車両駆動システムの制御装置
【課題】内燃機関の出力を一定にしながら回転数を変更することが可能な車両駆動システムにおいて、内燃機関の熱効率と動力伝達機構の伝達効率との乗算値で表されるシステム効率が最大となる回転数まで内燃機関の回転数を速やかに変化させる。
【解決手段】回転数の許容最大変化量を出力に関連付けて記憶装置に記憶しておく。要求出力に応じた許容最大変化量を記憶装置から読み出し、予め設定された動作線上の回転数を初期値として許容最大変化量で回転数を変化させていく。そして、回転数が変更される度に、内燃機関の熱効率と動力伝達機構の伝達効率との乗算値で表されるシステム効率を計算し、システム効率が最大となる回転数を特定する。そして、システム効率が最大となる回転数を最適回転数として確定する。
【解決手段】回転数の許容最大変化量を出力に関連付けて記憶装置に記憶しておく。要求出力に応じた許容最大変化量を記憶装置から読み出し、予め設定された動作線上の回転数を初期値として許容最大変化量で回転数を変化させていく。そして、回転数が変更される度に、内燃機関の熱効率と動力伝達機構の伝達効率との乗算値で表されるシステム効率を計算し、システム効率が最大となる回転数を特定する。そして、システム効率が最大となる回転数を最適回転数として確定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の出力を一定にしながら回転数を変更することが可能な車両駆動システムの制御装置に関し、特に、動力循環が起こりうるハイブリッドシステムに用いて好適な車両駆動システムの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関が発生させる動力を駆動輪に伝達する動力伝達機構に無段変速機を用いた車両駆動システムが知られている。特開２００９−１５４７２４号公報には、そのような車両駆動システムの一例が開示されている。この公報に開示されているシステムは、内燃機関と無段変速機との間に電気式差動機構を備え、内燃機関の燃焼効率が最適となるように無段変速機の変速比を制御しながら、差動状態の制御によって伝達効率も高めることができるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１５４７２４号公報
【特許文献２】特開平１１−２５７１１２号公報
【特許文献３】特開２００３−１６１１８５号公報
【特許文献４】特開２００４−２３２４８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、車両の燃費を向上させるには、車両駆動システムのシステム全体の効率（以下、システム効率）を高めることが重要である。システム効率は、内燃機関において燃料から動力が作り出され、その動力が駆動輪に伝達されるまでの各効率の乗算値で表すことができる。より具体的には、内燃機関の熱効率と動力伝達機構の伝達効率との乗算値で表すことができる。このため、システム効率の向上のためには熱効率と伝達効率の双方を最大にすることが理想的であるが、必ずしもそのようにできるとは限らない。一般に、内燃機関の熱効率も動力伝達機構の伝達効率も回転数に依存するが、動力伝達機構の構成によっては、熱効率を高めることと伝達効率を高めることとが背反する場合がある。この場合、回転数を変化させながらシステム効率が最大となる回転数を探し出す作業が必要とされるが、燃費の向上の観点からは、その作業に費やす時間は可能な限り短くしたい。一方、あまりにも急激に回転数を変化させてしまうと、それにより生じる内燃機関のトルク変動によって乗員に違和感を与えてしまうおそれがある。
【０００５】
本発明は上述のような課題に鑑みなされたもので、内燃機関の出力を一定にしながら回転数を変更することが可能な車両駆動システムにおいて、内燃機関の熱効率と動力伝達機構の伝達効率との乗算値で表されるシステム効率が最大となる回転数まで内燃機関の回転数を速やかに変化させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するため、第１の発明の車両駆動システムの制御装置は、
内燃機関と前記内燃機関が発生させる動力を駆動輪に伝達する動力伝達機構とを有し、前記内燃機関の出力を一定にしながら回転数を変更することが可能な車両駆動システムの制御装置において、
回転数の許容最大変化量を出力に関連付けて記憶した記憶手段と、
要求出力に応じた許容最大変化量を前記記憶手段から読み出し、予め設定された動作線上の回転数を初期値として、前記許容最大変化量で回転数を変化させていく回転数変更手段と、
前記回転数変更手段によって回転数が変更される度に、前記内燃機関の熱効率と前記動力伝達機構の伝達効率との乗算値で表されるシステム効率を計算するシステム効率計算手段と、
前記システム効率が最大となる回転数を特定し、その回転数を最適回転数として確定する最適回転数確定手段と、
を備えることを特徴としている。
【０００７】
第２の発明の車両駆動システムの制御装置は、第１の発明の車両駆動システムの制御装置において、
前記内燃機関の出力を一定にしながら機関回転数を変化させる場合において、
前記内燃機関のトルク変動量が許容値を超えない機関回転数の最大変化量を当該出力における許容最大変化量として学習する学習手段、
をさらに備えることを特徴としている。
【０００８】
第３の発明の車両駆動システムの制御装置は、第１又は第２の発明の車両駆動システムの制御装置において、
前記内燃機関はターボチャージャ付きの内燃機関であって、
前記制御装置は、
前記回転数変更手段によって回転数が変更される度に、排気エネルギの増加量を計算する排気エネルギ増加量計算手段と、
排気エネルギの増加量が基準値を超える場合には、前記回転数変更手段による回転数の変化量を小さくする回転数変化量補正手段と、
をさらに備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
第１の発明の車両駆動システムの制御装置によれば、要求出力に応じた許容最大変化量で回転数を変化させることで、システム効率が最大となる回転数まで内燃機関の回転数を速やかに変化させることができる。
【００１０】
第２の発明の車両駆動システムの制御装置によれば、トルク変動量を基準値以下に抑えながら、システム効率が最大となる回転数まで内燃機関の回転数を速やかに変化させることができる。
【００１１】
第３の発明の車両駆動システムの制御装置によれば、排気エネルギの増大に伴うターボチャージャの過過給を防止しながら、システム効率が最大となる回転数まで内燃機関の回転数を速やかに変化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１の制御装置が適用されるハイブリッドシステムの構成を示す図である。
【図２】図１のハイブリッドシステムにおける動力の流れを示す図である。（Ａ）は通常走行時の動力の流れを示し、（Ｂ）は動力循環時の動力の流れを示している。
【図３】エンジンの動作点の決定に用いるマップのイメージを示す図である。
【図４】動力循環率と伝達効率との関係を示す図である。
【図５】図１に示すハイブリッドシステムの共線図である。
【図６】回転数とエンジン熱効率、伝達効率及びシステム効率との各関係を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態１の制御装置による回転数制御のルーチンを示すフローチャートである。
【図８】出力に許容最大回転数変化量を関連付けるマップのイメージを示す図である。
【図９】本発明の実施の形態１の制御装置による回転数制御の効果について説明するための図である。
【図１０】本発明の実施の形態１の制御装置により実行される回転数制御のためのルーチン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】
【００１３】
実施の形態１．
本発明の実施の形態１について図１乃至図９の各図を参照して説明する。
【００１４】
本発明の実施の形態１では、本発明をハイブリッドシステムの制御装置に適用している。図１は、本実施の形態にかかるハイブリッドシステムの構成を示す図である。本実施の形態にかかるハイブリッドシステムは、内燃機関２、第１モータジェネレータ（ＭＧ１）４、第２モータジェネレータ（ＭＧ２）６、動力分割機構８、インバータ１０、減速機１２及び電子制御ユニット（ＥＣＵ）２０を備えている。第１モータジェネレータ４、第２モータジェネレータ６、動力分割機構８、インバータ１０及び減速機１２は、内燃機関２が発生させる動力を駆動輪１４Ｌ，１４Ｒに伝達する動力伝達機構１８を構成している。また、本実施の形態の制御装置は、電子制御ユニット２０が実行するプログラムによって実現される。電子制御ユニット２０は、エンジン２の運転を制御するとともに、インバータ１０を介して第１モータジェネレータ４及び第２モータジェネレータ６の各運転も制御している。
【００１５】
本実施の形態にかかる内燃機関（以下、エンジンという）２の種別には限定はない。火花点火式エンジン、圧縮着火式エンジン、４ストロークエンジン、２ストロークエンジン、レシプロエンジン、ロータリーエンジン、単気筒エンジン、多気筒エンジン、自然吸気エンジン、ターボエンジン等、様々な種別のエンジンを用いることができる。なお、エンジン２の少なくとも１つの気筒には筒内圧センサが設けられている。
【００１６】
エンジン２が発生させる動力は、動力伝達機構１８を構成する動力分割機構８によって２経路に分割される。動力分割機構８はプラネタリギヤによって構成されている。そのキャリア軸にはエンジン２が接続され、太陽歯車には第１モータジェネレータ４が接続され、また、内歯歯車には減速機１２及び第２モータジェネレータ６が接続されている。動力分割機構８により分割される一方の経路は、減速機１２を介して駆動輪１４Ｌ，１４Ｒへ動力を供給する経路であり、もう一方の経路は、第１モータジェネレータ４へ動力を供給する経路である。
【００１７】
第１モータジェネレータ４及び第２モータジェネレータ６は、いずれも三相交流同期電動発電機である。第１モータジェネレータ４は、動力分割機構８を介して供給されるエンジン２の駆動力によって発電機として機能する。第１モータジェネレータ４が発電した電力は、インバータ１０を介して第２モータジェネレータ６に供給される。その電力を受けて第２モータジェネレータ６はモータとして機能し、動力を発生する。第２モータジェネレータ６が発生させる動力は、動力分割機構８で分割されたエンジン２の動力とともに減速機１２を介して駆動輪１４Ｌ，１４Ｒに伝達される。
【００１８】
以上説明した動力伝達機構１８内の動力の流れを図で表すと、図２の（Ａ）のようになる。これは、車両の通常走行時における動力の流れを示している。この場合の動力伝達機構１８の伝達効率は、エンジン２の回転数によらずほぼ一定とみなすことができる。したがって、図２の（Ａ）に示すケースにおいてシステム効率を高めるためには、エンジン２の熱効率が高くなる動作点でエンジン２を運転すればよい。
【００１９】
図３は、エンジンの動作点の決定に用いるマップのイメージを示す図である。エンジンの動作点はトルクと回転数とにより特定される。図３には等出力線と等熱効率線とが引かれている。各出力における動作点を連続的につなげたものが図３中に示す動作線である。動作線は各等出力線上においてエンジン２の熱効率が高い点の付近を通るように設定されている。図２の（Ａ）に示すような通常走行時には、この動作線に従って要求出力に対応する回転数が決定される。
【００２０】
ところが、車両の運転状況やシステムの状況によっては、図２の（Ｂ）に示すように、動力伝達機構１８の内部で動力の循環が生じる場合がある。この場合、第２モータジェネレータ６が発電機として機能し、第１モータジェネレータ４が電動機として機能している。このような動力の循環は損失を増加させ、伝達効率を低下させることになる。ここで、エンジン２が発生させる動力に対する第１モータジェネレータ４が消費する電力の比を動力循環率として定義する。すると、動力循環率と動力伝達機構１８の伝達効率との関係は図４のようになる。図４からは、動力伝達機構１８の伝達効率を高めたいならば、動力循環率を低く抑えることが必要であることが確認できる。
【００２１】
図５は図１に示すハイブリッドシステムの共線図である。この共線図では、エンジン（Ｅ／Ｇ）２の回転数と、第１モータジェネレータ（ＭＧ１）４の回転数と、出力部（ＯＵＴ ＰＵＴ）である減速機１２の回転数との関係が示されている。エンジン１の熱効率にのみ着目するならば、図５中の破線のように、エンジン２の回転数は低く抑えるほうが好ましい。しかし、その場合、第１モータジェネレータ４の回転数は逆方向に大きくなる。このため、第１モータジェネレータ４が発生させる動力は大きくなり、その分、動力循環による損失も大きくなる。
【００２２】
動力循環による損失を低くしたいのであれば、図５中の実線のようにエンジン２の回転数を高めればよい。そうすることで、第１モータジェネレータ４の逆回転数を低く抑えることができるからである。ところが、エンジン２の熱効率に関していえば、エンジン２の回転数を高くすることでその熱効率は低下してしまう。つまり、エンジン２の熱効率を高めることと動力伝達機構１８の伝達効率を高めることとは、回転数に関して背反の関係にある。
【００２３】
図６は、動力循環時における回転数と熱効率、伝達効率及びシステム効率との各関係を示す図である。図６に示すように、エンジン２の熱効率と動力伝達機構１８の伝達効率との乗算値であるシステム効率は、ある回転数において極大となる。そのような回転数は、システム効率を計算しながら回転数を変化させていくことで探索することができる。その際、回転数の変化量を大きくとるほど、探索に要する時間を短縮してシステム効率を速やかに最大まで高めることができる。しかし、回転数の変化量が大きすぎる場合には、エンジン２のトルク変動量の増大によって乗員が違和感を覚えてしまうおそれがある。
【００２４】
そこで、本実施の形態では、電子制御ユニット２０によって次のような回転数制御が実施される。図７は、本実施の形態において電子制御ユニット２０により実行される回転数制御のルーチンを示すフローチャートである。
【００２５】
最初のステップＳ２では、車両の走行状態が定常走行かどうか判定される。その判定は、例えば、等アクセル開度が所定期間継続したかどうか、或いは、最大筒内圧のサイクル間の変動率が所定値以内かどうか、若しくは、最大筒内圧クランク角のサイクル間の変動率が所定値以内かどうか等の観点で行われる。
【００２６】
車両の走行状態が定常走行である場合、ステップＳ４の処理が行われる。ステップＳ４では、現在の要求出力をキーにしてメモリが検索され、要求出力に対応する許容最大変化量ΔＮｅｍａｘが読み出される。回転数の変化量が大きくなるにつれてエンジン２のトルク変動量も大きくなる。許容最大変化量ΔＮｅｍａｘは、エンジン２のトルク変動量が許容値を超えない最大の回転数変化量である。電子制御ユニット２０は、許容最大変化量ΔＮｅｍａｘをエンジン２の出力に関連付けて学習し、その学習値をメモリに記憶している。図８は、エンジン２の出力に許容最大回転数変化量ΔＮｅｍａｘを関連付けるマップのイメージを示す図である。高出力（高回転）ほど許容最大回転数変化量ΔＮｅｍａｘが小さくなっているのは、高回転ほど内部ＥＧＲの変動が大きくなり、それに伴ってトルク変動量も大きくなるためである。
【００２７】
ステップＳ４では、次に、読み出した許容最大変化量ΔＮｅｍａｘがゼロかどうか判定される。許容最大変化量ΔＮｅｍａｘの学習が完了していない場合、メモリから読み出される値はゼロとなる。
【００２８】
許容最大変化量ΔＮｅｍａｘがゼロではない場合、次に、ステップＳ８の処理が行われる。一方、許容最大変化量ΔＮｅｍａｘがゼロの場合には、ステップＳ６の処理を行ってから、ステップＳ８の処理が行われる。ステップＳ６では、許容最大変化量ΔＮｅｍａｘの値にて所定値ΔＮｅ１が入力される。所定値ΔＮｅ１は仮の許容最大変化量であり、予想される許容最大変化量よりも大きめの値に設定されている。
【００２９】
ステップＳ８では、回転数、負荷、燃料噴射量、動力循環量等のシステム状態量が参照される。動力循環量としては、具体的には、第１モータジェネレータ４で消費される電力が参照される。
【００３０】
次のステップＳ１０では、エンジン２の図示効率と動力伝達機構１８の伝達効率とがそれぞれ取得される。そして、図示効率と伝達効率との乗算値がシステム効率ηｓｙｓとして算出される。
【００３１】
伝達効率の取得には、図４に示すような伝達効率と動力循環率との関係を規定したマップが用いられる。ステップＳ８で参照した動力循環量から動力循環率が計算され、その動力循環率に対応する伝達効率がマップから読み出される。
【００３２】
一方、エンジン２の図示効率は、以下の式１によって算出される。式１においてＱｆは供給された全燃料の熱発生量であって、燃料噴射量から算出される。Ｑは理論サイクル仕事であって、以下の式２によって算出することができる。Ｌｐはポンプ損失であって、前サイクルのＰ−Ｖ線図から算出することができる。Ｌｅｘは排気損失であって、排気温度と既燃ガスの比熱と排気マニホールド容積との乗算値に比例する。排気温度は排気弁が開いたときの筒内圧センサの出力値を用いて計算で求めることができる。
【数１】
【数２】
【００３３】
ステップＳ１２では、パラメータηｂａｓｅにステップＳ１０で算出されたシステム効率ηｓｙｓの値が代入される。また、ステップＳ１４では、パラメータηｐａｒａにもステップＳ１０で算出されたシステム効率ηｓｙｓの値が代入される。
【００３４】
次のステップＳ１６では、パラメータηｐａｒａの値がパラメータηｂａｓｅの値以上かどうか判定される。本ステップの最初の実行時には２つのパラメータηｐａｒａ，ηｂａｓｅの値は同値であるので、本ステップの判定結果は肯定となる。その場合、ステップＳ１８以降の処理が行われる。
【００３５】
ステップＳ１８では、許容最大変化量ΔＮｅｍａｘに補正係数Ｔを掛けた量だけエンジン２の回転数Ｎｅを上昇させることが行われる。回転数Ｎｅの初期値は、図３に示す動作線上の回転数であって、要求出力に対応して決定される。補正係数Ｔの初期値は１であって、そのときは許容最大変化量ΔＮｅｍａｘがそのまま回転数Ｎｅに加算される。また、このとき、エンジン２の出力が変化しないように、すなわち、エンジン２の動作点が等出力線に沿って変化するようにスロットル等のアクチュエータによるトルク制御が行われる。
【００３６】
次のステップＳ２０では、動作変更後のシステム状態量に基づいてシステム効率ηｓｙｓの再計算が行われる。ステップＳ２２では、ステップＳ２０で算出された動作変更後のシステム効率ηｓｙｓの値がパラメータηｐａｒａに代入される。もう１つのパラメータηｂａｓｅには、動作変更前のシステム効率ηｓｙｓの値が代入される。
【００３７】
次のステップＳ２４では、筒内圧などのエンジン状態量からトルク変動量Ｔが算出される。そして、トルク変動量Ｔが所定の基準値よりも小さいかどうか判定される。トルク変動量Ｔが所定値よりも小さければ、現時点の回転数変化量、すなわち、許容最大変化量ΔＮｅｍａｘに補正係数Ｔを掛けた量は、トルク変動の観点において適切な値であると判断することができる。その場合、許容最大変化量ΔＮｅｍａｘの学習値として現時点の回転数変化量（ΔＮｅｍａｘ×Ｔ）がメモリに記憶される。一方、トルク変動量Ｔが所定値以上であれば、現時点の回転数変化量はトルク変動の観点において不適切な値であると判断することができる。その場合はステップＳ２６の処理が行われて、補正係数Ｔの値が所定値ａだけ減算される。
【００３８】
ステップＳ２４或いはＳ２６の後、再びステップＳ１６に戻って判定が行われる。２回目以降のステップＳ１６の判定では、パラメータηｐａｒａに代入されている動作変更後のシステム効率ηｓｙｓの値と、パラメータηｂａｓｅに代入されている動作変更前のシステム効率ηｓｙｓの値とが比較されることになる。パラメータηｐａｒａのほうがパラメータηｂａｓｅよりも大きい場合には、システム効率ηｓｙｓをさらに上昇させる余地があると判断することができる。
【００３９】
パラメータηｐａｒａがパラメータηｂａｓｅよりも小さくなるまでは再びステップＳ１８に進み、許容最大変化量ΔＮｅｍａｘに補正係数Ｔを掛けた量だけエンジン２の回転数Ｎｅをさらに上昇させることが行われる。ステップＳ２６にて補正係数Ｔが減算されている場合には、その減算された補正係数Ｔを用いて回転数変化量（ΔＮｅｍａｘ×Ｔ）の計算が行われる。そして、ステップＳ２０にて、動作変更後のシステム状態量に基づいてシステム効率ηｓｙｓの再計算が行われる。以降、前回と同様にステップＳ２２、Ｓ２４、Ｓ２６の処理が行われ、新たなパラメータηｐａｒａ，ηｂａｓｅの値を用いてステップＳ１６の判定が再び行われる。
【００４０】
そして、ステップＳ１６の判定結果が否定となった場合、つまり、動作変更後のシステム効率ηｓｙｓの値が動作変更前のシステム効率ηｓｙｓの値よりも小さくなった場合には、そのときの回転数Ｎｅがシステム効率ηｓｙｓを最大にする最適回転数として確定される。そして、ステップＳ２８の処理の後に本ルーチンは終了される。ステップＳ２８では、補正係数Ｔの値が初期化されて１に戻される。なお、先のステップＳ２の判定の結果、車両の走行状態が定常走行でなかった場合にもステップＳ２８の処理の後に本ルーチンは終了される。
【００４１】
図９は、本実施の形態の回転数制御を行った場合（実線で示す）と回転数変化量を低く抑えた場合（破線で示す）とで、エンジン回転数Ｎｅと回転数変化量ΔＮｅの各時間変化を比較して示すチャートである。この図からも分かるように、本実施の形態において実行される回転数制御によれば、要求出力に応じた許容最大変化量ΔＮｅｍａｘで回転数Ｎｅを変化させることで、トルク変動量を基準値以下に抑えながら、システム効率が最大となる回転数までエンジン２の回転数を速やかに変化させることができる。
【００４２】
実施の形態２．
次に、図１０を参照して本発明の実施の形態２について説明する。
【００４３】
本発明の実施の形態２の制御装置が適用されるハイブリッドシステムの構成は、実施の形態１と同様、図１のように示される。ただし、本実施形態にかかるハイブリッドシステムは、実施の形態１とは異なり、エンジン２の構成に限定がある。本実施形態にかかるエンジン２は、ターボチャージャを備えたターボ付エンジンである。ターボ付エンジンでは、回転数や負荷が変化した場合に排気エネルギが変化する。排気エネルギの増減はタービンの回転数に影響するため、排気エネルギが急激に増大したような場合には、過過給によってエンジン２の制御性が損なわれるおそれがある。
【００４４】
そこで、本実施の形態では、電子制御ユニット２０によって次のような回転数制御が実施される。図１０は、本実施の形態において電子制御ユニット２０により実行される回転数制御のルーチンを示すフローチャートである。図１０において実施の形態１で実行される回転数制御と共通する処理については、同一のステップ番号を付している。以下では、本実施の形態で実行される回転数制御に特有の処理について重点的に説明する。
【００４５】
本実施の形態では、ステップＳ１２及びステップＳ１４の処理の後、或いは、それらの処理と並行して、ステップＳ３０の処理が行われる。ステップＳ３０では、パラメータＬｅｘ１に現時点における排気損失の値が代入される。排気損失は排気温度に比例し、排気温度は排気弁が開いたときの筒内圧センサの出力値を用いて計算で求めることができる。
【００４６】
本実施の形態では、ステップＳ３０の処理の後にステップＳ１６の判定が行われる。ステップＳ１６の判定の結果、パラメータηｐａｒａの値がパラメータηｂａｓｅの値以上であれば、続いてステップＳ１８の処理が行われる。ステップＳ１８では、許容最大変化量ΔＮｅｍａｘに補正係数Ｔを掛けた量だけエンジン２の回転数Ｎｅを上昇させることが行われると同時に、エンジン２の動作点が等出力線に沿って変化するようにスロットル等のアクチュエータによるトルク制御が行われる。
【００４７】
そして、次のステップＳ２０では、動作変更後のシステム状態量に基づいてシステム効率ηｓｙｓの再計算が行われる。続くステップＳ２２では、動作変更後のシステム効率ηｓｙｓの値がパラメータηｐａｒａに代入されるとともに、パラメータηｂａｓｅには動作変更前のシステム効率ηｓｙｓの値が代入される。
【００４８】
本実施の形態では、次に、ステップＳ３２の処理が行われる。ステップＳ３２では、パラメータＬｅｘ２に現時点における排気損失の値、すなわち、動作変更後の排気損失の値が代入される。ステップＳ１８でエンジンの回転数が上昇さしめられたことにより、排気損失の値は動作変更前の値よりも大きくなっている。
【００４９】
次のステップＳ３４では、パラメータＬｅｘ２とパラメータＬｅｘ１との差の絶対値が計算され、その値と所定の基準値ΔＬｅｘとの比較が行われる。パラメータＬｅｘ２とパラメータＬｅｘ１との差の絶対値は、回転数の上昇に伴う排気エネルギの増加量に相当する。一方、基準値ΔＬｅｘは過過給が生じうる限界の排気エネルギ増加量に対応して設定されている。したがって、パラメータＬｅｘ２とパラメータＬｅｘ１との差の絶対値が基準値ΔＬｅｘを超えるのであれば、排気エネルギの過剰な上昇によって過過給が生じる可能性が高いと判断することができる。
【００５０】
ステップＳ３４の判定の結果、パラメータＬｅｘ２とパラメータＬｅｘ１との差の絶対値が基準値ΔＬｅｘを超えている場合には、ステップＳ３６の処理が行われる。ステップＳ３６では、許容最大変化量ΔＮｅｍａｘに補正係数ｂを掛けた量だけエンジン２の回転数Ｎｅを低下させることが行われる。エンジン２の回転数Ｎｅの上昇を抑えることで排気エネルギの過剰な上昇を抑制し、過過給の発生を防止するためである。なお、補正係数ｂは補正係数Ｔよりも小さい値であって、例えば、補正係数Ｔと１未満の所定値との乗算値とすることもできる。ステップＳ３６の処理の後は、ステップＳ２４の判定が行われる。一方、前記差の絶対値が基準値ΔＬｅｘ以下の場合には、回転数Ｎｅを低下させることなくそのままステップＳ２４の判定が行われる。
【００５１】
ステップＳ２４或いはＳ２６の後、再びステップＳ１６に戻って判定が行われる。２回目以降のステップＳ１６の判定では、パラメータηｐａｒａに代入されている動作変更後のシステム効率ηｓｙｓの値と、パラメータηｂａｓｅに代入されている動作変更前のシステム効率ηｓｙｓの値とが比較されることになる。
【００５２】
パラメータηｐａｒａがパラメータηｂａｓｅよりも小さくなるまでは再びステップＳ１８に進み、続けてステップＳ２０、Ｓ２２、Ｓ３２、Ｓ３４、Ｓ３６、Ｓ２４、Ｓ２６の処理が行われる。ステップＳ３２の処理の２回目以降の実行時には、動作変更前の排気損失の値がパラメータＬｅｘ１に代入されるとともに、現時点における排気損失の値、すなわち、動作変更後の排気損失の値がパラメータＬｅｘ２に代入される。そして、パラメータＬｅｘ２とパラメータＬｅｘ１との差の絶対値が基準値ΔＬｅｘを超えた場合には、ステップＳ１８で上昇させたエンジン２の回転数Ｎｅを少し抑えるように、ステップＳ３６において回転数Ｎｅの補正が行われる。以降、排気エネルギの急激な増大を招かない程度にエンジン２の回転数Ｎｅの上昇を抑えながら、システム効率ηｓｙｓが最大となる回転数に向けて回転数を上昇させていくことが行われる。
【００５３】
以上説明したように、本実施の形態において実行される回転数制御によれば、排気エネルギの急激な増大を招くような回転数の急増は防止される。これにより、排気エネルギの増大に伴うターボチャージャの過過給を防止しながら、システム効率が最大となる回転数までエンジン２の回転数を速やかに変化させることができる。
【００５４】
その他．
本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、上記実施の形態では本発明をハイブリッドシステムに適用しているが、無段変速機のようにエンジンの出力を一定にしながら回転数を変更することが可能な車両駆動システムであれば、本発明を適用することは可能である。また、本発明をハイブリッドシステムに適用する場合においても、本発明を適用可能なハイブリッドシステムの構成は図１には限定されない。ただし、本発明の効果の観点からは、動力循環が起こりうるシステムへの適用が最も効果的である。
【符号の説明】
【００５５】
２ エンジン
４ 第１モータジェネレータ
６ 第２モータジェネレータ
８ 動力分割機構
１０ インバータ
１２ 減速機
１４Ｌ，１４Ｒ 駆動輪
１８ 動力伝達機構
２０ 電子制御ユニット
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の出力を一定にしながら回転数を変更することが可能な車両駆動システムの制御装置に関し、特に、動力循環が起こりうるハイブリッドシステムに用いて好適な車両駆動システムの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関が発生させる動力を駆動輪に伝達する動力伝達機構に無段変速機を用いた車両駆動システムが知られている。特開２００９−１５４７２４号公報には、そのような車両駆動システムの一例が開示されている。この公報に開示されているシステムは、内燃機関と無段変速機との間に電気式差動機構を備え、内燃機関の燃焼効率が最適となるように無段変速機の変速比を制御しながら、差動状態の制御によって伝達効率も高めることができるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１５４７２４号公報
【特許文献２】特開平１１−２５７１１２号公報
【特許文献３】特開２００３−１６１１８５号公報
【特許文献４】特開２００４−２３２４８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、車両の燃費を向上させるには、車両駆動システムのシステム全体の効率（以下、システム効率）を高めることが重要である。システム効率は、内燃機関において燃料から動力が作り出され、その動力が駆動輪に伝達されるまでの各効率の乗算値で表すことができる。より具体的には、内燃機関の熱効率と動力伝達機構の伝達効率との乗算値で表すことができる。このため、システム効率の向上のためには熱効率と伝達効率の双方を最大にすることが理想的であるが、必ずしもそのようにできるとは限らない。一般に、内燃機関の熱効率も動力伝達機構の伝達効率も回転数に依存するが、動力伝達機構の構成によっては、熱効率を高めることと伝達効率を高めることとが背反する場合がある。この場合、回転数を変化させながらシステム効率が最大となる回転数を探し出す作業が必要とされるが、燃費の向上の観点からは、その作業に費やす時間は可能な限り短くしたい。一方、あまりにも急激に回転数を変化させてしまうと、それにより生じる内燃機関のトルク変動によって乗員に違和感を与えてしまうおそれがある。
【０００５】
本発明は上述のような課題に鑑みなされたもので、内燃機関の出力を一定にしながら回転数を変更することが可能な車両駆動システムにおいて、内燃機関の熱効率と動力伝達機構の伝達効率との乗算値で表されるシステム効率が最大となる回転数まで内燃機関の回転数を速やかに変化させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するため、第１の発明の車両駆動システムの制御装置は、
内燃機関と前記内燃機関が発生させる動力を駆動輪に伝達する動力伝達機構とを有し、前記内燃機関の出力を一定にしながら回転数を変更することが可能な車両駆動システムの制御装置において、
回転数の許容最大変化量を出力に関連付けて記憶した記憶手段と、
要求出力に応じた許容最大変化量を前記記憶手段から読み出し、予め設定された動作線上の回転数を初期値として、前記許容最大変化量で回転数を変化させていく回転数変更手段と、
前記回転数変更手段によって回転数が変更される度に、前記内燃機関の熱効率と前記動力伝達機構の伝達効率との乗算値で表されるシステム効率を計算するシステム効率計算手段と、
前記システム効率が最大となる回転数を特定し、その回転数を最適回転数として確定する最適回転数確定手段と、
を備えることを特徴としている。
【０００７】
第２の発明の車両駆動システムの制御装置は、第１の発明の車両駆動システムの制御装置において、
前記内燃機関の出力を一定にしながら機関回転数を変化させる場合において、
前記内燃機関のトルク変動量が許容値を超えない機関回転数の最大変化量を当該出力における許容最大変化量として学習する学習手段、
をさらに備えることを特徴としている。
【０００８】
第３の発明の車両駆動システムの制御装置は、第１又は第２の発明の車両駆動システムの制御装置において、
前記内燃機関はターボチャージャ付きの内燃機関であって、
前記制御装置は、
前記回転数変更手段によって回転数が変更される度に、排気エネルギの増加量を計算する排気エネルギ増加量計算手段と、
排気エネルギの増加量が基準値を超える場合には、前記回転数変更手段による回転数の変化量を小さくする回転数変化量補正手段と、
をさらに備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
第１の発明の車両駆動システムの制御装置によれば、要求出力に応じた許容最大変化量で回転数を変化させることで、システム効率が最大となる回転数まで内燃機関の回転数を速やかに変化させることができる。
【００１０】
第２の発明の車両駆動システムの制御装置によれば、トルク変動量を基準値以下に抑えながら、システム効率が最大となる回転数まで内燃機関の回転数を速やかに変化させることができる。
【００１１】
第３の発明の車両駆動システムの制御装置によれば、排気エネルギの増大に伴うターボチャージャの過過給を防止しながら、システム効率が最大となる回転数まで内燃機関の回転数を速やかに変化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１の制御装置が適用されるハイブリッドシステムの構成を示す図である。
【図２】図１のハイブリッドシステムにおける動力の流れを示す図である。（Ａ）は通常走行時の動力の流れを示し、（Ｂ）は動力循環時の動力の流れを示している。
【図３】エンジンの動作点の決定に用いるマップのイメージを示す図である。
【図４】動力循環率と伝達効率との関係を示す図である。
【図５】図１に示すハイブリッドシステムの共線図である。
【図６】回転数とエンジン熱効率、伝達効率及びシステム効率との各関係を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態１の制御装置による回転数制御のルーチンを示すフローチャートである。
【図８】出力に許容最大回転数変化量を関連付けるマップのイメージを示す図である。
【図９】本発明の実施の形態１の制御装置による回転数制御の効果について説明するための図である。
【図１０】本発明の実施の形態１の制御装置により実行される回転数制御のためのルーチン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】
【００１３】
実施の形態１．
本発明の実施の形態１について図１乃至図９の各図を参照して説明する。
【００１４】
本発明の実施の形態１では、本発明をハイブリッドシステムの制御装置に適用している。図１は、本実施の形態にかかるハイブリッドシステムの構成を示す図である。本実施の形態にかかるハイブリッドシステムは、内燃機関２、第１モータジェネレータ（ＭＧ１）４、第２モータジェネレータ（ＭＧ２）６、動力分割機構８、インバータ１０、減速機１２及び電子制御ユニット（ＥＣＵ）２０を備えている。第１モータジェネレータ４、第２モータジェネレータ６、動力分割機構８、インバータ１０及び減速機１２は、内燃機関２が発生させる動力を駆動輪１４Ｌ，１４Ｒに伝達する動力伝達機構１８を構成している。また、本実施の形態の制御装置は、電子制御ユニット２０が実行するプログラムによって実現される。電子制御ユニット２０は、エンジン２の運転を制御するとともに、インバータ１０を介して第１モータジェネレータ４及び第２モータジェネレータ６の各運転も制御している。
【００１５】
本実施の形態にかかる内燃機関（以下、エンジンという）２の種別には限定はない。火花点火式エンジン、圧縮着火式エンジン、４ストロークエンジン、２ストロークエンジン、レシプロエンジン、ロータリーエンジン、単気筒エンジン、多気筒エンジン、自然吸気エンジン、ターボエンジン等、様々な種別のエンジンを用いることができる。なお、エンジン２の少なくとも１つの気筒には筒内圧センサが設けられている。
【００１６】
エンジン２が発生させる動力は、動力伝達機構１８を構成する動力分割機構８によって２経路に分割される。動力分割機構８はプラネタリギヤによって構成されている。そのキャリア軸にはエンジン２が接続され、太陽歯車には第１モータジェネレータ４が接続され、また、内歯歯車には減速機１２及び第２モータジェネレータ６が接続されている。動力分割機構８により分割される一方の経路は、減速機１２を介して駆動輪１４Ｌ，１４Ｒへ動力を供給する経路であり、もう一方の経路は、第１モータジェネレータ４へ動力を供給する経路である。
【００１７】
第１モータジェネレータ４及び第２モータジェネレータ６は、いずれも三相交流同期電動発電機である。第１モータジェネレータ４は、動力分割機構８を介して供給されるエンジン２の駆動力によって発電機として機能する。第１モータジェネレータ４が発電した電力は、インバータ１０を介して第２モータジェネレータ６に供給される。その電力を受けて第２モータジェネレータ６はモータとして機能し、動力を発生する。第２モータジェネレータ６が発生させる動力は、動力分割機構８で分割されたエンジン２の動力とともに減速機１２を介して駆動輪１４Ｌ，１４Ｒに伝達される。
【００１８】
以上説明した動力伝達機構１８内の動力の流れを図で表すと、図２の（Ａ）のようになる。これは、車両の通常走行時における動力の流れを示している。この場合の動力伝達機構１８の伝達効率は、エンジン２の回転数によらずほぼ一定とみなすことができる。したがって、図２の（Ａ）に示すケースにおいてシステム効率を高めるためには、エンジン２の熱効率が高くなる動作点でエンジン２を運転すればよい。
【００１９】
図３は、エンジンの動作点の決定に用いるマップのイメージを示す図である。エンジンの動作点はトルクと回転数とにより特定される。図３には等出力線と等熱効率線とが引かれている。各出力における動作点を連続的につなげたものが図３中に示す動作線である。動作線は各等出力線上においてエンジン２の熱効率が高い点の付近を通るように設定されている。図２の（Ａ）に示すような通常走行時には、この動作線に従って要求出力に対応する回転数が決定される。
【００２０】
ところが、車両の運転状況やシステムの状況によっては、図２の（Ｂ）に示すように、動力伝達機構１８の内部で動力の循環が生じる場合がある。この場合、第２モータジェネレータ６が発電機として機能し、第１モータジェネレータ４が電動機として機能している。このような動力の循環は損失を増加させ、伝達効率を低下させることになる。ここで、エンジン２が発生させる動力に対する第１モータジェネレータ４が消費する電力の比を動力循環率として定義する。すると、動力循環率と動力伝達機構１８の伝達効率との関係は図４のようになる。図４からは、動力伝達機構１８の伝達効率を高めたいならば、動力循環率を低く抑えることが必要であることが確認できる。
【００２１】
図５は図１に示すハイブリッドシステムの共線図である。この共線図では、エンジン（Ｅ／Ｇ）２の回転数と、第１モータジェネレータ（ＭＧ１）４の回転数と、出力部（ＯＵＴ ＰＵＴ）である減速機１２の回転数との関係が示されている。エンジン１の熱効率にのみ着目するならば、図５中の破線のように、エンジン２の回転数は低く抑えるほうが好ましい。しかし、その場合、第１モータジェネレータ４の回転数は逆方向に大きくなる。このため、第１モータジェネレータ４が発生させる動力は大きくなり、その分、動力循環による損失も大きくなる。
【００２２】
動力循環による損失を低くしたいのであれば、図５中の実線のようにエンジン２の回転数を高めればよい。そうすることで、第１モータジェネレータ４の逆回転数を低く抑えることができるからである。ところが、エンジン２の熱効率に関していえば、エンジン２の回転数を高くすることでその熱効率は低下してしまう。つまり、エンジン２の熱効率を高めることと動力伝達機構１８の伝達効率を高めることとは、回転数に関して背反の関係にある。
【００２３】
図６は、動力循環時における回転数と熱効率、伝達効率及びシステム効率との各関係を示す図である。図６に示すように、エンジン２の熱効率と動力伝達機構１８の伝達効率との乗算値であるシステム効率は、ある回転数において極大となる。そのような回転数は、システム効率を計算しながら回転数を変化させていくことで探索することができる。その際、回転数の変化量を大きくとるほど、探索に要する時間を短縮してシステム効率を速やかに最大まで高めることができる。しかし、回転数の変化量が大きすぎる場合には、エンジン２のトルク変動量の増大によって乗員が違和感を覚えてしまうおそれがある。
【００２４】
そこで、本実施の形態では、電子制御ユニット２０によって次のような回転数制御が実施される。図７は、本実施の形態において電子制御ユニット２０により実行される回転数制御のルーチンを示すフローチャートである。
【００２５】
最初のステップＳ２では、車両の走行状態が定常走行かどうか判定される。その判定は、例えば、等アクセル開度が所定期間継続したかどうか、或いは、最大筒内圧のサイクル間の変動率が所定値以内かどうか、若しくは、最大筒内圧クランク角のサイクル間の変動率が所定値以内かどうか等の観点で行われる。
【００２６】
車両の走行状態が定常走行である場合、ステップＳ４の処理が行われる。ステップＳ４では、現在の要求出力をキーにしてメモリが検索され、要求出力に対応する許容最大変化量ΔＮｅｍａｘが読み出される。回転数の変化量が大きくなるにつれてエンジン２のトルク変動量も大きくなる。許容最大変化量ΔＮｅｍａｘは、エンジン２のトルク変動量が許容値を超えない最大の回転数変化量である。電子制御ユニット２０は、許容最大変化量ΔＮｅｍａｘをエンジン２の出力に関連付けて学習し、その学習値をメモリに記憶している。図８は、エンジン２の出力に許容最大回転数変化量ΔＮｅｍａｘを関連付けるマップのイメージを示す図である。高出力（高回転）ほど許容最大回転数変化量ΔＮｅｍａｘが小さくなっているのは、高回転ほど内部ＥＧＲの変動が大きくなり、それに伴ってトルク変動量も大きくなるためである。
【００２７】
ステップＳ４では、次に、読み出した許容最大変化量ΔＮｅｍａｘがゼロかどうか判定される。許容最大変化量ΔＮｅｍａｘの学習が完了していない場合、メモリから読み出される値はゼロとなる。
【００２８】
許容最大変化量ΔＮｅｍａｘがゼロではない場合、次に、ステップＳ８の処理が行われる。一方、許容最大変化量ΔＮｅｍａｘがゼロの場合には、ステップＳ６の処理を行ってから、ステップＳ８の処理が行われる。ステップＳ６では、許容最大変化量ΔＮｅｍａｘの値にて所定値ΔＮｅ１が入力される。所定値ΔＮｅ１は仮の許容最大変化量であり、予想される許容最大変化量よりも大きめの値に設定されている。
【００２９】
ステップＳ８では、回転数、負荷、燃料噴射量、動力循環量等のシステム状態量が参照される。動力循環量としては、具体的には、第１モータジェネレータ４で消費される電力が参照される。
【００３０】
次のステップＳ１０では、エンジン２の図示効率と動力伝達機構１８の伝達効率とがそれぞれ取得される。そして、図示効率と伝達効率との乗算値がシステム効率ηｓｙｓとして算出される。
【００３１】
伝達効率の取得には、図４に示すような伝達効率と動力循環率との関係を規定したマップが用いられる。ステップＳ８で参照した動力循環量から動力循環率が計算され、その動力循環率に対応する伝達効率がマップから読み出される。
【００３２】
一方、エンジン２の図示効率は、以下の式１によって算出される。式１においてＱｆは供給された全燃料の熱発生量であって、燃料噴射量から算出される。Ｑは理論サイクル仕事であって、以下の式２によって算出することができる。Ｌｐはポンプ損失であって、前サイクルのＰ−Ｖ線図から算出することができる。Ｌｅｘは排気損失であって、排気温度と既燃ガスの比熱と排気マニホールド容積との乗算値に比例する。排気温度は排気弁が開いたときの筒内圧センサの出力値を用いて計算で求めることができる。
【数１】
【数２】
【００３３】
ステップＳ１２では、パラメータηｂａｓｅにステップＳ１０で算出されたシステム効率ηｓｙｓの値が代入される。また、ステップＳ１４では、パラメータηｐａｒａにもステップＳ１０で算出されたシステム効率ηｓｙｓの値が代入される。
【００３４】
次のステップＳ１６では、パラメータηｐａｒａの値がパラメータηｂａｓｅの値以上かどうか判定される。本ステップの最初の実行時には２つのパラメータηｐａｒａ，ηｂａｓｅの値は同値であるので、本ステップの判定結果は肯定となる。その場合、ステップＳ１８以降の処理が行われる。
【００３５】
ステップＳ１８では、許容最大変化量ΔＮｅｍａｘに補正係数Ｔを掛けた量だけエンジン２の回転数Ｎｅを上昇させることが行われる。回転数Ｎｅの初期値は、図３に示す動作線上の回転数であって、要求出力に対応して決定される。補正係数Ｔの初期値は１であって、そのときは許容最大変化量ΔＮｅｍａｘがそのまま回転数Ｎｅに加算される。また、このとき、エンジン２の出力が変化しないように、すなわち、エンジン２の動作点が等出力線に沿って変化するようにスロットル等のアクチュエータによるトルク制御が行われる。
【００３６】
次のステップＳ２０では、動作変更後のシステム状態量に基づいてシステム効率ηｓｙｓの再計算が行われる。ステップＳ２２では、ステップＳ２０で算出された動作変更後のシステム効率ηｓｙｓの値がパラメータηｐａｒａに代入される。もう１つのパラメータηｂａｓｅには、動作変更前のシステム効率ηｓｙｓの値が代入される。
【００３７】
次のステップＳ２４では、筒内圧などのエンジン状態量からトルク変動量Ｔが算出される。そして、トルク変動量Ｔが所定の基準値よりも小さいかどうか判定される。トルク変動量Ｔが所定値よりも小さければ、現時点の回転数変化量、すなわち、許容最大変化量ΔＮｅｍａｘに補正係数Ｔを掛けた量は、トルク変動の観点において適切な値であると判断することができる。その場合、許容最大変化量ΔＮｅｍａｘの学習値として現時点の回転数変化量（ΔＮｅｍａｘ×Ｔ）がメモリに記憶される。一方、トルク変動量Ｔが所定値以上であれば、現時点の回転数変化量はトルク変動の観点において不適切な値であると判断することができる。その場合はステップＳ２６の処理が行われて、補正係数Ｔの値が所定値ａだけ減算される。
【００３８】
ステップＳ２４或いはＳ２６の後、再びステップＳ１６に戻って判定が行われる。２回目以降のステップＳ１６の判定では、パラメータηｐａｒａに代入されている動作変更後のシステム効率ηｓｙｓの値と、パラメータηｂａｓｅに代入されている動作変更前のシステム効率ηｓｙｓの値とが比較されることになる。パラメータηｐａｒａのほうがパラメータηｂａｓｅよりも大きい場合には、システム効率ηｓｙｓをさらに上昇させる余地があると判断することができる。
【００３９】
パラメータηｐａｒａがパラメータηｂａｓｅよりも小さくなるまでは再びステップＳ１８に進み、許容最大変化量ΔＮｅｍａｘに補正係数Ｔを掛けた量だけエンジン２の回転数Ｎｅをさらに上昇させることが行われる。ステップＳ２６にて補正係数Ｔが減算されている場合には、その減算された補正係数Ｔを用いて回転数変化量（ΔＮｅｍａｘ×Ｔ）の計算が行われる。そして、ステップＳ２０にて、動作変更後のシステム状態量に基づいてシステム効率ηｓｙｓの再計算が行われる。以降、前回と同様にステップＳ２２、Ｓ２４、Ｓ２６の処理が行われ、新たなパラメータηｐａｒａ，ηｂａｓｅの値を用いてステップＳ１６の判定が再び行われる。
【００４０】
そして、ステップＳ１６の判定結果が否定となった場合、つまり、動作変更後のシステム効率ηｓｙｓの値が動作変更前のシステム効率ηｓｙｓの値よりも小さくなった場合には、そのときの回転数Ｎｅがシステム効率ηｓｙｓを最大にする最適回転数として確定される。そして、ステップＳ２８の処理の後に本ルーチンは終了される。ステップＳ２８では、補正係数Ｔの値が初期化されて１に戻される。なお、先のステップＳ２の判定の結果、車両の走行状態が定常走行でなかった場合にもステップＳ２８の処理の後に本ルーチンは終了される。
【００４１】
図９は、本実施の形態の回転数制御を行った場合（実線で示す）と回転数変化量を低く抑えた場合（破線で示す）とで、エンジン回転数Ｎｅと回転数変化量ΔＮｅの各時間変化を比較して示すチャートである。この図からも分かるように、本実施の形態において実行される回転数制御によれば、要求出力に応じた許容最大変化量ΔＮｅｍａｘで回転数Ｎｅを変化させることで、トルク変動量を基準値以下に抑えながら、システム効率が最大となる回転数までエンジン２の回転数を速やかに変化させることができる。
【００４２】
実施の形態２．
次に、図１０を参照して本発明の実施の形態２について説明する。
【００４３】
本発明の実施の形態２の制御装置が適用されるハイブリッドシステムの構成は、実施の形態１と同様、図１のように示される。ただし、本実施形態にかかるハイブリッドシステムは、実施の形態１とは異なり、エンジン２の構成に限定がある。本実施形態にかかるエンジン２は、ターボチャージャを備えたターボ付エンジンである。ターボ付エンジンでは、回転数や負荷が変化した場合に排気エネルギが変化する。排気エネルギの増減はタービンの回転数に影響するため、排気エネルギが急激に増大したような場合には、過過給によってエンジン２の制御性が損なわれるおそれがある。
【００４４】
そこで、本実施の形態では、電子制御ユニット２０によって次のような回転数制御が実施される。図１０は、本実施の形態において電子制御ユニット２０により実行される回転数制御のルーチンを示すフローチャートである。図１０において実施の形態１で実行される回転数制御と共通する処理については、同一のステップ番号を付している。以下では、本実施の形態で実行される回転数制御に特有の処理について重点的に説明する。
【００４５】
本実施の形態では、ステップＳ１２及びステップＳ１４の処理の後、或いは、それらの処理と並行して、ステップＳ３０の処理が行われる。ステップＳ３０では、パラメータＬｅｘ１に現時点における排気損失の値が代入される。排気損失は排気温度に比例し、排気温度は排気弁が開いたときの筒内圧センサの出力値を用いて計算で求めることができる。
【００４６】
本実施の形態では、ステップＳ３０の処理の後にステップＳ１６の判定が行われる。ステップＳ１６の判定の結果、パラメータηｐａｒａの値がパラメータηｂａｓｅの値以上であれば、続いてステップＳ１８の処理が行われる。ステップＳ１８では、許容最大変化量ΔＮｅｍａｘに補正係数Ｔを掛けた量だけエンジン２の回転数Ｎｅを上昇させることが行われると同時に、エンジン２の動作点が等出力線に沿って変化するようにスロットル等のアクチュエータによるトルク制御が行われる。
【００４７】
そして、次のステップＳ２０では、動作変更後のシステム状態量に基づいてシステム効率ηｓｙｓの再計算が行われる。続くステップＳ２２では、動作変更後のシステム効率ηｓｙｓの値がパラメータηｐａｒａに代入されるとともに、パラメータηｂａｓｅには動作変更前のシステム効率ηｓｙｓの値が代入される。
【００４８】
本実施の形態では、次に、ステップＳ３２の処理が行われる。ステップＳ３２では、パラメータＬｅｘ２に現時点における排気損失の値、すなわち、動作変更後の排気損失の値が代入される。ステップＳ１８でエンジンの回転数が上昇さしめられたことにより、排気損失の値は動作変更前の値よりも大きくなっている。
【００４９】
次のステップＳ３４では、パラメータＬｅｘ２とパラメータＬｅｘ１との差の絶対値が計算され、その値と所定の基準値ΔＬｅｘとの比較が行われる。パラメータＬｅｘ２とパラメータＬｅｘ１との差の絶対値は、回転数の上昇に伴う排気エネルギの増加量に相当する。一方、基準値ΔＬｅｘは過過給が生じうる限界の排気エネルギ増加量に対応して設定されている。したがって、パラメータＬｅｘ２とパラメータＬｅｘ１との差の絶対値が基準値ΔＬｅｘを超えるのであれば、排気エネルギの過剰な上昇によって過過給が生じる可能性が高いと判断することができる。
【００５０】
ステップＳ３４の判定の結果、パラメータＬｅｘ２とパラメータＬｅｘ１との差の絶対値が基準値ΔＬｅｘを超えている場合には、ステップＳ３６の処理が行われる。ステップＳ３６では、許容最大変化量ΔＮｅｍａｘに補正係数ｂを掛けた量だけエンジン２の回転数Ｎｅを低下させることが行われる。エンジン２の回転数Ｎｅの上昇を抑えることで排気エネルギの過剰な上昇を抑制し、過過給の発生を防止するためである。なお、補正係数ｂは補正係数Ｔよりも小さい値であって、例えば、補正係数Ｔと１未満の所定値との乗算値とすることもできる。ステップＳ３６の処理の後は、ステップＳ２４の判定が行われる。一方、前記差の絶対値が基準値ΔＬｅｘ以下の場合には、回転数Ｎｅを低下させることなくそのままステップＳ２４の判定が行われる。
【００５１】
ステップＳ２４或いはＳ２６の後、再びステップＳ１６に戻って判定が行われる。２回目以降のステップＳ１６の判定では、パラメータηｐａｒａに代入されている動作変更後のシステム効率ηｓｙｓの値と、パラメータηｂａｓｅに代入されている動作変更前のシステム効率ηｓｙｓの値とが比較されることになる。
【００５２】
パラメータηｐａｒａがパラメータηｂａｓｅよりも小さくなるまでは再びステップＳ１８に進み、続けてステップＳ２０、Ｓ２２、Ｓ３２、Ｓ３４、Ｓ３６、Ｓ２４、Ｓ２６の処理が行われる。ステップＳ３２の処理の２回目以降の実行時には、動作変更前の排気損失の値がパラメータＬｅｘ１に代入されるとともに、現時点における排気損失の値、すなわち、動作変更後の排気損失の値がパラメータＬｅｘ２に代入される。そして、パラメータＬｅｘ２とパラメータＬｅｘ１との差の絶対値が基準値ΔＬｅｘを超えた場合には、ステップＳ１８で上昇させたエンジン２の回転数Ｎｅを少し抑えるように、ステップＳ３６において回転数Ｎｅの補正が行われる。以降、排気エネルギの急激な増大を招かない程度にエンジン２の回転数Ｎｅの上昇を抑えながら、システム効率ηｓｙｓが最大となる回転数に向けて回転数を上昇させていくことが行われる。
【００５３】
以上説明したように、本実施の形態において実行される回転数制御によれば、排気エネルギの急激な増大を招くような回転数の急増は防止される。これにより、排気エネルギの増大に伴うターボチャージャの過過給を防止しながら、システム効率が最大となる回転数までエンジン２の回転数を速やかに変化させることができる。
【００５４】
その他．
本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、上記実施の形態では本発明をハイブリッドシステムに適用しているが、無段変速機のようにエンジンの出力を一定にしながら回転数を変更することが可能な車両駆動システムであれば、本発明を適用することは可能である。また、本発明をハイブリッドシステムに適用する場合においても、本発明を適用可能なハイブリッドシステムの構成は図１には限定されない。ただし、本発明の効果の観点からは、動力循環が起こりうるシステムへの適用が最も効果的である。
【符号の説明】
【００５５】
２ エンジン
４ 第１モータジェネレータ
６ 第２モータジェネレータ
８ 動力分割機構
１０ インバータ
１２ 減速機
１４Ｌ，１４Ｒ 駆動輪
１８ 動力伝達機構
２０ 電子制御ユニット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関と前記内燃機関が発生させる動力を駆動輪に伝達する動力伝達機構とを有し、前記内燃機関の出力を一定にしながら回転数を変更することが可能な車両駆動システムの制御装置において、
回転数の許容最大変化量を出力に関連付けて記憶した記憶手段と、
要求出力に応じた許容最大変化量を前記記憶手段から読み出し、予め設定された動作線上の回転数を初期値として、前記許容最大変化量で回転数を変化させていく回転数変更手段と、
前記回転数変更手段によって回転数が変更される度に、前記内燃機関の熱効率と前記動力伝達機構の伝達効率との乗算値で表されるシステム効率を計算するシステム効率計算手段と、
前記システム効率が最大となる回転数を特定し、その回転数を最適回転数として確定する最適回転数確定手段と、
を備えることを特徴とする車両駆動システムの制御装置。
【請求項２】
前記内燃機関の出力を一定にしながら機関回転数を変化させる場合において、前記内燃機関のトルク変動量が許容値を超えない機関回転数の最大変化量を当該出力における許容最大変化量として学習する学習手段、
をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の車両駆動システムの制御装置。
【請求項３】
前記内燃機関はターボチャージャ付きの内燃機関であって、
前記制御装置は、
前記回転数変更手段によって回転数が変更される度に、排気エネルギの増加量を計算する排気エネルギ増加量計算手段と、
排気エネルギの増加量が基準値を超える場合には、前記回転数変更手段による回転数の変化量を小さくする回転数変化量補正手段と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両駆動システムの制御装置。
【請求項１】
内燃機関と前記内燃機関が発生させる動力を駆動輪に伝達する動力伝達機構とを有し、前記内燃機関の出力を一定にしながら回転数を変更することが可能な車両駆動システムの制御装置において、
回転数の許容最大変化量を出力に関連付けて記憶した記憶手段と、
要求出力に応じた許容最大変化量を前記記憶手段から読み出し、予め設定された動作線上の回転数を初期値として、前記許容最大変化量で回転数を変化させていく回転数変更手段と、
前記回転数変更手段によって回転数が変更される度に、前記内燃機関の熱効率と前記動力伝達機構の伝達効率との乗算値で表されるシステム効率を計算するシステム効率計算手段と、
前記システム効率が最大となる回転数を特定し、その回転数を最適回転数として確定する最適回転数確定手段と、
を備えることを特徴とする車両駆動システムの制御装置。
【請求項２】
前記内燃機関の出力を一定にしながら機関回転数を変化させる場合において、前記内燃機関のトルク変動量が許容値を超えない機関回転数の最大変化量を当該出力における許容最大変化量として学習する学習手段、
をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の車両駆動システムの制御装置。
【請求項３】
前記内燃機関はターボチャージャ付きの内燃機関であって、
前記制御装置は、
前記回転数変更手段によって回転数が変更される度に、排気エネルギの増加量を計算する排気エネルギ増加量計算手段と、
排気エネルギの増加量が基準値を超える場合には、前記回転数変更手段による回転数の変化量を小さくする回転数変化量補正手段と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両駆動システムの制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−２５１６１５（Ｐ２０１１−２５１６１５Ａ）
【公開日】平成２３年１２月１５日（２０１１．１２．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２６０４６（Ｐ２０１０−１２６０４６）
【出願日】平成２２年６月１日（２０１０．６．１）
【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２３年１２月１５日（２０１１．１２．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月１日（２０１０．６．１）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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