JP4043673B2 - 車両の動力源制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の動力源として通常の内燃機関と電動モータとの両方の動力を利用し、この両方の動力源を車両の運転状態に応じて適宜制御するようにした車両の動力源制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、近時、乗用車などの車両にあっては、排気ガスによる環境汚染の低減及び燃費の向上などの要請から、動力源を一般的なガソリン内燃機関の動力と電動モータの動力の両方を使用し、車両の運転状態に応じて両動力を適宜制御するものが提供されており、その一例として、図１２に示すものが知られている。
【０００３】
概略を説明すれば、この車両の動力源制御装置は、基本的には内燃機関を動力とし、内燃機関の動力は遊星歯車を使用した動力分割機構により、車輪などへの駆動力と発電機駆動力に分割されている。
【０００４】
すなわち、前輪５１、５２の車軸５３にガソリン内燃機関５４と電動モータ５５が減速機５６を介して連繋していると共に、内燃機関５４の出力軸５４ａと減速機５６の入力軸である伝達軸５７との間に、内燃機関５４の動力を遊星歯車により機械的に伝達軸５７駆動力と発電機駆動力とに分配する動力分割機構５８が配設されている。また、この動力分割機構５８には、バッテリー５９に蓄電用の電力を供給する発電機６１が連結されている。また、前記電動モータ５５には、インバータ６０を介してバッテリー５９から駆動電流が供給されるようになっている。
【０００５】
そして、車両の発進時やごく低速走行時など内燃機関の動力効率が悪い運転領域では、電動モータ５５の動力によって走行させるようになっている。
【０００６】
また、通常走行時には、内燃機関５４の動力を動力分割機構５８によって２経路に分割し、一方の動力は車輪５１、５２を直接駆動し、他方の動力は発電機６１を駆動し、この電力によって電動モータ５５を駆動して、内燃機関５４の駆動力をアシストするようになっている。
【０００７】
さらに、例えば急加速時などでスロットルバルブを全開して加速走行を行なった場合は、電動モータ５５に対して発電機６１の他にバッテリー５９からも電力が供給されて、さらに駆動力を増加させる。
【０００８】
また、車両を減速したり、運転者がブレーキペダルを踏み込んで制動させた場合は、内燃機関５４を空回しあるいは停止させる、つまり燃焼室に燃料を供給しないでピストンなどのみを作動させるか、あるいはピストンなどの作動も停止させる一方、車輪５１、５２が電動モータ５５を駆動して発電機として作用させて回生発電を行ない、回収した電気エネルギーをバッテリー５９に蓄電するようになっている。
【０００９】
このように、基本的には内燃機関５４の動力を車両の動力源とするが、車両の発進時やごく低速走行時などでは電動モータ５５のみの動力とし、さらに通常走行及び加速走行時には、内燃機関５４の動力を電動モータ５５がアシストすることにより、内燃機関５４の燃費の向上と排気ガス量の低減化による環境悪化の改善などが図れるようになっている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の車両の動力源制御装置にあっては、車両の減速時や制動時には、前述のように、内燃機関５４を空回しまたは停止させる一方、車輪５１、５２が電動モータ５５を駆動して発電機として機能させて回生電力を発生させるようになっているため、以下のような技術的課題を招来している。
【００１１】
すなわち、まず、内燃機関５４を空回しする場合は、内燃機関５４の吸気弁と排気弁の開閉によるガス交換損失、つまりポンピングによるポンピング損失が発生すると共に、これに伴っていわゆるエンジンブレーキが作用して、車輪５１、５２の回転を減速させ、この結果、電動モータ５５による回生発電の効率が低下してしまう。
【００１２】
そこで、前記ガス交換損失を少しでも低減するために、さらにスロットルバルブを全開にすることも考えられるが、このようにすると、今度は吸気ポートから吸気弁を介して燃焼室に流入した冷気がそのまま排気弁を介してエキゾーストパイプ内から排気触媒内を通過して、この排気触媒が冷却されてしまう。このため、かかる排気触媒の浄化能力が低下して、次に内燃機関５４の燃焼が開始されたときの排気ガスエミッション性能が低下してしまう。
【００１３】
また、内燃機関５４を停止させる場合であれば、再加速の際に内燃機関５４を始動し、さらに回転を高めるまでに時間を要し、もって、再加速のレスポンスが悪いという問題があった。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記従来の車両の動力源制御装置の技術的課題に鑑みて案出されたもので、請求項１記載の発明は、内燃機関の動力と電動モータの動力とを車両の運転状態に応じて制御する車両の動力源制御装置において、前記内燃機関の機関弁のバルブリフト量を可変制御するリフト可変手段と、車両を制動するブレーキ機構と、該車両の制動時における運転者の要求減速度を検出する要求減速度検出手段と、該要求減速度検出手段によって検出された要求減速度値が所定値以下の場合に、前記機関弁を、前記リフト可変手段により零リフトに制御する零リフト変換手段と、同じく要求減速度値が所定値以下の場合に、車輪から伝達された運動エネルギーを、前記電動モータの発電作用により電気エネルギーに回生させる回生変換手段と、前記要求減速度検出手段によって検出された要求減速度値が所定値を越えている場合は、前記零リフト変換手段による機関弁の零リフト制御を解除する零リフト解除手段と、を備え、前記ブレーキ機構は、油圧調整部によってブレーキ力を制御する油圧ブレーキ機構によって構成され、前記零リフト変換手段により零リフトに制御された後に、前記電動モータによる回生ブレーキ以外に必要な要求ブレーキ力を前記油圧調整部によって制御することを特徴としている。
【００１５】
したがって、この発明によれば、車両の制動時において、運転者の要求減速度が所定値以下の場合には、機関弁である吸気弁や排気弁のバルブリフトを零リフトに制御することにより、弁停止状態、つまり全閉状態になるため、吸排気弁によるガス交換損失が回避されて、いわゆるエンジンブレーキが掛かりにくくなる。この結果、内燃機関による車輪の減速が抑制されて、電動モータによる回生電気エネルギーの回収効率が高くなる。
しかも、運転者が例えば急ブレーキ作動を行なって要求減速度値が所定値を越えた場合は、機関弁を零リフト制御させずに通常の開閉作動、つまりガス交換によるポンプ作動を行なうようにしたため、通常の油圧による制動の他に、エンジンブレーキも作動させることになるので、強力な制動力が得られる。
さらに、この発明によれば、前記零リフト変換手段により零リフトに制御された後に、回生ブレーキ以外に必要な要求ブレーキ力を油圧調整部によって制御するようにしたため、該油圧調整部で要求油圧ブレーキ力が得られるようにブレーキ油圧を各ホイールシリンダに供給し、これによって要求減速度を実現できる。
【００２０】
請求項２記載の発明は、前記電動モータに電流を供給するバッテリーの充電状態を検出する充電状態検出手段を設けると共に、前記充電状態検出手段によって検出されたバッテリー充電量が所定値を越えている場合には、前記要求減速度値が所定値以下であっても前記零リフト解除手段により零リフト制御を解除するように構成したことを特徴としている。
【００２１】
この発明によれば、所望のバッテリー充電量を確保しつつ電動モータによる過度な回生電力の回収を防止できる。
【００２２】
請求項３記載の発明は、前記ブレーキ機構の故障検出手段を設けると共に、該ブレーキ故障検出手段から故障検出信号が出力された場合には、前記要求減速度値が所定値以下であっても前記零リフト解除手段により零リフト制御を解除するように構成したことを特徴としている。
【００２３】
この発明によれば、通常の油圧などによるブレーキ機構の故障時には、少なくともエンジンブレーキは確保することが可能になる。
【００２４】
請求項４記載の発明は、リフト可変手段によって、前記機関弁のバルブリフト量を機関運転状態に応じて連続に可変制御することを特徴としている。
【００２５】
この発明によれば、機関弁のバルブリフトを例えば最大リフトから零リフトに制御する際に、このリフト変化を連続的になだらかに低下させることができるため、エンジンブレーキの急激な作動変化を防止でき、安定したブレーキ感が得られる。
【００２６】
請求項５記載の発明は、前記リフト可変手段を、機関のクランク軸に同期して回転し、外周に駆動カムが設けられた駆動軸と、所定の支軸に揺動自在に支持されて、バルブスプリングのばね力に抗して機関弁を開作動させる揺動カムと、前記駆動軸の回転力を揺動カムに揺動力として伝達する伝達機構と、該伝達機構の姿勢を変化させて前記揺動カムによる機関弁のリフト量の最大値を変化させる制御カムと、該制御カムの回動位置を制御する制御軸を回転駆動する電動アクチュエータとを備えたことを特徴としている。
【００２７】
この発明によれば、機関弁のバルブリフト量を零リフトから高リフトまで十分に大きく制御することが可能になると共に、電動アクチュエータを利用したことにより、前記回生電力によって作動させることができるため、回生電力の有効利用が図れると共に、別途に油圧駆動源や油圧駆動機構などが不要になる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る車両の動力源制御装置の実施形態を図面に基づいて詳述する。
【００２９】
この実施形態の車両の動力源制御装置は、図１に示すように車体１の前後に設けられた各一対の前輪２ａ，２ｂ及び後輪３ａ，３ｂと、前輪２ａ，２ｂに車軸４を介して動力を伝達する４気筒のガソリン内燃機関５と、該内燃機関５の動力とともにあるいは単独で前輪２ａ，２ｂを駆動させる電動モータ６と、前記内燃機関５の各気筒に設けられて、機関弁である吸気弁１２（図２参照）及び図外の排気弁の各バルブリフト量を機関運転状態に応じて制御するリフト可変手段７と、前記前後輪２ａ，２ｂ、３ａ，３ｂを制動する油圧ブレーキ機構８と、前記２つの動力源を車両の運転状態に応じて適宜制御するコントローラ９とを備えている。
【００３０】
前記車軸４には、内燃機関５と電動モータ６の各動力を前輪２ａ，２ｂに伝達するディファレンシャルギア１０が設けられている。
【００３１】
前記内燃機関５は、図２にも示すようにシリンダヘッド１１上に有する動弁機構に前記リフト可変手段７が設けられている。便宜上、吸気弁１２側に適用されたものについて説明すれば、このリフト可変手段７は、シリンダヘッド１１内を図外のバルブガイドを介して摺動し、吸排気ポートを開閉する１気筒あたり２つの吸気弁１２及び排気弁と、シリンダヘッド１１上部の軸受１４に回転自在に支持された中空状の駆動軸１３と、該駆動軸１３に固設された偏心回転カムである１つの駆動カム１５と、駆動軸１３の外周面１３ａに揺動自在に支持されて、各吸気弁１２，１２の上端部に配設されたバルブリフター１６，１６に摺接する揺動カム１７と、駆動カム１５と揺動カム１７との間に連係されて、駆動カム１５の回転力を揺動カム１７の揺動力として伝達する伝達機構１８と、該伝達機構１８の作動位置を可変にする可変機構１９とを備えている。
【００３２】
前記駆動軸１３は、機関前後方向に沿って配置されていると共に、一端部に設けられた図外の従動スプロケットや該従動スプロケットに巻装されたタイミングチェーン等を介して機関のクランク軸から回転力が伝達されており、この回転方向は図２中反時計方向に設定されている。なお、駆動軸１５は、高強度材で形成されている。
【００３３】
前記軸受１４は、シリンダヘッド１１の上端部に設けられて駆動軸１３の上部を支持するメインブラケット１４ａと、該メインブラケット１４ａの上端部に設けられて、後述する制御軸３２を回転自在に支持するサブブラケット１４ｂとを有し、両ブラケット１４ａ，１４ｂが一対のボルト１４ｃ，１４ｃによって上方から共締め固定されている。
【００３４】
前記駆動カム１５は、図４に示すように耐摩耗材によって一体に形成され、円環状のカム部１５ａと、該カム部１５ａの外端面に一体に設けられた筒状部１５ｂとからなり、内部軸方向に駆動軸挿通孔１５ｃが貫通形成されていると共に、カム部１５ａの中心Ｙが駆動軸１３の軸心Ｘから径方向へ所定量だけオフセットしている。また、この駆動カム１５は、駆動軸１３に対し直径方向から挿通された連結ピン４０により連結固定されている。さらに、この駆動カム１５は、図２に示すように駆動軸１３の回転に伴って図中反時計方向（矢印方向）へ回転するようになっている。
【００３５】
前記バルブリフター１６，１６は、有蓋円筒状に形成され、シリンダヘッド１１の保持孔内に摺動自在に保持されていると共に、揺動カム１７の後述するカム本体１７ａ，１７ａが摺接する上面１６ａ，１６ａが平坦状に形成されている。
【００３６】
前記揺動カム１７は、図２及び図３に示すようにほぼ円筒状の基端部２０の両端部に一体に設けられたほぼ雨滴状の一対のカム本体１７ａ，１７ａを備え、基端部２０の内部軸方向に形成された支持孔２０ａを挿通した駆動軸１３に全体が揺動自在に支持されていると共に、一方の一端部側に有するカムノーズ部２１にピン孔が貫通形成されている。また、各カム本体１７ａの下面には、それぞれカム面２２が形成されており、このカム面２２は、基端部２０側の基円面２２ａと該基円面２２ａからカムノーズ部２１側に円弧状に延びるランプ面２２ｂと該ランプ面２２ｂからカムノーズ部２１の先端側に有する最大リフトの頂面２２ｄに連なるリフト面２２ｃとが形成されており、該基円面２２ａとランプ面２２ｂ，リフト面２２ｃ及び頂面２２ｄとが、揺動カム１７の揺動位置に応じて各バルブリフター１６の上面１６ａ所定位置に当接するようになっている。
【００３７】
すなわち、図５に示すバルブリフト特性からみると、基円面２２ａの所定角度範囲θ１がベースサークル区間になり、ランプ面２２ｂの前記ベースサークル区間θ１から所定角度範囲θ２がいわゆるランプ区間となり、さらにランプ面２２ｂのランプ区間θ２から頂面２２ｄまでの所定角度範囲θ３がリフト区間になるように設定されている。また、この揺動カム１７の基端部２０一端面と駆動カム１５との間には、円環状の保持部材３４が設けられている。この保持部材３４は、図６に示すように駆動カム１５の筒状部１５ｂの外径とほぼ同径の外径に形成され、中央孔３４ａを介して駆動軸１３に嵌装保持されている。
【００３８】
前記伝達機構１８は、駆動軸１３の上方に配置されたロッカアーム２３と、該ロッカアーム２３の一端部２３ａと駆動カム１５とを連係するリンクアーム２４と、ロッカアーム２３の二股状の他端部２３ｂと揺動カム１７とを連係するリンクロッド２５とを備えている。
【００３９】
前記ロッカアーム２３は、図２に示すように中央に有する筒状基部２３ｃが支持孔２３ｄを介して後述する制御カム３３に回転自在に支持されている。また、筒状基部２３ｃの外端部に突設された一端部２３ａには、ピン２６が嵌入するピン孔が貫通形成されている一方、基部２３ｃの内端部に夫々突設された各他端部２３ｂには、リンクロッド２５の一端部２５ａと連結するピン２７が嵌入するピン孔がそれぞれ貫通形成されている。
【００４０】
また、前記リンクアーム２４は、比較的大径な円環状の一端部である基端部２４ａと、該基端部２４ａの外周面所定位置に突設された他端部である突出端２４ｂとを備え、基端部２４ａの中央位置には、前記駆動カム１５のカム部１５ａの外周面にニードルベアリング３４を介して回転自在に嵌合する嵌合孔２４ｃが形成されている一方、突出端２４ｂには、前記ピン２６が回転自在に挿通するピン孔が貫通形成されている。このピン２６の軸心２６ａがロッカアーム２３の一端部２３ａとの枢支点になっている。
【００４１】
さらに、前記リンクロッド２５は、図２にも示すようにロッカアーム２３側が凹状のほぼく字形状に形成され、両端部２５ａ，２５ｂには前記ロッカアーム２３の他端部２３ｂとカム本体１７ａのカムノーズ部２１の各ピン孔に圧入した各ピン２７，２８の端部が回転自在に挿通するピン挿通孔２５ｃ，２５ｄが貫通形成されている。
【００４２】
また、各ピン２６，２７，２８の一端部には、リンクアーム２４やリンクロッド２５の軸方向の移動を規制する図外のスナップリングが設けられていると共に、各ピン２７、２８の軸心２７ａ，２８ａが、リンクロッド２５の両端部２５ａ，２５ｂとロッカアーム２３の他端部２３ｂ及び揺動カム１７のカムノーズ部２１との枢支点になっている。
【００４３】
また、前記駆動カム１５のカム部１５ａと該カム部１５ａの外周面１５ｄに嵌合するリンクアーム２４の基端部２４ａの内周面２４ｃとの間に、転がり軸受部材であるニードルベアリング３５が介装されている。このニードルベアリング３５は、円環状の保持器３５ａと、該保持器３５ａに回転自在に保持された複数のニードルローラ３５ｂとから構成されている。
【００４４】
また、このニードルベアリング３５は、図２に示すようにその全体がカム部１５ａの外周面によって保持されており、保持器３５ａの両端縁が駆動カム一側面と保持部材３４の一側面とによって駆動軸１３方向に挾持されている。ここで、駆動カム１５も保持部材３４も耐摩耗材で形成されているため、保持器３５ａと摺動しても摩耗の発生が抑制される。
【００４５】
前記可変機構１９は、駆動軸１３の上方位置に同じ軸受１４に回転自在に支持された制御軸３２と、該制御軸３２の外周に固定されてロッカアーム２３の揺動支点となる制御カム３３とを備えている。
【００４６】
前記制御軸３２は、図２に示すように駆動軸１３と並行に機関前後方向に配設されていると共に、一端部に設けられたウォーム歯車であるウォームホィール３６とウォームギア３７を介して電動アクチュエータ２９によって所定回転角度範囲内で回転するようになっている。
【００４７】
前記制御カム３３は、円筒状を呈し、図２に示すように軸心Ｐ１位置が肉厚部３３ａの分だけ制御軸３２の軸心Ｐ２からα分だけ偏倚している。
【００４８】
また、前記制御軸３２を回転制御する電動アクチュエータ２９は、図３に示すように機関の運転状態を検出するコントローラ９からの制御信号によって駆動するようになっている。
【００４９】
前記電動モータ６は、モータ出力軸３８ａを介して前記ディファレンシャルギア１０に連繋している一方、モータ入力軸３８ｂを介して内燃機関５の一端側に設けられた変速機３９に連繋していると共に、インバータ４０を介してバッテリー４１電源から、直流から交流に変換された電流が供給されるようになっている。さらに、この電動モータ６は、前記コントローラ９からの出力信号によってインバータ４０を介してその駆動が制御されるようになっていると共に、前記前輪２ａ，２ｂの回転力により発電機として機能し、回生電力をインバータ４０を介して交流を直流に変換してバッテリー４１に供給するように構成されている。
【００５０】
さらに、前記油圧ブレーキ機構８は、ブレーキペダル４２の踏み込みにより油圧を発生させて前後輪２ａ，２ｂ、３ａ，３ｂの各ホィールシリンダに油圧を供給するブレーキ油圧源であるマスターシリンダ４３と、該マスターシリンダ４３から各ホィールシリンダへの供給油圧を調整する増圧用、減圧用弁や油圧ポンプ等からなる油圧調整部４４と、該油圧調整部４４の増圧用、減圧用弁などの作動を制御する制御回路４５とから主として構成されている。また、この油圧ブレーキ機構８は、制御回路４５を介して前記コントローラ９により制御されるようになっている。
【００５１】
前記コントローラ９は、クランク角センサやエアーフローメータ，水温センサ等の各種のセンサからの検出信号に基づいて現在の機関運転状態を演算等により検出すると共に、制御軸３２の回転位置を検出するポテンショメータ３１からの検出信号により前記電動アクチュエータ２９に制御信号を出力している。また、このコントローラ９は、充電状態検出センサ４６からの検出信号によって現在のバッテリー４１の充電状態を検出している。さらに、ブレーキペダル４２の踏み込み速度を検出する踏込速度検出センサ４７からの要求減速度信号及びＧセンサ４８からの検出信号に基づいて前記制御回路４５に要求油圧ブレーキ力信号を出力すると共に、現在の要求減速度が所定値以下か否かを判断するようになっている。
【００５２】
以下、本実施形態の作用を説明すれば、まず、コントローラ９によるリフト可変手段７の基本的制御を簡単に説明する。
【００５３】
まず、零リフト制御について説明すれば、コントローラ９からの制御信号によって電磁アクチュエータ２９を介して制御軸３２が時計方向に回転駆動される。このため、制御カム３３は、軸心Ｐ１が図７に示すように制御軸３２の軸心Ｐ２から左上方の回動角度位置に保持され、肉厚部３３ａが駆動軸１３から枢支点２６ａ側に離間移動する。このため、ロッカアーム２３は、全体が駆動軸１３に対して左上方向へ移動し、このため、各カム本体１７ａ，１７ａは、リンクロッド２５を介してカムノーズ部２１側が強制的に引き上げられて全体が反時計方向へ回動する。
【００５４】
したがって、図７Ａ，Ｂに示すように、吸気弁１２、１２の開閉作動中において、駆動カム１５が回転してリンクアーム２４を介してロッカアーム２３の一端部２３ａを押し上げると、そのリフト量がリンクロッド２５を介して揺動カム１７及びバルブリフター１６に伝達されるが、そのリフト量は零になる。
【００５５】
よって、図９に示すようにバルブリフト量が零リフトになるため、フリクションが低減すると共に、ガス交換損失が回避され、いわゆるエンジンブレーキがかかりにくくなる。この結果、減速時に、かかる零リフトに制御すれば電動モータ６による回生電気エネルギーの回収効率が高くなる。あるいは、低速定常走行時にかかる零リフトに制御すれば、電動モータ６のみで車両を駆動することで燃費の向上が図れる。
【００５６】
なお、このとき、コントローラ９からの制御信号によって、内燃機関５への燃料供給は遮断されている。
【００５７】
一方、通常の機関運転状態では、機関の負荷、回転数が増加するに連れて、コントローラ９からの制御信号によって内燃機関５に燃料が供給されると共に、電磁アクチュエータ２９によりウォーム歯車３６、３７を介して制御軸３２が反時計方向に回転駆動される。したがって、制御カム３３は、図７に示す位置から反時計方向へ回転して、図８に示すように軸心Ｐ１（肉厚部３３ａ）が下方向へ移動する。このため、ロッカアーム２３は、今度は全体が駆動軸１３方向（下方向）に移動して他端部２３ｂがリンクロッド２５を介して揺動カム１７のカムノーズ部２１を下方へ押圧して該揺動カム１７全体を所定量だけ時計方向へ回動させる。
【００５８】
したがって、各カム本体１７ａ，１７ａの各バルブリフター１６上面１６ａに対するカム面２２の当接位置が図８Ａ，Ｂに示すように右方向位置（リフト部２２ｄ側）に移動する。このため、駆動カム１５が回転してロッカアーム２３の一端部２３ａをリンクアーム２４を介して押し上げると、バルブリフター１６に対するそのリフト量は大きくなる。特に高回転高負荷では、そのリフト量は最大値Ｌ２となる。
【００５９】
よって、かかる高速高負荷域では、図９に示すようにバルブリフト量が大きくなると共に、各吸気弁１２の開時期が早くなると共に、閉時期が遅くなる。この結果、吸気充填効率が向上し、十分な出力が確保できる。
【００６０】
次に、コントローラ９により車両の制動時における前記リフト可変手段７の制御及び電動モータ６の制御について図１０に示すフローチャートに基づいて説明する。
【００６１】
まず、運転者によりブレーキペダル４２が踏み込まれると、セクション１で、前記踏込速度検出センサ４７から出力されたの現在の要求減速度信号を読み込むと共に、充電状態検出センサ４６からのバッテリー４１の充電状態を読み込む。続いて、セクション２において、油圧ブレーキ機構８が故障しているか否かを判別し、これが正常であればセクション３に進み、ここでは、バッテリー充電量が所定値以下か否かを判別する。ここでバッテリー充電量が所定値以下と判別した場合は、セクション４で、今度は前記要求減速度が所定値以下か否かを判別する。このセクション４において要求減速度が所定値以下であると判別した場合は、セクション５に進む。
【００６２】
このセクション５では、前記電動アクチュエータ２９に制御信号を出力してリフト可変手段８を零リフト特性に制御する。すなわち、前記低速低負荷時のように電動アクチュエータ２９が制御軸３２を回転制御して、図７に示すように制御カム３３の肉厚部３３ａを駆動軸１３から枢支点２６ａ側に大きく移動させる。したがって、吸気弁１２（排気弁）のバルブリフトは、図９に示すように零リフト特性になり、全閉状態になる。
【００６３】
したがって、フリクションが低減すると共に、吸気弁１２によるガス交換損失が回避されて、いわゆるエンジンブレーキが十分に作用しなくなる。このとき、ガス交換がなされず、冷たい新気による排気触媒の過度な冷却が防止されて、排気触媒の浄化性能の低下が防止される。
【００６４】
次に、セクション６では、電動モータ６への電流の供給をカットする処理を行い、電動モータ６は、発電機としての作用を開始するわけであるが、前述のようにエンジンブレーキがかかりにくいことから、発電機として効率的な回生発電を行なう。続いて、セクション７において、この回生電流をバッテリー４１に供給して充電作用を行なう処理をする。
【００６５】
一方、前記セクション５において吸気弁１２の零リフト制御を行なった後に、セクション８では、要求減速度を実現するために、前記電動モータ６による回生ブレーキ力以外に必要な現在における要求油圧ブレーキ力を演算する。次に、セクション９で前記油圧ブレーキ機構８の制御回路４５に要求油圧ブレーキ力信号を出力する。これによって、油圧調整部４４が要求油圧ブレーキ力を得られるように所定圧のブレーキ油圧を各ホィールシリンダに供給し、これによって、要求減速度を実現できる。
【００６６】
また、前記セクション２において、油圧ブレーキ機構８が故障していると判断した場合及びセクション３において、バッテリー充電量が所定値を越えていると判断した場合、さらにセクション４において、要求減速度が所定値を越えていると判断した場合は、それぞれセクション１０に進む。なお、油圧ブレーキ機構８の故障は、Ｇセンサ４８の検出値と要求減速度との対比により判断する。
【００６７】
そして、このセクション１０では、吸気弁１２（排気弁）のバルブリフト制御を零リフトではなく、機関運転状態に応じた通常のリフト特性、あるいは通常のリフト特性が零リフトの場合は強制的に所定のリフト特性となるように電動アクチュエータ２９を介して制御軸３２の回転位置を制御する処理を行なう。ここで、所定のリフト特性とは、吸気弁閉時期がピストンの下死点付近のエンジンブレーキがかかり易いリフト特性としている。
【００６８】
したがって、例えば、油圧ブレーキ機構８の故障時には、少なくともエンジンブレーキによるブレーキ力を確保できるため、安全性が高くなる。また、バッテリー充電量が所定値を越えている場合も、セクション１０の前記処理によって電動モータ６による発電機としての機能を発揮させないで、回生発電を発生させないようにしたため、電動モータ６の過度な作動が抑制されて耐久性の向上と、バッテリー過充電防止が図れる。さらに、要求減速度が所定値を越えていた場合、つまり急ブレーキ操作を行なった場合にも、吸気弁１２（排気弁）の零リフト制御を行なわないので、エンジンブレーキによる強力なブレーキ力を発生させることができる。
【００６９】
また、セクション１０から進んでセクション１１、１２に移行すると、ここでは、要求減速度を得るために、前記セクション８、９と同じく油圧ブレーキ機構８により要求油圧ブレーキ力を確保する処理を行なう。
【００７０】
なお、要求減速度信号は、踏込速度検出センサ４７の出力だけでなく、Ｇセンサ４８からの検出信号、図外の車速センサからの車速信号も総合的に考慮し、演算の上、出力してもよい。その場合は運転者のブレーキフィーリングが向上する。
【００７１】
次に、内燃機関５の駆動を停止する際のコントローラ９による制御を、図１１に示すフローチャートに基づいて説明する。すなわち、要求減速度が所定値を越えているような急ブレーキの場合などは、前述のように零リフトには制御されないので、このような状態で車両を停止したりキーオフした場合は、次の内燃機関５の始動時に、リフトが高いことにより始動性が悪化するため、これを改善したものである。
【００７２】
まず、セクション２１ではイグニッションスイッチをオフしたか否かを判断し、オフしたと判断した場合は、セクション２３に進む。また、今だオン状態にあると判断した場合は、セクション２２に進み、ここでは車速が所定値以下か否かを判断し、所定値を越えていると判断した場合は、セクション２１にもどり、所定値以下と判断した場合は、セクション２３に移行する。
【００７３】
このセクション２３では、前述のように吸気弁１２（排気弁）のバルブリフト特性を零リフトに制御するように電動アクチュエータ２９に制御信号を出力する。続いて、セクション２４に進み、ここでは、前記ポテンショメータ３１からの信号に基づいて現在のバルブリフトが実際に零リフトになっているか否かを判断する。実際に零リフトになっていない場合は、元に戻って再度チェックするが、零リフトになっている場合は、セクション２５に進み、ここでは、内燃機関５の駆動を停止する信号を出力し、さらにセクション２６において機関５を停止させる。
【００７４】
したがって、内燃機関５の再始動時にはバルブリフトが零リフトになっているため、動弁系のフリクションがきわめて小さくなり、良好な始動性が得られる。また、この内燃機関５の始動は、電動モータ６が運転を開始し、車両が発進する際にも行なわれるため、車両の発進性も向上する。
【００７５】
また、本実施形態によれば、リフト可変手段７を前述のような構成としたため、バルブリフトを、前記図９に示すように最大リフトから零リフトまで連続的な特性とすることが可能になる。したがって、前記踏込速度検出センサ４７により減速要求が検出された場合において、零リフトに制御する際に、リフトがなだらかに低下していくため、エンジンブレーキの急激な変化を抑制することが可能になる。この結果、安定したブレーキフィーリングを得ることができる。
【００７６】
しかも、リフト可変手段７を前述のような構成としたことにより、バルブリフト量を零から最大リフトまで大きく変化させることが可能になり、これによって、機関５の出力の向上が図れ、良好な動力性能も得られる。
【００７７】
さらに、可変機構８の制御軸３２を回転駆動させる駆動手段として電動アクチュエータ２９を用いたため、電動モータ６で得られた回生電力を利用して駆動させることができる。この結果、回生電力の有効利用が図れると共に、油圧アクチュエータとした場合における別途の油圧式駆動機構などが不要になるのでコスト面で有利になる。
【００７８】
また、本実施形態では、駆動カム１５とリンクアーム２４の基端部２４ａとの間に、ニードルベアリング３５を介装したため、カム部１５ａの外周面１５ｄと、基部２４ａ内周面２４ｃとの間の摩擦係数μが充分小さくなる。このため、駆動カム１５の常時円滑な回転が得られることは勿論のこと、制御軸３２のトルク特性のばらつきが防止される。
【００７９】
この制御軸３２のトルクが安定化する結果、電動アクチュエータ２９による制御軸３２の回転位置制御の安定化が図れ、例えばかかる最大リフト域から最小リフト域までのリフト制御の安定化が図れる。したがって、機関運転状態に応じて可変機構１９の円滑かつ安定した作動によるバルブリフト制御が得られ、機関性能を十分に発揮させることが可能になる。
【００８０】
なお、本発明は、前記実施形態の構成に限定されるものではなく、例えば揺動カム１７が揺動する所定の支軸を、駆動軸とは別のものとしてもよいが、本実施形態のように、駆動軸が兼ねる様に構成すれば、部品点数が減り、コンパクトにできることはいうまでもない。
【００８１】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、請求項１記載の発明によれば、車両の制動時において、運転者の要求減速度が所定値以下の場合には、機関弁である吸気弁や排気弁のバルブリフトを零に制御することにより、弁停止状態、つまり全閉状態になるため、フリクションが低減すると共に、吸排気弁によるガス交換損失が回避されて、いわゆるエンジンブレーキが掛かりにくくなる。この結果、内燃機関による車輪の減速が抑制されて、電動モータによる回生電気エネルギーの回収効率が高くなる。
また、ガス交換がなされないことから、排気触媒の過度な冷却が防止されて、該排気触媒の浄化性能の低下が防止される。
【００８２】
しかも、運転者が例えば急ブレーキ作動を行なって、要求減速度値が所定値以上になった場合には、機関弁を零リフト制御させない、つまりガス交換によるポンプ作動を行なうようにしたため、通常の油圧による制動の他に、エンジンブレーキも作動させることになるので、強力な制動力が得られる。
【００８３】
また、この請求項１記載の発明によれば、回生ブレーキ以外に必要な要求ブレーキ力を油圧調整部によって制御するようにしたため、該油圧調整部で要求油圧ブレーキ力が得られるようにブレーキ油圧を各ホイールシリンダに供給し、これによって要求減速度を実現できる。
【００８５】
請求項２記載の発明によれば、所望のバッテリー充電量を確保しつつ電動モータによる過度な回生電力の回収を防止できる。
【００８６】
請求項３記載の発明によれば、通常の油圧などによるブレーキ機構の故障時には、少なくともエンジンブレーキは確保することが可能になる。
【００８７】
請求項４記載の発明によれば、機関弁のバルブリフトを例えば高リフトから零リフトに制御する際に、このリフト変化を連続的になだらかに低下させることができるため、エンジンブレーキの急激な作動変化を防止でき、安定したブレーキフィーリングが得られる。
【００８８】
請求項５記載の発明によれば、機関弁のバルブリフト量を零リフトから高リフトまで十分に大きく制御することが可能になると共に、電動アクチュエータを利用したことにより、前記回生電力によって作動させることができる。このため、回生電力の有効利用が図れると共に、別途に油圧駆動源や油圧駆動機構などが不要になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す全体概略図。
【図２】本発明の実施態様に供されるリフト可変手段を示す図３のＡ矢視図。
【図３】同リフト可変手段の要部斜視図。
【図４】同リフト可変手段に供される駆動カムの斜視図。
【図５】リフト可変手段に供される揺動カムのカム面のプロフィール特性図。
【図６】同リフト可変手段の部分断面図。
【図７】最小バルブリフト（零リフト）制御時における吸気弁の開閉作動状態を示す図３のＡ矢示図。
【図８】最大バルブリフト制御時における吸気弁の開閉作動状態を示す図３のＡ矢示図。
【図９】本実施形態のバルブリフト特性図。
【図１０】車両制動時におけるコントローラの制御を示すフローチャート図。
【図１１】内燃機関の停止時におけるコントローラの制御を示すフローチャート図。
【図１２】従来の車両の動力源制御装置を示す概略図。
【符号の説明】
１…車体
２ａ，２ｂ…前輪
５…内燃機関
６…電動モータ
７…リフト可変手段
８…油圧ブレーキ機構
９…コントローラ
１２…吸気弁
１３…駆動軸
１５…駆動カム
１７…揺動カム
２３…ロッカアーム
２４…リンクアーム
２５…リンクロッド
３１…ポテンショメータ
３２…制御軸
３３…制御カム
４１…バッテリー
４２…ブレーキペダル
４５…制御回路
４６…バッテリー充電量検出センサ
４７…踏込速度検出センサ
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の動力源として通常の内燃機関と電動モータとの両方の動力を利用し、この両方の動力源を車両の運転状態に応じて適宜制御するようにした車両の動力源制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、近時、乗用車などの車両にあっては、排気ガスによる環境汚染の低減及び燃費の向上などの要請から、動力源を一般的なガソリン内燃機関の動力と電動モータの動力の両方を使用し、車両の運転状態に応じて両動力を適宜制御するものが提供されており、その一例として、図１２に示すものが知られている。
【０００３】
概略を説明すれば、この車両の動力源制御装置は、基本的には内燃機関を動力とし、内燃機関の動力は遊星歯車を使用した動力分割機構により、車輪などへの駆動力と発電機駆動力に分割されている。
【０００４】
すなわち、前輪５１、５２の車軸５３にガソリン内燃機関５４と電動モータ５５が減速機５６を介して連繋していると共に、内燃機関５４の出力軸５４ａと減速機５６の入力軸である伝達軸５７との間に、内燃機関５４の動力を遊星歯車により機械的に伝達軸５７駆動力と発電機駆動力とに分配する動力分割機構５８が配設されている。また、この動力分割機構５８には、バッテリー５９に蓄電用の電力を供給する発電機６１が連結されている。また、前記電動モータ５５には、インバータ６０を介してバッテリー５９から駆動電流が供給されるようになっている。
【０００５】
そして、車両の発進時やごく低速走行時など内燃機関の動力効率が悪い運転領域では、電動モータ５５の動力によって走行させるようになっている。
【０００６】
また、通常走行時には、内燃機関５４の動力を動力分割機構５８によって２経路に分割し、一方の動力は車輪５１、５２を直接駆動し、他方の動力は発電機６１を駆動し、この電力によって電動モータ５５を駆動して、内燃機関５４の駆動力をアシストするようになっている。
【０００７】
さらに、例えば急加速時などでスロットルバルブを全開して加速走行を行なった場合は、電動モータ５５に対して発電機６１の他にバッテリー５９からも電力が供給されて、さらに駆動力を増加させる。
【０００８】
また、車両を減速したり、運転者がブレーキペダルを踏み込んで制動させた場合は、内燃機関５４を空回しあるいは停止させる、つまり燃焼室に燃料を供給しないでピストンなどのみを作動させるか、あるいはピストンなどの作動も停止させる一方、車輪５１、５２が電動モータ５５を駆動して発電機として作用させて回生発電を行ない、回収した電気エネルギーをバッテリー５９に蓄電するようになっている。
【０００９】
このように、基本的には内燃機関５４の動力を車両の動力源とするが、車両の発進時やごく低速走行時などでは電動モータ５５のみの動力とし、さらに通常走行及び加速走行時には、内燃機関５４の動力を電動モータ５５がアシストすることにより、内燃機関５４の燃費の向上と排気ガス量の低減化による環境悪化の改善などが図れるようになっている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の車両の動力源制御装置にあっては、車両の減速時や制動時には、前述のように、内燃機関５４を空回しまたは停止させる一方、車輪５１、５２が電動モータ５５を駆動して発電機として機能させて回生電力を発生させるようになっているため、以下のような技術的課題を招来している。
【００１１】
すなわち、まず、内燃機関５４を空回しする場合は、内燃機関５４の吸気弁と排気弁の開閉によるガス交換損失、つまりポンピングによるポンピング損失が発生すると共に、これに伴っていわゆるエンジンブレーキが作用して、車輪５１、５２の回転を減速させ、この結果、電動モータ５５による回生発電の効率が低下してしまう。
【００１２】
そこで、前記ガス交換損失を少しでも低減するために、さらにスロットルバルブを全開にすることも考えられるが、このようにすると、今度は吸気ポートから吸気弁を介して燃焼室に流入した冷気がそのまま排気弁を介してエキゾーストパイプ内から排気触媒内を通過して、この排気触媒が冷却されてしまう。このため、かかる排気触媒の浄化能力が低下して、次に内燃機関５４の燃焼が開始されたときの排気ガスエミッション性能が低下してしまう。
【００１３】
また、内燃機関５４を停止させる場合であれば、再加速の際に内燃機関５４を始動し、さらに回転を高めるまでに時間を要し、もって、再加速のレスポンスが悪いという問題があった。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記従来の車両の動力源制御装置の技術的課題に鑑みて案出されたもので、請求項１記載の発明は、内燃機関の動力と電動モータの動力とを車両の運転状態に応じて制御する車両の動力源制御装置において、前記内燃機関の機関弁のバルブリフト量を可変制御するリフト可変手段と、車両を制動するブレーキ機構と、該車両の制動時における運転者の要求減速度を検出する要求減速度検出手段と、該要求減速度検出手段によって検出された要求減速度値が所定値以下の場合に、前記機関弁を、前記リフト可変手段により零リフトに制御する零リフト変換手段と、同じく要求減速度値が所定値以下の場合に、車輪から伝達された運動エネルギーを、前記電動モータの発電作用により電気エネルギーに回生させる回生変換手段と、前記要求減速度検出手段によって検出された要求減速度値が所定値を越えている場合は、前記零リフト変換手段による機関弁の零リフト制御を解除する零リフト解除手段と、を備え、前記ブレーキ機構は、油圧調整部によってブレーキ力を制御する油圧ブレーキ機構によって構成され、前記零リフト変換手段により零リフトに制御された後に、前記電動モータによる回生ブレーキ以外に必要な要求ブレーキ力を前記油圧調整部によって制御することを特徴としている。
【００１５】
したがって、この発明によれば、車両の制動時において、運転者の要求減速度が所定値以下の場合には、機関弁である吸気弁や排気弁のバルブリフトを零リフトに制御することにより、弁停止状態、つまり全閉状態になるため、吸排気弁によるガス交換損失が回避されて、いわゆるエンジンブレーキが掛かりにくくなる。この結果、内燃機関による車輪の減速が抑制されて、電動モータによる回生電気エネルギーの回収効率が高くなる。
しかも、運転者が例えば急ブレーキ作動を行なって要求減速度値が所定値を越えた場合は、機関弁を零リフト制御させずに通常の開閉作動、つまりガス交換によるポンプ作動を行なうようにしたため、通常の油圧による制動の他に、エンジンブレーキも作動させることになるので、強力な制動力が得られる。
さらに、この発明によれば、前記零リフト変換手段により零リフトに制御された後に、回生ブレーキ以外に必要な要求ブレーキ力を油圧調整部によって制御するようにしたため、該油圧調整部で要求油圧ブレーキ力が得られるようにブレーキ油圧を各ホイールシリンダに供給し、これによって要求減速度を実現できる。
【００２０】
請求項２記載の発明は、前記電動モータに電流を供給するバッテリーの充電状態を検出する充電状態検出手段を設けると共に、前記充電状態検出手段によって検出されたバッテリー充電量が所定値を越えている場合には、前記要求減速度値が所定値以下であっても前記零リフト解除手段により零リフト制御を解除するように構成したことを特徴としている。
【００２１】
この発明によれば、所望のバッテリー充電量を確保しつつ電動モータによる過度な回生電力の回収を防止できる。
【００２２】
請求項３記載の発明は、前記ブレーキ機構の故障検出手段を設けると共に、該ブレーキ故障検出手段から故障検出信号が出力された場合には、前記要求減速度値が所定値以下であっても前記零リフト解除手段により零リフト制御を解除するように構成したことを特徴としている。
【００２３】
この発明によれば、通常の油圧などによるブレーキ機構の故障時には、少なくともエンジンブレーキは確保することが可能になる。
【００２４】
請求項４記載の発明は、リフト可変手段によって、前記機関弁のバルブリフト量を機関運転状態に応じて連続に可変制御することを特徴としている。
【００２５】
この発明によれば、機関弁のバルブリフトを例えば最大リフトから零リフトに制御する際に、このリフト変化を連続的になだらかに低下させることができるため、エンジンブレーキの急激な作動変化を防止でき、安定したブレーキ感が得られる。
【００２６】
請求項５記載の発明は、前記リフト可変手段を、機関のクランク軸に同期して回転し、外周に駆動カムが設けられた駆動軸と、所定の支軸に揺動自在に支持されて、バルブスプリングのばね力に抗して機関弁を開作動させる揺動カムと、前記駆動軸の回転力を揺動カムに揺動力として伝達する伝達機構と、該伝達機構の姿勢を変化させて前記揺動カムによる機関弁のリフト量の最大値を変化させる制御カムと、該制御カムの回動位置を制御する制御軸を回転駆動する電動アクチュエータとを備えたことを特徴としている。
【００２７】
この発明によれば、機関弁のバルブリフト量を零リフトから高リフトまで十分に大きく制御することが可能になると共に、電動アクチュエータを利用したことにより、前記回生電力によって作動させることができるため、回生電力の有効利用が図れると共に、別途に油圧駆動源や油圧駆動機構などが不要になる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る車両の動力源制御装置の実施形態を図面に基づいて詳述する。
【００２９】
この実施形態の車両の動力源制御装置は、図１に示すように車体１の前後に設けられた各一対の前輪２ａ，２ｂ及び後輪３ａ，３ｂと、前輪２ａ，２ｂに車軸４を介して動力を伝達する４気筒のガソリン内燃機関５と、該内燃機関５の動力とともにあるいは単独で前輪２ａ，２ｂを駆動させる電動モータ６と、前記内燃機関５の各気筒に設けられて、機関弁である吸気弁１２（図２参照）及び図外の排気弁の各バルブリフト量を機関運転状態に応じて制御するリフト可変手段７と、前記前後輪２ａ，２ｂ、３ａ，３ｂを制動する油圧ブレーキ機構８と、前記２つの動力源を車両の運転状態に応じて適宜制御するコントローラ９とを備えている。
【００３０】
前記車軸４には、内燃機関５と電動モータ６の各動力を前輪２ａ，２ｂに伝達するディファレンシャルギア１０が設けられている。
【００３１】
前記内燃機関５は、図２にも示すようにシリンダヘッド１１上に有する動弁機構に前記リフト可変手段７が設けられている。便宜上、吸気弁１２側に適用されたものについて説明すれば、このリフト可変手段７は、シリンダヘッド１１内を図外のバルブガイドを介して摺動し、吸排気ポートを開閉する１気筒あたり２つの吸気弁１２及び排気弁と、シリンダヘッド１１上部の軸受１４に回転自在に支持された中空状の駆動軸１３と、該駆動軸１３に固設された偏心回転カムである１つの駆動カム１５と、駆動軸１３の外周面１３ａに揺動自在に支持されて、各吸気弁１２，１２の上端部に配設されたバルブリフター１６，１６に摺接する揺動カム１７と、駆動カム１５と揺動カム１７との間に連係されて、駆動カム１５の回転力を揺動カム１７の揺動力として伝達する伝達機構１８と、該伝達機構１８の作動位置を可変にする可変機構１９とを備えている。
【００３２】
前記駆動軸１３は、機関前後方向に沿って配置されていると共に、一端部に設けられた図外の従動スプロケットや該従動スプロケットに巻装されたタイミングチェーン等を介して機関のクランク軸から回転力が伝達されており、この回転方向は図２中反時計方向に設定されている。なお、駆動軸１５は、高強度材で形成されている。
【００３３】
前記軸受１４は、シリンダヘッド１１の上端部に設けられて駆動軸１３の上部を支持するメインブラケット１４ａと、該メインブラケット１４ａの上端部に設けられて、後述する制御軸３２を回転自在に支持するサブブラケット１４ｂとを有し、両ブラケット１４ａ，１４ｂが一対のボルト１４ｃ，１４ｃによって上方から共締め固定されている。
【００３４】
前記駆動カム１５は、図４に示すように耐摩耗材によって一体に形成され、円環状のカム部１５ａと、該カム部１５ａの外端面に一体に設けられた筒状部１５ｂとからなり、内部軸方向に駆動軸挿通孔１５ｃが貫通形成されていると共に、カム部１５ａの中心Ｙが駆動軸１３の軸心Ｘから径方向へ所定量だけオフセットしている。また、この駆動カム１５は、駆動軸１３に対し直径方向から挿通された連結ピン４０により連結固定されている。さらに、この駆動カム１５は、図２に示すように駆動軸１３の回転に伴って図中反時計方向（矢印方向）へ回転するようになっている。
【００３５】
前記バルブリフター１６，１６は、有蓋円筒状に形成され、シリンダヘッド１１の保持孔内に摺動自在に保持されていると共に、揺動カム１７の後述するカム本体１７ａ，１７ａが摺接する上面１６ａ，１６ａが平坦状に形成されている。
【００３６】
前記揺動カム１７は、図２及び図３に示すようにほぼ円筒状の基端部２０の両端部に一体に設けられたほぼ雨滴状の一対のカム本体１７ａ，１７ａを備え、基端部２０の内部軸方向に形成された支持孔２０ａを挿通した駆動軸１３に全体が揺動自在に支持されていると共に、一方の一端部側に有するカムノーズ部２１にピン孔が貫通形成されている。また、各カム本体１７ａの下面には、それぞれカム面２２が形成されており、このカム面２２は、基端部２０側の基円面２２ａと該基円面２２ａからカムノーズ部２１側に円弧状に延びるランプ面２２ｂと該ランプ面２２ｂからカムノーズ部２１の先端側に有する最大リフトの頂面２２ｄに連なるリフト面２２ｃとが形成されており、該基円面２２ａとランプ面２２ｂ，リフト面２２ｃ及び頂面２２ｄとが、揺動カム１７の揺動位置に応じて各バルブリフター１６の上面１６ａ所定位置に当接するようになっている。
【００３７】
すなわち、図５に示すバルブリフト特性からみると、基円面２２ａの所定角度範囲θ１がベースサークル区間になり、ランプ面２２ｂの前記ベースサークル区間θ１から所定角度範囲θ２がいわゆるランプ区間となり、さらにランプ面２２ｂのランプ区間θ２から頂面２２ｄまでの所定角度範囲θ３がリフト区間になるように設定されている。また、この揺動カム１７の基端部２０一端面と駆動カム１５との間には、円環状の保持部材３４が設けられている。この保持部材３４は、図６に示すように駆動カム１５の筒状部１５ｂの外径とほぼ同径の外径に形成され、中央孔３４ａを介して駆動軸１３に嵌装保持されている。
【００３８】
前記伝達機構１８は、駆動軸１３の上方に配置されたロッカアーム２３と、該ロッカアーム２３の一端部２３ａと駆動カム１５とを連係するリンクアーム２４と、ロッカアーム２３の二股状の他端部２３ｂと揺動カム１７とを連係するリンクロッド２５とを備えている。
【００３９】
前記ロッカアーム２３は、図２に示すように中央に有する筒状基部２３ｃが支持孔２３ｄを介して後述する制御カム３３に回転自在に支持されている。また、筒状基部２３ｃの外端部に突設された一端部２３ａには、ピン２６が嵌入するピン孔が貫通形成されている一方、基部２３ｃの内端部に夫々突設された各他端部２３ｂには、リンクロッド２５の一端部２５ａと連結するピン２７が嵌入するピン孔がそれぞれ貫通形成されている。
【００４０】
また、前記リンクアーム２４は、比較的大径な円環状の一端部である基端部２４ａと、該基端部２４ａの外周面所定位置に突設された他端部である突出端２４ｂとを備え、基端部２４ａの中央位置には、前記駆動カム１５のカム部１５ａの外周面にニードルベアリング３４を介して回転自在に嵌合する嵌合孔２４ｃが形成されている一方、突出端２４ｂには、前記ピン２６が回転自在に挿通するピン孔が貫通形成されている。このピン２６の軸心２６ａがロッカアーム２３の一端部２３ａとの枢支点になっている。
【００４１】
さらに、前記リンクロッド２５は、図２にも示すようにロッカアーム２３側が凹状のほぼく字形状に形成され、両端部２５ａ，２５ｂには前記ロッカアーム２３の他端部２３ｂとカム本体１７ａのカムノーズ部２１の各ピン孔に圧入した各ピン２７，２８の端部が回転自在に挿通するピン挿通孔２５ｃ，２５ｄが貫通形成されている。
【００４２】
また、各ピン２６，２７，２８の一端部には、リンクアーム２４やリンクロッド２５の軸方向の移動を規制する図外のスナップリングが設けられていると共に、各ピン２７、２８の軸心２７ａ，２８ａが、リンクロッド２５の両端部２５ａ，２５ｂとロッカアーム２３の他端部２３ｂ及び揺動カム１７のカムノーズ部２１との枢支点になっている。
【００４３】
また、前記駆動カム１５のカム部１５ａと該カム部１５ａの外周面１５ｄに嵌合するリンクアーム２４の基端部２４ａの内周面２４ｃとの間に、転がり軸受部材であるニードルベアリング３５が介装されている。このニードルベアリング３５は、円環状の保持器３５ａと、該保持器３５ａに回転自在に保持された複数のニードルローラ３５ｂとから構成されている。
【００４４】
また、このニードルベアリング３５は、図２に示すようにその全体がカム部１５ａの外周面によって保持されており、保持器３５ａの両端縁が駆動カム一側面と保持部材３４の一側面とによって駆動軸１３方向に挾持されている。ここで、駆動カム１５も保持部材３４も耐摩耗材で形成されているため、保持器３５ａと摺動しても摩耗の発生が抑制される。
【００４５】
前記可変機構１９は、駆動軸１３の上方位置に同じ軸受１４に回転自在に支持された制御軸３２と、該制御軸３２の外周に固定されてロッカアーム２３の揺動支点となる制御カム３３とを備えている。
【００４６】
前記制御軸３２は、図２に示すように駆動軸１３と並行に機関前後方向に配設されていると共に、一端部に設けられたウォーム歯車であるウォームホィール３６とウォームギア３７を介して電動アクチュエータ２９によって所定回転角度範囲内で回転するようになっている。
【００４７】
前記制御カム３３は、円筒状を呈し、図２に示すように軸心Ｐ１位置が肉厚部３３ａの分だけ制御軸３２の軸心Ｐ２からα分だけ偏倚している。
【００４８】
また、前記制御軸３２を回転制御する電動アクチュエータ２９は、図３に示すように機関の運転状態を検出するコントローラ９からの制御信号によって駆動するようになっている。
【００４９】
前記電動モータ６は、モータ出力軸３８ａを介して前記ディファレンシャルギア１０に連繋している一方、モータ入力軸３８ｂを介して内燃機関５の一端側に設けられた変速機３９に連繋していると共に、インバータ４０を介してバッテリー４１電源から、直流から交流に変換された電流が供給されるようになっている。さらに、この電動モータ６は、前記コントローラ９からの出力信号によってインバータ４０を介してその駆動が制御されるようになっていると共に、前記前輪２ａ，２ｂの回転力により発電機として機能し、回生電力をインバータ４０を介して交流を直流に変換してバッテリー４１に供給するように構成されている。
【００５０】
さらに、前記油圧ブレーキ機構８は、ブレーキペダル４２の踏み込みにより油圧を発生させて前後輪２ａ，２ｂ、３ａ，３ｂの各ホィールシリンダに油圧を供給するブレーキ油圧源であるマスターシリンダ４３と、該マスターシリンダ４３から各ホィールシリンダへの供給油圧を調整する増圧用、減圧用弁や油圧ポンプ等からなる油圧調整部４４と、該油圧調整部４４の増圧用、減圧用弁などの作動を制御する制御回路４５とから主として構成されている。また、この油圧ブレーキ機構８は、制御回路４５を介して前記コントローラ９により制御されるようになっている。
【００５１】
前記コントローラ９は、クランク角センサやエアーフローメータ，水温センサ等の各種のセンサからの検出信号に基づいて現在の機関運転状態を演算等により検出すると共に、制御軸３２の回転位置を検出するポテンショメータ３１からの検出信号により前記電動アクチュエータ２９に制御信号を出力している。また、このコントローラ９は、充電状態検出センサ４６からの検出信号によって現在のバッテリー４１の充電状態を検出している。さらに、ブレーキペダル４２の踏み込み速度を検出する踏込速度検出センサ４７からの要求減速度信号及びＧセンサ４８からの検出信号に基づいて前記制御回路４５に要求油圧ブレーキ力信号を出力すると共に、現在の要求減速度が所定値以下か否かを判断するようになっている。
【００５２】
以下、本実施形態の作用を説明すれば、まず、コントローラ９によるリフト可変手段７の基本的制御を簡単に説明する。
【００５３】
まず、零リフト制御について説明すれば、コントローラ９からの制御信号によって電磁アクチュエータ２９を介して制御軸３２が時計方向に回転駆動される。このため、制御カム３３は、軸心Ｐ１が図７に示すように制御軸３２の軸心Ｐ２から左上方の回動角度位置に保持され、肉厚部３３ａが駆動軸１３から枢支点２６ａ側に離間移動する。このため、ロッカアーム２３は、全体が駆動軸１３に対して左上方向へ移動し、このため、各カム本体１７ａ，１７ａは、リンクロッド２５を介してカムノーズ部２１側が強制的に引き上げられて全体が反時計方向へ回動する。
【００５４】
したがって、図７Ａ，Ｂに示すように、吸気弁１２、１２の開閉作動中において、駆動カム１５が回転してリンクアーム２４を介してロッカアーム２３の一端部２３ａを押し上げると、そのリフト量がリンクロッド２５を介して揺動カム１７及びバルブリフター１６に伝達されるが、そのリフト量は零になる。
【００５５】
よって、図９に示すようにバルブリフト量が零リフトになるため、フリクションが低減すると共に、ガス交換損失が回避され、いわゆるエンジンブレーキがかかりにくくなる。この結果、減速時に、かかる零リフトに制御すれば電動モータ６による回生電気エネルギーの回収効率が高くなる。あるいは、低速定常走行時にかかる零リフトに制御すれば、電動モータ６のみで車両を駆動することで燃費の向上が図れる。
【００５６】
なお、このとき、コントローラ９からの制御信号によって、内燃機関５への燃料供給は遮断されている。
【００５７】
一方、通常の機関運転状態では、機関の負荷、回転数が増加するに連れて、コントローラ９からの制御信号によって内燃機関５に燃料が供給されると共に、電磁アクチュエータ２９によりウォーム歯車３６、３７を介して制御軸３２が反時計方向に回転駆動される。したがって、制御カム３３は、図７に示す位置から反時計方向へ回転して、図８に示すように軸心Ｐ１（肉厚部３３ａ）が下方向へ移動する。このため、ロッカアーム２３は、今度は全体が駆動軸１３方向（下方向）に移動して他端部２３ｂがリンクロッド２５を介して揺動カム１７のカムノーズ部２１を下方へ押圧して該揺動カム１７全体を所定量だけ時計方向へ回動させる。
【００５８】
したがって、各カム本体１７ａ，１７ａの各バルブリフター１６上面１６ａに対するカム面２２の当接位置が図８Ａ，Ｂに示すように右方向位置（リフト部２２ｄ側）に移動する。このため、駆動カム１５が回転してロッカアーム２３の一端部２３ａをリンクアーム２４を介して押し上げると、バルブリフター１６に対するそのリフト量は大きくなる。特に高回転高負荷では、そのリフト量は最大値Ｌ２となる。
【００５９】
よって、かかる高速高負荷域では、図９に示すようにバルブリフト量が大きくなると共に、各吸気弁１２の開時期が早くなると共に、閉時期が遅くなる。この結果、吸気充填効率が向上し、十分な出力が確保できる。
【００６０】
次に、コントローラ９により車両の制動時における前記リフト可変手段７の制御及び電動モータ６の制御について図１０に示すフローチャートに基づいて説明する。
【００６１】
まず、運転者によりブレーキペダル４２が踏み込まれると、セクション１で、前記踏込速度検出センサ４７から出力されたの現在の要求減速度信号を読み込むと共に、充電状態検出センサ４６からのバッテリー４１の充電状態を読み込む。続いて、セクション２において、油圧ブレーキ機構８が故障しているか否かを判別し、これが正常であればセクション３に進み、ここでは、バッテリー充電量が所定値以下か否かを判別する。ここでバッテリー充電量が所定値以下と判別した場合は、セクション４で、今度は前記要求減速度が所定値以下か否かを判別する。このセクション４において要求減速度が所定値以下であると判別した場合は、セクション５に進む。
【００６２】
このセクション５では、前記電動アクチュエータ２９に制御信号を出力してリフト可変手段８を零リフト特性に制御する。すなわち、前記低速低負荷時のように電動アクチュエータ２９が制御軸３２を回転制御して、図７に示すように制御カム３３の肉厚部３３ａを駆動軸１３から枢支点２６ａ側に大きく移動させる。したがって、吸気弁１２（排気弁）のバルブリフトは、図９に示すように零リフト特性になり、全閉状態になる。
【００６３】
したがって、フリクションが低減すると共に、吸気弁１２によるガス交換損失が回避されて、いわゆるエンジンブレーキが十分に作用しなくなる。このとき、ガス交換がなされず、冷たい新気による排気触媒の過度な冷却が防止されて、排気触媒の浄化性能の低下が防止される。
【００６４】
次に、セクション６では、電動モータ６への電流の供給をカットする処理を行い、電動モータ６は、発電機としての作用を開始するわけであるが、前述のようにエンジンブレーキがかかりにくいことから、発電機として効率的な回生発電を行なう。続いて、セクション７において、この回生電流をバッテリー４１に供給して充電作用を行なう処理をする。
【００６５】
一方、前記セクション５において吸気弁１２の零リフト制御を行なった後に、セクション８では、要求減速度を実現するために、前記電動モータ６による回生ブレーキ力以外に必要な現在における要求油圧ブレーキ力を演算する。次に、セクション９で前記油圧ブレーキ機構８の制御回路４５に要求油圧ブレーキ力信号を出力する。これによって、油圧調整部４４が要求油圧ブレーキ力を得られるように所定圧のブレーキ油圧を各ホィールシリンダに供給し、これによって、要求減速度を実現できる。
【００６６】
また、前記セクション２において、油圧ブレーキ機構８が故障していると判断した場合及びセクション３において、バッテリー充電量が所定値を越えていると判断した場合、さらにセクション４において、要求減速度が所定値を越えていると判断した場合は、それぞれセクション１０に進む。なお、油圧ブレーキ機構８の故障は、Ｇセンサ４８の検出値と要求減速度との対比により判断する。
【００６７】
そして、このセクション１０では、吸気弁１２（排気弁）のバルブリフト制御を零リフトではなく、機関運転状態に応じた通常のリフト特性、あるいは通常のリフト特性が零リフトの場合は強制的に所定のリフト特性となるように電動アクチュエータ２９を介して制御軸３２の回転位置を制御する処理を行なう。ここで、所定のリフト特性とは、吸気弁閉時期がピストンの下死点付近のエンジンブレーキがかかり易いリフト特性としている。
【００６８】
したがって、例えば、油圧ブレーキ機構８の故障時には、少なくともエンジンブレーキによるブレーキ力を確保できるため、安全性が高くなる。また、バッテリー充電量が所定値を越えている場合も、セクション１０の前記処理によって電動モータ６による発電機としての機能を発揮させないで、回生発電を発生させないようにしたため、電動モータ６の過度な作動が抑制されて耐久性の向上と、バッテリー過充電防止が図れる。さらに、要求減速度が所定値を越えていた場合、つまり急ブレーキ操作を行なった場合にも、吸気弁１２（排気弁）の零リフト制御を行なわないので、エンジンブレーキによる強力なブレーキ力を発生させることができる。
【００６９】
また、セクション１０から進んでセクション１１、１２に移行すると、ここでは、要求減速度を得るために、前記セクション８、９と同じく油圧ブレーキ機構８により要求油圧ブレーキ力を確保する処理を行なう。
【００７０】
なお、要求減速度信号は、踏込速度検出センサ４７の出力だけでなく、Ｇセンサ４８からの検出信号、図外の車速センサからの車速信号も総合的に考慮し、演算の上、出力してもよい。その場合は運転者のブレーキフィーリングが向上する。
【００７１】
次に、内燃機関５の駆動を停止する際のコントローラ９による制御を、図１１に示すフローチャートに基づいて説明する。すなわち、要求減速度が所定値を越えているような急ブレーキの場合などは、前述のように零リフトには制御されないので、このような状態で車両を停止したりキーオフした場合は、次の内燃機関５の始動時に、リフトが高いことにより始動性が悪化するため、これを改善したものである。
【００７２】
まず、セクション２１ではイグニッションスイッチをオフしたか否かを判断し、オフしたと判断した場合は、セクション２３に進む。また、今だオン状態にあると判断した場合は、セクション２２に進み、ここでは車速が所定値以下か否かを判断し、所定値を越えていると判断した場合は、セクション２１にもどり、所定値以下と判断した場合は、セクション２３に移行する。
【００７３】
このセクション２３では、前述のように吸気弁１２（排気弁）のバルブリフト特性を零リフトに制御するように電動アクチュエータ２９に制御信号を出力する。続いて、セクション２４に進み、ここでは、前記ポテンショメータ３１からの信号に基づいて現在のバルブリフトが実際に零リフトになっているか否かを判断する。実際に零リフトになっていない場合は、元に戻って再度チェックするが、零リフトになっている場合は、セクション２５に進み、ここでは、内燃機関５の駆動を停止する信号を出力し、さらにセクション２６において機関５を停止させる。
【００７４】
したがって、内燃機関５の再始動時にはバルブリフトが零リフトになっているため、動弁系のフリクションがきわめて小さくなり、良好な始動性が得られる。また、この内燃機関５の始動は、電動モータ６が運転を開始し、車両が発進する際にも行なわれるため、車両の発進性も向上する。
【００７５】
また、本実施形態によれば、リフト可変手段７を前述のような構成としたため、バルブリフトを、前記図９に示すように最大リフトから零リフトまで連続的な特性とすることが可能になる。したがって、前記踏込速度検出センサ４７により減速要求が検出された場合において、零リフトに制御する際に、リフトがなだらかに低下していくため、エンジンブレーキの急激な変化を抑制することが可能になる。この結果、安定したブレーキフィーリングを得ることができる。
【００７６】
しかも、リフト可変手段７を前述のような構成としたことにより、バルブリフト量を零から最大リフトまで大きく変化させることが可能になり、これによって、機関５の出力の向上が図れ、良好な動力性能も得られる。
【００７７】
さらに、可変機構８の制御軸３２を回転駆動させる駆動手段として電動アクチュエータ２９を用いたため、電動モータ６で得られた回生電力を利用して駆動させることができる。この結果、回生電力の有効利用が図れると共に、油圧アクチュエータとした場合における別途の油圧式駆動機構などが不要になるのでコスト面で有利になる。
【００７８】
また、本実施形態では、駆動カム１５とリンクアーム２４の基端部２４ａとの間に、ニードルベアリング３５を介装したため、カム部１５ａの外周面１５ｄと、基部２４ａ内周面２４ｃとの間の摩擦係数μが充分小さくなる。このため、駆動カム１５の常時円滑な回転が得られることは勿論のこと、制御軸３２のトルク特性のばらつきが防止される。
【００７９】
この制御軸３２のトルクが安定化する結果、電動アクチュエータ２９による制御軸３２の回転位置制御の安定化が図れ、例えばかかる最大リフト域から最小リフト域までのリフト制御の安定化が図れる。したがって、機関運転状態に応じて可変機構１９の円滑かつ安定した作動によるバルブリフト制御が得られ、機関性能を十分に発揮させることが可能になる。
【００８０】
なお、本発明は、前記実施形態の構成に限定されるものではなく、例えば揺動カム１７が揺動する所定の支軸を、駆動軸とは別のものとしてもよいが、本実施形態のように、駆動軸が兼ねる様に構成すれば、部品点数が減り、コンパクトにできることはいうまでもない。
【００８１】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、請求項１記載の発明によれば、車両の制動時において、運転者の要求減速度が所定値以下の場合には、機関弁である吸気弁や排気弁のバルブリフトを零に制御することにより、弁停止状態、つまり全閉状態になるため、フリクションが低減すると共に、吸排気弁によるガス交換損失が回避されて、いわゆるエンジンブレーキが掛かりにくくなる。この結果、内燃機関による車輪の減速が抑制されて、電動モータによる回生電気エネルギーの回収効率が高くなる。
また、ガス交換がなされないことから、排気触媒の過度な冷却が防止されて、該排気触媒の浄化性能の低下が防止される。
【００８２】
しかも、運転者が例えば急ブレーキ作動を行なって、要求減速度値が所定値以上になった場合には、機関弁を零リフト制御させない、つまりガス交換によるポンプ作動を行なうようにしたため、通常の油圧による制動の他に、エンジンブレーキも作動させることになるので、強力な制動力が得られる。
【００８３】
また、この請求項１記載の発明によれば、回生ブレーキ以外に必要な要求ブレーキ力を油圧調整部によって制御するようにしたため、該油圧調整部で要求油圧ブレーキ力が得られるようにブレーキ油圧を各ホイールシリンダに供給し、これによって要求減速度を実現できる。
【００８５】
請求項２記載の発明によれば、所望のバッテリー充電量を確保しつつ電動モータによる過度な回生電力の回収を防止できる。
【００８６】
請求項３記載の発明によれば、通常の油圧などによるブレーキ機構の故障時には、少なくともエンジンブレーキは確保することが可能になる。
【００８７】
請求項４記載の発明によれば、機関弁のバルブリフトを例えば高リフトから零リフトに制御する際に、このリフト変化を連続的になだらかに低下させることができるため、エンジンブレーキの急激な作動変化を防止でき、安定したブレーキフィーリングが得られる。
【００８８】
請求項５記載の発明によれば、機関弁のバルブリフト量を零リフトから高リフトまで十分に大きく制御することが可能になると共に、電動アクチュエータを利用したことにより、前記回生電力によって作動させることができる。このため、回生電力の有効利用が図れると共に、別途に油圧駆動源や油圧駆動機構などが不要になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す全体概略図。
【図２】本発明の実施態様に供されるリフト可変手段を示す図３のＡ矢視図。
【図３】同リフト可変手段の要部斜視図。
【図４】同リフト可変手段に供される駆動カムの斜視図。
【図５】リフト可変手段に供される揺動カムのカム面のプロフィール特性図。
【図６】同リフト可変手段の部分断面図。
【図７】最小バルブリフト（零リフト）制御時における吸気弁の開閉作動状態を示す図３のＡ矢示図。
【図８】最大バルブリフト制御時における吸気弁の開閉作動状態を示す図３のＡ矢示図。
【図９】本実施形態のバルブリフト特性図。
【図１０】車両制動時におけるコントローラの制御を示すフローチャート図。
【図１１】内燃機関の停止時におけるコントローラの制御を示すフローチャート図。
【図１２】従来の車両の動力源制御装置を示す概略図。
【符号の説明】
１…車体
２ａ，２ｂ…前輪
５…内燃機関
６…電動モータ
７…リフト可変手段
８…油圧ブレーキ機構
９…コントローラ
１２…吸気弁
１３…駆動軸
１５…駆動カム
１７…揺動カム
２３…ロッカアーム
２４…リンクアーム
２５…リンクロッド
３１…ポテンショメータ
３２…制御軸
３３…制御カム
４１…バッテリー
４２…ブレーキペダル
４５…制御回路
４６…バッテリー充電量検出センサ
４７…踏込速度検出センサ
Claims (5)
- 内燃機関の動力と電動モータの動力とを車両の運転状態に応じて制御する車両の動力源制御装置において、
前記内燃機関の機関弁のバルブリフト量を可変制御するリフト可変手段と、 車両を制動するブレーキ機構と、
該車両の制動時における運転者の要求減速度を検出する要求減速度検出手段と、
該要求減速度検出手段によって検出された要求減速度値が所定値以下の場合に、前記機関弁を、前記リフト可変手段により零リフトに制御する零リフト変換手段と、
同じく要求減速度値が所定値以下の場合に、車輪から伝達された運動エネルギーを、前記電動モータの発電作用により電気エネルギーに回生させる回生変換手段と、
前記要求減速度検出手段によって検出された要求減速度値が所定値を越えている場合は、前記零リフト変換手段による機関弁の零リフト制御を解除する零リフト解除手段と、を備え、
前記ブレーキ機構は、油圧調整部によってブレーキ力を制御する油圧ブレーキ機構によって構成され、
前記零リフト変換手段により零リフトに制御された後に、前記電動モータによる回生ブレーキ以外に必要な要求ブレーキ力を前記油圧調整部によって制御することを特徴とする車両の動力源制御装置。 - 前記電動モータに電流を供給するバッテリーの充電状態を検出する充電状態検出手段を設けると共に、前記充電状態検出手段によって検出されたバッテリー充電量が所定値を越えている場合には、前記要求減速度値が所定値以下であっても前記零リフト解除手段により零リフト制御を解除するように構成したことを特徴とする請求項１に記載の車両の動力源制御装置。
- 前記ブレーキ機構の故障検出手段を設けると共に、該ブレーキ故障検出手段から故障検出信号が出力された場合には、前記要求減速度値が所定値以下であっても前記零リフト解除手段により零リフト制御を解除するように構成したことを特徴とする請求項１または２に記載の車両の動力源制御装置。
- リフト可変手段は、前記機関弁のバルブリフト量を機関運転状態に応じて連続に可変制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の車両の動力源制御装置。
- 前記リフト可変手段は、機関のクランク軸に同期して回転し、外周に駆動カムが設けられた駆動軸と、所定の支軸に揺動自在に支持されて、バルブスプリングのばね力に抗して機関弁を開作動させる揺動カムと、前記駆動軸の回転力を揺動カムに揺動力として伝達する伝達機構と、該伝達機構の姿勢を変化させて前記揺動カムによる機関弁のリフト量の最大値を変化させる制御カムと、該制御カムの回動位置を制御する制御軸を回転駆動する電動アクチュエータとを備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の車両の動力源制御装置。
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