(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室に直接燃料を噴射するインジェクタを各気筒に設けた多気筒４サイクルの筒内噴射式エンジンにおいて、エンジン始動時を判別する始動判別手段と、この始動判別手段による判別に応じて上記インジェクタからの燃料噴射及び点火時期を制御する制御手段とを備え、この制御手段は、エンジンの始動開始からの低回転状態のときに、始動時トルク変動調整制御として、同一気筒に対するインジェクタからの燃料噴射を圧縮行程後期と膨張行程とに分けて行わせるとともに、点火を上記圧縮行程後期の燃料噴射と上記膨張行程の燃料噴射との間の時期に行わせるようになっており、この制御手段による始動時トルク変動調整制御を、エンジン回転数がクランキング回転数より高くてアイドル回転数より低い所定回転数になるまで行うようにしたことを特徴とする筒内噴射式エンジンの始動制御装置。
【請求項２】
エンジンが４気筒以上であることを特徴とする請求項１記載の筒内噴射式エンジンの始動制御装置。
【請求項３】
上記制御手段による始動時トルク変動調整制御における圧縮行程後期の燃料噴射の時期を、エンジン温度に応じ、低温になるほど早めるように変更することを特徴とする請求項１または２に記載の筒内噴射式エンジンの制御装置。
【請求項４】
上記制御手段による始動時トルク変動調整制御における膨張行程の燃料噴射の時期を、エンジン温度に応じ、低温になるほど早めるように変更することを特徴とする請求項３記載の筒内噴射式エンジンの制御装置。
【請求項５】
上記制御手段による始動時トルク変動調整制御中の吸気弁の閉弁タイミングを、燃焼室から吸気ポートへの吸気の吹き返しが生じる程度に遅い時期に設定したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の筒内噴射式エンジンの制御装置。
【請求項６】
上記制御手段は、エンジン回転数が上記所定回転数を越えてから始動完了までの回転数の急激な上昇期間中は圧縮行程で燃料を噴射するように制御することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の筒内噴射式エンジンの制御装置。
【請求項７】
燃焼室に直接燃料を噴射するインジェクタを各気筒に設けた多気筒４サイクルの筒内噴射式エンジンにおいて、エンジン始動時を判別する始動判別手段と、この始動判別手段による判別に応じて上記インジェクタからの燃料噴射及び点火時期を制御する制御手段とを備え、この制御手段は、エンジンの始動開始からの低回転状態のときに、始動時トルク変動調整制御として、同一気筒に対するインジェクタからの燃料噴射を圧縮行程後期と膨張行程とに分けて行わせるとともに、点火を上記圧縮行程後期の燃料噴射と上記膨張行程の燃料噴射との間の時期に行わせるようになっており、この制御手段による始動時トルク変動調整制御を、エンジンのクランキング開始から所定時間だけ行うようにしたことを特徴とする筒内噴射式エンジンの制御装置。
【請求項８】
エンジン及びモータを備えて車両運転中にエンジンが間欠的に稼働されるハイブリッド車に用いられる筒内噴射式エンジンの制御装置であって、急加速によるエンジン稼働を除くエンジン始動時に上記始動時トルク変動調整制御を行うように上記制御手段が構成されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の筒内噴射式エンジンの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、筒内噴射式エンジンにおいて滑らかなエンジン始動を行わせるように燃料噴射時期等を制御する始動制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、点火プラグにより点火が行われる火花点火式エンジン（ガソリンエンジン）において、燃焼室内に直接燃料を噴射するように先端を燃焼室に臨ませたインジェクタを設け、低回転低負荷等の特定運転領域では圧縮行程でインジェクタから燃料を噴射させることにより点火プラグ付近に可燃混合気を偏在させて成層燃焼を行なわせ、燃費改善を図るようにした筒内噴射式エンジンは知られている。
【０００３】
また、この種のエンジンにおける始動時の制御としては、例えば特開昭６０−５６１４６号公報に示されるように、エンジンのクランキング中には着火性を高めるべく圧縮行程で燃料を噴射して成層燃焼を行わせ、クランキング終了後は点火プラグの電極のくすぶりを防止すべく吸気行程で燃料を噴射するようにしたものが知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、往復動エンジンでは、圧縮行程での負のトルクに起因したトルク変動が生じ、とくにエンジン回転数が極めて低い始動時にトルク変動が増大し易いという問題があり、上記の特開昭６０−５６１４６号公報に示されているような装置でも、始動時のトルク変動の問題を解消することはできない。
【０００５】
この問題を具体的に説明すると、４サイクルエンジンでは、気筒内のピストンの往復作動に応じて吸気、圧縮、膨張、排気の行程が順次行われ、圧縮上死点直後における爆発によりピストンを介して出力軸に正のトルクが与えられるが、圧縮行程では圧縮圧力の上昇に伴って負のトルクが生じ、この負のトルクは圧縮行程後半に大きくなる。そして、この負のトルクと正のトルクとが時間的にずれて作用することでトルク変動が生じ、時間間隔が長くなる極低回転のエンジン始動時（特にクランキング時）にトルク変動が増大し易い。
【０００６】
このようなエンジン始動時のトルク変動はフィーリング等の面で好ましくない。とくに、エンジンとモータとが使い分けられて車両運転中にエンジンが間欠的に稼働されるハイブリッド車では、走行中等に運転者の意志に関係なくエンジンが始動されることがあり、このような場合のトルク変動は運転者に違和感を与え、フィーリングを悪化させる。
【０００７】
上記のトルク変動を抑制するには、多気筒エンジンにおいて一部の気筒に負のトルクが発生している時期にこれを打ち消すような正のトルクが他の気筒で生じればよい。
【０００８】
しかし、従来のエンジンではこのような作用は得られ難い。すなわち、例えば４気筒４サイクルエンジンでは第１気筒が圧縮行程にあるときに第２気筒が膨張行程、第３気筒が吸気行程、第４気筒が排気行程というように各気筒の行程がずれるが、第１気筒が圧縮行程後半にあって大きな負のトルクを生じているとき、吸気行程や排気行程にある第３，第４気筒では正のトルクが得られず、また第２気筒は膨張行程の後半にあって燃焼による正のトルクが減衰した時期にあるため、上記の負のトルクを充分に打ち消すことができない。
【０００９】
なお、上記筒内噴射式エンジンでは、燃焼室内への燃料噴射時期を種々変更することが可能であり、エンジン始動時に燃焼時期をずらせてトルク変動を抑制するように噴射時期及び点火時期を調整することが考えられるが、単に燃焼時期をずらすように調整するだけでは着火性が悪くなり、良好に燃焼を行わせることが困難になる。
【００１０】
本発明はこのような事情に鑑み、エンジン始動時に着火、燃焼を良好に行わせるようにしつつ燃焼の時期を調整することでトルク変動を抑制し、滑らかなエンジンの始動を実現することができる筒内噴射式エンジンの始動制御装置を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、燃焼室に直接燃料を噴射するインジェクタを各気筒に設けた多気筒４サイクルの筒内噴射式エンジンにおいて、エンジン始動時を判別する始動判別手段と、この始動判別手段による判別に応じて上記インジェクタからの燃料噴射及び点火時期を制御する制御手段とを備え、この制御手段は、エンジンの始動開始からの低回転状態のときに、始動時トルク変動調整制御として、同一気筒に対するインジェクタからの燃料噴射を圧縮行程後期と膨張行程とに分けて行わせるとともに、点火を上記圧縮行程後期の燃料噴射と上記膨張行程の燃料噴射との間の時期に行わせるようになっており、この制御手段による始動時トルク変動調整制御を、エンジン回転数がクランキング回転数より高くてアイドル回転数より低い所定回転数になるまで行うようにしたものである。
【００１２】
この装置によると、上記始動時トルク変動調整制御が行われているとき、先ず圧縮行程後期の噴射で点火プラグ付近に形成された混合気がその直後に点火されて燃焼し、その燃焼が終了する前にこれを火種として、膨張行程での燃料噴射による混合気が燃焼されることにより、着火性、燃焼性が確保されつつ、膨張行程の比較的遅い時期まで正のトルクが与えられる。従って、一部の気筒の圧縮行程と他の気筒の膨張行程とがラップするような多気筒４サイクルエンジンにおいて、圧縮行程の気筒に生じる負のトルクが膨張行程の気筒で得られるトルクにより打ち消されて、始動時のトルク変動が抑制される。そして、上記制御手段による始動時トルク変動調整制御は、エンジン回転数がクランキング回転数より高くてアイドル回転数より低い所定回転数になるまで行うようにしていることにより、クランキング中は始動時トルク変動調整制御が行われてトルク変動が抑制される。
【００１３】
とくにエンジンが４気筒以上であれば、一部の気筒の圧縮行程と他の気筒の膨張行程とが大きくラップすることにより、上記のように始動時のトルク変動を抑制する作用が良好に得られる。
【００１４】
本発明の装置において、上記制御手段による始動時トルク変動調整制御における圧縮行程後期の燃料噴射の時期を、エンジン温度に応じ、低温になるほど早めるように変更すれば、低温時には圧縮行程後期の噴射から点火までの間の燃料の気化、霧化の時間が稼がれることにより、低温時の着火性の悪化が抑制される。
【００１５】
さらに、上記制御手段による始動時トルク変動調整制御における膨張行程の燃料噴射の時期を、エンジン温度に応じ、低温になるほど早めるように変更すれば、圧縮行程後期の噴射と膨張行程の噴射との間隔が適正に調整されて、膨張行程で噴射された燃料の着火、燃焼が良好に行われる。
【００１６】
また、上記制御手段による始動時トルク変動調整制御中の吸気弁の閉弁タイミングを、燃焼室から吸気ポートへの吸気の吹き返しが生じる程度に遅い時期に設定しておけば、圧縮行程での負のトルクが低減される。しかも、燃料は圧縮行程以後に燃焼室内に直接噴射されるので、燃料が吹き返されてポート壁面に付着するというようなことがない。
【００１８】
また、上記制御手段は、エンジン回転数が上記所定回転数を越えてから始動完了までの回転数の急激な上昇期間中は圧縮行程で燃料を噴射するように制御することが好ましく、このようにすると回転数上昇期間中は成層燃焼により燃焼性が確保されつつ燃料噴射量の制御によるトルクの調整で回転数上昇を適度に規制することができる。
【００１９】
また、上記制御手段による始動時トルク変動調整制御を、エンジンのクランキング開始から所定時間だけ行うようにしてもよく、このようにすると、トルク変動によるフィーリングの悪化を招き易いクランキング開始から所定時間に、トルク変動が抑制される。
【００２０】
また本発明の装置は、エンジン及びモータを備えて車両運転中にエンジンが間欠的に稼働されるハイブリッド車に適用することが効果的であり、この場合、急加速によるエンジン稼働を除くエンジン始動時に上記始動時トルク変動調整制御を行うように上記制御手段が構成されていることが好ましい。このようにすると、急加速によるエンジン稼働時は始動時トルク変動調整制御が停止されて急加速のためのトルク確保が優先され、それ以外のエンジン始動時にはトルク変動が抑制される。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２２】
図１は本発明が適用される筒内噴射式エンジンの全体構造を概略的に示したものである。この図において、エンジン本体１は複数の気筒を有し、例えば４気筒２ａ〜２ｄを有しており（図２参照）、その各気筒には、シリンダボアに挿入されたピストン４の上方に燃焼室５が形成されている。この燃焼室５には吸気ポート７及び排気ポート８が開口し、これらのポート７，８は吸気弁９及び排気弁１０によってそれぞれ開閉されるようになっている。
【００２３】
上記吸気弁９及び排気弁１０はカムシャフト１１，１２等からなる動弁機構により開閉作動されるようになっている。また、吸気弁９に対する動弁機構には、吸気弁９の開閉タイミングを変更可能とするバルブタイミング可変装置１３が設けられている。
【００２４】
上記燃焼室５の中央部には点火プラグ１５が配設され、そのプラグ先端が燃焼室５内に臨んでいる。この点火プラグ１５は点火コイル１６に接続されている。
【００２５】
また、燃焼室５内には側方からインジェクタ１８の先端部が臨み、このインジェクタ１８から燃焼室５内に直接燃料が噴射されるようになっている。各気筒のインジェクタ１８は燃料回路２０のデリバリパイプ２１に接続されている。燃料回路２０は、上記デリバリパイプ２１に接続される燃料供給通路２２及びリターン通路２３を備え、燃料タンク２４と燃料供給通路２２との間にタンク内燃料ポンプ２５、フィルタ２６，２７及び高圧燃料ポンプ２８が配設される一方、リターン通路２３と燃料タンク２４との間に高圧側プレッシャレギュレータ２９及び低圧側プレッシャレギュレータ３０が配設され、かつ、高圧側プレッシャレギュレータ２９をバイパスする通路（図示せず）とこの通路を開閉するバイパスバルブ３１が設けられている。
【００２６】
そして、上記バイパスバルブ３１の作動によって燃圧の変更が可能となっている。すなわち、高圧燃料ポンプ２８が作動している状態で上記バイパスバルブ３１が閉じられたときは高圧側プレッシャレギュレータ２９の調圧作用で燃圧が所定の高圧に調整され、上記バイパスバルブ３１が開かれたときは高圧側プレッシャレギュレータ２９が実質的に機能せず低圧側プレッシャレギュレータ３０の調圧作用で燃圧が所定の低圧に調整されるようになっている。
【００２７】
また、エンジン本体１には吸気通路４０及び排気通路４１が接続されている。上記吸気通路４０には、その上流側から順に、エアクリーナ４３、エアフローセンサ４４、モータ４６により駆動されるスロットル弁４５及びサージタンク４７が設けられている。上記スロットル弁４５に対し、その開度を検出するスロットル開度センサ４８が設けられている。さらに、スロットル弁４５をバイパスするＩＳＣ通路５０が設けられ、このＩＳＣ通路５０にはこの通路の空気流量をコントロールするＩＳＣバルブ５１が設けられている。
【００２８】
サージタンク４７の下流には気筒別の独立吸気通路５３が設けられ、各独立吸気通路５３が各気筒の吸気ポート７に連通している。各独立吸気通路５３にはスワール制御弁５４が設けられており、このスワール制御弁５４はステップモータ等のアクチュエータ５５により駆動されて開閉作動し、その開閉作動により吸気スワールがコントロールされるようになっている。
【００２９】
一方、上記排気通路４１には、排気ガス中の酸素濃度を検出することによって空燃比を検出するＯ2センサ５７が設けられるとともに、その下流に排気ガス浄化用の触媒５８が設けられている。
【００３０】
６０はエンジン制御用のコントロールユニット（ＥＣＵ）である。このＥＣＵ６０には上記エアフローセンサ４４、スロットル開度センサ４８及びＯ2センサ５７からの各検出信号ａ，ｂ，ｃが入力されるとともに、カムシャフト１２に連動するディストリビュータ６１からエンジン回転数検出等のためのクランク角信号ｄ及び気筒判別信号ｅが入力され、さらにアクセル開度（アクセルペダル踏込量）を検出するアクセル開度センサ６２、吸入空気の温度を検出する吸気温センサ６３、エンジン冷却水の温度を検出する水温センサ６４等からの検出信号ｆ，ｇ，ｈも入力されている。
【００３１】
また、ＥＣＵ６０からは、インジェクタ１８に対しインジェクタドライブユニット６６を介して燃料噴射を制御する信号ｊが出力されるとともに、点火コイル１６に対して点火時期を制御する信号ｋが出力され、またスロットル弁駆動用のモータ４６に対しスロットルドライブユニット６７を介してスロットル開度を制御する信号ｌが出力され、さらにＩＳＣバルブ５１を制御する信号ｍ、燃料回路のバイパスバルブ３１を制御する信号ｎ、バルブタイミング可変装置１３を制御する信号ｏ等も出力されている。
【００３２】
上記ＥＣＵ６０は、エンジン始動時を判別する始動判別手段としての機能と、この始動判別手段による判別に応じて燃料噴射及び点火時期の制御を行う制御手段としての機能とを備えている。そして、始動時トルク変動調整制御として、エンジンの始動開始からの低回転状態のときに、同一気筒に対するインジェクタからの燃料噴射を圧縮行程後期と膨張行程とに分けて行わせるとともに、点火を上記圧縮行程後期の燃料噴射と上記膨張行程の燃料噴射との間の時期に行わせるようになっている。
【００３３】
本発明の装置はエンジンとモータとを併用するハイブリッド車に適用することが効果的であり、そのハイブリッドシステムの一例を図２に示す。
【００３４】
この図において、エンジン本体１の出力軸に無段変速機７０の入力側のトルクコンバータ７１が連結され、一方、無段変速機７０の出力側には終減速装置７２を介して車軸７３が接続されるとともに、モータ兼発電機７４が接続されている。また、エンジン本体１の出力軸前端側にはベルト７５等を介してオルタネータ７６が接続されている。上記モータ兼発電機７４及びオルタネータ７６はインバータ７７，７８を介してバッテリ７９に接続されている。
【００３５】
そして、ハイブリッドシステム制御用のコントローラ（図１中のＥＣＵ６０もしくはこれとは別の図外のコントローラ）により、車両の運転状態に応じ、車両の走行駆動にエンジンとモータ兼発電機７４とが使い分けられ、例えば低速走行時や加速初期等にエンジンが停止されるとともに上記モータ兼発電機７４がモータとして稼働するように制御され、それ以外の運転状態においてエンジンが稼働するように制御される。
【００３６】
図３は上記ＥＣＵ６０において行われる始動制御の一例をフローチャートで示している。このフローチャートに示す処理は、例えば上記ハイブリッド車において車両の運転中等に所定のエンジン稼働条件が成立することによってエンジン始動が開始されたときにスタートする。なお、エンジン稼働条件の判別とそれに応じたエンジンの稼働、停止の制御、及びモータ稼働条件の判別とそれに応じたモータの稼働、停止の制御等を含むハイブリッドシステムの制御は、図外の別の制御ルーチンによって行われる。
【００３７】
エンジン始動開始に応じて図３のフローチャートに示す処理がスタートすると、先ずステップＳ１で、クランク角信号から求められるエンジン回転数ｎｅ、アクセル開度センサ６２によって検出されるアクセル開度accel及び水温センサ６４によって検出される水温Ｔw が読み込まれる。続いてステップＳ２で、エンジン回転数ｎｅが第１設定回転数Ｎ１（所定回転数）より高いか否かを判定する。第１設定回転数Ｎ１は、クランキング回転数より少しだけ高い回転数（例えば３００ｒｐｍ）とされており、従って、ステップＳ２の判定がＮＯのときはクランキング状態にあり、この判定がＹＥＳのときはエンジン回転数がクランキング状態より上昇していることを意味する。
【００３８】
上記ステップＳ２の判定がＮＯのときは、始動時トルク変動調整制御として、インジェクタからの燃料噴射を圧縮行程後期と膨張行程との２回に分けて行わせるべく、それぞれの燃料噴射量を決める１回目パルス幅及び２回目パルス幅の算出（ステップＳ３，Ｓ４）が行われるとともに、１回目噴射時期及び２回目噴射時期の算出（ステップＳ３，Ｓ４）が行われる。この場合、１回目噴射時期は圧縮行程後期、２回目噴射時期は膨張行程とされ、かつ、これら１回目，２回目の各噴射時期及び各パルス幅は、予めこれらと水温との対応関係を定めたテーブルにより、水温Twの検出値に応じて算出される。
【００３９】
１回目，２回目の各噴射時期と水温との関係は図４のように設定されている。すなわち、１回目噴射時期はほぼ圧縮行程後期の範囲で、また２回目噴射時期は膨張行程の範囲でそれぞれ水温に応じて変えられるが、いずれも水温が低くなるにつれて早められる。
【００４０】
さらにステップＳ２の判定がＮＯのときの始動時トルク変動調整制御としては、点火時期が１回目噴射時期と２回目噴射時期との間にセットされる（ステップＳ７）。
【００４１】
上記ステップＳ２の判定がＹＥＳとなったときは、ステップＳ８で水温ＴW が設定温度Ｔ１より高い温間時か否かが判定される。そして、温間時であれば、成層領域か否かの判定（ステップＳ９）に基づき、成層領域であれば成層モードとされ（ステップＳ１０）、成層領域でなければ均一モードとされる（ステップＳ１１）。ここで、成層領域とは成層燃焼を行うのに適当な運転領域を意味し、例えば低回転低負荷側の所定運転領域が予め成層領域と設定されている。また、成層モードとは、インジェクタから圧縮行程で燃料を噴射して点火プラグ付近に混合気を偏在させた状態で点火を行わせるように燃料噴射時期及び点火時期を制御するモードであり、均一モードとは、インジェクタから吸気行程で燃料を噴射して燃焼室全体に燃料を均一に拡散させた状態で点火を行わせるように燃料噴射時期及び点火時期を制御するモードである。
【００４２】
上記ステップＳ８で水温ＴW が設定温度Ｔ１以下の冷間時であることが判定されたときには、ステップＳ１２でエンジン回転数ｎｅが第２設定回転数Ｎ２より高いか否かが判定される。上記第２設定回転数Ｎ２はアイドル回転数に近い回転数（例えば６００ｒｐｍ程度）である。ステップＳ１２の判定がＮＯのときは、エンジン回転数ｎｅが第１設定回転数Ｎ１から第２設定回転数Ｎ２までの間にあって、クランキング状態から始動完了後の運転状態に移行するまでの回転数上昇中にあることを意味し、この場合はステップＳ１０に移行して成層モードとされる。また、ステップＳ１２の判定がＹＥＳとなったときは、均一モードとされる（ステップＳ１３）。
【００４３】
ステップＳ３〜Ｓ７の処理、またはステップＳ１０，Ｓ１１，Ｓ１３のいずれかでのモード設定の後は、ステップＳ１４，Ｓ１５でインジェクタからの１回目噴射及び２回目噴射が行われる。この場合、ステップＳ３〜Ｓ７の処理を経た場合はその設定に応じて実際に１回目噴射及び２回目噴射が行われるが、ステップＳ１０，Ｓ１１，Ｓ１３のいずれかでのモード設定を経た場合は、原則として１回目噴射だけが吸気行程もしくは圧縮行程で行われて、２回目噴射は０とされる。
【００４４】
以上のような当実施形態の装置によると、図５中に示す始動開始からのクランキングの期間Ｔ１と、クランキング後のエンジン回転数上昇の期間Ｔ２と、始動完了後の期間Ｔ３とで燃料噴射等の制御が適切に変更され、クランキング中のトルク変動が低減されるとともに、始動から始動後の運転状態への移行がスムーズに行われる。
【００４５】
すなわち、エンジンの始動開始から第１設定回転数Ｎ１に達するまでのクランキングの期間Ｔ１には、圧縮行程後期と膨張行程とに燃料噴射が行われるとともにその２回の噴射の間に点火が行われるように制御される（上記ステップＳ３〜Ｓ７）。このような制御状態では、先ず圧縮行程後期の１回目の噴射で点火プラグ付近に形成された混合気が上死点直後に点火されることによりて良好に着火、燃焼が行われ、その燃焼が終了する前にこれを火種として、２回目の燃料噴射による混合気が燃焼される。このようにして、着火性、燃焼性が確保されつつ、２回目の燃料噴射による混合気の燃焼により膨張行程の中期ないしは後期まで正のトルクが与えられる。
【００４６】
この場合、１回目の噴射時期及び点火時期を着火、燃焼に適した時期とするとともに、１回目の燃料噴射による燃焼が２回目の燃料噴射まで持続し、かつ、後述のような負のトルクを打ち消すための適度のトルクが２回目の燃料噴射により得られるように、１回目噴射と２回目噴射との間隔、噴射量の比率等を設定しておけばよい。
【００４７】
また、エンジンの温度が低いときは燃料噴射から着火までの時間が短いと気化、霧化が悪くなって着火性が悪化し易くなるが、エンジン始動時におけるエンジン温度（水温）に応じた制御として上記実施形態のように、水温が低い程、気化、霧化の時間を稼ぐために１回目の燃料噴射時期を早めるようにするとともに、これに対応して２回目の燃料噴射時期も水温が低い程早めるようにすれば、１回目噴射による混合気の着火、燃焼及びこれを火種とした２回目の噴射による混合気の着火、燃焼が低温時にも良好に行われる。
【００４８】
上記のようなクランキングの期間Ｔ１における燃料噴射及び点火時期の制御により、一部の気筒の圧縮行程後期と他の気筒の膨張行程とがラップするような多気筒（一般に４気筒以上）の４サイクルエンジンにおいて、膨張行程の気筒で与えられる正のトルクが圧縮行程の気筒で生じる負のトルクを打ち消す作用が得られる。この作用を、図６を参照しつつ４気筒４サイクルエンジンの場合を例にとって具体的に説明する。
【００４９】
この図に示すように４気筒４サイクルエンジンでは、各気筒において吸気、圧縮、膨張、排気の各行程が順次行われ、かつ第１気筒、第３気筒、第４気筒、第２気筒の順にクランク角で１８０°ずつ各気筒の行程がずれることにより、第１気筒の膨張行程と第３気筒の圧縮行程、第３気筒の膨張行程と第４気筒の圧縮行程、第４気筒の膨張行程と第２気筒の圧縮行程、第２気筒の膨張行程と第１気筒の圧縮行程がそれぞれラップする。
【００５０】
そして、クランキングの期間Ｔ１には上記のように燃料噴射（図６中のＰ１，Ｐ２）及び点火時期（図６中のＩＧ）が制御されることにより、例えば上記第１気筒の膨張行程で与えられる正のトルクが第３気筒の圧縮行程で生じる負のトルクを打消し、同様に第３気筒と第４気筒との間、第４気筒と第２気筒との間及び第２気筒と第１気筒との間でもそれぞれ膨張行程の気筒で与えられる正のトルクが圧縮行程の気筒に生じる負のトルクを打ち消す作用が得られる。
【００５１】
従ってクランキング中のトルク変動が抑制され、フィーリングが向上される。とくに、図２に示すようなハイブリッド車では、走行中等にもモータ稼働状態からエンジン稼働状態への移行時等に運転者の意志に関係なくエンジンが始動されるが、このような場合のクランキング中にもトルク変動によって運転者に違和感を与えるといった事態が防止される。
【００５２】
次に、エンジン回転数ｎｅが第１設定回転数Ｎ１より高くなるクランキング後の期間Ｔ２には、エンジン回転数を上昇させるためのトルクを与えるように燃料噴射等が制御される。当実施形態では、エンジン回転数ｎｅが第１設定回転数Ｎ１から第２設定回転数Ｎ２までの間は冷間時、温間時のいずれにおいても成層モードとされ、圧縮行程で燃料噴射が行われて、成層燃焼が行われる。そして、この成層モードで燃料噴射量が適度に制御されることにより、始動完了後の運転状態への移行がスムーズに行われる。
【００５３】
つまり、一般のエンジンではクランキング後にエンジン回転数が図５中に二点鎖線で示すように急激に上昇し、一旦オーバーシュートしてから始動後の回転数になるが、上記ハイブリッド車で運転者の意志に関係なくエンジンが始動された場合等にこのような回転数変動は運転者に違和感を与えるため、急激な回転数上昇やオーバーシュートを避けるようにエンジン出力を調整することが要求される。ところが、上記第２設定回転数Ｎ２以下の低回転時には小さいスロットル開度でも吸入空気量が飽和状態に達して吸入空気量のコントロールが難しく、このような状況下では均一燃焼によると所定空燃比とすべく吸入空気量に見合う燃料を供給する必要があるのでエンジン出力を抑えるような制御が難しい。
【００５４】
これに対し、上記期間Ｔ２に成層モードとすると、空気が過剰な状態で成層燃焼により燃焼性が確保され、吸入空気量のコントロールが難しい低回転時にも燃料噴射量の制御によりエンジン出力を適切に調整することができ、これにより図５中に実線で示すようにエンジン回転数上昇を適度に緩やかにするとともにオーバーシュートを防止し、スムーズに始動後の状態へ移行させることができる。
【００５５】
また、エンジン回転数が第２設定回転数Ｔ２よりも高くなって始動が完了した後（図５中の期間Ｔ３）は、冷間時であれば吸気行程で燃料が噴射される均一モードとされることにより燃料の気化、霧化が促進されて燃焼性が高められる。また、温間時には運転領域に応じて成層モードまたは均一モードとされる。
【００５６】
図７は始動制御の第２の実施形態をフローチャートで示している。この実施形態では、図３に示す第１の実施形態と同様の制御（ステップＳ１〜Ｓ１５）に加え、始動時トルク変動調整制御中における吸気弁の閉弁タイミングを、燃焼室から吸気ポートへの吸気の吹き返しが生じる程度に遅い時期とし、例えばクランク角でＡＢＤＣ１００°程度とするように、バルブタイミング可変装置１３を制御している。
【００５７】
すなわち、このフローチャートにおいては、ステップＳ１５までの処理に続き、ステップＳ１６でエンジン回転数ｎｅが第２設定回転数Ｎ２より高いか否かが判定され、第２設定回転数Ｎ２以下であればステップＳ１７でバルブタイミング可変装置（ＶＶＴ）１３が遅閉じ（燃焼室から吸気ポートへの吸気の吹き返しが生じる程度に遅い時期）とされ、第２設定回転数Ｎ２より高ければステップＳ１８でバルブタイミング可変装置（ＶＶＴ）１３が通常の制御とされる。
【００５８】
この実施形態によると、エンジン始動時に吸気弁の閉弁タイミングが上記遅閉じとされることで有効圧縮比が低減されることにより、圧縮行程で生じる負のトルクが小さくなり、これによってもクランキング等におけるトルク変動が抑制される。また、エンジン始動中は燃料が圧縮行程以後に燃焼室に直接噴射されるので、このように遅閉じとされても、燃料が吹き返されてポート壁面に付着するというようなことがなく、エンジン始動時の燃焼安定性が確保される。
【００５９】
図８は始動制御の第３の実施形態をフローチャートで示しており、図３のフローチャート中の処理と同じ処理を行うステップは同一符号を付している。この実施形態では、急加速によるエンジン稼働時以外は図３に示す第１の実施形態と同様の制御を行うが、急加速によるエンジン稼働時における加速開始からの所定時間はトルク確保を優先させるような制御に切換るようにしている。
【００６０】
すなわち、このフローチャートにおいては、ステップＳ１に続いてステップＳ１０１で、アクセル開度変化率acceldが所定の急加速判定値Ａ１より小さいか否かが判定され、アクセル開度変化率acceldが急加速判定値Ａ１以上となるときはタイマに所定時間ＴＭ１がセットされる（ステップＳ１０２）。このタイマの値は時間経過と共に減少する。
【００６１】
次にステップＳ２でエンジン回転数ｎｅが第１設定回転数Ｎ１より高いか否かが判定され、第１設定回転数Ｎ１以下のときはステップＳ１０３でタイマが「０」か否かが判定されて、タイマが「０」のときに１回目、２回目の各パルス幅及び各噴射時期の算出並びに点火時期のセット（ステップＳ３〜Ｓ７）が行われる。
【００６２】
また、エンジン回転数ｎｅが第１設定回転数Ｎ１より高いときは、ステップＳ８で水温ＴW が設定温度Ｔ１より高い温間時か否かが判定され、温間時であれば、成層領域か否かの判定とそれに応じた成層モード、均一モードの選択（ステップＳ９〜Ｓ１１）が行われ、冷間時であればステップＳ１０４でタイマが「０」か否かが判定されて、タイマが「０」のときにエンジン回転数ｎｅが第２設定回転数Ｎ２より高いか否かの判定とそれに応じた均一モード、成層モードの選択（ステップＳ１２，Ｓ１３，Ｓ１０）が行われる。
【００６３】
上記ステップＳ１０３でタイマが「０」でないと判定されたときは、ステップＳ９〜Ｓ１１での領域判定に応じた成層モード、均一モードの選択が行われ、また、ステップＳ１０４でタイマが「０」でないと判定されたときはステップＳ１３に移って均一モードが選択される。
【００６４】
この実施形態によると、エンジン始動時であってもアクセル開度変化率acceldが大きい急加速時の所定時間は、クランキング中のトルク変動調整制御（ステップＳ３〜Ｓ７）及びクランキング後の回転数上昇を緩やかにするための制御が停止され、トルクを稼ぐのに有利なように運転領域や水温に応じて成層モード、均一モードが選択される。
【００６５】
従って、アクセルペダルが急激に踏み込まれるような急加速によるエンジン稼働時はトルク確保が優先されて運転者の加速要求が満足される。そして、急加速時以外のエンジン始動時には、第１の実施形態と同様にトルク変動の抑制等によりフィーリングが向上される。
【００６６】
なお、本発明の装置による始動時の制御は、上記各フローチャートに示す例以外にも種々変更可能である。
【００６７】
例えば、上記各フローチャートに示す例では始動時トルク変動調整制御（ステップＳ３〜Ｓ７）を第１設定回転数に達するまで行うようにしているが、トルク変動による違和感はとくにクランキング開始直後に大きいため、クランキング開始から所定時間（数秒間）だけ始動時トルク変動調整制御を行うようにしてもよい。
【００６８】
また、本発明はハイブリッド車のエンジンに適用した場合に特に効果的であるが、ハイブリッド車以外のエンジンに適用した場合でも始動時のトルク変動を抑制する作用が得られることに変りはなく、フィーリング向上等に有効である。
【００６９】
【発明の効果】
以上のように本発明は、エンジンの始動開始からの低回転状態のときに、始動時トルク変動調整制御として、同一気筒に対するインジェクタからの燃料噴射を圧縮行程後期と膨張行程とに分けて行わせるとともに、点火を上記圧縮行程後期の燃料噴射と上記膨張行程の燃料噴射との間の時期に行わせるようになっているため、一部の気筒の圧縮行程と他の気筒の膨張行程とがラップするような多気筒４サイクルにおいて、エンジン始動時に、圧縮行程の気筒に生じる負のトルクを膨張行程の気筒での膨張行程中の燃焼によるトルクで打ち消して、トルク変動を抑制し、滑らかなエンジン始動を行わせることができる。
【００７０】
とくに、この始動時トルク変動調整制御では圧縮行程後期に噴射された燃料が着火されてからこれを火種として膨張行程での燃料噴射による混合気が燃焼されるようにしているので、着火、燃焼を良好に行わせつつ膨張行程で正のトルクを与えることができ、始動時のトルク変動抑制を有効に達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の始動制御装置を備えたエンジンの一例を示す概略図である。
【図２】本発明の適用の一例として示すハイブリッド車の駆動系の概略図である。
【図３】始動時制御の第１の実施形態を示すフローチャートである。
【図４】水温と燃料噴射時期との関係を示す図である。
【図５】始動時のエンジン回転数の時間的変化を示す図である。
【図６】４気筒４サイクルエンジンの各行程と燃料噴射時期及び点火時期を示す説明図である。
【図７】始動時制御の第２の実施形態を示すフローチャートである。
【図８】始動時制御の第３の実施形態を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１  エンジン本体
２ａ〜２ｄ  気筒
５  燃焼室
１３  バルブタイミング可変装置
１５  点火プラグ
１８  インジェクタ
６０  コントロールユニット
６２  アクセル開度センサ
６４  水温センサ
【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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