JP2016078760A - ハイブリッド車両 - Google Patents

Abstract

【課題】回転電機の過回転を速やかに抑制する。【解決手段】制御装置は、モータジェネレータの発電トルクが定格トルクで制限中であって（Ｓ１００にてＹＥＳ）、吸気バルブの開弁タイミングが最遅角の開弁タイミングでない場合には（Ｓ１０２にてＮＯ）、エンジンの目標回転数と現在の回転数との偏差に基づいて吸気バルブの開弁タイミングをフィードバック制御するステップ（Ｓ１０４）と、吸気バルブの開弁タイミングが最遅角の開弁タイミングである場合に（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、エンジンの目標回転数と現在の回転数との偏差に基づいてスロットル開度、燃料噴射量あるいは点火時期等をフィードバック制御するステップ（Ｓ１０６）とを含む、制御処理を実行する。【選択図】図７

Description

本発明は、電動で吸気バルブの開弁タイミングが変更可能なエンジンと回転電機と駆動輪とが連結される遊星歯車機構を備えたハイブリッド車両の制御に関する。

従来、ハイブリッド車両として、エンジンと、第１のモータと、エンジンと第１のモータと駆動輪とに連結される遊星歯車機構と、駆動輪に連結される第２のモータとを備えるものが公知である。

このようなハイブリッド車両として、たとえば、特開２０１１−２３５６９４号公報（特許文献１）には、発電トルクが制限される場合に、エンジンの出力を制限することによってモータの過回転を防止する技術が開示される。

特開２０１１−２３５６９４号公報

しかしながら、エンジンの出力を制限する場合にエンジンの出力応答性が低いとモータの過回転を速やかに抑制できない場合がある。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであって、その目的は、回転電機の過回転を速やかに抑制するハイブリッド車両を提供することである。

この発明のある局面に係るハイブリッド車両は、駆動輪と、吸気バルブの開弁期間を維持しつつ開閉タイミングを電動アクチュエータによって変更可能なエンジンと、エンジンを動力源とした発電が可能な発電機と、エンジンの回転軸と発電機の回転軸と駆動輪とにそれぞれ連結される複数の回転要素を有する遊星歯車機構と、車両に要求される要求出力に基づいてエンジンと発電機とを制御する制御装置とを備える。制御装置は、発電機の発電トルクの指令値が、発電機の定格トルクに基づいて規定される制限値である場合、要求出力から算出されるエンジンの目標出力に対する実出力の出力過剰量が減少するように電動アクチュエータを用いて開閉タイミングを遅角側に変化させる。

この発明によると、エンジンの目標出力に対する実出力の出力過剰量が減少するように電動アクチュエータを用いて開閉タイミングが遅角側に変化させられるので、スロットルバルブ等によってエンジンの出力を制限する場合と比較して、応答性良くエンジンの出力を制限することができる。したがって、回転電機の過回転を速やかに抑制するハイブリッド車両を提供することができる。

本実施の形態に係る車両の全体構成を示すブロック図である。 エンジンの構成図である。 電動ＶＶＴ装置により実現されるバルブ変位量とクランク角との関係を示す図である。 動力分割装置の各回転要素の回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図である。 エンジントルクとエンジンの回転数との関係を示す図である。 モータジェネレータＭＧ１の回転数と負側トルクの制限値との関係を示す図である。 制御装置で実行される制御処理を示すフローチャートである。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号が付されている。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返されない。

図１に示すように、本実施の形態に係るハイブリッド車両（以下、単に車両と記載する）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１０と、ＰＣＵ（Power Control Unit）２０と、制御装置２００とを備える。

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。エンジン１００は、たとえば、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関により構成される。エンジン１００は、動力分割装置４を介して駆動輪６および発電機として作動可能なモータジェネレータＭＧ１のうちの少なくともいずれかに動力を供給する。

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電動ＶＶＴ装置４００を有する。車両の走行状況やエンジン１００の始動性に応じて、制御装置２００により電動ＶＶＴ装置４００が制御される。エンジン１００の排気通路には、触媒を用いてエンジン１００の排気を浄化する排気浄化装置が設けられている。エンジン１００、電動ＶＶＴ装置４００、および排気浄化装置については、後ほど詳しく説明する。

動力分割装置４は、エンジン１００が発生する駆動力を、減速機５を介して駆動輪６を駆動するための動力と、モータジェネレータＭＧ１を駆動するための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によって構成される。この場合において、たとえば、遊星歯車機構のサンギヤには、モータジェネレータＭＧ１が連結され、遊星歯車機構のキャリアには、エンジン１００が連結され、遊星歯車機構のリングギヤには、モータジェネレータＭＧ２および減速機５を経由して駆動輪６が連結される。

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、動力分割装置４を介して受けるエンジン１００の動力を用いて発電し得る。たとえば、蓄電装置１０のＳＯＣ（State Of Charge）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１０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。

モータジェネレータＭＧ２は、蓄電装置１０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。

なお、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１０に蓄えられる。

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１０との間で電圧変換するためのコンバータを含んでもよい。

蓄電装置１０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１０の電圧は、たとえば２００Ｖ程度である。蓄電装置１０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１０として、大容量のキャパシタも採用可能であり、蓄電装置１０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１０には、蓄電装置１０の温度、電圧および電流を検出するためのセンサが設けられ、センサによる検出値が制御装置２００へ出力される。

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や車速ＶＳＳ等）の入力や各機器への制御信号の出力を行なうとともに、ハイブリッド車両１における各機器の制御を行なう。主要なものとして、制御装置２００は、ハイブリッド車両１の走行制御や、走行制御に応じたエンジン１００（たとえば、電動ＶＶＴ装置４００等）の制御を実行する。制御装置２００の動作については、後ほど説明する。

次に、電動ＶＶＴ装置４００を有するエンジン１００の構成について説明する。図２は、図１に示されたエンジン１００の構成を示す図である。

図２を参照して、エンジン１００への吸入空気量は、スロットルモータ３１２により駆動されるスロットルバルブ１０４により調整される。インジェクタ１０８は、吸気ポートに燃料を噴射する。吸気ポートにおいて、燃料と空気とが混合される。混合気は、吸気バルブ１１８が開くことによって、シリンダ１０６内へ導入される。なお、インジェクタ１０８は、シリンダ１０６内に直接燃料を噴射する直噴インジェクタとして設けられてもよい。あるいは、インジェクタ１０８は、ポート噴射用と直噴用との両方が設けられてもよい。

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、排気通路に排出される。排気通路には、触媒を用いて排気ガスを浄化する排気浄化装置が設けられる。排気浄化装置は、触媒１１２Ｓ（以下「Ｓ／Ｃ（スタートキャット）触媒」とも称する。）と、Ｓ／Ｃ触媒１１２Ｓよりも下流側に配置される触媒１１２Ｕ（以下「Ｕ／Ｆ（アンダーフロア）触媒」とも称する。）とを含んで構成される。排気ガスは、Ｓ／Ｃ触媒１１２ＳおよびＵ／Ｆ触媒１１２Ｕ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。

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。

吸気バルブ１１８の作動特性は、電動ＶＶＴ（Variable Valve Timing）装置４００によって変化される。電動ＶＶＴ装置４００は、カムシャフトと、カムスプロケットと、電動アクチュエータとを含む（いずれも図示せず）。カムシャフトは、回転軸の方向がクランクシャフトの回転軸と平行になるようにエンジン１００のシリンダヘッドに回転自在に設けられる。カムシャフトは、カムによって各気筒に設けられる排気バルブを開閉する排気側カムシャフトと、カムによって各気筒に設けられる吸気バルブを開閉する吸気側カムシャフトとを含む。排気側カムシャフトには、複数のカム１２４が所定の間隔で固定される。吸気側カムシャフトには、複数のカム１２２が所定の間隔で固定される。

吸気側および排気側のカムシャフトの各々の一方端には、カムスプロケットが設けられる。双方のカムスプロケットには同じタイミングチェーンが巻き掛けられる。タイミングチェーンは、クランクシャフト１１６に設けられるタイミングロータ（図示せず）にも巻き掛けられる。そのため、クランクシャフトとカムシャフトとはタイミングチェーンによって同期して回転する。

カムシャフトとカムスプロケットとの間には電動アクチュエータが設けられる。電動アクチュエータは、吸気側のカムシャフトとカムスプロケットとの間の回転位相を変化させる。電動アクチュエータは、制御装置２００から送信される制御信号ＶＶＴに基づいてその動作が制御される。電動アクチュエータによって吸気側のカムシャフトとカムスプロケットとの回転位相が変化させられると、吸気バルブ１１８においては、開弁期間が維持されるとともに、開弁タイミングおよび開弁タイミングに連動して閉弁タイミングが変化されることとなる。

電動ＶＶＴ装置４００による吸気バルブ１１８の開弁タイミングの変化の態様については後述する。なお、電動ＶＶＴ装置４００は、吸気バルブ１１８に代えてまたは加えて排気バルブ１２０の開弁タイミングを変化させるようにしてもよい。

制御装置２００には、アクセル開度ＡＣＣや車速ＶＳＳを示す信号のほか、カム角センサ３００、クランク角センサ３０２および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。

カム角センサ３００は、カムの位置を表す信号を出力する。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を表す信号を出力する。

さらに、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。具体的には、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１１８の作動状態（開閉タイミング）を制御する。なお、運転ポイントとは、エンジン１００の出力、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が所望の出力やトルクを発生するようにエンジン１００の運転ポイントが決定される。

制御装置２００は、ハイブリッド車両１の走行制御において、エンジン１００への要求出力を設定する。さらに、制御装置２００は、エンジン１００が設定された要求出力を発生するための動作点（エンジン回転数およびエンジントルクの組み合わせ）で動作するように、上記のパラメータ群を制御する。

図３に、電動ＶＶＴ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が示される。図３の縦軸は、バルブ変位量を示し、図３の横軸は、クランク角を示す。

図３に示すように、排気行程において排気バルブ１２０が開いて変位量がピークとなった後に閉じ、その後の吸気行程において吸気バルブ１１８が開いて変位量がピークとなった後に閉じる。排気バルブ１２０のバルブ変位量が波形ＥＸに示されており、これに対して、吸気バルブ１１８のバルブ変位量が波形ＩＮ１，ＩＮ２に示されている。

なお、バルブ変位量とは、吸気バルブ１１８（あるいは、排気バルブ１２０）が閉じた状態からの吸気バルブ１１８の変位量を意味する。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をリフト量といい、吸気バルブ１１８が開いてから閉じるまでのクランク角を作用角という。

電動ＶＶＴ装置４００は、リフト量および作用角を維持した状態で吸気バルブ１１８を開弁タイミングおよび閉弁タイミングを変更する。すなわち、電動ＶＶＴ装置４００は、波形ＩＮ１と波形ＩＮ２との間で波形を維持した状態で開弁タイミングを変化させる。本実施の形態においては、クランク角ＣＡ（０）が波形ＩＮ１でバルブ変位量を変化させる場合の吸気バルブ１１８の開弁タイミングに対応し、クランク角ＣＡ（１）が波形ＩＮ２でバルブ変位量を変化させる場合の吸気バルブ１１８の開弁タイミングに対応する。

以下の説明においてクランク角ＣＡ（０）からクランク角ＣＡ（１）への方向に開弁タイミングを変更することを開弁タイミングを遅角するといい、クランク角ＣＡ（１）からクランク角ＣＡ（０）への方向に開弁タイミングを変更することを開弁タイミングを進角するというものとする。また、本実施の形態においてクランク角ＣＡ（０）が最進角の開弁タイミングであり、クランク角ＣＡ（１）が最遅角の開弁タイミングであるものとする。

なお、本実施の形態においては、図３に最進角の吸気バルブ１１８のバルブ変位量の波形ＩＮ１と、最遅角の吸気バルブ１１８のバルブ変位量の波形ＩＮ２とを例示したが、特に、電動ＶＶＴ装置４００の開弁タイミングの変更範囲は、図３に示すＣＡ（０）とＣＡ（１）との間に限定されるものではなく、たとえば、最進角の吸気バルブ１１８の開弁タイミングは、排気バルブ１２０の閉弁タイミングとオーバーラップする位置に設定されてもよい。

以上のような構成を有する車両１において、たとえば、全開走行時等のモータジェネレータＭＧ２とエンジン１００の動力で車両１００が走行する場合において、モータジェネレータＭＧ１の発電トルクが制限される場合がある。

以下に、このような状況について図４を用いて説明する。図４は、動力分割装置４の各回転要素の回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図である。図４の縦軸は各回転軸（Ｓ軸、Ｃ軸およびＲ軸）の回転数を示す。図４の横軸は、各ギヤのギヤ比を距離的な関係で示している。

図４を参照して、Ｓ軸は、動力分割装置４のサンギヤの回転数を示し、Ｃ軸はキャリアの回転数を示し、Ｒ軸はリングギヤの回転数を示す。

Ｒ軸上には、駆動軸に連結されたリングギヤに出力すべき要求トルクＴｒが示される。要求トルクＴｒは、制御装置２００により、入力されたアクセル開度および車速等に基づいて設定される。

制御装置２００は、たとえば、アクセル開度と車速と要求トルク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ＲＯＭ（Read Only Memory）に記憶しておき、アクセル開度Ａｃｃおよび車速Ｖが与えられると、記憶しているマップから対応する要求トルクＴｒを導出して設定する。

さらに、制御装置２００は、要求トルクＴｒに基づいてエンジン１００から出力すべき要求出力Ｐｅを設定すると、その設定した要求出力Ｐｅとエンジン１００を効率良く運転させる動作ライン（最適燃費ライン）とに基づいてエンジン１００の目標回転数Ｎｅ＿ｔと目標トルクＴｅ＿ｔとを設定する。

たとえば、図５に、エンジン１００の動作ラインの一例を示す。図５の縦軸は、エンジン１００のトルクを示し、図５の横軸は、エンジン１００の回転数を示す。動作ラインとしては、たとえば、等燃費線を考慮して比較的燃費が良く、かつ、振動や騒音の少なく動作線が実験等に基づいて予め設定される。たとえば、要求出力としてＰｅ（０）が設定される場合には、要求出力Ｐｅ（０）の等出力線（図５の破線）と動作ライン（図５の実線）との交点Ｐ１が特定され、特定された交点Ｐ１に対応するエンジントルクＴｅ（０）が目標トルクＴｅ＿ｔとして設定され、特定された交点Ｐ１に対応するエンジンの回転数Ｎｅ（０）が目標回転数Ｎｅ＿ｔとして設定される。

制御装置２００は、設定された目標トルクＴｅ＿ｔと目標回転数Ｎｅ＿ｔによって示される動作点でエンジン１００が動作するようにエンジン１００におけるスロットル制御、燃料噴射制御および点火制御などを行なう。制御装置２００は、現在の回転数Ｎｅが設定した目標回転数Ｎｅ＿ｔになるようにスロットル開度、燃料噴射量あるいは点火時期等についてフィードバック制御を実行する。フィードバック制御としては、たとえば、前回の制御値に、現在の回転数Ｎｅと目標回転数Ｎｅ＿ｔとの偏差に所定のゲインを乗じた値（比例項）と、偏差の積算値に所定のゲインを乗じた値（積分項）とを加算することによって今回の制御値とするＰＩ制御が行なわれるものとして説明するが、Ｐ制御が行われてもよいし、ＰＩＤ制御が行なわれてもよい。

サンギヤの回転数はモータジェネレータＭＧ１の回転数Ｎｍ１であり、クランクシャフト１１６の回転数はエンジン１００の回転数Ｎｅであることから、モータジェネレータＭＧ１の回転数Ｎｍ１は、リングギヤの回転数Ｎｒとエンジン１００の回転数Ｎｅと動力分割装置４のギヤ比とに基づいて算出することができる。そのため、制御装置２００は、エンジン１００の目標回転数Ｎｅ＿ｔとリングギヤの回転数Ｎｒと動力分割装置４のギヤ比とを用いてモータジェネレータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＿ｔを設定する。

制御装置２００は、設定した目標回転数Ｎｍ１＿ｔと現在の回転数Ｎｍ１とに基づいてモータジェネレータＭＧ１のトルク指令値Ｔｍ１を設定する。制御装置２００は、現在の回転数Ｎｍ１が目標回転数Ｎｍ１＿ｔになるようにフィードバック制御によってトルク指令値Ｔｍ１を設定する。

制御装置２００は、設定したモータジェネレータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＿ｔと、トルク指令値Ｔｍ１と、要求トルクＴｒと、動力分割装置４のギヤ比と、減速機５のギヤ比とに基づいて、要求トルクＴｒを動力分割装置４のリングギヤに作用させるためのモータジェネレータＭＧ２から出力すべきトルクとしてのトルク指令値Ｔｍ２を設定する。

制御装置２００は、設定したトルク指令値Ｔｍ１，Ｔｍ２に従ってモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２が駆動されるようにＰＣＵ２０を制御する。

モータジェネレータＭＧ１が目標回転数Ｎｍ１＿ｔで回転するようにトルク指令値Ｔｍ１を設定してモータジェネレータＭＧ１を駆動制御することにより、エンジン１００を目標回転数Ｎｅ＿ｔで回転させることができる。図４の状態においてモータジェネレータＭＧ１は負側にトルクを発生させることとなるため、モータジェネレータＭＧ１は発電動作を行なっている。

しかしながら、特に高負荷状態においては、モータジェネレータＭＧ１のトルク指令値（発電トルク）が制限値（たとえば、定格トルク）によって制限される場合がある。

図６に、モータジェネレータＭＧ１における負側のトルク指令値の制限値（以下、下限値と記載する）と回転数との関係を示す。図６の縦軸は、モータジェネレータＭＧ１の下限値を示し、図６の横軸は、モータジェネレータＭＧ１の回転数（正側）を示す。下限値は、定格トルク以上の値（絶対値としては定格トルク以下の値）が設定される。

図６に示すように、モータジェネレータＭＧ１の回転数Ｎｍ１がゼロからＮｍ１（０）になるまでの区間においては、モータジェネレータＭＧ１の下限値としてＴｍ１（０）が規定される。Ｔｍ１（０）は、たとえば、モータジェネレータＭＧ１の定格トルクである。

また、モータジェネレータＭＧ１の回転数Ｎｍ１がＮｍ１（０）から上限値であるＮｍ１（１）になるまでの区間においては、たとえば、バッテリの充電許容電力等によって算出される下限出力の等出力線に沿って下限値が規定される。そのため、モータジェネレータＭＧ１の回転数Ｎｍ１がＮｍ１（０）からＮｍ１（１）になるまでの区間においては、モータジェネレータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が増加するほど値が大きくなるように（絶対値としては小さくなるように）下限値が規定される。

このような構成を有する車両１においてモータジェネレータＭＧ１のトルク指令値の制限値で制限される場合には、モータジェネレータＭＧ１の回転数が過回転になる場合がある。これは、モータジェネレータＭＧ１の負側のトルク指令値が制限値で制限される場合において、気温や気圧等の影響によってエンジン１００において出力が過剰になると図４の破線に示すようにモータジェネレータＭＧ１の回転数が上昇されるためである。

この場合、制御装置２００によって、エンジン１００が目標回転数Ｎｅ＿ｔで維持されるようにスロットル開度、燃料噴射量あるいは点火時期についてのフィードバック制御が実行されて、エンジン１００の出力が制限されることとなるが、出力応答性が低くなる場合があるため、モータジェネレータＭＧ１の過回転を応答性良く抑制することができない場合がある。

そこで、本実施の形態においては、制御装置２００は、モータジェネレータＭＧ１の負トルク（発電トルク）がモータジェネレータＭＧ１の定格トルクに基づいて規定される制限値である場合、要求出力から算出されるエンジン１００の目標出力に対する実出力の出力過剰量が減少するように電動ＶＶＴ装置４００の電動アクチュエータを用いて開閉タイミングを遅角側に変化させる点を特徴とする。本実施の形態においては、制御装置２００は、モータジェネレータＭＧ１の負トルクが下限値である場合に、エンジン１００の目標回転数Ｎｅ＿ｔと実回転数Ｎｅとの差が解消するように開閉タイミングを遅角側に変化させる。

このようにすると、スロットル開度、燃料噴射量あるいは点火時期等の制御によってエンジン１００の出力過剰量を減少させる場合よりも応答性良くエンジン１００の出力を制限することができる。そのため、モータジェネレータＭＧ１の過回転を抑制することができる。

図７を参照して、本実施の形態に係る車両１に搭載された制御装置２００で実行される制御処理について説明する。

ステップ（以下、ステップをＳと記載する）１００にて、制御装置２００は、モータジェネレータＭＧ１のトルク指令値Ｔｍ１が下限値であるか否かを判定する。なお、制御装置２０は、モータジェネレータＭＧ１のトルク指令値Ｔｍ１が下限値であるか否かに代えて定格トルクＴｍ１（０）であるか否かを判定してもよい。モータジェネレータＭＧ１のトルク指令値Ｔｍ１が下限値であると判定される場合（Ｓ１００にてＹＥＳ）、処理はＳ１０２に移される。もしそうでない場合（Ｓ１００にてＮＯ）、この処理は終了する。

Ｓ１０２にて、制御装置２００は、吸気バルブ１１８の開弁タイミングが最遅角であるか否かを判定する。制御装置２００は、たとえば、カム角とクランク角とに基づいて吸気バルブ１１８の開弁タイミングが最遅角であるか否かを判定する。吸気バルブ１１８の開弁タイミングが最遅角であると判定される場合（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、処理はＳ１０６に移される。もしそうでない場合（Ｓ１０２にてＮＯ）、処理はＳ１０４に移される。

Ｓ１０４にて、制御装置２００は、エンジン１００の目標回転数Ｎｅ＿ｔと現在の回転数Ｎｅとの偏差に基づいて電動ＶＶＴ装置４００の開弁タイミング（位相）をフィードバック制御する。制御装置２００は、たとえば、前回の開弁タイミングに対応する電動ＶＶＴ装置４００の指令値に対して、目標回転数Ｎｅ＿ｔと現在の回転数Ｎｅとの偏差に所定のゲインを乗算した値（比例項）と、偏差の積算値にゲインを乗算した値（積分項）とを加算して今回の指令値を算出し、電動ＶＶＴ装置４００に出力する。各所定のゲインは、たとえば、目標回転数Ｎｅ＿ｔと現在の回転数Ｎｅとの差が大きくなるほど（現在の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＿ｔを超えて大きくなるほど）吸気バルブ１１８の開弁タイミングが遅角側に変更されるように設定される。なお、フィードバック制御は、ＰＩ制御に限定されるものではなく、Ｐ制御であってもよいし、ＰＩＤ制御であってもよい。

Ｓ１０６にて、制御装置２００は、エンジン１００の目標回転数Ｎｅ＿ｔと現在の回転数Ｎｅとの偏差に基づいてスロットル開度、燃料噴射量あるいは点火時期等についてフィードバック制御を実行する。スロットル開度、燃料噴射量あるいは点火時期等についてフィードバック制御については、上述したとおりであるため、その詳細な説明は繰り返さない。

以上のような構造およびフローチャートに基づく本実施の形態に係る車両１に搭載された制御装置２００の動作について説明する。

たとえば、運転者がアクセル開度を踏み込んで車両１を加速させる場合を想定する。制御装置２００は、アクセル開度と車速とから要求トルクＴｒを算出し、算出された要求トルクＴｒに基づいてエンジン１００から出力すべき要求出力Ｐｅ（０）を設定する。制御装置２００は、設定された要求出力Ｐｅ（０）と動作ラインとに基づいてエンジン１００の目標回転数Ｎｅ＿ｔと目標トルクＴｅ＿ｔとを設定する。

リングギヤの回転数Ｎｒとエンジンの目標回転数Ｎｅ＿ｔと動力分割装置４のギヤ比とに基づいてモータジェネレータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＿ｔが算出される。制御装置２００は、モータジェネレータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が算出された目標回転数Ｎｍ１＿ｔになるようにトルク指令値Ｔｍ１を設定する。制御装置２００は、設定されたトルク指令値Ｔｍ１が下限値を超える場合には、トルク指令値Ｔｍ１を下限値に制限する。この場合に、制御装置２００は、制限されたトルク指令値Ｔｍ１に基づいてエンジン１００の要求出力Ｐｅ（あるいは、目標回転数Ｎｅ＿ｔ）を変更してもよい。

トルク指令値Ｔｍ１が下限値である場合（Ｓ１００にてＹＥＳ）、電動ＶＶＴ装置４００によって、吸気バルブ１１８の開弁タイミングが最遅角の開弁タイミングであるか否かが判定される（Ｓ１０２）。

吸気バルブ１１８の開弁タイミングが最遅角の開弁タイミングでない場合（Ｓ１０２にてＮＯ）、エンジン１００の目標回転数Ｎｅ＿ｔと現在の回転数Ｎｅとの偏差に基づいて吸気バルブ１１８の開弁タイミングがフィードバック制御される（Ｓ１０４）。

一方、吸気バルブ１１８の開弁タイミングが最遅角の開弁タイミングである場合（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、エンジン１００の目標回転数Ｎｅ＿ｔと現在の回転数Ｎｅとの偏差に基づいてスロットル制御、燃料噴射制御あるいは点火制御によってエンジン１００の出力がフィードバック制御される（Ｓ１０６）。

電動ＶＶＴ装置４００を用いて吸気バルブ１１８の開弁タイミングを遅角側に変化あっせることによってエンジン１００の出力が制限される場合には、スロットル開度、燃料噴射量あるいは点火時期等を制御することによってエンジン１００の出力を制限する場合よりも応答性よくエンジン１００の出力が制限される。そのため、モータジェネレータＭＧ１の回転数が過回転となることを応答性よく抑制される。

以上のようにして、本実施の形態に係る車両１によると、エンジン１００の目標出力に対する実出力の出力過剰量が減少するように電動ＶＶＴ装置４００の電動アクチュエータを用いて吸気バルブ１１８の開弁タイミングを遅角側に変化させることによって、スロットル開度、燃料噴射量あるいは点火時期等を制御することによってエンジン１００の出力を制限する場合よりも、応答性良くエンジン１００の出力を制限することができる。そのため、モータジェネレータＭＧ１の負トルク（発電トルク）が下限値に制限される場合に、モータジェネレータＭＧ１の回転数が過回転状態になることが抑制される。したがって、回転電機の過回転を抑制する車両を提供することができる。

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。

１ ハイブリッド車両、４ 動力分割装置、５ 減速機、６ 駆動輪、１０ 蓄電装置、２０ ＰＣＵ、１００ エンジン、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、１１２Ｓ，１１２Ｕ 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、２００ 制御装置、３００ カム角センサ、３０２ クランク角センサ、３０６ スロットル開度センサ、３１２ スロットルモータ、４００ 電動ＶＶＴ装置。

Claims (1)

1. 駆動輪と、
   吸気バルブの開弁期間を維持しつつ開閉タイミングを電動アクチュエータによって変更可能なエンジンと、
   前記エンジンを動力源とした発電が可能な発電機と、
   前記エンジンの回転軸と前記発電機の回転軸と前記駆動輪とにそれぞれ連結される複数の回転要素を有する遊星歯車機構と、
   車両に要求される要求出力に基づいて前記エンジンと前記発電機とを制御する制御装置とを備え、
   前記制御装置は、前記発電機の発電トルクの指令値が、前記発電機の定格トルクに基づいて規定される制限値である場合、前記要求出力から算出される前記エンジンの目標出力に対する実出力の出力過剰量が減少するように前記電動アクチュエータを用いて前記開閉タイミングを遅角側に変化させる、ハイブリッド車両。

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