JP2015116959A - Hybrid vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、ハイブリッド車両に関し、特に吸気バルブの作動特性を変更するための可変動弁装置を含む内燃機関を備えるハイブリッド車両に関する。 The present invention relates to a hybrid vehicle, and more particularly to a hybrid vehicle including an internal combustion engine that includes a variable valve operating device for changing the operating characteristics of an intake valve.
内燃機関の排気を浄化するために、触媒を含む浄化装置が用いられる。触媒に浄化機能を十分に発揮させるためには、触媒の温度を上昇させることが必要である。 In order to purify exhaust gas from an internal combustion engine, a purification device including a catalyst is used. In order for the catalyst to fully exhibit the purification function, it is necessary to raise the temperature of the catalyst.
たとえば、特開2012−40915号公報(特許文献1)は、内燃機関を備えるハイブリッド車両において、触媒の暖機要求時において、まず、点火時期を遅角した第1運転ポイント(触媒急速暖機用)で内燃機関を運転させ、触媒端部の温度が上昇したら点火時期を戻し、内燃機関に対する要求出力を固定した第2運転ポイントで内燃機関を運転させる。そして、触媒の暖機が完了したら、内燃機関に対する要求出力を車両全体に対する要求出力に基づいて変化させる通常運転に移行させる。 For example, Japanese Patent Laying-Open No. 2012-40915 (Patent Document 1) discloses that in a hybrid vehicle equipped with an internal combustion engine, when a catalyst warm-up request is requested, first, the first operation point (for rapid catalyst warm-up) that retards the ignition timing. ), The internal combustion engine is operated. When the temperature at the catalyst end increases, the ignition timing is returned, and the internal combustion engine is operated at the second operation point at which the required output to the internal combustion engine is fixed. When the warm-up of the catalyst is completed, the normal output is changed to change the required output for the internal combustion engine based on the required output for the entire vehicle.
上記の内燃機関に対する要求出力(Pe)を固定した第2運転ポイントで内燃機関を運転させる場合には、車両に要求される要求出力(Ptotal)に関わらず、パワー配分を行なうECU(PM−ECU)はPeを一定値に制御する(この制御を以下、「Pe一定制御」という)。Pe一定制御中は、車両の駆動力不足分はモータのアシスト駆動力によって補われる。もしも、Pe一定制御中に車両に要求される要求出力(Ptotal)がモータのアシスト可能範囲を超えて大きくなる場合、Pe一定制御を中断し内燃機関にエンジントルクを出力させる必要がある。 When the internal combustion engine is operated at the second operation point with the required output (Pe) for the internal combustion engine fixed, an ECU (PM-ECU) that performs power distribution regardless of the required output (Ptotal) required for the vehicle ) Controls Pe to a constant value (this control is hereinafter referred to as “Pe constant control”). During constant Pe control, the shortage of the driving force of the vehicle is compensated by the assist driving force of the motor. If the required output (Ptotal) required for the vehicle during Pe constant control increases beyond the assistable range of the motor, it is necessary to interrupt Pe constant control and cause the internal combustion engine to output engine torque.
しかしながら、ハイブリッド車両では、触媒暖機中は内燃機関は主として触媒を昇温させるために用いられているので、Peは低く設定されている。このため、ユーザのアクセル操作などに基づいて車両に要求される要求出力(Ptotal)が急に増加した場合には、内燃機関の応答性が良くないため応答遅れが発生することが懸念される。 However, in a hybrid vehicle, Pe is set low because the internal combustion engine is mainly used to raise the temperature of the catalyst during catalyst warm-up. For this reason, when the required output (Ptotal) required for the vehicle suddenly increases based on the accelerator operation of the user or the like, there is a concern that a response delay may occur due to poor response of the internal combustion engine.
一方、吸気バルブの作動特性を変更可能な可変動弁装置を有する内燃機関が公知である。さらに、そのような可変動弁装置として、吸気バルブのリフト量および作用角の少なくとも一方を変更可能な可変動弁装置が知られている。このような可変動弁装置を有する内燃機関もハイブリッド車両に用いられる場合がある。 On the other hand, an internal combustion engine having a variable valve gear that can change the operating characteristics of an intake valve is known. Furthermore, as such a variable valve apparatus, a variable valve apparatus that can change at least one of the lift amount and the operating angle of an intake valve is known. An internal combustion engine having such a variable valve operating device may also be used for a hybrid vehicle.
上記の特開2012−40915号公報には、可変動弁装置については検討されておらず、可変動弁装置を有する内燃機関において応答性を高める点については、まだ改善の余地がある。 In the above Japanese Patent Laid-Open No. 2012-40915, the variable valve operating device has not been studied, and there is still room for improvement in terms of improving the responsiveness in the internal combustion engine having the variable valve operating device.
この発明の目的は、可変動弁装置を有し、触媒暖機中においても応答遅れを少なくした内燃機関を搭載するハイブリッド車両を提供することである。 An object of the present invention is to provide a hybrid vehicle equipped with an internal combustion engine that has a variable valve system and that has a reduced response delay even during catalyst warm-up.
この発明は、要約すると、ハイブリッド車両であって、車両駆動力を発生する電動機と、リフト量および作用角を含んで規定される吸気バルブの作動特性を変更するための可変動弁装置を有する内燃機関と、触媒を用いて内燃機関の排気を浄化する排気浄化装置と、排気浄化装置の触媒の暖機を行なう触媒暖機制御を実行する制御装置とを備える。触媒暖機制御は、内燃機関を第1の運転ポイントで運転する第1の制御と、第1の制御の実行後、走行に要求される駆動力に拘わらず、第1の運転ポイントよりも内燃機関の出力が大きい第2の運転ポイントで内燃機関を運転する第2の制御と、第2の制御の実行後、走行に要求される駆動力に基づいて内燃機関を運転するとともに、内燃機関の回転数とトルクとに基づいて可変動弁装置を制御する第3の制御とを含む。制御装置は、第2の制御を実行中は、要求出力が大きいほど吸気バルブのリフト量および作用角の少なくとも一方の最大値を小さくするように可変動弁装置を制御し、要求出力の変化分は電動機が分担するように電動機を制御する。 In summary, the present invention is an internal combustion engine having an electric motor that generates a vehicle driving force and a variable valve operating device for changing the operating characteristics of an intake valve defined including a lift amount and a working angle. An engine, an exhaust purification device that purifies exhaust gas from the internal combustion engine using a catalyst, and a control device that executes catalyst warm-up control for warming up the catalyst of the exhaust purification device. The catalyst warm-up control includes the first control for operating the internal combustion engine at the first operation point, and the internal combustion engine that is more effective than the first operation point regardless of the driving force required for traveling after the execution of the first control. The second control for operating the internal combustion engine at the second operating point where the output of the engine is large, and after the execution of the second control, the internal combustion engine is operated based on the driving force required for traveling. And a third control for controlling the variable valve operating apparatus based on the rotational speed and the torque. During execution of the second control, the control device controls the variable valve device so that the maximum value of at least one of the lift amount and the operating angle of the intake valve decreases as the required output increases, Controls the motor so that the motor shares.
好ましくは、制御装置は、第1の制御の実行中は、第2の制御の実行中よりも内燃機関の点火時期を遅角側にして内燃機関を運転し、可変動弁装置は、作動特性を、第1の特性と、作動特性が第1の特性であるときよりも吸気バルブのリフト量および吸気バルブの作用角の少なくとも一方が大きい第2の特性とに変更可能に構成され、制御装置は、さらに、第1の制御の実行中は、作動特性が第1の特性となるように可変動弁装置を制御し、第2の制御の実行中に、作動特性を第2の特性に切替えるように可変動弁装置を制御する。 Preferably, during execution of the first control, the control device operates the internal combustion engine with the ignition timing of the internal combustion engine retarded relative to during execution of the second control. Is configured to be changeable into a first characteristic and a second characteristic in which at least one of the lift amount of the intake valve and the operating angle of the intake valve is larger than when the operating characteristic is the first characteristic. Further, during the execution of the first control, the variable valve apparatus is controlled so that the operation characteristic becomes the first characteristic, and during the execution of the second control, the operation characteristic is switched to the second characteristic. In this way, the variable valve gear is controlled.
第2の制御を実行中は、要求出力よりも少ない所定量に内燃機関の出力を抑えつつ要求出力の変化分は電動機が分担するように電動機を制御する。しかし、要求出力が増加すると、電動機が分担できない場合も生じる。このような場合には第2の制御を中断して内燃機関の出力を増加させて要求出力が出力されるように車両を制御する必要がある。したがって、要求出力が増加して電動機が分担できなくなる可能性が高い場合には予め内燃機関の応答性を高めておくことが望ましい。第2の制御を実行中においても、吸気バルブのリフト量および作用角の少なくとも一方の最大値を要求出力が大きいほど小さくするように可変動弁機構を制御しておくことにより、内燃機関の応答性が高まるので、要求出力の急な増加時に車両の応答遅れが少なくなる。 During the execution of the second control, the electric motor is controlled so that the electric motor shares the change in the required output while suppressing the output of the internal combustion engine to a predetermined amount smaller than the required output. However, when the required output increases, the electric motor may not be shared. In such a case, it is necessary to control the vehicle so that the second control is interrupted and the output of the internal combustion engine is increased to output the required output. Therefore, it is desirable to increase the responsiveness of the internal combustion engine in advance when there is a high possibility that the required output increases and the motor cannot be shared. Even during execution of the second control, the response of the internal combustion engine is controlled by controlling the variable valve mechanism so that the maximum value of at least one of the lift amount and the operating angle of the intake valve decreases as the required output increases. Since the performance increases, the response delay of the vehicle is reduced when the required output is suddenly increased.
好ましくは、第2の制御を実行中の要求出力は、第2の制御から第3の制御に内燃機関の制御を切換える際に車両に要求される出力を含む。 Preferably, the required output during execution of the second control includes an output required for the vehicle when the control of the internal combustion engine is switched from the second control to the third control.
このように規定することによって、第2の制御から第3の制御に内燃機関の制御を切換える際も対象であることが明確となる。 By defining in this way, it becomes clear that the control is also performed when the control of the internal combustion engine is switched from the second control to the third control.
好ましくは、制御装置は、車速と、アクセル開度と、車両に要求される要求駆動力とに基づいて、要求出力を算出する。 Preferably, the control device calculates the required output based on the vehicle speed, the accelerator opening, and the required driving force required for the vehicle.
好ましくは、可変動弁装置は、吸気バルブのリフト量および作用角の少なくとも一方の最大値を第1〜第3の値の3段階に変更可能に構成される。第1〜第3の値は、第1の値より第2の値が大きく、第2の値より第3の値が大きく設定される。制御装置は、第2の制御を実行中は、車両に要求される要求駆動力が所定値よりも大きい場合には吸気バルブのリフト量および作用角の少なくとも一方の最大値を第1の値に設定し、要求駆動力が所定値よりも小さい場合には吸気バルブのリフト量および作用角の少なくとも一方の最大値を第3の値に設定する。 Preferably, the variable valve operating apparatus is configured to be able to change the maximum value of at least one of the lift amount and the operating angle of the intake valve into three stages of first to third values. The first to third values are set such that the second value is larger than the first value and the third value is larger than the second value. During execution of the second control, when the required driving force required for the vehicle is larger than a predetermined value, the control device sets the maximum value of at least one of the lift amount and the operating angle of the intake valve to the first value. If the required driving force is smaller than a predetermined value, the maximum value of at least one of the lift amount and the operating angle of the intake valve is set to the third value.
好ましくは、可変動弁装置は、吸気バルブのリフト量および作用角の少なくとも一方の最大値を第1、第2の値の2段階に変更可能に構成される。第1、第2の値は、第1の値より第2の値が大きく設定される。制御装置は、第2の制御を実行中は、車両に要求される要求駆動力が所定値よりも大きい場合には吸気バルブのリフト量および作用角の少なくとも一方の最大値を第1の値に設定し、要求駆動力が所定値よりも小さい場合には吸気バルブのリフト量および作用角の少なくとも一方の最大値を第2の値に設定する。 Preferably, the variable valve operating apparatus is configured to be able to change the maximum value of at least one of the lift amount and the operating angle of the intake valve into two stages of a first value and a second value. The first value and the second value are set to be larger than the first value. During execution of the second control, when the required driving force required for the vehicle is larger than a predetermined value, the control device sets the maximum value of at least one of the lift amount and the operating angle of the intake valve to the first value. If the required driving force is smaller than a predetermined value, the maximum value of at least one of the lift amount and the operating angle of the intake valve is set to the second value.
本発明によれば、ハイブリッド車両において、触媒暖機中においても応答遅れを少なくすることができる。 According to the present invention, in a hybrid vehicle, response delay can be reduced even during catalyst warm-up.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。以下では、複数の実施の形態について説明するが、各実施の形態で説明された構成を適宜組合わせることは出願当初から予定されている。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Hereinafter, a plurality of embodiments will be described. However, it is planned from the beginning of the application to appropriately combine the configurations described in the embodiments. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.
本実施の形態は、図11の期間T4におけるエンジンの可変バルブリフト機構の制御が特徴となるが、その前提として、ハイブリッド車両の全体構成やエンジンの構成、エンジンの可変バルブリフト機構(VVL装置)について、まず説明を行なう。 The present embodiment is characterized by the control of the variable valve lift mechanism of the engine in the period T4 in FIG. 11. As a precondition, the overall configuration of the hybrid vehicle, the configuration of the engine, and the variable valve lift mechanism (VVL device) of the engine are used. First, an explanation will be given.
(ハイブリッド車両の全体構成)
図1は、この発明の実施の形態1によるハイブリッド車両の全体構成を示すブロック図である。図1を参照して、ハイブリッド車両1は、エンジン100と、モータジェネレータMG1,MG2と、動力分割装置4と、減速機5と、駆動輪6と、蓄電装置Bと、PCU(Power Control Unit)20と、制御装置200とを備える。
(Overall configuration of hybrid vehicle)
FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of a hybrid vehicle according to
ハイブリッド車両1は、エンジン100およびモータジェネレータMG2の少なくとも一方から出力される駆動力によって走行可能である。動力分割装置4は、エンジン100が発生する駆動力を、駆動輪6を駆動するための駆動力と、モータジェネレータMG1を駆動するための駆動力とに分割可能に構成される。動力分割装置4は、たとえば遊星歯車機構を含んで構成される。
エンジン100は、車両の駆動力を発生する。また、エンジン100は、発電機として作動可能なモータジェネレータMG1を駆動するための駆動力を発生する。なお、エンジン100は、モータジェネレータMG1によりクランキングされて始動し得る。このエンジン100は、吸気バルブの作動特性を変更するための可変動弁装置を有する。制御装置200は、車両の状況に応じて可変動弁装置を制御する。エンジン100および可変動弁装置の構成については、後ほど図2〜図5で詳しく説明する。
モータジェネレータMG1,MG2は、交流回転電機であり、たとえば、三相交流同期電動発電機である。モータジェネレータMG1は、エンジン100の駆動力を用いて発電し得る。たとえば、蓄電装置BのSOCが所定の下限に達すると、エンジン100が始動してモータジェネレータMG1により発電が行なわれる。モータジェネレータMG1によって発電された電力は、PCU20により電圧変換され、蓄電装置Bに一時的に蓄えられたり、モータジェネレータMG2に直接供給されたりする。
Motor generators MG1 and MG2 are AC rotating electric machines, for example, three-phase AC synchronous motor generators. Motor generator MG <b> 1 can generate electric power using the driving force of
モータジェネレータMG2は、蓄電装置Bに蓄えられた電力、およびモータジェネレータMG1によって発電された電力の少なくとも一方を用いて駆動力を発生する。モータジェネレータMG2の駆動力は、減速機5を介して駆動輪6に伝達される。なお、図1では、駆動輪6は前輪として示されているが、前輪に代えて、または前輪とともに、モータジェネレータMG2によって後輪を駆動してもよい。
Motor generator MG2 generates a driving force using at least one of the electric power stored in power storage device B and the electric power generated by motor generator MG1. The driving force of motor generator MG2 is transmitted to driving
車両の制動時には、減速機5を介して駆動輪6によりモータジェネレータMG2が駆動され、モータジェネレータMG2が発電機として作動する。これにより、モータジェネレータMG2は、制動エネルギーを電力に変換する回生ブレーキとして作動する。モータジェネレータMG2により発電された電力は、蓄電装置Bに蓄えられる。
During braking of the vehicle, the motor generator MG2 is driven by the
PCU20は、モータジェネレータMG1,MG2を駆動するための駆動装置である。PCU20は、モータジェネレータMG1,MG2を駆動するためのインバータを含み、さらに、インバータと蓄電装置Bとの間で電圧変換するためのコンバータを含み得る。
蓄電装置Bは、再充電可能な直流電源であり、たとえば、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池等の二次電池を含んで構成される。蓄電装置Bの電圧は、たとえば200V程度である。蓄電装置Bは、モータジェネレータMG1,MG2によって発電された電力を蓄える。なお、蓄電装置Bとして、大容量のキャパシタも採用可能であり、蓄電装置Bは、モータジェネレータMG1,MG2による発電電力を一時的に蓄え、その蓄えた電力をモータジェネレータMG2や電圧変換器30へ供給可能な電力バッファであれば如何なるものでもよい。また、蓄電装置Bは、蓄電装置Bの電圧VBおよび電流IBを検出し、それらの検出値を制御装置200へ出力する。
The power storage device B is a rechargeable DC power source, and includes, for example, a secondary battery such as a nickel metal hydride battery or a lithium ion battery. The voltage of power storage device B is, for example, about 200V. Power storage device B stores the electric power generated by motor generators MG1, MG2. A large-capacity capacitor can also be used as power storage device B, and power storage device B temporarily stores the power generated by motor generators MG1 and MG2, and stores the stored power to motor generator MG2 and voltage converter 30. Any power buffer that can be supplied may be used. In addition, power storage device B detects voltage VB and current IB of power storage device B and outputs the detected values to control
制御装置200は、CPU(Central Processing Unit)や、記憶装置、入出力バッファ等(いずれも図示せず)を含むECU(Electronic Control Unit)を含んで構成される。制御装置200は、各種センサからの信号(アクセル開度ACC、車速VSSなど)の受信や各機器への制御信号の送信を行なうとともに、ハイブリッド車両1における各機器の制御を行なう。一例として、制御装置200は、ハイブリッド車両1の走行制御や、蓄電装置Bの充電制御、可変動弁装置を含むエンジン100の制御等を実行する。
The
(エンジン100の構成)
図2は、図1に示したエンジン100の構成図である。図2を参照して、エンジン100には、エアクリーナ102から空気が吸入される。吸入空気量は、スロットルバルブ104により調整される。スロットルバルブ104は、スロットルモータ312により駆動される。
(Configuration of engine 100)
FIG. 2 is a configuration diagram of
吸入された空気は、シリンダ106(燃焼室)において燃料と混合される。シリンダ106には、インジェクタ108から燃料が噴射される。なお、この実施の形態においては、インジェクタ108の噴射孔が吸気ポート内に設けられたポート噴射式としてエンジン100を説明するが、ポート噴射用のインジェクタ108に加えて、シリンダ106内へ燃料を直接噴射する直噴用のインジェクタを設けてもよい。さらに、直噴用のインジェクタのみを設けるようにしてもよい。
The sucked air is mixed with fuel in the cylinder 106 (combustion chamber). Fuel is injected into the
シリンダ106内の混合気は、点火プラグ110により着火されて燃焼する。燃焼後の混合気すなわち排気ガスは、三元触媒112により浄化された後、車外に排出される。混合気の燃焼によりピストン114が押し下げられ、クランクシャフト116が回転する。また、排気ガスの一部は、図示しない還流路を通ってEGR(Exhaust Gas Recirculation)ガスとして吸気ポートに戻される。
The air-fuel mixture in the
シリンダ106の頭頂部には、吸気バルブ118および排気バルブ120が設けられる。シリンダ106に導入される空気の量および時期は、吸気バルブ118により制御される。シリンダ106から排出される排気ガスの量および時期は、排気バルブ120により制御される。吸気バルブ118はカム122により駆動され、排気バルブ120はカム124により駆動される。
An
吸気バルブ118は、後に詳細に説明するように、VVL(Variable Valve Lift)装置400によってリフト量および作用角が制御される。なお、排気バルブ120についても、リフト量および作用角を制御可能としてもよい。また、バルブの開閉タイミングを制御するVVT(Variable Valve Timing)装置をVVL装置400に組み合わせてもよい。
As will be described in detail later,
制御装置200は、車両の走行状況や排気浄化装置の暖機状況に応じてエンジン100が所望の運転ポイントで運転されるように、スロットル開度θth、点火時期、燃料噴射時期、燃料噴射量、吸気バルブの作動状態(開閉タイミング、リフト量、作用角等)を制御する。なお、運転ポイントとは、エンジン100のパワー、トルクおよび回転数が決定されるエンジン100の動作点であり、エンジン100が所望のパワーやトルクを出力するようにエンジン100の運転ポイントが決定される。この実施の形態1では、エンジン100のパワーが所望の運転パワーとなるように運転ポイントが設定される。制御装置200には、カム角センサ300、クランク角センサ302、ノックセンサ304、スロットル開度センサ306の各センサから信号が入力される。
The
カム角センサ300は、カムの位置を表わす信号を出力する。クランク角センサ302は、クランクシャフト116の回転数(エンジン回転数)およびクランクシャフト116の回転角度を表わす信号を出力する。ノックセンサ304は、エンジン100の振動の強度を表わす信号を出力する。スロットル開度センサ306は、スロットル開度θthを表わす信号を出力する。
The
制御装置200は、これらの各センサからの信号に基づいてエンジン100を制御する。
図3は、VVL装置400において実現されるバルブ変位量とクランク角の関係を示す図である。図3を参照して、排気行程において排気バルブ120(図2)が開いて閉じ、吸気行程において吸気バルブ118(図2)が開いて閉じる。波形EXは、排気バルブ120のバルブ変位量であり、波形IN1,IN2は、吸気バルブ118のバルブ変位量である。バルブ変位量とは、バルブが閉じた状態からのバルブの変位量である。なお、以下において、リフト量とは、吸気バルブ118の開度がピークに達したときのバルブ変位量であり、作用角とは、吸気バルブ118が開いてから閉じるまでのクランク角度である。
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the valve displacement amount and the crank angle realized in the
吸気バルブ118の作動特性は、VVL装置400によって波形IN1,IN2の間で変化する。波形IN1は、リフト量および作用角が最小の場合を示す。波形IN2は、リフト量および作用角が最大の場合を示す。VVL装置400においては、リフト量が増大するに従って作用角も増大する。なお、本実施の形態のVVL装置400では、後に図6に示すようにリフト量および作用角を3段階に変更することが可能に構成されている。
The operating characteristic of the
図4は、VVL装置400の正面図である。なお、図4に示される構成は一例であり、VVL装置400はこのような構成のものに限定されるものではない。図4を参照して、VVL装置400は、一方向に延びる駆動軸410と、駆動軸410の外周面を覆う支持パイプ420と、支持パイプ420の外周面上で駆動軸410の軸方向に並んで配置された入力アーム430および揺動カム440とを備える。駆動軸410の先端には、駆動軸410を直線運動させるアクチュエータ(図示せず)が接続される。
FIG. 4 is a front view of the
VVL装置400には、各気筒に設けられた1つのカム122に対応して、1つの入力アーム430が設けられる。入力アーム430の両側には、各気筒に設けられた一対の吸気バルブ118のそれぞれに対応して、2つの揺動カム440が設けられる。
The
支持パイプ420は、中空円筒状に形成されており、カムシャフト130に対して平行に配置される。支持パイプ420は、軸方向へ移動したり、回転したりしないようにシリンダヘッドに固定される。
The
支持パイプ420の内部には、その軸方向に摺動可能なように駆動軸410が挿入される。支持パイプ420の外周面上には、駆動軸410の軸芯を中心として揺動可能で、かつ、その軸方向には移動しないように、入力アーム430および2つの揺動カム440が設けられる。
A
入力アーム430は、支持パイプ420の外周面から離れる方向に突出するアーム部432と、アーム部432の先端に回転可能に接続されたローラ部434とを有する。入力アーム430は、ローラ部434がカム122に当接可能な位置に配置されるように設けられる。
The
揺動カム440は、支持パイプ420の外周面から離れる方向に突出する略三角形状のノーズ部442を有する。ノーズ部442の一辺には、凹状に湾曲したカム面444が形成される。吸気バルブ118に設けられたバルブスプリングの付勢力により、ロッカアーム128に回転可能に取り付けられたローラがカム面444に押し付けられる。
The
入力アーム430および揺動カム440は、一体となって駆動軸410の軸芯を中心として揺動する。このため、カムシャフト130が回転すると、カム122に当接された入力アーム430が揺動し、この入力アーム430の動きに連動して揺動カム440も揺動する。この揺動カム440の動きが、ロッカアーム128を介して吸気バルブ118に伝わり、吸気バルブ118が開閉される。
The
VVL装置400は、さらに、支持パイプ420の軸芯周りにおいて、入力アーム430と揺動カム440との相対位相差を変更する装置を備える。相対位相差を変更する装置によって、吸気バルブ118のリフト量および作用角が適宜変更される。
The
つまり、両者の相対位相差を拡大すれば、入力アーム430および揺動カム440の揺動角に対するロッカアーム128の揺動角が拡大され、吸気バルブ118のリフト量および作用角が増大される。
That is, if the relative phase difference between the two is increased, the swing angle of the
また、両者の相対位相差を縮小すれば、入力アーム430および揺動カム440の揺動角に対するロッカアーム128の揺動角が縮小され、吸気バルブ118のリフト量および作用角が小さくされる。
If the relative phase difference between the two is reduced, the swing angle of the
図5は、図4に示したVVL装置400を部分的に示した斜視図である。なお、この図5では、内部構造が把握できるように一部が破断されて示されている。図5を参照して、入力アーム430および2つの揺動カム440と、支持パイプ420の外周面との間に規定された空間には、支持パイプ420に対して、回転可能で、かつ軸方向に摺動可能に支持されたスライダギヤ450が収容される。スライダギヤ450は、支持パイプ420上を軸方向に摺動可能に設けられる。
FIG. 5 is a perspective view partially showing the
スライダギヤ450には、その軸方向の中央部に位置して、右ねじ螺旋状のヘリカルスプラインが形成されたヘリカルギヤ452が設けられる。また、スライダギヤ450には、ヘリカルギヤ452の両側に位置し、ヘリカルギヤ452とは逆に左ねじ螺旋状のヘリカルスプラインが形成されたヘリカルギヤ454が各々に設けられる。
The
一方、スライダギヤ450を収容する空間を規定する入力アーム430および2つの揺動カム440の内周面には、ヘリカルギヤ452および454に対応したヘリカルスプラインがそれぞれ形成される。つまり、入力アーム430には、右ねじ螺旋状のヘリカルスプラインが形成されており、そのヘリカルスプラインがヘリカルギヤ452に噛み合っている。また、揺動カム440には、左ねじ螺旋状のヘリカルスプラインが形成されており、そのヘリカルスプラインがヘリカルギヤ454に噛み合っている。
On the other hand, helical splines corresponding to the
スライダギヤ450には、一方のヘリカルギヤ454とヘリカルギヤ452との間に位置して、周方向に延びる長穴456が形成される。また、図示しないが、支持パイプ420には、長穴456の一部と重なるように、軸方向に延びる長穴が形成される。支持パイプ420の内部に挿通された駆動軸410には、これら長穴456および図示しない長穴の重なった部分を通じて突出する係止ピン412が一体に設けられる。
The
駆動軸410に連結されるアクチュエータ(図示せず)によって、駆動軸410がその軸方向に移動すると、スライダギヤ450が係止ピン412により押され、ヘリカルギヤ
452および454が同時に駆動軸410の軸方向に移動する。このようなヘリカルギヤ452および454の移動に対して、これらにスプライン係合された入力アーム430および揺動カム440は、軸方向に移動しない。そのため、入力アーム430と揺動カム440は、ヘリカルスプラインの噛み合いを通じて駆動軸410の軸芯周りに回動する。
When the
このとき、入力アーム430と揺動カム440とでは、形成されたヘリカルスプラインの向きが逆である。そのため、入力アーム430と揺動カム440の回動方向は互いに逆方向となる。これにより、入力アーム430と揺動カム440との相対位相差が変化し、既に説明したように吸気バルブ118のリフト量および作用角が変更される。
At this time, the
なお、VVL装置400は、このような形式のものに限定されない。たとえば、電気的にバルブを駆動するVVL装置や、油圧を用いてバルブを駆動するVVL装置などを用いてもよい。
Note that the
制御装置200は、駆動軸410を直線運動させるアクチュエータの操作量を調整することによって、吸気バルブ118のリフト量および作用角を制御する。
The
図6は、吸気バルブ118の作動特性を3段階に変更可能なVVL装置400において実現されるバルブ変位量とクランク角の関係を示す図である。VVL装置400は、第1から第3の特性のいずれかに作動特性を変更可能である。第1の特性は、波形IN1aで示される。第2の特性は、波形IN2aで示され、作動特性が第1の特性であるときよりもリフト量および作用角が大きい。第3の特性は、波形IN3aで示され、作動特性が第2の特性であるときよりもリフト量および作用角が大きい。
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the valve displacement amount and the crank angle realized in the
図7は、吸気バルブ118のリフト量および作用角が大きいときのピストン上昇時の動作を説明する図である。図8は、吸気バルブ118のリフト量および作用角が小さいときのピストン上昇時の動作を説明する図である。図7および図8を参照して、吸気バルブ118のリフト量および作用角が大きい場合には、ピストン114の上昇時に吸気バルブ118を閉じるタイミングが遅くなるので、エンジン100は、アトキンソンサイクルにて運転される。すなわち、吸気行程にてシリンダ106内に吸入された空気の一部がシリンダ106外へ戻され、圧縮行程において空気を圧縮するための力である圧縮反力が低減する。これにより、エンジン始動時の振動を低減することができる。なお、圧縮比が減少するので、着火性が悪化し、エンジン100の出力応答性は低下する。
FIG. 7 is a view for explaining the operation when the piston is lifted when the lift amount and the operating angle of the
一方、吸気バルブ118のリフト量および作用角が小さい場合には、ピストン114の上昇時に吸気バルブ118を閉じるタイミングが早くなるので、圧縮比が上昇する。これにより、低温での着火性が向上するとともにエンジンの出力応答性が向上する。なお、圧縮反力が増加するので、エンジン始動時の振動は増加し得る。
On the other hand, when the lift amount and the operating angle of the
図9は、吸気バルブ118のリフト量および作用角が小さいときのピストン下降時の動作を説明する図である。図9を参照して、吸気バルブ118のリフト量および作用角が小さい場合には、ピストン114の下降時に吸気バルブ118を開くタイミングが遅くなる。これにより、シリンダ106内に負圧が発生した状態で吸気ポートから吸気することとなり、シリンダ106内の燃料の混合が促進され、燃焼が改善し得る。
FIG. 9 is a diagram for explaining the operation when the piston descends when the lift amount and the operating angle of the
図10は、図6に示す3段階に変更可能な作動特性を有するVVL装置400を有するエンジン100の動作線を示す図である。本実施の形態のハイブリッド車両では、触媒の暖機が完了した後に、図10に従う作動特性に示す通常制御を行なう。
FIG. 10 is a diagram showing an operating line of
図10を参照して、横軸にはエンジン回転数が示され、縦軸にはエンジントルクが示される。一点鎖線で示されるラインは、第1〜第3の特性(IN1a〜IN3a)に対応するトルク特性を示す。実線で示される円は等燃費ラインを示し、円の中心に近づくほど燃費が向上する。エンジン100は、基本的には、実線で表わされるエンジン動作線上で運転されるものとする。
Referring to FIG. 10, the horizontal axis represents the engine speed, and the vertical axis represents the engine torque. A line indicated by an alternate long and short dash line indicates torque characteristics corresponding to the first to third characteristics (IN1a to IN3a). A circle indicated by a solid line represents an equal fuel consumption line, and the closer to the center of the circle, the better the fuel efficiency. It is assumed that
図10に示す動作線では、低回転域、中回転域、高回転域において、リフト量および作用角が最適なものに選択される。 In the operation line shown in FIG. 10, the lift amount and the operating angle are selected to be optimal in the low rotation range, the middle rotation range, and the high rotation range.
すなわち、図10において、領域R1で示される低回転域では、エンジン始動時の振動を抑制することが重要となる。この低回転域では、EGRガスの導入が停止され、アトキンソンサイクルによる燃費の向上が図られる。よって、領域R1では、リフト量および作用角が大きくなるように吸気バルブ118の作動特性として第3の特性(IN3a)が選択される。領域R2で示される中回転域では、EGRガスの導入量の増加による燃費の向上が図られる。よって、領域R2では、リフト量および作用角が中間となるように吸気バルブ118の作動特性として第2の特性(IN2a)が選択される。
That is, in FIG. 10, it is important to suppress the vibration at the time of starting the engine in the low rotation range indicated by the region R1. In this low speed range, the introduction of EGR gas is stopped, and fuel efficiency is improved by the Atkinson cycle. Therefore, in the region R1, the third characteristic (IN3a) is selected as the operation characteristic of the
すなわち、吸気バルブ118のリフト量および作用角が大きい場合(第3の特性)は、EGRガスの導入による燃費向上よりもアトキンソンサイクルによる燃費向上が優先される。一方、中間のリフト量および作用角が選択された場合(第2の特性)は、アトキンソンサイクルによる燃費向上よりもEGRガスの導入による燃費向上が優先される。
That is, when the lift amount and the operating angle of the
領域R3で示される高回転域では、吸気慣性によって多量の空気をシリンダ内へ導入し、実圧縮比の上昇による出力性能の向上が図られる。よって、領域R3では、リフト量および作用角が大きくなるように吸気バルブ118の作動特性として第3の特性(IN3a)が選択される。
In the high rotation range indicated by the region R3, a large amount of air is introduced into the cylinder by the intake inertia, and the output performance is improved by increasing the actual compression ratio. Therefore, in the region R3, the third characteristic (IN3a) is selected as the operation characteristic of the
図10に示したのは、通常制御のVVL装置400の特性であったが、触媒が暖機されるときには、VVL装置400は、図10とは異なるように制御される。触媒が暖機されるときや、エンジン100が低回転域において高負荷運転されるとき、エンジン100が極低温において始動されるときは、リフト量および作用角が小さくなるように吸気バルブ118の作動特性として第1の特性(IN1a)が選択される。このように、エンジン100の運転状態に応じてリフト量および作用角が決定される。
Although FIG. 10 shows the characteristics of the normal
図11は、エンジン始動からVVL装置が通常制御されるに至るまでのエンジンの制御状態を説明するための波形図である。図11の横軸には、時間が示され、上から順に、エンジン回転数Ne、エンジンパワーPe、点火時期aop、触媒浄化率(例えば、端面10mm)、触媒浄化率(中央)、燃焼温度、吸気バルブ制御の状態を示す波形が示されている。 FIG. 11 is a waveform diagram for explaining the control state of the engine from when the engine is started until the VVL device is normally controlled. In the horizontal axis of FIG. 11, time is shown, and in order from the top, engine speed Ne, engine power Pe, ignition timing aop, catalyst purification rate (for example, end face 10 mm), catalyst purification rate (center), combustion temperature, A waveform showing the state of intake valve control is shown.
期間T1は、エンジン始動直後でありエンジンおよび触媒の温度が低いため、第1暖機制御が実行される。第1暖機制御では、エンジンパワーPeがほとんど零に設定され、車両の駆動トルクは主として走行用モータから出力される。この期間T1においては、エンジン100の点火時期aopが遅角側に制御され、エンジンパワーPeを第1の運転パワーP1とする第1運転ポイントでエンジン100が運転される。一例として、第1の運転パワーP1は、0〜3kW程度の低パワーに設定され、この第1運転ポイントでは、エンジン100の回転数は、アイドリング回転数に設定され、エンジントルクは、エンジンパワーPeが第1の運転パワーP1となるように設定される。この間は排気ガス浄化のための触媒暖機が優先される。このため、エンジンの点火時期aopが遅角され燃焼ガスの温度が高くなるようにエンジンが制御される。また、吸気バルブ制御は、VVL装置400が図6に示す特性(IN1a)で制御される。これにより、吸気バルブの開弁が遅くなり、図9で説明したようにシリンダ内に負圧を発生させてから吸気バルブが開くことになるので、燃料の混合が改善され燃焼状態が均一となり排気ガスが清浄な状態に近づく。
Since the period T1 is immediately after the engine is started and the temperatures of the engine and the catalyst are low, the first warm-up control is executed. In the first warm-up control, the engine power Pe is set to almost zero, and the driving torque of the vehicle is mainly output from the traveling motor. In this period T1, the ignition timing aop of the
期間T1が経過すると、図2の触媒112Sのエンジンに近い側の端面(例えば、10mm程度)が適温まで上昇し、浄化率が100%に到達する。しかしこの状態では、触媒112Sの中央部分までは十分に昇温されていないので触媒112Sは完全に能力を発揮するまでには至っていない。そこで、期間T1経過後には、通常制御に移行する前に、第2暖機制御が実行される。この期間T1経過後においてエンジンは第2の運転ポイントで運転される。第2の運転ポイントでは、第1の運転ポイントよりもエンジンの出力が大きくなるようにエンジンの各種パラメータが制御される。すなわち、制御装置200は、エンジンパワーPeを第1の運転パワーP1よりも高い第2の運転パワーP2とする第2運転ポイントでエンジン100を運転するようにエンジン100を制御する。第2の運転パワーは、走行パワーに応答することなく、S/C触媒112Sの排気浄化能力の範囲内で定められ、一定値であってもよいし、S/C触媒112Sの排気浄化能力の上昇(S/C触媒112Sの温度上昇)に伴なって引き上げてもよい。一例として、この第2運転ポイントでは、エンジン100の回転数は、アイドリング回転数に設定され、エンジントルクは、第1暖機制御から第2暖機制御に切替わった後、エンジンパワーPeが第1の運転パワーP1から第2の運転パワーP2まで徐々に増加するように設定される。
When the period T1 elapses, the end face (for example, about 10 mm) of the catalyst 112S in FIG. 2 near the engine rises to an appropriate temperature, and the purification rate reaches 100%. However, in this state, since the temperature has not been sufficiently raised up to the central portion of the catalyst 112S, the catalyst 112S has not reached its full capacity. Therefore, after the period T1 has elapsed, the second warm-up control is executed before shifting to the normal control. After this period T1 has elapsed, the engine is operated at the second operating point. At the second operating point, various parameters of the engine are controlled so that the engine output is larger than that of the first operating point. That is,
すなわち第2暖機制御の実行時には、制御装置200は、遅角側に制御されていたエンジン100の点火時期aopを通常状態に復帰させるとともに、第1の運転パワーよりも大きい第2の運転パワーでエンジン100を運転する。この第2の運転パワーは、走行パワーに応答するものではなく、触媒112Sの排気浄化能力を超えない所定値に設定される。この所定値は、一定値であってもよいし、触媒112Sの排気浄化能力の上昇(触媒112Sの温度上昇)に伴なって段階的に引き上げてもよい。この間、走行パワーはモータジェネレータMG2から出力される。
That is, at the time of executing the second warm-up control,
本実施の形態では、第2暖機制御として、エンジンパワーPeを一定に制御するPe一定制御を実行する一例を示す。なお、触媒の温度については、触媒の熱容量と触媒に与えられる熱量とで決まるが、熱量は積算空気量と関連するので、積算空気量と触媒温度との関係をあらかじめマップにしておくことによって推定することが可能である。 In the present embodiment, an example of executing Pe constant control for controlling engine power Pe constant as the second warm-up control is shown. The catalyst temperature is determined by the heat capacity of the catalyst and the amount of heat given to the catalyst. Since the amount of heat is related to the integrated air amount, it is estimated by mapping the relationship between the integrated air amount and the catalyst temperature in advance. Is possible.
第2暖機制御は、排気ガスの悪化防止対策を行ないつつ、燃費の改善も行なうものである。期間T2,T3,T4において第2暖機制御が実行される。 The second warm-up control is to improve fuel efficiency while taking measures to prevent exhaust gas deterioration. The second warm-up control is executed in the periods T2, T3, T4.
期間T2では、触媒112Sの端面の温度が適温まで上昇し触媒が浄化能力を一部発揮できるようになった時点で、エンジンの点火時期aopの遅角は終了する。そして、エンジンの点火時期aopは進角され燃費が改善されるようにエンジンが制御される。エンジンパワーPeは、触媒で浄化できるガス量分に相当するように、ゼロから次第に増加され一定値に固定される。この間はエンジン回転数Neも一定値に制御される。エンジン回転数NeおよびエンジンパワーPeが一定値に固定されることによりエンジンの運転が安定した状態で触媒の暖機が継続される。 In the period T2, when the temperature of the end face of the catalyst 112S rises to an appropriate temperature and the catalyst can exhibit a part of the purification capability, the retardation of the ignition timing aop of the engine ends. Then, the engine is controlled so that the ignition timing aop of the engine is advanced and the fuel consumption is improved. The engine power Pe is gradually increased from zero and fixed at a constant value so as to correspond to the amount of gas that can be purified by the catalyst. During this time, the engine speed Ne is also controlled to a constant value. Since the engine speed Ne and the engine power Pe are fixed to a constant value, the warming up of the catalyst is continued in a state where the operation of the engine is stable.
また、期間T2では、吸気バルブ制御は、VVL装置400が図6に示す特性(IN2a)で制御される。期間T2は、触媒浄化率は上昇してきたが、燃焼が不安定となるエンジン点火時期aopを進角側に戻している途中は、吸気バルブのリフト量および作用角を中間特性(IN2a)とするものである。これにより、吸気バルブの早閉じによる圧縮比増加状態での燃焼改善(図8、図9)と吸気バルブの遅閉じによるアトキンソンサイクル化(図7)による燃費改善の中間の効果を狙う。
In the period T2, the intake valve control is controlled by the
燃焼温度が一定温度以上となりエンジンの運転が安定したところで期間T3の制御に移行する(燃焼温度が一定温度以下の状態でエンジンを運転すると燃焼が緩慢となり燃費が悪い)。期間T3では、VVL装置400が図6に示す特性(IN3a)で基本的には制御される。VVL装置400を特性(IN3a)に設定することによって、吸気バルブの遅閉じによるアトキンソンサイクル化(図7)による燃費改善効果が得られる。
When the combustion temperature is equal to or higher than a certain temperature and the engine operation is stabilized, the control shifts to the period T3 (when the engine is operated with the combustion temperature equal to or lower than the certain temperature, the combustion becomes slow and the fuel consumption is poor). In the period T3, the
第2暖機制御が終了すると、期間T5において通常制御が実行される。通常制御では、エンジン回転数Ne、エンジン負荷に基づいてVVL装置400のリフト量および作用角がたとえば図10に示す特性に従うように制御される。第2暖機制御から通常制御に移行すると、エンジンに対する要求パワーは一定値から要求駆動力に基づいて定まる値に変更される。
When the second warm-up control ends, normal control is executed in the period T5. In the normal control, the lift amount and the operating angle of the
ここで、期間T4は、通常制御が行なわれる期間T5の直前の期間である。したがって、通常制御でエンジンパワーPeが高い要求がされる場合に備えて応答性を高めておくことが好ましい。応答性を高めておくには、VVL装置400を特性IN1a(リフト量および作用角小)で作動させるほうが好ましい。しかし、期間T4においては、特性IN1aは、特性IN3a(リフト量および作用角大)よりも燃費の面では不利である。
Here, the period T4 is a period immediately before the period T5 in which the normal control is performed. Therefore, it is preferable to increase the responsiveness in preparation for a case where a high engine power Pe is required in the normal control. In order to enhance the responsiveness, it is preferable to operate the
そこで、本実施の形態では、期間T4におけるVVL装置400の特性を、ドライバーからのアクセルペダル操作などに基づく駆動力要求の大小に応じて変化させる。駆動力要求がしきい値よりも小さい場合には燃費を優先させて、図11の期間T4において実線に示すようにVVL装置400を特性IN3a(リフト量および作用角大)で制御する。一方、駆動力要求がしきい値よりも大きい場合には応答性を優先させて、図11の期間T4において実線に示すようにVVL装置400を特性IN1a(リフト量および作用角小)で制御する。
Therefore, in the present embodiment, the characteristics of the
なお、駆動力要求がしきい値よりも大きい場合でも、第2暖機制御でモータで補って実現することが可能な値を超えてしまったときには、第2暖機制御が中断されて、通常制御に移行することになる。 Even when the driving force requirement is larger than the threshold value, the second warm-up control is interrupted when it exceeds a value that can be supplemented by the motor in the second warm-up control. Control will be transferred.
図12は、触媒暖機中の第2暖機制御において、VVL装置400のリフト量および作用角を決定する制御を説明するためのフローチャートである。第2暖機制御は、図11で説明したが、第1暖機制御から通常制御に移行する間の期間で行なわれる。そして図12のフローチャートの処理は、第2暖機制御の後半部分(期間T13)で実行される。
FIG. 12 is a flowchart for illustrating control for determining the lift amount and operating angle of the
図12を参照して、まず処理が開始されると、ステップS1において第2暖機制御が可能であるか否かが判断される。たとえば、ユーザのアクセル操作に基づいて定まる要求駆動力を出力するために必要なパワーがP1(kW)よりも大きければ、第2暖機制御を行なっているとバッテリおよびモータでその駆動力を補って実現することができなくなる。 Referring to FIG. 12, when the process is started, it is determined in step S1 whether the second warm-up control is possible. For example, if the power required to output the required driving force determined based on the user's accelerator operation is greater than P1 (kW), the driving force is supplemented by the battery and the motor when the second warm-up control is performed. Cannot be realized.
したがって、要求駆動力が所定値よりも大きいときは第2暖機制御が不可能と判断されてステップS1からステップS6に処理が進められる。また、触媒温度が十分に上昇して通常制御に移行する条件が成立した場合にも、ステップS1からステップS6に処理が進められる。ステップS6では、吸気バルブのリフト量および作用角の制御をたとえば図10で説明したような通常制御とし、ステップS7でこのフローチャートの処理は終了する。 Therefore, when the required driving force is greater than the predetermined value, it is determined that the second warm-up control is impossible, and the process proceeds from step S1 to step S6. In addition, the process proceeds from step S1 to step S6 also when a condition for sufficiently increasing the catalyst temperature and shifting to normal control is satisfied. In step S6, the control of the lift amount and the operating angle of the intake valve is set to normal control as described with reference to FIG. 10, for example, and the processing of this flowchart ends in step S7.
一方で、ステップS1において、第2暖機制御を行なう条件が成立していれば、ステップS2に処理が進められる。ステップS2では、触媒温度がしきい値(℃)よりも高いか否かが判断される。このしきい値は、第2暖機制御を完了させる触媒温度よりは若干低めに設定され、もうすぐ第2暖機制御が終了する見込みであるということを示す温度である。ステップS2において、触媒温度がしきい値よりも高いと判断された場合には、ステップS4に処理が進められ、しきい値以下と判断された場合には、ステップS3に処理が進められる。 On the other hand, if the condition for performing the second warm-up control is satisfied in step S1, the process proceeds to step S2. In step S2, it is determined whether or not the catalyst temperature is higher than a threshold value (° C.). This threshold value is a temperature that is set slightly lower than the catalyst temperature at which the second warm-up control is completed, and indicates that the second warm-up control is expected to end soon. If it is determined in step S2 that the catalyst temperature is higher than the threshold value, the process proceeds to step S4. If it is determined that the catalyst temperature is equal to or lower than the threshold value, the process proceeds to step S3.
ステップS3では、駆動力要求がしきい値よりも大きいか否かが判断される。このしきい値は、第2暖機制御が継続可能である範囲内で設定されている。たとえば、要求駆動力がしきい値よりも小さい場合には、第2暖機制御中に第2暖機制御を抜けなければならないような大きな要求駆動力が発生する可能性は小さい。一方、要求駆動力がしきい値よりも大きい場合には、第2暖機制御中に第2暖機制御を抜けなければならないような大きな要求駆動力が発生する可能性は小さい。 In step S3, it is determined whether or not the driving force request is greater than a threshold value. This threshold value is set within a range in which the second warm-up control can be continued. For example, when the required driving force is smaller than the threshold value, there is a low possibility that a large required driving force that must exit the second warm-up control during the second warm-up control is generated. On the other hand, when the required driving force is larger than the threshold value, it is unlikely that a large required driving force that must exit the second warm-up control during the second warm-up control is generated.
そこで、ステップS3において駆動力要求がしきい値よりも大きい場合には、ステップS4に処理が進められ、駆動力要求がしきい値以下である場合には、ステップS5に処理が進められる。 Therefore, if the driving force request is greater than the threshold value in step S3, the process proceeds to step S4, and if the driving force request is equal to or less than the threshold value, the process proceeds to step S5.
ステップS4では、応答性を良くするために、吸気バルブのリフト量を小さくし、かつ作用角を小作用角(IN1a)とするようにVVL装置400が制御される。一方、ステップS5では、燃費を良くするために吸気バルブのリフト量を大きくし、かつ作用角を大作用角(IN3a)とするようにVVL装置400が制御される。ステップS4またはS5において、リフト量および作用角が設定された後には、再びステップS1以降の処理が実行される。
In step S4, in order to improve responsiveness, the
なお、ステップS3では駆動力要求に基づいてリフト量および作用角を決定したが、駆動力要求に代えてまたはこれに加えて車速またはパワーに基づいてリフト量および作用角を決定するようにしても良い。 In step S3, the lift amount and the working angle are determined based on the driving force request, but the lift amount and the working angle may be determined based on the vehicle speed or power instead of or in addition to the driving force request. good.
以上説明したように、本実施の形態では、吸気バルブのリフト量および作用角を3段階に可変に構成されたエンジンを搭載したハイブリッド車両、またはプラグインハイブリッド車両において、第2暖機制御中は、車両の駆動力要求等に応じて吸気バルブのリフト量および作用角を可変に設定した。 As described above, in the present embodiment, during the second warm-up control in the hybrid vehicle or the plug-in hybrid vehicle equipped with the engine in which the lift amount and the operating angle of the intake valve are configured to be variable in three stages, The lift amount and operating angle of the intake valve are variably set according to the vehicle driving force requirements.
具体的には、駆動力要求が小の場合には、VVL装置を大リフト量および大作用角に設定して燃費重視で第2暖機制御を行なう。一方、駆動力要求が大の場合または第2暖機制御が終了する直前は、エンジン駆動力要求の増加に即座に対応できるように、VVL装置をトルク応答性の良い小リフト量および小作用角に切替えて第2暖機制御を行なう。このようにすることによって、燃費の向上を図りつつ、急な駆動力要求の増加に対応することが可能となる。 Specifically, when the driving force requirement is small, the VVL device is set to a large lift amount and a large operating angle, and the second warm-up control is performed with an emphasis on fuel consumption. On the other hand, when the driving force request is large or immediately before the end of the second warm-up control, the VVL device has a small lift amount and a small working angle with good torque response so that it can immediately respond to the increase in the engine driving force request. The second warm-up control is performed by switching to. By doing so, it is possible to cope with a sudden increase in driving force demand while improving fuel efficiency.
[変形例]
以上の実施の形態では、3段階にVVL装置の特性を変更可能にしたエンジンの制御について説明したが、第2暖機制御中のリフト量および作用角の制御はこれに限定されるものではない。たとえば、2段階に変更可能であったり、3段階よりも多い段階または連続的に特性を変更するようなエンジンについても適用が可能である。以下に変形例として2段階に特性を変更可能に構成したVVL装置への適用を説明する。
[Modification]
In the above embodiment, the control of the engine in which the characteristics of the VVL device can be changed in three stages has been described, but the control of the lift amount and the operating angle during the second warm-up control is not limited to this. . For example, the present invention can be applied to an engine that can be changed to two stages, more than three stages, or whose characteristics are continuously changed. In the following, application to a VVL device configured to change the characteristics in two steps will be described as a modification.
変形例のVVL装置は、図6において、吸気バルブの特性をIN1aとIN3aの2段階に切替えるものであり、特性IN2aは使用されない点が異なるが、車両の構成やエンジンの構成およびVVL装置の構成については、図1〜図5で説明した構成と同じであるので説明は繰返さない。 The VVL device according to the modification is different from FIG. 6 in that the characteristics of the intake valve are switched to two stages IN1a and IN3a, and the characteristic IN2a is not used, but the vehicle configuration, the engine configuration, and the VVL device configuration Since is the same as the configuration described in FIGS. 1 to 5, description thereof will not be repeated.
図13は、変形例におけるエンジン始動からVVL装置が通常制御されるに至るまでのエンジンの制御状態を説明するための波形図である。図13の横軸には、時間が示され、上から順に、エンジン回転数Ne、エンジンパワーPe、点火時期aop、触媒浄化率(端面10mm)、触媒浄化率(中央)、燃焼温度、吸気バルブ制御の状態を示す波形が示されている。 FIG. 13 is a waveform diagram for explaining the control state of the engine from the engine start to the normal control of the VVL device in the modified example. The horizontal axis of FIG. 13 indicates time, and in order from the top, engine speed Ne, engine power Pe, ignition timing aop, catalyst purification rate (end face 10 mm), catalyst purification rate (center), combustion temperature, intake valve A waveform indicating the state of control is shown.
期間T11は、エンジン始動直後でありエンジンおよび触媒の温度が低いため、第1暖機制御が実行される。エンジンの点火時期aopは、遅角される。吸気バルブ制御は、VVL装置400が図6に示す特性(IN1a)で制御される。
The period T11 is immediately after the engine is started and the temperatures of the engine and the catalyst are low, so the first warm-up control is executed. The engine ignition timing aop is retarded. The intake valve control is controlled by the
期間T11が経過すると、図2の触媒112Sのエンジンに近い側の端面(10mm程度)が適温まで上昇し、浄化率が100%に到達する。しかしこの状態では、触媒112Sの中央部分までは十分に昇温されていないので触媒112Sは完全に能力を発揮するまでには至っていない。そこで、期間T11経過後には、通常制御に移行する前に、エンジンパワーPeを一定に制御する第2暖機制御が実行される。 When the period T11 elapses, the end surface (about 10 mm) of the catalyst 112S in FIG. 2 on the side close to the engine rises to an appropriate temperature, and the purification rate reaches 100%. However, in this state, since the temperature has not been sufficiently raised up to the central portion of the catalyst 112S, the catalyst 112S has not reached its full capacity. Therefore, after the period T11 has elapsed, the second warm-up control is performed in which the engine power Pe is controlled to be constant before shifting to the normal control.
第2暖機制御は、排気ガスの悪化防止対策を行ないつつ、燃費の改善も行なうものである。期間T12,T13,T14において第2暖機制御が実行される。 The second warm-up control is to improve fuel efficiency while taking measures to prevent exhaust gas deterioration. The second warm-up control is executed in the periods T12, T13, T14.
期間T12では、触媒112Sの端面の温度が適温まで上昇し触媒が浄化能力を一部発揮できるようになった時点で、エンジンの点火時期aopの遅角は終了する。そして、エンジンの点火時期aopは進角され燃費が改善されるようにエンジンが制御される。エンジンパワーPeは、触媒で浄化できるガス量分に相当するように、ゼロから次第に増加され一定値に固定される。この間はエンジン回転数Neも一定値に制御される。エンジン回転数NeおよびエンジンパワーPeが一定値に固定されることによりエンジンの運転が安定した状態で触媒の暖機が継続される。 In the period T12, when the temperature of the end face of the catalyst 112S rises to an appropriate temperature and the catalyst can exhibit a part of the purification capability, the retard of the ignition timing aop of the engine ends. Then, the engine is controlled so that the ignition timing aop of the engine is advanced and the fuel consumption is improved. The engine power Pe is gradually increased from zero and fixed at a constant value so as to correspond to the amount of gas that can be purified by the catalyst. During this time, the engine speed Ne is also controlled to a constant value. Since the engine speed Ne and the engine power Pe are fixed to a constant value, the warming up of the catalyst is continued in a state where the operation of the engine is stable.
また、期間T12では、吸気バルブ制御は、VVL装置400が図6に示す特性(IN1a)で制御される。期間T12は、触媒浄化率は上昇してきたが、燃焼が不安定となるエンジン点火時期aopを進角側に戻している途中は、吸気バルブのリフト量および作用角を小リフト量および小作用角の特性(IN1a)とするものである。これにより、吸気バルブの早閉じによる圧縮比増加状態での燃焼改善(図8、図9)によって排気ガスの清浄化を優先する。
In the period T12, the intake valve control is controlled by the
燃焼温度が一定温度以上となりエンジンの運転が安定したところで期間T13の制御に移行する(燃焼温度が一定温度以下の状態でエンジンを運転すると燃焼が緩慢となり燃費が悪い)。期間T13では、VVL装置400が図6に示す特性(IN3a)で基本的には制御される。VVL装置400を特性(IN3a)に設定することによって、吸気バルブの遅閉じによるアトキンソンサイクル化(図7)による燃費改善効果が得られる。
When the combustion temperature is equal to or higher than a certain temperature and the engine operation is stabilized, the control proceeds to the period T13 (when the engine is operated with the combustion temperature equal to or lower than the certain temperature, the combustion becomes slow and the fuel consumption is poor). In the period T13, the
第2暖機制御が終了すると、期間T15において通常制御が実行される。通常制御では、エンジン回転数Ne、エンジン負荷に基づいてVVL装置400のリフト量および作用角がたとえば図10に示す特性に従うように制御される。第2暖機制御から通常制御に移行すると、エンジンに対する要求パワーは一定値から要求駆動力に基づいて定まる値に変更される。
When the second warm-up control ends, normal control is executed in the period T15. In the normal control, the lift amount and the operating angle of the
ここで、期間T14は、通常制御が行なわれる期間T15の直前の期間である。したがって、通常制御でエンジンパワーPeが高い要求がされる場合に備えて応答性を高めておくことが好ましい。応答性を高めておくには、VVL装置400を特性IN1a(リフト量および作用角小)で作動させるほうが好ましい。しかし、期間T14においては、特性IN1aは、特性IN3a(リフト量および作用角大)よりも燃費の面では不利である。
Here, the period T14 is a period immediately before the period T15 in which the normal control is performed. Therefore, it is preferable to increase the responsiveness in preparation for a case where a high engine power Pe is required in the normal control. In order to enhance the responsiveness, it is preferable to operate the
そこで、本実施の形態では、期間T14におけるVVL装置400の特性を、ドライバーからのアクセルペダル操作などに基づく駆動力要求の大小に応じて変化させる。駆動力要求がしきい値よりも小さい場合には燃費を優先させて、図13の期間T14において実線に示すようにVVL装置400を特性IN3a(リフト量および作用角大)で制御する。一方、駆動力要求がしきい値よりも大きい場合には応答性を優先させて、図13の期間T14において実線に示すようにVVL装置400を特性IN1a(リフト量および作用角小)で制御する。
Therefore, in the present embodiment, the characteristics of the
なお、駆動力要求がしきい値よりも大きい場合でも、第2暖機制御でモータで補って実現することが可能な値を超えてしまったときには、第2暖機制御が中断されて、通常制御に移行することになる。 Even when the driving force requirement is larger than the threshold value, the second warm-up control is interrupted when it exceeds a value that can be supplemented by the motor in the second warm-up control. Control will be transferred.
期間T14におけるリフト量および作用角の決定については、図12と同様な処理によって行なわれるので、ここでは説明は繰返さない。 The determination of the lift amount and the operating angle in the period T14 is performed by the same processing as in FIG. 12, and therefore description thereof will not be repeated here.
上記変形例によれば、VVL装置400の特性を2段階に可変に構成した場合にも、車両の応答性を改善することができる。
According to the modified example, even when the characteristics of the
なお、上記の各実施の形態においては、吸気バルブ118のリフト量とともに作用角が変更される場合を説明したが、この発明は、吸気バルブ118のリフト量および吸気バルブ118の作用角のいずれかを変更可能な可変動弁装置を有するエンジンを搭載したハイブリッド車両にも適用可能である。吸気バルブ118のリフト量および作用角のいずれかを変更可能な可変動弁装置においても、吸気バルブ118のリフト量および作用角の双方が変更可能である場合と同様な効果を得ることができる。なお、吸気バルブ118のリフト量および作用角のいずれかを変更可能な可変動弁装置は、種々の公知技術を利用して実現することができる。
In each of the above-described embodiments, the case where the operating angle is changed together with the lift amount of the
また、上記の各実施の形態においては、制御装置200は、エンジン100の出力について、エンジン100のパワーを制御(第1または第2の運転パワーに制御)するものとしたが、エンジン100のトルクを制御してもよい(トルクデマンド制御)。すなわち、制御装置200は、第1暖機制御では、エンジン100が第1のトルクを出力するようにエンジン100を運転し、第2暖機制御では、エンジン100が第2のトルク(第2のトルク>第1のトルク)を出力するようにエンジン100を運転するようにしてもよい。この場合、第1暖機制御では、エンジン100のトルクが第1のトルクとなるように第1運転ポイントが設定され、第2暖機制御では、エンジン100のトルクが第2のトルクとなるように第2運転ポイントが設定される。
Further, in each of the above embodiments, the
最後に、再び図面を参照して本実施の形態および変形例について総括する。図1〜6を参照して、ハイブリッド車両1は、車両駆動力を発生する電動機(モータジェネレータMG2)と、リフト量および作用角を含んで規定される吸気バルブ118の作動特性を変更するための可変動弁装置(VVL装置400)を有する内燃機関(エンジン100)と、触媒を用いて内燃機関の排気を浄化する排気浄化装置と、排気浄化装置の触媒の暖機を行なう触媒暖機制御を実行する制御装置200とを備える。触媒暖機制御は、触媒を急速に暖機するために内燃機関を第1の運転ポイントで運転する第1の制御(第1暖機制御)と、第1の制御の実行後、走行に要求される駆動力に拘わらず、第1の運転ポイントよりも内燃機関の出力が大きい第2の運転ポイントで内燃機関を運転する第2の制御(第2暖機制御)と、第2の制御の実行後、走行に要求される駆動力に基づいて内燃機関を運転するとともに、内燃機関の回転数とトルクとに基づいて可変動弁装置を制御する第3の制御(通常制御)とを含む。制御装置200は、第2の制御を実行中は、要求出力が大きいほど吸気バルブ118のリフト量および作用角の少なくとも一方の最大値を小さくするように可変動弁装置を制御し、要求出力の変化分は電動機が分担するように電動機を制御する。
Finally, the present embodiment and modifications will be summarized with reference to the drawings again. Referring to FIGS. 1 to 6,
好ましくは、制御装置200は、第1の制御の実行中は、第2の制御の実行中よりも内燃機関の点火時期を遅角側にして内燃機関を運転する。可変動弁装置は、作動特性を、第1の特性(IN1a)と、作動特性が第1の特性であるときよりも吸気バルブ118のリフト量および吸気バルブ118の作用角の少なくとも一方が大きい第2の特性(IN2aまたはIN3a)とに変更可能に構成される。制御装置200は、さらに、第1の制御の実行中は、作動特性が第1の特性となるように可変動弁装置を制御し、第2の制御の実行中に、作動特性を第2の特性に切替えるように可変動弁装置を制御する。
Preferably,
第2の制御(第2暖機制御)を実行中は、エンジン100の出力を抑えつつ要求出力の変化分はモータジェネレータMG2が分担するようにモータジェネレータMG2を制御する。しかし、要求出力が増加すると、モータジェネレータMG2が分担できない場合も生じる。このような場合には第2の制御(第2暖機制御)を中断してエンジン100の出力を増加させて要求出力が出力されるように車両を制御する必要がある。したがって、要求出力が増加してモータジェネレータMG2が分担できなくなる可能性が高い場合には予めエンジン100の応答性を高めておくことが望ましい。第2の制御(第2暖機制御)を実行中においても、吸気バルブ118のリフト量および作用角の少なくとも一方の最大値を要求出力が大きいほど小さくするようにVVL装置400を制御しておくことにより、エンジン100の応答性が高まるので、要求出力の急な増加時に車両の応答遅れが少なくなる。
During the execution of the second control (second warm-up control), the motor generator MG2 is controlled so that the motor generator MG2 shares the change in the required output while suppressing the output of the
なお、図11〜図13では、要求駆動力(または要求出力)が大きいときは小さい時よりも、リフト量および作用角が小さくなるように、期間T4、T14の特性をIN1aとIN3aの2段階に切替えているが、これらは一例であり、要求出力が大きいほど吸気バルブのリフト量および作用角の最大値を小さくするように多段階または連続的に切替えるようにしてもよい。 In FIGS. 11 to 13, the characteristics of the periods T4 and T14 are expressed in two stages of IN1a and IN3a so that the lift amount and the operating angle are smaller when the required driving force (or required output) is large than when it is small. However, these are only examples, and the higher the required output, the higher the intake valve lift amount and the maximum operating angle may be reduced in multiple steps or continuously.
好ましくは、第2の制御を実行中の要求出力は、第2の制御(第2暖機制御)から第3の制御(通常制御)にエンジン100の制御を切換える際に車両に要求される出力を含む。
Preferably, the requested output during execution of the second control is an output required for the vehicle when switching the control of
好ましくは、制御装置200は、車速と、アクセル開度と、車両に要求される要求駆動力とに基づいて、要求出力を算出する。車両に要求される駆動力は、自動走行などの際にアクセルペダルによらず車両の制御装置が要求駆動力を決定する場合も含むことを意味する。
Preferably,
好ましくは、図11に示すように、VVL装置400は、吸気バルブ118のリフト量および作用角の少なくとも一方の最大値を第1〜第3の値(IN1a〜IN3aに対応)の3段階に変更可能に構成される。第1〜第3の値は、第1の値より第2の値が大きく、第2の値より第3の値が大きく設定される。制御装置200は、第2の制御を実行中は、車両に要求される要求駆動力が所定値よりも大きい場合には吸気バルブ118のリフト量および作用角の少なくとも一方の最大値を第1の値に設定し、要求駆動力が所定値よりも小さい場合には吸気バルブ118のリフト量および作用角の少なくとも一方の最大値を第3の値に設定する。
Preferably, as shown in FIG. 11,
好ましくは、図13の変形例に示すように、VVL装置400は、吸気バルブ118のリフト量および作用角の少なくとも一方の最大値を第1、第2の値(IN1a,IN3aに対応)の2段階に変更可能に構成される。第1、第2の値は、第1の値より第2の値が大きく設定される。制御装置200は、第2の制御を実行中は、車両に要求される要求駆動力が所定値よりも大きい場合には吸気バルブ118のリフト量および作用角の少なくとも一方の最大値を第1の値(IN1aに対応)に設定し、要求駆動力が所定値よりも小さい場合には吸気バルブ118のリフト量および作用角の少なくとも一方の最大値を第2の値(IN3aに対応)に設定する。
Preferably, as shown in the modification of FIG. 13, the
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the scope of claims for patent, and is intended to include meanings equivalent to the scope of claims for patent and all modifications within the scope.
1 ハイブリッド車両、4 動力分割装置、5 減速機、6 駆動輪、30 電圧変換器、100 エンジン、102 エアクリーナ、104 スロットルバルブ、106 シリンダ、108 インジェクタ、110 点火プラグ、112 三元触媒、112S 触媒、114 ピストン、116 クランクシャフト、118 吸気バルブ、120 排気バルブ、122,124 カム、128 ロッカアーム、130 カムシャフト、200 制御装置、300 カム角センサ、302 クランク角センサ、304 ノックセンサ、306 スロットル開度センサ、312 スロットルモータ、400 VVL装置、B 蓄電装置、MG1,MG2 モータジェネレータ。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
リフト量および作用角を含んで規定される吸気バルブの作動特性を変更するための可変動弁装置を有する内燃機関と、
触媒を用いて前記内燃機関の排気を浄化する排気浄化装置と、
前記排気浄化装置の触媒の暖機を行なう触媒暖機制御を実行する制御装置とを備え、
前記触媒暖機制御は、
前記内燃機関を第1の運転ポイントで運転する第1の制御と、
前記第1の制御の実行後、走行に要求される駆動力に拘わらず、前記第1の運転ポイントよりも前記内燃機関の出力が大きい第2の運転ポイントで前記内燃機関を運転する第2の制御と、
前記第2の制御の実行後、走行に要求される駆動力に基づいて前記内燃機関を運転するとともに、前記内燃機関の回転数とトルクとに基づいて前記可変動弁装置を制御する第3の制御とを含み、
前記制御装置は、前記第2の制御を実行中は、要求出力が大きいほど前記吸気バルブのリフト量および作用角の少なくとも一方の最大値を小さくするように前記可変動弁装置を制御し、要求出力の変化分は前記電動機が分担するように前記電動機を制御する、ハイブリッド車両。 An electric motor for generating vehicle driving force;
An internal combustion engine having a variable valve system for changing the operating characteristics of an intake valve defined including a lift amount and a working angle;
An exhaust emission control device for purifying exhaust gas of the internal combustion engine using a catalyst;
A control device for performing catalyst warm-up control for warming up the catalyst of the exhaust purification device,
The catalyst warm-up control is
A first control for operating the internal combustion engine at a first operating point;
After the execution of the first control, a second operating point that operates the internal combustion engine at a second operating point where the output of the internal combustion engine is larger than the first operating point, regardless of the driving force required for traveling. Control,
After the execution of the second control, the third internal combustion engine is operated based on the driving force required for traveling, and the variable valve apparatus is controlled based on the rotational speed and torque of the internal combustion engine. Control and
During execution of the second control, the control device controls the variable valve operating device so that the maximum value of at least one of the lift amount and the operating angle of the intake valve decreases as the required output increases. A hybrid vehicle that controls the electric motor so that a change in output is shared by the electric motor.
前記可変動弁装置は、前記作動特性を、第1の特性と、前記作動特性が前記第1の特性であるときよりも前記吸気バルブのリフト量および前記吸気バルブの作用角の少なくとも一方が大きい第2の特性とに変更可能に構成され、
前記制御装置は、さらに、
前記第1の制御の実行中は、前記作動特性が前記第1の特性となるように前記可変動弁装置を制御し、
前記第2の制御の実行中に、前記作動特性を前記第2の特性に切替えるように前記可変動弁装置を制御する、請求項1に記載のハイブリッド車両。 The control device operates the internal combustion engine during the execution of the first control with the ignition timing of the internal combustion engine retarded relative to the execution of the second control,
In the variable valve operating apparatus, the operating characteristic is greater in at least one of the first characteristic and the lift amount of the intake valve and the operating angle of the intake valve than when the operating characteristic is the first characteristic. It is configured to be changeable to the second characteristic,
The control device further includes:
During the execution of the first control, the variable valve apparatus is controlled so that the operating characteristic becomes the first characteristic,
2. The hybrid vehicle according to claim 1, wherein during the execution of the second control, the variable valve apparatus is controlled to switch the operation characteristic to the second characteristic.
前記第1〜第3の値は、前記第1の値より前記第2の値が大きく、前記第2の値より前記第3の値が大きく設定され、
前記制御装置は、前記第2の制御を実行中は、車両に要求される要求駆動力が所定値よりも大きい場合には前記吸気バルブのリフト量および作用角の少なくとも一方の最大値を前記第1の値に設定し、前記要求駆動力が所定値よりも小さい場合には前記吸気バルブのリフト量および作用角の少なくとも一方の最大値を前記第3の値に設定する、請求項1に記載のハイブリッド車両。 The variable valve operating device is configured to be capable of changing a maximum value of at least one of a lift amount and a working angle of the intake valve into three stages of first to third values,
The first to third values are set such that the second value is larger than the first value, and the third value is larger than the second value.
During execution of the second control, the control device sets the maximum value of at least one of the lift amount and the operating angle of the intake valve when the required driving force required for the vehicle is greater than a predetermined value. The value of 1 is set, and when the required driving force is smaller than a predetermined value, the maximum value of at least one of the lift amount and the operating angle of the intake valve is set to the third value. Hybrid vehicle.
前記第1、第2の値は、前記第1の値より前記第2の値が大きく設定され、
前記制御装置は、前記第2の制御を実行中は、車両に要求される要求駆動力が所定値よりも大きい場合には前記吸気バルブのリフト量および作用角の少なくとも一方の最大値を前記第1の値に設定し、前記要求駆動力が所定値よりも小さい場合には前記吸気バルブのリフト量および作用角の少なくとも一方の最大値を前記第2の値に設定する、請求項1に記載のハイブリッド車両。 The variable valve operating device is configured to be capable of changing a maximum value of at least one of a lift amount and a working angle of the intake valve into two stages of first and second values,
The first and second values are set so that the second value is larger than the first value.
During execution of the second control, the control device sets the maximum value of at least one of the lift amount and the operating angle of the intake valve when the required driving force required for the vehicle is greater than a predetermined value. The value of 1 is set, and when the required driving force is smaller than a predetermined value, the maximum value of at least one of the lift amount and the operating angle of the intake valve is set to the second value. Hybrid vehicle.
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