(57)【要約】【課題】発進や加速時の応答性が向上した内燃機関を提供する。【解決手段】エンジン２２は、燃料を噴射する燃料噴射口と空気を噴射するエア噴射口とを有するエアアシストインジェクタ１１５と、燃料噴射口から噴射された燃料を燃焼させる燃焼室１０９と、空気を圧縮するコンプレッサ１０１と、コンプレッサ１０１で圧縮された空気を蓄えるエアタンク１５４と、エアタンク１５４とエア噴射口とを結ぶ空気流路１０５に設けられ、エア噴出口からの空気噴射を制御する制御弁１５７とを備える。【選択図】図２
2009127467.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を噴射する燃料噴射口と空気を噴射するエア噴射口とを有するエアアシストインジェクタと、
前記燃料噴射口から噴射された燃料を燃焼させる燃焼室と、
空気を圧縮するコンプレッサと、
前記コンプレッサで圧縮された空気を蓄えるエアタンクと、
前記エアタンクと前記エア噴射口とを結ぶ空気流路に設けられ、前記エア噴出口からの空気噴射を制御する制御弁とを備える、内燃機関。
【請求項２】
前記内燃機関の始動に先立って予め前記コンプレッサによって前記エアタンク内の圧力を高める制御を行なう制御部をさらに備える、請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】
前記コンプレッサを駆動するモータをさらに備え、
前記制御部は、前記エアタンク内の圧力が第１のしきい値以下である場合には前記モータを回転させる、請求項２に記載の内燃機関。
【請求項４】
前記制御部は、車両停車中に前記内燃機関を停止させ、発進指示に応じて前記内燃機関を運転させる、請求項２に記載の内燃機関。
【請求項５】
前記内燃機関は、車両制動時に回生制動を行なうハイブリッド車両に搭載され、
前記内燃機関は、
前記コンプレッサを駆動するモータをさらに備え、
前記制御部は、車両制動時において前記エアタンク内の圧力がしきい値以下である場合には、回生電力を用いて前記モータを回転させる、請求項２に記載の内燃機関。
【請求項６】
前記制御部は、車両走行中に停止条件が成立した場合に前記内燃機関を停止させ、車両走行中に始動条件が成立した場合に前記内燃機関を始動させる、請求項５に記載の内燃機関。
【請求項７】
前記内燃機関は、
前記コンプレッサと前記エアタンクとを結ぶ流路に設けられ、空気の逆流を防止する逆止弁をさらに備え、
前記制御部は、前記エアタンク内の圧力が第２のしきい値に到達した後に前記コンプレッサの動作を停止させる、請求項２に記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関に関し、特にエアアシストインジェクタを備える内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境にやさしい車両としてエンジンとモータとを併用して走行するハイブリッド車両が注目を浴びている。
【０００３】
特開２００７−４０２７９号公報（特許文献１）は、シリンダ壁面に付着する燃料を減少させ未燃焼の炭化水素の排出を低減させるために、エンジン始動時の燃料の噴射量を調整する技術について開示している。この文献には、このような車両において、燃料噴射弁から燃料とともに空気を吸気通路に導入するエアアシスト付の燃料噴射弁（以下、エアアシストインジェクタという）を用いると噴射燃料の微粒化が促進されることについても、言及されている。
【０００４】
エアアシストインジェクタは、燃料の噴射口に吸気通路内の空気（以下、アシストエアという）を供給することにより、燃料と空気とを衝突、混合させ、これにより噴射燃料の霧化を促進するものである。燃料の霧化が促進されると、内燃機関に吸入される混合気が均一化されることにより、内燃機関の燃焼性が向上する。
【特許文献１】特開２００７−４０２７９号公報、段落００５９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ハイブリッド車両は、エンジンの効率が悪い発進時や一時停止時などに、エンジンを停止させモータのみの駆動力で走行させる場合が多い。このような制御を行なう結果、ハイブリッド車両のエンジンは間欠的に運転され、停止と再始動を繰返す。
【０００６】
一方、エアアシストインジェクタは、アシストエアを供給するために、燃料噴射時にエア圧縮を行なう必要がある。このようなハイブリッド車両にエアアシストインジェクタを適用するには、エンジン始動のタイミングとエア圧縮を行なうタイミングが重要であるが、特開２００７−４０２７９号公報にはエア圧縮については言及されておらず、改善の余地がある。
【０００７】
この発明の目的は、発進や加速時の応答性が向上した内燃機関を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明は、要約すると、内燃機関であって、燃料を噴射する燃料噴射口と空気を噴射するエア噴射口とを有するエアアシストインジェクタと、燃料噴射口から噴射された燃料を燃焼させる燃焼室と、空気を圧縮するコンプレッサと、コンプレッサで圧縮された空気を蓄えるエアタンクと、エアタンクとエア噴射口とを結ぶ空気流路に設けられ、エア噴出口からの空気噴射を制御する制御弁とを備える。
【０００９】
好ましくは、内燃機関は、内燃機関の始動に先立って予めコンプレッサによってエアタンク内の圧力を高める制御を行なう制御部をさらに備える。
【００１０】
より好ましくは、内燃機関は、コンプレッサを駆動するモータをさらに備える。制御部は、エアタンク内の圧力が第１のしきい値以下である場合にはモータを回転させる。
【００１１】
より好ましくは、制御部は、車両停車中に内燃機関を停止させ、発進指示に応じて内燃機関を運転させる。
【００１２】
より好ましくは、内燃機関は、車両制動時に回生制動を行なうハイブリッド車両に搭載される。内燃機関は、コンプレッサを駆動するモータをさらに備える。制御部は、車両制動時においてエアタンク内の圧力がしきい値以下である場合には、回生電力を用いてモータを回転させる。
【００１３】
さらに好ましくは、制御部は、車両走行中に停止条件が成立した場合に内燃機関を停止させ、車両走行中に始動条件が成立した場合に内燃機関を始動させる。
【００１４】
より好ましくは、内燃機関は、コンプレッサとエアタンクとを結ぶ流路に設けられ、空気の逆流を防止する逆止弁をさらに備える。制御部は、エアタンク内の圧力が第２のしきい値に到達した後にコンプレッサの動作を停止させる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、内燃機関の始動性が良くなり、発進や加速時の応答性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明を繰返さない。
【００１７】
図１は、本発明の実施形態としての内燃機関を搭載するハイブリッド車両２０の構成の概略図である。
【００１８】
図１を参照して、ハイブリッド車両２０は、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を介して接続された３軸式の動力分割機構３０と、動力分割機構３０に接続された発電可能なモータジェネレータＭＧ１と、動力分割機構３０に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに取り付けられた減速ギヤ３５と、減速ギヤ３５に接続されたモータジェネレータ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（以下、ＨＶ−ＥＣＵ７０という）とを備える。
【００１９】
エンジン２２は、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関であり、エンジン２２の運転状態を検出する各種センサから信号を入力するエンジン用電子制御ユニット２４（以下、エンジンＥＣＵ２４という）により燃料噴射制御や点火制御，吸入空気量調節制御などの運転制御を受けている。エンジンＥＣＵ２４は、ＨＶ−ＥＣＵ７０と通信しており、ＨＶ−ＥＣＵ７０からの制御信号に基づいてエンジン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ＨＶ−ＥＣＵ７０に出力する。
【００２０】
動力分割機構３０は、外歯歯車のサンギヤ３１と、このサンギヤ３１と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ３２と、サンギヤ３１に噛合すると共にリングギヤ３２に噛合する複数のピニオンギヤ３３と、複数のピニオンギヤ３３を自転かつ公転自在に保持するキャリヤ３４とを備える。そして、動力分割機構３０は、サンギヤ３１とリングギヤ３２とキャリヤ３４とを回転要素として差動作用を行なう遊星歯車機構として構成されている。
【００２１】
キャリヤ３４にはエンジン２２のクランクシャフト２６が、サンギヤ３１にはモータジェネレータＭＧ１が、リングギヤ３２にはリングギヤ軸３２ａを介して減速ギヤ３５がそれぞれ連結されている。
【００２２】
モータジェネレータＭＧ１が発電機として機能するときには、キャリヤ３４から入力されるエンジン２２からの動力がサンギヤ３１側とリングギヤ３２側にそのギヤ比に応じて分配される。モータジェネレータＭＧ１が電動機として機能するときには、キャリヤ３４から入力されるエンジン２２からの動力とサンギヤ３１から入力されるモータジェネレータＭＧ１からの動力とが統合されてリングギヤ３２側に出力される。リングギヤ３２に出力された動力は、リングギヤ軸３２ａからギヤ機構６０およびデファレンシャルギヤ６２を介して、最終的には車両の駆動輪６３ａ，６３ｂに出力される。
【００２３】
モータジェネレータＭＧ１およびモータジェネレータ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同期発電電動機であり、インバータ４１，４２を介してバッテリ５０と電力のやりとりを行なう。
【００２４】
インバータ４１，４２とバッテリ５０とを接続する電力ライン５４は、各インバータ４１，４２が共用する正極母線および負極母線を含む。これにより、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかで発電される電力を他のモータで消費することができるようになっている。したがって、バッテリ５０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかから生じた電力や不足する電力により充放電されることになる。
【００２５】
なお、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２により電力収支のバランスをとるものとすれば、バッテリ５０は充放電されない。
【００２６】
モータジェネレータ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、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するために必要な信号、例えばモータジェネレータ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ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２に印加される相電流などが入力されている。
【００２７】
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、ＨＶ−ＥＣＵ７０と通信しており、ＨＶ−ＥＣＵ７０からの制御信号によってモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御すると共に必要に応じてモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の運転状態に関するデータをＨＶ−ＥＣＵ７０に出力する。
【００２８】
バッテリ５０は、バッテリ用電子制御ユニット５２（以下、バッテリＥＣＵ５２という）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ＨＶ−ＥＣＵ７０に出力する。なお、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。
【００２９】
ＨＶ−ＥＣＵ７０は、ＣＰＵ７２を中心として構成されている。ＨＶ−ＥＣＵ７０は、ＣＰＵ７２の他に、処理プログラムやマップを記憶する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。
【００３０】
ＨＶ−ＥＣＵ７０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。
【００３１】
ＨＶ−ＥＣＵ７０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。
【００３２】
ハイブリッド車両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する。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とモータジェネレータＭＧ１とモータジェネレータＭＧ２とが運転制御される。
【００３３】
エンジン２２とモータジェネレータＭＧ１とモータジェネレータＭＧ２の運転制御としては、トルク変換運転モード、充放電運転モード、モータ運転モードなどがある。
【００３４】
トルク変換運転モードでは、ＨＶ−ＥＣＵ７０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割機構３０とモータジェネレータＭＧ１とモータジェネレータ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ジェネレータＭＧ１およびモータジェネレータＭＧ２を駆動制御する。
【００３５】
充放電運転モードでは、ＨＶ−ＥＣＵ７０は、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割機構３０とモータジェネレータＭＧ１とモータジェネレータ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ジェネレータＭＧ１およびモータジェネレータＭＧ２を駆動制御する。
【００３６】
モータ運転モードでは、ＨＶ−ＥＣＵ７０は、エンジン２２の運転を停止してモータジェネレータＭＧ２からの要求動力に見合う動力をリングギヤ軸３２ａに出力するようモータジェネレータＭＧ１およびモータジェネレータＭＧ２を駆動制御する。
【００３７】
図２は、図１に示したエンジン２２に関連する部分の詳細を示した図である。
図２を参照して、このエンジンシステムは、エアクリーナ１０７と、エアクリーナ１０７の出口をコンプレッサ１０１を介してシリンダ１０９に接続するコンプレッサ通路１１１および吸気管１０８と、コンプレッサ１０１上流側の空気流路とコンプレッサ１０１下流側の吸気管１０８とをバイパス弁１１８を介して接続するバイパス流路１１２と、吸気管１０８とシリンダ１０９の接続点の上流側で吸気管１０８に設置されたエアアシストインジェクタ１１５とを含む。
【００３８】
エンジンシステムは、さらに、コンプレッサ１０１下流側でかつバイパス流路１１２の接続点の上流側のコンプレッサ通路１１１に分岐して設けられるアシストエア流路１０６と、そのアシストエア流路１０６に設けられた逆止弁１５６と、入口に逆止弁１５６が設けられ出口に制御弁１５７が設けられたエアタンク１５４と、エアタンクの圧力を検出する圧力センサ１５５と、エアタンク１５４の出口を制御弁１５７を介してエアアシストインジェクタ１１５の燃料噴射ノズルの周囲に設けられたエアノズルに接続するアシストエア流路１０５とを含む。
【００３９】
エンジンシステムは、さらに、コンプレッサ１０１を駆動するモータ１１７と、シリンダ１０９に挿入されたピストンで駆動されるクランク軸１０２と、アシストエア流路１０６への分岐点においてコンプレッサ通路１１１に設けられ、アシストエア流路１０６への空気流量と吸気管１０８への空気流量を調整するコントロール弁１１３と、バイパス流路１１２下流端と吸気管１０８の接続点より下流側かつエアアシストインジェクタ１１５より上流側の吸気管１０８に設けられ、シリンダ１０９に流入する空気流量を制御するスロットルバルブ１２０と、吸気管１０８とシリンダ１０９の接続部に設けられた吸気弁１２６とを含む。
【００４０】
エンジンシステムは、さらに、シリンダ１０９から排気を送り出す排気管１１０と、シリンダ１０９と排気管１１０の接続部に設けられた排気弁１２１と、バイパス弁１１８を駆動するアクチュエータ１１９と、コントロール弁１１３を駆動するアクチュエータ１２４と、アクチュエータ１１９，１２４及びモータ１１７を制御する制御手段であるエンジンＥＣＵ２４と、エアアシストインジェクタ１１５の燃料噴射ノズルに燃料用流路１５３を介して接続された燃料タンク１５１と、燃料用流路１５３に介装されて燃料を加圧送給する燃料ポンプ１５２とを含む。
【００４１】
エンジンが吸気行程となった時、空気は、エアクリーナ１０７からコンプレッサ１０１を通って吸気管１０８へ向かうコンプレッサ通路１１１と、コンプレッサ１０１をバイパスして吸気管１０８に向かうバイパス流路１１２の２系統の流路から、吸気管１０８、吸気弁１２６を通ってシリンダ１０９に流入する。
【００４２】
またエンジンが排気行程になった時、排気弁１２１が開き、排気ガスは、排気弁１２１、排気管１１０を通ってシリンダ１０９から流出する。
【００４３】
バイパス流路１１２内には、流れる空気の流量を調節するバイパス弁１１８がある。このバイパス弁はリード弁のような１方向のみ空気を通すような弁であってもよい。
【００４４】
コンプレッサ１０１を駆動するモータ１１７は、エンジンＥＣＵ２４からの信号によりオン−オフもしくは回転数を制御され、モータ１１７の回転軸はコンプレッサ１０１の回転軸と接続されている。ただし、このコンプレッサ１０１の駆動力は、エンジン運転中はエンジン回転による回転力をエンジンクランク軸プーリから増速機を介して得るように構成してもよい。
【００４５】
次に、上記構成のエンジンシステムの動作を説明する。エンジン始動時において、エンジンは図１のモータジェネレータＭＧ１によってクランキングを開始する。この時エンジンＥＣＵ２４は、エアタンク１５４の圧力がしきい値よりも高ければ、エアアシストインジェクタ１１５の燃料を噴射するノズルの周囲に設けられたエアノズルと連通しているアシストエア流路に対して圧縮空気を送り込む。一方、エアタンク１５４の圧力がしきい値よりも低ければ、エンジンＥＣＵ２４は、アクチュエータ１２４に信号を送り、コントロール弁１１３を切替えて吸気管１０８への空気流路を閉じモータ１１７に回転開始の信号を出してからアシストエアの噴射を行なう。エンジン始動の前にエアタンク１５４の圧力をしきい値よりも高くしておくことができる場合には、エンジン始動の応答性が良くなる。
【００４６】
またエンジンＥＣＵ２４はバイパス弁１１８が全開となるようにアクチュエータ１１９に信号を出す。この時、エアクリーナ１０７からコンプレッサ１０１を通して圧縮された空気は、エアアシストインジェクタ１１５のエアノズルに通ずるアシストエア流路１０５，１０６を通ってエアノズルから噴出し、エアアシストインジェクタ１１５から噴射される燃料と共に吸気管１０８もしくはシリンダ１０９内に直接噴射される。圧縮空気と燃料が同時に噴射されることにより燃料が微粒化され、かつ燃料が吸気管１０８内壁に付着することなくシリンダ１０９に流入する。また、シリンダ１０９内に混合気が流入する際に渦が発生することも考えられる。この燃料の微粒化及び渦の発生によって始動性の向上および排気ガスの浄化が可能となる。
【００４７】
図３は、図２のエンジンＥＣＵ２４が行なうコンプレッサの制御を説明する第１のフローチャートである。このフローチャートの処理は、所定のメインルーチンから一定時間ごとまたは所定の条件が成立するごとに呼び出されて実行される。
【００４８】
図２、図３を参照して、エンジンＥＣＵ２４は、ステップＳ１において、図１のＨＶ−ＥＣＵ７０から現在回生制動中であるか否かの情報を受け取ると共に、圧力センサ１５５からエアタンク１５４の圧力を取得する。そして、エンジンＥＣＵ２４は、回生中かつエアタンク１５４の圧力がしきい値Ｐｔ１以下であるか否かを判断する。
【００４９】
ステップＳ１において、回生中かつエアタンク１５４の圧力がしきい値Ｐｔ１以下であるという条件が成立している場合には、ステップＳ２に処理が進み、エンジンＥＣＵ２４は、モータ１１７を回転させることによりコンプレッサ１０１を稼動させエアタンク１５４の内圧を増加させる。ステップＳ２のコンプレッサ１０１の稼動は、エアタンク１５４の内圧を監視しておいて圧力がしきい値Ｐｔ２に到達したことに応じて停止させても良い。またエアタンク１５４の内圧がしきい値Ｐｔ２以上に高まるのに十分な時間だけ稼動させてからコンプレッサ１０１の稼動を停止させるのでも良い。
【００５０】
ステップＳ２の処理が終了した場合およびステップＳ１において回生中でないかまたはタンク圧力がしきい値Ｐｔ１より大きかった場合には、ステップＳ３に処理が進み制御はメインルーチンに移される。
【００５１】
図４は、コンプレッサの稼動とタンク圧力の変化を示した波形図である。
図２、図４を参照して、時刻ｔ１において、コンプレッサ１０１の稼動が停止すると、エアタンク１５４の圧力は次第に低下し時刻ｔ２においてしきい値Ｐｔ１以下となる。すると、エンジンＥＣＵ２４がモータ１１７を回転させることによりコンプレッサ１０１を稼動させる。
【００５２】
そして、時刻ｔ３において、エアタンク１５４の圧力がＰｔ２に到達するとエンジンＥＣＵ２４はモータの回転を停止させコンプレッサの稼動を停止させる。アシストエア流路１０６には逆止弁１５６が設けられているので、しばらくの間はしきい値Ｐｔ１より高い圧力が保持される。時刻ｔ３のコンプレッサ１０１の停止は、圧力センサ１５５を設ける場合には圧力センサの検出値がしきい値Ｐｔ２に到達したことに応じて行なうとよい。また、圧力センサ１５５を設けない場合には、回生開始時にコンプレッサの運転を開始させ、圧力がしきい値Ｐｔ２に至るに十分な時間だけコンプレッサを連続運転させてから停止させればよい。
【００５３】
図４のエアタンクの圧力しきい値Ｐｔ１は、エンジンの始動性が低下する場合にはより高く設定し、エンジンの始動性が良好な場合には低く設定するようにすれば、過剰にエアタンクの圧力を高くすることによるエネルギ損失を低減させることができる。
【００５４】
図５は、エアタンクの圧力しきい値Ｐｔ１の設定の一例を示した図である。
図５において、縦軸は外気温を示す。外気温は低温であると燃料が霧化しにくくエンジン始動性が低下する。図５において、横軸はバッテリ温度を示す。バッテリ温度は最適温においてエンジン始動性がもっとも良好であり、高すぎたり低すぎたりするとバッテリ容量が低下するのでエンジン始動性が悪化する。
【００５５】
したがって、図５に示すようなマップにおいてもっともエンジン始動性の良い領域については圧力しきい値Ｐｔ１を低い圧力Ｐ０に設定し、エンジン始動性が悪化するにつれて圧力しきい値Ｐｔ１を次第に高い圧力Ｐ１，Ｐ２に設定すると良い。
【００５６】
図６は、図２のエンジンＥＣＵ２４が行なうコンプレッサの制御を説明する第２のフローチャートである。このフローチャートの処理は、所定のメインルーチンから一定時間ごとまたは所定の条件が成立するごとに呼び出されて実行される。
【００５７】
図２、図６を参照して、まず処理が開始されると、エンジンＥＣＵ２４は、図１のＨＶ−ＥＣＵからのエンジン始動要求の有無を判断する。エンジン始動要求は、たとえば、運転者がアクセルペダルを踏み込んで加速を要求している場合や、車速が所定値を越えた場合や、バッテリの充電状態が低下してバッテリに充電を行なう必要が生じた場合などに発生する。
【００５８】
ステップＳ１１において、エンジン始動要求があった場合には、ステップＳ１２に処理が進む。ステップＳ１２では、圧力センサ１５５の検出値を取得し、エアタンク１５４の圧力がしきい値Ｐｔ１以上であるか否かが判断される。
【００５９】
ステップＳ１２において、エアタンク１５４の圧力がしきい値Ｐｔ１より低下していた場合には、ステップＳ１３に処理が進み、モータ１１７を回転させてコンプレッサ１０１を稼動させ、ステップＳ１４に処理が進む。一方、エアタンク１５４の圧力がしきい値Ｐｔ１以上であった場合には、直接ステップＳ１４に処理が進む。
【００６０】
ステップＳ１４では、図１のモータジェネレータＭＧ１によってエンジンのクランキングが実行され、エアアシストインジェクタ１１５においては、所定のタイミングで制御弁１５７が開かれることによってアシストエアを噴射がされるとともに燃料の噴射が行なわれる。アシストエアが噴射されるので燃料の霧化が良好に起こり、エンジンの始動性が向上する。
【００６１】
図７は、エンジンの一時停止と運転再開の動作例を説明するための波形図である。
図７を参照して、時刻ｔ１１において、ＨＶ−ＥＣＵ７０からエンジンＥＣＵ２４に送信されているエンジン運転要求フラグＦがオン状態からオフ状態に変化する。これは、たとえば、アクセルペダルを踏んでいる状態からブレーキペダルを踏んでいる状態に運転操作が切り替わった場合等である。
【００６２】
そして、時刻ｔ１１〜ｔ１２においては、回生制動が実行されることにより、回生エネルギが発生する。このタイミングに合せてモータ１１７を回転させてコンプレッサ１０１を駆動する。ハイブリッド車両は、制動時に充電可能量を超えるほど回生エネルギが発生することもあるが、通常は回生を中止して油圧ブレーキに切替えることによって、熱としてエネルギが失われてしまう。本実施の形態では、回生時に合せてコンプレッサ１０１を運転するので、制動時に生じる余剰の回生エネルギを有効に活用することができる。
【００６３】
時刻ｔ１１〜ｔ１２において制動力が働く結果、車速Ｖが減少する。車速Ｖの減少に伴って発生する回生エネルギも減少する。この間コンプレッサ１０１が運転されるので、エアタンク１５４の圧力は増加する。吸気管圧力Ｐは、エンジンが運転停止することにより負圧から大気圧に変化する。
【００６４】
時刻ｔ１２では、コンプレッサ１０１が動作停止される。これに伴い、タンク圧Ｐｔは逆止弁１５６が設けられているのでほぼ一定値に保持される。
【００６５】
時刻ｔ１３では、アクセルＯＮに応じてＨＶ−ＥＣＵ７０がモータＥＣＵ４０に指令を出力し、エンジン停止状態で車両を発進させる。これにより時刻ｔ１３以降は車速Ｖが増加する。
【００６６】
時刻ｔ１４において車速が所定のしきい値（たとえば４０ｋｍ／ｈ）を超えると、ＨＶ−ＥＣＵ７０がエンジン運転要求フラグＦを立てる。これに応じて、時刻ｔ１４〜ｔ１５の間、エンジンＥＣＵ２４は制御弁１５７を開いて燃料とともにアシストエアを噴射させる。エアの噴射に伴い、吸気管圧力は正圧となり、タンク圧Ｐｔは減少する。この間にモータジェネレータＭＧ１によってエンジンがクランキングされることによって、エンジンが始動させる。
【００６７】
時刻ｔ１５においてエンジンが始動すると、吸気管圧力Ｐは再び負圧に変化する。
最後に、本実施の形態について総括的に説明する。図２に示すように、エンジン２２は、燃料を噴射する燃料噴射口と空気を噴射するエア噴射口とを有するエアアシストインジェクタ１１５と、燃料噴射口から噴射された燃料を燃焼させるシリンダ１０９と、空気を圧縮するコンプレッサ１０１と、コンプレッサ１０１で圧縮された空気を蓄えるエアタンク１５４と、エアタンク１５４とエア噴射口とを結ぶアシストエア流路１０５に設けられ、エア噴出口からの空気噴射を制御する制御弁１５７とを備える。
【００６８】
好ましくは、エンジン２２は、エンジン２２の始動に先立って予めコンプレッサ１０１によってエアタンク１５４内の圧力を高める制御を行なうエンジンＥＣＵ２４をさらに備える。
【００６９】
より好ましくは、エンジン２２は、コンプレッサ１０１を駆動するモータをさらに備える。図４に示すように、エンジンＥＣＵ２４は、エアタンク１５４内の圧力が第１のしきい値以下Ｐｔ１である場合にはモータを回転させる。図５に示すようにしきい値Ｐｔ１をそのときのバッテリや外気温等のエンジン運転環境に応じて変化させても良い。
【００７０】
より好ましくは、エンジンＥＣＵ２４は、車両停車中にエンジン２２を停止させ、発進指示に応じてエンジン２２を運転させる。図７に示すようなハイブリッド車両の場合であっても良いが、アイドルストップを行なうような車両であればハイブリッド車両でなくても良い。
【００７１】
より好ましくは、エンジン２２は、図１に示すように、車両制動時に回生制動を行なうハイブリッド車両に搭載される。エンジン２２は、図２に示すように、コンプレッサ１０１を駆動するモータ１１７をさらに備える。エンジンＥＣＵ２４は、車両制動時においてエアタンク１５４内の圧力がしきい値以下である場合には、回生電力を用いてモータ１１７を回転させる。
【００７２】
さらに好ましくは、エンジンＥＣＵ２４は、車両走行中に停止条件が成立した場合にエンジン２２を停止させ、車両走行中に始動条件が成立した場合にエンジン２２を始動させる。たとえば、停止条件は、車速が所定値以下、アクセルオフ、およびバッテリの充電状態が所定値以上の全てが成立した場合である。たとえば、始動条件は、車速が所定値以下、アクセルオフ、およびバッテリの充電状態が所定値以上のいずれかが成立しなくなった場合である。
【００７３】
より好ましくは、エンジン２２は、コンプレッサ１０１とエアタンク１５４とを結ぶ流路に設けられ、空気の逆流を防止する逆止弁１５６をさらに備える。図４に示すように、エンジンＥＣＵ２４は、エアタンク１５４内の圧力が第２のしきい値Ｐｔ２に到達した後にコンプレッサ１０１の動作を停止させる。なお、コンプレッサの運転時間によってエアタンク内の圧力を推定してもよい。
【００７４】
以上説明したように、本実施の形態では、エアタンク１５４を設けて予めエアの圧力を高めておくことにより、モータ１１７やコンプレッサ１０１の始動を伴わなくてもエアアシスト噴射が可能となるので、エンジン運転要求に対する応答速度が改善される。
【００７５】
また、回生時に合せてコンプレッサ１０１を運転させるようにするので、従来油圧ブレーキで熱として失われていたエネルギについても、回生電力に変換してコンプレッサ１０１を駆動させるために有効活用できる。
【００７６】
なお、冷間始動時には、バッテリのエネルギを使用してコンプレッサ１０１を駆動させればよい。また、本実施の形態では、エアアシストインジェクタは、燃料噴射弁から燃料とともに空気を吸気通路に導入するエアアシスト付の燃料噴射弁としたが、燃料用インジェクタと空気用インジェクタとを分けても良い。
【００７７】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の実施形態としての内燃機関を搭載するハイブリッド車両２０の構成の概略図である。
【図２】図１に示したエンジン２２に関連する部分の詳細を示した図である。
【図３】図２のエンジンＥＣＵ２４が行なうコンプレッサの制御を説明する第１のフローチャートである。
【図４】コンプレッサの稼動とタンク圧力の変化を示した波形図である。
【図５】エアタンクの圧力しきい値Ｐｔ１の設定の一例を示した図である。
【図６】図２のエンジンＥＣＵ２４が行なうコンプレッサの制御を説明する第２のフローチャートである。
【図７】エンジンの一時停止と運転再開の動作例を説明するための波形図である。
【符号の説明】
【００７９】
２０  ハイブリッド車両、２２  エンジン、２４  エンジンＥＣＵ、２６  クランクシャフト、２８  ダンパ、３０  動力分割機構、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  キャリヤ、３５  減速ギヤ、４０  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ＥＣＵ、５４  電力ライン、６０  ギヤ機構、６２  デファレンシャルギヤ、６３ａ，６３ｂ  駆動輪、７０  ハイブリッド用電子制御ユニット、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、１０１  コンプレッサ、１０２  クランク軸、１０５，１０６  アシストエア流路、１０７  エアクリーナ、１０８  吸気管、１０９  シリンダ、１１０  排気管、１１１  コンプレッサ通路、１１２  バイパス流路、１１３  コントロール弁、１１５  エアアシストインジェクタ、１１７  モータ、１１８  バイパス弁、１１９，１２４  アクチュエータ、１２０  スロットルバルブ、１２１  排気弁、１２６  吸気弁、１５１  燃料タンク、１５２  燃料ポンプ、１５３  燃料用流路、１５４  エアタンク、１５５  圧力センサ、１５６  逆止弁、１５７  制御弁、ＭＧ１，ＭＧ２  モータジェネレータ。
【図１】
2009127467.tif 000003
【図２】
2009127467.tif 000004
【図３】
2009127467.tif 000005
【図４】
2009127467.tif 000006
【図５】
2009127467.tif 000007
【図６】
2009127467.tif 000008
【図７】
2009127467.tif 000009