KR101114756B1

KR101114756B1 - 가변 밸브 타이밍 기구의 제어 유닛 및 제어 방법, 그 제어 방법을 실현시키는 프로그램 및 그 프로그램이 기록된 기록 매체

Info

Publication number: KR101114756B1
Application number: KR1020097021160A
Authority: KR
Inventors: 마사요시 핫또리; 쯔까사 아베; 에이이찌 히오까; 다이고 안도
Original assignee: 도요타지도샤가부시키가이샤
Priority date: 2007-04-10
Filing date: 2008-04-09
Publication date: 2012-02-29
Also published as: ES2386745T3; CA2683579C; EP2134932B1; AU2008236395B2; EP2278129B1; CA2683579A1; WO2008122881A1; RU2009137602A; EP2134932A1; AU2008236395A1; ES2386764T3; KR20090129465A; US8386151B2; EP2278129A1; US20100106355A1; RU2429361C2

Abstract

ECU는, 연료 공급 차단 제어가 실행될 때 또는 엔진이 정지되고 하이브리드 차량이 제2 MG에 의해 발생되는 구동력만을 사용하여 주행하는 제2 모드에서 하이브리드 차량이 주행할 때 밸브 위상이 기계적으로 정해지는 최지각 위상으로 되도록 흡기 VVT 기구가 제어되는 프로그램을 실행한다. 캠 포지션 센서에 의해 검출되는 위상이 최지각 위상으로서 학습된다.

ECU, 연료 공급 차단 제어, 하이브리드 차량, 밸브 위상, 최지각 위상

Description

가변 밸브 타이밍 기구의 제어 유닛 및 제어 방법, 그 제어 방법을 실현시키는 프로그램 및 그 프로그램이 기록된 기록 매체 {CONTROL UNIT AND CONTROL METHOD FOR VARIABLE VALVE TIMING MECHANISM, PROGRAM FOR IMPLEMENTING THE CONTROL METHOD, AND RECORDING MEDIUM ON WHICH THE PROGRAM IS RECORDED}

본 발명은 일반적으로 가변 밸브 타이밍 기구의 제어 유닛 및 제어 방법, 그 제어 방법을 실현시키는 프로그램 및 그 프로그램이 기록된 기록 매체에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 흡기 밸브 및 배기 밸브 중 적어도 하나의 위상이 가변인 내연 기관에서 밸브 위상 검출기에 의해서 검출된 밸브의 위상을 학습하는 기술에 관한 것이다.

흡기 밸브 또는 배기 밸브가 개방/폐쇄되는 위상(즉, 크랭크각)을 엔진 작동 상태에 기초하여 변경하는 가변 밸브 타이밍(VVT) 기구가 사용되고 있다. 이러한 가변 밸브 타이밍 기구는 예를 들면 스프로킷에 대해 흡기 밸브 또는 배기 밸브를 개방/폐쇄하는 캠 샤프트를 회전시킴으로써 흡기 밸브 또는 배기 밸브의 위상을 변경한다. 캠 샤프트는 유압 또는 액추에이터, 예를 들면 전기 모터에 의해 회전된다.

위상이 변화되도록 허용되는 범위는 예를 들면, 크랭크 샤프트와 캠 샤프트 를 연결하는 체인의 느슨해짐(slack)에 기인하여 변할 수 있다. 따라서, 기계적으로 정해지는 최지각의 위상 및 기계적으로 정해지는 최진각의 위상은 내연 기관의 경년 변화에 따라 변한다. 이 경우, 예를 들면, 최지각의 위상에 대응하하는 출력값으로서 기억되는 캠 포지션 센서로부터의 출력값은 실제 최지각의 위상에 대응하는 값과 상이할 수도 있다. 따라서, 기계적으로 정해지는 최지각의 위상에서 캠 포지션 센서에 의해 검출되는 위상을 정기적으로 학습하는 것이 필요하다.

일본공개특허공보 제2001-82190호(JP-A-2001-82190)는 밸브 타이밍 제어 장치를 개시한다. 가변 밸브 타이밍 기구의 기준 위치에 대한 편차(deviation)의 학습값이 클리어되어 있는 경우, 밸브 타이밍 제어 장치는 신속하게 기준 위치에 대한 학습을 실행한다. 일본공개특허공보 제2001-82190호에 기재된 밸브 타이밍 제어 장치는 가변 밸브 타이밍 기구의 기준 위치에 대응하는 밸브 타이밍으로부터, 크랭크각 및 캠 위치에 기초하여 산출된 실제 밸브 타이밍의 편차를 학습하고, 실제 밸브 타이밍을 교정한다. 그런 후 밸브 타이밍 제어 장치는 교정된 실제 밸브 타이밍이 엔진 작동 상태에 기초하여 설정된 목표 밸브 타이밍과 일치하도록 가변 밸브 타이밍 기구를 제어한다. 밸브 타이밍 제어 장치는 가변 밸브 타이밍 기구의 기준 위치에 대응하는 밸브 타이밍으로부터 실제 밸브 타이밍의 편차를 학습하는 데 사용되는 학습값이 클리어되어 있을 때, 엔진 시동 후의 설정 기간 동안 강제적으로 밸브 타이밍 제어 장치가 가변 밸브 타이밍 기구의 기준 위치로서 목표 밸브 타이밍에 대응하는 위치를 사용하여 학습을 실행하게 하는 강제 학습 유닛을 포함한다.

일본공개특허공보 제2001-82190호에 기재된 밸브 타이밍 제어 장치에 따르면, 가변 밸브 타이밍 기구의 기준 위치에 대응하는 밸브 타이밍으로부터, 크랭크각 및 캠 위치에 기초하여 산출된 실제 밸브 타이밍의 편차를 학습하는 데 사용되는 학습값이 클리어되어 있을 때, 엔진이 시동된 후 설정 기간 동안 강제적으로 목표 밸브 타이밍에 대응하는 위치를 가변 밸브 타이밍 기구의 기준 위치로서 사용하여 학습이 실시된다. 따라서, 기준 위치에 대응하는 밸브 타이밍으로부터 실제 밸브 타이밍의 편차를 신속하게 학습하여 밸브 타이밍 제어에 편차를 반영하는 것이 가능하다. 따라서, 제어를 정확하게 실행하는 것이 가능하고, 그에 의해 충분히 높은 엔진 출력 성능을 이끌어낼 수 있다.

엔진이 시동될 때 발생하기 쉬운 진동을 감소시키기 위해서, 엔진이 시동될 때의 흡기 밸브의 위상을 크게 지각시킴으로써 시동 시의 압축비가 감소될 수 있다. 위상이 이런 방식으로 제어되는 내연 기관에서는, 기준 위상으로서 사용되어야 하는 위상, 예를 들면, 밸브의 최지각의 위상은 엔진의 작동 동안 사용되는 위상으로서는 적절하지 않다. 이 내연 기관에서, 일본공개특허공보 제2001-82190호에 기재된 것과 같이, 내연 기관이 시동된 후, 즉 내연 기관이 작동하고 있을 때 위상이 학습되면, 밸브의 위상은 필요 이상으로 지각될 수 있다. 이 경우, 배기가스 성능(exhaust emission)이 열화될 수도 있다.

일본공개특허공보 제2004-156461호(JP-A-2004-156461)는 내연 기관이 시동되지 전에 밸브 타이밍의 기준 위치를 학습하는 기준 위치 학습 유닛과, 기준 위치의 학습이 완료될 때까지 내연 기관의 시동 제어의 실행을 금지하는 엔진 시동 제어 금지 유닛을 포함하는 가변 밸브 타이밍 제어 장치를 개시한다.

일본공개특허공보 제2004-156461호에 따른 가변 밸브 타이밍 제어 장치에 따르면, 내연 기관의 시동의 시작부터 실제 밸브 타이밍을 정밀하게 검출하고, 내연 기관을 시동하기에 적합한 목표 밸브 타이밍으로 실제 밸브 타이밍을 신뢰성 높게 제어하는 것이 가능하다. 따라서, 내연 기관이 보다 원활하게 시동된다. 또한, 기준 위치의 학습이 완료되기 전에 내연 기관의 시동 제어가 개시되는 상황을 피하는 것이 가능하다. 따라서, 기준 위치의 학습이 확실하게 완료된 후에 내연 기관의 시동 제어를 개시하는 것이 가능하다.

그러나, 일본공개특허공보 제2004-156461호에 기재된 가변 밸브 타이밍 제어 장치의 경우에서와 같이, 내연 기관이 시동되기 전에, 즉 캠 샤프트가 정지된 때, 밸브의 위상이 학습되면, 캠 샤프트가 회전될 때 높은 저항이 발생되기 때문에 학습되어야 할 위상으로 밸브의 위상을 변경하는 것이 어렵다. 따라서, 학습의 정밀도가 떨어질 수 있다. 또한, 기준 위치의 학습이 완료될 때까지 차량이 주행하는 것이 허용되지 않는다.

본 발명은 예를 들면 배기가스 성능의 열화를 최소화하는 가변 밸브 타이밍 기구의 제어 장치 및 제어 방법, 그 제어 방법을 실현시키는 프로그램 및 그 프로그램이 기억된 기록 매체를 제공한다. 본 발명은 또한 차량이 주행하는 동안 밸브 위상이 정밀하게 학습되는 제어 유닛 및 제어 방법, 그 제어 방법을 실현시키는 프로그램 및 그 프로그램이 기록된 저장 매체를 제공한다.

본 발명의 제1 태양은 내연 기관의 출력축에 대해 캠 샤프트의 위상을 변경함으로써 흡기 밸브 및 배기 밸브 중 적어도 하나의 밸브 위상을 제1 위상으로부터 제2 위상까지의 제1 범위에서 변경하는 가변 밸브 타이밍 기구의 제어 유닛에 관한 것이다. 제어 유닛은, 밸브 위상을 검출하는 검출기와, 내연 기관이 정지된 때 밸브 위상이 제1 위상으로 되게 하는 제어를 실행하는 제1 제어 유닛과, 밸브 위상이 제1 위상으로 제어된 때 검출기에 의해 검출된 밸브 위상을 학습하는 학습 유닛을 포함한다. 본 발명의 제2 태양은 본 발명의 제1 태양에 따른 제어 유닛의 요소에 대응하는 단계를 포함하는, 가변 밸브 타이밍 기구의 제어 방법에 관한 것이다.

본 발명의 제3 태양은 본 발명의 제1 태양에 따른 제어 유닛에 관한 것이다. 본 발명의 제3 태양에 따르면, 상기 내연 기관이 작동 중일 때 제1 위상을 포함하지 않는 제2 범위에서 밸브 위상을 변경하는 제어를 실행하는 제2 제어 유닛이 더 제공된다. 본 발명의 제4 태양은 본 발명의 제3 태양에 따른 제어 유닛과 동일한 구성을 갖는 제어 방법에 관한 것이다.

본 발명의 제3 및 제4 태양에 따르면, 가변 밸브 타이밍 기구는 흡기 밸브 및 배기 밸브 중 적어도 하나의 밸브 위상을 제1 위상으로부터 제2 위상까지의 제1 범위에서 변경한다. 내연 기관이 작동 중일 때, 밸브 위상은 제1 위상을 포함하지 않는 제2 범위에서 변경된다. 내연 기관이 정지된 때, 밸브 위상은 제1 위상으로 제어된다. 따라서, 내연 기관이 정지되었기 때문에 배기가스 성능이 열화되기 어려울 때, 밸브 위상은 제1 위상이 된다. 밸브 위상이 제1 위상으로 제어된 때, 밸브 위상을 검출하는 검출기에 의해 검출된 위상이 학습된다. 따라서, 예를 들면, 배기가스 성능의 열화를 유발하지 않고, 제1 위상에서 검출기에 의해 검출된 위상을 학습하는 것이 가능하다. 그 결과, 예를 들면 배기가스 성능의 열화를 최소화하는, 가변 밸브 타이밍 기구의 제어 유닛 및 제어 방법을 제공하는 것이 가능하다.

본 발명의 제5 태양은 본 발명의 제1 태양에 따른 제어 유닛에 관한 것이다. 본 발명의 제5 태양에 따르면, 제1 제어 유닛은 내연 기관에서 연료 분사가 정지된 때 밸브 위상이 제1 위상으로 되게 하는 제어를 실행한다. 본 발명의 제6 태양은 본 발명의 제5 태양에 따른 제어 유닛과 동일한 구성을 갖는 제어 방법에 관한 것이다.

본 발명의 제5 및 제6 태양에 따르면, 예를 들면 내연 기관에서 연료 분사가 정지되었기 때문에 배기가스 성능이 열화되기 어려울 때 제1 위상에서 검출기에 의해 검출된 위상을 학습하는 것이 가능하다.

본 발명의 제7 태양은 본 발명의 제1 태양에 따른 제어 유닛에 관한 것이다. 본 발명의 제7 태양에 따르면, 내연 기관은, 차량이 내연 기관에 의해 발생되는 구동력을 사용하여 주행하는 제1 모드와, 차량이 내연 기관과 다른 구동력원에 의해 발생되는 구동력을 사용하여 주행하는 제2 모드 중 선택된 주행 모드에서 주행하는 차량에 장착된다. 제1 제어 유닛은 차량이 제2 모드에서 주행할 때 밸브 위상이 제1 위상으로 되게 하는 제어를 실행한다. 본 발명의 제8 태양은 본 발명의 제7 태양에 따른 제어 유닛과 동일한 구성을 갖는 제어 방법에 관한 것이다.

본 발명의 제7 및 제8 태양에 따르면, 예를 들면 내연 기관이 정지된 때 내연 기관과 다른 구동력원에 의해 발생된 구동력을 사용하여 하이브리드 차량이 주행하기 때문에 배기가스 성능이 열화되기 어려울 때 제1 위상에서 검출기에 의해 검출된 위상을 학습하는 것이 가능하다.

본 발명의 제9 태양은 본 발명의 제1, 제3, 제5 및 제7 태양 중 어느 하나에 따른 제어 유닛에 관한 것이다. 본 발명의 제9 태양에 따르면, 제1 위상은 상기 제1 범위에서 최지각 위상이다. 본 발명의 제10 태양은 본 발명의 제9 태양에 따른 제어 유닛과 동일한 구성을 갖는 제어 방법에 관한 것이다.

본 발명의 제9 및 제10 태양에 따르면, 최지각 위상에서 검출기에 의해 검출된 위상을 학습하는 것이 가능하다.

본 발명의 제11 태양은 본 발명의 제1 태양에 따른 제어 유닛에 관한 것이다. 본 발명의 제11 태양에 따르면, 제어 유닛은 내연 기관 및 내연 기관과 다른 구동력원이 제공된 차량에 설치되는 가변 밸브 타이밍 기구를 위해 사용될 수 있다. 상기 제어 유닛은, 내연 기관을 작동시키지 않고 구동력원에 의해 발생된 구동력을 사용하여 차량이 주행하도록 제어를 실행하는 제2 제어 유닛과, 내연 기관을 작동시키지 않고 구동력원에 의해 발생된 구동력을 사용하여 차량이 주행할 때 회전 전기 기계에 의해 발생되는 구동력에 의해 캠 샤프트가 회전되도록 제어를 실행하는 제3 제어 유닛을 더 포함할 수 있다. 제1 제어 유닛은 캠 샤프트가 상기 회전 전기 기계에 의해 발생되는 구동력에 의해 회전될 때 밸브 위상이 제1 위상으로 되게 하는 제어를 실행한다. 본 발명의 제12 태양은 본 발명의 제11 태양에 따른 제어 유닛과 동일한 구성을 갖는 제어 방법에 관한 것이다.

본 발명의 제11 및 제12 태양에 따르면, 차량은 내연 기관과 내연 기관과 다른 구동력원을 구비한다. 흡기 밸브 및 배기 밸브 중 적어도 하나의 밸브 위상은 내연 기관의 출력축에 대해 캠 샤프트의 위상을 변경함으로써 제1 위상으로부터 제2 위상까지의 제1 범위에서 변경된다. 차량은 내연 기관을 작동시키지 않고 내연 기관과 다른 구동력원에 의해 발생된 동력원을 사용하여 주행한다. 캠 샤프트는 내연 기관과 다른 구동력원에 의해 발생된 구동력을 사용하여 차량이 주행할 때 회전 전기 기계에 의해 발생된 구동력에 의해 회전된다. 따라서, 위상이 변경될 때 발생되는 캠 샤프트의 회전 저항이 캠 샤프트가 정지된 때보다 더욱 효과적으로 감소된다. 이 상태에서, 밸브 위상은 제1 위상으로 제어된다. 따라서, 신뢰성 있게 밸브 위상이 제1 위상으로 되게 하는 것이 가능하다. 밸브 위상이 제1 위상으로 제어된 때 밸브 위상 검출기에 의해서 검출된 위상이 학습된다. 그 결과, 차량이 주행하는 동안 밸브 위상이 정확하게 학습되는, 가변 밸브 타이밍 기구의 제어 유닛 및 제어 방법을 제공하는 것이 가능하다.

본 발명의 제13 태양은 본 발명의 제11 태양에 따른 제어 유닛에 관한 것이다. 본 발명의 제13 태양에 따르면, 제2 제어 유닛은, 학습된 위상을 나타내는 데이터가 소거된 때, 내연 기관을 작동시키지 않고 구동력원에 의해 발생된 구동력을 사용하여 차량이 주행하도록 제어를 실행할 수 있다. 본 발명의 제14 태양은 본 발명의 제13 태양에 따른 제어 유닛과 동일한 구성을 갖는 제어 방법에 관한 것이다.

본 발명의 제13 및 제14 태양에 따르면, 학습된 위상을 나타내는 데이터가 소거된 때, 데어터가 소거되면 밸브 위상이 정확하게 제어되지 않기 때문에 내연 기관을 작동시키지 않고 내연 기관과 다른 구동력원에 의해 발생된 구동력을 사용하여 차량이 주행하도록 제어가 실행된다. 따라서, 예를 들면 배기가스 성능의 열화를 최소화하는 것이 가능하다.

본 발명의 제15 태양은 본 발명의 제11 또는 제13 태양에 따른 제어 유닛에 관한 것이다. 본 발명의 제15 태양에 따르면, 내연 기관이 작동 중일 때 제1 위상을 포함하지 않는 범위에서 밸브 위상이 변경되도록 제어를 실행하는 제4 제어 유닛이 더 제공될 수 있다. 본 발명의 제16 태양은 본 발명의 제15 태양에 따른 제어 유닛과 동일한 구성을 갖는 제어 방법에 관한 것이다.

본 발명의 제15 및 제16 태양에 따르면, 밸브 위상은 내연 기관이 작동 중일 때 제1 위상을 포함하지 않는 범위에서 변경된다. 따라서, 예를 들면 제1 위상이 내연 기관이 작동 중일 때 사용되는 위상으로서 적절하지 않을 때 내연 기관은 제1 위상을 사용하지 않고 작동된다. 따라서, 내연 기관이 작동하고 있을 때 내연 기관의 출력 또는 배기가스 성능의 열화를 최소화하는 것이 가능하다.

본 발명의 제17 태양은 본 발명의 제11, 제13 및 제15 태양 중 어느 하나에 따른 제어 유닛에 관한 것이다. 본 발명의 제17 태양에 따르면, 제1 위상은 제1 범위에서 최지각 위상일 수 있다. 본 발명의 제18 태양은 본 발명의 제17 태양에 따른 제어 유닛과 동일한 구성을 갖는 제어 방법에 관한 것이다.

본 발명의 제17 및 제18 태양에 따르면, 차량이 주행하고 있는 동안 최지각 위상에서 밸브 위상을 정확하게 학습하는 것이 가능하다.

본 발명의 제19 태양은 본 발명의 제2, 제4, 제6, 제8, 제10, 제12, 제14, 제16 및 제18 태양 중 어느 하나에 따른 제어 방법을 컴퓨터가 구현하는 프로그램에 관한 것이다. 본 발명의 제20 태양은 본 발명의 제2, 제4, 제6, 제8, 제10, 제12, 제14, 제16 및 제18 태양 중 어느 하나에 따른 제어 방법을 컴퓨터가 구현하는 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체에 관한 것이다.

본 발명의 제19 및 제20 태양에 따르면, 범용 컴퓨터 또는 전용 컴퓨터를 사용하여 본 발명의 제2, 제4, 제6, 제8, 제10, 제12, 제14, 제16 및 제18 태양 중 어느 하나에 따른 가변 밸브 타이밍 기구의 제어 방법을 구현하는 것이 가능하다.

본 발명의 상술한 그리고 추가의 구성 및 이점이 동일 또는 대응하는 요소에 동일 참조부호를 부여한 첨부 도면을 참조하는 예시 실시예에 대한 후속 설명으로부터 명백해질 것이다.

도1은 하이브리드 차량의 파워 트레인의 구조를 개략적으로 도시하는 도면이다.

도2는 동력 분할 기구의 공선도(collinear diagram)이다.

도3은 변속기의 공선도이다.

도4는 하이브리드 차량의 엔진의 구조를 개략적으로 도시하는 도면이다.

도5는 흡기 밸브의 위상을 정한 맵을 도시하는 그래프이다.

도6은 흡기 VVT 기구를 도시하는 단면도이다.

도7은 도6의 Ⅶ-Ⅶ 선을 따라 취한 단면도이다.

도8은 도6의 Ⅷ-Ⅷ 선을 따라 취한 제1 단면도이다.

도9는 도6의 Ⅷ-Ⅷ 선을 따라 취한 제2 단면도이다.

도10은 도6의 Ⅹ-Ⅹ 선을 따라 취한 단면도이다.

도11은 도6의 ⅩⅠ-ⅩⅠ 선을 따라 취한 단면도이다.

도12는 흡기 VVT 기구의 요소가 협동하여 실현하는 감속비를 도시하는 그래프이다.

도13은 스프로킷에 대한 가이드 플레이트의 위상과 흡기 밸브의 위상 사이의 관계를 도시하는 그래프이다.

도14는 본 발명의 제1 실시예에 따른 ECU의 기능 블록도이다.

도15는 흡기 밸브의 위상이 변화되도록 허용되는 범위를 도시하는 그래프이다.

도16은 ECU에 의해 실행되는 프로그램의 제어 루틴을 도시하는 흐름도이다.

도17은 본 발명의 제2 실시예에 따른 ECU의 기능 블록도이다.

도18은 본 발명의 제2 실시예에 따른 ECU에 의해 실행되는 프로그램의 제어 루틴을 도시하는 흐름도이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해서 설명한다. 이하의 설명에서는, 동일 또는 대응하는 요소에는 동일한 참조번호가 부여된다. 동일한 참조번호를 갖는 요소의 명칭 및 기능은 또한 동일하다. 따라서, 동일한 참조번호를 갖는 요소에 대해서는 오직 한번만 설명한다.

도1을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 제어 유닛이 제공된 하이브리드 차량의 파워 트레인에 대해서 설명한다. 본 발명의 제1 실시예에 따른 제어 유닛은 ECU(Electronic Control Unit)(100)가 ECU(100)의 ROM(Read Only Memory)(102)에 저장된 프로그램을 실행할 때 실현된다. ECU(100)는 복수 ECU로 분할될 수도 있다. ECU(100)에 의해 실행되는 프로그램은 CD(Compact Disc) 또는 DVD(Digital Versatile Disc)에 기록되어 시장에 유통될 수 있다.

도1에 도시된 바와 같이, 파워 트레인은 주로 엔진(1000), 제1 MG(Motor Generator)(200), 동력 분할 기구(300), 제2 MG(400) 및 변속기(500)로 형성된다. 동력 분할 기구(300)는 엔진(1000)과 제1 MG(200) 사이에 제공된다. 동력 분할 기구(300)는 엔진(1000)으로부터의 토크와 제1 MG(200)로부터의 토크를 결합하거나, 엔진(1000)으로부터의 토크를 제1 MG(200)에 전달되는 토크 및 구동륜으로 전달되는 토크로 분할한다.

엔진(1000)은 연료를 연소시켜서 구동력을 발생시키는 공지된 동력 유닛이다. 스로틀 밸브 개방도(흡기량), 연료 공급량 및 점화 시기와 같은 엔진(1000)의 작동 상태가 전기적으로 제어된다. 제어는 주로 마이크로 컴퓨터로 형성되는 ECU(100)에 의해 실행된다. 엔진(1000)에 대해서는 후에 상세하게 설명한다.

제1 MG(200)는 예를 들면 삼상 교류 회전 전기 기계이며, 전기 모터(모터) 로서 기능하고 또한 발전기로서도 기능하도록 구성된다. 제1 MG(200)는 인버터(210)를 통해서 축전 장치(700), 예를 들면 배터리에 접속된다. 제1 MG(200)로부터의 출력 토크 또는 회생 토크는 인버터(210)를 제어함으로써 적절하게 조정된 다. 인버터(210)는 ECU(100)에 의해 제어된다. 제1 MG(200)의 스테이터(도시 생략)는 회전하지 않도록 고정되어 있다.

동력 분할 기구(300)는 3개의 회전 요소, 즉 외기어(external gear)인 선 기어(S)(310)와, 선 기어(S)(310)와 동축으로 배치된 내기어(internal gear)인 링 기어(R)(320)와, 선 기어(S)(310)와 링 기어(R)(320)에 맞물려 있는 피니언을, 피니언이 자전하고 선 기어(S)(310)를 중심으로 공전하는 것이 허용되는 방식으로 지지하는 캐리어(C)(330)를 사용함으로써 차동 작용을 발생하는 공지의 기어 기구이다. 엔진(1000)의 출력축은 댐퍼를 통해서 제1 회전 요소인 캐리어(C)(330)에 연결된다. 다시 말해, 캐리어(C)(330)는 입력 요소로서 작용한다.

제1 MG(200)의 로터(도시 생략)가 제2 회전 요소인 선 기어(S)(310)에 연결된다. 따라서, 선 기어(S)(310)는 소위 반력 요소로서 작용하고, 제3 회전 요소인 링 기어(R)(320)는 출력 요소로 작용한다. 링 기어(R)(320)는 구동륜(도시 생략)에 연결된 출력축(600)에 연결된다.

도2는 동력 분할 기구(300)의 공선도이다. 도2에 도시된 바와 같이, 제1 MG(200)로부터의 토크가 엔진(1000)으로부터 출력되고 캐리어(C)(330)에 입력되는 토크에 대한 반력 토크로서 선 기어(S)(310)에 입력될 때, 출력 요소로서 작용하는 링 기어(R)(320)는 반력 토크를 사용하여 엔진(1000)으로부터 출력된 토크를 증가 또는 감소시킴으로써 얻어진 토크를 출력한다. 이 경우, 제1 MG(200)의 로터가 이 토크에 의해 회전되고, 제1 MG(200)는 발전기로서 작용한다. 링 기어(R)(320)의 회전수(출력 회전수)가 일정하면, 엔진(1000)의 회전수는 제1 MG(200)의 회전수를 조정함으로써 연속적으로(단계없이) 변화될 수 있다. 즉, 엔진(1000)의 회전수를 최적 연료 효율이 달성되는 값으로 설정하는 제어가 제1 MG(200)를 제어함으로써 실행된다. ECU(100)가 제어를 실행한다.

차량이 주행하는 동안 엔진(1000)이 정지될 때, 제1 MG(200)는 역방향으로 회전하고 있다. 이 상태에서, 제1 MG(200)가 정회전 방향으로 부여될 토크를 생성하도록 전기 모터로서 이용되면, 엔진(1000)이 정회전 방향으로 회전되는 방향으로 부여되는 토크가 캐리어(C)(330)에 연결된 엔진(1000)에 부여된다. 따라서, 엔진(1000)은 제1 MG(200)에 의해서 시동된다(모터링 또는 크랭킹). 이 경우, 출력축(600)의 회전이 정지되는 방향으로 부여되는 토크가 출력축(600)에 부여된다. 따라서, 차량이 주행하게 하는 데 사용되는 구동 토크는 제2 MG(400)로부터 출력된 토크를 제어함으로써 유지되고, 동시에 엔진(1000)은 원활하게 시동된다. 이 종류의 하이브리드 구동 시스템은 기계 분배식 하이브리드 시스템 또는 분할식 하이브리드 시스템으로 불린다.

도1을 다시 참조하면, 제2 MG(400)는, 예를 들면, 삼상 교류 회전 전기 기계이고, 전기 모터로서 기능하고 발전기로서도 또한 기능하도록 구성된다. 제2 MG(400)는 인버터(410)을 통해서 축전 유닛(700), 예를 들면 배터리에 접속된다. 파워링 작동(powering operation)에 의해 얻어진 토크 및 회생 작동에 의해서 얻어진 토크는 인버터(410)를 제어함으로써 조정된다. 제2 MG(400)의 스테이터(도시 생략)는 회전하지 않도록 고정되어 있다.

변속기(500)는 1세트의 라비뇨 유성 기어 기구로 형성된다. 변속기(500)는 외기어인 제1 선 기어(S1)(510)와 제2 선 기어(S2)(520)를 포함한다. 제1 피니언(531)은 제1 선 기어(S1)(510)와 맞물려 있고, 제1 피니언(531)은 제2 피니언(532)과 맞물려 있고, 제2 피니언(532)은 선 기어(510, 520)와 동축으로 배치된 링 기어(R)(540)와 맞물려 있다.

피니언(531, 532)은 자전 및 선 기어(510, 520)을 중심으로 공전하는 것이 허용되는 방식으로 캐리어(C)(550)에 의해 지지되어 있다. 제2 선 기어(S2)(520)는 제2 피니언(532)과 맞물려 있다. 따라서, 제1 선 기어(S1)(510) 및 링 기어(R)(540)는 피니언(531, 532)과 함께 더블 피니언형 유성 기어 기구에 상당하는 기구를 구성한다. 제2 선 기어(S2)(520) 및 링 기어(R)(540)는 제2 피니언(532)과 함께 싱글 피니언형 유성 기어 기구에 상당하는 기구를 구성한다.

변속기(500)는 제1 선 기어(S1)(510)를 선택적으로 고정하는 B1 브레이크(561) 및 링 기어(R)(540)를 선택적으로 고정하는 B2 브레이크(562)를 더 포함한다. 이들 브레이크(561, 562)는 마찰력을 이용하여 결합력을 발생하는 소위 마찰 결합 요소이다. 다판 결합 장치 또는 밴드형 결합 장치가 브레이크(561, 562)로서 사용될 수 있다. 각각의 브레이크(561, 562)는 이의 토크 용량이 유압식으로 발생되는 결합력에 기초하여 연속적으로 변화되도록 구성되어 있다. 또한, 제2 MG(400)는 제2 선 기어(S2)(520)에 연결된다. 캐리어(C)(550)는 출력축(600)에 연결된다.

따라서, 변속기(500)에서는, 제2 선 기어(S2)(520)는 소위 입력 요소로서 작용하고, 캐리어(C)(550)는 출력 요소로서 작용한다. B1 브레이크(561)가 결합될 때, 기어비가 "1"보다 높은 고속단(high gear)이 선택된다. B2 브레이크(562)가 B1 브레이크(561) 대신에 결합되면, 기어비가 고속단의 기어비보다 높은 저속단(low gear)이 선택된다.

변속기(500)는 차량 속도 및 요구되는 구동력(또는 가속 페달 조작량)과 같은 차량 구동 상태에 기초하여 이들 변속단 사이에서 변속된다. 보다 구체적으로, 변속 범위(shift range)는 맵(변속선도)의 형태로 미리 설정되고, 검출된 차량 구동 상태에 기초하여 변속단 중 하나를 선택하는 제어가 실행된다.

도3은 변속기(500)의 공선도이다. 도3에 도시된 바와 같이, 링 기어(R)(540)가 B2 브레이크(562)에 의해 고정될 때, 저속단(L)이 선택되고, 제2 MG(400)로부터 출력된 토크가 기어비에 기초하여 증폭되고, 증폭된 토크가 출력축(600)에 부여된다. 제1 선 기어(S1)(510)가 B1 브레이크(561)에 의해 고정될 때, 기어비가 저속단(L)의 것보다 낮은 고속단(H)이 선택된다. 고속단(H)의 기어비는 또한 "1"보다 높다. 따라서, 제2 MG(400)로부터 출력된 토크는 기어비에 기초하여 증폭되고, 증폭된 토크는 출력축(600)에 부여된다.

저속단(L) 또는 고속단(H)이 유지될 때, 기어비에 기초하여 제2 MG(400)로부터 출력된 토크를 증폭함으로써 얻어진 토크가 출력축(600)에 부여된다. 그러나, 기어가 변속되고 있을 때, 브레이크(561, 562)의 토크 용량 및 회전수 변화에 기인한 관성 토크에 의해 영향을 받은 토크가 출력축(600)에 부여된다. 출력축(600)에 부여된 토크는 제2 MG(400)가 구동 상태일 때는 정 토크(positive torque)이고, 제2 MG(400)가 피구동 상태에 있을 때는 부 토크(negative torque)이다.

본 발명의 제1 실시예에서, 하이브리드 차량은, 하이브리드 차량이 엔진(1000)에 의해 발생된 구동력만을 사용하여 주행하는 제1 모드, 엔진(1000)은 정지되고 하이브리드 차량이 제2 MG(400)에 의해 발생된 구동력만을 사용하여 주행하는 제2 모드, 및 하이브리드 차량이 엔진(1000)에 의해 발생된 구동력과 제2 MG(400)에 의해 발생된 구동력 둘다를 사용하여 주행하는 제3 모드 중 하나의 모드로 주행한다. 주행 모드는 가속 페달 조작량 및 축전 유닛(700)의 잔존 용량과 같은 다양한 파라미터에 기초하여 선택된다.

하이브리드 차량에 관련된 기술 분야에서 공지된 기술이 주행 모드를 선택하기 위한 방법을 형성하는 데 이용될 수 있다. 따라서, 주행 모드를 선택하는 방법에 대한 상세한 설명은 이하에서 제공되지 않는다. 또한, 주행 모드의 수는 3개로 한정되지 않는다.

도4를 참조하여 엔진(1000)에 대해서 더욱 상세하게 설명한다. 엔진(1000)은 4개의 실린더를 각각 갖는 "A" 뱅크(1010)와 "B" 뱅크(1012)를 포함하는 8기통 V형 엔진이다. 8기통 V형 엔진 이외의 다른 엔진이 이용될 수도 있다.

에어 클리너(1020)를 통과한 공기가 엔진(1000)에 공급된다. 스로틀 밸브(1030)는 엔진(1000)에 공급되는 공기의 양을 조정한다. 스로틀 밸브(1030)는 모터에 의해 구동되는 전자 제어식 스로틀 밸브이다.

공기는 흡기 통로(1032)를 통해 실린더(1040) 내로 도입된다. 그런 후, 공기는 실린더(1040)(연소실)에서 연료와 혼합된다. 연료는 인젝터(1050)로부터 실린더(1040) 내로 직접 분사된다. 즉, 인젝터(1050)의 분사 구멍은 실린더(1040) 내부에 위치설정된다.

연료는 흡기 행정에서 실린더(1040) 내로 분사된다. 연료가 분사되는 시기는 흡기 행정일 필요가 없다. 본 발명의 제1 실시예에 관한 설명은, 엔진(1000)이 인젝터(1050)의 분사 구멍이 실린더(1040) 내부에 위치설정되는 직접 분사식 엔진이라는 가정에서 제공된다. 직접 분사용 인젝터(1050)에 부가하여 포트 분사용 인젝터가 제공될 수도 있다. 다르게는, 포트 분사용 인젝터 만이 제공될 수도 있다.

실린더(1040) 내의 공기-연료 혼합물은 점화 플러그(1060)에 의해 점화된 후, 연소된다. 연소된 공기-연료 혼합물, 즉 배기가스는 3원 촉매(1070)에 의해 정화된 후, 차량 외부로 배출된다. 공기-연료 혼합물의 연소에 기인하여 피스톤(1080)이 밀려 내려지고, 그에 의해서 크랭크 샤프트(1090)가 회전된다.

흡기 밸브(1100) 및 배기 밸브(1110)가 실린더(1040)의 정상부에 제공된다. 흡기 밸브(1100)는 흡기 캠 샤프트(1120)에 의해 구동되고, 배기 밸브(1110)는 배기 캠 샤프트(1130)에 의해 구동된다. 흡기 캠 샤프트(1120) 및 배기 캠 샤프트(1130)는 예를 들면 체인 또는 기어에 의해 서로 연결되어 동일 회전수로 회전한다.

흡기 캠 샤프트(1120) 및 배기 캠 샤프트(1130)는 예를 들면 체인 또는 벨트를 통해 크랭크 샤프트(1090)에 연결된다. 흡기 캠 샤프트(1120) 및 배기 캠 샤프트(1130)의 각각의 회전수는 크랭크 샤프트(1090)의 회전수의 절반이다.

흡기 밸브(1100)의 위상(개방/폐쇄 타이밍)은 흡기 캠 샤프트(1120)에 고정된 흡기 VVT 기구(2000)에 의해 제어된다. 배기 밸브(1110)의 위상(개방/폐쇄 타 이밍)은 배기 캠 샤프트(1130)에 고정된 배기 VVT 기구(3000)에 의해 제어된다.

본 발명의 제1 실시예에서, 흡기 캠 샤프트(1120) 및 배기 캠 샤프트(1130)는 각각 VVT 기구(2000, 3000)에 의해 회전되고, 그에 의해서 흡기 밸브(1100)의 위상 및 배기 밸브(1110)의 위상이 제어된다. 즉, 흡기 밸브(1100)의 위상 및 배기 밸브(1110)의 위상은 VVT 기구(2000, 3000)를 각각 사용하여 크랭크 샤프트(1090)에 대한 흡기 캠 샤프트(1120)의 위상 및 크랭크 샤프트(1090)에 대한 배기 샤프트(1130)의 위상을 변경함으로써 변화된다. 그러나, 위상을 제어하는 방법은 이에 한정되지 않는다.

흡기 VVT 기구(2000)는 전기 모터(2060)(도4에 도시되지 않음)에 의해 작동된다. 전기 모터(2060)는 ECU(100)에 의해 제어된다. 전기 모터(2060)를 통과하는 전류의 크기가 전류계(도시 생략)에 의해 검출되고 전기 모터(2060)에 가해지는 전압은 전압계(도시 생략)에 의해 검출되고, 전류의 크기를 나타내는 신호 및 전압을 나타내는 신호가 ECU(100)에 송신된다.

배기 VVT 기구(3000)는 유압식으로 작동된다. 흡기 VVT 기구(2000)는 유압식으로 작동될 수도 있다. 배기 VVT 기구(300)는 전기 모터에 의해 작동될 수도 있다.

ECU(100)는 크랭크각 센서(5000)로부터 크랭크 샤프트(1090)의 회전수 및 크랭크각을 나타내는 신호를 수신한다. 또한, ECU(100)는 캠 포지션 센서(5010)로부터 흡기 캠 샤프트(1120)의 위상을 나타내는 신호 및 배기 캠 샤프트(1130)의 위상을 나타내는 신호(회전 방향으로의 이들 캠 샤프트의 위치)를 수신한다. 다시 말 해, ECU(100)는 캠 포지션 센서(5010)로부터 흡기 밸브(1100)의 위상을 나타내는 신호 및 배기 밸브(1110)의 위상을 나타내는 신호를 수신한다. 또한, ECU(100)는 캠 포지션 센서(5010)로부터 흡기 캠 샤프트(1120)의 회전수를 나타내는 신호 및 배기 캠 샤프트(1130)의 회전수를 나타내는 신호를 수신한다.

추가로, ECU(100)는 냉각수 온도 센서(5020)로부터 엔진(1000)의 냉각수의 온도(냉각수 온도)를 나타내는 신호 및 에어플로우 미터(5030)로부터 엔진(1000)에 흡입되는 공기량을 나타내는 신호를 수신한다.

또한, ECU(100)는 회전수 센서(5040)로부터 전기 모터(2060)의 출력축의 회전수를 나타내는 신호를 수신한다.

ECU(100)는 상술된 센서로부터 수신된 신호 및 메모리(도시 생략)에 저장된 프로그램에 기초하여 엔진(1000)이 원하는 작동 상태에 있도록 스로틀 밸브 개방도, 점화 시기, 연료 분사 시기, 연료 분사량, 흡기 밸브(1100)의 위상, 배기 밸브(1110)의 위상 등을 제어한다.

본 발명의 제1 실시예에 따르면, ECU(100)는, 도5에 도시한 바와 같이, 엔진 회전수(NE)와 흡입 공기량(KL)을 파라미터로서 사용하는 맵에 기초하여 흡기 밸브(1100)의 위상을 설정한다. 복수의 냉각수 온도에서 흡기 밸브(1100)의 위상을 설정하기 위해 사용되는 복수의 맵이 메모리에 저장된다.

이하, 흡기 VVT 기구(2000)에 대해서 더욱 상세하게 설명한다. 배기 VVT 기구(3000)는 아래에서 설명되는 흡기 VVT 기구(2000)와 동일한 구성을 가질 수도 있다.

도6에 도시한 바와 같이, 흡기 VVT 기구(2000)는 스프로킷(2010), 캠 플레이트(2020), 링크 기구(2030), 가이드 플레이트(2040), 감속기(2050) 및 전기 모터(2060)를 포함한다.

스프로킷(2010)은 예를 들면 체인을 통해서 크랭크 샤프트(1090)에 연결된다. 스프로킷(2010)의 회전수는 크랭크 샤프트(1090)의 회전수의 절반이다. 흡기 캠 샤프트(1120)는 스프로킷(2010)의 회전축과 동축이고 스프로킷(2010)에 대하여 회전하는 방식으로 제공된다. 즉, 흡기 캠 샤프트(1120)는 크랭크 샤프트(1090)에 대해 흡기 캠 샤프트(1120)의 위상이 변경될 수 있는 방식으로 제공된다.

캠 플레이트(2020)는 제1 핀(2070)에 의해 흡기 캠 샤프트(1120)에 연결된다. 스프로킷(2010)에서, 캠 플레이트(2020)는 흡기 캠 샤프트(1120)와 함께 회전한다. 캠 플레이트(2020)와 흡기 캠 샤프트(1120)는 서로 일체로 형성될 수도 있다.

각 링크 기구(2030)는 제1 아암(2031)과 제2 아암(2032)으로 형성된다. 도7, 즉 도6의 Ⅶ-Ⅶ 선을 따라 취한 단면도에 도시한 바와 같이, 쌍을 이룬 제1 아암(2031)이 흡기 캠 샤프트(1120)의 회전축에 대하여 대칭이 되도록 스프로킷(2010) 내에 설치된다. 각각의 제1 아암(2031)은 제2 핀(2072)를 중심으로 선회하도록 스프로킷(2010)에 연결된다.

도8, 즉 도6의 Ⅷ-Ⅷ 선을 따라 취한 단면도 및 도8에 도시된 상태로부터 흡기 밸브(1100)의 위상을 진각시킴으로써 달성된 상태를 도시하는 도9에 도시된 바와 같이, 제1 아암(2031)과 캠 플레이트(2020)는 제2 아암(2032)에 의해서 서로 연 결된다.

각각의 제2 아암(2032)은 제1 아암(2031)에 대해 제3 핀(2074)을 중심으로 선회하도록 지지된다. 각각의 제2 아암(2032)은 캠 플레이트(2020)에 대해 제4 핀(2076)을 중심으로 선회하도록 지지된다.

흡기 캠 샤프트(1120)는 링크 기구(2030)의 쌍에 의해 스프로킷(2010)에 대해 회전되고, 그에 의해 흡기 밸브(100)의 위상이 변경된다. 따라서, 링크 기구(2030) 중 하나가 파손되어 꺾어진 경우에도, 흡기 밸브(1100)의 위상이 다른 링크 기구(2030)에 의해 변경된다.

도6을 다시 참조하면, 제어 핀(2034)이 각각의 링크 기구(2030)[보다 구체적으로, 제2 아암(2032)]의 하나에 면에 설치되고, 그 면은 가이드 플레이트(2040)에 인접한다. 제어 핀(2034)은 제3 핀(2074)에 대해 동축으로 설치된다. 각각의 제어 핀(2034)는 가이드 플레이트(2040)에 형성된 가이드 홈(2042) 내부에서 활주한다.

각 제어 핀(2034)은 가이드 플레이트(2040)에 형성된 가이드 홈(2042) 내를 활주하면서 반경 방향으로 이동한다. 반경 방향으로의 각 제어 핀(2034)의 이동은 스프로킷(2010)에 대해 흡기 캠 샤프트(1120)를 회전시킨다.

도10, 즉 도6의 Ⅹ-Ⅹ 선을 따라 취한 단면도에 도시된 바와 같이, 가이드 홈(2042)은 제어 핀(2034)이 가이드 플레이트(2040)의 회전에 따라 반경 방향으로 이동하도록 나선 형으로 형성된다.

제어 핀(2034)과 가이드 플레이트(2040)의 축 사이의 거리가 반경 방향으로 증가함에 따라, 흡기 밸브(1100)의 위상은 더욱 지각된다. 즉, 위상의 변화량은 반경 방향으로의 제어 핀(2034)의 이동에 따라 각 링크 기구(2030)가 작동되는 양에 대응한다. 제어 핀(2034)과 가이드 플레이트(2040)의 축 사이의 거리가 반경 방향으로 증가됨에 따라, 흡기 밸브(1100)의 위상이 더욱 진각될 수도 있다.

도10에 도시된 바와 같이, 제어 핀(2034)이 가이드 홈(2042)의 단부에 도달한 때, 링크 기구(2030)의 작동이 제한된다. 따라서, 제어 핀(2034)이 가이드 홈(2042)의 단부에 도달하는 위상이 흡기 밸브(1100)의 기계적으로 정해지는 최진각 위상 또는 기계적으로 정해지는 최지각 위상이다.

도6을 다시 참조하면, 복수의 오목부(2044)가 가이드 플레이트(2040)의 일 면에 형성되고, 그 면은 감속기(2050)에 인접한다. 오목부(2044)는 가이드 플레이트(2040)와 감속기(2050)를 서로 연결하는데 사용된다.

감속기(2050)는 외기어(2052) 및 내기어(2054)로 형성된다. 외기어(2052)는 스프로킷(2010)과 함께 회전하도록 스프로킷(2010)에 고정된다.

가이드 플레이트(2040)의 오목부(2044) 내에 끼워지는 복수의 볼록부(2056)가 내기어(2054) 상에 형성된다. 내기어(2054)는 전기 모터(2060)의 출력축의 축(2064)으로부터 편심된 축을 갖는 커플링(2062)의 편심축(2066)을 중심으로 회전가능하도록 지지된다.

도11은 도6에서 ⅩⅠ-ⅩⅠ 선을 따라 취한 단면도를 도시한다. 내기어(2054)는 복수의 이 중 일부가 외기어(2052)와 맞물리는 방식으로 설치된다. 전기 모터(2060)의 출력축의 회전수가 스프로킷(2010)의 회전수와 동일한 때, 커플 링(2062) 및 내기어(2054)는 외기어(2052)[스프로킷(2010)]과 동일한 회전수로 회전한다. 이 경우, 가이드 플레이트(2040)는 스프로킷(2010)과 동일한 회전수로 회전하고, 흡기 밸브(1100)의 위상이 유지된다.

커플링(2062)이 전기 모터(2060)에 의해 외기어(2052)에 대해 축(2064)을 중심으로 회전될 때, 내기어(2054) 전체가 축(2064)을 중심으로 회전하고, 동시에 내기어(2054)는 편심축(2066)을 중심으로 회전한다. 내기어(2054)의 회전 운동은 가이드 플레이트(2040)가 스프로킷(2010)에 대해 회전하게 하여, 흡기 밸브(1100)의 위상이 변경된다.

흡기 밸브(1100)의 위상은, 전기 모터(2060)의 출력축과 스프로킷(2010) 사이의 상대 회전수[전기 모터(2060)의 작동량]를 감속기(2050), 가이드 플레이트(2040) 및 링크 기구(2030)를 사용하여 감속시킴으로써 변경된다. 다르게는, 흡기 밸브(1100)의 위상은 전기 모터(2060)의 출력축과 스프로킷(2010) 사이의 상대 회전수를 증가시킴으로써 변경될 수도 있다.

도12에 도시된 바와 같이, 흡기 VVT 기구(2000)의 요소가 협동하여 실현하는 감속비, 즉 흡기 밸브(1100)의 위상의 변화량에 대한 전기 모터(2060)의 출력축과 스프로킷(2010) 사이의 상대 회전수의 비는 흡기 밸브(1100)의 위상에 대응하는 값을 취할 수도 있다. 본 발명의 제1 실시예에 따르면, 감속비가 증가함에 따라, 전기 모터(2060)의 출력축과 스프로킷(2010) 사이의 상대 회전수에 대한 위상의 변화량은 감소한다.

흡기 밸브(1100)의 위상이 최지각 위상으로부터 CA1까지 연장하는 지각 영역 에 있을 때, 흡기 VVT 기구(2000)의 요소가 협동하여 실현하는 감속비는 R1이다. 흡기 밸브(1100)의 위상이 CA2(CA2는 CA1보다 진각된 위상)로부터 최진각 위상까지 연장하는 진각 영역에 있을 때, 흡기 VVT 기구(2000)의 요소가 협동하여 실현하는 감속비는 R2 (R1>R2)이다.

흡기 밸브(1100)의 위상이 CA1로부터 CA2까지 연장하는 중간 영역에 있을 때, 흡기 VVT 기구(2000)의 요소가 협동하여 실현하는 감속비는 미리 정해진 비율[(R2-R1)/(CA2-CA1)]로 변화된다.

이하, 가변 밸브 타이밍 기구의 흡기 VVT 기구(2000)의 작용에 대해서 설명한다.

흡기 밸브(1100)[흡기 캠 샤프트(1120)]의 위상이 진각된 때, 전기 모터(2060)는 스프로킷(2010)에 대해 가이드 플레이트(2040)를 회전시키도록 작동된다. 그 결과, 도13에 도시한 바와 같이 흡기 밸브(1100)의 위상이 진각된다.

흡기 밸브(1100)의 위상이 최지각 위상으로부터 CA1까지 연장하는 지각 영역에 있을 때, 전기 모터(2060)의 출력축과 스프로킷(2010) 사이의 상대 회전수는 감속비(R1)로 감속된다. 그 결과, 흡기 밸브(1100)의 위상이 진각된다.

흡기 밸브(1100)의 위상이 CA2로부터 최진각 위상까지 연장하는 진각 영역에 있을 때, 전기 모터(2060)의 출력축과 스프로킷(2010) 사이의 상대 회전수는 감속비(R2)로 감속된다. 그 결과, 흡기 밸브(1100)의 위상이 진각된다.

흡기 밸브(1100)의 위상이 지각되면, 전기 모터(2060)의 출력축은 흡기 밸브(1100)의 위상이 진각되는 방향에 대향하는 방향으로 스프로킷(2010)에 대해 회 전된다. 위상이 지각된 때, 전기 모터(2060)의 출력축과 스프로킷(2010) 사이의 상대 회전수는 위상이 진각된 때와 유사한 방식으로 감속된다. 흡기 밸브(1100)의 위상이 최지각 위상에서 CA1으로 연장하는 지각 영역에 있을 때, 전기 모터(2060)의 출력축과 스프로킷(2010) 사이의 상대 회전수는 감속비(R1)로 감속된다. 그 결과, 위상이 지각된다. 흡기 밸브(1100)의 위상이 CA2로부터 최진각 위상까지 연장하는 진각 영역에 있을 때, 전기 모터(2060)의 출력축과 스프로킷(2010) 사이의 상대 회전수는 감속비(R2)로 감속된다. 그 결과, 위상은 지각된다.

따라서, 전기 모터(2060)의 출력축과 스프로킷(2010) 사이의 상대 회전의 방향이 변경되지 않고 유지되는 한, 흡기 밸브(1100)의 위상은 최지각 위상에서 CA1까지 연장하는 지각 영역 및 CA2에서 최진각 위상까지 연장하는 진각 영역 둘다에서 진각되거나 지각될 수 있다. 이 경우, CA2로부터 최진각 위상까지 연장하는 진각 영역에서, 위상은 최지각 위상에서부터 CA1까지 연장하는 지각 영역보다 더 큰 양만큼 진각되거나 지각된다. 따라서, 진각 영역이 지각 영역에서보다 더 넓은 위상 변화폭을 갖는다.

최지각 위상에서부터 CA1까지 연장하는 지각 영역에서, 감속비는 높다. 따라서, 엔진(1000)의 작동에 따라 흡기 캠 샤프트(1120)에 부여되는 토크를 사용하여 전기 모터(2060)의 출력축을 회전시키기 위해서는 높은 토크가 요구된다. 따라서, 전기 모터(2060)가 토크를 발생하지 않을 때에도, 예를 들면, 전기 모터(2060)가 정지된 때에서도, 흡기 캠 샤프트(1120)에 부여되는 토크에 의해 유발되는 전기 모터(2060)의 출력축의 회전이 억제된다. 이는 제어시에 사용되는 위상으로부터의 실제 위상의 편차를 억제한다.

흡기 밸브(1100)의 위상이 CA1으로부터 CA2까지 연장하는 중간 영역에 있을 때, 전기 모터(2060)의 출력축과 스프로킷(2010) 사이의 상대 회전수는 미리 정해진 비율로 변화하는 감속비로 감소된다. 그 결과, 흡기 밸브(1100)의 위상이 진각되거나 지각된다.

흡기 밸브(1100)의 위상이 지각 영역에서부터 진각 영역으로 또는 진각 영역에서 지각 영역으로 이동되면, 전기 모터(2060)의 출력축과 스프로킷(2010) 사이의 상대 회전수에 대한 위상의 변화량은 점진적으로 증가되거나 감소된다. 따라서, 위상의 변화량의 급격한 계단형 변화가 억제되어 위상의 급격한 변화를 억제한다. 그 결과, 흡기 밸브(1100)의 위상이 보다 적절하게 제어된다.

도6을 다시 참조하면, 전기 모터(2060)에 대해 EDU(Electronic Driver Unit)(4000)를 통해 ECU(100)에 의한 듀티 제어가 실행된다. 듀티 제어에서는, EDU(4000)의 스위칭 소자(도시 생략)가 온인 지속 기간과 스위칭 소자가 오프인 지속 기간 사이의 비인 듀티비가 설정되고, 전기 모터(2060)의 작동 전압이 듀티비로 스위칭 소자를 작동시킴으로써 제어된다.

즉, 전기 모터(2060)의 작동 전압은 듀티비에 대응하는 전압이다. 듀티비가 증가함에 따라, 작동 전압도 또한 증가한다. 작동 전압이 증가함에 따라, 전기 모터(2060)에 의해 발생되는 토크가 증가된다. 또한, 작동 전류가 증가함에 따라, 전기 모터(2060)는 더 높은 토크를 발생시킨다.

ECU(100)에 의해 설정된 듀티비를 나타내는 신호가 EDU(4000)에 전달된다. EDU(4000)는 듀티비에 대응하는 전압을 출력한다. 따라서, 전기 모터(2060)가 구동된다.

듀티비를 설정하는 대신에, 전기 모터(2060)의 작동 전압 또는 작동 전류는 직접 설정될 수도 있다. 이 경우, 전기 모터(2060)는 설정된 작동 전압 또는 설정된 작동 전류에 따라 구동될 수도 있다.

전기 모터(2060)의 회전수는 전기 모터(2060)에 의해 발생된 토크에 대응하는 회전수이다. 전기 모터(2060)의 회전수는 회전수 센서(5040)에 의해 검출되고, 검출된 회전수를 나타내는 신호가 ECU(100)에 전달된다.

듀티비는 기본 듀티비와 보정 듀티비를 서로 가산함으로써 산출된다. 기본 듀티비 및 보정 듀티비는, 예를 들면, 도5에 도시된 맵을 사용해서 설정되는 흡기 밸브(1100)의 목표 위상 및 캠 포지션 센서(5010)를 사용하여 검출되는 흡기 캠 샤프트(1120)의 회전수와 위상[흡기 밸브(1100)의 위상]에 기초하여 설정된다.

보다 구체적으로, 목표 위상과 검출된 위상 사이의 차(ΔCA)에 기초하여, 전기 모터(2060)의 출력축과 스프로킷(2010) 사이의 회전수의 차(상대 회전수)의 요구값[이하, "요구 회전수차"라고도 함]이 산출된다. 요구 회전수차는, 예를 들면, 차(ΔCA)를 파라미터로서 사용하여 미리 작성된 맵을 사용하여 산출된다. 요구 회전수차를 산출하는 방법은 이에 한정되지 않는다.

부가하여, 전기 모터(2060)의 출력축의 회전수의 요구값(이하, "요구 회전수"라고도 함)은 요구 회전수차와 흡기 캠 샤프트(1120)의 회전수를 서로 가산함으로써 산출된다.

전기 모터(2060)의 기본 듀티비는 요구 회전수에 기초하여 산출된다. 기본 듀티비는 요구 회전수가 높아짐에 따라 높은 값이 되도록 산출된다. 기본 듀티비는 예를 들면 요구 회전수를 파라미터로 사용하여 미리 작성된 맵을 사용하여 산출된다. 기본 듀티비를 산출하는 방법은 이에 한정되지 않는다.

보정 듀티비는, 회전수 센서(5040)에 의해 검출되는 전기 모터(2060)의 출력축의 회전수와 요구 회전수 사이의 회전수차(ΔN)에 기초하여 산출된다. 보정 듀티비는 회전수차(ΔN)에 보정계수(K)를 승산함으로써 얻어진 값으로 산출된다. 보정 듀티비를 산출하는 방법은 이에 한정되지 않는다.

도14를 참조하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 ECU(100)의 기능에 대해서 설명한다. 이하에서 설명될 ECU(100)의 기능은 하드웨어 또는 소프트웨어에 의해 실현될 수 있다.

ECU(100)는 제1 위상 제어 유닛(110), 제2 위상 제어 유닛(120), 제3 위상 제어 유닛(130) 및 학습 유닛(140)을 포함한다. 제1 위상 제어 유닛(110)은, 엔진(1000)이 작동하고 있을 때[연료가 분사 및 점화되어, 엔진(1000)이 토크를 발생시킬 때], 흡기 유닛(1100)의 위상이 도15에 도시된 바와 같이 최지각 위상에서 최진각 위상까지 연장하는 제1 범위 내에 포함되는 제2 범위 내에서 변화되도록 흡기 VVT 기구[전기 모터(2060)]를 제어한다. 제2 범위는 최지각 위상을 포함하지 않는다.

본 발명의 제1 실시예에서, 최지각 위상을 포함하는 제3 범위는 엔진(1000)이 시동되고 있을 때에만 사용된다. 이는, 압축비를 감소시킴으로써 엔진(1000)이 시동되고 있을 때 발생하기 쉬운 진동을 감소시키기 위하여 흡기 밸브(1100)의 위상이 크게 지각되도록 최지각 위상이 설정되었기 때문이다.

제2 위상 제어 유닛(120)은 엔진(1000)에서 연료 분사를 정지하는 연료 공급 차단 제어가 실행될 때 흡기 밸브(1100)의 위상이 기계적으로 정해지는 최지각 위상으로 되도록 흡기 VVT 기구(2000)를 제어한다. 예를 들면, 흡기 밸브(1100)의 위상은, 캠 포지션 센서(5010)에 의해 검출되는 위상의 변화량이 "0"이 될 때까지 흡기 밸브(1100)의 위상을 일정한 듀티비로 지각시킴으로써 최지각 위상으로 된다. 흡기 밸브(1100)의 위상이 최지각 위상으로 되게 하는 방법은 이에 한정되지 않는다.

제3 위상 제어 유닛(130)은, 엔진(1000)이 정지되고 하이브리드 차량이 제2 MG(400)에 의해 발생된 구동력만을 사용하여 주행하는 제2 주행 모드로 하이브리드 차량이 주행할 때 흡기 밸브(1100)의 위상이 기계적으로 정해지는 최지각 위상으로 되도록 흡기 VVT 기구(2000)를 제어한다.

학습 유닛(140)은 흡기 밸브(1100)의 위상이 최지각 위상으로 되도록 흡기 VVT 기구(2000)가 제어되는 상태에서 캠 포지션 센서(5010)로부터 출력된 값, 즉 캠 포지션 센선(5010)에 의해서 검출된 위상을 학습한다.

즉, 학습 유닛(140)은, 연료 공급 차단 제어가 실행될 때 또는 하이브리드 차량이 제2 MG(400)에 의해 발생되는 구동력만을 사용하여 주행할 때 최지각 위상으로서 캠 포지션 센서(5010)에 의해 검출된 위상을 학습한다. 예를 들면, 최지각 위상으로서 저장된 초기값은 캠 포지션 센서(5010)에 의해 검출된 위상으로 치환된 다. 학습 유닛(140)은 초기값으로부터 검출된 위상의 편차를 학습할 수도 있다. 흡기 밸브(1100)의 위상을 학습하는 방법은 이에 한정되지 않는다.

도16를 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 제어 유닛인 ECU(100)에 의해 실행되는 프로그램의 제어 루틴에 대해서 설명한다. 이하에서 설명되는 프로그램은 미리 정해진 시간 간격으로 주기적으로 실행된다.

스텝(이하, "S"라 함) 100에서, ECU(100)는 엔진(1000)이 작동 중인지의 여부를 판단한다. 엔진(1000)이 작동 중이라고 판단되면(S100에서 "예"), S102가 실행된다. 한편, 엔진(1000)이 정지된 것으로 판단되면(S100에서 "아니오"), S110이 실행된다.

S102에서, ECU(100)는 최지각 위상을 포함하지 않는 제2 범위에서 위상이 변화하도록 흡기 VVT 기구(2000)를 제어한다.

S110에서, ECU(100)는 연료 공급 차단 제어가 실행되어야만 하는지의 여부를 판단한다. 연료 공급 차단 제어가 실행되어야만 한다고 판단되면(S110에서 "예"), S114가 실행된다. 한편, 연료 공급 차단 제어가 실행될 필요가 없다고 판단되면(S110에서 "아니오"), S112가 실행된다.

S112에서, ECU(100)는 엔진(1000)이 정지되고 하이브리드 차량이 제2 MG(400)에 의해 발생된 구동력만을 사용함으로써 주행하는 제2 모드로 하이브리드 차량이 주행하여야만 하는 지의 여부를 판단한다. 하이브리드 차량이 제2 모드에서 주행하여야 한다고 판단되면(S112에서 "예"), S114가 실행된다. 한편, 하이브리드 차량이 제2 모드에서 주행할 필요가 없다고 판단되면(단계 S112에서 "아니 오"), 제어 루틴은 종료된다.

S114에서, ECU(100)는 흡기 밸브(1100)의 위상이 기계적으로 정해지는 최지각 위상으로 되도록 흡기 VVT 기구(2000)를 제어한다. S116에서, ECU(100)는 캠 포지션 센서(5010)에 의해서 검출되는 위상을 최지각 위상으로서 학습한다.

ECU(100)는 상술된 구성을 갖고 흐름도의 상술된 제어 루틴을 실행한다. 본 발명의 제1 실시예에 따른 제어 유닛인 ECU(100)의 작동에 대해 이하에서 설명한다.

최지각 위상은, 압축비를 감소시킴으로써 엔진(1000)이 시동될 때 발생하기 쉬운 진동을 감소시키기 위하여 흡기 밸브(1100)의 위상이 크게 지각되도록 설정된다. 따라서, 엔진(1000)이 작동하고 있을 때 흡기 밸브(1100)의 위상이 최지각 위상으로 되면, 위상이 필요 이상으로 지각된다. 이 경우, 예를 들면 배기가스 성능이 열화된다. 또한, 엔진(1000)으로부터 출력되는 구동력의 감소에 기인하여 충격이 발생할 수도 있다.

따라서, 엔진(1000)이 작동 중으로 판단되면(S100에서 "예"), 흡기 VVT 기구(2000)는 흡기 밸브(1100)의 위상이 최지각 위상을 포함하지 않는 제2 범위에서 변화되도록 제어된다(S102).

한편, 연료 공급 차단 제어가 실행되어야만 한다고 판단되면(S110에서 "예") 또는 엔진(1000)이 정지되고 하이브리드 차량이 제2 MG(400)에 의해 발생된 구동력만을 사용하여 주행하는 제2 모드에서 하이브리드 차량이 주행하여야만 한다고 판단되면(S112에서 "예"), 즉 엔진(1000)이 정지된 때, 엔진(1000)에서 연료 소비는 일어나지 않는다. 이들 경우, 흡기 밸브(1100)의 위상이 최지각 위상으로 되더라도, 배기가스 성능이 열화되거나 충격이 유발되지 않는다.

따라서, 흡기 VVT 기구(2000)는 흡기 밸브(1100)의 위상이 기계적으로 정해지는 최지각 위상으로 되도록 제어된다(S114). 이 상태에서 캠 포지션 센서(5010)에 의해 검출되는 위상이 최지각 위상으로서 학습된다(S116). 따라서, 충격을 유발하거나 배기가스 성능의 열화 없이 최지각 위상을 학습하는 것이 가능하다.

상술된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 제어 유닛인 ECU에 의하면, 엔진이 작동 중일 때, 흡기 VVT 기구는 최지각 위상을 포함하지 않는 제2 범위에서 흡기 밸브의 위상이 변화되도록 제어된다. 한편, 엔진이 정지된 때, 흡기 VVT 기구는 위상이 최지각 위상으로 되도록 제어된다. 이 상태에서 캠 포지션 센서에 의해 검출된 위상이 학습된다. 따라서, 충격을 일으키거나 배기가스 성능의 열화 없이 최지각 위상을 학습하는 것이 가능하다.

기계적으로 정해지는 최지각 위상에서 캠 포지션 센서에 의해 검출되는 위상이 학습될 수도 있다.

도17을 참고하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 ECU(100)의 기능에 대하여 설명한다. 이하에서 설명될 ECU(100)의 기능은 하드웨어 또는 소프트웨어에 의해서 실현될 수 있다.

ECU(100)는 학습 유닛(140), 주행 제어 유닛(150), 제1 MG 제어 유닛(160), 제1 위상 제어 유닛(110), 제2 위상 제어 유닛(120) 및 제3 위상 제어 유닛(130)을 포함한다.

학습 유닛(140)은 흡기 밸브(1100)의 위상이 기계적으로 정해지는 최지각 위상으로 되도록 흡기 VVT 기구(2000)가 제어되는 상태에서 캠 포지션 센서(5010)로부터 출력되는 값, 즉 캠 포지션 센서(5010)에 의해 검출되는 흡기 밸브(1100)의 위상을 학습한다.

예를 들면, 최지각 위상으로서 저장된 초기값은 캠 포지션 센서(5010)에 의해 검출된 위상으로 교체된다. 학습 유닛(140)은 초기값으로부터 검출된 위상의 편차를 학습할 수도 있다. 흡기 밸브(1100)의 위상을 학습하기 위한 방법은 이에 한정되지 않는다.

학습된 위상을 나타내는 데이터는 도1에 도시된 ECU(100)의 SRAM(Static Random Access Memory)(104)에 기록된다. 전력이 SRAM(104)에 공급되는 동안, 학습된 위상을 나타내는 데이터는 유지된다. 따라서, ECU(100)용 전원인 배터리(106)가 제거되거나 새 것으로 교체되면, 학습된 위상을 나타내는 데이터는 소거된다.

도17을 다시 참조하면, 학습 유닛(140)에 의해 학습된 위상을 나타내는 데이터가 소거되면, 주행 제어 유닛(150)은 엔진(1000)이 정지되고 하이브리드 차량이 제2 MG(400)에 의해 발생된 구동력만을 사용하여 주행하는 제2 모드로 하이브리드 차량이 주행하도록 제어를 실행한다. 엔진(1000)이 작동 중인 상태는 연료가 분사되고 점화되고 따라서 엔진(1000)이 토크를 발생시키는 상태를 의미한다.

학습된 위상을 나타내는 데이터가 소거되었기 때문에 하이브리드 차량이 제2 모드에서 주행하고 있을 때, 제1 MG 제어 유닛(160)은 크랭크 샤프트(1090)가 제1 MG(200)에 의해 발생된 구동력에 의해 회전되도록 제1 MG(200)를 제어한다. 크랭크 샤프트(1090)의 회전은 흡기 캠 샤프트(1120) 및 배기 캠 샤프트(1130)를 회전시킨다.

엔진(1000)이 작동 중일 때, 제1 위상 제어 유닛(110)은 도15에 도시된 바와 같이 최지각 위상으로부터 최진각 위상까지 연장하는 제1 범위에 포함된 제2 범위에서 흡기 밸브(1100)의 위상이 변화되도록 흡기 VVT 기구(2000)[전기 모터(2060)]를 제어한다. 제2 범위는 최지각 위상을 포함하지 않는다.

본 발명의 제2 실시예에서는, 제1 범위에는 포함되고 최지각 위상을 포함하는 제3 범위는 엔진(1000)이 시동 중인 때에만 사용된다. 이는 압축비를 감소시킴으로써 엔진(1000)이 시동되고 있을 때 발생하기 쉬운 진동을 감소시키기 위하여 흡기 밸브(1100)의 위상이 크게 지각되도록 최지각 위상이 설정되기 때문이다. 따라서, 예를 들면, 엔진(1000)이 정지되면, 흡기 VVT 기구(2000)는 위상이 최지각 위상으로 되도록 제어된다.

제2 위상 제어 유닛(120)은 크랭크 샤프트(1090)가 회전하도록 제1 MG(200)가 제어될 때, 즉 하이브리드 차량이 제2 모드에서 주행하는 동안 캠 샤프트(1120, 1130)이 회전할 때 흡기 밸브(1100)의 위상이 기계적으로 정해지는 최지각 위상으로 되도록 흡기 VVT 기구(2000)를 제어한다. 예를 들면, 흡기 밸브(1100)의 위상은 캠 포지션 센서(5010)에 의해 검출된 위상의 변화량이 "0"이 될 때까지 일정한 듀티비로 흡기 밸브(1100)의 위상을 지각시킴으로써 최지각 위상으로 되게 된다. 흡기 밸브(1100)의 위상을 최지각 위상으로 되게 하는 방법은 이에 한정되지 않는 다.

위상 학습 조건이 만족되면, 제3 위상 제어 유닛(130)은 흡기 밸브(1100)의 위상이 기계적으로 정해지는 최지각 위상으로 되도록 흡기 VVT 기구(2000)를 제어한다. 위상 학습 조건은, 예를 들면, 연료 공급을 정지시키는 연료 공급 차단 제어가 실행되고 있는 조건이다. 위상 학습 조건은 이에 한정되지 않는다.

도18을 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 제어 유닛인 ECU(100)에 의해 실행되는 프로그램의 제어 루틴에 대해 설명한다. 이하에서 설명되는 프로그램은 미리 정해진 시간 간격으로 주기적으로 실행된다.

단계(이하, "S"라 함) 200에서, ECU(100)는 위상 학습 조건이 만족되었는지의 여부를 판단한다. 위상 학습 조건이 만족되었다고 판정되면(S200에서 "예"), S210이 실행된다. 위상 학습 조건이 만족되지 않았다고 판정되면(S200에서 "아니오"), S220이 실행된다.

S210에서, ECU(100)는 흡기 밸브(1100)의 위상이 기계적으로 정해지는 최지각 위상으로 되도록 흡기 VVT 기구(2000)를 제어한다. S212에서, ECU(100)는 캠 포지션 센서(5010)에 의해 검출된 위상을 최지각 위상으로서 학습한다.

S220에서, ECU(100)는, 흡기 밸브(1100)의 위상이 기계적으로 정해지는 최지각 위상으로 되도록 흡기 VVT 기구(2000)가 제어될 때, 학습된 위상을 나타내는 데이터가 소거되었는지의 여부를 판단한다. 데이터가 소거되었는지의 여부를 판단하는 방법을 준비하는 데에는 공지된 기술이 사용될 수 있기 때문에, 이의 상세한 설명은 이하에서 제공되지 않는다.

학습된 위상을 나타내는 데이터가 소거된 것으로 판단되면(S220에서 "예"), S222가 실행된다. 한편, 학습된 위상을 나타내는 데이터가 소거되지 않았다고 판단되면(S220에서 "아니오"), S230이 실행된다.

S222에서, ECU(100)는 엔진(1000)이 정지되고 하이브리드 차량이 제2 MG(400)에 의해 발생된 구동력만을 사용하여 주행하는 제2 모드에서 하이브리드 차량이 주행하도록 제어를 실행한다.

S224에서, ECU(100)는 크랭크 샤프트(1090)가 제1 MG(200)에 의해 발생된 구동력에 의해 회전되도록, 즉 캠 샤프트(1120, 1130)가 제1 MG(200)에 의해 발생된 구동력에 의해 회전되도록 제1 MG(200)를 제어한다. S224가 완료되면, S210이 실행된다.

S230에서, ECU(100)는 엔진(1000)이 작동 중인지의 여부를 판정한다. 엔진(1000)이 작동 중이라고 판정되면(S230에서 "예"), S232가 실행된다. 한편, 엔진(1000)이 정지되었다고 판정되면(S230에서 "아니오"), 루틴은 종료된다. S232에서, ECU(100)는 흡기 밸브(1100)의 위상이 최지각 위상을 포함하지 않는 제2 위상에서 변화되도록 흡기 VVT 기구(2000)를 제어한다.

ECU(100)는 전술된 구성을 갖고 및 흐름도의 전술된 제어 루틴을 실행한다. 본 발명의 제2 실시예에 따른 제어 유닛인 ECU(100)의 작동에 대하여 아래에서 설명한다.

위상 학습 조건이 만족되면(S200에서 "예"), 흡기 VVT 기구(2000)는 흡기 밸브(1100)의 위상이 기계적으로 정해지는 최지각 위상으로 되도록 제어된다(S210). 이 상태에서 캠 포지션 센서(5010)에 의해 검출되는 위상이 최지각 위상으로 학습된다(S212).

배터리(106)가 제거되거나 새 것으로 교체되었기 때문에 학습된 위상을 나타내는 데이터가 SRAM(104)로부터 소거된 경우, ECU(100)에 의해 제어되는 흡기 밸브(1100)의 위상의 정확도는 떨어질 수 있다. 이 상태에서 엔진(1000)이 작동되면, 실제 위상은 제어에서 이용되는 위상의 목표값으로부터 어긋날 수도 있다. 따라서, 엔진(1000)으로부터의 출력 또는 배기가스 성능이 열화될 수 있다.

따라서, 학습된 위상을 나타내는 데이터가 소거되면(S220에서 "예"), 엔진(1000)이 정지되고 하이브리드 차량이 제2 MG(400)에 의해 발생된 구동력만을 사용하여 주행하는 제2 모드에서 하이브리드 차량이 주행하도록 제어가 실행된다(S222).

추가하여, 제1 MG(200)는 크랭크 샤프트(1090)가 제1 MG(200)에 의해 발생된 구동력에 의해 회전되도록, 즉 캠 샤프트(1120, 1130)가 제1 MG(200)에 의해 발생된 구동력에 의해 회전되도록 제어된다(S224). 따라서, 스프로킷(2010)에 대해 흡기 캠 샤프트(1120)를 회전시킴으로써 위상이 변화될 때 발생되는 흡기 캠 샤프트(1120)의 저항을 감소시키는 것이 가능하다.

따라서, 흡기 VVT 기구(2000)는 흡기 밸브(1100)의 위상이 기계적으로 정해지는 최지각 위상으로 되도록 제어된다(S210). 따라서, 흡기 밸브(1100)의 위상이 신뢰성 있게 최지각 위상으로 될 수 있다. 이 때 캠 포지션 센서(5010)에 의해 검출되는 위상이 최지각 위상으로서 학습된다(S212). 따라서, 하이브리드 차량이 주 행하고 있는 동안에 흡기 밸브(1100)의 위상을 정확하게 학습하는 것이 가능하다.

최지각 위상은, 압축비를 감소시킴으로써 엔진(1000)이 시동될 때 발생하기 쉬운 진동을 감소시키기 위하여 흡기 밸브(1100)의 위상이 크게 지각되도록 설정된다. 따라서, 엔진(1000)이 작동하고 있을 때 흡기 밸브(1100)의 위상이 최지각 위상으로 되면, 위상은 필요 이상으로 지각된다. 이 경우, 예를 들면 배기가스 성능이 열화된다. 또한, 엔진(1000)으로부터 출력된 구동력의 감소에 기인하여 충격이 발생할 수도 있다.

따라서, 학습된 위상을 나타내는 데이터가 SRAM(104)로부터 소거되지 않았다고 판단되고(S220에서 "아니오"), 엔진(1000)이 작동 중이라고 판단되면(S230에서 "예"), 흡기 VVT 기구(2000)는 흡기 밸브(1100)의 위상이 최지각 위상을 포함하지 않는 제2 범위에서 변화하도록 제어된다. 따라서, 엔진(1000)이 작동 중일 때 위상이 필요 이상으로 지각되는 상황을 피하는 것이 가능하다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 제어 유닛인 ECU에 따르면, 엔진이 정지되고 하이브리드 차량이 제2 MG에 의해 발생된 구동력만을 사용하여 주행하는 제2 모드에서 하이브리드 차량이 주행하도록 제어가 실행된다. 제1 MG는 하이브리드 차량이 제2 모드에서 주행하고 있을 때 캠 샤프트가 제1 MG에 의해 발생된 구동력에 의해 회전되도록 제어된다. 따라서, 위상이 변경될 때 발생되는 캠 샤프트의 회전 저항이, 캠 샤프트가 정지되어 있을 때보다, 효과적으로 감소된다. 흡기 VVT 기구는 캠 샤프트가 회전하도록 제1 MG가 제어될 때 흡기 밸브(1100)의 위상이 최지각 위상으로 되도록 제어된다. 따라서, 흡기 밸브(1100)의 위상을 최지각 위상으로 신뢰성 있게 변경하는 것이 가능하다. 흡기 밸브(1100)의 위상이 기계적으로 정해지는 최지각 위상으로 되도록 흡기 VVT 기구가 제어될 때 캠 포지션 센서에 의해 검출되는 위상이 학습된다. 그 결과, 하이브리드 차량이 주행하는 동안 흡기 밸브(1100)의 위상을 정확하게 학습하는 것이 가능하다.

기계적으로 정해지는 최지각 위상에서 캠 포지션 센서에 의해 검출되는 위상이 학습될 수 있다. 배기 밸브(1110)의 위상이 학습될 수도 있다.

본 명세서에서 설명된 본 발명의 실시예는 모든 면에서 예시적인 것으로 고려되어야 하며 한정적인 것으로 고려되어서는 안 된다. 본 발명의 기술적 범위는 청구범위에 의해 한정되며, 따라서 청구범위의 균등물의 의미 및 범위 내에 드는 모든 변화는 그 내에 포함되도록 의도되었다.

Claims

내연 기관의 출력축(1090)에 대해 캠 샤프트의 위상을 변경함으로써 흡기 밸브(1100) 및 배기 밸브(1110) 중 적어도 하나의 밸브 위상을 최지각 위상인 제1 위상으로부터 최진각 위상인 제2 위상까지의 제1 범위에서 변경하는 하이브리드 구동 차량 시스템의 가변 밸브 타이밍 기구(2000)의 전자 제어 유닛이며,

상기 밸브 위상을 검출하는 검출기(5010)와,

차량이 상기 내연 기관과 다른 구동력원(MG2)으로부터의 구동력에 기인하여 주행하고 있는 동안 상기 내연 기관이 정지된 때, 상기 밸브 위상이 제1 위상으로 되게 하는 제어를 실행하는 제1 밸브 위상 제어 유닛과,

상기 밸브 위상이 제1 위상으로 제어된 때, 상기 검출기에 의해 검출된 밸브 위상을 학습하는 학습 유닛을 포함하는, 가변 밸브 타이밍 기구의 전자 제어 유닛.
내연 기관(1000)의 출력축에 대해 캠 샤프트의 위상을 변경함으로써 흡기 밸브(1100) 및 배기 밸브(1110) 중 적어도 하나의 밸브 위상을 최지각 위상인 제1 위상으로부터 최진각 위상인 제2 위상까지의 제1 범위에서 변경하는 가변 밸브 타이밍 기구의 전자 제어 유닛이며,

상기 밸브 위상을 검출하는 검출기(5010)와,

상기 내연 기관이 정지된 때, 상기 밸브 위상이 제1 위상으로 되게 하는 제어를 실행하는 제1 밸브 위상 제어 유닛과,

상기 밸브 위상이 제1 위상으로 제어된 때, 상기 검출기에 의해 검출된 밸브 위상을 학습하는 학습 유닛과,

상기 내연 기관(1000)이 작동 중일 때, 상기 제1 위상을 포함하지 않는 제2 범위에서 상기 밸브 위상을 변경하는 제어를 실행하는 제2 밸브 위상 제어 유닛을 포함하는, 가변 밸브 타이밍 기구의 전자 제어 유닛.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 밸브 위상 제어 유닛은, 상기 내연 기관(1000)에서 연료 분사가 정지된 때, 상기 밸브 위상이 제1 위상으로 되게 하는 제어를 실행하는, 가변 밸브 타이밍 기구의 전자 제어 유닛.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 내연 기관(1000)은, 차량이 상기 내연 기관(1000)에 의해 발생되는 구동력을 사용하여 주행하는 제1 모드와, 차량이 상기 내연 기관과 다른 구동력원(MG2)에 의해 발생되는 구동력을 사용하여 주행하는 제2 모드 중 선택된 주행 모드에서 주행하는 차량에 장착될 수 있고,

상기 제1 밸브 위상 제어 유닛은, 차량이 제2 모드에서 주행할 때, 상기 밸브 위상이 제1 위상으로 되게 하는 제어를 실행하는, 가변 밸브 타이밍 기구의 전자 제어 유닛.
내연 기관(1000)과 상기 내연 기관과 다른 구동력원(MG2)을 포함하는 차량의 제어 장치이며,

상기 내연 기관은 내연 기관의 출력축에 대해 캠 샤프트의 위상을 변경함으로써 흡기 밸브(1100) 및 배기 밸브(1110) 중 적어도 하나의 밸브 위상을 최지각 위상인 제1 위상으로부터 최진각 위상인 제2 위상까지의 제1 범위에서 변경하는 가변 밸브 타이밍 기구(2000)의 전자 제어 유닛을 포함하고,

상기 제어 장치는,

상기 밸브 위상을 검출하는 검출기(5010)와,

상기 내연 기관(1000)이 정지된 때, 상기 밸브 위상이 제1 위상으로 되게 하는 제어를 실행하는 제1 밸브 위상 제어 유닛과,

상기 밸브 위상이 제1 위상으로 제어된 때, 상기 검출기(5010)에 의해 검출된 밸브 위상을 학습하는 학습 유닛과,

상기 내연 기관을 작동시키지 않고 상기 구동력원(MG2)에 의해 발생되는 구동력을 사용하여 차량이 주행하도록 제어를 실행하는 제2 밸브 위상 제어 유닛과,

상기 내연 기관을 작동시키지 않고 상기 구동력원에 의해 발생된 구동력을 사용하여 차량이 주행할 때, 회전 전기 기계에 의해 발생되는 구동력에 의해 캠 샤프트가 회전되도록 제어를 실행하는 제3 밸브 위상 제어 유닛을 포함하고,

상기 제1 밸브 위상 제어 유닛은, 캠 샤프트가 상기 회전 전기 기계에 의해 발생되는 구동력에 의해 회전될 때, 상기 밸브 위상이 제1 위상으로 되게 하는 제어를 실행하는, 제어 장치.
제5항에 있어서, 상기 제2 밸브 위상 제어 유닛은, 학습된 위상을 나타내는 데이터가 소거된 때, 내연 기관(1000)을 작동시키지 않고 상기 구동력원(MG2)에 의해 발생된 구동력을 사용하여 차량이 주행하도록 제어를 실행하는, 제어 장치.
제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 내연 기관(1000)이 작동 중일 때, 상기 제1 범위 중에서 상기 제1 위상을 포함하지 않는 범위 내에서 상기 밸브 위상이 변경되도록 제어를 실행하는 제4 밸브 위상 제어 유닛을 더 포함하는, 제어 장치.
제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 제2 밸브 위상 제어 유닛은, 미리 정해진 학습 조건이 만족된 때, 상기 구동력원(MG2)에 의해 발생된 구동력을 사용하여 차량이 주행하도록 제어를 실행하는, 제어 장치.
제8항에 있어서, 상기 미리 정해진 학습 조건은 상기 내연 기관(1000)에서 연료 공급 차단 제어가 실행되고 있는 조건을 포함하는, 제어 장치.
내연 기관(1000)의 출력축(1090)에 대해 캠 샤프트의 위상을 변경함으로써 흡기 밸브(1100) 및 배기 밸브(1110) 중 적어도 하나의 밸브 위상을 최지각 위상인 제1 위상으로부터 최진각 위상인 제2 위상까지의 제1 범위에서 변경하는 하이브리드 구동 차량 시스템의 가변 밸브 타이밍 기구의 제어 방법이며,

상기 밸브 위상을 검출하는 단계와,

차량이 상기 내연 기관과 다른 구동력원으로부터의 구동력에 기인하여 주행하고 있는 동안 상기 내연 기관(1000)이 정지된 때, 상기 밸브 위상이 제1 위상으로 되게 하는 제어를 실행하는 단계와,

상기 밸브 위상이 제1 위상으로 제어된 때 검출된 밸브 위상을 학습하는 단계를 포함하는, 가변 밸브 타이밍 기구의 제어 방법.
내연 기관의 출력축(1090)에 대해 캠 샤프트의 위상을 변경함으로써 흡기 밸브(1100) 및 배기 밸브(1110) 중 적어도 하나의 밸브 위상을 최지각 위상인 제1 위상으로부터 최진각 위상인 제2 위상까지의 제1 범위에서 변경하는 가변 밸브 타이밍 기구(2000)의 제어 방법이며,

상기 밸브 위상을 검출하는 단계와,

상기 내연 기관(1000)이 정지된 때, 상기 밸브 위상이 제1 위상으로 되게 하는 제어를 실행하는 단계와,

상기 밸브 위상이 제1 위상으로 제어된 때 검출된 밸브 위상을 학습하는 단계와,

상기 내연 기관(1000)이 작동 중일 때, 상기 제1 위상을 포함하지 않는 제2 범위에서 상기 밸브 위상을 변경하는 제어를 실행하는 단계를 포함하는, 가변 밸브 타이밍 기구의 제어 방법.
제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 내연 기관(1000)에서 연료 분사가 정지된 때, 상기 밸브 위상이 상기 제1 위상으로 되게 하는 제어가 실행되는, 가변 밸브 타이밍 기구의 제어 방법.
제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 내연 기관(1000)은, 차량이 상기 내연 기관(1000)에 의해 발생되는 구동력을 사용하여 주행하는 제1 모드와, 차량이 상기 내연 기관과 다른 구동력원(MG2)에 의해 발생되는 구동력을 사용하여 주행하는 제2 모드 중 선택된 주행 모드에서 주행하는 차량에 장착되고,

상기 차량이 제2 모드에서 주행할 때, 상기 밸브 위상이 제1 위상으로 되게 하는 제어를 실행하는 단계를 포함하는, 가변 밸브 타이밍 기구의 제어 방법.
내연 기관(1000)과 상기 내연 기관과 다른 구동력원(MG2)을 포함하는 차량의 제어 방법이며,

상기 내연 기관은 상기 내연 기관(1000)의 출력축에 대해 캠 샤프트의 위상을 변경함으로써 흡기 밸브(1100) 및 배기 밸브(1110) 중 적어도 하나의 밸브 위상을 최지각 위상인 제1 위상으로부터 최진각 위상인 제2 위상까지의 제1 범위에서 변경하는 가변 밸브 타이밍 기구(2000)를 포함하고,

상기 제어 방법은,

상기 밸브 위상을 검출하는 단계와,

상기 내연 기관(1000)이 정지된 때, 상기 밸브 위상이 제1 위상으로 되게 하는 제어를 실행하는 단계와,

상기 밸브 위상이 제1 위상으로 제어된 때 검출된 밸브 위상을 학습하는 단계와,

상기 내연 기관을 작동시키지 않고 상기 구동력원(MG2)에 의해 발생되는 구동력을 사용하여 차량이 주행하도록 제어를 실행하는 단계와,

상기 내연 기관을 작동시키지 않고 상기 구동력원(MG2)에 의해 발생된 구동력을 사용하여 차량이 주행할 때, 회전 전기 기계에 의해 발생되는 구동력에 의해 캠 샤프트가 회전되도록 제어를 실행하는 단계와,

상기 캠 샤프트가 상기 회전 전기 기계에 의해 발생되는 구동력에 의해 회전될 때, 상기 밸브 위상이 제1 위상으로 되게 하는 제어를 실행하는 단계를 포함하는, 제어 방법.
제14항에 있어서, 학습된 위상을 나타내는 데이터가 소거된 때, 내연 기관을 작동시키지 않고 상기 구동력원(MG2)에 의해 발생된 구동력을 사용하여 차량이 주행하도록 제어가 실행되는, 제어 방법.
제14항 또는 제15항에 있어서, 상기 내연 기관(1000)이 작동 중일 때, 상기 제1 범위 중에서 상기 제1 위상을 포함하지 않는 범위 내에서 상기 밸브 위상이 변경되도록 제어를 실행하는 단계를 더 포함하는, 제어 방법.
제14항 또는 제15항에 있어서, 미리 정해진 학습 조건이 만족된 때, 상기 구동력원(MG2)에 의해 발생된 구동력을 사용하여 차량이 주행하도록 제어가 실행되는, 제어 방법.
제17항에 있어서, 상기 미리 정해진 학습 조건은 상기 내연 기관(1000)에서 연료 공급 차단 제어가 실행되고 있는 조건을 포함하는, 제어 방법.
제10항, 제11항 또는 제14항 중 어느 한 항에 따른 제어 방법을 컴퓨터가 실현하는 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독가능한 기록 매체.
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제