KR20160067745A - 자동차 - Google Patents

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KR20160067745A
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KR
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engine
value
ignition timing
opening
timing
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Application number
KR1020150169687A
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히로키 엔도
겐야 마루야마
마코토 야마자키
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도요타지도샤가부시키가이샤
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Publication date
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Abstract

정화 장치의 정화 촉매를 난기할 때에는, 정화 촉매를 난기하지 않을 때의 값 1보다 작은 범위 내이고, 또한 흡기 밸브의 개폐 타이밍 VT가 지각측일수록 커지는 경향으로, 요구 효율 ηtag를 설정한다(S130∼S160). 그리고, 요구 효율 ηtag가 클수록(값 1에 가까울수록) 목표 점화 시기 IT*의 지각량을 작게 한다(S170, S180).

Description

자동차 {AUTOMOBILE}
본 발명은, 자동차에 관한 것으로, 상세하게는, 엔진을 구비하는 자동차에 관한 것이다.
종래, 이러한 종류의 자동차로서는, 적어도 흡기 밸브의 개폐 타이밍을 변경하기 위한 가변 밸브 기구와, 배기 가스를 정화하기 위한 3원 촉매를 갖는 엔진을 탑재한 것이 제안되어 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조). 이 자동차에서는, 엔진의 시동으로부터 3원 촉매의 난기가 완료될 때까지의 기간 또한 저부하 영역인 경우에는, 흡기 밸브의 개폐 타이밍을 지각시키고, 엔진의 시동으로부터 3원 촉매의 난기가 완료될 때까지의 기간 또한 저부하 영역 이외의 영역의 경우보다 점화 시기의 지각량을 크게 한다. 이에 의해, 3원 촉매를 보다 신속하게 활성화할 수 있다고 되어 있다.
JP2012-197771
그러나, 흡기 밸브의 개폐 타이밍의 지각량이 비교적 클 때, 점화 시기의 지각량도 비교적 크게 하면, 연소가 불안정해지기 쉽다. 엔진의 연소가 불안정해지면, 엔진의 출력 변동이 커지기 쉽다. 이로 인해, 엔진에 접속된 기어 기구에서 기어 래틀에 의한 이음을 발생하는 경우가 있다.
본 발명의 자동차는, 엔진의 배기 정화 장치의 정화 촉매를 난기할 때, 엔진에 접속된 기어 기구에서 기어 래틀에 의한 이음을 발생하는 것을 억제하는 것을 주 목적으로 한다.
본 발명의 자동차는, 상술한 주 목적을 달성하기 위해 이하의 수단을 채용하였다.
본 발명의 자동차는,
흡기 밸브의 개폐 타이밍을 변경 가능한 가변 밸브 타이밍 기구를 가짐과 함께 차축에 기어 기구를 통해 연결된 엔진과,
상기 엔진의 배기 정화 장치의 촉매를 난기할 때에는, 상기 촉매를 난기하지 않을 때에 비해, 상기 엔진의 점화 시기를 지각시키는 제어 수단을 구비하는 자동차이며,
상기 제어 수단은, 상기 촉매를 난기할 때에는, 상기 개폐 타이밍이 지각측일수록 상기 점화 시기의 지각량을 작게 하는 것을 특징으로 한다.
이 본 발명의 자동차에서는, 엔진의 배기 정화 장치의 촉매를 난기할 때에는, 촉매를 난기하지 않을 때에 비해, 엔진의 점화 시기를 지각시킨다(늦춤). 이에 의해, 촉매의 난기를 촉진시킬 수 있다. 그리고, 촉매를 난기할 때에는, 흡기 밸브의 개폐 타이밍이 지각측일수록 점화 시기의 지각량을 작게 한다. 따라서, 흡기 밸브의 개폐 타이밍의 지각량이 비교적 클 때(예를 들어, 개폐 타이밍이 최지각의 타이밍일 때), 점화 시기의 지각량이 비교적 커지는 것을 억제할 수 있다. 이에 의해, 엔진의 연소가 불안정해지는 것을 억제하여, 엔진의 출력 변동이 커지는 것을 억제할 수 있다. 이 결과, 엔진에 접속된 기어 기구에서 기어 래틀에 의한 이음이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 여기서, 「촉매를 난기할 때」는, 촉매의 온도가 소정 온도 미만일 때이고, 「촉매를 난기하지 않을 때」는, 촉매의 온도가 소정 온도 이상일 때이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예로서의 하이브리드 자동차(20)의 구성의 개략을 도시하는 구성도.
도 2는 엔진(22)의 구성의 개략을 도시하는 구성도.
도 3은 가변 밸브 타이밍 기구(150)의 구성의 개략을 도시하는 구성도.
도 4는 가변 밸브 타이밍 기구(150)의 구성의 개략을 도시하는 구성도.
도 5는 인테이크 캠 샤프트(129)의 각도를 진각시켰을 때의 흡기 밸브(128)의 개폐 타이밍 VT와, 인테이크 캠 샤프트(129)의 각도를 지각시켰을 때의 흡기 밸브(128)의 개폐 타이밍 VT의 일례를 나타내는 설명도.
도 6은 로크 핀(154)의 구성의 개략을 도시하는 구성도.
도 7은 실시예의 엔진 ECU(24)에 의해 실행되는 요구 효율 설정 루틴의 일례를 나타내는 흐름도.
도 8은 가드값 설정용 맵의 일례를 나타내는 설명도.
도 9는 엔진(22)의 시동 후에 정화 촉매(134a)의 난기가 필요할 때의 임시 요구 효율 ηtmp 및 가드값 ηgd 및 요구 효율 ηtag, 목표 점화 시기 IT*, 흡기 밸브(128)의 목표 개폐 타이밍 VT* 및 개폐 타이밍 VT의 시간 변화의 모습을 모식적으로 나타내는 설명도.
도 10은 흡기 밸브(128)의 개폐 타이밍 VT와 목표 점화 시기 IT*의 관계의 일례를 나타내는 설명도.
도 11은 변형예의 하이브리드 자동차(120)의 구성의 개략을 도시하는 구성도.
도 12는 변형예의 하이브리드 자동차(220)의 구성의 개략을 도시하는 구성도.
도 13은 변형예의 하이브리드 자동차(320)의 구성의 개략을 도시하는 구성도.
도 14는 변형예의 하이브리드 자동차(420)의 구성의 개략을 도시하는 구성도.
다음으로, 본 발명을 실시하기 위한 형태를 실시예를 사용하여 설명한다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예로서의 하이브리드 자동차(20)의 구성의 개략을 도시하는 구성도이다. 실시예의 하이브리드 자동차(20)는, 도시하는 바와 같이, 엔진(22)과, 유성 기어(30)와, 모터(MG1, MG2)와, 인버터(41, 42)와, 배터리(50)와, 하이브리드용 전자 제어 유닛(이하, HVECU라 함)(70)을 구비한다.
엔진(22)은, 가솔린이나 경유 등을 연료로 하여 동력을 출력하는 내연 기관으로서 구성되어 있다. 도 2는, 엔진(22)의 구성의 개략을 도시하는 구성도이다. 엔진(22)은, 도시하는 바와 같이, 에어 클리너(122)에 의해 청정해진 공기를 스로틀 밸브(124)를 통해 흡입함과 함께 연료 분사 밸브(126)로부터 연료를 분사하여 공기와 연료를 혼합하고, 이 혼합기를 흡기 밸브(128)를 통해 연소실에 흡입한다. 그리고, 엔진(22)은 흡입한 혼합기를 점화 플러그(130)에 의한 전기 불꽃에 의해 폭발 연소시켜, 그 에너지에 의해 밀어 내려지는 피스톤(132)의 왕복 운동을 크랭크 샤프트(26)의 회전 운동으로 변환한다. 연소실로부터의 배기는, 일산화탄소(CO)나 탄화수소(HC), 질소산화물(NOx)의 유해 성분을 정화하는 정화 촉매(3원 촉매)(134a)를 갖는 정화 장치(134)를 통해 외기로 배출된다. 연소실로부터의 배기는, 외기로 배출될 뿐만 아니라, 배기를 흡기로 환류하는 배기 재순환 장치(이하, EGR(Exhaust Gas Recirculation) 시스템이라 함)(160)를 통해 흡기측에 공급된다. EGR 시스템(180)은, EGR관(182)과, EGR 밸브(184)를 구비한다. EGR관(182)은, 정화 장치(134)의 후단에 접속되어 있고, 배기를 흡기측의 서지 탱크에 공급하기 위해 사용된다. EGR 밸브(184)는, EGR관(182)에 배치되어 있고, 스텝핑 모터(183)에 의해 구동된다. 이 EGR 시스템(180)은, EGR 밸브(184)의 개방도를 조절함으로써, 불연소 가스로서의 배기의 환류량을 조절하여 흡기측으로 환류한다. 엔진(22)은, 이와 같이 하여 공기와 배기와 가솔린의 혼합기를 연소실에 흡인할 수 있도록 되어 있다.
또한, 엔진(22)은, 흡기 밸브(128)의 개폐 타이밍 VT를 연속적으로 변경 가능한 가변 밸브 타이밍 기구(150)를 구비한다. 도 3 및 도 4는, 가변 밸브 타이밍 기구(150)의 구성의 개략을 도시하는 구성도이다. 가변 밸브 타이밍 기구(150)는, 도시하는 바와 같이, 베인식 VVT 컨트롤러(152)와, 베인 포지션 센서(153)와, 오일 컨트롤 밸브(156)를 구비한다. VVT 컨트롤러(152)는, 하우징부(152a)와, 베인부(152b)에 의해 구성되어 있다. 하우징부(152a)는, 크랭크 샤프트(26)에 타이밍 체인(162)을 통해 접속된 타이밍 기어(164)에 고정되어 있다. 베인부(152b)는, 흡기 밸브(128)를 개폐하는 인테이크 캠 샤프트(129)에 고정되어 있다. 베인 포지션 센서(153)는 베인부(152b)의 위치를 검출한다. 오일 컨트롤 밸브(156)는 VVT 컨트롤러(152)의 진각실 및 지각실에 유압을 작용시킨다. 이 가변 밸브 타이밍 기구(150)에서는, 오일 컨트롤 밸브(156)를 통해 VVT 컨트롤러(152)의 진각실 및 지각실에 작용시키는 유압을 조절함으로써, 하우징부(152a)에 대해 베인부(152b)를 상대적으로 회전시킨다. 이에 의해, 흡기 밸브(128)의 개폐 타이밍 VT에 있어서의 인테이크 캠 샤프트(129)의 각도를 연속적으로 변경한다. 도 5는, 인테이크 캠 샤프트(129)의 각도를 진각시켰을 때의 흡기 밸브(128)의 개폐 타이밍 VT와, 인테이크 캠 샤프트(129)의 각도를 지각시켰을 때의 흡기 밸브(128)의 개폐 타이밍 VT의 일례를 나타내는 설명도이다. 실시예에서는, 이하와 같이 구성되어 있다. 엔진(22)으로부터 효율적으로 동력을 출력 가능한 흡기 밸브(128)의 개폐 타이밍 VT에 대응하는 인테이크 캠 샤프트(129)의 각도를 기준각으로 한다. 그리고, 인테이크 캠 샤프트(129)의 각도를 그 기준각보다도 진각시킴으로써, 엔진(22)으로부터 고토크를 출력 가능한 운전 상태로 할 수 있다. 또한, 인테이크 캠 샤프트(129)의 각도를 최지각시킴으로써, 엔진(22)의 기통 내의 압력 변동을 작게 하여, 엔진(22)의 운전 정지나 시동에 적합한 운전 상태로 할 수 있다. 이하, 흡기 밸브(128)의 개폐 타이밍 VT를 빠르게 하는 것, 즉, 인테이크 캠 샤프트(129)의 각도를 진각시키는 것을 「진각시킨다」라고 한다. 또한, 흡기 밸브(128)의 개폐 타이밍 VT를 늦추는 것, 즉, 인테이크 캠 샤프트(129)의 각도를 지각시키는 것을 「지각시킨다」라고 한다.
VVT 컨트롤러(152)의 베인부(152b)에는, 하우징부(152a)와 베인부(152b)의 상대 회전을 고정하기 위한 로크 핀(154)이 장착되어 있다. 도 6은, 로크 핀(154)의 구성의 개략을 도시하는 구성도이다. 로크 핀(154)은, 도시하는 바와 같이, 로크 핀 본체(154a)와, 로크 핀 본체(154a)를 하우징부(152a)측으로 가압하는 스프링(154b)을 구비한다. 이 로크 핀(154)은, 인테이크 캠 샤프트(129)의 각도가 최지각 위치일 때, 스프링(154b)의 스프링력에 의해, 하우징부(152a)에 형성된 홈(158)에 로크 핀 본체(154a)가 끼워 맞추어진다. 이에 의해, 베인부(152b)를 하우징부(152a)에 고정한다(인테이크 캠 샤프트(129)를 최지각 위치에서 로크함). 또한, 로크 핀(154)은 유로(159)를 통해 스프링(154b)의 스프링력을 능가하는 유압을 작용시킴으로써, 홈(158)에 끼워 맞추어진 로크 핀 본체(154a)를 뽑아낼(인테이크 캠 샤프트(129)의 최지각 위치에서의 로크를 해제함) 수 있도록 되어 있다.
또한, VVT 컨트롤러(152)의 진각실 및 지각실에 작용시키는 유압이나, 로크 핀 본체(154a)를 홈(158)으로부터 뽑아내기 위한 유압(인테이크 캠 샤프트(129)의 최지각 위치에서의 로크를 해제하기 위한 유압)은, 기계식 펌프(23)가 회전 구동함으로써 공급된다. 또한, 기계식 펌프(23)는 엔진(22)의 크랭크 샤프트(26)의 회전에 의해 구동된다.
이 엔진(22)은, 엔진용 전자 제어 유닛(이하, 엔진 ECU라 함)(24)에 의해 운전 제어되어 있다. 엔진 ECU(24)는, 도시하지 않았지만, CPU를 중심으로 하는 마이크로프로세서로서 구성되어 있고, CPU 외에, 처리 프로그램을 기억하는 ROM이나 데이터를 일시적으로 기억하는 RAM, 입출력 포트, 통신 포트를 구비한다. 엔진 ECU(24)에는, 엔진(22)을 운전 제어하는 데 필요한 각종 센서로부터의 신호가 입력 포트를 통해 입력되어 있다. 각종 센서로부터의 신호로서는, 이하의 것을 들 수 있다. 크랭크 샤프트(26)의 회전 위치를 검출하는 크랭크 포지션 센서(140)로부터의 크랭크각 θcr. 엔진(22)의 냉각수의 온도를 검출하는 수온 센서(142)로부터의 냉각 수온 Tw. 흡기 밸브(128)를 개폐하는 인테이크 캠 샤프트의 회전 위치나 배기 밸브를 개폐하는 배기 캠 샤프트의 회전 위치를 검출하는 캠 포지션 센서(144)로부터의 캠각 θci, θco. 스로틀 밸브(124)의 포지션을 검출하는 스로틀 밸브 포지션 센서(146)로부터의 스로틀 개방도 TH. 흡기관에 장착된 에어플로우 미터(148)로부터의 흡입 공기량 Qa. 흡기관에 장착된 온도 센서(149)로부터의 흡기온 Ta. 흡기관 내의 압력을 검출하는 흡기압 센서(170)로부터의 흡기압 Pin. 정화 장치(134)의 정화 촉매(134a)의 온도를 검출하는 온도 센서(134b)로부터의 정화 촉매 온도 Tc. 공연비 센서(135a)로부터의 공연비 AF. 산소 센서(135b)로부터의 산소 신호 O2. 실린더 블록에 장착되어 노킹의 발생에 수반하여 발생하는 진동을 검출하는 노크 센서(172)로부터의 노크 신호 Ks. EGR 밸브(184)의 개방도를 검출하는 EGR 밸브 개방도 센서(185)로부터의 EGR 밸브 개방도 EV. 엔진 ECU(24)로부터는, 엔진(22)을 운전 제어하기 위한 각종 제어 신호가 출력 포트를 통해 출력되어 있다. 각종 제어 신호로서는, 이하의 것을 들 수 있다. 스로틀 밸브(124)의 포지션을 조절하는 스로틀 모터(136)에의 구동 신호. 연료 분사 밸브(126)에의 구동 신호. 이그나이터와 일체화된 이그니션 코일(138)에의 제어 신호. 흡기 밸브(128)의 개폐 타이밍을 변경 가능한 가변 밸브 타이밍 기구(150)에의 제어 신호. EGR 밸브(184)의 개방도를 조정하는 스텝핑 모터(183)에의 구동 신호. 엔진 ECU(24)는, HVECU(70)와 통신 포트를 통해 접속되어 있고, HVECU(70)로부터의 제어 신호에 의해 엔진(22)을 운전 제어함과 함께 필요에 따라서 엔진(22)의 운전 상태에 관한 데이터를 HVECU(70)에 출력한다. 또한, 엔진 ECU(24)는, 크랭크각 θcr에 기초하여, 크랭크 샤프트(26)의 회전수, 즉, 엔진(22)의 회전수 Ne를 연산하고 있다. 또한, 엔진 ECU(24)는, 크랭크각 θcr에 대한 흡기 밸브(128)의 인테이크 캠 샤프트의 캠각 θci의 각도(θci-θcr)에 기초하여, 흡기 밸브(128)의 개폐 타이밍 VT를 연산하고 있다.
유성 기어(30)는, 싱글 피니언식 유성 기어 기구로서 구성되어 있다. 유성 기어(30)의 선 기어에는, 모터(MG1)의 회전자가 접속되어 있다. 유성 기어(30)의 링 기어에는, 구동륜(38a, 38b)에 차동 기어(37)를 통해 연결된 구동축(36)이 접속되어 있다. 유성 기어(30)의 캐리어에는, 엔진(22)의 크랭크 샤프트(26)가 접속되어 있다.
모터(MG1)는, 예를 들어 동기 발전 전동기로서 구성되어 있고, 상술한 바와 같이 회전자가 유성 기어(30)의 선 기어에 접속되어 있다. 모터(MG2)는, 예를 들어 동기 발전 전동기로서 구성되어 있고, 회전자가 구동축(36)에 접속되어 있다. 모터(MG1, MG2)는, 모터용 전자 제어 유닛(이하, 모터 ECU라 함)(40)에 의해 인버터(41, 42)의 도시하지 않은 스위칭 소자가 스위칭 제어됨으로써 회전 구동된다.
모터 ECU(40)는, 도시하지 않았지만, CPU를 중심으로 하는 마이크로프로세서로서 구성되어 있고, CPU 외에, 처리 프로그램을 기억하는 ROM이나 데이터를 일시적으로 기억하는 RAM, 입출력 포트, 통신 포트를 구비한다. 모터 ECU(40)에는, 모터(MG1, MG2)를 구동 제어하는 데 필요한 각종 센서로부터의 신호가 입력 포트를 통해 입력되어 있다. 각종 센서로부터의 신호로서는, 이하의 것을 들 수 있다. 모터(MG1, MG2)의 회전자의 회전 위치를 검출하는 회전 위치 검출 센서(43, 44)로부터의 회전 위치 θm1, θm2. 모터(MG1, MG2)의 각 상에 흐르는 전류를 검출하는 전류 센서로부터의 상전류. 모터 ECU(40)로부터는, 인버터(41, 42)가 도시하지 않은 스위칭 소자에의 스위칭 제어 신호 등이 출력 포트를 통해 출력되어 있다. 모터 ECU(40)는, HVECU(70)와 통신 포트를 통해 접속되어 있고, HVECU(70)로부터의 제어 신호에 의해 모터(MG1, MG2)를 구동 제어함과 함께 필요에 따라서 모터(MG1, MG2)의 구동 상태에 관한 데이터를 HVECU(70)에 출력한다. 또한, 모터 ECU(40)는, 회전 위치 검출 센서(43, 44)에 의해 검출된 모터(MG1, MG2)의 회전자의 회전 위치 θm1, θm2에 기초하여 모터(MG1, MG2)의 회전수 Nm1, Nm2를 연산하고 있다.
배터리(50)는, 예를 들어 리튬 이온 2차 전지나 니켈 수소 2차 전지로서 구성되어 있고, 인버터(41, 42)를 통해 모터(MG1, MG2)와 전력을 수수한다. 이 배터리(50)는, 배터리용 전자 제어 유닛(이하, 배터리 ECU라 함)(52)에 의해 관리되어 있다.
배터리 ECU(52)는, 도시하지 않았지만, CPU를 중심으로 하는 마이크로프로세서로서 구성되어 있고, CPU 외에, 처리 프로그램을 기억하는 ROM이나 데이터를 일시적으로 기억하는 RAM, 입출력 포트, 통신 포트를 구비한다. 배터리 ECU(52)에는, 배터리(50)를 관리하는 데 필요한 각종 센서로부터의 신호가 입력 포트를 통해 입력되어 있다. 각종 센서로부터의 신호로서는, 이하의 것을 들 수 있다. 배터리(50)의 단자 사이에 설치된 전압 센서로부터의 전지 전압 Vb. 배터리(50)의 출력 단자에 장착된 전류 센서로부터의 전지 전류 Ib. 배터리(50)에 장착된 온도 센서로부터의 전지 온도 Tb. 배터리 ECU(52)는, HVECU(70)와 통신 포트를 통해 접속되어 있고, 필요에 따라서 배터리(50)의 상태에 관한 데이터를 HVECU(70)에 출력한다. 배터리 ECU(52)는, 배터리(50)를 관리하기 위해, 전지 전류 Ib의 적산값에 기초하여 축전 비율 SOC를 연산하거나, 연산한 축전 비율 SOC와 전지 온도 Tb에 기초하여 입출력 제한 Win, Wout를 연산하고 있다. 입출력 제한 Win, Wout는, 배터리(50)를 충방전해도 되는 최대 허용 전력이다.
HVECU(70)는, 도시하지 않았지만, CPU를 중심으로 하는 마이크로프로세서로서 구성되어 있고, CPU 외에, 처리 프로그램을 기억하는 ROM이나 데이터를 일시적으로 기억하는 RAM, 입출력 포트, 통신 포트를 구비한다. HVECU(70)에는, 각종 센서로부터의 신호가 입력 포트를 통해 입력되어 있다. 각종 센서로부터의 신호로서는, 이하의 것을 들 수 있다. 이그니션 스위치(80)로부터의 이그니션 신호. 시프트 레버(81)의 조작 위치를 검출하는 시프트 포지션 센서(82)로부터의 시프트 포지션SP. 액셀러레이터 페달(83)의 답입량을 검출하는 액셀러레이터 페달 포지션 센서(84)로부터의 액셀러레이터 개방도 Acc. 브레이크 페달(85)의 답입량을 검출하는 브레이크 페달 포지션 센서(86)로부터의 브레이크 페달 포지션 BP. 차속 센서(88)로부터의 차속 V. HVECU(70)는, 상술한 바와 같이, 엔진 ECU(24)나 모터 ECU(40), 배터리 ECU(52)와 통신 포트를 통해 접속되어 있고, 엔진 ECU(24)나 모터 ECU(40), 배터리 ECU(52)와 각종 제어 신호나 데이터의 수수를 행하고 있다.
이와 같이 하여 구성된 실시예의 하이브리드 자동차(20)는, 엔진(22)의 운전을 정지하여 주행하는 전동 주행 모드(EV 주행 모드)나 엔진(22)의 운전을 수반하여 주행하는 하이브리드 주행 모드(HV 주행 모드)에서 주행한다.
EV 주행 모드에서의 주행시에는, HVECU(70)는, 우선, 액셀러레이터 페달 포지션 센서(84)로부터의 액셀러레이터 개방도 Acc와 차속 센서(88)로부터의 차속 V에 기초하여, 주행에 요구되는(구동축(36)에 출력해야 하는) 요구 토크 Tr*를 설정한다. 계속해서, 모터(MG1)의 토크 지령 Tm1*에 값 0을 설정한다. 그리고, 배터리(50)의 입출력 제한 Win, Wout의 범위 내에서, 요구 토크 Tr*가 구동축(36)에 출력되도록 모터(MG2)의 토크 지령 Tm2*를 설정한다. 그리고, 모터(MG1, MG2)의 토크 지령 Tm1*, Tm2*를 모터 ECU(40)에 송신한다. 모터(MG1, MG2)의 토크 지령 Tm1*, Tm2*를 수신한 모터 ECU(40)는, 모터(MG1, MG2)가 토크 지령 Tm1*, Tm2*에 의해 구동되도록 인버터(41, 42)의 스위칭 소자의 스위칭 제어를 행한다.
HV 주행 모드에서의 주행시에는, HVECU(70)는, 우선, 액셀러레이터 페달 포지션 센서(84)로부터의 액셀러레이터 개방도 Acc와 차속 센서(88)로부터의 차속 V에 기초하여, 주행에 요구되는(구동축(36)에 출력해야 하는) 요구 토크 Tr*를 설정한다. 계속해서, 설정한 요구 토크 Tr*에 구동축(36)의 회전수 Nr을 곱하여, 주행에 요구되는 주행용 파워 Pdrv*를 계산한다. 여기서, 구동축(36)의 회전수 Nr로서는, 모터(MG2)의 회전수 Nm2나, 차속 V에 환산 계수를 곱하여 얻어지는 회전수를 사용할 수 있다.
다음으로, 정화 촉매(134a)의 난기가 필요한지 여부를 판정한다. 이 판정은, 촉매 난기 플래그 Fc를 사용하여 행하는 것으로 하였다. 촉매 난기 플래그 Fc는, 엔진 ECU(24)로부터 통신에 의해 입력한다. 엔진 ECU(24)는, 도시하지 않은 플래그 설정 루틴에 의해, 촉매 난기 플래그 Fc를 설정한다. 플래그 설정 루틴에서는, 엔진 ECU(24)는, 우선, 온도 센서(134b)에 의해 검출된 촉매 온도 Tc를 입력한다. 그리고, 입력한 촉매 온도 Tc가 정화 촉매(134a)의 활성화 온도 Tcact(예를 들어, 400℃나 420℃, 450℃ 등) 미만일 때에는, 정화 촉매(134a)의 난기가 필요하다고 판단하여, 촉매 난기 플래그 Fc에 값 1을 설정한다. 또한, 촉매 온도 Tc가 활성화 온도 Tcact 이상일 때에는, 정화 촉매(134a)의 난기가 필요하지 않다고 판단하여, 촉매 난기 플래그 Fc에 값 0을 설정한다.
정화 촉매(134a)의 난기가 필요하지 않을 때에는, 주행용 파워 Pdrv*로부터 배터리(50)의 충방전 요구 파워 Pb*(배터리(50)로부터 방전될 때가 양의 값)를 빼고, 엔진(22)의 요구 파워 Pe*를 설정한다. 계속해서, 동작 라인(예를 들어, 연비 최적 동작 라인)을 사용하여 엔진(22)의 요구 회전수 Netag를 설정한다. 여기서, 동작 라인은, 요구 파워 Pe*를 엔진(22)으로부터 효율적으로 출력할 수 있도록, 요구 파워 Pe*와 요구 회전수 Netag의 관계를 정한 라인이다.
정화 촉매(134a)의 난기가 필요할 때에는, 정화 촉매(134a)의 난기에 적합한 소정 파워 Pec를 엔진(22)의 요구 파워 Pe*로 설정함과 함께, 정화 촉매(134a)의 난기에 적합한 소정 회전수 Nec를 엔진(22)의 요구 회전수 Netag로 설정한다. 여기서, 소정 파워 Pec는, 예를 들어 1kW나 2kW, 3kW 등을 사용할 수 있다. 또한, 소정 회전수 Nec는, 예를 들어 1000rpm이나 1200rpm, 1400rpm 등을 사용할 수 있다.
이와 같이 하여 엔진(22)의 요구 파워 Pe* 및 목표 회전수 Ne*를 설정하면, 배터리(50)의 입출력 제한 Win, Wout의 범위 내에서, 모터(MG1, MG2)의 토크 지령 Tm1*, Tm2*를 설정한다. 토크 지령 Tm1*에 대해서는, 엔진(22)의 회전수 Ne가 요구 회전수 Netag로 되도록 하기 위한 회전수 피드백 제어에 의해 설정한다. 토크 지령 Tm2*에 대해서는, 토크 (-Tm1*/ρ)를 요구 토크 Tr*로부터 빼고 설정한다. 토크 (-Tm1*/ρ)는, 모터(MG1)를 토크 지령 Tm1*로 구동하였을 때, 모터(MG1)로부터 출력되어 유성 기어(30)를 통해 구동축(36)에 작용하는 토크이다.
그리고, 엔진(22)의 요구 파워 Pe* 및 요구 회전수 Netag에 대해서는 엔진 ECU(24)로 송신하고, 모터(MG1, MG2)의 토크 지령 Tm1*, Tm2*에 대해서는 모터 ECU(40)로 송신한다. 엔진(22)의 요구 파워 Pe* 및 요구 회전수 Netag를 수신한 엔진 ECU(24)는, 엔진(22)의 요구 파워 Pe* 및 요구 회전수 Netag에 기초하여 엔진(22)이 운전되도록, 엔진(22)의 흡입 공기량 제어나 연료 분사 제어, 점화 제어, 개폐 타이밍 제어 등을 행한다. 모터(MG1, MG2)의 토크 지령 Tm1*, Tm2*를 수신한 모터 ECU(40)는, 모터(MG1, MG2)가 토크 지령 Tm1*, Tm2*로 구동되도록 인버터(41, 42)의 스위칭 소자의 스위칭 제어를 행한다.
여기서, 엔진(22)의 운전 제어에 대해 설명한다. 엔진 ECU(24)는, 우선, HVECU(70)로부터 수신한 엔진(22)의 요구 파워 Pe*를, 마찬가지로 HVECU(70)로부터 수신한 엔진(22)의 요구 회전수 Netag로 제산하여, 엔진(22)의 요구 토크 Tetag를 계산한다. 계속해서, 엔진(22)의 요구 토크 Tetag를 요구 효율 ηtag로 제산하여, 엔진(22)의 목표 토크 Te*를 계산한다. 여기서, 요구 효율 ηtag는, 요구 토크 Tetag를, 엔진(22)의 점화 시기 IT를 최적 점화 시기 MBT(Minimum advance for Best Torque)로 하였을 때의 엔진(22)의 토크로, 제산한 값으로서 정의된다. 정화 촉매(134a)의 난기가 필요하지 않을 때에는, 요구 효율 ηtag에 값 1이 설정되고, 정화 촉매(134a)의 난기가 필요할 때에는, 요구 효율 ηtag에, 값 1보다 작은 값이 설정된다. 따라서, 정화 촉매(134a)의 난기가 필요하지 않을 때에는, 목표 토크 Te*는, 요구 토크 Tetag와 동등해진다. 또한, 정화 촉매(134a)의 난기가 필요할 때에는, 목표 토크 Te*는 요구 토크 Tetag보다 커진다.
계속해서, 요구 토크 Tetag와 목표 토크 Te*에 기초하여, 목표 스로틀 개방도 TH*와 목표 연료 분사량 Qf*와 목표 점화 시기 IT*와 흡기 밸브(128)의 목표 개폐 타이밍 VT*를 설정한다. 목표 스로틀 개방도 TH*는, 엔진(22)의 흡입 공기량 제어를 행할 때의 목표값이다. 목표 연료 분사량 Qf*는, 엔진(22)의 연료 분사 제어를 행할 때의 목표값이다. 목표 점화 시기 IT*는, 엔진(22)의 점화 제어를 행할 때의 목표값이다. 목표 개폐 타이밍 VT*는, 엔진(22)의 개폐 타이밍 제어를 행할 때의 목표값이다.
우선, 요구 효율 ηtag가 값 1일 때, 즉, 목표 토크 Te*가 요구 토크 Tetag와 동등할 때를 생각한다. 이때에는, 목표 점화 시기 IT*에 최적 점화 시기 MBT를 설정한다. 그리고, 이 목표 점화 시기 IT*(최적 점화 시기 MBT)를 사용하여, 엔진(22)으로부터 목표 토크 Te*를 출력할 수 있도록, 목표 스로틀 개방도 TH*와 목표 연료 분사량 Qf*와 목표 개폐 타이밍 VT*를 설정한다. 이때, 실시예에서는, 엔진(22)의 시동을 완료하고 나서 소정 시간 tun이 경과할 때까지는, 목표 개폐 타이밍 VT*에 최지각의 타이밍을 설정하고, 목표 점화 시기 IT*(최적 점화 시기 MBT)와 목표 개폐 타이밍 VT*(최지각의 타이밍)와 목표 토크 Te*에 따라서, 목표 스로틀 개방도 TH*와 목표 연료 분사량 Qf*를 설정하는 것으로 하였다. 소정 시간 tun은, 인테이크 캠 샤프트(129)의 최지각 위치에서의 로크를 해제하는 데 필요로 하는 시간이다. 또한, 엔진(22)의 시동을 완료하고 나서 소정 시간 tun이 경과한 후에는, 목표 점화 시기 IT*(최적 점화 시기 MBT)와 목표 토크 Te*에 따라서, 목표 스로틀 개방도 TH*와 목표 연료 분사량 Qf*와 목표 개폐 타이밍 VT*를 설정하는 것으로 하였다.
다음으로, 요구 효율 ηtag가 값 1보다 작을 때, 즉, 목표 토크 Te*가 요구 토크 Tetag보다 클 때를 생각한다. 이때에는, 최적 점화 시기 MBT를 사용하여, 엔진(22)으로부터 목표 토크 Te*를 출력할 수 있도록, 목표 스로틀 개방도 TH*와 목표 연료 분사량 Qf*와 목표 개폐 타이밍 VT*를 설정한다. 이때, 실시예에서는, 상술한 것과 마찬가지로, 엔진(22)의 시동을 완료하고 나서 소정 시간 tun이 경과하였는지 여부에 따라서, 목표 스로틀 개방도 TH*와 목표 연료 분사량 Qf*와 목표 개폐 타이밍 VT*를 설정하는 것으로 하였다. 이 경우, 목표 스로틀 개방도 TH* 등을 요구 토크 Tetag에 따른 값보다 큰 값으로 하는 것으로 된다. 계속해서, 목표 스로틀 개방도 TH*와 목표 연료 분사량 Qf*와 목표 개폐 타이밍 VT*를 사용하여, 엔진(22)으로부터 요구 토크 Tetag를 출력할 수 있도록, 목표 점화 시기 IT*를 설정한다. 목표 스로틀 개방도 TH* 등을 요구 토크 Tetag에 따른 값보다 큰 값으로 하기 때문에, 목표 점화 시기 IT*에는, 최적 점화 시기 MBT보다 지각측의 시기(늦은 시기)를 설정하게 된다. 그리고, 요구 효율 ηtag가 작을수록, 즉, 목표 토크 Te*가 요구 토크 Tetag에 대해 클수록, 목표 점화 시기 IT*의 지각량을 크게 하게 된다.
이와 같이 하여 목표 스로틀 개방도 TH*와 목표 연료 분사량 Qf*와 목표 점화 시기 IT*와 목표 개폐 타이밍 VT*를 설정하면, 이들을 사용하여 엔진(22)의 운전 제어(흡입 공기량 제어나 연료 분사 제어, 점화 제어, 개폐 타이밍 제어)를 행한다. 흡입 공기량 제어는, 스로틀 개방도 TH가 목표 스로틀 개방도 TH*로 되도록 스로틀 모터(136)를 구동 제어함으로써 행해진다. 연료 분사 제어는, 목표 연료 분사량 Qf*에 의한 연료 분사가 행해지도록 연료 분사 밸브(126)를 구동 제어함으로써 행해진다. 점화 제어는, 목표 점화 시기 IT*에서 점화가 행해지도록 이그니션 코일(138)을 구동 제어함으로써 행해진다. 개폐 타이밍 제어는, 흡기 밸브(128)의 개폐 타이밍 VT가 목표 개폐 타이밍 VT*로 되도록 가변 밸브 타이밍 기구(150)를 구동 제어함으로써 행해진다. 정화 촉매(134a)의 난기가 필요할 때에는, 엔진(22)의 점화 시기 IT를 최적 점화 시기 MBT보다 지각측의 시기로 함(늦춤)으로써, 정화 촉매(134a)의 난기를 촉진시킬 수 있다.
다음으로, 이와 같이 하여 구성된 실시예의 하이브리드 자동차(20)의 동작, 특히 요구 효율 ηtag를 설정할 때의 동작에 대해 설명한다. 도 7은 실시예의 엔진 ECU(24)에 의해 실행되는 요구 효율 설정 루틴의 일례를 나타내는 흐름도이다. 이 루틴은, 소정 시간마다(예를 들어, 수 msec마다) 반복하여 실행된다.
요구 효율 설정 루틴이 실행되면, 엔진 ECU(24)는, 우선, 냉각 수온 Tw, 흡기 밸브(128)의 개폐 타이밍 VT, 촉매 난기 플래그 Fc 등의 데이터를 입력한다(스텝 S100). 여기서, 냉각 수온 Tw는, 수온 센서(142)에 의해 검출된 값을 입력하는 것으로 하였다. 또한, 흡기 밸브(128)의 개폐 타이밍 VT는, 크랭크각 θcr에 대한 흡기 밸브(128)의 인테이크 캠 샤프트의 캠각 θci의 각도(θci-θcr)에 기초하여 연산된 값을 입력하는 것으로 하였다. 크랭크각 θcr은, 크랭크 포지션 센서(140)에 의해 검출된 값이 사용된다. 캠각 θci는, 캠 포지션 센서(144)에 의해 검출된 값이 사용된다. 또한, 촉매 난기 플래그 Fc는, 상술한 플래그 설정 루틴에 의해 설정된 값을 입력하는 것으로 하였다.
이와 같이 하여 데이터를 입력하면, 입력한 촉매 난기 플래그 Fc의 값을 조사한다(스텝 S110). 촉매 난기 플래그 Fc가 값 0일 때, 즉, 정화 촉매(134a)의 난기가 필요하지 않을 때에는, 요구 효율 ηtag에 값 1을 설정하여(스텝 S120), 본 루틴을 종료한다. 이와 같이 하여 요구 효율 ηtag를 설정하면, 설정한 요구 효율 ηtag로 요구 토크 Tetag를 제산하여 목표 토크 Te*를 설정한다. 계속해서, 요구 토크 Tetag와 목표 토크 Te*를 사용하여, 목표 스로틀 개방도 TH*와 목표 연료 분사량 Qf*와 목표 점화 시기 IT*와 목표 개폐 타이밍 VT*를 설정한다. 그리고, 목표 스로틀 개방도 TH*와 목표 연료 분사량 Qf*와 목표 점화 시기 IT*와 목표 개폐 타이밍 VT*를 사용하여, 엔진(22)을 운전 제어한다. 또한, 이들에 대한 상세는 상술하였다. 이 경우, 목표 토크 Te*가 요구 토크 Tetag와 동등해진다. 따라서, 목표 점화 시기 IT*에는, 최적 점화 시기 MBT를 설정한다.
스텝 S110에서 촉매 난기 플래그 Fc가 값 1일 때, 즉, 정화 촉매(134a)의 난기가 필요할 때에는, 요구 효율 ηtag의 임시 값으로서의 임시 요구 효율 ηtmp에, 값 1보다 작은 소정값 η1(예를 들어, 0.4나 0.5, 0.6 등)을 설정한다(스텝 S130).
계속해서, 흡기 밸브(128)의 개폐 타이밍 VT와 냉각 수온 Tw에 기초하여 가드값 ηgd를 설정한다(스텝 S140). 그리고, 다음 식(1)에 나타내는 바와 같이, 임시 요구 효율 ηtmp를 가드값 ηgd로 제한하여(하한 가드하여) 가드 후 값 ηmd를 설정한다(스텝 S150). 그리고, 식(2)에 나타내는 바와 같이, 가드 후 값 ηmd에 레이트 처리를 실시하여 요구 효율 ηtag를 설정하여(스텝 S160), 본 루틴을 종료한다. 레이트 처리에서는, 가드 후 값 ηmd와, 전회의 요구 효율(전회 ηtag)로부터 레이트값 ηlim을 뺀 값(ηtag-ηlim) 중 작은 쪽을 요구 효율 ηtag로 설정한다. 이와 같이 하여 요구 효율 ηtag를 설정하면, 설정한 요구 효율 ηtag로 요구 토크 Tetag를 제산하여 목표 토크 Te*를 설정한다. 계속해서, 요구 토크 Tetag와 목표 토크 Te*를 사용하여, 목표 스로틀 개방도 TH*와 목표 연료 분사량 Qf*와 목표 점화 시기 IT*와 목표 개폐 타이밍 VT*를 설정한다. 그리고, 목표 스로틀 개방도 TH*와 목표 연료 분사량 Qf*와 목표 점화 시기 IT*와 목표 개폐 타이밍 VT*를 사용하여, 엔진(22)을 운전 제어한다. 이 경우, 목표 토크 Te*가 요구 토크 Tetag보다 크다. 따라서, 목표 스로틀 개방도 TH* 등을 요구 토크 Tetag에 따른 값보다 큰 값으로 한다. 이로 인해, 목표 점화 시기 IT*에는, 최적 점화 시기 MBT보다 지각측의 시기(늦은 시기)를 설정한다. 그리고, 요구 효율 ηtag가 작을수록, 즉, 목표 토크 Te*가 요구 토크 Tetag에 대해 클수록, 목표 점화 시기 IT*의 지각량을 크게 한다.
Figure pat00001
Figure pat00002
여기서, 가드값 ηgd는, 요구 효율 ηtag의 저하량을 제한하기 위해, 나아가서는, 목표 점화 시기 IT*의 지각량을 제한하기 위해 사용된다. 이 가드값 ηgd는, 실시예에서는, 흡기 밸브(128)의 개폐 타이밍 VT와 냉각 수온 Tw와 가드값 ηgd의 관계를 미리 정하여 가드값 설정용 맵으로서 도시하지 않은 ROM에 기억시켜 두고, 흡기 밸브(128)의 개폐 타이밍 VT와 냉각 수온 Tw가 부여되면, 기억한 맵으로부터 대응하는 가드값 ηgd를 도출하여 설정하는 것으로 하였다. 가드값 설정용 맵의 일례를 도 8에 나타낸다. 가드값 ηgd는, 도시하는 바와 같이, 소정값 η1 이상이고 또한 값 1 미만의 범위 내에서 설정된다. 이것은, 목표 점화 시기 IT*를 최적 점화 시기 MBT보다 지각측으로 하는 것을 허용하기 위함이다. 또한, 가드값 ηgd는, 개폐 타이밍 VT가 지각측(늦은 측)일수록 커지는 경향으로 설정된다. 이것은, 흡기 밸브(128)의 개폐 타이밍 VT가 지각측일수록, 목표 점화 시기 IT*의 지각량을 크게 하였을 때, 엔진(22)의 연소가 불안정해지기 쉽기 때문이다. 또한, 가드값 ηgd는, 냉각 수온 Tw가 낮을(엔진(22)의 연소실의 온도가 낮을)수록 커지는 경향으로 설정된다. 이것은, 냉각 수온 Tw가 낮을수록, 목표 점화 시기 IT*의 지각량을 크게 하였을 때, 엔진(22)의 연소가 불안정해지기 쉽기 때문이다. 엔진(22)의 연소가 불안정해지면, 엔진(22)의 출력 변동이 커지기 쉽다. 그리고, 엔진(22)의 출력 변동이 커지면, 엔진(22)에 접속된 유성 기어(30) 등에서 기어 래틀에 의한 이음을 발생하는 경우가 있다. 이것을 근거로 하여, 실시예에서는, 도 8에 나타내는 바와 같이, 흡기 밸브(128)의 개폐 타이밍 VT가 지각측일수록 커지는 경향이고, 또한 냉각 수온 Tw가 낮을수록 커지는 경향으로 가드값 ηgd를 설정하고, 그 가드값 ηgd를 하한으로 하는 범위 내에서 요구 효율 ηtag를 설정하는 것으로 하였다. 이로 인해, 흡기 밸브(128)의 개폐 타이밍 VT가 지각측일수록 목표 점화 시기 IT*의 지각량을 작게 하는 것으로 되고, 또한 냉각 수온 Tw가 낮을수록 목표 점화 시기 IT*의 지각량을 작게 하는 것으로 된다. 따라서, 흡기 밸브(128)의 개폐 타이밍 VT의 지각량이 비교적 클 때(예를 들어, 개폐 타이밍 VT가 최지각의 타이밍일 때), 목표 점화 시기 IT*의 지각량이 비교적 커지는 것을 억제할 수 있다. 또한, 냉각 수온 Tw가 비교적 낮을 때, 목표 점화 시기 IT*의 지각량이 비교적 커지는 것을 억제할 수 있다. 이들의 점으로부터, 엔진(22)의 연소가 불안정해지는 것을 억제할 수 있다. 이 결과, 엔진(22)의 출력 변동이 커지는 것을 억제하여, 유성 기어(30) 등에서 기어 래틀에 의한 이음을 발생하는 것을 억제할 수 있다.
또한, 요구 효율 ηtag를 설정할 때, 가드 후 값 ηmd에 대해 레이트 처리를 실시하여 요구 효율 ηtag를 설정함으로써, 요구 효율 ηtag, 나아가서는 점화 시기 IT가 급변하는 것을 억제할 수 있다. 여기서, 레이트값 ηlim은, 엔진(22)의 사양 등에 기초하여, 엔진(22)의 연소를 악화시키지 않을 정도의 값으로서 정해진다.
도 9는, 엔진(22)의 시동 후에 정화 촉매(134a)의 난기가 필요할 때의 임시 요구 효율 ηtmp 및 가드값 ηgd 및 요구 효율 ηtag, 목표 점화 시기 IT*, 흡기 밸브(128)의 목표 개폐 타이밍 VT* 및 개폐 타이밍 VT의 시간 변화의 모습의 일례를 나타내는 설명도이다. 도면 중, 요구 효율 ηtag 및 목표 점화 시기 IT*에 대해, 실선은 실시예의 모습을 나타내고, 파선은 비교예의 모습을 나타낸다. 비교예로서는, 가드값 ηgd를 사용하지 않고 요구 효율 ηtag를 설정하는 경우, 즉, 식(1)을 사용하지 않고 또한 식(2)의 우변에서 「ηmd」대신에 「ηtmp」를 사용하는 경우를 생각하는 것으로 하였다. 또한, 도면 중, 시각 t1은, 엔진(22)의 시동을 완료한 타이밍을 나타내고, 시각 t2는, 엔진(22)의 시동을 완료하고 나서 소정 시간 tun이 경과한 타이밍을 나타낸다.
도시하는 바와 같이, 실시예 및 비교예에 있어서, 시각 t1까지는, 요구 효율 ηtag에 값 1을 설정하고, 목표 점화 시기 IT*에 최적 점화 시기 MBT를 설정한다. 그리고, 비교예에서는, 시각 t1로부터는, 가드값 ηgd를 사용하지 않고 요구 효율 ηtag를 설정한다. 따라서, 요구 효율 ηtag가 값 1로부터 비교적 작은 임시 요구 효율 ηtmp(소정값 η1)까지 변화되고, 이것에 따라서, 목표 점화 시기 IT*는, 최적 점화 시기 MBT로부터 그것보다 비교적 크게 지각측의 시기까지 변화된다. 시각 t2까지는, 흡기 밸브(128)의 개폐 타이밍 VT가 최지각으로 되어 있으므로, 목표 점화 시기 IT*의 지각량을 비교적 크게 하면, 엔진(22)의 연소가 불안정해지기 쉽다. 엔진(22)의 연소가 불안정해지면, 엔진(22)의 출력 변동이 커지기 쉬워, 엔진(22)에 접속된 유성 기어(30) 등에서 기어 래틀에 의한 이음을 발생하는 경우가 있다.
이에 대해, 실시예에서는, 시각 t1로부터는, 흡기 밸브(128)의 개폐 타이밍 VT가 지각측일수록 커지는 경향의 가드값 ηgd를 사용하여 요구 효율 ηtag를 설정한다. 이때, 시각 t2까지는, 흡기 밸브(128)의 개폐 타이밍 VT가 최지각으로 되어 있으므로, 가드값 ηgd에는 비교적 큰 값(값 1에 비교적 가까운 값)이 설정된다. 따라서, 요구 효율 ηtag가 임시 요구 효율 ηtmp보다 큰 가드값 ηgd까지 변화되고, 이것에 따라서, 목표 점화 시기 IT*는, 최적 점화 시기 MBT보다 지각측이고 또한 비교예보다 진각측인 시기까지 변화된다. 이에 의해, 흡기 밸브(128)의 개폐 타이밍 VT가 최지각으로 되어 있을 때, 목표 점화 시기 IT*의 지각량이 비교적 커지는 것을 억제하여, 엔진(22)의 연소가 불안정해지는 것을 억제할 수 있다. 이 결과, 엔진(22)의 출력 변동이 커지는 것을 억제하여, 유성 기어(30) 등에서 기어 래틀에 의한 이음을 발생하는 것을 억제할 수 있다. 그리고, 시각 t2로부터는, 흡기 밸브(128)의 개폐 타이밍 VT가 진각측으로 이동하는 것에 따라서, 가드값 ηgd가 작아지고, 요구 효율 ηtag가 작아져, 목표 점화 시기 IT*가 더욱 지각측으로 된다. 이에 의해, 정화 촉매(134a)의 난기를 보다 촉진시킬 수 있다.
이상 설명한 실시예의 하이브리드 자동차(20)에서는, 정화 장치(134)의 정화 촉매(134a)의 난기가 필요할 때에는, 정화 촉매(134a)의 난기가 필요하지 않을 때에 비해, 엔진(22)의 점화 시기 IT를 지각시킨다(늦춤). 이에 의해, 정화 촉매(134a)의 난기를 촉진시킬 수 있다. 그리고, 그때, 흡기 밸브(128)의 개폐 타이밍 VT가 지각측일수록 점화 시기 IT의 지각량을 작게 한다. 따라서, 흡기 밸브(128)의 개폐 타이밍 VT의 지각량이 비교적 클 때(예를 들어, 개폐 타이밍 VT가 최지각의 타이밍일 때), 목표 점화 시기 IT*의 지각량이 비교적 커지는 것을 억제할 수 있다. 이에 의해, 엔진(22)의 연소가 불안정해지는 것을 억제하여, 엔진(22)의 출력 변동이 커지는 것을 억제할 수 있다. 이 결과, 유성 기어(30) 등에서 기어 래틀에 의한 이음을 발생하는 것을 억제할 수 있다.
또한, 실시예의 하이브리드 자동차(20)에서는, 정화 장치(134)의 정화 촉매(134a)의 난기가 필요할 때에는, 흡기 밸브(128)의 개폐 타이밍 VT가 지각측일수록 점화 시기 IT의 지각량을 작게 하는 것에 부가하여, 냉각 수온 Tw가 낮을수록 점화 시기 IT의 지각량을 작게 한다. 이에 의해, 엔진(22)의 연소가 불안정해지는 것을 보다 억제할 수 있다.
실시예의 하이브리드 자동차(20)에서는, 정화 촉매(134a)의 난기가 필요할 때에는, 흡기 밸브(128)의 개폐 타이밍 VT와 냉각 수온 Tw를 사용하여 가드값 ηgd를 설정하는 것으로 하였다. 그러나, 냉각 수온 Tw를 사용하지 않고, 흡기 밸브(128)의 개폐 타이밍 VT만을 사용하여 가드값 ηgd를 설정하는 것으로 해도 된다.
실시예의 하이브리드 자동차(20)에서는, 임시 요구 효율 ηtmp(소정값 η1)를 가드값 ηgd로 하한 가드하여 가드 후 값 ηmd를 설정하고, 설정한 가드 후 값 ηmd에 대해 레이트 처리를 실시하여 요구 효율 ηtag를 설정하는 것으로 하였다. 그러나, 임시 요구 효율 ηtmp에 대해 레이트 처리를 실시하여 레이트 후 값 ηrt를 설정하고, 설정한 레이트 후 값 ηrt를 가드값 ηgd로 하한 가드하여 요구 효율 ηtag를 설정하는 것으로 해도 된다.
실시예의 하이브리드 자동차(20)에서는, 정화 촉매(134a)의 난기가 필요할 때에는, 임시 요구 효율 ηtmp(소정값 η1)를 흡기 밸브(128)의 개폐 타이밍 VT와 냉각 수온 Tw에 기초하는 가드값 ηgd로 하한 가드하여 가드 후 값 ηmd를 설정하고, 설정한 가드 후 값 ηmd를 사용하여 요구 효율 ηtag를 설정하는 것으로 하였다. 그러나, 임시 요구 효율 ηtmp(소정값 η1)를 사용하지 않고, 즉, 가드값 ηgd를 그대로 가드 후 값 ηmd로서 사용하여 요구 효율 ηtag를 설정하는 것으로 해도 된다.
실시예의 하이브리드 자동차(20)에서는, 가드 후 값 ηmd에 대해 레이트 처리를 실시하여 요구 효율 ηtag를 설정하는 것으로 하였다. 그러나, 가드 후 값 ηmd에 대해 레이트 처리 이외의 완변화 처리, 예를 들어 원활화 처리 등을 실시하여 요구 효율 ηtag를 설정하는 것으로 해도 된다. 또한, 가드 후 값 ηmd에 대해 완변화 처리를 실시하지 않고, 가드 후 값 ηmd를 그대로 요구 효율 ηtag로 설정하는 것으로 해도 된다.
실시예의 하이브리드 자동차(20)에서는, 요구 효율 ηtag에 기초하여 목표 점화 시기 IT*를 설정하는 것으로 하였다. 그러나, 요구 효율 ηtag를 사용하지 않고 목표 점화 시기 IT*를 설정하는 것으로 해도 된다. 이 경우, 정화 촉매(134a)의 난기가 필요하지 않을 때에는, 실시예와 마찬가지로 설정하면 된다. 정화 촉매(134a)의 난기가 필요할 때에는, 도 10에 나타내는 바와 같이, 흡기 밸브(128)의 개폐 타이밍 VT가 지각측일수록 목표 점화 시기 IT*의 지각량을 작게 하면 된다. 또한, 목표 스로틀 개방도 TH* 등에 대해서는, 목표 점화 시기 IT*를 사용하여 엔진(22)으로부터 요구 토크 Tetag를 출력할 수 있도록 설정하면 된다.
실시예의 하이브리드 자동차(20)에서는, 특별히 설명하고 있지 않지만, 정화 촉매(134a)의 난기가 종료되었을 때, 요구 효율 ηtag를 값 1을 향해 변화시킬 때에는, 레이트 처리나 원활화 처리 등의 완변화 처리를 사용하여 요구 효율 ηtag를 서서히 변화시키는 것으로 해도 된다.
실시예의 하이브리드 자동차(20)에서는, 모터(MG2)로부터의 동력을 구동륜(38a, 38b)에 연결된 구동축(36)에 출력하는 것으로 하였다. 그러나, 도 11의 변형예의 하이브리드 자동차(120)에 예시하는 바와 같이, 모터(MG2)로부터의 동력을, 구동륜(38a, 38b)에 연결된 차축과는 다른 차축(도 11에 있어서의 차륜(39a, 39b)에 연결된 차축)에 출력하는 것으로 해도 된다.
실시예의 하이브리드 자동차(20)에서는, 엔진(22)으로부터의 동력을 유성 기어(30)를 통해 구동륜(38a, 38b)에 연결된 구동축(36)에 출력하는 것으로 하였다. 그러나, 도 12의 변형예의 하이브리드 자동차(220)에 예시하는 바와 같이, 엔진(22)의 크랭크 샤프트에 접속된 이너 로터(232)와, 구동륜(38a, 38b)에 연결된 구동축(36)에 접속된 아우터 로터(234)를 갖는 쌍 로터 전동기(230)를 구비하는 것으로 해도 된다. 여기서, 쌍 로터 전동기(230)는 엔진(22)으로부터의 동력의 일부를 구동축(36)에 전달함과 함께 잔여 동력을 전력으로 변환한다.
실시예의 하이브리드 자동차(20)에서는, 엔진(22)으로부터의 동력을 유성 기어(30)를 통해 구동륜(38a, 38b)에 접속된 구동축(36)에 출력함과 함께 모터(MG2)로부터의 동력을 구동축(36)에 출력하는 것으로 하였다. 그러나, 도 13의 변형예의 하이브리드 자동차(320)에 예시하는 바와 같이, 구동륜(38a, 38b)에 연결된 구동축(36)에 변속기(330)를 통해 모터(MG)를 접속함과 함께 모터(MG)의 회전축에 클러치(329)를 통해 엔진(22)을 접속하는 구성으로 해도 된다. 이 구성에서는, 엔진(22)으로부터의 동력을 모터(MG)의 회전축과 변속기(330)를 통해 구동축(36)에 출력함과 함께 모터(MG)로부터의 동력을 변속기(330)를 통해 구동축에 출력한다. 또한, 도 14의 변형예의 하이브리드 자동차(420)에 예시하는 바와 같이, 엔진(22)으로부터의 동력을 변속기(430)를 통해 구동륜(38a, 38b)에 연결된 차축에 출력함과 함께 모터(MG)로부터의 동력을 구동륜(38a, 38b)에 연결된 차축과는 다른 차축(도 14에 있어서의 차륜(39a, 39b)에 연결된 차축)에 출력하는 것으로 해도 된다.
실시예에서는, 엔진(22)으로부터의 동력과 모터(MG2)로부터의 동력을 사용하여 주행하는 하이브리드 자동차(20)의 구성으로 하였다. 그러나, 주행용 모터를 구비하지 않고, 엔진으로부터의 동력만을 사용하여 주행하는 자동차의 구성으로 해도 된다.
본 발명의 자동차에 있어서, 상기 제어 수단은, 상기 촉매를 난기할 때에는, 상기 점화 시기의 설정에 사용하는 지령값으로, 소정값 미만의 범위 내이며 또한 상기 개폐 타이밍이 지각측일수록 커지는 경향의 값을 설정하고, 상기 지령값이 상기 소정값에 대해 작을수록 상기 점화 시기의 지각량을 크게 하는 것으로 해도 된다. 이와 같이 하면, 지령값의 설정에 의해, 흡기 밸브의 개폐 타이밍의 지각량이 비교적 클 때, 점화 시기의 지각량이 비교적 커지는 것을 억제할 수 있다. 여기서, 상기 제어 수단은, 상기 촉매를 난기하지 않을 때에는, 상기 지령값으로 소정값을 설정하는 것으로 해도 된다.
지령값을 사용하여 점화 시기를 설정하는 형태의 본 발명의 자동차에 있어서, 상기 제어 수단은, 상기 촉매를 난기할 때에는, 임시 지령값으로, 상기 소정값 미만의 제2 소정값을 설정하고, 가드값으로, 상기 소정값 미만의 범위 내이며 또한 상기 개폐 타이밍이 지각측일수록 커지는 경향의 값을 설정하고, 상기 임시 지령값을 상기 가드값으로 하한 가드한 가드 후 값에 기초하여 상기 지령값을 설정하는 것으로 해도 된다. 이와 같이 하면, 가드값의 설정에 의해, 흡기 밸브의 개폐 타이밍의 지각량이 비교적 클 때, 지령값이 비교적 작아지는 것을 억제하여, 점화 시기의 지각량이 비교적 커지는 것을 억제할 수 있다.
또한, 지령값을 사용하여 점화 시기를 설정하는 형태의 본 발명의 자동차에 있어서, 상기 제어 수단은, 상기 지령값을 변화시킬 때에는, 상기 지령값을 서서히 변화시키는 것으로 해도 된다. 이와 같이 하면, 지령값이 급변하는 것을 억제하여, 점화 시기가 급변하는 것을 억제할 수 있다. 여기서, 지령값을 서서히 변화시킨다고 하는 것은, 레이트 처리나 원활화 처리 등을 사용하여 지령값을 완변화시키는 것을 말한다.
또한, 지령값을 사용하여 점화 시기를 설정하는 형태의 본 발명의 자동차에 있어서, 상기 제어 수단은, 상기 지령값이 상기 소정값 미만일 때에는, 상기 지령값이 상기 소정값일 때에 비해 스로틀 밸브의 개방도를 크게 하는 것으로 해도 된다. 지령값이 소정값 미만일 때에는, 지령값이 소정값일 때에 비해 점화 시기를 지각시키므로, 스로틀 밸브의 개방도가 동일한 경우, 엔진의 토크가 작아진다. 이로 인해, 이와 같이 스로틀 밸브의 개방도를 조절함으로써, 엔진의 출력이 작아지는 것을 억제할 수 있다.
본 발명의 자동차에 있어서, 상기 제어 수단은, 상기 촉매를 난기할 때에는, 상기 개폐 타이밍이 지각측일수록 상기 점화 시기의 지각량을 작게 하고, 또한 상기 엔진의 온도가 낮을수록 상기 점화 시기의 지각량을 작게 하는 것으로 해도 된다. 엔진의 온도가 낮을수록 엔진의 연소가 불안정해지기 쉽다. 이로 인해, 이러한 경향으로 점화 시기를 정함으로써, 엔진의 연소가 불안정해지는 것을 보다 억제할 수 있다.
본 발명의 자동차에 있어서, 동력을 입출력 가능한 제1 모터와, 상기 제1 모터의 회전축과 상기 엔진의 출력축과 차축에 연결된 구동축에 3개의 회전 요소가 접속된 유성 기어와, 상기 구동축에 동력을 입출력 가능한 제2 모터를 구비하는 것으로 해도 된다.
실시예의 주요한 요소와 과제의 해결 수단의 란에 기재된 발명의 주요한 요소의 대응 관계에 대해 설명한다. 실시예에서는, 가변 밸브 타이밍 기구(150)와 정화 장치(134)를 갖는 엔진(22)이 「엔진」에 상당하고, 도 7의 요구 효율 설정 루틴을 실행하는 엔진 ECU(24)가 「제어 수단」에 상당한다.
또한, 실시예의 주요한 요소와 과제의 해결 수단의 란에 기재된 발명의 주요한 요소의 대응 관계는, 실시예가 과제의 해결 수단의 란에 기재된 발명을 실시하기 위한 형태를 구체적으로 설명하기 위한 일례이므로, 과제의 해결 수단의 란에 기재된 발명의 요소를 한정하는 것은 아니다. 즉, 과제의 해결 수단의 란에 기재된 발명에 대한 해석은 그 란의 기재에 기초하여 행해져야 하는 것이며, 실시예는 과제의 해결 수단의 란에 기재된 발명의 구체적인 일례에 불과한 것이다.
이상, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대해 실시예를 사용하여 설명하였지만, 본 발명은 이러한 실시예에 전혀 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위 내에 있어서, 다양한 형태로 실시할 수 있는 것은 물론이다.
본 발명은, 자동차의 제조 산업 등에 이용 가능하다.

Claims (7)

  1. 흡기 밸브의 개폐 타이밍을 변경 가능한 가변 밸브 타이밍 기구를 가짐과 함께 차축에 기어 기구를 통해 연결된 엔진과,
    상기 엔진의 배기 정화 장치의 촉매를 난기할 때에는, 상기 촉매를 난기하지 않을 때에 비해, 상기 엔진의 점화 시기를 지각시키는 제어 수단을 구비하는 자동차이며,
    상기 제어 수단은, 상기 촉매를 난기할 때에는, 상기 개폐 타이밍이 지각측일수록 상기 점화 시기의 지각량을 작게 하는 것을 특징으로 하는, 자동차.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어 수단은, 상기 촉매를 난기할 때에는, 상기 점화 시기의 설정에 사용하는 지령값으로, 소정값 미만의 범위 내이며 또한 상기 개폐 타이밍이 지각측일수록 커지는 경향의 값을 설정하고, 상기 지령값이 상기 소정값에 대해 작을수록 상기 점화 시기의 지각량을 크게 하는 것을 특징으로 하는, 자동차.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어 수단은, 상기 촉매를 난기할 때에는, 임시 지령값으로, 상기 소정값 미만의 제2 소정값을 설정하고, 가드값으로, 상기 소정값 미만의 범위 내이며 또한 상기 개폐 타이밍이 지각측일수록 커지는 경향의 값을 설정하고, 상기 임시 지령값을 상기 가드값으로 하한 가드한 가드 후 값에 기초하여 상기 지령값을 설정하는 것을 특징으로 하는, 자동차.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 제어 수단은, 상기 지령값을 변화시킬 때에는, 상기 지령값을 서서히 변화시키는 것을 특징으로 하는, 자동차.
  5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 수단은, 상기 지령값이 상기 소정값 미만일 때에는, 상기 지령값이 상기 소정값일 때에 비해 스로틀 밸브의 개방도를 크게 하는 것을 특징으로 하는, 자동차.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 수단은, 상기 촉매를 난기할 때에는, 상기 개폐 타이밍이 지각측일수록 상기 점화 시기의 지각량을 작게 하고, 또한 상기 엔진의 온도가 낮을수록 상기 점화 시기의 지각량을 작게 하는 것을 특징으로 하는, 자동차.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    동력을 입출력 가능한 제1 모터와,
    상기 제1 모터의 회전축과 상기 엔진의 출력축과 차축에 연결된 구동축에 3개의 회전 요소가 접속된 유성 기어와,
    상기 구동축에 동력을 입출력 가능한 제2 모터를 구비하는 것을 특징으로 하는, 자동차.
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