(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室内に燃料を直接噴射する第１のインジェクタと、燃焼室に空気を供給する吸気通路内に燃料を噴射する第２のインジェクタとを備えた直噴エンジンであって、始動時に第１のインジェクタに加えて、第２のインジェクタから吸気通路内に噴射された燃料と空気とを燃焼室内に供給するようになした直噴エンジンにおいて、上記吸気通路内における空気流を制限する空気流制限手段を有しており、該空気流制限手段を始動時に作動させて空気流による燃料の微粒化を抑制し、第２のインジェクタから噴射された燃料により吸気通路内に生成される混合気中の燃料の濃度を制限する混合気濃度制限手段を具備せしめたことを特徴とする直噴エンジン。
【請求項２】
請求項１記載の直噴エンジンにおいて、上記空気流制限手段を、上記吸気通路の上記第２のインジェクタよりも上流位置に設けたスロットルバルブと、該スロットルバルブを制御するスロットルバルブ制御手段とで構成し、該スロットルバルブ制御手段を、スロットルバルブを始動時に全閉に切り換えるように設定した直噴エンジン。
【請求項３】
請求項１記載の直噴エンジンにおいて、上記混合気濃度制限手段は、始動がやり直しの始動であるか否かを判定するやり直し判定手段と、上記第２のインジェクタを制御するインジェクタ制御手段とで構成し、該インジェクタ制御手段を、やり直しの始動の場合に第２のインジェクタの燃料噴射量を減じるように設定した直噴エンジン。
【請求項４】
燃焼室内に燃料を直接噴射する第１のインジェクタと、燃焼室に空気を供給する吸気通路内に燃料を噴射する第２のインジェクタとを備えた直噴エンジンであって、始動時に第１のインジェクタに加えて、第２のインジェクタから吸気通路内に噴射された燃料と空気とを燃焼室内に供給するようになした直噴エンジンにおいて、始動時に、上記燃焼室における燃焼終了時期に対して吸気バルブの開弁時期を相対的に遅延せしめるタイミング調整手段を具備せしめ、上記タイミング調整手段を、クランキング回転数を切り換え自在に構成したスタータと、エンジン温度を検出する温度検出手段と、スタータを制御するスタータ制御手段とで構成し、該スタータ制御手段を、エンジン温度が低いほどクランキング回転数を下げるように設定したことを特徴とする直噴エンジン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は直噴エンジンに関し、特に吸気通路に始動用のインジェクタを備えた直噴エンジンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
今日、車両等の動力用のガソリンエンジンの分野でも、ディーゼルエンジンのように燃焼室内に直接、燃料を噴射する直噴エンジンが実用化されている。燃焼室内に燃料を噴射するインジェクタでは始動時に電動ポンプによる昇圧のみとなるので、供給燃料圧が低い。そこで、直噴エンジンにおいて、燃焼室内に燃料を直接噴射する第１のインジェクタに加えて、吸気通路内に燃料を噴射する第２のインジェクタを設け、始動時には、吸気通路内に噴射された燃料を空気とともに燃焼室に供給し、燃料を補うようにしたものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、始動時には上記のごとく燃料の昇圧が十分ではなくピストン等に付着する燃料ウェットが多くなる。その上、冷間始動時のようにエンジン温度が低い場合には燃料ウェットが気化しにくいので、燃焼室内における混合気の形成が難しく燃焼空燃比のリーン化に拍車をかける。この結果、燃焼室内における燃焼が長びき、吸気通路から燃焼室に供給される混合気が、点火プラグが作動して着火する前に着火してしまうおそれがあり、スムーズな始動が困難になる。
【０００４】
本発明は上記実情に鑑みなされたもので、吸気通路から供給される混合気が点火プラグ作動前に着火するのを防止して始動性のよい直噴エンジン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】
請求項１記載の発明では、燃焼室内に燃料を直接噴射する第１のインジェクタと、燃焼室に空気を供給する吸気通路内に燃料を噴射する第２のインジェクタとを備え、始動時に第１のインジェクタに加えて、第２のインジェクタから吸気通路内に噴射された燃料と空気とを燃焼室内に供給するようになした直噴エンジンに、上記吸気通路内における空気流を制限する空気流制限手段を有しており、該空気流制限手段を始動時に作動させて空気流による燃料の微粒化を抑制し、第２のインジェクタから噴射された燃料により吸気通路内に生成される燃料と空気との混合気中の燃料の濃度を制限する混合気濃度制限手段を具備せしめる。
【０００６】
吸気通路内の混合気中の燃料の濃度（混合気濃度）を制限することにより吸気通路内からの混合気が点火プラグが作動する前に着火するのを防止し、スムーズに始動を行うことができる。
【０００８】
吸気通路内における空気流を制限することにより、空気流による燃料の微粒化作用を抑制し、吸気通路内における混合気濃度を制限することができる。
【０００９】
請求項２記載の発明では、上記空気流制限手段を、上記吸気通路の上記第２のインジェクタよりも上流位置に設けたスロットルバルブと、該スロットルバルブを制御するスロットルバルブ制御手段とで構成し、該制御手段を、スロットルバルブを始動時に全閉に切り換えるように設定する。
【００１０】
既存のスロットルバルブを用いることでエンジンの基本的な構造をそのままに、吸気通路内における空気流を制限することができる。
【００１１】
請求項３記載の発明では、上記混合気濃度制限手段を、始動がやり直しの始動であるか否かを判定するやり直し判定手段と、上記第２のインジェクタを制御するインジェクタ制御手段とで構成し、該インジェクタ制御手段を、やり直しの始動の場合に第２のインジェクタの燃料噴射量を減じるように設定する。
【００１２】
２回目以降の始動における第２のインジェクタの燃料噴射量を減じることで、吸気通路内に残留している燃料ウェットが気化しても、混合気濃度の上昇を抑制することができ、やり直し始動において吸気通路から燃焼室に供給される混合気の着火性が高くなるのを防止することができる。
【００１３】
請求項４記載の発明では、燃焼室内に燃料を直接噴射する第１のインジェクタと、燃焼室に空気を供給する吸気通路内に燃料を噴射する第２のインジェクタとを備えた直噴エンジンに、第２のインジェクタから吸気通路内に噴射された燃料と空気とが燃焼室内に供給される始動時に、上記燃焼室における燃焼終了時期に対して吸気バルブの開弁時期を相対的に遅延するタイミング調整手段を具備せしめる。
上記タイミング調整手段は、クランキング回転数を切り換え自在に構成したスタータと、エンジン温度を検出する温度検出手段と、スタータを制御するスタータ制御手段とで構成し、該スタータ制御手段を、エンジン温度が低いほどクランキング回転数を下げるように設定する。
【００１４】
燃焼室における燃焼終了時期に対して吸気バルブの開弁時期を相対的に遅延せしめることで、吸気バルブの開弁とともに吸気通路から燃焼室に供給される混合気が点火プラグが作動する前に着火するのを防止し、スムーズに始動を行うことができる。
【００１６】
エンジン温度が低く燃焼室内における燃料ウェットの付着や燃焼空燃比のリーン化により燃焼が長引きやすいときにクランキング回転数を下げることで、膨張行程から排気行程を経て、吸気バルブが開く吸気行程に到る時間が長くなり、燃焼室における燃焼終了時期に対して吸気バルブの開弁時期を遅延することができる。しかもクランキング回転数をエンジン温度が低いほど下げることで、不必要にクランキング回転数が下がるのを回避することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
図１に本発明の直噴エンジンを示す。本直噴エンジンは以下の説明において車両の動力用のエンジンとして説明する。エンジン本体１は、シリンダブロック１０の上方にシリンダヘッド１１が覆着されてなり、シリンダブロック１０に形成されたシリンダ１０ａ内にピストン１２が摺動自在に保持されている。シリンダ１０ａ内におけるピストン１２の上下往復動がクランク軸１３の回転運動に変換され、図略のトランスミッション等へと伝達されるようになっている。クランク軸１３は、エンジン始動時にはフライホイール１４を介してスタータ３と接続される。
【００２０】
ピストン１２の上方にはシリンダブロック１０、シリンダヘッド１１を室壁として燃焼室１００が形成され、燃焼室１００において燃料と空気との混合気の燃焼が行われ、その爆発力によりピストン１２を上下往復動せしめる。混合気への点火はシリンダヘッド１１を貫通し燃焼室１００内に突出して設けられた点火プラグ１５により行われる。
【００２１】
混合気を構成する空気の供給は、シリンダヘッド１１およびこれと接続された吸気管１８内部に形成された吸気通路１０１により行われる。また、燃焼室１００からの排気は排気通路１０２により行われる。シリンダヘッド１１には、吸気通路１０１と燃焼室１００との間の連通と遮断とを切り換える吸気バルブ１６、排気通路１０２と燃焼室１００との間の連通と遮断とを切り換える排気バルブ１７が取り付けられている。
【００２２】
吸気管１８内にはフラップ状のスロットルバルブ１９が設けられ、その開度に応じて吸気通路１０１内の空気流を調整する。
【００２３】
混合気を構成する燃料の供給は２つの電磁式のインジェクタ２１，２２により行われる。第１のインジェクタ（以下、適宜、筒内インジェクタという）２１はシリンダヘッド１１を貫通して設けられ、先端ノズル部から燃焼室１００内に燃料を噴射するようになっている。第２のインジェクタ（以下、適宜、吸気管インジェクタという）２２は吸気通路１０１のスロットルバルブ１９よりも下流位置に、吸気管１８を貫通して設けられ、先端ノズル部から吸気通路１０１内に燃料を噴射するようになっている。
【００２４】
インジェクタ２１，２２への燃料供給は、筒内インジェクタ２１の方が、燃料タンク２５から吸い上げた燃料を低圧ポンプ２４および高圧ポンプ２３により２段階に昇圧して供給し、吸気管インジェクタ２２の方が、低圧ポンプ２４により昇圧された、筒内インジェクタ２１への供給燃料よりも低い燃料圧で供給する。高圧ポンプ２３はエンジン本体１のクランク軸１３からベルト等を介して伝達される動力で駆動される。一方、低圧ポンプ２４は電動駆動のもので、始動時には、いずれのインジェクタ２１，２２も低圧ポンプ２４から燃料が供給される。
【００２５】
また、上記点火プラグ１５、スロットルバルブ１９、インジェクタ２１，２２等のエンジン各部を制御するエンジンコントロールコンピュータ６が付設されている。エンジンコントロールコンピュータ６は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等からなる一般的な構成のもので、各種センサからの検出信号等に基づいて、点火プラグ１５を作動せしめ、スロットルバルブ１９に制御信号を出力してスロットルバルブ１９の開度（スロットル開度）を調整し、インジェクタ２１，２２に、制御信号により通電し所定のタイミングで所定時間、インジェクタ２１，２２のノズルを開く。
【００２６】
また、エンジンコントロールコンピュータ６は、スロットルバルブ制御手段６１を備えている。スロットルバルブ制御手段６１はスロットルバルブ１９とともに混合気濃度制限手段である空気流制限手段７を構成し、エンジンコントロールコンピュータ６の、エンジン各部を制御するソフトウェア上で実現される。
【００２７】
エンジンコントロールコンピュータ６に入力するセンサには、吸気通路１０１内を流通する空気流量を測定するマスフローメータ５１、クランク角センサ５２、Ａ／Ｆセンサ５３、エンジン温度を代表するエンジン冷却水温を検出する冷却水温センサ５４等がある。また、エンジンコントロールコンピュータ６には、始動時に運転者がキー４１を操作すると、そのイグニッション（ＩＧ）オン信号およびスタータオン信号が入力し、運転者がアクセルペダル４２を踏み込むと、その踏み込み量が入力するようになっている。
【００２８】
図２により、エンジン始動時におけるエンジンコントロールコンピュータ６における制御を説明する。なお、以下の手順中、ステップＳ１０１，Ｓ１０４以外の手順がエンジンコントロールコンピュータ６において実行される。
【００２９】
先ず、運転者がキー４１をＩＧオンまで回動する（ステップＳ１０１）と、ステップＳ１０２に進み、始動時に筒内インジェクタ２１が燃焼室１００内に噴射する噴射量（以下、筒内噴射量という）と、吸気管インジェクタ２２が吸気通路１０１内に噴射する噴射量（以下、吸気管内噴射量という）とを演算する。筒内噴射量と吸気管内噴射量とは、公知の方法により、予め記憶した初期値に冷却水温センサ５４の検出温度に応じた補正を行って求められ、燃料が気化しにくい低温ほど噴射量は大きな値に設定される。
【００３０】
続くステップＳ１０３はスロットルバルブ制御手段６１としての手順で、アクセルペダル４２の踏み込み量に応じたスロットルバルブの制御を禁止するとともに、スロットルバルブ開度を全閉（スロットルバルブ開度最小）に切り換える。
【００３１】
ステップＳ１０４で運転者がキー４１をスタータオンまで回動すると、ステップＳ１０５にて吸気管インジェクタ２２により吸気通路１０１内に上記吸気管内噴射量の燃料を噴射し、続くステップＳ１０６にて通常の始動制御を行う。すなわち所定のタイミングで筒内インジェクタ２１から燃焼室１００内に上記筒内噴射量の燃料が噴射され、その後、点火プラグ１５により燃焼室１００内の混合気に点火する。
【００３２】
続くステップＳ１０７ではその始動が成功したか否か、完爆に移行したか否かを判定する。判定は、例えばエンジン回転数Ｎe が所定の回転数（例えば４００ｒｐｍ）以上か否かを見、エンジン回転数Ｎe が上記所定の回転数を越えていれば始動成功と判定する。始動成功の場合はステップＳ１０８に進む。
【００３３】
ステップＳ１０８では、アクセルペダル４２によるスロットルバルブ１９の制御の禁止を解除し、始動後の通常の制御に移行する（ステップＳ１０９）。
【００３４】
ステップＳ１０７において始動失敗と判定されると再び、ステップＳ１０１またはステップＳ１０４に進む。すなわち、運転者により再びキー４１がＩＧオンまで回動される（ステップＳ１０１）とステップＳ１０２から実行され、再びスタータオンまで回動される（ステップＳ１０４）とステップＳ１０５から実行される。
【００３５】
本実施形態ではスタータ３による始動時にはスロットル開度が全閉となり、スロットル開度を大きくして始動を行う可能性のある従来の直噴エンジンに対して次の効果を奏する。図３は、吸気管インジェクタ２２の作動、吸気通路１０１の最下流部（吸気バルブ１６近傍位置）における混合気濃度の挙動を示すもので、本実施形態の直噴エンジン（本発明）と従来の直噴エンジンでスロットル開度が全開の場合（従来例）とを併せ示している。吸気管インジェクタ２２の燃料噴射開始後、従来例では混合気濃度が速やかに急上昇して高い値をとり、この状態が１秒以上の長きにわたって続くのに対して、本実施形態では混合気濃度が従来例よりもきわめて低い値しかとらない。したがって、吸気通路１０１内の混合気濃度が、吸気バルブ１６が開くときに従来例では高くなっているのに対し、本発明では低い値に抑えられる。
【００３６】
これは、従来例では、吸気通路１０１内の強い空気流により、吸気通路１０１内に噴射された燃料の微粒化を促進するのに対して、本発明では、スロットルバルブ１９が全閉なので吸気通路１０１内の空気流が弱く、吸気管インジェクタ２２から噴射された燃料を微粒化する作用が弱いためと認められる。
【００３７】
このように、本実施形態の直噴エンジンでは、燃焼室１００における燃焼が吸気バルブ１６が開くまで続いても、吸気通路１０１内からの混合気が点火プラグ１５の作動前に着火するのを防止できる。
【００３８】
（第２実施形態）
図４に本発明の直噴エンジンの第２の実施形態を示す。第１実施形態においてエンジンコントロールコンピュータ６に代えて別のエンジンコントロールコンピュータ６Ａとしたものである。なお、図中、実質的に第１実施形態と同じ作動をする部分には図１と同じ番号を付している。
【００３９】
エンジンコントロールコンピュータ６Ａは、基本的には第１実施形態のエンジンコントロールコンピュータ６と同じ構成のもので、混合気濃度制限手段７Ａを構成する、やり直し判定手段６２とインジェクタ制御手段６３とを備えており、これらやり直し判定手段６２およびインジェクタ制御手段６３はエンジンコントロールコンピュータ６Ａのソフトウェア上で実現される。
【００４０】
図５により、エンジン始動時におけるエンジンコントロールコンピュータ６Ａにおける制御を説明する。なお、以下の手順中、ステップＳ２０１，Ｓ２０３以外の手順がエンジンコントロールコンピュータ６Ａにおいて実行される。
【００４１】
先ず、運転者がキー４１をＩＧオンまで回動すると（ステップＳ２０１）、第１実施形態と同様に（ステップＳ１０２）筒内噴射量および吸気管内噴射量を演算し（ステップＳ２０２）、次いで、スタータオンまで回動する（ステップＳ２０３）と、ステップＳ２０４に進む。
【００４２】
ステップＳ２０４，Ｓ２０５，Ｓ２１０はやり直し判定手段６２としての作動手順で、先ず、ステップＳ２０４では始動回数パラメータｉを１、インクリメントする。ここで、始動回数パラメータｉは後述するように、エンジンコントロールコンピュータ６Ａの起動時すなわち最初の始動時には０に設定されている。続くステップＳ２０５では始動回数パラメータｉが１または２以上のいずれであるかを判定する。
【００４３】
始動回数パラメータｉが１であれば最初の始動ということであり、ステップＳ２０６に進み、吸気管インジェクタ２２により吸気通路１０１内に、上記ステップＳ２０２で演算された吸気管内噴射量の燃料を噴射し、続くステップＳ２０８にて第１実施形態と同様（ステップＳ１０６）に通常の始動制御を行う。
【００４４】
ステップＳ２０９では、第１実施形態と同様（ステップＳ１０７）にその始動が成功したか否かを判定する。始動成功の場合はステップＳ２１０に進み、始動回数パラメータｉを０にセットして、エンジン停止後、再びエンジンコントロールコンピュータ６Ａが起動する時に備える。次いで、ステップＳ２１１に進み、第１実施形態と同様（ステップＳ１０９）に通常の制御に移行する。
【００４５】
ステップＳ２０９において始動失敗と判定されると再び、ステップＳ２０１またはステップＳ２０３に進み、進んだステップからの手順を運転者のキー４１操作を待って実行する。
【００４６】
その途中のステップＳ２０５では、ステップＳ２０４にて始動回数パラメータｉがインクリメントされて２以上となるので、始動のやり直しと判定し、ステップＳ２０５からステップＳ２０７に進む。
【００４７】
ステップＳ２０７はインジェクタ制御手段６３としての作動手順で、吸気管インジェクタ２２を作動せしめる手順であるが、吸気管インジェクタ２２への通電時間を最初の始動の場合（ステップＳ２０６）よりも短縮して吸気管インジェクタ２２のノズル開時間を短縮する。しかして、吸気通路１０１内に最初の始動時よりも減量した噴射量にて燃料が噴射される。減量噴射量は、ステップＳ２０２にて演算された吸気管内噴射量に一定割合を乗じて設定する。
【００４８】
図６は、やり直し始動の場合に吸気管内減量噴射を行う構成とはなっていない従来の直噴エンジンにおいて、吸気管インジェクタ２２から燃料が噴射された時の、吸気通路１０１の最下流部（吸気バルブ１６近傍位置）における混合気濃度の挙動を示すもので、始動を合計３回（やり直し始動２回）行った場合の、１回目（最初の始動）と、３回目（２回目のやり直し始動）とを併せて示している。図からは、やり直し始動では混合気濃度が高くなることが知られる。これは吸気通路１０１内に噴射された燃料の一部が、吸気通路１０１壁面等に付着した燃料ウェット等の形態で残留し、これがやり直し始動時において気化し、吸気通路１０１内の混合気濃度が上昇するものと認められる。
【００４９】
したがって、従来の直噴エンジンではやり直し始動時に吸気通路１０１内の混合気濃度が高くなって、吸気通路１０１内の混合気が点火プラグ１５の作動前に着火しやすくなるのに対して、本実施形態の直噴エンジンでは、やり直し始動では吸気管インジェクタ２２の燃料噴射量を減量するので吸気通路１０１内の混合気濃度が上昇するのを抑制し、燃焼室１００における燃焼が吸気バルブ１６が開くまで長引いても、吸気通路１０１内から燃焼室１００に供給される混合気が点火プラグ１５の作動前に着火するのを防止することができる。
【００５０】
なお、吸気管インジェクタ２２の燃料噴射量の減量は、適当な混合気濃度を維持するように予め実験等で決定する。勿論、燃料噴射量を０、すなわちやり直し始動の場合には吸気管インジェクタ２２から燃料を噴射しないように設定してもよい。
【００５１】
（第３実施形態）
図７に本発明の直噴エンジンの第３の実施形態を示す。第１実施形態においてスタータ３に代えて別のスタータ３Ａとし、エンジンコントロールコンピュータ６に代えて別のエンジンコントロールコンピュータ６Ｂとしたものである。なお、図中、実質的に第１実施形態と同じ作動をする部分には図１と同じ番号を付している。
【００５２】
スタータ３Ａは、クランキング回転数を切り換え自在に構成してある。切り換えは、例えば、スタータ３Ａのモータとその電源の間に可変抵抗器を設けて、モータの駆動電圧を変更する構成とする。
【００５３】
エンジンコントロールコンピュータ６Ｂは、基本的には第１実施形態のエンジンコントロールコンピュータと同じ構成のもので、スタータ３Ａのクランキング回転数（具体的には上記可変抵抗器の抵抗値）の切り換え制御を行うスタータ制御手段６４を備えている。スタータ制御手段６４はエンジンコントロールコンピュータ６Ａのソフトウェア上で実現され、温度検出手段たる冷却水温センサ５４およびスタータ３Ａとともにタイミング調整手段７Ｂを構成する。
【００５４】
図８により、エンジン始動時におけるエンジンコントロールコンピュータ６Ｂにおける制御を説明する。なお、以下の手順中、ステップＳ３０１，Ｓ３０４以外の手順がエンジンコントロールコンピュータ６Ｂにおいて実行される。
【００５５】
先ず、運転者がキー４１をＩＧオンまで回動すると（ステップＳ３０１）、第１実施形態と同様に（ステップＳ１０２）筒内噴射量および吸気管内噴射量を演算し（ステップＳ３０２）、ステップＳ３０３に進む。
【００５６】
ステップＳ３０３はスタータ制御手段６４としての手順で、冷却水温センサ５４の検出温度に基づいてクランキング回転数を演算する。クランキング回転数の演算は冷却水温に対する単調減少型の関数に基づいて行い、冷却水温が低いほどクランキング回転数が低い値に設定される。演算したクランキング回転数に対応してスタータ３Ａの可変抵抗器を設定する。
【００５７】
次いで、運転者がキー４１をスタータオンまで回動する（ステップＳ３０４）と、第１実施形態と同様（ステップＳ１０５，Ｓ１０６）に吸気管インジェクタ２２により吸気通路１０１内に燃料を噴射し（ステップＳ３０５）、通常の始動制御を行う（ステップＳ３０６）。このとき、エンジンサイクルはステップＳ３０３にて演算されたクランキング回転数に対応した速度で進行する。
【００５８】
ステップＳ３０７では、第１実施形態と同様（ステップＳ１０７）にその始動が成功したか否かを判定する。始動成功の場合は第１実施形態と同様（ステップＳ１０９）に通常の制御に移行する（ステップＳ３０８）。ステップＳ３０７において始動失敗と判定されると再び、ステップＳ３０１またはステップＳ３０４に進み、運転者のキー４１操作を待って始動のやり直しを行う。
【００５９】
図９は、冷却水温等を同一条件としクランキング回転数のみを違えて燃焼室における燃焼状態を調査した結果を示すもので、（Ａ）が高回転数域（２６０ｒｐｍ）、（Ｂ）が低回転数域（１８０ｒｐｍ）である。なお、図中、「緩慢燃焼」は吸気バルブが開くまで続く燃焼を示し、「正常燃焼」は吸気バルブが開く前には終了している燃焼を示す。また、横軸は筒内燃料噴射量にとりリーン化傾向を示している。リーン化傾向が高いほど点火後の燃焼時間は長引くが、図では高回転数域では緩慢燃焼となる場合があるのに対して、低回転数域では緩慢燃焼となる場合がない。これは、燃焼時間が同じであっても、低回転数域では膨張行程から圧縮行程を経て吸入行程に到るエンジンサイクルの速度が遅く吸気バルブが開くまでの時間が長いので、燃焼終了時期に対して吸気バルブが開く時期が遅延せしめられるためと認められる。
【００６０】
また、エンジン温度が低いとリーン化傾向が高く、より上記緩慢燃焼となりやすくなるから、緩慢燃焼を回避できるクランキング回転数は低くなる。
【００６１】
したがって、予め上記のごとく燃焼状態を調査しておき、上記ステップＳ３０３においてクランキング回転数の演算に用いる関数として、それにより得られるクランキング回転数が、緩慢燃焼を回避できる程度に低い回転数であり、かつ、冷却水温が低いほど低い回転数となるように求めておく。
【００６２】
このように、本実施形態では、燃焼終了時期に対して吸気バルブが開く時期が遅延し、吸気通路１０１内から燃焼室１００に供給される混合気が点火プラグ１５の作動前に着火するのを防止するとともに、エンジン温度が低く燃焼時間が長引きやすい低温時ほどクランキング回転数を低くすることで、比較的高温側で不必要にクランキング回転数が下がるのを回避することができる。
【００６３】
なお、クランキング回転数は、冷却水温に対する関数により得るのではなく、冷却水温に対する一次元マップを予め記憶しておき、このマップを参照して設定するのでもよい。また、スタータはクランキング回転数が連続可変な切り換え式ではなく、不連続な切り換え式でもよい。この場合、スタータは、クランキング回転数の切り換えを駆動電圧の切り換えではなく、ギア比の切り換え等により行う構成とすることもできる。
【００６４】
（第４形態）
図１０に本発明の参考例である直噴エンジンの第４形態を示す。第１実施形態においてエンジンコントロールコンピュータ６に代えて別のエンジンコントロールコンピュータ６Ｃとしたものである。なお、図中、実質的に第１実施形態と同じ作動をする部分には図１と同じ番号を付している。
【００６５】
エンジンコントロールコンピュータ６Ｃは、基本的には第１実施形態のエンジンコントロールコンピュータと同じ構成のもので、タイミング調整手段であるインジェクタ制御手段７Ｃを備えており、これはエンジンコントロールコンピュータ６Ｃのソフトウェア上で実現される。
【００６６】
図１１により、エンジン始動時におけるエンジンコントロールコンピュータ６Ｃにおける制御を説明する。なお、以下の手順中、ステップＳ４０１，Ｓ４０４以外の手順がエンジンコントロールコンピュータ６Ｃにおいて実行される。
【００６７】
先ず、運転者がキー４１をＩＧオンまで回動する（ステップＳ４０１）と、ステップＳ４０２に進み、吸気管内噴射量を演算する。吸気管内噴射量は上記各実施形態とは異なり、燃焼室１００での燃焼に供する燃料をすべて供給可能な量に設定する。また、吸気管内噴射量は、予め記憶した初期値に冷却水温センサ５４の検出温度に応じた補正を行って設定され、燃料が気化しにくい低温ほど噴射量は大きな値となる。
【００６８】
続くステップＳ４０３はインジェクタ制御手段７Ｃとしての手順で、筒内インジェクタ２１による筒内噴射制御を禁止するように設定する。
【００６９】
ステップＳ４０４で運転者がキー４１をスタータオンまで回動すると、ステップＳ４０５にて吸気管インジェクタ２２により吸気通路１０１内に燃料を噴射し、続くステップＳ４０６にて始動制御を行う。すなわち所定のタイミングで点火プラグ１５により燃焼室１００内の混合気に点火する。この時、燃焼するのは、吸気管インジェクタ２２から吸気通路１０１内に噴射された燃料だけである。
【００７０】
ステップＳ４０７では、第１実施形態と同様（ステップＳ１０７）に、その始動が成功したか否かを判定する。始動成功の場合はステップＳ４０８に進む。
【００７１】
ステップＳ４０８では、筒内インジェクタ２１による筒内噴射制御の禁止を解除し、第１実施形態と同様（ステップＳ１０９）に通常の制御に移行する（ステップＳ４０９）。
【００７２】
ステップＳ４０７において始動失敗と判定されると、再びステップＳ４０１またはステップＳ４０４に進み、運転者のキー４１操作を待って始動のやり直しを行う。
【００７３】
本形態では、始動時には、筒内インジェクタ２１による噴射制御が禁止されるとともに、燃焼室１００へは吸気通路１０１内に噴射された燃料のみが供給される。吸気通路１０１内に噴射された燃料のうち、燃料ウェットとなるものは殆どが吸気通路１０１内に残存し、燃焼室１００へ供給されるのは吸気バルブ１６が開いた後に気流に乗って燃焼室１００内に移動する微粒化された燃料である。したがって燃焼室１００には燃料ウェットは殆ど存在しない。したがって燃焼室１００における燃焼が長引くのを回避することができる。
【００７４】
このように、本形態の直噴エンジンでは、燃焼室１００内の燃料ウェットを低減することで緩慢燃焼を回避して燃焼終了時期に対して吸気バルブ１６が開く時期を相対的に遅延し、吸気通路１０１内から燃焼室１００に供給される混合気が点火プラグ１５の作動前に着火するのを防止することができる。
【００７５】
（第５実施形態）
図１２に本発明の直噴エンジンの第５の実施形態を示す。第１実施形態においてエンジンコントロールコンピュータ６に代えて別のエンジンコントロールコンピュータ６Ｄとしたものである。なお、図中、実質的に第１、第２実施形態と同じ作動をする部分には図１、図４と同じ番号を付している。
【００７６】
エンジンコントロールコンピュータ６Ｄは、基本的には第１実施形態のエンジンコントロールコンピュータと同じ構成のもので、スロットルバルブ１９とともに空気流制限手段７を構成するスロットルバルブ制御手段６１と、混合気濃度制限手段７Ａを構成するやり直し判定手段６２およびインジェクタ制御手段６３とを備えており、これらはエンジンコントロールコンピュータ６Ｄのソフトウェア上で実現される。
【００７７】
図１３により、エンジン始動時におけるエンジンコントロールコンピュータ６Ｄにおける制御を説明する。なお、以下の手順中、ステップＳ５０１，Ｓ５０４以外の手順がエンジンコントロールコンピュータ６Ｄにおいて実行される。
【００７８】
先ず、運転者がキー４１をＩＧオンまで回動すると（ステップＳ５０１）、第１実施形態と同様に（ステップＳ１０２，Ｓ１０３）筒内噴射量および吸気管内噴射量を演算し（ステップＳ５０２）、アクセルペダル４２の踏み込み量に応じたスロットルバルブの制御を禁止するとともにスロットル開度を全閉に切り換える（ステップＳ５０３）。ステップＳ５０３はスロットルバルブ制御手段６１としての作動手順である。
【００７９】
次いで、運転者がキー４１をスタータオンまで回動する（ステップＳ５０４）と、ステップＳ５０５に進む。
【００８０】
ステップＳ５０５，Ｓ５０６，Ｓ５１２はやり直し判定手段６２としての作動手順で、第２実施形態と同様の手順（ステップＳ２０４，Ｓ２０５，Ｓ２１０）を実行する。先ず、始動回数パラメータｉを１、インクリメントし（ステップＳ５０５）、始動回数パラメータｉが１または２以上のいずれであるかを判定する（ステップＳ５０６）。
【００８１】
始動回数パラメータｉが１であれば最初の始動ということであり、ステップＳ５０７に進み、第２実施形態と同様（ステップＳ２０６）に吸気管インジェクタ２２により吸気通路１０１内に、上記ステップＳ５０２で演算された吸気管内噴射量の燃料を噴射する。一方、始動回数パラメータｉが２以上であればやり直し始動ということであり、ステップＳ５０８に進み、第２実施形態と同様（ステップＳ２０７）に吸気管インジェクタ２２により吸気通路１０１内に、減量した噴射量にて燃料を噴射する。
【００８２】
吸気管内噴射（ステップＳ５０７またはステップＳ５０８）の後は、第１実施形態と同様（ステップＳ１０６）に通常の始動制御を行う（ステップＳ５０９）。
【００８３】
続くステップＳ５１０では、第１実施形態と同様（ステップＳ１０７）にその始動が成功したか否かを判定する。始動成功の場合は第１実施形態と同様（ステップＳ１０８）にアクセルペダル４２によるスロットルバルブ１９の制御の禁止を解除し（ステップＳ５１１）、第２実施形態と同様（ステップＳ２１０）に始動回数パラメータｉを０にセットし（ステップＳ５１２）て、始動後の通常の制御に移行する（ステップＳ５１３）。
【００８４】
ステップＳ５１０において始動失敗と判定されると再び、ステップＳ５０１またはステップＳ５０４に進み、進んだステップからの手順を運転者のキー４１操作を待って実行する。
【００８５】
本実施形態によれば、始動時には、ストットルバルブ開度を全閉として吸気通路１０１内の混合気濃度が制限され、しかも、やり直し始動の場合には、吸気通路内噴射の噴射量が減じられるから、やり直し始動における吸気通路１０１内の混合気濃度の上昇を回避できる。しかして、より吸気通路１０１内から燃焼室１００に供給される混合気が点火プラグ１５の作動前に着火するのを防止することができる。
【００８６】
（第６実施形態）
図１４に本発明の直噴エンジンの第６の実施形態を示す。第１実施形態においてスタータ３に代えて第３実施形態のスタータ３Ａとし、エンジンコントロールコンピュータ６に代えて別のエンジンコントロールコンピュータ６Ｅとしたものである。なお、図中、実質的に第１、第２、第３実施形態と同じ作動をする部分には図１、図４、図７と同じ番号を付している。
【００８７】
エンジンコントロールコンピュータ６Ｅは、基本的には第１実施形態のエンジンコントロールコンピュータと同じ構成のもので、スロットルバルブ１９とともに空気流制限手段７を構成するスロットルバルブ制御手段６１と、混合気濃度制限手段７Ａを構成するやり直し判定手段６２およびインジェクタ制御手段６３と、さらにスタータ３Ａおよび冷却水温センサ５４とともにタイミング調整手段７Ｂを構成するスタータ制御手段７Ｂを備えており、これらはエンジンコントロールコンピュータ６Ｅのソフトウェア上で実現される。
【００８８】
図１５により、エンジン始動時におけるエンジンコントロールコンピュータ６Ｅにおける制御を説明する。なお、以下の手順中、ステップＳ６０１，Ｓ６０５以外の手順がエンジンコントロールコンピュータ６Ｅにおいて実行される。
【００８９】
先ず、運転者がキー４１をＩＧオンまで回動すると（ステップＳ６０１）、第１実施形態と同様に（ステップＳ１０２，Ｓ１０３）、筒内噴射量および吸気管内噴射量を演算し（ステップＳ５０２）、アクセルペダル４２の踏み込み量に応じたスロットルバルブの制御を禁止するとともにスロットルバルブ開度を全閉に切り換える（ステップＳ６０３）。ステップＳ６０３はスロットルバルブ制御手段６１としての作動手順である。
【００９０】
次いで、第３実施形態と同様（ステップＳ３０３）にクランキング回転数を演算する（ステップＳ６０４）。ステップＳ６０４はスタータ制御手段６４としての作動手順である。
【００９１】
その後、運転者がキー４１をスタータオンまで回動する（ステップＳ６０５）と、ステップＳ６０６に進む。
【００９２】
ステップＳ６０６，Ｓ６０７，Ｓ６１３はやり直し判定手段６２としての作動手順で、第２実施形態と同様の手順（ステップＳ２０４，Ｓ２０５，Ｓ２１０）を実行する。先ず、始動回数パラメータｉを１、インクリメントし（ステップＳ６０６）、始動回数パラメータｉが１または２以上のいずれであるかを判定する（ステップＳ６０７）。
【００９３】
始動回数パラメータｉが１であれば最初の始動ということであり、ステップＳ６０８に進み、第２実施形態と同様（ステップＳ２０６）に吸気管インジェクタ２２により吸気通路１０１内に、上記ステップＳ６０２で演算された吸気管内噴射量の燃料を噴射する。一方、始動回数パラメータｉが２以上であればやり直し始動ということであり、ステップＳ６０９に進み、第２実施形態と同様（ステップＳ２０７）に吸気管インジェクタ２２により吸気通路１０１内に、減量した噴射量にて燃料を噴射する。
【００９４】
吸気管内噴射（ステップＳ６０８またはステップＳ６０９）の後は、第１実施形態と同様（ステップＳ１０６）に通常の始動制御を行う（ステップＳ６１０）。このときエンジンサイクルの速度はステップＳ６０４で設定されたクランキング回転数に応じた速度となる。
【００９５】
続くステップＳ６１１では、第１実施形態と同様（ステップＳ１０７）にその始動が成功したか否かを判定する。始動成功の場合は第１実施形態と同様（ステップＳ１０８）にアクセルペダル４２によるスロットルバルブ１９の制御の禁止を解除し（ステップＳ６１２）、第２実施形態と同様（ステップＳ２１０）に始動回数パラメータｉを０にセットし（ステップＳ６１３）て、始動後の通常の制御に移行する（ステップＳ６１４）。
【００９６】
ステップＳ６１１において始動失敗と判定されると再び、ステップＳ６０１またはステップＳ６０５に進み、進んだステップからの手順を運転者のキー４１操作を待って実行する。
【００９７】
本実施形態によれば、始動時には、スロットル開度を全閉として吸気通路１０１内の混合気濃度が制限され、しかも、やり直し始動の場合には、吸気管内噴射の噴射量が減じられるから、やり直し始動時における吸気通路１０１内の混合気濃度の上昇を回避できる。さらに、クランキング回転数が冷却水温が低くなるに応じて小さくなり、燃焼終了時期に対して吸気バルブ１６が開く時期が相対的に遅延し、吸気バルブ１６が開くまで続く緩慢燃焼を防止しつつ比較的高温側で不必要にクランキング回転数が下がるのを回避することができる。しかして、より、吸気通路１０１内から燃焼室１００に供給される混合気が点火プラグ１５の作動前に着火するのを防止することができる。
【００９８】
なお、上記各実施形態は車両の動力用のガソリン直噴エンジンに適用したものを示したが、必ずしもこれに限定されるものではなく、本発明の趣旨に反しない限り任意である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の直噴エンジンの構成を示す図である。
【図２】  本発明の第１の直噴エンジンの作動を示すフローチャートである。
【図３】  本発明の第１の直噴エンジンの作動を示すタイムチャートである。
【図４】  本発明の第２の直噴エンジンの構成を示す図である。
【図５】  本発明の第２の直噴エンジンの作動を示すフローチャートである。
【図６】  本発明の第２の直噴エンジンの作動を示すタイムチャートである。
【図７】  本発明の第３の直噴エンジンの構成を示す図である。
【図８】  本発明の第３の直噴エンジンの作動を示すフローチャートである。
【図９】  （Ａ），（Ｂ）はそれぞれ本発明の第３の直噴エンジンの作動を説明するグラフである。
【図１０】  本発明の参考例である第４の直噴エンジンの構成を示す図である。
【図１１】  本発明の参考例である第４の直噴エンジンの作動を示すフローチャートである。
【図１２】  本発明の第５の直噴エンジンの構成を示す図である。
【図１３】  本発明の第５の直噴エンジンの作動を示すフローチャートである。
【図１４】  本発明の第６の直噴エンジンの構成を示す図である。
【図１５】  本発明の第６の直噴エンジンの作動を示すフローチャートである。
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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