JP2009264232A - 車両およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】車軸に連結された駆動軸に動力を出力可能な内燃機関および電動機を備える車両において、運転者に違和感を与えるのを抑制する。
【解決手段】シフトポジションがＮポジションの状態でエンジン２２を自立運転する際には、インバータ４１，４２をゲート遮断すると共に第１のタイミングでの吸気バルブの開閉を伴ってエンジン２２を自立運転する。また、シフトポジションがＰポジションの状態でエンジン２２を自立運転する際には、モータＭＧ２からギヤのガタを詰めるためのトルクを出力すると共に第１のタイミングとは異なる第２のタイミングでの吸気バルブの開閉を伴ってエンジン２２を自立運転する。これにより、シフトポジションに応じて車両に生じる振動をより低減することができ、運転者に違和感を与えるのをより抑制することができる。
【選択図】図１

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、車両の停止状態が検出されたときに、排気カムの位相を変更して排気弁の開閉タイミングを変更す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、シフトレバーの位置がＰレンジやＮレンジにあるときなど車両の停止状態が検出されたときに、バルブオーバーラップ量が減少するよう排気カムの位相を変更することにより、次回にエンジンを始動する際の始動性の向上を図っている。
特開２００４−２０４８１６号公報

ところで、エンジンやモータからの動力を用いて走行し、シフトレバーの位置を考慮してモータを駆動するインバータを制御する車両では、エンジンを自立運転する際に、シフトレバーの位置によって車両に作用する振動の程度が異なることがある。こうした振動は、運転者に違和感を与えることがあるため、できるだけ抑制することが望ましい。

本発明の車両およびその制御方法は、車軸に連結された駆動軸に動力を出力可能な内燃機関および電動機を備える車両において、運転者に違和感を与えるのを抑制することを主目的とする。

本発明の車両およびその制御方法は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の車両は、
車軸に連結された駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、前記駆動軸に動力を出力可能な電動機と、を備える車両であって、
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、
前記内燃機関を自立運転する際、シフトポジションが駐車ポジションのときには、前記シフトポジションがニュートラルポジションのときとは異なるタイミングで前記吸気バルブおよび／または前記排気バルブが開閉されながら前記内燃機関が自立運転されるよう前記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、内燃機関を自立運転する際に、シフトポジションが駐車ポジションのときにはシフトポジションがニュートラルポジションのときとは異なるタイミングで吸気バルブや排気バルブが開閉されながら内燃機関が自立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、シフトポジションがニュートラルポジションであるか駐車ポジションであるかに応じてより適正な開閉タイミングで吸気バルブや排気バルブを開閉しながら内燃機関を自立運転すれば、車両に作用する振動が大きくなるのを抑制することができ、運転者に違和感を与えるのを抑制することができる。

こうした本発明の車両において、前記制御手段は、前記内燃機関を自立運転する際、前記シフトポジションが前記駐車ポジションのときには、前記シフトポジションが前記ニュートラルポジションのときに比して遅いタイミングで前記吸気バルブが開閉される及び／又は早いタイミングで前記排気バルブが開閉されるよう前記開閉タイミング変更手段を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、前記シフトポジションが前記駐車ポジションのときに前記駆動軸をロックするロック手段と、複数のスイッチング素子のスイッチングにより前記電動機を駆動する駆動回路と、を備え、前記制御手段は、少なくとも前記シフトポジションが前記ニュートラルポジションのときには前記駆動回路がゲート遮断されるよう該駆動回路を制御し、前記シフトポジションが前記駐車ポジションのときには前記電動機からトルクが出力されるよう前記駆動回路を制御する手段である、ものとすることもできる。

さらに、本発明の車両において、前記駆動軸に接続されると共に該駆動軸とは独立に回転可能に前記内燃機関の出力軸に接続され、電力と動力の入出力を伴って前記駆動軸と前記出力軸とに動力を入出力可能な電力動力入出力手段を備え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、動力を入出力する発電機と、前記駆動軸と前記出力軸と前記発電機の回転軸との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、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、
車軸に連結された駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、前記駆動軸に動力を出力可能な電動機と、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、
前記内燃機関を自立運転する際、シフトポジションが駐車ポジションのときには、前記シフトポジションがニュートラルポジションのときとは異なるタイミングで前記吸気バルブおよび／または前記排気バルブが開閉されながら前記内燃機関が自立運転されるよう前記開閉タイミング変更手段と該内燃機関とを制御する、
ことを特徴とする。

この本発明の車両の制御方法では、内燃機関を自立運転する際に、シフトポジションが駐車ポジションのときにはシフトポジションがニュートラルポジションのときとは異なるタイミングで吸気バルブや排気バルブが開閉されながら内燃機関が自立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、シフトポジションがニュートラルポジションであるか駐車ポジションであるかに応じてより適正な開閉タイミングで吸気バルブや排気バルブを開閉しながら内燃機関を自立運転すれば、車両に作用する振動が大きくなるのを抑制することができ、運転者に違和感を与えるのを抑制することができる。

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、車両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を介して燃焼室に吸入し、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の排気バルブ１３１を介して排出される排気は、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。

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、例えば、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図示しない圧力センサからの筒内圧力，燃焼室へ吸排気を行なう吸気バルブ１２８や排気バルブ１３１を開閉するカムシャフト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，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の開閉タイミングを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。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。なお、エンジンＥＣＵ２４は、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に基づいてクランクシャフト２６の回転数、即ちエンジン２２の回転数Ｎｅも演算している。

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。

ギヤ機構６０には、ファイナルギヤ６０ａに取り付けられたパーキングギヤ９２と、パーキングギヤ９２と噛み合ってその回転駆動を停止した状態でロックするパーキングロックポール９４と、からなるパーキングロック機構９０が取り付けられている。パーキングロックポール９４は、他のポジションから駐車ポジション（Ｐポジション）への操作信号または駐車ポジションから他のポジションへの操作信号を入力したハイブリッド用電子制御ユニット７０により図示しないアクチュエータが駆動制御されることによって作動し、パーキングギヤ９２との噛合およびその解除によりパーキングロックおよびその解除を行なう。ファイナルギヤ６０ａは機械的に駆動輪６３ａ，６３ｂに接続されているから、パーキングロック機構９０は間接的に駆動輪６３ａ，６３ｂをロックしていることになる。

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。なお、モータＥＣＵ４０は、回転位置検出センサ４３，４４からの信号に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２も演算している。

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。また、バッテリＥＣＵ５２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）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５０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。なお、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、電池温度Ｔｂに基づいて入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値を設定し、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）に基づいて出力制限用補正係数と入力制限用補正係数とを設定し、設定した入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値に補正係数を乗じることにより設定することができる。

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、実施例のハイブリッド自動車２０では、シフトポジションセンサ８２により検出するシフトポジションＳＰ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、特に、エンジン２２の自立運転が要求されたときの動作について説明する。図３は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される自立運転要求時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、エンジン２２の自立運転が要求されているときに所定時間毎（例えば数ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。エンジン２２の自立運転の要求は、シフトポジションＳＰが走行ポジション（ＤポジションやＲポジション）の状態ではエンジン２２の暖機を行ないながらモータ運転モードで走行するときなどに行なわれ、シフトポジションＳＰが非走行ポジション（ＰポジションまたはＮポジション）の状態ではエンジン２２の暖機を行なうときなどに行なわれる。以下、説明の都合上、シフトポジションＳＰが非走行ポジションの状態でエンジン２２の自立運転が要求されているときについて説明する。なお、シフトポジションＳＰがＰポジションのときには、パーキングロック機構９０により駆動輪６３ａ，６３ｂがロックされる。

自立運転要求時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、シフトポジションＳＰを入力すると共に（ステップＳ１００）、入力したシフトポジションＳＰを調べる（ステップＳ１１０）。そして、シフトポジションＳＰがＮポジションのときには、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａにトルクが出力されないようにするために、インバータ４１，４２のゲート遮断を指示するゲート遮断指令をモータＥＣＵ４０に送信し（ステップＳ１２０）、吸気バルブ１２８の目標開閉タイミングＶＴ＊にタイミングＶＴ１を設定すると共に（ステップＳ１３０）、エンジン２２の自立運転を指示する自立運転指令と目標開閉タイミングＶＴ＊とをエンジンＥＣＵ２４に送信し（ステップＳ１６０）、自立運転要求時制御ルーチンを終了する。ゲート遮断指令を受信したモータＥＣＵ４０は、インバータ４１，４２をゲート遮断する。また、自立運転指令と目標開閉タイミングＶＴ＊とを受信したエンジンＥＣＵ２４は、吸気バルブ１２８の開閉タイミングＶＴが目標開閉タイミングＶＴ＊となるよう可変バルブタイミング機構１５０を制御する開閉タイミング制御や、吸入空気量制御，燃料噴射制御，点火制御などを行なう。なお、吸入空気量制御，燃料噴射制御，点火制御などについては本発明の中核をなさないため、詳細な説明は省略する。ここで、タイミングＶＴ１は、車両の仕様などを考慮して実験などにより定めることができる。このタイミングＶＴ１について、詳細は後述する。

一方、ステップＳ１１０でシフトポジションＳＰがＰポジションのときには、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定すると共にモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊に所定トルクＴ１を設定してこれらをモータＥＣＵ４０に送信すると共に（ステップＳ１４０）、吸気バルブ１２８の目標開閉タイミングＶＴ＊にタイミングＶＴ１とは異なるタイミングＶＴ２を設定し（ステップＳ１５０）、自立運転指令と目標開閉タイミングＶＴ＊とをエンジンＥＣＵ２４に送信し（ステップＳ１６０）、自立運転要求時制御ルーチンを終了する。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。ここで、所定トルクＴ１は、エンジン２２を運転する際に減速ギヤ３５や動力分配統合機構３０，ギヤ機構６０などのギヤのガタを詰めてこれらのギヤでガタ打ちが生じるのを抑制するためにモータＭＧ２から出力すべきトルクとして定められ、車両の仕様などを考慮して実験などにより定めることができる。また、タイミングＶＴ２は、車両の仕様などを考慮して実験などにより定めることができる。前述のタイミングＶＴ１とタイミングＶＴ２とは、実施例では、吸気バルブ１２８の開閉タイミングと車両に生じる振動との関係を実験などにより定めてこの振動が比較的小さくなる範囲内の吸気バルブ１２８の開閉タイミングを設定するものとした。吸気バルブ１２８の開閉タイミングと車両に生じる振動との関係の一例を図４に示す。図４の例では、車両に生じる振動が比較的小さくなる吸気バルブ１２８の開閉タイミングは、シフトポジションＳＰがＰポジションのときにＮポジションのときに比して遅いタイミングとなる。このようにシフトポジションＳＰによって同一の吸気バルブ１２８の開閉タイミングに対する車両に生じる振動の程度が異なるのは、シフトポジションＳＰがＮポジションのときにはインバータ４１，４２がゲート遮断され、シフトポジションＳＰがＰポジションのときにはモータＭＧ２から駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａにトルクが出力されるため、シフトポジションＳＰがＮポジションかＰポジションかによって駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａやギヤ機構６０を含む系の共振の様子が異なる、という理由に基づく。実施例では、このことを考慮して、シフトポジションＳＰがＮポジションのときには、Ｐポジションのときに比して車両に生じる振動が小さくなる範囲Ｒ１内でタイミングＶＴ１を設定し、シフトポジションＳＰがＰポジションのときには、Ｎポジションのときに比して車両に生じる振動が小さくなる範囲Ｒ２（範囲Ｒ１より遅いタイミングの範囲）内でタイミングＶＴ２を設定するものとした。このように、シフトポジションＳＰに応じてより適正なタイミングで吸気バルブ１２８を開閉することにより、車両に生じる振動をより低減することができ、運転者に違和感を与えるのをより抑制することができる。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、シフトポジションＳＰがＮポジションの状態でエンジン２２を自立運転する際にはインバータ４１，４２をゲート遮断すると共にタイミングＶＴ１での吸気バルブ１２８の開閉を伴ってエンジン２２を自立運転し、シフトポジションＳＰがＰポジションの状態でエンジン２２を自立運転する際にはモータＭＧ２からギヤのガタを詰めるためのトルクＴ１を出力すると共にタイミングＶＴ１とは異なるタイミングＶＴ２での吸気バルブ１２８の開閉を伴ってエンジン２２を自立運転するから、シフトポジションＳＰに応じて車両に生じる振動をより低減することができ、運転者に違和感を与えるのをより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、シフトポジションＳＰが非走行ポジション（ＮポジションやＲポジション）の状態でエンジン２２を自立運転する際の動作について説明したが、シフトポジションＳＰが走行ポジション（ＤポジションやＲポジション）の状態でエンジン２２を自立運転する際には、エンジン２２の自立運転しながらモータ運転モードで走行で走行するために、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定してモータＭＧ１を制御すると共に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＊に基づいてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定してモータＭＧ２を制御し、吸気バルブ１２８の目標開閉タイミングＶＴ＊にタイミングＶＴ３を設定してこの目標開閉タイミングＶＴ＊を用いてエンジン２２を制御すればよい。ここで、タイミングＶＴ３は、車両に生じる振動が比較的小さくなる範囲内で定めることができ、車両の仕様や走行状態などを考慮して実験などにより定めることができる。

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および排気バルブ１３１の開閉タイミング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。これらの場合、シフトポジションＳＰがＰポジションのときにＮポジションのときに比して排気バルブ１３１の開閉タイミングが早くなるように可変バルブタイミング機構を制御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、減速ギヤ３５を介して駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａにモータＭＧ２を取り付けるものとしたが、リングギヤ軸３２ａにモータＭＧ２を直接取り付けるものとしてもよいし、減速ギヤ３５に代えて２段変速や３段変速，４段変速などの変速機を介してリングギヤ軸３２ａにモータＭＧ２を取り付けるものとしても構わない。

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５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、ハイブリッド自動車２０について説明したが、吸気バルブや排気バルブの開閉タイミングを変更可能で車軸に連結された駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、駆動軸に動力を出力可能な電動機と、電動機を駆動する駆動回路と、を備えるハイブリッド自動車であれば如何なるものに適用するものとしてもよい。

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、列車など自動車以外の車両の形態としても構わない。さらに、こうした車両の制御方法の形態としてもよい。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、エンジン２２が「内燃機関」に相当し、モータＭＧ２が「電動機」に相当し、可変バルブタイミング機構１５０が「開閉タイミング変更手段」に相当し、シフトポジションＳＰがＮポジションの状態でエンジン２２を自立運転する際には、インバータ４１，４２がゲート遮断されるようゲート遮断指令をモータＥＣＵ４０に送信すると共に目標開閉タイミングＶＴ＊にタイミングＶＴ１を設定して自立運転指令と共にエンジンＥＣＵ２４に送信し、シフトポジションＳＰがＰポジションの状態でエンジン２２を自立運転する際には、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定すると共にモータＭＧ２からギヤのガタを詰めるためのトルクＴ１が出力されるようモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定してトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信しさらに目標開閉タイミングＶＴ＊にタイミングＶＴ１とは異なるタイミングＶＴ２を設定して自立運転指令と共にエンジンＥＣＵ２４に送信する図３の自立運転要求時制御ルーチンを実行するハイブリッド用電子制御ユニット７０と、ゲート遮断指令を受信したときにはインバータ４１，４２をゲート遮断し、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したときにはトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊に基づいてインバータ４１，４２を制御するモータＥＣＵ４０と、自立運転指令と目標開閉タイミングＶＴ＊とに基づいて目標開閉タイミングＶＴ＊での吸気バルブ１２８の開閉を伴ってエンジン２２が自立運転されるよう開閉タイミング制御や、吸入空気量制御，燃料噴射制御，点火制御などを行なうエンジンＥＣＵ２４と、が「制御手段」に相当する。また、パーキングロック機構９０が「ロック手段」に相当し、インバータ４２が「駆動回路」に相当する。さらに、モータＭＧ１と動力分配統合機構３０とを組み合わせたものや、対ロータ電動機２３０が「電力動力入出力手段」に相当し、モータＭＧ１が「発電機」に相当し、動力分配統合機構３０が「３軸式動力入出力手段」に相当する。

ここで、「内燃機関」としては、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する内燃機関に限定されるものではなく、車軸に連結された駆動軸に動力を出力可能なものであれば水素エンジンなど如何なるタイプの内燃機関であっても構わない。「電動機」としては、同期発電電動機として構成されたモータＭＧ２に限定されるものではなく、誘導電動機など、駆動軸に動力を入出力可能なものであれば如何なるタイプの電動機であっても構わない。「開閉タイミング変更手段」としては、可変バルブタイミング機構１５０に限定されるものではなく、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ものであれば如何なるものとしても構わない。「制御手段」としては、ハイブリッド用電子制御ユニット７０とエンジンＥＣＵ２４とモータＥＣＵ４０とからなる組み合わせに限定されるものではなく単一の電子制御ユニットにより構成されるなどとしてもよい。また、「制御手段」としては、シフトポジションＳＰがＮポジションの状態でエンジン２２を自立運転する際にはインバータ４１，４２をゲート遮断すると共にタイミングＶＴ１での吸気バルブ１２８の開閉を伴ってエンジン２２を自立運転し、シフトポジションＳＰがＰポジションの状態でエンジン２２を自立運転する際にはモータＭＧ２からギヤのガタを詰めるためのトルクＴ１を出力すると共にタイミングＶＴ１とは異なるタイミングＶＴ２での吸気バルブ１２８の開閉を伴ってエンジン２２を自立運転するものに限定されるものではなく、内燃機関を自立運転する際、シフトポジションが駐車ポジションのときには、シフトポジションがニュートラルポジションのときとは異なるタイミングで吸気バルブ及び／又は排気バルブが開閉されながら内燃機関が自立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ものであれば如何なるものとしても構わない。「ロック手段」としては、パーキングロック機構９０に限定されるものではなく、シフトポジションが駐車ポジションのときに駆動軸をロックするものであれば如何なるものとしても構わない。「駆動回路」としては、インバータ４２に限定されるものではなく、複数のスイッチング素子のスイッチングにより電動機を駆動するものであれば如何なるものとしても構わない。「電力動力入出力手段」としては、モータＭＧ１と動力分配統合機構３０とを組み合わせたものや対ロータ電動機２３０に限定されるされるものではなく、車軸に連結された駆動軸に接続されると共に駆動軸とは独立に回転可能に内燃機関の出力軸に接続され、電力と動力の入出力を伴って駆動軸と出力軸とに動力を入出力可能なものであれば如何なるものとしても構わない。「発電機」としては、同期発電電動機として構成されたモータＭＧ１に限定されるものではなく、誘導電動機など、動力を入出力可能なものであれば如何なるタイプの発電機としても構わない。「３軸式動力入出力手段」としては、上述の動力分配統合機構３０に限定されるものではなく、ダブルピニオン式の遊星歯車機構を用いるものや複数の遊星歯車機構を組み合わせて４以上の軸に接続されるものやデファレンシャルギヤのように遊星歯車とは異なる作動作用を有するものなど、駆動軸と出力軸と発電機の回転軸との３軸に接続され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ものであれば如何なるものとしても構わない。なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための最良の形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための最良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。

本発明は、車両の製造産業などに利用可能である。

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。 ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される自立運転要求時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 吸気バルブ１２８の開閉タイミングと車両に生じる振動との関係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２２０の構成の概略を示す構成図である。

符号の説明

２０，２２０ 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 キャリア、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、６０ａ ファイナルギヤ、６２ デファレンシャルギヤ、６３ａ，６３ｂ 駆動輪、６４ａ，６４ｂ 車輪、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、９０ パーキングロック機構、９２ パーキングギヤ、９４ パーキングロックポール、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、１３０ 点火プラグ、１３１ 排気バルブ、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、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 (6)

1. 車軸に連結された駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、前記駆動軸に動力を出力可能な電動機と、を備える車両であって、
   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、
   前記内燃機関を自立運転する際、シフトポジションが駐車ポジションのときには、前記シフトポジションがニュートラルポジションのときとは異なるタイミングで前記吸気バルブおよび／または前記排気バルブが開閉されながら前記内燃機関が自立運転されるよう前記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、前記内燃機関を自立運転する際、前記シフトポジションが前記駐車ポジションのときには、前記シフトポジションが前記ニュートラルポジションのときに比して遅いタイミングで前記吸気バルブが開閉される及び／又は早いタイミングで前記排気バルブが開閉されるよう前記開閉タイミング変更手段を制御する手段である請求項１記載の車両。
3. 請求項１または２記載の車両であって、
   前記シフトポジションが前記駐車ポジションのときに前記駆動軸をロックするロック手段と、
   複数のスイッチング素子のスイッチングにより前記電動機を駆動する駆動回路と、
   を備え、
   前記制御手段は、少なくとも前記シフトポジションが前記ニュートラルポジションのときには前記駆動回路がゲート遮断されるよう該駆動回路を制御し、前記シフトポジションが前記駐車ポジションのときには前記電動機からトルクが出力されるよう前記駆動回路を制御する手段である、
   車両。
4. 前記駆動軸に接続されると共に該駆動軸とは独立に回転可能に前記内燃機関の出力軸に接続され、電力と動力の入出力を伴って前記駆動軸と前記出力軸とに動力を入出力可能な電力動力入出力手段を備える請求項１ないし３のいずれか１つの請求項に記載の車両。
5. 前記電力動力入出力手段は、動力を入出力する発電機と、前記駆動軸と前記出力軸と前記発電機の回転軸との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、を備える手段である請求項４記載の車両。
6. 車軸に連結された駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、前記駆動軸に動力を出力可能な電動機と、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、
   前記内燃機関を自立運転する際、シフトポジションが駐車ポジションのときには、前記シフトポジションがニュートラルポジションのときとは異なるタイミングで前記吸気バルブおよび／または前記排気バルブが開閉されながら前記内燃機関が自立運転されるよう前記開閉タイミング変更手段と該内燃機関とを制御する、
   ことを特徴とする車両の制御方法。

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