JP2023082524A - 車両 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンからの粒子状物質の排出抑制が要求されているときに、エンジンをより適切に運転する。【解決手段】吸気バルブおよび／または排気バルブの開閉タイミングを変更可能なエンジンと、エンジンを制御する制御装置と、を備える車両であって、制御装置は、エンジンからの粒子状物質の排出抑制が要求されているときにおいて、エンジンを負荷運転する場合と自立運転する場合とで、吸気バルブおよび／または排気バルブの開閉タイミングを変更する。【選択図】図４

Description

本発明は、車両に関する。

従来、吸気側ＶＶＴと排気側ＶＶＴと筒内噴射弁とを有するエンジンを備える車両において、吸気弁閉弁時の筒内混合気温度と、燃料の霧化を促進する目標クランク角度における燃焼室容積と、目標クランク角度における燃焼室温度とに基づいて、吸気弁閉弁時の燃焼室容積を推定し、吸気弁閉弁時の実際の燃焼室容積が推定した燃焼室容積となるように吸気側ＶＶＴと排気側ＶＶＴとを制御するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１２－３６７７６号公報

これまで、エンジンからの煤などの粒子状物質の排出抑制が要求されているときに、エンジンを負荷運転する場合と自立運転する場合とで、吸気側ＶＶＴと排気側ＶＶＴとの開閉タイミングを同一としており、エンジンを十分に適切に運転できていなかった。

本発明の車両は、エンジンからの粒子状物質の排出抑制が要求されているときに、エンジンをより適切に運転することを主目的とする。

本発明の車両は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の車両は、
吸気バルブおよび／または排気バルブの開閉タイミングを変更可能なエンジンと、
前記エンジンを制御する制御装置と、
を備える車両であって、
前記制御装置は、前記エンジンからの粒子状物質の排出抑制が要求されているときにおいて、前記エンジンを負荷運転する場合と自立運転する場合とで、前記吸気バルブおよび／または前記排気バルブの開閉タイミングを変更する、
ことを要旨とする。

本発明の車両では、エンジンからの粒子状物質の排出抑制が要求されているときにおいて、エンジンを負荷運転する場合と自立運転する場合とで、吸気バルブおよび／または排気バルブの開閉タイミングを変更する。これにより、エンジンからの粒子状物質の排出抑制が要求されているときに、エンジンをより適切に運転することができる。

本発明の車両において、前記制御装置は、前記エンジンからの粒子状物質の排出抑制が要求されているときにおいて、前記エンジンを負荷運転する場合、前記自立運転する場合に比して、前記吸気バルブの開閉タイミングを早くするおよび／または前記排気バルブの開閉タイミングを遅くするものとしてもよい。このようにして、吸気バルブおよび排気バルブの開弁オーバーラップ期間を長くすることにより、燃焼温度を抑制したり、燃焼室内の排気を吸気管に戻して吸気管の温度を上昇させて燃料の付着を抑制したりして、粒子状物質の排出量の増加を抑制することができる。

本発明の車両において、前記粒子状物質の排出抑制の要求は、吸入空気量の積算値である積算空気量が空気量閾値未満のときに行なわれるものとしてもよい。この場合、前記空気量閾値は、前記エンジンの始動時水温が低いほど多くなるように設定されるものとしてもよい。これらのようにすれば、粒子状物質の排出抑制の要求の有無をより適切に設定することができる。

本発明の車両において、前記エンジンは、筒内に燃料を噴射する筒内噴射弁を有し、前記制御装置は、前記粒子状物質の排出抑制が要求されているときには、前記筒内噴射弁から燃料を吸気行程で複数回に分けて噴射するものとしてもよい。こうすれば、エンジンの粒子状物質の排出抑制を図ることができる。

本発明の一実施例としてのハイブリッド車２０の構成の概略を示す構成図である。 エンジン２２の構成の概略を示す構成図である。 エンジンＥＣＵ２４により実行されるＰＮ抑制要求フラグ設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。 エンジンＥＣＵ２４により実行される開閉タイミング制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 空気量閾値設定用マップの一例を示す説明図である。 或る回転数Ｎｅにおける負荷率ＫＬと開弁オーバラップ期間の一例を示す説明図である。 変形例のハイブリッド車２２０の構成の概略を示す構成図である。 変形例のエンジン車３２０の構成の概略を示す構成図である。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としてのハイブリッド車２０の構成の概略を示す構成図であり、図２は、エンジン２２の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド車２０は、図１に示すように、エンジン２２と、プラネタリギヤ３０と、モータＭＧ１，ＭＧ２と、インバータ４１，４２と、バッテリ５０と、ハイブリッド用電子制御ユニット（以下、ＨＶＥＣＵという）７０とを備える。

エンジン２２は、例えばガソリンや軽油などの燃料を用いて吸気、圧縮、膨張（爆発燃焼）、排気の４行程により動力を出力する内燃機関として構成されている。図２に示すように、エンジン２２は、吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射弁１２５と、筒内に燃料を噴射する筒内噴射弁１２６とを有する。エンジン２２は、ポート噴射弁１２５と筒内噴射弁１２６とを有することにより、ポート噴射モードと筒内噴射モードと共用噴射モードとのうちの何れかで運転可能となっている。

ポート噴射モードでは、エアクリーナ１２２により清浄された空気を吸気管１２３に吸入してスロットルバルブ１２４を通過させると共にポート噴射弁１２５から燃料を噴射し、空気と燃料とを混合する。そして、この混合気を吸気バルブ１２８を介して燃焼室１２９に吸入し、点火プラグ１３０による電気火花により爆発燃焼させ、その爆発燃焼によるエネルギによりシリンダボア１３１内で押し下げられるピストン１３２の往復運動をクランクシャフト２３の回転運動に変換する。筒内噴射モードでは、ポート噴射モードと同様に空気を燃焼室１２９に吸入し、吸気行程や圧縮行程で筒内噴射弁１２６から燃料を噴射し、点火プラグ１３０による電気火花により爆発燃焼させてクランクシャフト２３の回転運動を得る。共用噴射モードでは、空気を燃焼室１２９に吸入する際にポート噴射弁１２５から燃料を噴射すると共に吸気行程や圧縮行程で筒内噴射弁１２６から燃料を噴射し、点火プラグ１３０による電気火花により爆発燃焼させてクランクシャフト２３の回転運動を得る。これらの噴射モードは、エンジン２２の運転状態などに基づいて切り替えられる。燃焼室１２９から排気バルブ１３３を介して排気管１３４に排出される排気は、浄化装置１３５を介して外気に排出される。浄化装置１３５は、排気中の一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）の有害成分を浄化する浄化触媒（三元触媒）１３５ａを有する。なお、浄化触媒１３５ａは、三元触媒の浄化機能と排気中の煤などの粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）を捕集する捕集機能とを組み合わせた四元触媒が用いられるものとしてもよい。

エンジン２２は、可変バルブタイミング装置１５０を更に有する。可変バルブタイミング装置１５０は、吸気バルブ１２８および排気バルブ１３３の開閉タイミングをそれぞれ連続的に変更可能に構成されている。

エンジン２２は、エンジン用電子制御ユニット（以下、「エンジンＥＣＵ」という）２４により運転制御されている。エンジンＥＣＵ２４は、図示しないが、ＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ、入出力ポート、通信ポートを有するマイクロコンピュータを備える。エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２を運転制御するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。エンジンＥＣＵ２４に入力される信号としては、例えば、エンジン２２のクランクシャフト２３の回転位置を検出するクランクポジションセンサ１４０からのクランク角θｃｒや、エンジン２２の冷却水の温度を検出する水温センサ１４２からの冷却水温Ｔｗを挙げることができる。吸気バルブ１２８を開閉するインテークカムシャフトの回転位置や排気バルブ１３３を開閉するエキゾーストカムシャフトの回転位置を検出するカムポジションセンサ１４４からのカム角θｃｉ，θｃｏも挙げることができる。スロットルバルブ１２４のポジションを検出するスロットルバルブポジションセンサ１２４ａからのスロットル開度ＴＨや、吸気管１２３のスロットルバルブ１２４よりも上流側に取り付けられたエアフローメータ１２３ａからの吸入空気量Ｑａ、吸気管１２３のスロットルバルブ１２４よりも上流側に取り付けられた温度センサ１２３ｔからの吸気温Ｔａも挙げることができる。排気管１３４の浄化装置１３５よりも上流側に取り付けられたフロント空燃比センサ１３７からのフロント空燃比ＡＦｆや、排気管１３４の浄化装置１３５よりも下流側に取り付けられたリヤ空燃比センサ１３８からのリヤ空燃比ＡＦｒも挙げることができる。

エンジンＥＣＵ２４からは、エンジン２２を運転制御するための各種制御信号が出力ポートを介して出力されている。エンジンＥＣＵ２４から出力される信号としては、例えば、スロットルバルブ１２４への制御信号や、ポート噴射弁１２５への制御信号、筒内噴射弁１２６への制御信号、点火プラグ１３０への制御信号、可変バルブタイミング装置１５０への制御信号を挙げることができる。

エンジンＥＣＵ２４は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されている。エンジンＥＣＵ２４は、クランクポジションセンサ１４０からのエンジン２２のクランク角θｃｒに基づいてエンジン２２の回転数Ｎｅを演算している。また、エンジンＥＣＵ２４は、エアフローメータ１２３ａからの吸入空気量Ｑａとエンジン２２の回転数Ｎｅとに基づいて、負荷率（エンジン２２の１サイクルあたりの行程容積に対する１サイクルで実際に吸入される空気の容積の比）ＫＬを演算している。さらに、エンジンＥＣＵ２４は、クランク角θｃｒに対するカムポジションセンサ１４４からのインテークカムシャフトやエキゾーストカムシャフトのカム角θｃｉ，θｃｏの角度（θｃｉ－θｃｒ），（θｃｏ－θｃｒ）に基づいて、吸気バルブ１２８や排気バルブ１３３の開閉タイミングＶＴｉ，ＶＴｏを演算する。加えて、エンジンＥＣＵ２４は、水温センサ１４２からの冷却水温Ｔｗやエンジン２２の回転数Ｎｅ、負荷率ＫＬ、点火時期に基づいて、浄化装置１３５の浄化触媒１３５ａの温度Ｔｃを推定している。

図１に示すように、プラネタリギヤ３０は、シングルピニオンタイプの遊星歯車機構として構成されている。プラネタリギヤ３０のサンギヤには、モータＭＧ１の回転子が接続されている。プラネタリギヤ３０のリングギヤには、駆動輪３９ａ，３９ｂにデファレンシャルギヤ３８を介して連結された駆動軸３６が接続されている。プラネタリギヤ３０のキャリヤには、エンジン２２のクランクシャフト２３が接続されている。

モータＭＧ１は、例えば同期発電電動機として構成されており、上述したように、回転子がプラネタリギヤ３０のサンギヤに接続されている。モータＭＧ２は、例えば同期発電電動機として構成されており、回転子が駆動軸３６に接続されている。インバータ４１，４２は、モータＭＧ１，ＭＧ２の駆動に用いられると共に電力ライン５４を介してバッテリ５０に接続されている。モータＭＧ１，ＭＧ２は、モータ用電子制御ユニット（以下、「モータＥＣＵ」という）４０によって、インバータ４１，４２の図示しない複数のスイッチング素子がスイッチング制御されることにより、回転駆動される。

モータＥＣＵ４０は、図示しないが、ＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ、入出力ポート、通信ポートを有するマイクロコンピュータを備える。モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。モータＥＣＵ４０に入力される信号としては、例えば、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する図示しない回転位置センサからの回転位置θｍ１，θｍ２や、モータＭＧ１，ＭＧ２の各相に流れる相電流を検出する図示しない電流センサからの相電流Ｉｕ１，Ｉｖ１，Ｉｕ２，Ｉｖ２を挙げることができる。モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２の図示しない複数のスイッチング素子へのスイッチング制御信号などが出力ポートを介して出力されている。モータＥＣＵ４０は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されている。モータＥＣＵ４０は、回転位置センサからのモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置θｍ１，θｍ２に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２の電気角θｅ１，θｅ２や回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２を演算している。

バッテリ５０は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池として構成されており、上述したように、電力ライン５４を介してインバータ４１，４２に接続されている。このバッテリ５０は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、「バッテリＥＣＵ」という）５２により管理されている。

バッテリＥＣＵ５２は、図示しないが、ＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ、入出力ポート、通信ポートを有するマイクロコンピュータを備える。バッテリＥＣＵ５２には、バッテリ５０を管理するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。バッテリＥＣＵ５２に入力される信号としては、例えば、バッテリ５０の端子間に取り付けられた図示しない電圧センサからのバッテリ５０の電圧Ｖｂや、バッテリ５０の出力端子に取り付けられた図示しない電流センサからのバッテリ５０の電流Ｉｂ、バッテリ５０に取り付けられた図示しない温度センサからのバッテリ５０の温度Ｔｂを挙げることができる。バッテリＥＣＵ５２は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されている。バッテリＥＣＵ５２は、電流センサからのバッテリ５０の電流Ｉｂの積算値に基づいてバッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣを演算している。蓄電割合ＳＯＣは、バッテリ５０の全容量に対するバッテリ５０から放電可能な電力量の割合である。

ＨＶＥＣＵ７０は、図示しないが、ＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ、入出力ポート、通信ポートを有するマイクロコンピュータを備える。ＨＶＥＣＵ７０には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。ＨＶＥＣＵ７０に入力される信号としては、例えば、イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号や、シフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰを挙げることができる。また、アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃや、ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ、車速センサ８７からの車速Ｖも挙げることができる。ＨＶＥＣＵ７０は、上述したように、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０、バッテリＥＣＵ５２と通信ポートを介して接続されている。

こうして構成された実施例のハイブリッド車２０では、ＨＶＥＣＵ７０とエンジンＥＣＵ２４とモータＥＣＵ４０との協調制御により、基本的には、エンジン２２の運転を伴って走行するハイブリッド走行モード（ＨＶ走行モード）と、エンジン２２の運転を伴わずに走行する電動走行モード（ＥＶ走行モード）と、を切り替えてエンジン２２を間欠運転しながら走行する。

ＨＶ走行モードでは、ＨＶＥＣＵ７０は、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて走行に要求される（駆動軸３６に要求される）走行用トルクＴｄ＊を設定し、設定した走行用トルクＴｄ＊に駆動軸３６の回転数Ｎｄ（モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２）を乗じて走行に要求される走行用パワーＰｄ＊を演算する。続いて、走行用パワーＰｄ＊とバッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣとに基づいてエンジン２２の目標パワーＰｅ＊の仮値である仮目標パワーＰｅｔｍｐを設定し、設定した仮目標パワーＰｅｔｍｐに基づいて目標パワーＰｅ＊を設定する。そして、エンジン２２から目標パワーＰｅ＊が出力されると共に走行用トルクＴｄ＊が駆動軸３６に出力されるようにエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定し、設定した目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊をエンジンＥＣＵ２４に送信すると共にトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信する。エンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊に基づいて運転されるように、エンジン２２の運転制御、例えば、吸入空気量制御や燃料噴射制御、点火制御、開閉タイミング制御などを行なう。吸入空気量制御は、スロットルバルブ１２４の開度を制御することにより行なわれる。燃料噴射制御は、ポート噴射モードや筒内噴射モード、共用噴射モードでポート噴射弁１２５や筒内噴射弁１２６からの燃料噴射量を制御することにより行なわれる。点火制御は、点火プラグ１３０の点火時期を制御することにより行なわれる。開閉タイミング制御は、可変バルブタイミング装置１５０により吸気バルブ１２８や排気バルブ１３３の開閉タイミングを制御することにより行なわれる。モータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２がトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で駆動されるようにインバータ４１，４２の複数のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。

ＥＶ走行モードでは、ＨＶＥＣＵ７０は、ＨＶ走行モードと同様に走行用トルクＴｄ＊を設定し、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定すると共に走行用トルクＴｄ＊が駆動軸３６に出力されるようにモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定し、設定したトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信する。モータＥＣＵ４０によるインバータ４１，４２の制御については上述した。

ＨＶ走行モードでは、仮目標パワーＰｅｔｍｐが閾値Ｐｅｒｅｆ未満に至ったときなどに、エンジン２２の停止条件が成立したと判定して、エンジン２２を運転停止してＥＶ走行モードに移行する。ＥＶ走行モードでは、ＨＶ走行モードと同様に演算した仮目標パワーＰｅｔｍｐがパワー閾値Ｐｅｒｅｆ以上に至ったときなどに、エンジン２２の始動条件が成立したと判定して、エンジン２２を始動してＨＶ走行モードに移行する。

次に、こうして構成された実施例のハイブリッド車２０の動作、特に、ＰＮ抑制要求フラグＦｐｎの設定処理や、可変バルブタイミング装置１５０による吸気バルブ１２８や排気バルブ１３３のの開閉タイミングの制御について説明する。ここで、ＰＮ抑制要求フラグＦｐｎは、エンジン２２からの煤などの粒子状物質の排出抑制（粒子状物質数（ＰＮ：Particulate Number）の抑制）の要求であるＰＮ抑制要求が行なわれているか否かを示すフラグである。

図３は、エンジンＥＣＵ２４により実行されるＰＮ抑制要求フラグ設定ルーチンの一例を示すフローチャートであり、図４は、エンジンＥＣＵ２４により実行される開閉タイミング制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。以下、順に説明する。

図３のＰＮ抑制要求フラグ設定ルーチンについて説明する。このルーチンは、エンジン２２の始動を完了したときに実行が開始される。なお、エンジン２２の始動完了は、エンジン２２の各気筒に所定サイクル（例えば２サイクル）分ずつの燃料噴射を行なったときや、エンジン２２の完爆を検知したときなどに行なわれる。

図３のＰＮ抑制要求フラグ設定ルーチンが実行されると、エンジンＥＣＵ２４は、最初に、エンジン２２の始動時水温Ｔｗｓｔを入力する（ステップＳ１００）。ここで、始動時水温Ｔｗｓｔは、エンジン２２の始動開始時に水温センサ１４２により検出された冷却水温Ｔｗが入力される。

こうして始動時水温Ｔｗｓｔを入力すると、入力した始動時水温Ｔｗｓｔに基づいて空気量閾値Ｓｑａｒｅｆを設定し（ステップＳ１１０）、積算空気量Ｓｑａを入力し（ステップＳ１２０）、入力した積算空気量Ｓｑａを空気量閾値Ｓｑａｒｅｆと比較する（ステップＳ１３０）。

ここで、積算空気量Ｓｑａは、エアフローメータ１２３ａにより検出される吸入空気量Ｑａの、エンジン２２の始動中にエンジン２２の回転数Ｎｅが回転数閾値以上に至ってからの積算値として演算された値が入力される。空気量閾値Ｓｑａｒｅｆは、エンジン２２の燃焼室１２９の暖機が不十分であり（未完了であり）ＰＮ抑制要求を行なう必要があるか否かを判定するのに用いられる閾値である。空気量閾値Ｓｑａｒｅｆは、例えば、始動時水温Ｔｗｓｔと空気量閾値Ｓｑａｒｅｆとの関係を予め定めた空気量閾値設定用マップに始動時水温Ｔｗｓｔを適用して設定することができる。図５は、空気量閾値設定用マップの一例を示す説明図である。図示するように、空気量閾値Ｓｑａｒｅｆは、始動時水温Ｔｗｓｔが温度閾値Ｔｗ１未満の温度領域では、始動時水温Ｔｗｓｔが低いほど値０から大きくなるように設定され、始動時水温Ｔｗｓｔが温度閾値Ｔｗ１以上の温度領域では、値０が設定される。これは、始動時水温Ｔｗｓｔが低いほど、ポート噴射弁１２５や筒内噴射弁１２６から噴射した燃料が気化しにくく、粒子状物質の排出量が多くなりやすいことを踏まえたものである。温度閾値Ｔｗ１は、燃焼室１２９の暖機が十分である（完了している）と判断できる温度として定められている。即ち、始動時水温Ｔｗｓｔが温度閾値Ｔｗ１以上であり、空気量閾値Ｓｑａｒｅｆが値０のときには、エンジン２２の始動完了時において、燃焼室１２９の暖機が十分であり（完了しており）、ＰＮ抑制要求を行なう必要がないことを意味する。

ステップＳ１３０で積算空気量Ｓｑａが空気量閾値Ｓｑａｒｅｆ未満であるときには、ＰＮ抑制要求を行なう必要があると判定し、ＰＮ抑制要求フラグＦｐｎに値１を設定し（ステップＳ１４０）、ステップＳ１２０に戻る。ステップＳ１３０で積算空気量Ｓｑａが空気量閾値Ｓｑａｒｅｆ以上であるときには、ＰＮ抑制要求を行なう必要がないと判定し、ＰＮ抑制要求フラグＦｐｎに値０を設定して（ステップＳ１５０）、本ルーチンを終了する。

こうして設定されるＰＮ抑制要求フラグＦｐｎが値０のとき、即ち、ＰＮ抑制要求が行なわれていないときには、ＨＶＥＣＵ７０は、仮目標パワーＰｅｔｍｐを目標パワーＰｅ＊に設定する。また、このときには、エンジンＥＣＵ２４は、燃費や燃料の希釈、エミッション、ドライバビリティなどを考慮してエンジン２２の運転制御（以下、「通常運転制御」という）を行なう。

また、ＰＮ抑制要求フラグＦｐｎが値１のとき、即ち、ＰＮ抑制要求が行なわれているときには、ＨＶＥＣＵ７０は、仮目標パワーＰｅｔｍｐを上限パワーＰｅｌｉｍで制限（上限ガード）した値を目標パワーＰｅ＊に設定する。上限パワーＰｅｌｉｍは、エンジン２２からの粒子状物質の排出抑制（粒子状物質数を許容量以下にすること）が可能なパワー範囲の上限として定められる。このように、エンジン２２の出力制限を行なうことにより、粒子状物質の排出量を抑制することができる。また、このときには、エンジンＥＣＵ２４は、筒内噴射モードや共用噴射モードで筒内噴射弁１２６から燃料を吸気行程で複数回（例えば、吸気行程の前半、後半で各１回）に分けて噴射してエンジン２２の運転制御（以下、「ＰＮ抑制運転制御」という）を行なう。筒内噴射弁１２６から燃料を吸気行程で複数回に分けて噴射することにより、筒内噴射弁１２６から噴射される燃料の噴射長を短くしてこの燃料がシリンダボア１３１やピストン１３２に当たるのを抑制したり、この燃料の霧化時間を確保したりして、粒子状物質の排出量を抑制することができる。発明者らは、これらのことを実験や解析により確認した。

次に、図４の開閉タイミング制御ルーチンについて説明する。このルーチンは、エンジン２２を運転しているときに繰り返し実行される。このルーチンが実行されると、エンジンＥＣＵ２４は、最初に、エンジン２２の回転数Ｎｅや負荷率ＫＬ、ＰＮ抑制要求フラグＦｐｎ、負荷運転フラグＦｌｏを入力する（ステップＳ２００）。ここで、エンジン２２の回転数Ｎｅは、クランクポジションセンサ１４０からのエンジン２２のクランク角θｃｒに基づいて演算された値が入力される。負荷率ＫＬは、エアフローメータ１２３ａからの吸入空気量Ｑａとエンジン２２の回転数Ｎｅとに基づいて演算された値が入力される。ＰＮ抑制要求フラグＦｐｎは、図３のＰＮ抑制要求フラグ設定ルーチンにより設定された値が入力される。負荷運転フラグＦｌｏは、エンジン２２を自立運転するときには値０が設定されて入力され、エンジン２２の負荷運転するときには値１が設定されて入力される。なお、エンジン２２を自立運転するか負荷運転するかについては、例えば、走行用トルクＴｄ＊や走行用パワーＰｄ＊、仮目標パワーＰｅｔｍｐ、目標パワーＰｅ＊、バッテリ５０の状態などに基づいて判定することができる。

こうしてデータを入力すると、入力したＰＮ抑制要求フラグＦｐｎおよび負荷運転フラグＦｌｏに基づいて、エンジン２２の回転数Ｎｅおよび負荷率ＫＬと吸気バルブ１２８や排気バルブ１３３の目標開閉タイミングＶＴｉ＊，ＶＴｏ＊との関係を定めた第１～第４マップから１つを選択して実行用マップに設定する（ステップＳ２１０～Ｓ２５０）。続いて、設定した実行用マップにエンジン２２の回転数Ｎｅおよび負荷率ＫＬを適用して目標開閉タイミングＶＴｉ＊，ＶＴｏ＊を設定し（ステップＳ２６０）、設定した目標開閉タイミングＶＴｉ＊，ＶＴｏ＊を用いて可変バルブタイミング装置１５０の制御を行なって（ステップＳ２７０）、本ルーチンを終了する。

ステップＳ２１０～Ｓ２５０の実行用マップの設定処理は、以下のように行なわれる。ＰＮ抑制要求フラグＦｐｎおよび負荷運転フラグＦｌｏの値を調べ（ステップＳ２１０）、ＰＮ抑制要求フラグＦｐｎが値０で且つ負荷運転フラグＦｌｏが値１のときには、ＰＮ抑制要求が行なわれておらずに且つエンジン２２を負荷運転すると判断し、第１マップを実行用マップに設定する（ステップＳ２２０）。ＰＮ抑制要求フラグＦｐｎが値０で且つ負荷運転フラグＦｌｏが値０のときには、ＰＮ抑制要求が行なわれておらずに且つエンジン２２を自立運転すると判断し、第２マップを実行用マップに設定する（ステップＳ２３０）。ＰＮ抑制要求フラグＦｐｎが値１で且つ負荷運転フラグＦｌｏが値１のときには、ＰＮ抑制要求が行なわれており且つエンジン２２を負荷運転すると判断し、第３マップを実行用マッップに設定する（ステップＳ２４０）。ＰＮ抑制要求フラグＦｐｎが値１で且つ負荷運転フラグＦｌｏが値０のときには、ＰＮ抑制要求が行なわれており且つエンジン２２を自立運転すると判断し、第４マップを実行用マップに設定する（ステップＳ２５０）。

ここで、第１～第４マップについて説明する。第１～第４マップは、何れも、概ね、エンジン２２の回転数Ｎｅが大きいほど、目標開閉タイミングＶＴｉ＊が早くなるおよび／または開閉タイミングＶＴｏ＊が遅くなる（開弁オーバーラップ期間が長くなる）ように設定され、負荷率ＫＬが大きいほど、目標開閉タイミングＶＴｉ＊が早くなるおよび／または開閉タイミングＶＴｏ＊が遅くなる（開弁オーバーラップ期間が長くなる）ように設定されている。図６は、或る回転数Ｎｅにおける負荷率ＫＬと開弁オーバラップ期間の一例を示す説明図である。

第２マップは、第１マップに比して、同一の回転数Ｎｅおよび負荷率ＫＬについて、目標開閉タイミングＶＴｉ＊が遅くなるおよび／または開閉タイミングＶＴｏ＊が早くなる（開弁オーバーラップ期間が短くなる）ように設定されている。これは、エンジン２２の効率よりも回転変動の抑制を優先するためである。

第３マップは、第１、第２、第４マップに比して、同一の回転数Ｎｅおよび負荷率ＫＬについて、目標開閉タイミングＶＴｉ＊が早くなるおよび／または開閉タイミングＶＴｏ＊が遅くなる（開弁オーバーラップ期間が長くなる）ように設定されている。これにより、ＰＮ抑制要求が行なわれており且つエンジン２２を負荷運転するときに、ＰＮ抑制要求が行なわれていないときや、ＰＮ抑制要求が行なわれており且つエンジン２２を自立運転するときに比して、開弁オーバーラップ期間が長くなる。したがって、燃焼温度を抑制したり、燃焼室１２９内の排気を吸気管１２３に戻して吸気管１２３の温度を上昇させてポート噴射弁１２５からの燃料の付着を抑制したりして、粒子状物質の排出量の増加を抑制することができる。

第４マップは、第２マップに比して、同一の回転数Ｎｅおよび負荷率ＫＬについて、目標開閉タイミングＶＴｉ＊が早くなるおよび／または開閉タイミングＶＴｏ＊が遅くなる（開弁オーバーラップ期間が長くなる）ように設定されている。これにより、ＰＮ抑制要求が行なわれており且つエンジン２２を自立運転するときに、ＰＮ抑制要求が行なわれておらずに且つエンジン２２を自立運転するときに対して、燃焼温度を抑制したり、燃焼室１２９内の排気を吸気管１２３に戻して吸気管１２３の温度を上昇させてポート噴射弁１２５からの燃料の付着を抑制したりして、粒子状物質の排出量の増加を抑制することができる。また、第４マップは、第３マップに比して、同一の回転数Ｎｅおよび負荷率ＫＬについて、目標開閉タイミングＶＴｉ＊が遅くなるおよび／または開閉タイミングＶＴｏ＊が早くなる（開弁オーバーラップ期間が短くなる）ように設定されている。これは、エンジン２２の効率よりも回転変動の抑制を優先するためである。

このように第１～第４マップを設定すると、エンジン２２をより適切に運転できることを、発明者らは、実験や解析により確認した。

以上説明した実施例のハイブリッド車２０では、ＰＮ抑制要求が行なわれているときにおいて、エンジン２２を負荷運転する場合と自立運転する場合とで、吸気バルブ１２８および／または排気バルブ１３３の開閉タイミングが異なるように可変バルブタイミング装置１５０を制御する。これにより、ＰＮ抑制要求が行なわれているときに、エンジン２２をより適切に運転することができる。

実施例のハイブリッド車２０では、第４マップ（ＰＮ抑制要求が行なわれており且つエンジン２２を自立運転するときに用いられるマップ）は、第２マップ（ＰＮ抑制要求が行なわれておらずに且つエンジン２２を自立運転するときに用いられるマップ）に比して、同一の回転数Ｎｅおよび負荷率ＫＬについて、吸気バルブ１２８の目標開閉タイミングＶＴｉ＊が早くなるおよび／または排気バルブ１３３の開閉タイミングＶＴｏ＊が遅くなる（開弁オーバーラップ期間が長くなる）ように設定されるものとした。しかし、第４マップは、第２マップに対して、同一の回転数Ｎｅおよび負荷率ＫＬについて、目標開閉タイミングＶＴｉ＊，ＶＴｏ＊が同一となるように設定されるものとしてもよい。

実施例のハイブリッド車２０では、エンジン２２の回転数Ｎｅおよび負荷率ＫＬに基づいて吸気バルブ１２８や排気バルブ１３３の目標開閉タイミングＶＴｉ＊，ＶＴｏ＊を設定するものとした。しかし、回転数Ｎｅおよび負荷率ＫＬのうちの何れかに基づいて目標開閉タイミングＶＴｉ＊，ＶＴｏ＊を設定するものとしてもよい。また、回転数Ｎｅおよび負荷率ＫＬのうちの少なくとも１つに加えて、冷却水温Ｔｗに基づいて目標開閉タイミングＶＴｉ＊，ＶＴｏ＊を設定するものとしてもよい。さらに、エンジン２２が、排気管１３４の排気を吸気管１２３に還流させる排気再循環（以下、「ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）」という）を実行可能なＥＧＲ装置を有する場合、回転数Ｎｅおよび負荷率ＫＬのうちの少なくとも１つに加えて、ＥＧＲの実行の有無に基づいて目標開閉タイミングＶＴｉ＊，ＶＴｏ＊を設定するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド車２０では、積算空気量Ｓｑａは、エンジン２２の始動中にエンジン２２の回転数Ｎｅが回転数閾値以上に至ってからの吸入空気量Ｑａの積算値として演算されるものとした。しかし、積算空気量Ｓｑａは、エンジン２２の始動開始時からの吸入空気量Ｑａの積算値や、エンジン２２の燃料噴射制御や点火制御の開始からの吸入空気量Ｑａの積算値、始動完了からの吸入空気量Ｑａの積算値などとして演算されるものとしてもよい。

実施例のハイブリッド車２０では、空気量閾値Ｓｑａｒｅｆは、始動時水温Ｔｗｓｔに基づいて設定するものとした。しかし、空気量閾値Ｓｑａｒｅｆは、エンジン２２の冷却水温Ｔｗ（逐次値）に基づいて設定するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド車２０では、エンジン２２は、ポート噴射弁１２５および筒内噴射弁１２６を有するものとした。しかし、エンジン２２は、ポート噴射弁１２５および筒内噴射弁１２６のうちの何れかだけを有するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド車２０では、エンジン２２の可変バルブタイミング装置１５０は、吸気バルブ１２８および排気バルブ１３３の開閉タイミングをそれぞれ連続的に変更可能に構成されるものとした。しかし、可変バルブタイミング装置１５０は、吸気バルブ１２８および排気バルブ１３３のうちの何れかだけを連続的に変更可能に構成されるものとしてもよい。

実施例では、駆動輪３９ａ，３９ｂに連結された駆動軸３６にプラネタリギヤ３０を介してエンジン２２およびモータＭＧ１を接続すると共に駆動軸３６にモータＭＧ２を接続し、エンジン２２を間欠運転しながら走行するハイブリッド車２０について説明した。しかし、これに限定されるものではなく、エンジン２２を備える車両であればよい。例えば、図７の変形例のハイブリッド車２２０に示すように、駆動輪３９ａ，３９ｂに連結された駆動軸３６に変速機２３０を介してモータＭＧを接続すると共にモータＭＧにクラッチ２２６を介してエンジン２２を接続した車両としてもよい。また、図８の変形例のエンジン車３２０に示すように、駆動輪３９ａ，３９ｂに連結された駆動軸３６に変速機３３０を介してエンジン２２を接続した車両としてもよい。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、エンジン２２が「エンジン」に相当し、エンジンＥＣＵ２４が「制御装置」に相当する。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、車両の製造産業などに利用可能である。

２０，２２０ ハイブリッド車、２２ エンジン、２３ クランクシャフト、２４ エンジンＥＣＵ、３０ プラネタリギヤ、３６ 駆動軸、３８ デファレンシャルギヤ、３９ａ，３９ｂ 駆動輪、４０ モータＥＣＵ、４１，４２ インバータ、５０ バッテリ、５２ バッテリＥＣＵ、５４ 電力ライン、７０ ＨＶＥＣＵ、８０ イグニッションスイッチ、８１ シフトレバー、８２ シフトポジションセンサ、８３ アクセルペダル、８４ アクセルペダルポジションセンサ、８５ ブレーキペダル、８６ ブレーキペダルポジションセンサ、８７ 車速センサ、１２２ エアクリーナ、１２３ 吸気管、１２３ａ エアフローメータ、１２３ｔ 温度センサ、１２４ スロットルバルブ、１２４ａ スロットルバルブポジションセンサ、１２５ ポート噴射弁、１２６ 筒内噴射弁、１２８ 吸気バルブ、１２９ 燃焼室、１３０ 点火プラグ、１３１ シリンダボア、１３２ ピストン、１３３ 排気バルブ、１３４ 排気管、１３５ 浄化装置、１３５ａ 浄化触媒、１３７ フロント空燃比センサ、１３８ リヤ空燃比センサ、１４０ クランクポジションセンサ、１４２ 水温センサ、１４４ カムポジションセンサ、１５０ 可変バルブタイミング装置、２２６ クラッチ、２３０，３３０ 変速機、３２０ エンジン車、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (1)

1. 吸気バルブおよび／または排気バルブの開閉タイミングを変更可能なエンジンと、
   前記エンジンを制御する制御装置と、
   を備える車両であって、
   前記制御装置は、前記エンジンからの粒子状物質の排出抑制が要求されているときにおいて、前記エンジンを負荷運転する場合と自立運転する場合とで、前記吸気バルブおよび／または前記排気バルブの開閉タイミングを変更する、
   車両。

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