(57)【要約】【課題】例えばハイブリッド車両において、ピストン速度特性をエンジンの機関運転状態に応じて変更可能とし、これにより例えばノック領域、非ノック領域など複数種類の機関運転状態に応じて、エンジン効率を向上させる。【解決手段】ハイブリッド車両等に備えられ、ピストン及びこれに接続されたクランク軸を有するエンジンを制御する制御装置は、ピストンに対して駆動力を付与可能である、モータジェネレータ等の駆動力付与手段を備える。更に、クランク軸におけるクランク角度及びエンジンにおける機関運転状態に応じて、ピストンに対し、その運動方向の正方向及び負方向の少なくと一方向に、駆動力を付与するように駆動力付与手段を制御する、ＥＦＩＥＣＵ等の制御手段を備える。【選択図】　　図７
2004084607.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストン及び該ピストンに接続されたクランク軸を有するエンジンを制御する制御装置であって、
前記ピストンに対して駆動力を付与可能である駆動力付与手段と、
前記クランク軸におけるクランク角度及び前記エンジンにおける機関運転状態に応じて、前記ピストンに対し、その運動方向の正方向及び負方向の少なくと一方向に、前記駆動力を付与するように前記駆動力付与手段を制御する制御手段と
を備えたことを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項２】
前記エンジンでノッキングが発生するか否かを判定する判定手段を更に備えており、
前記制御手段は、前記機関運転状態として前記判定手段による判定に基づく前記ノッキングの発生状態に応じて前記駆動力を付与するように前記駆動力付与手段を制御することを特徴とする請求項１に記載のエンジンの制御装置。
【請求項３】
前記判定手段は、前記エンジンの回転数及び負荷に応じて、前記ノッキングが発生するか否かを判定することを特徴とする請求項２に記載のエンジンの制御装置。
【請求項４】
前記判定手段は、特定周波数帯域内の振動として前記エンジンのノッキングレベルを検出するノッキングレベルセンサの検出出力に応じて、前記ノッキングが発生するか否かを判定することを特徴とする請求項２に記載のエンジンの制御装置。
【請求項５】
前記判定手段は、前記エンジンの筒内圧センサの検出出力に応じて、前記ノッキングが発生するか否かを判定することを特徴とする請求項２に記載のエンジンの制御装置。
【請求項６】
前記判定手段は、前記機関運転状態に影響を及ぼす外的要因を測定する外的センサの検出出力に応じて、前記ノッキングが発生するか否かの判定基準に変更を加えることを特徴とする請求項２から５のいずれか一項に記載のエンジンの制御装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記判定手段によりノッキングが発生すると判定された場合には、前記エンジンの膨張工程初期における前記ピストンの速度が上昇するように前記駆動力付与手段を制御することを特徴とする請求項２から６のいずれか一項に記載のエンジンの制御装置。
【請求項８】
前記制御手段は、前記判定手段によりノッキングが発生しないと判定された場合には、前記エンジンの圧縮上死点における前記ピストンの速度が下降するように前記駆動力付与手段を制御することを特徴とする請求項２から７のいずれか一項に記載のエンジンの制御装置。
【請求項９】
前記駆動力付与手段は、前記クランク軸に接続されており、前記クランク軸を介して前記ピストンに対して駆動力を付与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エンジンの制御装置。
【請求項１０】
前記駆動力付与手段は、前記クランク軸に共振部材を介して接続されていることを特徴とする請求項９に記載のエンジンの制御装置。
【請求項１１】
前記ピストンと前記クランク軸との接続構造が、逆オフセットクランク構造とされていることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載のエンジンの制御装置。
【請求項１２】
前記ピストンと前記クランク軸との接続構造が、順オフセットクランク構造とされていることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載のエンジンの制御装置。
【請求項１３】
前記エンジンは、複数気筒を有し、
前記制御手段は、７２０℃Ａ／ｎ／α（但し、℃Ａはクランク角度、ｎは気筒数、αは自然数）の周期で、前記駆動力を付与するように前記駆動力付与手段を制御することを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載のエンジンの制御装置。
【請求項１４】
前記エンジンは、複数気筒を有し、
前記制御手段による前記クランク角に応じた制御は、前記駆動力の時間的変化又はクランク角に対する変化が、所定周波数以上となる周波数域では、前記エンジンの全気筒のうち一部の気筒のみを対象として行われることを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載のエンジンの制御装置。
【請求項１５】
前記制御手段は、前記駆動力の時間的変化又はクランク角に対する変化が所定波形となるように前記駆動力付与手段を制御することを特徴とする請求項１から１４のいずれか一項に記載のエンジンの制御装置。
【請求項１６】
前記制御手段は、前記駆動力を付与した際における前記クランク軸の回転数が前記機関運転状態に応じて設定された目標回転数に近付くように前記駆動力付与手段をフィードバック制御することを特徴とする請求項１から１４のいずれか一項に記載のエンジンの制御装置。
【請求項１７】
前記制御手段は、特定周波数帯域内の振動として前記エンジンのノッキングレベルを検出するノッキングレベルセンサの検出出力が小さくなるように、前記駆動力付与手段をフィードバック制御することを特徴とする請求項１から１４のいずれか一項に記載のエンジンの制御装置。
【請求項１８】
前記制御手段は、前記駆動力の振幅及び位相についてフィードバック制御することを特徴とする請求項１６又は１７に記載のエンジンの制御装置。
【請求項１９】
前記制御手段は、前記機関運転状態に影響を及ぼす外的要因に応じて、前記駆動力の振幅及び位相を調整するように前記駆動力付与手段を制御することを特徴とする請求項１から１８のいずれか一項に記載のエンジンの制御装置。
【請求項２０】
前記制御手段は、前記駆動力付与手段による前記駆動力の付与による改善効果が所定基準に従って低い場合には、前記駆動力を付与することを停止するように前記駆動力付与手段を制御することを特徴とする請求項１から１９のいずれか一項に記載のエンジンの制御装置。
【請求項２１】
前記所定基準は、前記駆動力付与手段における消費電力に応じて可変であることを特徴とする請求項２０に記載のエンジンの制御装置。
【請求項２２】
前記制御手段は、前記改善効果と前記駆動力との関係を学習して、前記改善効果をより高める駆動力を付与するように前記駆動力付与手段を制御する請求項２０又は２１に記載のエンジンの制御装置。
【請求項２３】
前記制御手段は、前記駆動力付与手段における前記駆動力の付与のために消費される消費電力が前記駆動力付与手段による前記駆動力の付与により得られる燃費向上よりも大きい場合には、前記駆動力付与手段による前記駆動力の付与を禁止することを特徴とする請求項１から２２のいずれか一項に記載のエンジンの制御装置。
【請求項２４】
前記エンジンは、前記駆動力付与手段とは別に、前記エンジンにおけるノッキングを防止可能なノッキング防止手段を備えており、
前記制御手段は、予め設定された条件が満たされる場合には、前記駆動力付与手段による前記駆動力の付与を中止すると共に、前記ノッキングを防止するように前記ノッキング防止手段を制御することを特徴とする請求項１から２３のいずれか一項に記載のエンジンの制御装置。
【請求項２５】
前記ノッキング防止手段は、前記クランク角に対して点火時期が可変に構成された点火プラグと前記クランク角に対して吸気時期を可変に構成された吸気弁とのうち少なくとも一方を含み、
前記制御手段は、前記駆動力の付与を中止させる際に、前記点火時期及び前記吸気時期のうち少なくとも一方を制御することを特徴とする請求項２４に記載のエンジンの制御装置。
【請求項２６】
予想される前記駆動力の付与を中止する時間に応じて、前記点火時期及び前記吸気時期の制御方法を変更することを特徴とする請求項２５に記載のエンジンの制御装置。
【請求項２７】
前記駆動力の付与を中止するまでの時間に応じて、前記点火時期及び前記吸気時期の制御方法を変更することを特徴とする請求項２５又は２６に記載のエンジンの制御装置。
【請求項２８】
前記エンジンは、前記駆動力付与手段とは別に、前記エンジンにおける効率を向上可能な効率向上手段を備えており、
前記制御手段は、予め設定された条件が満たされる場合には、前記駆動力付与手段による前記駆動力の付与を中止すると共に、前記効率を向上させるように前記効率向上手段を制御することを特徴とする請求項１から２７のいずれか一項に記載のエンジンの制御装置。
【請求項２９】
前記制御手段は、予め設定された条件が満たされる場合には、前記クランク角度及び前記機関運転状態によらずに、前記駆動力付与手段による前記駆動力の付与を行わないことを特徴とする請求項１から２８のいずれか一項に記載のエンジンの制御装置。
【請求項３０】
前記制御手段は、前記エンジンにおける失火判定を前記ピストンの動きに基づいて実行可能であり、該失火判定を実行している最中には前記駆動力の付与を禁止するように前記駆動力付与手段を制御すること特徴とする請求項１から２９のいずれか一項に記載のエンジンの制御装置。
【請求項３１】
前記制御手段は、前記エンジンにおける失火判定を前記ピストンの動きに基づいて実行可能であり、前記駆動力を付与するように前記駆動力付与手段を制御している最中には前記失火判定を禁止すること特徴とする請求項１から２９のいずれか一項に記載のエンジンの制御装置。
【請求項３２】
前記制御手段は、前記エンジンにおける失火判定を前記ピストンの動きに基づいて実行可能であり、前記駆動力を付与するように前記駆動力付与手段を制御している最中には前記駆動力の付与に起因した回転変動影響分を補正して前記失火判定を実行すること特徴とする請求項１から２９のいずれか一項に記載のエンジンの制御装置。
【請求項３３】
当該エンジンの制御装置は、ハイブリッド車両に搭載されており、
前記駆動力付与手段は、前記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モータジェネレータ装置を含むことを特徴とする請求項１から３０のいずれか一項に記載のエンジンの制御装置。
【請求項３４】
前記モータジェネレータ装置は、前記ピストンに対して前記駆動力を付与する第１モータジェネレータと、前記ハイブリッド車両の駆動軸に対して他の駆動力を付与する第２モータジェネレータとを含んでなることを特徴とする請求項３３に記載のエンジンの制御装置。
【請求項３５】
前記第１モータジェネレータが前記ピストンに対して前記駆動力を付与している状態において、前記駆動軸を介しての駆動輪への伝達振動を、前記第２モータジェネレータによって相殺することを特徴とする請求項３４に記載のエンジンの制御装置。
【請求項３６】
前記モータジェネレータ装置は、前記エンジンによる前記クランク軸の回転力で発電可能な第１モータジェネレータと、前記ハイブリッド車両の駆動軸に対して他の駆動力を付与する第２モータジェネレータとを含んでなり、
前記制御手段は、前記第１モータジェネレータにおける負荷を低下させることで結果的に、前記クランク軸に対して前記駆動力を付与することを特徴とする請求項３３に記載のエンジンの制御装置。
【請求項３７】
請求項３３から３６のいずれか一項に記載の制御装置と、
前記エンジンと、
前記モータジェネレータ装置と
を備えたことを特徴とするハイブリッド型の動力出力装置。
【請求項３８】
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３７に記載のハイブリッド型の動力出力装置。
【請求項３９】
請求項３７又は３８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駆動輪を含む車輪と
を備えたことを特徴とするハイブリッド車両。
【請求項４０】
ピストン及び該ピストンに接続されたクランク軸を有するエンジンを、前記ピストンに対して駆動力を付与可能である駆動力付与手段を備えた制御装置により制御するエンジンの制御方法であって、
前記クランク軸におけるクランク角度及び前記エンジンにおける機関運転状態に応じて、前記ピストンに対し、その運動方向の正方向及び負方向の少なくと一方向に、前記駆動力を付与するように前記駆動力付与手段を制御する制御工程を備えたことを特徴とするエンジンの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ピストン及びクランク軸を有するエンジンを制御する制御装置及び方法、並びにこのような制御装置を備えたハイブリッド型の動力出力装置及びハイブリッド車両の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
伝統的なレシプロエンジンに代表されるこの種のエンジンでは、クランク軸にコンロッド（コネクションロッド）を介して接続されるピストンは、吸気、圧縮、膨張及び排気の全工程を通じて、クランク軸の回転速度に、単純なリンク機構で対応した往復移動速度（本願明細書では適宜、単に「ピストン速度」と呼ぶ）で一様に動く。即ち、クランク軸がシリンダボアの中心線上に存在しており、圧縮工程及び膨張工程間或いは吸気工程及び排気工程間で、瞬間的なエンジン回転数或いはピストン速度は同じである。
【０００３】
これに対し、特開平１１−２３６８３２号公報には、“逆オフセットクランク”なる構造が開示されている。この逆オフセットクランク構造によれば、クランク軸がシリンダボアの中心からその回転方向と逆の方向に所定量だけオフセットされており、圧縮工程に費やす時間が膨張工程に費やす時間に比べて相対的に短くなるように設定されたピストン速度特性が得られる。そして、このようなピストン速度特性と点火時期の遅角制御とを組み合わせることで、ノッキング防止を図りつつこれによるエンジン効率低下を抑制することができるとされている。また、特開平９−２６４１５５号公報、特開昭５６−９８５３１号公報等には、オフセットクランク或いは“順オフセットクランク”なる構造が開示されている。この順オフセット構造では、クランク軸がシリンダボアの中心からその回転方向と同じ方向に所定量だけオフセットされており、ピストン及びシリンダ間における摺動抵抗が低減可能とされている。
【０００４】
以上のようにオフセットクランク構造によれば、クランク回転速度を基準としたピストン速度は、全工程を通じて一様でないように構成されている。即ち、ピストン速度は、圧縮工程で瞬間的に高まったり低まったりする。尚、本願明細書では、オフセットクランク構造を有しないエンジンを、適宜「通常エンジン」と呼ぶ。
【０００５】
他方で、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、ハイブリッド車両に好適に搭載される所謂ハイブリッド型の動力出力装置が開発されている。この種のハイブリッド型の動力出力装置では、例えば、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。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。
【０００６】
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。加えて、本願明細書では、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回転数−トルク特性図上において、ノッキングを発生する領域を「ノック領域」と呼び、ノッキングしない領域を、「非ノック領域」と呼び、これら二つの領域間に存在する領域を「中間領域」と呼ぶ。更に、このような回転数―トルク特性図を適宜、単に「特性図」と呼ぶことにする。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来のオフセットクランク構造によれば、ピストン速度は、エンジン回転数とクランク角（或いはクランク位置）によって一義的に定められているものである。即ち、ピストン速度特性は、クランク軸のオフセットのさせ方（即ち、順又は逆の別）及びオフセットの量に応じて固定されている。このため、例えば、機関運転状態が特性図上でノック領域にあるのか又は非ノック領域にあるかなど、エンジンの機関運転状態に応じて、ピストン速度特性を変更することは不可能である。従って、複数種類の機関運転状態について、エンジン効率向上（例えば、熱効率或いは燃焼改善、特にノッキング防止による燃費向上を含めた全般的な燃費向上など）を図ることは技術的に困難である。
【０００８】
より具体的には、例えばエンジンでは、要求エンジントルクが大きいと、ノッキングし易くなり、更に係るノッキングのし易さは、エンジン回転数が低い程大きくなる。これに対処すべく、前述した逆オフセットクランク構造を採用してピストン速度特性を設定すると、ノッキングを回避可能であるものの、圧縮工程でエンジン回転数が瞬間的に高い（即ち、ピストン速度が瞬間的に高い）が故にノッキングしない機関運転状態において、エンジン回転数の増加に伴う点火時期の遅れによって等容度の低下が顕著となる。即ち、通常エンジンと比較して、等容度が低くなり、エンジン効率が低下してしまうという第１の問題が生じる。逆に、これに対処すべく、順オフセットクランク構造を採用してピストン速度特性を設定すると、今度は、ノッキングしやすい機関運転状態において、圧縮工程でエンジン回転数が瞬間的に低い（即ち、ピストン速度が瞬間的に低い）が故に、返ってノッキングし易くなるという第２の問題が生じる。このように、ピストン速度特性が固定された従来のオフセットクランク構造によれば、第１及び第２の問題を同時に解決することは技術的或いは論理的に見て非常に困難である。
【０００９】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、ピストン速度特性をエンジンの機関運転状態に応じて変更可能であり、これにより複数種類の機関運転状態に応じてエンジン効率を向上させ得るエンジンの制御装置及び方法、並びにこのような制御装置を備えたハイブリッド型の動力出力装置及びハイブリッド車両を提供することを課題とする。
【００１０】
【発明を解決するための手段】
本発明のエンジンの制御装置は上記課題を解決するために、ピストン及び該ピストンに接続されたクランク軸を有するエンジンを制御する制御装置であって、前記ピストンに対して駆動力を付与可能である駆動力付与手段と、前記クランク軸におけるクランク角度及び前記エンジンにおける機関運転状態に応じて、前記ピストンに対し、その運動方向の正方向及び負方向の少なくと一方向に、前記駆動力を付与するように前記駆動力付与手段を制御する制御手段とを備える。
【００１１】
本発明のエンジンの制御装置によれば、エンジンは、例えばピストンにコンロッドを介して接続されたクランク軸を有する４サイクル型のレシプロエンジンである。制御装置は、例えばクランク軸を介してピストンに対して駆動力を付与可能であるモータ等を含んでなる電動式の駆動力付与手段を備える。更に、この駆動力付与手段を制御する例えばマイコン等を含んでなる制御手段を備える。そして、動作時には、制御手段による制御下で、駆動力付与手段は、ピストンに対し、クランク軸におけるクランク角度及びエンジンにおける機関運転状態に応じて、その運動方向の正方向及び負方向の少なくと一方向に駆動力を付与する。即ち、ピストン速度は、エンジン回転数とクランク角（或いはクランク位置）によって一義的に定められるものではなく、そのピストン速度特性は、機関運転状態に応じて可変とされる。例えば、機関運転状態が特性図上でノック領域にあるのか又は非ノック領域にあるかなど、エンジンの機関運転状態に応じて、ピストン速度特性を変更することが可能となる。従って、複数種類の機関運転状態について、エンジン効率向上を図ることが可能となる。
【００１２】
以上のように本発明のエンジンの制御装置によれば、ピストン速度特性をエンジンの機関運転状態に応じて変更可能であり、これにより複数種類の機関運転状態に応じてエンジン効率を向上させ得る。
【００１３】
尚、本発明に係るエンジンは、４サイクル型の他、２サイクル型等の他の燃焼型式であってもよい。また、駆動力付与手段は、クランク軸からコンロッドを介してピストンに駆動力を伝えるものに限られない。更に、クランク軸或いはコンロッドを介して駆動力を付与する構造の他、ピストンに対し直接的に又は他の機構を介して間接的に、駆動力を付与するように構成されてもよい。
【００１４】
本発明のエンジンの制御装置の一態様では、前記エンジンでノッキングが発生するか否かを判定する判定手段を更に備えており、前記制御手段は、前記機関運転状態として前記判定手段による判定に基づく前記ノッキングの発生状態に応じて前記駆動力を付与するように前記駆動力付与手段を制御する。
【００１５】
この態様によれば、その動作時には、定期的に或いは不定期に、判定手段によって、エンジンでノッキングが発生するか否かを判定する。この判定は、例えば車速、アクセス踏み込み量、或いはエンジン回転数、エンジントルクなど各種の検出可能或いは算出可能な一又は複数のパラメータに基づいて、例えば予め設定され制御手段の内蔵メモリに格納されたマップ或いはテーブルを参照して行えばよい。そして、制御手段による制御下で、駆動力付与手段は、判定手段による判定に基づくノッキングの発生状態に応じて、駆動力をピストンに対して付与する。即ち、機関運転状態に応じて可変とされたピストン速度特性により、必要な場合にのみノッキング抑制を選択的に行うことも可能となる。
【００１６】
この判定手段に係る態様では、前記判定手段は、前記エンジンの回転数及び負荷に応じて、前記ノッキングが発生するか否かを判定するように構成してもよい。
【００１７】
このように構成すれば、例えば予め設定されたエンジンの回転数及び負荷（トルク）の特性図を作成して制御手段の内蔵メモリにマップ化或いはテーブル化して保持しておけば、これを参照することで各時点での機関運転状態がノック領域に入るか或いは非ノック領域に入るかを比較的簡単且つ迅速に判定できる。
【００１８】
この判定手段に係る態様では、前記判定手段は、特定周波数帯域内の振動として前記エンジンのノッキングレベルを検出するノッキングレベルセンサの検出出力に応じて、前記ノッキングが発生するか否かを判定するように構成してもよい。
【００１９】
このように構成すれば、リアルタイムで検出されるノッキングレベルセンサの検出出力に従って、直接的にノッキングが発生しているか否か或いはノッキングが発生しそうであるか否かを比較的簡単且つ迅速にして高信頼性で判定できる。
【００２０】
この判定手段に係る態様では、前記判定手段は、前記エンジンの筒内圧センサの検出出力に応じて、前記ノッキングが発生するか否かを判定するように構成してもよい。
【００２１】
このように構成すれば、リアルタイムで検出される筒内圧センサの検出出力に従って、例えばエンジン回転数に応じて規定される閾値圧力よりも筒内圧が高いなど、間接的にノッキングが発生しているか否か或いはノッキングが発生しそうであるか否かを比較的簡単且つ迅速にして高信頼性で判定できる。
【００２２】
この判定手段に係る態様では、前記判定手段は、前記機関運転状態に影響を及ぼす外的要因を測定する外的センサの検出出力に応じて、前記ノッキングが発生するか否かの判定基準に変更を加えるように構成してもよい。
【００２３】
このように構成すれば、例えば、特にノッキングの発生し易さに強い影響を及ぼすような大気圧、外気温などの外的要因を測定する外的センサの検出出力に応じて判定基準に変更を加えことで、より高い信頼性でノッキングが発生するか否かを判定できる。
【００２４】
この判定手段に係る態様では、前記制御手段は、前記判定手段によりノッキングが発生すると判定された場合には、前記エンジンの膨張工程初期における前記ピストンの速度が上昇するように前記駆動力付与手段を制御するように構成してもよい。
【００２５】
このように構成すれば、判定手段によりノッキングが発生すると判定された場合には、制御手段による制御下で、駆動力付与手段は、ノッキングが誘発され易い膨張行程初期におけるピストン速度を上昇させる。ここで一般に、ノック領域において膨張行程初期にノッキングが誘発され易い理由は、相対的にエンジン回転数が低いノック領域では、ピストンスピードが遅いと、燃焼終了間際の燃焼室容積が小さくなるので、筒内圧が上昇し過ぎるからと考察される。そこで本態様では、膨張工程初期に、ピストンスピードを上げることによって、ノッキングの発生を効率的に防止することが可能となる。
【００２６】
この判定手段に係る態様では、前記制御手段は、前記判定手段によりノッキングが発生しないと判定された場合には、前記エンジンの圧縮上死点における前記ピストンの速度が下降するように前記駆動力付与手段を制御するように構成してもよい。
【００２７】
このように構成すれば、判定手段によりノッキングが発生しないと判定された場合には、制御手段による制御下で、駆動力付与手段は、圧縮上死点におけるピストン速度を下降させる。ここで一般に、エンジンの燃焼室におけるＰ（圧力）−Ｖ（容積）線図上では、理想的には点火して燃焼する時間内の燃焼室容積は小さいままの方が、筒内圧のピーク値が上がるので効率は基本的に良くなる。しかしながら、実際には、燃焼している瞬間にも、ピストンは動くので、筒内圧は理想的なＰ−Ｖ線図ほどに上昇せず、エンジン効率は悪化する。そこで本態様では、圧縮上死点におけるピストンの速度を下降させることで、理想的なＰ−Ｖ線図に近付けることにより、エンジンの等容度を積極的に上げる。これにより、ノッキングの発生を回避しつつ、エンジン効率或いは燃費性能を向上させることが可能となる。
【００２８】
本発明のエンジンの制御装置の他の態様では、前記駆動力付与手段は、前記クランク軸に接続されており、前記クランク軸を介して前記ピストンに対して駆動力を付与する。
【００２９】
この態様によれば、制御手段による制御下で、駆動力付与手段は、クランク軸を介して、更には例えばコンロッドを介して、ピストンに対して駆動力を付与する。このように、クランク軸に接続されてクランク軸に回転力或いはトルクとして、駆動力を付与する駆動力付与手段であれば、既存の機構技術により、比較的容易にして当該駆動力付与手段を構築可能である。例えば、ハイブリッド型の動力出力装置に設けられたモータジェネレータ装置を構成するモータジェネレータを兼用で、或いは、このようなモータジェネレータを専用に設けることで、当該駆動力付与手段を構築可能となる。
【００３０】
この態様では、前記駆動力付与手段は、前記クランク軸に共振部材を介して接続されているように構成されてもよい。
【００３１】
このように構成すれば、駆動力付与手段により比較的短時間に或いは瞬間的にピストンに付与すべき駆動力を得るために必要なエネルギを、共振部材の共振を利用して低減できる。即ち、駆動力を付与する瞬間に、共振部材の共振により当該駆動力が強められるように、共振部材の共振定数を設定すれば、効率的な駆動力付与が可能となる。
【００３２】
本発明のエンジンの制御装置の他の態様では、前記ピストンと前記クランク軸との接続構造が、逆オフセットクランク構造とされている。
【００３３】
この態様によれば、ピストンとクランク軸との接続構造は、クランク軸がシリンダボアの中心からその回転方向と逆の方向に所定量だけオフセットされた逆オフセット構造とされている。よって動作時に、駆動力付与手段による駆動力の付与が行われていない基準状態において、逆オフセットクランク構造に従って、圧縮工程に費やす時間が膨張工程に費やす時間に比べて相対的に短くなるように設定されたピストン速度特性が得られる。従って、ノッキング防止を図ることが可能となる。特に、この態様を前述した膨張工程初期のピストン速度を上昇させる態様に組み合わせれば、ノッキング防止の効果を一層増大することも可能となる。
【００３４】
尚、このような逆オフセットクランク構造の更なる詳細については、特開平１１−２３６８３２号公報に詳しい。
【００３５】
本発明のエンジンの制御装置の他の態様では、前記ピストンと前記クランク軸との接続構造が、順オフセットクランク構造とされている。
【００３６】
この態様によれば、ピストンとクランク軸との接続構造は、クランク軸がシリンダボアの中心からその回転方向と同じ方向に所定量だけオフセットされた順オフセット構造とされている。よって動作時に、駆動力付与手段による駆動力の付与が行われていない基準状態において、順オフセットクランク構造に従って、ピストン及びシリンダ間における摺動抵抗が低減される。特に、この態様を前述した圧縮上死点のピストン速度を下降させる態様に組み合わせれば、エンジン効率或いは燃費性能の一層の向上を図ることも可能となる。
【００３７】
尚、このような順オフセットクランク構造の更なる詳細については、特開平９−２６４１５５号公報に更に詳しい。
【００３８】
本発明のエンジンの制御装置の他の態様では、前記エンジンは、複数気筒を有し、前記制御手段は、７２０℃Ａ／ｎ／α（但し、℃Ａはクランク角度、ｎは気筒数、αは自然数）の周期で、前記駆動力を付与するように前記駆動力付与手段を制御する。
【００３９】
この態様によれば、エンジン回転数が上昇することで駆動力付与手段において高周波駆動が必要となる場合にも、予め７２０℃Ａ／ｎ／αで規定されるクランク角度の周期で駆動力をフィードフォーワード的に付与することにより、比較的単純な制御により高周波駆動に対応できる。
【００４０】
或いは本発明のエンジンの制御装置の他の態様では、前記エンジンは、複数気筒を有し、前記制御手段による前記クランク角に応じた制御は、前記駆動力の時間的変化又はクランク角に対する変化が、所定周波数以上の周波数域では、前記エンジンの全気筒のうち一部の気筒のみを対象として行われる。
【００４１】
この態様によれば、エンジン回転数が相対的に高いが故に、駆動力付与手段による高周波の駆動力付与が必要となる場合に、エンジンの全気筒のうち一部の気筒のみを制御対象として、このような駆動力の付与をフィードフォーワード的に行う。これにより、比較的容易に当該駆動力の付与を行うことが可能となる。このように全気筒のうち一部の気筒のみを制御対象としても、相応の効果は得られるので、実践上大変便利である。尚、周波数が許せば、全気筒を制御対象としてよいことは言うまでもない、
本発明のエンジンの制御装置の他の態様では、前記制御手段は、前記駆動力の時間的変化又はクランク角に対する変化が所定波形となるように前記駆動力付与手段を制御する。
【００４２】
この態様によれば、例えば正弦波など、駆動力の波形を比較的単純で制御しやすい所定波形としておくことで、その振幅調整や位相調整によって比較的高精度で駆動力付与の制御が可能となる。しかも、エンジン回転数の平均値については、正弦波に応じて平均化され、当該駆動力の付与によっては殆ど変化させないで済む。
【００４３】
尚、このような所定波形としては、正弦波の他にも、圧縮上死点などで必要なピストン速度変化を得る際に急峻であり且つその後に元のピストン速度に戻す際には緩やかであるような非正弦波でもよい。或いは、よりパルス波形に近いものでもよい。但し、いずれの波形においても、平均化により要求エンジン回転数とされる。
【００４４】
本発明のエンジンの制御装置の他の態様では、前記制御手段は、前記駆動力を付与した際における前記クランク軸の回転数が、前記機関運転状態に応じて設定された目標回転数に近付くように前記駆動力付与手段をフィードバック制御する。
【００４５】
この態様によれば、制御手段は先ず、例えば要求されている機関運転状態がノック領域や非ノック領域にあるなど、機関運転状態に応じて目標回転数を設定し、更にこの目標回転数に近付くように駆動力付与手段をフィードバック制御する。即ち、通常はノッキングを回避やエンジン効率向上のための駆動力付与は複数或いは多数の燃焼サイクルに跨って行われるので、このようなフィードバック制御を行うことで、駆動力付与の制御タイミングが遅れる或いは合わないこと等を効果的に未然防止でき、最適状態に近い状態で当該駆動力付与を行える。
【００４６】
本発明のエンジンの制御装置の他の態様では、前記制御手段は、特定周波数帯域内の振動として前記エンジンのノッキングレベルを検出するノッキングレベルセンサの検出出力が小さくなるように、前記駆動力付与手段をフィードバック制御する。
【００４７】
この態様によれば、公知のノッキングコントロールシステムに設けられるノッキングレベルセンサにより、特定周波数帯域内の振動としてエンジンのノッキングレベルが検出される。すると、制御手段は、この検出出力が小さくなるように、駆動力付与手段をフィードバック制御する。即ち、通常はノッキングを回避のための駆動力付与は複数或いは多数の燃焼サイクルに跨って行われるので、このようなフィードバック制御を行うことで、駆動力付与の制御タイミングが遅れる或いは合わないこと等を効果的に未然防止でき、ノッキング回避のために最適状態に近い状態で当該駆動力付与を行える。
【００４８】
これらのフィードバック制御に係る態様では、前記制御手段は、前記駆動力の振幅及び位相についてフィードバック制御するように構成してもよい。
【００４９】
このように構成すれば、振幅及び位相を組合せで或いは独立にフィードバック制御することで、例えばノッキング改善効果やエンジン効率改善効果がより大きくなるように、ピストンに対して駆動力付与を行うことが可能となる。
【００５０】
本発明のエンジンの制御装置の他の態様では、前記制御手段は、前記機関運転状態に影響を及ぼす外的要因に応じて、前記駆動力の振幅及び位相を調整するように前記駆動力付与手段を制御する。
【００５１】
この態様によれば、例えば、大気圧、外気温等のエンジンの機関運転状態に影響を及ぼす外的要因に応じて、フィードフォーワード的に、駆動力の振幅及び位相を調整しておく。これにより、ピストンに対して、より的確な駆動力付与を行うことが可能となり、例えば上述したフィードバック制御を行なう場合にも、フィードバックループを的確或いは迅速に閉じることも可能となる。
【００５２】
本発明のエンジンの制御装置の他の態様では、前記制御手段は、前記駆動力付与手段による前記駆動力の付与による改善効果が所定基準に従って低い場合には、前記駆動力を付与することを停止するように前記駆動力付与手段を制御する。
【００５３】
この態様によれば、改善効果として、ピストンに対する駆動力付与により、例えばピストン速度がどれだけ変化したか、点火時期が何度進角できたか、ノッキングがどれだけ改善されたか、筒内圧がどれだけ変化したか等を、ノッキングコントロールシステム、エンジン筒内圧センサ等により検出する。そして、例えばピストン速度が殆ど変化していない、ノッキングが殆ど改善されていないなど、このように検出された改善効果が所定基準に従って低い場合には、制御手段による制御下で、駆動力付与手段は、駆動力を付与することを停止する。何らかの内的要因や外的要因によって、当該エンジンの制御装置による改善効果が低い状況では、このように制御を停止することで、当該エンジンの制御装置により消費されるエネルギ或いは電力を節約できる。
【００５４】
この場合更に、前記所定基準は、前記駆動力付与手段における消費電力に応じて可変であるように構成してもよい。
【００５５】
このように構成すれば、例えば消費電力が大きければ、所定基準を厳しくすることで大きな改善効果が得られなければ制御を中止し、例えば消費電力が小さければ、所定基準を緩くすることで小さな改善効果でも得られている限り制御を続行するなど、消費電力を節約する或いは有効利用しつつ当該制御を適宜実行可能となる。
【００５６】
上述した改善効果に係る態様では、前記制御手段は、前記改善効果と前記駆動力との関係を学習して、前記改善効果をより高める駆動力を付与するように前記駆動力付与手段を制御するように構成してもよい。
【００５７】
このように構成すれば、例えばマイコンからなる制御手段は、当該制御装置により制御が行われる都度に、改善効果と駆動力との関係を学習する。そして、改善効果をより高める駆動力を付与するように駆動力付与手段を制御するので、学習が進むに連れて、ノッキング防止やエンジン効率向上の効果を、実践的な意味で最大限に近いレベルまで得ることも可能となる。
【００５８】
本発明のエンジンの制御装置の他の態様では、前記制御手段は、前記駆動力付与手段における前記駆動力の付与のために消費される消費電力が前記駆動力付与手段による前記駆動力の付与により得られる燃費向上よりも大きい場合には、前記駆動力付与手段による前記駆動力の付与を禁止する。
【００５９】
この態様によれば、例えば駆動力付与手段における駆動力付与のための消費電力が検出され、この駆動力の付与により得られる燃費向上が算出され、標準化され上で両者が比較される。そして、前者が後者よりも大きい場合には、制御手段によって、駆動力付与手段による駆動力の付与が禁止されるので、最終的には、エンジン及び制御装置を含めたシステム全体として、無駄な制御を行うことなく、燃費向上を図れる。
【００６０】
本発明のエンジンの制御装置の他の態様では、前記エンジンは、前記駆動力付与手段とは別に、前記エンジンにおけるノッキングを防止可能なノッキング防止手段を備えており、前記制御手段は、予め設定された条件が満たされる場合には、前記駆動力付与手段による前記駆動力の付与を中止すると共に、前記ノッキングを防止するように前記ノッキング防止手段を制御する。
【００６１】
この態様によれば、エンジンは、例えば、吸気・排気時期（吸気時期及び排気時期のうち少なくとも一方）が可変に構成された吸気及び／又は排気弁、点火時期が可変に構成された点火プラグ、吸気圧を可変に構成されたターボ過給器、燃焼室容積を可変とするように構成されたコンロッド、クランク軸等など、駆動力付与手段とは別に、筒内圧、圧縮比、燃焼温度等を調節することで、エンジンにおけるノッキングを防止可能な各種ノッキング防止手段を備える。動作時には、制御手段は、例えば駆動力付与手段としてのモータ或いはモータジェネレータに電源供給するバッテリの充電状態が一定レベル以下であるなど、予め設定された条件が満たされる場合には、クランク角或いは機関運転状態によらずに駆動力付与手段による駆動力の付与を中止する。そして、上述したノッキング防止手段によって少なくとも一時的にノッキング防止が行われる。よって、何らかの条件でノッキング回避のための駆動力の付与が突如として中止されても、これにより大きなノッキングが発生する事態を効果的に回避できる。
【００６２】
このノッキング防止手段に係る態様では、前記ノッキング防止手段は、前記クランク角に対して点火時期が可変に構成された点火プラグと前記クランク角に対して吸気時期を可変に構成された吸気弁とのうち少なくとも一方を含み、前記制御手段は、前記駆動力の付与を中止させる際に、前記点火時期及び前記吸気時期のうち少なくとも一方を制御するように構成してもよい。
【００６３】
このように構成すれば、駆動力の付与を中止させる際には、点火時期が可変に構成された点火プラグの点火時期を遅角させることで、迅速にノッキング回避を行える。或いは、駆動力の付与を中止させる際には、吸気時期が可変に構成された吸気弁の吸気時期を遅角させることで、エンジン燃費低下代を小さくしつつ、ノッキング回避を行える。
【００６４】
更にこの場合、予想される前記駆動力の付与を中止する時間に応じて、前記点火時期及び前記吸気時期の制御方法を変更するように構成してもよい。
【００６５】
点火時期を遅角させるのと吸気時期を遅角させるのとでは、応答性能、即ちノッキング回避を行うまでにかかる時間と、制御に伴うエネルギ損失の度合いとが相異なる。よって、駆動力の付与を中止させる際には、例えば制御手段において先ず中止する時間を予想しておき、この予想される中止する時間に応じて、点火時期のみの制御、吸気時期のみの制御、両者を同時に行う制御、両者を相前後して行う制御など、点火時期及び吸気時期の制御方法を適宜変更することで、ノッキング回避を迅速に行うと同時にエネルギ効率を向上させることが可能となる。
【００６６】
或いはこの場合、前記駆動力の付与を中止するまでの時間に応じて、前記点火時期及び前記吸気時期の制御方法を変更するように構成してもよい。
【００６７】
上述のように点火時期を遅角させるのと吸気時期を遅角させるのとでは、応答性能とエネルギ損失の度合いとが相異なるので、駆動力の付与を中止させる際には、例えば制御手段において先ず中止するまでの時間を特定する。そして、この中止するまでの時間に応じて、点火時期のみの制御、吸気時期のみの制御、両者を同時に行う制御、両者を相前後して行う制御など、点火時期及び吸気時期の制御方法を適宜変更することで、ノッキング回避を迅速に行うと同時にエネルギ効率を向上させることが可能となる。
【００６８】
本発明のエンジンの制御装置の他の態様では、前記エンジンは、前記駆動力付与手段とは別に、前記エンジンにおける効率を向上可能な効率向上手段を備えており、前記制御手段は、予め設定された条件が満たされる場合には、前記駆動力付与手段による前記駆動力の付与を中止すると共に、前記効率を向上させるように前記効率向上手段を制御する。
【００６９】
この態様によれば、エンジンは、例えば、吸気・排気時期が可変に構成された吸気及び／又は排気弁、点火時期が可変に構成された点火プラグ、吸気圧を可変に構成されたターボ過給器、燃焼室容積を可変とするように構成されたコンロッド、クランク軸等など、駆動力付与手段とは別に、筒内圧、圧縮比、燃焼温度等を調節することで、エンジンにおける効率を向上可能な各種効率向上手段を備える。動作時には、制御手段は、例えば駆動力付与手段としてのモータ或いはジェネレータモータに電源供給するバッテリの充電状態が一定レベル以下であるなど、予め設定された条件が満たされる場合には、クランク角或いは機関運転状態によらずに駆動力付与手段による駆動力の付与を中止する。そして、上述した効率向上手段によって少なくとも一時的にエンジンの効率向上が行われる。
【００７０】
本発明のエンジンの制御装置の他の態様では、前記制御手段は、予め設定された条件が満たされる場合には、前記クランク角度及び前記機関運転状態によらずに、前記駆動力付与手段による前記駆動力の付与を行わない。
【００７１】
この態様によれば、例えば、エンジンの回転数、スロットル開度、吸気・排気時期等により特定可能である過渡運転状態にある場合や、駆動力付与手段としてのモータ或いはジェネレータモータに電源供給するバッテリの充電状態が一定レベル以下である場合など、予め設定された条件が満たされる場合には、クランク角度及び機関運転状態によらずに、駆動力付与手段による駆動力の付与を行わない。これにより、例えば過渡運転状態等の特殊状況で、ピストンに対する駆動力付与によるノック改善制御や等容度改善制御が実行され且つこれが破錠して、例えば大きなノッキングが発生する事態を未然防止できる。
【００７２】
本発明のエンジンの制御装置の他の態様では、前記制御手段は、前記エンジンにおける失火判定を前記ピストンの動きに基づいて実行可能であり、該失火判定を実行している最中には前記駆動力の付与を禁止するように前記駆動力付与手段を制御する。
【００７３】
この態様によれば、制御手段は、エンジンにおける失火判定を実行することで、特別に失火時用に用意された各種エンジン制御を実行できる。ここで特に、ピストンに対する駆動力付与によるノック改善制御や等容度改善制御の最中には、ピストンの動きに基づいて行われる失火判定の精度は、概ね低下せざるを得ない。よって、失火判定の最中には、このようなピストンに対する駆動力付与を禁止する。これにより、失火判定の判定精度の低下を回避でき、誤った失火判定により、失火時用の各種エンジン制御を不適切に実行する事態を未然防止できる。尚、本願明細書における失火判定が基づく「ピストンの動き」とは、例えばピストン速度、クランク角速度、エンジン回転数等を指す。
【００７４】
本発明のエンジンの制御装置の他の態様では、前記制御手段は、前記エンジンにおける失火判定を前記ピストンの動きに基づいて実行可能であり、前記駆動力を付与するように前記駆動力付与手段を制御している最中には前記失火判定を禁止する。
【００７５】
この態様によれば、制御手段は、エンジンにおける失火判定を実行することで、特別に失火時用に用意された各種エンジン制御を実行できる。ここで特に、ピストンに対する駆動力付与によるノック改善制御や等容度改善制御の最中には、ピストンの動きに基づいて行われる失火判定の精度は、概ね低下せざるを得ない。よって、このようなピストンに対して駆動力付与している最中には、失火判定を禁止する。これにより、失火判定の判定精度の低下を回避でき、誤った失火判定により、失火時用の各種エンジン制御を不適切に実行する事態を未然防止できる。
【００７６】
本発明のエンジンの制御装置の他の態様では、前記制御手段は、前記エンジンにおける失火判定を前記ピストンの動きに基づいて実行可能であり、前記駆動力を付与するように前記駆動力付与手段を制御している最中には前記駆動力の付与に起因した回転変動影響分を補正して前記失火判定を実行する。
【００７７】
この態様によれば、制御手段は、エンジンにおける失火判定を実行することで、特別に失火時用に用意された各種エンジン制御を実行できる。ここで特に、ピストンに対する駆動力付与によるノック改善制御や等容度改善制御の最中には、ピストンの動きに基づいて行われる失火判定の精度は、概ね低下せざるを得ない。よって、このようなピストンに対して駆動力付与している最中には、当該駆動力付与に起因した回転変動影響分を補正して、失火判定を実行する。他方で、このようなピストンに対して駆動力付与していない最中には、当該駆動力付与に起因した回転変動影響分を補正することなく通常通りに失火判定を実行する。これにより、失火判定の判定精度の低下を回避でき、誤った失火判定により、失火時用の各種エンジン制御を不適切に実行する事態を未然防止できる。しかも、失火判定が長期に亘って実行されない事態を回避できる。
【００７８】
本発明のエンジンの制御装置の他の態様では、当該エンジンの制御装置は、ハイブリッド車両に搭載されており、前記駆動力付与手段は、前記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モータジェネレータ装置を含む。
【００７９】
この態様によれば、ハイブリッド車両において、モータジェネレータ装置を含む駆動力付与手段によって、ピストンに対し駆動力を高信頼性のタイミングで付与することが可能となる。特に、駆動力の振幅や位相制御も比較的高精度で制御できる。そして特に、ハイブリッド車両等において、モータジェネレータ装置を駆動力付与手段として利用することで、本発明のエンジンの制御装置を比較的容易に構築できる。
【００８０】
このモータジェネレータ装置に係る態様では、前記モータジェネレータ装置は、前記ピストンに対して前記駆動力を付与する第１モータジェネレータと、前記ハイブリッド車両の駆動軸に対して他の駆動力を付与する第２モータジェネレータとを含んでなるように構成してもよい。
【００８１】
このように構成すれば、所謂パラレルハイブリッド方式のハイブリッド車両等において、クランク軸側に接続された第１モータジェネレータを駆動力付与手段として利用することで、本発明のエンジンの制御装置を比較的容易に構築できる。
【００８２】
更にこの場合、前記第１モータジェネレータが前記ピストンに対して前記駆動力を付与している状態において、前記駆動軸を介しての駆動輪への伝達振動を、前記第２モータジェネレータによって相殺するように構成してもよい。
【００８３】
このように構成すれば、第１モータジェネレータがピストンに対して駆動力を付与することで、仮に伝達振動が無視し得ない程度に発生しても、係る振動に起因する駆動軸を介しての駆動輪への伝達振動を、第２モータジェネレータによって相殺する。これにより、駆動力付与手段としての第１モータジェネレータの作動時に、騒音が発生する或いは乗り心地が悪くなるなどの事態を、効果的に回避できる。尚、この場合における第２モータジェネレータによる「相殺」とは、理想的には、ほぼ完全に相殺することであるが、実践上は、駆動軸を介しての駆動輪への伝達振動を多少なりとも低減できれば、相応の効果が得られる。
【００８４】
上述のモータジェネレータ装置に係る態様では、前記モータジェネレータ装置は、前記エンジンによる前記クランク軸の回転力で発電可能な第１モータジェネレータと、前記ハイブリッド車両の駆動軸に対して他の駆動力を付与する第２モータジェネレータとを含んでなり、前記制御手段は、前記第１モータジェネレータにおける負荷を低下させることで結果的に、前記クランク軸に対して前記駆動力を付与するように構成してもよい。
【００８５】
このように構成すれば、所謂シリアルハイブリッド方式のハイブリッド車両等において、クランク軸側に接続された第１モータジェネレータを駆動力付与手段として利用することで、本発明のエンジンの制御装置を比較的容易に構築できる。
【００８６】
本発明における駆動力付与手段による「駆動力の付与」とは、積極的に駆動力をピストンに付与する（これによりピストン速度を上昇させる）意味の他、エンジンに負荷として要求している出力トルクを積極的に低下させることで結果的に駆動力をピストンに付与する（これによりピストン速度を上昇させる）意味を含む広い概念である。
【００８７】
本発明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、上述した本発明のエンジンの制御装置（但し、その各種態様も含む）と、前記エンジンと、前記モータジェネレータ装置とを備える。
【００８８】
本発明のハイブリッド型の動力出力装置によれば、上述した本発明のエンジンの制御装置を備えるので、ピストン速度特性をエンジンの機関運転状態に応じて変更可能であり、これにより複数種類の機関運転状態に応じてエンジン効率を向上させ得る。しかも、このようなピストン速度特性を、ハイブリッド型の動力出力装置に含まれるモータジェネレータ装置を用いて比較的容易に実行できる。
【００８９】
本発明のハイブリッド型の動力出力装置の一態様では、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。
【００９０】
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、ピストン速度特性をエンジンの機関運転状態に応じて変更可能であり、これにより複数種類の機関運転状態に応じてエンジン効率を向上させ得る。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。
【００９１】
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駆動輪を含む車輪とを備える。
【００９２】
本発明のハイブリッド車両によれば、上述した本発明のハイブリッド型の動力出力装置を備えるので、ピストン速度特性をエンジンの機関運転状態に応じて変更可能であり、これにより複数種類の機関運転状態に応じてエンジン効率を向上させ得る。更に乗り心地の向上、エンジンの長寿命化を図れる。
【００９３】
本発明のエンジンの制御方法は上記課題を解決するために、ピストン及び該ピストンに接続されたクランク軸を有するエンジンを、前記ピストンに対して駆動力を付与可能である駆動力付与手段を備えた制御装置により制御するエンジンの制御方法であって、前記クランク軸におけるクランク角度及び前記エンジンにおける機関運転状態に応じて、前記ピストンに対し、その運動方向の正方向及び負方向の少なくと一方向に、前記駆動力を付与するように前記駆動力付与手段を制御する制御工程を備える。
【００９４】
本発明のエンジンの制御方法によれば、上述した本発明のエンジンの制御装置の場合と同様に、ピストン速度特性をエンジンの機関運転状態に応じて変更可能であり、これにより複数種類の機関運転状態に応じてエンジン効率を向上させ得る。
【００９５】
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。
【００９６】
【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、本発明に係るエンジンの制御装置を、ハイブリッド車両に適用したものであり、更に、本発明に係るエンジンの制御方法は、当該ハイブリッド車両において実行されるものである。
【００９７】
（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。
【００９８】
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。
【００９９】
本実施形態では特に、モータジェネレータＭＧ１は、駆動力付与手段の一例として機能する。そして、ノッキングを防止しつつエンジン効率を向上させるべく、制御手段の一例としてのＥＦＩＥＣＵ１７０による制御下で、モータジェネレータＭＧ１は、エンジン１５０のクランクシャフトにおけるクランク角度及びエンジン１５０における機関運転状態に応じて、エンジン１５０のピストンに対し、その運動方向の正方向及び負方向の少なくと一方向に、駆動力を付与するように構成されている。このような駆動力の付与動作に付いては後に詳述する。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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）。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
（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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
（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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
ピストン１８には、コンロッド（コネクションロッド）１９を介して、クランクシャフト１５６が接続されている。クランクシャフト１５６は、複数のシリンダ１６内に配設された複数のピストン１８に、相互に異なるクランク角となるように接続されている。
【０１２６】
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。
【０１２７】
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。
【０１２８】
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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
本実施形態では、エンジン１５０には、ノッキングに固有の周波数帯域の振動を検出するノッキングレベルセンサ９０が設けられている。そして、ＥＦＩＥＣＵ１７０は、このノッキングレベルセンサ９０からのノキングレベルを示す検出信号に基づいて、公知のノッキングコントロールを行うように構成されている。即ち、本実施形態では、公知のノッキングコントロールシステム（ＫＣＳ）が、ノッキングレベルセンサ９０及びＥＦＩＥＣＵ１７０を含んで構築されている。特にこのノッキングレベルセンサ９０からの検出出力は、後述のようにＥＦＩＥＣＵ１７０によるピストン速度制御に用いることが可能である。
【０１３３】
加えて本実施形態では、エンジン１５０の付近には、大気圧センサ９１及び外気温センサ９２が設けられており、更に燃焼室２０には、筒内圧センサ９３が設けられており、これらのセンサからの検出出力も、後述のようにＥＦＩＥＣＵ１７０によるピストン速度制御に用いることが可能である。
【０１３４】
（ピストン速度制御の第１実施形態）
以下の説明では、制御手段の一例としてのＥＦＩＥＣＵ１９０による制御下で、駆動力付与手段の一例としてのモータジェネレータＭＧ１が、ピストン１８に対して付与する駆動力の一例たるトルクを“制御トルク”と呼ぶ。更に、ＥＦＩＥＣＵ１９０及びモータジェネレータＭＧ１により、このような制御トルクを付与する制御を“ピストン速度制御”と呼ぶ。
【０１３５】
次に、エンジン１５０の機関運転状態に応じたピストン速度制御の第１実施形態について図１及び図５に加えて、図６から図１０を参照して説明する。ここに、図６は、エンジン回転数Ｎｅ−エンジントルクＴｅ特性図上で、ノック領域及び非ノック領域を図式的に示したものである。図７は、第１実施形態におけるピストン速度制御を示すフローチャートである。図８は、エンジンのＰ−Ｖ線図上で、ノッキングを回避する原理を図式的に示したものである。また図９は、ノッキングを抑制する際におけるモータジェネレータＭＧ１によるピストン速度の制御タイミングを、燃焼サイクルダイアグラム上で図式的に示したものであり、図１０は、エンジン効率を向上させる際におけるモータジェネレータＭＧ１によるピストン速度の制御タイミングを、燃焼サイクルダイアグラム上で図式的に示したものである。
【０１３６】
先ず図６に例示したように、図５に示した如きレシプロ方式のエンジン１５０では、エンジン回転数Ｎｅ−エンジントルクＴｅ特性図上において、概ね低回転数且つ高トルク側に「ノック領域」が存在し、概ね高回転数且低トルク側に「非ノック領域」が存在する。そして、これらの間には、エンジン回転数Ｎｅ及びエンジントルクＴｅ以外の条件によって、ノッキングを発生する可能性がある「中間領域」が存在する。
【０１３７】
そこで第１実施形態では、図１に示したモータジェネレータＭＧ１は、駆動力付与手段の一例として、図５に示したピストン１８に対して、クランクシャフト１５６及びコンロッド１９を介して制御トルクを付与可能に構成されている。ＥＦＩＥＣＵ１７０は、制御手段の一例として、クランクシャフト１５６におけるクランク角度及びエンジン１５０における機関運転状態の一例たるエンジン回転数Ｎｅ及びエンジントルクＴｅに応じて選択的に、ピストン１８に対し制御トルクを付与するように、モータジェネレータＭＧ１を制御する。特に、ＥＦＩＥＣＵ１７０は、制御手段を構成する判定手段の一例として、エンジン１５０でノッキングが発生するか否かを判定し、この判定結果に基づくノッキングの発生状態に応じて、ピストン１８に対してその運動方向の正方向（即ち、ピストン速度を上げる方向）又は負方向（即ち、ピストン速度を下げる方向）に、制御トルクを付与するようにモータジェネレータＭＧ１を制御するように構成されている。
【０１３８】
図７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。
【０１３９】
以上のような初期状態において、ノッキングを防止しつつエンジン効率を高めるためのエンジン１５０のピストン１８におけるピストン速度を可変制御するための“ピストン速度制御ロジック”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）。
【０１４０】
すると、エンジン１５０の機関運転状態が、図６に示した如き、「ノック領域」にあるのか、「非ノック領域」にあるのか又は「中間領域」にあるのかが、ＥＦＩＥＣＵ１７０により判定される（ステップＳ１１）。この判定は、エンジン１５０における現時点で要求されているエンジン回転数Ｎｅ及びエンジントルクＴｅに基づいて、例えば予め設定されＥＦＩＥＣＵ１７０の内蔵メモリに格納されている図６の如きＮｅ−Ｐｅ特性図上で判定される。このようなエンジン回転数Ｎｅ及びエンジントルクＴｅは、エンジン回転数センサやエンジントルクセンサを用いて直接検出してＥＦＩＥＣＵ１７０に入力してもよいし、車速、アクセス踏み込み量等の他のパラメータからＥＦＩＥＣＵ１７０で算出或いは換算により求めてもよい。
【０１４１】
このような判定に加えて、ノッキングの発生し易さに強い影響を及ぼすような、例えば図５に示した大気圧センサ９１、外気温センサ９２等を用いて検出される大気圧力、外気温度等の外的要因としての各種パラメータや、点火プラグ２６による点火時期が可変である場合のこのタイミング、排気弁２８や吸気弁３２における排気・吸気時期が可変である場合のこれらのタイミング等の内的要因としての各種パラメータなど、他の一又は複数のパラメータを、当該ノック領域にあるのか又は非ノック領域にあるか若しくは中間領域にあるかの判定に用いることも可能である。或いは、このような例えば図５に示した大気圧センサ９１、外気温センサ９２等を用いて検出される大気圧力、外気温度等の各種パラメータに応じて、現在の機関運転状態がノック領域に入るか又は非ノック領域に入るかの判定基準に対して、変更を加えることも可能である。これらにより、ノック領域にかかる判定精度を一層高められる。いずれの場合にも、予め実験的、経験的、理論的、シミュレーション等により、パラメータの組合せにより規定されるどのような機関運転状態が、当該エンジン１５０においてノッキングを発生させるか否かを特定し、これらのパラメータの組合せとしてのノッキング判定用の条件を、例えばＥＦＩＥＣＵ１７０の内蔵メモリ内にテーブル化或いはマップ化して格納しておくとよい。そして、動作時に、これらのパラメータをリアルタイムで検出或いは算出して、該予め格納されたテーブル或いはマップを参照すれば、ノッキングが発生するか否かの判定が比較的簡単に実行できる。
【０１４２】
若しくは、このようなマップやテーブルを参照するのに代えて又は加えて、図５に示したノッキングレベルセンサ９０の検出出力に応じて、ノッキングが発生するか否かを判定するように構成してもよい。このように構成すれば、リアルタイムで検出されるノッキングレベルセンサ９０の検出出力に従って、直接的にノッキングが発生しているか否か或いはノッキングが発生しそうであるか否かを判定できる。又は、図５に示した筒内圧センサ９３の検出出力に応じて、ノッキングが発生するか否かを判定するように構成してもよい。このように構成すれば、リアルタイムで検出される筒内圧センサ９３の検出出力に従って、例えばエンジン回転数に応じて規定される閾値圧力よりも筒内圧が高いなど、間接的にノッキングが発生しているか否か或いはノッキングが発生しそうであるか否かを判定できる。
【０１４３】
以上詳細に説明したような判定の結果、ノッキングが発生すると判定された場合には（ステップＳ１１：「ノック領域」）、ＥＦＩＥＣＵ１７０による制御下で、モータジェネレータＭＧ１は、ノッキングが誘発され易い膨張行程初期におけるピストン速度を上昇させる。即ち、燃焼室２０内における圧縮上死点付近でピストン１８を加速する（ステップＳ１２）。
【０１４４】
本願明細書では以下適宜、このようなピストン１８を圧縮上死点付近で加速させる制御を“ノック改善制御”と呼ぶ。
【０１４５】
より具体的には、ノック改善制御を実行する場合、図８に示したＰ（燃焼室内圧力）−Ｖ（燃焼室容積）線図において、圧縮工程から膨張行程に移る圧縮上死点付近における理想的な特性線Ｌ１を、ピストン速度を上昇させて燃焼を相対的に遅くすることで、特性曲線Ｌ２のように丸める。尚、図８のＰ−Ｖ線図では、圧縮上死点でのみ燃焼が瞬間的に行われる理想的な特性線Ｌ１が示されている。実際のエンジンにおける燃焼では、ピストン１８が動いており且つ燃焼に時間もかかるので、圧縮上死点以外でも燃焼が行われ、多かれ少なかれ特性線Ｌ２のように丸みを帯びることになる。
【０１４６】
図９に示すように例えば、エンジン１５０が４気筒である場合、ＥＦＩＥＣＵ１７０は、各ピストン１８について、圧縮から膨張に至る“☆”印で示した点火時期に対応する圧縮上死点付近で、ピストン速度を瞬間的に速めるように、モータジェネレータＭＧ１を制御する。尚、図９の燃焼サイクルダイアグラムでは、“圧”は圧縮工程を示し、“膨張”は膨張工程を示し、“排”は排気工程を示し、“吸”は吸気工程を示す。そして、各クランク角度に対して、エンジン＃１〜＃４の夫々について、どのタイミングで点火されるかを“☆”印で示してある。即ち図９に示すように、第１実施形態では、ステップＳ１１でノッキングが発生すると判定された場合には、４つのエンジン＃１〜＃４の全てについて、圧縮上死点付近で、ピストンが加速されるようにモータジェネレータＭＧ１が制御される。例えば、エンジン回転数Ｎｅが、１２００回転（ｒｐｍ：回転／分）であれば、モータジェネレータＭＧ１による加速で、圧縮上死点付近で瞬間的に１３００回転（ｒｐｍ）程度にする。この際、モータジェネレータＭＧ１では、加速エネルギに応じた力行動作を行ってもよい。
【０１４７】
続いて、このようなピストン加速後の膨張工程で、エンジン回転数Ｎｅを元の例えば１２００回転（ｒｐｍ）或いはそれより多少低い回転数に戻す（ステップＳ１３）。これにより、当該ピストン速度制御ロジックを開始する際における初期状態として現在要求されている回転数Ｎｅを、その平均値により実現するようにモータジェネレータＭＧ１及びエンジン１５０を制御できることになる。
【０１４８】
このようにノック改善制御を実行する場合、ピストン速度を短時間のみ変更することにより、各燃焼室２０内で、膨張工程初期における筒内圧力が低くなるので、ノッキングの発生を効果的に防止することが可能となる。
【０１４９】
その後、当該割り込み処理によるピストン速度制御ロジックを終了する。
【０１５０】
他方、ステップＳ１１における判定の結果、ノッキングが発生しないと判定された場合には（ステップＳ１１：「非ノック領域」）、ＥＦＩＥＣＵ１７０は、エンジン１５０の圧縮上死点付近におけるピストン１８の速度が下降するようにモータジェネレータＭＧ１を制御する。即ち、図１０に示すように、第１実施形態では、ステップＳ１１でノッキングが発生しないと判定された場合には、４つのエンジン＃１〜＃４の全てについて、圧縮上死点付近で、ピストンが減速されるようにモータジェネレータＭＧ１が制御される（ステップＳ１４）。
【０１５１】
本願明細書では以下適宜、このようなピストン１８を圧縮上死点付近で減速させる制御を“等容度改善制御”と呼ぶ。
【０１５２】
ここで一般に図８に示したＰ−Ｖ線図上では、理想的には点火して燃焼する時間内の燃焼室容積は極小に維持されたままの方が、燃焼室２０内の圧力のピーク値が上がり、理想的な特性線Ｌ１に近付き、エンジン効率は良くなる。そこで、第１実施形態における等容度改善制御の場合、ノッキングが発生しない限りにおいて、圧縮上死点におけるピストン１８の速度を下降させることで、実際の特性線Ｌ２を理想的な特性線Ｌ１に近付ける。即ち、エンジン１５０の等容度を積極的に上げることで、エンジン効率を高めるようにする。例えば、エンジン回転数Ｎｅが、１２００回転（ｒｐｍ）であれば、モータジェネレータＭＧ１による減速で、圧縮上死点付近で瞬間的に１１００回転程度にする。この際、モータジェネレータＭＧ１では、減速エネルギに応じた回生動作を行ってもよい。
【０１５３】
続いて、このようなピストン減速後の膨張工程で、エンジン回転数Ｎｅを例えば元の１２００回転（ｒｐｍ）或いはそれより多少高い回転数に戻す（ステップＳ１５）。これにより、当該ピストン速度制御ロジックを開始する際における初期状態として現在要求されている回転数Ｎｅを、その平均値により実現するようにモータジェネレータＭＧ１及びエンジン１５０を制御できることになる。
【０１５４】
このように等容度改善制御を実行する場合、ピストン速度を短時間のみ変更することにより、各燃焼室２０内で、膨張工程初期における筒内圧力が高くなるので、エンジン効率を高めることが可能となる。
【０１５５】
その後、当該割り込み処理によるピストン速度制御ロジックを終了する。
【０１５６】
他方、ステップＳ１１における判定の結果、中間領域にあると判定された場合には（ステップＳ１１：「中間領域」）、ＥＦＩＥＣＵ１７０は、エンジン１５０の圧縮上死点付近におけるピストン１８の速度制御、即ちノック改善制御又は等容度改善制御を行わずに、当該割り込み処理によるピストン速度制御ロジックをそのまま終了する。例えば、エンジン回転数Ｎｅが、１２００回転（ｒｐｍ）であれば、モータジェネレータＭＧ１による加速も減速も行わずに、圧縮上死点付近でも１２００回転（ｒｐｍ）程度にする。
【０１５７】
以上図６から図１０を参照して説明したように第１実施形態によれば、ノック領域であるか非ノック領域であるかなど、エンジン１５０の機関運転状態に応じて、ノック改善制御を適宜行うか或いは等容度改善制御を適宜行うことで、ノッキングの発生を回避しつつ、エンジン効率或いは燃費性能を向上させることが可能となる。
【０１５８】
第１実施形態では特に、このようなピストン速度の変更を、図１に示した如きパラレルハイブリッド方式のハイブリッド車両におけるモータジェネレータＭＧ１により行うので、専用の駆動力付与手段や制御手段を別途設ける場合と比較して、装置構造の複雑化を防ぐことができ、これにより機械的或いは電気的な損失を抑えることも可能である。しかも、クランクシャフト１５６及びコンロッド１９を介してピストン１８に接続されたモータジェネレータＭＧ１を用いることにより、比較的容易にしてピストン１８に対し制御トルクを所定のタイミングで且つ所定のアシスト量だけ正確に付与することも可能となる。
【０１５９】
更に、第１実施形態では、車軸にベルトを介して直結されている方のモータジェネレータＭＧ２ではなく、車軸に直結されていない方のモータジェネレータＭＧ１で、ピストン速度制御を行うため、ピストン速度制御に伴って車軸トルクの変動や或いは振動が発生し難いので、乗心地等の観点から一層有利である。但し、モータジェネレータＭＧ２もエンジン１５０に接続されているので、上述したノック改善制御或いは等容度改善制御などのピストン速度制御を、モータジェネレータＭＧ２側で実行することも可能である。更に、このようなピストン速度制御を、モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２の両者で同時に或いは分担して実行することも可能である。
【０１６０】
加えて、第１実施形態では、ノック領域や非ノック領域に対する制御動作とは異なる中間領域における制御動作を設定することで、確実にノッキングが発生する場合にノック改善制御を実行しつつ、著しくエンジン効率が悪い場合にのみ等容度改善制御を実行することも可能となる。これにより、当該ピストン速度が瞬時に変化する機会を減らすことができ、ピストン速度の安定化を図ることも可能となる。また、必要性の低いノック改善制御や等容度改善制御を行わないことで、これらのために必要な電力消費やピストン速度制御を行わない分だけ、システム全体としての燃費向上を図れる場合もある。
【０１６１】
（ピストン速度制御の第２実施形態）
次に本発明に係るピストン速度制御の第２実施形態について、図１及び図５に加えて、図１１を参照して説明する。図１１は、クランクシャフトの角速度ω［ｒａｄ／ｓｅｃ］に対する共振部材としてのダンパのゲイン［ｄＢ］を示したゲイン特性図である。ここにいう「ゲイン」とは、図１において、モータジェネレータＭＧ１からクランクシャフト１５６へのダンパ１３０によるトルク伝達に係るゲインである。
【０１６２】
第２実施形態は、第１実施形態におけるダンパ１３０（図１参照）が特別に構成されており、その他の構成及び動作については、第１実施形態の場合と同様である。
【０１６３】
即ち第２実施形態では、図１に示したようにモータジェネレータＭＧ１と、クランクシャフト１５６との間に配置されたダンパ１３０は、モータジェネレータＭＧ１によるクランクシャフト１５６及びコンロッド１９（図５参照）を介してのピストン１８のピストン速度制御に必要なエネルギ、即ちモータジェネレータＭＧ１の制御トルクの振幅を小さくするように構成されている。
【０１６４】
より具体的には図１１に示すように、ピストン速度を制御したい周波数領域（即ち、エンジン１５０における爆発間隔の周波数）に対応する、例えばエンジン回転数１１００〜１２００回転（ｒｐｍ）程度に相当する角速度領域Ｗｐｓにおいて局所的に、モータジェネレータＭＧ１からクランク軸１５６へ伝達されるトルク伝達に係るゲインを上げるように、ダンパ１３０の共振特性を設定する。これにより、ピストン速度制御に必要なエネルギ−を小さくする。更に好ましくは、例えばエンジン１５０において、フライホイールを軽量化したり無くすなど、そのイナ−シャを小さくする。或いは、このフライホイールにおける慣性とダンパ１３０における弾性乗数とを調整することで、図１１に示したようなゲイン特性を得ることも可能である。
【０１６５】
第２実施形態によれば、より小さなモータジェネレータＭＧ１における制御トルク振幅を用いて、共振部材としてのダンパ１３０を介してピストン速度を制御可能となり、上述したノック改善制御や等容度改善制御を実行できる。このため、モータジェネレータＭＧ１における、ノック改善制御や等容度改善制御に必要なＭＧトルク定格を小さくすることが可能となる。
【０１６６】
尚、図１１において、局所的にゲイン特性を向上させた角速度領域Ｗｐｓよりも高い側にある高周波数領域ではゲインが単調に低下しているが、このような高周波数領域では、モータジェネレータＭＧ１のトルクによるクランク角速度への影響は基本的に小さい。図１１のグラフ上でゲインが単調に低下する角速度は例えば、制御したいエンジン回転数よりも高い１３００回転（ｒｐｍ）以上程度に相当する角速度である。
【０１６７】
（ピストン速度制御の第３実施形態）
次に図１２及び図１３を参照して、本発明に係るピストン速度制御の第３実施形態について説明する。ここに、図１２は、逆オフセットクランク構造を示すクランク、コンロッド及びピストンの機構図であり、図１３は、図１２に示した逆オフセットクランク構造におけるクランク角に対するピストン速度特性を示すグラフである。
【０１６８】
第３実施形態は、第１実施形態におけるエンジン１５０を構成する、ピストン１８、コンロッド１９及びクランクシャフト１５６（図５参照）の接続構造が、オフセットクランク構造をなすように構成されている。その他の構成及び動作については、第１実施形態の場合と同様である。
【０１６９】
即ち図１２に示すように、第３実施形態のエンジン１５０ｓは、ピストン１８ｓ、コンロッド１９ａ及びクランクシャフト１５６ｓとの接続構造が、逆オフセットクランク構造とされている。より具体的には、クランクシャフト１５６ｓがシリンダボアの中心Ｃｓからその回転方向と逆の方向（図１２中左側）に所定オフセット量ｅだけオフセットされている。
【０１７０】
このため、図１３に示すように、本実施形態では、コンロッド長ｌに対するオフセット量ｅの比率“ｅ／ｌ”が、例えば“１．２３”程度となり、この比率“ｅ／ｌ”が“０”である（即ち、オフセット量ｅ＝０である）の場合と比較して、圧縮・排気工程の初期にピストン速度が高められている。
【０１７１】
従って、第３実施形態によれば、上述したノック改善制御を行う以前の基本状態において、図１３に示した如きピストン速度特性によって、ノッキングの発生を抑制できる。このため、上述した実施形態におけるノック改善制御を、逆オフセットクランク構造を有するエンジンに組み合わせることで、一層のノッキング防止を図ることが可能となる。
【０１７２】
尚、本実施形態の変形形態として、ピストンとクランクシャフトとの接続構造が、順オフセットクランク構造とされてもよい。順オフセットクランク構造とは、図１２の機構図において、クランクシャフト１５６ｓのオフセットする方向が逆である（図１２では右側にオフセットする）構造をいう。このような順オフセットクランク構造を採用すれば、上述した等容度改善制御を行う以前の基本状態において、オフセットのない通常エンジンと比較して等容度改善を抑制できる。このため、上述した実施形態における等容度改善制御を、順オフセットクランク構造を有するエンジンに組み合わせることで、一層のエンジン効率の向上を図ることが可能となる。
【０１７３】
（ピストン速度制御の第４実施形態）
次に図１４及び図１５を参照して、本発明に係るピストン速度制御の第４実施形態について説明する。ここに、図１４は、シリアルハイブリッド方式の動力出力装置の一具体例における概略構成を示すブロック図であり、図１５は、シリアルハイブリッド方式の動力出力装置の他の具体例における概略構成を示すブロック図である。
【０１７４】
第４実施形態のように、駆動軸に対してエンジンが直接に駆動力を伝達しないシリアルハイブリッド方式においても、上述した本実施形態と類似の、ノック改善制御及び等容度改善制御が可能であり、これにより同様或いは類似の技術的効果が得られる。
【０１７５】
即ち図１４に示すように、第４実施形態では、エンジン１５０のトルクは、ベルト３００を介してモータジェネレータＭＧ１に伝達される。他方で、エンジン１５０のトルクは、トランスミッション（Ｔ／Ｍ）３０２を介してモータジェネレータＭＧ２に伝達される。更に、モータジェネレータＭＧ２のトルクがデファレンシャルギヤ（ＤＦギヤ）３０３を介して車軸に伝達される。
【０１７６】
本実施形態では特に、エンジン１５０に対するノック改善制御或いは等容度改善制御などのピストン速度制御を、駆動軸に直結していない方のモータジェネレータＭＧ１にて実行する。そして好ましくは、モータジェネレータＭＧ１がエンジン１５０のピストンに対してノック改善制御用に或いは等容度改善用に制御トルクを付与している状態においては、エンジン１５０からトランスミッション３０２等を介して車軸側に伝わろうとする振動を、モータジェネレータＭＧ２によって相殺するように構成されている。尚、このような振動の相殺は、実際の振動レベルをモニタリングして、これが所定閾値を越えた場合に実行することも可能である。
【０１７７】
このように構成すれば、モータジェネレータＭＧ１がピストン速度制御のためにエンジン１５０に対して制御トルクを付与することで、仮に伝達振動が無視し得ない程度に発生しても、この振動に起因する車軸への伝達振動を、モータジェネレータＭＧ２によって相殺できる。これによりノック改善制御時や等容度改善制御時に、騒音が発生する或いは乗り心地が悪くなるなどの事態を、効果的に回避できる。この場合におけるモータジェネレータＭＧ２による相殺は、車軸への伝達振動を多少なりとも低減すればよい。
【０１７８】
或いは図１５に示すように、第４実施形態の変形形態では、エンジン１５０のトルクは、トルクコンバータ（Ｔ／Ｃ）３０１を介してトランスミッション（Ｔ／Ｍ）３０２に伝達される。この変形形態の場合にも、モータジェネレータＭＧ１がエンジン１５０のピストンに対してノック改善制御用に或いは等容度改善用に制御トルクを付与している状態においては、エンジン１５０からトルクコンバータ３０１等を介して車軸側に伝わろうとする振動を、モータジェネレータＭＧ２によって相殺するように構成されている。
【０１７９】
加えて図１５に示したトルクコンバータ３０１を備えた変形形態では、そのロックアップ中且つピストン速度制御により車軸に対してトルク変動が増幅される周波数領域では、ピストン速度制御を実行しないように構成するのが好ましい。このように構成すれば、トルクコンバータ３０２付きの動力出力装置において、特にロックアップ直後で振動が発生しやすい状況で、当該振動を効果的に低減できる。
【０１８０】
以上のように第４実施形態によれば、車軸に対してトルク変動を殆ど発生させることなく、上述したノック改善制御や等容度改善制御用のピストン速度制御を行うことができる。
【０１８１】
尚、第１或いは第４実施形態で示したパラレルハイブリッド方式やシリアルハイブリッド方式に限られること無く各種のパラレルハイブリッド方式やシリアルハイブリッド方式に対して本発明は適用可能である。例えば第１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。
【０１８２】
（ピストン速度制御の第５実施形態）
次に本発明に係るピストン速度制御の第５実施形態について、図１及び図５に加えて、図１６を参照して説明する。ここに図１６は、クランク角度℃Ａに対するモータジェネレータＭＧ１がピストン１８に付与する制御トルク（ＭＧトルク）の振幅変化を示したトルク特性図である。
【０１８３】
第５実施形態は、エンジン１５０が４サイクルエンジンであり、一つのクランクシャフト１５６に対して複数気筒のピストン１８が接続されている。そして、これら複数気筒のエンジン１５０の各ピストン１８に対し夫々コンロッド１９を介して且つ共通のクランクシャフト１５６を介して、図１６の如き正弦波のトルクが付与されるように構成されている。その他の構成及び動作については、第１実施形態の場合と同様である。
【０１８４】
即ち第５実施形態では特に図１６に示したように、モータジェネレータＭＧ１によって、“７２０℃Ａ／ｎ／α（但し、℃Ａはクランク角、ｎは気筒数、αは自然数）”のクランク角周期で且つ振幅Ｔ０で、クランクシャフト１５６に対してトルクをかける。言い換えれば、　“エンジン回転数ｒｐｍ／６０秒×１回転当りの爆発回数”［Ｈｚ］の周波数でトルクをかける。このように構成すれば、連動する複数気筒の夫々について、膨張工程初期のピストン速度を、精密に制御可能となる。
【０１８５】
第５実施形態では好ましくは、ノック改善制御或いは等容度改善制御を行う際に、膨張工程初期におけるピストン速度の増減を、図１６に示した如き正弦波の位相θ０を調整すること若しくは位相θ０及び振幅Ｔ０を調整することによって行う。
【０１８６】
このようにフィードフォーワード的制御によって、正弦波状のトルク波形を用いつつその振幅Ｔ０の調整や位相θ０を調整することで、比較的高精度のピストン速度制御が可能となる。しかも、エンジン回転数Ｎｅの平均値については、正弦波として平均化されるので、当該正弦波トルクの付与によっては殆ど変化させないで済む。
【０１８７】
第５実施形態では、クランクシャフト１５６に介して付与されるトルクのクランク角に対する変化は、正弦波以外の所定波形としてもよい。例えば、膨張工程初期に必要なピストン速度変化を得る際に急峻であり且つその後に元のピストン速度に戻す際には緩やかであるような非正弦波でもよい。この場合にも、非正弦波の振幅変動によって、エンジン回転数Ｎｅの平均値については殆ど変化させないようにできる。
【０１８８】
第５実施形態の変形形態としては、図１６に示したピストン速度制御により付与する制御トルクが相対的に高周波になる領域（即ち、エンジン高回転側）では、制御周期を落として一部の気筒の膨張行程時のみにピストン速度制御を実施するように構成してもよい。即ち、本変形形態では、“７２０℃Ａ／ｎ×α（但し、℃Ａはクランク角、ｎは気筒数、αは自然数）”のクランク角周期で且つ振幅Ｔ０で、クランクシャフト１５６に対してトルクをかけるようにする。このように構成すれば、制御トルクが高周波になってピストン速度制御の性能が悪化する領域においても、何らのピストン速度制御を行なわない場合と比較すれば、ある程度のノック改善効果或いは燃費向上効果が得られる。しかも、このような一部の気筒のみに対する低周波制御であれば、比較的容易に実行できる。
【０１８９】
但し、例えば電流制御されるモータジェネレータＭＧ１やＥＦＩＥＣＵ１７０が高性能であって、高い駆動周波数や高い制御周波数に対処可能であれば、上述した第５実施形態の如く全気筒を制御対象としてよいことは言うまでもない、
加えて、本変形形態のように一部の気筒を対象としてピストン速度制御を行う場合には、例えばノック改善制御が実施されている状態においてはノック改善効果が相対的に大きい気筒を当該制御の対象として、或いは、例えば等容度改善制御が実施されている状態においては等容度改善効果が相対的に大きい気筒を当該制御の対象として、このようなピストン速度制御を行えば、より効率的である。この際、いずれの気筒で効果が相対的に高いかはは、後述の各種実施形態の如く、ＥＦＩＥＣＵ１７０等によって、ノック改善効果や等容度改善効果を直接或いは間接に評価することによって特定すればよい。
【０１９０】
尚、図１６に示した如き、例えば４０Ｈｚ程度である制御トルクの時間変動を利用して、モータジェネレータＭＧ１における力行動作と回生動作とを、この変動の周期で交互に行うように構成してもよい。この場合、図１６における変動の平均値を制御トルク＝０の付近に設定するとよい。これにより、モータジェネレータＭＧ１に関するエネルギ効率を向上させることが可能となる。
【０１９１】
（ピストン速度制御の第６実施形態）
次に本発明に係るピストン速度制御の第６実施形態について、図１及び図５に加えて、図１７を参照して説明する。ここに図１７は、クランク角度℃Ａに対するクランク角速度の振幅変化を示したクランク角速度特性図である。
【０１９２】
第６実施形態は、第５実施形態の場合と同様に、エンジン１５０が４サイクルエンジンであり、一つのクランクシャフト１５６に対して複数気筒のピストン１８が接続されている。そして、これら複数気筒のエンジン１５０の各ピストン１８に対し夫々コンロッド１９を介して且つ共通のクランクシャフト１５６を介して、図１７の如き正弦波のトルクが付与されるように構成されている。
【０１９３】
より具体的には図１７に“ＭＧ制御時目標波形（例）”として例示するように、本変形形態では、実際にノック改善制御或いは等容度改善制御を行う前に、ノック改善制御による効果或いは等容度改善制御による効果が得られるような、クランク角（℃Ａ）に対する正弦波のクランク角速度（ｒｐｍ）を計算する。即ち、クランク軸回転数（エンジン回転数Ｎｅ）の目標値を計算する。例えば、膨張行程初期のピストン速度を上げた場合のクランク軸回転数を計算する。そして、実際にノック改善制御或いは等容度改善制御を行う際に、このように計算されたクランク軸回転数を目標値として、図１７に“実測Ｎｅ”として例示した実際のクランク軸回転数が、この目標値に近付くようにモータジェネレータＭＧ１をフィードバック制御する。即ち図１７において、クランク角速度の差分ΔＮｅをゼロに近付けるようにフィードバック制御を行う。すると、フィードバック制御により、実測Ｎｅが目標波形に近付くことになり、図１７中“ＴＤＣ（圧縮上死点）でのクランク角速度を加速！”として示したように、膨張工程初期において、ピストン速度が加速され、前述したノック改善制御を良好に行うことができる。尚、図１７中、横軸に付された“＝＃１爆発”、“＝＃２爆発”、…は夫々、４気筒のうち＃１気筒の爆発するクランク角、＃２気筒の爆発するクランク角、…を示している。
【０１９４】
その他の構成及び動作については、第１実施形態の場合と同様である。
【０１９５】
第６実施形態のようにフィードバック制御を用いれば、上述の第５実施形態の場合とは異なり、制御が発散する恐れが少ない分有利である。特に、フィードフォーワード的な制御に比べると、当該ピストン１８に対する制御トルクの付与するシステム全体における信号や命令等の電気的な伝達時間やトルク等の機械的な伝達時間による制御の遅れを自己修復でき、自動的に最適なタイミングで制御トルクを付与できるので大変有利である。
【０１９６】
尚、ピストン速度は、エンジン１５０におけるクランク軸回転数（即ち、エンジン回転数Ｎｅ）と相関があるので、ピストン速度を制御することは、クランク軸回転数を制御することに等しい。また、係るクランク軸回転数或いはエンジン回転数は、光学的、磁気的、機械的等により、３０℃Ａ毎に或いはそれ以上の細かさで検出可能である。
【０１９７】
加えて、本実施形態におけるフィードバック制御は、例えば、先に制御トルクの位相を振って上記差分ΔＮｅを極小にする位相を特定し、続いてこの位相を固定した条件で制御トルクの振幅を振って上記差分ΔＮｅを極小にする振幅を特定するように行ってもよい。或いは、先に振幅を振って上記差分ΔＮｅを極小にする振幅を特定し、続いてこの振幅を固定した条件で位相を振って上記差分ΔＮｅを極小にする位相を特定するように行ってもよい。更に、制御トルクの振幅のみをフィードバック制御したり、制御トルクの位相のみをフィードバック制御することも可能である。
【０１９８】
（ピストン速度制御の第７実施形態）
次に図１及び図５を参照して、本発明に係るピストン速度制御の第７実施形態について説明する。
【０１９９】
第７実施形態は、図５に示したノッキングレベルセンサ９０で検出されたノッキングレベルを小さくするようにフィードバック制御を行う構成を有する。その他の構成及び動作については、第１実施形態の場合と同様である。
【０２００】
即ち第７実施形態では、先ず、公知のノッキングコントロールシステムとしても機能するノッキングレベルセンサ９０及びＥＦＩＥＣＵ１７０によって、特定周波数帯域内の振動としてエンジンのノッキングレベル（ノックレベル）が検出される。ここで特に、当該実際に検出されるノッキングレベルが小さくなるように、ＥＦＩＥＣＵ１７０によって、モータジェネレータＭＧ１がピストン１８に付与する制御トルクの振幅及び位相をフィードバック制御する。
【０２０１】
従って第７実施形態によれば、フィードバック制御の採用により、モータジェネレータＭＧ１による制御トルク付与の制御タイミングが遅れる或いは合わないこと等を効果的に未然防止できる。
【０２０２】
加えて、本実施形態における制御トルクの振幅及び位相のフィードバック制御は、例えば、先に位相を振ってノッキングレベルを極小にする位相を特定し、続いてこの位相を固定した条件で振幅を振ってノッキングレベルを極小にする振幅を特定するように行ってもよい。或いは、先に振幅を振ってノッキングレベルを極小にする振幅を特定し、続いてこの振幅を固定した条件で位相を振ってノッキングレベルを極小にする位相を特定するように行ってもよい。更に、制御トルクの振幅のみをフィードバック制御したり、制御トルクの位相のみをフィードバック制御することも可能である。
【０２０３】
（ピストン速度制御の第８実施形態）
次に図１及び図５を参照して、本発明に係るピストン速度制御の第８実施形態について説明する。
【０２０４】
第８実施形態は、エンジン１５０における機関運転状態に影響を及ぼす外的要因の一例として、大気圧及び外気温に応じて、ピストン１８に付与される制御トルクの振幅及び位相を調整するように構成されている。その他の構成及び動作については上述した第１実施形態の場合と同様である。
【０２０５】
即ち第８実施形態では、図５に示した大気圧センサ９１及び外気温センサ９２で検出された気圧データ及び温度データに応じて、モータジェネレータＭＧ１がピストン１８に付与する制御トルクの振幅及び位相を、フィードフォーワード的に調整しておく。従って、ピストン１８に対して、より的確な制御トルクの付与を行うことが可能となり、例えば上述した各種実施形態に係るフィードバック制御を行なう場合に、フィードバックループを的確或いは迅速に閉じることが可能となり、フィードバックループが破錠する可能性を低減できる。
【０２０６】
加えて、ＥＦＩＥＣＵ１７０によって、大気圧データ及び温度データに応じて、ピストン１８に付与する制御トルクの振幅のみを調整してもよいし、位相のみを調整してもよい。更に、大気圧及び外気温に限らず、例えば湿気等のエンジン１５０における機関運転状態に影響を及ぼす可能性がある他の外的要因を同様に専用センサ等で検出して或いは算出して、これを制御トルクの調整に反映させてもよい。
【０２０７】
尚、大気圧センサ９１に代えて、例えば定常運転におけるエンジン回転数、スロットル開度及び吸入される空気量の対応関係を示すマップを参照することで大気圧を学習によって特定するなど、他の複数種類の検出パラメータの特定関数として大気圧を特定或いは間接測定することも可能である。そして、このように特定或いは間接測定された大気圧データを用いて、上述した第８実施形態に係るピストン速度制御を実行することも可能である。
【０２０８】
（ピストン速度制御の第９実施形態）
次に図１及び図５を参照して、本発明に係るピストン速度制御の第９実施形態について説明する。
【０２０９】
第９実施形態は、ＥＦＩＥＣＵ１７０が、ピストン１８に対する制御トルクの付与による改善効果が所定基準に従って低い場合には、当該制御トルクの付与を停止するように構成されている。その他の構成及び動作については上述した第１実施形態の場合と同様である。
【０２１０】
即ち、第９実施形態では、ＥＦＩＥＣＵ１７０は、図５に示したノッキングレベルセンサ９０により検出されたノッキングレベルに基づいて、モータジェネレータＭＧ１によるピストン１８に対する制御トルクの付与によりノッキングレベルが低下したか否かという改善効果を評価する。或いは、ＥＦＩＥＣＵ１７０は、図５に示した筒内圧センサ９３により検出された筒内圧に基づいて、モータジェネレータＭＧ１によるピストン１８に対する制御トルクの付与により筒内圧が減少したか（ノック改善制御の場合）又は増加したか（等容度改善制御の場合）という改善効果を評価するように構成されている。言い換えれば、ピストン１８に対する制御トルクの付与により、実際にピストン速度がどれだけ変化したか或いは点火時期が何度進角できたかが、ノッキングレベルの改善及び筒内圧の変化により間接的に検出され、その検出結果に基づく改善効果が判定されるように構成されている。
【０２１１】
更に、ＥＦＩＥＣＵ１７０は、例えばピストン速度の変化や点火時期の進角変化が予め設定された所定閾値との比較によって殆ど変化していないと評価或いは判定される場合や、ノッキングレベルの低下が所定閾値との比較によって、殆ど変化していないと評価或いは判定される場合には、モータジェネレータＭＧ１におけるピストン１８に対する制御トルク付与を停止するように構成されている。
【０２１２】
従って第９実施形態によれば、何らかの内的要因や外的要因によって或いは装置故障や調整不良によって、制御トルク付与による改善効果が低い状況では、当該制御トルク付与自体を停止することで、モータジェネレータＭＧ１により消費される電力を節約でき、更に不適切な制御トルク付与に伴って発生しえる各種エネルギ損失や振動を低減できる場合もある。
【０２１３】
更に第９実施形態では、このような改善効果を評価するためのピストン速度の変化や点火時期の進角変化と比較する所定閾値、或いはノッキングレベルと比較する所定閾値は、モータジェネレータＭＧ１における消費電力に応じて可変であるように構成してもよい。例えばモータジェネレータＭＧ１における制御トルク付与のための消費電力が大きければ、所定基準を厳しくすることで大きな改善効果が得られなければ制御を中止する。即ち、小さな改善効果を得るために、却って大きな消費電力が必要になるような場合には無駄であるとして、当該制御トルクの付与を停止する。これにより、モータジェネレータＭＧ１によるピストン速度制御を長時間に亘って持続可能となる。他方、例えば消費電力が小さければ、所定基準を緩くすることで小さな改善効果でも得られている限り制御を続行する。即ち、小さな改善効果であっても、小さな消費電力により得られれば有効であるとして、当該制御トルクの付与を続行する。
【０２１４】
尚、ピストン速度の変化や点火時期の進角変化の所定閾値との比較や、ノッキングレベルの所定閾値との比較を実行するのに代えて、単純にモータジェネレータＭＧ１における消費電力が、固定又は可変に設定された所定閾値を超えた場合に、モータジェネレータＭＧ１によるピストン速度制御を停止するように構成することも可能である。これにより、モータジェネレータＭＧ１によるピストン速度制御を長時間に亘って持続可能となる。
【０２１５】
加えて、上述したノッキングレベルの低下と筒内圧の変化との組合せにより改善効果を評価してもよい。また、モータジェネレータＭＧ１による制御トルク付与のために消費される消費電力を検出し、これと上述の如く評価されるノック改善効果や等容度改善効果による燃費向上メリットとを標準化した後に比較して、最終的に、当該ハイブリッド型の動力出力装置の全体としての、ピストン速度制御による燃費向上のメリットが無いと判定される場合には、このようなピストン速度制御を禁止するように構成してもよい。
【０２１６】
以上のように第９実施形態によれば、消費電力を節約する或いは有効利用しつつ当該制御トルクの付与によるピストン速度制御を実行可能となり、システム全体のエネルギ効率を一層高めることが可能となる。
【０２１７】
（ピストン速度制御の第１０実施形態）
次に図１及び図５に加えて、図１８から図２０を参照して、本発明に係るピストン速度制御の第１０実施形態について説明する。ここに図１８は、クランク角に対する３０℃Ａ所要時間を示す特性曲線上で失火判定を行う様子を示すグラフである。図１９は、ピストン速度制御が理想的に行われている場合における通常時のクランク角に対する３０℃Ａ所要時間を示す特性曲線とピストン速度制御時のクランク角に対する３０℃Ａ所要時間を示す特性曲線とを重ねて示すグラフであり、図２０は、ピストン速度制御が理想的に行われていない場合における通常時のクランク角に対する３０℃Ａ所要時間を示す特性曲線とピストン速度制御時のクランク角に対する３０℃Ａ所要時間を示す特性曲線とを重ねて示すグラフである。
【０２１８】
第１０実施形態は、ＥＦＩＥＣＵ１７０が、予め設定された条件が満たされる場合には、クランク角度及びエンジン１５０における機関運転状態によらずに、ピストン１８に対する制御トルクの付与を行わないようにモータジェネレータＭＧ１を制御する構成を有する。その他の構成及び動作については上述した第１実施形態の場合と同様である。
【０２１９】
例えば予め設定された条件の一例として、ＥＦＩＥＣＵ１７０がピストン１８の動きに基づく失火判定を実行している最中には、ＥＦＩＥＣＵ１７０は、モータジェネレータＭＧ１によるピストン速度制御を実施させない。
【０２２０】
ここに「失火」とは、エンジン１５０において点火時期で点火せずに、燃料ガスをそのまま排気する機関運転状態を指す。一般には、点火時期で上昇する筈のクランク軸の瞬間的な回転数が、実際には下降することで検出可能である。特に「失火」は排気ガス浄化性能を顕著に低下させる場合もあるので、失火判定を行い、失火を防ぐように機関運転状態を制御することは重要である。
【０２２１】
図１８に示すように、平常燃焼時には、燃焼室内の爆発により、エンジン１５０のピストン１８から概ね正弦波状に変化する平常特性曲線Ｃ１１が得られるはずである。ここで、失火時には、燃焼室内の爆発が起こらないため、３０℃Ａ所要時間は、図１８のグラフ上で、この平常特性曲線Ｃ１１から外れた線分Ｃ１２を描くようになる。この変化をリアルタイムで検出することが、即ち失火判定となる。具体的には、図１８中に、“失火”で示した時点以降における３０℃Ａ所要時間の、平常特性曲線Ｃ１１からの差分を、１８０℃Ａ毎にモニタリングしておき、これが所定閾値を超えた場合には、失火しているものとの判定がなされる。
【０２２２】
他方、図１９に示すように、ピストン速度制御を行っていない通常時であって非失火時における平常特性曲線Ｃ１３は、やはり正弦波状である。これに対して、本実施形態のピストン速度制御を行って制御トルクをピストン１８に対して付与した場合には、その３０℃Ａ所要時間は、例えば、平常特性曲線Ｃ１３よりも振幅が小さく（図１９では、位相は等しい）平常特性曲線Ｃ１４を描くようになる。従って、本実施形態におけるピストン速度制御が理想的に行われている限りにおいて、クランク角の全域に亘って制御トルクによるクランク角速度変化分が上乗せされるだけであるので、図１８で示した如き失火判定は同様に問題なく実行可能である。
【０２２３】
しかしながら、実際には、各種の外的要因や内的要因或いは故障や調整・整備不良や、ノック改善制御や等容度改善制御に不向きな周波数帯域等の諸条件、フィードバック制御の破錠に応じて、ピストン１８に対して制御トルクを付与するピストン速度制御の性能が悪化する場合が存在する。
【０２２４】
図２０に示すように、このような場合には、燃焼サイクル毎に、制御トルクによるクランク角速度変化分が異なる場合が考えられる。即ち、平常特性曲線Ｃ１３に対して、本実施形態のピストン速度制御を行なった場合に、３６０℃Ａ以降の制御トルク振幅が、それ以前よりも顕著に大きくなるような平常特性曲線Ｃ１５を描くようになる場合がある。
【０２２５】
このような場合に、図１８を参照して説明したのと同様に失火判定を行うと、誤まった判定結果が出やすい。
【０２２６】
そこで、本実施形態では、ＥＦＩＥＣＵ１７０が定期的に実行される失火判定の動作中には、ピストン速度制御を行なわないように、モータジェネレータＭＧ１を際御する。これにより、誤った失火判定が行われ、更にこれに伴ってエンジン１５０における失火時の専用処理が誤まって行われる事態を未然防止できる。
【０２２７】
因みに、失火判定により失火していることが判定された場合には、ＥＦＩＥＣＵ１７０は、特別に失火時用に用意された各種制御を実行する。このような失火対処用の制御自体については公知であるので、ここでの詳細は省略する。
【０２２８】
逆に、ＥＦＩＥＣＵ１７０は、モータジェネレータＭＧ１によるピストン速度制御を実行している最中には、ピストン１８の動きに基づく失火判定を実行しないように構成してもよい。これにより、ピストン速度制御の影響によって誤った失火判定が行われる事態を未然防止できる。このようにピストン速度制御中に失火判定を実行しない制御と失火判定中にピストン速度制御を実行しない制御とのいずれを採用するかについては、失火判定が相対的に重要である場合は後者を採用し、失火判定が相対的に重要でない場合には前者を採用すればよい。
【０２２９】
加えて、失火判定中にピストン速度制御の開始条件が成立した場合には、失火判定を中断し、ピストン速度制御を優先的に実行するように構成してもよい。或いは逆に、ピストン速度制御中に失火判定の開始条件が成立した場合には、ピストン速度制御を中断し、失火判定を行うように構成してもよい。これらの構成によっても、ピストン速度制御の影響により誤った失火判定が行われる事態を未然防止できる。
【０２３０】
また第１０実施形態では、例えば予め設定された条件の他の例として、エンジン１５０が過渡運転状態にある場合には、ＥＦＩＥＣＵ１７０は、モータジェネレータＭＧ１によるピストン速度制御を実施させないように構成してもよい。ここにエンジン１５０が過渡運転状態にある場合とは、例えばギヤチェンジ時など定常運転ではない場合であり、エンジン１５０の回転数、スロットル開度、吸気・排気時期等の諸条件によって特定可能である。
【０２３１】
これにより、例えば過渡運転状態等の特殊状況で、ピストン１８に対する制御トルク付与によるノック改善制御や等容度改善制御が実行され且つこれが破錠して、例えば大きなノッキングが発生する事態を未然防止できる。
【０２３２】
尚、過渡運転状態においてこのような大きなノッキングの発生を防止する観点からは、ピストン速度制御中には、モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２の少なくとも一方で負荷分担を行って、エンジン１５０の機関運転状態を準定常運転状態に保つ或いは定常運転状態に多少なりとも近付けるようにしてもよい。
【０２３３】
更に第１０実施形態では、例えば予め設定された条件の他の例として、モータジェネレータモータＭＧ１に電源供給するバッテリ１９４の充電状態が一定レベル以下である場合には、ＥＦＩＥＣＵ１７０は、モータジェネレータＭＧ１によるピストン速度制御を実施させないように構成してもよい。
【０２３４】
これにより、例えばバッテリ１９４における蓄電量不足の状況で、ピストン１８に対する制御トルク付与によるノック改善制御や等容度改善制御が不完全に実行され且つこれが破錠して、例えば大きなノッキングが発生する事態を未然防止できる。
【０２３５】
更にまた第１０実施形態では、例えば予め設定された条件の他の例として、ピストン速度の制御状態を示すクランクシャフト１９の回転数変動を参照しつつ、仮にノック改善制御を実行すると予め設定される許容可能な等容度を下回る場合には、ＥＦＩＥＣＵ１７０は、モータジェネレータＭＧ１によるノック改善制御を実施させないように構成してもよい。これにより、ノック改善制御が破錠した場合に、等容度が顕著に低下する事態を未然防止できる。或いは、例えば予め設定された条件の他の例として、ピストン速度の制御状態を示すクランクシャフト１９の回転数変動を参照しつつ、仮に等容度改善制御を実行すると予め設定されるノック領域となる回転数に近付き過ぎる場合には、ＥＦＩＥＣＵ１７０は、モータジェネレータＭＧ１による等容度改善を実施させないように構成してもよい。これにより、等容度改善制御が破錠した場合に、大きなノッキングが生じる事態を未然防止できる。
【０２３６】
（ピストン速度制御の第１１実施形態）
次に図１、図５及び図１８から図２０に加えて、図２１を参照して、本発明に係るピストン速度制御の第１１実施形態について説明する。ここに図２１は、モータジェネレータＭＧ１のトルクがクランク角速度へ伝達される際の伝達関数を図式的に示したブロック図である。
【０２３７】
第１１実施形態は、ＥＦＩＥＣＵ１７０が、エンジン１５０における失火判定或いは失火検出を、クランク回転数に基づいて実行可能であり、ピストン速度制御の最中に失火判定或いは失火検出を行なう場合には、制御トルクの付与に起因した回転変動影響分を補正して当該失火判定を実行するように構成されている。その他の構成及び動作については上述した第１実施形態の場合と同様である。また、失火判定自体については、図１８から図２０を参照して説明した第１０実施形態の場合と同様である。
【０２３８】
ＥＦＩＥＣＵ１７０により実行されるクランク回転数に基づいて行われる失火判定の精度は、ノック改善制御や等容度改善制御の最中に既に図２０に平常特性曲線Ｃ１５として例示したように、クランク回転数をそのまま用いたのでは低下する場合がある。そこで、本実施形態では、ピストン速度制御中には、制御トルク付与に起因した回転変動影響分を補正した上で、失火判定を実行する。
【０２３９】
具体的には図２１に示すように、本実施形態では予め、モータジェネレータＭＧ１による制御トルクがクランク角速度へ伝達される際の伝達特性を示す伝達関数Ｇ（Ｓ）を用意する。この関数は、エンジン１５０、特にそのシリンダ１６、ピストン１８及びコンロッド１９、並びにクランクシャフト１５６、モータジェネレータＭＧ１、プラネタリギヤ１２０等の設計仕様により個別具体的に特定可能である。この伝達関数Ｇ（Ｓ）は、モータジェネレータＭＧ１を流れる電流から実測可能であるモータジェネレータＭＧ１によって出力されるＭＧトルクを入力として、このＭＧトルクによるクランク角速度変化量を算出する伝達関数である。
【０２４０】
その後、ハイブリッド車両の動作時には、モータジェネレータＭＧ１から出力されるＭＧトルクが、モータジェネレータＭＧ１を流れる電流から実測される。そして、このＭＧトルクを入力として、図２１の伝達関数Ｇ（Ｓ）により、これに対応するクランク角速度変化量が算出される。続いて、前述のように光学的、磁気的、機械的手法等で実測される、例えば図２０で平常特性曲線Ｃ１５として例示したようなクランク角速度から、伝達関数Ｇ（Ｓ）で算出したクランク角速度変化量が、各クランク角度について引き算される。この際、理論上は、クランク角速度における高周波数成分については、図２０に示した平常特性曲線Ｃ１３の波形（正弦波）で示されるエンジントルクの変動による成分と、制御トルクによる成分とが加算されて、平常特性曲線Ｃ１５として例示したようなクランク角速度が構成されている。従って、このような引き算によって、制御トルクの付与に起因した回転変動影響分が除かれた、補正後のクランク角速度が得られる。
【０２４１】
続いて、係る補正後のクランク角速度に基づいて、図１８に示したような失火判定が実行される。この際、ピストン速度制御を行うか行わないかに拘わらず、失火判定に使用するクランク加速度情報は、常に、図２０に示した平常特性曲線Ｃ１３の波形（正弦波）に成形した後に、当該失火判定が実行される。
【０２４２】
以上説明したように第１１実施形態において、図２１に示した伝達関数Ｇ（Ｓ）は既知であり且つＭＧトルクの実測値は電流から計算可能であるので、制御トルクの付与に応じたクランク角速度変化量を計算できる。そこで、図１８を参照して説明した失火判定は、このような制御トルクに応じたクランク角速度変化量を差引いた補正後のクランク角速度に基づいて実行される。これにより、ピストン速度制御による失火判定精度の低下を抑制できる。しかも、失火判定を禁止しないで済むので、失火判定が長期に亘って実行されない事態を回避できる。
【０２４３】
他方で、このようなピストン１８に対して制御トルクを付与していない最中には、当該制御トルク付与に起因した回転変動影響分を補正することなく通常通りに失火判定を実行する。これにより、失火判定の判定精度の低下を回避できる。
【０２４４】
（ピストン速度制御の第１２実施形態）
次に図１及び図５を参照して、本発明に係るピストン速度制御の第１２実施形態について説明する。
【０２４５】
第１２実施形態は、ＥＦＩＥＣＵ１７０が、ピストン１８に対する制御トルクの付与による改善効果と制御トルクとの関係を学習して、改善効果をより高める制御トルクを付与するようにモータジェネレータＭＧ１を制御するように構成されている。ここに改善効果とは、前述した第９実施形態の場合と同様に、例えば図５に示したノッキングレベルセンサ９０により検出されたノッキングレベルに基づいて、モータジェネレータＭＧ１によるピストン１８に対する制御トルクの付与によりノッキングレベルが低下したか否かを指す。或いは、図５に示した筒内圧センサ９３により検出された筒内圧に基づいて、モータジェネレータＭＧ１によるピストン１８に対する制御トルクの付与により筒内圧が減少したか（ノック改善制御の場合）又は増加したか（等容度改善制御の場合）を指す。言い換えれば、ピストン１８に対する制御トルクの付与により、実際にピストン速度がどれだけ変化したか或いは点火時期が何度進角できたかを指す。その他の構成及び動作については上述した第１実施形態の場合と同様である。
【０２４６】
即ち第１２実施形態では、ＥＦＩＥＣＵ１７０は、このような改善効果と制御トルクとの関係を学習して、改善効果をより高める振幅や位相を有する制御トルクを付与するようにモータジェネレータＭＧ１を制御する。
【０２４７】
従って第１２実施形態によれば、ＥＦＩＥＣＵ１７０は、ピストン速度制御が行われる都度に、改善効果と駆動力との関係を学習するので、学習が進むに連れて、ノッキング防止やエンジン効率向上の効果を、実践的な意味で最大限に近いレベルまで向上させられる。
【０２４８】
尚、本実施形態においては、このような点火時期に係る学習は、クランクシャフト１５６における回転数変動を見て、モータジェネレータＭＧ１によるピストン速度制御が良好な状態（即ち、ピストン速度の変動が所定範囲内にある時）において実施するのが好ましい。これにより、本実施形態におけるエンジン効率向上代を最大限に引き出すことが可能となる。
【０２４９】
加えて本実施形態では、例えばノッキングコントロールシステムを利用して、ノック改善制御の状態を検出し、点火時期を進角できる量を調整してもよい。より具体的には、クランク角速度等を参照して、ノック改善制御によるピストン速度状態が完全でない（例えば、若干位相がずれている等の）時に、ノック改善制御による改善効果に応じて、理想的な進角量＋αに、実際に制御可能な範囲内で且つなくべく近くなる“＋α×ｃ％”（但し、０＜ｃ＜１）の進角量を用いて、当該ノック改善制御を行ってもよい。
【０２５０】
これにより、実際のモータジェネレータＭＧ１のノック改善制御の状況に応じてピストン速度制御を行うことができ、実現可能な範囲内で最大限度のエンジン効率の向上を図れる。
【０２５１】
或いは本実施形態において、制御トルクの振幅が、モータジェネレータＭＧ１におけるトルク定格によって制限される場合には、例えば、±４０Ｎｍしか出せないモータジェネレータＭＧ１に対して−２０Ｎｍ中心で±３０Ｎｍ振幅の制御トルクが必要な場合には、当該定格上の制限内で最良な進角量に調整してもよい。
【０２５２】
これにより、実際のモータジェネレータＭＧ１の定格に応じて可能な限りの進角量となるようにピストン速度制御を行うことができ、実現可能な範囲内で最大限度のエンジン効率の向上を図れる。
【０２５３】
（ピストン速度制御の第１３実施形態）
次に図１及び図５を参照して、本発明に係るピストン速度制御の第１３実施形態について説明する。
【０２５４】
第１３実施形態は、エンジン１５０は、駆動力付与手段としてのモータジェネレータＭＧ１とは別に、エンジン１５０におけるノッキングを防止可能な、例えば吸気・排気時期（吸気時期及び排気時期のうち少なくとも一方：以下同様）が可変に構成された吸気弁３２及び／又は排気弁２８、点火時期が可変に構成された点火プラグ２６、並びに吸気圧を可変に構成されたターボ過給器３９（図５参照）、更に、特開２０００−６４８６６号公報、特開平６−２４１０５８号公報等に開示された燃焼室容積を可変とするように構成されたコンロッド等など、各種のノッキング防止手段を備えている。そして、ピストン速度制御の最中に、ＥＦＩＥＣＵ１７０は、上述した第１０実施形態の場合と同様に予め設定された条件が満たされる場合には、モータジェネレータＭＧ１による制御トルクの付与を中止する。ここで第１３実施形態では特に、このように制御トルクの付与を中止すると共に、筒内圧、圧縮比、燃焼温度等を調節することでノッキングを防止するように、上述した各種のノッキング防止手段を制御する。その他の構成及び動作については上述した第１実施形態の場合と同様である。
【０２５５】
具体的には例えば、ノック改善制御が中止された場合、点火プラグにおける点火時期を遅角させることで、ノッキングの回避が行われる。このようなノッキング回避は瞬時に実行可能であり、モータジェネレータＭＧ１による制御過渡状態において、ノッキングを抑制できる。
【０２５６】
また例えば、ノック改善制御が中止された場合、吸気及び／又は排気弁における吸気・排気時期を遅角させて空気量を減らすことにより、ノッキングの回避が行われる。これにより、上述した点火時期を遅角させる場合と比較して、エンジン燃費低下代を小さくしつつ、ノッキングを抑制できる。
【０２５７】
この際特に、先ずノック改善制御を中止する時間が相対的に長いか又は短いかを、リアルタイムで機関運転状態、バッテリの充電量等に基づいて判断し、続いて、この判断結果に応じて、これらの点火時期の遅角制御を行うか、吸気・排気時期の遅角制御を行うかを場合分けするのが好ましい。
【０２５８】
例えば、ノック改善制御を中止する時間が相対的に短いと判断される場合は、点火時期の遅角制御のみで一時的にノッキングを回避すると効率的である。他方で、ノック改善制御を中止する時間が相対的に長いと判断される場合は、先ず、点火時期の遅角制御及び吸気・排気時期の遅角制御の両者を行って迅速なノッキング回避を行うと共に（この際、より好ましくは、点火時期は確実にノッキングが発生しない程度に遅角させておき）、吸気・排気時期の遅角制御が完了した後に、即ち吸気する空気量を減らした後に、点火時期についての遅角は元の戻すとよい（例えば、遅角を０又は既定値に戻すとよい）。このようにすれば、エンジン燃費低下代を最小限にしつつ、確実なノック回避が可能となる。
【０２５９】
尚、ノッキング改善制御の中止後における点火時期の遅角制御及び吸気・排気時期の遅角制御によって、エンジンパワーが低下する場合があるが、このようなエンジンパワーの低下分は、エンジン回転数を上げることにより補償すればよい。即ち、ピストン速度制御を行うか否かによらずに、エンジン１５０としては、同一のパワーを出力させることが可能となる。これにより、エンジン１５０に係る動作性能に支障は来たさない。
【０２６０】
以上説明したように本実施形態によれば、何らかの条件でノック改善制御が突如として中止されても、これにより大きなノッキングが発生する事態を効果的に回避できる。
【０２６１】
尚、本実施形態では、エンジン１５０は、このようなノッキング防止手段に代えて又は加えて若しくはノッキング防止手段と兼用で、例えば吸気・排気時期が可変に構成された吸気弁３２及び／又は排気弁２８、点火時期が可変に構成された点火プラグ２６、吸気圧を可変に構成されたターボ過給器３９（図５参照）、燃焼室容積を可変とするように構成されたコンロッド等など、各種のエンジン効率を向上可能な効率向上手段を備えている。そして、ピストン速度制御の最中に、ＥＦＩＥＣＵ１７０は、予め設定された条件が満たされる場合には、モータジェネレータＭＧ１による制御トルクの付与を中止する。ここで特に、このように制御トルクの付与を中止すると共に、筒内圧、圧縮比、燃焼温度等を調節することでエンジン効率を向上させるように、このような効率向上手段を制御するように構成してもよい。具体的には例えば、等容度改善制御が中止された場合、点火プラグにおける点火時期を変更することや、吸気及び／又は排気弁における吸気・排気時期を進角させて空気量を増減することにより、等容度改善が行われる。これにより、モータジェネレータＭＧ１による等容度改善制御が中止された状況でも、他の効率向上手段によりエンジン効率向上を図れる。この場合にも、点火時期や吸気・排気時期の変更によってエンジンパワーは低下する場合があるが、その低下分は、エンジン回転数を上げることにより補償すればよい。
【０２６２】
（ピストン速度制御の第１４実施形態）
次に図２２を参照して、本発明に係るピストン速度制御の第１４実施形態について説明する。ここに図２２は、第１４実施形態におけるピストン速度制御を示すフローチャートである。
【０２６３】
第１４実施形態は、上述した各種実施形態に係るピストン速度制御を適宜組み合わせて用いることで全体効率を向上可能な一連のピストン速度制御ロジックに係るものである。
【０２６４】
図２２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り、ＥＦＩＥＣＵ１７０及びモータジェネレータＭＧ１を用いたエンジン１５０のピストン１８に対するピストン速度制御を行うための“ピストン速度制御ロジック”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Ｓ２０）。
【０２６５】
すると、ＥＦＩＥＣＵ１７０によって、例えば前述の第１及び第９〜第１１実施形態中で説明したピストン速度制御を実施すべきか否かの判定の如き、各種の機関運転状態等に応じた当該ピストン速度制御を実施すべきか否かの判定が行われる（ステップＳ２１）。より具体的には、例えば第１実施形態の場合と同様に、ＥＦＩＥＣＵ１７０によって、「ノック領域」にあるのか又は「非ノック領域」にあるのかが判定される。この判定に加えて、第９実施形態の場合と同様に、ピストン１８に対する制御トルクの付与による改善効果が所定基準に従って低いか否かが判定され、第１０実施形態の場合と同様に、予め設定された条件が満たされるか否かが判定され、或いは、第１１実施形態の場合と同様に失火判定が行われるか否かが判定される。
【０２６６】
ステップＳ２１における判定の結果、ピストン速度制御を実施すべきと判定された場合（ステップＳ２１：“実施”）、続いて当該ピストン速度制御の実施開始直後であるか否かが判定される（ステップＳ２２）。そして、実施開始直後であれば（ステップＳ２２：Ｙｅｓ）、モータジェネレータＭＧ１における制御トルク付与が無い状態から有る状態になるように移行制御が行われる（ステップＳ２３）。
【０２６７】
続いて、例えば前述の第５〜第８実施形態中で説明した制御トルクの調整の如き、モータジェネレータＭＧ１における制御トルク（ＭＧトルク）の調整が実施される（ステップＳ２４）。より具体的には、第５実施形態の場合と同様に、複数気筒のエンジン１５０の各ピストン１８に対し正弦波の制御トルクをフィードフォーワード的に付与したり、第６実施形態の場合と同様に、複数気筒のエンジン１５０の各ピストン１８に対し正弦波の制御トルクをフィードバック的に付与したり、第７実施形態の場合と同様に、ノッキングレベルが小さくなるように制御トルクの振幅及び位相をフィードバック制御したり、第８実施形態の場合と同様に、大気圧及び外気温に応じて、制御トルクの振幅及び位相をフィードフォーワード的に調整する。
【０２６８】
その後、当該割り込み処理によるピストン速度制御ロジックを終了する。
【０２６９】
他方、ステップＳ２２における判定の結果、実施開始直後でなければ（ステップＳ２２：Ｎｏ）、例えば前述の第１２実施形態の場合と同様に、点火時期を通常よりも＋αだけ進角させ（ステップＳ２５）、その後ステップＳ２４に進む。そして、ステップＳ２４におけるトルク調整を行った後に当該ピストン速度制御ロジックを終了する。
【０２７０】
他方、ステップＳ２１における判定の結果、ピストン速度制御を実施すべきと判定されない場合、即ち中止又は停止若しくは禁止すべきと判定された場合（ステップＳ２１：“中止”）、続いて当該ピストン速度制御の実施停止直後であるか否かが判定される（ステップＳ２６）。ここで、実施停止直後であれば（ステップＳ２６：Ｙｅｓ）、モータジェネレータＭＧ１における制御トルク付与が有る状態から無い状態になるように移行制御が行われた後に（ステップＳ２７）、当該割り込み処理によるピストン速度制御ロジックを終了する。
【０２７１】
他方、ステップＳ２６における判定の結果、実施停止直後でなければ（ステップＳ２６：Ｎｏ）、例えば前述の第１２実施形態の場合と同様に、点火時期を通常制御に設定した後（ステップＳ２８）、当該割り込み処理によるピストン速度制御ロジックを終了する。
【０２７２】
以上のように第１４実施形態によれば、エンジン１５０における各種の機関運転状態等に応じて、ノック改善制御を適宜行うか或いは等容度改善制御を適宜行うことで、ノッキングの発生を回避しつつ、エンジン効率或いは燃費性能を向上させることが可能となる。
【０２７３】
（ピストン速度制御の第１５実施形態）
次に図２３を参照して、本発明に係るピストン速度制御の第１５実施形態について説明する。ここに図２３は、第１５実施形態におけるピストン速度制御を示すフローチャートである。尚、図２３において、図２２に示した第１４実施形態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。
【０２７４】
第１５実施形態は、上述した各種実施形態に係るピストン速度制御を適宜組み合わせて用いることで全体効率を向上可能な一連のピストン速度制御ロジックに係るものである。
【０２７５】
図２３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り、ＥＦＩＥＣＵ１７０及びモータジェネレータＭＧ１を用いたエンジン１５０のピストン１８に対するピストン速度制御を行うための“ピストン速度制御ロジック”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Ｓ３０）。
【０２７６】
続いて図２２に示した第１４実施形態の場合と同様にステップ２１からＳ２３における処理が実行される。
【０２７７】
ここでステップＳ２３の実行後、エンジン１５０において定常運転或いは準定常運転が実施される（ステップＳ３３）。より具体的には、例えば前述の第１０実施形態中で説明したのと同様に、ピストン速度制御中には、エンジン１５０が過渡運転状態にある場合、モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２の少なくとも一方で負荷分担を行って、エンジン１５０の機関運転状態を準定常運転状態に保つ或いは定常運転状態に多少なりとも近付ける制御が、ＥＦＩＥＣＵ１７０によって行われる。これにより、過渡運転状態でピストン速度制御の破錠により、大きなノッキングが発生する事態を効率的に回避できる。
【０２７８】
続いて図２２に示した第１４実施形態の場合と同様にステップ２４における処理が実行され、その後、当該割り込み処理によるピストン速度制御ロジックを終了する。
【０２７９】
他方、ステップＳ２２における判定の結果、実施開始直後でなければ（ステップＳ２２：Ｎｏ）、モータジェネレータＭＧ１によるピストン１８に対する制御トルクの付与を継続しつつ、例えば前述の第１２実施形態の場合と同様に、点火時期を通常よりも＋αだけ進角させ（ステップＳ３５）、その後ステップＳ２４に進む。そして、ステップＳ２４におけるトルク調整を行った後に当該ピストン速度制御ロジックを終了する。
【０２８０】
他方、ステップＳ２１における判定の結果、ピストン速度制御を実施すべきと判定されない場合、即ち中止又は停止若しくは禁止すべきと判定された場合（ステップＳ２１：“中止”）、図２２に示した第１４実施形態の場合と同様にステップ２６及びＳ２７における処理が実行され、その後、当該割り込み処理によるピストン速度制御ロジックを終了する。但し、ステップＳ２６における判定の結果、実施停止直後でなければ（ステップＳ２６：Ｎｏ）、モータジェネレータＭＧ１によるピストン１８に対する制御トルクの付与を停止しつつ、例えば前述の第１２実施形態の場合と同様に、点火時期を通常制御に設定した後（ステップＳ３８）、当該割り込み処理によるピストン速度制御ロジックを終了する。
【０２８１】
以上のように第１５実施形態によれば、エンジン１５０における各種の機関運転状態等に応じて、ノック改善制御を適宜行うか或いは等容度改善制御を適宜行うことで、ノッキングの発生を回避しつつ、エンジン効率或いは燃費性能を向上させることが可能となる。
【０２８２】
（ピストン速度制御の第１６実施形態）
次に図２４を参照して、本発明に係るピストン速度制御の第１６実施形態について説明する。ここに図２４は、第１６実施形態におけるピストン速度制御を示すフローチャートである。
【０２８３】
第１６実施形態は、ピストン速度制御のうち、上述した第１２実施形態の如く改善効果と制御トルクとの関係を学習することで改善効果を高めるための点火進角可能代学習ロジックに係るものである。
【０２８４】
図２４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り、ＥＦＩＥＣＵ１７０による“点火進角可能代学習ロジック”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Ｓ４０）。
【０２８５】
すると、エンジン１５０が、例えばギヤチェンジ等の過渡運転状態ではない定常運転状態にあるか否かが判定される（ステップＳ４１）。ここで、定常運転状態でなければ（ステップＳ４１：Ｎｏ）、学習を行うのに不適切であるとして、そのまま当該割り込み処理による点火進角可能代学習ロジックを終了する。
【０２８６】
他方で、ステップＳ４１における判定の結果、定常運転状態であれば（ステップＳ４１：Ｙｅｓ）、学習を行うのに適しているとして、ピストン速度制御を行わない状態での最大点火進角量θ１を算出する（ステップＳ４２）。この算出は、ノッキングレベルセンサ９０や筒内圧センサ９３（図５参照）で、ノッキングしない領域を検出して行われる。
【０２８７】
続いて、ピストン速度制御を行っている状態での最大点火進角量θ２を算出する（ステップＳ４３）。この算出は、ノッキングレベルセンサ９０や筒内圧センサ９３（図５参照）で、ノッキングしない領域を検出して行われる。
【０２８８】
続いて、ステップＳ４２及びＳ４３で求めた最大点火進角量θ２及び最大点火進角量θ１の差“θ２−θ１”の点火時期を、点火進角可能分（α°）として、学習する（ステップＳ４４）。これにより、例えばＥＦＩＥＣＵ１７０の内蔵メモリ内に構築された学習テーブルが更新される。その後、当該割り込み処理による点火進角可能代学習ロジックを終了する。
【０２８９】
以上のように第１６実施形態によれば、ＥＦＩＥＣＵ１７０は、ピストン速度制御が行われる都度に適宜、点火進角可能分を学習するので、学習が進むに連れて、ノッキング防止やエンジン効率向上の効果を、実践的な意味で最大限に近いレベルまで向上させられる。
【０２９０】
（ピストン速度制御の第１７実施形態）
次に図２５を参照して、本発明に係るピストン速度制御の第１７実施形態について説明する。ここに図２５は、第１７実施形態におけるピストン速度制御を示すフローチャートである。
【０２９１】
第１７実施形態は、ピストン速度制御のうち、上述した第１２実施形態中に示した如く、ピストン速度制御を開始する過渡時に点火時期を制御するための“ピストン速度制御開始時の点火時期制御ロジック”に係るものである。
【０２９２】
図２５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り、ＥＦＩＥＣＵ１７０による“ピストン速度制御開始時の点火時期制御ロジック”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Ｓ５０）。
【０２９３】
すると、ピストン速度制御を実施中であるか否かが判定される（ステップＳ５１）。ここで、実施中でなければ（ステップＳ５１：Ｎｏ）、そのまま当該割り込み処理による点火時期制御ロジックを終了する。
【０２９４】
他方で、ステップＳ５１における判定の結果、ピストン速度制御の実施中であれば（ステップＳ５１：Ｙｅｓ）、先ず点火進角可能分を、例えば上述した第１２実施形態或いは第１６実施形態で説明した学習機能によって得られた学習値として、若しくは予め設定されたマップ又はテーブル上の値として、参照する。そして、この点火進角可能分から、現在ピストン速度制御されているクランク角より補正した値分だけ点火進角を実施する（ステップＳ５２）。続いて、ノッキングレベルセンサ９０又は筒内圧センサ９３によってノッキングしない値に点火時期を補正した後（ステップＳ５３）、当該割り込み処理による点火時期制御ロジックを終了する。
【０２９５】
以上のように第１７実施形態によれば、ＥＦＩＥＣＵ１７０は、ピストン速度制御を開始する過渡時に、点火時期制御ロジックを行うことで、ノッキングが発生する事態を効果的に回避できる。
【０２９６】
（ピストン速度制御の第１８実施形態）
次に図２６を参照して、本発明に係るピストン速度制御の第１８実施形態について説明する。ここに図２６は、第１８実施形態におけるピストン速度制御を示すフローチャートである。
【０２９７】
第１８実施形態は、ピストン速度制御のうち、上述した第１３実施形態中に示した如く、ピストン速度制御を中止する過渡時に点火時期及び吸気時期を制御するための“ピストン速度制御中止時の制御ロジック”に係るものである。
【０２９８】
図２６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り、ＥＦＩＥＣＵ１７０による“ピストン速度制御中止時の制御ロジック”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Ｓ６０）。
【０２９９】
すると、例えばバッテリ充電量低下などの中止の原因から予想されるピストン速度制御が中止される時間が、所定閾値と比較して長時間であるか否かが判定される（ステップＳ６１）。ここで長時間でなければ（ステップＳ６１：Ｎｏ）、点火プラグ２６（図５参照）における点火時期を一時的に遅角させることで、迅速にノッキングを回避して（ステップＳ６２）、当該割り込み処理による制御ロジックを終了する。
【０３００】
他方、ステップＳ６１における判定の結果、ピストン速度制御が中止される時間が、所定閾値と比較して長時間であれば（ステップＳ６１：Ｙｅｓ）、続いて、中止の原因等に応じて、今回実行しようとしているピストン速度制御の中止を即時に行うべきか又は否かが判定される（ステップＳ６３）。ここで、即時に中止すべきであれば（ステップＳ６３：Ｙｅｓ）、点火プラグ２６における点火時期を一時的に遅角させることで、迅速にノッキングを回避する。これと共に吸気弁３２（図５参照）における吸気時期を遅角させることにより、ノッキングを回避する。これらと殆ど同時に、ピストン速度制御は即時に中止される。尚、点火時期については、遅角されたままではエンジン効率が無視し得ない程低下する場合もあるので、好ましくは、その遅角により迅速なるノッキング回避が行われた後には、通常の点火時期に戻される。他方、吸気時期についてはエンジン効率を余り低下させないのでそのまま維持される。これにより、迅速にノッキングを回避した後に、更に長時間に亘ってノッキングを回避できる。その後、当該割り込み処理による制御ロジックを終了する。
【０３０１】
他方、ピストン速度制御を即時に中止しないのであれば（ステップＳ６３：Ｎｏ）、吸気弁３２における吸気時期を遅角させることにより、ノッキングを回避する（ステップＳ６５）。但し、吸気時期の遅角によるノッキング回避には、ある程度の時間がかかるので、これによるノッキング回避が完了してから、ピストン速度制御を終了させる。その後、当該割り込み処理による制御ロジックを終了する。
【０３０２】
以上のように第１８実施形態によれば、ＥＦＩＥＣＵ１７０は、ピストン速度制御を中止する過渡時に、専用の制御ロジックを行うことで、ノッキングが発生する事態を効果的に回避できる。
【０３０３】
（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。
【０３０４】
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。
【０３０５】
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。
【０３０６】
加えて、本発明のハイブリッド型の動力出力装置は、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適用可能である。
【０３０７】
更にまた、制御手段としてのＥＦＩＥＣＵ１７０は、エンジン１５０によるクランクシャフト１５６の回転力で発電可能なモータジェネレータＭＧ１における負荷を低下させることで結果的に、クランクシャフト１５６に対して駆動力を付与するように構成してもよい。即ち、上述の各種実施形態において、エンジン１５０に要求している負荷をモータジェネレータＭＧ１によって積極的に低下させることで結果的に駆動力をピストン１８に付与し、これによりピストン速度を上昇させるように構成してもよい。
【０３０８】
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エンジンの制御装置及び方法、並びにそのような制御装置を備えたハイブリッド型の動力出力装置及び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。
【０３０９】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本発明によれば、ピストン速度特性を、エンジンの機関運転状態に応じて変更可能であり、これにより例えばノック領域、非ノック領域など複数種類の機関運転状態に応じてエンジン効率を向上させることが可能となる。
【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】ピストン速度制御の第１実施形態に係るノック領域及び非ノック領域を図式的に示したエンジン回転数−エンジントルク特性図である。
【図７】第１実施形態におけるピストン速度制御を示すフローチャートである。
【図８】第１実施形態に係るノッキングを回避する原理を図式的に示したエンジンのＰ−Ｖ線図である。
【図９】第１実施形態に係るノッキングを抑制する際の、モータジェネレータによるピストン速度の制御タイミングを図式的に示した燃焼サイクルダイアグラムである。
【図１０】第１実施形態に係るエンジン効率を向上させる際の、モータジェネレータによるピストン速度の制御タイミングを図式的に示した燃焼サイクルダイアグラムである。
【図１１】ピストン速度制御の第２実施形態に係る、クランクシャフトの角速度ωに対する共振部材としてのダンパのゲインを示したゲイン特性図である。
【図１２】ピストン速度制御の第３実施形態に係る、逆オフセットクランク構造を示す機構図である。
【図１３】図１２に示した逆オフセットクランク構造におけるクランク角に対するピストン速度特性を示す特性図である。
【図１４】ピストン速度制御の第４実施形態に係るハイブリッド方式の動力出力装置の一具体例における概略構成を示すブロック図である。
【図１５】第４実施形態に係るハイブリッド方式の動力出力装置の他の具体例における概略構成を示すブロック図である。
【図１６】ピストン速度制御の第５実施形態に係る、クランク角度℃Ａに対するモータジェネレータＭＧ１がピストン１８に付与する制御トルクの振幅変化を示したトルク特性図である。
【図１７】ピストン速度制御の第６実施形態に係る、クランク角度℃Ａに対するクランク角速度の振幅変化を示したクランク角速度特性図である。
【図１８】ピストン速度制御の第１０実施形態に係る、クランク角に対する３０℃Ａ所要時間を示す特性曲線上で失火判定を行う様子を示すグラフである。
【図１９】第１０実施形態に係る、ピストン速度制御が理想的に行われている場合における通常時のクランク角に対する３０℃Ａ所要時間を示す特性曲線とピストン速度制御時のクランク角に対する３０℃Ａ所要時間を示す特性曲線とを重ねて示すグラフである。
【図２０】第１０実施形態に係る、ピストン速度制御が理想的に行われていない場合における通常時のクランク角に対する３０℃Ａ所要時間を示す特性曲線とピストン速度制御時のクランク角に対する３０℃Ａ所要時間を示す特性曲線とを重ねて示すグラフである。
【図２１】ピストン速度制御の第１１実施形態に係る、モータジェネレータのトルクがクランク角速度へ伝達される際の伝達関数を図式的に示したブロック図である。
【図２２】ピストン速度制御の第１４実施形態に係る、ピストン速度制御を示すフローチャートである。
【図２３】ピストン速度制御の第１５実施形態に係る、ピストン速度制御を示すフローチャートである。
【図２４】ピストン速度制御の第１６実施形態に係る、ピストン速度制御を示すフローチャートである。
【図２５】ピストン速度制御の第１７実施形態に係る、ピストン速度制御を示すフローチャートである。
【図２６】ピストン速度制御の第１８実施形態に係る、ピストン速度制御を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１８ピストン
１９　コンロッド
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
９０　ノッキングレベルセンサ
９１　大気圧センサ
９２　外気温センサ
９３　筒内圧センサ
１２０　プラネタリギア
１５０　エンジン
１５６　クランクシャフト
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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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