヤS1には、第１モータジェネレータMG1が連結されている。前記第１リングギヤR1は、ローブレーキLBを介してケースに固定可能に設けられている。前記第２サンギヤS2には、第２モータジェネレータMG2が連結されている。前記第２リングギヤR2には、エンジンクラッチECを介してエンジンＥが連結されている。前記共通キャリアPCには、出力ギヤOGが直結されている。なお、出力ギヤOGからは、図外のディファレンシャルやドライブシャフトを介して左右の駆動輪に駆動力が伝達される。
【００１３】
上記連結関係により、図２に示す共線図上において、第１モータジェネレータMG1（第１サンギヤS1）、エンジンＥ（第２リングギヤR2）、出力Output（出力ギヤOG）、第２モータジェネレータMG2（第２サンギヤS2）の順に配列され、ラビニョウ型遊星歯車列PGRの動的な動作を簡易的に表せる剛体レバーモデルを導入することができる。ここで、「共線図」とは、差動歯車のギヤ比を考える場合、式により求める方法に代え、より簡単で分かりやすい作図により求める方法で用いられる速度線図であり、縦軸に各回転メンバの回転数（回転速度）をとり、横軸に各回転メンバをとり、各回転メンバの間隔をサンギヤとリングギヤの歯数比に基づく共線図レバー比になるように配置したものである。
【００１４】
前記エンジンクラッチECとローブレーキLBは、後述する油圧制御装置５からの油圧により締結される多板摩擦クラッチと多板摩擦ブレーキであり、エンジンクラッチECは、図２の共線図上において、エンジンＥと共に第２リングギヤR2の回転速度軸と一致する位置に配置され、ローブレーキLBは、図２の共線図上において、第１リングギヤR1の回転速度軸（出力ギヤOGの回転速度軸と第２サンギヤS2の回転速度軸との間の位置）に配置される。
【００１５】
次に、ハイブリッド車の制御系を説明する。
実施例１におけるハイブリッド車の制御系は、図１に示すように、エンジンコントローラ１と、モータコントローラ２と、インバータ３と、バッテリ４と、油圧制御装置５と、統合コントローラ６と、アクセル開度センサ７と、車速センサ８と、エンジン回転数センサ９と、第１モータジェネレータ回転数センサ１０と、第２モータジェネレータ回転数センサ１１と、第２リングギヤ回転数センサ１２と、を有して構成されている。
【００１６】
前記エンジンコントローラ１は、アクセル開度センサ７からのアクセル開度APとエンジン回転数センサ９からのエンジン回転数Neを入力する統合コントローラ６からの目標エンジントルク指令等に応じ、エンジン動作点（Ne,Te）を制御する指令を、例えば、図外のスロットルバルブアクチュエータへ出力する。
【００１７】
前記モータコントローラ２は、レゾルバによる両モータジェネレータ回転数センサ１０，１１からのモータジェネレータ回転数N1,N2を入力する統合コントローラ６からの目標モータジェネレータトルク指令等に応じ、第１モータジェネレータMG1のモータ動作点（N1,T1）と、第２モータジェネレータMG2のモータ動作点（N2,T2）と、をそれぞれ独立に制御する指令をインバータ３へ出力する。なお、このモータコントローラ２からは、バッテリ４の充電状態をあらわすバッテリS.O.Cの情報が統合コントローラ６に対して出力される。
【００１８】
前記インバータ３は、前記第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2との各ステータコイルに接続され、モータコントローラ２からの指令により独立した三相交流を作り出す。このインバータ３には、力行時に放電し回生時に充電するバッテリ４が接続されている。
【００１９】
前記油圧制御装置５は、統合コントローラ６からの油圧指令を受け、エンジンクラッチECと、ローブレーキLBと、の締結油圧制御及び解放油圧制御を行う。この締結油圧制御及び解放油圧制御には、滑り締結制御や滑り解放制御による半クラッチ制御も含む。
【００２０】
前記統合コントローラ６は、アクセル開度センサ７からのアクセル開度APと、車速センサ８からの車速VSPと、エンジン回転数センサ９からのエンジン回転数Neと、第１モータジェネレータ回転数センサ１０からの第１モータジェネレータ回転数N1と、第２モータジェネレータ回転数センサ１１からの第２モータジェネレータ回転数N2と、第２リングギヤ回転数センサ１２からのエンジン入力回転速度ωin等の情報を入力し、所定の演算処理を行う。そして、エンジンコントローラ１、モータコントローラ２、油圧制御装置５に対し演算処理結果にしたがって制御指令を出力する。
【００２１】
なお、統合コントローラ６とエンジンコントローラ１、および、統合コントローラ６とモータコントローラ２とは、情報交換のためにそれぞれ双方向通信線１４、１５により接続されている。
【００２２】
次に、ハイブリッド車の走行モードについて説明する。
実施例１のハイブリッド車の走行モードとしては、電気自動車無段変速モード（以下、「EVモード」という。）と、電気自動車固定変速モード（以下、「EV-LBモード」という。）と、ハイブリッド車固定変速モード（以下、「LBモード」という。）と、ハイブリッド車無段変速モード（以下、「E-iVTモード」という。）と、を有する。前記「EVモード」と「EV-LBモード」は、モータ使用モードに相当し、前記「LBモード」と「E-iVTモード」は、エンジン使用モードに相当する。
【００２３】
前記「EVモード」は、図２(a)の共線図に示すように、二つのモータジェネレータMG1.MG2のみで走行する無段変速モードであり、エンジンＥは停止でエンジンクラッチECは解放である。
【００２４】
前記「EV-LBモード」は、図２(b)の共線図に示すように、ローブレーキLBを締結した状態で、二つのモータジェネレータMG1,MG2のみで走行する固定変速モードであり、エンジンＥは停止でエンジンクラッチECは解放である。第１モータジェネレータMG1から出力Outputへの減速比、及び、第２モータジェネレータMG2から出力Outputへの減速比が大きいので駆動力が大きく出るモードである。
【００２５】
前記「LBモード」は、図２(c)の共線図に示すように、ローブレーキLBを締結した状態で、エンジンＥとモータジェネレータMG1,MG2で走行する固定変速モードであり、エンジンＥは運転でエンジンクラッチECは締結である。エンジンＥとモータジェネレータMG1,MG2から出力Outputへの減速比が大きいので駆動力が大きく出るモードである。
【００２６】
前記「E-iVTモード」は、図２(d)の共線図に示すように、エンジンＥとモータジェネレータMG1,MG2で走行する無段変速モードであり、エンジンＥは運転でエンジンクラッチECは締結である。
【００２７】
そして、前記４つの走行モードのモード遷移制御は、統合コントローラ６により行われる。すなわち、統合コントローラ６には、要求駆動力Fdrv（アクセル開度APにより求められる。）と車速VSPとバッテリS.O.Cによる三次元空間に、図３に示すような前記４つの走行モードを割り振った走行モードマップが予め設定されていて、車両の停止時や走行時には、要求駆動力Fdrvと車速VSPとバッテリS.O.Cの各検出値により走行モードマップが検索され、要求駆動力Fdrvと車速VSPにより決まる車両動作点やバッテリ充電量に応じて最適な走行モードが選択される。なお、図３は三次元走行モードマップをバッテリS.O.Cが充分な容量域のある値で切り取ることにより、要求駆動力Fdrvと車速VSPとの二次元によりあらわした走行モードマップの一例である。
【００２８】
前記走行モードマップの選択により、「EVモード」と「EV-LBモード」との間においてモード遷移を行う場合、図４に示すように、ローブレーキLBの締結・解放が行われる。「E-iVTモード」と「LBモード」との間においてモード遷移を行う場合、図４に示すように、ローブレーキLBの締結・解放が行われる。また、「EVモード」と「E-iVTモード」との間においてモード遷移を行う場合、図４に示すように、エンジンＥの始動・停止と共にエンジンクラッチECの締結・解放が行われる。「EV-LBモード」と「LBモード」との間においてモード遷移を行う場合、図４に示すように、エンジンＥの始動・停止と共にエンジンクラッチECの締結・解放が行われる。なお、これらのモード遷移制御は、例えば、予め決められた手順にしたがったシーケンス制御により行われる。
【００２９】
次に、エンジン制御系について説明する。
図５はエンジン制御系を示すブロック図であり、統合コントローラ６には、エンジン始動制御部６ａ（エンジン始動制御手段）を有し、このエンジン始動制御部６ａからはエンジンコントローラ１に対して燃料噴射要求が出力され、エンジンコントローラ１からはエンジン始動制御部６ａに対してエンジン回転数情報が出力される。
【００３０】
前記エンジンコントローラ１は、エンジンＥのフューエルインジェクタに対し燃料噴射要求指令を出力し、燃料噴射の開始・停止の制御および燃料噴射量の制御を行う。また、エンジンＥのＶＴＣアクチュエータに対しＶＴＣ角度指令を出力し、吸気バルブの開閉タイミングを制御する。また、エンジンＥに設けられているエンジン回転数センサからの回転数信号を入力する。ここで、ＶＴＣとは、「Valve Timing Control」の略称である。
【００３１】
前記エンジンＥの吸気バルブの開閉タイミング制御とは、インテークカムシャフトの位相を連続的に任意の位置に制御することにより、吸気バルブの開閉タイミングを運転条件に応じて最適にする制御をいい、例えば、低中速トルクの向上と高速域出力の両立、バルブオーバラップ時の内部EGR効果によるNoxの低減、及び、ポンピングロスによる低減による燃費向上を図るようにした制御システムである。
【００３２】
次に、作用を説明する。
【００３３】
［エンジン始動制御処理］
図６は実施例１の統合コントローラ６のエンジン始動制御部６ａにおいて実行されるエンジン始動制御処理の流れを示すフローチャートであり、以下、各ステップについて説明する。なお、この処理は、モード遷移制御において、モータ使用モードからエンジン使用モードへモード遷移する制御時に出されるエンジン始動指令により開始される。
【００３４】
ステップＳ１では、エンジン回転数Neが第１設定値N1を超えているか否かが判断され、YESの場合はステップＳ２へ移行し、NOの場合はステップＳ１の判断を繰り返す。
ここで、エンジン回転数Neの第１設定値N1は、マウント共振回転領域に入らない所定の回転数である。
【００３５】
ステップＳ２では、ステップＳ１でNe>N1であるとの判断に基づき、吸気バルブ閉位置を初期設定位置から所定角度だけ進角し、ステップＳ３へ移行する。
ここで、初期設定位置から進角する所定角度は、例えば、通常のエンジン始動時における最遅角位置からの進角により、マウント共振回転領域未満の回転数（第１設定値N1を少し上回った回転数）でモータリングにより回転しているエンジンＥが自力で回転可能となる角度に設定する。
【００３６】
ステップＳ３では、ステップＳ２における吸気バルブ閉位置の進角開始判断に基づき、吸気バルブ閉位置が初期設定位置から設定された進角になるのに要する所定時間を経過したか否かが判断され、NOの場合はステップＳ３の判断を繰り返して待ち、YESの場合はステップＳ４へ移行する。
【００３７】
ステップＳ４では、ステップＳ３での進角待ち時間が経過したとの判断に基づき、エンジンＥへ燃料噴射要求を出し、エンジンＥを自力回転させるために燃料噴射を開始し、ステップＳ５へ移行する。
【００３８】
ステップＳ５では、ステップＳ４での燃料噴射の開始後、エンジンＥの自力回転によるエンジン回転数Neの変化を監視し、エンジン回転数Neが第２設定値N2を超えたか否かが判断され、NOの場合はステップＳ５での判断を繰り返し、YESになるとステップＳ６へ移行する。
ここで、エンジン回転数Neの第２設定値N2は、マウント共振回転領域を超えた所定の回転数である。
【００３９】
ステップＳ６では、ステップＳ５でのNe>N2であるとの判断に基づき、吸気バルブ閉位置を、さらに、所定角度だけ進角し、ステップＳ７へ移行する。
ここで、マウント共振回転領域を超えた後に進角する所定角度は、例えば、エンジン回転数Neを応答良く立ち上げて通常走行時のエンジントルクを早期タイミングにて確保するための角度に設定する。
【００４０】
ステップＳ７では、ステップＳ６にて吸気バルブ閉位置の進角を行った後、設定時間が経過した後、あるいは、エンジン回転数が所定回転数に達したら、走行時エンジン制御を実行する。
【００４１】
［エンジン始動制御方法］
実施例１の統合コントローラ６のエンジン始動制御部６ａにおいて実行されるエンジン始動制御方法について、図６のフローチャートに基づき説明する。
【００４２】
・吸気バルブ閉位置初期設定手順
吸気バルブ閉位置初期設定手順は、図６のフローチャートにおいて、エンジン始動制御処理をスタートした後、ステップＳ１の判断を繰り返す流れで、エンジン始動時（エンジン始動指令時）、エンジンＥのクランクシャフトを回転させるモータリングにより回転させたエンジン回転数Neが、マウント共振回転領域より前の第１設定値N1に達するまでは吸気バルブ閉位置を初期設定角度に設定する。なお、エンジンＥのモータリングは、両モータジェネレータMG1,MG2のうち、少なくとも一方のモータジェネレータをエンジン始動モータとして用い、かつ、エンジンクラッチECを締結状態またはスリップ締結状態にし、エンジンＥのクランクシャフトを回転させることで行われる。
【００４３】
・第１吸気バルブ閉位置進角手順
第１吸気バルブ閉位置進角手順は、図６のフローチャートにおいて、ステップＳ１からステップＳ２へと進む流れで、吸気バルブ閉位置の初期設定角度のままでのモータリングにより、エンジン回転数Neが第１設定値N1を超えると吸気バルブ閉位置を所定量だけ進角させる。
【００４４】
・燃料噴射開始手順
燃料噴射開始手順は、図６のフローチャートにおいて、ステップＳ３からステップＳ４へと進む流れで、吸気バルブ閉位置の進角に要する時間の経過を待ってエンジンＥへの燃料噴射を開始する。すなわち、エンジン回転数Neが第１設定値N1を超え、吸気バルブ閉位置の進角に要する時間が経過すると、エンジンＥはモータリングから燃料噴射開始（同時に点火開始）による自力回転へ移行する。
【００４５】
・第２吸気バルブ閉位置進角手順
第２吸気バルブ閉位置進角手順は、図６のフローチャートにおいて、ステップＳ５からステップＳ６へ進む流れで、エンジンＥの自力回転が開始された後、自力回転によるエンジン回転数Neが、回転数上昇によりマウント共振回転領域より後の第２設定値N2となるまでは吸気バルブ閉位置の進角位置は保持され、第２設定値N2を超えると、吸気バルブ閉位置をさらに所定量だけ進角させる。
以上の手順により、実施例１のエンジン始動制御が行われる。
【００４６】
［エンジン始動制御作用］
実施例１のエンジン始動制御作用を、エンジン始動時におけるエンジン回転数・エンジントルク・燃料噴射要求・ＶＴＣ角度の各特性を示す図７のタイムチャートに基づいて説明する。
【００４７】
時点t0から時点t1までの間は、エンジン始動制御処理をスタートした後、両モータジェネレータMG1,MG2のうち少なくとも一方のモータジェネレータをエンジン始動モータとして用い、エンジンＥのクランクシャフトを回転させるモータリングを行う領域である。エンジン回転数Neは、モータリングにより停止状態の０からマウント共振回転領域より前の第１設定値N1まで上昇する。この間では、エンジントルクは負となり、燃料噴射要求は無い。また、吸気バルブ閉位置を示すＶＴＣ角度は、最遅角位置の初期設定角度に設定されている。
【００４８】
時点t1から時点t2までの間は、エンジン回転数Neが第１設定値N1を超えると吸気バルブ閉位置を所定量だけ進角させるが、この進角動作に必要な時間領域である。エンジン回転数Neは、モータリングにより第１設定値N1から徐々に上昇する。この間では、モータリングが継続されていることでエンジントルクはさらに負に移行し、燃料噴射要求は無い。また、吸気バルブ閉位置を示すＶＴＣ角度は、最遅角位置の初期設定角度から所定量だけ進角させた角度まで上昇している。
【００４９】
時点t2から時点t3までの間は、第１設定値N1を少し上回った回転数となった時点から第２設定値N2となるまでのマウント共振領域を含むエンジン回転数領域である。エンジン回転数Neは、燃料噴射が開始されてモータリングから自力回転に移行することにより第２設定値N2まで加速度的に高まる勾配にて上昇する。この間では、モータリングからエンジンＥの自力回転に移行することでエンジントルクは急激にオーバーシュートして上昇した後、所定のトルクに安定する。また、燃料噴射要求が時点t2において出される。また、吸気バルブ閉位置を示すＶＴＣ角度は、最遅角位置の初期設定角度から所定量だけ進角させた第１進角位置で保持されている。
【００５０】
時点t3から時点t4までの間は、エンジン回転数Neがマウント共振領域を超えた後、さらに、吸気バルブ閉位置を所定量だけ進角させる領域である。エンジン回転数Neは、自力回転を維持しながら、さらに吸気バルブ閉位置が進角されることで急勾配にて上昇する。この間では、エンジントルクは目標トルクに早期に近づけるべく燃料噴射量を増すことにより上昇し、燃料噴射要求そのまま維持される。また、吸気バルブ閉位置を示すＶＴＣ角度は、第１進角位置から第２進角位置まで上昇する。
【００５１】
時点t4以降は、エンジン回転数Neは勾配を緩やかにしながら上昇する。エンジントルクは目標トルクまで高まるとその値が保たれ、燃料噴射要求そのまま維持される。また、吸気バルブ閉位置を示すＶＴＣ角度は、第２進角位置のままで維持される。
【００５２】
［エンジン自力回転による振動低減作用］
実施例１のエンジン始動制御装置では、まず、エンジンＥがモータリングされている時点t0から時点t1までの間は、例えば、図８(a)に示すように、吸気バルブ閉位置の初期設定角度を最遅角位置としていることで、図８(b)に示すように、吸気バルブ閉から上死点までのピストンストロークによる圧縮行程が短くなり、エンジンＥのフリクション低減が図られる。
【００５３】
そして、エンジンＥの吸気バルブ閉位置を所定角度まで進角する時点t1から時点t2までの間は、図８(a)に示すように、吸気バルブ閉位置が初期設定角度から進角されることで、エンジンＥの下死点側で排気バルブと吸気バルブとが共に開いているオーバーラップ代が拡大され、吸気バルブ閉から上死点までのピストンストロークによる圧縮行程がさらに短くなってエンジンＥの始動負荷が低下する。よって、エンジン回転数Neが低回転域の第１設定値N1付近でありながらも、容易にエンジンＥが自力回転を開始することができる。
【００５４】
そして、マウント共振回転領域を含むエンジン回転数領域である時点t2から時点t3までの間は、進角した吸気バルブタイミングを保持しながらエンジンＥを自力回転させることで、図７に示すように、エンジン回転数Neが大きな勾配にて上昇する。つまり、吸気バルブ閉位置の進角を伴うエンジンＥの自力回転により、短時間にてマウント共振領域を通過して乗り越えることができる。
【００５５】
この結果、共振現象が生じる領域をエンジンのモータリングにて乗り越える従来制御と比較した場合、エンジンＥの自力回転によりマウント共振領域を短時間で素早く通過することで振動レベルを低減させることが可能であり、かつ、モータリング時間が短いことでモータパワーの消費（＝バッテリ４の消費）が少ないと共に、エンジンＥの自力回転によりエンジントルクを早期に立ち上がらせることができることで、素早い加速でドライバの急加速要求に応えることができる。
【００５６】
そして、マウント共振回転領域から外れたエンジン回転数領域である時点t3以降は、吸気バルブ閉位置を第１進角位置からさらに第２進角位置まで進角させることで、エンジン回転数Neが急勾配で上昇し、通常走行時における必要エンジントルクを早期に確保することができる。
【００５７】
ちなみに、吸気バルブ閉位置を、図９に示すように、初期設定位置Ａ→第１進角位置Ｂ→第２進角位置Ｃまで変化させた場合におけるエンジンＥの運転状況の変化をみると、吸気バルブ閉位置が進角する毎にエンジン回転数は大幅に上昇することになる。よって、実施例１のエンジン始動制御装置のように、エンジン始動時、自力回転よりエンジン回転数Neを応答良く立ち上げたい場合、吸気バルブ閉位置を進角させることが有効である。
【００５８】
次に、効果を説明する。
実施例１のハイブリッド車のエンジン始動制御装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
【００５９】
(1) 駆動力発生源としてモータを有し、駆動力発生又は発電の少なくともいずれか一方の機能を満たすためにエンジンＥを有するハイブリッド車において、エンジン始動時、エンジンＥの吸気バルブ閉位置を所定角度まで進角してエンジンＥを自力回転させ、エンジン回転数Neが共振回転領域を超えるまで進角した吸気バルブタイミングを保持するエンジン始動制御手段を備えたため、共振領域をエンジンＥの自力回転で乗り越えることで、振動レベルを低減させることが可能であり、かつ、モータパワーの消費が少ないと共に、素早い加速で急加速要求に応えることができる。
【００６０】
(2) 前記エンジン始動制御手段は、エンジン始動時、吸気バルブ閉位置の初期設定角度から進角させる所定角度を、モータリングにより共振回転領域未満の回転数で回転しているエンジンＥが自力で回転可能となる角度としたため、モータリングによるエンジン回転数Neが低回転域の回転数であっても確実にエンジン自力回転への移行を達成することができる。
【００６１】
(3) 前記エンジン始動制御手段は、吸気バルブ閉位置を進角した所定角度で保持した後、エンジン回転数Neが共振回転領域を超えたタイミングで、吸気バルブ閉位置をさらに進角させるため、通常走行時のエンジントルクが早期に確保され、急加速要求に対しても応答良く急加速要求に応えることができる。
【００６２】
(4) 前記エンジン始動制御手段は、エンジン始動時、エンジン回転数Neがマウント共振回転領域より前の第１設定値N1となるまでは吸気バルブ閉位置を初期設定角度とし、エンジン回転数Neが第１設定値N1を超えると吸気バルブ閉位置を所定量だけ進角すると共に燃料噴射を開始し、エンジン回転数Neが共振回転領域より後の第２設定値N2を超えると、さらに、所定量だけ進角させるため、エンジン始動を開始するモータリング域におけるフリクション低減と、エンジン自力回転開始領域における振動抑制とエンジン始動トルクの確保との両立と、エンジンＥにより駆動力の発生が開始される領域における走行トルクの確保と、を併せて達成することができる。
【００６３】
(5) 前記ハイブリッド車は、共線図上に４つ以上の入出力要素が配列される差動装置を有し、前記入出力要素のうちの内側に配列される２つの要素の一方にエンジンＥからの入力を、他方に駆動系統への出力ギヤOGをそれぞれ割り当てると共に、前記内側の要素の両外側に配列される２つの要素にそれぞれ第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2とを連結し、走行モードとして、エンジンＥとモータジェネレータMG1,MG2を駆動力発生源として使用するエンジン使用モードと、エンジンＥを停止しモータジェネレータMG1,MG2のみを駆動力発生源として使用するモータ使用モードと、を有し、車両状態に応じて前記エンジン使用モードと前記モータ使用モードとの間でのモード遷移を行うため、共振を抑制し、しかも、バッテリ４の消費を少なくしながら素早い加速で急加速要求に応える最適なエンジン始動制御を、走行中にエンジンＥの停止・始動が頻繁に行われるパラレル型ハイブリッド車にて達成することができる。
【００６４】
(6) 駆動力発生源としてモータを有し、駆動力発生又は発電の少なくともいずれか一方の機能を満たすためにエンジンＥを有するハイブリッド車において、エンジン始動時、モータリングによりエンジン回転数Neが停止状態から共振回転領域より前の第１設定値N1となるまでは吸気バルブ閉位置を初期設定角度に設定する吸気バルブ閉位置初期設定手順と、吸気バルブ閉位置の初期設定角度のままでのモータリングにより、エンジン回転数Neが第１設定値N1を超えると吸気バルブ閉位置を所定量だけ進角させる第１吸気バルブ閉位置進角手順と、吸気バルブ閉位置の進角に要する時間の経過を待ってエンジンＥへの燃料噴射を開始する燃料噴射開始手順と、燃料噴射開始後、自力回転によるエンジン回転数Neが、回転数上昇により共振回転領域より後の第２設定値N2を超えると、さらに、所定量だけ進角させる第２吸気バルブ閉位置進角手順と、を備えたため、共振領域をエンジンＥの自力回転で乗り越えることで、振動レベルを低減させることが可能であり、かつ、モータパワーの消費が少ないと共に、素早い加速で急加速要求に応えることができるハイブリッド車のエンジン始動制御方法を提供することができる。
【００６５】
以上、本発明のハイブリッド車のエンジン始動制御装置を実施例１に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この実施例１に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
実施例１でのハイブリッド車として、ラビニョウ型遊星歯車により構成された差動装置を有する例を示したが、特開２００３−３２８０８号公報等に記載されている様々なパターンのラビニョウ型遊星歯車等により構成された差動装置を持つハイブリッド車や、３つのシングルピニオン型遊星歯車により構成された差動装置を有するハイブリッド車等にも適用することができる。また、パラレル型ハイブリッド車への適用に限らず、シリーズ型ハイブリッド車へも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】実施例１のエンジン始動制御装置が適用されたハイブリッド車を示す全体システム図である。
【図２】実施例１のエンジン始動制御装置が適用されたハイブリッド車に採用されたラビニョウ型遊星歯車列による各走行モードをあらわす共線図である。
【図３】実施例１のエンジン始動制御装置が適用されたハイブリッド車での走行モードマップを示す図である。
【図４】実施例１のエンジン始動制御装置が適用されたハイブリッド車での４つの走行モード間におけるモード遷移経路を示す図である。
【図５】実施例１のエンジン始動制御装置のエンジン制御系を示すブロック図である。
【図６】実施例１の統合コントローラのエンジン始動制御部において実行されるエンジン始動制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】実施例１の統合コントローラのエンジン始動制御部において実行されるエンジン始動制御作用を示すタイムチャートである。
【図８】エンジンの吸気バルブの開閉タイミング制御を説明するためのバルブタイミングダイヤグラムの一例及びバルブタイミングと４行程の関係を示す図である。
【図９】吸気バルブ閉位置の進角によるエンジントルクとエンジン回転数の変化を示す図である。
【符号の説明】
【００６８】
Ｅ  エンジン
MG1  第１モータジェネレータ
MG2  第２モータジェネレータ
OG  出力ギヤ（出力部材）
TM  動力合成機構
PGR  ラビニョウ型遊星歯車列（差動装置）
EC  エンジンクラッチ
LB  ローブレーキ
１  エンジンコントローラ
２  モータコントローラ
３  インバータ
４  バッテリ
５  油圧制御装置
６  統合コントローラ
７  アクセル開度センサ
８  車速センサ
９  エンジン回転数センサ
１０  第１モータジェネレータ回転数センサ
１１  第２モータジェネレータ回転数センサ
１２  第２リングギヤ回転数センサ
【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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