WO2007138801A1 - 可変動弁装置、その制御方法及びこれを搭載した車両 - Google Patents

可変動弁装置、その制御方法及びこれを搭載した車両 Download PDF

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Definitions

  • Variable valve operating device control method thereof, and vehicle equipped with the same
  • the present invention relates to a variable valve operating apparatus, a control method thereof, and a vehicle equipped with the same.
  • variable valve apparatus that changes the opening / closing timing of an intake valve of an internal combustion engine when starting the internal combustion engine from a stopped state or during operation of the internal combustion engine.
  • the variable valve operating apparatus described in Patent Document 1 when the internal combustion engine is started from a stopped state, the intake valve closing timing is delayed when the internal combustion engine is stopped at a normal time when the temperature of the internal combustion engine has not decreased. While the internal combustion engine is started at the most retarded position with the angular position set, the intake valve closing timing is advanced from the most retarded position when the temperature of the internal combustion engine is decreasing.
  • Patent Document 1 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-34913
  • the motor is generally operated by the power from the auxiliary battery.
  • the motor cannot be rotated and the valve opening / closing timing cannot be changed.
  • variable valve operating apparatus of the present invention When starting the internal combustion engine, the variable valve operating apparatus of the present invention, the control method thereof, and the vehicle equipped with the same need to change the valve opening / closing timing set when the internal combustion engine is stopped.
  • the purpose is to make certain changes.
  • a variable valve apparatus, a control method thereof, and a vehicle equipped with the variable valve apparatus of the present invention employ the following means in order to achieve the above-described object.
  • a first variable valve operating apparatus of the present invention includes:
  • a variable valve operating device capable of changing an opening / closing timing of at least one of an intake valve and an exhaust valve of an internal combustion engine by a valve operating motor
  • valve operating valve When starting the internal combustion engine, when it is necessary to change the opening / closing timing set when the internal combustion engine is stopped, the valve operating valve is supplied with electric power from the first path or the second path.
  • variable valve operating apparatus when starting the internal combustion engine, when it is necessary to change the opening / closing timing set when the internal combustion engine is stopped, the electric motor for valve operation from the first path or the second path The opening / closing timing of the valve is changed by supplying electric power to the valve. In other words, even when there is a situation in which power cannot be supplied from the low-voltage power storage device to the valve motor, the valve opening / closing timing can be changed by the power from the high-voltage power supply. Therefore, when starting the internal combustion engine, it is possible to reliably change the opening / closing timing set when the internal combustion engine is stopped.
  • the opening / closing timing of the valve when it is necessary to change the opening / closing timing of the valve, for example, when the opening / closing timing of the valve is set at or near the most retarded position when the internal combustion engine is stopped, the oil of the internal combustion engine Even when the internal combustion engine is started with this viscosity being high, sufficient combustion energy cannot be obtained. For this reason, it is necessary to advance the valve opening / closing timing to obtain sufficient combustion energy.
  • the state detecting means for detecting a charging state or a discharging state of the low-voltage power storage device and the second path.
  • Path switching means for switching whether or not to perform, the control means.
  • the state detection unit uses the state detection unit to charge the low-voltage power storage device.
  • the path switching means may be controlled so that electric power is supplied from the second path to the valve operating motor. it can. Since it is difficult to take out the electric power required to move the valve operating motor from the low-voltage power storage device when the charge state or the discharge state of the low-voltage power storage device is in a low level state, it is highly meaningful to apply the present invention.
  • the first variable valve operating apparatus of the present invention whether or not electric power is supplied to the valve operating motor from the temperature detecting means for detecting the temperature of the internal combustion engine and the second path.
  • Path switching means for switching between, and the control means changes the opening / closing timing by controlling the motor for valve actuation supplied with electric power from the first path or the second path.
  • the temperature detecting means detects that the temperature of the internal combustion engine falls within a predetermined low temperature range
  • the path switching means is configured so that electric power is supplied from the second path to the valve operating motor. It can also be a means of controlling. Since the performance of the low-voltage power storage device is likely to deteriorate when the temperature of the internal combustion engine is low, it is highly meaningful to apply the present invention.
  • a second variable valve operating apparatus of the present invention includes:
  • a variable valve operating device capable of changing an opening / closing timing of at least one of an intake valve and an exhaust valve of an internal combustion engine by a valve operating motor
  • a first path for supplying power from the low-voltage power storage device capable of storing the low voltage obtained by stepping down the high voltage from the high-voltage power supply by the power conversion circuit to the valve operating motor and an external power supply different from the high-voltage power supply A third path for supplying electric power to the valve motor without passing through the low-voltage power storage device,
  • valve operating valve When starting the internal combustion engine, when it is necessary to change the opening / closing timing set when the internal combustion engine is stopped, the valve operating valve is supplied with electric power from the first path or the third path.
  • Control means for changing the opening and closing timing by controlling an electric motor It is a summary to provide.
  • variable valve operating apparatus when starting the internal combustion engine, when it is necessary to change the opening / closing timing set when the internal combustion engine is stopped, the motor for valve operation from the first path or the third path is used.
  • the opening / closing timing of the valve is changed by supplying electric power to the valve. In other words, even when the power of the low-voltage power storage device cannot be supplied to the valve motor, the valve opening / closing timing can be changed by the power from the external power source. Therefore, when starting the internal combustion engine, it is possible to reliably change the opening / closing timing set when the internal combustion engine is stopped.
  • the second variable valve operating apparatus of the present invention power is supplied to the valve operating motor from the state detecting means for detecting the charging state or discharging state of the low-voltage power storage device and the third path.
  • Path switching means for switching whether to perform or not, wherein the control means controls the opening / closing timing by controlling the valve operating motor supplied with electric power from the first path or the third path.
  • the state detecting means detects that the state of charge or discharge of the low-voltage power storage device is a predetermined low level state
  • power is supplied from the third path to the valve motor. It may be a means for controlling the route switching means to be supplied. Since it is difficult to take out the electric power required to move the valve operating motor from the low-voltage power storage device when the charge state or the discharge state of the low-voltage power storage device is in a low level state, it is highly meaningful to apply the present invention.
  • the second variable valve operating apparatus of the present invention whether or not electric power is supplied to the valve operating motor from the temperature detection means for detecting the temperature of the internal combustion engine and the third path.
  • Path switching means for switching between, and the control means changes the opening / closing timing by controlling the valve motor that is supplied with electric power from the first path or the third path.
  • the path switching means is configured so that electric power is supplied from the third path to the valve operating motor. It can also be a means of controlling. Since the performance of the low-voltage power storage device is likely to deteriorate when the temperature of the internal combustion engine is low, it is highly meaningful to apply the present invention.
  • the external power source is a household power source. It can also be. In this way, a constant voltage can be secured.
  • the camshaft provided with a cam for opening and closing the valve is fixed to the camshaft while maintaining a predetermined positional relationship
  • a reference pulley that rotates in accordance with the rotation of the internal combustion engine is provided, and the valve operating motor can change a positional relationship between the reference pulley and the camshaft.
  • a vehicle of the present invention is a vehicle equipped with any of the variable valve operating devices described above. Since this vehicle includes the variable valve device according to any one of the above-described aspects of the present invention, the vehicle has an effect exhibited by the variable valve device according to the present invention, for example, when the internal combustion engine is started and when the internal combustion engine is stopped. The same effect as the effect that can be surely changed when it is necessary to change the open / close timing that has been performed can be achieved.
  • a control method for a variable valve operating apparatus capable of changing an opening / closing timing of at least one of an intake valve and an exhaust valve of an internal combustion engine by a valve operating motor, wherein when the internal combustion engine is started,
  • the valve motor is supplied from the low-voltage power storage device capable of storing the low voltage obtained by dropping the high voltage from the high-voltage power supply by the power conversion circuit.
  • Power is supplied from the first path for supplying power to the motor or the second path for supplying low voltage obtained by stepping down the power conversion circuit to the valve motor without passing through the low-voltage power storage device.
  • valve opening and closing timing is changed by supplying electric power to the valve motor. That is, even when a situation occurs in which power cannot be supplied from the low-voltage power storage device to the valve motor, the valve opening / closing timing can be changed by the power from the high-voltage power supply. Gatsutsu Thus, when starting the internal combustion engine, it is possible to reliably change the opening / closing timing set when the internal combustion engine is stopped.
  • steps for realizing the functions and functions of the various configurations provided in the first variable valve operating apparatus described above may be added.
  • the second variable valve operating method according to the present invention includes:
  • a control method for a variable valve operating apparatus capable of changing an opening / closing timing of at least one of an intake valve and an exhaust valve of an internal combustion engine by a valve operating motor, wherein when the internal combustion engine is started,
  • the valve motor is supplied from the low-voltage power storage device capable of storing the low voltage obtained by dropping the high voltage from the high-voltage power supply by the power conversion circuit.
  • the power is supplied from the first path for supplying power to the motor or the third path for supplying power from the external power source different from the high voltage power source to the valve motor without passing through the low voltage power storage device.
  • the gist of the invention is that the opening / closing timing is changed by controlling a valve motor.
  • the first route or the third route is used.
  • the valve opening and closing timing is changed by supplying electric power to the valve motor. That is, even when a situation occurs in which electric power cannot be supplied from the low-voltage power storage device to the valve motor, the valve opening / closing timing can be changed by the electric power from the external power source. Therefore, when starting the internal combustion engine, it is possible to reliably change the opening / closing timing set when the internal combustion engine is stopped.
  • steps for realizing the functions and functions of the various configurations included in the second variable valve operating apparatus described above may be added.
  • FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of the configuration of a hybrid vehicle 20 that is one embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a configuration diagram showing a schematic configuration of an engine 22.
  • FIG. 3 is a configuration diagram showing an outline of the configuration of the variable valve timing mechanism 150.
  • FIG. 4 is a valve timing diagram showing the opening / closing timing of intake valve 128.
  • FIG. 5 is a flowchart showing an example of a start control routine.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of a required torque setting map.
  • FIG. 7 is a graph showing the relationship between time t at engine start and torque command Tml *.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram for illustrating an example of a collinear diagram for dynamically explaining the rotational elements of the planetary gear 30 at the time of starting the engine.
  • FIG. 9 is a configuration diagram showing an outline of a configuration of a hybrid vehicle 120 of a modified example.
  • FIG. 10 is a configuration diagram showing an outline of a configuration of a hybrid vehicle 220 of a modified example.
  • FIG. 11 is a configuration diagram showing an outline of a configuration of a hybrid vehicle 320 of a modified example.
  • Fig. 1 is a configuration diagram showing an outline of the configuration of a hybrid vehicle 20 according to an embodiment of the present invention.
  • the hybrid vehicle 20 of the embodiment is connected to an engine 22, a planetary gear 30 in which a carrier is connected to a crankshaft 26 as an output shaft of the engine 22 via a damper, and a sun gear of the planetary gear 30.
  • a motor MG1 capable of generating electricity
  • a motor MG2 connected to a ring gear shaft as a drive shaft connected to the planetary gear 30 via a reduction gear 35
  • a high voltage battery capable of exchanging electric energy with the motor MG1 and the motor MG2.
  • 51 a low voltage battery 53 that can receive electric energy from the high voltage battery 51
  • a hybrid electronic control unit 70 that controls the entire hybrid vehicle 20.
  • the engine 22 is configured as an internal combustion engine capable of outputting power using a hydrocarbon fuel such as gasoline or light oil.
  • a hydrocarbon fuel such as gasoline or light oil.
  • the fuel is injected through the fuel injection valve 126 and fuel is injected from the fuel injection valve 126 to mix the intake air and the fuel.
  • the air-fuel mixture is sucked into the combustion chamber 134 through the intake valve 128 and is supplied by the spark plug 130. Explosive combustion is caused by sparks, and the reciprocating motion of the piston 132 pushed down by the energy is converted into the rotational motion of the crankshaft 26.
  • the intake valve 128 has an opening / closing timing for the intake valve 128.
  • a variable valve timing mechanism 150 capable of changing the operation is provided.
  • the exhaust of the engine 22 power is provided with a purification device (three-way catalyst) 137 that purifies harmful components such as carbon monoxide (CO), hydrocarbons (HC), and nitrogen oxides (NOx) by opening the exhaust valve 129. It is discharged to the outside air.
  • a purification device three-way catalyst 137 that purifies harmful components such as carbon monoxide (CO), hydrocarbons (HC), and nitrogen oxides (NOx) by opening the exhaust valve 129. It is discharged to the outside air.
  • a crank pulley (not shown) is attached to one end of the crankshaft 26 so that the crankshaft 26 and the crank pulley rotate together.
  • the crank pulley includes an intake camshaft pulley 164 attached to one end of an intake camshaft 127 and an exhaust camshaft pulley 123 attached to one end of an exhaust camshaft 125 via a timing chain 162. It is linked with.
  • the timing chain 162 is stretched over a sprocket and an unillustrated lever provided on the crank pulley.
  • the intake camshaft pulley 164 and the exhaust camshaft pulley 123 rotate with the rotation, thereby arranging the intake camshaft pulley 127 and the exhaust camshaft 125 respectively.
  • the intake valve 128 and the exhaust valve 129 are opened and closed by the intake cam 131 and the exhaust cam 135, respectively.
  • variable valve timing mechanism 150 is attached to one end of the intake camshaft 127 and is an electric WT driven by direct current that shifts the intake camshaft 127 to the advance side or the retard side.
  • Motor 133 is provided.
  • the VVT motor 133 By operating the VVT motor 133, the phase of the intake camshaft 127 with respect to the intake camshaft pulley 164 is continuously changed. As a result, the opening / closing timing of the intake valve 128 changes.
  • FIG. 4 is a valve timing diagram showing the opening / closing timing of the intake valve 128 performed by the variable valve timing mechanism 150.
  • the travel advance angle valve opening position WT1 is slightly before the top dead center (TDC) of the intake stroke.
  • the intake valve 128 is opened according to the driving condition within the range of, and the advanced valve closing position during driving slightly exceeding the bottom dead center (BDC) of the intake stroke according to the driving condition within the range of ⁇ ° from VVT2 Close intake valve 128.
  • the variable valve timing mechanism 150 is the maximum retarded position that can be retarded to the maximum by the variable valve timing mechanism. Opens the intake valve 128 and closes the intake valve 128 at the valve closing position VVT4.
  • the WT motor 133 has a first path R1 to which power is supplied from the low voltage battery 53, and a first path R1 to which power is supplied from the DC / DC converter 55 without going through the low voltage battery 53. There are two paths R2, and it is controlled which path force and power to the VVT motor 133 are supplied by turning on and off the two switches SR2 provided in the second path R2.
  • the engine 22 is controlled by an engine electronic control unit (hereinafter referred to as an engine ECU) 24.
  • the engine ECU 24 is configured as a microprocessor centered on the CPU 24a.
  • the engine 24 has a ROM 24b for storing processing programs, a RAM 24c for temporarily storing data, an input / output port and a communication port (not shown).
  • the engine ECU 24 receives signals from various sensors that detect the state of the engine 22, for example, a crank position from the crank position sensor 140 that detects the rotational position of the crankshaft 26 and a water temperature that detects the temperature of the cooling water of the engine 22.
  • the engine water temperature Tw from the sensor 142, the cam position from the cam position sensor 144 that detects the rotational position of the camshaft that opens and closes the intake valve 128 and the exhaust valve 129 that intake and exhaust to the combustion chamber 134, and the position of the throttle valve 124 are detected.
  • the throttle position from the throttle valve position sensor 146 and the intake air amount from the vacuum sensor 148 that detects the intake air amount of the engine 22 are input via the input port.
  • the engine ECU 24 provides various control signals for driving the engine 22, such as a drive signal to the fuel injection valve 126, a drive signal to the slot motor 136 for adjusting the position of the throttle valve 124, an igniter, and the like.
  • Control signals to the integrated ignition coil 138, control signals to the VVT motor 133, etc. are output via the output port.
  • the engine ECU 24 communicates with the hybrid electronic control unit 70, and controls the operation of the engine 22 by a control signal from the hybrid electronic control unit 70. Both output data on the operating state of the engine 22 as necessary.
  • the motor MG1 and the motor MG2 are each configured as a well-known synchronous generator motor that can be driven as an electric motor as well as being driven as a generator, and is connected to a high-voltage battery 51 via inverters 41 and 42. Exchange power.
  • the motors MG1 and MG2 are driven and controlled by a motor electronic control unit (hereinafter referred to as motor ECU) 40.
  • the motor ECU 40 detects signals necessary for driving and controlling the motors MG1 and MG2, for example, a signal from a rotational position detection sensor (not shown) that detects the rotational position of the rotor of the motors MG1 and MG2, and a current sensor (not shown).
  • the phase current applied to the motors MG1 and MG2 is input, and the motor ECU 40 outputs switching control signals to the inverters 41 and 42.
  • the motor ECU 40 communicates with the hybrid electronic control unit 70, drives and controls the motors MG1 and MG2 by the control signal from the hybrid electronic control unit 70, and data on the operating state of the motors MG1 and MG2 as necessary. Is output to the hybrid electronic control unit 70.
  • the high voltage battery 51 is a nickel metal hydride battery in this embodiment, and exchanges electric energy with the motor MG1 and the motor MG2 via the inverters 41 and 42.
  • the high-voltage battery 51 is connected to a DC / DC converter 55 that converts a high-voltage voltage to a low-voltage voltage.
  • the low-voltage battery 51 is connected to the high-voltage battery 51 via the DC / DC converter 55 as necessary. Electric battery energy is supplied to the pressure battery 53. That is, by driving and controlling the DC / DC converter 55, the DC voltage supplied from the high voltage battery 51 is stepped down by the DC / DC converter 55, and the stepped down DC voltage is accumulated in the low voltage battery 53. Thereby, charging from the high voltage battery 51 to the low voltage battery 53 can be performed.
  • the low voltage battery 53 is a lead storage battery in the present embodiment.
  • the low voltage battery 53 supplies power to the VVT motor 133 to operate the WT motor 133.
  • electric energy is supplied to the auxiliary machine 58 installed in the vehicle to operate the auxiliary machine 58, or the hybrid ECU 70 is activated by supplying electric power to the hybrid ECU 70 based on the ON signal from the idle switch 80. I will let you.
  • the high voltage battery 51 and the low voltage battery 53 are managed by a battery electronic control unit (hereinafter referred to as a battery ECU) 50.
  • the battery ECU50 is equipped with a high voltage battery 51. Signals necessary for management, for example, voltage across terminals from voltage sensor 52 installed between terminals of high voltage battery 51, current not shown in power line 57 connected to output terminal of high voltage battery 51 The charging / discharging current from the sensor, the battery temperature Tb from the temperature sensor 56 attached to the high voltage battery 51, etc.
  • the remaining capacity (SOC) for managing the high voltage battery 51 is calculated and the remaining Calculate the capacity (S0C) and battery temperature Tb and its input / output limits Win, Wout, charge / discharge required power Pb *, which is the required value for charging / discharging the high-voltage battery 51, and provide data as necessary.
  • the battery ECU 50 is connected to a signal necessary for managing the low voltage battery 53, for example, the terminal voltage Vb from the voltage sensor 54 installed between the terminals of the low voltage battery 53, the output terminal of the low voltage battery 53.
  • the charging / discharging current from a current sensor (not shown) attached to the power line is input, and the control signal is output to the switch SR2.
  • the hybrid electronic control unit 70 is configured as a microprocessor centered on the CPU 72. In addition to the CPU 72, a ROM 74 that stores a processing program, a RAM 76 that temporarily stores data, and an input (not shown). An output port and a communication port; The hybrid electronic control unit 70 detects the amount of depression of the shift position sensor 82 and the accelerator pedal 83 from the shift position sensor 82 that detects the operation signal of the shift lever 81 and the idling switch 80 force. Acceleration pedal position sensor Acc, accelerator pedal position Acc, brake pedal 85 Brake pedal position sensor 86 detects brake pedal position BP, vehicle speed sensor 8 7 Is entered through the port.
  • the electronic control unit 70 for the hybrid is connected to the engine ECU 24, the motor ECU 40, and the battery ECU 50 via the communication port, and is connected to the engine ECU 24, the motor ECU 40, and the battery ECU 50 with various control signals and data. We are exchanging.
  • the hybrid vehicle 20 of the embodiment thus configured includes an accelerator pedal by the driver.
  • the required torque to be output to the ring gear shaft as the drive shaft is calculated based on the accelerator opening Acc corresponding to the depression amount of 83 and the vehicle speed V, and the required power corresponding to this required torque is output to the S ring gear shaft So that engine 22 and motor MG1 and motor MG2 operate Be controlled.
  • the operation control of the engine 22 and the motor MG1 and the motor MG2 includes controlling the operation of the engine 22 so that the power corresponding to the required power is output from the engine 22, and all the power output from the engine 22 is transmitted to the planetary gear 30 and the motor MG1. And motor MG2 are converted to torque and output to the ring gear shaft.
  • Tornole conversion operation mode for driving and controlling motor MG1 and motor MG2 and the power required for the sum of the required power and the power required for charging / discharging high voltage battery 51
  • the engine 22 is controlled so that the power is output from the engine 22, and all or part of the power output from the engine 22 with charging / discharging of the high-voltage battery 51 is caused by the planetary gear 30, the motor MG1, and the motor MG2.
  • Motor MG1 and motor MG2 are driven and controlled so that they are output to the required power gear gear shaft with torque conversion.
  • There is a charge / discharge operation mode and a motor operation mode in which the operation of the engine 22 is stopped and operation is controlled so that power corresponding to the required power from the motor MG2 is output to the ring gear shaft.
  • FIG. 5 is a flowchart showing an example of a start control routine executed by the hybrid electronic control unit 70. This routine is executed when the engine 22 is started.
  • the valve opening position VVTo and the valve closing position WTc of the intake valve 128 are opened at the start valve open position VVT3 and closed at the start valve close position VVT4.
  • the VVT motor 133 is set immediately after the operation of the engine 22 is stopped so that the opening / closing timing becomes the most retarded position (see Fig. 4).
  • the CPU 72 of the hybrid electronic control unit 70 first starts the accelerator opening Acc from the accelerator pedal position sensor 84, the vehicle speed V from the vehicle speed sensor 87, and the engine speed Ne. Also input data necessary for control, such as the number of revolutions Nml and Nm2 of the motors MG1 and MG2, the time t after the engine motoring is started, the output limit output of the high voltage battery 51 (step S100).
  • the rotational speed Ne of the engine 22 is calculated based on the signal from the crank position sensor 140 attached to the crankshaft 26, and is input from the engine ECU 24 by communication.
  • the rotation speeds Nml and Nm2 of the motors MG1 and MG2 are input from the motor ECU 40 by communication from those calculated based on the rotation positions of the rotors of the motors MG1 and MG2 detected by the rotation position detection sensors 43 and 44. To do. As the time t after the start of motoring, the time measured by the timer that starts the time when the engine 22 is requested to start is input. Output limit Wout of high voltage battery 51 is set based on the battery temperature Tb of high voltage battery 51 detected by temperature sensor 56 and the remaining capacity (SOC) of high voltage battery 51 by communication from battery ECU 50. To do.
  • a required torque Tr * required for the vehicle is set based on the input accelerator opening Acc and vehicle speed V (step S102).
  • the required torque Tr * is determined in advance by storing the relationship between the accelerator opening Acc, the vehicle speed V, and the required torque Tr * in the ROM 74 as a required torque setting map, and the accelerator opening Acc and the vehicle speed.
  • V is given, the corresponding required torque Tr * is derived and set from the stored map.
  • Figure 6 shows an example of the required torque setting map.
  • the tonrec command Tml * of the motor MG1 is set based on the time t from the start of motoring (step S104).
  • the torque command Tml * of the motor MG1 is stored in the ROM 74 as a torque command setting map by predetermining the relationship between the time t after the start of motoring and the torque command Tml * in this embodiment. Assuming that time t is given, the corresponding Tonolek command Tml * is derived from the stored map and set.
  • An example of the torque command setting map is shown in Fig. 7.
  • the predetermined torque T2 is set so as to gradually decrease from the time t2 when the predetermined time has elapsed and after the time t3.
  • the predetermined torque T1 and the predetermined time are set as the torque and time that can quickly increase the rotational speed Ne of the engine 22 and the performance of the engine 22 and the high-voltage battery 51, etc. Determined by.
  • the predetermined torque T2 is set as a torque that can further increase the rotational speed Ne of the engine 22 while suppressing motoring power consumption, and is determined by the performance of the engine 22 and the high-voltage battery 51.
  • the torque command Tml * for the motor MG1 After reaching the rotation speed Nstart, the torque is set so that the engine 22 continues to rotate at the starting rotation speed Nstart.
  • the torque command Tml * of the motor MG1 is thus set, subsequently, it is determined whether or not the engine water temperature Tw is equal to or lower than the low temperature reference value Tref (step S106).
  • the engine water temperature Tw the cooling water temperature from the water temperature sensor 142 that detects the temperature of the cooling water of the engine 22 is input from the engine ECU 24 via communication.
  • the low temperature reference value Tref is the upper limit of the cryogenic temperature where the increase in the engine speed Ne becomes extremely small due to the high viscosity of the oil used in the engine 22 due to the low engine temperature. The value was determined by repetition.
  • step S106 considering the case where the temperature of the engine 22 is higher than the low temperature reference value Tref, a negative determination is made in step S106, and the process proceeds to step S122, where the engine speed Ne is set at a predetermined starting engine speed. It is determined whether or not Nstart or more (step S122). At this time, considering immediately after trying to start the engine 22, since the rotational speed Ne of the engine 22 is less than the starting rotational speed Nstart, a negative determination is made in step S122, and the torque command Tm2 * of the motor MG2 is determined.
  • the set torque commands Tml * and Tm2 * are transmitted to the motor ECU 40 (step S128).
  • the motor ECU 40 that has received the torque commands Tml *, Tm2 * controls the switching elements of the inverters 41, 42 so that the motor MG1 is driven by the torque command Tml * and the motor MG2 is driven by the torque command Tm2 *. Do.
  • the required torque Tm2 * of the motor MG2 is a deviation between the output limit Wout of the high voltage battery 51 and the power consumption of the motor MG1 (that is, the value obtained by multiplying the torque command Tml * by the motor rotation speed Nml).
  • the torque limit Tmax as the upper limit of the torque that can be output from the motor MG2 by dividing by the rotation speed Nm2 of the motor MG2 is calculated by the following formula (1), and the required torque T r * and the torque command Tml * of the motor MG1 are Using the gear ratio p of the planetary gear 30 and the gear ratio Gr of the reduction gear 35, the temporary motor torque Tm2 tmp as the torque to be output from the motor MG2 is calculated by the equation (2). Then, the calculated torque limit Tmax and the temporary motor torque Tm2tmp are compared, and the smaller one is set as the torque command Tm2 * of the motor MG2.
  • the motor MG1 By setting the torque command Tm2 * of the motor MG2 in this way, the motor MG1 By canceling the reaction torque acting on the ring gear shaft 32a as the drive shaft by motoring the gin 22 with the tonorec output from the motor MG2, the required tonlect Tr * to be output to the ring gear shaft 32a is canceled by the high voltage battery 51.
  • the output can be output as a torque limited within the range of Wout.
  • Tmax (Wout-Tml * ⁇ Nml) / Nm2
  • Equation (2) can be easily derived by using the alignment chart of FIG.
  • the left S-axis indicates the rotation speed of the sun gear, which is also the rotation speed Nml of the motor MG1
  • the C-axis indicates the rotation speed of the carrier, which is also the rotation speed Ne of the engine 22
  • the R-axis is the rotation speed Nm2 of the motor MG2.
  • the rotation speed Nr of the ring gear which is also the value obtained by dividing by the gear ratio Gr of the reduction gear 35, is shown.
  • the arrows on the S, C, and R axes indicate the torque applied to each axis.
  • step S130 it is determined whether or not the engine 22 has completely detonated (step S130).
  • whether or not the engine 22 has completely detonated is determined based on whether or not the engine speed of the engine 22 exceeds the determination reference value Nref that is higher than the predetermined start speed Nstart by a predetermined speed. It was supposed to be done. Now, since we are considering when the engine speed Ne has reached the predetermined engine speed Nstart, fuel control such as fuel injection control and ignition control of the engine 22 has not yet started. The engine 22 has not completely exploded, and a negative determination is made in step S130, and the process returns to step S100.
  • step S122 If the rotational speed Ne of the engine 22 exceeds the predetermined starting rotational speed Nstart while the processes of steps S100 to S106 and S122 are repeatedly executed, an affirmative determination is made in step S122, and the fuel of the engine 22 It is determined whether combustion control such as injection control or ignition control is being executed (step S124). Now, considering for the first time that the engine speed Ne is equal to or higher than the predetermined engine speed Nstart, the engine 22 still burns. Since the control is not executed, the engine ECU 24 is instructed to start this combustion control (step S126), and the processes of steps S128 and S130 are executed. As a result, the engine EC U24 starts the combustion control of the engine 22.
  • combustion control such as injection control or ignition control
  • step S124 since combustion control of the engine 22 has already started, a positive determination is made in step S124 after steps S100 to S106 and S122, and steps S128 and S130 are performed. Execute the process.
  • step S130 is performed. A positive determination is made and the start control routine is terminated.
  • step S106 determines whether or not the voltage Vb between terminals of the low voltage battery 53 is equal to or lower than the low level reference value Vref (step S108).
  • the low-level reference value Vref is the upper limit of the voltage range in which sufficient power to drive the VVT motor 133 cannot be supplied to the low-voltage battery 53 power WT motor 133. The determined value was used.
  • step S114 it is determined whether or not the operation for advancing the opening / closing timing of the intake valve 128 by the advance amount ⁇ VVT is completed. Assuming that the opening / closing timing of the intake valve 128 has not yet started to advance by the advance amount ⁇ ⁇ VT, a negative determination is made in step S114, and the opening / closing timing of the intake valve 128 is determined. It is determined whether or not the advance angle is being executed (step S116).
  • step S116 a negative determination is made in step S116 so that the advance timing of the opening / closing timing of the intake valve 128 is started.
  • the switch SR2 since the switch SR2 remains off, electric power is supplied to the VVT motor 133 through the first path R1 that supplies electric power from the low-voltage battery 53.
  • step S130 since the combustion control of the engine 22 has not yet started, the engine 22 has not completely exploded, and a negative determination is made in step S130, and the process returns to step S100.
  • a positive determination is made in step SI16 after steps S100 to S108, SI14, The processing after step S128 is executed.
  • step S100 to S108, S114 to S118, and S128 to S130 is repeated. If the opening / closing timing is advanced by the advance amount ⁇ VVT from the most retarded position, the result is affirmative in step S114. Thus, the advance angle of the intake valve 128 by the WT motor 133 is stopped (step S120), and the processing after step S122 is executed. Thus, when the engine water temperature Tw is equal to or lower than the low temperature reference value Tref, the opening / closing timing of the intake valve 128 can be advanced from the most retarded position by the advance amount A WT.
  • the intake valve 128 is higher than when the temperature is high. Since the combustion control is performed after the opening / closing timing of the engine is advanced, the amount of engine 22 intake air can be increased, and as a result, the combustion energy by the combustion control can be increased. it can.
  • the advance amount AVVT is determined in advance so that the intake air amount commensurate with the combustion energy is taken into the cylinder of the engine 22.
  • step S110 when the voltage Vb between the terminals of the low voltage battery 53 is equal to or lower than the low level reference value Vref in step S108, it is determined whether or not the switch SR2 is on (step S110).
  • switch SR2 is off, battery ECU 50 is instructed to turn on switch SR2 (step S112), and when switch SR2 is on, the processing from step S114 onward is executed.
  • the switch SR2 is turned on because sufficient power cannot be supplied from the low voltage battery 53 to drive the VVT motor 133.
  • the low voltage battery 53 Electric power can be supplied to the VVT motor 133 through the second path R2 that supplies electric power from the DC / DC converter 55 without going through. As a result, even if the state of charge of the low voltage battery 53 is at a low level and the WT motor 133 cannot be driven only by the power from the low voltage battery 53, the power from the DC / DC converter 55 is advanced. Since the angular operation is reliably performed, sufficient combustion energy can be obtained even when the engine water temperature Tw is equal to or lower than the low temperature reference value Tref. As a result, it is possible to secure the engine 22 with good startability.
  • the engine water temperature Tw is below the low temperature reference value Tref, so that the opening / closing timing of the intake valve 128 is advanced from the most retarded position.
  • power is supplied to the first path R1 or the second path R2 force WT motor 133. Therefore, even when the low-voltage battery 53 is in a low-level state, power is supplied from the DC / DC converter 55 to the WT motor 133 without going through the low-voltage battery 53, so the engine 22 is started. In this case, even when it is necessary to change the opening / closing timing set when the engine 22 is stopped, it can be surely changed.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be implemented in various modes as long as they belong to the technical scope of the present invention.
  • the second route R2 is provided as a route for supplying power to the VVT motor 133, but as shown in the hybrid vehicle 120 of the modification of FIG.
  • a third path R3 for supplying power from the household power supply to the VVT motor 133 via the AC / DC converter 152 may be provided.
  • the switch S110 and step S112 instead of turning on the switch SR2 Turn on the switch SR3 provided on the route R3.
  • the third route R3 may be provided together with the second route R2.
  • the force that turns on the switch SR2 when the low-voltage battery 53 is in the low-level state in step S108 When the low-voltage battery 53 is in the low-level state You may turn on switch SR2.
  • the switch SR2 is turned on when the temperature of the engine 22 is equal to or lower than the low temperature reference value Tref in step S106 and the low-voltage battery 53 is in the low level state in step S108. If it is determined in step S106 that the temperature of the engine 22 is lower than the low temperature reference value Tref, the switch SR2 may be turned on without performing the process of step S108.
  • the performance of the low-voltage battery 53 is likely to deteriorate. Thus, when the temperature of the engine 22 is low, it is possible to always supply power to the WT motor 133 from the second path R2.
  • the switch SR2 is provided only on the second route R2, but the switch SR1 may be provided also on the first route R1.
  • switch SR1 when power is supplied to the low-voltage battery 53 3 power WT motor 133, switch SR1 is turned on and switch S R2 is turned off, and the DCZDC converter 55 power is supplied to the WT motor 133 without using the low-voltage battery 53.
  • switch SR2 When supplying power, switch SR2 is turned on and switch SR1 is turned off.
  • the power of the motor MG2 is shifted by the reduction gear 35 and output to the ring gear shaft 32a.
  • the power of motor MG2 may be connected to an axle (axle connected to wheels 29a and 29b in Fig. 10) different from the axle to which the ring gear shaft is connected (axle to which drive wheels 28a and 28b are connected).
  • the power of the engine 22 is output to the ring gear shaft as the drive shaft connected to the drive wheels 28a and 28b via the planetary gear 30, and the hybrid of the modified example of FIG.
  • the engine 22 has an inner rotor 232 connected to the crankshaft 26 and an outer rotor 234 connected to a drive shaft that outputs power to the drive wheels 28a and 28b. It is also possible to provide an anti-rotor motor 230 that transmits part of the power to the drive shaft and converts the remaining power into electric power.
  • the force described as the hybrid vehicle 20 can be applied to an engine vehicle driven by the engine 22 that is not limited to the hybrid vehicle 20. It can also be applied to vehicles other than automobiles, such as trains and ships. [0058] This application is based on Japanese Patent Application No. 2006-145786, filed on May 25, 2006, on which priority is claimed, the entire contents of which are incorporated herein by reference. Industrial applicability
  • the present invention relates to industries related to power machines including an internal combustion engine, for example, industries related to automobiles such as passenger cars, buses, and trucks, and industries related to transportation vehicles such as trains, ships, and aircraft. It can be used in industries related to heavy machinery such as construction equipment and industries related to agricultural machinery such as tractors.

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Abstract

　ハイブリッド自動車２０は、エンジン２２を始動する際、エンジン水温Ｔｗが低く吸気バルブ１２８の開閉タイミングを最遅角位置から進角させる必要があるときには、第１経路Ｒ１又は第２経路Ｒ２からＶＶＴ用モータ１３３に電力を供給する。したがって、低圧バッテリ５３の充電状態が低レベル状態にあるときであっても、低圧バッテリ５３を介さずにＤＣ／ＤＣコンバータ５５からＶＶＴ用モータ１３３に電力が供給されるため、エンジン２２を始動する際、エンジン２２の停止時に設定されていた開閉タイミングを変更する必要があるときであっても確実に変更することができる。

Description

明 細 書
可変動弁装置、その制御方法及びこれを搭載した車両
技術分野
[0001] 本発明は、可変動弁装置、その制御方法及びこれを搭載した車両に関する。
背景技術
[0002] 従来より、内燃機関を停止状態から始動させる際や内燃機関の運転中に、内燃機 関の吸気バルブの開閉タイミングを変更する可変動弁装置が知られている。例えば、 特許文献 1に記載された可変動弁装置では、内燃機関を停止状態から始動させる際 、内燃機関の温度が低下していない通常時には内燃機関の停止時に吸気バルブの 閉弁タイミングを最遅角位置に設定しておき最遅角位置のまま内燃機関を始動させ るのに対し、内燃機関の温度が低下しているときには吸気バルブの閉タイミングを最 遅角位置から進角させる。したがって、通常時には吸気の慣性過給が低下するととも に気筒内の圧縮比が低下するため、始動時の振動を抑制することができる。また、内 燃機関の温度が低下しているときには気筒内の圧縮比の低下が抑制されるため、内 燃機関の始動性を確保することができる。
特許文献 1 :特開 2000— 34913号公報
発明の開示
[0003] ところで、バルブの開閉タイミングを変更するには、例えば、バルブのカムシャフトを モータなどで回転させる必要がある。このとき、一般にモータは補機バッテリからの電 力により動作する。し力 ながら、補機バッテリの充電状態が低下している場合などに はモータを回転させることができず、バルブの開閉タイミングを変更することができな くなつてしまう。
[0004] 本発明の可変動弁装置、その制御方法及びこれを搭載した車両は、内燃機関を始 動する際、内燃機関の停止時に設定されていたバルブの開閉タイミングを変更する 必要があるときに確実に変更することを目的とする。
[0005] 本発明の可変動弁装置、その制御方法及びこれを搭載した車両は、上述の目的を 達成するために以下の手段を採った。 [0006] 本発明の第 1の可変動弁装置は、
動弁用電動機によって内燃機関の吸気バルブ及び排気バルブのうち少なくとも一 方のバルブの開閉タイミングを変更可能な可変動弁装置であって、
高圧電源からの高電圧を電力変換回路により降圧することによって得られる低電圧 を蓄電可能な低圧蓄電装置から前記動弁用電動機に電力を供給する第 1の経路と 前記電力変換回路により降圧することによって得られる低電圧を前記低圧蓄電装 置を介さずに前記動弁用電動機に供給する第 2の経路と、
前記内燃機関を始動する際、該内燃機関の停止時に設定されていた開閉タイミン グを変更する必要があるときには、前記第 1の経路又は前記第 2の経路から電力が 供給される前記動弁用電動機を制御することにより前記開閉タイミングを変更する制 御手段と、
を備えることを要旨とする。
[0007] この可変動弁装置では、内燃機関を始動する際、内燃機関の停止時に設定されて いた開閉タイミングを変更する必要があるときには、第 1の経路又は第 2の経路から動 弁用電動機に電力を供給することによりバルブの開閉タイミングを変更する。すなわ ち、低圧蓄電装置から動弁用電動機に電力が供給できない事態が生じた場合であ つても、高圧電源からの電力によりバルブの開閉タイミングを変更することが可能にな る。したがって、内燃機関を始動する際、内燃機関の停止時に設定されていた開閉 タイミングを変更する必要があるときに確実に変更することができる。
[0008] ここで、バルブの開閉タイミングを変更する必要があるときとしては、例えば、内燃機 関の停止時にバルブの開閉タイミングが最遅角位置又はその近傍に設定されている 場合に内燃機関のオイルの粘性が高くこのまま内燃機関を始動させたとしても十分 な燃焼エネルギが得られなレ、ためにバルブの開閉タイミングを進角させて十分な燃 焼エネルギを得る必要があるときなどが挙げられる。
[0009] こうした本発明の第 1の可変動弁装置において、前記低圧蓄電装置の充電状態又 は放電状態を検出する状態検出手段と、前記第 2の経路から前記動弁用電動機に 電力を供給するか否かを切り替える経路切り替え手段と、を備え、前記制御手段は、 前記第 1の経路又は前記第 2の経路から電力が供給される前記動弁用電動機を制 御することにより前記開閉タイミングを変更するにあたり、前記状態検出手段により前 記低圧蓄電装置の充電状態又は放電状態が所定の低レベル状態であることが検出 されたときには、前記第 2の経路から前記動弁用電動機に電力が供給されるよう前記 経路切り替え手段を制御する手段であるものとすることもできる。低圧蓄電装置の充 電状態又は放電状態が低レベル状態にあるときには動弁用電動機を動かすのに必 要な電力を低圧蓄電装置から取り出しにくいため、本発明を適用する意義が高い。
[0010] あるいは、本発明の第 1の可変動弁装置において、前記内燃機関の温度を検出す る温度検出手段と、前記第 2の経路から前記動弁用電動機に電力を供給するか否か を切り替える経路切り替え手段と、を備え、前記制御手段は、前記第 1の経路又は前 記第 2の経路から電力が供給される前記動弁用電動機を制御することにより前記開 閉タイミングを変更するにあたり、前記温度検出手段により前記内燃機関の温度が所 定の低温範囲に入ることが検出されたときには、前記第 2の経路から前記動弁用電 動機に電力が供給されるよう前記経路切り替え手段を制御する手段であるものとする こともできる。内燃機関の温度が低いときには低圧蓄電装置の性能が低下しやすい ため、本発明を適用する意義が高い。
[0011] 本発明の第 2の可変動弁装置は、
動弁用電動機によって内燃機関の吸気バルブ及び排気バルブのうち少なくとも一 方のバルブの開閉タイミングを変更可能な可変動弁装置であって、
高圧電源からの高電圧を電力変換回路により降圧することによって得られる低電圧 を蓄電可能な低圧蓄電装置から前記動弁用電動機に電力を供給する第 1の経路と 前記高圧電源とは異なる外部電源から前記低圧蓄電装置を介さずに前記動弁用 電動機に電力を供給する第 3の経路と、
前記内燃機関を始動する際、該内燃機関の停止時に設定されていた開閉タイミン グを変更する必要があるときには、前記第 1の経路又は前記第 3の経路から電力が 供給される前記動弁用電動機を制御することにより前記開閉タイミングを変更する制 御手段と、 を備えることを要旨とする。
[0012] この可変動弁装置では、内燃機関を始動する際、内燃機関の停止時に設定されて いた開閉タイミングを変更する必要があるときには、第 1の経路又は第 3の経路から動 弁用電動機に電力を供給することによりバルブの開閉タイミングを変更する。すなわ ち、低圧蓄電装置力も動弁用電動機に電力が供給できない事態が生じた場合であ つても、外部電源からの電力によりバルブの開閉タイミングを変更することが可能にな る。したがって、内燃機関を始動する際、内燃機関の停止時に設定されていた開閉 タイミングを変更する必要があるときに確実に変更することができる。
[0013] こうした本発明の第 2の可変動弁装置において、前記低圧蓄電装置の充電状態又 は放電状態を検出する状態検出手段と、前記第 3の経路から前記動弁用電動機に 電力を供給するか否かを切り替える経路切り替え手段と、を備え、前記制御手段は、 前記第 1の経路又は前記第 3の経路から電力が供給される前記動弁用電動機を制 御することにより前記開閉タイミングを変更するにあたり、前記状態検出手段により前 記低圧蓄電装置の充電状態又は放電状態が所定の低レベル状態であることが検出 されたときには、前記第 3の経路から前記動弁用電動機に電力が供給されるよう前記 経路切り替え手段を制御する手段であるものとすることもできる。低圧蓄電装置の充 電状態又は放電状態が低レベル状態にあるときには動弁用電動機を動かすのに必 要な電力を低圧蓄電装置から取り出しにくいため、本発明を適用する意義が高い。
[0014] あるいは、本発明の第 2の可変動弁装置において、前記内燃機関の温度を検出す る温度検出手段と、前記第 3の経路から前記動弁用電動機に電力を供給するか否か を切り替える経路切り替え手段と、を備え、前記制御手段は、前記第 1の経路又は前 記第 3の経路から電力が供給される前記動弁用電動機を制御することにより前記開 閉タイミングを変更するにあたり、前記温度検出手段により前記内燃機関の温度が所 定の低温範囲に入ることが検出されたときには、前記第 3の経路から前記動弁用電 動機に電力が供給されるよう前記経路切り替え手段を制御する手段であるものとする こともできる。内燃機関の温度が低いときには低圧蓄電装置の性能が低下しやすい ため、本発明を適用する意義が高い。
[0015] また、本発明の第 2の可変動弁装置において、前記外部電源は、家庭用電源であ るものとすることもできる。こうすれば、一定の電圧を確保することができる。
[0016] 本発明の第 1及び第 2の可変動弁装置において、前記バルブを開閉させるカムが 設けられたカムシャフトと予め定められた位置関係を保った状態で該カムシャフトに 固定され、前記内燃機関の回転に伴って回転する基準プーリ、を備え、前記動弁用 電動機は、前記基準プーリと前記カムシャフトとの位置関係を変更可能であるものと することちでさる。
[0017] 本発明の車両は、上述のいずれかの可変動弁装置を搭載した車両である。この車 両は、上述のいずれかの態様の本発明の可変動弁装置を備えるから、本発明の可 変動弁装置の奏する効果、例えば、内燃機関を始動する際、内燃機関の停止時に 設定されていた開閉タイミングを変更する必要があるときに確実に変更することがで きる効果などと同様の効果を奏することができる。
[0018] 本発明の第 1の可変動弁装置の制御方法は、
動弁用電動機によって内燃機関の吸気バルブ及び排気バルブのうち少なくとも一 方のバルブの開閉タイミングを変更可能な可変動弁装置の制御方法であって、 前記内燃機関を始動する際、該内燃機関の停止時に設定されていた開閉タイミン グを変更する必要があるときには、高圧電源からの高電圧を電力変換回路により降 圧することによって得られる低電圧を蓄電可能な低圧蓄電装置から前記動弁用電動 機に電力を供給する第 1の経路又は前記電力変換回路により降圧することによって 得られる低電圧を前記低圧蓄電装置を介さずに前記動弁用電動機に供給する第 2 の経路から電力が供給される前記動弁用電動機を制御することにより前記開閉タイミ ングを変更する、
ことを要旨とする。
[0019] この可変動弁装置の制御方法では、内燃機関を始動する際、内燃機関の停止時 に設定されていた開閉タイミングを変更する必要があるときには、第 1の経路又は第 2 の経路から動弁用電動機に電力を供給することによりバルブの開閉タイミングを変更 する。すなわち、低圧蓄電装置から動弁用電動機に電力が供給できない事態が生じ た場合であっても、高圧電源からの電力によりバルブの開閉タイミングを変更すること が可能になる。したがつ て、内燃機関を始動する際、内燃機関の停止時に設定されていた開閉タイミングを 変更する必要があるときに確実に変更することができる。なお、本発明の第 1の可変 動弁装置の制御方法において、上述した第 1の可変動弁装置が備える各種構成の 作用 ·機能を実現するようなステップを追加してもよい。
[0020] 本発明の第 2の可変動弁装置の制御方法は、
動弁用電動機によって内燃機関の吸気バルブ及び排気バルブのうち少なくとも一 方のバルブの開閉タイミングを変更可能な可変動弁装置の制御方法であって、 前記内燃機関を始動する際、該内燃機関の停止時に設定されていた開閉タイミン グを変更する必要があるときには、高圧電源からの高電圧を電力変換回路により降 圧することによって得られる低電圧を蓄電可能な低圧蓄電装置から前記動弁用電動 機に電力を供給する第 1の経路又は前記高圧電源とは異なる外部電源から前記低 圧蓄電装置を介さずに前記動弁用電動機に電力を供給する第 3の経路から電力が 供給される前記動弁用電動機を制御することにより前記開閉タイミングを変更する、 ことを要旨とする。
[0021] この可変動弁装置の制御方法では、内燃機関を始動する際、内燃機関の停止時 に設定されていた開閉タイミングを変更する必要があるときには、第 1の経路又は第 3 の経路から動弁用電動機に電力を供給することによりバルブの開閉タイミングを変更 する。すなわち、低圧蓄電装置から動弁用電動機に電力が供給できない事態が生じ た場合であっても、外部電源からの電力によりバルブの開閉タイミングを変更すること が可能になる。したがって、内燃機関を始動する際、内燃機関の停止時に設定され ていた開閉タイミングを変更する必要があるときに確実に変更することができる。なお 、本発明の第 2の可変動弁装置の制御方法において、上述した第 2の可変動弁装置 が備える各種構成の作用 ·機能を実現するようなステップを追加してもよレ、。
図面の簡単な説明
[0022] [図 1]本発明の一実施例であるハイブリッド自動車 20の構成の概略を示す構成図で ある。
[図 2]エンジン 22の構成の概略を示す構成図である。
[図 3]可変バルブタイミング機構 150の構成の概略を示す構成図である。 [図 4]吸気バルブ 128の開閉タイミングを示すバルブタイミングダイアグラムである。
[図 5]始動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
[図 6]要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。
[図 7]エンジン始動時の時間 tとトルク指令 Tml *との関係を表わすグラフである。
[図 8]エンジン始動時のプラネタリギヤ 30の回転要素を力学的に説明するための共 線図の一例を示すための説明図である。
[図 9]変形例のハイブリッド自動車 120の構成の概略を示す構成図である。
[図 10]変形例のハイブリッド自動車 220の構成の概略を示す構成図である。
[図 11]変形例のハイブリッド自動車 320の構成の概略を示す構成図である。
発明を実施するための最良の形態
[0023] 次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。
実施例
[0024] 図 1は、本発明の一実施例であるハイブリッド自動車 20の構成の概略を示す構成 図である。実施例のハイブリッド自動車 20は、図示するように、エンジン 22と、ェンジ ン 22の出力軸としてのクランクシャフト 26にダンパを介してキャリアが接続されたプラ ネタリギヤ 30と、プラネタリギヤ 30のサンギヤに接続された発電可能なモータ MG1と 、プラネタリギヤ 30に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸に減速ギヤ 35を介して 接続されたモータ MG2と、モータ MG1及びモータ MG2と電気工ネルギのやりとりが 可能な高圧バッテリ 51と、高圧バッテリ 51から電気工ネルギの受け取りが可能な低 圧バッテリ 53と、ハイブリッド自動車 20全体をコントロールするハイブリッド用電子制 御ユニット 70とを備える。
[0025] エンジン 22は、例えばガソリン又は軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出 力可能な内燃機関として構成されており、図 2に示すように、エアクリーナ 122により 清浄された空気をスロットルバルブ 124を介して吸入すると共に燃料噴射弁 126から 燃料を噴射して吸入された空気と燃料とを混合し、この混合気を吸気バルブ 128を 介して燃焼室 134に吸入し、点火プラグ 130による電気火花によって爆発燃焼させ て、そのエネルギにより押し下げられるピストン 132の往復運動をクランクシャフト 26 の回転運動に変換する。また、吸気バルブ 128には、吸気バルブ 128の開閉タイミン グを変更可能な可変バルブタイミング機構 150が設けられている。なお、エンジン 22 力 の排気は、排気バルブ 129を開くことにより一酸化炭素 (CO)や炭化水素 (HC) ,窒素酸化物 (NOx)の有害成分を浄化する浄化装置 (三元触媒） 137を介して外気 へ排出される。
[0026] クランクシャフト 26の一端には、図示しないクランクプーリが取り付けられており、クラ ンクシャフト 26とクランクプーリとが一体になつて回転するようになっている。このクラン クプーリは、図 3に示すように、タイミングチェーン 162を介して吸気カムシャフト 127 の一端に取り付けられた吸気カムシャフトプーリ 164及び排気カムシャフト 125の一 端に取り付けられた排気カムシャフトプーリ 123と連結している。なお、タイミングチェ ーン 162はクランクプーリに設けられた図示しなレ、スプロケットに掛け渡されている。 したがって、クランクシャフト 26の回転に伴いクランクプーリが回転すると、その回転 に伴って吸気カムシャフトプーリ 164及び排気カムシャフトプーリ 123が回転し、これ により吸気カムシャフト 127と排気カムシャフト 125とにそれぞれ配列された吸気カム 131と排気カム 135とによって吸気バルブ 128と排気バルブ 129とがそれぞれ開閉 する。
[0027] 可変バルブタイミング機構 150は、図 2及び図 3に示すように、吸気カムシャフト 127 の一端に取り付けられ吸気カムシャフト 127を進角側又は遅角側にシフトさせる直流 による電動式の WT用モータ 133を備えている。この VVT用モータ 133を動作させ ることにより吸気カムシャフトプーリ 164に対する吸気カムシャフト 127の位相を連続 的に変化させる。これにより、吸気バルブ 128の開閉タイミングが変化する。なお、こ の種の可変バルブタイミング機構 150の詳細は、例えば特開 2004— 3419号公報 に開示されている。図 4は、可変バルブタイミング機構 150によって行なわれる吸気 バルブ 128の開閉タイミングを示すバルブタイミングダイアグラムである。図示するよう に、走行時は吸気行程の上死点 (TDC)より少し手前の走行時進角開弁位置 WT1 からひ。 の範囲内で走行状態に応じて吸気バルブ 128を開弁し、吸気行程の下死 点（BDC)を少し超えた走行時進角閉弁位置 VVT2から α ° の範囲内で走行状態 に応じて吸気バルブ 128を閉弁する。一方、エンジン始動時は、可変バルブタイミン グ機構 150によって最大限遅角可能な最大遅角位置である始動時開弁位置 WT3 で吸気バルブ 128を開弁し、始動時閉弁位置 VVT4で吸気バルブ 128を閉弁する。 また、本実施形態では、エンジン始動時のエンジン 22が後述する低温基準値 Trefを 超えているときには、このように吸気バルブ 128の開閉位置を最大遅角位置に設定 する力 エンジン始動時のエンジン 22が低温基準値 Tref以下のときには、吸気バル ブ 128の開閉タイミングを最大遅角位置（図 4の始動時開弁位置 WT3及び始動時 閉弁位置 VVT4)からの進角量 A WTでもって変更する。また、 WT用モータ 133 は、図 1に示すように、低圧バッテリ 53から電力が供給される第 1経路 R1と、低圧バッ テリ 53を介さずに DC/DCコンバータ 55から電力が供給される第 2経路 R2とがあり 、第 2経路 R2に設けられた 2つのスィッチ SR2のオンオフによりいずれの経路力、ら V VT用モータ 133に電力を供給するかが制御される。
エンジン 22は、エンジン用電子制御ユニット（以下、エンジン ECUという） 24により 制御されている。エンジン ECU24は、 CPU24aを中心とするマイクロプロセッサとし て構成されており、 CPU24aの他に処理プログラムを記憶する ROM24bと、データ を一時的に記憶する RAM24cと、図示しない入出力ポート及び通信ポートとを備え る。エンジン ECU24には、エンジン 22の状態を検出する種々のセンサからの信号、 例えば、クランクシャフト 26の回転位置を検出するクランクポジションセンサ 140から のクランクポジションやエンジン 22の冷却水の温度を検出する水温センサ 142からの エンジン水温 Tw,燃焼室 134へ吸排気を行なう吸気バルブ 128や排気バルブ 129 を開閉するカムシャフトの回転位置を検出するカムポジションセンサ 144からのカム ポジション，スロットルバルブ 124のポジションを検出するスロットルバルブポジション センサ 146からのスロットルポジション，エンジン 22の吸入空気量を検出するバキュ ームセンサ 148からの吸入空気量などが入力ポートを介して入力されている。また、 エンジン ECU24からは、エンジン 22を駆動するための種々の制御信号、例えば、燃 料噴射弁 126への駆動信号や、スロットルバルブ 124のポジションを調節するスロット ノレモータ 136への駆動信号、ィグナイタと一体化されたィグニッシヨンコイル 138への 制御信号、 VVT用モータ 133への制御信号などが出力ポートを介して出力されてい る。なお、エンジン ECU24は、ハイブリッド用電子制御ユニット 70と通信しており、ハ イブリツド用電子制御ユニット 70からの制御信号によりエンジン 22を運転制御すると 共に必要に応じてエンジン 22の運転状態に関するデータを出力する。
[0029] モータ MG1及びモータ MG2は、いずれも発電機として駆動することができると共 に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ 41 , 42を介して高圧ノ ッテリ 51と電力のやりとりを行なう。モータ MG1 , MG2は、レ、 ずれもモータ用電子制御ユニット（以下、モータ ECUという） 40により駆動制御されて レ、る。モータ ECU40には、モータ MG1 , MG2を駆動制御するために必要な信号、 例えばモータ MG1 , MG2の回転子の回転位置を検出する図示しない回転位置検 出センサからの信号や図示しない電流センサにより検出されるモータ MG1， MG2に 印加される相電流などが入力されており、モータ ECU40からは、インバータ 41， 42 へのスイッチング制御信号が出力されている。モータ ECU40は、ハイブリッド用電子 制御ユニット 70と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット 70からの制御信号に よってモータ MG1， MG2を駆動制御すると共に必要に応じてモータ MG1 , MG2の 運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット 70に出力する。
[0030] 高圧バッテリ 51は、本実施形態ではニッケル水素電池であり、インバータ 41 , 42を 介してモータ MG1及びモータ MG2と電気工ネルギのやり取りを行う。また、高圧バッ テリ 51には、高圧系の電圧を低圧系の電圧に変換する DC/DCコンバータ 55が接 続されており、必要に応じて高圧バッテリ 51から DC/DCコンバータ 55を介して低 圧バッテリ 53に電気工ネルギを供給する。すなわち、 DC/DCコンバータ 55を駆動 制御することにより、高圧バッテリ 51から供給された直流電圧を DC/DCコンバータ 55で降圧し、この降圧した直流電圧を低圧バッテリ 53に蓄積させる。これにより、高 圧バッテリ 51から低圧バッテリ 53への充電を行うことができる。
[0031] 低圧バッテリ 53は、本実施形態では鉛蓄電池である。この低圧バッテリ 53は、 VV T用モータ 133に電力を供給して WT用モータ 133を作動させる。また、車両に搭 載された補機 58に電気工ネルギを供給して補機 58を作動させたり、イダニッシヨンス イッチ 80からのオン信号に基づいてハイブリッド ECU70に電力を供給してハイブリツ ド ECU70を起動させたりする。
[0032] 高圧バッテリ 51及び低圧バッテリ 53は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテ リ ECUという） 50によって管理されている。バッテリ ECU50には、高圧バッテリ 51を 管理するのに必要な信号、例えば、高圧バッテリ 51の端子間に設置された電圧セン サ 52からの端子間電圧，高圧バッテリ 51の出力端子に接続された電力ライン 57に 取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流，高圧バッテリ 51に取り付け られた温度センサ 56からの電池温度 Tbなどが入力されており、高圧バッテリ 51を管 理するための残容量 (SOC)を計算すると共に計算した残容量 (S〇C)と電池温度 T bやその入出力制限 Win, Wout,高圧バッテリ 51を充放電するための要求値である 充放電要求パワー Pb *などを計算し、必要に応じてデータを通信によりハイブリッド 用電子制御ユニット 70に出力する。また、バッテリ ECU50は、低圧バッテリ 53を管 理するのに必要な信号、例えば、低圧バッテリ 53の端子間に設置された電圧センサ 54からの端子間電圧 Vb,低圧バッテリ 53の出力端子に接続された電力ラインに取り 付けられた図示しない電流センサからの充放電電流などを入力したり、スィッチ SR2 への制御信号を出力したりする。
[0033] ハイブリッド用電子制御ユニット 70は、 CPU72を中心とするマイクロプロセッサとし て構成されており、 CPU72の他に処理プログラムを記憶する ROM74と、データを 一時的に記憶する RAM76と、図示しない入出力ポート及び通信ポートとを備える。 ハイブリッド用電子制御ユニット 70には、イダニッシヨンスィッチ 80力 のイダ二ッショ ン信号，シフトレバー 81の操作位置を検出するシフトポジションセンサ 82からのシフ トポジション SP,アクセルペダル 83の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジショ ンセンサ 84からのアクセル開度 Acc,ブレーキペダル 85の踏み込み量を検出するブ レーキぺダノレポジションセンサ 86からのブレーキぺダノレポジション BP,車速センサ 8 7からの車速 Vなどが入力ポートを介して入力されている。ノ、イブリツド用電子制御ュ ニット 70は、前述したように、エンジン ECU24やモータ ECU40,バッテリ ECU50と 通信ポートを介して接続されており、エンジン ECU24やモータ ECU40,バッテリ EC U50と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。
[0034] こうして構成された実施例のハイブリッド自動車 20は、運転者によるアクセルペダル
83の踏み込み量に対応するアクセル開度 Accと車速 Vとに基づいて駆動軸としての リングギヤ軸に出力すべき要求トルクを計算し、この要求トルクに対応する要求動力 力 Sリングギヤ軸に出力されるように、エンジン 22とモータ MG1とモータ MG2とが運転 制御される。エンジン 22とモータ MG1とモータ MG2の運転制御としては、要求動力 に見合う動力がエンジン 22から出力されるようにエンジン 22を運転制御すると共に エンジン 22から出力される動力のすべてがプラネタリギヤ 30とモータ MG1とモータ MG2とによってトルク変換されてリングギヤ軸に出力されるようモータ MG1及びモー タ MG2を駆動制御するトノレク変換運転モードや要求動力と高圧バッテリ 51の充放電 に必要な電力との和に見合う動力がエンジン 22から出力されるようにエンジン 22を 運転制御すると共に高圧バッテリ 51の充放電を伴ってエンジン 22から出力される動 力の全部又はその一部がプラネタリギヤ 30とモータ MG1とモータ MG2とによるトノレ ク変換を伴って要求動力カ^ングギヤ軸に出力されるようモータ MG1及びモータ M G2を駆動制御する充放電運転モード、エンジン 22の運転を停止してモータ MG2か らの要求動力に見合う動力をリングギヤ軸に出力するよう運転制御するモータ運転モ ードがある。
[0035] 次に、実施例のハイブリッド自動車 20の動作、特にモータ運転モードからトルク変 換運転モードゃ充放電運転モードに移行するときのようにエンジン 22を運転停止状 態から始動する際の動作について説明する。図 5は、ハイブリッド用電子制御ユニット 70により実行される始動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルー チンは、エンジン 22を始動する際に実行される。ここで、吸気バルブ 128の開弁位置 VVTo及び閉弁位置 WTcは、本実施形態では、吸気バルブ 128が始動時開弁位 置 VVT3で開弁するとともに始動時閉弁位置 VVT4で閉弁する、つまり開閉タイミン グが最遅角位置になるよう（図 4参照）、エンジン 22の運転が停止した直後に VVT用 モータ 133によって設定するものとした。
[0036] 始動制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット 70の CPU72は 、まず、アクセルペダルポジションセンサ 84からのアクセル開度 Accや車速センサ 87 からの車速 V，エンジン 22の回転数 Neやモータ MG1， MG2の回転数 Nml , Nm2 ,エンジンのモータリングが開始されてからの時間 t，高圧バッテリ 51の出力制限 Wo utなど制御に必要なデータを入力する（ステップ S100)。ここで、エンジン 22の回転 数 Neは、クランクシャフト 26に取り付けられたクランクポジションセンサ 140からの信 号に基づいて計算されたものをエンジン ECU24から通信により入力するものとした。 また、モータ MG1 , MG2の回転数 Nml , Nm2は、回転位置検出センサ 43, 44に より検出されるモータ MG1 , MG2の回転子の回転位置に基づいて計算されたもの をモータ ECU40から通信により入力するものとした。モータリングが開始されてから の時間 tは、エンジン 22の始動要求がなされたときに計時が開始されるタイマの計時 時間を入力するものとした。高圧バッテリ 51の出力制限 Woutは、温度センサ 56によ り検出された高圧バッテリ 51の電池温度 Tbと高圧バッテリ 51の残容量（SOC)とに 基づいて設定されたものをバッテリ ECU50から通信により入力するものとした。
[0037] こうしてデータを入力すると、入力したアクセル開度 Accと車速 Vとに基づいて車両 に要求される要求トノレク Tr *を設定する（ステップ S102)。要求トルク Tr *は、本実 施形態では、アクセル開度 Accと車速 Vと要求トルク Tr *との関係を予め定めて要求 トルク設定用マップとして ROM74に記憶しておき、アクセル開度 Accと車速 Vとが与 えられると記憶したマップから対応する要求トルク Tr *を導出して設定するものとした 。図 6に要求トルク設定用マップの一例を示す。
[0038] 続いて、モータリングが開始されてからの時間 tに基づいてモータ MG1のトノレク指 令 Tml *を設定する（ステップ S104)。ここで、モータ MG1のトルク指令 Tml *は、 本実施形態では、モータリングが開始されてからの時間 tとトルク指令 Tml *との関 係を予め定めてトルク指令設定用マップとして ROM74に記憶しておき、時間 tが与 えられると記憶したマップから対応するトノレク指令 Tml *を導出して設定するものと した。トルク指令設定用マップの一例を図 7に示す。モータ MG1のトルク指令 Tml * は、図示するように、エンジン 22の始動要求がなされた時点（t = 0)力ら徐々に大きく なって時間 tl以降に比較的大きな所定トルク T1となるよう設定されると共にその後に 所定時間が経過した時間 t2から徐々に小さくなつて時間 t3以降に所定トルク T2とな るよう設定される。ここで、所定トルク T1および所定時間（時間 tl〜t2)は、エンジン 2 2の回転数 Neを迅速に上昇させることができるトルクおよび時間として設定され、ェン ジン 22や高圧バッテリ 51の性能などにより定められる。また、所定トノレク T2は、モー タリング消費電力を抑制しながらエンジン 22の回転数 Neをさらに上昇させることがで きるトルクとして設定され、エンジン 22や高圧バッテリ 51の性能などにより定められる 。また、モータ MG1のトルク指令 Tml *は、エンジン 22の回転数が所定の始動回 転数 Nstartに達したあとはエンジン 22が始動回転数 Nstartで回転し続けるようなト ルクに設定される。
[0039] こうしてモータ MG1のトルク指令 Tml *を設定すると、続いて、エンジン水温 Twが 低温基準値 Tref以下であるか否力、を判定する（ステップ S106)。ここで、エンジン水 温 Twは、エンジン 22の冷却水の温度を検出する水温センサ 142からの冷却水温を エンジン ECU24から通信により入力するものとした。また、低温基準値 Trefは、ェン ジン温度が低いためにエンジン 22に使用するオイルの粘性が高くなることでエンジン 回転数 Neの上昇が極めて小さくなる極低温状態の上限値であり、実験を繰り返すこ とにより定めた値とした。この極低温状態の上限値としては、例えば、極低温状態を _ 30°C以下とすると、その上限値は _ 30°Cとなる。いま、エンジン 22の温度が低温 基準値 Trefよりも高い場合を考えると、ステップ S106で否定的な判定がなされてス テツプ S122に進み、エンジン 22の回転数 Neが予め定めた所定の始動回転数 Nsta rt以上か否かを判定する（ステップ S122)。このとき、エンジン 22を始動しょうとした 直後を考えれば、エンジン 22の回転数 Neは始動回転数 Nstart未満であるから、ス テツプ S 122で否定的な判定がなされ、モータ MG2のトルク指令 Tm2 *を設定した 後、設定したトルク指令 Tml * , Tm2 *をモータ ECU40に送信する（ステップ S 12 8)。トルク指令 Tml * , Tm2 *を受信したモータ ECU40は、トルク指令 Tml *で モータ MG1が駆動されると共にトルク指令 Tm2 *でモータ MG2が駆動されるようィ ンバータ 41 , 42のスイッチング素子のスイッチング制御を行う。
[0040] ここで、モータ MG2の要求トルク Tm2 *は、高圧バッテリ 51の出力制限 Woutとモ ータ MG1の消費電力（つまりトルク指令 Tml *にモータ回転数 Nmlを乗じた値）と の偏差をモータ MG2の回転数 Nm2で除することによりモータ MG2から出力可能な トルクの上限としてのトノレク制限 Tmaxを次式（1)により計算すると共に、要求トルク T r *とモータ MG1のトルク指令 Tml *とプラネタリギヤ 30のギヤ比 pと減速ギヤ 35 のギヤ比 Grとを用いてモータ MG2から出力すべきトルクとしての仮モータトルク Tm2 tmpを式（2)により計算する。そして、各々計算したトルク制限 Tmaxと仮モータトルク Tm2tmpとを比較して小さレ、方をモータ MG2のトルク指令 Tm2 *として設定する。 このようにモータ MG2のトルク指令 Tm2 *を設定することにより、モータ MG1でェン ジン 22をモータリングすることによって駆動軸としてのリングギヤ軸 32aに作用する反 力トルクをモータ MG2から出力されるトノレクでキャンセルすると共に、リングギヤ軸 32 aに出力すべき要求トノレク Tr *を高圧バッテリ 51の出力制限 Woutの範囲内で制限 したトルクとして出力することができる。
[0041] Tmax=(Wout-Tml* · Nml)/Nm2
Tm2tmp=(Tr*+Tml*/ p )/Gr ■·■ (2)
[0042] なお、式（2)は、図 8の共線図を用いれば容易に導くことができる。図中、左の S軸 はモータ MG1の回転数 Nmlでもあるサンギヤの回転数を示し、 C軸はエンジン 22 の回転数 Neでもあるキャリアの回転数を示し、 R軸はモータ MG2の回転数 Nm2を 減速ギヤ 35のギヤ比 Grで除した値でもあるリングギヤの回転数 Nrを示す。また、 S 軸， C軸および R軸上の矢印は各軸に負荷されるトルクを示す。ここでは、エンジン 2 2はクランキング状態にあるからキャリアにはエンジン 22のトノレクが作用せず、サンギ ャに作用するモータ MG1のトルク（トルク指令 Tml * )でもってエンジン 22のクランク シャフト 26が下支えされる。このときリングギヤ軸には反力トルクが作用するためこれ をキャンセルするためにモータ MG2からキャンセルトルク（=—Tml * / p )が出力 される。
[0043] 続いて、エンジン 22が完爆したか否かを判定する（ステップ S 130)。ここで、ェンジ ン 22が完爆したか否かの判定は、本実施形態では、エンジン 22の回転数が所定の 始動回転数 Nstartよりも所定回転数だけ高い判定基準値 Nrefを上回ったか否かで 行うものとした。いま、エンジン 22の回転数 Neが所定の始動回転数 Nstartに達して レ、ないときを考えているから、エンジン 22の燃料噴射制御や点火制御等といった燃 焼制御は未だ開始されていないため、エンジン 22は完爆しておらず、ステップ S130 では否定的な判定がなされ、ステップ S 100に戻る。
[0044] ステップ S100〜S106及び S122の処理が繰り返し実行されているうちにエンジン 22の回転数 Neが所定の始動回転数 Nstart以上になると、ステップ S122で肯定的 な判定がなされ、エンジン 22の燃料噴射制御や点火制御等といった燃焼制御が実 行されているか否かを判定する（ステップ S 124)。いま、初めてエンジン 22の回転数 Neが所定の始動回転数 Nstart以上になったときを考えると、まだエンジン 22の燃焼 制御は実行されていないため、この燃焼制御の開始をエンジン ECU24に指示し (ス テツプ S 126)、ステップ S 128及び S 130の処理を実行する。これにより、エンジン EC U24は、エンジン 22の燃焼制御を開始する。このとき、吸気バルブ 128の開閉タイミ ングは最遅角位置に設定されているから、圧縮行程における筒内の圧力（筒内圧縮 圧力）が小さくなる。したがって、エンジン 22のモータリング時には筒内圧縮圧力の 上昇を小さくしてエンジン回転数 Neを上昇しやすくすると共に燃焼制御の際に発生 する燃焼エネルギを小さくして始動時のショックを低減することができる。そして、次回 の始動制御ルーチンでは、既にエンジン 22の燃焼制御を開始しているため、ステツ プ S100〜S106及び S122のあとのステップ S124で肯定的な判定がなされ、ステツ プ S 128及び S 130の処理を実行する。
[0045] こうして、モータ MG1のトルク指令 Tml *のトルクでエンジン 22をモータリングして レ、る最中にエンジン 22の燃焼制御が行われた結果エンジン 22が完爆すると、ステツ プ S 130で肯定的な判定がなされ、本始動制御ルーチンを終了する。
[0046] 次に、エンジン水温 Twが低温基準値 Tref以下である場合を考える。この場合、ス テツプ S106で肯定的な判定がなされ、続いて低圧バッテリ 53の端子間電圧 Vbが低 レベル基準値 Vref以下であるか否かを判定する（ステップ S108)。ここで、低レベル 基準値 Vrefは、 VVT用モータ 133を駆動させるのに十分な電力を低圧バッテリ 53 力 WT用モータ 133に供給することができない電圧範囲の上限値であり、実験を 繰り返すことにより定めた値とした。低圧バッテリ 53の端子間電圧 Vbが低レベル基準 値 Vreはりも大きいときには、 WT用モータ 133を駆動させるのに十分な電力を低 圧バッテリ 53から供給することができると判断し、スィッチ SR2をオンにせず、吸気バ ルブ 128の開閉タイミングを進角量 Δ VVTだけ進角させる動作が完了してレ、るか否 力、を判定する（ステップ S114)。いま、吸気バルブ 128の開閉タイミングを進角量 Δ ν VTだけ進角させる動作を未だ開始してレ、ないときを考えると、ステップ S114で否定 的な判定がなされ、吸気バルブ 128の開閉タイミングの進角が実行中であるか否か を判定する（ステップ S116)。ここでは、吸気バルブ 128の開閉タイミングの進角を開 始していないときを考えているから、ステップ S 116では否定的な判定がなされ、吸気 バルブ 128の開閉タイミングの進角を開始するようエンジン ECU24に指示し (ステツ プ S118)、ステップ S128及び S130の処理を実行する。これ【こより、吸気ノく/レブ 128 の開閉タイミングの進角動作が開始される。このとき、スィッチ SR2はオフのままであ ることから、 VVT用モータ 133には低圧バッテリ 53から電力を供給する第 1経路 R1 により電力が供給されることになる。なお、ここでは、エンジン 22の燃焼制御は未だ開 始されていないため、エンジン 22は完爆しておらず、ステップ S130では否定的な判 定がなされ、ステップ S100に戻る。そして、次回の始動制御ルーチンでは、既に吸 気バルブ 128の開閉タイミングの進角を開始していることから、ステップ S100〜S10 8, SI 14のあとのステップ SI 16で肯定的な判定がなされ、ステップ S128以降の処 理を実行する。
[0047] こうしてステップ S100〜S108， S114〜S118， S128〜S130の処理力 S繰り返し 実行されているうちに開閉タイミングが最遅角位置から進角量 Δ VVTだけ進角する と、ステップ S114で肯定的な判定がなされ、 WT用モータ 133による吸気バルブ 12 8の進角を停止させ（ステップ S120)、ステップ S122以降の処理を実行する。これに より、エンジン水温 Twが低温基準値 Tref以下のときには、吸気バルブ 128の開閉タ イミングを最遅角位置から進角量 A WTだけ進角させることができる。このように、ェ ンジン 22の冷却水温 Τが低くエンジン 22のオイルの粘性が高いなどに理由によりェ ンジン 22を始動する際に発生する摩擦が大きいときには、温度が高いときに比べて 吸気バルブ 128の開閉タイミングを進角側にさせてから燃焼制御を行なうため、ェン ジン 22の気筒内への吸入空気量を多くすることができ、この結果、燃焼制御による燃 焼エネルギを増大させることができる。なお、進角量 AVVTは、燃焼エネルギに見合 つた吸入空気量がエンジン 22の気筒内に吸入されるように予め定められている。
[0048] 一方、ステップ S108で低圧バッテリ 53の端子間電圧 Vbが低レベル基準値 Vref以 下のときには、スィッチ SR2がオンか否かを判定する（ステップ S110)。そして、スイツ チ SR2がオフのときにはスィッチ SR2をオンにするようバッテリ ECU50に指示し（ス テツプ S 112)、スィッチ SR2がオンのときにはそのままステップ S 114以降の処理を 実行する。このように、低圧バッテリ 53の端子間電圧 Vbが低レベル基準値 Vref以下 のときには、 VVT用モータ 133を駆動させるのに十分な電力を低圧バッテリ 53から 供給することができないため、スィッチ SR2をオンにすることにより、低圧バッテリ 53を 介さずに DC/DCコンバータ 55から電力を供給する第 2経路 R2により VVT用モー タ 133に電力を供給することができる。これにより、低圧バッテリ 53の充電状態が低レ ベル状態にあり低圧バッテリ 53からの電力のみでは WT用モータ 133を駆動させる ことができない場合であっても、 DC/DCコンバータ 55からの電力により進角動作が 確実に行われるため、エンジン水温 Twが低温基準値 Tref以下である場合にも十分 な燃焼エネルギを得ることができる。その結果、エンジン 22の良好な始動性を確保す ること力 Sできる。
[0049] 以上説明した実施例のハイブリッド自動車 20によれば、エンジン 22を始動する際、 エンジン水温 Twが低温基準値 Tref以下にあるために吸気バルブ 128の開閉タイミ ングを最遅角位置から進角させる必要があるときには、第 1経路 R1又は第 2経路 R2 力 WT用モータ 133に電力を供給する。したがって、低圧バッテリ 53の充電状態 が低レベル状態にあるときであっても、低圧バッテリ 53を介さずに DC/DCコンバー タ 55から WT用モータ 133に電力が供給されるため、エンジン 22を始動する際、ェ ンジン 22の停止時に設定されていた開閉タイミングを変更する必要があるときであつ ても確実に変更することができる。
[0050] なお、本発明は上述した実施例に何ら限定されることはなぐ本発明の技術的範囲 に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。
[0051] 例えば、上述した実施例のハイブリッド自動車 20では、 VVT用モータ 133に電力 を供給する経路として第 2経路 R2を設けたが、図 9の変形例のハイブリッド自動車 12 0に示すように、第 2経路 R2の代わりに家庭用電源から AC/DCコンバータ 152を 介して VVT用モータ 133に電力を供給する第 3経路 R3を設けるとしてもよい。このと き、図 5の始動制御ルーチンにおいて、ステップ S108で低圧バッテリ 53の端子間電 圧 Vbが低レベル基準値 Vref以下のときには、スィッチ S110及びステップ S112では 、スィッチ SR2をオンする代わりに第 3経路 R3に設けられたスィッチ SR3をオンにす る。あるいは、第 2経路 R2と共に第 3経路 R3を設けるとしてもよい。
[0052] 上述した実施例のハイブリッド自動車 20では、ステップ S108で低圧バッテリ 53の 充電状態が低レベル状態にあるときにスィッチ SR2をオンにした力 低圧バッテリ 53 の放電状態が低レベル状態にあるときにスィッチ SR2をオンにするとしてもよい。 [0053] 上述した実施例のハイブリッド自動車 20では、ステップ S106でエンジン 22の温度 が低温基準値 Tref以下であり且つステップ S108で低圧バッテリ 53の充電状態が低 レベル状態にあるときにスィッチ SR2をオンにした力 ステップ S106でエンジン 22の 温度が低温基準値 Tref以下にあると判定されたときには、ステップ S108の処理を行 なうことなくスィッチ SR2をオンにするとしてもよレ、。エンジン 22の温度が低いときには 低圧バッテリ 53の性能が低下しやすいため、こうすればエンジン 22の温度が低いと きには常に第 2経路 R2から WT用モータ 133に電力を供給することができる。
[0054] 上述した実施例のハイブリッド自動車 20では、第 2経路 R2のみにスィッチ SR2を設 けたが、第 1経路 R1にもスィッチ SR1を設けるとしてもよい。この場合、低圧バッテリ 5 3力 WT用モータ 133に電力を供給するときはスィッチ SR1をオンにしてスィッチ S R2をオフにし、低圧バッテリ 53を介さずに DCZDCコンバータ 55力、ら WT用モータ 133に電力を供給するときはスィッチ SR2をオンにしてスィッチ SR1をオフにする。
[0055] 実施例のハイブリッド自動車 20では、モータ MG2の動力を減速ギヤ 35により変速 してリングギヤ軸 32aに出力するものとしたが、図 10の変形例のハイブリッド自動車 2 20に例示するように、モータ MG2の動力をリングギヤ軸が接続された車軸 (駆動輪 2 8a, 28bが接続された車軸）とは異なる車軸（図 10における車輪 29a, 29bに接続さ れた車軸）に接続するものとしてもよレ、。
[0056] 実施例のハイブリッド自動車 20では、エンジン 22の動力をプラネタリギヤ 30を介し て駆動輪 28a， 28bに接続された駆動軸としてのリングギヤ軸に出力するものとした 、図 11の変形例のハイブリッド自動車 320に例示するように、エンジン 22のクラン クシャフト 26に接続されたインナーロータ 232と駆動輪 28a, 28bに動力を出力する 駆動軸に接続されたアウターロータ 234とを有し、エンジン 22の動力の一部を駆動 軸に伝達すると共に残余の動力を電力に変換する対ロータ電動機 230を備えるもの としてもよレ、。
[0057] 実施例では、ハイブリッド自動車 20として説明した力 こうしたハイブリッド自動車 20 に限定されるものではなぐエンジン 22によって駆動されるエンジン自動車に適用す ることもできる。また、 自動車以外の車両、例えば列車や船舶などに適用することもで きる。 [0058] 本出願は、 2006年 5月 25日に出願された日本国特許出願第 2006— 145786号を 優先権主張の基礎としており、引用によりその内容の全てが本明細書に含まれる。 産業上の利用可能性
[0059] 本発明は、内燃機関を備える動力機械に関連する産業、例えば乗用車やバス、トラ ックなどの自動車に関連する産業のほか、列車や船舶、航空機などの輸送車両に関 連する産業や建設設備などの重機に関連する産業、トラクタなどの農業機械に関連 する産業に利用可能である。

Claims

請求の範囲
[1] 動弁用電動機によって内燃機関の吸気バルブ及び排気バルブのうち少なくとも一 方のバルブの開閉タイミングを変更可能な可変動弁装置であって、
高圧電源からの高電圧を電力変換回路により降圧することによって得られる低電圧 を蓄電可能な低圧蓄電装置から前記動弁用電動機に電力を供給する第 1の経路と 前記電力変換回路により降圧することによって得られる低電圧を前記低圧蓄電装 置を介さずに前記動弁用電動機に供給する第 2の経路と、
前記内燃機関を始動する際、該内燃機関の停止時に設定されていた開閉タイミン グを変更する必要があるときには、前記第 1の経路又は前記第 2の経路から電力が 供給される前記動弁用電動機を制御することにより前記開閉タイミングを変更する制 御手段と、
を備えた可変動弁装置。
[2] 請求項 1に記載の可変動弁装置であって、
前記低圧蓄電装置の充電状態又は放電状態を検出する状態検出手段と、 前記第 2の経路から前記動弁用電動機に電力を供給するか否かを切り替える経路 切り替え手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記第 1の経路又は前記第 2の経路から電力が供給される前記 動弁用電動機を制御することにより前記開閉タイミングを変更するにあたり、前記状 態検出手段により前記低圧蓄電装置の充電状態又は放電状態が所定の低レベル 状態であることが検出されたときには、前記第 2の経路から前記動弁用電動機に電 力が供給されるよう前記経路切り替え手段を制御する、
可変動弁装置。
[3] 請求項 1に記載の可変動弁装置であって、
前記内燃機関の温度を検出する温度検出手段と、
前記第 2の経路から前記動弁用電動機に電力を供給するか否かを切り替える経路 切り替え手段と、 を備え、
前記制御手段は、前記第 1の経路又は前記第 2の経路から電力が供給される前記 動弁用電動機を制御することにより前記開閉タイミングを変更するにあたり、前記温 度検出手段により前記内燃機関の温度が所定の低温範囲に入ることが検出されたと きには、前記第 2の経路から前記動弁用電動機に電力が供給されるよう前記経路切 り替え手段を制御する、
可変動弁装置。
[4] 動弁用電動機によって内燃機関の吸気バルブ及び排気バルブのうち少なくとも一 方のバルブの開閉タイミングを変更可能な可変動弁装置であって、
高圧電源からの高電圧を電力変換回路により降圧することによって得られる低電圧 を蓄電可能な低圧蓄電装置から前記動弁用電動機に電力を供給する第 1の経路と 前記高圧電源とは異なる外部電源から前記低圧蓄電装置を介さずに前記動弁用 電動機に電力を供給する第 3の経路と、
前記内燃機関を始動する際、該内燃機関の停止時に設定されていた開閉タイミン グを変更する必要があるときには、前記第 1の経路又は前記第 3の経路から電力が 供給される前記動弁用電動機を制御することにより前記開閉タイミングを変更する制 御手段と、
を備えた可変動弁装置。
[5] 請求項 4に記載の可変動弁装置であって、
前記低圧蓄電装置の充電状態又は放電状態を検出する状態検出手段と、 前記第 3の経路から前記動弁用電動機に電力を供給するか否かを切り替える経路 切り替え手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記第 1の経路又は前記第 3の経路から電力が供給される前記 動弁用電動機を制御することにより前記開閉タイミングを変更するにあたり、前記状 態検出手段により前記低圧蓄電装置の充電状態又は放電状態が所定の低レベル 状態であることが検出されたときには、前記第 3の経路から前記動弁用電動機に電 力が供給されるよう前記経路切り替え手段を制御する、
可変動弁装置。
[6] 請求項 4に記載の可変動弁装置であって、
前記内燃機関の温度を検出する温度検出手段と、
前記第 3の経路から前記動弁用電動機に電力を供給するか否かを切り替える経路 切り替え手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記第 1の経路又は前記第 3の経路から電力が供給される前記 動弁用電動機を制御することにより前記開閉タイミングを変更するにあたり、前記温 度検出手段により前記内燃機関の温度が所定の低温範囲に入ることが検出されたと きには、前記第 3の経路から前記動弁用電動機に電力が供給されるよう前記経路切 り替え手段を制御する、
可変動弁装置。
[7] 前記外部電源は、家庭用電源である、
請求項 4〜6のレ、ずれかに記載の可変動弁装置。
[8] 請求項 1〜7のいずれかに記載の可変動弁装置であって、
前記バルブを開閉させるカムが設けられた力ムシャフトと予め定められた位置関係 を保つた状態で該カムシャフトに固定され、前記内燃機関の回転に伴って回転する 基準プーリ、
を備え、
前記動弁用電動機は、前記基準プーリと前記カムシャフトとの位置関係を変更可能 である、
可変動弁装置。
[9] 請求項:!〜 8のいずれかの可変動弁装置を搭載した車両。
[10] 動弁用電動機によって内燃機関の吸気バルブ及び排気バルブのうち少なくとも一 方のバルブの開閉タイミングを変更可能な可変動弁装置の制御方法であって、 前記内燃機関を始動する際、該内燃機関の停止時に設定されていた開閉タイミン グを変更する必要があるときには、高圧電源からの高電圧を電力変換回路により降 圧することによって得られる低電圧を蓄電可能な低圧蓄電装置から前記動弁用電動 機に電力を供給する第 1の経路又は前記電力変換回路により降圧することによって 得られる低電圧を前記低圧蓄電装置を介さずに前記動弁用電動機に供給する第 2 の経路から電力が供給される前記動弁用電動機を制御することにより前記開閉タイミ ングを変更する、
可変動弁装置の制御方法。
動弁用電動機によって内燃機関の吸気バルブ及び排気バルブのうち少なくとも一 方のバルブの開閉タイミングを変更可能な可変動弁装置の制御方法であって、 前記内燃機関を始動する際、該内燃機関の停止時に設定されていた開閉タイミン グを変更する必要があるときには、高圧電源からの高電圧を電力変換回路により降 圧することによって得られる低電圧を蓄電可能な低圧蓄電装置から前記動弁用電動 機に電力を供給する第 1の経路又は前記高圧電源とは異なる外部電源から前記低 圧蓄電装置を介さずに前記動弁用電動機に電力を供給する第 3の経路から電力が 供給される前記動弁用電動機を制御することにより前記開閉タイミングを変更する、 可変動弁装置の制御方法。
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