WO2012053333A1

WO2012053333A1 - 車両のアイドル制御装置

Info

Publication number: WO2012053333A1
Application number: PCT/JP2011/072354
Authority: WO
Inventors: 桂渡邊; 健大埜
Original assignee: 日産自動車株式会社
Priority date: 2010-10-18
Filing date: 2011-09-29
Publication date: 2012-04-26
Also published as: US20130204478A1; US9090251B2; JP2012087639A; EP2631466A4; CN103261674B; CN103261674A; EP2631466B1; JP5699520B2; EP2631466A1

Abstract

　アイドル運転時にエンジン回転数を所定の目標アイドル回転数に維持するアイドル回転数制御として、エンジンによりアイドル回転数制御を行うエンジンアイドルモードと、モータによりアイドル回転数制御を行うモータアイドルモードと、をバッテリの蓄電状態等に応じて切換可能とする。エンジン冷機状態におけるアイドル運転時には、モータアイドルモードにおけるエンジンの点火時期を相対的に遅角させて、そのリタード量Ｒ３，Ｒ４を、エンジンアイドルモードでのリタード量Ｒ１，Ｒ２よりも拡大することにより、排気昇温を促進する。

Description

車両のアイドル制御装置

　この発明は、例えば互いに連結されたエンジンとモータとを車両の動力源として併用するハイブリッド車両等の車両に関し、特に、エンジン冷機状態でのアイドル運転時の制御に関する。

　特許文献１には、エンジンとモータとを車両の動力源として具備するハイブリッド車両において、アイドル運転時に、エンジンによりアイドル回転数制御を行うエンジンアイドルモードと、モータによりアイドル回転数制御を行うモータアイドルモードと、をバッテリの充電状態（ＳＯＣ）等に応じて切換可能な構成とすることで、アイドル速度制御の制御安定性を向上させる技術が記載されている。

　ところで、エンジンの暖機が完了していない冷機状態でのアイドル運転時には、エンジンの排気系に設けられた触媒を早期活性化するために、エンジンの排気温度を昇温して暖機を促進する排気昇温制御が行われる。このような排気昇温制御の一つとして、エンジンの着火時期（点火プラグによる点火時期）を遅角（リタード）させることで、燃焼効率を低下させて、その分、排気温度を上昇させる技術が知られている。

特開２００３－４１９６５号公報

　エンジン冷機状態におけるアイドル運転時に着火時期を遅角させる場合、着火時期の遅角量（リタード量）を大きくするほど、排気昇温効果は高まるものの、燃焼安定性の低下やエンジン回転数の変動により、アイドル回転数制御の制御安定性が低下する。

　そこで本発明は、エンジンとモータとが互いに連結された車両において、エンジン冷機状態でのアイドル運転時に、アイドル回転数制御の安定性を確保しつつ、エンジンの着火時期の遅角量を拡大して、エンジンの暖機を促進することを目的としている。

　本発明は、互いに連結されるエンジンとモータとを備え、アイドル運転時にエンジン回転数を所定の目標アイドル回転数に維持するアイドル回転数制御を行う車両に適用される。エンジンとモータとの連結形態としては、後述する実施例のように、両者がクラッチにより切り離し可能に接続されるものに限らず、両者をクラッチを介することなく直接的に接続（直結）したものや、両者を遊星歯車機構を介して連結したものなど、他の連結形態のものであっても良い。

　このようにエンジンとモータとを具備する車両の特性を生かし、エンジン回転数を所定の目標アイドル回転数に維持するアイドル回転数制御を行うアイドル運転時にあっては、エンジン側のスロットル開度等によりアイドル回転数制御を行うエンジンアイドルモードと、モータの回転数制御によりアイドル回転数制御を行うモータアイドルモードと、を車両運転状態に応じて切換可能な構成としている。これにより、例えばアイドル運転時には、基本的に、応答性・制御性に優れたモータによるモータアイドルモードを用いることで、安定したアイドル運転を行うことができる。また、バッテリの充電量が不足している場合など、モータアイドルモードでのアイドル運転が困難な場合には、エンジンアイドルモードを用いて目標アイドル回転数を維持することができる。

　そして本発明にあっては、エンジン冷機状態におけるアイドル運転時には、モータアイドルモードにおけるエンジンの着火時期を、エンジンアイドルモードにおけるエンジンの着火時期よりも遅角させている。つまり、モータアイドルモードでは、エンジンよりも安定性・制御性の良い回転数制御を実現可能なモータを用いることで、アイドル安定性を確保しつつ、エンジンアイドルモードよりも着火時期のリタード量を拡大させている。

　本発明によれば、エンジン冷機状態でのアイドル運転時に、アイドル安定性を損ねることなく、エンジンの着火時期の遅角量を拡大し、エンジンの暖機を促進することができる。

この発明が適用される車両のパワートレーンの一実施例を示す構成説明図。この発明が適用される車両のパワートレーンの変形例を示す構成説明図。この発明が適用される車両のパワートレーンのさらに変形例を示す構成説明図。このパワートレーンの制御システムを示すブロック線図。冷機始動時にエンジンアイドルモードでのアイドル運転が行われるエンジンアイドル時の点火時期等の変化を示すタイミングチャート。本実施例に係る、冷機始動時にエンジンアイドルモードからモータアイドルモードに切り換えられるモータアイドル時の点火時期等の変化を示すタイミングチャート。本実施例に係る冷機始動時のアイドル制御の流れを示すフローチャート。

　以下、本発明の一実施例を、図面に基づいて詳細に説明する。

　初めに、本発明が適用されるハイブリッド車両の基本的な構成を説明する。図１は、本発明の一実施例としてフロントエンジン・リヤホイールドライブ（FR）式の構成としたハイブリッド車両のパワートレーンを示し、１がエンジン、２が駆動車輪（後輪）である。なお、本発明はこのFR形式に限定されるものではなく、FF形式あるいはRR形式等の他の形式としても適用することができる。

　図１に示すハイブリッド車両のパワートレーンにおいては、通常の後輪駆動車と同様にエンジン１の車両前後方向後方に自動変速機３がタンデムに配置されており、エンジン１（クランクシャフト１ａ）からの回転を自動変速機３の入力軸３aへ伝達するシャフト４に、モータ／ジェネレータ５が一体に設けられている。

　モータ／ジェネレータ５は、ロータに永久磁石を用いた同期型モータからなり、モータとして作用（いわゆる「力行」）するとともに、ジェネレータ（発電機）としても作用（いわゆる「回生」）するものであり、上記のようにエンジン１と自動変速機３との間に位置している。そして、このモータ／ジェネレータ５とエンジン１との間に、より詳しくは、シャフト４とエンジンクランクシャフト１aとの間に第１クラッチ６が介挿されており、この第１クラッチ６がエンジン１とモータ／ジェネレータ５との間を切り離し可能に結合している。

　ここで上記第１クラッチ６は、伝達トルク容量を連続的に変更可能な構成であり、例えば、比例ソレノイドバルブ等でクラッチ作動油圧を連続的に制御することで伝達トルク容量を変更可能な常閉型の乾式単板クラッチあるいは湿式多板クラッチからなる。

　また、モータ／ジェネレータ５と駆動輪２との間、より詳しくは、シャフト４と変速機入力軸３aとの間には、第２クラッチ７が介挿されており、この第２クラッチ７がモータ／ジェネレータ５と自動変速機３との間を切り離し可能に結合している。

　上記第２クラッチ７も上記第１クラッチ６と同様に、伝達トルク容量を連続的に変更可能な構成であり、例えば比例ソレノイドバルブでクラッチ作動油圧を連続的に制御することで伝達トルク容量を変更可能な湿式多板クラッチあるいは乾式単板クラッチからなる。

　自動変速機３は、複数の摩擦要素（クラッチやブレーキ等）を選択的に締結したり解放することで、これら摩擦要素の締結・解放の組み合わせにより、前進７速後進１速等の変速段を実現するものである。つまり、自動変速機３は、入力軸３ａから入力された回転を選択変速段に応じたギヤ比で変速して出力軸３ｂに出力する。この出力回転は、ディファレンシャルギヤ装置８を介して左右の駆動輪（後輪）２へ分配して伝達される。なお、自動変速機３としては、上記したような有段式のものに限られず、無段変速機であってもよい。

　上記のパワートレーンにおいては、モータ／ジェネレータ５の動力のみを動力源として走行する電気自動車走行モード（EVモード）と、エンジン１をモータ／ジェネレータ５とともに動力源に含みながら走行するハイブリッド走行モード（HEVモード）と、が可能である。例えば停車状態からの発進時などを含む低負荷・低車速時には、EVモードが要求されるが、このEVモードでは、エンジン１からの動力が不要であるからこれを停止させておくとともに第１クラッチ６を解放し、かつ第２クラッチ７を締結させておくととともに自動変速機３を動力伝達状態にする。この状態でモータ／ジェネレータ５のみによって車両の走行がなされる。

　また例えば高速走行時や大負荷走行時などではHEVモードが要求されるが、このHEVモードでは、第１クラッチ６および第２クラッチ７をともに締結し、自動変速機３を動力伝達状態にする。この状態では、エンジン１からの出力回転およびモータ／ジェネレータ５からの出力回転の双方が変速機入力軸３aに入力されることとなり、双方によるハイブリッド走行がなされる。

　上記モータ／ジェネレータ５は、車両減速時に制動エネルギを回生して回収できるほか、HEVモードでは、エンジン１の余剰のエネルギを電力として回収することができる。

　なお、上記EVモードからHEVモードへ遷移するときには、第１クラッチ６を締結し、モータ／ジェネレータ５のトルクを用いてエンジン始動が行われる。また、このとき第１クラッチ６の伝達トルク容量を可変制御してスリップ締結させることにより、円滑なモードの遷移が可能である。

　また、上記第２クラッチ７は、いわゆる発進クラッチとして機能し、車両発進時に伝達トルク容量を可変制御してスリップ締結させることにより、トルクコンバータを具備しないパワートレーンにあってもトルク変動を吸収し円滑な発進を可能としている。

　なお、図１では、モータ／ジェネレータ５から駆動輪２の間に位置する第２クラッチ７が、モータ／ジェネレータ５と自動変速機３との間に介在しているが、図２に示す実施例のように、第２クラッチ７を自動変速機３とディファレンシャルギヤ装置８との間に介在させてもよい。

　また、図１および図２の実施例では、第２クラッチ７として専用のものを自動変速機３の前方もしくは後方に具備しているが、これに代えて、第２クラッチ７として、図３に示すように、自動変速機３内にある既存の前進変速段選択用の摩擦要素または後退変速段選択用の摩擦要素などを流用するようにしてもよい。なお、この場合、第２クラッチ７は必ずしも１つの摩擦要素とは限らず、変速段に応じた適宜な摩擦要素が第２クラッチ７となり得る。

　図４は、図１～３のように構成されるハイブリッド車両のパワートレーンにおける制御システムを示している。

　この制御システムは、パワートレーンの動作点を統合制御する統合コントローラ２０を備えている。このパワートレーンの動作点は、目標エンジントルクtTeと、目標モータ／ジェネレータトルクtTm（あるいは目標モータ／ジェネレータ回転数tNm）と、第１クラッチ６の目標伝達トルク容量tTc１と、第２クラッチ７の目標伝達トルク容量tTc２と、で規定される。

　また、この制御システムは、少なくとも、エンジン回転数Neを検出するエンジン回転センサ１１と、モータ／ジェネレータ回転数Nmを検出するモータ／ジェネレータ回転センサ１２と、変速機入力回転数Niを検出する入力回転センサ１３と、変速機出力回転数Noを検出する出力回転センサ１４と、エンジン１の要求負荷状態を表すアクセルペダル踏み込み量（アクセル開度APO）を検出するアクセル開度センサ１５と、モータ／ジェネレータ５用の電力を蓄電しておくバッテリ９の蓄電状態SOCを検出する蓄電状態センサ１６と、を具備しており、上記動作点の決定のために、これらの検出信号が上記統合コントローラ２０に入力されている。

　なお、エンジン回転センサ１１、モータ／ジェネレータ回転センサ１２、入力回転センサ１３、出力回転センサ１４は、例えば図１～図３に示すように配置される。

　上記統合コントローラ２０は、上記の入力情報の中のアクセル開度APOと、バッテリ蓄電状態SOCと、変速機出力回転数No（車速VSP）と、から、運転者が要求している車両の駆動力を実現可能な走行モード（EVモードあるいはHEVモード）を選択するとともに、目標エンジントルクtTe、目標モータ／ジェネレータトルクtTm（あるいは目標モータ／ジェネレータ回転数tNm）、目標第１クラッチ伝達トルク容量tTc１、および目標第２クラッチ伝達トルク容量tTc２、をそれぞれ演算する。

　上記目標エンジントルクtTeはエンジンコントローラ２１に供給され、エンジンコントローラ２１は、実際のエンジントルクTeが目標エンジントルクtTeとなるようにエンジン１を制御する。例えば、上記エンジン１はガソリンエンジンからなり、そのスロットルバルブを介してエンジントルクTeが制御される。

　一方、上記目標モータ／ジェネレータトルクtTm（あるいは目標モータ／ジェネレータ回転数tNm）はモータ／ジェネレータコントローラ２２に供給され、このモータ／ジェネレータコントローラ２２は、モータ／ジェネレータ５のトルクTm（または回転数Nm）が目標モータ／ジェネレータトルクtTm（または目標モータ／ジェネレータ回転数tNm）となるように、インバータ１０を介してモータ／ジェネレータ５を制御する。

　また、上記統合コントローラ２０は、目標第１クラッチ伝達トルク容量tTc1および目標第２クラッチ伝達トルク容量tTc2にそれぞれ対応したソレノイド電流を第１クラッチ６および第２クラッチ７の締結制御ソレノイドバルブ（図示せず）に供給し、第１クラッチ６の伝達トルク容量Tc1が目標伝達トルク容量tTc1に一致するように、また、第２クラッチ７の伝達トルク容量Tc2が目標第２クラッチ伝達トルク容量tTc2に一致するように、第１クラッチ６および第２クラッチ７の締結状態を個々に制御する。

　また、エンジンの吸気弁あるいは排気弁（以下、「吸・排気弁」と呼ぶ）のバルブリフト特性（開閉時期（バルブタイミング）、開閉期間（作動角）、最大バルブリフト量など）を変更可能な可変動弁機構として、この実施例のエンジン１には、吸気弁側の可変バルブタイミング機構（吸気ＶＴＣ）３２と排気弁側の可変バルブタイミング機構（排気ＶＴＣ）３３と、が設けられている。これらの可変バルブタイミング機構３２，３３は、例えば特開２０１０－２０８３９４号公報にも記載されているように、クランクシャフトに対する吸・排気弁のカムシャフトの回転位相を変更することにより、吸・排気弁の開時期と閉時期を同時かつ連続的に遅角・進角させるものである。また、これらの可変バルブタイミング機構３２，３３は、作動油の油圧に応じて駆動される油圧駆動式のものであり、その動作は上記のエンジンコントローラ２１により制御される。

　また、エンジン１の排気系には排気ガスを浄化する三元触媒等の触媒が配設されている。エンジン１が冷機状態にあり、触媒が未だ不活性状態にある場合には、エンジンの暖機を促進して触媒を早期に活性化するために、排気温度の昇温を促進する排気昇温制御が行われる。この排気昇温制御の一つとして、ガソリンエンジン等の火花点火式エンジンにあっては、点火プラグ（点火装置）による点火時期を基本の点火時期（例えば、ＭＢＴ点）から遅角（リタード）させることで、燃焼効率を意図的に低下させて、その分、排気温度を上昇させることが行われる。

　エンジンのアイドル運転時には、エンジン回転数Ｎｅ（ここではエンジン回転数Ｎｅとモータ回転数Ｎｍとは互いにほぼ等しい）を所定の目標アイドル回転数に維持するように、フィードバック制御等によるアイドル回転数制御が行われる。このようなアイドル回転数制御として、本実施例にあっては、車両の駆動源としてエンジン１とモータ／ジェネレータ５とを併用するハイブリッド車両の特性を生かし、エンジン１側は目標トルクへ向けたトルク制御を行い、モータ／ジェネレータ５による回転数制御によってアイドル回転数制御を行うモータアイドルモードと、モータ／ジェネレータ５側をトルク制御とし、エンジン１自体（換言すればエンジンコントローラ２１）によるスロットル開度の調整などにより、アイドル回転数制御を行うエンジンアイドルモードと、を運転状態に応じて切り換えて用いるようにしている。なお、アイドル運転時には、基本的には、制御安定性の高いモータ／ジェネレータ５によるモータアイドルモードを選択し、例えばバッテリの充電量が極端に不足している場合など、モータアイドルモードでのアイドル運転が困難な場合には、エンジンアイドルモードが選択される。

　そして、エンジン冷機状態でのアイドル運転時にあっては、モータアイドルモードにおけるエンジンの点火時期を、エンジンアイドルモードにおけるエンジンの点火時期よりも遅角させている。このように点火時期の遅角量（以下、リタード量と呼ぶ）を拡大することで排気昇温を促進し、触媒の早期活性化による排気エミッションを低減することができる。このようなエンジン冷機状態でのアイドル運転時の制御の一例として、エンジン冷機始動時におけるアイドル制御について、以下に説明する。

　なお、例えば運転者のイグニッション操作によるハイブリッド車両の始動時に、エンジン１が冷機状態にある場合、エンジン１を早期に暖機して触媒を活性化させるために、車両停車中であっても、エンジン１とモータ／ジェネレータ５とを第１クラッチ６により結合するＨＥＶモードとして、エンジン１を始動させる。そして、アクセル操作等がない限り、後述するように、エンジン始動直後から速やかにアイドル運転へと移行して、点火時期の遅角等による排気昇温制御がなされることとなる。エンジンの冷機状態の判定は、例えば、油温センサや水温センサ等により検出もしくは推定されるエンジン温度により判定することができる。

　図５及び図６は、エンジン冷機始動時における点火時期等の変化を示すタイミングチャートである。図５は、バッテリ充電量ＳＯＣが極端に低い場合など、モータアイドルモードへの切換が許可されず、エンジンアイドルモードによるアイドル運転が継続されるエンジンアイドル時の例を示している。

　先ず図５を参照してエンジンアイドル時の動作について説明する。時刻ｔ１で、エンジン始動要求フラグの「１」への切換、つまりエンジン始動要求を検出すると、時刻ｔ２でスタータＳＷがＯＦＦからＯＮとなり、モータ／ジェネレータ５によるエンジン１のクランキングが開始されてエンジン回転数が上昇していく。このクランキング中の時刻ｔ３で燃料噴射が開始され、時刻ｔ４において、気筒判別信号等が入力され、エンジンが回転を始めたことを示すフラグｆＥＮＧＲＵＮが「１」に設定されると、点火時期を始動用の始動時点火時期へ向けて進角させる。

　時刻ｔ５で、エンジン回転数が上昇してアイドル回転数の近傍に達すると、スタータスイッチＳＷがＯＦＦとなってクランキングが終了し、ここではエンジンアイドルＳＷがＯＮであるために、エンジンアイドルモードによるアイドル運転が行われる。

　また、エンジン回転数の変動によるエンジン振動（ラフアイドル）を生じることのないように、エンジンアイドルモードにあっては、クランキング終了時刻ｔ５から時刻ｔ８までの所定時間ΔＴ１、点火時期のリタードは禁止され、そのリタード量は０とされる。

　クランキング終了時刻ｔ５から所定時間ΔＴ１が経過すると（時刻ｔ８）、ラフアイドルを終えてアイドル運転が安定したとして、点火時期リタード許可フラグを「１」とし、点火時期のリタードを開始する。具体的には、点火時期のリタード量の目標値を、所定の第１リタード量Ｒ１に設定するとともに、点火時期の急激な変更による燃焼安定性の低下や回転変動等を生じることのないように、点火時期の変化速度（変化率）の上限を所定値ＲＬ１に制限している。これにより、点火時期は第１リタード量Ｒ１へ向けて徐々に遅角していく。

　油圧の上昇に伴い油圧駆動式の可変バルブタイミング機構３２，３３の駆動が可能となると、時刻ｔ９において、点火時期の更なる遅角化を可能とするために、バルブタイミングを所定の進角位置へ向けて進角させていく。このようなバルブタイミングの変更（進角）に伴い、点火時期のリタード量を、上記の第１リタード量Ｒ１よりも更に拡大した第２リタード量Ｒ２に設定する。また、油圧駆動によるバルブタイミングの変換には不可避的に応答遅れを伴うために、このバルブタイミングの変換に合わせて点火時期が徐々に変化するように、点火時期の変化速度の上限を所定値ＲＬ２に制限して、過渡的に点火時期が過度にリタードすることを抑制・回避している。

　また、点火時期のリタードに伴う実エンジントルクの低下を補うように、点火時期のリタードに応じて吸入空気量が増加するように、スロットル開度を開き側に補正制御している。

　次に、図６は図５と同様にエンジン冷機始動時の点火時期等の変化を示すタイミングチャートであるが、この図６ではアイドル運転時にエンジンアイドルモードからモータアイドルモードに切り換えられるモータアイドル時の例を示している。なお、図６の一点鎖線で示す特性は、図５のエンジンアイドル時の特性を表している。

　始動要求の検出（ｔ１）からスタータＯＦＦによるクランキング終了（ｔ５）までは、図５のエンジンアイドル時と同様である。時刻ｔ６において、エンジンアイドルスイッチＳＷがＯＮからＯＦＦに切り換えられると、アイドル運転モードがエンジンアイドルモードからモータアイドルモードに切り換えられる。なお、エンジンアイドルスイッチＳＷは、エンジンコントローラ２１により処理される信号であり、エンジンアイドルスイッチＳＷがＯＦＦの場合には、エンジン１によるアイドル回転数制御（ＩＳＣ）の実行が禁止される。モータアイドルモードへの切換時期は、この実施例ではエンジン初爆判定（初爆フラグが「１」）後にアイドル回転数が安定する時点ｔ６としているが、これに限らず、例えば初爆フラグが「１」になった直後としても良い。

　また、時刻ｔ６において、モータアイドルモードへの切換と同時に、点火時期リタード許可フラグを「１」として、排気昇温効果を向上させるための点火時期リタードを許可し、点火時期を一気に目標のリタード量Ｒ３までリタードさせる。具体的には、点火時期のリタード量の目標値を、エンジンアイドルモードでの第１リタード量Ｒ１よりも更にリタード量を拡大した第３リタード量Ｒ３とし、かつ、点火時期の変化速度の制限を解除し、もしくは点火時期の変化速度の制限値（上限値）ＲＬ３を最大として、点火時期の変化速度の制限を大幅に緩和している。点火プラグによる点火時期の変更は応答良く行うことができるために、図示するように、モータアイドルモードへの切換ｔ６とほぼ同時に点火時期のリタード量Ｒ３を反映させることができる。なお、この時点ｔ６では油圧駆動式の可変バルブタイミング機構３２，３３は未だ駆動されておらず、バルブタイミングはエンジン停止時の初期状態である最遅角位置に保持されていることから、第３リタード量Ｒ３は、バルブタイミングの最遅角位置で取り得る最大のリタード量に相当する。

　実際の制御ロジックにおいては、このようなモータアイドルモードへの移行に伴う点火時期のリタード制御に所定の制限期間を設けており、具体的には、燃料噴射開始時刻ｔ３から時刻ｔ７までの所定時間ΔＴ２（例えば、２秒程度）内におけるエンジンアイドルスイッチＳＷのＯＮからＯＦＦへの切換によって、エンジンアイドルモードからモータアイドルモードへの切換を検出・判定した場合に限り、上述したように点火時期の変化速度を制限することなく第３リタード量Ｒ３までリタードさせる制御を実行するようにしている。

　また、上述したようにスロットル開度は点火時期のリタード量に応じて開き側に補正制御されるものの、切換時点ｔ６での点火時期の急激なリタードに応じてスロットル開度を急激に開くと吸入空気量や空燃比が不用意に変動することから、スロットル開度の変化速度（変化率）の上限を所定値ＲＬ＿ＡＰＯに制限している。

　図７は、このようなエンジンの冷機始動時におけるアイドル制御の流れを示すフローチャートである。ステップＳ１では、始動時のエンジン水温、触媒に供給された推定熱量、上述したスタータスイッチＳＷのＯＦＦ（クランキング終了）からの経過時間などから、排気昇温のための点火時期リタード（遅角）の許可条件が成立するかを判定する。例えば、触媒に供給された推定熱量などから触媒が既に活性状態にあると推定される場合には、点火時期のリタードを行う必要がないので、点火時期リタードの許可条件が非成立であるとして、ステップＳ１１へ進み、点火時期のリタードを禁止し、つまりリタード量を０として、最適点火時期（ＭＢＴ点）などの基本点火時期へ向けた通常の点火時期制御を行う。

　点火時期リタード許可条件が成立していればステップＳ２へ進む。このステップＳ２では、バッテリ７の蓄電状態ＳＯＣ、バッテリ温度、バッテリの入出力電圧（電流）などから、モータアイドルモードでのアイドル回転数制御が可能か否かを判定する。上述したように、基本的にはモータアイドルモードが許可されてステップＳ３へと進むが、バッテリ７の蓄電状態ＳＯＣが極端に少ない場合などでは、モータアイドルモードでのアイドル運転が不許可と判定されて、ステップＳ４へ進み、エンジンアイドルモードに切り換えられる。

　モータアイドルモードが許可された場合には、ステップＳ３へ進み、モータアイドルモードによるアイドル運転が行われるように、上記のエンジンアイドルスイッチＳＷを「ＯＦＦ」とする。続くステップＳ５では、現在の運転点における水温、エンジン回転数、トルク（モータアイドルモードの場合、目標エンジントルク）、バルブタイミング、走行／非走行モード等に基づいて、点火時期のリタード量（Ｒ３，Ｒ４）と、点火時期の変化速度の制限値（ＲＬ３，ＲＬ４）と、を算出・設定する。図６にも示すように、モータアイドルモードにおいては、エンジンアイドルモードに比して制御安定性が高いことから、エンジンアイドルモードに対し、点火時期のリタード量を拡大するとともに（Ｒ３＞Ｒ１，Ｒ４＞Ｒ２）、点火時期の変化速度の制限を緩くし、つまり変化速度の制限値（上限値）を大きくしている（ＲＬ３＞ＲＬ１，ＲＬ４＞ＲＬ２）。従って、例えば図６の時刻ｔ９以後の、バルブタイミングの進角側への変換に伴いリタード量を増加させていく運転シーンにおいては、モータアイドルモード側の点火時期の変化速度（ＲＬ４）がエンジンアイドルモードでの変化速度（ＲＬ２）よりも大きくなり、目標のリタード量Ｒ４へ速やかに変換させることができる。

　ステップＳ７では、エンジン始動後にモータアイドルモードへ移行した場合において、燃料噴射開始時刻ｔ３から所定期間ΔＴ２内であるかを判定する。換言すると、エンジン始動時の過渡期間中であるか否かを判定する。所定期間ΔＴ２が経過していなければ、ステップＳ８へ進み、図６に示すように、点火時期のリタード量を、バルブタイミングが変換前の最遅角位置でとり得る最大のリタード量に相当する第３リタード量Ｒ３に設定する。また、モータアイドルモードでは制御安定性が高いことから、点火時期のリタード量を第３リタード量Ｒ３まで速やかに遅角させるように、点火時期の変化速度の制限を禁止し、あるいは変化速度の上限値ＲＬ３を最大とすることで、早期に狙いの点火時期までリタードさせる。

　モータアイドルモードへ移行した後、ｔ９に到達した時点で、点火時期の更なる遅角を可能とするために、可変バルブタイミング機構３２，３３を駆動して、バルブタイミングを所定の進角位置へ進角させていく。この時点では燃料噴射開始時点ｔ３からΔＴ２以上経過しているため、ステップＳ７からステップＳ９へ進み、点火時期のリタード量を、バルブタイミングの変換後の進角位置に応じて、上記の第３リタード量Ｒ３よりも更に大きい第４リタード量Ｒ４に設定する。点火時期の変化速度については、油圧駆動式の可変バルブタイミング機構３２，３３によるバルブタイミングの変化速度を考慮して、バルブタイミングの進角側への変更に追従して徐々に点火時期がリタードするように、この点火時期の変化率を所定値ＲＬ４に制限している。この結果、図６に示すように、可変バルブタイミング機構３２，３３の進角が始まる時刻ｔ９に到達すると、バルブタイミングの進角側への変更に伴って、点火時期が、第３リタード量Ｒ３よりも更にリタード量を拡大した第４リタード量Ｒ４へ向けて徐々にリタードしていく。

　一方、ステップＳ２において、モータアイドルモードが不許可であると判定されると、エンジンアイドルモードでアイドル運転が行われるように、ステップＳ４において、エンジンアイドルスイッチＳＷがＯＮの状態とされる。続くステップＳ６では、上記のステップＳ５と同様、現在の運転点における水温、エンジン回転数、トルク（エンジンアイドルモードの場合、目標モータトルク）、バルブタイミング、走行／非走行モード等に基づいて、点火時期のリタード量（Ｒ１，Ｒ２）と、点火時期の変化速度、つまり変化率の制限値（ＲＬ１，ＲＬ２）と、を算出・設定する。図６の一点鎖線で示すように、エンジンアイドルモードにおいては、モータアイドルモードに比して制御安定性が低いことから、アイドル安定性を確保するように、モータアイドルモードよりも点火時期のリタード量を抑制するとともに、点火時期変化速度の制限（変化率の制限値）を大きくしている。

　このように上記実施例においては、エンジン冷機状態におけるアイドル運転時には、モータアイドルモードにおけるエンジンの点火時期（着火時期）を、エンジンアイドルモードにおけるエンジンの着火時期よりも遅角させるようにしたので、モータアイドルモードにあっては、アイドル安定性を損ねることなく点火時期の遅角量（リタード量）を拡大することができる。これによって、例えば、エンジンの排気昇温を促進し、触媒の早期活性化により排気エミッションを低減することができる。また、エンジンアイドルモードにあっては、点火時期の遅角量を抑えることで、安定したアイドル運転を行うことができる。

　モータアイドルモードでは、エンジンアイドルモードに比して制御安定性が高いことから、アイドル運転の安定性を確保した上で、点火時期の変化速度の制限を緩和して、点火時期の変化速度を大きくすることにより、エンジン冷機始動後に早期に狙いのリタード量へ移行させることができ、更に触媒を早期に昇温することが可能となる。

　ここで、上記のモータアイドルモードでは、エンジン側は目標トルクに向けてトルク制御されるが、この目標トルクが小さいほど、点火時期の変化に対するトルク感度が小さくなることから、アイドル回転数制御の安定性を確保しつつ、点火時期の変化速度を更に速くすることが可能となる。従って、エンジン冷機状態でのモータアイドルモードでは、エンジン側の目標トルクが小さいほど、点火時期の変化速度の制限を緩和している。

　更に、冷機始動時にエンジンアイドルモードからモータアイドルモードへ切り換える場合には、エンジンの点火時期の変化速度の制限を禁止し、あるいは変化速度の制限を大幅に緩和することによって、モータアイドルモードへの切換直後から点火時期を目標の遅角量まで速やかに遅角させることができる。

　また、上記可変バルブタイミング機構３２，３３のように、吸・排気弁のバルブリフト特性を変更可能な可変動弁機構によりバルブリフト特性を変更することで、エンジン冷機状態での点火時期の遅角量を更に拡大することが可能となる。この場合、上述したように、バルブタイミングの変更に応じて点火時期を遅角し、つまりバルブタイミングの変換に合わせて点火時期を徐々に遅角することで、過渡的に点火時期が過度にリタードすることを抑制・回避することができる。

　以上のように本発明を具体的な実施例に基づいて説明してきたが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変形・変更を含むものである。例えば、上記実施例では、点火プラグ（点火装置）を備えたガソリンエンジン等の火花点火式エンジンを用いているが、これに限らず、点火装置を具備しておらず、燃焼室内の混合気を圧縮自己着火させるディーゼルエンジン等の圧縮自己着火式エンジンを用いることもできる。この場合、例えば燃料噴射時期を制御することによって着火時期を遅角もしくは進角させることができる。

　また、上記実施例は、ハイブリッド車両に本発明を適用したものとして説明したが、動力源として内燃機関のみを用いる車両においても、スターターモータを力行させてアイドル回転数制御を行うことにより、本発明を適用することができる。

Claims

　互いに連結されるエンジンとモータとを備え、アイドル運転時にエンジン回転数を所定の目標アイドル回転数に維持するアイドル回転数制御を行う、車両のアイドル制御装置において、
　アイドル運転時にエンジン回転数を所定の目標アイドル回転数に維持するアイドル回転数制御として、上記エンジンによりアイドル回転数制御を行うエンジンアイドルモードと、上記モータによりアイドル回転数制御を行うモータアイドルモードと、を切換可能な構成とし、
　かつ、所定のエンジン冷機状態におけるアイドル運転時には、上記モータアイドルモードにおけるエンジンの着火時期を、上記エンジンアイドルモードにおけるエンジンの着火時期よりも遅角させる車両のアイドル制御装置。
　上記モータアイドルモードでは、上記エンジンアイドルモードに比して、上記エンジンの着火時期の変化速度の制限を緩和する請求項１に記載の車両のアイドル制御装置。
　上記モータアイドルモードでは、上記エンジンを所定の目標トルクへ向けてトルク制御しており、かつ、上記目標トルクが小さいほど、上記着火時期の変化速度の制限を緩和する請求項１又は２に記載の車両のアイドル制御装置。
　エンジンの冷機始動時にエンジンアイドルモードからモータアイドルモードへ切り換える場合、上記エンジンの着火時期の変化速度を制限することなく所定の遅角量となるまで遅角させる請求項１～３のいずれかに記載の車両のアイドル制御装置。
　上記エンジンの吸気弁及び排気弁の少なくとも一方のバルブリフト特性を変更可能な可変動弁機構を備え、
　上記エンジン冷機状態におけるアイドル運転時には、上記可変動弁機構によりバルブリフト特性を変更し、このバルブリフト特性の変更に応じてエンジンの着火時期を遅角させる請求項１～４のいずれかに記載の車両のアイドル制御装置。
　上記エンジンが、燃焼室内の混合気を火花点火する点火装置を備えており、
　上記エンジン冷機状態におけるアイドル運転時には、上記モータアイドルモードにおけるエンジンの点火時期を、上記エンジンアイドルモードにおけるエンジンの点火時期よりも遅角させる請求項１～５のいずれかに記載の車両のアイドル制御装置。