JP5029465B2 - 内燃機関の始動方法及び始動システム - Google Patents

Description

本発明は内燃機関の始動に関し、特に、過剰な吹け上がりのない始動方法に関する。

例えば特許文献１には、ハイブリッド電気自動車のエンジン（内燃機関）の始動方法について記載されている。ハイブリッド電気自動車においては一般的にエンジンの停止及び再始動の頻度が高いことから、より滑らかなエンジン始動が求められており、前記文献に記載の方法では、燃料を供給せずにクランキングする間、燃焼室内の空気の圧縮及び膨張によって生じる振動を抑制するようにしている。

すなわち、エンジン始動時には、まず、第１段階として吸気バルブの作動タイミングを進角寄りにしてクランキングを行い、サージタンク内の空気を強制的に掃気した後に、第２段階として吸気バルブの作動タイミングを遅角し、燃焼室への吸気の充填量を減少させて有効圧縮比を低下させるとともに、エンジン回転数を増大させる。こうすれば、前記第２段階では有効圧縮比の低下によって、気筒内の空気の圧縮や膨張に伴う振動が抑制される。
特開２００４−３０８５７０号公報

しかしながら、前記従来例では、第２段階で吸気バルブの作動タイミングを後で燃焼を開始したとしても、未だエンジンが急激に吹け上がる虞れが残る。

すなわち、仮に吸気バルブの閉時期が吸気行程の下死点後の略一定時期に維持されているとすると、始動時にエンジン回転数が上昇するに連れて燃焼室への充填効率は高くなる傾向があり、これによりエンジントルクの増大することがエンジンの吹け上がりを助長することになるからである。

そのようなエンジンの急激な吹け上がりはトルクショックを引き起こすことになり、これを抑えるためには例えば電気機械の複雑な制御が必要となる。

斯かる点に鑑みて、第１の発明は、燃焼室と該燃焼室への吸気の流入を許容するように気筒サイクルの吸気行程において開く吸気バルブとを備えた内燃機関と、該内燃機関に連結され、所定の第１エネルギーを受け入れて回転力を発生する第１電気機械と、駆動輪を駆動するための第２電気機械とを備えたハイブリッド車両において、前記内燃機関が停止した状態で前記第２電気機械により前記駆動輪を駆動する電動モードから、前記内燃機関と前記第２電気機械とにより前記駆動輪を駆動するエンジン運転モードへの移行時における内燃機関の始動方法であって、機関始動要求後に、前記燃焼室において最初の吸気行程よりも前の行程から吸気バルブの閉時期を、吸気行程の下死点前における所定の第１吸気閉弁時期とし、且つ当該燃焼室で燃焼を開始することなく、前記第１電気機械に前記第１エネルギーを供給することによりクランキングを行う工程と、前記燃焼室において前記最初の吸気行程の後に燃焼を開始する工程と、その燃焼の開始後に同一気筒サイクル内で吸気バルブの閉時期を前記第１吸気閉弁時期よりも遅角側の第２閉弁時期とする工程と、を有し、前記吸気バルブの前記所定の第１吸気閉弁時期は、該吸気バルブにおける、前記内燃機関の停止時に設定される閉時期と同じである、とするものである。

この方法では、燃焼室における燃焼の開始後に吸気バルブの閉時期を遅角側に変化させる。それにより、当該燃焼室の吸気充填量をエンジン回転数の上昇に対して適度に増加させることができ、それに連れてエンジントルクも適度に増大して、エンジンの過剰な吹け上がりが抑制される。

そのときに第１吸気閉弁時期は吸気行程の下死点前とすることができる。これにより、燃焼開始時の燃焼室の吸気充填量を少なくして、燃焼開始直後からエンジンの過剰な吹け上がりをより確実に抑制することができる。

また、第２の発明は、燃焼室と該燃焼室への吸気の流入を許容するように気筒サイクルの吸気行程において開く吸気バルブとを備えた内燃機関と、該内燃機関に連結され、所定の第１エネルギーを受け入れて回転力を発生する第１電気機械と、駆動輪を駆動するための第２電気機械とを備えたハイブリッド車両において、前記内燃機関が停止した状態で前記第２電気機械により前記駆動輪を駆動する電動モードから、前記内燃機関と前記第２電気機械とにより前記駆動輪を駆動するエンジン運転モードへの移行時における内燃機関の始動方法であって、機関始動要求後に、前記燃焼室において最初の吸気行程よりも前の行程から吸気バルブのリフト量を所定の第１リフト量とし、且つ当該燃焼室で燃焼を開始することなく、前記第１電気機械に前記第１エネルギーを供給することによりクランキングを行う工程と、前記燃焼室において前記最初の吸気行程の後に燃焼を開始する工程と、前記燃焼開始後に吸気バルブのリフト量を前記第１リフト量よりも大きな第２リフト量とする工程と、を有し、前記吸気バルブの前記所定の第１リフト量は、該吸気バルブにおける、前記内燃機関の停止時に設定されるリフト量と同じである、とするものであり、こうすることで、前記第１の発明と同様に燃焼室の吸気充填量をエンジン回転数の上昇に対して適度に増加させることができる。よって、エンジンの過剰な吹け上がりを抑制できる。

ここで、吸気バルブのリフト量というのは、その最大リフト高さであってもリフト期間であってもよい。後者の場合、仮に吸気バルブの開時期が実質的に一定であるとすれば、リフト量の減少、即ちリフト期間の短縮に連れて、吸気バルブの閉時期は進角することになる。

見方を変えると本発明は、複数の燃焼室と、該各燃焼室への吸気の流入を許容するように気筒サイクルの吸気行程において開く吸気バルブと、を備えた多気筒内燃機関と、吸気行程において前記吸気バルブの閉弁時期若しくはリフト量を変更可能な可変機構と、前記燃焼室に個別に燃料を供給可能な燃料供給系と、前記内燃機関に連結され、所定の第１エネルギーを受け入れて回転力を発生する第１電気機械と、駆動輪を駆動するための第２電気機械と、制御器と、を備えたハイブリッド車両において、前記内燃機関が停止した状態で前記第２電気機械により前記駆動輪を駆動する電動モードから、前記内燃機関と前記第２電気機械とにより前記駆動輪を駆動するエンジン運転モードへの移行時における内燃機関の始動システムである。

そして、前記制御器は、機関始動要求後に、前記燃焼室において最初の吸気行程よりも前の行程から吸気バルブの閉時期が、吸気行程の下死点前における所定の第１吸気閉弁時期となるか、若しくはそのリフト量が所定の第１リフト量になるように、前記可変機構を制御しておいて、その状態でクランキングが行われるように前記第１電気機械を制御するとともに、前記燃焼室における前記最初の吸気行程の後に初めて燃焼が開始するように前記燃料供給系を制御して、その燃焼の開始後に吸気バルブの閉時期が遅角するか、若しくはリフト量が増大するように、前記可変機構を制御するものであり、前記吸気バルブの前記所定の第１吸気閉弁時期は、該吸気バルブにおける、前記内燃機関の停止時に設定される閉時期と同じであるか、又は、前記吸気バルブの前記所定の第１リフト量は、該吸気バルブにおける、前記内燃機関の停止時に設定されるリフト量と同じである、とする。

以上、説明したように本発明に係る、ハイブリッド車両において、電動モードからエンジン運転モードへの移行時における内燃機関の始動方法及びシステムによると、燃焼の開始後に、吸気行程の下死点前における所定の第１吸気閉弁時期よりも遅角側の第２閉弁時期とし、かつ該所定の第１吸気閉弁時期を、内燃機関の停止時に設定される閉時期と同じにするか、又は、燃焼開始後に吸気バルブのリフト量を所定の第１リフト量よりも大きな第２リフト量とし、かつ該所定の第１リフト量を、内燃機関の停止時に設定されるリフト量と同じにするようにしたことで、始動時にはエンジン回転数の上昇に連れてトルクが穏やかに増大するようになり、急激な吹け上がりによるショックが発生しない。よって、トルクショックの抑制のために電気機械を作動させる必要がなく、エネルギーの消費を抑制できる。

特に請求項３、４及び８に係る発明では、始動初期に吸気バルブのリフト量を小さくすることで、クランキング時の吸気バルブ駆動に係るエネルギー消費も抑制できる。

更に、請求項５、６、９及び１０に係る発明によれば、クランキング後、直ちに燃焼が開始することになり、機関若しくは車両の駆動エネルギー消費も抑制可能である。

以下に、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

（パワートレーンの全体構成）
まず、図１には、本発明の実施形態に係るハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）のパワートレーン１のシステムブロック図を例示する。図示のパワートレーン１は所謂シリーズ・パラレル・タイプのものであり、それには、エンジン２（内燃機関）、第１の電気機械３及び第２の電気機械４が設けられていて、これら３台の回転機械２〜４は動力伝達装置５に回転可能に連結されている。

前記動力伝達装置５には遊星歯車機構501、被駆動ギヤ502及び第２の駆動ギヤ503が設けられている。遊星歯車機構501は、サンギヤ511と、リングギヤ512と、プラネタリピニオン514を支えるプラネタリキャリア513と、を備えており、それらは周知の態様で互いに係合している。リングギヤ512には、プラネタリピニオン514と係合する内歯だけでなく、被駆動ギヤ502と係合する外歯も設けられている。被駆動ギヤ502は第２の駆動ギヤ503とも係合する。それらの回転要素が各々常時係合するように、動力伝達装置５はいかなるクラッチも備えていない。

また、エンジン２のクランクシャフト21は、プラネタリキャリア513と常時連結されており、第１電気機械３の回転軸は、この第１電気機械３の駆動ギヤとして機能するサンギヤ511と常時連結されており、第２電気機械４の回転軸は、この第２の駆動ギヤ503と常時連結されている。被駆動ギヤ502はファイナルドライブトレーンと常時連結されていて、これは例えばプロペラシャフト６、ディファレンシャルギヤセット７及び駆動軸８を含み、周知のように駆動輪９を駆動する。図示の実施例では駆動輪９は車両後車輪であるが、それは前輪駆動車用の車両前車輪であってもよい。

第１及び第２の電気機械３，４は、公知技術の三相誘導電動機であり、モータ作動及び発電作動をするモータ・ジェネレータ（MG）である。それらは、それぞれ第１及び第２のインバータ12，13を介して高圧バッテリ11に電気的に接続されている。第１電気機械３は交流電流（AC）を発生することができ、それは３つのＡＣ送電線によって第１のインバータ12に出力され、そこで直流（DC）に変換されてＤＣ送電線に出力される。一方で例えばエンジン始動の際には電流が反対向きに流れて第１電気機械３に供給され、これのモータ作動によってエンジン２が駆動される。

第２インバータ13はＤＣ送電線から直流電流を受け入れて交流に変換し、３つのＡＣ送電線によって第２電気機械４に供給する。これにより第２電気機械４がトルクを発生し（モータ作動）、動力伝達装置５、特に第２の駆動ギヤ503及び被駆動ギヤ502を介してファイナルドライブトレーンから駆動輪５に動力を伝達する。一方で、例えば車両の減速時には駆動輪５の回転慣性によって第２電気機械４を回転させることができ（動力回生）、これにより発生した交流電流（AC）は３つのＡＣ送電線により第２インバータ13に出力される。

第１及び第２のインバータ12，13は、ＤＣ送電線によって互いに接続されている。このＤＣ送電線は、バッテリ11の正極及び負極端子にそれぞれ接続されており、直流電流は、それら３つの電機機器（バッテリ11、第１及び第２インバータ12，13）の間で各々の端子電圧に応じていずれの向きにも流れることができる。

HEVコントローラ14は第１及び第２のインバータ12，13を制御し、これにより第１及び第２の電気機械３，４を制御する。この例ではHEVコントローラ14は、周知のマイクロコンピュータをベースとするコントローラであって、プログラムを実行する中央演算処理装置（CPU）と、例えばＲＡＭやＲＯＭにより構成されてプログラム及びデータを格納するメモリと、電気信号の入出力をする入出力（I/O）バスと、を備えている。

より詳しくはコントローラ14は、種々の入力に基づいて第１及び第２電気機械12，13のそれぞれに対する入力/出力の望ましい値を計算する。コントローラ14への入力は、少なくとも、車速VSPに対応する第２電気機械４の回転数N_MG2を検出するためのセンサ31と、アクセルペダル32aの位置α（アクセル開度）を検出するためのアクセル開度センサ32と、運転者によるブレーキペダル33aの操作を検出するためのブレーキスイッチ33と、バッテリの端子電圧Ｖ_Ｂを検出するための電圧センサ34と、バッテリ11、第１及び第２インバータ12，13の間の電流量をそれぞれ検出するための第１〜第３の電流センサ（図示せず）と、からの信号を含む。尚、HEVコントローラ14はエンジンコントローラ15とも通信するが、それについては後述する。

図２には、動力伝達装置５の遊星歯車機構501の共線図を示す。リングギヤ512の回転数N_RINGは、被駆動ギヤ502を介して伝達される車速VSPに比例するとともに、第２の駆動ギヤ503を介して伝達される第２電気機械４の回転数N_MG2にも比例する。サンギヤ511及びプラネタリキャリア513の回転数N_SUN，N_CARRは、それぞれエンジン２及び第１電気機械３の回転数N_ENG，N_MG1に比例する。周知のように、遊星歯車機構501では、その３つの回転要素の回転数N_RING，N_SUN，N_CARRを共線ＬＣと図の垂線Ｒ，Ｓ，Ｃとの交点に設定する。共線ＬＣは、その位置及び傾き（換言すれば３つの回転要素の間の速比）を３つの回転要素のトルクに応じて変化させる。

図２(A)に示すように、エンジン２はその運転中にプラネタリキャリア513にトルクTQ_CARRを与える。このトルクTQ_CARRはそれぞれリングギヤ512及びサンギヤ511に分かれて、リングギヤ・トルクTQ_RING及びサンギヤ・トルクTQ_SUNになる。図２(A)には反力トルクが示されている。リングギヤ・トルクTQ_RINGは駆動輪９に到達する。サンギヤ・トルクTQ_SUNは第１電気機械３を駆動する。それは第１のインバータ12を介してHEVコントローラ14により制御され、回転数N_SUN及びトルクTQ_SUNに対応する電力PMG1を生成する。こうして第１電気機械３が生成する電力PMG1は第２電気機械４に供給されるか、若しくはHEVコントローラ14により制御される第１、第２インバータ12，13を介してバッテリ11に供給される。

電力PMG1の全てが第２電気機械４に供給される場合、動力伝達装置損失を無視すれば、エンジン２の発生する全ての力が駆動輪９に供給されてると考えてよい。そして、エンジン２と駆動輪９との間の回転数の比率は、遊星歯車機構501の３つの回転要素のトルク関係に応じて連続的に変化する。例えば図2(A)に示すように、サンギヤ回転数N_SUNは、以下のように増加する。すなわち、その他のトルクは一定にしたままサンギヤ・トルクTQ_SUNを減少させて一旦、トルクの不均衡を引き起こすと、共線ＬＣは、一点鎖線で示す新たな平衡状態まで変化し、これに伴い、キャリア回転数N_CARRが上昇する。この際、動力伝達装置５は回転比を連続的に変化させることになり、換言すれば、それは無段変速機として機能する。

一方で、図２(B)に実線ＬＣで示すように、エンジン２が停止していて、第２電気機械４がバッテリ11からの電力により単独で駆動輪９を駆動するとき、リングギヤ512は、車速VSP及び第２電気機械４の回転数N_MG2に対応する回転数N_RINGで回転する。このときエンジン２は、その運動部分における抵抗力のため全く回転せず、キャリア回転数N_CARRはゼロになる。つまり、リングギヤ512は回転し、キャリア513は回転しない。サンギヤ511は、それにトルクが付与されなければ反対向きに回転し、トルクTQ_SUNはゼロになる。

前記図２(B)の実線ＬＣの状態において、まず、第１電気機械３を発電作動させ、これによりサンギヤ511の回転方向が変わった後に、該第１電気機械３に電力を供給してモータ作動させると、エンジン２は、一点鎖線の共線ＬＣで示すように回転するようになる。また、車両の停止中、換言すればリングギヤ回転数N_RINGがゼロのときには、エンジン２は単に第１電気機械３への電力供給によって回転される。

（エンジンの構成）
エンジン２は、この例では第１〜第４の４つのシリンダ22，22，…（気筒：図１の#1〜#4シリンダ）を有するものであるが、いかなる数のシリンダを有するものであってもよい。より詳細には図３を参照して、エンジン２は、シリンダーブロック23と、その上に載置されるシリンダヘッド24とを備えており、それらの内部にシリンダ22，22，…が形成されている。周知のように、シリンダーブロック23には、ジャーナル、ベアリングなどによりクランクシャフト21が回転自在に支持されており、このクランクシャフト21がコネクティングロッド26によって、ピストン25に連結されている。

前記ピストン２５は、各シリンダ22内に摺動自在に嵌挿されて燃焼室27を区画している。図１には１つのみ示すが、各シリンダ22毎に２つの吸気ポート28がシリンダーヘッド24に形成されて、それぞれ燃焼室27に連通している。同様に、各シリンダ22毎に２つの排気ポート29がシリンダーヘッド24に形成されて、それぞれ燃焼室27に連通している。図２に示すように、吸気バルブ41及び排気バルブ42は、それぞれ、吸気ポート28及び排気ポート29を燃焼室27から遮断（閉）できるように配設されている。動弁機構101，102は、それぞれ、吸気バルブ41及び排気バルブ42を所定のタイミングで往復動作させて、吸気ポート28及び排気ポート29を開閉するものであるが、詳細は後述する。

点火プラグ43は、例えばねじ等、周知の構造によってシリンダーヘッド24に取り付けられている。点火系44（或いは点火回路）は、エンジンコントローラ15からの制御信号SAを受けて、点火プラグ43が所望の点火タイミングで火花を発生するよう、それに通電する。

インジェクタ45は、例えばブラケットを使用する等、周知の構造でシリンダーヘッド24の一側（図例では吸気側）に取り付けられている。インジェクタ45の先端は、上下方向については２つの吸気ポート28の下方に、また、水平方向についてはそれら２つの吸気ポート28の中間に位置して、燃焼室27内に臨んでいる。

燃料供給系46は、図示は省略するが、インジェクタ45に高圧の燃料を供給する高圧ポンプと、この高圧ポンプに燃料タンクから燃料を送給する配管やホース等と、インジェクタ45を駆動する電気回路と、を備えている。この電気回路は、エンジンコントローラ15からの燃料噴射パルスFPを受けてインジェクタ45のソレノイドを作動させ、その噴孔を所定のタイミングで開いて、所望量の燃料を噴射させる。

吸気ポート28は、吸気マニホルド47内の吸気経路47bによってサージタンク47aに連通している。図示しないエアクリーナからの吸気流はスロットルボデー48を通過してサージタンク47aに供給される。スロットルボデー48にはスロットルバルブ49が配置されており、周知のようにサージタンク47aに向かう吸気流を絞って、その流量を調整する。スロットルアクチュエータ49aは、エンジンコントローラ15からの制御信号TVOを受けて、スロットルバルブ49の開度を調整する。

排気ポート29は、排気マニホルド50内の排気経路によって周知のように排気管内の通路に連通している。排気マニホルド50よりも下流の排気通路には、一つ以上の触媒コンバータ51を有する排気ガス浄化システムが配置される。触媒コンバータ51は、周知の三元触媒、リーンＮＯｘ触媒、酸化触媒等とすることができ、それ以外にも、特定の燃料制御手法による排気ガス浄化の目的にかなうものであれば、いかなるタイプの触媒としてもよい。

また、排気ガスの一部を吸気系に循環させる（以下、ＥＧＲともいう）ために、吸気マニホルド47（スロットルバルブ49よりも下流側）と排気マニホルド50との間がＥＧＲパイプ52によって接続されている。排気側の圧力は吸入側よりも高いので、排気ガスの一部は吸気マニホルド47に流れ込むようになり（ＥＧＲガスと呼ぶ）、この吸気マニホルド47から燃焼室27に吸入される新気と混ざることになる。ＥＧＲパイプ52にはＥＧＲバルブ53が配設され、ＥＧＲガスの流量を調整するようになっている。ＥＧＲバルブ・アクチュエータ53aは、エンジンコントローラ15からの制御信号EGR_OPENを受けてＥＧＲバルブ53の開度を調整する。

−動弁機構−
次に、図４を参照して吸気側の動弁機構101について詳細に説明する。本実施形態では排気側の動弁機構102は吸気側と同様の構造を有するので、その説明は省略する。尚、排気側の動弁機構102は一般的なＯＨＣタイプであってもよく、これには、バルブステムを押すためのカムと、このカムが一体に形成されたカムシャフトと、このカムシャフトを駆動するための機構（例えば、周知のように、クランクシャフト21の回転をカムシャフトに伝えるベルトやチェーン、プーリ、スプロケット）とが備わる。

本実施形態の動弁機構101は、可変カム・タイミング機構（以下、VCT機構103という）を備えており、これはチェーンドライブ機構によってクランクシャフト21に駆動連結されている。チェーンドライブ機構は、ドリブン・スプロケット104の他に、図示しないが、クランクシャフト21のドライブ・スプロケットと、それら両スプロケットに巻き掛けられたチェーンとを備える。

VCT機構103は、ドリブン・スプロケット104に一体に回転するように固定されたケースと、それに収容されるとともにインナシャフト105に一体に回転するように固定されたロータと、を有する。ケースとロータとの間には複数の液圧室が、回転軸Ｘ（図４に示す）の周りに（周方向に）並んで形成される。そして、ポンプにより加圧された液体（例えばエンジンオイル）が各々の液圧室に選択的に供給されて、互いに対向する液圧室の間に圧力差を形成する。

電磁バルブ106を含むVCT制御系201は、エンジンコントローラ15からの制御信号を受けて、電磁バルブ106が液圧のデューティ制御をすることで、前記液圧室に供給する液体の流量や圧力等を調整する。これによりスプロケット104とインナシャフト105との間の実際の位相差が変更され、それによって、周知のようにインナシャフト105の所望の回転位相が達成される。

インナシャフト105は、図５にも示すように各々のシリンダ22に対応して一体的に設けられたディスク形状のカム106を有する。このカム106は、インナシャフト105の軸心から偏心して設けられ、VCT機構103により規定される位相で回転する。この偏心カム106の外周にはリング状アーム１０７の内周が回転自在に嵌め合わされており、インナシャフト105がその軸心Ｘ周りに回転すると、リング状アーム107は、同じ軸心Ｘの回りを公転しながら偏心カム106の中心の周りを回動する。

また、前記インナシャフト105には、各シリンダ22毎にロッカーコネクタ110が配設されている。このロッカーコネクタ110は円筒状で、インナシャフト105に外挿されて同軸に軸支され、換言すればその軸心Ｘ周りに回動可能に支持されている。一方、該ロッカーコネクタ110の外周面はベアリング・ジャーナルとされ、シリンダーヘッド24に配設されたベアリング・キャップ（図示せず）によって回転可能に支持されている。

前記ロッカーコネクタ110には、第１及び第２のロッカーカム111，112が一体的に設けられている。両者は概ね同じものなので、図５にはロッカーカム111について示すが、このロッカーカム111は、カム面111aと円周状のベース面111bとを有し、それらはいずれもタペット115の上面に接触するようになっている。ロッカーカム111は、連続的には回転せず、揺動運動することを除いては、一般的な動弁機構のカムと同様にタペット115を押圧してバルブを開くものである。タペット115はバルブスプリング116で支えられている。バルブスプリング116は、周知のように保持器117，118の間に支持されている。

再度、図４を参照すると、インナシャフト105及びロッカーカム部品110〜112の組立体と並んで、その上方にコントロールシャフト120が配置されている。このコントロールシャフト120は、図示しないベアリングによって回転可能に支持されており、その長手方向の中央付近には、外周面から突出する同軸状のウォームギヤ121が一体的に設けられている。

そのウォームギヤ121はウォーム122と係合し、このウォーム122は、可変バルブリフト機構（ＶＶＬ）のアクチュエータである、例えばステッピングモータ123の出力軸に固定されている。よって、エンジンコントローラ15からの制御信号θ_VVLを受けたモータ123の作動により、コントロールシャフト120を所望の位置に回動させることができる。こうして回動されるコントロールシャフト120には各シリンダ22毎のコントロールアーム131が取り付けられており、それらはコントロールシャフト120の回動によって一体的に回動される。

また、そうして回動されるコントロールアーム131は、コントロールリンク132によってリング状アーム107に連結されている。すなわち、コントロールリンク132の一端部はコントロールピボット133によってコントロールアーム131の先端部に回転自在に連結され、該コントロールリンク132の他端部はコモンピボット134によってリング状アーム107に回転自在に連結されている。

ここで、コモンピボット134は、前記のようにコントロールリンク132の他端部をリング状アーム107に連結するとともに、このリング状アーム107を貫通してそれをロッカーリンク135の一端部にも回転自在に連結している。そして、このロッカーリンク135の他端部がロッカーピボット136によってロッカーカム111に回転自在に連結されており、これによりリング状アーム107の回転がロッカーカム111に伝えられるようになっている。

より具体的に、まず、図５及び図７(A)には、相対的にリフト量の大きな大リフト状態を示す。この状態でコントロールアーム131は、図７(A)においてコントロールシャフト120及びコントロールピボット133の中心同士を繋ぐ実線で表されるように、同図には点線で示される水平面との間に角度θ_{VVL_A}（以下、VVL制御角度と呼ぶ）をなす位置に調整される。そして、インナシャフト105がその軸心Ｘの周りに、図では時計回りに回転すると、図５(1)のバルブ閉時と同図(2)のバルブ全開（リフトピーク）時との間で、図７(A)には破線及び実線でそれぞれ示すように、吸気バルブ11のリフト作動が行われる。

すなわち、偏心カム106及びリング状アーム107の共通中心Ｙが、図7(A)に矢印で示すように軸Ｘの周りを時計回りに位置Ｙ_1Aから位置Ｙ_2Aまで移動すると、このリング状アーム107の動作によってコントロールリンク132は、同図に矢印で示すようにコントロールピボット133の周りを角度θ_132Aだけ揺動する。これは、４つのピボットＸ，Ｙ，133，134の位置とそれらを結ぶ複数のリンクとの間の相互の位置関係（第１の関係）による。

そうしてコモンピボット134は、コントロールピボット133の周りを揺動するようになり、それが図７(A)における最上位置にあって、軸心Ｘ及び共通中心Ｙと一直線状に並ぶときが、その揺動端位置になる。また、そのようなコモンピボット134の角度θ_132Aの揺動によってロッカーカム111，112が軸心Ｘの周りに角度θ_111Aだけ揺動され、コモンピボット134が前記の揺動端位置にあるとき、共通中心Ｙが位置Ｙ_2Aにあって、図７(A)に示すようにカム111がその揺動運動の一方の終端位置にある。これは、４つのピボット133，134，136，Ｘの位置とそれらを結ぶ複数のリンクとの相互の位置関係（第２の関係）による。

そして、ロッカーカム111が揺動すると、図５(2)や図７(A)に示すように、ロッカーカム111，112のカム面111aがタペット115の上面115aを押圧し、それをバルブスプリング116のばね力に抗して押し下げる。このタペット115が吸気バルブ41を押し下げて、図７(A)に示すコントロールアーム131の角度θ_{VVL_A}に対応するリフト状態にする。一方で、図５(1)や図７の破線に示すように、ロッカーカム111のベース面111bがタペット115の上面に接触するとき、それは押し下げられない（バルブ閉）。これは、軸心Ｘを中心とするロッカーカム111のベース面111bの半径が、その軸心Ｘとタペット115の上面との間隔以下に設定されているからである。以上のように、コントロールアーム131の位置、即ち図7(A)に示す角度θ_{VVL_A}に対応するバルブリフトｈ_Aが生じる。

次に、図６及び図７(B)には、相対的に小さなバルブリフトｈ_Bの状態を示す。この状態でコントロールアーム131は、図７(A)においてコントロールシャフト120及びコントロールピボット133の中心同士を繋ぐ実線で表されるように、同図には点線で示される水平面との間にVVL制御角度θ_{VVL_B}をなす。そして、図において時計回りにインナシャフト105が回転し、共通中心Ｙが位置Ｙ_1Bから位置Ｙ_2Bに移動すると、前記第１の位置関係によってコントロールリンク132が角度θ_132Bだけ揺動する。尚、位置Ｙ_1Bは図7(A)のＹ_1Aと同じ位置であり、位置Ｙ_2Bは、軸心Ｘ、共通中心Ｙ及びコモンピボット133が一直線状に並ぶ揺動端位置である。

そのようにコントロールリンク132が角度θ_132Bだけ揺動すると、前記第２の位置関係によってロッカーカム111，112が軸心Ｘの周りに角度θ_111Bだけ揺動する。そして、コモンピボット134が前記の揺動端位置にあるとき、共通中心Ｙが位置Ｙ_2Bにあって、図７(B)に示すようにカム111がその揺動運動の一方の終端位置にある。

ここで、図６(1)や図７(B)の破線に示すように、ロッカーカム111のベース面111bがタペット115の上面に接触するとき、前記図７(A)と同じく、それは押し下げられない（バルブ閉）。一方で、図７(B)に実線で示す位置ではロッカーカム111のカム面111aはタペット上面115aを押圧して、コントロールアーム131の角位置θ_{VVL_B}に対応する量だけタペット115を押し下げる（リフトピーク）。このときのバルブリフトｈ_Bは、図７(B)に示すように非常に小さい。

つまり、コントロールアーム131のVVL制御角度θ_VVLが小さくなると、これに連れてピーク時のリフト量ｈが減少し、それが更に小さくなるとＶＶＬの構成によっては全くリフトしない状態にもなり得る。また、詳しい説明は省略するが、この実施形態のＶＶＬにおいてはVVL制御角度θ_VVLが小さくなるに連れてロッカーカム111の揺動角度θ₁₁₁も小さくなり、リフトピーク時の共通中心Ｙの角位置Ｙ₂が反時計回りに移動するようになる。

これらの特性は、図８に示すリフトカーブに現れている。図示のリフトカーブＬ_Aは、図５及び７(A)に示される角度θ_{VVL_A}の大リフト状態を示し、リフトカーブＬ_Bは、図６及び７(B)に示される角度θ_{VVL_B}の小リフト状態を示している。図には、ＶＶＬのモータ123だけが作動して、リフトカーブが変化する様子を示しており、このときVCT機構103は、インナシャフト105をクランクシャフト21に対する位相が一定となるように保持している。

図８から分かるように、この実施形態のＶＶＬにおいては、バルブの開期間が長くなるほどピークのバルブリフト・タイミングが遅角しており、最大バルブリフトのときに吸気バルブ41の閉時期が最も遅角するようになる。一方で、吸気バルブ41の開時期は、その閉時期のように大きくは変化しない。このようなバルブリフト特性の変化は、燃焼室27への吸気の充填効率を適切に調節する上で好ましい。

すなわち、一般に、燃焼室への吸気の充填量を調整するためにスロットルバルブを閉じると、それにより吸気系に負圧が発生し、この負圧に抗してシリンダ22内に吸気を吸い込むために、例えばピストンやクランクシャフト等、エンジンの可動部の運動に係るエネルギーが費やされることになる。これはポンピングロスと呼ばれており、前記図８に示されるバルブリフト特性は、より少ないスロットリング及びより少ないポンピングロスでもって吸気の充填量を調整できるものである。

これについて、まず基本的に、吸気バルブの閉時期を所定時期から進角或いは遅角するに連れて、吸気の充填効率は低くなる。所定時期というのは、例えばエンジン回転数が著しく低くて実質的に吸気慣性を考慮しなくてもよい状態であれば、下死点である。そして、エンジン回転数が高くなるに連れて、前記所定時期は下死点から遅角してゆく。吸気の慣性は、吸気流速若しくはエンジン回転数に依存するからである。

また、吸気の流量が多くなれば、バルブリフトも大きくすることが求められる。そうしないと、吸気ポート28のスロート部と吸気バルブ41との間隙において吸気の絞り損失が生じるからである。ＶＶＬは、上述し図８にも示したように、リフト量が大きくなるほど、吸気バルブ41の閉時期が遅角する特性を有しており、それは、より少ないスロットリングでもって燃焼室27への充填量を調整する、という要求に適合している。

図９には、VCT機構103及びＶＶＬによるバルブリフト特性の変化を示す。VCT機構103及びＶＶＬは、それぞれ、エンジンコントローラ15がVCT機構103の制御系201及びＶＶＬのモータ123に送信するVCT制御信号θ_VCT及びVVL制御信号θ_VVLに従って制御される。VCT制御信号θ_VCTが大きいほどリフトピークのタイミングが遅角する。また、VVL制御信号θ_VVLが大きいほどリフト量が大きくなり、閉時期は遅角する。

−エンジン制御の概要−
エンジンコントローラ15は、周知のマイクロコンピュータをベースとするコントローラであって、プログラムを実行する中央演算処理装置（CPU）と、例えばＲＡＭやＲＯＭにより構成されてプログラム及びデータを格納するメモリと、電気信号の入出力をする入出力（I/O）バスと、を備えている。本実施形態では、図１に示すようにエンジンコントローラ15とHEVコントローラ１４とを別々のユニットとしているが、２つのコントローラを一体化して一つのユニットとすることもできる。

図３に示すように、エンジンコントローラ15は、エアフローセンサ61から吸気流量AF、吸気圧センサ62から吸気マニホルド圧MAP、クランク角センサ63からクランク角パルス信号、というように種々の入力を受け入れる。そして、それらに基づいて、エンジン回転数N_ENGが計算される。また、エンジンコントローラ15は、動弁機構101のインナシャフト105の１回転につき１つのパルス信号を検出するSIGセンサ64から、シリンダー識別信号SIGの入力を受け入れる。さらに、エンジンコントローラ15は、酸素濃度センサ65からの排気酸素濃度EGOについての入力と、それ以外の周知のセンサからの入力とを受け入れる。

それら従来からの入力に加えて、この例ではエンジンコントローラ15は、HEVコントローラ１４から目標エンジントルクTQ_{ENG_O}の信号を受け入れる。一方でエンジンコントローラ15は、計算したエンジン回転数N_ENG（現在の実際のエンジン回転数）をHEVコントローラ１４に送信する。

ここで、前記クランク角センサ63は、エンジン２のフライホイール周辺で周方向に互いに離間する２つのセンサエレメントを有し、一定の角位相差を有する２つのパルス信号を出力する。クランクシャフト21は通常、その回転が完全に停止する直前に少しだけ逆転するが、この逆転時と正転時とでは前記２つの信号の角位相差が異なるから、これらの２つのパルス信号に基づいてエンジンコントローラ15は、クランクシャフト21の回転方向を認識することができ、これを考慮してパルス信号を計数する。そして、エンジンコントローラ15は、クランク角センサ63からのパルス信号とSIGセンサ64からの信号SIGとに基づいて、エンジン２の運転中に、７２０°ＣＡからなる１つのシリンダ・サイクルにおけるクランクシャフト21の絶対的な位置（クランク角）を認識することができる。そうして認識された絶対的なクランク角位置は、エンジン２の停止後、その再始動に備えてエンジンコントローラ15のメモリに記憶される。

また、エンジンコントローラ15は、前記のような入力に基づいて、以下のようなエンジン２の制御パラメータを計算する。すなわち、スロットルアクチュエータ49a、インジェクタ45、点火系44、動弁機構101及びＥＧＲバルブ・アクチュエータ52a等である。それから、コントローラ15は制御信号を出力する。例えば、所望のスロットル開度信号TVO、燃料噴射パルスFP、バルブ位相角信号θ_VCT、バルブリフト信号θ_VVL、ＥＧＲ開度信号EGR_OPEN等である。

（HEVコントローラの制御）
HEVコントローラ14はパワートレーン１の全体を制御する。それは、第１及び第２のインバータ12，13を直接的に制御するとともに、エンジンコントローラ15によって間接的にエンジン２を制御する。HEVコントローラ14の実行する制御ルーチンRH1〜RH5について以下に図10〜１４を参照して説明する。

まず第１に、図10にはモード選択ルーチンRH1が示されている。このルーチンでは、スタート後のステップS101においてHEVコントローラ14がメモリから、アクセル開度センサ32からのアクセル開度αと、車速VSPと、エンジンコントローラ15に由来するエンジン回転数N_ENGと、バッテリー電圧センサ34からのバッテリー電圧Ｖ_Bと、例えば車両用エアコンの圧縮機のような補機の負荷の信号と、を含むデータを読み込む。

それから、ステップS102へ進んで、HEVコントローラ14は、駆動輪９の要求動力P_{HEV_D}を決定する。この要求動力P_{HEV_D}は、車速センサ31によって検出される車速VSPとアクセル開度αとに基づいて決定され、通常は、少なくとも一部の範囲において車速VSPの上昇ないしアクセル開度αの増大に従い大きくされる。ステップS102に続いてステップS103では、バッテリ11の充電やエアコン圧縮機の駆動負荷のような補助的な負荷の要求に対応する要求補助負荷P_{AUX_D}を決定する。これは、ステップS101で読み込んだバッテリー電圧Ｖ_Bや補機の負荷に関するデータに基づいて行われる。

続いてステップS104でHEVコントローラ14は、エンジン２への要求出力P_{ENG_D}を決定する。エンジン２はパワートレーン１の唯一のパワーソースなので、要求出力P_{ENG_D}は通常、P_{HEV_D}とP_{AUX_D}との合計になる。また、動力伝達装置５の効率が回転数に応じて変化するので、P_{ENG_D}の決定には、前記２つのパラメータに加えて車速VSPを考慮するのがよい。ステップS104の後のステップS105では、エンジン２の運転中であることを示すエンジン運転フラグF_{ENG_RUN}の値がハイ（＝１）か否か判定する。

そして、F_{ENG_RUN}＝１でＹＥＳであればエンジン２が現在運転中であり、パワートレーン１はエンジン運転モードにあるので、ステップS106へ進んで、前記ステップS104で決定した要求エンジン出力P_{ENG_D}が第１の基準エンジン出力P_{ENG_1}よりも大きいかどうか判定する。この判定がＹＥＳで要求エンジン出力P_{ENG_D}が第１基準エンジン出力P_{ENG_1}よりも大きければ、依然としてエンジン２の運転が要求されているので、リターンする。

一方、要求エンジン出力P_{ENG_D}が第１基準エンジン出力P_{ENG_1}以下であれば、エンジン２の運転は最早必要でないから、パワートレーン１をエンジン停止モードに移行するために、ステップS107へ進んでエンジン運転フラグF_{ENG_RUN}をリセットする（＝０）。そして、ステップS108へ進んで、第１のエンジン停止フラグF_{ENG_STOP_1}をハイにセットして（＝１）、しかる後にリターンする。

これに対し、前記ステップS105においてエンジン運転フラグF_{ENG_RUN}の値がロー（＝０）であると判定した場合は、エンジン２が現在運転中でなく、パワートレーン１が電動モードにあるので、ステップS109へ進んで、ステップS104で決定した要求エンジン出力P_{ENG_D}が、前記第１基準エンジン出力P_{ENG_1}よりも大きな第２の基準エンジン出力P_{ENG_2}よりも大きいかどうか判定する。そして、要求エンジン出力P_{ENG_D}が第２基準エンジン出力P_{ENG_2}以下であれば、依然としてエンジン２の運転は必要ないから、パワートレーン１は電動モードのままリターンする。

一方、前記ステップS109において要求エンジン出力P_{ENG_D}が第２基準エンジン出力P_{ENG_2}よりも大きいと判定すれば、エンジン２の運転開始が要求されているので、パワートレーン１をエンジン始動モードに移行する。そのためステップS110へ進んでエンジン運転フラグF_{ENG_RUN}をハイにセットし（＝１）、ステップS111では第１のエンジン始動フラグF_{ENG_START_1}をハイにセットして（＝１）、しかる後にリターンする。

図11には、エンジン運転モードのルーチンRH2が示されており、スタート後のステップS201では、HEVコントローラ14がメモリから例えば前記ルーチンRH1で説明した各種フラグの値を読み込み、必要に応じて各種センサからの信号も読み込む。ステップS202では、エンジン運転フラグF_{ENG_RUN}の値がハイ（＝１）かどうか判定する。このエンジン運転フラグF_{ENG_RUN}の値がロー（＝０）であれば、エンジン２の運転は必要ないので、パワートレーン１はエンジン運転モードでないまま、リターンする。

これに対し、エンジン運転フラグF_{ENG_RUN}の値がハイ（＝１）であれば、ステップS203へ進んで、第１エンジン始動フラグF_{ENG_START_1}の値がハイ（＝１）かどうか判定する。この判定がＹＥＳで第１エンジン運転フラグF_{ENG_START_1}がハイであれば、図14及び１６を用いて後述するようにエンジン２が現在、始動中であり、パワートレーン１は電動モードからエンジン運転モードへの移行途中であるから、リターンする。

一方で第１エンジン始動フラグF_{ENG_START_1}の値がロー（＝０）であれば、ステップS204へ進んで、目標エンジントルクTQ_{ENG_O}及び目標エンジン回転数N_{ENG_O}を決定する。これは、ステップS104で決定した要求エンジン出力P_{ENG_D}に基づいて、これに対応する最高効率のトルク及び回転数の組が予め設定されているテーブルを参照して、行われる。それからステップS205へ進んで、車速VSP及びエンジン回転数N_ENGに基づき図２のような共線図を参照して、第１電気機械３の目標回転数N_{MG1_O}を決定する。

続いてステップS206では、主に車速VSP、車輪9の要求動力P_{HEV_D}、要求補助負荷P_{AUX_D}、目標エンジントルクTQ_{ENG_O}及び現在のエンジン回転数N_ENGに基づいて、第２電気機械４への要求トルクTQ_{MG2_D}を決定する。それからステップS207へ進んで、主に目標エンジントルクTQ_{ENG_O}及び第２電気機械４の要求トルクTQ_{MG2_D}に基づき図２のような共線図を参照して、第１電気機械３への要求トルクTQ_{MG1_D}を決定する。

そうしてステップS204〜S207においてエンジン２、第１及び第２電気機械３，４のそれぞれのトルク及び回転数を決定した後に、ステップS208及びS209においてそれぞれ第１及び第２電気機械３，４の目標出力P_{MG1_O}，P_{MG2_O}を決定する。そして、ステップS210において、HEVコントローラ14はエンジンコントローラ15と第１及び第２のインバータ12，13に制御信号を出力する。

例えば、HEVコントローラ14は、ステップS204で決定した目標エンジントルクTQ_{ENG_O}に対応する信号をエンジンコントローラ15に出力する。エンジンコントローラ15は、エンジン２が目標エンジントルクTQ_{ENG_O}と同じトルクを生成するように、燃料供給系46、スロットルアクチュエータ49a、VCT制御系201及びVVLモータ123を含む各種のアクチュエータを制御する。

エンジンコントローラ15から燃料供給系46へ送られる燃料噴射パルスFPは、通常、目標エンジントルクに比例する。また、スロットル開度信号TVO、バルブ位相角信号θ_VCT及びバルブリフト信号θ_VVLは、適量の吸気が燃焼室27に取り入れられるように、エンジン回転数N_ENG及び目標エンジントルクTQ_{ENG_O}の二次元の制御マップから決定される。そして、燃焼室27の空燃比は目標値（例えば理論空燃比）に制御される。

また、ステップS210において、HEVコントローラ14は、ステップS208及びS209においてそれぞれ決定した目標出力P_{MG1_O}，P_{MG2_O}に対応する制御信号を、第１及び第２電気機械３，４に出力し、しかる後にリターンする。

図12には、HEVコントローラ14における電動モードのルーチンRH3が示されており、スタート後のステップS301では、HEVコントローラ14がメモリから例えば前記ルーチンRH1で説明した各種フラグの値を読み込み、必要に応じて各種センサからの信号も読み込む。ステップS302では、エンジン運転フラグF_{ENG_RUN}の値がハイ（＝１）かどうか判定する。この判定がＹＥＳであれば、パワートレーン１はエンジン運転モードにあってエンジン２の運転が要求されているので、リターンする。

これに対し、判定がＮＯエンジン運転フラグF_{ENG_RUN}の値がロー（＝０）であれば、ステップS303に進んで今度は第１エンジン停止フラグF_{ENG_STOP_1}の値がハイ（＝１）かどうか判定する。この判定がＹＥＳであれば、図13及び１５を用いて後述するように現在、エンジン２の停止制御を実行中であり、パワートレーン１はエンジン運転モードと電動モードとの間の移行途中であるから、リターンする。

一方、判定がＮＯで第１エンジン停止フラグF_{ENG_STOP_1}の値がロー（＝０）であれば、ステップS304へ進んで目標エンジントルクTQ_{ENG_O}をゼロにセットする。電動モードではエンジン２の運転は要求されないからである。また、ステップS305では第１電気機械３の目標出力P_{MG1_O}もゼロにセットする。図2(B)に関連して記載されているように、電動モードで第１電気機械３には正、負いずれのトルクも発生しないことが要求されるからである。

ステップS305に続くステップS306では、駆動輪９の要求動力P_{HEV_D}及び車速VSPに基づいて第２電気機械４の要求出力P_{MG2_O}を決定し、ステップS307では、前記ルーチンRH2のステップS210と同様にHEVコントローラ14はエンジンコントローラ15と第１及び第２のインバータ12，13に制御信号を出力する。

図13には、エンジン停止モードのルーチンRH4が示されており、スタート後のステップS401では、HEVコントローラ14がメモリから例えば前記ルーチンRH1で説明した各種フラグの値を読み込み、必要に応じて各種センサからの信号も読み込む。ステップS402では、エンジン運転フラグF_{ENG_RUN}の値がハイ（＝１）かどうか判定し、ＹＥＳであればパワートレーン１はエンジン停止モードになく、依然としてエンジン２の運転が要求されているから、リターンする。

これに対し、判定がＮＯでエンジン運転フラグF_{ENG_RUN}の値がローであれば、ステップS403に進んで今度は第１エンジン停止フラグF_{ENG_STOP_1}の値がハイ（＝１）かどうか判定する。この判定がＮＯであればパワートレーン１は電動モードにあるので、リターンする。一方、判定がＹＥＳであればステップS404に進んで目標エンジントルクTQ_{ENG_O}をゼロにセットする。最早エンジン２の運転は要求されていないからである。

続いてステップS405では第２のエンジン停止フラグF_{ENG_STOP_2}の値がハイ（＝１）かどうか判定する。この第２エンジン停止フラグF_{ENG_STOP_2}は、エンジンコントローラ15が後述のルーチンRE6を実行することによってセットされるものであり、エンジン２の停止動作中に、その回転によって十分に掃気が行われ、吸気の充填量が所定以下になるまでの間、ハイになる。

そうして第２エンジン停止フラグF_{ENG_STOP_2}の値がハイであれば（ステップS405でＹＥＳ）ステップS406へ進んで目標エンジン回転数N_{ENG_O}を、例えば1000rpmに設定されている停止前回転数N_{ENG_STOP}にセットする。続くステップS407では第１電気機械３の目標出力P_{MG1_O}を、主に目標エンジン回転数N_{ENG_O}、現在のエンジン回転数N_ENG及び車速VSPに基づいて、エンジン回転数N_ENGが前記停止前エンジン回転数N_{ENG_STOP}にフィードバック制御されるように決定する。

一方で第２エンジン停止フラグF_{ENG_STOP_2}の値がローであれば（ステップS405でＮＯ）、エンジンコントローラ15は、エンジン２の回転によって十分な掃気が行われていると判定しているので、ステップS408へ進んで目標エンジン回転数N_{ENG_O}をゼロにセットし、ステップS409では第１電気機械３の目標出力P_{MG1_O}もゼロにセットする。そして、ステップS410へ進んで、第１エンジン停止フラグF_{ENG_STOP_1}をリセットする（＝０）。

前記ステップS407，S410の後のステップS411では、第２電気機械４の目標出力P_{MG2_O}を主に駆動輪９の要求動力P_{HEV_D}及び車速VSPに基づき、第１電気機械３の目標出力P_{MG1_O}及び現在のエンジン回転数N_ENGも加味して決定する。その際、目標出力P_{MG2_O}は、図２に示されているトルク・バランスを考慮して第１電気機械３の目標出力P_{MG1_O}よりも大きくなるように決定する。そして、ステップS412ではエンジンコントローラ15及び第１、第２インバータ12，13に制御信号を出力して、しかる後にリターンする。

図14には、エンジン始動モードのルーチンRH5が示されており、スタート後のステップS501では、HEVコントローラ14がメモリから例えば前記ルーチンRH1で説明した各種フラグの値を読み込み、必要に応じて各種センサからの信号も読み込む。ステップS502では、エンジン運転フラグF_{ENG_RUN}の値がハイ（＝１）かどうか判定し、ＹＥＳであればパワートレーン１はエンジン運転モードにあるから、リターンする。

判定がＮＯであればステップS503へ進んで、今度は第１エンジン始動フラグF_{ENG_START_1}の値がハイ（＝１）かどうか判定する。この判定がＮＯで第１エンジン始動フラグF_{ENG_START_1}の値がロー（＝０）であればパワートレーン１はエンジン始動モードになく、エンジン２の運転も要求されていないから、リターンする。一方で判定がＹＥＳであれば（F_{ENG_START_1}＝１）ステップS504へ進んで、今度は第２エンジン始動フラグF_{ENG_START_2}の値がハイ（＝１）かどうか判定する。

ここで、第２エンジン始動フラグF_{ENG_START_2}は、エンジンコントローラ15が後述のルーチンRE7を実行することによってセットされるものであり、エンジン２の始動中にその回転数が予め設定された回転数N_{ENG_START}を上回るまでの間、ハイになる。よって、前記ステップS504においてＹＥＳ（F_{ENG_START_2}＝１）と判定されればステップS505へ進んで、第１電気機械３の目標出力P_{MG1_O}を車速VSP及びクランク角に基づいて決定する。尚、クランク角は、エンジンコントローラ15においてクランク角センサ63の信号及びSIGセンサ64の信号に基づいて決定される。

一方、前記ステップS504においてＮＯ（F_{ENG_START_2}＝０）と判定されれば、エンジン２の始動が完了したとみなし、ステップS506に進んで、第１エンジン始動フラグF_{ENG_START_1}をリセットする（＝０）。これによりパワートレーン１は、上述した各ルーチンに続いて開始するエンジン運転モードになる。

前記したステップS505、S506に続いてステップS507では第２電気機械４の要求出力P_{MG2_O}を、主に駆動輪９の要求動力P_{HEV_D}及び車速VSPに基づき、第１電気機械３の目標出力P_{MG1_O}及び現在のエンジン回転数N_ENGも加味して決定する。その際、目標出力P_{MG2_O}は、図２に示されているトルク・バランスを考慮して第１電気機械３の目標出力P_{MG1_O}よりも大きくなるように決定される。そして、ステップS508ではエンジンコントローラ15及び第１、第２インバータ12，13に制御信号を出力して、しかる後にリターンする。

（エンジンコントローラの制御）
次に、エンジンコントローラ15によるエンジン２の運転制御について説明する。エンジンコントローラ15は、例えば点火系44、インジェクタ45を含む燃料供給系46、スロットルアクチュエータ49a、VCT制御系201及びVVLモータ123等、エンジン２の種々のアクチュエータを制御する。

図10のモード選択ルーチンRH1においてエンジン運転フラグF_{ENG_RUN}の値がハイであり、第１エンジン停止フラグF_{ENG_STOP_1}及び第１エンジン始動フラグF_{ENG_START_1}の値がいずれもローであると判定されて、エンジン運転モードが選択されたとき、エンジンコントローラ15は一般的なエンジン制御ロジックに従い、主に目標エンジントルクTQ_{ENG_O}（ルーチンRH2のステップS204で計算される）と、現在のエンジン回転数N_ENG（クランク角センサ63からのクランク各信号から計算される）とに基づいて、前記アクチュエータへの制御信号を演算する。

そうしてエンジンコントローラ15から燃料供給系46へ送られる燃料噴射パルスFPは、通常、目標エンジントルクTQ_{ENG_O}に比例する。また、スロットル開度信号TVO、バルブ位相角信号θ_VCT及びバルブリフト信号θ_VVLは、適量の吸気が燃焼室27に取り入れられるように、エンジン回転数N_ENG及び目標エンジントルクTQ_{ENG_O}の二次元の制御マップから決定される。そして、燃焼室27の空燃比は目標値（例えば理論空燃比）に制御される。

また、前記モード選択ルーチンRH1においてエンジン運転フラグF_{ENG_RUN}の値がローであり、第１エンジン停止フラグF_{ENG_STOP_1}及び第１エンジン始動フラグF_{ENG_START_1}の値がいずれもハイであると判定されると、目標エンジントルクTQ_{ENG_O}がゼロにセットされて、電動モードが選択される。このとき、エンジンコントローラ15は燃料噴射パルスFPの大きさをゼロとし、インジェクタ45からは燃料が噴射されないようになるが、VCT制御信号θ_VCT及びVVL制御信号θ_VVLの値は維持され、エンジン停止モードでセットされたリフト特性が保たれる。

図15には、HEVコントローラ14が前記図13のエンジン停止モードのルーチンRH4を実行する際に、エンジンコントローラ15が実行するエンジン停止モードのルーチンRE6が示されている。同図においてスタート後のステップS601では、エンジンコントローラ15がメモリから例えば前記ルーチンRH1（図10を参照）で説明した各種フラグの値を読み込み、必要に応じて各種センサからの信号も読み込む。ステップS602では、HEVコントローラ14が前記ルーチンRH1でセットした第１エンジン停止フラグF_{ENG_STOP_1}の値がハイ（＝１）かどうか判定する。

そして、第１エンジン停止フラグF_{ENG_STOP_1}の値がロー（＝０）であれば、エンジン２はエンジン停止モードにないのでリターンする一方、F_{ENG_STOP_1}＝１であればステップS603へ進んで、今度は第２エンジン停止フラグF_{ENG_STOP_2}の値がハイ（＝１）かどうか判定する。エンジン停止モードの最初のパスにおいてはフラグF_{ENG_STOP_2}＝０であり、ステップS603ではＮＯと判定してステップS604へ進み、第２エンジン停止フラグF_{ENG_STOP_2}の値をハイにセットする（＝１）。これにより、上述したルーチンRH4において目標エンジン回転数N_{ENG_O}が、ステップS408のゼロに代わってステップS406の停止前エンジン回転数N_{ENG_STOP}にセットされる。

続いてステップS605では、VCT制御系201のためのVCT制御信号θ_VCT及びVVLモータ123のためのVVL制御信号θ_VVLに基づいて、第１カウンタC1の初期値C_{1_INI}を決定する。この初期値C_{1_INI}は、VCT制御系201やVVLモータ123の応答遅れを考慮して、VCT制御信号θ_VCTの値が大きく、吸気バルブ41の閉時期がより遅角側にあるほど、また、VVL制御信号θ_VVLの値が大きく、吸気バルブ41のリフト量がより大きいほど、大きな値になるように決定される。

続いてステップS606では第１カウンタC1を初期化し、前記ステップS605で決定した初期値C_{1_INI}にする。そして、ステップS607に進んで、インジェクタ45から燃料が噴射されなくなるように、燃料噴射パルスFPをゼロにセットし、その後、ステップS608，S609へ進んでVCT制御信号θ_VCT及びVVL制御信号θ_VVLを、それぞれエンジン２の停止及び始動のための所定値θ_{VCT_ST_1}，θ_{VVL_ST_1}にセットする。この値θ_{VCT_ST_1}，θ_{VVL_ST_1}は、吸気バルブ41の閉時期が吸気行程の下死点ＢＤＣから大きく（例えば１００°ＣＡ）進角するように、また、ピーク時のリフト量が最大リフト状態に比べてかなり小さく（例えばその２０％くらいに）なるように、予め設定されている（以下、第１設定値とも呼ぶ）。

ステップS609に続くステップS610でエンジンコントローラ15は、アクチュエータやHEVコントローラ14に制御信号を出力する。これはルーチンRE6の実行中、継続して所定のタイミングで行われる。例えば、前記ステップS607でセットした燃料噴射パルスFPは燃料供給系46へ出力され、VCT制御信号θ_VCTはVCT制御系201へ出力され、そして、VVL制御信号θ_VVLはVVLモータ123へ出力される。

これに対し、前記ステップS603において第２エンジン停止フラグF_{ENG_STOP_2}の値がハイ（＝１）であると判定された場合はエンジン２が既にエンジン停止モードにあるから、ステップS611へ進んで、第３のエンジン停止フラグF_{ENG_STOP_3}の値がハイ（＝１）かどうか判定する。そして、F_{ENG_STOP_3}＝０で判定がＮＯであればステップS612へ進み、第１カウンタC1の値を１つずつ減少させる（デクリメント）。ステップS613では第１カウンタC1の値がゼロになったかどうか判定し、ゼロになるまで（ＮＯ）は前記ステップS610に進む。

一方、第１カウンタC1の値がゼロになれば（ステップS613でＹＥＳ）、VCT機構103及びVVLモータ123の各々が実際に、前記ステップS608，S609でそれぞれセットされた値θ_{VCT_ST_1}，θ_{VVL_ST_1}に対応する状態になって、言い換えれば、アクチュエータの応答遅れを考慮しても吸気バルブ41のバルブリフト特性が、ルーチンRE6の最初のパスにおけるエンジン２の停止動作中に相応しいにものなったと考えられる。

そこで、ステップS614へ進んで第３エンジン停止フラグF_{ENG_STOP_3}をハイにセットし、続くステップS615では第１クランク角カウンタC_{CRK_1}を初期化する。この第１クランク角カウンタC_{CRK_1}は、このルーチンの１つの経路の間、クランク角センサ63からの信号を計数して、クランクシャフト21の回転角を計測する。そして、ステップS606の後、ルーチンは前記ステップS610へ進む。

一方で、前記ステップS611において第３エンジン停止フラグF_{ENG_STOP_3}の値がハイ（＝１）であると判定された場合は、前記第１カウンタC1が前記ステップS605で決定された初期値C_{1_INI}を既に計数しているから、ステップS616へ進んで、クランクシャフト21の回転に連れて第１クランク角カウンタC_{CRK_1}の値を増加させる（インクリメント）。

続いてステップS617では、第１クランク角カウンタC_{CRK_1}の値が予め設定した値（例えば７２０°）を超えたかどうか、即ち、クランクシャフト21が２回転したかどうか、或いはエンジン２の各シリンダ22が１回のサイクルを終えたかどうか、判定する。そして、第１クランク角カウンタC_{CRK_1}の値が前記設定値を超えるまでは（判定はＮＯ）、前記ステップS610へ進む。

一方、第１クランク角カウンタC_{CRK_1}の値が前記設定値を超えれば（ＹＥＳと判定）、前記ステップS613においてVCT機構103及びVVLモータ123の各々が第１設定値θ_{VCT_ST_1}，θ_{VVL_ST_1}に対応する状態になったと判定されてから、エンジン２が予め設定されただけ回転したことになるので、ステップS618へ進んで第３エンジン停止フラグF_{ENG_STOP_3}をリセットし（＝０）、続くステップS619では第２エンジン停止フラグF_{ENG_STOP_2}もリセットする（＝０）。これにより、上述したルーチンRH4のステップS408において目標エンジン回転数N_{ENG_O}がゼロにリセットされる。

図16には、HEVコントローラ14が前記図14のエンジン始動モードのルーチンRH5を実行する際に、エンジンコントローラ15が実行するエンジン始動モードのルーチンRE7が示されている。同図においてスタート後のステップS701では、エンジンコントローラ15がメモリから例えば前記ルーチンRH1（図10を参照）で説明した各種フラグの値を読み込み、必要に応じて各種センサからの信号も読み込む。ステップS702では、第１エンジン始動フラグF_{ENG_START_1}の値がハイ（＝１）かどうか判定する。

そして、第１エンジン始動フラグF_{ENG_START_1}の値がロー（＝０）であれば、エンジン２はエンジン始動モードにないのでリターンする一方、F_{ENG_START_1}＝１であればステップS703へ進んで、今度は第２エンジン始動フラグF_{ENG_START_2}の値がハイ（＝１）かどうか判定する。エンジン始動モードの最初のパスにおいてフラグF_{ENG_START_2}の値はロー（＝０）なので、この最初のパスを実行するのであればステップS704へ進み、第２エンジン始動フラグF_{ENG_START_2}をハイにセットする（＝１）。

それからステップS705へ進んで、エンジンコントローラ15のメモリに格納されているデータから現在吸気行程にあるシリンダ22を特定する。そのデータは、エンジン２が停止するときにクランク角センサ63によって検出したクランク角CAと、SIGセンサ64からのSIG信号とである。それからステップS706へ進んで、これもメモリに保存されているクランク角のデータを読み込む。

ステップS706の後のステップS707では、要求エンジン出力P_{ENG_D}の変化量ΔP_{ENG_D}が予め設定されている変化量Δ1よりも大きいかどうか判定する。要求エンジン出力P_{ENG_D}は、HEVコントローラ14が実行する前記ルーチンRH1のステップS104で決定され、変化量ΔP_{ENG_D}は、要求エンジン出力P_{ENG_D}を微分して求められる。そして、変化量ΔP_{ENG_D}が設定変化量Δ1以下であれば（判定がＮＯ）、エンジン２は急いで出力を高めることを求められていないので、ステップS708，S709に進んで、VCT制御信号θ_VCT及びVVL制御信号θ_VVLをそれぞれ第１設定値θ_{VCT_ST_1}，θ_{VVL_ST_1}にセットする。これらはエンジン停止モードのルーチンRE6のステップS608でセットされるものと同じである。

上述したように、電動モードの間はエンジン停止モードでセットされたバルブリフト特性が維持され、それは次のエンジン始動モードまで変わることがない。そして、ステップS710では燃料噴射パルスFPの値を第１の始動時燃料噴射パルスFP_{START_1}にセットする。続くステップS711では、エンジンコントローラ15は、アクチュエータやHEVコントローラ14に制御信号を出力する。これはルーチンRE7の実行中、継続して所定のタイミングで行われる。例えば、前記VCT制御信号θ_VCTはVCT制御系201へ出力され、VVL制御信号θ_VVLはVVLモータ123へ出力され、そして、ステップS710でセットした燃料噴射パルスFPは燃料供給系46へ出力され、しかる後にルーチンRE7はリターンする。

一方で、前記ステップS707において要求エンジン出力P_{ENG_D}の変化量ΔP_{ENG_D}が設定変化量Δ1よりも大きければ（判定はＹＥＳ）、エンジン２は急いで出力を高めることを求められているので、ステップS712，S713に進んで、VCT制御信号θ_VCT及びVVL制御信号θ_VVLをそれぞれ第２設定値θ_{VCT_ST_2}，θ_{VVL_ST_2}にセットする。これら第２設定値は、吸気バルブ41の閉時期が吸気行程の下死点ＢＤＣよりも進角するが、前記第１設定値のときに比べれば遅角するように、また、ピーク時のリフト量については前記第１設定値のときに比べて大きくなるように、予め設定されている。

続いてステップS714において、燃料噴射パルスFPの値を第２の始動時燃料噴射パルスFP_{START_2}にセットし、続くステップS715では、前記ステップS705にて特定した吸気行程にあるシリンダ22内に燃料を噴射させるための燃料供給系46への制御信号をセットする。そして、前記ステップS711に進んでエンジンコントローラ15は、前記のようにステップS715でセットされた制御信号を含む各種制御信号を出力する。第２始動時燃料噴射パルスFP_{START_2}に対応する燃料の量は、前記ステップS710でセットされる第１始動時燃料噴射パルスFP_{START_1}に比較して大きい。それ故に、要求エンジン出力の変化量ΔP_{ENG_D}が設定変化量Δ1よりも大きいときにエンジン２は、より多くの空気を燃焼室27に取り入れ、より多くの燃料を得ることになる。

これに対し、前記ステップS703において第２エンジン始動フラグF_{ENG_START_2}の値がハイであると判定された場合、それはエンジン２が既にエンジン始動モードであることを意味するから、ステップS716へ進んで、現在のエンジン回転数N_ENGが予め設定された基準エンジン回転数N_{ENG_START}（例えば1000rpm）よりも大きいかどうか判定する。この判定がＮＯで、現在のエンジン回転数N_ENGが基準エンジン回転数N_{ENG_START}以下であれば、エンジン２の始動は未だ完了していないから、ステップS717へ進む。

このステップS717では、前記ステップS705で読み込んだエンジン停止時のクランク角、即ちエンジン２の始動を開始するときのクランク角と、クランク角センサ63からの信号による現在のクランク角とに基づいて、エンジン２がその始動開始後の最初の上死点ＴＤＣ或いは下死点ＢＤＣ（以下、最初のデッドセンターともいう）を通過したかどうか、判定する。この実施形態のような４シリンダ４ストローク・エンジンの場合、いずれかのシリンダ22が上死点ＴＤＣにあれば他のいずれかのシリンダ22が下死点ＢＤＣにあり、それらはクランクシャフト21の１８０°ＣＡ毎に現れる。

前記の判定がＮＯで未だ始動時の最初のデッドセンターを通過していなければ、エンジン２は回転を始めたばかりなので、前記ステップS711へ進む一方、最初のデッドセンターを通過して前記ステップS717の判定がＹＥＳになれば、このことは、エンジン２の始動時における最初の吸気行程が始まったことを意味するので、ステップS718に進んで燃料噴射開始フラグF_{FUEL_ST}の値がハイ（＝１）かどうか判定する。

この判定がＮＯであればステップS719に進んで燃料噴射開始フラグF_{FUEL_ST}をハイにセットしてステップS720へ進む一方、判定がＹＥＳであれば直接ステップS720へ進んで、エンジンコントローラ15は、前記最初の吸気行程にあるシリンダ22内に、ＴＤＣ後の所定のタイミング（例えば１００°ATDC）で燃料を噴射させるための、燃料供給系46への制御信号をセットする。それからステップS721へ進んでエンジンコントローラ15は、圧縮行程にあるシリンダ22内に、ＴＤＣ前の所定のタイミング（例えば２０°BTDC）で火花を発生させるための、点火系44への制御信号をセットする。そして、前記ステップS711に進んでエンジンコントローラ15は、前記のようにステップS720、S721でセットされた制御信号を含む各種制御信号を出力する。

一方、前記ステップS716において現在のエンジン回転数N_ENGが基準エンジン回転数N_{ENG_START}よりも大きい（ＹＥＳ）と判定されれば、それはエンジン２の始動が完了したことを意味するから、ステップS722へ進んで、上述のルーチンRH5のステップS506において第１エンジン始動フラグF_{ENG_START_1}がリセットされるのと同様に、第２エンジン始動フラグF_{ENG_START_2}をリセットする（＝０）。これによりルーチンRE7は前記ステップS702においてリターンするようになる。最後にステップS723では燃料噴射開始フラグF_{FUEL_ST}をリセットして（＝０）、しかる後にリターンする。

前記したルーチンRE7のエンジン始動モードによってエンジン２の始動が完了すれば、エンジンコントローラ15はエンジン運転モードにおける通常のエンジン制御を行う。パワートレーン１の動作については以下に述べるが、これは、上述の如くHEVコントローラ14によってルーチンRH1〜RH5が実行されるとともに、エンジンコントローラ15によってルーチンRE6，RE7が実行されることによって、実現される。

（エンジン停止モードの動作）
以下に、図17、19を参照してエンジン停止モードの動作を説明する。これらの図には、図10、１３、１５を用いて説明したエンジン停止モードの間、処理される様々な制御パラメータの変化が示されている。

まず、図示の時刻ｔ１では、図10に示されるルーチンRH1のステップS106において、要求エンジン出力P_{ENG_D}が第１基準エンジン出力P_{ENG_1}以下であると判定され、ステップS107でエンジン運転フラグF_{ENG_RUN}がリセットされ、ステップS108で第１エンジン停止フラグF_{ENG_STOP_1}がハイにセットされる。また、図15に示されるルーチンRE6のステップS604では第２エンジン停止フラグF_{ENG_STOP_2}がハイにセットされる。

その結果、パワートレーン１は、時刻ｔ１にエンジン運転モードからエンジン停止モードに移行する。ここで、時間ｔ１よりも以前のエンジン運転モードにおいては、第１電気機械３がエンジン２を制動するように電力を生成して、図11に示されるルーチンRH2のステップS204で決定される目標エンジン回転数N_{ENG_O}を達成している。このため、図17、19に示されるように、時間ｔ１よりも以前の第１電気機械３の目標出力P_{MG1_O}は負の値になっている。

時刻ｔ１の後、目標エンジントルクTQ_{ENG_O}は、図13に示されるルーチンRH4のステップS404でセットされるように、ゼロにセットされる。これによりエンジン回転数N_ENGは低下してゆくが、目標エンジン回転数N_{ENG_O}は、ステップS404の停止前エンジン回転数N_{ENG_STOP}にセットされ、第１電気機械３の目標出力P_{MG1_O}は、図２(B)の共線図から分かるように正値の側にある。この目標出力P_{MG1_O}は、図17の如くエンジン回転数N_ENGが停止前回転数N_{ENG_STOP}に収束するように、フィードバック制御される。

時刻ｔ１を過ぎると、第１電気機械３の目標出力P_{MG1_O}は変更されて負の値から正の値へと変化する。この際、第２電気機械４の目標出力P_{MG2_O}は、ルーチンRH4のステップS410で決定されるように、前記第１電気機械３の目標出力P_{MG1_O}の増大に連れて増大する。また、時刻ｔ１に燃料噴射パルスFPは、図15に示されるルーチンRE6のステップS606のようにゼロにセットされる。これにより、図17に示すように時刻ｔ１の後に最初に燃料噴射タイミングを迎えるシリンダ22（図例ではシリンダ#4）から燃料噴射が停止される。

燃料噴射が行われなくても、エンジン２の回転が継続する間は火花点火も続けられる。また、時刻ｔ１においてVCT及びVVL制御信号θ_VCT，θ_VVLは、図15に示されるルーチンRE6のステップS608，S609のように第１設定値θ_{VCT_ST_1}，θ_{VVL_ST_1}に（これらはエンジン２の停止時及び始動時に対応する設定値である）セットされ、これにより吸気バルブ41の閉時期が進角するとともに、そのリフト量が小さくなる。このため、シリンダ22内の燃焼室27への吸気の充填量はかなり少なくなり、充填効率は例えば１５％くらいまで低下する。

時刻ｔ１よりも以前のパワートレーン１はエンジン運転モードにあるから、前記のような吸気バルブ41の閉時期及びリフト量の制御によって、図19から分かるように時刻ｔ１以降はシリンダ22の充填効率が急低下する。また、時刻ｔ１において第１カウンタC1が初期化され、そのときの吸気バルブ41の状態に対応する初期値C_{1_INI}とされた上で、カウントダウンが開始される。

そして、図17の時間ｔ３で第１カウンタC1の値がゼロに達し、吸気バルブ41の状態が実際に第１設定値θ_{VCT_ST_1}，θ_{VVL_ST_1}に対応する閉時期の進角し且つリフト量の小さな状態になれば、図15のルーチンRE6のステップS615のように、第１クランク角カウンタC_{CRK_1}がカウントを開始する。それは、図17、19に示す時刻ｔ４までの間、予め設定されたクランク角度の変化（例えば７２０°ＣＡ）をカウントする。

換言すれば、前記時刻ｔ４においてエンジン２は、時刻ｔ３で吸気バルブ41の状態が前記のように閉時期が進角し且つリフト量の小さな状態になってから、１回のシリンダサイクルを行ったことになり、これにより、全てのシリンダ22，22，…がそれぞれ吸気行程を行って、それらに充填される吸気量が著しく少ない状態になる。

そして、時刻ｔ４では、ルーチンRH4のステップS410やルーチンRE6のステップS618，S619のように、第１〜第３のエンジン停止フラグF_{ENG_STOP_1}〜F_{ENG_STOP_3}が全てリセットされて、電動モードへ移行する。それから、図13に示されるルーチンRH4のステップS409のように、第１電気機械３の目標出力P_{MG1_O}がゼロにセットされ、最早エンジン２は駆動されなくなって、図17、19に示すようにエンジン回転数N_ENGが低下してゆく。

そうして低下する間、図17の一番下のグラフから分かるように、上死点ＴＤＣ若しくは下死点ＢＤＣに対応するエンジン回転数N_ENGの変動は非常に小さくなっている。これは、前記したようにシリンダ22，22，…への吸気の充填量が著しく少なくなっており、これにより圧縮圧力が低下していることによる。こうしてエンジン回転数N_ENGの変動が小さくなれば、パワートレーン１の振動を非常に抑制することができる。このことは特に、エンジン２が動力伝達装置５を介して駆動輪９側に常時接続されている場合に有効である。

時刻ｔ４の後もエンジン２若しくはクランクシャフト21は、その回転数（角速度）を低下させながら約２サイクル若しくは１４４０°ＣＡくらい正転し、その後は暫くの間、正転及び逆転の双方向に繰り返し回動する。その逆転の間もエンジンコントローラ15は、クランク角センサ63から信号に基づき周知の手法によって、クランクシャフト21の角位置を認識することができるので、クランクシャフト21が完全に停止したときの角位置は正確に認識することができ、これをメモリに保存して、図16のルーチンRE7のようにエンジン２を始動する際に利用する。

（エンジン始動モードの動作）
次に図18、19を参照してエンジン始動モードの動作を説明する。これらの図には、図10、１４、１６を用いて説明したエンジン始動モードの間、処理される様々な制御パラメータの変化が示されている。

まず、図示の時刻ｔ11では、図10に示されるルーチンRH1のステップS109において、要求エンジン出力P_{ENG_D}が第２基準エンジン出力P_{ENG_2}よりも大きいと判定され、ステップS110でエンジン運転フラグF_{ENG_RUN}がセットされ、ステップS108で第１エンジン始動フラグF_{ENG_START_1}がハイにセットされる。同時に図16に示されるルーチンRE7のステップS704では第２エンジン始動フラグF_{ENG_START_2}がハイにセットされる。その結果、パワートレーン１は、時刻ｔ11において電動モードからエンジン始動モードに移行する。

また、時間ｔ11では、図14に示されるルーチンRH5のステップS505で決定される目標出力P_{MG1_O}に対応する電力が、第１のインバータ12を介して第１電気機械３に供給される。目標出力P_{MG1_O}は、車速VSPと動力伝達装置５の変速比とを考慮して所要の回転数（例えば３００rpm）でエンジン２を回転させるように設定されている。同時に、ルーチンRH5のステップS507で決定されるように、第１電気機械３の目標出力P_{MG1_O}の増大に対応して第２電気機械４の目標出力P_{MG2_O}が増大し、図２の共線図から分かるように、遊星歯車機構501のサンギヤトルクTQ_SUNとリングギヤトルクTQ_RINGとの間が適正なトルク・バランスとなる。

また、前記の時刻ｔ11においてエンジンコントローラ15は、図16のルーチンRE7のステップS706のように、シリンダサイクルに対するクランクシャフト21の絶対的な角位置を認識する。時刻ｔ11以降は、図18に最初にシリンダ#3に点火されることが示されているように、燃料供給の有無に拘わらず、シリンダ22，22，…毎に所定のタイミングで点火を行う。図16のルーチンRE7のステップS707で決定されるように、エンジン２が急いで出力を高めることを求められているのであれば、インジェクタ45は、時刻ｔ11において吸気行程にあるシリンダ22（例えば図18ではシリンダ#4）に燃料を噴射供給する。尚、その燃料噴射は、時刻ｔ11において排気行程にあるシリンダ22（図18ではシリンダ#2）に行ってもよい。

ここで、時刻ｔ11よりも以前のパワートレーン１は電動モードにあって、上述したようにシリンダ#4の吸気バルブ41は閉じているが、周知のようにピストンリングとシリンダ内壁との間に隙間があるため、シリンダ22内の圧力は大気圧に等しくなっている。よって、当該シリンダ#4内の空気量はピストン位置に依存し、例えば図18の例ではシリンダ容積の４５％である。換言すれば、シリンダ22の充填効率が４５％になっている。

時刻ｔ12においてエンジンコントローラ15は、ルーチンRE7のステップS717のように始動開始後の最初のデッドセンターを通過したと判定し、ステップS719のように燃料噴射開始フラグF_{FUEL_ST}をハイにセットする。それからエンジンコントローラ15は、インジェクタ45を含む燃料供給系46を制御して、ステップS720のように、吸気行程にあるシリンダ22に燃料を噴射させる。つまり、燃料は吸気行程にあるシリンダ22（この例ではシリンダ#2）に噴射されるようになる。

ここで、シリンダ#2の吸気バルブ41の動作は、ステップS708，S709のように制御信号θ_VCT、θ_VVLによって制御されて、その閉時期が進角し且つリフト量の小さな状態になっているため、シリンダ#2の充填効率はかなり低く、例えば１５％くらいになる。前記のようにシリンダ#2内に噴射された燃料は混合気を形成し、ステップS721で行われる点火によって燃焼する。充填効率がかなり低いことから、その燃焼により発生するエネルギは比較的少ないが、それでもトルクを増大させてエンジン回転数N_ENGを上昇させる。

図18に示すように、HEVコントローラ14は、燃焼が始まった後は第１電気機械３の目標出力P_{MG1_O}を低下させる。これは、図14に示されるルーチンRH5のステップS505のようにクランク角に基づいて行われ、エンジン回転の過剰な吹け上がりを防止する。また、その第１電気機械３の目標出力P_{MG1_O}の減少に対応して、ルーチンRH5のステップS506で決定されるように、第２電気機械４の目標出力P_{MG2_O}も減少する。

前記したシリンダ#2に続いてシリンダ#1でも同様の燃焼制御が行われ、時刻ｔ13（図19にのみ示す）にエンジン回転数N_ENGが基準回転数N_{ENG_START}を上回るまで、図16のルーチンRE7のようにシリンダ#3、#4についても同様の燃焼制御が行われる。一方、第１、第２電気機械の目標出力P_{MG1_O}，P_{MG2_O}は前記のように減少する。すなわち、例えば図18に示すように所定クランク角度回転するまで目標出力P_{MG1_O}，P_{MG2_O}を階段状に減少させることができる。そして、時刻ｔ13において、ルーチンRH5のステップS506やルーチンRE7のステップS722のように第１及び第２のエンジン始動フラグF_{ENG_START_1}，F_{ENG_START_2}がリセットされて、エンジン始動モードからエンジン運転モードへと移行する。

時刻ｔ13以降のエンジン運転モードでエンジンコントローラ15は、図11のルーチンRH2のステップS204で決定される目標エンジントルクTQ_{ENG_O}が得られるように、エンジン２を制御する。それは主に燃料噴射パルスFPの調整によって達成される。また、例えばエミッション低減等の理由により、エンジン２において燃焼する混合気は理論空燃比であることが望ましく、そのためにシリンダ22への吸気充填量も制御される。これはVCT機構103及びVVLモータ123を制御して、図９に示すように吸気バルブ41のリフト特性を変化させることによって達成される。つまり、図19に示すように目標エンジントルクTQ_{ENG_O}が増大すれば、吸気バルブ41のリフト量も増大し、その閉時期は下死点ＢＤＣ以前まで進角する。

時刻ｔ13よりも以前のVCT機構103及びVVLモータ123の制御信号θ_VCT，θ_VVLは、第１設定値θ_{VCT_ST_1}，θ_{VVL_ST_1}又は第２設定値θ_{VCT_ST_2}，θ_{VVL_ST_2}にセットされており、前記のエンジン運転モードと比べて吸気バルブ41の閉時期がより進角し、そのリフト量はより小さい。換言すれば、図19から分かるように、時刻ｔ13を境に吸気バルブ41のリフト量は増大し、その閉時期は遅角する。こうした吸気バルブ41のリフト量や閉時期の変化はエンジン回転数N_ENGの上昇に適うものであり、その吸気バルブ41制御の適度な変化及びエンジン回転数N_ENGの上昇によって、エンジン始動モードからエンジン運転モードへの移行が成し遂げられる。

本発明は、上述の如く例示した実施形態及びその種々の変形例に限定されない。よって、請求の範囲に記載の本発明の要旨から逸脱することなく、以下に述べるような代替実施形態が可能である。すなわち、上述した実施形態でエンジン２は、遊星歯車機構501を含む動力伝達装置５を介して第１電気機械３、第２電気機械４及び駆動輪９に接続されるが、これに限らず、エンジン２は、例えばギア、チェーン、スプロケット、ベルト、プーリ等を含むいかなる動力伝達装置を介して接続されていてもよい。

また、第１、第２電気機械３，４に代えて、例えば流体機械等の回転機械を用いることも可能である。エンジン２のインジェクタ45は、燃焼室27に直接、燃料を噴射する構成に限らず、インテークポート28に燃料を噴射する構成（ポートインジェクション）であってもよい。この場合、エンジン始動モードにおいて燃料の噴射は吸気バルブ41の閉じられる前に完了する必要がある。

さらに、吸気バルブ41を駆動する動弁機構101も上述した構成に限られない。リフト量や閉時期を含めたバルブリフト特性を調整できるものであれば、いかなるタイプの機構であってもよく、例えば、ソレノイドによる電磁力を用いてシリンダ22毎の個々のバルブを動作させる所謂電磁バルブ・アクチュエータであってもよい。

本発明の実施形態に係るハイブリッド電気自動車のパワートレーンのシステムブロック図である。 同パワートレーンの遊星歯車機構の共線図であって、(A)はエンジン運転状態を、(B)はエンジン停止状態をそれぞれ示す。 エンジン及び制御系の構成を示す説明図である。 可変カムタイミング機構及び可変リフト機構を備えた吸気側の動弁機構を示す斜視図である。 可変リフト機構の大リフト状態を示す断面図であって(1)はバルブ閉時を、(2)はバルブ開時をそれぞれ示す。 小リフト状態を示す図５相当図である。 可変リフト機構の動作を示す説明図であって、(A)は大リフト状態を、(B)は小リフト状態をそれぞれ示す。 可変リフト機構によるリフトカーブの変化を示す特性図である。 制御信号θ_VCT，θ_VVLの変化によるリフト特性の変更を示す説明図である。 HEVコントローラによるモード選択ルーチンのフローチャート図である。 エンジン運転モードに係る図10相当図である。 電動モードに係る図10相当図である。 エンジン停止モードに係る図10相当図である。 エンジン始動モードに係る図10相当図である。 エンジンコントローラによるエンジン停止モードのフローチャート図である。 エンジン始動モードに係る図15相当図である。 エンジン停止モードにおけるパワートレーンの動作を例示するタイムチャート図である。 エンジン始動しモードに係る図17相当図である。 エンジン運転モード、エンジン停止モード、電動モード、エンジン始動モード、そして再びエンジン運転モードとなるパワートレーンの動作を例示するタイムチャート図である。

Claims (10)

1. 燃焼室と該燃焼室への吸気の流入を許容するように気筒サイクルの吸気行程において開く吸気バルブとを備えた内燃機関と、該内燃機関に連結され、所定の第１エネルギーを受け入れて回転力を発生する第１電気機械と、駆動輪を駆動するための第２電気機械とを備えたハイブリッド車両において、前記内燃機関が停止した状態で前記第２電気機械により前記駆動輪を駆動する電動モードから、前記内燃機関と前記第２電気機械とにより前記駆動輪を駆動するエンジン運転モードへの移行時における内燃機関の始動方法であって、
   機関始動要求後に、前記燃焼室において最初の吸気行程よりも前の行程から吸気バルブの閉時期を、吸気行程の下死点前における所定の第１吸気閉弁時期とし、且つ当該燃焼室で燃焼を開始することなく、前記第１電気機械に前記第１エネルギーを供給することによりクランキングを行う工程と、
   前記燃焼室において前記最初の吸気行程の後に燃焼を開始する工程と、
   前記燃焼開始後に同一気筒サイクル内で吸気バルブの閉時期を前記第１吸気閉弁時期よりも遅角側の第２閉弁時期とする工程と、
   を有し、
   前記吸気バルブの前記所定の第１吸気閉弁時期は、該吸気バルブにおける、前記内燃機関の停止時に設定される閉時期と同じであることを特徴とする内燃機関の始動方法。
2. 第２吸気閉弁時期のときの吸気バルブのリフト量が第１吸気閉弁時期のときよりも大きい、請求項１の内燃機関始動方法。
3. 燃焼室と該燃焼室への吸気の流入を許容するように気筒サイクルの吸気行程において開く吸気バルブとを備えた内燃機関と、該内燃機関に連結され、所定の第１エネルギーを受け入れて回転力を発生する第１電気機械と、駆動輪を駆動するための第２電気機械とを備えたハイブリッド車両において、前記内燃機関が停止した状態で前記第２電気機械により前記駆動輪を駆動する電動モードから、前記内燃機関と前記第２電気機械とにより前記駆動輪を駆動するエンジン運転モードへの移行時における内燃機関の始動方法であって、
   機関始動要求後に、前記燃焼室において最初の吸気行程よりも前の行程から吸気バルブのリフト量を所定の第１リフト量とし、且つ当該燃焼室で燃焼を開始することなく、前記第１電気機械に前記第１エネルギーを供給することによりクランキングを行う工程と、
   前記燃焼室において前記最初の吸気行程の後に燃焼を開始する工程と、
   前記燃焼開始後に吸気バルブのリフト量を前記第１リフト量よりも大きな第２リフト量とする工程と、
   を有し、
   前記吸気バルブの前記所定の第１リフト量は、該吸気バルブにおける、前記内燃機関の停止時に設定されるリフト量と同じであることを特徴とする内燃機関の始動方法。
4. 前記燃焼室において燃焼を開始した後に前記第１エネルギーを減少させる工程、
   を更に有する請求項１〜３のいずれか１つの内燃機関始動方法。
5. 前記ハイブリッド車両の出力要求に応じて、前記第２電気機械に第２エネルギーを供給する工程と、
   前記第１エネルギーの減少に応じて前記第２エネルギーを減少させる工程と、
   を更に有する請求項４の内燃機関始動方法。
6. 複数の燃焼室と、該各燃焼室への吸気の流入を許容するように気筒サイクルの吸気行程において開く吸気バルブと、を備えた多気筒内燃機関と、
   吸気行程において前記吸気バルブの閉弁時期を変更可能な閉弁時期可変機構と、
   前記燃焼室に個別に燃料を供給可能な燃料供給系と、
   前記内燃機関に連結され、所定の第１エネルギーを受け入れて回転力を発生する第１電気機械と、
   駆動輪を駆動するための第２電気機械と、
   制御器と、を備えたハイブリッド車両において、前記内燃機関が停止した状態で前記第２電気機械により前記駆動輪を駆動する電動モードから、前記内燃機関と前記第２電気機械とにより前記駆動輪を駆動するエンジン運転モードへの移行時における内燃機関の始動システムであって、
   前記制御器は、
   機関始動要求後に、前記燃焼室において最初の吸気行程よりも前の行程から吸気バルブの閉時期が、吸気行程の下死点前における所定の第１吸気閉弁時期となるように、前記閉弁時期可変機構を制御するとともに、その状態でクランキングが行われるように前記第１電気機械を制御し、
   前記燃焼室において前記最初の吸気行程の後に初めて燃焼が開始するように前記燃料供給系を制御し、
   前記燃焼開始後に同一気筒サイクル内で吸気バルブの閉時期が前記第１吸気閉弁時期よりも遅角側の第２閉弁時期になるように、前記閉弁時期可変機構を制御する、
   ように構成され、
   前記吸気バルブの前記所定の第１吸気閉弁時期は、該吸気バルブにおける、前記内燃機関の停止時に設定される閉時期と同じであることを特徴とする内燃機関の始動システム。
7. 複数の燃焼室と、該各燃焼室への吸気の流入を許容するように気筒サイクルの吸気行程において開く吸気バルブと、を備えた多気筒内燃機関と、
   吸気行程において前記吸気バルブのリフト量を変更可能なリフト可変機構と、
   前記燃焼室に個別に燃料を供給可能な燃料供給系と、
   前記内燃機関に連結され、所定の第１エネルギーを受け入れて回転力を発生する第１電気機械と、
   駆動輪を駆動するための第２電気機械と、
   制御器と、を備えたハイブリッド車両において、前記内燃機関が停止した状態で前記第２電気機械により前記駆動輪を駆動する電動モードから、前記内燃機関と前記第２電気機械とにより前記駆動輪を駆動するエンジン運転モードへの移行時における内燃機関の始動システムであって、
   前記制御器は、
   機関始動要求後に、前記燃焼室において最初の吸気行程よりも前の行程から吸気バルブのリフト量が所定の第１リフト量になるように、前記リフト可変機構を制御するとともに、その状態でクランキングが行われるように前記第１電気機械を制御し、
   前記燃焼室において前記最初の吸気行程の後に初めて燃焼が開始するように前記燃料供給系を制御し、
   前記燃焼開始後に吸気バルブのリフト量が前記第１リフト量よりも大きな第２リフト量になるように、前記リフト可変機構を制御する、
   ように構成され、
   前記吸気バルブの前記所定の第１リフト量は、該吸気バルブにおける、前記内燃機関の停止時に設定されるリフト量と同じであることを特徴とする内燃機関の始動システム。
8. ３つの回転要素を有する歯車機構を更に備え、
   前記３つの回転要素が、それぞれ、前記第１電気機械、前記内燃機関及び前記駆動輪に連結可能とされ、
   前記制御器は、前記燃焼室で燃焼が開始した後に、前記第１電気機械に供給する前記第１エネルギーを減少させる、請求項６又は７のいずれかの内燃機関の始動システム。
9. 前記制御器は、前記第１エネルギーの減少に応じて、前記第２電気機械に供給する第２エネルギーを減少させる、請求項８の内燃機関の始動システム。
10. 蓄積したエネルギーを前記第１及び第２電気機械に供給可能なエネルギー蓄積手段を更に備える、請求項９の内燃機関の始動システム。

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