(57)【要約】【課題】エンジンの出力が低下することを抑制しつつ、電気機器がエンジンの振動によって悪影響を受けることを抑制することができる技術を提供する。【解決手段】本明細書はハイブリッド車を開示する。そのハイブリッド車は、エンジンとモータとを用いて走行する。そのハイブリッド車は、ハイブリッド車に搭載された電気機器と、エンジンにおける燃焼を制御する制御装置と、電気機器の振動を検出又は推定するセンサを備える。制御装置は、検出又は推定された振動加速度が所定の加速度閾値よりも大きい場合に、アクセル開度に対する燃料供給量の関係を維持したまま、燃料を多段階に噴射する、あるいは、燃焼速度を低下させる。【選択図】図４
2015068277.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンとモータとを用いて走行するハイブリッド車であり、
前記ハイブリッド車に搭載された電気機器と、
前記エンジンにおける燃焼を制御する制御装置と、
前記電気機器の振動を検出又は推定するセンサと、
を備えており、
前記制御装置は、検出又は推定された振動が所定の振動閾値よりも大きい場合であり、かつ、前記エンジンの回転数が所定の閾値よりも大きい場合に、アクセル開度に対する燃料供給量の関係を維持したまま、燃料を多段階に噴射する、あるいは、燃焼速度を低下させることを特徴とするハイブリッド車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド車に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド車は、エンジンとモータの動力によって走行する。エンジンは燃料を断続的に燃焼させつつ出力軸の回転力を生み出すため、走行時に比較的大きな振動を発生する。一方、ハイブリッド車は、モータを駆動するための電気機器（インバータや昇圧コンバータ等）を搭載している。ハイブリッド車が搭載するインバータなどの電気機器は、エンジンだけの車両が搭載する電気機器よりも大型のものが多く、このため、これらの電気機器が、エンジンの振動によって悪影響を受ける虞がある。それゆえ、ハイブリッド車では、電気機器の振動を抑制することが望まれる。特許文献１に開示されている技術では、電磁クラッチのダンパゴムの温度から電磁クラッチに生じている振動の大きさを推定する。そして、電磁クラッチに大きな振動が発生していると推定される場合には、エンジンの回転数を低減する。エンジンの回転数が低減されることにより、エンジンから発生する振動の大きさが低減される。その結果、電磁クラッチが振動により悪影響を受けることが抑制される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１９５０９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の技術では、振動を抑制するために、エンジンの回転数を抑制する。即ち、エンジンの出力を抑制する。例えば、電気機器の振動が大きい場合にアクセル開度に関わらずスロットル開度を絞ればエンジンの振動が抑制され、電気機器の振動も小さくなる。しかしながら、ドライバによるアクセル調整とは関係なくエンジンの出力を抑制すると、ドライバビリティが低下してしまう。
【０００５】
本明細書は、上記の課題を解決する技術を提供する。本明細書は、エンジンの出力が低下することを抑制しつつ、電気機器がエンジンの振動によって悪影響を受けることを抑制することができる技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書はハイブリッド車を開示する。そのハイブリッド車は、エンジンとモータとを用いて走行する。そのハイブリッド車は、ハイブリッド車に搭載された電気機器と、エンジンにおける燃焼を制御する制御装置と、電気機器の振動を検出又は推定するセンサを備える。制御装置は、検出又は推定された振動が所定の振動閾値よりも大きい場合、アクセル開度（スロットル開度）に対する燃料供給量の関係を維持したまま、燃料を多段階に噴射する、あるいは、燃焼速度を低下させる。なお、「振動」の大きさを測る物理量は、典型的には振動制御対象の電子機器の加速度である。従ってセンサの典型例は加速度センサである。
【０００７】
また燃焼速度を低下させることの具体的手段の一例は、排気再循環装置を有するエンジンにおいて、吸気ガスに混合する排気ガス（以下、再循環ガス）の割合を高めることである。再循環ガスの割合を高めると、混合気における酸素の割合が下がり、燃焼速度が低下する。
【０００８】
上記構成の作用効果を説明する。エンジンの振動の主要因の一つは、１燃焼サイクル中の筒内（シリンダ内）での燃焼による急激な圧力変化である。他方、エンジン出力の大きさを決める主要因は、１燃焼サイクル中の筒内の平均有効圧である。上記のハイブリッド車は、燃料を多段階に噴射する、あるいは燃焼速度を遅らせることによって、筒内圧力の急変を抑える。他方、上記のハイブリッド車は、アクセル開度に対する燃料供給量の関係は維持するので、１燃焼サイクル当たりに投入される燃料量は変化せず、１燃焼サイクルにおける平均有効圧はほぼ変わらない。従って、上記のハイブリッド車は、エンジン出力の低下は抑えつつ、エンジンの振動を抑制する。なお、１燃焼サイクル当たりに投入される燃料量が一定であっても、燃料を多段階に噴射する、あるいは、燃焼速度を遅らせることによって燃焼効率が多少は変わるので、エンジン出力は厳密には一致しないが、ドライバビリティの観点からすれば、ほぼ同じと考えることができる。
【０００９】
なお、エンジンの出力軸の回転速度が低い場合には、電気機器がエンジンの振動によって悪影響を受ける可能性が比較的低い。このため、上記のハイブリッド車では、エンジンの出力軸の回転速度が所定の閾値よりも大きい場合に、上記の燃焼制御を実行する。これは次の理由による。
【００１０】
なお、エンジンの回転数が低い場合には、電気機器がエンジンの振動によって悪影響を受ける可能性が低い。このため、上記のハイブリッド車では、エンジンの回転数が所定の閾値よりも大きい場合に限って上記の燃焼制御を実行する。上記のハイブリッド車は、エンジンの回転数が所定の閾値よりも低い場合には上記の燃焼制御を禁止することにより、燃焼速度を低下させる制御（あるいは、燃料を多段に噴射する制御）が実行される頻度を抑え、燃焼速度を低下させること（あるいは、燃料を多段に噴射すること）によるデメリットの発生を抑える。
【発明の効果】
【００１１】
本明細書が開示する技術によれば、エンジン出力の低下を抑えつつ、エンジンの振動による電気機器への影響を抑制するハイブリッド車を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例のハイブリッド車２を示す斜視図である。
【図２】実施例のハイブリッド車２を示すブロック図である。
【図３】実施例のハイブリッド車２の電気機器７を示す断面図である。
【図４】実施例のハイブリッド車２の振動抑制処理５０のフロー図である。
【図５】筒内圧の変化を模式的に示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１〜図３を用いてハイブリッド車２の構成を説明する。図１に示すように、フロントコンパートメント２４には、エンジン４と、トランスミッション２０が収容されている。トランスミッション２０の内部には、走行用モータ５や動力分配機構１７が備えられている。トランスミッション２０の上面２７の上には、電気機器７が配置されている。電気機器７は、箱状の装置であり、内部に走行用モータ５を駆動するためのインバータや昇圧コンバータ等が収められている（後に詳述する）。フロントコンパートメント２４内には、他に、エアコンのコンプレッサ２５、リレーボックス２６、電装機器用バッテリ２３（後述のメインバッテリ６とは異なる）、ラジエータ２２等が配置されている。
【００１４】
図２に示すように、エンジン４の動力出力、及び走行用モータ５の動力出力は、それぞれ動力分配機構１７に伝達される。動力分配機構１７に伝達された動力はデフ１６を介して車輪１５を駆動する。走行用モータ５には、電気機器７を介してメインバッテリ６に接続されている。電気機器７は、上述のように、インバータや昇圧コンバータ等を含む装置である。換言すると、電気機器７は、メインバッテリ６から走行用モータ５に供給される電力を調節する装置である。
【００１５】
図３に電気機器７の物理的な構成を示す。上述したように電気機器７は、トランスミッション２０の上面２７の上に配置されている。具体的には、電気機器７は、トランスミッション２０の上面２７の上に固定部材２９で固定されている。上面２７と電気機器７との間には、制振部材２８が配置されている。制振部材２８はゴムで形成されている。なお、制振部材２８はウレタン等の他の材料で形成されていてもよい。
【００１６】
図３に示すように、電気機器７には、振動センサとして加速度センサ１０が設けられている。加速度センサ１０は、電気機器７に生じる加速度を計測する。なお、加速度センサ１０は、車両の発進や停止、あるいはコーナリングなどにより発生する加速度を除去するため、及び、ノイズによる高周波成分を除去するため、バンドパスフィルタを内蔵している。従って以下では、加速度センサ１０が計測する加速度を振動加速度と称する。なお、加速度センサ１０は、振動の大きさを検出できる位置であれば何処に配置されていてもよい。
【００１７】
また、電気機器７には、温度センサ９が設けられている。温度センサ９は、制振部材２８の温度を検出する。温度センサ９によって検出された温度は、以下に示すように、電気機器７に生じる振動の大きさを推定するために用いられる。上述のように、電気機器７は、制振部材２８を介してトランスミッション２０の上面２７に固定されている。このため、制振部材２８の温度が通常の温度の場合、エンジン４で生じた振動が、制振部材２８によって減衰される。このため、通常の温度では、電気機器７に生じる振動の大きさは比較的低い。ところが、制振部材２８の温度が低い場合には、制振部材２８の弾性が低下するため振動が減衰され難い。このため、電気機器７に生じる振動の大きさは、通常の温度の場合と比較して大きい。このことから、制振部材２８の温度によって電気機器７に生じる振動の大きさを推定することができる。具体的には、温度が所定の温度閾値よりも高い場合には、電気機器７に生じる振動が小さいと推定される。一方、温度が所定の温度閾値よりも高くない場合には、電気機器７に生じる振動が大きいと推定される。
【００１８】
なお、本実施例のハイブリッド車２は、上述の振動センサ１０と、振動を推定するための温度センサ９との両方を備えている。しかし、ハイブリッド車２は、振動センサ１０と温度センサ９のいずれか一方を備えていればよい。
【００１９】
図２に戻ってハイブリッド車２の構成の説明を続ける。エンジン４は、具体的にはディーゼルエンジンである（ただし、後に詳述するように、エンジン４は他の種類のエンジンであってもよい）。エンジン４は、いわゆる排気再循環（ＥＧＲ：Exhaust Gas Recirculation）機構を有するエンジンである。このため、エンジン４は、吸気管１１、排気管１２、及び排気還流管１３を備えている。排気還流管１３には、制御バルブ１４が設けられている。また、エンジン４には、出力軸の回転数を検出する回転数センサ８が設けられている。説明を簡単にするため、エンジン４の他の部分（燃料供給系等）の図示及び説明は省略する。エンジン４は、コントローラ３によって制御される。
【００２０】
次に、図４のフローを用いて、本実施例のハイブリッド車２の振動抑制処理５０を説明する。振動抑制処理５０は、エンジン４で発生した振動が電気機器７に悪影響を与えることを抑制するための処理である。振動抑制処理５０は、コントローラ３によって行われる。
【００２１】
コントローラ３は、まず、ステップＳ２において、電気機器７に生じている振動加速度の大きさを検出する。振動加速度の大きさは、前述したように、電気機器７に取り付けられている加速度センサ１０によって計測される。
【００２２】
次にステップＳ３において、ステップＳ２で検出された電気機器７の振動加速度の大きさと、所定の加速度閾値（振動閾値）とを比較する。加速度閾値は、どの程度の振動加速度が発生すると電気機器７に悪影響が生じるか等に基づいて予め適宜定められる。
【００２３】
そして、電気機器７の振動加速度が加速度閾値よりも大きい場合（Ｓ３：ＹＥＳ）には、ステップＳ４、及びステップＳ５を行う。なお、温度センサ９で検出された温度によって振動の大きさを推定する場合には、検出された温度と、所定の温度閾値とを比較し、検出された温度が温度閾値よりも低い場合にステップＳ４、Ｓ５を行う。なお、電気機器７の振動加速度が加速度閾値よりも大きくない場合（Ｓ３：ＮＯ）の動作については後述する。
【００２４】
ステップＳ４では、コントローラ３は、エンジン４の回転数を検出する。また、ステップＳ５では、コントローラ３は、エンジン４の回転数と所定の回転数閾値とを比較する。
【００２５】
エンジンの回転数が低い場合には、電気機器がエンジンの振動によって悪影響を受ける可能性が比較的低い。このため、上記のハイブリッド車では、エンジン４の回転数が所定の閾値よりも大きい場合に（Ｓ５：ＹＥＳ）、ステップＳ６を行う。なお、回転数閾値は、例えば、振動が電気機器７に悪影響をもたらす回転数等に基づいて予め適宜定める。
【００２６】
ステップＳ６では、コントローラ３は、吸気ガスに混合する排気ガス（再循環ガス）の割合が増加するように、制御バルブ１４を開く。そうすると、シリンダに供給される混合気における酸素の割合が低下する。ただし、再循環ガスの割合には上限が設定されており、その上限に達していたら、コントローラ３は、そのままの状態を保つ。なお、コントローラ３は、再循環ガスの割合を変えても、アクセル開度に対する燃料供給量の関係は維持したままである。
【００２７】
一方、エンジン４の回転数が回転数閾値よりも大きくない場合（Ｓ５：ＮＯ）、及び、上述した、電気機器７の振動加速度が加速度閾値よりも大きくない場合（Ｓ３：ＮＯ）には、コントローラ３は、ステップＳ７を行う。ステップＳ７では、コントローラ３は、再循環ガスの割合が標準の状態である場合には、そのままの状態を保つ。一方、排気ガスの割合が標準よりも高い場合には、標準の状態に変更する。
【００２８】
以上説明したように、本実施例のハイブリッド車２では、電気機器７の振動が所定の振動閾値よりも大きい場合であり、かつ、エンジン４の回転数が所定の閾値よりも大きい場合に、吸気ガスに混合する排気ガスの割合を高める。そうすると、筒内での燃焼速度が低下する。エンジン４の振動は、筒内圧の変化に起因するが、筒内圧変化は、燃料ガスの燃焼状態に依存する。燃焼速度が遅くなれば、筒内圧の変化が緩やかとなり、その結果、エンジンの振動が小さくなる。なお、本明細書では、燃料ガスの燃焼状態に何らかの変化を与えることによって筒内圧の変化を緩やかにすることを、説明を平易にするために「燃焼を緩慢にする」と表現することが有る。
【００２９】
図５は、筒内圧の変化を模式的に示した図である。実線グラフＧ１は、通常の状態における筒内圧変化を示しており、破線グラフＧ２は、再循環ガスの割合を高めた場合の筒内圧変化を示す。再循環ガスの割合を増加させると燃料ガス中の酸素濃度が低下し、燃焼速度が遅くなる。その結果、筒内圧Ｐの時間変化（ｄＰ／ｄｔ）の絶対値の最大値、即ち、図５のグラフの傾きの絶対値の最大値が小さくなる。エンジンの振動の大きさの主要因は、筒内圧の急激な変化であるが、再循環ガスの割合を増加させることで、筒内圧の変化が緩やかとなり、振動が小さくなる。
【００３０】
一方、コントローラ３は、アクセル開度に対する燃料供給量の関係は維持している。従って１燃焼サイクル当たり燃焼する燃料の量は再循環ガス増加前と変わらない。その結果、再循環ガスの割合を増やすことで図５のピーク値が下がるとともに、グラフの裾野は広がる。換言すると、アクセル開度に対する燃料供給量の関係は維持したまま再循環ガスの割合を増加すると、燃焼が緩慢に起こる。ここで、エンジンの出力は、燃料ガスの燃焼がピストンを押し動かす力の総量で定まる。別言すれば、図５のグラフの積分値がエンジン出力に対応する。アクセル開度に対する燃料供給量の関係は維持したまま再循環ガスの割合を増加すると、筒内圧変化は実線グラフＧ１から破線グラフＧ２に変化する。筒内圧のピークは下がるがグラフの積分値はほぼ同じであるので、アクセル開度が一定であれば、再循環ガス増加の前後でエンジン出力はほぼ変わらない。なお、再循環ガスの増加で燃焼効率が変化するのでエンジン出力は厳密に同一ではないが、ドライバビリティの変化を感じるほどではない。即ち、アクセル開度に対する燃料供給量の関係は維持したまま再循環ガスの割合を増加すると、エンジンの出力は維持したまま、振動を抑制することができる。なお、グラフの積分値は、グラフの平均値にも対応しており、グラフの平均値は、平均有効圧に相当する。別言すれば、アクセル開度に対する燃料供給量の関係を維持することは、アクセル開度に対するシリンダ内の平均有効圧の関係を維持することと、実質的に等価である。
【００３１】
なお、燃焼速度を低下させると、排気ガス中のＰＭ（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｍａｔｔｅｒ）が増えるなど、排気ガスの組成が変化する。実施例の技術は、もともとエンジンの燃焼が最適となるように調整されている燃焼制御を、電気機器の振動が大きい場合に変更するものであり、微視的にはエンジンのパフォーマンスを低下させる可能性がある。しかしながら、本明細書が開示する技術は、エンジン振動の電気機器への影響が大きい状況に限って実施されるものであり、電気機器への悪影響が抑制されることによる車両の性能劣化抑制の効果の方が大きい。即ち、本明細書が開示する技術は、巨視的な視点でみれば、車両の性能向上に寄与する。なお、実施例のハイブリッド車は、燃焼速度を低下させる制御が実行される頻度を抑えるため、エンジンの回転数が所定の閾値よりも大きい場合に限っており、燃焼速度を低下させることによるデメリットの発生を極力抑えている。
【００３２】
実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。実施例の技術は、電気機器７の振動加速度が所定の加速度閾値よりも大きい場合であり、かつ、エンジンの回転数が所定の閾値よりも大きい場合に、アクセル開度に対する燃料供給量の関係を維持したまま、燃焼速度を低下させるものである。燃料速度を低下させることを具体的に実現する典型的な方法は、排気ガスを所定の割合で吸気ガスに戻す排気再循環装置を備え、吸気ガスへ混合する排気ガスの割合を増加させることである。しかし、排気再循環方法の他にも、燃料と酸素と酸素以外のガスの混合比を変えるなどの方法がある。また、燃焼を緩慢にする方法には、燃焼速度を低下させるほかに、燃料を多段階に噴射する方法がある。燃料を多段階に噴射すると、燃焼が時間的に分散して生じるため、筒内圧の変化の最大値が小さくなる。即ち、燃焼速度を低下させる代わりに燃料を多段階に噴射することによっても同等の効果が得られる。
【００３３】
上記の実施例では、エンジン４は、ディーゼルエンジン（すなわち自然着火式のエンジン）であった。しかしながら、エンジン４は、反復して燃料を燃焼する内燃機関であればよい。例えば、エンジン４は、ガソリンエンジンなどの火花点火式のエンジンであってもよい。
【００３４】
上記の実施例では、電気機器７は、メインバッテリ６から走行用モータ５に供給される電力を調節する装置であった。しかしながら、電気機器７は、他の目的の装置であってもよい。電気機器７は、各種のコントローラや、バッテリ、又は、エアコン等の電装品であってもよい。
【００３５】
図４のフローの各ステップは、電気機器がエンジンの振動によって悪影響を受ける可能性が高いと推定される場合に、エンジンにおける燃料の燃焼を緩慢にする制御を行うことができる限りにおいて、順番を入れ替えてもよい。例えば、振動の判定（Ｓ３）と、回転数の判定（Ｓ５）とは、順番を入れ替えてもよい。
【００３６】
実施例のハイブリッド車は、電気機器７の振動の大きさを計測するのに加速度センサ１０を採用した。振動の大きさを計測する（あるいは推定する）センサは、他のセンサであってもよい。例えば、電気機器７から発する音波によって間接的に振動を検出することができるマイクロホンであってもよい。即ち、電気機器の振動は、加速度センサ１０によって計測してもよいし、マイクロホンや実施例で説明した温度センサ９などによって推定してもよい。
【００３７】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数の目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００３８】
２     ハイブリッド車
３     コントローラ
４     エンジン
５     走行用モータ
７     電気機器
８     回転数センサ
９     温度センサ
１０   振動センサ
１１   吸気管
１２   排気管
１３   排気還流管
１４   制御バルブ
２７   上面
２８   制振部材
２９   固定部材
５０   振動抑制処理
【図１】
2015068277.tif 000003
【図２】
2015068277.tif 000004
【図３】
2015068277.tif 000005
【図４】
2015068277.tif 000006
【図５】
2015068277.tif 000007