(57)【要約】【課題】着火始動の際の空気利用率を向上させて初爆時のトルクを大きくし、エンジンを一層確実に且つ速やかに始動できるようにする。【解決手段】インジェクタ４６により燃料を複数回に分けて噴射する際の燃料噴射の噴射長が段階的に短くされるため、燃焼室１０１内に燃料が所定の濃度で分散して分布させられる。したがって、その状態で点火プラグ４７により点火火花を発生させると、速やかに安定して混合気に着火することができる。また、着火後には、通電時間ＴＡＵ３で燃料噴射が実施されることにより、燃焼室１０１内に更に燃料が供給されるとともに攪拌され、所定の濃度の混合気Ｇが形成されるとともに着火による火炎が拡散する。これにより、燃焼室１０１内の空気が効率良く燃焼させられ、爆発により大きなトルクを発生させることができる。【選択図】図６
2014202086.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転停止しているエンジンの複数の気筒の中、膨張行程にある気筒の燃焼室内にインジェクタにより燃料を複数回に分けて噴射するとともに、点火プラグにより点火火花を発生させて該燃焼室内の混合気に着火し、該着火に伴う爆発でクランク軸を回転させるエンジンの着火始動制御装置において、
前記インジェクタにより燃料を複数回に分けて噴射する際に、最初の燃料噴射に比べて後の燃料噴射の噴射長が短くなるように、該噴射長が異なる２段階以上で燃料を噴射する点火前燃料噴射手段と、
該点火前燃料噴射手段による前記２段階以上の燃料噴射で前記燃焼室内に形成された混合気に前記点火プラグの点火火花が着火した後に、前記インジェクタにより燃料を更に噴射する着火後燃料噴射手段と、
を有することを特徴とするエンジンの着火始動制御装置。
【請求項２】
前記点火前燃料噴射手段により最初に行われる燃料噴射は、前記点火プラグが配置された前記燃焼室の中央部分に混合気が形成されるように噴射長が定められており、
前記着火後燃料噴射手段は、前記点火前燃料噴射手段による前記最初の燃料噴射よりも長い噴射長で燃料を噴射する
ことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの着火始動制御装置。
【請求項３】
前記インジェクタは電磁式噴射弁で、該電磁式噴射弁を開弁するための通電時間によって前記燃料噴射の噴射長が制御される
ことを特徴とする請求項１または２に記載のエンジンの着火始動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエンジンの始動制御装置に係り、特に、膨張行程にある気筒の燃焼室内に燃料を噴射するとともに点火して爆発させることで、クランク軸を回転させてエンジンを始動する着火始動に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
回転停止しているエンジンの複数の気筒の中、膨張行程にある気筒の燃焼室内にインジェクタにより燃料を噴射するとともに、点火プラグにより点火火花を発生させてその燃焼室内の混合気に着火し、その着火に伴う爆発でクランク軸を回転させるエンジンの始動制御装置が知られている。すなわち、着火始動と呼ばれるもので、エンジンのフリクションが小さい場合には着火始動だけでエンジンを自力で始動できる場合があるが、モータジェネレータやスタータ等でエンジンの回転をアシストするようにすれば、エンジンを確実に且つ速やかに始動させることができる。その場合でも、着火始動で自力回転しようとするためアシストトルクが小さくて済み、モータジェネレータ等の最大トルクが低減されて小型化や低燃費化を図ることができる。一方、特許文献１には、このような着火始動に際して、インジェクタにより燃料を複数回に分けて噴射することにより、燃焼室内の空燃費を徐々に低下させるとともに、並行して点火プラグの点火火花を連続的に発生させる多回数点火を実施することにより、可燃空燃比になった状態を見逃すことなく点火してエンジンを始動する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２８０４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような従来の着火始動では燃焼室内の空気の利用率が低く、初爆時のトルクが必ずしも十分でないという問題があった。すなわち、本発明者等が着火始動で初爆した後の気筒内の残留ガス分析を行ったところ、爆発に寄与しない酸素が相当量残っていることが見い出された。これは、着火始動ではピストンが停止しているため、燃焼室内の空気の流動が悪くて混合気濃度にむら（ばらつき）があり、爆発の際の火炎が燃焼室内全体に拡散せず、着火性の悪い混合気の一部が燃焼することなく残るためと考えられる。特許文献１では、噴射時間を短くして複数回に分けて燃料を噴射するようになっているが、空燃比を徐々に変化させるためのもので、噴射の際のペネトレーション（貫徹力）は一定と考えられ、混合気濃度を均一化する効果は期待できない。
【０００５】
本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、着火始動の際の空気利用率を向上させて初爆時のトルクを大きくし、エンジンを一層確実に且つ速やかに始動できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
かかる目的を達成するために、第１発明は、回転停止しているエンジンの複数の気筒の中、膨張行程にある気筒の燃焼室内にインジェクタにより燃料を複数回に分けて噴射するとともに、点火プラグにより点火火花を発生させてその燃焼室内の混合気に着火し、その着火に伴う爆発でクランク軸を回転させるエンジンの着火始動制御装置において、(a) 前記インジェクタにより燃料を複数回に分けて噴射する際に、最初の燃料噴射に比べて後の燃料噴射の噴射長が短くなるように、その噴射長が異なる２段階以上で燃料を噴射する点火前燃料噴射手段と、(b) その点火前燃料噴射手段による前記２段階以上の燃料噴射で前記燃焼室内に形成された混合気に前記点火プラグの点火火花が着火した後に、前記インジェクタにより燃料を更に噴射する着火後燃料噴射手段と、を有することを特徴とする。
【０００７】
第２発明は、第１発明のエンジンの着火始動制御装置において、(a) 前記点火前燃料噴射手段により最初に行われる燃料噴射は、前記点火プラグが配置された前記燃焼室の中央部分に混合気が形成されるように噴射長が定められており、(b) 前記着火後燃料噴射手段は、前記点火前燃料噴射手段による前記最初の燃料噴射よりも長い噴射長で燃料を噴射することを特徴とする。
【０００８】
第３発明は、第１発明または第２発明のエンジンの着火始動制御装置において、前記インジェクタは電磁式噴射弁で、その電磁式噴射弁を開弁するための通電時間によって前記燃料噴射の噴射長が制御されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
このようなエンジンの着火始動制御装置においては、インジェクタにより燃料を複数回に分けて噴射する際の燃料噴射の噴射長が２段階以上で短くされるため、燃焼室内に燃料が所定の濃度で分散して分布させられる。すなわち、最初に行われる燃料噴射に比べて後から行われる燃料噴射の方が噴射長が短いため、後の燃料噴射によって先に噴射された燃料が攪拌されることがなく、噴射された燃料の量によって定まる所定の濃度の混合気を燃焼室内の所定の領域に安定して形成することができる。したがって、その状態で点火プラグにより点火火花を発生させると、速やかに安定して混合気に着火することができる。
【００１０】
一方、点火プラグの点火火花が混合気に着火すると、インジェクタにより燃焼室内に燃料が更に噴射されるため、燃焼室内の混合気の濃度が高められるとともに、その噴射で燃焼室内の混合気が攪拌されて着火による火炎が拡散する。これにより、燃焼室内の空気が効率良く燃焼させられ、爆発により大きなトルクを発生させることができる。このため、エンジンを一層確実に且つ速やかに始動できるようになるとともに、モータジェネレータ等によるアシストトルクが低減され或いは不要になる。
【００１１】
第２発明では、点火前に最初に行われる燃料噴射によって点火プラグ付近に所定の濃度の混合気が形成されるため、点火プラグの点火火花によって一層確実に着火できるようになる。また、着火後には、点火前の最初の燃料噴射よりも長い噴射長で燃料が噴射されるため、点火プラグを挟んで反対側まで燃料が達するとともに着火による火炎が適切に拡散させられ、燃焼室内の空気の利用率が一層高くなって爆発によるトルクが大きくなる。
【００１２】
第３発明は、インジェクタが電磁式噴射弁の場合で、その電磁式噴射弁を開弁するための通電時間によって燃料噴射の噴射長が変化するため、噴射長を電気的に簡単に制御することができる。すなわち、通電時間が長くて電磁式噴射弁が完全に開いた状態では、ペネトレーションが略一定で噴射長も略一定であるが、通電時間が短くなると噴射弁を完全に開くことができなくなり、或いは完全に開いてもすぐに閉じられると圧力損失等の影響を受けるため、ペネトレーションが低下するとともに噴射長が短くなり、通電時間によって噴射長を制御することができるのである。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明が好適に適用されるハイブリッド車両の骨子図に、制御系統の要部を併せて示した概略構成図である。
【図２】図１のハイブリッド車両のエンジンを説明する断面図である。
【図３】図１の電子制御装置が機能的に備えているエンジン着火始動制御手段による処理内容を具体的に説明するフローチャートである。
【図４】図３のフローチャートに従ってエンジン着火始動制御が行われた際の燃料噴射信号および点火信号の変化を示すタイムチャートの一例である。
【図５】図４における燃料噴射の通電時間ＴＡＵ１〜ＴＡＵ３を噴射長との関係で説明する図である。
【図６】図３のフローチャートに従ってエンジン着火始動制御が行われた際の燃料噴射および点火制御時の燃焼室内の状態を模式的に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明は、エンジンおよびモータジェネレータを走行用の駆動力源として備えているハイブリッド車両に好適に適用されるが、エンジンのみで走行するエンジン駆動車両にも適用され得る。エンジンは、インジェクタにより気筒内に燃料を直接噴射できる直噴エンジンで、４サイクルのガソリンエンジンが好適に用いられ、４気筒以上の多気筒エンジンを含む種々の気筒数のエンジンを用いることができる。
【００１５】
本発明は、車両走行中或いは停車中に回転停止している状態のエンジンを着火始動により始動するもので、少なくとも何れかの気筒が膨張行程で、その膨張行程の気筒内に燃料を噴射して点火することにより始動する。着火始動だけで始動する場合もあるが、モータジェネレータ等によりエンジンの回転をアシストすることが望ましい。
【００１６】
点火前燃料噴射手段は、噴射長を２段階以上で変化させるもので、例えば最初の燃料噴射では点火プラグ付近まで燃料が到達して所定の濃度の混合気が形成され、次の燃料噴射では点火プラグよりも手前側の吸気弁付近に燃料が供給されて所定の濃度の混合気が形成されるようにすることが望ましい。点火プラグ付近の混合気の濃度は点火時の着火性に影響するため、例えばリッチ空燃比となる混合気が形成されるように燃料の噴射量を定めることが望ましく、吸気弁付近の混合気は例えば理論空燃比或いは可燃空燃比となる混合気が形成されるように燃料の噴射量を定めれば良い。１回の燃料噴射によって噴射される燃料の量は噴射長に応じて定まるため、混合気の濃度はその噴射回数で調整することになる。完全に同じ噴射長の燃料噴射を繰り返しても良いが、噴射長を変えて燃料噴射を行うことも可能で、比較的近い部分に燃料を噴射することにより混合気の濃度を調整できる。噴射長が短い程燃料噴射量は少なくなるため、噴射長が短い部分程噴射回数を多くして、噴射長の相違に拘らず燃料分布のばらつきを抑制し、略均一の濃度の混合気が形成されるようにすることもできる。この点火前燃料噴射手段による燃料の噴射量と、着火後燃料噴射手段による燃料の噴射量とを合わせた合計の燃料噴射量は、燃焼室の容積に応じて可燃空燃比の範囲内になるようにすることが望ましい。
【００１７】
点火プラグによる点火は、混合気に着火するまで点火火花を連続して発生させる多回数点火が適当であるが、点火プラグ付近の混合気濃度の制御により１回の点火で確実に着火できる場合には１回の点火でも良い。この点火制御は、点火前燃料噴射手段による２段階以上の燃料噴射が総て終了した後に開始しても良いが、その燃料噴射の終了直前に開始しても良い。そして、点火プラグの点火火花が混合気に着火した後に、着火後燃料噴射手段によってインジェクタにより燃焼室内に燃料が更に噴射されるが、ここでは着火による火炎を燃焼室の全域に拡散できるように、点火プラグを挟んで反対側まで燃料が達する噴射長で燃料噴射することが望ましい。この着火後燃料噴射手段による燃料噴射は、着火後直ちに燃料噴射が行われる必要があり、筒内圧力やイオン電流などで着火したか否かを判定する着火判定手段が必要に応じて設けられる。着火後の燃焼を促進するために、着火後燃料噴射手段により燃料が噴射された後も、点火プラグの多回数点火を継続して実施することが望ましい。
【００１８】
インジェクタとしては、第３発明のように電磁式噴射弁が好適に用いられ、開弁するための通電時間によって燃料噴射の噴射長を制御することができるが、噴射長を制御できる他のインジェクタを用いることも可能である。
【実施例】
【００１９】
以下、本発明の実施例を、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、本発明が好適に適用されるハイブリッド車両１０の駆動系統の骨子図を含む概略構成図である。このハイブリッド車両１０は、エンジン１２およびモータジェネレータＭＧを走行用の駆動力源として備えている。エンジン１２は、気筒内に燃料を直接噴射する直噴エンジンで、モータジェネレータＭＧは電動モータおよび発電機としての機能を有し、それ等の機能を択一的に用いることができる。そして、それ等のエンジン１２およびモータジェネレータＭＧの出力は、流体式伝動装置であるトルクコンバータ１４からタービン軸１６を経て自動変速機２０に伝達され、更に出力軸２２、差動歯車装置２４を介して左右の駆動輪２６に伝達される。トルクコンバータ１４は、ポンプ翼車とタービン翼車とを直結する摩擦係合式のロックアップクラッチ（ＬＵクラッチ）３０を備えている。
【００２０】
上記エンジン１２は、本実施例では８気筒の４サイクルのガソリンエンジンが用いられており、図２に具体的に示すように、インジェクタ４６により気筒（シリンダ）１００の燃焼室１０１内にガソリン（高圧微粒子）が直接噴射されるようになっている。インジェクタ４６は燃料噴射装置で、本実施例では電磁ソレノイドによって噴射ノズルの弁が開閉される電磁式噴射弁が用いられており、吸気弁１０４側の端部に配設されている。このエンジン１２は、吸気通路１０２から吸気弁１０４を介して燃焼室１０１内に空気が流入するとともに、排気弁１０８を介して排気通路１０６から排気ガスが排出されるようになっており、所定のタイミングで点火プラグ４７によって点火されることにより燃焼室１０１内の混合気が爆発燃焼してピストン１１０が下方へ押し下げられる。点火プラグ４７は燃焼室１０１の中央部分に突き出すように配設されている。吸気通路１０２は、サージタンク１０３を介して吸入空気量調節装置である電子スロットル弁４５に接続されており、その電子スロットル弁４５の開度（スロットル弁開度）に応じて吸気通路１０２から燃焼室１０１内に流入する吸入空気量、すなわちエンジン出力が制御される。上記ピストン１１０は、気筒１００内に軸方向の摺動可能に嵌合されているとともに、コネクチングロッド１１２を介してクランク軸１１４のクランクピン１１６に相対回転可能に連結されており、ピストン１１０の直線往復移動に伴ってクランク軸１１４が矢印Ｒで示すように回転駆動される。クランク軸１１４は、ジャーナル部１１８において軸受により回転可能に支持されるようになっており、ジャーナル部１１８とクランクピン１１６とを接続するクランクアーム１２０を一体に備えている。
【００２１】
そして、このようなエンジン１２は、クランク軸１１４の２回転（７２０°）で、吸入行程、圧縮行程、膨張（爆発）行程、排気行程の４行程が行われ、これが繰り返されることでクランク軸１１４が連続回転させられる。８つの気筒１００のピストン１１０は、それぞれクランク角度が９０°ずつずれるように構成されており、クランク軸１１４が９０°回転する毎に８つの気筒１００が順番に爆発燃焼させられて連続的に回転トルクが発生させられる。また、何れかの気筒１００のピストン１１０が圧縮行程の後のＴＤＣ（上死点）に達する圧縮ＴＤＣからクランク軸１１４が所定角度回転し、吸気弁１０４および排気弁１０８が共に閉じている膨張行程の所定の角度範囲θ内で停止している時に、インジェクタ４６によって燃焼室１０１内にガソリンを噴射するとともに点火プラグ４７によって点火することにより、燃焼室１０１内の混合気を爆発燃焼させて始動する着火始動が可能である。エンジン１２の各部のフリクション（摩擦）が小さい場合には、着火始動のみでエンジン１２を始動できるが、フリクションが大きい場合でも、クランク軸１１４をクランキングして始動する際の始動アシストトルクを低減できるため、そのアシストトルクを発生する前記モータジェネレータＭＧの最大トルクが低減されて小型化や低燃費化を図ることができる。上記角度範囲θは、例えば圧縮ＴＤＣから３０°〜６０°程度の範囲内が適当で、着火始動により比較的大きな回転エネルギーが得られ、アシストトルクを低減できる。上記角度範囲θはエンジン１２の気筒数等に応じて適宜定められる。
【００２２】
図１に戻って、上記エンジン１２とモータジェネレータＭＧとの間には、ダンパ３８を介してそれ等を直結するＫ０クラッチ３４が設けられている。このＫ０クラッチ３４は、油圧シリンダによって摩擦係合させられる単板式或いは多板式の油圧式摩擦係合クラッチで、油圧制御装置２８によって係合解放制御される。Ｋ０クラッチ３４は油圧式摩擦係合装置で、エンジン１２を動力伝達経路に対して接続したり遮断したりするエンジン断接装置として機能する。モータジェネレータＭＧは、インバータ４２を介してバッテリー４４に接続されている。また、前記自動変速機２０は、複数の油圧式摩擦係合装置（クラッチやブレーキ）の係合解放状態によって変速比が異なる複数のギヤ段が成立させられる遊星歯車式等の有段の自動変速機で、油圧制御装置２８に設けられた電磁式の油圧制御弁や切換弁等によって変速制御が行われる。
【００２３】
このようなハイブリッド車両１０は電子制御装置７０によって制御される。電子制御装置７０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及び入出力インターフェースなどを有する所謂マイクロコンピュータを含んで構成されており、ＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつＲＯＭに予め記憶されたプログラムに従って信号処理を行う。電子制御装置７０には、アクセル操作量センサ４８からアクセルペダルの操作量（アクセル操作量）Ａccを表す信号が供給される。また、エンジン回転速度センサ５０、ＭＧ回転速度センサ５２、タービン回転速度センサ５４、車速センサ５６、クランク角度センサ５８、ＳＯＣセンサ６０、および着火センサ６２から、それぞれエンジン１２の回転速度（エンジン回転速度）ＮＥ、モータジェネレータＭＧの回転速度（ＭＧ回転速度）ＮＭＧ、タービン軸１６の回転速度（タービン回転速度）ＮＴ、出力軸２２の回転速度（出力軸回転速度で車速Ｖに対応）ＮＯＵＴ、８つの気筒１００毎のＴＤＣ（上死点）からの回転角度（クランク角度）Φ、バッテリー４４の蓄電残量ＳＯＣ、エンジン１２の各気筒１００の着火状態ＥＸを表す信号が供給される。この他、各種の制御に必要な種々の情報が供給されるようになっている。着火センサ６２は、点火プラグ４７の点火火花で燃焼室１０１内の混合気に着火したか否かを検知するためのもので、例えば燃焼室１０１内の圧力やイオン電流などに基づいて検知することが可能であり、本実施例では着火状態ＥＸとしてイオン電流を検出する。すなわち、イオン電流が予め定められた判定値以上になったら燃焼室１０１内の混合気に着火したと判断できる。
【００２４】
上記電子制御装置７０は、機能的にハイブリッド制御手段７２、変速制御手段７４、およびエンジン着火始動制御手段８０を備えている。ハイブリッド制御手段７２は、エンジン１２およびモータジェネレータＭＧの作動を制御することにより、例えばエンジン１２のみを駆動力源として走行するエンジン走行モードや、モータジェネレータＭＧのみを駆動力源として走行するモータ走行モード、それ等の両方を用いて走行するエンジン＋モータ走行モード等の予め定められた複数の走行モードを、アクセル操作量Ａccや車速Ｖ等の運転状態、或いは蓄電残量ＳＯＣ等に応じて切り換えて走行する。変速制御手段７４は、油圧制御装置２８に設けられた電磁式の油圧制御弁や切換弁等を制御して複数の油圧式摩擦係合装置の係合解放状態を切り換えることにより、自動変速機２０の複数のギヤ段を、アクセル操作量Ａccや車速Ｖ等の運転状態をパラメータとして予め定められた変速マップに従って切り換える。
【００２５】
エンジン着火始動制御手段８０は、車両走行中や停車中のエンジン停止時に、運転者のアクセル操作や蓄電残量ＳＯＣの低下などでモータ走行モードからエンジン走行モード或いはエンジン＋モータ走行モードへ切り換える際に、前記ハイブリッド制御手段７２からのエンジン始動要求に従ってエンジン１２を始動するためのものである。エンジン停止時には前記Ｋ０クラッチ３４が解放され、動力伝達経路からエンジン１２が切り離されて回転停止しており、エンジン着火始動制御手段８０は着火始動によりエンジン１２を始動するとともに、停車中はＫ０クラッチ３４を完全係合させ、走行中はＫ０クラッチ３４をスリップ係合させることにより、モータジェネレータＭＧで所定のアシストトルクを付与しつつ着火始動制御を行う。このエンジン着火始動制御手段８０は、機能的に点火前燃料噴射手段８２、マルチ点火手段８４、着火判定手段８６、および着火後燃料噴射手段８８を備えており、図３のフローチャートに従って信号処理を行う。図３のステップＳ２〜Ｓ４は点火前燃料噴射手段８２に相当し、ステップＳ５はマルチ点火手段８４に相当し、ステップＳ６は着火判定手段８６に相当し、ステップＳ８は着火後燃料噴射手段８８に相当する。
【００２６】
図３のステップＳ１では、ハイブリッド制御手段７２からエンジン始動要求があったか否かを判断し、エンジン始動要求が無ければそのまま終了するが、エンジン始動要求があった場合にはステップＳ２以下を実行する。図４のタイムチャートの時間ｔ１は、エンジン始動要求が供給された時間である。ステップＳ２では、各気筒１００のクランク角度Φに基づいて膨張行程で停止している気筒１００を検出するとともに、その膨張行程で停止している気筒１００のクランク角度Φから要求燃料噴射量Ｑを算出する。要求燃料噴射量Ｑは、クランク角度Φから求まる燃焼室１０１の容積（空気量）に基づいて、その燃焼室１０１内の空気の酸素を総て燃焼させることができる可燃混合気が得られるように予め定められた演算式やマップ等から算出される。着火始動を行う際のクランク角度Φが常に略一定の角度になるように、エンジン１２の回転停止制御が行われる場合には、要求燃料噴射量Ｑも略一定になり、一々算出する必要はない。
【００２７】
ステップＳ３では、ステップＳ２で求めた要求燃料噴射量Ｑに応じて、点火前に噴射長が異なる２段階に分けて噴射する際の通電時間ＴＡＵ１およびＴＡＵ２等を設定するとともに、着火後に残りの燃料を噴射できる通電時間ＴＡＵ３を算出する。すなわち、インジェクタ４６による燃料噴射の噴射長は、図５に例示するように通電時間ＴＡＵによって相違し、通電時間ＴＡＵが短くなる程噴射長も短くなる。これは、通電時間ＴＡＵが短くなると、噴射弁を完全に開くことができなくなり、或いは完全に開いてもすぐに閉じられると圧力損失等の影響を受けるため、ペネトレーションが弱くなって噴射長が短くなるのである。図５では、通電時間ＴＡＵに対して噴射長がリニアに変化しているが、この特性は電磁ソレノイドの特性や噴射弁の弁形状、燃焼室１０１の形状等によって異なり、予め実験やシミュレーション等によって求めることができる。そして、先ず、点火プラグ４７付近に混合気を形成できる程度の噴射長の通電時間ＴＡＵ１、およびそれよりも噴射長が短く吸気弁１０４付近に噴射できる程度の通電時間ＴＡＵ２を設定する。これ等の通電時間ＴＡＵ１、ＴＡＵ２は、図５の特性に基づいて予め定められる。これにより、燃焼室１０１内の点火プラグ４７付近からインジェクタ４６側の部分に燃料（ガソリン）を分散して分布させることができる。
【００２８】
一方、１回の燃料噴射でインジェクタ４６から噴射される燃料噴射量は通電時間ＴＡＵに応じて定まり、通電時間ＴＡＵが短くなる程すなわち噴射長が短くなる程、燃料噴射量が少なくなる。したがって、所定の濃度の混合気が形成されるようにするためには、その通電時間ＴＡＵ１、ＴＡＵ２による燃料噴射の噴射回数で調整することになる。噴射長が短い通電時間ＴＡＵ２の噴射回数を通電時間ＴＡＵ１の噴射回数よりも多くすれば、燃料噴射量のばらつきを抑制して混合気濃度を均一化できるが、本実施例では、点火プラグ４７付近に混合気を形成する通電時間ＴＡＵ１については、点火プラグ４７の点火火花による着火性を良くするため、リッチ空燃比になるように噴射回数が定められ、それよりも手前の吸気弁１０４付近に噴射する通電時間ＴＡＵ２については、理論空燃比或いは可燃空燃比になるように噴射回数が定められる。また、この混合気濃度は、燃焼室１０１の容積すなわち要求燃料噴射量Ｑによって異なるため、通電時間ＴＡＵ１、ＴＡＵ２による燃料噴射回数は、その要求燃料噴射量Ｑに応じてそれぞれ所定の濃度の混合気が形成されるように定められる。図４は、通電時間ＴＡＵ１、ＴＡＵ２による燃料噴射がそれぞれ１回だけ行われた場合である。混合気の濃度は空燃比の逆数に対応し、濃度が高い程空燃比としては低くなる。
【００２９】
このようにして点火前に２段階で燃料噴射する際の通電時間ＴＡＵ１、ＴＡＵ２、およびそれ等の噴射回数が定められると、その通電時間ＴＡＵ１、ＴＡＵ２、および噴射回数から合計の燃料噴射量が定まる。したがって、要求燃料噴射量Ｑからその点火前の合計の燃料噴射量を引き算することにより、着火後の燃料噴射量を算出でき、その燃料噴射量に応じて通電時間ＴＡＵ３が算出される。この通電時間ＴＡＵ３は、通常はインジェクタ４６の噴射弁を完全に開くことができる時間で、図５に示すように、燃焼室１０１の反対側にある排気弁１０８まで燃料を噴射できる通電時間ＴＡＵｘよりも長い時間であり、高ペネトレーションで燃料が噴射される。
【００３０】
そして、次のステップＳ４では、上記ステップＳ３で設定された通電時間ＴＡＵ１およびＴＡＵ２に従って２段階の燃料噴射を実施する。噴射長が長い通電時間ＴＡＵ１の燃料噴射を先に行い、噴射長が短い通電時間ＴＡＵ２の燃料噴射を後から行う。図４のタイムチャートの時間ｔ２は通電時間ＴＡＵ１の燃料噴射が開始された時間で、時間ｔ３は通電時間ＴＡＵ２の燃料噴射が開始された時間であり、それぞれステップＳ３で設定された回数だけ燃料噴射を実施する。図６は、その点火前燃料噴射、その後の点火制御および着火後燃料噴射の際の燃焼室１０１内の状態を模式的に示した図であり、(a) は通電時間ＴＡＵ１で燃料噴射が行われる点火前第１段燃料噴射時の状態で、点火プラグ４７付近にリッチ空燃比の第１混合気Ｇ１が形成される。また、(b) は通電時間ＴＡＵ２で燃料噴射が行われる点火前第２段燃料噴射時の状態で、第１混合気Ｇ１の手前に理論空燃比或いは可燃空燃比で第２混合気Ｇ２が形成される。
【００３１】
図３に戻って、次のステップＳ５では、点火プラグ４７により点火火花を連続的に発生させる多回数点火を実施する。図４の時間ｔ４は、この多回数点火の開始時間で、例えば前記点火前第２段燃料噴射が終了してから所定時間経過後に開始される。図６の(c) は多回数点火時の燃焼室１０１内の状態で、点火プラグ４７から点火火花９０が発生している状態であり、点火プラグ４７の近傍にはリッチ空燃比の第１混合気Ｇ１が存在するため、速やかな着火が可能である。ステップＳ６では、上記多回数点火制御で燃焼室１０１内の混合気Ｇ１に着火したか否かを判断する。混合気Ｇ１が着火したか否かは、着火センサ６２から供給される着火状態ＥＸを表す信号に基づいて判断でき、具体的にはイオン電流の値が予め定められた判定値を超えたら着火したと判断する。着火を検知するまでは、続いてステップＳ７を実行し、多回数点火開始後に一定時間が経過したか否かを判断する。この一定時間は、多回数点火で着火できる十分な時間で、着火できない場合に制御を先に進めるバックアップ時間であり、着火を検知するか一定時間が経過したらステップＳ８を実行する。
【００３２】
ステップＳ８では、通電時間ＴＡＵ３で着火後の燃料噴射を実施する。図４の時間ｔ５は、着火を検知してステップＳ６の判断がＹＥＳ（肯定）になり、着火後の燃料噴射が開始された時間である。この着火後燃料噴射では、図６の(d) に示すように燃焼室１０１の反対側まで燃料が達して混合気Ｇ３が形成されるように高ペネトレーションで燃料噴射が行われる。このため、燃焼室１０１内の混合気が攪拌され、(e) に示すように燃焼室１０１内の全体に混合気Ｇが分布させられるとともに、着火した火炎が混合気Ｇの全域に速やかに伝播する。また、本実施例では、着火後も多回数点火が継続されるため、火炎の伝播と相まって混合気Ｇが一層速やかに且つ確実に燃焼させられる。これにより、ピストン１１０を下方へ押し下げてクランク軸１１４を回転させることができる。
【００３３】
一方、着火することなく一定時間が経過してステップＳ７の判断がＹＥＳになり、ステップＳ８が実行されて通電時間ＴＡＵ３で燃料噴射が行われた場合には、新たな燃料の供給で混合気の濃度が高くなるため着火し易くなり、多回数点火により点火して着火始動の制御を進行させることができる。
【００３４】
このような本実施例のエンジン着火始動制御においては、インジェクタ４６により燃料を複数回に分けて噴射する際の燃料噴射の噴射長が２段階で短くされるため、燃焼室１０１内に燃料が所定の濃度で分散して分布させられる。すなわち、最初に行われる燃料噴射（ＴＡＵ１）に比べて後から行われる燃料噴射（ＴＡＵ２）の方が噴射長が短いため、後の燃料噴射によって先に噴射された燃料が攪拌されることがなく、噴射された燃料の量によって定まる所定の濃度の混合気Ｇ１、Ｇ２を燃焼室１０１内の所定の領域に安定して形成することができる。したがって、その状態で点火プラグ４７により点火火花を発生させると、速やかに安定して混合気に着火することができる。
【００３５】
一方、点火プラグ４７の点火火花が混合気に着火すると、通電時間ＴＡＵ３で燃料噴射が実施されるため、燃焼室１０１内に更に燃料が供給されるとともに攪拌され、所定の濃度の混合気Ｇが形成されるとともに着火による火炎が拡散する。これにより、燃焼室１０１内の空気が効率良く燃焼させられ、爆発により大きなトルクを発生させることができる。このため、エンジン１２を一層確実に且つ速やかに始動できるようになるとともに、モータジェネレータＭＧによるアシストトルクが低減され、モータジェネレータＭＧやバッテリー４４の小型化、低燃費化を図ることができる。
【００３６】
また、本実施例では、点火前に通電時間ＴＡＵ１による第１段階の燃料噴射で点火プラグ４７の近傍にリッチ空燃比の混合気Ｇ１が形成されるため、点火プラグ４７の点火火花によって一層確実に安定した着火が可能である。また、着火後には、点火前の第１段階の燃料噴射（ＴＡＵ１）よりも高ペネトレーションの通電時間ＴＡＵ３で燃料噴射が実施されるため、点火プラグ４７を挟んで反対側まで燃料が達するとともに着火による火炎が適切に拡散させられ、燃焼室１０１内の空気の利用率が一層高くなって爆発によるトルクが大きくなる。
【００３７】
また、本実施例では、点火プラグ４７により略一定の時間間隔で連続的に点火火花９０を発生させる多回数点火が実施されるため、点火プラグ４７付近にリッチ空燃比の混合気Ｇ１が形成されることと相まって、速やかに且つ確実に混合気Ｇ１に着火することができ、エンジン１２を速やかに始動することができる。
【００３８】
また、本実施例では、通電時間ＴＡＵ３で着火後燃料噴射が行われた後も、点火プラグ４７の多回数点火が継続して実施されるため、火炎の伝播と相まって着火後の燃焼が促進され、空気の利用率を一層高めることができる。
【００３９】
以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、これはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。
【符号の説明】
【００４０】
１０：ハイブリッド車両    １２：エンジン    ４６：インジェクタ    ４７：点火プラグ    ７０：電子制御装置    ８０：エンジン着火始動制御手段    ８２：点火前燃料噴射手段    ８４：マルチ点火手段    ８６：着火判定手段    ８８：着火後燃料噴射手段    １００：気筒    １０１：燃焼室    ＴＡＵ：通電時間
【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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