JP5951340B2 - 内燃機関の始動制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、走行用モータにより内燃機関をクランキングさせる車両に適用された、内燃機関の始動制御装置に関する。

特許文献１には、走行用モータおよびエンジン（内燃機関）を走行駆動源としたハイブリッド車両であって、クラッチ機構を介してエンジン出力軸と走行用モータを連結させた構造が記載されている。そして、エンジン始動時にはクラッチ機構をオンさせて、走行用モータを始動用モータとして機能させて、エンジンをクランキングさせる。ちなみに、上記走行用モータには、発電機としても機能するモータジェネレータが採用されている。

特開２００７−２７６６５０号公報

ここで、クランキング時において最初の燃焼が為された直後には、吸気量が急増してエンジン出力（エンジン回転速度）が急上昇し、車両乗員にショックを感じさせることが懸念される。そこで特許文献１では、クランキング開始から完爆後の所定時間が経過するまでの期間、吸気バルブの閉弁時期を最遅角位置に固定している。これによれば、完爆後の所定時間経過までは、エンジン圧縮比が低い値に維持されて低出力となり、完爆直後のショック緩和を図ることができる。

しかしながら、このような低出力の状態が完爆後の所定時間経過まで継続されると、エンジン出力の上昇に時間がかかるため、走行用モータでエンジンをクランキングさせる期間が長くなる。しかも、車両に要求される加速度が大きい場合等、エンジン回転速度を短時間で上昇させたい場合には、完爆後にエンジンが低出力になっている分だけ、クランキング時に要求される走行用モータの出力トルクが大きくなる。

以上により、従来のエンジン始動制御では、走行用モータによるクランキング期間の増大、およびクランキング時に走行用モータに要求されるトルクの増大を招くため、走行用モータの小型化を図る妨げとなっていた。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、クランキング時における走行用モータの負担軽減を図った内燃機関の始動制御装置を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。

第１の発明では、走行用モータおよび内燃機関を走行駆動源とした車両であって、前記内燃機関の吸気バルブの閉弁時期を調整する閉弁時期調整機構と、前記走行用モータによるモータトルクを前記内燃機関の出力軸に伝達させる伝達度合いを調整するクラッチ機構と、を備えた車両に適用されることを前提とする。

そして、前記内燃機関の始動時には、前記モータトルクを前記出力軸に伝達させて前記内燃機関をクランキングさせるよう、前記クラッチ機構の作動を制御するクラッチ機構制御手段と、前記クランキングの開始時には、前記閉弁時期を所定時期よりも遅くするよう前記閉弁時期調整機構を遅角制御して、前記内燃機関の圧縮比を低減させる圧縮比低減制御手段と、遅くとも前記内燃機関の完爆時には、前記閉弁時期を前記所定時期よりも早くする進角制御を開始させて前記内燃機関の圧縮比を増大させる圧縮比増大制御手段と、を備えることを特徴とする。

上記発明では要するに、クランキング開始時には圧縮比低減制御手段により低圧縮比に制御され、遅くとも完爆時には圧縮比増大制御手段により圧縮比が上昇される。

そのため、クランキング開始時においては、低圧縮比に制御されることによりクランキングに要するトルクが低減されるので、クランキング時に走行用モータに要求されるトルクを低減できる。そして、遅くとも完爆時には圧縮比上昇により内燃機関の出力が迅速に上昇するようになるので、走行用モータでエンジンをクランキングさせる期間を短くできる。したがって、クランキング時における走行用モータの負担を軽減でき、走行用モータの小型化を図ることができる。

さらに上記発明では、クランキング開始時には低圧縮比に制御されるので、最初の燃焼直後に内燃機関の出力が急上昇することは抑制され、車両乗員にショックを感じさせる懸念は緩和される。なお、上記「完爆」とは、「走行用モータによるクランキング開始後に内燃機関が自力で回転を維持できるようになる燃焼」のことであり、モータトルクを必要とする不完全燃焼または失火の状態とは異なる。

第２の発明では、前記内燃機関の燃焼に用いる燃料を燃料噴射弁から噴射する噴射開始時期を、前記内燃機関の始動要求発生時期から前記圧縮比増大制御手段による圧縮比増大の開始までの期間に設定したことを特徴とする。

ここで、上述した特許文献１記載の制御装置では、先述した車両乗員にショックを感じさせることを回避するために、クランキング回転速度が十分に上昇するのを待って燃料の噴射を開始させている。

これに対し本発明では、先述した通り、クランキング開始時には低圧縮比に制御されるので、最初の燃焼直後に内燃機関の出力が急上昇することは抑制され、車両乗員にショックを感じさせる懸念は緩和される。そのため、クランキング回転速度が十分に上昇するのを待たずして、早い時期に燃料噴射を開始できる。つまり、内燃機関の始動要求発生時期から圧縮比増大制御手段による圧縮比増大開始までの期間に燃料噴射を開始させることを実現できる。そして、このように噴射開始時期を早めることができるので、内燃機関の出力上昇を迅速にできる。よって、クランキング期間の短縮を図ることができ、走行用モータの負担軽減を促進できる。

第３の発明では、前記閉弁時期調整機構は、前記内燃機関の運転停止時であっても電動アクチュエータにより前記閉弁時期を調整可能な機構であることを特徴とする。

上記発明に反して、内燃機関により駆動する作動油ポンプから吐出される油圧により閉弁時期を調整する機構を採用した場合や、特開２００８−３１９０５号公報に記載のブレーキトルクにより閉弁時期を調整する機構を採用した場合、内燃機関の運転中でなければ閉弁時期を調整できない。そのため、内燃機関の始動が要求された時点では圧縮比低減制御手段による制御が実施できず、内燃機関を前回停止させる時に圧縮比低減制御手段による制御を予め実施しておく必要が生じる。

これに対し上記発明によれば、内燃機関の運転停止時であっても電動アクチュエータにより閉弁時期を調整可能な閉弁時期調整機構を採用するので、圧縮比低減制御手段による制御を、内燃機関の停止時にも実施できるようになる。よって、内燃機関の前回停止時に圧縮比低減制御手段による制御を実施することを不要にできる。

なお、電動アクチュエータを用いた閉弁時期調整機構の具体例としては、クランク軸とカム軸を連結する連結部材を電動モータで回動させてその連結位相を調整する機構、カム軸を廃止して吸気バルブを電磁アクチュエータで直接駆動させる機構、等が挙げられる。

第４の発明では、前記内燃機関の潤滑油温度に基づき前記内燃機関のフリクショントルクを算出するフリクショントルク算出手段と、前記フリクショントルクに抗して、前記モータトルクを要することなく自力で回転可能となる燃焼を実現させる圧縮比を算出する圧縮比算出手段と、を備え、前記圧縮比低減制御手段は、前記圧縮比算出手段により算出された圧縮比を実現させる閉弁時期となるよう、クランキング開始時における前記閉弁時期調整機構の作動を制御することを特徴とする。

上記発明によれば、クランキングの開始時に閉弁時期を所定時期よりも遅くするよう圧縮比低減制御を実施するにあたり、自力回転可能な必要最小限の圧縮比は確保されるので、圧縮比不足により自力回転開始時期（完爆時期）が遅くなることを回避でき、クランキング期間の短縮を確実に図るようにできる。また、クランキングの開始時の圧縮比が必要以上に高くなることを回避できるので、走行用モータへの要求トルク低減を確実に図るようにできる。

なお、フリクショントルクを算出するにあたり、その算出に用いる潤滑油温度には、内燃機関の冷却水温度や外気温度等、潤滑油温度と相関の高い他の温度を代用させてもよい。

第５の発明では、前記圧縮比算出手段により算出された圧縮比でクランキングさせるのに要するトルクを算出するトルク算出手段を備え、前記クラッチ機構制御手段は、前記出力軸に伝達させる前記モータトルクが前記トルク算出手段により算出されたトルク以上となるよう、クランキング開始時における前記クラッチ機構の作動を制御することを特徴とする。

上記発明によれば、クランキングの開始時に閉弁時期を所定時期よりも遅くするよう圧縮比低減制御を実施するにあたり、自力回転可能な圧縮比でクランキングさせるのに、必要最小限のモータトルクを伝達させるので、モータトルク不足により完爆時期が遅くなることを回避でき、クランキング期間の短縮を確実に図るようにできる。

第６の発明では、前記車両は、前記車両の加速度を制御するアクセル操作部材を備え、前記圧縮比増大制御手段は、前記進角制御を行う際に、前記内燃機関の始動要求発生時における前記アクセル操作部材の操作量が大きいほど、前記閉弁時期の進角量を大きく設定する。

上記発明によれば、内燃機関の始動要求発生時において要求される車両走行加速度が大きいほど、進角制御を行う際に閉弁時期の進角量が大きく設定される。そのため、要求される車両走行加速度が大きいほど、内燃機関の出力を大きくすることができる。

第７の発明では、前記車両は、前記車両の加速度を制御するアクセル操作部材を備え、前記圧縮比増大制御手段は、前記進角制御を行う際に、前記内燃機関の始動要求発生時における前記アクセル操作部材の操作量が大きいほど、前記閉弁時期の進角速度を大きく設定する。

上記発明によれば、内燃機関の始動要求発生時において要求される車両走行加速度が大きいほど、進角制御を行う際に閉弁時期の進角速度が大きく設定される。よって、要求される車両走行加速度が大きいほど、内燃機関の回転速度が急速に上昇するので、内燃機関を迅速に始動させることができる。また、要求される車両走行加速度が小さい場合は、内燃機関の回転数が緩やかに上昇するので、内燃機関の回転速度が走行用モータの回転速度に対してオーバーシュートすることを抑制できる。

第８の発明では、前記圧縮比増大制御手段は、前記進角制御を行う際に、前記内燃機関の始動要求発生時における前記モータの回転速度が大きいほど、前記閉弁時期の進角量を大きく設定する。

上記発明によれば、内燃機関の始動要求発生時におけるモータの回転速度、すなわち内燃機関の目標回転速度が大きいほど、進角制御を行う際に閉弁時期の進角量が大きく設定される。そのため、内燃機関の目標回転速度が大きいほど、内燃機関の出力を大きくして、速やかに目標回転速度に到達させることができる。

第９の発明では、前記圧縮比増大制御手段は、前記進角制御を行う際に、前記内燃機関の始動要求発生時における前記モータの回転速度が大きいほど、前記閉弁時期の進角速度を大きく設定する。

上記発明によれば、内燃機関の始動要求発生時におけるモータの回転速度、すなわち内燃機関の目標回転速度が大きいほど、進角制御を行う際に閉弁時期の進角速度が大きく設定される。そのため、内燃機関の目標回転速度が大きいほど、内燃機関の回転速度を迅速に上昇させて、速やかに目標回転速度に到達させることができる。

第１０の発明では、前記内燃機関の始動要求発生時における前記モータの回転速度が大きいほど、前記内燃機関の完爆直後に前記出力軸へ伝達させる前記モータトルクを大きく設定する。

内燃機関の始動要求発生時におけるモータの回転速度、すなわち内燃機関の目標回転速度が大きいほど、完爆直後のクラッチ制御量が大きく設定される。そのため、内燃機関の目標回転速度が大きいほど、大きなモータトルクにより内燃機関の回転速度上昇がアシストされる。

第１１の発明では、前記内燃機関の完爆直後に前記出力軸へ伝達させる前記モータトルクを、要求される車両走行加速度に応じて設定することを特徴とする。

上記発明によれば、要求される車両走行加速度が高い場合には、完爆直後の伝達モータトルクを大きくして、内燃機関の出力上昇を促進させることにより、車両の加速応答性を向上できる。また、要求される車両走行加速度が低い場合には、走行用モータの出力を抑制して省電力化を図ることができる。

第１実施形態にかかるハイブリッド車両を示す模式図。 第１実施形態において、エンジン自動始動要求の設定を行う処理手順を示すフローチャート。 第１実施形態において、始動前準備制御および始動時制御の処理手順を示すフローチャート。 図３の始動前準備制御を説明するブロック図。 図３の始動時制御を説明するブロック図。 図３の処理を実施した場合の一態様を示すタイムチャート。 第２実施形態にかかるハイブリッド車両を示す模式図。 第２実施形態において、始動時制御の処理手順を示すフローチャート。 図８の始動時制御を説明するブロック図。 図８の処理を実施した場合の一態様を示すタイムチャート。 第３実施形態において、始動前準備制御の処理手順を示すフローチャート。

以下、本発明を具体化した各実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。

（第１実施形態）
図１は、走行用のモータ１０およびエンジン２０（内燃機関）を走行駆動源としたハイブリッド車両を示す模式図である。エンジン２０のクランク軸２１（出力軸）とモータ１０の出力軸１１とは、クラッチ機構３０を介して連結されている。クラッチ機構３０は、クランク軸２１と出力軸１１との連結と切り離しを切り換えるとともに、トルクの伝達度合いを調整する機能をも有する。

モータ１０による駆動トルク（モータトルク）、およびエンジン２０による駆動トルク（エンジントルク）の少なくとも一方は、変速機４０により変速されて駆動輪５０へと伝達される。モータトルクだけで走行させる場合にはクラッチ機構３０を切り離すよう、ＥＣＵ６０はクラッチ機構３０の作動を制御する。モータトルクおよびエンジントルクの両方で走行させる場合、或いはエンジントルクだけで走行させる場合には、クラッチ機構３０を連結作動させる。

さらにＥＣＵ６０（クラッチ機構制御手段）は、エンジン２０を始動させる時には、モータトルクをクランク軸２１に伝達させてエンジン２０をクランキングさせるよう、クラッチ機構３０の作動を制御する。このときのクラッチ制御量ＣＬ１，ＣＬ２（トルク伝達度合い）については後に詳述する。

エンジン２０には、吸気バルブの閉弁時期を調整する閉弁時期調整機構（ＶＣＴ２２）が備えられている。クランク軸２１により回転駆動するカム軸により、吸気バルブは開閉弁作動するよう構成されている。ＶＣＴ２２は、カム軸と共に回転する主動体と、クランク軸２１と共に回転する従動体と、主動体および従動体の回転位相を調整する電動アクチュエータと、を備えて構成されている。ＥＣＵ６０は、ＶＣＴ２２の電動アクチュエータの作動を制御することで前記回転位相を調整し、ひいては吸気バルブの閉弁時期を制御する。

ＥＣＵ６０には、アクセルセンサ６１、車速センサ６２、水温センサ６３、クランク角センサ６４、バッテリ容量センサ６５等、各種センサの検出値が入力される。アクセルセンサ６１は、車両運転者により操作されたアクセルペダル５１（アクセル操作部材）の踏込量（操作量）を検出する。車速センサ６２は車両の走行速度を検出する。水温センサ６３はエンジン冷却水の温度を検出する。クランク角センサ６４はクランク軸２１の回転角度を検出する。この検出値に基づきＥＣＵ６０はクランク軸２１の回転速度（エンジン回転速度ＮＥ）を算出する。バッテリ容量センサ６５はバッテリ７０の蓄電容量を検出する。なお、バッテリ７０はモータ１０へ電力供給するとともに、モータ１０を発電機として作動させたときの発電電力を充電する。

ＥＣＵ６０は、これらの各種検出値に基づき、先述したクラッチ機構３０およびＶＣＴ２２の作動を制御するとともに、エンジン２０の各気筒に設けられた燃料噴射弁および点火装置の作動を制御して、燃料の噴射量、噴射開始時期、点火時期等を制御する。

図２は、エンジンを始動させるか否かを判定する処理の手順を示すフローチャートであり、この処理は、ＥＣＵ６０が有するマイクロコンピュータにより、車両運転時に常時繰り返し実行される。

先ず、図２に示すステップＳ５において、エンジン冷却水の温度が所定値より大きいか否かを判定し、冷却水温度≦所定値（Ｓ５：ＮＯ）と判定された場合には、エンジン２０の暖機運転が必要であるとみなし、続くステップＳ１１において、エンジン２０を自動で始動させるよう要求する自動始動要求フラグをオンに設定する。これにより、冷却水温度が上昇してエンジン暖機が為される。

冷却水温度＞所定値（Ｓ５：ＹＥＳ）と判定された場合には、次のステップＳ１０において、バッテリ容量センサ６５の検出値に基づき算出されたバッテリ７０の蓄電残容量（バッテリ容量）が、所定値より大きいか否かを判定する。バッテリ容量≦所定値（Ｓ１０：ＮＯ）と判定された場合、続くステップＳ１１において、エンジン２０を自動で始動させるよう要求する自動始動要求フラグをオンに設定する。これによりエンジントルクでモータ１０を発電作動させることができ、バッテリ７０への供給が為されるようになる。

但し、これらのような暖機目的や充電目的のエンジン始動では、迅速な始動が要求されないので、後述する加速モードに比べてエンジン２０を緩慢に始動させる充電モードで始動させる。

バッテリ容量＞所定値（Ｓ１０：ＹＥＳ）と判定された場合には、続くステップＳ１２において、アクセルセンサ６１の検出値に基づき算出されたアクセル開度（アクセル踏込量）が所定値ＡＯ１より大きいか否かを判定する。アクセル開度≦所定値ＡＯ１（Ｓ１２：ＮＯ）と判定された場合、車両の走行に要求される負荷が小さいためモータトルクだけで十分に走行要求を満たすことができ、かつ、バッテリ容量が十分残っているとみなし、続くステップＳ１３において、エンジン２０の停止状態を継続させる。

一方、アクセル開度＞所定値ＡＯ１（Ｓ１２：ＹＥＳ）と判定された場合には、次のステップＳ１４においてアクセル開度＞所定値ＡＯ２であるか否かを判定する。なお、ＡＯ２はＡＯ１より大きい値である。アクセル開度＞所定値ＡＯ２（Ｓ１４：ＹＥＳ）と判定された場合には、車両を急加速運転させるようエンジン始動させることが要求されているとみなし、続くステップＳ１５において自動始動要求フラグをオンに設定する。

この場合には、急加速が要求されているので、エンジン２０が完爆した後においても、エンジン回転速度が所定値以上になるまではモータトルクでエンジン２０のクランキングをアシストして、エンジン回転速度ＮＥを迅速に上昇させる急加速モードで始動させる。なお、アシストに用いるモータトルクの大きさは、要求される加速度の大きさに応じて設定する。

アクセル開度＞所定値ＡＯ１（Ｓ１２：ＹＥＳ）、かつアクセル開度≦所定値ＡＯ２（Ｓ１４：ＮＯ）と判定された場合には、続くステップＳ１６において自動始動要求フラグをオンに設定する。この場合には、急加速は要求されていないもののモータトルクでは出力不足になるとみなして、続くステップＳ１６において自動始動要求フラグをオンに設定する。

この場合には、急加速は要求されていないので、エンジン２０が完爆した時点で、モータトルクによるクランキングのアシストを終了させ、完爆後はエンジン２０が自力でエンジン回転速度ＮＥを上昇させる緩加速モードで始動させる。

図３は、エンジン２０を始動させる時の各種制御（始動時制御）、および始動前の準備として実施する各種制御（始動前準備制御）の手順を示すフローチャートであり、この処理は、ＥＣＵ６０が有するマイクロコンピュータにより、車両運転時に常時繰り返し実行される。

先ず、図３に示すステップＳ２０において、先述した自動始動要求フラグの状態に基づき、エンジン自動始動要求の有無を判定する。自動始動要求がない場合（Ｓ２０：ＮＯ）には、以降のステップＳ３０〜Ｓ３７の処理（始動前準備制御）によりエンジン２０を始動させるに先立ち、エンジン始動時に最適な吸気バルブの閉弁時期（目標バルブタイミングＶＴ１）、およびクラッチ機構３０によるトルク伝達度合い（目標クラッチ制御量ＣＬ１）を算出する。さらに、エンジン２０を始動させるに先立ちＶＣＴ２２を目標バルブタイミングＶＴ１に制御しておく。

以下、このような始動前準備制御の詳細について説明する。先ず、ステップＳ３０では、エンジン２０が有する複数気筒のうち、燃料を噴射してから爆発までに要する時間が最も短い気筒がいずれであるかを、現時点でのクランク角に基づき算出する。そして、算出した気筒を最初に爆発させる気筒（初爆気筒）として設定しておく。例えば、吸気ポートに燃料を噴射するエンジンの場合においては、現時点でのクランク角が吸気行程にある気筒を初爆気筒として設定する。また、燃焼室に燃料を直接噴射するエンジンの場合においては、現時点でのクランク角が圧縮行程にある気筒を初爆気筒として設定する。

続くステップＳ３１〜Ｓ３６では、水温センサ６３の検出値（冷却水温度）に基づき、先述した目標バルブタイミングＶＴ１および目標クラッチ制御量ＣＬ１を算出する。以下、これらの算出手法について図４を参照しつつ説明する。なお、図４中の符号Ｂ１０〜Ｂ１５に示すブロックは、マイコンによる各々の演算処理の内容を示す。

ステップＳ３１（ブロックＢ１０）では、エンジン２０のフリクショントルクＴｆを冷却水温度に基づき算出する。冷却水温度が低いほど潤滑油の温度も低い筈であり、低温であるほど潤滑油の粘性が高くなりフリクショントルクＴｆも高くなる。なお、ステップＳ３１の処理を実行している時のＥＣＵ６０は「フリクショントルク算出手段」に相当する。

ここで、エンジン２０の圧縮比を低くするほど、燃焼時に得られるエンジントルクは小さくなる。そして、得られるエンジントルクがフリクショントルクＴｆよりも小さい場合には、エンジン２０はフリクショントルクＴｆに抗して自力で回転することができない。この点を鑑み、次のステップＳ３２（ブロックＢ１１）では、自力回転できるエンジントルクを得るための最小限の圧縮比（要求圧縮比ＲＣ１）を、ステップＳ３１で算出したフリクショントルクＴｆに基づき算出する。

なお、この要求圧縮比ＲＣ１は、「フリクショントルクＴｆに抗して、モータトルクを要することなく自力で回転可能となる燃焼を実現させる圧縮比」に相当し、ステップＳ３２の処理を実行している時のＥＣＵ６０は「圧縮比算出手段」に相当する。

続くステップＳ３３（ブロックＢ１２）では、ステップＳ３２で算出した要求圧縮比ＲＣ１を実現させる、吸気バルブの閉弁時期（目標バルブタイミングＶＴ１）を算出する。なお、ピストン下死点のクランク角に対して吸気バルブの閉弁時期を遅角させるほど、圧縮比は小さくなる。

続くステップＳ３４（ブロックＢ１３）では、要求圧縮比ＲＣ１に相当する要求圧縮トルクＴＲＣ１を算出する。続くステップＳ３５（ブロックＢ１４）では、ステップＳ３４で算出した要求圧縮トルクＴＲＣ１に、ステップＳ３１で算出したフリクショントルクＴｆを加算して、要求クランキングトルクＴｃを算出する。要するに、初爆が為される前のクランキング初期において、要求圧縮比ＲＣ１となるようにピストンを上昇させるのに要するトルクが要求クランキングトルクＴｃ（Ｔｃ＝ＴＲＣ１＋Ｔｆ）である。

続くステップＳ３６（ブロックＢ１５）では、ステップＳ３５で算出した要求クランキングトルクＴｃをモータ１０からエンジン２０へ伝達するための、トルク伝達度合い（目標クラッチ制御量ＣＬ１）を算出する。すなわち、モータ１０で車両を走行させている時にクラッチ機構３０によるトルク伝達度合いを最大にすると、要求クランキングトルクＴｃよりも大きいトルクがエンジン２０へ伝達されることになるので、クランキング用にエンジン２０へ伝達するモータトルクを必要最小限にするために、要求クランキングトルクＴｃに応じた目標クラッチ制御量ＣＬ１を算出する。

続くステップＳ３７（圧縮比低減制御手段）では、ステップＳ３３で算出した目標バルブタイミングＶＴ１となるようＶＣＴ２２の作動を制御する。これにより、モータ１０による走行期間中において、エンジン自動始動が要求される前に目標バルブタイミングＶＴ１に制御される。つまり、クランキング開始時点では吸気バルブの閉弁時期が所定時期よりも遅い時期となっているよう（圧縮比が所定値よりも低くなっているよう）制御される。

ちなみに、目標バルブタイミングＶＴ１は最遅角位相に固定されている訳ではなく、自力回転できるエンジントルクを得るための最小限の圧縮比（要求圧縮比ＲＣ１）となるように設定された位相である。

自動始動要求が有る場合（Ｓ２０：ＹＥＳ）には、以降のステップＳ４０〜Ｓ５０の処理（始動時制御）により、クラッチ機構３０、ＶＣＴ２２、燃料噴射弁および点火装置の作動を制御して、エンジン２０をクランキングさせて始動させる。

以下、このような始動時制御の詳細について説明する。先ず、ステップＳ４０〜Ｓ４３では、アクセル開度、車速、バッテリ容量に基づき、初爆後の目標バルブタイミングＶＴ２、初爆後の目標クラッチ制御量ＣＬ２、およびクランキング開始時のＶＴ１から初爆後のＶＴ２へ変化させる時のＶＣＴ２２の制御速度ΔＶＴを算出する。以下、これらの算出手法について図５を参照しつつ説明する。なお、図５中の符号Ｂ２０〜Ｂ２４に示すブロックは、マイコンによる各々の演算処理の内容を示す。

ステップＳ４０（ブロックＢ２０）では、アクセルセンサ６１、車速センサ６２、バッテリ容量センサ６５の各々により検出された、アクセル開度、車速、バッテリ容量を取得する。そして、アクセル開度および車速に基づき、車両の走行に要求されるトルク（車両要求トルクＴｒｅｑ）を算出する。また、ブロックＢ２０では、先述した急加速モード、緩加速モード、充電モードのいずれでエンジン始動させるかを、図２の処理手順に従って設定する。

続くステップＳ４１（ブロックＢ２１）では、ステップＳ４０で算出した車両要求トルクＴｒｅｑおよびバッテリ容量に基づき、完爆後のエンジン２０に要求されるトルク（要求エンジントルクＴＥ）を算出する。例えば、バッテリ容量が十分に残っていれば、エンジン始動前に出力していたモータトルクの、車両要求トルクＴｒｅｑに対する不足分を、要求エンジントルクＴＥとして算出する。

さらにステップＳ４１では、エンジン始動を開始してからエンジン回転速度ＮＥが目標値に達するまでに要する時間（要求エンジン始動時間Ｔｓ）を算出する。例えばアクセル開度の変化量が大きいほど、運転者による加速要求が大きいとみなして、要求エンジン始動時間Ｔｓを短く設定する。そして、要求エンジン始動時間Ｔｓが短く設定されるほど、完爆してからＮＥが所定値ＮＥ２に達するまでの期間において、エンジン２０に伝達するモータトルク（要求モータアシストトルクＴＭ）を増大させるように算出する。

続くステップＳ４２（ブロックＢ２２）では、初爆後のエンジントルクが、要求エンジン始動時間Ｔｓが経過した時点で要求エンジントルクＴＥに達することを実現できる圧縮比（目標圧縮比ＲＣ２）を算出する。さらにステップＳ４２（ブロックＢ２３）では、算出した目標圧縮比ＲＣ２を実現させる、吸気バルブの閉弁時期（目標バルブタイミングＶＴ２）を算出する。

また、要求エンジン始動時間Ｔｓが経過した時点でＶＴ１をＶＴ２まで進角させることを実現させる、ＶＣＴ２２の制御速度ΔＶＴを算出する。例えば、車両要求トルクＴｒｅｑが大きいほど制御速度ΔＶＴを速い値に設定する。

続くステップＳ４３（ブロックＢ２４）では、ステップＳ４１で算出した要求モータアシストトルクＴＭをモータ１０からエンジン２０へ伝達するための、トルク伝達度合い（目標クラッチ制御量ＣＬ２）を算出する。すなわち、ＮＥ上昇アシスト用にエンジン２０へ伝達するモータトルクを必要最小限にするために、要求モータアシストトルクＴＭに応じた目標クラッチ制御量ＣＬ２を算出する。

続くステップＳ４４（クラッチ機構制御手段）では、ステップＳ３６で算出した目標クラッチ制御量ＣＬ１となるよう、クラッチ機構３０の作動を制御する。これにより、エンジン２０のクランキングが開始される。この制御では、ＣＬ１に対応する制御量でクラッチ機構３０をオープン制御してもよいし、エンジン回転速度ＮＥから算出される実トルクが要求クランキングトルクＴｃに一致するよう、クラッチ機構３０をフィードバック制御してもよい。

続くステップＳ４５では、ステップＳ３０で設定した初爆気筒に設けられた燃料噴射弁を作動させて燃料噴射を開始し、その後、複数気筒に対して予め設定された順番で燃料を順次噴射していく。続くステップＳ４６では、初爆気筒に設けられた点火装置を作動させて点火し、その後、複数気筒に対して予め設定された順番で順次点火していく。

その後、エンジン回転速度ＮＥが所定値ＮＥ１に達してステップＳ４７で肯定判定されるまでは、ステップＳ４４，Ｓ４５，Ｓ４６による制御を継続させる。そして、ＮＥがＮＥ１にまで上昇すると、次のステップＳ４８（圧縮比増大制御手段）に進み、ステップＳ４２で算出した目標バルブタイミングＶＴ２となるよう、ステップＳ４２で算出した制御速度ΔＶＴで、ＶＣＴ２２の作動を制御する。

続くステップＳ４９では、ステップＳ４３で算出した目標クラッチ制御量ＣＬ２となるよう、クラッチ機構３０の作動を制御する。これにより、要求モータアシストトルクＴＭがエンジン２０に伝達され、ＮＥ上昇がアシストされる。この制御では、ＣＬ２に対応する制御量でクラッチ機構３０をオープン制御してもよいし、ＮＥ上昇速度が目標値に一致するよう、クラッチ機構３０をフィードバック制御してもよい。

その後、エンジン回転速度ＮＥが所定値ＮＥ２に達してステップＳ５０で肯定判定されるまでは、ステップＳ４８，Ｓ４９による制御を継続させる。なお、この時の燃料噴射および点火は、エンジン回転速度ＮＥおよびエンジン負荷に応じた通常の制御により実施される。そして、ＮＥがＮＥ２にまで上昇すると、モータトルクによるＮＥ上昇アシストを終了させて、始動時のエンジン制御から通常時のエンジン制御に切り換える。

以上により、図５（ａ）に示す如く急加速モードでエンジン始動させるよう要求された場合、図５（ｂ）に示す如く要求エンジン始動時間Ｔｓを短く設定するとともに、要求モータアシストトルクＴＭを大きく設定する。これにより、クランキングを開始してから完爆するまでの期間は、モータトルクの一部がクランキングに用いられ、その後、完爆してからＮＥが所定値ＮＥ２に達するまでの期間は、モータトルクの一部はＮＥ上昇を促進させるよう、エンジン始動のアシストに用いられる。その後、エンジントルクおよびモータトルクの両方を走行トルクに用いる。

一方、緩加速モードでエンジン始動させるよう要求された場合、要求エンジン始動時間Ｔｓを急加速モード時よりも長く設定するとともに、要求モータアシストトルクＴＭをゼロに設定する。これにより、クランキングを開始してから完爆するまでの期間は、モータトルクの一部がクランキングに用いられ、その後、完爆してからＮＥが所定値ＮＥ２に達するまでの期間は、モータトルクの一部を用いてＮＥ上昇をアシストすることを実施せず、エンジントルクのみでＮＥを上昇させる。その後、エンジントルクおよびモータトルクの両方を走行トルクに用いる。

また、充電モードでエンジン始動させるよう要求された場合、要求エンジン始動時間Ｔｓを緩加速モード時よりも長く設定するとともに、要求モータアシストトルクＴＭをゼロに設定する。これにより、クランキングを開始してから完爆するまでの期間は、モータトルクの一部がクランキングに用いられ、その後、完爆してからＮＥが所定値ＮＥ２に達するまでの期間、エンジントルクのみでＮＥを上昇させる。その後、エンジントルクを走行と充電に用いる。また、充電モードでは他のモード時に比べて制御速度ΔＶＴを遅く設定して、ＮＥ上昇速度を緩慢にさせる。これにより、ＮＥ急上昇により乗員がショックを感じさせないようにすることを確実にできる。

図６中の実線は、図３の処理を実施した場合の各種変化を示す一態様であり、図中の点線は従来装置による各種変化を示す。

先ず、運転者がアクセルペダル５１を踏み込み始めたｔ１時点以降、走行トルクを上昇させるべくモータトルクが増大する。そして、モータトルクだけでは車両要求トルクＴｒｅｑを満たさないと判定されたｔ２時点で、自動始動要求フラグがオンに設定される。

但し、自動始動要求フラグがオンに設定される前から、ＶＣＴ２２はＶＴ１に制御されている。これにより、自力回転できるエンジントルクを得るための最小限の圧縮比（要求圧縮比ＲＣ１）でクランキングされるよう、クランキング開始に先立ち準備された状態になる。

そして、自動始動要求が発生したｔ２時点で、目標クラッチ制御量ＣＬ１となるようにクラッチ機構３０の制御を開始する。これにより、ｔ２時点でクランキングが開始されてエンジン回転速度ＮＥが上昇していく。その後、クラッチ制御量がＣＬ１に達したｔ３時点で燃料噴射を開始する。

その後、エンジン回転速度ＮＥが所定値ＮＥ１に達したｔ４時点で、目標バルブタイミングをＶＴ１からＶＴ２に切り換えるとともに、目標クラッチ制御量をＣＬ１からＣＬ２に切り換える。図６の例では、完爆したｔ４時点でＮＥがＮＥ１に達している。

完爆後、エンジン回転速度ＮＥがさらに上昇して所定値ＮＥ２に達したｔ５時点で始動時制御を終了させる。つまり、目標バルブタイミングをＶＴ２から通常運転時の値に切り換えるとともに、目標クラッチ制御量をＣＬ２から通常運転時の値に切り換える。

以上により、図６中の実線に示す本実施形態によれば、点線に示す従来装置に比べて、クランキング開始時点ｔ２でのバルブタイミングが遅角側に制御されて低圧縮比に設定されるようになる（矢印Ｅ１参照）。そのため、クランキングに要するトルク（要求クランキングトルクＴｃ）が低減されるので、クランキング時の目標クラッチ制御量ＣＬ１を小さく設定でき、モータ１０に要求されるクランキング用のトルクを低減できる（矢印ｅ１参照）。

そして、完爆するｔ４時点の直後には、点線に示す従来装置に比べて、バルブタイミングが進角側に制御されて高圧縮比に設定されるようになる（矢印Ｅ２参照）。そのため、エンジン回転速度ＮＥが迅速に上昇するようになるので、モータ１０によるクランキングの終了時期ｔ５を早くすることができる（矢印ｅ２参照）。

さらに、点線に示す従来装置では、ＮＥが十分に上昇するのを待って燃料噴射を開始させているのに対し、本実施形態ではクラッチ制御量がＣＬ１に達したｔ３時点で燃料噴射を開始できるようになる（矢印Ｅ３参照）。すなわち、本実施形態によればｔ３時点では低圧縮比に制御されているので、初爆時にエンジン回転速度ＮＥが急上昇することは抑制され、車両乗員にショックを感じさせる懸念は解消される。そのため、燃料噴射開始時期を従来よりも早くすることができる。これにより、完爆時期ｔ４を早めることができるようになり、完爆によるＮＥ上昇開始時期を早めることができる。よって、クランキング時における要求モータアシストトルクＴＭを低減できる（矢印ｅ３参照）。

以上により、本実施形態によれば上記Ｅ１〜Ｅ３を実施することで、ｅ１〜ｅ３の効果が得られるようになるので、クランキング期間ｔ２〜ｔ５におけるモータ１０の負担を軽減でき、モータ１０の小型化を図ることができる。

また、燃料を噴射してから爆発までに要する時間が最も短い気筒（初爆気筒）を算出し、その気筒に対して燃料噴射を開始させるので、初爆および完爆時期を早めることができる。よって、クランキング時における要求モータアシストトルクＴＭの低減を促進できる。

（第２実施形態）
第２実施形態について、図７〜１０を参照しつつ説明する。なお、第１実施形態と共通する部分については説明を省略する。

図７は、モータジェネレータ（モータ１０）およびエンジン２０を走行駆動源としたハイブリッド車両を示す模式図である。エンジン２０のクランク軸２１（出力軸）とモータ１０の回転軸１１（出力軸）とは、第１クラッチ機構３０を介して連結されている。また、モータ１０の回転軸１１と、変速機４０の入力軸３１とは、第２クラッチ機構８０を介して連結されている。さらに、変速機４０（ＴＭ）の出力軸４１は、二つの駆動輪５０を連結する車軸に連結されている。

第１クラッチ機構３０は、エンジン２０のクランク軸２１とモータ１０の回転軸１１との結合と切り離しを切り換えるとともに、クランク軸２１へ伝達させるモータトルクの容量を調整する。また、第２クラッチ機構８０は、モータ１０の回転軸１１と変速機４０の入力軸３１との結合と切り離しを切り換えるとともに、変速機４０の入力軸３１、ひいては駆動輪５０へ伝達させるモータトルクの容量を調整する。なお、第２クラッチ機構８０は、変速機４０内に設けてもよいし、変速機４０と駆動輪５０との間に設けてもよい。

また、本車両は、第１クラッチ機構３０及び第２クラッチ機構８０の作動を制御するＥＣＵ６０（クラッチ機構制御手段）を備える。ＥＣＵ６０により、第１クラッチ機構３０が解放されるとともに、第２クラッチ機構８０が締結されると、モータトルクのみで走行する電気走行モードとなる。一方、ＥＣＵ６０により、第１クラッチ機構３０及び第２クラッチ機構８０が締結されると、エンジントルク及びモータトルクの両方、あるいはエンジントルクのみで走行するハイブリッド走行モードとなる。

さらに、ＥＣＵ６０は、電気走行モードでの走行中にエンジン２０の始動要求があると、モータトルクをクランク軸２１へ伝達させてエンジン２０をクランキングさせる。この場合、伝達させるモータトルクの容量は運転状況に応じて設定する。また、ＥＣＵ６０は、電気走行モードでの走行中にエンジン２０を始動させる場合、エンジン２０のトルク変動等が駆動輪５０に伝達されてショックとなることを抑制するため、第２クラッチ機構８０をスリップ締結させる。詳しくは、駆動輪５０へ伝達するモータトルクの容量を、運転状況に応じた車両要求トルクに相当する値に制限する（特開２００７−６９８１７号公報参照）。

ＥＣＵ６０には、アクセルセンサ６１、車速センサ６２、水温センサ６３、クランク角センサ６４、バッテリ容量センサ６５、モータ回転角センサ６６、ＴＭ入力回転角センサ６７等、各種センサの検出値が入力される。モータ回転角センサ６６は、モータ１０の回転角度を検出する。この検出値に基づきＥＣＵ６０は、モータ回転速度ＮＭを算出する。また、ＴＭ入力回転角センサ６７は、変速機４０の入力軸３１の回転角度を検出する。この検出値に基づきＥＣＵ６０は、入力軸３１の回転速度すなわちＴＭ入力回転速度を算出する。

ＥＣＵ６０は、これらの各種検出値に基づき、第１クラッチ機構３０、第２クラッチ機構８０、及びエンジン２０に備えられた閉弁時期調整機構（ＶＣＴ２２）の作動を制御する。また、エンジン２０の各気筒に設けられた燃料噴射弁および点火装置の作動を制御して、燃料の噴射量、噴射開始時期、点火時期等を制御する。

次に、電気走行モードで走行中にエンジン２０を始動する制御について説明する。図８は、エンジン２０の始動時制御の処理手順を示すフローチャートである。本処理は、ＥＣＵ６０により、電気走行モードで走行中に繰り返し実行される。

まずエンジン２０の始動前準備制御を実行する。実行する始動前準備制御は、第１実施形態で実行した始動前準備制御と同じである。すなわち、図３のステップＳ３０〜Ｓ３６までを実行し、冷却水温度（油温）に応じた目標バルブタイミングＶＴ１及び目標クラッチ制御量ＣＬ１を算出する。そして、ステップＳ５１（圧縮比低減制御手段）において、バルブタイミングが目標バルブタイミングＶＴ１となるようにＶＣＴ２２の作動を遅角制御する。よって、電気走行モードでの走行中において、エンジン２０の自動始動要求が発生した時点では、バルブタイミングは目標バルブタイミングＶＴ１となっている。

次に、ステップＳ５２〜Ｓ５４では、エンジン２０の自動始動要求の判定及び自動始動モードの判定を行う。ステップＳ５２では、バッテリ容量センサ６５の検出値に基づき算出されたバッテリ７０の蓄電残容量（ＳＯＣ）が、所定値より大きいか否かを判定する。ＳＯＣ≦所定値（Ｓ５２：ＮＯ）と判定された場合は、エンジン２０を自動で始動させるよう要求する自動始動要求フラグをオンに設定する。エンジン２０が自動始動されると、エンジントルクによりモータ１０が発電機として機能するので、モータ１０により発電された電力をバッテリ７０に供給できる。

続いてステップＳ５６で、エンジン２０の始動を開始してから、エンジン回転速度ＮＥがモータ回転速度ＮＭとほぼ一致するまでに要する時間（要求エンジン始動時間Ｔｓ）を設定する。充電目的のエンジン始動では、迅速な始動が要求されないので、後述する加速モードに比べてエンジン２０を緩やかに始動させる（充電モード）。よって、要求エンジン始動時間Ｔｓを加速モードよりも長く設定する。その後ステップＳ５７に進む。

一方、ステップＳ５２において、ＳＯＣ＞所定値（Ｓ５２：ＹＥＳ）と判定された場合は、ステップＳ５３に進む。ステップＳ５３では、車両走行速度が所定値より小さいか否かを判定する。車両走行速度≧所定値（Ｓ５３：ＮＯ）と判定された場合は、エンジン２０の自動始動要求フラグをオンに設定する。電気走行モードで走行中に車両走行速度が大きくなりすぎると、モータトルクに余裕がなくなり、エンジン２０を円滑に始動させることができなくなる。よって、車両走行速度が所定値以上に上昇した時点で、エンジン２０を自動始動させる（車速増加モード）。この場合も、迅速なエンジン２０の始動は要求されない。よって、ステップＳ５６において、エンジン２０が充電モードと同様に始動されるように、要求エンジン始動時間Ｔｓを設定する。その後ステップＳ５７に進む。

また、ステップＳ５３において、車両走行速度＜所定値（Ｓ５３：ＹＥＳ）と判定された場合は、ステップＳ５４に進む。ステップＳ５４では、アクセル開度（踏込量）が所定値より大きいか否かを判定する。アクセル開度≦所定値（Ｓ５４：ＮＯ）と判定された場合は、エンジン２０の停止状態を継続させる。車両走行速度が所定値より小さく、かつアクセル開度が所定値より小さい場合、車両要求トルクＴrｅｑが小さい。よって、モータトルクだけで車両要求トルクＴｒｅｑを満たすことができるとみなし、エンジン２０の停止状態を継続させる。

一方、ステップＳ５４において、アクセル開度＞所定値（Ｓ５４：ＹＥＳ）と判定された場合は、モータトルクのみでは車両要求トルクＴｒｅｑを満たすことができないとみなして、エンジン２０の始動要求フラグをオンに設定する。この場合は、急加速が要求されているので、加速モードでエンジン２０が始動されるように要求エンジン始動時間Ｔｓを設定する。詳しくは、ステップＳ５５において、運転者の加速要求に応じた加速応答性を得られるように、アクセル開度に応じた要求エンジン始動時間Ｔｓを算出する。

続いてステップＳ５７で、エンジン２０の始動を開始してから要求エンジン始動時間Ｔｓが経過時点で、エンジン２０の始動が終了するように、要求エンジントルクＴＥ及び要求モータアシストトルクＴＭを設定する。すなわち、エンジン２０の始動を開始してから要求エンジン始動時間Ｔｓが経過した時点で、エンジン回転速度ＮＥとモータ回転速度ＮＭとがほぼ一致するように、要求エンジントルクＴＥ及び要求モータアシストトルクＴＭを設定する。

次にステップＳ５８（クラッチ機構制御手段）において、第１クラッチ機構３０のクラッチ制御量が、冷却水温度に応じた目標クラッチ制御量ＣＬ１となるように、第１クラッチ機構３０の作動を制御する。これにより、クランキングに必要な最小限のモータトルクがエンジン２０へ伝達されて、エンジン２０のクランキングが開始される。なお、目標クラッチ制御量ＣＬ１は、始動前準備制御において算出されている。

続くステップＳ５９において、第１実施形態と同様に、初爆気筒に設けられた燃料噴射弁を作動させて燃料噴射を開始し、その後、複数気筒に対して予め設定された順番で燃料を順次噴射していく。さらに、初爆気筒に設けられた点火装置を作動させて点火し、その後、複数気筒に対して予め設定された順番で順次点火していく。これにより、エンジン２０の燃焼が開始される。

続くステップＳ６０において、エンジン回転速度ＮＥが所定値まで上昇したかどうか判定する。エンジン回転速度ＮＥが所定値まで上昇していないと判定された場合は（Ｓ６０：ＮＯ）、エンジン回転速度ＮＥが所定値まで上昇したと判定されるまでそのまま待機する。一方、エンジン回転速度ＮＥが所定値まで上昇したと判定された場合は（Ｓ６０：ＹＥＳ）、次のステップＳ６１に進む。なお、上記所定値は、エンジン２０が完爆したことを判定することのできる値に設定されている。

ステップＳ６１（圧縮比増大制御手段）では、ＶＣＴ２２の作動を進角制御して、バルブタイミングを目標バルブタイミングＶＴ１から目標バルブタイミングＶＴ２に変化させる。目標バルブタイミングＶＴ２は、要求エンジントルクＴＥに応じて算出される。

続くステップＳ６２において、第１クラッチ機構３０の作動を制御して、第１クラッチ機構３０のクラッチ制御量を、目標クラッチ制御量ＣＬ１から目標クラッチ制御量ＣＬ２に変化させる。目標クラッチ制御量ＣＬ２は、要求モータアシストトルクＴＭに応じて算出される。その後、要求モータアシストトルクＴＭとエンジントルクによって、エンジン回転速度ＮＥを上昇させる。そして、エンジン回転速度ＮＥとモータ回転速度ＮＭがほぼ一致した状態となると、エンジン２０の始動が終了する。

次に、ＶＴ１からＶＴ２までの進角量δＶＴ及び進角速度ΔＶＴ、目標クラッチ制御量ＣＬ２の算出手法を、図９を参照しつつ説明する。図９中の符号Ｂ３０〜Ｂ３４に示すブロックは、ＥＣＵ６０のマイコンによる各々の演算処理の内容を示す。

ブロックＢ３０では、アクセルセンサ６１、車速センサ６２、モータ回転角センサ６６、バッテリ容量センサ６５の各々により検出された、アクセル開度（踏込量）、車両走行速度、モータ回転速度ＮＭ、バッテリ容量を取得する。また、アクセル開度および車両速度から、車両要求トルクＴｒｅｑを算出する。さらに、バッテリ容量、車両走行速度、アクセル開度、車両要求トルクＴｒｅｑに基づき、自動始動要求の有無及び自動始動モードを判定する。

次にブロックＢ３１では、まず、エンジン始動モードに応じて、要求エンジン始動時間Ｔｓを設定する。加速モードによるエンジン始動が要求されている場合は、エンジン２０の始動要求発生時のアクセル開度に応じて、要求エンジン始動時間Ｔｓを設定する。具体的には、アクセル開度が大きいほど、運転者の加速要求が大きいとみなし、迅速にエンジン２０が始動するように要求エンジン始動時間Ｔｓを短く設定する。一方、充電モード又は車速増加モードによるエンジン始動が要求されている場合は、要求エンジン始動時間Ｔｓをあらかじめ決められている始動時間に設定する。

さらに、要求エンジン始動時間Ｔｓとモータ回転速度ＮＭとに基づいて、要求エンジントルクＴＥ及び要求モータアシストトルクＴＭを設定する。例えば、エンジン２０の始動要求発生時にけるモータ回転速度ＮＭが大きく、要求エンジン始動時間Ｔｓが短い場合は、短い時間で、エンジン回転速度ＮＥを大きく上昇させる必要がある。そのため、短い時間でエンジン２０の出力を上げるようにＴＥ大きく設定するとともに、完爆後のＮＥ上昇を大きなモータトルクでアシストできるようにＴＭを大きく設定する。一方、エンジン２０の始動要求発生時におけるモータ回転速度ＮＭが小さく、要求エンジン始動時間Ｔｓが長い場合は、長い時間でエンジン回転速度ＮＥが緩やかに上昇するように、ＴＥ及びＴＭを小さく設定する。なお、充電モード又は車速増加モードでエンジン２０を始動させる場合は、完爆後のＮＥ上昇をモータトルクでアシストしなくてもよい。

続いてブロックＢ３２では、クランキングの開始から要求エンジン始動時間Ｔｓが経過した時点で、エンジントルクが要求エンジントルクＴＥまで上昇することを実現できる圧縮比（目標圧縮比ＲＣ２）を算出する。

さらにブロックＢ３３では、エンジン２０の圧縮比が目標圧縮比ＲＣ２となるように、吸気バルブの閉弁時期（目標バルブタイミングＶＴ２）を算出する。そして、ＶＴ１からＶＴ２までの進角量δＶＴを算出する。さらに、バルブタイミングをＶＴ１からＶＴ２まで進角させる際における進角速度ΔＶＴを設定する。具体的には、アクセル開度又はモータ回転速度ＮＭが大きいほど、エンジン２０の出力を迅速に上昇させるために、進角速度ΔＶＴを大きく設定する。

よって、加速モードでエンジン２０を始動させる場合、エンジン２０の始動要求発生時のアクセル開度が大きいほど、進角量δＶＴ及び進角速度ΔＶＴは大きく設定される。また、エンジン２０の始動要求発生時におけるモータ回転速度ＮＭが大きいほど、進角量δＶＴ及び進角速度ΔＶＴは大きく設定される。

また、ブロックＢ３４では、目標クラッチ制御量ＣＬ２を要求モータアシストトルクＴＭに相当する値に設定する。これにより、エンジン回転速度ＮＥの上昇をアシストするために必要最小限のモータトルクがエンジン２０へ伝達される。

すなわち、加速モードでエンジン２０を始動させる場合、エンジン２０の始動要求発生時におけるアクセル開度が大きいほど、目標クラッチ制御量ＣＬ２は大きく設定される。また、エンジン２０の始動要求発生時におけるモータ回転速度ＮＭが大きいほど、目標クラッチ制御量ＣＬ２は大きく設定される。

なお、エンジン２０の始動要求発生時におけるアクセル開度及びモータ回転速度ＮＭに対応した、Ｔｓ、δＶＴ、ΔＶＴ、ＣＬ２のマップをあらかじめ用意しておき、マップを用いて種々の目標制御量を設定してもよい。

続いて、図１０を参照して、図８の処理を実施した場合の態様を説明する。図１０中の実線及び一点差線は、それぞれ加速モードでエンジン２０を始動制御する場合及び充電モード（車速増加モード）でエンジン２０を始動制御する場合の各種変化を示す。また、図１０中の破線は従来装置（特開２００７−６９８１７号公報参照）による各種変化を示す。

まず、エンジン２０の始動要求が発生するｔ１１時点前に、ＶＣＴ２２がＶＴ１に遅角制御される。そのため、自力回転できるエンジントルクを得るための最小限の圧縮比（要求圧縮比ＲＣ１）で、クランキング開始される状態に準備される。そして、ｔ１１時点でエンジン２０の始動要求が発生すると、エンジン２０の始動制御の準備を開始する。すなわち、第２クラッチ機構８０のスリップ制御が開始される。

その後、ｔ１２時点で、第２クラッチ機構８０のスリップ制御が終了される。この時点で、第２クラッチ機構８０は、伝達トルク容量が車両要求トルクＴｒｅｑに相当する容量に制限された状態で、スリップ締結されている。さらにｔ１２時点で、第１クラッチ機構３０のクラッチ制御量が目標クラッチ制御量ＣＬ１となるように、第１クラッチ機構３０の制御が開始される。そのため、ｔ１２時点において、モータトルクの一部が用いられてエンジン２０のクランキングが開始され、エンジン回転速度ＮＥが上昇を始める。なお、この時点で、第２クラッチ機構８０は、スリップ締結された状態となっているので、第１クラッチ機構３０のクラッチ制御量の変動は、駆動輪５０に伝達されない。

その後、第１クラッチ機構３０のクラッチ制御量が目標クラッチ制御量ＣＬ１となったｔ１３時点で、第１クラッチ機構３０の制御を終了する。そしてｔ１３時点以降に、燃料噴射を開始する。ｔ１２時点から初爆までは、エンジン２０はモータトルクにより回転を与えられているので、エンジントルクは負となる。初爆以後は、エンジン２０は自力で回転を始めるので、エンジントルクは正となる。

続いてエンジン回転速度ＮＥが所定値まで上昇したｔ１４時点で、目標バルブタイミングＶＴ１から目標バルブタイミングＶＴ２への切り換えが開始される。すなわち、バルブタイミングは、進角速度ΔＶＴで進角量δＶＴが進角制御される。図示されるように、加速モードでエンジン２０を始動させる場合は、充電モードでエンジン２０を始動せる場合と比較して、進角量δＶＴ及び進角速度ΔＶＴが大きい。それゆえ、加速モードでエンジン２０が始動されると、速やかに大きな加速度が得られる。

またｔ１４時点において、第１クラッチ機構３０の目標クラッチ制御量をＣＬ１からＣＬ２に切り換えられる。図示されるように、加速モードでエンジン２０を始動させる場合は、モータトルクの一部をエンジン２０へ伝達させる。すなわち、エンジン回転速度ＮＥを速やかに上昇させるために、エンジントルクとモータトルクの一部を用いて、ＮＥを所定値から上昇させる。それに対して、充電モードでエンジン２０を始動させる場合は、モータトルクをエンジン２０へ伝達させない。すなわち、エンジントルクのみでエンジン回転速度ＮＥを所定値から上昇させる。なお、図１０の例では、完爆したｔ１４時点でエンジン回転速度ＮＥが所定値に達している。

ｔ１４時点後、エンジン回転速度ＮＥはさらに上昇し、エンジン回転速度ＮＥはモータ回転速度ＮＭに近い値になる。そこで、第１クラッチ機構３０の目標クラッチ制御量を、ＣＬ２から通常運転時の目標クラッチ制御量、すなわち最大クラッチ制御量に切り換える制御が開始される。そして、ｔ１５時点において、第１クラッチ機構３０の締結を完了させる。この時点で、第２クラッチ機構８０は、スリップ締結された状態のままなので、第１クラッチ機構３０のクラッチ制御量の変動は、駆動輪５０に伝達されない。

第１クラッチ機構３０の締結が完了すると、負のモータトルクによりエンジン２０のオーバーシュートが抑制される。その結果、モータ回転速度ＮＭとエンジン回転速度ＮＥとは、ほぼ同じ値になる。

モータ回転速度ＮＭとエンジン回転速度ＮＥが所定時間にわたってほぼ一致した後、第２クラッチ機構８０の再締結を開始する。すなわち、第２クラッチ機構８０のスリップ制御を開始する。第２クラッチ機構８０のクラッチ制御量を除除に増大させ、ｔ１６時点において、第２クラッチ機構８０の再締結を完了させる。その結果、モータ回転速度ＮＭと、エンジン回転速度ＮＥと、ＴＭ入力回転速度とが一致する。

以上により、図１０中の実線及び一点鎖線に示す本実施形態によれば、以下の効果を奏する。

・破線に示す従来装置に比べて、クランキング開始時点ｔ１２でのバルブタイミングが遅角側に制御されて低圧縮比に設定されるようになる。そのため、クランキングに要するトルクが低減されるので、クランキング時の目標クラッチ制御量ＣＬ１を小さく設定できる（矢印ｆ１参照）。よって、モータ１０の負担を軽減できる。

・ｔ１４時点の直後には、破線に示す従来装置に比べて、バルブタイミングが進角側に制御されて高圧縮比に設定されるようになる。そのため、エンジン２０の出力が迅速に上昇するので、要求モータアシストトルクＴＭを低減できる（矢印ｆ２参照）。よって、モータ１０の負担を更に軽減できる。

・エンジン２０の始動要求発生時において要求される車両走行加速度が大きいほど、バルブタイミングの進角量δＶＴが大きく設定される。そのため、要求される車両走行加速度が大きいほど、内燃機関の出力を大きくすることができる。

・エンジン２０の始動要求発生時において要求される車両走行加速度が大きいほど、バルブタイミングの進角速度ΔＶＴが大きく設定される。よって、要求される車両走行加速度が大きいほど、エンジン回転速度ＮＥが急速に上昇するので、エンジン２０を迅速に始動させることができる。また、要求される車両走行加速度が小さい場合は、エンジン回転速度ＮＥが緩やかに上昇するので、エンジン回転速度ＮＥがモータ回転速度ＮＭに対してオーバーシュートすることを抑制できる。

・エンジン２０の始動要求発生時におけるモータ回転速度ＮＭ、すなわちエンジン２０の目標回転速度が大きいほど、バルブタイミングの進角量δＶＴが大きく設定される。そのため、エンジン２０の目標回転速度が大きいほど、エンジン２０の出力を大きくして、速やかに目標回転速度に到達させることができる。

・エンジン２０の始動要求発生時におけるモータ回転速度ＮＭ、すなわちエンジン２０の目標回転速度が大きいほど、バルブタイミングの進角速度ΔＶＴが大きく設定される。そのため、エンジン２０の目標回転速度が大きいほど、エンジン２０の回転速度を迅速に上昇させて、速やかに目標回転速度に到達させることができる。

・エンジン２０の始動要求発生時におけるモータ回転速度ＮＭ、すなわちエンジン２０の目標回転速度が大きいほど、完爆直後の目標クラッチ制御量ＣＬ２が大きく設定される。そのため、エンジン２０の目標回転速度が大きいほど、大きなモータトルクによりエンジン回転速度ＮＥの上昇がアシストされる。

（第３実施形態）
上記各実施形態では、電動のＶＣＴ２２を採用しているのに対し、本実施形態では、エンジン２０の駆動力により作動する閉弁時期調整機構（以下、ＭＲＦ−ＶＣＴと記載）を採用している。このＭＲＦ−ＶＣＴは、クランク軸２１とともに回転する駆動側回転体、従動側回転体、従動側回転体にブレーキトルクを付与する磁気粘性流体（Magneto Rheological Fluid）、磁気粘性流体に付与する磁気量を制御する磁気制御手段、等を有して構成されている（特開２００８−３１９０５号公報参照）。

磁気粘性流体は付与される磁気量に応じて見かけ上の粘性が変化する流体であるため、磁気量を制御することでブレーキトルクの大きさを制御できる。従動側回転体には、駆動側回転体から伝達される駆動トルクと、磁気粘性流体によるブレーキトルクが付与される。そのため、ブレーキトルクを制御することで、従動側回転体の回転トルクを制御することができ、ひいては駆動側回転体と従動側回転体との回転位相差を調整できる。

したがって、ＭＲＦ−ＶＣＴは、クランク軸２１が回転している時（エンジン運転時）でなければ吸気バルブの閉弁時期を調整することができない。そのため、上記各実施形態では、目標バルブタイミングＶＴ１となるようＶＣＴ２２の作動を制御（始動前準備制御）することを、エンジン停止時に実施していたが、ＭＲＦ−ＶＣＴを採用する本実施形態では、前回のエンジン運転を自動停止させる時に始動前準備制御を実施する。

図１１は、本実施形態にかかる始動前準備制御の手順を示すフローチャートであり、この処理は、ＥＣＵ６０が有するマイクロコンピュータにより、エンジン運転時に常時繰り返し実行される。

先ず、図１１に示すステップＳ２０Ａにおいて、減速走行等によりエンジン自動停止要求が生じたと判定する。自動停止要求が生じた場合（Ｓ２０Ａ：ＹＥＳ）には、図３のステップＳ３１〜Ｓ３７と同様の処理を実施する。すなわち、図４のブロック図にしたがってフリクショントルクＴｆ、要求圧縮比ＲＣ１、目標バルブタイミングＶＴ１、要求圧縮トルクＴＲＣ１、要求クランキングトルクＴｃ、目標クラッチ制御量ＣＬ１を算出する（Ｓ３１〜Ｓ３６）。そして、目標バルブタイミングＶＴ１となるようＭＲＦ−ＶＣＴの作動を制御する（Ｓ３７）。

続くステップＳ３８Ａでは、燃料噴射を停止させてエンジン２０を停止させる。続くステップＳ３９Ａでは、エンジン停止時のクランク角に基づき、図３のステップＳ３０と同様にして初爆気筒を設定する。

以上により、本実施形態によれば、エンジン２０を自動停止させる直前に目標バルブタイミングＶＴ１となるようＭＲＦ−ＶＣＴの作動を制御するので、エンジン停止時には吸気バルブの閉弁時期を調整することができない閉弁時期調整機構（ＭＲＦ−ＶＣＴ）を採用した場合であっても、クランキング開始時に低圧縮比に制御しておくことを実現できる。なお、始動時制御については、ＭＲＦ−ＶＣＴを採用した本実施形態についても図３のステップＳ４０〜Ｓ５０又は図８のステップＳ５１〜Ｓ６２と同様の制御を実施する。

（他の実施形態）
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、以下のように変更して実施してもよい。また、各実施形態の特徴的構成をそれぞれ任意に組み合わせるようにしてもよい。

・図６に示す例では、クラッチ制御量がＣＬ１に達したｔ３時点で燃料噴射を開始しているが、自動始動要求が発生したｔ２時点から、目標バルブタイミングＶＴ２に向けてＶＣＴ２２の進角作動を開始させるｔ４時点までの期間であれば、燃料噴射開始時期を変更してもよい。例えば、自動始動要求発生時点で噴射開始させてもよいし、クランキング開始時点で噴射開始させてもよい。

・図６又は図１０に示す例では、エンジン回転速度ＮＥが所定値ＮＥ１に達した時点（完爆のｔ４時点又はｔ１４時点）から、圧縮比増大制御手段Ｓ４８又はＳ６１による進角制御（高圧縮化制御）を開始させているが、クランキング開始のｔ２時点又はｔ１２時点から完爆のｔ４時点又はｔ１４時点までの期間であれば、どのタイミングで高圧縮化制御を開始させてもよい（図６中の一点鎖線参照）。

・上記各実施形態では、図３または図１１に示す始動前準備制御において、自動始動要求が発生する前の時点で目標バルブタイミングＶＴ１および目標クラッチ制御量ＣＬ１を算出しているが、これらの算出を、エンジン始動要求が発生した時点で再度算出して再設定してもよいし、これらの算出を、自動始動要求発生の前に実施することを廃止して自動始動要求発生の時点で実施するようにしてもよい。

・上述した図２の制御では、ステップＳ１２にてアクセル開度が所定値ＡＯ１より大きいと判定された場合に、そのアクセル開度が所定値ＡＯ２より大きいか否かに応じて２種類のモード（急加速モードと緩加速モード）から選択している。これに対し、ステップＳ１４の判定および複数種類のモードから選択することを廃止して、アクセル開度が所定値ＡＯ１より大きいと判定された場合に、車両要求トルクＴｒｅｑに応じてエンジントルクおよびモータトルクの出力を調整するようにしてもよい。

具体的には、図５のブロックＢ２１において、車両要求トルクＴｒｅｑが大きいほど、要求エンジントルクＴＥを大きく設定し、要求エンジン始動時間Ｔｓを短く設定し、要求モータアシストトルクＴＭを大きく設定する。また、車両要求トルクＴｒｅｑが大きいほど、初爆後の目標バルブタイミングＶＴ２を進角側に設定し、ＶＣＴ２２の制御速度ΔＶＴを速くするように設定する。

１０…走行用モータ、２０…エンジン（内燃機関）、２１…クランク軸（内燃機関の出力軸）、２２…ＶＣＴ（閉弁時期調整機構）、３０…クラッチ機構、Ｓ３１…フリクショントルク算出手段、Ｓ３２…圧縮比算出手段、Ｓ３７、Ｓ５１…圧縮比低減制御手段、Ｓ４４、Ｓ５８…クラッチ機構制御手段、Ｓ４８、Ｓ６１…圧縮比増大制御手段。

Claims (13)

1. 走行用モータおよび内燃機関を走行駆動源とした車両であって、前記内燃機関の吸気バルブの閉弁時期を調整する閉弁時期調整機構と、前記走行用モータによるモータトルクを前記内燃機関の出力軸に伝達させる伝達度合いを調整するクラッチ機構と、を備えた車両に適用され、
   前記内燃機関の始動時には、前記モータトルクを前記出力軸に伝達させて前記内燃機関をクランキングさせるよう、前記クラッチ機構の作動を制御するクラッチ機構制御手段と、
   前記クランキングの開始時には、前記閉弁時期を所定時期よりも遅くするよう前記閉弁時期調整機構を遅角制御して、前記内燃機関の圧縮比を低減させる圧縮比低減制御手段と、
   前記クランキングの開始後において前記内燃機関の完爆前に、前記閉弁時期を前記所定時期よりも早くする進角制御を開始させて前記内燃機関の圧縮比を増大させる圧縮比増大制御手段と、
   を備え、
   前記クラッチ機構制御手段は、前記内燃機関の回転速度が所定速度に到達した場合に、前記内燃機関の回転速度の上昇をアシストする最小限の前記モータトルクを、前記出力軸に伝達させるように、前記クラッチ機構の作動を制御することを特徴とする内燃機関の始動制御装置。
2. 前記車両は、前記車両の加速度を制御するアクセル操作部材を備え、
   前記内燃機関の始動要求発生時における前記アクセル操作部材の操作量が所定量よりも大きい場合には、前記上昇をアシストする最小限の前記モータトルクを零よりも大きくし、前記内燃機関の始動要求発生時における前記アクセル操作部材の操作量が所定量よりも小さい場合には、前記上昇をアシストする最小限の前記モータトルクを零にする請求項１に記載の内燃機関の始動制御装置。
3. 前記車両は、前記走行用モータへ電力を供給するバッテリを備え、
   前記バッテリの残存容量が所定量よりも減少したことに伴い前記内燃機関の始動要求が発生した場合には、前記上昇をアシストする最小限の前記モータトルクを零にする請求項１又は２に記載の内燃機関の始動制御装置。
4. 前記内燃機関の燃焼に用いる燃料を燃料噴射弁から噴射する噴射開始時期を、前記内燃機関の始動要求発生時期から前記圧縮比増大制御手段による圧縮比増大の開始までの期間に設定したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の内燃機関の始動制御装置。
5. 前記閉弁時期調整機構は、前記内燃機関の運転停止時であっても電動アクチュエータにより前記閉弁時期を調整可能な機構であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の内燃機関の始動制御装置。
6. 前記内燃機関の潤滑油温度に基づき前記内燃機関のフリクショントルクを算出するフリクショントルク算出手段と、
   前記フリクショントルクに抗して、前記モータトルクを要することなく自力で回転可能となる燃焼を実現させる圧縮比を算出する圧縮比算出手段と、
   を備え、
   前記圧縮比低減制御手段は、前記圧縮比算出手段により算出された圧縮比を実現させる閉弁時期となるよう、クランキング開始時における前記閉弁時期調整機構の作動を制御することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の内燃機関の始動制御装置。
7. 前記圧縮比算出手段により算出された圧縮比でクランキングさせるのに要するトルクを算出するトルク算出手段を備え、
   前記クラッチ機構制御手段は、前記出力軸に伝達させる前記モータトルクが前記トルク算出手段により算出されたトルク以上となるよう、クランキング開始時における前記クラッチ機構の作動を制御することを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の始動制御装置。
8. 前記車両は、前記車両の加速度を制御するアクセル操作部材を備え、
   前記圧縮比増大制御手段は、前記進角制御を行う際に、前記内燃機関の始動要求発生時における前記アクセル操作部材の操作量が大きいほど、前記閉弁時期の進角量を大きく設定する請求項１〜７のいずれか１つに記載の内燃機関の始動制御装置。
9. 前記車両は、前記車両の加速度を制御するアクセル操作部材を備え、
   前記圧縮比増大制御手段は、前記進角制御を行う際に、前記内燃機関の始動要求発生時における前記アクセル操作部材の操作量が大きいほど、前記閉弁時期の進角速度を大きく設定する請求項１〜８のいずれか１つに記載の内燃機関の始動制御装置。
10. 前記圧縮比増大制御手段は、前記進角制御を行う際に、前記内燃機関の始動要求発生時における前記モータの回転速度が大きいほど、前記閉弁時期の進角量を大きく設定する請求項１〜９のいずれか１つに記載の内燃機関の始動制御装置。
11. 前記圧縮比増大制御手段は、前記進角制御を行う際に、前記内燃機関の始動要求発生時における前記モータの回転速度が大きいほど、前記閉弁時期の進角速度を大きく設定する請求項１〜１０のいずれか１つ記載の内燃機関の始動制御装置。
12. 前記内燃機関の始動要求発生時における前記モータの回転速度が大きいほど、前記内燃機関の完爆直後に前記出力軸へ伝達させる前記モータトルクを大きく設定する請求項１〜１１のいずれか１つに記載の内燃機関の始動制御装置。
13. 前記内燃機関の完爆直後に前記出力軸へ伝達させる前記モータトルクを、要求される車両走行加速度に応じて設定することを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１つに記載の内燃機関の始動制御装置。

Images