JP5741698B2 - ハイブリッド自動車及びハイブリッド自動車におけるエンジン及びモータジェネレータの仕様設定方法 - Google Patents
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Description
本発明は、エンジンとトランスミッションとの間にモータ・ジェネレータが配置されたパラレル式ハイブリッド自動車、並びに該ハイブリッド自動車におけるエンジン及びモータ・ジェネレータの仕様設定方法に関するものである。
従来より、エンジンとモータ・ジェネレータとを備えたハイブリッド自動車が知られている。このようなハイブリッド自動車の1つに、パラレル式ハイブリッド自動車がある(例えば、特許文献1)。パラレル式ハイブリッド自動車は、例えば、相対的に低負荷の運転領域においては、モータ・ジェネレータのみで車輪を駆動し、相対的に中負荷及び高負荷の運転領域においては、エンジンのみ、又は、エンジン及びモータ・ジェネレータで車輪を駆動する。また、パラレル式ハイブリッド自動車は、車両の減速時には、モータ・ジェネレータにより回生動作を行ってバッテリの充電を行う。さらに、パラレル式ハイブリッド自動車は、エンジンのみで車輪を駆動する場合であっても、車両要求トルク以上の負荷であって且つ燃費率の良い負荷の運転領域で運転することによって、車輪を駆動しながら、車両要求トルクを超えた余剰トルクでモータ・ジェネレータを作動させて発電行う場合もある。
前述の如く、エンジンの効率は運転領域に応じて異なり、当然ながら、効率の良い運転領域でエンジンを運転することが好ましい。ところが、ハイブリッド自動車においては、モータ・ジェネレータも設けられており、モータ・ジェネレータには、モータ・ジェネレータの効率の良い運転領域が存在する。つまり、ハイブリッド自動車の場合、エンジンの効率だけを求めてもシステム全体の効率を向上させることはできず、エンジン以外の要素も考慮に入れなければならない。
ここで開示する技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ハイブリッド自動車のシステム全体の効率を向上させることにある。
ここで開示する技術は、エンジンとトランスミッションとの間にモータ・ジェネレータが配置されたパラレル式のハイブリッド自動車のエンジン及びモータ・ジェネレータの仕様設定方法が対象である。そして、前記エンジンは、低負荷の運転領域においてリーン運転を行うように構成され、前記エンジンの燃費率が最高燃費率に対して所定割合以上となる運転領域のうち低回転側部分で運転されている状態において、該エンジンの出力を増大させるときには、該低回転側部分内で運転状態が制御され、前記モータ・ジェネレータの発電効率が最高となる回転数が、前記エンジンの燃費率が最高燃費率に対して所定割合以上となる運転領域のうち低回転側部分の回転数範囲内に入るように、該エンジン及び該モータ・ジェネレータの仕様を設定するようにしたものである。
ここで、「低負荷」とは、エンジンの運転領域を低負荷領域及び高負荷領域の2つに分けたときの低負荷領域に相当するとしてもよい。
前記の構成においては、前記ハイブリッド自動車は、エンジンとトランスミッションとの間にモータ・ジェネレータが配置されたパラレル式のハイブリッド自動車であるので、エンジンとモータ・ジェネレータとの両方が同時に作動する場合がある。例えば、エンジンを車両要求トルク以上の負荷で運転して、余剰トルクでモータ・ジェネレータを作動させることによって、駆動輪を駆動しつつ、発電を行う場合がある。この場合、エンジンとトランスミッションとの間にモータ・ジェネレータが配置されているため、モータ・ジェネレータは、エンジンと同じ回転数で回転する。そのため、モータ・ジェネレータの最高発電効率点の回転数をエンジンの燃費率の高い運転領域の回転数範囲内に設定することによって、エンジンを燃費率の高い運転領域で運転しつつ、同時に、モータ・ジェネレータも発電効率が高い回転数で運転することができる。ここで、前記の構成によれば、エンジンは、低負荷の運転領域でリーン運転を行うため、低負荷の運転領域における燃費率が改善されている。その結果、エンジンの燃費率の高い運転領域は、低負荷側に、さらには、低回転側に拡大される。エンジンの燃費率の高い運転領域が回転数方向に拡大されると、モータ・ジェネレータの最高発電効率点の回転数をエンジンの燃費率の高い運転領域の回転数範囲内に設定する際に、設定の自由度が広がる。そのような状況で、前記の構成では、モータ・ジェネレータの最高発電効率点の回転数を、エンジンの燃費率が最高燃費率に対して所定割合以上となる運転領域のうち低回転側部分の回転数範囲内に設定している。これにより、エンジンの燃費率及びモータ・ジェネレータの発電効率の両方が高い回転数で該エンジン及びモータ・ジェネレータを運転すると、トランスミッションの抵抗も低減することができる。つまり、トランスミッションの抵抗は、回転数が高くなるにつれて増大する。そのため、エンジンの燃費率が最高燃費率に対して所定割合以上となる運転領域のうち低回転側部分とは、該運転領域のうち、トランスミッションの抵抗が小さい部分ということができる。モータ・ジェネレータの最高発電効率の回転数を当該部分の回転数範囲内に設定することによって、エンジンの燃費率及びモータ・ジェネレータの発電効率の両方が高い回転数で該エンジン及びモータ・ジェネレータを運転すると、必然的に、トランスミッションの抵抗を低減することができる。さらに、車両の要求パワーが増大した場合であっても、前記燃費率が最高燃費率に対して所定割合以上となる運転領域のうち低回転側部分の中でエンジンの運転状態が制御される。そのため、エンジンの燃費率が高く、モータ・ジェネレータの発電効率が高く、トランスミッションの抵抗が低い状態をできる限り維持することができる。
また、ここに開示された技術は、エンジンとトランスミッションとの間にモータ・ジェネレータが配置されたパラレル式のハイブリッド自動車が対象である。そして、前記モータ・ジェネレータの発電効率が最高となる回転数は、前記エンジンの燃費率が最高燃費率に対して所定割合以上となる運転領域のうち低回転側部分の回転数範囲内に入るように構成され、前記エンジンは、低負荷の運転領域にあるときにリーン運転を行うように構成され、前記燃費率が最高燃費率に対して前記所定割合以上となる運転領域のうち低回転側部分で運転されている状態において、該エンジンの出力を増大させるときには、該低回転側部分内で運転状態が制御されるものとする。
前記の構成においては、前記ハイブリッド自動車は、エンジンとトランスミッションとの間にモータ・ジェネレータが配置されたパラレル式のハイブリッド自動車であるので、エンジンとモータ・ジェネレータとの両方が同時に作動する場合がある。例えば、エンジンを車両要求トルク以上の負荷で運転して、余剰トルクでモータ・ジェネレータを作動させることによって、駆動輪を駆動しつつ、発電を行う場合がある。この場合、エンジンとトランスミッションとの間にモータ・ジェネレータが配置されているため、モータ・ジェネレータは、エンジンと同じ回転数で回転する。そのため、モータ・ジェネレータの最高発電効率点の回転数をエンジンの燃費率の高い運転領域の回転数範囲内に設定することによって、エンジンを燃費率の高い運転領域で運転しつつ、同時に、モータ・ジェネレータも発電効率が高い回転数で運転することができる。ここで、前記の構成によれば、エンジンは、低負荷の運転領域でリーン運転を行うため、低負荷の運転領域における燃費率が改善されている。その結果、エンジンの燃費率の高い運転領域は、低負荷側に、さらには、低回転側に拡大される。エンジンの燃費率の高い運転領域が回転数方向に拡大されると、モータ・ジェネレータの最高発電効率点の回転数をエンジンの燃費率の高い運転領域の回転数範囲内に設定する際に、設定の自由度が広がる。そのような状況で、前記の構成では、モータ・ジェネレータの最高発電効率点の回転数を、エンジンの燃費率が最高燃費率に対して所定割合以上となる運転領域のうち低回転側部分の回転数範囲内に設定している。これにより、エンジンの燃費率及びモータ・ジェネレータの発電効率の両方が高い回転数で該エンジン及びモータ・ジェネレータを運転すると、トランスミッションの抵抗も低減することができる。さらに、車両の要求パワーが増大した場合であっても、前記燃費率が最高燃費率に対して所定割合以上となる運転領域のうち低回転側部分の中でエンジンの運転状態が制御される。そのため、エンジンの燃費率が高く、モータ・ジェネレータの発電効率が高く、トランスミッションの抵抗が低い状態をできる限り維持することができる。
前記所定割合は、95%であってもよい。
この構成によれば、前述の如く、エンジンの燃費率及びモータ・ジェネレータの発電効率の両方が高い回転数で該エンジン及びモータ・ジェネレータを運転すると、エンジンの燃費率を、最高燃費率に対して95%以上とすることができる。
前記エンジンの幾何学的圧縮比は、13以上であって、前記エンジンは、前記リーン運転時において、空気過剰率が2以上であるか又はG/Fが30以上であって、圧縮自己着火による燃焼を起こさせるものであってもよい。
このようなエンジンであれば、エンジンの燃費率の高い運転領域を低負荷及び低回転の運転領域まで広げることができる。その結果、エンジンの燃費率の高い運転領域とモータ・ジェネレータの最高発電効率点をできる限り低い回転数で合わせることができ、それにより、トランスミッションの抵抗をより一層低減することができる。
また、前記エンジンの幾何学的圧縮比は、13以上であって、前記エンジンの有効圧縮比に対する有効膨張比の比率は、高負荷側の運転領域よりも低負荷側の運転領域の方が高いものであってもよい。
同様に、このようなエンジンであれば、エンジンの燃費率の高い運転領域を低負荷及び低回転の運転領域まで広げることができる。その結果、エンジンの燃費率の高い運転領域とモータ・ジェネレータの最高発電効率点をできる限り低い回転数で合わせることができ、それにより、トランスミッションの抵抗をより一層低減することができる。
本発明によれば、エンジンの燃費率、モータ・ジェネレータの発電効率及びトランスミッションの効率の何れもが高い状態でエンジンを運転することができるため、ハイブリッド自動車のシステム全体の効率を向上させることができる。
以下、例示的な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図1に、ハイブリッド自動車の動力伝達系の概略構成図を示す。
ハイブリッド自動車100は、ガソリンエンジン(以下、単に「エンジン」という)1と、クラッチ61と、モータ・ジェネレータ5と、トランスミッション62と、駆動輪63,63と、バッテリ64とを備えており、いわゆるパラレル式のハイブリッド自動車である。エンジン1は、詳しくは後述するが、火花点火式内燃機関であって、少なくとも部分負荷の運転領域において混合気をリーン化する、いわゆるリーンバーンエンジンである。クラッチ61は、エンジン1とモータ・ジェネレータ5との連結と切断とを切り替えるものである。モータ・ジェネレータ5は、駆動輪63,63を駆動する一方で、減速時に回生動作を行ってバッテリ64を充電する。トランスミッション62は、トルクコンバータを有するオートマチックトランスミッションである。トランスミッション62は、駆動輪63,63の車輪駆動軸63aに、ギヤを介して動力伝達可能に連結されている。トランスミッション62は、エンジン1及びモータ・ジェネレータ5の駆動力を駆動輪63,63へ伝達する。
ハイブリッド自動車100においては、エンジン1、モータ・ジェネレータ5及びトランスミッション62がこの順で直列に連結されている。ただし、エンジン1とモータ・ジェネレータ5との間には、クラッチ61が介設されている。クラッチ61を連結することによって、エンジン1とモータ・ジェネレータ5とが連結される。この場合には、ハイブリッド自動車100は、エンジン1の動力だけで走行したり、エンジン1の動力にモータ・ジェネレータ5の動力を付加して走行したりする。さらには、ハイブリッド自動車100は、エンジン1の動力だけで走行する場合には、エンジン1の動力の一部をモータ・ジェネレータ5の駆動に用い、走行しながらバッテリの充電を行う場合もある。一方、クラッチ61を開放することにより、エンジン1とモータ・ジェネレータ5との連結が切断される。ハイブリッド自動車100がモータ・ジェネレータ5の動力のみで走行する場合には、この状態となる。
以下に、ハイブリッド自動車100のエンジン・システムの詳細について説明する。図2に、エンジン・システムの構成の概略図を示す。エンジン・システムは、エンジン(エンジン本体)1、エンジン1に付随する様々なアクチュエータ、様々なセンサ、及びセンサからの信号に基づきアクチュエータを制御するコントローラ4を有する。エンジン1は、シリンダブロック12と、その上に載置されるシリンダヘッド13とを備えている。シリンダブロック12の内部に複数のシリンダ11(図2では一つのみ図示)が形成されている。シリンダブロック12及びシリンダヘッド13の内部には、図示は省略するが冷却水が流れるウォータージャケットが形成されている。
ピストン15は、各シリンダ11内に摺動自在に嵌挿されており、シリンダ11及びシリンダヘッド13と共に燃焼室17を区画している。この実施形態では、ピストン15の冠面に凹部が形成されている。図2には一つのみ示すが、シリンダ11毎に2つの吸気ポート18がシリンダヘッド13に形成され、それぞれがシリンダヘッド13の下面(燃焼室17の上面を区画する天井面)に開口することで燃焼室17に連通している。同様に、シリンダ11毎に2つの排気ポート19がシリンダヘッド13に形成され、それぞれがシリンダヘッド13の天井面に開口することで燃焼室17に連通している。吸気ポート18は、シリンダ11内に導入される新気が流れる吸気通路(図示省略)に接続されている。吸気通路には、吸気流量を調整するスロットル弁20が介設されており、コントローラ4からの制御信号を受けて、スロットル弁20の開度が調整される。一方、排気ポート19は、各シリンダ11からの既燃ガス(排気ガス)が流れる排気通路65(図1参照)に接続されている。排気通路65には、図1に示すように、一つ以上の触媒コンバータを有する排気浄化装置66が配置される。
図2に示すように、吸気弁21及び排気弁22はそれぞれ、吸気ポート18及び排気ポート19を燃焼室17から遮断(閉)することができるように配設されている。吸気弁21は吸気弁駆動機構により、排気弁22は排気弁駆動機構により、それぞれ駆動される。吸気弁21及び排気弁22は所定のタイミングで往復動して、吸気ポート18及び排気ポート19を開閉し、シリンダ11内のガス交換を行う。吸気弁駆動機構及び排気弁駆動機構は、図示は省略するが、それぞれ、クランクシャフトに駆動連結された吸気カムシャフト及び排気カムシャフトを有し、これらのカムシャフトはクランクシャフトの回転と同期して回転する。また、両駆動機構のうち少なくとも吸気弁駆動機構は、吸気カムシャフトの位相を所定の角度範囲内で連続的に変更可能な、液圧式又は機械式の位相可変機構(VVT:Variable Valve Timing)23を含んで構成されている。VVT23と共に、弁リフト量を連続的に変更可能なリフト可変機構(CVVL:Continuous Variable Valve Lift)を備えるようにしてもよい。
点火プラグ24は、例えば、ねじ等の周知の構造によって、シリンダヘッド13に取り付けられている。点火プラグ24は、この実施形態では、シリンダ11の中心軸に対し、排気側に傾斜した状態で取り付けられており、その先端部(電極)は燃焼室17の天井部に臨んでいる。尚、点火プラグ24の配置はこれに限定されるものではない。点火システム25は、コントローラ4からの制御信号を受けて、点火プラグ24が所望の点火タイミングで火花を発生するよう、それに通電する。一例として、点火システム25はプラズマ発生回路を備え、点火プラグ24はプラズマ点火式のプラグとしてもよい。
燃料噴射弁26は、この実施形態ではシリンダ11の中心軸に沿って配置され、例えばブラケットを使用する等の周知の構造でシリンダヘッド13に取り付けられている。燃料噴射弁26の先端は、燃焼室17の天井部の中心に臨んでいる。尚、燃料噴射弁26の配置はこれに限定されるものではない。燃料噴射弁26はまた、例えば多噴口型の燃料噴射弁であるが、これに限定されるものではない。
燃料供給システム27は、燃料噴射弁26に燃料を供給する燃料供給系と、燃料噴射弁26を駆動する電気回路と、を備えている。電気回路は、コントローラ4からの制御信号を受けて燃料噴射弁26を作動させ、所定のタイミングで所望量の燃料を、燃焼室17内に噴射させる。ここで、このエンジン1の燃料は、この実施形態ではガソリンであるが、これに限定されるものではなく、軽油やバイオエタノール等を含む各種の液化燃料、及び、天然ガス等を含む各種の気体燃料を適宜採用し得る。
コントローラ4は、メイン制御器4Aと、エンジン1を制御するエンジン制御器4Bと、モータ・ジェネレータ5を制御するモータ制御器4Cとを含む。コントローラ4は、周知のマイクロコンピュータをベースとするコントローラであって、プログラムを実行する中央演算処理装置(CPU)と、例えばRAMやROMにより構成されてプログラム及びデータを格納するメモリと、電気信号の入出力をする入出力(I/O)バスと、を備えている。尚、メイン制御器4Aと、エンジン制御器4Bと、モータ制御器4Cとは、それぞれ別々のコントローラとして構成されていてもよく、1つのコントローラとして構成されていてもよい。
コントローラ4は、少なくとも、エアフローセンサ41からの吸気流量に関する信号、クランク角センサ42からのクランク角パルス信号、アクセル・ペダルの踏み込み量を検出するアクセル開度センサ43からのアクセル開度信号、車速センサ44からの車速信号をそれぞれ受ける。コントローラ4、特に、メイン制御器4Aは、これらの入力信号に基づいて、車両の要求パワーを計算し、その要求パワーに基づいて、エンジン1及びモータ・ジェネレータ5の制御内容を決定する。例えば、メイン制御器4Aは、要求パワーに基づいて、エンジン1を作動させるのか、モータ・ジェネレータ5を作動されるのか、モータ・ジェネレータ5を作動させる場合には、発電機として作動させるのか、モータとして作動させるのかを決定する。また、メイン制御器4Aは、エンジン1又は/及びモータ・ジェネレータ5をそれぞれの目標出力パワーを決定する。エンジン制御器4B及びモータ制御器4Cは、メイン制御器4Aからの指令に応じて、それぞれエンジン1及びモータ・ジェネレータ5を制御する。エンジン制御器4Bは、目標出力パワーに基づいて、例えば、所望のスロットル開度信号、燃料噴射パルス、点火信号、バルブ位相角信号等のパラメータを計算する。エンジン制御器4Bは、それらの信号を、スロットル弁20(スロットル弁20を動かすスロットルアクチュエータ)、燃料供給システム27、点火システム25及びVVT23等に出力する。モータ制御器4Cは、メイン制御器4Aからの指令に応じて、モータ・ジェネレータ5を発電機として機能させるか、又は、モータ・ジェネレータ5をモータとして機能させる。また、モータ制御器4Cは、モータ・ジェネレータ5をモータとして機能させる場合には、目標出力パワーに応じて、バッテリ64からモータ・ジェネレータ5へ供給する電力を制御する。エンジン1とモータ・ジェネレータ5との詳しい制御内容については、後述する。
ここで、本実施形態のエンジン1は、幾何学的圧縮比εが13以上40以下の高圧縮比に設定されている。また、エンジン1は、少なくとも部分負荷の運転領域(換言すれば、中負荷乃至低負荷の運転領域)においては、リーン運転を行う運転領域を有する。この運転領域では、空気過剰率λを2以上(好ましくは、2.5以上)8以下に、又は、G/F(EGRガス及び新気量に対する燃料量の比を示す空燃比)を30以上120以下に設定して、混合気をリーン化している。
また、エンジン1は、低負荷乃至中負荷領域の運転領域では、吸気弁閉時期を下死点より所定量遅く設定することによって、エンジン1の有効圧縮比よりも有効膨張比が高くなるようにしている。尚、吸気弁閉時期を下死点より所定量早く設定することによって、エンジン1の有効圧縮比よりも有効膨張比が高くなるようにしている。一方、エンジン1は、高負荷の運転領域においては、そのような吸気弁制御を行っておらず、有効圧縮比と有効膨張比が概ね一致している。つまり、エンジン1は、有効圧縮比に対する有効膨張比の比率が、高負荷の運転領域に比べて、低負荷乃至中負荷の運転領域の方が高くなっている。尚、エンジン1は、低負荷乃至中負荷の運転領域において、有効圧縮比に対する有効膨張比の比率が低負荷になるほど大きくなるように、当該比率を負荷に応じて変化させてもよい。
また、このエンジン1では、その温間時に、全負荷を含む高負荷の運転領域において空気過剰率をλ=1にする場合は、点火プラグ24の駆動によって燃焼室17内の混合気に点火する火花点火モードとし、空気過剰率λを2〜8(又はG/Fを30〜120)に設定するような、それ以外の運転領域(言い換えると中負荷乃至低負荷の運転領域)では、燃焼室17内の混合気を圧縮着火させる圧縮着火モードとする。尚、エンジン1の運転領域の全域で圧縮着火モードとしてもよい。また、圧縮着火モードであっても、圧縮自己着火が起こり難い運転領域においては、圧縮上死点前で且つ圧縮上死点近傍で点火(着火アシスト)を行って、圧縮自己着火を促進させてもよい。
それに加えて、エンジン1は、燃焼室17に断熱構造を設けている。すなわち、エンジン1は、高圧縮比及びリーン化に、燃焼室17の断熱化を組み合わせている。こうすることによって、エンジン1は、エンジンの図示熱効率を高めて、燃費性能を従来に比べて大幅に向上させている。
詳しくは、このエンジン1では、前述の通り幾何学的圧縮比εを13≦ε≦40に設定している。理論サイクルであるオットーサイクルにおける理論熱効率ηthは、ηth=1−1/(εκ−1)であり、圧縮比εを高くすればするほど、理論熱効率ηthは高くなる。また、ガスの比熱比κを高めれば高めるほど、言い換えると、空気過剰率λを高めれば高めるほど、理論熱効率ηthは高くなる。
しかしながら、エンジン(正確には、燃焼室の断熱構造を有しないエンジン)の図示熱効率は、所定の幾何学的圧縮比ε(例えば15程度)でピークになり、幾何学的圧縮比εをそれ以上に高めても図示熱効率は高くならず、逆に、図示熱効率は低下することになる。これは、燃料量及び吸気量を一定のままで幾何学的圧縮比を高くした場合、圧縮比が高くなればなるほど、燃焼圧力及び燃焼温度が高くなることに起因している。つまり、燃焼室17を区画する面を通じて熱が放出することに伴う冷却損失は、冷却損失=熱伝達率×伝熱面積×(ガス温度−区画面の温度)によって決定され、燃焼ガスの圧力及び温度が高くなるほど熱伝達率は高くなるから、燃焼圧力及び燃焼温度が高くなることは、その分、冷却損失を増大させることになる。その結果、エンジンは、幾何学的圧縮比が高くなればなるほど、図示熱効率が低下してしまうのである。このように、混合気をリーン化しつつ、幾何学的圧縮比を高めることによってエンジンの図示熱効率を高めようとしても、冷却損失が増大することにより、理論熱効率よりも大幅に低い図示熱効率で頭打ちなってしまう。
これに対し、このエンジン1では、高い幾何学的圧縮比εにおいて図示熱効率が高まるように、燃焼室17の断熱構造を組み合わせている。つまり、燃焼室17の断熱化により冷却損失を低減させ、それによって図示熱効率を高める。
一方で、燃焼室17を断熱化して冷却損失を低減させるだけでは、その冷却損失の低減分が排気損失に転換されて図示熱効率の向上にはあまり寄与しないところ、このエンジン1では、前述したように、高圧縮比化に伴う高膨張比化によって、冷却損失の低減分に相当する燃焼ガスのエネルギを、機械仕事に効率よく変換している。すなわち、このエンジン1は、冷却損失及び排気損失を共に低減させる構成を採用することによって、図示熱効率を大幅に向上させているということができる。
ここで、空気過剰率λについて検討する。空気過剰率λが2よりも低くなると燃焼室17内の最高燃焼温度が高くなって、燃焼室17からRawNOxが排出され得る。前述したように、このエンジン1は、冷却損失と共に排気損失の低減をも図っているため、排気温度が比較的低く触媒の活性化には不利である。そのため、燃焼室17からのRawNOxの排出を回避乃至抑制することが望ましく、そのためには、空気過剰率λを2以上に設定することが好ましい。言い換えると、燃焼室17内の最高燃焼温度が所定温度(例えば、RawNOxが生成し得る温度としての1800K(ケルビン))以下となる範囲で、空気過剰率λを設定することが望ましい。エンジン制御器4Bは、例えばエンジン1の部分負荷における運転領域内で、負荷の上昇に伴い(言い換えると、燃料噴射量の増量により空気過剰率λが上がることに伴い)、最高燃焼温度が所定温度を超えるようなときには、空気過剰率λを下げてエンジン1を運転することが望ましい。
一方、本願発明者らの検討によると、空気過剰率λ=8で図示熱効率がピークになることから、空気過剰率λの範囲としては、2≦λ≦8が好ましい。尚、エンジン1の全負荷を含む高負荷の運転領域においては、トルク優先により、空気過剰率λをさらに下げて例えばλ=1又はλ≧1としてもよい。前記の空気過剰率λの数値範囲は、エンジン1の、中負荷及び低負荷の運転領域における好ましい範囲である。
尚、混合気のリーン化は、スロットル弁20を開き側に設定することになるから、ガス交換損失(ポンピングロス)の低減による図示熱効率の向上にも寄与し得る。
以下に、燃焼室17の断熱構造について詳しく説明する。燃焼室17は、図2にも示すように、シリンダ11の壁面と、ピストン15の冠面と、シリンダヘッド13の下面(天井面)と、吸気弁21及び排気弁22それぞれのバルブヘッドの面と、によって区画形成されている。これらの各面に後述する構成を有する断熱層31,32,33,34,35が設けられることによって、燃焼室17が断熱化されている。尚、以下において、これらの断熱層31〜35を総称する場合は、断熱層に符号「3」を付す場合がある。断熱層3は、これらの区画面の全てに設けてもよいし、これらの区画面の一部に設けてもよい。また、図例では、シリンダ壁面の断熱層31は、ピストン15が上死点に位置した状態で、そのピストンリング14よりも上側の位置に設けられており、これにより断熱層31上をピストンリング14が摺動しない構成としている。但し、シリンダ壁面の断熱層31はこの構成に限らず、断熱層31を下向きに延長することによって、ピストン15のストロークの全域、又は、その一部に断熱層31を設けてもよい。また、燃焼室17を直接区画する壁面ではないが、吸気ポート18や排気ポート19における、燃焼室17の天井面側の開口近傍のポート壁面に断熱層を設けてもよい。尚、図2に図示する各断熱層31〜35の厚みは実際の厚みを示すものではなく単なる例示であると共に、各面における断熱層の厚みの大小関係を示すものでもない。
断熱層31〜35は、燃焼室17内の燃焼ガスの熱が、区画面を通じて放出されることを抑制するため、燃焼室17を構成する金属製の母材よりも熱伝導率が低く設定される。ここで、シリンダ11の壁面に設けた断熱層31については、シリンダブロック12が母材であり、ピストン15の冠面に設けた断熱層32についてはピストン15が母材であり、シリンダヘッド13の天井面に設けた断熱層33については、シリンダヘッド13が母材であり、吸気弁21及び排気弁22それぞれのバルブヘッド面に設けた断熱層34,35については、吸気弁21及び排気弁22がそれぞれ母材である。従って、母材の材質は、シリンダブロック12、シリンダヘッド13及びピストン15については、アルミニウム合金や鋳鉄となり、吸気弁21及び排気弁22については、耐熱鋼や鋳鉄等となる。但し、前述したように、このエンジン1は排気損失を低減していることから、排気ガス温度が大幅に低下しているため、特に排気弁22については耐熱鋼でなくても、従来は使用することができなかった、又は、使用することが困難であった材料(例えばアルミニウム合金等)を使用することも可能である。
また、断熱層3は、冷却損失を低減する上で、母材よりも容積比熱が小さいことが好ましい。つまり、燃焼室17内のガス温度は燃焼サイクルの進行によって変動するが、燃焼室の断熱構造を有しない従来のエンジンは、シリンダヘッドやシリンダブロック内に形成したウォータージャケット内を冷却水が流れることにより、燃焼室17を区画する面の温度は、燃焼サイクルの進行にかかわらず、概略一定に維持される。一方で、冷却損失は、冷却損失=熱伝達率×伝熱面積×(ガス温度−区画面の温度)によって決定されることから、ガス温度と壁面の温度との差温が大きくなればなるほど冷却損失は大きくなってしまう。冷却損失を抑制するためには、ガス温度と区画面の温度との差温は小さくすることが望ましいが、前述したように、燃焼室17の区画面の温度を概略一定に維持した場合、ガス温度の変動に伴い差温が大きくなることは避けられない。そこで、前記の断熱層3は熱容量を小さくし、燃焼室17の区画面の温度が、燃焼室17内のガス温度の変動に追従して変化することが好ましい。
また、断熱層3の熱容量を小さくすることは、排気損失の低減にも有利になる。つまり、仮に断熱層の熱容量が大きいときは、燃焼室17内の温度が低下したときでも、区画面の温度が下がらない一方で、燃焼室17が断熱構造を有しているため、燃焼室17内の温度を高温のままに維持してしまう。このことは、結果として排気損失を増大させることになり、エンジン1の熱効率の向上を阻害する。これに対し、断熱層3の熱容量を小さくすることは、燃焼室17内の温度が低下したときに、それに追従して区画面の温度が低下する。従って、燃焼室17内の温度を高温に維持してしまうことを回避し得るから、前述した、温度追従性に伴う冷却損失の抑制のほか、排気損失の抑制にも有利になり得る。
断熱層3は、シリンダ11の壁面、ピストン15の冠面、シリンダヘッド13の天井面、並びに、吸気弁21及び排気弁22それぞれのバルブヘッド面、つまり、燃焼室17を区画する区画面に、例えばプラズマ溶射により形成した、ジルコニア(ZrO2)、又は、部分安定化ジルコニア(PSZ)の皮膜によって構成してもよい。ジルコニア又は部分安定化ジルコニアは、熱伝導率が比較的低くかつ、容積比熱も比較的小さいため、母材によりも熱伝導率が低くかつ、容積比熱が母材と同じか、それよりも小さい断熱層3が構成される。
次に、このように構成されたエンジン1の燃費率について説明する。図3(A)に、エンジン1の燃費率特性マップを示す。図3(A)における実線は、等燃費率線であり、燃費率が等しい領域の境界線を示している。破線は、等パワー線であり、パワー(馬力)が等しい領域の境界線を示している。この燃費率特性マップは、エンジン単体の燃費率特性を示している。エンジン単体の燃費率は、例えば、エンジン単体をベンチ試験機を用いて評価することにより求められる。
エンジン1の燃費率は、回転数については、回転数が低すぎても、高すぎても悪く、また、負荷については、負荷が低すぎても、高すぎても悪い。詳しくは、エンジン1の最高燃費率の運転領域は、マップの中央付近に位置し、そこから、回転数が低く、若しくは高くなるにつれて、又は、負荷が低く、若しくは高くなるにつれて、燃費率は悪化していく。図3(A)における領域Aは、最高燃費率に対して95%燃費率の運転領域(以下、単に「95%燃費率の運転領域」という)である。エンジン1は、前述の如く、燃費性能が大きく向上しており、燃費率の高い運転領域が広くなっている。詳しくは、95%燃費率の運転領域Aは、回転数方向にも、負荷方向にも広くなっている。一例として、本実施形態におけるエンジン1の95%燃費率の運転領域Aの最低回転数は、定格回転数の1/3よりも低く、具体的には約1000rpmである。一方、95%燃費率の運転領域Aの最高回転数は約3000rpmである。また、エンジン1の95%燃費率の運転領域Aの最低負荷は、全開負荷の半分の負荷よりも低いところまで広がっている。
次に、モータ・ジェネレータ5の効率について説明する。図3(B)に、モータ・ジェネレータ5の発電効率マップを示す。図3(B)における実線は、等効率線であり、発電効率が等しい領域の境界線を示している。
本実施形態に係るモータ・ジェネレータ5の発電効率の最高効率は、95%である。この最高発電効率点Pは、比較的、低負荷側に位置する。モータ・ジェネレータ5の発電効率は、最高発電効率点Pをピークに、回転数が低く、若しくは高くなるにつれて、又は、負荷が低く、若しくは高くなるにつれて悪化していく。より詳細には、モータ・ジェネレータ5の発電効率は、回転数が低くなると、回転数が高くなる場合に比べて、効率が急激に低下していく。
ここで、このモータ・ジェネレータ5の最高発電効率点Pの回転数(即ち、発電効率が最高となる回転数)は、エンジン1の95%燃費率の運転領域Aのうち低回転側部分(即ち、該運転領域Aを回転数に関して二等分したときの低回転側の部分)aの回転数範囲Xaの内に含まれている。前述の例では、エンジン1の95%燃費率の運転領域Aのうち低回転側部分aの回転数範囲Xaとは、1000〜2500rpmであり、モータ・ジェネレータ5の、最高発電効率点Pの回転数は、この範囲内に含まれる。より好ましくは、モータ・ジェネレータ5の最高発電効率点Pの回転数は、エンジン1の95%燃費率の運転領域Aのうち低回転側の20%の領域bの回転数範囲Xb(前述の例では、1000〜1600rpm)内に入っている。または、モータ・ジェネレータ5の最高発電効率点Pの回転数は、エンジン1の定格回転数の1/3よりも低くなっている。
コントローラ4は、このように構成されたエンジン1及びモータ・ジェネレータ5を以下のようにして制御する。
詳しくは、コントローラ4は、極めて低負荷の運転領域では、モータ・ジェネレータ5による動力のみで駆動輪63,63を駆動し(この運転領域を、「モータ運転領域」ともいう)、この運転領域よりも高負荷側の運転領域では、少なくともエンジン1による動力で駆動輪63,63を駆動する(この運転領域を、「エンジン運転領域」ともいう)。
モータ運転領域は、エンジン1の燃費率が悪い運転領域である。モータ運転領域は、例えば、95%燃費率の運転領域Aよりも低負荷の運転領域である。この運転領域では、クラッチ61が開放され、エンジン1とモータ・ジェネレータ5との連結が遮断される。そして、モータ・ジェネレータ5は、バッテリ64からの電力により作動し、駆動輪63,63を駆動する。こうして、モータ運転領域においては、ハイブリッド自動車100は、モータ・ジェネレータ5による動力のみで走行する。
エンジン運転領域は、モータ運転領域よりも高負荷側の運転領域である。この運転領域には、エンジン1による動力の一部で発電を行いながら、残りの動力で走行を行う第1運転領域と、エンジン1による動力を全て走行に用いる第2運転領域とが含まれる。
詳しくは、第1運転領域は、車両要求トルクがエンジン1を良好な燃費率で運転できる負荷よりも低い運転領域である。第1運転領域では、車両要求トルクに余剰トルクを加えて、エンジン1を良好な燃費率で運転できる負荷まで増大させて、エンジン1が運転される。そうして出力された出力トルクのうち、余剰トルクがモータ・ジェネレータ5の駆動に用いられ、残りのトルクである車両要求トルクが駆動輪63,63の駆動に用いられる。つまり、第1運転領域では、ハイブリッド自動車100は、エンジン1による出力トルクの一部で発電を行いながら、残りのトルクで走行する。
例えば、第1運転領域は、95%燃費率の運転領域Aよりも低負荷側であって、モータ運転領域よりも高負荷側の運転領域である。すなわち、95%燃費率の運転領域Aの低負荷側には、モータ運転領域とエンジン運転領域の第1運転領域とが存在する。第1運転領域では、車両要求トルクは、95%燃費率の運転領域Aの負荷に満たないので、車両要求トルクに余剰トルクを加えて、出力トルクが95%燃費率の運転領域Aの負荷に達する状態でエンジン1が運転される。つまり、車両要求トルクは第1運転領域に相当するが、実際には、エンジン1は95%燃費率の運転領域Aにおける運転状態で運転される。
第2運転領域は、第1運転領域よりも高負荷側の運転領域であって、エンジン1を良好な燃費率で運転できる運転領域とそれよりも高負荷側の運転領域である。第2運転領域では、車両要求トルクに応じた負荷でエンジン1が運転される。そして、エンジン1の出力トルクは全て駆動輪63,63の駆動に用いられる。このとき、通常は、モータ・ジェネレータ5は、動力の出力も発電も行っていない。つまり、ハイブリッド自動車100は、エンジン1の動力のみで走行する。ただし、エンジン1の出力トルクだけでは不十分な場合には、モータ・ジェネレータ5がバッテリ64からの電力で駆動され、エンジン1の動力とモータ・ジェネレータ5の動力とで駆動輪63,63を駆動する。また、エンジン1の出力トルクだけで十分な場合であっても、バッテリ64の充電量が不足している場合には、エンジン1は、車両要求トルクに余剰トルクを加えたトルクを出力する状態で運転される。そして、余剰トルクが発電、即ち、モータ・ジェネレータ5の駆動に用いられ、残りのトルクである車両要求トルクで駆動輪63,63が駆動される。
このように、本実施形態に係るハイブリッド自動車100は、エンジン1とモータ・ジェネレータ5とが共に作動する運転領域がある。ハイブリッド自動車100では、エンジン1とトランスミッション62との間にモータ・ジェネレータ5が直列で連結されているため、エンジン1とモータ・ジェネレータ5とが共に作動する際には、モータ・ジェネレータ5はエンジン1と同じ回転数で回転する。ここで、前述の如く、モータ・ジェネレータ5の最高発電効率点Pの回転数は、エンジン1の95%燃費率の運転領域Aの回転数範囲内に含まれている。そのため、エンジン1を効率の高い運転領域で運転すると、必然的に、モータ・ジェネレータ5も発電効率の高い回転数で運転することになる。逆に、モータ・ジェネレータ5の発電効率を優先して、エンジン1をモータ・ジェネレータ5の発電効率が高い回転数で運転したとしても、それは必然的に、エンジン1を効率の高い運転領域で運転することになる。
ここで、モータ・ジェネレータ5の最高発電効率点Pの回転数は、エンジン1の効率の高い運転領域Aのうち低回転側部分aの回転数範囲内に含まれるので、エンジン1の効率及びモータ・ジェネレータ5の発電効率の両方が高い回転数で該エンジン1及びモータ・ジェネレータ5を運転すると、トランスミッション62の抵抗も低減することができる。つまり、トランスミッション62は、入力回転が高くなるにつれて、ロスパワーが増大する。図4に、トランスミッションの入力回転に対するロスパワーの関係を示す。図4には、トランスミッションの入力回転に対するロスパワーの関係を、変速段ごとに示している。トランスミッション62の攪拌抵抗や引きずり抵抗は、回転数が高くなるにつれて増大していくため、トランスミッション62のロスパワーが増加する。つまり、モータ・ジェネレータ5の最高発電効率点Pとエンジン1の効率の高い運転領域Aとをできる限り低回転側で合わせておくことによって、エンジン1とモータ・ジェネレータ5とを高効率で運転する際に、トランスミッション62の抵抗も低減することができる。こうして、エンジン1、モータ・ジェネレータ5及びトランスミッション62を同時に、効率の高い条件で運転することができる。
さらに、エンジン1を第2運転領域であって且つ95%燃費率の運転領域Aにおける低回転側部分a内の運転状態で運転している際に車両の要求パワーが増大したときには、エンジン1の運転状態を95%燃費率の運転領域Aにおける低回転側部分a内で変更する。つまり、エンジン1の出力を増大させる場合であっても、95%燃費率の運転領域A内で運転状態を制御する限りは、高い燃費率を維持できる。しかし、回転数を増大させることによってエンジン1の出力を増大させると、回転数の増大に伴ってトランスミッション62の抵抗が増大してしまう。それに対して、エンジン1の出力を増大させる際には、回転数というよりはトルクを増大させ、それにより、回転数はできる限り低く維持する。こうすることで、トランスミッション62の抵抗を抑制しつつ、エンジン1の出力を増大させることができる。好ましくは、エンジン1の運転状態を95%燃費率の運転領域Aのうち低回転側の20%の領域b内で変更して出力を増大させる。より好ましくは、エンジン1のトルクを低回転側部分aの低回転側の境界線に沿って上昇させることによって、エンジン1の出力を増大させる。
したがって、本実施形態によれば、モータ・ジェネレータ5の最高発電効率点Pの回転数がエンジン1の95%燃費率の運転領域Aのうち低回転側部分aの回転数範囲Xa内に含まれるように、エンジン1及びモータ・ジェネレータ5の仕様を設定することによって、ハイブリッド自動車100のシステム全体としての効率を向上させることができる。
すなわち、本実施形態に係るハイブリッド自動車100は、モータ・ジェネレータ5がエンジン1とトランスミッション62との間に連結されているため、エンジン1の動力の一部でモータ・ジェネレータ5を作動させて発電を行いつつ、残りの動力で駆動輪63,63を駆動する場合には、モータ・ジェネレータ5はエンジン1の回転数と同じ回転数で回転する。ここで、モータ・ジェネレータ5の発電効率の高い運転領域の回転数とエンジンの95%燃費率の運転領域Aの回転数とが重複していると、エンジン1を95%燃費率の運転領域Aで運転させつつ、モータ・ジェネレータ5を発電効率の高い回転数で作動させることができる。
ところが、従来のエンジンの燃費率の高い運転領域は、比較的、高負荷側及び高回転側に位置している。それに対して、本実施形態のエンジン1は、前述のように、エンジン1に断熱層3を設けたり、エンジン1の幾何学的圧縮比を13以上に設定したり、部分負荷の運転領域においてエンジン1の有効圧縮比よりも有効膨張比の方が高くなるようにしたり、エンジン1に圧縮自己着火を行わせたりすることによって、燃費率の高い運転領域、例えば、95%燃費率の運転領域Aを低負荷側及び低回転側へ拡大している。その結果、モータ・ジェネレータ5の発電効率の高い運転領域の回転数をエンジン1の95%燃費率の運転領域Aの回転数範囲内に設定する上で、設定の自由度が拡大している。
そこで、モータ・ジェネレータ5の最高発電効率点Pの回転数がエンジン1の95%燃費率の運転領域Aのうち低回転側部分aの回転数範囲Xa内に含まれるように、エンジン1及びモータ・ジェネレータ5の仕様を設定する。こうすることによって、エンジン1とモータ・ジェネレータ5とを高効率で運転する際の回転数を低減することができる。回転数を低減することによって、トランスミッション62の抵抗を低減することができる。その結果、ハイブリッド自動車100のシステム全体の効率を向上させることができる。
また、モータ・ジェネレータ5の発電効率の高い運転領域は、図3(B)に示すように、最高発電効率点Pから低負荷側よりも高負荷側へ広がっている。そのため、モータ・ジェネレータ5の最高発電効率点Pの回転数を、エンジン1の95%燃費率の運転領域Aのうち低回転側部分aの回転数範囲Xa内に含ませることによって、最高発電効率点Pの回転数だけでなく、モータ・ジェネレータ5の発電効率の高い運転領域の回転数範囲もエンジン1の95%燃費率の運転領域Aの回転数範囲と重複するようになる。つまり、エンジン1の95%燃費率の運転領域Aの回転数範囲とモータ・ジェネレータ5の発電効率の高い運転領域の回転数範囲を全体的に重複させることができる。
さらに、モータ・ジェネレータ5で発電しながら走行する際に、モータ・ジェネレータ5を発電効率が高い回転数で作動させることができるため、発電量を増加させることができる。そのため、モータ運転領域を高負荷側に拡大することができる。あるいは、発電量を十分に確保できるため、モータ運転領域を高負荷側に拡大する代わりに、モータ・ジェネレータ5を小型化することができる。
また、エンジン1による動力の一部でモータ・ジェネレータ5を作動させて発電しながら走行する運転領域において、車両要求パワーが増大したときには、エンジン1の出力を95%燃費率の運転領域Aにおける低回転側部分a内において上昇させることによって、トランスミッション62の抵抗を可及的に抑制しながら、エンジン1の出力を上昇させることができる。
また、エンジン1は、幾何学的圧縮比が13以上であって、少なくとも部分負荷の運転領域において有効圧縮比に対する有効膨張比の比率が高負荷側の運転領域よりも低負荷側の運転領域の方が高くなるように制御される。さらに、エンジン1は、断熱層3が設けられ、少なくとも部分負荷の運転領域における空気過剰率λが2以上8以下であるか又はG/Fが30以上120以下であって圧縮自己着火による燃焼を行わせている。そのため、エンジン1は、燃費率の高い運転領域、例えば、95%燃費率の運転領域Aを低負荷及び低回転側まで拡大することができる。その結果、モータ・ジェネレータ5の最高発電効率点Pの回転数をできる限り低く設定することができるので、エンジン1及びモータ・ジェネレータ5の作動時のトランスミッション62の抵抗もできる限り低減することができる。
尚、エンジン1は、断熱層3が設けられていたり、幾何学的圧縮比が13以上に設定されていたり、少なくとも部分負荷領域において有効圧縮比よりも有効膨張比の方が高く設定されていたり、少なくとも部分負荷領域において空気過剰率λが2以上8以下であるか又はG/Fが30以上120以下に設定されていたり、圧縮自己着火による燃焼を行わせたりするが、これらに限られるものではなく、任意のエンジンを採用することができる。
また、前記実施形態では、モータ・ジェネレータ5の最高発電効率点Pの回転数がエンジン1の95%燃費率の運転領域Aのうち低回転側部分aの回転数範囲Xa内に含まれるように、エンジン1及びモータ・ジェネレータ5の仕様を設定している。しかし、発電効率ではなく、モータ・ジェネレータ5の最高駆動効率点(駆動効率(モータ・ジェネレータ5がモータ・ジェネレータ5として機能するときの効率)が最高となる点)の回転数がエンジン1の95%燃費率の運転領域Aのうち低回転側部分aの回転数範囲Xa内に、好ましくは、低回転側の20%の領域bの回転数範囲Xbに含まれるように、エンジン1及びモータ・ジェネレータ5の仕様を設定してもよい。こうすることによって、エンジン1による動力とモータ・ジェネレータ5による動力とで走行を行う場合に、ハイブリッド自動車100のシステム全体としての効率を向上させることができる。すなわち、エンジン1が運転されると同時にモータ・ジェネレータ5がバッテリ64からの電力により駆動されるので、モータ・ジェネレータ5の駆動効率の高い運転領域の回転数とエンジンの95%燃費率の運転領域Aの回転数とを重複させることによって、エンジン1を高効率で運転しつつ、モータ・ジェネレータ5をモータとして高効率で運転することができる。さらに、その際のトランスミッション62の抵抗を低減することができる。尚、モータ・ジェネレータ5の最高発電効率の回転数および最高駆動効率の回転数の両方が、エンジン1の95%燃費率の運転領域Aのうち低回転側部分aの回転数範囲内に含まれことが好ましい。そうすることで、モータ・ジェネレータ5が発電機として機能する場合であっても、モータとして機能する場合であっても、ハイブリッド自動車100のシステム全体としての効率を向上させることができる。
以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
以上説明したように、本発明は、エンジンとトランスミッションとの間にモータ・ジェネレータが配置されたパラレル式ハイブリッド自動車について有用である。
100 ハイブリッド自動車
1 エンジン
5 モータ・ジェネレータ
62 トランスミッション
1 エンジン
5 モータ・ジェネレータ
62 トランスミッション
Claims (8)
- エンジンとトランスミッションとの間にモータ・ジェネレータが配置されたパラレル式のハイブリッド自動車のエンジン及びモータ・ジェネレータの仕様設定方法であって、
前記エンジンは、低負荷の運転領域においてリーン運転を行うように構成され、前記エンジンの燃費率が最高燃費率に対して所定割合以上となる運転領域のうち低回転側部分で運転されている状態において、該エンジンの出力を増大させるときには、該低回転側部分内で運転状態が制御され、
前記モータ・ジェネレータの発電効率が最高となる回転数が、前記エンジンの燃費率が最高燃費率に対して所定割合以上となる運転領域のうち低回転側部分の回転数範囲内に入るように、該エンジン及び該モータ・ジェネレータの仕様を設定することを特徴とする、ハイブリッド自動車のエンジン及びモータ・ジェネレータの仕様設定方法。 - 請求項1に記載のハイブリッド自動車のエンジン及びモータ・ジェネレータの仕様設定方法において、
前記所定割合は、95%であることを特徴とする、ハイブリッド自動車のエンジン及びモータ・ジェネレータの仕様設定方法。 - 請求項1又は2に記載のハイブリッド自動車のエンジン及びモータ・ジェネレータの仕様設定方法において、
前記エンジンの幾何学的圧縮比は、13以上であって、
前記エンジンは、前記リーン運転時において、空気過剰率が2以上であるか又はG/Fが30以上であって、圧縮自己着火による燃焼を起こさせることを特徴とする、ハイブリッド自動車のエンジン及びモータ・ジェネレータの仕様設定方法。 - 請求項1乃至3の何れか1つに記載のハイブリッド自動車のエンジン及びモータ・ジェネレータの仕様設定方法において、
前記エンジンの幾何学的圧縮比は、13以上であって、
前記エンジンの有効圧縮比に対する有効膨張比の比率は、高負荷側の運転領域よりも低負荷側の運転領域の方が高いことを特徴とする、ハイブリッド自動車のエンジン及びモータ・ジェネレータの仕様設定方法。 - エンジンとトランスミッションとの間にモータ・ジェネレータが配置されたパラレル式のハイブリッド自動車であって、
前記モータ・ジェネレータの発電効率が最高となる回転数は、前記エンジンの燃費率が最高燃費率に対して所定割合以上となる運転領域のうち低回転側部分の回転数範囲内に入るように構成され、
前記エンジンは、低負荷の運転領域にあるときにリーン運転を行うように構成され、前記燃費率が最高燃費率に対して前記所定割合以上となる運転領域のうち低回転側部分で運転されている状態において、該エンジンの出力を増大させるときには、該低回転側部分内で運転状態が制御されることを特徴とするハイブリッド自動車。 - 請求項5に記載のハイブリッド自動車において、
前記所定割合は、95%であることを特徴とするハイブリッド自動車。 - 請求項5又は6に記載のハイブリッド自動車において、
前記エンジンの幾何学的圧縮比は、13以上であって、
前記エンジンは、前記リーン運転時において、空気過剰率が2以上であるか又はG/Fが30以上であって、圧縮自己着火による燃焼を起こさせることを特徴とするハイブリッド自動車。 - 請求項5乃至7の何れか1つに記載のハイブリッド自動車において、
前記エンジンの幾何学的圧縮比は、13以上であって、
前記エンジンの有効圧縮比に対する有効膨張比の比率は、高負荷側の運転領域よりも低負荷側の運転領域の方が高いことを特徴とするハイブリッド自動車。
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