(57)【要約】【課題】吸気行程でピストンが停止している気筒の始動時における自着火を抑制できる内燃機関の始動制御装置を提供する。【解決手段】エンジン１のそれぞれのシリンダ２に対し、吸気行程で燃料を噴射してエンジン１を始動させる始動制御装置において、エンジン１の停止時におけるピストン位置をＥＣＵ２０にて判別し、その判別結果に基づいて、吸気行程で停止したピストンの位置が吸気行程の開始位置を基点とする所定のクランク角範囲内にあるか否かを判別し、さらに、その判別結果に基づいて、吸気行程でピストン３が停止しているシリンダ２に対する始動時の燃料噴射量を他のシリンダ２に対する燃料噴射量よりも増量する。【選択図】図５
2006220141.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のそれぞれの気筒に対し、吸気行程で燃料を噴射して機関を始動させる内燃機関の始動制御装置において、
内燃機関の停止時におけるピストン位置を判別する停止位置判別手段と、
前記停止位置判別手段の判別結果に基づいて、吸気行程でピストンが停止している気筒を特定し、その特定された気筒に対して始動時の燃料噴射量を他の気筒に対する燃料噴射量よりも増加させる燃料噴射量制御手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の始動制御装置。
【請求項２】
内燃機関のそれぞれの気筒に対し、吸気行程で燃料を噴射して機関を始動させる内燃機関の始動制御装置において、
内燃機関の停止時におけるピストン位置を判別する停止位置判別手段と、
前記停止位置判別手段の判別結果に基づいて、吸気行程で停止したピストンの位置が吸気行程の開始位置を基点とする所定のクランク角範囲内にあるか否かを判別し、その判別結果に基づいて、吸気行程でピストンが停止している気筒に対する始動時の燃料噴射量を制御する燃料噴射量制御手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の始動制御装置。
【請求項３】
前記燃料噴射量制御手段は、前記吸気行程で停止したピストンの位置が前記所定のクランク角範囲内にある場合、前記吸気行程でピストンが停止している気筒に対する始動時の燃料噴射量を他の気筒に対する燃料噴射量よりも増加させる、ことを特徴とする請求項２に記載の始動制御装置。
【請求項４】
前記燃料噴射量制御手段は、前記吸気行程で停止したピストンの位置が前記所定のクランク角範囲内にある場合、前記吸気行程でピストンが停止している気筒に対する始動時の燃料噴射量を前記所定のクランク角範囲を超えている場合よりも増加させる、ことを特徴とする請求項２に記載の始動制御装置。
【請求項５】
前記燃料噴射量制御手段は、前記吸気行程で停止したピストンの位置が前記所定のクランク角範囲を超えている場合、前記吸気行程でピストンが停止している気筒の始動時の筒内温度に相関する少なくとも一つの物理量を参照して当該気筒で自着火が生じるか否かを判別し、自着火が生じると判断した場合には当該気筒に対する始動時の燃料噴射を禁止する、ことを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項に記載の始動制御装置。
【請求項６】
前記燃料噴射量制御手段は、前記内燃機関の冷却水の温度、内燃機関が置かれた環境における大気圧、前記環境の気温、前記環境の湿度、燃料温度、及び前記吸気行程でピストンが停止している気筒の壁面温度の少なくともいずれか一つを前記物理量として始動時に参照して自着火が生じるか否かを判別することを特徴とする請求項５に記載の始動制御装置。
【請求項７】
前記内燃機関は、所定の停止条件が成立すると内燃機関を停止させ、所定の再始動条件が成立すると内燃機関を再始動させるアイドルストップ制御の適用対象であり、
前記燃料噴射量制御手段は、アイドルストップ制御による停止状態からの再始動時に前記ピストン位置の判別結果に基づく燃料噴射量の制御を実行することを特徴とする請求項２〜６のいずれか一項に記載の始動制御装置。
【請求項８】
前記燃料噴射量制御手段は、アイドルストップ制御による停止状態の継続時間を前記物理量として参照して自着火が生じるか否かを判別することを特徴とする請求項７に記載の始動制御装置。
【請求項９】
前記燃料噴射量制御手段は、内燃機関の停止時におけるピストン位置が吸気行程であると判別された気筒に対し、当該気筒内の空気量に対して空燃比が理論空燃比よりもリーンとなるように燃料噴射量を制御することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の始動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の気筒に対して始動時に噴射されるべき燃料量を制御する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
アイドルストップ制御が適用される筒内噴射型の内燃機関の始動制御装置として、アイドルストップ中の燃料供給圧力が所定圧よりも低下した場合、ピストンが圧縮行程で停止している気筒、及びピストンが吸気行程で停止している気筒のそれぞれに燃料を噴射し、再始動には吸気行程噴射を実施して機関を迅速に始動させる始動制御装置が知られている（例えば特許文献１参照）。その他に本願発明に関連する先行技術文献として特許文献２〜４が存在する。
【特許文献１】特開２００４−３６５６１号公報
【特許文献２】特開２００１−７３７７４号公報
【特許文献３】特開２０００−２１３３８５号公報
【特許文献４】特開２００２−２４２７２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
アイドルストップ制御によって内燃機関が停止した場合、吸気行程でピストンが停止した気筒では吸気弁が開いているために空気が吸い込まれ、気筒内の圧力が停止時点の負圧状態から上昇して大気圧又はその近傍まで戻ることがある。このような状態で再始動を行うと、その吸気行程の気筒では大気圧付近から断熱圧縮が開始されることとなり、筒内温度が燃料の着火温度を超えて上昇して自着火現象が生じるおそれがある。自着火が発生すると振動が増す等の弊害が生じる。特許文献１の始動制御装置は再始動時の燃料量を確保する目的でアイドルストップ中に吸気行程の気筒へ燃料を噴射しているに過ぎず、上述した再始動における自着火の抑制効果は期待できない。また、上記の自着火の問題は筒内噴射型の内燃機関に限らず、いわゆるポート噴射型の内燃機関においても生じ得る。さらに、アイドルストップからの再始動時に限らず、イグニッションスイッチのオフに応答して内燃機関が停止した後であっても、筒内温度が十分に低下する前に再度内燃機関が始動する場合にも自着火の問題は生じ得る。
【０００４】
そこで、本発明は吸気行程でピストンが停止している気筒の始動時における自着火を抑制できる内燃機関の始動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】
【０００５】
本発明の第１の態様に係る始動制御装置は、内燃機関のそれぞれの気筒に対し、吸気行程で燃料を噴射して機関を始動させる内燃機関の始動制御装置であって、内燃機関の停止時におけるピストン位置を判別する停止位置判別手段と、前記停止位置判別手段の判別結果に基づいて吸気行程でピストンが停止している気筒を判別し、その気筒に対する始動時の燃料噴射量を他の気筒に対する燃料噴射量よりも増加させる燃料噴射量制御手段と、を備えることにより、上述した課題を解決する（請求項１）。
【０００６】
第１の態様の始動制御装置によれば、内燃機関の始動時においてピストンが吸気行程から動作を開始する気筒に対しては他の気筒に対する燃料噴射量よりも多い量の燃料が噴射される。これにより、燃料の気化潜熱による筒内温度の低下作用が他の気筒に比して大きくなり、停止中の空気の吸い込みによって筒内圧力が上昇した状態から圧縮行程が開始された場合でも筒内温度が低く維持されて自着火の発生が抑制される。これにより、自着火に伴う振動増大等の弊害を抑え、内燃機関を円滑に始動させることができる。
【０００７】
本発明の第２の態様に係る始動制御装置は、内燃機関のそれぞれの気筒に対し、吸気行程で燃料を噴射して機関を始動させる内燃機関の始動制御装置であって、内燃機関の停止時におけるピストン位置を判別する停止位置判別手段と、前記停止位置判別手段の判別結果に基づいて、吸気行程で停止したピストンの位置が吸気行程の開始位置を基点とする所定のクランク角範囲内にあるか否かを判別し、その判別結果に基づいて、吸気行程でピストンが停止している気筒に対する始動時の燃料噴射量を制御する燃料噴射量制御手段と、を備えることにより、上述した課題を解決する（請求項２）。
【０００８】
第２の態様の始動制御装置によれば、吸気行程で停止したピストンの位置が吸気行程の開始位置から所定のクランク角範囲内にあるか否かを踏まえることにより、吸気行程からピストンが動作を開始する気筒に対する燃料噴射量を適切に制御することが可能となる。例えば、吸気行程の初期から中期にかけては残された吸気時間が長く、吸気の流量及び流速が高いために燃料と吸気とが十分に混ざり合い、かつその吸気の温度も筒内温度より低温であるため、気化潜熱による筒内温度の低下作用が効果的に発揮される。このような場合には燃料噴射量を増加させて自着火の発生を抑えることができる。一方、吸気行程の終期には残された吸気時間が短く吸気の流量も流速も低下するため、気化潜熱を利用して筒内温度を下げるために必要な燃料量が急増し、燃料増量に見合った筒内温度の低下作用が得られにくい。このような場合には燃料噴射量を相対的に減少させて燃費悪化、エミッション悪化等の弊害を抑えることができる。
【０００９】
第２の態様の始動制御装置の一形態において、前記燃料噴射量制御手段は、前記吸気行程で停止したピストンの位置が前記所定のクランク角範囲内にある場合、前記吸気行程でピストンが停止している気筒に対する始動時の燃料噴射量を他の気筒に対する燃料噴射量より増加させてもよい（請求項３）。あるいは、前記燃料噴射量制御手段は、前記吸気行程で停止したピストンの位置が前記所定のクランク角範囲内にある場合、前記吸気行程でピストンが停止している気筒に対する始動時の燃料噴射量を他の気筒に対する燃料噴射量よりも増加させてもよい（請求項４）。これらの形態によれば、吸気行程の開始から所定区間において燃料を増量させることにより、気化潜熱による筒内温度の低下作用を確実かつ効果的に発揮させることができる。
【００１０】
第２の態様の始動制御装置の一形態において、前記燃料噴射量制御手段は、前記吸気行程で停止したピストンの位置が前記所定のクランク角範囲を超えている場合、前記吸気行程でピストンが停止している気筒の始動時の筒内温度に相関する少なくとも一つの物理量を参照して当該気筒で自着火が生じるか否かを判別し、自着火が生じると判断した場合には当該気筒に対する始動時の燃料噴射を禁止してもよい（請求項５）。この形態によれば、燃料の気化潜熱を利用した筒内温度の低下作用では自着火を十分に抑制できないときに燃料噴射を禁止して、圧縮行程における自着火を確実に防ぐことができる。
【００１１】
第２の始動制御装置の前記形態において、前記燃料噴射量制御手段は、前記内燃機関の冷却水の温度、内燃機関が置かれた環境における大気圧、前記環境の気温、前記環境の湿度、燃料温度、及び前記吸気行程でピストンが停止している気筒の壁面温度の少なくともいずれか一つを前記物理量として始動時に参照して自着火が生じるか否かを判別してもよい（請求項６）。これらの物理量を参照することにより、自着火が生じる可能性を適切に判断することができる。
【００１２】
本発明の第２の始動制御装置の一形態において、前記内燃機関が、所定の停止条件が成立すると内燃機関を停止させ、所定の再始動条件が成立すると内燃機関を再始動させるアイドルストップ制御の適用対象とされている場合には、前記燃料噴射量制御手段が、アイドルストップ制御による停止状態からの再始動時に前記ピストン位置の判別結果に基づく燃料噴射量の制御を実行してもよい（請求項７）。この形態によれば、アイドルストップ状態からの再始動時の筒内温度が高い場合でも、圧縮自着火の発生を効果的に抑えることができる。さらに、前記燃料噴射量制御手段は、アイドルストップ制御による停止状態の継続時間を前記物理量として参照して自着火が生じるか否かを判別してもよい（請求項８）。停止状態の継続時間が長いほど筒壁、ピストン等から筒内空気に伝わる熱が増えて筒内温度が上昇するといったように、停止状態の継続時間と筒内温度との間には相関関係がある。そこで、停止状態の継続時間を参照すれば、自着火の可能性をより適切に判別することができる。
【００１３】
また、本発明の第１又は第２の始動制御装置の一態様において、前記燃料噴射量制御手段は、内燃機関の停止時におけるピストン位置が吸気行程であると判別された気筒に対し、当該気筒内の空気量に対して空燃比が理論空燃比よりもリーンとなるように燃料噴射量を制御してもよい（請求項９）。この場合には、吸気行程でピストンが停止している気筒内の空燃比がストイキよりもリーンであるので、内燃機関始動時における筒内圧の上昇が抑えられ、その立ち上がりも急激なものとはならない。そのため、出力トルクは少ないものの、音、振動が抑えられる。しかも、過剰な燃料を噴射する必要がないので、炭化水素（ＨＣ）の排出量を最低限に抑えることができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上に説明したように、本発明によれば、ピストンが吸気行程から動作を開始する気筒に対する燃料噴射量を増量することにより、燃料の気化潜熱を利用して筒内温度を低下させ、圧縮行程における自着火を効果的に抑えることができる。また、ピストンの停止位置を踏まえて燃料噴射量を制御することにより、自着火の抑制作用をより効果的に発生させる一方で、燃費悪化、エミッション悪化等の弊害の発生も抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は本発明の一形態に係る始動制御装置が適用された自動車用内燃機関を示している。図１において、内燃機関（以下、エンジンと呼ぶ。）１は、例えば４サイクルエンジンとして構成されており、複数のシリンダ（気筒）２を含んでいる。なお、図１では単一のシリンダ２のみを示すが、他のシリンダ２の構成も同じである。
【００１６】
各シリンダ２におけるピストン３の位相はシリンダ２の個数及びレイアウトに応じて互いにずらされている。例えば、４つのシリンダ２が一方向に並べられた直列４気筒エンジンであれば、ピストン３の位相はクランク角にして１８０°ずつずらされている。これにより、４つのシリンダ２のうちいずれか一つのシリンダ２は必ず吸気行程に該当する。また、エンジン１は、燃料噴射弁４から吸気ポートに燃料を噴射してシリンダ２内に混合気を導入し、その混合気に点火プラグ６から着火するポート噴射型エンジンとして構成されている。燃料噴射弁４から噴射される燃料は一例としてガソリンである。さらに、エンジン１には、燃焼室５と吸気通路７及び排気通路８との間をそれぞれ開閉する吸気バルブ９及び排気バルブ１０、吸気通路７からの吸気量を調整するスロットル弁１３、ピストン３の往復運動をクランク軸１４に回転運動として伝達するコンロッド１５及びクランクアーム１６が設けられる。これらの構成は周知のエンジンと同様でよい。
【００１７】
エンジン１には、これを始動させるためのスタータモータ１７が設けられている。スタータモータ１７は、減速歯車機構１８を介してクランク軸１４を回転させる周知の電動モータである。なお、減速歯車機構１８は、スタータモータ１７からクランク軸１４への回転伝達を許容し、クランク軸１４からスタータモータ１７への回転伝達を阻止するワンウェイクラッチをその回転伝達経路の途中に内蔵する。従って、減速歯車機構１８の一部のギアはクランク軸１４と常時噛み合う。これにより、エンジン１の始動装置はいわゆる常時噛み合い式の始動装置として構成されている。
【００１８】
エンジン１の運転状態はエンジンコントロールユニット（以下、ＥＣＵと呼ぶ。）２０によって制御される。ＥＣＵ２０はマイクロプロセッサ、及びその動作に必要なＲＡＭ、ＲＯＭ等の周辺装置を含んだコンピュータとして構成され、ＲＯＭに記録されたプログラムに従ってエンジン１の運転状態を制御するために必要な各種の処理を実行する。一例として、ＥＣＵ２０は、吸気通路７の圧力や排気通路８の空燃比を所定のセンサの出力信号から検出して、所定の空燃比が得られるように燃料噴射弁４の燃料噴射量を制御する。ＥＣＵ２０が参照するセンサとしては、クランク軸１４の位相（クランク角）に対応した信号を出力するクランク角センサ２１、エンジン１の冷却水温に対応した信号を出力する水温センサ２２が設けられる。その他にも、アクセルペダルの開度を検出するセンサ、ブレーキペダルの操作を検出するセンサ等が設けられるがそれらの図示は省略した。また、エンジン１はスロットル弁１３を操作してその開度を制御することができる。
【００１９】
ＥＣＵ２０は、所定の停止条件が満たされるとエンジン１の運転を停止させ、所定の再始動条件が満たされるとエンジン１を再始動させる、いわゆるアイドルストップ制御をエンジン１に対して実行する。図２はＥＣＵ２０が実行するアイドルストップ制御ルーチンの概要を示したフローチャートである。なお、図２のルーチンは、ＥＣＵ２０が実行する各種の処理と並行して所定の周期で繰り返し実行される。
【００２０】
図２のルーチンにおいて、ＥＣＵ２０はまずステップＳ１にてエンジン１が運転中か否か判断し、運転中であればステップＳ２へ進む。ステップＳ２ではエンジン停止条件が成立したか否か判断する。例えば、ブレーキペダルが操作されて車速が０のときにエンジン停止条件が成立する。停止条件が成立しないときはルーチンを終了する。一方、停止条件が成立している場合、ＥＣＵ２０はステップＳ３へ進み、燃料噴射弁４からの燃料噴射を停止させ、かつスロットル弁１３を全閉状態に制御する。これによりシリンダ２への混合気の供給が阻止されてエンジン１の回転数が低下を始める。エンジン１の回転数が停止直前の所定レベルまで低下するとＥＣＵ２０はステップＳ４に進んでスロットル弁１３を開く。これにより、吸気行程にあるシリンダ２に空気が導入される。この後、ＥＣＵ２０はステップＳ５に進んでスロットル弁１３を閉じる。従って、空気が導入されたシリンダ２が吸気行程の下死点（ＢＤＣ）を超えて圧縮行程に移ったときに圧縮抵抗が生じ、その抵抗でエンジン１の回転が完全に停止する。このとき圧縮行程のシリンダ２において、ピストン３が目標とするクランク角範囲（例えばＢＴＤＣ８０°ＣＡ〜１８０°ＣＡ）で停止するようにスロットル弁１３の開度を制御してもよい。このような目標範囲でピストン３が停止した場合、次に圧縮行程を迎えるシリンダ２、すなわち停止時点で吸気行程のシリンダ２におけるピストン３の停止位置はＡＴＤＣ１００°ＣＡ〜０°ＣＡとなる。
【００２１】
エンジン１が停止した後、ＥＣＵ２０はステップＳ６にて停止時におけるクランク角をクランク角センサ２１の出力信号に基づいて判別し、その判別したクランク角をＥＣＵ２０内の記憶装置（例えばＲＡＭ）に記憶する。つまり、ＥＣＵ２０はエンジン１が停止したときにクランク軸１４が０°ＣＡ〜７２０°ＣＡのいずれの位置で停止したかを判別してその判別結果を記憶する。クランク角はいずれかのシリンダ２のピストン３が所定位置にある状態（例えば＃１シリンダのピストンが吸気行程の上死点にある状態）を基準として特定されるため、停止時のクランク角を判別することは各ピストン３の停止位置を判別することと等価である。従って、ＥＣＵ２０はステップＳ６の処理を実行することにより本発明の停止位置判別手段として機能する。クランク角の判別後、ＥＣＵ２０はステップＳ７にてアイドルストップ状態の継続時間（停止時間）の計時を開始し、これによりルーチンを終える。ここまでがエンジン１をアイドルストップ状態に制御するための処理となる。但し、以上の手順は停止時におけるピストン３の位置が判別できる限りにおいて適宜に変更してよい。
【００２２】
一方、ステップＳ１にてエンジン１が運転中ではないと判断された場合には、ＥＣＵ２０はアイドルストップ状態からの再始動を制御するためにステップＳ８へ進み、所定の再始動条件が成立したか否かを判断する。再始動条件は例えばオートマチックトランスミッションを搭載した車両であればブレーキペダルがリリースされたことによって成立する。マニュアルトランスミッションを搭載した車両の場合には変速レバーのニュートラル位置から１速へのシフト操作、クラッチペダルの踏込み操作等が行われたことによって再始動条件が成立する。再始動条件が成立しない場合にはルーチンを終える。
【００２３】
再始動条件が成立している場合、ＥＣＵ２０はステップＳ９へ進み、エンジン１を再始動させるべく始動信号をオンに切り替える。これによりスタータモータ１７の駆動回路に対して起動信号が入る等、エンジン１を始動させるために必要な各種の機器類において始動の準備が開始される。次のステップＳ１０においてＥＣＵ２０は吸気行程でピストン３が停止しているシリンダ（以下、特定シリンダと呼ぶ。）２に対する燃料噴射量（初期噴射量）を所定の手順で決定する。初期噴射量の算出手順は後述する。続くステップＳ１１において、ＥＣＵ２０は決定された初期噴射量を特定シリンダ２に対応する燃料噴射弁４から噴射させ、これによりルーチンを終える。
【００２４】
次に、初期噴射量の制御について説明する。まず、図３及び図４を参照して初期噴射量を決定するための考え方を説明する。図３は特定シリンダ２における再始動時の燃焼状態を、その再始動前の特定シリンダ２におけるピストン位置及びその特定シリンダ２に対する再始動時の燃焼噴射量（初期噴射量）に対応付けて示したものである。但し、図３ではピストン位置を吸気行程の開始位置となる上死点（ＴＤＣ）を基点としたクランク角によって示している。図中に実線Ｌ１、Ｌ２で区分したように、燃焼状態は燃料噴射量に応じて失火領域、自着火領域及び点火燃焼領域の３つの領域に分けられる。また、燃料噴射量τｓは理論空燃比を実現するために必要な燃料噴射量である。以下、燃料噴射量τｓをストイキ要求量という。
【００２５】
図３から明らかなように、再始動に特定シリンダ２に噴射される燃料量がストイキ要求量τｓ付近に制御された場合には、その特定シリンダ２の空気量が多くて圧縮行程で筒内温度（筒内における空気の温度）が顕著に上昇し、自着火が生じる。これを避けるためには燃料噴射量を自着火領域の下限Ｌ１よりも低下させるか、又は上限Ｌ２よりも増加させる必要があるが、下限Ｌ１よりも燃料噴射量が減少した場合には失火領域となり、エンジン１を正常に始動させることができない。従って、自着火を防止してエンジン１を正常に始動させるためには燃料噴射量を自着火領域の上限Ｌ２よりも増加させる必要がある。燃料増量により自着火が回避できる理由は燃料の気化潜熱によって筒内温度が低下するからである。つまり、自着火領域の上限Ｌ２は燃料の気化潜熱によって筒内温度を着火温度未満に抑えるために必要な燃料量の下限を示している。以下、上限Ｌ２で示される燃料噴射量を実要求量という。
【００２６】
ところが、実要求量Ｌ２は再始動前のピストン位置（つまり、吸気行程で停止しているピストンの位置）に応じて変化する。ピストン３の停止位置が上死点から下死点側にある程度離れると実要求量Ｌ２が急激に増加する。その理由は吸気行程の後半では残された吸気時間が短くかつシリンダ２に吸入される空気の流量及び流速が低下して気化潜熱による筒内温度の低下作用が十分に発揮されないからである。そこで、実要求量Ｌ２が上昇するピストン位置を閾値ＡＴＤＣθｔｈ°ＣＡとして予め設定し、再始動における特定シリンダ２のピストン位置が閾値ＡＴＤＣθｔｈ°ＣＡからＴＤＣ側にあるときは燃料噴射量を実要求量Ｌ２以上に増量して自着火を防止する。一方、ピストン位置が閾値ＡＴＤＣθｔｈ°ＣＡを超えているときはエンジン１の状態から自着火の可能性を判定し、自着火の可能性が高いときには特定シリンダ２に対する燃料噴射を禁止して自着火を防止する。閾値ＡＴＤＣθｔｈ°ＣＡを超えている場合でも実要求量Ｌ２以上に燃料噴射量を増量すれば自着火を回避できるが、燃料噴射量の増量に伴う燃費悪化、エミション悪化等の弊害が顕著となるため、この場合には実要求量Ｌ２を指針とする燃料増量は実施しない。また、ピストン位置が閾値ＡＴＤＣθｔｈ°ＣＡよりもＴＤＣ側にある場合でも、実要求量Ｌ２に対して燃料噴射量を過度に増加させると燃費悪化等の弊害が同様に生じ得る。従って、このときの燃料噴射量は実要求量Ｌ２と同一か又は誤差を見込んで増分を加える程度でよい。一例として、水温が１００°Ｃの場合の閾値はＡＴＤＣ１００°ＣＡ程度である。
【００２７】
ところで、実要求量Ｌ２は再始動時における筒内温度の影響を受けるため、ピストン位置以外にも、エンジン１の冷却水温によって変化する。例えば図３において水温Ｔｗ＝Ｔｗａに対応する実要求量が実線Ｌ２で示されるとき、水温ＴｗがＴｗｂ（＞Ｔｗａ）に変化した場合には実要求量が破線Ｌ２′で示すように同一のピストン位置の比較において相対的に増加する。また、上述した閾値ＡＴＤＣθｔｈ°ＣＡもＴＤＣ側にずれる。すなわち、再始動時における水温が高いほど筒内温度も相対的に上昇するため、自着火を回避するためにはより多くの燃料を噴射する必要がある。そこで、特定シリンダ２に対する燃料噴射量の決定に際しては水温Ｔｗも考慮に入れる。
【００２８】
さらに、実要求量は水温以外にもアイドルストップ状態の継続時間（停止時間）によっても変化する。例えば図４において停止時間ｔａに対応する実要求量が実線Ｌ２で示されるとき、停止時間がｔｂ（＞ｔａ）に変化した場合には実要求量が破線Ｌ２″で示すように同一のピストン位置の比較において相対的に増加する。また、上述した閾値ＡＴＤＣθｔｈ°ＣＡもＴＤＣ側にずれる。すなわち、停止時間が長いほどシリンダ２の壁面やピストン３から筒内空気への伝熱量が増加して筒内温度が上昇するため、自着火を回避するためにはより多くの燃料を噴射する必要がある。そこで、特定シリンダ２に対する燃料噴射量の決定に際しては停止時間も考慮に入れる。さらに、筒内温度はエンジン１が置かれた環境における大気圧、気温、湿度、燃料温度、シリンダ２の壁面温度等の影響も受けるため、必要に応じてこれらの物理量も考慮して再始動における燃料噴射量を決定する。例えば、大気圧に関しては、これが高いほど圧縮行程の筒内圧が上昇する。従って、大気圧を考慮する場合には大気圧が高いほど実要求量を相対的に増加させる必要がある。
【００２９】
図５は、初期噴射量を上述したように決定するためにＥＣＵ２０が実行する初期噴射量決定ルーチンを示している。このルーチンは図２のステップＳ１０のサブルーチンとして実行されるものであり、ＥＣＵ２０は図５のルーチンを実行することにより燃料噴射量制御手段として機能する。なお、ＥＣＵ２０のＲＯＭには、上述した閾値及び実要求量を水温、停止時間等の物理量との対応付けて決定するために必要なマップ等のデータが予め格納されている。
【００３０】
図５のルーチンにおいてＥＣＵ２０はまずステップＳ２１にて初期噴射量を決定するために必要なパラメータとしての水温、停止時間等の現在値を取得する。水温は水温センサの出力から特定することができる。停止時間は図２のステップＳ７にて開始した計時から特定することができる。続くステップＳ２２においてＥＣＵ２０は図２のステップＳ６で記憶したクランク角に基づいて、吸気行程で停止しているピストン位置がＡＴＤＣ０°ＣＡ〜θｔｈ°ＣＡの範囲内にあるか否かを判別する。範囲内にあればＥＣＵ２０はステップＳ２３へ進み、特定シリンダ（吸気行程でピストン３が停止しているシリンダ）２に対する燃料噴射量をステップＳ２１で取得したパラメータの値に応じて決定する。つまり、ステップＳ２１で取得したパラメータの値を引数としてマップを参照することにより、自着火を回避するために必要な燃料噴射量を取得する。このときの燃料噴射量は図３及び図４に示した実要求量以上に定められる。また、ステップＳ２３で決定される燃料噴射量は、再始動時において他のシリンダ２に噴射される燃料量よりも多い。特定シリンダ２はアイドルストップ状態で空気を吸い込んでおり、圧縮行程時の空気量が他のシリンダ２よりも多くなるため、その空気量の増加分に見合った量だけ燃料噴射量を増量しないと筒内温度を下げられないからである。さらに、ステップＳ２３で決定される燃料噴射量は、図３及び図４から明らかなように、水温が高いほど、あるいは停止時間が長いほど多くなる。筒内温度に影響する他の物理量をさらに考慮して燃料噴射量を決定する場合には、その物理量が筒内温度を上昇させる方向に変化するほど燃料噴射量を増加させればよい。
【００３１】
一方、ステップＳ２２において範囲外と判断した場合、ＥＣＵ２０はステップＳ２４へ進み、自着火の可能性があるか否かを判断する。この判断は、上述した実要求量に影響する物理量と同種、すなわち、水温、停止時間、エンジン１が置かれた環境における大気圧、気温、湿度、燃料温度、シリンダ２の壁面温度といった筒内温度に影響する物理量を参照して行うことができる。例えば、停止時間が極端に短い場合、水温が極端に低い場合（一例として吸気ポートにおける吸気温度と同一程度）には燃料噴射量の増量を実施しなくても自着火が生じないため、このような場合には自着火の可能性がないと判断することができる。そして、自着火の可能性があると判断した場合、ＥＣＵ２０はステップＳ２５に進み、特定シリンダ２に対する燃料噴射量を０、つまり特定シリンダ２に対する燃料噴射を禁止する。一方、ステップＳ２４にて自着火の可能性がないと判断した場合、ＥＣＵ２０はステップＳ２６へ進み、特定シリンダ２に対する燃料噴射量を燃料増量を行わない通常制御時における噴射量（一例としてストイキ要求量）に定める。この場合の燃料噴射量はステップＳ２３で定められる噴射量よりも少ない。以上のステップＳ２３、Ｓ２５又はＳ２６にて燃料噴射量を決定した後、ＥＣＵ２０は図５のルーチンを終了する。ＥＣＵ２０は図２のステップＳ１１において、上記の手順で決定した燃料噴射量が噴射されるように燃料噴射弁４を動作させる。
【００３２】
以上の形態によれば、吸気行程で停止しているピストンの位置が所定のクランク角度範囲（ＡＴＤＣ０°ＣＡ〜θｔｈ°ＣＡ）にある場合にはその吸気行程のシリンダ２に対する燃料噴射量が実要求量以上に増量されて自着火が回避され、所定のクランク角範囲を超えている場合には自着火の可能性がないと判断されない限り当該シリンダ２に対する燃料噴射が禁止されて自着火が回避される。これにより、自着火による振動の発生等を防止し、エンジン１をアイドルストップ状態から円滑に再始動させることができる。
【００３３】
図６は特定シリンダ２のピストン３が所定のクランク角範囲で停止している場合の燃料噴射時期の好ましい一形態を示すタイムチャートである。再始動条件が時刻ｔ０で成立し、これを受けて時刻ｔ１で始動信号がオンに切り替わったとしても、スタータモータ１７が実際に動作を開始する時刻ｔ３までは一定のタイムラグがある。燃料噴射による筒内温度の低下作用を十分に発揮させるには噴射された燃料と吸気とが混ぜ合わされる時間を十分に確保する必要があるため、燃料噴射は時刻ｔ１〜ｔ３の間の時刻ｔ２で開始されることが望ましい。さらに、大量の燃料を一度に噴射した場合には筒内の空燃比が一時的に理論空燃比に対してリッチ側に極端にずれて燃料の気化率が悪化するおそれがある。そこで、燃料噴射は図６に示すように複数回に分割して行われることが望ましい。
【００３４】
以上の形態においては、ステップＳ２２で使用される閾値ＡＴＤＣθｔｈ°ＣＡ、及びステップＳ２３で決定される燃料噴射量が水温、停止時間、大気圧等に応じて定められるものとしたが、燃料の自着火特性は燃料の組成によって変化し、自着火特性が変化すると閾値ＡＴＤＣθｔｈ°ＣＡ及び実要求量も変化する。従って、市場に提供されている燃料の組成が一定でない場合には、その市場で提供されている燃料のうち最も自着火し易いものを基準として上記の閾値や実要求量を定めるようにすればよい。例えば、エンジン１を搭載した車両の仕向地によって燃料の組成が異なる場合には、仕向地毎に燃料の自着火性を評価して閾値や実要求量を定めるようにすればよい。
【００３５】
本発明は上述した形態に限ることなく、種々の形態で実施してよい。例えば本発明が適用されるエンジンはポート噴射型に限らず、筒内噴射型でもよい。本発明はアイドルストップ制御による停止状態からの再始動時に限らず、イグニッションスイッチのオンによる始動時にもこれを適用することができる。従って、本発明はアイドルストップ制御の適用対象となるエンジンに限らず、アイドルストップ制御が行われないエンジンに対しても適用することができる。上記の形態では吸気行程で停止しているピストンの位置が所定のクランク角範囲にあるか否かに基づいて燃料噴射量を制御しているが、本発明はそのようなピストン位置に応じた燃料噴射量の制御をするものに限定されず、吸気行程でピストンが停止している気筒に対する燃料噴射量を他の気筒に対する燃料噴射量よりも増量させる限りにおいて本発明の技術的範囲に含まれると解釈されるべきである。例えば、実要求量に関して図３及び図４に示したような明確な変曲点が生じない場合には、停止時のピストン位置を判別して、吸気行程でピストンが停止している気筒を特定し、その特定された気筒に対して他の気筒よりも燃料噴射量を増加させることにより、燃料増量を実施しない場合と比較して自着火を抑制することができる。上記の形態ではピストン位置をクランク角によって判別したが、ピストン位置の判別はそのような手段に限らず、各種の手段を利用して行ってよい。
【００３６】
本発明は、燃料噴射量の制御以外の他のエンジン制御と組み合わせて実行されてもよい。例えば水温が低い場合には空気の密度が高くて筒内に導入される空気量が相対的に増加するため、燃焼によって得られるトルクが増加することが予想される。この場合には点火時期を遅角させることにより、燃焼で得られるエンジンの最大回転数を抑え、それによりエンジンの振動への影響を抑えるようにしてもよい。
【００３７】
また、本発明では、吸気行程でピストンが停止している気筒に対する燃料噴射量を当該気筒内の空気量に対して理論空燃比よりもリーンとなるように制御してもよい。この場合、当該気筒に対して燃料噴射量を他の気筒よりも増量させることを前提としてもよいし、増量を前提としなくてもよい。結果として吸気行程でピストンが停止している気筒内の空燃比が理論空燃比よりもリーンとなればよい。その空燃比Ａ／Ｆは例えばＡ／Ｆ＝２０〜４０に設定できる。その空燃比を実現する燃料噴射量は、例えば燃料噴射量とエンジン１の振動に伴う加速度と始動速度とを考慮して設定できる。
【００３８】
具体的には、図８に示すように燃料噴射量τとエンジン１の振動に伴う加速度Ｇと始動速度とを考慮して、リーンの空燃比を実現できる燃料噴射量を予め目標始動速度以内で最小の加速度Ｇとなる位置に基本噴射量として適合させておく。目標始動速度は例えば失火を回避できる下限値に設定される。加速度Ｇは図７の加速度センサ３０にて測定され、Ｘ、Ｙ、Ｚの各成分で示される。図７には燃料噴射量に対するＸ、Ｙ、Ｚ成分のそれぞれの最小値（Ｘ−ｍｉｎ，Ｙ−ｍｉｎ，Ｚ−ｍｉｎ）と最大値（Ｘ−ｍａｘ，Ｙ−ｍａｘ，Ｚ−ｍａｘ）とが示されている。図８の例では、基本燃料噴射量は、加速度Ｇが最小となるτ＝５（ｍｓｅｃ）付近に適合させる。そして、この基本噴射量を、ピストン停止位置、冷却水温、吸気温、エンジンの停止時間、燃料性状、目標機関回転数等の各種パラメータの少なくとも一つに応じて増減させて、最終的な燃料噴射量としてもよい。その最終的な燃料噴射量の算出は、基本噴射量に上記各種パラメータの少なくとも一つに対応付けた噴射量修正マップをＥＣＵ２０のＲＯＭの保持させておき、これを参照することで実現できる。
【００３９】
このように構成した場合には、図８から明らかなように、燃料噴射量が自着火領域に該当するため、始動時に自着火が起こる。しかし、吸気行程でピストンが停止している気筒内の空燃比がストイキよりもリーンであれば、図９に示すように筒内圧の最大値Ｐｍａｘの上昇が抑えられ、その立ち上がりも急激なものとはならない。そのため、出力トルクは少ないものの、音、振動が抑えられる（図８参照）。また、図１０に示すように、始動開始から機関回転数が４００ｒｐｍに到達するまでの時間を始動時間とした場合、始動時間は空燃比がストイキとリーンとの間で大差はなく、始動が困難になることもない。しかも、過剰な燃料を噴射する必要がないので、炭化水素（ＨＣ）の排出量を最低限に抑え、不要な吹き上がりも防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の一形態に係る始動制御装置が適用された自動車用内燃機関の概略構成を示す図。
【図２】ＥＣＵが実行するアイドルストップ制御ルーチンの概略を示すフローチャート。
【図３】吸気行程でピストンが停止したシリンダにおける再始動時の燃焼状態を、その再始動前におけるピストン位置及び燃焼噴射量に対応付けて示した図。
【図４】図３に示す実要求量がアイドルストップ制御による停止時間に関連して変化する様子を示した図。
【図５】ＥＣＵが実行する初期噴射量決定ルーチンを示すフローチャート。
【図６】再始動条件の成立からスタータモータが実際に動作を開始するまでの時間経過を示すタイムチャート。
【図７】エンジンの振動に伴う加速度の測定時の座標を示す説明図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【図８】振動時の加速度と燃料噴射量との関係を示した図。
【図９】筒内圧と燃料噴射量との関係を示した図。
【図１０】始動時間と燃料噴射量との関係を示した図。
【符号の説明】
【００４１】
１  内燃機関
２  シリンダ
３  ピストン
４  燃料噴射弁
１３  スロットル弁
１４  クランク軸
１７  スタータモータ
２０  ＥＣＵ（停止位置判別手段、燃料噴射量制御手段）
２１  クランク角センサ
２２  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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【図９】
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【図１０】
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