(57)【要約】【課題】内燃機関の始動時間を短縮すること。【解決手段】内燃機関の始動装置は複数のピストンから膨張行程にあるピストンを検出する（ステップＳ１０１）。次に、膨張行程にあるピストンの位置を判定する（ステップＳ１０２）。そして、ピストンの位置に応じて、燃料の噴射から点火までのインターバル時間を決定する（ステップＳ１０３）。ピストンの位置からインターバル時間を決定したら、内燃機関の始動装置は燃料噴射弁から前記ピストンが収められている気筒内へ燃料Ｆを噴射させる（ステップＳ１０４）。そして、決定した前記インターバル時間が経過した後に、点火プラグによって前記気筒内に形成された可燃混合気に点火して（ステップＳ１０５）、内燃機関を始動する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気筒内に噴射した燃料によって形成される可燃混合気を、気筒に備えられた点火手段によって燃焼させ、気筒内のピストンを往復運動させて動力を発生する内燃機関を始動する装置であって、
前記内燃機関の停止時において膨張行程にあるピストンを検出し、かつ当該ピストンの位置を求めるパラメータ判定部と、
膨張行程にある前記ピストンの位置に対応して、前記ピストンを収める気筒内へ燃料を噴射してから点火するまでのインターバル時間を決定するインターバル時間決定部と、
前記気筒内に燃料を噴射し、さらに前記インターバル時間が経過した後に、前記気筒内に形成された可燃混合気へ前記気筒に備えられる点火手段で点火する始動制御部と、を有することを特徴とする内燃機関の始動装置。
【請求項２】
気筒内に噴射した燃料によって形成される可燃混合気を、気筒に備えられた点火手段によって燃焼させ、気筒内のピストンを往復運動させて動力を発生する内燃機関を始動する装置であって、
前記内燃機関の停止時において膨張行程にあるピストンを検出し、かつ当該ピストンの位置を求めるパラメータ判定部と、
膨張行程にある前記ピストンの位置が上死点近傍にあるときには、前記ピストンを収める気筒内へ噴射される燃料が、前記ピストンから跳ね返って前記気筒に備えられる点火手段に到達するまでの時間をインターバル時間とするインターバル時間決定部と、
前記気筒内に燃料を噴射し、さらに前記インターバル時間が経過した後に、前記気筒内に形成された可燃混合気へ前記点火手段で点火する始動制御部と、を有することを特徴とする内燃機関の始動装置。
【請求項３】
膨張行程にある前記ピストンの位置が下死点側にあるときには、前記気筒内に燃料を噴射してから当該燃料によって形成される可燃混合気が前記点火手段に到達するまでの時間を、前記インターバル時間とすることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の始動装置。
【請求項４】
さらに、前記インターバル時間決定部は、前記燃料の噴射速度に関するパラメータを取得し、この燃料の噴射速度に関するパラメータと膨張行程にある前記ピストンの位置とに基づいて前記インターバル時間を決定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関の始動装置。
【請求項５】
ピストンを収める気筒内へ燃料を噴射して可燃混合気を形成し、この可燃混合気を燃焼させることにより駆動される内燃機関を始動するにあたり、
前記内燃機関の停止時において膨張行程にあるピストンと、当該ピストンの位置とを検出する工程と、
膨張行程にある前記ピストンの位置に応じて、前記ピストンを収める気筒内へ燃料を噴射してから点火するまでのインターバル時間を決定する工程と、
前記気筒内に燃料を噴射して可燃混合気を形成する工程と、
前記気筒内に燃料を噴射し、さらに前記インターバル時間が経過した後に前記気筒内に点火する工程と、を有することを特徴とする内燃機関の始動方法。
【請求項６】
ピストンを収める気筒内へ燃料を噴射して可燃混合気を形成し、点火手段によって前記可燃混合気を燃焼させることにより駆動される内燃機関を始動するにあたり、
前記内燃機関の停止時において膨張行程にあるピストンと、当該ピストンの位置とを検出する工程と、
前記ピストンを収める気筒内に燃料を噴射して可燃混合気を形成する工程と、膨張行程にある前記ピストンの位置が上死点近傍である場合には、このピストンを収める気筒内に燃料を噴射した燃料が、このピストンに跳ね返って前記点火手段に到達した時点で点火する工程と、を有することを特徴とする内燃機関の始動方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、スタータを使用しないで内燃機関を始動する技術に関し、さらに詳しくは、始動時間を短縮できる内燃機関の始動装置及び内燃機関の始動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
筒内噴射型の内燃機関は、膨張行程の気筒内に燃料を噴射して、当該気筒に備えられた点火プラグによって点火することにより、スタータを使用しないで始動させることができる。このようなスタータを用いないで内燃機関を始動する技術としては、例えば、特許文献１に、膨張行程気筒に燃料を噴射して、当該燃料が気化してから点火するスタータレスで内燃機関を始動する技術が開示されている。
【０００３】
【特許文献】
特開２００２−４９２９号公報  Ｐ３〜５、図２
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に開示されたスタータを使用しないで内燃機関を始動する技術は、燃料の気化時間が経過してから点火するので、この気化時間分だけ点火が遅れ、内燃機関の始動時間が長くなるという問題点がある。そこで、この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、始動時間を短縮できる内燃機関の始動装置及び内燃機関の始動方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、この発明に係る内燃機関の始動装置は、気筒内に噴射した燃料によって形成される可燃混合気を、気筒に備えられた点火手段によって燃焼させ、気筒内のピストンを往復運動させて動力を発生する内燃機関を始動する装置であって、前記内燃機関の停止時において膨張行程にあるピストンを検出し、かつ当該ピストンの位置を求めるパラメータ判定部と、膨張行程にある前記ピストンの位置に対応して、前記ピストンを収める気筒内へ燃料を噴射してから点火するまでのインターバル時間を決定するインターバル時間決定部と、前記気筒内に燃料を噴射し、さらに前記インターバル時間が経過した後に、前記気筒内に形成された可燃混合気へ前記気筒に備えられる点火手段で点火する始動制御部と、を有することを特徴とする。
【０００６】
この内燃機関の始動装置は、ピストンの位置に応じてインターバル時間を決定するので、ピストンの位置に関わらず一律に同じ気化時間が経過してから点火する必要はない。例えば、ピストンが上死点近傍にある場合には、ピストンが下死点近傍にある場合よりも短い時間で可燃混合気に点火することができる。これにより、従来よりも内燃機関の始動時間を短縮することができる。ここで、インターバル時間とは、気筒内へ燃料を噴射してから点火するまでの時間をいう（以下同様）。
【０００７】
また、次の本発明に係る内燃機関の始動装置は、気筒内に噴射した燃料によって形成される可燃混合気を、気筒に備えられた点火手段によって燃焼させ、気筒内のピストンを往復運動させて動力を発生する内燃機関を始動する装置であって、前記内燃機関の停止時において膨張行程にあるピストンを検出し、かつ当該ピストンの位置を求めるパラメータ判定部と、膨張行程にある前記ピストンの位置が上死点近傍にあるときには、前記ピストンを収める気筒内へ噴射される燃料が、前記ピストンから跳ね返って前記気筒に備えられる点火手段に到達するまでの時間をインターバル時間とするインターバル時間決定部と、前記気筒内に燃料を噴射し、さらに前記インターバル時間が経過した後に、前記気筒内に形成された可燃混合気へ前記点火手段で点火する始動制御部と、を有することを特徴とする。
【０００８】
この内燃機関の始動装置は、膨張行程にあるピストンの位置を判定し、その位置が上死点近傍にあるときには、噴射された燃料がピストンから跳ね返り、点火手段へ到達した時点で点火する。このように、燃料の跳ね返りを利用することにより点火手段の近傍に濃い可燃混合気層を素早く形成できるので、内燃機関の迅速な始動が可能になる。
【０００９】
また、次の本発明に係る内燃機関の始動装置は、上記内燃機関の始動装置において、膨張行程にある前記ピストンの位置が下死点側にあるときには、前記気筒内に燃料を噴射してから当該燃料によって形成される可燃混合気が前記点火手段に到達するまでの時間を、前記インターバル時間とすることを特徴とする。
【００１０】
このように、膨張行程にあるピストンの位置が下死点側にある場合には、可燃混合気が点火手段に到達するまでインターバル時間を設けることで、確実に可燃混合気に点火して内燃機関を確実に始動することができる。
【００１１】
また、次の本発明に係る内燃機関の始動装置は、上記内燃機関の始動装置において、さらに、前記インターバル時間決定部は、前記燃料の噴射速度に関するパラメータを取得し、この燃料の噴射速度に関するパラメータと膨張行程にある前記ピストンの位置とに基づいて前記インターバル時間を決定することを特徴とする。
【００１２】
このように、膨張行程にあるピストンの位置と、燃料の噴射速度に関するパラメータとによってインターバル時間を決定する。これにより、より精密にインターバル時間を決定できるので、可燃混合気に点火できない領域でのインターバル時間を選択する危険性を低減できる。その結果、より確実に内燃機関を始動させることができる。なお、燃料の噴射速度に関するパラメータには、例えば燃圧を使用することができる。
【００１３】
また、次の本発明に係る内燃機関の始動方法は、ピストンを収める気筒内へ燃料を噴射して可燃混合気を形成し、この可燃混合気を燃焼させることにより駆動される内燃機関を始動するにあたり、前記内燃機関の停止時において膨張行程にあるピストンと、当該ピストンの位置とを検出する工程と、膨張行程にある前記ピストンの位置に応じて、前記ピストンを収める気筒内へ燃料を噴射してから点火するまでのインターバル時間を決定する工程と、前記気筒内に燃料を噴射して可燃混合気を形成する工程と、前記気筒内に燃料を噴射し、さらに前記インターバル時間が経過した後に前記気筒内に点火する工程と、を有することを特徴とする。
【００１４】
この内燃機関の始動方法は、ピストンの位置に応じてインターバル時間を決定するので、ピストンの位置に関わらず一律に同じ気化時間が経過してから点火する必要はない。例えば、ピストンが上死点近傍にある場合には、ピストンが下死点近傍にある場合よりも短い時間で可燃混合気に点火することができるので、従来よりも内燃機関の始動時間を短縮することができる。
【００１５】
また、次の本発明に係る内燃機関の始動方法は、ピストンを収める気筒内へ燃料を噴射して可燃混合気を形成し、点火手段によって前記可燃混合気を燃焼させることにより駆動される内燃機関を始動するにあたり、前記内燃機関の停止時において膨張行程にあるピストンと、当該ピストンの位置とを検出する工程と、前記ピストンを収める気筒内に燃料を噴射して可燃混合気を形成する工程と、膨張行程にある前記ピストンの位置が上死点近傍である場合には、このピストンを収める気筒内に燃料を噴射した燃料が、このピストンに跳ね返って前記点火手段に到達した時点で点火する工程と、を有することを特徴とする。
【００１６】
この内燃機関の始動方法は、膨張行程にあるピストンの位置を判定し、その位置が上死点近傍にあるときには、噴射された燃料がピストンから跳ね返り、点火手段へ到達した時点で点火する。このように、燃料の跳ね返りを利用することにより点火手段の近傍に濃い可燃混合気層を素早く形成できるので、内燃機関を素早く始動することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施の形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるものあるいは実質的に同一のものが含まれる。
【００１８】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る本発明の内燃機関の始動装置を示す説明図である。また、図２は、実施の形態１に係る本発明の内燃機関の始動方法を示すフローチャートである。この内燃機関の始動装置及び始動方法は、内燃機関を始動するにあたり、膨張行程にあるピストンの位置に応じて、当該膨張行程にあるピストンを収める気筒に燃料を噴射してから点火するまでのインターバル時間を変化させる点に特徴がある。
【００１９】
この内燃機関の始動装置１は、膨張行程にある気筒に燃料Ｆを噴射後、所定のインターバル時間が経過したら点火することで、内燃機関１００を始動するものである。図１（ａ）に示すように、内燃機関１００は、気筒１０２の燃焼室１０２ｂ内に燃料Ｆを噴射する燃料噴射手段である燃料噴射弁２０を備えている。また、気筒１０２内にはピストン１０４が収められており、コンロッド１０６を介してピストン１０４の往復運動をクランクシャフト１０８に伝達し、回転運動に変換する。クランクシャフト１０８には、ピストン位置検出手段であるクランク角センサ３０が取り付けられており、クランク角を検出することでピストン１０４の位置を検出する。なお、本発明は、複数の気筒を備える内燃機関でも、単気筒の内燃機関でも適用できる。
【００２０】
図１（ｂ）に示すように、ピストン１０４は、その頂部に凹状のキャビティ１０４ｃが形成される、いわゆるキャビティ付きピストンである。キャビティ１０４ｃは、キャビティ底部１０４ｃｂとキャビティ壁１０４ｃｗとで構成されている。この形式のピストンにおいては、燃料噴射弁２０からキャビティ１０４ｃに向かって燃料Ｆが噴射される。燃料噴射弁２０は燃料供給配管５４ｓ及びレギュレータ５０を介して燃料タンク５２と接続されている。
【００２１】
燃料タンク５２からレギュレータ５０へ送られた燃料Ｆは所定の燃圧Ｐに加圧されて燃料噴射弁２０へ送られて噴射される。燃料噴射弁２０から噴射された燃料Ｆは、図１（ｂ）に示すように、まずキャビティ底部１０４ｃｂに衝突して跳ね返りながらキャビティ底部１０４ｃｂとキャビティ壁１０４ｃｗとに沿って流れる。そして、図１（ａ）に示すように点火手段である点火プラグ４０の周辺へ可燃混合気Ｆｍの層を形成する。一方、燃料噴射弁２０から噴射されなかった燃料は、燃料回収配管５２ｒを通って燃料タンク５２へ戻される。
【００２２】
内燃機関の始動装置１は、パラメータ判定部１１と、インターバル時間決定部１２と、始動制御部１３とを含む。また、内燃機関の始動装置１には、必要に応じて受信部１０、記憶部１４が接続される。受信部１０は、クランク角センサ３０からのクランク角信号を受信し、不要なノイズを除去したり、アナログ信号をディジタル信号に変換したりして、受信したクランク角信号をパラメータ判定部１１が処理できる形に変換する。
【００２３】
パラメータ判定部１１は、クランク角センサ３０からの信号をもとに所定の演算をして、ピストン１０４が膨張行程にあるか否か、及びピストン１０４の位置を判定する。このときには、例えばクランク角とピストンの位置との関係を予め記憶部１４に記憶させておき、必要に応じてパラメータ判定部１１が当該関係を記憶部１４から取得する。そして、パラメータ判定部１１は、ピストン１０４の位置を判定したら、その結果をインターバル時間決定部１２へ渡す。
【００２４】
インターバル時間決定部１２は、受け取ったピストン１０４の位置からインターバル時間Ｔｉを算出し、このインターバル時間Ｔｉを始動制御部１３へ送る。
このインターバル時間Ｔｉを受け取った始動制御部１３は、燃料噴射制御装置２２へ燃料噴射信号を送信する。燃料噴射制御装置２２は、燃料噴射弁２０を所定の時間開閉することにより、燃料噴射弁２０から燃焼室１０２ｂ内に燃料Ｆを噴射させる。
【００２５】
次に、始動制御部１３は、算出した前記インターバル時間Ｔｉが経過した後に点火装置４２へ点火信号を送信する。この点火信号を受けた点火装置４２は、燃料Ｆを気筒１０２内へ噴射した後、所定の時間が経過してから点火プラグ４０に通電して点火プラグ４０から火花を飛ばし、燃焼室１０２ｂ内に形成された可燃混合気に点火することにより、内燃機関１００を始動する。
【００２６】
ここで、この内燃機関の始動装置１を構成するパラメータ判定部１１、インターバル時間決定部１２、及び始動制御部１３は専用のハードウエアにより実現されるものであってもよい。また、パラメータ判定部１１等はメモリ及びＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ：中央演算装置）により構成され、これらの機能を実現するためのプログラム（図示省略）をメモリにロードして実行することによりその機能を実現させるものであってもよい。さらに、内燃機関１００を制御するＥＣＵ（Ｅｎｇｉｎｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）にこの内燃機関の始動装置１を組み込んでもよく、ＥＣＵにこの内燃機関の始動装置１を構成するパラメータ判定部１１等の各機能を実現させてもよい。また、記憶部１４は、フラッシュメモリ等の不揮発性のメモリ、ＲＯＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）のような読み出しのみが可能な記憶媒体、あるいはＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）のような揮発性のメモリ、あるいはこれらの組み合わせにより構成することができる。
【００２７】
図３は、複数の気筒を持つ内燃機関に対して本発明に係る内燃機関の始動装置を適用した例を示す説明図である。同図及び図２を用いて、本発明に係る内燃機関の始動装置１の動作手順について説明する。まず、内燃機関の始動装置１がクランク角センサ３０からのクランク角度信号を受信し、当該クランク角度信号から複数のピストン１０４１〜１０４４から膨張行程にあるピストン（この例ではピストン１０４１）を検出する（ステップＳ１０１）。次に、膨張行程にあるピストンの位置θを判定する（ステップＳ１０２）。そして、ピストンの位置θに応じて、燃料Ｆの噴射から点火までのインターバル時間Ｔｉを決定する（ステップＳ１０３）。
【００２８】
ここで、ピストンの位置θとインターバル時間Ｔｉとの関係について説明する。図４は、ピストンの位置θとインターバル時間Ｔｉとの関係の一例を示す説明図である。なお、図中ＴＤＣは上死点（Ｔｏｐ  Ｄｅａｔｈ  Ｃｅｎｔｅｒ）を表し、ＢＤＣは下死点（Ｂｏｔｔｏｍ  Ｄｅａｔｈ  Ｃｅｎｔｅｒ）を表し、ピストンの位置θはクランク角で表示してある。図４に示すように、ピストンの位置θに応じてインターバル時間Ｔｉは変化し、ピストンの位置θが上死点から離れる程、インターバル時間Ｔｉは大きくなる。したがって、ピストンの位置θの位置が上死点から離れ、下死点へ近づくにしたがって、インターバル時間Ｔｉは大きくなるように決定される。このように、ピストンの位置θに応じて確実に可燃混合気へ点火できるインターバル時間Ｔｉを選択すれば、確実に内燃機関１００を始動できる。なお、ピストンの位置θとインターバル時間Ｔｉとの関係は、実験や数値シミュレーション等によって予め求めておく。
【００２９】
インターバル時間Ｔｉを決定するにあたっては、このピストンの位置θとインターバル時間Ｔｉとの関係を記載したテーブルを内燃機関の始動装置１０に接続された記憶部１４に記憶させて、内燃機関の始動装置１が必要に応じて当該テーブルからインターバル時間Ｔｉを読み取るようにすることができる。また、図４に示したピストンの位置θとインターバル時間Ｔｉとの関係式：Ｔｉ＝ｆ（θ）を求め、当該近似式を記憶部１４に記憶させて、ピストンの位置θによってインターバル時間Ｔｉを決定してもよい。後者のようにすれば、多くの情報を記憶部１４に記憶させる必要がないので、記憶部１４を有効に活用することができる。
【００３０】
このように、ピストンの位置θからインターバル時間Ｔｉを決定したら、内燃機関の始動装置１は燃料噴射弁２０１からピストン１０４１が収められている気筒１０２１内へ燃料Ｆを噴射させる（ステップＳ１０４）。そして、決定したインターバル時間Ｔｉが経過した後に点火装置４２へ点火信号を送信し、点火プラグ４０１から火花を飛ばす（ステップＳ１０５）。これにより、気筒１０２１内に形成された可燃混合気に点火して、内燃機関１００を始動する。
【００３１】
ここで、膨張行程においてピストンの位置θが下死点側である場合には、図４に示すように最大で５０ｍｓ程度のインターバル時間Ｔｉが必要である。一方、膨張行程おけるピストンの位置θが上死点近傍にある場合、インターバル時間Ｔｉは１０ｍｓ程度まで短縮する。次に、この理由について説明する。図５は、ピストンの位置と燃料の噴射状態とを示す説明図である。
【００３２】
図５（ａ）に示すように、上死点近傍にあるピストン１０４に噴射した燃料Ｆは、ピストン１０４の頂部で跳ね返って点火プラグ４０の周辺に濃い可燃混合気Ｆｍの層を形成する。このため、点火プラグの周辺へ濃い可燃混合気Ｆｍの層を速やかに形成できるので、ピストン１０４が下死点側にある場合（図５（ｂ））と比較してインターバル時間Ｔｉを短くできるからである。その結果、ピストン１０４が下死点側にある場合よりも短いインターバル時間Ｔｉで可燃混合気Ｆｍに点火して内燃機関１００を始動することができる。
【００３３】
図４からわかるように、ピストン１０４が上死点近傍にある場合には、下死点側にある場合と比較してインターバル時間Ｔｉを１／５程度にできる。特に、図１に示すキャビティ付きピストンにおいては、ピストン１０４に燃料Ｆを噴射すると、燃料Ｆはキャビティ底部１０４ｃｂに跳ね返った後、キャビティ壁１０４ｃｗによって点火プラグ４０の周辺へ導かれる。このため、速やかに、かつ集中して点火プラグの周辺へ濃い可燃混合気Ｆｍの層を形成することができるので、極めて短いインターバル時間Ｔｉで可燃混合気Ｆｍに点火して内燃機関１００を始動することができる。なお、ピストン１０４が上死点近傍にある場合のインターバル時間Ｔｉは、噴射された燃料Ｆが、ピストン１０４の頂部で跳ね返って点火プラグ４０に到達するまでの時間となる。
【００３４】
一方、ピストン１０４が下死点側にある場合（図５（ｂ））は、内燃機関１００を確実に始動するために、可燃混合気Ｆｍに対して確実に点火する必要がある。このため、ピストン１０４が下死点側にある場合には、燃料噴射弁２０から噴射された燃料Ｆが気化して点火プラグ４０に到達してから点火する。これにより、確実に可燃混合気Ｆｍに点火して内燃機関１００を確実に始動することができる。この場合、インターバル時間は、燃料噴射弁２０から燃料Ｆが噴射されてから、燃料Ｆが気化して点火プラグ４０に到達するまでの時間となる。ここで、ピストン１０４が下死点側にある場合とは、上死点後のおよそ１２０度から１８０度までの範囲である。
【００３５】
図６は、フラットピストンの例を示す説明図である。このようなフラットピストン１０４ａの場合でも、フラットピストン１０４ａが上死点近傍にある場合には、噴射された燃料Ｆがフラットピストン１０４ａの頂部で跳ね返って点火プラグ４０の周辺へ濃い可燃混合気Ｆｍの層を形成する。これにより、フラットピストン１０４ａの場合もキャビティ付きピストン１０４（図１、５）と同様に、極めて短いインターバル時間Ｔｉで可燃混合気Ｆｍに点火して内燃機関１００を始動することができる。ここで、ピストン１０４等が上死点近傍にある場合とは、上死点後５０度以下までの範囲であり、より好ましくは上死点後３０度以下までの範囲である。
【００３６】
以上、実施の形態１に係る本発明によれば、ピストンの位置に応じてインターバル時間を決定するので、ピストンの位置に関わらず一律に同じ気化時間が経過してから点火する必要はない。例えば、ピストンが上死点近傍にある場合には、ピストンが下死点近傍にある場合よりも短い時間で可燃混合気Ｆｍに点火することができる。これにより、従来よりも内燃機関の始動時間を短縮することができる。また、ピストンが上死点近傍にあるときには、燃料の跳ね返りを利用して点火プラグの近傍に素早く濃い可燃混合気Ｆｍの層を形成できるので、より素早い始動が可能になる。さらに、ピストンの位置に応じて確実に可燃混合気Ｆｍへ点火できるインターバル時間を選択できるので、確実に内燃機関を始動できる。
【００３７】
（実施の形態２）
実施の形態２に係る本発明の内燃機関の始動装置１ａは、実施の形態１に係る内燃機関の始動装置１と略同様の構成であるが、インターバル時間の制御パラメータとして、膨張過程にあるピストンの位置に加え、さらに燃料Ｆの噴射速度ｖを使用する点が異なる。その他の構成は実施の形態１と略同様なのでその説明を省略するとともに、同一の構成要素に対しては同一の符号を付す。
【００３８】
図７は、実施の形態２に係る本発明の内燃機関の始動装置を示す説明図である。燃料噴射弁２０から噴射される燃料Ｆの噴射速度ｖ（図７（ｂ））は、燃料噴射弁２０に加えられる燃圧Ｐの関数となり、ｖ＝ｆ（Ｐ）で表すことができる。
したがって、燃料Ｆの噴射速度ｖは燃圧Ｐで代表させ、燃圧Ｐをインターバル時間Ｔｉの制御パラメータに加える。内燃機関１００（図７等参照）の負荷、回転数その他の運転条件によって燃圧Ｐを変化させる場合があり、このような場合には、燃料Ｆの噴射速度ｖも燃圧Ｐの変化にしたがって変化するからである。
【００３９】
例えば、軽負荷・低回転時においては、燃料Ｆの噴射量は少なくてよいので、このような燃料Ｆの低噴射領域においても正確に燃料Ｆの噴射量を制御するために、燃圧Ｐを低くする。一方、高回転・高負荷時においては燃料Ｆの噴射量が多くなるので、このような燃料Ｆの噴射領域においては確実に大量の燃料を噴射するため、燃圧Ｐを高くする。この他にも、冷却水の水温や潤滑油の油温、あるいは外気温度等の条件によっても燃圧を変化させる。このように、内燃機関１００においては、負荷、水温、外気温度その他の運転条件に応じて燃圧Ｐを変化させる。
【００４０】
実施の形態２に係る内燃機関の始動装置１ａでは、ピストンの位置θに加え、燃圧Ｐもインターバル時間Ｔｉの制御パラメータとする。このため、受信部１０は、クランク角センサ３０からのクランク角信号と、レギュレータ５０からの燃圧信号とを受信し、不要なノイズを除去したり、アナログ信号をディジタル信号に変換したりして、受信したこれらの信号をパラメータ判定部１２が処理できる形に変換する。
【００４１】
パラメータ判定部１２は、ピストン１０４の位置θ及び燃圧Ｐから燃料噴射と点火とのインターバル時間を算出し、この算出結果に基づいて燃料噴射指令及び点火指令を送る。この指令を受けた始動制御部１３は、燃料噴射制御装置２２及び点火装置４２へ燃料噴射信号及び点火信号を送信して、内燃機関１００を始動する。
【００４２】
次に、実施の形態２係る内燃機関の始動装置１ａの動作手順について説明する。図８は、実施の形態２に係る本発明の内燃機関の始動方法を示すフローチャートである。まず、内燃機関の始動装置１ａがクランク角センサ３０からのクランク角度信号を受信し、当該クランク角度信号から複数のピストンから膨張行程にあるピストンを検出する（ステップＳ２０１）。次に、膨張行程にあるピストンの位置θを判定するとともに（ステップＳ２０２）、燃圧Ｐを検出する（ステップＳ２０３）。そして、ピストンの位置θ及び燃圧Ｐに応じて、燃料Ｆの噴射から点火までのインターバル時間Ｔｉを決定する（ステップＳ２０４）。
【００４３】
図９は、実施の形態２に係る本発明の内燃機関の始動装置におけるインターバル時間設定マップの一例を示す説明図である。ここで、燃圧Ｐは、最大燃圧Ｐｍａｘで除したＰ／Ｐｍａｘ（％）で表す。図９（ａ）は、ピストンの位置θを一定とした場合におけるインターバル時間Ｔｉと燃圧との関係を示している。また、図９（ｂ）は、インターバル時間Ｔｉとピストンの位置θと燃圧との関係を三次元的に表している。
【００４４】
一般に、燃圧Ｐが大きくなるにしたがって燃料Ｆの噴射速度ｖは速くなる。このため、図９（ａ）、（ｂ）に示すように、ピストンの位置θが同じ位置（特に上死点側）においては点火プラグ４０の周辺まで可燃混合気Ｆｍが到達する時間は短くなるので、インターバル時間Ｔｉも短くなる。クランク角度で表すピストンの位置θに関しては実施の形態１で述べた通りであり、ピストンの位置θが上死点側から下死点側へ進むにしたがって、インターバル時間Ｔｉは大きくなる。
【００４５】
図９に示したマップは上述の関係を表しており、ピストンの位置θと燃圧Ｐとを取得して当該マップに当てはめて、インターバル時間Ｔｉを決定する。ここで、インターバル時間Ｔｉ＝ｆ（θ、Ｐ）の関係がある。なお、このマップは内燃機関の制御装置１ａの記憶部１４に格納されており、インターバル時間Ｔｉを決定する際には、内燃機関の始動装置１ａがこのマップに膨張行程にあるピストンの位置θ及び燃圧Ｐを与えて、そのときのインターバル時間Ｔｉを取得する。
【００４６】
このように、ピストンの位置θからインターバル時間Ｔｉを決定したら、内燃機関の始動装置１ａは、燃料噴射弁２０から燃料Ｆを噴射させる（ステップＳ２０５）。そして、決定したインターバル時間Ｔｉが経過した後に、気筒１０２内に形成されている可燃混合気Ｆｍへ点火して（ステップＳ２０６）、内燃機関１００を始動する。
【００４７】
以上、実施の形態２に係る内燃機関の始動装置１ａでは、インターバル時間Ｔｉの制御パラメータとしてピストンの位置θを燃圧Ｐとを使用する。このため、より精密にインターバル時間Ｔｉを決定できるので、可燃混合気Ｆｍに点火できない領域（図９中Ａ１〜Ａ４で囲まれる曲面Ａよりもインターバル時間Ｔｉが小さい領域）のインターバル時間Ｔｉを選択する危険性を低減できる。その結果、より確実に可燃混合気Ｆｍに点火して、内燃機関１００を確実に始動させることができる。
【００４８】
（適用例）
本発明は、内燃機関を搭載した車両が運行を開始する前に内燃機関１００を始動する場合にももちろん適用できるが、車両の停止時にアイドリングストップを行った場合の再始動に対しても適用することができる。本発明によれば、ピストンの位置θを検出し、ピストンの位置θに応じてインターバル時間を決定する。
これによって、最もインターバル時間Ｔｉの短いピストンを選択することができるので、再始動の時間を短縮できる。
【００４９】
また、異なるピストンの位置θに対応してインターバル時間Ｔｉを決定するので、インターバル時間Ｔｉが短すぎて可燃混合気Ｆｍに点火できないという危険性を極めて低減することができる。これにより、アイドリングストップ時においては確実に内燃機関１００を再始動することができ、車両の円滑な運行を可能とする。また、再始動の失敗が低減できるので、無駄な電力消費を抑えることができ、バッテリーの負担を軽減することができる。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明に係る内燃機関の始動装置では、ピストンの位置に応じてインターバル時間を決定するようにした。これにより、ピストンの位置に関わらず一律に同じ気化時間が経過してから点火する必要はないので、従来よりも内燃機関の始動時間を短縮することができる。
【００５１】
また、次の本発明に係る内燃機関の始動装置では、膨張行程にあるピストンの位置が上死点近傍にあるときには、噴射された燃料がピストンから跳ね返り、点火手段へ到達した時点で点火するようにした。これにより、点火手段の近傍に濃い可燃混合気層を素早く形成できるので、内燃機関を迅速に始動できる。
【００５２】
また、次の本発明に係る内燃機関の始動装置では、膨張行程にあるピストンの位置が下死点側にある場合には、可燃混合気が点火手段に到達するまでインターバル時間を設けるようにしたので、確実に可燃混合気に点火して内燃機関を確実に始動することができる。
【００５３】
また、次の本発明に係る内燃機関の始動装置では、膨張行程にあるピストンの位置と、燃料の噴射速度に関するパラメータとによってインターバル時間を決定するようにした。これにより、さらに精密にインターバル時間を決定できるので、より確実に内燃機関を始動させることができる。
【００５４】
また、次の本発明に係る内燃機関の始動方法では、ピストンの位置に応じてインターバル時間を決定するようにしたので、ピストンの位置に関わらず一律に同じ気化時間が経過してから点火する必要はない。その結果、従来よりも内燃機関の始動時間を短縮することができる。
【００５５】
また、次の本発明に係る内燃機関の始動方法では、膨張行程にあるピストンの位置が上死点近傍にあるときには、噴射された燃料がピストンから跳ね返って点火手段へ到達した時点で点火するようにした。これにより、点火手段の近傍に濃い可燃混合気層を素早く形成できるので、内燃機関を素早く始動することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１に係る本発明の内燃機関の始動装置を示す説明図である。
【図２】実施の形態１に係る本発明の内燃機関の始動方法を示すフローチャートである。
【図３】複数の気筒を持つ内燃機関に対して本発明に係る内燃機関の始動装置を適用した例を示す説明図である。
【図４】ピストンの位置θとインターバル時間Ｔｉとの関係の一例を示す説明図である。
【図５】ピストンの位置と燃料の噴射状態とを示す説明図である。
【図６】フラットピストンの例を示す説明図である。
【図７】実施の形態２に係る本発明の内燃機関の始動装置を示す説明図である。
【図８】実施の形態２に係る本発明の内燃機関の始動方法を示すフローチャートである。
【図９】実施の形態２に係る本発明の内燃機関の始動装置におけるインターバル時間設定マップの一例を示す説明図である。
【符号の説明】
１、１ａ  始動装置
１０  受信部
１１  パラメータ判定部
１２  インターバル時間決定部
１３  始動制御部
１４  記憶部
２０、２０１  燃料噴射弁
２２  燃料噴射制御装置
３０  クランク角センサ
４０、４０１  点火プラグ
４２  点火装置
５０  レギュレータ
１００  内燃機関
１０２、１０２１  気筒
１０４、１０４１  ピストン
【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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