(57)【要約】【課題】燃料経済性への影響を軽減しながら、エンジンの運転状態に必要とされる吸気温度の付加的な加熱、及び、より正確な制御を行うエンジン運転方法を提供する。【解決手段】ハイブリッド駆動システムに連結された内燃機関（100）の運転方法が、ハイブリッド駆動システムの電力システムの構成部品（108、110、112）から廃エネルギーを取り込む工程、及び、内燃機関（100）が均質充填圧縮着火運転する間、取り込んだ廃エネルギーを使用することにより、内燃機関（100）の吸気温度を調節する工程を有する。【選択図】図１
2008281002.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハイブリッド駆動システムに連結された内燃機関の運転方法において、
上記ハイブリッド駆動システムの電力システムの構成部品から廃エネルギーを取り込む工程、及び、
上記内燃機関が均質充填圧縮着火運転をする間、取り込んだ上記廃エネルギーを使用することにより、上記内燃機関の吸気温度を調節する工程を有する、
方法。
【請求項２】
上記ハイブリッド駆動システムの電力システムから廃エネルギーを取り込む工程が、上記ハイブリッド駆動システムの電力システムから熱エネルギーを取り込む工程を有する、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
上記構成部品がエネルギー変換装置を有する、
請求項２に記載の方法。
【請求項４】
上記構成部品がエネルギー貯蔵装置を有する、
請求項２又は３に記載の方法。
【請求項５】
上記構成部品が発電機を有する、
請求項１乃至４のいずれか一つに記載の方法。
【請求項６】
上記構成部品が回生制動装置を有する、
請求項２乃至５のいずれか一つに記載の方法。
【請求項７】
上記廃エネルギーを取り込む工程が、上記ハイブリッド駆動システムの電力システムの構成部品から生成された余剰電気エネルギーを取り込む工程を有する、
請求項１に記載の方法。
【請求項８】
上記構成部品が上記内燃機関から電力を生成する装置を有する、
請求項７に記載の方法。
【請求項９】
上記構成部品が回生制動装置を有する、
請求項７又は８に記載の方法。
【請求項１０】
上記吸気温度を調節する工程が、複数の取り込まれた廃エネルギーを調整する工程を有する、
請求項１乃至９のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１１】
上記吸気温度を調節する工程が、複数の取り込まれた廃エネルギーと内燃機関の動作とを調整する工程を有する、
請求項１乃至９に記載の方法。
【請求項１２】
上記電力システムの構成部品から廃エネルギーを取り込む工程が、外部電源コンセントからの余剰エネルギーを取り込む工程を有する、
請求項１乃至１１に記載の方法。
【請求項１３】
充填圧縮着火エンジンを備えたハイブリッド電気自動車の上記エンジンの吸気温度を調節する為の吸気温度管理システムにおいて、
ハイブリッド駆動システム用の電力システム、及び、
上記エンジンの吸気を加熱するために、上記電力システムの廃エネルギーを取り込む装置、
を有する吸気温度管理システム。
【請求項１４】
上記装置が、上記エンジンの吸気を加熱するための電力システムの廃エネルギーを取り込む電気ヒーターを有する、
請求項１３に記載の吸気温度管理システム。
【請求項１５】
上記電気ヒーターが、エンジン出力トルクから電力を生成するための装置に連結されている、
請求項１４に記載の吸気温度管理システム。
【請求項１６】
上記電気ヒーターが、回生制動から電力を生成するための装置に連結されている、
請求項１４または１５に記載の吸気温度管理システム。
【請求項１７】
上記装置が、上記エンジンの吸気を加熱するための電力システムの温度エネルギーを抽出するための熱交換器を有する、
請求項１３乃至１６のいずれか一つに記載の吸気温度管理システム。
【請求項１８】
上記装置が、上記エンジンの吸気を加熱するための、熱交換器と電気ヒーターとを含む、
請求項１３に記載の吸気温度管理システム。
【請求項１９】
上記熱交換器と上記電気ヒーターの作動を調節するための制御ユニットを更に有する、
請求項１８に記載の吸気温度管理システム。
【請求項２０】
上記電力システムを充電するための差込口を更に有する請求項１３乃至１９のいずれか一つに記載の吸気温度管理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関（エンジン）の運転方法に関連し、より具体的には、充填圧縮着火エンジンの運転方法、及び、同エンジンの吸気温度管理システムに関連する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関（エンジン）は種々の形態で運転可能であり、その一つとして、そこにおいて空気と燃料との混合気が点火装置による火花を必要とすることなく自己着火が起こる温度になる、均質充填圧縮着火、或いは、予混合圧縮着火（Homogeneous Charge Compression Ignition: HCCI）と呼ばれる燃焼形態がある。HCCI燃焼形態を実施可能なHCCIエンジンの燃焼タイミングは、充填混合気の温度の調整によって制御可能であり、転じては、吸気温度（圧縮直前の吸気温度）の調整によって制御され得る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
種々の熱源が、HCCI制御ストラテジーの一部として、例えば、吸気のターボ過給から生成される熱、エンジン冷却媒体によって循環させられるエンジン廃熱、及び／又は、温度の高い排気ガスから集められる廃熱が、吸気を加熱するために使用されてきた。しかしながら、幾つかの状況において、上記の熱源が利用不可能になる場合、及び／又は、十分な熱或いは十分に正確な温度制御を提供することが出来なくなる場合がある。例えば、エンジンの冷間始動時やアイドル状態の間、又は、自動車が駐車中にバッテリを充電する為にエンジンが運転されるとき、吸気（intake air/charge）を加熱するために排気ガス及び／又はエンジンから十分な熱を利用することが出来なくなる場合がある。これは、そこにおいてエンジンの大きさが縮小されエンジン効率が増大されたハイブリッド自動車構成において顕著であり、特に、HCCIエンジンを備えたハイブリッド駆動システムにおいては、吸気を加熱するために温度エネルギーを利用できる可能性が更に低減される。
【０００４】
バーナーやヒーターが、吸気に必要とされる追加の加熱を提供するために使用されてきたが（例えば、特許文献１には、空気を加熱するために吸気ポートに設けられた電気ヒーターが記述されている）、そのような取り組みは電力を消費したり燃料効率性を下げる可能性がある。
【特許文献１】米国特許6,295,973号明細書
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明はそのような課題を解決する為に、一つ或いはそれ以上の個数の熱交換器によって吸気の温度を上昇させ且つ制御すべく、種々の付加的な熱エネルギー源を利用する。例えば、本発明は、インバータ、整流器、バッテリ、及び、回生制動装置にような、HCCIエンジンを備えたハイブリッド電気自動車のパワートレインの電力システムの種々の構成要素によって生成された熱を集めることが出来る。更に、この取り組みは、電力系が外部の差込口を含む電力システムを備えたプラグイン・ハイブリッド自動車に特に適したものになる可能性がある。
【０００６】
別の例として、HCCIエンジンを備えたハイブリッド電気自動車によって生成された、エネルギー貯蔵装置を満たすために使用することが出来ない余剰電力を、吸気を加熱するために使用され得る。実施形態の一つにおいて、バッテリが満充電されているとき、或いは、バッテリ温度が高いとき、及び／又は、充填速度が過度に大きいとき、エンジンによって生成される余剰電気エネルギー、及び／又は、回生制動において回生制動装置によって生成される余剰電気エネルギーは、HCCI燃焼のための吸気の温度を制御するため、例えば、吸気を加熱するために使用され得る。
【０００７】
種々の熱エネルギー源、及び／又は、余剰電力或いは廃棄電力を抽出するHCCIエンジン付ハイブリッド電気自動車のエンジン用の熱管理システムを提供することにより、燃料経済性への影響を軽減しながら、付加的な加熱、及び、より正確な吸気温度制御を提供することが出来る。具体的には、種々の熱エネルギー及び／又は電力を利用するHCCIエンジン付ハイブリッド電気自動車のエンジン用の熱管理システムを提供することにより、自動車を駐車している間にエンジンがバッテリを充電する為に使用されているような状態でさえも、HCCIエンジンを効率よく運転することが可能となり得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１が、吸気通路102及び排気通路103を備えた内燃機関（エンジン）100、吸気を加熱するために自動車の熱エネルギーを捕獲（harvest）する熱交換器104、及び、電気ヒータ106を含み得る、HCCIエンジン用の吸気温度管理システムの一例を示すブロック図である。吸気温度管理システムは、電力生成システムの一部としてエンジントルクから電力を生成し、及び／又は、回生制動装置の一部として回生制動から電力を生成するためのモーター／ジェネレータ108、エネルギー変換装置110、エネルギー貯蔵装置112を含むことが出来る、ハイブリッド駆動システム（参照符号なし）の電力システムを含む。吸気温度管理システムはまた、動力伝達装置114及び一組の駆動輪116を含む場合もある。エネルギー貯蔵装置112は、エネルギー貯蔵装置を満たす為に使用される動力（電力など）を供給するための外部電源124に連結され得る。吸気温度管理システムは更に、制御ユニット118を含む。制御ユニット118は種々のセンサー120からの信号入力を受け、種々のアクチュエータ122を介して自動車の動作を制御する。
【０００９】
エンジン100は、吸気通路102を介して吸気を受け、そして、排気通路103を介して排気する。吸気は、エンジンに入る前にターボ過給器（不図示）によって圧縮されても良く、その場合、ターボ過給器には圧縮器（不図示）によって動かされる排気流が繋がれる。熱交換器104及び電気ヒーター106が、吸気を加熱するために、この例においては吸気通路102内に配設される。エンジン100は動力伝達装置114に直接連結される場合もあれば、モーター／ジェネレータ108を介して間接的に連結される場合もある。動力伝達装置114は駆動輪116に連結される。モーター／ジェネレータ108はエネルギー貯蔵装置112に直接的に連結される場合もあれば、エネルギー変換装置110を介して間接的に連結される場合もある。
【００１０】
熱交換器104及び電気ヒータ106が、種々の自動車廃棄エネルギー源を利用して、吸気通路102内の吸気を加熱することが出来る。例えば、熱交換器104は、エンジンによって生成される熱（QE）、温度の高いエンジン排気によって生成される熱（QH）、モーター／ジェネレータによって生成される熱（QM）、エネルギー変換装置によって生成される熱（QC）、エネルギー貯蔵装置によって生成される熱（QS）、動力伝達装置によって生成される熱（QD）、及び、回生制動に使用されるジェネレータのようなブレーキ装置から生成される熱（QB）などのような、種々の廃熱を収集して、HCCIモードの間、吸気を加熱し、及び／又は、吸気の温度を制御することが出来る。これらの利用可能な廃棄エネルギーの例を示したが、必要に応じて別の廃棄エネルギーも利用できることを記しておく。例えば、幾つかの構成要素を含む他の半導体の熱エネルギーもまた、吸気を加熱するために熱交換器104によって収集可能である。
【００１１】
例の一つにおいて、電気ヒーター106が、吸気を加熱するために、エネルギー貯蔵装置112を満たすのに利用出来ないモーター／ジェネレータ108の余剰電力を使用する場合がある。余剰電力は、エンジン100によって生成される場合もあれば、回生制動装置（不図示）によって生成される場合もある。
【００１２】
種々のエンジン構成が利用可能である。本明細書においてはHCCIエンジンが例として示されるが、エンジン100は、例えば、均一充填圧縮着火、あるいは、成層充填圧縮着火（stratified charge compression ignition: SCCI）のような非均一充填圧縮着火など、そこにおいて吸気を加熱することがエンジン燃焼を制御するために必要な充填圧縮着火燃焼を実行することが出来るエンジンであれば、どのような形式の内燃機関でもよい。
【００１３】
エンジン100は、充填圧縮着火燃焼に加えて、他の燃焼モードを含む場合がある。例えば、HCCI燃焼に加えて、火花点火（SI）燃焼や、点火アシスト式HCCI燃焼を可能とする火花点火装置をエンジンが含む場合もある。
【００１４】
エンジン100の個々の気筒が、所定時間において異なる燃焼モードで運転する場合がある。更に、個々の気筒が、時に応じて複数の燃焼モード間を移行することが出来る。例えば、SIモードからHCCIモードに移行し、その後、SIモードに戻ることが出来るように構成され得る。
【００１５】
エンジンは単一の気筒を持つ場合もあれば複数の気筒を持つ場合もある。エンジンの気筒は種々の構成で配設され得る。例えば、気筒は直列エンジンとして一直線に配設されることがあれば、V型エンジンとしてV字構成に配設されることがあり、また、W型エンジンとしてW字構成に配設されることもあり、さらに、平面型エンジンとして対向する二つの気筒バンク内に配設されることもあり、或いは、これらのエンジン構成を組み合わせて配設されることもある。
【００１６】
エンジン100は気筒バルブ停止、及び／又は、燃料停止が可能に構成され得る。より具体的には、個々の気筒は、例えばドライバー入力、エンジン制御器への入力、エンジン運転状態、及び／又は、周囲（例えば大気）の状態に基づいて、個別に若しくは別々に駆動或いは停止され得る。
【００１７】
加えて、内燃機関は異なる行程数で使用可能であり、例えば、２行程又は４行程で使用可能であり、或いは、異なる行程数の組み合わせで使用可能である。
【００１８】
エンジン100はまた、ディーゼル燃料、プロパン、ガソリン、或いは、異なる燃料の組み合わせのような種々の燃料を、燃料とすることが出来る。
【００１９】
種々の構成の吸気通路と排気通路が利用可能である。吸気通路と排気通路が一つずつのみ示されているが、複数の吸気通路、或いは、複数の排気通路を持つ場合もある。
【００２０】
吸気通路102は、冷却通路、加熱通路、バイパス通路、及び、EGR再循環通路、及び／又は、気筒吸気通路を一つ以上含み得る。吸気通路は、吸気を冷却する為のインタークーラー、或いは、再循環される排気ガスを冷却する為のEGRクーラーのような、一つ以上の冷却装置（不図示）を含んでもよい。吸気通路102はまた、吸気流量を制御するための種々のバルブ、制御装置、或いは、機械装置（不図示）を含む場合がある。例えば、もし吸気のために加熱が使用されるならば、吸気の殆ど若しくは全てが、熱交換器104及び電気ヒーター106へ向けられる。そして、もし冷却が吸気のために使用されるなら、吸気の殆ど若しくは全てが、冷却装置の一つ以上に向けられる。さらに、もし加熱も冷却も使用されないならば、吸気はバイパス通路に向けられ、吸気が、熱交換器104、電気ヒーター106、及び、冷却装置（不図示）の少なくとも何れか一つをバイパスするのを可能とする。
【００２１】
排気通路103は、例えば、EGRを再循環させるための通路と、排気ガスの全て或いは一部を吸気を加熱するための熱交換器のような一つ以上の熱交換器に向けるための通路とを含む、少なくとも一つの通路を含む場合がある。排気通路は、再循環されたEGRガスを冷却する為のEGRクーラーのような冷却装置（不図示）を一つ以上含む場合がある。排気通路103はまた、排気流量を制御するための種々のバルブ、制御装置、或いは、機械装置（不図示）を含み得る。例えば、種々の熱交換器へ向かう排気ガスの量及びタイミングを制御するため、排気ガス再循環の量及びタイミングを制御するための制御バルブが設けられる場合がある。
【００２２】
同様に、単一の電気ヒーター106が示されているが、複数の電気ヒーターが設けられる場合もある。電気ヒーター106はまた、吸気通路102に沿った種々の位置に配置可能であり、そして、気筒壁のようなエンジン100内部にも配置可能である。
【００２３】
ここで熱交換器104に言及すると、一つの熱交換器104が示されているが、複数の熱交換器が設けられる場合もある。この例において熱交換器は電気ヒーター106の上流に配置されているが、電気ヒーター106の下流に配置される場合もある。熱交換器104は、自動車の廃エネルギーを取り入れることの出来るものであれば如何なる形式でもよく、例えば、気体−気体熱交換器、液体−気体熱交換器、或いは、これらの組み合わせであり得る。熱交換器は、自動車の異なる廃熱源において熱を取り入れるための一つ以上の冷却ループを含むことが出来る。例えば、冷却ループの一つが、エンジンの廃熱、及び、エンジンからの温度の高い排気ガスの廃熱を取り入れるために使用され、別の冷却ループが、エネルギー貯蔵装置、エネルギー変換装置、及び、電気モーター／ジェネレータの廃熱を取り入れる為に使用され、そして、更に別の冷却ループが、動力伝達装置及びブレーキ装置の廃熱を取り入れる為に使用される場合がある。
【００２４】
加えて、複数の熱交換器は互いに対して種々の関係で配置され得る。例えば、互いに並列に、又は、互いに直列に、或いは、互いが並列と直列の組み合わせの関係で配置される場合がある。熱交換器はまた、一つ以上のさまざまな位置に配置可能であり、例えば、吸気の加熱を実現するため、吸気通路に沿って設けられたり、及び／或いは、エンジン気筒壁の内側に設けられたりする。
【００２５】
この例においては一つの電気ヒータ106が設けられ、その電気ヒータ106は熱交換器104の下流に配置されているが、別の例においては、電気ヒーターが設けられない場合もあれば、複数の電気ヒーターが、吸気通路及び／又は個々のエンジンの気筒壁に沿った位置に設けられる場合もある。例えば、吸気通路内で且つ熱交換器104の下流に配置された電気ヒーターに加えて、複数の電気ヒーターが、気筒の充填混合気の温度を制御すべく、各エンジン気筒壁の中に設けられる場合がある。別の例において、個々の電気ヒーターが、個々の気筒に熱を供給するため、吸気通路内で且つその分岐路の下流に配置される場合もある。
【００２６】
この例においては、熱交換器104及び電気ヒータ106が別々の単位で構成されているが、熱交換器104と電気ヒーター106が部分的に或いは完全に一体化される、換言すれば、それらが一つの統合ユニットに組み合わされる可能性もある。
【００２７】
モーター／ジェネレータ108は、電気モーターと発電機の両方として機能し、この実施形態において、モーター／ジェネレータは動力伝達装置114に電気モーターとして動力供給し、そして、エンジン及び回生制動によって生成される機械的エネルギーを使用して電力を生成する。しかしながら、別の例においては、単一若しくは複数の独立した電気モーター及び発電機が、モーター／ジェネレータ108の機能を提供すべく使用される場合もある。例えば、エンジン100は、エンジンの運動エネルギーを使用して電力を発生する、独立した発電機に連結される場合がある。この場合、発電機は次に、交流（AC）電流を直流（DC）電流に変換するインバータに連結され得る。そしてインバータは、動力伝達装置114に駆動可能に連結され得る電気モーターに連結され得る。
【００２８】
エネルギー変換装置110は、一つ以上のインバータ、整流器、及び／又は、DC-DCコンバータのような種々の構成要素を含み得る。
【００２９】
エネルギー貯蔵装置112は、一つ以上のバッテリ（不図示）を含み得る。複数のバッテリーは、直列、並列、或いは、直列と並列の組み合わせのような、種々の方法で接続され得る。
エネルギー貯蔵装置112はまた、バッテリ・センサー（不図示）のような種々のセンサーを含む場合がある。例えば、エネルギー貯蔵装置の各バッテリは、バッテリの充電状態を検知するための充電状態センサー（不図示）を含む場合があり、そしてまた、バッテリの温度を検知する為の温度センサーを含む場合もある。
【００３０】
エネルギー貯蔵装置112はまた、例えばエンジン運転状態、スロットル開度、及び／又は、エネルギー貯蔵装置112の充電状態のような自動車運転状態に応じて、エネルギー貯蔵装置112の充電を制御する、及び／又は、エネルギー貯蔵装置112内に蓄えられたエネルギーを自動車の様々な電気部品に供給すべく用いるための、種々の制御機構を含むことが出来る。例えば、種々の制御機構は、各バッテリの充電状態に応じて個々のバッテリ間に電力を分配する場合がある。種々の制御機構はまた、エネルギー貯蔵装置の充電状態に基づいて、エネルギー充電装置を充電するために使用することが出来ない余剰エネルギーを他の用途に用いる場合がある。ここで他の用途とは、吸気を加熱するための電気ヒーターに電力を供給すること、或いは、乗員室を暖房する為のヒーターに電力を供給することを含むが、これらに限定はされない。
【００３１】
外部電源124が、適切なものであれば如何なる外部電源でも良く、例えばそれは、電気のコンセントの場合もあれば、導電ホイール或いは同様の機構を備えたハイウエイ上の電気レール（electrified rail）、電気プレート（electrified plate）、又は、架線の場合もある。
【００３２】
ハイブリッド駆動システムが、エネルギーを変換しそして貯蔵する為に、電気システムではなく油圧システムを利用する場合がある。例えば、エネルギー変換装置は、エネルギー貯蔵装置に作動流体（作動油）を供給する油圧ポンプとして構成される場合があり、そこにおいてエネルギー貯蔵装置は、加圧された作動油を蓄える為の圧力容器を含み得る。更に、圧力容器は加圧された作動油を油圧牽引モーターに供給するように構成され得る。そのようなハイブリッド駆動システムにおいて、エネルギー貯蔵装置を満たす為に使用できない例えば回生エンジン・ブレーキからの余分なエネルギーが、電気ヒーター106に電力供給するための電力に変換させられ得る。
【００３３】
動力伝達装置114は、エンジン及び／又は電気モーターを駆動輪116に接続する種々の自動車構成部品を含み得る。それは、クラッチ、変速装置、ドライブ・シャフト、ディファレンシャル装置、及び、アクスル装置を含み得る。
【００３４】
単一の制御ユニットが示されているが、複数の制御ユニットが設けられる場合もある。制御ユニット118は、中央処理装置（central processing unit: CPU）、読み取り専用メモリ（read-only memory: ROM）、ランダム・アクセス・メモリ（random access memory: RAM）、及び、入出力インタフェイス（I／O interface）を備えるマイクロコンピュータを有する。制御ユニット118は、複数のマイクロコンピュータを有する場合がある。制御ユニット118は、エンジン制御ユニット、パワートレイン制御ユニット、種々の制御ユニットの組み合わせ、或いは、一つ以上の制御ユニットを備えた制御システムの一部であり得る。
【００３５】
この例において、制御ユニット118はエンジン100、モータ／ジェネレータ108、エネルギー貯蔵装置112、エネルギー変換装置110、熱交換器104、及び、電気ヒータ106に繋がれ得る。この例において、制御ユニット118はまた、吸気流を制御する種々の制御バルブ（不図示）にも繋がれ得る。
【００３６】
制御ユニット118は更に、エンジン速度、車速、アクセルペダル位置（開度）、エネルギー変換装置110の温度、圧力、状態、又は、エネルギー貯蔵装置112内の個々のバッテリの充電状態と温度状態などを検出するためのセンサーのような、他の種々のセンサー120からの信号入力を受ける場合がある。これらのセンサー信号に基づいて、制御ユニット118は、種々のアクチュエータ122を介して自動車の種々の運転を制御することが出来る。例えば、制御ユニット118は、エンジン、エネルギー変換装置、エネルギー貯蔵装置、電気ヒータ、及び、熱交換器の運転を、種々のセンサー120からの検知信号に基づいて、種々のアクチュエータを介して制御することが出来る。
【００３７】
例の一つにおいて、熱交換器104及び電気ヒータは、吸気温度を制御するために連携して動作する。その連携は、制御ユニット118にような制御ユニットによって実行され得る。そこにおいて吸気温度管理システムが複数の熱交換器及び／又は複数の電気ヒーターを含む幾つかの例において、制御ユニット118は、目標吸気温度を実現するために複数の（例えば全ての）熱交換器と電気ヒータの作動を調整する場合がある（なお、可変バルブタイミング、可変バルブ作動、排気ガス再循環などのような他の温度制御を用いた調整も使用可能である）。制御ユニット118は、エンジン燃焼モード（SI燃焼、HCCI燃焼など）のような自動車運転状態に基づいて目標吸気温度を決定し得る。制御ユニット118はまた、ドライバー入力及びエンジン制御器入力のような種々の入力に基づいてエンジン燃焼モードを決定し得る。
【００３８】
例の幾つかにおいて、制御ユニット118は、エンジン及び／又は回生制動のような種々の電力源によって生成された余剰電力の流れを調整することが出来る。例えば、もしバッテリが満充電状態でないならば、エンジン及び／又は回生制動によって生成された余剰電力は、最初にバッテリを充電するために用いられるが、反対に、もしバッテリが満充電状態ならば、余剰電力は、電気ヒーター、及び／又は、乗員室の空気や暖房シートのためのヒーターのような自動車の他の電気機器に電力を供給する為に用いられ得る。
【００３９】
例の幾つかにおいて、制御ユニット118は、電気ヒーター106に電力を供給するための種々の電気エネルギー源を調整し得る。例えば、もしエネルギー貯蔵装置112を満たすのに使用出来ない余剰電力が存在するならば、その余剰電力は最初に電気ヒーター106に電力供給するために使用され、反対に、もしエネルギー貯蔵装置112を満たすのに使用出来ない余剰電力が無い、若しくは、余剰電力が電気ヒーターに利用するには不十分ならば、バッテリのような他の電力源が電気ヒーター106に電力供給するために使用され得る。
【００４０】
図２が、図１の実施例の詳細を示す。図１に記述された種々の代替構成が、図２や他の図面にも適用可能である。
【００４１】
図２中のシステムが、HCCIエンジン200、吸気通路202、及び、排気通路204を含むのが示される。
【００４２】
吸気通路202は、新気吸入口206、及び、吸気を圧縮する為のターボ過給器204（圧縮器204A及びタービン204Bを含む）を含む場合がある。吸気通路202は、冷却通路208、加熱通路210、及び、バイパス通路212のような、幾つかの並列通路を含み得る。吸気通路202はまた、分岐された気筒吸気通路214を含む場合がある。冷却通路208は、吸気を冷却する為のインタークーラー216を含み得る。加熱通路210は、サブユニット218A、218B、及び、218Cを含む一体型熱交換器218を含む場合がある。サブユニット218Cは、例えば排気通路204内に配設された熱交換器222を介して排気ガスからの廃熱を取り込む排気・熱交換器であり得る。サブユニット218Bは、エンジンの廃熱を取り込むエンジン冷却液・熱交換器であり得る。サブユニット218Aは、バッテリ及びエネルギー変換装置からの廃熱を取り込むための、バッテリ及びエネルギー変換装置・熱交換器であり得る。吸気通路は、冷却通路208、加熱通路210、及び、バイパス通路212を通る吸気の流量を制御するための制御バルブ220を更に含む場合がある。
【００４３】
排気通路204は、種々の加熱要求（例えば、吸気の加熱要求）を満たす為に排気廃熱を取り込むための熱交換器222を含み得る。排気ガス再循環（exhaust gas recirculation: EGR）通路224が、排気通路204を吸気通路に連通する。さらにEGR通路は、再循環された排気を冷却する為のEGRクーラー226を含む。EGR通路224は、EGR流量を調節するための制御バルブ228、及び、吸気した新気と再循環した排気とを混合するための混合バルブ230を更に含む。
【００４４】
新気は新気吸入口206を介して吸気通路202に入り、その後、圧縮器208Aによって圧縮される。圧縮された吸気は、三つの選択的な通路である、冷却通路208、加熱通路210、及びバイパス通路212の一つ以上に進む。バルブ220が、吸気のための温度要求に応じて、三つの選択的通路を流れる空気量を制御する。吸気はその後、混合バルブ230においてEGR通路224の再循環された排気と混合される前に、再び合流して一つの流れになる。新気と再循環された排気が混合された気体は、その後、個々のエンジン気筒に供給するため、分岐された吸気通路214へと流れる。
【００４５】
個々の気筒に向かう気筒吸気通路214内に配置されて、吸気がエンジン気筒に入る前に吸気を暖めるための電気ヒーター232を本システムが含む場合がある。
【００４６】
また本システムは、ハイブリッド動力伝達装置用の電力システムを更に含む場合がある。これは、エンジン電力生成システムの一部としてエンジントルクから電力を生成するための発電機234、エネルギー変換装置236、動力伝達装置に動力を供給し、及び、回生制動装置の一部として回生制動から電力を生成するための電気モーター238、バッテリ246、及び、そのバッテリ246を充電する為の外部電源248を含む。本システムは更に、変速装置240、ディファレンシャル・ギア242、及び、一組の駆動輪244を含むことが出来る。
【００４７】
種々の熱エネルギー源が、一体化された熱交換器218によって、吸気を加熱するために使用され得る。この種々の熱エネルギーは、例えば発電機によって生成された熱（Qgenerator）、エネルギー変換装置236によって生成された熱（Qconversion）、電気モーターによって生成された熱（Qmotor）、バッテリ246によって生成された熱（Qbattery）、駆動輪244によって生成された熱（Qwheels + brakes）、及び、動力伝達装置240及び242によって生成された熱（Qdrive）を含み得る。自動車の作動やバッテリの充電に使用することが出来ない廃熱を含んだ種々の電気エネルギーが、吸気を加熱するために電気ヒーター232a乃至232dによって利用され得る。例えば、エンジン200によって生成された廃電気エネルギー、回生制動装置によって生成された廃電気エネルギー、及び、外部差込み口（plug-in）からの廃電気エネルギーが利用される。
【００４８】
吸気温度管理システムは制御ユニット250を更に含み得る。制御ユニット250は、種々のセンサー252からの信号入力を受け、そして、エンジン、バッテリ、エネルギー変換装置、インタークーラー、一体型熱交換器、電気ヒーター、及び、吸気の流量を制御するバルブのような、種々のアクチュエータ254を通じて、吸気温度管理システムの動作及び自動車内の他の機器の動作を制御することが出来る。制御ユニット250は、自動車の運転状態に基づいて、エンジン気筒の中に導入される新気とEGRの量及び温度を制御すべく、バルブの動作を制御することが出来る（図２において、制御ユニットとバルブの間の接続は省略する）。
【００４９】
エンジン200は、圧縮着火燃焼を実行することが出来る種々の形式の内燃機関の一つであり得る。例えば、それは単一或いは複数の気筒を含み、気筒は種々の構成で配列可能であり、個々の気筒は所定のタイミングで種々の異なる燃焼モードで運転することが出来、且つ、異なる燃焼モード間を移行可能である。エンジンは気筒バルブ停止、及び／又は、燃料停止を行うことが可能な場合があり、そして／或いは、種々の行程数或いはその組み合わせを使用可能であり、そして、種々のタイプの燃料を燃やすことが出来る。
【００５０】
吸気通路202及び排気通路204について、種々の構成が実施可能である。吸気通路と排気通路は、一つ以上の種々の形式のセンサー及び／又はアクチュエータを含むことが出来る。
【００５１】
ターボ過給器208は、種々の形式のターボ過給器であり得、例えば、容量固定型のターボ過給器でもよく、可変容量型のターボ過給器でもよい。更に、ターボ過給器208は、可変ノズル・ターボ過給器でもよく、或いは、バイパス用のウエスト・ゲートを含んでもよい。エンジンの排気がタービン（不図示）を回し、次にタービンが圧縮器（不図示）を駆動し、そして圧縮器がエンジンの吸気（不図示）を圧縮する。ターボ過給器の数と大きさは、自動車によって変わり得る。説明の簡単化のために一つのみのターボ過給器204が示されているが、吸気温度管理システムがターボ過給器を備えない場合もあれば、直列或いは並列の相対関係に配置された複数のターボ過給器を備える場合もあり、また、直列と並列の組み合わせの相対関係で配置された複数のターボ過給器を備える場合もある。
【００５２】
インタークーラー216及びEGRクーラー226は、液体―液体間熱交換器や気体―液体間熱交換器のような、一つ以上の種々の形式の熱交換器であり得る。インタークーラー及びEGRクーラーは、自動車のラム・エア、冷却ファン、及び／又は、凝縮器のような能動冷却装置によって冷却され得る。
【００５３】
制御バルブ220及び228、そして、混合バルブ230は、ニードル・バルブ、バタフライ・バルブ、ボール・バルブ、グローブ（玉型）バルブ、アングル・グローブ・バルブ（angle globe valve）、及び／又は、ゲート・バルブのような種々の適切なバルブの一つ以上を含み、そして、電気ソレノイド・アクチュエータ、空気圧式アクチュエータ、油圧式アクチュエータ、及び／又は、電気モーターによって駆動されるアクチュエータのような、適切なアクチュエータの一つ以上によって作動させられ得る。
【００５４】
気筒につき一つの電気ヒータ（232a乃至232d）が設けられているが、複数の電気ヒーターを設けることも可能であり、それらは吸気通路202に沿った様々な位置に配置される場合も有れば、気筒壁のようなエンジン気筒の中に配置される場合もある。
【００５５】
この例においては一つの一体化熱交換器218が設けられているが、複数の熱交換器が設けられる場合もある。熱交換器は吸気通路202に沿った如何なる位置にも配置可能であり、電気ヒーター232a乃至232dの一つ又はそれ以上の上流及び／又は下流に配置可能である。そして、種々の相対関係で配列され得る。熱交換器は如何なる形式の熱交換器でもよく、種々の自動車熱エネルギーを取り込むための一つ或いはそれ以上の個数の冷媒ループを含み得る。熱交換器は一体化される場合があり、また、種々の自動車熱エネルギーの取り込みを調整したり、そのサブユニット（例えば、個々の熱交換器）の動作を調整したり、熱交換器へ熱を供給する種々の冷媒ループの動作を調整する場合もある。さらに／或いは、例えば符号232a乃至232dで示す電気ヒーターと一体化されたり、若しくは、協調して動作する場合もある。
【００５６】
単一の発電機234と単一の電気モーター238が設けられているが、複数の発電機及び／又は複数の電気モーターが設けられる場合もある。また、一つの発電機或いは電気モーターが、発電機と電気モーターの両方の機能を果たす場合もある。
【００５７】
この例においてエンジン200は、発電機234及び電気モータ238に関して直列に配置されているが、別の例において、エンジンは一つ以上の電気モーターに関して並列に、或いは、並列と直列の組み合わせで配置される場合もある。
【００５８】
この例において、一つの電気モーター238が、動力伝達装置（変速装置240及びディファレンシャル・ギア242）を介して駆動輪244に動力を供給するための唯一の動力源であるが、他の例において、複数の電気モーター、一つ以上の発電機、及び／又は、一つ以上のエンジンが、駆動輪に動力を供給する為に使用される場合もある。
【００５９】
エネルギー変換装置236及びバッテリ246は、種々の構成部品、センサー、アクチュエータ、及び／又は、制御機構を含み得る。
【００６０】
外部電源248は、適切なものであれば如何なる外部電源でも良い。
【００６１】
変速装置240は、如何なる形式の変速装置でも良い。例えば、マニュアル変速装置、半自動変速装置、無段変速装置（CVT）を含む自動変速装置、或いは、それらの組み合わせであり得る。
【００６２】
制御ユニット250は、如何なる種類の制御ユニットでも良く、例えばエンジン制御ユニットである。制御ユニットは、種々のセンサー252を介して入力を受けることが出来、そして／或いは、種々のアクチュエータ254（例えば、燃料噴射アクチュエータ、火花点火アクチュエータ、スロットルバルブ・アクチュエータなど）を介して自動車の動作を制御することが出来る。制御ユニットは、吸気温度の制御に際して、一体化熱交換器及び電気ヒーター232a乃至232dの一つ以上のユニットの動作を調節することが出来る。制御ユニットはまた、種々の電力源によって生成された電力の流れを調整することが出来る。制御ユニットはさらに、種々のバルブ及びアクチュエータ（例えば、バルブ220、228、及び、230）の動作を制御することが出来る。
【００６３】
図３、４、６、及び、７が、図１及び２によって例示された吸気温度管理システムによる吸気温度制御のためのルーチン例を示す。ここに記述された具体的なルーチンは、イベント駆動、割り込み駆動、マルチ・タスキング、マルチ・スレッディング、及び、それらに類する処理方法の一つ或いはそれ以上の適切な数によって表すことが出来る。示された種々の処理及び機能はそれ自体、記述された順番で実行される場合もあれば、並行して実行される場合もあり、一部が省略される場合もある。同様に、ここに記述された処理の順序は、ここに記述された実施形態例の特徴及びメリットを実現するために必ずしも必要とされるものではなく、図示と記述の容易化のために提供されるものである。図示された処理又は機能の一つ以上が、使用される具体的なストラテジーに依存して繰り返して実行される場合がある。更に、記述された処理が、制御ユニット（例えば、図１の符号118、図２の符号240）内のコンピューター読み取り可能な記憶媒体の中にプログラムされ、そして、制御ユニットによって実行される図式化コードであり得る。
【００６４】
図３は、吸気温度管理システムによる吸気温度制御のルーチン例である。
【００６５】
最初に、要求されたエンジン出力がステップ302において決定される。要求されたエンジン出力は、要求トルク、要求速度、及び／又は、要求動力を含むがこれらに限定されない。そして、ペダル位置、他の自動車運転状態、或いは、ドライバー及び／又はエンジン運転を制御する制御ユニットからの入力に関係付けられることによって決定され得る。その要求は、ドライバー、及び／又は、制御ユニット118、250のような制御ユニットによって、開始され得る。
【００６６】
次に、エンジン運転状態、具体的にはエンジン燃焼モードが、ステップ304において判定される。エンジン（例えば、符号100、200で示すエンジン）は、火花点火(SI)モード、均質充填圧縮着火（HCCI）モード、成層充填圧縮着火（SCCI）モード、可変容量モード、休止モード、或いは、これらの組み合わせのような、種々のモードの一つで運転している。各気筒は、異なる運転モードで動作する場合があり、さらに、各気筒は、一つのエンジン運転モードから別のモードに移行する場合がある。例えば、６気筒エンジンにおいて、特定のタイミングで２本の気筒が休止され、２本の気筒がSIモードで動作し、そして、他の２本の気筒がHCCIモードで動作する場合がある。エンジン運転モードは、種々の自動車運転状態、大気状態、及び／又は、ドライバー入力に基づいて決定され得る。幾つかの例において、エンジン運転モードは、（図７によって示すような）エンジン運転マップによって与えられる。例えば、自動車が低負荷及び／又は低回転で運転しているとき、全てのエンジン気筒が停止され、そして、駆動力はバッテリのような第二の動力源によって供給され得る。エンジン負荷及び／又はエンジン回転数が増加すると、エンジン気筒の一部がSIモードで動作する一方で、残りの気筒が休止されたままとなる場合がある。エンジン負荷及び／又は回転数が更に増加すると、エンジン気筒の一部がSIモードからHCCIモードに移行し、そして／或いは、一つ以上のエンジン気筒が起動され得る。エンジン負荷及び／又は回転数が更に増加すると、エンジンは再びSIモードに戻る。
【００６７】
目標吸気温度は、ステップ306において、エンジン運転状態に基づいて決定される。例えば、SIモードにおいては、エンジンのノックを低減する為に低い吸気温度が使用される場合がある。一方、HCCIモードにおいては、自己着火を実現する為に高い吸気温度が使用され、そして、自己着火のタイミングを制御するために厳密な吸気温度制御が使用される場合がある。休止モードにおいては、吸気温度制御は使用されなくてもよい。例の幾つかにおいて、目標吸気温度はエンジン気筒の夫々で異なる場合がある。例えば、気筒の一つがSIモードで運転して低い吸気温度を要求し、別の気筒がHCCIモードで運転して高い吸気温度を要求する一方で、第三の気筒が休止され、吸気温度制御が必要とされない場合がある。
【００６８】
次に、ステップ308において、吸気を加熱或いは冷却に要求される加熱量或いは冷却量を含む、吸気のための加熱要求或いは冷却要求が判定される。加熱要求は、目標吸気温度、大気状態、温度の高い排気ガスの再循環状態、及び、吸気通路構成のような因子に基づいて判定され得る。例えば、加熱要求或いは冷却要求は、吸気の目標温度と吸入する新気の温度との間の偏差が大きくなると増加し、そして、もしエンジンが休止されているならば加熱或いは冷却は必要とされない。異なる気筒が異なる加熱／冷却要求を持つ場合があり、これは、各気筒が同じ目標吸気温度を持つ場合でさえも、それらの異なる空間的配置によって生じ得る。
【００６９】
次に、ステップ310において、種々の吸気温度管理システムの構成要素が、目標吸気温度を実現する為に制御され、及び／又は、調節される。種々の要素とは、EGRクーラー、インタークーラー、一体化された熱交換器、電気ヒーター、及び、吸気流量を制御するための種々の制御バルブを含むが、これらには限定されない。吸気温度管理システムの構成要素はまた、吸気を加熱するための一体型熱交換器によって使用されることになる取り込んだ熱エネルギーを制御するため、そして、吸気を加熱するため電気ヒーターによって使用されることになる種々の電力源の供給先を変えるための、種々の制御器、バルブ、及び／又は、アクチュエータを含み得る。
【００７０】
図４乃至図６が、エンジン動作、吸気を加熱するための電気ヒーター、及び、エネルギー貯蔵装置を調整するためのルーチン例である。
【００７１】
この実施形態において、要求エンジン出力（Pr）、自動車の電子部品に電力を供給する為に必要とされるエネルギー（Pc）、及び、エネルギー貯蔵装置に蓄えられるエネルギー（Ps）が、ステップ402において決定される。要求エンジン出力（Pr）は、要求トルク、要求速度、及び／又は、要求動力を含むがこれらに限定はされない。そして、ペダル位置、他の自動車運転状態、若しくは、ドライバー及び／又はエンジン動作を制御する制御ユニットからの入力によって、或いは、それらとの相関により、決定され得る。自動車の電子部品に電力を供給する為に必要とされるエネルギー（Pc）は、例えば、電気ヒーター（図１の符号106、及び、図２の符号232a乃至232d）に電力を供給する為に必要とされるエネルギー、及び、乗員室の空調装置に電力を供給する為に必要とされるエネルギーを含むが、これらには限定されない。エネルギー貯蔵装置に蓄えられるエネルギー（Ps）は、種々のセンサーによって判定され得る。例えば、もしエネルギー貯蔵装置がバッテリから構成されるならば、Psは例えば、バッテリの充電状態を検知するバッテリ充電センサー及びバッテリ温度を検知するバッテリ温度センサーのような種々のバッテリ・センサーの信号入力に基づいて判定され得る。
【００７２】
次に、ステップ404において、エンジン運転モードのようなエンジン運転状態と、実際のエンジン出力（Pa）が判定される。エンジン運転状態は、例えば、ドライバー入力、エンジン制御器入力、自動車運転状態、及び、大気状態のような種々の因子に基き得る（エンジン運転状態の判定の詳細については図３のステップ304を参照）。エンジン出力（Pa）は、例えば燃料消費量の測定値、及び／又は、エンジン速度の測定値によって判定することが出来る。
【００７３】
次にルーチンはステップ406において、要求出力（Pr）と実際のエンジン出力（Pa）とを比較する。もし要求出力（Pr）が実際のエンジン出力（Pa）より小さいならば（Pr ＜ Pa）、ルーチンはステップ408に進む。もし要求出力（Pr）が実際のエンジン出力（Pa）より大きいならば（Pr ＞ Pa）、ルーチンはステップ410に進む。もし要求出力（Pr）が実際のエンジン出力（Pa）と等しいならば（Pr ＝ Pa）、ルーチンはステップ412に進む。
【００７４】
もしPr ＜ Paならば、ルーチンはステップ408において、エネルギー貯蔵装置（例えば、図２のバッテリ236）が利用可能かどうか（エネルギーを更に蓄えれる状態かどうか）を判定する。例えば、もしエネルギー貯蔵装置がバッテリから構成されているならば、ルーチンは、バッテリが更に充電可能かどうかを判定する。幾つかの例において、この判定は、バッテリの充電状態を検出するためのバッテリ充電センサーやバッテリ温度センサーのような種々のバッテリ・センサーの信号入力に基づく場合がある。
【００７５】
もしエネルギー貯蔵装置が利用可能であれば、ルーチンはステップ414において、余剰のエンジン出力（Pa−Pr）をエネルギー貯蔵装置の中に蓄える。ルーチンは次にステップ416において、自動車の電子部品の電力要求（Pc）が、エネルギー貯蔵装置に蓄えられているエネルギー（Ps）、及び、現在のエンジン出力（Pa）によって満たされるかどうか、を判定する。もし答えが「はい」ならば、ルーチンはステップ418において、エンジンを現在の運転状態で動作させ、そして、自動車の電子部品に電力供給すべくエネルギー貯蔵装置からの電力を使用する。もしステップ416における質問に対する答えが「いいえ」ならば、ルーチンはステップ420において、エンジンを、エンジン出力の増大をもたらす別のエンジン運転状態の組に移行させる。
【００７６】
ステップ408において、もしエネルギー貯蔵装置が利用可能で無いならば、ルーチンはステップ422において、余剰エンジン出力（Pa−Pr）と、自動車の電気機器に電力供給するために必要とされるエネルギー（Pc）とを比較する。もし（Pa−Pr）＞Pcならば、ルーチンはステップ424に進み、もし（Pa−Pr）＝Pcならば、ルーチンはステップ426に進み、もし（Pa−Pr）＜Pcならば、ルーチンはステップ428に進む（図６参照）。
【００７７】
もし（Pa−Pr）＞Pcならば、ルーチンは自動車の電気機器に電力供給するために、エンジン出力をPcと同量ほど転用する。その後、ルーチンはステップ430において、エンジンが、要求エンジン出力（Pr）を満たしながらより低いエンジン出力をもたらす別の組のエンジン運転状態（例えば、別の燃焼モード）に移行可能かどうかを判定する。もしその答えが「はい」ならば、ルーチンはステップ432において、エンジンを、要求エンジン出力（Pr）、及び、自動車の電子部品に電力供給するために必要とされるエネルギーを満たしながら、より低いエンジン出力をもたらす別の組のエンジン運転状態（例えば、別の燃焼モード）に移行させる。もしステップ430における質問への答えが「いいえ」ならば、ルーチンはステップ434において、エンジンを現在の運転状態で運転させる。
【００７８】
もし（Pa−Pr）＝Pcならば、ルーチンはステップ426において、ルーチンは自動車の電気機器に電力供給するためにエンジン出力をPcと同量ほど転用し、そして、エンジンを現在の運転状態で運転させる。
【００７９】
もし（Pa−Pr）＜Pcならば、ルーチンは次にステップ428において、エネルギー貯蔵装置内に蓄えられたエネルギー（Ps）が、電子部品に電力を供給するのに必要とされるエネルギーに対する不足分を補完するのに十分かどうか、即ち、Ps≧（Pc−（Pa−Pr））を判定する。もし答えが「はい」ならば、ルーチンはステップ436において、全ての余剰エンジン出力（Pa−Pr）を、自動車の電子部品に電力供給するために転用し、そして、電子部品に電力供給するのに必要とされるエネルギーの不足分の全てを、バッテリ内に蓄えられているような他の電力を用いて補完する。もし、ステップ428における質問に対する答えが「いいえ」ならば、ルーチンはステップ438において、エンジンを、自動車の電子部品の全てのエネルギー要求を満たすべくより高いエンジン出力を生成することになる別のエンジン運転モードに移行させる。
【００８０】
もし、ステップ406においてPr＞Psならば、ルーチンはステップ440において、エネルギー貯蔵装置の中に蓄えられたエネルギー（Ps）が、要求エンジン出力を満たすための不足分（Pr−Pa）を補完し、且つ、自動車の電子部品に電力供給するのに十分かどうか、即ちPs ≧ (Pr−Pa)＋Pcかどうか、を判定する（図５参照）。もし答えが「はい」ならば、ルーチンはステップ442において、要求エンジン出力（Pr）及び電子部品の電力要求（Pc）が満たされるように、エンジンを現在の運転状態で作動させ、そして、電気モーターにエンジン出力（Pa）を補うための電力を供給すべく、エネルギー貯蔵装置内に蓄えられたエネルギーを使用する。もし答えが「いいえ」ならば、ルーチンはステップ444において、要求エンジン出力を満たし且つ自動車の電子部品に電力供給するのに十分なエンジン出力が生成されるように、エンジンを別の運転状態の組に移行させる。
【００８１】
もし、ステップ406においてPr＝Paならば、ルーチンはステップ412において、エネルギー貯蔵装置に蓄えられたエネルギーが、自動車の電子部品の電力供給のために必要とされるエネルギーを満たすのに利用可能かどうかを判定する。もし答えが「はい」ならば、ルーチンはステップ448において、エンジンを現在の運転状態で運転させ、そして、エネルギー貯蔵装置の中に蓄えられたエネルギーを使用して電子部品の電力要求（Pc）を満たす。もし答えが「いいえ」ならば、ルーチンはステップ446において、要求エンジン出力を満たし且つ自動車の電子部品に電力供給するのに十分なエンジン出力が生成されるように、エンジンを別の運転状態の組に移行させる。
【００８２】
図７が、ハイブリッド電気自動車に装備された、SI燃焼と可変容量運転を実行可能な４気筒HCCIエンジンの運転マップの一例である。このエンジン運転マップは、制御ユニット（例えば図１の符号118や図２の符号250）の中に記憶可能であり、それにより、制御ユニットはこのエンジン運転マップに基づいてエンジンの運転を制御することが出来る。
【００８３】
このエンジン運転マップ例において、エンジン負荷が、一分当たりのエンジン回転数（RPM）としてのエンジン速度に対して表示される（縦軸がエンジン負荷であり、横軸がエンジン速度である）。エンジン運転領域が、スロットル全開（WOT）曲線の下に示される。HCCI領域が、エンジン運転領域内の中央に位置し、SI領域が、HCCI領域を囲む高負荷領域と低負荷領域を占めるのが示される。HCCI領域が、上側出力閾値（HCCI上限値）と下側出力閾値（HCCI下限値）とによって制限されているのが示される。このマップはまた、可変エンジン容量曲線（0気筒曲線、１気筒曲線、２気筒曲線、３気筒曲線、及び、４気筒曲線）を示す。これらの可変エンジン容量曲線は、WOT曲線と共同して、可変エンジン容量領域を規定する。より具体的には、４気筒曲線と３気筒曲線とに挟まれる運転領域が、そこにおいて４気筒全てが運転する４気筒運転領域であり、３気筒曲線と２気筒曲線とに挟まれる運転領域が、そこにおいて３本の気筒が運転する３気筒運転領域であり、２気筒曲線と１気筒曲線とに挟まれる運転領域が、そこにおいて２本の気筒が運転する２気筒運転領域であり、１気筒曲線と０気筒曲線とに挟まれる運転領域が、そこにおいて１本の気筒が運転する１気筒運転領域であり、そして、０気筒曲線より下の領域が、全ての気筒が休止され、そして、駆動力が、エネルギー貯蔵装置（例えば、図１の符号112や図２の符号236）によって電力供給される電気モーターのような第二駆動力源によって供給される。
【００８４】
当然のことながら、図７はエンジン運転マップの単なる一例であって、他のエンジン運転マップ構成でもよい。また、各運転領域の境界は、例えばエンジン構成、及び／又は、エンジン運転状態、及び／又は、ドライバー指定のパラメータに基づいて実質的に異なる場合があることを理解すべきである。その上、この例において、エンジン気筒はここに記述するように、他のモードでも運転可能である。このマップ例が単なる概略図であって、実際には、エンジン運転マップはより複雑で且つより多くのパラメータを含み得ることも認識すべきである。幾つかの例において、エンジン運転マップは特定の自動車構成、及び／又は、エンジン構成、及び／又は、ドライバー、及び／又は、運転状態に関して最適化される場合がある。また幾つかの例において、エンジン運転マップは自動車の運転中に、連続的に最適化され更新される場合もある。幾つかの例において、エンジン運転マップの最適化は、一つあるいはそれ以上の数のアルゴリズムによって実現され得る。
【００８５】
エンジンは、このエンジン運転マップに基づいて一つの運転モードから別の運転モードに移行し得る。例えば、要求された車輪出力が低下するにつれてエンジン負荷が、エンジンがHCCI領域の下限値に近づくように、減少する場合がある。エンジン負荷が更に減少し、エンジン負荷がHCCI下限値を下回ったとき、信頼性の高い燃焼を実現するように、エンジンはHCCIモードからSIモードに移行し得る。同様に、エンジン負荷が再び増加しHCCI下限値を上回ったときは、エンジンはSIモードからHCCIモードに移行し得る。
【００８６】
気筒は、様々な機構によって、例えば、一つ以上のエンジンサイクルに関して気筒に対する燃料供給を停止すること、あるいは、エンジン気筒の吸気バルブ及び／又は排気バルブの開タイミング及び／又は閉タイミングを調整することにより、休止され得る。気筒の休止はまた、気筒のバルブの一つ以上を作動し続ける工程（即ち、空気が気筒を通って流れるのを許容し続ける工程）、及び／又は、気筒のバルブの一つ以上を開いた状態で止める工程（即ち、空気が気筒を通って流れるのを許容し続ける工程）若しくは閉じた状態で止める工程（即ち、気筒を通る空気流を低減させる工程）を備えた方法を含む。
【００８７】
燃焼モードの移行の間、エンジン運転状態は、燃焼が所望のモードで実現するように必要に応じて調整され得る。調整が必要なエンジン運転状態は、吸気温度、周囲状態、EGR率、ターボ過給器若しくはスーパーチャージャーの状態、バルブタイミング、運転／休止されている気筒の数、ドライバー要求出力、エネルギー貯蔵装置の状態、リーンNOxトラップの状態、エンジン温度、及び／又は、燃料噴射タイミングその他を含むが、これらに限定されない。例えば、SIモードからHCCIモードへの移行は、空気及び燃料の混合気の自己着火を実現する為に燃焼室に入る吸気の温度を上昇させる工程を含み得る。同様に、HCCIモードからSIモードへの移行は、エンジンのノッキングを低減或いは抑制する為に吸気温度の低下を必要とし得る。
【００８８】
しかしながら、燃焼モード間の移行は、幾つかの条件下において難しくなる場合がある。したがって、燃焼モード間の移行を低減することが望ましい場合がある。図１及び図２を参照して上述したハイブリッド駆動システム内のエンジン構成は、燃焼モード間の移行頻度、及び／又は、作動中若しくは休止中の気筒の数の変化頻度を低減するように構成され得る。幾つかの例において、エンジンを別の運転モードに移行するよりも、エネルギー貯蔵装置（例えばバッテリ）を使用してエンジンによって生成された余剰な出力を吸収する場合がある。幾つかの例において、余剰エンジン出力は、吸気を加熱するための電気ヒーター（例えば、図１の符号106や図２の符号232）に電力を供給する為に転用され得る。また幾つかの例において、余剰エンジン出力は、エンジン冷却ファン、乗員室空調装置などのような他の自動車電子部品に電力を供給する為に転用される場合がある。
【００８９】
例えば、エンジン出力の第一の部分が車輪出力を生成するために駆動輪に供給され、そして、エンジン出力の第二の部分が、バッテリのようなエネルギー貯蔵装置によって吸収される場合がある。このようにして、エンジンは、車輪出力がHCCI下限値より小さいとき、HCCIモードで運転され得る。同様に、車輪出力がHCCI上限値より大きい場合、電気モーター（例えば、図１の符号108や図２の符号228）は、エンジン出力がHCCI上限値を下回るように、付加トルクを供給する為に使用され得る。その結果、エンジンは、エネルギー貯蔵装置に蓄えられたエネルギーが、付加的な車輪出力を生成するためのモーター作動に利用するのに十分な量があるかぎり、HCCIモードでの運転を継続することが出来る。
【００９０】
図８は、回生制動装置によって生成される電力の流れを制御するためのルーチンの一例である。このルーチンは最初にステップ602において、自動車の運転状態に基づき、回生制動装置の作動を開始する。例えば、制御ユニットが、ドライバーが自動車にブレーキをかけたことを検知し、それにより、回生制動装置の作動を開始させる。次にルーチンはステップ604において、電気モーター（例えば図１の符号108や図２の符号228）を用いて回生制動装置を電力を発生するように作動させる。その後ルーチンはステップ606において、エネルギー貯蔵装置内の種々のセンサーからの検出信号入力に基づいて、エネルギー貯蔵装置が更にエネルギーを蓄えることが可能かどうか判定する。もし答えが「はい」ならば、ルーチンはステップ608において、回生制動装置によって生成された電力をエネルギー貯蔵装置に蓄える。もし答えが「いいえ」ならば、ルーチンはステップ610において、自動車の電子部品（例えば、吸気を加熱するための電気ヒーター）に電力供給するために、生成された電力を転用する。
【００９１】
図９が、自動車の廃熱エネルギー、及び、エンジン或いは回生制動装置によって生成される余剰電力が、吸気温度を調節するための吸気温度管理システムによって、乗員室の暖房や他の電子部品への電力供給のような他の目的に使用される前に、優先的に使用されることを確かなものとするルーチンの一例である。
【００９２】
ステップ702において、ルーチンはエンジン運転状態に基づいて目標吸気温度を判定する。
【００９３】
その後、ルーチンはステップ704において、吸気に関して、加熱が要求されているか、冷却が要求されているか、それとも、加熱も冷却も要求されていないかを判定する。もし加熱が要求されているならば、ルーチンはステップ706に進み、もし冷却が要求されているならばば、ルーチンはステップ708に進む。
【００９４】
もしステップ704で加熱が要求されているならば、ルーチンは次に自動車の廃熱が利用可能かどうかを判定する。もし答えが「いいえ」ならば、ルーチンは終了し、もし答えが「はい」ならば、ルーチンはステップ710において、種々のアクチュエータ（例えば符号122）を制御して、吸気を加熱するために自動車廃熱を取り込み、調整する。その後、ルーチンはステップ712において、目標吸気温度を実現すべく追加の加熱が必要とされているかどうかを判定する。もし答えが「いいえ」ならばルーチンは終了するが、もし答えが「はい」ならば、ルーチンはステップ714において、エネルギー貯蔵装置を満たすために使用することが出来ないエンジン及び／又は回生制動装置によって生成された余剰電力が利用可能かどうかを判定する。もし答えが「いいえ」ならばルーチンは終了するが、もし答えが「はい」ならば、ルーチンはステップ716において、吸気を加熱するために余剰電力を使用し、そして、エネルギー源（バッテリ）を用いて、吸気を加熱するために必要とされるエネルギーの如何なる不足分も補完する。
【００９５】
もしステップ704において冷却が要求されているならば、ルーチンはステップ708において、エネルギー貯蔵装置を満たすために使用することが出来ないエンジン及び／又は回生制動装置によって生成された余剰電力が利用可能かどうかを判定する。もし答えが「いいえ」ならばルーチンは終了するが、もし答えが「はい」ならば、ルーチンはステップ718において、吸気冷却装置（例えば、インタークーラーやEGRクーラー）に電力供給するため余剰電力を使用し、そして、エネルギー源（バッテリ）を用いて、冷却装置に電力供給するために必要とされるエネルギーの如何なる不足分も補完する。
【００９６】
図１０が、本明細書に従って使用可能な、HCCIエンジンを備えたパラレル式ハイブリッド駆動システムの例を示す概略図である。駆動システムが、自動車に動力供給するための二つの動力源、即ち、互いに並列に配置されたエンジン800とバッテリ860を含むのが示される。複数のエンジン気筒810を備えたエンジン800は、スタータ／ジェネレータ820に連結され、スタータ／ジェネレータは変速装置830に連結され、変速装置は更に、一組の駆動輪880に動力供給するための電気モーター／ジェネレータ840に連結される。スタータ／ジェネレータ820は、エネルギー変換装置850を介してバッテリ860に連結され得る。バッテリ860は、エネルギー変換装置850を介して駆動輪880に動力供給するためモーター／ジェネレータ840に連結される。外部電源870が、バッテリに連結されて充電する。そのような構成は「プラグイン・ハイブリッドシステム」と呼ばれる場合がある。
【００９７】
図１１が、本明細書に従って使用可能な、HCCIエンジンを備えたシリーズタイプのハイブリッド駆動システムの例を示す概略図である。駆動システムが、自動車に動力供給する為の単一の動力源、即ち、バッテリ940を含むのが示される。複数のエンジン気筒910を備えたエンジン900がスタータ／ジェネレータ920に連結される。スタータ／ジェネレータ920はエネルギー変換装置930Aを介してバッテリ940に連結される。次にバッテリ940は、エネルギー変換装置930Bを介して一組の駆動輪970に動力を供給するためのモーター／ジェネレータ970に連結される。バッテリ940は更に、例えば自動車が駐車しているときに、外部電源980に連結され、充電される場合がある。
【００９８】
特許請求の範囲は、新規で非自明と見なされる特定の組み合わせ及び一部組み合わせを具体的に示す。これらの特許請求の範囲は、「一つの」構成要素、又は「第一の」構成要素、又は、それらの同義語に言及し得る。そのような特許請求の範囲は、その構成要素が一つ以上あるものを含み、その構成要素が二つ以上あるものを要求もしなければ、除外もしないと理解されるべきである。ここに開示されている種々の特徴、機能、構成要素及び／又は特性の他の組み合わせ及び一部組み合わせが本件請求の範囲の補正又は本出願又は関連出願の新しい請求の範囲の提供によって、請求され得る。最初の特許請求の範囲の権利範囲より広い特許請求の範囲、狭い特許請求の範囲、同じ特許請求の範囲、又は異なる特許請求の範囲であろうと、そのような特許請求の範囲もまた、本明細書の主題に含まれると見なされる。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】HCCIエンジンを備えたハイブリッド電気自動車の吸気温度管理システムを示す概略図である。
【図２】図１に示すHCCIエンジンを備えたハイブリッド電気自動車の吸気温度管理システム例の一部の詳細構成を示す概略図である。
【図３】エンジン運転状態に基づいて吸気温度を制御するためにルーチン例を示すフローチャートである。
【図４】エンジン、バッテリ、及び、電気ヒーターの運転を調整するためにルーチン例を示すフローチャートである。
【図５】エンジン、バッテリ、及び、電気ヒーターの運転を調整するためにルーチン例を示すフローチャートである。
【図６】エンジン、バッテリ、及び、電気ヒーターの運転を調整するためにルーチン例を示すフローチャートである。
【図７】HCCIモード、SIモード、及び、可変エンジン容量モードを実施可能なエンジン用のエンジン運転マップ例である。
【図８】回生制動中に回生制動装置によって生成される電力の流れを制御するためのルーチン例を示すフローチャートである。
【図９】吸気を加熱するための種々のエネルギー源を調整するためにルーチン例を示すフローチャートである。
【図１０】HCCIエンジンを備えたパラレルタイプのハイブリッド駆動システムを示す概略図である。
【図１１】HCCIエンジンを備えたシリーズタイプのハイブリッド駆動システムを示す概略図である。
【符号の説明】
【０１００】
100.  エンジン
102.  吸気通路  
103.  排気通路
104.  熱交換器
106.  電気ヒーター
108.  モーター／ジェネレータ
110.  エネルギー変換装置
112.  エネルギー貯蔵装置
114.  動力伝達装置
116.  駆動輪
118.  制御ユニット
120.  センサー
122.  アクチュエータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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