(57)【要約】【課題】  内燃機関の始動時に発生する自着火を抑制する内燃機関の始動制御装置を提供する。【解決手段】  内燃機関１の燃焼室６内の燃料混合気に点火する点火手段１２と、前記内燃機関の始動を要求する始動要求手段２３と、前記内燃機関を始動させる始動手段２０と、前記始動要求手段の始動要求時における前記内燃機関の自着火の可能性を判定する判定手段２３と、前記判定手段が前記内燃機関の自着火の可能性が所定のレベルよりも高いと判定した場合は前記始動要求手段からの始動要求後に前記点火手段により前記燃焼室内の燃料混合気を点火させ、この後、前記始動手段により前記内燃機関を始動させる始動手順制御手段２３と、を始動制御装置に設ける。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃焼室内の燃料混合気に点火する点火手段と、前記内燃機関の始動を要求する始動要求手段と、前記内燃機関を始動させる始動手段と、前記始動要求手段の始動要求時における前記内燃機関の自着火の可能性を判定する判定手段と、前記判定手段が前記内燃機関の自着火の可能性が所定のレベルよりも高いと判定した場合は前記始動要求手段からの始動要求後に前記点火手段により前記燃焼室内の燃料混合気を点火させ、この後、前記始動手段により前記内燃機関を始動させる始動手順制御手段と、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】
前記内燃機関の始動時に最初に圧縮行程となる気筒を判別する圧縮気筒判別手段を備え、前記始動手順制御手段は、前記圧縮気筒判別手段が判別した前記始動時に最初に圧縮行程となる気筒に対してのみ前記点火手段による前記燃焼室内の燃料混合気の点火を行うことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の始動制御装置。
【請求項３】
内燃機関の燃焼室内へ燃料を噴射する燃料噴射手段と、前記内燃機関の始動を要求する始動要求手段と、前記内燃機関を始動させる始動手段と、前記始動要求手段の始動要求時における前記内燃機関の自着火の可能性を判定する判定手段と、前記判定手段が前記内燃機関の自着火の可能性が所定のレベルよりも高いと判定した場合は前記燃料噴射手段により前記燃焼室内へ燃料を噴射させ、この後、前記始動手段により前記内燃機関を始動させる始動手順制御手段と、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４】
前記判定手段は前記内燃機関の温度を参照して前記内燃機関の自着火の可能性を判定し、前記始動手順制御手段は、前記内燃機関の温度に基づいて前記燃料噴射手段から噴射させる燃料量を調整することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の始動制御装置。
【請求項５】
前記始動手順制御手段は、前記内燃機関の温度が高いほど前記燃料量を増加させることを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の始動制御装置。
【請求項６】
前記内燃機関の始動時に最初に圧縮行程となる気筒を判別する圧縮気筒判別手段を備え、前記始動手順制御手段は、前記圧縮気筒判別手段が判別した前記始動時に最初に圧縮行程となる気筒に対してのみ前記燃料噴射手段による前記燃焼室への燃料の噴射を行うことを特徴とする請求項３〜５のいずれか一項に記載の内燃機関の始動制御装置。
【請求項７】
吸気弁及び排気弁のうち少なくともいずれか一方の動弁特性を任意に変更可能な動弁機構と、内燃機関の始動を要求する始動要求手段と、前記内燃機関を始動させる始動手段と、前記内燃機関の始動時における最初の燃焼を検知する検知手段と、前記始動要求手段の始動要求時における前記内燃機関の自着火の可能性を判定する判定手段と、前記判定手段が前記内燃機関の自着火の可能性が所定のレベルよりも高いと判定した場合は、前記内燃機関の燃焼室の圧力が所定の圧力よりも上昇しないように前記動弁機構により前記吸気弁及び前記排気弁のうち少なくともいずれか一方の動弁特性を変更させた後、前記始動手段により前記内燃機関を始動させ、前記検知手段が前記内燃機関の最初の燃焼を検知した後に前記変更させた動弁特性を変更前の状態に戻す始動手順制御手段と、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８】
前記始動手順制御手段は、前記動弁機構により前記吸気弁の閉弁時期を遅角させて前記内燃機関の燃焼室の圧力上昇を抑止し、前記最初の燃焼を検知した後に前記吸気弁の閉弁時期を進角させることを特徴とする請求項７に記載の内燃機関の始動制御装置。
【請求項９】
前記判定手段は前記内燃機関の温度を参照して前記内燃機関の自着火の可能性を判定し、前記始動手順制御手段は前記温度が高いほど前記吸気弁の閉弁時期を遅角させることを特徴とする請求項８に記載の内燃機関の始動制御装置。
【請求項１０】
前記始動手段として始動モータと前記始動モータに電力を供給する蓄電器とが設けられ、前記検知手段は前記蓄電器の電圧の変化によって前記内燃機関の最初の燃焼を検知することを特徴とする請求項７〜９のいずれか一項に記載の内燃機関の始動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の始動時における自着火を抑制する始動制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の停止操作後も点火制御を継続して行い、気筒内の未燃燃料を完全に燃焼させてから点火制御を停止することで排気エミッション性能を向上させる技術が知られている（特許文献１参照）。その他、本発明に関連する技術として特許文献２〜４が存在する。
【特許文献１】特開平５−３１２０８３号公報
【特許文献２】特開２００２−４９８５号公報
【特許文献３】特開２００１−１７３４８８号公報
【特許文献４】特開平１０−２２７２３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
気筒内へ直接燃料を噴射するいわゆる筒内直噴型のエンジンでは、比較的貫徹力の高い燃料噴射が行われるため筒内壁面に燃料が付着しやすい。そして、この付着した燃料がエンジンの停止中に気化することで、気筒内に可燃ガス濃度の高い燃料混合気をつくる可能性がある。特に、高負荷運転からエンジンを停止した場合等はエンジンが高温のまま停止するため、付着した燃料が気化しやすく、気筒内の燃料混合気が可燃濃度に達している可能性が高い。このように気筒内に可燃ガス濃度の高い燃料混合気がある状態でエンジンの再始動を行った場合、クランキング時の圧縮行程において自着火を起こすおそれがある。さらにエンジンの温度が高い場合は自着火を起こしやすくなる。この自着火は、異音やクランク軸の逆転等を発生させ、始動性を悪化させる。
【０００４】
また、自着火は、吸気ポートに付着した燃料が気化して気筒内に流入することでも発生するため、筒内直噴型のエンジンに限らず吸気ポートに燃料を噴射するエンジン等でも発生する可能性がある。
【０００５】
しかしながら、従来の技術ではエンジンの停止時にしか未燃燃料を燃焼させていない。そのため、エンジンの停止時に気筒内の未燃燃料を可燃濃度未満にした場合でも、エンジン停止中における付着燃料の気化により、再始動時に未燃燃料が可燃濃度に達して自着火を起こすおそれがある。
【０００６】
そこで、本発明は、内燃機関の始動時に発生する自着火を抑制す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】
【０００７】
本発明の第１の始動制御装置は、内燃機関の燃焼室内の燃料混合気に点火する点火手段と、前記内燃機関の始動を要求する始動要求手段と、前記内燃機関を始動させる始動手段と、前記始動要求手段の始動要求時における前記内燃機関の自着火の可能性を判定する判定手段と、前記判定手段が前記内燃機関の自着火の可能性が所定のレベルよりも高いと判定した場合は前記始動要求手段からの始動要求後に前記点火手段により前記燃焼室内の燃料混合気を点火させ、この後、前記始動手段により前記内燃機関を始動させる始動手順制御手段と、を備えたことにより、上述した課題を解決する（請求項１）。
【０００８】
本発明の第１の始動制御装置によれば、判定手段により自着火の可能性が高いと判定された場合は、内燃機関の始動前に燃焼室内の燃料混合気を点火させ、燃料混合気を燃焼させるので、自着火を抑制することができる。また、燃料混合気は燃焼後に排出されるので、排気エミッションの悪化を防止することもできる。
【０００９】
本発明の第１の始動制御装置は、前記内燃機関の始動時に最初に圧縮行程となる気筒を判別する圧縮気筒判別手段を備え、前記始動手順制御手段は、前記圧縮気筒判別手段が判別した前記始動時に最初に圧縮行程となる気筒に対してのみ前記点火手段による前記燃焼室内の燃料混合気の点火を行ってもよい（請求項２）。このように、始動時に最初に圧縮行程となる気筒にのみ点火を行うことで、点火時の消費電力を低減できる。
【００１０】
本発明の第２の始動制御装置は、内燃機関の燃焼室内へ燃料を噴射する燃料噴射手段と、前記内燃機関の始動を要求する始動要求手段と、前記内燃機関を始動させる始動手段と、前記始動要求手段の始動要求時における前記内燃機関の自着火の可能性を判定する判定手段と、前記判定手段が前記内燃機関の自着火の可能性が所定のレベルよりも高いと判定した場合は前記燃料噴射手段により前記燃焼室内へ燃料を噴射させ、この後、前記始動手段により前記内燃機関を始動させる始動手順制御手段と、を備えたことにより、上述した課題を解決する（請求項３）。
【００１１】
本発明の第２の始動制御装置によれば、自着火の可能性が高いと判定された場合は、始動手段による始動前に燃焼室内へ燃料を噴射し、噴射した燃料の気化潜熱により燃焼室内の温度を低下させる。また、噴射した燃料により、燃料混合気の空燃比を燃料が過剰なリッチ状態にすることができる。このように燃焼室温度の低下と燃料混合気の空燃比のリッチ化により、始動時の自着火を抑制することができる。
【００１２】
本発明の第２の始動制御装置において、前記判定手段は前記内燃機関の温度を参照して前記内燃機関の自着火の可能性を判定し、前記始動手順制御手段は、前記内燃機関の温度に基づいて前記燃料噴射手段から噴射させる燃料量を調整してもよい（請求項４）。このように噴射する燃料量を調整することで、適正に内燃機関の温度を低下させることができる。
【００１３】
本発明の第２の始動制御装置において、前記始動手順制御手段は、前記内燃機関の温度が高いほど前記燃料量を増加させてもよい（請求項５）。燃料量を増加させることによって気化潜熱を大きくすることができるので、温度を速やかに低下させることができる。
【００１４】
本発明の第２の始動制御装置は、前記内燃機関の始動時に最初に圧縮行程となる気筒を判別する圧縮気筒判別手段を備え、前記始動手順制御手段は、前記圧縮気筒判別手段が判別した前記始動時に最初に圧縮行程となる気筒に対してのみ前記燃料噴射手段による前記燃焼室への燃料の噴射を行ってもよい（請求項６）。このように、始動時に最初に圧縮行程となる気筒にのみ燃料の噴射を行うことで、燃料の消費量が低減できる。
【００１５】
本発明の第３の始動制御装置は、吸気弁及び排気弁のうち少なくともいずれか一方の動弁特性を任意に変更可能な動弁機構と、内燃機関の始動を要求する始動要求手段と、前記内燃機関を始動させる始動手段と、前記内燃機関の始動時における最初の燃焼を検知する検知手段と、前記始動要求手段の始動要求時における前記内燃機関の自着火の可能性を判定する判定手段と、前記判定手段が前記内燃機関の自着火の可能性が所定のレベルよりも高いと判定した場合は、前記内燃機関の燃焼室の圧力が所定の圧力よりも上昇しないように前記動弁機構により前記吸気弁及び前記排気弁のうち少なくともいずれか一方の動弁特性を変更させた後、前記始動手段により前記内燃機関を始動させ、前記検知手段が前記内燃機関の最初の燃焼を検知した後に前記変更させた動弁特性を変更前の状態に戻す始動手順制御手段と、を備えたことにより、上述した課題を解決する（請求項７）。
【００１６】
本発明の第３の始動制御装置によれば、自着火の可能性が高いと判定された場合は、吸気及び排気弁の動弁特性（開閉タイミング、作用角、リフト量等）を変更して燃焼室の圧力の上昇を抑制するので、燃料混合気の圧縮による燃焼室内ガス温度の上昇を抑え、自着火を抑制することができる。また、最初の燃焼が検知された後は変更した動弁特性を戻すので、動弁特性の変更による始動性の悪化を抑えることができる。
【００１７】
本発明の第３の始動制御装置において、前記始動手順制御手段は、前記動弁機構により前記吸気弁の閉弁時期を遅角させて前記内燃機関の燃焼室の圧力上昇を抑止し、前記最初の燃焼を検知した後に前記吸気弁の閉弁時期を進角させてもよい（請求項８）。このように吸気弁の閉弁時期を変更することで、燃焼室の圧力を調整することができる。
【００１８】
本発明の第３の始動制御装置において、前記判定手段は前記内燃機関の温度を参照して前記内燃機関の自着火の可能性を判定し、前記始動手順制御手段は前記温度が高いほど前記吸気弁の閉弁時期を遅角させてもよい（請求項９）。このように内燃機関の温度に応じて閉弁時期を変更し、燃焼室内圧力の上昇を調整することで、自着火を適正に抑制することができる。
【００１９】
本発明の第３の始動制御装置において、前記始動手段として始動モータと前記始動モータに電力を供給する蓄電器とが設けられ、前記検知手段は前記蓄電器の電圧の変化によって前記内燃機関の最初の燃焼を検知してもよい（請求項１０）。最初の燃焼が発生するまでは始動モータの出力が大きいため蓄電器の電圧は下降し、最初の燃焼が発生した後は始動モータの出力が小さくなるので蓄電器の電圧は上昇する。そのため、この電圧の変化を監視することで、最初の燃焼を簡易に検知することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、内燃機関の始動時に発生する自着火を抑制できるので、異音やクランク軸の逆転等を防止して内燃機関の始動性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１に本発明の始動制御装置が適用される内燃機関の要部を示す。図１の内燃機関１は、筒内噴射式の４サイクルガソリンエンジンとして構成されており、そのシリンダブロック２には複数の気筒３（図１では一つのみを示す。）が形成され、各気筒３にはピストン４が上下動自在に挿入される。各気筒３の開口部はシリンダヘッド５で閉じられ、各気筒３には、気筒３の壁面とピストン４とシリンダヘッド５とによって燃焼室６が形成される。各燃焼室６には、吸気を取り込むための吸気通路７と、燃焼室６からの排気を所定の排気位置まで導くための排気通路８とが接続される。各燃焼室６は、これら通路７、８を燃焼室６に対して開閉するための吸気弁９及び排気弁１０と、燃焼室６へ燃料を噴射する燃料噴射手段としてのインジェクタ１１と、燃焼室６の燃料混合気に点火する点火手段としての点火プラグ１２と、をそれぞれ備える。各ピストン４の往復運動は、コンロッド１３を介してクランク軸１４へ回転運動として伝達される。
【００２２】
内燃機関１は、弁９、１０の動弁特性を任意に変更できる動弁機構１５を備えている。動弁機構１５は、弁９、１０を開閉させるカム装置１６、１７と、弁９、１０の動弁特性を変更させる動弁特性変更装置１８、１９とを備えている。また、内燃機関１には、始動手段として始動装置２０が設けられている。始動装置２０は、始動モータ２１と、始動モータ２１の回転運動をクランク軸１４へ伝達する減速機構（不図示）と、始動モータ２１へ電力を供給するバッテリ（蓄電器）２２とを備えている。
【００２３】
内燃機関１の運転状態は、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）２３により制御される。ＥＣＵ２３は、マイクロプロセッサ及びその動作に必要なＲＯＭ、ＲＡＭ等の周辺装置を組み合わせたコンピュータとして構成されている。ＥＣＵ２３は、例えばインジェクタ１１や点火プラグ１２の動作を制御して、内燃機関１が適正に運転されるように燃料噴射時期、燃料噴射量、点火時期を調整する。また、ＥＣＵ２３は、内燃機関１の運転状態に応じて動弁機構１５を制御し、弁９、１０の動弁特性を変更する。このような各種機器の動作を内燃機関１の運転状態に応じて適正に制御するため、ＥＣＵ２３には、例えば水温センサ２４から出力される内燃機関１の冷却水温度に対応した信号等が入力される。なお、これらの具体的な制御は公知のものと同様でよく、ここでは詳細を省略する。
【００２４】
ＥＣＵ２３は、始動装置２０の動作を制御して内燃機関１を始動させる。図２は、ＥＣＵ２３が内燃機関１を始動するために実行する制御ルーチンを示すフローチャートである。また、ＥＣＵ２３は、図２のルーチンとは異なるルーチンにより内燃機関１の始動を監視しており、例えばイグニッションスイッチ（ＩＧ）２５がオンの状態になる等所定の条件が満たされた場合に、内燃機関１の始動要求を発する。図２の制御ルーチンは、この始動要求が発せられた場合に実行される。ＥＣＵ２３は、これらの制御ルーチンを実行することにより、始動手順制御手段及び始動要求手段として機能する。
【００２５】
図２の制御ルーチンにおいて、ＥＣＵ２３はまずステップＳ１１で内燃機関１の冷却水温度が所定の温度以上か否かを判断する。冷却水温度は内燃機関１の温度と相関関係をもつ。従って、冷却水温度が高い場合は、始動時において内燃機関１が自着火を起こす可能性が高いと判断することができる。ＥＣＵ２３は、この処理を実行することで判定手段として機能する。冷却水温度が所定の温度以上であると判断した場合はステップＳ１２へ進み、ＥＣＵ２３は点火プラグ１２を動作させて、燃焼室６内の燃料混合気を燃焼させる。次のステップＳ１３では、ＥＣＵ２３は始動モータ２１を動作させて内燃機関１を始動させる。その後、今回の制御ルーチンを終了する。なお、ステップＳ１１で冷却水温度が所定の温度以上ではないと判断した場合はステップＳ１２がスキップされる。
【００２６】
図３に、図２の制御ルーチンを実行した場合の燃焼室６内における可燃ガス濃度及びガス温度の時間変化の一例を示す。高負荷運転から内燃機関１を停止させた場合、図３から明らかなように、燃焼室６内の可燃ガス濃度は、内燃機関１の停止時において図３の自着火を起こす濃度（自着火濃度）以下でも、気筒３の壁面に付着した燃料等の気化により内燃機関１の停止中に徐々に上昇し、自着火濃度以上になる。なお、自着火濃度は燃料混合気の圧縮過程で自着火する可能性のある濃度として実験的に定まる。また、このように内燃機関１を停止させた場合は、燃焼室６内のガス温度（内燃機関１の温度）も図３の自着火を起こす可能性の高い温度（自着火温度）以下に低下し難い。このような状態のときに内燃機関１の始動が要求された場合は、始動要求の直後にＥＣＵ２３が点火プラグ１２を動作させ、燃焼室６内の燃料混合気を燃焼させる。この燃焼により可燃ガス濃度は急激に減少し、自着火を起こす濃度以下になる。なお、この燃焼は、始動手段による始動前、ほぼ大気圧下の状態で行われる。そのため、クランク軸の逆転等は発生し難い。その後、始動モータ２１が起動され、内燃機関１のクランキングが開始される。
【００２７】
このように、図２の制御ルーチンを実行することで、自着火を起こす可能性の高い場合は、始動モータ２１によるクランキングの前に点火プラグ１２によって燃焼室６内の燃料混合気を燃焼させるので、自着火を抑制することができる。
【００２８】
次に、ＥＣＵ２３を始動手順制御手段として機能させるための制御ルーチンの他の例を図４及び図５により説明する。なお、図４及び図５において図２と同一の処理には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００２９】
図４の制御ルーチンでは、インジェクタ１１から燃料を噴射することにより内燃機関１の自着火を抑制する。図４の制御ルーチンは内燃機関１の始動要求時に実行される。図４の制御ルーチンにおいてＥＣＵ２３は、まずステップＳ１１で冷却水温度が所定の温度以上か否かを判断する。所定の温度以上であると判断した場合はステップＳ２１へ進み、ＥＣＵ２３はインジェクタ１１を動作させて燃焼室６内へ燃料を噴射させる。インジェクタ１１から噴射される燃料量は、例えば冷却水温度が高い場合は燃料量を増加させる等、冷却水温度に応じて調整される。その後ステップＳ１３へ進み、以降図２の制御ルーチンと同様の処理を行う。
【００３０】
図６に、図４の制御ルーチンを実行した場合の燃焼室６内における可燃ガス濃度及びガス温度の時間変化の一例を示す。図６から明らかなように、高負荷運転から内燃機関１を停止させた場合等の燃焼室６内の可燃ガス濃度は、内燃機関１の停止中における気筒３内に付着した燃料の気化等により図６の自着火濃度範囲内になる。また、燃焼室６内のガス温度も、図６の自着火温度以下に低下しない。このような状態のときに内燃機関１の始動が要求された場合は、始動要求の直後にＥＣＵ２３がインジェクタ１１を動作させ、燃焼室６内へ燃料を噴射させる。噴射された燃料は、気化潜熱によって燃焼室６内のガス温度を自着火温度以下へ低下させるとともに、燃料混合気の空燃比をリッチにして可燃ガス濃度を自着火濃度範囲外へ上昇させる。その後、始動モータ２１が起動され、内燃機関１のクランキングが開始される。
【００３１】
従って、図４の制御ルーチンを実行することでも、始動時の自着火を抑制することができる。なお、ＥＣＵ２３は、その機能として内燃機関１の運転中においてクランク軸１４の角度等を参照して各気筒３の点火時期等を把握し、内燃機関１の停止時には運転中に把握した点火時期等を参照して、次の始動時にいずれの気筒が最初に圧縮行程となる気筒かを判別する機能を有していてもよい。このように気筒を判別することで、ＥＣＵ２３は圧縮気筒判別手段として機能する。この場合、ＥＣＵ２３は、図２のステップＳ１２の処理又は図４のステップＳ２１の処理を、この始動時に最初に圧縮行程となる気筒の点火プラグ１２又はインジェクタ１１に対してのみ行ってもよい。このように最初に圧縮行程となる気筒のみに処理を行うことで、点火時の消費電力や噴射する燃料量が低減できる。
【００３２】
図５の制御ルーチンでは、吸気弁９の閉弁時期を変更することにより内燃機関１の自着火を抑制する。図５の制御ルーチンは、ＥＣＵ２３の起動と同時に開始され、ＥＣＵ２３の動作中は所定の周期で繰り返し実行される。図５の制御ルーチンにおいてＥＣＵ２３は、まずステップＳ３１で内燃機関１の始動要求があったか否かを判断する。始動要求がないと判断した場合は今回の制御ルーチンを終了する。始動要求があったと判断した場合はステップＳ３２へ進み、ＥＣＵ２３は始動モータ２１が動作しているか否かを判断する。始動モータ２１は動作していないと判断した場合はステップＳ１１へ進み、ＥＣＵ２３は冷却水温度が所定の温度以上か否かを判断する。冷却水温度が所定の温度以上であると判断した場合はステップＳ３３へ進み、ＥＣＵ２３は吸気弁９の閉弁時期を最遅角に設定する。なお、吸気弁９の閉弁時期を遅角させる位置は最遅角に限定されない。例えば、冷却水温度が高いほど閉弁時期を遅角させる等、冷却水温度に応じて閉弁時期の遅角量を設定してもよい。このように吸気弁９の閉弁時期を遅くすることで、クランキング時に燃焼室６内の圧力が自着火を起こす可能性の高い所定の圧力よりも上昇しないように、圧力を調整する。続くステップＳ１３においてＥＣＵ２３は、始動モータ２１を動作させる。なお、ステップＳ１１で冷却水温度が所定の温度以上ではないと判断した場合はステップＳ３３がスキップされる。
【００３３】
ステップＳ３２において、始動モータ２１が動作していると判断した場合は、ステップＳ３４へ進み、ＥＣＵ２３はバッテリ２２の電圧が内燃機関１の始動後における最初の極小値（第１極小値）を通過したか否かを判断する。図７に、内燃機関１の始動時におけるバッテリ２２の電圧の時間変化の一例を示す。図７から明らかなように、バッテリ２２の電圧は、始動時に最初に圧縮行程となる気筒３（第１圧縮気筒）が最初に上死点の位置を通過するまで上昇しない。そのため、第１圧縮気筒が最初に上死点を通過したか否かは、始動モータ２１の動作後におけるΔｔ間のバッテリ２２の電圧変化率ΔＶ（電圧変化の傾き）を監視することで判断することができる。例えば、ΔＶが０よりも大きくなった（電圧が第１極小値を通過した）場合に内燃機関１の最初の圧縮行程が終了し、最初の燃焼が行われたと判断することができる。このようにバッテリ２２の電圧を監視することで、ＥＣＵ２３は検知手段として機能する。ステップＳ３４において第１極小値を通過していないと判断した場合は、今回の制御ルーチンを終了する。一方、第１極小値を通過したと判断した場合はステップＳ３５へ進み、ＥＣＵ２３は吸気弁９の閉弁時期を進角させる。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
【００３４】
このように、吸気弁９の閉弁時期を変更して始動時における燃焼室内圧力の上昇を抑えることでも内燃機関１の自着火を抑制することができる。また、最初の燃焼の検知後は吸気弁９の閉弁時期を進角させるので、閉弁時期を遅角させたことによる始動性の悪化を短時間に抑えることができる。なお、燃焼室６の圧力調整は、吸気弁９の閉弁時期変更による調整に限定されない。例えば吸気弁９のリフト量等閉弁時期以外の動弁特性を変更して調整してもよく、また排気弁１０の動弁特性を変更して調整してもよい。また、第１圧縮気筒が上死点を通過したか否かは、バッテリ２２の電圧変化による検知に限定されず、例えば内燃機関１のトルク変化や燃焼室６内の圧力変化を監視して検知してもよい。
【００３５】
本発明の始動制御装置は、電動機及び発電機として機能するモータジェネレータと内燃機関とを動力源として搭載したいわゆるハイブリッド車両の内燃機関や、所定の条件が満たされた場合に内燃機関を一時的に停止させるいわゆるアイドリングストップを行う内燃機関における、内燃機関の再起動時にも適用できる。このような内燃機関では、内燃機関を一時的に停止させていた時間からも再起動時の自着火の可能性を判定することができる。
【００３６】
図８は、ＥＣＵ２３がこのような内燃機関を再起動するために実行する制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。図８のルーチンはＥＣＵ２３が起動されると開始され、ＥＣＵ２３の動作中は所定の周期で繰り返し実行される。なお、図８において図２と同一の処理には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００３７】
図８の制御ルーチンにおいて、ＥＣＵ２３はまずステップＳ４１で内燃機関１が停止中か否かを判断する。停止中ではないと判断した場合は今回の制御ルーチンを終了する。停止中であると判断した場合はステップＳ４２へ進み、ＥＣＵ２３は内燃機関１の再起動要求があったか否かを判断する。なお、この再起動要求は内燃機関１が一時的に停止している状態にあるときに、例えばアクセルペダルやクラッチペダルの踏み込み操作、変速機の操作などがあったときに発生する。再起動要求がないと判断した場合は今回の制御ルーチンを終了する。再起動要求があったと判断した場合はステップＳ４３へ進み、内燃機関１が停止してから所定時間が経過したか否かを判断する。所定時間は、例えば気筒３の壁面に付着した燃料が気化し、燃焼室６内の可燃ガス濃度が自着火濃度以上になる時間に設定される。所定時間を経過していると判断した場合は、ステップＳ１２へ進み、点火プラグ１２を動作させ、燃焼室６内の燃料混合気を燃焼させる。続くステップＳ１３では、ＥＣＵ２３は始動モータ２１を動作させて内燃機関１を始動させる。その後、今回の制御ルーチンを終了する。なお、ステップＳ４３で所定時間を経過していないと判断した場合はステップＳ１２がスキップされる。
【００３８】
このように図８の制御ルーチンを実行することで、内燃機関１を一時的に停止させてから再起動する場合の自着火を抑制することができる。なお、図８では点火プラグ１２を使用したが、インジェクタ１１や、弁９、１０を使用して自着火を抑制してもよい。このような内燃機関は、内燃機関の停止、再起動を行う回数が多いので本発明の始動制御装置が好適に適用される。
【００３９】
本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、種々の形態にて実施してよい。内燃機関は筒内噴射式の内燃機関に限定されず、吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射式の内燃機関にも適用できる。始動手段は始動モータに限定されず、例えば始動時に膨張行程にある気筒に燃焼を生じさせて内燃機関を始動させる方法等を適用することもできる。
【００４０】
自着火の可能性を判定する内燃機関の温度を取得する手段は、冷却水温度に限定されない。例えば内燃機関の潤滑油の温度や吸気温度から内燃機関の温度を取得してもよい。また、内燃機関の始動時におけるクランク軸の回転数が高い場合は自着火し難く、回転数が低い場合は自着火しやすいことから、始動時の回転数からも自着火の可能性を判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の始動制御装置が適用される内燃機関の要部を示す図。
【図２】図１のＥＣＵが内燃機関の始動を制御するために実行する第１の制御ルーチンを示す図。
【図３】図２の制御ルーチンを実行した場合の燃焼室内における可燃ガス濃度及び温度の時間変化の一例を示す図。
【図４】図１のＥＣＵが内燃機関の始動を制御するために実行する第２の制御ルーチンを示す図。
【図５】図１のＥＣＵが内燃機関の始動を制御するために実行する第３の制御ルーチンを示す図。
【図６】図４の制御ルーチンを実行した場合の燃焼室内における可燃ガス濃度及び温度の時間変化の一例を示す図。
【図７】内燃機関の始動時におけるバッテリ電圧の時間変化の一例を示す図。
【図８】所定の条件が満たされた場合に機関を一時的に停止させる内燃機関の再起動時にＥＣＵ２３が実行する制御ルーチンを示す図。
【符号の説明】
【００４２】
１  内燃機関
３  気筒
６  燃焼室
９  吸気弁
１０  排気弁
１１  インジェクタ（燃料噴射手段）
１２  点火プラグ（点火手段）
１５  動弁機構
２０  始動装置（始動手段）
２１  始動モータ
２２  バッテリ（蓄電器）
２３  エンジンコントロールユニット（始動要求手段、判定手段、始動手順制御手段、圧縮気筒判別手段、検知手段）
【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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