JP2011190768A - ハイブリッド車両における可変動弁制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジン始動時に要求される吸気弁の閉時期に制御しつつ、回転吹け上がりを応答良く抑制できるハイブリッド車両における可変動弁制御装置を提供する。
【解決手段】停止要求に応じてエンジンを停止する直前に、吸気弁の閉時期ＩＶＣを、エンジン停止位置を安定化させるために下死点ＢＤＣ遅角に進角し、エンジンが停止すると、吸気弁の閉時期ＩＶＣを始動に適した第１閉時期ＩＶＣ１（例えば、ＡＢＤＣ８０deg）にまで遅角させる。そして、閉時期ＩＶＣを第１閉時期ＩＶＣ１とした状態でエンジン始動を行わせ、始動完了直後のエンジン回転速度ＮＥの吹け上がりに対し、吸気弁の閉時期ＩＶＣを前記第１閉時期ＩＶＣ１よりも遅角側に変化させる。
【選択図】図３

Description

本発明は、ハイブリッド車両における可変動弁制御装置に関し、詳しくは、吸気弁の少なくとも閉時期を可変とする可変動弁機構を備えたエンジンと、該エンジンのクランク軸に直結された電動モータとを備えたハイブリッド車両において、前記可変動弁機構を制御する装置に関する。

特許文献１には、エンジンの始動時に、吸気弁のバルブタイミングを、リフト・作動角が小リフト・小作動角で、閉時期が下死点付近となる始動バルブタイミングに制御することで、回転吹け上がりを抑制させて始動性能を向上させるようにした内燃機関の始動制御装置が開示されている。

特開２００８−１９６３１６号公報

ところで、エンジンと、該エンジンのクランク軸に直結された電動モータとを備えたハイブリッド車両において、停止要求に応じて停止させていたエンジンを始動させる場合、始動性を良好とするために、吸気弁の閉時期を例えば下死点後８０deg（ＡＢＤＣ８０deg）程度にまで遅角させることが望まれる。

しかし、上記のように、始動要求を満たす閉時期に制御している状態で吹け上がりが発生した場合に、従来のように、吸気弁のバルブリフト量及び作動角を小さくし、閉時期を下死点付近に近づけることで吹け上がりを抑制しようとすると、閉時期の変更量が大きいために、可変動弁機構の作動遅れによって応答良く吹け上がりを抑制することが困難であるという問題があった。

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、エンジン始動時に要求される閉時期に制御しつつ、回転吹け上がりを応答良く抑制できるハイブリッド車両における可変動弁制御装置を提供することを目的とする。

そのため、本願発明では、停止要求に応じたエンジンの停止中に、可変動弁機構を制御して、吸気弁の閉時期を始動に適した第１閉時期に制御する一方、始動完了直後のエンジン回転速度の吹け上がりに対し、可変動弁機構を制御して、吸気弁の閉時期を前記第１閉時期よりも遅角側に変化させるようにした。

上記発明によると、吹け上がりが発生すると、吸気弁の閉時期を、始動に適した第１閉時期から遅角側に変化させることで、エンジンの吸入空気量を低下させ、吹け上がりを抑制するので、吹け上がりを応答良く抑制できる。

実施形態におけるハイブリッド車両の全体構成図である。 実施形態におけるエンジンの構成図である。 実施形態における吸気弁の閉時期の制御を示すフローチャートである。 実施形態におけるエンジン停止時からエンジン始動時の間での閉時期の変化を示すタイムチャートである。 実施形態における始動時の閉時期及びエンジン回転速度の変化を示すタイムチャートである。

以下に本発明の実施の形態を説明する。

図１は、実施形態におけるハイブリッド車両の駆動装置の全体構成図である。

図１に示すハイブリッド車両１は、車両走行の駆動源として、エンジン（内燃機関）２と、電動モータ（交流モータ）３とを備えている。

エンジン２の駆動力は、トランスミション４，ディファレンシャルギア５及び車軸６を介して駆動輪７，７に伝達される。

エンジン２とトランスミション４との間の出力軸（クランクシャフト）８に、電動モータ３のロータ（図示省略）を直結させてある。

尚、出力軸８と電動モータ３のロータとを、歯車等の動力伝達機構を介して連結してもよい。

電動モータ３はモータ／ジェネレータであり、電動機として動作する場合には、駆動力を出力し、また、エンジン２や駆動輪７，７によって回転駆動されることで、発電機として動作し、電力を出力する。

インバータ９は、バッテリ１０に蓄えられた直流電力を交流電力に変換して、電動モータ３に供給し、また、回生制動時や発電時には、電動モータ３が出力する交流電力を直流電力に変換して、バッテリ１０に供給する。

統合コントローラ１１は、車両の運転条件を検出する各種センサ・スイッチの信号を入力し、これらに基づいて運転モードを判定すると共に、エンジン２のトルク指令値、電動モータ３のトルク指令値を演算して出力する。

統合コントローラ１１に信号を出力する各種センサ・スイッチとしては、キースイッチ、アクセル開度センサ、ブレーキスイッチ、車速センサ、バッテリ電圧センサなどを設けてある。

そして、マイクロコンピュータを備える統合コントローラ１１は、各運転指令（運転モード、トルク指令値など）を、エンジン２を制御するエンジン・コントローラ１２、及び、電動モータ３を制御するモータ／ジェネレータ・コントローラ１３に出力する。

統合コントローラ１１、エンジン・コントローラ１２及びモータ／ジェネレータ・コントローラ１３は、相互に通信可能に構成され、モータ／ジェネレータ・コントローラ１３は、統合コントローラ１１が送信する運転指令、及び、電動モータ３の回転数・電流などの情報に基づき、インバータ９を制御するＰＷＭ信号を生成し出力する。

図２は、エンジン（内燃機関）２の構成図である。

エンジン（内燃機関）２の吸気通路２２に燃料噴射弁２３を設けてあり、この燃料噴射弁２３が開弁することでエンジン２に対する燃料噴射がなされる。

燃料噴射弁２３が噴射した燃料は、空気と共に吸気弁２４を介して燃焼室２５内に吸引され、点火プラグ２６による火花点火によって着火燃焼する。燃焼室２５内の燃焼ガスは、排気弁２７を介して排気通路２８に排出される。

尚、燃料噴射弁２３が燃焼室２５内に直接燃料を噴射する筒内直接噴射式機関であってもよい。

吸気通路２２の燃料噴射弁２３が配設される部分よりも上流側には、スロットルモータ２９で開閉する電子制御スロットル３０を設けてあり、この電子制御スロットル３０の開度によってエンジン２の吸入空気量を調整する。

また、吸気弁２４の開弁特性（閉時期ＩＶＣ）を可変とする可変動弁機構として、吸気弁２４のバルブリフト量（最大バルブリフト量）とバルブ作用角（開時期ＩＶＯから閉時期ＩＶＣまでのクランク角度）とを同時かつ連続的に拡大・縮小させるリフト作用角可変機構３１と、エンジン２のクランクシャフトに対する吸気カムシャフトの回転位相を連続的に変化させることで、吸気弁２４のバルブ作用角の中心位相を連続的に遅角・進角させる位相可変機構３２とを備えている。

リフト作用角可変機構３１及び位相可変機構３２としては、公知の種々の機構を採用でき、リフト作用角可変機構３１としては、例えば、特開２００８−１９６３１６号公報に開示されるように、制御軸をアクチュエータで回転させることでロッカアームを変位させる機構を採用でき、また、位相可変機構３２としては、例えば、特開２００１−０５００６３号公報に開示されるように、ベーンを挟んで遅角側油圧室と進角側油圧室とを形成し、各油圧室の油圧を制御することで、相対回転位相を変化させる機構や、歯車を用いてクランクシャフトに対し吸気カムシャフトを相対回転させる機構などを採用することができる。

エンジン・コントローラ１２は、マイクロコンピュータを備え、燃料噴射弁２３による燃料噴射、点火プラグ２６による点火、電子制御スロットル３０の開度、リフト作用角可変機構３１によるバルブリフト量・バルブ作用角の変更、位相可変機構３２によるバルブ作用角の中心位相の変更などを制御する。

尚、エンジン・コントローラ１２とは別に、前記リフト作用角可変機構３１を駆動制御する可変動弁コントローラを設けることができ、更に、エンジン・コントローラ１２が目標のバルブリフト量・バルブ作用角を演算して可変動弁コントローラに出力し、可変動弁コントローラが、前記目標値と実際のバルブリフト量・バルブ作用角とに基づいて前記リフト作用角可変機構３１をフィードバック制御する構成とすることができる。

また、エンジン・コントローラ１２は、エンジン２の吸入空気流量ＱＡを検出するエアフローセンサ３５、エンジン２の回転速度ＮＥ（rpm）を検出する回転センサ３６、エンジン２の冷却水温度ＴＷ（機関温度）を検出する水温センサ３７、排気中の酸素濃度に応じてエンジン２の空燃比ＡＦを検出する空燃比センサ３８などからの検出信号を入力すると共に、統合コントローラ１１が送信する運転指令（運転モード、トルク指令値など）を入力する。

そして、エンジン・コントローラ１２は、運転モードに応じてエンジン２の運転・停止を制御し、かつ、トルク指令値に応じて電子制御スロットル３０の開度を制御することで、エンジン２の吸入空気量（出力トルク）を調整する。

また、エンジン・コントローラ１２は、燃料噴射弁２３に出力する噴射パルス幅ＴＩを、吸入空気流量ＱＡ、エンジン回転速度ＮＥ、冷却水温度ＴＷ、空燃比ＡＦなどから演算し、演算した噴射パルス幅ＴＩの噴射パルス信号を、各気筒の行程に合わせてそれぞれの燃料噴射弁２３に出力する。

更に、エンジン・コントローラ１２は、エンジン負荷、エンジン回転速度ＮＥ、冷却水温度ＴＷ、始動状態などから、点火時期、及び、吸気弁２４のバルブリフト量，バルブ作用角及びバルブ作用角の中心位相を決定し、点火プラグ２６による点火動作、及び、可変動弁機構（リフト作用角可変機構３１、位相可変機構３２）による開弁特性（閉時期ＩＶＣ）の変更を制御する。

以下では、エンジン・コントローラ１２による、エンジン２の自動停止から再始動にかけての期間における可変動弁機構（リフト作用角可変機構３１、位相可変機構３２）の制御（吸気弁２４の閉時期ＩＶＣの制御）を、図３のフローチャートに従って詳細に説明する。

図３のフローチャートにおいて、まず、ステップＳ１０１では、統合コントローラ１１が送信する運転指令（運転モード）に基づき、エンジン２の停止要求が発生しているか否かを判断する。

エンジン２の停止要求は、運転モードによってエンジン２を自動停止させる要求であり、例えば、車速ＶＳＰが０km/h、エンジン回転速度ＮＥが所定回転速度以下、アクセル開度ＡＣＣが全閉、ブレーキスイッチがＯＮ（ブレーキ制動状態）、冷却水温度ＴＷが所定温度以上（暖機後）の各条件が全て成立しているときにエンジン２を自動停止させる、アイドルストップが含まれる。

そして、エンジン２の停止要求が発生していれば、ステップＳ１０２（停止直前制御手段）へ進み、燃料噴射弁２３による燃料噴射や点火プラグ２６による点火を停止させることで、エンジン２を自動停止させる処理に並行して、エンジン２の停止直前に吸気弁２４の閉時期ＩＶＣを進角させて、閉時期ＩＶＣを、下死点ＢＤＣ又は下死点ＢＤＣ直後に設定される第２閉時期ＩＶＣ２（例えば、ＩＶＣ２＝ＡＢＤＣ３０deg〜ＢＤＣ）に制御する処理を行う。

図４に示すように、例えば、低速で一定走行している状態から減速し、エンジン２を停止させる場合（アイドルストップ制御によりエンジン２を停止させる場合）であって、減速中に燃料カット（燃料噴射停止）を行う場合、減速燃料カット中は、エンジン２のポンピングロスを減らし、電動モータ３を発電機として用いて回収する電力を増やせば、燃費性能・回生効率の向上を図ることができる。

そこで、減速燃料カット中は、吸気弁２４のバルブ作用角を大きくし、かつ、バルブ作用角の中心位相を遅角させることで、吸気弁２４の閉時期ＩＶＣを最大限に遅角させ、例えば、閉時期ＩＶＣを下死点後９０deg（ＡＢＤＣ９０deg）程度とする。

吸気弁２４の閉時期ＩＶＣを下死点ＢＤＣ後に大きく遅角すれば、有効圧縮比が低下し、また、バルブ作用角を大きくすることで、閉時期ＩＶＣを遅角させつつ、開時期ＩＶＯが上死点から大きく遅れてシリンダ内における負圧が発達してしまうことを抑制できる。

これにより、燃料カット中でエンジン２が空回りするときのポンピングロスが低下し、低下した分の機械エネルギーを、電動モータ３の回転駆動力として用いることで電気エネルギーに変換することができ、燃費性能・エネルギーの回生効率が向上する。

但し、エンジン２のポンピングロスが小さい状態では、エンジン２の停止位置が安定化せず、停止位置がばらつくことでエンジン２の始動性が低下する。

例えば、吸気行程途中で停止した気筒に対して初回の燃料噴射を行えば、初爆を早めて始動応答性を改善できるが、同じ吸気行程であっても吸気行程の終期近くで停止してしまうと、充分な量の燃料を燃焼室２５内に吸引させることができず、初回の燃料噴射を行った気筒で初爆させることができなくなってしまう。

そこで、燃料カットによって、エンジン回転速度ＮＥが低下しつつある過程においては、バルブ作用角を大きくし、かつ、バルブ作用角の中心位相を遅角させることで、燃費性能・回生効率の向上を図り、エンジン２の停止直前になると、エンジン２の停止位置を安定化させるべく、バルブ作用角を縮小し、かつ、バルブ作用角の中心位相を進角させることで、閉時期ＩＶＣを進角させて下死点ＢＤＣに近づける。尚、吸気弁２４の開時期ＩＶＯは、上死点ＴＤＣ付近になるようにする。

吸気弁２４の閉時期ＩＶＣを進角させて下死点ＢＤＣに近づけると、有効圧縮比が高くなり、高い圧縮圧力がエンジン２の惰性回転を制限することで、エンジン２の停止位置が安定化し、初回噴射によって燃焼安定性の高い混合気形成を行えるようになるため、始動応答性を向上させることができる。

従って、前記第２閉時期ＩＶＣは、エンジン２の停止位置の安定化を図れる位置として予め適合されている。

尚、減速燃料カット中の大きく閉時期ＩＶＣを遅角した状態から、第２閉時期ＩＶＣ２まで進角させるときに、リフト作用角可変機構３１によるバルブ作用角の縮小によって閉時期ＩＶＣが進角変化し、同時に、位相可変機構３２による中心位相の進角変更によっても閉時期ＩＶＣが進角変化するから、単時間で吸気弁２４の閉時期ＩＶＣを第２閉時期ＩＶＣ２まで進角させることができる。

これにより、閉時期ＩＶＣを第２閉時期ＩＶＣ２まで進角させる制御を開始させるタイミングを遅らせて、エネルギー回生を最大限に行える。

尚、閉時期ＩＶＣを第２閉時期ＩＶＣ２まで進角させる制御を開始させるタイミングは、エンジン回転速度ＮＥと、バルブタイミングの制御開始を判定するための閾値との比較で判断させることができ、前記閾値は、閉時期ＩＶＣを第２閉時期ＩＶＣ２まで進角させる制御に要する時間などから予め適合される。

ステップＳ１０３では、エンジン２の停止直前に吸気弁２４の閉時期ＩＶＣを第２閉時期ＩＶＣ２に制御した後、エンジン２が実際に停止したか否かを、回転センサ３６からの信号が連続して途絶えている時間が、停止判定用の閾値を超えたか否かに基づいて判断する。

そして、エンジン２が停止すると、ステップＳ１０４（停止中制御手段）へ進み、エンジン２の再始動に備え、エンジン停止位置を安定化させるための第２閉時期ＩＶＣ２から、エンジン２の始動に適した第１閉時期ＩＶＣ１に向けて、吸気弁２４の閉時期ＩＶＣを遅角させる。

前記第１閉時期ＩＶＣ１は、例えば、下死点後６０deg（ＡＢＤＣ６０deg）から下死点後１１０deg（ＡＢＤＣ１１０deg）の間、好ましくは、下死点後８０deg（ＡＢＤＣ８０deg）付近に設定される。

アイドルストップ状態からエンジン２を再始動させる場合、エンジン２の温度が高いために点火前に自己着火するプレイグニッションが発生し易く、また、始動に伴うエンジン２の振動を抑え、かつ、エンジン起動（クランキング）に伴う電力（電動モータ３の消費電力）の低減などの要求がある。

これに対し、エンジン停止位置を安定化させるための第２閉時期ＩＶＣ２は、有効圧縮比の高めるように、下死点ＢＤＣに比較的近い位置に設定されるため、この閉時期ＩＶＣで再始動を行わせると、圧縮端温度が高くなってプレイグニッションを発生させてしまう可能性があり、また、有効圧縮比が高いために振動及びエンジン起動電力が高くなってしまう。

そこで、第２閉時期ＩＶＣ２よりも遅角側の第１閉時期ＩＶＣ１、換言すれば、第２閉時期ＩＶＣ２よりも下死点ＢＤＣからより遅れた位置である第１閉時期ＩＶＣ１に、吸気弁２４の閉時期ＩＶＣを遅角変化させることで、有効圧縮比がより低くなる閉時期ＩＶＣとする。

前記第１閉時期ＩＶＣ１は、プレイグニッションの発生抑制、低振動、低起動電力を図ることができ、かつ、始動性を確保できる時期として予め適合されており、エンジン２の停止中に、第２閉時期ＩＶＣ２から第１閉時期ＩＶＣ１に向けて閉時期ＩＶＣを遅角させておけば、始動応答性を向上させつつ、前述の始動性（プレイグニッションの回避、エンジン振動の抑制、更に、エンジン起動電力の低減）を良好にすることができる。

エンジン２の停止中に行う、前記第２閉時期ＩＶＣ２から第１閉時期ＩＶＣ１に向けた閉時期ＩＶＣの遅角処理は、リフト作用角可変機構３１によるバルブ作用角の拡大によって行う。

従って、バルブ作用角の中心位相は、エンジン停止直前の閉時期ＩＶＣを第２閉時期ＩＶＣ２に制御した状態を保持し、吸気弁２４のバルブ作用角を拡大させることで、吸気弁２４の閉時期ＩＶＣを第１閉時期ＩＶＣ１まで遅角させ、かつ、吸気弁２４の開時期ＩＶＯについては、第１閉時期ＩＶＣ１と第２閉時期ＩＶＣ２との角度差分だけ進角変化することになる。

クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を変化させる位相可変機構３２では、エンジン停止中に中心位相を遅進角変化させることができないが、リフト作用角可変機構３１では、エンジン停止中においてもバルブ作用角の変更が可能であるため、リフト作用角可変機構３１によるバルブ作用角の拡大によって、閉時期ＩＶＣを遅角させる。

エンジン２の停止中に、閉時期ＩＶＣを予め第１閉時期ＩＶＣまで遅角させておけば、有効圧縮比が低い状態でクランキングを開始させることができ、再始動時におけるプレイグニッションの抑制、振動・起動電力の低減を最大限に図れる。

ステップＳ１０５ではエンジン２の始動要求の発生を判断し、始動要求が発生するまで待機し、始動要求が発生するとステップＳ１０６へ進む。

尚、エンジン２の始動要求は、アクセル開度、シフトポジションなどの運転者の出力要求や、電動モータ３の回転速度や車速などの条件から判断する。

ステップＳ１０６では、電動モータ３を起動させ、電動モータ３の出力トルクでエンジン２のクランクシャフト（出力軸）を回転駆動し、エンジン２をクランキングさせると共に、エンジン２への燃料噴射・点火を行わせ、エンジン２を始動させる。

ステップＳ１０７では、エンジン回転速度ＮＥと完爆判定用の閾値ＮＥＫＢとを比較し、エンジン回転速度ＮＥが完爆判定用の閾値ＮＥＫＢを下回っている場合には、エンジン２が完爆に至っていないものと判断し、ステップＳ１０６へ戻って、電動モータ３を用いたエンジン２のクランキングを継続させる。

尚、前記完爆判定用の閾値ＮＥＫＢ（rpm）は、０＜ＮＥＫＢ＜目標アイドル回転速度ＮＥＴＧに設定され、電動モータ３によるエンジン２の回転駆動（クランキング）を停止させても、エンジン２が燃料の燃焼によって自力で回転を継続させることができると判断できる回転速度である。

エンジン回転速度ＮＥが完爆判定用の閾値ＮＥＫＢ以上になって、エンジン２が完爆に至った、即ち、エンジン２の始動が完了したと判断すると、ステップＳ１０８へ進み、電動モータ３の駆動、即ち、クランキングを停止させる。

エンジン２の始動が完了すると、ステップＳ１０９へ進み、エンジン回転速度ＮＥが、目標アイドル回転速度ＮＥＴＧよりもヒス分ΔＮＥ１（≧０）だけ高い回転速度（第１閾値）よりも、現在のエンジン回転速度ＮＥが高いか否かを判断する。

尚、前記目標アイドル回転速度ＮＥＴＧは、冷却水温度や、外部負荷の投入などに応じて可変に設定される。

ここで、完爆（始動完了）を判定した直後であれば、エンジン回転速度ＮＥが、ＮＥＴＧ＋ΔＮＥ１以下であると判断されることで、ステップＳ１１０へ進み、回転上昇判定フラグＦＵＰの判定を行う。

回転上昇判定フラグＦＵＰは、初期値が０であり、後述するように、エンジン回転速度ＮＥがＮＥＴＧ＋ΔＮＥ１を超えて高くなったときに１が設定されるから、完爆判定用の閾値ＮＥＫＢを超えた直後でエンジン回転速度ＮＥがＮＥＴＧ＋ΔＮＥ１以下であれば、ＦＵＰ＝０であると判断されて、そのまま本ルーチンを終了させる。この場合、吸気弁２４の閉時期ＩＶＣは第１閉時期ＩＶＣ１に保持されることになる。

完爆（始動完了）後、エンジン回転速度ＮＥが上昇を続け、ＮＥＴＧ＋ΔＮＥ１を超えて吹け上がると、ステップＳ１１１へ進んで回転上昇判定フラグＦＵＰに１をセットした後、ステップＳ１１２（吹け上がり制御手段）へ進んで、吸気弁２４の閉時期ＩＶＣを現在値よりも遅角補正値ΔＲＥ（deg）だけ遅角させる。

前記閉時期ＩＶＣの遅角補正は、目標バルブ作用角の拡大補正、及び／又は、目標中心位相の遅角補正によって行われ、エンジン回転速度ＮＥがＮＥＴＧ＋ΔＮＥ１を超えている状態（吹け上がり状態）が継続すると、第１閉時期ＩＶＣ１を初期値として、閉時期ＩＶＣを遅角補正値ΔＲＥずつ遅角側に変更することになる。

前記遅角補正値ΔＲＥは、吹け上がりを応答良く収束させつつ、過大な回転の落ち込みを発生させることがないように、予め適合させてある。

尚、第１閉時期ＩＶＣ１を実現させるために目標バルブ作用角を最大値付近に制御している場合には、目標バルブ作用角をそのままとして、目標中心位相の遅角補正で閉時期ＩＶＣを遅角させることができ、また、目標バルブ作用角の拡大補正と目標中心位相の遅角補正とを並行して実施すれば、閉時期ＩＶＣをより応答良く遅角変化させることができる。

上記のように、始動直後におけるエンジン回転速度ＮＥの吹け上がりに対して、閉時期ＩＶＣを遅角側に変化させれば、シリンダ吸入空気量が減ることで、吹け上がり（回転上昇）が抑制される。

ここで、第１閉時期ＩＶＣは、下死点後８０deg（ＡＢＤＣ８０deg）付近に設定され、この第１閉時期ＩＶＣよりも遅角させる変更は、吸入空気量をより減らす方向であるから、応答良く吹け上がりを抑制することができる。

例えば、吹け上がりを抑制するために、小バルブ作用角で閉時期ＩＶＣが下死点ＢＤＣ付近となるバルブタイミングに制御すると、バルブ作用角を縮小しつつ、閉時期ＩＶＣを第１閉時期ＩＶＣ１から下死点に向けて大きく（８０deg前後）進角させる必要があり、リフト作用角可変機構３１・位相可変機構３２の応答遅れが大きくなって、吹け上がりを応答良く収束させることが困難となる。

これに対し、上記のように、第１閉時期ＩＶＣ１から遅角させる構成であれば、遅角変化が、吹け上がりを抑制する方向に直ちに作用するから、始動完了直後の吹け上がりを応答良く抑制することができる。

エンジン回転速度ＮＥがＮＥＴＧ＋ΔＮＥ１を超えている状態が継続すれば、ステップＳ１１２に一定周期で進んで、徐々に閉時期ＩＶＣを遅角させていき、吹け上がりを抑制した結果、エンジン回転速度ＮＥがＮＥＴＧ＋ΔＮＥ１以下にまで低下すると、ステップＳ１０９からステップＳ１１０に進むことになるが、エンジン回転速度ＮＥがＮＥＴＧ＋ΔＮＥ１を超えた状態を経験し、回転上昇判定フラグＦＵＰに１が設定されていることから、ステップＳ１１０からステップＳ１１３に進む。

ステップＳ１１３では、エンジン回転速度ＮＥが、目標アイドル回転速度ＮＥＴＧからヒス分ΔＮＥ２（≧０）だけ低い回転速度（第２閾値）よりも、現在のエンジン回転速度ＮＥが低いか否かを判断する。

閉時期ＩＶＣの遅角補正が過剰で、目標アイドル回転速度ＮＥＴＧをヒス分ΔＮＥ２以上に下回るようになると、ステップＳ１１４へ進んで、現在の閉時期ＩＶＣを、進角補正値ΔＡＤ（deg）だけ進角させる。

前記閉時期ＩＶＣの進角補正は、目標バルブ作用角の縮小補正、及び／又は、目標中心位相の進角補正によって行われ、エンジン回転速度ＮＥがＮＥＴＧ−ΔＮＥ２を下回っている状態が継続すると、第１閉時期ＩＶＣを進角限界として、閉時期ＩＶＣを第１閉時期ＩＶＣに向けて進角補正値ΔＡＤずつ進角変化させることになる。

前記進角補正値ΔＲＥは、回転の落ち込みを応答良く抑制しつつ、吹け上がりを再発させることがないように予め適合される。

吸気弁２４の閉時期ＩＶＣを進角させて下死点ＢＤＣに近づければ、シリンダ吸入空気量が増えて、目標アイドル回転速度ＮＥＴＧをヒス分ΔＮＥ２以上に下回っているエンジン回転速度ＮＥを、目標アイドル回転速度ＮＥＴＧに向けて上昇変化させることができる。

尚、ヒス分ΔＮＥ１及びヒス分ΔＮＥ２は、同じ回転速度（rpm）に設定しても良いし、異なる値であっても良く、同様に、遅角補正値ΔＲＥ及び進角補正値ΔＡＤは、同じ角度（deg）に設定しても良いし、異なる値であっても良い。

上記のように、完爆（始動完了）後に、エンジン回転速度ＮＥの吹け上がりが発生すれば、閉時期ＩＶＣを遅角させ（閉時期ＩＶＣを下死点ＢＤＣからより遅れた位置に変更し）、この閉時期ＩＶＣの遅角補正が過剰でエンジン回転速度ＮＥが目標アイドル回転速度ＮＥＴＧを下回るようになると、第１閉時期ＩＶＣを進角限界として、閉時期ＩＶＣを進角させて下死点ＢＤＣに近づける。

ステップＳ１１４では、上記の閉時期ＩＶＣの遅進角補正によってエンジン回転速度ＮＥを制御した結果、エンジン回転速度ＮＥが、ＮＥＴＧ−ΔＮＥ２とＮＥＴＧ＋ΔＮＥ１との間に収束したか否か、換言すれば、目標アイドル回転速度ＮＥＴＧ付近に収束したか否かを判断する。

ここで、エンジン回転速度ＮＥがＮＥＴＧ−ΔＮＥ２よりも高く、かつ、ＮＥＴＧ＋ΔＮＥ１よりも低い状態である継続時間が、予め設定した収束判定時間を越えたときに、エンジン回転速度ＮＥの収束を判定し、エンジン回転速度ＮＥがＮＥＴＧ−ΔＮＥ２よりも高く、かつ、ＮＥＴＧ＋ΔＮＥ１よりも低い状態であっても、その状態の継続時間が前記収束判定時間を下回っていれば、収束に至っていないものと判断する。

そして、収束に至っていなければ、ステップＳ１０９に戻って、そのときのエンジン回転速度ＮＥを目標アイドル回転速度ＮＥＴＧ付近に近づけるように、閉時期ＩＶＣを遅進角変化させる処理を継続させる。

一方、エンジン回転速度ＮＥを目標アイドル回転速度ＮＥＴＧ付近に収束すれば、本ルーチンによる閉時期ＩＶＣのエンジン停止・始動時の制御を終了させ、以後は、エンジン負荷・エンジン回転などに応じた目標バルブ作用角・目標中心位相に従って、リフト作用角可変機構３１、位相可変機構３２を制御する。

そして、車両の発進時には、エンジン２の出力トルクと、電動モータ３の出力トルクとによって、車両を発進加速させる。

ここで、本実施形態における、低速一定走行からアイドルストップを経て発進するまでの間におけるバルブタイミングの変化を、図４に基づいて説明する。

まず、低速一定走行時には、燃費性能の向上を図るため、小バルブ作用角（＜１８０deg）とし、かつ、開時期ＩＶＯが上死点ＴＤＣ付近で、閉時期ＩＶＣが下死点前の例えば３０deg〜６０deg（ＢＢＤＣ３０deg〜ＢＢＤＣ６０deg）となるバルブタイミングに制御する。

次いで、低速一定走行から減速燃料カット状態に入ると、エンジン２のポンピングロスを低下させるべく、バルブ作用角を最大又は最大付近にまで拡大した上で、中心位相を遅角させることで、閉時期ＩＶＣを下死点後９０deg（ＡＢＤＣ９０deg）付近にまで遅角させるが、エンジン２の停止直前になると有効圧縮比を増加させて停止位置を安定化させるために、閉時期ＩＶＣを進角変化させて下死点ＢＤＣに近い第２閉時期ＩＶＣ２とする。

そして、エンジン２が停止すると、バルブ作用角を拡大させることで、閉時期ＩＶＣを遅角させ、始動に適した第１閉時期ＩＶＣ１に予め制御しておき、再始動時に、下死点ＢＤＣよりも大きく遅れた第１閉時期ＩＶＣ１を吸気弁２４の閉時期ＩＶＣとすることで、有効圧縮比を低下させ、プレイグニッションの抑制、振動・起動電力の低減を図る。

吸気弁２４の閉時期ＩＶＣを、始動に適した第１閉時期ＩＶＣ１として始動（クランキング）を行わせて、完爆（始動完了）すると、その後、目標アイドル回転速度ＮＥＴＧを超えた回転上昇（吹き上がり）が発生すると、吸気弁２４の閉時期ＩＶＣを、第１閉時期ＩＶＣ１よりも遅角させて吹き上がりを抑制する。

ここで、第１閉時期ＩＶＣ１から遅角させることで、直ちに回転上昇を抑制するように作用するから、吹け上がりを応答良く抑制することができる。

吹き上がりが抑制されてエンジン回転速度ＮＥが目標アイドル回転速度ＮＥＴＧ付近に収束すると、吹き上がり抑制のための閉時期ＩＶＣの遅進角補正を停止し、その後車両を発進させるときには、閉時期ＩＶＣを下死点ＢＤＣに向けて進角させることで、有効圧縮比を上げ、発進加速性能を確保する。

図５は、本実施形態の可変動弁機構の制御を行った場合における、吸気弁２４の閉時期ＩＶＣの変化を、エンジン回転速度ＮＥの変化と共に示すタイムチャートである。

時刻ｔ１でエンジン２の始動要求が発生する前に、エンジン２の停止位置を安定化させるための第２閉時期ＩＶＣ２から、エンジン２の始動に適した第１閉時期ＩＶＣ１にまで予め遅角させておく。

時刻ｔ１で始動要求が発生すると、電動モータ３を起動させることで、エンジン２をクランキングし、時刻ｔ２で燃料噴射・点火を開始させる。

電動モータ３を用いたクランキングを継続している状態の時刻ｔ３で、エンジン回転速度ＮＥが完爆判定用の閾値ＮＥＫＢを上回ったと判断すると、エンジン２が完爆に至った（始動が完了した）ものと判断し、電動モータ３の駆動を停止し、エンジン２のクランキングを停止させる。

時刻ｔ３でエンジン２が完爆に至った後、エンジン回転速度ＮＥが上昇を続け、目標アイドル回転速度ＮＥＴＧを超えて上昇するオーバーシュート（吹け上がり）が発生すると、吸気弁２４の閉時期ＩＶＣをエンジン２の始動に適した第１閉時期ＩＶＣ１から更に遅角させることによって吹け上がりを抑制する。

そして、閉時期ＩＶＣの遅角補正によって、吹け上がりが抑制されエンジン回転速度ＮＥが目標アイドル回転速度ＮＥＴＧ付近に収束した時点（時刻ｔ４）で、吹け上がり抑制のための閉時期ＩＶＣの制御を終了させる。

その後、発進要求が時刻ｔ５で発生すると、閉時期ＩＶＣを第１閉時期ＩＶＣよりも進角変化させることで、有効圧縮比を上げ、発進加速性能を確保する。

尚、上記実施形態では、リフト作用角可変機構３１は、バルブリフト量及びバルブ作用角の変化に対して、バルブ作用角の中心位相が変化しない機構であっても良いし、例えば、バルブリフト量及びバルブ作用角の拡大変化に対して、バルブ作用角の中心位相が進角変化する機構であってもよい。

また、上記実施形態では、エンジン・コントローラ１２が、可変動弁機構（リフト作用角可変機構３１、位相可変機構３２）を制御したが、エンジン・コントローラ１２とは別体に設けたコントローラによって、リフト作用角可変機構３１及び／又は位相可変機構３２を制御するシステムであってもよい。

更に、吸気弁２４の開弁特性（閉時期ＩＶＣ）を可変とする可変動弁機構として、上記実施形態では、リフト作用角可変機構３１及び位相可変機構３２を備える構成としたが、少なくともエンジン２の停止中に吸気弁２４の閉時期ＩＶＣを可変にできる機構を備えればよく、例えば、モータをアクチュエータとして用いる電動式位相可変機構を備える構成であってもよい。

ここで、上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術的思想について、以下に効果と共に記載する。
（イ）請求項１〜３のいずれか１つに記載のハイブリッド車両における可変動弁制御装置において、
前記可変動弁機構として、吸気弁のバルブリフト量とバルブ作用角とを同時かつ連続的に拡大・縮小させるリフト作用角可変機構と、エンジンのクランクシャフトに対する吸気カムシャフトの回転位相を連続的に変化させることで、吸気弁のバルブ作用角の中心位相を連続的に遅角・進角させる位相可変機構とを備え、
前記停止中制御手段が、前記リフト作用角可変機構を制御して吸気弁のバルブ作用角を変更することで、吸気弁の閉時期を第１閉時期に制御するハイブリッド車両における可変動弁制御装置。

上記構成によると、エンジンの停止中に、吸気弁の閉時期を始動に適した第１閉時期に変更する場合には、リフト作用角可変機構と位相可変機構とのうち、エンジン停止中の動作が可能なリフト作用角可変機構を動作させることでバルブ作用角を変化させ、吸気弁の閉時期を第１閉時期に制御する。
（ロ）請求項１〜３のいずれか１つに記載のハイブリッド車両における可変動弁制御装置において、
前記停止中制御手段が、前記第１閉時期を、下死点後６０deg（ＡＢＤＣ６０deg）から下死点後１１０deg（ＡＢＤＣ１１０deg）の間に設定するハイブリッド車両における可変動弁制御装置。

上記発明によると、エンジン停止中に、下死点後６０deg（ＡＢＤＣ６０deg）から下死点後１１０deg（ＡＢＤＣ１１０deg）の間に設定した第１閉時期に予め変更することで、始動時におけるプレイグニッションの抑制、振動・エンジン起動電力の低減を図る。
（ハ）請求項１〜３のいずれか１つに記載のハイブリッド車両における可変動弁制御装置において、
前記停止中制御手段が、前記第１閉時期を、下死点後８０deg（ＡＢＤＣ８０deg）付近に設定するハイブリッド車両における可変動弁制御装置。

上記発明によると、エンジン停止中に、下死点後８０deg（ＡＢＤＣ８０deg）付近に設定した第１閉時期に予め変更することで、始動時におけるプレイグニッションの抑制、振動・エンジン起動電力の低減を図る。

１…ハイブリッド車両、２…エンジン（内燃機関）、３…電動モータ、４…トランスミション、５…ディファレンシャルギア、６…車軸、７…駆動輪、８…出力軸、９…インバータ、１０…バッテリ、１１…統合コントローラ、１２…エンジン・コントローラ

Claims (3)

1. 吸気弁の少なくとも閉時期を可変とする可変動弁機構を備えたエンジンと、該エンジンの出力軸に直結された電動モータとを備えたハイブリッド車両における可変動弁制御装置であって、
   停止要求に応じたエンジンの停止中に、前記可変動弁機構を制御して、前記吸気弁の閉時期を始動に適した第１閉時期に制御する停止中制御手段と、
   前記エンジンを再始動させるときに、始動完了直後のエンジン回転速度の吹け上がりに対し、前記可変動弁機構を制御して、前記吸気弁の閉時期を前記第１閉時期よりも遅角側に変化させる吹け上がり制御手段と、
   を備えたハイブリッド車両における可変動弁制御装置。
2. 前記エンジンが停止要求に応じて停止する直前に、前記可変動弁機構を制御して、前記吸気弁の閉時期を前記第１閉時期よりも進角側の第２閉時期に制御する停止直前制御手段を更に備え、
   前記停止中制御手段が、前記吸気弁の閉時期を、前記第２時期から前記第１時期に向けて遅角変化させる請求項１記載のハイブリッド車両における可変動弁制御装置。
3. 前記吹け上がり制御手段が、始動完了からエンジン回転速度が収束するまでの間、エンジン回転速度が第１閾値を上回る場合に前記吸気弁の閉時期を遅角側に変化させ、エンジン回転速度が前記第１閾値以下の第２閾値を下回る場合に前記吸気弁の閉時期を進角側に変化させる請求項１又は２記載のハイブリッド車両における可変動弁制御装置。