(57)【要約】【課題】  遊星歯車機構を介して電動モータに接続されると共に、遊星歯車機構及び動力伝達機構を介してクランク軸に接続されたルーツ式の過給機を備えた内燃機関において、電動モータを小型化する。【解決手段】  遊星歯車機構３５を介して電動モータ３６に接続されると共に、遊星歯車機構及び動力伝達機構５０を介してクランク軸３７に接続されたルーツ式の過給機１３を備えた内燃機関１であって、−０．３６≦（１＋ρ１）×ρ２−０．４５×Ｐｂ×Ｖｅ／Ｖｓｃ≦０．３６を満たすようにする。ここで、ρ１は遊星歯車機構の変速比、ρ２は動力伝達機構の変速比、Ｐｂは過給圧、Ｖｅは内燃機関の排気量、Ｖｓｃは１回転当りの過給機の吐出量である。【選択図】    図１
2015132228.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
遊星歯車機構を介して電動モータに接続されると共に、前記遊星歯車機構及び動力伝達機構を介してクランク軸に接続されたルーツ式の過給機を備えた内燃機関であって、
前記遊星歯車機構は、太陽歯車と、前記太陽歯車と同軸に設けられた内歯車と、前記太陽歯車及び前記内歯車に噛み合う遊星歯車と、前記遊星歯車を回転可能に支持し、前記太陽歯車と同軸の回転軸線を中心として回転する遊星キャリアとを有し、
前記太陽歯車は、前記過給機の回転軸に接続され、
前記内歯車は、前記電動モータの回転軸に接続され、
前記遊星キャリアは、前記動力伝達機構を介して前記クランク軸に接続され、
前記電動モータの電源電圧が１２Ｖであり、
次の数式を満たすことを特徴とする内燃機関。
2015132228.tif 000024
ここで、ρ１は前記内歯車の歯数を前記太陽歯車の歯数で除した値であり、前記遊星歯車機構の変速比を表し、ρ２は前記動力伝達機構の前記クランク軸側を入力、前記遊星キャリア側を出力とした場合の変速比であり、Ｐｂは過給圧（ｂａｒ）であり、Ｖｓｃは前記過給機の１回転当たりの吐出量（Ｌ）であり、Ｖｅは当該内燃機関の排気量（Ｌ）である。
【請求項２】
遊星歯車機構を介して電動モータに接続されると共に、前記遊星歯車機構及び動力伝達機構を介してクランク軸に接続されたルーツ式の過給機を備えた内燃機関であって、
前記遊星歯車機構は、太陽歯車と、前記太陽歯車と同軸に設けられた内歯車と、前記太陽歯車及び前記内歯車に噛み合う遊星歯車と、前記遊星歯車を回転可能に支持し、前記太陽歯車と同軸の回転軸線を中心として回転する遊星キャリアとを有し、
前記太陽歯車は、前記過給機の回転軸に接続され、
前記内歯車は、前記電動モータの回転軸に接続され、
前記遊星キャリアは、前記動力伝達機構を介して前記クランク軸に接続され、
前記電動モータの電源電圧が４８Ｖであり、
次の数式を満たすことを特徴とする内燃機関。
2015132228.tif 000025
ここで、ρ１は前記内歯車の歯数を前記太陽歯車の歯数で除した値であり、前記遊星歯車機構の変速比を表し、ρ２は前記動力伝達機構の前記クランク軸側を入力、前記遊星キャリア側を出力とした場合の変速比であり、Ｐｂは過給圧（ｂａｒ）であり、Ｖｓｃは前記過給機の１回転当たりの吐出量（Ｌ）であり、Ｖｅは当該内燃機関の排気量（Ｌ）である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遊星歯車機構を介して電動モータに接続されると共に、前記遊星歯車機構及び動力伝達機構を介してクランク軸に接続されたルーツ式の過給機を備えた内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関において、機械式の過給機と、クランク軸と、電動モータとを遊星歯車機構を介して互いに接続したものがある（例えば、特許文献１）。この内燃機関では、遊星歯車機構の太陽歯車に過給機の回転軸を接続し、遊星キャリアにベルト・プーリ等の動力伝達機構を介してクランク軸を接続し、内歯車に電動モータの回転軸を接続している。これにより、過給機は、クランク軸及び電動モータの少なくとも一方から駆動力を受けて回転する。この内燃機関では、電動モータの回転数を変化させることによって、過給機の回転数を変化させることができる。そのため、アクセル開度やシフト位置等に基づく運転状態に対応して、高負荷時には過給機の吐出量を増大させて出力を増大させると共に、低負荷時には過給機の吐出量を低減して、不必要な出力を削減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３３１５５４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような遊星歯車機構を介してクランク軸及び電動モータと接続された過給機において、電動モータを小型化し、装置全体の小型化及び低コスト化を図りたいという要求がある。そのためには、可能な限りクランク軸からの駆動力によって、過給機が要求される過給圧を達成できるようにする必要がある。クランク軸の駆動力は、動力伝達機構及び遊星歯車機構によって変速されて過給機に伝達されるため、動力伝達機構及び遊星歯車機構の変速比を、要求される過給圧や過給機の容量に応じて適切に設定する必要がある。
【０００５】
本発明は、以上の背景を鑑み、遊星歯車機構を介して電動モータに接続されると共に、遊星歯車機構及び動力伝達機構を介してクランク軸に接続されたルーツ式の過給機を備えた内燃機関において、可能な限りクランク軸からの駆動力によって、過給機が要求される過給圧を達成できるようにし、電動モータを小型化することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、遊星歯車機構（３５）を介して電動モータ（３６）に接続されると共に、前記遊星歯車機構及び動力伝達機構（５０）を介してクランク軸（３７）に接続されたルーツ式の過給機（１３）を備えた内燃機関（１）であって、前記遊星歯車機構は、太陽歯車（４４）と、前記太陽歯車と同軸に設けられた内歯車（４５）と、前記太陽歯車及び前記内歯車に噛み合う遊星歯車（４６）と、前記遊星歯車を回転可能に支持し、前記太陽歯車と同軸の回転軸線を中心として回転する遊星キャリア（４７）とを有し、前記太陽歯車は、前記過給機の回転軸（１３Ａ）に接続され、前記内歯車は、前記電動モータの回転軸（３６Ａ）に接続され、前記遊星キャリアは、前記動力伝達機構を介して前記クランク軸に接続され、前記電動モータの電源電圧が１２Ｖであり、次の数式を満たすことを特徴とする。
2015132228.tif 000003
ここで、ρ１は前記内歯車の歯数を前記太陽歯車の歯数で除した値であり、前記遊星歯車機構の変速比を表し、ρ２は前記動力伝達機構の前記クランク軸側を入力、前記遊星キャリア側を出力とした場合の変速比であり、Ｐｂは過給圧（ｂａｒ）であり、Ｖｓｃは前記過給機の１回転当たりの吐出量（Ｌ）であり、Ｖｅは当該内燃機関の排気量（Ｌ）である。
【０００７】
この構成によれば、内燃機関の排気量、過給機の１回転当たりの吐出量、及び過給圧に応じて、上記の数式を満たすように動力伝達機構及び遊星歯車機構の変速比を設定することによって、要求される過給圧を達成するために過給機に供給しなければならない動力の大部分が、クランク軸からの動力によって賄われるようになる。これにより、電源電圧が１２Ｖである場合において、電動モータが過給機に供給すべき出力を低減することができ、電動モータを小型化することができる。
【０００８】
また、本発明の他の側面は、上記と同様の構成において、前記電動モータの電源電圧が４８Ｖである場合に、次の数式を満たすことを特徴とする。
2015132228.tif 000004
【０００９】
この構成によれば、電源電圧が４８Ｖである場合において、電動モータが過給機に供給すべき出力を低減することができ、電動モータを小型化することができる。
【発明の効果】
【００１０】
以上の構成によれば、遊星歯車機構を介して電動モータに接続されると共に、遊星歯車機構及び動力伝達機構を介してクランク軸に接続されたルーツ式の過給機を備えた内燃機関において、可能な限りクランク軸からの駆動力によって、過給機が要求される過給圧を達成できるようになり、電動モータの小型化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１実施形態に係る内燃機関の構成図
【図２】遊星歯車機構の太陽歯車、内歯車及び遊星キャリアの回転数及びトルクの関係を表す共線図
【図３】シミュレーション結果を示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明を自動車の内燃機関に適用した第１実施形態について説明する。第１実施形態に係る内燃機関１は、走行用の動力源として車両に搭載された４ストロークの内燃機関である。
【００１３】
内燃機関１は、機関本体３に複数の気筒（不図示）と気筒に対応して形成された燃焼室（不図示）とを有し、燃焼室に空気を供給する吸気通路６と、燃焼室から排気ガスを排出する排気通路７とを有している。吸気通路６には、上流側から吸気入口１１、エアクリーナ（不図示）、スロットル弁１２、過給機１３、インタークーラー１４、吸気マニホールド１５、吸気ポート１６が記載の順序で直列に設けられている。排気通路７には、上流側から排気ポート２１、排気マニホールド２２、触媒コンバータ２３、消音器（不図示）、排気出口２４が記載の順序で直列に設けられている。
【００１４】
内燃機関１の吸気通路６及び排気通路７の間には、ＥＧＲ装置２６が設けられている。ＥＧＲ装置２６は、排ガスの一部を吸気側に還流させ、その還流させた排ガスを各気筒の燃焼室に空気と共に供給する装置である。ＥＧＲ装置２６は、排気通路７と、吸気通路６における過給機１３よりも上流側部分とを接続する第１ＥＧＲ通路２７を有している。詳細には、第１ＥＧＲ通路２７は、排気通路７における触媒コンバータ２３よりも下流側部分と、吸気通路６におけるスロットル弁１２と過給機１３との間の部分とに接続されている。
【００１５】
第１ＥＧＲ通路２７には、排気通路７側から順に、通路を通過するガスを冷却する排気ガス冷却手段としてのＥＧＲクーラー２８と、通路を開閉する第１ＥＧＲ弁２９とが設けられている。第１ＥＧＲ弁２９の開度を制御することで、ＥＧＲ率（燃焼室に供給する新気量に対するＥＧＲガス（排ガス）量の割合）を制御することが可能となっている。
【００１６】
また、ＥＧＲ装置２６は、第１ＥＧＲ通路２７における第１ＥＧＲ弁２９よりも吸気通路６側の部分と、吸気通路６における過給機１３よりも下流側部分とを接続する第２ＥＧＲ通路３１を有している。詳細には、第２ＥＧＲ通路３１は、吸気通路６における過給機１３とインタークーラー１４との間の部分に接続されている。第２ＥＧＲ通路３１には、通路を開閉する第２ＥＧＲ弁３２が設けられている。
【００１７】
第１ＥＧＲ通路２７と第２ＥＧＲ通路３１とは、吸気通路６において、過給機１３とインタークーラー１４とを迂回するバイパス通路としても機能する。第２ＥＧＲ弁３２は、バイパス通路を開閉するバイパス弁として機能する。
【００１８】
第１ＥＧＲ弁２９が閉じられた状態では、排気通路７から吸気通路６へＥＧＲガス（排気）は還流されない。第１ＥＧＲ弁２９が開かれ、かつ第２ＥＧＲ弁３２が閉じられた状態では、ＥＧＲガスは第１ＥＧＲ通路２７を通り、スロットル弁１２と過給機１３との間の部分から吸気通路６に供給される。第１ＥＧＲ弁２９及び第２ＥＧＲ弁３２が開かれた状態では排気は、排気は第１ＥＧＲ通路２７及び第２ＥＧＲ通路３１を通り、スロットル弁１２と過給機１３との間の部分、及びインタークーラー１４と吸気マニホールド１５との間の部分から吸気通路６に供給される。吸気通路における過給機１３の上流側及び下流側へのＥＧＲガスの分配比は、第２ＥＧＲ弁３２の開度及び、吸気通路における過給機１３の上流側及び下流側の圧力差等によって決まる。
【００１９】
スロットル弁１２は、電動式のスロットル弁１２であり、その開度が図示しない電動モータによって制御される。
【００２０】
過給機１３は、機械式過給機（スーパーチャージャー）１３である。過給機１３は、ルーツ式の公知の機械式過給機であり、２つのロータ（不図示）を有し、一方のロータの回転軸１３Ａ（以下、過給機１３の回転軸１３Ａという）が、遊星歯車機構３５を介して電動モータ（電動機）３６及び機関本体３の駆動軸であるクランク軸３７に接続される。他方のロータは、ギヤ等によって一方のロータと係合し、一方のロータと同期して回転する。
【００２１】
過給機１３の回転軸１３Ａは、第１クラッチ４１を介して過給機１３のケーシング４２に連結されている。ケーシング４２は、車体に対して変位不能に固定されている。第１クラッチ４１は、接続状態で過給機１３の回転軸１３Ａとケーシング４２とを連結して過給機１３の回転軸１３Ａの回転を規制し、切断状態で過給機１３の回転軸１３Ａとケーシング４２とを切断して過給機１３の回転軸１３Ａの回転を許容する。第１クラッチ４１は、通常時において接続を維持する常閉型であることが好ましい。例えば、第１クラッチ４１は、電力によって駆動されるクラッチであり、電力の供給を受けたときに接続を遮断するとよい。
【００２２】
電動モータ３６の電源電圧は、１２Ｖ又は４８Ｖであることが好ましい。本実施形態では、電動モータ３６及び電源を接続するハーネスに流れる電流を１５０Ａ以下にするために、電源電圧が１２Ｖである場合には電動モータ３６の出力を１．８ｋＷ以下にすることが好ましく、電源電圧が４８Ｖである場合には電動モータ３６の出力を７．２ｋＷ以下にすることが好ましい。
【００２３】
遊星歯車機構３５は、外歯を有する太陽歯車４４と、太陽歯車４４と同軸に配置される内歯車４５と、太陽歯車４４及び内歯車４５の双方に噛み合う複数の遊星歯車４６と、各遊星歯車４６を回転可能に支持すると共に、太陽歯車４４と同軸に配置された遊星キャリア４７とを有する。太陽歯車４４は、過給機１３の回転軸１３Ａに連結され、一体に回転する。内歯車４５の外周部には外歯４５Ａが形成されており、この外歯４５Ａは電動モータ３６の回転軸３６Ａに設けられたギヤ３６Ｂと噛み合う。これにより、電動モータ３６と内歯車４５とは同期して回転する。遊星キャリア４７は、動力伝達機構５０を介してクランク軸３７に接続される。
【００２４】
遊星歯車機構３５の変速比を遊星歯車機構変速比ρ１とすると、遊星歯車機構変速比ρ１は、次の数式（１）で表される。
【数１】
2015132228.tif 000005
ここで、Ｚｒは内歯車４５の歯数であり、Ｚｓは太陽歯車４４の歯数である。
【００２５】
動力伝達機構５０は、第１プーリ５１と、第２プーリ５２と、第１プーリ５１及び第２プーリ５２に掛け渡されたベルト５３と、第１プーリ５１とクランク軸３７との間に設けられた第２クラッチ５４とを有している。第２プーリ５２は、遊星キャリア４７に同軸に結合され、一体となって回転する。第２クラッチ５４は、接続及び切断がＥＣＵ２によって制御される。
【００２６】
動力伝達機構５０の変速比である動力伝達機構変速比ρ２は、第１プーリ５１の直径を第２プーリ５２の直径で除した値である。第２クラッチ５４が接続された状態では、第２プーリ５２はクランク軸３７の回転数に動力伝達機構変速比ρ２を掛けた値の回転数で回転する。遊星キャリア４７は、第２プーリ５２と一体に回転するため、クランク軸３７の回転数に動力伝達機構変速比ρ２を掛けた値の回転数で回転する。
【００２７】
電動モータ３６側を入力、内歯車４５側を出力とした場合のギヤ３６Ｂ及び外歯４５Ａからなる動力伝達機構の変速比ρ３は、ギヤ３６Ｂの歯数を外歯４５Ａで除した値である。これにより、内歯車４５は電動モータ３６の回転軸３６Ａに変速比ρ３を掛けた値の回転数で回転する。
【００２８】
過給機１３は、過給機１３の回転軸１３Ａが回転しない停止モードと、過給機１３の回転軸１３Ａが回転する第１〜第３駆動モードを取り得る。停止モードでは、第１クラッチ４１が接続（ＯＮ）され、過給機１３の回転軸１３Ａ及び太陽歯車４４の回転が禁止される。停止モードでは、クランク軸３７と電動モータ３６とが所定の変速比をもって同期して回転する。これにより、電動モータ３６がクランク軸３７の駆動力を受けて発電することができる。また、電動モータ３６の駆動力がクランク軸３７に伝達され、クランク軸３７の駆動をアシストすることができる。例えば、内燃機関１の始動時に、電動モータ３６の駆動力をクランク軸３７に伝達し、クランキングを行うことができる。
【００２９】
各駆動モードでは、第１クラッチ４１が切断（ＯＦＦ）され、過給機１３の回転軸１３Ａ及び太陽歯車４４の回転が許容される。第１駆動モードでは、内歯車４５が固定され、過給機１３の回転軸１３Ａは、クランク軸３７に対して所定の変速比で回転する。第２駆動モードでは、電動モータ３６及びクランク軸３７の駆動力が遊星歯車機構３５を介して過給機１３に伝達される。この状態では、電動モータ３６の回転数を制御することによって、過給機１３の回転数を増減することができ、過給機１３の回転数をクランク軸３７の回転数に対して変化させることができる。第３駆動モードでは、遊星キャリア４７が固定され、過給機１３の回転軸１３Ａは、電動モータ３６に対して所定の変速比で回転する。
【００３０】
過給機１３は、回転軸１３Ａの回転数が変化することによって、吐出する空気量（以下、ＳＣ吐出量という）が変化する。
【００３１】
ここで、内燃機関１は、電源電圧が１２Ｖの場合には以下の数式（２）を満たし、電源電圧が４８Ｖの場合には以下の数式（３）を満たすように、各パラメータが設定されている。
【数２】
2015132228.tif 000006
【数３】
2015132228.tif 000007
ここで、上述したように、ρ１は、内歯車４５の歯数を太陽歯車４４の歯数で除した値であり、遊星歯車機構３５の変速比を表し、ρ２は動力伝達機構５０のクランク軸３７側を入力、遊星キャリア４７側を出力とした場合の変速比である。Ｐｂは過給圧（ｂａｒ）であり（後述する数式（１１）参照）、Ｖｓｃは過給機１３の１回転当たりの吐出量（Ｌ）であり、Ｖｅは内燃機関１の排気量（Ｌ）である。
【００３２】
以下に数式（２）及び（３）の導出方法について説明する。図２は、遊星歯車機構３５の太陽歯車４４、内歯車４５及び遊星キャリア４７の回転数及びトルクの関係を表す共線図である。ここで、Ｎｓは太陽歯車４４の回転数（ｒｐｍ）であり、Ｎｒは内歯車４５の回転数（ｒｐｍ）であり、Ｎｃは遊星キャリア４７の回転数（ｒｐｍ）である。図２に記載された共線図から、(Ｎｓ−Ｎｃ)：(Ｎｃ−Ｎｒ)＝ρ１：１の関係が明らかである。この比を変形すると以下に示す数式（４）が得られる。
【数４】
2015132228.tif 000008
【００３３】
ここで、遊星キャリア４７は変速比ρ２の動力伝達機構５０を介してクランク軸３７に接続されているため、遊星キャリア４７の回転数Ｎｃは、クランク軸３７の回転数（内燃機関１の回転数）Ｎｅと動力伝達機構５０の変速比ρ２との積に等しく、次の数式（５）が成立する。
【数５】
2015132228.tif 000009
【００３４】
また、太陽歯車４４は、過給機１３の回転軸１３Ａと一体回転するように結合されているため、過給機１３の回転数（回転軸１３Ａの回転数）Ｎｓｃと等しく、次の数式（６）が成立する。
【数６】
2015132228.tif 000010
【００３５】
また、内歯車４５はギヤ３６Ｂ及び外歯４５Ａからなる変速比ρ３の動力伝達機構を介して電動モータ３６の回転軸３６Ａに接続されているため、内歯車４５の回転数Ｎｒは電動モータ３６の回転数（回転軸３６Ａの回転数）Ｎｍと変速比ρ３との積に等しく、次の数式（７）が成立する。
【数７】
2015132228.tif 000011
【００３６】
また、遊星キャリア４７のトルクをＴｃ（Ｎｍ）とすると、図２からトルクＴｃは、太陽歯車４４に対応する座標Ｓ上に作用するトルクと、内歯車４５に対応する座標Ｒ上に作用するトルクとに分解することができる。図２に示す状態が安定であるためには、太陽歯車４４のトルクＴｓ（Ｎｎ）が遊星キャリア４７のトルクＴｃの内で座標Ｓ上に作用するトルクと等しく、内歯車４５のトルクＴｒ（Ｎｍ）が遊星キャリア４７のトルクＴｃの内で座標Ｒ上に作用するトルクと等しくなるため、次の数式（８）及び（９）が成立する。
【数８】
2015132228.tif 000012
【数９】
2015132228.tif 000013
また、数式（８）及び（９）からＴｃを消去すると、次の（１０）が成立する。
【数１０】
2015132228.tif 000014
【００３７】
過給圧Ｐｂ（ｂａｒ）は、単位時間当たりの過給機１３の吐出量(Ｌ)を、単位時間当たりの内燃機関１の排気量(Ｌ)で除することによって算出することができるため、次の数式（１１）で表される。
【数１１】
2015132228.tif 000015
ここで、Ｖｓｃは過給機１３の１回転当りの吐出量（Ｌ）であり、Ｖｅは内燃機関１の排気量（Ｌ）であり、Ａは係数である。係数Ａは、内燃機関１の体積効率や吸気温度、過給機１３の体積効率や吸気温度によって変化する。本実施形態に係る内燃機関１は、４ストロークであるため、クランク軸３７が１回転することによって、排気量Ｖｅの１／２に相当する空気が内燃機関１のシリンダ内に吸入される。この１／２に相当する係数は係数Ａ内に含まれている。
【００３８】
過給機の出力は、次の数式（１２）で表される。
【数１２】
2015132228.tif 000016
ここで、Ｐｓｃは過給機１３の出力（ｋＷ）であり、Ｂは係数であり、Ｂ＝２×π／６０／１０００である。
【００３９】
電動モータ３６の出力は、次の数式（１３）で表される。
【数１３】
2015132228.tif 000017
ここで、Ｐｍは電動モータ３６の出力（ｋＷ）であり、Ｐｒは内歯車４５の出力（ｋＷ）である。Ｂは上述した係数である。電動モータ３６の回転軸３６Ａはギヤ３６Ｂ及び外歯４５Ａを介して内歯車４５と接続されているため、電動モータ３６の出力Ｐｍは、内歯車４５の出力Ｐｒと等しく、内歯車４５のトルクＴｒ及び回転数Ｎｒで表される。
【００４０】
上述した数式（４）〜（６）、（１１）に基づいて、次の数式（１４）が得られる。
【数１４】
2015132228.tif 000018
【００４１】
また、上述した数式（１０）及び（１３）に基づいて、次の数式（１５）が得られる。
【数１５】
2015132228.tif 000019
【００４２】
上述した数式（１４）及び（１５）に基づいて、次の数式（１６）が得られる。
【数１６】
2015132228.tif 000020
【００４３】
ここで、過給機１３のトルクＴｓｃは、一般的に内燃機関１の排気量に比例した関係を有するため、次の数式（１７）のように表すことができる。
【数１７】
2015132228.tif 000021
ここで、Ｔｓｃ'は係数である。数式（１６）のＴｓｃを数式（１６）に基づいて変換すると、次の数式（１８）が得られる。
【数１８】
2015132228.tif 000022
数式（１８）は、Ｐｂ×Ｖｅ／Ｖｓｃをｘ軸、（1+ρ１）ρ２をｙ軸とした１次関数として表される。
【００４４】
数式（１８）の傾き及び切片は、シミュレーションによって同定される。シミュレーションは、本実施形態に係る内燃機関１について、内燃機関１及び過給機１３の体積効率や、内燃機関１及び過給機１３に供給される吸気温度を考慮して行った。排気量Ｖｅ、過給機１３の１回転当りの吐出量Ｖｓｃ、過給圧Ｐｂ、遊星歯車機構変速比ρ１、動力伝達機構変速比ρ２、クランク軸３７の回転数Ｎｅ、モータ出力Ｐｍを変化させたシミュレーションの結果を図３に示す。図３に示すシミュレーションでは、モータ出力Ｐｍを、＋７．２ｋＷ、＋１．８ｋＷ、０ｋＷ、−１．８ｋＷ、―７．２ｋＷとした。上述したように、モータ出力Ｐｍが−７．２ｋＷ〜＋７．２ｋＷの範囲は電動モータ３６の電源電圧を４８Ｖとした場合の最適範囲であり、モータ出力Ｐｍが−１．８ｋＷ〜＋１．８ｋＷの範囲は電動モータ３６の電源電圧を１２Ｖとした場合の最適範囲である。
【００４５】
図３のシミュレーション結果に基づく近似線から、数式（１８）の傾き（１／Ａ）は、０．４５と同定された。数式（１８）の切片は、モータ出力Ｐｍが０ｋＷのときに０、モータ出力Ｐｍが＋７．２ｋＷのときに１．４４、モータ出力Ｐｍが−７．２ｋＷのときに−１．４４、モータ出力Ｐｍが＋１．８ｋＷのときに０．３６、モータ出力Ｐｍが−１．８ｋＷのときに−０．３６と同定された。以上より、電動モータ３６の電源電圧を１２Ｖとした場合に数式（２）が成立し、電動モータ３６の電源電圧を４８Ｖとした場合に数式（３）が成立する。
【００４６】
数式（２）で表される関係を満たすとき、電動モータ３６の電源電圧が１２Ｖの場合において、電動モータ３６の出力を１．８ｋＷ以下とすることができ、電動モータ３６の小型化が図れる。また、数式（３）で表される関係を満たすとき、電動モータ３６の電源電圧が４８Ｖの場合において、電動モータ３６の出力を７．２ｋＷ以下とすることができ、電動モータ３６の小型化が図れる。
【００４７】
数式（２）又は（３）の利用方法としては、最初に、当該内燃機関１が搭載される車両の車載バッテリの電圧（電源電圧）に基づいて、電源電圧が１２Ｖである場合には数式（２）を選択し、電源電圧が４８Ｖである場合には数式（３）を選択する。次に、内燃機関１の排気量及び過給機１３の１回転当りの吐出量（容量）、過給圧を決定する。次に、選択した数式（２）又は（３）を満たすように、遊星歯車機構変速比ρ１及び動力伝達機構変速比ρ２を決定する。数式（２）又は（３）を利用し、上記の手順で内燃機関１の各パラメータを設定すると、電動モータ３６に要求される出力を抑制することができ、電動モータ３６の小型化が図れる。
【実施例】
【００４８】
上述した実施形態の実施例について以下に説明する。以下の表１は、実施例１及び比較例１の各パラメータを示している。
【表１】
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【００４９】
表中のＤは、Ｄ＝（１＋ρ１）×ρ２−０．４５×Ｐｂ×Ｖｅ／Ｖｓｃである。実施例１では、Ｄが０．１４となり、数式（２）及び（３）のいずれも満たし、電動モータ３６の出力は０．８５ｋＷとなる。一方、比較例１では、Ｄが２．１５となり、数式（２）及び（３）のいずれも満たさず、電動モータ３６の出力は１０．５ｋＷとなる。そのため、比較例１では電源電圧が４８Ｖであったとしても、ハーネスを流れる電流が２１９Ａとなる。
【符号の説明】
【００５０】
１…内燃機関、２…ＥＣＵ、３…機関本体、５…燃焼室、６…吸気通路、７…排気通路、１２…スロットル弁、１３…過給機、１４…インタークーラー、２６…ＥＧＲ装置、２７…第１ＥＧＲ通路、２９…第１ＥＧＲ弁、３１…第２ＥＧＲ通路、３２…第２ＥＧＲ弁、３５…遊星歯車機構、３６…電動モータ、３７…クランク軸、４１…第１クラッチ、４４…太陽歯車、４５…内歯車、４６…遊星歯車、４７…遊星キャリア、５０…動力伝達機構、５４…第２クラッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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