(57)【要約】【課題】本発明は、圧縮着火内燃機関の機関始動時において、機関始動に要する燃料消費量を抑制するとともに機関始動時の燃焼を安定させてエミッションの悪化を抑制する。【解決手段】圧縮着火内燃機関の機関始動開始からの所定期間は、圧縮行程上死点近傍の時期であって気筒内温度が安定燃焼温度に至る第一着火時期に該気筒内で燃料の着火が開始される第一燃料噴射時期において燃料噴射を行い（Ｓ１０５）、所定期間経過後は、第一燃料噴射時期より遅角側の膨張行程中の第二着火時期に該気筒内で燃料の着火が開始される第二燃料噴射時期において燃料噴射を行い（Ｓ１０６）、圧縮着火内燃機関の機関回転速度を始動完了回転速度まで上昇させる（Ｓ１０７）。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮着火内燃機関の圧縮行程上死点近傍の時期であって気筒内温度が安定燃焼温度に至る第一着火時期に該気筒内で燃料の着火が開始される第一燃料噴射時期において燃料噴射を行う第一燃料噴射手段と、
前記第一着火時期より遅角側の膨張行程中の第二着火時期に該気筒内で燃料の着火が開始される第二燃料噴射時期において燃料噴射を行う第二燃料噴射手段と、
前記圧縮着火内燃機関の機関始動開始からの所定期間においては前記第一燃料噴射手段による燃料噴射を行い、前記所定期間経過後においては前記第二燃料噴射手段による燃料噴射を行うことで、前記圧縮着火内燃機関の機関回転速度を始動完了回転速度まで上昇させる機関始動制御手段と、を備えることを特徴とする圧縮着火内燃機関の始動制御装置。
【請求項２】
前記気筒内温度を検出し、又は推定する気筒内温度検出手段を、更に備え、
前記所定期間は、前記圧縮着火内燃機関の機関始動開始から前記気筒内温度検出手段によって検出され、又は推定される気筒内温度が所定気筒内温度を超えるまでの期間であることを特徴とする請求項１に記載の圧縮着火内燃機関の始動制御装置。
【請求項３】
前記機関始動制御手段によって前記第二燃料噴射手段による燃料噴射が行われているときの前記気筒内における燃焼安定状態を判定する燃焼安定状態判定手段と、
前記燃焼安定状態判定手段によって判定される燃焼安定状態に基づいて、前記気筒内温度検出手段によって検出され、又は推定される気筒内温度、若しくは前記所定気筒内温度を補正する温度補正手段と、を更に備えることを特徴とする請求項２に記載の圧縮着火内燃機関の始動制御装置。
【請求項４】
前記機関始動制御手段によって前記第二燃料噴射手段による燃料噴射が行われているときの前記気筒内における燃焼安定状態を判定する燃焼安定状態判定手段を、更に備え、
前記燃焼安定状態判定手段によって判定される燃焼安定状態に基づいて、前記所定期間を変更することを特徴とする請求項１に記載の圧縮着火内燃機関の始動制御装置。
【請求項５】
前記燃焼安定状態判定手段は、前記気筒内の圧力、前記圧縮着火内燃機関から排出される排気の温度、該圧縮着火内燃機関の機関回転速度のうち少なくとも一つに基づいて、該気筒内における燃焼安定状態を判定することを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の圧縮着火内燃機関の始動制御装置。
【請求項６】
圧縮着火内燃機関の機関始動開始からの所定期間は、圧縮行程上死点近傍の時期であって気筒内温度が安定燃焼温度に至る第一着火時期に該気筒内で燃料の着火が開始される第一燃料噴射時期において燃料噴射を行い、
前記所定期間経過後は、前記第一燃料噴射時期より遅角側の膨張行程中の第二着火時期に該気筒内で燃料の着火が開始される第二燃料噴射時期において燃料噴射を行い、前記圧縮着火内燃機関の機関回転速度を始動完了回転速度まで上昇させる圧縮着火内燃機関の始動制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮着火内燃機関の始動制御装置、及びその始動制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧縮着火内燃機関（以下、単に「内燃機関」という）においては、暖機が完了した後に燃料噴射時期を制御することで、排気中のＮＯｘ低減や排気浄化触媒による排気浄化等を行う場合がある。
【０００３】
しかし、低温状態にある内燃機関が始動する場合、気筒内の温度も比較的低く、また内燃機関の潤滑油の粘性が比較的高くなることにより内燃機関におけるフリクショントルクが大きくなる。そのため、暖機が完了した状態と同じ時期に燃料噴射を行っても、同様に排気浄化等が達成されるのは困難となる。また、状況によっては、内燃機関の暖機に要する時間が長期化する虞もある。
【０００４】
そこで、内燃機関の冷却水温度に基づいて、内燃機関が機関始動され暖機状態に至るまでの期間と暖機状態に至った後の期間とで燃料噴射時期を分けて、燃料噴射時期の切換制御を行う技術が公開されている（例えば、特許文献１を参照。）。これにより、内燃機関の暖機完了の前後において、それぞれの時期に対応した燃料噴射を可能としている。
【特許文献１】特開２０００−８９３０号公報
【特許文献２】特開昭５４−１３７５２４号公報
【特許文献３】特開２００２−３８９９５号公報
【特許文献４】特開平８−２９６４７７号公報
【特許文献５】特開平１０−１０３１２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
内燃機関の機関始動時、特に外気温度が零下であるような極低温状態での機関始動時においては、気筒内の温度も比較的低くなるため燃料の着火性が低下する。その結果、機関始動における燃焼が不安定となり、機関始動に要する時間が長くなることで燃料消費量も増大したり、白煙の発生等エミッションが悪化したりする虞がある。
【０００６】
また、内燃機関の潤滑油温度も低温であるため潤滑油の粘性が比較的高くなり、内燃機関におけるフリクショントルクが大きくなる。そのため、燃焼による出力トルクの発生効率が低い場合には、機関始動時の燃料消費量の増大が顕著となる。
【０００７】
本発明では、上記した問題に鑑み、圧縮着火内燃機関の機関始動時において、機関始動に要する燃料消費量を抑制するとともに機関始動時の燃焼を安定させてエミッションの悪化を抑制する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明においては、上記した課題を解決するために、内燃機関の機関始動が開始されてから機関始動が完了するまでの間において、機関始動開始後の気筒内温度が低い期間は気
筒内における燃焼が比較的安定して行われるべく燃料噴射時期を制御し、機関始動が開始された後で気筒内の温度が比較的上昇した時期において、燃料噴射をそれ以前の噴射時期より遅角側に移行させることで、燃焼による出力トルクの発生効率を高める時期にて燃料を噴射する。
【０００９】
そこで、本発明は、内燃機関の機関始動を行う機関始動制御装置において、圧縮着火内燃機関の圧縮行程上死点近傍の時期であって気筒内温度が安定燃焼温度に至る第一着火時期に該気筒内で燃料の着火が開始される第一燃料噴射時期において燃料噴射を行う第一燃料噴射手段と、前記第一着火時期より遅角側の膨張行程中の第二着火時期に該気筒内で燃料の着火が開始される第二燃料噴射時期において燃料噴射を行う第二燃料噴射手段と、前記圧縮着火内燃機関の機関始動開始からの所定期間においては前記第一燃料噴射手段による燃料噴射を行い、前記所定期間経過後においては前記第二燃料噴射手段による燃料噴射を行うことで、前記圧縮着火内燃機関の機関回転速度を始動完了回転速度まで上昇させる機関始動制御手段と、を備える。
【００１０】
ここで、第一燃料噴射手段による燃料噴射は、気筒内における燃料の着火性、燃焼の安定性を重視した噴射時期にて行われる燃料噴射である。即ち、圧縮行程上死点近傍の時期であってピストンの圧縮動作により気筒内の温度が上昇する時期である第一着火時期に噴射燃料が着火されるべく、第一着火時期以前の時期に燃料噴射が行われる。従って、第一燃料噴射時期としては、ピストンの圧縮動作による気筒内の温度が最も上昇する時期が、好ましい。これにより、気筒内に噴射された燃料の蒸発性が促進されて、気筒内における燃料の着火性や燃焼の安定性が向上する。
【００１１】
一方で、ピストンが圧縮行程上死点に近い位置にあるため、気筒内での燃焼によって発生した熱エネルギーがピストンを介して内燃機関の出力軸に伝わりにくく、気筒等内燃機関の暖機にその熱エネルギーの多くが使用される。その結果、第一燃料噴射手段による燃料噴射のみによって内燃機関の機関始動を行うと、安定的に内燃機関の機関回転速度は上昇して始動完了回転速度にまで到達するものの、その到達までの時間が長期化する。
【００１２】
尚、始動完了回転速度とは、内燃機関の機関始動時において、機関回転速度が上昇し機関始動が完了したと判定される機関回転速度である。従って、機関回転速度が始動完了回転速度に到達した後は、内燃機関はいわゆるアイドル運転状態となる。
【００１３】
また、第二燃料噴射手段による燃料噴射は、気筒内での燃焼によって発生した熱エネルギーが比較的高い効率で内燃機関の出力トルクに寄与する噴射時期にて行われる燃料噴射である。即ち、前記の第一着火時期より遅角側の膨張行程中の時期であって、ピストンの位置が圧縮行程上死点の位置より下がっている第二着火時期に燃料が燃焼すると、熱エネルギーによって効率的にピストンが押しだされ、出力トルクへの発揮へとつながる。そして、この第二着火時期に噴射燃料が着火されるべく、燃料噴射が行われる。従って、第二燃料噴射時期としては、出力トルクが最大となる時期が、好ましい。これにより、内燃機関の出力トルクが効率的に発揮され得る。
【００１４】
一方で、ピストンの位置が圧縮行程上死点の位置より下がっている第二着火時期にて燃料が着火するため、第二着火時期においてはピストンの圧縮動作による気筒内の温度は第一着火時期における気筒内の温度より低い。従って、第二着火時期における気筒内での燃焼はより不安定なものとなる。特に、極低温時における機関始動である場合には、気筒内での燃焼の不安定さは顕著となる。その結果、第二燃料噴射手段による燃料噴射のみによって内燃機関の機関始動を行うと、機関回転速度の始動完了回転速度までの上昇は短時間で行われるが、機関始動時の機関回転速度の変動が大きくなり、始動完了回転速度到達後においても、機関回転速度の変動が大きく、機関回転速度が安定しない。
【００１５】
そこで、機関始動制御手段によって、前記所定期間においては第一燃料噴射手段による燃料噴射を行い、その所定期間経過後は第二燃料噴射手段による燃料噴射を行う。即ち、内燃機関の機関始動開始直後であって、気筒等内燃機関の機関要素の温度が比較的低い時期には、第一燃料噴射手段による燃料噴射を行うことで、先ず内燃機関の機関要素、特に燃焼の行われる気筒内の温度上昇を優先させる。そして、気筒内の温度がある程度上昇した後は、第二着火時期において燃料が着火しても気筒内温度が比較的高いことにより、燃焼が不安定となる虞が少ない。
【００１６】
従って、所定期間とは、気筒内の温度が、第二燃料手段によって噴射された燃料が気筒内において比較的安定的に燃焼され得る温度となるまでに、第一燃料噴射手段による燃料噴射が必要とされる期間をいう。
【００１７】
そこで、前記内燃機関の機関始動制御装置が、前記気筒内温度を検出し、又は推定する気筒内温度検出手段を更に備える場合、前記所定期間は、前記圧縮着火内燃機関の機関始動開始から前記気筒内温度検出手段によって検出され、又は推定される気筒内温度が所定気筒内温度を超えるまでの期間としてもよい。ここでいう所定気筒内温度とは、先述した「第二燃料手段によって噴射された燃料が気筒内において比較的安定的に燃焼され得る温度」と同義である。尚、気筒内温度検出手段は、内燃機関の冷却水温度や排気温度、第一燃料噴射手段による燃料噴射が行われている時間等から気筒内の温度を推定するようにしてもよい。
【００１８】
また、この他にも、予め実験等で、吸気温度（外気温度）と第二燃料手段によって噴射された燃料が気筒内において比較的安定的に燃焼され得る温度との関係を測定し、該関係から所定期間を算出してもよい。
【００１９】
以上のように、機関始動制御手段によって第一燃料噴射手段による燃料噴射を所定期間行った後に第二燃料噴射手段による燃料噴射を行うことで、気筒内温度をより効率的に上昇させた後に出力トルクを効率的に発揮させることが可能となる。その結果、機関始動に要する時間をより短くすることが可能となり、以て機関始動に要する燃料消費量を抑制するとともに機関始動時の燃焼を安定させてエミッションの悪化を抑制し得る。
【００２０】
ここで、上述までの内燃機関の始動制御装置において、前記機関始動制御手段によって前記第二燃料噴射手段による燃料噴射が行われているときの前記気筒内における燃焼安定状態を判定する燃焼安定状態判定手段と、前記燃焼安定状態判定手段によって判定される燃焼安定状態に基づいて、前記気筒内温度検出手段によって検出され、又は推定される気筒内温度、若しくは前記所定気筒内温度を補正する温度補正手段と、を更に備えるようにしてもよい。
【００２１】
先述したように第二燃料噴射手段による燃料噴射が行われるときは、ピストンの圧縮動作による気筒内温度の上昇への寄与度が小さいため、外気温度が極度に低い場合や気筒の温度が低く燃焼エネルギーが外部に流出しやすい場合等、何らかの理由で第二燃料噴射手段によって噴射された燃料の燃焼状態が不安定となる虞もある。ここで、燃焼安定状態とは、内燃機関の機関始動に際して許容しうる内燃機関の動作状態に応じて決定される。例えば、内燃機関の機関始動に際して、比較的小程度の機関回転速度の変動も許容されない場合には、許容しうる機関回転速度の変動以上の変動が現れたとき燃焼が不安定な状態であると判定する。また、比較的小程度の機関回転速度の変動は許されるものの燃焼状態が失火状態となるのは許容されないときは、失火状態に対応した機関回転速度の変動が発生することで、燃焼が不安定な状態であると判定する。
【００２２】
そして、燃焼安定状態判定手段によって、第二燃料噴射手段によって噴射された燃料の燃焼状態が不安定となっているか否かを判定する。そして、該燃焼状態が不安定な状態であると判定されることは、第一燃料噴射手段による燃料噴射での気筒内温度の上昇が小さいため気筒内温度が比較的低いことを意味する。そこで、温度補正手段による温度補正は、第一燃料噴射手段による燃料噴射時間が長くなるべく、気筒内温度検出手段によって検出され、又は推定される気筒内温度を低温側に補正し、又は所定気筒内温度を高温側に補正する。
【００２３】
換言すると、第一燃料噴射手段による燃料噴射時間が長くなるべく、前記所定期間をより長い期間に変更する。これにより、内燃機関の機関始動時において第一燃料噴射手段による燃料噴射が行われるとき、第二燃料噴射手段による燃料噴射への切換がより適正に行われ、以て第二燃料噴射手段による燃料噴射が行われているときに燃焼状態が不安定となって機関始動に要する時間が長くなるのを抑制することが可能となる。
【００２４】
また、燃焼安定状態判定手段によって、燃焼状態が安定な状態であると判定されることは、第一燃料噴射手段による燃料噴射での気筒内温度の上昇が十分である一方で、第一燃料噴射手段による燃料噴射時間、即ち前記所定期間が長いために機関始動に要する時間が不必要に長くなっている場合もある。そこで、温度補正手段による温度補正は、第一燃料噴射手段による燃料噴射時間が短くなるべく、気筒内温度検出手段によって検出され、又は推定される気筒内温度を高温側に補正し、又は所定気筒内温度を低温側に補正する。
【００２５】
換言すると、第一燃料噴射手段による燃料噴射時間が短くなるべく、前記所定期間をより短い期間に変更する。これにより、再び内燃機関の機関始動時において第一燃料噴射手段による燃料噴射が行われるとき、第二燃料噴射手段による燃料噴射への切換がより適正に行われ、以て第一燃料噴射手段による燃料噴射が行われる時間が不必要に長くなって機関始動に要する時間が長くなるのを抑制することが可能となる。
【００２６】
ここで、上述の内燃機関の始動制御装置においては、前記燃焼安定判定手段は、前記気筒内の圧力、前記圧縮着火内燃機関から排出される排気の温度、該圧縮着火内燃機関の機関回転速度のうち少なくとも一つに基づいて、該気筒内における燃焼安定状態を判定するようにしてもよい。即ち、気筒内での燃焼の安定性に関連する気筒内圧力、排気温度、機関回転速度に基づいて、その安定性の判定を行うのである。例えば、気筒内の燃焼が不安定な状態となると、安定な状態であるときと比べて、気筒内圧力は大きく低下し、排気温度はより低温側へ移行し、機関回転速度は低下するため、これらの値の変動に基づいて、燃焼の安定性を判定することが可能である。
【００２７】
また、上記した課題を解決するための本発明は、換言すると、圧縮着火内燃機関の機関始動開始からの所定期間は、圧縮行程上死点近傍の時期であって気筒内温度が安定燃焼温度に至る第一着火時期に該気筒内で燃料の着火が開始される第一燃料噴射時期において燃料噴射を行い、前記所定期間経過後は、前記第一燃料噴射時期より遅角側の膨張行程中の第二着火時期に該気筒内で燃料の着火が開始される第二燃料噴射時期において燃料噴射を行い、前記圧縮着火内燃機関の機関回転速度を始動完了回転速度まで上昇させる圧縮着火内燃機関の始動制御方法である。
【００２８】
この圧縮着火内燃機関の始動制御における所定期間、第一着火時期、第一燃料噴射時期、第二着火時期、第二燃料噴射時期については、上述した通りである。これにより、機関始動に要する時間をより短くすることが可能となり、以て機関始動に要する燃料消費量を抑制するとともに機関始動時の燃焼を安定させてエミッションの悪化を抑制し得る。
【発明の効果】
【００２９】
本発明に係る圧縮着火内燃機関の始動制御装置、および始動制御方法においては、圧縮着火内燃機関の機関始動時において、機関始動に要する燃料消費量を抑制するとともに機関始動時の燃焼を安定させて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】
【００３０】
ここで、本発明に係る圧縮着火内燃機関の始動制御装置、および始動制御方法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】
【００３１】
図１は、本発明が適用される圧縮着火内燃機関（以下、単に「内燃機関」という）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。内燃機関１は、気筒２内に直接燃料を噴射することが可能な燃料噴射弁３を備えている。そして、気筒２内において、ピストン４が往復運動を行う。また、内燃機関１には吸気通路が吸気ポート７を介して燃焼室に接続される。同様に、内燃機関１には排気通路が排気ポート８を介して、燃焼室に接続される。ここで、吸気ポート７と燃焼室との間には吸気弁５が、排気ポート８と燃焼室との間には排気弁６が設けられている。
【００３２】
また、内燃機関１には、該内燃機関１を制御するための電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という）１０が併設されている。このＥＣＵ１０は、ＣＰＵの他、後述する各種の制御ルーチン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に応じて内燃機関１の運転状態等を制御するユニットである。ここで、燃料噴射弁３は、ＥＣＵ１０からの制御信号によって開閉動作を行う。
【００３３】
更に、内燃機関１のイグニッションスイッチ１１、内燃機関１の冷却水温度Ｔｈｗを検出する水温センサ１２、排気ポート８を通って排気通路へ流れた排気の温度を検出する排気温度センサ１４が、ＥＣＵ１０と電気的に接続されている。これにより、ＥＣＵ１０は、それぞれ、内燃機関１への機関始動指令Ｉ／Ｇ、冷却水温度Ｔｈｗ、排気温度Ｔｈｅｘを受け取る。また、クランクポジションセンサ１３がＥＣＵ１０と電気的に接続されている。これにより、ＥＣＵ１０は内燃機関１の出力軸の回転角に応じた信号を受け取って内燃機関１の機関回転速度Ｎｅ等を算出する。
【００３４】
ここで、図２に基づいて気筒２内での燃料の着火時期について説明する。図２は、燃料の着火時期と気筒２内の温度および内燃機関１の出力トルクとの関係を表す図である。図２の横軸は内燃機関１のクランクアングルを表し、図中ＴＤＣとあるのは圧縮工程上死点を意味する。また、縦軸は図２中の線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３で表されるクランクアングルに対する気筒２内の温度、出力トルク、気筒２内での燃焼における冷却損失の推移の各々に対応する値である。
【００３５】
図２中の期間ΔＴ１は、圧縮行程上死点ＴＤＣ近傍の期間である。そして、期間ΔＴ１においては、気筒２内に燃料噴射弁３から機関始動のための燃料が噴射されている場合、線Ｌ１で表されるように、気筒２内の温度が安定燃焼温度を超える。即ち、ピストン４の圧縮動作によって気筒２内の混合気が圧縮されて、気筒２内の温度が安定燃焼温度を超えることで、燃料の着火が容易になるとともに安定して燃焼する。
【００３６】
一方で、線Ｌ３で表されるように、期間ΔＴ１においては、燃焼における冷却損失比較的高い。これは、期間ΔＴ１においては、ピストンが比較的圧縮行程上死点ＴＤＣに近い位置にあるため、気筒２内で生じた熱エネルギーが効率的にピストンを押し出す力とならず、その多くが気筒２やその他の内燃機関１の機関要素を暖機するためのエネルギーとして消費されてしまうからである。
【００３７】
換言すると、期間ΔＴ１における燃料の着火、燃焼は、燃料の着火性、燃焼状態の安定性という観点から見るとより好適な時期における燃料の着火、燃焼であるが、内燃機関の加速性、即ち機関回転速度の上昇の効率性という観点から見ると比較的低加速性、低効率性の燃料の着火、燃焼である。そこで、以下、期間ΔＴ１での燃料の着火時期を第一着火時期といい、第一着火時期での燃料の着火を可能とする燃料噴射弁３からの燃料噴射を暖機モード燃料噴射という。例えば、暖機モード燃料噴射が行われる時期としては、期間ΔＴ１の何れかの時期でもよく、また第一着火時期に噴射燃料が着火されるのであれば、吸気行程や圧縮行程中期等の時期であっていわゆる予混合気が気筒２内に形成し得る時期であっても良い。
【００３８】
また、図２中の期間ΔＴ２は、期間ΔＴ１より遅角側の期間である。そして、期間ΔＴ２においては、気筒２内に燃料噴射弁３から機関始動のための燃料が噴射されている場合、線Ｌ２で表されるように、気筒２内で燃料が着火、燃焼したとき、内燃機関１の出力トルクが概ねピークとなる。即ち、ピストン４の位置が圧縮行程上死点ＴＤＣより下がった位置にあるため、気筒２内で生じた熱エネルギーが効率的にピストンを押し出す力となる。そのため、線Ｌ３で表されるように期間ΔＴ２においては、燃焼における冷却損失が比較的低い。
【００３９】
一方で、ピストン４の位置が圧縮行程上死点ＴＤＣより下がった位置にあるため、線Ｌ１で表されるように、圧縮動作による気筒２内の温度が期間ΔＴ１の場合と比べて低くなる。その結果、気筒２内の燃料の着火性が低下し燃焼が不安定となる虞がある。特に、外気温度が低く気筒２内に形成される混合気の温度が低くなるときや、気筒２の温度が低く燃焼エネルギーが外部に流出しやすい極低温時の機関始動時においては、燃焼の不安定性が機関始動に支障を及ぼす場合がある。この結果、機関始動時における機関回転速度が安定しない虞がある。
【００４０】
換言すると、期間ΔＴ２における燃料の着火、燃焼は、内燃機関の加速性、即ち機関回転速度の上昇の効率性という観点から見ると比較的高加速性、高効率性の燃料の着火、燃焼であるが、燃料の着火性、燃焼状態の安定性という観点から見ると燃焼が不安定となりやすい時期における燃料の着火、燃焼である。そこで、以下、期間ΔＴ２での燃料の着火時期を第二着火時期といい、第二着火時期での燃料の着火を可能とする燃料噴射弁３からの燃料噴射を加速モード燃料噴射という。例えば、加速モード燃料噴射が行われる時期としては、期間ΔＴ２の何れかの時期でもよく、また第二着火時期に噴射燃料が着火されるのであれば、時期ΔＴ１が経過した後から期間ΔＴ２に至るまでの時期であってもよい。尚、加速モード燃料噴射を行うときは、暖機モード燃料噴射を行わないのが好ましい。暖機モード燃料噴射による燃料の燃焼によって、加速モード燃料噴射による燃料が期間ΔＴ２よりも早い時期に着火、燃焼する虞があるからである。
【００４１】
このように、内燃機関始動時において、即ち内燃機関１においてクランキングを開始してから機関回転速度が始動完了回転速度に上昇するまでの期間において、暖機モード燃料噴射または加速モード燃料噴射の何れかのみを行うと、低加速性による機関始動時間の長期化または燃料の着火の困難性、燃焼の不安定性による機関回転速度の不安定性等の問題が生じる。そこで、内燃機関１の機関始動時においては、図３に示す燃料噴射制御（以下、「機関始動制御」という）を行う。尚、図３に示す機関始動制御は、内燃機関１の機関始動時において実行されるルーチンである。また、図４に、図３示す機関始動制御が行われる際の機関回転速度の推移（図４中、線Ｌ４で表される）および気筒２内の温度の推移（図４中、線Ｌ５で表される）を示す。図４の横軸は時間を表し、縦軸は機関回転速度燃料噴射量を表す。
【００４２】
Ｓ１０１では、イグニッションスイッチ１１から機関始動指令Ｉ／Ｇが発せられたか否
かが判定される。イグニッションスイッチ１１から機関始動指令Ｉ／Ｇが発せられたと判定されるとＳ１０２へ進み、イグニッションスイッチ１１から機関始動指令Ｉ／Ｇが発せられていないと判定されるとＳ１０１の処理が再び行われる。
【００４３】
Ｓ１０２では、水温センサ１２よって検出される冷却水温度Ｔｈｗが基準冷却水温度Ｔｈｗ０より低いか否かが判定される。即ち、水温センサ１２よって検出される冷却水温度Ｔｈｗが基準冷却水温度Ｔｈｗ０以上であるときは、内燃機関１は既に機関始動が完了しており、以前に発せられた機関始動指令Ｉ／Ｇが誤指令であったことを意味する。水温センサ１２よって検出される冷却水温度Ｔｈｗが基準冷却水温度Ｔｈｗ０より低いと判定されると、内燃機関１においてクランキングが開始されるとともにＳ１０３へ進む。尚、このクランキングが開始された時点が、図４における時期Ｔ１に相当する。水温センサ１２よって検出される冷却水温度Ｔｈｗが基準冷却水温度Ｔｈｗ０以上であると判定されると、本制御を終了する。
【００４４】
先述したように、気筒２内温度Ｔｈｃｙｌは、気筒２内に噴射された燃料の着火性、燃焼の安定性に大きく影響する要素である。そこで、Ｓ１０３では、気筒２内温度Ｔｈｃｙｌが推定される。具体的には、機関始動開始時は水温センサ１２によって検出される冷却水温度Ｔｈｗを気筒２内温度Ｔｈｃｙｌとし、その後機関始動が行われている時間に応じて気筒２内温度Ｔｈｃｙｌを増加していく。ここで、後述する暖機モード燃料噴射が行われる場合と加速モード燃料噴射が行われる場合とでは、気筒２内に発生する熱エネルギーの気筒２内温度Ｔｈｃｙｌへの寄与の程度が異なるため、それぞれの燃料噴射を考慮して、気筒２内温度Ｔｈｃｙｌが推定される。
【００４５】
Ｓ１０４では、Ｓ１０３で推定された気筒２内温度Ｔｈｃｙｌが、基準気筒内温度Ｔｈｃｙｌ０より高いか否かが判定される。ここで、基準気筒内温度Ｔｈｃｙｌ０とは、加速モード燃料噴射によって噴射された燃料の着火性および該燃料の燃焼の安定性が比較的良好であって、加速モード燃料噴射によって機関始動を行う場合であっても、燃焼の不安定性に起因する機関回転速度の変動が機関始動に影響しない程度に抑制され得る気筒２内の温度をいう。
【００４６】
そこで、気筒２内温度Ｔｈｃｙｌが基準気筒内温度Ｔｈｃｙｌ０以下であると判定される場合には、気筒２内温度Ｔｈｃｙｌが比較的低いため加速モード燃料噴射によって機関始動を行うと、噴射された燃料の着火性が低く、また該燃料の燃焼の安定性が低いために、機関回転速度の変動が大きくなる。従って、この場合には、Ｓ１０５に進み、燃料の着火性が比較的良く、燃焼が安定している暖機モード燃料噴射を行う。これにより、機関回転速度の上昇率は低いものの、燃焼の安定性が確保されるとともに、気筒２内の温度上昇が効率的に行われる。
【００４７】
一方で、気筒２内温度Ｔｈｃｙｌが基準気筒内温度Ｔｈｃｙｌ０より高いと判定される場合には、気筒２内温度Ｔｈｃｙｌが比較的高いため加速モード燃料噴射によって機関始動を行う場合でも、噴射された燃料の着火性および該燃料の燃焼の安定性が担保される。そこで、この場合には、Ｓ１０６に進み、機関回転速度の上昇率が高い加速モード燃料噴射を行う。これにより、燃料の着火性および燃焼の安定性が担保された状態で、機関回転速度を効率的に上昇させることが可能となる。尚、暖機モード燃料噴射から加速モード燃料噴射への切換が行われる時点が、図４においては時期Ｔ２となる。加速モード燃料噴射に切り換えられることで、機関回転速度の上昇率が大きく上昇する一方で、気筒２内温度の上昇率が低下する。
【００４８】
Ｓ１０５またはＳ１０６の処理が終了すると、Ｓ１０７へ進む。Ｓ１０７では、機関回転速度が始動完了回転速度Ｎｃを超えたか否かが判定される。即ち、内燃機関１の機関始
動が完了したか否かが判定される。機関回転速度が始動完了回転速度Ｎｃを超えたと判定されると、本制御を終了する。機関回転速度が始動完了回転速度Ｎｃを超えた時点が、図４において時期Ｔ３となる。機関回転速度が始動完了回転速度Ｎｃを超えていないと判定されると、再びＳ１０３以降の処理が行われる。
【００４９】
本制御によると、気筒２内温度が基準気筒内温度Ｔｈｃｙｌ０より低い場合には暖機モード燃料噴射が、気筒２内温度が基準気筒内温度Ｔｈｃｙｌ０以上であるときは加速モード燃料噴射が行われて、機関回転速度の上昇が図られる。これにより、機関始動時の燃焼の安定性が担保されるとともに、機関始動に要する時間を可及的に短くすることが可能となる。その結果、機関始動に要する燃料消費量を抑制するとともに機関始動時の燃焼を安定させてエミッションの悪化を抑制することが可能となる。
【実施例２】
【００５０】
次に、図１に示す内燃機関１における機関始動制御の第２の実施例について、図５の制御フローに基づいて説明する。尚、図５に示す機関始動制御中の処理が、図３に示す機関始動制御中の処理と同一の内容である場合には、同一の参照番号を付して、その説明を省略する。
【００５１】
図５に示す機関始動制御の図３に示す機関始動制御に対する相違点は、加速モード燃料噴射が行われるときの燃焼安定状態に基づく補正が行われる点（図５中の処理Ｓ２０１〜Ｓ２０６の処理）である。以下、主にその燃焼安定状態に基づく補正について説明する。
【００５２】
本機関始動制御においては、Ｓ１０６の処理が終了するとＳ２０１へ進む。Ｓ２０１では、加速モード燃料噴射が行われているときの気筒２内において燃焼安定状態が失火状態であるか否かが判定される。ここで、燃焼安定状態とは、気筒２内の燃焼の安定性を表す状態である。そして、燃焼安定状態が失火状態となることは、加速モード燃料噴射によって噴射された燃料が良好に燃焼されないため機関始動時の機関回転速度が大きく低下することを意味する。そこで、燃焼安定状態が失火状態であるか否かの判定は、機関回転速度の変動に基づいて行われる。この他に、気筒２内の圧力変動が大きく低下することをもって、または排気温度センサ１４によって検出される排気温度Ｔｈｅｘが大きく低下することをもって、燃焼安定状態が失火状態であるとの判定を行っても良い。
【００５３】
ここで、Ｓ１０４において気筒２内温度Ｔｈｃｙｌが基準気筒内温度Ｔｈｃｙｌ０より高いと判定された後に燃焼安定状態が失火状態となる場合には、Ｓ１０４における判定の基準となる基準気筒内温度Ｔｈｃｙｌ０の値が適当でない場合が考えられる。そこで、Ｓ２０１において燃焼安定状態が失火状態であると判定されると、Ｓ２０２に進み、基準気筒内温度Ｔｈｃｙｌ０の値を１０℃上昇する補正を行う。これにより、気筒２内温度Ｔｈｃｙｌにおける暖機モード燃料噴射が行われるべき領域が拡大されることになり、それが再びＳ１０４の判定が行われるときに適用される。これによって、気筒２内温度Ｔｈｃｙｌが更に上昇された後に加速モード燃料噴射が行われることになり、加速モード燃料噴射が行われているときに燃焼安定状態が失火状態となることで機関回転速度が大きく変動するのを抑制することが可能となる。Ｓ２０２の処理が終了すると、Ｓ１０７へ進む。
【００５４】
一方で、Ｓ２０１において燃焼安定状態が失火状態でないと判定されると、Ｓ２０３に進む。Ｓ２０３では、着火カウンタの値が１増加される。ここで、着火カウンタとは、Ｓ２０１において燃焼状態が失火状態でないと判定される毎にカウントされるカウンタである。Ｓ２０３の処理が終了すると、Ｓ２０４へ進む。
【００５５】
Ｓ２０４では、着火カウンタの値が４を超えているか否かが判定される。着火カウンタの値が４を超えているときはＳ２０５へ進み、超えていないときはＳ１０７へ進む。
【００５６】
Ｓ２０５では、基準気筒内温度Ｔｈｃｙｌ０の値を２℃下降する補正を行う。従って、基準気筒内温度Ｔｈｃｙｌ０の値を下降する補正は、燃焼安定状態が失火状態でないと４回判定されて初めて、行われる。これにより、気筒２内温度Ｔｈｃｙｌにおける暖機モード燃料噴射が行われるべき領域が縮小されることになり、それが再びＳ１０４の判定が行われるときに適用される。これにより、暖機モード燃料噴射から加速モード燃料噴射への切換がより速やかに行われることになり、機関始動に要する時間を短縮することが可能となる。Ｓ２０５の処理が終了するとＳ２０６へ進み、着火カウンタの値を０にリセットする。Ｓ２０６の処理が終了すると、Ｓ１０７へ進む。
【００５７】
本制御によると、気筒２内温度が基準気筒内温度Ｔｈｃｙｌ０より低い場合には暖機モード燃料噴射が、気筒２内温度が基準気筒内温度Ｔｈｃｙｌ０以上であるときは加速モード燃料噴射が行われて、機関回転速度の上昇が図られる。これにより、機関始動時の燃焼の安定性が担保されるとともに、機関始動に要する時間を可及的に短くすることが可能となる。その結果、機関始動に要する燃料消費量を抑制するとともに機関始動時の燃焼を安定させてエミッションの悪化を抑制することが可能となる。尚、本制御中、基準気筒内温度Ｔｈｃｙｌ０の値の補正値を１０℃上昇、２℃下降としたが、これは内燃機関１における機関始動の状態に応じて、適宜変更しても良い。
【００５８】
更には、加速モード燃料噴射が行われているときの燃焼安定状態に基づいて、暖機モード燃料噴射と加速モード燃料噴射との切換判断の基準値を補正することで、燃焼の安定性と機関回転速度の加速性の均衡がとれたより適した時点において、暖機モード燃料噴射と加速モード燃料噴射との切換が可能となり、より速やかな機関始動が達成される。
【実施例３】
【００５９】
次に、図１に示す内燃機関１における機関始動制御の第３の実施例について、図６の制御フローに基づいて説明する。尚、図６に示す機関始動制御中の処理が、図３および図５に示す機関始動制御中の処理と同一の内容である場合には、同一の参照番号を付して、その説明を省略する。
【００６０】
図６に示す機関始動制御の図５に示す機関始動制御に対する相違点は、加速モード燃料噴射が行われるときの燃焼安定状態に基づく補正の対象（図５中の処理Ｓ３０１、Ｓ３０２の処理）である。以下、主にその燃焼安定状態に基づく補正について説明する。
【００６１】
本機関始動制御においては、Ｓ２０１において燃焼安定状態が失火状態であると判定されるときは、Ｓ３０１へ進み、Ｓ１０３で推定される気筒２内温度Ｔｈｃｙｌの値を１０℃下降する補正を行う。これにより、気筒２内温度Ｔｈｃｙｌにおける暖機モード燃料噴射が行われるべき領域が結果的に拡大されることになり、以下の処理において補正後の気筒２内温度Ｔｈｃｙｌが適用される。これによって、気筒２内温度Ｔｈｃｙｌが更に上昇された後に加速モード燃料噴射が行われることになり、加速モード燃料噴射が行われているときに燃焼安定状態が失火状態となることで機関回転速度が大きく変動するのを抑制することが可能となる。Ｓ３０１の処理が終了すると、Ｓ１０７へ進む。
【００６２】
一方で、Ｓ２０１において燃焼安定状態が失火状態でないと判定され、且つ着火カウンタの値が４を超えると判定されるときは、Ｓ３０２へ進み、Ｓ１０３で推定される気筒２内温度Ｔｈｃｙｌの値を２℃上昇する補正を行う。これにより、気筒２内温度Ｔｈｃｙｌにおける暖機モード燃料噴射が行われるべき領域が縮小されることになり、以下の処理において補正後の気筒２内温度Ｔｈｃｙｌが適用される。これにより、暖機モード燃料噴射から加速モード燃料噴射への切換がより速やかに行われることになり、機関始動に要する時間を短縮することが可能となる。Ｓ３０２の処理が終了するとＳ２０６へ進み、着火カ
ウンタの値を０にリセットする。
【００６３】
本制御によると、図５に示す機関始動制御と同様に、機関始動に要する燃料消費量を抑制するとともに機関始動時の燃焼を安定させてエミッションの悪化を抑制することが可能となる。更には、燃焼の安定性と機関回転速度の加速性の均衡がとれたより適した時点において、暖機モード燃料噴射と加速モード燃料噴射との切換が可能となり、より速やかな機関始動が達成される。
【００６４】
そして、加速モード燃料噴射時の燃焼安定状態に基づいて、気筒２内の推定温度をより適正な温度に補正することになるため、気筒２内温度Ｔｈｃｙｌを用いるその他の制御、例えば機関始動完了後の排気浄化のための燃料噴射制御等にも好適に適用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の実施の形態に係る圧縮着火内燃機関の始動制御装置、および始動制御方法が適用される圧縮着火内燃機関の概略構成を表す第一の図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る圧縮着火内燃機関の始動制御装置における燃料の着火時期と気筒内温度および出力トルクとの関係を表す図である。
【図３】本発明の第一の実施例に係る圧縮着火内燃機関の始動制御装置において、機関始動時に実行される機関始動制御に関するフローチャートである。
【図４】本発明の第一の実施例に係る圧縮着火内燃機関の始動制御装置において、図３に示す機関始動制御が行われている際の機関回転速度および気筒内温度の推移を表す図である。
【図５】本発明の第二の実施例に係る圧縮着火内燃機関の始動制御装置において、機関始動時に実行される機関始動制御に関するフローチャートである。
【図６】本発明の第三の実施例に係る圧縮着火内燃機関の始動制御装置において、機関始動時に実行される機関始動制御に関するフローチャートである。
【符号の説明】
【００６６】
１・・・・内燃機関
２・・・・気筒
３・・・・燃料噴射弁
４・・・・ピストン
５・・・・吸気弁
６・・・・排気弁
７・・・・吸気ポート
８・・・・排気ポート
１０・・・・ＥＣＵ
１１・・・・イグニッションスイッチ
１２・・・・水温センサ
１３・・・・クランクポジションセンサ
１４・・・・排気開度センサ
【図１】
2005201063.tif 000003
【図２】
2005201063.tif 000004
【図３】
2005201063.tif 000005
【図４】
2005201063.tif 000006
【図５】
2005201063.tif 000007
【図６】
2005201063.tif 000008