Система управления двигателем

Система управления двигателем

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Настоящее изобретение относится к системе управления двигателем.

Уровень техники

В области техники известно гибридное транспортное средство, предназначенное для использования одного или обоих из двигателя и электродвигателя, чтобы приводить в движение транспортное средство, при этом двигатель состоит из двигателя, снабженного механизмом переменной степени сжатия, степень сжатия задается, посредством чего общий кпд, включающий в себя кпд двигателя, кпд электродвигателя, кпд системы передачи электроэнергии и все другие кпд, становится максимальным, и степень сжатия двигателя управляется до степени сжатия, дающей этот максимальный общий кпд (см., например, публикацию заявки на патент Японии № 2004-44433 A).

Техническая проблема

Однако даже если только управлять степенью сжатия так, что общий кпд становится максимальным, существует ограничение на улучшение уровня расхода топлива. В настоящее время желательно усовершенствование транспортного средства, дающее лучший уровень расхода топлива.

Задачей настоящего изобретения является создание системы управления двигателем, способной получать лучший уровень расхода топлива, в то же время, обеспечивая требуемую выходную мощность двигателя, когда требуемая выходная мощность двигателя увеличивается, посредством управления степенью механического сжатия и моментом закрытия впускного клапана, и способной устранять появление вибрации и шума.

Решение проблемы

Согласно настоящему изобретению создана система управления двигателем, снабженная системой регулирования выходной мощности, позволяющей задавать требуемую комбинацию крутящего момента двигателя и скорости вращения двигателя, дающую одинаковую выходную мощность, при этом предусмотрены механизм переменной степени сжатия, способный изменять степень механического сжатия, и механизм регулирования фаз газораспределения, способный управлять моментом закрытия впускного клапана, и когда требуемая выходная мощность двигателя ниже, чем предварительно определенная граничная выходная мощность, выполняется управление для сохранения минимального уровня расхода топлива, удовлетворяющее требуемой выходной мощности, посредством изменения скорости вращения двигателя в состоянии, поддерживающем степень механического сжатия на предварительно определенной степени сжатия или более, а когда требуемая выходная мощность двигателя увеличивается выше граничной выходной мощности, выполняется управление для увеличения выходной мощности, увеличивающее крутящий момент двигателя после понижения степени механического сжатия до предварительно определенной степени сжатия или менее.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - общий вид двигателя и системы регулирования выходной мощности;

Фиг.2 - вид для пояснения работы системы регулирования выходной мощности;

Фиг.3 - вид, показывающий соотношение между выходной мощностью двигателя и крутящим моментом Te двигателя и скоростью Ne вращения двигателя и т.д.;

Фиг.4 - блок-схема последовательности операций оперативного управления транспортного средства;

Фиг.5 - вид, поясняющий управление зарядом и разрядом аккумулятора;

Фиг.6 - общий вид двигателя, показанного на Фиг.1;

Фиг.7 -вид в перспективе с разнесением деталей механизма переменной степени сжатия;

Фиг.8 - боковой поперечно-рассеченный вид двигателя, показанного схематически;

Фиг.9 - вид, показывающий механизм регулирования фаз газораспределения;

Фиг.10 - вид, показывающий величину поднятия впускного клапана и выпускного клапана;

Фиг.11 - вид для пояснения степени механического сжатия двигателя и степени фактического сжатия и степени расширения;

Фиг.12 - вид, показывающий взаимосвязь между теоретическим термическим кпд и степенью расширения;

Фиг.13 - вид, показывающий обычный цикл и цикл сверхвысокой степени расширения;

Фиг.14 - вид, показывающий изменения в степени механического сжатия в соответствии с крутящим моментом двигателя и т.д.;

Фиг.15 - вид, показывающий равные линии уровня расхода топлива и линии работы;

Фиг.16 - вид, показывающий изменения в уровне расхода топлива и степени механического сжатия;

Фиг.17 - вид, показывающий эквивалентные линии уровня расхода топлива и линии работы;

Фиг.18 - вид, показывающий эквивалентные уровни выходной мощности и граничные выходные мощности двигателя;

Фиг.19 - иллюстрация состояния крутящего момента Te двигателя и скорости Ne вращения двигателя, когда требуемая выходная мощность увеличивается или уменьшается;

Фиг.20 - временная диаграмма, показывающая изменения в степени механического сжатия, моменте закрытия впускного клапана и т.д.;

Фиг.21 - вид, показывающий состояние изменений в крутящем моменте Te двигателя и скорости Ne вращения двигателя, когда требуемая выходная мощность двигателя увеличивается или уменьшается;

Фиг.22 - вид, показывающий состояние изменений в крутящем моменте Te двигателя и скорости Ne вращения двигателя, когда требуемая выходная мощность двигателя увеличивается или уменьшается;

Фиг.23 - временная диаграмма, показывающая изменения в степени механического сжатия, моменте закрытия впускного клапана и т.д.;

Фиг.24 - блок-схема последовательности операций оперативного управления;

Фиг.25 - вид, показывающий состояние изменений в крутящем моменте Te двигателя и скорости Ne вращения двигателя, когда требуемая выходная мощность двигателя увеличивается или уменьшается;

Фиг.26 - вид, показывающий состояние изменений в крутящем моменте Te двигателя и скорости Ne вращения двигателя, когда требуемая выходная мощность двигателя увеличивается или уменьшается;

Фиг.27 - временная диаграмма, показывающая изменения в степени механического сжатия, моменте закрытия впускного клапана и т.д.; и

Фиг.28 - блок-схема последовательности операций оперативного управления.

Наилучший способ осуществления изобретения

Фиг.1 представляет собой общий вид двигателя 1 с искровым зажиганием и системы 2 регулирования выходной мощности, установленных в гибридном транспортном средстве.

Сначала будет описана, ссылаясь на Фиг.1, система 2 регулирования выходной мощности. В варианте осуществления, показанном на Фиг.1, система 2 регулирования выходной мощности состоит из пары электродвигателей-генераторов MG1 и MG2, работающих в качестве электродвигателей и генераторов, и планетарного зубчатого механизма 3. Планетарный зубчатый механизм 3 снабжен солнечной шестерней 4, коронной шестерней 5, планетарными шестернями 6, размещенными между солнечной шестерней 4 и коронной шестерней 5, и водилом 7 планетарной передачи, несущим планетарные шестерни 6. Солнечная шестерня 4 соединена с валом 8 электродвигателя-генератора MG1, в то время как водило 7 планетарной передачи соединено с выходным валом 9 двигателя. Дополнительно, коронная шестерня 5 с одной стороны соединена с валом 10 электродвигателя-генератора MG2, а с другой стороны соединена с выходным валом 12, соединенным с ведущими колесами через ремень 11. Следовательно, будет понятно, что, если коронная шестерня 5 вращается, выходной вал 12 вращается вместе с ним.

Электродвигатели-генераторы MG1 и MG2, соответственно, состоят из AC-синхронизированных электродвигателей, снабженных роторами 13 и 15, прикрепленными к соответствующим валам 8 и 10 и имеющими множество постоянных электромагнитов, прикрепленных к внешним окружностям, и статорами 14 и 16, снабженными катушками возбуждения, формирующими вращающие магнитные поля. Катушки возбуждения статоров 14 и 16 электродвигателей-генераторов MG1 и MG2 соединены с соответствующими схемами 17 и 18 управления возбуждением электродвигателя, в то время как эти схемы 17 и 18 управления возбуждением электродвигателя соединены с аккумулятором 19, формирующим высокое напряжение постоянного тока. В варианте осуществления, показанном на Фиг.1, электродвигатель-генератор MG2 главным образом работает как электродвигатель, в то время как электродвигатель-генератор MG1 главным образом работает как генератор.

Электронный блок 20 управления состоит из цифрового компьютера и снабжен ПЗУ 22, ОЗУ 23, ЦП (микропроцессором) 24, портом 25 ввода и портом 26 вывода, которые взаимосвязаны друг с другом посредством двунаправленной шины 21. Педаль 27 акселератора соединена с датчиком 28 нагрузки, формирующим выходное напряжение, пропорциональное величине надавливания L педали 27 акселератора. Выходное напряжение датчика 28 нагрузки вводится через соответствующий АЦП (аналогово-цифровой преобразователь) 25a в порт 25 ввода. Кроме того, порт 25 ввода соединен с датчиком 29 угла поворота коленчатого вала, формирующим выходной импульс каждый раз, когда коленчатый вал поворачивается, например, на 15°. Кроме того, порт 25 ввода принимает в качестве входных данных сигнал, выражающий ток заряда и разряда аккумулятора 19, и другие различные сигналы через соответствующий АЦП 25a. С другой стороны, порт 26 вывода соединен со схемами 17 и 18 управления возбуждением электродвигателя и соединен через соответствующую схему 26a привода с компонентами для управления двигателем 1, например топливной форсункой и т.д.

При возбуждении электродвигателя-генератора MG2 высокое напряжение постоянного тока аккумулятора 19 преобразуется в схеме 18 управления возбуждением электродвигателя в трехфазный переменный ток с частотой fm и значением тока Im. Этот трехфазный переменный ток подается к катушке возбуждения статора 16. Эта частота fm является частотой, требуемой, чтобы заставить вращаться магнитное поле, сгенерированное катушкой возбуждения, синхронно с вращением ротора 15. Эта частота fm вычисляется посредством ЦП 24 на основе скорости выходного вала 10. В схеме 18 управления возбуждением электродвигателя эта частота fm равна частоте трехфазного переменного тока. С другой стороны, выходной крутящий момент электродвигателя-генератора MG2 становится, по существу, пропорциональным значению Im трехфазного переменного тока. Это значение Im тока вычисляется на основе требуемого выходного крутящего момента электродвигателя-генератора MG2. В схеме 18 управления возбуждением электродвигателя это значение Im тока сделано значением трехфазного переменного тока.

Дополнительно, если установка состояния использует внешнюю силу, чтобы возбуждать электродвигатель-генератор MG2, электродвигатель-генератор MG2 действует как генератор. Энергия, сгенерированная в это время, регенерируется в аккумуляторе 19. Требуемый крутящий момент привода, когда используется внешняя сила, чтобы возбуждать электродвигатель-генератор MG2, вычисляется в ЦП 24. Схема 18 управления возбуждением электродвигателя работает так, что этот требуемый крутящий момент привода действует на вал 10.

Этот вид управления возбуждением в электродвигателе-генераторе MG2 похожим образом выполняется в электродвигателе-генераторе MG1. То есть при возбуждении электродвигателя-генератора MG1 высокое напряжение постоянного тока аккумулятора 19 преобразуется в схеме 17 управления возбуждением электродвигателя в трехфазный переменный ток с частотой fm и значением тока Im. Этот трехфазный переменный ток подается к катушке возбуждения статора 14. Дополнительно, если установка состояния использует внешнюю силу, чтобы возбуждать электродвигатель-генератор MG1, электродвигатель-генератор MG1 действует как генератор. Энергия, сгенерированная в это время, регенерируется в аккумуляторе 19. В это время схема 17 управления возбуждением электродвигателя работает так, что вычисленный требуемый крутящий момент привода действует на вал 8.

Далее будут пояснены со ссылкой на Фиг.2(A), иллюстрирующую планетарный зубчатый механизм 3, соотношение крутящих моментов, действующих на различные валы 8, 9 и 10, и соотношение скоростей валов 8, 9 и 10.

На Фиг.2(A) r₁ показывает радиус начальной окружности солнечной шестерни 4, в то время как r₂ показывает радиус начальной окружности коронной шестерни 5. Теперь предположим, что в состоянии, показанном на Фиг.2(A), крутящий момент Te прикладывается к выходному валу 9 двигателя 1, и сила F, действующая в направлении вращения выходного вала 9, формируется в центре вращения каждой планетарной шестерни 6. В это время в частях, сцепляющихся с планетарной шестерней 6, на солнечную шестерню 4 и коронную шестерню 5 действует сила F/2 в том же направлении, что и сила F. В результате на вал 8 солнечной шестерни 4 воздействует крутящий момент Tes=((F/2)r₁), в то время как на вал 10 коронной шестерни 5 воздействует крутящий момент Ter=((F/2)r₂). С другой стороны, крутящий момент Te, действующий на выходном валу 9 двигателя 1, выражается как F(r₁+r₂)/2, таким образом, если выражать крутящий момент Tes, действующий на валу 8 солнечной шестерни 4, посредством r₁, r₂ и Te, результатом становится Tes=(r₁/(r₁+r₂))·Te, в то время как если выражать крутящий момент Ter, действующий на вал 10 коронной шестерни 5, посредством r₁, r₂ и Te, результатом становится Ter=(r₂/(r₁+r₂))·Te.

То есть крутящий момент Te, возникающий на выходном валу 9 двигателя 1, делится на крутящий момент Tes, действующий на вал 8 солнечной шестерни 4, и крутящий момент Ter, действующий на вал 10 коронной шестерни 5, с соотношением r₁:r₂. В этом случае, r₂>r₁, таким образом, крутящий момент Ter, действующий на вал 10 коронной шестерни 5, всегда становится больше, чем крутящий момент Tes, действующий на вал 8 солнечной шестерни 4. Следует отметить, что если определять радиус r₁ начальной окружности солнечной шестерни/радиус r₂ начальной окружности коронной шестерни 5, то есть число зубцов солнечной шестерни 4/число зубцов коронной шестерни 5 как ρ, Tes выражается как Tes=(ρ/(1+ρ))·Te, и Ter выражается как Ter=(1/(1+ρ))·Te.

С другой стороны, если направление вращения выходного вала 9 двигателя 1, то есть направление действия крутящего момента Te, показанное знаком стрелки на Фиг.2(A), указано как прямое направление, когда вращение водила 7 планетарной передачи остановлено, и в этом состоянии солнечная шестерня 4 вращается в прямом направлении, коронная шестерня 5 вращается в противоположном направлении. В это время соотношение скоростей солнечной шестерни 4 и коронной шестерни 5 становится r₂:r₁. Прерывистая линия Z₁ на Фиг.2(B) иллюстрирует соотношение скоростей в это время. Следует отметить, что на Фиг.2(B) ордината показывает прямое направление выше 0 и обратное направление ниже него. Дополнительно, на Фиг.2(B), S показывает солнечную шестерню 4, C показывает водило 7 планетарной передачи, а R показывает коронную шестерню 5. Как показано на Фиг.2(B), если расстояние между водилом C планетарной передачи и коронной шестерней R задано как r₁, расстояние между водилом C планетарной передачи и солнечной шестерней S задано как r₂, и скорости солнечной шестерни S, водила C планетарной передачи и коронной шестерни R показаны черными точками, точки, показывающие скорости, расположены на линии, показанной прерывистой линией Z₁.

С другой стороны, если остановить относительное вращение солнечной шестерни 4, коронной шестерни 5 и планетарных шестерней 6, чтобы заставить водило 7 планетарной передачи вращаться в прямом направлении, солнечная шестерня 4, коронная шестерня 5 и водило 7 планетарной передачи будут вращаться в прямом направлении с одинаковой скоростью вращения. Соотношения скоростей в это время показано прерывистой линией Z₂. Следовательно, соотношение фактических скоростей выражается сплошной линией Z, полученной наложением прерывистой линии Z₁ на прерывистую линию Z₂, следовательно, точки, показывающие скорости солнечной шестерни S, водила C планетарной передачи и коронной шестерни R, расположены на линии, показанной сплошной линией Z. Следовательно, когда устанавливаются любые две скорости солнечной шестерни S, водила C планетарной передачи и коронной шестерни R, оставшаяся одна скорость устанавливается автоматически. Следует отметить, что если использовать вышеупомянутое соотношение r₁/r₂=ρ, как показано на Фиг.2(B), расстояние между солнечной шестерней C и водилом C планетарной передачи и расстояние между водилом C планетарной передачи и коронной шестерней R становится 1:ρ.

Фиг.2(C) иллюстрирует скорости солнечной шестерни S, водила C планетарной передачи и коронной шестерни R и крутящие моменты, действующие на солнечную шестерню S, водило C планетарной передачи и коронную шестерню R. Ордината и абсцисса на Фиг.2(C) являются теми же, что и на Фиг.2(B). Дополнительно, сплошная линия, показанная на Фиг.2(C), соответствует сплошной линии, показанной на Фиг.2(B). С другой стороны, Фиг.2(C) показывает крутящие моменты, действующие на соответствующие валы, в черных точках, показывающих скорости. Следует отметить, что когда направление действия крутящего момента и направление вращения являются одинаковыми при каждом крутящем моменте, это показывает случай, где крутящий момент привода передается соответствующему валу, в то же время когда направление действия крутящего момента и направление вращения являются противоположными, это показывает случай, где крутящий момент передается соответствующему валу.

Теперь, в примере, показанном на Фиг.2(C), на водило C планетарной передачи действует крутящий момент Te двигателя. Этот крутящий момент Te двигателя делится на крутящий момент Ter, прикладываемый к коронной шестерне R, и крутящий момент Tes, прикладываемый к солнечной шестерне S. На вал 10 коронной шестерни R воздействует разделенный крутящий момент Ter двигателя, крутящий момент Tm₂ электродвигателя-генератора MG2 и крутящий момент Tr привода транспортного средства для приведения в движение транспортного средства. Эти крутящие моменты Ter, Tm₂ и Tr сбалансированы. В случае, показанном на Фиг.2(C), крутящий момент Tm₂ является моментом, где направление действия крутящего момента и направление вращения являются одинаковыми, таким образом, этот крутящий момент Tm₂ передает крутящий момент привода валу 10 коронной шестерни R. Следовательно, в это время электродвигатель-генератор MG2 работает как приводной электродвигатель. В случае, показанном на Фиг.2(C), сумма крутящего момента Ter двигателя, разделенного в это время, и крутящего момента Tm₂ привода посредством электродвигателя-генератора MG2 становится равной крутящему моменту Tr привода транспортного средства. Следовательно, в это время транспортное средство приводится в движение двигателем 1 и электродвигателем-генератором MG2.

С другой стороны, на вал 8 солнечной шестерни 5 действует разделенный крутящий момент Tes двигателя и крутящий момент Tm₁ электродвигателя-генератора MG1. Эти крутящие моменты Tes и Tm₁ сбалансированы. В случае, показанном на Фиг.2(C), крутящий момент Tm₁ является таким, что направление действия крутящего момента и направление вращения являются противоположными, таким образом, этот крутящий момент Tm₁ становится крутящим моментом привода, переданным от вала 10 коронной шестерни R. Следовательно, в это время электродвигатель-генератор MG1 работает как генератор. То есть разделенный крутящий момент Tes двигателя становится равным крутящему моменту для возбуждения электродвигателя-генератора MG1. Следовательно, в это время электродвигатель-генератор MG1 приводится в действие двигателем 1.

На Фиг.2(C) Nr, Ne и Ns соответственно показывают скорости вала 10 коронной шестерни R, вала водила C планетарной передачи, то есть приводного вала 9, и вала 8 солнечной шестерни S. Следовательно, соотношение скоростей валов 8, 9 и 10 и соотношение крутящих моментов, действующих на валы 8, 9 и 10, будет очевидно с первого взгляда на Фиг.2(C). Фиг.2(C) называется "номограммой". Сплошная линия, показанная на Фиг.2(C), называется "операционной линией".

Теперь, как показано на Фиг.2(C), если крутящий момент привода транспортного средства равен Tr, а скоростью коронной шестерни 5 является Nr, выходная мощность Pr привода транспортного средства для приведения в движение транспортного средства выражается как Pr=Tr·Nr. Дополнительно, выходная мощность Pe двигателя 1 в это время выражается произведением Te·Ne крутящего момента Te двигателя и скорости Ne вращения двигателя. С другой стороны, в это время генерируемая электроэнергия электродвигателя-генератора MG1 подобным образом выражается произведением крутящего момента и скорости вращения. Следовательно, генерируемая электроэнергия электродвигателя-генератора MG1 становится равной Tm₁·Ns. Дополнительно, энергия возбуждения электродвигателя-генератора MG2 также выражается произведением крутящего момента и скорости. Следовательно, энергия возбуждения электродвигателя-генератора MG2 становится равной Tm₂·Nr. Здесь если предполагать, что генерированная электроэнергия Tm₁·Ns электродвигателя-генератора MG1 равна энергии Tm₂·Nr возбуждения электродвигателя-генератора MG2, и энергия, сгенерированная электродвигателем-генератором MG1, используется, чтобы возбуждать электродвигатель-генератор MG2, общая выходная мощность Pe двигателя 1 используется выходной мощностью Pr привода транспортного средства. В это время Pr=Pe, следовательно, Tr·Nr=Te·Ne. То есть крутящий момент Te двигателя преобразуется в крутящий момент Tr привода транспортного средства. Следовательно, система регулирования 2 выходной мощности выполняет действие преобразования крутящего момента. Следует отметить, что, в действительности, существует потеря при выработке электроэнергии и потеря зубчатой передачи, таким образом, выходная мощность Pe двигателя 1 не может использоваться для выходной мощности Pr привода транспортного средства, но система 2 регулирования выходной мощности все еще выполняет действие преобразования крутящего момента.

Фиг.3(A) показывает эквивалентные линии выходных мощностей от Pe₁ до Pe₉ двигателя 1. Между величинами выходных мощностей существует соотношение Pe₁<Pe₂<Pe₃<Pe₄<Pe₅<Pe₆<Pe₇<Pe₈<Pe₉. Следует отметить, что ордината на Фиг.3(A) показывает крутящий момент Te двигателя, в то время как абсцисса на Фиг.3(A) показывает скорость Ne вращения двигателя. Как будет понятно из Фиг.3(A), существуют бесчисленные комбинации крутящего момента Te двигателя и скорости Ne вращения двигателя, удовлетворяющие требуемой выходной мощности Pe двигателя 1, запрошенной для приведения в движение транспортного средства. В этом случае неважно, какая комбинация крутящего момента Te двигателя и скорости Ne вращения двигателя выбирается, возможно преобразовать крутящий момент Te двигателя в крутящий момент Tr привода транспортного средства в системе 2 регулирования выходной мощности. Следовательно, если использовать эту систему 2 регулирования выходной мощности, становится возможным устанавливать требуемую комбинацию крутящего момента Te двигателя и скорости Ne вращения двигателя, дающую одну и ту же выходную мощность Pe двигателя. В настоящем изобретении, как поясняется позже, устанавливается комбинация крутящего момента Te двигателя и скорости Ne вращения двигателя, способная обеспечивать требуемую выходную мощность Pe двигателя 1 и получать лучший расход топлива. Соотношение, показанное на Фиг.3(A), сохраняется заранее в ПЗУ 22.

Фиг.3(B) показывает эквивалентные линии степени открытия акселератора педали 27 акселератора, то есть эквивалентные линии L нажатия. Величины L нажатия показаны как проценты относительно эквивалентных линий L нажатия. Следует отметить, что ордината на Фиг.3(B) показывает требуемый крутящий момент TrX привода транспортного средства, запрошенный для приведения в движение транспортного средства, в то время как абсцисса на Фиг.3(B) показывает скорость Nr вращения коронной шестерни 5. Из Фиг.3(B) будет понятно, что требуемый крутящий момент TrX привода транспортного средства определяется из величины нажатия L педали 27 акселератора и скорости Nr вращения коронной шестерни 5 в это время. Соотношение, показанное на Фиг.3(B), сохраняется заранее в ПЗУ 22.

Далее, обращаясь к Фиг.4, будет пояснена основная управляющая процедура для управления транспортным средством. Следует отметить, что эта процедура выполняется по прерыванию в предварительно определенные временные интервалы.

Обращаясь к Фиг.4, сначала, на этапе 100, определяется скорость Nr вращения коронной шестерни 5. Далее, на этапе 101, считывается величина нажатия L педали 27 акселератора. Далее, на этапе 102, требуемый крутящий момент TrX привода транспортного средства вычисляется из соотношения, показанного на Фиг.3(B). Далее, на этапе 103, скорость Nr вращения коронной шестерни 5 умножается на требуемый крутящий момент TrX привода транспортного средства, чтобы вычислять требуемую выходную мощность Pr=(TrX Nr) привода транспортного средства. Далее, на этапе 104, требуемая выходная мощность Pr привода транспортного средства складывается с выходной мощностью Pd двигателя, чтобы увеличиваться или уменьшаться для заряда или разряда аккумулятора 19, и выходной мощностью Ph двигателя, требуемой для вспомогательных приводящих устройств, чтобы вычислять выходную мощность Pn, требуемую от двигателя 1. Следует отметить, что выходная мощность Pd двигателя для заряда и разряда аккумулятора 19 вычисляется процедурой, показанной на поясненной далее Фиг.5(B).

Далее, на этапе 105, выходная мощность Pr, требуемая двигателем 1, делится на кпд ηt преобразования крутящего момента системы 2 регулирования выходной мощности с тем, чтобы вычислять конечную требуемую выходную мощность Pe двигателя 1 =(Pn/ηt). Далее, на этапе 106, из соотношения, показанного на Фиг.3(A), устанавливаются требуемый крутящий момент TeX двигателя и требуемая скорость NeX вращения двигателя и т.д., удовлетворяющие требуемой выходной мощности двигателя Pe и дающие минимальный расход топлива. Требуемый крутящий момент TeX двигателя и требуемая скорость NeX вращения двигателя и т.д. устанавливаются процедурой, показанной на поясненных далее Фиг.24 и 28. Следует отметить, что в настоящем изобретении "минимальный расход топлива" означает минимальный расход топлива, когда рассматривается не только кпд двигателя 1, но также и кпд передаточного механизма системы 2 регулирования выходной мощности и т.д.

Далее, на этапе 107, требуемый крутящий момент Tm₂X электродвигателя-генератора MG2=(TrX-Ter=TrX-TeX/(1+ρ)) вычисляется из требуемого крутящего момента TrX привода транспортного средства и требуемого крутящего момента TeX двигателя. Далее, на этапе 108, требуемая скорость NsX вращения солнечной шестерни 4 вычисляется из скорости Nr вращения коронной шестерни 5 и требуемой скорости NeX вращения двигателя. Следует отметить, что из соотношения, показанного на Фиг.2(C), (NeX-Ns):(Nr-NeX)=1:ρ, таким образом, требуемая скорость NsX вращения солнечной шестерни 4 выражается как Nr-(Nr-NeX)·(1+ρ)/p, как показано этапом 108 на Фиг.4.

Далее, на этапе 109, электродвигатель-генератор MG1 управляется так, что скорость вращения электродвигателя-генератора MG1 становится требуемой скоростью NsX вращения. Если скорость вращения электродвигателя-генератора MG1 становится требуемой скоростью NsX вращения, скорость Ne вращения двигателя становится требуемой скоростью NeX вращения двигателя и, следовательно, скорость Ne вращения двигателя управляется электродвигателем-генератором MG1 до требуемой скорости NeX вращения двигателя. Далее, на этапе 110, электродвигатель-генератор MG2 управляется так, что крутящий момент электродвигателя-генератора MG2 становится требуемым крутящим моментом Tm₂X. Далее, на этапе 111, величина впрыска топлива, требуемая для получения требуемого крутящего момента TeX двигателя, и целевая степень открытия дроссельной заслонки вычисляются. На этапе 112 двигатель 1 управляется на их основе.

В этом отношении в гибридном транспортном средстве необходимо поддерживать накопленный заряд аккумулятора 19 на постоянной величине или больше все время. Следовательно, в варианте осуществления согласно настоящему изобретению, как показано на Фиг.5(A), накопленный заряд SOC сохраняется между нижним предельным значением SC₁ и верхним предельным значением SC₂. То есть в варианте осуществления согласно настоящему изобретению, если накопленный заряд SOC падает ниже нижнего предельного значения SC₁, выходная мощность двигателя принудительно возрастает с тем, чтобы увеличивать величину выработки электроэнергии. Если накопленный заряд SOC превышает верхнее предельное значение SC₂, выходная мощность двигателя принудительно уменьшается с тем, чтобы увеличивать величину потребления энергии электродвигателем-генератором. То есть накопленный заряд SOC, например, вычисляется совокупным сложением тока I заряда и разряда аккумулятора 19.

Фиг.5(B) показывает управляющую процедуру для заряда и разряда аккумулятора 19. Эта процедура выполняется по прерыванию в предварительно определенные временные интервалы.

Обращаясь к Фиг.5(B), сначала, на этапе 120, накопленный заряд SOC складывается с током I заряда и разряда аккумулятора 19. Это значение I тока задано положительным во время заряда и сделано отрицательным во время разряда. Далее, на этапе 121, оценивается, находится ли аккумулятор в середине принудительного заряда. Когда не находится посреди принудительного заряда, процедура переходит к этапу 122, где оценивается, упал ли накопленный заряд SOC ниже, чем нижнее предельное значение SC₁. Если SOC<SC₁, процедура переходит к этапу 124, где выходная мощность Pd двигателя на этапе 104 на Фиг.4 становится равной предварительно определенному значению Pd₁. В это время выходная мощность двигателя принудительно увеличивается, и аккумулятор 19 принудительно заряжается. Если аккумулятор 19 принудительно заряжается, процедура переходит от этапа 121 к этапу 123, где оценивается, было ли завершено действие принудительного заряда. Процедура переходит к этапу 124 до тех пор, пока действие принудительного заряда не будет завершено.

С другой стороны, когда на этапе 122 оценивается, что SOC≥SC₁, процедура переходит к этапу 125, где оценивается, находится ли аккумулятор 19 в середине принудительного разряда. Когда он не находится в середине принудительного разряда, процедура переходит к этапу 126, где оценивается, превысил ли накопленный заряд SOC верхнее предельное значение SC₂. Если SOC>SC₂, процедура переходит к этапу 128, где выходная мощность Pd двигателя на этапе 104 на Фиг.4 становится равной предварительно определенному значению Pd₂. В это время выходная мощность двигателя принудительно уменьшается, и аккумулятор 19 принудительно разряжается. Если аккумулятор 19 принудительно разряжается, процедура переходит от этапа 125 к этапу 127, где оценивается, было ли завершено действие принудительного разряда или нет. Процедура переходит к этапу 128 до окончания действия принудительного разряда.

Далее, двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием, показанный на Фиг.1, будет пояснен со ссылкой на Фиг.6.

На Фиг.6 ссылочной позицией 30 обозначен картер двигателя, 31 - блок цилиндров, 32 - головка блока цилиндров, 33 - поршень, 34 - камера сгорания, 35 - свеча зажигания, размещенная в верхней мертвой точке камеры 34 сгорания, 36 - впускной клапан, 37 - впускное отверстие, 38 - выпускной клапан, 39 - выпускное отверстие. Впускное отверстие 37 соединено через впускной патрубок 40 с уравнительный бачком 41, в то время как каждый впускной патрубок 40 снабжен топливной форсункой 42 для впрыска топлива в соответствующее впускное отверстие 37. Следует отметить, что каждая топливная форсунка 42 может быть размещена в каждой камере 34 сгорания вместо прикрепления к каждому впускному патрубку 40.

Уравнительный бачок 41 соединяется через впускной канал 43 с воздушным фильтром 44, в то время как впускной канал 43 снабжен внутри дроссельной заслонкой 46, приводимой в действие приводом 45, и датчиком 47 объема всасываемого воздуха, использующим, например, провод с высоким сопротивлением. С другой стороны, выпускное отверстие 39 соединяется через выпускной коллектор 48 с каталитическим нейтрализатором 4, вмещающим в себя, например, трехкомпонентный нейтрализатор, в то время как выпускной коллектор 48 снабжен внутри датчиком 49а качества воздушно-топливной смеси.

С другой стороны, в варианте осуществления, показанном на Фиг.6, соединяющая часть картера 30 двигателя и блока 31 цилиндров снабжена механизмом A переменной степени сжатия, способным изменять относительные положения картера 30 двигателя и блока 2 цилиндров в осевом направлении цилиндров с тем, чтобы изменять объем камеры 34 сгорания, когда поршень 33 расположен в верхней мертвой точке сжатия, и дополнительно снабжена механизмом изменения фаз газораспределения для того, чтобы управлять моментом закрытия впускного клапана 7 так, чтобы управлять объемом всасываемого воздуха, фактически подаваемого в камеру 34 сгорания.

Фиг.7 является видом в перспективе с разнесением деталей механизма A переменной степени сжатия, показанного на Фиг.6, в то время как Фиг.8 является боковым поперечно-рассеченным видом иллюстрированного двигателя внутреннего сгорания. Обращаясь к Фиг.7, внизу двух боковых стенок блока 31 цилиндров сформированы множество выступающих частей 50, разделенных друг от друга определенным расстоянием. Каждая выступающая часть 50 сформирована с круглым в поперечном сечении отверстием 51 для вставки кулачка. С другой стороны, верхняя поверхность картера 30 двигателя сформирована с множеством выступающих частей 52, разделенных друг от друга определенным расстоянием и устанавливаемых между соответствующими выступающими частями 50. Эти выступающие части 52 также сформированы с круглыми в поперечном сечении отверстиями 53 для вставки кулачка.

Как показано на Фиг.7, предусмотрена пара кулачковых валов 54, 55. Каждый из кулачковых валов 54, 55 имеет дисковые кулачки 56, закрепленные на них, выполненные с возможностью вращающимся образом вставляться в отверстия 51 для вставки кулачков в каждой второй позиции. Эти дисковые кулачки 56 являются соосными с осями вращения кулачковых валов 54, 55. С другой стороны, между дисковыми кулачками 56, как показано штриховкой на Фиг.8, протягивающиеся эксцентриковые валы 57 размещены эксцентрично по отношению к осям вращения кулачковых валов 54, 55. Каждый эксцентриковый вал 57 имеет другие дисковые кулачки 58, вращающимся образом прикрепленные к ним эксцентрично. Как показано на Фиг.7, эти дисковые кулачки 58 размещены между дисковыми кулачками 56. Эти дисковые кулачки 58 вращающимся образом вставлены в соответствующие отверстия 53 для вставки кулачков.

Когда дисковые кулачки 56, прикрепленные к кулачковым валам 54, 55, вращаются в противоположных направлениях, как показано стрелками сплошной линии на Фиг.8(A), из состояния, показанного на Фиг.8(A), эксцентриковые валы 57 движутся к нижней точке, таким образом, дисковые кулачки 58 вращаются в противоположных направлениях от дисковых кулачков 56 в отверстиях 53 для вставки кулачков, как показано стрелками прерывистой линии на Фиг.8(A). Как показано на Фиг.8(B), когда эксцентриковые валы 57 движутся к нижней точке, центры дисковых кулачков 58 движутся ниже эксцентриковых валов 57.

Как будет понятно из сравнения Фиг.8(A) и 8(B), относительные положения картера 30 двигателя и блока 31 цилиндров определяются расстоянием между центрами дисковых кулачков 56 и центрами дисковых кулачков 58. Чем больше расстояние между центрами дисковых кулачков 56 и центрами дисковых кулачков 58, тем дальше блок 31 цилиндров от картера 31 двигателя. Если блок 31 цилиндров движется от картера 30 двигателя, объем камеры 34 сгорания, когда поршень 33 расположен в верхней мертвой точке сжатия, увеличивается, следовательно, создавая вращение кулачковых валов 54, 55, объем камеры 34 сгорания, когда поршень 33 расположен в верхней мертвой точке сжатия, может изменяться.

Как показано на Фиг.7, чтобы создать вращение кулачковых валов 54, 55 в противоположных направлениях, вал приводного двигателя 59 снабжен парой червячных шестерней 61, 62 с противоположными направлениями резьбы. Шестерни 63, 64, сцепляющиеся с этими червячными шестернями 61, 62, прикреплены к концам кулачковых валов 54, 55. В этом варианте осуществления приводной двигатель 59 может приводиться в движение, чтобы изменять объем камеры 34 сгорания, когда поршень 33 расположен в верхней мертвой точке сжатия, в большом диапазоне. Следует отметить, что механизм A переменной степени сжатия, показанный на Ф