エンジンの駆動装置
【課題】ギヤの歯打ち音を防止するためにエンジンの出力軸回転数を増大させるときに運転者に与える違和感を大きくせずに、燃費の悪化を抑制する。
【解決手段】駆動源としてのモータジェネレータのトルクが低下すると、第１運転線によって定められる回転数から第２運転線によって定められる回転数までエンジン回転数が増大される。第１運転線は、車速およびエンジン回転数のうちのいずれかが高いほど、第２運転線から大きく離間する。
【解決手段】駆動源としてのモータジェネレータのトルクが低下すると、第１運転線によって定められる回転数から第２運転線によって定められる回転数までエンジン回転数が増大される。第１運転線は、車速およびエンジン回転数のうちのいずれかが高いほど、第２運転線から大きく離間する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの駆動装置に関し、特に駆動源としての電動モータが設けられた車両に搭載されたエンジンを駆動する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンおよび電動モータを駆動源として搭載したハイブリッド車が知られている。このようなハイブリッド車では、電動モータによってエンジンをアシストしたり、電動モータのみを駆動源として用いて走行することが可能である。エンジンと電動モータとは、たとえばプラネタリギヤセットを介して連結される。一例として、エンジンの出力軸がプラネタリキャリヤに接続され、電動モータの出力軸がリングギヤに接続される。サンギヤには発電機が接続される。
【０００３】
プラネタリギヤセットを用いてエンジンと電動モータとを連結した場合、たとえば電動モータの出力トルクが零である状態では、エンジンと電動モータとを連結するギヤの間で隙間が生じ得る。ギヤの間に隙間がある状態でエンジンの出力トルクが変動すると、ギヤの歯同士が衝突することによって音が発生し得る。このような音の発生を抑制すべく、特開平１１−９３７２５号公報（特許文献１）は、動力源としての内燃機関と、少なくとも３軸を有し３軸のうちの一つに内燃機関の出力軸が、他の一軸に駆動軸が結合されたギヤ機構と、ギヤ機構の残余の一軸に結合された電動機とを備えた動力出力装置において、ギヤ機構のギヤ間で歯打ち音が発生する条件が検出された場合には、内燃機関の回転数を所定値以上に制御する動力出力装置を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−９３７２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特開平１１−９３７２５号公報に記載の動力出力装置を用いてエンジンの出力軸回転数を自動的に増大するようにすると、運転者が操作していなくても、エンジンの駆動音が増大する。その結果、運転者に違和感を与え得る。駆動音の増大量を抑制するためには、エンジンの出力軸回転数を比較的高く維持するようにすることによって、ギヤの歯打ち音が発生し得るときの出力軸回転数の増大量を小さくすることが考えられる。しかしながら、このようにした場合、燃費が最適となる運転状態から大きく離れてエンジンを運転することになる。その結果、燃費が悪化し得る。
【０００６】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、運転者に与える違和感を大きくせずに、燃費の悪化を抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
駆動源としての電動モータが設けられた車両に搭載されたエンジンの駆動装置は、電動モータがトルクを出力する状態において、第１の出力軸回転数でエンジンを駆動するための駆動手段と、電動モータのトルクが低下した場合、エンジンの出力軸回転数を第１の出力軸回転数から第２の出力軸回転数まで増大するための増大手段とを備える。第１の出力軸回転数は、車速および出力軸回転数のうちのいずれかが高いほど、第２の出力軸回転数からより大きく離間する。
【０００８】
この構成によると、車速または出力軸回転数が高い状態、すなわち、車両の走行に伴なう騒音が大きい状態では、エンジンの出力軸回転数の増大量が大きくされる。これにより、増大される前の出力軸回転数をできるだけ低くすることができる。そのため、燃費の向上に寄与することができる。また、車両の走行に伴なう騒音が大きい状態では、エンジン１００の駆動音の増大量が大きくても、運転者に違和感を与え難い。その結果、運転者に与える違和感を大きくせずに、燃費の悪化を抑制することができる。
【０００９】
他のエンジンの駆動装置において、増大手段は、車速および出力軸回転数のうちのいずれかが高いほど、より速く出力軸回転数を増大する。
【００１０】
この構成によると、車両の走行に伴なう騒音が大きい状態では、エンジンの出力軸回転数の増大速度が大きくされる。これにより、電動モータの出力トルクが低下したことに伴なって、たとえばギヤなどにおいて音が発生する前に、エンジンの出力軸回転数を速やかに増大することができる。そのため、音の発生をより効果的に抑制することができる。また、車両の走行に伴なう騒音が大きい状態では、エンジンの駆動音が急増しても、運転者に違和感を与え難い。その結果、運転者に与える違和感を大きくせずに、電動モータの出力トルクが低下したことに伴なう音の発生を効果的に抑制することができる。
【００１１】
他のエンジンの駆動装置において、増大手段は、エンジンの出力パワーを維持しながら、エンジンの出力軸回転数を第１の出力軸回転数から第２の出力軸回転数まで増大する。
【００１２】
この構成によると、エンジンの出力パワーを維持することによって、車両の挙動の変動を抑えつつ、出力軸回転数を増大させることができる。
【００１３】
他のエンジンの駆動装置において、エンジンの出力パワーは、運転者の操作に応じて定められる。第１の出力軸回転数は、エンジンの出力軸回転数と出力トルクとの関係を示す予め定められた第１の線上において、運転者の操作に応じて定められた出力パワーを実現する回転数である。第２の出力軸回転数は、エンジンの出力軸回転数と出力トルクとの関係を示し、第１の線と比べて、同じ出力パワーでの出力軸回転数が高くなる第２の線上において、運転者の操作に応じて定められた出力パワーを実現する回転数である。
【００１４】
この構成によると、エンジンの出力軸回転数と出力トルクとを所望の態様で変化させることができる。
【００１５】
他のエンジンの駆動装置において、第１の線は、車速および出力軸回転数のうちのいずれかが高いほど、第２の線からより大きく離間する。
【００１６】
この構成によると、第１の線を、車速および出力軸回転数のうちのいずれかが高いほど、第２の線からより大きく離間させることによって、車両の走行に伴なう騒音が大きい状態ではエンジンの出力軸回転数の増大量を大きくすることができる。
【００１７】
他のエンジン駆動装置は、駆動源としての電動モータが設けられた車両に搭載されたエンジンの駆動装置である。この駆動装置は、電動モータがトルクを出力する状態において、エンジンの運転点を定める第１の運転線に従ってエンジンを駆動するための手段と、電動モータのトルクが低下した場合に、第１の運転線よりも最適燃費線から離間した、エンジンの運転点を定める第２の運転線に従ってエンジンを駆動するための手段とを備える。第１の運転線は、車速および出力軸回転数のうちのいずれかが高いほど、最適燃費線により近い。
【００１８】
この構成によると、車速または出力軸回転数が高い状態、すなわち、車両の走行に伴なう騒音が大きい状態では、最適燃費線により近い運転点でエンジンを駆動することができる。そのため、燃費の向上に寄与することができる。また、車両の走行に伴なう騒音が大きい状態では、エンジン１００の駆動音が、運転点が第１の運転線から第２の運転線に移動することによって大きく増大しても、運転者に違和感を与え難い。その結果、運転者に与える違和感を大きくせずに、燃費の悪化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】ハイブリッド車のパワートレーンを示す概略構成図である。
【図２】エンジンを示す概略構成図である。
【図３】動力分割機構の共線図である。
【図４】変速機の共線図である。
【図５】エンジンの運転状態を示す図である。
【図６】エンジン回転数および出力トルクを定めた第１運転線および第２運転線を示す図である。
【図７】車速が高いほど第２運転線からより大きく離間する第１運転線を示す図である。
【図８】エンジン回転数が高いほど第２運転線からより大きく離間する第１運転線を示す図である。
【図９】ＥＣＵが実行する処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００２１】
図１を参照して、本実施の形態に係る駆動装置を搭載したハイブリッド車のパワートレーンについて説明する。なお、本実施の形態に係る制御装置は、たとえば、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１０００のＲＯＭ（Read Only Memory）１００２に記録されたプログラムをＥＣＵ１０００が実行することにより実現される。
【００２２】
図１に示すように、パワートレーンは、エンジン１００と、第１モータジェネレータ（ＭＧ１）２００と、これらエンジン１００と第１モータジェネレータ２００との間でトルクを合成もしくは分配する動力分割機構３００と、第２モータジェネレータ（ＭＧ２）４００と、変速機５００とを主体として構成されている。
【００２３】
エンジン１００は、燃料を燃焼させて動力を出力する公知の動力装置であって、スロットル開度（吸気量）や燃料供給量、点火時期などの運転状態を電気的に制御できるように構成されている。その制御は、例えば、マイクロコンピュータを主体とするＥＣＵ１０００によって行なわれる。
【００２４】
図２を参照して、エンジン１００には、エアクリーナ１０２から空気が吸入される。吸入空気量は、スロットルバルブ１０４により調整される。スロットルバルブ１０４はモータにより駆動される電子スロットルバルブである。
【００２５】
空気は、シリンダ１０６（燃焼室）において燃料と混合される。シリンダ１０６には、インジェクタ１０８から燃料が直接噴射される。すなわち、インジェクタ１０８の噴射孔はシリンダ１０６内に設けられている。燃料は、シリンダ１０６の吸気側（空気が導入される側）から噴射される。
【００２６】
燃料は吸気行程において噴射される。なお、燃料が噴射される時期は、吸気行程に限らない。また、本実施の形態においては、インジェクタ１０８の噴射孔がシリンダ１０６内に設けられた直噴エンジンとしてエンジン１００を説明するが、直噴用のインジェクタ１０８に加えて、ポート噴射用のインジェクタを設けてもよい。さらに、ポート噴射用のインジェクタのみを設けるようにしてもよい。
【００２７】
シリンダ１０６内の混合気は、点火プラグ１１０により着火され、燃焼する。燃焼後の混合気、すなわち排気ガスは、三元触媒１１２により浄化された後、車外に排出される。混合気の燃焼によりピストン１１４が押し下げられ、クランクシャフト１１６が回転する。
【００２８】
シリンダ１０６の頭頂部には、吸気バルブ１１８および排気バルブ１２０が設けられる。シリンダ１０６に導入される空気の量および時期は吸気バルブ１１８により制御される。シリンダ１０６から排出される排気ガスの量および時期は排気バルブ１２０により制御される。吸気バルブ１１８はカム１２２により駆動される。排気バルブ１２０はカム１２４により駆動される。
【００２９】
吸気バルブ１１８は、ＶＶＴ（Variable Valve Timing）機構１２６により、開閉タイミング（位相）が変更される。なお、排気バルブ１２０の開閉タイミングを変更するようにしてもよい。
【００３０】
本実施の形態においては、カム１２２が設けられたカムシャフト（図示せず）がＶＶＴ機構１２６により回転されることにより、吸気バルブ１１８の開閉タイミングが制御される。なお、開閉タイミングを制御する方法はこれに限らない。本実施の形態において、ＶＶＴ機構１２６は、油圧により作動する。
【００３１】
エンジン１００は、ＥＣＵ１０００により制御される。ＥＣＵ１０００は、エンジン１００が所望の運転状態になるように、スロットル開度、点火時期、燃料噴射時期、燃料噴射量、吸気バルブ１１８の開閉タイミングを制御する。ＥＣＵ１０００には、カム角センサ８００、クランク角センサ８０２、水温センサ８０４、エアフローメータ８０６から信号が入力される。
【００３２】
カム角センサ８００は、カムの位置を表す信号を出力する。クランク角センサ８０２は、クランクシャフト１１６の回転数（エンジン回転数）ＮＥおよびクランクシャフト１１６の回転角度を表す信号を出力する。水温センサ８０４は、エンジン１００の冷却水の温度（以下、水温とも記載する）を表す信号を出力する。エアフローメータ８０６は、エンジン１００に吸入される空気量ＫＬ表す信号を出力する。
【００３３】
ＥＣＵ１０００は、これらのセンサから入力された信号、ＲＯＭ１００２に記憶されたマップおよびプログラムに基づいて、エンジン１００を制御する。
【００３４】
図１に戻って、第１モータジェネレータ２００は、一例として三相交流回転電機であって、電動機（モータ）としての機能と発電機（ジェネレータ）としての機能とを生じるように構成される。インバータ２１０を介してバッテリなどの蓄電装置７００に接続されている。インバータ２１０を制御することにより、第１モータジェネレータ２００の出力トルクあるいは回生トルクを適宜に設定するようになっている。その制御は、ＥＣＵ１０００によって行なわれる。なお、第１モータジェネレータ２００のステータ（図示せず）は固定されており、回転しないようになっている。
【００３５】
動力分割機構３００は、外歯歯車であるサンギヤ（Ｓ）３１０と、そのサンギヤ（Ｓ）３１０に対して同心円上に配置された内歯歯車であるリングギヤ（Ｒ）３２０と、これらサンギヤ（Ｓ）３１０とリングギヤ（Ｒ）３２０とに噛合しているピニオンギヤを自転かつ公転自在に保持しているキャリヤ（Ｃ）３３０とを三つの回転要素として差動作用を生じる公知の歯車機構である。エンジン１００の出力軸がダンパを介して第１の回転要素であるキャリヤ（Ｃ）３３０に連結されている。言い換えれば、キャリヤ（Ｃ）３３０が入力要素となっている。
【００３６】
これに対して第２の回転要素であるサンギヤ（Ｓ）３１０に第１モータジェネレータ２００のロータ（図示せず）が連結されている。したがってサンギヤ（Ｓ）３１０がいわゆる反力要素となっており、また第３の回転要素であるリングギヤ（Ｒ）３２０が出力要素となっている。そして、そのリングギヤ（Ｒ）３２０が、駆動輪（図示せず）に連結された出力軸６００に連結されている。出力軸６００の回転数は、出力軸回転数センサ６０２により検出され、出力軸回転数を表わす信号がＥＣＵ１０００に入力される。
【００３７】
図３に、動力分割機構３００の共線図を示す。図３に示すように、キャリヤ（Ｃ）３３０に入力されるエンジン１００の出力するトルクに対して、第１モータジェネレータ２００による反力トルクをサンギヤ（Ｓ）３１０に入力すると、これらのトルクを加減算した大きさのトルクが、出力要素となっているリングギヤ（Ｒ）３２０に現れる。その場合、第１モータジェネレータ２００のロータがそのトルクによって回転し、第１モータジェネレータ２００は発電機として機能する。また、リングギヤ（Ｒ）３２０の回転数（出力回転数）を一定とした場合、第１モータジェネレータ２００の回転数を大小に変化させることにより、エンジン１００の回転数を連続的に（無段階に）変化させることができる。すなわち、エンジン１００の回転数を例えば燃費が最もよい回転数に設定する制御を、第１モータジェネレータ２００を制御することによって行なうことができる。その制御は、ＥＣＵ１０００によって行なわれる。
【００３８】
走行中にエンジン１００を停止させていれば、第１モータジェネレータ２００が逆回転しており、その状態から第１モータジェネレータ２００を電動機として機能させて正回転方向にトルクを出力させると、キャリヤ（Ｃ）３３０に連結されているエンジン１００にこれを正回転させる方向のトルクが作用し、第１モータジェネレータ２００によってエンジン１００を始動（モータリングもしくはクランキング）することができる。その場合、出力軸６００にはその回転を止める方向のトルクが作用する。したがって走行のための駆動トルクは、第２モータジェネレータ４００の出力するトルクを制御することにより維持でき、同時にエンジン１００の始動を円滑におこなうことができる。なお、この種のハイブリッド形式は、機械分配式あるいはスプリットタイプと称されている。
【００３９】
図１に戻って、第２モータジェネレータ４００は、一例として三相交流回転電機であって、電動機としての機能と発電機としての機能とを生じるように構成される。インバータ３１０を介してバッテリなどの蓄電装置７００接続されている。インバータ３１０を制御することにより、力行および回生ならびにそれぞれの場合におけるトルクを制御するように構成されている。なお、第２モータジェネレータ４００のステータ（図示せず）は固定されており、回転しないようになっている。
【００４０】
変速機５００は、一組のラビニョ型遊星歯車機構によって構成されている。それぞれ外歯歯車である第１サンギヤ（Ｓ１）５１０と第２サンギヤ（Ｓ２）５２０とが設けられており、その第１サンギヤ（Ｓ１）５１０に第１のピニオン５３１が噛合するとともに、その第１のピニオン５３１が第２のピニオン５３２に噛合し、その第２のピニオン５３２が各サンギヤ５１０，５２０と同心円上に配置されたリングギヤ（Ｒ）５４０に噛合している。
【００４１】
なお、各ピニオン５３１，５３２は、キャリヤ（Ｃ）５５０によって自転かつ公転自在に保持されている。また、第２サンギヤ（Ｓ２）５２０が第２のピニオン５３２に噛合している。したがって第１サンギヤ（Ｓ１）５１０とリングギヤ（Ｒ）５４０とは、各ピニオン５３１，５３２と共にダブルピニオン型遊星歯車機構に相当する機構を構成し、また第２サンギヤ（Ｓ２）５２０とリングギヤ（Ｒ）５４０とは、第２のピニオン５３２と共にシングルピニオン型遊星歯車機構に相当する機構を構成している。
【００４２】
さらに、変速機５００には、第１サンギヤ（Ｓ１）５１０を選択的に固定するＢ１ブレーキ５６１と、リングギヤ（Ｒ）５４０を選択的に固定するＢ２ブレーキ５６２とが設けられている。これらのブレーキ５６１，５６２は摩擦力によって係合力を生じるいわゆる摩擦係合要素であり、多板形式の係合装置あるいはバンド形式の係合装置を採用することができる。そして、これらのブレーキ５６１，５６２は、油圧による係合力に応じてそのトルク容量が連続的に変化するように構成されている。さらに、第２サンギヤ（Ｓ２）５２０に前述した第２モータジェネレータ４００が連結される。キャリヤ（Ｃ）５５０が出力軸６００に連結される。
【００４３】
したがって、上記の変速機５００は、第２サンギヤ（Ｓ２）５２０がいわゆる入力要素であり、またキャリヤ（Ｃ）５５０が出力要素となっており、Ｂ１ブレーキ５６１を係合させることにより変速比が“１”より大きい高速段が設定される。Ｂ１ブレーキ５６１に替えてＢ２ブレーキ５６２を係合させることにより、高速段より変速比の大きい低速段が設定される。
【００４４】
この各変速段の間での変速は、車速や要求駆動力（もしくはアクセル開度）などの走行状態に基づいて実行される。より具体的には、変速段領域を予めマップ（変速線図）として定めておき、検出された運転状態に応じていずれかの変速段を設定するように制御される。
【００４５】
図４に、変速機５００の共線図を示す。図４に示すように、Ｂ２ブレーキ５６２によってリングギヤ（Ｒ）５４０を固定すれば、低速段Ｌが設定され、第２モータジェネレータ４００の出力したトルクが変速比に応じて増幅されて出力軸６００に付加される。これに対してＢ１ブレーキ５６１によって第１サンギヤ（Ｓ１）５１０を固定すれば、低速段Ｌより変速比の小さい高速段Ｈが設定される。この高速段Ｈにおける変速比も“１”より大きいので、第２モータジェネレータ４００の出力したトルクがその変速比に応じて増大させられて出力軸６００に付加される。
【００４６】
なお、各変速段Ｌ，Ｈが定常的に設定されている状態では、出力軸６００に付加されるトルクは、第２モータジェネレータ４００の出力トルクを変速比に応じて増大させたトルクとなるが、変速過渡状態では各ブレーキ５６１，５６２でのトルク容量や回転数変化に伴う慣性トルクなどの影響を受けたトルクとなる。また、出力軸６００に付加されるトルクは、第２モータジェネレータ４００の駆動状態では、正トルクとなり、被駆動状態では負トルクとなる。
【００４７】
図５に示すように、ハイブリッド車の走行パワーがエンジン始動しきい値より小さいと、第２モータジェネレータ４００の駆動力のみを用いてハイブリッド車が走行する。
【００４８】
一方、ハイブリッド車の走行パワーがエンジン始動しきい値以上になると、エンジン１００が駆動される。これにより、第２モータジェネレータ４００の駆動力に加えて、もしくは代わりに、エンジン１００の駆動力を用いてハイブリッド車が走行する。また、エンジン１００の駆動力を用いて第１モータジェネレータ２００が発電した電力が第２モータジェネレータ４００に直接供給される。
【００４９】
走行パワーは、たとえば、ドライバにより操作されるアクセルペダルの開度（アクセル開度）および車速などをパラメータに有するマップに従ってＥＣＵ１０００により算出される。すなわち、本実施の形態において、ハイブリッド車の走行パワーは、運転者が要求するパワーを表わす。なお、走行パワーを算出する方法はこれに限らない。なお、本実施の形態において、パワーの単位はｋＷ（キロワット）である。
【００５０】
ハイブリッド車は、走行パワーを、エンジン１００と第２モータジェネレータ４００とで分担して実現するように制御される。たとえば、第１モータジェネレータ２００が発電しない場合であれば、エンジン１００の出力パワーと第２モータジェネレータ４００の出力パワーとの和が、走行パワーと略同じになるように制御される。したがって、エンジン１００の出力パワーが零であると、第２モータジェネレータ４００の出力パワーが、走行パワーと略同じになるように制御される。第２モータジェネレータ４００の出力パワーが零であると、エンジン１００の出力パワーが走行パワーと略同じになるように制御される。
【００５１】
エンジン１００を駆動する場合、たとえば、車速が高いほど、第２モータジェネレータ４００の出力トルクが低下されて、走行パワーに対するエンジン１００の出力パワーの比率が大きくされる。一例として、車速がしきい値よりも高い場合には、第２モータジェネレータ４００の出力トルクが零まで低下されて、エンジン１００の駆動力のみを用いてハイブリッド車が走行する。なお、出力パワーの制御態様はこれに限らない。
【００５２】
エンジン１００の出力軸回転数（エンジン回転数）ＮＥおよび出力トルクは、図６において破線で示す第１運転線および実線で示す第２運転線に従って定められる。第１運転線および第２運転線は、エンジン回転数ＮＥと出力トルクとの関係を示す。すなわち、第１運転線および第２運転線は、エンジン１００の運転点を定める。第１運転線および第２運転線は、実験およびシミュレーションなどの結果に基づいて開発者により予め定められる。第２運転線は、第１運転線と比べて、同じ出力パワーを実現するときのエンジン回転数ＮＥが高い。
【００５３】
エンジン１００のエンジン回転数ＮＥおよび出力トルクは、第１運転線または第２運転線と、運転者の操作に応じて定められたエンジン１００の出力パワーを示す等パワー線との交点として定められる。すなわち、エンジン１００のエンジン回転数ＮＥは、第１運転線上または第２運転線上において、運転者の操作に応じて定められたエンジン１００の出力パワーを実現する回転数である。
【００５４】
したがって、第１運転線に従ってエンジン１００を駆動する状態から、第２運転線に従ってエンジン１００を駆動する状態に移行する際には、たとえば、エンジン１００の出力パワーを維持しながら、第１運転線によって定められる回転数から第２運転線によって定められる回転数までエンジン回転数ＮＥが増大される。
【００５５】
一例として、第２モータジェネレータ４００の出力トルクが低下することに伴なってエンジン１００の出力パワーが増大した場合には、第１運転線に沿って一旦エンジン１００の出力パワーが増大した後、増大後の出力パワーを維持しながら、第１運転線によって定められる回転数から第２運転線によって定められる回転数までエンジン回転数ＮＥが増大される。
【００５６】
図６中の一点鎖線は、燃費が最適になるように定められた最適燃費線である。燃費を向上するためには、最適燃費線に近いエンジン回転数ＮＥおよび出力トルクで運転することが好ましい。図６から明らかなように、エンジン１００の出力パワーが同じであれば、第１運転線のエンジン回転数ＮＥは第２運転線のエンジン回転数ＮＥよりも最適燃費線に近い。すなわち、第２運転線は、第１運転線よりも最適燃費線から離間する。したがって、第２運転線よりも第１運転線に従ってエンジン１００を駆動する方が燃費が向上する。
【００５７】
第２運転線は、たとえば第２モータジェネレータ４００が零である状態において、動力分割機構３００または変速機５００のギヤの歯同士が衝突することによる音の発生を、エンジン１００の出力トルクの変動を小さくすることによって抑制するために用いられる。
【００５８】
すなわち、第２運転線によって定められるエンジン回転数ＮＥおよび出力トルクでエンジン１００を駆動すると、エンジン１００の出力トルクの変動が小さくなる。したがって、ギヤの歯同士が衝突することにより発生する音が低減される。第２運転線は、このような機能を実現し得るように定められる。
【００５９】
本実施の形態では、一例として、第２モータジェネレータ４００がトルクを出力しない状態（トルクが零である状態）、またはトルクが零付近（零を含む予め定められた範囲内）である状態において、第２運転線に従って定められたエンジン回転数ＮＥおよび出力トルクでエンジン１００が駆動される。
【００６０】
一方、常に第２運転線に従ってエンジン１００を駆動することは、燃費の観点から好ましくない。したがって、ギヤの歯同士が衝突することによる音が発生し難い状態、たとえば、第２モータジェネレータ４００が出力するトルクによって、動力分割機構３００または変速機５００のギヤの歯同士の接触を維持し得る状態では、最適燃費線によって定められるエンジン回転数ＮＥおよび出力トルクでエンジン１００を駆動することが好ましい。
【００６１】
ところが、最適燃費線によって定められる回転数から第２運転線によって定められる回転数までエンジン回転数ＮＥを増大する際、エンジン回転数ＮＥの増大量が大きいと、エンジン１００の駆動音が急増し得る。駆動音の急増は、運転者に違和感を与え得る。そこで、駆動音の増大量を低減すべく、本実施の形態では、一例として、第２モータジェネレータ４００がトルクを出力する状態（出力トルクが零より大きい状態）、または第２モータジェネレータ４００がしきい値（零より大きい）より大きい状態においては、同じ出力パワーでは最適燃費線よりもエンジン回転数ＮＥが高い第１運転線に従って定められたエンジン回転数ＮＥおよび出力トルクでエンジン１００が駆動される。第１運転線は、駆動音の増大量が許容範囲となるように定められる。
【００６２】
図７に示すように、第１運転線は、車速が高いほど、最適燃費線により近づく、よって、第１運転線は、車速が高いほど、第２運転線からより大きく離間する。すなわち、第１運転線によって定められるエンジン回転数ＮＥは、車速が高いほど、第２運転線によって定められるエンジン回転数ＮＥからより大きく離間する。そのため、車速が高いほど、第２モータジェネレータ４００の出力トルクが低下したときのエンジン回転数ＮＥの増大量が大きくなる。これにより、増大する前のエンジン回転数ＮＥ、すなわち、第２モータジェネレータ４００がトルクを出力する状態において定められるエンジン運転点が最適燃費線により近づけられる。そのため、燃費の向上に寄与することができる。また、車速が高い場合など、車両の走行に伴なう騒音が大きい状態では、エンジン回転数ＮＥの増大量が大きくても、運転者に違和感を与え難い。その結果、エンジン回転数ＮＥを増大させるときに運転者に与える違和感を大きくせずに、燃費の悪化を抑制することができる。
【００６３】
車速が高いほど第１運転線を第２運転線からより大きく離間させるとともに、もしくは代わりに、図８に示すように、エンジン回転数ＮＥが高いほど、第１運転線を最適燃費線により近づけてもよい。言い換えると、エンジン回転数ＮＥが高いほど、第１運転線を第２運転線からより大きく離間させてもよい。すなわち、第１運転線によって定められるエンジン回転数ＮＥは、エンジン回転数ＮＥが高いほど、第２運転線によって定められるエンジン回転数ＮＥからより大きく離間する。このようにしても、エンジン回転数ＮＥを増大させるときに運転者に与える違和感を大きくせずに、燃費の悪化を抑制することができる。
【００６４】
さらに、エンジン回転数ＮＥを増大する場合、車速およびエンジン回転数ＮＥのうちのいずれかが高いほど、より速くエンジン回転数ＮＥを増大するようにしてもよい。これにより、第２モータジェネレータ４００の出力トルクが低下したことに伴なってギヤなどにおいて音が発生する前に、エンジン回転数ＮＥを速やかに増大することができる。そのため、音の発生をより効果的に抑制することができる。
【００６５】
本実施の形態においては、車速もしくはエンジン回転数が高いほど、第１運転線を第２運転線からより大きく離間させているが、必ずしも全ての運転領域において、車速もしくはエンジン回転数が高いほど、第１運転線を第２運転線からより大きく離間させなくてもよい。
【００６６】
図９を参照して、本実施の形態においてＥＣＵ１０００が実行する処理について説明する。なお、以下に説明する処理はソフトウェアにより実現してもよく、ハードウェハにより実現してもよく、ソフトウェアとハードウェハとの協働により実現してもよい。
【００６７】
ステップ（以下、ステップをＳと略す）１００にて、ＥＣＵ１０００は、たとえば変速機５００の出力軸回転数に基づいて車速を検出する。
【００６８】
Ｓ１０２にて、ＥＣＵ１０００は、車速に応じて第１運転線を選択する。車速が高いほど第２運転線からより大きく離間した第１運転線が選択される。
【００６９】
Ｓ１０４にて、ＥＣＵ１０００は、第１運転線を用いて定められたエンジン回転数ＮＥおよび出力トルクで、エンジン１００を駆動する。上述したように、本実施の形態においては、一例として、第２モータジェネレータ４００がトルクを出力する状態、または出力トルクがしきい値より大きい状態において、第１運転線に従って定められたエンジン回転数ＮＥおよび出力トルクでエンジン１００が駆動される。
【００７０】
Ｓ１０６にて、ＥＣＵ１０００は、第２モータジェネレータ４００の出力トルクが低下したか否かを判断する。たとえば、第２モータジェネレータ４００の出力トルクが零まで、あるいは零を含む予め定められた範囲まで低下したか否かが判断される。なお、ＥＣＵ１０００自身が第２モータジェネレータ４００の出力トルクを設定しているため、第２モータジェネレータ４００の出力トルクが低下したか否かは、ＥＣＵ１０００自身が設定した第２モータジェネレータ４００の出力トルクに基づいて判断される。
【００７１】
第２モータジェネレータ４００の出力トルクが低下すると（Ｓ１０６にてＹＥＳ）、処理はＳ１０８に移される。もしそうでないと（Ｓ１０６にてＮＯ）、処理はＳ１００に戻される。
【００７２】
Ｓ１０８にて、ＥＣＵ１００は、第２運転線を用いて定められたエンジン回転数ＮＥおよび出力トルクで、エンジン１００を駆動する。したがって、第１運転線を用いて定められた回転数から、第２運転線を用いて定められた回転数まで、エンジン回転数ＮＥが増大される。
【００７３】
以上のように、本実施の形態によれば、車速またはエンジン回転数ＮＥが高い状態、すなわち、車両の走行に伴なう騒音が大きい状態では、エンジン回転数ＮＥの増大量が大きくされる。これにより、増大される前のエンジン回転数ＮＥをできるだけ低くすることができる。そのため、燃費の向上に寄与することができる。また、車両の走行に伴なう騒音が大きい状態では、エンジン１００の駆動音の増大量が大きくても、運転者に違和感を与え難い。その結果、エンジン回転数ＮＥを増大させるときに運転者に与える違和感を大きくせずに、燃費の悪化を抑制することができる。
【００７４】
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００７５】
１００ エンジン、２００ 第１モータジェネレータ、３００ 動力分割機構、４００ 第２モータジェネレータ、５００ 変速機、８０２ クランク角センサ、１０００ ＥＣＵ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの駆動装置に関し、特に駆動源としての電動モータが設けられた車両に搭載されたエンジンを駆動する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンおよび電動モータを駆動源として搭載したハイブリッド車が知られている。このようなハイブリッド車では、電動モータによってエンジンをアシストしたり、電動モータのみを駆動源として用いて走行することが可能である。エンジンと電動モータとは、たとえばプラネタリギヤセットを介して連結される。一例として、エンジンの出力軸がプラネタリキャリヤに接続され、電動モータの出力軸がリングギヤに接続される。サンギヤには発電機が接続される。
【０００３】
プラネタリギヤセットを用いてエンジンと電動モータとを連結した場合、たとえば電動モータの出力トルクが零である状態では、エンジンと電動モータとを連結するギヤの間で隙間が生じ得る。ギヤの間に隙間がある状態でエンジンの出力トルクが変動すると、ギヤの歯同士が衝突することによって音が発生し得る。このような音の発生を抑制すべく、特開平１１−９３７２５号公報（特許文献１）は、動力源としての内燃機関と、少なくとも３軸を有し３軸のうちの一つに内燃機関の出力軸が、他の一軸に駆動軸が結合されたギヤ機構と、ギヤ機構の残余の一軸に結合された電動機とを備えた動力出力装置において、ギヤ機構のギヤ間で歯打ち音が発生する条件が検出された場合には、内燃機関の回転数を所定値以上に制御する動力出力装置を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−９３７２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特開平１１−９３７２５号公報に記載の動力出力装置を用いてエンジンの出力軸回転数を自動的に増大するようにすると、運転者が操作していなくても、エンジンの駆動音が増大する。その結果、運転者に違和感を与え得る。駆動音の増大量を抑制するためには、エンジンの出力軸回転数を比較的高く維持するようにすることによって、ギヤの歯打ち音が発生し得るときの出力軸回転数の増大量を小さくすることが考えられる。しかしながら、このようにした場合、燃費が最適となる運転状態から大きく離れてエンジンを運転することになる。その結果、燃費が悪化し得る。
【０００６】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、運転者に与える違和感を大きくせずに、燃費の悪化を抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
駆動源としての電動モータが設けられた車両に搭載されたエンジンの駆動装置は、電動モータがトルクを出力する状態において、第１の出力軸回転数でエンジンを駆動するための駆動手段と、電動モータのトルクが低下した場合、エンジンの出力軸回転数を第１の出力軸回転数から第２の出力軸回転数まで増大するための増大手段とを備える。第１の出力軸回転数は、車速および出力軸回転数のうちのいずれかが高いほど、第２の出力軸回転数からより大きく離間する。
【０００８】
この構成によると、車速または出力軸回転数が高い状態、すなわち、車両の走行に伴なう騒音が大きい状態では、エンジンの出力軸回転数の増大量が大きくされる。これにより、増大される前の出力軸回転数をできるだけ低くすることができる。そのため、燃費の向上に寄与することができる。また、車両の走行に伴なう騒音が大きい状態では、エンジン１００の駆動音の増大量が大きくても、運転者に違和感を与え難い。その結果、運転者に与える違和感を大きくせずに、燃費の悪化を抑制することができる。
【０００９】
他のエンジンの駆動装置において、増大手段は、車速および出力軸回転数のうちのいずれかが高いほど、より速く出力軸回転数を増大する。
【００１０】
この構成によると、車両の走行に伴なう騒音が大きい状態では、エンジンの出力軸回転数の増大速度が大きくされる。これにより、電動モータの出力トルクが低下したことに伴なって、たとえばギヤなどにおいて音が発生する前に、エンジンの出力軸回転数を速やかに増大することができる。そのため、音の発生をより効果的に抑制することができる。また、車両の走行に伴なう騒音が大きい状態では、エンジンの駆動音が急増しても、運転者に違和感を与え難い。その結果、運転者に与える違和感を大きくせずに、電動モータの出力トルクが低下したことに伴なう音の発生を効果的に抑制することができる。
【００１１】
他のエンジンの駆動装置において、増大手段は、エンジンの出力パワーを維持しながら、エンジンの出力軸回転数を第１の出力軸回転数から第２の出力軸回転数まで増大する。
【００１２】
この構成によると、エンジンの出力パワーを維持することによって、車両の挙動の変動を抑えつつ、出力軸回転数を増大させることができる。
【００１３】
他のエンジンの駆動装置において、エンジンの出力パワーは、運転者の操作に応じて定められる。第１の出力軸回転数は、エンジンの出力軸回転数と出力トルクとの関係を示す予め定められた第１の線上において、運転者の操作に応じて定められた出力パワーを実現する回転数である。第２の出力軸回転数は、エンジンの出力軸回転数と出力トルクとの関係を示し、第１の線と比べて、同じ出力パワーでの出力軸回転数が高くなる第２の線上において、運転者の操作に応じて定められた出力パワーを実現する回転数である。
【００１４】
この構成によると、エンジンの出力軸回転数と出力トルクとを所望の態様で変化させることができる。
【００１５】
他のエンジンの駆動装置において、第１の線は、車速および出力軸回転数のうちのいずれかが高いほど、第２の線からより大きく離間する。
【００１６】
この構成によると、第１の線を、車速および出力軸回転数のうちのいずれかが高いほど、第２の線からより大きく離間させることによって、車両の走行に伴なう騒音が大きい状態ではエンジンの出力軸回転数の増大量を大きくすることができる。
【００１７】
他のエンジン駆動装置は、駆動源としての電動モータが設けられた車両に搭載されたエンジンの駆動装置である。この駆動装置は、電動モータがトルクを出力する状態において、エンジンの運転点を定める第１の運転線に従ってエンジンを駆動するための手段と、電動モータのトルクが低下した場合に、第１の運転線よりも最適燃費線から離間した、エンジンの運転点を定める第２の運転線に従ってエンジンを駆動するための手段とを備える。第１の運転線は、車速および出力軸回転数のうちのいずれかが高いほど、最適燃費線により近い。
【００１８】
この構成によると、車速または出力軸回転数が高い状態、すなわち、車両の走行に伴なう騒音が大きい状態では、最適燃費線により近い運転点でエンジンを駆動することができる。そのため、燃費の向上に寄与することができる。また、車両の走行に伴なう騒音が大きい状態では、エンジン１００の駆動音が、運転点が第１の運転線から第２の運転線に移動することによって大きく増大しても、運転者に違和感を与え難い。その結果、運転者に与える違和感を大きくせずに、燃費の悪化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】ハイブリッド車のパワートレーンを示す概略構成図である。
【図２】エンジンを示す概略構成図である。
【図３】動力分割機構の共線図である。
【図４】変速機の共線図である。
【図５】エンジンの運転状態を示す図である。
【図６】エンジン回転数および出力トルクを定めた第１運転線および第２運転線を示す図である。
【図７】車速が高いほど第２運転線からより大きく離間する第１運転線を示す図である。
【図８】エンジン回転数が高いほど第２運転線からより大きく離間する第１運転線を示す図である。
【図９】ＥＣＵが実行する処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００２１】
図１を参照して、本実施の形態に係る駆動装置を搭載したハイブリッド車のパワートレーンについて説明する。なお、本実施の形態に係る制御装置は、たとえば、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１０００のＲＯＭ（Read Only Memory）１００２に記録されたプログラムをＥＣＵ１０００が実行することにより実現される。
【００２２】
図１に示すように、パワートレーンは、エンジン１００と、第１モータジェネレータ（ＭＧ１）２００と、これらエンジン１００と第１モータジェネレータ２００との間でトルクを合成もしくは分配する動力分割機構３００と、第２モータジェネレータ（ＭＧ２）４００と、変速機５００とを主体として構成されている。
【００２３】
エンジン１００は、燃料を燃焼させて動力を出力する公知の動力装置であって、スロットル開度（吸気量）や燃料供給量、点火時期などの運転状態を電気的に制御できるように構成されている。その制御は、例えば、マイクロコンピュータを主体とするＥＣＵ１０００によって行なわれる。
【００２４】
図２を参照して、エンジン１００には、エアクリーナ１０２から空気が吸入される。吸入空気量は、スロットルバルブ１０４により調整される。スロットルバルブ１０４はモータにより駆動される電子スロットルバルブである。
【００２５】
空気は、シリンダ１０６（燃焼室）において燃料と混合される。シリンダ１０６には、インジェクタ１０８から燃料が直接噴射される。すなわち、インジェクタ１０８の噴射孔はシリンダ１０６内に設けられている。燃料は、シリンダ１０６の吸気側（空気が導入される側）から噴射される。
【００２６】
燃料は吸気行程において噴射される。なお、燃料が噴射される時期は、吸気行程に限らない。また、本実施の形態においては、インジェクタ１０８の噴射孔がシリンダ１０６内に設けられた直噴エンジンとしてエンジン１００を説明するが、直噴用のインジェクタ１０８に加えて、ポート噴射用のインジェクタを設けてもよい。さらに、ポート噴射用のインジェクタのみを設けるようにしてもよい。
【００２７】
シリンダ１０６内の混合気は、点火プラグ１１０により着火され、燃焼する。燃焼後の混合気、すなわち排気ガスは、三元触媒１１２により浄化された後、車外に排出される。混合気の燃焼によりピストン１１４が押し下げられ、クランクシャフト１１６が回転する。
【００２８】
シリンダ１０６の頭頂部には、吸気バルブ１１８および排気バルブ１２０が設けられる。シリンダ１０６に導入される空気の量および時期は吸気バルブ１１８により制御される。シリンダ１０６から排出される排気ガスの量および時期は排気バルブ１２０により制御される。吸気バルブ１１８はカム１２２により駆動される。排気バルブ１２０はカム１２４により駆動される。
【００２９】
吸気バルブ１１８は、ＶＶＴ（Variable Valve Timing）機構１２６により、開閉タイミング（位相）が変更される。なお、排気バルブ１２０の開閉タイミングを変更するようにしてもよい。
【００３０】
本実施の形態においては、カム１２２が設けられたカムシャフト（図示せず）がＶＶＴ機構１２６により回転されることにより、吸気バルブ１１８の開閉タイミングが制御される。なお、開閉タイミングを制御する方法はこれに限らない。本実施の形態において、ＶＶＴ機構１２６は、油圧により作動する。
【００３１】
エンジン１００は、ＥＣＵ１０００により制御される。ＥＣＵ１０００は、エンジン１００が所望の運転状態になるように、スロットル開度、点火時期、燃料噴射時期、燃料噴射量、吸気バルブ１１８の開閉タイミングを制御する。ＥＣＵ１０００には、カム角センサ８００、クランク角センサ８０２、水温センサ８０４、エアフローメータ８０６から信号が入力される。
【００３２】
カム角センサ８００は、カムの位置を表す信号を出力する。クランク角センサ８０２は、クランクシャフト１１６の回転数（エンジン回転数）ＮＥおよびクランクシャフト１１６の回転角度を表す信号を出力する。水温センサ８０４は、エンジン１００の冷却水の温度（以下、水温とも記載する）を表す信号を出力する。エアフローメータ８０６は、エンジン１００に吸入される空気量ＫＬ表す信号を出力する。
【００３３】
ＥＣＵ１０００は、これらのセンサから入力された信号、ＲＯＭ１００２に記憶されたマップおよびプログラムに基づいて、エンジン１００を制御する。
【００３４】
図１に戻って、第１モータジェネレータ２００は、一例として三相交流回転電機であって、電動機（モータ）としての機能と発電機（ジェネレータ）としての機能とを生じるように構成される。インバータ２１０を介してバッテリなどの蓄電装置７００に接続されている。インバータ２１０を制御することにより、第１モータジェネレータ２００の出力トルクあるいは回生トルクを適宜に設定するようになっている。その制御は、ＥＣＵ１０００によって行なわれる。なお、第１モータジェネレータ２００のステータ（図示せず）は固定されており、回転しないようになっている。
【００３５】
動力分割機構３００は、外歯歯車であるサンギヤ（Ｓ）３１０と、そのサンギヤ（Ｓ）３１０に対して同心円上に配置された内歯歯車であるリングギヤ（Ｒ）３２０と、これらサンギヤ（Ｓ）３１０とリングギヤ（Ｒ）３２０とに噛合しているピニオンギヤを自転かつ公転自在に保持しているキャリヤ（Ｃ）３３０とを三つの回転要素として差動作用を生じる公知の歯車機構である。エンジン１００の出力軸がダンパを介して第１の回転要素であるキャリヤ（Ｃ）３３０に連結されている。言い換えれば、キャリヤ（Ｃ）３３０が入力要素となっている。
【００３６】
これに対して第２の回転要素であるサンギヤ（Ｓ）３１０に第１モータジェネレータ２００のロータ（図示せず）が連結されている。したがってサンギヤ（Ｓ）３１０がいわゆる反力要素となっており、また第３の回転要素であるリングギヤ（Ｒ）３２０が出力要素となっている。そして、そのリングギヤ（Ｒ）３２０が、駆動輪（図示せず）に連結された出力軸６００に連結されている。出力軸６００の回転数は、出力軸回転数センサ６０２により検出され、出力軸回転数を表わす信号がＥＣＵ１０００に入力される。
【００３７】
図３に、動力分割機構３００の共線図を示す。図３に示すように、キャリヤ（Ｃ）３３０に入力されるエンジン１００の出力するトルクに対して、第１モータジェネレータ２００による反力トルクをサンギヤ（Ｓ）３１０に入力すると、これらのトルクを加減算した大きさのトルクが、出力要素となっているリングギヤ（Ｒ）３２０に現れる。その場合、第１モータジェネレータ２００のロータがそのトルクによって回転し、第１モータジェネレータ２００は発電機として機能する。また、リングギヤ（Ｒ）３２０の回転数（出力回転数）を一定とした場合、第１モータジェネレータ２００の回転数を大小に変化させることにより、エンジン１００の回転数を連続的に（無段階に）変化させることができる。すなわち、エンジン１００の回転数を例えば燃費が最もよい回転数に設定する制御を、第１モータジェネレータ２００を制御することによって行なうことができる。その制御は、ＥＣＵ１０００によって行なわれる。
【００３８】
走行中にエンジン１００を停止させていれば、第１モータジェネレータ２００が逆回転しており、その状態から第１モータジェネレータ２００を電動機として機能させて正回転方向にトルクを出力させると、キャリヤ（Ｃ）３３０に連結されているエンジン１００にこれを正回転させる方向のトルクが作用し、第１モータジェネレータ２００によってエンジン１００を始動（モータリングもしくはクランキング）することができる。その場合、出力軸６００にはその回転を止める方向のトルクが作用する。したがって走行のための駆動トルクは、第２モータジェネレータ４００の出力するトルクを制御することにより維持でき、同時にエンジン１００の始動を円滑におこなうことができる。なお、この種のハイブリッド形式は、機械分配式あるいはスプリットタイプと称されている。
【００３９】
図１に戻って、第２モータジェネレータ４００は、一例として三相交流回転電機であって、電動機としての機能と発電機としての機能とを生じるように構成される。インバータ３１０を介してバッテリなどの蓄電装置７００接続されている。インバータ３１０を制御することにより、力行および回生ならびにそれぞれの場合におけるトルクを制御するように構成されている。なお、第２モータジェネレータ４００のステータ（図示せず）は固定されており、回転しないようになっている。
【００４０】
変速機５００は、一組のラビニョ型遊星歯車機構によって構成されている。それぞれ外歯歯車である第１サンギヤ（Ｓ１）５１０と第２サンギヤ（Ｓ２）５２０とが設けられており、その第１サンギヤ（Ｓ１）５１０に第１のピニオン５３１が噛合するとともに、その第１のピニオン５３１が第２のピニオン５３２に噛合し、その第２のピニオン５３２が各サンギヤ５１０，５２０と同心円上に配置されたリングギヤ（Ｒ）５４０に噛合している。
【００４１】
なお、各ピニオン５３１，５３２は、キャリヤ（Ｃ）５５０によって自転かつ公転自在に保持されている。また、第２サンギヤ（Ｓ２）５２０が第２のピニオン５３２に噛合している。したがって第１サンギヤ（Ｓ１）５１０とリングギヤ（Ｒ）５４０とは、各ピニオン５３１，５３２と共にダブルピニオン型遊星歯車機構に相当する機構を構成し、また第２サンギヤ（Ｓ２）５２０とリングギヤ（Ｒ）５４０とは、第２のピニオン５３２と共にシングルピニオン型遊星歯車機構に相当する機構を構成している。
【００４２】
さらに、変速機５００には、第１サンギヤ（Ｓ１）５１０を選択的に固定するＢ１ブレーキ５６１と、リングギヤ（Ｒ）５４０を選択的に固定するＢ２ブレーキ５６２とが設けられている。これらのブレーキ５６１，５６２は摩擦力によって係合力を生じるいわゆる摩擦係合要素であり、多板形式の係合装置あるいはバンド形式の係合装置を採用することができる。そして、これらのブレーキ５６１，５６２は、油圧による係合力に応じてそのトルク容量が連続的に変化するように構成されている。さらに、第２サンギヤ（Ｓ２）５２０に前述した第２モータジェネレータ４００が連結される。キャリヤ（Ｃ）５５０が出力軸６００に連結される。
【００４３】
したがって、上記の変速機５００は、第２サンギヤ（Ｓ２）５２０がいわゆる入力要素であり、またキャリヤ（Ｃ）５５０が出力要素となっており、Ｂ１ブレーキ５６１を係合させることにより変速比が“１”より大きい高速段が設定される。Ｂ１ブレーキ５６１に替えてＢ２ブレーキ５６２を係合させることにより、高速段より変速比の大きい低速段が設定される。
【００４４】
この各変速段の間での変速は、車速や要求駆動力（もしくはアクセル開度）などの走行状態に基づいて実行される。より具体的には、変速段領域を予めマップ（変速線図）として定めておき、検出された運転状態に応じていずれかの変速段を設定するように制御される。
【００４５】
図４に、変速機５００の共線図を示す。図４に示すように、Ｂ２ブレーキ５６２によってリングギヤ（Ｒ）５４０を固定すれば、低速段Ｌが設定され、第２モータジェネレータ４００の出力したトルクが変速比に応じて増幅されて出力軸６００に付加される。これに対してＢ１ブレーキ５６１によって第１サンギヤ（Ｓ１）５１０を固定すれば、低速段Ｌより変速比の小さい高速段Ｈが設定される。この高速段Ｈにおける変速比も“１”より大きいので、第２モータジェネレータ４００の出力したトルクがその変速比に応じて増大させられて出力軸６００に付加される。
【００４６】
なお、各変速段Ｌ，Ｈが定常的に設定されている状態では、出力軸６００に付加されるトルクは、第２モータジェネレータ４００の出力トルクを変速比に応じて増大させたトルクとなるが、変速過渡状態では各ブレーキ５６１，５６２でのトルク容量や回転数変化に伴う慣性トルクなどの影響を受けたトルクとなる。また、出力軸６００に付加されるトルクは、第２モータジェネレータ４００の駆動状態では、正トルクとなり、被駆動状態では負トルクとなる。
【００４７】
図５に示すように、ハイブリッド車の走行パワーがエンジン始動しきい値より小さいと、第２モータジェネレータ４００の駆動力のみを用いてハイブリッド車が走行する。
【００４８】
一方、ハイブリッド車の走行パワーがエンジン始動しきい値以上になると、エンジン１００が駆動される。これにより、第２モータジェネレータ４００の駆動力に加えて、もしくは代わりに、エンジン１００の駆動力を用いてハイブリッド車が走行する。また、エンジン１００の駆動力を用いて第１モータジェネレータ２００が発電した電力が第２モータジェネレータ４００に直接供給される。
【００４９】
走行パワーは、たとえば、ドライバにより操作されるアクセルペダルの開度（アクセル開度）および車速などをパラメータに有するマップに従ってＥＣＵ１０００により算出される。すなわち、本実施の形態において、ハイブリッド車の走行パワーは、運転者が要求するパワーを表わす。なお、走行パワーを算出する方法はこれに限らない。なお、本実施の形態において、パワーの単位はｋＷ（キロワット）である。
【００５０】
ハイブリッド車は、走行パワーを、エンジン１００と第２モータジェネレータ４００とで分担して実現するように制御される。たとえば、第１モータジェネレータ２００が発電しない場合であれば、エンジン１００の出力パワーと第２モータジェネレータ４００の出力パワーとの和が、走行パワーと略同じになるように制御される。したがって、エンジン１００の出力パワーが零であると、第２モータジェネレータ４００の出力パワーが、走行パワーと略同じになるように制御される。第２モータジェネレータ４００の出力パワーが零であると、エンジン１００の出力パワーが走行パワーと略同じになるように制御される。
【００５１】
エンジン１００を駆動する場合、たとえば、車速が高いほど、第２モータジェネレータ４００の出力トルクが低下されて、走行パワーに対するエンジン１００の出力パワーの比率が大きくされる。一例として、車速がしきい値よりも高い場合には、第２モータジェネレータ４００の出力トルクが零まで低下されて、エンジン１００の駆動力のみを用いてハイブリッド車が走行する。なお、出力パワーの制御態様はこれに限らない。
【００５２】
エンジン１００の出力軸回転数（エンジン回転数）ＮＥおよび出力トルクは、図６において破線で示す第１運転線および実線で示す第２運転線に従って定められる。第１運転線および第２運転線は、エンジン回転数ＮＥと出力トルクとの関係を示す。すなわち、第１運転線および第２運転線は、エンジン１００の運転点を定める。第１運転線および第２運転線は、実験およびシミュレーションなどの結果に基づいて開発者により予め定められる。第２運転線は、第１運転線と比べて、同じ出力パワーを実現するときのエンジン回転数ＮＥが高い。
【００５３】
エンジン１００のエンジン回転数ＮＥおよび出力トルクは、第１運転線または第２運転線と、運転者の操作に応じて定められたエンジン１００の出力パワーを示す等パワー線との交点として定められる。すなわち、エンジン１００のエンジン回転数ＮＥは、第１運転線上または第２運転線上において、運転者の操作に応じて定められたエンジン１００の出力パワーを実現する回転数である。
【００５４】
したがって、第１運転線に従ってエンジン１００を駆動する状態から、第２運転線に従ってエンジン１００を駆動する状態に移行する際には、たとえば、エンジン１００の出力パワーを維持しながら、第１運転線によって定められる回転数から第２運転線によって定められる回転数までエンジン回転数ＮＥが増大される。
【００５５】
一例として、第２モータジェネレータ４００の出力トルクが低下することに伴なってエンジン１００の出力パワーが増大した場合には、第１運転線に沿って一旦エンジン１００の出力パワーが増大した後、増大後の出力パワーを維持しながら、第１運転線によって定められる回転数から第２運転線によって定められる回転数までエンジン回転数ＮＥが増大される。
【００５６】
図６中の一点鎖線は、燃費が最適になるように定められた最適燃費線である。燃費を向上するためには、最適燃費線に近いエンジン回転数ＮＥおよび出力トルクで運転することが好ましい。図６から明らかなように、エンジン１００の出力パワーが同じであれば、第１運転線のエンジン回転数ＮＥは第２運転線のエンジン回転数ＮＥよりも最適燃費線に近い。すなわち、第２運転線は、第１運転線よりも最適燃費線から離間する。したがって、第２運転線よりも第１運転線に従ってエンジン１００を駆動する方が燃費が向上する。
【００５７】
第２運転線は、たとえば第２モータジェネレータ４００が零である状態において、動力分割機構３００または変速機５００のギヤの歯同士が衝突することによる音の発生を、エンジン１００の出力トルクの変動を小さくすることによって抑制するために用いられる。
【００５８】
すなわち、第２運転線によって定められるエンジン回転数ＮＥおよび出力トルクでエンジン１００を駆動すると、エンジン１００の出力トルクの変動が小さくなる。したがって、ギヤの歯同士が衝突することにより発生する音が低減される。第２運転線は、このような機能を実現し得るように定められる。
【００５９】
本実施の形態では、一例として、第２モータジェネレータ４００がトルクを出力しない状態（トルクが零である状態）、またはトルクが零付近（零を含む予め定められた範囲内）である状態において、第２運転線に従って定められたエンジン回転数ＮＥおよび出力トルクでエンジン１００が駆動される。
【００６０】
一方、常に第２運転線に従ってエンジン１００を駆動することは、燃費の観点から好ましくない。したがって、ギヤの歯同士が衝突することによる音が発生し難い状態、たとえば、第２モータジェネレータ４００が出力するトルクによって、動力分割機構３００または変速機５００のギヤの歯同士の接触を維持し得る状態では、最適燃費線によって定められるエンジン回転数ＮＥおよび出力トルクでエンジン１００を駆動することが好ましい。
【００６１】
ところが、最適燃費線によって定められる回転数から第２運転線によって定められる回転数までエンジン回転数ＮＥを増大する際、エンジン回転数ＮＥの増大量が大きいと、エンジン１００の駆動音が急増し得る。駆動音の急増は、運転者に違和感を与え得る。そこで、駆動音の増大量を低減すべく、本実施の形態では、一例として、第２モータジェネレータ４００がトルクを出力する状態（出力トルクが零より大きい状態）、または第２モータジェネレータ４００がしきい値（零より大きい）より大きい状態においては、同じ出力パワーでは最適燃費線よりもエンジン回転数ＮＥが高い第１運転線に従って定められたエンジン回転数ＮＥおよび出力トルクでエンジン１００が駆動される。第１運転線は、駆動音の増大量が許容範囲となるように定められる。
【００６２】
図７に示すように、第１運転線は、車速が高いほど、最適燃費線により近づく、よって、第１運転線は、車速が高いほど、第２運転線からより大きく離間する。すなわち、第１運転線によって定められるエンジン回転数ＮＥは、車速が高いほど、第２運転線によって定められるエンジン回転数ＮＥからより大きく離間する。そのため、車速が高いほど、第２モータジェネレータ４００の出力トルクが低下したときのエンジン回転数ＮＥの増大量が大きくなる。これにより、増大する前のエンジン回転数ＮＥ、すなわち、第２モータジェネレータ４００がトルクを出力する状態において定められるエンジン運転点が最適燃費線により近づけられる。そのため、燃費の向上に寄与することができる。また、車速が高い場合など、車両の走行に伴なう騒音が大きい状態では、エンジン回転数ＮＥの増大量が大きくても、運転者に違和感を与え難い。その結果、エンジン回転数ＮＥを増大させるときに運転者に与える違和感を大きくせずに、燃費の悪化を抑制することができる。
【００６３】
車速が高いほど第１運転線を第２運転線からより大きく離間させるとともに、もしくは代わりに、図８に示すように、エンジン回転数ＮＥが高いほど、第１運転線を最適燃費線により近づけてもよい。言い換えると、エンジン回転数ＮＥが高いほど、第１運転線を第２運転線からより大きく離間させてもよい。すなわち、第１運転線によって定められるエンジン回転数ＮＥは、エンジン回転数ＮＥが高いほど、第２運転線によって定められるエンジン回転数ＮＥからより大きく離間する。このようにしても、エンジン回転数ＮＥを増大させるときに運転者に与える違和感を大きくせずに、燃費の悪化を抑制することができる。
【００６４】
さらに、エンジン回転数ＮＥを増大する場合、車速およびエンジン回転数ＮＥのうちのいずれかが高いほど、より速くエンジン回転数ＮＥを増大するようにしてもよい。これにより、第２モータジェネレータ４００の出力トルクが低下したことに伴なってギヤなどにおいて音が発生する前に、エンジン回転数ＮＥを速やかに増大することができる。そのため、音の発生をより効果的に抑制することができる。
【００６５】
本実施の形態においては、車速もしくはエンジン回転数が高いほど、第１運転線を第２運転線からより大きく離間させているが、必ずしも全ての運転領域において、車速もしくはエンジン回転数が高いほど、第１運転線を第２運転線からより大きく離間させなくてもよい。
【００６６】
図９を参照して、本実施の形態においてＥＣＵ１０００が実行する処理について説明する。なお、以下に説明する処理はソフトウェアにより実現してもよく、ハードウェハにより実現してもよく、ソフトウェアとハードウェハとの協働により実現してもよい。
【００６７】
ステップ（以下、ステップをＳと略す）１００にて、ＥＣＵ１０００は、たとえば変速機５００の出力軸回転数に基づいて車速を検出する。
【００６８】
Ｓ１０２にて、ＥＣＵ１０００は、車速に応じて第１運転線を選択する。車速が高いほど第２運転線からより大きく離間した第１運転線が選択される。
【００６９】
Ｓ１０４にて、ＥＣＵ１０００は、第１運転線を用いて定められたエンジン回転数ＮＥおよび出力トルクで、エンジン１００を駆動する。上述したように、本実施の形態においては、一例として、第２モータジェネレータ４００がトルクを出力する状態、または出力トルクがしきい値より大きい状態において、第１運転線に従って定められたエンジン回転数ＮＥおよび出力トルクでエンジン１００が駆動される。
【００７０】
Ｓ１０６にて、ＥＣＵ１０００は、第２モータジェネレータ４００の出力トルクが低下したか否かを判断する。たとえば、第２モータジェネレータ４００の出力トルクが零まで、あるいは零を含む予め定められた範囲まで低下したか否かが判断される。なお、ＥＣＵ１０００自身が第２モータジェネレータ４００の出力トルクを設定しているため、第２モータジェネレータ４００の出力トルクが低下したか否かは、ＥＣＵ１０００自身が設定した第２モータジェネレータ４００の出力トルクに基づいて判断される。
【００７１】
第２モータジェネレータ４００の出力トルクが低下すると（Ｓ１０６にてＹＥＳ）、処理はＳ１０８に移される。もしそうでないと（Ｓ１０６にてＮＯ）、処理はＳ１００に戻される。
【００７２】
Ｓ１０８にて、ＥＣＵ１００は、第２運転線を用いて定められたエンジン回転数ＮＥおよび出力トルクで、エンジン１００を駆動する。したがって、第１運転線を用いて定められた回転数から、第２運転線を用いて定められた回転数まで、エンジン回転数ＮＥが増大される。
【００７３】
以上のように、本実施の形態によれば、車速またはエンジン回転数ＮＥが高い状態、すなわち、車両の走行に伴なう騒音が大きい状態では、エンジン回転数ＮＥの増大量が大きくされる。これにより、増大される前のエンジン回転数ＮＥをできるだけ低くすることができる。そのため、燃費の向上に寄与することができる。また、車両の走行に伴なう騒音が大きい状態では、エンジン１００の駆動音の増大量が大きくても、運転者に違和感を与え難い。その結果、エンジン回転数ＮＥを増大させるときに運転者に与える違和感を大きくせずに、燃費の悪化を抑制することができる。
【００７４】
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００７５】
１００ エンジン、２００ 第１モータジェネレータ、３００ 動力分割機構、４００ 第２モータジェネレータ、５００ 変速機、８０２ クランク角センサ、１０００ ＥＣＵ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源としての電動モータが設けられた車両に搭載されたエンジンの駆動装置であって、
前記電動モータがトルクを出力する状態において、第１の出力軸回転数で前記エンジンを駆動するための駆動手段と、
前記電動モータのトルクが低下した場合、前記エンジンの出力軸回転数を前記第１の出力軸回転数から第２の出力軸回転数まで増大するための増大手段とを備え、
前記第１の出力軸回転数は、車速および出力軸回転数のうちのいずれかが高いほど、第２の出力軸回転数からより大きく離間する、エンジンの駆動装置。
【請求項２】
前記増大手段は、車速および出力軸回転数のうちのいずれかが高いほど、より速く前記出力軸回転数を増大する、請求項１に記載のエンジンの駆動装置。
【請求項３】
前記増大手段は、前記エンジンの出力パワーを維持しながら、前記エンジンの出力軸回転数を前記第１の出力軸回転数から第２の出力軸回転数まで増大する、請求項１に記載のエンジンの駆動装置。
【請求項４】
前記エンジンの出力パワーは、運転者の操作に応じて定められ、
前記第１の出力軸回転数は、前記エンジンの出力軸回転数と出力トルクとの関係を示す予め定められた第１の線上において、運転者の操作に応じて定められた出力パワーを実現する回転数であり、
前記第２の出力軸回転数は、前記エンジンの出力軸回転数と出力トルクとの関係を示し、前記第１の線と比べて、同じ出力パワーでの出力軸回転数が高くなる第２の線上において、運転者の操作に応じて定められた出力パワーを実現する回転数である、請求項１に記載のエンジンの駆動装置。
【請求項５】
前記第１の線は、車速および出力軸回転数のうちのいずれかが高いほど、前記第２の線からより大きく離間する、請求項４に記載のエンジンの駆動装置。
【請求項６】
駆動源としての電動モータが設けられた車両に搭載されたエンジンの駆動装置であって、
前記電動モータがトルクを出力する状態において、前記エンジンの運転点を定める第１の運転線に従って前記エンジンを駆動するための手段と、
前記電動モータのトルクが低下した場合に、前記第１の運転線よりも最適燃費線から離間した、前記エンジンの運転点を定める第２の運転線に従って前記エンジンを駆動するための手段とを備え、
前記第１の運転線は、車速および出力軸回転数のうちのいずれかが高いほど、前記最適燃費線により近い、エンジンの駆動装置。
【請求項１】
駆動源としての電動モータが設けられた車両に搭載されたエンジンの駆動装置であって、
前記電動モータがトルクを出力する状態において、第１の出力軸回転数で前記エンジンを駆動するための駆動手段と、
前記電動モータのトルクが低下した場合、前記エンジンの出力軸回転数を前記第１の出力軸回転数から第２の出力軸回転数まで増大するための増大手段とを備え、
前記第１の出力軸回転数は、車速および出力軸回転数のうちのいずれかが高いほど、第２の出力軸回転数からより大きく離間する、エンジンの駆動装置。
【請求項２】
前記増大手段は、車速および出力軸回転数のうちのいずれかが高いほど、より速く前記出力軸回転数を増大する、請求項１に記載のエンジンの駆動装置。
【請求項３】
前記増大手段は、前記エンジンの出力パワーを維持しながら、前記エンジンの出力軸回転数を前記第１の出力軸回転数から第２の出力軸回転数まで増大する、請求項１に記載のエンジンの駆動装置。
【請求項４】
前記エンジンの出力パワーは、運転者の操作に応じて定められ、
前記第１の出力軸回転数は、前記エンジンの出力軸回転数と出力トルクとの関係を示す予め定められた第１の線上において、運転者の操作に応じて定められた出力パワーを実現する回転数であり、
前記第２の出力軸回転数は、前記エンジンの出力軸回転数と出力トルクとの関係を示し、前記第１の線と比べて、同じ出力パワーでの出力軸回転数が高くなる第２の線上において、運転者の操作に応じて定められた出力パワーを実現する回転数である、請求項１に記載のエンジンの駆動装置。
【請求項５】
前記第１の線は、車速および出力軸回転数のうちのいずれかが高いほど、前記第２の線からより大きく離間する、請求項４に記載のエンジンの駆動装置。
【請求項６】
駆動源としての電動モータが設けられた車両に搭載されたエンジンの駆動装置であって、
前記電動モータがトルクを出力する状態において、前記エンジンの運転点を定める第１の運転線に従って前記エンジンを駆動するための手段と、
前記電動モータのトルクが低下した場合に、前記第１の運転線よりも最適燃費線から離間した、前記エンジンの運転点を定める第２の運転線に従って前記エンジンを駆動するための手段とを備え、
前記第１の運転線は、車速および出力軸回転数のうちのいずれかが高いほど、前記最適燃費線により近い、エンジンの駆動装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−５６３９０（Ｐ２０１２−５６３９０Ａ）
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９９８９５（Ｐ２０１０−１９９８９５）
【出願日】平成２２年９月７日（２０１０．９．７）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月７日（２０１０．９．７）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]