CN105593093A - 混合动力车辆、用于混合动力车辆的控制器以及用于根据电池电平降低发动机起动时的压缩比的用于混合动力车辆的控制方法 - Google Patents
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Abstract
混合动力车辆包括内燃机、旋转电机、蓄电装置和控制器。所述内燃机包括被构造成改变进气门的工作特性的可变气门致动装置。所述旋转电机被构造成起动所述内燃机。所述蓄电装置被构造成存储用于驱动所述旋转电机的电力。所述控制器被构造成控制所述可变气门致动装置,使得在所述蓄电装置的性能处于第二状态时起动所述内燃机时的所述进气门的气门升程和所述进气门的气门工作角中的至少一个小于在所述蓄电装置的性能处于第一状态时起动所述内燃机时的所述进气门的气门升程和所述进气门的气门工作角中的相应的至少一个。在所述第二状态下的所述蓄电装置的性能比在所述第一状态下的所述蓄电装置的性能受到更多限制。
Description
技术领域
本发明涉及一种混合动力车辆、一种用于混合动力车辆的控制器以及一种用于混合动力车辆的控制方法,并且更特别地涉及一种包括具有用于改变进气门的工作特性的可变气门致动装置的内燃机的混合动力车辆、一种用于该混合动力车辆的控制器以及一种用于该混合动力车辆的控制方法。
背景技术
已知一种包括能够改变进气门的工作特性的可变气门致动装置的内燃机。也已知一种能够改变进气门的气门升程和气门工作角中的至少一个的可变气门致动装置,诸如下列可变气门致动装置(参见日本专利申请公开No.2005-299594(JP2005-299594A)、日本专利申请公开No.2000-34913(JP2000-34913A)、日本专利申请公开No.2009-190525(JP2009-190525A)、日本专利申请公开No.2004-183610(JP2004-183610A)、日本专利申请公开No.2013-53610(JP2013-53610A)、日本专利申请公开No.2008-25550(JP2008-25550A)、日本专利申请公开No.2012-117376(JP2012-117376A)、日本专利申请公开No.9-242519(JP9-242519A)等)。
例如,JP2005-299594A描述了一种能够改变内燃机的每个进气门的气门升程和气门工作角的可变气门致动装置。在这种可变气门致动装置中,当假定发动机在相对短的时间内重启而使发动机自动停止时,发动机停止期间的每个进气门的气门工作角都被设置成最大工作角,以便完全地获得减压。另一方面,当发动机被手动停止时,发动机停止期间的目标气门工作角被设置成小于发动机自动停止时的值,从而解决高温起动和低温起动两者。以这种方式,赋予发动机起动性较高优先级。
发明内容
在除了发动机之外还在其上安装了驱动电动机的混合动力车辆中,基于行驶状态自动地控制发动机的起动和停止。因此,起动内燃机的处理频繁地发生。特别地,在混合动力车辆通过仅使用电动机行驶时,车舱内部安静。因此,在混合动力车辆通过仅使用电动机行驶时,用户易于体验发动机起动导致的振动和噪音。因而,JP2005-299594A中所述的技术在抑制发动机起动时的振动方面对混合动力车辆有用。
然而,在根据JP2005-299594A控制每个进气门的特性时,在发动机自动停止时一致地设置用于完全获得减压的每个进气门的工作特性。因此,如果发生发动机起动时获得的起动转矩不足的情况,则存在对内燃机起动性退化的关切。
本发明是为了控制发动机起动时的进气门的工作特性,使得在内燃机起动时适当地抑制振动,并且适当地确保内燃机的起动性。
本发明的第一方面提供一种混合动力车辆。该混合动力车辆包括内燃机、旋转电机、蓄电装置和控制器。内燃机包括被构造成改变进气门的工作特性的可变气门致动装置。旋转电机被构造成起动内燃机。蓄电装置被构造成存储用于驱动旋转电机的电力。控制器被构造成控制可变气门致动装置,使得在蓄电装置的性能处于第二状态时起动内燃机时的进气门的气门升程和进气门的气门工作角中的至少一个小于在蓄电装置的性能处于第一状态时起动内燃机时的进气门的气门升程和进气门的气门工作角中的相应的至少一个。在所述第二状态下的所述蓄电装置的性能比在所述第一状态下的所述蓄电装置的性能受到更多限制。
在上述方面,在蓄电装置的性能处于第二状态时可由旋转电机输出至内燃机的输出轴的起动转矩的最大值可以小于在蓄电装置的性能处于第一状态时可由旋转电机输出的起动转矩的最大值。
在上述方面,当蓄电装置满足下列条件(a)、(b)、(c)和(d)中的任一个时,蓄电装置的性能可以处于第二状态,即(a)蓄电装置的充电电力上限值的绝对值小于预定值,(b)蓄电装置的放电电力上限值的绝对值小于预定值,(c)蓄电装置的荷电状态(SOC)处于预定范围外,和(d)蓄电装置的温度处于预定范围外。
在上述方面,可变气门致动装置可以被构造成将进气门的工作特性变为第一特性和第二特性中的一个特性。第二特性中的进气门的气门升程和进气门的气门工作角中的至少一个可以大于第一特性中的进气门的气门升程和进气门的气门工作角中的相应的至少一个。当蓄电装置的性能处于第二状态时,控制器可以被构造成控制可变气门致动装置,以便内燃机起动时的进气门的工作特性被设置为第一特性。当蓄电装置的性能处于第一状态时,控制器可以被构造成控制可变气门致动装置,以便内燃机起动时的所述进气门的工作特性被设置为第二特性。
在上述方面,可变气门致动装置可以被构造成将进气门的工作特性变为第一特性、第二特性和第三特性中的任一特性。第二特性中的进气门的气门升程和进气门的气门工作角中的至少一个可以大于第一特性中的进气门的气门升程和进气门的气门工作角中的相应的至少一个。第三特性中的进气门的气门升程和进气门的气门工作角中的至少一个可以大于第二特性中的进气门的气门升程和进气门的气门工作角中的相应的至少一个。当蓄电装置的性能处于第二状态时,控制器可以被构造成控制可变气门致动装置,以便内燃机起动时的进气门的工作特性被设置成第一特性和第二特性中的一个特性。当蓄电装置的性能处于第一状态时,控制器可以被构造成控制可变气门致动装置,以便内燃机起动时的进气门的工作特性被设置成第三特性,
在上述方面,当执行停止所述内燃机的处理时,控制器可以被构造成控制可变气门致动装置,使得在蓄电装置的性能处于第二状态时的进气门的气门升程和进气门的气门工作角中的至少一个小于在蓄电装置的性能处于第一状态时的进气门的气门升程和进气门的气门工作角中的相应的至少一个。
在上述方面,当执行起动所述内燃机的处理时,控制器可以被构造成控制可变气门致动装置,使得在蓄电装置的性能处于第二状态时的进气门的气门升程和进气门的气门工作角中的至少一个小于在蓄电装置的性能处于第一状态时的进气门的气门升程和进气门的气门工作角中的相应的至少一个。
在上述方面,当内燃机处于暖态时,控制器可以被构造成控制可变气门致动装置,使得在蓄电装置的性能处于第二状态时起动内燃机时的进气门的气门升程和进气门的气门工作角中的至少一个等于在蓄电装置的性能处于第一状态时起动内燃机时的进气门的气门升程和进气门的气门工作角中的相应的至少一个。
在上述方面,当内燃机处于冷态时,控制器可以被构造成控制可变气门致动装置,使得在蓄电装置的性能处于第二状态时起动内燃机时的进气门的气门升程和进气门的气门工作角中的至少一个小于在蓄电装置的性能处于第一状态时起动内燃机时的进气门的气门升程和进气门的气门工作角中的相应的至少一个。
在上述方面,该混合动力车辆还可以包括动力传递齿轮。旋转电机通过动力传递齿轮机械地联接至内燃机的输出轴和混合动力车辆的驱动轴两者。
本发明的另一方面提供一种用于混合动力车辆的控制器。该混合动力车辆包括内燃机、旋转电机和蓄电装置。内燃机包括被构造成改变进气门的工作特性的可变气门致动装置。旋转电机被构造成起动内燃机。蓄电装置被构造成存储用于驱动旋转电机的电力。控制器包括第一控制装置和第二控制装置。第一控制装置被构造成起动内燃机。第二控制装置被构造成控制可变气门致动装置,以便在蓄电装置的性能处于第二状态时起动内燃机时的进气门的气门升程和进气门的气门工作角中的至少一个小于在蓄电装置的性能处于第一状态时起动内燃机时的进气门的气门升程和进气门的气门工作角中的相应的至少一个。蓄电装置在第二状态下的性能比蓄电装置在第一状态下的性能受到更多限制。
本发明的进一步另一方面提供一种用于混合动力车辆的控制方法。该混合动力车辆包括内燃机、旋转电机、蓄电装置和控制器。内燃机包括被构造成改变进气门的工作特性的可变气门致动装置。旋转电机被构造成起动内燃机。蓄电装置被构造成存储用于驱动旋转电机的电力。控制方法包括:(A)通过控制器起动内燃机;和(B)通过控制器控制可变气门致动装置,以便在蓄电装置的性能处于第二状态时起动内燃机时的进气门的气门升程和进气门的气门工作角中的至少一个小于在蓄电装置的性能处于第一状态时起动内燃机时的进气门的气门升程和进气门的气门工作角中的相应的至少一个,蓄电装置在第二状态下的性能比蓄电装置在第一状态下的性能受到更多限制。该混合动力车辆包括内燃机、旋转电机、蓄电装置和控制器。内燃机包括被构造成改变进气门的工作特性的可变气门致动装置。旋转电机被构造成起动内燃机。蓄电装置被构造成存储用于驱动旋转电机的电力。
根据上述方面,可以控制发动机起动时的进气门的工作特性,使得在内燃机起动时适当地抑制振动,并且适当地确保内燃机的起动性。
附图说明
下面将参考附图描述本发明的例证性实施例的特性、优点以及技术和工业意义,其中相同附图标记指示相同元件,并且其中:
图1是示出根据本发明的实施例的混合动力车辆的整体构造的框图;
图2是图1中所示的发动机的构造图;
图3是示出曲柄角和由VVL装置实现的气门位移之间的相关性的曲线图;
图4是VVL装置的前视图;
图5部分地示出图4中所示的VVL装置的透视图;
图6是示出当每个进气门的气门升程和气门工作角大时的操作的概念图;
图7是示出当每个进气门的气门升程和气门工作角小时的操作的概念图;
图8是示出对图1中所示的混合动力车辆中的发动机的间歇运行控制的推移图;
图9是示出蓄电装置的性能特性的第一概念曲线图;
图10是示出蓄电装置的性能特性的第二概念曲线图;
图11是示出根据第一实施例的混合动力车辆中的进气门控制的表格;
图12是示出根据第一实施例的混合动力车辆中的进气门控制的控制结构的流程图;
图13是示出根据第一实施例的替代实施例的混合动力车辆中的进气门控制的控制结构的流程图;
图14是示出根据第二实施例的混合动力车辆中的进气门控制的控制结构的流程图;
图15是示出根据第二实施例的替代实施例的混合动力车辆中的进气门控制的控制结构的流程图;
图16是示出曲柄角和由能够以三个步骤改变每个进气门的工作特性的VVL装置实现的气门位移之间的相关性的曲线图;
图17是示出包括具有图16中所示的工作特性的VVL装置的发动机的运行线的曲线图;
图18是示出通过应用具有图16中所示的工作特性的VVL装置的根据第一实施例的进气门控制的控制结构的流程图;
图19是示出通过应用具有图16中所示的工作特性的VVL装置的根据第一实施例的替代实施例的进气门控制的控制结构的流程图;
图20是示出通过应用具有图16中所示的工作特性的VVL装置的根据第二实施例的进气门控制的控制结构的流程图;
图21是示出通过应用具有图16中所示的工作特性的VVL装置的根据第二实施例的替代实施例的进气门控制的控制结构的流程图;和
图22是示出曲柄角和由能够以两个步骤改变每个进气门的工作特性的VVL装置实现的气门位移之间的相关性的曲线图。
具体实施方式
下文中,将参考附图详细描述本发明的实施例。下面将描述多个实施例;然而,在提交时预期在实施例中所述的构造的适当组合。相同附图标记指示附图中的相同或者相应部分,并且将不重复其说明。
图1是示出根据本发明的第一实施例的混合动力车辆的整体构造的框图。如图1中所示,混合动力车辆1包括发动机100、电动发电机MG1、MG2、动力分配装置4、减速齿轮5、驱动轮6、蓄电装置B、功率控制单元(PCU)20和控制器200。
发动机100例如为内燃机,诸如汽油发动机或者柴油发动机。
动力分配装置4被构造成能够将发动机100产生的动力分为经由输出轴7传给驱动轴8的路径以及传给电动发电机MG1的路径。动力分配装置4可以由行星齿轮系形成。行星齿轮系包括三个旋转轴,即恒星齿轮、行星齿轮和齿圈。例如,电动发电机MG1的转子具有中空圆柱形形状,并且发动机100的曲轴穿过中空圆柱形转子的中心。因而,发动机100和电动发电机MG1、MG2被允许机械地连接至动力分配装置4。
特别地,电动发电机MG1的转子连接至恒星齿轮,发动机100的输出轴连接至行星齿轮,并且输出轴7连接至齿圈。输出轴7还连接至电动发电机MG2的旋转轴。输出轴7经由减速齿轮5机械地联接至驱动轴8。驱动轴8被用于旋转地驱动驱动轮6。减速齿轮还可以被装配在电动发电机MG2的旋转轴和输出轴7之间。
电动发电机MG1、MG2每个都为交流旋转电机,并且例如为三相交流同步电动发电机。电动发电机MG1被构造成具有电动机的功能和发电机的功能两者。电动发电机MG1作为由发动机100驱动的发电机运行,并且也作为用于起动发动机100的电动机运行。
类似地,电动发电机MG2产生经由减速齿轮5和驱动轴8传递给驱动轮6的车辆驱动力。电动发电机MG2被构造成具有电动机的功能和发电机的功能两者。电动发电机MG2通过在与驱动轮6的旋转方向相反的方向中产生输出扭矩而再生电力。
在图1的构造示例中,可以通过电动发电机MG1将旋转力(起动转矩)施加给发动机100的输出轴(曲轴)。电动发电机MG1使用蓄电装置B作为电源。也就是说,电动发电机MG1被构造成能够起动发动机100。电动发电机MG1通过动力分配装置4机械地联接至混合动力车辆1的驱动轴8和发动机100的输出轴。动力分配装置4是动力传递齿轮的示例。
蓄电装置B是被构造成可再充电和可放电的蓄电元件。蓄电装置B被构造成包括二次电池,诸如锂离子电池、镍金属氢化物电池和铅蓄电池,或者为蓄电元件单体,诸如双电层电容器。传感器315被设置在蓄电装置B处。传感器315被用于检测蓄电装置B的温度、电流和电压。传感器315所检测的值被输出至控制器200。控制器200基于传感器315检测的值计算蓄电装置B的荷电状态(下面也称为“SOC”)。
蓄电装置B被连接至PCU20,以驱动电动发电机MG1、MG2。蓄电装置B向PCU20供应用于产生混合动力车辆1的驱动力的电力。蓄电装置B存储电动发电机MG1、MG2所产生的电力。蓄电装置B的输出例如为200V。
PCU20将从蓄电装置B供应的直流电力转换为交流电力,并且通过使用交流电力而驱动电动发电机MG1、MG2。PCU20将电动发电机MG1、MG2产生的交流电力转换为直流电力,并且以直流电力对蓄电装置B充电。
控制器200基于车辆的行驶状态控制发动机100和电动发电机MG1、MG2的输出。特别地,控制器200控制混合动力车辆1的驱动模式,以便组合“EV模式”和“HV模式”。在“EV模式”中,车辆在其中发动机100停止的状态下通过使用电动发电机MG2作为电源而行驶。在“HV模式”中,车辆在发动机100运行的状态下行驶。
控制器200基于蓄电装置B的状态量限制蓄电装置B的充电/放电电力,以便抑制蓄电装置B的退化。因而,蓄电装置B的性能受限。蓄电装置B的状态量例如为蓄电装置B的温度、SOC等等。下面将详述对蓄电装置B的性能(充电和放电)的限制。
图2是示出图1中所示的发动机100的构造的视图。如图2中所示,通过空气滤清器102将空气引入发动机100中。通过节气门104调节进气量。节气门104是由节气门马达312驱动的电控节气门。
每个喷射器108都朝着相应的进气端口喷射燃料。燃料与进气端口的空气混合。当相应的进气门118开启时,空燃混合物被引入每个气缸106中。
每个喷射器108都被设置成将燃料直接喷射到相应的气缸106内的直喷喷射器。替代地,可以提供端口喷射喷射器108和直喷喷射器108两者。
每个气缸106内的空燃混合物被相应的火花塞110点火从而燃烧。燃烧后的空燃混合物,即排气被三元催化剂112净化,并且然后排出至车辆外部。活塞114被空燃混合物的燃烧向下推动,并且曲轴116旋转。
进气门118和排气门120设置在每个气缸106的顶部处。被引入每个气缸106的空气量和引入定时由相应的进气门118控制。从每个气缸106排出的排气量和排放定时由相应的排气门120控制。每个进气门118都由凸轮122驱动。每个排气门120都由凸轮124驱动。
如下文将详述的,每个进气门118的气门升程和气门工作角都由可变气门升程(VVL)装置400控制。每个排气门120的气门升程和气门工作角也都可控。控制开启/闭合定时的可变气门定时(VVT)装置可以与VVL装置400结合。
控制器200控制每个进气门的节气门开度θth、点火定时、燃料喷射定时、燃料喷射量和运行状态(开启/闭合定时、气门升程、气门工作角等),使得发动机100被置于期望的运行状态。信号被从各种传感器,即凸轮角传感器300、曲柄角传感器302、爆震传感器304、节气门开度传感器306、油门踏板传感器308、冷却剂温度传感器309和外部空气温度传感器310输入至控制器200。
凸轮角传感器300输出指示凸轮位置的信号。曲柄角传感器302输出指示曲轴116的转速(发动机转速)和曲轴116的转角的信号。爆震传感器304输出指示发动机100的振动强度的信号。节气门开度传感器306输出指示节气门开度θth的信号。冷却剂温度传感器309检测发动机100的冷却剂温度Tw。外部空气温度传感器310检测混合动力车辆1周围的外部空气温度Ta。所检测出的冷却剂温度Tw和所检测出的外部空气温度Ta被输入至控制器200。油门踏板传感器308检测油门踏板的驾驶员的操作量,并且将信号Ac输出至控制器200。信号Ac指示所检测出的操作量。控制器200能够基于从油门踏板传感器308接收的信号Ac计算所要求的加速/减速。驾驶员要求所要求的加速/减速。
图3是示出曲柄角和由VVL装置400实现的气门位移之间的相关性的曲线图。如图3中所示,每个排气门120都在排气冲程中开启和闭合,并且每个进气门118都在进气冲程中开启和闭合。每个排气门120的气门位移都由波形EX指示。每个进气门118的气门位移都由波形IN1、IN2指示。
气门位移是每个进气门118从其中进气门118闭合的状态的位移。气门升程是当每个进气门118的开度已经达到峰值时的气门位移。气门工作角时从每个进气门118都开启时至进气门118闭合时的时段的曲柄角。
每个进气门118的工作特性都由VVL装置400在波形IN1、IN2之间改变。波形IN1指示其中气门升程和气门工作角最小的情况。波形IN2指示其中气门升程和气门工作角最大的情况。在VVL装置400中,气门工作角随着气门升程的增大而增大。
图4是VVL装置400的前视图,该VVL装置400是控制每个进气门118的气门升程和气门工作角的装置的一个示例。
如图4中所示,VVL装置400包括驱动轴410、支撑管420、输入臂430和振荡凸轮440。驱动轴410在一个方向上延伸。支撑管420覆盖驱动轴410的***。输入臂430和振荡凸轮440在驱动轴410的轴向方向上被布置在支撑管420的***上。线性地致动驱动轴410的致动器(未示出)连接至驱动轴410的远端。
VVL装置400包括相应于设置在每个气缸内的一个凸轮122的一个输入臂430。两个振荡凸轮440被相应于为每个气缸提供的相应一对进气门118地设置在每个输入臂430的两侧上。
支撑管420成型为中空圆柱形形状,并且被布置成平行于凸轮轴130。支撑管420被固定至气缸盖,以便不在轴向方向中移动或者不被旋转。
驱动轴410被***支撑管420内部,以便可在轴向方向中滑动。输入臂430和两个振荡凸轮440被设置在支撑管420的***上,以便可绕驱动轴410的轴振荡,并且不在轴向方向中移动。
输入臂430包括臂部432和滚轴部434。臂部432在远离支撑管420的***的方向中突出。滚轴部434可旋转地连接至臂部432的远端。输入臂430被设置成滚轴部434被布置在其中滚轴部434能够接触凸轮122的位置处。
每个振荡凸轮440都具有在远离支撑管420的***的方向中突出的基本三角形的鼻部442。凹入凸轮面444在鼻部442的一侧处形成。可旋转地附接至摇臂128的滚轴被设置在进气门118中的气门弹簧的推进力压在凸轮面444上。
输入臂430和振荡凸轮440整体地绕驱动轴410的轴线振荡。因此,随着凸轮轴130旋转,接触凸轮122的输入臂430振荡,并且振荡凸轮440与输入臂430的运动联锁地振荡。振荡凸轮440的运动通过摇臂128传递给进气门118,并且进气门118开启或者闭合。
VVL装置400还包括改变输入臂430和每个振荡凸轮440绕支撑管420的轴线之间的相对相位差。视需要,由改变相对相位差的装置改变每个进气门118的气门升程和气门工作角。
即,当输入臂430和每个振荡凸轮440之间的相对相位差增大时,每个摇臂128的振荡角度都关于输入臂430和振荡凸轮440每一个的振荡角度增大,并且每个进气门118的气门升程和气门工作角都增大。
当输入臂430和每个振荡凸轮440之间的相对相位差减小时,每个摇臂128的振荡角度都关于输入臂430和振荡凸轮440每一个的振荡角度减小,并且每个进气门118的气门升程和气门工作角都减小。
图5是部分地示出VVL装置400的透视图。图5示出被部分切除的结构,以便清楚地理解内部结构。
如图5中所示,滑块齿轮450被容纳在限定在支撑管420的***和输入臂430与两个振荡凸轮440的组合之间的空间内。滑块齿轮450被支撑在支撑管420上,以便可旋转和在轴向方向中滑动。滑块齿轮450被设置在支撑管420上,以便可在轴向方向中振荡。
滑块齿轮450包括螺旋齿轮452。螺旋齿轮452位于滑块齿轮450在轴向方向中的中心部处。右手螺旋螺旋花键在螺旋齿轮452上形成。滑块齿轮450包括螺旋齿轮454。螺旋齿轮454分别位于螺旋齿轮452的两侧上。与螺旋齿轮452的螺旋花键相对的左手螺旋螺旋花键在每个螺旋齿轮454上形成。
另一方面,相应于螺旋齿轮452、454的螺旋花键分别在输入臂430和两个振荡凸轮440的内围上形成。输入臂430和两个振荡凸轮440的内围限定其中容纳滑块齿轮450的空间。也就是说,右手螺旋螺旋花键在输入臂430上形成,并且该螺旋花键与螺旋齿轮452啮合。左手螺旋螺旋花键在每个振荡凸轮440上形成,并且该螺旋花键与相应的螺旋齿轮454啮合。
椭圆形孔456在滑块齿轮450中形成。椭圆形孔456位于螺旋齿轮452和一个螺旋齿轮454之间,并且在圆周方向中延伸。虽然图中未示出,但是椭圆形孔在支撑管420中形成,并且椭圆形孔在轴向方向中延伸,以便与椭圆形孔456部分重叠。锁定销412被整体地设置在***支撑管420内部的驱动轴410中。锁定销412穿过这些椭圆形孔456和椭圆形孔(未示出)的重叠部分突出。
当驱动轴410被联接至驱动轴410的致动器(未示出)在轴向方向中移动时,则滑块齿轮450被锁定销412压紧,并且螺旋齿轮452、454同时在驱动轴410的轴向方向中移动。当螺旋齿轮452、454以这种方式移动时,与这些螺旋齿轮452、454花键接合的输入臂430和振荡凸轮440在轴向方向中移动。因此,输入臂430和振荡凸轮440通过螺旋花键的啮合而绕驱动轴410的轴线枢转。
此时,分别在输入臂430和每个振荡凸轮440上形成的螺旋花键具有相反取向。因此,输入臂430的枢转方向和每个振荡凸轮440的枢转方向彼此相反。因而,输入臂430和每个振荡凸轮440之间的相对相位差改变,结果是每个进气门118的气门升程和气门工作角如上所述地变化。
控制器200通过调节线性地移动驱动轴410的致动器的操作量而控制每个进气门118的气门升程和气门工作角。致动器例如可以由电动机形成。在该情况下,组成致动器的电动机通常接收从电池(辅助电池)而非蓄电装置B供应的电力。替代地,致动器可以被构造成通过液压压力操作。液压压力由受发动机100驱动的油泵产生。
VVL装置不限于图4和图5中所示的类型。例如,可以使用电驱动每个气门的VVL装置、液压驱动每个气门的VVL装置等等。也就是说,在本实施例中,不特别限制改变每个进气门118的工作特性(气门升程和气门工作角)的机构。可以视需要地使用已知机构。
图6是示出当每个进气门118的气门升程和气门工作角都大时的操作的视图。图7是示出当每个进气门118的气门升程和气门工作角都小时的操作的视图。
如图6和图7中所示,当每个进气门118的气门升程和气门工作角都大时,由于每个进气门118的闭合定时都延迟,所以发动机100运行阿特金森循环。也就是说,在进气冲程中被引入气缸106的部分空气返回至气缸106外部,所以是用于压缩空气的力的压缩反应在压缩冲程中降低(减压)。因而,可能降低发动机起动时的振动。因而,在其中发动机起动处理的数量由于发动机100间歇性地运行而增大的混合动力车辆中,期望提高发动机起动时的每个进气门118的气门升程和气门工作角,以便获得减压。另一方面,当每个进气门118的气门升程和气门工作角都增大时,可燃性由于压缩比降低而降低。也就说,发动机起动性相对退化。
另一方面,当每个进气门118的气门升程和气门工作角都小时,由于每个进气门118的闭合定时都提前,所以压缩比增大。因此,低温下的可燃性提高,并且对发动机扭矩的响应改善。因而,如果每个进气门118的气门升程和气门工作角在发动机起动时都减小,则可能进一步可靠地起动发动机。另一方面,当每个进气门118的气门升程和气门工作角都减小时,压缩反应增大,所以发动机起动时的振动增大。也就是说,当每个进气门118的气门升程和气门工作角都小时(图7),图6中所示的减压降低;然而,发动机的起动性高。
图8是示出对图1中所示的混合动力车辆中的发动机进行间歇运行控制的推移图。
如图8中所示,在混合动力车辆1中,基于行驶状态基本自动地控制发动机100的起动和停止。控制器200在发动机停止状态下满足发动机起动条件时产生发动机起动指令。因而,执行发动机起动处理,结果是混合动力车辆1从发动机停止状态变为发动机运行状态。
另一方面,在发动机运行状态下满足发动机停止条件时控制器200产生发动机停止指令。因而,执行发动机停止处理,结果是混合动力车辆1从发动机运行状态变为发动机停止状态。
例如,在混合动力车辆1中,基于输出参数Pr和阈值之间的比较而确定发动机起动条件。输出参数Pr量化地指示混合动力车辆1所需的输出(功率或者扭矩)。也就是说,当输出参数Pr超过预定阈值Pth1时,则满足发动机起动条件。
例如,输出参数Pr是混合动力车辆1的总需求功率Pt1。允许从所需驱动功率Pr*和所需充电/放电电力Pchg计算总需求功率Pt1(Pt1=Pr*+Pchg)。所需驱动功率Pr*由所需扭矩Tr*和驱动轴8的转速的乘积表达。所需扭矩Tr*反映了驾驶员的油门踏板操作量。所需充电/放电电力Pchg被用于控制蓄电装置B的SOC。
随着油门踏板操作量增大而将所需扭矩Tr*设置为更高的值。与车速结合,期望将所需扭矩Tr*设置成对于相同的油门操作量,所需扭矩Tr*随着车速增大而减小。通过反映这些特性提前创建映射是可应用的。通过使用映射,基于油门踏板操作量和车速而设置所需扭矩Tr*。替代地,根据预置映射或者算术表达式基于路面状态(路面坡度、路面摩擦系数等等)另外地设置所需扭矩Tr*也是可应用的。
在其中不保持SOC的CD模式中,所需充电/放电电力Pchg被设置为零(Pchg=0)。另一方面,在CS模式中,基于SOC,在SOC已经减小时将Pchg设置为高于0(充电),而在SOC已经增大时将Pchg设置为低于0(放电)。也就是说,所需充电/放电电力Pchg被设置成使蓄电装置B的SOC接近预定控制目标。
控制器200控制发动机100和电动发电机MG1、MG2的输出,使得产生总需求功率Pt1。例如,当总需求功率Pt1小时,例如在低速行驶期间,发动机100停止。另一方面,当基于油门踏板操作的加速期间,作为总需求功率Pt1增大的结果而满足发动机起动条件,结果是发动机100起动。
替代地,当要求暖化三元催化剂112时,例如还在发动机100低温时,也满足发动机起动条件,并且然后发动机100起动。
另一方面,当输出参数Pr(总需求功率Pt1)变得低于预定阈值Pth2时,则满足发动机停止条件。期望通过将发动机起动条件的阈值Pth1和发动机停止条件的阈值Pth2设置为不同的值(Pth1>Pth2)而防止在发动机停止状态和发动机运行状态之间频繁地改变。
在其中发动机起动以便暖化三元催化剂112的情况下等,当催化剂温度或者发动机冷却剂温度(冷却剂温度传感器309)变得高于预定温度时,则满足发动机停止条件。当车辆运行响应于用户的钥匙开关操作(例如,当点火开关被关闭时)而停止时,也满足发动机停止条件。
用于确定发动机100是否运行或者停止的输出参数Pr可以与总需求功率Pt1不同。例如,被计算以至少反映油门踏板操作量的所需扭矩或者所需加速度,或者油门踏板操作量本身可以被用作输出参数Pr。
在用于起动处于停止状态的发动机100的发动机起动处理中,发动机100由如图1中所示的电动发电机MG1起动。因而,当在电动发电机MG1停止或者正向旋转期间执行发动机起动处理时,发动机100被作为蓄电装置B放电的结果的从电动发电机MG1输出的正向扭矩起动。相反,当在电动发电机MG1负向旋转期间执行发动机起动处理时,发动机100被作为蓄电装置B充电的结果的从电动发电机MG1输出的负向扭矩起动。
以这种方式,电动发电机MG1作为蓄电装置B充电/放电的结果而在发动机起动时产生起动转矩。因而,当蓄电装置B的性能(充电/放电)受限时,起动转矩的量(绝对值)也受限。
通常,通过将放电电力上限值Wout和充电电力上限值Win设置为用于限制蓄电装置B的充电/放电的限制值,限制了蓄电装置B的性能。
放电电力上限值Wout指示放电电力的上限值,并且被设置成Wout大于或者等于0。当Wout等于0时,则意味着抑制了蓄电装置B的放电。类似地,充电电力上限值Win指示充电电力的上限值,并且被设置成Win小于或者等于0。当充电电力上限值Win被设置成Win等于0时,则意味着抑制了蓄电装置B的充电。
图9和图10是示出蓄电装置B的性能限制的概念图。图9示出对于蓄电装置B的SOC的电力上限值Wout、Win的限制。图10示出对于蓄电装置B的温度Tb的电力上限值Wout、Win的限制。
如图9中所示,在低SOC区(SOC<S1),为了限制蓄电装置B的放电,放电电力上限值Wout被设置成低于由SOC≥S1表示的区域。类似地,在高SOC区(SOC>S2),为了限制蓄电装置B的充电,放电电力上限值Win被设置成绝对值低于由SOC≤S2表示的区域。
如图10中所示,特别地,当蓄电装置B由二次电池形成时,由于低温和高温下的内部电阻的升高,所以电力上限值Wout、Win受限。例如,基于蓄电装置B的温度Tb,在低温区(Tb<T1)和高温区(Tb>T2)中,与通常温度区(Tl≤Tb≤T2)相比,放电电力上限值Wout和充电电力上限值Win受限。
以这种方式,基于蓄电装置B的SOC和/或温度Tb而限制蓄电装置B的性能,蓄电装置B的充电/放电电力降低。电动发电机MG1、MG2的每个扭矩指令值都受限,所以每个电动发电机MG1、MG2的输入/输出功率(扭矩×转速)的和落入Win至Wout的范围内,以保护蓄电装置B。
因而,当蓄电装置B的性能在发动机100起动时受限时,电动发电机MG1可输出的起动转矩的最大值(绝对值)减小。当在起动转矩减小时应用向其应用上述阿特金森循环的进气门工作特性(也就是说,气门升程和气门工作角是大的)时,存在对发动机起动性降低的关切。
如图11中所示,在根据本实施例的混合动力车辆中,基于蓄电装置B的性能设置发动机100起动时的每个进气门118的工作特性。特别地,当蓄电装置B的性能正常时,例如,当根据图9和图10设置的Win、Wout的绝对值大于预定确定值时,可能确保电动发电机MG1的起动转矩,所以每个进气门118的工作特性都被设置成通过对减压赋予较高优先级而应用阿特金森循环。
另一方面,当蓄电装置B的性能受限时,例如,当Win、Wout的绝对值小于上述确定值时,可由电动发电机MG1输出的起动转矩减小,所以通过对发动机起动性赋予较高优先级而设置每个进气门118的工作特性。也就是说,VVL装置400被控制成:在蓄电装置B的性能受限时起动发动机100时的每个进气门118的气门升程和气门工作角都小于在蓄电装置B的性能正常时起动发动机100时的每个进气门118的气门升程和气门工作角。
在本实施例中,由于作为限制值引入蓄电装置B的充电/放电电力上限值Wout、Win,所以可能以上述积分方式通过Win、Wout确定对蓄电装置B的性能的限制程度。也就是说,可能在基于蓄电装置的当前状态的Win、Wout和确定值之间的比较的基础上,确定蓄电装置B的性能是否受限。
不使用电力上限值Wout、Win,或者除了电力上限值Wout、Win之外,通过使用SOC条件和/或温度条件,可以确定蓄电装置B的性能是否受限。例如,可以基于当前SOC是否处于图9中所示的正常SOC区(S1至S2)之外(即,当前SOC落入低SOC区或者高SOC区内)而定义SOC条件。可以基于蓄电装置B的温度是否处于图9中所示的预定温度区(T1至T2)之外(即,蓄电装置B的温度落入低温区或者高温区内)而应用温度条件。替代地,温度条件可以被设置成,仅其中蓄电装置B的温度落入低温区的状态被确定为其中蓄电装置B的性能受限的状态。
因而,当满足由电力上限值Wout、Win、SOC条件和温度条件限定的部分或者全部功率条件时,可以确定蓄电装置B的性能受限。以这种方式,在本实施例中,控制器200能够基于蓄电装置B的状态确定蓄电装置B的性能(充电/放电)是否处于比通常状态(第一状态)受到更多限制的状态(第二状态)中。
图12是示出根据第一实施例的混合动力车辆中的进气门控制的控制结构的流程图。可以由控制器200执行图12中所示的控制处理。
如图12中所示,控制器200在发动机运行期间,即当在步骤S100中做出肯定确定时,从步骤S110执行该处理。在发动机运行期间(当在S100中做出肯定确定时),控制器200确定是否满足图8中所示的发动机停止条件(S110)。响应于满足了发动机停止条件的事实,发出发动机停止指令。因而,发动机停止处理开始。当不满足发动机停止条件时(当在S110中做出否定确定时),不发出发动机停止指令,并且发动机100的运行状态继续。
当发出发动机停止指令时(当在S100中做出肯定确定时),控制器200确定蓄电装置B的性能是否受限(S120)。通常,如上所述,可以通过将基于蓄电装置B的当前状态的电力上限值Win、Wout与预定值相比较而执行步骤S120的确定。替代地,可以基于蓄电装置B的另一状态(Tb、SOC等等)而执行步骤S120的确定。通过步骤S120的确定,确定是否处于其中可由电动发电机MG1输出的起动转矩(绝对值)在下一次发动机起动时小的状态。
当蓄电装置B的性能不受限时(当在S120中做出否定确定时),控制器200将每个进气门118的工作特性都设置成对减压赋予较高优先级(S160),以便如图11中所示地抑制发动机起动时的振动。另一方面,当蓄电装置B的性能受限时(当在S120中做出肯定确定时),控制器200将每个进气门118的工作特性都设置成如图11中所示地对发动机起动性赋予较高优先级(S150)。也就是说,在步骤S150中设置的每个进气门118的工作特性中的每个进气门118的气门升程和气门工作角都被设置成小于在步骤S160中设置的每个进气门118的工作特性中的每个进气门118的气门升程和气门工作角。
控制器200执行用于使发动机100停止的控制(S170)。因而,停止从每个喷射器108的燃料喷射,并且电动发电机MG1的扭矩被控制成平稳地使发动机100停止。在发动机停止控制期间(S170),控制器200控制VVL装置400,以便实现在步骤S150或者步骤S160中设置的每个进气门118的工作特性。
因而,在基于发动机停止指令的发动机100的停止处理期间,可以在对下一发动机起动做准备时适当地设置每个进气门118的工作特性(气门升程和气门工作角)。特别地,基于蓄电装置B的性能是否受限,可能在确保起动转矩时对发动机起动时的振动抑制赋予较高优先级,并且在起动转矩受限时改变每个进气门118的工作特性以便对发动机的起动性赋予较高优先级。如上所述,当在本实施例中执行使发动机100停止的处理的时间不仅指示其间实际地执行用于使发动机100停止的控制(S170)的时段,而且也能够包括从响应于满足发动机停止条件的事实(在S110中做出肯定确定)而发出停止指令时至执行发动机停止控制(S170)时的时段。
因而,通过根据第一实施例的混合动力车辆,可以控制发动机起动时的每个进气门118的工作特性,使得基于蓄电装置B的状态而抑制发动机起动时的振动并且确保起动性。蓄电装置B是产生起动转矩的电动发电机MG1的电源。
通常,其间VVL装置400能够改变每个进气门118的工作特性的时段取决于致动器。例如,在使用来自由发动机驱动的油泵的液压压力作为动力的致动器的情况下,难以在发动机起动处理期间改变每个进气门118的工作特性。在由电动机形成的致动器的情况下,为了使得可能在发动机起动处理期间改变每个进气门118的工作特性,与其中每个进气门118的工作特性都在发动机旋转期间改变的情况相比,要求来自致动器的大扭矩输出。
换句话说,通过第一实施例中所示的在发动机停止处理期间以VVL装置400设置每个进气门118的工作特性的控制,VVL装置400的可应用模式广。
另一方面,如果从发动机停止至发动机起动的时段延长,则存在发动机起动时的每个进气门118的工作特性不是匹配蓄电装置B的当前状态的适当工作特性的可能性,这是因为发动机停止处理期间的蓄电装置B的状态和发动机起动时的蓄电装置B的状态之间存在差异。
因而,在第一实施例的替代实施例中,将描述其中在发动机起动处理期间设置每个进气门118的工作特性的控制示例。如上所述,第一实施例的替代实施例可以被应用于如下的混合动力车辆,其包括VVL装置400,该VVL装置400具有能够在发动机100停止期间或者在发动机100低转速时改变每个进气门118的工作特性的机构(致动器)。
图13是示出根据第一实施例的替代实施例的混合动力车辆中的进气门控制的控制结构的流程图。可以由控制器200执行图13中所示的控制处理。
如图13中所示,控制器200在发动机停止期间,也就是说,当在步骤S200中做出肯定确定时,从步骤S210执行处理。在发动机停止期间(当在步骤S200中做出肯定确定时),控制器200确定是否满足图8中所示的发动机起动条件(S210)。响应于满足了发动机起动条件的事实,发出发动机起动指令。因而,开始发动机起动处理。当不满足发动机起动条件时(当在步骤S210中做出否定确定时),不发出发动机起动指令,并且发动机100的停止状态继续。
当发出发动机起动指令时(当在步骤S210中做出肯定确定时),控制器200确定蓄电装置B的性能是否受限(S220)。与步骤S120的情况相同地执行步骤S220的确定。
当蓄电装置B的性能不受限时(当在步骤S220中做出否定确定时),控制器200将每个进气门118的工作特性都设置成与步骤S160的情况相同地对减压赋予较高优先级(S260)。另一方面,当蓄电装置B的性能受限时(当在步骤S220中做出肯定确定时),控制器200将每个进气门118的工作特性都设置成与步骤S150的情况相同地对发动机起动性赋予较高优先级(S250)。也就是说,在步骤S250中设置的每个进气门118的工作特性中的每个进气门118的气门升程和气门工作角都被设置成小于在步骤S260中设置的每个进气门118的工作特性中的每个进气门118的气门升程和气门工作角。
控制器200执行用于起动发动机100的控制(270)。因而,在由电动发电机MG1产生的起动转矩旋转驱动发动机100的状态下,开始从每个喷射器108的燃料喷射和每个火花塞110的点火。在发动机起动控制期间(S270),控制器200控制VVL装置400,以便实现在步骤S250或者步骤S260中设置的每个进气门118的工作特性。需要在发动机100初始点火定时(所谓的初始燃烧定时)之前,完成通过VVL装置400设置每个进气门118的工作特性。
因而,在基于发动机起动指令的发动机100起动处理期间,可以与第一实施例的情况相同地适当地设置每个进气门118的工作特性(气门升程和气门工作角)。特别地,可能基于发动机起动时的蓄电装置B的状态设置每个进气门118的工作特性(气门升程和气门工作角)。因此,当从发动机停止至发动机起动的时段也延长时,可能控制发动机100起动时的每个进气门118的工作特性,以便在发动机起动时适当地抑制振动,并且适当地确保起动性。如上所述,在本实施例中执行发动机100的起动处理的时间不仅指示其间实际地执行用于起动发动机100的控制(S270)的时段,而且也能够包括从响应于满足发动机起动条件(在S210中做出肯定确定)的事实而发出起动指令时至执行发动机起动控制(S270)时的时段。
在第一实施例中,基于作为产生起动转矩的电动发电机MG1的电源的蓄电装置B的性能是否受限而一致地设置每个进气门118的工作特性。然而,当发动机100一旦起动并且处于暖态时,摩擦力降低,所以起动发动机所需的起动转矩的量减小。
特别地,在混合动力车辆1中,由于发动机100的布置位置与蓄电装置B的布置位置不同,所以蓄电装置B的温度能够甚至在发动机100处于暖态时降低。以这种方式,可设想发动机的起动性即使在蓄电装置B的性能受限时也可以不退化。
因而,在第二实施例中,将描述其中基于蓄电装置B的状态和发动机100的状态的组合设置每个进气门118的工作特性的替代实施例。第二实施例与第一实施例的不同在于进气门控制(发动机停止时的控制处理)的控制结构。包括混合动力车辆1的构造的其它要点与第一实施例的都类似,所以将不重复详细说明。
图14是示出根据第二实施例的混合动力车辆中的进气门控制的控制结构的流程图。
通过比较图14和图12,在根据第二实施例的混合动力车辆中的发动机停止处理中,通过执行与图12的类似的步骤S100至步骤S120,当蓄电装置B的性能在满足发动机停止条件时受限时(当在S120中做出肯定确定时),进一步确定发动机100是否处于其中发动机100的起动性退化的冷态中(S130)。
例如,可以基于图2中所示的冷却剂温度传感器309和外部空气温度传感器310的输出而执行步骤S130的确定。例如,当发动机冷却剂温度Tw低于预定温度(例如,0℃)并且外部空气温度低于预定温度(例如,-10℃)时,则在步骤S130中做出肯定确定。
在这种状态下,摩擦力在发动机100起动时增大。因此,在其中可由电动发电机MG1输出的起动转矩(绝对值)减小的状态下(当在S120中做出肯定确定时),如果在其中通过对减压赋予较高优先级而减小每个进气门118的气门升程和气门工作角的状态下起动发动机100,则存在对发动机起动性降低的关切。
因而,当发动机100处于其中发动机100的起动性退化的冷态时(当在S130中做出肯定确定时),控制器200将每个进气门118的工作特性都设置成在步骤S150对起动性赋予较高优先级。另一方面,当在步骤S120或者步骤S130中做出否定确定时,控制器200将每个进气门118的工作特性都设置成在步骤S160中对减压赋予较高优先级。因而,即使蓄电装置B的性能受限(当在S120中做出肯定确定时),当发动机100不处于其中发动机100的起动性退化的冷态时(即,处于暖态)(当在S130中做出否定确定时),则每个进气门118的工作特性都被设置成抑制发动机起动时的振动(S160)。这是因为发动机100的摩擦力降低,并且结果是即使起动转矩(绝对值)不大时,也可能通过使用阿特金森循环正常地起动发动机100。
控制器200的后续处理(S170)与图12类似,所以将不重复详细说明。
以这种方式,通过根据第二实施例的混合动力车辆,可以最小化不应用阿特金森循环的情况,使得对发动机起动性赋予较高优先级。因而,与第一实施例的情况相同,可能控制发动机起动时的每个进气门118的工作特性,以便适当地抑制发动机起动时的振动,并且适当地确保起动性,并且可能进一步降低用户由于发动机起动时的振动而体验到陌生感的可能性。
在第二实施例的替代实施例中,与第一实施例的替代实施例的情况相同,将描述其中在发动机起动处理期间执行根据第二实施例的每个进气门118的工作特性的设置的控制示例。
第二实施例的替代实施例与第一实施例的替代实施例的不同在于进气门控制(发动机起动时的控制处理)的控制结构。包括混合动力车辆1的构造的其它要点与第一实施例或者第一实施例的替代实施例的都类似,所以将不重复详细说明。
图15是示出根据第二实施例的替代实施例的混合动力车辆中的进气门控制的控制结构的流程图。
通过比较图15和图13,在根据第二实施例的替代实施例的混合动力车辆中的发动机起动处理中,当在满足发动机起动条件时(即,当发出发动机起动指令时)蓄电装置B的性能受限时(当在S220中做出肯定确定时),进一步确定发动机100是否处于其中发动机100的起动性退化的冷态(S230)。与步骤S130(图14)类似地执行步骤S230的确定。
当发动机100处于其中发动机100的起动性退化的冷态时(当在S230中做出肯定确定时),则控制器200将每个进气门118的工作特性都设置成在步骤S250中对起动性赋予较高优先级。另一方面,当在步骤S220或者步骤S230中做出否定确定时,则控制器200将每个进气门118的工作特性都设置成在步骤S260中对减压赋予较高优先级。
因而,即使在蓄电装置B的性能受限时(当在S220中做出肯定确定时),当发动机100不处于其中发动机100的起动性退化的冷态时(即,处于暖态)(当在S230中做出否定确定时),则与第二实施例的情况一样,每个进气门118的工作特性都可以被设置成抑制发动机起动时的振动。控制器200的后续处理(S270)类似于图13,所以将不重复详细说明。
以这种方式,通过根据第二实施例的替代实施例的混合动力车辆,可以最小化不应用阿特金森循环的情况,使得与第二实施例的情况相同地对发动机起动性赋予较高优先级。因而,与第二实施例的情况相同,可能进一步降低用户由于发动机起动时的振动而体验到陌生感的可能性。
另外,与第一实施例的替代实施例的情况相同,当从发动机停止至发动机起动的时段也延长时,可能适当地控制发动机起动时的每个进气门118的工作特性。
在上述实施例中,每个进气门118的气门升程和气门工作角都可以连续地(无级地)改变,或者可以离散地(逐级地)改变。
图16是示出曲柄角和由能够以三个步骤改变每个进气门118的工作特性的VVL装置400A实现的气门位移之间的相关性的曲线图。VVL装置400A能够将工作特性变为第一至第三特性中的任何一个特性。第一特性由波形IN1a指示。第二特性由波形IN2a指示。第二特性中的气门升程和气门工作角大于第一特性中的气门升程和气门工作角。第三特性由波形IN3a指示。第三特性中的气门升程和气门工作角大于第二特性中的气门升程和气门工作角。
在图17中,横坐标轴代表发动机转速,并且纵坐标轴代表发动机扭矩。图17中的交替长短点划线指示相应于第一至第三特性(IN1a至IN3a)的扭矩特性。由图17中的连续线指示的圆指示等燃料消耗线。每个等燃料消耗线都是连接其处燃料消耗量相等的点的线。随着接近于圆的圆心,燃料经济性提高。发动机100A基本沿着图17中的连续线指示的发动机运行线运行。
在区域R1指示的低转速区中,重要的是降低发动机起动时的冲击。另外,停止引入废气再循环(EGR)气体,并且,通过使用阿特金森循环提高燃料经济性。因而,第三特性(IN3a)被选作每个进气门118的工作特性,以便气门升程和气门工作角增大。在区域R2指示的中间转速区中,通过增大EGR气体的引入量而提高燃料经济性。因而,第二特性(IN2a)被选作每个进气门118的工作特性,以便气门升程和气门工作角处于中间。
也就是说,当每个进气门118的气门升程和气门工作角都大(第三特性)时,则与通过引入EGR气体提高燃料经济性相比,对通过使用阿特金森循环提高燃料经济性赋予较高优先级。另一方面,当选择中间的气门升程和气门工作角(第二特性)时,则与通过使用阿特金森循环提高燃料经济性相比,对通过引入EGR气体提高燃料经济性赋予较高优先级。
在区域R3指示的高转速区中,通过进气的惯性而将大量空气引入每个气缸中,并且通过提高实际压缩比提高输出性能。因而,第三特性(IN3a)被选作每个进气门118的工作特性,使得气门升程和气门工作角增大。
当发动机100A在低转速区中以高负荷运行时,当发动机100A在极低温度下起动时或者当暖化催化剂时,第一特性(IN1a)被选作每个进气门118的工作特性,使得气门升程和气门工作角减小。以这种方式,基于发动机100A的运行状态而确定气门升程和气门工作角。
图18至图21示出根据第一实施例、第一实施例的替代实施例、第二实施例以及第二实施例的替代实施例的通过应用具有图16中所示的工作特性的VVL装置400A而进行进气门控制的控制结构的流程图。
在图18和图20的每幅图中,都在发动机停止处理期间控制VVL装置400A,使得实现在代替步骤S150或者步骤S160执行的步骤S150#或者步骤S160#中设置的每个进气门118的工作特性。
当蓄电装置B的性能正常时,控制器200在步骤S160#中将每个进气门118的工作特性都设置为第三特性(IN3a)。因而,通过应用阿特金森循环抑制发动机起动时的振动。另一方面,当蓄电装置B的性能受限时,控制器200在步骤S150#中将每个进气门118的工作特性都设置为第一特性(IN1a)或者第二特性(IN2a),优选为第一特性(IN1a)。因而,发动机起动性提高。
图18和图20中所示的步骤S100、步骤S110、步骤S120、步骤S170的处理与图12和图14中的那些步骤类似,所以将不重复说明。
在图19和图21的每幅图中,在发动机起动处理期间控制VVL装置400A,使得实现在代替步骤S250或者步骤S260执行的步骤S250#或者步骤S260#中设置的每个进气门118的工作特性。
当蓄电装置B的性能正常时,控制器200在步骤S260#中将每个进气门118的工作特性都设置为第三特性(IN3a)。因而,通过应用阿特金森循环抑制发动机起动时的振动。另一方面,当蓄电装置B的性能受限时,控制器200在步骤S250#中将每个进气门118的工作特性都设置为第一特性(IN1a)或者第二特性(IN2a),优选为第一特性(IN1a)。因而,发动机起动性提高。
以这种方式,当VVL装置400A被应用时,也可以根据图18至图21中所示的流程图,执行根据第一实施例的进气门控制、根据第一实施例的替代实施例的进气门控制、根据第二实施例的进气门控制和根据第二实施例的替代实施例的进气门控制。
通过其中VVL装置400A被应用的构造,由于每个进气门118的工作特性,即气门升程和气门工作角都被限制为三个特性,所以与其中每个进气门118的气门升程和气门工作角都连续变化的情况相比,可能缩短适应用于控制发动机100的运行状态的控制参数所需的时间。另外,可能减小用于改变每个进气门118的气门提升和气门工作角所需的致动器的扭矩,所以可能降低致动器的大小和重量。也能够降低致动器的制造成本。
图22是示出曲柄角和由能够以两个步骤改变每个进气门118的工作特性的VVL装置400B实现的气门位移之间的相关性的曲线图。VVL装置400B能够将工作特性变为第一和第二特性中的一个特性。第一特性由波形IN1b指示。第二特性由波形IN2b指示。第二特性中的气门升程和气门工作角大于第一特性中的气门升程和气门工作角。
在该情况下,当蓄电装置B的性能受限时,则VVL装置400B被控制成每个进气门118的工作特性都被设置为第一特性,而当蓄电装置B的性能不受限时,则VVL装置400B被控制成每个进气门118的工作特性都被设置为第二特性,以便对于减压赋予较高优先级。
通过这种构造,由于每个进气门118的气门升程和气门工作角的工作特性被限于两种特性,所以可能进一步缩短适应用于控制发动机100的运行状态的控制参数所需的时间。也可能进一步简化致动器的构造。每个进气门118的气门升程和气门工作角的工作特性不限于其中以两个步骤或者以三个步骤改变工作特性的情况。可以通过大于或者等于四个步骤的任何数目的步骤来改变工作特性。
在上述实施例中,每个进气门118的气门工作角都与每个进气门118的气门升程一起改变。然而,本发明也适用于能够仅改变每个进气门118的气门升程的构造,或者仅改变每个进气门118的气门工作角的构造。通过能够改变每个进气门118的气门升程和气门工作角中的任何一个的构造,也可能获得与其中可能改变每个进气门118的气门升程和气门工作角两者的情况类似的有利效果。可以通过采用各种已知技术实施能够改变每个进气门118的气门升程和气门工作角中的任何一个的构造。
在上述实施例中,串联-并联混合动力车辆,该串联-并联混合动力车辆能够通过由动力分配装置4将发动机100的动力分配给驱动轮6和电动发电机MG1、MG2而传递发动机100的动力。本发明也能够适用于另一类型的混合动力车辆。也就是说,本发明也能够适用于例如其中发动机100仅被用于驱动电动发电机MG1并且车辆的驱动力仅由电动发电机MG2产生的所谓串联混合动力车辆、其中仅仅发动机100产生的动能中的可再生能量作为电能被回收的混合动力车辆、其中发动机被用作主动力源并且电动机视需要辅助的电动机辅助混合动力车辆,等等。本发明也能够适用于仅通过使用发动机的动力行驶而电动机是分离的混合动力车辆。也就是说,本发明的技术理念普遍地适用于包括具有用于改变每个进气门的工作特性的可变气门致动装置的内燃机的混合动力车辆。该技术理念在于,基于作为产生用于发动机的起动转矩的电动机的电源的蓄电装置的状态而改变每个进气门的工作特性。
替代地,本发明的应用不限于混合动力车辆。本发明的技术理念也适用于其中仅安装发动机的车辆,只要该车辆被构造成发动机通过所谓的怠速停止控制等等间歇性地运行。也就是说,在包括用于改变每个进气门的工作特性的可变气门致动装置的发动机起动时,可以基于作为产生用于发动机的起动转矩的电动机的电源的蓄电装置的状态而改变每个进气门的工作特性。
预期以适当地组合实施上述实施例。上述实施例应被视为在各方面都仅为例示性的而非限制性的。本发明的范围由所附权利要求而非上述实施例的说明限定。本发明的范围有意涵盖所附权利要求及其等效物的范围内的所有变型。
Claims (12)
1.一种混合动力车辆,包括:
内燃机,所述内燃机包括可变气门致动装置,所述可变气门致动装置被构造成改变进气门的工作特性;
旋转电机,所述旋转电机被构造成起动所述内燃机;
蓄电装置,所述蓄电装置被构造成存储用于驱动所述旋转电机的电力;和
控制器,所述控制器被构造成控制所述可变气门致动装置,使得在所述蓄电装置的性能处于第二状态时起动所述内燃机时的所述进气门的气门升程和所述进气门的气门工作角中的至少一个小于在所述蓄电装置的性能处于第一状态时起动所述内燃机时的所述进气门的气门升程和所述进气门的气门工作角中的对应的至少一个,在所述第二状态下的所述蓄电装置的性能比在所述第一状态下的所述蓄电装置的性能受到更多限制。
2.根据权利要求1所述的混合动力车辆,其中
在所述蓄电装置的性能处于所述第二状态时能够由所述旋转电机输出至所述内燃机的输出轴的起动转矩的最大值小于在所述蓄电装置的性能处于所述第一状态时能够由所述旋转电机输出的所述起动转矩的最大值。
3.根据权利要求1所述的混合动力车辆,其中
当所述蓄电装置满足以下条件(a)、(b)、(c)和(d)中的任一个条件时,所述蓄电装置的性能处于所述第二状态:
(a)所述蓄电装置的充电电力上限值的绝对值低于预定值,
(b)所述蓄电装置的放电电力上限值的绝对值低于预定值,
(c)所述蓄电装置的SOC落在预定范围外,和
(d)所述蓄电装置的温度落在预定范围外。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的混合动力车辆,其中
所述可变气门致动装置被构造成将所述进气门的工作特性改变成第一特性和第二特性中的一个特性,
当所述蓄电装置的性能处于所述第二状态时,所述控制器被构造成控制所述可变气门致动装置,使得所述内燃机起动时的所述进气门的工作特性被设定为所述第一特性,
当所述蓄电装置的性能处于所述第一状态时,所述控制器被构造成控制所述可变气门致动装置,使得所述内燃机起动时的所述进气门的工作特性被设定为所述第二特性,并且
所述第二特性中的所述进气门的气门升程和所述进气门的气门工作角中的至少一个大于所述第一特性中的所述进气门的气门升程和所述进气门的气门工作角中的对应的至少一个。
5.根据权利要求1至3中的任一项所述的混合动力车辆,其中
所述可变气门致动装置被构造成将所述进气门的工作特性改变成第一特性、第二特性和第三特性中的任一个特性,
当所述蓄电装置的性能处于所述第二状态时,所述控制器被构造成控制所述可变气门致动装置,使得所述内燃机起动时的所述进气门的工作特性被设定成所述第一特性和所述第二特性中的一个特性,并且
当所述蓄电装置的性能处于所述第一状态时,所述控制器被构造成控制所述可变气门致动装置,使得所述内燃机起动时的所述进气门的工作特性被设定成所述第三特性,所述第二特性中的所述进气门的气门升程和所述进气门的气门工作角中的至少一个大于所述第一特性中的所述进气门的气门升程和所述进气门的气门工作角中的对应的至少一个,并且所述第三特性中的所述进气门的气门升程和所述进气门的气门工作角中的至少一个大于所述第二特性中的所述进气门的气门升程和所述进气门的气门工作角中的对应的至少一个。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的混合动力车辆,其中
当执行停止所述内燃机的处理时,所述控制器被构造成控制所述可变气门致动装置,使得在所述蓄电装置的性能处于所述第二状态时的所述进气门的气门升程和所述进气门的气门工作角中的至少一个小于在所述蓄电装置的性能处于所述第一状态时的所述进气门的气门升程和所述进气门的气门工作角中的对应的至少一个。
7.根据权利要求1至5中的任一项所述的混合动力车辆,其中
当执行起动所述内燃机的处理时,所述控制器被构造成控制所述可变气门致动装置,使得在所述蓄电装置的性能处于所述第二状态时的所述进气门的气门升程和所述进气门的气门工作角中的至少一个小于在所述蓄电装置的性能处于所述第一状态时的所述进气门的气门升程和所述进气门的气门工作角中的对应的至少一个。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的混合动力车辆,其中
当所述内燃机处于暖态时,所述控制器被构造成控制所述可变气门致动装置,使得在所述蓄电装置的性能处于所述第二状态时起动所述内燃机时的所述进气门的气门升程和所述进气门的气门工作角中的至少一个等于在所述蓄电装置的性能处于所述第一状态时起动所述内燃机时的所述进气门的气门升程和所述进气门的气门工作角中的对应的至少一个。
9.根据权利要求1至7中的任一项所述的混合动力车辆,其中
当所述内燃机处于冷态时,所述控制器被构造成控制所述可变气门致动装置,使得在所述蓄电装置的性能处于所述第二状态时起动所述内燃机时的所述进气门的气门升程和所述进气门的气门工作角中的至少一个小于在所述蓄电装置的性能处于所述第一状态时起动所述内燃机时的所述进气门的气门升程和所述进气门的气门工作角中的对应的至少一个。
10.根据权利要求1至9中的任一项所述的混合动力车辆,还包括:
动力传递齿轮,所述旋转电机通过所述动力传递齿轮被机械地联接至所述内燃机的输出轴和所述混合动力车辆的驱动轴两者。
11.一种用于混合动力车辆的控制器,所述混合动力车辆包括内燃机、旋转电机和蓄电装置,
所述内燃机包括可变气门致动装置,所述可变气门致动装置被构造成改变进气门的工作特性,
所述旋转电机被构造成起动所述内燃机,并且
所述蓄电装置被构造成存储用于驱动所述旋转电机的电力,
所述控制器包括:
第一控制装置,所述第一控制装置用于起动所述内燃机;和
第二控制装置,所述第二控制装置用于控制所述可变气门致动装置,使得在所述蓄电装置的性能处于第二状态时起动所述内燃机时的所述进气门的气门升程和所述进气门的气门工作角中的至少一个小于在所述蓄电装置的性能处于第一状态时起动所述内燃机时的所述进气门的气门升程和所述进气门的气门工作角中的对应的至少一个,在所述第二状态下的所述蓄电装置的性能比在所述第一状态下的所述蓄电装置的性能受到更多限制。
12.一种用于混合动力车辆的控制方法,所述混合动力车辆包括内燃机、旋转电机、蓄电装置和控制器,
所述内燃机包括可变气门致动装置,所述可变气门致动装置被构造成改变进气门的工作特性,
所述旋转电机被构造成起动所述内燃机,
所述蓄电装置被构造成存储用于驱动所述旋转电机的电力,
所述控制方法包括:
(A)通过所述控制器起动所述内燃机;和
(B)通过所述控制器控制所述可变气门致动装置,使得在所述蓄电装置的性能处于第二状态时起动所述内燃机时的所述进气门的气门升程和所述进气门的气门工作角中的至少一个小于在所述蓄电装置的性能处于第一状态时起动所述内燃机时的所述进气门的气门升程和所述进气门的气门工作角中的对应的至少一个,在所述第二状态下的所述蓄电装置的性能比在所述第一状态下的所述蓄电装置的性能受到更多限制。
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
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