WO1999047801A1 - Vehicule hybride - Google Patents

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WO1999047801A1
WO1999047801A1 PCT/JP1999/001398 JP9901398W WO9947801A1 WO 1999047801 A1 WO1999047801 A1 WO 1999047801A1 JP 9901398 W JP9901398 W JP 9901398W WO 9947801 A1 WO9947801 A1 WO 9947801A1
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WO
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torque
motor generator
air
hybrid vehicle
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PCT/JP1999/001398
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Toshiharu Nogi
Takuya Shiraishi
Minoru Oosuga
Yoko Nakayama
Noboru Tokuyasu
Original Assignee
Hitachi, Ltd.
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    • Y10S903/902—Prime movers comprising electrical and internal combustion motors
    • Y10S903/903—Prime movers comprising electrical and internal combustion motors having energy storing means, e.g. battery, capacitor
    • Y10S903/945—Characterized by control of gearing, e.g. control of transmission ratio

Definitions

  • the present invention relates to a control device for a hybrid vehicle having an engine and an electric motor, and a control method therefor.
  • the power generated by the engine is converted to electric energy directly or by a generator, and the electric energy is converted to mechanical energy by a motor or stored in a battery ⁇ energy using only a battery
  • the mileage can be made longer than electric vehicles that supply electricity.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-37410 discloses a configuration including an engine, a power distribution mechanism, and a motor generator.
  • the hybrid vehicle when the required driving torque is large, the hybrid vehicle is driven by the engine and a part of the engine power is distributed to a motor generator for vehicle speed assistance, which is made to function as a generator. Drive torque is increased by assisting torque from the motor.
  • High-efficiency operation can be achieved by combining the engine and the transmission, selecting a small gear (or a gear ratio for a continuously variable gear ratio), and operating in a region where the engine torque is as high as possible ; Since the vehicle is already operating near the maximum torque, there is no excess torque at the time of acceleration, the feeling of acceleration is poor, and there is a problem that the drivability is reduced.
  • a first object of the present invention is to provide a hybrid vehicle of an engine-electric motor that enables high-efficiency operation without increasing the capacity of a motor and a battery.
  • a second object of the present invention is to ensure operability during high-efficiency operation. Disclosure of the invention
  • the first objective can be achieved by expanding the high-efficiency operating region by lean burn, increasing the operation of the engine at low torque, and reducing the motor operation by the battery.
  • Lean burn has the advantage of reducing bombing loss by opening the throttle valve.
  • the intake valve amount may be controlled by controlling the intake valve timing as a method of reducing the engine bombing loss at low torque.
  • the second purpose can be realized by selecting a region with a large engine speed and ensuring a sufficient torque to operate with the required engine output. For example, a change in the accelerator opening determines whether the driver emphasizes fuel efficiency or drivability, and selects an engine operating area with a large excess torque when emphasizing drivability. . In areas where the engine speed is high, fuel efficiency is worse than the maximum efficiency point, but priority is given to drivability. BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
  • FIG. 1 shows a system diagram of the present invention.
  • FIG. 2 shows a system diagram of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating the operation of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating the operation of the present invention. ⁇
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of the present invention.
  • Fig. 6 shows the configuration of the engine.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating the operation of the conventional system.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining the operation of the present invention.
  • FIG. 9 shows an example of the air-fuel ratio and EGR control.
  • FIG. 10 shows an example of the air flow control method.
  • FIG. 11 shows an example of the air-fuel ratio and EGR control.
  • FIG. 12 shows an example of a combustion control method.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating the operation of the conventional system.
  • FIG. 14 is a diagram for explaining the operation of the present invention.
  • FIG. 15 shows another embodiment of the present invention.
  • FIG. 16 shows the drive torque control during the transition.
  • FIG. 18 shows a block diagram of the present invention.
  • FIG. 19 shows another embodiment of the system of the present invention.
  • FIG. 20 shows a block diagram of the present invention.
  • FIG. 21 is a diagram for explaining the operation of the present invention.
  • FIG. 22 shows another embodiment of the present invention.
  • FIG. 23 shows an operation example of the NOx catalyst.
  • FIG. 24 shows an operation example of the NOx catalyst.
  • FIG. 25 shows a block diagram of the present invention.
  • FIG. 26 shows a flow chart of the present invention.
  • FIG. 27 is a diagram for explaining the operation of the present invention.
  • FIG. 28 illustrates the effect of the present invention.
  • FIG. 29 shows another embodiment of the present invention.
  • FIG. 30 shows another embodiment of the present invention.
  • FIG. 31 shows the operation of the continuously variable transmission.
  • FIG. 32 shows a block diagram of the present invention.
  • FIG. 33 shows an explanatory diagram of the operation of the present invention.
  • FIG. 34 shows another embodiment of the present invention.
  • FIG. 35 shows another embodiment of the present invention.
  • FIG. 36 is a diagram for explaining the operation of the present invention.
  • FIG. 37 shows a drive circuit for the injection valve.
  • FIG. 38 shows the drive current waveform.
  • FIG. 39 shows another embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 shows the configuration of the present invention.
  • Engine 8 1 and drive assist motor It consists of a generator 81, a differential motor generator 83, a power distribution mechanism 82, a battery 87, and inverters 84, 85.
  • the engine 81 is desirable for the engine 81 to be a direct injection engine that can control the output of the engine by the air-fuel ratio. In-cylinder injection engines can directly inject fuel into the cylinders and control the air-fuel mixture, thus enabling super lean-lean operation.
  • the drive wheels 88 are driven by an engine 81, a drive assist motor generator 81, and a differential motor generator 83. Controls the distribution of drive torque to maximize engine efficiency.
  • the engine and motor are optimally controlled by a control control unit (not shown).
  • Fig. 2 shows a configuration example of the power distribution mechanism 82.
  • the output is distributed by gears 8 2 a-8 2 h.
  • the output of the engine is transmitted to 82 f via gear 82 a, and drive wheels 88 are driven by 82 g and 82 h.
  • the axis of the motor generator (hereinafter MG) 81 is coaxial with the gear 82h, and the output of the gear is transmitted as it is when no electricity is applied to the MG.
  • the MG 83 operates as a motor and drives the gear 82 c, the rotation of the gear 82 g is added, and the rotation of the drive shaft is increased, enabling operation at a high vehicle speed.
  • Electricity of the battery 87 drives an MG 81 for driving assistance via the inverter 81, and drives a MG for differential via the inverter 85.
  • FIG. 3 shows a case in which the basic operation of the present invention is performed at vehicle speed assistance.
  • the output from the engine 80 is transmitted to the drive wheels 88 through gears 82a, 82e, 82d, 82g.
  • the driving assist MG81 acts as a generator
  • the generated MG83 acts as a motor with the generated electric power.
  • MG83 rotates gear 82 c, the output rotation of gear 82 g can be increased. Wear.
  • FIG. 4 shows a case where the basic operation of the present invention is driven by a drive torque.
  • the output from the engine 80 is transmitted to the drive wheels 88 through gears 82a, 82e, 82d and 82g.
  • part of the engine torque is distributed by the power distribution mechanism 82, and the differential MG 83 for vehicle speed assistance is driven.
  • the drive torque can be controlled by distributing the engine power by the power distribution mechanism 82 and optimally controlling the MG 81 for torque assistance and the MG83 for vehicle speed assistance.
  • Fig. 5 shows the relationship between vehicle speed and drive torque. If a drive torque larger than the engine torque is required at the same engine output, the torque drive MG is operated as a motor, and the engine torque and the motor torque are combined to increase the drive torque. On the other hand, if the vehicle speed is required, the torque assist MG is operated as a generator, and the differential MG for vehicle speed assistance is operated as a motor to assist the vehicle speed. As a result, it is possible to change the driving torque and the vehicle speed at the same output even with one engine operating point.
  • the differential gear has been described as an example of the power distribution mechanism, but another mechanism such as a planetary gear mechanism may be used.
  • Fig. 6 shows an example of the configuration of the engine. Air is sucked into the engine 13 through the air amount detection sensor 7, the throttle valve 10, the intake pipe 11 and the intake valve 16. The amount of air can be controlled by changing the opening of the throttle valve 10 and the opening of the intake valve 16. The air amount is measured by an air amount detection sensor 7 (the pressure in the intake pipe and the pressure in the cylinder are detected by the intake pipe pressure sensor 31 and the cylinder pressure sensor 42, respectively, as necessary. Sole By applying a voltage from the drive circuit 30 to the nodes 18 and 19, the movable section 22 moves by the action of electromagnetic force, and the intake valve 16 connected to the section opens and closes. The drive circuit may be built in the engine control unit 12. Exhaust valve 17 operates in a similar manner.
  • Fuel is supplied from injector 1, which can inject fuel directly into the cylinder.
  • the injector is driven by the drive circuit 32.
  • the throttle valve is opened and closed by a motor 9, and its opening is detected by a throttle sensor 8.
  • the accelerator opening ⁇ is detected by an accelerator opening sensor (not shown), and the intake and exhaust valves are controlled based on at least the accelerator opening sensor signal.
  • the control device 12 controls the throttle valve, the intake / exhaust valve, and the like based on the signal of the sensor.
  • the air-fuel mixture in the cylinder can be directly controlled, and the operation with the air-fuel mixture having a large air-fuel ratio, that is, the lean burn operation, is possible.
  • Fig. 7 shows the torque and fuel consumption characteristics of the engine.
  • the fuel consumption rate is low and fuel consumption is good in the large area of the engine shaft torque. This is because as the shaft torque increases, the opening of the throttle valve increases, and the pumping loss decreases.
  • the best point of fuel economy is lower than the throttle valve is fully open because the air-fuel ratio is set to be high in this engine. By operating the engine so that it is in the middle and high load range, the efficiency of the engine can be increased.
  • the bombing loss Is increased, the motor is operated. For this reason, in the conventional hybrid system, the operation by the motor is increased, and it is necessary to frequently control the charge and discharge of the motor and to increase the size of the battery.
  • FIG. 8 shows a method of operating the engine according to the present invention. If the air-fuel ratio is increased as compared to the stoichiometric (14.7), such as 20 or 40, the torque during full-open operation will decrease. At this time, the opening of the throttle valve is increased, and the pumping loss can be reduced, so that fuel efficiency can be improved even in an operating region where the engine torque is low. As a result, the motor operation is reduced, the motor can be used with a small motor, and the battery can be made smaller. For example, the engine is operated at an air-fuel ratio of 40, and when the engine output becomes necessary, the air-fuel ratio is changed to be smaller and the torque is increased. When the air-fuel ratio is smaller than 20, the engine is operated with stoichiometry (14.7).
  • Fig. 9 shows the addition of target air-fuel ratio and EGR to engine torque and engine speed.
  • low load super lean burn operation with an air-fuel ratio of 40 or more is performed to reduce fuel consumption.
  • the air-fuel ratio becomes 20 to 40 with EGR added, the air-fuel ratio stoichiometric (14.7) with EGR added, and when the load further increases, the EGR is not added.
  • N 0 X can be reduced by adding EGR.
  • the throttle valve is fully open, to increase engine output, stop the EGR, draw more air into the cylinder, and Burn the charge.
  • FIG. 10 shows an example of controlling the air flow pattern in the engine.
  • In an operation with an air-fuel ratio of 20 to 40 and an EGR added when the load is increased if the air-fuel mixture is concentrated too much around the spark plug, oxygen will be insufficient, and smoke will easily occur. Therefore, the flow in the cylinder is swirled so that the mixture in the cylinder is not excessively concentrated.
  • the swirl flow is effective in promoting the mixing of air and fuel because the flow is easily preserved even when the piston approaches the compression top dead center.
  • EGR EGR added
  • swirl flow is used.
  • the load further increases, it is necessary to introduce a large amount of air in order to increase the output in the operating state where the EGR is not added, and without having to provide resistance to the intake valves and intake pipes, the shape of the intake pipe It is a flow that can be done.
  • Fig. 11 shows another embodiment in which the target air-fuel ratio and the EGR are added to the engine torque and the engine speed.
  • the engine torque and engine speed are low, so-called low load, super lean burn operation with an air-fuel ratio of 80 to 40 is performed to reduce fuel consumption.
  • Operation with EGR added at an air-fuel ratio of 20 to ⁇ ⁇ ⁇ with increasing load EGR added at an air-fuel ratio stoichiometric (14.7)
  • NOX can be reduced by adding EGR.
  • the throttle valve With the throttle valve fully open, the engine output is increased to stop the EGR, draw more air into the cylinder, and burn more fuel.
  • Fig. 12 shows an example of combustion control.
  • compression ignition is caused by the compression heat of the piston instead of flame propagation from the spark plug.
  • the air-fuel mixture is ignited at each point, combustion with a very thin air-fuel mixture such as the air / fuel ratio of 80, which has a short propagation distance, becomes possible.
  • t acceleration operation to perform combustion by a homogeneous air-fuel mixture is mixed homogeneously air and fuel in the cylinder when to further reduce the air-fuel ratio
  • Fig. 13 shows how to control the engine at that time.
  • point A or point B can be selected.
  • point A where there is little bombing loss.
  • the motor becomes large.
  • the throttle valve opening is small, so the bombing loss increases and fuel efficiency deteriorates.
  • there is a margin to the maximum torque there is no motor assist (or even a small motor), and a sufficient acceleration feeling can be obtained.
  • FIG. 14 shows an example of control in the present invention.
  • the throttle valve opening By operating at an air-fuel ratio of 40, the throttle valve opening can also be increased at point B, so that the pumping loss can be reduced and fuel efficiency can be improved. At this time, there is room for the maximum engine torque, so a feeling of acceleration can be obtained.
  • point B Point B is selected in the driving area where the cost is slightly lower but driving performance is important.
  • the driver's orientation for example, when the frequency of change in the accelerator opening is high, it is determined that drivability is important, and when the change in the accelerator opening is small and steady driving is being performed, fuel efficiency is determined to be important. For example, it can be determined using data of the accelerator opening at least.
  • FIG. 15 shows another operation example of the present invention.
  • the air-fuel ratio of 40, 20 and 15 is changed stepwise without linearly changing.
  • the control of the air-fuel ratio is simplified.
  • the air-fuel ratio in which NO X is generated between the air-fuel ratios of 20 and 15 can be avoided, it is effective in terms of exhaust measures.
  • the throttle opening is controlled by a motor or the like to eliminate torque steps.
  • the drive shaft is provided with a motor, as shown in FIG. 16, when the drive torque is to be controlled in accordance with the accelerator opening, first, the torque is controlled precisely by the motor. When the torque exceeds a certain value, the air-fuel ratio of the engine is switched from 40 to 20. At this time, since there is a step in the torque, it is possible to adjust the torque of the motor so that there is no step in the driving torque. In this case, since the response to the target torque differs between the engine and the motor, the transient torque response is controlled by a dynamic engine and motor model.
  • FIG. 17 shows a block diagram of the present invention.
  • the target drive torque is calculated from signals such as the accelerator opening, vehicle speed, battery capacity, brake, and air conditioner.
  • the target drive torque is obtained by distributing the re-engine torque and motor torque by the distributed drive torque calculation means and opening the throttle. Degree, air-fuel ratio, vehicle speed assist MG control, and torque assist MG control are performed.
  • In idle mode the engine is stopped, and during deceleration, the re-energy is actively collected by the torque assist MG and stored in the battery.
  • the throttle valve opening is large, so the engine brake is likely to be less effective. Therefore, apply the brake with the torque assist MG to prevent the driver from feeling uncomfortable.
  • the throttle valve or the intake valve of the engine may be closed to apply the engine brake.
  • FIG. 18 shows another embodiment. Judgment of the driving state from data such as accelerator opening and vehicle speed, and judgment of fuel efficiency or drivability, and engine torque control.
  • fuel efficiency is important, drive with good fuel efficiency, which does not have sufficient torque.
  • drivability is emphasized, drive with sufficient torque that slightly deteriorates fuel efficiency is performed.
  • FIG. 19 shows another embodiment of the present invention. Equipped with a transmission (stepped or stepless) at the output of the drive motor. Based on the result of the target drive torque calculation means, determine the distribution of engine torque and motor torque and calculate the gear ratio.
  • the drive torque is controlled by the gear ratio, and the torque during each speed change stage is controlled by the aforementioned torque assist MG and the differential MG for vehicle speed assistance.
  • the aforementioned torque assist MG and the differential MG for vehicle speed assistance.
  • Driving is possible. This makes it possible to control the drive torque with the stepped gear and MG.
  • FIG. 22 shows another embodiment of the present invention.
  • a lean NOx catalyst 35a is used to purify NOx during lean burn combustion. Lean burn luck At the time of rotation, since the inside of the exhaust pipe is excessive in oxygen, that is, an oxidizing atmosphere, NOx cannot be reduced with a normal three-way catalyst. The clean catalyst allows NO x to be adsorbed on the catalyst and can be reduced by the unburned hydrocarbons in the exhaust during the rich operation even in a oxidizing atmosphere.
  • the engine is equipped with in-cylinder injection and a variable intake / exhaust valve. However, it is also effective for lean burn by intake port injection.
  • N 0 X purification rate with lean N 0 indicates a change in the purification rate of X catalyst t time to a time passing in the second 3 Figure is reduced. This is because the amount of NOX adsorbed on the catalyst increases as the operation continues, and it is released without being adsorbed.
  • the adsorbed NOx is reduced by the unburned hydrocarbons, and the purification rate is improved again.
  • the N 0 X adsorption amount is estimated from data such as the air-fuel ratio, the intake air amount, the engine speed, and the fuel injection timing. Estimate the degree of deterioration.
  • a NOX sensor is installed at the outlet of the N ⁇ X catalyst, or a NOX sensor or oxygen concentration sensor is installed at the inlet and outlet, and the adsorption operation of the NOX catalyst and the degree of SOx deterioration are determined, and the regeneration operation is performed. Controls motor torque.
  • Figure 26 shows the flowchart.
  • Fig. 27 shows the share of the engine and motor in the drive torque.
  • the engine is mainly driven.
  • the motor torque is adjusted so that the engine torque is reduced and there is no torque step.
  • the regeneration operation of S0X requires a comparatively long time for the litch operation, so the fuel consumption is greatly deteriorated. May be performed.
  • FIG. 29 shows another embodiment of the present invention.
  • An engine 80 capable of varying the air-fuel ratio is provided with a continuously variable transmission 100 capable of continuously varying the speed ratio and a torque assist motor generator 81.
  • the engine can reduce bombing loss by lean burn. In-cylinder injection is desirable because it can increase the air-fuel ratio during lean burn, but intake port injection may also be used.
  • Engine stop A clutch 150 is provided to disconnect the motor generator 81 and the engine 80 in order to operate the motor sometimes.
  • FIG. 30 shows the configuration of the continuously variable transmission 100 and the motor generator 81.
  • a motor can be integrated with the drive shaft for motor assistance.
  • the arrangement of the motor can be made compact.
  • Fig. 31 shows the relationship between vehicle speed and drive shaft torque.
  • the gear ratio can be changed continuously, so that the drive shaft torque can be changed continuously. This eliminates the need for torque multiplication by a torque converter as in the case of a stepped transmission, and can avoid deterioration in the transmission efficiency of the torque converter. Further, the drive torque can be continuously controlled with respect to the engine torque.
  • FIG. 32 shows a block diagram of the present invention. Calculate the gear ratio and the distribution drive torque for the target drive torque, and calculate the engine torque and the motor torque. Calculate the air-fuel ratio and throttle opening to improve efficiency according to engine torque and rotation speed. When the engine torque is low, disengage the clutch and control the torque assist motor. The gear ratio of the continuously variable transmission is controlled based on the target gear ratio.
  • an efficient air-fuel ratio is selected based on the engine torque and the number of revolutions as shown in Figs.
  • the air-fuel ratio of about 25 is the limit of the lean operation.
  • FIG. 33 shows another embodiment of the present invention.
  • the timing of the intake valve is changed, the amount of intake air is changed, and the engine is operated to reduce the bombing loss. Therefore, the intake valve control may be performed. Furthermore, bombing loss may be reduced by exhaust gas recirculation (EGR).
  • FIG. 34 shows another embodiment of the present invention.
  • a motor generator 300 is provided between the in-cylinder injection engine 80 and the transmission 100. The transmission is connected to drive wheels 8.
  • the motor generator 300 as a motor, has a starting force assist during engine start and acceleration, and a torque fluctuation suppression function that absorbs engine torque fluctuations. In addition, it can be operated as a generator, recover energy during deceleration operation, generate power by driving the engine, and supply necessary power.
  • the motor generator 300 is connected to a battery 303 via an inverter 8.
  • the battery 303 has a voltage of, for example, 42 V.
  • a DC-DC converter 303 for step-down is connected to the battery 303 and connected to the battery 309.
  • the battery 309 has a voltage of, for example, 14 V.
  • the battery 309 is connected to another electric auxiliary machine 304-306.
  • a DC-DC converter 308 for boosting may be provided in the battery 303 to drive the drive circuit 30 for the electromagnetic intake and exhaust valves.
  • a drive circuit 310 for the fuel injection valve 302 is connected to the battery 303, for example, to drive the fuel injection valve.
  • a fuel pressure of 100 atm is required, and a response of a valve opening / closing time of 1 ms or less is required. Therefore, a voltage of 40 V or more must be supplied.
  • a DC-DC converter for driving the fuel injection valve which increases the cost.
  • the use of a 42 V battery eliminates the need for a DC-DC converter in the fuel injector drive circuit, simplifies the circuit, and allows the circuit to be formed on the same base as the engine control unit. Become. Also, by increasing the voltage, the current can be reduced even when driving other electric actuators as compared with 14 V, which is also effective in reducing the size of the actuator.
  • FIG. 35 shows another embodiment of the present invention.
  • An alternator 84 for generating, for example, 42 V is provided in the engine.
  • Starter 3 2 1 is provided separately. With such a configuration, it is possible to supply 42 V without significantly changing the layout of the conventional engine.
  • FIG. 36 shows an example of the configuration of the motor generator 300.
  • the rotor 400 is connected between the engine 80 and the transmission 100.
  • a permanent magnet 410 is attached to the rotor.
  • the inverter 84 and the battery 303 are connected to the coil of the stator 402, and operate as a motor or a generator by controlling the inverter.
  • FIG. 37 shows an example of a drive circuit for the injection valve.
  • Injection valve coil 410 controls the voltage from battery 303 by switches (such as MOS-FET) 409,408.
  • switches such as MOS-FET
  • FIG. 39 shows another embodiment of the present invention, in which two alternators 320 and 323 having different generated voltages are provided.
  • voltages of 14 V and 42 V can be generated, and a step-down DC-DC converter or the like can be eliminated.
  • Industrial applicability it is possible to provide a hybrid vehicle of an engine-electric motor that enables high-efficiency operation without increasing the capacity of a motor and a battery, and to ensure drivability during high-efficiency operation. It is possible. These can be realized by expanding the high-efficiency operating range by lean burn, increasing the operation of the engine at low torque, and reducing the motor operation by the battery. Since the throttle valve is opened during lean burn, there is an advantage that bombing loss can be reduced. In this case, as a method of reducing the engine bombing loss at low torque, the intake valve timing may be controlled to control the intake air amount.
  • a change in the accelerator opening determines whether the driver places importance on fuel efficiency or drivability, and selects an engine operation region with a large margin torque when placing importance on drivability.
  • fuel efficiency is slightly worse than the highest efficiency point, but it is possible to improve drivability.

Description

明 細 書
ハイプリッ ド自動車 技術分野
本発明は、 エンジン及び電気モータを有するハイプリッ ド自動車の制 御装置及びその制御方法に関する。 背景技術
エンジンと電気モータを用いるハイブリッ ド自動車では、 エンジンで 発生させた動力を直接又は発電機によって電気工ネルギに変換し、 電気 エネルギをモータによって機械工ネルギに変換又はバッテリに貯蓄する < バッテリのみでエネルギを供給する電気自動車に比べて走行距離を長く できるなどメリッ 卜がある。
特開平 9— 3741 0号公報ではエンジン， 動力分配機構， モータジエネレ —タを備えた構成を開示している。
このようなハイプリッ ド車では、 要求駆動トルクが大きいときには、 エンジンで駆動すると共に、 エンジンの動力の一部を車速アシス 卜用の モータジェネレータに分配し、 ジェネレータとして作用させ、 その発電 電力によって駆動用モータから トルクのアシストを行い、 駆動トルクを 大きく している。
一方、 駆動トルクが小さく、 車速が大きいときには、 エンジンの駆動 トルクの一部を駆動トルクアシスト用のモータジェネレータから回収し, その電力によって差動モータジェネレータをモータとして動作させ、 高 車速での運転を可能としている。
このような構成では車速が小さく、 要求駆動トルクが小さい運転を行 う （要求駆動出力が小さい） ときには、 エンジン トルクの小さい領域で 運転することが必要である。 エンジン トルクが小さい領域では、 絞り弁 を閉じた運転をするので、 ボンビング損失が大きくなり、 燃費が悪化し やすい。 また、 ボンビング損失が大きい領域での運転を制限するとェン ジンで運転する運転域が小さくなリ、 加速時に トルクをアシス 卜するた めにモータが大きくなるという問題点がある。 低速， 低トルクのときに ェンジンの運転を止めるとバッテリでの運転が多くなり、 バッテリ容量 が大きくなつたり、 バッテリの充電， 放電制御を頻繁に行う必要が生ず るという問題点があった。 高効率運転を実現するにはエンジンと変速機 を組み合わせ、 変速段 （無段変速比なら変速比） を小さく選べ、 なるベ くエンジン トルクの大きい領域での運転を行うことによって実現できる ; しかし、 すでに最大トルク近傍の運転をしているので、 加速時の余裕卜 ルクがなく、 加速感が悪く、 運転性が低下するという問題点もある。
そこで、 本発明の第 1 目的は、 モータ， バッテリの容量を大きくする ことなく、 高効率運転を可能とするエンジン一電気モータのハイブリッ ド車を提供することにある。
本発明の第 2の目的は高効率運転時の運転性を確保することにある。 発明の開示
この第 1 の目的を達成するためには、 リーンバーンにより高効率運転 領域を拡大し、 低トルク時のエンジンによる運転を多く し、 バッテリに よるモータ運転を低減することにより実現できる。 リーンバーンでは絞 リ弁を開くので、 ボンビング損失を低減できるメリッ 卜がある。 この場 合、 低トルク時のエンジンのボンビング損失を低減する方法として、 吸 気バルブタィ ミングを制御し、 吸入空気量を制御してもよい。 第 2の目的は要求エンジン出力で運転するのに、 エンジン回転数の大 きな領域を選定し、 余裕トルクを確保することによって実現できる。 た とえば、 アクセル開度の変化によって、 運転者が燃費を重視しているの か、 運転性を重視しているのか判定し、 運転性を重視するときには余裕 トルクの大きいエンジン運転域を選定する。 エンジン回転数の高い領域 は最高効率点よりは燃費が悪化するが、 運転性を優先する。 図面の簡単な説明
第 1 図は、 本発明のシステム図を示す。
第 2図は、 本発明のシステム図を示す。
第 3図は、 本発明の動作説明図を示す。
第 4図は、 本発明の動作説明図を示す。 ·
第 5図は、 本発明の動作説明図を示す。
第 6図は、 エンジンの構成を示す。
第 7図は、 従来システムの動作説明図を示す。
第 8図は、 本発明の動作説明図を示す。
第 9図は、 空燃比、 E G R制御の一例を示す。
第 1 0図は、 空気流動制御方法の一例を示す。
第 1 1 図は、 空燃比、 E G R制御の一例を示す。
第 1 2図は、 燃焼制御方法の一例を示す。
第 1 3図は、 従来システムの動作説明図を示す。
第 1 4図は、 本発明の動作説明図を示す。
第 1 5図は、 本発明の他の実施例を示す。
第 1 6図は、 過渡時の駆動トルク制御を示す。
第 1 8図は、 本発明のブロック図を示す。 第 1 9図は、 本発明のシステムの他の実施例を示す。
第 2 0図は、 本発明のブロック図を示す。
第 2 1図は、 本発明の動作説明図を示す。
第 2 2図は、 本発明の他の実施例を示す。
第 2 3図は、 N O X触媒の動作例を示す。
第 2 4図は、 N O x触媒の動作例を示す。
第 2 5図は、 本発明のブロック図を示す。
第 2 6図は、 本発明のフローチヤ一卜を示す。
第 2 7図は、 本発明の動作説明図を示す。
第 2 8図は、 本発明の効果を示す。
第 2 9図は、 本発明の他の実施例を示す。
第 3 0図は、 本発明の他の実施例を示す。
第 3 1図は、 無段変速機の動作を示す。
第 3 2図は、 本発明のブロック図を示す。
第 3 3図は、 本発明の動作説明図を示す。
第 3 4図は、 本発明の他の実施例を示す。
第 3 5図は、 本発明の他の実施例を示す。
第 3 6図は、 本発明の動作説明図を示す。
第 3 7図は、 噴射弁の駆動回路を示す。
第 3 8図は、 駆動電流波形を示す。
第 3 9図は、 本発明の他の実施例を示す。
発明を実施するための最良の形態
本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第 1図に本発明の構成を示す。 エンジン 8 1 と駆動アシス卜用モータ ジェネレータ 8 1 ， 差動モータジェネレータ 8 3 , 動力分配機構 8 2， バッテリ 8 7， インバータ 8 4， 8 5から構成される。 エンジン 8 1 は 空燃比によってエンジンの出力を制御できる筒内噴射エンジンが望まし い。 筒内噴射エンジンは筒内に燃料を直接噴射し、 混合気分布を制御で きるので、 超リーンバ一ン運転が可能である。 駆動車輪 8 8はエンジン 8 1及び駆動ァシス ト用モータジェネレータ 8 1， 差動用モータジエネ レ一タ 8 3により駆動される。 ェンジンの効率を最大にするように駆動 トルクの分配を制御する。 エンジン， モータは制御用コン ト口一ルュニ ッ ト （図示せず） により、 最適に制御される。
第 2図に動力分配機構 8 2の構成例を示す。 はずば歯車の 8 2 a - 8 2 hにより出力の分配を行う。 エンジンの出力は歯車 8 2 aを介して 8 2 f に伝わり、 8 2 g， 8 2 hによって、 駆動車輪 8 8 を駆動する。 モータジェネレータ （以下 M G ) 8 1 の軸は、 歯車 8 2 hと同軸になつ ており、 M Gに電気が加えられていないときには歯車の出力がそのまま 伝わる。 M G 8 3がモータとして動作し、 歯車 8 2 c を駆動すると、 歯 車 8 2 gでの回転が加算され、 駆動軸の回転が高くなり、 高車速での運 転が可能となる。 バッテリ 8 7の電気はインパータ 8 1 を介して、 駆動 アシスト用の M G 8 1 を駆動したり、 イ ンパ一タ 8 5を介して、 差動用 の M Gを駆動する。
第 3図に本発明の基本動作を車速アシス卜する場合について示す。 ェ ンジン 8 0からの出力は歯車 8 2 a， 8 2 e , 8 2 d , 8 2 gを通って. 駆動車輪 8 8に伝わる。 駆動トルクが小さく、 車速が高いような高速平 地走行などでは、 駆動アシス 卜 M G 8 1 を発電機として作用させ、 発電 電力で車速アシス 卜用の差動 M G 8 3 をモータとして作用させる。 MG83 が歯車 8 2 c を回転させると歯車 8 2 gの出力回転を増速することがで きる。
第 4図に本発明の基本動作を駆動トルクアシス 卜する場合について示 す。 エンジン 8 0からの出力は歯車 8 2 a， 8 2 e , 8 2 d , 8 2 gを 通って、 駆動車輪 8 8に伝わる。 駆動トルクが大きく、 車速が高く、 駆 動トルクの小さな高速走行運転時には、 エンジントルクの一部を動力分 配機構 8 2によって分配し、 車速アシス ト用の差動 M G 8 3 を駆動し、 トルクをアシス トする。 このように、 動力分配機構 8 2によってェンジ ンの動力を分配し、 トルクアシス ト用 M G 8 1 , 車速アシスト用の MG83 を最適制御することにより、 駆動トルクを制御することができる。
第 5図に車速と駆動トルクの関係を示す。 同一のエンジン出力におい て、 エンジン トルクよりも大きな駆動トルクが必要な場合にはトルクァ シス卜 M Gをモータとして動作させ、 エンジントルクとモータ トルクを 合成し、 駆動トルクを大きくする。 一方、 車速が必要な場合には、 トル クアシスト M Gを発電機として動作させ、 車速アシス ト用の差動 M Gを モータとして動作させて、 車速をアシス 卜する。 これにより、 エンジン の運転点を一つでも駆動トルクと車速を同一出力において変化させるこ とができる。
以上の説明は動力分配機構として差動歯車を例に説明したが、 遊星歯 車機構など他の機構を用いても構わない。
第 6図にエンジンの構成の一例を示す。 空気は空気量検出センサ 7 , 絞り弁 1 0， 吸気管 1 1 ， 吸気弁 1 6 を介して、 エンジン 1 3へ吸入さ れる。 空気量は絞り弁 1 0の開度、 吸気弁 1 6の開度を変化させること によって制御できる。 空気量は空気量検出センサ 7によって計量される ( 必要に応じて、 吸気管内圧力センサ 3 1 ， 筒内圧力センサ 4 2によって, 吸気管， 気筒内の圧力をそれぞれ検出する。 吸気弁はたとえば電磁ソレ ノイ ド 1 8， 1 9へ駆動回路 3 0よリ電圧を印加することによって可動 部 2 2が電磁力の作用によって動き、 それにつながった吸気弁 1 6が開 閉動作する。 駆動回路はエンジン制御ュニッ 卜 1 2に内蔵してもよい。 排気弁 1 7についても同様な作用をする。 燃料は筒内に直接燃料を噴射 できるイ ンジェクタ 1 より供給される。 イ ンジェクタは駆動回路 3 2に よって駆動される。 絞り弁はモータ 9によって開閉動作し、 その開度は スロッ トルセンサ 8により検出される。 アクセル開度 αはアクセル開度 センサ （図示せず） によって検出され、 少なく ともアクセル開度センサ 信号に基づき、 吸排気弁が制御される。 制御装置 1 2は上記センサの信 号に基づき、 絞り弁， 吸排気弁などを制御する。
このような構成では、 燃料を気筒内に直接噴射しているので、 気筒内 の混合気を直接制御でき、 空燃比の大きな混合気での運転すなわちリ一 ンバーン運転が可能である。
これにより絞り弁を開いた運転が可能になり、 ボンピング損失を低減 することができる。 さらに、 上記のように吸排気バルブの開閉時期， 期 間を制御することによって、 気筒内の吸入空気量を制御できるので、 絞 り弁によらず空気量の調整が可能であリ、 ボンビング損失低減に一層の 効果がある。
第 7図にエンジンのトルク， 燃料消費率特性を示す。 エンジン軸トル クの大きな領域で燃料消費率が小さくなリ、 燃費がよい。 これは軸トル クが大きくなると絞リ弁の開度が大きくなり、 ボンピング損失が低減す るためである。 絞り弁全開よりも低いところに燃費最良点があるのはこ のェンジンでは空燃比が濃く設定されているためである。 中高負荷領域 となるようにエンジンを運転することによってェンジンの効率を高める ことができる。 一方、 エンジンのトルクが小さくなるとボンビング損失 が増加するので、 モータによる運転を行っている。 このため、 従来のハ ィブリッ ドシステムではモータによる運転が多くなり、 モータに充放電 制御を頻繁に行ったり、 バッテリを大きくする必要がある。 さらに高い トルクまでモータで運転するので、 大きなモータを備える必要が生じる t モータ， バッテリにより車体が重くなるため、 エンジン， モータによる 高効率運転により燃費を改善しても、 車重の増加分で燃費が悪化し、 全 体として燃費改善の効果が少なくなってしまう。
第 8図に本発明におけるエンジンの運転方法を示す。 空燃比をス 卜ィ キ（ 1 4 . 7 ) に対して、 2 0， 4 0のように大きくすると、 全開運転の ときのトルクが小さくなる。 このとき絞り弁の開度は大きくなり、 ボン ピング損失を低減できるので、 エンジン トルクが低い運転領域でも燃費 を向上することができる。 このため、 モータでの運転が少なくなり、 小 型のモータでの使用が可能で、 バッテリも小さくできるので、 計量化が 可能である。 例えば、 空燃比 4 0で運転し、 さらにエンジン出力が必要 になったときには空燃比を小さくするように変化させ、 トルクを増大す る。 空燃比を 2 0より小さく したときにはス トィキ（ 1 4 . 7 ) で運転し, さらにエンジン出力が必要なときにはエンジン回転数を増大させる。 第 9図にエンジントルクとエンジン回転数に対する目標空燃比、 EGR の付加を示す。 エンジントルク， エンジン回転数が小さい、 いわゆる低 負荷時には空燃比 4 0以上の超リーンバーン運転を行い、 燃費低減を図 る。 負荷の増大と共に空燃比 2 0〜4 0で E G Rを付加した運転、 空燃 比ス トィキ（ 1 4 . 7 ) で E G Rを付加した運転、 さらに負荷が大きくな ると E G Rを付加しない運転状態にする。 E G Rを加えることによって N 0 Xを低減することができる。 絞り弁全開ではエンジン出力を大きく するため、 E G Rを止めて、 空気を多く気筒内に吸入し、 より多くの燃 料を燃焼させる。
第 1 0図にエンジン内の空気流動パターンの制御例を示す。 エンジン トルク， エンジン回転数が小さい、 いわゆる低負荷時には空燃比 4 0以 上の超リーンバーン運転では、 点火プラグ付近に混合気を集中させるこ と （成層化） が必要である。 エンジン内に逆タンブル流を形成し、 空気 流によって、 点火プラグ方向に燃料を搬送する。 負荷の増大したときの 空燃比 2 0〜4 0で E G Rを付加した運転では、 点火プラグ周囲に混合 気を集中しすぎると、 酸素不足となり、 スモークを発生しやすくなる。 そこで、 気筒内の流動をスワールとして、 比較的気筒内の混合気が集中 しすぎないようにする。 スワール流はビス 卜ンが圧縮上死点に近づいた ときでも、 流動が保存されやすいので、 空気と燃料の混合の促進に有効 である。 また、 E G Rを付加した場合、 E G Rと混合気の混合を良く し， 燃焼を安定化させる効果もある。 混合気の空燃比ス 卜ィキ（ 1 4 . 7 ) で E G Rを付加した運転でもスワール流とする。 さらに負荷が大きくなる と E G Rを付加しない運転状態では出力を大きくするために、 多くの空 気を導入することが必要で、 吸気弁， 吸気管などに抵抗を設けることな く、 吸気管の形状できまる流動とする。 出力を向上するには気筒内で空 気と燃料の混合を促進し、 空気利用率を大きくすることが大切である。 順タンブルによって、 ピストンキヤビティ内にある燃料もかき出し、 空 気と燃料の混合を促進する。
第 1 1 図にエンジン トルクとエンジン回転数に対する目標空燃比、 E G Rの付加する場合の他の実施例を示す。 エンジン トルク， エンジン 回転数が小さい、 いわゆる低負荷時には空燃比 8 0から 4 0の超リーン バーン運転を行い、 燃費低減を図る。 負荷の増大と共に空燃比 2 0〜 〇で E G Rを付加した運転、 空燃比ス トイキ（ 1 4 . 7 ) で E G Rを付 加した運転、 さらに負荷が大きくなると E G Rを付加しない運転状態に する。 E G Rを加えることによって N O Xを低減することができる。 絞 り弁全開ではエンジン出力を大きくするため、 E G Rを止めて、 空気を 多く気筒内に吸入し、 より多くの燃料を燃焼させる。
第 1 2図に燃焼の制御例を示す。 エンジントルク， エンジン回転数が 小さい、 いわゆる低負荷時には点火プラグからの火炎伝播でなく、 ビス 卜ンの圧縮熱によって圧縮着火させる。 この場合には混合気が各箇所で 点火されるので、 伝播距離が短くなリ空燃比 8 0のような非常に薄い混 合気での燃焼が可能となる。 さらに空燃比が小さくなる運転域では点火 プラグ周囲に混合気を集める成層燃焼、 さらに空燃比を小さくするとき には気筒内で空気と燃料を均質に混合する均質混合気による燃焼を行う t 加速運転時のエンジンの制御方法を第 1 3図に示す。 要求エンジン出 力を満足する場合、 たとえば点 Aまたは点 Bを選ぶことができる。 燃費 をよくするためにはボンビング損失の少ない、 点 Aでの運転を行う。 こ のときに加速をするときにはエンジンの最大トルクまでの余裕がないの で、 モータにより トルクをアシス 卜する必要がある。 このときにはモ一 タが大きくなるという問題点がある。 点 Bで運転をすると絞り弁開度が 小さいので、 ボンビング損失が大きくなり、 燃費が悪化する。 このとき には最大トルクまでの余裕があるので、 モータのアシス トがなく （また は小さくても） 十分な加速感が得られる。 すなわち、 燃費と加速感を両 立するためにはモータを大きくする必要がある。
第 1 4図に本発明での制御例を示す。 空燃比 4 0で運転することによ り点 Bにおいても絞り弁開度が大きくできるので、 ボンピング損失が小 さくでき、 燃費を向上できる。 このときには最大エンジン トルクまでの 余裕があるので、 加速感をうることができる。 点 Aに比べて、 点 Bは燃 費が若干悪いが、 運転性を重視するような運転領域では点 Bを選ぶ。 運 転者の指向は例えばアクセル開度の変化の頻度が多いときには運転性を 重視していると判断、 アクセル開度の変化が少なく、 定常運転している ときには燃費を重視していると判断するなど少なく ともアクセル開度の デ一タを用いて判定することができる。
第 1 5図に本発明の他の動作例を示す。 空燃比として、 4 0， 2 0， 1 5 という空燃比をリニアに変化させることなく、 ステップ状に変化さ せる。 この場合には空燃比の制御が簡単になるメ リッ トがある。 また、 空燃比 2 0から 1 5の間で N O Xがでる空燃比を避けることができるの で、 排気対策上、 有効である。 しかし、 空燃比をステップ的に変化させ るとエンジン トルクも変化するので、 運転性に問題を生ずるため、 スロ ッ トル開度をモータなどで制御して、 トルク段差をなくす。
本発明では駆動軸にモータを備えているので、 第 1 6図に示すように, アクセル開度に合わせて、 駆動トルクを制御しょうとする場合、 まずモ —タにより トルクの制御を精密に行い、 ある トルク以上になったときに エンジンの空燃比を 4 0から 2 0に切り替える。 このとき トルクの段差 があるので、 モータのトルクを調整し、 駆動トルクに段差が生じないよ うにすることが可能である。 この場合、 エンジン及びモータにおいて、 目標トルクに対する応答性が異なるので、 動的なエンジン， モータモデ ルにより、 過渡時のトルクの応答を制御する。
第 1 7図に本発明のブロック図を示す。 アクセル開度， 車速， バッテ リ容量， ブレーキ， エアコンなどの信号から目標駆動トルクを演算する ( 目標駆動トルクは分配駆動トルク演算手段によリエンジン トルクとモ一 タ トルクを配分し、 スロッ トル開度， 空燃比， 車速アシス卜 M G制御， トルクアシス ト M G制御を行う。 このような構成では上記の説明以外に も、 アイ ドル時にはエンジンを止めたり、 減速時にはトルクアシスト M Gによリエネルギを積極的に回収し、 バッテリに蓄える。 リーンバー ン運転では絞り弁開度が大きいので、 エンジンブレーキの効きが悪くな リやすいので、 トルクアシス 卜 M Gによりブレーキをかけ、 運転者に違 和感を与えないようにする。 バッテリがー杯でトルクアシス卜 M Gから エネルギ回収できないときには、 エンジンの絞り弁または吸気弁を閉じ て、 エンジンブレーキを効かせるようにしてもよい。
第 1 8図に他の実施例を示す。 アクセル開度、 車速などのデータから 運転状態を判定し、 燃費重視であるか、 運転性重視であるかを判定し、 エンジン トルク制御を行う。 燃費重視であるときには、 余裕トルクのあ まりない、 燃費のよい運転を行う。 運転性重視では、 若干燃費が悪化す る力 余裕トルクのある運転をする。
第 1 9図に本発明の他の実施例を示す。 駆動モータの出力に変速機 (有段または無段） を備える。 目標駆動トルク演算手段の結果に基づき. エンジントルク， モータ トルクの分配を決めるとともに変速比を演算す る。
第 2 0図に示すように、 駆動トルクは変速比で制御するとともに各変 速段の間のトルクを前述のトルクアシスト M G、 車速アシス 卜用の差動 M Gにより制御する。 これにより、 M Gの容量が小さくても駆動トルク の制御を行うことが可能であリ、 駆動トルクの制御範囲を広くすること ができるので、 伝達効率の低い トルクコンバータや流体継手を用いずに. 運転が可能である。 これによつて有段ギアと M Gによって駆動トルクの 制御が可能となる。
第 2 2図に本発明の他の実施例を示す。 リーンバーン燃焼の時の NOx を浄化させるためにリーン N O x触媒 3 5 aを用いる。 リーンバーン運 転時には排気管の中が酸素過剰、 すなわち酸化雰囲気であるため、 通常 の三元触媒では N 0 Xを還元することができない。 リ一ン触媒は N 0 X を触媒に吸着させ、 リツチ運転時に排気中の未燃焼炭化水素によリ酸化 雰囲気でも還元することができる。 本実施例ではエンジンとして、 筒内 噴射、 可変吸排気バルブを装着しているが、 吸気ポー ト噴射によるリー ンバーンに対しても有効である。
第 2 3図に経過時間に対するリーン N 0 X触媒の浄化率の変化を示す t 時間と共に N 0 X浄化率が低下している。 これはリ一ン運転を続けると 触媒に N O Xを吸着した量が多くなり、 吸着できずに放出されるためで ある。 空燃比を 1 3のようにリツチ運転を行うと未燃炭化水素により吸 着 N O xが還元され、 再び浄化率が向上する。
さらに第 2 4図に示すようにさらに長い経過時間とともに、 特に燃料 中に硫黄分の多い燃料を用いると、 触媒の表面に S 0 Xが付着し、 浄化 率が低下する。 しかしこの場合でもリツチ運転を行うことにより浄化率 を向上することができる。 この場合には N 0 X吸着量の放出に比べて長 い時間のリッチ運転が必要となる。
いずれの場合においても、 リッチ運転が必要であり、 エンジンの効率 が低下し、 燃費が悪化する。
そこで、 第 2 5図に示すように空燃比、 吸入空気量， エンジン回転数, 燃料噴射タイ ミングなどのデータより N 0 X吸着量を推定し、 さらに運 転時間の長さなどから S 0 X劣化の程度を推定する。 または N〇 X触媒 の出口に N O Xセンサまたは入口と出口に N O Xセンサや酸素濃度セン サを装着して N O X触媒の吸着， S O x劣化度を求めて、 再生運転を行 い、 そのときにエンジン及びモータ トルクの制御を行う。
第 2 6図にフローチャー トを示す。 上記のように N O X吸着量及び S O x劣化度を推定して、 再生制御を行うか判定する。 再生制御が必要 な場合にはエンジンのトルクを小さく して、 エンジンで消費される燃料 量を、 再生制御ができる範囲で少なくする。 エンジンのトルクが低下す ると駆動軸のトルクが低下し、 運転性が悪化するので、 トルク段差がな いように、 駆動モータのトルクを増加させる。 その後リッチ運転を行い. 再生制御を実施する。 これによつて、 エンジンのトルクが少ない、 すな わち燃料消費量が少ない状態で、 リッチにするので、 車全体として燃費 の悪化が少ない。 再生制御が終了すると再びエンジンのトルクを増加さ せ、 トルク段差がないように駆動モータのトルクを調整し、 リーン運転 を行う。
第 2 7図に駆動トルクに占めるエンジン及びモータの分担を示す。 通 常運転時にはエンジンで主に運転を行う。 一方、 再生制御時にはェンジ ンのトルクを少なく して、 トルク段差がないように、 モータ トルクの調 整を行う。
これにより、 第 2 8図に示すように通常運転のまま、 再生制御を行つ たのに比べて、 エンジンのリ ツチ化による燃費の悪化代が少なくなり、 燃費を悪化させることなく、 触媒の再生を行うことができる。
吸着量の還元のために比べて、 S 0 X再生時は比較的長い時間のリッ チ運転が必要になるので、 燃費への悪化分が大きいので、 S O x再生時 のみ本発明のような制御を行ってよい。
第 2 9図に本発明の他の実施例を示す。 空燃比を可変にできるェンジ ン 8 0に無段階に変速比が可変できる無段変速機 1 0 0及びトルクァシ ス トモータジェネレータ 8 1 を備える。 エンジンはリーンバーンによつ てボンビング損失を低減できる。 筒内噴射がリーンバーン時の空燃比を 大きくできるので望ましいが、 吸気ポー ト噴射でもよい。 エンジン停止 時にモータ運転をするために、 モータジェネレータ 8 1 とエンジン 8 0 を切り離すための、 クラッチ 1 5 0 を設ける。
第 3 0図に無段変速機 1 0 0とモータジェネレータ 8 1 の構成を示す, モータアシス 卜するために駆動軸にモータを一体化することも可能であ る。 これによりモータの配置をコンパク トにできる。
第 3 1 図に車速と駆動軸トルクの関係を示す。 無段変速機 1 0 0の場 合、 連続的に変速比を変えることができるので、 駆動軸トルクを連続的 に変化できる。 これにより、 有段変速機のように トルクコンバータによ る トルク増倍が不要であリ、 トルクコンバータでの伝達効率の悪化を避 けることができる。 また、 エンジン トルクに対し、 連続的に駆動トルク を制御することができる。
第 3 2図に本発明のブロック図を示す。 目標駆動トルクに対して、 変 速比， 分配駆動トルクを演算し、 エンジン トルク及びモータ トルクを演 算する。 エンジン トルク， 回転数に応じて、 効率のよくなる空燃比， ス ロッ トル開度を計算する。 エンジン トルクが低いときにはクラッチを切 り離し、 トルクアシス卜モータの制御を行う。 目標変速比に基づき、 無 段変速機の変速比を制御する。
エンジンは第 8図， 第 1 5図のようにエンジントルク， 回転数に基づ き効率のよい空燃比を選択する。 ポ一 卜噴射では空燃比 2 5程度がリ一 ン運転限界である。
第 3 3図に本発明の他の実施方式を示す。 空燃比を変化させる変わり に、 吸気弁のタイミングを変化させ、 吸入空気量を変えて、 エンジン運 転を行うことによりボンビング損失を低減できるので、 吸気弁制御を行 つてもよい。 さらに排気ガスの環流 （E G R ) によりボンビング損失を 低減させてもよい。 第 3 4図に本発明の他の実施例を示す。 筒内噴射エンジン 8 0と変速 機 1 0 0の間にモータジェネレータ 3 0 0を設ける。 変速機は駆動車輪 8 8に接続される。 モータジェネレータ 3 0 0はモータとしてエンジン の始動， 加速時の駆動力アシス ト， エンジンのトルク変動を吸収する 卜 ルク変動抑制機能をもつ。 また、 発電機として動作させ、 減速運転時の エネルギ回収やエンジン駆動によリ発電させ、 必要電力を供給すること が可能である。 モータジエネレータ 3 0 0はィンパータ 8 を介して、 バッテリ 3 0 3に接続される。 バッテリ 3 0 3は例えば 4 2 Vの電圧で ある。 バッテリ 3 0 3には降圧用の D C— D Cコンバータ 3 0 3を接続 し、 ノ ッテリ 3 0 9に接続する。 ノ ッテリ 3 0 9は例えば 1 4 Vである, バッテリ 3 0 9には他の電動補機 3 0 4— 3 0 6 を接続する。 また、 バ ッテリ 3 0 3に昇圧用の D C— D Cコンバータ 3 0 8 を設け、 電磁式吸 気， 排気弁の駆動回路 3 0を駆動してもよい。
また、 バッテリ 3 0 3には例えば燃料噴射弁 3 0 2の駆動回路 3 0 1 を接続し、 燃料噴射弁を駆動する。 通常、 筒内噴射の場合、 燃料圧力を 1 0 0気圧として、 1 m s以下の弁の開閉時間の応答性を要求されるの で、 4 0 V以上の電圧を供給する必要がある。 このため、 1 4 Vのバッ テリのみを備えた場合では D C— D Cコンバータを燃料噴射弁の駆動の ために設ける必要があり、 コストアップになる。 4 2 Vのバッテリを用 いることによって、 燃料噴射弁の駆動回路に D C— D Cコンバータが不 要になり、 回路が簡素化され、 エンジンコン トロールユニッ トと同じ基 盤に回路を形成できるようになる。 また、 電圧を高くすることによって, 1 4 Vに比べて、 他の電気ァクチユエ一タを駆動する場合でも、 電流を 少なくすることができ、 ァクチユエータの小型化にも有効である。
本発明のようにアイ ドルス 卜ップと筒内噴射エンジンを組み合わせる ことによって、 アイ ドルストップによるアイ ドル時に燃費低減、 筒内噴 射のリーンバーンにより走行時に燃費低減を図ることができる。 また、 アイ ドルス卜ップを繰り返すとポー 卜噴射では始動クランキング時の燃 料が吸気管に付着し、 排気が悪化しやすいが、 筒内噴射により吸気管へ の燃料付着を防止し、 排気を向上するメ リッ トもある。
第 3 5図に本発明の他の実施例を示す。 エンジンに例えば 4 2 Vを発 生させるオルタネータ 8 4 を設ける。 スタータ 3 2 1 は別個に設ける。 このような構成では従来のエンジンのレイァゥ 卜を大幅に変更すること なく、 4 2 Vの供給が可能である。
第 3 6図にモータジェネレータ 3 0 0の構成の一例を示す。 エンジン 8 0， 変速機 1 0 0の間にロータ 4 0 3を接続する。 ロータには永久磁 石 4 0 1 が取り付けられる。 ステータ 4 0 2のコイルにはインバータ 8 4， バッテリ 3 0 3が接続され、 インパータを制御することによって、 モータ又は発電機として、 動作する。
第 3 7図に噴射弁の駆動回路の一例を示す。 噴射弁のコイル 4 1 0は バッテリ 3 0 3からの電圧をスィッチ （M O S— F E Tなど） 4 0 9 , 4 0 8によって制御する。 第 3 8図に示すように噴射の駆動信号 （開閉 信号） に応じて、 駆動電流を制御することによって、 噴射弁の開弁時間 短縮， 開弁中のホールド電流削減を図ることができる。
第 3 9図に本発明の他の実施例を示す、 発電電圧の異なる 2つのオル タネータ 3 2 0， 3 2 3 を設ける。 これによつて、 例えば 1 4 V及び 4 2 Vの電圧を発生することができ、 降圧用の D C— D Cコンバータな ど削除することができる。 産業上の利用可能性 本発明により、 モータ， バッテリの容量を大きくすることなく、 高効 率運転を可能とするエンジン一電気モータのハイプリッ ド車を提供する ことでき、 かつ高効率運転時の運転性を確保することが可能である。 これらはリーンバーンにより高効率運転領域を拡大し、 低トルク時の エンジンによる運転を多く し、 パッテリによるモータ運転を低減するこ とにより実現できる。 リーンバーンでは絞り弁を開くので、 ボンビング 損失を低減できるメリッ トがある。 この場合、 低トルク時のエンジンの ボンビング損失を低減する方法として、 吸気バルブタイ ミングを制御し, 吸入空気量を制御してもよい。
また要求ェンジン出力で運転するのに、 ェンジン回転数の大きな領域 を選定し、 余裕トルクを確保することによって実現できる。 たとえば、 アクセル開度の変化によって、 運転者が燃費を重視しているのか、 運転 性を重視しているのかを判定し、 運転性を重視するときには余裕トルク の大きいェンジン運転域を選定する。 ェンジン回転数の高い領域は最高 効率点よりは燃費がわずかに悪化するが、 運転性を向上することが可能 となる。

Claims

請 求 の 範 囲 . エンジンと、 前記エンジンの動力を分配する動力分配機構と、 前記動力分配機構の出力軸に配置される トルクアシストモータジェ ネレ一タと、 前記トルクアシストモータジェネレータに連結される駆動軸と、 前記動力分配機構の他の入力軸に連結される差動モータジエネレ一 タと、 前記トルクアシス トモータジェネレータ及び前記差動モータジェネ レ一タにインバ一タを介して電気的に接続されたバッテリと、 前記ェンジンの空燃比を可変にするェンジン制御装置と、 を有するハイプリッ ド自動車。. 請求の範囲第 1項記載において、 エンジンとして筒内噴射エンジンを用いるハイプリッ ド自動車。. 請求の範囲第 1項記載において、 空燃比をス 卜ィキょりも薄い空燃比で運転し、 空燃比をリニアに可 変とするハイプリッ ド自動車。. 請求の範囲第 1項記載において、 空燃比をストイキよりも薄い空燃比で運転し、 空燃比をステップ的 に変化させ、 空燃比変化時に駆動トルク段差がないように トルクァシ ス 卜モータジェネレータをモータとして動作させるハイブリツ ド自動 車。 . 請求の範囲第 1項記載において、 少なくともアクセル開度を含むデータより運転者の指向を判断し、 エンジンの動作点を制御し、 加速するための余裕トルクを確保するハ ィプリッ ド自動車。 . 請求の範囲第 1項記載において、 スロッ トル開度が大きい運転条件で減速する場合には駆動トルクァ シス トモ一タジエネレータをジエネレ一タとして動作させ、 エネルギ 回収を行うと共に、 エンジンブレーキを作用させるハイブリツ ド自動 車。 . 請求の範囲第 1項記載において、 トルク分配機と駆動軸の間に変速機を設けたハイプリッ ド自動車。. 請求の範囲第 1項記載において、 エンジン トルクが予めきめた値より小さい場合には駆動トルクァシ ス トモ一タジェネレータをモータとして動作させ、 モータで運転を行 レ、、 それよりもエンジン出力が大きく必要な場合にはエンジン運転を 行い、 エンジントルクに応じて、 エンジン空燃比をリーンから小さい 値に変化させていくハイブリッ ド自動車。 . エンジンと、 前記エンジンの動力を分配する動力分配機構と、 動力分配機構の出力軸に配置される トルクアシス卜モータジエネレ —タと、 トルクアシス 卜モータジェネレータに連結される駆動軸と、 動力分配機構の他の入力軸に連結される差動モータジェネレータと. トルクアシス 卜モータジェネレータ及び差動モ一タジェネレータに イ ンバ一タを介してつながるバッテリ と、 エンジンの吸排気バルブタィ ミングを可変にするエンジン制御装置 と、 を有するハイブリツ ド自動車。 0 . エンジンと、 トルクアシストモータジェネレータにインバ一タを介してつながるΛッテリと、 エンジンの排気にリーン運転時に N 0 Xを還元させるリーン N 0 X 触媒と、 空燃比及びェンジン， トルクアシス卜モータジェネレータのトルク 配分を変化させる制御装置と、 を有するハイブリッ ド自動車。
1 . 請求の範囲第 1 0項記載において、
リーン N〇 X触媒はリ一ン運転時に N〇 X成分を吸着させ、 リツチ 運転時に還元させるハイプリッ ド自動車。
2 . 請求の範囲第 1 1項記載において、
リツチ運転により燃料中の S 0 X被毒による触媒劣化を再生するハ ィプリッ ド自動車。
3 . 請求の範囲第 1 1項記載において、
N O x吸着量推定手段と、
S O x劣化推定手段と、
再生制御判定手段と、
再生制御時に空燃比をス トィキよりリッチにして、 そのときにェン ジンのトルクを低下させると共に駆動軸のトルクに段差がないように モータのトルクを制御するハイプリッ ド自動車。
4 . エンジンと、
駆動車輪につながる変速機と、
エンジンと変速の間に配置されるモータジェネレータと、 モ一タジェネレータに接続されるインバータと、 インバ一タに接続 されるバッテリ Aと、
バッテリ Aの電圧を降圧する D C— D Cコンバータと、
D C— D Cコンパ一タに接続されるバッテリ Bと、
バッテリ Aから駆動電圧を供給されるィンジェクタと、
を有するハイブリツ ド自動車。
5 . 請求の範囲第 1 4項記載において、
モータジェネレータはエンジン始動， 加速時の駆動アシス 卜， 減速 時のエネルギ回収の機能をもつハイブリッ ド自動車。
6 . 請求の範囲第 1 4項記載において、
ィンジェクタの駆動回路がエンジン制御用コン 卜ロールュニッ 卜に 内蔵されているハイプリッ ド自動車。
7 . 請求の範囲第 1 4項記載において、
モータジェネレータは水冷されておリ、 エンジンの冷却水と共有す るハイブリッ ド自動車。
8 . 請求の範囲第 1 7項記載において、
モータジエネレ一タの水冷通路はエンジン冷却水の通路の上流に配 置されているハイブリッ ド自動車。
9 . エンジンと、
駆動車輪につながる変速機と、
発生電圧の異なるオルタネータ Aおよびオルタネータ Bと、 オルタネ一タ Aおよびオルタネ一タ Bにそれぞれ接続されるバッテ リ Aおよびバッテリ Bと、
バッテリ Aから駆動電圧を供給されるィンジェクタとを有し、 パッテリ Aの電圧はパッテリ Bの電圧より高いハイブリッ ド自動車,
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