JP3915780B2

JP3915780B2 - 動力出力装置

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Publication number: JP3915780B2
Application number: JP2004002621A
Authority: JP
Inventors: 孝鈴木; 忠史秋山; 俊文高岡
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-01-08
Filing date: 2004-01-08
Publication date: 2007-05-16
Anticipated expiration: 2024-01-08
Also published as: JP2005194945A

Description

本発明は、ハイブリッド車両に関し、特に、動力を出力する原動機と、この原動機の出力した動力の少なくとも一部を用いて発電する発電機と、発電により得られた電力を用いて、駆動軸に出力される動力が所望の動力となるよう運転される電動機と、を備えた動力出力装置における、上記原動機の動作点を制御する技術に関するものである。

近年、燃料の燃焼により動力を出力するガソリンレシプロエンジンなどの原動機の燃費や排ガス浄化性能の飛躍的な向上と車両の走行性能との両立を目的として、いわゆるハイブリッド車両の構成が種々提案されている。ハイブリッド車両は大きく分けると、原動機により発電機を駆動して発電を行い、発電した電力で電動機を駆動して車両の推進力を得るシリーズハイブリッド方式と、駆動軸に原動機と電動機とをそれぞれ結合し、原動機と電動機とにより車両の推進力を得るパラレルハイブリッド方式と、が知られている。いずれの方式でも、駆動軸の回転数やトルクに依存することなく、原動機の回転数やトルクを自由に操作することができる。従って、ハイブリッド車両では、原動機の動作点を、例えば、燃費の最もよい動作ラインに沿うように運転させることができるため、ハイブリッド車両は原動機のみを駆動源とする従来の車両に比べて、省資源性及び排気浄化性に優れている。

これらの方式のうち、例えば、パラレルハイブリッド方式の車両では、原動機であるエンジンから出力された動力の一部は動力調整装置により駆動軸に伝達される。残余の動力は動力調整装置によって電力に変換される。この電力はバッテリに蓄電されたり、エンジン以外の動力源としての電動機を駆動するのに用いられる。

動力調整装置としては、例えば回転軸を有する電動発電機と、駆動軸とエンジンの出力軸と電動発電機の回転軸とにそれぞれ結合された３軸を有するプラネタリギヤと、を用いた機械配分型動力調整装置や、エンジンの出力軸に結合されたロータと駆動軸に結合されたロータとを備える対ロータ電動機を用いた電気配分型動力調整装置などを適用することができる。

ところで、ハイブリッド車両では、上述したとおり、駆動軸の回転数やトルクに依存することなく、原動機であるエンジンの回転数やトルクを自由に操作することができるため、エンジンの動作点を、上述のような燃費の最もよい動作ラインに沿うように運転することもできるし、また、他の動作ライン、例えばＷＯＴ(Wide Open Throttle)ライン、すなわち、エンジンにおけるスロットルバルブを全開にした場合のエンジンの回転数−トルク特性において、各回転数毎のトルクが最大となるポイントを、それぞれ結んで成る動作ラインに沿うように運転させることもできる。

つまり、ハイブリッド車両では、エンジンについて、予め、複数の動作ラインを設定しておき、運転状況に応じて、それら動作ラインを適宜切り替えて運転することができる。

このように、原動機であるエンジンについて複数の動作ラインを設定し、それらを適宜切り替えて運転することが可能なハイブリッド車両として、従来では、例えば、下記の特許文献１に記載のものが知られている。

特開２０００−８７７７４号公報

パラレルハイブリッド方式のハイブリッド車両において、動力調整装置として、機械分配型動力調整装置を用いる場合、エンジンの回転数は、エンジンにプラネタリギヤを介して結合される電動発電機のトルクによって調整できる。また、その他、エンジンに対する制御としては、上述の回転数の制御の他、スロットルバルブの開度（以下、「スロットル開度」という場合がある。）の制御、点火プラグでの点火時期（以下、単に「点火時期」という場合がある。）の制御、またはエンジン出力可変機構による制御などがある。
ここで、エンジン出力可変機構とは、連続可変バルブタイミング機構（以下、「ＶＶＴ−ｉ」と呼ぶ。），排気量可変機構，圧縮比可変機構，ターボチャージャ等、エンジンの出力するトルクを必要に応じて変化させるために、エンジンの動作を調整する機構であり、これらエンジン出力可変機構による制御としては、ＶＶＴ−ｉによる吸気カムシャフトのクランク角に対する位相の制御、排気量可変機構によるエンジン排気量の制御、圧縮比可変機構によるシリンダ内に吸入される混合気の圧縮比の制御、ターボチャージャによるシリンダ内に吸入される空気量の制御などがある。

今、エンジン出力可変機構として排気量可変機構が、ハイブリッド車両に搭載されているものとする。また、この時、このハイブリッド車両のエンジンの基準動作ラインとして、第１の動作ラインと第２の動作ラインとの２つの動作ラインが設定されているものとする。なお、エンジンの回転数−トルク特性において、第２の動作ラインは、第１の動作ラインに対して高トルク側に位置する。

排気量可変機構について、従来においては、いくつかの提案がなされているが、ここでは、吸気弁や排気弁の開閉動作を制御することにより、エンジン気筒の一部を休止させてエンジン排気量を変化させる機構であるものとする。
この排気量可変機構には、エンジン気筒の一部を休止させるように動作するモード（以下、「小排気量モード」と呼ぶ。）と、全エンジン気筒を動作させるよう動作するモード（以下、「大排気量モード」と呼ぶ。）と、の２つの動作モードがある。
そこで、上述の２つの動作ラインとして、排気量可変機構の動作状態に対応して、第１の動作ラインを、小排気量モードに対応する小排気量時ＷＯＴラインとし、また、第２の動作ラインを、大排気量モードに対応する大排気量時ＷＯＴラインとする組み合わせが考えられる。

従来において、排気量可変機構を搭載したハイブリッド車両において、このように２つの動作ラインが設定されている場合に、エンジンの動作点を、第１の動作ラインから第２の動作ラインに移行しようとすると、次のような課題があった。

図２は、従来技術において、第１の動作ライン（小排気量時ＷＯＴライン）Ｗ１から第２の動作ライン（大排気量時ＷＯＴライン）Ｗ２に移行する際のエンジンの動作点の軌跡を示す説明図である。図２において、縦軸はエンジンのトルクＴｅを、横軸はエンジンの回転数Ｎｅを、それぞれ示している。また、図２において、太い実線の矢印は、従来技術における動作点の軌跡を示す。

今、エンジンの動作点が、等パワーラインＰ１（パワー＝Ｐｅ１）と第１の動作ラインＷ１との交点である動作点ｄ１にあり、排気量可変機構の動作モードが第１の動作ラインＷ１に対応する小排気量モードであるものとする。
そこで、運転者がアクセルペダルを踏み込むことにより、より大きなパワーを要求したとすると、まず、アクセルペダルの踏込量、現在の車速、アクセル開度、及びバッテリの残容量等から要求パワーを算出する。なお、以下、算出された要求パワーがＰｅ３であったものとする。
続いて、現在の車速と要求パワーとをパラメータとして最適動作ラインを選択するマップから、動作ラインが選択される。このとき、現在の車速と要求パワーＰｅ３とに基づいて、第２の動作ラインＷ２が選択されると、選択された第２の動作ラインと、目標パワーの等パワーラインである等パワーラインＰ３（パワー＝Ｐｅ３）と、の交点である動作点ｄ３が目標動作点として設定される。
また、大排気量モードに対応する第２の動作ラインが選択されたことにより、排気量可変機構の動作モードを小排気量モードから大排気量モードに切り替え、休止していたエンジン気筒において閉じていた吸気弁や排気弁を開閉駆動させることにより、当該エンジン気筒を動作させる。その結果、エンジン排気量が大排気量に切り替わることでトルクが上昇し、エンジンの現在の動作点である動作点ｄ１から目標動作点である動作点ｄ３まで動作点が移行することとなる。

ここで、一般に、排気量可変機構は、応答遅れがあるため、動作モードを小排気量モードから大排気量モードに切り替えてから、実際に、休止していたエンジン気筒の吸気弁及び排気弁が開閉動作を行う最終的な動作状態になるまでに、或る程度の時間がかかる。従って、この場合も、上述の動作点ｄ１から動作点ｄ３への移行は即座に行われない。
具体的には、排気量可変機構が動作モードを切り替えて、動作を開始することによって、エンジンの動作点は、まず、動作点ｄ１から、トルクが僅かに上昇した等パワーラインＰ２（パワー＝Ｐｅ２）上の動作点ｄ２に移行する。
しかし、上述のように、動作モードを小排気量モードから大排気量モードに切り替えてから、実際に、休止していたエンジン気筒において最終的な動作状態になるまでに、或る程度の時間がかかることから、トルクが即座に上昇せず、エンジン１５０の動作点は動作点ｄ２にしばらく留まることとなる。
そして、その後、休止していたエンジン気筒において最終的な動作状態になるのに伴ってトルクが上昇し、エンジン１５０の動作点は、図２における太い実線の矢印に示すように、動作点ｄ２から移行して動作点ｄ３に至ることとなる。なお、図２に示すように、パワーＰｅ２は、パワーＰｅ１よりも僅かに大きく、かつ、要求パワーＰｅ３よりもかなり小さいものである。

すなわち、従来技術においては、エンジンの動作点が、第１の動作ラインから第２の動作ラインに移行する場合、排気量可変機構の応答遅れに起因して、要求パワーに対して実際に出力されるパワーが小さい期間がしばらく続き、車両動力性能が悪化するという課題があった。

なお、上述の排気量可変機構の動作時の他、圧縮比可変機構の動作時、低温始動時のＶＶＴ−ｉの動作時、エンジン始動の際のロックピン付きＶＶＴ−ｉの動作時、またはターボチャージャにおけるターボラグ発生時などにおいても、それぞれのエンジン出力可変機構の応答遅れに起因して、上述の課題が発生する場合がある。

従って、本発明の目的は、上述した従来技術の問題点を解決し、車両動力性能の悪化させることなく、第１の動作ラインから第２の動作ラインへ動作点を移行させることができる動力出力装置を搭載したハイブリッド車両を提供することにある。

上述の課題の少なくとも一部を解決するために、本発明の動力出力装置は、動力を出力する原動機と、前記原動機の出力した動力の少なくとも一部を用いて発電し得る発電機と、発電された電力または発電後に蓄積された電力を用いて駆動軸に出力される動力が所望の動力になるように運転される電動機と、前記原動機の出力するトルクを変化させることが可能な出力可変機構と、を備えた動力出力装置であって、前記原動機に対する要求動力を所定のパラメータに基づいて求める要求動力導出手段と、求められた前記要求動力に基づいて前記原動機の動作点を制御する動作点制御手段と、を更に備え、前記動作点制御手段は、前記原動機の動作点を制御する際の基準動作ラインとして、前記原動機の回転数とトルクとの関係において、前記出力可変機構の状態に対応して、第１の動作ラインと、前記第１の動作ラインよりも高トルク側に位置する第２の動作ラインと、を予め設定すると共に、前記原動機に対する要求動力として所定の値が要求されて、前記出力可変機構の状態を切り換える時は、前記原動機の動作点を前記第１の動作ラインから前記第２の動作ラインに移行する際に、前記原動機の出力する動力が前記所定の値になるまで、前記原動機の回転数を上昇させるよう、前記原動機の動作点を制御することを要旨とする。

このように、本発明では、原動機に対する要求動力として所定の値が要求されて、出力可変機構の状態を切り換える時には、出力可変機構の応答遅れに起因して、原動機の出力するトルクが上昇しなくても、原動機の出力する動力が所定の値になるまで、原動機の回転数を上昇させるよう、原動機の動作点を制御するため、出力可変機構の応答遅れに関係なく、速やかに要求動力を出力することができる。従って、車両動力性能の悪化を防ぐことができる。

本発明の動力出力装置において、前記出力可変機構の移行動作の状態に応じて、前記原動機に対する要求動力となる前記第２の動作ライン上の動作点に向かうよう、前記原動機の動作点を制御することが好ましい。

時間経過に伴い出力可変機構の応答が追従するようになれば、出力可変機構により原動機の出力するトルクを上昇させることも可能となるので、このように、出力可変機構の意向動作の状態に応じて、原動機に対する要求動力となる第２の動作ライン上の動作点に向かうよう、原動機の動作点を制御することにより、原動機の動作点を本来の目標である動作点に速やかに移行することができる。

また、本発明の動力出力装置において、前記所定の値に対応する等パワーラインに至るまで、前記原動機の動作点を、前記第１の動作ラインに沿って移行するよう制御することが好ましい。

このように、本発明では、出力可変機構の応答遅れに起因して、原動機の出力するトルクが上昇しなくても、要求動力の所定の値に対応する等パワーラインに至るまで、原動機の動作点を、第１の動作ラインに沿って移行するよう制御するため、出力可変機構の応答遅れに関係なく、原動機の動作点をこの等パワーラインに移行させ、速やかに要求動力を出力することができる。従って、車両動力性能の悪化を防ぐことができる。

また、本発明の動力出力装置において、前記出力可変機構の移行動作の状態に応じて、前記原動機に対する要求動力となる前記第２の動作ライン上の動作点に至るまで、前記原動機の動作点を前記等パワーラインに沿って移行するように制御することが好ましい。

このように、原動機の動作点を等パワーラインに沿って移行することにより、原動機に対する要求動力を保ったまま、原動機の動作点を本来の目標である動作点に移行することができる。

本発明の動作点制御装置において、前記出力可変機構は、排気量可変機構であってよい。
一般に、排気量可変機構は応答遅れを生じるため、本発明を適用することで、本発明の効果を奏する。

本発明の動作点制御装置において、前記出力可変機構は、圧縮比可変機構であってよい。
一般に、排気量可変機構は応答遅れを生じるため、本発明を適用することで、本発明の効果を奏する。

以下、本発明を実施するための最良の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。
Ａ．実施例の構成：
Ｂ．一般的動作：
Ｃ．エンジンの動作点制御処理：
Ｄ．実施例の効果：
Ｅ．変形例：
Ｅ１．変形例１：
Ｅ２．変形例２：
Ｅ３．変形例３：
Ｅ４．変形例４：
Ｅ５．変形例５：
Ｅ６．変形例６：
Ｅ７．変形例７：

Ａ．実施例の構成：
はじめに、本発明の一実施例の構成について、図３を用いて説明する。
図３は本発明の一実施例としての動力出力装置を搭載したハイブリッド車両の概略構成を示す構成図である。

このハイブリッド車両の構成は大きくは、駆動力を発生する動力系統と、その制御系統と、駆動源からの駆動力を駆動輪１１６，１１８に伝達する動力伝達系統と、運転操作部等とからなっている。

また、上述の動力系統は、エンジン１５０を含む系統と、モータＭＧ１，ＭＧ２を含む系統と、からなっており、制御系統は、エンジン１５０の運転を主に制御するための電子制御ユニット（以下、「ＥＦＩＥＣＵ」と呼ぶ。）１７０と、モータＭＧ１，ＭＧ２の運転を主に制御するための電子制御ユニット（以下、「ＨＶＥＣＵ」と呼ぶ。）１９０と、ＥＦＩＥＣＵ１７０及びＨＶＥＣＵ１９０に必要な信号を検出し入出力する種々のセンサ部とからなっている。

なお、ＥＦＩＥＣＵ１７０及びＨＶＥＣＵ１９０の内部構成は、具体的には図示していないが、これらはそれぞれ内部に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、以下に示す種々の制御処理を行うよう構成されている。

ＥＦＩＥＣＵ１７０及びＨＶＥＣＵ１９０による制御によってエンジン１５０からの動力を受け、更にプラネタリギヤ１２０により、このエンジン１５０の動力に対して、モータＭＧ１，ＭＧ２の動力あるいは発電により調整された動力を駆動軸１１２に出力する構成を、以下では、動力出力装置１１０と呼ぶ。

動力出力装置１１０におけるエンジン１５０は、スロットルバルブ２６１を介して吸引口２００から空気を吸入すると共に、燃料噴射弁１５１からガソリンを噴射し、吸入した空気と噴射したガソリンとで混合気を生成する。このとき、スロットルバルブ２６１は、アクチュエータ２６２によって開閉駆動される。エンジン１５０は、生成した混合気を吸気弁１５３を介して燃焼室１５２に吸入し、この混合気の爆発により押し下げられるピストン１５４の運動をクランクシャフト１５６の回転運動に変換する。この爆発は、イグナイタ１５８からディストリビュータ１６０を介して導かれた高電圧によって点火プラグ１６２が形成した電気火花によって混合気が点火され燃焼することで生じる。燃焼により生じた排気は、排気弁１５５を介して排気口２０２に排出され、更に排気口２０２を通って大気中に排出される。なお、エンジン１５０は複数のエンジン気筒を備えるものとするが、図３においては、そのうちの１つのエンジン気筒のみ代表して図示している。

また、エンジン１５０は、吸気弁１５３の開閉タイミングを変更するＶＶＴ−ｉ１５７を備える。このＶＶＴ−ｉ１５７は、吸気弁１５３を開閉駆動する吸気カムシャフト（図示省略）のクランク角に対する位相を進角する（この時の位相を以下、「ＶＶＴ−ｉ進角」と呼ぶ。）ことにより、吸気弁の開閉タイミングを調整する。

また、エンジン１５０は、エンジン排気量を変化させる排気量可変機構３００を備える。この排気量可変機構３００は、前述の排気量可変機構と同様に、吸気弁１５３及び排気弁１５５の開閉駆動を制御することによりエンジン排気量を制御する。すなわち、一部のエンジン気筒において吸気弁１５３及び排気弁１５５を閉じたままにすることで、当該エンジン気筒を休止させてエンジン排気量を減少させ、一方、閉じていた吸気弁１５３及び排気弁１５５を開閉駆動させることで全エンジン気筒を作動させてエンジン排気量を増加するように調整する。

上述のような種々の機構を備えるエンジン１５０の運転は、ＥＦＩＥＣＵ１７０により制御されている。例えば、スロットルバルブ２６１は、その開度を検知するスロットルバルブポジションセンサ２６３によって得られる検出信号に基づき、ＥＦＩＥＣＵ１７０によりアクチュエータ２６２を用いて、所望の開度となるようにフィードバック制御されている（すなわち、スロットル開度の制御）。また、上述のＶＶＴ−ｉ１５７における吸気カムシャフトの位相の進角も、吸気カムシャフトのポジションを検出するカムシャフトポジションセンサ２６４により得られる検出信号に基づいて、ＥＦＩＥＣＵ１７０により目標の位相となるようにフィードバック制御がなされる（すなわち、ＶＶＴ−ｉ進角制御）。さらに、エンジン気筒の作動を検出する排気量センサ（図示省略）により得られる検出信号に基づいて、ＥＦＩＥＣＵ１７０により目標のエンジン排気量となるようにフィードバック制御がなされる（すなわち、エンジン排気量の制御）。

また、エンジン１５０のこのような制御を可能とするために、ＥＦＩＥＣＵ１７０には、上述のスロットルバルブポジションセンサ２６３以外にも、エンジン１５０の運転状況を検出するための種々のセンサが接続されている。例えば、クランクシャフト１５６の回転数と回転角度とを検出するためにディストリビュータ１６０に設けられた回転数センサ１７６及び回転角度センサ１７８や、イグニッションキーの状態を検出するスタータスイッチ１７９などが、接続されている。なお、その他のセンサ，スイッチなどの図示は省略した。

モータＭＧ１，ＭＧ２は、それぞれ、同期発電機として構成されており、第１及び第２の駆動回路１９１，１９２を介して、バッテリ１９４及びＨＶＥＣＵ１９０に電気的に接続されている。ＨＶＥＣＵ１９０は、制御信号により第１及び第２の駆動回路１９１，１９２を制御して、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動している。

モータＭＧ１，ＭＧ２の制御を含むハイブリッド車両の運転状態の制御を可能とするために、ＨＶＥＣＵ１９０には、この他各種のセンサ及びスイッチが電気的に接続されている。ＨＶＥＣＵ１９０に接続されているセンサ及びスイッチとしては、アクセルペダルポジジョンセンサ１６４ａ、ブレーキペダルポジションセンサ１６５ａ、シフトポジションセンサ１８４、水温センサ１７４、バッテリ１９４の残容量検出器１９９などがある。

ＨＶＥＣＵ１９０は、これらのセンサを通じて運転操作部からの種々の信号やバッテリ１９４の残容量等を入力し、また、エンジン１５０を制御するＥＦＩＥＣＵ１７０との間で種々の情報を、通信によってやりとりしている。

運転操作部からの種々の信号として、具体的には、アクセルペダルポジションセンサ１６４ａからのアクセルペダルポジション（アクセルペダル１６４の踏込量）、ブレーキペダルポジジョンセンサ１６５ａからのブレーキペダルポジション（ブレーキペダル１６５の踏込量）、シフトポジジョンセンサ１８４からのシフトポジション（シフトレバー１８２の位置）がある。また、バッテリ１９４の残容量は残容量検出器１９９で検出される。

一方、エンジン１５０の動力を伝達するためのクランクシャフト１５６はダンパ１３０を介してプラネタリギア１２０に結合されており、また、モータＭＧ１のロータ１３２やモータＭＧ２のロータ１４２も、それぞれプラネタリギヤ１２０に結合されている。

また、プラネタリギア１２０に結合された動力取出ギヤ１２８は、チェーンベルト１２９により動力受取ギヤ１１３に接続されており、動力取出ギヤ１２８と動力受取ギヤ１１３との間で動力の伝達がなされる。この動力受取ギヤ１１３は駆動軸１１２を介して動力伝達ギヤ１１１に結合されており、この動力伝達ギヤ１１１はさらにディファレンシャルギヤ１１４を介して左右の駆動輪１１６，１１８に結合されていて、これらに動力を伝達できるようになっている。

Ｂ．一般動作：
次に、図３に示すハイブリッド車両の一般的な動作について説明する。前述した構成を有するハイブリッド車両は走行時において、駆動軸１１２に出力すべき要求パワーに相当する動力をエンジン１５０から出力し、出力された動力を以下の通りトルク変換して駆動軸１１２に伝達している。トルク変換は、例えば駆動軸１１２から出力すべき要求回転数及び要求トルクに対し、エンジン１５０のクランクシャフト１５６が高回転かつ低トルクで回転している場合には、エンジン１５０の出力している動力の一部をモータＭＧ１による電力として回収し、その電力によるモータＭＧ２を駆動する。

具体的には、まずエンジン１５０から出力された動力が、プラネタリギヤ１２０においてサンギヤ軸１２５に結合されたモータＭＧ１に伝達される動力と、リングギヤ軸１２６を介して駆動軸１１２に伝達される動力とに配分される。この動力配分は、リングギヤ軸１２６の回転数が要求回転数に一致するような条件下で行われる。サンギヤ軸１２５に伝達された動力は、モータＭＧ１により電力として回生される。一方、この電力を用いてリングギヤ軸１２６に結合されたモータＭＧ２を駆動することにより、リングギヤ軸１２６にはトルクが付加される。このトルクの付加は駆動軸１１２に要求トルクが出力されるように行われる。こうしてモータＭＧ１及びＭＧ２を介して電力の形でやりとりされる動力を調整することにより、エンジン１５０から出力された動力を所望の回転数及びトルクとして駆動軸１１２から出力することができるのである。

逆に、駆動軸１１２から出力すべき要求回転数及び要求トルクに対し、エンジン１５０のクランクシャフト１５６が低回転かつ高トルクで回転している場合には、エンジン１５０の出力している動力の一部をモータＭＧ２により電力を回収し、その電力によりモータＭＧ１を駆動する。

また、モータＭＧ１またはモータＭＧ２によって回収された電力の一部は、バッテリ１９４に蓄積することが可能である。また、バッテリ１９４に蓄積された電力を用いて、モータＭＧ１またはモータＭＧ２を駆動することも可能である。

なお、上述のトルク変換において用いられるプラネタリギヤ１２０の回転数は、次のような関係が知られている。即ち、プラネタリギヤ１２０について、サンギヤ１２１とリングギヤ１２２のギヤ比（サンギヤの歯数／リングギヤの歯数）をρとすれば、サンギヤ軸１２５の回転数Ｎｓ、プラネタリキャリア軸１２７の回転数Ｎｃ、リングギヤ軸１２６の回転数Ｎｒの間には、一般に次式（１）の関係が成立する。本実施例の場合、サンギヤ軸１２５の回転数ＮｓはモータＭＧ１の回転数Ｎｇと等価なパラメータであり、リングギヤ軸１２６の回転数Ｎｒは車速及びモータＭＧ２の回転数Ｎｍと等価なパラメータであり、プラネタリキャリア軸１２７の回転数Ｎｃはエンジン１５０の回転数Ｎｅと等価なパラメータである。

Ｎｓ＝Ｎｃ＋（Ｎｃ−Ｎｒ）／ρ ・・・（１）

Ｃ．エンジンの動作点制御処理：
次に、本実施例におけるエンジン１５０の動作点制御処理について図１、図４、及び図５を用いて説明する。
図１は本実施例におけるエンジン１５０の動作点の軌跡を示す説明図である。図１において、縦軸はエンジン１５０のトルクＴｅを、横軸はエンジン１５０の回転数Ｎｅを、それぞれ示している。また、図１において、太い実線の矢印は、本実施例における動作点の軌跡を示す。なお、従来技術との比較し易いように、従来技術における動作点の軌跡を太い二点鎖線で示す。

本実施例では、エンジン１５０の基準動作ラインとして、排気量可変機構の動作状態に対応して、図２で説明したのと同じ２つの動作ライン、つまり、第１の動作ラインＷ１として、小排気量モードに対応する小排気量時ＷＯＴラインを、第２の動作ラインとして、大排気量モードに対応する大排気量時ＷＯＴラインＷ２を、それぞれ設定しており、これら２つの動作ラインを切り替えて、最適動作ラインとして利用する。

今、排気量可変機構３００の動作モードが小排気量モードで、最適動作ラインとして、その小排気量モードに対応する第１の動作ラインＷ１が選択されていて、エンジン１５０の動作点が、図１に示す等パワーラインＰ１（パワー＝Ｐｅ１）と第１の動作ラインＷ１上との交点である動作点ｄ１にあるものとする。そこで、運転者がアクセルペダルを踏み込むことにより、より大きなパワーを要求した場合について説明する。エンジン１５０の動作点制御処理は、図４に示すＨＶＥＣＵ側制御処理と、図５に示すＥＦＩＥＣＵ側制御処理と、に分かれている。まず、ＨＶＥＣＵ側制御処理について説明する。

図４は本実施例におけるＨＶＥＣＵ１９０の処理ルーチンの流れを示すフローチャートである。このルーチンはＨＶＥＣＵ１９０のＣＰＵ（図示省略）により実行される処理である。

図４に示す処理ルーチンが開始されると、まず、ＨＶＥＣＵ１９０は、エンジン１５０に対して要求されたパワーＰｅを算出する処理を行う（ステップＳ１００）。この要求パワーＰｅは、次の式（２）により計算される。
Ｐｅ＝Ｐａｃｃ＋Ｐｃｈｇ ...（２）

ここで、式（２）の右辺各項は、次の通りである。
・Ｐａｃｃ：車両を走行させる駆動トルクを全てエンジン１５０の出力により賄う場合のパワー（発電量に換算した値）。アクセルペダル１６４の踏込量と車速とをパラメータとするマップから求める。なお、ＨＶＥＣＵ１９０は、上述のように、アクセルペダル１６４の踏込量を、アクセルペダルポジションセンサ１６４ａから得て、車速をリングギヤ軸１２６の回転数Ｎｒを検出するセンサ（図示省略）から得るようにしている。

・Ｐｃｈｇ：バッテリ１９４の充放電の要求パワー。バッテリ１９４の残容量から求められる。一般に、残容量が低い場合には、充電の要求が高く、例えば、残容量が約６０［％］で充放電の要求は０、それ以上では放電要求となる。

なお、右辺には、これらの他、エアコンが駆動される場合の補正量などを加えるようにしてもよい。
ＨＶＥＣＵ１９０は、以上のような計算の結果、要求パワーＰｅとして、例えば、パワーＰｅ３を算出したものとする。

続いて、ＨＶＥＣＵ１９０は、要求パワーと車速とをパラメータとして最適動作ラインを選択するマップを用いて、ステップＳ１００で算出された要求パワーＰｅと、ステップＳ１００で得た車速と、に基づいて最適動作ラインを選択する（ステップＳ１０２）。
ステップＳ１００において算出された要求パワーＰｅがＰｅ３であるので、ＨＶＥＣＵ１９０は、そのＰｅ３と車速とに基づいて、最適動作ラインとして、第１の動作ラインＷ１に代えて、第２の動作ラインＷ２を選択したものとする。
このように、最適動作ラインが、排気量可変機構３００の小排気量モードに対応する第１の動作ラインＷ１から、大排気量モードに対応する第２の動作ラインＷ２に切り換わったことにより、排気量可変機構３００の動作モードも、小排気量モードから大排気量モードに切り換わることになる。

続いて、ＨＶＥＣＵ１９０は、算出した要求パワーＰｅに基づいて、選択されている動作ラインから、エンジン１５０に対する目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを求める（ステップＳ１０４）。

エンジン１５０から出力される動力（パワー）Ｐｅは、周知のように、エンジン１５０の回転数ＮｅとトルクＴｅとの積（Ｎｅ×Ｔｅ）として表されるので、エンジン１５０から出力されるパワーＰｅが一定となる等パワーラインは、図１に示すＰ１，Ｐ２，及びＰ３の如くになる。
ステップＳ１００において算出した要求パワーＰｅがＰｅ３であり、また、ステップＳ１０２において第２の動作ラインＷ２が選択されているので、図１において、等パワーラインＰ３（パワー＝Ｐｅ３）と第２の動作ラインＷ２との交点である動作点ｄ３を求めれば、その動作点ｄ３でのエンジン１５０の回転数Ｎｅ３とトルクＴｅ３とが、求めるべきエンジン１５０に対する目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊となる。すなわち、この動作点ｄ３は、エンジン１５０に対する目標動作点と言える。

続いて、ＨＶＥＣＵ１９０は、ＥＦＩＥＣＵ１７０から現在のエンジン排気量を受信する（ステップＳ１０６）。エンジン１５０の現在の動作点は動作点ｄ１であり、現在のエンジン排気量は、小排気量であるので、ＥＦＩＥＣＵ１７０から送信される排気量は、小排気量となる。なお、この時のＥＦＩＥＣＵ１７０側の動作については、後述する。

続いて、ＨＶＥＣＵ１９０は、ステップＳ１０６において、ＥＦＩＥＣＵ１７０から受信した現在のエンジン排気量が、大排気量であるか否かを判定し、大排気量の場合は、ステップＳ１１２に移行し、小排気量の場合は、ステップＳ１１０に移行する（ステップＳ１０８）。上述のように、ＨＶＥＣＵ１９０は、ステップＳ１０６において、現在の排気量として小排気量を受信しているので、ここでは、ステップＳ１１０に移行することとなる。

続くステップＳ１１０は、本発明の特徴部分であり、ＨＶＥＣＵ１９０は、エンジン１５０に対する目標回転数Ｎｅ＊及び目標トルクＴｅ＊を、ステップＳ１０４で求めた、要求パワーＰｅの等パワーラインと第２の動作ラインＷ２との交点である動作点における回転数及びトルクに代えて、要求パワーＰｅの等パワーラインと第１の動作ラインＷ１との交点である動作点における回転数及びトルクに、それぞれ修正する。
上述のステップＳ１０４において、エンジン１５０に対する目標動作点を、要求パワーＰｅ３の等パワーラインＰ３と第２の動作ラインＷ２との交点である動作点ｄ３としたが、本ステップＳ１１０において、この目標動作点を、要求パワーＰｅ３の等パワーラインＰ３と第１の動作ラインＷ１との交点である動作点ｄ４に修正する。すなわち、エンジン１５０に対する目標回転数Ｎｅ＊及び目標トルクＴｅ＊を、それぞれ、ステップＳ１０４で求めた回転数Ｎｅ３及びトルクＴｅ３に代えて、この動作点ｄ４における回転数Ｎｅ４及びトルクＴｅ４に修正する。

このような目標動作点の修正を行うのは、以下の理由による。すなわち、現在のエンジン排気量が小排気量であるうちは、排気量可変機構３００が本格的に動作していないため、目標動作点を第２の動作ラインＷ２上の動作点ｄ３に設定したとしても、動作点ｄ１から動作点ｄ３への移行は即座に行われず、要求パワーＰｅ３に対して実際に出力されるパワーが小さい期間がしばらく続き、車両動力性能が悪化する。そこで、本実施例では、現在のエンジン排気量が小排気量であって、排気量可変機構３００が本格的に動作していない場合に、上記のごとく、目標動作点を、現時点（小排気量時）の動作点ｄ１がある第１の動作ラインＷ１上において、要求パワーＰｅ３を出力する動作点、すなわち、第１の動作ラインＷ１と等パワーラインＰ３との交点である動作点ｄ４に修正することにより、エンジン１５０の動作点を、動作点ｄ１から動作点ｄ４に移行させるようにして、速やかに要求パワーＰｅ３を出力するようにする。

ステップＳ１１０に引き続き、ＨＶＥＣＵ１９０は、エンジン１５０の回転数Ｎｅを、目標回転数Ｎｅ＊となるように、モータＭＧ１の回転数Ｎｇを制御する（ステップＳ１１２）。
このステップＳ１１２では、まず、ＨＶＥＣＵ１９０は、ステップＳ１１０で修正したエンジン１５０に対する目標回転数Ｎｅ＊から、モータＭＧ１の目標回転数Ｎｇ＊を求める。上述のように、プラネタリギヤ１２０の関係式である式（１）において、サンギヤ軸１２５の回転数ＮｓはモータＭＧ１の回転数Ｎｇと等価なパラメータであり、リングギヤ軸１２６の回転数Ｎｒは車速と等価のパラメータであり、プラネタリキャリア軸１２７の回転数Ｎｃはエンジン１５０の回転数Ｎｅと等価なパラメータである。しかも、車速は既にステップＳ１００で得ているため、式（１）を用いれば、エンジン１５０に対する目標回転数Ｎｅ＊から、この時のモータＭＧ１の目標回転数Ｎｇ＊を容易に求めることができる。

次に、モータＭＧ１の実際の回転数Ｎｇを、サンギヤ軸１２５の回転数Ｎｓを検出するセンサ（図示省略）から得て、その回転数Ｎｇが先に求めた目標回転数Ｎｇ＊となるように、モータＭＧ１のトルクＴｇを制御する。具体的には、この制御はいわゆる比例積分制御（ＰＩ制御）によって行われる。すなわち、モータＭＧ１の目標回転数Ｎｇ＊と実際の回転数Ｎｇとの偏差に所定の比例定数をかけて得られる比例項と、上述の偏差の時間積分値に所定の比例定数をかけて得られる積分項と、の和から、モータＭＧ１に対する目標トルクＴｇ＊を求めて、モータＭＧ１のトルクＴｇが目標トルクＴｇ＊となるように制御するのである。

こうして、モータＭＧ１の回転数ＮｇがモータＭＧ１に対する目標回転数Ｎｇ＊となるように、モータＭＧ１のトルクＴｇを制御することによって、エンジン１５０の実際の回転数Ｎｅも、エンジン１５０に対する目標回転数Ｎｅ＊に等しくなるようになる。何故なら、定常走行中は車速がほぼ一定であると仮定できるので、式（１）から、モータＭＧ１の回転数ＮｇがモータＭＧ１に対する目標回転数Ｎｇ＊となれば、必然的に、エンジン１５０の回転数Ｎｅはエンジン１５０に対する目標回転数Ｎｅ＊となるからである。

ステップＳ１１２に引き続き、ＨＶＥＣＵ１９０は、通信によってＥＦＩＥＣＵ１７０に、エンジン１５０に対する目標トルクＴｅ＊を送信すると共に、設定排気量として小排気量か大排気量かを送信する（ステップＳ１１４）。
ステップＳ１１０において、エンジン１５０に対する目標トルクＴｅ＊は、トルクＴｅ３からトルクＴｅ４に修正されているので、このステップＳ１１４において、目標トルクＴｅ＊としてトルクＴｅ４がＥＦＩＥＣＵ１７０に送信される。
また、ステップＳ１０２において、最適動作ラインが第１の動作ラインＷ１から第２の動作ラインＷ２に切り換わったことにより、排気量可変機構３００の動作モードも、小排気量モードから大排気量モードに切り換える必要があるので、そのような大排気量モードへの切り換えをＥＦＩＥＣＵ１７０に指示をするために、設定排気量として、大排気量がＥＦＩＥＣＵ１７０に送信される。

そして、ＨＶＥＣＵ１９０は、以上のステップＳ１００〜ステップＳ１１４を繰り返し実行する。

引き続き、ＥＦＩＥＣＵ１７０側制御処理について図５を用いて説明する

図５は本実施例におけるＥＦＩＥＣＵ１７０の処理ルーチンの流れを示すフローチャートである。このルーチンはＥＦＩＥＣＵ１７０のＣＰＵ（図示省略）によって実行される処理である。

図５に示す処理ルーチンが開始されると、まず、ＥＦＩＥＣＵ１７０は、図４に示すステップＳ１１４において、ＨＶＥＣＵ１９０から送信された、エンジン１５０に対する目標トルクＴｅ＊と設定排気量とを受信する（ステップＳ２００）。
従って、この場合、ＥＦＩＥＣＵ１７０はエンジン１５０に対する目標トルクとしてトルクＴｅ４を、また、設定排気量として大排気量を、それぞれ受信することになる。

続いて、ＥＦＩＥＣＵ１７０は、受信した設定排気量が大排気量か小排気量かに応じて、排気量可変機構３００を制御すると共に、受信したエンジン１５０に対する目標トルクＴｅ＊に基づいて、ＶＶＴ−ｉ１５７，アクチュエータ２６２，イグナイタ１５８を制御する（ステップＳ２０２）。

以下、ステップＳ２０２における各装置の制御について具体的に説明する。
まず、排気量可変機構３００の制御について説明する。ＥＦＩＥＣＵ１７０は、受信した設定排気量が大排気量であるので、排気量可変機構３００に対し、動作モードを小排気量モードから大排気量モードに切り替えるよう指示する。排気量可変機構３００は、ＥＦＩＥＣＵ１７０からの指示に基づいて、休止していたエンジン気筒の吸気弁１５３及び排気弁１５５を開閉駆動するように制御し、この休止していたエンジン気筒を動作させるようにする。
ここで、排気量可変機構３００が、上述の吸気弁１５３及び排気弁１５５の開閉駆動の制御を開始し、実際に、吸気弁１５３及び排気弁１５５が開閉駆動を行う最終的な動作状態になるまでに、或る程度時間がかかる。

続いて、ＶＶＴ−ｉ１５７，アクチュエータ２６２，イグナイタ１５８の制御について説明する。
受信したエンジン１５０に対する目標トルクＴｅ＊に基づいて、ＥＦＩＥＣＵ１７０は、ＶＶＴ−ｉ１５７による吸気弁１５３の目標開閉タイミングＶＴ＊と、アクチュエータ２６２によるスロットルバルブ２６１の目標開度ＳＶＰ＊と、点火プラグ１６２での目標点火時期ＩＴ＊と、をそれぞれ求める。

一般に、ＶＶＴ−ｉ１５７において、吸気弁１５３の開閉タイミングとして、吸気カムシャフトの位相を進角するように制御すると、その分、燃焼室１５２に吸入された混合気を圧縮する行程が長くなるため、エンジン１５０から出力されるトルクＴｅが増加することが一般に知られている。また、スロットルバルブ２６１では、アクチュエータ２６２によってスロットルバルブ２６１の開度ＳＰＶを大きくすると、エンジン１５０から出力されるトルクＴｅが増大することも、良く知られている。更に、点火プラグ１６２では、その点火時期を進角することによって、エンジン１５０から出力されるトルクＴｅが増大することも知られている。

従って、ＶＶＴ−ｉ１５７によって吸気弁１５３の開閉タイミングＶＴを、アクチュエータ２６２によってスロットバルブ２６１の開度ＳＶＰを、イグナイタ１５８によって点火プラグ１６２での点火時期をそれぞれ変化させることによって、エンジン１５０から出力されるトルクＴｅを、直接的に変化させることができる。

そこで、ステップＳ２００で受信したエンジン１５０に対する目標トルクＴｅ＊に基づいて、エンジン１５０からその目標トルクＴｅ＊を実際に出力させる際に必要となる、吸気弁１５３の開閉タイミングＶＴと、スロットルバルブ２６１の開度ＳＶＰと、点火プラグ１６２での点火時期ＩＴと、をそれぞれ求める。そして、求めた吸気弁１５３の開閉タイミングＶＴとスロットルバルブ２６１の開度ＳＶＰと点火プラグ１６２での点火時期ＩＴとを、それぞれ目標開閉タイミングＶＴ＊と目標開度ＳＶＰ＊と目標点火時期ＩＴ＊とする。

次にＥＦＩＥＣＵ１７０は、以上のようにして求めた吸気弁１５３の目標開閉タイミングＶＴ＊に基づいて、吸気弁１５３の実際の開閉タイミングＶＴがその目標開閉タイミングＶＴ＊になるように、ＶＶＴ−ｉ１５７に対して進角制御を行う。また、ＥＦＩＥＣＵ１７０は、同様に、求めたスロットルバルブ２６１の目標開度ＳＶＰ＊に基づいて、スロットルバルブ２６１の実際の開度ＳＶＰが目標開度ＳＶＰ＊になるように、アクチュエータ２６２を制御する。更に、ＥＦＩＥＣＵ１７０は、同様に、求めた点火プラグ１６２での目標点火時期ＩＴ＊に基づいて、点火プラグ１６２における実際の点火時期ＩＴが目標点火時期ＩＴ＊となるように、イグナイタ１５８を制御する。

ステップＳ２０２に引き続き、ＥＦＩＥＣＵ１７０は、排気量センサ（図示省略）によって検出したエンジン気筒の動作状況に基づいて、現在のエンジン排気量を判断し、この判断した現在のエンジン排気量を、ＨＶＥＣＵ１９０に対して、通信により送信する（ステップＳ２０４）。
上述のように、休止していたエンジン気筒において、実際に、吸気弁１５３及び排気弁１５５が開閉駆動を行う最終的な動作状態になるまでには、或る程度時間がかかることから、この間、ＥＦＩＥＣＵ１７０は、現在のエンジン排気量を小排気量であると判断し、ＨＶＥＣＵ１９０に、現在のエンジン排気量として、小排気量を送信することとなる。

そして、ＥＦＩＥＣＵ１７０は、以上のステップＳ２００〜ステップＳ２０４を繰り返し実行する。

以上説明したように、休止していたエンジン気筒の吸気弁１５３及び排気弁１５５が、実際に、開閉駆動を行う最終的な動作状態になるまでは、ＥＦＩＥＣＵ１７０は、図５に示すステップＳ２０４において、現在のエンジン排気量として、引き続き小排気量をＨＶＥＣＵ１９０に送信することになるため、ＨＶＥＣＵ１９０は、その間、引き続き図４に示すステップＳ１１０を実行して、目標動作点を動作点ｄ３から動作点ｄ４に修正することになる。
従って、その間、動作点ｄ４におけるエンジン１５０の回転数Ｎｅ４及びトルクＴｅ４を、それぞれ、エンジン１５０に対する目標回転数Ｎｅ＊及び目標トルクＴｅ＊として、モータＭＧ１、ＶＶＴ−ｉ１５７、アクチュエータ２６２、及びイグナイタ１５８が制御されることから、エンジン１５０の動作点は、排気量可変機構３００の応答遅れに関係なく、図１の太い実線の矢印に示すように、動作点ｄ１から、動作点ｄ４に向かって、第１の動作ラインＷ１に沿って移動することになる。従って、速やかに要求パワーＰｅ３を出力することができる。
言い換えると、排気量可変機構３００が本格的に動作するまでは、トルクＴｅはＴｅ４まで上昇しないので、回転数ＮｅをＮｅ４まで上昇させることで、速やかに要求パワーＰｅ３を出力するようにしている。

なお、エンジン１５０の動作点は、動作点ｄ４に移行した後も、休止していたエンジン気筒の吸気弁１５３及び排気弁１５５が、実際に、開閉駆動を行う最終的な動作状態になるまでは、動作点ｄ４に留まることになる。

そして、その後、ある程度時間が経ち、最終的な動作状態になると、ＥＦＩＥＣＵ１７０は、図５に示すステップＳ２０４において、排気量センサ（図示省略）によって全エンジン気筒が動作していることを検出し、現在のエンジン排気量を大排気量と判断して、ＨＶＥＣＵ１９０に対して、この大排気量を現在の排気量として送信する。

従って、ＨＶＥＣＵ１９０は、ステップＳ１０６において、現在の排気量として、大排気量を受信することになるので、続くステップＳ１０８において、現在の排気量を大排気量と判定する。そして、この場合、上述の説明とは異なり、ステップＳ１１０ではなく、ステップＳ１１２に移行することになる。

現在のエンジン排気量が大排気量になったので、エンジン１５０に対する目標動作点を第２の動作ラインＷ２上の動作点ｄ３に設定しても、現在のエンジン排気量が小排気量である場合とは異なり、トルクを上昇させて、エンジン１５０の動作点を、現在の動作点ｄ４から動作点ｄ３に速やかに移行させることができる。従って、ここでは、ステップＳ１１０を実行させないことで、目標動作点を、動作点ｄ４から、当初の目標動作点であった動作点ｄ３に戻している。すなわち、目標回転数Ｎｅ＊及び目標トルクＴｅ＊は、ステップＳ１０４で求められた、動作点ｄ３におけるエンジン１５０の回転数Ｎｅ３及びトルクＴｅ３のままとなる。

従って、ＨＶＥＣＵ１９０は、ステップＳ１１２において、今度は、エンジン１５０の回転数Ｎｅが、目標回転数Ｎｅ＊である回転数Ｎｅ３となるように、モータＭＧ１の回転数Ｎｇを制御し、また、ステップＳ１１４において、今度は、目標トルクＴｅ＊としてトルクＴｅ３を、設定排気量である大排気量と共に、ＥＦＩＥＣＵ１７０に送信することになる。

一方、ＥＦＩＥＣＵ１７０は、エンジン１５０の動作点が動作点ｄ４にある状態で、図５に示すステップＳ２００において、ＨＶＥＣＵ１９０から目標トルクＴｅ＊としてトルクＴｅ３を、設定排気量として大排気量を受信すると、続くステップＳ２０２において、今度は、目標トルクＴｅ＊であるトルクＴｅ３に基づいて、ＶＶＴ−ｉ１５７，アクチュエータ２６２，イグナイタ１５８を制御することになる。なお、排気量可変機構３００の制御については、既に、排気量可変機構３００の動作モードを大排気量モードに切り替えて、休止していたエンジン気筒を動作させるようにしているので、この制御を維持する。

そして、続くステップＳ２０４において、上述のように、現在のエンジン排気量として、大排気量をＨＶＥＣＵ１９０に送信することとなる。

以上説明したように、休止していたエンジン気筒の吸気弁１５３及び排気弁１５５が、実際に、開閉駆動を行う最終的な動作状態になった後は、ＥＦＩＥＣＵ１７０は、図５に示すステップＳ２０４において、現在のエンジン排気量として、大排気量をＨＶＥＣＵ１９０に送信するため、ＨＶＥＣＵ１９０は、図４に示すステップＳ１１０を実行せず、目標動作点は、ステップＳ１０４で求めた動作点ｄ３のままとなる。
従って、今度は、動作点ｄ３におけるエンジン１５０の回転数Ｎｅ３及びトルクＴｅ３を、それぞれ、目標回転数Ｎｅ＊及び目標トルクＴｅ＊として、モータＭＧ１、ＶＶＴ−ｉ１５７、アクチュエータ２６２、及びイグナイタ１５８が制御されることから、エンジン１５０の動作点は、図１の太い実線の矢印に示すように、動作点ｄ４から、要求パワーＰｅ３の等パワーラインＰ３に沿って、要求パワーＰｅ３を保ったまま、第２の動作ラインＷ２に向かって移動し、最終的に、目標動作点である動作点ｄ３に移行することになる。

ここで、以上のような動作点制御処理によって、エンジン１５０に関わる各値が具体的にどのように変化するかについて、従来技術と本実施例とを比較しながら、図１、図２、図６、及び図７を用いて説明する。

図６は従来技術においてエンジン１５０に関わる各値が時間経過に伴って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。図６において、（Ａ）はエンジン１５０から出力されるパワーＰｅの時間的変化を、（Ｂ）はエンジン１５０の回転数Ｎｅの時間的変化を、（Ｃ）はエンジン１５０から出力されるトルクＴｅの時間的変化を、それぞれ示している。図６において、横軸は時間であり、また、実線はそれぞれの実際の値を示し、破線はそれぞれの目標値を示している。

従来技術においては、上述したとおり、エンジン１５０の動作点を第１の動作ラインＷ１から第２の動作ラインＷ２に移行する際に、要求パワーＰｅ３の等パワーラインＰ３と第２の動作ラインＷ２との交点である動作点ｄ３を目標動作点とし、この動作点におけるエンジン１５０の回転数Ｎｅ３及びトルクＴｅ３を、それぞれ目標回転数Ｎｅ＊及び目標トルクＴｅ＊とする。また、この目標動作点は修正されることがないので、要求パワーＰｅ、目標回転数Ｎｅ＊、及び目標トルクＴｅ＊は、それぞれ、図６（Ａ）〜（Ｃ）の破線に示すごとくになる。
そして、目標トルクＴｅ３を出力するために、エンジン排気量が大排気量になるよう排気量可変機構３００の動作を開始することになるが、上述のように排気量可変機構３００は、応答遅れがあるため、動作を開始してから、休止していたエンジン気筒の吸気弁１５３及び排気弁１５５が、実際に開閉動作を行う最終的な動作状態になるまでに、或る程度の時間がかかってしまう。
その結果、エンジン１５０の動作点は、排気量可変機構３００が動作を開始したことによって僅かにトルクが上昇した動作点ｄ２に留まるので、図６（Ａ）〜（Ｃ）の実線に示すように、パワーＰｅ、回転数Ｎｅ、及びトルクＴｅの各値は、僅かに上昇した値のまま、しばらく変化しないことになる。
そして、その後、最終的な動作状態になり、エンジン排気量が大排気量になった時点で、図２の太い実線の矢印に示すように、エンジン１５０の動作点は動作点ｄ３に向かって移動するので、図６（Ａ），及び（Ｃ）の実線に示すように、パワーＰｅ及びトルクＴｅの各値はそれぞれ上昇し、最終的に、要求パワーＰｅ３及び目標トルクＴｅ３に達することになる。

よって、従来技術では、エンジン１５０の動作点を、第１の動作ラインＷ１から第２の動作ラインＷ２に移行する際、排気量可変機構３００の応答遅れに起因して、要求パワーＰｅ３に対して実際に出力されるパワーが小さい期間がしばらく続き、車両動力性能が悪化するという課題があった。

図７は本実施例においてエンジン１５０に関わる各値が時間的経過に伴って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。なお、図７において、（Ａ）〜（Ｃ）、横軸、ならびに実線及び破線の各意味は、図６で述べたのと同じである。

本実施例においては、上述したとおり、エンジン１５０の動作点を第１の動作ラインＷ１から第２の動作ラインＷ２に移行する際に、現在のエンジン排気量が小排気量であるうちは、要求パワーＰｅ３の等パワーラインＰ３と第１の動作ラインＷ１との交点である動作点ｄ４を目標動作点とし、一方、現在の排気量が小排気量から大排気量になると、要求パワーＰｅ３の等パワーラインＰ３と第２の動作ラインＷ２との交点である動作点ｄ３を目標動作点とする。

ここで、動作点ｄ３と動作点ｄ４とを互いに比較すると、図１に示すように、動作点ｄ３は、動作点ｄ４に比べて、回転数は低く、また、トルクは高くなっている。なお、パワーについては、両動作点は、共に等パワーラインＰ３上にあるので、等しくなっている。
従って、要求パワーＰｅ、目標回転数Ｎｅ＊、及び目標トルクＴｅ＊は、図７（Ａ）〜（Ｃ）の破線に示すごとくになる。

上述のように、現在の排気量が小排気量であるうちは、目標動作点は、現時点（小排気量時）でエンジン１５０の動作点がある第１の動作ラインＷ１上において、要求パワーＰｅ３を出力する動作点ｄ４になっているので、エンジン１５０の動作点は、排気量可変機構３００の応答遅れに関係なく、図１の太い実線の矢印に示すように、動作点ｄ１から動作点ｄ４に移行する。その結果、図７（Ａ）〜（Ｃ）の実線に示すように、パワーＰｅ、回転数Ｎｅ、及びトルクＴｅの各値は、速やかに各目標値に達することになる。

そして、その後、エンジン排気量が大排気量になると、目標動作点は、要求パワーＰｅ３の等パワーラインＰ３と第２の動作ラインＷ２との交点である動作点ｄ３になるが、今度は、エンジン排気量が大排気量になっているので、トルクを速やかに上昇させることが可能となり、エンジン１５０の動作点は、図１の太い実線の矢印に示すように、等パワーラインＰ３に沿って動作点ｄ４から動作点ｄ３に移行する。従って、エンジン排気量が大排気量になった後においても、図７（Ａ）〜（Ｃ）の実線に示すように、回転数Ｎｅ、及びトルクＴｅの各値は、速やかに各目標値に達すると共に、パワーＰｅは要求パワーＰｅ３を保ち続けることになる。

よって、本実施例では、エンジン１５０の動作点を、第１の動作ラインＷ１から第２の動作ラインＷ２に移行する際、排気量可変機構３００の応答遅れに関係なく、要求パワーＰｅ３を速やかに出力し、この要求パワーＰｅ３を保ったままエンジン１５０の動作点を、第２の動作ラインＷ２へ移行することになるので、車両動力性能の悪化を抑えることができる。

Ｄ．実施例の効果：
以上説明したように、本実施例によれば、エンジン１５０の動作点が第１の動作ラインＷ１から第２の動作ラインＷ２に移行する際に、現在の排気量が小排気量であるうちは、排気量可変機構３００が本格的に動作していないので、目標動作点を、現在（小排気量時）の動作ラインである第１の動作ラインＷ１上で要求パワーＰｅを出力する動作点に設定する。そして、エンジン１５０の動作点が、この目標動作点に向かうようにモータＭＧ１、ＶＶＴ−ｉ１５７、アクチュエータ２６２、及びイグナイタ１５８を制御することで、排気量可変機構３００の応答遅れに関係なく、速やかに要求パワーＰｅを出力することができる。
そして、現在の排気量が大排気量になった時点で、排気量可変機構３００が本格的に動作するので、目標動作点を、第２の動作ラインＷ２上で要求パワーＰｅを出力する動作点に設定し、エンジン１５０の動作点が、この目標動作点に向かうようにモータＭＧ１、ＶＶＴ−ｉ１５７、アクチュエータ２６２、及びイグナイタ１５８を制御することで、要求パワーＰｅを保ったまま第２の動作ラインＷ２上の目標動作点に移行することができる。そのため、車両動力性能を悪化させることなく、第１の動作ラインＷ１から第２の動作ラインＷ２へ、エンジン１５０の動作点を移行することができる。

Ｅ．変形例：
なお、本発明は、上述の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば以下のような変形も可能である。

Ｅ１．変形例１：
上述の実施例において、ハイブリッド車両は、エンジン出力可変機構として排気量可変機構３００を備えるものとしたが、これに限らない。ＶＶＴ−ｉ、ターボチャージャ、圧縮比可変機構等、他のエンジン出力可変機構を備えた場合においても、上述の動作点制御を適用することができる。
例えば、ＶＶＴ−ｉについては、低温始動時などにおいては、油圧用オイルの粘度が高くＶＶＴ−ｉがすぐに動作できない場合がある。また、ＶＶＴ−ｉ進角を最遅角で固定するロックピンが付いたＶＶＴ−ｉについては、このロックピンはエンジン油圧によって解除されることとなるが、ハイブリッド車両において、モータのみの駆動からエンジンも使った駆動に切り替わる際に、このエンジン油圧の立ち上がりが遅れるため上記ロックピンがすぐには解除されず、ＶＶＴ−ｉが即座に動作できない場合がある。
また、ターボチャージャについては、ターボチャージャが動作を開始してから、タービンが高速回転するまでにある程度時間がかかる場合（いわゆるターボラグ）がある。
また、圧縮比可変機構については、シリンダブロックの移動などにより、圧縮比を変化させるが、このシリンダブロックの移動に油圧を用いており、所定の油圧に達して実際にシリンダブロックが移動されるまでに或る程度時間がかかる場合がある。

このように、排気量可変機構３００以外のエンジン出力可変機構が、動作を開始してから、最終的な動作状態になるまでに或る程度時間がかかるような、応答遅れを生じるような場合にも、上述の実施例における動作点制御を行うことで、要求パワーを速やかに出力でき、異なる動作ライン間の移行時における動力性能の悪化を防ぐことができる。

Ｅ２．変形例２：
上述の実施例において、２つの基準動作ラインとしては、排気量可変機構３００の搭載を前提としていたため、例えば、第１の動作ラインＷ１として小排気量時ＷＯＴライン、及び第２の動作ラインＷ２として大排気量時ＷＯＴライン、の組み合わせとしていたが、本発明はこれに限定されるものではなく、搭載するエンジン出力可変機構の種類によって定まる動作ラインであればよい。例えば、低温始動時のＶＶＴ−ｉを考慮して、第１の動作ラインとしてＶＶＴ−ｉ非動作時の動作ラインと、第２の動作ラインとしてＶＶＴ−ｉ動作時の動作ラインの組み合わせなどが考えられる。

Ｅ３．変形例３：
上述の実施例における動作点の制御は、予め最適動作ラインをマップとして用意しておき、現在の排気量を判断しながら、エンジン１５０の動作点がその動作ラインに沿うように移行するように行われていたが、これに限らない。予め最適動作ラインを用意せず、例えば、エンジン１５０から出力される実際のトルクＴｅを測定して、トルクＴｅが上昇しないようであれば、エンジン１５０の回転数Ｎｅを上げるように制御を行い、現在の排気量が大排気量になることにより、トルクが上昇するようであれば、要求パワーを保つようにエンジン１５０のトルクＴｅと回転数Ｎｅを制御するようにしてもよい。

Ｅ４．変形例４：
上述の実施例において、可変バルブタイミング機構（ＶＶＴ−ｉ１５７）は、ＶＶＴ−ｉ進角を制御するものであったが、これに限らない。高速用カムと低速用カムを用意し、これらカムを選択的に使用することでバルブタイミングを変化させるようなものであっても構わない。
また、排気量可変機構３００は、吸気弁１５３及び排気弁１５５を駆動制御することでエンジン排気量を変化させるものであったが、これに限らない。例えば、エンジン気筒のシリンダ内における、ピストンのストローク量を変化させることで、エンジン排気量を変化させるようなものであっても構わない。

Ｅ５．変形例５：
上述の実施例では、動力出力装置の構成として、図３に示した構成を用いていたが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の構成が適用可能である。
図３では、モータＭＧ２がリングギヤ軸１２６に結合されていたが、例えば、モータＭＧ２が、エンジン１５０のクランクシャフト１５６に直結したプラネタリキャリア軸１２７に結合された構成をとることもできる。この場合の構成を図８に示す。図８では、図３の実施例と同様に、プラネタリギヤ１２０に関わるサンギヤ軸１２５にモータＭＧ１が結合され、プラネタリキャリア軸１２７にエンジン１５０のクランクシャフト１５６が結合されているが、モータＭＧ２がリングギヤ軸１２６ではなく、プラネタリキャリア軸１２７に結合されている点で、図３の実施例と相違している。

かかる構成においても、例えば、モータＭＧ１により回生された電力を用いて、プラネタリキャリア軸１２７に結合されたモータＭＧ２を駆動させることにより、クランクシャフト１５６に直結したプラネタリキャリア軸１２７には更なるトルクを付加することができ、図３の実施例と同様に、モータＭＧ１及びＭＧ２を介して電力の形でやりとりされる動力を調整することにより、エンジン１５０から出力された動力を所望の回転数及びトルクとして駆動軸１１２から出力することができるので、エンジン１５０は、自由にその動作点を選択して運転することが可能である。従って、このような構成に対しても、本発明を適用することは可能である。

Ｅ６．変形例６：
また、本発明は、別の構成の動力出力装置に適用することもできる。変形例６としての構成を図９に示す。上述の実施例や変形例５においては、エンジン１５０から出力された動力の一部を駆動軸１１２に伝達するための動力調整装置として、プラネタリギヤ１２０等を用いた機械配分型動力調整装置を用いていたのに対し、この変形例６では、動力調整装置として、対ロータ電動機等を用いた電気配分型動力調整装置を用いている。具体的には、この動力出力装置では、プラネタリギヤ１２０及びモータＭＧ１に代えて、クラッチモータＣＭを備える。クラッチモータＣＭとは、相対的に回転可能なインナロータ３０２及びアウタロータ３０４を備える対ロータ電動機である。図９に示す通り、インナロータ３０２はエンジン１５０のクランクシャフト１５６に結合され、アウタロータ３０４は駆動軸１１２に結合されている。アウタロータ３０４には、スリップリング３０６を介して電力が供給される。アウタロータ３０４側の軸にはモータＭＧ２も結合されている。その他の構成は、図３で示した構成と同様である。

Ｅ７．変形例７：
上述の実施例及び変形例においては、パラレルハイブリッド方式の車両に本発明を適用した場合について説明したが、シリーズハイブリッド方式の車両に本発明を適用することも可能である。シリーズハイブリッド方式においても、原動機から出力された動力を、駆動軸に任意の回転数及びトルクで出力することができるので、原動機は自由に動作点を選択して運転することができるからである。

本実施例におけるエンジン１５０の動作点の軌跡を示す説明図。従来技術において、第１の動作ラインＷ１から第２の動作ラインＷ２に移行する際のエンジンの動作点の軌跡を示す説明図。本発明の一実施例としての動力出力装置を搭載したハイブリッド車両の概略構成を示す構成図。本実施例におけるＨＶＥＣＵ１９０の処理ルーチンの流れを示すフローチャート。本実施例におけるＥＦＩＥＣＵ１７０の処理ルーチンの流れを示すフローチャート。従来技術においてエンジン１５０に関わる各値が時間経過に伴ってどのように変化するかを示すタイミングチャート。本実施例においてエンジン１５０に関わる各値が時間的経過に伴ってどのように変化するかを示すタイミングチャート。本発明の変形例５としての動力出力装置を搭載したハイブリッド車両の概略構成を示す構成図。本発明の変形例６としての動力出力装置を搭載したハイブリッド車両の概略構成を示す構成図。

符号の説明

１１０...動力出力装置
１１１...動力伝達ギヤ
１１２...駆動軸
１１３...動力受取ギヤ
１１４...ディファレンシャルギヤ
１１６...駆動輪
１２０...プラネタリギヤ
１２１...サンギヤ
１２２...リングギヤ
１２５...サンギヤ軸
１２６...リングギヤ軸
１２７...プラネタリキャリア軸
１２８...動力取出ギヤ
１２９...チェーンベルト
１３０...ダンパ
１３２、１４２...ロータ
１５０...エンジン
１５１...燃料噴射弁
１５２...燃焼室
１５３...吸気弁
１５４...ピストン
１５５...排気弁
１５６...クランクシャフト
１５７...ＶＶＴ−ｉ
１５８...イグナイタ
１６０...ディストリビュータ
１６２...点火プラグ
１６４...アクセルペダル
１６４ａ...アクセルペダルポジションセンサ
１６５...ブレーキペダル
１６５ａ...ブレーキペダルポジションセンサ
１７０...ＥＦＩＥＣＵ
１７４...水温センサ
１７６...回転数センサ
１７８...回転角度センサ
１７９...スタータスイッチ
１８２...シフトレバー
１８４...シフトポジションセンサ
１９０...ＨＶＥＣＵ
１９１、１９２...駆動回路
１９４...バッテリ
１９９...残容量検出器
２００...吸入口
２０２...排気口
２６１...スロットルバルブ
２６２...アクチュエータ
２６３...スロットルバルブポジションセンサ
２６４...カムシャフトポジションセンサ
３００...排気量可変機構
３０２...インタロータ
３０４...アウタロータ
３０６...スリップリング
ＣＭ...クラッチモータ
Ｗ１...第１の動作ライン
Ｗ２...第２の動作ライン
ＭＧ１、ＭＧ２...モータ
Ｐ１〜Ｐ３...等パワーライン

Claims

動力を出力する原動機と、前記原動機の出力した動力の少なくとも一部を用いて発電し得る発電機と、発電された電力または発電後に蓄積された電力を用いて駆動軸に出力される動力が所望の動力になるように運転される電動機と、前記原動機の出力するトルクを変化させることが可能な出力可変機構と、を備えた動力出力装置であって、
前記原動機に対する要求動力を所定のパラメータに基づいて求める要求動力導出手段と、求められた前記要求動力に基づいて前記原動機の動作点を制御する動作点制御手段と、を更に備え、
前記動作点制御手段は、前記原動機の動作点を制御する際の基準動作ラインとして、前記原動機の回転数とトルクとの関係において、前記出力可変機構の状態に対応して、第１の動作ラインと、前記第１の動作ラインよりも高トルク側に位置する第２の動作ラインと、を予め設定すると共に、
前記原動機に対する要求動力として所定の値が要求されて、前記出力可変機構の状態を切り換える時は、前記原動機の動作点を前記第１の動作ラインから前記第２の動作ラインに移行する際に、前記原動機の出力する動力が前記所定の値になるまで、前記原動機の回転数を上昇させるよう、前記原動機の動作点を制御することを特徴とする動力出力装置。
請求項１に記載の動力出力装置において、
前記出力可変機構の移行動作の状態に応じて、前記原動機に対する要求動力となる前記第２の動作ライン上の動作点に向かうよう、前記原動機の動作点を制御することを特徴とする動力出力装置。
請求項１に記載の動力出力装置において、
前記所定の値に対応する等パワーラインに至るまで、前記原動機の動作点を、前記第１の動作ラインに沿って移行するよう制御することを特徴とする動力出力装置。
請求項３に記載の動力出力装置において、
前記出力可変機構の移行動作の状態に応じて、前記原動機に対する要求動力となる前記第２の動作ライン上の動作点に至るまで、前記原動機の動作点を前記等パワーラインに沿って移行するように制御することを特徴とする動力出力装置。
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の動力出力装置において、
前記出力可変機構は、排気量可変機構であることを特徴とする動力出力装置。
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の動力出力装置において、
前記出力可変機構は、圧縮比可変機構であることを特徴とする動力出力装置。