JP2004243991A

JP2004243991A - Power output device and control method therefor and vehicle

Info

Publication number: JP2004243991A
Application number: JP2003038773A
Authority: JP
Inventors: Osamu Yoneda; 修米田; Michihiro Tabata; 満弘田畑; Shizuo Sasaki; 静夫佐々木; Yoshinobu Hashimoto; 佳宜橋本; Hiroki Murata; 宏樹村田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2003-02-17
Filing date: 2003-02-17
Publication date: 2004-09-02
Anticipated expiration: 2023-02-17
Also published as: JP3991882B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To smoothly switch from a motor traveling mode to an engine traveling mode without loss time, and without giving decelerating ill feeling to a user. <P>SOLUTION: A power output device comprises a transmission connected or disconnected to an engine through a clutch, a drive shaft to which power is transferred through the transmission, a motor connected to the transmission with the drive shaft in a drivable state, and an input shaft constituting a part of the transmission and directly connected to the clutch, wherein control means controls the clutch so that the input shaft is engaged with the clutch in a state that a rotating speed (Ni) of the input shaft is higher than a rotating speed (Ne) of the engine, and causes output of motor to increase. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジン等を備える動力出力装置及びその制御方法並びに該動力出力装置を搭載する車両の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、いわゆるハイブリッド車両に好適に搭載される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、代表的には、エンジン、モータジェネレータ装置、クラッチ、変速装置及び駆動軸等が備えられている。このうち、モータジェネレータ装置は、当該動力出力装置に要求される動作状態に応じて、バッテリ充電用の発電機として、或いはバッテリから電源供給を受け電動機として利用される。また、前記変速装置は、エンジン、或いはモータジェネレータ装置の出力を駆動軸に伝達する際その変速を行うために利用されるが、該変速装置としては、具体的には例えば、特許文献１に開示されているような、フルオート式の同期噛み合い式変速装置等が利用される。なお、前記のモータジェネレータ装置は、このような変速装置に接続されて利用されることがある。さらに、クラッチは、エンジン及び変速装置を接続又は断絶するために利用される。前記の変速装置には、クラッチ係合状態におけるエンジンからの動力を直接に受けるインプット軸が設けられる。
【０００３】
このようなハイブリッド型の動力出力装置では、エンジンの間欠運転が実施されることがある。ここに「間欠運転」とは、ある一定の運転期間の後、暫く休止期間があり、その後再び運転期間に入るなどという運用がなされることを意味する。これは、当該ハイブリッド型の動力出力装置では、上述のようにエンジン及びモータジェネレータ装置の協働により車両の走行等を実現可能であることにより、エンジンを常に作動させておく必要がないからである。この場合、前記休止期間中は、エンジンにおいて燃料消費が生ぜず、かつ、エンジンから排気ガスが排出されるということもないから、燃料消費量の低下、或いは排気ガス中における有害物質濃度の低下等の目覚ましい効果を得ることができる。なお、エンジンの休止が許される場合とは、具体的には例えば、アクセル開度の程度やバッテリの充電状態等に基づいて決定される。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−１４１６６５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のような動力出力装置には次のような問題点がある。すなわち、エンジンが停止しておりモータジェネレータ装置のみによる走行が行われている状態からエンジン単独走行の状態に移行する際においては、通常、エンジンの回転数（以下、単に「Ｎｅ」ということがある。）が、前記のインプット軸の回転数（以下、単に「Ｎｉ」ということがある。）を越えた後に初めて、クラッチを係合する。なぜなら、Ｎｅ＜Ｎｉであるときにクラッチを係合させてしまうと、インプット軸の回転がエンジンの回転に引きずられて、ユーザに減速感を与えてしまうことになるからである。
【０００６】
しかしながら、Ｎｅ＞Ｎｉになってからクラッチ係合を行う場合、例えば燃料噴射量が少なかったなどの理由によってエンジンの始動を失敗してしまうと、その失敗の後、再びスタータモータによる始動を行わなければならない。そうすると、それまでの時間が無駄になるばかりか、その再度のスタータモータの利用によって電力を無駄に消費し、また該スタータモータの始動、それに続くエンジンの始動に伴う振動等の違和感をユーザに与えることになってしまう。
【０００７】
このような問題点に対処するため、例えばエンジンを始動する際に、燃料噴射量を比較的多めにすることが考えられる。これによれば、エンジンの始動をより確実になし得るから、前記のようにスタータモータを再度、或いは再々度利用するなどという事態を回避することができる。しかしながら、このような手段によると、比較的多量の燃料噴射によってエンジンが吹き上がることにより、これによる振動等の違和感をユーザへ与えてしまうという問題を生じさせることになる。また、この手段では、エンジン始動のたびに比較的大量の燃料が利用されることになるから、燃費の観点から好ましくなく、また、エミッションの悪化を招くことにもなる。
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、二つの動力源を備えた動力出力装置において、その一方のみの運転を実行するモードが行われている状態から、他方の運転を実行するモードに切り替える際に、ユーザへ違和感を与えることなく、これをスムースに行い得る動力出力装置及びその制御方法並びにこれを具備してなる車両を提供することを課題とする。また、本発明は、前記のようなモード切替の際に、燃料消費量の無駄を生じさせず、且つ、エミッションの悪化をもたらさないようにすることをも課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の動力出力装置は、上記課題を解決するため、回転動力を出力する第１の駆動源と、該第１の駆動源にクラッチを介して接続又は断絶される変速装置と、前記変速装置を介して前記回転動力が伝達される駆動軸と、前記駆動軸を駆動可能に前記変速装置に接続された第２の駆動源と、前記変速装置の一部を構成するとともに前記クラッチに直接に接続されたインプット軸と、前記駆動軸が前記第２の駆動源によって駆動されている場合であって、停止した状態にある前記第１の駆動源より前記駆動軸に前記回転動力を伝達する際において、前記インプット軸の回転数が、前記第１の駆動源の起動後における該第１の駆動源の回転数よりも高い状態で、前記クラッチを係合するように当該クラッチを制御するとともに、前記第２の駆動源の出力を前記クラッチの係合前における出力よりも上昇させるように当該第２の駆動源を制御する制御手段とを備えている。
【００１０】
本発明の動力出力装置によれば、例えば点火燃焼式、或いは自着火燃焼式等のエンジン等からなる第１の駆動源の出力は、クラッチ、変速装置及び駆動軸という順に伝達されていく。ここで「クラッチ」とは、例えば油圧アクチュエータによって摩擦係合させられる湿式多板式の油圧式摩擦係合装置が含まれ、「変速装置」としては、遊星歯車式や２軸噛合式などの有段変速機、或いは無断変速機（ＣＶＴ；ＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙＶａｒｉａｂｌｅＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）等が含まれる。これにより、第１の駆動源により生み出された動力を外部に取り出すことが可能となる（駆動軸に続けて更に、適当な要素を連結してもよい。）。
【００１１】
また、本発明の動力出力装置では、駆動軸を駆動可能に変速装置に接続された第２の駆動源を備えている。この第２の駆動源及び前記の第１の駆動源が備えられていることにより、本発明に係る駆動軸には、第１の駆動源のみの出力、第２の駆動源のみの出力、又は第１の駆動源及び第２の駆動源の双方の出力を伝達することが可能であり、これら三種の方式によって駆動軸を駆動することができる。
【００１２】
そして、本発明では特に、駆動軸が第２の駆動源によって駆動されている場合であって、停止した状態にある第１の駆動源より駆動軸に動力を伝達する際において、前記インプット軸の回転数が、前記第１の駆動源の起動後における該第１の駆動源の回転数よりも高い状態で、前記クラッチを係合するように当該クラッチを制御する制御手段が備えられている。
【００１３】
ここで前記変速装置が、例えば前記のインプット軸を備えるのに加えて、アウトプット軸、並びにこれら両軸間を連絡する各速歯車等を備えた有段変速機を含む場合においては、前記駆動軸は、前記アウトプット軸、或いはこれに接続された軸として想定することができる。この場合、第２の駆動源によって駆動軸が駆動されていると、通常は、前記のインプット軸も前記各速歯車の一つを介して回転させられることになる。そして、本発明では、このような場合であって、新たに第１の駆動源によって駆動軸を駆動しようとする際、前記のように回転しているインプット軸の回転数が、起動後の第１の駆動源の回転数よりも高い状態において、クラッチの係合を行うことになる。これを逆に見ると、第１の駆動源の回転数がインプット軸の回転数よりも低い状態であるにもかかわらず、該第１の駆動源を、変速装置ひいては駆動軸に連結するということになるから、インプット軸以降に連結されている要素は、第１の駆動源の回転に引きずられて減速することになる。
【００１４】
ここで、本発明では更に、前記制御手段は、前記第２の駆動源の出力を前記クラッチの係合前における出力よりも上昇するように当該第２の駆動源を制御する。したがって、前記のように、回転数の低い第１の駆動源を連結することによって、インプット軸以降に連結されている要素が減速されるという事態の発生は、当該第２の駆動源のアシストにより、未然に回避されうることになる。
【００１５】
このように、本発明によれば、第１の駆動源の回転数が未だ比較的低い状態にあっても、これをクラッチを介して変速装置及び駆動軸に連結することから、従来のように時間の無駄を発生させることがない。また、この場合、第２の駆動源からの適当なアシストが期待されるから、減速感等の違和感をユーザに与えることもない。
【００１６】
本発明の動力出力装置の一態様では、前記制御手段は、前記第１の駆動源の回転数と前記インプット軸の回転数の差に応じて、前記第２の駆動源の出力を上昇するように当該第２の駆動源を制御する。
【００１７】
この態様によれば、第２の駆動源の出力制御が、第１の駆動源の回転数とインプット軸の回転数の差に応じて行われる、換言すれば、本態様の制御が行われなかったとした場合、前記の差に基づいて発生していたであろう減速ショックの度合いに応じて行われるということになるから、第２の駆動源による前記したアシストをより好適に実施することができる。
【００１８】
なお、「応じて」とは、具体的には例えば、「インプット軸の回転数から第１の駆動源の回転数を差し引いた値に比例するように」等という場合を意味する。
【００１９】
この態様では、前記制御手段は、前記クラッチの係合時点以降、前記第２の駆動源の出力を低下させるように当該第２の駆動源を制御するようにしてもよい。
【００２０】
このような構成によれば、前記の第２の駆動源によるアシストをより好適に実施することができる。というのも、第２の駆動源の出力を低下させたとしても、クラッチの係合時点以降では、これに見合うように、第１の駆動源からの出力が上昇させていくことが可能であるし、また、そうすることによって、第１及び第２の駆動源の双方から駆動軸に与えられる力のバランスをよりよくとることができるからである。さらに、本態様では、第２の駆動源の出力を低下させることから、電力消費の無駄も回避することもできる。
【００２１】
本発明の動力出力装置の他の態様では、前記第１の駆動源はエンジンを含み、前記第２の駆動源はモータジェネレータ装置を含むとともに、前記エンジンの始動を助けるスタータモータを更に備えている。
【００２２】
この態様によれば、前記第１の駆動源は直噴射式等のガソリンエンジン、ディーゼルエンジン等のエンジンを含み、該エンジンは、スタータモータによってその始動を助けられることになる。そして、前記第２の駆動源はモータジェネレータ装置を含んでいる。ここでモータジェネレータ装置には、モータ（電動機）に加えて、ジェネレータ（発電機）が含まれ得、或いは両者の機能をもつモータジェネレータが含まれ得る。このような構成により、本態様では、駆動軸にモータジェネレータ装置単独による動力伝達が行われている状態から、エンジンによる動力伝達を行おうとする際に、前記のようなクラッチ係合に係る制御が実施されることになる。そして、本態様によっても、前記した無駄時間の発生、或いは減速感等の違和感等の発生を防止することができる。
【００２３】
また、本態様では特に、前記の作用効果に加えて、スタータモータを利用したエンジンの始動を仮に失敗したとしても、クラッチは既に係合状態にあるから、駆動軸の慣性力でエンジンの回転数を維持することができる。したがって、従来のように、スタータモータを用いたエンジンの再始動を試みる必要がない。このように、本態様によれば、スタータモータを利用した再度のエンジン始動を実行する必要性が極めて低減されることにより、これによる振動等の違和感をユーザに与えるようなことが殆どない。
【００２４】
さらに、本態様によれば、エンジンを始動する場合において、その失敗をおそれるあまり燃料噴射量を増大するという制御を実施する必要はないから、燃費を悪化させるおそれや吹き上がりが生じるおそれもないし、該エンジンからのエミッションを悪化させるおそれもない。
【００２５】
本発明の動力出力装置の他の態様では、前記制御手段は、前記クラッチの係合を行う際、当該クラッチについて半クラッチ状態を一定期間経させるように当該クラッチを制御する。
【００２６】
この態様によれば、第１の駆動源の回転数が、インプット軸の回転数よりも低い状態において実施されるクラッチの係合において、一定期間半クラッチ状態が実現されることになる。したがって、まず、前記のような回転数の差のあるクラッチ係合を行うにもかかわらず、これら一連の動作をスムースに実行することができる。また、半クラッチ状態を所定期間維持することによれば、仮に、本発明に係る第２の駆動源によるアシストがなかったとした場合に発生したであろう減速ショックの程度を抑制することができることになる。この点、本発明では、第２の駆動源によるアシストが実行されるから、減速ショックの発生そのものが予定されていないものの、前記のように半クラッチ状態によってその程度が抑制されるのならば、該第２の駆動源によるアシストの程度も小さく見積もることができる。したがって、本態様によれば、電力消費を抑制することができる。
【００２７】
本発明の動力出力装置の他の態様では、前記第１の駆動源と前記クラッチとの間に介されたフライホイールが更に備えられてなり、前記制御手段は、前記クラッチの係合を行う際、前記第１の駆動源の回転数が前記インプット軸の回転数を越えた後、前記第２の駆動源の出力を一定期間維持するように当該第２の駆動源を制御する。
【００２８】
この態様によれば、クラッチの係合が完全に完了した後にも、第２の駆動源の出力が一定期間維持される。このことと、第１の駆動源とクラッチとの間に設けられたフライホイールとの関係から、本態様によれば次のような作用効果が得られる。
【００２９】
すなわち、フライホイールは、例えば第１の駆動源がエンジンからなる場合において、該エンジンから延びるクランク軸を中心として、且つ、該クランク軸の回転とともに回転可能に設けられるもので、例えばスタータモータの動力を受け取ってこれをクランク軸に伝達する役割を担う。ところで、このようなフライホイールは、一般に比較的大きい半径を有することから、エンジンが回転することによって生じた動力は、該フライホイールに慣性力を生じさせることになる（慣性トルク）。このような慣性力の発生により、第１の駆動源の回転、或いはインプット軸の回転が、フライホイールの回転にいわば引きずられるような状況が生じることが考えられる。
【００３０】
しかるに、本態様によれば、クラッチ係合後も第２の駆動源の出力が一定期間維持されることから、この出力を、前記のような慣性トルクの吸収のために用いることができる。したがって、本態様によれば、第２の駆動源による駆動から、第１の駆動源によるそれへの移行を、よりスムースに行うことができる。
【００３１】
本発明の動力出力装置の他の態様では、前記制御手段は、前記第１の駆動源の回転数が前記インプット軸の回転数を越えた時点又はこれより一定期間の経過の時点、前記第２の駆動源を停止する。
【００３２】
この態様によれば、前記制御手段は、停止した状態にある第１の駆動源より前記駆動軸に回転動力を伝達する際に実施される、前述のような第２の動力源に対する制御を所定期間だけ実施することになる。したがって、本態様によれば、駆動軸が、第２の駆動源のみで駆動されている当初の状態から、第１の駆動源のみで駆動される状態への移行を好適に実施することができる（第１の駆動源がエンジンを含み、第２の駆動源がモータジェネレータ装置を含む場合には、「モータ走行モード」から「エンジン走行モード」への移行ということができる。）。
【００３３】
なお、本態様にいう「一定期間」は、フライホイールの慣性トルク分を吸収するため、第２の駆動源の出力を維持すべき、前記の「一定期間」を勿論含む。ただし、本態様にいう「一定期間」は、場合によっては、慣性トルク吸収のための「一定期間」より長く又は短く設定することはできる。
【００３４】
本発明の動力出力装置の制御方法は、上記課題を解決するために、回転動力を出力する第１の駆動源、該第１の駆動源にクラッチを介して接続又は断絶される変速装置、前記変速装置を介して前記回転動力が伝達される駆動軸、前記駆動軸を駆動可能に前記変速装置に接続された第２の駆動源及び前記変速装置の一部を構成するとともに前記クラッチに直接に接続されたインプット軸を備えた動力出力装置を制御する動力出力装置の制御方法であって、前記第２の駆動源の出力を前記駆動軸に伝達する工程と、当該工程の実施中、停止した状態にある前記第１の駆動源より前記駆動軸に動力を伝達するために該第１の駆動源を起動する起動工程と、該起動工程の後、前記第２の駆動源により駆動された前記インプット軸の回転数が、前記第１の駆動源における該第１の駆動源の回転数よりも高い状態で、前記クラッチを係合する工程とを含む。
【００３５】
本発明の動力出力装置の制御方法によれば、前記の本発明の動力出力装置を好適に運用することができる。
【００３６】
本発明の車両は、上記課題を解決するために、前記の本発明の動力出力装置（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駆動力により駆動される車輪とを備えている。
【００３７】
本発明の車両によれば、前記の本発明の動力出力装置を具備してなるから、例えば、第２の駆動源による走行モードから、第１の駆動源による走行モードへの切り替え時点において、無駄な時間を発生させず、また、ユーザに振動等の違和感を与えることがない。
【００３８】
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る。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下では、本発明の実施の形態について図を参照しつつ説明する。
【００４０】
（直噴式ガソリンエンジン）
図１は、本発明の実施形態に係る動力出力装置を構成するエンジン１５０及びその周辺機器等の構成例を示す図である。
【００４１】
エンジン１５０は、図１に示すように、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。このエンジン１５０には、図示されないシリンダブロック、シリンダブロックの内部に配置されたシリンダ、シリンダの内部を摺動可能に配置されたピストンがそれぞれ設けられている。
【００４２】
ピストンには、図１において示されないクランク軸が接続されており、該クランク軸にはフライホイールが接続されている（それぞれ、図２における符号「１５１」、「ＦＷ」参照。）。フライホイールの外周にはリングギアが設けられ、このリングギアには、図２に示すように、スタータモータＳＭに付設されたピニオンギアが噛み合わされている。エンジン１５０の通常の始動時においては、このスタータモータＳＭが回転することによって発生した動力が、ピニオンギア及びリングギアを介して、フライホイールＦＷ、クランク軸１５１に伝達されることで、エンジン１５０はクランキングさせられることになる。なお、エンジン１５０のクランク軸には、図１に示す変速装置１６０が接続されているが、この点については、後に図２を参照して詳しく説明する。
【００４３】
シリンダの内部であってピストンの頂面に臨む空間には燃焼室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、図示しない燃料ポンプから燃料が圧送される。また、燃焼室２０には、図示しない点火プラグが設けられており、この点火プラグに着火することにより、燃焼室２０内に爆発を生じさせ、シリンダ内のピストンに動力を伝達することになる。
【００４４】
燃焼室２０には、上記のほか、図示しない排気弁を介して排気マニホールド３０が連通している。排気マニホールド３０には、ターボチャージャ３９を介して排気管３１が接続されている。このうち排気管３１の途上には、例えばＰＭ（排気微粒子）フィルタ等からなる排気浄化装置３５が設けられている。なお、ＰＭフィルタとは、ステンレス鋼粉末を焼結したシームレス管状フィルタ（液体精密ろ過フィルタ）である。排気浄化装置３５には、温度センサ３５Ｔが付設されている。
【００４５】
他方、燃焼室２０には、図示しない吸気弁を介して吸気マニホールド３２の各枝管が連通している。吸気マニホールド３２には、インタークーラ３９Ｃを介して吸気管３３が接続されている。このうち吸気マニホールド３２内には、スロットル弁３２Ｖが配設されている。
【００４６】
以上の排気系及び吸気系の双方に関連する装置として、エンジン１５０には、ターボチャージャ３９及び排気ガス再循環（ＥＧＲ：ＥｘｈａｕｓｔＧａｓＲｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）装置３８が設けられている。
【００４７】
まず、ターボチャージャ３９は、例えばタービン及びコンプレッサ（いずれも不図示）を備えてなり、タービンが排気マニホールド３０内を流れる排気ガスのエネルギにより回転させられることにより、コンプレッサは、このタービンの動力をシャフトを介して受け取るようになっている。これにより、吸気管３３内の空気を圧縮して燃焼室２０側に供給することが可能となる。すなわち、ターボチャージャ３９は、燃焼室２０に対する吸入空気量を制御する機能を備えている。ちなみに、吸気管３３の空気吸入方向において、ターボチャージャ３９とスロットル弁３２Ｖとの間には、インタークーラ３９Ｃが設けられているが、このインタークーラ３９Ｃは、ターボチャージャ３９により圧縮されて温度が上昇した空気を冷却するためのものである。なお、ターボチャージャ３９としては、コンプレッサの回転数に対応する吐出量を制御することのできる、いわゆる可変容量式のターボチャージャを用いてよい。
【００４８】
他方、排気ガス再循環装置３８は、排気マニホールド３０と吸気マニホールド３２とを接続するパイプ３８と、パイプ３８の途中に設けられ、かつ、排気マニホールド３０から吸気マニホールド３２に戻されるガスの流量を制御するＥＧＲバルブ３８Ｖとを備えている。これにより、燃焼室２０から排気マニホールド３０に排出されたガスの一部を、吸気系統に戻すことが可能になる。これによると、燃焼室２０内の燃焼温度は下がり、窒素酸化物の生成と、吸入空気量の増加による排気微粒子の生成とを抑制することができる。
【００４９】
以上述べたようなエンジン１５０をはじめとする各種の機構的要素は、制御装置１７０により制御される。制御装置１７０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。図示を適宜省略したが、これらの制御を可能とするために、制御装置１７０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。
【００５０】
具体的には、次のようである。例えば前記の要素のうちスロットル弁３２Ｖは図示しないスロットルモータに連結され、スロットルモータは制御装置１７０に接続されてその制御下にある。これにより、スロットルモータは、制御装置１７０から供給される制御信号に応じてスロットル弁３２Ｖの開度を変化させる。なお、スロットル弁３２Ｖの近傍に、図示しないスロットル開度センサを配設し、該センサの発するスロットル弁３２Ｖの開度に応じた電気信号を制御装置１７０に向けて出力するように構成してよい。また、燃料噴射弁２２及び燃料ポンプも、制御装置１７０に接続されてその制御下にある。これにより、燃料ポンプは、制御装置１７０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、制御装置１７０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。
【００５１】
以上のほか、ターボチャージャ３９、排気ガス再循環装置３８等についても、制御装置１７０に接続されており、その制御を受けて、過給圧、再循環排気ガス量等を適宜調整可能となっている。
【００５２】
他方、制御装置１７０には、前記の各種の機構的要素の他、イグニッションスイッチ７６（以下、「ＩＧスイッチ７６」という。）が接続されている。制御装置１７０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による燃料噴射等が停止され、エンジン１５０の運転が停止される。さらに、制御装置１７０には、アクセルペダル７８の近傍に設けられたアクセル開度センサ８０が接続されている。アクセル開度センサ８０は、アクセルペダル７８の踏み込み量に応じた電気信号を、制御装置１７０に向けて出力する。
【００５３】
（変速装置）
図２は、図１に示した変速装置１６０の構成例を示す図である。この図２において、エンジン１５０はフライホイールＦＷを介してクランク軸１５１に連結されている。フライホイールＦＷには、ピニオンギアを介してスタータモータＳＭが接続されている。スタータモータＳＭは、主にエンジン１５０の始動時に利用されることになる。
【００５４】
前記のクランク軸１５１は、クラッチＣを介してインプット軸１５２に連結されている。インプット軸１５２には、該軸を中心として、１速から５速までの各速の入力歯車１ＩＮ〜５ＩＮ（以下、「１速入力歯車１ＩＮ」などという。）が設けられているとともに、後進段入力歯車ＲＩＮが設けられている。このうち、３速入力歯車３ＩＮ、４速入力歯車４ＩＮ及び５速入力歯車５ＩＮは、インプット軸１５２との関係で相対的に自由に回転し得るように設けられている。また、３速入力歯車３ＩＮと４速入力歯車４ＩＮとの間にはスリーブＳ１が設けられており、５速入力歯車５ＩＮには、これに対応するようにスリーブＳ２が設けられている。スリーブＳ１は、図中左右いずれかの方向に移動することによって、３速又は４速入力歯車３ＩＮ又は４ＩＮとインプット軸１５２を連結することが可能である。スリーブＳ５も、スリーブＳ１と同様、図中右方向に移動することによって、５速入力歯車４ＩＮとインプット軸１５２を連結することが可能である。なお、各スリーブＳ１及びＳ２と、これらに連結可能な３速〜５速入力歯車３ＩＮ〜５ＩＮとの間には、それぞれ、両者間の噛み合いがスムースに行われるように、図示しない同期装置が設けられている。
【００５５】
他方、アウトプット軸１５３には、該軸を中心として、前記の各速の入力歯車１ＩＮ〜５ＩＮのそれぞれに対応した各速の出力歯車１ＯＵＴ〜５ＯＵＴ及びＲＯＵＴ（以下、「１速出力歯車１ＯＵＴ」などという。）が設けられている。このうち、１速出力歯車１ＯＵＴ、２速出力歯車２ＯＵＴ及び３速出力歯車３ＯＵＴは、アウトプット軸１５３との関係で相対的に自由に回転し得るように設けられている。また、１速出力歯車１ＯＵＴと２速出力歯車２ＯＵＴとの間にはスリーブＳ３が設けられており、３速出力歯車３ＯＵＴに対応するようにスリーブＳ４が設けられている。スリーブＳ３及びＳ４はともに、前記のスリーブＳ１及びＳ２と略同様な機能を果たす。すなわち、スリーブＳ３は、アウトプット軸１５３と１速出力歯車１ＯＵＴ又は２速出力歯車２ＯＵＴとを連結するように移動可能に構成されており、スリーブＳ４は、アウトプット軸１５３と３速出力歯車３ＯＵＴとを連結するように移動可能に構成されている。ただし、スリーブＳ３は、１速出力歯車１ＯＵＴ及び２速出力歯車２ＯＵＴとの間、図中真中の位置において、アウトプット軸１５３と後進段出力歯車ＲＯＵＴとを連結させる作用を果たし、後進段入力歯車ＲＩＮからアウトプット軸１５３への動力伝達を可能にする。なお、各スリーブＳ３及びＳ４と、これらに連結可能な１速〜３速出力歯車１ＯＵＴ〜３ＯＵＴ及び後進段出力歯車ＲＯＵＴとの間には、それぞれ、両者間の噛み合いがスムースに行われるように、図示しない同期装置が設けられている。
【００５６】
さらに、３速出力歯車３ＯＵＴには、ギアＭＧＧを介してモータジェネレータＭＧが接続されている。モータジェネレータＭＧにはバッテリＶが接続されている。これにより、バッテリＶから電力供給を受けたモータジェネレータＭＧは電動機として機能することにより、アウトプット軸１５３には、例えばギアＭＧＧ、３速出力歯車３ＯＵＴ、スリーブＳ４を介し動力が伝達されるようになっている（力行動作）。逆に、車輪ＴＦ１及びＴＦ２等から力を受けて、前記とは逆の順序を経てモータジェネレータＭＧが回転させられるときには、該モータジェネレータＭＧは発電機として機能することにより、バッテリＶの充電が行われることになる（回生動作）。
【００５７】
このような構成を備えるアウトプット軸１５３の一端には、ディファレンシャルギア（以下、「ＤＥＦ」と略す。）１５４が設けられており、ＤＥＦ１５４は、図１において図示されない車輪に接続されている。
【００５８】
以上のような構成を備える変速装置１６０は、典型的には、以下のように動作する。なお、変速装置１６０の動作は、図１に示した制御装置１７０によって行われることになる。
【００５９】
いま例えば、エンジン１５０を動力源として、１速から２速への変速時における当該変速装置１６０の動作について説明する。まず、１速走行段階においては、スリーブＳ３は、１速出力歯車１ＯＵＴをアウトプット軸１５３に連結するように、図中右方向に移動している。他方、残るスリーブＳ３乃至Ｓ５は、いずれも中立の状態を保っており、２速乃至５速入力歯車２ＩＮ〜５ＩＮからアウトプット軸１５３へは動力が伝達されないようになっている。これにより、エンジン１５０からの出力は、クラッチＣを介して、インプット軸１５２、１速入力歯車１ＩＮ、１速出力歯車１ＯＵＴ、スリーブＳ１及びアウトプット軸１５３を介してＤＥＦ１５４に伝達される。
【００６０】
続いて、この状態から、２速へ変速する際においては、いったんクラッチＣを断絶した上で、スリーブＳ３が１速出力歯車１ＯＵＴに接続されている状態から、２速出力歯車２ＯＵＴに接続される状態に変更する。この後、クラッチＣを再び係合させると、エンジン１５０からの出力は、クラッチＣを介して、インプット軸１５２、２速入力歯車２ＩＮ、速出力歯車２ＯＵＴ、スリーブＳ１及びアウトプット軸１５３を介してＤＥＦ１５４に伝達される。
【００６１】
残る３速走行以降においても、スリーブＳ１乃至Ｓ４を適当に移動させることにより、同様な変速作用が実現されることになる。なお、上述のような変速操作は、図１に示した制御装置１７０により司られる。この場合、制御装置１７０が現実に前記変速操作を行うにあたっては、それがユーザの指令に基づく場合（セミオート式）と、自動的に行う場合（フルオート式）との双方があるが、本実施形態においては、後者の場合を前提とする。
【００６２】
（車両）
以上のようなエンジン１５０、或いは変速装置１６０等を備える動力出力装置は、例えば図３に示すように、四輪自動車ＭＶの一部を構成する。図３において、四輪自動車ＭＶは、図１で示したエンジン１５０、変速装置１６０及びモータジェネレータＭＧ等に加えて、これらを搭載する車両本体ＭＶＳ、該車両本体ＭＶＳに取り付けられるとともにＤＥＦ１５４に接続された車輪ＴＦ１及びＴＦ２、更には車輪ＴＲ１及びＴＲ２等を備える。このうち車輪ＴＦ１及びＴＦ２は、前記のアウトプット軸１５３及びＤＥＦ１５４を介して出力される駆動力により駆動されるようになっている。
【００６３】
（モード切替時のクラッチに関する制御）
以下では、本発明に係る制御手段を構成する制御装置１７０により、走行モード切替時、特にアウトプット軸１５３の駆動がモータジェネレータＭＧのみによって行われる「モータ走行モード」から、それがエンジン１５０のみによって行われる「エンジン走行モード」への切り替え時に実施される制御について、図４及び図５を参照しながら説明する。ここに図４は、前記の制御の処理の流れを示すフローチャートであり、図５は、図４のフローチャートに沿った処理の流れの中で、エンジン１５０の回転数、クラッチＣのトルク容量、或いはモータジェネレータＭＧ及びエンジン１５０の出力トルクがどのように変化するかを示すタイミングチャートである。
【００６４】
図４において、まず、初期段階では、当該動力出力装置は、アウトプット軸１５３の駆動がモータジェネレータＭＧのみによって行わるモータ走行モードの状態にある（ステップＳ１）。すなわち、図２においては、例えば、スリーブＳ４が３速出力歯車３ＯＵＴの方に移動しており、モータジェネレータＭＧの出力は、該スリーブＳ４及び該３速出力歯車３ＯＵＴを介してアウトプット軸１５３へと伝達されるようになっている。ちなみに、このようなモータ走行モードは、例えば、図３に示した車両の低速走行時等に採られる。
【００６５】
そして、図４においては、このような初期段階において、制御装置１７０は、エンジン走行モードへの移行時点をチェックしている（ステップＳ２からステップＳ３以降へ）。具体的には例えば、ユーザによるアクセルペダル７８の踏下が行われること等によって、当該動力出力装置に対し出力上昇要求があり、これが一定程度以上である場合には、従前のモータジェネレータＭＧによる走行のみではトルク不足が生じるため、制御装置１７０は、アウトプット軸１５３の駆動をエンジン１５０によって行う「エンジン走行モード」への移行を決定する。その他、モータ走行モードからエンジン走行モードへの移行は、種々の事情により行われ得る。
【００６６】
エンジン走行モードへの移行が決定したら次に、エンジン１５０の始動を行う（ステップＳ３）。これは、図２において、スタータモータＳＭを始動することによって、エンジン１５０をクランキングさせるとともに、該エンジン１５０の燃焼室２０内に燃料を噴射し、更には点火プラグの着火を行うこと等により実現されることになる。図５においては、時間ｔ１からｔ２までが、前記の処理を行う時間に該当する。ちなみに、時間ｔ１でスタータモータＳＭによるクランキング、時間ｔ２で燃料噴射及び点火が行われることを意味している。時間ｔ２以後においては、エンジン１５０の回転数（以下、「Ｎｅ」ということがある。）が次第に上昇されていく様子が示されている。なお、図５においてエンジン回転数のグラフに併せて、破線でもって示されているのは、インプット軸１５２の回転数（以下、「Ｎｉ」ということがある。）である。また、図４のステップＳ２におけるエンジン走行モードへの移行決定は、時間ｔ１以前において行われているが、この時点では未だモータジェネレータＭＧのみによるアウトプット軸１５３の駆動が行われている。このように、「モード」としてはエンジン走行モードへ移行しているにもかかわらず、図５において時間ｔ３に至るまで「モータ走行」と示されているのは、そのような趣旨を表している。
【００６７】
このようにエンジン１５０を始動させたら次に、制御装置１７０は、現時点におけるインプット軸１５２の回転数Ｎｉとエンジン１５０の回転数Ｎｅとを確認するとともに、これらの差ΔＮ＝Ｎｉ−Ｎｅを算出しておく（ステップＳ４）。ただし、このΔＮの算出は、このように実行時期を区切って行う必要は必ずしもなく、後述するように、随時行うような形としてもよい。
【００６８】
続いて、制御装置１７０はクラッチＣの係合を開始する（ステップＳ５）。この場合、当該クラッチＣの係合は、エンジン回転数Ｎｅが、インプット軸１５２の回転数Ｎｉよりも低い状態、即ちエンジン１５０の始動後間もない状態において行う。図５においては、このクラッチＣの係合の開始は、当該状態、即ちＮｅ＜Ｎｉなる状態である時間ｔ３の時点で行われることが示されている。また、図５では、これにより、クラッチＣのトルク容量が上昇することが示されており、これと調子を合わせるようにして、エンジン１５０の出力がインプット軸１５２に伝達され、「エンジントルク」のグラフが上昇していくことが示されている。
【００６９】
しかしながら、このようなＮｉ＞Ｎｅなる状態において、クラッチＣの係合を開始すると、インプット軸１５２以降に連結されている各種の要素は、エンジン１５０の回転に引きずられて減速することになる。すると、当該動力出力装置のユーザには、減速感等の違和感を与えてしまうことになる。
【００７０】
そこで、本実施形態においては、Ｎｉ＞Ｎｅなる状態におけるクラッチＣの係合の開始を行うのに併せて、前記の減速を防止するように、モータジェネレータＭＧによるアシストを行う。この場合の「アシスト」は、具体的には図５に示す「基本モータトルク」及び「アシストトルク」として描かれているグラフに従って行われる。
【００７１】
図５において、モータジェネレータＭＧから出力されている正味のトルクは、前記の基本モータトルクのグラフ（図中一点鎖線）とアシストトルクのグラフ（図中破線）との和でもって表される（図中太い実線）。ここで更に、基本モータトルクとは、モータジェネレータＭＧによって出力される基本的なトルクを表す。この基本モータトルクは、時間ｔ３以前、即ちクラッチＣの係合開始以前においては、モータジェネレータＭＧの正味の出力トルクに一致する。他方、アシストトルクとは、前記の減速を防止するために、本実施形態において特別に加味されるトルクである。
【００７２】
そして、本実施形態に係る制御装置１７０は、まず、前記のクラッチＣの係合の開始とほぼ時期を合わせて、時間ｔ３におけるアシストトルクのグラフに示されるように、モータジェネレータＭＧの出力を上昇させる（ステップＳ６）。すなわち、この状態においては、アウトプット軸１５３には、クラッチＣの係合によって、エンジン１５０の出力が伝達されるのと同時に、モータジェネレータＭＧの上昇後の出力もまた伝達されることになる。
【００７３】
ちなみに、当該時点ｔ３におけるアシストトルクの急峻な上昇の程度は、比較的大きな半径を有するフライホイールＦＷ（図２参照）を十分に回転させるのに見合ったモータジェネレータＭＧの出力はどの程度かという観点から定められるのが好ましい。
【００７４】
また、この場合におけるモータジェネレータＭＧの出力の上昇の程度は、図４のステップＳ４において算出したΔＮに応じて決定するか、或いは更に具体的には、このΔＮに比例するように決定するようにするとよい。このようにすれば、モータジェネレータＭＧのアシストがないとした場合に発生したであろう減速ショックの程度に見合った、適切なアシストを行うことができることになる。また、これによると、モータジェネレータＭＧが、必要以上に電力を消費するというおそれがなくなるから、省エネルギを達成することができる。
【００７５】
さて、以上のように、時間ｔ３におけるアシストが完了したら、制御装置１７０は続いて、図５に示されるように、モータジェネレータＭＧに関する基本モータトルク及びアシストトルクの双方を減少させるように、つまりモータジェネレータＭＧの正味のトルクを減少させるように、その出力を制御する。これは、エンジン１５０から得られるエンジントルクが次第に上昇していくことに歩調を合わせた措置である。このように、モータジェネレータＭＧによるアシストの開始後における当該アシストの程度は、エンジン１５０の回転数Ｎｅないしはエンジントルクの時間に沿った変化を勘案することが好ましい（ステップＳ８）。図５においては、時間の進行につれて、インプット軸１５２へのエンジン１５０からの入力は次第に上昇していくから、モータジェネレータＭＧの出力上昇の程度、ないしはアシストの程度は、これを次第に小さくしていくことが好ましいということになる。したがって、前述では、図４のステップＳ４において、ΔＮ＝Ｎｉ−Ｎｅが算出されるとしたが、この演算は、モータジェネレータＭＧによるアシストが必要である限り、随時若しくは適宜に実行されるようになっていてもよい（図４でいえば、ステップＳ８の処理に併せて実施されると考えることができる。）。そして、モータジェネレータＭＧの出力上昇の程度、ないしはアシストの程度は、この随時若しくは適宜求められたΔＮに基づいて、その都度決めていくようにすると好ましい。
【００７６】
ところで、本実施形態では特に、前記のようなアシストを実行している最中において、制御装置１７０は、クラッチＣを半クラッチ状態に所定期間（図５においては、符号Ｐでもって表されている、トルク容量が一定値をとる期間）維持するように制御する。これによると、次のような作用効果が得られる。すなわち、まず、前記のような回転数の差のあるクラッチ係合を行うにもかかわらず、これら一連の動作をスムースに実行することができる。また、半クラッチ状態を所定期間維持することによれば、仮に、前記のモータジェネレータＭＧによるアシストがなかったとした場合に発生したであろう減速ショックの程度は抑制されることになるから、該モータジェネレータＭＧによるアシストの程度も小さく見積もることができる。したがって、該モータジェネレータＭＧにおける電力消費を抑制することができる。
【００７７】
以上説明したようなモータジェネレータＭＧによるアシストは、基本的には、エンジン１５０の回転数Ｎｅがインプット軸１５２の回転数Ｎｉを越えるまで実施される（ステップＳ７）。すなわち、図４のステップＳ７以降、Ｎｅ≦Ｎｉである限り、前述したようなモータジェネレータＭＧによるアシストが行われ（ステップＳ７とステップＳ８を繰り返すループ）、Ｎｅ＞Ｎｉとなった時点で当該ループから抜け出ることになる（ステップＳ７からステップＳ９へ）。図５においては、このＮｅ＞Ｎｉなる時点が、時間ｔ４として示されている。
【００７８】
そして、Ｎｅ＞Ｎｉが成立して、前記のループを抜けた後、本実施形態においては更に、この後暫くモータジェネレータＭＧによるアシストを続行する（ステップＳ９）。この場合のアシストトルクは、図５の時間ｔ４以後に示すように負の値をとっている。このようなＮｅ＞Ｎｉ以降も続行されるモータジェネレータＭＧによるアシストによれば、次のような作用効果が得られる。すなわち、本実施形態に係るエンジン１５０には、図２に示したように、比較的大きい半径を有するフライホイールＦＷが備えられており、エンジン１５０が回転すれば該フライホイールＦＷには慣性力が与えられることになる（慣性トルク）。このような慣性トルクの存在は、系全体の安定を図るためには好ましくない。しかるに、本実施形態では、Ｎｅ＞Ｎｉ以降においても、前記のような負のアシストトルクを与えることから、前記慣性トルクを吸収することができるのである。
【００７９】
図５においては、このような慣性トルクの吸収の様子が示されている。まず、エンジントルクのグラフ、或いはエンジン１５０の回転数Ｎｅのグラフにおいては、時間ｔ４以後、エンジントルクないし回転数Ｎｅは、一定程度以上、余分な上昇をしていることが示されている。他方、モータジェネレータＭＧは、時間ｔ４以前においては、前記のようにΔＮに応じた出力制御を受けていることにより、その出力は単調に減少されており、当該時間ｔ４において、「アシストトルク」は“０”となっている。しかるに、本実施形態においてはこの時間ｔ４の後もなお、モータジェネレータＭＧによるアシストが続行されている。これは、前記したように負のアシストである。そして、このような負のアシストを実行することにより、前記の慣性トルクは吸収されることになっているのである。これにより、本実施形態においては、モータ走行モードからエンジン走行モードへの移行が極めてスムースに行われ得る。
【００８０】
以上のようにして、Ｎｅ＞Ｎｉの後、一定期間はモータジェネレータＭＧのアシストが続行されるが、前記の目的が達成せられる時点においては、制御装置１７０は、モータジェネレータＭＧを停止する（ステップＳ１０）。図５においては、このモータジェネレータＭＧの物理的な停止時点が、時間ｔ５でもって示されている。この場合、インプット軸１５２の回転数Ｎｉは、エンジン１５０の回転数Ｎｅとほぼ同じ値をとることになる。
【００８１】
また、前記の処理と併せて又は当該処理の後、制御装置１７０は、半クラッチ状態にあったクラッチＣを完全に係合する状態にさせる（ステップＳ１１）。これにより、クラッチＣの「トルク容量」は図５に示すように上昇する。そしてこのトルク容量が一定値をとったところが、本実施形態に係る動力出力装置において、モータ走行モードからエンジン走行モードへの移行が完全に完了したことを意味する。
【００８２】
以上のような制御を実施する本実施形態の動力出力装置においては、次のような作用効果が得られることになる。すなわち、第１に、エンジン１５０の回転数Ｎｅが、インプット軸１５３の回転数Ｎｉよりも低い状態にあるときにおいて既に、クラッチＣの係合を実行することから、従来のようにＮｅ＞Ｎｉになるまでクラッチ係合を控えるのに比べて、相応分の時間を稼ぐことができる。つまり、無駄な時間を消費することがない。
【００８３】
第２に、Ｎｅ＜Ｎｉのときに、クラッチＣの係合を実行することから、減速ショックが発生することが考えられるが、本実施形態においては、該クラッチＣの係合と同時に、モータジェネレータＭＧの出力を上昇させる制御を実行することから、前記減速ショックを発生させないようにすることができる。また、この出力上昇の程度、或いはモータジェネレータＭＧによるアシストの程度は、ΔＮ＝Ｎｉ−Ｎｅに応じて行われるようになっているから、当該アシストは適切に実行されることになる。
【００８４】
第３に、本実施形態においては、仮に、図４のステップＳ３におけるエンジン始動を失敗したとしても、スタータモータＳＭを利用したエンジン１５０再始動を試みる必要がない。というのも、エンジン１５０の始動後間もなく、クラッチＣは係合状態にされるから、アウトプット軸１５３の慣性力でエンジン１５０の回転数を維持することができるためである。このように、本実施形態によれば、スタータモータＳＭを利用した再度のエンジン１５０始動を実行する必要性が低減されることにより、これによる振動等の違和感をユーザに与えるようなことが殆どない。さらに、本実施形態によれば、エンジン１５０を始動する場合において、その失敗をおそれるあまり燃料噴射量を増大するという制御を実施する必要はないから、燃費を悪化させるおそれや吹き上がりが生じるおそれもないし、該エンジン１５０からのエミッションを悪化させるおそれもない。
【００８５】
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、ある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う動力出力装置及びその制御方法並びに車両もまた、本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【００８６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る動力出力装置によれば、第１の駆動源の回転数がインプット軸の回転数に比べて低い状態にあっても、該第１の駆動源をクラッチを介して変速装置及び駆動軸に連結することから、従来のように時間の無駄を発生させることがない。また、この場合、第２の駆動源からの適当なアシストが期待されるから、減速感等の違和感をユーザに与えることもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る動力出力装置を構成するエンジン及びその周辺機器等の構成例を示す説明図である。
【図２】図１に示す変速装置の構成例を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る車両の一例を示す図である。
【図４】モータ走行モードからエンジン走行モードへの切替時に実施される制御の処理の流れを示すフローチャートであって、特にエンジンの回転数がインプット軸の回転数よりも低い場合にクラッチ係合を開始するものについて示すものである。
【図５】図４のフローチャートに沿った処理の流れの中で、エンジンの回転数、クラッチのトルク容量、或いはモータジェネレータＭＧ及びエンジンの出力トルクがどのように変化するかを示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
１５０…エンジン
１５３…アウトプット軸
１６０…変速装置
１７０…制御手段
Ｃ…クラッチ
２２…燃料噴射弁
３５…排気浄化装置
ＭＧ…モータジェネレータ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention belongs to the technical field of a power output device including an engine and the like, a control method thereof, and a vehicle equipped with the power output device.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a hybrid power output device suitably mounted on a so-called hybrid vehicle has been developed. A hybrid power output device of this type typically includes an engine, a motor generator device, a clutch, a transmission, a drive shaft, and the like. Among them, the motor generator device is used as a generator for charging a battery or as a motor supplied with power from a battery depending on an operation state required for the power output device. In addition, the transmission is used to perform a shift when transmitting an output of an engine or a motor generator to a drive shaft. The transmission is specifically disclosed in, for example, Patent Document 1. As described above, a fully-automatic synchronous mesh transmission or the like is used. It should be noted that the motor generator device described above may be used by being connected to such a transmission. Further, the clutch is used to connect or disconnect the engine and the transmission. The transmission is provided with an input shaft that directly receives power from the engine in a clutch engaged state.
[0003]
In such a hybrid power output device, the engine may be intermittently operated. Here, the “intermittent operation” means that an operation is performed such that after a certain operation period, there is a pause period for a while, and then the operation period is started again. This is because in the hybrid power output device, it is not necessary to keep the engine running at all times, as the vehicle can be driven by the cooperation of the engine and the motor generator device as described above. . In this case, during the suspension period, no fuel is consumed in the engine and no exhaust gas is discharged from the engine, so that the fuel consumption is reduced or the concentration of harmful substances in the exhaust gas is reduced. A remarkable effect can be obtained. It should be noted that the case where the suspension of the engine is permitted is specifically determined based on, for example, the degree of accelerator opening, the state of charge of the battery, and the like.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-11-141665
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the power output device as described above has the following problems. That is, when shifting from a state in which the engine is stopped and running only by the motor generator device is performed to a state in which the engine is running alone, the engine speed (hereinafter sometimes simply referred to as “Ne”) is usually used. ) Exceeds the rotation speed of the input shaft (hereinafter, sometimes simply referred to as “Ni”), and then the clutch is engaged. This is because if the clutch is engaged when Ne <Ni, the rotation of the input shaft is dragged by the rotation of the engine, giving a sense of deceleration to the user.
[0006]
However, when the clutch engagement is performed after Ne> Ni, if the start of the engine fails due to, for example, a small fuel injection amount, the start by the starter motor must be performed again after the failure. Must. Then, not only is the time wasted up to that point, but power is also wasted by using the starter motor again, and the user is given an uncomfortable feeling such as the start of the starter motor and the subsequent vibration of the engine. It will be.
[0007]
In order to cope with such a problem, for example, when starting the engine, it is conceivable to make the fuel injection amount relatively large. According to this, since the engine can be started more reliably, it is possible to avoid the situation where the starter motor is used again or again as described above. However, according to such means, a problem arises in that the engine is blown up by a relatively large amount of fuel injection, thereby giving the user a sense of discomfort such as vibration. In addition, this means that a relatively large amount of fuel is used every time the engine is started, which is not preferable from the viewpoint of fuel efficiency and also causes deterioration of emission.
[0008]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and in a power output device including two power sources, a mode in which only one of the modes is performed is performed, and the other mode is performed. It is an object of the present invention to provide a power output device and a control method thereof, and a vehicle including the power output device, which can smoothly perform this operation without giving a sense of incongruity to a user when switching to a mode in which the operation is performed. Another object of the present invention is to prevent waste of fuel consumption and deterioration of emission during mode switching as described above.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, a power output device of the present invention includes a first drive source that outputs rotational power, a transmission that is connected or disconnected from the first drive source via a clutch, A drive shaft to which the rotational power is transmitted, a second drive source connected to the transmission such that the drive shaft can be driven, and a part of the transmission, which is directly connected to the clutch. A case where the connected input shaft and the drive shaft are driven by the second drive source and the rotational power is transmitted from the first drive source in a stopped state to the drive shaft; Controlling the clutch to engage the clutch while the rotation speed of the input shaft is higher than the rotation speed of the first drive source after the activation of the first drive source, The second drive source An output and a control means for controlling the second drive source so as to raise than the output before the engagement of the clutch.
[0010]
According to the power output device of the present invention, the output of the first drive source composed of, for example, an engine of an ignition combustion type, a self-ignition combustion type, or the like is transmitted in the order of the clutch, the transmission, and the drive shaft. Here, the “clutch” includes, for example, a wet multi-plate hydraulic friction engagement device that is frictionally engaged by a hydraulic actuator, and the “transmission device” includes a stepped gear such as a planetary gear type or a two-shaft meshing type. A transmission or a continuously variable transmission (CVT; Continuously Variable Transmission) is included. This makes it possible to extract the power generated by the first drive source to the outside (appropriate elements may be connected following the drive shaft).
[0011]
Further, the power output device of the present invention includes the second drive source connected to the transmission so that the drive shaft can be driven. By providing the second drive source and the first drive source, the drive shaft according to the present invention has an output of only the first drive source, an output of only the second drive source, or The outputs of both the first drive source and the second drive source can be transmitted, and the drive shaft can be driven by these three types.
[0012]
In the present invention, in particular, when the drive shaft is driven by the second drive source, and when transmitting power to the drive shaft from the first drive source in a stopped state, Control means is provided for controlling the clutch such that the clutch is engaged in a state where the rotation speed is higher than the rotation speed of the first drive source after the activation of the first drive source.
[0013]
Here, in the case where the transmission includes, for example, the stepped transmission including, in addition to the input shaft, an output shaft, and respective speed gears that communicate between the two shafts, The shaft can be envisaged as the output shaft or a shaft connected thereto. In this case, when the drive shaft is driven by the second drive source, usually, the input shaft is also rotated via one of the speed gears. According to the present invention, in such a case, when the drive shaft is newly driven by the first drive source, the rotation speed of the input shaft rotating as described above is changed to the first rotation speed after the start. The clutch is engaged in a state where the rotation speed is higher than the rotation speed of the first drive source. Conversely, when the first drive source is rotated at a lower speed than the input shaft, the first drive source is connected to the transmission and thus to the drive shaft. Therefore, the elements connected after the input shaft are dragged by the rotation of the first drive source and decelerated.
[0014]
Here, in the present invention, the control means controls the second drive source so that the output of the second drive source is higher than the output before the engagement of the clutch. Therefore, as described above, by connecting the first drive source having a low rotation speed, the occurrence of a situation in which the elements connected after the input shaft are decelerated is caused by the assist of the second drive source. Can be avoided beforehand.
[0015]
As described above, according to the present invention, even if the rotation speed of the first drive source is still relatively low, the first drive source is connected to the transmission and the drive shaft via the clutch. There is no waste of time. Also, in this case, since an appropriate assist from the second drive source is expected, the user does not feel discomfort such as deceleration.
[0016]
In one aspect of the power output device of the present invention, the control means increases the output of the second drive source according to a difference between the rotation speed of the first drive source and the rotation speed of the input shaft. Controls the second driving source.
[0017]
According to this aspect, the output control of the second drive source is performed in accordance with the difference between the rotation speed of the first drive source and the rotation speed of the input shaft. In other words, the control of this aspect is not performed. In this case, the assist is performed in accordance with the degree of the deceleration shock that would have occurred based on the difference, so that the assist by the second drive source can be more suitably performed. .
[0018]
In addition, “according to” specifically means, for example, a case “to be proportional to a value obtained by subtracting the rotation speed of the first drive source from the rotation speed of the input shaft”.
[0019]
In this aspect, the control unit may control the second drive source so as to reduce the output of the second drive source after the clutch is engaged.
[0020]
According to such a configuration, the assist by the second drive source can be more suitably performed. That is, even if the output of the second drive source is reduced, the output from the first drive source can be increased to match this after the clutch is engaged. Also, by doing so, it is possible to better balance the forces applied to the drive shaft from both the first and second drive sources. Furthermore, in this aspect, since the output of the second drive source is reduced, waste of power consumption can be avoided.
[0021]
In another aspect of the power output apparatus of the present invention, the first drive source includes an engine, the second drive source includes a motor generator device, and further includes a starter motor that assists in starting the engine. .
[0022]
According to this aspect, the first drive source includes an engine such as a gasoline engine of a direct injection type or a diesel engine, and the start of the engine is assisted by a starter motor. The second drive source includes a motor generator device. Here, the motor generator device may include a generator (generator) in addition to the motor (electric motor), or may include a motor generator having both functions. With such a configuration, in this aspect, when the power transmission by the engine is performed from the state where the power transmission by the motor generator device alone is performed to the drive shaft, the control related to the clutch engagement as described above is performed. Will be implemented. Also according to this aspect, it is possible to prevent the occurrence of the above-mentioned wasted time or the occurrence of a sense of discomfort such as a sense of deceleration.
[0023]
Further, in this embodiment, in particular, in addition to the above-described operational effects, even if the start of the engine using the starter motor fails, the clutch is already in the engaged state. Can be maintained. Therefore, there is no need to try restarting the engine using the starter motor as in the related art. As described above, according to the present aspect, the necessity of restarting the engine using the starter motor is extremely reduced, so that the user hardly feels strangeness such as vibration.
[0024]
Furthermore, according to this aspect, when starting the engine, it is not necessary to perform the control of increasing the fuel injection amount so much that the engine may fail, so there is no risk that the fuel efficiency will be deteriorated, and there will be no possibility that the engine will blow up. There is no risk of deteriorating emissions from the engine.
[0025]
In another aspect of the power output apparatus of the present invention, when engaging the clutch, the control means controls the clutch so that the clutch is kept in a half-clutch state for a certain period.
[0026]
According to this aspect, in the engagement of the clutch performed in a state where the rotation speed of the first drive source is lower than the rotation speed of the input shaft, a half-clutch state is realized for a certain period. Therefore, firstly, a series of these operations can be smoothly performed despite the clutch engagement having the difference in the number of rotations as described above. In addition, by maintaining the half-clutch state for a predetermined period, it is possible to suppress the degree of deceleration shock that would have occurred if assist by the second drive source according to the present invention had not been performed. Become. In this regard, in the present invention, since the assist by the second drive source is executed, the occurrence of the deceleration shock itself is not scheduled, but if the degree is suppressed by the half-clutch state as described above, The degree of assist by the second drive source can be estimated to be small. Therefore, according to this aspect, power consumption can be suppressed.
[0027]
In another aspect of the power output apparatus of the present invention, the power output apparatus further includes a flywheel interposed between the first drive source and the clutch, wherein the control unit is configured to engage the clutch. After the rotation speed of the first drive source exceeds the rotation speed of the input shaft, the second drive source is controlled so that the output of the second drive source is maintained for a certain period.
[0028]
According to this aspect, even after the engagement of the clutch is completely completed, the output of the second drive source is maintained for a certain period. From this and the relationship between the first drive source and the flywheel provided between the clutch, according to the present embodiment, the following operational effects can be obtained.
[0029]
That is, for example, when the first drive source is an engine, the flywheel is provided so as to be rotatable around a crankshaft extending from the engine and rotatable with the rotation of the crankshaft. And transmits it to the crankshaft. By the way, since such a flywheel generally has a relatively large radius, the power generated by the rotation of the engine causes an inertial force on the flywheel (inertia torque). Due to the generation of such inertial force, a situation may occur in which the rotation of the first drive source or the rotation of the input shaft is dragged by the rotation of the flywheel.
[0030]
However, according to this aspect, since the output of the second drive source is maintained for a certain period of time even after the clutch is engaged, this output can be used for absorbing the inertia torque as described above. Therefore, according to this aspect, the transition from the driving by the second driving source to the driving by the first driving source can be performed more smoothly.
[0031]
In another aspect of the power output device of the present invention, the control means may determine whether the rotation speed of the first drive source exceeds the rotation speed of the input shaft or a certain time period after the rotation speed of the first drive source. Stop the drive source of.
[0032]
According to this aspect, the control means controls the second power source as described above, which is performed when transmitting the rotational power from the first drive source in a stopped state to the drive shaft. It will be implemented only during the period. Therefore, according to this aspect, it is possible to preferably carry out the transition from the initial state in which the drive shaft is driven only by the second drive source to the state driven by only the first drive source. (When the first drive source includes the engine and the second drive source includes the motor generator device, it can be said that the transition from the “motor drive mode” to the “engine drive mode”.)
[0033]
Note that the “certain period” in the present embodiment naturally includes the above “certain period” in which the output of the second drive source should be maintained in order to absorb the inertia torque of the flywheel. However, the “certain period” in this embodiment may be set to be longer or shorter than the “certain period” for absorbing inertia torque in some cases.
[0034]
In order to solve the above problems, a control method for a power output device according to the present invention includes a first drive source that outputs rotational power, a transmission that is connected or disconnected from the first drive source via a clutch, A drive shaft to which the rotational power is transmitted via a transmission, a second drive source connected to the transmission such that the drive shaft can be driven, and a part of the transmission; A method of controlling a power output device for controlling a power output device having a connected input shaft, the method comprising: transmitting an output of the second drive source to the drive shaft; and stopping during execution of the process. A start-up step of starting the first drive source to transmit power from the first drive source in the state to the drive shaft; and, after the start-up step, the first drive source is driven by the second drive source. The rotation speed of the input shaft is In a state higher than the rotational speed of the first driving source in the driving source, and a step of engaging the clutch.
[0035]
According to the power output device control method of the present invention, the above-described power output device of the present invention can be suitably operated.
[0036]
In order to solve the above-mentioned problems, a vehicle according to the present invention includes a power output device according to the present invention (including various aspects thereof), a vehicle body on which the power output device is mounted, and a vehicle body including the power output device. And wheels driven by a driving force output via the driving shaft.
[0037]
According to the vehicle of the present invention, since the power output device of the present invention is provided, for example, when the driving mode is switched from the driving mode using the second driving source to the driving mode using the first driving source, there is no waste. And the user does not feel uncomfortable such as vibration.
[0038]
The operation and other advantages of the present invention will become more apparent from the embodiments explained below.
[0039]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0040]
(Direct injection gasoline engine)
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of an engine 150 and its peripheral devices and the like that constitute a power output device according to an embodiment of the present invention.
[0041]
Engine 150 is a so-called direct injection gasoline engine that directly injects fuel into a fuel chamber, as shown in FIG. The engine 150 includes a cylinder block (not shown), a cylinder arranged inside the cylinder block, and a piston arranged slidably inside the cylinder.
[0042]
The piston is connected to a crankshaft (not shown in FIG. 1), and a flywheel is connected to the crankshaft (see reference numerals “151” and “FW” in FIG. 2, respectively). A ring gear is provided on the outer periphery of the flywheel. As shown in FIG. 2, a pinion gear attached to the starter motor SM is meshed with the ring gear. At the time of normal startup of the engine 150, the power generated by the rotation of the starter motor SM is transmitted to the flywheel FW and the crankshaft 151 via the pinion gear and the ring gear, so that the engine 150 You will be cranked. The transmission 160 shown in FIG. 1 is connected to the crankshaft of the engine 150. This will be described later in detail with reference to FIG.
[0043]
A combustion chamber 20 is formed in a space inside the cylinder and facing the top surface of the piston. In the combustion chamber 20, the injection port of the fuel injection valve 22 is exposed. During operation of the engine 150, fuel is pumped from the fuel pump (not shown) to the fuel injection valve 22. An ignition plug (not shown) is provided in the combustion chamber 20. By igniting the ignition plug, an explosion occurs in the combustion chamber 20 and power is transmitted to a piston in a cylinder.
[0044]
In addition to the above, an exhaust manifold 30 communicates with the combustion chamber 20 via an exhaust valve (not shown). An exhaust pipe 31 is connected to the exhaust manifold 30 via a turbocharger 39. In the middle of the exhaust pipe 31, an exhaust gas purifying device 35 including, for example, a PM (exhaust particulate) filter is provided. The PM filter is a seamless tubular filter (liquid microfiltration filter) obtained by sintering stainless steel powder. The exhaust gas purification device 35 is provided with a temperature sensor 35T.
[0045]
On the other hand, each branch pipe of the intake manifold 32 communicates with the combustion chamber 20 via an intake valve (not shown). An intake pipe 33 is connected to the intake manifold 32 via an intercooler 39C. In the intake manifold 32, a throttle valve 32V is provided.
[0046]
As devices related to both the exhaust system and the intake system, the engine 150 is provided with a turbocharger 39 and an exhaust gas recirculation (EGR) device 38.
[0047]
First, the turbocharger 39 includes, for example, a turbine and a compressor (both are not shown). When the turbine is rotated by the energy of the exhaust gas flowing in the exhaust manifold 30, the compressor transfers the power of the turbine to a shaft. Is to be received through. This makes it possible to compress the air in the intake pipe 33 and supply the compressed air to the combustion chamber 20 side. That is, the turbocharger 39 has a function of controlling the amount of intake air to the combustion chamber 20. Incidentally, in the air suction direction of the intake pipe 33, an intercooler 39C is provided between the turbocharger 39 and the throttle valve 32V. The purpose is to cool the air. In addition, as the turbocharger 39, a so-called variable displacement type turbocharger that can control the discharge amount corresponding to the rotation speed of the compressor may be used.
[0048]
On the other hand, an exhaust gas recirculation device 38 controls a flow rate of gas that is provided in the middle of the pipe 38 and connects the exhaust manifold 30 and the intake manifold 32 and that is returned from the exhaust manifold 30 to the intake manifold 32. And an EGR valve 38V. Thereby, a part of the gas discharged from the combustion chamber 20 to the exhaust manifold 30 can be returned to the intake system. According to this, the combustion temperature in the combustion chamber 20 decreases, and the generation of nitrogen oxides and the generation of exhaust particulates due to an increase in the amount of intake air can be suppressed.
[0049]
Various mechanical elements including the engine 150 described above are controlled by the control device 170. The control device 170 is a one-chip microcomputer having a CPU, a ROM, a RAM, and the like therein, and the CPU executes control of a fuel injection amount, a rotation speed, and the like of the engine 150 according to a program recorded in the ROM. Although not shown in the drawings, various sensors indicating the operating state of the engine 150 are connected to the control device 170 to enable these controls.
[0050]
Specifically, it is as follows. For example, the throttle valve 32V of the above elements is connected to a throttle motor (not shown), and the throttle motor is connected to the control device 170 and is under its control. Accordingly, the throttle motor changes the opening of the throttle valve 32V according to the control signal supplied from the control device 170. Note that a throttle opening sensor (not shown) may be provided near the throttle valve 32V, and an electric signal corresponding to the opening of the throttle valve 32V generated by the sensor may be output to the control device 170. . The fuel injection valve 22 and the fuel pump are also connected to and under the control of the controller 170. Thereby, the fuel pump pumps fuel to the fuel injection valve 22 side according to the control signal supplied from the control device 170. The fuel injection valve 22 injects fuel into the combustion chamber 20 according to a control signal supplied from the control device 170.
[0051]
In addition to the above, the turbocharger 39, the exhaust gas recirculation device 38, and the like are also connected to the control device 170, and under the control thereof, the supercharging pressure, the amount of recirculated exhaust gas, and the like can be appropriately adjusted. I have.
[0052]
On the other hand, an ignition switch 76 (hereinafter, referred to as an “IG switch 76”) is connected to the control device 170 in addition to the various mechanical elements described above. Control device 170 detects the on / off state of IG switch 76 based on the output signal of IG switch 76. When the IG switch 76 is changed from the on state to the off state, fuel injection and the like by the fuel injection valve 22 are stopped, and the operation of the engine 150 is stopped. Further, an accelerator opening sensor 80 provided near the accelerator pedal 78 is connected to the control device 170. The accelerator opening sensor 80 outputs an electric signal corresponding to the depression amount of the accelerator pedal 78 to the control device 170.
[0053]
(Transmission device)
FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of the transmission 160 shown in FIG. 2, engine 150 is connected to crankshaft 151 via flywheel FW. A starter motor SM is connected to the flywheel FW via a pinion gear. Starter motor SM is mainly used when engine 150 is started.
[0054]
The crankshaft 151 is connected to an input shaft 152 via a clutch C. The input shaft 152 is provided with input gears 1IN to 5IN (hereinafter, referred to as “first speed input gear 1IN”) of each speed from a first speed to a fifth speed around the shaft, and a reverse gear. An input gear RIN is provided. Among them, the third-speed input gear 3IN, the fourth-speed input gear 4IN, and the fifth-speed input gear 5IN are provided so as to relatively freely rotate in relation to the input shaft 152. A sleeve S1 is provided between the third-speed input gear 3IN and the fourth-speed input gear 4IN, and a sleeve S2 is provided for the fifth-speed input gear 5IN so as to correspond thereto. The sleeve S1 can connect the third-speed or fourth-speed input gear 3IN or 4IN to the input shaft 152 by moving in the left or right direction in the drawing. Similarly to the sleeve S1, the sleeve S5 can connect the fifth speed input gear 4IN and the input shaft 152 by moving to the right in the drawing. A synchronizing device (not shown) is provided between each of the sleeves S1 and S2 and each of the third- to fifth-speed input gears 3IN to 5IN that can be connected to the sleeves S1 and S2 so that engagement between the two can be performed smoothly. Have been.
[0055]
On the other hand, on the output shaft 153, output gears 1OUT to 5OUT and ROUT of each speed corresponding to the input gears 1IN to 5IN of each of the above-mentioned speeds around the shaft are referred to as "first speed output gear 1OUT". Etc.) are provided. Among them, the first-speed output gear 1OUT, the second-speed output gear 2OUT, and the third-speed output gear 3OUT are provided so as to be relatively freely rotatable in relation to the output shaft 153. A sleeve S3 is provided between the first speed output gear 1OUT and the second speed output gear 2OUT, and a sleeve S4 is provided corresponding to the third speed output gear 3OUT. Both sleeves S3 and S4 perform substantially the same functions as the sleeves S1 and S2. That is, the sleeve S3 is configured to be movable so as to connect the output shaft 153 to the first-speed output gear 1OUT or the second-speed output gear 2OUT, and the sleeve S4 is configured to move the output shaft 153 and the third-speed output gear 3OUT. And is configured to be movable so as to be connected. However, the sleeve S3 has an effect of connecting the output shaft 153 and the reverse-stage output gear ROUT between the first-speed output gear 1OUT and the second-speed output gear 2OUT and at the center position in the figure, and performs the reverse-stage input gear. Power transmission from the RIN to the output shaft 153 is enabled. In addition, between each of the sleeves S3 and S4, and the first- to third-speed output gears 1OUT to 3OUT and the reverse-stage output gear ROUT that can be connected to the sleeves S3 and S4, respectively, so that the two mesh smoothly. A synchronization device (not shown) is provided.
[0056]
Further, a motor generator MG is connected to the third speed output gear 3OUT via a gear MGG. Battery V is connected to motor generator MG. As a result, the motor generator MG supplied with power from the battery V functions as an electric motor so that power is transmitted to the output shaft 153 via, for example, the gear MGG, the third-speed output gear 3OUT, and the sleeve S4. (Powering operation). Conversely, when the motor generator MG is rotated by receiving the force from the wheels TF1 and TF2 and the like in a reverse order to the above, the motor generator MG functions as a generator to charge the battery V. (Regeneration operation).
[0057]
A differential gear (hereinafter abbreviated as “DEF”) 154 is provided at one end of the output shaft 153 having such a configuration, and the DEF 154 is connected to wheels not shown in FIG.
[0058]
The transmission 160 having the above configuration typically operates as follows. The operation of the transmission 160 is performed by the control device 170 shown in FIG.
[0059]
Now, for example, the operation of the transmission 160 at the time of shifting from the first speed to the second speed using the engine 150 as a power source will be described. First, in the first speed traveling stage, the sleeve S3 is moving rightward in the drawing so as to connect the first speed output gear 1OUT to the output shaft 153. On the other hand, the remaining sleeves S3 to S5 are all kept in a neutral state, and power is not transmitted from the second to fifth speed input gears 2IN to 5IN to the output shaft 153. Thus, the output from the engine 150 is transmitted to the DEF 154 via the clutch C, the input shaft 152, the first-speed input gear 1IN, the first-speed output gear 1OUT, the sleeve S1, and the output shaft 153.
[0060]
Subsequently, when shifting to the second speed from this state, the clutch C is disconnected once, and then the sleeve S3 is connected to the second speed output gear 2OUT from the state connected to the first speed output gear 1OUT. Change to state. Thereafter, when the clutch C is re-engaged, the output from the engine 150 is transmitted via the clutch C via the input shaft 152, the second speed input gear 2IN, the high speed output gear 2OUT, the sleeve S1, and the output shaft 153. It is transmitted to DEF 154.
[0061]
Even after the third speed running, a similar shift operation can be realized by appropriately moving the sleeves S1 to S4. Note that the above-described shift operation is controlled by the control device 170 shown in FIG. In this case, when the control device 170 actually performs the shift operation, there are both a case where the shift operation is performed based on a user's command (semi-automatic type) and a case where the control operation is automatically performed (fully automatic type). In the embodiment, the latter case is assumed.
[0062]
(vehicle)
The power output device including the engine 150 or the transmission 160 as described above constitutes a part of the four-wheeled vehicle MV, for example, as shown in FIG. In FIG. 3, the four-wheeled vehicle MV includes, in addition to the engine 150, the transmission 160, and the motor generator MG shown in FIG. 1, a vehicle body MVS on which these are mounted, and is attached to the vehicle body MVS and connected to the DEF 154. Wheels TF1 and TF2, and wheels TR1 and TR2. The wheels TF1 and TF2 are driven by the driving force output via the output shaft 153 and the DEF 154.
[0063]
(Control for clutch at the time of mode switching)
In the following, the control device 170 constituting the control means according to the present invention switches the driving mode, particularly from the “motor driving mode” in which the drive of the output shaft 153 is performed only by the motor generator MG. Control performed when switching to the “engine running mode” is described with reference to FIGS. 4 and 5. FIG. 4 is a flowchart showing the flow of the control process, and FIG. 5 is a flowchart of the process according to the flowchart of FIG. 4, in which the rotational speed of the engine 150, the torque capacity of the clutch C, or 5 is a timing chart showing how output torques of motor generator MG and engine 150 change.
[0064]
4, first, at an initial stage, the power output device is in a motor traveling mode in which the output shaft 153 is driven only by the motor generator MG (step S1). That is, in FIG. 2, for example, the sleeve S4 is moving toward the third speed output gear 3OUT, and the output of the motor generator MG is output to the output shaft 153 via the sleeve S4 and the third speed output gear 3OUT. Is to be communicated. Incidentally, such a motor traveling mode is employed, for example, when the vehicle shown in FIG. 3 is traveling at a low speed.
[0065]
Then, in FIG. 4, in such an initial stage, control device 170 checks the transition point to the engine running mode (from step S2 to step S3 and subsequent steps). Specifically, for example, when the user steps down on the accelerator pedal 78, there is a request to increase the output to the power output device, and if this is not less than a certain level, the traveling by the previous motor generator MG Since only the torque shortage occurs, the control device 170 determines the transition to the “engine running mode” in which the engine 150 drives the output shaft 153. In addition, the transition from the motor traveling mode to the engine traveling mode can be performed according to various circumstances.
[0066]
After the transition to the engine running mode is determined, the engine 150 is started (step S3). This is realized by starting the starter motor SM in FIG. 2, cranking the engine 150, injecting fuel into the combustion chamber 20 of the engine 150, and further igniting a spark plug. Will be done. In FIG. 5, the time from t1 to t2 corresponds to the time for performing the above-described processing. Incidentally, it means that cranking by the starter motor SM is performed at time t1, and fuel injection and ignition are performed at time t2. After time t2, the rotation speed of engine 150 (hereinafter, sometimes referred to as “Ne”) is gradually increased. In FIG. 5, what is indicated by a broken line along with the graph of the engine speed is the speed of the input shaft 152 (hereinafter may be referred to as “Ni”). Further, the determination to shift to the engine running mode in step S2 in FIG. 4 is made before time t1, but at this time, the output shaft 153 is still driven only by the motor generator MG. In this way, the fact that “motor running” is shown in FIG. 5 until time t3 in FIG. 5 despite such a transition to the engine running mode as the “mode” indicates such a purpose. .
[0067]
After starting the engine 150 in this way, next, the control device 170 checks the current rotation speed Ni of the input shaft 152 and the rotation speed Ne of the engine 150, and calculates a difference ΔN = Ni−Ne between them. (Step S4). However, the calculation of ΔN does not necessarily need to be performed in such a manner that the execution timing is divided, and may be performed at any time as described later.
[0068]
Subsequently, control device 170 starts engagement of clutch C (step S5). In this case, the engagement of the clutch C is performed in a state where the engine speed Ne is lower than the speed Ni of the input shaft 152, that is, in a state immediately after the start of the engine 150. FIG. 5 shows that the engagement of the clutch C is started in this state, that is, at time t3 when Ne <Ni. FIG. 5 shows that the torque capacity of the clutch C is thereby increased, and the output of the engine 150 is transmitted to the input shaft 152 so as to match the torque capacity of the clutch C. The graph shows that it rises.
[0069]
However, when the engagement of the clutch C is started in such a state of Ni> Ne, various elements connected to the input shaft 152 and subsequent components are dragged by the rotation of the engine 150 and decelerated. Then, the user of the power output apparatus will feel uncomfortable, such as a feeling of deceleration.
[0070]
Therefore, in the present embodiment, the assist by the motor generator MG is performed so as to prevent the above-described deceleration in addition to starting the engagement of the clutch C in a state where Ni> Ne. The “assist” in this case is performed specifically according to a graph depicted as “basic motor torque” and “assist torque” shown in FIG.
[0071]
In FIG. 5, the net torque output from motor generator MG is represented by the sum of the graph of the basic motor torque (dashed line in the figure) and the graph of the assist torque (dashed line in the figure) (see FIG. 5). Bold solid line). Here, the basic motor torque represents a basic torque output by motor generator MG. The basic motor torque matches the net output torque of motor generator MG before time t3, that is, before the engagement of clutch C starts. On the other hand, the assist torque is a torque that is specially added in the present embodiment in order to prevent the aforementioned deceleration.
[0072]
Then, control device 170 according to the present embodiment first increases the output of motor generator MG substantially at the same time as the start of engagement of clutch C as shown in the graph of assist torque at time t3. (Step S6). That is, in this state, the output of engine 150 is transmitted to output shaft 153 at the same time as the output of engine 150 is transmitted to the output shaft 153 by engagement of clutch C.
[0073]
Incidentally, the degree of the steep rise of the assist torque at the time point t3 depends on how much the output of the motor generator MG is sufficient to sufficiently rotate the flywheel FW (see FIG. 2) having a relatively large radius. Is preferably determined from
[0074]
In this case, the degree of increase in the output of motor generator MG is determined according to ΔN calculated in step S4 of FIG. 4, or more specifically, determined so as to be proportional to ΔN. Good to do. By doing so, it is possible to perform an appropriate assist that matches the degree of the deceleration shock that would have occurred if the motor generator MG did not assist. Further, according to this, since there is no possibility that the motor generator MG consumes power more than necessary, energy saving can be achieved.
[0075]
Now, as described above, when the assist at time t3 is completed, control device 170 subsequently decreases both the basic motor torque and the assist torque related to motor generator MG as shown in FIG. The output of generator MG is controlled so as to reduce the net torque. This is a measure that keeps pace with the gradually increasing engine torque obtained from engine 150. As described above, it is preferable that the degree of the assist after the start of the assist by the motor generator MG takes into consideration the change in the rotation speed Ne or the engine torque of the engine 150 over time (step S8). In FIG. 5, as the time progresses, the input from engine 150 to input shaft 152 gradually increases, so that the degree of increase in the output of motor generator MG or the degree of assist gradually decreases. Is preferred. Therefore, in the above description, ΔN = Ni−Ne is calculated in step S4 of FIG. 4. However, this calculation is executed at any time or as long as the assist by the motor generator MG is required. (Speaking of FIG. 4, it can be considered to be performed together with the processing of step S8.) Then, it is preferable that the degree of increase in the output of motor generator MG or the degree of assist be determined each time or based on ΔN obtained as needed or appropriately.
[0076]
By the way, in the present embodiment, particularly during the execution of the assist as described above, the control device 170 keeps the clutch C in the half-clutch state for a predetermined period (in FIG. 5, represented by a symbol P). (A period during which the torque capacity takes a constant value). According to this, the following operation and effect can be obtained. That is, firstly, a series of these operations can be smoothly performed despite the engagement of the clutch having the difference in the number of rotations as described above. Further, by maintaining the half-clutch state for a predetermined period, the degree of the deceleration shock that would have occurred if the assist by the motor generator MG had not been performed was suppressed. The degree of assist by the generator MG can be estimated to be small. Therefore, power consumption in motor generator MG can be suppressed.
[0077]
The assist by the motor generator MG described above is basically performed until the rotation speed Ne of the engine 150 exceeds the rotation speed Ni of the input shaft 152 (step S7). That is, after Step S7 in FIG. 4, as long as Ne ≦ Ni, the assist by the motor generator MG is performed as described above (a loop in which Step S7 and Step S8 are repeated). It will escape (from step S7 to step S9). In FIG. 5, the time point when Ne> Ni is shown as time t4.
[0078]
Then, after Ne> Ni is satisfied and the process exits the loop, in the present embodiment, the assist by the motor generator MG is further continued for a while after that (step S9). In this case, the assist torque has a negative value as shown after time t4 in FIG. According to the assist by the motor generator MG that is continued even after Ne> Ni, the following operation and effect can be obtained. That is, as shown in FIG. 2, the engine 150 according to the present embodiment is provided with a flywheel FW having a relatively large radius, and when the engine 150 rotates, the flywheel FW has an inertial force. (Inertia torque). The existence of such an inertia torque is not preferable for stabilizing the entire system. However, in the present embodiment, even after Ne> Ni, since the above-described negative assist torque is applied, the inertia torque can be absorbed.
[0079]
FIG. 5 shows how such inertia torque is absorbed. First, in the graph of the engine torque or the graph of the rotation speed Ne of the engine 150, it is shown that the engine torque or the rotation speed Ne excessively increases by a certain degree or more after the time t4. On the other hand, before time t4, the output of motor generator MG is monotonously reduced due to the above-described output control according to ΔN, and at this time t4, the “assist torque” becomes smaller. It is “0”. However, in the present embodiment, the assist by motor generator MG is continued even after time t4. This is a negative assist as described above. By executing such a negative assist, the inertia torque is to be absorbed. Thus, in the present embodiment, the transition from the motor traveling mode to the engine traveling mode can be performed extremely smoothly.
[0080]
As described above, after Ne> Ni, assist of motor generator MG is continued for a certain period of time, but at the time when the above-described object is achieved, control device 170 stops motor generator MG (step S10). In FIG. 5, the physical stop time of the motor generator MG is indicated by time t5. In this case, the rotation speed Ni of the input shaft 152 takes substantially the same value as the rotation speed Ne of the engine 150.
[0081]
In addition to or after the above-described processing, the control device 170 causes the clutch C, which has been in the half-clutch state, to be completely engaged (step S11). Thereby, the “torque capacity” of the clutch C increases as shown in FIG. When the torque capacity has a constant value, it means that the transition from the motor running mode to the engine running mode has been completely completed in the power output device according to the present embodiment.
[0082]
In the power output device of the present embodiment that performs the above control, the following operation and effect can be obtained. That is, first, when the rotation speed Ne of the engine 150 is lower than the rotation speed Ni of the input shaft 153, the engagement of the clutch C is already performed, so that Ne> Ni as in the related art. A considerable amount of time can be gained compared to holding down the clutch engagement until the time comes. That is, no wasted time is consumed.
[0083]
Secondly, the engagement of the clutch C is executed when Ne <Ni, so that a deceleration shock may occur. However, in the present embodiment, the motor generator is engaged simultaneously with the engagement of the clutch C. Since the control for increasing the output of the MG is executed, the deceleration shock can be prevented from being generated. Further, the degree of the output increase or the degree of the assist by the motor generator MG is performed in accordance with ΔN = Ni−Ne, so that the assist is appropriately executed.
[0084]
Third, in the present embodiment, even if the engine start in step S3 of FIG. 4 fails, there is no need to try restarting the engine 150 using the starter motor SM. This is because the clutch C is engaged shortly after the start of the engine 150, so that the rotational speed of the engine 150 can be maintained by the inertial force of the output shaft 153. As described above, according to the present embodiment, the necessity of starting the engine 150 again using the starter motor SM is reduced, and the user is unlikely to feel discomfort such as vibration. . Furthermore, according to the present embodiment, when starting the engine 150, it is not necessary to perform the control of increasing the fuel injection amount so much that the engine 150 may fail, and therefore, there is a possibility that the fuel efficiency may be deteriorated and that the engine may be swept up. Further, there is no possibility that the emission from the engine 150 is deteriorated.
[0085]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, but can be appropriately changed within the scope of the invention that can be read from the claims and the entire specification, or the scope of the invention, and a power output device with such a change And a control method thereof and a vehicle are also included in the technical scope of the present invention.
[0086]
【The invention's effect】
As described above, according to the power output device of the present invention, even if the rotation speed of the first drive source is lower than the rotation speed of the input shaft, the first drive source is connected to the clutch. Since it is connected to the transmission and the drive shaft via the transmission, no time is wasted unlike the related art. Also, in this case, since an appropriate assist from the second drive source is expected, the user does not feel discomfort such as deceleration.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration example of an engine and its peripheral devices constituting a power output device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of the transmission shown in FIG. 1;
FIG. 3 is a diagram showing an example of a vehicle according to the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a flowchart showing a flow of a control process performed when switching from a motor drive mode to an engine drive mode. In particular, when the engine speed is lower than the input shaft speed, clutch engagement is performed. It shows what to start.
FIG. 5 is a timing chart showing how the engine speed, the clutch torque capacity, or the output torques of the motor generator MG and the engine change in the flow of processing along the flowchart of FIG. .
[Explanation of symbols]
150 ... Engine
153: Output shaft
160 ... transmission
170 Control means
C… Clutch
22 ... Fuel injection valve
35 ... Exhaust gas purification device
MG: Motor generator

Claims

A first drive source that outputs rotational power;
A transmission that is connected to or disconnected from the first drive source via a clutch;
A drive shaft to which the rotational power is transmitted via the transmission;
A second drive source connected to the transmission to drive the drive shaft;
An input shaft that forms a part of the transmission and is directly connected to the clutch;
When the drive shaft is driven by the second drive source, and when transmitting the rotational power from the first drive source in a stopped state to the drive shaft, the rotation of the input shaft In a state where the number is higher than the rotation speed of the first drive source after the activation of the first drive source, the clutch is controlled so as to be engaged, and the second drive source is controlled. A power output device comprising: control means for controlling the second drive source so that the output is higher than the output before the clutch is engaged.

The control means,
The second drive source is controlled to increase the output of the second drive source according to a difference between the rotation speed of the first drive source and the rotation speed of the drive shaft. Item 2. The power output device according to Item 1.

The control means,
The power output device according to claim 2, wherein the second drive source is controlled so as to reduce the output of the second drive source after the engagement of the clutch.

The first drive source includes an engine, the second drive source includes a motor generator device,
The power output device according to any one of claims 1 to 3, further comprising a starter motor that assists in starting the engine.

The control means,
The power output device according to any one of claims 1 to 4, wherein, when the clutch is engaged, the clutch is controlled so that the clutch is kept in a half-clutch state for a certain period of time.

A flywheel interposed between the first drive source and the clutch,
The control means,
When the clutch is engaged, after the rotation speed of the first drive source exceeds the rotation speed of the input shaft, the second drive source is configured to maintain the output of the second drive source for a certain period. The power output device according to any one of claims 1 to 5, wherein the power source is controlled.

The control means,
7. The method according to claim 1, wherein the second drive source is stopped at a time when a rotation speed of the first drive source exceeds a rotation speed of the input shaft or at a time when a certain period has elapsed. A power output device according to any one of the preceding claims.

A first drive source that outputs rotational power, a transmission connected or disconnected from the first drive source via a clutch, a drive shaft to which the rotational power is transmitted via the transmission, and the drive shaft. A second drive source drivably connected to the transmission, control of the power output device constituting a part of the transmission and controlling a power output device having an input shaft directly connected to the clutch; The method
Transmitting the output of the second drive source to the drive shaft;
A starting step of starting the first drive source to transmit power from the stopped first drive source to the drive shaft during the execution of the step;
After the start-up step, the clutch is disengaged while the rotation speed of the input shaft driven by the second drive source is higher than the rotation speed of the first drive source in the first drive source. Controlling the power output device.

A power output device according to any one of claims 1 to 7,
A vehicle body on which the power output device is mounted,
A vehicle mounted on the vehicle body and driven by a driving force output via the driving shaft.