JP2016150720A - Hybrid vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ハイブリッド車両に関し、より特定的には、吸気バルブの開閉タイミングを変更可能に構成された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 configured to be able to change the opening / closing timing of an intake valve.
エンジンと、第1モータジェネレータ(MG:Motor Generator)と、エンジンおよび第1MGからのトルクを駆動軸に伝達する遊星歯車機構と、遊星歯車機構を介することなくトルクを駆動軸に出力可能な第2MGとを備えるハイブリッド車両が市販されている。このような構成を有するハイブリッド車両において、遊星歯車機構に含まれるサンギヤの回転が固定されて第1MGが回転不能となる異常(ロック異常)が生じ得る。ロック異常が生じている場合にリバース走行を行なうと、エンジンが逆回転してしまうおそれがある。そのため、たとえば特開2012−140061号公報(特許文献1)に開示されたハイブリッド車両では、第1MGのロック異常が生じた場合はリバース走行が禁止される(特許文献1の段落[0008]参照)。 An engine, a first motor generator (MG), a planetary gear mechanism that transmits torque from the engine and the first MG to the drive shaft, and a second MG that can output torque to the drive shaft without passing through the planetary gear mechanism Hybrid vehicles equipped with are commercially available. In the hybrid vehicle having such a configuration, an abnormality (lock abnormality) may occur in which the rotation of the sun gear included in the planetary gear mechanism is fixed and the first MG cannot be rotated. If reverse running is performed when there is a lock abnormality, the engine may reversely rotate. Therefore, for example, in the hybrid vehicle disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-140061 (Patent Document 1), reverse running is prohibited when the first MG lock abnormality occurs (see paragraph [0008] of Patent Document 1). .
また、クランクシャフトおよびトーショナルダンパ等を含んで構成されるエンジンの動力伝達システムの振動数が固有振動数に一致した場合に、共振が起こることが知られている。共振が起こると、動力伝達システムの振動が車室内に伝わったり、動力伝達システムから異音が生じたりするため、快適性が損なわれてしまう可能性がある。 It is also known that resonance occurs when the frequency of an engine power transmission system including a crankshaft, a torsional damper, and the like matches the natural frequency. When resonance occurs, the vibration of the power transmission system is transmitted to the passenger compartment or abnormal noise is generated from the power transmission system, which may impair comfort.
上述の第1MGのロック異常の他に、遊星歯車機構に含まれる各ギヤの相対的な回転が不能となるロック異常が生じ得る。これら遊星歯車機構のロック異常が生じると、第1MGを用いた発電および放電を正常時のように行なうことができなくなる。よって、ロック異常が生じた場合には、退避走行として、エンジンを燃焼させず第2MGからのトルクを用いたEV走行を行なうことが考えられる。 In addition to the above-described first MG lock abnormality, a lock abnormality may occur in which the relative rotation of each gear included in the planetary gear mechanism is disabled. When these planetary gear mechanisms lock abnormally, power generation and discharge using the first MG cannot be performed as normal. Therefore, when a lock abnormality occurs, it is conceivable to perform EV travel using torque from the second MG without burning the engine as retreat travel.
この退避走行が実行されている場合にも動力伝達システムの共振が起こり得る。共振に起因する振動または異音の発生が長時間続くことを回避するため、エンジン回転速度が共振帯域内に滞留する時間をできるだけ短くすることが望ましい。しかしながら、遊星歯車機構のロック異常が生じており、かつエンジンを燃焼させないとの制約下では、エンジン回転速度は車速に応じて定まることになるため、エンジン回転速度を適切に調整することは難しい。その結果、エンジン回転速度が共振帯域内に滞留する時間が長くなってしまう可能性がある。 The power transmission system can also resonate when this evacuation travel is executed. In order to avoid the occurrence of vibration or abnormal noise due to resonance for a long time, it is desirable to make the time during which the engine rotation speed stays in the resonance band as short as possible. However, under the constraint that the planetary gear mechanism is locked abnormally and the engine is not combusted, the engine rotation speed is determined according to the vehicle speed, and therefore it is difficult to appropriately adjust the engine rotation speed. As a result, there is a possibility that the time during which the engine rotation speed stays in the resonance band becomes long.
本発明は、上記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、遊星歯車機構のロック異常が生じた場合に、エンジン回転速度が共振帯域内に滞留する時間を短くすることである。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and its purpose is to shorten the time during which the engine rotation speed stays in the resonance band when a planetary gear mechanism lock abnormality occurs. is there.
本発明のある局面に従うハイブリッド車両は、内燃機関と、第1および第2の回転電機と、遊星歯車機構と、内燃機関ならびに第1および第2の回転電機を制御する制御装置とを備える。内燃機関は、吸気バルブの開閉タイミングを変更可能に構成される。第1の回転電機は、内燃機関の出力軸に連結された回転軸を有する。第2の回転電機は、ハイブリッド車両の駆動軸にトルクを出力する。遊星歯車機構は、内燃機関の出力軸に連結されたキャリア、第1の回転電機の回転軸に連結されたサンギヤ、第2の回転電機の回転軸に連結されたリングギヤを含む。制御装置は、サンギヤの回転が抑制される異常、またはキャリアとサンギヤとリングギヤとの相対的な回転が抑制される異常の少なくとも一方が生じると、内燃機関を燃焼させずに第2の回転電機からのトルクを用いて走行する退避走行を実行する。制御装置は、退避走行において、内燃機関の回転速度が出力軸を共振させる共振帯域内にある場合、内燃機関の回転速度が共振帯域内にない場合と比べて、アクセル開度が所定の基準値を上回るときには開閉タイミングを進角側に変化させ、アクセル開度が基準値を下回るときには開閉タイミングを遅角側に変化させる。 A hybrid vehicle according to an aspect of the present invention includes an internal combustion engine, first and second rotating electrical machines, a planetary gear mechanism, and a control device that controls the internal combustion engine and the first and second rotating electrical machines. The internal combustion engine is configured to be able to change the opening / closing timing of the intake valve. The first rotating electrical machine has a rotating shaft connected to the output shaft of the internal combustion engine. The second rotating electrical machine outputs torque to the drive shaft of the hybrid vehicle. The planetary gear mechanism includes a carrier coupled to the output shaft of the internal combustion engine, a sun gear coupled to the rotational shaft of the first rotating electrical machine, and a ring gear coupled to the rotational shaft of the second rotating electrical machine. When at least one of an abnormality in which the rotation of the sun gear is suppressed or an abnormality in which the relative rotation of the carrier, the sun gear, and the ring gear is suppressed occurs, the control device does not burn the internal combustion engine and The evacuation traveling that travels using the torque of is executed. When the rotational speed of the internal combustion engine is within a resonance band that resonates the output shaft during retreat travel, the control device determines that the accelerator opening is a predetermined reference value compared to when the rotational speed of the internal combustion engine is not within the resonance band. When the value exceeds the opening / closing timing, the opening / closing timing is changed to the advance side, and when the accelerator opening is lower than the reference value, the opening / closing timing is changed to the retard side.
アクセル開度が基準値を上回るとき、吸気バルブの開閉タイミングを進角側に変化させると、内燃機関のフリクションが小さくなる。これにより、内燃機関の回転速度が増加しやすくなるので、内燃機関の回転速度が共振帯域の上限値を上回る状態を実現しやすくなる。逆に、アクセル開度が基準値を下回るとき、開閉タイミングを遅角側に変化させると、内燃機関のフリクションが大きくなる。これにより、内燃機関の回転速度が減少しやすくなるので、内燃機関の回転速度が共振帯域の下限値を下回る状態を実現しやすくなる。このように、上記構成によれば、アクセル開度(すなわちユーザのアクセル操作)に応じた適切な方向に内燃機関の回転速度を増加あるいは減少させることにより、内燃機関の回転速度が共振帯域内に滞留する時間を短くすることができる。 If the opening / closing timing of the intake valve is changed to the advance side when the accelerator opening exceeds the reference value, the friction of the internal combustion engine is reduced. As a result, the rotational speed of the internal combustion engine is likely to increase, so that it is easy to realize a state where the rotational speed of the internal combustion engine exceeds the upper limit value of the resonance band. Conversely, if the opening / closing timing is changed to the retarded side when the accelerator opening is below the reference value, the friction of the internal combustion engine increases. As a result, the rotational speed of the internal combustion engine is likely to decrease, so that it is easy to realize a state where the rotational speed of the internal combustion engine is below the lower limit value of the resonance band. Thus, according to the above configuration, by increasing or decreasing the rotational speed of the internal combustion engine in an appropriate direction according to the accelerator opening (that is, the user's accelerator operation), the rotational speed of the internal combustion engine falls within the resonance band. The residence time can be shortened.
好ましくは、内燃機関は、排気バルブの開閉タイミングを変更可能にさらに構成されている。制御装置は、退避走行において、内燃機関の逆回転が生じた場合、内燃機関の逆回転が生じていない場合と比べて、排気バルブの開閉タイミングを進角側に変化させる。 Preferably, the internal combustion engine is further configured to be able to change the opening / closing timing of the exhaust valve. The control device changes the opening / closing timing of the exhaust valve to the advance side when the reverse rotation of the internal combustion engine occurs during the retreat travel, compared to when the reverse rotation of the internal combustion engine does not occur.
内燃機関の逆回転時に排気バルブの開閉タイミングを進角側に変化させると、内燃機関の正回転時に吸気バルブの開閉タイミングを遅角側に変化させる場合と同様に、内燃機関のフリクションが大きくなる。したがって、上記構成によれば、内燃機関の逆回転が生じた場合は内燃機関のフリクションを大きくすることで、逆回転を早期に停止することができる。 When the opening / closing timing of the exhaust valve is changed to the advance side during the reverse rotation of the internal combustion engine, the friction of the internal combustion engine increases as in the case where the opening / closing timing of the intake valve is changed to the retard side during the forward rotation of the internal combustion engine. . Therefore, according to the above configuration, when reverse rotation of the internal combustion engine occurs, the reverse rotation can be stopped early by increasing the friction of the internal combustion engine.
本発明によれば、遊星歯車機構のロック異常が生じた場合に、エンジン回転速度が共振帯域内に滞留する時間を短くすることができる。 According to the present invention, when a planetary gear mechanism lock abnormality occurs, the time during which the engine rotation speed stays in the resonance band can be shortened.
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。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り返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.
[実施の形態1]
<ハイブリッド車両の全体構成>
図1は、本実施の形態に係るハイブリッド車両の全体構成を概略的に示すブロック図である。図1を参照して、車両1は、エンジン100と、動力伝達システム110と、第1モータジェネレータ(MG:Motor Generator)10と、遊星歯車機構250と、プラネタリロック機構260と、第2MG20と、駆動輪350と、パワーコントロールユニット(PCU:Power Control Unit)200と、システムメインリレー(SMR:System Main Relay)160と、バッテリ150と、電子制御装置(ECU:Electronic Control Unit)300とを備える。
[Embodiment 1]
<Overall configuration of hybrid vehicle>
FIG. 1 is a block diagram schematically showing the overall configuration of the hybrid vehicle according to the present embodiment. Referring to FIG. 1,
エンジン100は、たとえばガソリンエンジンまたはディーゼルエンジン等の内燃機関を含んで構成される。エンジン100は、第1MG10のクランキングにより始動されると、遊星歯車機構250を介して駆動輪350および第1MG10の少なくとも一方に動力を供給する。
エンジン100には、吸気バルブ410の開閉タイミングを変更するための電動VVT機構105が設けられている。電動VVT機構105は、車両1の走行状況、エンジン100の始動性、あるいはエミッション等に応じて、ECU300により制御される。エンジン100および電動VVT機構105の構成については、図2および図3を参照して詳細に説明する。
The
動力伝達システム110は、クランクシャフト(出力軸)112と、トーショナルダンパ114とを含んで構成される。トーショナルダンパ114は、クランクシャフト112のプーリー(図示せず)に設けられ、エンジン100のトルク変動に伴うクランクシャフト112のねじり振動を吸収する。
The
第1MG10および第2MG20の各々は交流回転電機であり、たとえば三相交流永久磁石型同期モータである。第1MG10は、遊星歯車機構250を介して受けるエンジン100の動力を用いて発電し得る。たとえばバッテリ150のSOC(State Of Charge)が所定の下限値に到達すると、エンジン100が始動されて第1MG10により発電が行なわれる。第1MG10によって発電された電力は、PCU200により電圧変換され、バッテリ150に蓄えられたり、第2MG20に直接供給されたりする。
Each of first MG 10 and second MG 20 is an AC rotating electric machine, for example, a three-phase AC permanent magnet type synchronous motor. First MG 10 can generate power using the power of
第2MG20は、バッテリ150に蓄えられた電力、および第1MG10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。第2MG20の駆動力は、プロペラシャフト650を介して駆動輪350に与えられる。
Second MG 20 generates driving force using at least one of the electric power stored in
遊星歯車機構250は、エンジン100により発生した動力を、駆動輪350を駆動するための動力と、第1MG10を駆動するための動力とに分割する。具体的には、遊星歯車機構250は、サンギヤSと、リングギヤRと、ピニオンギヤPと、キャリアCとを含む。サンギヤSは、第1MG10のロータ(回転軸)610に連結されている。リングギヤRは、第2MG20のロータ(回転軸)620に連結されている。ピニオンギヤPは、サンギヤSとリングギヤRとに噛合している。キャリアCは、ピニオンギヤPが自転かつ公転できるようにピニオンギヤPを保持するとともに、エンジン100のクランクシャフト112に連結されている。
プラネタリロック機構260は、キャリアCとサンギヤSとの間に設けられており、クラッチおよびアクチュエータ(図示せず)を含む。プラネタリロック機構260は、ECU300による制御に応じて、摩擦力を用いてサンギヤ(すなわち、第1MG10のロータ610)を固定する。また、プラネタリロック機構260は、キャリアCとサンギヤSとが切り離される状態と、キャリアCとサンギヤSとが係合する状態とを切り替える。つまり、プラネタリロック機構260は、キャリアCとサンギヤSとリングギヤRとの相対的な回転が許容される状態と、上記相対的な回転が抑制(固定)される状態とを切り替える。
PCU200は、ECU300からの制御信号に基づいて、第1MG10および第2MG20を駆動するための駆動装置である。PCU200は、バッテリ150と第1MG10および第2MG20との間で電圧を変換するためのインバータ(図示せず)を含む。PCU200は、バッテリ150と上記インバータとの間で直流電圧を昇圧または降圧するためのコンバータ(図示せず)をさらに含んでもよい。
SMR160は、PCU200とバッテリ150との間に電気的に接続される。SMR160は、ECU300からの制御信号に基づいて、PCU200とバッテリ150との間の電力の供給と遮断とを切り替える。
バッテリ150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もしくはリチウムイオン電池等の二次電池、または電気二重層キャパシタ等のキャパシタを含んで構成される。
The
ECU300は、いずれも図示しないが、CPU(Central Processing Unit)と、記憶装置と、入出力バッファ等とを含んで構成される。ECU300は、各種センサからの入力信号に基づいて制御信号を出力することによって各機器を制御する。具体的には、ECU300には、エンジン回転速度センサ102、レゾルバ12,22、車速センサ652、アクセル開度センサ510からの信号が入力される。
Although not shown,
エンジン回転速度センサ102は、エンジン100の回転速度(エンジン回転速度)Neを検出する。レゾルバ12は、第1MG10の回転速度(MG1回転速度)Nm1を検出する。レゾルバ22は、第2MG20の回転速度(MG2回転速度)Nm2を検出する。車速センサ652は、プロペラシャフト650の回転速度(プロペラシャフト回転速度)Npを検出する。各センサは、その検出結果をECU300に出力する。ECU300は、各センサの検出結果に基づいて、車両1のハイブリッドシステム(エンジン100、第1MG10および第2MG20)を制御する。また、ECU300は、プロペラシャフト回転速度Npから車速Vを算出する。
The engine
アクセル開度センサ510は、ユーザによるアクセルペダル(図示せず)の踏み込み量に対応するアクセル開度Accを検出して、その検出結果をECU300に出力する。ECU300は、アクセル開度Accと車速Vとに基づいて、駆動輪350に出力すべきトルク(要求トルク)を算出するとともに、その要求トルクに対応する車両1への要求駆動力を設定する。
<エンジンの構成>
図2は、エンジン100の詳細な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402を駆動源とするスロットルバルブ404によって調整される。スロットル開度センサ406は、スロットル開度θthを検出して、その検出結果をECU300に出力する。
<Engine configuration>
FIG. 2 is a diagram illustrating a detailed configuration of the
インジェクタ408は吸気ポートに燃料を噴射する。吸気ポートにて燃料と空気とが混合された混合気は、吸気バルブ410が開くことによってシリンダ430内へ導入される。シリンダ430内の混合気は、点火プラグ432により着火されて燃焼する。混合気の燃焼によりピストン440が押し下げられ、クランクシャフト112が回転する。燃焼後の混合気(排気ガス)は、排気通路450に設けられた触媒452,454によって浄化された後、車外に排出される。
The
シリンダ430の頭頂部(シリンダヘッド)には、シリンダ430に導入される空気の量および導入時期を調整するための吸気バルブ410と、シリンダ430から排出される排気ガスの量および排出時期を調整するための排気バルブ420とが設けられている。吸気バルブ410および排気バルブ420の開閉は電動VVT機構105によって制御される。電動VVT機構105は、吸気側カムシャフト412と、排気側カムシャフト422と、カムスプロケット(図示せず)と、電動アクチュエータ460とを含む。電動アクチュエータ460は、モータであってもソレノイドであってもよい。
At the top of the cylinder 430 (cylinder head), an
吸気側カムシャフト412および排気側カムシャフト422の各々は、その回転軸の方向がクランクシャフト112の軸方向と平行となるようにシリンダヘッドに設けられている。吸気側カムシャフト412には、複数のカム414(図2では1つのみを示す)が所定の間隔で固定されている。吸気側カムシャフト412が回転すると、各気筒に設けられた吸気バルブ410がカム414によって開閉される。同様に、排気側カムシャフト422が回転すると、各気筒に設けられた排気バルブ420がカム424によって開閉される。
Each of the
カムスプロケットは、吸気側カムシャフト412および排気側カムシャフト422の各々の一方端に設けられている。各カムスプロケットには同一のタイミングチェーン(図示せず)が巻き掛けられている。このタイミングチェーンは、クランクシャフト112に設けられたタイミングロータ(図示せず)にも巻き掛けられている。そのため、吸気側カムシャフト412と排気側カムシャフト422とクランクシャフト112とは、タイミングチェーンによって同期して回転する。
The cam sprocket is provided at one end of each of the
カム角センサ476は、吸気側カムシャフト412に設けられたカム414の位置と、排気側カムシャフト422に設けられたカム424の位置とを検出して、その検出結果をECU300に出力する。クランク角センサ478は、クランクシャフト112の回転速度(=エンジン回転速度Ne)およびクランクシャフト112の回転角度(クランク角)CAを検出して、その検出結果をECU300に出力する。
The
ECU300は、カム角センサ476およびクランク角センサ478による検出結果に基づいて、電動アクチュエータ460のフィードバック制御を実行することにより、吸気バルブ410の開閉タイミングを変化させる。
図3は、吸気バルブ410の開閉タイミングの制御の一例を示す図である。図3の縦軸は吸気バルブ410のバルブ変位量を表し、横軸はクランク角CAを表す。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of control of the opening / closing timing of the
図2および図3を参照して、波形EXに示すように、クランク角CAが増加するに従って排気バルブ420が開き、排気バルブ420のバルブ変位量がピークに到達した後に排気バルブ420が閉じる。その後、波形IN1に示すように、吸気バルブ410が開き、吸気バルブ410のバルブ変位量がピークに到達した後に吸気バルブ410が閉じる。
2 and 3, as shown by waveform EX,
吸気バルブ410の「バルブ変位量」とは、吸気バルブ410が閉じた状態からの吸気バルブ410の変位量を意味する。吸気バルブ410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」と言い、吸気バルブ410が開いてから閉じるまでのクランク角を「作用角」と言う。
The “valve displacement amount” of the
本実施の形態において、電動VVT機構105は、電動アクチュエータ460を用いて、吸気バルブ410のリフト量および作用角を維持した状態で吸気バルブ410の開閉タイミングを変化させる。すなわち、電動VVT機構105は、波形IN1と波形IN2との間で波形形状を維持した状態で、吸気バルブ410の開閉タイミングを変化させる。クランク角CA(0)が波形IN1にてバルブ変位量を変化させる場合の吸気バルブ410の開弁タイミングに対応し、クランク角CA(1)が波形IN2にてバルブ変位量を変化させる場合の吸気バルブ410の開弁タイミングに対応する。
In the present embodiment,
クランク角CA(0)からクランク角CA(1)の方向に開閉タイミングを変更することを、開閉タイミングを「遅角する」と言う。逆に、クランク角CA(1)からクランク角CA(0)の方向に開閉タイミングを変更することを、開閉タイミングを「進角する」という。本実施の形態では、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。 Changing the opening / closing timing from the crank angle CA (0) to the crank angle CA (1) is referred to as “retarding” the opening / closing timing. Conversely, changing the opening / closing timing from the crank angle CA (1) to the crank angle CA (0) is referred to as “advancing” the opening / closing timing. In the present embodiment, the crank angle CA (0) is the most advanced valve opening timing, and the crank angle CA (1) is the most retarded valve opening timing.
なお、実施の形態1では吸気バルブ410の開閉タイミングのみを変更可能な構成について説明するが、吸気バルブ410および排気バルブ420の両方の開閉タイミングが変更可能であってもよい。また、電動VVT機構105は、開閉タイミングに加えて、リフト量および作用角の一方または両方が変更可能に構成されていてもよい。VVT機構が電動であることは必須ではなく、油圧式であってもよい。
Although the first embodiment describes a configuration in which only the opening / closing timing of the
<動力伝達システムの共振>
一般に、エンジンのトルク変動によってクランクシャフトにねじれ振動が生じることが知られている。図1にて説明したように、クランクシャフト112にトーショナルダンパ114を設けることによって、ねじれ振動をある程度低減することが可能である。しかし、動力伝達システム110の振動数が固有振動数に一致すると、動力伝達システム110が共振する。その結果、動力伝達システム110の振動が車室内に伝わったり、動力伝達システム110から異音(具体的にはクランクシャフト112に噛合する歯車の歯打ち音)が生じたりすることで、快適性が損なわれてしまう可能性がある。動力伝達システム110の共振帯域は車種によって異なるものの、多くの場合、エンジン回転速度Neの比較的低い帯域(たとえば200rpm近傍の帯域)に存在する。振動または異音の発生が長時間続くことを回避するため、エンジン回転速度が共振帯域内に滞留する時間をできるだけ短くすることが望ましい。
<Resonance of power transmission system>
In general, it is known that torsional vibrations occur in the crankshaft due to engine torque fluctuations. As described with reference to FIG. 1, torsional vibration can be reduced to some extent by providing the
<退避走行>
プラネタリロック機構260では、たとえば誤係合が生じた場合など、MG10のロータ610が固定された状態で固まってしまう異常が生じ得る。また、キャリアCとサンギヤSとが係合した状態で固まり、キャリアCとサンギヤSとリングギヤRとが一体的に回転するようになってしまう異常も生じ得る。本明細書では、これらの異常をそれぞれ「MG1ロック異常」および「プラネタリロック異常」と称する。
<Evacuation>
In the
これらの異常が生じると、第1MG10を用いた発電および放電を正常時のように行なうことができなくなる。よって、MG1ロック異常またはプラネタリロック異常が生じた場合には、退避走行として、エンジン100を燃焼させず第2MG20からのトルク(MG2トルク)を用いたEV走行が実行される。
When these abnormalities occur, power generation and discharge using the
図4は、MG1ロック異常発生時の退避走行を説明するための共線図である。図5は、プラネタリロック異常発生時の退避走行を説明するための共線図である。 FIG. 4 is a collinear diagram for explaining retreat travel when an MG1 lock abnormality occurs. FIG. 5 is a collinear diagram for explaining retreat travel when a planetary lock abnormality occurs.
図4を参照して、遊星歯車機構250が図1にて説明したように構成されることによって、MG1回転速度Nm1(=サンギヤSの回転速度)と、エンジン回転速度Ne(=キャリアCの回転速度)と、MG2回転速度Nm2(=リングギヤRの回転速度)とは、共線図上において直線で結ばれる関係を有する。つまり、いずれか2つの構成要素の回転速度が決まれば残りの構成要素の回転速度も決まる。
Referring to FIG. 4,
MG1ロック異常が生じると、MG1回転速度Nm1は0に固定される。MG2回転速度Nm2はプロペラシャフト回転速度Npと等しいため、車速Vに応じて変化する。そのため、上記関係に従い、エンジン回転速度Neは車速Vに応じて変化する。 When the MG1 lock abnormality occurs, the MG1 rotation speed Nm1 is fixed to zero. Since MG2 rotational speed Nm2 is equal to propeller shaft rotational speed Np, it changes according to vehicle speed V. Therefore, the engine rotation speed Ne changes according to the vehicle speed V in accordance with the above relationship.
直線L11は、エンジン回転速度Neが共振帯域内にある状態を表す。エンジン回転速度Neが共振帯域内にある場合、直線L12に示すように、共振帯域の上限値を上回るようにエンジン回転速度Neを増加させるか、あるいは直線L13に示すように、共振帯域の下限値を下回るようにエンジン回転速度Neを減少させることが望ましい。 A straight line L11 represents a state where the engine rotation speed Ne is within the resonance band. When the engine rotation speed Ne is within the resonance band, the engine rotation speed Ne is increased so as to exceed the upper limit value of the resonance band as shown by the straight line L12, or the lower limit value of the resonance band is shown by the straight line L13. It is desirable to reduce the engine rotational speed Ne so as to be less than.
図5を参照して、プラネタリロック異常が生じると、MG1回転速度Nm1と、エンジン回転速度Neと、MG2回転速度Nm2とが互いに略等しくなる。この場合もエンジン回転速度Neは車速Vに応じて変化する。直線L21〜L23は、図4に示す直線L11〜L13にそれぞれ対応するため、説明は繰り返さない。 Referring to FIG. 5, when a planetary lock abnormality occurs, MG1 rotational speed Nm1, engine rotational speed Ne, and MG2 rotational speed Nm2 become substantially equal to each other. Also in this case, the engine rotation speed Ne changes according to the vehicle speed V. The straight lines L21 to L23 correspond to the straight lines L11 to L13 shown in FIG.
このように、MG1ロック異常またはプラネタリロック異常が生じており、かつエンジン100を燃焼させないとの制約下においては、エンジン回転速度Neは車速Vに応じて定まる。そのため、第2MG20を用いて車速Vを調整することによって、共振帯域から外れるようにエンジン回転速度Neを調整する(共振帯域の上限値よりも大きくする、あるいは共振帯域の下限値よりも小さくする)ことになる。
As described above, under the restriction that the MG1 lock abnormality or the planetary lock abnormality occurs and the
バッテリ150からの放電電力(いわゆる放電電力上限値Wout)にある程度の余裕がある場合には、バッテリ150から第2MG20に十分な電力を供給することができる。そのため、MG2トルクを用いた加速により車速Vを増加させることによって、共振帯域の上限値よりもエンジン回転速度Neを速やかに大きくすることが可能と考えられる。また、バッテリ150への充電電力(いわゆる充電力上限値Win)に余裕がある場合には、第2MG20の回生制動により生じた電力をバッテリ150に充電することができる。そのため、回生制動により車速Vを減少させることによって、共振帯域の下限値よりもエンジン回転速度Neを速やかに小さくすることが可能と考えられる。
When the discharge power from the battery 150 (so-called discharge power upper limit Wout) has a certain margin, sufficient power can be supplied from the
しかしながら、車両1の使用態様(高温もしくは極低温環境下、または高SOCもしくは低SOCの場合など)によっては、バッテリ150の充放電電力の制限が厳しくなり、車速Vの変更に要する時間が長くなり得る。その結果、エンジン回転速度Neが共振帯域内に滞留する時間が長くなってしまう可能性がある。
However, depending on how the
そこで、本実施の形態によれば、退避走行において、エンジン回転速度Neが共振帯域内にある場合、エンジン回転速度Neが共振帯域内にない場合と比べて、吸気バルブ410の開閉タイミングを進角側または遅角側に変化させることによって、エンジン回転速度Neが共振帯域から外れやすくなるように補助する構成を採用する。開閉タイミングの変化方向は、アクセル開度Accに基づいて決定される。すなわち、ECU300は、アクセル開度Accが所定の基準値A0を上回るとき、吸気バルブ410の開閉タイミングを進角側に変化させる「進角制御」を実行し、アクセル開度Accが基準値A0を下回るととき、開閉タイミングを遅角側に変化させる「遅角制御」を実行する。
Therefore, according to the present embodiment, the opening / closing timing of the
<進角制御および遅角制御>
以下、吸気バルブ410の進角制御および遅角制御について順に説明する。繰り返しになるが、進角制御および遅角制御はいずれも退避走行中に実行されるので、エンジン100には燃料が供給されておらず、燃料の燃焼も行なわれていない。
<Advance control and retard control>
Hereinafter, the advance angle control and the retard angle control of the
図6は、吸気バルブ410の進角制御を説明するための図である。図7は、吸気バルブ410の遅角制御を説明するための図である。図6および図7においては、吸気バルブ410の開弁タイミングを「IVO(Intake Valve Opening)」と表し、吸気バルブ410の閉弁タイミングを「IVC(Intake Valve Closing)」と表す。排気バルブ420の開弁タイミングを「EVO(Exhaust Valve Opening)」と表し、排気バルブ420の閉弁タイミングを「EVC(Exhaust Valve Closing)」と表す。また、上死点のタイミングを「TDC(Top Dead Center)」と表し、下死点のタイミングを「BDC(Bottom Dead Center)」と表す。
FIG. 6 is a diagram for explaining the advance angle control of the
図2および図6を参照して、吸気バルブ410の進角制御を実行すると、進角制御を実行しない場合(エンジン回転速度Neが共振帯域内にない場合)と比べて、吸気バルブ410の開弁タイミングIVOが早くなる。そのため、ピストン440がTDCからBDCに向けて移動する際に、シリンダ430内に吸入される空気の吸入速度(単位時間当たりの吸入量)が大きくなる。つまり、シリンダ430内に存在する空気量が相対的に大きい状態でピストン440が押し下げられることになるので、吸気行程におけるポンピングロスが小さくなる。このことを以下、エンジン100の「フリクションが小さくなる」とも表現する。
Referring to FIGS. 2 and 6, when the advance angle control of
これに対し、図2および図7を参照して、吸気バルブ410の遅角制御を実行すると、遅角制御を実行しない場合と比べて、吸気バルブ410の開弁タイミングIVOが遅くなる。そのため、ピストン440がTDCからBDCに向けて移動を開始する際に、シリンダ430内が真空に近い状態となるので、吸気行程におけるポンピングロスが大きくなる。このことを以下、エンジン100の「フリクションが大きくなる」とも表現する。
On the other hand, referring to FIG. 2 and FIG. 7, when the retard control of the
このように、車両1の加速時に吸気バルブ410の進角制御を実行すると、エンジン100のフリクションが小さくなるので、エンジン回転速度Neが増加しやすくなる。その結果、エンジン回転速度Neが共振帯域の上限値を上回りやすくなる(図4の直線L12および図5の直線L22参照)。逆に、車両1の減速時(あるいは惰性走行時)に吸気バルブ410の遅角制御を実行すると、エンジン100のフリクションが大きくなるので、エンジン回転速度Neが減少しやすくなる。その結果、エンジン回転速度Neが共振帯域の下限値を下回りやすくなる(図4の直線L13および図5の直線L23参照)。したがって、エンジン回転速度Neが共振帯域内に滞留する時間を短くすることができる。
As described above, when the advance angle control of the
図8は、実施の形態1における吸気バルブ410の開閉タイミングの制御を説明するためのフローチャートである。図8および後述する図11に示すフローチャートは、所定の条件成立時あるいは所定の期間経過毎にメインルーチンから呼び出されて実行される。なお、このフローチャートの各ステップは、基本的にはECU300によるソフトウェア処理によって実現されるが、ECU300内に作製されたハードウェア(電子回路)によって実現されてもよい。
FIG. 8 is a flowchart for explaining the control of the opening / closing timing of
S10において、ECU300は、MG1ロック異常が生じているか否かを判定する。具体的には、ECU300は、PCU200を制御して第1MG10からトルク(MG1トルク)を出力させる。そして、ECU300は、レゾルバ12からの検出結果を基づいて、MG1回転速度Nm1の変化量が所定値未満の場合、MG1ロック異常が生じていると判定し、MG1回転速度Nm1の変化量が所定値以上の場合には、MG1ロック異常は生じていないと判定する。
In S10,
MG1ロック異常が生じていない場合(S10においてNO)、ECU300は処理をS20に進め、プラネタリロック異常が生じているか否かをさらに判定する。具体的には、ECU300は、エンジン回転速度センサ102およびレゾルバ12,22からの検出結果に基づいて、エンジン回転速度NeとMG1回転速度Nm1とMG2回転速度Nm2とが互いに略等しい状態が所定の期間継続した場合、プラネタリロック異常が生じていると判定し、上記状態が継続しなかった場合には、プラネタリロック異常は生じていないと判定する。
If MG1 lock abnormality has not occurred (NO in S10),
MG1ロック異常が生じている場合(S10においてYES)、あるいはプラネタリロック異常が生じている場合(S20においてYES)、ECU300は処理をS30に進め、退避走行を実行する。具体的には、ECU300は、エンジン100を燃焼させずにMG2トルクを用いたEV走行を実行する。さらに、ECU300は、エンジン100の逆回転を防止するため、リバース走行を禁止する(S40)。
If an MG1 lock abnormality has occurred (YES in S10), or if a planetary lock abnormality has occurred (YES in S20),
なお、MG1ロック異常およびプラネタリロック異常のいずれも生じていない場合(S20においてNO)、退避走行を実行する必要性は低いので、ECU300は処理をメインルーチンへと戻す。
If neither MG1 lock abnormality nor planetary lock abnormality has occurred (NO in S20), the need for executing retreat travel is low, and
S50において、ECU300は、エンジン回転速度Neが共振帯域内にあるか否かを判定する。エンジン回転速度Neが共振帯域内にある場合(S50においてYES)、動力伝達システム110の共振が生じる可能性がある。そのため、ECU300は、アクセル開度Accが基準値A0よりも大きいか否かを判定する(S60)。なお、基準値A0としては、アクセル開度センサ510の検出誤差(たとえばセンサの特性ばらつき)を考慮した上で、実際のアクセル開度Acc>0となる最小値を用いることが好ましい。
In S50, the
アクセル開度Accが基準値A0よりも大きい場合(S60においてYES)、すなわちユーザがアクセル操作により車両1を加速させようとしている場合、ECU300は進角制御を実行する(S70)。これにより、エンジン100のフリクションが小さくなり、エンジン回転速度Neが速やかに増加しやすくなるので、エンジン回転速度Neが共振帯域の上限値を上回りやすくなる。
When accelerator opening Acc is larger than reference value A0 (YES in S60), that is, when the user is accelerating
一方、アクセル開度Accが基準値A0以下の場合(S60においてNO)、すなわちユーザが車両1を停止させようとしているか、惰性で走行させようとしている場合、ECU300は吸気バルブ410の遅角制御を実行する(S80)。これにより、エンジン100のフリクションが大きくなり、エンジン回転速度Neが速やかに減少しやすくなるので、エンジン回転速度Neが共振帯域の下限値を下回りやすくなる。
On the other hand, when accelerator opening Acc is equal to or smaller than reference value A0 (NO in S60), that is, when the user is trying to stop
S70またはS80の処理が終了すると、ECU300は処理をメインルーチンへと戻す。また、エンジン回転速度Neが共振帯域内にない場合(S50においてNO)、動力伝達システム110の共振は生じにくいので、ECU300は処理をメインルーチンへと戻す。
When the process of S70 or S80 ends,
以上のように実施の形態1によれば、MG1ロック異常またはプラネタリロック異常が生じた場合、吸気バルブ410の開弁タイミングIVOを制御することにより、エンジン100のフリクションを調整することができる。エンジン100のフリクションを大きくするか小さくするかは、アクセル開度Acc(すなわちユーザによる加速操作)に基づいて決定される。車両1が加速される場合は、進角制御によりエンジン100のフリクションを小さくすることで、エンジン回転速度Neが共振帯域の上限値を上回りやすくなる。一方、車両1が加速されない場合には、遅角制御によりエンジン100のフリクションを大きくすることで、エンジン回転速度Neが共振帯域の下限値を下回りやすくなる。したがって、エンジン回転速度Neが共振帯域内に滞留する時間を短くすることができる。
As described above, according to the first embodiment, when the MG1 lock abnormality or the planetary lock abnormality occurs, the friction of the
[実施の形態2]
上述の退避走行の実行中において、たとえば登坂路にて停止した車両の走行を再開させる際に車両が後退して、エンジンが逆回転してしまう場合がある。実施の形態2においては、VVT機構を用いることによって、逆回転しているエンジンを早期に停止させる構成について説明する。
[Embodiment 2]
During execution of the above-described evacuation traveling, for example, when the traveling of a vehicle stopped on an uphill road is resumed, the vehicle may retreat and the engine may reversely rotate. In the second embodiment, description will be given of a configuration in which a reverse-rotating engine is stopped early by using a VVT mechanism.
実施の形態2に係るハイブリッド車両は、吸気バルブ410および排気バルブ420の両方の開閉タイミングを変更可能に構成されたエンジンを備える点において、実施の形態1に係る車両1(図1および図2参照)と異なる。実施の形態2に係るハイブリッド車両のそれ以外の構成は車両1の構成と同等であるため、説明は繰り返さない。
The hybrid vehicle according to the second embodiment includes a
図9は、MG1ロック異常発生時のエンジン100の逆回転を説明するための共線図である。図10は、プラネタリロック異常発生時のエンジン100の逆回転を説明するための共線図である。
FIG. 9 is a collinear diagram for illustrating reverse rotation of
図9および図10を参照して、車両1が退避走行を実行している場合において、登坂路にて停止した状態から走行を再開させる際に、車両1がわずかに後退する(ずり落ちる)場合がある。特に、ユーザがブレーキペダルに替えてアクセルペダルを踏み込み、それにより生じたMG2トルクによって車両1の停止状態を維持していた場合(いわゆるアクセルホールドを実行していた場合)に、このような状況が生じやすい。車両1がずり落ちると、直線L31,L41に示すようにプロペラシャフト回転速度Npが負になり、エンジン回転速度Neも負になる。すなわち、エンジン100の逆回転が生じてしまうおそれがある。
Referring to FIGS. 9 and 10, when
そこで、実施の形態2によれば、退避走行中に車両が後退した場合(エンジン100が逆回転した場合)に、エンジン100が逆回転していない場合と比べて、排気バルブ420を進角させる制御を実行する。実施の形態2では、この制御を排気バルブ420の進角制御と称する。排気バルブ420の進角制御により、エンジン100の逆回転を早期に停止することができる(直線L32,L42参照)。
Therefore, according to the second embodiment, the
図11は、排気バルブ420の進角制御を説明するための図である。図11を図6または図7と比べると、エンジン100が逆回転していることにより、吸気バルブ410および排気バルブ420の開閉タイミングを示す各矢印の方向が逆転している。
FIG. 11 is a view for explaining the advance angle control of the
排気バルブ420の進角制御を実行すると、進角制御を実行しない場合と比べて、排気バルブ420の閉弁タイミングEVCが早くなる。そのため、ピストン440がTDCからBDCに向けて移動する際(TDCとEVCとの間)において、シリンダ430内が真空に近い状態となる。そうすると、ピストン440の押し下げに要する仕事量が大きくなるので、ポンピングロスが大きくなる。つまり、エンジン100のフリクションが大きくなる。したがって、エンジン回転速度Neがさらに減少することを抑制して、エンジン100の逆回転を早期に停止することができる。
When the advance angle control of the
図12は、実施の形態2における吸気バルブ410および排気バルブ420の開閉タイミングの制御を説明するためのフローチャートである。図12を参照して、このフローチャートはS90,S100の処理をさらに含む点において、実施の形態1のフローチャート(図8参照)と異なる。他の処理は、実施の形態1のフローチャートにおける対応する処理と同等であるため、説明は繰り返さない。
FIG. 12 is a flowchart for explaining control of opening / closing timing of
S50において、ECU300は、エンジン回転速度Neが共振帯域内にあるか否かを判定する。エンジン回転速度Neが共振帯域内にない場合(S50においてNO)、ECU300は処理をS90に進め、プロペラシャフト回転速度Npが0未満であるか否か、すなわちエンジン100が逆回転しているか否かをさらに判定する。なお、この判定は、エンジン回転速度Neを用いて行なうことも可能である。
In S50, the
プロペラシャフト回転速度Npが0未満の場合、すなわちエンジン100が逆回転している場合(S92においてYES)、ECU300は排気バルブ420の進角制御を実行する。その後、ECU300は処理をメインルーチンへと戻す。
When propeller shaft rotation speed Np is less than 0, that is, when
一方、プロペラシャフト回転速度Npが0以上の場合(S52においてNO)、すなわちエンジン100が停止しているか正回転している場合、ECU300は排気バルブ420の進角制御は実行せずに、処理をメインルーチンへと戻す。
On the other hand, when propeller shaft rotational speed Np is equal to or greater than 0 (NO in S52), that is, when
以上のように、実施の形態2によれば、エンジン100が逆回転している場合、排気バルブ420の進角制御を実行してエンジン100のフリクションを大きくすることによって、エンジン100の逆回転を早期に停止することができる。排気バルブ420の進角制御においては、進角量を最大値(最進角値)に設定することが好ましい。これにより、エンジン100のフリクションが最も大きくなるので、エンジン回転速度Neの逆回転を停止する効果が最も高くなるためである。
As described above, according to the second embodiment, when
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。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1 車両、10 第1MG(Motor Generator)、20 第2MG、12,22 レゾルバ、100 エンジン、102 エンジン回転速度センサ、105 電動VVT(Variable Valve Timing)機構、110 動力伝達システム、112 クランクシャフト、114 トーショナルダンパ、150 バッテリ、250 遊星歯車機構、260 プラネタリロック機構、350 駆動輪、402 スロットルモータ、404 スロットルバルブ、406 スロットル開度センサ、408 インジェクタ、410 吸気バルブ、412 吸気側カムシャフト、414,424 カム、420 排気バルブ、422 排気側カムシャフト、430 シリンダ、432 点火プラグ、440 ピストン、450 排気通路、452,454 触媒、460 電動アクチュエータ、476 カム角センサ、478 クランク角センサ、510 アクセル開度センサ、610,620 ロータ、650 プロペラシャフト、652 車速センサ、C キャリア、P ピニオンギヤ、R リングギヤ、S サンギヤ。
DESCRIPTION OF
Claims (2)
吸気バルブの開閉タイミングを変更可能に構成された内燃機関と、
前記内燃機関の出力軸に連結された回転軸を有する第1の回転電機と、
前記ハイブリッド車両の駆動軸にトルクを出力する第2の回転電機と、
前記内燃機関の出力軸に連結されたキャリア、前記第1の回転電機の回転軸に連結されたサンギヤ、前記第2の回転電機の回転軸に連結されたリングギヤを含む遊星歯車機構と、
前記内燃機関、ならびに前記第1および第2の回転電機を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記サンギヤの回転が抑制される異常、または前記キャリアと前記サンギヤと前記リングギヤとの相対的な回転が抑制される異常の少なくとも一方が生じると、前記内燃機関を燃焼させずに前記第2の回転電機からのトルクを用いて走行する退避走行を実行し、
前記退避走行において、前記内燃機関の回転速度が前記出力軸を共振させる共振帯域内にある場合、前記内燃機関の回転速度が前記共振帯域内にない場合と比べて、アクセル開度が所定の基準値を上回るときには前記開閉タイミングを進角側に変化させ、前記アクセル開度が前記基準値を下回るときには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。 A hybrid vehicle,
An internal combustion engine configured to be able to change the opening and closing timing of the intake valve;
A first rotating electric machine having a rotating shaft coupled to an output shaft of the internal combustion engine;
A second rotating electrical machine that outputs torque to the drive shaft of the hybrid vehicle;
A planetary gear mechanism including a carrier coupled to the output shaft of the internal combustion engine, a sun gear coupled to the rotational shaft of the first rotating electrical machine, and a ring gear coupled to the rotational shaft of the second rotating electrical machine;
A control device for controlling the internal combustion engine and the first and second rotating electrical machines,
The controller is
If at least one of an abnormality that suppresses rotation of the sun gear or an abnormality that suppresses relative rotation of the carrier, the sun gear, and the ring gear occurs, the second rotation is performed without burning the internal combustion engine. Execute evacuation travel using the torque from the electric machine,
In the retreat travel, when the rotational speed of the internal combustion engine is within a resonance band that resonates the output shaft, the accelerator opening is a predetermined reference compared to when the rotational speed of the internal combustion engine is not within the resonance band. A hybrid vehicle that changes the opening / closing timing to an advance side when exceeding a value, and changes the opening / closing timing to a retard side when the accelerator opening is less than the reference value.
前記制御装置は、前記退避走行において、前記内燃機関の逆回転が生じた場合、前記内燃機関の逆回転が生じていない場合と比べて、前記排気バルブの開閉タイミングを進角側に変化させる、請求項1に記載のハイブリッド車両。 The internal combustion engine is further configured to be able to change the opening and closing timing of the exhaust valve,
The control device changes the opening / closing timing of the exhaust valve to an advance side when the reverse rotation of the internal combustion engine occurs in the retreat travel, as compared with a case where the reverse rotation of the internal combustion engine does not occur. The hybrid vehicle according to claim 1.
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016172530A (en) * | 2015-03-18 | 2016-09-29 | トヨタ自動車株式会社 | Hybrid vehicle |
-
2015
- 2015-02-19 JP JP2015030488A patent/JP2016150720A/en active Pending
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JP2016172530A (en) * | 2015-03-18 | 2016-09-29 | トヨタ自動車株式会社 | Hybrid vehicle |
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