(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気と燃料との混合気が燃焼可能な燃焼室と、
前記燃焼室に前記燃料を噴射可能である筒内直接噴射式の燃料噴射装置と、
前記燃焼室内の前記混合気に点火可能である点火装置と、
前記燃焼室内での前記混合気の燃焼に伴って回転可能である出力軸と、
前記燃料噴射装置と前記点火装置とを制御し、前記出力軸の回転が停止した状態で膨張行程にある前記燃焼室に燃料を噴射し点火して前記出力軸を回転始動させる着火始動の際に、前記燃料の噴射及び前記点火をそれぞれ複数回実行すると共に前記燃料の噴射の時期と前記点火の時期との間隔を可変とする制御を実行する制御装置とを備え、
前記制御装置は、複数回の前記燃料の噴射のピッチと複数回の前記点火のピッチとの相関関係を調節することで、前記燃料の噴射の時期と前記点火の時期との間隔を可変とするものであり、前記着火始動の際に、前記点火装置を制御し、複数回の前記点火のピッチを可変とする制御を実行可能であり複数回の前記点火のピッチを時間の経過に伴って前回の前記点火のピッチに対して相対的に長くすることを特徴とする、
内燃機関。
【請求項２】
空気と燃料との混合気が燃焼可能な燃焼室と、
前記燃焼室に前記燃料を噴射可能である筒内直接噴射式の燃料噴射装置と、
前記燃焼室内の前記混合気に点火可能である点火装置と、
前記燃焼室内での前記混合気の燃焼に伴って回転可能である出力軸と、
前記燃料噴射装置と前記点火装置とを制御し、前記出力軸の回転が停止した状態で膨張行程にある前記燃焼室に燃料を噴射し点火して前記出力軸を回転始動させる着火始動の際に、前記燃料の噴射及び前記点火をそれぞれ複数回実行すると共に前記燃料の噴射の時期と前記点火の時期との間隔を可変とする制御を実行する制御装置とを備え、
前記制御装置は、複数回の前記燃料の噴射のピッチと複数回の前記点火のピッチとの相関関係を調節することで、前記燃料の噴射の時期と前記点火の時期との間隔を可変とするものであり、前記着火始動の際に、前記点火装置を制御し、複数回の前記点火のピッチを可変とする制御を実行可能であり複数回の前記点火のピッチを時間の経過に伴って前回の前記点火のピッチに対して相対的に短くすることを特徴とする、
内燃機関。
【請求項３】
前記燃料噴射装置は、前記制御装置から送信される燃料噴射信号に応じて前記燃料の噴射を行い、
前記点火装置は、前記制御装置から送信される点火信号に応じて前記点火を行い、
前記制御装置は、前記燃料噴射信号と前記点火信号との間隔をずらすことで前記燃料の噴射の時期と前記点火の時期との間隔を可変とする制御を実行する、
請求項１又は請求項２に記載の内燃機関。
【請求項４】
空気と燃料との混合気が燃焼室で燃焼可能である筒内直接噴射式の内燃機関の燃料噴射装置と点火装置とを制御し、前記内燃機関の出力軸の回転が停止した状態で膨張行程にある前記燃焼室に燃料を噴射し点火して前記出力軸を回転始動させる着火始動の際に、前記燃料の噴射及び前記点火をそれぞれ複数回行うと共に前記燃料の噴射の時期と前記点火の時期との間隔を可変とする制御を実行するものであり、複数回の前記燃料の噴射のピッチと複数回の前記点火のピッチとの相関関係を調節することで、前記燃料の噴射の時期と前記点火の時期との間隔を可変とするものであり、前記着火始動の際に、前記点火装置を制御し、複数回の前記点火のピッチを可変とする制御を実行可能であり複数回の前記点火のピッチを時間の経過に伴って前回の前記点火のピッチに対して相対的に長くすることを特徴とする、
内燃機関の制御装置。
【請求項５】
空気と燃料との混合気が燃焼室で燃焼可能である筒内直接噴射式の内燃機関の燃料噴射装置と点火装置とを制御し、前記内燃機関の出力軸の回転が停止した状態で膨張行程にある前記燃焼室に燃料を噴射し点火して前記出力軸を回転始動させる着火始動の際に、前記燃料の噴射及び前記点火をそれぞれ複数回行うと共に前記燃料の噴射の時期と前記点火の時期との間隔を可変とする制御を実行するものであり、複数回の前記燃料の噴射のピッチと複数回の前記点火のピッチとの相関関係を調節することで、前記燃料の噴射の時期と前記点火の時期との間隔を可変とするものであり、前記着火始動の際に、前記点火装置を制御し、複数回の前記点火のピッチを可変とする制御を実行可能であり複数回の前記点火のピッチを時間の経過に伴って前回の前記点火のピッチに対して相対的に短くすることを特徴とする、
内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関及び内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載される従来の内燃機関の制御装置として、例えば、特許文献１には、膨張行程にある気筒に供給された燃料に点火を行うことで内燃機関を始動させ得る内燃機関の始動装置が記載されている。この内燃機関の始動装置は、スタータが作動しない場合における膨張行程にある気筒に点火が行われたときのクランクの作動状態を予測し、予測されたクランクの作動状態に基づいて、スタータを作動させるか否かを判定する。内燃機関の始動装置は、例えば、初爆のみでは膨張行程気筒の後続気筒のピストンが圧縮上死点を超えないと判断される場合に、その初爆によってクランクが作動した後に、スタータモータを作動させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３１６４５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の内燃機関の始動装置は、膨張行程にある気筒に供給された燃料に対し点火を行う際に、最適なタイミングでスタータを作動させることにより、内燃機関の始動性を向上させている。しかしながら、スタータを作動させずに、クランク軸の回転が停止した状態で膨張行程にある気筒の燃焼室に燃料を噴射して点火する着火始動の場合、ピストンが停止しており燃焼室内での空気流動がほぼないため、燃料が燃焼室内で偏在し、点火時に点火プラグ周りに混合気が少ない状態になるおそれがある。その状態では、着火始動の際に、点火プラグを点火しても燃料に着火しないおそれがある。
【０００５】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、着火始動の際に、燃焼室内の燃料を着火できる確率を高め、失火を抑制することができ、内燃機関の始動性を向上させることができる内燃機関及び内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明に係る内燃機関は、空気と燃料との混合気が燃焼可能な燃焼室と、前記燃焼室に前記燃料を噴射可能である筒内直接噴射式の燃料噴射装置と、前記燃焼室内の前記混合気に点火可能である点火装置と、前記燃焼室内での前記混合気の燃焼に伴って回転可能である出力軸と、前記燃料噴射装置と前記点火装置とを制御し、前記出力軸の回転が停止した状態で膨張行程にある前記燃焼室に燃料を噴射し点火して前記出力軸を回転始動させる着火始動の際に、前記燃料の噴射及び前記点火をそれぞれ複数回実行すると共に前記燃料の噴射の時期と前記点火の時期との間隔を可変とする制御を実行する制御装置とを備え、前記制御装置は、複数回の前記燃料の噴射のピッチと複数回の前記点火のピッチとの相関関係を調節することで、前記燃料の噴射の時期と前記点火の時期との間隔を可変とするものであり、前記着火始動の際に、前記点火装置を制御し、複数回の前記点火のピッチを可変とする制御を実行可能であり複数回の前記点火のピッチを時間の経過に伴って前回の前記点火のピッチに対して相対的に長くすることを特徴とする。
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明に係る内燃機関は、空気と燃料との混合気が燃焼可能な燃焼室と、前記燃焼室に前記燃料を噴射可能である筒内直接噴射式の燃料噴射装置と、前記燃焼室内の前記混合気に点火可能である点火装置と、前記燃焼室内での前記混合気の燃焼に伴って回転可能である出力軸と、前記燃料噴射装置と前記点火装置とを制御し、前記出力軸の回転が停止した状態で膨張行程にある前記燃焼室に燃料を噴射し点火して前記出力軸を回転始動させる着火始動の際に、前記燃料の噴射及び前記点火をそれぞれ複数回実行すると共に前記燃料の噴射の時期と前記点火の時期との間隔を可変とする制御を実行する制御装置とを備え、前記制御装置は、複数回の前記燃料の噴射のピッチと複数回の前記点火のピッチとの相関関係を調節することで、前記燃料の噴射の時期と前記点火の時期との間隔を可変とするものであり、前記着火始動の際に、前記点火装置を制御し、複数回の前記点火のピッチを可変とする制御を実行可能であり複数回の前記点火のピッチを時間の経過に伴って前回の前記点火のピッチに対して相対的に短くすることを特徴とする。
【００１３】
参考例として内燃機関では、前記制御装置は、前記着火始動の際に、前記燃料噴射装置を制御し、複数回の前記燃料の噴射のピッチを可変とする制御を実行可能であるものとする場合がある。【００１４】
上記発明において、前記燃料噴射装置は、前記制御装置から送信される燃料噴射信号に応じて前記燃料の噴射を行い、前記点火装置は、前記制御装置から送信される点火信号に応じて前記点火を行い、前記制御装置は、前記燃料噴射信号と前記点火信号との間隔をずらすことで前記燃料の噴射の時期と前記点火の時期との間隔を可変とする制御を実行するものとすることが好ましい。
【００１５】
上記目的を達成するために、本発明に係る内燃機関の制御装置は、空気と燃料との混合気が燃焼室で燃焼可能である筒内直接噴射式の内燃機関の燃料噴射装置と点火装置とを制御し、前記内燃機関の出力軸の回転が停止した状態で膨張行程にある前記燃焼室に燃料を噴射し点火して前記出力軸を回転始動させる着火始動の際に、前記燃料の噴射及び前記点火をそれぞれ複数回行うと共に前記燃料の噴射の時期と前記点火の時期との間隔を可変とする制御を実行するものであり、複数回の前記燃料の噴射のピッチと複数回の前記点火のピッチとの相関関係を調節することで、前記燃料の噴射の時期と前記点火の時期との間隔を可変とするものであり、前記着火始動の際に、前記点火装置を制御し、複数回の前記点火のピッチを可変とする制御を実行可能であり複数回の前記点火のピッチを時間の経過に伴って前回の前記点火のピッチに対して相対的に長くすることを特徴とする。
上記目的を達成するために、本発明に係る内燃機関の制御装置は、空気と燃料との混合気が燃焼室で燃焼可能である筒内直接噴射式の内燃機関の燃料噴射装置と点火装置とを制御し、前記内燃機関の出力軸の回転が停止した状態で膨張行程にある前記燃焼室に燃料を噴射し点火して前記出力軸を回転始動させる着火始動の際に、前記燃料の噴射及び前記点火をそれぞれ複数回行うと共に前記燃料の噴射の時期と前記点火の時期との間隔を可変とする制御を実行するものであり、複数回の前記燃料の噴射のピッチと複数回の前記点火のピッチとの相関関係を調節することで、前記燃料の噴射の時期と前記点火の時期との間隔を可変とするものであり、前記着火始動の際に、前記点火装置を制御し、複数回の前記点火のピッチを可変とする制御を実行可能であり複数回の前記点火のピッチを時間の経過に伴って前回の前記点火のピッチに対して相対的に短くすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る内燃機関、内燃機関の制御装置は、着火始動の際に、燃焼室内の燃料に着火できる確率を高め、失火を抑制することができ、内燃機関の始動性を向上させることができる、という効果を奏する。例えば、着火始動の際に、燃焼室内に噴射された燃料に対して１回目の点火では着火できなかった場合、すなわち点火前に燃料が点火装置の点火位置近傍を通過してしまっていた場合でも、噴射点火間隔を可変とすることで、以降の点火での着火確率を高めることができる。当該回の着火始動において噴射点火間隔が徐々に変化することによって、後続の燃料噴射、点火の際に、燃料が点火装置の点火位置近傍を通過する間に着火できる確率（着火確率）を高めることができる。よって、着火始動の際、着火性能が向上し、失火を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、実施形態１に係るエンジンの燃焼室を含む部分断面図である。
【図２】図２は、実施形態１に係るエンジンが適用される車両制御システムの概略構成図である。
【図３】図３は、実施形態１に係るエンジンの点火プラグの一例を表す模式図である。
【図４】図４は、実施形態１に係るエンジンの点火ピッチ、噴射ピッチの一例を示すタイムチャートである。
【図５】図５は、実施形態１に係るエンジンのＥＣＵによる間隔可変制御の一例を示すフローチャートである。
【図６】図６は、変形例に係るエンジンの点火プラグの一例を表す模式図である。
【図７】図７は、変形例に係るエンジンの点火プラグの一例を表す模式図である。
【図８】図８は、変形例に係るエンジンの点火プラグの電流波形の一例を示す線図である。
【図９】図９は、実施形態２に係るエンジンの点火ピッチ、噴射ピッチの一例を示すタイムチャートである。
【図１０】図１０は、実施形態２に係るエンジンのＥＣＵによる間隔可変制御の一例を示すフローチャートである。
【図１１】図１１は、実施形態３に係るエンジンの点火ピッチの一例を示すタイムチャートである。
【図１２】図１２は、燃料噴霧の特性について説明する模式図である。
【図１３】図１３は、実施形態３に係るエンジンのＥＣＵによる間隔可変制御の一例を示すフローチャートである。
【図１４】図１４は、実施形態４に係るエンジンの噴射ピッチの一例を示すタイムチャートである。
【図１５】図１５は、実施形態４に係るエンジンのＥＣＵによる間隔可変制御の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１９】
［実施形態１］
図１は、実施形態１に係るエンジンの燃焼室を含む部分断面図、図２は、実施形態１に係るエンジンが適用される車両制御システムの概略構成図、図３は、実施形態１に係るエンジンの点火プラグの一例を表す模式図、図４は、実施形態１に係るエンジンの点火ピッチ、噴射ピッチの一例を示すタイムチャート、図５は、実施形態１に係るエンジンのＥＣＵによる間隔可変制御の一例を示すフローチャート、図６、図７は、変形例に係るエンジンの点火プラグの一例を表す模式図、図８は、変形例に係るエンジンの点火プラグの電流波形の一例を示す線図である。
【００２０】
実施形態１の内燃機関としてのエンジン１は、図１、図２に示すように、車両２の走行用駆動源として適用される。エンジン１は、燃焼室３と、筒内直接噴射式の燃料噴射装置としての燃料噴射弁４と、点火装置としての点火プラグ５と、出力軸としてのクランク軸６と、制御装置としてのＥＣＵ７とを備える。燃焼室３は、空気と燃料との混合気が燃焼可能である。燃料噴射弁４は、燃焼室３に燃料を噴射可能である。点火プラグ５は、燃焼室３内の混合気に点火可能である。クランク軸６は、燃焼室３内での混合気の燃焼に伴って回転可能である。ＥＣＵ７は、エンジン１の各部を制御する。このエンジン１は、多気筒筒内直接噴射式の内燃機関である。エンジン１は、直列型多気筒エンジンでもよいしＶ型多気筒エンジンであってもよい。
【００２１】
より詳細には、エンジン１は、燃焼室３で燃料を燃焼させることにより燃料のエネルギを機械的仕事に変換して動力として出力する熱機関である。エンジン１は、燃料の燃焼に伴ってクランク軸６に機械的な動力（エンジントルク）を発生させ、この機械的動力をクランク軸６から出力可能である。エンジン１は、シリンダブロック８に形成されたシリンダボア９内に往復運動可能に設けられるピストン１０が２往復する間に、吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程からなる一連の４行程を行う、いわゆる４サイクルエンジンである。
【００２２】
エンジン１は、燃料噴射弁（インジェクタ）４によって燃料噴霧４ａを燃焼室３に直接噴射する。燃料噴射弁４は、電動フィードポンプでフィード圧まで加圧され、さらに高圧ポンプで高圧に加圧された燃料がデリバリパイプ等を介して供給され、当該高圧の燃料を燃焼室３に噴射する。この燃料噴射弁４は、各気筒の吸気ポート１１側に位置して上下方向に所定角度傾斜して配置されている。点火プラグ５は、燃焼室３の上方に位置するように、シリンダヘッド１２に装着されている。燃料噴射弁４、点火プラグ５は、ＥＣＵ７に電気的に接続されており、このＥＣＵ７によって動作が制御される。燃料噴射弁４は、ＥＣＵ７から送信される燃料噴射信号（以下、「噴射信号」という場合がある。）に応じて燃料の噴射を行う。点火プラグ５は、ＥＣＵ７から送信される点火信号に応じて点火を行う。
【００２３】
エンジン１は、典型的には、ピストン１０がシリンダボア９内を吸気行程上死点から下降することで、吸気弁１３の開弁に伴って、吸気管、サージタンク、インテークマニホールド、吸気ポート１１等を介して燃焼室３内に空気が吸入される（吸気行程）。そして、エンジン１は、ピストン１０が吸気行程下死点を経てシリンダボア９内を上昇することで空気が圧縮される（圧縮行程）。このとき、エンジン１は、吸気行程又は圧縮行程にて燃料噴射弁４から燃焼室３内へ燃料が噴射され、この燃料と空気とが混合して混合気を形成する。そして、エンジン１は、ピストン１０が圧縮行程上死点付近に近づくと点火プラグ５により混合気に点火され、該混合気が着火して燃焼し、その燃焼圧力によりピストン１０を下降させる（膨張行程）。燃焼後の混合気は、ピストン１０が膨張行程下死点を経て吸気行程上死点に向かって再び上昇することで、排気弁１４の開弁に伴って、排気ポート１５を介して排気ガスとして放出される（排気行程）。
【００２４】
このピストン１０のシリンダボア９内での往復運動は、コネクティングロッド１６等を介してクランク軸６に伝えられ、ここで回転運動に変換され、出力として取り出される。そして、ピストン１０は、カウンタウェイトと共にクランク軸６が慣性力によりさらに回転することで、このクランク軸６の回転に伴ってシリンダボア９内を往復する。このクランク軸６が２回転することで、ピストン１０はシリンダボア９内を２往復し、この間に吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程からなる一連の４行程を行い、燃焼室３内で１回の爆発が行われる。
【００２５】
ここでは一例として、エンジン１は、図２に示すように、いわゆる１モータパラレルハイブリッド形式の車両制御システム１７に適用された場合を説明する。車両制御システム１７は、１つのエンジン１と１つのモータジェネレータ１８とを備え、さらに、エンジン１とモータジェネレータ１８とを接断自在なクラッチ１９を備える。なお、エンジン１は、以下で説明するようなハイブリッド形式の車両制御システム１７に限らず、走行用駆動源としてエンジン１を備える一方でモータジェネレータ１８を備えないシステムに適用されてもよい。
【００２６】
具体的には、実施形態１の車両制御システム１７は、車両２に搭載され、この車両２を制御するためのシステムである。車両２は、車両２を走行させるための走行用動力源（原動機）として、内燃機関としてのエンジン１と、回転電機としてのモータジェネレータ１８とを搭載したいわゆる「ハイブリッド車両」である。より詳細には、車両２は、１つのモータジェネレータ１８と自動変速機である変速機２０とを備えたいわゆる１ＭＧ＋ＡＴ型の「パラレルハイブリッド車両」である。
【００２７】
車両制御システム１７は、車両２の駆動輪２１を駆動する駆動装置２２と、車両２の状態を検出する状態検出装置２３と、駆動装置２２を含む車両２の各部を制御する制御装置としてのＥＣＵ７とを備える。なおここでは、エンジン１の制御装置と車両制御システム１７の制御装置とをＥＣＵ７によって兼用するものとして説明するが、それぞれ別個に構成し、相互に検出信号や駆動信号、制御指令等の情報の授受を行う構成であってもよい。
【００２８】
駆動装置２２は、車両２においてパラレルハイブリッド形式のパワートレーンを構成し、１つのエンジン１と、１つのモータジェネレータ１８とを有し、これらにより駆動輪２１を回転駆動するものである。駆動装置２２は、上述したように、エンジン１と、モータジェネレータ１８と、クラッチ１９と、変速機２０とを備える。さらに、駆動装置２２は、ダンパ機構２４、トルクコンバータ２５と、プロペラ軸２６と、デファレンシャルギヤ２７と、ドライブ軸２８とを備える。また、トルクコンバータ２５は、ロックアップ機構２９と、流体伝達機構３０とを含んで構成される。変速機２０は、クラッチ３１と、変速機本体３２とを含んで構成される。
【００２９】
この駆動装置２２は、各構成要素が駆動輪２１への動力の伝達経路に対して、エンジン１、ダンパ機構２４、クラッチ１９、モータジェネレータ１８、トルクコンバータ２５のロックアップ機構２９、流体伝達機構３０、変速機２０のクラッチ３１、変速機本体３２、プロペラ軸２６、デファレンシャルギヤ２７、ドライブ軸２８の順で相互に動力伝達可能に配置される。この場合、駆動装置２２は、エンジン１の出力軸（内燃機関出力軸）であるクランク軸６とモータジェネレータ１８の出力軸（電動機出力軸）であるロータ軸３３とがダンパ機構２４、クラッチ１９を介して連結される。さらに、駆動装置２２は、ロータ軸３３と駆動輪２１とがトルクコンバータ２５、変速機２０、プロペラ軸２６、デファレンシャルギヤ２７、ドライブ軸２８等を介して連結される。
【００３０】
モータジェネレータ１８は、インバータなどを介して蓄電装置としてのバッテリ３４に接続されている。クラッチ１９は、エンジン１のクランク軸６とモータジェネレータ１８のロータ軸３３とをダンパ機構２４を介して連結可能である。トルクコンバータ２５は、流体継手の一種であり、モータジェネレータ１８のロータ軸３３に連結される。トルクコンバータ２５は、エンジン１又はモータジェネレータ１８からの動力を、ロックアップクラッチ３５を介して出力軸（流体伝達装置出力軸）３７に伝達するロックアップ機構２９と、作動油（作動流体）を介して出力軸３７に伝達する流体伝達機構３０とを有する。変速機２０は、トルクコンバータ２５からの動力を、クラッチ３１を介して変速機本体３２に伝達し、変速機本体３２にて変速して駆動輪２１側に出力する。変速機本体３２は、例えば、有段自動変速機（ＡＴ）、無段自動変速機（ＣＶＴ）、マルチモードマニュアルトランスミッション（ＭＭＴ）、シーケンシャルマニュアルトランスミッション（ＳＭＴ）、デュアルクラッチトランスミッション（ＤＣＴ）などのいわゆる自動変速機である。ここでは、変速機本体３２は、例えば、有段自動変速機が適用される。
【００３１】
上記のように構成される駆動装置２２は、エンジン１が発生させた動力をクランク軸６からダンパ機構２４、クラッチ１９、ロータ軸３３、トルクコンバータ２５、変速機２０、プロペラ軸２６、デファレンシャルギヤ２７、ドライブ軸２８を介して駆動輪２１に伝達することができる。また、駆動装置２２は、モータジェネレータ１８が発生させた動力をロータ軸３３から、クラッチ１９を介さずに、トルクコンバータ２５、変速機２０、プロペラ軸２６、デファレンシャルギヤ２７、ドライブ軸２８を介して駆動輪２１に伝達することができる。この結果、車両２は、駆動輪２１と路面との接地面に駆動力が生じ、これにより走行することができる。
【００３２】
状態検出装置２３は、車両２の状態を検出するものであり、車両２の状態を表す種々の状態量や物理量、スイッチ類の作動状態等を検出するものである。状態検出装置２３は、ＥＣＵ７と電気的に接続されており、相互に検出信号や駆動信号、制御指令等の情報の授受を行うことができる。状態検出装置２３は、例えば、アクセル開度センサ３９、ブレーキセンサ４０、車速センサ４１、クランク角センサ４２（図１も参照）、筒内圧センサ４３（図１も参照）、充電状態検出器４４等を含む。アクセル開度センサ３９は、運転者による車両２のアクセルペダルの操作量（アクセル操作量、加速要求操作量）に相当するアクセル開度を検出する。ブレーキセンサ４０は、運転者による車両２のブレーキペダルの操作量（ブレーキ操作量、制動要求操作量）に相当するマスタシリンダ圧、あるいは、ブレーキ踏力等を検出する。車速センサ４１は、車両２の走行速度である車速を検出する。クランク角センサ４２は、クランク軸６の回転角度であるクランク角度を検出する。ＥＣＵ７は、このクランク角度に基づいて、エンジン１の各気筒における吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程を判別すると共に、クランク軸６の回転数（回転速度）であるエンジン回転数を算出することができる。筒内圧センサ４３は、燃焼室３内の圧力である筒内圧を検出する。充電状態検出器４４は、バッテリ３４の蓄電量（充電量）やバッテリ電圧等に応じた蓄電状態ＳＯＣを検出する。
【００３３】
ＥＣＵ７は、車両制御システム１７の全体の制御を統括的に行い、エンジン１やモータジェネレータ１８等を協調して制御するための制御ユニットである。ＥＣＵ７は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びインターフェースを含む周知のマイクロコンピュータを主体とする電子回路である。ＥＣＵ７は、状態検出装置２３が電気的に接続され、また、エンジン１の燃料噴射弁４、点火プラグ５、スロットル装置（不図示）、モータジェネレータ１８のインバータ、バッテリ３４等が電気的に接続される。さらに、ＥＣＵ７は、クラッチ１９、クラッチ３１、変速機本体３２及びロックアップクラッチ３５等に油圧制御装置４５を介して接続され、この油圧制御装置４５を介してこれらの動作を制御する。ＥＣＵ７は、状態検出装置２３が検出した検出結果に対応した電気信号が入力され、入力された検出結果に応じてエンジン１、モータジェネレータ１８のインバータ、油圧制御装置４５等の駆動装置２２の各部に駆動信号を出力しこれらの駆動を制御する。
【００３４】
ＥＣＵ７は、例えば、アクセル開度、車速等に基づいてエンジン１のスロットル装置を制御し、吸気通路のスロットル開度を調節し、吸入空気量を調節して、その変化に対応して燃料噴射量を制御し、燃焼室３に充填される混合気の量を調節してエンジン１の出力を制御する。また、ＥＣＵ７は、例えば、アクセル開度、車速等に基づいて油圧制御装置４５を制御し、変速機本体３２の変速動作やクラッチ１９、ロックアップクラッチ３５、クラッチ３１等の係合・解放・スリップ動作等を制御する。
【００３５】
そして、この車両制御システム１７に適用されたエンジン１は、車両２の停車中、走行中にかかわらず、作動状態と非作動状態とを切り替え可能である。ここで、エンジン１の作動状態（エンジン１を作動させた状態）とは、駆動輪２１に作用させる動力を発生する状態であり、燃焼室３で燃料を燃焼して生じる熱エネルギをトルクなどの機械的エネルギの形で出力する状態である。つまり、エンジン１は、作動状態では燃焼室３で燃料を燃焼させて車両２の駆動輪２１に作用させる動力を発生する。一方、エンジン１の非作動状態、すなわち、エンジン１の作動を停止させた状態とは、動力の発生を停止した状態であり、燃焼室３への燃料の供給をカットし（フューエルカット）、燃焼室３で燃料を燃焼させずトルクなどの機械的エネルギを出力しない状態である。
【００３６】
上記のように構成される車両制御システム１７は、ＥＣＵ７が駆動装置２２を制御し、エンジン１とモータジェネレータ１８とを併用又は選択使用することで、車両２を様々な走行モードで走行させることができる。
【００３７】
ＥＣＵ７は、例えば、クラッチ１９を係合状態（クラッチＯＮ）としかつエンジン１を作動させ、走行用動力源であるエンジン１とモータジェネレータ１８とのうちエンジン１から出力する動力（エンジントルク）のみを駆動輪２１に伝達させる。このとき、クラッチ３１は、係合状態（クラッチＯＮ）となっている。これにより、車両制御システム１７は、「エンジン走行」モードを実現することができる。したがって、車両２は、走行用動力源のうちエンジン１のみを用いて走行することができる。
【００３８】
また、ＥＣＵ７は、例えば、上記のようにクラッチ１９を係合状態（クラッチＯＮ）としかつエンジン１を作動させた状態で、要求駆動力やバッテリ３４の蓄電状態ＳＯＣに応じてモータジェネレータ１８を力行させ、エンジン１から出力する動力と、モータジェネレータ１８から出力する動力（モータトルク）とを統合して駆動輪２１に伝達させる。このとき、クラッチ３１は、係合状態（クラッチＯＮ）となっている。これにより、車両制御システム１７は、「ＨＶ走行」モードを実現することができる。したがって、車両２は、エンジン１とモータジェネレータ１８とを併用して走行することができる。
【００３９】
さらに、ＥＣＵ７は、例えば、クラッチ１９を解放状態（クラッチＯＦＦ）としかつエンジン１を停止し非作動状態とした上で、モータジェネレータ１８を力行させ、走行用動力源であるエンジン１とモータジェネレータ１８とのうちモータジェネレータ１８から出力する動力のみを駆動輪２１に伝達させる。このとき、クラッチ３１は、係合状態（クラッチＯＮ）となっている。また、エンジン１は、非作動状態でありかつクラッチ１９が解放状態であるから、クランク軸６の回転も停止している。これにより、車両制御システム１７は、「ＥＶ走行」モードを実現することができる。したがって、車両２は、走行用動力源のうちモータジェネレータ１８のみを用いて走行することができる。このとき、車両２は、基本的にはクランク軸６とロータ軸３３とがクラッチ１９にて機械的に切り離された状態となり、エンジン１の回転抵抗が作用しない状態となる。
【００４０】
また、ＥＣＵ７は、例えば、車両２の減速走行時に、モータジェネレータ１８を制御し、駆動輪２１からロータ軸３３に伝達される動力によってモータジェネレータ１８にて回生により発電し、これに伴ってロータ軸３３に生じる機械的動力（負のモータトルク）を駆動輪２１に伝達する。このとき、クラッチ３１は、係合状態（クラッチＯＮ）、クラッチ１９は、解放状態（クラッチＯＦＦ）、エンジン１は停止し非作動状態となっている。これにより、車両制御システム１７は、「回生走行」モードを実現することができる。したがって、車両２は、モータジェネレータ１８により回生制動されて減速走行することができる。
【００４１】
そして、ＥＣＵ７は、例えば、エンジン１が非作動状態でありクランク軸６の回転が停止した状態からエンジン１を始動する場合、種々の始動モードを用いてエンジン１を始動することができる。ここでは、ＥＣＵ７は、例えば、車両２の状況、エンジン１が停止した際の状況等に応じて第１始動制御としてのＭＧ始動制御と、第２始動制御としての着火始動制御とを使い分けることができる。
【００４２】
ＥＣＵ７は、ＭＧ始動制御を実行する場合、モータジェネレータ１８をエンジン１のスタータモータとして利用しエンジン１を始動させる。この場合、ＥＣＵ７は、下記のようにしてＭＧ始動制御を実行する。すなわち、ＥＣＵ７は、エンジン１、モータジェネレータ１８、及び、クラッチ１９を制御し、まず、クラッチ１９をスリップ状態としモータジェネレータ１８側からの動力によりエンジン１のクランク軸６を回転（クランキング）させる。すなわち、ＥＣＵ７は、クラッチ１９をスリップ状態としモータジェネレータ１８が出力する動力の一部をクランク軸６のクランキングトルク（始動トルク）として利用してクランク軸６を回転させる。そして、ＥＣＵ７は、クランク軸６を回転させた後に、回転数が所定回転数を超えたら、燃料噴射弁４から燃焼室３に燃料を噴射し点火プラグ５によって点火しエンジン１を始動する（ＭＧ始動）。その後、ＥＣＵ７は、エンジン回転数が自律運転可能な回転数となりエンジン１が完全に始動しエンジン回転数とモータ回転数とがほぼ同期した際にクラッチ１９を完全に係合した係合状態とする。
【００４３】
また、ＥＣＵ７は、エンジン１が筒内直接噴射式の内燃機関であるため、下記のようにして着火始動制御を実行することでもエンジン１を始動させることができる。すなわち、ＥＣＵ７は、エンジン１を制御し、クランク軸６の回転が停止した状態で燃料噴射弁４から燃焼室３に燃料を噴射し点火プラグ５によって点火してクランク軸６を回転始動させてエンジン１を始動する。この場合、ＥＣＵ７は、まず、エンジン１の燃料噴射弁４と点火プラグ５とを制御し、クランク軸６の回転が停止した状態で膨張行程にある気筒の燃焼室３に燃料を噴射して点火し、燃料の燃焼エネルギによってクランク軸６の回転を開始する。ＥＣＵ７は、燃焼（初爆）の燃焼エネルギによりクランク軸６が回転を開始した状態で、モータジェネレータ１８、及び、クラッチ１９を制御し、必要に応じてクラッチ１９の伝達トルクを増大させて、クラッチ１９を介したモータジェネレータ１８側からの動力の一部によりクランク軸６の回転をアシストしてエンジン１を始動する（着火始動）。そして、ＥＣＵ７は、エンジン回転数が自律運転可能な回転数となりエンジン１が完全に始動しエンジン回転数とモータ回転数とがほぼ同期した際にクラッチ１９を完全に係合した係合状態とする。このように、このエンジン１は、着火始動により燃料の燃焼エネルギを利用して回転始動することで、エンジン始動時のエンジン起動トルクを減少させることができ、始動の際に必要とされるＭＧトルク、消費電力を抑制し燃費性能を向上することができ、また、始動応答性も向上することができる。
【００４４】
ところで、筒内直接噴射式のエンジン１は、上記のように着火始動を行う場合には、初爆の着火性が重要である。特に、膨張行程気筒での着火は、ピストン１０が停止しており燃焼室３内での空気流動がほぼない状態での着火になる。このため、エンジン１は、膨張行程気筒での着火始動では、燃料噴射弁４から噴射した燃料が燃焼室３内で偏在し、点火時に点火プラグ５周りに混合気が少ない状態になるおそれがあり、これにより、着火性が低下するおそれがある。
【００４５】
そこで、エンジン１は、着火始動の際に、ＥＣＵ７が燃料噴射弁４、点火プラグ５を制御し、燃料の噴射及び点火をそれぞれ複数回実行することで着火確率を高める。そしてさらに、エンジン１は、ＥＣＵ７がこれら複数回の燃料噴射時期（以下、「噴射時期」という場合がある。）と点火時期との間隔（以下、「噴射点火間隔」という場合がある。）を可変とする間隔可変制御を実行することで、より確実な着火を実現し、始動性の向上を図っている。
【００４６】
ここで、噴射点火間隔とは、典型的には、燃料の噴射開始時期（噴射開始タイミング）と点火開始時期（点火開始タイミング）との間隔に相当する（図４参照）。
【００４７】
具体的には、ＥＣＵ７は、着火始動の際に、燃料噴射弁４を制御し燃焼室３に燃料を複数回に分けて分割噴射可能である。ＥＣＵ７は、典型的には、膨張行程で停止した気筒のピストン１０の位置等に応じて噴射回数を設定する。例えば、ＥＣＵ７は、ピストン１０が膨張行程にて下死点に近い位置で止まっていた場合、燃焼室３の容積が相対的に大きく燃焼室３内の空気量が相対的に多いことから、当該空気量に応じて燃料噴射量を相対的に増やすことができる。ＥＣＵ７は、このようにして定まる着火始動に必要な燃料噴射量を、ピストン１０の位置、言い換えれば、クランク角センサ４２が検出したクランク角度に応じて算出する。そして、ＥＣＵ７は、燃料噴射弁４において安定的な燃料噴射が可能な最小噴射時間（量）と、上記のようにして算出した燃料噴射量とに基づいて、着火始動の際の燃料の噴射回数を設定する。
【００４８】
一方、ＥＣＵ７は、着火始動の際に、点火プラグ５を制御し燃焼室３内の混合気に複数回点火し、いわゆる多重点火を実行可能である。
【００４９】
ＥＣＵ７は、着火始動の際には、燃料噴射弁４を制御し所定の燃料噴射のピッチ（以下、「噴射ピッチ」という場合がある。）で複数回の燃料噴射を実行すると共に、点火プラグ５を制御し所定の点火のピッチ（以下、「点火ピッチ」という場合がある。）で複数回の点火を実行し、多重点火を実行する。
【００５０】
ここで、噴射ピッチとは、燃料噴射弁４による複数回の燃料噴射において、燃料噴射開始時期から次回の燃料噴射開始時期までの期間に相当する（図４参照）。また、点火ピッチとは、点火プラグ５による複数回の点火において、点火開始時期（言い換えれば、放電開始時期）から次回の点火開始時期までの期間に相当する（図４参照）。
【００５１】
そして、ＥＣＵ７は、複数回の噴射時期と点火時期との間隔、すなわち、噴射点火間隔を可変とする間隔可変制御を実行する。典型的には、ＥＣＵ７は、燃料噴射弁４への噴射信号と点火プラグ５への点火信号との間隔（それぞれのＯＮタイミングの間隔）をずらすことで噴射点火間隔を可変とする間隔可変制御を実行する。さらに言えば、ＥＣＵ７は、複数回の噴射ピッチと複数回の点火ピッチとの相関関係を調節することで、噴射点火間隔を可変とする。
【００５２】
ＥＣＵ７は、着火始動の際に、複数回の噴射ピッチ、及び、複数回の点火ピッチをそれぞれ一定とした上で相互に位相差をつけることで、噴射ピッチと点火ピッチとの相関関係を調節し、噴射点火間隔を可変とする。
【００５３】
具体的には、ここではＥＣＵ７は、着火始動の際に、点火ピッチに応じて噴射ピッチを設定することで、噴射ピッチ、点火ピッチをそれぞれ一定とした上で相互に位相差をつける。ここでは、ＥＣＵ７は、点火ピッチを予め設定された所定のピッチに設定する。
【００５４】
ここで、点火プラグ５は、例えば、図３に一例を示すように、イグナイタ１次コイル（以下、「１次コイル」という場合がある。）５ａに通電し、この１次コイル５ａに電気エネルギが充電（チャージ）され、その後、１次コイル５ａへの通電が停止されることで、この１次コイル５ａにて逆起電流が発生する。そして、点火プラグ５は、１次コイル５ａにて発生する逆起電流に誘導され、２次コイル５ｂに電流が流れ高圧電圧が生成される。これにより、点火プラグ５は、放電が起こり混合気に点火する。
【００５５】
したがって、点火プラグ５による点火ピッチは、上記充電時間と上記放電時間とに応じて定まる。充電時間は、１次コイル５ａに充電される電気エネルギの大きさに比例し、放電時間は点火プラグ５における火花放電時間に比例する。そして、点火プラグ５による点火の強度（以下、「点火強度」という場合がある。）は、充電時間、言い換えれば、１次コイル５ａに充電される電気エネルギに応じた強度となる。つまり、点火プラグ５は、充電時間が短いほど、点火ピッチを短くすることができる反面、点火強度が弱くなる傾向にある。逆に、点火プラグ５は、充電時間が長いほど、点火強度を強くすることができる反面、点火ピッチが長くなる傾向にある。
【００５６】
ここでは、点火ピッチは、例えば、適正な点火が可能な最小限の充電時間、放電時間等を考慮して実車評価等に応じて予め設定され、ＥＣＵ７の記憶部に記憶されている。この場合、点火ピッチは、燃料噴射弁４から噴射された燃料噴霧４ａが点火プラグ５の点火位置を通過する期間よりも短く設定されることが好ましい。燃料噴射弁４から噴射された燃料噴霧４ａが点火プラグ５の近傍を通過する期間は、例えば、燃料噴射弁４と点火プラグ５との位置関係や実車評価等から求めることができる。これにより、エンジン１は、燃料（混合気）が噴射されてから点火プラグ５の点火位置近傍を通過する間に複数回の点火を行うことができ、可燃状態中に燃料（混合気）に着火できる確率（着火確率）を向上することができ、着火始動の際の失火を抑制し始動性を向上させることができる。
【００５７】
そして、ＥＣＵ７は、着火始動の際に、複数回の噴射ピッチを、予め設定された点火ピッチの整数倍に、点火ピッチを燃料噴射の噴射回数で除算した値を加算したピッチとする。つまり、ＥＣＵ７は、例えば、下記の数式（１）を用いて噴射ピッチを算出する。数式（１）において「Ｎ」は整数を表している。
噴射ピッチ＝点火ピッチ×Ｎ＋点火ピッチ／噴射回数  ・・・  （１）
【００５８】
図４は、上記のように設定された点火ピッチ、噴射ピッチの一例を示すタイムチャートである。図４は、横軸を時間軸、縦軸を点火信号のＯＮ／ＯＦＦ、噴射信号のＯＮ／ＯＦＦとしている。図４に示す噴射信号は、上段が２回噴射の場合、下段が３回噴射の場合を示している。燃料噴射弁４は、噴射信号がＯＦＦのときに燃料の噴射を休止し、噴射信号がＯＮのときに燃料を燃焼室３内に噴射する。点火プラグ５は、点火信号がＯＦＦであるときに充電し点火信号がＯＮであるとときに放電（点火）する。以下の例では、数式（１）において「Ｎ＝１」を適用した場合を説明する。
【００５９】
この図４に示す例では、噴射ピッチは、数式（１）を用いて算出されることで、２回噴射のときには点火ピッチの１．５倍程度に設定され、３回噴射のときには点火ピッチの１．３３倍程度に設定される。
【００６０】
ＥＣＵ７は、上記のように点火ピッチ、噴射ピッチを設定することで、着火始動の際に点火ピッチを噴射ピッチよりも短くした上で、噴射点火間隔を徐々に変化させることができる。つまり、ＥＣＵ７は、燃料の噴射周期よりも短い周期で多重点火を実行することができると共に、当該回の着火始動においては噴射ピッチ、点火ピッチをそれぞれ時間の経過に伴って変化させず一定とした上で相互に位相差をつけることができる。これにより、ＥＣＵ７は、着火始動の際に上記のように点火ピッチ、噴射ピッチを設定することで、噴射ピッチと点火ピッチとの相関関係を調節し、噴射点火間隔を可変とすることができ、すなわち、燃料噴射と点火との間にピッチズレを付与することができる。
【００６１】
この結果、エンジン１は、着火始動の際に、例えば、燃焼室３に噴射された燃料に対して１回目の点火では着火できなかった場合、言い換えれば、点火前に燃料が点火プラグ５の点火位置近傍を通過してしまっていた場合でも、噴射点火間隔が可変とされることで、以降の点火での着火確率を向上することができる。すなわち、エンジン１は、当該回の着火始動において噴射点火間隔が徐々に変化することで、後続の燃料噴射、点火の際に燃料が点火プラグ５の点火位置近傍を通過する間に着火できる確率（着火確率）を向上することができる。
【００６２】
図４に示す例では、エンジン１は、例えば、２回噴射のときには１回目の燃料噴射、点火では着火できなかったとしても、以降の動作で噴射時期と点火時期との間隔が［点火ピッチ／２］程度ずれることで、燃料噴霧４ａと点火プラグ５とが近接している可能性が高い２回目の点火のときに、燃料に着火できる確率を向上することができる。同様に、エンジン１は、例えば、３回噴射のときには１回目の燃料噴射、点火では着火できなかったとしても、以降の動作で噴射時期と点火時期との間隔が［点火ピッチ／３］程度ずれることで、燃料噴霧４ａと点火プラグ５とが近接している可能性が高い３回目の点火のときに、燃料に着火できる確率を向上することができる。
【００６３】
したがって、エンジン１は、着火始動の際の着火確率、着火性能を向上し失火を抑制することができ、確実に着火始動させて始動性を向上させることができる。これにより、エンジン１は、着火始動によって始動できる頻度を増加させることができ、ＭＧ始動の頻度を抑制することができるので、電力消費を抑制し燃費性能を向上することができる。
【００６４】
また、エンジン１は、着火始動の際に噴射ピッチと点火ピッチとの相関関係を調節し、噴射点火間隔を可変とすることで着火確率を向上させるものであるので、やみくもに多点火、多噴射を実行する場合と比較して、必要以上の多点火、多噴射を抑制することができる。この点でも、エンジン１は、着火始動の際の電力消費、燃料消費を抑制することができる。
【００６５】
また、ＥＣＵ７は、着火始動の際の初期に、点火ピッチに応じて噴射ピッチを設定するだけで、噴射点火間隔を可変とすることができるので、演算量を相対的に抑制することができ制御内容を簡易化することができる。
【００６６】
そして、ＥＣＵ７は、例えば、クランク角センサ４２がクランク角度の変化、すなわち、クランク軸６の回転を検出した場合や筒内圧センサ４３が筒内圧の増加を検出した場合に、着火が成功したものと判定し、燃料噴射弁４による複数回の燃料噴射、点火プラグ５による複数回の点火を終了する。これにより、エンジン１は、不必要な燃料噴射、点火を抑制することができ着火始動の際の燃料消費、電力消費を抑制することができる。なお、ＥＣＵ７は、筒内圧センサ４３が検出する筒内圧に基づいた着火判定を用いることで、クランク角センサ４２等によってクランク軸６の回転を検出して着火判定を行う場合よりも早期に着火を確認することができる。また、ＥＣＵ７は、筒内圧センサ４３が検出する筒内圧に基づいた着火判定とクランク角センサ４２が検出するクランク角度に基づいた着火判定とを併用することで、より確実に着火始動の際の着火を確認することができる。
【００６７】
次に、図５のフローチャートを参照してエンジン１におけるＥＣＵ７による制御の一例を説明する。なお、これらの制御ルーチンは、数ｍｓないし数十ｍｓ毎の制御周期で繰り返し実行される（以下、同様。）。
【００６８】
まず、ＥＣＵ７は、状態検出装置２３による検出結果や各部の作動状態に基づいて、着火始動を実行する否かを判定する（ＳＴ１）。ＥＣＵ７は、着火始動を実行しないと判定した場合（ＳＴ１：Ｎｏ）、今回の制御周期を終了し、次回の制御周期に移行する。
【００６９】
ＥＣＵ７は、着火始動を実行すると判定した場合（ＳＴ１：Ｙｅｓ）、着火始動の際の点火ピッチを設定する（ＳＴ２）。ＥＣＵ７は、例えば、適正な点火が可能な最小限の充電時間、放電時間、燃料噴射弁４から噴射された燃料噴霧４ａが点火プラグ５の点火位置近傍を通過する期間等に応じて予め設定されたピッチを点火ピッチに設定する。
【００７０】
次に、ＥＣＵ７は、着火始動の際の燃料の噴射量、噴射回数を設定する（ＳＴ３）。ＥＣＵ７は、例えば、クランク角センサ４２によって検出されたエンジン１が停止した状態でのクランク角度に基づいて、着火始動の際の燃料の噴射量、噴射回数を設定する。
【００７１】
次に、ＥＣＵ７は、ＳＴ２で設定した点火ピッチに応じて、着火始動の際の燃料の噴射ピッチを設定する（ＳＴ４）。ＥＣＵ７は、例えば、ＳＴ２で設定した点火ピッチ、ＳＴ３で設定した燃料の噴射回数に基づいて、上述の数式（１）を用いて噴射ピッチを設定する。
【００７２】
次に、ＥＣＵ７は、ＳＴ２で設定した点火ピッチ、ＳＴ３で設定した燃料の噴射量、噴射回数、ＳＴ４で設定した噴射ピッチに基づいて、着火始動を実行する（ＳＴ５）。
【００７３】
次に、ＥＣＵ７は、着火したか否かを判定する（ＳＴ６）。ＥＣＵ７は、例えば、クランク角センサ４２が検出するクランク角度、筒内圧センサ４３が検出する筒内圧等に基づいて、着火したか否かを判定する。ＥＣＵ７は、着火していないと判定した場合（ＳＴ６：Ｎｏ）、ＳＴ５に戻って着火始動を継続する。
【００７４】
ＥＣＵ７は、着火したと判定した場合（ＳＴ６：Ｙｅｓ）、燃料噴射弁４による燃料噴射、点火プラグ５による点火を終了し着火始動を終了して（ＳＴ７）、今回の制御周期を終了し、次回の制御周期に移行する。
【００７５】
以上で説明した実施形態１に係るエンジン１によれば、燃焼室３と、筒内直接噴射式の燃料噴射弁４と、点火プラグ５と、クランク軸６と、ＥＣＵ７とを備える。燃焼室３は、空気と燃料との混合気が燃焼可能である。燃料噴射弁４は、燃焼室３に燃料を噴射可能である。点火プラグ５は、燃焼室３内の混合気に点火可能である。クランク軸６は、燃焼室３内での混合気の燃焼に伴って回転可能である。ＥＣＵ７は、燃料噴射弁４と点火プラグ５とを制御し、クランク軸６の回転が停止した状態で膨張行程にある燃焼室３に燃料を噴射し点火してクランク軸６を回転始動させる着火始動の際に、燃料の噴射及び点火をそれぞれ複数回実行すると共に燃料の噴射の時期と点火の時期との間隔を可変とする制御を実行する。ＥＣＵ７は、複数回の燃料の噴射のピッチと複数回の点火のピッチとの相関関係を調節することで、燃料の噴射の時期と点火の時期との間隔を可変とする。
【００７６】
したがって、エンジン１、ＥＣＵ７は、着火始動の際に噴射時期と点火時期との間隔を可変とすることで、着火始動の際の着火確率、着火性能を向上し失火を抑制することができ、始動性を向上することができる。
【００７７】
なお、以上で説明した点火プラグ５は、例えば、図６、図７に示すような構成を採用することで、充電時間を短縮し、点火ピッチをより短くすることができる。
【００７８】
図６に示す点火プラグ５は、１次コイル５ａとして、低抵抗側１次コイル５ｃと、当該低抵抗側１次コイル５ｃより高抵抗である高抵抗側１次コイル５ｄとの２種類を備えている。そして、ＥＣＵ７は、着火始動時以外のときは高抵抗側１次コイル５ｄに通電しこの高抵抗側１次コイル５ｄに電気エネルギを充電する。一方、ＥＣＵ７は、着火始動時には低抵抗側１次コイル５ｃに通電し、この低抵抗側１次コイル５ｃに電気エネルギを充電する。これにより、ＥＣＵ７は、図８に例示するように、低抵抗側１次コイル５ｃに通電する場合、すなわち、着火始動の場合に、高抵抗側１次コイル５ｄに通電する場合と比較して、充電時に１次コイル５ａ（低抵抗側１次コイル５ｃ）に流れる電流を増加させることができる。これにより、点火プラグ５は、より短時間で１次コイル５ａに必要な電気エネルギが充電されるので、点火ピッチを噴射ピッチに対して相対的に短くすることができる。この結果、エンジン１は、着火始動時の点火ピッチを噴射ピッチに対して相対的に短くすることができるので、着火確率をさらに向上し、始動性をさらに向上することができる。そして、ＥＣＵ７は、着火始動時以外のときは高抵抗側１次コイル５ｄに通電することで、着火始動時以外の場合に１次コイル５ａでの発熱を抑制することができ、耐久性の低下、劣化を抑制することができる。
【００７９】
また、図７に示す点火プラグ５は、通電電源として、通常（常時）バッテリ電源（以下、「＋Ｂ電源」という場合がある。）５ｅと、当該＋Ｂ電源５ｅより高電圧を印加可能である高圧電源５ｆとの２種類を備えている。そして、ＥＣＵ７は、着火始動時以外のときは＋Ｂ電源５ｅによって１次コイル５ａに電圧（バッテリ電圧）を印加、通電しこの１次コイル５ａに電気エネルギを充電する。一方、ＥＣＵ７は、着火始動時のときは高圧電源５ｆによって１次コイル５ａに電圧（バッテリ電圧より高電圧）を印加、通電しこの１次コイル５ａに電気エネルギを充電する。これにより、ＥＣＵ７は、図８に例示するように、高圧電源５ｆによって充電する場合、すなわち、着火始動の場合に、＋Ｂ電源５ｅによって充電する場合と比較して、充電時に１次コイル５ａに流れる電流を増加させることができる。これにより、点火プラグ５は、より短時間で１次コイル５ａに必要な電気エネルギが充電されるので、点火ピッチを噴射ピッチに対して相対的に短くすることができる。この結果、エンジン１は、着火始動時の点火ピッチを噴射ピッチに対して相対的に短くすることができるので、着火確率をさらに向上することができ、始動性をさらに向上することができる。そして、ＥＣＵ７は、着火始動時以外のときは＋Ｂ電源５ｅによって充電することで着火始動時以外の場合に１次コイル５ａでの発熱を抑制することができ、耐久性の低下、劣化を抑制することができる。
【００８０】
［実施形態２］
図９は、実施形態２に係るエンジンの点火ピッチ、噴射ピッチの一例を示すタイムチャート、図１０は、実施形態２に係るエンジンのＥＣＵによる間隔可変制御の一例を示すフローチャートである。実施形態２に係る内燃機関、内燃機関の制御装置は、実施形態１の変形例であって、制御の内容が実施形態１とは異なる。なお、実施形態２の説明では、上述した実施形態１と共通する構成、作用、効果については、重複した説明はできるだけ省略する。また、実施形態２に係る内燃機関、内燃機関の制御装置の各構成の詳細については、適宜、図１、図２を参照する。
【００８１】
実施形態２の内燃機関としてのエンジン２０１（図１、図２参照）は、制御装置としてのＥＣＵ２０７（図１、図２参照）を備える。実施形態２のＥＣＵ２０７は、着火始動の際に、複数回の噴射ピッチ、及び、複数回の点火ピッチをそれぞれ一定とした上で相互に位相差をつけることで、噴射ピッチと点火ピッチとの相関関係を調節し、噴射点火間隔を可変とする。
【００８２】
具体的には、ここではＥＣＵ２０７は、着火始動の際に、噴射ピッチに応じて点火ピッチを設定することで、噴射ピッチ、点火ピッチをそれぞれ一定とした上で相互に位相差をつける。
【００８３】
ここでは、ＥＣＵ２０７は、着火始動の際の燃料の噴射量、噴射回数に応じて噴射ピッチを設定する。ＥＣＵ２０７は、上述のように、例えば、クランク角センサ４２によって検出されたエンジン１が停止した状態でのクランク角度に基づいて、着火始動の際の燃料の噴射量、噴射回数を設定する。そして、ＥＣＵ２０７は、設定した燃料の噴射量、噴射回数、適正な燃料噴射が可能な最小限の休止時間、安定的な燃料噴射が可能な最小噴射時間等に基づいて、噴射ピッチを設定する。適正な燃料噴射が可能な最小限の休止時間は、例えば、燃焼室３に対して適正に燃料噴射可能な燃圧を確保することができる時間等に応じて定まる。
【００８４】
そして、ＥＣＵ２０７は、着火始動の際に、複数回の点火ピッチを、上記のようにして設定した噴射ピッチに当該燃料の噴射の噴射回数を乗算した値を当該燃料の噴射の噴射回数に１を加算した値で除算したピッチとする。つまり、ＥＣＵ２０７は、例えば、下記の数式（２）を用いて点火ピッチを算出する。
点火ピッチ＝（噴射ピッチ×噴射回数）／（噴射回数＋１）  ・・・  （２）
【００８５】
図９は、上記のように設定された点火ピッチ、噴射ピッチの一例を示すタイムチャートである。図９に示す点火信号、噴射信号は、上段が２回噴射の場合、下段が３回噴射の場合を示している。
【００８６】
この図９に示す例では、点火ピッチは、数式（２）を用いて算出されることで、２回噴射のときには噴射ピッチの０．７５倍程度に設定され、３回噴射のときには噴射ピッチの０．６６倍程度に設定される。
【００８７】
ＥＣＵ２０７は、上記のように点火ピッチ、噴射ピッチを設定することで、着火始動の際に点火ピッチを噴射ピッチよりも短くした上で、噴射点火間隔を徐々に変化させることができる。この結果、エンジン２０１は、図９に示すように、着火始動の際に、例えば、燃焼室３に噴射された燃料に対して１回目の点火では着火できなかった場合、言い換えれば、点火前に燃料が点火プラグ５の点火位置近傍を通過してしまっていた場合でも、噴射点火間隔が可変とされることで、以降の点火での着火確率を向上することができる。すなわち、エンジン２０１は、当該回の着火始動において噴射点火間隔が徐々に変化することで、後続の燃料噴射、点火の際に燃料が点火プラグ５の点火位置近傍を通過する間に着火できる確率（着火確率）を向上することができる。したがって、エンジン２０１は、着火始動の際の着火確率、着火性能を向上し失火を抑制することができ、確実に着火始動させて始動性を向上させることができる。また、ＥＣＵ２０７は、着火始動の際の初期に、噴射ピッチに応じて点火ピッチを設定するだけで、噴射点火間隔を可変とすることができるので、演算量を相対的に抑制することができ制御内容を簡易化することができる。
【００８８】
次に、図１０のフローチャートを参照してエンジン２０１におけるＥＣＵ２０７による制御の一例を説明する。ここでも、図５の説明と重複する説明については、できる限り省略する（以下、同様。）。
【００８９】
ＥＣＵ２０７は、着火始動を実行すると判定した場合（ＳＴ１：Ｙｅｓ）、着火始動の際の燃料の噴射量、噴射回数を設定する（ＳＴ２０２）。
【００９０】
次に、ＥＣＵ２０７は、ＳＴ２０２で設定した燃料の噴射量、噴射回数、適正な燃料噴射が可能な最小限の休止時間、安定的な燃料噴射が可能な最小噴射時間等に基づいて、噴射ピッチを設定する（ＳＴ２０３）。
【００９１】
次に、ＥＣＵ２０７は、ＳＴ２０３で設定した噴射ピッチに応じて、着火始動の際の点火ピッチを設定する（ＳＴ２０４）。ＥＣＵ２０７は、例えば、ＳＴ２０２で設定した噴射回数、ＳＴ２０３で設定した噴射ピッチに基づいて、上述の数式（２）を用いて点火ピッチを設定する。
【００９２】
そして、ＥＣＵ２０７は、ＳＴ２０２で設定した燃料の噴射量、噴射回数、ＳＴ２０３で設定した噴射ピッチ、ＳＴ２０４で設定した点火ピッチに基づいて、着火始動を実行する（ＳＴ５）。
【００９３】
以上で説明した実施形態２に係るエンジン２０１、ＥＣＵ２０７は、着火始動の際に噴射時期と点火時期との間隔を可変とすることで、着火始動の際の着火確率、着火性能を向上し失火を抑制することができ、始動性を向上することができる。
【００９４】
［実施形態３］
図１１は、実施形態３に係るエンジンの点火ピッチの一例を示すタイムチャート、図１２は、燃料噴霧の特性について説明する模式図、図１３は、実施形態３に係るエンジンのＥＣＵによる間隔可変制御の一例を示すフローチャートである。実施形態３に係る内燃機関、内燃機関の制御装置は、上述した実施形態１および実施形態２の変形例であって、制御の内容が実施形態１、２とは異なる。なお、実施形態３の説明では、上述した実施形態１または実施形態２と共通する構成、作用、効果については、重複した説明はできるだけ省略する。また、実施形態３に係る内燃機関、内燃機関の制御装置の各構成の詳細については、適宜、図１、図２を参照する。
【００９５】
実施形態３の内燃機関としてのエンジン３０１（図１、図２参照）は、制御装置としてのＥＣＵ３０７（図１、図２参照）を備える。実施形態３のＥＣＵ３０７は、着火始動の際に、点火プラグ５を制御して、複数回の点火ピッチを可変とする点火ピッチ可変制御を行うことで、噴射ピッチと点火ピッチとの相関関係を調節し、噴射点火間隔を可変とする。 
【００９６】
具体的には、ここではＥＣＵ３０７は、着火始動の際に、噴射ピッチを一定とした上で、点火ピッチ自体を変更する。つまり、ＥＣＵ３０７は、複数回の点火ピッチを当該点火ごとに可変とする。ＥＣＵ３０７は、着火始動の際に、複数回の点火ピッチを時間の経過に伴って増減させる。ＥＣＵ３０７は、例えば、複数回の点火ピッチを時間の経過に伴って予め設定された一定割合（例えば、１０〜２０％）ずつ増減させる。
【００９７】
図１１は、上記のように設定された点火ピッチの一例を示すタイムチャートである。ここでは一例として、図１１の上段は、ＥＣＵ３０７が複数回の点火ピッチを時間の経過に伴って前回の点火ピッチに対して相対的に長くする場合をあらわし、図１１の下段は、ＥＣＵ３０７が複数回の点火ピッチを時間の経過に伴って前回の点火ピッチに対して相対的に短くする場合をあらわしている。図１１の上段では、２回目の点火と３回目の点火との点火ピッチＰ２は、１回目の点火と２回目の点火との点火ピッチＰ１より予め設定された一定割合だけ長くなるように設定される。一方、図１１の下段では、２回目の点火と３回目の点火との点火ピッチＰ２は、１回目の点火と２回目の点火との点火ピッチＰ１より予め設定された一定割合だけ短くなるように設定される。
【００９８】
ＥＣＵ３０７は、上記のように着火始動の際に点火ピッチを可変とすることで、噴射点火間隔を徐々に変化させることができる。この結果、エンジン３０１は、着火始動の際に、例えば、燃焼室３に噴射された燃料に対して１回目の点火では着火できなかった場合、言い換えれば、点火前に燃料が点火プラグ５の点火位置近傍を通過してしまっていた場合でも、噴射点火間隔が可変とされることで、以降の点火での着火確率を向上することができる。すなわち、エンジン３０１は、当該回の着火始動において噴射点火間隔が徐々に変化することで、後続の燃料噴射、点火の際に燃料が点火プラグ５の点火位置近傍を通過する間に着火できる確率（着火確率）を向上することができる。したがって、エンジン３０１は、着火始動の際の着火確率、着火性能を向上し失火を抑制することができ、確実に着火始動させて始動性を向上させることができる。
【００９９】
またこの場合、ＥＣＵ３０７は、図１１の上段に示すように、着火始動の際に複数回の点火ピッチを時間の経過に伴って前回の点火ピッチに対して相対的に長くすることで、燃料噴射弁４から噴射された燃料噴霧４ａの特性に合わせた点火ピッチとすることができる。
【０１００】
燃料噴射弁４から噴射された燃料噴霧４ａは、図１２に示すように、先端部４ｃでは速度が速く燃料濃度（空燃比（Ａ／Ｆ））が高い傾向にある一方、後端部４ｄでは速度が遅く燃料濃度が低い傾向にある。つまり、燃料噴霧４ａは、先端部４ｃにおいて着火しやすいが速度が大きい一方、後端部４ｄにおいて着火しにくいが速度が小さい傾向にある。
【０１０１】
ＥＣＵ３０７は、着火始動の際に着火始動初期においては燃料噴射とほぼ同時に点火し充電時間を相対的に短くして点火ピッチをできるだけ短くし、その後、時間の経過に伴って当該点火ピッチを徐々に長くする。この結果、ＥＣＵ３０７は、速度が速い燃料噴霧４ａの先端部４ｃが点火プラグ５の近傍に達するときには、点火ピッチを相対的に短くすることができ、適切な点火タイミングを逃さず着火することができる。このとき、点火プラグ５による点火強度は、充電時間を相対的に短くすることで相対的に弱くなるが、燃料噴霧４ａの先端部４ｃの燃料濃度が相対的に高く着火しやすい傾向にあるため、点火プラグ５は、点火強度が弱くても適切に燃料に着火することができる。
【０１０２】
そして、ＥＣＵ３０７は、着火始動の際に複数回の点火ピッチを時間の経過に伴って前回の点火ピッチに対して相対的に長くすることで、速度が遅い燃料噴霧４ａの後端部４ｄが点火プラグ５の近傍に達するときには、点火ピッチを相対的に長くし、充電時間を相対的に長くすることができる。この結果、ＥＣＵ３０７は、燃料濃度が低い燃料噴霧４ａの後端部４ｄが点火プラグ５の近傍に達するときには、適切な点火強度で確実に燃料に着火することができる。
【０１０３】
この結果、エンジン３０１は、燃料噴射弁４から噴射される燃料噴霧４ａの特性（燃料濃度、速度）に応じて噴射点火間隔を可変とすることができ、さらに着火確率を向上することができる。
【０１０４】
次に、図１３のフローチャートを参照してエンジン３０１におけるＥＣＵ３０７による制御の一例を説明する。
【０１０５】
ＥＣＵ３０７は、着火始動を実行すると判定した場合（ＳＴ１：Ｙｅｓ）、着火始動の際の燃料の噴射量、噴射回数を設定する（ＳＴ３０２）。
【０１０６】
次に、ＥＣＵ３０７は、ＳＴ３０２で設定した燃料の噴射量、噴射回数、適正な燃料噴射が可能な最小限の休止時間、安定的な燃料噴射が可能な最小噴射時間等に基づいて、噴射ピッチを設定する（ＳＴ３０３）。
【０１０７】
そして、ＥＣＵ３０７は、ＳＴ３０２で設定した燃料の噴射量、噴射回数、ＳＴ３０３で設定した噴射ピッチに基づいて、点火ピッチを変更（増減）しながら着火始動を実行する（ＳＴ３０４）。
【０１０８】
そして、ＥＣＵ３０７は、着火したか否かを判定し、着火していないと判定した場合（ＳＴ６：Ｎｏ）、ＳＴ３０４に戻って着火始動を継続する。
【０１０９】
以上で説明した実施形態３に係るエンジン３０１、ＥＣＵ３０７は、着火始動の際に噴射時期と点火時期との間隔を可変とすることで、着火始動の際の着火確率、着火性能を向上し失火を抑制することができ、始動性を向上することができる。
【０１１０】
［実施形態４］
図１４は、実施形態４に係るエンジンの噴射ピッチの一例を示すタイムチャート、図１５は、実施形態４に係るエンジンのＥＣＵによる間隔可変制御の一例を示すフローチャートである。実施形態４に係る内燃機関、内燃機関の制御装置は、上述した実施形態１〜３の変形例であって、制御の内容が実施形態１〜３とは異なる。なお、実施形態４の説明では、上述した実施形態１〜３のうちいずれかと共通する構成、作用、効果については、重複した説明はできるだけ省略する。また、実施形態４に係る内燃機関、内燃機関の制御装置の各構成の詳細については、適宜、図１、図２を参照する。
【０１１１】
実施形態４の内燃機関としてのエンジン４０１（図１、図２参照）は、制御装置としてのＥＣＵ４０７（図１、図２参照）を備える。実施形態４のＥＣＵ４０７は、着火始動の際に、燃料噴射弁４を制御して、複数回の噴射ピッチを可変とする噴射ピッチ可変制御を行うことで、噴射ピッチと点火ピッチとの相関関係を調節し、噴射点火間隔を可変とする。
【０１１２】
具体的には、ここではＥＣＵ４０７は、着火始動の際に、点火ピッチを一定とした上で、噴射ピッチ自体を変更する。つまり、ＥＣＵ４０７は、複数回の噴射ピッチを当該燃料噴射ごとに可変とする。ＥＣＵ４０７は、着火始動の際に、複数回の噴射ピッチを時間の経過に伴って増減させる。ＥＣＵ４０７は、例えば、複数回の噴射ピッチを時間の経過に伴って予め設定された一定割合（例えば、１０〜２０％）ずつ増減させる。
【０１１３】
図１４は、上記のように設定された噴射ピッチの一例を示すタイムチャートである。ここでは一例として、図１４の上段は、ＥＣＵ４０７が複数回の噴射ピッチを時間の経過に伴って前回の噴射ピッチに対して相対的に長くする場合をあらわし、図１４の下段は、ＥＣＵ４０７が複数回の噴射ピッチを時間の経過に伴って前回の噴射ピッチに対して相対的に短くする場合をあらわしている。図１４の上段では、２回目の燃料噴射と３回目の燃料噴射との噴射ピッチＰ４は、１回目の燃料噴射と２回目の燃料噴射との噴射ピッチＰ３より予め設定された一定割合だけ長くなるように設定される。一方、図１４の下段では、２回目の燃料噴射と３回目の燃料噴射との噴射ピッチＰ４は、１回目の燃料噴射と２回目の燃料噴射との噴射ピッチＰ３より予め設定された一定割合だけ短くなるように設定される。
【０１１４】
ＥＣＵ４０７は、上記のように着火始動の際に噴射ピッチを可変とすることで、噴射点火間隔を徐々に変化させることができる。この結果、エンジン４０１は、着火始動の際に、例えば、燃焼室３に噴射された燃料に対して１回目の点火では着火できなかった場合、言い換えれば、点火前に燃料が点火プラグ５の点火位置近傍を通過してしまっていた場合でも、噴射点火間隔が可変とされることで、以降の点火での着火確率を向上することができる。すなわち、エンジン４０１は、当該回の着火始動において噴射点火間隔が徐々に変化することで、後続の燃料噴射、点火の際に燃料が点火プラグ５の点火位置近傍を通過する間に着火できる確率（着火確率）を向上することができる。したがって、エンジン４０１は、着火始動の際の着火確率、着火性能を向上し失火を抑制することができ、確実に着火始動させて始動性を向上させることができる。
【０１１５】
次に、図１５のフローチャートを参照してエンジン４０１におけるＥＣＵ４０７による制御の一例を説明する。
【０１１６】
ＥＣＵ４０７は、着火始動の際の燃料の噴射量、噴射回数を設定すると（ＳＴ３０２）、次に着火始動の際の点火ピッチを設定する（ＳＴ４０３）。ＥＣＵ４０７は、例えば、適正な点火が可能な最小限の充電時間、放電時間、燃料噴射弁４から噴射された燃料噴霧４ａが点火プラグ５の点火位置近傍を通過する期間等に応じて予め設定されたピッチを点火ピッチに設定する。
【０１１７】
そして、ＥＣＵ４０７は、ＳＴ３０２で設定した燃料の噴射量、噴射回数、ＳＴ４０３で設定した点火ピッチに基づいて、噴射ピッチを変更（増減）しながら着火始動を実行する（ＳＴ４０４）。
【０１１８】
そして、ＥＣＵ４０７は、着火したか否かを判定し、着火していないと判定した場合（ＳＴ６：Ｎｏ）、ＳＴ４０４に戻って着火始動を継続する。
【０１１９】
以上で説明した実施形態４に係るエンジン４０１、ＥＣＵ４０７は、着火始動の際に噴射時期と点火時期との間隔を可変とすることで、着火始動の際の着火確率、着火性能を向上し失火を抑制することができ、始動性を向上することができる。
【０１２１】
以上の説明では、内燃機関の制御装置は、車両の各部を制御するＥＣＵであるものとして説明したが、これに限らず、例えば、ＥＣＵとは別個に構成され、このＥＣＵと相互に検出信号や駆動信号、制御指令等の情報の授受を行う構成であってもよい。
【符号の説明】
【０１２２】
１、２０１、３０１、４０１    エンジン（内燃機関）
２    車両
３    燃焼室
４    燃料噴射弁（燃料噴射装置）
４ａ    燃料噴霧
５    点火プラグ（点火装置）
５ａ    １次コイル
５ｂ    ２次コイル
５ｃ    低抵抗側１次コイル
５ｄ    高抵抗側１次コイル
５ｅ    通常（常時）バッテリ電源、＋Ｂ電源
５ｆ    高圧電源
６    クランク軸（出力軸）
７、２０７、３０７、４０７    ＥＣＵ（内燃機関の制御装置）
４２    クランク角センサ
４３    筒内圧センサ
【図１】
0005880694.tif 000002
【図２】
0005880694.tif 000003
【図３】
0005880694.tif 000004
【図４】
0005880694.tif 000005
【図５】
0005880694.tif 000006
【図６】
0005880694.tif 000007
【図７】
0005880694.tif 000008
【図８】
0005880694.tif 000009
【図９】
0005880694.tif 000010
【図１０】
0005880694.tif 000011
【図１１】
0005880694.tif 000012
【図１２】
0005880694.tif 000013
【図１３】
0005880694.tif 000014
【図１４】
0005880694.tif 000015
【図１５】
0005880694.tif 000016