JP2013100054A - 点火時期制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の冷間始動後に実施される触媒暖機制御中であっても、トランスアクスルにおけるギヤの歯打ち音を抑制することができる点火時期制御装置を提供する。
【解決手段】エンジンの始動後に点火時期を遅角させる触媒暖機制御を実行可能なエンジンＥＣＵを備えたハイブリッド車両に用いられる点火時期制御装置であって、モータジェネレータのモータトルクを検出するモータＥＣＵを備え、エンジンＥＣＵが、触媒暖機制御中に、モータトルクがゼロトルクを含む予め定められたトルク範囲にあることを条件として触媒暖機制御における点火時期の遅角量ＡＣＡＴを所定のクランク角ＣＡ１だけ減少させる。
【選択図】図６

Description

本発明は、内燃機関および電動機を駆動源として備えたハイブリッド車両に搭載される点火時期制御装置に関する。

一般に、ハイブリッド車両では、遊星歯車機構を介して連結した内燃機関と発電機と電動機との間で動力のやり取りが行われる。このようなハイブリッド車両では、内燃機関の運転を停止しバッテリの放電パワーにより電動機を駆動して走行する、いわゆるモータ走行を行うことがある。また、このようなハイブリッド車両においては、モータ走行中であっても内燃機関を始動させる必要が生じた場合には、内燃機関を始動させることがある。

ところが、ハイブリッド車両では、上記のような内燃機関の始動時の出力トルクが低すぎると、内燃機関に起因するトルク変動によって、遊星歯車機構のギヤのうち、互いに噛み合うギヤ歯同士が当接・離間を繰り返すことでカチカチカチという歯打ち音が発生することがある。特に、このようなギヤの歯打ち音は、車両停止中に内燃機関を始動させた場合に生じ易い。内燃機関のトルク変動としては、例えば吸入・圧縮・膨張・排気の行程を繰り返す際に生ずるトルク変動や、低トルクのため燃焼が不安定になることにより生ずるトルク変動等がある。

近年、上述のようなギヤの歯打ち音を抑制することを目的とした点火時期制御装置として、車両停止中に運転者のパワー要求がない状態で内燃機関の始動指示がなされた場合には、内燃機関のトルク変動が生じたとしてもギヤ歯同士が当接・離間を繰り返すことのないトルクを発生させるように点火時期として歯打ち抑制用点火時期を設定するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、このようなハイブリッド車両においては、機関始動後に触媒を早期に暖機させる目的で内燃機関の点火時期を遅角させる触媒暖機制御が実行されることがある。触媒暖機制御は、特に内燃機関の冷間始動時に実行される。

特開２００７−１２６０９７号公報

しかしながら、特許文献１に記載の従来の点火時期制御装置にあっては、内燃機関の冷間始動後の触媒暖機制御中に生ずる遊星歯車機構を含むトランスアクスルにおけるギヤの歯打ち音の抑制に関してなんら考慮されていない。特に、触媒暖機制御中は、電動機のトルクがゼロ付近になることがあり、この場合、電動機に連結されたギヤにトルクがかかっていない状態となる。また、触媒暖機制御中は、点火時期を遅角させているため、内燃機関の燃焼が不安定であり、内燃機関のトルク変動が生じ易い。したがって、触媒暖機制御中に電動機のトルクがゼロ付近となった場合には、内燃機関のトルク変動により、トランスアクスルにおいてギヤの歯打ち音が生じ易い状態となっている。

本発明は、上述のような事情に鑑みてなされたもので、内燃機関の冷間始動後に実施される触媒暖機制御中であっても、トランスアクスルにおけるギヤの歯打ち音を抑制することができる点火時期制御装置を提供することを目的とする。

本発明に係る点火時期制御装置は、上記目的達成のため、（１）内燃機関と、電動機と、前記内燃機関と前記電動機とに連結され、複数のギヤを有する動力伝達機構と、前記内燃機関の始動後に点火時期を遅角させる触媒暖機制御を実行可能な制御手段とを備えたハイブリッド車両に用いられる点火時期制御装置であって、前記電動機の電動機トルクを検出する電動機トルク検出手段を備え、前記制御手段は、前記触媒暖機制御中に、前記電動機トルクがゼロトルクを含む予め定められたトルク範囲にあることを条件として前記触媒暖機制御における前記点火時期の遅角量を予め定められた減少量に基づき減少させるよう構成されている。

この構成により、本発明に係る点火時期制御装置は、触媒暖機制御中に電動機トルクがゼロトルクを含む予め定められたトルク範囲にあることを条件として、制御手段が触媒暖機制御における点火時期の遅角量を予め定められた減少量に基づき減少させる。このため、内燃機関の燃焼を安定させて内燃機関のトルク変動を抑制することができる。したがって、触媒暖機制御中に電動機トルクが動力伝達機構にかかっていない場合であっても、動力伝達機構の複数のギヤのうち、互いに噛み合うギヤ歯同士が内燃機関のトルク変動によって当接および離間を繰り返すことが防止される。この結果、本発明に係る点火時期制御装置は、動力伝達機構で歯打ち音が発生し易い触媒暖機制御中であっても、動力伝達機構におけるギヤの歯打ち音を抑制することができる。

また、本発明に係る点火時期制御装置は、上記（１）に記載の点火時期制御装置において、（２）前記内燃機関の冷却水の水温を検出する水温検出手段を備え、前記減少量は、前記水温が低くなる程、増大するよう設定されている。

この構成により、本発明に係る点火時期制御装置は、内燃機関の冷却水の水温が低くなる程、点火時期の遅角量の減少量が増大するようにしている。このため、本発明に係る点火時期制御装置は、水温が低く内燃機関の燃焼が不安定な状態にある場合には、点火時期の遅角量の減少量を増大させて内燃機関の燃焼を安定させることができる。

本発明によれば、内燃機関の冷間始動後に実施される触媒暖機制御中であっても、トランスアクスルにおけるギヤの歯打ち音を抑制することができる点火時期制御装置を提供することができる。

本発明の実施の形態に係る点火時期制御装置が適用されるハイブリッド車両の概略構成図である。 本発明の実施の形態に係るエンジンの概略構成図である。 本発明の実施の形態に係る可変バルブタイミング機構の外観を示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る可変バルブタイミング機構の概略構成図である。 本発明の実施の形態に係る吸気バルブの開閉タイミングの一例を示す説明図である。 本発明の実施の形態に係るエンジンＥＣＵで実行される冷間始動時の点火時期制御のフローチャートである。 水温と遅角量の減少量との関係を示すマップである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

本発明の実施の形態では、点火時期制御装置を駆動力源として内燃機関と電動機とを搭載した車両、いわゆるハイブリッド車両に適用した例について説明する。

図１に示すように、ハイブリッド車両１は、エンジン２と、動力分配統合機構３と、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２と、減速ギヤ４と、点火時期制御装置１０とを含んで構成されている。点火時期制御装置１０は、ハイブリッド用電子制御装置（以下、単にＨＶＥＣＵという）１００と、エンジン用電子制御装置（以下、単にエンジンＥＣＵという）２００と、モータ用電子制御装置（以下、単にモータＥＣＵという）３００と、水温センサ２０２とを含んで構成されている。

エンジン２は、例えばガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力可能な内燃機関として構成されている。エンジン２は、図２に示すように、エアクリーナ２０により清浄された空気をスロットルバルブ２１を介して吸入する。その後、エンジン２は、燃料噴射弁２２からガソリンを噴射して吸入された空気とガソリンとを混合し、この混合気を吸気バルブ２３を介して燃料室に吸入する。次いで、エンジン２は、吸入した混合気を点火プラグ２４による電気火花によって爆発燃焼させて、そのエネルギにより押し下げられるピストン２５の往復運動をクランクシャフト２６の回転運動に変換する。エンジン２からの排気は、一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）の有害成分を浄化する排ガス浄化触媒（三元触媒）を含む浄化装置２７を介して外気へ排出される。

また、エンジン２は、吸気バルブ２３の開閉タイミングＶＴを連続的に変更可能な可変バルブタイミング機構５０を備える。

図３および図４に示すように、可変バルブタイミング機構５０は、ベーン式のＶＶＴコントローラ５１と、オイルコントロールバルブ５２とを備えている。ＶＶＴコントローラ５１は、ハウジング部５１ａと、ベーン部５１ｂとを有している。ハウジング部５１ａは、クランクシャフト２６にタイミングチェーン５４を介して接続されたタイミングギヤ５５に固定されている。ベーン部５１ｂは、吸気バルブ２３を開閉するインテークカムシャフト２８に固定されている。オイルコントロールバルブ５２は、ＶＶＴコントローラ５１の進角室および遅角室に油圧を作用させるようになっている。

このように構成された可変バルブタイミング機構５０は、オイルコントロールバルブ５２を介してＶＶＴコントローラ５１の進角室および遅角室に作用させる油圧を調節することによりハウジング部５１ａに対してベーン部５１ｂを相対的に回転させる。これにより、可変バルブタイミング機構５０は、吸気バルブ２３の開閉タイミングＶＴにおけるインテークカムシャフト２８の角度を連続的に変更する。進角室および遅角室に作用させるオイルは、クランクシャフト２６に連動して駆動する図示しない機械式オイルポンプによってオイルパン（図示せず）から供給される。

図５に示すように、本実施の形態においては、エンジン２から効率よく動力が出力される吸気バルブ２３の開閉タイミングＶＴにおけるインテークカムシャフト２８の角度を基準角とする。このとき、可変バルブタイミング機構５０は、インテークカムシャフト２８の角度を基準角よりも進角させることによりエンジン２から高トルクが出力可能な運転状態とすることができる。一方、可変バルブタイミング機構５０は、インテークカムシャフト２８の角度を最遅角させることによりエンジン２の気筒内の圧力変動を小さくしてエンジン２の運転の停止や始動に適した運転状態とすることができる。以下、吸気バルブ２３の開閉タイミングＶＴを早くする、すなわちインテークカムシャフト２８の角度を進角させることを「進角する」といい、吸気バルブ２３の開閉タイミングＶＴを遅くする、すなわちインテークカムシャフト２８の角度を遅角させることを「遅角する」という。

また、図１および図２に示すように、エンジン２は、エンジンＥＣＵ２００によって制御されるようになっている。エンジンＥＣＵ２００は、ＣＰＵ２００ａを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、処理プログラムを記憶するＲＯＭ２００ｂと、データを一時的に記憶するＲＡＭ２００ｃと、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備えている。

エンジンＥＣＵ２００には、クランクポジションセンサ２０１、水温センサ２０２、カムポジションセンサ２０３、スロットルバルブポジションセンサ２０４、エアフローメータ２０５、温度センサ２０６、空燃比センサ２０７、酸素センサ２０８が接続されている。本実施の形態における水温センサ２０２は、本発明に係る水温検出手段を構成する。

クランクポジションセンサ２０１は、クランクシャフト２６の回転位置すなわちクランク角θｃｒを検出する。水温センサ２０２は、エンジン２の冷却水の温度すなわち冷却水温Ｔｗを検出する。カムポジションセンサ２０３は、インテークカムシャフト２８や排気バルブを開閉するエキゾーストカムシャフトの回転位置すなわちカム角θｃａを検出する。スロットルバルブポジションセンサ２０４は、スロットルバルブ２１のスロットル開度ＴＨを検出する。エアフローメータ２０５は、吸気管に取り付けられ、吸入空気の質量流量すなわち吸入空気量Ｑａを検出する。温度センサ２０６は、吸気管に取り付けられ、吸気温Ｔａを検出する。空燃比センサ２０７は空燃比ＡＦを検出し、酸素センサ２０８は酸素を検出する。これら各センサは、検出結果に応じた信号をエンジンＥＣＵ２００に出力する。

また、エンジンＥＣＵ２００は、エンジン２を駆動するための種々の制御信号、例えば燃料噴射弁２２への駆動信号や、スロットル開度ＴＨを調節するスロットルモータ２１ａへの駆動信号、イグニッションコイル２０９への制御信号、可変バルブタイミング機構５０への制御信号などを出力ポートを介して出力するようになっている。

エンジンＥＣＵ２００は、ＨＶＥＣＵ１００と通信しており、ＨＶＥＣＵ１００からの制御信号によりエンジン２を運転制御するとともに、必要に応じてエンジン２の運転状態に関するデータを出力する。

さらに、エンジンＥＣＵ２００は、冷間状態でシステム起動がなされた場合、例えば冷却水温Ｔｗが予め定められた暖機実行温度以下である場合にエンジン２を始動し、点火時期を通常時よりも大幅に遅角させてエンジン２を運転する触媒暖機制御を実行するようになっている。これにより、排ガスの温度を上昇させて排ガス浄化触媒の活性化を促進させることが可能となる。なお、冷却水温Ｔｗと暖機実行温度とを比較する代わりに、吸入空気量Ｑａや冷却水温Ｔｗ、空燃比ＡＦ、点火時期の遅角量等に基づいてエンジンＥＣＵ２００等により推定される排ガス浄化触媒の温度（触媒床温）と所定の基準温度とを比較して触媒暖機を実行すべきか否か判定してもよい。

触媒暖機制御で用いられる点火時期の遅角量ＡＣＡＴは、冷却水温Ｔｗと負荷率ＫＬとに基づき、予め実験的に求めて記憶された遅角量マップを参照することにより決定される。遅角量マップでは、例えば冷却水温Ｔｗあるいは負荷率ＫＬが高くなる程、遅角量ＡＣＡＴが大きくなるよう設定されている。ここで、負荷率ＫＬは、気筒容積に対する充填空気量の割合を意味し、例えばエンジン回転速度ＮＥおよび吸入空気量Ｑａ等に基づいて公知の算出手法により算出される。

また、エンジンＥＣＵ２００は、上述の触媒暖機制御中に、モータジェネレータＭＧ２の電動機トルクすなわちモータトルクＴｍがゼロトルク（Ｔｍ＝０）を含む予め定められたトルク範囲にあることを条件として触媒暖機制御における点火時期の遅角量ＡＣＡＴを予め定められた減少量に基づき減少させる歯打ち音抑制ルーチンを実行するようになっている。本実施の形態におけるエンジンＥＣＵ２００は、本発明に係る制御手段を構成する。

ここで、触媒暖機制御中は、遅角量ＡＣＡＴに基づき点火時期が遅角されているため、エンジン２の燃焼が不安定となりエンジン２のトルク変動が発生し易い。したがって、触媒暖機制御中にモータトルクＴｍがゼロトルク（Ｔｍ＝０）付近になると、後述する減速ギヤ４のサンギヤ４１にモータジェネレータＭＧ２からのトルクがかからなくなる。このため、上述のトルク変動によって、例えばクランクシャフト２６に連結されたピニオンギヤ３３とリングギヤ３２との間やカウンタドライブギヤ３５と噛み合うギヤ機構６０等、トランスアクスル内のギヤ間で、互いのギヤ歯同士が当接および離間を繰り返すこととなり、歯打ち音が発生するという問題がある。

本実施の形態では、エンジンＥＣＵ２００が上述の歯打ち音抑制ルーチンを実行することにより、エンジン２の燃焼を安定させることができ、上述のようなギヤ歯同士の歯打ち音を抑制することが可能となる。歯打ち音抑制ルーチンについては、詳しく後述する。

動力分配統合機構３は、クランクシャフト２６にダンパ２９を介して接続された３軸式の動力分配統合機構である。動力分配統合機構３は、外歯歯車のサンギヤ３１と、サンギヤ３１と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ３２と、サンギヤ３１およびリングギヤ３２に噛み合う複数のピニオンギヤ３３と、複数のピニオンギヤ３３を自転かつ公転自在に保持するキャリア３４とを備えている。つまり、動力分配統合機構３は、サンギヤ３１とリングギヤ３２とキャリア３４とを回転要素として差動作用を行う遊星歯車機構として構成されている。

キャリア３４はクランクシャフト２６に連結され、サンギヤ３１はモータジェネレータＭＧ１に連結されている。また、リングギヤ３２は、リングギヤ軸３２ａを介して減速ギヤ４に連結されている。リングギヤ軸３２ａには、カウンタドライブギヤ３５が連結されている。カウンタドライブギヤ３５は、複数のギヤを有するギヤ機構６０と噛み合っている。

動力分配統合機構３は、モータジェネレータＭＧ１が発電機として機能するときには、キャリア３４から入力されるエンジン２からの動力をサンギヤ３１側とリングギヤ３２側にそのギヤ比に応じて分配する。一方、動力分配統合機構３は、モータジェネレータＭＧ１が電動機として機能するときには、キャリア３４から入力されるエンジン２からの動力とサンギヤ３１から入力されるモータジェネレータＭＧ１からの動力とを統合してリングギヤ３２側に出力する。リングギヤ３２に出力された動力は、カウンタドライブギヤ３５からギヤ機構６０およびデファレンシャルギヤ６２を介して、最終的には車両の駆動輪６３ａ、６３ｂに出力される。

減速ギヤ４は、モータジェネレータＭＧ２に連結されたサンギヤ４１と、サンギヤ４１と同心円上に配置されたリングギヤ４２と、サンギヤ４１およびリングギヤ４２に噛み合う複数のピニオンギヤ４３と、一端が本体ケースに固定され、他端がピニオンギヤ４３を自転自在に支持する支持軸を有するキャリア４４とを備えている。減速ギヤ４は、サンギヤ４１、リングギヤ４２およびピニオンギヤ４３を回転要素としてモータジェネレータＭＧ２から伝達された回転を減速して駆動トルクを増幅する遊星歯車機構を構成している。

減速ギヤ４は、モータジェネレータＭＧ２が電動機として機能するときには、モータジェネレータＭＧ２から伝達された回転を減速して駆動トルクを増幅してリングギヤ４２から出力する。一方、減速ギヤ４は、リングギヤ４２に入力された動力による回転を加速して駆動トルクを減衰させてサンギヤ４１から出力することにより、モータジェネレータＭＧ２を発電機として機能させる。

本実施の形態においては、上述した動力分配統合機構３、減速ギヤ４、リングギヤ軸３２ａ、カウンタドライブギヤ３５およびギヤ機構６０によりトランスアクスル７０を構成している。すなわち、トランスアクスル７０は、エンジン２とモータジェネレータＭＧ２に連結され、上記複数のギヤを有するよう構成されている。本実施の形態におけるトランスアクスル７０は、本発明に係る動力伝達機構を構成する。

モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２は、供給された電力を機械的動力に変換する電動機としての機能と、入力された機械的動力を電力に変換する発電機としての機能とを兼ね備えた周知の同期発電電動機として構成されている。モータジェネレータＭＧ１は、主に発電機として用いられ、モータジェネレータＭＧ２は、主に電動機として用いられる。本実施の形態におけるモータジェネレータＭＧ２は、本発明に係る電動機を構成する。

モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２は、インバータ８１、８２を介してバッテリ８０と電力のやりとりを行う。インバータ８１、８２とバッテリ８０とを接続する電力ライン８３は、各インバータ８１、８２が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２のいずれかで発電される電力を他のモータジェネレータで消費することができるようになっている。したがって、バッテリ８０は、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２のいずれかから生じた電力や不足する電力により充放電されることになる。なお、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２により電力収支のバランスをとるものとすれば、バッテリ８０は充放電されない。

モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２は、いずれもモータＥＣＵ３００により駆動制御されている。モータＥＣＵ３００には、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２を駆動制御するために必要な信号、例えばモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ８５、８６からの信号や図示しない電流センサにより検出されるモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２に印加される相電流などが入力される。モータＥＣＵ３００からは、インバータ８１、８２へのスイッチング制御信号が出力されている。

モータＥＣＵ３００は、ＨＶＥＣＵ１００と通信しており、ＨＶＥＣＵ１００からの制御信号によってモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２を駆動制御するとともに必要に応じてモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２の運転状態に関するデータをＨＶＥＣＵ１００に出力する。

モータＥＣＵ３００は、回転位置検出センサ８５、８６からの信号に基づいてモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２の回転数Ｎｍ１、Ｎｍ２を演算する。また、モータＥＣＵ３００は、例えばインバータ８２により駆動電圧または駆動電流等からモータジェネレータＭＧ２のモータトルクＴｍを検出するようになっている。本実施の形態におけるモータＥＣＵ３００は、本発明に係る電動機トルク検出手段を構成する。

バッテリ８０は、バッテリＥＣＵ４００によって管理されている。バッテリＥＣＵ４００には、バッテリ８０を管理するのに必要な信号、例えばバッテリ８０の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧、バッテリ８０の出力端子に接続された電力ライン８３に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流、バッテリ８０に取り付けられた温度センサ８７からの電池温度Ｔｂなどが入力される。バッテリＥＣＵ４００は、必要に応じてバッテリ８０の状態に関するデータを通信によりＨＶＥＣＵ１００に出力する。また、バッテリＥＣＵ４００は、バッテリ８０を管理するために電流センサにより検出された充放電電流の積算値に基づいて残容量（ＳＯＣ）を演算したり、演算した残容量（ＳＯＣ）と電池温度Ｔｂとに基づいてバッテリ８０を充放電してもよい最大許容電力である入出力制限Ｗｉｎ、Ｗｏｕｔを演算している。

ＨＶＥＣＵ１００は、ＣＰＵ１００ａを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、処理プログラムを記憶するＲＯＭ１００ｂと、データを一時的に記憶するＲＡＭ１００ｃと、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。

ＨＶＥＣＵ１００には、イグニッションスイッチ１０１、シフトポジションセンサ１０２が接続されている。イグニッションスイッチ１０１は、ユーザの操作に応じてイグニッション信号をＨＶＥＣＵ１００に出力する。シフトポジションセンサ１０２は、シフトレバー８のシフトポジションＳＰを検出し、シフトポジションＳＰに応じた信号をＨＶＥＣＵ１００に出力する。ＨＶＥＣＵ１００は、前述したように、エンジンＥＣＵ２００やモータＥＣＵ３００およびバッテリＥＣＵ４００と通信ポートを介して接続されており、エンジンＥＣＵ２００やモータＥＣＵ３００およびバッテリＥＣＵ４００と各種制御信号やデータのやりとりを行っている。シフトポジションＳＰとしては、パーキングポジション（以下、Ｐポジションという）やニュートラルポジション（以下、Ｎポジションという）、ドライブポジション（以下、Ｄポジションという）、リバースポジション（以下、Ｒポジションという）などがある。

次に、図６を参照して、エンジンＥＣＵ２００によって実行される歯打ち音抑制ルーチンについて、詳しく説明する。

図６に示す歯打ち音抑制ルーチンは、前述したように触媒暖機制御中に実行されるものであり、所定時間毎（例えば数ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。

図６に示すように、エンジンＥＣＵ２００は、歯打ち音抑制ルーチン開始条件が成立したか否かを判断する（ステップＳ１）。歯打ち音抑制ルーチン開始条件が成立するためには、冷却水温Ｔｗが予め定められた基準水温Ｔｗｔｈ以下となっていること、シフトポジションＳＰがＰポジションであること、およびエンジン２の始動後、所定時間以内であることの全ての条件を満たす必要がある。冷却水温Ｔｗは、水温センサ２０２から取得する。シフトポジションＳＰは、ＨＶＥＣＵ１００から取得する。

ここで、基準水温Ｔｗｔｈは、エンジン２の燃焼が比較的弱い水温域にあるか否かを判断できる水温（例えば、２０℃）に設定されている。基準水温Ｔｗｔｈは、前述した暖機実行温度と同一水温であってもよいし、暖機実行温度とは別に独立して設定した水温であってもよい。また、上述の所定時間は、例えばエンジン２の暖機が促進し、燃焼が安定すると判断できるまでの時間（例えば、２０秒）に設定されている。これら基準水温Ｔｗｔｈおよび所定時間は、例えばエンジンＥＣＵ２００のＲＯＭ２００ｂあるいはＨＶＥＣＵ１００のＲＯＭ１００ｂに予め記憶されている。

このように、本ステップでは、上記歯打ち音抑制ルーチン開始条件が成立しているか否かを判断することにより、エンジン２の燃焼が不安定であるためにトルク変動による歯打ち音が発生し易い領域にあるか否かを判断することができる。

エンジンＥＣＵ２００は、歯打ち音抑制ルーチン開始条件が成立していないと判断した場合には、歯打ち音が発生するおそれが低いと判断して以降のステップを実行することなく本ルーチンを終了する。

一方、エンジンＥＣＵ２００は、歯打ち音抑制ルーチン開始条件が成立したと判断した場合には、モータジェネレータＭＧ２のモータトルクＴｍが所定のモータトルク−Ｔｍ１より大きく、かつ所定のモータトルクＴｍ１よりも小さいか否かを判断する（ステップＳ２）。すなわち、エンジンＥＣＵ２００は、モータトルクＴｍがゼロトルク（Ｔｍ＝０）を含む予め定められたトルク範囲にあるか否かを判断する。モータトルクＴｍは、ＨＶＥＣＵ１００を介してモータＥＣＵ３００から取得する。

ここで、所定のモータトルク−Ｔｍ１およびＴｍ１は、サンギヤ４１にモータジェネレータＭＧ２からのトルクがかかっていないと判断できる程度のトルク（例えば、−１Ｎｍおよび１Ｎｍ）に設定されている。これら所定のモータトルク−Ｔｍ１およびＴｍ１は、例えばエンジンＥＣＵ２００のＲＯＭ２００ｂあるいはＨＶＥＣＵ１００のＲＯＭ１００ｂに予め記憶されている。

エンジンＥＣＵ２００は、モータトルクＴｍが所定のモータトルク−Ｔｍ１より大きく、かつ所定のモータトルクＴｍ１よりも小さいと判断した場合には、触媒暖機制御で用いられる遅角量ＡＣＡＴを予め定められた減少量である所定のクランク角ＣＡ１（例えば、０．２５°ＣＡ）だけ減少（ＡＣＡＴ＋ＣＡ１）、すなわち進角させる（ステップＳ３）。エンジンＥＣＵ２００は、所定のクランク角ＣＡ１だけ減少させた遅角量ＡＣＡＴを触媒暖機制御における遅角量ＡＣＡＴとして用いる。

次いで、エンジンＥＣＵ２００は、遅角量ＡＣＡＴが０以上となったか否かを判断する（ステップＳ４）。エンジンＥＣＵ２００は、遅角量ＡＣＡＴが０以上となった場合には、遅角量ＡＣＡＴを０に設定し（ステップＳ５）、本ルーチンを終了する。つまり、本実施の形態では、歯打ち音抑制ルーチンが繰り返し実行される度にステップＳ３で遅角量ＡＣＡＴが減少させられた場合であっても、遅角量ＡＣＡＴが０よりも小さくならないように、すなわち進角側に変更されないように最小遅角量を０としてガードしている。

一方、エンジンＥＣＵ２００は、遅角量ＡＣＡＴが０以上となっていない場合には、ステップＳ５を実行することなく本ルーチンを終了する。なお、本ルーチンが終了した後は、所定時間間隔で次回の歯打ち音抑制ルーチンが実行される。

他方、エンジンＥＣＵ２００は、ステップＳ２において、モータトルクＴｍが所定のモータトルク−Ｔｍ１以下、あるいは所定のモータトルクＴｍ１以上と判断した場合、つまりモータトルクＴｍがゼロトルク（Ｔｍ＝０）を含む予め定められたトルク範囲外であると判断した場合には、モータトルクＴｍが所定のモータトルク−Ｔｍ１以下であるか否かを判断する（ステップＳ６）。なお、本ステップでは、モータトルクＴｍが所定のモータトルク−Ｔｍ１以下であるか否かを判断したが、モータトルクＴｍが所定のモータトルクＴｍ１以上か否かも判断に含めるようにしてもよい。この場合、ステップＳ６を省略してもよい。

エンジンＥＣＵ２００は、モータトルクＴｍが所定のモータトルク−Ｔｍ１以下でないと判断した場合には、以降のステップを実行することなく本ルーチンを終了する。一方、エンジンＥＣＵ２００は、モータトルクＴｍが所定のモータトルク−Ｔｍ１以下であると判断した場合には、前回の歯打ち音抑制ルーチンで遅角量ＡＣＡＴが減少させられていることを条件に減少させられた遅角量ＡＣＡＴを所定のクランク角ＣＡ１（例えば、０．２５°ＣＡ）だけ増加（ＡＣＡＴ−ＣＡ１）、すなわち遅角させる（ステップＳ７）。エンジンＥＣＵ２００は、所定のクランク角ＣＡ１だけ増加させた遅角量ＡＣＡＴを触媒暖機制御における遅角量ＡＣＡＴとして用いる。

次いで、エンジンＥＣＵ２００は、遅角量ＡＣＡＴがオリジナル遅角量ＡＣＡＴ以下となったか否かを判断する（ステップＳ８）。ここで、オリジナル遅角量ＡＣＡＴは、触媒暖機制御において前述した遅角量マップから決定される遅角量ＡＣＡＴである。

エンジンＥＣＵ２００は、遅角量ＡＣＡＴがオリジナル遅角量ＡＣＡＴ以下となった場合には、遅角量ＡＣＡＴをオリジナル遅角量ＡＣＡＴに設定し（ステップＳ９）、本ルーチンを終了する。つまり、本実施の形態では、歯打ち音抑制ルーチンが繰り返し実行される度にステップＳ７で遅角量ＡＣＡＴが増加させられた場合であっても、遅角量ＡＣＡＴがオリジナル遅角量ＡＣＡＴよりも大きくならないようにオリジナル遅角量ＡＣＡＴでガードしている。

以上のように、本実施の形態に係る点火時期制御装置１０は、触媒暖機制御中にモータトルクＴｍがゼロトルクを含む予め定められたトルク範囲にあることを条件として、エンジンＥＣＵ２００が触媒暖機制御における点火時期の遅角量ＡＣＡＴを予め定められた減少量である所定のクランク角ＣＡ１だけ減少させる。このため、エンジン２の燃焼を安定させてエンジン２のトルク変動を抑制することができる。したがって、触媒暖機制御中にモータトルクＴｍがサンギヤ４１にかかっていない場合であっても、トランスアクスル７０の複数のギヤのうち、互いに噛み合うギヤ歯同士がエンジン２のトルク変動によって当接および離間を繰り返すことが防止される。

この結果、本実施の形態に係る点火時期制御装置１０は、トランスアクスル７０でギヤの歯打ち音が発生し易い触媒暖機制御中であっても、トランスアクスル７０におけるギヤの歯打ち音を抑制することができる。

なお、本実施の形態では、歯打ち音抑制ルーチンのステップＳ３における遅角量ＡＣＡＴの減少量を、一律に所定のクランク角ＣＡ１（例えば、０．２５°ＣＡ）としたが、これに限らず、例えば遅角量ＡＣＡＴの減少量を、図７に示すように冷却水温に応じて可変するようにしてもよい。図７に示す減少量決定マップは、例えばエンジンＥＣＵ２００のＲＯＭ２００ｂあるいはＨＶＥＣＵ１００のＲＯＭ１００ｂに予め記憶されており、冷却水温Ｔｗが低くなる程、遅角量ＡＣＡＴの減少量が増大、すなわち所定のクランク角ＣＡ１を大きくするように設定されている。これは、冷却水温Ｔｗが低い程、エンジン２の燃焼が不安定となるので、これに応じて減少量を増大させたものである。したがって、エンジンＥＣＵ２００は、歯打ち音抑制ルーチンのステップＳ３において、減少量決定マップを参照することにより冷却水温Ｔｗに応じて決定された減少量で遅角量ＡＣＡＴを減少させることができる。

これにより、本実施の形態に係る点火時期制御装置１０は、冷却水温Ｔｗが低くエンジン２の燃焼が不安定な状態にある場合には、点火時期の遅角量ＡＣＡＴの減少量を増大させてエンジン２の燃焼を安定させることができる。

以上説明したように、本発明に係る点火時期制御装置は、内燃機関の冷間始動後に実施される触媒暖機制御中であっても、トランスアクスルにおけるギヤの歯打ち音を抑制することができ、内燃機関および電動機を駆動源として備えたハイブリッド車両に搭載される点火時期制御装置に有用である。

１ ハイブリッド車両
２ エンジン（内燃機関）
３ 動力分配統合機構
４ 減速ギヤ
１０ 点火時期制御装置
３５ カウンタドライブギヤ
６０ ギヤ機構
７０ トランスアクスル（動力伝達機構）
１００ ＨＶＥＣＵ
１０２ シフトポジションセンサ
２００ エンジンＥＣＵ（制御手段）
２０２ 水温センサ（水温検出手段）
３００ モータＥＣＵ（電動機トルク検出手段）
ＭＧ２ モータジェネレータ（電動機）

Claims (2)

1. 内燃機関と、電動機と、前記内燃機関と前記電動機とに連結され、複数のギヤを有する動力伝達機構と、前記内燃機関の始動後に点火時期を遅角させる触媒暖機制御を実行可能な制御手段とを備えたハイブリッド車両に用いられる点火時期制御装置であって、
   前記電動機の電動機トルクを検出する電動機トルク検出手段を備え、
   前記制御手段は、前記触媒暖機制御中に、前記電動機トルクがゼロトルクを含む予め定められたトルク範囲にあることを条件として前記触媒暖機制御における前記点火時期の遅角量を予め定められた減少量に基づき減少させることを特徴とする点火時期制御装置。
2. 前記内燃機関の冷却水の水温を検出する水温検出手段を備え、
   前記減少量は、前記水温が低くなる程、増大するよう設定されていることを特徴とする請求項１に記載の点火時期制御装置。

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