KR20030002297A - 기관 작동 특성 변경 수단의 록크 방지 작동 제어 방법 - Google Patents

기관 작동 특성 변경 수단의 록크 방지 작동 제어 방법 Download PDF

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Abstract

흡기 압축비를 가변으로 제어할 수 있고 또한 흡기 압축비를 높이는 작동 상태로 록크 수단에 의해 록크할 수 있도록 되어 있는 기관 작동 특성 변경 수단에 있어서, 환영받지 않는 흡기 압축비 증대 록크가 생기는 것에 대처하여 기관 작동 특성 변경 수단을 제어한다.
기관 작동 특성 변경 수단이 흡기 압축비를 높이는 작동 상태에 있지는 않을 때에 록크 수단에 의해 해당 작동 상태로 록크될 우려가 있는지의 여부를 판단하고, 록크될 우려가 있다고 판단되었을 때에는 해당 록크가 작동하는 것을 방지하는 대책을 강구한다.

Description

기관 작동 특성 변경 수단의 록크 방지 작동 제어 방법{Operation control method for preventing lock of engine operational characteristic change means}
본 발명은 내연기관의 작동 특성을 변경하는 기술에 관한 것으로, 특히 흡기 압축비의 가변 제어에 의해 내연기관의 작동 특성을 변경하기 위해 제 1과 제 2 작동 상태 사이에서 변화하도록 되어 있는 기관 작동 특성 변경 수단이 그 제 1 작동 상태에서 록크 수단에 의해 록크될 수 있도록 되어 있는 경우의 기관 작동 특성 변경 수단의 록크에 관련하는 제어에 관한 것이다.
자동차의 내연기관에 있어서, 기관 워밍 업(warming up) 후의 통상 운전시에는 흡기 압축비를 비교적 낮게 하여 기관을 저진동이며 또한 높은 연비로 운전하고, 기관 워밍 업 전의 기관 냉온시, 특히 기관 냉온에서의 크랭킹시에는 흡기 압축비를 높여 기관의 시동성을 좋게 하는 것이 종래부터 알려져 있다. 또한, 흡기 압축비는 기관 워밍 업 후의 운전시에도 부하의 고저에 따라서 증감 제어되어도 좋고, 이것에 의해서 내연기관의 연비를 개선할 수 있다. 피스톤식 내연기관의 흡기 압축비의 변경은 밸브 개폐 타이밍 제어장치에 의해 흡기 밸브가 폐쇄되는 위상을 전후로 치우치게 하는 것, 흡기 행정으로부터 압축 행정으로 이행하는 동안 적절한 위상을 선택하여 배기 밸브를 일시 개방시키는 것, 흡배기 밸브 구동용 캠을 3차원 캠으로 하여 그 리프트를 적절히 조절하는 것, 피스톤 로드와 크랭크축 또는 피스톤 로드와 피스톤 사이의 연결부에 조절 가능한 편심 베어링을 설치하는 것 등 여러가지 방법에 의해 가능하다.
그 일례로서, 흡기 밸브의 폐쇄 위상을 전후로 치우치게 함으로써 흡기 압축비를 변경하는 장치의 예가 본건 출원인과 동일인의 출원인 일본 특개 2000-320356호 공보에 개시되어 있다. 이 구조에 의한 흡기 압축비의 변경은 흡기 밸브 개폐 타이밍 제어장치에 의한 흡기 밸브의 개폐 위상을 크랭크축의 회전 위상에 대하여 도 1에 도시하는 바와 같이 가변으로 제어하고, 특히 그 폐쇄 위상을 피스톤의 왕복 동작 위상에 대하여 상대적으로 진행시키거나 늦추거나 함으로써, 흡기 밸브가 폐쇄되는 순간에 실린더실 내에 장전(裝塡)되는 흡기의 양을 증감하여 흡기의 압축비를 가변으로 제어하는 것이다. 4사이클 엔진에 있어서의 흡기 밸브 폐쇄 위상은 종래 일반적으로 하사점 이후(After Bottom Dead Center, 생략하여 ABDC)에 측정하여 70°부근에 있지만, 이것이 흡기 밸브 개폐 타이밍 제어장치에 의해 110 내지 120°정도까지 더욱 커지면(지연되면), 흡기 밸브가 폐쇄되는 시점에서 실린더실 내에 포착되는 흡기의 양이 적어짐으로써 흡기 압축비가 내려간다. 이러한 흡기 밸브 개폐 타이밍 제어장치에 의한 흡기 밸브 폐쇄 위상의 변경에 의해, 압축 행정 종료시에 있어서의 통 내 압력은 도 2에 예시하는 바와 같이 크게 변화한다.
상기한 바와 같이 흡기 압축비를 가변으로 제어시키는 내연기관은 기관 워밍 업 상태에서는 흡기 압축비를 내리고, 높은 크랭킹 회전수로 함으로써, 저진동으로 정숙하게 기관이 시동되고, 기관이 냉온 상태에서 시동될 때에는 흡기 압축비를 올림으로써 그 시동성을 확보할 수 있기 때문에, 현재 연료자원의 절약과 환경 보전의 필요로부터 주목되어 온 신호 대기 등의 차량 일시 정지시에 내연기관을 일시 정지시키는 에코런(eco-run) 차나 내연기관에 의한 구동과 전동기에 의한 구동을 적절히 섞어 행하는 하이브리드 카(hybrid car)에 적합하다.
도 3 내지 도 5는 상기 공보에 도시되어 있는 흡기 밸브 개폐 타이밍 제어 장치를 본 발명의 목적에 맞추어 일부 수정하여 재현하여, 하이브리드 카에 적용한 예를 도시한 것으로, 이 중 도 4 및 5는 도 3에서의 단면 A­A를 2개의 작동 예로 도시하는 도면이다. 도 3에서, e는 내연기관이고, 그 크랭크축 c에 전동기와 발전기의 양 기능을 구비한 제 1 및 제 2 전동 발전기(모터 제너레이터) mg1 및 mg2가 유성 기어식의 토크 분배장치 p를 통해서 구동 연결되어 있고, 또한, 이러한 내연기관과 전동 발전기로 이루어지는 원동 회생장치에 대하여, 한 쌍의 차륜 w가 차축 s, 차동 기어 d, 변속기 t를 거쳐서 전동 발전기 mg1의 회전축의 부분에서 구동 연결되어 있다. 전동 발전기 mg1 및 mg2는 인버터 i를 통해서 축전장치 b와 전기적으로 접속되고, 차량의 운행 상태에 따라서 전동기 또는 발전기로서 작동하도록 되어 있다.
부호 10으로서 전체적으로 도시되어 있는 부분이 상기한 흡기 밸브 개폐 타이밍 제어장치이며, 후술하는 대로 흡기 압축비의 관점에서 보면 흡기 압축비 제어 수단이다. 이 흡기 밸브 개폐 타이밍 제어장치는 내연기관의 크랭크축 c로부터 무단 벨트(12)를 거쳐서 크랭크축에 동기하여 회전 구동되는 기어(14)와, 흡기 밸브 작동 캠(16)을 보유하는 흡기 밸브 캠축(18) 사이에 작용하는 로터리 액추에이터의 구조를 하고 있다.
더욱 상세하게는 기어(14)에는 4개의 볼트(20)에 의해서 내치(internal tooth) 스플라인(spline)형의 환형 부재(22)와 환형의 단판(24)이 조합되어, 4개의 내향(introrse)의 방사형 격벽부(26)를 구비한 작동실 공간이 정해져 있다. 그리고 이 작동실 공간 내에는 볼트(28)에 의해 캠축(18)의 한 끝에 고정된 로터(30)가 설치되어 있다. 이 로터(30)는 그 중심의 허브(hub)부의 주위에 4개의 블레이드(blade)(32)를 갖는 것으로, 각 블레이드는 그 둘레 방향 양측에 위치하는 한 쌍의 구역벽부(26) 사이에 형성된 부채모양의 챔버(34) 내에서, 도 4에 도시되어 있는 바와 같은 회동 위치와 도 5에 도시되어 있는 바와 같은 회동 위치 사이에서 기어(14), 환형 부재(22), 단판(24; 端板)으로 이루어지는 하우징에 대하여, 상대적으로 회동할 수 있도록 되어 있다.
이 하우징은 크랭크축의 정회전에 따라, 무단 벨트(12)에 의해 기어(14)의부분에서 도 4 및 5에서 화살표로 도시되어 있는 바와 같이 시계 방향으로 구동되기 때문에, 도 4에 도시되어 있는 상태에서는 캠축(18)은 크랭크축에 대하여 가장 위상이 늦추어진 상태이고, 도 5에 도시되어 있는 상태에서는 반대로 캠축(18)은 크랭크축에 대하여 가장 위상이 진행된 상태에 있다.
블레이드(32)의 하나에는 계단진 실린더 구멍(36)이 설치되어 있고, 해당 계단진 실린더 구멍 내에는 그 대직경부에 대직경의 헤드부(38)에서 피스톤식으로 결합한 록크 핀(40)이 끼워져 있다. 록크 핀(40)의 소직경부(42)는 계단진 실린더 구멍(36)의 소직경부에 결합하고, 그에 따라 슬라이딩하도록 안내되어 있다. 그리고 이 소직경부(42)는 캠축(18)이 크랭크축에 대하여 가장 진각되었을 때, 즉 로터(30)의 블레이드(32)가 환형 부재(22)에 대하여 도 5에 도시되어 있는 회동 위치에 왔을 때, 기어(14)의 대응하는 개소에 설치된 오목 구멍(44) 내에 삽입할 수 있도록 되어 있다. 록크 핀(40)은 압축 코일 스프링(46)에 의해 오목 구멍(44)을 향하여 가압되어 있고, 계단진 실린더 구멍(36)의 대직경부 내에 록크 핀(40)의 헤드부(38) 사이에 형성된 환형의 작동실(부호(36)의 꺼내는 위치) 안에 후술하는 요령으로 유압이 공급되어 있지 않을 때에는 로터(30)가 환형 부재(22)에 대하여 도 5에 도시되어 있는 바와 같은 최진각 위치에 왔을 때, 록크 핀(40)은 압축 코일 스프링(46)의 스프링 힘에 의해 그 소직경부(42)의 단부가 오목 구멍(44) 내로 들어가고, 크랭크축에 대한 캠축(18)의 상대적 회동 위치 관계를 최진각 위치에 결합하도록 되어 있다.
환형 부재(22)의 4개의 구역벽부(26)의 인접하는 것끼리의 사이에 형성된 작동실(34)의 각각에 대해서는 그 내부에 배치된 로터(30)의 블레이드(32)에 대하여 이것을 환형 부재(22)에 대하여 도 4 또는 도 5에서 보아 반시계 방향으로 구동하는 유압을 공급하는 제 1 포트(48)와, 반대로 블레이드(32)를 환형 부재(22)에 대하여 도 4 또는 도 5에서 보아 시계 방향으로 구동하는 유압을 공급하는 제 2 포트(50)가 개구하고 있다. 제 1 포트(48)는 환형의 유로(52)에 연통하고 있고, 제 2 포트(50)는 환형의 유로(54)에 연통하고 있다. 유로(52)는 또한 계단진 실린더 구멍(36)의 상기한 환형 작동실(부호(36)의 꺼내는 위치)에도 연통하고 있다. 환형 구멍(52)은 캠축(18)의 단부 내에 형성된 유로(56)를 거쳐서 내연기관의 실린더 헤드부에 형성된 캠축(18)을 위한 베어링부(58)에 형성된 환형 유로(60)에 연통하고 있다. 한편, 환형 유로(54)는 마찬가지로 캠축(18)의 단부 내에 형성된 유로(61, 62)를 거쳐서 베어링부(58)에 형성된 환형 유로(64)에 연통하고 있다. 환형 유로(60)는 포트(66) 및 그것에 접속된 유로(68)를 거쳐서 전자 작동의 유압 전환 밸브(70)의 제 1 포트(72)에 접속되어 있고, 한편, 환형 유로(64)는 포트(74)로부터 유로(76)를 거쳐서 전자식 유압 전환 밸브의 제 2 포트(78)에 접속되어 있다.
전자식 유압 전환 밸브(70)는 상기한 포트(72 및 78)에 더하여, 유압 펌프(80)로부터 그 토출 유압을 받는 유압 포트(82)와, 제 1 포트(72)를 선택적으로 오일 저장소(84)를 향하여 가는 제 1 배수(drainage) 포트(86)와, 제 2 포트(78)를 선택적으로 오일 저장소(84)를 향하여 가는 제 2 배수 포트(88)를 갖는 밸브 하우징(90)과, 해당 밸브 하우징 내에 솔레노이드(92)와 압축 코일스프링(94)의 작용 하에 왕복 동작하여 상기한 각 포트간의 연통을 제어하는 밸브 스풀(96; spool))을 갖고 있다.
솔레노이드(92)는 컴퓨터를 내장한 차량 운전 제어장치(98; ECU)로부터의 지령 신호에 의해 그 작동이 제어된다. 솔레노이드(92)가 통전되지 않을 때에는 밸브 스풀(96)은 압축 코일 스프링(94)의 작용에 의해 도시하는 바와 같이 오른쪽으로 완전히 변위된 위치에 있고, 이 때의 제 2 포트(78)는 유압 포트(82)에 연통되고, 제 1 포트(72)는 제 1 배수 포트(86)에 연통된다. 따라서, 이러한 상태에서 펌프(80)가 작동되면, 유로(76)를 거쳐서 공급된 유압은 포트(74)로부터 환형 유로(64)를 거쳐서 유로(62)로 공급되고, 이로부터 유로(61)를 거쳐서 환형 유로(54)로 공급되며, 또한 포트(50)를 거쳐서 작동실(34)로 공급된다. 따라서, 이 때는 로터(30)의 블레이드(32)는 환형 부재(22)에 대하여 도 4 또는 도 5에서 보아 시계 방향으로 구동되고, 흡기 밸브 폐쇄 위상은 진각된다. 이러한 진각 방향의 구동이 종단에 달하면, 록크 핀(40)은 오목 구멍(44)에 정합하고, 록크 핀은 압축 코일 스프링(46)의 작용에 의해 도 3에서 보아 오른쪽으로 구동되고, 그 소직경단(42)이 오목 구멍(44) 내에 삽입하고, 캠축(18)은 크랭크축에 대하여 최진각 위치로 록크되지만, 기관 시동시에는 유압 펌프(80)의 토출 유압은 아직 상승하지 않기 때문에, 유압에 의한 이러한 최진각 위치로의 진각은 기관 시동시에는 생기지 않는다.
이것에 대하여 솔레노이드(92)가 연속적으로 통전되면, 밸브 스풀(96)은 압축 코일 스프링(94)의 작용에 저항하여 도 3에서 보아 오른쪽으로 완전히 구동된다. 이 때는 제 1 포트(72)가 유압 포트(82)에 연통하고, 제 2 포트(78)는 제 2 배수 포트(88)에 연통한다. 밸브 스풀(96)이 이러한 위치에 있을 때, 유압 펌프(80)가 작동되면, 그것이 발생하는 유압은 유로(68)를 거쳐서 포트(66)로부터 환형 유로(60)로 공급되고, 이로부터 유로(56) 및 환형 유로(52)를 거쳐서 포트(48)로부터 작동실(34)로 공급되는 동시에, 계단진 실린더 구멍(36)의 상기 환형 작동실로도 공급된다. 따라서, 이 때에는 록크 핀(40)은 압축 코일 스프링(46)의 작용에 저항하여 도 3에 도시되어 있는 위치로 구동되고, 그 소직경 단부(42)가 오목 구멍(44)에 삽입되어 있을 때에는 그 삽입이 해제되는 동시에, 로터(30)의 블레이드(32)는 환형 부재(22)에 대하여 도 4 또는 도 5에서 보아 반시계 방향으로 구동되고, 캠축(18)은 크랭크축에 대하여 지연각(angle of delay) 방향으로 변위된다.
솔레노이드(92)로의 통전이 온오프 펄스 통전으로서 제어될 때에는 밸브 스풀(96)은 펄스 전류의 듀티비에 따라서 상기한 2개의 극단 위치 사이의 임의의 중간 위치에 설정되고, 그에 따라서 로터(30)의 블레이드(32)의 양측에 작용하는 유압의 크기가 상대적으로 평형 제어되고, 크랭크축에 대한 캠축(18)의 상대적 각도 위치는 최진각(angle of advance) 위치와 최지연각 위치 사이의 임의의 중간 위치로 설정된다.
차량 운전 제어장치(98; ECU)에는 도면에는 도시되어 있지 않은 차량의 키 스위치로부터 그것이 온이 되었는지의 여부, 또한 그것이 기관의 크랭킹을 행하는 크랭킹 위치까지 회동되었는지의 여부를 나타내는 신호 Sk, 액셀 페달의 밟는 양을나타내는 신호 Da, 차량 속도를 나타내는 신호 Ve, 기관 회전수를 나타내는 신호 Ne, 기관 온도를 나타내는 신호 Te, 크랭크축 c의 회전각을 나타내는 신호 Ac, 흡기 밸브 작동 캠축(18)의 회전각을 나타내는 신호 Av, 전동 발전기 mg1 및 mg2의 회전 속도를 나타내는 신호 ωr, ωs 등이 공급되고, 차량 자동 제어 장치(98)는 이 입력 신호에 근거하여 소정의 제어 프로그램에 의한 제어 연산을 행하고, 그 일환으로서 솔레노이드(92)의 작동을 상기한 요령으로 제어하고, 피스톤의 왕복 동작에 대한 흡기 밸브의 개폐 타이밍을 제어한다.
도 3에 있어서 해도적으로 도시되어 있는 유성 기어식 토크 분배장치 p는 더욱 상세하게는 도 6에 도시하는 바와 같이, 유성 기어 기구의 유성 캐리어에 내연기관 e의 크랭크축 c가 연결되고, 링 기어에 제 1 전동 발전기 mg1의 회전축이 연결되고, 태양 기어(sun gear)에 제 2 전동 발전기 mg2의 회전축이 연결된 것으로, 이것에 의해서 내연기관과 제 1 및 제 2 전동 발전기는 각각 유성 기어 기구에 의해서 정해지는 상호의 차동 회전 관계를 유지하여 회전하도록 되어 있다. 따라서, 그 하나의 작동 상태로서, 전동 발전기 mg1이 정지(A)하고 있고, 전동 발전기 mg2도 정지(B)하고 있으며, 내연기관도 정지하고 있는 상태이다. 또한, 다른 하나의 작동 상태로서, 전동 발전기 mg1이 정회전(C)하고 있고, 전동 발전기 mg2도 정회전(D)하고 있으며, 내연기관도 정회전하고 있는 상태에 있다. 이 상태에는 내연기관에 대해서는 그것이 출력 운전하고 있는 경우도, 엔진 브레이크 상태에 있는 경우도, 단지 공전하고 있는 경우도, 시동을 위해서 크랭킹되어 있는 경우도 있다. 또한, 전동 발전기 mg1 및 mg2에 대해서는 각각, 전동기로서 구동력을 내고 있는경우도, 발전기로서 동력을 흡수하고 있는 경우도, 단지 공전하고 있는 경우도 있다. 전동 발전기 mg1 및 mg2가 정회전 또는 역전 방향의 각 회전에 있어서, 전동기로서 작동할지 발전기로서 작동할지는 인버터 i에 의해서 제어되는 전기회로의 전환의 문제이다. 또한, 내연기관이 일시 정지한 상태로 하이브리드 카가 전동 주행하고 있는 경우로서, 차축 s와 연결된 전동 발전기 mg1은 전동기로서 정회전(C)하고, 전동 발전기 mg2도 전동기로서 역전(E)하고 있는 경우가 있다. 또한, 기관 정지 상태에서 차량이 후진 구동되는 경우로서, 전동 발전기 mg1은 전동기로서 역전(F)하고, 전동 발전기 mg2는 전동기로서 정회전(G)하고 있는 경우가 있다. 또한, 차량 운행 개시시에 흡기 압축비를 높이는 상기 제 1 작동 상태를 달성하기 위해서 크랭크축을 역전 구동해야 하고, 전동 발전기 mg1은 정지(A)한 채로, 전동 발전기 mg2를 역전 구동(H)하는 경우가 있다. 또, 이하에 기재한 본 발명이 해결하고자 하는 과제의 대상이 되는 작동 상태로서, 내연기관이 거의 정지하고 있는 상태에서 전동 발전기 mg1과 전동 발전기 mg2 사이의 회전 평형의 어긋남(I, J)에 의해 내연기관이 역전되는 경우가 있다.
흡기 압축비 제어 수단을 구비한 내연기관은 기관 워밍 업 후의 통상 운전시에는 흡기 압축비를 내린 상태이다. 이것을 상기한 도 3 내지 도 5에 도시한 흡기 밸브 개폐 타이밍 제어장치의 예에 대해서 보면, 기관 워밍 업 후의 통상 운전시에는 도 4에 도시된 상태 내지 그것에 가까운 상태에 있고, 흡기 밸브의 개폐 타이밍은 최지연각 위치 내지 그것에 가까운 위치에 있다. 이와 같이 흡기 밸브 개폐 타이밍이 최지연각 위치 내지 그것에 가까운 위치까지 늦추어져 있더라도, 기관 일시 정지 후의 기관 시동시에는 기관은 아직 워밍 업 상태에 있기 때문에, 그대로의 흡기 압축비를 내린 상태에서 크랭킹이 행하여져도 되고, 이러한 저압축비에 의한 크랭킹에 의해, 진동이 적은 조용한 기관 시동을 달성할 수 있다.
이것에 대하여, 차량의 운행 개시시에 기관을 시동할 때에는 기관은 통상 차가워져 있고, 또한 차량 운행 도중의 기관 일시 정지의 경우에도 그것이 오래 되었을 때에는 기관은 차가워진 상태가 되기 때문에, 크랭킹은 흡기 밸브 개폐 타이밍 제어장치를 진각 위상으로 진행시키고 나서 행하면, 기관의 시동은 더욱 용이해진다. 그러나 기관 시동 이전에는 상기한 유압 펌프(80)와 같은 흡기 밸브 개폐 타이밍 제어를 위한 유압원은 아직 얻을 수 없기 때문에, 유압에 의해서 흡기 밸브 개폐 타이밍을 진각 위치로 진행시킬 수 없으므로, 크랭킹에 앞서 전동 발전기 mg1, mg2의 한쪽 또는 양쪽에 의해 기관의 크랭크축 c를 일시 역전 방향으로 회동시키고, 캠축(18)과 함께 정지하고 있는 로터(30)에 대하여 환형 부재(22)의 측을 역전시킴으로써, 로터(30)를 환형 부재(22)에 대하여 상대적으로 도 5에 도시되어 있는 바와 같은 최진각 위치로 가져오고, 여기서 양자를 록크 핀(40)에 의해 기계적으로 결합하여 흡기 밸브 개폐 타이밍을 최진각 위치로 록크하는 것이 행하여진다. 이렇게 해서 크랭킹에 앞서 흡기 압축비를 높이는 제어가 행하여지면, 기관 냉온시의 기관 시동은 그것에 의해서 더욱 용이하며 또한 확실해진다. 그러나, 흡기 압축비를 높인 크랭킹에는 흡기 압축비를 내린 채로의 크랭킹에 비하여 진동이 크다는 결점이 있다.
흡기 압축비의 증감 제어를 할 수 있는 기관 작동 특성 변경 수단을 구비한 에코런 차나 하이브리드 카에 있어서, 내연기관이 워밍 업 상태로서 흡기 압축비를 내려 운전되고 있던 상태로부터, 차량 운전 제어장치의 제어 판단에 의해 기관이 일시 정지되었을 때, 기관의 흡기 압축비는 통상 그대로 유지되거나, 또는 더욱 내려가는 방향으로 변화한다. 이것은 흡기 압축비의 변경이 상기한 바와 같은 몇 가지의 방법 중 어느 하나에 의해서 행하여지더라도, 흡기 압축비의 제어는 크랭크축의 회전에 동기한 것이 되기 때문에, 그것은 크랭크축의 회전에 대하여 어떠한 제어 요소를 추종시켜서, 그 추종 변위를 제어하게 되고, 흡기 압축비 제어 수단은 제어력이 소멸하면 흡기 압축비를 내리는 방향으로 치우치기 때문이다. 그러나, 도 3에 예시하는 바와 같이 내연기관이 두개의 전동 발전기 mg1, mg2와 조합되고, 이들 3자의 각각의 회전이 서로 관련하도록 되어 있는 경우에는 위에 도 6에 대해서 전동 발전기 mg1이 정회전(I)하고 있고, 전동 발전기 mg2가 역전(J)하고 있는 예로서 도시한 바와 같이 정지하고 있는 내연기관의 크랭크축이 두개의 전동 발전기의 회전 평형의 어긋남에 의해, 역전 방향으로 구동되고, 상기한 록크 핀(40)이 오목 구멍(44)에 결합하여 흡기 압축비 증대 록크가 생길 우려가 있다. 만약 이러한 흡기 압축비 증대 록크가 워밍 업 상태에 있는 내연기관에 생기면, 기관의 흡기 압축비가 필요없이 높여지고, 기관 워밍 업 상태에서의 시동 크랭킹시 또는 기관의 워밍 업 운전시에 진동이 생겨 차량의 승차감이 나빠진다.
본 발명은 상기한 바와 같이 흡기 압축비를 가변으로 제어할 수 있고 또한 흡기 압축비를 높이는 작동 상태로 록크 수단에 의해 록크할 수 있도록 되어 있는기관 작동 특성 변경 수단에 있어서, 환영받지 않는 흡기 압축비 증대 록크가 생길 가능성이 있는 것에 도달하고, 이 점에 있어서 개량된 기관 작동 특성 변경 수단의 제어 방법을 제공하는 것을 과제로 하고 있다.
도 1은 흡기 압축비를 가변으로 제어하기 위해서 흡기 밸브의 개폐 위상을 가변으로 제어하는 요령을 배기 밸브의 개폐 위상과 함께 도시하는 선도.
도 2는 흡기 밸브 폐쇄 위상의 하사점 후 각도의 대소에 따라서 크랭킹에 의해 실린더내 압력이 상승하는 경과를 예시하는 그래프.
도 3은 흡기 밸브 개폐 타이밍 제어장치의 일례의 기본 구성을 하이브리드 카에 적용한 것으로서 일부분 해도적으로 도시하는 설명도.
도 4는 도 3의 흡기 밸브 개폐 타이밍 제어장치를 흡기 밸브 폐쇄 위상이 최지연된 상태로 도시하는 도 3의 A-A에서 본 도면.
도 5는 도 3의 흡기 밸브 개폐 타이밍 제어장치를 흡기 밸브 폐쇄 위상이 최진각된 상태에서 도시하는 도 3의 A-A에서 본 도면.
도 6은 도 3에 도시하는 유성 기어식 토크 분배장치 p의 더욱 상세함과 여기에 있어서의 내연기관과 제 1 및 제 2 전동 발전기 사이의 작동 평형 관계를 도시하는 해부도.
도 7은 본 발명에 의한 기관 작동 특성 변경 수단의 록크 방지 작동 제어 방법의 기본적 작동을 도시하는 흐름도.
도 8은 도 7의 스텝 150에 있어서의 기관 작동 특성 변경 수단의 작동 상태 판단 작동의 제 1 실시예를 도시하는 흐름도.
도 9는 도 7의 스텝 150에 있어서의 기관 작동 특성 변경 수단의 작동 상태 판단 작동의 제 2 실시예를 도시하는 흐름도.
도 10은 도 7의 스텝 150에 있어서의 기관 작동 특성 변경 수단의 작동 상태 판단 작동의 제 3 실시예를 도시하는 흐름도.
도 11은 도 7의 스텝 200에 있어서의 록크 방지 작동의 제 1 실시예를 도시하는 흐름도.
도 12는 도 7의 스텝 200에 있어서의 록크 방지 작동의 제 2 실시예를 도시하는 흐름도.
도 13은 도 7에 도시하는 기관 작동 특성 변경 수단의 록크 방지 작동 제어 방법의 기본적 작동에 록크 방지 작동의 발동 빈도의 자동 조정 기능을 넣은 하나의 수정 실시예를 도시하는 흐름도
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명 *
e : 내연기관 c : 크랭크축
mg1, mg2 : 전동 발전기 p : 유성 기어식 토크 분배장치
t : 변속기 d : 차동 기어
w : 차륜 s : 차축
i : 인버터 b : 축전장치
10 : 흡기 밸브 개폐 타이밍 제어장치 12 : 무단(無端) 벨트
14 : 기어 16 : 흡기 밸브 작동 캠
18 : 흡기 밸브 캠축 20 : 볼트
22 : 스플라인(spline)형의 환형(環狀) 부재
24 : 환형의 단판 26 : 방사형 격벽부
28 : 볼트 30 : 로터
32 : 블레이드 34 : 부채모양의 챔버
96 : 밸브 스풀(spool)
98 : 차량 운전 제어장치
상기한 과제를 해결하는 것으로서, 본 발명은 제 1 작동 상태와 제 2 작동 상태 사이에서 변화하고, 상기 제 1 작동 상태에서는 상기 제 2 작동 상태에서 보다 흡기 압축비를 높게 하고, 록크 수단에 의해 상기 제 1 작동 상태로 록크될 수 있도록 되어 있는 내연기관의 작동 특성 변경 수단의 작동을 제어하는 방법으로서, 상기 기관 작동 특성 변경 수단이 상기 제 1 작동 상태에 있지는 않을 때에 상기 록크 수단에 의해 상기 제 1 작동 상태로 록크될 우려가 있는지의 여부를 판단하고, 록크될 우려 있다고 판단되었을 때, 해당 록크를 방지하는 대책을 강구하는 것을 특징으로 하는 기관 작동 특성 변경 수단의 작동 제어 방법을 제공하는 것이다.
이 경우, 상기 제 1 작동 상태가 상기 제 2 작동 상태보다 흡기 압축비를 높이는 것은 해당 제 1 작동 상태에서의 내연기관의 크랭크축 회전 위상에 대한 흡기 밸브 폐쇄 위상이 해당 제 2 작동 상태에서 보다 진각되는 것에 의한 것이어도 좋다.
또한, 크랭크축 회전 위상에 대한 흡기 밸브 폐쇄 위상은 크랭크축의 회전을 흡기 밸브 개폐 캠축에 전달하는 회전 전달 수단의 도중에 설치된 흡기 밸브 개폐 타이밍 제어 수단에 의해 제어되고, 상기 록크 수단은 해당 흡기 밸브 개폐 타이밍 제어 수단의 크랭크축에 동기하여 회전하는 제 1 회전 부재와 해당 제 1 회전 부재와 동심으로 흡기 밸브 개폐 캠축에 동기하여 회전하는 제 2 부재 사이에 작용하고, 해당 제 1 및 제 2 회전 부재가 크랭크축 회전 위상에 대한 흡기 밸브 폐쇄 위상을 그 조절 범위 내에서 진행 측에 있는 소정의 위상으로 설정할 때 해당 제 1 회전 부재와 해당 제 2 회전 부재 사이의 상대적 회전을 그 상대 회전 위치에 결합하도록 되어 있어도 좋다.
이 경우, 상기 제 1 회전 부재와 상기 제 2 회전 부재 사이의 회전 각도 차가 소정의 제 1 임계치 회전 각도 차 이하가 되었을 때, 또는 상기 제 1 회전 부재와 상기 제 2 회전 부재 사이의 회전 각도 차가 소정의 제 2 임계치 회전 각도 차 이하로서 해당 회전 각도 차의 변화율이 소정의 음(-)의 임계치 변화율 이하로 되었을 때, 기관 작동 특성 변경 수단이 록크 수단에 의해 상기 제 1 작동 상태로 록크될 우려가 있다고 판단하여도 좋다.
한편, 록크를 방지하는 대책으로서는 상기 흡기 밸브 개폐 타이밍 제어 수단이 상기 제 2 회전 부재를 상기 제 1 회전 부재에 대하여 상대적으로 지연측으로 구동하는 구동 수단을 포함하고 있으면, 이러한 구동 수단에 의해 상기 제 2 회전 부재를 상기 제 1 회전 부재에 대하여 상대적으로 지연측으로 구동하는 것이어도 좋다.
혹은 또한, 차량은 내연기관이 차동 기구를 거쳐서 제 1 및 제 2 전동 발전기에 연결되고, 이들 제 1 및 제 2 전동 발전기를 대향 회전시킴으로써 내연기관의 회전을 정지시킬 수도 역전시킬 수도 있는 하이브리드 카로서, 상기 제 1 회전 부재의 상기 제 2 회전 부재에 대한 진행 방향 또는 지연 방향으로의 구동은 상기 제1 및 제 2 전동 발전기의 대향 회전의 제어에 의해 행할 수 있도록 되어 있어도 좋고, 그 경우, 상기 제 1 및 제 2 전동 발전기의 대향 회전에 의해 내연기관이 소정의 임계치 각속도 이상의 각속도로 역전할 때 기관 작동 특성 변경 수단이 상기 록크 수단에 의해 상기 제 1 작동 상태로 록크될 우려가 있다고 판단하여도 좋다. 또한 이 경우의 록크 방지 대책은 상기 제 1 및 제 2 전동 발전기의 대향 회전의 평형 제어에 의해 내연기관의 역전을 방지하는 것이어도 좋다.
어느 경우에나, 상기 록크 수단은 록크 핀을 핀 수용 구멍에 끼우는 구조이고, 록크 방지 대책은 록크 핀이 핀 수용 구멍에 정합하는 것을 저지하는 것을 포함하고 있어서 좋다.
또한, 상기 어느 경우에나, 제어는 록크 방지 대책이 발동되는 빈도를 재평가하는 제어 조정을 행하는 것을 포함하고 있어도 좋고, 이 제어 조정은 록크의 우려가 있다고 판단하는 기준의 수정과 록크 방지 작동의 수정의 한쪽 또는 양쪽이어도 좋다. 더욱 또한, 제어는 록크 방지 대책에도 불구하고 록크 수단이 소정 회수 이상 작동하였을 때 록크 방지 대책을 강화하는 것을 포함하고 있어도 좋다. 이 소정 회수는 소정 시간 내에 일어난 수가 되어도 좋다.
상기한 바와 같이, 제 1 작동 상태와 제 2 작동 상태 사이에서 변화하고, 제 1 작동 상태에서는 제 2 작동 상태에서 보다 내연기관의 흡기 압축비를 높게 하고, 록크 수단에 의해 제 1 작동 상태로 록크될 수 있도록 되어 있는 내연기관용 작동 특성 변경 수단의 작동을 제어하는데 있어서, 우선, 기관 작동 특성 변경 수단이 제 1 작동 상태에 있지는 않을 때에 록크 수단에 의해 제 1 작동 상태로 록크될 우려가 있는지의 여부를 판단하는 것을 행하면 흡기 압축비가 높아지지 않는 기관 작동 조건시에 흡기 압축비가 필요없게 하고 또한 유해한 증대를 초래하는 록크 수단의 하나의 중대한 오작동의 발생의 우려를 감지할 수 있고, 또한 우려가 있다고 판단되었을 때에는 그것에 대처하여 록크를 방지하는 대책을 강구하면, 그와 같은 록크 수단의 바람직하지 않은 작동에 의해 기관 진동이 발생하여, 쾌적성이라는 차량이 중대한 품질의 일부가 손상되는 것을 회피할 수 있다.
제 1 작동 상태가 제 2 작동 상태보다 흡기 압축비를 높이는 것은 해당 제 1 작동 상태에서의 내연기관의 크랭크축 회전 위상에 대한 흡기 밸브 폐쇄 위상이 해당 제 2 작동 상태에서보다 진각되는 것으로, 크랭크축 회전 위상에 대한 흡기 밸브 폐쇄 위상은 크랭크축의 회전을 흡기 밸브 개폐 캠축에 전달하는 회전 전달 수단의 도중에 설치된 흡기 밸브 개폐 타이밍 제어 수단에 의해 제어되고, 록크 수단은 흡기 밸브 개폐 타이밍 제어 수단의 크랭크축에 동기하여 회전하는 제 1 회전 부재와 해당 제 1 회전 부재와 동심으로 흡기 밸브 개폐 캠축에 동기하여 회전하는 제 2 부재 사이에 작용하고, 해당 제 1 및 제 2 회전 부재가 크랭크축 회전 위상에 대한 흡기 밸브 폐쇄 위상을 그 조절 범위 내에서 진행하는 측에 있는 소정의 위상으로 설정할 때 해당 제 1 회전 부재와 해당 제 2 회전 부재 사이의 상대적 회전을 그 상대 회전 위치에 결합하도록 되어 있는 경우에는, 양자 사이의 회전 각도 차가 축소하는 것은 제 1 회전 부재에 대하여 상대적으로 제 2 회전 부재가 진각 방향으로 변위하는 것이며, 도 4 및 5에서 보아 흡기 밸브 개폐 타이밍 제어 수단의 상태가 도 4의 상태보다 도 5의 상태에 가까워지는 것이다. 따라서, 제 1 회전 부재와제 2 회전 부재간의 회전 각도 차를 감시하고, 그것이 소정의 제 1 임계치 회전 각도 차 이하가 되었을 때에는 기관 작동 특성 변경 수단이 록크 수단에 의해 제 1 작동 상태로 록크될 우려가 있다고 판단할 수 있다.
혹은 또한, 상기한 구조에 있어서, 제 1 회전 부재와 제 2 회전 부재 사이의 회전 각도 차가 상기 제 1 임계치 회전 각도 차와는 다른 소정의 제 2 임계치 회전 각도 차 이하로서 해당 회전 각도 차의 변화율이 소정의 음의 임계치 변화율 이하가 되었을 때, 기관 작동 특성 변경 수단이 록크 수단에 의해 제 1 작동 상태로 록크될 우려가 있다고 판단하도록 하면, 록크 상태로 향하는 양 회전 부재간의 회전 각도 차의 축소의 속도에 근거하여, 미분 예측을 수반하여 기관 작동 특성 변경 수단이 록크 수단에 의해 제 1 작동 상태로 록크될 우려가 있음을 판단할 수 있다.
흡기 밸브 개폐 타이밍 제어 수단이 도 3 내지 도 5에 예시되어 있는 구조와 같이 로터(30)와 같은 제 2 회전 부재를 기어(14), 환형 부재(22), 단판(24)으로 이루어지는 하우징과 같은 제 1 회전 부재에 대하여 상대적으로 지연측으로 구동하는 액압 로터리 액추에이터식의 구동 수단을 포함하고 있으면, 록크 방지 대책은 이러한 구동 수단에 의해 제 2 회전 부재를 제 1 회전 부재에 대하여 상대적으로 지연측으로 구동함으로써 달성할 수 있다.
또한, 차량이 도 3에 예시되어 있는 바와 같은 내연기관과 제 1 및 제 2 전동 발전기를 포함하는 구동 수단을 갖는 하이브리드 카로서, 내연기관이 차동 기구를 거쳐 해당 제 1 및 제 2 전동 발전기에 연결되고, 해당 제 1 및 제 2 전동 발전기를 대향 회전시킴으로써 내연기관의 회전을 정지시킬 수도 역전시킬 수도 있도록되어 있고, 제 1 회전 부재의 제 2 회전 부재에 대한 진행 방향 또는 지연 방향으로의 구동은 제 1 및 제 2 전동 발전기의 대향 회전의 제어에 의해 행할 수 있도록 되어 있는 경우에는, 해당 제 1 및 제 2 전동 발전기의 대향 회전에 의해 내연기관이 역전하면, 이윽고 제 2 회전 부재는 제 1 회전 부재에 대하여 최진각 위치에 도달하고, 제 1 작동 상태로 록크될 우려가 있다. 따라서, 그와 같은 기관 역전의 각속도가 소정의 임계치 각속도 이상이 되었을 때에는 제 1 및 제 2 전동 발전기의 대향 회전의 평형을 수정하는 것으로 내연기관의 역전을 방지하면, 기관 작동 특성 변경 수단이 제 1 작동 상태로 록크되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 어떤 기관 작동 특성 변경 수단에 대한 작동 상태 판단 및 록크 방지 작동이 행하여질 때에도, 록크 방지 대책이 발동되는 빈도에 근거하여 기관 작동 특성 변경 수단이 제 1 작동 상태로 록크될 우려가 있는지의 여부의 판단의 기준이 수정되도록 하여 두면, 기관 작동 특성 변경 수단의 록크 방지 작동의 발동 빈도가 소정의 바람직한 목표치로 자동적으로 조정되고, 본 발명에 의한 기관 작동 특성 변경 수단의 록크 방지 작동 제어를 최적화할 수 있다. 더욱 또, 록크 방지 대책에도 불구하고 록크 수단이 소정 회수 또는 빈도 이상 작동하였을 때에는 록크 방지 대책을 강화하는 제어가 행하여지면, 이에 의하여서도 록크 방지 작동 제어를 더욱 적절한 것으로 할 수 있다.
도 7은 상기한 바와 같은 본 발명에 의한 기관 작동 특성 변경 수단의 작동 제어 방법의 기본적 작동 과정을 도시하는 흐름도이다. 이러한 흐름도에 의한 기관의 작동 제어는 도 3에 부호 98로서 도시되어 있는 차량 운전 제어장치가 신호Sk로서 나타내고 있는 키 스위치의 작동을 나타내는 신호에 의해 차량의 운전 개시가 지령되었을 때부터 개시된다.
제어가 개시되면 스텝 10에서 제어에 관련하는 각종 데이터의 판독이 행하여진다. 이 판독 데이터 중에는 도 3에 도시되어 있는 키 스위치의 작동을 나타내는 신호 Sk, 액셀 페달의 밟는 양을 나타내는 신호 Da, 차량 속도를 나타내는 신호 Ve, 기관 회전수를 나타내는 신호 Ne, 기관 온도를 나타내는 신호 Te, 크랭크축 c의 회전각을 나타내는 신호 Ac, 흡기 밸브 작동 캠축(18)의 회전각을 나타내는 신호 Av, 전동 발전기 mg1, mg2의 회전 속도를 나타내는 신호 ωr, ωs 등이 포함되어 있다. 그리고, 이 판독된 데이터에 근거하여, 다음 스텝 30에서, 상기한 신호 Da, Ve, Ne, Te 등으로부터 알 수 있는 현재의 내연기관의 작동 상태로부터 판단하여, 기관 작동 특성 변경 수단은 흡기 압축비를 높이는 제 1 작동 상태에 있는지의 여부가 판단된다. 답이 예 일 때에는 본 발명에 의한 제어는 필요하기 때문에, 제어는 스텝 10으로 되돌아가고, 데이터를 다시 판독하면서 스텝 10, 30, 50을 통하여 순환한다.
스텝 30의 답이 아니오 일 때에는 제어는 스텝 100으로 진행하여, 기관 작동 특성 변경 수단의 작동 상태, 즉, 도 3 내지 도 5에 도시한 기관 작동 특성 변경 수단의 예에서는 그것이 도 4에 도시하는 상태와 도 5에 도시하는 상태 사이의 어디에 있는지, 또한 어떻게 변화하고 있는지를 판단한다. 이 실시예는 이하의 도 8 내지 도 10에 도시되어 있다. 그리고, 이것에 근거하여, 스텝 150에서 록크의 우려가 있는지의 여부가 판단된다. 답이 노이면, 제어는 스텝 10으로 되돌아가고,데이터를 다시 판독하면서 스텝 30, 100을 통하여 순환한다. 그리고 스텝 150의 답이 예가 되면, 제어는 스텝 200으로 진행하여, 록크 방지 대책으로서의 록크 방지 작동이 행하여진다.
도 8은 도 7의 스텝 100에서 행하여지는 기관 작동 특성 변경 수단의 작동 상태를 판단하는 작동의 제 1 실시예를 도시하는 흐름도이다. 이 실시예에 있어서는 기관 작동 특성 변경 수단이 도 3 내지 도 5에 예시한 구조의 것으로서, 스텝 110에서 내연기관의 크랭크축 및 흡기 밸브 개폐 캠축의 회전 각도를 나타내는 신호 Ac 및 Av로부터, 양 회전 각도의 차가 비교적 작은 소정의 임계치 회전 각도 차 이하가 되었는지의 여부가 판단된다(Ac-Av<△A?). 답이 아니오이면 록크의 우려는 없다고 하여 제어는 스텝 10으로 되돌아가지만, 답이 예이면, 제어는 스텝 111로 진행하여 록크의 우려가 있다는 작동 상태 판단이 이루어진다.
도 9는 도 7의 스텝 100에서 행하여지는 기관 작동 특성 변경 수단의 작동 상태를 판단하는 작동의 제 2 실시예를 도시하는 흐름도이다. 이 실시예에 있어서는 마찬가지로 기관 작동 특성 변경 수단이 도 3 내지 도 5에 예시한 구조의 것으로서, 스텝 120에서 내연기관의 크랭크축 및 흡기 밸브 개폐 캠축의 회전 각도를 나타내는 신호 Ac 및 Av로부터, 양 회전 각도의 차가 회전 각도 차로서는 록크 작동까지는 아직 상당히 여유가 있는 소정의 임계치 회전 각도 차 이하가 되었는지의 여부가 판단된다(Ac-Av<Ao?). 답이 아니오이면, 록크의 우려가 없다고 하여 제어는 스텝 10으로 되돌아가지만, 답이 예이면, 제어는 스텝 121로 진행하여, 해당 회전 각도 차의 시간적 변화율이 소정의 음의 임계치 이하(절대치에서는 이상)인지의여부가 판단된다(d(Ac-Av)/dt<-α?)). 이렇게 해서 양 회전 각도의 차가 소정의 임계치 이하이고 또한 해당 회전 각도 차가 소정의 속도 이상으로 감소할 때, 록크의 우려가 있다는 작동 상태 판단이 이루어진다.
도 10은 도 7의 스텝 100에서 행하여지는 기관 작동 특성 변경 수단의 작동 상태를 판단하는 작동의 제 3 실시예를 도시하는 흐름도이다. 이 실시예에 있어서는 마찬가지로 기관 작동 특성 변경 수단이 도 3 내지 도 5에 예시한 구조이며, 또한 내연기관이 도 3 및 도 6에 도시된 요령으로 유성 기어식의 구동력 분배장치(차동장치)에 의해 제 1 및 제 2 전동 발전기와 구동 연결되어 있다고 해서, 스텝 130에 있어서는 일시 정지 상태에 있는 내연기관의 크랭크축이, 절대치에서는 비교적 작은 어떤 음의 소정의 회전 속도로 역전되어 있는지의 여부가 판단된다((ωc<-△ω).
도 6에 도시하는 바와 같은 유성 기어 기구에서는 태양 기어, 링 기어, 캐리어의 회전 속도를 각각 ωs, ωr, ωc로 하고, 태양 기어 및 링 기어의 이(tooth) 수의 비를 f(f<1)로 하면, ωc=(ωr+fωs)/(1+f)이다. 내연기관이 일시 정지 상태에 있고 그 크랭크축이 거의 회전하지 않은 상태에서는 크랭크축 회전 각도 신호 Ac로부터 크랭크축의 약간의 역전을 검출하는 것은 곤란하지만, 기관의 일시 정지가 도 3 및 도 6에 도시된 구동 구조에 있어서 두개의 전동 발전기의 대향 회전에 의해 초래되고 있을 때에는 전동 발전기 mg1 및 mg2의 회전수에 대응하는 ωr 및 ωs는 각각 실질적인 값이 되어 있고, 또한 기관의 크랭크축이 역전 구동되는 것은 ωr 및 ωs 사이의 평형 관계에 의하기 때문에, ωr 및 ωs의 값을 감시함으로써,ωc가 어떤 비교적 작은 음의 소정 임계치 -△ω 이하(절대치에서는 이상)가 되는 것을 검출할 수 있다. 이렇게 해서 기관의 크랭크축이 절대치에서 △ω를 넘는 속도로 역전하기 시작하면, 이윽고 흡기 밸브 개폐 타이밍 제어장치는 도 5의 상태가 되고, 진각 록크가 생기기 때문에, 스텝 130의 답이 예로 바뀌었을 때에는 제어는 스텝 131로 진행하여, 록크의 우려가 있다는 판단이 이루어진다.
도 11은 도 7의 스텝 200에서 행하여지는 록크 방지 작동의 제 1 실시예를 도시하는 흐름도이다. 이 실시예에 있어서는 마찬가지로 기관 작동 특성 변경 수단이 도 3 내지 도 5에 예시한 구조의 것으로서, 록크 방지 작동은 유압 전환 밸브(70)의 솔레노이드(92)에 대한 통전의 듀티비를 증대시킴으로써 행하여진다. 종래 기술로서 위에 기재한 대로, 도 3 내지 도 5에 예시한 구조의 흡기 밸브 개폐 타이밍 제어장치는 종래의 제어에 있어서는 기관 시동시에는 작동 유압을 아직 얻을 수 없기 때문에, 기관의 냉온 시동에 맞추어 도 5에 도시하는 최진각 상태를 달성하기 위해서 크랭크축을 역전하는 것으로 했었지만, 본 발명이 해결해야 하는 문제, 즉 기관 작동 특성 변경 수단이 흡기 압축비를 높인 제 1 작동 상태에 있지는 않을 때에 그것이 록크 수단에 의해 제 1 작동 상태로 록크된다고 하는 문제는 주로 차량의 운행 중에 내연기관이 일시 정지되는 것에 부수하여 생기는 문제이고, 이 경우 작동 유압은 얻어지는 상태이다. 그래서, 솔레노이드(92)에 대한 통전의 듀티비가 증대되면, 그 밸브 스풀(96)은 도 3에서 보아 왼쪽으로 치우치고, 유압 펌프(80)의 토출압은 포트(72)로부터 유로(68, 56, 52)를 거쳐서 포트(48)로부터 부채모양의 챔버(34)로 유도되고, 로터(30)를 기어(14), 환형 부재(22), 단판(24)으로 이루어지는 하우징에 대하여 도 5에 도시되어 있는 진각 상태로부터 도 4에 도시되어 있는 지연각 상태를 향하여 밀어, 진각 록크가 걸리는 것을 방지한다.
도 12는 도 7의 스텝 200에서 행하여지는 록크 방지 작동의 제 2 실시예를 도시하는 흐름도이다. 이 실시예에 있어서도, 기관 작동 특성 변경 수단은 마찬가지로 도 3 내지 도 5에 예시한 구조의 것으로서, 또한 내연기관이 도 3 및 도 6에 도시된 요령으로 유성 기어식의 구동력 분배장치(차동장치)에 의해 제 1 및 제 2 전동 발전기와 구동 연결되어 있다고 해서, 록크 방지 작동은 전동 발전기 mg1 및/또는 mg2의 회전 평형의 제어에 의해 행하여진다. 이 경우, 스텝 220에서, 우선 차량이 전진 중인지의 여부가 판단된다. 도 3 및 도 6에 도시된 구조에서는 차축 s는 차동 기어 d 및 변속기 t를 거쳐서 제 1 전동 발전기 mg1에 연결되어 있기 때문에, 내연기관이 일시 정지하고 있고 차량이 전진하고 있는 상태는 도 6에서의 mg1이 정회전(C)이고 mg2가 역전(E)의 상태이다. 답이 예이면 제어는 스텝 221로 진행하고, 답이 아니오 이면 제어는 스텝 222로 진행한다.
스텝 221에서는 즉 차량이 전진 중일 때에는 록크 방지 작동은 전동 발전기 mg1의 정회전 회전수를 증대시키거나, 전동 발전기 mg2의 역전 회전수를 감소시키거나 이들 양쪽에 의해 행하여져도 좋다. 한편, 스텝 222에서는 즉 차량이 후진 중일 때에는 록크 방지 작동은 전동 발전기 mg1의 역전 회전수를 감소시키거나 전동 발전기 mg2 회전수를 증대시키거나 이들 양쪽에 의해 행하여져도 좋다. 또한, 차량 정지 중인 록크 방지 작동은 스텝 222에 포함되어도 좋다.
도 13은 도 7의 흐름도에, 그 스텝 200에 있어서의 록크 방지 작동의 발동의빈도를 소정의 바람직한 목표치에 자동적으로 맞추는 제어를 넣은 하나의 수정 실시예를 도시하는 흐름도이다. 이 실시예에 있어서는 소정의 시간이 경과할 때마다 기관 작동 특성 변경 수단이 흡기 압축비를 높이는 제 1 작동 상태에 있지 않을 때에 록크 수단에 의해 제 1 작동 상태로 록크될 우려에 대하여 록크 방지 작동을 발동하는 빈도, 또는 록크 방지 제어의 감도가 소정의 바람직한 목표 빈도로 자동적으로 조정되도록 되어 있다. 제어가 개시되면, 스텝 10에서의 데이터의 판독 후, 스텝 11에서 플래그 F1이 1인지의 여부가 판단된다. 플래그 F1은 본 제어의 개시시 및 후술하는 스텝 18에서 0으로 리셋되기 때문에, 제어 개시의 당초 또는 스텝 30을 거친 복귀 직후의 스텝 11의 답은 아니오 이며, 제어는 스텝 12로 진행하여, 도시한 예에서는 차량 운전 제어장치(98)를 구성하는 컴퓨터의 일부에 내장된 타이머가 세트되고 타임 카운트가 개시된다. 타이머 세트 후에는 스텝 13에서 플래그 F1이 1로 세트되고, 일회의 타임 카운트가 끝나고, F1이 스텝 18에서 0으로 리셋될 때까지 스텝 12는 바이패스된다.
이어서 제어는 스텝 14로 진행하여, 타이머가 타임 아웃하였는지의 여부가 판단된다. 당초는 답은 아니오 이며 제어는 스텝 30으로 진행하여, 도 7에 대해서 설명한 요령으로 필요에 따라서 록크 방지 작동이 행하여진다. 제어가 스텝 200으로 진행하여 록크 방지 작동이 발동되었을 때에는 제어는 스텝 201로 진행하여, 플래그 F2가 1인지의 여부가 판단된다. F2도 당초는 0으로 리셋되어 있기 때문에, 답은 아니오 이며, 제어는 스텝 202로 진행하여, 여기서 도시하는 예에서는 마찬가지로 차량 운전 제어장치(98)를 구성하는 컴퓨터의 일부에 내장된 카운터의 카운트치N1이 0부터 시작되어 1만큼 증분된다. 이어서 스텝 203에서 플래그 F2가 1로 세트된다. 일회의 록크 방지 작동이 종료하면, 스텝 150의 답은 아니오 로 바뀌기 때문에, 그로부터 제어는 스텝 208로 진행하여, 플래그 F2가 0으로 리셋된다. 다음 번의 록크 방지 작동이 행하여지면, 카운트 N1은 또 1만큼 증분된다. 이렇게 해서 카운트치 N1은 록크 방지 작동이 발동된 회수를 나타내게 된다.
또한, 이 실시예에서는 상기한 록크 방지 작동 발동 회수 N1을 계수한 후, 스텝 204에서 스텝 200에 있어서의 록크 방지 작동의 발동에도 불구하고 록크 수단이 작동했는지의 여부가 판단된다. 그리고 답이 예이면, 그 작동 회수가 스텝 205 내지 207에 의해 카운트치 N1과 마찬가지로 차량 운전 제어장치(98)의 컴퓨터에 내장된 카운터의 카운트치 N2로서 계수된다. 이를 위한 플래그 F3도 스텝 208에서 리셋된다.
타이머에 의한 설정 시간이 경과하면, 스텝 14의 답은 예로 되고, 제어는 스텝 15로 진행하여, 카운트치 N1이 소정의 목표치 Na와 비교되어 그 차가 구해지고(△N=N1-Na), 차 △N에 근거하여 스텝 150에서 록크의 우려가 있는지의 여부의 판단을 행할 때의 기준 또는 스텝 200에서 행하여지는 록크 방지 작동의 강도가 카운트치 N을 목표치 Na에 가까워지도록 즉 △N이 0이 되도록 수정된다.
이어서 제어는 스텝 16으로 진행하여, 스텝 206에서 계수된 록크 방지 작동의 발동에도 불구하고 생긴 록크 수단의 작동의 회수 N2의 값이 적당히 설정된 소정치 Nb 이상이 되었는지의 여부가 판단된다. 그리고 답이 예일 때에는 제어는 스텝 17로 진행하여, 록크 방지 작동을 강화하는 제어가 행하여진다. 또한, 스텝 15에 있어서의 록크의 우려가 있다는 기준 또는 록크 방지 작동의 수정과 스텝 17에 있어서의 록크 강화는 도 13의 실시예에서는 거듭 행하여지도록 도시되어 있지만, 이것은 도면을 간략화하기 위해서 양자를 동일한 흐름도에 넣은 것에 지나지 않고, 양자는 모두 임의의 추가 구성의 하나이다. 또한 도 13의 실시예에서는 N2는 소정 시간 내마다의 값으로서 계수되어 있지만, N2는 절대 적산치이어도 좋다.
이와 같이 하여 이 수정 실시예에 의하면, 스텝 100 및 150에서 행하여지는 록크의 우려가 있다는 판단 및 스텝 200에서 행하여지는 록크 방지 작동이 도 8 내지 도 12에 예시한 바와 같은 어느 실시예에 의한 것이어도, 록크 방지 작동이 발동되는 빈도를 소정의 목표치에 가까워지도록 제어를 재검토 수정하고, 본 발명에 의한 록크 방지 제어의 감도를 적정하게 자동 조정하는 것이 행하여진다.
이상에 있어서는 본 발명을 몇개의 실시예에 대해서 상세히 설명하였지만, 이 실시예에 대해서 본 발명의 범위 내에서 여러가지의 수정이 가능한 것은 당업자에 있어서 분명할 것이다.
상기한 바와 같이, 제 1 작동 상태와 제 2 작동 상태 사이에서 변화하고, 제 1 작동 상태에서는 제 2 작동 상태에서 보다 내연기관의 흡기 압축비를 높게 하고, 록크 수단에 의해 제 1 작동 상태로 록크될 수 있도록 되어 있는 내연기관용 작동 특성 변경 수단의 작동을 제어하는데 있어서, 우선, 기관 작동 특성 변경 수단이 제 1 작동 상태에 있지는 않을 때에 록크 수단에 의해 제 1 작동 상태로 록크될 우려가 있는지의 여부를 판단하는 것을 행하면 흡기 압축비가 높아지지 않는 기관 작동 조건시에 흡기 압축비가 필요없게 하고 또한 유해한 증대를 초래하는 록크 수단의 하나의 중대한 오작동의 발생의 우려를 감지할 수 있고, 또한 우려가 있다고 판단되었을 때에는 그것에 대처하여 록크를 방지하는 대책을 강구하면, 그와 같은 록크 수단의 바람직하지 않은 작동에 의해 기관 진동이 발생하여, 쾌적성이라는 차량이 중대한 품질의 일부가 손상되는 것을 회피할 수 있다.

Claims (12)

  1. 제 1 작동 상태와 제 2 작동 상태 사이에서 변화하고, 상기 제 1 작동 상태에서는 상기 제 2 작동 상태 보다 흡기 압축비를 높게 하고, 록크 수단에 의해 상기 제 1 작동 상태로 록크될 수 있도록 되어 있는 내연기관의 작동 특성 변경 수단의 작동을 제어하는 방법으로서, 상기 기관 작동 특성 변경 수단이 상기 제 1 작동 상태에 있지 않을 때에 상기 록크 수단에 의해 상기 제 1 작동 상태로 록크될 우려가 있는지의 여부를 판단하고, 록크될 우려가 있다고 판단되었을 때, 해당 록크를 방지하는 대책을 강구하는 것을 특징으로 하는 기관 작동 특성 변경 수단의 작동 제어 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 작동 상태가 상기 제 2 작동 상태보다 흡기 압축비를 높이는 것은 해당 제 1 작동 상태에서의 해당 내연기관의 크랭크축 회전 위상에 대한 흡기 밸브 폐쇄 위상이 해당 제 2 작동 상태에서보다 진각되는 것에 의한 것을 특징으로 하는 기관 작동 특성 변경 수단의 작동 제어 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 크랭크축 회전 위상에 대한 흡기 밸브 폐쇄 위상은 크랭크축의 회전을 흡기 밸브 개폐 캠축에 전달하는 회전 전달 수단의 도중에 설치된 흡기 밸브 개폐 타이밍 제어 수단에 의해 제어되고, 상기 록크 수단은 해당 흡기 밸브 개폐 타이밍 제어 수단의 크랭크축에 동기하여 회전하는 제 1 회전 부재와 해당 제 1 회전 부재와 동심으로 흡기 밸브 개폐 캠축에 동기하여 회전하는 제 2 부재 사이에 작용하고, 해당 제 1 및 제 2 회전 부재가 크랭크축 회전 위상에 대한 흡기 밸브 폐쇄 위상을 그 조절 범위 내에서 진행 측에 있는 소정의 위상으로 설정할 때 해당 제 1 회전 부재와 해당 제 2 회전 부재 사이의 상대적 회전을 그 상대 회전 위치에 결합하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 기관 작동 특성 변경 수단의 작동 제어 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 제 1 회전 부재와 상기 제 2 회전 부재 사이의 회전 각도 차가 소정의 제 1 임계치 회전 각도 차 이하가 되었을 때, 상기 기관 작동 특성 변경 수단이 상기 록크 수단에 의해 상기 제 1 작동 상태로 록크될 우려가 있다고 판단하는 것을 특징으로 하는 기관 작동 특성 변경 수단의 작동 제어 방법.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 제 1 회전 부재와 상기 제 2 회전 부재 사이의 회전 각도 차가 소정의 제 2 임계치 회전 각도 차 이하로서 해당 회전 각도 차의 변화율이 소정의 음(-)의 임계치 이하가 되었을 때, 상기 기관 작동 특성 변경 수단이 상기 록크 수단에 의해 상기 제 1 작동 상태로 록크될 우려가 있다고 판단하는 것을 특징으로 하는 기관 작동 특성 변경 수단의 작동 제어 방법.
  6. 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 흡기 밸브 개폐 타이밍 제어 수단은 상기 제 2 회전 부재를 상기 제 1 회전 부재에 대하여 상대적으로 지연측으로 구동하는 구동 수단을 포함하고, 상기 대책은 상기 구동 수단에 의해 상기 제 2 회전 부재를 상기 제 1 회전 부재에 대하여 상대적으로 지연측으로 구동하는 것을 특징으로 하는 기관 작동 특성 변경 수단의 작동 제어 방법.
  7. 제 3 항에 있어서, 차량은 내연기관이 차동 기구를 거쳐서 제 1 및 제 2 전동 발전기에 연결되고, 상기 제 1 및 제 2 전동 발전기를 대향 회전시킴으로써 상기 내연기관의 회전을 정지시킬 수도 역전시킬 수도 있는 하이브리드 카(car)이며, 상기 제 1 회전 부재의 상기 제 2 회전 부재에 대한 진행 방향 또는 지연 방향으로의 구동은 상기 제 1 및 제 2 전동 발전기의 대향 회전의 제어에 의해 행할 수 있는 것을 특징으로 하는 기관 작동 특성 변경 수단의 작동 제어 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 전동 발전기의 대향 회전에 의해 상기 내연기관이 소정의 임계치 각속도 이상의 각속도로 역전할 때 상기 기관 작동 특성 변경 수단이 상기 록크 수단에 의해 상기 제 1 작동 상태로 록크될 우려가 있다고 판단하는 것을 특징으로 하는 기관 작동 특성 변경 수단의 작동 제어 방법.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 대책은 상기 제 1 및 제 2 전동 발전기의 대향 회전의 평형 제어에 의해 상기 내연기관의 역전을 방지하는 것으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 기관 작동 특성 변경 수단의 작동 제어 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 록크 수단은 록크 핀을 핀 수용 구멍에 끼우는 구조이며, 상기 대책은 해당 록크 핀이 해당 핀 수용 구멍에 정합하는 것을 저지하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 기관 작동 특성 변경 수단의 작동 제어 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 록크 방지 대책이 발동되는 빈도를 재평가하는 제어 조정을 행하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 기관 작동 특성 변경 수단의 작동 제어 방법.
  12. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 록크 방지 대책에도 불구하고 상기 록크 수단이 소정 회수 이상 작동하였을 때 상기 록크 방지 대책을 강화하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 기관 작동 특성 변경 수단의 작동 제어 방법.
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