JP5229245B2 - 内燃機関の始動制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、吸気弁のバルブタイミングを変更する油圧式の可変動弁機構を含む内燃機関について、その始動態様を制御する内燃機関の始動制御装置に関する。
可変動弁機構として、例えば特許文献１に記載のものが知られている。
特許文献１の可変動弁機構は、クランクシャフトに同期して回転する第１回転体と、カムシャフトに同期して回転する第２回転体と、これら回転体を互いに係合して吸気弁のバルブタイミングを最遅角よりも進角側にある特定角に固定する固定機構とを含めて構成されている。
この可変動弁機構では、クランキングにともないバルブタイミングが進角することを利用して、機関始動時に第１回転体と第２回転体とを固定機構により互いに係合することにより、バルブタイミングを最遅角よりも進角側の特定角に固定している。
特開平０９−３２４６１３号公報
ここで、機関始動時に潤滑油温度が相対的に高い状態を高油温始動時とし、機関始動時に潤滑油温度が相対的に低い状態を低油温始動時としたとき、高油温始動時と低油温始動時との間ではクランクシャフトの回転抵抗が互いに異なる。このため、高油温始動時の機関回転速度の上昇速度と低油温始動時の機関回転速度の上昇速度とを比較したとき、前者は後者よりも大きくなる。また、バルブタイミングの進角速度も高油温始動時の方が低油温始動時よりも大きくなる。
他方、機関始動時の低回転速度時には、実圧縮比が大きくなるにつれて燃焼にともなうトルクショックが生じやすくなる。
このため、機関回転速度の上昇速度及びバルブタイミングの進角速度が大きい高油温始動時には、低油温始動時と比較して機関始動時の低回転速度時に実圧縮比が過度に大きなものとなりやすく、このことに起因してトルクショックの発生する頻度が高い。
本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、潤滑油温度が高い機関始動時にトルクショックが生じることを抑制することのできる内燃機関の始動制御装置を提供することにある。
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
なお、本欄（課題を解決するための手段）において、「高油温始動時」は機関始動時且つ潤滑油温度が所定温度よりも高いときを示し、「低油温始動時」は機関始動時且つ潤滑油温度が所定温度よりも低いときを示す。
また、各請求項に記載の「潤滑の温度」及び「潤滑油の温度の指標となる温度」には、それぞれ次のものが含まれる。すなわち「潤滑油の温度」には、潤滑油の温度をセンシングするセンサの出力に基づいて得られる温度、及び潤滑油の温度と相関を有するパラメータに基づいて推定される温度の双方が含まれる。同パラメータとしては、前回の機関始動動作の開始から機関停止するまでの燃料噴射量の積算値、前回の機関始動動作の開始から機関停止するまでの吸入空気量の積算値、及び今回の機関始動時における内燃機関の冷却水の温度の少なくとも１つを採用することができる。「潤滑油の温度の指標となる温度」には、潤滑油の温度との相関が高い物質の温度が含まれる。同相関が高い温度としては、内燃機関の冷却水の温度、及び内燃機関の本体の温度の少なくとも１つを採用することができる。
（１）請求項１に記載の発明は、吸気弁のバルブタイミングを変更する油圧式の可変動弁機構を含む内燃機関について、その始動態様を制御する内燃機関の始動制御装置において、内燃機関の潤滑油の温度またはその指標となる温度を潤滑油温度とし、機関始動時且つ潤滑油温度が所定温度よりも高いときの機関回転速度の上昇速度を上昇速度Ａとし、機関始動時且つ潤滑油温度が前記所定温度よりも低いときの機関回転速度の上昇速度を上昇速度Ｂとして、前記上昇速度Ａを前記上昇速度Ｂよりも小さくする始動時回転速度制御を行うことを要旨としている。
この発明では、上昇速度Ａを上昇速度Ｂよりも小さくする始動時回転速度制御を行うため、高油温始動時の機関回転速度の上昇にともなう実圧縮比の増加速度は、始動時回転速度制御が行われない場合よりも小さくなる。これにより、高油温始動時の低回転速度時に実圧縮比が過度に大きくなる状況が生じにくくなるため、潤滑油温度が高い機関始動時にトルクショックが生じることを抑制することができる。
（２）請求項２に記載の発明は、吸気弁のバルブタイミングを変更する油圧式の可変動弁機構を含む内燃機関について、その始動態様を制御する内燃機関の始動制御装置において、内燃機関の潤滑油の温度またはその指標となる温度を潤滑油温度とし、機関始動時の機関回転速度の上昇速度を調整する制御を始動時回転速度制御とし、同始動時回転速度制御が行われたときの機関回転速度の上昇速度を上昇速度Ａとし、同始動時回転速度制御が行われないときの機関回転速度の上昇速度を上昇速度Ｂとして、機関始動時且つ潤滑油温度が所定温度よりも高いときには前記上昇速度Ａが前記上昇速度Ｂよりも小さくなるように前記始動時回転速度制御を行うことを要旨としている。
この発明では、機関始動時且つ潤滑油温度が所定温度よりも高いときに始動時回転速度制御を行うため、高油温始動時の機関回転速度の上昇にともなう実圧縮比の増加速度は、始動時回転速度制御が行われない場合よりも小さくなる。これにより、高油温始動時の低回転速度時に実圧縮比が過度に大きくなる状況が生じにくくなるため、潤滑油温度が高い機関始動時にトルクショックが生じることを抑制することができる。
（３）請求項３に記載の発明は、吸気弁のバルブタイミングを変更する油圧式の可変動弁機構を含む内燃機関について、その始動態様を制御する内燃機関の始動制御装置において、潤滑油の温度またはその指標となる温度を潤滑油温度として、機関始動時且つ潤滑油温度が所定温度よりも高いときには、機関回転速度の上昇速度が予め設定された判定速度を超えないように機関回転速度の上昇速度を調整する始動時回転速度制御を行い、機関始動時且つ潤滑油温度が前記所定温度よりも低いときには、前記始動時回転速度制御を行わないことを要旨としている。
この発明では、機関始動時且つ潤滑油温度が所定温度よりも高いときに始動時回転速度制御を行うため、高油温始動時の機関回転速度の上昇にともなう実圧縮比の増加速度は、始動時回転速度制御が行われない場合よりも小さくなる。これにより、高油温始動時の低回転速度時に実圧縮比が過度に大きくなる状況が生じにくくなるため、潤滑油温度が高い機関始動時にトルクショックが生じることを抑制することができる。
（４）請求項４に記載の発明は、吸気弁のバルブタイミングを変更する油圧式の可変動弁機構を含む内燃機関について、その始動態様を制御する内燃機関の始動制御装置において、潤滑油の温度またはその指標となる温度を潤滑油温度として、機関始動時且つ潤滑油温度が所定温度よりも高いとき、且つ機関回転速度の上昇速度が予め設定された判定速度よりも大きいときには、機関回転速度の上昇速度を低下させる始動時回転速度制御を行い、機関始動時且つ潤滑油温度が前記所定温度よりも低いときには、前記始動時回転速度制御を行わないことを要旨としている。
この発明では、機関始動時の機関回転速度の上昇速度が判定速度よりも大きいとき且つ潤滑油温度が所定温度よりも高いときに始動時回転速度制御を行うため、高油温始動時の機関回転速度の上昇にともなう実圧縮比の増加速度は、始動時回転速度制御が行われない場合よりも小さくなる。これにより、高油温始動時の低回転速度時に実圧縮比が過度に大きくなる状況が生じにくくなるため、潤滑油温度が高い機関始動時にトルクショックが生じることを抑制することができる。
（５）請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の内燃機関の始動制御装置において、前記始動時回転速度制御では、クランクシャフトにトルクを付与するモータを制御することにより機関回転速度の上昇速度を調整することを要旨としている。
この発明では、クランクシャフトにトルクを付与するモータを制御することにより機関回転速度の上昇速度を調整するため、高油温始動時の低回転速度時に実圧縮比が過度に大きくなることをより好適に抑制することができる。
（６）請求項６に記載の発明は、吸気弁のバルブタイミングを変更する油圧式の可変動弁機構を含む内燃機関について、その始動態様を制御する内燃機関の始動制御装置において、内燃機関の潤滑油の温度またはその指標となる温度を潤滑油温度とし、機関始動時且つ潤滑油温度が所定温度よりも高いときの前記可変動弁機構の進角速度を進角速度Ａとし、機関始動時且つ潤滑油温度が前記所定温度よりも低いときの前記可変動弁機構の進角速度を進角速度Ｂとして、前記進角速度Ａを前記進角速度Ｂよりも小さくする始動時進角速度制御を行うことを要旨としている。
この発明では、進角速度Ａを前記進角速度Ｂよりも小さくする始動時進角速度制御を行うため、高油温始動時の機関回転速度の上昇にともなう実圧縮比の増加速度は、始動時進角速度制御が行われない場合よりも小さくなる。これにより、高油温始動時の低回転速度時に実圧縮比が過度に大きくなる状況が生じにくくなるため、潤滑油温度が高い機関始動時にトルクショックが生じることを抑制することができる。
（７）請求項７に記載の発明は、吸気弁のバルブタイミングを変更する油圧式の可変動弁機構を含む内燃機関について、その始動態様を制御する内燃機関の始動制御装置において、内燃機関の潤滑油の温度またはその指標となる温度を潤滑油温度とし、機関始動時の前記可変動弁機構の進角速度を調整する制御を始動時進角速度制御とし、同始動時進角速度制御が行われたときの前記可変動弁機構の進角速度を進角速度Ａとし、同始動時進角速度制御が行われないときの前記可変動弁機構の進角速度を進角速度Ｂとして、機関始動時且つ潤滑油温度が所定温度よりも高いときには前記進角速度Ａが前記進角速度Ｂよりも小さくなるように前記始動時進角速度制御を行うことを要旨としている。
この発明では、機関始動時且つ潤滑油温度が所定温度よりも高いときに始動時進角速度制御を行うため、高油温始動時の機関回転速度の上昇にともなう実圧縮比の増加速度は、始動時進角速度制御が行われない場合よりも小さくなる。これにより、高油温始動時の低回転速度時に実圧縮比が過度に大きくなる状況が生じにくくなるため、潤滑油温度が高い機関始動時にトルクショックが生じることを抑制することができる。
（８）請求項８に記載の発明は、吸気弁のバルブタイミングを変更する油圧式の可変動弁機構を含む内燃機関について、その始動態様を制御する内燃機関の始動制御装置において、潤滑油の温度またはその指標となる温度を潤滑油温度として、機関始動時且つ潤滑油温度が所定温度よりも高いときには、前記可変動弁機構の進角速度が予め設定された判定速度を超えないように前記可変動弁機構の進角速度を調整する始動時進角速度制御を行い、機関始動時且つ潤滑油温度が前記所定温度よりも低いときには、前記始動時進角速度制御を行わないことを要旨としている。
この発明では、機関始動時且つ潤滑油温度が所定温度よりも高いときに始動時進角速度制御を行うため、高油温始動時の機関回転速度の上昇にともなう実圧縮比の増加速度は、始動時回転速度制御が行われない場合よりも小さくなる。これにより、高油温始動時の低回転速度時に実圧縮比が過度に大きくなる状況が生じにくくなるため、潤滑油温度が高い機関始動時にトルクショックが生じることを抑制することができる。
（９）請求項９に記載の発明は、吸気弁のバルブタイミングを変更する油圧式の可変動弁機構を含む内燃機関について、その始動態様を制御する内燃機関の始動制御装置において、潤滑油の温度またはその指標となる温度を潤滑油温度として、機関始動時且つ潤滑油温度が所定温度よりも高いとき、且つ前記可変動弁機構の進角速度が予め設定された判定速度よりも大きいときには、前記可変動弁機構の進角速度を低下させる始動時進角速度制御を行い、機関始動時且つ潤滑油温度が前記所定温度よりも低いときには、前記始動時進角速度制御を行わないことを要旨としている。
この発明では、機関始動時の可変動弁機構の進角速度が予め設定された判定速度よりも大きいとき且つ潤滑油温度が所定温度よりも高いときに始動時進角速度制御を行うため、高油温始動時の機関回転速度の上昇にともなう実圧縮比の増加速度は、始動時進角速度制御が行われない場合よりも小さくなる。これにより、高油温始動時の低回転速度時に実圧縮比が過度に大きくなる状況が生じにくくなるため、潤滑油温度が高い機関始動時にトルクショックが生じることを抑制することができる。
（１０）請求項１０に記載の発明は、請求項６〜９のいずれか一項に記載の内燃機関の始動制御装置において、前記始動時進角速度制御では、カムシャフトのトルクの変動幅を調整することにより前記可変動弁機構の進角速度を調整することを要旨としている。
高油温始動時の進角速度はカムシャフトのトルク変動に応じて異なる。上記発明では、カムシャフトのトルクの変動幅を制御することにより可変動弁機構の進角速度を調整するため、高油温始動時の低回転速度時に実圧縮比が過度に大きくなることをより好適に抑制することができる。
（１１）請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載の内燃機関の始動制御装置において、前記始動時進角速度制御では、クランクシャフトにトルクを付与するモータを制御することによりカムシャフトのトルクの変動幅を調整することを要旨としている。
この発明では、クランクシャフトにトルクを付与するモータを制御することによりカムシャフトのトルクの変動幅を調整するため、高油温始動時の低回転速度時に実圧縮比が過度に大きくなることをより好適に抑制することができる。
（１２）請求項１２に記載の発明は、吸気弁のバルブタイミングを変更する油圧式の可変動弁機構を含む内燃機関についてその始動態様を制御する内燃機関の始動制御装置において、潤滑油の温度またはその指標となる温度を潤滑油温度とし、機関始動時且つ潤滑油温度が所定温度よりも高いときの実圧縮比の増加速度を増加速度Ａとし、機関始動時且つ潤滑油温度が前記所定温度よりも低いときの実圧縮比の増加速度を増加速度Ｂとして、クランクシャフトにトルクを付与するモータの制御により前記増加速度Ａを前記増加速度Ｂよりも小さくする始動時増加速度制御を行うことを要旨としている。
この発明では、クランクシャフトにトルクを付与するモータの制御により増加速度Ａを増加速度Ｂよりも小さくする始動時増加速度制御を行うため、高油温始動時の機関回転速度の上昇にともなう実圧縮比の増加速度は、始動時増加速度制御が行われない場合よりも小さくなる。これにより、高油温始動時の低回転速度時に実圧縮比が過度に大きくなる状況が生じにくくなるため、潤滑油温度が高い機関始動時にトルクショックが生じることを抑制することができる。
（１３）請求項１３に記載の発明は、吸気弁のバルブタイミングを変更する油圧式の可変動弁機構を含む内燃機関について、その始動態様を制御する内燃機関の始動制御装置において、潤滑油の温度またはその指標となる温度を潤滑油温度とし、クランクシャフトにトルクを付与するモータの制御により実圧縮比の増加速度を調整する制御を始動時増加速度制御とし、同始動時増加速度制御が行われたときの実圧縮比の増加速度を増加速度Ａとし、同始動時増加速度制御が行われないときの実圧縮比の増加速度を増加速度Ｂとして、機関始動時且つ潤滑油温度が前記所定温度よりも高いときには、前記増加速度Ａが前記増加速度Ｂよりも小さくなるように前記始動時増加速度制御を行うことを要旨としている。
この発明では、増加速度Ａが増加速度Ｂよりも小さくなるように始動時増加速度制御を行うため、高油温始動時の機関回転速度の上昇にともなう実圧縮比の増加速度は、始動時増加速度制御が行われない場合よりも小さくなる。これにより、高油温始動時の低回転速度時に実圧縮比が過度に大きくなる状況が生じにくくなるため、潤滑油温度が高い機関始動時にトルクショックが生じることを抑制することができる。
（１４）請求項１４に記載の発明は、吸気弁のバルブタイミングを変更する油圧式の可変動弁機構を含む内燃機関について、その始動態様を制御する内燃機関の始動制御装置において、潤滑油の温度またはその指標となる温度を潤滑油温度とし、クランクシャフトにトルクを付与するモータの制御により実圧縮比の増加速度を調整する制御を始動時増加速度制御として、機関始動時且つ潤滑油温度が所定温度よりも高いときには、実圧縮比の増加速度が予め設定された判定速度を超えないように前記始動時増加速度制御を行い、機関始動時且つ潤滑油温度が前記所定温度よりも低いときには、前記始動時増加速度制御を行わないことを要旨としている。
この発明では、機関始動時且つ潤滑油温度が所定温度よりも高いときに始動時増加速度制御を行うため、高油温始動時の実圧縮比の増加速度は始動時増加速度制御が行われない場合よりも小さくなる。これにより、高油温始動時の低回転速度時に実圧縮比が過度に大きくなる状況が生じにくくなるため、潤滑油温度が高い機関始動時にトルクショックが生じることを抑制することができる。
（１５）請求項１５に記載の発明は、吸気弁のバルブタイミングを変更する油圧式の可変動弁機構を含む内燃機関について、その始動態様を制御する内燃機関の始動制御装置において、潤滑油の温度またはその指標となる温度を潤滑油温度とし、クランクシャフトにトルクを付与するモータの制御により実圧縮比の増加速度を調整する制御を始動時増加速度制御として、機関始動時且つ潤滑油温度が所定温度よりも高いとき、且つ実圧縮比の増加速度が予め設定された判定速度よりも大きいときには、実圧縮比の増加速度が低下するように前記始動時増加速度制御を行い、機関始動時且つ潤滑油温度が前記所定温度よりも低いときには、前記始動時増加速度制御を行わないことを要旨としている。
この発明では、機関始動時の可変動弁機構の実圧縮比の増加速度が予め設定された判定速度よりも大きいとき且つ潤滑油温度が所定温度よりも高いときに始動時増加速度制御を行うため、高油温始動時の実圧縮比の増加速度は始動時増加速度制御が行われない場合よりも小さくなる。これにより、高油温始動時の低回転速度時に実圧縮比が過度に大きくなる状況が生じにくくなるため、潤滑油温度が高い機関始動時にトルクショックが生じることを抑制することができる。
（１６）請求項１６に記載の発明は、請求項５または１１〜１５のいずれか一項に記載の内燃機関の始動制御装置において、前記モータの制御パターンとして予め設定された複数の制御パターンのなかから使用する制御パターンを機関運転状態に基づいて選択して前記モータの制御を行うことを要旨としている。
高油温始動時のカムシャフトのトルク変動にともなう実圧縮比の増加速度は機関運転状態に応じて異なる。上記発明では、機関運転状態に基づいてモータの制御パターンを選択するため、高油温始動時の低回転速度時に実圧縮比が過度に大きくなることをより好適に抑制することができる。
（１７）請求項１７に記載の発明は、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の内燃機関の始動制御装置において、前記可変動弁機構は、クランクシャフトに同期して回転する第１回転体と、カムシャフトに同期して回転する第２回転体と、これら回転体を互いに係合して吸気弁のバルブタイミングを最遅角よりも進角側にある特定角に固定する固定機構とを含むことを要旨としている。
固定機構を含む内燃機関においては、バルブタイミングが固定機構により特定角に固定されているとき、バルブタイミングの進角にともなう実圧縮比の増加分が減少することはない。このため、固定機構を含まない内燃機関と比較すると実圧縮比が過度に大きいことに起因するトルクショックの発生頻度はより高くなる。上記発明によれば、固定機構を含む内燃機関において請求項１〜１６のいずれかに記載の発明の構成を備えているため、固定機構によりバルブタイミングを特定角に固定して始動性の向上を図ることと、実圧縮比が過度に大きいことに起因するトルクショックの発生を抑制することとを両立することができる。
本発明の第１実施形態について、始動制御装置を含む内燃機関の断面構造を示す断面図。 同実施形態のバルブタイミング可変機構について、（ａ）はその平面構造を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＤＡ−ＤＡ線に沿う断面構造を示す断面図。 同実施形態のバルブタイミング可変機構について、ベーンロータがハウジングロータに対して回転するときの動作を示す動作図。 内燃機関の始動時の機関回転速度及び実圧縮比の変化態様を示すタイミングチャート。 同実施形態の電子制御装置により実行される「始動時トルク制御処理」について、その処理手順を示すフローチャート。 本発明の第２実施形態について、電子制御装置により実行される「始動時トルク制御処理」の処理手順を示すフローチャート。
（第１実施形態）
図１〜図５を参照して、本発明の第１実施形態について説明する。なお、この実施形態では、ハイブリッド車両に搭載された内燃機関の始動制御装置として本発明を具体化した一例を示している。
図１に示されるようにハイブリッド車両には、混合気の燃焼にともない発生する動力により車輪を駆動する内燃機関１と、電力を蓄えるバッテリ６２と、バッテリ６２の直流電流を交流電流に変換して各種の電動装置に供給するインバータ６３と、バッテリ６２から供給される電力により車輪を駆動するモータジェネレータ６１と、これら装置を統括的に制御する制御装置１００とが設けられている。
内燃機関１には、シリンダブロック１１及びシリンダヘッド１２及びオイルパン１３を含む機関本体１０と、シリンダヘッド１２に設けられた動弁系の各要素を含む可変動弁装置２０と、機関本体１０等に潤滑油を供給する潤滑装置５０とが設けられている。
可変動弁装置２０は、燃焼室１４を開閉する吸気バルブ２１及び排気バルブ２３と、これらバルブを押し下げる吸気カムシャフト２２及び排気カムシャフト２４と、クランクシャフト１５の回転位相に対する吸気カムシャフト２２の回転位相（以下、「吸気バルブタイミングＶＴ」）を変更するバルブタイミング可変機構３０とを含めて構成されている。
潤滑装置５０は、オイルパン１３の潤滑油を吐出するオイルポンプ５２と、オイルポンプ５２から吐出された潤滑油を内燃機関１の各部位に供給する油路５１と、バルブタイミング可変機構３０への潤滑油の供給態様を制御するオイルコントロールバルブ５３とを含めて構成されている。
制御装置１００は、内燃機関１を制御するための各種の演算処理等を行う電子制御装置１０１と、クランクポジションセンサ１０２及びカムポジションセンサ１０３及び冷却水温度センサ１０４をはじめとする各種のセンサとを含めて構成されている。
クランクポジションセンサ１０２は、クランクシャフト１５の回転角度（以下、「クランク角度ＣＡ」）に応じた信号を電子制御装置１０１に出力する。カムポジションセンサ１０３は、吸気カムシャフト２２の回転角度（以下、「吸気カム角度ＤＡ」）に応じた信号を電子制御装置１０１に出力する。冷却水温度センサ１０４は、シリンダヘッド１２の冷却水出口付近に設けられて冷却水の温度（以下、「冷却水温度ＴＷ」）に応じた信号を電子制御装置１０１に出力する。
電子制御装置１０１は、各種の制御に用いるためのパラメータとして次のものを算出する。すなわち、クランクポジションセンサ１０２からの出力信号に基づいてクランク角度ＣＡに相当する演算値を算出する。また、クランク角度ＣＡの演算値に基づいてクランクシャフト１５の回転速度（以下、「機関回転速度ＮＥ」）に相当する演算値を算出する。また、カムポジションセンサ１０３からの出力信号に基づいて吸気カム角度ＤＡに相当する演算値を算出する。また、冷却水温度センサ１０４からの出力信号に基づいて冷却水温度ＴＷに相当する演算値を算出する。また、冷却水温度ＴＷの演算値に基づいて潤滑油の温度（以下、「潤滑油温度ＴＬ」）に相当する演算値を算出する。また、クランク角度ＣＡ及び吸気カム角度ＤＡに基づいて、吸気バルブタイミングＶＴに相当する演算値を算出する。
電子制御装置１０１により行われる制御としては、車両始動時の内燃機関１及びモータジェネレータ６１の動作態様を制御する車両始動制御、及び車両始動後に内燃機関１の停止及び始動を制御する始動停止制御、及び吸気バルブタイミングＶＴを変更するバルブタイミング制御等が挙げられる。
車両始動制御では、車両のイグニッションスイッチをオフからオンに切り換える操作が行われたことに基づいて、内燃機関１及びモータジェネレータ６１を含めて構成されるハイブリッドシステムを起動する。また、イグニッションスイッチをオンからオフに切り換える操作が行われたことに基づいてハイブリッドシステムを停止する。ハイブリッドシステムを起動したとき、内燃機関１の暖機運転を開始するためにモータジェネレータ６１によるクランキングを開始する。ハイブリッドシステムを停止する要求があるとき、バルブタイミング制御をはじめとして内燃機関１の停止時に行う所定の制御が完了した後にハイブリッドシステムを停止する。
始動停止制御では、ハイブリッドシステムの起動後且つ内燃機関１が停止している状態において内燃機関１の運転を開始するための条件が成立したとき、モータジェネレータ６１による内燃機関１のクランキングを開始する。また、ハイブリッドシステムの起動後且つ内燃機関１が運転している状態において内燃機関１の運転を停止するための条件が成立したとき、バルブタイミング制御をはじめとして内燃機関１の停止時に行う所定の制御が完了した後に内燃機関１の運転を停止する。
バルブタイミング制御では、内燃機関１の運転中に機関運転状態及び車両走行状態に基づいて吸気バルブタイミングＶＴを最進角ＶＴｍａｘから最遅角ＶＴｍｉｎまでの間で変更する。また、内燃機関１の停止時には吸気バルブタイミングＶＴを最遅角ＶＴｍｉｎに変更する。
図２を参照して、バルブタイミング可変機構３０の構成について説明する。なお図２（ａ）は、ハウジング本体３２から図２（ｂ）に示されるカバー３４を取り外した状態での同可変機構３０の平面構造を示す。また同図において、矢印ＲＡは吸気カムシャフト２２及びスプロケット３３の回転方向（以下、「回転方向ＲＡ」）を示す。
図２（ａ）に示されるように、バルブタイミング可変機構３０は、クランクシャフト１５に同期して回転するハウジングロータ３１と、吸気カムシャフト２２の端部に固定されることにより同シャフト１５に同期して回転するベーンロータ３５とを含めて構成されている。
ハウジングロータ３１は、タイミングチェーン（図示略）を介してクランクシャフト１５と連結されることにより同シャフト１５に同期して回転するスプロケット３３と、このスプロケット３３の内側に組み付けられてこれと一体をなす態様で回転するハウジング本体３２と、この本体３２に取り付けられるカバー３４とにより構成されている。
ハウジング本体３２には、ベーンロータ３５が収容されている。また、径方向においてベーンロータ３５に向けて突出する３つの区画壁３１Ａが設けられている。ベーンロータ３５には、ハウジング本体３２に向けて突出し、区画壁３１Ａの間にある３つのベーン収容室３７をそれぞれ進角室３８及び遅角室３９に区画する３つのベーン３６が設けられている。
進角室３８は、１つのベーン収容室３７内においてベーン３６よりも吸気カムシャフト２２の回転方向ＲＡの後方側に位置するものであり、潤滑装置５０のオイルコントロールバルブ５３によるバルブタイミング可変機構３０についての潤滑油の給排状態に応じて容積が変化する。遅角室３９は、１つのベーン収容室３７内においてベーン３６よりも吸気カムシャフト２２の回転方向ＲＡの前方側に位置するものであり、進角室３８と同じく潤滑装置５０によるバルブタイミング可変機構３０についての潤滑油の給排状態に応じて容積が変化する。
バルブタイミング可変機構３０は、上記の構成に基づいてハウジングロータ３１に対するベーンロータ３５の相対的な回転位相（以下、「回転位相Ｐ」）を変更することにより、吸気バルブタイミングＶＴを変更する。同可変機構３０による吸気バルブタイミングＶＴの変更は具体的には以下のように行われる。
進角室３８への潤滑油の供給及び遅角室３９からの潤滑油の排出により、ベーンロータ３５がハウジングロータ３１に対して進角側すなわち吸気カムシャフト２２の回転方向ＲＡに回転するとき、吸気バルブタイミングＶＴは進角側に変化する。ベーンロータ３５がハウジングロータ３１に対して限界まで進角側に回転したとき、すなわちベーンロータ３５の回転位相Ｐが回転方向ＲＡにおいて最も前方側の位相（以下、「最進角位相ＰＭＡＸ」）にあるとき、吸気バルブタイミングＶＴは最進角ＶＴｍａｘに設定される。なお、最進角位相ＰＭＡＸとしては、ベーン３６が遅角室３９側の区画壁３１Ａに突き当てられる位置、あるいはベーン３６が遅角室３９側の区画壁３１Ａ付近にある位置が設定される。
進角室３８からの潤滑油の排出及び遅角室３９への潤滑油の供給により、ベーンロータ３５がハウジングロータ３１に対して遅角側すなわち吸気カムシャフト２２の回転方向ＲＡの後方側に回転するとき、吸気バルブタイミングＶＴは遅角側に変化する。ベーンロータ３５がハウジングロータ３１に対して制御上の限界まで遅角側に回転したとき、すなわちベーンロータ３５の回転位相Ｐが回転方向ＲＡにおいても最も後方側の位相（以下、「最遅角位相ＰＭＩＮ」）にあるとき、吸気バルブタイミングＶＴは最遅角ＶＴｍｉｎに設定される。なお、最遅角位相ＰＭＩＮとしては、ベーン３６が進角室３８側の区画壁３１Ａに突き当てられる位置、あるいはベーン３６が進角室３８側の区画壁３１Ａ付近にある位置が設定される。
進角室３８及び遅角室３９のそれぞれと潤滑装置５０との間における潤滑油の流通が遮断されることにより、すなわち進角室３８及び遅角室３９のそれぞれに潤滑油が保持されることにより、ハウジングロータ３１とベーンロータ３５との相対的な回転が不能とされるとき、吸気バルブタイミングＶＴはそのときのタイミングに維持される。
バルブタイミング可変機構３０には、吸気バルブタイミングＶＴを最進角ＶＴｍａｘと最遅角ＶＴｍｉｎとの間にある特定のタイミング（以下、「中間角ＶＴｍｄｌ」）に固定する中間ロック機構４０が設けられている。中間角ＶＴｍｄｌとしては、機関始動に適した吸気バルブタイミングＶＴが設定されている。機関始動において、吸気バルブタイミングＶＴを中間角ＶＴｍｄｌに設定した場合と、これよりも遅角側の吸気バルブタイミングＶＴに設定した場合とを比較したとき、前者の方がより高い始動性が確保されるようになる。
中間ロック機構４０は、潤滑装置５０からの潤滑油の供給に基づいて動作するものであり、進角室３８及び遅角室３９の油圧にかかわらずハウジングロータ３１に対するベーンロータ３５の回転を規制する。そして、回転位相Ｐが中間角ＶＴｍｄｌに対応する回転位相（以下、「中間角位相ＰＭＤＬ」）にあるときに、ハウジングロータ３１とベーンロータ３５とを互いに固定して吸気バルブタイミングＶＴを中間角ＶＴｍｄｌに保持する。
具体的には、図２（ｂ）に示されるように、ベーン３６に設けられて同ベーン３６に対して移動するロックピン４２と、同じくベーン３６に設けられて潤滑装置５０により潤滑油が給排されるロック室４４と、また同じくベーン３６に設けられてロックピン４２を一方向に押すロックばね４３と、ハウジングロータ３１に設けられたロック穴４１とにより構成されている。またハウジングロータ３１には、ロック穴４１からこれよりも遅角側の所定位置までにわたりロックピン４２の周方向の軌跡に沿う態でロック溝４１Ａが形成されている。このロック溝４１Ａの深さは、ロック穴４１の深さよりも小さく設定されている。
ロックピン４２は、ロック室４４の潤滑油の力とロックばね４３の力との関係に基づいて、ベーン３６から突出する方向（以下、「突出方向Ｚ２」）とベーン３６に引込む方向（以下、「収容方向Ｚ１」）との間で動作する。ロック室４４の油圧は、ロックピン４２に対して収容方向Ｚ１に作用する。ロックばね４３の力は、ロックピン４２に対して突出方向Ｚ２に作用する。
中間ロック機構４０は次のように動作する。
潤滑装置５０によりロック室４４から潤滑油が排出されてロック室４４が潤滑油により満たされないとき、ロックばね４３による突出方向Ｚ２の力がロック室４４の潤滑油による収容方向Ｚ１の力を上回るようになる。これにより、ロックピン４２に対しては突出方向Ｚ２の力が作用するようになる。そして、回転位相Ｐが中間角位相ＰＭＤＬにある状態、すなわちロックピン４２とロック穴４１との周方向の位置が一致している状態のもとで、ロックピン４２に対して突出方向Ｚ２の力が作用するとき、ロックピン４２がベーン３６から突出してロック穴４１にはめ込まれる。これにより、ロックピン４２とロック穴４１との係合を通じてハウジングロータ３１とベーンロータ３５とが互いに固定されるため、回転位相Ｐは中間角位相ＰＭＤＬに保持される。
一方、潤滑装置５０によりロック室４４に対して潤滑油が供給されてロック室４４が潤滑油により満たされているとき、ロック室４４の潤滑油による収容方向Ｚ１の力がロックばね４３による突出方向Ｚ２の力を上回るようになる。これにより、ロックピン４２に対しては収容方向Ｚ１の力が作用するようになる。そしてロックピン４２がロック穴４１にはめ込まれた状態のもとで、ロックピン４２に対して収容方向Ｚ１の力が作用するとき、ロックピン４２がロック穴４１から離脱してベーン３６内に収容される。これにより、ハウジングロータ３１とベーンロータ３５との固定が解除されてこれらの相対的な回転が許容される。
図３を参照して、機関停止時及び機関始動時のバルブタイミング可変機構３０の動作態様について説明する。なお図３は、図２（ａ）のＤＡ−ＤＡ線に沿う断面構造の一部を平面上に展開したものを示している。
内燃機関１の運転停止要求が検出されたとき、バルブタイミング制御により吸気バルブタイミングＶＴが最遅角ＶＴｍｉｎに向けて変更される。図３（ａ）に示されるように、ハウジングロータ３１に対するベーンロータ３５の回転位相Ｐが最遅角位相ＰＭＩＮに変更されて吸気バルブタイミングＶＴが最遅角ＶＴｍｉｎに設定された後、内燃機関１の運転が停止される。
図３（ａ）に示されるように、内燃機関１の始動動作が開始される直前のとき、ハウジングロータ３１に対するベーンロータ３５の回転位相Ｐが最遅角位相ＰＭＩＮにある。また、ロック室４４の油圧が抜けているため、ロックピン４２はベーン３６に対して突出方向Ｚ２に移動しようとする状態にある。
図３（ｂ）に示されるように、内燃機関１の始動動作が開始された後において、吸気カムシャフト２２のトルク変動にともないハウジングロータ３１に対するベーンロータ３５の回転位相Ｐが進角側に変化したとき、ロックピン４２がベーン３６から突出してロック溝４１Ａに突き当てられる。
図３（ｃ）に示されるように、ロックピン４２がロック溝４１Ａに突き当てられた状態からベーンロータ３５の回転位相Ｐがさらに進角側に変化して中間角位相ＰＭＤＬに到達したとき、ロックピン４２がロック穴４１に嵌め込まれる。これにより、ハウジングロータ３１とベーンロータ３５との相対的な回転が不能にされるとともに、吸気バルブタイミングＶＴが中間角ＶＴｍｄｌに固定される。
このように、内燃機関１の始動動作が開始された直後は吸気バルブタイミングＶＴが最遅角ＶＴｍｉｎにあることにより、始動動作が開始された直後の実圧縮比Ｅが過度に大きくなることが抑制される。また、始動動作が開始された後に吸気バルブタイミングＶＴが中間角ＶＴｍｄｌに固定されることにより、環境温度が著しく低い状況においても内燃機関１の良好な始動性が確保される。
図４を参照して、潤滑油温度ＴＬが基準温度ＴＬＸよりも大きい機関始動時（以下、「高油温始動時」）、及び潤滑油温度ＴＬが基準温度ＴＬＸ以下の機関始動時（以下、「低油温始動時」）の機関回転速度ＮＥ及び実圧縮比Ｅの変化態様について説明する。
図４（ａ）に、内燃機関１の始動時の機関回転速度ＮＥの変化態様を示す。
内燃機関１の高油温始動時には、曲線ＮＨにて示されるように機関回転速度ＮＥが変化する。また低油温始動時には、曲線ＮＬにて示されるように機関回転速度ＮＥが変化する。すなわち、高油温始動時のクランクシャフト１５の回転抵抗は低油温始動時のクランクシャフト１５の回転抵抗よりも小さいため、モータジェネレータ６１のクランキングトルクが同一の条件のもとで高油温始動時の機関回転速度ＮＥの上昇速度は低油温始動時の機関回転速度ＮＥの上昇速度よりも大きくなる。
図４（ｂ）に、バルブタイミング可変機構３０及びこれを駆動するための機構が設けられていない点を除いては内燃機関１と同一の構造を有する内燃機関を仮想機関として、内燃機関１及び仮想機関のそれぞれにおける高油温始動時及び低油温始動時の実圧縮比Ｅの変化態様を示す。なお以降では、点火プラグの点火により混合気を燃焼させることが可能となる実圧縮比Ｅのうち最も小さいものを「燃焼限界圧縮比ＥＸ」として示す。
仮想機関の低油温始動時には、図中の曲線ＬＡにて示されるように実圧縮比Ｅが変化する。すなわち実圧縮比Ｅは、時刻ｔ１１にて機関始動動作が開始されてから機関回転速度ＮＥの上昇にともない次第に増加し、時刻ｔ１１から所定期間ＳＡが経過した時刻ｔ１５のときに燃焼限界圧縮比Ｅ１に到達する。
内燃機関１の低油温始動時には、図中の曲線ＬＢにて示されるように実圧縮比Ｅが変化する。すなわち実圧縮比Ｅは、時刻ｔ１１にて機関始動動作が開始されてから機関回転速度ＮＥの上昇にともない次第に増加し、時刻ｔ１１から所定期間ＳＡよりも短い所定期間ＳＢが経過した時刻ｔ１４のときに燃焼限界圧縮比Ｅ１に到達する。また、時刻ｔ１１から時刻ｔ１４までの期間において、バルブタイミング可変機構３０による吸気バルブタイミングＶＴの進角量に応じた分だけ実圧縮比Ｅが仮想機関の低油温始動時の実圧縮比Ｅよりも大きくなる。
仮想機関の高油温始動時には、図中の曲線ＨＡにて示されるように実圧縮比Ｅが変化する。すなわち実圧縮比Ｅは、時刻ｔ１１にて機関始動動作が開始されてから機関回転速度ＮＥの上昇にともない次第に増加し、機関回転速度ＮＥの上昇速度が仮想機関の低油温始動時によりも大きいことにより、時刻ｔ１１から所定期間ＳＡよりも短い所定期間ＳＣが経過した時刻ｔ１３のときに燃焼限界圧縮比Ｅ１に到達する。
内燃機関１の高油温始動時には、図中の曲線ＨＢにて示されるように実圧縮比Ｅが変化する。すなわち実圧縮比Ｅは、時刻ｔ１１にて機関始動動作が開始されてから機関回転速度ＮＥの上昇にともない次第に増加し、機関回転速度ＮＥの上昇速度が内燃機関１の低油温始動時によりも大きいことにより、時刻ｔ１１から所定期間ＳＢよりも短い所定期間ＳＤが経過した時刻ｔ１２のときに燃焼限界圧縮比Ｅ１に到達する。また、時刻ｔ１１から時刻ｔ１２までの期間において、バルブタイミング可変機構３０による吸気バルブタイミングＶＴの進角量に応じた分だけ実圧縮比Ｅが仮想機関の低油温始動時の実圧縮比Ｅよりも大きくなる。
このように、内燃機関１の高油温始動時には内燃機関１の低油温始動時よりも機関回転速度ＮＥの上昇速度が大きいことに起因して実圧縮比Ｅの増加速度が大きくなる。また、内燃機関１の高油温始動時には仮想機関の高油温始動時よりも吸気バルブタイミングＶＴの進角量が大きいことに起因して実圧縮比Ｅの増加速度が大きくなる。
他方、内燃機関１の始動時には低回転速度時に実圧縮比Ｅが過度に大きいとき、すなわち機関回転速度ＮＥが基準回転速度ＮＥＸ未満のときに実圧縮比Ｅが燃焼限界圧縮比Ｅ１を超えたとき、実圧縮比Ｅが大きいことに起因して燃焼にともなうトルクショックが発生しやすくなる。
このため、実圧縮比Ｅの増加速度が大きい内燃機関１の高油温始動時には、内燃機関１の低油温始動時及び仮想機関の高油温始動時及び仮想機関の低油温始動時に比べて、実圧縮比Ｅが過度に大きいことに起因するトルクショックが生じやすい。
そこで電子制御装置１０１は、内燃機関１の高油温始動時にバルブタイミング可変機構３０の進角速度を小さくして実圧縮比Ｅの増加速度を小さくするための始動時進角速度制御を行うことにより、高油温始動時のトルクショックの発生を抑制するようにしている。この始動時進角速度制御では、当該制御を実行しないときと比較して吸気カムシャフト２２のトルクの変動幅が小さくなるようにモータジェネレータ６１のクランキングトルクを制御する。このモータジェネレータ６１のトルク制御が行われることにより、内燃機関１の高油温始動時において吸気カムシャフト２２のトルク変動幅は同トルク制御が行われないときよりも小さくなる。
機関始動時の吸気バルブタイミングＶＴの進角速度は、基本的には吸気カムシャフト２２のトルク変動幅の影響を受けて変化するため、上記のようにトルク変動幅が小さくされることにより吸気バルブタイミングＶＴの進角速度も小さくなる。
これにより、内燃機関１の高油温始動時において機関回転速度ＮＥの上昇及び吸気バルブタイミングＶＴの進角にともない増加する実圧縮比Ｅのうち、吸気バルブタイミングＶＴの進角にともなう増加分が小さくなるため、始動時進角速度制御が行われない高油温始動時と比較してトルクショックの発生が抑制されるようになる。なお進角速度は、ハウジングロータ３１とベーンロータ３５との進角方向についての相対的な回転位相の変化速度、すなわち単位時間あたりの吸気バルブタイミングＶＴの進角量を示している。
図５を参照して、始動時進角速度制御の具体的な処理手順を定めた「始動時トルク制御処理」の内容について説明する。なお同処理は、ハイブリッドシステムの起動中において電子制御装置１０１により所定の演算周期毎に繰り返し行われる。
電子制御装置１０１は、「始動時トルク制御処理」として以下の各処理を行う。
ステップＳ１１において、イグニッションスイッチのオフからオンへの切り換え操作が行われていない旨判定したとき、所定の演算周期が経過した後にステップＳ１１の判定を再び行う。
ステップＳ１１において、イグニッションスイッチのオフからのオンへの切り換え操作が行われた旨判定したとき、次のステップＳ１２において冷却水温度ＴＷの演算値を取得する。
ステップＳ１３では、最後に内燃機関１の運転が停止されてから今回のハイブリッドシステムの起動が行われるまでの期間（以下、「間欠期間ＳＸ」）、及びステップＳ１２で取得した冷却水温度ＴＷの演算値に基づいて、潤滑油温度ＴＬの演算値を算出する。すなわち、間欠期間ＳＸ及び冷却水温度ＴＷに基づいて内燃機関１の始動動作が開始されるときの潤滑油温度ＴＬを推定する。
ステップＳ１４では、潤滑油温度ＴＬの演算値に基づいてモータジェネレータ６１のトルク制御パターンを選択する。トルク制御パターンとしては、潤滑油温度ＴＬが基準温度ＴＬＸよりも大きいとき（高油温始動時）に対応した高油温時パターンと、潤滑油温度ＴＬが基準温度ＴＬＸ以下のとき（低油温始動時）に対応した低油温時パターンとが予め設定されている。高油温時パターンには、潤滑油温度ＴＬ及び機関運転状態に応じてさらに複数の制御パターンが含まれている。
低油温時パターンでは、モータジェネレータ６１のクランキングトルクを一定に維持して内燃機関１のクランキングを行う。高油温時パターンでは、吸気カムシャフト２２のトルクの変動幅が所定の変動幅よりも小さくなるようにモータジェネレータ６１のクランキングトルクを低油温時パターンとは異なるものに設定して内燃機関１のクランキングを行う。なお、ここでの所定の変動幅とは、吸気バルブタイミングＶＴの進角速度がトルクショックをまねく大きさに到達しない範囲の変動幅を示す。
トルク変動幅を所定の変動幅よりも小さくするために必要となるクランキングトルクの大きさは、潤滑油温度ＴＬ等に応じて異なる。このため、複数の高油温時パターンのそれぞれにより設定されるクランキングトルクには、低油温時パターンのクランキングトルクよりも大きいもの及び小さいものの双方が含まれる。
当該「始動時トルク制御処理」においては、トルク変動幅を所定の変動幅よりも小さくするために必要となるクランキングトルクの大きさを試験等の実施により予め把握し、これに基づいて複数の高油温時パターンを設定している。
以上詳述したように、本実施形態によれば以下に示す効果が得られるようになる。
（１）本実施形態では、高油温始動時に始動時進角速度制御を行うため、高油温始動時の機関回転速度ＮＥの上昇にともなう実圧縮比Ｅの増加速度は、始動時進角速度制御が行われない場合よりも小さくなる。これにより、高油温始動時の低回転速度時に実圧縮比Ｅが過度に大きくなる状況が生じにくくなるため、高油温始動時にトルクショックが生じることを抑制することができる。
（２）本実施形態では、吸気カムシャフト２２のトルクの変動幅を調整することによりバルブタイミング可変機構３０の進角速度を調整している。これにより、高油温始動時の低回転速度時に実圧縮比Ｅが過度に大きくなることをより好適に抑制することができる。
（３）本実施形態の始動時進角速度制御では、クランクシャフト１５にトルクを付与するモータジェネレータ６１を制御することにより吸気カムシャフト２２のトルクの変動幅を調整している。これにより、高油温始動時の低回転速度時に実圧縮比Ｅが過度に大きくなることをより好適に抑制することができる。
（４）本実施形態では、機関運転状態に基づいてモータジェネレータ６１の制御パターンを予め設定された複数の制御パターンのなかから選択している。これにより、高油温始動時の低回転速度時に実圧縮比Ｅが過度に大きくなることをより好適に抑制することができる。
（５）中間ロック機構４０を含む内燃機関１においては、吸気バルブタイミングＶＴが中間ロック機構４０により中間角ＶＴｍｄｌに固定されているとき、吸気バルブタイミングＶＴの進角にともなう実圧縮比Ｅの増加分が減少することはない。このため、中間ロック機構４０を含まない内燃機関と比較すると実圧縮比Ｅが過度に大きいことに起因するトルクショックの発生頻度はより高くなる。
本実施形態では、そのような内燃機関１において始動時進角速度制御を行うため、中間ロック機構４０により吸気バルブタイミングＶＴを中間角ＶＴｍｄｌに固定して始動性の向上を図ることと、実圧縮比Ｅが過度に大きいことに起因するトルクショックの発生を抑制することとを両立することができる。
（６）モータジェネレータ６１のクランキングトルクは、一般のスタータモータのクランキングトルクよりも大きい。このため、内燃機関１の始動時の機関回転速度ＮＥの上昇速度は、スタータモータを備える内燃機関の始動時の機関回転速度ＮＥの上昇速度よりも大きくなる。すなわち、ハイブリッド車両の内燃機関１は始動時の低回転時に実圧縮比Ｅがより大きなものになりやすい。本実施形態では、始動時進角速度制御を行うため、ハイブリッド車両の機関始動時にトルクショックが生じることを抑制することができる。
（７）本実施形態では、潤滑油温度ＴＬが基準温度ＴＬＸよりも高いときのみ、始動時進角速度制御を行うようにしている。これにより、潤滑油温度ＴＬが著しく低くなる極冷間の環境にあるときの機関始動時に同制御により進角速度が小さくされることがないため、極冷間の環境にあるときの内燃機関１の始動性の低下を抑制することができる。
（第２実施形態）
図６を参照して、本発明の第２実施形態について説明する。
本実施形態の内燃機関１は、第１実施形態の始動制御の内容の一部を変更したものとして構成されている。以下にこの変更された部分についての詳細を示す。なお、その他の点については第１実施形態と同様の構成が採用されているため、共通する構成については同一の符号を付してその説明を省略する。
第１実施形態では、高油温始動時にトルクショックを抑制するため、バルブタイミング可変機構３０の進角速度を小さくすることにより高油温始動時の実圧縮比Ｅの増加速度を小さくする始動時進角速度制御を行うようにしている。
これに対して本実施形態では、高油温始動時にトルクショックを抑制するための制御として、高油温始動時の機関回転速度ＮＥの上昇速度を低油温始動時の機関回転速度ＮＥの上昇速度よりも小さくすることにより高油温始動時の実圧縮比Ｅの増加速度を小さくする始動時回転速度制御を行う。
始動時回転速度制御の詳細について説明する。
電子制御装置１０１は、始動時回転速度制御の具体的な処理手順を定めた「始動時トルク制御処理」として以下の各処理を行う。なお、この「始動時トルク制御処理」は、第１実施形態の「始動時トルク制御処理」のステップＳ１４以降の内容を下記のステップＳ２４〜Ｓ２６に変更したものに相当する。これらステップＳ２４〜２６以外の処理としては、第１実施形態の「始動時トルク制御処理」の各ステップと同じものが行われる。
ステップＳ２４において、潤滑油温度ＴＬが基準温度ＴＬＸよりも大きい旨判定したとき、次のステップＳ２５でモータジェネレータ６１のクランキングトルクを低油温始動時のクランキングトルクよりも大きいトルクに設定する。すなわち、高油温始動時のクランキングトルクの指令値を低油温始動時のクランキングトルクの指令値よりも大きいものに設定した状態にてモータジェネレータ６１によるクランキングを行う。
ステップＳ２４において、潤滑油温度ＴＬが基準温度ＴＬＸ未満の旨判定したとき、次のステップＳ２６でモータジェネレータ６１のクランキングトルクを低油温始動時のクランキングトルクに設定する。すなわち、低油温始動時のクランキングトルクの指令値を高油温始動時のクランキングトルクの指令値よりも小さいものに設定した状態にてモータジェネレータ６１によるクランキングを行う。
本実施形態によれば、第１実施形態の（１）の効果、すなわち高油温始動時においてトルクショックが生じることを抑制することができる旨の効果、及び同実施形態の（２）、（３）及び（５）〜（７）の効果を奏することができる。
（その他の実施形態）
なお、本発明の実施態様は上記各実施形態に限られるものではなく、例えば以下に示す態様をもって実施することもできる。また以下の各変形例は、上記各実施形態についてのみ適用されるものではなく、異なる変形例同士を互いに組み合わせて実施することもできる。
・上記第１実施形態の始動時進角速度制御の内容を以下の（Ａ１）〜（Ａ３）のいずれかに変更することもできる。
（Ａ１）高油温始動時のバルブタイミング可変機構３０の進角速度が低油温始動時のバルブタイミング可変機構３０の進角速度よりも小さくなるようにモータジェネレータ６１のトルク制御を行う。
（Ａ２）高油温始動時には、バルブタイミング可変機構３０の進角速度が予め設定された判定速度を超えないようにモータジェネレータ６１のトルク制御を行う。一方、低油温始動時には始動時進角速度制御を行わない。
（Ａ３）高油温始動時且つバルブタイミング可変機構３０の進角速度が予め設定された判定速度よりも大きいとき、バルブタイミング可変機構３０の進角速度が低下するようにモータジェネレータ６１のトルク制御を行う。一方、低油温始動時には始動時進角速度制御を行わない。
・上記第１実施形態の始動時進角速度制御に代えて、例えば以下の（Ｂ１）〜（Ｂ４）の始動時増加速度制御を行うこともできる。なお、同制御においては実圧縮比Ｅの測定値または推定値に基づいてモータジェネレータ６１のトルク制御が行われる。
（Ｂ１）始動時増加速度制御が行われたときの実圧縮比Ｅの増加速度を増加速度Ａとし、同始動時増加速度制御が行われないときの実圧縮比Ｅの増加速度を増加速度Ｂとして、高油温始動時には増加速度Ａが増加速度Ｂよりも小さくなるようにモータジェネレータ６１のトルク制御を行う。
（Ｂ２）高油温始動時の実圧縮比Ｅの増加速度が低油温始動時の実圧縮比Ｅの増加速度よりも小さくなるようにモータジェネレータ６１のトルク制御を行う。
（Ｂ３）高油温始動時には、実圧縮比Ｅの増加速度が予め設定された判定速度を超えないようにモータジェネレータ６１のトルク制御を行う。一方、低油温始動時には始動時増加速度制御を行わない。
（Ｂ４）高油温始動時且つ実圧縮比Ｅの増加速度が予め設定された判定速度よりも大きいとき、実圧縮比Ｅの増加速度が低下するようにモータジェネレータ６１のトルク制御を行う。一方、低油温始動時には始動時増加速度制御を行わない。
・上記第１実施形態では、高油温始動時には予め設定された複数の高油温時パターンのなかから１つのトルク制御パターンを選択したが、高油温始動時のトルク制御パターンを１つにすることもできる。
・上記第１実施形態では、高油温始動時の吸気カムシャフト２２のトルク変動幅が所定の変動幅よりも小さくなるように複数の高油温時パターンの内容を設定したが、同複数の高油温時パターンの内容を次のように変更することもできる。すなわち、高油温始動時の吸気カムシャフト２２のトルク変動幅が低油温始動時の吸気カムシャフト２２のトルク変動幅よりも小さくなるように複数の高油温時パターンの内容を設定することもできる。
・上記第１実施形態では、潤滑油温度ＴＬに基づいて高油温始動時である旨判定したときには、モータジェネレータ６１のトルク制御パターンとして高油温時パターンを選択してバルブタイミング可変機構３０の進角速度を低下させるようにしたが、これを次のように変更することもできる。すなわち、高油温始動時及び低油温始動時のいずれであるかの判定と、冷却水温度センサ１０４に異常が生じているか否かの判定とを併せて行い、高油温始動時である旨判定し且つ冷却水温度センサ１０４に異常が生じている旨判定したとき、モータジェネレータ６１のトルク制御パターンとして高油温時パターンを選択することを禁止する。そして、トルク制御パターンとして低油温時パターンを選択してモータジェネレータ６１によるクランキングを行う。
ここで例示した始動時進角速度制御によれば、高油温始動時にバルブタイミング可変機構３０の進角速度を低下させるためのトルク制御を行う場合と、高油温始動時にバルブタイミング可変機構３０の進角速度を低下させるためのトルク制御を行わない場合とが含まれる。そして、トルク制御を行う場合の進角速度はトルク制御を行わない場合の進角速度よりも小さなものとなるため、実圧縮比Ｅの増加速度もトルク制御を行う場合の方がトルク制御を行わない場合よりも小さくなる。
・上記第２実施形態の始動時回転速度制御の内容を以下の（Ｃ１）〜（Ｃ３）のいずれかに変更することもできる。
（Ｃ１）始動時回転速度制御が行われたときの機関回転速度ＮＥの上昇速度を上昇速度Ａとし、同始動時回転速度制御が行われないときの機関回転速度ＮＥの上昇速度を上昇速度Ｂとして、高油温始動時には上昇速度Ａが上昇速度Ｂよりも小さくなるようにモータジェネレータ６１のトルク制御を行う。
（Ｃ２）高油温始動時には、機関回転速度ＮＥの上昇速度が予め設定された判定速度を超えないようにモータジェネレータ６１のトルク制御を行う。一方、低油温始動時には始動時回転速度制御を行わない。
（Ｃ３）高油温始動時且つ機関回転速度ＮＥの上昇速度が予め設定された判定速度よりも大きいとき、機関回転速度ＮＥの上昇速度が低下するようにモータジェネレータ６１のトルク制御を行う。一方、低油温始動時には始動時回転速度制御を行わない。
・上記第２実施形態では、潤滑油温度ＴＬに基づいて高油温始動時である旨判定したときには、モータジェネレータ６１のクランキングトルクを低油温始動時のクランキングトルクよりも大きいトルクに設定して機関回転速度ＮＥの上昇速度を低下させるようにしたが、これを次のように変更することもできる。すなわち、高油温始動時及び低油温始動時のいずれであるかの判定と、冷却水温度センサ１０４に異常が生じているか否かの判定とを併せて行う。高油温始動時である旨判定し且つ冷却水温度センサ１０４に異常が生じている旨判定したときには、モータジェネレータ６１のクランキングトルクを低油温始動時のクランキングトルクよりも大きいトルクに設定することを禁止する。そして、クランキングトルクとして低油温時トルクを設定してモータジェネレータ６１によるクランキングを行う。
ここで例示した始動時回転速度制御によれば、高油温始動時に機関回転速度ＮＥの上昇速度を低下させるためのトルク制御を行う場合と、高油温始動時に機関回転速度ＮＥの上昇速度を低下させるためのトルク制御を行わない場合とが含まれる。そして、トルク制御を行う場合の機関回転速度ＮＥの上昇速度はトルク制御を行わない場合の機関回転速度ＮＥの上昇速度よりも小さなものとなるため、これにより実圧縮比Ｅの増加速度もトルク制御を行う場合の方がトルク制御を行わない場合よりも小さくなる。
・上記各実施形態では、冷却水温度ＴＷ及び間欠期間ＳＸに基づいて潤滑油温度ＴＬを推定するようにしたが、センサにより潤滑油温度ＴＬを計測することもできる。
・上記各実施形態では、冷却水温度ＴＷ及び間欠期間ＳＸに基づいて潤滑油温度ＴＬを推定するようにしたが、潤滑油温度ＴＬの推定に用いるパラメータはこれに限られるものではない。例えば、冷却水温度ＴＷ及び間欠期間ＳＸに代えてまたはこれらパラメータに加えて、前回の内燃機関１の始動動作が開始されてから運転が停止されるまでの燃料噴射量の積算値を採用することもできる。また、冷却水温度ＴＷ及び間欠期間ＳＸに代えてまたはこれらパラメータに加えて、前回の内燃機関１の始動動作が開始されてから運転が停止されるまでの吸入空気量の積算値を採用することもできる。
・上記各実施形態では、潤滑油温度ＴＬの推定値に基づいて高油温始動時か否かの判定を行うようにしたが、潤滑油温度ＴＬの推定値に代えて、潤滑油温度ＴＬの指標となる温度を採用することもできる。この指標となる温度としては、潤滑油温度ＴＬとの相関が高い物質の温度を採用することができる。具体的には、冷却水温度ＴＷ及び機関本体１０の温度の少なくとも１つを採用することができる。
・上記各実施形態の「始動トルク制御処理」では、イグニッションスイッチのオフからのオンへの切り換え操作が行われたことを条件にモータジェネレータ６１のトルク制御を行うようにしたが、同制御の実行条件は各実施形態で例示した条件に限られるものではない。例えば上記の条件とは別に、ハイブリッドシステムの起動後且つ内燃機関１が停止している状態において内燃機関１の運転を開始するための条件が成立したことに基づいて、モータジェネレータ６１のトルク制御を行うこともできる。この構成によれば、イグニッションスイッチの操作に基づく内燃機関１の始動時に限らず、始動停止制御による内燃機関１の高油温始動時についてもトルクショックが生じることを抑制することができる。
・上記各実施形態では、中間ロック機構４０を含めて構成されるバルブタイミング可変機構３０を備える内燃機関１に対して本発明を適用したが、中間ロック機構４０を含まないバルブタイミング可変機構３０を備える内燃機関１に対して本発明を適用することもできる。すなわち、油圧式のバルブタイミング可変機構を備える内燃機関であればいずれの内燃機関に対しても本発明を適用することができる。
・上記各実施形態では、バッテリ６２及び内燃機関１を走行用の動力源として搭載したハイブリッド車両に適用したが、内燃機関のみを走行用の動力源として搭載した車両にも本発明を適用することができる。
１…内燃機関、１０…機関本体、１１…シリンダブロック、１２…シリンダヘッド、１３…オイルパン、１４…燃焼室、１５…クランクシャフト、２０…可変動弁装置、２１…吸気バルブ、２２…吸気カムシャフト、２３…排気バルブ、２４…排気カムシャフト、３０…バルブタイミング可変機構（可変動弁機構）、３１…ハウジングロータ（第１回転体）、３１Ａ…区画壁、３２…ハウジング本体、３３…スプロケット、３４…カバー、３５…ベーンロータ（第２回転体）、３６…ベーン、３７…ベーン収容室、３８…進角室、３９…遅角室、４０…中間ロック機構（固定機構）、４１…ロック穴、４１Ａ…ロック溝、４２…ロックピン、４３…ロックばね、４４…ロック室、５０…潤滑装置、５１…油路、５２…オイルポンプ、５３…オイルコントロールバルブ、６１…モータジェネレータ、６２…バッテリ、６３…インバータ、１００…制御装置（始動制御装置）、１０１…電子制御装置、１０２…クランクポジションセンサ、１０３…カムポジションセンサ、１０４…冷却水温度センサ。

Claims (17)

  1. 吸気弁のバルブタイミングを変更する油圧式の可変動弁機構を含む内燃機関について、その始動態様を制御する内燃機関の始動制御装置において、
    内燃機関の潤滑油の温度またはその指標となる温度を潤滑油温度とし、機関始動時且つ潤滑油温度が所定温度よりも高いときの機関回転速度の上昇速度を上昇速度Ａとし、機関始動時且つ潤滑油温度が前記所定温度よりも低いときの機関回転速度の上昇速度を上昇速度Ｂとして、
    前記上昇速度Ａを前記上昇速度Ｂよりも小さくする始動時回転速度制御を行う
    ことを特徴とする内燃機関の始動制御装置。
  2. 吸気弁のバルブタイミングを変更する油圧式の可変動弁機構を含む内燃機関について、その始動態様を制御する内燃機関の始動制御装置において、
    内燃機関の潤滑油の温度またはその指標となる温度を潤滑油温度とし、機関始動時の機関回転速度の上昇速度を調整する制御を始動時回転速度制御とし、同始動時回転速度制御が行われたときの機関回転速度の上昇速度を上昇速度Ａとし、同始動時回転速度制御が行われないときの機関回転速度の上昇速度を上昇速度Ｂとして、
    機関始動時且つ潤滑油温度が所定温度よりも高いときには前記上昇速度Ａが前記上昇速度Ｂよりも小さくなるように前記始動時回転速度制御を行う
    ことを特徴とする内燃機関の始動制御装置。
  3. 吸気弁のバルブタイミングを変更する油圧式の可変動弁機構を含む内燃機関について、その始動態様を制御する内燃機関の始動制御装置において、
    潤滑油の温度またはその指標となる温度を潤滑油温度として、
    機関始動時且つ潤滑油温度が所定温度よりも高いときには、機関回転速度の上昇速度が予め設定された判定速度を超えないように機関回転速度の上昇速度を調整する始動時回転速度制御を行い、
    機関始動時且つ潤滑油温度が前記所定温度よりも低いときには、前記始動時回転速度制御を行わない
    ことを特徴とする内燃機関の始動制御装置。
  4. 吸気弁のバルブタイミングを変更する油圧式の可変動弁機構を含む内燃機関について、その始動態様を制御する内燃機関の始動制御装置において、
    潤滑油の温度またはその指標となる温度を潤滑油温度として、
    機関始動時且つ潤滑油温度が所定温度よりも高いとき、且つ機関回転速度の上昇速度が予め設定された判定速度よりも大きいときには、機関回転速度の上昇速度を低下させる始動時回転速度制御を行い、
    機関始動時且つ潤滑油温度が前記所定温度よりも低いときには、前記始動時回転速度制御を行わない
    ことを特徴とする内燃機関の始動制御装置。
  5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の内燃機関の始動制御装置において、
    前記始動時回転速度制御では、クランクシャフトにトルクを付与するモータを制御することにより機関回転速度の上昇速度を調整する
    ことを特徴とする内燃機関の始動制御装置。
  6. 吸気弁のバルブタイミングを変更する油圧式の可変動弁機構を含む内燃機関について、その始動態様を制御する内燃機関の始動制御装置において、
    内燃機関の潤滑油の温度またはその指標となる温度を潤滑油温度とし、機関始動時且つ潤滑油温度が所定温度よりも高いときの前記可変動弁機構の進角速度を進角速度Ａとし、機関始動時且つ潤滑油温度が前記所定温度よりも低いときの前記可変動弁機構の進角速度を進角速度Ｂとして、
    前記進角速度Ａを前記進角速度Ｂよりも小さくする始動時進角速度制御を行う
    ことを特徴とする内燃機関の始動制御装置。
  7. 吸気弁のバルブタイミングを変更する油圧式の可変動弁機構を含む内燃機関について、その始動態様を制御する内燃機関の始動制御装置において、
    内燃機関の潤滑油の温度またはその指標となる温度を潤滑油温度とし、機関始動時の前記可変動弁機構の進角速度を調整する制御を始動時進角速度制御とし、同始動時進角速度制御が行われたときの前記可変動弁機構の進角速度を進角速度Ａとし、同始動時進角速度制御が行われないときの前記可変動弁機構の進角速度を進角速度Ｂとして、
    機関始動時且つ潤滑油温度が所定温度よりも高いときには前記進角速度Ａが前記進角速度Ｂよりも小さくなるように前記始動時進角速度制御を行う
    ことを特徴とする内燃機関の始動制御装置。
  8. 吸気弁のバルブタイミングを変更する油圧式の可変動弁機構を含む内燃機関について、その始動態様を制御する内燃機関の始動制御装置において、
    潤滑油の温度またはその指標となる温度を潤滑油温度として、
    機関始動時且つ潤滑油温度が所定温度よりも高いときには、前記可変動弁機構の進角速度が予め設定された判定速度を超えないように前記可変動弁機構の進角速度を調整する始動時進角速度制御を行い、
    機関始動時且つ潤滑油温度が前記所定温度よりも低いときには、前記始動時進角速度制御を行わない
    ことを特徴とする内燃機関の始動制御装置。
  9. 吸気弁のバルブタイミングを変更する油圧式の可変動弁機構を含む内燃機関について、その始動態様を制御する内燃機関の始動制御装置において、
    潤滑油の温度またはその指標となる温度を潤滑油温度として、
    機関始動時且つ潤滑油温度が所定温度よりも高いとき、且つ前記可変動弁機構の進角速度が予め設定された判定速度よりも大きいときには、前記可変動弁機構の進角速度を低下させる始動時進角速度制御を行い、
    機関始動時且つ潤滑油温度が前記所定温度よりも低いときには、前記始動時進角速度制御を行わない
    ことを特徴とする内燃機関の始動制御装置。
  10. 請求項６〜９のいずれか一項に記載の内燃機関の始動制御装置において、
    前記始動時進角速度制御では、カムシャフトのトルクの変動幅を調整することにより前記可変動弁機構の進角速度を調整する
    ことを特徴とする内燃機関の始動制御装置。
  11. 請求項１０に記載の内燃機関の始動制御装置において、
    前記始動時進角速度制御では、クランクシャフトにトルクを付与するモータを制御することによりカムシャフトのトルクの変動幅を調整する
    ことを特徴とする内燃機関の始動制御装置。
  12. 吸気弁のバルブタイミングを変更する油圧式の可変動弁機構を含む内燃機関について
    その始動態様を制御する内燃機関の始動制御装置において、
    潤滑油の温度またはその指標となる温度を潤滑油温度とし、機関始動時且つ潤滑油温度が所定温度よりも高いときの実圧縮比の増加速度を増加速度Ａとし、機関始動時且つ潤滑油温度が前記所定温度よりも低いときの実圧縮比の増加速度を増加速度Ｂとして、
    クランクシャフトにトルクを付与するモータの制御により前記増加速度Ａを前記増加速度Ｂよりも小さくする始動時増加速度制御を行う
    ことを特徴とする内燃機関の始動制御装置。
  13. 吸気弁のバルブタイミングを変更する油圧式の可変動弁機構を含む内燃機関について、その始動態様を制御する内燃機関の始動制御装置において、
    潤滑油の温度またはその指標となる温度を潤滑油温度とし、クランクシャフトにトルクを付与するモータの制御により実圧縮比の増加速度を調整する制御を始動時増加速度制御とし、同始動時増加速度制御が行われたときの実圧縮比の増加速度を増加速度Ａとし、同始動時増加速度制御が行われないときの実圧縮比の増加速度を増加速度Ｂとして、
    機関始動時且つ潤滑油温度が前記所定温度よりも高いときには、前記増加速度Ａが前記増加速度Ｂよりも小さくなるように前記始動時増加速度制御を行う
    ことを特徴とする内燃機関の始動制御装置。
  14. 吸気弁のバルブタイミングを変更する油圧式の可変動弁機構を含む内燃機関について、その始動態様を制御する内燃機関の始動制御装置において、
    潤滑油の温度またはその指標となる温度を潤滑油温度とし、クランクシャフトにトルクを付与するモータの制御により実圧縮比の増加速度を調整する制御を始動時増加速度制御として、
    機関始動時且つ潤滑油温度が所定温度よりも高いときには、実圧縮比の増加速度が予め設定された判定速度を超えないように前記始動時増加速度制御を行い、
    機関始動時且つ潤滑油温度が前記所定温度よりも低いときには、前記始動時増加速度制御を行わない
    ことを特徴とする内燃機関の始動制御装置。
  15. 吸気弁のバルブタイミングを変更する油圧式の可変動弁機構を含む内燃機関について、その始動態様を制御する内燃機関の始動制御装置において、
    潤滑油の温度またはその指標となる温度を潤滑油温度とし、クランクシャフトにトルクを付与するモータの制御により実圧縮比の増加速度を調整する制御を始動時増加速度制御として、
    機関始動時且つ潤滑油温度が所定温度よりも高いとき、且つ実圧縮比の増加速度が予め設定された判定速度よりも大きいときには、実圧縮比の増加速度が低下するように前記始動時増加速度制御を行い、
    機関始動時且つ潤滑油温度が前記所定温度よりも低いときには、前記始動時増加速度制御を行わない
    ことを特徴とする内燃機関の始動制御装置。
  16. 請求項５または１１〜１５のいずれか一項に記載の内燃機関の始動制御装置において、
    前記モータの制御パターンとして予め設定された複数の制御パターンのなかから使用する制御パターンを機関運転状態に基づいて選択して前記モータの制御を行う
    ことを特徴とする内燃機関の始動制御装置。
  17. 請求項１〜１６のいずれか一項に記載の内燃機関の始動制御装置において、
    前記可変動弁機構は、クランクシャフトに同期して回転する第１回転体と、カムシャフトに同期して回転する第２回転体と、これら回転体を互いに係合して吸気弁のバルブタイミングを最遅角よりも進角側にある特定角に固定する固定機構とを含む
    ことを特徴とする内燃機関の始動制御装置。
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