(57)【要約】【課題】エコラン制御が行われる内燃機関において、迅速な機関始動を行うとともに、機関始動時のエミッションの悪化を抑制する。【解決手段】エコラン制御が行われる内燃機関の機関始動制御システムにおいて、エコラン制御で内燃機関が機関停止状態になるときに各気筒が迎える燃焼行程を予測し（Ｓ１０３）、予測された燃焼行程が膨張行程である膨張行程気筒において内燃機関が機関停止状態となる直前に吸気通路内噴射弁から吸気通路内に所定量の燃料を噴射し（Ｓ１０４）、膨張行程気筒において気筒内噴射弁から気筒内に燃料を噴射し点火栓によって気筒内の混合気に点火することで機関停止状態にある内燃機関の機関始動を行う（Ｓ１０８）。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の気筒と、吸気通路内に燃料を噴射する吸気通路内噴射弁と気筒内に燃料を噴射する気筒内噴射弁と気筒内の混合気に点火する点火栓とを各気筒に備え、更に内燃機関の運転状態において所定条件が成立すると該内燃機関の機関停止を行う機関停止手段を備える内燃機関の機関始動制御システムにおいて、
前記機関停止手段によって前記内燃機関が機関停止状態になるときに前記内燃機関の気筒が迎える燃焼行程を予測する燃焼行程予測手段と、
前記燃焼行程予測手段によって予測された燃焼行程が膨張行程である膨張行程気筒において、前記内燃機関が機関停止状態となる直前に前記吸気通路内噴射弁から吸気通路内に所定量の燃料を噴射する予備燃料噴射手段と、
前記膨張行程気筒において、前記気筒内噴射弁から気筒内に燃料を噴射し前記点火栓によって気筒内の混合気に点火することで、機関停止状態にある内燃機関の機関始動を行う機関始動手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の機関始動制御システム。
【請求項２】
前記機関始動手段によって前記気筒内噴射弁から噴射される燃料量は、前記膨張行程気筒において機関始動に要する総機関始動燃料量から前記所定量を減じた量であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の機関始動制御システム。
【請求項３】
前記予備燃料噴射手段は、更に、前記燃焼行程予測手段によって予測された燃焼行程が圧縮行程である圧縮行程気筒において、前記内燃機関が機関停止状態となる直前に前記吸気通路内噴射弁から吸気通路内に所定圧縮行程気筒用噴射量の燃料を噴射し、
前記機関始動手段は、更に、前記圧縮行程気筒において前記気筒内噴射弁から気筒内に燃料を噴射し、前記膨張行程気筒の次に前記点火栓によって気筒内の混合気に点火することで機関始動を行うことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の内燃機関の機関始動制御システム。
【請求項４】
複数の気筒と、吸気通路内に燃料を噴射する吸気通路内噴射弁と気筒内に燃料を噴射する気筒内噴射弁と気筒内の混合気に点火する点火栓とを各気筒に備え、更に内燃機関の運転状態において所定条件が成立すると該内燃機関の機関停止を行う機関停止手段を備える内燃機関の機関始動制御システムにおいて、
前記機関停止手段によって前記内燃機関が機関停止状態になるときに前記内燃機関の気筒が迎える燃焼行程を予測する燃焼行程予測手段と、
前記燃焼行程予測手段によって予測された燃焼行程が圧縮行程である圧縮行程気筒において、前記内燃機関が機関停止状態となる直前に前記吸気通路内噴射弁から吸気通路内に所定圧縮行程気筒用噴射量の燃料を噴射する予備燃料噴射手段と、
前記燃焼行程予測手段によって予測された燃焼行程が膨張行程である膨張行程気筒において前記気筒内噴射弁から燃料を噴射し前記点火栓によって気筒内の混合気に点火した後、前記圧縮行程気筒において前記点火栓によって気筒内の混合気に点火することで、機関停止状態にある内燃機関の機関始動を行う機関始動手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の機関始動制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の機関始動を制御する機関始動制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用の内燃機関において、燃費の改善等のために自動車が減速、停止したときに内燃機関を自動的に停止し、アクセルペダルが踏み込まれる等発進操作があったときに、再び内燃機関を自動的に始動させる内燃機関の制御、いわゆるエコノミーランニング制御（以下、「エコラン制御」という）が行われる（例えば、特許文献１を参照。）。
【０００３】
エコラン制御を行う内燃機関において機関始動を行う際、スタータモータによってクランクシャフトを所定の位置に回転させて特定の気筒で燃料噴射を行い、該気筒での燃焼トルクによって機関始動を行おうとすると、機関始動に要する時間が長くなり迅速な機関始動が困難となる。
【０００４】
そこで、エコラン制御により機関停止状態にあるときに膨張行程にある気筒を検出し、機関始動時には該気筒内に直接燃料を噴射して燃焼トルクを発生させることで、機関始動に要する時間を短縮化する技術が公開されている（例えば、特許文献２を参照。）。
【特許文献１】特開平１０−４７１０４号公報
【特許文献２】特開２００１−３４２８７６号公報
【特許文献３】実開昭６０−１２８９７５号公報
【特許文献４】特開２００２−３１７７４０号公報
【特許文献５】特開２００２−４９８５号公報
【特許文献６】特開２００２−３９０３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
エコラン制御によって機関停止された内燃機関を機関始動するとき、機関停止時に膨張行程を迎えている気筒内に直接燃料を噴射し、その燃料の燃焼によって発生する燃焼トルクで機関始動を行うことは可能である。しかし、燃料が噴射される時点では、内燃機関は機関停止状態にあるため、気筒内には気流による乱れが無く、噴射された燃料が気筒内に均一に分散されにくい。従って、気筒内に形成される混合気において、局所的に過濃な部分が生じ、未燃燃料成分の増加、黒煙の発生等エミッションが悪化する虞がある。
【０００６】
本発明では、上記した問題に鑑み、エコラン制御が行われる内燃機関において、迅速な機関始動を行うとともに、機関始動時のエミッションの悪化を抑制する内燃機関の機関始動制御システム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】
【０００７】
本発明においては、上記した課題を解決するために、第一に、エコラン制御を行う内燃機関において、内燃機関が機関停止状態とされるときに膨張行程を迎える気筒における燃料噴射に着目した。該気筒において機関停止直前に燃料噴射を行うことで、気筒内に燃料が供給された状態で機関停止される。その結果気筒内で燃料の拡散、均一化が進む。その後、始動時に該気筒内の燃料が燃焼することで燃焼トルクを発生させて、迅速な機関始動と、エミッションの悪化の抑制を両立することが可能となる。
【０００８】
そこで、本発明は、複数の気筒と、吸気通路内に燃料を噴射する吸気通路内噴射弁と気筒内に燃料を噴射する気筒内噴射弁と気筒内の混合気に点火する点火栓とを各気筒に備え
、更に内燃機関の運転状態において所定条件が成立すると該内燃機関の機関停止を行う機関停止手段を備える内燃機関の機関始動制御システムにおいて、前記機関停止手段によって前記内燃機関が機関停止状態になるときに前記内燃機関の気筒が迎える燃焼行程を予測する燃焼行程予測手段と、前記燃焼行程予測手段によって予測された燃焼行程が膨張行程である膨張行程気筒において、前記機関停止手段によって機関停止される直前に前記吸気通路内噴射弁から吸気通路内に所定量の燃料を噴射する予備燃料噴射手段と、前記膨張行程気筒において、前記気筒内噴射弁から気筒内に燃料を噴射し前記点火栓によって気筒内の混合気に点火することで、機関停止状態にある内燃機関の機関始動を行う機関始動手段と、を備える。
【０００９】
上記の内燃機関においては、機関停止手段による機関停止と、その機関停止状態になった内燃機関を機関始動させることで、いわゆるエコラン制御が行われる。エコラン制御において内燃機関が機関停止状態とされるのは、上記の所定条件が成立したときである。この所定条件とは、内燃機関を搭載する車両が走行停止した場合や、減速した場合等、内燃機関の発揮する燃焼トルクが必要とされないときの運転状態の条件である。
【００１０】
このエコラン制御が行われる内燃機関においては、燃焼行程予測手段によって、機関停止状態になるときに各気筒が迎える燃焼行程が予測される。例えば、内燃機関が４サイクルエンジンである場合は、燃焼行程予測手段によって機関停止時に各気筒が吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程の何れの行程を迎えているかが予測される。
【００１１】
この燃焼行程予測手段によって予測される燃焼行程とは、機関停止状態にある内燃機関が機関始動されるとき、迅速な機関始動とエミッションの悪化抑制のためにどの気筒で先ず燃焼トルクを発生させるべきかを判断するために有用である。そして、燃焼行程予測手段によって膨張行程にあると予測される膨張行程気筒は、機関始動が行われるときに該気筒で燃焼トルクを発生させることで、燃焼トルクがクランクシャフトに円滑に伝わる。従って、膨張行程気筒は、機関始動時に第一に燃焼トルクを発生させる気筒として好適である。
【００１２】
そこで、膨張行程気筒においては、予備燃料噴射手段によって内燃機関が機関停止される直前に吸気通路内噴射弁から燃料が噴射される。そして、噴射された燃料は膨張行程気筒内に導かれる。ここで機関停止手段によって内燃機関の機関停止の準備がされているため、膨張行程気筒内に導入された燃料は、点火栓によって点火されることなく、気筒内に留まる。気筒内に留まった燃料は、直前まで燃焼が行われて暖まっている内燃機関の機関熱によって微粒化が促進され、以て気筒内で混合気がより均一に拡散する。
【００１３】
ここで、予備燃料噴射手段によって噴射される燃料の量は前記所定量とされる。これは、予備燃料噴射手段によって噴射される燃料が過度に多くなると、膨張行程気筒内での燃料の気化が促進し、機関停止前又は機関停止直後に着火する虞があるからである。従って、前記所定量とは、膨張行程気筒内での燃料の着火が回避し得る程度の量である。一方で、膨張行程気筒内に燃料を留めることで燃料の微粒化が促進されるため、該所定量は可及的に大きいのが好ましい。
【００１４】
また、予備燃料噴射手段によっては、吸気通路内噴射弁から吸気通路内に噴射された燃料を気筒内に留まらせるため、気筒内壁面への燃料の付着が回避され、更に噴射燃料の微粒化の促進が得られる。
【００１５】
そして、機関停止状態にある内燃機関において機関始動を行おうとするときは、機関始動手段によって、燃料が内部に留められている膨張行程気筒内に、更に気筒内燃料噴射弁から燃料を噴射し、混合気に点火をすることで、燃焼トルクを発生させて機関始動を行う
。
【００１６】
このようにエコラン制御が行われる内燃機関において機関始動を行う機関始動制御システムで、機関始動時に先ず燃焼が行われる膨張行程気筒内では、燃料の微粒化が促進され、均一な混合気が形成されている。従って、迅速な機関始動が可能となるとともに、機関始動時のエミッションの悪化を抑制することが可能となる。
【００１７】
ここで、上記の内燃機関の機関始動制御システムにおいて、前記機関始動手段によって前記気筒内噴射弁から噴射される燃料量は、前記膨張行程気筒において機関始動に要する総機関始動燃料量から前記所定量を減じた量であってもよい。
【００１８】
即ち、膨張行程気筒においては、吸気通路内噴射弁からの噴射燃料と気筒内噴射弁からの噴射燃料が導入されるため、その両者を併せて総機関始動量とする。これによって、気筒内に機関始動のための適量な燃料が導入されることになり、燃料過少による機関始動性の悪化や燃料過多によるエミッションの悪化等を回避し得る。
【００１９】
上記の内燃機関の機関始動制御システムにおいて、前記予備燃料噴射手段は、更に、前記燃焼行程予測手段によって予測された燃焼行程が圧縮行程である圧縮行程気筒において、前記内燃機関が機関停止状態となる直前に前記吸気通路内噴射弁から吸気通路内に所定圧縮行程気筒用噴射量の燃料を噴射し、前記機関始動手段は、更に、前記圧縮行程気筒において、前記気筒内噴射弁から気筒内に燃料を噴射し、前記膨張行程気筒の次に前記点火栓によって気筒内の混合気に点火することで機関始動を行ってもよい。
【００２０】
機関停止状態にある内燃機関の機関始動を行う場合、まず燃焼トルクを発生させるのに好適な気筒は、上述したように機関停止状態にあるときに膨張行程を迎えている膨張行程気筒であるが、その次に燃焼トルクを発生させるのに好適な気筒は、膨張行程気筒の次に膨張行程を迎える圧縮行程気筒である。そして、圧縮行程気筒においても、膨張行程気筒と同様に予備燃料噴射手段によって気筒内に燃料を留め燃料の微粒化による均一拡散化を図るとともに、機関始動手段によって膨張行程気筒の次に点火を行うことで、より迅速な機関始動と、より確実な機関始動時のエミッションの悪化抑制が可能となる。
【００２１】
尚、前記所定圧縮行程気筒用噴射量は、圧縮行程気筒に留まった燃料が自着火しない程度の量であれば、膨張行程気筒における所定量と同量であってもよく、また膨張行程気筒での燃焼トルクにより機関回転速度が上昇していることを考慮し、膨張行程気筒における所定量より少ない量であってもよい。
【００２２】
第二に、上記した課題を解決するために、エコラン制御を行う内燃機関において、内燃機関が機関停止状態となるときに膨張行程を迎える気筒と圧縮行程を迎える気筒における燃料噴射に着目した。膨張行程を迎える気筒における燃料噴射によってより迅速に機関始動が行われるとともに、圧縮行程を迎える気筒における燃料噴射によって機関始動時のエミッションの悪化を可及的に抑制することが可能となるからである。
【００２３】
そこで、本発明は、複数の気筒と、各気筒に吸気通路内に燃料を噴射する吸気通路内噴射弁と気筒内に燃料を噴射する気筒内噴射弁と気筒内の混合気に点火する点火栓とを備え、更に内燃機関の運転状態において所定条件が成立すると該内燃機関の機関停止を行う機関停止手段を備える内燃機関の機関始動制御システムにおいて、前記機関停止手段によって前記内燃機関が機関停止状態になるときに前記内燃機関の気筒が迎える燃焼行程を予測する燃焼行程予測手段と、前記燃焼行程予測手段によって予測された燃焼行程が圧縮行程である圧縮行程気筒において、前記内燃機関が機関停止状態となる直前に前記吸気通路内噴射弁から吸気通路内に所定圧縮行程気筒用噴射量の燃料を噴射する予備燃料噴射手段と
、前記燃焼行程予測手段によって予測された燃焼行程が膨張行程である膨張行程気筒において前記気筒内噴射弁から燃料を噴射し前記点火栓によって気筒内の混合気に点火した後、前記圧縮行程気筒において前記点火栓によって気筒内の混合気に点火することで、機関停止状態にある内燃機関の機関始動を行う機関始動手段と、を備える。
【００２４】
上記内燃機関において、各燃料噴射弁への燃料供給が、例えば内燃機関の機関出力によって駆動される機械式ポンプによって行われている場合、機関始動時には内燃機関の機関回転速度が低いため、機械式ポンプによって燃料に掛けられる圧力が低下する。その結果、燃料の微粒化が阻害され、エミッションが悪化する虞がある。
【００２５】
そこで、機関停止状態にある内燃機関が機関始動されるとき、先ず膨張行程気筒において燃焼トルクを発生させる。このとき膨張行程気筒における燃料噴射は、より効率的な燃焼トルクの発生のため、気筒内燃料噴射弁からのみ行われる。次に燃焼トルクを発生させる気筒は圧縮行程気筒であって、このときの燃料噴射はエミッションの悪化抑制を考慮して、吸気通路内噴射弁からのみ行われる。
【００２６】
このように燃料噴射を制御し、各気筒で混合気の点火を行うことで、膨張行程気筒においては、発生する燃焼トルクで可及的に迅速に機関回転速度を上昇させて機械式ポンプによって燃料に掛けられる圧力を上昇させるとともに、圧縮行程気筒においては、上述したように、吸気通路内噴射弁からの燃料噴射によって燃料を微粒化し混合気を均一に拡散することで、迅速な機関始動が可能となるとともに、機関始動時のエミッションの悪化を抑制することが可能となる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によって、エコラン制御が行われる内燃機関において、迅速な機関始動を行うとともに、機関始動時のエミッションの悪化を抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
ここで、本発明に係る内燃機関の機関始動制御システムの実施の形態について、図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００２９】
図１は、本発明の機関始動制御システムが適用される内燃機関１およびその制御系統の概略構成を表すブロック図である。
【００３０】
内燃機関１は、４つの気筒２（以下、各気筒を図１の左側から＃１、＃２、＃３、＃４の識別番号で表す）を有しており、車両駆動用のエンジンである。そして、各気筒２内に燃料を噴射する燃料噴射弁８（以下、各燃料噴射弁を気筒の識別番号と同様に、＃１、＃２、＃３、＃４で表す）および各気筒２の吸気ポート１ａ（以下、各吸気ポートを気筒の識別番号と同様に、＃１、＃２、＃３、＃４で表す）に燃料を噴射する燃料噴射弁１１（以下、各燃料噴射弁を気筒の識別番号と同様に、＃１、＃２、＃３、＃４で表す）を備えている。燃料噴射弁８、燃料噴射弁１１は、それぞれ内燃機関１の機関出力によって駆動される機械式ポンプ１５からの燃料の圧送によって所定圧に蓄圧される蓄圧室９、蓄圧室１０と接続されている。また、各気筒２には、混合気の点火を行う点火栓３（以下、各点火栓を気筒の識別番号と同様に、＃１、＃２、＃３、＃４で表す）が設けられている。
【００３１】
次に、内燃機関１には吸気枝管４が接続されており、吸気枝管４の各枝管は、気筒２の燃焼室と吸気ポート１ａを介して連通している。更に、吸気枝管４は吸気管５に接続され、吸気管５の途中には、吸気管５を流れる吸入空気の流量を調整する吸気絞り弁６が設けられている。そして、吸気絞り弁６はアクチュエータ７によって駆動されることで、その
開度が調整される。
【００３２】
一方、内燃機関１には排気枝管１２が接続され、排気枝管１２の各枝管が排気ポート１ｂを介して気筒２の燃焼室と連通している。更に、排気枝管１２は、排気管１３と接続され、この排気管１３は、下流にてマフラー（図示略）に接続されている。排気管１３の途中には、内燃機関１から排出される排気中のＮＯｘを吸蔵、還元して排気中のＮＯｘ浄化を行うＮＯｘ触媒１４が設けられている。
【００３３】
また、内燃機関１には、内燃機関およびその機関始動制御システムの各構成要素を制御するための電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という）２０が併設されている。このＥＣＵ２０は、ＣＰＵの他、後述する各種のプログラム及びマップを記憶するＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えており、内燃機関１の運転条件や運転者の要求等に応じて各構成要素を制御する。
【００３４】
ここで、点火栓３、燃料噴射弁８、燃料噴射弁１１および吸気絞り弁６を駆動するアクチュエータ７は、電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という）２０からの制御信号によって動作を行う。更に、ＥＣＵ２０が、それぞれクランクポジションセンサ２１、アクセル開度センサ２２と電気的に接続され、それぞれによって内燃機関１のクランクシャフトの回転角および機関回転速度、アクセル開度が検出される。
【００３５】
このように構成される内燃機関１においては、いわゆるエコラン制御が行われる。具体的には、内燃機関１を搭載する車両が信号待ち等で走行停止状態となったときに、内燃機関１を機関停止させ、再び車両が走行状態となったときに機関停止状態にある内燃機関１を機関始動させることで、燃費の改善等が図られる。即ち、クランクポジションセンサ２１やアクセル開度センサ２２等からの信号に基づいて内燃機関１を駆動させる必要がないと判断される場合には、内燃機関１が機関停止させられる。
【００３６】
エコラン制御を行うことで燃費の改善が図られるが、内燃機関１を機関始動させるとき、その機関始動を迅速に行う必要があるとともに、機関始動時にエミッションが悪化するのを回避する必要がある。そこで、内燃機関１において、図２に示す機関始動制御が行われる。該機関始動制御は、内燃機関１が通常運転状態であるとき、換言するとエコラン制御が行われていないときに、ＥＣＵ２０によって一定のサイクルで繰り返し実行されるルーチンである。尚、内燃機関１が通常運転状態にあるときは、内燃機関の負荷に応じて燃料噴射弁８、１１からの燃料噴射が制御される。
【００３７】
また、図３は、図２に示す機関始動制御が行われるときの、（ａ）内燃機関１の機関回転速度の推移、（ｂ）ＥＣＵ２０から内燃機関１に出される運転指令の変化、（ｃ）後述する膨張行程気筒における燃料カット指令の変化、（ｄ）後述する圧縮行程気筒における燃料カット指令の変化を示すタイムチャートである。尚、図３（ｃ）、（ｄ）における燃料カット指令がＯＮであるときは各気筒における燃料噴射が行われず、ＯＦＦであるときは各気筒における燃料噴射が行われる。
【００３８】
以下に、図２および図３に基づいて、エコラン制御を行う内燃機関１における機関始動制御について説明する。
【００３９】
Ｓ１０１では、内燃機関１において機関停止要求が出されているか否かが判定される。即ち、内燃機関１の運転状態がエコラン制御による機関停止を行う条件を満たしているか否かが判定される。具体的には、内燃機関１がアイドル運転状態となり内燃機関１を搭載する車両の走行停止が推測される場合や、該車両が減速運転を行っている場合等と、クランクポジションセンサ２１やアクセル開度センサ２２からの信号に基づいて判定される。
機関停止要求が出されていると判定されるとＳ１０２へ進み、機関停止要求が出されていないと判定されると本制御を終了する。
【００４０】
Ｓ１０２では、機関停止要求を受け、各気筒２における燃料噴射弁８、１１からの燃料噴射が停止される。即ち、各気筒における燃料カット指令がＯＮとされる。尚、このＳ１０２の処理が行われる時点が図３中の時期ｔ１に相当する。各気筒における燃料噴射が停止されることで、内燃機関１の機関回転速度が低下していく。Ｓ１０２の処理が終了するとＳ１０３へ進む。
【００４１】
Ｓ１０３では、内燃機関１が機関停止状態になるときに、気筒２＃１〜２＃４の各気筒がそれぞれ吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程の何れの燃焼行程を迎えた状態であるかを、クランクポジションセンサ２１からの信号に基づいて予測する。即ち、内燃機関１が完全に機関停止していない状態で（図３における時期ｔ１〜ｔ２の間の時期に）、完全に機関停止したときの各気筒が迎える燃焼行程を予測する。尚、ここでいう燃焼行程とは、燃料噴射が停止され各気筒においては燃焼が行われていないものの、仮に燃焼が行われているとしたとき通常各気筒が迎える燃焼行程のことをいう。
【００４２】
各気筒の燃焼行程の予測は、具体的には、クランクポジションセンサ２１からの信号とその時点の機関回転速度との関係等から行われる。ここで、内燃機関１が機関停止状態になるときに、膨張行程を迎える気筒を膨張行程気筒と称し、本実施例では気筒２＃１が膨張行程気筒となるものとする。また、内燃機関１が機関停止状態になるときに、圧縮行程を迎える気筒を圧縮行程気筒と称し、本実施例では気筒２＃３が圧縮行程気筒となるものとする。この場合、内燃機関１が機関停止状態になるとき、気筒２＃４は吸気行程を迎え、気筒２＃２は排気行程を迎える。Ｓ１０３の処理が終了すると、Ｓ１０４へ進む。
【００４３】
Ｓ１０４では、内燃機関１の機関停止直前に、膨張行程気筒２＃１において予備燃料噴射が行われる。この予備燃料噴射は、燃料噴射弁１１＃１から吸気ポート１ａ＃１内に行われる燃料噴射である。詳細には、予備燃料噴射の噴射時期は、膨張行程気筒２＃１において内燃機関１が機関停止する直前の排気行程から吸気行程にかけて行われ（即ち、図３中の時期ｔ２〜ｔ３の期間において燃料カット指令がＯＦＦとなる。）、噴射された燃料はその後の吸気行程において膨張行程気筒２＃１内に導入される。更には、その後の圧縮行程を経て膨張行程で内燃機関が機関停止することで、膨張行程気筒２＃１では、膨張行程を迎えた状態でその内部に予備燃料噴射による燃料が留まった状態となる。尚、この予備燃料噴射による燃料量は、上記の圧縮行程において混合気が圧縮されたとき、圧縮熱によって燃料が自着火を起こさない程度の所定量とされる。
【００４４】
この予備燃料噴射による燃料は、その直前まで通常運転が行われていた膨張行程気筒２＃１内に留められた状態となるため、その余熱により微粒化が促進され、膨張行程気筒２＃１内に均一に拡散された状態となる。また、燃料量が所定量とされるため、圧縮行程において、特に圧縮行程上死点近傍において、膨張行程気筒２＃１内の燃料が自着火する虞はない。Ｓ１０４の処理が終了すると、Ｓ１０５へ進む。
【００４５】
Ｓ１０５では、内燃機関１の機関停止直前に、圧縮行程気筒２＃３において予備燃料噴射が行われる。この予備燃料噴射は、燃料噴射弁１１＃３から吸気ポート１ａ＃３内に行われる燃料噴射である。詳細には、予備燃料噴射の噴射時期は、圧縮行程気筒２＃３において内燃機関１が機関停止する直前の排気行程から吸気行程にかけて行われ（即ち、図３中の時期ｔ３〜ｔ４の期間において燃料カット指令がＯＦＦとなる。）、噴射された燃料はその後の吸気行程において圧縮行程気筒２＃３内に導入される。更には、その後の圧縮行程で内燃機関が機関停止することで、圧縮行程気筒２＃３では、圧縮行程を迎えた状態でその内部に予備燃料噴射による燃料が留まった状態となる。尚、この予備燃料噴射によ
る燃料量は、上記の圧縮行程において混合気が圧縮されたとき、圧縮熱によって燃料が自着火を起こさない程度の所定量とされる。
【００４６】
この予備燃料噴射による燃料は、その直前まで通常運転が行われていた圧縮行程気筒２＃３内に留められた状態となるため、その余熱により微粒化が促進され、圧縮行程気筒２＃３内に均一に拡散された状態となる。また、燃料量が所定量とされるため、圧縮行程において、特に圧縮行程上死点近傍において、圧縮行程気筒２＃３内の燃料が自着火する虞はない。Ｓ１０５の処理が終了すると、Ｓ１０６へ進む。
【００４７】
Ｓ１０６では、エコラン制御によって、内燃機関１が機関停止状態に維持される。尚、本実施例においては、図３中の時期ｔ５から内燃機関１は機関停止状態とされ、機関回転速度は、零となる。Ｓ１０６の処理が終了すると、Ｓ１０７へ進む。
【００４８】
Ｓ１０７では、内燃機関１において機関始動要求が出されているか否かが判定される。即ち、エコラン制御によって停止状態にある内燃機関１が機関始動されるべき状態にあるか否かが判定される。具体的には、アイドル運転状態にあった内燃機関１を搭載する車両においてアクセルが踏まれる等の発進操作が行われる場合や、減速運転を行っていた該車両が加速運転を行おうとする場合等を、機関始動要求が出されているとして、クランクポジションセンサ２１やアクセル開度センサ２２からの信号に基づいて検出する。機関始動要求が出されていると判定されるとＳ１０８へ進み、機関始動要求が出されていないと判定されるとＳ１０６へ戻り、内燃機関１の機関停止が維持される。
【００４９】
Ｓ１０８では、機関停止状態にある内燃機関１において、膨張行程気筒２＃１で燃料噴射弁８＃１から気筒内に燃料噴射が行われ、更に点火栓３＃１によって気筒内の混合気に点火する（この処理は、図３中時期ｔ６に行われる）。これにより、気筒２＃１で燃焼トルクが発生する。膨張行程気筒２＃１は、機関停止状態にあるときは膨張行程を迎えているので、発生した燃焼トルクは、気筒内のピストンを経てクランクシャフトに伝わり、機関回転速度が上昇する。
【００５０】
尚、Ｓ１０８における燃料噴射弁８＃１からの燃料噴射量は、膨張行程気筒２＃１において内燃機関１の機関始動のために要求されるトルクを発揮すべく、該要求トルクに応じた燃料量からＳ１０４において予備燃料噴射によって燃料噴射弁１１＃１から噴射された燃料量を減じた量である。これにより、機関始動に適した量の燃料によって機関始動が行われるため、燃料過少による機関始動性の悪化や燃料過多によるエミッションの悪化等を回避することが可能となる。Ｓ１０８の処理が終了すると、Ｓ１０９へ進む。
【００５１】
Ｓ１０８においては膨張行程気筒２＃１で燃焼が行われたことで、機関回転速度が上昇し、機関停止時には圧縮行程を迎えていた圧縮行程気筒２＃３が、膨張行程を迎える。そこで、Ｓ１０９では、燃料噴射弁８＃３から気筒内に燃料噴射が行われ、更に圧縮行程気筒２＃３が膨張行程を迎えたタイミングで点火栓３＃３によって気筒内の混合気に点火する（この処理は、図３中時期ｔ７に行われる）。これにより、圧縮行程気筒２＃３で燃焼トルクが発生し、これにより機関回転速度が更に上昇する。
【００５２】
尚、Ｓ１０９における燃料噴射弁８＃３からの燃料噴射量は、圧縮行程２＃３において内燃機関１の機関始動のために要求されるトルクを発揮すべく、該要求トルクに応じた燃料量からＳ１０５において予備燃料噴射によって燃料噴射弁１１＃３から噴射された燃料量を減じた量である。これにより、機関始動に適した量の燃料によって機関始動が行われるため、燃料過少による機関始動性の悪化や燃料過多によるエミッションの悪化等を回避することが可能となる。Ｓ１０９の処理が終了すると、Ｓ１１０へ進む。
【００５３】
Ｓ１１０では、それ以降の各気筒２における燃料噴射は通常の燃料噴射および点火へと移行される。この通常の燃料噴射等は、通常運転状態において行われる内燃機関１の負荷に応じた燃料噴射および点火である。これにより、内燃機関１の機関回転速度は更に上昇し、図３中の時期ｔ８に、目的とする機関回転速度Ｖ０に至る。
【００５４】
本制御によると、機関停止状態にある内燃機関１において機関始動要求が出されたとき、膨張行程気筒２＃１を最初とした各気筒２における燃焼が行われることで、その燃焼トルクにより機関始動が迅速に行われる。
【００５５】
更に、膨張行程気筒２＃１における燃焼では、予備燃料噴射によって膨張行程気筒２＃１内に留まった燃料とＳ１０８において噴射された燃料が燃焼に供されるが、予備燃料噴射による燃料は気筒２＃１内に均一に拡散しているため、気筒内の混合気が局所的に過濃となることを可及的に抑制することが可能となる。このことは圧縮行程気筒２＃３においても、同様である。この結果、内燃機関１の機関始動時のエミッションの悪化を抑制し得る。
【実施例２】
【００５６】
本発明に係る内燃機関の機関始動制御システムの第二の実施例について、図４、５に基づいて説明する。図４は、図１に示す内燃機関１の機関始動を行うための機関始動制御のフローを示している。該機関始動制御は、内燃機関１が通常運転状態であるとき、換言するとエコラン制御が行われていないときに、ＥＣＵ２０によって一定のサイクルで繰り返し実行されるルーチンである。
【００５７】
また、図５は、図４に示す機関始動制御が行われるときの、（ａ）内燃機関１の機関回転速度の推移、（ｂ）ＥＣＵ２０から内燃機関１に出される運転指令の変化、（ｃ）膨張行程気筒における燃料カット指令の変化、（ｄ）圧縮行程気筒における燃料カット指令の変化を示すタームチャートである。尚、図５（ｃ）、（ｄ）における燃料カット指令がＯＮであるときは各気筒における燃料噴射が行われず、ＯＦＦであるときは各気筒における燃料噴射が行われる。
【００５８】
以下に、図４および図５に基づいて、エコラン制御を行う内燃機関１における機関始動制御について説明する。ここで、図４に示す機関始動制御中の処理において、図２に示す機関始動制御の処理と同一のものについては、同一の参照番号を付してその詳細な説明を省略する。
【００５９】
本実施例においては、Ｓ１０３の処理が終了すると、Ｓ２０１へ進む。尚、図５中の時期ｓ１は、図３中の時期ｔ１に対応する。また、本実施例においても、第一の実施例と同様に気筒２＃１を膨張行程気筒とし、気筒２＃３を圧縮行程気筒とする。
【００６０】
Ｓ２０１では、内燃機関１の機関停止直前に、圧縮行程気筒２＃３において予備燃料噴射が行われる。この予備燃料噴射は、第一の実施例の機関始動制御における処理Ｓ１０５と同様である。この予備燃料噴射の噴射時期は、圧縮行程気筒２＃３において内燃機関１が機関停止する直前の排気行程から吸気行程にかけて行われ（即ち、図５中の時期ｓ３〜ｓ４の期間において燃料カット指令がＯＦＦとなる。）、噴射された燃料はその後の吸気行程において圧縮行程気筒２＃３内に導入される。更には、その後の圧縮行程で内燃機関１が機関停止することで、圧縮行程気筒２＃３では、圧縮行程を迎えた状態でその内部に予備燃料噴射による燃料が留まった状態となる。尚、この予備燃料噴射による燃料量は、上記の圧縮行程において混合気が圧縮されたとき、圧縮熱によって燃料が自着火を起こさない程度の所定量とされる。
【００６１】
この予備燃料噴射による燃料は、その直前まで通常運転が行われていた圧縮行程気筒２＃３内に留められた状態となるため、その余熱により微粒化が促進され、圧縮行程気筒２＃３内に均一に拡散された状態となる。また、燃料量が所定量とされるため、圧縮行程において、特に圧縮行程上死点近傍において、圧縮行程気筒２＃３内の燃料が自着火する虞はない。尚、本実施例は、第一の実施例と異なり、機関停止直前において膨張行程気筒２＃１では予備燃料噴射は行われない。Ｓ２０１の処理が終了すると、Ｓ１０６へ進む。
【００６２】
また、本実施例においては、Ｓ１０７において機関始動要求が出されていると判定されるとＳ２０２へ進む。Ｓ２０２では、機関停止状態にある内燃機関１において、膨張行程気筒２＃１で燃料噴射弁８＃１から気筒内に燃料噴射が行われ、更に点火栓３＃１によって気筒内の混合気に点火される（この処理は、図３中時期ｓ６に行われる）。これにより、膨張行程気筒２＃１で燃焼トルクが発生する。膨張行程気筒２＃１は、機関停止状態にあるときは膨張行程を迎えていたので、発生した燃焼トルクは、気筒内のピストンを経てクランクシャフトに伝わり、機関回転速度が上昇する。
【００６３】
尚、Ｓ２０２における燃料噴射弁８＃１からの燃料噴射量は、内燃機関１の機関始動のために要求されるトルクを発揮すべく、該要求トルクに応じた燃料量である。Ｓ２０２の処理が終了すると、Ｓ２０３へ進む。
【００６４】
Ｓ２０２において膨張行程気筒２＃１で燃焼が行われたことで、機関回転速度が上昇し、機関停止時には圧縮行程を迎えていた圧縮行程気筒２＃３が、膨張行程を迎える。そこで、Ｓ２０３では、圧縮行程気筒２＃３が膨張行程を迎えたタイミングで、点火栓３＃３によって気筒内の混合気に点火する（この処理は、図３中時期ｓ６’に行われる）。これにより、圧縮行程気筒２＃３で燃焼トルクが発生し、これにより機関回転速度が更に上昇する。Ｓ２０３の処理が終了すると、Ｓ１１０へ進む。
【００６５】
尚、本実施例における図中の時期ｓ７は、Ｓ２０３における点火が行われた後に、再び圧縮行程気筒２＃３において通常運転での燃料噴射が開始された時期を示す。また、図５中の時期ｓ８は、図３中の時期ｔ８に対応する。
【００６６】
本制御によると、機関停止状態にある内燃機関１において機関始動要求が出されたとき、膨張行程気筒２＃１を最初とした各気筒２における燃焼が行われることで、そこで発生する燃焼トルクによって機関始動が迅速に行われる。
【００６７】
また、膨張行程気筒２＃１での最初の燃焼においては、燃料は燃料噴射弁８＃１のみから気筒内に直接噴射されており、燃料噴射弁１１＃１からの燃料噴射は行われていない。従って、上述したような予備燃料噴射によるエミッションの悪化を抑制する効果を、膨張行程気筒２＃１での燃焼では享受することはできない。しかし、気筒内への直接の燃料噴射によって発生する燃焼トルクは比較的高く、機関回転速度をより迅速に高めることが可能となる。その結果、機械式ポンプ１５に伝達される機関出力が上昇し、蓄圧室１０および蓄圧室９内の圧力が上昇する。そして、蓄圧室の高圧化によって噴射燃料の微粒化が促進され、以降の各燃料噴射弁から噴射された燃料の燃焼によるエミッションの悪化を抑制することが可能となる。
【００６８】
尚、機関始動時に膨張行程気筒２＃１の次に燃焼が行われる圧縮行程気筒２＃３においては、予備燃料噴射によって圧縮行程気筒２＃３内に留まった燃料が燃焼されるが、予備燃料噴射による燃料は圧縮行程気筒２＃３内に均一に拡散しているため、気筒内の混合気が局所的に過濃となることを可及的に抑制することが可能となる。その結果、内燃機関１の機関始動時のエミッションの悪化を抑制し得る。
【００６９】
本実施例においては、Ｓ２０３では圧縮行程気筒２＃３内に燃料噴射弁８＃３からの燃料噴射は行われていない。これは、Ｓ２０２における膨張行程気筒２＃１での燃焼で機関回転速度が比較的高くなると考えられるため、その次の燃焼にあたる圧縮行程気筒２＃３での燃焼に供される燃料量を少量としたものである。これには、上述したように、予備燃料噴射での燃料量は燃料の自着火を回避するため所定量以下に制限されることが考慮されている。しかし、予備燃料噴射での燃料量が内燃機関１の機関始動に対して十分でない量であるときは、Ｓ２０３において燃料噴射弁８＃３からの燃料噴射を行ってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の実施例に係る内燃機関の機関始動制御システムの概略構成を表す図である。
【図２】本発明の第一の実施例に係る内燃機関の機関始動制御システムにおいて、内燃機関の機関始動を行う機関始動制御に関するフローチャートである。
【図３】図２に示す機関始動制御が行われるときの、（ａ）内燃機関の機関回転速度の推移、（ｂ）内燃機関に出される運転指令の変化、（ｃ）膨張行程気筒における燃料カット指令の変化、（ｄ）圧縮行程気筒における燃料カット指令の変化を示すタイムチャートである。
【図４】本発明の第二の実施例に係る内燃機関の機関始動制御システムにおいて、内燃機関の機関始動を行う機関始動制御に関するフローチャートである。
【図５】図４に示す機関始動制御が行われるときの、（ａ）内燃機関の機関回転速度の推移、（ｂ）内燃機関に出される運転指令の変化、（ｃ）膨張行程気筒における燃料カット指令の変化、（ｄ）圧縮行程気筒における燃料カット指令の変化を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００７１】
１・・・・内燃機関
２・・・・気筒
３・・・・点火栓
８・・・・燃料噴射弁
９・・・・蓄圧室
１０・・・・蓄圧室
１１・・・・燃料噴射弁
１５・・・・機械式ポンプ
２０・・・・ＥＣＵ
２１・・・・クランクポジションセンサ
２２・・・・アクセル開度センサ
【図１】
2006002737.tif 000003
【図２】
2006002737.tif 000004
【図３】
2006002737.tif 000005
【図４】
2006002737.tif 000006
【図５】
2006002737.tif 000007