KR20090005205A - 차량 및 그 제어방법 - Google Patents

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가즈히로 이치모토
순스케 오야마
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도요타 지도샤（주）
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Abstract

본 발명은 정차 중에 요구 파워(Pb*)가 문턱값(Pref2) 이상일 때에는(S110, S26), 비교적 낮은 하한 회전수(Nemin2) 이상의 회전수를 목표 회전수(Ne*)로 설정함과 동시에(S290), 주행을 위하여 엔진을 운전할 때에 비하여 진각측으로의 변경 정도가 작아지도록 목표 회전수(Ne*)에 의거하여 목표 타이밍(VT*)을 설정하고(S300), 목표 타이밍(VT*)에서의 흡기밸브의 개폐를 동반하여 목표 회전수(Ne*)로 엔진을 운전한다. 이것에 의하여 정차 중에 엔진이 비교적 높은 회전수로 운전됨에 의한 위화감을 운전자에게 주는 것을 억제할 수 있다. 또, 엔진의 운전상태에 따라 흡기밸브의 개폐 타이밍을 더욱 적정한 것으로 할 수 있어, 가변 밸브 타이밍기구를 더욱 적정하게 제어할 수 있다.

Description

차량 및 그 제어방법{VEHICLE, AND ITS CONTROL METHOD}
본 발명은 차량 및 그 제어방법에 관한 것이다.
종래, 이 종류의 차량으로서는, 흡기밸브의 개폐 타이밍을 가변 밸브 타이밍기구에 의하여 조절 가능한 엔진과, 엔진의 크랭크샤프트와 구동축에 접속된 유성기어 기구와, 유성기어 기구에 동력을 입출력하는 제 1 모터와, 구동축에 동력을 입출력하는 제 2 모터와, 제 1 모터 및 제 2 모터와 전력을 주고 받는 배터리를 구비하는 것이 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조). 이 차량에서는, 엔진을 시동하고 나서 가변 밸브 타이밍기구가 양호하게 기능하기까지 필요한 시간이 경과하였는지의 여부 등에 따라 엔진의 동작 라인을 설정하여 엔진을 운전함으로써, 가변 밸브 타이밍기구가 충분히 동작하지 않을 때에도 엔진을 운전할 수 있는 것으로 하고 있다.
[특허문헌 1]
일본국 특개2004-360672호 공보
그런데, 이와 같은 차량에서는, 정차 중에 엔진을 운전할 때에는, 운전자에게 위화감을 주는 것을 억제하는 것이 과제의 하나로서 생각된다. 그리고, 가변 밸브 타이밍기구가, 엔진의 크랭크샤프트의 회전에 의하여 오일 펌프로부터 공급되는 오일을 사용하여 흡기밸브의 개폐 타이밍을 변경하는 것인 경우에는, 엔진의 운전상태, 특히 회전수에 따라서는 흡기밸브의 개폐 타이밍을 변경하는 데 필요한 오일을 오일 펌프로부터 충분히 공급할 수 없는 경우가 있기 때문에, 엔진의 운전상태를 고려하여 가변 밸브 타이밍기구를 더욱 적정하게 제어하는 것이 요구된다.
본 발명의 차량 및 그 제어방법은, 정차 중에 내연기관을 운전할 때에 운전자에게 위화감을 주는 것을 억제하는 것을 목적의 하나로 한다. 또, 본 발명의 차량 및 그 제어방법은, 내연기관의 출력축의 회전에 의하여 공급되는 작동유체를 사용하여 내연기관의 흡기밸브나 배기밸브의 개폐 타이밍을 변경 가능한 개폐 타이밍 변경기구를 더욱 적정하게 제어하는 것을 목적의 하나로 한다.
본 발명의 차량 및 그 제어방법은, 상기한 목적의 적어도 일부를 달성하기 위하여 이하의 수단을 채용하였다.
본 발명의 차량은, 주행용 동력을 출력 가능하고, 주행상태에 관계없이, 임의의 운전 포인트에서 운전 가능한 내연기관과, 상기 내연기관의 출력축의 회전에 의해 공급되는 작동유체를 사용하여 상기 내연기관의 흡기밸브 또는 배기밸브의 개폐 타이밍을 변경 가능한 개폐 타이밍 변경수단과, 주행을 위하여 상기 내연기관의 운전요구가 이루어져 있는 주행용 운전 요구시에는 제 1 제약에 의거하는 개폐 타이밍에서의 상기 내연기관의 흡기밸브 또는 배기밸브의 개폐를 동반하여 상기 내연기관이 제 1 회전수 이상의 회전수로 운전되도록 상기 개폐 타이밍 변경수단과 상기 내연기관을 제어하고, 정차 중에 상기 내연기관의 운전요구가 이루어져 있는 정차 운전 요구시에는 기준 타이밍으로부터의 변경 정도가 상기 제 1 제약보다 작아지는 제 2 제약에 의거하는 개폐 타이밍에서의 상기 내연기관의 흡기밸브 또는 배기밸브의 개폐를 동반하여 상기 내연기관이 상기 제 1 회전수보다 낮은 제 2 회전수 이상의 회전수로 운전되도록 상기 개폐 타이밍 변경수단과 상기 내연기관을 제어하는 제어수단을 구비하는 것을 요지로 한다.
이 본 발명의 차량에서는, 주행을 위하여 내연기관의 운전요구가 이루어져 있는 주행용 운전 요구시에는, 제 1 제약에 의거하는 개폐 타이밍에서의 내연기관의 흡기밸브나 배기밸브의 개폐를 동반하여 내연기관이 제 1 회전수 이상의 회전수로 운전되도록 내연기관의 출력축의 회전에 의해 공급되는 작동유체를 사용하여 내연기관의 흡기밸브나 배기밸브의 개폐 타이밍을 변경 가능한 개폐 타이밍 변경수단과 내연기관을 제어한다. 한편, 정차 중에 상기 내연기관의 운전요구가 이루어져 있는 정차운전 요구시에는, 기준 타이밍으로부터의 변경 정도가 제 1 제약보다 작아지는 제 2 제약에 의거하는 개폐 타이밍에서의 내연기관의 흡기밸브나 배기밸브의 개폐를 동반하여 내연기관이 제 1 회전수보다 낮은 제 2 회전수 이상의 회전수로 운전되도록 개폐 타이밍 변경수단과 내연기관을 제어한다. 따라서, 정차운전 요구시에는, 내연기관을 비교적 낮은 제 2 회전수 이상의 회전수로 운전하기 때문에, 주행용 운전 요구시거나 정차운전 요구시에 관계없이 내연기관을 제 1 회전수 이상의 회전수로 운전하는 것에 비하여 내연기관이 높은 회전수로 운전되는 것에 의한 위화감을 운전자에게 주는 것을 억제할 수 있다. 또, 정차운전 요구시에는, 기준 타이밍으로부터의 변경 정도가 비교적 작은 제 2 제약에 의거하는 개폐 타이밍에서 내연기관의 흡기밸브나 배기밸브를 개폐하기 때문에, 주행용 운전 요구시거나, 정차운전 요구시에 관계없이 제 1 제약에 의거하는 개폐 타이밍에서 내연기관의 흡기밸브나 배기밸브를 개폐하려고 하는 것에 비하여 내연기관의 운전상태에 따라 내연기관의 흡기밸브나 배기밸브의 개폐 타이밍을 더욱 적정한 것으로 할 수 있고, 개폐 타이밍 변경수단을 더욱 적정하게 제어할 수 있다.
이와 같은 본 발명의 차량에 있어서, 상기 제어수단은, 상기 주행용 운전 요구시에는 상기 내연기관의 흡기밸브 또는 배기밸브의 개폐 타이밍의 변경에 필요한 상기 작동유체를 상기 개폐 타이밍 변경수단에 공급할 수 있는 회전수를 상기 제 1 회전수로 하여 제어하고, 상기 정차운전 요구시에는 상기 내연기관의 흡기밸브 또는 배기밸브의 개폐 타이밍의 변경에 필요한 상기 작동유체를 상기 개폐 타이밍 변경수단에 공급할 수 없는 회전수를 상기 제 2 회전수로 하여 제어하는 수단인 것으로 할 수도 있다.
또, 본 발명의 차량에 있어서, 상기 제어수단은, 상기 주행용 운전 요구시에는, 상기 내연기관을 효율 좋게 운전하기 위한 제약을 상기 제 1 제약으로 하여 제어하는 수단인 것으로 할 수도 있다. 이와 같이 하면, 주행용 운전 요구시에는, 내연기관을 효율 좋게 운전할 수 있다.
또한, 본 발명의 차량에 있어서, 상기 개폐 타이밍 변경수단은, 상기 흡기 밸브의 개폐 타이밍을 변경 가능하고, 상기 흡기밸브의 개폐 타이밍을 취할 수 있는 범위 내의 최지각(最遲角)측의 제 1 기설정된 타이밍에 상기 흡기밸브의 개폐 타이밍이 위치하였을 때에 상기 흡기밸브의 개폐 타이밍을 고정 가능함과 동시에 상기 흡기밸브의 개폐 타이밍이 고정되어 있을 때에는 상기 작동유체를 사용하여 상기 고정을 해제 가능한 고정 해제수단을 구비하는 수단이고, 상기 제어수단은, 상기 제 1 기설정된 타이밍을 상기 기준 타이밍으로 하여 제어하는 수단인 것으로 할 수도 있다. 또, 상기 개폐 타이밍 변경수단은, 상기 배기밸브의 개폐 타이밍을 변경 가능하고, 상기 배기밸브의 개폐 타이밍을 취할 수 있는 범위 내의 최진각측(最進角)의 제 2 기설정된 타이밍에 상기 배기밸브의 개폐 타이밍이 위치하였을 때에 상기 배기밸브의 개폐 타이밍을 고정 가능함과 동시에 상기 배기밸브의 개폐 타이밍이 고정되어 있을 때에는 상기 작동유체를 사용하여 상기 고정을 해제 가능한 고정 해제수단을 구비하는 수단이고, 상기 제어수단은, 상기 제 2 기설정된 타이밍을 상기 기준 타이밍으로 하여 제어하는 수단인 것으로 할 수도 있다. 또한 상기 제어수단은, 상기개폐 타이밍 변경수단에 있어서 상기 작동유체를 사용하고 있지 않을 때의 상기 내연기관의 흡기밸브 또는 배기밸브의 개폐 타이밍을 상기 기준 타이밍으로 하여 제어하는 수단인 것으로 할 수도 있다.
또한, 본 발명의 차량에 있어서, 상기 제 1 회전수를 하한 회전수로 하는 상기 내연기관의 운전 포인트와 상기 내연기관의 동력과의 관계로서의 제 1 동작 라인과, 상기 제 2 회전수를 하한 회전수로 하는 상기 내연기관의 운전 포인트와 상기 내연기관의 동력과의 관계로서의 제 2 동작 라인을 포함하는, 복수의 동작 라인을 기억하는 동작 라인 기억수단을 구비하고, 상기 제어수단은, 상기 주행용 운전 요구시에는 상기 기억된 제 1 동작 라인과 상기 내연기관에 요구되는 요구동력에 의거하여 상기 내연기관의 운전 포인트를 설정함과 동시에 상기 설정한 운전 포인트에서 상기 내연기관이 운전되도록 제어하고, 상기 정차운전 요구시에는 상기 기억된 제 2 동작 라인과 상기 내연기관에 요구되는 요구동력에 의거하여 상기 내연기관의 운전 포인트를 설정함과 동시에 상기 설정한 운전 포인트에서 상기 내연기관이 운전되도록 제어하는 수단인 것으로 할 수도 있다. 이 경우, 상기 제어수단은, 상기 정차운전 요구시에는, 상기 설정한 내연기관의 운전 포인트에서의 목표 회전수가 클수록 상기 기준 타이밍으로부터의 변경 정도가 원활하게 커지는 제약을 상기 제 2 제약으로 하여 제어하는 수단인 것으로 할 수도 있다. 정차운전 요구시에는, 내연기관을 비교적 낮은 제 2 회전수 이상의 회전수로 운전하기 때문에, 그 회전수에 따라서는 흡기밸브나 배기밸브의 개폐 타이밍의 변경에 필요한 작동유체를 개폐타이밍 변경수단에 공급할 수 없는 경우가 생길 수 있다. 따라서, 내연기관의 목표 회전수가 클수록 기준 타이밍으로부터의 변경 정도가 원활하게 커지는 제약을 제 2 제약으로 함으로써, 내연기관이 제 2 회전수나 그것보다 약간 큰 회전수로 운전되고 있을 때의, 내연기관의 목표 회전수의 변동에 대한 흡기밸브나 배기밸브의 개폐 타이밍의 급변을 억제할 수 있다.
본 발명의 차량에 있어서, 상기 내연기관의 출력축에 동력을 입출력 가능한 발전수단과, 상기 발전수단과 전력을 주고 받기 가능한 축전수단을 구비하고, 상기 제어수단은, 상기 정차 중에 상기 축전수단에의 충전요구가 이루어졌을 때를 상기 정차운전 요구시로 하여 제어하는 수단인 것으로 할 수도 있다. 이 경우, 축전수단에의 충전요구에 의하여 내연기관을 운전할 때에 운전자에게 주는 위화감을 억제할 수 있다.
또, 본 발명의 차량에 있어서, 차축측에 동력을 입출력 가능한 전동기를 구비하고, 상기 발전수단은, 상기 내연기관의 출력축과 차축측과 접속되며, 전력과 동력의 입출력을 동반하여 상기 내연기관으로부터의 동력의 적어도 일부를 상기 차축측에 출력하는 전력 동력 입출력수단인 것으로 할 수도 있다. 이 경우, 상기 전력 동력 입출력수단은, 상기 내연기관의 출력축과 차축에 연결된 구동축과 회전축과의 3축에 접속되어 상기 3축 중 어느 2축에 입출력되는 동력에 의거하여 나머지 축에 동력을 입출력하는 3축식 동력 입출력수단과, 상기 회전축에 동력을 입출력 가능한 발전기를 구비하는 수단인 것으로 할 수도 있다.
본 발명의 차량의 제어방법은, 주행용 동력을 출력 가능하고, 주행상태에 관계없이 임의의 운전 포인트에서 운전 가능한 내연기관과, 상기 내연기관의 출력축의 회전에 의하여 공급되는 작동유체를 사용하여 상기 내연기관의 흡기밸브 또는 배기밸브의 개폐 타이밍을 변경 가능한 개폐 타이밍 변경수단을 구비하는 차량의 제어방법에 있어서, 주행을 위하여 상기 내연기관의 운전요구가 이루어져 있는 주행용 운전 요구시에는 제 1 제약에 의거하는 개폐 타이밍에서의 상기 내연기관의 흡기밸브 또는 배기밸브의 개폐를 동반하여 상기 내연기관이 제 1 회전수 이상의 회전수로 운전되도록 상기 개폐 타이밍 변경수단과 상기 내연기관을 제어하고, 정차 중에 상기 내연기관의 운전요구가 이루어져 있는 정차운전 요구시에는 기준 타이밍으로부터의 변경 정도가 상기 제 1 제약보다 작아지는 제 2 제약에 의거하는 개폐 타이밍에서의 상기 내연기관의 흡기밸브 또는 배기밸브의 개폐를 동반하여 상기 내연기관이 상기 제 1 회전수보다 낮은 제 2 회전수 이상의 회전수로 운전되도록 상기 개폐 타이밍 변경수단과 상기 내연기관을 제어하는 것을 요지로 한다.
이 본 발명의 차량의 제어방법에서는, 주행을 위하여 내연기관의 운전 요구가 이루어져 있는 주행용 운전 요구시에는, 제 1 제약에 의거하는 개폐 타이밍에서의 내연기관의 흡기밸브나 배기밸브의 개폐를 동반하여 내연기관이 제 1 회전수 이상의 회전수로 운전되도록 내연기관의 출력축의 회전에 의하여 공급되는 작동유체를 사용하여 내연기관의 흡기밸브나 배기밸브의 개폐 타이밍을 변경 가능한 개폐 타이밍 변경수단과 내연기관을 제어한다. 한편, 정차 중에 상기 내연기관의 운전요구가 이루어져 있는 정차운전 요구시에는, 기준 타이밍으로부터의 변경 정도가 제 1 제약보다 작아지는 제 2 제약에 의거하는 개폐 타이밍에서의 내연기관의 흡기밸브나 배기밸브의 개폐를 동반하여 내연기관이 제 1 회전수보다 낮은 제 2 회전수 이상의 회전수로 운전되도록 개폐 타이밍 변경수단과 내연기관을 제어한다. 따라서, 정차운전 요구시에는, 내연기관을 비교적 낮은 제 2 회전수 이상의 회전수로 운전하기 때문에, 주행용 운전 요구시거나 정차운전 요구시에 관계없이 내연기관을 제 1 회전수 이상의 회전수로 운전하는 것에 비하여 내연기관이 높은 회전수로 운전되는 것에 의한 위화감을 운전자에게 주는 것을 억제할 수 있다. 또, 정차운전 요구시에는, 기준 타이밍으로부터의 변경 정도가 비교적 작은 제 2 제약에 의거하는 개폐 타이밍에서 내연기관의 흡기밸브나 배기밸브를 개폐하기 때문에, 주행용운전 요구시거나 정차운전 요구시에 관계없이 제 1 제약에 의거하는 개폐 타이밍에서 내연기관의 흡기밸브나 배기밸브를 개폐하려고 하는 것에 비하여 내연기관의 운전상태에 따라 내연기관의 흡기밸브나 배기밸브의 개폐 타이밍을 더욱 적정한 것으로 할 수 있어, 개폐 타이밍 변경수단을 더욱 적정하게 제어할 수 있다.
이와 같은 본 발명의 차량의 제어방법에 있어서, 상기 주행용 운전 요구시에는 상기 내연기관의 흡기밸브 또는 배기밸브의 개폐 타이밍의 변경에 필요한 상기 작동유체를 상기 개폐 타이밍 변경수단에 공급할 수 있는 회전수를 상기 제 1 회전수로 하여 제어하고, 상기 정차운전 요구시에는 상기 내연기관의 흡기밸브 또는 배기밸브의 개폐 타이밍의 변경에 필요한 상기 작동유체를 상기 개폐 타이밍 변경수단에 공급할 수 없는 회전수를 상기 제 2 회전수로 하여 제어하는 것을 특징으로 하는 것으로 할 수도 있다.
또, 본 발명의 차량의 제어방법에 있어서, 상기 개폐 타이밍 변경수단은, 상기 흡기밸브의 개폐 타이밍을 변경 가능하고, 상기 흡기밸브의 개폐 타이밍을 취할 할 수 있는 범위 내의 최지각측의 제 1 기설정된 타이밍에 상기 흡기밸브의 개폐 타이밍이 위치하였을 때에 상기 흡기밸브의 개폐 타이밍을 고정 가능함과 동시에 상기 흡기밸브의 개폐 타이밍이 고정되어 있을 때에는 상기 작동유체를 사용하여 상기 고정을 해제 가능한 고정 해제수단을 구비하는 수단이며, 상기 제 1 기설정된 타이밍을 상기 기준 타이밍으로 하여 제어하는 것을 특징으로 하는 것으로 할 수도 있다. 또, 상기 개폐 타이밍 변경수단은, 상기 배기밸브의 개폐 타이밍을 변경 가능하고, 상기 배기밸브의 개폐 타이밍을 취할 수 있는 범위 내의 최진각측의 제 2 기설정된 타이밍에 상기 배기밸브의 개폐 타이밍이 위치하였 때에 상기 배기밸브의 개폐 타이밍을 고정 가능함과 동시에 상기 배기밸브의 개폐 타이밍이 고정되어 있을 때에는 상기 작동유체를 사용하여 상기 고정을 해제 가능한 고정 해제수단을 구비하는 수단이고, 상기 제 2 기설정된 타이밍을 상기 기준 타이밍으로 하여 제어하는 것을 특징으로 하는 것으로 할 수도 있다. 또한, 상기 개폐 타이밍 변경수단에 있어서 상기 작동유체를 사용하지 않을 때의 상기 내연기관의 흡기밸브 또는 배기밸브의 개폐 타이밍을 상기 기준 타이밍으로 하여 제어하는 것을 특징으로 할 수도 있다.
또한, 본 발명의 차량의 제어방법에 있어서, 상기 제 1 회전수를 하한 회전수로 하는 상기 내연기관의 운전 포인트와 상기 내연기관의 동력과의 관계로서의 제 1 동작 라인과, 상기 제 2 회전수를 하한 회전수로 하는 상기 내연기관의 운전 포인트와 상기 내연기관의 동력과의 관계로서의 제 2 동작 라인을 포함하는, 복수의 동작 라인을 기억하여 두고, 상기 주행용 운전 요구시에는 상기 기억해 둔 제 1 동작 라인과 상기 내연기관에 요구되는 요구동력에 의거하여 상기 내연기관의 운전 포인트를 설정함과 동시에 상기 설정한 운전 포인트에서 상기 내연기관이 운전되 도록 제어하고, 상기 정차운전 요구시에는 상기 기억해 둔 제 2 동작 라인과 상기내연기관에 요구되는 요구동력에 의거하여 상기 내연기관의 운전 포인트를 설정함과 동시에 상기 설정한 운전 포인트에서 상기 내연기관이 운전되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 것으로 할 수도 있다. 이 경우, 상기 제어수단은, 상기 정차운전 요구시에는, 상기 설정한 내연기관의 운전 포인트에서의 목표 회전수가 클수록 상기 기준 타이밍으로부터의 변경 정도가 원활하게 커지는 제약을 상기 제 2 제약으로 하여 제어하는 것을 특징으로 할 수도 있다. 정차운전 요구시에는, 내연기관을 비교적 낮은 제 2 회전수 이상의 회전수로 운전하기 때문에, 그 회전수에 따라서는 흡기밸브나 배기밸브의 개폐 타이밍의 변경에 필요한 작동유체를 개폐 타이밍 변경수단에 공급할 수 없는 경우가 생길 수 있다. 따라서, 내연기관의 목표 회전수가 클수록 기준 타이밍으로부터의 변경 정도가 원활하게 커지는 제약을 제 2 제약으로 함으로써, 내연기관이 제 2 회전수나 그것보다 약간 큰 회전수로 운전되고 있을 때의, 내연기관의 목표 회전수의 변동에 대한 흡기밸브나 배기밸브의 개폐 타이밍의 급변을 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예인 하이브리드 자동차(20)의 구성의 개략을 나타내는 구성도,
도 2는 엔진(22)의 구성의 개략을 나타내는 구성도,
도 3은 가변 밸브 타이밍기구(150)의 외관 구성을 나타내는 외관 구성도,
도 4는 가변 밸브 타이밍기구(150)의 구성의 개략을 나타내는 구성도,
도 5는 인테이크 캠 샤프트(129)의 각도를 진각시켰을 때의 흡기밸브(128)의 개폐 타이밍 및 인테이크 캠 샤프트(129)의 각도를 지각시켰을 때의 흡기밸브(128)의 개폐 타이밍의 일례를 나타내는 설명도,
도 6은 록핀(154)의 구성의 개략을 나타내는 구성도,
도 7은 실시예의 하이브리드 자동차(220)용 전자제어 유닛(70)에 의해 실행되는 구동제어 루틴의 일례를 나타내는 플로우차트,
도 8은 요구 토오크설정용 맵의 일례를 나타내는 설명도,
도 9는 주행용 운전 요구시의 엔진(22)의 동작 라인의 일례와 목표 회전수 (Ne*) 및 목표 토오크(Te*)를 설정하는 모양을 나타내는 설명도,
도 10은 주행용 운전 요구시의 목표 타이밍설정용 맵의 일례를 나타내는 설명도,
도 11은 동력 분배 통합기구(30)의 회전요소를 역학적으로 설명하기 위한 공선도의 일례를 나타내는 설명도,
도 12는 정차운전 요구시의 엔진(22)의 동작 라인의 일례와 목표 회전수(Ne*) 및 목표 토오크(Te*)를 설정하는 모양을 나타내는 설명도,
도 13은 정차운전 요구시의 목표 타이밍설정용 맵의 일례를 나타내는 설명도,
도 14는 정차운전 요구시의 목표 타이밍설정용 맵의 일례를 나타내는 설명도,
도 15는 변형예의 하이브리드 자동차(120)의 구성의 개략을 나타내는 구성도,
도 16은 변형예의 하이브리드 자동차(220)의 구성의 개략을 나타내는 구성도이다.
다음에, 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태를 실시예를 이용하여 설명한다. 도 1은, 본 발명의 일 실시예인 동력 출력장치를 탑재한 하이브리드 자동차(20)의 구성의 개략을 나타내는 구성도이다. 실시예의 하이브리드 자동차(20)는, 도시하는 바와 같이 엔진(22)과, 엔진(22)의 출력축으로서의 크랭크샤프트(26) 에 댐퍼(28)를 거쳐 접속된 3축식의 동력 분배 통합기구(30)와, 동력 분배 통합기구(30)에 접속된 발전 가능한 모터(MG1)와, 동력 분배 통합기구(30)에 접속된 구동축으로서의 링 기어축(32a)에 설치된 감속 기어(35)와, 이 감속 기어(35)에 접속된 모터(MG2)와, 동력 출력장치 전체를 컨트롤하는 하이브리드용 전자제어 유닛(70)을 구비한다.
엔진(22)은, 예를 들면 가솔린 또는 경유 등의 탄화수소계의 연료에 의하여 동력을 출력 가능한 내연기관으로서 구성되어 있고, 도 2에 나타내는 바와 같이, 에어 클리너(122)에 의해 청정해진 공기를 스로틀 밸브(124)를 거쳐 흡입함과 동시에 연료분사밸브(126)로부터 가솔린을 분사하여 흡입된 공기와 가솔린을 혼합하고, 이 혼합기를 흡기밸브(128)를 거쳐 연료실에 흡입하여, 점화 플러그(130)에 의한 전기불꽃에 의해 폭발 연소시키고, 그 에너지에 의하여 밀어 내려지는 피스톤(132)의 왕복 운동을 크랭크샤프트(26)의 회전운동으로 변환한다. 엔진(22)으로부터의 배기는, 일산화탄소(CO)나 탄화수소(HC), 질소산화물(NOx)의 유해성분을 정화하는 정화장치(3원 촉매)(134)를 거쳐 외기로 배출된다.
또, 엔진(22)은 흡기밸브(128)의 개폐 타이밍을 연속적으로 변경 가능한 가변 밸브 타이밍기구(150)를 구비한다. 도 3 및 도 4에, 가변 밸브 타이밍기구(150)의 구성의 개략을 나타내는 구성도를 나타낸다. 가변 밸브 타이밍기구(150)는, 도시 하는 바와 같이 크랭크샤프트(26)에 타이밍 체인(162)을 거쳐 접속된 타이밍 기어(164)에 고정된 하우징부(152a)와 흡기밸브(128)를 개폐하는 인테이크 캠 샤프트(129)에 고정된 베인부(152b)로 이루어지는 베인식의 VVT 컨트롤 러(152)와, 크랭크샤프트(26)의 회전을 이용하여 오일을 압송하는 도시 생략한 오일 펌프로부터 공급되는 오일을 사용하여 VVT 컨트롤러(152)의 진각실 및 지각실에 유압을 작용시키는 오일 컨트롤 밸브(156)를 구비하고, 오일 컨트롤 밸브(156)를 거쳐 VVT 컨트롤러(152)의 진각실 및 지각실에 작용시키는 유압을 조절함으로써 하우징부(152a)에 대하여 베인부(152b)를 상대적으로 회전시켜 흡기밸브(128)의 개폐 타이밍에서의 인테이크 캠 샤프트(129)의 각도를 연속적으로 변경한다. 인테이크 캠 샤프트(129)의 각도를 진각시켰을 때의 흡기밸브(128)의 개폐 타이밍 및 인테이크 캠 샤프트(129)의 각도를 지각시켰을 때의 흡기밸브(128)의 개폐 타이밍의 일례를 도 5에 나타낸다. 실시예에서는, 엔진(22)으로부터 효율 좋게 동력이 출력되는 흡기밸브(128)의 개폐 타이밍에서의 인테이크 캠 샤프트(129)의 각도를 효율각으로 하고, 인테이크 캠 샤프트(129)의 각도를 그 효율각보다 진각시킴으로써 엔진(22)으로부터 높은 토오크가 출력 가능한 운전상태로 할 수 있고, 인테이크 캠 샤프트(129)의 각도를 최지각시킴으로써(이하, 이 각도를 기준각이라 함) 엔진(22)의 기통 내의 압력 변동을 작게 하여 엔진(22)의 운전의 정지나 시동에 적합한 운전상태로 할 수 있도록 구성되어 있다. 이하, 실시예에서는, 인테이크 캠 샤프트(129)의 각도가 최지각(기준각)이 되는 흡기밸브(128)의 개폐 타이밍을 기설정된 타이밍(기준 타이밍)(VT1)이라 하고, 인테이크 캠 샤프트(129)의 각도가 효율각이 되는 흡기밸브(128)의 개폐 타이밍을 기설정된 타이밍(VT2)이라 한다.
또, VVT 컨트롤러(152)의 베인부(152b)에는, 하우징부(152a)와 베인부(152b)와의 상대 회전을 고정하는 록핀(154)이 설치되어 있다. 도 6에 록핀(154)의 구성 의 개략을 나타내는 구성도를 나타낸다. 록핀(154)은, 도시하는 바와 같이 록핀 본체(154a)와, 록핀 본체(154a)가 하우징부(152a)의 방향으로 가세되도록 설치된 스프링(154b)을 구비하고, 인테이크 캠 샤프트(129)의 각도가 최지각에 위치되었을 때에 스프링(154b)의 스프링력에 의하여 하우징부(152a)에 형성된 홈(158)에 끼워 맞춤 베인부(152b)를 하우징부(152a)에 고정한다. 또, 록핀(154)은 도시 생략한 오일 펌프로부터의 오일을 사용하여 유로(159)를 거쳐 스프링(154b)의 스프링력을 극복하는 유압을 작용시킴으로써 홈(158)에 끼워 맞춰진 록핀 본체(154a)를 뽑아낼 수 있도록 도시 생략한 유압식의 엑츄에이터가 설치되어 있다.
엔진(22)은, 엔진용 전자제어 유닛(이하, 엔진 ECU라 함)(24)에 의하여 제어되어 있다. 엔진 ECU(24)는, CPU(24a)를 중심으로 하는 마이크로프로세서로 구성되어 있고, CPU(24a) 외에 처리 프로그램을 기억하는 ROM(24b)과, 데이터를 일시적으로 기억하는 RAM(24c)과, 도시 생략한 입출력 포트 및 통신 포트를 구비한다. 엔진 ECU(24)에는, 엔진(22)의 상태를 검출하는 여러가지 센서로부터의 신호, 크랭크샤프트(26)의 회전위치를 검출하는 크랭크 포지션 센서(140)로부터의 크랭크 포지션이나 엔진(22)의 냉각수의 온도를 검출하는 수온 센서(142)로부터의 냉각수온, 연소실 내에 설치된 압력센서(143)로부터의 통내 압력(Pin), 연소실에 흡배기를 행하는 흡기밸브(128)의 인테이크 캠 샤프트(129)나 배기밸브(131)를 개폐하는 익조스트 캠 샤프트(131b)의 회전위치를 검출하는 캠 포지션 센서(144)로부터의 캠 포지션, 스로틀 밸브(124)의 포지션을 검출하는 스로틀 밸브 포지션 센서(146)로부터의 스로틀 포지션, 흡기관에 설치된 에어 플로우 미터(148)로부터의 에어 플로우 미터 신호(AF), 마찬가지로 흡기관에 설치된 온도센서(149)로부터의 흡기온, 공연비 센서(135a)로부터의 공연비, 산소센서(135b)로부터의 산소신호 등이 입력 포트를 거쳐 입력되어 있다. 또, 엔진 ECU(24)로부터는, 엔진(22)을 구동하기 위한 여러가지 제어신호, 예를 들면 연료분사밸브(126)에의 구동신호나, 스로틀 밸브(124)의 포지션을 조절하는 스로틀 모터(136)에의 구동신호, 이그나이터와 일체화된 이그니션 코일(138)에의 제어신호, 흡기밸브(128)의 개폐 타이밍의 변경 가능한 가변밸브 타이밍기구(150)에의 제어신호 등이 출력 포트를 거쳐 출력되고 있다. 또한, 엔진 ECU(24)는, 하이브리드용 전자제어 유닛(70)과 통신하고 있고, 하이브리드용 전자제어 유닛(70)으로부터의 제어신호에 의하여 엔진(22)을 운전 제어함과 동시에 필요에 따라 엔진(22)의 운전상태에 관한 데이터를 출력한다.
동력 분배 통합기구(30)는, 외부 톱니 기어인 선 기어(31)와, 이 선 기어(31)와 동심원상으로 배치된 내부 톱니 기어인 링 기어(32)와, 선 기어(31)에 맞물림과 동시에 링 기어(32)에 맞물리는 복수의 피니언 기어(33)와, 복수의 피니언 기어(33)를 자전 또한 공전 자유롭게 유지하는 캐리어(34)를 구비하고, 선 기어(31)와 링 기어(32)와 캐리어(34)를 회전요소로서 차동작용을 행하는 유성기어기구로서 구성되어 있다. 동력 분배 통합기구(30)는, 캐리어(34)에는 엔진(22)의 크랭크샤프트(26)가, 선 기어(31)에는 모터(MG1)가, 링 기어(32)에는 링 기어축(32a)을 거쳐 감속 기어(35)가 각각 연결되어 있고, 모터(MG1)가 발전기로서 기능할 때에는 캐리어(34)로부터 입력되는 엔진(22)으로부터의 동력을 선 기어(31)측과 링 기어(32)측에 그 기어비에 따라 분배하고, 모터(MG1)가 전동기로서 기능할 때에는 캐리어(34)로부터 입력되는 엔진(22)으로부터의 동력과 선 기어(31)로부터 입력되는 모터(MG1)로부터의 동력을 통합하여 링 기어(32)측에 출력한다. 링 기어(32)에 출력되는 동력은, 링 기어축(32a)에서 기어기구(60) 및 차동기어(differential gear)(62)를 거쳐, 최종적으로는 차량의 구동륜(63a, 63b)에 출력된다.
모터(MG1) 및 모터(MG2)는, 어느 것이나 발전기로서 구동할 수 있음과 동시에 전동기로서 구동할 수 있는 주지의 동기 발전 전동기로서 구성되어 있고, 인버터(41, 42)를 거쳐 배터리(50)와 전력의 주고받기를 행한다. 인버터(41, 42)와 배터리(50)를 접속하는 전력 라인(54)은, 각 인버터(41, 42)가 공용하는 양극 모선 및 음극 모선으로 구성되어 있고, 모터(MG1, MG2) 중 어느 하나에서 발전되는 전력을 다른 모터에서 소비할 수 있게 되어 있다. 따라서, 배터리(50)는, 모터(MG1, MG2) 중 어느 하나에서 생긴 전력이나 부족되는 전력에 의해 충방전되게 된다. 또한, 모터(MG1, MG2)에 의해 전력 수지의 밸런스를 취하는 것으로 하면, 배터리(50)는 충방전되지 않는다. 모터(MG1, MG2)는, 어느 것이나 모터용 전자제어 유닛(이하, 모터 ECU라 함)(40)에 의해 구동 제어되고 있다. 모터 ECU(40)에는, 모터(MG1, MG2)를 구동 제어하기 위하여 필요한 신호, 예를 들면 모터(MG1, MG2)의 회전자의 회전위치를 검출하는 회전위치 검출센서(43, 44)로부터의 신호나, 도시 생략한 전류센서에 의하여 검출되는 모터(MG1, MG2)에 인가되는 상전류 등이 입력되어 있고, 모터 ECU(40)로부터는, 인버터(41, 42)에의 스위칭 제어신호가 출력되어 있다. 모터 ECU(40)는, 하이브리드용 전자제어 유닛(70)과 통신하고 있고, 하이브리드용 전자제어 유닛(70)으로부터의 제어신호에 의하여 모터(MC1, MG2)를 구 동 제어함과 동시에 필요에 따라 모터(MG1, MG2)의 운전상태에 관한 데이터를 하이브리드용 전자제어 유닛(70)에 출력한다.
배터리(50)는, 배터리용 전자제어 유닛(이하, 배터리 ECU라 함)(52)에 의하여 관리되고 있다. 배터리 ECU(52)에는, 배터리(50)를 관리하는 데 필요한 신호, 예를 들면, 배터리(50)의 단자 사이에 설치된 도시 생략한 전압센서로부터의 단자간 전압, 배터리(50)의 출력단자에 접속된 전력 라인(54)에 설치된 도시 생략한 전류센서로부터의 충방전 전류, 배터리(50)에 설치된 온도센서(51)로부터의 전지온도(Tb) 등이 입력되어 있고, 필요에 따라 배터리(50)의 상태에 관한 데이터를 통신에 의하여 하이브리드용 전자제어 유닛(70)에 출력한다. 또한, 배터리 ECU(52)에서는, 배터리(50)를 관리하기 위하여 전류센서에 의하여 검출된 충방전 전류의 적산값에 의거하여 잔여 용량(SOC)도 연산되고 있다.
하이브리드용 전자제어 유닛(70)은, CPU(72)를 중심으로 하는 마이크로프로세서로 구성되어 있고, CPU(72) 외에 처리 프로그램을 기억하는 ROM(74)과, 데이터를 일시적으로 기억하는 RAM(76)과, 도시 생략한 입출력 포트 및 통신 포트를 구비한다. 하이브리드용 전자제어 유닛(70)에는, 이그니션 스위치(80)로부터의 이그니션 신호, 시프트 레버(81)의 조작위치를 검출하는 시프트 포지션 센서(82)로부터의 시프트 포지션(SP), 액셀러레이터 페달(83)의 밟음량을 검출하는 액셀러레이터 페달 포지션 센서(84)로부터의 액셀러레이터 개도(Acc), 브레이크 페달(85)의 밟음량을 검출하는 브레이크 페달 포지션 센서(86)로부터의 브레이크 페달 포지션(BP), 차속센서(88)로부터의 차속(V) 등이 입력 포트를 거쳐 입력되어 있다. 하이브리드 용 전자제어 유닛(70)은, 상기한 바와 같이 엔진 ECU(24)나 모터 ECU(40), 배터리 ECU(52)와 통신 포트를 거쳐 접속되어 있고, 엔진 ECU(24)나 모터 ECU(40), 배터리 ECU(52)와 각종 제어신호나 데이터의 주고받기를 행하고 있다. 또한, 시프트 포지션 센서(82)에 의하여 검출되는 시프트 레버(81)의 포지션으로서는, 주차 포지션(P 포지션)이나 중립 포지션(N 포지션), 드라이브 포지션(D 포지션), 리버스 포지션(R 포지션) 등이 있다.
이와 같이 하여 구성된 실시예의 하이브리드 자동차(20)는, 운전자에 의한 액셀러레이터 페달(83)의 밟음량에 대응하는 액셀러레이터 개도(Acc)와 차속(V)에 의거하여 구동축으로서의 링 기어축(32a)에 출력해야 할 요구 토오크를 계산하고, 이 요구 토오크에 대응하는 요구 동력이 링 기어축(32a)에 출력되도록 엔진(22)과 모터(MG1)와 모터(MG2)가 운전 제어된다. 엔진(22)과 모터(MG1)와 모터(MG2)의 운전제어로서는, 요구 동력에 적합한 동력이 엔진(22)으로부터 출력되도록 엔진(22)을 운전 제어함과 동시에 엔진(22)으로부터 출력되는 동력의 전부가 동력 분배 통합기구(30)와 모터(MG1)와 모터(MG2)에 의하여 토오크 변환되어 링 기어축(32a)에 출력되도록 모터(MG1) 및 모터(MG2)를 구동 제어하는 토오크 변환 운전모드나 요구 동력과 배터리(50)의 충방전에 필요한 전력과의 합에 적합한 동력이 엔진(22)으로부터 출력되도록 엔진(22)을 운전 제어함과 동시에 배터리(50)의 충방전을 동반하여 엔진(22)으로부터 출력되는 동력의 전부 또는 그 일부가 동력 분배 통합기구(30)와 모터(MG1)와 모터(MG2)에 의한 토오크 변환을 동반하여 요구 동력이 링 기어축(32a)에 출력되도록 모터(MG1) 및 모터(MG2)를 구동 제어하는 충방전 운전모 드, 엔진(22)의 운전을 정지하고 모터(MG2)로부터의 요구 동력에 적합한 동력을 링 기어축(32a)에 출력하도록 운전 제어하는 모터 운전모드 등이 있다.
다음에, 이와 같이 하여 구성된 실시예의 하이브리드 자동차(20)의 동작에 대하여 설명한다. 도 7은, 하이브리드용 전자제어 유닛(70)에 의해 실행되는 구동제어 루틴의 일례를 나타내는 플로우차트이다. 이 루틴은, 기설정된 시간마다(예를 들면 수 msec마다) 반복하여 실행된다.
구동제어 루틴이 실행되면, 하이브리드용 전자제어 유닛(70)의 CPU(72)는, 먼저, 액셀러레이터 페달 포지션 센서(84)로부터의 액셀러레이터 개도(Acc)나 차속센서(88)로부터의 차속(V), 모터(MG1, MG2)의 회전수(Nml, Nm2), 배터리(50)가 요구하는 충방전 요구 파워(Pb*) 등 제어에 필요한 데이터를 입력하는 처리를 실행한다(단계 S100). 여기서, 모터(MG1, MG2)의 회전수(Nml, Nm2)는, 회전위치 검출센서(43, 44)에 의하여 검출되는 모터(MG1, MG2)의 회전자의 회전위치에 의거하여 계산된 것을 모터 ECU(40)로부터 통신에 의하여 입력하는 것으로 하였다. 또, 충방전 요구 파워(Pb*)는, 배터리(50)의 잔용량(SOC)에 의거하여 설정된 것을 배터리 ECU(52)로부터 통신에 의하여 입력하는 것으로 하였다.
계속해서, 주행 중인지의 여부 및 주행 요구가 이루어져 있는지의 여부를 판정한다(단계 S110). 이 판정은, 실시예에서는 액셀러레이터 개도(Acc)나 브레이크 페달 포지션(BP), 차속(V) 등에 의거하여 행하는 것으로 하였다. 실시예에서는, 차량이 정차하고 있을 때에도 주행을 개시할 때, 예를 들면 시프트 레버(81)가 드라이브 포지션으로서 브레이크 페달(85)이 밟혀져 한창 정차하고 있는 중에 브레이 크 페달(85)이 오프되었을 때 등에, 주행 요구가 이루어져 있다고 판정하는 것으로 하였다. 주행 중이라고 판정되었을 때 또는 정차 중이어도 주행 요구가 이루어져 있다고 판정되었을 때에는, 입력한 액셀러레이터 개도(Acc)와 차속(V)에 의거하여 차량에 요구되는 토오크로서 구동륜(63a, 63b)에 연결된 구동축으로서의 링 기어축(32a)에 출력해야 할 요구 토오크(Tr*)와 차량에 요구되는 요구 파워(Pe*)를 설정한다(단계 S120). 요구 토오크(Tr*)는, 실시예에서는 액셀러레이터 개도(Acc)와 차속(V)과 요구 토오크(Tr*)와의 관계를 미리 정하여 요구 토오크 설정용 맵으로서 ROM(74)에 기억하여 두고, 액셀러레이터 개도(Acc)와 차속(V)이 주어지면 기억한 맵으로부터 대응하는 요구 토오크(Tr*)를 도출하여 설정하는 것으로 하였다. 도 8에 요구 토오크 설정용 맵의 일례를 나타낸다. 요구 파워(Pe*)는, 설정한 요구 토오크(Tr*)에 링 기어축(32a)의 회전수(Nr)를 곱한 것과, 배터리(50)가 요구하는 충방전 요구 파워(Pb*)와의 합으로서 계산할 수 있다. 또한, 링 기어축(32a)의 회전수(Nr)는, 차속(V)에 환산계수(k)를 곱함으로써 구하거나, 모터(MG2)의 회전수 (Nm2)를 감속 기어(35)의 기어비(Gr)로 나눔으로써 구할 수 있다. 또, 실시예에서는, 요구 파워(Pe*)를 설정할 때 등에, 로스(Loss)에 대해서는 고려하지 않은 것으로 하였으나, 이것을 고려하는 것으로 하여도 되는 것은 물론이다.
그리고, 요구 파워(Pe*)를 문턱값(Pref1)과 비교한다(단계 S130). 여기서, 문턱값(Pref1)은, 엔진(22)을 효율 좋게 운전 가능한 파워의 하한값 등으로 설정된다. 단계 S130의 요구 파워(Pe*)와 문턱값(Pref1)과의 비교는, 엔진(22)의 운전 요구가 이루어져 있는지의 여부를 판정하는 것이다. 요구 파워(Pe*)가 문턱 값(Pref1) 이상일 때에는, 엔진(22)의 운전요구가 이루어져 있다고 판단하고, 엔진(22)이 운전정지되어 있을 때에는 모터(MG1)에 의하여 엔진(22)을 모터링하여 시동하고(단계 S140, S150), 요구 파워(Pe*)에 의거하여 엔진(22)의 목표 회전수(Ne*)와 목표 토오크(Te*)를 설정함과 동시에(단계 S160), 설정한 목표 회전수(Ne*)에 의거하여 흡기밸브(128)의 목표 타이밍(VT*)을 설정한다(단계 S170). 엔진(22)의 목표 회전수(Ne)와 목표 토오크(Te*)의 설정은, 엔진(22)을 효율 좋게 동작시키는 동작 라인과 요구 파워(Pe*)에 의거하여 행하여진다. 주행을 위하여 엔진(22)의 운전 요구가 이루어져 있을 때(이하, 주행용 운전 요구시라 함)의 엔진(22)의 동작 라인의 일례와 목표 회전수(Ne*)와 목표 토오크(Te*)를 설정하는 모양을 도 9에 나타낸다. 도시하는 바와 같이, 주행용 운전 요구시의 엔진(22)의 동작 라인은 회전수(Ne)가 하한 회전수(Nemin1) 이상이 되는 영역에서 설정되어 있고, 목표 회전수(Ne*) 및 목표 토오크(Te*)는 이 동작 라인과 요구 파워(Pe*)(Ne*× Te*)를 일정한 곡선과의 교점에 의하여 구할 수 있다. 여기서, 하한 회전수 (Nemin1)는, 엔진(22)의 특성 등에 의하여 정해지고, 예를 들면 1OOO rpm이나 11OO rpm 등으로 설정할 수 있다. 목표 타이밍(VT*)은, 실시예에서는 엔진(22)의 목표 회전수(Ne*)와 목표 타이밍(VT*)과의 관계를 미리 정하여 주행용 운전 요구시의 목표 타이밍설정용 맵으로서 기억하여 두고, 목표 회전수(Ne*)가 주어지면 기억한 맵으로부터 대응하는 목표 타이밍(VT*)을 도출하여 설정하는 것으로 하였다. 주행용운전 요구시의 목표 타이밍설정용 맵의 일례를 도 10에 나타낸다. 도 10의 예에서는, 주행용 운전 요구시의 목표 타이밍(VT*)은, 엔진(22)의 목표 회전수(Ne*)가 하 한 회전수(Nemin1)보다 낮은 기설정된 회전수(N1) 미만의 영역에서는 기설정된 타이밍(기준 타이밍)(VT1)을 설정하고, 목표 회전수(Ne*)가 기설정된 회전수(N1)와 하한 회전수(Nemin1)와의 사이의 기설정된 회전수(N2) 이상의 영역에서는 기설정된 타이밍(VT1)에서 진각측의 기설정된 타이밍(VT2)을 설정하고, 목표 회전수(Ne*)가 기설정된 회전수(N1) 이상이고 기설정된 회전수(N2) 미만의 영역에서는 목표 회전수(Ne*)가 높을수록 기설정된 타이밍(VT1)으로부터 기설정된 타이밍(VT2)을 향하여 진각측으로 이행하도록 설정하는 것으로 하였다. 여기서, 기설정된 타이밍(VT1)은, 상기한 바와 같이, 인테이크 캠 샤프트(129)의 각도가 최지각(기준각)이 되는 흡기밸브(128)의 개폐 타이밍을 설정하는 것으로 하였다. 또, 기설정된 타이밍 (VT2)은, 상기한 바와 같이, 인테이크 캠 샤프트(129)의 각도가 효율각이 되는 흡기밸브(128)의 개폐 타이밍을 설정하는 것으로 하였다. 지금, 엔진(22)이 시동되어 운전될 때를 생각한다. 실시예와 같이, 엔진(22)을 운전 정지할 때에 흡기밸브(128)의 개폐 타이밍을 최지각으로 하는 것에서는 록핀(154)에 의하여 인테이크 캠 샤프트(129)의 각도가 최지각(기준각)으로 고정되기 때문에, 즉, 흡기밸브(128)의 개폐 타이밍이 기설정된 타이밍(기준 타이밍)(VT1)에서 고정되기 때문에, 다음번에 엔진(22)을 시동하여 운전할 때에 엔진(22)을 비교적 낮은 회전수로 운전하려고 하면, 홈(158)으로부터 록핀 본체(154a)를 뽑아내기 위한 오일이 유로(159)를 거쳐 공급되지 않아, 흡기밸브(128)의 개폐 타이밍을 기설정된 타이밍(VT1)으로부터 변경할 수 없는 경우가 있다. 기설정된 회전수(N1)는, 실시예에서는, 이와 같이 흡기밸브(128)의 개폐 타이밍을 기설정된 타이밍(VT1)으로부터 변경할 수 없는 엔진(22)의 회전수의 상한 근방 등의 값을 설정하는 것으로 하고, 예를 들면 800 rpm이나 850 rpm 등을 설정하는 것으로 하였다. 또, 기설정된 회전수(N2)는, 실시예에서는, 홈(158)으로부터 록핀 본체(154a)를 뽑을 수 있음과 동시에 오일 컨트롤 밸브(156)를 거쳐 VVT 컨트롤러(152)의 진각실에 충분한 오일을 작용시킬 수 있는 엔진(22)의 회전수의 하한 근방의 값, 즉 흡기밸브(128)의 개폐 타이밍을 충분히 변경 가능한 회전수의 하한 근방의 값 등을 설정하는 것으로 하고, 예를 들면 900 rpm이나 950 rpm 등을 설정하는 것으로 하였다. 또한, 주행용 운전 요구시에는, 엔진(22)의 목표 회전수(Ne*)에는 하한 회전수(Nemin1) 이상의 회전수가 설정되기 때문에, 목표 타이밍(VT*)에는 기설정된 타이밍(VT2)이 설정되게 된다.
다음에, 설정한 목표 회전수(Ne*)와 링 기어축(32a)의 회전수(Nr)(Nm2/Gr)와 동력 분배 통합기구(30)의 기어비(ρ)를 이용하여 다음 수학식 (1)에 의하여, 모터(MG1)의 목표 회전수(Nm1*)를 계산함과 동시에 계산한 목표 회전수(Nm1*)와 현재의 회전수(Nm1)에 의거하여 수학식 (2)에 의하여 모터(MG1)의 토오크지령(Tm1*)을 계산하고(단계 S180), 요구 토오크(Tr*)와 토오크지령(Tm1*)과 동력 분배 통합기구(30)의 기어비(ρ)를 이용하여 모터(MG2)의 토오크지령(Tm2*)을 수학식 (3)에 의하여 계산한다(단계 S190). 여기서, 수학식 (1)은 동력 분배 통합기구(30)의 회전요소에 대한 역학적인 관계식이다. 동력 분배 통합기구(30)의 회전요소에서의 회전수와 토오크와의 역학적인 관계를 나타내는 공선도를 도 11에 나타낸다. 도면에서, 왼쪽의 S축은 모터(MG1)의 회전수(Nm1)인 선 기어(31)의 회전수를 나타내고, C축은 엔진(22)의 회전수(Ne)인 캐리어(34)의 회전수를 나타내고, R축은 모터(MG2) 의 회전수(Nm2)를 감속 기어(35)의 기어비(Gr)로 나눈 링 기어(32)의 회전수(Nr)를 나타낸다. 또한, R축 상의 2개의 굵은 선 화살표는, 모터(MG1)로부터 출력된 토오크(Tm1)가 링 기어축(32a)에 작용하는 토오크와, 모터(MG2)로부터 출력되는 토오크(Tm2)가 감속 기어(35)를 거쳐 링 기어축(32a)에 작용하는 토오크를 나타낸다. 수학식 (1) 및 수학식 (3)은, 이 공선도를 이용하면 용이하게 이끌어낼 수 있다. 또한, 수학식 (2)는, 모터(MG1)를 목표 회전수(Nm1*)로 회전시키기 위한 피드백제어에서의 관계식이고, 수학식 (2)에서, 우변 제 2항의「k1」은 비례항의 게인이고, 우변 제 3항의「k2」는 적분항의 게인이다.
Figure 112008080180492-PCT00001
Figure 112008080180492-PCT00002
Figure 112008080180492-PCT00003
이와 같이 하여 엔진(22)의 목표 회전수(Ne*)나 목표 토오크(Te*), 목표 타이밍(VT*), 모터(MGl, MG2)의 토오크 지령(Tm1*, Tm2*)을 설정하면, 엔진(22)의 목표 회전수(Ne*)와 목표 토오크(Te*)와 목표 타이밍(VT*)에 대해서는 엔진 ECU(24)에, 모터(MGl, MG2)의 토오크 지령(Tm1*, Tm2*)에 대해서는 모터 ECU(40)에 각각 송신하여(단계 S200), 구동제어 루틴을 종료한다. 목표 회전수(Ne*)와 목표 토오 크(Te*)와 목표 타이밍(VT*)을 수신한 엔진 ECU(24)는, 엔진(22)이 목표 회전수(Ne*)와 목표 토오크(Te*)에 의거하여 나타내는 운전 포인트에서 운전되도록 엔진(22)에서의 연료분사제어나 점화제어 등의 제어를 행하고, 흡기밸브(128)의 개폐 타이밍이 목표 타이밍(VT*)이 되도록 가변 밸브 타이밍기구(150)의 제어도 행한다. 또, 토오크 지령(Tm1*, Tm2*)을 수신한 모터 ECU(40)는, 토오크 지령(Tm1*)으로 모터(MG1)가 구동됨과 동시에 토오크 지령(Tm2*)으로 모터(MG2)가 구동되도록 인버터(41, 42)의 스위칭소자의 스위칭제어를 행한다. 이 경우, 기설정된 타이밍(VT2)에서의 흡기밸브(128)의 개폐를 동반하여 엔진(22)을 하한 회전수(Nemin1) 이상의 회전수로 운전하게 되기 때문에, 엔진(22)을 효율 좋게 운전할 수 있다.
단계 S130에서 요구 파워(Pe*)가 문턱값(Pref1) 미만일 때에는, 엔진(22)의 운전 요구는 이루어져 있지 않다고 판단하여, 엔진(22)이 정지되도록 엔진(22)의 목표 회전수(Ne*) 및 목표 토오크(Te*)에 동시에 값 0을 설정하고(단계 S210), 모터(MG1)의 토오크 지령(Tm1*)에 값 0을 설정하고(단계 S220), 요구 토오크(Tr*)를 감속 기어(35)의 기어비(Gr)로 나눔으로써 모터(MG2)의 토오크지령(Tm2*)을 설정하고(단계 S230), 설정한 엔진(22)의 목표 회전수(Ne*)나 목표 토오크(Te*)에 대해서는 엔진 ECU(24)에, 모터(MG1, MG2)의 토오크지령(Tm1*, Tm2*)에 대해서는 모터 ECU(40)에 각각 송신하여(단계 S240), 구동제어 루틴을 종료한다. 값 0의 목표 회전수(Ne*) 및 목표 토오크(Te*)를 수신한 엔진 ECU(24)는, 엔진(22)이 정지하고 있을 때에는 그 상태를 유지하고, 엔진(22)이 운전되고 있을 때에는 엔진(22)을 정지한다.
단계 S110에서 주행 중이 아니고 주행 요구도 이루어져 있지 않다고 판정되었을 때에는, 정차 중으로서 주행 요구가 이루어져 있지 않다고 판단하고, 배터리(50)가 요구하는 충방전 요구 파워(Pb*)를 요구 파워(Pe*)에 설정함과 동시에(단계 S250), 설정한 요구 파워(Pe*)를 문턱값(Pref2)과 비교한다(단계 S260). 여기서, 문턱값(Pref2)은, 배터리(50)의 충전 요구가 이루어져 있는지의 여부를 판정하기 위하여 사용되는 것으로, 상기한 문턱값(Pref1)보다 작은 값으로서 엔진(22)의 특성 등에 의해 정해진다. 단계 S260의 요구 파워(Pe*)와 문턱값(Pref2)과의 비교는, 배터리(50)에 대한 충전 요구에 의거하는 엔진(22)의 운전 요구가 이루어져 있는지의 여부를 판정하는 것이다. 또한, 단계 S260의 판정은, 요구 파워(Pe*) 대신 배터리(50)의 잔여 용량(SOC) 등을 사용하여 행하는 것으로 하여도 된다. 요구 파워(Pe*)가 문턱값(Pref2) 이상일 때에는, 배터리(50)의 충전 요구에 의거하는 엔진(22)의 운전 요구가 이루어져 있다고 판단하고, 엔진(22)이 운전정지되어 있을 때에는 모터(MG1)에 의하여 엔진(22)을 모터링하여 시동하고(단계 S270, S280), 요구 파워(Pe*)에 의거하여 엔진(22)의 목표 회전수(Ne*)와 목표 토오크(Te*)를 설정함과 동시에(단계 S290), 설정한 목표 회전수(Ne*)에 의거하여 흡기밸브(128)의 목표 타이밍(VT*)을 설정한다(단계 S300). 엔진(22)의 목표 회전수(Ne*)와 목표 토오크(Te*)와의 설정은, 이 경우, 정차 중으로서 주행 요구가 이루어져 있지 않고 엔진(22)의 운전 요구가 이루어져 있을 때(이하, 정차운전 요구시라 함)의 엔진(22)의 동작 라인과 요구 파워(Pe*)에 의거하여 행하여진다. 정차 운전 요구시의 엔진(22)의 동작 라인의 일례와 목표 회전수(Ne*)와 목표 토오크(Te*)를 설정하 는 모양을 도 12에 나타낸다. 또한, 도 12에는 참고를 위해 주행용 운전 요구시의 동작 라인을 일점 쇄선으로 나타내었다. 도시하는 바와 같이, 정차운전 요구시의 엔진(22)의 동작 라인은 회전수(Ne)가 하한 회전수(Nemin1)보다 낮은 하한 회전수 (Nemin2) 이상이 되는 영역에서 설정되어 있고, 목표 회전수(Ne*)와 목표 토오크(Te*)는 이 동작 라인과 요구 파워(Pe*)(Ne*×Te*)를 일정한 곡선과의 교점에 의하여 구할 수 있다. 여기서, 하한 회전수(Nemin2)는, 엔진(22)의 특성 등에 의하여 정해지고, 예를 들면, 700 rpm이나 750 rpm 등으로 설정할 수 있다. 지금, 배터리(50)에 대한 충전 요구에 의거하는 엔진(22)의 운전 요구가 이루어져 있을 때를 생각하고 있기 때문에, 충방전 요구 파워(Pe*)가 설정되는 요구 파워(Pe*)는 통상 그 정도 크지 않다. 따라서, 엔진(22)의 목표 회전수(Ne*)에는, 하한 회전수(Nemin2)나 그것보다 약간 큰 회전수가 설정된다고 생각된다. 목표 타이밍 (VT*)은, 실시예에서는, 엔진(22)의 목표 회전수(Ne*)와 목표 타이밍(VT*)과의 관계를 미리 정하여 정차운전 요구시의 목표 타이밍설정용 맵으로서 기억하여 두고, 목표 회전수(Ne*)가 주어지면 기억한 맵으로부터 대응하는 목표 타이밍(VT*)을 도출하여 설정하는 것으로 하였다. 정차운전 요구시의 목표 타이밍설정용 맵의 일례를 도 13에 나타낸다. 또한, 도 13에는, 참고를 위해, 주행용 운전 요구시의 목표 타이밍(VT*)을 일점 쇄선으로 나타내었다. 도 13의 예에서는, 정차운전 요구시의 목표 타이밍(VT*)은, 엔진(22)의 목표 회전수(Ne*)가 하한 회전수(Nemin2)보다 높은 상기한 기설정된 회전수(N1) 미만의 영역에서는 기설정된 타이밍(기준 타이밍) (VT1)을 설정하고, 목표 회전수(Ne*)가 기설정된 회전수(N1) 이상의 영역에서는 목 표 회전수(Ne*)가 높을수록 기설정된 타이밍(VT1)으로부터 기설정된 타이밍(VT1)과 기설정된 타이밍(VT2)과의 사이의 기설정된 타이밍(VT3)을 향하여 원활하게 또한 주행용 운전 요구시에 비하여 완만하게 진각측으로 이행하도록 설정하는 것으로 하였다. 여기서, 상기한 바와 같이, 정차운전 요구시에 하한 회전수(Nemin2)나 그것보다 약간 큰 회전수가 엔진(22)의 목표 회전수(Ne*)로 설정되는 것을 생각하면, 정차운전 요구시에는, 주행용 운전 요구시에 비하여 기설정된 타이밍(기준 타이밍) (VT1)으로부터 진각측으로의 변경 정도가 작아지도록, 즉 주행운전 요구시에 비하여 지각측이 되도록 목표 타이밍(VT*)이 설정되게 된다. 또한, 하한 회전수(Nemin2)나 그것보다 약간 큰 회전수가 엔진(22)의 목표 회전수(Ne*)로 설정되는 것을 생각하면, 기설정된 타이밍(VT3)은, 기설정된 타이밍(VT2)과 동일한 개폐 타이밍이어도 되고, 기설정된 타이밍(VT2)보다 약간 지각측의 타이밍이어도 된다.
다음에, 상기한 단계 S180와 마찬가지로 모터(MG1)의 토오크지령(Tm1*)을 설정함과 동시에(단계 S310), 모터(MG2)의 토오크지령(Tm2*)에 값 0을 설정하고(단계 S320), 설정한 엔진(22)의 목표 회전수(Ne*)와 목표 토오크(Te*)와 목표 타이밍 (VT*)에 대해서는 엔진 ECU(24)에, 모터(MGl, MG2)의 토오크지령(Tm1*, Tm2*)에 대해서는 모터 ECU(40)에 각각 송신하여(단계 S330), 구동제어 루틴을 종료한다. 이 경우, 엔진(22)으로부터의 출력되는 동력을 사용하여 모터(MG1)에 의하여 발전된 전력이 배터리(50)에 충전되게 된다.
지금, 정차 중에 배터리(50)의 충전 요구가 이루어져 엔진(22)을 운전할 때를 생각하고 있다. 이때, 실시예에서는 엔진(22)을 비교적 낮은 하한 회전수 (Nemin2) 이상의 회전수로 운전함으로써, 엔진(22)을 비교적 높은 하한 회전수 (Nemin1) 이상의 회전수로 운전하는 것에 비하여 엔진(22)이 높은 회전수로 운전되는 것에 의한 위화감을 운전자에게 주는 것을 억제할 수 있다. 또, 흡기밸브(128)의 개폐 타이밍이 기설정된 타이밍(기준 타이밍)(VT1)인 상태로부터 엔진(22)을 시동하여 하한 회전수(Nemin2) 이상의 회전수로 운전하고자 할 때를 생각하면, 엔진(22)의 회전수(Ne)에 따라서는 흡기밸브(128)의 개폐 타이밍의 변경에 필요한 오일을 충분히 조달할 수 없어 흡기밸브(128)의 개폐 타이밍을 기설정된 타이밍(VT1)으로부터 변경할 수 없는 경우가 있으나, 실시예에서는, 정차운전 요구시에, 목표 회전수(Ne*)에 따른 목표 타이밍(VT*)으로 흡기밸브(128)를 개폐하기 때문에, 주행용 운전 요구시이거나 정차운전 요구시에 관계없이 기설정된 타이밍(VT2)이 설정된 목표 타이밍(VT*)에서 흡기밸브(128)를 개폐하려고 하는 것에 비하여 엔진(22)의 운전상태에 따라 흡기밸브(128)의 개폐 타이밍을 더욱 적정한 것으로 할 수 있어, 가변 밸브 타이밍기구(150)를 더욱 적정하게 제어할 수 있다. 또한, 이 경우, 엔진(22)의 목표 회전수(Ne*)가 높을수록 흡기밸브(128)의 개폐 타이밍이 원활하고, 또한 완만하게 진각측으로 이행하도록 목표 타이밍(VT*)을 설정하기 때문에, 목표 회전수(Ne*)의 변동에 대하여 목표 타이밍(VT*)이 급변하는 것을 억제할 수 있다.
단계 S250에서 배터리(50)의 충전요구가 이루어져 있지 않다고 판정되었을 때에는, 엔진(22)의 운전요구가 이루어져 있지 않다고 판단하여, 엔진(22)이 정지되도록 엔진(22)의 목표 회전수(Ne*) 및 목표 토오크(Te*)에 동시에 값 0을 설정하고(단계 S340), 모터(MG1, MG2)의 토오크지령(Tm1*, Tm2*)에 동시에 값 0을 설정하 고(단계 S350), 설정한 엔진(22)의 목표 회전수(Ne*)나 목표 토오크(Te*)에 대해서는 엔진 ECU(24)에, 모터(MG1, MG2)의 토오크지령(Tm1*, Tm2*)에 대해서는 모터 ECU(40)에 각각 송신하여(단계 S360), 구동제어 루틴을 종료한다.
이상 설명한 실시예의 하이브리드 자동차(20)에 의하면, 정차 중이고 주행 요구가 이루어져 있지 않고 배터리(50)의 충전요구에 의해 엔진(22)의 운전 요구가 이루어져 있는 정차운전 요구시에는, 엔진(22)을 비교적 낮은 하한 회전수(Nemin2) 이상의 회전수로 운전하기 때문에, 엔진(22)이 높은 회전수로 운전되는 것에 의한 위화감을 운전자에게 주는 것을 억제할 수 있다. 또, 실시예의 하이브리드 자동차(20)에 의하면, 주행을 위하여 엔진(22)의 운전 요구가 이루어져 있는 주행용 운전 요구시에는 기설정된 타이밍(VT2)에서 흡기밸브(128)를 개폐하고, 정차운전 요구시에는 주행용 운전 요구시에 비하여 기설정된 타이밍(기준 타이밍)(VT1)으로부터 진각측으로의 변경 정도가 작아지는, 즉 지각측의 개폐 타이밍에서 흡기밸브(128)를 개폐하기 때문에, 주행용 운전 요구시이거나 정차운전 요구시에 관계없이 기설정된 타이밍(VT2)에서 흡기밸브(128)를 개폐하는 것에 비하여 엔진(22)의 운전상태에 따라 개폐 타이밍을 더욱 적정한 것으로 할 수 있어, 가변 밸브 타이밍기구(150)를 더욱 적정하게 제어할 수 있다. 또한 정차운전 요구시에는, 엔진(22)의 목표 회전수(Ne*)가 높을수록 흡기밸브(128)의 개폐 타이밍을 원활하게 또한 완만하게 진각측으로 이행시키기 때문에, 목표 회전수(Ne*)의 변동에 대하여 흡기밸브(128)의 개폐 타이밍이 급변하는 것을 억제할 수 있다.
실시예의 하이브리드 자동차(20)에서는, 주행 중일 때 또는 정차 중으로서 주행 요구가 이루어져 있을 때와, 정차 중으로서 주행 요구가 이루어져 있지 않을 때에 대하여 설명하였으나, 정차 중으로서 주행 요구가 이루어져 있어 엔진(22)의 운전요구가 이루어져 있을 때에는, 도 12에 나타낸 정차운전 요구시의 엔진(22)의 동작 라인이나 도 13에 나타낸 정차운전 요구시의 목표 타이밍(VT*)으로부터 도 9에 나타낸 주행용 운전 요구시의 엔진(22)의 동작 라인이나 도 10에 나타낸 주행용운전 요구시의 목표 타이밍(VT*)으로 이행할 때에는, 스무딩처리(smoothing operation)나 레이트처리(rating operation)를 실시하여 엔진(22)의 목표 회전수(Ne*)나 목표 토오크(Te*), 목표 타이밍(VT*)을 서서히 변화시키는 것으로 하여도 된다. 이와 같이 하면, 엔진(22)의 목표 회전수(Ne*)나 목표 토오크(Te*), 목표 타이밍(VT*)의 급변을 억제할 수 있다.
실시예의 하이브리드 자동차(20)에서는, 정차 중으로서 주행요구가 이루어져 있지 않을 때에는, 배터리(50)에의 충전 요구가 이루어져 있을 때에 엔진(22)의 운전 요구가 이루어져 있다고 판단하는 것으로 하였으나, 엔진(22)의 운전 요구가 이루어져 있을 때로서는, 배터리(50)에의 충전 요구에 한정되지 않고, 예를 들면 난기 요구가 이루어져 있을 때 등에도 포함되는 것으로 하여도 된다. 난기 요구에 따라 엔진(22)이 아이들 운전되는 경우, 실시예와 같이, 엔진(22)을 비교적 낮은 하한 회전수(Nemin2)로 운전함으로써, 엔진(22)이 비교적 높은 회전수로 운전되는 것에 의한 위화감을 운전자에게 주는 것을 억제할 수 있다.
실시예의 하이브리드 자동차(20)에서는, 정차운전 요구시에는, 기설정된 회전수(N1)나 기설정된 회전수(N2)보다 낮은 하한 회전수(Nemin2) 이상의 회전수로 엔진(22)을 운전하는 것으로 하였으나, 하한 회전수(Nemin2)는, 주행용 운전 요구시의 하한 회전수(Nemin1)보다 낮은 회전수이면, 예를 들면 기설정된 회전수(N1) 근방의 회전수 등을 사용하는 것으로 하여도 된다. 이 경우에도 실시예와 마찬가지로 주행용 운전 요구시와 동일한 하한 회전수(Nemin1) 이상의 회전수로 엔진(22)을 운전하는 것에 비하여 엔진(22)이 비교적 높은 회전수로 운전되는 것에 의한 위화감을 운전자에게 주는 것을 억제할 수 있다.
실시예의 하이브리드 자동차(20)에서는, 도 10이나 도 13의 목표 타이밍설정용 맵에 나타낸 바와 같이, 엔진(22)의 목표 회전수(Ne*)에 의거하여 목표 타이밍(VT*)을 설정하는 것으로 하였으나, 목표 회전수(Ne*) 대신, 엔진(22)의 회전수 (Ne)에 의거하여 목표 타이밍(VT*)을 설정하는 것으로 하여도 된다. 여기서, 엔진(22)의 회전수(Ne)는, 예를 들면 크랭크샤프트(26)에 설치된 도시 생략한 크랭크 포지션 센서로부터의 신호에 의거하여 계산된 것을 엔진 ECU(24)로부터 통신에 의하여 입력하는 것으로 할 수 있다.
실시예의 하이브리드 자동차(20)에서는, 주행용 운전 요구시의 동작 라인과 정차운전 요구시의 동작 라인과의 2개의 동작 라인을 기억하여 두는 것으로 하였으나, 동작 라인은 2개에 한정되지 않고, 3개 이상의 동작 라인을 기억하여 두는 것으로 하여도 된다. 예를 들면, 주행용 운전 요구시의 동작 라인으로서 요구 토오크(Tr*) 등에 따른 복수의 동작 라인을 기억하여 두는 것으로 하여도 된다. 또, 실시예의 하이브리드 자동차(20)에서는, 요구 파워(Pe*)와 동작 라인을 이용하여 목표 회전수(Ne*) 및 목표 토오크(Te*)를 설정하는 것으로 하였으나, 동작 라인을 이용하지 않고, 요구 파워(Pe*) 에 따라 목표 회전수(Ne*) 및 목표 토오크(Te*)를 설정하는 것으로 하여도 된다.
실시예의 하이브리드 자동차(20)에서는, 정차운전 요구시에는, 도 13의 정차운전 요구시의 목표 타이밍설정용 맵에 나타낸 바와 같이, 목표 회전수(Ne*)가 기설정된 회전수(N1) 이상의 영역에서는, 목표 회전수(Ne*)가 높을수록 기설정된 타이밍(VT1)으로부터 기설정된 타이밍(VT3)을 향하여 직선적으로 진각측으로 이행하 도록 목표 타이밍(VT*)을 설정하는 것으로 하였으나, 도 14의 변형예의 정차운전 요구시의 목표 타이밍설정용 맵에 예시한 바와 같이, 1단 이상의 단수를 가지고 진각측으로 이행하도록 목표 타이밍(VT*)을 설정하는 것으로 하여도 된다. 또한, 주행용 운전 요구시에 대해서도, 목표 회전수(Ne*)가 기설정된 회전수(N1) 이상 또한 기설정된 회전수(N2) 미만의 영역에서 1단 이상의 단수를 가지고 진각측으로 이행하도록 목표 타이밍(VT*)을 설정하는 것으로 하여도 되나, 주행용 운전 요구시에는, 상기한 바와 같이 엔진(22)은 기설정된 회전수(N2)보다 높은 하한 회전수(Nemin1)이상의 회전수로 운전되기 때문에, 실시예와 마찬가지로 기설정된 타이밍(VT2)이 목표 타이밍(VT*)으로서 설정되게 된다.
실시예의 하이브리드 자동차(20)에서는, 인테이크 캠 샤프트(129)의 각도가 최지각에 위치되었을 때에 흡기밸브(128)의 개폐 타이밍을 고정 가능함과 동시에 흡기밸브(128)의 개폐 타이밍이 고정되어 있을 때에는 엔진(22)의 회전을 이용하여 공급되는 오일을 사용하여 그 고정을 해제 가능한 록핀(154)을 구비하는 것으로 하였으나, 이 록핀(154)을 구비하지 않는 것으로 하여도 된다. 이 경우, 기설정된 타이밍(기준 타이밍)(VT1)은, VVT 컨트롤러(152)의 진각실과 지각실 중 어느 것에도 유압을 작용시키지 않은 상태의 흡기밸브(128)의 개폐 타이밍을 설정하는 것으로 하여도 된다.
실시예의 하이브리드 자동차(20)에서는, 흡기밸브(128)의 개폐 타이밍만을 변경 가능한 가변밸브 타이밍기구(150)를 사용하는 것으로 하였으나, 이것 대신에 배기밸브(131)의 개폐 타이밍만을 변경 가능한 가변 밸브 타이밍기구를 사용하는 것으로 하여도 되고, 흡기밸브(128)의 개폐 타이밍과 배기밸브(131)의 개폐 타이밍의 양쪽을 변경 가능한 가변밸브 타이밍기구(150)를 사용하는 것으로 하여도 된다. 배기밸브(131)의 개폐 타이밍만을 변경 가능한 가변 밸브 타이밍기구를 사용하는 경우, 익조스트 캠 샤프트(131b)의 각도가 최진각에 위치되었을 때에 배기밸브(131)의 개폐 타이밍을 고정 가능함과 동시에 배기밸브(131)의 개폐 타이밍이 고정되어 있을 때에는 엔진(22)의 회전을 이용하여 공급되는 오일을 사용하여 그 고정을 해제가능한 록핀을 구비하는 것으로 하여도 된다. 이 경우, 익조스트 캠 샤프트(131b)의 각도가 최진각이 되는 배기밸브(131)의 개폐 타이밍을 기준 타이밍으로 하고, 정차운전 요구시에는, 주행용 운전 요구시에 비하여 기준 타이밍으로부터 지각측으로의 변경 정도가 작아지는, 즉 진각측의 개폐 타이밍에서 배기밸브(131)를 개폐하는 것으로 하면 된다. 이에 의하여 실시예와 마찬가지로 엔진(22)의 운전상태에 따라 개폐 타이밍을 더욱 적정한 것으로 할 수 있어, 가변 밸브 타이밍기구(150)를더욱 적정하게 제어할 수 있다.
실시예의 하이브리드 자동차(20)에서는, 모터(MG2)의 동력을 감속 기어(35) 에 의하여 변속하여 링기어축(32a)에 출력하는 것으로 하였으나, 도 15의 변형예의 하이브리드 자동차(120)에 예시하는 바와 같이, 모터(MG2)의 동력을 링기어축(32a)이 접속된 차축[구동륜(63a, 63b)이 접속된 차축]과는 다른 차축[도 15에서의 차륜(64a, 64b)에 접속된 차축]에 접속하는 것으로 하여도 된다.
실시예의 하이브리드 자동차(20)에서는, 엔진(22)의 동력을 동력 분배 통합기구(30)를 거쳐 구동륜(63a, 63b)에 접속된 구동축으로서의 링 기어축(32a)에 출력하는 것으로 하였으나, 도 16의 변형예의 하이브리드 자동차(220)에 예시하는 바와 같이, 엔진(22)의 크랭크샤프트(26)에 접속된 인너 로터(232)와 구동륜(63a, 63b)에 동력을 출력하는 구동축에 접속된 아웃터 로터(234)를 가지고, 엔진(22)의 동력의 일부를 구동축에 전달함과 동시에 나머지 동력을 전력으로 변환하는 페어 로터(pair-rotor) 전동기(230)를 구비하는 것으로 하여도 된다.
실시예에서는, 엔진으로부터의 동력과 모터로부터의 동력을 이용하여 주행 가능한 자동차에 적용하는 것으로 하였으나, 주행용 동력을 출력 가능하고 주행상태에 관계없이 임의의 운전 포인트를 설정 가능한 내연기관과, 내연기관의 출력축의 회전에 의하여 공급되는 작동유체를 사용하여 내연기관의 흡기밸브나 배기밸브의 개폐 타이밍을 변경 가능한 개폐 타이밍 변경기구를 구비하는 자동차이면 적용할 수 있다. 또, 이와 같은 자동차에 적용하는 것에 한정되는 것은 아니고, 자동차 이외의 차량 등의 형태로 하여도 되고, 차량의 제어방법의 형태로 하여도 된다.
이상, 본 발명의 실시형태에 대하여 실시예를 이용하여 설명하였으나, 본 발명은 이와 같은 실시예에 전혀 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않은 범위 내에서, 여러가지 형태로 실시할 수 있는 것은 물론이다.
본 발명은, 차량의 제조산업 등에 이용 가능하다.

Claims (17)

  1. 주행용 동력을 출력 가능하고, 주행상태에 관계없이 임의의 운전 포인트에서 운전 가능한 내연기관과,
    상기 내연기관의 출력축의 회전에 의하여 공급되는 작동유체를 사용하여 상기 내연기관의 흡기밸브 또는 배기밸브의 개폐 타이밍을 변경 가능한 개폐 타이밍 변경수단과,
    주행을 위하여 상기 내연기관의 운전 요구가 이루어져 있는 주행용 운전 요구시에는, 제 1 제약에 의거하는 개폐 타이밍에서의 상기 내연기관의 흡기밸브 또는 배기밸브의 개폐를 동반하여 상기 내연기관이 제 1 회전수 이상의 회전수로 운전되도록 상기 개폐 타이밍 변경수단과 상기 내연기관을 제어하고, 정차 중에 상기 내연기관의 운전요구가 이루어져 있는 정차운전 요구시에는, 기준 타이밍으로부터의 변경 정도가 상기 제 1 제약보다 작아지는 제 2 제약에 의거하는 개폐 타이밍에서의 상기 내연기관의 흡기밸브 또는 배기밸브의 개폐를 동반하여 상기 내연기관이 상기 제 1 회전수보다 낮은 제 2 회전수 이상의 회전수로 운전되도록 상기 개폐타이밍 변경수단과 상기 내연기관을 제어하는 제어수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 차량.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제어수단은, 상기 주행용 운전 요구시에는 상기 내연기관의 흡기밸브 또는 배기밸브의 개폐 타이밍의 변경에 필요한 상기 작동유체를 상기 개폐 타이밍 변경수단에 공급할 수 있는 회전수를 상기 제 1 회전수로 하여 제어하고, 상기 정차운전 요구시에는 상기 내연기관의 흡기밸브 또는 배기밸브의 개폐 타이밍의 변경에 필요한 상기 작동유체를 상기 개폐 타이밍 변경수단에 공급할 수 없는 회전수를 상기 제 2 회전수로 하여 제어하는 수단인 것을 특징으로 하는 차량.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제어수단은, 상기 주행용 운전 요구시에는, 상기 내연기관을 효율 좋게 운전하기 위한 제약을 상기 제 1 제약으로 하여 제어하는 수단인 것을 특징으로 하는 차량.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 개폐 타이밍 변경수단은, 상기 흡기밸브의 개폐 타이밍을 변경 가능하고, 상기 흡기밸브의 개폐 타이밍을 취할 수 있는 범위 내의 최지각측의 제 1 기설정된 타이밍에 상기 흡기밸브의 개폐 타이밍이 위치하였을 때에 상기 흡기밸브의 개폐 타이밍을 고정 가능함과 동시에 상기 흡기밸브의 개폐 타이밍이 고정되어 있을 때에는 상기 작동유체를 사용하여 상기 고정을 해제 가능한 고정 해제수단을 구비하는 수단이고,
    상기 제어수단은, 상기 제 1 기설정된 타이밍을 상기 기준 타이밍으로 하여 제어하는 수단인 것을 특징으로 하는 차량.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 개폐 타이밍 변경수단은, 상기 배기밸브의 개폐 타이밍을 변경 가능하고, 상기 배기밸브의 개폐 타이밍을 취할 수 있는 범위 내의 최진각측의 제 2 기설정된 타이밍에 상기 배기밸브의 개폐 타이밍이 위치하였을 때에 상기 배기밸브의 개폐 타이밍을 고정 가능함과 동시에, 상기 배기밸브의 개폐 타이밍이 고정되어 있을 때에는 상기 작동유체를 사용하여 상기 고정을 해제 가능한 고정 해제수단을 구비하는 수단이고,
    상기 제어수단은, 상기 제 2 기설정된 타이밍을 상기 기준 타이밍으로 하여 제어하는 수단인 것을 특징으로 하는 차량.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제어수단은, 상기 개폐 타이밍 변경수단에서 상기 작동유체를 사용하지 않을 때의 상기 내연기관의 흡기밸브 또는 배기밸브의 개폐 타이밍을 상기 기준 타이밍으로 하여 제어하는 수단인 것을 특징으로 하는 차량.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 회전수를 하한 회전수로 하는 상기 내연기관의 운전 포인트와 상기 내연기관의 동력과의 관계로서의 제 1 동작 라인과, 상기 제 2 회전수를 하한 회전수로 하는 상기 내연기관의 운전 포인트와 상기 내연기관의 동력과의 관계로서 의 제 2 동작 라인을 포함하는, 복수의 동작 라인을 기억하는 동작 라인 기억수단을 구비하고,
    상기 제어수단은, 상기 주행용 운전 요구시에는 상기 기억된 제 1 동작 라인과 상기 내연기관에 요구되는 요구 동력에 의거하여 상기 내연기관의 운전 포인트를 설정함과 동시에 상기 설정한 운전 포인트에서 상기 내연기관이 운전되도록 제어하고, 상기 정차운전 요구시에는 상기 기억된 제 2 동작 라인과 상기 내연기관에 요구되는 요구 동력에 의거하여 상기 내연기관의 운전 포인트를 설정함과 동시에 상기 설정한 운전 포인트에서 상기 내연기관이 운전되도록 제어하는 수단인 것을 특징으로 하는 차량.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제어수단은, 상기 정차운전 요구시에는, 상기 설정한 내연기관의 운전 포인트에서의 목표 회전수가 클수록 상기 기준 타이밍으로부터의 변경 정도가 원활하게 커지는 제약을 상기 제 2 제약으로 하여 제어하는 수단인 것을 특징으로 하는 차량.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 내연기관의 출력축에 동력을 입출력 가능한 발전수단과,
    상기 발전수단과 전력을 주고 받기 가능한 축전수단을 구비하고,
    상기 제어수단은, 상기 정차 중에 상기 축전수단에의 충전 요구가 이루어졌 을 때를 상기 정차운전 요구시로 하여 제어하는 수단인 것을 특징으로 하는 차량.
  10. 제 9항에 있어서,
    차축측에 동력을 입출력 가능한 전동기를 구비하고,
    상기 발전수단은, 상기 내연기관의 출력축과 차축측에 접속되고, 전력과 동력의 입출력을 동반하여 상기 내연기관으로부터의 동력의 적어도 일부를 상기 차축측에 출력하는 전력 동력 입출력 수단인 것을 특징으로 하는 차량.
  11. 주행용 동력을 출력 가능하고, 주행상태에 관계없이 임의의 운전 포인트에서 운전 가능한 내연기관과, 상기 내연기관의 출력축의 회전에 의하여 공급되는 작동유체를 사용하여 상기 내연기관의 흡기밸브 또는 배기밸브의 개폐 타이밍을 변경 가능한 개폐 타이밍 변경수단을 구비하는 차량의 제어방법에 있어서,
    주행을 위하여 상기 내연기관의 운전 요구가 이루어져 있는 주행용 운전 요구시에는 제 1 제약에 의거하는 개폐 타이밍에서의 상기 내연기관의 흡기밸브 또는 배기밸브의 개폐를 동반하여 상기 내연기관이 제 1 회전수 이상의 회전수로 운전되 도록 상기 개폐 타이밍 변경수단과 상기 내연기관을 제어하고, 정차 중에 상기 내연기관의 운전 요구가 이루어져 있는 정차운전 요구시에는 기준 타이밍으로부터의 변경 정도가 상기 제 1 제약보다 작아지는 제 2 제약에 의거하는 개폐 타이밍에서의 상기 내연기관의 흡기밸브 또는 배기밸브의 개폐를 동반하여 상기 내연기관이 상기 제 1 회전수보다 낮은 제 2 회전수 이상의 회전수로 운전되도록 상기 개폐 타 이밍 변경수단과 상기 내연기관을 제어하는 것을 특징으로 하는 차량의 제어방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 주행용 운전 요구시에는 상기 내연기관의 흡기밸브 또는 배기밸브의 개폐 타이밍의 변경에 필요한 상기 작동유체를 상기 개폐 타이밍 변경수단에 공급할 수 있는 회전수를 상기 제 1 회전수로 하여 제어하고, 상기 정차운전 요구시에는 상기내연기관의 흡기밸브 또는 배기밸브의 개폐 타이밍의 변경에 필요한 상기 작동유체를 상기 개폐 타이밍 변경수단에 공급할 수 없는 회전수를 상기 제 2 회전수로 하여 제어하는 것을 특징으로 하는 차량의 제어방법.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 개폐 타이밍 변경수단은, 상기 흡기밸브의 개폐 타이밍을 변경 가능하고, 상기 흡기밸브의 개폐 타이밍을 취할 수 있는 범위 내의 최지각측의 제 1 기설정된 타이밍에 상기 흡기밸브의 개폐 타이밍이 위치하였을 때에 상기 흡기밸브의 개폐 타이밍을 고정 가능함과 동시에, 상기 흡기밸브의 개폐 타이밍이 고정되어 있을 때에는 상기 작동유체를 사용하여 상기 고정을 해제 가능한 고정 해제수단을 구비하는 수단이며,
    상기 제 1 기설정된 타이밍을 상기 기준 타이밍으로 하여 제어하는 것을 특징으로 하는 차량의 제어방법.
  14. 제 11항에 있어서,
    상기 개폐 타이밍 변경수단은, 상기 배기밸브의 개폐 타이밍을 변경 가능하고, 상기 배기밸브의 개폐 타이밍을 취할 수 있는 범위 내의 최진각측의 제 2 기설정된 타이밍에 상기 배기밸브의 개폐 타이밍이 위치하였을 때에 상기 배기밸브의 개폐 타이밍을 고정 가능함과 동시에, 상기 배기밸브의 개폐 타이밍이 고정되어 있을 때에는 상기 작동유체를 사용하여 상기 고정을 해제 가능한 고정 해제수단을 구비하는 수단이고,
    상기 제 2 기설정된 타이밍을 상기 기준 타이밍으로 하여 제어하는 것을 특징으로 하는 차량의 제어방법.
  15. 제 11항에 있어서,
    상기 개폐 타이밍 변경수단에서 상기 작동유체를 사용하지 않을 때의 상기 내연기관의 흡기밸브 또는 배기밸브의 개폐 타이밍을 상기 기준 타이밍으로 하여 제어하는 것을 특징으로 하는 차량의 제어방법.
  16. 제 11항에 있어서,
    상기 제 1 회전수를 하한 회전수로 하는 상기 내연기관의 운전 포인트와 상기 내연기관의 동력과의 관계로서의 제 1 동작 라인과, 상기 제 2 회전수를 하한 회전수로 하는 상기 내연기관의 운전 포인트와 상기 내연기관의 동력과의 관계로서의 제 2 동작 라인을 포함하는, 복수의 동작 라인을 기억하여 두고, 상기 주행용 운전 요구시에는 상기 기억하여 둔 제 1 동작 라인과 상기 내연기관에 요구되는 요구동력에 의거하여 상기 내연기관의 운전 포인트를 설정함과 동시에 상기 설정한 운전 포인트에서 상기 내연기관이 운전되도록 제어하고, 상기 정차운전 요구시에는 상기 기억하여 둔 제 2 동작 라인과 상기 내연기관에 요구되는 요구 동력에 의거하여 상기 내연기관의 운전 포인트를 설정함과 동시에 상기 설정한 운전 포인트에서 상기 내연기관이 운전되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 차량의 제어방법.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 정차운전 요구시에는, 상기 설정한 내연기관의 운전 포인트에서의 목표회전수가 클수록 상기 기준 타이밍으로부터의 변경 정도가 원활하게 커지는 제약을 상기 제 2 제약으로 하여 제어하는 것을 특징으로 하는 차량의 제어방법.
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