JP3454116B2 - 車両用駆動装置 - Google Patents

車両用駆動装置

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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は車両用駆動装置に関
し、詳細には電磁駆動弁装置を有する内燃機関の出力を
電力に変換し、この電力を用いて車両を駆動する形式の
車両用駆動装置に関する。 【0002】 【従来の技術】従来、カムシャフトを用いずに内燃機関
の吸気弁と排気弁との一方または両方を、電磁アクチュ
エータを用いて開閉駆動する、いわゆる電磁駆動弁装置
が知られている。この種の電磁駆動弁装置としては、例
えば特開平8−93426号公報に記載されたものがあ
る。同公報の装置は、弁体の弁軸に磁性体からなる円盤
状のアーマチュアを取り付け、このアーマチュアを互い
に対向する方向に付勢する圧縮スプリングを設けるとと
もに、上記アーマチュアの一方の面に対向して開弁用電
磁コイルと他方の面に対向して閉弁用電磁コイルとを配
置した構成とされている。開弁用電磁コイルと閉弁用電
磁コイルとの両方が通電されていないときには、弁体は
全開位置と全閉位置との中間の位置に上述の圧縮スプリ
ングにより保持されるが、開弁用電磁コイルに通電され
るとアーマチュアが開弁用電磁コイルに吸引され弁体は
全開位置に移動する。また、同様に閉弁用電磁コイルに
通電されるとアーマチュアは閉弁用電磁コイルに吸引さ
れ、弁体は全閉位置に移動する。 【0003】このため、各気筒の作動サイクルに合わせ
て開弁用電磁コイルと閉弁用電磁コイルとを交互に通電
することにより、カムシャフトを用いずに内燃機関の吸
排気弁を駆動することが可能となる。一般に、カムシャ
フトを用いて吸排気弁を駆動する場合には弁駆動系のフ
リクション等による動力損失が大きくなる。これに対し
て、電磁駆動弁装置ではフリクション等による弁駆動損
失は非常に小さくなるため、電磁駆動弁装置の採用によ
り燃費、機関出力等の機関性能を向上させることが可能
となっている。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】上記のように、電磁駆
動弁装置は弁駆動損失を大幅に低減できるものの、車両
用内燃機関に使用した場合にはいくつかの問題がある。
例えば、車両用機関は低回転から高回転まで広い回転数
範囲で運転する必要がある。しかし、電磁駆動弁装置で
は質量を有する弁体を電磁アクチュエータ(前記特開平
8−93426号公報の装置では電磁コイルの吸引力)
で駆動するため、機関高回転時に十分な弁作動速度を得
られず気筒作動サイクルに弁動作が追従できなくなる場
合がある。 【0005】また、車両用機関に電磁駆動弁装置を使用
する場合には、上記以外にも連続高回転運転時の耐久
性、信頼性や回転数急変時の過渡応答特性等が必要とな
るが、これらについても現状の電磁駆動弁装置では必ず
しも満足すべき性能を備えているとは言い難い。更に、
電磁駆動弁装置に異常が生じた場合には内燃機関は直ち
に停止されるが、車両自体は電力貯蔵手段に貯蔵した電
力によりその後も一定時間走行が可能である。この場
合、電磁駆動弁の異常には一旦電磁駆動弁の作動を停止
することにより正常状態に復帰するものがあるため、電
磁駆動弁の異常により機関を停止した場合にも電磁駆動
弁が正常状態に復帰した場合には運転を再開できるよう
にすることが好ましい。本発明は、電気的に車両を駆動
する、いわゆる電気自動車と、上記電磁駆動弁装置を有
する内燃機関とを組み合わせることにより、上述の問題
を生じることなく電磁駆動弁装置の特長を最大限に活用
可能とする手段を提供することを目的としている。 【0006】 【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明に
よれば、内燃機関と、該内燃機関各気筒の吸気弁と排気
弁とのうち少なくとも一方を、気筒作動行程に応じて
毎に直接電磁アクチュエータにより開閉駆動する電磁駆
動弁装置と、前記内燃機関の出力の少なくとも一部を電
力に変換する電力変換手段と、前記変換された電力を貯
蔵する電力貯蔵手段と、前記電力貯蔵手段に貯蔵された
電力を車両の駆動力に変換する駆動手段と、車両運転者
の要求に応じて前記駆動手段を制御し、車両の駆動力を
調節する車両操作手段と、前記電磁駆動弁装置の異常を
検出する異常検出手段と、を備え、前記異常が検出され
たときに前記内燃機関の燃焼を停止し前記電力貯蔵手段
に貯蔵された電力を用いて車両の走行を行うとともに、
機関停止後の走行中に前記電磁駆動弁装置が正常な状態
に復帰したか否かを判定する異常復帰判定操作を行い、
前記電磁駆動弁装置が正常な状態に復帰したと判定され
る場合には機関の運転を再開する、車両用駆動装置が提
供される。 【0007】すなわち、請求項1の発明では内燃機関出
力の少なくとも一部が電力変換手段により電力に変換さ
れ、電力貯蔵手段に貯蔵される。また、駆動手段は電力
貯蔵手段に貯蔵された電力を車両の駆動力に変換し、車
両操作手段は駆動手段を運転者の要求に応じて制御する
ことにより車両の駆動力を調節する。従来のように内燃
機関により直接車両を駆動する場合には、車両操作手段
(例えばアクセルペダル)により内燃機関の回転数等の
運転状態が制御されていたため、車両の運転状態に応じ
て内燃機関を広い回転数範囲で運転する必要が生じてい
た。しかし、本発明では車両操作手段は電力を駆動力に
変換する駆動手段を制御し、内燃機関の運転状態を直接
制御していない。このため、本発明では運転者の要求動
力にかかわらず内燃機関を常時予め定めた回転数範囲で
運転することが可能となり、電磁駆動弁装置はこの回転
数範囲でのみ運転されることになる。従って、電磁弁駆
動装置は上記所定の回転数範囲で最大限の信頼性と耐久
性とを発揮すれば良く、従来のように極端な高速回転や
回転数の急変を考慮する必要がない。これにより、高速
運転や過渡運転時の追従性や耐久性、信頼性等の問題を
生じることなく、電磁弁駆動装置の特長を最大限に活用
することが可能となる。なお、請求項1の発明では、内
燃機関の出力の全部を電力に変換しても良く、出力の一
部を電力に変換し、駆動手段に加えて残りの出力で直接
車両を駆動するようにしてもよい。また、電磁駆動弁装
置は機関の吸気弁と排気弁との両方に設けても良く、吸
気弁または排気弁のどちらか一方に設けてもよい。 【0008】更に、請求項1の発明では電磁駆動弁装置
の異常(例えば脱調によるバルブタイミングのずれや弁
開閉不良等)を検出する異常検出手段が設けられてい
る。電磁駆動弁装置に異常が生じた場合には内燃機関は
直ちに停止されるが、車両自体は電力貯蔵手段に貯蔵し
た電力によりその後も一定時間走行が可能である。請求
項1の発明では、異常検出時に機関停止後の走行中に弁
装置の異常の有無を再度検証し、異常が解消した場合に
は機関の運転を再開する。これにより、一時的な電磁駆
動弁の異常のために機関停止を継続する必要がなくな
る。 【0009】請求項2に記載の発明によれば、更に、前
記異常復帰判定操作時に前記弁を予め定めたパターンで
動作させるように前記電磁駆動弁装置を制御する異常時
制御手段を備え、前記異常時制御手段による前記電磁駆
動弁装置の制御中に前記弁が前記パターンの通りに動作
している場合には前記電磁駆動弁装置が正常な状態に復
帰したと判定する、請求項1に記載の車両用駆動装置が
提供される。 【0010】 【0011】 【0012】 【0013】 【0014】 【0015】 【0016】 【0017】 【0018】 【0019】 【0020】 【発明の実施の形態】以下、添付図面を用いて本発明の
実施形態について説明する。図1は本発明の車両用駆動
装置の一実施形態の概略構成を説明する図である。図1
において、1は車両に搭載された内燃機関(本実施形態
では4気筒ガソリン機関とされる)、2a、2bは、そ
れぞれ電磁アクチュエータにより駆動される機関1の各
気筒の吸気弁と排気弁、3は弁2a、2bの開閉動作を
制御する電磁駆動弁制御装置である。すなわち、本実施
形態では、機関1の各気筒の吸排気弁2a、2bとして
電磁駆動弁が使用されている。電磁駆動弁2a、2bの
構成については後述する。 【0021】本実施形態では、機関1の出力軸は電力変
換手段としての発電機4に接続されており、発電機4に
より生成された電力は電力貯蔵手段としてのバッテリ5
に貯蔵される。本実施形態では、駆動手段として電気モ
ータ6が使用されている。モータ6はバッテリ5から電
力を供給され、車両の駆動輪9を回転駆動する。また、
図1に7で示すのは、車両操作手段としてのモータ制御
装置である。モータ制御装置7は、車両運転者のアクセ
ルペダル(図示せず)踏み込み量に応じてモータ6への
供給電力を制御し、車両駆動力を運転者の要求に応じて
調節する。また、バッテリ5は電磁駆動弁制御装置3に
電力を供給し、電磁駆動弁2a、2bを駆動する。 【0022】本実施形態では、機関1の吸気通路20に
は電子制御スロットル弁8が設けられている。電子制御
スロットル弁8はスロットル弁8bを駆動するステッパ
モータ等のアクチュエータ8aを備え、後述する制御装
置30からの制御信号に応じてスロットル弁開度を調節
する。制御回路30は、例えば、公知の構成のマイクロ
コンピュータからなり、スロットル弁8aの開度を制御
するとともに、スロットル開度に応じて機関1の点火時
期、燃料噴射量を制御することにより、機関1を予め定
めた回転数領域で運転する運転状態制御手段として機能
する。また、本実施形態では制御装置30は、電磁駆動
弁制御装置3を制御して通常運転時に電磁駆動弁2a、
2bを各気筒の行程サイクルに合わせて開閉動作させる
とともに、電磁駆動弁2a、2bの異常時には機関を停
止させ、所定の制御パターンで弁2a、2bを動作させ
る動作を行なう。更に、本実施形態では制御装置30
は、バッテリ5の電力貯蔵量を常時監視しており、電力
貯蔵量が予め定めた値以上になったときには機関1の一
部の気筒を停止させる操作を行なう。 【0023】すなわち、本実施形態では制御回路30
は、運転状態制御手段の他、異常時制御手段、電力貯蔵
制御手段として機能している。上記制御のため、制御装
置30には、機関1のクランク軸(図示せず)の回転角
度を検出するクランク角センサ31からクランク軸回転
角を表すパルス信号が入力されている。制御装置30
は、クランク角センサ31から入力するパルス信号に基
づいて機関1の回転数(回転速度)NEとクランク軸回
転角度位置CAとを算出し機関1の制御に使用する。 【0024】また、制御回路30には、吸気通路20に
配置されたエアフローメータ33から機関1の吸入空気
流量と、バッテリ電圧センサ37からバッテリ端子電圧
VBが入力されている。バッテリ端子電圧VBは、バッ
テリ5の電力貯蔵量を表すパラメータとして使用され
る。更に、本実施形態では電磁駆動弁2a、2bの異常
を検出する異常検出装置35が設けられている。後述す
るように、異常検出装置35は振動センサ(ノックセン
サ)、バルブ位置センサ等を備え電磁駆動弁2a、2b
の脱調(開閉タイミングのずれ)、開閉不良等の動作異
常を検出するものである。異常検出装置35は、電磁駆
動弁2a、2bの異常を検出すると異常信号を制御装置
30に出力する。 【0025】また、制御装置30の出力ポートは電磁駆
動弁制御装置3、燃料噴射制御装置21、点火制御装置
23に接続され、電磁駆動弁2a、2bの作動と、機関
1の燃料噴射量、点火時期とをそれぞれ制御している。
次に、本実施形態の電磁駆動弁2a、2bについて説明
する。図2は電磁駆動弁の一般的構成を説明する断面図
である。 【0026】図2において、54は吸気弁(または排気
弁)の弁体、54aは弁軸を示している。弁軸54a上
部には磁性体からなる円盤状のアーマチュア53が固定
されている。また、アーマチュア53の両側には、それ
ぞれアーマチュア53に所定のクリアランスを開けて対
向する電磁石51、52が配置されている。電磁石5
1、52は、それぞれ電磁コイル51a、52aとコア
51b、52bとを備えており、電磁コイル51a、5
2aに通電することによりアーマチュア53を吸引し、
弁54に開閉動作を行なわせる。図2の例では、電磁石
51は閉弁動作用電磁アクチュエータ、電磁石52は開
弁動作用電磁アクチュエータとしてそれぞれ機能する。
また、電磁石51、52及び弁体54とアーマチュア5
3とを収容するケーシング57には、アーマチュア53
を互いに対向する方向に押圧付勢するスプリング55、
56が設けられている。電磁石51と52のいずれにも
通電が行なわれていない場合には、スプリング55と5
6との付勢力により、弁体54は全開位置と全閉位置と
の中間に保持される。 【0027】図1の電磁駆動弁装置3は、クランク角セ
ンサ31から入力したクランク回転角信号に基づいて、
閉弁用電磁石51と開弁用電磁石52とに交互に通電を
行なうことにより、各気筒の行程サイクルに応じて予め
定めたタイミングで吸気弁または排気弁(若しくは吸気
弁と排気弁との両方)の開閉動作を行なう。弁開閉動作
のタイミングは制御装置30からの制御信号により決定
される。 【0028】制御装置30は、クランク角センサ31か
らのクランク角度信号に基づいて算出した機関回転数N
Eとエアフローメータ33で検出した機関吸入空気量と
に基づいて公知の方法で算出した機関の燃料噴射量と点
火時期とを燃料噴射装置21と点火制御装置23とに出
力し、機関の燃料噴射量と点火時期とを制御する。ま
た、制御装置30はクランク角センサ31に基づいて算
出した機関回転数NEが予め定めた回転数範囲(例えば
2500RPM〜3500RPM)になるように電子ス
ロットル弁8のアクチュエータ8aを調節しスロットル
弁開度をフィードバック制御している。すなわち、本実
施形態では機関1は通常運転時には一定の回転数範囲に
制御されている。この回転数範囲は、機関1の排気性状
や燃料消費率が最も良好な範囲であり、更に電磁駆動弁
2a、2bの信頼性と耐久性とが十分に実証されている
回転数領域に設定される。これにより、本実施形態で
は、機関回転数の急変時の過渡応答性や信頼性、耐久性
の問題を生じることなく電磁駆動弁の特長を最大限に活
用することが可能となっている。 【0029】次に、上述の各制御の具体的な操作を図3
から図7を用いて説明する。図3は、機関1の運転制御
操作を説明するフローチャートである。本実施形態で
は、図3の操作は、制御装置30により一定時間毎に実
行されるルーチンとして行なわれる。本操作では、機関
始動時制御(ステップ309からステップ317)及び
通常運転時制御(ステップ319からステップ323)
が行なわれる他、バッテリ5の電力貯蔵量が所定値以上
になった場合、及び電磁駆動弁2a、2bに異常が生じ
た場合には機関1の停止操作が行なわれる(ステップ3
03からステップ307及びステップ325)。 【0030】図3において、ルーチンがスタートすると
ステップ301では現在車両のメインスイッチがオンに
なっているか否かが判定される。また、ステップ303
から307ではFV、FE1、FE2の各フラグの値が
判定され、フラグFVとフラグFEの両方の値が0に
セットされている場合、及びフラグFVとフラグFE
の値の両方の値が0にセットされている場合のいずれか
の場合のみステップ309以下が実行される。他の場
合、及びステップ301でメインスイッチがオフにされ
ている場合にはいずれもステップ325で機関が停止さ
れる。なお、ステップ303からステップ307及びス
テップ325の操作については後述する。 【0031】ステップ309からステップ317は機関
1の始動時操作を示す。ステップ309では機関1が始
動(完爆)したか否かが機関回転数NEに基づいて判定
される。すなわち、本実施形態では機関回転数が所定値
NE0 (NE0≒400RPM)以上になった場合には
機関が始動した(完爆した)と判定するようにしてい
る。 【0032】ステップ309で機関が始動していない場
合には、ステップ311で機関1のスタータモータがオ
ンにされ、機関1のクランキングが実行されるととも
に、ステップ313から317では電磁駆動弁2a、2
bの開閉タイミング、スロットル弁8の開度及び点火時
期と燃料噴射量とがそれぞれ機関始動に適した値に制御
される。例えば、ステップ313では電磁駆動弁2a、
2bのうち吸気弁2の閉弁タイミングが通常時の閉弁
タイミングに対して遅角される。これにより、各気筒の
吸気弁はピストンの圧縮行程中途まで開弁していること
になり、気筒の実圧縮比が低下しクランキング時の始動
性が向上する。また、ステップ315では、電子制御ス
ロットル弁8が一定開度まで閉弁される。スロットル弁
8bが一定開度まで閉弁されるとクランクキング中のス
ロットル弁8b下流側吸気通路には負圧が発生するた
め、各気筒の吸気ポートに噴射された燃料が気化しやす
くなり機関の始動性が向上する。また、ステップ317
では機関1の点火時期及び燃料噴射量が機関始動に適し
た値に制御される。ステップ311からステップ317
の始動操作はステップ309で機関回転数NEが所定値
NE0に到達するまで継続される。 【0033】また、ステップ309で機関始動が完了し
た場合にはスタータモータは停止され、ステップ319
から321が実行される。すなわち、ステップ319で
は電磁駆動弁2a、2bの開閉タイミングが機関回転
数、負荷(吸入空気量)に応じて最適な値に制御され
る。また、ステップ321では機関1のスロットル弁開
度が機関回転数NEに応じてフィードバック制御さ
る。 【0034】図4は、図3ステップ321で実行される
スロットル弁開度のフィードバック制御操作を説明する
フローチャートである。図4でサブルーチンがスタート
すると、ステップ401では機関回転数NEが読み込ま
れる。そして、ステップ403では回転数NEが第1の
所定値NE1(例えばNE1≒2500RPM)より低
いか否かが判定され、NE<NE1であった場合にはス
テップ405で電子スロットル弁8のアクチュエータ
(ステッパモータ)8aの作動ステップ数ΔSTが+S
1(S1>0)に設定される。また、ステップ403で
NE≧NE1であった場合にはステップ407で回転数
NEが第2の所定値NE2(例えば、NE2≒3500
RPM)を越えているか否かが判定され、NE>NE2
であった場合にはステップ409でステッパモータ8a
の作動ステップ数ΔSTは−S2(S2>0)に設定さ
れる。また、ステップ407でNE≦NE2であった場
合、すなわち現在の機関回転数がNE1〜NE2の範囲
にある場合にはステップ411でΔSTの値は0にセッ
トされる。 【0035】上記によりΔSTの値を設定後、ステップ
413では設定した作動ステップ数ΔSTがステッパモ
ータ8aに出力され、ステッパモータ8aが駆動され
る。これにより、機関回転数NEがNE1より低い場合
にはスロットル弁8の開度がS1だけ増加され、機関回
転数NEがNE2より高い場合にはスロットル弁8開度
がS2だけ低減されるため、機関回転数NEは常にNE
1<NE<NE2の範囲に制御されるようになり、信頼
性、耐久性等を維持しながら電磁駆動弁2a、2bの特
長を最大限に活用した運転が可能となる。 【0036】図ステップ321で上記によるスロット
ル弁開度のフィードバック制御実行後、ステップ323
では機関点火時期及び燃料噴射量がそれぞれ機関回転
数、負荷に応じて最適な値に制御される。次にステップ
303から305及びステップ325の操作について説
明する。本実施形態では、(1)バッテリの電力貯蔵量
が所定値を越えたとき、及び(2)電磁駆動弁2a、2
bに異常が検出されたとき、には機関1を停止する。上
(1)はこれ以上発電を続ける必要がないためであ
り、上記(2)は機関1を保護するためである。なお、
電磁駆動弁2a、2bに異常が検出された時には、機関
停止後に後述する異常復帰判定操作が行なわれ電磁駆動
弁2a、2bが正常な状態に復帰したと判定される場合
には再度ステップ309以下が実行され、機関が再始動
される。 【0037】ステップ303はバッテリの電力貯蔵量の
判定を示す。本実施形態では電力貯蔵フラグFVの値に
基づいてバッテリの貯蔵量が所定値以上か否かが判定さ
れ、FVの値が1の場合(電力貯蔵量が所定値に到達し
た場合)にはステップ325で燃焼停止操作が実行さ
れ、燃料噴射及び点火が停止される。図5は、フラグ電
力貯蔵量判定操作を説明するフローチャートである。本
実施形態では、図5の操作は制御装置30により一定時
間毎に実行されるルーチンにより行なわれる。 【0038】図5において、ステップ501ではバッテ
リ電圧センサ37からバッテリ5の端子電圧VBが読み
込まれる。次いで、ステップ503、ではバッテリ電圧
VBが第1の所定値VB1より高いか否か、またステッ
プ507ではVBが第2の所定値VB2より低いか否か
が判定され、VBの値に応じて以下のようにフラグFV
の値が設定される。 【0039】VB>VB1のとき、FV=1(ステップ
507) VB<VB2のとき、FV=0(ステップ509) また、VB1≧VB≧VB1のときにはフラグFVの値
は変更しない。図3、ステップ303、325ではフラ
グFVの値が1にセットされると機関が停止され発電が
停止され、フラグFVの値が0にセットされると機関が
運転され発電が行われる。このため、本実施形態では、
バッテリ5の電力貯蔵量(バッテリ電圧VB)が第1の
所定値VB1より高くなると発電が停止され、VB1よ
り低い第2の所定値VB2より低くなると発電が開始さ
れる。すなわち、図3、図5の操作により、バッテリ5
の電力貯蔵量(バッテリ電圧VB)は常に所定範囲(V
B1≧VB≧VB2)に維持されるようになる。 【0040】次に、図3、ステップ303、307の電
磁駆動弁2a、2b異常発生時の操作について説明す
る。本実施形態では、後述する図6の異常検出操作によ
り電磁駆動弁2a、2bの異常が検出されると異常検出
フラグFE1と異常復帰フラグFE2との値が1にセッ
トされる。また、フラグFE1とFE2の値が1に、セ
ットされると、ステップ305、307の次にステップ
325が実行され機関1は停止される。 【0041】図6は電磁駆動弁の異常検出操作を説明す
るフローチャートである。本実施形態では、図6の操作
は制御装置30により一定時間毎に実行されるルーチン
として行なわれる。図6ステップ601は各気筒の電磁
駆動弁2a、2b開閉タイミング検出操作を示す。本実
施形態では、機関1には振動センサ(ノックセンサ)が
設けられている。ノックセンサは気筒のノックを振動と
して検出する他、各気筒のバルブの開閉動作により生じ
る振動を検出する。制御回路30は検出された振動から
各気筒のバルブ開閉動作により生じる振動成分を抽出し
て、クランク角と比較することにより気筒のバルブ開
閉タイミングを算出する。 【0042】ステップ603はバルブの弁体が最も閉弁
側に動作したときの位置(最閉位置)の検出操作を示
す。本実施形態では、各電磁駆動弁2a、2bの弁体5
4にはバルブ動作位置を検出するバルブ位置センサが設
けられており、閉弁時のバルブ最閉位置を検出するよう
になっている。ステップ605は電磁駆動弁2a、2b
に脱調(タイミングずれ)が生じているか否かの判定操
作を示す。ステップ605ではステップ601で検出し
た各気筒のバルブ開閉タイミングが設定したタイミング
と一致しているか否かが判定され、設定したタイミング
と一致していない場合には脱調が生じているため、ステ
ップ611で異常検出フラグFE1の値を1(異常)に
セットし、ステップ613で異常復帰フラグFE2の値
を1にセットする。また、ステップ605で脱調が生じ
ていない場合には、次にステップ607で各気筒のバル
ブ最閉位置(ステップ603)がバルブ全閉位置に一致
しているか否かが判定される。最閉位置と全閉位置とが
一致しない弁がある場合には、閉弁不良が生じているた
め、ステップ611、613が実行される。また、ステ
ップ605、607で弁の脱調も閉弁不良も生じていな
いと判定された場合にはステップ609で異常検出フラ
グFE1の値は0(正常)にセットされる。 【0043】次に、図7は電磁駆動弁の異常復帰判定操
作を示すフローチャートである。本実施形態では、図7
の操作は制御装置30により一定時間毎に実行されるル
ーチンとして行なわれる。図7の操作では、電磁駆動弁
2a、2bの異常が検出されたとき(フラグFE1の値
が1にセットされたとき)、電磁弁を全閉に操作し、こ
の状態から予め定めたパターンで電磁駆動弁2a、2b
を操作し、実際の動作(開閉タイミング、最閉位置)を
検出する。そして、電磁駆動弁2a、2bが制御パター
ンの通りに動作している場合には電磁駆動弁2a、2b
が異常から回復したと判断して異常復帰フラグFE2の
値を0(正常)にセットする。すなわち、図7ステップ
701では異常検出フラグFE1の値が1にセットされ
ているか否かを判定し、FE1=0の場合にはステップ
703以下を実行せずにそのまま操作を終了する。ま
た、FE1=1であった場合には、すなわち電磁駆動弁
の異常により機関1が停止されている場合には、ステッ
プ703で各気筒の電磁駆動弁2a、2bを一旦全閉位
置に動作させ、その後ステップ705では予め定めたパ
ターンで各電磁駆動弁2a、2bを開閉操作する。 【0044】そして、ステップ707では各電磁駆動弁
2a、2bの実際の動作が、設定した制御パターンと一
致するか否か(電磁駆動弁2a、2bが正常か否か)を
判定し、正常であった場合にはステップ709で異常復
帰フラグFE2の値を0にセットする。フラグFE2の
値が0にセットされると、図3ステップ307の次にス
テップ309が実行されるようになり、異常検出フラグ
FE1の値が1(異常)であった場合でも機関の運転が
再開されるようになる。 【0045】また、ステップ707で依然として電磁駆
動弁2a、2bが正常に復帰していないと判定された場
合には、ステップ711に進み異常復帰フラグFE2の
値は1(異常)にセットされ、ステップ712では異常
フラグALMの値が1にセットされる。フラグALMの
値が1にセットされると、制御回路30により別途実行
されるルーチンにより、車両運転席に配置した警告灯が
点灯され、運転者に電磁駆動弁2a、2bに異常が生じ
たことが報知される。 【0046】本実施形態のように、バッテリに貯蔵され
た電力により車両を駆動する場合には、機関を停止(発
電を停止)してもバッテリに貯蔵した電力により一定の
距離車両を走行させることができる。また、電磁駆動弁
の脱調や閉弁不良等の異常は一旦電磁駆動弁の作動を停
止することにより正常に復帰する場合がある。従って、
本実施形態のように電磁駆動弁2a、2bの異常発生後
の機関停止走行中に再度電磁駆動弁2a、2bが正常に
復帰したか否かを判定し、正常に復帰した場合には機関
1の運転を再開することにより、一時的な電磁駆動弁の
異常により機関停止を継続する必要がなくなる利点があ
る。また、図7の操作により電磁駆動弁が正常に復帰し
ていない場合には、異常が一時的なものではないと判定
され、警告灯が点灯されるため、運転者はバッテリの貯
蔵電力を使用して退避走行(例えば修理工場までの走
行)を行なうことが可能となる。 【0047】次に、図8を用いて本発明の別の実施形態
について説明する。図8の実施形態は、図1の実施形態
とほぼ同様な構成であるが、吸気通路20にスロットル
弁が設けられていない点が図1の実施形態と相異してい
る。本実施形態では、制御装置は電磁駆動弁制御装置3
0を制御して電磁駆動弁の開閉タイミングを変えること
により機関回転数を所定範囲に制御する。例えば前述し
たように、各吸気弁の閉弁タイミングを遅角させてピス
トン圧縮行程中途まで吸気弁を開弁するようにすると、
一旦気筒に吸入された吸気がピストンの上昇とともに吸
気ポートに押し戻されるため気筒の吸気充填効率は低下
する。このため、吸気弁の閉弁タイミングを遅角させる
ほど機関の吸気量は低下するようになり、スロットル弁
により吸気通路を絞った場合と同様な効果を得ることが
できる。 【0048】本実施形態では、制御装置30は機関回転
数に基づいて図4と同様な方法で吸気弁閉弁タイミング
をフィードバック制御することにより機関1の回転数を
所定の回転数範囲に維持する。このように、スロットル
弁を設けずに吸気弁の閉弁タイミング調節により機関回
転数を制御するようにしたことにより、図1の実施形態
のように電子制御スロットル弁を設けることによるコス
トの上昇や装置の複雑化が防止されるとともに、スロッ
トル弁による吸気絞り損失が低減され機関の燃費が向上
するようになる。なお、本実施形態では、スロットル弁
を全く設けていないが機関始動時等の際に使用するため
に簡易なスロットル弁(例えば駆動用ステッパモータと
して分解能の低いものを使用した電子制御スロットル弁
や機械式のスロットル弁)や緊急時にエンジンを短時間
で停止するための開閉弁等を吸気通路20に設けるよう
にしても良い。 【0049】また、図1の実施形態ではバッテリの電力
貯蔵量が所定値以上(FV=1)になった場合には機関
の全気筒を停止させていたが、本実施形態では電力貯蔵
量が所定値以上になった場合でも一部の気筒の運転を停
止するのみで他の気筒は運転を継続する。これにより、
機関停止による機関や排気浄化触媒の温度低下が防止さ
れ運転再開時の始動性や排気性状の悪化が防止される。 【0050】なお、電力貯蔵量が所定値以上のときに運
転(燃焼)継続する気筒は機関温度が過度に低下しない
程度の熱量を生成することが目的であり、外部仕事をす
る必要はない。そこで、本実施形態では上記の運転を継
続する気筒では吸気弁の閉弁タイミングを遅角させ、大
幅に気筒の吸入空気量を低下させることにより気筒に供
給する燃料量を失火限界付近まで低減するようにしてい
る。 【0051】また、本実施形態では冷却水温度センサ3
9で機関冷却水温度(機関温度)を検出して、冷却水温
度が低くなるほど運転を継続する気筒数を多くして機関
の過度の温度低下を防止するようにしている。なお、本
実施形態においても電磁駆動弁2a、2bに異常が生じ
た場合には図1の実施形態と同様機関全気筒を停止す
る。 【0052】次に、上記制御の具体的操作を図9から図
11を用いて説明する。図9は、図8の機関の運転制御
操作を説明するフローチャートである。図9のフローチ
ャートは図3のフローチャートと略同様であるが、以下
の点が相異している。(1) 機関始動時制御(ステップ909から917)で
はスロットル弁の始動時制御(図3ステップ315)に
相当する制御を行なわず、電磁駆動弁のみで始動時の吸
入空気量を制御する(ステップ913)。 【0053】(2)ステップ921では、スロットル弁
の代わりに電磁駆動弁2a(吸気弁)の閉弁タイミング
を機関回転数に応じてフィードバック制御することによ
り、機関回転数を、NE1≦NE≦NE2の領域に維持
する。(3) ステップ903でバッテリ5の電力貯蔵量が所定
値以上(FV=1)であった場合には、前気筒の燃焼を
停止(ステップ25)する代わりにステップ927に
進み機関冷却水温度に応じて減筒運転を行なう。 【0054】図10は、図9のステップ927で行なわ
れる減筒運転制御操作を説明するフローチャートであ
る。図10ステップ1001では冷却水温度センサ39
から機関冷却水温度THWを読み込み、ステップ100
3ではこの冷却水温度THWが所定温度THW0 より高
いか否かが判定される。また、THW≦THW0 、すな
わち機関温度が比較的低い場合には機関からの放熱量が
大きいため燃焼を停止する(燃料噴射を停止する)気筒
の数は2つ(本実施形態では第2、第3気筒)のみとし
て、残りの2気筒の燃焼を継続する(ステップ100
5)。また、ステップ1007では燃焼を停止する気筒
の電磁駆動弁2a、2bの動作が停止される。 【0055】一方、ステップ1003でTHW>THW
0であった場合、すなわち機関温度が比較的高い場合に
は3つの気筒(本実施形態では第2、第3及び第4気
筒)の燃焼が停止され第1気筒のみの燃焼が継続され、
ステップ1011ではステップ1007と同様停止気筒
の電磁駆動弁2a、2bの動作が停止される。また、上
記操作の後ステップ1013では燃焼を継続する気筒の
吸気弁2の閉弁タイミングは大幅に遅角され、燃焼継
続気筒の吸入空気量が大幅に低減される。これにより、
燃焼継続気筒では吸入空気量に応じて燃料噴射量が低減
されるため、失火限界近傍での運転が行なわれるように
なる。 【0056】図11は、図10の応用例を示す。図10
の減筒運転制御操作では燃焼を停止する気筒の電磁駆動
弁2a、2bは単に動作を停止するのみで停止位置の制
御をしていなかった。しかし、電磁駆動弁2a、2bの
いずれかが開弁したままの状態で気筒の燃焼を停止する
と、吸排気によるポンピングロスが生じる。このため、
図11の実施形態では燃焼を停止する気筒では電磁駆動
弁2a、2bを全閉位置に保持する制御を行なっている
(ステップ1107、ステップ1111)。これによ
り、停止気筒によるポンピングロスが低減され減筒運転
時の機関燃料消費量が低減されるようになる。図11の
ステップ1107、ステップ1111以外の操作は図1
0と同一である。 【0057】図12は、図10の減筒運転制御操作にお
いてに燃焼停止気筒を一定時間毎に変更するようにした
実施形態を示す。図10、図11のように減筒運転時に
燃焼を継続する気筒を固定していると、燃焼継続気筒の
みに燃焼堆積物(デポジット)が堆積する等により各気
筒の状態が均一でなくなる場合がある。また、燃焼継続
気筒を固定した場合にはこれらの気筒の近傍では機関温
度が高く、これらの気筒から離れた部位では機関温度が
低くなり、機関全体の温度が均一にならない可能性があ
る。そこで、本実施形態では一定時間毎に燃焼停止気筒
を変更し、これらの問題の発生を防止している。 【0058】図12において、ステップ1201、ステ
ップ1203では機関冷却水温度THWの読み込みと冷
却水温度の判定が行なわれる点は図10と同様である。
しかし、本実施形態では、燃焼を停止する気筒番号は第
N、第N+1気筒(ステップ1205)または第N、第
N+1、第N+2気筒(ステップ1209)とされる。
また、ステップ1215からステップ1225では、N
の値が一定時間毎(カウンタC(ステップ1215)の
値が一定値C0 に到達する毎)に1ずつ増大され、N=
1からN=4の範囲で変化するようにされている。これ
により、ステップ1205、1207及びステップ12
09、1211では停止気筒が一定時間毎に1つずつ入
れ替わるようになっている(なお、ステップ1205、
1207及び1209、1211でN+1またはN+2
の値が5、6になった場合にはそれぞれ第1、第2気筒
の燃焼が停止されるものとする)。 【0059】次に、図13を用いて、本発明の図1、図
8とは異なる構成の実施形態について説明する。図1、
図8の実施形態では機関1の出力軸は発電機4のみに接
続され機関出力の全部が電力に変換されていた。これに
対して、図13の実施形態では機関出力軸は動力分割機
構70を介して発電機4とモータ6との両方に接続され
ている。 【0060】図14は図13の動力分割機構70の概略
構成を説明する図である。図14に示すように、動力分
割機構70は、発電機4のロータ軸41とモータ6のロ
ータ軸61とを直結した構成となっている。また、機関
出力軸は発電機のステータ(磁石)43を回転させる。
すなわち、本実施形態では、ロータ軸41、61と機関
1出力軸との回転数の差により発電が行なわれる。ま
た、発電機4の発電量は発電機ロータコイル40に供給
する励磁電流を調節することにより制御できる。つま
り、本実施形態では機関1の出力のうちロータコイル4
0に供給する励磁電流に応じた分が電力に変換され、残
りの機関出力はモータのロータ軸61を介して直接駆動
力として駆動輪に供給される。また、バッテリ5に貯蔵
された電力は、モータ6で車両駆動力に変換され、上述
の機関1からの直接駆動力とともにモータのロータ軸6
1を介して駆動輪9に供給される。 【0061】本実施形態では、制御装置30は、機関回
転数、負荷、運転者の要求出力等の運転状態に応じて機
関出力のうち電力に変換されるべき割合を決定し、その
割合に応じて発電機ロータコイル40の励磁電流を調節
する。これにより、運転状態に応じて最大の効率が得ら
れるように機関出力が配分される。 【0062】 【発明の効果】各請求項に記載の発明によれば、電磁駆
動弁装置を有する内燃機関と、電気的に車両を駆動する
電気自動車とを組み合わせたことにより、電磁駆動弁装
置の特長を最大限に活用することが可能となる効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の車両用駆動装置の一実施形態の概略構
成を説明する図である。 【図2】電磁駆動弁の一般的構成を説明する断面図であ
る。 【図3】図1の機関運転制御操作の一例を説明するフロ
ーチャートである。 【図4】機関の回転数フィードバック制御操作の一例を
説明するフローチャートである。 【図5】電力貯蔵量判定操作を説明するフローチャート
である。 【図6】電磁駆動弁の異常検出操作を説明するフローチ
ャートである。 【図7】電磁駆動弁の異常復帰判定操作を示すフローチ
ャートである。 【図8】本発明の車両用駆動装置の、図1とは異なる実
施形態の概略構成を説明する図である。 【図9】図8の機関の運転制御操作を説明するフローチ
ャートである。 【図10】機関減筒運転制御操作の一例を説明する図で
ある。 【図11】機関減筒運転制御操作の図10とは異なる実
施形態を説明する図である。 【図12】機関減筒運転制御操作の図10、図11とは
異なる実施形態を説明する図である。 【図13】本発明の車両用駆動装置の、図1、図8とは
異なる実施形態の概略構成を説明する図である。 【図14】図13の動力分割機構の概略構成を説明する
図である。 【符号の説明】 1…内燃機関 2a、2b…電磁駆動弁 3…電磁駆動弁制御装置 4…発電機 5…バッテリ 6…モータ 8…スロットル弁 30…制御装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI B60K 6/04 553 B60K 6/04 553 555 555 B60L 11/14 B60L 11/14 F01L 9/04 F01L 9/04 Z F02D 13/06 F02D 13/06 B 17/02 17/02 H V 29/02 29/02 D 29/06 29/06 D 41/04 310 41/04 310A 41/22 330 41/22 330S 43/00 301 43/00 301H 301Z (56)参考文献 特開 平9−60535(JP,A) 特開 平8−338271(JP,A) 特開 平8−232617(JP,A) 特開 平8−200135(JP,A) 特開 平5−199609(JP,A) 実開 昭60−155708(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B60K 6/02 - 6/04 B60L 11/00 - 11/18 F02D 13/00 - 28/00 F02D 29/00 - 29/06 F01L 9/04

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 内燃機関と、 該内燃機関各気筒の吸気弁と排気弁とのうち少なくとも
    一方を、気筒作動行程に応じて弁毎に直接電磁アクチュ
    エータにより開閉駆動する電磁駆動弁装置と、 前記内燃機関の出力の少なくとも一部を電力に変換する
    電力変換手段と、 前記変換された電力を貯蔵する電力貯蔵手段と、 前記電力貯蔵手段に貯蔵された電力を車両の駆動力に変
    換する駆動手段と、 車両運転者の要求に応じて前記駆動手段を制御し、車両
    の駆動力を調節する車両操作手段と、 前記電磁駆動弁装置の異常を検出する異常検出手段と、
    を備え、 前記異常が検出されたときに前記内燃機関の燃焼を停止
    前記電力貯蔵手段に貯蔵された電力を用いて車両の走
    行を行うとともに、機関停止後の走行中に前記電磁駆動
    弁装置が正常な状態に復帰したか否かを判定する異常復
    帰判定操作を行い、前記電磁駆動弁装置が正常な状態に
    復帰したと判定される場合には機関の運転を再開する、
    車両用駆動装置。 【請求項2】 更に、前記異常復帰判定操作時に前記弁
    を予め定めたパターンで動作させるように前記電磁駆動
    弁装置を制御する異常時制御手段を備え、 前記異常時制御手段による前記電磁駆動弁装置の制御中
    に前記弁が前記パターンの通りに動作している場合には
    前記電磁駆動弁装置が正常な状態に復帰したと判定す
    る、請求項1に記載の車両用駆動装置。
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