JP2016132426A - ハイブリッド車両 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の始動後の要求駆動力に対する応答性が高められたハイブリッド車両を提供する。【解決手段】制御装置は、エンジンを停止した状態で第２モータジェネレータを用いて走行するＥＶ走行中にエンジンの始動要求が発生した場合には、エンジンに要求されるパワーに基づいて第２の値φＡを決定するとともに、第２の値φＡと最遅角との間において、第１の値φＢを第２の値φＡに応じて変化させる。そして制御装置は、可変動弁機構の進角量φを第１の値φＢに設定して第１モータジェネレータを用いてエンジンのクランキングを実行し、エンジンのクランキングが完了した後に可変動弁機構の進角量φを第２の値φＡに設定してエンジンの運転を継続する。【選択図】図５

Description

本発明は、吸気バルブの開弁タイミングが変更可能なエンジンと回転電機と駆動輪とが連結される動力分割装置を備えたハイブリッド車両の制御に関する。

従来、ハイブリッド車両として、エンジンと、第１モータジェネレータと、エンジンと第１モータジェネレータと駆動輪とに連結される遊星歯車機構と、駆動輪に連結される第２モータジェネレータとを備えるものが公知である。

このようなハイブリッド車両として、たとえば、特開２０１０−１３２０１５号公報（特許文献１）には、内燃機関の吸気弁バルブタイミング可変機構（ＶＶＴ）を備えたハイブリッド車両が開示されている。この車両では、内燃機関の始動時において、車両駆動要求動力が供給可能動力よりも大きく、車両駆動要求能力の変化量が所定量以下の場合に、車両駆動要求動力の変化量に応じ、内燃機関の始動時に最遅角位置から進角側へ吸気弁の開閉タイミングが変更される。

特開２０１０−１３２０１５号公報

上記の文献に開示されたバルブタイミング可変機構は、内燃機関の停止時にクランクシャフトの回転対する吸気弁の開閉タイミングをもっとも遅くすべく、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（以下、進角量ともいう）を最遅角位相に設定する。この吸気弁の開閉タイミングを内燃機関の始動時にも維持し、吸気の圧縮比を下げ、高めのクランキング回転速度にすることにより、低振動で静かに内燃機関を始動させる。

しかし、内燃機関の始動時において、ある程度の大きなエンジン出力が求められる場合、エンジン始動直後にバルブタイミング可変機構の進角量を最遅角位置から進角位置に変更するが、進角量を変更するまでに時間を要し、内燃機関の要求駆動力に対する応答性を損なうおそれがある。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、内燃機関の始動後の要求駆動力に対する応答性が高められたハイブリッド車両を提供することである。

この発明は、要約すると、ハイブリッド車両であって、吸気バルブの開閉タイミングを可変動弁機構によって変更可能なエンジンと、第１モータジェネレータと、第２モータジェネレータと、動力分割装置と、駆動輪と、制御装置とを備える。

動力分割装置は、エンジンの回転軸と第１モータジェネレータの回転軸と第２モータジェネレータの回転軸とにそれぞれ連結される３つの回転要素を有する。駆動輪は、第２モータジェネレータの回転軸に連結される。制御装置は、エンジンと第１モータジェネレータと第２モータジェネレータとを制御する。

制御装置は、可変動弁機構の進角量を第１の値と、第１の値よりも大きい第２の値とに設定することが可能である。

制御装置は、エンジンを停止した状態で第２モータジェネレータを用いて走行するＥＶ走行中にエンジンの始動要求が発生した場合には、エンジンに要求されるパワーに基づいて第２の値を決定するとともに、第２の値と最遅角の値との間において、第１の値を第２の値に応じて変化させる。そして、制御装置は、可変動弁機構の進角量を第１の値に設定して第１モータジェネレータを用いてエンジンの始動処理を実行し、始動処理の後に可変動弁機構の進角量を第２の値に設定してエンジンの運転を継続する。

このように、エンジンの始動時の進角量をそのときにエンジンに要求されるパワーに基づいて決定するので、エンジンの始動後の目標進角量に可変動弁機構を速やかに進角させることができ、要求駆動力に対する応答性が向上する。また、要求駆動力が小さい場合には、エンジン始動時に最遅角位置付近で始動がされるため、従来と同様に車両の静粛性を保つことができる。

本発明によれば、必要に応じてエンジン始動時の応答性を向上させるとともに、必要でないときにはエンジン始動時の車両の静粛性を保つことができる。

本実施の形態に係るハイブリッド車両の基本構成を示した図である。 制御装置２００の構成を示したブロック図である。 図１に示されたエンジン１００の構成を示す図である。 電動ＶＶＴ装置４００において実現されるバルブ変位量とクランク角の関係を示す図である。 ＥＶ走行時にエンジンを運転させる際の始動処理を説明するための動作波形図である。 ＥＶ走行時の動力分割機構の各回転要素の回転速度を示した共線図である。 エンジン始動処理中の動力分割機構の各回転要素の回転速度を示した共線図である。 本実施の形態におけるモータジェネレータＭＧ１が出力するクランキングトルクの補正量算出制御について説明するためのフローチャートである。 図８のステップＳ２における目標エンジンパワーの算出について説明するためのフローチャートである。 エンジン始動時における、ＶＶＴ進角量の決定の詳細について説明するための動作波形図である。 クランキングトルク補正量ΔＴｇとＶＶＴ進角量φＢとの関係の一例を示した図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

図１は、本実施の形態に係るハイブリッド車両の基本構成を示した図である。
図１を参照して、ハイブリッド車両（以下、単に車両と記載する）１は、エンジン１００と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、動力分割装置４と、減速機５と、駆動輪６と、蓄電装置１０と、ＰＣＵ（Power Control Unit）２０と、油圧ブレーキ４５０と、制御装置２００とを備える。

車両１は、エンジン１００およびモータジェネレータＭＧ２の少なくとも一方から出力される駆動力によって走行可能である。エンジン１００は、たとえば、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関により構成される。エンジン１００は、動力分割装置４を介して駆動輪６および発電機として作動可能なモータジェネレータＭＧ１のうちの少なくともいずれかに動力を供給する。

エンジン１００は、モータジェネレータＭＧ１によりクランキングされて始動し得る。このエンジン１００は、吸気バルブの作動特性を変更するための電動ＶＶＴ（Variable Valve Timing）装置４００を有する。車両の走行状況やエンジン１００の始動性に応じて、制御装置２００によって電動ＶＶＴ装置４００が制御される。

動力分割装置４は、エンジン１００が発生する駆動力を、減速機５を介して駆動輪６を駆動するための動力と、モータジェネレータＭＧ１を駆動するための動力とに分割可能に構成される。動力分割装置４は、たとえば遊星歯車機構によって構成される。この場合において、たとえば、遊星歯車機構のサンギヤには、モータジェネレータＭＧ１が連結され、遊星歯車機構のキャリアには、エンジン１００が連結され、遊星歯車機構のリングギヤには、モータジェネレータＭＧ２および減速機５を経由して駆動輪６が連結される。

モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、交流回転電機であり、たとえば、三相交流同期電動発電機である。モータジェネレータＭＧ１は、動力分割装置４を介して受けるエンジン１００の動力を用いて発電し得る。たとえば、蓄電装置１０のＳＯＣ（State Of Charge）が下限管理値に達すると、エンジン１００が始動してモータジェネレータＭＧ１により発電が行なわれる。モータジェネレータＭＧ１によって発電された電力は、ＰＣＵ２０により電圧変換され、蓄電装置１０に一時的に蓄えられたり、モータジェネレータＭＧ２に直接供給されたりする。

モータジェネレータＭＧ２は、蓄電装置１０に蓄えられた電力、およびモータジェネレータＭＧ１によって発電された電力の少なくとも一方を用いて駆動力を発生する。モータジェネレータＭＧ２の駆動力は、減速機５を介して駆動輪６に伝達される。

なお、車両の制動時には、減速機５を介して駆動輪６によりモータジェネレータＭＧ２が駆動され、モータジェネレータＭＧ２が発電機として作動する。これにより、モータジェネレータＭＧ２は、制動エネルギーを電力に変換する回生ブレーキとして作動する。モータジェネレータＭＧ２により発電された電力は、蓄電装置１０に蓄えられる。モータジェネレータＭＧ２の回生ブレーキを超える制動力が要求された場合には、油圧ブレーキ４５０が併用される。なお、図１では図示の簡単のため、油圧ブレーキ４５０は後輪側に設けられているが、前輪側にも設けられている。

ＰＣＵ２０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を駆動するための駆動装置である。ＰＣＵ２０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を駆動するためのインバータを含み、さらに、インバータと蓄電装置１０との間で電圧変換するためのコンバータを含んでもよい。

蓄電装置１０は、再充電可能な直流電源であり、たとえば、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池等の二次電池を含んで構成される。蓄電装置１０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２によって発電された電力を蓄える。なお、蓄電装置１０として、大容量のキャパシタも採用可能であり、蓄電装置１０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２による発電電力を一時的に蓄え、その蓄えた電力をモータジェネレータＭＧ２へ供給可能な電力バッファであれば如何なるものでもよい。また、蓄電装置１０には、蓄電装置１０の温度、電圧および電流を検出するためのセンサが設けられ、センサによる検出値が制御装置２００へ出力される。

図２は、制御装置２００の構成を示したブロック図である。図２を参照して、制御装置２００は、ＨＶ−ＥＣＵ（ハイブリッド電子制御ユニット）２１０と、電池監視ユニット２２０と、ＭＧ−ＥＣＵ（モータ用電子制御ユニット）と、ＥＣＢ−ＥＣＵ（ブレーキ用電子制御ユニット）２４０と、ＥＦＩ−ＥＣＵ（エンジン用電子制御ユニット）２５０とを含む。ＨＶ−ＥＣＵ２１０は、電池制御部２１２と、システム制御部２１４と、走行制御部２１６とを含む。ＰＣＵ２０は、昇圧コンバータ２０と、インバータ２４とを含む。

電池監視ユニット２２０は、蓄電装置１０の電流、電圧、温度を監視し、これらの監視結果をＨＶ−ＥＣＵ２１０の電池制御部２１２に送信する。

ＭＧ−ＥＣＵ２３０は、ＨＶ−ＥＣＵ２１０からモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２に対するトルク指令値を受信し、トルク指令値に基づいて、昇圧コンバータ２２のスイッチングを制御するとともに、インバータ２４のスイッチングを制御する。ＭＧ−ＥＣＵ２３０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の回転速度を検出し、ＨＶ−ＥＣＵ２１０に送信する。

ＥＣＢ−ＥＣＵ２４０は、ブレーキペダル２６４からブレーキ踏力を検出し、制動トルクおよび回生要求トルクをＨＶ−ＥＣＵ２１０に送信し、ＨＶ−ＥＣＵ２１０から回生実行トルクを受信してこれに基づいて油圧ブレーキ４５０を制御する。

ＥＦＩ−ＥＣＵ２５０は、エンジン１００に設けられた各種センサから、吸気の空気量、冷却水の水温などの検出値を受信し、ＨＶ−ＥＣＵ２１０に水温およびエンジン１００の暖機要求を送信する。そして、ＥＦＩ−ＥＣＵ２５０は、エンジン出力指令値およびエンジン目標回転速度をＨＶ−ＥＣＵ２１０から受信する。

制御装置２００に含まれる各ＥＣＵは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）や、記憶装置、入出力バッファ等（いずれも図示せず）を含んで構成される。なお、制御装置２００は、必ずしも図２のように分割されたＥＣＵで構成されていなくても良く、図２とは異なるように分割された複数のＥＣＵで構成されていても良い。

次に、電動ＶＶＴ装置４００を有するエンジン１００の構成について説明する。図３は、図１に示されたエンジン１００の構成を示す図である。

図３を参照して、エンジン１００への吸入空気量は、スロットルモータ３１２により駆動されるスロットルバルブ１０４により調整される。インジェクタ１０８は、吸気ポートに燃料を噴射する。吸気ポートにおいて、燃料と空気とが混合される。混合気は、吸気バルブ１１８が開くことによって、シリンダ１０６内へ導入される。なお、インジェクタ１０８は、シリンダ１０６内に直接燃料を噴射する直噴インジェクタとして設けられてもよい。あるいは、インジェクタ１０８は、ポート噴射用と直噴用との両方が設けられてもよい。

シリンダ１０６内の混合気は、点火プラグ１１０により着火されて燃焼する。燃焼後の混合気すなわち排気ガスは、排気通路に排出される。排気通路には、触媒を用いて排気ガスを浄化する排気浄化装置が設けられる。排気浄化装置は、触媒１１２Ｓ（以下「Ｓ／Ｃ（スタートキャット）触媒」とも称する。）と、Ｓ／Ｃ触媒１１２Ｓよりも下流側に配置される触媒１１２Ｕ（以下「Ｕ／Ｆ（アンダーフロア）触媒」とも称する。）とを含んで構成される。排気ガスは、Ｓ／Ｃ触媒１１２ＳおよびＵ／Ｆ触媒１１２Ｕにより浄化された後、車外に排出される。混合気の燃焼によりピストン１１４が押し下げられ、クランクシャフト１１６が回転する。

シリンダ１０６の頭頂部には、吸気バルブ１１８および排気バルブ１２０が設けられる。シリンダ１０６に導入される空気の量および時期は、吸気バルブ１１８により制御される。シリンダ１０６から排出される排気ガスの量および排出時期は、排気バルブ１２０により制御される。吸気バルブ１１８はカム１２２により駆動され、排気バルブ１２０はカム１２４により駆動される。

吸気バルブ１１８の作動特性は、電動ＶＶＴ装置４００によって変化する。電動ＶＶＴ装置４００は、カムシャフトと、カムスプロケットと、電動アクチュエータとを含む（いずれも図示せず）。カムシャフトは、回転軸の方向がクランクシャフトの回転軸と平行になるようにエンジン１００のシリンダヘッドに回転自在に設けられる。カムシャフトは、カムによって各気筒に設けられる排気バルブを開閉する排気側カムシャフトと、カムによって各気筒に設けられる吸気バルブを開閉する吸気側カムシャフトとを含む。排気側カムシャフトには、複数のカム１２４が所定の間隔で固定される。吸気側カムシャフトには、複数のカム１２２が所定の間隔で固定される。

吸気側および排気側のカムシャフトの各々の一方端には、カムスプロケットが設けられる。双方のカムスプロケットには同じタイミングチェーンが巻き掛けられる。タイミングチェーンは、クランクシャフト１１６に設けられるタイミングロータ（図示せず）にも巻き掛けられる。そのため、クランクシャフトとカムシャフトとはタイミングチェーンによって同期して回転する。

カムシャフトとカムスプロケットとの間には電動アクチュエータが設けられる。電動アクチュエータは、吸気側のカムシャフトとカムスプロケットとの間の回転位相を変化させる。電動アクチュエータは、制御装置２００から送信される制御信号ＶＶＴに基づいてその動作が制御される。電動アクチュエータが吸気側のカムシャフトとカムスプロケットとの回転位相を変化させると、吸気バルブ１１８においては、開弁期間が維持されるとともに、開弁タイミングおよび開弁タイミングに連動して閉弁タイミングが変化されることとなる。

電動ＶＶＴ装置４００による吸気バルブ１１８の開弁タイミングの変化の態様については後述する。なお、電動ＶＶＴ装置４００は、吸気バルブ１１８に代えてまたは加えて排気バルブ１２０の開弁タイミングを変化させるようにしてもよい。

ＥＦＩ−ＥＣＵ２５０は、アクセル開度ＡＣＣや車速ＶＳＳを示す信号のほか、カム角センサ３００、クランク角センサ３０２およびスロットル開度センサ３０６の各センサから信号を受信する。

カム角センサ３００は、カムの位置を表す信号を出力する。クランク角センサ３０２は、クランクシャフト１１６の回転数（エンジン回転数）およびクランクシャフト１１６の回転角度を表す信号を出力する。スロットル開度センサ３０６は、スロットル開度θｔｈを表す信号を出力する。制御装置２００は、これらの各センサからの信号に基づいてエンジン１００を制御する。

ＥＦＩ−ＥＣＵ２５０は、設定された要求出力を発生するための動作点（エンジン回転数およびエンジントルクの組み合わせ）でエンジン１００が動作するように、燃料噴射量、点火時期、スロットル開度などのパラメータ群を制御する。

図４は、電動ＶＶＴ装置４００において実現されるバルブ変位量とクランク角の関係を示す図である。図４において、縦軸はバルブ変位量を示し、横軸はクランク角を示す。

図４に示すように、排気バルブ１２０は、排気行程において開いて変位量がピークとなった後に閉じ、吸気バルブ１１８は、その後の吸気行程において開いて変位量がピークとなった後に閉じる。排気バルブ１２０のバルブ変位量が波形ＥＸに示されており、これに対して、吸気バルブ１１８のバルブ変位量が波形ＩＮに示されている。

なお、バルブ変位量とは、吸気バルブ１１８（あるいは、排気バルブ１２０）が閉じた状態からの吸気バルブ１１８の変位量を意味する。吸気バルブ１１８の開度がピークに達したときのバルブ変位量をリフト量といい、吸気バルブ１１８が開いてから閉じるまでのクランク角を作用角という。

電動ＶＶＴ装置４００は、リフト量および作用角を維持した状態で吸気バルブ１１８を開弁タイミングおよび閉弁タイミングを変更する。すなわち、電動ＶＶＴ装置４００は、波形ＩＮの実線波形と破線波形との間で波形を維持した状態で開弁タイミングを変化させる。本実施の形態においては、クランク角ＣＡ（０）が波形ＩＮ（実線）でバルブ変位量を変化させる場合の吸気バルブ１１８の開弁タイミングに対応し、クランク角ＣＡ（１）が波形ＩＮ（破線）でバルブ変位量を変化させる場合の吸気バルブ１１８の開弁タイミングに対応する。

以下の説明においてクランク角ＣＡ（０）からクランク角ＣＡ（１）への方向に開弁タイミングを変更することを開弁タイミングを「遅角する」といい、クランク角ＣＡ（１）からクランク角ＣＡ（０）への方向に開弁タイミングを変更することを開弁タイミングを「進角する」という。また、本実施の形態においてクランク角ＣＡ（０）が最進角の開弁タイミングであり、クランク角ＣＡ（１）が最遅角の開弁タイミングであるものとする。そして、最遅角の開弁タイミングＣＡ（１）からの吸気弁の開弁タイミングの移動量に相当するクランク角を進角量φという。

なお、本実施の形態においては、図４に最進角の吸気バルブ１１８のバルブ変位量の波形ＩＮ（実線）と、最遅角の吸気バルブ１１８のバルブ変位量の波形ＩＮ（破線）とを例示したが、特に、電動ＶＶＴ装置４００の開弁タイミングの変更範囲は、図４に示すＣＡ（０）とＣＡ（１）との間に限定されるものではなく、最遅角と最進角との間の幅をもっと大きくすることもできる。

［ＥＶ走行時のエンジン始動の説明］
以上の構成を有するハイブリッド車両において、エンジン１００を停止した状態の走行中（ＥＶ走行中）にドライバーがアクセルペダルを踏み増したり、蓄電装置のＳＯＣが低下したりすると、エンジン始動要求が発生する。このエンジン始動時に、燃費の向上および静粛性と駆動力応答性およびエンジン始動性とをどのようにバランスをとるかが問題である。

本実施の形態では、駆動力応答性およびエンジン始動性を確保するため、エンジン始動制御中に電動ＶＶＴ機構を進角させた場合に、その進角量に応じてクランキングトルクを増加させる。

図５は、ＥＶ走行時にエンジンを運転させる際の始動処理を説明するための動作波形図である。図５を参照して、時刻ｔ０〜ｔ１は車両はエンジンを停止してＥＶ走行で走行している期間である。時刻ｔ１〜ｔ２は、エンジン始動処理が実行される期間であり、時刻ｔ２以降は、車両はエンジンが運転された状態で走行する期間である。

まず、時刻ｔ０〜ｔ１のＥＶ走行時について共線図を示して説明する。時刻ｔ０〜ｔ１のＥＶ走行時には、モータジェネレータＭＧ２が車両要求トルクを出力している。図６は、ＥＶ走行時の動力分割機構の各回転要素の回転速度を示した共線図である。図６に示すように、ＥＶ走行時には、モータジェネレータＭＧ２の回転速度は車速に比例した回転速度となる。そして、エンジンの回転速度はゼロであり、モータジェネレータＭＧ１の回転速度は、負の回転速度となる。

次に、時刻ｔ１〜ｔ２のエンジン始動処理時について共線図を示して説明する。図５の時刻ｔ１〜ｔ２のエンジン始動処理では、モータジェネレータＭＧ１がエンジンを回転させるためのクランキングトルクを出力する。図７は、エンジン始動処理中の動力分割機構の各回転要素の回転速度を示した共線図である。図７に示すように、モータジェネレータＭＧ１がエンジンを回転させるためのクランキングトルクを出力する。このときには、エンジンには、主としてシリンダのフリクションに起因する負のトルクが発生する。そしてモータジェネレータＭＧ２は、図６で出力していた車両要求トルクに加えて、モータジェネレータＭＧ１のクランキングトルクがモータジェネレータＭＧ２の回転軸に与える影響をキャンセルするための反力トルクを出力する。

ここで、図５において破線で示した波形は、電動ＶＶＴ機構の進角量φを始動処理中にゼロ（最遅角位置）に設定した場合の波形である。この場合は、吸気の圧縮比が下がるため、従来制御と同様に、小さいクランキングトルクＴｇ（ｂａｓｅ）で始動でき低振動で静粛に内燃機関を始動させることができる。なお、時刻ｔ１〜ｔ２のエンジン始動処理の後半部分でクランキングトルクが低下しているのは、エンジンの初爆が完了するとエンジンが自立してアイドル回転速度を維持できるようになるため、その移行過程としてクランキングトルクを徐々に減少させているからである。

一方、図５において、実線で示した波形は、電動ＶＶＴ機構の進角量φを始動処理中にφＢに設定した場合の波形である。この場合は、吸気の圧縮比が上がるため、クランキングトルクＴｇ（ｂａｓｅ）もよりも大きいクランキングトルクＴｇＢで始動処理を実施する必要がある。このときには、エンジン運転中において進角量φＡに進角量を増加させるのには時間Ｔｄだけ時間が短縮できる。したがって、エンジンの出力が速やかに増加するので、要求駆動力の増加に対する良好な応答性を得ることができる。

これらの特性を生かして、本実施の形態では、始動処理中（時刻ｔ１〜ｔ２）のＭＧ１トルクの最大値（クランキングトルク）の大きさを、Ｔｇ（ｂａｓｅ）から要求駆動力の大きさに応じて増加させる。こうすることにより、要求駆動力が小さい場合には、静粛にエンジン始動が行なわれる一方で、要求駆動力が大きい場合には、速やかにエンジンから駆動力が得られる。

図８は、本実施の形態におけるモータジェネレータＭＧ１が出力するクランキングトルクの補正量算出制御について説明するためのフローチャートである。図８のフローチャートの処理は、一定時間ごとまたは所定の条件が成立するごとにメインルーチンから呼び出され、実行される。フローチャートの各処理は、図２で示した制御装置２００の各ＥＣＵが連携しながら実行している。

図８を参照して、まずステップＳ１において、制御装置２００は、エンジンを始動するためのクランキング中であり、かつモータジェネレータＭＧ１の回転速度が負であり、かつＶＶＴの進角要求あり、という条件が成立しているか否かを判断する。

ここで、図５の時刻ｔ１〜ｔ２の始動処理中であれば、クランキング中という条件は成立している。また、直前までエンジン回転速度がゼロでＥＶ走行しておれば、図６、図７で説明したように、モータジェネレータＭＧ１の回転速度が負であるという条件は成立している。そして、ＶＶＴ進角要求ありという条件については、たとえば、電池状態、アクセルペダル、車速などに基づいて、エンジン始動直後からエンジンに要求されるパワーが所定値以上であった場合に成立する。

ステップＳ１における条件が成立した場合には、ステップＳ２〜Ｓ４の処理が順次実行される一方、条件が成立しない場合には、ステップＳ２〜Ｓ４は実行されずにステップＳ５において処理はメインルーチンに戻される。

ステップＳ２では、制御装置２００は、目標エンジンパワーを算出する。図９は、図８のステップＳ２における目標エンジンパワーの算出について説明するためのフローチャートである。このフローチャートは、目標エンジンパワーの算出に至る一連の流れを示している。図９を参照して、まず、ステップＳ１１において、アクセルペダルの操作量からアクセル開度が取得され、シフトレバー位置からシフトレンジが取得され、モータジェネレータＭＧ２の回転数などから駆動軸回転速度Ｎｐ（車速に相当）が取得される。

続いて、ステップＳ１２においてステップＳ１１で得られた情報から要求駆動力が算出され、ステップＳ１３において要求駆動力に基づいて走行パワーが算出され、これと蓄電装置１０への充電電力とを合算してステップＳ１４においてシステムパワーが算出される。

また、ステップＳ１５においてエンジンの始動および停止についての判断が実行される。基本的には、蓄電装置１０のＳＯＣが低下しておらず、モータジェネレータＭＧ２のみで要求駆動力を出力できる場合には、エンジンは停止される。逆に、蓄電装置１０のＳＯＣが低下して充電が必要になった場合や、要求駆動力がモータジェネレータＭＧ２のみでは出力できない場合には、エンジンが始動される。

ステップＳ１６では目標エンジンパワーが算出される。目標エンジンパワーＰｅは、車両の走行に必要とされるパワーに対して、蓄電装置１０に対する充放電要求を実現できるように補正処理を行なった上で算出される。走行制御におけるパワー収支の考え方は次式に示される。

Ｐｅ＝ＰＶ＋ＰＩ＋ＰＬ−ＰＢ
ここで、Ｐｅは目標エンジンパワーを示し、ＰＶは走行パワーを示し、ＰＩはイナーシャパワーを示し、ＰＬは損失分のパワーを示し、ＰＢはバッテリパワーを示す。

ステップＳ１６で算出された目標エンジンパワーに基づいて、エンジンに対するパワー指令値が決定される。

また、目標エンジンパワーと最適燃費ラインとに基づいて、ステップＳ１７において目標エンジン回転速度が決定される。そして、ステップＳ１８において、モータジェネレータＭＧ１の目標トルクが算出され、これに基づいてモータジェネレータＭＧ１が運転される。さらに、ステップＳ１９において、エンジントルクのうち直接走行トルクとして車軸に伝達される成分（エンジン直行トルク）が算出される。そして、ステップＳ２０において、車輪を駆動するトルクに対してエンジン直行トルクで不足するトルクがモータジェネレータＭＧ２の目標トルクとして算出される。ステップＳ２０で算出された目標トルクに基づいてモータジェネレータＭＧ２が運転される。

再び図８に戻って、ステップＳ２において目標エンジンパワーが算出された後には、ステップＳ３において目標ＶＶＴ進角量の算出が実行される。

図１０は、エンジン始動時における、ＶＶＴ進角量の決定の詳細について説明するための動作波形図である。図１０の波形図では、図５と同様に、時刻ｔ０〜ｔ１では車両はＥＶ走行しており、時刻ｔ１〜ｔ２においてエンジン始動処理が実行されている。

時刻ｔ１においてアクセルペダルが踏み増しされたことに応じて、エンジンが始動するように指令が発せられる。アクセル開度および車速によって要求される指令駆動力Ｆ０、指令エンジンパワーＰ０、ＶＶＴ進角量Ｈ０が、図１０においていずれも破線で示されている。

しかし、エンジン初爆前に、吸気弁のＶＶＴ進角量を進角させると、エンジンの気筒内圧が上がるため、エンジンの始動性が悪化する。これは混合気がリーンとなって着火できないためである。

したがって、実際には、指令駆動力Ｆ０、指令エンジンパワーＰ０、ＶＶＴ進角量Ｈ０を緩変化処理した、実線で示される指令駆動力Ｆ１、指令エンジンパワーＰ１、目標進角量Ｈ１に基づいてエンジンが制御される。

ここで、時刻ｔ２以降の進角量φＡまで増加させる進角量の増加率を一定と仮定すると、時刻ｔ１〜ｔ２における進角量φＢをある程度大きくしておけば、時刻ｔ２でエンジンが自立運転した後に進角量φＡに到達する時間が短縮できる。

そこで、進角量φＢを進角量φＡに応じて決定する。たとえば、進角量φＡは、現在の要求駆動力または要求エンジンパワーと進角量ゼロの場合の駆動力またはエンジンパワーとの差に基づいて決定することができる。またたとえば、進角量φＢは、進角量φＡとともにエンジン油温、冷却水温、吸気温、吸気側負圧、吸気圧などを入力パラメータとして含むマップによって決定することができる。

再び、図８に戻って、ステップＳ３で目標ＶＶＴ進角量が算出されると、ステップＳ４においてクランキングトルク補正量ΔＴｇが算出される。クランキングトルク補正量ΔＴｇは、図５の時刻ｔ１〜ｔ２における基本クランキングトルクＴ（ｂａｓｅ）からの増加量である。基本クランキングトルクＴ（ｂａｓｅ）は、エンジンが自立運転できる（初爆できる）回転速度までエンジン回転を引き上げることが可能なトルクである。これに対する補正量ΔＴｇは、ＶＶＴ進角量φＢに応じて定める。

図１１は、クランキングトルク補正量ΔＴｇとＶＶＴ進角量φＢとの関係の一例を示した図である。図１１に示すように、ＶＶＴ進角量φＢが最遅角位置である場合にはΔＴｇ＝０であり、最遅角位置から進角量φＢが増加するにしたがって補正量ΔＴｇも増加している。なお、図１１に示すように補正量ΔＴｇを規定しても良いが、基本クランキングトルクよりも大きくなるようにすれば、特に限定されない。たとえば、基本クランキングトルクＴ（ｂａｓｅ）に１よりも大きな係数を掛けて算出するようにし、この係数をＶＶＴ進角量φＢに応じて規定しても良い。

なお、基本クランキングトルクＴ（ｂａｓｅ）はどのように決定されても良いが、たとえば、エンジンのフリクションに打ち勝って、エンジンの回転速度をエンジンが初爆できる回転速度まで引き上げることが可能なトルクとすることができる。なお、懸架系、駆動系の共振周波数帯を通過する時間の短縮、車両の加速応答性の要求度合などを考慮して基本クランキングトルクＴ（ｂａｓｅ）を変更しても良い。

再び図８に戻って、ステップＳ４のクランキングトルク補正量ΔＴｇが算出されたら、ステップＳ５に処理が進められる。この時には、算出されたクランキングトルク補正量ΔＴｇによって、進角量φＢでエンジン始動処理が実行され、その後、進角量φＡでエンジンが運転される。

最後に、再び図１を参照して本実施の形態について総括する。本実施の形態に係るハイブリッド車両１は、吸気バルブの開閉タイミングを可変動弁機構４００によって変更可能なエンジン１００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、エンジン１００の回転軸と第１モータジェネレータＭＧ１の回転軸と第２モータジェネレータＭＧ２の回転軸とにそれぞれ連結される３つの回転要素を有する動力分割装置４と、第２モータジェネレータＭＧ２の回転軸に連結される駆動輪６と、エンジン１００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とを制御する制御装置２００とを備える。制御装置２００は、可変動弁機構４００の進角量φを第１の値φＢと、第１の値φＢよりも大きい第２の値φＡとに設定することが可能である。図５に示すように、制御装置２００は、エンジン１００を停止した状態で第２モータジェネレータＭＧ２を用いて走行するＥＶ走行中にエンジン１００の始動要求が発生した場合には、エンジン１００に要求されるパワーに基づいて第２の値φＡを決定するとともに、第２の値φＡと最遅角に相当する値との間において、第１の値φＢを第２の値φＡに応じて変化させる。そして制御装置２００は、可変動弁機構４００の進角量を第１の値φＢに設定して第１モータジェネレータＭＧ１を用いてエンジン１００の始動処理を実行し、エンジン１００の始動処理の後に可変動弁機構４００の進角量φを第２の値φＡに設定してエンジンの運転を継続する。

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明でなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 車両、４ 動力分割装置、５ 減速機、６ 駆動輪、１０ 蓄電装置、２０，２２ 昇圧コンバータ、２４ インバータ、１００ エンジン、１０４ スロットルバルブ、１０６ シリンダ、１０８ インジェクタ、１１０ 点火プラグ、１１２Ｓ，１１２Ｕ 触媒、１１４ ピストン、１１６ クランクシャフト、１１８ 吸気バルブ、１２０ 排気バルブ、１２２，１２４ カム、２００ 制御装置、２１２ 電池制御部、２１４ システム制御部、２１６ 走行制御部、２２０ 電池監視ユニット、２６４ ブレーキペダル、３００ カム角センサ、３０２ クランク角センサ、３０６ スロットル開度センサ、３１２ スロットルモータ、４００ 電動ＶＶＴ装置、４５０ 油圧ブレーキ、ＭＧ１，ＭＧ２ モータジェネレータ。

Claims (1)

1. 吸気バルブの開閉タイミングを可変動弁機構によって変更可能なエンジンと、
   第１モータジェネレータと、
   第２モータジェネレータと、
   前記エンジンの回転軸と前記第１モータジェネレータの回転軸と前記第２モータジェネレータの回転軸とにそれぞれ連結される３つの回転要素を有する動力分割装置と、
   前記第２モータジェネレータの回転軸に連結される駆動輪と、
   前記エンジンと前記第１モータジェネレータと前記第２モータジェネレータとを制御する制御装置とを備え、
   前記制御装置は、前記可変動弁機構の進角量を第１の値と、前記第１の値よりも大きい第２の値とに設定することが可能であり、
   前記制御装置は、前記エンジンを停止した状態で前記第２モータジェネレータを用いて走行するＥＶ走行中に前記エンジンの始動要求が発生した場合には、前記エンジンに要求されるパワーに基づいて前記第２の値を決定するとともに、前記第２の値と最遅角の値との間において、前記第１の値を前記第２の値に応じて変化させ、前記可変動弁機構の進角量を前記第１の値に設定して前記第１モータジェネレータを用いて前記エンジンの始動処理を実行し、前記始動処理の後に前記可変動弁機構の進角量を前記第２の値に設定して前記エンジンの運転を継続する、ハイブリッド車両。

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