JP4301066B2 - 内燃機関の自動停止始動装置およびこれを搭載した自動車 - Google Patents

内燃機関の自動停止始動装置およびこれを搭載した自動車 Download PDF

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Description

本発明は、内燃機関の自動停止始動装置およびこれを搭載した自動車に関する。
従来、この種の車両の始動装置としては、エンジン始動時のクランキングを行なうと共に吸気弁負圧が所定値に達するまでの時間が最短となるよう吸気弁作動時期を制御するものが提案されている（特許文献１参照）。この装置では、始動完爆がなされる程度に吸気管負圧が発達するまでの時間をできるだけ短くすることによってエンジンの始動に要する時間を短縮することができ、また、吸気管負圧が十分に発達してから燃焼させるので完爆に寄与しない燃焼による振動の発生を回避して静粛な始動が可能になる、とされている。
特開２０００−１２０４５５号公報（図６）
上述の車両の始動装置では、始動完爆がなされる程度に吸気管負圧が発達するまでの時間は短いが、エンジン始動時のショックについては考慮されていない。ところで、エンジン始動時の初爆のショックを抑えるには初爆のエネルギ量を少なくすれば良いからエンジン始動時の吸入空気量を少なくすることも考えられる。この場合、初爆のショックは抑制されるが、吸入空気量を少なくするため迅速に駆動力を出力させたい時には時間を要してしまう。
本発明の内燃機関の自動停止始動装置およびこれを搭載した自動車は、内燃機関の始動時における振動を抑制すると共に運転者からの要求に基づく動力を迅速に出力することを目的の一つとする。
本発明の内燃機関の自動停止始動装置およびこれを搭載した自動車は、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。
本発明の自動停止始動装置は、
駆動軸に動力を出力可能な内燃機関を、所定の停止条件が成立したときに該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該自動停止した内燃機関を始動する該内燃機関の自動停止始動装置であって、
前記内燃機関への吸入空気量を調整する吸入空気量調整手段と、
操作者の操作に基づき前記内燃機関から出力すべき要求動力を設定する要求動力設定手段と、
前記所定の始動条件が成立したとき前記設定された要求動力が所定値未満のときには内燃機関への吸入空気量が少ない状態で前記内燃機関が始動されるよう前記吸入空気量調整手段を制御し、前記要求動力が所定値以上のときには前記要求動力が所定値未満のときの吸入空気量よりも多い吸入空気量で前記内燃機関が始動されるよう前記吸入空気量調整手段を制御する始動時吸入空気量制御手段と、
を備えることを要旨とする。
この本発明の内燃機関の自動停止始動装置では、設定された要求動力が所定値未満のときには内燃機関への吸入空気量が少ない状態で内燃機関が始動されるよう吸入空気量調整手段を制御し、設定された要求動力が所定値以上のときには要求動力が所定値未満の吸入空気量よりも多い吸入空気量で内燃機関が始動されるよう吸入空気量調整手段を制御する。その結果、内燃機関の始動時の初爆による振動を低減することができる。しかも操作者が大きな駆動力を要求した時には素早く内燃機関を始動して動力を出力させることができる。
こうした本発明の内燃機関の自動停止始動装置において、前記始動時吸入空気量制御手段は、前記要求動力が所定値以上のときには前記要求動力が大きいほど大きくなる傾向の吸入空気量で前記内燃機関が始動されるよう制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、操作者の要求に迅速に対応することができる。
また本発明の内燃機関の自動停止始動装置において、前記始動時吸入空気量制御手段は、前記内燃機関への点火制御の開始に同期して吸入空気量を制御する手段であるものとしたり、前記内燃機関への燃料噴射制御の開始に同期して吸入空気量を制御する手段であるものとすることもできる。
本発明の自動車は、上述のいずれかの態様の本発明の自動停止始動装置、即ち、基本的には、駆動軸に動力を出力可能な内燃機関を、所定の停止条件が成立したときに該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該自動停止した内燃機関を始動する該内燃機関の自動停止始動装置であって、前記内燃機関への吸入空気量を調整する吸入空気量調整手段と、操作者の操作に基づき前記内燃機関から出力すべき要求動力を設定する要求動力設定手段と、前記所定の始動条件が成立したとき前記設定された要求動力が所定値未満のときには内燃機関への吸入空気量が少ない状態で前記内燃機関が始動されるよう前記吸入空気量調整手段を制御し、前記要求動力が所定値以上のときには前記要求動力が所定値未満のときの吸入空気量よりも多い吸入空気量で前記内燃機関が始動されるよう前記吸入空気量調整手段を制御する始動時吸入空気量制御手段と、を備え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自動停止始動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、内燃機関の始動時の初爆による振動を低減することができる。しかも運転者が大きな駆動力を要求した時には素早く内燃機関を始動して動力を出力させることができる。
こうした本発明の自動車において、車軸に動力を出力可能な電動機を備えるものとすることもできる。こうすれば、車両を内燃機関からの動力と電動機からの動力とによって走行することができる。
また本発明の自動車において、操作者の操作に基づいて駆動軸に出力すべき要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、該要求駆動力に基づく要求駆動力が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駆動力制御手段と、を備えるものとすることもできる。こうすれば、操作者の操作に基づく要求駆動力に応じた動力を駆動軸に出力することができる。
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、本発明の一実施形態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を介して接続された３軸式の動力分配統合機構３０と、動力分配統合機構３０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、この減速ギヤ３５に接続されたモータ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、例えば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可能な内燃機関として構成されており、図２に示すように、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燃料噴射弁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を介して燃料室に吸入し、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。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。
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図示しないバキュームセンサからの吸入空気量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、燃料噴射弁１２６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への制御信号などが出力ポートを介して出力されている。なお、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。
動力分配統合機構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ア３４とを備え、サンギヤ３１とリングギヤ３２とキャリア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。動力分配統合機構３０は、キャリア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おり、モータＭＧ１が発電機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力をサンギヤ３１側とリングギヤ３２側にそのギヤ比に応じて分配し、モータＭＧ１が電動機として機能するときにはキャリア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ＭＧ１からの動力を統合してリングギヤ３２側に出力する。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。
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を介してバッテリ５０と電力のやりとりを行なう。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として構成されており、モータ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。なお、モータ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。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。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。
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。
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、特にエンジン２２の始動時の動作について説明する。図３は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される始動時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、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）が所定値以下に下がったときや運転者によるアクセルペダル８３の操作に基づく要求動力が所定値以上となったときに始動条件が成立したとして実行される。
始動時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，エンジン２２の回転数Ｎｅ，バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔなど制御に必要なデータを入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。ここで、エンジン２２の回転数Ｎｅはクランクシャフト２６に取り付けられたクランクポジションセンサ１４０からの信号に基づいて計算されたものをエンジンＥＣＵ２４から通信により入力するものとし、また、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計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。さらに、バッテリ５０の温度Ｔｂは、バッテリ５０に取り付けられた温度センサ５１により検出したものをバッテリＥＣＵ５２から通信により入力するものとし、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、温度センサ５１により検出されたバッテリ５０の温度Ｔｂとバッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）とに基づいて設定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。ここで、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔについては温度センサ５１により検出されたバッテリ５０の電池温度Ｔｂとバッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）とに基づいて設定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とに基づいて車両に要求されるトルクとして駆動軸６５に出力すべき駆動要求トルクＴｒ＊と車両に要求される車両要求パワーＰ＊とを設定する（ステップＳ１１０）。駆動要求トルクＴｒ＊は、実施例では、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと駆動要求トルクＴｒ＊との関係を予め定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たマップから対応する駆動要求トルクＴｒ＊を導出して設定するものとした。図４に駆動要求トルク設定用マップの一例を示す。車両要求パワーＰ＊は、設定した駆動要求トルクＴｒ＊に駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒを乗じたものとバッテリ５０が要求する要求充放電パワーＰｂ＊とロスＬｏｓｓとの和として計算することができる。なお、リングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒは、車速Ｖに換算係数ｋを乗じることによって求めることができる。
駆動要求トルクＴｒ＊と車両要求パワーＰ＊とを設定すると、設定した車両要求パワーＰ＊に基づいてエンジン２２から出力すべきエンジン要求パワーＰｅ＊を設定する（ステップＳ１２０）。このエンジン要求パワーＰｅ＊はエンジン２２の始動直後にエンジン２２から出力すべきパワーとして設定する。
次に、エンジン要求パワーＰｅ＊を閾値Ｐｒｅｆと比較する（ステップＳ１３０）。ここで、閾値Ｐｒｅｆは車両が急加速するのに必要なパワーとして設定されるものであり、エンジン２２の性能やこれを搭載する車両全体の重量などにより設定することができる。エンジン要求パワーＰｅ＊が閾値Ｐｒｅｆ未満のときには、スロットルバルブ１２４を締込み開度とするよう指示し（ステップＳ１４０）、吸入空気量を少なくする。一方、エンジン要求パワーＰｅ＊が閾値Ｐｒｅｆ以上のときには、スロットルバルブ１２４を通常開度とするよう指示し（ステップＳ１５０）、エンジン要求パワーＰｅ＊に応じた吸入空気量とする。ここで、締込み開度は、エンジン２２の始動が可能でかつエンジン２２の初爆による振動を抑制することができる程度の空気量を吸入させるための開度であり、通常開度は、車両要求パワーＰ＊に基づくエンジン要求パワーＰｅ＊に応じた駆動力を出力するための空気量を吸入させる開度である。エンジン要求パワーＰｅ＊が閾値Ｐｒｅｆ未満のときにはエンジン２２を静かに始動することができると共にエンジン要求パワーＰｅ＊が閾値Ｐｒｅｆ以上のときには迅速に駆動力を出力することが可能になる。
続いて、エンジン２２の回転数Ｎｅに基づいてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定する（ステップＳ１６０）。モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊とエンジン２２の回転数Ｎｅとの関係の一例を図５に示す。モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊は、図示するように、エンジン２２の始動指示がなされた時間ｔ１の直後からレート処理を用いて比較的大きなトルクをトルク指令Ｔｍ１＊に設定し、エンジン２２の回転数Ｎｅを迅速に増加させる。エンジン２２の回転数Ｎｅが共振回転数領域を通過した時間ｔ２以降にトルク指令Ｔｍ１＊にエンジン２２を安定して回転数Ｎｒｅｆ以上にモータリングできるトルクを設定し、電力消費や駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａにおける反力を小さくする。そして、エンジン２２の回転数Ｎｅが閾値Ｎｒｅｆに至った時間ｔ３からレート処理を用いてトルク指令Ｔｍ１＊を値０とし、エンジン２２の完爆が判定された時間ｔ５から発電用のトルクをトルク指令Ｔｍ１＊に設定する。いま、エンジン２２の始動指示がなされた直後を考えれば、トルク指令Ｔｍ１＊には大きなトルクが設定されることになる。このときの動力分配統合機構３０の回転要素における力学的な関係を例示する共線図を図６に示す。図中、左のＳ軸はモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１であるサンギヤ３１の回転数を示し、Ｃ軸はエンジン２２の回転数Ｎｅであるキャリア３４の回転数を示し、Ｒ軸はモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２に減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒを乗じたリングギヤ３２の回転数Ｎｒを示す。
こうしてモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を設定すると、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔと計算したモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に現在のモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１を乗じて得られるモータＭＧ１の消費電力（発電電力）との偏差をモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２で割ることによりモータＭＧ２から出力してもよいトルクの上限としてのトルク制限Ｔｍａｘを次式（１）により計算すると共に（ステップＳ１７０）、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を用いてモータＭＧ２から出力すべきトルクとしての仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを式（２）により計算し（ステップＳ１８０）、計算したトルク制限Ｔｍａｘと仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐとを比較して小さい方をモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊として設定する（ステップＳ１９０）。このようにモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定することにより、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力する要求トルクＴｒ＊を、バッテリ５０の出力制限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。なお、式（２）は、前述した図６の共線図から容易に導き出すことができる。
Tmax＝(Wout−Tm1*・Nm1)/Nm2 …（１）
Tm2tmp＝(Tr*＋Tm1*/ρ)/Gr …（２）
こうしてモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定すると、設定したトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信する（ステップＳ２００）。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。
次に、エンジン２２の回転数Ｎｅが閾値Ｎｒｅｆを超えたか否かを判定する（ステップＳ２１０）。ここで、閾値Ｎｒｅｆは、燃料噴射制御や点火制御を開始するエンジン２２の回転数であり、例えば８００ｒｐｍや１０００ｒｐｍなどのように設定される。エンジン２２の回転数が閾値Ｎｒｅｆを超えていないときは上述のステップＳ１００からステップＳ２００までの処理を繰り返し、エンジン２２の回転数が閾値Ｎｒｅｆを超えると、燃料噴射制御および点火制御の開始を指示する（ステップＳ２２０）。なお、この指示は一度実行するだけで繰り返し実行されるものではない。そして、エンジン２２が完爆したか否かを判定し（ステップＳ２３０）、エンジン２２が完爆していないときは上述のステップＳ１００からステップＳ２１０までの処理を繰り返し、エンジン２２が完爆すると、スロットルバルブ１２４を通常開度にして（ステップＳ２４０）、本ルーチンを終了する。本ルーチンを終了するとエンジン２２およびモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動して走行する図示しない駆動制御ルーチンが実行される。
以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、基本的には、エンジン２２を始動する際に、スロットルバルブ１２４を締め込んだ状態でエンジン２２を始動するから、エンジン２２の始動時の初爆による振動を抑制することができる。エンジン２２を始動する際に、運転者がアクセルペダル８３を大きく踏み込んでエンジン２２から出力すべきパワーＰｅ＊が閾値以上となっているときには、スロットルバルブ１２４を通常開度とした状態でエンジン２２を始動するから運転者が要求するパワーを迅速に出力することができる。
以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０では、閾値Ｐｒｅｆを車両が急加速するのに必要なパワーとして設定したが、閾値Ｐｒｅｆはこれに限られるものではなく、車両が急加速するのに必要なパワーより大きなパワーとして設定してもよく、車両が急加速するのに必要なパワーより小さなパワーとして設定してもよい。また、エンジン要求パワーＰｅ＊が閾値Ｐｒｅｆ以上のときには、スロットルバルブ１２４を通常開度としてエンジン要求パワーＰｅ＊に応じた吸入空気量としたが、スロットルバルブ１２４を締込み開度より大きく通常開度より小さな開度としてもよく、さらに、スロットルバルブ１２４をある一定の開度としてエンジン要求パワーＰｅ＊とは関連性のない吸入空気量を吸入するものとしてもよい。
また、ハイブリッド自動車２０では、クランキングを開始する際にスロットルバルブ１２４を操作していたが、燃料噴射制御や点火制御の開始の直前にスロットルバルブ１２４を操作するもの、即ち、スロットルバルブ１２４の操作を燃料噴射制御や点火制御の開始に同期させるものとしてもよい。こうすれば、エンジン２２の始動時の初爆の直前にだけスロットルバルブ１２４の操作を行なえばよいからスロットルバルブ１２４の無駄な動きを抑制することができる。
上述した実施例では、本発明の内燃機関の自動停止始動装置を搭載するハイブリッド自動車２０として説明したが、こうした内燃機関の自動停止始動装置を自動車以外の列車などの車両に搭載するものとしてもよいし、船舶や航空機に搭載するものとしてもよい。また、こうした内燃機関の自動停止始動装置を建設機械などに組み込むものとしても構わない。さらに、モータＭＧ１，ＭＧ２のような電動機を有しない自動車、例えば停止時にアイドルストップする自動車に搭載するものとしてもよい。内燃機関の自動始動を行なうものであればどのようなものに適用しても構わない。
また、上述した実施例では、運転者のアクセルペダル８３の操作に基づいて要求動力を設定し、エンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御するものとしたが、運転者のような操作者が存在せず、自動で出力すべき動力を設定するもの、例えば自動運転する列車や船舶などのようなものとしてもよい。
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。
本発明実施例としての内燃機関の自動停止始動装置を搭載す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。 本発明実施例としてのエンジン２２およびエンジンＥＣＵ２４，ハイブリッドＥＣＵ７０の構成の概略を示す構成図である。 本発明実施例のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される始動時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。 エンジン２２を始動する際のモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊とエンジン２２の回転数Ｎｅとの関係の一例を示す説明図である。 エンジン２２の始動時における動力分配統合機構３０の回転要素の力学的な関係を示す共線図を例示する説明図である。
符号の説明
２０ 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、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 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、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、１２２ エアクリーナ、１２４ スロットルバルブ、１２６ 燃料噴射弁、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、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、１５０ 可変バルブタイミング機構、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (7)

  1. 駆動軸に動力を出力可能な内燃機関を、所定の停止条件が成立したときに該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該自動停止した内燃機関を始動する該内燃機関の自動停止始動装置であって、
    前記内燃機関への吸入空気量を調整する吸入空気量調整手段と、
    操作者の操作に基づき前記内燃機関から出力すべき要求動力を設定する要求動力設定手段と、
    前記所定の始動条件が成立したとき、前記設定された要求動力が所定値未満のときには内燃機関への吸入空気量が少ない状態で前記内燃機関が始動されるよう前記吸入空気量調整手段を制御し、前記要求動力が所定値以上のときには前記要求動力が所定値未満のときの吸入空気量よりも多い吸入空気量で前記内燃機関が始動されるよう前記吸入空気量調整手段を制御する始動時吸入空気量制御手段と、
    を備える内燃機関の自動停止始動装置。
  2. 前記始動時吸入空気量制御手段は、前記要求動力が所定値以上のときには前記要求動力が大きいほど大きくなる傾向の吸入空気量で前記内燃機関が始動されるよう制御する手段である請求項１記載の内燃機関の自動停止始動装置。
  3. 前記始動時吸入空気量制御手段は、前記内燃機関への点火制御の開始に同期して吸入空気量を制御する手段である請求項１または２記載の内燃機関の自動停止始動装置。
  4. 前記始動時吸入空気量制御手段は、前記内燃機関への燃料噴射制御の開始に同期して吸入空気量を制御する手段である請求項１または２記載の内燃機関の自動停止始動装置。
  5. 内燃機関と、該内燃機関の自動停止始動装置としての請求項１ないし４いずれか記載の内燃機関の自動停止始動装置と、を搭載し、車軸が前記駆動軸に連結されてなる自動車。
  6. 車軸に動力を出力可能な電動機を備える請求項５記載の自動車。
  7. 請求項６記載の自動車であって、
    操作者の操作に基づいて駆動軸に出力すべき要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
    該要求駆動力に基づく駆動力が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駆動力制御手段と、
    を備える自動車。
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