(57)【要約】【課題】内燃機関の低温の始動時にエミッションの特定成分が限界を超えることなく伝達効率の高い変速比を選択して燃費悪化を抑制できるハイブリッド車両の内燃機関始動制御装置を提供する。【解決手段】内燃機関始動制御装置は、内燃機関２の始動時における動作点の変更量を、内燃機関のエミッションの特定成分であるＰＮが限界を超えないように機関温度及び要求トルクに基づいて決定し、自動変速機１０の複数の変速段の中から、動作点の変更後に動力分割機構５及び自動変速機１０の各伝達効率を合成した合成伝達効率が最良となる変速段を選択し、その選択された変速段へ内燃機関２の始動前に変更する。【選択図】図１
2016043800.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関と、前記内燃機関が連結された差動機構と、前記差動機構から駆動輪までの動力伝達経路に設けられて一定範囲で変速比を選択可能な変速機構とを備えたハイブリッド車両に適用され、前記内燃機関の始動時に、前記内燃機関のエンジン回転数とエンジントルクとで定義された動作点を前記内燃機関の機関温度の低温時には常温時に比べて高回転側に変更するハイブリッド車両の内燃機関始動制御装置において、
前記内燃機関の始動時における前記動作点の変更量を前記機関温度及び要求トルクに基づいて決定する動作点変更量決定手段と、
前記変速機構の前記変速比の中から、前記動作点の変更後に前記差動機構及び前記変速機構の各伝達効率を合成した合成伝達効率が最良となる変速比を選択し、その選択された変速比へ前記内燃機関の始動前に変更する変速比変更手段と、
を備えることを特徴とするハイブリッド車両の内燃機関始動制御装置。
【請求項２】
内燃機関と、前記内燃機関が連結された差動機構と、前記差動機構から駆動輪までの動力伝達経路に設けられて一定範囲で変速比を選択可能な変速機構とを備えたハイブリッド車両に適用され、前記内燃機関の始動時に、前記内燃機関のエンジン回転数とエンジントルクとで定義された動作点を前記内燃機関の機関温度の低温時には常温時に比べて高回転側に変更するハイブリッド車両の内燃機関始動制御装置において、
前記変速機構の現在の変速比を維持しながら前記内燃機関を始動する機関始動手段と、
前記内燃機関のエミッションの特定成分が低減するように、前記動作点を前記内燃機関の始動後に前記変速機構の前記変速比が減速側なほど高回転側に変更する動作点変更手段と、
前記動作点の変更後に前記変速機構の現在の変速比を維持するよりも前記差動機構及び前記変速機構の各伝達効率を合成した合成伝達効率が向上する変速比が存在する場合、当該変速比へ前記変速機構の変速比を変更する変速比変更手段と、
を備えることを特徴とするハイブリッド車両の内燃機関始動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド車両に設けられた内燃機関を始動する内燃機関始動制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動変速機を備えるハイブリッド車両に適用される制御装置として、内燃機関の始動要求があった場合に自動変速機の変速比を変更してから内燃機関を始動させるものが知られている（特許文献１）。その他、本発明に関連する先行技術文献として、特許文献２が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１５９２６０号公報
【特許文献２】特開２０１３−３５５２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
通常、ハイブリッド車両においては内燃機関が最適な燃費状態で運転されるようにエンジン回転数とエンジントルクとが決定される。しかし、内燃機関が未暖機の場合に最適燃費状態で始動するとエミッションが悪化する場合がある。特にこの状況では粒子状物質の個数（ＰＮ：ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  ｎｕｍｂｅｒ）が悪化することが知られている。
【０００５】
特許文献１の制御装置は自動変速機の変速段を低速度側（エンジン高回転側）へ変更してから内燃機関を始動しているが、内燃機関が未暖機の低温時にエミッションの特定成分の悪化を抑制するためにエンジン回転数を高回転側に変更し、その変更量を決定するものではないため、エミッションの悪化抑制が不十分になるおそれがある。また、特許文献１の制御装置は差動機構及び自動変速機の伝達効率を考慮して変速段を選択するものではないため、内燃機関の始動時に非効率な変速段を選択して燃費が悪化するおそれがある。
【０００６】
そこで、本発明は、内燃機関の低温の始動時にエミッションの特定成分が限界を超えることなく伝達効率の高い変速比を選択して燃費悪化を抑制できるハイブリッド車両の内燃機関始動制御装置を提供することを第１の目的とする。また、本発明は、内燃機関の低温の始動時にエミッションの特定成分を低減しつつ非効率な変速比を維持することによる燃費悪化を抑制できるハイブリッド車両の内燃機関始動制御装置を提供することを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の内燃機関始動制御装置は、内燃機関と、前記内燃機関が連結された差動機構と、前記差動機構から駆動輪までの動力伝達経路に設けられて一定範囲で変速比を選択可能な変速機構とを備えたハイブリッド車両に適用され、前記内燃機関の始動時に、前記内燃機関のエンジン回転数とエンジントルクとで定義された動作点を前記内燃機関の機関温度の低温時には常温時に比べて高回転側に変更するハイブリッド車両の内燃機関始動制御装置において、前記内燃機関の始動時における前記動作点の変更量を前記機関温度及び要求トルクに基づいて決定する動作点変更量決定手段と、前記変速機構の前記変速比の中から、前記動作点の変更後に前記差動機構及び前記変速機構の各伝達効率を合成した合成伝達効率が最良となる変速比を選択し、その選択された変速比へ前記内燃機関の始動前に変更する変速比変更手段と、を備えるものである（請求項１）。
【０００８】
第１の内燃機関始動制御装置によれば、内燃機関のエミッションの特定成分に影響する機関温度及び要求トルクに基づいて内燃機関の始動時の動作点変更量が決定されるので、機関温度の低温時に内燃機関を始動する際にエミッションの特定成分が限界を超えることを回避できる。しかも、変速機構の変速比の中から、動作点の変更後に合成伝達効率が最良となる変速比が選択されるので効率の高い変速比を選択できる。これにより、内燃機関の低温の始動時に非効率な変速比を選択することによる燃費悪化を抑制しつつエミッションの特定成分が限界を超えることを回避できる。
【０００９】
本発明の第２の内燃機関始動制御装置は、内燃機関と、前記内燃機関が連結された差動機構と、前記差動機構から駆動輪までの動力伝達経路に設けられて一定範囲で変速比を選択可能な変速機構とを備えたハイブリッド車両に適用され、前記内燃機関の始動時に、前記内燃機関のエンジン回転数とエンジントルクとで定義された動作点を前記内燃機関の機関温度の低温時には常温時に比べて高回転側に変更するハイブリッド車両の内燃機関始動制御装置において、前記変速機構の現在の変速比を維持しながら前記内燃機関を始動する機関始動手段と、前記内燃機関のエミッションの特定成分が低減するように、前記動作点を前記内燃機関の始動後に前記変速機構の前記変速比が減速側なほど高回転側に変更する動作点変更手段と、前記動作点の変更後に前記変速機構の現在の変速比を維持するよりも前記差動機構及び前記変速機構の各伝達効率を合成した合成伝達効率が向上する変速比が存在する場合、当該変速比へ前記変速機構の変速比を変更する変速比変更手段と、を備えるものである（請求項２）。
【００１０】
第２の内燃機関始動制御装置によれば、現在の変速比を維持しながら変速機構の変速比が減速側なほど高回転側に内燃機関の動作点を変更するので、機関温度が低温の始動時にエミッションの特定成分を可能な限り減じることができる。しかも、内燃機関の動作点変更後に現在の変速比を維持するよりも合成伝達効率が向上する変速比が存在する場合には内燃機関の始動後にその変速比に変更されるため、内燃機関の始動後に非効率な変速比が維持されることを回避できる。これにより、内燃機関の低温の始動時にエミッションの特定成分を低減しつつ非効率な変速比を維持することによる燃費悪化を抑制できる。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように、本発明の第１の内燃機関始動制御装置によれば、内燃機関の低温の始動時に非効率な変速比を選択することによる燃費悪化を抑制しつつエミッションの特定成分が限界を超えることを回避できる。また、本発明の第２の内燃機関始動制御装置によれば、内燃機関の低温の始動時にエミッションの特定成分を低減しつつ非効率な変速比を維持することによる燃費悪化を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一形態に係る内燃機関始動制御装置が適用されたハイブリッド車両の全体構成を示した図。
【図２】自動変速機の作動係合表を示した図。
【図３】図１の車両の各要素の共線図（速度線図）を示した図。
【図４】内燃機関の全体構成図。
【図５】内燃機関の内部構成の概要図。
【図６】図１の車両の制御系を示したブロック図。
【図７Ａ】内燃機関の動作点及び運転領域を説明する説明図。
【図７Ｂ】図７ＡのVIIB部を拡大して示した図。
【図８】第１の形態に係る制御ルーチンの一例を示したフローチャート。
【図９】動作点変更量を求めるマップの一例を示した図。
【図１０】合成伝達効率を示した図。
【図１１】第１の形態に係る制御結果の一例を示したタイミングチャート。
【図１２】動作点変更量を求めるマップの他の一例を示した図。
【図１３】第２の形態に係る制御の意義を説明するための共線図。
【図１４】第２の形態に係る制御ルーチンの一例を示したフローチャート。
【図１５】第２の形態の制御内容を説明する図。
【図１６】第２の形態に係る制御結果の一例を示したタイミングチャート。
【図１７】第２の形態に係る制御の変形例に利用するマップの一例を示した図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（第１の形態）
図１に示すように、車両１は内燃機関２及び２つのモータ・ジェネレータ３、４が走行用動力源として設けられたいわゆるハイブリッド車両として構成されている。内燃機関２の詳細は後述する。内燃機関２、第１モータ・ジェネレータ３及び第２モータ・ジェネレータ４は差動機構としての動力分割機構５に連結されている。動力分割機構５はシングルピニオン型の遊星歯車機構として構成されており、外歯歯車のサンギアＳｎと、内歯歯車のリングギアＲｉと、これらのギアＳｎ、Ｒｉに噛みあうピニオンＰを自転かつ公転自在に支持するキャリアＣｒとを備えている。サンギアＳｎには第１モータ・ジェネレータ３が、リングギアＲｉには第２モータ・ジェネレータ４が、キャリアＣｒには内燃機関２の出力軸２ａがそれぞれ連結されている。
【００１４】
第２モータ・ジェネレータ４よりも駆動輪側の動力伝達経路には変速機構としての自動変速機１０が設けられている。自動変速機１０は２つの入力軸１１、１２を有する。これらの入力軸１１、１２と、リングギアＲｉと一体回転する中間軸１５との間には２つのクラッチＣ１、Ｃ２が設けられている。これらのクラッチＣ１、Ｃ２を適宜操作することにより、２つの入力軸１１、１２のなかから一の入力軸を中間軸１５と選択的に連結させることができる。自動変速機１０は、二組の遊星歯車機構２１、２２が組み合わされるとともに、２つのブレーキＢ１、Ｂ２と一方向クラッチＦ１とが設けられることにより構成されている。二組の遊星歯車機構２１、２２は、一方のキャリアＣｒ１と他方のリングギアＲｉ２とが連結されるとともに、一方のリングギアＲｉ１と他方のキャリアＣｒ２とが連結されることによって互いに組み合わされている。第１入力軸１１はサンギアＳｎ２に、第２入力軸１２はキャリアＣｒ１にそれぞれ連結されている。キャリアＣｒ２は出力軸２３に連結される。互いに連結されたキャリアＣｒ１及びリングギアＲｉ２には一方向の回転のみ許容するワンウエイクラッチＦ１が設けられている。車両１は、クラッチＣ１、Ｃ２及びブレーキＢ１、Ｂ２の操作状態を不図示の油圧装置によって適宜変化させることにより、図２の作動係合表に示したように前進４速及び後退１速からなる複数の変速段のなかから一の変速段を選択できる。図２の「Ｎ」はニュートラルを意味する。各変速段の変速比（ギア比）は、第１速（１ｓｔ）が３．２０、第２速（２ｎｄ）が１．７２、第３速（３ｒｄ）が１．００、第４速（４ｔｈ）が０．６７、後退（Ｒｅｖ）が２．０４である。したがって、自動変速機１０は一定範囲で段階的に設定された変速比を選択できる。図２の「○」はクラッチ又はブレーキの係合状態を意味する。第１速〜第４速の各変速段が選択された場合の車両１の各要素の共線図（速度線図）は図３に示した通りである。なお、図３の「Ｅｎｇ」は内燃機関２を、「ＭＧ１」は第１モータ・ジェネレータ３を、「ＭＧ２」は第２モータ・ジェネレータ４を、「Ｉｎ１」は第１入力軸１１を、「Ｉｎ２」は第２入力軸１２を、「Ｏｕｔ」は出力軸２３をそれぞれ意味する。
【００１５】
図４に示すように、内燃機関２は４つの気筒２５が一方向に並べられた直列４気筒型の火花点火内燃機関として構成されている。内燃機関２はいわゆるリーンバーンエンジンとして構成されていて、リーン燃焼とストイキ燃焼との間で運転モードを切り替えることができる。リーン燃焼は、理論空燃比よりもリーン側に設定された空燃比を目標とする運転モードである。ストイキ燃焼は、リーン燃焼の空燃比よりもリッチ側の理論空燃比又はその近辺の空燃比を目標とする運転モードである。リーン燃焼からストイキ燃焼への切り替えは吸入空気量の応答遅れを考慮して燃料噴射量の一時的な増量によって実施される。
【００１６】
図４及び図５に示すように、内燃機関２の各気筒２５には吸気通路２６及び排気通路２７がそれぞれ接続されている。吸気通路２６は吸気弁２６ａにて、排気通路２７は排気弁２７ａにてそれぞれ開閉される。各気筒２５にはポート噴射用インジェクタ２９若しくは筒内噴射用インジェクタ３０又はこれらの両者にて燃料が供給され、気筒２５内に導かれた混合気は気筒２５毎に設けられた点火プラグ３１にて着火される。混合気の燃焼エネルギーはピストン３２に伝達され、コネクティングロッド３３を介して出力軸２ａに出力される。
【００１７】
図４に示すように、内燃機関２には、排気エネルギーを利用して過給するターボチャージャ３５が設けられている。吸気通路２６には、ターボチャージャ３５のコンプレッサ３５ａが設けられている。コンプレッサ３５ａよりも上流の吸気通路２６には、吸入空気量を調整できるスロットル弁３６が設けられている。スロットル弁３６よりも上流の吸気通路２６には、吸入空気量に応じた信号を出力するエアフローメータ３７が設けられている。コンプレッサ３５ａよりも下流の吸気通路２６には、コンプレッサ３５ａで加圧された吸気を冷却するためのインタークーラ３８が設けられている。
【００１８】
排気通路２７には、ターボチャージャ３５のタービン３５ｂが設けられている。また、排気通路２７には、タービン３５ｂより上流の排気をタービン３５ｂよりも下流にバイパスするウェイストゲートバルブ機構３９が設けられている。ウェイストゲートバルブ機構３９には、タービン３５ｂに導かれる排気の流量を調整可能なウェイストゲートバルブ４０が設けられている。そのため、ウェイストゲートバルブ４０の開度を制御することによりタービン３５ｂに流入する排気流量が調整される結果、内燃機関２の過給圧が調整される。タービン３５ｂ又はウェイストゲートバルブ４０を通った排気は、スタートコンバータ４１及び後処理装置４２で有害物質が除去されてから大気に放出される。
【００１９】
内燃機関２には、排気通路２７から排気の一部を取り出して吸気通路２６にＥＧＲガスとして再循環させるＥＧＲ装置４５が設けられている。ＥＧＲ装置４５は、排気通路２７から排気の一部をＥＧＲガスとして取り出して吸気通路２６に導くＥＧＲ通路４６と、ＥＧＲ通路４６を流れるＥＧＲガスの流量を調整できるＥＧＲ弁４７と、ＥＧＲ通路４６を流れるＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ４８とを備えている。ＥＧＲ通路４６は、スタートコンバータ４１と後処理装置４２との間の排気通路２７と、コンプレッサ３５ａとスロットル弁３６との間の吸気通路２６とを接続している。
【００２０】
図６に示すように、車両１の各部の制御はコンピュータとして構成され機能別に設けられた各種の電子制御装置（ＥＣＵ）５０、７０、７１にて制御される。ＨＶＥＣＵ５０、ＭＧＥＣＵ７０及びエンジンＥＣＵ７１は相互に情報交換可能な状態で電気的に接続されている。
【００２１】
主要なコンピュータとして設けられたＨＶＥＣＵ５０には各種のセンサからの信号が入力される。例えば、ＨＶＥＣＵ５０には、車両１の車速に応じた信号を出力する車速センサ５１、不図示のアクセルペダルの踏み込み量に応じた信号を出力するアクセル開度センサ５２、第１モータ・ジェネレータ３の回転速度に応じた信号を出力する第１ＭＧ回転数センサ５３、第２モータ・ジェネレータ４の回転速度に応じた信号を出力する第２ＭＧ回転数センサ５４、自動変速機１０の出力軸２３の回転速度に応じた信号を出力する出力軸回転数センサ５５、ターボチャージャ３５のタービン３５ｂの回転速度に応じた信号を出力するタービン回転数センサ５６、内燃機関２の過給圧に応じた信号を出力する過給圧センサ５７、不図示のバッテリの蓄電率に応じた信号を出力するＳＯＣセンサ５８、第１モータ・ジェネレータ３の温度に応じた信号を出力する第１ＭＧ温度センサ５９、第２モータ・ジェネレータ４の温度に応じた信号を出力する第２ＭＧ温度センサ６０、第１モータ・ジェネレータ３のために設けられた不図示の第１インバータの温度に応じた信号を出力する第１ＩＮＶ温度センサ６１、第２モータ・ジェネレータ４のために設けられた不図示の第２インバータの温度に応じた信号を出力する第２ＩＮＶ温度センサ６２、後処理装置４２の温度に応じた信号を出力する触媒温度センサ６３、ターボチャージャ３５のタービン３５ｂの温度に応じた信号を出力するタービン温度センサ６４、内燃機関２のエンジン冷却水の温度に応じた信号を出力する水温センサ６５、及びバッテリの温度に応じた信号を出力するバッテリ温度センサ６６等の出力信号が入力される。
【００２２】
ＨＶＥＣＵ５０は、第１モータ・ジェネレータ３及び第２モータ・ジェネレータ４に発生させるトルクを算出し、発生させるトルクについてＭＧＥＣＵ７０に指令を出力する。また、ＨＶＥＣＵ５０は、内燃機関２の運転条件を決定し、内燃機関２の運転条件についてエンジンＥＣＵ７１に指令を出力する。さらに、ＨＶＥＣＵ５０は、所定のシフトスケジュール又は運転者によるシフトチェンジ要求等に応じた変速段が実現できるように自動変速機１０のクラッチＣ１、Ｃ２及びブレーキＢ１、Ｂ２を制御する。ＭＧＥＣＵ７０は、ＨＶＥＣＵ５０から入力された指令に基づき、第１モータ・ジェネレータ３及び第２モータ・ジェネレータ４に発生させるトルクに対応した電流を算出し、第１モータ・ジェネレータ３及び第２モータ・ジェネレータ４に電流を出力する。エンジンＥＣＵ７１は、ＨＶＥＣＵ５０から入力された指令に基づき、スロットル弁３６、ポート噴射用インジェクタ２９、筒内噴射用インジェクタ３０、点火プラグ３１、及びウェイストゲートバルブ４０等の内燃機関２の各部に対して各種の制御を行う。
【００２３】
ＨＶＥＣＵ５０は、アクセル開度センサ５２の出力信号と車速センサ５１の出力信号とを参照して運転者が要求する要求パワーを計算し、その要求パワーに対するシステム効率が最適となるように各種のモードを切り替えながら車両１を制御する。例えば、内燃機関２の熱効率が低下する低負荷領域では内燃機関２の燃焼を停止して第２モータ・ジェネレータ４を駆動するＥＶ走行モードが選択される。また、内燃機関２だけではトルクが不足する場合は、内燃機関２とともに第２モータ・ジェネレータ４を走行用駆動源とするハイブリッド走行モードが選択される。
【００２４】
ハイブリッド走行モードが選択された場合、図７Ａに矢印で示したように内燃機関２の動作点は最適燃費線Ｌに沿って移動するように第１モータ・ジェネレータ３のモータトルク等が制御される。内燃機関２の動作点はエンジン回転数とエンジントルクとで定義されたものであり、最適燃費線Ｌは内燃機関２の熱効率が最適となるようにあらかじめ設定されたものである。本形態の内燃機関２は過給機付きのリーンバーンエンジンとして構成されている。このため、内燃機関２は、図７Ａに示した運転領域に従って、自然吸気ストイキ燃焼、自然吸気リーン燃焼、過給ストイキ燃焼、及び過給リーン燃焼のいずれかの運転モードが選択される。
【００２５】
本形態は、ＥＶ走行モードの実施中に内燃機関２の始動要求があった場合の内燃機関２の始動制御に特徴がある。上述したように、本形態の内燃機関２は原則として最適燃費線Ｌに沿って運転される。このため、ＥＶ走行モードの実施中に内燃機関２を始動した場合に始動後の動作点が最適燃費線Ｌ上に位置することが熱効率すなわち燃費の観点から望ましい。しかしながら、内燃機関２が未暖機の低温時では最適燃費線Ｌ上で運転すると上述したＰＮが悪化することが知られている。そこで、本形態では以下に説明する制御ルーチンに沿って内燃機関２を始動することによりＰＮの悪化を抑制する。
【００２６】
図８の制御ルーチンのＨＶＥＣＵ５０に記憶されており適時に読み出されて所定間隔で繰り返し実行される。ステップＳ１において、ＨＶＥＣＵ５０は現在の走行モードがＥＶ走行モードか否かを判定する。ＥＶ走行モードの場合はステップＳ２に進み、そうでない場合、すなわちハイブリッド走行モードの場合はステップＳ９に進み、ＨＶＥＣＵ５０は内燃機関２の動作点が最適燃費線Ｌ（図７Ａ）上を移動するように内燃機関２を運転する。この場合の自動変速機１０の変速段は同最適燃費線L上を運転するのに適した変速段が適宜に選択される。
【００２７】
ステップＳ２において、ＨＶＥＣＵ５０は内燃機関２に対する始動要求の有無を判定する。始動要求は、ＥＶ走行モードの限界を超えて要求パワーが高まった場合やバッテリの蓄電率が低下してバッテリへの充電が必要になった場合等の諸条件が成立した場合に発生する。始動要求がある場合はステップＳ３に進み、そうでない場合はステップＳ８に進んでＥＶ走行モードを継続し、自動変速機１０の変速段としてＥＶ走行モードに適した変速段が適宜選択される。
【００２８】
ステップＳ３において、ＨＶＥＣＵ５０は内燃機関２が上述した自然吸気リーン燃焼又は過給リーン燃焼のいずれかで運転されるリーン運転の実施中であり、かつ低温時か否かを判定する。低温時か否かの判定は、ＨＶＥＣＵ５０が水温センサ６５（図６）の信号を参照してエンジン冷却水の温度（エンジン水温）を内燃機関２の機関温度として取得し、エンジン水温が所定の低温判定値以下か否かにより実施される。なお、エンジンオイルの温度（エンジン油温）を機関温度として用いることもできる。リーン運転かつ低温時の場合はステップＳ４に進み、そうでない場合、例えばエンジン水温が低温判定値よりも高い常温時の場合はステップＳ７に進み、自動変速機１０の変速段として常温時に適した変速段を選択しつつ内燃機関２の始動後に動作点が最適燃費線Ｌ上に位置するように内燃機関２を始動する（図７ＢのＡ点参照）。
【００２９】
ステップＳ４において、ＨＶＥＣＵ５０は内燃機関２の始動時に動作点を変更する動作点変更量を決定する。図７Ｂに示すように、動作点変更量はエンジン回転数とエンジントルクとで定義され、エンジン回転数が変更前よりも高回転となる変更量である。動作点変更量は変更前後の動作点間の距離として把握できる。つまり、動作点変更量はＡ−Ｂ間距離又はＡ−Ｃ間距離に相当する。動作点変更量は、エンジン水温と、内燃機関２の始動後に必要となる要求トルク（要求パワー）とに基づいて決定される。ＨＶＥＣＵ５０は、現在のエンジン水温と要求トルクとを取得し図９のマップに基づいてエンジン水温が低いほど、要求トルクが大きいほど大きな値となるように動作点変更量を決定する。図９のマップには、実機試験やシミュレーション等を用いた適合によって各要求トルク及び各エンジン水温に対応する動作点変更量がエミッションの特定成分であるＰＮの限界を超えないように設定されている。したがって、図９のマップに基づいて動作点変更量を決定することによって、ＰＮの限界を超えないように動作点変更量が決定される。
【００３０】
ステップＳ５において、ＨＶＥＣＵ５０は内燃機関２の動作点の変更後に使用する変速段を選択し、その選択された変速段へ自動変速機１０の変速段を変更する。この変速段の選択は、自動変速機１０の複数の変速段（第１速〜第４速）の中から動作点の変更後に動力分割機構５及び自動変速機１０の各伝達効率を合成した合成伝達効率が最良となる変速段を選択することによって実施される。具体的な選択方法は次の通りである。ステップＳ４で動作点変更量が決まると、変更後の動作点が決まるため動力分割機構５及び自動変速機１０の各変速比を合成した合成変速比が図１０の一点鎖線で示したように決まる。この場合、変速段毎の合成伝達効率ηの曲線と一点鎖線との交点が複数個得られ、その中で最良の合成伝達効率ηを与える変速段が始動時に選択すべき変速段として特定できる。例えば、変速前の変速段が第１速の場合に内燃機関２を始動する状況を考えると、合成伝達効率ηが第１速よりも高い第２速が始動時に選択すべき変速段となる。
【００３１】
ステップＳ６において、ＨＶＥＣＵ５０は第１モータ・ジェネレータ３等を操作して内燃機関２の動作点を動作点変更量相当分だけ変更しながら燃料噴射及び点火を実行して内燃機関２を始動する。
【００３２】
図８の制御ルーチンにおいて、ＨＶＥＣＵ５０は、ステップＳ４を実行することにより本発明に係る動作点変更量決定手段として、ステップＳ５を実行することにより本発明に係る変速比変更手段として、それぞれ機能する。
【００３３】
低温時に内燃機関２が始動される場合の各パラメータの時間的変化は図１１にその一例として示されている。図１１には内燃機関２の始動時に第１速から第２速に変更されたケースが例示されている。時刻ｔ０に始動要求があると、時刻ｔ１で自動変速機１０の変速操作が開始され、ブレーキＢ２が係合状態の第１速からブレーキＢ２が解放状態となってブレーキＢ１が係合状態となる第２速に切り替えられる。変速操作が開始してから完了するまでの時刻ｔ１〜ｔ３の間には時刻ｔ２から第１モータ・ジェネレータ３のモータ回転数と第２モータ・ジェネレータ４のモータトルクとが制御されて同期制御が実施される。
【００３４】
時刻ｔ４に内燃機関２の始動条件が成立すると、第２モータ・ジェネレータ４で反力を取りながら第１モータ・ジェネレータ３のモータ回転数を上昇させてエンジン回転数を上昇させる。時刻ｔ５でエンジン回転数が所定回転数に達すると点火が行われて内燃機関２の始動が完了し、始動完了とともに第２モータ・ジェネレータ４のモータトルクを減少させて反力を低下させる。そして、時刻ｔ５から第１モータ・ジェネレータ３及び第２モータ・ジェネレータ４の各モータトルクを制御しながら内燃機関２の動作点を移動させる。時刻ｔ６で内燃機関２の動作点が目標となる動作点（例えば図７ＢのＢ点）に到達する。
【００３５】
第１の形態によれば、内燃機関２のＰＮに影響する機関温度及び要求トルクに基づいて内燃機関２の始動時の動作点変更量が決定されるので、機関温度の低温時に内燃機関２を始動する際にＰＮが限界を超えることを回避できる。しかも、自動変速機１０の複数の変速段の中から、動作点の変更後に合成伝達効率ηが最良となる変速段が選択されるので効率の高い変速段を選択できる。これにより、内燃機関２の低温の始動時に非効率な変速段を選択することによる燃費悪化を抑制しつつＰＮが限界を超えることを回避できる。
【００３６】
図８の制御ルーチンのステップＳ４ではエンジン水温及び要求トルクに基づいて動作点変更量を決定したが、内燃機関２の動作点を動作点変更量相当分だけ変更することによってＰＮの限界を超えない限りにおいて他の方法で動作点変更量を決定してもよい。
【００３７】
例えば、図１２に示すように、第２モータ・ジェネレータ４によるトルク補償可能量に基づいて動作点変更量を決定してもよい。ＰＮは内燃機関２が高回転低トルク側に変更されるほど低減するため、ＰＮを低減する観点からは動作点変更量をできるだけ大きく、つまり、より低トルク側に動作点を変更することが望ましい。しかしながら、エンジントルクが必要以上に低下すると要求トルクに対してエンジントルクが不足することが起こり得る（図７ＢのＣ点参照）。ただし、車両１はその不足分を第２モータ・ジェネレータ４のモータトルクで補償できるので、そのトルク補償可能量相当分だけエンジントルクが不足しても要求トルクを満足できる。これにより、要求トルクを満足させつつ可能な限りＰＮを低減することが可能となる。具体的なＨＶＥＣＵ５０の処理としては、まずトルク補償可能量をバッテリの蓄電率や温度等の諸条件から推定する。そして、トルク補償可能量が大きいほど大きな動作点変更量が得られるように、図１２に示したマップに基づいて動作点変更量を決定する。なお、図１２のマップには、実機試験やシミュレーション等を用いた適合によって各トルク補償可能量に対応する動作点変更量がエミッションの特定成分であるＰＮの限界を超えないように設定されている。したがって、図１２のマップに基づいて動作点変更量を決定することによって、ＰＮの限界を超えないように動作点変更量が決定される。
【００３８】
（第２の形態）
次に、図１３〜図１７を参照しながら本発明に第２の形態を説明する。第２の形態は制御内容を除き第１の形態と共通する。したがって、第２の形態に係る車両の構成等の物理的構成や制御系については図１〜図６が適宜参照される。
【００３９】
第２の形態は、内燃機関２が未暖機の低温時において自動変速機１０の変速段を内燃機関２の始動後に変更することに特徴がある。図１３に示したように、内燃機関２の動作点が同一で、かつ出力軸２３の回転数（車速）が同一であっても、自動変速機１０の変速段が異なると第１モータ・ジェネレータ３のモータ回転数が状態ａ及び状態ｂに示すように相違する。状態ａは状態ｂよりも第１モータ・ジェネレータ３のモータ回転数が高く電気パスが多いため、動力の伝達効率が低い。そのため、ＥＶ走行モードの実施中に内燃機関２を始動して状態ｘや状態ｙから状態ａに移行して運転を継続すると、状態ｘや状態ｙから状態ｂに移行して運転を継続する場合よりも余分な燃料噴射が必要となり燃費が悪化する。そのため、第２の形態では内燃機関２の始動後に現在の変速段の運転を継続するよりも伝達効率の高い変速段に変更する。具体的には以下の図１４の制御ルーチンをＨＶＥＣＵ５０が実行することにより本制御を実現する。
【００４０】
図１４の制御ルーチンのＨＶＥＣＵ５０に記憶されており適時に読み出されて所定間隔で繰り返し実行される。ステップＳ２１において、ＨＶＥＣＵ５０は現在の走行モードがＥＶ走行モードか否かを判定する。ＥＶ走行モードの場合はステップＳ２２に進み、そうでない場合、すなわちハイブリッド走行モードの場合はステップＳ３１に進み、ＨＶＥＣＵ５０は内燃機関２の動作点が最適燃費線Ｌ（図１５）上を移動するように内燃機関２を運転する。この場合の自動変速機１０の変速段は同最適燃費線L上を運転するのに適した変速段が適宜選択される。
【００４１】
ステップＳ２２において、ＨＶＥＣＵ５０は内燃機関２に対する始動要求の有無を判定する。始動要求は、ＥＶ走行モードの限界を超えて要求パワーが高まった場合やバッテリの蓄電率が低下してバッテリへの充電が必要になった場合等の諸条件が成立した場合に発生する。始動要求がある場合はステップＳ２３に進み、そうでない場合はステップＳ３０に進んでＥＶ走行モードを継続し、自動変速機１０の変速段としてＥＶ走行モードに適した変速段が適宜選択される。
【００４２】
ステップＳ２３において、ＨＶＥＣＵ５０は内燃機関２が上述した自然吸気リーン燃焼又は過給リーン燃焼のいずれかで運転されるリーン運転の実施中であり、かつ低温時か否かを判定する。低温時か否かの判定は、ＨＶＥＣＵ５０が水温センサ６５（図６）の信号を参照してエンジン冷却水の温度（エンジン水温）を内燃機関２の機関温度として取得し、エンジン水温が所定の低温判定値以下か否かにより実施される。なお、エンジンオイルの温度（エンジン油温）を機関温度として用いることもできる。リーン運転かつ低温時の場合はステップＳ２４に進み、そうでない場合、例えばエンジン水温が低温判定値よりも高い常温時の場合はステップＳ２９に進み、内燃機関２を始動してから自動変速機１０の変速段として常温時に適した変速段を選択しつつ動作点が最適燃費線Ｌ上に位置するように内燃機関２を制御する（図１５のＡ点参照）。
【００４３】
ステップＳ２４において、ＨＶＥＣＵ５０は内燃機関２の低温時における目標動作点を算出する。この目標動作点はＰＮを限界まで低減できる動作点であり（図１５のＢ点参照）、実機試験やシミュレーション等を用いた適合によってエンジン水温毎に目標動作点が設定された不図示のマップをＨＶＥＣＵ５０が参照することにより算出される。なお、当該マップでは動力分割機構５の操作とともに自動変速機１０の変速段の変更を行うことによって実現できる動作点が設定されている。すなわち、目標動作点は動力分割機構５の操作だけでは実現できない。したがって、自動変速機１０の変速段を変更せずに、その変速段が減速側なほど高回転側に動力分割機構５の限界まで動作点を変更しても、実際の動作点は目標動作点よりも低回転側になる（図１５のＣ点参照）。
【００４４】
ステップＳ２５において、ＨＶＥＣＵ５０は自動変速機１０の現在の変速段を維持しながら燃料噴射及び点火を実行して内燃機関２を始動する。そして、ステップＳ２６において、ＨＶＥＣＵ５０は内燃機関２の動作点を、自動変速機１０の変速段が減速側なほど高回転側に動力分割機構５の限界まで変更する。なお、差動機構である動力分割機構５の限界はピニオンＰの限界回転数、第１モータ・ジェネレータ３の限界回転数、及び第２モータ・ジェネレータの限界回転数等の動力分割機構５及びこれに連結された各要素に関する諸条件によって決まる。
【００４５】
ステップＳ２７において、ＨＶＥＣＵ５０は自動変速機１０の現在の変速段を維持するよりも動力分割機構５及び自動変速機１０の各伝達効率を合成した合成伝達効率η（図１０参照）が向上する変速段が存在するか否かを判定し、当該変速段が存在する場合には自動変速機１０の変速段を当該変速段に変更する。合成伝達効率ηが向上するか否かの判定は、第１の形態の図１０に示した自動変速機１０の変速段毎に定まる合成伝達効率ηを参照することにより実施される。ステップＳ２８において、ＨＶＥＣＵ５０はステップＳ２４で算出した目標動作点まで内燃機関２の動作点を第１モータ・ジェネレータ３等の操作によって移行させる。
【００４６】
図１４の制御ルーチンにおいて、ＨＶＥＣＵ５０は、ステップＳ２６を実行することにより本発明に係る動作点変更手段として、ステップＳ２７を実行することにより本発明に係る変速比変更手段として、それぞれ機能する。
【００４７】
低温時に内燃機関２が始動される場合の各パラメータの時間的変化は図１６にその一例として示されている。図１６には内燃機関２の始動後に第２速から第１速に変更されたケースが例示されている。時刻ｔ０に始動要求があり、時刻ｔ１に内燃機関２の始動条件が成立すると、第２モータ・ジェネレータ４で反力を取りながら第１モータ・ジェネレータ３のモータ回転数を上昇させてエンジン回転数を上昇させる。時刻ｔ２でエンジン回転数が所定回転数に達すると点火が行われて内燃機関２の始動が完了し、始動完了とともに第２モータ・ジェネレータ４のモータトルクを減少させて反力を低下させる。
【００４８】
その後、時刻ｔ３で動力分割機構５の限界となる動作点（例えば図１５のＣ点）に達するとその動作点で内燃機関２の運転が時刻ｔ７まで継続される。時刻ｔ４で自動変速機１０の変速操作が開始され、ブレーキＢ１が係合状態の第２速からブレーキＢ２が係合状態となってブレーキＢ１が解放状態となる第１速に切り替えられる。時刻ｔ４で変速操作が開始してから完了するまでの時刻ｔ４〜ｔ６の間には時刻ｔ５から第１モータ・ジェネレータ３のモータ回転数と第２モータ・ジェネレータ４のモータトルクとが制御されて同期制御が実施される。そして、時刻ｔ７から内燃機関２の動作点の移動が開始され、動作点が時刻ｔ８に目標動作点（例えば図１５のＢ点）に到達して一連の制御が終了する。
【００４９】
第２の形態によれば、自動変速機１０の現在の変速段を維持しながら、その変速段が減速側なほど高回転側に内燃機関２の動作点を変更するので、機関温度が低温の始動時にＰＮを可能な限り減じることができる。しかも、内燃機関２の動作点変更後に現在の変速段を維持するよりも合成伝達効率が向上する変速段が存在する場合には内燃機関２の始動後にその変速段に変更されるため、内燃機関２の始動後に非効率な変速段が維持されることを回避できる。これにより、内燃機関２の低温の始動時にＰＮを低減しつつ非効率な変速段を維持することによる燃費悪化を抑制できる。
【００５０】
第２の形態では自動変速機１０の変速段の変更後に内燃機関２の動作点を目標動作点まで移行させているが、動力分割機構５の限界まで動作点を変更し、その変更量に応じた以下の第１又は第２の変形例に係る制御を実施することもできる。
【００５１】
（第１の変形例）
図１５に示したように、ＨＶＥＣＵ５０は内燃機関２の動作点を動力分割機構５の限界であるＣ点まで等パワーラインＬｐ上を移行させ、その後、Ｃ点よりも低トルク低回転側のＤ点に移行させる。内燃機関２の動作点をＤ点に移行させると、要求パワーに対応するＡ点やＣ点よりも内燃機関２のパワーが低下するため、第２モータ・ジェネレータ４によるトルク補償が必要となる。したがって、Ｄ点への移行可能な条件としては、第２モータ・ジェネレータ４によるトルク補償が可能であることが条件となる。そのため、ＨＶＥＣＵ５０は、上記した方法でトルク補償可能量を推定し、そのトルク補償可能量が十分な場合に目標動作点よりも低回転側の動作点に移行させる。これにより、動力分割機構５の限界まで動作点を移行させた状態で維持するよりも低トルク側で内燃機関２が運転されて燃料噴射量が低減する結果、ＰＮを低減できる。
【００５２】
（第２の変形例）
動力分割機構５の限界まで動作点を変更した変更後の動作点と、目標動作点との差分を動作点乖離量と定義し、ＨＶＥＣＵ５０はその動作点乖離量が大きいほどポート噴射の割合を減らして筒内噴射の割合を増加させる。上述したように、内燃機関２はポート噴射用インジェクタ２９と筒内噴射用インジェクタ３０とを併用でき（図５）、ポート噴射と筒内噴射との割合を任意に制御できる。したがって、ＨＶＥＣＵ５０は、図１７に示した算出マップを参照して、特定した動作点乖離量に対応するポート噴射の割合を算出し、その算出結果に応じた配分で燃料噴射が行われるように内燃機関２を制御する。一般にポート噴射よりも筒内噴射のほうがＰＮを低減することに有利であり、かつ上記の動作点乖離量が大きいほど燃料噴射量が増加するので、本制御のように動作点乖離量が大きいほどポート噴射の割合を減らして筒内噴射の割合を増加させることによってＰＮを低減できる。
【００５３】
本発明は上記形態に限定されずに種々の形態にて実施できる。上記形態では車両に搭載された内燃機関として過給機付きのリーンバーンエンジンが用いられているが、本発明の内燃機関始動制御装置はストイキ燃焼を実施する自然吸気エンジンが搭載されたハイブリッド車両に適用されてもよい。また、本発明は、変速機構の他に内燃機関の動作点を変更可能な差動機構を備える限りにおいて、図示の駆動装置の形態に適用範囲が限定されるものではない。例えば、単一のモータ・ジェネレータを搭載したハイブリッド車両に本発明を適用することもできる。また、上記形態では、変速機構として複数の変速段を選択可能な自動変速機を採用している。しかしながら、一定範囲で変速比を選択できるものであれば、上記形態の自動変速機のように一定範囲で選択し得る変速比が段階的に設定されるものだけでなく、選択し得る変速比が連続的に設定されるもの、例えば無段変速機を変速機構として採用して本発明を実施することもできる。
【符号の説明】
【００５４】
１  車両
２  内燃機関
５  動力分割機構（差動機構）
１０  自動変速機（変速機構）
５０  ＨＶＥＣＵ（動作点変更量決定手段、変速比変更手段、動作点変更手段）
【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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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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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【図１７】
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