(57)【要約】【課題】  未燃炭化水素の排出が抑制された内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】  エンジン１は、複数の気筒と、複数の気筒の各々に対応して設けられる燃料噴射弁１２とを含む。車両は、クランクシャフト２６を強制回転させるモータジェネレータＭＧ１を含む。内燃機関の制御装置９は、クランクシャフト２６の停止状態から各燃料噴射弁からの第１回目の燃料噴射が終了するまでの燃料噴射の最初の１サイクルにおいて、各気筒に対応して順次噴射される燃料の噴射量を、最初の噴射の噴射量よりも最後の噴射の噴射量が小さくなるように、各燃料噴射弁を制御する。【選択図】        図１
2007040279.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載される内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関は、
複数の気筒と、
前記複数の気筒の各々に対応して設けられる燃料噴射弁とを含み、
前記車両は、
前記内燃機関のクランク軸を強制回転させる第１の回転電機を含み、
前記内燃機関の制御装置は、前記クランク軸の停止状態から各前記燃料噴射弁からの第１回目の燃料噴射が終了するまでの燃料噴射の最初の１サイクルにおいて、各気筒に対応して順次噴射される燃料の噴射量を、最初の噴射の噴射量よりも最後の噴射の噴射量が小さくなるように、各前記燃料噴射弁を制御する、内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記第１の回転電機は、前記内燃機関が運転停止した状態において前記内燃機関のクランク軸を前記内燃機関のアイドリング回転数以上に回転させ得るように構成される、請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記車両は、
車輪を回転するトルクを発生させるために前記内燃機関と併用される第２の回転電機をさらに含む、請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記車両は、
前記内燃機関のクランク軸、前記第１の回転電機の回転軸、および前記第２の回転電機の回転軸にそれぞれ機械的に結合された３つの軸を有し、前記３つの軸のうちいずれか２つの軸の回転数が定まると他の１つの軸の回転数は自ずと定まるように構成された動力分割機構をさらに含む、請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記制御装置は、前記内燃機関の吸気官の負圧が安定するまでは、前記燃料噴射量とは異なる内燃機関の制御量を一定値に制御する、請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記内燃機関の制御量は、
可変開弁タイミングの進角量を含む、請求項５に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記内燃機関の制御量は、
スロットル弁の開弁角度を含む、請求項５に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
前記制御装置は、前記内燃機関停止時の前記クランク軸の角度情報を保持し、保持した前記角度情報に基づいて前記制御量の前記一定値を決定する、請求項５に記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の制御装置に関し、特に複数の気筒を有する内燃機関の始動時の制御を行なう制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関は、運転中において機関シリンダ内における空燃比がリッチになり過ぎると多量の未燃炭化水素（ＨＣ）が発生し、また空燃比がリーンになり過ぎると燃焼火炎が伝搬しなくなり失火が発生し、この場合にも多量の未燃ＨＣが発生する。つまり未燃ＨＣの発生を抑制するためには、空燃比を理論空燃比かややリーンに維持することが必要となる。このことは機関始動時においても同じである。
【０００３】
一方、機関始動時に燃料噴射を行なうと、吸気ポート内に燃料噴射をするようにした内燃機関では多量の噴射燃料が液体の形で吸気ポート内壁面に付着する。したがってシリンダ内に導入される混合気は、噴射燃料のうちの一部によって形成されることになる。筒内に直接燃料を噴射するようにした内燃機関であってもピストン頂面やシリンダ内壁面に噴射燃料が液体の形で付着する。
【０００４】
吸気ポート内壁面に付着した燃料は吸気行程において吸気弁が閉じるまでに、ピストン頂面に付着した燃料は圧縮行程においてピストンが上死点に達するまでに、徐々に気化して混合気を形成するが、この混合気は機関シリンダ内に形成される混合気全体のうちかなりの部分を占める。したがって機関シリンダ内に形成される混合気の空燃比は壁面から気化した燃料量の影響を大きく受ける。
【０００５】
筒内に直接燃料を噴射するようにした内燃機関の場合、壁面から気化する燃料量はピストンが下死点から圧縮上死点付近に達するまでの時間に比例する。この時間が短くなるほど壁面から気化する燃料量は少なくなる。一方、ピストンが圧縮上死点付近に達するまでの時間は機関回転数に反比例する。また、吸気ポート内に燃料噴射をするようにした内燃機関であっても、機関回転数が高いほど噴射から吸気終了までの時間は短くなる。したがって機関回転数が高くなるほど壁面から気化する燃料量は少なくなり、機関回転数が高くなるほど燃料の要求噴射量は多くなる。
【０００６】
特開２００４−６８６２１号公報（特許文献１）では、始動時には回転数が次第に上昇することに伴い、最初の１サイクルにおいては、各気筒に対して順次噴射される燃料の噴射量を増大させる技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００４−６８６２１号公報
【特許文献２】特開２００４−７６６７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年、環境に配慮した自動車としてハイブリッド自動車が大きな注目を浴びている。
ハイブリッド自動車は、従来のエンジンに加えて直流電源とインバータとインバータによって駆動されるモータとを動力源とする自動車である。つまり、エンジンを駆動することにより動力を得るとともに、直流電源からの直流電圧をインバータによって交流電圧に変換し、その変換した交流電圧によりモータを回転することによって動力を得るものである。
【０００８】
このような車両には、通常のスタータモータに比べて、駆動能力が大きい発電機兼用のモータジェネレータを用いてエンジンをクランキングさせるものもある。このような車両では、内燃機関のクランキング時において燃料噴射を開始させるときにはエンジン回転数が既に高い（たとえば８００ｒｐｍ）。
【０００９】
内燃機関の始動時には、気化時間と吸気ポートの負圧の２つの要因が燃料の気化に支配的である。エンジン回転数が既に高い場合には気筒ごとの気化時間の差はほとんどないので、気筒ごとの気化時間の差よりも、気筒ごとの負圧のほうが気化に影響を与える。この場合、負圧が強い（圧力が低い）方が燃料気化には有利である。
【００１０】
かかる車両の始動時には、吸気ポートの負圧が過渡状態であるので、特開２００４−６８６２１号公報（特許文献１）で開示される技術とは異なり、逆に噴射順番が後である気筒のほうが燃料の気化に有利になり要求噴射量が低くなる。
【００１１】
エンジンをモータジェネレータで回転させた後に負圧が安定してから燃料噴射を開始することも考えられるが、その場合は、長時間車両を放置したときに燃料噴射弁からポートに排出された燃料がそのまま燃焼されずにエンジンから排出されてしまう。その結果未燃のＨＣ排出がかえって増加する場合も考えられる。
【００１２】
この発明の目的は、未燃炭化水素の排出が抑制された内燃機関の制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明は、要約すると、車両に搭載される内燃機関の制御装置であって、内燃機関は、複数の気筒と、複数の気筒の各々に対応して設けられる燃料噴射弁とを含み、車両は、内燃機関のクランク軸を強制回転させる第１の回転電機を含み、内燃機関の制御装置は、クランク軸の停止状態から各燃料噴射弁からの第１回目の燃料噴射が終了するまでの燃料噴射の最初の１サイクルにおいて、各気筒に対応して順次噴射される燃料の噴射量を、最初の噴射の噴射量よりも最後の噴射の噴射量が小さくなるように、各燃料噴射弁を制御する。
【００１４】
好ましくは、第１の回転電機は、内燃機関が運転停止した状態において内燃機関のクランク軸を内燃機関のアイドリング回転数以上に回転させ得るように構成される。
【００１５】
好ましくは、車両は、車輪を回転するトルクを発生させるために内燃機関と併用される第２の回転電機をさらに含む。
【００１６】
より好ましくは、車両は、内燃機関のクランク軸、第１の回転電機の回転軸、および第２の回転電機の回転軸にそれぞれ機械的に結合された３つの軸を有し、３つの軸のうちいずれか２つの軸の回転数が定まると他の１つの軸の回転数は自ずと定まるように構成された動力分割機構をさらに含む。
【００１７】
好ましくは、内燃機関の制御装置は、内燃機関の吸気官の負圧が安定するまでは、燃料噴射量とは異なる内燃機関の制御量を一定値に制御する。
【００１８】
より好ましくは、内燃機関の制御量は、可変開弁タイミングの進角量を含む。
より好ましくは、内燃機関の制御量は、スロットル弁の開弁角度を含む。
【００１９】
より好ましくは、内燃機関の制御装置は、内燃機関停止時のクランク軸の角度情報を保持し、保持した角度情報に基づいて制御量の一定値を決定する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば未燃焼の炭化水素の内燃機関からの排出量を低減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】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００２２】
［実施の形態１］
図１は、本発明に係る内燃機関の制御装置を備えたハイブリッド車両１００の主要部分の構成図である。
【００２３】
図１を参照して、ハイブリッド車両１００は、エンジン（内燃機関）１と、動力分割機構２と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、インバータ７と、蓄電池Ｂと、制御装置９と、減速機５と、駆動輪６とを含む。
【００２４】
エンジン１は、図示しない燃料タンクから燃料の供給を受けてモータジェネレータＭＧ１によって始動される。
【００２５】
動力分割機構２は、遊星歯車とを利用したものであり、第１〜第３の回転軸を有し、これらの回転軸のうちいずれか２つの回転が定まると他の１つの回転軸の回転は自ずと定まるように構成されている。動力分割機構２として、たとえば、サンギヤ、プラネタリキャリヤ、リングギヤを３つの回転軸とする遊星歯車機構を用いることができる。動力分割機構２の第１の回転軸はエンジン１の出力軸に機械的に接続されている。動力分割機構２の第２の回転軸はモータジェネレータＭＧ１のロータに機械的に接続されている。動力分割機構２の第３の回転軸はモータジェネレータＭＧ２のロータに機械的に接続されている。モータジェネレータＭＧ１は主として発電機として働き、モータジェネレータＭＧ２は主として駆動輪６を駆動するモータとして働く。
【００２６】
エンジン１の駆動力は、動力分割機構２によってモータジェネレータＭＧ１およびモータジェネレータＭＧ２のいずれか一方あるいはその両方に伝達される。モータジェネレータＭＧ２のロータには減速機５を介して車両の駆動輪６が接続されている。そしてモータジェネレータＭＧ１とモータジェネレータＭＧ２はインバータ７によって駆動され、インバータ７は蓄電池Ｂから電力が供給される。
【００２７】
制御装置９は、エンジン１、インバータ７および動力分割機構２を制御することにより車両１００の駆動システムを統合制御する。なお、制御装置９は、エンジン制御用ＥＣＵ、インバータ制御用ＥＣＵおよびバッテリ監視ＥＣＵなどを含むものであってもよい。
【００２８】
次に、エンジン１の詳細な構成について説明する。エンジン１に接続されている吸気管１０には、空気流量を計測するエアフローメータ３３、制御装置９によって開度が制御される電子制御スロットル１１、吸気管１０内の負圧を検出する負圧センサ１２、燃料を供給するインジェクタ１３が配置されている。
【００２９】
吸気バルブ１４は、カム１５によって駆動されるものであり、このカム１５は、制御装置９の指示によって吸気バルブ１４の開閉タイミングを調整する可変バルブタイミング機構（ＶＶＴ：Variable Valve Timing）１６に制御されている。カム１５にはカムポジションセンサ１７が取付けられている。
【００３０】
ＶＶＴ１６は、吸気バルブ１４が開くタイミングを調整することで吸気バルブ１４と排気バルブ３１とがともに開いているバルブオーバーラップの長さを調整する。
【００３１】
燃焼室２０には、点火プラグ２１が配置されている。シリンダ２２内のピストン２３の往復運動は、コンロッド２５、クランクシャフト２６を介して動力分割機構２へと伝達される。クランクシャフト２６にはクランク角を検出するクランク角センサ３４が取付けられている。またシリンダ２２を構成するクランクケースには、冷却水温を検出する水温センサ２４が取付けられている。
【００３２】
燃焼室２０の排気側には、排気バルブ３１の先に排気管３０が接続され、排気バルブ３１はカム３２により駆動される。
【００３３】
このようなハイブリッド車においては、動力分割機構２により駆動力の分配を変えることにより効率的な運転が可能となる。
【００３４】
具体的には、エンジン１は高速回転域で効率が良く、モータジェネレータＭＧ２は低速回転域での効率が良いので、低速走行時は、主としてモータジェネレータＭＧ２により走行し、通常走行時は、エンジン１の駆動力の一部でモータジェネレータＭＧ１を用いて発電を行ないし、発電した電力を利用してモータジェネレータＭＧ２により駆動力をアシストするとともに蓄電池Ｂの充電を行なう。高負荷時には、蓄電池Ｂから電力を供給してモータジェネレータＭＧ２のアシスト駆動力を増強する。また制動時には、駆動輪６によりモータジェネレータＭＧ２を駆動して回生制動をすることにより運動エネルギを電力として回収している。
【００３５】
エンジン１は、複数の気筒と、複数の気筒の各々に１つずつ対応して設けられる燃料噴射弁１２とを含む。車両は、クランクシャフト２６を強制回転させるモータジェネレータＭＧ１を含む。内燃機関の制御装置９は、クランクシャフト２６の停止状態から各燃料噴射弁からの第１回目の燃料噴射が終了するまでの燃料噴射の最初の１サイクルにおいて、各気筒に対応して順次噴射される燃料の噴射量を、最初の噴射の噴射量よりも最後の噴射の噴射量が小さくなるように、各燃料噴射弁を制御する。
【００３６】
なお、図１においては、エンジン１の複数の気筒のうち代表として１つの気筒が示されている。実際は気筒数は４、６、８などである。以下、気筒数が４の場合を例として説明を行なう。
【００３７】
図２は、ハイブリッド車両と従来車両の機関始動時の回転数変化の違いを説明するための図である。
【００３８】
図２を参照して、従来車両では、回転数Ｎｅ２で示されるようにまず時刻ｔ１０〜ｔ１２においてスタータモータによってエンジン回転数はおよそ２００ｒｐｍに回転される。このとき、時刻ｔ１１において燃料の噴射が気筒♯１に対して行なわれ、これの点火が時刻ｔ１２において行なわれる。この点火によってエンジン回転数が増加し、以降時刻ｔ１３，ｔ１４，ｔ１５において気筒♯３，♯４，♯２に対して順に点火が行なわれた結果アイドル周波数である１２００ｒｐｍ付近まで回転数が階段状に次第に上昇していく。
【００３９】
これに対しハイブリッド車両では、クランキングをするモータジェネレータの駆動力が大きい。時刻ｔ０からクランク角センサによってクランク角の位相が制御装置９に認識されて噴射が開始される時刻ｔ１に至るまでには、既にエンジン回転数は８００ｒｐｍ程度まで増加している。そして時刻ｔ１において気筒♯１に対する燃料噴射が開始され、時刻ｔ２において気筒♯１に対する点火が行なわれ、以降ｔ３，ｔ４と各気筒に順次点火が行なわれる。
【００４０】
時刻ｔ１〜ｔ４においては気化時間の変化は既にエンジン回転数が高いためあまりないのに対して負圧は図２で破線で示すように次第に強化されている。このため時刻ｔ１〜ｔ４の間においては後に噴射するほうが燃料の気化には有利となる。
【００４１】
図３は、制御装置９において実行される噴射量の制御に関するプログラムの制御構造を示すフローチャートである。このフローチャートの処理は、一定時間毎または所定の条件が成立するごとにメインルーチンから呼び出されて実行される。
【００４２】
図１、図３を参照して、この噴射量制御処理が開始されると、まず制御装置９はモータジェネレータＭＧ１を用いてクランクシャフト２６を回転させクランク角センサ３４によってクランクシャフトの回転を検出する。
【００４３】
そしてステップＳ１において、まだ燃料噴射が開始されていない１サイクル目の燃料噴射をこれから実行するか否かを判定する。これから１サイクル目の燃料噴射を開始する場合にはステップＳ２に処理が進み、既に１サイクル目の燃料噴射が終了している場合はステップＳ３に処理が進む。
【００４４】
図４は、機関始動時の各気筒の噴射量の変化を説明するための図である。
ステップＳ２においては図４の噴射順序１，２，３，４に示した１サイクル目の噴射が気筒♯１，♯３，♯４，♯２に対してそれぞれ行なわれる。この場合噴射順序に従って噴射量は順次減少される。
【００４５】
再び図３を参照して、ステップＳ２の処理が終了すると、ステップＳ６において処理はメインルーチンに移る。
【００４６】
一方ステップＳ１からステップＳ３に処理が進んだ場合には、これから２サイクル目の処理であるか否かが判断される。これから行なう燃料噴射が２サイクル目の噴射である場合にはステップＳ４に処理が進み、２サイクル目も既に終了している場合には処理はステップＳ５に進む。
【００４７】
ステップＳ４では、図４の２サイクル目に示したように噴射順序５，６，７，８の燃料噴射がそれぞれ気筒♯１，♯３，♯４，♯２に対して行なわれる。この２サイクル目の噴射においては、噴射順序に従って燃料の噴射量が次第に増加されている。
【００４８】
１サイクル目においてはエンジン回転数が高く、気化時間は４つの気筒でさほど変わらないのに対し、エンジンの回転に伴い吸気ポート内の負圧は次第に強化される。したがって燃料の気化には噴射順序１番よりも噴射順序４番のほうが有利である。このため要求噴射量は噴射順序が１番である気筒♯１のほうが噴射順序が４番である気筒♯２よりも多くなる。
【００４９】
これとは逆に、２サイクル目においては吸気ポートの負圧は定常に近づき噴射順序による気化の条件は差がなくなる。これに対し１サイクル目において噴射量が多かった気筒♯１は燃料の吸気ポート内への付着量が気筒♯２よりも多い。このため、２サイクル目の要求噴射量は、噴射順序が４番である気筒♯２よりも噴射順序が１番である気筒♯１のほうが少なくなる。
【００５０】
一方、図３においてステップＳ３からステップＳ５に進んだ場合には、定常噴射量制御が行なわれる。たとえば図４の３サイクル目にあるように各気筒の噴射量は噴射順序によらず均一にされる。
【００５１】
すなわち、１サイクル目では噴射順序が増えるに従って吸気ポートへの燃料の付着量は負圧が強化されるので次第に少なくなる。これに対し２サイクル目では、１サイクル目において吸気ポートに付着した燃料は、付着量が各気筒で均一になるように気化が進む。このためたとえば１サイクル目と２サイクル目の噴射量の合計を各気筒で等しくなるように設定すればよい。なお、２サイクル目でまだ吸気ポートの負圧が安定していない場合には、さらに３サイクル目までの合計量を各気筒で等しくするように噴射量を設定してもよい。
【００５２】
なお、燃料の気化に影響を与えるパラメータ、たとえば温度、スロットル開度、ＶＶＴ（Variable Valve Timing：可変バルブタイミング機構）進角量、スワールコントロールバルブなどに対して図４に示した噴射量は適合されるようにマップ等を有して制御を行なってもよい。
【００５３】
ところで壁面に付着した燃料の気化が促進されると空燃比を理論空燃比かややリーンに維持するのに必要とされる噴射量は少なくなる。第１サイクルから第２サイクルまたは第３サイクルまでの合計噴射量の目標値も小さくなる。
【００５４】
即ち、燃料の合計噴射量は噴射された燃料の気化に影響を与えるパラメータの関数となる。
【００５５】
このパラメータの代表は機関冷却水温であり、機関冷却水温が高くなるほど壁面からの燃料の気化が促進されるので、合計噴射量の目標値は機関冷却水温が高くなるほど小さくされる。
【００５６】
その他のパラメータとしては、吸気ポート内に設けられたスロットルバルブの開度、吸気弁および排気弁のバルブオーバラップ量、燃料噴射弁としてエアアシスト式燃料噴射弁を用いたときのアシストエア量、噴射すべき燃料の温度、吸入空気温等が存在し、これらから選ばれた少なくとも一つが燃料噴射量を決定するパラメータとして用いられる。
【００５７】
スロットルバルブは例えば吸気ポート内の流路断面積を制御するために設けられており、このスロットルバルブの開度が小さくなると燃焼室内に流入する吸入空気の流速が早くなるために壁面からの燃料の気化が促進される。この場合、パラメータはスロットルバルブの開度の逆数となる。
【００５８】
一方、吸気弁および排気弁のバルブオーバラップ量が多くなると既燃ガスの吸気ポート内への吹き返し量が増大し、壁面に付着した燃料の気化が促進される。従ってこの場合、パラメータはバルブオーバラップ量となる。
【００５９】
エアアシスト式燃料噴射弁を用いた場合にはアシストエア量が増大するほど噴射燃料の微粒化が促進され、壁面に付着する燃料量が減少する。従ってこの場合、パラメータはアシストエア量となる。
【００６０】
噴射すべき燃料の温度が高くなるほど噴射燃料の微粒化が促進され、壁面に付着する燃料量が減少する。従ってこの場合、パラメータは燃料の温度となる。
【００６１】
また、吸入空気温が高くなるほど噴射燃料の微粒化が促進され、壁面に付着する燃料量が減少する。従ってこの場合、パラメータは吸入空気温となる。
【００６２】
なお、燃料の気化の促進について複数のパラメータの影響を考慮する場合には、燃料噴射量は各パラメータに基づいて得られた値の積に応じて決定される。
【００６３】
図５は、実施の形態１の発明の効果を説明するための図である。
図５には、スロットル開度を５°に固定した場合に、点火時期として上死点後１５°を選択して、１サイクル目の第１噴射の噴射量を振ったときのＨＣ濃度を示すグラフＸ１と第４噴射に対して噴射量を振ったときのＨＣ濃度を示すグラフＸ２とが示される。
【００６４】
グラフＸ１は気筒♯４に対して行なわれ、グラフＸ２は気筒♯３において行なわれたものである。実験時のエンジン回転の始動開始位置を気筒♯４が第１噴射にあたる位置に設定して実験を行ったものであるが、図４に示すように気筒♯１を第１噴射にあたる位置にしても同様な傾向が示されると考えられる。
【００６５】
図５において第１噴射の噴射量を、点Ｐ１で示される量に選択し、第４噴射の噴射量を、点Ｐ２で示される量に選択すれば、始動第１噴射第１点火目からＨＣ濃度１０００ｐｐｍ以下のクリーンな燃焼が可能となる。すなわち噴射量を第１噴射よりも第４噴射のほうが少なく設定すればＨＣ濃度が低いクリーンな燃焼となることが示されている。
【００６６】
なお、始動時において負圧を強化するために始動時にはスロットル開度を閉じた状態として始動させると燃料の気化により好適な条件となる。
【００６７】
以上説明したように、実施の形態１においては、クランキング回転数を一気に高める能力を有するモータを搭載する車両において始動開始直後から燃料噴射を行なう場合に噴射量が適合されている。したがって、ハイブリッド車両等においてＨＣ排出量を低減させることができる。
【００６８】
［実施の形態２］
実施の形態２においては、実施の形態１で定めた燃料噴射量の制御に加えてエンジンの始動時には、燃料気化に影響を与えるパラメータ、たとえばスロットル開度やＶＶＴ進角量などは燃料の吸気ポートへの付着が安定するまでの時間、たとえば図４の２サイクル目の終了時点程度まで、もしくは負圧が安定するまでは動かさないようにする。特に、電動ＶＶＴなどのように、電動アクチュエータでエンジン始動前からバルブタイミングの操作が可能なものも、始動開始時から上記の状態になるまで動かさないものとする。
【００６９】
図６は、実施の形態２で実行される始動時制御を行なうプログラムの制御構造を示したフローチャートである。このフローチャートの処理は、一定時間毎または所定の条件が成立するごとにメインルーチンから呼び出されて実行される。
【００７０】
図６を参照して、まずこの始動時制御が開始されると、ステップＳ１１においてまず第１噴射が開始される前であるか否かが判断される。
【００７１】
ステップＳ１１において第１噴射が開始される前であると判断された場合にはステップＳ１２に進み、第１噴射が開始された後である場合にはステップＳ１３に処理が進む。
【００７２】
ステップＳ１２においては始動時噴射量、スロットル開度、ＶＶＴ進角量の初期設定が行なわれ、続いてステップＳ１６において処理がメインルーチンに戻る。
【００７３】
一方ステップＳ１１からステップＳ１３に処理が進んだ場合には、始動後において吸気ポートの負圧が安定したか否かが判断される。
【００７４】
この負圧の判断は、たとえば吸気管に取付けられた負圧センサ１２において負圧を検知し所定の量まで負圧が強化されたことまたは負圧の変動が所定量よりも小さくなったことで判断してもよいし、たとえばスロットルバルブの開度、エアフローメータ３３の出力、ＶＶＴ進角量および大気圧から負圧を推定してもよい。
【００７５】
ステップＳ１３において負圧が安定したと判断された場合にはステップＳ１５に処理が進み、まだ負圧が安定していないと判断された場合にはステップＳ１４に処理が進む。
【００７６】
ステップＳ１４においては、図４で示したような噴射量に従い始動時噴射が実施され、このときにスロットル開度およびＶＶＴの進角量はステップＳ１２で定めた初期値で固定される。
【００７７】
一方ステップＳ１５においては、負圧が安定した後であるので、運転者のアクセル要求やエンジンの回転数に基づきスロットル開度やＶＶＴの進角量が決定される始動後制御が行なわれる。
【００７８】
ステップＳ１４またはステップＳ１５の処理が行なわれた後には、ステップＳ１６において処理がメインルーチンに移される。
【００７９】
図７は、実施の形態２の処理が実行されたエンジンの制御状態を説明するための図である。
【００８０】
図７を参照して、まず時刻ｔ０においてモータジェネレータＭＧ１におけるエンジンのクランキングが開始される。そして時刻ｔ１において燃料の第１噴射が開始され、時刻ｔ１〜ｔ２の間は図６のステップＳ１４に示すように始動時の噴射が実施されるとともにスロットルバルブの開度およびＶＶＴの進角量は初期値に固定された状態とする。これによりエンジン始動時において燃料の燃焼条件が安定するので、ＨＣ排出量も安定して低減した状態となる。
【００８１】
そして時刻ｔ３において吸気ポートの負圧が安定した状態となった後には、図６のステップＳ１５においてスロットルバルブ開度およびＶＶＴ進角量が要求値に応じて制御された結果吸気バルブの進角量は０°から２５°に変更され、吸気管の負圧ＰＩは時刻ｔ３〜ｔ４の間は増加している。そして時刻ｔ４以降は安定したアイドリング状態が実現される。
【００８２】
以上説明したように、実施の形態２においては、実施の形態１で説明した効果に加えて、始動開始時には燃料気化に影響を与える制御量を固定するのでＨＣ排出量が毎回ばらつくようなことが少なくなり、安定してＨＣ排出量を低減させることができる。
【００８３】
［実施の形態３］
実施の形態３では、エンジンの始動時において、燃料の吸気ポートへの付着が安定するまで、たとえば燃料噴射の２サイクル目が終了するまでもしくは負圧が安定するまでは、モータジェネレータＭＧ１によりエンジンの回転数を一定の回転数になるように制御を行なう。そして負圧が安定した後には、エンジン回転数はフリーな状態にする。
【００８４】
図８は、実施の形態３によって実行されるプログラムの制御構造を示したフローチャートである。
【００８５】
図８を参照して、まず始動時のモータジェネレータ制御が開始されると、ステップＳ２１において始動時であるか否かが判断される。ステップＳ２１において既に始動後であった場合にはステップＳ２４に処理が進む。一方始動時であった場合にはステップＳ２２に処理が進む。
【００８６】
ステップＳ２２においては吸気ポートの負圧が安定したか否かが判断される。この判定は、実施の形態２で説明したように、図１の負圧センサ１２で負圧を測定して行なってもよいし、またエアフローメータやスロットルバルブ開度から負圧を推定してもよい。また噴射サイクルが所定サイクル数たとえば２サイクルを経過したか否かで判断してもよい。
【００８７】
ステップＳ２２において吸気ポートの負圧が安定したと判断された場合にはステップＳ２４に処理が進む。一方、ステップＳ２２において負圧がまだ安定していないと判断される場合にはステップＳ２３に処理が進む。
【００８８】
ステップＳ２３では、モータジェネレータＭＧ１を用いてエンジン回転数を一定に制御することが行なわれる。一方、ステップＳ２４においては、エンジンは車両負荷や加速要求などに応じて回転数が変化するハイブリッド自動車としての通常の制御が行なわれる。
【００８９】
ステップＳ２３またはステップＳ２４の処理が終了すると、ステップＳ２５において制御はメインルーチンに戻される。
【００９０】
図９は、実施の形態３のエンジン回転数の変化について説明するための図である。
図９に示すように、時刻ｔ０〜ｔ１においてはエンジンの始動要求に応じてモータジェネレータＭＧ１によってエンジンのクランクシャフトが回転され、そしてクランク回転角が制御装置９に認識されると時刻ｔ１において燃料の噴射が開始される。そして時刻ｔ１〜ｔ２の間たとえば燃料噴射の２サイクル（８回の噴射）の間はエンジン回転数は一定値Ｎｅ０になるようにモータジェネレータＭＧ１で制御が行なわれる（ステップＳ２３）。この時刻ｔ１〜ｔ２の間は２サイクルでなくてもたとえば負圧センサによって負圧が安定したと判定されるまでの時間であってもよい。このようにエンジン回転数を始動時において一定に制御することによって炭化水素の排出量のばらつきが低減され、安定してＨＣ排出量の低減を実現できる。なお、始動２サイクル程度のモータジェネレータの制御であるので、エンジンの失火検出などへの悪影響もほとんどない。
【００９１】
時刻ｔ２以降はステップＳ２４の通常制御が行なわれる（ステップＳ２４）。
［実施の形態４］
実施の形態４においては、エンジンの一定制御時にエンジンの停止クランク角が所定の範囲に入るようにモータジェネレータＭＧ１を用いて制御を行なう。細かな停止位置のずれに対しては、次回始動時において位置ずれの量に応じて噴射量を変化させる。
【００９２】
図１０は、実施の形態４における停止時の制御を説明するためのフローチャートである。
【００９３】
図１０を参照して、まずステップＳ３１においてエンジンの停止命令の有無が確認される。この停止命令は、たとえば運転者がイグニッションスイッチをオフに設定した場合や、制御装置９により、エンジンを運転した状態での走行からエンジンを停止した状態でモータジェネレータＭＧ２を用いて走行するＥＶ走行への遷移が行なわれた場合に停止命令がありと判断される。
【００９４】
ステップＳ３１において停止命令がないと判断された場合にはステップＳ３４に進み、制御はメインルーチンに移される。一方、ステップＳ３１において停止命令がありと判断されれば処理はステップＳ３２に進む。
【００９５】
ステップＳ３２においては、モータジェネレータＭＧ１を用いてエンジンのクランク角が所定角になるようにエンジンの停止位置の制御が行なわれる。このとき図１の制御装置９は、エンジンへの燃料供給が停止された後においてもクランク角センサ３４の出力をモニタしながらインバータ７を制御してモータジェネレータＭＧ１を駆動して所定のクランク角になるまでクランクシャフトを回転させる。
【００９６】
そして、始動時に目標角度からのずれを補正するために、ステップＳ３３においてクランク角センサ３４の出力から実際に停止したクランク角を読取り制御装置９の内部の記憶装置にこれを記憶する。
【００９７】
そして処理はステップＳ３４に進み、制御はメインルーチンに移される。
図１１は、実施の形態４における始動時の制御を説明するためのフローチャートである。
【００９８】
図１１を参照して、まず始動時制御が開始されると、ステップＳ４１においてこれから始動処理を行なうか、それとも既に始動処理を行なった後であるかが判断される。まだ始動前であった場合にはステップＳ４２に処理が進む。一方既に始動処理を行なっていた場合にはステップＳ４４に処理が進む。
【００９９】
ステップＳ４２においてはクランクシャフトが停止状態にある。クランク角センサは始動後しばらくしないと基準位置を認識できないので現在のクランク角を読取ることはできない。したがって、制御装置９は図１０のステップＳ３３で記憶しておいた停止クランク角を記憶装置から読込む。
【０１００】
４つの気筒は圧縮、吸気、燃焼、排気の４工程のいずれかを行なっている。そして４つの気筒のうち圧縮工程を行なう途中である気筒については、停止時のシリンダの位置によって初期のクランキングの抵抗が異なってくる。たとえば下死点付近でシリンダが停止していた場合シリンダのストローク量分の空気が圧縮されるので抵抗は大きい。一方シリンダのストロークの中間部分で停止していた場合には、停止中に圧縮された燃焼室の空気はシリンダの隙間から漏れてしまっているので、その分回転に対する抵抗は小さくなる。
【０１０１】
そしてステップＳ４３において停止位置のずれを補正し始動時の噴射量やスロットルバルブ開度およびＶＶＴの進角量の初期設定を行なう。たとえば４つの気筒のうちにこれから圧縮工程が行なわれる気筒の圧縮量が多い場合と少ない場合で最初の１回転の抵抗が異なってくる。したがって抵抗が大きい場合には回転数が下がり負圧が弱いと考えられるので要求噴射量を増加させる。この増加させた噴射量分は、第２サイクルにおいて噴射量を減らしてもよい。
【０１０２】
一方ステップＳ４１からステップＳ４４に処理が進んだ場合には、始動後において吸気ポートの負圧が安定したか否かが判断される。
【０１０３】
この負圧の判断は、たとえば吸気管に取付けられた負圧センサ１２において負圧を検知し所定の量まで負圧が強化されたことまたは負圧の変動が所定量よりも小さくなったことで判断してもよいし、たとえばスロットルバルブの開度、エアフローメータ３３の出力、ＶＶＴ進角量および大気圧から負圧を推定してもよい。
【０１０４】
ステップＳ４４において負圧が安定したと判断された場合にはステップＳ４６に処理が進み、まだ負圧が安定していないと判断された場合にはステップＳ４５に処理が進む。
【０１０５】
ステップＳ４５においては、図４で示したような噴射量に対してステップＳ４３で補正を行なった噴射量で始動時噴射が実施される。このときにスロットル開度およびＶＶＴの進角量はステップＳ４３で定めた初期値で固定される。
【０１０６】
一方ステップＳ４６においては、負圧が安定した後であるので、運転者のアクセル要求やエンジンの回転数に基づきスロットル開度やＶＶＴの進角量が決定される始動後制御が行なわれる。
【０１０７】
ステップＳ４３，Ｓ４５，Ｓ４６のいずれかの処理が終了した後にはステップＳ４７に処理が進み、制御はメインルーチンに戻される。
【０１０８】
以上説明したように、実施の形態４においてはより一層ＨＣエミッションのばらつきが少なくなり、安定してＨＣエミッションの低減を図ることができる。
【０１０９】
なお、実施の形態１〜４では、吸気ポート内に燃料を噴射する内燃機関の例を挙げて説明したが、本発明は筒内噴射の内燃機関についても適用が可能である。
【０１１０】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１】本発明に係る内燃機関の制御装置を備えたハイブリッド車両１００の主要部分の構成図である。
【図２】ハイブリッド車両と従来車両の機関始動時の回転数変化の違いを説明するための図である。
【図３】制御装置９において実行される噴射量の制御に関するプログラムの制御構造を示すフローチャートである。
【図４】機関始動時の各気筒の噴射量の変化を説明するための図である。
【図５】実施の形態１の発明の効果を説明するための図である。
【図６】実施の形態２で実行される始動時制御を行なうプログラムの制御構造を示したフローチャートである。
【図７】実施の形態２の処理が実行されたエンジンの制御状態を説明するための図である。
【図８】実施の形態３によって実行されるプログラムの制御構造を示したフローチャトである。
【図９】実施の形態３のエンジン回転数の変化について説明するための図である。
【図１０】実施の形態４における停止時の制御を説明するためのフローチャートである。
【図１１】実施の形態４における始動時の制御を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【０１１２】
１  エンジン、２  動力分割機構、５  減速機、６  駆動輪、７  インバータ、９  制御装置、１０  吸気管、１１  電子制御スロットル、１２  負圧センサ、１３  インジェクタ、１４  吸気バルブ、１５，３２  カム、１７  カムポジションセンサ、２０  燃焼室、２１  点火プラグ、２２  シリンダ、２３  ピストン、２４  水温センサ、２５  コンロッド、２６  クランクシャフト、３０  排気管、３１  排気バルブ、３３  エアフローメータ、３４  クランク角センサ、１００  ハイブリッド車両、Ｂ  蓄電池、ＭＧ１，ＭＧ２  モータジェネレータ。
【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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【図１１】
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