JPH11117840A - 内燃機関の始動装置および始動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ハイブリッド車両では、モータの駆動により
内燃機関を始動する際、電力消費量が大きかった。 【解決手段】 エンジン１５０とモータＭＧ１，モータ
ＭＧ２とをプラネタリギヤで機械的に結合した動力出力
装置を搭載して車両を構成する。エンジンの始動はモー
タＭＧ１によるモータリングで行う。モータＭＧ１の目
標トルクは、エンジンの回転数が値Ｎ１以下の場合には
開ループ制御により設定し、Ｎ１より大きい場合にはＰ
Ｉ制御により設定する。開ループ制御では、上限値まで
目標トルクを徐々に増加した後、上限値を維持するよう
に設定し、また所定の回転数Ｎ２以上では目標トルクを
徐々に減少するような設定とする。ＰＩ制御において目
標トルクを減少するときは、なまし処理を施す。この結
果、エンジン始動時の電力消費を低減でき、またＰＩ制
御に滑らかに移行することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の始動装
置および始動方法に関し、詳しくは、内燃機関の出力軸
にダンパを介して結合された電動機をバッテリにより駆
動して、該内燃機関を始動する装置および方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、車輌に搭載された内燃機関の始動
は、内燃機関の回転軸に結合された始動専用のセルモー
タにより内燃機関をクランキングし、これに合わせて燃
料を供給することにより行われていた。セルモータは、
内燃機関の始動専用の小型のモータであり、内燃機関
を、アイドル回転数と比べてもかなり低い回転数（数百
回転）までしか回転することができない。したがって、
内燃機関は、供給された燃料の爆発燃焼により、自立運
転可能な回転数まで駆動されることで、始動していた。
このとき、セルモータにより消費される電力は比較的小
さいため、内燃機関の始動時においてセルモータを緻密
に制御する必要はなかった。

【０００３】一方、近年開発されたハイブリッド車輌で
は、始動専用のセルモータを持たず、内燃機関の始動
を、内燃機関の回転軸に結合された駆動用の電動機によ
り行うものが提案されている（例えば、特開平６−１４
４０２０号公報など）。この装置では、内燃機関の回転
軸はダンパと第１のクラッチを介して第１の電動機の回
転軸に結合されており、第１の電動機の回転軸は第２の
クラッチを介して車輪に機械的に結合された駆動軸に結
合されている。この駆動軸には、更に第２の電動機が取
り付けられている。内燃機関は、始動時には、燃料供給
に先立って、第１のクラッチを係合状態とすると共に第
２のクラッチの係合を解いた状態で、第１の電動機によ
りクランキング（モータリング）される。内燃機関の回
転数が所定値以上となったところで、内燃機関への燃料
供給および火花点火を行い、混合気を圧縮・爆発燃焼す
ることにより、内燃機関の始動を完了する。始動後は、
内燃機関から出力される動力を、このままのクラッチの
状態で第１の電動機を発電機として動作させてバッテリ
を充電したり、第２のクラッチを係合状態として直接駆
動軸に出力して車両を走行させる。

【０００４】こうしたハイブリッド車輌の始動装置は、
セルモータを用いた始動装置に比べてバッテリの電力を
消費しやすい。その理由としては、まず、セルモータと
比べて消費電力の大きい大型のモータが上記電動機とし
て用いられていることがある。また、エンジンの回転軸
にセルモータより遙かに質量の大きな電動機の回転子が
結合される構成上ねじり共振が生じやすくなっており、
このねじり共振が起きやすい回転数領域を素早く通り抜
けるよう、電動機に多くの電力を供給し、高いトルクを
出力する必要もある。さらに、上記電動機は内燃機関の
回転数を従来より高くまで増加することが可能であるこ
と、および内燃機関は高回転数で燃焼を開始した方がエ
ミッションが良好になることから、内燃機関への燃料供
給、爆発燃焼の開始を、高回転数に設定しており、内燃
機関がこのような高回転に達するまで長時間に亘って、
電動機を駆動する必要もあるからである。かかる技術的
背景の下、ハイブリッド車両の内燃機関の始動装置にお
いては、内燃機関の目標回転数に基づくフィードバック
制御により上記電動機を制御し、駆動する試みがなされ
ていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、こうした内燃
機関の始動装置では、内燃機関の始動時においてバッテ
リに過大な負担を生じやすいという問題が見いだされ
た。具体的には次の通りである。図８にエンジンの目標
回転数および実際の回転数の時間的変化を示し、図９に
エンジンを回転させる電動機が出力するトルクの時間的
変化を示す。例えば、図８の点線（ｎｅｔａｇ１）で示
すように内燃機関の目標回転数を時間ｔ０からある所定
の値（例えば、１０００ｒｐｍ）に設定して電動機の制
御を開始すると、図９の曲線Ｔｒｋ１に示す通り、時間
ｔ０付近では目標回転数との偏差が大きいため電動機か
ら非常に大きなトルクを出力していた。これは同時に多
くの電力を消費することを意味する。なお、消費電力は
概念的には図９における曲線Ｔｒｋ１と横軸で囲まれる
面積（図９の領域Ａ＋Ｂ＋Ｃ）によって表される。一
方、先に説明した通り、ハイブリッド車両では大型の電
動機を用いており、電動機自身の慣性が大きいことや潤
滑油の粘性の影響により、大きなトルクを出力している
にも関わらず内燃機関の回転数は、図８に示した通りあ
まり上昇しない。このため、長時間多くの電力を消費し
続ける結果となり、いっそう電力消費量が増大してい
た。

【０００６】また、図８の一点鎖線（ｎｅｔａｇ２）で
示す通り、内燃機関の目標回転数を０ｒｐｍから所定の
回転数まで徐々に増加するように設定した上で電動機の
制御を行う方法も可能ではあるが、図９の曲線Ｔｒｋ２
に示すように内燃機関の始動を開始した時間ｔ０付近に
おいて多くの電力を消費する状況はあまり改善されなか
った。なお、こうした問題は、ハイブリッド車輌でなく
とも、内燃機関の始動装置に大型のセルモータを用いた
場合には、同様に生じ得るものである。本発明の内燃機
関の始動制御装置は、こうした問題を解決し、バッテリ
に過大な負担をかけることなく内燃機関を始動すること
を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段およびその作用・効果】上
記課題を解決するために、本発明では以下の構成を採っ
た。本発明の第１の内燃機関の始動装置は、内燃機関の
出力軸にダンパを介して結合された電動機をバッテリに
より駆動して、該内燃機関を始動する内燃機関の始動装
置であって、該内燃機関の回転数を検出する回転数検出
手段と、該内燃機関の始動のために該電動機により該内
燃機関の出力軸に付加される始動トルクを、該内燃機関
の回転数が所定の切り替え回転数以下では予め定められ
た関係に従って設定する低回転時始動トルク設定手段
と、該始動トルクを出力するよう前記電動機を駆動する
電動機駆動手段とを備えることを要旨とする。

【０００８】本発明の内燃機関の始動方法は、内燃機関
の出力軸にダンパを介して結合された電動機をバッテリ
により駆動して、該内燃機関を始動する内燃機関の始動
方法であって、該内燃機関の回転数を検出し、該内燃機
関の始動のために該電動機により該内燃機関の出力軸に
付加される始動トルクを、該内燃機関の回転数が所定の
回転数以下では予め定められた関係に従って設定し、該
始動トルクを出力するよう前記電動機を駆動することを
要旨とする。

【０００９】上記内燃機関の始動装置および始動方法に
よれば、内燃機関の回転数を検出し、該回転数が所定の
切り替え回転数以下である場合には、予め定められた関
係に従って上記始動トルクを設定した上で、該トルクを
出力するように電動機を駆動する。従来は内燃機関の回
転数と目標回転数とに応じたフィードバック制御を行っ
ていたが、かかる制御に代えていわゆる開ループ制御を
適用することにし、電動機からの出力トルクを予め定め
ておくのである。電動機の出力トルクは電動機による消
費電力を抑えるように実験的または解析的に求めること
ができる。かかる手段を講じることにより、従来、電動
機の駆動開始当初に生じていた多大な電力の消費を抑え
ることができ、内燃機関の始動時の電力消費を低減する
ことができる。

【００１０】上述の制御は内燃機関の始動時に行う特殊
な制御であるため、上記内燃機関の始動装置および始動
方法では内燃機関の回転数が所定の切り替え回転数に達
したか否かに基づいて、該制御を実施するか否かを判定
している。また、電動機の出力トルクを与える予め定め
た関係には、内燃機関の始動時における電動機の消費電
力を抑えることができる種々の関係が含まれ、電動機の
出力トルクを滑らかに変化させる関係の他、内燃機関の
始動中は一定のトルクを出力するという関係であっても
よいし、ピーク状に高いトルクを出力する瞬間が存在す
るような関係であってもよい。

【００１１】なお、本明細書において、内燃機関の「始
動」というときは、回転していない内燃機関を外力によ
り回転させ、供給された燃料の爆発燃焼により、内燃機
関が自立運転可能な状態に至るまでの状態をいうものと
する。従って、例えば「内燃機関の始動開始」というと
きは、内燃機関が自立運転を開始したときではなく、電
動機等により停止していた内燃機関を回転するためのト
ルクを付加したときを意味する。これに対し、内燃機関
が完全に自立運転可能となった状態は「完爆」と呼ぶも
のとする。

【００１２】上記第１の内燃機関の始動装置において、
前記低回転時始動トルク設定手段における前記関係は、
前記内燃機関および電動機により形成される系の振動特
性に応じて定められる所定の度合いで前記始動トルクを
徐々に増加していく関係とすることが望ましい。

【００１３】かかる関係に基づいて電動機の出力トルク
を設定すれば、内燃機関の始動開始直後の期間、即ち電
動機の慣性等の原因から回転数が上がりにくい期間は、
始動トルクを低くおさえることができるため、電力消費
を低減することができる。なお、上記関係には始動トル
クを直線的に増加するもの、曲線的に増加するもの、お
よび階段状に増加するもの等、種々の増加が含まれる。
また、上記トルクの増加は内燃機関および電動機により
形成される系の振動特性に応じて定められるため、例え
ばこの系がねじり共振を生じやすいものであっても、そ
の共振を生じやすい回転数帯域を素早く通過することが
できる。

【００１４】上記第１の内燃機関の始動装置において、
前記内燃機関の目標回転数を設定する目標回転数設定手
段と、該内燃機関の回転数が前記切り替え回転数より大
きくなった後は、該内燃機関の回転数と該内燃機関の目
標回転数との偏差に応じて、前記始動トルクを設定する
高回転時始動トルク設定手段とを備えることも望まし
い。

【００１５】上記内燃機関の始動装置は、内燃機関の回
転数が切り替え回転数より大きくなった後は、該内燃機
関の回転数と該内燃機関の目標回転数との偏差に応じて
前記始動トルクを設定する、いわゆるフィードバック制
御により電動機を制御するものである。かかる手段を設
けることにより、内燃機関の回転数が目標回転数となる
よう、適切に制御することが可能となる。前記予め定め
た関係に基づいて始動トルクを設定する、いわゆる開ル
ープ制御では種々の運転状況に応じて内燃機関の回転数
を目標回転数に制御することは困難だからである。な
お、上記切り替え回転数は内燃機関の応答特性や電動機
による電力消費等を考慮して実験的または解析的に設定
することができ、例えば、内燃機関の目標回転数よりも
若干低い回転数を切り替え回転数とすることができる。
こうすることにより、内燃機関の回転数が目標回転数を
上回る、いわゆるオーバーシュートを比較的小さく抑え
ることができる。

【００１６】また、上記内燃機関の始動装置において、
前記低回転時始動トルク設定手段における前記関係は、
内燃機関の回転数が前記切り替え回転数よりも小さい所
定の回転数に達した後は、前記電動機から出力されるト
ルクを徐々に減少する関係とすることも望ましい。

【００１７】切り替え回転数以上の回転数でフィードバ
ック制御を行う上記内燃機関の始動装置では、内燃機関
の回転数がオーバーシュートするのを防ぐため、フィー
ドバック制御に切り替えた際に、電動機の出力トルクと
して比較的小さなトルクまたは負のトルクが設定される
ことがある。この際、フィードバック制御への切り替え
直前に電動機から出力されるトルクとの間の変動が大き
い場合には、電動機のトルクが急変することによる、い
わゆるトルクショックが生じる。上記内燃機関の始動装
置によれば、切り替え回転数よりも小さい所定の回転数
に達した後は、電動機から出力されるトルクを徐々に減
少するため、フィードバック制御への移行に際して生じ
るトルク変動を抑えることができる。

【００１８】また、上記内燃機関の始動装置において、
前記高回転時始動トルク設定手段は、前記電動機の出力
トルクを増加する際には、該内燃機関の回転数と該内燃
機関の目標回転数との偏差に応じて定まるトルクを始動
トルクとし、前記電動機の出力トルクを減少する際に
は、該内燃機関の回転数と該内燃機関の目標回転数との
偏差に応じて定まるトルクをなまし処理したトルクを始
動トルクとする手段とすることも望ましい。

【００１９】かかる内燃機関の始動装置によれば、なま
し処理して設定されたトルクを電動機の出力トルクとす
ることにより、フィードバック制御に移行した際のトル
クショックをさらに低減することができる。また、かか
るなまし処理を電動機の出力トルクが増加しつつあると
きには行わないことにより、内燃機関と電動機により形
成される系の共振を防止することもできる。電動機の出
力トルクが増加しつつあるときは、内燃機関の回転数が
目標回転数よりも低い状態にあることを意味している。
かかる場合になまし処理して設定されたトルクで電動機
を駆動すれば、内燃機関の回転数はなかなか上昇せず、
内燃機関と電動機により形成される振動系の共振帯域に
長期間止まる可能性もある。上記内燃機関の始動装置で
は、トルクが増加しつつあるときには、なまし処理を行
わないことによって上記振動系が共振帯域に長期間止ま
ることを回避しているのである。

【００２０】なお、なまし処理とは、フィードバック制
御において電動機のトルクが緩やかに変化するように、
内燃機関の回転数と目標回転数との偏差基づいて設定さ
れたトルク値を修正する処理をいう。かかる処理には種
々の方法が考えられるが、例えば、周期的に繰り返し実
行される所定のルーチンにより電動機の制御を行う場合
には、重み係数をかけて前回のトルク指令値と今回のト
ルク指令値との平均を採る手法が挙げられる。

【００２１】以上で説明した本発明の第１の内燃機関の
始動装置において、前記内燃機関は吸気弁の開閉タイミ
ングを変更する開閉タイミング変更機構を備える内燃機
関であり、該内燃機関を始動する際、該開閉タイミング
を制御して該内燃機関の有効圧縮比を低減する開閉タイ
ミング制御手段を備えることも望ましい。

【００２２】有効圧縮比を低減した場合は、内燃機関を
回転する際になされる仕事による損失、例えば内燃機関
がいわゆるピストンエンジンである場合にはポンピング
ロスが減少する。この結果、内燃機関の回転数を比較的
容易に上げることができ、内燃機関の始動に際して消費
される電力を低減することができる。なお、かかる制御
は、内燃機関がいわゆるアトキンソンサイクルの内燃機
関である場合には、特に有効である。アトキンソンサイ
クルは通常の運転状態においても比較的有効圧縮比が小
さいため、吸気弁の開閉タイミングを制御することによ
り、上記ポンピングロスに相当する損失がほとんど生じ
ない状態を達成することが可能だからである。

【００２３】本発明の第２の内燃機関の始動装置は、内
燃機関と駆動用電動機とを駆動源として備えるハイブリ
ッド車両に搭載された該内燃機関の出力軸に結合された
電動機をバッテリにより駆動して、該内燃機関を始動す
る内燃機関の始動装置であって、該ハイブリッド車両の
速度が所定値以下であるか否かを判別する車速判別手段
と、該内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段と、
該ハイブリッド車両の速度が所定値より大きい場合にお
いて、該内燃機関の始動のために該電動機により該内燃
機関の出力軸に付加される始動トルクを、該内燃機関の
回転数が所定の切り替え回転数以下では予め定められた
第１の関係に従って設定する高速時始動トルク設定手段
と、該ハイブリッド車両の速度が所定値以下である場合
において、該内燃機関の回転数が所定の切り替え回転数
以下では、前記始動トルクを前記第１の関係より小さい
値をとるように予め定められた第２の関係に従って設定
する低速時始動トルク設定手段と、該始動トルクを出力
するよう前記電動機を駆動する電動機駆動手段とを備え
ることを要旨とする。

【００２４】上記第２の内燃機関の始動装置は、内燃機
関の回転数が所定の切り替え回転数以下では予め定めた
関係に基づいて電動機の始動トルクを設定する点で第１
の内燃機関の始動装置と共通するが、ハイブリッド車両
に搭載された内燃機関を始動する始動装置であり、また
該ハイブリッド車両の速度に応じて始動トルクを与える
前記関係を使い分ける点で相違する。上記第２の内燃機
関の始動装置は、ハイブリッド車両の車速が所定値より
大きい場合には始動トルクを予め定めた第１の関係に基
づいて設定し、車速が所定値以下である場合には始動ト
ルクを該第１の関係よりも小さい値をとる第２の関係に
基づいて設定する。例えば、第１の関係が一定の割合で
始動トルクが増加する関係であるとすれば、第２の関係
はこれよりも緩やかに増加する関係となる。ハイブリッ
ド車両の車速が低い場合には、乗員が電動機のトルク変
動に基づく振動を体感しやすい。上記内燃機関の始動装
置は、かかる場合に電動機の始動トルクを車速が高い場
合よりも小さい値に設定することにより、このような振
動を低減することができ、ハイブリッド車両のいわゆる
乗り心地を向上することができる。

【００２５】なお、上記所定の速度は、乗員が振動を体
感する感度に基づいて定めることができ、例えば速度
０、即ち車両が停止しているか否かにより始動トルクの
増加の度合いを変更するものとしてもよい。また、上記
車速判別手段は、ハイブリッド車両の駆動輪の回転数等
に基づいて速度を算出した上で判別する手段としてもよ
いし、例えば、所定の速度が値０である場合には、車両
のシフトレバーがパーキングレンジ等、車両が停止して
いることを示す位置にあるか否かにより判別する手段と
してもよい。

【００２６】上記第２の内燃機関の始動装置において、
前記内燃機関の目標回転数を設定する目標回転数設定手
段と、該内燃機関の回転数が前記切り替え回転数より大
きくなった後は、該内燃機関の回転数と該内燃機関の目
標回転数との偏差に応じて、前記始動トルクを設定する
高回転時始動トルク設定手段とを備えることが望まし
い。

【００２７】第１の内燃機関の始動装置と同様、第２の
内燃機関の始動装置においても、こうすることにより、
内燃機関の回転数を適切に制御することができる。

【００２８】また、上記第２の内燃機関の始動装置にお
いて、前記目標回転数設定手段は、前記ハイブリッド車
両の走行中において、前記内燃機関の回転数の増加の度
合いに所定の制限値が存在する条件下で、前記目標回転
数を、該ハイブリッド車両の走行に必要な動力と、前記
駆動用電動機および前記電動機による電力消費とに応じ
て定まる所定の回転数に設定する手段とすることも望ま
しい。

【００２９】ハイブリッド車両が走行中においては、内
燃機関から動力を出力する必要があるため、走行状態に
応じて内燃機関の回転数を増加する必要がある。一方、
ハイブリッド車両においては、内燃機関の応答性や動力
伝達機構の特性等により内燃機関の回転数の増加の度合
いに所定の制限値が存在する場合がある。上記内燃機関
の始動装置によれば、かかる条件下において、ハイブリ
ッド車両の走行に必要な動力と、前記駆動用電動機およ
び前記電動機による電力消費とを考慮して内燃機関の目
標回転数を設定するため、フィードバック制御に移行し
た後の電力消費を低減することができる。

【００３０】

【発明の実施の形態】

（１）実施例の構成 はじめに、実施例の構成について図１を用いて説明す
る。図１は本実施例の内燃機関の始動装置を搭載したハ
イブリッド車両の概略構成を示す説明図である。

【００３１】このハイブリッド車両の構成は大きくは、
駆動力を発生する動力系統と、その制御系統と、駆動源
からの駆動力を駆動輪１１６、１１８に伝達する動力伝
達系統と、運転操作部等とからなっている。また、上
記、動力系統はエンジン１５０を含む系統とモータＭＧ
１，ＭＧ２を含む系統とからなっており、制御系統は、
エンジン１５０の運転を主に制御するための電子制御ユ
ニット（以下、ＥＦＩＥＣＵと呼ぶ）１７０と、モータ
ＭＧ１，ＭＧ２の運転を主に制御する制御ユニット１９
０と、ＥＦＩＥＣＵ１７０および制御ユニット１９０に
必要な信号を検出し入出力する種々のセンサ部とからな
っている。なお、ＥＦＩＥＣＵ１７０および制御ユニッ
ト１９０の内部構成は図示していないが、これらはそれ
ぞれ内部にＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有するワンチッ
プ・マイクロコンピュータであり、ＣＰＵがＲＯＭに記
録されたプログラムに従い、以下に示す種々の制御処理
を行うよう構成されている。

【００３２】エンジン１５０は、吸入口２００から吸入
した空気と燃料噴射弁１５１から噴射されたガソリンと
の混合気を燃焼室１５２に吸入し、この混合気の爆発に
より押し下げられるピストン１５４の運動をクランクシ
ャフト１５６の回転運動に変換する。この爆発は、イグ
ナイタ１５８からディストリビュータ１６０を介して導
かれた高電圧によって点火プラグ１６２が形成した電気
火花によって混合気が点火され燃焼することで生じる。
燃焼により生じた排気は、排気口２０２を通って大気中
に排出される。

【００３３】エンジン１５０の運転は、ＥＦＩＥＣＵ１
７０により制御されている。ＥＦＩＥＣＵ１７０が行う
エンジン１５０の制御としては、エンジン１５０の回転
数に応じた点火プラグ１６２の点火時期制御や、吸入空
気量に応じた燃料噴射量制御および後述する吸気弁１５
３の開閉タイミング制御等がある。エンジン１５０の制
御を可能とするために、ＥＦＩＥＣＵ１７０にはエンジ
ン１５０の運転状態を示す種々のセンサが接続されてい
る。例えばクランクシャフト１５６の回転数と回転角度
を検出するためにディストリビュータ１６０に設けられ
た回転数センサ１７６及び回転角度センサ１７８などで
ある。なお、ＥＦＩＥＣＵ１７０には、この他、例えば
イグニッションキーの状態ＳＴを検出するスタータスイ
ッチ１７９なども接続されているが、その他のセンサ，
スイッチなどの図示は省略した。

【００３４】本実施例におけるエンジン１５０は、吸気
弁１５３の開閉タイミングを変更する機構、いわゆる連
続可変バルブタイミング機構１５７（以下、ＶＶＴとい
う）を用いている。図２を用いてＶＶＴ１５７の概要を
説明する。図２はＶＶＴ１５７の機構の概略を示す説明
図である。図２に示す通り、通常、吸気弁１５３は吸気
カムシャフト２４０に取り付けられたカムにより開閉
し、排気弁１５５は排気カムシャフト２４４に取り付け
られたカムにより開閉する機構となっている。吸気弁１
５３および排気弁１５５がエンジン１５０の回転数に応
じたタイミングで開閉し得る様、吸気カムシャフト２４
０に結合された吸気カムシャフト・タイミング・ギヤ２
４２と排気カムシャフト２４４に結合された排気カムシ
ャフト・タイミング・ギヤ２４６はタイミングベルト２
４８によりクランクシャフト１５６と連結されている。
こうした通常の構成に加え、ＶＶＴ１５７の場合は、吸
気カムシャフト・タイミング・ギヤ２４２と吸気カムシ
ャフト２４０とは、油圧で作動するＶＶＴプーリ２５０
を介して結合されており、ＶＶＴプーリ２５０には入力
油圧の制御バルブであるＯＣＶ２５４が設けられてい
る。ＶＶＴプーリ２５０の内部はこの油圧により軸方向
に移動可能な可動ピストン２５２の組み合わせで構成さ
れている。なお、ＶＶＴプーリ２５０に入力される油圧
はエンジンオイルポンプ２５６により供給される。

【００３５】ＶＶＴ１５７の作動原理は次の通りであ
る。ＥＦＩＥＣＵ１７０はエンジン１５０の運転状況に
応じて設定された吸気弁１５３の開閉タイミングに応じ
て、ＯＣＶ２５４の開閉を制御する制御信号を出力す
る。この結果、ＶＶＴプーリ２５０に入力される油圧が
変化し、可変ピストン２５２が軸方向に移動する。可変
ピストン２５２には軸に対し斜め方向に溝が刻んである
ため、上記軸方向への移動に伴って可変ピストン２５２
の回転が生じ、可変ピストン２５２に結合されている吸
気カムシャフト２４０と吸気カムシャフト・タイミング
・ギヤ２４２の取り付け角度を変化させる。こうして、
排気弁１５５と吸気弁１５３の開閉タイミングを変化さ
せることができる。

【００３６】図３にＶＶＴ１５７による吸気弁１５３の
開閉タイミングの変更の様子を示す。図３は、エンジン
１５０のクランクシャフト１５６の回転角度と吸気弁１
５３および排気弁１５５が開いているタイミングとの関
係を示している。図３に示す通り、排気弁１５５は、ピ
ストン１５４が最も下方に来る下死点よりクランクシャ
フト１５６がやや手前の回転位置にある時点で開き、ピ
ストン１５４が最も上方に来る上死点をやや越えた時点
で閉じる。このタイミングはＶＶＴ１５７により変更さ
れることはない。一方、吸気弁１５３は、例えばタイミ
ングＡにおいては上死点より手前で開き、下死点をやや
越えた時点で閉じる。吸気弁１５３が開いてから上死点
をやや越える時点までは、吸気弁１５３と排気弁１５５
の双方が開いた状態となっている。ＶＶＴ１５７により
開閉タイミングを変更すれば、先に説明した通り、排気
弁１５５の開閉タイミングは変更されないが、吸気弁１
５３の開閉タイミングは例えばタイミングＢのごとく変
化する。このとき、吸気弁１５３は、タイミングＡより
も遅く、上死点をやや越えた時点で開き、その分下死点
を大きく越えた時点で閉じるようになる。吸気弁１５３
の開閉タイミングは変更されるものの、開状態となって
いる期間はタイミングＡとタイミングＢとで同一であ
る。

【００３７】このように変化する吸気弁１５３の開閉タ
イミングを図３に示した通り下死点から吸気弁１５３が
閉じるまでの角度、即ち吸気弁閉じ角δを用いて表すも
のとする。吸気弁閉じ角δを標準の値よりも大きくした
場合は吸気弁１５３が閉じるのが遅くなることを意味
し、吸気弁閉じ角δを小さくした場合は吸気弁１５３が
閉じるのが早くなることを意味する。従って、前者の方
向、即ち吸気弁閉じ角δを大きくする方向にＶＶＴ１５
７を制御することを遅角制御と呼び、その逆を進角制御
と呼ぶ。例えば、比較的低回転でエンジン１５０を運転
しているときにＶＶＴ１５７を進角制御した場合には、
その分燃焼室１５２に吸入された混合気を圧縮する行程
が長くなるためエンジン１５０の出力トルクが増大し、
逆にＶＶＴ１５７を遅角制御した場合にはエンジン１５
０の燃費が向上することが一般に知られている。また、
エンジン１５０のクランキング時に遅角制御すれば、燃
焼室１５２に吸入された空気の圧縮行程が短くなるた
め、エンジン１５０の停止状態から速やかに回転数を向
上させやすい利点もある。

【００３８】次に、図１に戻り動力系統を構成するモー
タＭＧ１，ＭＧ２の概略構成について説明する。モータ
ＭＧ１は、同期電動発電機として構成され、外周面に複
数個の永久磁石を有するロータ１３２と、回転磁界を形
成する三相コイルが巻回されたステータ１３３とを備え
る。ステータ１３３は、無方向性電磁鋼板の薄板を積層
して形成されており、ケース１１９に固定されている。
このモータＭＧ１は、ロータ１３２に備えられた永久磁
石による磁界とステータ１３３に備えられた三相コイル
によって形成される磁界との相互作用によりロータ１３
２を回転駆動する電動機として動作し、場合によっては
これらの相互作用によりステータ１３３に備えられた三
相コイルの両端に起電力を生じさせる発電機としても動
作する。

【００３９】モータＭＧ２も、モータＭＧ１と同様に同
期電動発電機として構成され、外周面に複数個の永久磁
石を有するロータ１４２と、回転磁界を形成する三相コ
イルが巻回されたステータ１４３とを備える。モータＭ
Ｇ２のステータ１４３も無方向性電磁鋼板の薄板を積層
して形成されており、ケース１１９に固定されている。
このモータＭＧ２もモータＭＧ１と同様に、電動機ある
いは発電機として動作する。

【００４０】これらのモータＭＧ１，ＭＧ２は、スイッ
チングを行うトランジスタを複数内蔵した第１および第
２の駆動回路１９１，１９２を介してバッテリ１９４お
よび制御ユニット１９０に電気的に接続されている。制
御ユニット１９０からは、第１および第２の駆動回路１
９１，１９２に設けられたスイッチング素子である６個
のトランジスタおよびを駆動する制御信号が出力されて
いる。各駆動回路１９１，１９２内の６個のトランジス
タは、ソース側とシンク側となるよう２個ずつペアで配
置されることによりトランジスタインバータを構成して
いる。制御ユニット１９０によりソース側とシンク側の
トランジスタのオン時間の割合を制御信号により順次制
御し、三相コイルの各相に流れる電流を、ＰＷＭ制御に
よって擬似的な正弦波にすると、三相コイルにより、回
転磁界が形成され、これらのモータＭＧ１，ＭＧ２が駆
動される。

【００４１】モータＭＧ１，ＭＧ２の制御を含むハイブ
リッド車両の運転状態の制御を可能とするために、制御
ユニット１９０には、この他各種のセンサおよびスイッ
チが電気的に接続されている。制御ユニット１９０に接
続されているセンサおよびスイッチとしては、アクセル
ペダルポジションセンサ１６４ａ、ブレーキペダルポジ
ションセンサ１６５ａ、シフトポジションセンサ１８
４、水温センサ１７４、バッテリ１９４の残容量検出器
１９９などがある。制御ユニット１９０は、これらのセ
ンサを通じて運転操作部からの種々の信号やバッテリ１
９４の残容量等を入力し、また、エンジン１５０を制御
するＥＦＩＥＣＵ１７０との間で種々の情報を、通信に
よってやりとりしている。運転操作部からの種々の信号
として、具体的には、アクセルペダルポジションセンサ
１６４ａからのアクセルペダルポジション（アクセルペ
ダルの踏込量）ＡＰ、ブレーキペダルポジションセンサ
１６５ａからのブレーキペダルポジション（ブレーキペ
ダルの踏込量）ＢＰ、シフトポジションセンサ１８４か
らのシフトポジションＳＰがある。また、バッテリ１９
４の残容量は残容量検出器１９９で検出される。なお、
残容量検出器１９９は、バッテリ１９４の電解液の比重
またはバッテリ１９４の全体の重量を測定して残容量を
検出するものや、充電・放電の電流値と時間を演算して
残容量を検出するものや、バッテリ１９４の端子間を瞬
間的にショートさせて電流を流し内部抵抗を測ることに
より残容量を検出するものなどが知られている。

【００４２】駆動源からの駆動力を駆動輪１１６、１１
８に伝達する動力伝達系統の構成は次の通りである。エ
ンジン１５０の動力を伝達するためのクランクシャフト
１５６はダンパ１３０を介してプラネタリキャリア軸１
２７に結合され、このプラネタリキャリア軸１２７と、
モータＭＧ１，モータＭＧ２の回転を伝達するサンギヤ
軸１２５、リングギヤ軸１２６とは、後述するプラネタ
リギヤ１２０に機械的に結合されている。ダンパ１３０
は、このエンジン１５０のクランクシャフト１５６とプ
ラネタリキャリア軸１２７とを接続し、クランクシャフ
ト１５６のねじり振動の振幅を抑制する目的で設けられ
ているものである。

【００４３】リングギヤ１２２には、動力取り出し用の
動力取出ギヤ１２８が、リングギヤ１２２とモータＭＧ
１との間の位置で結合されている。この動力取出ギヤ１
２８は、チェーンベルト１２９により動力伝達ギヤ１１
１に接続されており、動力取出ギヤ１２８と動力伝達ギ
ヤ１１１との間で動力の伝達がなされる。また、この動
力伝達ギヤ１１１はディファレンシャルギヤ１１４を介
して左右の駆動輪１１６、１１８に結合され、これらに
動力を伝達できるようになっている。

【００４４】ここで、プラネタリギヤ１２０の構成と併
せてクランクシャフト１５６、プラネタリキャリア軸１
２７、モータＭＧ１の回転軸であるサンギヤ軸１２５、
ＭＧ２の回転軸であるリングギヤ軸１２６の結合につい
て説明する。プラネタリギヤ１２０は、サンギヤ１２
１、リングギヤ１２２なる同軸の２つのギヤと、サンギ
ヤ１２１とリングギヤ１２２との間に配置されサンギヤ
１２１の外周を自転しながら公転する複数のプラネタリ
ピニオンギヤ１２３の３つから構成される。サンギヤ１
２１はプラネタリキャリア軸１２７に軸中心を貫通され
た中空のサンギヤ軸１２５を介してモータＭＧ１のロー
タ１３２に結合され、リングギヤ１２２はリングギヤ軸
１２６を介してモータＭＧ２のロータ１４２に結合され
ている。また、プラネタリピニオンギヤ１２３は、その
回転軸を軸支するプラネタリキャリア１２４を介してプ
ラネタリキャリア軸１２７に結合され、プラネタリキャ
リア軸１２７はクランクシャフト１５６に結合されてい
る。機構学上周知のことであるが、プラネタリギヤ１２
０は上述のサンギヤ軸１２５、リングギヤ軸１２６およ
びプラネタリキャリア軸１２７の３軸のうちいずれか２
軸の回転数およびこれらの軸に入出力されるトルクが決
定されると、残余の１軸の回転数および該回転軸に入出
力されるトルクが決定されるという性質を有している。

【００４５】（２）一般的動作 次に、本実施例のハイブリッド車両の一般的な動作につ
いて簡単に説明する。前述した構成を有するハイブリッ
ド車輌は走行時において、駆動軸１１２に出力すべき要
求動力に相当する動力をエンジン１５０から出力し、出
力された動力を以下の通りトルク変換して駆動軸１１２
に伝達している。トルク変換は、例えば駆動軸１１２か
ら出力すべき要求回転数および要求トルクに対し、エン
ジン１５０のクランクシャフト１５６が高回転数かつ低
トルクで回転している場合には、エンジン１５０の出力
している動力の一部をモータＭＧ１により電力として回
収し、その電力によりモータＭＧ２を駆動する。具体的
には、まずエンジン１５０から出力された動力が、プラ
ネタリギヤ１２０においてサンギヤ軸１２５に結合され
たモータＭＧ１に伝達される動力と、リングギヤ軸１２
６を介して駆動軸１１２に伝達される動力とに分配され
る。この動力分配は、リングギヤ軸１２６の回転数が要
求回転数に一致するような条件下で行われる。サンギヤ
軸１２５に伝達された動力は、モータＭＧ１により電力
として回生される。一方、この電力を用いてリングギヤ
軸１２６に結合されたモータＭＧ２を駆動することによ
り、リングギヤ軸１２６にはトルクが付加される。この
トルク付加は駆動軸１１２に要求トルクが出力されるよ
うに行われる。こうしてモータＭＧ１およびＭＧ２を介
して電力の形でやりとりされる動力を調整することによ
りエンジン１５０から出力された動力を所望の回転数お
よびトルクとして駆動軸１１２から出力することができ
るのである。

【００４６】逆に、駆動軸１１２から出力すべき要求回
転数および要求トルクに対し、エンジン１５０のクラン
クシャフト１５６が低回転数かつ高トルクで回転してい
る場合には、エンジン１５０の出力している動力の一部
をモータＭＧ２により電力を回収し、その電力によりモ
ータＭＧ１を駆動する。

【００４７】かかる動作原理に基づき、ハイブリッド車
両はモータＭＧ２のみを駆動源として走行することもで
きるし、エンジン１５０とモータＭＧ２の双方を駆動源
として走行することもできる。具体的には、ハイブリッ
ド車輌は減速時または降坂時等のエンジン動力を必要と
しないとき、および初期加速時には、エンジン１５０の
運転を停止し、モータＭＧ２のみで走行する。通常走行
時には、エンジン１５０を主駆動源としつつ、モータＭ
Ｇ２の動力も用いて走行する。エンジン１５０とモータ
ＭＧ２の双方を駆動源として走行する場合には、必要な
トルクおよびモータＭＧ２で発生し得るトルクに応じ
て、エンジン１５０を効率のよい運転ポイントで運転で
きるため、エンジン１５０のみを駆動源とする車両に比
べて省資源性および排気浄化性に優れている。一方、ク
ランクシャフト１５６の回転を、プラネタリキャリア軸
１２７およびサンギヤ軸１２５を介してモータＭＧ１に
伝達することができるため、エンジン１５０の運転によ
りモータＭＧ１で発電しつつ走行することも可能であ
る。

【００４８】なお、本実施例のハイブリッド車両では、
上記トルク変換において用いられるプラネタリギヤ１２
０の回転数についての機械的な制限により、図４に示す
通り、エンジン１５０の運転可能な回転数が車速に応じ
て制限されている。かかる制限が存在する理由は次の通
りである。プラネタリギヤ１２０について、サンギヤ１
２１とリングギヤ１２２のギヤ比（サンギヤの歯数／リ
ングギヤの歯数）をρとすれば、サンギヤ軸１２５の回
転数Ｎｓ、プラネタリキャリア軸１２７の回転数Ｎｃ、
リングギヤ軸１２６の回転数Ｎｒの間には、一般に次式
（１）の関係が成立することが知られている。本実施例
の場合、リングギヤ軸１２６の回転数Ｎｒは車速と等価
なパラメータであり、プラネタリキャリア軸１２７の回
転数Ｎｃはエンジン１５０の回転数と等価なパラメータ
である。

【００４９】サンギヤ軸１２５の回転数には機械的な制
限値が存在するから、プラネタリキャリア軸１２７の最
大回転数Ｎｃは、この制限値の下でリングギヤ軸１２６
の回転数Ｎｒに応じて変化し、回転数Ｎｒが値０のとき
最も小さく、回転数Ｎｒが大きくなるにつれて大きくな
る。かかる理由により、車速に応じてエンジン１５０の
回転数制限値が変化するのである。図４に示す通り、車
速に応じてエンジン回転数の使用可能領域の上限値は徐
々に増加する。一方、ある車速以上では、上記と同様の
理由によりエンジン回転数の下限値が現れる。

【００５０】（３）エンジン１５０の始動制御処理 次に、本実施例におけるエンジン１５０の始動制御処理
について説明する。図５は始動制御ルーチンの流れを示
すフローチャートである。このルーチンは制御ユニット
１９０のＣＰＵ（以下、単にＣＰＵという）により実行
される処理である。エンジン１５０の始動は、車輌が停
止している場合に運転者がスタータスイッチ１７９をオ
ンにすることで行われる他、上述した通り、車両の運転
中において走行状態やバッテリ１９４の充電状態に応じ
て、運転者の操作と無関係に行われる場合もある。

【００５１】このルーチンが起動されると、ＣＰＵは、
まず吸気弁１５３の開閉タイミングを最も遅角側に設定
する処理、即ち吸気弁閉じ角δを最も大きくする処理を
行う（Ｓ１００）。ＣＰＵが吸気弁閉じ角δの設定信号
をＥＦＩＥＣＵ１７０に送信し、この設定信号を受信し
たＥＦＩＥＣＵ１７０がＯＣＶ２５４を制御して吸気弁
閉じ角δを変更するのである。吸気弁１５３の開閉タイ
ミングを最遅角側に設定するのは、こうすることによ
り、燃焼室１５２に吸入された空気の圧縮行程が短くな
るため、エンジン１５０の回転数Ｎｅを停止状態から速
やかに上昇させやすいからである。

【００５２】次に、ＣＰＵはモータＭＧ１の目標トルク
ＳＴＧを設定する処理を行う（ステップＳ２００）。こ
こで、モータＭＧ１の目標トルク設定処理ルーチンにつ
いて説明する。図６に目標トルク設定処理ルーチンのフ
ローチャートを示す。

【００５３】目標トルク設定処理ルーチンは、タイマ割
り込みにより所定時間毎に繰り返し実行される。このル
ーチンが起動されると、仮設定トルクＴＴＧに、前回こ
のルーチンが実行されたときに設定された目標トルクＳ
ＴＧを代入する（ステップＳ２０５）。この処理の後、
フラグＦＮが値１であるか否かの判断を行う（ステップ
Ｓ２１０）。このフラグＦＮは、過去の制御においてエ
ンジン１５０の回転数Ｎｅが一度でも所定回転数Ｎ１
（本実施例では、９００ｒｐｍ）以上となった場合に値
１にセットされるものであるから、上記ステップではこ
の条件を満足したか否かを判定していることになる。こ
のフラグは、始動制御の開始時に一旦値０にリセットさ
れ、その後割り込みにより実行される回転数判定処理ル
ーチン（図７参照）により設定される。図７に示す通
り、回転数判定処理ルーチンでは、まずエンジン１５０
の回転数Ｎｅを読み込み（ステップＳ２１１）、この回
転数Ｎｅが所定回転数Ｎ１以上となったか否かを判断し
（ステップＳ２１２）、Ｎｅ＞Ｎ１となったときにフラ
グＦＮを値１にセットする（ステップＳ２１３）。フラ
グＦＮは一旦値１にセットされると、再度始動制御を開
始するまでは値１に維持されるから、エンジン１５０の
回転数Ｎｅが一度でも所定回転数Ｎ１を越えた後は、始
動制御処理の実行中は、値１に維持される。

【００５４】フラグＦＮが値１でない場合、すなわちエ
ンジン１５０の回転数Ｎｅがまだ一度も所定回転数Ｎ１
（本実施例では、９００ｒｐｍ）になっていない場合に
は、ＣＰＵはモータＭＧ１の仮設定トルクＴＴＧの増加
量ａを設定する（ステップＳ２２０）。この増加量ａ
は、第１にシフトポジションセンサ１８４から読み込ま
れるシフトポジションＳＰに応じて次の通り設定され
る。 パーキングレンジ・・・ａ＝１； その他のレンジ・・・・ａ＝３；

【００５５】シフトポジションＳＰがパーキングレンジ
にあるときは車両が停止していることを意味しているか
ら、上記設定は、車両が停止しているときは走行中に比
べて仮設定トルクの増加量ａを小さな値にすることを意
味している。かかる観点からすれば、上記増加量ａは、
シフトポジションＳＰの他、車両の速度が略０であるか
否かによって設定値を変化させるものとしてもよい。

【００５６】上記増加量ａは第２にエンジン１５０の回
転数Ｎｅに応じて設定される。つまり、エンジン１５０
の回転数Ｎｅが所定の回転数Ｎ２（本実施例では７００
ｒｐｍ）よりも大きい場合、即ちＮｅ≧Ｎ２のときは、
上記設定に関わらずａ＝−１に設定される。これは仮設
定トルクＴＴＧを徐々に減少させることを意味する。例
えば、シフトポジションＳＰがパーキングレンジにあ
り、トルク増加量ａを一旦値１に設定しても、エンジン
１５０の回転数Ｎｅが上記回転数Ｎ２以上に達している
場合には、トルク増加量ａを値−１に設定し直し、上記
回転数Ｎ２を越えていなければトルク増加量ａは値１の
ままとするのである。

【００５７】次に、こうして設定されたトルク増加量ａ
に仮設定トルクＴＴＧに加えることによって、仮設定ト
ルクＴＴＧを変更し（ステップＳ２３０）、この結果得
られた仮設定トルクＴＴＧが値０ないし所定の上限値Ｓ
ＴＧＭＡＸの範囲に入るよう、これを制限する処理を行
う（ステップＳ２４０）。具体的には、目標値ＴＴＧが
最大値ＳＴＧＭＡＸを越えていれば仮設定トルクＴＴＧ
に上限値ＳＴＧＭＡＸを代入し、仮設定トルクＴＴＧが
値０を下回っていれば値０を代入するのである。

【００５８】ここでモータＭＧ１の仮設定トルクＴＴＧ
の上限値ＳＴＧＭＡＸは、エンジン１５０とモータＭＧ
１により形成される系のねじり振動が共振する共振帯域
を素早く通過するために適切なトルク値を実験的または
解析的に求めることにより設定される。かかるトルクは
エンジン１５０が冷間時であるか否かによっても異なる
ため、エンジン１５０の冷却水温Ｔｗに応じて設定され
る。この設定は、冷却水温Ｔｗをいくつかの区域に分け
た上で、各区域ごとに離散的な値に設定するものとして
もよいし、冷却水温Ｔｗに応じて連続的に設定するもの
としても良い。

【００５９】以上により設定された仮設定トルクＴＴＧ
は、後で説明する図９および図１２における時間ｔ０〜
ｔ１までの区間のトルクＴｒｋに相当する。図９は車両
が停車しているときのモータＭＧ１の目標トルクＳＴＧ
を示しており、図１２は車両が走行しているときの目標
トルクＳＴＧを示す図である。これらの図中のＴｒｋで
示す通り、目標トルクＳＴＧは時間ｔ０から後は一定の
増加量ａで増加し、所定の上限値ＳＴＧＭＡＸに至った
後はその値で一定となる。また、時間ｔ２以後、即ちエ
ンジン１５０の回転数がＮ２に達した後は一定の割合で
減少していく。また、時間ｔ０から時間ｔ２までの間に
おけるトルク増加の割合は、車両が停止しているとき
（図９）の方が走行中（図１２）よりも小さくなってい
る。

【００６０】ここで、エンジン１５０の回転数Ｎｅが所
定の回転数Ｎ２以上となった場合にモータＭＧ１の仮設
定トルクＴＴＧを減少させる理由について説明する。後
で説明する通り、エンジン１５０の回転数Ｎｅが所定の
回転数Ｎ１に至った後（ステップＳ２１０の判定がイエ
スとなった場合）は、仮設定トルクＴＴＧをいわゆるＰ
Ｉ制御により設定するようになる。ＰＩ制御では、エン
ジン１５０の回転数Ｎｅと目標回転数ｎｅｔａｇとの偏
差が小さいことが望ましい。この回転数Ｎ１よりも若干
小さい回転数Ｎ２以上でモータＭＧ１の仮設定トルクＴ
ＴＧを徐々に減少するようにすれば、エンジン１５０の
回転数の上昇率が緩くなるため、ＰＩ制御に移行した後
のオーバーシュートを低減することができるのである。
上記制御によるエンジン回転数Ｎｅの変化を図８に示
す。エンジン１５０の回転数Ｎｅが所定の回転数Ｎ１に
至るまで、モータＭＧ１の仮設定トルクＴＴＧをＳＴＧ
ＭＡＸに維持した場合には、図８の曲線Ｌ１に示すよう
に目標回転数ｎｅｔａｇ１を大きくオーバーシュートし
てしまう。これに対し、Ｎ２以上の回転数で仮設定トル
クＴＴＧを減少させた場合には、図８の曲線Ｌ２に示す
ようにオーバーシュートを小さく抑えることができる。

【００６１】次に、図６に戻り、ステップＳ２１０にお
いて、フラグＦＮが値１である場合、即ちエンジン１５
０の回転数が一旦、所定の回転数Ｎ１に達した場合につ
いて説明する。ＣＰＵは、フラグＦＮが値０である場合
にはモータＭＧ１の仮設定トルクＴＴＧをいわゆる開ル
ープ制御により決定していたのに対して、フラグＦＮが
値１である場合は、モータＭＧ１の仮設定トルクＴＴＧ
をフィードバック制御、本実施例では特にＰＩ制御によ
り演算する。つまり、エンジン１５０の実際の回転数Ｎ
ｅと目標回転数ｎｅｔａｇとの差を演算し、これに応じ
て仮設定トルクＴＴＧを演算するのである。

【００６２】このため、ＣＰＵはまずエンジン１５０の
目標回転数ｎｅｔａｇを算出する処理を行う（ステップ
Ｓ２５０）。ここでエンジン１５０の目標回転数算出処
理ルーチンについて図１０を用いて説明する。

【００６３】目標回転数算出処理ルーチンが開始される
と、ＣＰＵは車両が停車中であるか否かを判定する（ス
テップＳ２６２）。この判定は先に説明したトルク増加
量ａの設定（ステップＳ２２０）で行ったのと同様、シ
フトポジションＳＰがパーキングレンジであるか否かに
よって行うものとしてもよいし、車速が略０であるか否
かによって行うものとしてもよい。

【００６４】車両が停止している場合には、ＣＰＵは目
標回転数ｎｅｔａｇとして所定の値（本実施例では１０
００ｒｐｍ）を設定する（ステップＳ２６５）。停車中
の目標回転数ｎｅｔａｇの設定を図８に示す。上記ステ
ップＳ２６５では、図８のｎｅｔａｇ１に示すように一
定値に目標回転数ｎｅｔａｇを設定するのである。な
お、エンジン１５０の回転数が値Ｎ１以下である場合に
は、目標回転数はモータＭＧ１の目標トルクＳＴＧに何
ら影響を与えないから、目標回転数を図８におけるｎｅ
ｔａｇ１およびｎｅｔａｇ２のいずれに設定しても差異
はない。

【００６５】車両が走行している場合、ＣＰＵはエンジ
ン１５０の回転数Ｎｅが所定の回転数Ｎ３（本実施例に
おいては６５０ｒｐｍ）よりも大きいか否かを判断する
（図１０のステップＳ２６４）。エンジン１５０の回転
数Ｎｅが所定の回転数Ｎ３よりも小さい場合には、目標
回転数ｎｅｔａｇは所定の値（本実施例では１０００ｒ
ｐｍ）に設定し（ステップＳ２６５）、Ｎ３よりも大き
い場合には目標回転数ｎｅｔａｇはエンジン１５０の要
求動力や運転効率等に基づいて設定される（ステップＳ
２６６）。次に、こうして設定された目標回転数ｎｅｔ
ａｇに対し、その時間的な変化率が所定の値以下となる
ように制限する処理を行った上で最終的な目標回転数を
設定する（ステップＳ２６８）。

【００６６】目標回転数ｎｅｔａｇの変化率を制限する
処理内容は、フローチャートには示してはいないが、具
体的には次の通りである。まず、前回エンジン目標回転
数算出処理ルーチンが実行された際に設定された目標回
転数と今回設定された目標回転数との差分を演算し、該
差分が目標回転数ｎｅｔａｇの変化率の上限値に基づい
て定まる所定値を越えているか否かを判断する。該差分
が所定値を越えている場合には、変化率の制限値を越え
ていることを意味するため、目標回転数ｎｅｔａｇを、
前回設定された目標回転数にこの所定値を加えた値に置
換する。なお、このような変化率の制限は、先に説明し
たエンジン１５０の回転数制限（図４参照）に基づくも
のや、ＰＩ制御が追随できる変化率の限界値等に基づい
て設定されている。

【００６７】こうして設定された目標回転数ｎｅｔａｇ
の一例を図１１のｎｅｔａｇ１（点線）に示す。図１１
に示す通り、エンジン１５０の回転数Ｎｅが値Ｎ３に達
する前、つまり時間ｔ０〜時間ｔ３の区間では目標回転
数ｎｅｔａｇ１は一定値を採り、時間ｔ３移行では一定
の度合いで増加している。なお、図６では説明の便宜
上、目標回転数算出処理ルーチンは、エンジン１５０の
回転数ＮｅがＮ１以上になった後、即ち時間ｔ１以降に
のみ実行されるように示しているが、エンジン１５０の
回転数Ｎｅとは無関係に時間ｔ１以前からも周期的に実
行するものとしてもよい。

【００６８】ここで、所定の回転数Ｎ３の設定について
説明する。エンジン１５０の目標回転数ｎｅｔａｇは図
１１のｎｅｔａｇ３やｎｅｔａｇ４で示したように、種
々の状態に設定し得る。なお、いずれの場合も目標回転
数ｎｅｔａｇの変化率の制限値は同じであるから、図１
１では、これらの設定値は平行線として描かれている。
ここで、エンジン１５０の目標回転数ｎｅｔａｇを最も
早くから増加していく状態に相当するｎｅｔａｇ３で設
定したとする。このときは、モータＭＧ１の目標トルク
ＳＴＧをＰＩ制御による設定に移行する時間ｔ１におい
て、実際のエンジン回転数Ｎｅと目標回転数ｎｅｔａｇ
とに大きな偏差が生じていることになる。従って、ＰＩ
制御に移行した瞬間、モータＭＧ１の目標トルクＳＴＧ
は非常に大きな値に設定されることになる。図１２の曲
線Ｔｒｋ３にこのような目標回転数ｎｅｔａｇ３を設定
した場合のモータＭＧ１の目標トルクＳＴＧの変化を示
す。この結果、図１２に示す領域ＥのごとくＰＩ制御に
移行後しばらくの間の電力消費が激しくなってしまう。

【００６９】一方、目標回転数ｎｅｔａｇを最も遅く増
加するｎｅｔａｇ４で設定したとする。このときは、Ｐ
Ｉ制御に移行した瞬間にエンジン回転数Ｎｅと目標回転
数ｎｅｔａｇとの間に偏差は生じないため、図１２の領
域Ｅに示すような電力消費は生じない。しかし、ｎｅｔ
ａｇ４で目標回転数ｎｅｔａｇを設定した場合には、そ
の変化率の制限値により、エンジン１５０の回転数Ｎｅ
が所望の回転数に至るまでに長時間を要することにな
る。これは、エンジン１５０が要求動力を出力するまで
に長時間を要することを意味する。エンジン１５０が要
求動力を出力できない間は、バッテリの電力によってモ
ータＭＧ２を駆動することで不足分の動力を補うことに
なるため、その分電力を消費することになる。

【００７０】以上より、車両が走行している場合には、
目標回転数ｎｅｔａｇの増加は早すぎても遅すぎても余
分の電力消費を招くことが分かる。本実施例における所
定の回転数Ｎ３はかかる観点に基づき、最も電力消費が
少なくなるような目標回転数ｎｅｔａｇの増加タイミン
グを与えるものである。この値はエンジン回転数Ｎｅの
変化率の制限値やモータＭＧ２による電力消費等に応じ
て実験的または解析的に求められるものである。

【００７１】こうして設定されたエンジン１５０の目標
回転数ｎｅｔａｇと現在のエンジン１５０の回転数Ｎｅ
の偏差△ｎｅに基づいて、ＰＩ制御で通常用いられる手
法によりＣＰＵはモータＭＧ１の仮設定トルクＴＴＧを
演算する（ステップＳ２６０）。つまり、上記偏差△ｎ
ｅに対し、所定のゲインを乗じた比例項と、上記偏差△
ｎｅの時間積分に別のゲインを乗じた積分項に基づいて
仮設定トルクＴＴＧを算出するのである。

【００７２】次に、こうして得られた仮設定トルクＴＴ
Ｇが、現に制御に用いられている駆動トルクの目標値Ｓ
ＴＧより小さいか否かの判断を行う（ステップＳ２７
０）。仮設定トルクＴＴＧが、先に求めた目標値ＳＴＧ
により大きい場合、即ち目標回転数ｎｅｔａｇに向けて
モータＭＧ１の駆動トルクを増加しつつある場合には、
ＰＩ制御により求めた仮設定トルクＴＴＧを、制御にお
ける目標値ＳＴＧに設定する処理を行う（ステップＳ２
９０）。かかる場合にはエンジン１５０の回転数Ｎｅが
先に説明したねじり振動の共振帯域に存在する可能性も
あるため、上記演算により求められた仮設定トルクＴＴ
Ｇをそのまま目標トルクＳＴＧとすることで、速やかに
エンジン回転数Ｎｅを増加する必要があるからである。

【００７３】一方、仮設定トルクＴＴＧの方が先に求め
た目標トルクＳＴＧよりも小さい場合、即ち目標トルク
ＳＴＧを減少しつつある場合には、仮設定トルクＴＴＧ
のなまし処理を行い（ステップＳ２８０）、その結果を
目標トルクＳＴＧとする（ステップＳ２９０）。なまし
処理とは、モータＭＧ１のトルクの変化率が緩やかにな
るように仮設定トルクＴＴＧの設定値を修正する処理を
いう。かかる処理には、種々の方法が考えられるが、本
実施例では簡便な方法を採用しており、ＴＴＧ←（３×
ＳＴＧ＋ＴＴＧ）／４のように、今回演算した目標値Ｔ
ＴＧと現在の制御における目標値ＳＴＧとに重みを付け
て平均化する処理によって行っている。

【００７４】上記なまし処理を施す理由は、以下に示す
ように、いわゆるトルクショックを回避するためであ
る。図９に示したように、エンジン１５０の回転数Ｎｅ
が所定値Ｎ１を越えると、目標回転数ｎｅｔａｇと実際
の回転数Ｎｅとの差は小さくなるため、ＰＩ制御により
求めた仮設定トルクＴＴＧもこれに伴い小さくなり、回
転数Ｎｅが目標回転数ｎｅｔａｇをオーバーシュートす
ることを防ぐため、仮設定トルクＴＴＧは負の値をとる
ようになる（図９のＬ４）。こうしたトルクの変化はプ
ラネタリギヤ１２０を介して当然駆動軸１１２に伝達さ
れる。もっとも、駆動軸１１２にはモータＭＧ２が結合
されており、こうしたトルク変動をキャンセルするよう
に制御されているため、トルク変動が比較的緩やかであ
る場合には、トルクショックは生じない。しかし、モー
タＭＧ１の出力トルクが急激に低下すると、モータＭＧ
２の制御がその変動を十分キャンセルできる程追随でき
なくなるため、トルクの急変に伴いトルクショックが発
生することがあり得る。この問題は、車輌が停止中であ
ると走行中であるとに関わらず生じうる。従って、本実
施例では、上述の通り、仮設定トルクＴＴＧをなまし処
理することにより（図９のＬ３）、こうしたトルクの急
変という問題を未然に回避しているのである。

【００７５】ＭＧ１の目標トルクＳＴＧを設定した後、
ＣＰＵはＭＧ２の目標トルクを設定する（図５のステッ
プＳ３００）。ＭＧ２の目標トルクは車両が停車中であ
れば、ＭＧ１の目標トルクＳＴＧの反トルクと釣り合う
ことができるトルクに設定される。また、車両が走行中
であれば、かかるトルクと走行に必要なトルクとの和が
モータＭＧ２の目標トルクとして設定される。

【００７６】以上で設定されたＭＧ１，ＭＧ２の目標ト
ルクに基づいて，ＣＰＵはモータＭＧ１，ＭＧ２の制御
を行う（ステップＳ４００）。トルク目標値に基づいて
同期電動機を制御する技術については周知であるため、
ここでは詳細な説明は省略する。本実施例では、いわゆ
るベクトル制御を行っており、例えばモータＭＧ１につ
いて説明すれば、そのロータ１３２の電気的な位置角に
応じて定まるｄ軸、ｑ軸方向の電圧指令値をトルク目標
値ＳＴＧに基づいて設定し、これをいわゆる３相／２相
変換してＵ相，Ｖ相，Ｗ相それぞれに対する電圧指令値
を設定した上で、各相にそれぞれの電圧が印加されるよ
うに、駆動回路１９１に備えられたトランジスタインバ
ータのスイッチングを行うのである。モータＭＧ２の制
御も、トルクの目標値がＳＴＭに変化する点が異なるだ
けで、モータＭＧ１と同様である。

【００７７】このようにモータＭＧ１，ＭＧ２が制御さ
れると、モータＭＧ１によりサンギヤ軸１２５にトルク
が加えられる一方、リングギヤ軸１２６にはモータＭＧ
２による反トルクが付加されるから、サンギヤ軸１２５
に作用するトルクはキャリア軸１２７に作用する。この
トルクは、ダンパ１３０を介してエンジン１５０のクラ
ンクシャフト１５６に作用するから、エンジン１５０が
モータリングされることになる。なお、モータＭＧ１の
目標トルクＳＴＧは、燃料の供給が停止されている常温
のエンジン１５０を、８ミリセカンド当たりの回転数の
上昇率が２５ｒｐｍで回転させることができるトルクと
して設定されるものである。この上昇率は先に説明した
ねじり振動の共振帯域を素早く通過するのに適してい
る。

【００７８】こうしてエンジン１５０のモータリングが
行われると、ＣＰＵは燃料を噴射する処理を実行する
（ステップＳ５００）。この処理内容について説明す
る。図１３は、燃料噴射処理ルーチンの流れを示すフロ
ーチャートである。実際の燃料噴射はＥＦＩＥＣＵ１７
０が燃料噴射弁１５１を制御することにより行うもので
あり、ＣＰＵは燃料噴射処理ルーチンにより、ＥＦＩＥ
ＣＵ１７０に燃料噴射を許可したり禁止したりする信号
を送信することで、間接的に燃料噴射を制御している。

【００７９】燃料噴射処理ルーチンが開始されると、Ｃ
ＰＵは、まずエンジン１５０が停止中か否かの判断（ス
テップＳ５０５）を行う。エンジン１５０が既に始動
し、自立運転している場合はＥＦＩＥＣＵ１７０が燃料
噴射を制御しているため、ＣＰＵは何も処理を行わず本
ルーチンを終了する。エンジン１５０が停止中、即ち自
立運転していない場合には、エンジン１５０の始動制御
が実行中であるか否かの判断（ステップＳ５１０）およ
び回転数Ｎｅが噴射許可回転数ＳＮＥＦ以上となってい
るか否かの判断（ステップＳ５１５）を実行する。これ
らの判断のうち、いずれか一方でも成立していなけれ
ば、エンジン１５０は、いまだ燃料噴射を受けて混合気
への着火を行う状況にはないと判断し、ＥＦＩＥＣＵ１
７０に対して燃料噴射を禁止する信号を出力する（ステ
ップＳ５２５）。両者が成立している場合には、エンジ
ン１５０への燃料噴射、混合気への点火を行ってもよい
状況にあると判断し、ＥＦＩＥＣＵ１７０に対して燃料
噴射を許可する信号を出力する（ステップＳ５２０）。
この許可信号を受けて、ＥＦＩＥＣＵ１７０は、燃料噴
射制御、点火時期制御を開始する。

【００８０】なお、本実施例では噴射許可回転数ＳＮＥ
Ｆは、エンジン１５０の冷却水温Ｔｗに応じて設定され
ている。本実施例では、この設定を簡便にするために冷
却水温Ｔｗを４つの区間に区切り、例えば冷却水温Ｔｗ
が８０℃以上あれば噴射許可回転数ＳＮＥＦは８００ｒ
ｐｍとし、冷却水温Ｔｗが低いほど低い回転数となるよ
う区間ごとに離散的な値をとるように設定されている。
もちろん、噴射許可回転数ＳＮＥＦを冷却水温Ｔｗに応
じて連続的な値に設定するものとしても差し支えない。
このように噴射許回転数ＳＮＥＦを設定することによ
り、冷却水温Ｔｗが比較的高い場合には、高い回転数で
燃料が噴射されることになるため、エミッションが極め
て良好な状態でエンジン１５０を運転することができ
る。一方、冷却水温Ｔｗが比較的低い場合には、潤滑油
の粘性等の要因によりモータリングではなかなか回転数
が上昇じづらいことを考慮して、比較的低回転で燃料を
噴射するため、モータリングに長時間を要し電力を無駄
に消費することを回避することができる。

【００８１】次のステップにおいて、ＣＰＵはエンジン
１５０の完爆判定処理を行い（図５のステップＳ６０
０）、エンジン１５０が完爆している場合には（ステッ
プＳ７００）、始動制御ルーチンを終了する。なお、本
始動制御ルーチンを実行しているか否かの関わらず、制
御装置１８０は、車輌の走行状態や運転者の要求により
定まるトルクおよび回転数で駆動軸１１２を駆動する制
御を実行していることはもちろんである。エンジン１５
０が完爆していない場合には（ステップＳ７００）、モ
ータＭＧ１の目標トルクＳＴＧの設定から再度実行す
る。

【００８２】本実施例では、モータＭＧ１の目標トルク
ＳＴＧの値に基づいてエンジン１５０の完爆判定を行っ
ている。エンジン１５０が自立運転を開始すれば、図９
または図１２に示した通り、エンジン１５０の回転数Ｎ
ｅを目標回転数ｎｅｔａｇに制御するためにモータＭＧ
１が出力すべき目標トルクＳＴＧは負の値をとるように
なるから、負の値が所定時間Ｔｓｓｔ以上、継続的に出
力されているか否かを判定することにより完爆の判定を
行うことができるのである。なお、本出願人は、エンジ
ン１５０の冷却水温Ｔｗに応じて、より確実に完爆判定
を行うための技術としてを平成９年９月３０日出願の
「内燃機関の始動制御装置」に関する発明において開示
している。その概要は、冷却水温Ｔｗを３つの区域に分
け、冷却水温が低いほど、上記所定時間Ｔｓｓｔを長い
時間（−１０℃以下で５秒）とし、エンジン１５０が十
分暖まっていれば極めて短い時間（８０℃以上で０．３
秒）として完爆判定を行うものである。また、エンジン
１５０の始動制御を開始した後の経過時間が所定の上限
値（例えば１０秒）を超えた場合には、エンジン１５０
に異常があると判断して、始動制御ルーチンを強制的に
終了し、無駄な電力消費を回避する技術も含まれてい
る。

【００８３】以上で説明した始動装置は、始動時にいわ
ゆる開ループ制御によりモータＭＧ１の目標トルクＳＴ
Ｇを設定している点に大きな特徴を有している。つま
り、この始動装置は図９および図１２にグラフＴｒｋで
示した通り、内燃機関の始動開始当初（時間ｔ０〜ｔ２
付近）の期間においては、エンジン１５０の回転数Ｎｅ
に関わらず、モータＭＧ１の目標トルクＳＴＧが徐々に
増加するように制御される。また、目標トルクＳＴＧが
共振帯域を素早く通過するのに適した値に達した後は、
その一定値に維持される。この結果、上記始動装置によ
れば、エンジン１５０の始動当初における無駄な電力消
費（図９における領域ＡおよびＢ、図１２の領域Ｄ）を
なくすことができる。モータＭＧ１の目標トルクＳＴＧ
をこのように設定した場合のエンジン回転数Ｎｅの変化
を図８および図１１に示す。これらの図に示す通り、上
記開ループ制御によってもエンジン１５０の回転数Ｎｅ
が適切に増加していることが分かる。この回転数Ｎｅの
上昇は、エンジン１５０の始動当初の電力消費が大きい
従来の制御方法による上昇とほとんど差はない。

【００８４】なお、本実施例のようにエンジン１５０の
始動当初の区間においてモータＭＧ１の出力トルクＳＴ
Ｇを抑えているにも関わらず、エンジン回転数Ｎｅが従
来の制御方法による始動に比べて遜色なく上昇する理由
は、種々考えられるが、主なものを挙げれば次の通りで
ある。第１の理由としては、モータＭＧ１のロータ１３
２の慣性の大きさが考えられる。モータＭＧ１の目標ト
ルクＳＴＧを大きくすれば、当然エンジン回転数Ｎｅの
上昇も大きくはなるが、モータＭＧ１の慣性が大きいこ
とが原因となってその効果が顕著には現れないのであ
る。逆に、目標トルクＳＴＧを小さくしてもその影響が
エンジン回転数Ｎｅの上昇率の低下として顕著には現れ
ない。

【００８５】第２の理由として、ダンパ１３０やクラン
クシャフト１５６の弾性によるものが考えられる。つま
り、モータＭＧ１の目標トルクＳＴＧを大きくしても、
そのトルクはダンパ１３０やクランクシャフト１５６に
弾性ひずみを生じるだけでエンジン１５０の回転数Ｎｅ
の上昇にはすぐにはつながらない。逆に、目標トルクＳ
ＴＧを小さくした場合には上記弾性ひずみが小さくなる
分、モータＭＧ１の出力トルクが回転数の上昇につなが
りやすいことが考えられる。

【００８６】その他、エンジン１５０の潤滑油の粘性に
よるものも考えられる。潤滑油の粘性による抵抗は一般
に潤滑油内に生じる速度勾配に比例する。従って、モー
タＭＧ１の目標トルクＳＴＧを大きくしてピストン１５
４を速く動かそうとすればする程、ピストン１５４表面
付近での潤滑油の速度勾配が大きくなり抵抗が大きくな
るため、エンジン回転数Ｎｅの上昇にはすぐにはつなが
らない。逆に、目標トルクＳＴＧを小さくした場合には
上記粘性抵抗が小さくなる分、モータＭＧ１の出力トル
クが回転数の上昇につながりやすいと考えられる。ま
た、モータＭＧ１の目標トルクＳＴＧを大きくした場
合、モータＭＧ１自身の能力、即ち定格を超えてしま
い、電力を熱として消費するに過ぎなかったとも考えら
れる。

【００８７】上記始動装置においては、始動当初のモー
タＭＧ１の目標トルクＳＴＧの増加率を走行時よりも停
止時の方が小さな値に設定している。このように増加率
を設定しているため、上記始動装置によれば運転者がト
ルク変動を体感しやすい停車中はエンジン１５０の回転
数が走行中に比べて緩やかに上昇することになり、車両
のライドクオリティ、いわゆる乗り心地が向上すること
になる。

【００８８】さらに、上記内燃機関の始動装置において
は、ＰＩ制御に移行する所定の回転数Ｎ１よりも若干小
さい回転数Ｎ２以降では、モータＭＧ１の目標トルクＳ
ＴＧを徐々に減少している点にも特徴がある。このよう
に設定されているため、上記始動装置によればＰＩ制御
に滑らかに以降することが可能となり、ＰＩ制御への以
降時のエンジン回転数のオーバーシュートを低減するこ
とができる。開ループ制御をしている時間ｔ０〜ｔ１ま
での区間では、モータＭＧ１はエンジン１５０の回転数
Ｎｅに関わらず目標トルクの上限値ＳＴＧＭＡＸを付加
しているため、目標回転数ｎｅｔａｇに近くなるまでこ
のようなトルクＳＴＧＭＡＸを付加し続けた場合には、
ＰＩ制御に移行した後、図８のＬ１に示すように目標回
転数ｎｅｔａｇを大きくオーバーシュートする可能性が
ある。この場合は、モータＭＧ１では図９のＬ５に示す
ような大きな負のトルクを生じることになり、エンジン
１５０の回転数が目標回転数に収束する時間が長くなる
ため好ましくない。本実施例の始動装置では、上述した
通り、開ループ制御中に目標トルクＳＴＧを減少する区
間を設けることで、図８のＬ２に示すようにエンジン回
転数Ｎｅのオーバーシュートを低減することができる。

【００８９】また、本実施例の始動装置は、ＰＩ制御に
以降した後、目標トルクＴＴＧが減少しつつあるとき
は、なまし処理を実行して目標トルクＳＴＧを設定する
点にも特徴がある。かかる手段を講じることによって、
トルク変動に伴うショックを低減することができ、車両
のライドクオリティを大きく向上させることができる。

【００９０】さらに、車両の走行中においてＰＩ制御に
移行した後の目標回転数Ｎｅを図１１のｎｅｔａｇ１に
示した通り、エンジン回転数Ｎｅの上昇率の制限値およ
び電力消費の双方を考慮して設定している点にも特徴が
ある。このように設定しているため、上記始動装置によ
れば、ＰＩ制御に移行した後の電力消費をも抑えること
ができる。

【００９１】以上、本発明の実施例について詳しく説明
したが、この本実施例の始動装置を構成する各部は、本
実施例以外の様々な構成が可能である。例えば、本実施
例では、モータＭＧ１およびモータＭＧ２にＰＭ形（永
久磁石形；Permanent Magnettype）同期電動機を用いた
が、回生動作および力行動作の双方が可能なものであれ
ば、その他にも、ＶＲ形（可変リラクタンス形；Variab
le Reluctance type）同期電動機や、バーニアモータ
や、直流電動機や、誘導電動機や、超電導モータや、ス
テップモータなどを用いることもできる。

【００９２】また、実施例では、第１および第２の駆動
回路１９１，１９２としてトランジスタインバータを用
いたが、その他に、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラモ
ードトランジスタ；Insulated Gate Bipolar mode Tran
sistor）インバータや、サイリスタインバータや、電圧
ＰＷＭ（パルス幅変調；Pulse Width Modulation）イン
バータや、方形波インバータ（電圧形インバータ，電流
形インバータ）や、共振インバータなどを用いることも
できる。

【００９３】さらに、バッテリ１９４としては、Ｐｂバ
ッテリ，ＮｉＭＨバッテリ，Ｌｉバッテリなどを用いる
ことができるが、バッテリ１９４に代えてキャパシタを
用いることもできる。

【００９４】以上の実施例を適用するハイブリッド車両
も種々の構成が可能である。図１ではエンジン１５０お
よびモータＭＧ２の駆動力をプラネタリギヤ１２０を介
して駆動輪１１６、１１８に伝達するハイブリッド車両
の構成を示したが、エンジン１５０、モータＭＧ１，Ｍ
Ｇ２についてプラネタリギヤ１２０を介した接続は図１
５および図１６に示す種々の形態としてもよい。例え
ば、図１に示した構成では、リングギヤ軸１２６に出力
された動力をリングギヤ１２２に結合された動力取出ギ
ヤ１２８を介してモータＭＧ１とモータＭＧ２との間か
ら取り出したが、図１５に変形例として示した構成のよ
うに、リングギヤ軸１２６Ａを延出して動力を取り出す
ものとしてもよい。また、図１６に変形例として示した
構成のように、エンジン１５０側からプラネタリギヤ１
２０Ｂ，モータＭＧ２，モータＭＧ１の順になるよう配
置してもよい。この場合、サンギヤ軸１２５Ｂは中空で
なくてもよく、リングギヤ軸１２６Ｂは中空軸とする必
要がある。この構成では、リングギヤ軸１２６Ｂに出力
された動力をエンジン１５０とモータＭＧ２との間から
取り出すことができる。さらに、図示しないが、図１５
においてモータＭＧ２とモータＭＧ１を入れ替えた構成
とすることも可能である。

【００９５】以上は、プラネタリギヤ１２０を用いた変
形例であるが、図１７に示すように、プラネタリギヤ１
２０を用いない構成をとってもよい。図１７に示す構成
では、図１におけるモータＭＧ１およびプラネタリギヤ
１２０に代えて、ロータ（インナロータ）２３４および
ステータ（アウタロータ）２３２の双方が同じ軸中心に
相対的に回転可能であり電磁継手として作用し得るクラ
ッチモータＭＧ３を用いている。クラッチモータＭＧ３
のアウタロータ２３２はエンジン１５０のクランクシャ
フト１５６に機械的に結合され、クラッチモータＭＧ３
のインナロータ２３４およびモータＭＧ２のロータ１４
２は駆動軸１１２Ａに結合されている。モータＭＧ２の
ステータ１４３はケース１１９に固定されている。かか
る構成では、モータＭＧ３により原動機を始動し得るた
め本発明を適用することが可能である。

【００９６】さらに、ハイブリッド車両は図１８に示す
ような、いわゆるシリーズ式の構成であっても構わな
い。シリーズ式のハイブリッド車両では、エンジン１５
０の出力軸は発電機Ｇに機械的に結合されている。発電
機Ｇは電動機としても駆動し得るものである。駆動輪１
１６、１１８には、モータＭＧ４が動力伝達ギヤ１１１
等を介して結合されているが、エンジン１５０は結合さ
れてはいないため、エンジン１５０の動力は駆動輪１１
６、１１８に伝達されることはなく発電機Ｇの運転に使
われ、車両はバッテリ１９４の電力によりモータＭＧ４
を動かすことにより駆動される。かかる構成からなるハ
イブリッド車両では、発電機Ｇにより始動し得るため、
本発明を適用することができる。

【００９７】その他、エンジン１５０のみを動力源とす
る通常の車両においても、大型の始動用のセルモータを
備えるような場合には、本発明を適用することができ
る。以上、本発明の実施の形態について説明したが、本
発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではな
く、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々な
る形態で実施し得ることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例としてのエンジン始動装置を搭
載した車両の概略構成を示す構成図である。

【図２】ＶＶＴ１５７の機構の概略を示す説明図であ
る。

【図３】吸気弁１５３の開閉タイミングを示す説明図で
ある。

【図４】エンジン１５０の回転数制限を示す説明図であ
る。

【図５】本実施例における始動制御ルーチンを示すフロ
ーチャートである。

【図６】モータＭＧ１の目標トルクを設定するルーチン
を示すフローチャートである。

【図７】回転数判定処理ルーチンの流れを示すフローチ
ャートである。

【図８】停車中におけるエンジン１５０の目標回転数お
よび実回転数Ｎｅの時間的変化を示すグラフである。

【図９】停車中におけるモータＭＧ１が出力するトルク
の時間的変化を示すグラフである。

【図１０】エンジン目標回転数算出処理の流れを示すフ
ローチャートである。

【図１１】走行中におけるエンジン１５０の目標回転数
および実回転数Ｎｅの時間的変化を示すグラフである。

【図１２】走行中におけるモータＭＧ１が出力するトル
クの時間的変化を示すグラフである。

【図１３】燃料噴射処理ルーチンの流れを示すフローチ
ャートである。

【図１４】機械分配式ハイブリッド車両の第１の変形構
成例を示す説明図である。

【図１５】機械分配式ハイブリッド車両の第２の変形構
成例を示す説明図である。

【図１６】電気分配式ハイブリッド車両の構成例を示す
説明図である。

【図１７】シリーズ式ハイブリッド車両の構成例を示す
説明図である。

【符号の説明】

１１１…動力伝達ギヤ １１２，１１２Ａ…駆動軸 １１４…ディファレンシャルギヤ １１６，１１８…駆動輪 １１９…ケース １２０，１２０Ａ，１２０Ｂ…プラネタリギヤ １２１…サンギヤ １２２…リングギヤ １２３…プラネタリピニオンギヤ １２４…プラネタリキャリア １２５，１２５Ａ，１２５Ｂ…サンギヤ軸 １２６，１２６Ａ，１２６Ｂ…リングギヤ軸 １２７，１２７Ａ，１２７Ｂ…プラネタリキャリア軸 １２８…動力取出ギヤ １２９…チェーンベルト １３０…ダンパ １３２…ロータ １３３…ステータ １３９…レゾルバ １４２…ロータ １４３…ステータ １４９…レゾルバ １５０，１５０ａ…エンジン １５１…燃料噴射弁 １５２…燃焼室 １５２ａ…シリンダ壁 １５３…吸気弁 １５４…ピストン １５５…排気弁 １５６…クランクシャフト １５７…連続可変バルブタイミング機構 １５８…イグナイタ １６０…ディストリビュータ １６２…点火プラグ １６４…アクセルペダル １６４ａ…アクセルペダルポジションセンサ １６５…ブレーキペダル １６５ａ…ブレーキペダルポジションセンサ １７０…ＥＦＩＥＣＵ １７４…水温センサ １７６…回転数センサ １７８…回転角度センサ １７９…スタータスイッチ １８２…シフトレバー １８４…シフトポジションセンサ １９０，１９０Ａ…制御ユニット １９１…第１の駆動回路 １９２…第２の駆動回路 １９４…バッテリ １９９…残容量検出器 ２００…吸気口 ２０２…排気口 ２３２…アウタロータ ２３４…インナロータ ２３８…回転トランス ２４０…吸気カムシャフト ２４２…吸気カムシャフト・タイミング・ギヤ ２４４…排気カムシャフト ２４６…排気カムシャフト・タイミング・ギヤ ２４８…タイミングベルト ２５０…ＶＶＴプーリ ２５２…可動ピストン ２５４…ＯＣＶ ２５６…エンジンオイルポンプ ＭＧ１、ＭＧ２、ＭＧ３、ＭＧ４…モータ Ｇ…発電機

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の出力軸にダンパを介して結合
   された電動機をバッテリにより駆動して、該内燃機関を
   始動する内燃機関の始動装置であって、 該内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段と、 該内燃機関の始動のために該電動機により該内燃機関の
   出力軸に付加される始動トルクを、該内燃機関の回転数
   が所定の切り替え回転数以下では予め定められた関係に
   従って設定する低回転時始動トルク設定手段と、 該始動トルクを出力するよう前記電動機を駆動する電動
   機駆動手段とを備える内燃機関の始動装置。
2. 【請求項２】 請求項１の内燃機関の始動装置であっ
   て、 前記低回転時始動トルク設定手段における前記関係は、 前記内燃機関および電動機により形成される系の振動特
   性に応じて定められる所定の度合いで前記始動トルクを
   徐々に増加していく関係である内燃機関の始動装置。
3. 【請求項３】 請求項１の内燃機関の始動装置であっ
   て、さらに、 前記内燃機関の目標回転数を設定する目標回転数設定手
   段と、 該内燃機関の回転数が前記切り替え回転数より大きくな
   った後は、該内燃機関の回転数と該内燃機関の目標回転
   数との偏差に応じて、前記始動トルクを設定する高回転
   時始動トルク設定手段とを備える内燃機関の始動装置。
4. 【請求項４】 請求項３の内燃機関の始動装置であっ
   て、 前記低回転時始動トルク設定手段における前記関係は、 内燃機関の回転数が前記切り替え回転数よりも小さい所
   定の回転数に達した後は、前記電動機から出力されるト
   ルクを徐々に減少する関係である内燃機関の始動装置。
5. 【請求項５】 請求項３の内燃機関の始動装置であっ
   て、 前記高回転時始動トルク設定手段は、 前記電動機の出力トルクを増加する際には、該内燃機関
   の回転数と該内燃機関の目標回転数との偏差に応じて定
   まるトルクを始動トルクとし、 前記電動機の出力トルクを減少する際には、該内燃機関
   の回転数と該内燃機関の目標回転数との偏差に応じて定
   まるトルクをなまし処理したトルクを始動トルクとする
   手段である内燃機関の始動装置。
6. 【請求項６】 請求項１の内燃機関の始動装置であっ
   て、 前記内燃機関は吸気弁の開閉タイミングを変更する開閉
   タイミング変更機構を備える内燃機関であり、 該内燃機関を始動する際、該開閉タイミングを制御して
   該内燃機関の有効圧縮比を低減する開閉タイミング制御
   手段を備える内燃機関の始動装置。
7. 【請求項７】 駆動用電動機と共に駆動源としてハイブ
   リッド車両に備えられる内燃機関の出力軸に結合された
   電動機をバッテリにより駆動して、該内燃機関を始動す
   る内燃機関の始動装置であって、 該ハイブリッド車両の速度が所定値以下であるか否かを
   判別する車速判別手段と、 該内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段と、 該ハイブリッド車両の速度が所定値より大きい場合にお
   いて、該内燃機関の始動のために該電動機により該内燃
   機関の出力軸に付加される始動トルクを、該内燃機関の
   回転数が所定の切り替え回転数以下では予め定められた
   第１の関係に従って設定する高速時始動トルク設定手段
   と、 該ハイブリッド車両の速度が所定値以下である場合にお
   いて、該内燃機関の回転数が所定の切り替え回転数以下
   では、前記始動トルクを前記第１の関係より小さい値を
   とるように予め定められた第２の関係に従って設定する
   低速時始動トルク設定手段と、 該始動トルクを出力するよう前記電動機を駆動する電動
   機駆動手段とを備える内燃機関の始動装置。
8. 【請求項８】 請求項７の内燃機関の始動装置であっ
   て、さらに、 前記内燃機関の目標回転数を設定する目標回転数設定手
   段と、 該内燃機関の回転数が前記切り替え回転数より大きくな
   った後は、該内燃機関の回転数と該内燃機関の目標回転
   数との偏差に応じて、前記始動トルクを設定する高回転
   時始動トルク設定手段とを備える内燃機関の始動装置。
9. 【請求項９】 請求項８の内燃機関の始動装置であっ
   て、 前記目標回転数設定手段は、前記ハイブリッド車両の走
   行中において、前記内燃機関の回転数の増加の度合いに
   所定の制限値が存在する条件下で、前記目標回転数を、
   該ハイブリッド車両の走行に必要な動力と、前記駆動用
   電動機および前記電動機による電力消費とに応じて定ま
   る所定の回転数に設定する手段である内燃機関の始動装
   置。
10. 【請求項１０】 内燃機関の出力軸にダンパを介して結
    合された電動機をバッテリにより駆動して、該内燃機関
    を始動する内燃機関の始動方法であって、 該内燃機関の回転数を検出し、 該内燃機関の始動のために該電動機により該内燃機関の
    出力軸に付加される始動トルクを、該内燃機関の回転数
    が所定の回転数以下では予め定められた関係に従って設
    定し、 該始動トルクを出力するよう前記電動機を駆動する内燃
    機関の始動方法。