JP2007315208A - 車両およびその制御方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】停車中にエンジンを運転する際に運転者に違和感を与えるのを抑制すると共に可変バルブタイミング機構をより適正に制御する。
【解決手段】停車中に要求パワーＰｅ＊が閾値Ｐｒｅｆ２以上のときには（Ｓ１１０，Ｓ２６０）、比較的低い下限回転数Ｎｅｍｉｎ２以上の回転数を目標回転数Ｎｅ＊に設定すると共に（Ｓ２９０）、走行のためにエンジンを運転する際に比して進角側への変更程度が小さくなるよう目標回転数Ｎｅ＊に基づいて目標タイミングＶＴ＊を設定し（Ｓ３００）、目標タイミングＶＴ＊での吸気バルブの開閉を伴って目標回転数Ｎｅ＊でエンジンを運転する。これにより、停車中に、エンジンが比較的高い回転数で運転されることによる違和感を運転者に与えるのを抑制できる。また、エンジンの運転状態に応じて吸気バルブの開閉タイミングをより適正なものにでき、可変バルブタイミング機構をより適正に制御できる。
【選択図】図６

Description

本発明は、車両およびその制御方法に関する。
従来、この種の車両としては、吸気バルブの開閉タイミングを可変バルブタイミング機構により調節可能なエンジンと、エンジンのクランクシャフトと駆動軸とに接続された遊星歯車機構と、遊星歯車機構に動力を入出力する第１モータと、駆動軸に動力を入出力する第２モータと、第１モータおよび第２モータと電力をやりとりするバッテリと、を備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この車両では、エンジンを始動してから可変バルブタイミング機構が良好に機能するまでに必要な時間が経過したか否かなどに応じてエンジンの動作ラインを設定してエンジンをすることにより、可変バルブタイミング機構が十分に動作しないときでもエンジンを運転することができる、としている。
特開２００４−３６０６７２号公報
ところで、こうした車両では、停車中にエンジンを運転する際には、運転者に違和感を与えるのを抑制することが課題の一つとして考えられる。そして、可変バルブタイミング機構が、エンジンのクランクシャフトの回転によりオイルポンプから供給されるオイルを用いて吸気バルブの開閉タイミングを変更するものである場合には、エンジンの運転状態特に回転数によっては吸気バルブの開閉タイミングを変更するのに要するオイルをオイルポンプから充分に供給できないことがあるため、エンジンの運転状態を考慮して可変バルブタイミング機構をより適正に制御することが望まれる。
本発明の車両およびその制御方法は、停車中に内燃機関を運転する際に運転者に違和感を与えるのを抑制することを目的の一つとする。また、本発明の車両およびその制御方法は、内燃機関の出力軸の回転により供給される作動流体を用いて内燃機関の吸気バルブや排気バルブの開閉タイミングを変更可能な開閉タイミング変更機構をより適正に制御することを目的の一つとする。
本発明の車両およびその制御方法は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。
本発明の車両は、
走行用の動力を出力可能で、走行状態に拘わらず任意の運転ポイントで運転可能な内燃機関と、
該内燃機関の出力軸の回転により供給される作動流体を用いて該内燃機関の吸気バルブおよび／または排気バルブの開閉タイミングを変更可能な開閉タイミング変更手段と、
走行のために前記内燃機関の運転要求がなされている走行用運転要求時には第１の制約に基づく開閉タイミングでの該内燃機関の吸気バルブおよび／または排気バルブの開閉を伴って該内燃機関が第１の回転数以上の回転数で運転されるよう該開閉タイミング変更手段と該内燃機関とを制御し、停車中に前記内燃機関の運転要求がなされている停車運転要求時には基準タイミングからの変更程度が前記第１の制約よりも小さくなる第２の制約に基づく開閉タイミングでの該内燃機関の吸気バルブおよび／または排気バルブの開閉を伴って該内燃機関が前記第１の回転数より低い第２の回転数以上の回転数で運転されるよう該開閉タイミング変更手段と該内燃機関とを制御する制御手段と、
を備えることを要旨とする。
この本発明の車両では、走行のために内燃機関の運転要求がなされている走行用運転要求時には、第１の制約に基づく開閉タイミングでの内燃機関の吸気バルブや排気バルブの開閉を伴って内燃機関が第１の回転数以上の回転数で運転されるよう内燃機関の出力軸の回転により供給される作動流体を用いて内燃機関の吸気バルブや排気バルブの開閉タイミングを変更可能な開閉タイミング変更手段と内燃機関とを制御する。一方、停車中に前記内燃機関の運転要求がなされている停車運転要求時には、基準タイミングからの変更程度が第１の制約よりも小さくなる第２の制約に基づく開閉タイミングでの内燃機関の吸気バルブや排気バルブの開閉を伴って内燃機関が第１の回転数より低い第２の回転数以上の回転数で運転されるよう開閉タイミング変更手段と内燃機関とを制御する。したがって、停車運転要求時には、内燃機関を比較的低い第２の回転数以上の回転数で運転するから、走行用運転要求時か停車運転要求時かに拘わらず内燃機関を第１の回転数以上の回転数で運転するものに比して内燃機関が高い回転数で運転されることによる違和感を運転者に与えるのを抑制することができる。また、停車運転要求時には、基準タイミングからの変更程度が比較的小さい第２の制約に基づく開閉タイミングで内燃機関の吸気バルブや排気バルブを開閉するから、走行用運転要求時か停車運転要求時かに拘わらず第１の制約に基づく開閉タイミングで内燃機関の吸気バルブや排気バルブを開閉しようとするものに比して内燃機関の運転状態に応じて内燃機関の吸気バルブや排気バルブの開閉タイミングをより適正なものとすることができ、開閉タイミング変更手段をより適正に制御することができる。
こうした本発明の車両において、前記制御手段は、前記走行用運転要求時には前記内燃機関の吸気バルブおよび／または排気バルブの開閉タイミングの変更に要する前記作動流体を前記開閉タイミング変更手段に供給できる回転数を前記第１の回転数として制御し、前記停車運転要求時には前記内燃機関の吸気バルブおよび／または排気バルブの開閉タイミングの変更に要する前記作動流体を前記開閉タイミング変更手段に供給できない回転数を前記第２の回転数として制御する手段であるものとすることもできる。
また、本発明の車両において、前記制御手段は、前記走行用運転要求時には、前記内燃機関を効率よく運転するための制約を前記第１の制約として制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、走行用運転要求時には、内燃機関を効率よく運転することができる。
さらに、本発明の車両において、前記開閉タイミング変更手段は、前記吸気バルブの開閉タイミングを変更可能であって、該吸気バルブの開閉タイミングが取り得る範囲内の最遅角側の第１所定タイミングに該吸気バルブの開閉タイミングが位置したときに該吸気バルブの開閉タイミングを固定可能であると共に該吸気バルブの開閉タイミングが固定されているときには前記作動流体を用いて該固定を解除可能である固定解除手段を備える手段であり、前記制御手段は、前記第１所定タイミングを前記基準タイミングとして制御する手段であるものとすることもできる。また、前記開閉タイミング変更手段は、前記排気バルブの開閉タイミングを変更可能であって、該排気バルブの開閉タイミングが取り得る範囲内の最進角側の第２所定タイミングに該排気バルブの開閉タイミングが位置したときに該排気バルブの開閉タイミングを固定可能であると共に該排気バルブの開閉タイミングが固定されているときには前記作動流体を用いて該固定を解除可能である固定解除手段を備える手段であり、前記制御手段は、前記第２所定タイミングを前記基準タイミングとして制御する手段であるものとすることもできる。さらに、前記制御手段は、前記開閉タイミング変更手段において前記作動流体を用いないときの前記内燃機関の吸気バルブおよび／または排気バルブの開閉タイミングを前記基準タイミングとして制御する手段であるものとすることもできる。
あるいは、本発明の車両において、前記第１の回転数を下限回転数とする前記内燃機関の運転ポイントと該内燃機関の動力との関係としての第１の動作ラインと、前記第２の回転数を下限回転数とする前記内燃機関の運転ポイントと該内燃機関の動力との関係としての第２の動作ラインと、を含む複数の動作ラインを記憶する動作ライン記憶手段を備え、前記制御手段は、前記走行用運転要求時には前記記憶された第１の動作ラインと前記内燃機関に要求される要求動力とに基づいて該内燃機関の運転ポイントを設定すると共に該設定した運転ポイントで該内燃機関が運転されるよう制御し、前記停車運転要求時には前記記憶された第２の動作ラインと前記内燃機関に要求される要求動力とに基づいて該内燃機関の運転ポイントを設定すると共に該設定した運転ポイントで該内燃機関が運転されるよう制御する手段であるものとすることもできる。この場合、前記制御手段は、前記停車運転要求時には、前記設定した内燃機関の運転ポイントにおける目標回転数が大きいほど前記基準タイミングからの変更程度が滑らかに大きくなる制約を前記第２の制約として制御する手段であるものとすることもできる。停車運転要求時には、内燃機関を比較的低い第２の回転数以上の回転数で運転するため、その回転数によっては吸気バルブや排気バルブの開閉タイミングの変更に要する作動流体を開閉タイミング変更手段に供給できない場合が生じ得る。したがって、内燃機関の目標回転数が大きいほど基準タイミングからの変更程度が滑らかに大きくなる制約を第２の制約とすることにより、内燃機関が第２の回転数やそれよりも若干大きい回転数で運転されているときの、内燃機関の目標回転数の変動に対する吸気バルブや排気バルブの開閉タイミングの急変を抑制することができる。
本発明の車両において、前記内燃機関の出力軸に動力を入出力可能な発電手段と、前記発電手段と電力をやりとり可能な蓄電手段と、を備え、前記制御手段は、前記停車中に前記蓄電手段への充電要求がなされたときを前記停車運転要求時として制御する手段であるものとすることもできる。この場合、蓄電手段への充電要求によって内燃機関を運転する際に運転者に与える違和感を抑制することができる。
また、本発明の車両において、車軸側に動力を入出力可能な電動機を備え、前記発電手段は、前記内燃機関の出力軸と車軸側とに接続され、電力と動力の入出力を伴って該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該車軸側に出力する電力動力入出力手段であるものとすることもできる。この場合、前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸と車軸に連結された駆動軸と回転軸との３軸に接続され該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、前記回転軸に動力を入出力可能な発電機と、を備える手段であるものとすることもできる。
本発明の車両の制御方法は、
走行用の動力を出力可能で、走行状態に拘わらず任意の運転ポイントで運転可能な内燃機関と、該内燃機関の出力軸の回転により供給される作動流体を用いて該内燃機関の吸気バルブおよび／または排気バルブの開閉タイミングを変更可能な開閉タイミング変更手段と、を備える車両の制御方法であって、
走行のために前記内燃機関の運転要求がなされている走行用運転要求時には第１の制約に基づく開閉タイミングでの該内燃機関の吸気バルブおよび／または排気バルブの開閉を伴って該内燃機関が第１の回転数以上の回転数で運転されるよう該開閉タイミング変更手段と該内燃機関とを制御し、停車中に前記内燃機関の運転要求がなされている停車運転要求時には基準タイミングからの変更程度が前記第１の制約よりも小さくなる第２の制約に基づく開閉タイミングでの該内燃機関の吸気バルブおよび／または排気バルブの開閉を伴って該内燃機関が前記第１の回転数より低い第２の回転数以上の回転数で運転されるよう該開閉タイミング変更手段と該内燃機関とを制御する、
ことを要旨とする。
この本発明の車両の制御方法では、走行のために内燃機関の運転要求がなされている走行用運転要求時には、第１の制約に基づく開閉タイミングでの内燃機関の吸気バルブや排気バルブの開閉を伴って内燃機関が第１の回転数以上の回転数で運転されるよう内燃機関の出力軸の回転により供給される作動流体を用いて内燃機関の吸気バルブや排気バルブの開閉タイミングを変更可能な開閉タイミング変更手段と内燃機関とを制御する。一方、停車中に前記内燃機関の運転要求がなされている停車運転要求時には、基準タイミングからの変更程度が第１の制約よりも小さくなる第２の制約に基づく開閉タイミングでの内燃機関の吸気バルブや排気バルブの開閉を伴って内燃機関が第１の回転数より低い第２の回転数以上の回転数で運転されるよう開閉タイミング変更手段と内燃機関とを制御する。したがって、停車運転要求時には、内燃機関を比較的低い第２の回転数以上の回転数で運転するから、走行用運転要求時か停車運転要求時かに拘わらず内燃機関を第１の回転数以上の回転数で運転するものに比して内燃機関が高い回転数で運転されることによる違和感を運転者に与えるのを抑制することができる。また、停車運転要求時には、基準タイミングからの変更程度が比較的小さい第２の制約に基づく開閉タイミングで内燃機関の吸気バルブや排気バルブを開閉するから、走行用運転要求時か停車運転要求時かに拘わらず第１の制約に基づく開閉タイミングで内燃機関の吸気バルブや排気バルブを開閉しようとするものに比して内燃機関の運転状態に応じて内燃機関の吸気バルブや排気バルブの開閉タイミングをより適正なものとすることができ、開閉タイミング変更手段をより適正に制御することができる。
次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。
図１は、本発明の一実施例である動力出力装置を搭載したハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、エンジン２２と、エンジン２２の出力軸としてのクランクシャフト２６にダンパ２８を介して接続された３軸式の動力分配統合機構３０と、動力分配統合機構３０に接続された発電可能なモータＭＧ１と、動力分配統合機構３０に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに取り付けられた減速ギヤ３５と、この減速ギヤ３５に接続されたモータＭＧ２と、動力出力装置全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット７０とを備える。
エンジン２２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おり、図２に示すように、エアクリーナ１２２により清浄された空気をスロットルバルブ１２４を介して吸入すると共に燃料噴射弁１２６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１２８を介して燃料室に吸入し、点火プラグ１３０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１３２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２２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浄化装置（三元触媒）１３４を介して外気へ排出される。
また、エンジン２２は、吸気バルブ１２８の開閉タイミングを連続的に変更可能な可変バルブタイミング機構１５０を備える。図３および図４に、可変バルブタイミング機構１５０の構成の概略を示す構成図を示す。可変バルブタイミング機構１５０は、図示するように、クランクシャフト２６にタイミングチェーン１６２を介して接続されたタイミングギヤ１６４に固定されたハウジング部１５２ａと吸気バルブ１２８を開閉するインテークカムシャフト１２９に固定されたベーン部１５２ｂとからなるベーン式のＶＶＴコントローラ１５２と、クランクシャフト２６の回転を用いてオイルを圧送する図示しないオイルポンプから供給されるオイルを用いてＶＶＴコントローラ１５２の進角室および遅角室に油圧を作用させるオイルコントロールバルブ１５６とを備え、オイルコントロールバルブ１５６を介してＶＶＴコントローラ１５２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１５２ａに対してベーン部１５２ｂを相対的に回転させて吸気バルブ１２８の開閉タイミングにおけるインテークカムシャフト１２９の角度を連続的に変更する。インテークカムシャフト１２９の角度を進角させたときの吸気バルブ１２８の開閉タイミングおよびインテークカムシャフト１２９の角度を遅角させたときの吸気バルブ１２８の開閉タイミングの一例を図５に示す。実施例では、エンジン２２から効率よく動力が出力される吸気バルブ１２８の開閉タイミングにおけるインテークカムシャフト１２９の角度を効率角とし、インテークカムシャフト１２９の角度をその効率角よりも進角させることによりエンジン２２から高トルクが出力可能な運転状態とすることができ、インテークカムシャフト１２９の角度を最遅角させることにより（以下、この角度を基準角という）エンジン２２の気筒内の圧力変動を小さくしてエンジン２２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よう構成されている。以下、実施例では、インテークカムシャフト１２９の角度が最遅角（基準角）となる吸気バルブ１２８の開閉タイミングを所定タイミング（基準タイミング）ＶＴ１といい、インテークカムシャフト１２９の角度が効率角となる吸気バルブ１２８の開閉タイミングを所定タイミングＶＴ２という。
また、ＶＶＴコントローラ１５２のベーン部１５２ｂには、ハウジング部１５２ａとベーン部１５２ｂとの相対回転を固定するロックピン１５４が取り付けられている。図６にロックピン１５４の構成の概略を示す構成図を示す。ロックピン１５４は、図示するようにロックピン本体１５４ａと、ロックピン本体１５４ａがハウジング部１５２ａの方向に付勢されるよう取り付けられたスプリング１５４ｂとを備え、インテークカムシャフト１２９の角度が最遅角に位置されたときにスプリング１５４ｂのスプリング力によりハウジング部１５２ａに形成された溝１５８に嵌合しベーン部１５２ｂをハウジング部１５２ａに固定する。また、ロックピン１５４は、図示しないオイルポンプからのオイルを用いて油路１５９を介してスプリング１５４ｂのスプリング力に打ち勝つ油圧を作用させることにより溝１５８に嵌合されたロックピン本体１５４ａを引き抜くことができるよう図示しない油圧式のアクチュエータが設けられている。
エンジン２２は、エンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２４により制御されている。エンジンＥＣＵ２４は、ＣＰＵ２４ａ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、ＣＰＵ２４ａの他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ２４ｂと、データを一時的に記憶するＲＡＭ２４ｃ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。エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２の状態を検出する種々のセンサからの信号、クランクシャフト２６の回転位置を検出するクランクポジションセンサ１４０からのクランクポジションやエンジン２２の冷却水の温度を検出する水温センサ１４２からの冷却水温，燃焼室内に取り付けられた圧力センサ１４３からの筒内圧力Ｐｉｎ，燃焼室へ吸排気を行なう吸気バルブ１２８のインテークカムシャフト１２９や排気バルブ１３１を開閉するエキゾーストカムシャフト１３１ｂの回転位置を検出するカムポジションセンサ１４４からのカムポジション，スロットルバルブ１２４のポジションを検出するスロットルバルブポジションセンサ１４６からのスロットルポジション，吸気管に取り付けられたエアフローメータ１４８からのエアフローメータ信号ＡＦ，同じく吸気管に取り付けられた温度センサ１４９からの吸気温，空燃比センサ１３５ａからの空燃比，酸素センサ１３５ｂからの酸素信号などが入力ポートを介して入力されている。また、エンジンＥＣＵ２４からは、エンジン２２を駆動するための種々の制御信号、例えば、燃料噴射弁１２６への駆動信号や、スロットルバルブ１２４のポジションを調節するスロットルモータ１３６への駆動信号、イグナイタと一体化されたイグニッションコイル１３８への制御信号、吸気バルブ１２８の開閉タイミングの変更可能な可変バルブタイミング機構１５０への制御信号などが出力ポートを介して出力されている。なお、エンジンＥＣＵ２４は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によりエンジン２２を運転制御すると共に必要に応じてエンジン２２の運転状態に関するデータを出力する。
動力分配統合機構３０は、外歯歯車のサンギヤ３１と、このサンギヤ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に噛合すると共にリングギヤ３２に噛合する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、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なう遊星歯車機構として構成されている。動力分配統合機構３０は、キャリア３４にはエンジン２２のクランクシャフト２６が、サンギヤ３１にはモータＭＧ１が、リングギヤ３２にはリングギヤ軸３２ａを介して減速ギヤ３５がそれぞれ連結されており、モータ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２２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し、モータ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２２からの動力とサンギヤ３１から入力されるモータＭＧ１からの動力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、リングギヤ軸３２ａ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。
モータＭＧ１およびモータＭＧ２は、いずれも発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ４１，４２を介してバッテリ５０と電力のやりとりを行なう。インバータ４１，４２とバッテリ５０とを接続する電力ライン５４は、各インバータ４１，４２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ＭＧ１，ＭＧ２のいずれかで発電される電力を他のモ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５０は、モータ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５０は充放電されない。モータＭＧ１，ＭＧ２は、いずれもモータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）４０により駆動制御されている。モータＥＣＵ４０には、モータ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４３，４４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ＭＧ１，ＭＧ２に印加される相電流などが入力されており、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２へのスイッチング制御信号が出力されている。モータＥＣＵ４０は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御すると共に必要に応じてモータＭＧ１，ＭＧ２の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。
バッテリ５０は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）５２によって管理されている。バッテリＥＣＵ５２には、バッテリ５０を管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ５０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５０の出力端子に接続された電力ライン５４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５０に取り付けられた温度センサ５１からの電池温度Ｔｂなどが入力されており、必要に応じてバッテリ５０の状態に関するデータを通信によりハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。なお、バッテリＥＣＵ５２では、バッテリ５０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）も演算している。
ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、ＣＰＵ７２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、ＣＰＵ７２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ７４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ７６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。ハイブリッド用電子制御ユニット７０には、イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号，シフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ８８からの車速Ｖなどが入力ポートを介して入力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、前述したように、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と通信ポートを介して接続されており、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。なお、シフトポジションセンサ８２により検出されるシフトレバー８１のポジションとしては、駐車ポジション（Ｐポジション）や中立ポジション（Ｎポジション），ドライブポジション（Ｄポジション），リバースポジション（Ｒポジション）などがある。
こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０は、運転者によるアクセルペダル８３の踏み込み量に対応するアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクを計算し、この要求トルクに対応する要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるように、エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とが運転制御される。エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２の運転制御としては、要求動力に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にエンジン２２から出力される動力のすべてが動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによってトルク変換されてリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御するトルク変換運転モードや要求動力とバッテリ５０の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にバッテリ５０の充放電を伴ってエンジン２２から出力される動力の全部またはその一部が動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによるトルク変換を伴って要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御する充放電運転モード、エンジン２２の運転を停止してモータＭＧ２からの要求動力に見合う動力をリングギヤ軸３２ａに出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。
次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０の動作について説明する。図７は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎（例えば数ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。
駆動制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、アクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃや車速センサ８８からの車速Ｖ，モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，バッテリ５０が要求する充放電要求パワーＰｂ＊など制御に必要なデータを入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。ここで、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２は、回転位置検出センサ４３，４４により検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置に基づいて計算されたものをモータＥＣＵ４０から通信により入力するものとした。また、充放電要求パワーＰｂ＊は、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）に基づいて設定されたものをバッテリＥＣＵ５２から通信により入力するものとした。
続いて、走行中であるか否かおよび走行要求がなされているか否かを判定する（ステップＳ１１０）。この判定は、実施例では、アクセル開度ＡｃｃやブレーキペダルポジションＢＰ，車速Ｖなどに基づいて行なうものとした。実施例では、車両が停車しているときであっても走行を開始しそうなとき、例えば、シフトレバー８１がドライブポジションであってブレーキペダル８５が踏み込まれて停車している最中にブレーキペダル８５がオフされたときなどに、走行要求がなされていると判定するものとした。走行中であると判定されたとき又は停車中であっても走行要求がなされていると判定されたときには、入力したアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて車両に要求されるトルクとして駆動輪６３ａ，６３ｂに連結された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクＴｒ＊と車両に要求される要求パワーＰｅ＊とを設定する（ステップＳ１２０）。要求トルクＴｒ＊は、実施例では、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと要求トルクＴｒ＊との関係を予め定めて要求トルク設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとが与えられると記憶したマップから対応する要求トルクＴｒ＊を導出して設定するものとした。図８に要求トルク設定用マップの一例を示す。要求パワーＰｅ＊は、設定した要求トルクＴｒ＊にリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒを乗じたものとバッテリ５０が要求する充放電要求パワーＰｂ＊との和として計算することができる。なお、リングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒは、車速Ｖに換算係数ｋを乗じることによって求めたり、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで割ることによって求めることができる。また、実施例では、要求パワーＰｅ＊を設定する際などに、ロスＬｏｓｓについては考慮しないものとしたが、これを考慮するものとしてもよいのは勿論である。
そして、要求パワーＰｅ＊を閾値Ｐｒｅｆ１と比較する（ステップＳ１３０）。ここで、閾値Ｐｒｅｆ１は、エンジン２２を効率よく運転可能なパワーの下限値などに設定される。ステップＳ１３０の要求パワーＰｅ＊と閾値Ｐｒｅｆ１との比較は、エンジン２２の運転要求がなされているか否かを判定するものである。要求パワーＰｅ＊が閾値Ｐｒｅｆ１以上のときには、エンジン２２の運転要求がなされていると判断し、エンジン２２が運転停止されているときにはモータＭＧ１によってエンジン２２をモータリングして始動し（ステップＳ１４０，Ｓ１５０）、要求パワーＰｅ＊に基づいてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定すると共に（ステップＳ１６０）、設定した目標回転数Ｎｅ＊に基づいて吸気バルブ１２８の目標タイミングＶＴ＊を設定する（ステップＳ１７０）。エンジン２２の目標回転数Ｎｅと目標トルクＴｅ＊との設定は、エンジン２２を効率よく動作させる動作ラインと要求パワーＰｅ＊とに基づいて行なわれる。走行のためにエンジン２２の運転要求がなされているとき（以下、走行用運転要求時という）のエンジン２２の動作ラインの一例と目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する様子を図９に示す。図示するように、走行用運転要求時のエンジン２２の動作ラインは回転数Ｎｅが下限回転数Ｎｅｍｉｎ１以上となる領域で設定されており、目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊はこの動作ラインと要求パワーＰｅ＊（Ｎｅ＊×Ｔｅ＊）が一定の曲線との交点により求めることができる。ここで、下限回転数Ｎｅｍｉｎ１は、エンジン２２の特性などにより定められ、例えば、１０００ｒｐｍや１１００ｒｐｍなどに設定することができる。目標タイミングＶＴ＊は、実施例では、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標タイミングＶＴ＊との関係を予め定めて走行用運転要求時の目標タイミング設定用マップとして記憶しておき、目標回転数Ｎｅ＊が与えられると記憶したマップから対応する目標タイミングＶＴ＊を導出して設定するものとした。走行用運転要求時の目標タイミング設定用マップの一例を図１０に示す。図１０の例では、走行用運転要求時の目標タイミングＶＴ＊は、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊が下限回転数Ｎｅｍｉｎ１より低い所定回転数Ｎ１未満の領域では所定タイミング（基準タイミング）ＶＴ１を設定し、目標回転数Ｎｅ＊が所定回転数Ｎ１と下限回転数Ｎｅｍｉｎ１との間の所定回転数Ｎ２以上の領域では所定タイミングＶＴ１より進角側の所定タイミングＶＴ２を設定し、目標回転数Ｎｅ＊が所定回転数Ｎ１以上で所定回転数Ｎ２未満の領域では目標回転数Ｎｅ＊が高いほど所定タイミングＶＴ１から所定タイミングＶＴ２に向けて進角側に移行するよう設定するものとした。ここで、所定タイミングＶＴ１は、前述したように、インテークカムシャフト１２９の角度が最遅角（基準角）となる吸気バルブ１２８の開閉タイミングを設定するものとした。また、所定タイミングＶＴ２は、前述したように、インテークカムシャフト１２９の角度が効率角となる吸気バルブ１２８の開閉タイミングを設定するものとした。いま、エンジン２２が始動されて運転されるときを考える。実施例のように、エンジン２２を運転停止する際に吸気バルブ１２８の開閉タイミングを最遅角にするものではロックピン１５４によりインテークカムシャフト１２９の角度が最遅角（基準角）で固定されるため、即ち、吸気バルブ１２８の開閉タイミングが所定タイミング（基準タイミング）ＶＴ１で固定されるため、次回にエンジン２２を始動して運転する際にエンジン２２を比較的低い回転数で運転しようとすると、溝１５８からロックピン本体１５４ａを引き抜くためのオイルが油路１５９を介して供給されず、吸気バルブ１２８の開閉タイミングを所定タイミングＶＴ１から変更できないことがある。所定回転数Ｎ１は、実施例では、このように吸気バルブ１２８の開閉タイミングを所定タイミングＶＴ１から変更できないエンジン２２の回転数の上限近傍などの値を設定するものとし、例えば、８００ｒｐｍや８５０ｒｐｍなどを設定するものとした。また、所定回転数Ｎ２は、実施例では、溝１５８からロックピン本体１５４ａを引き抜くことができると共にオイルコントロールバルブ１５６を介してＶＶＴコントローラ１５２の進角室に充分なオイルを作用させることができるエンジン２２の回転数の下限近傍の値、即ち吸気バルブ１２８の開閉タイミングを充分に変更可能な回転数の下限近傍の値などを設定するものとし、例えば、９００ｒｐｍや９５０ｒｐｍなどを設定するものとした。なお、走行用運転要求時には、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊には下限回転数Ｎｅｍｉｎ１以上の回転数が設定されるため、目標タイミングＶＴ＊には所定タイミングＶＴ２が設定されることになる。
次に、設定した目標回転数Ｎｅ＊とリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒ（Ｎｍ２／Ｇｒ）と動力分配統合機構３０のギヤ比ρとを用いて次式（１）によりモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を計算すると共に計算した目標回転数Ｎｍ１＊と現在の回転数Ｎｍ１とに基づいて式（２）によりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を計算し（ステップＳ１８０）、要求トルクＴｒ＊とトルク指令Ｔｍ１＊と動力分配統合機構３０のギヤ比ρを用いてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を式（３）により計算する（ステップＳ１９０）。ここで、式（１）は、動力分配統合機構３０の回転要素に対する力学的な関係式である。動力分配統合機構３０の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図を図１１に示す。図中、左のＳ軸はモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１であるサンギヤ３１の回転数を示し、Ｃ軸はエンジン２２の回転数Ｎｅであるキャリア３４の回転数を示し、Ｒ軸はモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで除したリングギヤ３２の回転数Ｎｒを示す。なお、Ｒ軸上の２つの太線矢印は、モータＭＧ１から出力されたトルクＴｍ１がリングギヤ軸３２ａに作用するトルクと、モータＭＧ２から出力されるトルクＴｍ２が減速ギヤ３５を介してリングギヤ軸３２ａに作用するトルクとを示す。式（１）および式（３）は、この共線図を用いれば容易に導くことができる。また、式（２）は、モータＭＧ１を目標回転数Ｎｍ１＊で回転させるためのフィードバック制御における関係式であり、式（２）中、右辺第２項の「ｋ１」は比例項のゲインであり、右辺第３項の「ｋ２」は積分項のゲインである。
Nm1*=Ne*・(1+ρ)/ρ-Nm2/(Gr・ρ) (1)
Tm1*=前回Tm1*+k1(Nm1*-Nm1)+k2∫(Nm1*-Nm1)dt (2)
Tm2*=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr (3)
こうしてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊，目標タイミングＶＴ＊，モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定すると、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊と目標タイミングＶＴ＊とについてはエンジンＥＣＵ２４に、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０にそれぞれ送信して（ステップＳ２００）、駆動制御ルーチンを終了する。目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊と目標タイミングＶＴ＊とを受信したエンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とによって示される運転ポイントで運転されるようにエンジン２２における燃料噴射制御や点火制御などの制御を行ない、吸気バルブ１２８の開閉タイミングが目標タイミングＶＴ＊になるよう可変バルブタイミング機構１５０の制御も行なう。また、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、トルク指令Ｔｍ１＊でモータＭＧ１が駆動されると共にトルク指令Ｔｍ２＊でモータＭＧ２が駆動されるようインバータ４１，４２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。この場合、所定タイミングＶＴ２での吸気バルブ１２８の開閉を伴ってエンジン２２を下限回転数Ｎｅｍｉｎ１以上の回転数で運転することになるから、エンジン２２を効率よく運転することができる。
ステップＳ１３０で要求パワーＰｅ＊が閾値Ｐｒｅｆ１未満のときには、エンジン２２の運転要求はなされていないと判断し、エンジン２２が停止されるようエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊に共に値０を設定し（ステップＳ２１０）、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定し（ステップＳ２２０）、要求トルクＴｒ＊を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで除することによりモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定し（ステップＳ２３０）、設定したエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊についてはエンジンＥＣＵ２４に、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０にそれぞれ送信して（ステップＳ２４０）、駆動制御ルーチンを終了する。値０の目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊を受信したエンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２が停止しているときにはその状態を保持し、エンジン２２が運転されているときにはエンジン２２を停止する。
ステップＳ１１０で走行中でなく走行要求もなされていないと判定されたときには、停車中であって走行要求がなされていないと判断し、バッテリ５０が要求する充放電要求パワーＰｂ＊を要求パワーＰｅ＊に設定すると共に（ステップＳ２５０）、設定した要求パワーＰｅ＊を閾値Ｐｒｅｆ２と比較する（ステップＳ２６０）。ここで、閾値Ｐｒｅｆ２は、バッテリ５０の充電要求がなされているか否かを判定するために用いられるものであり、前述の閾値Ｐｒｅｆ１より小さい値としてエンジン２２の特性などにより定められる。ステップＳ２６０の要求パワーＰｅ＊と閾値Ｐｒｅｆ２との比較は、バッテリ５０への充電要求に基づくエンジン２２の運転要求がなされているか否かを判定するものである。なお、ステップＳ２６０の判定は、要求パワーＰｅ＊に代えて、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）などを用いて行なうものとしてもよい。要求パワーＰｅ＊が閾値Ｐｒｅｆ２以上のときには、バッテリ５０の充電要求に基づくエンジン２２の運転要求がなされていると判断し、エンジン２２が運転停止されているときにはモータＭＧ１によってエンジン２２をモータリングして始動し（ステップＳ２７０，Ｓ２８０）、要求パワーＰｅ＊に基づいてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定すると共に（ステップＳ２９０）、設定した目標回転数Ｎｅ＊に基づいて吸気バルブ１２８の目標タイミングＶＴ＊を設定する（ステップＳ３００）。エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊との設定は、この場合、停車中であって走行要求がなされていなくてエンジン２２の運転要求がなされているとき（以下、停車運転要求時という）のエンジン２２の動作ラインと要求パワーＰｅ＊とに基づいて行なわれる。停車運転要求時のエンジン２２の動作ラインの一例と目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する様子を図１２に示す。なお、図１２には、参考のために、走行用運転要求時の動作ラインを一点鎖線で示した。図示するように、停車運転要求時のエンジン２２の動作ラインは回転数Ｎｅが下限回転数Ｎｅｍｉｎ１より低い下限回転数Ｎｅｍｉｎ２以上となる領域で設定されており、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊はこの動作ラインと要求パワーＰｅ＊（Ｎｅ＊×Ｔｅ＊）が一定の曲線との交点により求めることができる。ここで、下限回転数Ｎｅｍｉｎ２は、エンジン２２の特性などにより定められ、例えば、７００ｒｐｍや７５０ｒｐｍなどに設定することができる。いま、バッテリ５０への充電要求に基づくエンジン２２の運転要求がなされているときを考えているから、充放電要求パワーＰｂ＊が設定される要求パワーＰｅ＊は通常それほど大きくない。したがって、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊には、下限回転数Ｎｅｍｉｎ２やそれよりも若干大きい回転数が設定されると考えられる。目標タイミングＶＴ＊は、実施例では、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標タイミングＶＴ＊との関係を予め定めて停車運転要求時の目標タイミング設定用マップとして記憶しておき、目標回転数Ｎｅ＊が与えられると記憶したマップから対応する目標タイミングＶＴ＊を導出して設定するものとした。停車運転要求時の目標タイミング設定用マップの一例を図１３に示す。なお、図１３には、参考のために、走行用運転要求時の目標タイミングＶＴ＊を一点鎖線で示した。図１３の例では、停車運転要求時の目標タイミングＶＴ＊は、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊が下限回転数Ｎｅｍｉｎ２より高い前述の所定回転数Ｎ１未満の領域では所定タイミング（基準タイミング）ＶＴ１を設定し、目標回転数Ｎｅ＊が所定回転数Ｎ１以上の領域では目標回転数Ｎｅ＊が高いほど所定タイミングＶＴ１から所定タイミングＶＴ１と所定タイミングＶＴ２との間の所定タイミングＶＴ３に向けて滑らかに且つ走行用運転要求時に比して緩やかに進角側に移行するよう設定するものとした。ここで、前述したように、停車運転要求時に下限回転数Ｎｅｍｉｎ２やそれよりも若干大きい回転数がエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊に設定されることを考えると、停車運転要求時には、走行用運転要求時に比して所定タイミング（基準タイミング）ＶＴ１から進角側への変更程度が小さくなるよう即ち走行運転要求時に比して遅角側となるよう目標タイミングＶＴ＊が設定されることになる。なお、下限回転数Ｎｅｍｉｎ２やそれよりも若干大きい回転数がエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊に設定されることを考えると、所定タイミングＶＴ３は、所定タイミングＶＴ２と同一の開閉タイミングであってもよいし、所定タイミングＶＴ２よりも若干遅角側のタイミングであってもよい。
次に、前述のステップＳ１８０と同様にモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定すると共に（ステップＳ３１０）、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊に値０を設定し（ステップＳ３２０）、設定したエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊と目標タイミングＶＴ＊についてはエンジンＥＣＵ２４に、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０にそれぞれ送信して（ステップＳ３３０）、駆動制御ルーチンを終了する。この場合、エンジン２２からの出力される動力を用いてモータＭＧ１により発電された電力がバッテリ５０に充電されることになる。
いま、停車中にバッテリ５０の充電要求がなされてエンジン２２を運転するときを考えている。このとき、実施例では、エンジン２２を比較的低い下限回転数Ｎｅｍｉｎ２以上の回転数で運転することにより、エンジン２２を比較的高い下限回転数Ｎｅｍｉｎ１以上の回転数で運転するものに比してエンジン２２が高い回転数で運転されることによる違和感を運転者に与えるのを抑制することができる。また、吸気バルブ１２８の開閉タイミングが所定タイミング（基準タイミング）ＶＴ１である状態からエンジン２２を始動して下限回転数Ｎｅｍｉｎ２以上の回転数で運転しようとするときを考えると、エンジン２２の回転数Ｎｅによっては吸気バルブ１２８の開閉タイミングの変更に要するオイルを充分に賄うことができずに吸気バルブ１２８の開閉タイミングを所定タイミングＶＴ１から変更できないことがあるが、実施例では、停車運転要求時に、目標回転数Ｎｅ＊に応じた目標タイミングＶＴ＊で吸気バルブ１２８を開閉するから、走行用運転要求時か停車運転要求時かに拘わらず所定タイミングＶＴ２が設定された目標タイミングＶＴ＊で吸気バルブ１２８を開閉しようとするものに比してエンジン２２の運転状態に応じて吸気バルブ１２８の開閉タイミングをより適正なものとすることができ、可変バルブタイミング機構１５０をより適正に制御することができる。しかも、この場合、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊が高いほど吸気バルブ１２８の開閉タイミングが滑らかに且つ緩やかに進角側に移行するよう目標タイミングＶＴ＊を設定するから、目標回転数Ｎｅ＊の変動に対して目標タイミングＶＴ＊が急変するのを抑制することができる。
ステップＳ２５０でバッテリ５０の充電要求がなされていないと判定されたときには、エンジン２２の運転要求がなされていないと判断し、エンジン２２が停止されるようエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊に共に値０を設定し（ステップＳ３４０）、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊に共に値０を設定し（ステップＳ３５０）、設定したエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊についてはエンジンＥＣＵ２４に、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０にそれぞれ送信して（ステップＳ３６０）、駆動制御ルーチンを終了する。
以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、停車中で走行要求がなされていなくてバッテリ５０の充電要求によりエンジン２２の運転要求がなされている停車運転要求時には、エンジン２２を比較的低い下限回転数Ｎｅｍｉｎ２以上の回転数で運転するから、エンジン２２が高い回転数で運転されることによる違和感を運転者に与えるのを抑制することができる。また、実施例のハイブリッド自動車２０によれば、走行のためにエンジン２２の運転要求がなされている走行用運転要求時には所定タイミングＶＴ２で吸気バルブ１２８を開閉し、停車運転要求時には走行用運転要求時に比して所定タイミング（基準タイミング）ＶＴ１から進角側への変更程度が小さくなる即ち遅角側の開閉タイミングで吸気バルブ１２８を開閉するから、走行用運転要求時か停車運転要求時かに拘わらず所定タイミングＶＴ２で吸気バルブ１２８を開閉するものに比してエンジン２２の運転状態に応じて開閉タイミングをより適正なものとすることができ、可変バルブタイミング機構１５０をより適正に制御することができる。しかも、停車運転要求時には、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊が高いほど吸気バルブ１２８の開閉タイミングを滑らかに且つ緩やかに進角側に移行させるから、目標回転数Ｎｅ＊の変動に対して吸気バルブ１２８の開閉タイミングが急変するのを抑制することができる。
実施例のハイブリッド自動車２０では、走行中であるとき又は停車中であって走行要求がなされているときと、停車中であって走行要求がなされていないときと、について説明したが、停車中であって走行要求がなされていてエンジン２２の運転要求がなされているときには、図１２に示した停車運転要求時のエンジン２２の動作ラインや図１３に示した停車運転要求時の目標タイミングＶＴ＊から図９に示した走行用運転要求時のエンジン２２の動作ラインや図１０に示した走行用運転要求時の目標タイミングＶＴ＊に移行する際には、なまし処理やレート処理を施してエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊，目標タイミングＶＴ＊を徐々に変化させるものとしてもよい。こうすれば、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊，目標タイミングＶＴ＊の急変を抑制することができる。
実施例のハイブリッド自動車２０では、停車中であって走行要求がなされていないときには、バッテリ５０への充電要求がなされているときにエンジン２２の運転要求がなされていると判断するものとしたが、エンジン２２の運転要求がなされているときとしては、バッテリ５０への充電要求に限られず、例えば、暖気要求がなされているときなども含まれるものとしてもよい。暖気要求に応じてエンジン２２がアイドル運転される場合、実施例のように、エンジン２２を比較的低い下限回転数Ｎｅｍｉｎ２で運転することにより、エンジン２２が比較的高い回転数で運転されることによる違和感を運転者に与えるのを抑制することができる。
実施例のハイブリッド自動車２０では、停車運転要求時には、所定回転数Ｎ１や所定回転数Ｎ２よりも低い下限回転数Ｎｅｍｉｎ２以上の回転数でエンジン２２を運転するものとしたが、下限回転数Ｎｅｍｉｎ２は、走行用運転要求時の下限回転数Ｎｅｍｉｎ１より低い回転数であれば、例えば、所定回転数Ｎ１近傍の回転数などを用いるものとしてもよい。この場合でも、実施例と同様に、走行用運転要求時と同様の下限回転数Ｎｅｍｉｎ１以上の回転数でエンジン２２を運転するものに比してエンジン２２が比較的高い回転数で運転されることによる違和感を運転者に与えるのを抑制することができる。
実施例のハイブリッド自動車２０では、図１０や図１３の目標タイミング設定用マップに示したように、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊に基づいて目標タイミングＶＴ＊を設定するものとしたが、目標回転数Ｎｅ＊に代えて、エンジン２２の回転数Ｎｅに基づいて目標タイミングＶＴ＊を設定するものとしてもよい。ここで、エンジン２２の回転数Ｎｅは、例えば、クランクシャフト２６に取り付けられた図示しないクランクポジションセンサからの信号に基づいて計算されたものをエンジンＥＣＵ２４から通信により入力するものとすることができる。
実施例のハイブリッド自動車２０では、走行用運転要求時の動作ラインと停車運転要求時の動作ラインとの２本の動作ラインを記憶しておくものとしたが、動作ラインは２本に限られず、３本以上の動作ラインを記憶しておくものとしてもよい。例えば、走行用運転要求時の動作ラインとして要求トルクＴｒ＊などに応じた複数の動作ラインを記憶しておくものとしてもよい。また、実施例のハイブリッド自動車２０では、要求パワーＰｅ＊と動作ラインとを用いて目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊を設定するものとしたが、動作ラインを用いることなく、要求パワーＰｅ＊に応じて目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊を設定するものとしてもよい。
実施例のハイブリッド自動車２０では、停車運転要求時には、図１３の停車運転要求時の目標タイミング設定用マップに示したように、目標回転数Ｎｅ＊が所定回転数Ｎ１以上の領域では、目標回転数Ｎｅ＊が高いほど所定タイミングＶＴ１から所定タイミングＶＴ３に向けて直線的に進角側に移行するよう目標タイミングＶＴ＊を設定するものとしたが、図１４の変形例の停車運転要求時の目標タイミング設定用マップに例示するように、１段以上の段数をもって進角側に移行するよう目標タイミングＶＴ＊を設定するものとしてもよい。なお、走行用運転要求時についても、目標回転数Ｎｅ＊が所定回転数Ｎ１以上且つ所定回転数Ｎ２未満の領域で１段以上の段数をもって進角側に移行するよう目標タイミングＶＴ＊を設定するものとしてもよいが、走行用運転要求時には、上述したように、エンジン２２は所定回転数Ｎ２より高い下限回転数Ｎｅｍｉｎ１以上の回転数で運転されるため、実施例と同様に、所定タイミングＶＴ２が目標タイミングＶＴ＊として設定されることになる。
実施例のハイブリッド自動車２０では、インテークカムシャフト１２９の角度が最遅角に位置されたときに吸気バルブ１２８の開閉タイミングを固定可能であると共に吸気バルブ１２８の開閉タイミングが固定されているときにはエンジン２２の回転を用いて供給されるオイルを用いてその固定を解除可能であるロックピン１５４を備えるものとしたが、このロックピン１５４を備えないものとしてもよい。この場合、所定タイミング（基準タイミング）ＶＴ１は、ＶＶＴコントローラ１５２の進角室と遅角室とのうちいずれにも油圧を作用させない状態の吸気バルブ１２８の開閉タイミングを設定するものとしてもよい。
実施例のハイブリッド自動車２０では、吸気バルブ１２８の開閉タイミングだけを変更可能な可変バルブタイミング機構１５０を用いるものとしたが、これに代えて、排気バルブ１３１の開閉タイミングだけを変更可能な可変バルブタイミング機構を用いるものとしてもよいし、吸気バルブ１２８の開閉タイミングと排気バルブ１３１の開閉タイミングとの両方を変更可能な可変バルブタイミング機構１５０を用いるものとしてもよい。排気バルブ１３１の開閉タイミングだけを変更可能な可変バルブタイミング機構を用いる場合、エキゾーストカムシャフト１３１ｂの角度が最進角に位置されたときに排気バルブ１３１の開閉タイミングを固定可能であると共に排気バルブ１３１の開閉タイミングが固定されているときにはエンジン２２の回転を用いて供給されるオイルを用いてその固定を解除可能であるロックピンを備えるものとしてもよい。この場合、エキゾーストカムシャフト１３１ｂの角度が最進角となる排気バルブ１３１の開閉タイミングを基準タイミングとし、停車運転要求時には、走行用運転要求時に比して基準タイミングから遅角側への変更程度が小さくなる即ち進角側の開閉タイミングで排気バルブ１３１を開閉するものとすればよい。これにより、実施例と同様に、エンジン２２の運転状態に応じて開閉タイミングをより適正なものとすることができ、可変バルブタイミング機構１５０をより適正に制御することができる。
実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２の動力を減速ギヤ３５により変速してリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図１５の変形例のハイブリッド自動車１２０に例示するように、モータＭＧ２の動力をリングギヤ軸３２ａが接続された車軸（駆動輪６３ａ，６３ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（図１５における車輪６４ａ，６４ｂに接続された車軸）に接続するものとしてもよい。
実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の動力を動力分配統合機構３０を介して駆動輪６３ａ，６３ｂに接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図１６の変形例のハイブリッド自動車２２０に例示するように、エンジン２２のクランクシャフト２６に接続されたインナーロータ２３２と駆動輪６３ａ，６３ｂに動力を出力する駆動軸に接続されたアウターロータ２３４とを有し、エンジン２２の動力の一部を駆動軸に伝達すると共に残余の動力を電力に変換する対ロータ電動機２３０を備えるものとしてもよい。
実施例では、エンジンからの動力とモータからの動力とを用いて走行可能な自動車に適用するものとしたが、走行用の動力を出力可能で走行状態に拘わらず任意の運転ポイントを設定可能な内燃機関と、内燃機関の出力軸の回転により供給される作動流体を用いて内燃機関の吸気バルブや排気バルブの開閉タイミングを変更可能な開閉タイミング変更機構と、を備える自動車であれば適用することができる。また、こうした自動車に適用するものに限定されるものではなく、自動車以外の車両などの形態としてもよいし、車両の制御方法の形態としてもよい。
以上、本発明の実施の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例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。
本発明の一実施例であるハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。 エンジン２２の構成の概略を示す構成図である。 可変バルブタイミング機構１５０の外観構成を示す外観構成図である。 可変バルブタイミング機構１５０の構成の概略を示す構成図である。 インテークカムシャフト１２９の角度を進角させたときの吸気バルブ１２８の開閉タイミングおよびインテークカムシャフト１２９の角度を遅角させたときの吸気バルブ１２８の開閉タイミングの一例を示す説明図である。 ロックピン１５４の構成の概略を示す構成図である。 実施例のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。 走行用運転要求時のエンジン２２の動作ラインの一例と目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊を設定する様子を示す説明図である。 走行用運転要求時の目標タイミング設定用マップの一例を示す説明図である。 動力分配統合機構３０の回転要素を力学的に説明するための共線図の一例を示す説明図である。 停車運転要求時のエンジン２２の動作ラインの一例と目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊を設定する様子を示す説明図である。 停車運転要求時の目標タイミング設定用マップの一例を示す説明図である。 停車運転要求時の目標タイミング設定用マップの一例を示す説明図である。 変形例のハイブリッド自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。 変形例のハイブリッド自動車２２０の構成の概略を示す構成図である。
符号の説明
２０，１２０，２２０ ハイブリッド自動車、２２ エンジン、２４エンジン用電子制御ユニット(エンジンＥＣＵ)、２４a ＣＰＵ、２４ｂ ＲＯＭ、２４ｃ ＲＡＭ、２６ クランクシャフト、２８ ダンパ、３０ 動力分配統合機構、３１ サンギヤ、３２ リングギヤ、３２a リングギヤ軸、３３ ピニオンギヤ、３４ キャリヤ、３５ 減速ギヤ、４０ モータ用電子制御ユニット(モータＥＣＵ)、４１，４２ インバータ、４３，４４ 回転位置検出センサ、５０ バッテリ、５１ 温度センサ、５２ バッテリ用電子制御ユニット(バッテリＥＣＵ)、５４ 電力ライン、６０ ギヤ機構、６２ デファレンシャルギヤ、６３a，６３b 駆動輪、６４a，６４b 車軸、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット、７２ ＣＰＵ、７４ ＲＯＭ、７６ ＲＡＭ、８０ イグニッションスイッチ、８１ シフトレバー、８２ シフトポジションセンサ、８３ アクセルペダル、８４ アクセルペダルポジションセンサ、８５ ブレーキペダル、８６ ブレーキペダルポジションセンサ、８８ 車速センサ、１２２ エアクリーナ、１２４ スロットルバルブ、１２６ 燃料噴射弁、１２８ 吸気バルブ、１２９ インテークカムシャフト、１３０ 点火プラグ、１３１ 排気バルブ、１３１ｂ エキゾーストカムシャフト、１３２ ピストン、１３４ 浄化装置、１３５a 空燃比センサ、 １３５b 酸素センサ、１３６ スロットルモータ、１３８ イグニッションコイル、１４０クランクポジションセンサ、１４２ 水温センサ、１４３ 圧力センサ、１４４ カムポジションセンサ、１４６ スロットルバルブポジションセンサ、１４８ エアフローメータ、１４９ 温度センサ、１５０ 可変バルブタイミング機構、１５２ ＶＶＴコントローラ、１５２ａ ハウジング部、１５２ｂ ベーン部、１５４ ロックピン、１５４ａ ロックピン本体、１５４ｂ スプリング、１５６ オイルコントロールバルブ、１５８ 溝、 １５９ 油路、 １６２ タイミングチェーン、１６４ タイミングギヤ、２３０ 対ロータ電動機、２３２ インナーロータ、 ２３４ アウターロータ、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。


Claims (11)

  1. 走行用の動力を出力可能で、走行状態に拘わらず任意の運転ポイントで運転可能な内燃機関と、
    該内燃機関の出力軸の回転により供給される作動流体を用いて該内燃機関の吸気バルブおよび／または排気バルブの開閉タイミングを変更可能な開閉タイミング変更手段と、
    走行のために前記内燃機関の運転要求がなされている走行用運転要求時には第１の制約に基づく開閉タイミングでの該内燃機関の吸気バルブおよび／または排気バルブの開閉を伴って該内燃機関が第１の回転数以上の回転数で運転されるよう該開閉タイミング変更手段と該内燃機関とを制御し、停車中に前記内燃機関の運転要求がなされている停車運転要求時には基準タイミングからの変更程度が前記第１の制約よりも小さくなる第２の制約に基づく開閉タイミングでの該内燃機関の吸気バルブおよび／または排気バルブの開閉を伴って該内燃機関が前記第１の回転数より低い第２の回転数以上の回転数で運転されるよう該開閉タイミング変更手段と該内燃機関とを制御する制御手段と、
    を備える車両。
  2. 前記制御手段は、前記走行用運転要求時には前記内燃機関の吸気バルブおよび／または排気バルブの開閉タイミングの変更に要する前記作動流体を前記開閉タイミング変更手段に供給できる回転数を前記第１の回転数として制御し、前記停車運転要求時には前記内燃機関の吸気バルブおよび／または排気バルブの開閉タイミングの変更に要する前記作動流体を前記開閉タイミング変更手段に供給できない回転数を前記第２の回転数として制御する手段である請求項１記載の車両。
  3. 前記制御手段は、前記走行用運転要求時には、前記内燃機関を効率よく運転するための制約を前記第１の制約として制御する手段である請求項１または２記載の車両。
  4. 請求項１ないし３いずれか記載の車両であって、
    前記開閉タイミング変更手段は、前記吸気バルブの開閉タイミングを変更可能であって、該吸気バルブの開閉タイミングが取り得る範囲内の最遅角側の第１所定タイミングに該吸気バルブの開閉タイミングが位置したときに該吸気バルブの開閉タイミングを固定可能であると共に該吸気バルブの開閉タイミングが固定されているときには前記作動流体を用いて該固定を解除可能である固定解除手段を備える手段であり、
    前記制御手段は、前記第１所定タイミングを前記基準タイミングとして制御する手段である
    車両。
  5. 請求項１ないし３いずれか記載の車両であって、
    前記開閉タイミング変更手段は、前記排気バルブの開閉タイミングを変更可能であって、該排気バルブの開閉タイミングが取り得る範囲内の最進角側の第２所定タイミングに該排気バルブの開閉タイミングが位置したときに該排気バルブの開閉タイミングを固定可能であると共に該排気バルブの開閉タイミングが固定されているときには前記作動流体を用いて該固定を解除可能である固定解除手段を備える手段であり、
    前記制御手段は、前記第２所定タイミングを前記基準タイミングとして制御する手段である
    車両。
  6. 前記制御手段は、前記開閉タイミング変更手段において前記作動流体を用いないときの前記内燃機関の吸気バルブおよび／または排気バルブの開閉タイミングを前記基準タイミングとして制御する手段である請求項１ないし３いずれか記載の車両。
  7. 請求項１ないし６いずれか記載の車両であって、
    前記第１の回転数を下限回転数とする前記内燃機関の運転ポイントと該内燃機関の動力との関係としての第１の動作ラインと、前記第２の回転数を下限回転数とする前記内燃機関の運転ポイントと該内燃機関の動力との関係としての第２の動作ラインと、を含む複数の動作ラインを記憶する動作ライン記憶手段を備え、
    前記制御手段は、前記走行用運転要求時には前記記憶された第１の動作ラインと前記内燃機関に要求される要求動力とに基づいて該内燃機関の運転ポイントを設定すると共に該設定した運転ポイントで該内燃機関が運転されるよう制御し、前記停車運転要求時には前記記憶された第２の動作ラインと前記内燃機関に要求される要求動力とに基づいて該内燃機関の運転ポイントを設定すると共に該設定した運転ポイントで該内燃機関が運転されるよう制御する手段である
    車両。
  8. 前記制御手段は、前記停車運転要求時には、前記設定した内燃機関の運転ポイントにおける目標回転数が大きいほど前記基準タイミングからの変更程度が滑らかに大きくなる制約を前記第２の制約として制御する手段である請求項７記載の車両。
  9. 請求項１ないし８いずれか記載の車両であって、
    前記内燃機関の出力軸に動力を入出力可能な発電手段と、
    前記発電手段と電力をやりとり可能な蓄電手段と、
    を備え、
    前記制御手段は、前記停車中に前記蓄電手段への充電要求がなされたときを前記停車運転要求時として制御する手段である
    車両。
  10. 請求項９記載の車両であって、
    車軸側に動力を入出力可能な電動機を備え、
    前記発電手段は、前記内燃機関の出力軸と車軸側とに接続され、電力と動力の入出力を伴って該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該車軸側に出力する電力動力入出力手段である
    車両。
  11. 走行用の動力を出力可能で、走行状態に拘わらず任意の運転ポイントで運転可能な内燃機関と、該内燃機関の出力軸の回転により供給される作動流体を用いて該内燃機関の吸気バルブおよび／または排気バルブの開閉タイミングを変更可能な開閉タイミング変更手段と、を備える車両の制御方法であって、
    走行のために前記内燃機関の運転要求がなされている走行用運転要求時には第１の制約に基づく開閉タイミングでの該内燃機関の吸気バルブおよび／または排気バルブの開閉を伴って該内燃機関が第１の回転数以上の回転数で運転されるよう該開閉タイミング変更手段と該内燃機関とを制御し、停車中に前記内燃機関の運転要求がなされている停車運転要求時には基準タイミングからの変更程度が前記第１の制約よりも小さくなる第２の制約に基づく開閉タイミングでの該内燃機関の吸気バルブおよび／または排気バルブの開閉を伴って該内燃機関が前記第１の回転数より低い第２の回転数以上の回転数で運転されるよう該開閉タイミング変更手段と該内燃機関とを制御する、
    車両の制御方法。
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