JP4241676B2 - 動力出力装置およびこれを搭載する車両並びに動力出力装置の制御方法 - Google Patents

動力出力装置およびこれを搭載する車両並びに動力出力装置の制御方法 Download PDF

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Description

本発明は、動力出力装置およびこれを搭載する車両並びに動力出力装置の制御方法に関する。
従来、この種の動力出力装置としては、筒内に燃料噴射する筒内射弁式のエンジンとトロイダル式の無段変速機とを備える車載用のものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、走行状態に基づく目標駆動力と走行状態とに基づいてエンジン目標トルクと変速機目標入力軸回転数とを設定し、エンジンの空燃比が異なることに基づく燃焼状態に基づいて異なった特性のエンジン目標トルクと変速機目標入力軸回転数の駆動力分配でエンジンと無段変速機とを制御することにより、エンジンの燃焼状態における最も燃費の良好な運転条件で運転しようとしている。
また、筒内に燃料噴射する筒内用燃料噴射弁と吸気ポートに燃料噴射するポート用燃料噴射弁を有するエンジンを備えるものも提案されている（例えば、特許文献２参照）。この装置では、成層領域では、ポート用燃料噴射弁からの燃料噴射の分担率を値０とし、均質領域ではエンジン回転数が大きくなるほど且つ負荷が大きくなるほどポート用燃料噴射弁からの燃料噴射の分担率を高くすることにより、成層領域における成層燃焼性能を高めると共に均質領域における適正な均質燃焼性能を得ようとしている。
特開２０００−５２８１７号公報 特開２００１−２０８３７号公報
上述したように筒内用燃料噴射弁とポート用燃料噴射弁とを有するエンジンでは、エンジン回転数や負荷に応じて核燃料噴射弁の分担率を変えることによりエンジンの効率や性能を高めることができるが、単に燃料噴射の分担率を変えるだけでは不十分なことが多い。例えば、同一のパワーを出力する運転ポイントのうちエンジンを効率よく運転することができる高効率運転ポイントは、筒内用燃料噴射弁から燃料噴射して運転するときとポート用燃料噴射弁から燃料噴射しているときでは異なる場合が多い。このため、筒内用燃料噴射弁からの燃料噴射とポート用燃料噴射弁からの燃料噴射との分担率を変えて燃料噴射する場合には、どの運転ポイントでエンジンを運転するかによってその効率が変化することになる。また、同一のパワーを出力する運転ポイントのうち必要に応じて高効率運転ポイントを用いたり高トルクを出力する高トルク運転ポイントを用いたりするなどエンジンの運転ポイントに対する条件の変更を伴ってエンジンを運転するときには、これらの条件を考慮してより適正な運転ポイントでエンジンを運転することが望まれる。
本発明の動力出力装置およびこれを搭載する車両並びに動力出力装置の制御方法は、筒内用燃料噴射弁からの燃料噴射とポート用燃料噴射弁からの燃料噴射とを分担率をもって行なう内燃機関をより効率よく運転することを目的の一つとする。また、本発明の動力出力装置およびこれを搭載する車両並びに動力出力装置の制御方法は、筒内用燃料噴射弁からの燃料噴射とポート用燃料噴射弁からの燃料噴射とを分担率をもって行なう内燃機関をより適正に運転することを目的の一つとする。
本発明の動力出力装置およびこれを搭載する車両並びに動力出力装置の制御方法は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。
本発明の動力出力装置は、
駆動軸に動力を出力可能とする動力出力装置であって、
筒内に燃料を噴射する筒内用燃料噴射弁と吸気ポートに燃料を噴射するポート用燃料噴射弁とを有する内燃機関と、
前記内燃機関からの動力をトルク変換を伴って前記駆動軸に出力可能なトルク変換手段と、
前記駆動軸に出力すべき目標駆動力を設定する目標駆動力設定手段と、
前記設定された目標駆動力に基づいて前記内燃機関から出力する目標動力を設定する目標動力設定手段と、
前記設定された目標動力と、前記筒内用燃料噴射弁からの燃料噴射と前記ポート用燃料噴射弁からの燃料噴射との分担率と、第１の分担率で前記筒内用燃料噴射弁と前記ポート用燃料噴射弁とから燃料噴射した際に前記内燃機関の運転状態に課す制約である第１の制約と、前記第１の分担率とは異なる第２の分担率で前記筒内用燃料噴射弁と前記ポート用燃料噴射弁とから燃料噴射した際に前記内燃機関の運転状態に課す制約である第２の制約と、に基づいて前記内燃機関の目標運転状態を設定する目標運転状態設定手段と、
前記内燃機関が前記分担率による燃料噴射を伴って前記設定された目標運転状態で運転されると共に前記設定された目標駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記トルク変換手段とを制御する制御手段と、
を備えることを要旨とする。
この本発明の動力出力装置では、駆動軸に出力すべき目標駆動力に基づいて内燃機関から出力する目標動力を設定し、この設定した目標動力と、筒内用燃料噴射弁からの燃料噴射とポート用燃料噴射弁からの燃料噴射との分担率と、第１の分担率で筒内用燃料噴射弁とポート用燃料噴射弁とから燃料噴射した際に内燃機関の運転状態に課す制約である第１の制約と、第１の分担率とは異なる第２の分担率で筒内用燃料噴射弁とポート用燃料噴射弁とから燃料噴射した際に内燃機関の運転状態に課す制約である第２の制約と、に基づいて内燃機関の目標運転状態を設定し、内燃機関が分担率による燃料噴射を伴って目標運転状態で運転されると共に目標駆動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関とトルク変換手段とを制御する。即ち、内燃機関から出力すべき目標動力と燃料噴射における筒内用燃料噴射弁とポート用燃料噴射弁における分担率と第１の分担率における内燃機関の運転状態に課す第１の制約と第２の分担率における内燃機関の運転状態に課す第２の制約とに基づいて内燃機関の目標運転状態を設定し、この目標運転状態で内燃機関が運転されると共に駆動軸に出力すべき目標駆動力が駆動軸に出力されるように内燃機関とトルク変換手段とを制御するのである。これにより、燃料噴射における筒内用燃料噴射弁とポート用燃料噴射弁における分担率に応じて内燃機関の目標運転状態を設定して内燃機関を運転することができる。この結果、燃料噴射における筒内用燃料噴射弁とポート用燃料噴射弁における分担率に応じてより効率よく内燃機関を運転することができると共により適正に内燃機関を運転することができる。
こうした本発明の動力出力装置において、前記制御手段は、前記第１の制約と前記目標動力とに基づいて設定される前記内燃機関の運転状態である第１運転状態と前記第２の制約と前記目標動力とに基づいて設定される前記内燃機関の運転状態である第２運転状態とを前記第１の分担率と前記第２の分担率とに対する前記分担率の比率で按分した運転状態を前記目標運転状態として設定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、第１運転状態と第２運転状態とを第１の分担率と第２の分担率とに対する分担率の比率で按分するから、第１運転状態と第２運転状態との間におけるより適正な運転状態を目標運転状態として設定して内燃機関を運転することができる。この結果、より適正に且つより効率よく内燃機関を運転することができる。
また、本発明の動力出力装置において、前記第１の制約および前記第２の制約は複数の条件に対する複数の制約を有し、前記制御手段は前記複数の条件のうち同一の条件に対応する前記第１の制約と前記第２の制約とを用いて前記目標運転状態を設定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、複数の制約を用いて内燃機関を運転するときでも同一の条件を用いてより適正に内燃機関を運転することができる。この態様の本発明の動力出力装置において、前記複数の制約は、前記内燃機関を効率よく運転する効率運転制約と前記内燃機関から高トルクを出力する高トルク出力制約とのうち少なくとも一方を含むものとすることもできる。
さらに、本発明の動力出力装置において、前記第１の制約は前記筒内用燃料噴射弁からの燃料噴射だけで前記内燃機関を運転する際の制約であり、前記第２の制約は前記ポート用燃料噴射弁からの燃料噴射だけで前記内燃機関を運転する際の制約であるものとすることもできる。こうすれば、筒内用燃料噴射弁からの燃料噴射だけで内燃機関を運転する際の制約とポート用燃料噴射弁からの燃料噴射だけで内燃機関を運転する際の制約とを用いて内燃機関を運転制御することができる。
本発明の動力出力装置において、前記トルク変換手段は無段変速機であり、前記制御手段は、前記設定された目標運転状態における回転数で前記内燃機関が回転するよう前記トルク変換手段の変速比を変更する手段であるものとすることもできる。
また、本発明の動力出力装置において、前記トルク変換手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され電力と動力の入出力を伴って前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力する電力動力入出力手段と、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、を備える手段であり、前記制御手段は、前記設定された目標運転状態で前記内燃機関が運転されると共に前記設定された要求駆動力に基づく動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御する手段であるものとすることもできる。この場合、前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と回転軸との３軸に接続され該３軸のうちのいずれか２軸に入出力された動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、前記回転軸に動力を入出力可能な発電機とを備える手段であるものとすることもできる。
本発明の車両は、上述のいずれかの態様の本発明の動力出力装置、即ち、基本的には、駆動軸に動力を出力可能とする動力出力装置であって、筒内に燃料を噴射する筒内用燃料噴射弁と吸気ポートに燃料を噴射するポート用燃料噴射弁とを有する内燃機関と、前記内燃機関からの動力をトルク変換を伴って前記駆動軸に出力可能なトルク変換手段と、前記駆動軸に出力すべき目標駆動力を設定する目標駆動力設定手段と、前記設定された目標駆動力に基づいて前記内燃機関から出力する目標動力を設定する目標動力設定手段と、前記設定された目標動力と、前記筒内用燃料噴射弁からの燃料噴射と前記ポート用燃料噴射弁からの燃料噴射との分担率と、第１の分担率で前記筒内用燃料噴射弁と前記ポート用燃料噴射弁とから燃料噴射した際に前記内燃機関の運転状態に課す制約である第１の制約と、前記第１の分担率とは異なる第２の分担率で前記筒内用燃料噴射弁と前記ポート用燃料噴射弁とから燃料噴射した際に前記内燃機関の運転状態に課す制約である第２の制約と、に基づいて前記内燃機関の目標運転状態を設定する目標運転状態設定手段と、前記内燃機関が前記分担率による燃料噴射を伴って前記設定された目標運転状態で運転されると共に前記設定された目標駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記トルク変換手段とを制御する制御手段と、を備える動力出力装置を搭載し、車軸が前記駆動軸に接続されてなることを要旨とする。
この本発明の車両では、上述のいずれかの態様の本発明の動力出力装置を搭載するから、本発明の動力出力装置が奏する効果、例えば、燃料噴射における筒内用燃料噴射弁とポート用燃料噴射弁における分担率に応じてより効率よく内燃機関を運転することができる効果や燃料噴射における筒内用燃料噴射弁とポート用燃料噴射弁における分担率に応じてより適正に内燃機関を運転することができる効果などと同様な効果を奏することができる。
本発明の動力出力装置の制御方法は、
筒内に燃料を噴射する筒内用燃料噴射弁と吸気ポートに燃料を噴射するポート用燃料噴射弁とを有する内燃機関と、前記内燃機関からの動力をトルク変換を伴って駆動軸に出力可能なトルク変換手段と、を備える動力出力装置の制御方法であって、
（ａ）前記駆動軸に出力すべき目標駆動力を設定すると共に前記設定した目標駆動力に基づいて前記内燃機関から出力する目標動力を設定し、
（ｂ）前記設定した目標動力と、前記筒内用燃料噴射弁からの燃料噴射と前記ポート用燃料噴射弁からの燃料噴射との分担率と、第１の分担率で前記筒内用燃料噴射弁と前記ポート用燃料噴射弁とから燃料噴射した際に前記内燃機関の運転状態に課す制約である第１の制約と、前記第１の分担率とは異なる第２の分担率で前記筒内用燃料噴射弁と前記ポート用燃料噴射弁とから燃料噴射した際に前記内燃機関の運転状態に課す制約である第２の制約と、に基づいて前記内燃機関の目標運転状態を設定し、
（ｃ）前記内燃機関が前記分担率による燃料噴射を伴って前記設定した目標運転状態で運転されると共に前記設定された目標駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記トルク変換手段とを制御する
ことを要旨とする。
この本発明の動力出力装置の制御方法では、駆動軸に出力すべき目標駆動力に基づいて内燃機関から出力する目標動力を設定し、この設定した目標動力と、筒内用燃料噴射弁からの燃料噴射とポート用燃料噴射弁からの燃料噴射との分担率と、第１の分担率で筒内用燃料噴射弁とポート用燃料噴射弁とから燃料噴射した際に内燃機関の運転状態に課す制約である第１の制約と、第１の分担率とは異なる第２の分担率で筒内用燃料噴射弁とポート用燃料噴射弁とから燃料噴射した際に内燃機関の運転状態に課す制約である第２の制約と、に基づいて内燃機関の目標運転状態を設定し、内燃機関が分担率による燃料噴射を伴って目標運転状態で運転されると共に目標駆動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関とトルク変換手段とを制御する。即ち、内燃機関から出力すべき目標動力と燃料噴射における筒内用燃料噴射弁とポート用燃料噴射弁における分担率と第１の分担率における内燃機関の運転状態に課す第１の制約と第２の分担率における内燃機関の運転状態に課す第２の制約とに基づいて内燃機関の目標運転状態を設定し、この目標運転状態で内燃機関が運転されると共に駆動軸に出力すべき目標駆動力が駆動軸に出力されるように内燃機関とトルク変換手段とを制御するのである。これにより、燃料噴射における筒内用燃料噴射弁とポート用燃料噴射弁における分担率に応じて内燃機関の目標運転状態を設定して内燃機関を運転することができる。この結果、燃料噴射における筒内用燃料噴射弁とポート用燃料噴射弁における分担率に応じてより効率よく内燃機関を運転することができると共により適正に内燃機関を運転することができる。
次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。
図１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自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、エンジン２２と、エンジン２２の出力軸としてのクランクシャフト２６にダンパ２８を介して複数のピニオンギヤ３３を連結するキャリア３４が接続されると共にギヤ機構３７とデファレンシャルギヤ３８を介して駆動輪３９ａ、３９ｂにリングギヤ３２が連結されたリングギヤ軸３２ａが接続された動力分配統合機構３０と、この動力分配統合機構３０のサンギヤ３１に接続された発電可能なモータＭＧ１と、動力分配統合機構３０のリングギヤ３２にリングギヤ軸３２ａと減速ギヤ３５とを介して接続されたモータＭＧ２と、動力出力装置全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット７０とを備える。
エンジン２２は、図２に示すように、筒内に直接ガソリンや軽油などの炭化水素系の燃料を噴射する筒内用燃料噴射バルブ１２５（図１には１２５ａ〜１２５ｄと表示）と、吸気ポートに燃料を噴射するポート用燃料噴射バルブ１２６（図１には１２６ａ〜１２６ｄと表示）とを備える内燃機関として構成されている。エンジン２２は、こうした二種類の燃料噴射バルブ１２５，１２６を備えることにより、エアクリーナ１２２により清浄された空気をスロットルバルブ１２４を介して吸入すると共にポート用燃料噴射バルブ１２６からガソリンを噴射して吸入された空気とガソリンとを混合し、この混合気を吸気バルブ１２８を介して燃焼室に吸入し、点火プラグ１３０による電気火花によって爆発燃焼させて、そのエネルギにより押し下げられるピストン１３２の往復運動をクランクシャフト２６の回転運動に変換するポート噴射駆動モードと、同様にして空気を燃焼室に吸入し、吸気行程の途中あるいは圧縮行程に至ってから筒内用燃料噴射バルブ１２５から燃料を噴射し、点火プラグ１３０による電気火花によって爆発燃焼させてクランクシャフト２６の回転運動を得る筒内噴射駆動モードと、空気を燃焼室に燃焼する際にポート用燃料噴射バルブ１２６から燃料噴射すると共に吸気行程や圧縮行程で筒内用燃料噴射バルブ１２５から燃料噴射してクランクシャフト２６の回転運動を得る共用噴射駆動モードと、のいずれかの駆動モードにより運転制御される。これらの駆動モードは、エンジン２２の運転状態やエンジン２２に要求される運転状態などに基づいて切り替えられる。なお、エンジン２２からの排気は、一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＨＣ），窒素酸化物（ＮＯｘ）の有害成分を浄化する浄化装置（三元触媒）１３４を介して外気へ排出される。
図１に示すように、ポート用燃料噴射バルブ１２６ａ〜１２６ｄには、燃料ポンプ６２により燃料タンク６０の燃料が供給されている。筒内用燃料噴射バルブ１２５ａ〜１２５ｄには、燃料タンク６０から燃料ポンプ６２により供給され高圧燃料ポンプ６４により加圧された燃料がデリバリパイプ６６によって供給されている。なお、燃料ポンプ６２や高圧燃料ポンプ６４のアクチュエータとしての電動機６２ａ，６４ａには、ＤＣ／ＤＣコンバータ９０を介してバッテリ５０からの電力が供給されている。また、図示しないが、高圧燃料ポンプ６４の吐出側には燃料の逆流を防止すると共にデリバリパイプ６６内の燃料圧力（燃圧）を保持するチェックバルブが取り付けられている。デリバリパイプ６６には、燃圧が過剰となるのを防止するリリーフバルブ６７を介して燃料を燃料タンク６０に戻すリリーフパイプ６８が取り付けられている。なお、エンジン２２の停止中における筒内用燃料噴射弁１２５ａ〜１２５ｄに供給される燃料の燃圧は、筒内用燃料噴射弁１２５ａ〜１２５ｄからの燃料漏れを防止するために所定圧力まで降下するようになっている。
エンジン２２は、エンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２４により制御されている。エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２の状態などを検出する種々のセンサからの信号が図示しない入力ポートを介して入力されている。例えば、エンジンＥＣＵ２４には、クランクシャフト２６の回転位置を検出するクランクポジションセンサ１４０からのクランクポジションやエンジン２２の冷却水の温度を検出する水温センサ１４２からの冷却水温，燃焼室へ吸排気を行なう吸気バルブ１２８や排気バルブを開閉するカムシャフトの回転位置を検出するカムポジションセンサ１４４からのカムポジション，スロットルバルブ１２４のポジションを検出するスロットルバルブポジションセンサ１４６からのスロットルポジション，エンジン２２の負荷としての吸入空気量を検出するバキュームセンサ１４８からの吸入空気量，筒内用燃料噴射バルブ１２５ａ〜１２５ｄに燃料を供給するデリバリパイプ６６に取り付けられた燃圧センサ６９からの燃圧Ｐｆなどが入力ポートを介して入力されている。また、エンジンＥＣＵ２４からは、エンジン２２を駆動するための種々の制御信号が図示しない出力ポートを介して出力されている。例えば、エンジンＥＣＵ２４からは、筒内用燃料噴射バルブ１２５ａ〜１２５ｄやポート用燃料噴射バルブ１２６ａ〜１２６ｄへの駆動信号やスロットルバルブ１２４のポジションを調節するスロットルモータ１３６への駆動信号，イグナイタと一体化されたイグニッションコイル１３８への制御信号，吸気バルブ１２８の開閉タイミングを変更可能な可変バルブタイミング機構１５０への制御信号，燃料ポンプ６２や高圧燃料ポンプ６４の電動機６２ａ，６４ａへの駆動信号などが出力ポートを介して出力されている。また、エンジンＥＣＵ２４は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によりエンジン２２を運転制御すると共に必要に応じてエンジン２２の運転状態に関するデータを出力する。
モータＭＧ１およびモータＭＧ２は、いずれも発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ４１，４２を介して電力ライン５４により接続されたバッテリ５０と電力のやりとりを行なう。モータＭＧ１，ＭＧ２は、いずれもモータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）４０により駆動制御されている。モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するために必要な信号、例えばモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ４３，４４からの信号や図示しない電流センサにより検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２に印加される相電流などが入力されており、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２へのスイッチング制御信号が出力されている。モータＥＣＵ４０は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御すると共に必要に応じてモータＭＧ１，ＭＧ２の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。
バッテリ５０は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）５２によって管理されている。バッテリＥＣＵ５２には、バッテリ５０を管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ５０の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧，バッテリ５０の出力端子に接続された電力ライン５４に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流，バッテリ５０に取り付けられた温度センサ５１からの電池温度Ｔｂなどが入力されており、必要に応じてバッテリ５０の状態に関するデータを通信によりハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。バッテリＥＣＵ５２では、バッテリ５０を管理するために電流センサにより検出された充放電電流の積算値に基づいて残容量（ＳＯＣ）も演算している。
ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、ＣＰＵ７２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ７２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ７４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ７６と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット７０には、イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号，シフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ８８からの車速Ｖなどが入力ポートを介して入力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、前述したように、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と通信ポートを介して接続されており、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。
こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０は、運転者によるアクセルペダル８３の踏み込み量に対応するアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクＴｒ＊を計算し、この要求トルクＴｒ＊に対応する要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるように、エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とが運転制御される。エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２の運転制御としては、要求動力に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にエンジン２２から出力される動力のすべてが動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによってトルク変換されてリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御するトルク変換運転モードや要求動力とバッテリ５０の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にバッテリ５０の充放電を伴ってエンジン２２から出力される動力の全部またはその一部が動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによるトルク変換を伴って要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御する充放電運転モード、エンジン２２の運転を停止してモータＭＧ２からの要求動力に見合う動力をリングギヤ軸３２ａに出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。ここで、トルク変換運転モードは、充放電運転モードにおいてバッテリ５０の充放電電力が値０のときであるから、充放電運転モードの一態様として考えることができる。したがって、実施例のハイブリッド自動車２０は、モータ運転モードと充放電運転モードとを切り替えて走行することになる。
次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０の動作について説明する。図３は、実施例のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎（例えば、数ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。
駆動制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、アクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃや車速センサ８８からの車速Ｖ，モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，バッテリ５０の残容量ＳＯＣ，バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔ，筒内用燃料噴射バルブ１２５からの燃料噴射とポート用燃料噴射バルブ１２６からの燃料噴射の分担率ｋ，燃費より高トルクを優先する高トルク要求などのデータを入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。ここで、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２は、回転位置検出センサ４３，４４により検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置に基づいて演算されたものをモータＥＣＵ４０から通信により入力するものとした。バッテリ５０の残容量ＳＯＣは、電流センサにより検出されたバッテリ５０の充放電電流に基づいて演算されたものをバッテリＥＣＵ５２から通信により入力するものとした。バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、残容量ＳＯＣや電池温度などに基づいて設定されたものを入力するものとした。分担率ｋは、ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される図示しない分担率設定ルーチンにより設定されたものを入力するものとした。さらに、高トルク要求は、アクセルペダル８３の踏み込み量や踏み込み速度などに基づいて燃費優先かトルク優先かが設定されるフラグの値により高トルク要求がなされているか否かを入力するものとした。
こうしてデータを入力すると、入力したアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動輪３９ａ，３９ｂに連結された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクＴｒ＊と車両全体に要求される車両要求パワーＰｅ＊とを設定する（ステップＳ１１０）。ここで、要求トルクＴｒ＊は、実施例では、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと要求トルクＴｒ＊との関係を予め求めて要求トルク設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとが与えられると記憶しているマップから対応する要求トルクＴｒ＊を導出することにより設定するものとした。この要求トルク設定用マップの一例を図４に示す。また、車両要求パワーＰｅ＊は、導出した要求トルクＴｒ＊にリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒを乗じたものとバッテリ５０の充放電要求パワーＰｂ＊と損失Ｌｏｓｓとの和により演算されたものを設定するものとした。ここで、リングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒは、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで割ることにより求めたり、車速Ｖに換算係数を乗じることにより求めたりすることができる。また、充放電要求パワーＰｂ＊は、残容量ＳＯＣやアクセル開度Ａｃｃに基づいて設定することができる。
続いて、高トルク要求がなされているか否かを判定し（ステップＳ１２０）、高トルク要求がなされていないとき、エンジン２２の運転ポイントを設定するための制約である動作ラインとして、エンジン２２を効率よく運転する制約である燃費優先動作ラインを実行用動作ラインに設定し（ステップＳ１３０）、高トルク要求がなされているときには、動作ラインとして、同一の回転数でエンジン２２からより高トルクを出力する制約である高トルク用動作ラインを実行用動作ラインに設定する（ステップＳ１４０）。筒内用燃料噴射バルブ１２５からの燃料噴射だけでエンジン２２を運転する際の燃費優先動作ラインと高トルク用動作ラインの一例を図５に示し、ポート用燃料噴射バルブ１２６からの燃料噴射だけでエンジン２２を運転する際の燃費優先動作ラインと高トルク用動作ラインの一例を図６に示す。図５中の一点鎖線はポート用燃料噴射バルブ１２６からの燃料噴射だけでエンジン２２を運転する際の燃費優先動作ラインであり、図６中の一点鎖線は、筒内用燃料噴射バルブ１２５からの燃料噴射だけでエンジン２２を運転する際の高トルク用動作ラインである。図５および図６から解るように、高トルク用動作ラインは燃費優先動作ラインより高トルク側となる。また、筒内用燃料噴射バルブ１２５からの燃料噴射だけでエンジン２２を運転する際の動作ラインは、燃費優先動作ラインと高トルク用動作ラインの両動作ラインとも、筒内噴射の方がポート噴射より燃焼室への吸入空気の充填率が高くなることから、ポート用燃料噴射バルブ１２６からの燃料噴射だけでエンジン２２を運転する際の対応する動作ラインより高トルク側となる。ここで、ステップＳ１３０の燃費優先動作ラインを実行用動作ラインに設定する処理は、筒内用燃料噴射バルブ１２５からの燃料噴射だけでエンジン２２を運転する際の筒内噴射用の燃費優先動作ラインとポート用燃料噴射バルブ１２６からの燃料噴射だけでエンジン２２を運転する際のポート噴射用の燃費優先動作ラインとを各々実行用動作ラインに設定する処理となり、ステップＳ１４０の高トルク用動作ラインを実行用動作ラインに設定する処理は、筒内用燃料噴射バルブ１２５からの燃料噴射だけでエンジン２２を運転する際の筒内噴射用の高トルク用動作ラインとポート用燃料噴射バルブ１２６からの燃料噴射だけでエンジン２２を運転する際のポート噴射用の高トルク用動作ラインとを各々実行用動作ラインに設定する処理となる。
こうして実行用動作ラインを設定すると、筒内噴射およびポート噴射に対して各々設定した実行用動作ラインを用いて車両要求パワーＰｅ＊を出力する際の運転ポイントとして、筒内噴射用の回転数Ｎｉ，トルクＴｉおよびポート噴射用の回転数Ｎｐ，トルクＴｐを設定する（ステップＳ１５０，Ｓ１６０）。筒内噴射およびポート噴射に対して燃費優先動作ラインを実行用動作ラインとして設定したときの筒内噴射用の回転数Ｎｉ，トルクＴｉを設定する際の様子を図５に、ポート噴射用の回転数Ｎｐ，トルクＴｐを設定する際の様子を図６に示す。筒内噴射用の回転数Ｎｉ，トルクＴｉは、図５に示すように、燃費優先動作ラインと車両要求パワーＰｅ＊（＝Ｎｉ×Ｔｉ）が一定の曲線との交点により求めることができ、ポート噴射用の回転数Ｎｐ，トルクＴｐは、図６に示すように、燃費優先動作ラインと車両要求パワーＰｅ＊（＝Ｎｐ×Ｔｐ）が一定の曲線との交点により求めることができる。
続いて、設定した筒内噴射用の回転数Ｎｉとポート噴射用の回転数Ｎｐとを分担率ｋで按分したもの（次式（１）参照）としてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を設定すると共に車両要求パワーＰｅ＊を設定した目標回転数Ｎｅ＊で除して目標トルクＴｅ＊を設定する（ステップＳ１７０）。
Ne*=k・Ni+(1-k)・Np (1)
エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定すると、設定した目標回転数Ｎｅ＊とリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒ（＝Ｎｍ２／Ｇｒ）と動力分配統合機構３０のギヤ比ρとを用いて次式（２）によりモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を設定すると共に設定した目標回転数Ｎｍ１＊と現在の回転数Ｎｍ１とに基づいて次式（３）によりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定する（ステップＳ１８０）。動力分配統合機構３０の各回転要素の回転数とトルクの力学的な関係を示す共線図を図７に示す。図中、左のＳ軸はサンギヤ３１の回転数を示し、Ｃ軸はキャリア３４の回転数を示し、Ｒ軸はリングギヤ３２（リングギヤ軸３２ａ）の回転数Ｎｒを示す。前述したように、サンギヤ３１の回転数はモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１でありキャリア３４の回転数はエンジン２２の回転数Ｎｅであるから、モータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊はリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒとエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と動力分配統合機構３０のギヤ比ρとに基づいて式（２）により計算することができる。したがって、モータＭＧ１が目標回転数Ｎｍ１＊で回転するようトルク指令Ｔｍ１＊を設定してモータＭＧ１を駆動制御することにより、エンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊で回転させることができる。ここで、式（３）は、モータＭＧ１を目標回転数Ｎｍ１＊で回転させるためのフィードバック制御における関係式であり、式（３）中、右辺第２項の「ＫＰ」は比例項のゲインであり、右辺第３項の「ＫＩ」は積分項のゲインである。なお、図７におけるＲ軸上の２つの太線矢印は、エンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊の運転ポイントで定常運転したときにエンジン２２から出力されるトルクＴｅ＊がリングギヤ軸３２ａに伝達されるトルクと、モータＭＧ２から出力されるトルクＴｍ２＊がリングギヤ軸３２ａに作用するトルクとを示す。
Nm1*=(Ne*・(1+ρ)-Nm2/Gr)/ρ (2)
Tm1*=前回Tm1*＋KP（Nm1*-Nm1)＋KI∫(Nm1*-Nm1)dt (3)
モータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊とトルク指令Ｔｍ１＊とを設定すると、要求トルクＴｒ＊とトルク指令Ｔｍ１＊と動力分配統合機構３０のギヤ比ρと減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒとに基づいて要求トルクＴｒ＊をリングギヤ軸３２ａに作用させるためにモータＭＧ２から出力すべきトルクとしての仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを図７の共線図のトルクの釣り合いから定まる次式（４）により計算すると共に（ステップＳ１９０）、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，ＷｏｕｔとモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊と現在のモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１とモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２とに基づいて次式（５）および次式（６）によりモータＭＧ２から出力してもよいトルクの下限，上限としてのトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘを計算し（ステップＳ２００）、計算した仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐと計算したトルク制限Ｔｍ２ｍａｘとのうち小さい方と計算したトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎとを比較して大きい方をモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊に設定する（ステップＳ２１０）。これにより、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で制限したトルクとして設定することができる。
Tm2tmp=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr (4)
Tm2min=(Win-Tm1*・Nm1)/Nm2 (5)
Tm2max=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2 (6)
こうしてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊，モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定すると、エンジン２２の目標トルクＴｅ＊と分担率ｋについてはエンジンＥＣＵ２４に、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０にそれぞれ送信して（ステップＳ２２０）、本ルーチンを終了する。目標トルクＴｅ＊と分担率ｋを受信したエンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊で回転したときに目標トルクＴｅ＊のトルクが出力されるよう分担率ｋに基づいて筒内用燃料噴射バルブ１２５およびポート用燃料噴射バルブ１２６から燃料噴射するよう燃料噴射制御を行なうと共に点火制御やスロットル開度制御などの制御を行なう。また、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、トルク指令Ｔｍ１＊でモータＭＧ１が駆動されると共にトルク指令Ｔｍ２＊でモータＭＧ２が駆動されるようインバータ４１，４２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。
以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、筒内用燃料噴射バルブ１２５からの燃料噴射だけでエンジン２２を運転する際の筒内噴射用の動作ラインを用いて設定された筒内噴射用の回転数Ｎｉとポート用燃料噴射バルブ１２６からの燃料噴射だけでエンジン２２を運転する際のポート噴射用の動作ラインを用いて設定されたポート噴射用の回転数Ｎｐとを、筒内用燃料噴射バルブ１２５からの燃料噴射とポート用燃料噴射バルブ１２６からの燃料噴射の分担率ｋによって按分してエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定し、エンジン２２がこの運転ポイントで運転されると共に駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに要求トルクＴｒ＊が出力されるようモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定してエンジン２２およびモータＭＧ１，ＭＧ２を制御するから、筒内用燃料噴射バルブ１２５とポート用燃料噴射バルブ１２６とから燃料噴射を分担して行なう場合でも、エンジン２２をより適正に運転することができると共にリングギヤ軸３２ａに要求トルクＴｒ＊を出力することができる。特に動作ラインとして燃費優先動作ラインを用いるものとすれば、筒内用燃料噴射バルブ１２５とポート用燃料噴射バルブ１２６とから燃料噴射を分担して行なう場合でも、エンジン２２をより効率よく運転することができると共にリングギヤ軸３２ａに要求トルクＴｒ＊を出力することができる。
また、実施例のハイブリッド自動車２０によれば、高トルク要求がなされていないときには筒内噴射用の動作ラインもポート噴射用の動作ラインも共に燃費優先動作ラインを用いてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊を設定してエンジン２２やモータＭＧ１，ＭＧ２を制御し、高トルク要求がなされているときには筒内噴射用の動作ラインもポート噴射用の動作ラインも共に高トルク用動作ラインを用いてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊を設定してエンジン２２やモータＭＧ１，ＭＧ２を制御するから、高トルク要求に基づいてエンジン２２の運転ポイントを設定するための制約の変更を伴って筒内用燃料噴射バルブ１２５とポート用燃料噴射バルブ１２６とから燃料噴射を分担して行なう場合でも、エンジン２２をより適正に運転することができると共にリングギヤ軸３２ａに要求トルクＴｒ＊を出力することができる。
さらに、実施例のハイブリッド自動車２０によれば、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊をバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で設定してモータＭＧ２を駆動制御するから、バッテリ５０が過大な電力により充放電されるのを抑制することができ、バッテリ５０の劣化を抑制することができる。
実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の動力を動力分配統合機構３０を介して駆動輪３９ａ，３９ｂに接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図８の変形例のハイブリッド自動車１２０に例示するように、モータＭＧ２の動力をリングギヤ軸３２ａが接続された車軸（駆動輪３９ａ，３９ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（図８における車輪３９ｃ，３９ｄに接続された車軸）に接続するものとしたり、図９の変形例のハイブリッド自動車２２０に例示するように、エンジン２２のクランクシャフト２６に接続されたインナーロータ２３２と駆動輪３９ａ，３９ｂに動力を出力する駆動軸に接続されたアウターロータ２３４とを有し、エンジン２２の動力の一部を駆動軸に伝達すると共に残余の動力を電力に変換する対ロータ電動機２３０を備えるものとしたりしてもよい。
次に、本発明の第２の実施例としての自動車３２０について説明する。図１０は、本発明の第２の実施例としての動力出力装置を搭載した自動車３２０の構成の概略を示す構成図である。第２実施例の自動車３２０は、図１０および図１に示すように、第１実施例のハイブリッド自動車２０における動力分配統合機構３０やモータＭＧ１，モータＭＧ２に代えてトルクコンバータ３４０とベルト式の無段変速機であるＣＶＴ３５０とを備えるハード構成をしている。重複した説明を回避するため、第２実施例の自動車３２０の構成のうち第１実施例のハイブリッド自動車２０の構成と同一の構成については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。なお、第２実施例の自動車３２０における燃料ポンプ６２や高圧燃料ポンプ６４のアクチュエータとしての電動機６２ａ，６４ａに電力供給を行なうバッテリ３３０には、エンジン２２のクランクシャフト２６に掛けられた図示しないベルトにより駆動する図示しないオルタネータにより発電された電力が供給されるようになっている。
第２実施例の自動車３２０は、図１０に示すように、筒内用燃料噴射バルブ１２５とポート用燃料噴射バルブ１２６とを備える第１実施例で説明したエンジン２２と、エンジン２２のクランクシャフト２６にダンパ２８を介して接続された周知の流体式のトルクコンバータ３４０と、このトルクコンバータ３４０にインプットシャフト３５１が接続されると共にデファレンシャルギヤ３８を介して駆動輪３９ａ，３９ｂに接続されたギヤ機構３７にアウトプットシャフト３５２が接続されたベルト式の無段変速機としてのＣＶＴ３５０と、車両全体をコントロールする電子制御ユニット３７０とを備える。
ＣＶＴ３５０は、溝幅が変更可能でインプットシャフト３５１に接続されたプライマリープーリー３５３と、同じく溝幅が変更可能で駆動軸としてのアウトプットシャフト３５２に接続されたセカンダリープーリー３５４と、プライマリープーリー３５３およびセカンダリープーリー３５４の溝に架けられたベルト３５５と、プライマリープーリー３５３およびセカンダリープーリー３５４の溝幅を変更する第１アクチュエータ３５６および第２アクチュエータ３５７とを備え、第１アクチュエータ３５６および第２アクチュエータ３５７を用いてプライマリープーリー３５３およびセカンダリープーリー３５４の溝幅を変更することによりインプットシャフト３５１の動力を無段階に変速してアウトプットシャフト３５２に出力する。ここで、第１アクチュエータ３５６は変速比の制御に用いられ、油圧式のアクチュエータとして構成されており、第２アクチュエータ３５７はＣＶＴ３５０の伝達トルク容量を調節するためのベルト３５５の狭圧力の制御に用いられ、油圧式のアクチュエータとして構成されている。なお、第１アクチュエータ３５６および第２アクチュエータ３５７の駆動に必要な油圧は、エンジン２２のクランクシャフト２６に取り付けられた図示しない機械式のポンプにより発生する。ＣＶＴ３５０の変速制御やベルト狭圧力制御は、ＣＶＴ用電子制御ユニット（以下、ＣＶＴＥＣＵという）３５９により行なわれる。このＣＶＴＥＣＵ３５９には、インプットシャフト３５１に取り付けられた回転数センサ３６１からのインプットシャフト３５１の回転数Ｎｉｎやアウトプットシャフト３５２に取り付けられた回転数センサ３６２からのアウトプットシャフト３５２の回転数Ｎｏｕｔなどが入力されており、ＣＶＴＥＣＵ３５９からは第１アクチュエータ３５６および第２アクチュエータ３５７への駆動信号などが出力されている。また、ＣＶＴＥＣＵ３５９は、電子制御ユニット３７０と通信しており、電子制御ユニット３７０からの制御信号によってＣＶＴ３５０の変速比（ギヤ比）γを制御すると共に必要に応じてインプットシャフト３５１の回転数Ｎｉｎやアウトプットシャフト３５２の回転数ＮｏｕｔなどＣＶＴ３５０の運転状態に関するデータを電子制御ユニット３７０に出力する。
電子制御ユニット３７０は、第１実施例のハイブリッド用電子制御ユニット７０と同様に、ＣＰＵ３７２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ３７２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ３７４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ３７６と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。電子制御ユニット３７０には、イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号やシフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ８８からの車速Ｖなどが入力ポートを介して入力されている。電子制御ユニット３７０は、前述したように、エンジンＥＣＵ２４やＣＶＴＥＣＵ３５９と通信ポートを介して接続されており、エンジンＥＣＵ２４やＣＶＴＥＣＵ３５９と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。
次に、こうして構成された第２実施例の自動車３２０の動作について説明する。図１１は、第２実施例の電子制御ユニット３７０により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎（例えば、数ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。
駆動制御ルーチンが実行されると、電子制御ユニット３７０のＣＰＵ３７２は、まず、アクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃや車速センサ８８からの車速Ｖ，インプットシャフト３５１の回転数Ｎｉｎ，アウトプットシャフト３５２の回転数Ｎｏｕｔ，筒内用燃料噴射バルブ１２５からの燃料噴射とポート用燃料噴射バルブ１２６からの燃料噴射の分担率ｋ，燃費より高トルクを優先する高トルク要求などのデータを入力する処理を実行する（ステップＳ３００）。ここで、インプットシャフト３５１の回転数Ｎｉｎとアウトプットシャフト３５２の回転数Ｎｏｕｔは、回転数センサ３６１や回転数センサ３６２により検出されたものをＣＶＴＥＣＵ３５９から通信により入力するものとした。分担率ｋや高トルク要求については第１実施例で説明した。
こうしてデータを入力すると、入力したアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動輪３９ａ，３９ｂに連結された駆動軸としてのアウトプットシャフト３５２に出力すべき要求トルクＴｏｕｔ＊と車両全体に要求される車両要求パワーＰｅ＊とを設定する（ステップＳ３１０）。ここで、要求トルクＴｏｕｔ＊は、実施例では、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと要求トルクＴｏｕｔ＊との関係を予め求めて要求トルク設定用マップとしてＲＯＭ３７４に記憶しておき、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとが与えられると記憶しているマップから対応する要求トルクＴｏｕｔ＊を導出することにより設定するものとした。この要求トルク設定用マップの一例は図４に例示したものと同様である。また、車両要求パワーＰｅ＊は、導出した要求トルクＴｏｕｔ＊にアウトプットシャフト３５２の回転数Ｎｏｕｔを乗じたものとして設定するものとした。
続いて、図３の駆動制御ルーチンのステップＳ１２０〜Ｓ１７０の処理と同一の処理を行なってエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する（ステップＳ３２０〜Ｓ３７０）。そして、設定したエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊をインプットシャフト３５１の目標回転数Ｎｉ＊に設定し（ステップＳ３８０）、設定した目標トルクＴｅ＊と分担率ｋについてエンジンＥＣＵ２４に送信し、設定した目標回転数Ｎｉ＊についてはＣＶＴＥＣＵ３５９に送信して（ステップＳ３９０）、本ルーチンを終了する。目標トルクＴｅ＊と分担率ｋを受信したエンジンＥＣＵ２４は、第１実施例と同様に、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊で回転したときに目標トルクＴｅ＊のトルクが出力されるよう分担率ｋに基づいて筒内用燃料噴射バルブ１２５およびポート用燃料噴射バルブ１２６から燃料噴射するよう燃料噴射制御を行なうと共に点火制御やスロットル開度制御などの制御を行なう。目標回転数Ｎｉｎ＊を受信したＣＶＴＥＣＵ３５９は、インプットシャフト３５１の回転数Ｎｉｎが目標回転数Ｎｉ＊になるように第１アクチュエータ３５６および第２アクチュエータ３５７を駆動制御する。
以上説明した第２実施例の自動車３２０によれば、筒内用燃料噴射バルブ１２５からの燃料噴射だけでエンジン２２を運転する際の筒内噴射用の動作ラインを用いて設定された筒内噴射用の回転数Ｎｉとポート用燃料噴射バルブ１２６からの燃料噴射だけでエンジン２２を運転する際のポート噴射用の動作ラインを用いて設定されたポート噴射用の回転数Ｎｐとを、筒内用燃料噴射バルブ１２５からの燃料噴射とポート用燃料噴射バルブ１２６からの燃料噴射の分担率ｋによって按分してエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定し、エンジン２２がこの運転ポイントで運転されると共に駆動軸としてのアウトプットシャフト３５２に要求トルクＴｏｕｔ＊が出力されるようインプットシャフト３５１の目標回転数Ｎｉ＊を設定してエンジン２２とＣＶＴ３５０とを制御するから、筒内用燃料噴射バルブ１２５とポート用燃料噴射バルブ１２６とから燃料噴射を分担して行なう場合でも、エンジン２２をより適正に運転することができると共にアウトプットシャフト３５２に要求トルクＴｏｕｔ＊を出力することができる。特に動作ラインとして燃費優先動作ラインを用いるものとすれば、筒内用燃料噴射バルブ１２５とポート用燃料噴射バルブ１２６とから燃料噴射を分担して行なう場合でも、エンジン２２をより効率よく運転することができると共にアウトプットシャフト３５２に要求トルクＴｏｕｔ＊を出力することができる。
また、第２実施例の自動車３２０によれば、高トルク要求がなされていないときには筒内噴射用の動作ラインもポート噴射用の動作ラインも共に燃費優先動作ラインを用いてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊を設定してエンジン２２やＣＶＴ３５０を制御し、高トルク要求がなされているときには筒内噴射用の動作ラインもポート噴射用の動作ラインも共に高トルク用動作ラインを用いてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊を設定してエンジン２２やＣＶＴ３５０を制御するから、高トルク要求に基づいてエンジン２２の運転ポイントを設定するための制約の変更を伴って筒内用燃料噴射バルブ１２５とポート用燃料噴射バルブ１２６とから燃料噴射を分担して行なう場合でも、エンジン２２をより適正に運転することができると共にアウトプットシャフト３５２に要求トルクＴｏｕｔ＊を出力することができる。
第２実施例の自動車３２０では、無段変速機としてベルト式のＣＶＴ３５０を用いるものとしたが、トロイダル式の無段変速機など種々の無段変速機を用いるものとしてもよい。
第２実施例の自動車３２０では、設定したエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊をインプットシャフト３５１の目標回転数Ｎｉ＊に設定し、インプットシャフト３５１の回転数Ｎｉｎが目標回転数Ｎｉ＊になるように第１アクチュエータ３５６および第２アクチュエータ３５７を駆動制御するものとしたが、設定したエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊をインプットシャフト３５１の目標回転数Ｎｉ＊に設定すると共に設定した目標回転数Ｎｉ＊をアウトプットシャフト３５２の回転数Ｎｏｕｔで除して目標ギヤ比γ＊を求め、この目標ギヤ比γ＊となるように第１アクチュエータ３５６および第２アクチュエータ３５７を駆動制御するものとしてもよい。
第１実施例のハイブリッド自動車２０や第２実施例の自動車３２０では、筒内噴射用の動作ラインとポート噴射用の動作ラインとして共に燃費優先動作ラインと高トルク用動作ラインの二つの制約を用意し、高トルク要求の有無によりいずれかを実行用動作ラインとして設定して用いるものとしたが、三つ以上の制約を用意し、異なる成立条件によりいずれかの制約の動作ラインを実行用動作ラインとして設定して用いるものとしてもよい。また、一つの制約、例えば、筒内噴射用の動作ラインもポート噴射用の動作ラインも共に燃費優先動作ラインだけしか用いないものとしても構わない。
第１実施例のハイブリッド自動車２０や第２実施例の自動車３２０では、筒内用燃料噴射バルブ１２５からの燃料噴射だけでエンジン２２を運転する際の筒内噴射用の動作ラインを用いて設定された筒内噴射用の回転数Ｎｉとポート用燃料噴射バルブ１２６からの燃料噴射だけでエンジン２２を運転する際のポート噴射用の動作ラインを用いて設定されたポート噴射用の回転数Ｎｐとを、筒内用燃料噴射バルブ１２５からの燃料噴射とポート用燃料噴射バルブ１２６からの燃料噴射の分担率ｋによって按分してエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定するものとしたが、第１の分担率（例えば０．１）で筒内用燃料噴射バルブ１２５とポート用燃料噴射バルブ１２６とから燃料噴射してエンジン２２を運転する際の第１動作ラインを用いて設定された第１回転数Ｎ１と第２の分担率（例えば０．９）で筒内用燃料噴射バルブ１２５とポート用燃料噴射バルブ１２６とから燃料噴射してエンジン２２を運転する際の第２動作ラインを用いて設定された第２回転数Ｎ２とを、筒内用燃料噴射バルブ１２５からの燃料噴射とポート用燃料噴射バルブ１２６からの燃料噴射の分担率ｋを用いて按分してエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定するものとしてもよい。
第１実施例のハイブリッド自動車２０や第２実施例の自動車３２０では、筒内用燃料噴射バルブ１２５からの燃料噴射だけでエンジン２２を運転する際の筒内噴射用の動作ラインを用いて設定された筒内噴射用の回転数Ｎｉとポート用燃料噴射バルブ１２６からの燃料噴射だけでエンジン２２を運転する際のポート噴射用の動作ラインを用いて設定されたポート噴射用の回転数Ｎｐとを、筒内用燃料噴射バルブ１２５からの燃料噴射とポート用燃料噴射バルブ１２６からの燃料噴射の分担率ｋによって按分してエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定するものとしたが、筒内噴射用の回転数Ｎｉとポート噴射用の回転数Ｎｐとに対して分担率ｋを用いてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定するものであれば如何なる手法によりエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定するものとしてもよい。例えば、筒内噴射用の回転数Ｎｉとポート噴射用の回転数Ｎｐとに対して、分担率ｋに加えて筒内噴射およびポート噴射に対する重みをもって按分することによりエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定するものとしたり、分担率ｋの変化に対して緩変化処理を施して得られる分担率を用いてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定するものなどとしてもよい。
第１実施例のハイブリッド自動車２０や第２実施例の自動車３２０では、電動駆動する高圧燃料ポンプ６４を用いてデリバリパイプ６６に加圧して燃料を供給するものとしたが、エンジン２２のクランクシャフト２６やこのクランクシャフト２６により駆動されるカムシャフトの回転により駆動する機械式の高圧燃料ポンプを用いてデリバリパイプ６６に加圧して燃料を供給するものとしてもよい。
第１実施例や第２実施例に示したように、筒内用燃料噴射バルブ１２５とポート用燃料噴射バルブ１２６とを有するエンジン２２を搭載すると共に任意の運転ポイントで運転されるエンジン２２からの動力をトルク変換して車軸側に伝達する装置や機構を備える自動車であれば如何なる構成の自動車としてもよい。更に、こうした筒内用燃料噴射バルブ１２５とポート用燃料噴射バルブ１２６とを備えるエンジン２２やトルクの伝達装置や機構などからなる動力出力装置を自動車以外の列車などの車両や船舶，航空機などの移動体に搭載するものとしてもよく、移動体以外の設備に組み込まれるものとしても構わない。また、こうした動力出力装置や車両の形態だけでなく動力出力装置や車両の制御方法の形態としてもよい。
以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
本発明は、動力出力装置や車両の製造産業に利用可能である。
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自動車２０の構成の概略を示す構成図である。 エンジン２２の構成の概略を示す構成図である。 実施例のハイブリッド自動車２０のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。 筒内噴射用の燃費優先動作ラインと高トルク用動作ラインの一例および筒内噴射用の回転数ＮｉとトルクＴｉとを設定する様子を示す説明図である。 ポート噴射用の燃費優先動作ラインと高トルク用動作ラインの一例およびポート噴射用の回転数ＮｐとトルクＴｐとを設定する様子を示す説明図である。 動力分配統合機構３０の各回転要素における回転数とトルクの力学的な関係を示す共線図である。 変形例のハイブリッド自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。 変形例のハイブリッド自動車２２０の構成の概略を示す構成図である。 本発明の第２の実施例としての動力出力装置を搭載した自動車３２０の構成の概略を示す構成図である。 第２実施例の自動車３２０の電子制御ユニット３７０により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
符号の説明
２０，１２０，２２０ ハイブリッド自動車、２２ エンジン、２４ エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２６ クランクシャフト、２８ ダンパ、３０ 動力分配統合機構、３１ サンギヤ、３２ リングギヤ、３２ａ リングギヤ軸、３３ ピニオンギヤ、３４ キャリア、３５ 減速ギヤ、３７ ギヤ機構、３８ デファレンシャルギヤ、３９ａ，３９ｂ 駆動輪、３９ｃ，３９ｄ 車輪、４０ モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２ インバータ、４３，４４ 回転位置検出センサ、５０ バッテリ、５１ 温度センサ、５２ バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、５４ 電力ライン、６０ 燃料タンク、６２ 燃料ポンプ、６２ａ，６４ａ 電動機、６４ 高圧燃料ポンプ、６６ デリバリパイプ、６７ リリーフバルブ、６８ リリーフパイプ、６９ 燃圧センサ、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット、７２ ＣＰＵ、７４ ＲＯＭ、７６ ＲＡＭ、８０ イグニッションスイッチ、８１ シフトレバー、８２ シフトポジションセンサ、８３ アクセルペダル、８４ アクセルペダルポジションセンサ、８５ ブレーキペダル、８６ ブレーキペダルポジションセンサ、８８ 車速センサ、９０ ＤＣ／ＤＣコンバータ、１２２ エアクリーナ、１２４ スロットルバルブ、１２５，１２５ａ〜１２５ｄ 筒内用燃料噴射バルブ、１２６，１２６ａ〜１２６ｄ ポート用燃料噴射バルブ、１２８ 吸気バルブ、１３０ 点火プラグ、１３２ ピストン、１３４ 浄化装置、１３６ スロットルモータ、１３８ イグニッションコイル、１４０ クランクポジションセンサ、１４２ 水温センサ、１４４ カムポジションセンサ、１４６ スロットルバルブポジションセンサ、１４８ バキュームセンサ、１５０ 可変バルブタイミング機構、２３０ 対ロータ電動機、２３２ インナーロータ ２３４ アウターロータ、３２０ 自動車、３３０ バッテリ、３４０ トルクコンバータ、３５０ ＣＶＴ、３５１ インプットシャフト、３５２ アウトプットシャフト、３５３ プライマリープーリー、３５４ セカンダリープーリー、３５５ ベルト、３５６ 第１アクチュエータ、３５７ 第２アクチュエータ、３６１，３６２ 回転数センサ、３７０ 電子制御ユニット、３７２ ＣＰＵ、３７４ ＲＯＭ、３７６ ＲＡＭ、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (8)

  1. 駆動軸に動力を出力可能とする動力出力装置であって、
    筒内に燃料を噴射する筒内用燃料噴射弁と吸気ポートに燃料を噴射するポート用燃料噴射弁とを有する内燃機関と、
    前記内燃機関からの動力をトルク変換を伴って前記駆動軸に出力可能なトルク変換手段と、
    前記駆動軸に出力すべき目標駆動力を設定する目標駆動力設定手段と、
    前記設定された目標駆動力に基づいて前記内燃機関から出力する目標動力を設定する目標動力設定手段と、
    第１の分担率で前記筒内用燃料噴射弁と前記ポート用燃料噴射弁とから燃料噴射した際に前記内燃機関の回転数とトルクとからなる運転状態に課す制約である第１の制約と前記設定された目標動力とに基づいて前記内燃機関の運転状態である第１運転状態を設定すると共に前記第１の分担率とは異なる第２の分担率で前記筒内用燃料噴射弁と前記ポート用燃料噴射弁とから燃料噴射した際に前記内燃機関の回転数とトルクとからなる運転状態に課す制約である第２の制約と前記設定された目標動力とに基づいて前記内燃機関の運転状態である第２運転状態を設定し、前記設定した第１運転状態と第２運転状態とを前記第１の分担率と前記第２の分担率とに対する前記筒内用燃料噴射弁からの燃料噴射と前記ポート用燃料噴射弁からの燃料噴射との分担率の比率で按分した運転状態を前記内燃機関の目標運転状態として設定する目標運転状態設定手段と、
    前記内燃機関が前記分担率による燃料噴射を伴って前記設定された目標運転状態で運転されると共に前記設定された目標駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記トルク変換手段とを制御する制御手段と、
    を備える動力出力装置。
  2. 請求項１記載の動力出力装置であって、
    前記第１の制約および前記第２の制約は、複数の条件に対する複数の制約を有し、
    前記制御手段は、前記複数の条件のうち同一の条件に対応する前記第１の制約と前記第２の制約とを用いて前記目標運転状態を設定する手段である
    動力出力装置。
  3. 前記複数の制約は、前記内燃機関を効率よく運転する効率運転制約と前記内燃機関から高トルクを出力する高トルク出力制約とのうち少なくとも一方を含む請求項２記載の動力出力装置。
  4. 請求項１ないし３いずれか記載の動力出力装置であって、
    前記第１の制約は、前記筒内用燃料噴射弁からの燃料噴射だけで前記内燃機関を運転する際の制約であり、
    前記第２の制約は、前記ポート用燃料噴射弁からの燃料噴射だけで前記内燃機関を運転する際の制約である
    動力出力装置。
  5. 請求項１ないし４いずれか記載の動力出力装置であって、
    前記トルク変換手段は、無段変速機であり、
    前記制御手段は、前記設定された目標運転状態における回転数で前記内燃機関が回転するよう前記トルク変換手段の変速比を変更する手段である
    動力出力装置。
  6. 請求項１ないし４いずれか記載の動力出力装置であって、
    前記トルク変換手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され電力と動力の入出力を伴って前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力する電力動力入出力手段と、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、を備える手段であり、
    前記制御手段は、前記設定された目標運転状態で前記内燃機関が運転されると共に前記設定された要求駆動力に基づく動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御する手段である
    動力出力装置。
  7. 前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と回転軸との３軸に接続され該３軸のうちのいずれか２軸に入出力された動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、前記回転軸に動力を入出力可能な発電機とを備える手段である請求項６記載の動力出力装置。
  8. 請求項１ないし７いずれか記載の動力出力装置を搭載し、車軸が前記駆動軸に接続されてなる車両。
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