JP3956953B2

JP3956953B2 - 動力出力装置およびこれを搭載する自動車並びに動力出力装置の制御方法

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Publication number: JP3956953B2
Application number: JP2004116629A
Authority: JP
Inventors: 勝彦山口; 修原田; 幸男小林; 和宏一本; 衛戸祭; 景子長谷川
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-04-12
Filing date: 2004-04-12
Publication date: 2007-08-08
Anticipated expiration: 2024-04-12
Also published as: JP2005299504A

Description

本発明は、動力出力装置およびこれを搭載する自動車並びに動力出力装置の制御方法に関し、詳しくは、筒内に燃料を噴射する筒内用燃料噴射弁を有する内燃機関からの動力を用いて駆動軸に動力を出力可能な動力出力装置およびこれを搭載する自動車並びにこうした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、筒内噴射式の内燃機関を自動停止する直前に燃料噴射弁への燃料供給圧（燃圧）を高くする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、内燃機関を自動停止する直前に燃圧を高くすることにより、次の自動始動直後に圧縮行程でも燃料噴射を可能とし、燃費の向上を図っている。
特開２００１−３１７３８９号公報

停車中の内燃機関のアイドリング運転を停止するアイドルストップ制御やハイブリッド自動車における内燃機関の間欠運転では、頻繁に内燃機関の運転を自動停止すると共に自動始動する場合が生じる。このとき、上述の装置のように自動停止する毎にその直前に燃圧を高くすることも考えられるが、燃料噴射弁への燃料供給を電動ポンプにより行なう構成では、電動ポンプを駆動するだけで燃圧を高くすることができるため、自動停止する直前に燃圧を高くしなくても自動始動する際に燃圧を高くすることもできる。このとき、電動ポンプに十分な電力を供給することができればよいが、他の機器への電力供給のために電動ポンプに十分な電力供給を行なうことができない場合も生じる。

本発明の動力出力装置およびこれを搭載する自動車並びに動力出力装置の制御方法は、内燃機関を自動始動する際に筒内用燃料噴射弁への燃料の圧力を迅速に高め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自動車並びに動力出力装置の制御方法は、内燃機関を自動始動する際に筒内用燃料噴射弁への燃料の圧力をより確実に高められるようにすることを目的の一つとする。さらに、本発明の動力出力装置およびこれを搭載する自動車並びに動力出力装置の制御方法は、内燃機関を自動始動する際に筒内用燃料噴射弁への燃料の圧力を十分に高めることができないときでも内燃機関を始動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自動車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、
筒内に燃料を噴射する筒内用燃料噴射弁を有する内燃機関からの動力を用いて駆動軸に動力を出力可能な動力出力装置であって、
電力の供給を受けて燃料を加圧して前記筒内用燃料噴射弁に供給する燃料加圧供給手段と、
該燃料加圧供給手段を電力の供給先の一つとして電力供給する電力供給手段と、
所定の停止条件が成立したときには前記内燃機関の運転を自動停止し、所定の始動条件が成立したときには前記電力供給手段から他の供給先に優先して前記燃料加圧供給手段に電力供給を行なって前記自動停止した内燃機関を自動始動する自動停止始動手段と、
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、所定の停止条件が成立したときには筒内に燃料を噴射する筒内用燃料噴射弁を有する内燃機関を自動停止し、所定の始動条件が成立したときには電力供給手段から他の供給先に優先して燃料を加圧して筒内用燃料噴射弁に供給する燃料加圧供給手段に電力供給を行なって自動停止した内燃機関を自動始動する。この結果、内燃機関を自動始動する際に筒内用燃料噴射弁への燃料の圧力をより確実に迅速に高めることができる。

こうした本発明の動力出力装置において、前記内燃機関は吸気管に燃料を噴射する吸気管用燃料噴射弁を備え、前記自動始動停止手段は前記内燃機関を自動始動する際には前記吸気管用燃料噴射弁からの燃料噴射に優先して前記筒内用燃料噴射弁から燃料噴射して前記内燃機関を自動始動する手段であるものとすることもできる。こうすれば、筒内用燃料噴射弁と吸気管用燃料噴射弁とを有する内燃機関の自動始動を筒内用燃料噴射弁からの燃料噴射を優先して行なうことができる。この場合、前記自動停止始動手段は、前記内燃機関を自動始動する際に前記電力供給手段からの電力が不足するときには前記吸気管用燃料噴射弁から燃料噴射して前記内燃機関を自動始動する手段であるものとすることもできる。こうすれば、電力供給手段からの電力が不足するときでも内燃機関をより確実に自動始動することができる。

また、本発明の動力出力装置において、前記電力供給手段からの電力を用いて前記駆動軸に動力を出力可能な電動機を備え、前記自動停止始動手段は前記所定の始動条件が成立したときには前記電力供給手段からの前記電動機への電力供給を除く他の供給先に優先して前記燃料加圧供給手段に電力供給を行なって前記自動停止した内燃機関を自動始動する手段であるものとすることもできる。こうすれば、内燃機関を自動始動する際でも電動機から駆動軸へ動力を出力することができる。この態様の本発明の動力出力装置において、前記駆動軸に出力すべき要求動力を設定する要求動力設定手段と、該設定した要求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動機とを制御する制御手段と、を備えるものとすることもできる。こうすれば、要求動力に基づく動力を駆動軸に出力することができる。

本発明の自動車は、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、筒内に燃料を噴射する筒内用燃料噴射弁を有する内燃機関からの動力を用いて駆動軸に動力を出力可能な動力出力装置であって、電力の供給を受けて燃料を加圧して前記筒内用燃料噴射弁に供給する燃料加圧供給手段と、該燃料加圧供給手段を電力の供給先の一つとして電力供給する電力供給手段と、所定の停止条件が成立したときには前記内燃機関の運転を自動停止し、所定の始動条件が成立したときには前記電力供給手段から他の供給先に優先して前記燃料加圧供給手段に電力供給を行なって前記自動停止した内燃機関を自動始動する自動停止始動手段と、を備える動力出力装置を搭載し、車軸が前記駆動軸に連結されてなることを要旨とする。

この本発明の自動車では、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、内燃機関を自動始動する際に筒内用燃料噴射弁への燃料の圧力をより確実に迅速に高め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を有する内燃機関と、電力の供給を受けて燃料を加圧して前記筒内用燃料噴射弁に供給する燃料加圧供給手段と、該燃料加圧供給手段を電力の供給先の一つとして電力供給する電力供給手段と、を備え、前記内燃機関からの動力を用いて駆動軸に動力を出力する動力出力装置の制御方法であって、
（ａ）所定の停止条件が成立したときには前記内燃機関の運転を自動停止し、
（ｂ）所定の始動条件が成立したときには前記電力供給手段から他の供給先に優先して前記燃料加圧供給手段に電力供給を行なって前記自動停止した内燃機関を自動始動する
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によれば、所定の停止条件が成立したときには筒内に燃料を噴射する筒内用燃料噴射弁を有する内燃機関を自動停止し、所定の始動条件が成立したときには電力供給手段から他の供給先に優先して燃料を加圧して筒内用燃料噴射弁に供給する燃料加圧供給手段に電力供給を行なって自動停止した内燃機関を自動始動するから、内燃機関を自動始動する際に筒内用燃料噴射弁への燃料の圧力をより確実に迅速に高めることができる。

こうした本発明の動力出力装置の制御方法において、前記内燃機関は吸気管に燃料を噴射する吸気管用燃料噴射弁を備え、前記ステップ（ｂ）は前記吸気管用燃料噴射弁からの燃料噴射に優先して前記筒内用燃料噴射弁から燃料噴射して前記内燃機関を自動始動するステップであるものとすることもできる。こうすれば、筒内用燃料噴射弁と吸気管用燃料噴射弁とを有する内燃機関の自動始動を筒内用燃料噴射弁からの燃料噴射を優先して行なうことができる。この場合、前記ステップ（ｂ）は、前記電力供給手段からの電力が不足するときには前記吸気管用燃料噴射弁から燃料噴射して前記内燃機関を自動始動するステップであるものとすることもできる。こうすれば、電力供給手段からの電力が不足するときでも内燃機関をより確実に自動始動することができる。

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、本発明の一実施例である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が接続された遊星歯車３０と、この遊星歯車３０のサンギヤ３１に接続された発電可能なモータＭＧ１と、遊星歯車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。筒内用燃料噴射弁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。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ９０には、車両に取り付けられた低圧系の補機９２も接続されている。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は、燃料圧力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。

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に取り付けられた燃圧センサ６９からの燃圧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の開閉タイミングの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。なお、このバッテリ５０の電力ライン５４には、補機用駆動回路９４を介して乗員室の空調機器におけるエアコンプレッサなどの高圧系の補機９６が接続されている。

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を計算し、この要求トルク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。なお、充放電運転モードにおけるエンジン２２の運転は、上述したように、ポート噴射駆動モードと筒内噴射駆動モードと共用噴射駆動モードとを切り替えて行なわれる。

次に、実施例のハイブリッド自動車２０におけるモータ運転モードから充放電運転モードへ切り替えるときにエンジン２２を自動始動の際の動作について説明する。図３は、エンジン２２を自動始動する際にハイブリッド用電子制御ユニット７０で実行される自動始動指示ルーチンの一例を示すフローチャートである。この自動始動指示ルーチンは、エンジン２２の自動始動の条件が成立したときに、直ちに実行されるしたがって、運転者のアクセルペダル８３の踏み込みに応じてモータＭＧ２を駆動制御すると共にエンジン２２をクランキングするためにモータＭＧ１とモータＭＧ２とを駆動制御する始動時駆動制御ルーチンに先立って或いは並行して実行されるから、エンジン２２のクランキングに要する時間を考慮すれば、クランキングを開始した直後には終了していることになる。なお、実施例のハイブリッド自動車２０では、充放電運転モードで動作している最中に、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）が管理領域内にあり、運転者のアクセルペダル８３の踏み込みに応じて設定される車両要求パワーが第１の所定値（例えば、２ｋＷや３ｋＷ，５ｋＷ，７ｋＷ，１０ｋＷなど）未満となったときにエンジン２２の自動停止の条件が成立したとして、エンジン２２を自動停止してモータ運転モードに切り替え、モータ運転モードで動作している最中に運転者のアクセルペダル８３の踏み込みに応じて設定される車両要求パワーが第１の所定値より大きな第２の所定値（例えば、４ｋＷや５ｋＷ，８ｋＷ，１０ｋＷ，１５ｋＷなど）以上となったときやバッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）が管理領域を下回ったときにエンジン２２の自動始動の条件が成立したとして、自動停止したエンジン２２を自動始動して充放電運転モードに切り替える。

自動始動指示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、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔと供給電力Ｗｂとを入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。ここで、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔについてはバッテリ５０の電池温度Ｔｂと残容量（ＳＯＣ）とに基づいて計算されたものを、供給電力Ｗｂについてはバッテリ５０の出力電圧と充放電電流との積として計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。こうして、出力制限Ｗｏｕｔと供給電力Ｗｂとを入力すると、出力制限Ｗｏｕｔから供給電力Ｗｂを減じて出力可能電力Ｐｂを計算し（ステップＳ１１０）、この出力可能電力Ｐｂが閾値Ｐｓｅｔ以上であるか否かを判定する（ステップＳ１２０）。ここで、閾値Ｐｓｅｔは、エンジン２２をクランキングすると共に燃料ポンプ６２および高圧燃料ポンプ６４を駆動するのに十分な電力として設定されている。出力可能電力Ｐｂが閾値Ｐｓｅｔ以上のときには、エンジン２２を始動するのに十分な電力の供給を行なうことができると判断し、高圧燃料ポンプ６４が駆動するよう駆動指示をエンジンＥＣＵ２４に出力すると共に、（ステップＳ１７０）、筒内用燃料噴射バルブ１２５ａ〜１２５ｄからの燃料噴射によるエンジン２２の始動をエンジンＥＣＵ２４に指示して（ステップＳ１８０）、本ルーチンを終了する。こうした指示によりクランキングが開始されたエンジン２２に対してエンジンＥＣＵ２４は、燃料ポンプ６２と高圧燃料ポンプ６４を駆動するために電動機６２ａ，６４ａを駆動し、エンジン２２の回転数Ｎｅが閾値Ｎｒｅｆ（例えば、６００ｒｐｍや８００ｒｐｍ，１０００ｒｐｍなど）に至ったときに筒内用燃料噴射バルブ１２５ａ〜１２５ｄからの燃料噴射制御と点火プラグ１３０の点火制御とを開始してエンジン２２を始動する。

一方、出力可能電力Ｐｂが閾値Ｐｓｅｔ未満の時には、高圧系の補機９６や低圧系の補機９２などのうちエンジン２２の始動が完了するまで駆動停止することができる補機（例えば、乗員室の空調機器におけるエアコンプレッサなど）を駆動停止したときに推定される推定供給電力Ｗｂ２を計算すると共に（ステップＳ１３０）、出力制限Ｗｏｕｔからこの推定供給電力Ｗｂ２を減じて推定出力可能電力Ｐｂ２を計算し（ステップＳ１４０）、推定出力可能電力Ｐｂ２を閾値Ｐｓｅｔと比較する（ステップＳ１５０）。推定出力可能電力Ｐｂ２が閾値Ｐｓｅｔ以上のときには、駆動停止可能な補機を駆動停止すればエンジン２２を始動するのに十分な電力の供給を行なうことができると判断し、駆動停止可能な補機を駆動停止し（ステップＳ１６０）、高圧燃料ポンプ６４が駆動するよう駆動指示をエンジンＥＣＵ２４に出力すると共に、（ステップＳ１７０）、筒内用燃料噴射バルブ１２５ａ〜１２５ｄからの燃料噴射によるエンジン２２の始動をエンジンＥＣＵ２４に指示して（ステップＳ１８０）、本ルーチンを終了する。即ち、他の補機に優先して高圧燃料ポンプ６４の電動機６４ａに電力供給してエンジン２２を始動するのである。こうした指示によりクランキングが開始されたエンジン２２に対してエンジンＥＣＵ２４は、上述したように、燃料ポンプ６２と高圧燃料ポンプ６４を駆動するために電動機６２ａ，６４ａを駆動し、エンジン２２の回転数Ｎｅが閾値Ｎｒｅｆに至ったときに筒内用燃料噴射バルブ１２５ａ〜１２５ｄからの燃料噴射制御と点火プラグ１３０の点火制御とを開始してエンジン２２を始動する。

ステップＳ１５０で推定出力可能電力Ｐｂ２が閾値Ｐｓｅｔ未満のときには、筒内用燃料噴射バルブ１２５ａ〜１２５ｄからの燃料噴射によるエンジン２２の始動は不適切と判断し、ポート用燃料噴射バルブ１２６ａ〜１２６ｄからの燃料噴射によるエンジン２２の始動をエンジンＥＣＵ２４に指示して（ステップＳ１９０）、本ルーチンを終了する。こうした指示によりクランキングが開始されたエンジン２２に対してエンジンＥＣＵ２４は、燃料ポンプ６２を駆動するために電動機６２ａだけを駆動し、エンジン２２の回転数Ｎｅが閾値Ｎｒｅｆに至ったときにポート用燃料噴射バルブ１２６ａ〜１２６ｄからの燃料噴射制御と点火プラグ１３０の点火制御とを開始してエンジン２２を始動する。

このように自動停止したエンジン２２を自動始動する際に筒内用燃料噴射バルブ１２５ａ〜１２５ｄからの燃料噴射によるエンジン２２の始動を優先するのは、エンジン２２の始動時における初爆時のショックを小さくしたり浄化装置１３４における触媒の暖機を迅速に行なうための点火時期の遅角を大きくするためである。これは、筒内噴射によるエンジン２２の始動の方がポート噴射によるエンジン２２の始動に比して失火による点火時期遅角限界が大きいことに基づく。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、自動停止したエンジン２２を自動始動する際には、他の補機に優先して高圧燃料ポンプ６４の電動機６４ａに電力供給するから、筒内用燃料噴射バルブ１２５ａ〜１２５ｄへのデリバリパイプ６６の燃圧を迅速にたかめることができ、筒内用燃料噴射バルブ１２５ａ〜１２５ｄからの燃料噴射によってエンジン２２を迅速に始動することができる。この結果、始動時に点火時期をより大きく遅角することができるから、初爆時のショックを小さくすることができると共に浄化装置１３４における触媒の暖機を迅速に行なうことができる。また、筒内用燃料噴射バルブ１２５ａ〜１２５ｄからの燃料噴射によるエンジン２２の始動に必要な電力供給が行なわれないときには、ポート用燃料噴射バルブ１２６ａ〜１２６ｄからの燃料噴射によってエンジン２２を始動するから、電力供給の過不足に拘わらず、エンジン２２をより確実に自動始動することができる。もとより、エンジン２２を自動始動する際でも運転者のアクセルペダル８３に応じた動力をリングギヤ軸３２ａに出力して走行することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、バッテリ５０からＤＣ／ＤＣコンバータ９０を介して燃料ポンプ６２や高圧燃料ポンプ６４の電動機６２ａ，６４ａに電力供給したが、バッテリ５０とは異なる低圧系のバッテリを設け、この低圧系のバッテリから燃料ポンプ６２や高圧燃料ポンプ６４の電動機６２ａ，６４ａに電力供給するものとしてもよい。この場合、出力可能電力Ｐｂや推定出力可能電力Ｐｂ２と比較する閾値Ｐｓｅｔとしては燃料ポンプ６２と高圧燃料ポンプ６４とを駆動するのに必要な電力を用いればよい。なお、この場合、駆動停止可能な補機は低圧系の補機に限られる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２をクランキングすると共に燃料ポンプ６２および高圧燃料ポンプ６４を駆動するのに十分な電力をバッテリ５０から供給することができないときには、エンジン２２の始動が完了するまで駆動停止することができる補機を駆動停止して筒内用燃料噴射バルブ１２５ａ〜１２５ｄからの燃料噴射によってエンジン２２を始動したが、バッテリ５０から十分な電力を供給できないときにはモータＭＧ２への電力供給を若干制限することにより、高圧燃料ポンプ６４を駆動して筒内用燃料噴射バルブ１２５ａ〜１２５ｄからの燃料噴射によるエンジン２２の始動を実現するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、筒内用燃料噴射バルブ１２５ａ〜１２５ｄとポート用燃料噴射バルブ１２６ａ〜１２６ｄとを有するエンジン２２を搭載するものとしたが、筒内用燃料噴射バルブ１２５ａ〜１２５ｄだけを有するエンジンを搭載するものとしてもよい。この場合、バッテリ５０から十分な電力を供給できないときにはモータＭＧ２への電力供給を若干制限することにより、高圧燃料ポンプ６４を駆動すればよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、筒内噴射式のエンジン２２のクランクシャフト２６をモータＭＧ１やモータＭＧ２が接続された遊星歯車３０に接続する構成としたが、筒内噴射式のエンジンを搭載し、所定の停止条件が成立したときにエンジンを自動停止すると共に所定の始動条件が成立したときに自動停止したエンジンを始動する自動停止始動制御を行なう自動車であれば、他の補機に優先して高圧燃料ポンプ６４の電動機６４ａに電力供給することができるから、如何なる構成の自動車であってもよい。例えば、図４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４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てもよいし、図５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を備えるものとしてもよい。さらに、図６の変形例のハイブリッド自動車３２０に例示するように、エンジン２２をクラッチ３２７により変速機３４０を介して駆動輪３９ａ，３９ｂに動力を出力するモータ３３０の回転軸に接続するものとしてもよい。このように、車軸に動力を出力可能な筒内噴射式のエンジンと車軸に動力を出力可能なモータとを搭載し、エンジンからの動力を用いた走行とモータからの動力だけを用いた走行とが可能なハイブリッド自動車だけでなく、走行用のモータを備えず、エンジンからの動力だけで走行するタイプの自動車であってもよい。このタイプの自動車における自動停止始動制御としては、アイドルストップ制御を考えることができ、このアイドルストップ制御におけるエンジンを自動始動する際に、実施例で説明した他の補機に優先して高圧燃料ポンプ６４の電動機６４ａに電力供給する制御を適用することができる。

実施例では、本発明の筒内噴射式の内燃機関の自動始動の際の制御をハイブリッド自動車に搭載されたエンジンの自動始動の制御に適用するものとして説明したが、自動車以外の車両や船舶，航空機などの移動体に搭載された内燃機関の自動始動の制御に適用するものとしてもよいし、移動体以外の設備、例えば発電設備などに組み込まれた内燃機関の自動始動の制御に適用するものとしてもよい。

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。

本発明の一実施例である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の構成の一例を示す構成図である。実施例のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される自動始動指示ルーチンの一例を示すフローチャートである。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。変形例のハイブリッド自動車３２０の構成の概略を示す構成図である。

符号の説明

２０、１２０，２２０，３２０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遊星歯車、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、７２ＣＰＵ、７４ＲＯＭ、７６ＲＡＭ、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、９０ＤＣ／ＤＣコンバータ、９２補機、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、３２７クラッチ、３３０モータ、３４０変速機、ＭＧ１，ＭＧ２モータ。

Claims

吸気管に燃料を噴射する吸気管用燃料噴射弁と筒内に燃料を噴射する筒内用燃料噴射弁を有する内燃機関からの動力を用いて駆動軸に動力を出力可能な動力出力装置であって、
電力の供給を受けて燃料を加圧して前記筒内用燃料噴射弁に供給する燃料加圧供給手段と、
該燃料加圧供給手段を電力の供給先の一つとして電力供給する電力供給手段と、
所定の停止条件が成立したときには前記内燃機関の運転を自動停止し、所定の始動条件が成立したときには前記電力供給手段から他の供給先に優先して前記燃料加圧供給手段に電力供給を行なって前記自動停止した内燃機関を自動始動する自動停止始動手段と、
を備え、
前記自動停止始動手段は、前記内燃機関を自動始動する際に、前記電力供給手段からの電力が不足しないときには前記筒内用燃料噴射弁から燃料噴射して前記内燃機関を自動始動し、前記電力供給手段からの電力が不足するときには前記吸気管用燃料噴射弁から燃料噴射して前記内燃機関を自動始動する手段である、
動力出力装置。
請求項１記載の動力出力装置であって、
前記電力供給手段からの電力を用いて前記駆動軸に動力を出力可能な電動機を備え、
前記自動停止始動手段は、前記所定の始動条件が成立したときには前記電力供給手段からの前記電動機への電力供給を除く他の供給先に優先して前記燃料加圧供給手段に電力供給を行なって前記自動停止した内燃機関を自動始動する手段である
動力出力装置。
請求項２記載の動力出力装置であって、
前記駆動軸に出力すべき要求動力を設定する要求動力設定手段と、
該設定した要求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動機とを制御する制御手段と、
を備える動力出力装置。
請求項１ないし３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連結されてなる自動車。
吸気管に燃料を噴射する吸気管用燃料噴射弁と筒内に燃料を噴射する筒内用燃料噴射弁を有する内燃機関と、電力の供給を受けて燃料を加圧して前記筒内用燃料噴射弁に供給する燃料加圧供給手段と、該燃料加圧供給手段を電力の供給先の一つとして電力供給する電力供給手段と、を備え、前記内燃機関からの動力を用いて駆動軸に動力を出力する動力出力装置の制御方法であって、
（ａ）所定の停止条件が成立したときには前記内燃機関の運転を自動停止し、
（ｂ）所定の始動条件が成立したときには前記電力供給手段から他の供給先に優先して前記燃料加圧供給手段に電力供給を行なって前記自動停止した内燃機関を自動始動すると共に、前記内燃機関を自動始動する際に、前記電力供給手段からの電力が不足しないときには前記筒内用燃料噴射弁から燃料噴射して前記内燃機関を自動始動し、前記電力供給手段からの電力が不足するときには前記吸気管用燃料噴射弁から燃料噴射して前記内燃機関を自動始動する
動力出力装置の制御方法。