(57)【要約】【課題】圧縮自着火燃焼及び火花点火燃焼を切替可能なエンジンを備えたハイブリッド車両において、その燃焼形態の切替えの際に生じるトルク段差を低減する。【解決手段】ハイブリッド車両は、エンジンにおける火花点火燃焼及び圧縮自着火燃焼を切り替える燃焼形態切替手段と、これを制御する制御手段とを備える。制御手段は、燃焼形態切替手段が切替える際のエンジンの出力変化により生じる駆動軸の駆動力変化を、モータジェネレータ装置が出力する駆動力で補償するようにモータジェネレータ装置を制御する。【選択図】　　図６
2004027944.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、
該エンジンの出力の少なくとも一部を用いて発電可能であると共に駆動軸を介して駆動力を出力可能なモータジェネレータ装置と、
該モータジェネレータ装置により充電可能であると共に前記モータジェネレータ装置に電源供給可能な蓄電装置と、
前記エンジンにおける火花点火燃焼及び圧縮自着火燃焼を切替える燃焼形態切替手段と、
該燃焼形態切替手段が切替える際の前記エンジンの出力変化により生じる前記駆動軸の駆動力変化を、前記モータジェネレータ装置が出力する前記駆動力で補償するように前記モータジェネレータ装置を制御する制御手段と
を備えたことを特徴とする動力出力装置。
【請求項２】
前記駆動軸に要求される要求駆動力を検出又は推定する要求駆動力特定手段と、
前記エンジンの出力を検出又は推定するエンジン出力特定手段と
を更に備え、
前記制御手段は、前記検出又は推定された要求駆動力並びに前記検出又は推定されたエンジンの出力に基づいて前記駆動力変化を算出し、該算出された駆動力変化を補償するように前記モータジェネレータ装置を制御することを特徴とする請求項１に記載の動力出力装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記燃焼形態切替手段が切替える際に、前記エンジンの燃焼を一時的に中断するように前記燃焼形態切替手段を更に制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の動力出力装置。
【請求項４】
エンジンと、
該エンジンの出力の少なくとも一部を用いて発電可能であると共に駆動軸を介して駆動力を出力可能なモータジェネレータ装置と、
該モータジェネレータ装置により充電可能であると共に前記モータジェネレータ装置に電源供給可能な蓄電装置と、
前記エンジンにおける火花点火燃焼及び圧縮自着火燃焼を切替える燃焼形態切替手段と、
該燃焼形態切替手段が切替える際に、前記エンジンの燃焼を一時的に中断し、前記モータジェネレータ装置によって前記駆動軸に前記駆動力を出力するように前記燃焼形態切替手段及び前記モータジェネレータ装置を制御する制御手段と
を備えたことを特徴とする動力出力装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記エンジンの燃焼の中断後、所定時間経過後に切替え後の燃焼を開始するように前記燃焼形態切替手段を制御することを特徴とする請求項３又は４に記載の動力出力装置。
【請求項６】
前記モータジェネレータ装置は、前記駆動力の少なくとも一部によって前記エンジンの回転軸を回転駆動可能であり、
前記制御手段は、前記燃焼形態切替手段が切替える際に、前記エンジンの回転数を前記モータジェネレータ装置による回転駆動によって所定の回転数に保つように、前記モータジェネレータ装置を制御することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の動力出力装置。
【請求項７】
前記エンジンに対してターボ過給を行うと共に過給圧を可変とするターボ過給装置を更に備えており、
前記制御手段は、前記火花点火燃焼から前記圧縮自着火燃焼に切替える際に、前記過給圧を高めるように前記ターボ過給装置を制御することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の動力出力装置。
【請求項８】
前記エンジンの排気ガスを選択的に排気可能であるウエイストゲートを更に備えており、
前記制御手段は、前記圧縮自着火燃焼から前記火花点火燃焼に切替える際に、前記エンジンの筒内圧を低めるように前記ウエイストゲートを制御することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の動力出力装置。
【請求項９】
前記モータジェネレータ装置は、複数のモータジェネレータを含み、
該複数のモータジェネレータのうち少なくとも一つは、前記エンジンの出力の少なくとも一部を用いて発電して前記蓄電装置を充電し、
前記複数のモータジェネレータのうち少なくとも一つは、前記蓄電装置により電源供給されて前記駆動力を出力することを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の動力出力装置。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか一項に記載の動力出力装置と、
該動力出力装置が搭載される車両本体と、
該車両本体に取り付けられると共に前記駆動軸を介して出力される前記駆動力により駆動される車輪と
を備えたことを特徴とするハイブリッド車両。
【請求項１１】
エンジンと、該エンジンの出力の少なくとも一部を用いて発電可能であると共に駆動軸を介して駆動力を出力可能なモータジェネレータ装置と、該モータジェネレータ装置により充電可能であると共に前記モータジェネレータ装置に電源供給可能な蓄電装置と、前記エンジンにおける火花点火燃焼及び圧縮自着火燃焼を切替える燃焼形態切替手段とを備えた動力出力装置を制御する制御方法であって、
前記燃焼形態切替手段が切替える際の前記エンジンの出力変化により生じる前記駆動軸の駆動力変化を算出する工程と、
該算出された駆動力変化を、前記モータジェネレータ装置が出力する前記駆動力で補償するように前記モータジェネレータ装置を制御する工程と
を備えたことを特徴とする動力出力装置の制御方法。
【請求項１２】
エンジンと、該エンジンの出力の少なくとも一部を用いて発電可能であると共に駆動軸を介して駆動力を出力可能なモータジェネレータ装置と、該モータジェネレータ装置により充電可能であると共に前記モータジェネレータ装置に電源供給可能な蓄電装置と、前記エンジンにおける火花点火燃焼及び圧縮自着火燃焼を切替える燃焼形態切替手段とを備えた動力出力装置を制御する制御方法であって、
前記燃焼形態切替手段が切替える際に、前記エンジンの燃焼を一時的に中断するように前記燃焼形態切替手段を制御する工程と、
前記エンジンの燃焼を一時的に中断している間に、前記モータジェネレータ装置によって前記駆動軸に前記駆動力を出力するように前記モータジェネレータ装置を制御する工程と
を備えたことを特徴とする動力出力装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンとモータジェネレータ装置とを組み合わせてなり、例えばハイブリッド車両等に好適に用いられるハイブリッド型の動力出力装置及びその制御方法の技術分野に属し、更に、このような動力出力装置が搭載されたハイブリッド車両の技術分野に属する。本発明は特に、このようなエンジンとして、火花点火燃焼及び圧縮自着火燃焼を切替可能な燃焼形態切替機能を有するものを用いるハイブリッド型の動力出力装置等の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の動力出力装置は、例えば特開平９−４７０９４号公報、特開２０００−３２４６１５号公報等に開示されているように、要求される動作状態に応じて適宜、モータジェネレータ装置をエンジンの駆動力で回転されるジェネレータ（発電機）として利用して或いはモータジェネレータ装置に含まれる専用のジェネレータを利用して、バッテリに充電する。また、モータジェネレータ装置をバッテリから電源供給を受けて回転するモータ（電動機）として利用して或いはモータジェネレータ装置に含まれる専用のモータを利用して、駆動軸を単独で或いはエンジンと共に回転させる。これにより、エンジンを運転効率が高い状態で運転させ続けることができ、燃費や排気浄化性が向上するものとされている。
【０００３】
そして、この種の動作出力装置は、パラレルハイブリッド方式とシリアルハイブリッド方式とに大別される。前者では、駆動軸をエンジンの出力の一部により回転させると共にモータジェネレータ装置の駆動力により回転させる。後者では、エンジン出力はモータジェネレータ装置による充電に専ら用いられ、駆動軸をモータジェネレータ装置の駆動力により回転させる。
【０００４】
尚、本願明細書では、このようにパラレル又はシリアルハイブリッド方式の動力出力装置を構成しており、モータジェネレータを一又は複数含む若しくは、ジェネレータ及びモータを一又は複数ずつ含む重電機全体を、それらの接続配線等を含めて「モータジェネレータ装置」と呼ぶことにする。更に、本願明細書では、いずれの形式のハイブリッド型の場合にも、エンジンの出力をモータジェネレータ装置の駆動力で補うことを「アシストする」といい、この際のモータジェネレータ装置の駆動力を「アシスト力」と呼ぶ。
【０００５】
他方で、例えば特開２０００−２６５９１０号公報、特開平１０−２３６０６号公報等に開示されているように、ディーゼルエンジンの如き圧縮自着火燃焼或いは自己着火燃焼を行うガソリンエンジンとモータジェネレータとを組み合わせてなるハイブリッド車両も提案されている。
【０００６】
更に、例えば特開２００１−３８００号公報等に開示されているように、火花点火燃焼を行う燃焼形態と圧縮自着火燃焼を行う燃焼形態とを切替可能な燃焼形態切替機能を有するエンジンが開発されている。このエンジンでは、その回転数及びトルクが特定範囲に入っている場合に、圧縮自着火燃焼が可能となり、よって、このような場合に、圧着圧縮自着火燃焼が行われるように切替制御が実行される。そして、この特開２００１−３８００号公報には、当該燃焼形態切替機能を有するエンジンのハイブリッド車両への応用についても提案されている。
【０００７】
尚、本願明細書では、上記圧縮自着火燃焼を行うエンジン或いは上記燃焼形態切替機能を有するエンジンについて、エンジンの回転数とトルクとの相互関係を２次元座標上にプロットした特性図上において、このように圧縮自着火燃焼する領域を、「自着火燃焼可能領域」と呼ぶことにする。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した特開２０００−２６５９１０号公報等に開示された圧縮自着火燃焼を行うエンジンは、圧縮自着火燃焼領域が小さいため、実用化は困難である。更に、排気損失が低減される代わりに排気温度が低くなるので、排気側における触媒温度が低下する結果、排気ガス浄化性能が低下してしまう。従って、このような専ら圧縮自着火燃焼を行うガソリンエンジンをハイブリッド型の動力出力装置に組み込んでも、動力性能や排気ガス浄化性能等の各種性能に優れた装置を構築することは基本的に困難であるという問題点がある。
【０００９】
更に、上述した特開２００１−３８００号公報等に開示された燃焼形態切替機能を有するエンジンのハイブリッド車両への応用については、技術的に見て以下の如き問題点が生じるものと考察される。
【００１０】
即ち上述の如き燃焼形態切替えの際には、パラレルハイブリッド方式であれシリアルハイブリッド方式であれ、エンジンにおける筒内燃焼は一時的に不安定になる。より具体的には、圧縮自着火燃焼は、理想の燃焼に近くて燃焼が比較的高速に行われるのに対して、火花点火は、理想の燃焼から遠くて、比較的低速に行われる。よって、同一筒内において、連続的に両者を切り替える際には、多かれ少なかれ、エンジンにおける筒内燃焼は一時的に不安定になるのである。このため、燃焼形態切替えの際に、“トルク段差”或いは“駆動力段差”が発生して、動力性能、燃費性能、排気ガス浄化性能等が低下してしまう場合があるという技術的問題点がある。
【００１１】
本発明は上述した問題点に鑑みなされたものであり、エンジンにおける燃焼形態切替機能を有しつつ、その燃焼形態の切替えの際に生じるトルク段差を低減可能なハイブリッド型の動力出力装置及びその制御方法、並びにそのような動力出力装置を具備してなるハイブリッド車両を提供することを課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１のハイブリッド型の動力出力装置は上記課題を解決するために、エンジンと、該エンジンの出力の少なくとも一部を用いて発電可能であると共に駆動軸を介して駆動力を出力可能なモータジェネレータ装置と、該モータジェネレータ装置により充電可能であると共に前記モータジェネレータ装置に電源供給可能な蓄電装置と、前記エンジンにおける火花点火燃焼及び圧縮自着火燃焼を切替える燃焼形態切替手段と、該燃焼形態切替手段が切替える際の前記エンジンの出力変化により生じる前記駆動軸の駆動力変化を、前記モータジェネレータ装置が出力する前記駆動力で補償するように前記モータジェネレータ装置を制御する制御手段とを備える。
【００１３】
本発明の第１のハイブリッド型の動力出力装置によれば、例えばマイコン等からなる制御手段による制御下で、圧縮自着火燃焼を行わせるための所定条件が満たされる場合には、例えばエンジンの点火プラグ、並びにターボ過給装置及びＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ　Ｇａｓ　Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ：排気再循環）装置などの筒内温度の調整機構、筒内圧力の調整機構等の燃焼形態切替手段によってエンジンに圧縮自着火燃焼を行わせる。より具体的には、点火プラグによる点火を停止し、筒内温度や筒内圧力を高めることにより、圧縮自着火燃焼を行わせる。他方、圧縮自着火燃焼を行わせるための所定条件が満たされない場合には、燃焼形態切替手段によってエンジンに火花点火燃焼を行わせる。より具体的には、筒内温度や筒内圧力を低めることで圧縮自着火燃焼を防止しつつ点火プラグによる点火を行う。ここで特に、燃焼形態の切替えの際には、筒内燃焼が一時的に不安定になるために、エンジンの出力が変化する。よって、仮にこのようなエンジン出力の変化を防止するために何らの対策も採らねば、当該エンジン出力の変化により、駆動軸の駆動力も変化しかねない。例えば、駆動軸にかかる負荷が一定であれば、トルク段差が顕著に生じ得る。しかるに本発明では、燃焼形態の切替えの際には、制御手段による制御下で、燃焼形態切替に伴うエンジンの出力変化により生じる駆動軸の駆動力変化は、モータジェネレータ装置が出力する駆動力で補償される。具体的には、例えば燃焼形態切替えの際にエンジンの出力が低下するのであれば、この切替えの際に、モータジェネレータ装置の駆動力が増大させられ、これによりエンジンの出力低下分が補われる。或いは、例えば燃焼形態切替えの際にエンジンの出力が増加するのであれば、この切替えの際に、モータジェネレータ装置の駆動力が減少させられ、これによりエンジンの出力増加分が吸収される。そして、最終的に駆動軸から出力される駆動力変化が、殆ど存在しないようにできる。尚、本願明細書において、モータジェネレータ装置が出力する駆動力で「補償する」とは、エンジン出力の変化に応じた駆動軸の駆動力変化を完全に補う場合の他、多少なりとも駆動軸の駆動力変化を和らげる場合も含む広い意味である。
【００１４】
因みに、ベンチ適合によるトルク特性に基づいてトルク段差を補償しようとしても、燃焼形態の切替えの際には通常と異なる筒内圧、温度となっているため、実際には良好に補償できない可能性が大きい。これは、圧縮自着火燃焼のために必要な高い筒内圧或いは高い温度を、ターボ過給及びＥＧＲで実現しようとしても、これらによる制御は基本的に応答速度が遅いからであると考察される。そして、トルク段差の補償が精密に行われないと、サージ等の原因にもなってしまうのである。
【００１５】
以上のように本発明の第２のハイブリッド型の動力出力装置によれば、燃焼形態の切替えの際にエンジンにおける筒内燃焼は一時的に不安定になるにも拘わらず、この際に発生するトルク段差を低減可能となる。これにより、燃焼形態を適宜切り替えつつ、動力性能、燃費性能、排気ガス浄化性能等を向上させることが可能となり、更に乗り心地の向上、エンジンの長寿命化も図れる。
【００１６】
本発明の第１のハイブリッド型の動力出力装置の一態様では、前記駆動軸に要求される要求駆動力を検出又は推定する要求駆動力特定手段と、前記エンジンの出力を検出又は推定するエンジン出力特定手段とを更に備え、前記制御手段は、前記検出又は推定された要求駆動力並びに前記検出又は推定されたエンジンの出力に基づいて前記駆動力変化を算出し、該算出された駆動力変化を補償するように前記モータジェネレータ装置を制御する。
【００１７】
この態様によれば、一方で要求駆動力特定手段により、駆動軸に要求される要求駆動力が検出又は推定され、他方でエンジン出力特定手段により、エンジンの出力が検出又は推定される。更に、制御手段により、これらの要求駆動力及びエンジンの出力に基づいて、燃焼形態の切替えの際における駆動力変化が算出される。そして、制御手段による制御下で、モータジェネレータ装置によって、このように算出された駆動力変化が補償される。従って、ハイブリッド車両の動作状態が様々であっても、エンジン及び高精度で駆動力変化を低減でき、トルク段差を低減できる。
【００１８】
本発明の第１のハイブリッド型の動力出力装置の他の態様では、前記制御手段は、前記燃焼形態切替手段が切替える際に、前記エンジンの燃焼を一時的に中断するように前記燃焼形態切替手段を更に制御する。
【００１９】
この態様によれば、仮にエンジンの燃焼が中断されること無く燃焼形態が切替えられると、燃焼が不安定になりエンジンの出力も不安定となる場合があるのに対して、当該切替えの際には、制御手段による制御下で燃焼形態切替手段によってエンジンの燃焼が一時的に中断される。例えば、筒内噴射、ポット噴射等の燃料の供給、火花点火などが一時的に停止される。このため、当該切替えの際に、燃焼を伴わずに慣性で運動を続けるエンジンの出力は非常に安定する。よって、モータジェネレータ装置による駆動力制御が容易に実行され、駆動軸における駆動力制御を高精度で実行できる。
【００２０】
加えて、このようにエンジンの燃焼を一時的に中断してエンジンの出力を安定した状態にすれば、特に前述した要求駆動力特定手段及びエンジン出力特定手段を備えた態様では、要求駆動力及びエンジンの出力の検出或いは推定精度を高めることも可能となり、より高精度で駆動力変化を補償可能となる。
【００２１】
特に、このように高精度でエンジンの出力の検出或いは推定を行うことが出来れば、トルク段差をより一層低減可能となる。
【００２２】
本発明の第２のハイブリッド型の動力出力装置は上記課題を解決するために、エンジンと、該エンジンの出力の少なくとも一部を用いて発電可能であると共に駆動軸を介して駆動力を出力可能なモータジェネレータ装置と、該モータジェネレータ装置により充電可能であると共に前記モータジェネレータ装置に電源供給可能な蓄電装置と、前記エンジンにおける火花点火燃焼及び圧縮自着火燃焼を切替える燃焼形態切替手段と、該燃焼形態切替手段が切替える際に、前記エンジンの燃焼を一時的に中断し、前記モータジェネレータ装置によって前記駆動軸に前記駆動力を出力するように前記燃焼形態切替手段及び前記モータジェネレータ装置を制御する制御手段とを備える。
【００２３】
本発明の第２のハイブリッド型の動力出力装置によれば、例えばマイコン等からなる制御手段による制御下で、圧縮自着火燃焼を行わせるための所定条件が満たされる場合には、例えばエンジンの点火プラグ並びに筒内圧力や筒内温度の調整機構等の燃焼形態切替手段によってエンジンに圧縮自着火燃焼を行わせる。他方、圧縮自着火燃焼を行わせるための所定条件が満たされない場合には、燃焼形態切替手段によってエンジンに火花点火燃焼を行わせる。ここで特に、燃焼形態の切替えの際には、筒内燃焼が一時的に不安定になるために、エンジンの出力が変化する。例えば、圧縮自着火燃焼を行った次のピストンサイクルで火花点火燃焼を行う場合には、圧縮自着火燃焼と火花点火燃焼とが同時に起こってしまう場合もあり得る。この場合、ノッキングやエンジンの故障の原因となる。或いは、火花点火燃焼を行った次のピストンサイクルで圧縮自着火燃焼を行う場合には、筒内圧力の不足等によって、圧縮自着火燃焼が実際には起きることなく、燃料が排気ガスの代わりに排気されてしまう場合もあり得る。この場合、燃費や排気ガス浄化能力は低下してしまう。更に、仮にこのような切替えの際におけるエンジン出力の変化を防止するために何らの対策も採らねば、このエンジン出力の変化により、駆動軸の駆動力も変化しかねない。例えば、駆動軸にかかる負荷が一定であれば、トルク段差が顕著に生じ得る。
【００２４】
しかるに本発明では、燃焼形態の切替えの際には、制御手段による制御下で燃焼形態切替手段によって、エンジンの燃焼が一時的に中断される。例えば、筒内噴射、ポット噴射等の燃料の供給、火花点火などが一時的に停止される。これと並行して、制御手段による制御下でモータジェネレータ装置によって、駆動軸に駆動力が出力される。このため、当該切替えの際に、燃焼を伴わずに慣性で運動を続けるエンジンの出力は非常に安定すると同時にモータジェネレータ装置による駆動力制御が容易に実行され、駆動軸における駆動力制御を高精度で実行できる。
【００２５】
因みに、燃焼形態の切替えの際の不安定な燃焼を、過給やＥＧＲによって対処しようとしても、安定な燃焼を得ることは困難であり、ノッキングが発生したり、燃料が排気されてしまう可能性が高い。これは、ターボ過給やＥＧＲによる制御は基本的に応答速度が遅いからであると考察される。
【００２６】
以上のように本発明の第２のハイブリッド型の動力出力装置によれば、燃焼形態の切替えの際にエンジンにおける筒内燃焼は一時的に不安定になるにも拘わらず、この際に発生するトルク段差を低減可能となる。これにより、燃焼形態を適宜切り替えつつ、動力性能、燃費性能、排気ガス浄化性能等を向上させることが可能となり、更に乗り心地の向上、エンジンの長寿命化を図れる。
【００２７】
本発明の第１のハイブリッド型の動力出力装置におけるエンジンの燃焼を一時的に停止する態様又は第２のハイブリッド型の動力出力装置の一態様では、前記制御手段は、前記エンジンの燃焼の中断後、所定時間経過後に切替え後の燃焼を開始するように前記燃焼形態切替手段を制御するように構成してもよい。
【００２８】
このように構成すれば、燃焼形態の切替えの過渡期には、エンジンの燃焼の中段によってモータジェネレータ装置の駆動力により安定な駆動力を得ることができ、燃焼形態の切替え後には、筒内圧力等が切替え後の燃焼形態に適合した後に、当該切替え後の燃焼形態で燃焼を再開できる。
【００２９】
本発明の第１又は第２のハイブリッド型の動力出力装置の他の態様では、前記モータジェネレータ装置は、前記駆動力の少なくとも一部によって前記エンジンの回転軸を回転駆動可能であり、前記制御手段は、前記燃焼形態切替手段が切替える際に、前記エンジンの回転数を前記モータジェネレータ装置による回転駆動によって所定の回転数に保つように、前記モータジェネレータ装置を制御する。
【００３０】
この態様によれば、燃焼形態の切替えの際には、エンジンの回転数は、モータジェネレータ装置による回転駆動によって所定の回転数に保たれる。よって、当該切替えの際に、燃焼を伴わずに一定回転で運動を続けるエンジンの出力は、非常に安定すると同時にモータジェネレータ装置による駆動力制御が容易に実行され、駆動軸における駆動力制御を高精度で実行できる。
【００３１】
更にこの態様において特に、前述した要求駆動力特定手段及びエンジン出力特定手段を備えていれば、要求駆動力及びエンジンの出力の検出或いは推定精度を高めることも可能となり、より高精度で駆動力変化を補償可能となる。
【００３２】
本発明の第１又は第２のハイブリッド型の動力出力装置の他の態様では、前記エンジンに対してターボ過給を行うと共に過給圧を可変とするターボ過給装置を更に備えており、前記制御手段は、前記火花点火燃焼から前記圧縮自着火燃焼に切替える際に、前記過給圧を高めるように前記ターボ過給装置を制御する。
【００３３】
この態様によれば、ターボ過給による過給圧を高めることによって、火花点火燃焼用の筒内状態から圧縮自着火燃焼用の筒内状態への移行を迅速に行える。よって、燃焼形態の切替えの際にも、良好な動力性能が得られる。しかも、火花点火燃焼を停止した後に、筒内圧不足によって圧縮自着火燃焼が起こらずに、燃料たる生ガスが排気ガスとしてそのまま排気される事態を未然に防止できる。
【００３４】
本発明の第１又は第２のハイブリッド型の動力出力装置の他の態様では、前記エンジンの排気ガスを選択的に排気可能であるウエイストゲートを更に備えており、前記制御手段は、前記圧縮自着火燃焼から前記火花点火燃焼に切替える際に、前記エンジンの筒内圧を低めるように前記ウエイストゲートを制御する。
【００３５】
この態様によれば、例えば排気ガスを排気するための排気弁や当該筒内圧を含めるために専用の弁等からなる、ウエイストゲートを作動させて筒内圧を低めることによって、或いは同時に筒内の温度を低めることによって、圧縮自着火燃焼用の筒内状態から火花点火燃焼用の筒内状態への移行を迅速に行える。よって、燃焼形態の切替えの際にも、良好な動力性能が得られる。しかも、火花点火を開始した後に、筒内圧過剰によって圧縮自着火燃焼が起こってノッキングが発生する事態等を防止できる。
【００３６】
尚、このように圧縮自着火燃焼から火花点火燃焼への切替えの際に、ウエイストゲートを作動させるのと同時に或いは相前後して、前述の如くエンジンに対するポート噴射、筒内噴射等の燃料供給を一時的に停止すれば、より確実にノッキング等を防止でき、排気ガス浄化性能を高められる。
【００３７】
本発明のハイブリッド型の動力出力装置の他の態様では、前記モータジェネレータ装置は、複数のモータジェネレータを含み、該複数のモータジェネレータのうち少なくとも一つは、前記エンジンの出力の少なくとも一部を用いて発電して前記蓄電装置を充電し、前記複数のモータジェネレータのうち少なくとも一つは、前記蓄電装置により電源供給されて前記駆動力を出力する。
【００３８】
この態様によれば、パラレルハイブリッド方式であってもシリアルハイブリッド方式であっても、本発明のハイブリッド型の動力出力装置は、エンジンにおける燃焼形態の切替えの際に、トルク段差が生じる事態を効率的に回避可能である。尚、本発明に係る蓄電装置としては、例えばバッテリ、大容量コンデンサ等がある。
【００３９】
本発明のハイブリッド車両は上記課題を解決するために、上述した本発明の第１又は第２のハイブリッド型の動力出力装置（但し、その各種態様を含む）と、該動力出力装置が搭載される車両本体と、該車両本体に取り付けられると共に前記駆動軸を介して出力される前記駆動力により駆動される車輪とを備える。
【００４０】
本発明のハイブリッド車両によれば、上述した本発明の第１又は第２のハイブリッド型の動力出力装置を備えるので、エンジンで燃焼形態を適宜切り替えつつも、当該切替えの際のトルク段差が低減されており、動力性能、燃費性能、排気ガス浄化性能等に優れる。更に乗り心地の向上、エンジンの長寿命化を図れる。
【００４１】
本発明の第１のハイブリッド型の動力出力装置の制御方法は上記課題を解決するために、エンジンと、該エンジンの出力の少なくとも一部を用いて発電可能であると共に駆動軸を介して駆動力を出力可能なモータジェネレータ装置と、該モータジェネレータ装置により充電可能であると共に前記モータジェネレータ装置に電源供給可能な蓄電装置と、前記エンジンにおける火花点火燃焼及び圧縮自着火燃焼を切替える燃焼形態切替手段とを備えた動力出力装置を制御する制御方法であって、前記燃焼形態切替手段が切替える際の前記エンジンの出力変化により生じる前記駆動軸の駆動力変化を算出する工程と、該算出された駆動力変化を、前記モータジェネレータ装置が出力する前記駆動力で補償するように前記モータジェネレータ装置を制御する工程とを備える。
【００４２】
本発明の第１のハイブリッド型の動力出力装置の制御方法によれば、上述した本発明の第１のハイブリッド型の動力出力装置の場合と同様に、燃焼形態切替えの際に発生するトルク段差を低減可能となる。これにより、燃焼形態を適宜切り替えつつ、動力性能、燃費性能、排気ガス浄化性能等を向上させることが可能となり、更に乗り心地の向上、エンジンの長寿命化を図れる。
【００４３】
本発明の第２のハイブリッド型の動力出力装置の制御方法は上記課題を解決するために、エンジンと、該エンジンの出力の少なくとも一部を用いて発電可能であると共に駆動軸を介して駆動力を出力可能なモータジェネレータ装置と、該モータジェネレータ装置により充電可能であると共に前記モータジェネレータ装置に電源供給可能な蓄電装置と、前記エンジンにおける火花点火燃焼及び圧縮自着火燃焼を切替える燃焼形態切替手段とを備えた動力出力装置を制御する制御方法であって、前記燃焼形態切替手段が切替える際に、前記エンジンの燃焼を一時的に中断するように前記燃焼形態切替手段を制御する工程と、前記エンジンの燃焼を一時的に中断している間に、前記モータジェネレータ装置によって前記駆動軸に前記駆動力を出力するように前記モータジェネレータ装置を制御する工程とを備える。
【００４４】
本発明の第２のハイブリッド型の動力出力装置の制御方法によれば、上述した本発明の第２のハイブリッド型の動力出力装置の場合と同様に、燃焼形態切替えの際に発生するトルク段差を低減可能となる。これにより、燃焼形態を適宜切り替えつつ、動力性能、燃費性能、排気ガス浄化性能等を向上させることが可能となり、更に乗り心地の向上、エンジンの長寿命化を図れる。
【００４５】
本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施の形態から明らかにされよう。
【００４６】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。以下の実施形態では、本発明に係るハイブリッド型の動力出力装置を、パラレルハイブリッド方式のハイブリッド車両に適用したものであり、更に、本発明に係る動力出力装置の制御方法は、当該ハイブリッド車両において実行されるものである。
【００４７】
（ハイブリッド車両の基本構成及び動作）
先ず、本実施形態のハイブリッド車両の構成について図１を用いて説明する。ここに図１は、本実施形態のハイブリッド車両における動力系統のブロック図である。
【００４８】
図１において、本実施形態のハイブリッド車両の動力系統は、エンジン１５０、モータジェネレータ装置の一例を構成するモータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２、これらのモータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２を夫々駆動する駆動回路１９１及び１９２、これらの駆動回路１９１及び１９２を制御する制御ユニット１９０、並びにエンジン１５０を制御するＥＦＩＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　Ｆｕｅｌ　Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｕｎｉｔ）１７０を備えて構成されている。
【００４９】
本実施形態では特に、エンジン１５０は、圧縮自着火燃焼及び火花点火燃焼を切替可能な燃焼形態切替機能を有するガソリンエンジンである。この燃焼形態の切替え動作に付いては後に詳述する。
【００５０】
エンジン１５０は、クランクシャフト１５６を回転させる。エンジン１５０の運転は、ＥＦＩＥＣＵ１７０により制御されている。ＥＦＩＥＣＵ１７０は、内部にＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有するワンチップ・マイクロコンピュータであり、ＣＰＵがＲＯＭに記録されたプログラムに従い、エンジン１５０の燃料噴射量や回転速度その他の制御を実行する。図示を省略したが、これらの制御を可能とするために、ＥＦＩＥＣＵ１７０にはエンジン１５０の運転状態を示す種々のセンサが接続されている。
【００５１】
モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２は、同期電動発電機として構成され、外周面に複数個の永久磁石を有するロータ１３２及び１４２と、回転磁界を形成する三相コイルが巻回されたステータ１３３及び１４３とを備える。ステータ１３３及び１４３は、ケース１１９に固定されている。モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２のステータ１３３及び１４３に巻回された三相コイルは、夫々駆動回路１９１及び１９２を介してバッテリ１９４に接続されている。
【００５２】
駆動回路１９１及び１９２は、各相ごとにスイッチング素子としてのトランジスタを２つ１組で備えたトランジスタインバータである。駆動回路１９１及び１９２は夫々、制御ユニット１９０に接続されている。制御ユニット１９０からの制御信号によって駆動回路１９１及び１９２のトランジスタがスイッチングされると、バッテリ１９４とモータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２との間に電流が流れる。
【００５３】
モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２は夫々、バッテリ１９４からの電力の供給を受けて回転駆動するモータ（電動機）として動作することもできる（以下適宜、この運転状態を“力行”と呼ぶ）。或いは、ロータ１３２及び１４２が外力により回転している場合には三相コイルの両端に起電力を生じさせるジェネレータ（発電機）として機能してバッテリ１９４を充電することもできる（以下適宜、この運転状態を“回生”と呼ぶ）。
【００５４】
エンジン１５０とモータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２とは夫々、プラネタリギヤ１２０を介して機械的に結合されている。プラネタリギヤ１２０は、遊星歯車とも呼ばれ、以下に示す夫々のギヤに結合された３つの回転軸を有している。プラネタリギヤ１２０を構成するギヤは、中心で回転するサンギヤ１２１、サンギヤの周辺を自転しながら公転するプラネタリピニオンギヤ１２３、及びその外周で回転するリングギヤ１２２である。プラネタリピニオンギヤ１２３はプラネタリキャリア１２４に軸支されている。本実施形態のハイブリッド車両では、エンジン１５０のクランクシャフト１５６はダンパ１３０を介してプラネタリキャリア軸１２７に結合されている。ダンパ１３０はクランクシャフト１５６に生じる捻り振動を吸収するために設けられている。モータジェネレータＭＧ１のロータ１３２は、サンギヤ軸１２５に結合されている。モータジェネレータＭＧ２のロータ１４２は、リングギヤ軸１２６に結合されている。リングギヤ１２２の回転は、チェーンベルト１２９を介して駆動軸１１２、更に車輪１１６Ｒ及び１１６Ｌに伝達される。
【００５５】
次に以上の如く構成された本実施形態のハイブリッド車両の動力系統における動作について説明する。
【００５６】
先ず、プラネタリギヤ１２０の動作について図２及び図３を参照して説明する。
【００５７】
プラネタリギヤ１２０は、上述した３つの回転軸のうち、２つの回転軸の回転数及びトルク（以下適宜、両者をまとめて“回転状態”と呼ぶ）が決定されると残余の回転軸の回転状態が決まるという性質を有している。各回転軸の回転状態の関係は、機構学上周知の計算式によって求めることができるが、共線図と呼ばれる図により幾何学的に求めることもできる。
【００５８】
図２に共線図の一例を示す。縦軸が各回転軸の回転数を示している。横軸は、各ギヤのギヤ比を距離的な関係で示している。サンギヤ軸１２５（図中のＳ）とリングギヤ軸１２６（図中のＲ）を両端にとり、位置Ｓと位置Ｒの間を１：ρに内分する位置Ｃをプラネタリキャリア軸１２７の位置とする。ρはリングギヤ１２２の歯数に対するサンギヤ１２１の歯数の比である。こうして定義された位置Ｓ、Ｃ及びＲに、夫々のギヤの回転軸の回転数Ｎｓ、Ｎｃ及びＮｒをプロットする。プラネタリギヤ１２０は、このようにプロットされた３点が必ず一直線に並ぶという性質を有している。この直線を動作共線と呼ぶ。動作共線は２点が決まれば一義的に決まる。従って、動作共線を用いることにより、３つの回転軸のうち２つの回転軸の回転数から残余の回転軸の回転数を求めることができる。
【００５９】
また、プラネタリギヤ１２０では、各回転軸のトルクを動作共線に働く力に置き換えて示したとき、動作共線が剛体として釣り合いが保たれるという性質を有している。具体例として、プラネタリキャリア軸１２７に作用するトルクをＴｅとする。このとき、図２に示す通り、トルクＴｅに相当する大きさの力を位置Ｃで動作共線に鉛直下から上に作用させる。作用させる方向はトルクＴｅの方向に応じて定まる。また、リングギヤ軸１２６から出力されるトルクＴｒを位置Ｒにおいて動作共線に、鉛直上から下に作用させる。図中のＴｅｓ，Ｔｅｒは剛体に作用する力の分配法則に基づいてトルクＴｅを等価な２つの力に分配したものである。「Ｔｅｓ＝ρ／（１＋ρ）×Ｔｅ」「Ｔｅｒ＝１／（１＋ρ）×Ｔｅ」なる関係がある。以上の力が作用した状態で、動作共線図が剛体として釣り合いがとれているという条件を考慮すれば、サンギヤ軸１２５に作用すべきトルクＴｍ１と、リングギヤ軸に作用すべきトルクＴｍ２とを求めることができる。トルクＴｍ１はトルクＴｅｓに等しくなり、トルクＴｍ２はトルクＴｒとトルクＴｅｒとの差分に等しくなる。
【００６０】
プラネタリキャリア軸１２７に結合されたエンジン１５０が回転をしているとき、動作共線に関する上述の条件を満足する条件下で、サンギヤ１２１およびリングギヤ１２２は様々な回転状態で回転することができる。サンギヤ１２１が回転しているときは、その回転動力を利用してモータジェネレータＭＧ１により発電することが可能である。リングギヤ１２２が回転しているときは、エンジン１５０から出力された動力を駆動軸１１２に伝達することが可能である。図１に示した構成を有するハイブリッド車両では、エンジン１５０から出力された動力を駆動軸に機械的に伝達される動力と、電力として回生される動力に分配し、さらに回生された電力を用いてモータジェネレータＭＧ２を力行して動力のアシストを行なうことによって所望の動力を出力しながら走行することができる。こうした動作状態は、ハイブリッド車両の通常走行時に取り得る状態である。なお、全開加速時等の高負荷時には、バッテリ１９４からもモータジェネレータＭＧ２に電力が供給され、駆動軸１１２に伝達する動力を増大している。
【００６１】
また、上述のハイブリッド車両では、モータジェネレータＭＧ１またはＭＧ２の動力を駆動軸１１２から出力することができるため、これらのモータにより出力される動力のみを用いて走行することもできる。従って、車両が走行中であっても、エンジン１５０は停止していたり、いわゆるアイドル運転していたりすることがある。この動作状態は、発進時或いは低速走行時に取り得る状態である。
【００６２】
更に、本実施形態のハイブリッド車両では、エンジン１５０から出力された動力を２経路に分配するのではなく、駆動軸１１２側だけに伝達させることもできる。これは、高速定常走行時に取り得る動作状態であり、モータジェネレータＭＧ２は高速走行による慣性によって連れ回された状態となり、モータジェネレータＭＧ２によるアシストなしにエンジン１５０から出力された動力のみの走行となる。
【００６３】
図３は、この高速定常走行時の共線図を示している。図２に示す共線図ではサンギヤ軸１２５の回転数Ｎｓは正であったが、エンジン１５０の回転数Ｎｅとリングギヤ軸１２６の回転数Ｎｒとによって、図３に示す共線図のように負となる。このときには、モータジェネレータＭＧ１では、回転の方向とトルクの作用する方向とが同じになるから、モータジェネレータＭＧ１は電動機として動作し、トルクＴｍ１と回転数Ｎｓとの積で表わされる電気エネルギを消費する（逆転力行の状態）。一方、モータジェネレータＭＧ２では、回転の方向とトルクの作用する方向とが逆になるから、モータジェネレータＭＧ２は発電機として動作し、トルクＴｍ２と回転数Ｎｒとの積で表わされる電気エネルギをリングギヤ軸１２６から回生することになる。
【００６４】
このように、本実施形態のハイブリッド車両は、プラネタリギヤ１２０の作用に基づいて種々の運転状態で走行することができる。
【００６５】
続いて、制御ユニット１９０による制御動作について再び図１を参照して説明する。
【００６６】
図１において、本実施形態の動力出力装置の運転全体は、制御ユニット１９０により制御されている。制御ユニット１９０は、ＥＦＩＥＣＵ１７０と同様、内部にＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有するワンチップ・マイクロコンピュータである。制御ユニット１９０はＥＦＩＥＣＵ１７０と接続されており、両者は種々の情報を伝達し合うことが可能である。制御ユニット１９０は、エンジン１５０の制御に必要となるトルク指令値や回転数の指令値などの情報をＥＦＩＥＣＵ１７０に送信することにより、エンジン１５０の運転を間接的に制御可能に構成されている。制御ユニット１９０はこうして、動力出力装置全体の運転を制御しているのである。かかる制御を実現するために制御ユニット１９０には、種々のセンサ、例えば、駆動軸１１２の回転数を知るためのセンサ１４４などが設けられている。リングギヤ軸１２６と駆動軸１１２とは機械的に結合されているため、本実施形態では、駆動軸１１２の回転数を知るためのセンサ１４４をリングギヤ軸１２６に設け、モータジェネレータＭＧ２の回転を制御するためのセンサと共通にしている。
【００６７】
（ハイブリッド車両の動力系統における電気回路）
次に図４を参照して、本実施形態のハイブリッド車両の動力系統に備えられる電気回路について更に詳細に説明する。即ちここでは、図１に示した制御ユニット１９０、モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２、駆動回路１９１及び１９２、並びにバッテリ１９４の詳細について述べる。
【００６８】
図４に示すように、バッテリ１９４に対して、インバータコンデンサ１９６と、モータジェネレータＭＧ１に接続される駆動回路１９１と、モータジェネレータＭＧ２に接続される駆動回路１９２とが夫々並列に接続されている。
【００６９】
バッテリ１９４は、詳細には、電池モジュール部１９４ａと、ＳＭＲ（システムメインリレー）１９４ｂと、電圧検出回路１９４ｃと、電流センサ１９４ｄ等を備える。ＳＭＲ１９４ｂは、制御ユニット１９０からの指令により高電圧回路の電源の接続・遮断を行なうもので、電池モジュール部１９４ａの＋−両極に配置された２個のリレーＲ１及びＲ２から構成される。バッテリ１９４に２個のリレーＲ１及びＲ２を設けたのは、電源の接続時には、まずリレーＲ２をオンし、続いてリレーＲ１をオンし、電源の遮断時には、まずリレーＲ１をオフし、続いてリレーＲ２をオフすることにより、確実な作動を行なうことを可能とするためである。電圧検出回路１９４ｃは、電池モジュール部１９４ａの総電圧値を検出する。電流センサ１９４ｄは、電池モジュール部１９４ａからの出力電流値を検出する。電圧検出回路１９４ｃ及び電流センサ１９４ｄの出力信号は、制御ユニット１９０に送信される。
【００７０】
駆動回路１９１及び１９２は、バッテリの高電圧直流電流とモータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２用の交流電流の変換を行なう電力変換装置であり、詳細には、６個のパワートランジスタで構成される３相ブリッジ回路１９１ａ及び１９２ａを夫々備えており、この３相ブリッジ回路１９１ａ及び１９２ａにより直流電流と３相交流電流との変換を行なっている。
【００７１】
駆動回路１９１及び１９２には、電圧検出回路１９１ｂ及び１９２ｂが夫々設けられている。電圧検出回路１９１ｂ及び１９２ｂは、モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２の逆起電圧を夫々検出する。３相ブリッジ回路１９１ａ及び１９２ａの各パワートランジスタの駆動は、制御ユニット１９０により制御されると共に、駆動回路１９１及び１９２から制御ユニット１９０に対し、電圧検出回路１９１ｂ及び１９２ｂにて検出された電圧値や、３相ブリッジ回路１９１ａ及び１９２ａとモータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２との間に設けられた図示しない電流センサにて検出された電流値など電流制御に必要な情報を送信している。
【００７２】
（直噴式ガソリンエンジン）
次に図５を参照して、本実施形態のハイブリッド車両に備えられる直噴式エンジンについて更に詳細に説明する。即ちここでは、図１に示すエンジン１５０の詳細に付いて述べる。
【００７３】
図５に示すように、エンジン１５０は、燃料室内に燃料を直接噴射する、いわゆる直噴式ガソリンエンジンである。エンジン１５０は、ＥＦＩＥＣＵ１７０により制御される。エンジン１５０は、シリンダブロック１４を備えている。シリンダブロック１４の内部には、シリンダ１６が形成されている。なお、エンジン１５０は、複数のシリンダを備えているが、説明の便宜上、図５には複数のシリンダのうち１つのシリンダ１６を示している。
【００７４】
シリンダ１６の内部にはピストン１８が配設されている。ピストン１８は、シリンダ１６の内部を、図５における上下方向に摺動することができる。シリンダ１６の内部において、ピストン１８の上方には燃焼室２０が形成されている。燃焼室２０には、燃料噴射弁２２の噴射口が露出している。エンジン１５０の運転中、燃料噴射弁２２には燃料ポンプ２４から燃料が圧送される。燃料噴射弁２２及び燃料ポンプ２４は、ＥＦＩＥＣＵ１７０に接続されている。燃料ポンプ２４は、ＥＦＩＥＣＵ１７０から供給される制御信号に応じて燃料噴射弁２２側へ燃料を圧送する。また、燃料噴射弁２２は、ＥＦＩＥＣＵ１７０から供給される制御信号に応じて燃焼室２０内へ燃料を噴射する。
【００７５】
また、燃焼室２０には、点火プラグ２６の先端が露出している。点火プラグ２６は、ＥＦＩＥＣＵ１７０から点火信号を供給されることにより、燃焼室２０内の燃料に点火する。燃焼室２０には、排気弁２８を介して排気管３０が連通している。燃焼室２０には、また、吸気弁３２を介して吸気マニホールド３４の各枝管が連通している。吸気マニホールド３４は、その上流側においてサージタンク３６に連通している。サージタンク３６の更に上流側には吸気管３８が連通している。
【００７６】
吸気管３８には、スロットル弁４０が配設されている。スロットル弁４０は、スロットルモータ４２に連結されている。そして、スロットルモータ４２は、ＥＦＩＥＣＵ１７０に接続されている。スロットルモータ４２は、ＥＦＩＥＣＵ１７０から供給される制御信号に応じてスロットル弁４０の開度を変化させる。スロットル弁４０の近傍には、スロットル開度センサ４４が配設されている。スロットル開度センサ４４は、スロットル弁４０の開度（以下適宜、スロットル開度ＳＣと称す）に応じた電気信号をＥＦＩＥＣＵ１７０に向けて出力する。ＥＦＩＥＣＵ１７０は、スロットル開度センサ４４の出力信号に基づいてスロットル開度ＳＣを検出する。
【００７７】
ＥＦＩＥＣＵ１７０には、また、イグニッションスイッチ７６（以下、ＩＧスイッチ７６と称す）が接続されている。ＥＦＩＥＣＵ１７０は、ＩＧスイッチ７６の出力信号に基づき、ＩＧスイッチ７６のオン／オフ状態を検出する。ＩＧスイッチ７６がオン状態からオフ状態とされると、燃料噴射弁２２による燃料噴射、点火プラグ２６による燃料の点火、及び、フューエルポンプ２４による燃料の圧送が停止され、エンジン１５０の運転が停止される。
【００７８】
アクセルペダル７８の近傍には、アクセル開度センサ８０が配設されている。アクセル開度センサ８０は、アクセルペダル７８の踏み込み量（以下適宜、アクセル開度ＡＣと称す）に応じた電気信号をＥＦＩＥＣＵ１７０に向けて出力する。ＥＦＩＥＣＵ１７０は、アクセル開度センサの出力信号に基づいてアクセル開度ＡＣを検出する。
【００７９】
本実施形態では、吸気管３８には、ターボ過給装置３９が設けられており、例えば排気管３０側に設けられたタービンに連動するタービンにより、吸気管３８内に圧縮空気をターボ過給するように構成されている。また、ターボ過給装置３９の回転軸は、モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２とは異なる専用のモータジェネレータによって駆動され、その回転数増大によってターボ過給による過給圧が高められるように構成されている。即ち、「ターボアシスト」が実行可能に構成されている。尚、係る専用のモータジェネレータは、排気管３０側におけるエンジン１５０の排気エネルギーを発電により回生可能に構成されている。更に、ターボ過給装置３９は、ＥＦＩＥＣＵ１７０による制御を受けて、特定タイミングで筒内圧力を可変に高めるように構成してもよい。
【００８０】
本実施形態では、排気管３０には、三元触媒装置３１が設けられており、これにより排気ガス浄化性能が高められている。尚、三元触媒装置３１は、一定温度以上の高温でないと、その浄化性能が顕著に低下する。そこで、三元触媒装置３１には、温度センサ３１Ｔが取り付けられており、その触媒温度ＴＣＡが検出され、触媒温度情報としてＥＦＩＥＣＵ１７０に入力される。或いは、このような触媒温度ＴＣＡは、エンジン１５０におけるエンジン回転数等の他の検出情報に基づいて間接的に推定してもよい。このように検出又は推定された触媒温度ＴＣＡは、当該触媒温度ＴＣＡが一定温度以下に低下しないようにエンジン制御するのに用いられる。
【００８１】
以上説明したように本実施形態に係るエンジン１５０では、点火プラグ２６並びにターボ過給装置３９、不図示のＥＧＲ装置等の筒内温度や筒内圧力の調整機構などから、燃焼形態切替手段の一例が構成されている。これにより、エンジン１５０は、ＥＦＩＥＣＵ１７０による制御下で、圧縮自着火燃焼及び火花点火燃焼を切替え可能であるように、即ち燃焼形態切替機能を有するように構成されている。
【００８２】
（燃焼形態の切替え制御）
次に、本発明に係る制御手段を構成する制御ユニット１９０及びＥＦＩＥＣＵ１７０による、エンジン１５０における火花点火燃焼及び圧縮自着火燃焼間で燃焼形態を切替える制御について、モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２における力行及び回生間で動作を適宜切替える制御と共に、図６から図９を参照して説明する。ここに、図６は、当該切替制御の一具体例における動作を示すフローチャートであり、図７は、自着火燃焼可能領域を示すエンジンにおける回転数Ｎｅ及びトルクＴｅの特性図である。図８は、当該切替制御の他の具体例における動作を示すフローチャートであり、図９は、当該切替制御の更に他の具体例における動作を示すフローチャートである。
【００８３】
図６において先ず、初期状態として、ハイブリッド車両は動作中である。即ち、制御ユニット１９０及びＥＦＩＥＣＵ１７０による制御下で、現在の車速、アクセルの踏み込み量、充電容量ＳＯＣ等に応じて、エンジン回転数Ｎｅ及びエンジントルクＴｅ（エンジンパワー）が設定される。これらのエンジン回転数Ｎｅ及びエンジントルクＴｅの値は、例えば、火花点火燃焼時には、図７に示した動作曲線Ｃ１上の値として選択される。尚、動作曲線Ｃ１とは、運転効率が良くなるエンジン回転数ＮｅとエンジントルクＴｅとの組合せをＮｅ−Ｐｅ特性図上で結んだ曲線である。そして、このように設定された運転ポイントを示す情報等が、制御ユニット１９０から、ＥＦＩＥＣＵ１７０に対して送信され、ＥＦＩＥＣＵ１７０によってエンジン１５０の制御が行われ、エンジン１５０においては、その燃料噴射量或いはスロットルの開度等の動作状態が制御される。これと並行して、モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２においては、図２及び図３に示した如き共線図或いは所謂比例積分制御（ＰＩ制御）によって、それらの回転数が制御される。より具体的には、モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２の制御は例えば、設定されたエンジン回転数Ｎｅ及びエンジントルクＴｅに応じて各モータの三相コイルに印加する電圧が設定され、現時点での印加電圧との偏差に応じて、駆動回路１９１及び１９２のトランジスタのスイッチングが行われる。
【００８４】
以上のような初期状態において、圧縮自着火燃焼及び火花点火燃焼間の切替ロジックが、例えば割り込み処理により定期的に或いは不定期に繰り返し開始される（ステップＳ１０）。すると、車速センサで検出される車速とアクセル開度（スロットル開度ＳＣ）とに基づいて、当該エンジン１５０並びにモータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２に対し車両走行のために駆動軸（或いはリングギヤ軸）において要求されている駆動トルクＴｐが算出される（ステップＳ１１）。
【００８５】
続いて、圧縮自着火燃焼及び火花点火燃焼の切替え中であるか否かが判定される（ステップＳ１２）。例えば、図７に示したエンジン回転数Ｎｅ及びエンジントルクＴｅの特性図上において、これらの値の組（Ｎｅ，Ｔｅ）が、自着火燃焼可能領域Ａ１から外領域に出るように或いは該外領域から自着火燃焼可能領域Ａ１に入るように変化しているか否かが判定される。尚、図７に示したように、自着火燃焼可能領域Ａ１は、一般に動作曲線Ｃ１の下方且つ左より、即ち低回転数側且つ低トルク側に位置している。
【００８６】
ステップＳ１２の判定の結果、切替え中でなければ（ステップＳ１２：Ｎｏ）、通常処理を行う（ステップＳ１３）。即ち、切替え中でないため、当該切替ロジックが前回に割り込み処理された時と同様の火花点火燃焼又は圧縮自着火燃焼が継続して行われる。その後、当該割り込み処理による切替ロジックを終了する。
【００８７】
他方、ステップＳ１２において切替え中であれば（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）、エンジン１５０に対し、モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２によってエンジン１５０を一定回転で回転させる。即ち、エンジン１５０の回転数は、準定常運転に保たれる。この準定常運転状態で、モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２によりエンジントルクＴｅを検出する（ステップＳ１４）。このようにすれば、エンジン１５０が準定常運転に保たれているので、非常に高精度でエンジントルクＴｅを検出できる。
【００８８】
続いて、このように準定常運転におけるエンジントルクＴｅのうち、駆動トルクＴｐに対して寄与する成分Ｔｅｐを算出する。更に、燃焼形態の切替えの際に補償すべきエンジントルクの変化分ΔＴ＝“Ｔｐ−Ｔｅｐ”を算出する。そして、この算出された変化分ΔＴを、モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２によりアシストするように、制御ユニット１９０は、駆動回路１９１及び１９２を介してモータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２を制御する（ステップＳ１５）。
【００８９】
続いて、このようなアシストを行いつつ所定時間経過後に、火花点火燃焼に切り替える場合には、点火プラグに対して所定タイミングで電気的パルス信号を送って、エンジン１５０に火花点火燃焼を行わせる。この際、エンジン１５０においては、その筒内圧力や筒内温度、その噴射燃料の空気混合比率、ターボ過給の度合い、ＥＧＲによる排気循環の度合い、吸気及び排気バルブの開閉タイミングなども、火花点火燃焼用に設定する。或いは、圧縮自着火燃焼に切り替える場合には、点火プラグに対して電気的パルス信号を送ることなく、エンジン１５０に圧縮自着火燃焼を行わせる。この際、エンジン１５０においては、その筒内圧力や筒内温度、その噴射燃料の空気混合比率、ターボ過給の度合い、ＥＧＲによる排気循環の度合い、吸気及び排気バルブの開閉タイミングなども、圧縮自着火燃焼用に設定する。
【００９０】
その後、当該割り込み処理による切替ロジックを終了する。
【００９１】
以上説明したように本実施形態によれば、ステップＳ１５において、燃焼形態の切替え際に補償すべきエンジントルクの変化分ΔＴを、モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２によりアシストするので、当該切替えの際におけるトルク段差を低減できる。特に、ステップＳ１４において、エンジン１５０を準定常運転に保つので、エンジントルクＴｅを高精度で検出でき、これにより、ステップＳ１５におけるアシストを高精度で行える。よって、サージ等の問題も起こらないで済む。
【００９２】
尚、上述した実施形態においては、ステップＳ１４で、エンジン１５０に対して筒内噴射を停止することで燃料の供給（及び必要であれば火花点火）を停止して筒内燃焼を一時的に停止するように制御してもよい。この場合にも、モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２によってエンジン１５０を一定回転で回転させることができる。即ち、エンジンはフリクショントルク（負トルク）の発生した安定した状態に保たれ、ステップＳ１５でモータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２は、駆動トルクＴｐとエンジン１５０のフリクショントルクとを高精度に補償することになる。特に、このように筒内燃焼を一時的に停止すれば、切替えの最中に発生トルクがばらつくような不安定な燃焼が生じることも無くなり、モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２により高精度で駆動力制御が行える。加えて、切替え後に、安定した筒内状態が得られてから燃焼を開始できる。例えば、圧縮自着火燃焼を開始する時に、筒内圧不足、温度不足等によって燃焼が起こらないような不具合を回避できる。或いは、火花点火燃焼を開始する時に、筒内圧過剰、温度過剰等によって圧縮自着火燃焼が起きてしまうような不具合を回避できる。
【００９３】
但し、上述の実施形態の如くステップＳ１４のように燃料の供給を停止しないことで、その分燃費の低下代を小さくすることが可能となる。
【００９４】
次に図８を参照して、本実施形態における切替制御の他の具体例について説明を加える。尚、図８において、図６と同様のステップには同様のステップ番号を付し、それらの説明は適宜省略する。
【００９５】
即ち図８において、ステップＳ１０〜Ｓ１３までの処理が、図６の場合と同様に行われる。
【００９６】
続いて、ステップＳ１２の判定の結果、燃焼形態の切替え中であれば（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）、火花点火燃焼から圧縮自着火燃焼への切替えであるか否かが更に判定される（ステップＳ２１）。
【００９７】
ここで、火花点火燃焼から圧縮自着火燃焼への切替えでなければ（ステップＳ２１：Ｎｏ）、ステップＳ１４へ進み、以降ステップＳ１４〜Ｓ１５までの処理が、図６の場合と同様に行われ、当該割り込み処理等により実行される切替ロジックが終了する。
【００９８】
他方、火花点火燃焼から圧縮自着火燃焼への切替えであれば（ステップＳ２１：Ｙｅｓ）、ターボアシストが、モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２とは異なる専用のモータジェネレータによって実行される（ステップＳ２２）。より具体的には、図５に示したターボ過給装置３９の回転軸が、専用モータジェネレータにより駆動されることで、その回転数が増大され、ターボ過給による過給圧が高められる。これにより、火花点火燃焼用の筒内状態から圧縮自着火燃焼用の筒内状態への移行を迅速に行える。特に、火花点火燃焼を停止した後に、筒内圧不足によって圧縮自着火燃焼が起こらずに、燃料たる生ガスが排気ガスとしてそのまま排気される事態を未然に防止でき、上述した図６の具体例と比べて燃費の向上が可能となる。
【００９９】
その後、ステップＳ１４へ進み、以降ステップＳ１４〜Ｓ１５までの処理が、図６の場合と同様に行われ、当該割り込み処理等により実行される切替ロジックが終了する。
【０１００】
次に図９を参照して、本実施形態における切替制御の他の具体例について説明を加える。尚、図９において、図６と同様のステップには同様のステップ番号を付し、それらの説明は適宜省略する。
【０１０１】
即ち図９において、ステップＳ１０〜Ｓ１３までの処理が、図６の場合と同様に行われる。
【０１０２】
続いて、ステップＳ１２の判定の結果、燃焼形態の切替え中であれば（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）、圧縮自着火燃焼から火花点火燃焼への切替えであるか否かが更に判定される（ステップＳ３１）。
【０１０３】
ここで、圧縮自着火燃焼から火花点火燃焼への切替えでなければ（ステップＳ３１：Ｎｏ）、ステップＳ１４へ進み、以降ステップＳ１４〜Ｓ１５までの処理が、図６の場合と同様に行われ、当該割り込み処理等により実行される切替ロジックが終了する。
【０１０４】
他方、圧縮自着火燃焼から火花点火燃焼への切替えであれば（ステップＳ３１：Ｙｅｓ）、例えば排気ガスを排気するための排気弁２８（図５参照）や当該筒内圧を含めるために専用の弁等からなる、ウエイストゲートが、ＥＦＩＥＣＵ１７０により作動され、筒内圧が迅速に低められる。即ち、圧縮自着火燃焼用の筒内状態から火花点火燃焼用の筒内状態への移行が迅速に行われる。よって、火花点火を開始した後に、筒内圧過剰によって圧縮自着火燃焼が起こってノッキングが発生する事態等を防止できる。
【０１０５】
その後、ステップＳ１４へ進み、以降ステップＳ１４〜Ｓ１５までの処理が、図６の場合と同様に行われ、当該割り込み処理等により実行される切替ロジックが終了する。
【０１０６】
（その他の変形形態）
本発明を適用するハイブリッド車両の構成としては、図１に示した構成の他、種々の構成が可能である。
【０１０７】
上述の実施形態では、図１に示したようにモータジェネレータＭＧ２がリングギヤ軸１２６に結合されているが、モータジェネレータＭＧ２が、エンジン１５０のクランクシャフト１５６に直結したプラネタリキャリア軸１２７に結合された構成をとることもできる。或いは、図１では、エンジン１５０から出力された動力の一部を駆動軸１１２に伝達するための動力調整装置としてプラネタリギヤ１２０等を用いた機械分配型動力調整装置を用いていたのに対し、動力調整装置として、対ロータ電動機等を用いた電気分配型動力調整装置を用いることも可能である。例えば、プラネタリギヤ１２０およびモータジェネレータＭＧ１に代えて、クラッチモータＣＭを備えて構成してもよい。
【０１０８】
上述の実施形態では、モータジェネレータ装置が同期電動機からなるモータジェネレータを複数備えてなるが、その少なくとも一部に代えて又は加えて、誘導電動機、バーニアモータ、直流電動機、超伝導モータ、ステップモータ等を用いることも可能である。
【０１０９】
上述の実施形態では、エンジン１５０としてガソリンにより運転される直噴型のガソリンエンジンを用いていたが、その他に、伝統的なポート噴射型のガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、タービンエンジン、ジェットエンジン等の各種の内燃あるいは外燃機関を用いることができる。
【０１１０】
加えて、本発明の動力出力装置は、パラレルハイブリッド方式の車両ではなく、シリアルハイブリッド方式の車両にも適用可能である。更に、ハイブリッド車両用のみならず、その他の各種移動体や重電機器に対して、本発明のハイブリッド型の動力出力装置は適用可能である。
【０１１１】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴なうハイブリッド型の動力出力装置、その制御方法並びにそのような動力出力装置を備えたハイブリッド車両もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【０１１２】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、例えばハイブリッド車両等に好適に用いられるハイブリッド型の動力出力装置において、エンジンが燃焼形態切替機能を有しつつ、その燃焼形態の切替えの際に生じるトルク段差を低減可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態のハイブリッド車両における動力系統のブロック図である。
【図２】本実施形態に係るハイブリッド車両の基本的動作を説明するための共線図である。
【図３】本実施形態に係るハイブリッド車両が高速定常走行している場合の共線図である。
【図４】本実施形態に係るハイブリッド車両のバッテリ及びモータ駆動回路の構成を示す。
【図５】本実施形態に係るエンジンの構造の概略構成図である。
【図６】本実施形態に係る圧縮自着火燃焼及び火花点火燃焼の切替制御の一具体例における動作を示すフローチャートである。
【図７】本実施形態に係る自着火燃焼可能領域を示すエンジンにおける回転数Ｎｅ及びトルクＴｅの特性図である。
【図８】本実施形態に係る圧縮自着火燃焼及び火花点火燃焼の切替制御の他の具体例における動作を示すフローチャートである。
【図９】本実施形態に係る圧縮自着火燃焼及び火花点火燃焼の切替制御の更に他の具体例における動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
２２　燃料噴射弁
２４　燃料ポンプ
３１　三元触媒装置
３８　吸気管
３９　ターボ過給装置
４０　スロットル弁
４４　スロットル開度センサ
７６　イグニッションスイッチ
７８　アクセルペダル
８０　アクセル開度センサ
１２０　プラネタリギア
１５０　エンジン
１７０　ＥＦＩＥＣＵ
１９０　制御ユニット（ＥＣＵ）
１９４　バッテリ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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