(57)【要約】      （修正有）【課題】内燃機関の吸気の窒素濃度に応じて内燃機関の動作点を変更するときに、内燃機関の出力の変化に伴う違和感を運転者に与えてしまうことを抑制する。【解決手段】エンジンの吸気の窒素濃度の状態の判断結果に基づいて、エンジン出力が変化しないようにエンジン動作点を変更するときに、所定制限条件によってエンジン動作点の変更前後でエンジン出力が変化する場合には、エンジン出力の変化分がＭ２出力にて補償されるので、エンジン出力の変化に対して、車軸上の出力の変化が抑制される。よって、エンジンの吸気の窒素濃度に応じてエンジン動作点を変更するときに、エンジン出力の変化に伴う違和感を運転者に与えてしまうことを抑制することができる。【選択図】図８
2017137035.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関と、前記内燃機関と駆動輪との間の動力伝達経路の一部を構成する変速機と、前記動力伝達経路に動力伝達可能に連結された回転機と、前記内燃機関の吸気の窒素濃度を変更する窒素濃度変更装置とを備えた車両において、前記内燃機関の運転状態と前記回転機の運転状態と前記変速機の変速比とを制御する運転状態制御部を備えた、車両の制御装置であって、
前記内燃機関の吸気の窒素濃度の状態を判断する窒素濃度判断部を更に備えており、
前記運転状態制御部は、前記窒素濃度判断部による窒素濃度の状態の判断結果に基づいて、前記内燃機関の出力が変化しないように前記内燃機関の動作点を変更するものであり、
前記運転状態制御部は、前記内燃機関の動作点を変更するときに、所定制限条件によって前記内燃機関の動作点の変更前後で前記内燃機関の出力が変化する場合には、前記内燃機関の出力の変化分を前記回転機の出力にて補償することを特徴とする車両の制御装置。
【請求項２】
前記運転状態制御部は、前記内燃機関の出力が変化しないように、前記内燃機関の運転状態を制御することによる前記内燃機関のトルクの変更と前記変速機の変速比を制御することによる前記内燃機関の回転速度の変更とによって前記内燃機関の動作点を変更するものであり、
前記所定制限条件は、前記内燃機関のトルクの制限、又は前記内燃機関の回転速度の制限であることを特徴とする請求項１に記載の車両の制御装置。
【請求項３】
前記変速機は、有段変速機であり、
前記内燃機関の回転速度の制限は、前記有段変速機にて形成されるギヤ段によって前記内燃機関の回転速度が前記駆動輪の回転速度に対して固定されることによる制限であることを特徴とする請求項２に記載の車両の制御装置。
【請求項４】
前記変速機は、無段変速状態と有段変速状態とに切り替えることが可能な変速機であり、
前記内燃機関の回転速度の制限は、有段変速状態に切り替えられたときの前記変速機にて形成されるギヤ段によって前記内燃機関の回転速度が前記駆動輪の回転速度に対して固定されることによる制限であることを特徴とする請求項２に記載の車両の制御装置。
【請求項５】
前記変速機は、前記内燃機関が動力伝達可能に連結された差動機構と前記差動機構に動力伝達可能に連結された差動用回転機とを有し前記差動用回転機の運転状態が制御されることにより前記差動機構の差動状態が制御される電気式変速機構であり、
前記回転機は、前記電気式変速機構の出力回転部材に動力伝達可能に連結された走行用回転機であり、
前記内燃機関の回転速度の制限は、前記差動用回転機の高回転化を抑制することによる制限、又は前記差動機構が有する回転部材の高回転化を抑制することによる制限であることを特徴とする請求項２に記載の車両の制御装置。
【請求項６】
前記運転状態制御部は、前記内燃機関の動作点の変更において、所定変化速度にて前記内燃機関の回転速度を変化させることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の車両の制御装置。
【請求項７】
前記窒素濃度判断部による窒素濃度の状態の判断結果に基づく前記運転状態制御部による前記内燃機関の動作点の変更は、前記内燃機関の吸気の窒素濃度の状態に応じた、前記内燃機関の燃料消費量を少なくする前記内燃機関の動作点への変更であることを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の車両の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の吸気の窒素濃度を変更する窒素濃度変更装置を備えた車両の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関と、前記内燃機関と駆動輪との間の動力伝達経路の一部を構成する変速機と、前記動力伝達経路に動力伝達可能に連結された回転機と、前記内燃機関の吸気の窒素濃度を変更する窒素濃度変更装置とを備えた車両において、前記内燃機関の運転状態と前記回転機の運転状態と前記変速機の変速比とを制御する、車両の制御装置が良く知られている。例えば、特許文献１に記載された車両がそれである。前記窒素濃度変更装置としては、特許文献１に示されるような、内燃機関の排気の一部を吸気管に還流することで内燃機関の吸気の酸素濃度を下げる(すなわち窒素濃度を上昇させる)排気再循環装置(ＥＧＲシステム；以下、ＥＧＲと称す)がある。又は、前記窒素濃度変更装置としては、特許文献２に示されるような、気体分離膜に空気(吸気又は排気)を通すことにより、吸気中の酸素等の一部、又は排気中の二酸化炭素や水蒸気等の一部を分離除去し、窒素濃度を高めた吸気を内燃機関に供給する窒素富化気体供給システムがある。前記窒素濃度変更装置によって内燃機関の吸気の窒素濃度を高めることで、気筒内での燃焼温度を低下させてＮＯxの発生を抑制することができる。一方で、特許文献１に吸気系に再循環される排気の量に応じてエンジンの効率が変化すると記載されているように、内燃機関の吸気の窒素濃度によって内燃機関の効率が変化すると考えられる。特許文献１には、ＥＧＲのオン(実行)とオフ(非実行)とに応じて(すなわち内燃機関の吸気の窒素濃度に応じて)、内燃機関の動作ラインを変更し、その動作ラインと要求パワーとに基づいて内燃機関の運転ポイント(すなわち内燃機関の回転速度とトルクとで表される動作点)を変更することにより、内燃機関を効率良く動作させることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−７６５０５号公報
【特許文献２】特開２０１１−１２６５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、内燃機関の吸気の窒素濃度に応じて内燃機関の動作点を変更する場合、内燃機関の出力(パワー[Ｗ])が変化する可能性がある。例えば、等パワーにて内燃機関の動作点を変更しようとしたときに、何らかの制限によって内燃機関の回転速度の変化又はトルクの変化が規制されると、等パワーにて内燃機関の動作点を変更できない可能性がある。内燃機関の動作点を変更するときに内燃機関の出力が変化すると、車軸上の出力(駆動輪における出力も同意)も変化する為、運転者に違和感を与えるおそれがある。
【０００５】
本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、内燃機関の吸気の窒素濃度に応じて内燃機関の動作点を変更するときに、内燃機関の出力の変化に伴う違和感を運転者に与えてしまうことを抑制することができる車両の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明の要旨とするところは、(a) 内燃機関と、前記内燃機関と駆動輪との間の動力伝達経路の一部を構成する変速機と、前記動力伝達経路に動力伝達可能に連結された回転機と、前記内燃機関の吸気の窒素濃度を変更する窒素濃度変更装置とを備えた車両において、前記内燃機関の運転状態と前記回転機の運転状態と前記変速機の変速比とを制御する運転状態制御部を備えた、車両の制御装置であって、(b) 前記内燃機関の吸気の窒素濃度の状態を判断する窒素濃度判断部を更に備えており、(c) 前記運転状態制御部は、前記窒素濃度判断部による窒素濃度の状態の判断結果に基づいて、前記内燃機関の出力が変化しないように前記内燃機関の動作点を変更するものであり、(d) 前記運転状態制御部は、前記内燃機関の動作点を変更するときに、所定制限条件によって前記内燃機関の動作点の変更前後で前記内燃機関の出力が変化する場合には、前記内燃機関の出力の変化分を前記回転機の出力にて補償することにある。
【０００７】
また、第２の発明は、前記第１の発明に記載の車両の制御装置において、前記運転状態制御部は、前記内燃機関の出力が変化しないように、前記内燃機関の運転状態を制御することによる前記内燃機関のトルクの変更と前記変速機の変速比を制御することによる前記内燃機関の回転速度の変更とによって前記内燃機関の動作点を変更するものであり、前記所定制限条件は、前記内燃機関のトルクの制限、又は前記内燃機関の回転速度の制限である。
【０００８】
また、第３の発明は、前記第２の発明に記載の車両の制御装置において、前記変速機は、有段変速機であり、前記内燃機関の回転速度の制限は、前記有段変速機にて形成されるギヤ段によって前記内燃機関の回転速度が前記駆動輪の回転速度に対して固定されることによる制限である。
【０００９】
また、第４の発明は、前記第２の発明に記載の車両の制御装置において、前記変速機は、無段変速状態と有段変速状態とに切り替えることが可能な変速機であり、前記内燃機関の回転速度の制限は、有段変速状態に切り替えられたときの前記変速機にて形成されるギヤ段によって前記内燃機関の回転速度が前記駆動輪の回転速度に対して固定されることによる制限である。
【００１０】
また、第５の発明は、前記第２の発明に記載の車両の制御装置において、前記変速機は、前記内燃機関が動力伝達可能に連結された差動機構と前記差動機構に動力伝達可能に連結された差動用回転機とを有し前記差動用回転機の運転状態が制御されることにより前記差動機構の差動状態が制御される電気式変速機構であり、前記回転機は、前記電気式変速機構の出力回転部材に動力伝達可能に連結された走行用回転機であり、前記内燃機関の回転速度の制限は、前記差動用回転機の高回転化を抑制することによる制限、又は前記差動機構が有する回転部材の高回転化を抑制することによる制限である。
【００１１】
また、第６の発明は、前記第１の発明から第５の発明の何れか１つに記載の車両の制御装置において、前記運転状態制御部は、前記内燃機関の動作点の変更において、所定変化速度にて前記内燃機関の回転速度を変化させることにある。
【００１２】
また、第７の発明は、前記第１の発明から第６の発明の何れか１つに記載の車両の制御装置において、前記窒素濃度判断部による窒素濃度の状態の判断結果に基づく前記運転状態制御部による前記内燃機関の動作点の変更は、前記内燃機関の吸気の窒素濃度の状態に応じた、前記内燃機関の燃料消費量を少なくする前記内燃機関の動作点への変更である。
【発明の効果】
【００１３】
前記第１の発明によれば、内燃機関の吸気の窒素濃度の状態の判断結果に基づいて内燃機関の動作点が変更されるので、吸気の窒素濃度の状態に応じた適切な内燃機関の動作点を使うことができる。この際、内燃機関の出力が変化しないように内燃機関の動作点が変更されるので、違和感を運転者に与えてしまうことを抑制することができる。加えて、内燃機関の出力が変化しないように内燃機関の動作点を変更するときに、所定制限条件によって内燃機関の動作点の変更前後で内燃機関の出力が変化する場合には、内燃機関の出力の変化分が回転機の出力にて補償される、動作点変更制限時の回転機による補償により、内燃機関の出力の変化に対して、車軸上の出力の変化が抑制される。よって、内燃機関の吸気の窒素濃度に応じて内燃機関の動作点を変更するときに、内燃機関の出力の変化に伴う違和感を運転者に与えてしまうことを抑制することができる。特に、動作点変更制限時の回転機による補償によって、内燃機関の吸気の窒素濃度変化に基づく内燃機関の動作点変更、内燃機関の等パワーでの動作点変更において、制限を行った場合にも、違和感を与えることなく、適切な動作点変更を行うことができる。
【００１４】
また、前記第２の発明によれば、内燃機関の出力が変化しないように内燃機関のトルクと回転速度との変更によって内燃機関の動作点を変更するときに、内燃機関のトルクの制限又は内燃機関の回転速度の制限によって内燃機関の動作点の変更前後で内燃機関の出力が変化する場合には、内燃機関の出力の変化分が回転機の出力にて補償されるので、内燃機関の出力の変化に対して車軸上の出力の変化が抑制されて、内燃機関の出力の変化に伴う違和感を運転者に与えてしまうことを抑制することができる。
【００１５】
また、前記第３の発明によれば、内燃機関の出力が変化しないように内燃機関の動作点を変更するときに、有段変速機にて形成されるギヤ段により内燃機関の回転速度が駆動輪の回転速度に対して固定されることによる制限によって内燃機関の動作点の変更前後で内燃機関の出力が変化する場合には、内燃機関の出力の変化分が回転機の出力にて補償されるので、内燃機関の出力の変化に対して車軸上の出力の変化が抑制される。
【００１６】
また、前記第４の発明によれば、内燃機関の出力が変化しないように内燃機関の動作点を変更するときに、有段変速状態に切り替えられたときの変速機にて形成されるギヤ段によって内燃機関の回転速度が駆動輪の回転速度に対して固定されることによる制限によって内燃機関の動作点の変更前後で内燃機関の出力が変化する場合には、内燃機関の出力の変化分が回転機の出力にて補償されるので、内燃機関の出力の変化に対して車軸上の出力の変化が抑制される。
【００１７】
また、前記第５の発明によれば、内燃機関の出力が変化しないように内燃機関の動作点を変更するときに、内燃機関が動力伝達可能に連結された差動機構が有する回転部材の高回転化を抑制することによる制限、又は差動機構に動力伝達可能に連結された差動用回転機の高回転化を抑制することによる制限によって内燃機関の動作点の変更前後で内燃機関の出力が変化する場合には、内燃機関の出力の変化分が電気式変速機構の出力回転部材に動力伝達可能に連結された走行用回転機の出力にて補償されるので、内燃機関の出力の変化に対して車軸上の出力の変化が抑制される。
【００１８】
また、前記第６の発明によれば、内燃機関の動作点の変更において所定変化速度にて内燃機関の回転速度が変化させられるので、内燃機関の吸気の窒素濃度に敏感に反応して内燃機関の回転速度が変動することが抑制される。これにより、内燃機関の運転状態の変化に伴う違和感を運転者に与えてしまうことを抑制することができる。
【００１９】
また、前記第７の発明によれば、窒素濃度の状態の判断結果に基づく内燃機関の動作点の変更は、内燃機関の吸気の窒素濃度の状態に応じた、内燃機関の燃料消費量を少なくする内燃機関の動作点への変更であるので、燃費に最適な内燃機関の動作点を使うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明が適用される車両の概略構成を説明する図であると共に、車両における各種制御の為の制御機能及び制御系統の要部を説明する図である。
【図２】エンジンの吸気系及び排気系の概略構成を説明する図である。
【図３】変速機の概略構成を説明する図である。
【図４】変速機の変速作動とそれに用いられる係合装置の作動の組み合わせとの関係を説明する作動図表である。
【図５】電気式無段変速機と自動変速機とを備える変速機における各回転要素の回転速度の相対的関係を表す共線図である。
【図６】自動変速機の変速制御に用いる変速マップと、変速機の変速状態の切替制御に用いる変速状態切替マップと、エンジン走行とモータ走行との切替制御に用いる駆動力源切替マップとの一例を示す図であって、それぞれの関係を示す図でもある。
【図７】エンジンの最適燃費線の一例を示す図である。
【図８】電子制御装置の制御作動の要部すなわちエンジンの吸気の窒素濃度に応じてエンジン動作点を変更するときにエンジン出力の変化に伴う違和感を運転者に与えてしまうことを抑制する為の制御作動を説明するフローチャートである。
【図９】図８のフローチャートに示す制御作動を実行した場合のタイムチャートの一例である。
【図１０】電子制御装置の制御作動の要部すなわちエンジンの吸気の窒素濃度に応じてエンジン動作点を変更するときにエンジン出力の変化に伴う違和感を運転者に与えてしまうことを抑制する為の制御作動を説明するフローチャートであり、図８とは別の実施例である。
【図１１】図１０のフローチャートに示す制御作動を実行した場合のタイムチャートの一例である。
【図１２】エンジンの最適燃費線の一例を示す図であって、図７とは別の実施例である。
【図１３】本発明が適用される車両の概略構成を説明する図であって、図１とは別の車両を説明する図である。
【図１４】エンジンの吸気系及び排気系の概略構成を説明する図であって、図２とは別の実施態様を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【００２２】
図１は、本発明が適用される車両１０の概略構成を説明する図であると共に、車両１０における各種制御の為の制御系統の要部を説明する図である。図１において、車両１０は、エンジン１２と第１回転機Ｍ１と第２回転機Ｍ２とを備えたハイブリッド車両である。又、車両１０は、駆動輪１４と、エンジン１２と駆動輪１４との間の動力伝達経路に設けられた動力伝達装置１６とを備えている。動力伝達装置１６は、エンジン１２に連結された電気式無段変速機１８、電気式無段変速機１８に連結された自動変速機(ＡＴ)２０、自動変速機２０の出力回転部材であるＡＴ出力軸２２に連結されたディファレンシャルギヤ２４、そのディファレンシャルギヤ２４に連結された１対の車軸２６等を備えている。動力伝達装置１６において、エンジン１２から出力される動力(特に区別しない場合にはトルクや力も同義)は、電気式無段変速機１８、自動変速機２０、ディファレンシャルギヤ２４、及び車軸２６等を順次介して駆動輪１４へ伝達される。又、動力伝達装置１６において、第２回転機Ｍ２から出力される動力は、自動変速機２０、ディファレンシャルギヤ２４、及び車軸２６等を順次介して駆動輪１４へ伝達される。
【００２３】
車両１０において、エンジン１２は、例えばガソリンエンジンやディーゼルエンジン等、所定の燃料を燃焼させて動力を出力させる公知の内燃機関である。又、電気式無段変速機１８及び自動変速機２０は、エンジン１２と駆動輪１４との間の動力伝達経路の一部を構成する変速機１７であり、第２回転機Ｍ２はその動力伝達経路に動力伝達可能に連結された回転機である。
【００２４】
第１回転機Ｍ１及び第２回転機Ｍ２は、発動機としての機能及び発電機としての機能を有しており、発動機又は発電機として選択的に作動させられるモータジェネレータである。第１回転機Ｍ１及び第２回転機Ｍ２は、各々、車両１０に備えられたインバータ２８を介して車両１０に備えられたバッテリ３０に接続されており、後述する電子制御装置１００によってインバータ２８が制御されることにより、第１回転機Ｍ１及び第２回転機Ｍ２の各々の出力トルク(力行トルク又は回生トルク)であるＭ１トルクＴm1及びＭ２トルクＴm2が制御される。バッテリ３０は、第１回転機Ｍ１及び第２回転機Ｍ２の各々に対して電力を授受する蓄電装置である。
【００２５】
図２は、エンジン１２の吸気系及び排気系の概略構成を説明する図である。図２において、エンジン１２の吸気系には吸気通路(吸気管も同意)３２が接続され、エンジン１２の排気系には排気通路(排気管も同意)３４が接続されている。エンジン１２は、吸気通路３２内に設けられたコンプレッサーホイール３６と排気通路３４内に設けられたタービンホイール３８とを有する、公知の排気タービン式の過給機であるターボチャージャー(以下、過給機４０という)を備えている。タービンホイール３８は、排気の流れにより回転駆動される。コンプレッサーホイール３６は、タービンホイール３８に連結されており、タービンホイール３８によって回転駆動されることでエンジン１２への吸入空気(吸気)を圧縮(過給)する。
【００２６】
排気通路３４には、ウェイストゲートバルブ４２を備えて、タービンホイール３８の上流の排気をタービンホイール３８の下流に流すことでタービンホイール３８を迂回する排気バイパス通路４４が並列に設けられている。ウェイストゲートバルブ４２は、例えば後述する電子制御装置１００によって不図示のアクチュエータが制御されることにより弁開度が連続的に調節される。これにより、タービンホイール３８を通過する排気と排気バイパス通路４４を通過する排気との割合が連続的に制御される。例えば、ウェイストゲートバルブ４２の弁開度が大きい程エンジン１２の排気は排気バイパス通路４４を通って排出され易くなる。従って、過給機４０の過給作用が効くエンジン１２の過給状態において、吸気通路３２内でのコンプレッサーホイール３６の下流側気圧である、過給機４０の過給圧Ｐchgは、ウェイストゲートバルブ４２の弁開度が大きい程低くなる。ウェイストゲートバルブ４２よりも下流の排気バイパス通路４４が接続される部位よりも下流の排気通路３４には、スタートコンバータ４６が設けられている。スタートコンバータ４６よりも下流の排気通路３４には、後処理装置４８が設けられている。
【００２７】
コンプレッサーホイール３６よりも上流の吸気通路３２には、不図示のスロットルアクチュエータによって開閉制御される電子スロットル弁５０が設けられている。電子スロットル弁５０よりも上流の吸気通路３２には、エンジン１２の吸入空気量Ｑairを測定するエアフローメータ５２が設けられている。
【００２８】
コンプレッサーホイール３６よりも下流の吸気通路３２には、エンジン１２の吸気の窒素濃度Ｃnを変更する窒素濃度変更装置５４が設けられている。窒素濃度変更装置５４は、過給機４０により圧縮された吸気の窒素濃度Ｃnを高くする窒素富化モジュール５６と、窒素富化モジュール５６の上流の吸気を窒素富化モジュール５６の下流に流すことで窒素富化モジュール５６を迂回する吸気バイパス通路５８と、吸気バイパス通路５８に設けられたバイパスバルブ６０とを備えている。窒素富化モジュール５６よりも下流の吸気通路３２には、窒素富化モジュール５６を通過した吸気の窒素濃度Ｃnを測定する窒素濃度センサ６２が設けられている。バイパスバルブ６０よりも下流の吸気バイパス通路５８が接続される部位よりも下流の吸気通路３２には、インタークーラ６４が設けられている。インタークーラ６４は、吸気と外気又は冷却水とで熱交換を行うことで、過給機４０により圧縮された吸気を冷却する熱交換器である。
【００２９】
窒素富化モジュール５６は、複数の高分子製の中空糸膜とその中空糸膜の束を収容する収容部材とを含んで構成されている。窒素富化モジュール５６は、過給機４０により圧縮された吸気が導入されると、吸気中の各成分の膜透過性の違いによってその吸気の窒素濃度Ｃnを高くし、その吸気を吸気通路３２内の下流側へ供給する。具体的には、吸気中の酸素は窒素と比べて中空糸膜を透過し易い為、酸素の一部は中空糸膜を透過して吸気通路３２外の大気中へ排出される一方で、窒素は濃縮されるので、窒素濃度Ｃnの高い吸気が窒素富化モジュール５６の下流側へ送られる。窒素富化モジュール５６の性能は、過給圧Ｐchgなどに依存する。窒素富化モジュール５６は、供給される吸気の空気圧(すなわち過給圧Ｐchg)が高い程、吸気の窒素濃度Ｃnを高くする能力が上昇する為、過給圧Ｐchgが高い程、窒素濃度Ｃnが高くされた吸気をエンジン１２に供給する。
【００３０】
このように、エンジン１２は、窒素富化モジュール５６によって窒素濃度Ｃnが高くされた吸気が供給される。これにより、例えばエンジン１２でのノッキングの発生が低減されたり、又は、ＮＯxの発生が抑制される。一方で、中空糸膜の目詰まり時には、又は、燃焼安定性の確保の為、エンジン１２の吸気の窒素濃度Ｃnを上げないことが望ましいエンジン１２の始動直後等には、窒素富化モジュール５６を用いた吸気供給を行わないことが望ましい。窒素濃度変更装置５４に備えられた、吸気バイパス通路５８とバイパスバルブ６０とは、エンジン１２の吸気の窒素濃度Ｃnを抑制する窒素濃度抑制装置として機能する。バイパスバルブ６０は、例えば後述する電子制御装置１００によって不図示のアクチュエータが制御されることにより開弁と閉弁とが切り替えられる。電子制御装置１００によってバイパスバルブ６０が開側に操作されることにより、吸気バイパス通路５８を通過する吸気の量が増やされて(すなわち窒素富化モジュール５６へ導入される吸気が減らされて)、エンジン１２の吸気の窒素濃度Ｃnの上昇が抑制される。従って、バイパスバルブ６０が開とされる場合には、エンジン１２の吸気の窒素濃度Ｃnが大気の窒素濃度Ｃnに近い、窒素通常の状態とされる。一方で、バイパスバルブ６０が閉とされる場合には、エンジン１２の吸気の窒素濃度Ｃnが大気の窒素濃度Ｃnよりも高くされた、窒素富化の状態とされる。このように構成されたエンジン１２は、電子制御装置１００によってスロットル弁開度θth或いは吸入空気量Ｑair、燃料供給量、点火時期等の運転状態が制御されることによりエンジントルクＴeが制御される。
【００３１】
図３は、変速機１７の概略構成を説明する図である。図３において、変速機１７は、電気式無段変速機１８と自動変速機２０とを備えている。電気式無段変速機１８は、エンジン１２が動力伝達可能に連結された差動機構としての動力分配機構６６と、動力分配機構６６に動力伝達可能に連結された差動用回転機としての第１回転機Ｍ１を備えている。電気式無段変速機１８は、第１回転機Ｍ１の運転状態が制御されることにより動力分配機構６６の差動状態が制御される電気式変速機構である。電気式無段変速機１８は、変速比γ０(＝エンジン回転速度Ｎe／Ｍ２回転速度Ｎm2)を変化させる電気的な無段変速機として作動させられる。電気式無段変速機１８の出力回転部材である伝達部材６８には、走行用回転機としての第２回転機Ｍ２が動力伝達可能に連結されている。尚、変速機１７はその軸心に対して対称的に構成されている為、図３の骨子図においてはその下側が省略されている。
【００３２】
動力分配機構６６は、サンギヤＳ０と、そのサンギヤＳ０に対して同心円上に配置されたリングギヤＲ０と、それらサンギヤＳ０及びリングギヤＲ０に噛み合うピニオンギヤＰ０を自転且つ公転自在に支持するキャリアＣＡ０とを三つの回転要素として備える公知のシングルピニオン型の遊星歯車装置であり、差動作用を生じる差動機構として機能する。動力分配機構６６では、キャリアＣＡ０には不図示のダンパを介してエンジン１２が動力伝達可能に連結され、サンギヤＳ０には第１回転機Ｍ１が動力伝達可能に連結され、リングギヤＲ０には伝達部材６８が連結され且つ第２回転機Ｍ２が動力伝達可能に連結されている。動力分配機構６６において、キャリアＣＡ０は入力要素として機能し、サンギヤＳ０は反力要素として機能し、リングギヤＲ０は出力要素として機能する。
【００３３】
電気式無段変速機１８は、更に、ブレーキＢ０とクラッチＣ０とを備えている。ブレーキＢ０はサンギヤＳ０と非回転部材としてのケース７０との間に設けられ、クラッチＣ０はサンギヤＳ０とキャリヤＣＡ０との間に設けられている。
【００３４】
電気式無段変速機１８では、クラッチＣ０及びブレーキＢ０が共に解放されると、動力分配機構６６の３要素であるサンギヤＳ０、キャリヤＣＡ０、リングギヤＲ０がそれぞれ相互に相対回転可能とされて差動作用が作動可能な(すなわち差動作用が働く)差動可能状態(差動状態)とされる。この電気式無段変速機１８の差動状態では、エンジン１２の出力が第１回転機Ｍ１と伝達部材６８とに分配されると共に、分配されたエンジン１２の出力の一部で第１回転機Ｍ１から発生させられた電気エネルギでバッテリ３０が蓄電されたり第２回転機Ｍ２が回転駆動される。従って、電気式無段変速機１８は、差動状態とされると、電気的な差動装置として機能させられて、エンジン１２の所定回転に拘わらず伝達部材６８の回転が連続的に変化させられ得る。すなわち、電気式無段変速機１８は、差動状態とされると、変速比γ０が最小値γ０minから最大値γ０maxまで連続的に変化させられる電気的な無段変速機として機能する無段変速状態(電気的ＣＶＴ状態)とされる。電気式無段変速機１８の差動状態では、第１回転機Ｍ１の運転状態が制御されることにより動力分配機構６６の差動状態が制御される。
【００３５】
一方で、電気式無段変速機１８では、クラッチＣ０或いはブレーキＢ０が係合されると、差動作用が不能な差動制限状態(非差動状態)とされる。具体的には、クラッチＣ０が係合されてサンギヤＳ０とキャリヤＣＡ０とが一体的に連結されると、動力分配機構６６は、サンギヤＳ０、キャリヤＣＡ０、リングギヤＲ０が共に回転(すなわち一体回転)させられるロック状態とされて差動作用が不能な非差動状態とされるので、電気式無段変速機１８も非差動状態とされる。クラッチＣ０が係合される非差動状態では、エンジン１２の回転と伝達部材６８の回転速度とが一致する状態となるので、電気式無段変速機１８は変速比γ０が「１」に固定された変速機として機能する定変速状態(すなわち有段変速状態)とされる。又、クラッチＣ０に替えてブレーキＢ０が係合されてサンギヤＳ０がケース７０に連結されると、動力分配機構６６は、サンギヤＳ０が非回転状態とさせられるロック状態とされて差動作用が不能な非差動状態とされるので、電気式無段変速機１８も非差動状態とされる。ブレーキＢ０が係合される非差動状態では、リングギヤＲ０はキャリヤＣＡ０よりも増速回転されるので、動力分配機構６６は増速機構として機能するものであり、電気式無段変速機１８は変速比γ０が「１」より小さい値(例えば０．７程度)に固定された増速変速機として機能する有段変速状態とされる。
【００３６】
このように、クラッチＣ０及びブレーキＢ０は、電気式無段変速機１８の変速状態を、差動状態(すなわち非ロック状態)と非差動状態(すなわちロック状態)とに、すなわち無段変速機として作動する電気的な無段変速作動可能な無段変速状態と、無段変速機として作動させない、電気的な無段変速作動不能な有段変速状態とに選択的に切り替える差動状態切替装置として機能する。従って、電気式無段変速機１８は、無段変速状態と有段変速状態とに切り替えることが可能な変速機である。
【００３７】
自動変速機２０は、伝達部材６８と駆動輪１４との間の動力伝達経路の一部を構成する機械式変速機構である。自動変速機２０の入力回転部材であるＡＴ入力軸７２は、伝達部材６８と一体的に連結されている。自動変速機２０は、例えば複数組の遊星歯車装置(第１遊星歯車装置７４、第２遊星歯車装置７６、第３遊星歯車装置７８)と複数の係合装置(クラッチＣ１、クラッチＣ２、ブレーキＢ１、ブレーキＢ２、ブレーキＢ３)とを有し、複数の係合装置の何れかの掴み替えにより(すなわち係合装置の係合と解放との切替えにより)変速が実行される、所謂クラッチツゥクラッチ変速を行う公知の遊星歯車式自動変速機である。つまり、自動変速機２０は、係合装置の係合と解放とにより変速が実行されて、変速比(ギヤ比)γat(＝ＡＴ入力回転速度Ｎi／ＡＴ出力回転速度Ｎo)が異なる複数の変速段(ギヤ段)が選択的に形成される機械式変速機構である。
【００３８】
自動変速機２０は、第１遊星歯車装置７４、第２遊星歯車装置７６、及び第３遊星歯車装置７８の各回転要素(サンギヤＳ１，Ｓ２，Ｓ３、キャリアＣＡ１，ＣＡ２，ＣＡ３、リングギヤＲ１，Ｒ２，Ｒ３)が、直接的に或いは係合装置(クラッチＣ１，Ｃ２、ブレーキＢ１，Ｂ２，Ｂ３）を介して間接的(或いは選択的)に、一部が互いに連結されたり、ＡＴ入力軸７２、ケース７０、或いはＡＴ出力軸２２に連結されている。自動変速機２０と電気式無段変速機１８とは自動変速機２０のギヤ段を成立させる為に用いられるクラッチＣ１又はクラッチＣ２を介して選択的に連結されている。
【００３９】
クラッチＣ０、クラッチＣ１、クラッチＣ２、ブレーキＢ０、ブレーキＢ１、ブレーキＢ２、及びブレーキＢ３(以下、特に区別しない場合はクラッチＣ、ブレーキＢと表す)は、公知の車両用有段式自動変速機においてよく用いられている係合装置すなわち油圧式摩擦係合装置であって、互いに重ねられた複数枚の摩擦板が油圧アクチュエータにより押圧される湿式多板型や、回転するドラムの外周面に巻き付けられた１本又は２本のバンドの一端が油圧アクチュエータによって引き締められるバンドブレーキなどにより構成され、それが介挿されている両側の部材を選択的に連結する為のものである。これらクラッチＣ、ブレーキＢは、車両１０に備えられた油圧制御回路８０内のソレノイドバルブ等による係合油圧(クラッチ油圧)の調圧によりそれぞれのトルク容量(クラッチトルク)が変化させられることで、それぞれ係合と解放とが制御される。
【００４０】
以上のように構成された変速機１７では、クラッチＣ０及びブレーキＢ０の何れかを係合させることで定変速状態とされた電気式無段変速機１８と、有段の自動変速機２０とで有段変速機として作動する有段変速状態が構成され、変速機１７全体の変速比γＴ(＝エンジン回転速度Ｎe／ＡＴ出力回転速度Ｎo)が異なる複数のギヤ段が得られる。又、変速機１７では、クラッチＣ０及びブレーキＢ０の何れも係合させないことで無段変速状態とされた電気式無段変速機１８と、有段の自動変速機２０とで電気的な無段変速機として作動する無段変速状態が構成される。つまり、変速機１７は、クラッチＣ０及びブレーキＢ０の何れかを係合させることで有段変速状態に切り替えられ、クラッチＣ０及びブレーキＢ０の何れも係合させないことで無段変速状態に切り替えられる。このように、変速機１７では、無段変速状態と有段変速状態とに切り替えることが可能な電気式無段変速機１８の後段に、有段変速機として機能する自動変速機２０が直列に連結されており、電気式無段変速機１８と自動変速機２０との全体として、クラッチＣ０及びブレーキＢ０の何れかを係合させることで有段変速機が構成され、クラッチＣ０及びブレーキＢ０の何れも係合させないことで無段変速機が構成される。
【００４１】
変速機１７が有段変速機として機能する場合には、図４の係合作動表に示すように、クラッチＣ、ブレーキＢのそれぞれの係合解放制御により、前進５段の各ギヤ段(第１速ギヤ段「１st」−第５速ギヤ段「５th」)、又は後進ギヤ段「Ｒ」、又はニュートラル「Ｎ」状態が成立させられる。一方で、変速機１７が無段変速機として機能する場合には、図４の係合作動表に示すように、クラッチＣ０及びブレーキＢ０が共に解放される。これにより、電気式無段変速機１８が無段変速機として機能し、それに直列の自動変速機２０が有段変速機として機能することにより、自動変速機２０の各ギヤ段(第１速−第４速)に対して電気式無段変速機１８の変速比γ０が無段的に変化させられて、自動変速機２０の各ギヤ段は無段的な変速比幅が得られる。従って、自動変速機２０の各ギヤ段の間が無段的に連続変化可能な変速比となって変速機１７の変速比γＴが無段階に得られる。
【００４２】
図５は、電気式無段変速機１８と自動変速機２０とを備える変速機１７における各回転要素の回転速度の相対的関係を表す共線図である。図５において、電気式無段変速機１８を構成する動力分配機構６６の３つの回転要素に対応する３本の縦線Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３は、左側から順に第２回転要素ＲＥ２に対応するサンギヤＳ０の回転速度、第１回転要素ＲＥ１に対応するキャリアＣＡ０の回転速度、第３回転要素ＲＥ３に対応するリングギヤＲ０の回転速度(すなわちＡＴ入力軸７２の回転速度)をそれぞれ表す軸である。又、自動変速機２０の５本の縦線Ｙ４、Ｙ５、Ｙ６、Ｙ７、Ｙ８は、左から順に、第４回転要素ＲＥ４に対応する相互に連結されたサンギヤＳ１及びサンギヤＳ２の回転速度、第５回転要素ＲＥ５に対応するキャリヤＣＡ１の回転速度、第６回転要素ＲＥ６に対応するリングギヤＲ３の回転速度、第７回転要素ＲＥ７に対応する相互に連結されたリングギヤＲ１、キャリヤＣＡ２、及びキャリヤＣＡ３の回転速度(すなわちＡＴ出力軸２２の回転速度)、第８回転要素ＲＥ８に対応する相互に連結されたリングギヤＲ２及びサンギヤＳ３の回転速度をそれぞれ表す軸である。縦線Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３の相互の間隔は、動力分配機構６６のギヤ比(歯車比)ρ０に応じて定められている。又、縦線Ｙ４、Ｙ５、Ｙ６、Ｙ７、Ｙ８の相互の間隔は、第１，第２，第３遊星歯車装置７４，７６，７８の各ギヤ比ρ１，ρ２，ρ３に応じて定められている。共線図の縦軸間の関係においてサンギヤとキャリヤとの間が「１」に対応する間隔とされるとキャリヤとリングギヤとの間が遊星歯車装置のギヤ比ρ(＝サンギヤの歯数Ｚs／リングギヤの歯数Ｚr)に対応する間隔とされる。又、横線Ｘ１は回転速度零を示し、横線Ｘ２は回転速度「１．０」すなわちキャリアＣＡ０に連結された電気式無段変速機１８の入力回転部材であるＣＶＴ入力軸８２の回転速度(すなわちＣＶＴ入力軸８２に連結されたエンジン１２の回転速度Ｎe)を示し、横線ＸＧが伝達部材６８の回転速度(すなわちＡＴ入力軸７２の回転速度)を示している。
【００４３】
図５の共線図を用いて表現すれば、電気式無段変速機１８(動力分配機構６６)において、第１回転要素ＲＥ１がエンジン１２に連結されると共にクラッチＣ０を介して第２回転要素ＲＥ２と選択的に連結され、第２回転要素ＲＥ２が第１回転機Ｍ１に連結されると共にブレーキＢ０を介してケース７０に選択的に連結され、第３回転要素ＲＥ３が伝達部材６８及び第２回転機Ｍ２に連結されて、エンジン１２の回転を伝達部材６８を介して自動変速機２０へ伝達するように構成されている。電気式無段変速機１８では、Ｙ２とＸ２との交点を通る直線Ｌ０により、サンギヤＳ０の回転速度とリングギヤＲ０の回転速度との関係が示される。
【００４４】
電気式無段変速機１８においてクラッチＣ０及びブレーキＢ０が共に解放されて無段変速状態に切り替えられたときは、動力分配機構６は第１回転要素ＲＥ１−第３回転要素ＲＥ３が相互に相対回転可能とされる差動状態とされる。差動状態とされた動力分配機構６６において、キャリアＣＡ０に入力されるエンジントルクＴeに対して、第１回転機Ｍ１による負トルクである反力トルクが正回転にてサンギヤＳ０に入力されると、リングギヤＲ０には正回転にて正トルクとなるエンジン直達トルクＴd(＝Ｔe／(１＋ρ０)＝−(１／ρ０)×Ｔm1)が現れる。そして、要求駆動力に応じて、エンジン直達トルクＴdとＭ２トルクＴm2との合算トルクが車両前進方向の駆動トルクとして自動変速機２０を介して駆動輪１４へ伝達される。このとき、第１回転機Ｍ１は正回転にて負トルクを発生する発電機として機能する。第１回転機Ｍ１の発電電力Ｗgは、バッテリ３０に充電されたり、第２回転機Ｍ２にて消費される。電気式無段変速機１８の無段変速状態において、直線Ｌ０と縦線Ｙ３との交点で示されるリングギヤＲ０の回転速度が自動変速機２０にて形成されるギヤ段によって駆動輪１４の回転速度に対して固定される場合に、第１回転機Ｍ１を制御することによって直線Ｌ０と縦線Ｙ１との交点で示されるサンギヤＳ０の回転が上昇或いは下降させられると、直線Ｌ０と縦線Ｙ２との交点で示されるキャリヤＣＡ０の回転速度(すなわちエンジン回転速度Ｎe)が上昇或いは下降させられる。従って、電気式無段変速機１８の無段変速状態では、エンジン１２を効率の良い運転点にて作動させることが可能である。エンジン１２の運転点は、エンジン回転速度ＮeとエンジントルクＴeとで表されるエンジン１２の動作点(以下、エンジン動作点Ｐengという)である。
【００４５】
一方で、電気式無段変速機１８においてクラッチＣ０の係合によりサンギヤＳ０とキャリヤＣＡ０とが連結されると、動力分配機構６６は第１回転要素ＲＥ１−第３回転要素ＲＥ３が一体回転する非差動状態とされるので、直線Ｌ０は横線Ｘ２と一致させられ、エンジン回転速度Ｎeと同じ回転で伝達部材６８が回転させられる。或いは、ブレーキＢ０の係合によりサンギヤＳ０の回転が停止させられると動力分配機構６６は増速機構として機能する非差動状態とされるので、直線Ｌ０は図５に示す状態となり、その直線Ｌ０と縦線Ｙ３との交点で示されるリングギヤＲ０(すなわち伝達部材６８の回転速度)は、エンジン回転速度Ｎeよりも増速されて回転させられる。
【００４６】
又、自動変速機２０において、第４回転要素ＲＥ４はクラッチＣ２を介して伝達部材６８に選択的に連結されると共にブレーキＢ１を介してケース７０に選択的に連結され、第５回転要素ＲＥ５はブレーキＢ２を介してケース７０に選択的に連結され、第６回転要素ＲＥ６はブレーキＢ３を介してケース７０に選択的に連結され、第７回転要素ＲＥ７はＡＴ出力軸２２に連結され、第８回転要素ＲＥ８は第１クラッチＣ１を介して伝達部材６８に選択的に連結されている。自動変速機２０では、係合装置の係合解放制御によって自動変速機２０の各ギヤ段(第１速−第４速、後進ギヤ段)が形成され、縦線Ｙ７を横切る各直線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，ＬＲにより、ＡＴ出力軸２２における「１st」，「２nd」，「３rd」，「４th」，「Ｒev」の各回転速度が示される。
【００４７】
自動変速機２０の各ギヤ段(第１速−第４速)に対してクラッチＣ０が係合されている場合には、エンジン回転速度Ｎeと同じ回転速度で第８回転要素ＲＥ８が回転させられ、図５に示すように、各直線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４により、変速機１７の第１速ギヤ段「１st」−第４速ギヤ段「４th」(図４参照)に対応する、ＡＴ出力軸２２における「１st」，「２nd」，「３rd」，「４th」の各回転速度が示される。自動変速機２０の第４速ギヤ段に対してクラッチＣ０に替えてブレーキＢ０が係合されている場合には、エンジン回転速度Ｎeよりも高い回転速度で第８回転要素ＲＥ８が回転させられ、図５に示すように、直線Ｌ５により、変速機１７の第５速ギヤ段「５th」(図４参照)に対応する、ＡＴ出力軸２２における「５th」の回転速度が示される。
【００４８】
又、エンジン１２を停止させると共に第２回転機Ｍ２を駆動源として走行するモータ走行では、動力分配機構６６において、キャリアＣＡ０は零回転とされ、リングギヤＲ０には正回転にて正トルクとなるＭ２トルクＴm2が入力される。このとき、サンギヤＳ０に連結された第１回転機Ｍ１は、無負荷状態とされて負回転にて空転させられる。つまり、モータ走行では、エンジン１２は駆動されず、エンジン回転速度Ｎeは零とされ、Ｍ２トルクＴm2(ここでは正回転の力行トルク)が車両前進方向の駆動トルクとして自動変速機２０を介して駆動輪１４へ伝達される。
【００４９】
図１に戻り、車両１０は、各部の作動(運転)を制御する制御装置を含む電子制御装置１００を備えている。よって、図１は、電子制御装置１００の入出力系統を示す図であり、又、電子制御装置１００による制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。電子制御装置１００は、例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力インターフェース等を備えた所謂マイクロコンピュータを含んで構成されており、ＣＰＵはＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつ予めＲＯＭに記憶されたプログラムに従って信号処理を行うことにより車両１０の各種制御を実行する。例えば、電子制御装置１００は、エンジン１２の出力制御、第１回転機Ｍ１及び第２回転機Ｍ２の回生制御を含む各出力制御、自動変速機２０の変速制御等を実行するようになっており、必要に応じてエンジン制御用、回転機制御用、油圧制御用(変速制御用)等に分けて構成される。
【００５０】
電子制御装置１００には、車両１０に設けられた各種センサ等(例えばエンジン回転速度センサ８４、出力回転速度センサ８６、レゾルバ等のＭ１回転速度センサ８８、レゾルバ等のＭ２回転速度センサ９０、アクセル開度センサ９２、スロットル弁開度センサ９４、エアフローメータ５２、窒素濃度センサ６２、過給圧センサ９６、バッテリセンサ９８など)による検出値に基づく各種信号(例えばエンジン回転速度Ｎe、車速Ｖに対応するＡＴ出力軸２２の回転速度であるＡＴ出力回転速度Ｎo、Ｍ１回転速度Ｎm1、ＡＴ入力軸７２の回転速度であるＡＴ入力回転速度ＮiすなわちＭ２回転速度Ｎm2、アクセル開度θacc、電子スロットル弁５０の開度であるスロットル弁開度θth、エンジン１２の吸入空気量Ｑair、窒素富化モジュール５６の下流側の吸気の窒素濃度Ｃn、窒素富化モジュール５６へ供給される吸気の空気圧である過給圧Ｐchg、バッテリ３０の充電状態(充電容量)ＳＯＣなど)が供給される。又、電子制御装置１００からは、エンジン１２の出力制御の為のエンジン制御指令信号Ｓe、第１回転機Ｍ１及び第２回転機Ｍ２を制御するインバータ２８を作動させる為の回転機制御指令信号Ｓm、変速機１７の変速に関連するクラッチＣ、ブレーキＢを制御する為の油圧制御指令信号Ｓpなどが、それぞれ出力される。この油圧制御指令信号Ｓpは、例えばクラッチＣ、ブレーキＢの各々の油圧アクチュエータへ供給される各クラッチ油圧を調圧する各ソレノイドバルブを駆動する為の指令信号(油圧指令値)であり、油圧制御回路８０へ出力される。
【００５１】
電子制御装置１００は、エンジン１２の運転状態と、第１，第２回転機Ｍ１，Ｍ２の運転状態と、変速機１７の変速比γＴとを各々制御する、運転状態制御手段すなわち運転状態制御部１０２を備えている。
【００５２】
運転状態制御部１０２は、自動変速機２０の変速制御を実行する。具体的には、運転状態制御部１０２は、予め実験的に或いは設計的に求められて記憶された(すなわち予め定められた)関係(例えば駆動力マップ)にアクセル開度θacc及び車速Ｖを適用することで自動変速機２０(ここでは変速機１７も同意)の要求出力トルクＴodemを算出する。運転状態制御部１０２は、例えば図６に示すような車速Ｖと自動変速機２０の出力トルクＴoとを変数として予め定められたアップシフト線(実線)及びダウンシフト線(一点鎖線)を有する関係(変速マップ)に、車速Ｖ及び要求出力トルクＴodemを適用することで、自動変速機２０にて形成するギヤ段を判断する。そして、運転状態制御部１０２は、例えば図４に示す係合作動表に従ってその判断したギヤ段を形成するように、クラッチＣ０及びブレーキＢ０を除いた自動変速機２０の変速に関与する係合装置を係合及び／又は解放させる油圧制御指令信号Ｓpを油圧制御回路８０へ出力して、自動変速機２０の変速制御を実行する。
【００５３】
運転状態制御部１０２は、エンジン１２、第１回転機Ｍ１、及び第２回転機Ｍ２によるハイブリッド駆動制御等を実行する。具体的には、運転状態制御部１０２は、変速機１７の無段変速状態においてエンジン１２を効率の良い作動域で作動させる一方で、エンジン１２と第２回転機Ｍ２との駆動力の配分や第１回転機Ｍ１の発電による反力が最適になるように変化させて電気式無段変速機１８の電気的な無段変速機としての変速比γ０を制御する。例えば、運転状態制御部１０２は、そのときの車速Ｖにおいて、アクセル開度θacc及び車速Ｖに基づいて車両１０に対する要求出力Ｐdemを算出し、その要求出力Ｐdemと充電要求値から必要なトータル目標出力Ｐtgtを算出し、そのトータル目標出力Ｐtgtが得られるように伝達損失、補機負荷、第２回転機Ｍ２のアシストトルク等を考慮して目標エンジン出力Ｐetを算出し、その目標エンジン出力Ｐetが得られるエンジン回転速度ＮeとエンジントルクＴeとなるようにエンジン１２を制御すると共に各回転機Ｍ１，Ｍ２の出力(力行又は回生)を制御する。
【００５４】
変速機１７の変速比γＴは、自動変速機２０の変速比γatと、電気式無段変速機１８の変速比γ０とによって決定される。従って、運転状態制御部１０２は、変速機１７の変速比γＴを制御する。具体的には、運転状態制御部１０２は、動力性能や燃費向上などの為に自動変速機２０のギヤ段を考慮してエンジン１２及び各回転機Ｍ１，Ｍ２の制御を実行する。この制御では、エンジン１２を効率の良い作動域で作動させる為に定まるエンジン回転速度Ｎeと、車速Ｖ及び自動変速機２０のギヤ段で定まる伝達部材６８の回転速度とを整合させる為に、電気式無段変速機１８が無段変速機として機能させられる。すなわち、運転状態制御部１０２は、エンジン１２の最適燃費線Ｌeng上にて目標エンジン出力Ｐetを充足するエンジン動作点Ｐengとなる、エンジン回転速度ＮeとエンジントルクＴeとにてエンジン１２が作動させられるように、変速機１７の変速比γＴの目標値を定め、その目標値が得られるように自動変速機２０のギヤ段を考慮して電気式無段変速機１８の変速比γ０を制御すると共に、スロットル弁開度θth等を制御してエンジントルクＴeを制御する。エンジン１２の最適燃費線Ｌengは、例えば図７に示すようなエンジン回転速度ＮeとエンジントルクＴeとで構成される二次元座標内において無段変速走行の時に運転性と燃費性とを両立するように予め定められたエンジン１２の動作ラインの一種である。エンジン動作点Ｐengは、エンジン回転速度Ｎe、エンジントルクＴeなどで例示されるエンジン１２の動作状態を示す状態量を座標軸とした二次元座標においてエンジン１２の動作状態を示す動作点である。尚、本実施例では、燃費とは例えば単位燃料消費量当たりの走行距離であったり、車両全体としての燃料消費率(＝燃料消費量／駆動輪出力)等である。又、燃費の向上とはその単位燃料消費量当たりの走行距離が大きくなることであり、或いは、燃料消費量が少なくなって燃料消費率が小さくなることである。
【００５５】
変速機１７の無段変速状態において、運転状態制御部１０２は、例えば第１回転機Ｍ１により発電された電気エネルギをインバータ２８を通してバッテリ３０や第２回転機Ｍ２へ供給する。よって、エンジン１２の動力の主要部は機械的に伝達部材６８へ伝達されるが、エンジン１２の動力の一部は第１回転機Ｍ１の発電の為に消費されてそこで電気エネルギに変換され、インバータ２８を通してその電気エネルギが第２回転機Ｍ２へ供給され、電気エネルギによりその第２回転機Ｍ２から出力される駆動トルクが伝達部材６８へ伝達される。この発電に係る第１回転機Ｍ１による電気エネルギの発生から駆動に係る第２回転機Ｍ２で消費されるまでに関連する機器により、エンジン１２の動力の一部が電気エネルギに変換され、その電気エネルギが機械的エネルギに変換されるまでの電気パスが構成される。
【００５６】
又、運転状態制御部１０２は、電気式無段変速機１８の電気的ＣＶＴ機能によってＭ１回転速度Ｎm1及び／又はＭ２回転速度Ｎm2を制御してエンジン回転速度Ｎeを略一定に維持したり任意の回転速度に回転制御することができる。例えば、自動変速機２０のギヤ段が形成された車両走行中にはＭ２回転速度Ｎm2が車速Ｖに拘束される(すなわち駆動輪１４の回転速度に対して固定される)ので、車両走行中にエンジン回転速度Ｎeを引き上げる場合には、図５の共線図からもわかるように、運転状態制御部１０２はＭ１回転速度Ｎm1の引き上げを実行する。又、自動変速機２０の変速中にエンジン回転速度Ｎeを略一定に維持する場合には、運転状態制御部１０２はエンジン回転速度Ｎeを略一定に維持しつつ自動変速機２０の変速に伴うＭ２回転速度Ｎm2の変化とは反対方向にＭ１回転速度Ｎm1を変化させる。
【００５７】
又、運転状態制御部１０２は、第２回転機Ｍ２のみを駆動力源として走行するモータ走行を実行することができる。図６の太実線Ａは、車両１０の走行用の駆動力源をエンジン１２と第２回転機Ｍ２とで切り替える為の(すなわち、少なくともエンジン１２を走行用の駆動力源として車両１０を走行させる所謂エンジン走行と第２回転機Ｍ２のみを走行用の駆動力源として車両１０を走行させる所謂モータ走行とを切り替える為の)、エンジン走行領域とモータ走行領域との境界線である。この図６の太実線Ａに示すような境界線を有する予め定められた関係は、車速Ｖと自動変速機２０の出力トルクＴoとを変数とする二次元座標で構成された駆動力源切替マップの一例である。この駆動力源切替マップは、例えば同じ図６中の実線及び一点鎖線に示す変速マップと共に予め定められている。
【００５８】
そして、運転状態制御部１０２は、例えば図６の駆動力源切替マップに車速Ｖ及び自動変速機２０の要求出力トルクＴodemを適用することでモータ走行領域とエンジン走行領域との何れであるかを判断して、モータ走行或いはエンジン走行を実行する。モータ走行は、図６から明らかなように一般的にエンジン効率が高トルク域に比較して悪いとされる比較的低出力トルクＴo域すなわち低エンジントルクＴe域、或いは車速Ｖの比較的低車速時すなわち低負荷域で実行される。
【００５９】
運転状態制御部１０２は、車両状態に基づいて前記差動状態切替装置(クラッチＣ０、ブレーキＢ０)の係合／解放を切り替えることにより、変速機１７の変速状態を無段変速状態と前記有段変速状態との何れかに選択的に切り替える。具体的には、運転状態制御部１０２は、例えば図６の破線及び二点鎖線に示すような予め定められた関係(変速状態切替マップ)に車速Ｖ及び要求出力トルクＴodemを適用することで、変速機１７を無段変速状態とする無段制御領域内であるか、又は変速機１７を有段変速状態とする有段制御領域内であるかを判定することにより変速機１７の切り替えるべき変速状態を判断して、変速機１７を無段変速状態と有段変速状態との何れかに選択的に切り替える。
【００６０】
運転状態制御部１０２は、変速機１７を有段変速状態に切り替える有段制御領域内であると判定した場合は、無段変速制御を禁止すると共に、例えば図６に示す変速マップに従って自動変速機２０の自動変速を実行し、図４に示す係合作動表に従って有段変速時のギヤ段を形成する。一方で、運転状態制御部１０２は、無段制御領域内であると判定した場合は、変速機１７全体として無段変速状態が得られる為に電気式無段変速機１８を無段変速状態として無段変速可能とするようにクラッチＣ０及びブレーキＢ０を解放する。加えて、運転状態制御部１０２は、例えば図６に示す変速マップに従って自動変速機２０の自動変速を実行し、図４に示す係合作動表に従って無段変速時のギヤ段を形成する。すなわち、運転状態制御部１０２は、図４に示す係合作動表においてクラッチＣ０の係合及びブレーキＢ０の係合を除いた作動により自動変速を行う。
【００６１】
図６の破線は運転状態制御部１０２による有段制御領域と無段制御領域との判定の為の判定車速Ｖ１及び判定出力トルクＴ１を示している。つまり、図６の破線は車両１０の高速走行を判定する為の予め定められた高速走行判定値である判定車速Ｖ１の連なりである高車速判定線と、自動変速機２０の出力トルクＴoが高出力となる高出力走行を判定する為の予め定められた高出力走行判定値である判定出力トルクＴ１の連なりである高出力走行判定線とを示している。更に、図６の破線に対して二点鎖線に示すように有段制御領域と無段制御領域との判定にヒステリシスが設けられている。つまり、この図６の変速状態切替マップは、運転状態制御部１０２により有段制御領域と無段制御領域との何れであるかを領域判定する基となる予め定められた高車速判定線及び高出力走行判定線を有する、車速Ｖと出力トルクＴoとを変数とする二次元座標で構成された関係の一例である。
【００６２】
判定車速Ｖ１は、例えば高速走行において変速機１７が無段変速状態とされるとかえって燃費が悪化するのを抑制する為に、その高速走行において変速機１７が有段変速状態とされるように設定されている。又、判定トルクＴ１は、車両１０の高出力走行において第１回転機Ｍ１の反力トルクをエンジン１２の高出力域まで対応させないで第１回転機Ｍ１を小型化する為に、例えば第１回転機Ｍ１からの電気エネルギの最大出力を小さくして配設可能とされた第１回転機Ｍ１の特性に応じて設定されている。
【００６３】
図６の関係に示されるように、出力トルクＴoが判定出力トルクＴ１以上の高トルク領域、或いは車速Ｖが判定車速Ｖ１以上の高車速領域が有段制御領域として設定されているので、有段変速走行がエンジン１２の比較的高トルクとなる高駆動トルク時、或いは車速Ｖの比較的高車速時において実行され、無段変速走行がエンジン１２の比較的低トルクとなる低駆動トルク時、或いは車速の比較的低車速時すなわちエンジン１２の常用出力域において実行される。これによって、例えば、車両１０の低中速走行及び低中出力走行では、変速機１７が無段変速状態とされて車両１０の燃費性能が確保されるが、車速Ｖが判定車速Ｖ１を越えるような高速走行では変速機１７が有段変速状態とされ、専ら機械的な動力伝達経路でエンジン１２の出力が駆動輪１４へ伝達されて電気的な無段変速機として作動させる場合に発生する動力と電気エネルギとの間の変換損失が抑制されて燃費が向上する。又、出力トルクＴoが判定トルクＴ１を越えるような高出力走行では、変速機１７が有段変速状態とされ専ら機械的な動力伝達経路でエンジン１２の出力が駆動輪１４へ伝達されて電気的な無段変速機として作動させる領域が車両１０の低中速走行及び低中出力走行となって、第１回転機Ｍ１が発生すべき電気的エネルギ換言すれば第１回転機Ｍ１が伝える電気的エネルギの最大値を小さくできて第１回転機Ｍ１或いはそれを含む車両１０の動力伝達装置１６が一層小型化される。又、他の考え方として、この高出力走行においては燃費に対する要求より運転者の駆動力に対する要求が重視されるので、無段変速状態より有段変速状態に切り替えられるのである。これによって、運転者は、例えば有段自動変速走行におけるアップシフトに伴うエンジン回転速度Ｎeの変化すなわち変速に伴うリズミカルなエンジン回転速度Ｎeの変化が楽しめる。
【００６４】
又、運転状態制御部１０２は、電気式無段変速機１８を電気的な無段変速機として作動させる為の回転機Ｍ１，Ｍ２等の電気系の制御機器の故障や機能低下時には、無段制御領域であっても車両走行を確保する為に変速機１７を優先的に有段変速状態としても良い。
【００６５】
ここで、前述したように、車両１０には窒素濃度変更装置５４が設けられており、エンジン１２の吸気の窒素濃度Ｃnが変更させられる。具体的には、バイパスバルブ６０が閉弁されるときにはエンジン１２の吸気が窒素富化モジュール５６を通過して窒素濃度Ｃnが高くされるが、中空糸膜の目詰まり時、又はエンジン１２の始動直後等ではバイパスバルブ６０が開弁され、エンジン１２の吸気が吸気バイパス通路５８を通されて(すなわち窒素富化モジュール５６を迂回(バイパス)させられて)窒素濃度Ｃnが上昇させられない。
【００６６】
エンジン１２の吸気の窒素濃度Ｃnによってエンジン１２の効率が変化する為、窒素濃度Ｃnが変更されるとエンジン１２の最適燃費線Ｌengが変更される。例えば、図７に示すように、破線で示す窒素富化時の最適燃費線Ｌengは、実線で示す窒素通常時の最適燃費線Ｌengに対して、エンジン回転速度Ｎeの高回転側、且つエンジントルクＴeの低トルク側に変更されている。従って、変速機１７の無段変速状態において、エンジン動作点Ｐengは、図７に示すように、窒素通常時には実線の最適燃費線Ｌeng上にて目標エンジン出力Ｐetを充足する点ａとされ、窒素富化時には破線の最適燃費線Ｌeng上にて目標エンジン出力Ｐetを充足する点ｂとされる。このように、窒素通常時と窒素富化時とでは、目標エンジン出力Ｐetを充足する等パワーにてエンジン動作点Ｐengが変更される。
【００６７】
ところで、等パワーにてエンジン動作点Ｐengを変更しようとしたときに、何らかの制限によってエンジン回転速度Ｎeの変化又はエンジントルクＴeの変化が規制されると、等パワーにてエンジン動作点Ｐengを変更できない可能性がある。例えば、変速機１７が有段変速状態とされると、エンジン回転速度Ｎeは変速機１７にて形成されるギヤ段によって駆動輪１４の回転速度に対して固定される。エンジン回転速度Ｎeが図７の一点鎖線で示す回転速度に固定された場合、目標エンジン出力Ｐetを充足することを優先すれば、エンジン動作点Ｐengをその図７の一点鎖線上の点ｃとすれば良いが、窒素富化時における燃費の向上を考慮すると、固定されたエンジン回転速度Ｎeにおいてエンジン動作点Ｐengが破線の最適燃費線Ｌeng上となる図７の点ｄとすることが望ましい。このように、変速機１７が有段変速状態とされると、等パワーにてエンジン動作点Ｐengを変更できない可能性がある。等パワーにてエンジン動作点Ｐengを変更できないと、車軸２６上の出力(駆動輪１４における出力も同意)も変化する為、運転者に違和感を与えるおそれがある。
【００６８】
そこで、電子制御装置１００は、エンジン動作点Ｐengの変更前後でエンジン１２の出力(エンジン出力、エンジンパワー)Ｐeが変化する場合には、そのエンジン出力Ｐeの変化分を第２回転機Ｍ２の出力(Ｍ２出力、Ｍ２パワー)Ｐm2にて補償する。
【００６９】
前述したエンジン出力Ｐeの変化分をＭ２出力Ｐm2にて補償する制御を実行する為に、電子制御装置１００は、車両状態判定手段すなわち車両状態判定部１０４、及び窒素濃度判断手段すなわち窒素濃度判断部１０６を更に備えている。
【００７０】
車両状態判定部１０４は、エンジン１２の吸気が窒素富化モジュール５６を迂回(バイパス)させられているか否かを、例えばバイパスバルブ６０を開弁するように不図示のアクチュエータを制御する指令が出力されているか否かに基づいて判定する。
【００７１】
窒素濃度判断部１０６は、エンジン１２の吸気の窒素濃度Ｃnの状態を判断する。具体的には、窒素濃度判断部１０６は、窒素濃度センサ６２により検出される窒素富化モジュール５６の下流側の吸気の窒素濃度Ｃnを取得し、この窒素濃度Ｃnが所定濃度を超えているか否かを判定することで、エンジン１２の吸気の窒素濃度Ｃnの状態を判断する。この所定濃度は、例えば窒素濃度Ｃnが窒素富化の状態であると判断する為の予め定められた閾値である。
【００７２】
運転状態制御部１０２は、車両状態判定部１０４によりエンジン１２の吸気が窒素富化モジュール５６を迂回させられていると判定された場合には、窒素通常時の最適燃費線Ｌengを用いてエンジン動作点Ｐengを決定し、そのエンジン動作点ＰengとなるようにエンジントルクＴeとエンジン回転速度Ｎeとを制御する。
【００７３】
運転状態制御部１０２は、窒素濃度判断部１０６による窒素濃度Ｃnの状態の判断結果に基づいて、エンジン出力Ｐeが変化しないようにエンジン動作点Ｐengを変更する。具体的には、運転状態制御部１０２は、車両状態判定部１０４によりエンジン１２の吸気が窒素富化モジュール５６を迂回させられていないと判定され、且つ窒素濃度判断部１０６により窒素濃度Ｃnが所定濃度を超えていないと判定された場合には、窒素通常時の最適燃費線Ｌengを用いてエンジン動作点Ｐengを決定し、そのエンジン動作点ＰengとなるようにエンジントルクＴeと変速機１７の変速比γＴとを制御する。一方で、運転状態制御部１０２は、車両状態判定部１０４によりエンジン１２の吸気が窒素富化モジュール５６を迂回させられていないと判定され、且つ窒素濃度判断部１０６により窒素濃度Ｃnが所定濃度を超えていると判定された場合には、窒素通常時の最適燃費線Ｌengに替えて窒素富化時の最適燃費線Ｌengを用いてエンジン動作点Ｐengを決定する。運転状態制御部１０２は、窒素通常時の最適燃費線Ｌengを用いたときのエンジン動作点Ｐengと、窒素富化時の最適燃費線Ｌengを用いたときのエンジン動作点Ｐengとの間でエンジン動作点Ｐengを変更するときには、エンジン出力Ｐeが変化しないように(すなわち目標エンジン出力Ｐetとなるエンジン出力Ｐeが維持されるように)エンジン動作点Ｐengを変更する。運転状態制御部１０２は、エンジン出力Ｐeが変化しないように、エンジン１２の運転状態を制御することによるエンジントルクＴeの変更と変速機１７の変速比γＴを制御することによるエンジン回転速度Ｎeの変更とによってエンジン動作点Ｐengを変更する。このように、窒素濃度判断部１０６による窒素濃度Ｃnの状態の判断結果に基づく運転状態制御部１０２によるエンジン動作点Ｐengの変更は、エンジン１２の吸気の窒素濃度Ｃnの状態に応じた、エンジン１２の燃料消費量を少なくするエンジン動作点Ｐengへの変更である。
【００７４】
運転状態制御部は、エンジン動作点Ｐengの変更において、エンジン１２の運転状態の変化に伴う違和感を運転者に与えてしまうことを抑制する為に、所定変化速度にてエンジン回転速度Ｎeを変化させる。所定変化速度は、例えばエンジン１２の運転状態の変化に伴う違和感を運転者に与え難い程度のエンジン回転速度の変化速度の上限値として予め定められた閾値である。
【００７５】
運転状態制御部１０２は、エンジン動作点Ｐengを変更するときに所定制限条件によってエンジン動作点Ｐengの変更前後でエンジン出力Ｐeが変化する場合には、エンジン出力Ｐeの変化分(＝変更後のエンジン出力Ｐe−変更前のエンジン出力Ｐe)をＭ２出力Ｐm2にて補償する。エンジン出力Ｐeの変化分が負値である場合にはＭ２出力Ｐm2は増大され、エンジン出力Ｐeの変化分が正値である場合にはＭ２出力Ｐm2は減少される。例えば図７を用いて説明すれば、エンジン回転速度Ｎeが図７の一点鎖線で示す回転速度に固定されたことで、エンジン動作点Ｐengが図７の点ｄとされた場合、エンジン出力Ｐeの変化分が負値となるので、Ｍ２出力Ｐm2は増大される。
【００７６】
所定制限条件は、エンジントルクＴeの制限、又はエンジン回転速度Ｎeの制限である。エンジン回転速度Ｎeの制限は、例えば変速機１７が有段変速状態に切り替えられたときの変速機１７にて形成されるギヤ段によってエンジン回転速度Ｎeが駆動輪１４の回転速度に対して固定されることによる制限である。又、エンジントルクＴeの制限は、例えばエンジン１２を起振源とするこもり音の発生を抑制する為の制限である。
【００７７】
図８は、電子制御装置１００の制御作動の要部すなわちエンジン１２の吸気の窒素濃度Ｃnに応じてエンジン動作点Ｐengを変更するときにエンジン出力Ｐeの変化に伴う違和感を運転者に与えてしまうことを抑制する為の制御作動を説明するフローチャートであり、エンジン１２の運転中に繰り返し実行される。図９は、図８のフローチャートに示す制御作動を実行した場合のタイムチャートの一例である。
【００７８】
図８において、先ず、車両状態判定部１０４の機能に対応するステップ(以下、ステップを省略する)Ｓ１０において、エンジン１２の吸気が窒素富化モジュール５６を迂回(バイパス)させられているか否かが判定される。このＳ１０の判断が否定される場合は窒素濃度判断部１０６の機能に対応するＳ２０において、窒素濃度センサ６２により検出される窒素富化モジュール５６の下流側の吸気の窒素濃度Ｃnが取得される。次いで、窒素濃度判断部１０６の機能に対応するＳ３０において、窒素濃度Ｃnが所定濃度(閾値)を超えているか否かが判定される。前記Ｓ１０の判断が肯定される場合又は前記Ｓ３０の判断が否定される場合は、運転状態制御部１０２の機能に対応するＳ４０において、窒素通常時の最適燃費線Ｌengを用いてエンジン動作点Ｐengが決定され、そのエンジン動作点ＰengとなるようにエンジントルクＴeとエンジン回転速度Ｎeとが制御される。つまり、エンジン１２の始動直後等である為に窒素通常時の最適燃費線Ｌengが用いられている場合、その窒素通常時の最適燃費線Ｌengは変更されず、エンジン動作点Ｐengはそのまま変更されない。一方で、前記Ｓ３０の判断が肯定される場合は運転状態制御部１０２の機能に対応するＳ５０において、窒素通常時の最適燃費線Ｌengに替えて窒素富化時の最適燃費線Ｌengを用いてエンジン動作点Ｐengが決定され、そのエンジン動作点ＰengとなるようにエンジントルクＴeとエンジン回転速度Ｎeとが制御される。ここでのエンジン動作点Ｐengの変更において、変更前後でエンジン出力Ｐeが変化する場合には、エンジン出力Ｐeの変化分がＭ２出力Ｐm2にて補償される。
【００７９】
図９において、ｔ１時点以前は、第２回転機Ｍ２でモータ走行をしている走行状態を示している。このｔ１時点では、バイパスバルブ６０は開いており、エンジン１２の吸気は窒素富化モジュール５６を迂回(バイパス)させられている状態であり、窒素濃度Ｃnは上昇させられていない。又、自動変速機２０は何れかのギヤ段が形成されているが、電気式無段変速機１８は無段変速状態とされており、変速機１７全体の変速状態は無段変速状態である非固定の状態である。モータ走行では、エンジン回転速度Ｎeはゼロ回転速度とされており、車速Ｖが上昇すれば、Ｍ１回転速度Ｎm1は負方向に増加し、Ｍ２回転速度Ｎm2は正方向に増加する。このｔ１時点でエンジン１２の始動が判断され、Ｍ１トルクＴm1でエンジン回転速度Ｎeが上昇させられる(ｔ１時点−ｔ２時点参照)。その際、第２回転機Ｍ２の回転軸(伝達部材６８も同意)が反力要素となり、この回転軸に負方向にトルクが伝達されるので、それを相殺するようにＭ２トルクＴm2が付加される。ｔ２時点で燃料に点火され、その後、エンジントルクＴeが正側に増加する(ｔ２時点−ｔ３時点参照)。ここでのエンジン回転速度Ｎeの上昇を抑える為、第１回転機Ｍ１が負トルクを出す。一方で、第２回転機Ｍ２は負トルクを発生させ、車軸２６に正トルクが伝達されるのを補償している。この間は、まだ燃焼が安定していないので、バイパスバルブ６０は開けたままとされ、窒素富化は行われない。ｔ３時点でエンジン１２の始動が完了し、予め定められた窒素富化なし(窒素通常の状態)のエンジン動作点Ｐengとなるようにエンジン１２が制御される(ｔ３時点−ｔ４時点参照)。エンジン回転速度Ｎeは一定とされるので、車速Ｖの上昇と共にＭ２回転速度Ｎm2が増加することに対して、Ｍ１回転速度Ｎm1は低下する。第１回転機Ｍ１にて発電したパワーは、第２回転機Ｍ２にて放電される。ｔ４時点は、エンジン１２の燃焼が安定したと判断され、バイパスバルブ６０が閉められて窒素富化が開始されたことを示している。その後、窒素濃度Ｃnが上昇させられ(ｔ４時点−ｔ５時点参照)、ｔ５時点で窒素濃度Ｃnが所定濃度を超えるとエンジン動作点Ｐengの変更が開始され、エンジン回転速度Ｎeが増加されると共にエンジントルクＴeが低下されて、窒素濃度Ｃnに応じた(窒素富化の状態の)エンジン動作点Ｐengへの変更が行われる(ｔ５時点−ｔ６時点参照)。ここでは、エンジン出力Ｐeは一定のままエンジン動作点Ｐengが変更される。ｔ６時点は、例えば車速Ｖが判定車速Ｖ１以上となったか又は出力トルクＴoが判定出力トルクＴ１以上となった為に、電気式無段変速機１８の有段変速状態への移行が開始されたことを示している。ブレーキＢ０の係合による有段変速状態への移行では、Ｍ１トルクＴm1を負方向に増加して、Ｍ１回転速度Ｎm1をゼロ回転速度に遷移させる(ｔ６時点−ｔ７時点参照)。それに伴い、エンジン回転速度Ｎeが低下する。エンジン出力Ｐeを等パワーにしているので、エンジントルクＴeは増加する。又、回転速度の低下に伴ってイナーシャトルクが第２回転機Ｍ２の回転軸上に伝達されるので、車軸２６に伝達されないようにＭ２トルクＴm2にて補償している。ｔ７時点は、電気式無段変速機１８の有段変速状態への移行が完了し、変速機１７全体の変速状態が有段変速状態である固定の状態とされたことを示している。変速機１７が固定の状態とされてエンジン回転速度Ｎeが駆動輪１４の回転速度に対して固定された為、エンジン出力Ｐeが等パワーを維持したままでは、エンジン動作点Ｐengが窒素富化の状態での最適燃費線Ｌengから外れる。そこで、ｔ７時点では、エンジントルクＴeを低下させて、窒素富化の状態での最適燃費線Ｌeng上となるようにエンジン動作点Ｐengが変更させられる。等パワーを維持する為のエンジン出力Ｐeに対する、エンジントルクＴeを低下させたことによるエンジン出力Ｐeの低下分は、バッテリ３０から電力を持ち出して、第２回転機Ｍ２にて放電することで補償している。
【００８０】
上述のように、本実施例によれば、エンジン１２の吸気の窒素濃度Ｃnの状態の判断結果に基づいてエンジン動作点Ｐengが変更されるので、吸気の窒素濃度Ｃnの状態に応じた適切なエンジン動作点Ｐengを使うことができる。この際、エンジン出力Ｐeが変化しないようにエンジン動作点Ｐengが変更されるので、違和感を運転者に与えてしまうことを抑制することができる。加えて、エンジン出力Ｐeが変化しないようにエンジン動作点Ｐengを変更するときに、所定制限条件によってエンジン動作点Ｐengの変更前後でエンジン出力Ｐeが変化する場合には、エンジン出力Ｐeの変化分がＭ２出力Ｐm2にて補償されるので、エンジン出力Ｐeの変化に対して、車軸２６上の出力の変化が抑制される。よって、エンジン１２の吸気の窒素濃度Ｃnに応じてエンジン動作点Ｐengを変更するときに、エンジン出力Ｐeの変化に伴う違和感を運転者に与えてしまうことを抑制することができる。
【００８１】
また、本実施例によれば、エンジン出力Ｐeが変化しないようにエンジントルクＴeとエンジン回転速度Ｎeとの変更によってエンジン動作点Ｐengを変更するときに、エンジントルクＴeの制限又はエンジン回転速度Ｎeの制限によってエンジン動作点Ｐengの変更前後でエンジン出力Ｐeが変化する場合には、エンジン出力Ｐeの変化分がＭ２出力Ｐm2にて補償されるので、エンジン出力Ｐeの変化に対して車軸２６上の出力の変化が抑制されて、エンジン出力Ｐeの変化に伴う違和感を運転者に与えてしまうことを抑制することができる。
【００８２】
また、本実施例によれば、エンジン出力Ｐeが変化しないようにエンジン動作点Ｐengを変更するときに、有段変速状態に切り替えられたときの変速機１７にて形成されるギヤ段によってエンジン回転速度Ｎeが駆動輪１４の回転速度に対して固定されることによる制限によってエンジン動作点Ｐengの変更前後でエンジン出力Ｐeが変化する場合には、エンジン出力Ｐeの変化分がＭ２出力Ｐm2にて補償されるので、エンジン出力Ｐeの変化に対して車軸２６上の出力の変化が抑制される。
【００８３】
また、本実施例によれば、エンジン動作点Ｐengの変更において所定変化速度にてエンジン回転速度Ｎeが変化させられるので、エンジン１２の吸気の窒素濃度Ｃnに敏感に反応してエンジン回転速度Ｎeが変動することが抑制される。これにより、エンジン１２の運転状態の変化に伴う違和感を運転者に与えてしまうことを抑制することができる。
【００８４】
また、本実施例によれば、窒素濃度Ｃnの状態の判断結果に基づくエンジン動作点Ｐengの変更は、エンジン１２の吸気の窒素濃度Ｃnの状態に応じた、エンジン１２の燃料消費量を少なくするエンジン動作点Ｐengへの変更であるので、燃費に最適なエンジン動作点Ｐengを使うことができる。
【００８５】
次に、本発明の他の実施例を説明する。尚、以下の説明において実施例相互に共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。
【実施例２】
【００８６】
前述の実施例１では、エンジン動作点Ｐengを変更するときの所定制限条件におけるエンジン回転速度Ｎeの制限として、変速機１７の有段変速状態においてエンジン回転速度Ｎeが駆動輪１４の回転速度に対して固定されることによる制限を例示した。本実施例では、そのエンジン回転速度Ｎeの制限として、変速機１７が無段変速状態であるときの制限を例示する。
【００８７】
例えば、自動変速機２０のギヤ段が形成された車両走行中にエンジン動作点Ｐengの変更によってエンジン回転速度Ｎeを上昇させる場合、Ｍ２回転速度Ｎm2は駆動輪１４の回転速度に対して固定されている為、Ｍ１回転速度Ｎm1を上昇させることになる(図５の共線図参照)。このとき、変更後のエンジン回転速度Ｎeが高い程、又は低車速である為にＭ２回転速度Ｎm2が低い程、Ｍ１回転速度Ｎm1がエンジン回転速度Ｎeよりも高くされる。第１回転機Ｍ１の高回転化は、ＮＶ(騒音・振動)や耐久性等を考慮すると好ましくない。その為、エンジン回転速度Ｎeの制限は、第１回転機Ｍ１の高回転化を抑制することによる制限である。ここでのエンジン回転速度Ｎeの制限は、Ｍ１回転速度Ｎm1が高くならないようにエンジン回転速度Ｎeの上限が設定される。
【００８８】
又、自動変速機２０のギヤ段が形成された車両走行中にエンジン動作点Ｐengの変更によってエンジン回転速度Ｎeを低下させる場合、Ｍ２回転速度Ｎm2は駆動輪１４の回転速度に対して固定されている為、Ｍ１回転速度Ｎm1を低下させることになる(図５の共線図参照)。このとき、変更後のエンジン回転速度Ｎeが低い程、又は高車速である為にＭ２回転速度Ｎm2が高い程、動力分配機構６６が有する回転部材の一つであるピニオンギヤＰ０の回転速度がＭ２回転速度Ｎm2よりも高くされる。ピニオンギヤＰ０の高回転化はピニオンギヤＰ０の回転速度とキャリアＣＡ０の回転速度(すなわちエンジン回転速度Ｎe)との差回転速度の高回転化を招き、ＮＶ(騒音・振動)や耐久性等を考慮すると好ましくない。その為、エンジン回転速度Ｎeの制限は、ピニオンギヤＰ０の高回転化を抑制することによる制限である。ここでのエンジン回転速度Ｎeの制限は、ピニオンギヤＰ０の回転速度が高くならないようにエンジン回転速度Ｎeの下限が設定される。
【００８９】
運転状態制御部１０２は、エンジン出力Ｐeが変化しないようにエンジン動作点Ｐengを変更するに際して、そのエンジン動作点Ｐengの変更前には、所定制限条件におけるエンジン回転速度Ｎeの制限として、エンジン回転速度Ｎeの上限及びエンジン回転速度Ｎeの下限を算出する。運転状態制御部１０２は、第１回転機Ｍ１の高回転化を抑制するように、Ｍ２回転速度Ｎm2が低い程、エンジン回転速度Ｎeの上限を低く設定する。又、運転状態制御部１０２は、ピニオンギヤＰ０の高回転化を抑制するように、Ｍ２回転速度Ｎm2が高い程、エンジン回転速度Ｎeの下限を高く設定する。エンジン回転速度Ｎeの上限及びエンジン回転速度Ｎeの下限が設定される場合、エンジン動作点Ｐengの変更では、エンジン回転速度Ｎeのみが制限されることになるので、エンジン回転速度Ｎeがその上限の値又は下限の値となり、且つエンジントルクＴeが最適燃費線Ｌeng上の値となる、エンジン動作点Ｐengとされる。その為、運転状態制御部１０２は、エンジン動作点Ｐengを変更するときに所定制限条件(エンジン回転速度Ｎeの上限及びエンジン回転速度Ｎeの下限)によってエンジン動作点Ｐengの変更前後でエンジン出力Ｐeが変化する場合には、エンジン出力Ｐeの変化分をＭ２出力Ｐm2にて補償する。
【００９０】
図１０は、電子制御装置１００の制御作動の要部すなわちエンジン１２の吸気の窒素濃度Ｃnに応じてエンジン動作点Ｐengを変更するときにエンジン出力Ｐeの変化に伴う違和感を運転者に与えてしまうことを抑制する為の制御作動を説明するフローチャートであり、エンジン１２の運転中に繰り返し実行される。図１０は、図８とは別の実施例である。図１１は、図１０のフローチャートに示す制御作動を実行した場合のタイムチャートの一例である。
【００９１】
図１０のフローチャートは、図８のフローチャートとは、Ｓ４５のステップが備えられている点が主に相違する。この相違する点について主に説明する。図１０において、先ず、前記Ｓ１０が実行される。このＳ１０の判断が否定される場合は前記Ｓ２０が実行され、次いで、前記Ｓ３０が実行される。前記Ｓ１０の判断が肯定される場合又は前記Ｓ３０の判断が否定される場合は、前記Ｓ４０が実行される。一方で、前記Ｓ３０の判断が肯定される場合は運転状態制御部１０２の機能に対応するＳ４５において、所定制限条件におけるエンジン回転速度Ｎeの制限として、エンジン回転速度Ｎeの上限及びエンジン回転速度Ｎeの下限が算出される。次いで、前記Ｓ５０が実行される。
【００９２】
図１１のタイムチャートは、図９のタイムチャートとは、ｔ６時点にて電気式無段変速機１８の有段変速状態への移行が開始されず、ｔ６時点以降も電気式無段変速機１８の無段変速状態が継続されている点、又、ｔ６時点にてＮＶ(騒音・振動)の要件で設定されたエンジン回転速度Ｎeの上限によりエンジン回転速度Ｎeの上昇が制限されている点が主に相違する。図１１において、ｔ６時点以降、エンジン回転速度Ｎeに上限の制限が掛かったまま、エンジン動作点Ｐengが最適燃費線Ｌeng上となるように変更されるので、エンジントルクＴeが低下させられている。それに伴い、Ｍ１トルクＴm1も小さくされる。このエンジン動作点Ｐengの変更では、エンジントルクＴeを低下させたことによってエンジン出力Ｐeが不足するので、その不足分が第２回転機Ｍ２にて補償される。
【００９３】
上述のように、本実施例によれば、エンジン出力Ｐeが変化しないようにエンジン動作点Ｐengを変更するときに、動力分配機構６６が有するピニオンギヤＰ０の高回転化を抑制することによる制限、又は第１回転機Ｍ１の高回転化を抑制することによる制限によってエンジン動作点Ｐengの変更前後でエンジン出力Ｐeが変化する場合には、エンジン出力Ｐeの変化分がＭ２出力Ｐm2にて補償されるので、エンジン出力Ｐeの変化に対して車軸２６上の出力の変化が抑制される。又、ＮＶ(騒音・振動)の悪化が抑制されたり、又はピニオンギヤＰ０の耐久性の悪化が抑制されたり、又は第１回転機Ｍ１の耐久性の悪化が抑制される。
【００９４】
以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。
【００９５】
例えば、前述の実施例では、窒素通常時の最適燃費線Ｌengを窒素富化時の最適燃費線Ｌengに変更したときのエンジン動作点Ｐengの変更においてエンジン出力Ｐeが変化した場合を例示して本発明を説明したが、窒素富化時の最適燃費線Ｌengを窒素通常時の最適燃費線Ｌengに変更したときのエンジン動作点Ｐengの変更においてエンジン出力Ｐeが変化した場合であっても、本発明を適用することができる。
【００９６】
また、前述の実施例では、窒素濃度判断部１０６は窒素濃度センサ６２の検出値に基づいてエンジン１２の吸気の窒素濃度Ｃnを取得したが、この態様に限らない。例えば、過給圧Ｐchgやバイパスバルブ６０の開度によって吸気の窒素濃度Ｃnが変化するので、窒素濃度判断部１０６は、過給圧Ｐchg、バイパスバルブ６０の開閉の状態、及び／又はバイパスバルブ６０の開度の、実際値又は指令値に基づいてエンジン１２の吸気の窒素濃度Ｃnを取得しても良い。又、窒素濃度判断部１０６は、窒素濃度Ｃnが所定濃度を超えているか否かを判定することで、エンジン１２の吸気の窒素濃度Ｃnの状態を判断したが、この態様に限らない。例えば、数値が異なる複数の所定濃度を段階的に持っており、窒素富化の状態における窒素濃度Ｃnの状態を複数に区分しても良い。この場合、複数の窒素濃度Ｃnの状態毎に、予め定められた各々異なる窒素富化時の最適燃費線Ｌengが用いられる。又、所定濃度によって窒素濃度Ｃnの状態を段階的に区分するのではなく、窒素濃度Ｃnの値そのものを窒素濃度Ｃnの状態としても良い。この場合、窒素濃度Ｃnの値に応じて窒素富化時の最適燃費線Ｌengが変化させられ、それに応じてエンジン動作点Ｐengが変更される。
【００９７】
また、前述の実施例において、エンジン動作点Ｐengを変更するときの所定制限条件は、こもり音等を増大させる共振域からエンジン回転速度Ｎeを外す為のエンジン回転速度Ｎeの制限であっても良い。
【００９８】
また、前述の実施例において、運転状態制御部１０２は、エンジン出力Ｐeの変化分をＭ２出力Ｐm2にて補償したが、変化分を全て補償するのではなく、変化分の一部を補償する態様であっても良い。
【００９９】
また、前述の実施例では、図７に示すように、窒素通常時の最適燃費線Ｌeng(実線参照)に対して、エンジン回転速度Ｎeの高回転側、且つエンジントルクＴeの低トルク側に変更されている窒素富化時の最適燃費線Ｌeng(破線参照)を例示したが、この態様に限らない。例えば、図１２に示すように、破線で示す窒素富化時の最適燃費線Ｌengは、実線で示す窒素通常時の最適燃費線Ｌengに対して、エンジン回転速度Ｎeの低回転側、且つエンジントルクＴeの高トルク側に変更されている場合もある。この場合、変速機１７の無段変速状態において、エンジン動作点Ｐengは、図１２に示すように、窒素通常時には実線の最適燃費線Ｌeng上にて目標エンジン出力Ｐetを充足する点ａとされ、窒素富化時には破線の最適燃費線Ｌeng上にて目標エンジン出力Ｐetを充足する点ｂとされ、目標エンジン出力Ｐetを充足する等パワーにてエンジン動作点Ｐengが変更される。又、等パワーにてエンジン動作点Ｐengを変更しようとしたときに、例えば、変速機１７が有段変速状態とされたことでエンジン回転速度Ｎeが図１２の一点鎖線で示す回転速度に固定された場合、又は、エンジン回転速度Ｎeの下限の値が一点鎖線で示す回転速度に設定された場合、目標エンジン出力Ｐetを充足することを優先すれば、エンジン動作点Ｐengを点ｃとすれば良いが、窒素富化時における燃費の向上を考慮すると、エンジン動作点Ｐengを点ｄとすることが望ましい。エンジン動作点Ｐengが図１２の点ｄとされた場合、エンジン出力Ｐeの変化分が正値となるので、Ｍ２出力Ｐm2は減少される。又、変速機１７が有段変速状態とされたことでエンジン回転速度Ｎeが固定された場合の回転速度は、必ずしも図１２の点ａと点ｂとの間の回転速度になるとは限らず、例えば図１２の二点鎖線で示す回転速度になる場合もある。このような実施態様は、図７の場合も同様である。
【０１００】
また、前述の実施例における図１０のフローチャートのＳ４５では、所定制限条件として、エンジン回転速度Ｎeの上限及びエンジン回転速度Ｎeの下限を算出したが、これに加えて或いは替えて、ＮＶ(騒音・振動)の要件に基づくエンジントルクＴeの上限を算出しても良い。
【０１０１】
また、前述の実施例では、エンジン１２と駆動輪１４との間の動力伝達経路の一部を構成する変速機として、変速機１７を例示したが、この態様に限らない。例えば、変速機１７は、電気式無段変速機１８と自動変速機２０とを直列に備えていたが、少なくとも電気式無段変速機１８を備えておれば良い。又、前述の実施例１の実施態様を実行するのであれば、電気式無段変速機１８は、ブレーキＢ０及びクラッチＣ０のうちの少なくとも一方を備えておれば良い。又、前述の実施例２の実施態様を実行するのであれば、電気式無段変速機１８は、ブレーキＢ０とクラッチＣ０とを備えず、有段変速状態へ切り替えることができなくても良い。又、図１３に示すような車両１１０に備えられた変速機１１２であっても良い。図１３において、車両１１０は、エンジン１２及び回転機Ｍを備えたハイブリッド車両である。車両１１０は、エンジン１２と駆動輪１４との間の動力伝達経路に設けられた動力伝達装置１１４を備えている。動力伝達装置１１４は、ケース１１６内において、エンジン１２側から順番に、クラッチＫ０、トルクコンバータ１１８、及び機械式変速機構としての変速機１１２等を備えている。トルクコンバータ１１８のポンプ翼車１１８ａは、クラッチＫ０を介してエンジン１２と連結されていると共に、直接的に回転機Ｍと連結されている。トルクコンバータ１１８のタービン翼車１１８ｂは、変速機１１２と直接的に連結されている。動力伝達装置１１４において、エンジン１２の動力及び／又は回転機Ｍの動力は、クラッチＫ０(エンジン１２の動力を伝達する場合)、トルクコンバータ１１８、自動変速機１１２、ディファレンシャルギヤ２４、車軸２６等を順次介して駆動輪１４へ伝達される。変速機１１２は、例えば遊星歯車式自動変速機等の有段変速機である。このような車両１１０では、エンジン回転速度Ｎeの制限は、変速機１１２にて形成されるギヤ段によってエンジン回転速度Ｎeが駆動輪１４の回転速度に対して固定されることによる制限である。このような車両１１０に本発明を適用することで、エンジン出力Ｐeが変化しないようにエンジン動作点Ｐengを変更するときに、変速機１１２にて形成されるギヤ段によりエンジン回転速度Ｎeが駆動輪１４の回転速度に対して固定されることによる制限によってエンジン動作点Ｐengの変更前後でエンジン出力Ｐeが変化する場合には、エンジン出力Ｐeの変化分が回転機Ｍの出力Ｐmにて補償されるので、エンジン出力Ｐeの変化に対して車軸２６上の出力の変化が抑制される。又、前述の実施例２の実施態様を実行するのであれば、変速機１１２は、例えば公知の無段変速機(ＣＶＴ)などであっても良い。このように、エンジン１２と駆動輪１４との間の動力伝達経路の一部を構成する変速機は、エンジン回転速度Ｎeを変更できる変速機であれば良い。要は、エンジン１２と、エンジン１２と駆動輪１４との間の動力伝達経路の一部を構成する変速機と、その動力伝達経路に動力伝達可能に連結された回転機と、エンジン１２の吸気の窒素濃度Ｃnを変更する窒素濃度変更装置５４とを備えた車両であれば、本発明を適用できる。尚、この車両１１０では、流体式伝動装置としてトルクコンバータ１１８が用いられているが、トルク増幅作用のない流���継手などの他の流体式伝動装置が用いられても良い。又、トルクコンバータ１１８は、必ずしも設けられなくても良いし、或いは、単なるクラッチに置き換えられても良い。又、クラッチＫ０は、必ずしも設けられなくても良い。
【０１０２】
また、前述の実施例では、エンジン１２の吸気の窒素濃度Ｃnを変更する窒素濃度変更装置として、窒素濃度変更装置５４を例示したが、この態様に限らない。例えば、窒素濃度変更装置は、図１４に示すようなＥＧＲ装置１２０であっても良い。図１４において、エンジン１２は、図２に示す窒素濃度変更装置５４に替えて、排気通路３４内を流通する排気の一部を低圧で吸気通路３２へ再循環させるＥＧＲ装置１２０を備えている。ＥＧＲ装置１２０は、ＥＧＲ通路１２２、ＥＧＲクーラ１２４、及びＥＧＲ弁１２６を備えている。ＥＧＲ通路１２２は、スタートコンバータ４６よりも下流且つ後処理装置４８よりも上流の排気通路３４と、コンプレッサーホイール３６よりも上流且つ電子スロットル弁５０よりも下流の吸気通路３２とを接続している。このＥＧＲ通路１２２を通って、排気が低圧で再循環される。再循環される排気の量は、ＥＧＲ弁１２６の開き量によって調節される。エンジン１２は、ＥＧＲ装置１２０によって酸素濃度が下げられた(すなわち窒素濃度Ｃnが高くされた)吸気が供給される。これにより、例えばエンジン１２でのノッキングの発生が低減されたり、又は、ＮＯxの発生が抑制される。このように、ＥＧＲ装置１２０は、エンジン１２の吸気の窒素濃度Ｃnを変更する窒素濃度変更装置として機能する。
【０１０３】
また、前述の実施例において、動力分配機構６６はシングルプラネタリであるが、ダブルプラネタリであっても良い。又、動力分配機構６６は、エンジンによって回転駆動されるピニオンと、そのピニオンに噛み合う一対のかさ歯車が第１回転機Ｍ１及び伝達部材６８(第２回転機Ｍ２)に作動的に連結された差動歯車装置であっても良い。又、動力分配機構６６は、２以上の遊星歯車装置がそれを構成する一部の回転要素で相互に連結された構成において、その遊星歯車装置の回転要素にそれぞれエンジン、回転機、駆動輪が動力伝達可能に連結される機構であっても良い。
【０１０４】
また、前述の実施例では、エンジン１２は、公知の排気タービン式の過給機４０を備えていたが、この態様に限らない。例えば、エンジン１２は、機械式過給機を備えるエンジンや過給機を備えないエンジンであっても良い。
【０１０５】
尚、上述したのはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。
【符号の説明】
【０１０６】
１０：車両
１２：エンジン(内燃機関)
１４：駆動輪
１７：変速機
１８：電気式無段変速機(電気式変速機構)
５４：窒素濃度変更装置
６６：動力分配機構(差動機構)
６８：伝達部材(電気式変速機構の出力回転部材)
１００：電子制御装置(制御装置)
１０２：運転状態制御部
１０６：窒素濃度判断部
１１０：車両
１１２：変速機
１２０：ＥＧＲ装置(窒素濃度変更装置)
Ｍ：回転機
Ｍ１：第１回転機(差動用回転機)
Ｍ２：第２回転機(回転機、走行用回転機)
Ｐ０：ピニオンギヤ(差動機構が有する回転部材)
【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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