(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
停止中の内燃機関の圧縮行程に位置する気筒を特定する圧縮行程気筒判別手段と、
上記内燃機関の始動時に、上記圧縮行程気筒判別手段にて特定された気筒の残りの圧縮行程に対して燃料噴射を実行する始動制御手段と
を備えたことを特徴とする筒内噴射型内燃機関の始動装置。
【請求項２】
上記圧縮行程気筒の残りの圧縮行程に対して燃料噴射したときに燃焼可能であるか否かを予測する燃焼予測手段を備え、該燃焼予測手段が燃焼不能と予測したときに、上記始動制御手段が圧縮行程気筒に対する燃料噴射を中止することを特徴とする請求項１記載の筒内噴射型内燃機関の始動装置。
【請求項３】
上記燃焼予測手段は、上記内燃機関の温度又は上記圧縮行程気筒のピストン位置の少なくとも一方に基づいて燃焼可能か否かの予測を行なうことを特徴とする請求項２記載の筒内噴射型内燃機関の始動装置。
【請求項４】
上記始動制御手段は、上記内燃機関の温度、上記圧縮行程気筒のピストン位置、使用燃料の性状の少なくとも一つに基づいて、上記圧縮行程気筒に対する燃料噴射量及び噴射時期を決定することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の筒内噴射型内燃機関の始動装置。
【請求項５】
上記圧縮行程気筒への燃料噴射により上記内燃機関の始動が完了しないときに、該圧縮行程気筒の後続の気筒を圧縮行程気筒と見なして、該圧縮行程気筒に対して燃料噴射量及び噴射時期を決定して燃料噴射を実行することを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の筒内噴射型内燃機関の始動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃焼室内に直接燃料を噴射する筒内噴射型の内燃機関（以下、エンジンという）に用いる始動装置に関するものである。
【０００２】
【関連する背景技術】
近年、エミッション低減や燃費向上を達成すべく、燃焼室内に直接燃料を噴射する筒内噴射型エンジンが実用化されている。この種のエンジンでは、吸気行程で燃料を噴射して燃焼室内に均一な混合気を形成する均一燃焼と、圧縮行程で燃料を噴射することで、点火プラグの周囲に理論空燃比近傍の混合気を形成した上で超リーンな全体空燃比を実現する層状燃焼とを切換可能に構成されている。層状燃焼が可能な運転領域は一般に低回転低負荷に限られているが、例えば特開平１０−３０４６８号公報に記載のエンジンでは、始動当初から圧縮行程噴射にて層状燃焼を実行している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように公報記載のエンジンが始動時に層状燃焼を実行するのは、層状燃焼によるエミッションや燃費上の利点を始動時から得ることを目的としたものである。従って、始動時の制御手順は通常のエンジンと同様であり、まず、クランキング開始により気筒判別を行い、その気筒判別の完了後に何れかの気筒が圧縮行程に至ると、その気筒に対して所定噴射量及び噴射時期をもって燃料噴射を実行している。
【０００４】
つまり、公報記載のエンジンは始動所要時間の短縮化については何ら考慮されておらず、この点の要望を満足させることができなかった。エンジン始動の遅れは通常の車両に適用した場合にも問題となるが、特に近年実用化されているハイブリッド車両やアイドルストップ車両では、始動遅れによって長所を十分に生かせないという問題がある。例えば、動力源としてモータを併用したハイブリッド車両では、モータによる低負荷走行から加速する際等に出力確保のためにエンジンを始動させるが、始動遅れにより一時的に出力が不足して加速応答性が悪化してしまう。又、信号待ち等でエンジンを自動停止させるアイドルストップ車両では、エンジンの始動遅れが発進の遅延に直結してしまうという不具合が生じる。
【０００５】
本発明の目的は、速やかに始動を完了することができる筒内噴射型内燃機関の始動装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明では、停止中の内燃機関の圧縮行程に位置する気筒を圧縮行程気筒判別手段にて特定し、内燃機関の始動時に、特定した気筒の残りの圧縮行程に対して始動制御手段により燃料噴射を実行するようにしたものである。従って、始動のためにクランキングが開始されると、その時点で圧縮行程に位置する気筒に対して直ちに燃料噴射が実行されることから、その後の点火により速やかに初爆が行われる。
請求項２の発明では、請求項１において、圧縮行程気筒の残りの圧縮行程に対して燃料噴射したときに燃焼可能であるか否かを燃焼予測手段にて予測し、燃焼不能と予測したときに、始動制御手段が圧縮行程気筒に対する燃料噴射を中止するものである。従って、燃焼不能にも拘わらず圧縮行程気筒に対する燃料噴射が実行されて始動を失敗する事態が未然に防止される。
請求項３の発明では、請求項２において、燃焼予測手段が、内燃機関の温度又は圧縮行程気筒のピストン位置の少なくとも一方に基づいて燃焼可能か否かの予測を行なうものである。従って、例えば内燃機関の温度が高くてピストン位置が低いほど圧縮行程気筒の着火がより確実なものとなるため、これらの要件に基づいて燃焼可能か否かを確実に予測可能となる。
請求項４の発明では、請求項１乃至３において、始動制御手段が、内燃機関の温度、圧縮行程気筒のピストン位置、使用燃料の性状の少なくとも一つに基づいて、圧縮行程気筒に対する燃料噴射量及び噴射時期を決定するものである。従って、内燃機関の温度及びピストン位置に応じて圧縮行程気筒の筒内空気量が相違し、燃料性状に応じて着火特性が相違するため、これらの内燃機関の温度、圧縮行程気筒のピストン位置、使用燃料の性状の少なくとも一つに基づいて、圧縮行程気筒に対する最適な燃料噴射量及び噴射時期を決定可能となる。
請求項５の発明では、請求項１乃至４において、圧縮行程気筒への燃料噴射により内燃機関の始動が完了しないときに、圧縮行程気筒の後続の気筒を圧縮行程気筒と見なして、圧縮行程気筒に対して燃料噴射量及び噴射時期を決定して燃料噴射を実行するものである。従って、後続の気筒は内燃機関の吸気系に滞留して昇温された空気が吸入されて、かなり高い筒内温度が確保されることから、後続の気筒に対して燃料噴射を実行して始動を完了可能となる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をアイドルストップ車両に用いる筒内噴射型エンジンの始動装置に具体化した一実施例を説明する。
図１の全体構成図において、１は筒内噴射型ガソリンエンジンであり、１８０°ＣＡ毎に等間隔爆発する４サイクル直列４気筒として構成されており、その各気筒には点火プラグ２が取り付けられると共に、燃焼室内に直接燃料を噴射可能なように燃料噴射弁３が取り付けられている。エンジン１の燃焼室や吸気系等は筒内噴射専用に設計されており、圧縮行程で燃料を噴射した場合、吸気にて生成された逆タンブル流により噴射燃料を移送して、点火プラグ２の周囲に理論空燃比近傍の混合気を形成した上で超リーンな全体空燃比で燃焼させる層状燃焼を可能としている。
【０００８】
エンジン１には手動式の変速機４が連結され、この変速機は図示しないディファレンシャルギアを介して車両の駆動輪に接続されている。エンジン１と変速機４との間にはクラッチ５が設けられ、このクラッチ５は運転者によるクラッチ操作に応じて、エンジン１側から変速機４側への動力伝達を制御する。エンジン１には常時噛合い式のスタータ６が設けられ、スタータ６のピニオンギア６ａはエンジン１のフライホイール１ａに対して常に歯合している。フライホイール１ａには図示しないワンウエイクラッチが設けられ、このワンウエイクラッチは、始動時にスタータ６の駆動力をエンジン１側に伝達してクランキングを行い、且つ、始動完了後に空転することでエンジン１にてスタータ６が逆駆動されるのを防止するようになっている。
【０００９】
スタータ６のモータ１１は常開のリレー接点１２ａを介してバッテリ１３に接続され、そのリレー接点１２ａと対応するリレーコイル１２ｂは、イグニションスイッチ１４のＳＴ接点１４ａを介してバッテリ１３に接続されている。従って、イグニションスイッチ１４がＳＴ接点１４ａの位置まで操作されると、リレーコイル１２ｂの励磁によりリレー接点１２ａが閉じられてモータ１１が通電し、スタータ６によりエンジン１のクランキングされる。又、スタータ６のリレーコイル１２ｂは、スタータ制御用コントローラ１５のリレー接点１５ａ及びイグニションスイッチ１４のＯＮ接点１４ｂを介してバッテリ１３に接続されており、このリレー接点１５ａと対応するリレーコイル１５ｂはバッテリ１３に接続されている。従って、イグニションスイッチ１４がＯＮ接点１４ｂの位置であっても、リレーコイル１５ｂの励磁によりリレー接点１５ａが閉じられると、モータ１１が通電してクランキングが行われる。
【００１０】
車室内には、図示しない入出力装置、制御プログラムや制御マップ等の記憶に供される記憶装置（ＲＯＭ，ＲＡＭ，ＢＵＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰＵ）、タイマカウンタ等を備えたＥＣＵ２１（エンジン制御ユニット）が設置されている。ＥＣＵ２１の入力側には、エンジン１の温度Ｔを検出するエンジン温度センサ２２、エンジン１のクランクシャフトの回転に伴ってクランク角信号を出力するクランク角センサ２３、カムシャフトの回転に伴ってＴＯＰ信号を出力するカム角センサ２４、車速Ｖを検出する車速センサ２５、クラッチ５の操作状態を検出するクラッチセンサ２６、アクセル操作量Ａccを検出するアクセルセンサ２７、変速機４のシフト位置を検出するシフトポジションセンサ２８、及びその他の各種スイッチやセンサ類が接続されている。
【００１１】
又、ＥＣＵ２１の出力側には前記した点火プラグ２及び燃料噴射弁３が接続されると共に、スタータ制御用コントローラ１５のリレーコイル１５ｂが接続されている。ＥＣＵ２１は上記した各検出情報に基づき燃料噴射制御や点火時期制御を始めとするエンジン１を運転するための各種制御を実行すると共に、信号待ち等の停車時にエンジン１の自動停止始動処理を実行する。更に、ＥＣＵ２１はエンジン始動時には、始動専用の制御を実行して早期始動を図る。
【００１２】
以上のように構成された筒内噴射型エンジン１では、通常の吸気行程で燃料を噴射して燃焼室内に均一な混合気を形成する均一燃焼に加えて、圧縮行程で燃料を噴射して超リーンな全体空燃比で燃焼させる層状燃焼を可能としている。層状燃焼は一般に低回転低負荷の運転領域で実行され、ＥＣＵ２１はアクセルセンサ２７にて検出されたアクセル操作量Ａcc等から求めた目標平均有効圧Ｐe（エンジン負荷を表す）、及びクランク角センサ２３のクランク角信号から求めたエンジン回転速度Ｎeが比較的低い領域で圧縮行程噴射を実行して、エミッション低減や燃費向上を達成し、それ以上の領域で吸気行程噴射を実行して、要求されるエンジントルクを確保する。
【００１３】
次に、アイドルストップ車両特有のエンジン１の自動停止始動処理の概要を説明する。
ＥＣＵ２１は、走行中の車両が信号待ち等で停車したときに、予め設定されたエンジン停止条件の成立によりエンジン１を自動停止し、同じく予め設定されたエンジン始動条件の成立によりエンジン２を自動始動し、もって停車中におけるエミッション排出や燃料消費を防止する。エンジン停止条件としては、車速センサ２５にて検出された車速Ｖがゼロであること、クラッチセンサ２６にてクラッチ５の踏込み操作が検出されていないこと（クラッチ接続状態）、及びシフトポジションセンサ２８にて検出されたシフト位置がＮ（ニュートラル）位置であることが設定され、これらの条件が満たされたときに、ＥＣＵ２１はエンジン停止条件が成立したと判断し、燃料噴射制御及び点火時期制御を中止してエンジン１を停止させる。
【００１４】
又、エンジン始動条件としては、クラッチセンサ２６にてクラッチ５の踏込み操作が検出されたこと（クラッチ遮断状態）、及びシフトポジションセンサ２８にて検出されたシフト位置がＮ位置であることが設定され、これらの条件が満たされたときに、ＥＣＵ２１はエンジン始動条件が成立したと判断し、スタータ制御用コントローラ１５のリレーコイル１５ｂを励磁すると共に、噴射制御及び点火時期制御を再開する。リレーコイル１５ｂの励磁によりリレー接点１５ａが閉じられるため、スタータ６のモータ１１が通電してクランキングが行われ、エンジン１が始動されて発進可能となる。
【００１５】
尚、通常の運転者によるエンジン始動及び停止は一般的な車両と同様であり、イグニションスイッチ１４がＳＴ接点１４ａの位置まで操作されると、スタータ６のモータ１１が通電してクランキングが行われると共に、ＥＣＵ２１により燃料噴射制御及び点火時期制御が開始されてエンジン１が始動され、又、エンジン１の運転中にイグニションスイッチ１４がＯＮ接点１４ｂから図示しないＯＦＦ接点等に戻されると、ＥＣＵ２１の燃料噴射制御及び点火時期制御が中止されてエンジン１が停止する。
【００１６】
以上の自動及び手動に拘わらずＥＣＵ２１はエンジン１を停止させる際に、以下に述べるように図２のエンジン停止ルーチンに従って燃料噴射制御及び点火時期制御を中止する。
ＥＣＵ２１はエンジン１の回転に同期して１８０°ＣＡ毎にエンジン停止ルーチンを実行し、まず、ステップＳ２でエンジン停止か否かを判定する。判定がＮＯ（否定）の場合、つまりエンジン停止条件が成立せず、且つや運転者にてイグニションスイッチ１４がＯＦＦ操作されないときには、ステップＳ４で噴射指令フラグＦfをセットし、ステップＳ６で停止カウンタＣをリセットし、ステップＳ８で点火指令フラグＦiをセットした後、ルーチンを終了する。この噴射指令フラグＦf及び点火指令フラグＦiのセットに基づき、ＥＣＵ２１は燃料噴射制御及び点火時期制御を実行するため、エンジン１の運転が継続される。
【００１７】
又、前記ステップＳ２で判定がＹＥＳ（肯定）の場合、つまりエンジン停止条件が成立したか、或いは運転者にてイグニションスイッチ１４がＯＦＦ操作されたときには、ステップＳ１０で噴射指令フラグＦfをクリアし、ステップＳ１２で停止カウンタＣをインクリメントする。次いで、ステップＳ１４で停止カウンタＣが３に達したか否かを判定し、ＮＯのときには、前記ステップＳ８に移行する。ステップＳ１４の判定がＹＥＳになると、ステップＳ１６に移行して点火指令フラグＦiをクリアしてルーチンを終了する。
【００１８】
従って、ステップＳ１２で噴射指令フラグＦfがクリアされた時点で燃料噴射制御が中止され、その後にエンジン１の作動サイクルで２行程が経過して停止カウンタＣが３に達してから、ステップＳ１６で点火指令フラグＦiがクリアされて点火時期制御が中止される。圧縮行程で噴射された燃料は１行程以内に点火され、より先行する吸気行程で噴射された燃料であっても２行程以内に点火されることから、最後に噴射された気筒の燃料についても確実に点火されて燃焼し、その結果、燃焼室内に残留した液化燃料による不具合、例えば再始動時の点火プラグ２の燻り、或いは未燃ガスの排出等が防止される。
【００１９】
次に、上記のように構成された筒内噴射型エンジン１の始動装置により実行される始動制御を説明する。
ＥＣＵ２１は信号待ち等でのエンジン自動停止中に始動条件が成立した場合、及び運転者にてイグニションスイッチ１４がＳＴ操作されてクランキングが開始される場合に、図３及び図４に示すエンジン始動ルーチンを実行する。まず、ＥＣＵ２１はステップＳ２２で停止中のエンジン１の圧縮行程にある気筒（以下、圧縮行程気筒という）の情報、及びその気筒のピストン位置Ｐに関する情報を記憶装置から読み込む。
【００２０】
これらの情報は、エンジン停止直前にクランク角センサ２３にて検出されたクランク角信号とカム角センサ２４にて検出されたＴＯＰ信号とに基づいて算出されたものであり、エンジン自動停止中は無論のこと、イグニションスイッチ１４がＯＦＦ操作された駐車時であっても記憶装置内に保持され続けている。そして、本実施例では、クランク角センサ２３、カム角センサ２４、及びステップＳ２２の処理を実行するときのＥＣＵ２１が圧縮行程気筒判別手段として機能する。
【００２１】
ここで、４サイクル直列４気筒では常に何れかの気筒が圧縮行程に位置するため、このとき必ず圧縮行程気筒が特定される。又、エンジン停止時のクランク角は、ＢＴＤＣ９０°ＣＡ前後に集中する。これは、本実施例の直列４気筒エンジンでは１８０°ＣＡ毎に何れかの気筒が圧縮上死点に至るため、譬え圧縮上死点付近で停止したとしても圧縮反力を受けて逆転するためである。
【００２２】
次いで、ＥＣＵ２１はステップＳ２４でエンジン温度センサ２２にて検出されたエンジン温度Ｔを読み込み、ステップＳ２６でノック学習値Ｋkを読み込む。ノック学習値Ｋkは、基本点火時期をノッキング直前の最適値に設定するための学習値である。即ち、周知のようにノック制御では、ノックセンサの検出から設定したノックリタード量により点火時期をノッキング直前にフィードバック制御しているが、このときに用いるノックリタード量に基づいてノック学習値Ｋkを適宜学習し、そのノック学習値Ｋkにより事前に基本点火時期を補正することで、フィードバックによる制御遅れを解消している。つまり、ノック学習値Ｋkは、エンジン１のノッキングの発生状況に応じた値となり、同一エンジンであれば、使用するガソリンのオクタン価（レギュラかハイオクか）に応じてノッキングの発生状況が相違してくることから、ノック学習値Ｋkは、使用ガソリンのオクタン価を表す指標と見なすことができる。
【００２３】
次いで、ＥＣＵ２１はステップＳ２８でノック学習値Ｋkが予め設定されたマップ切換判定値Ｋ0より大きいか否かを判定し、ＹＥＳのときには使用中のガソリンがハイオクであると見なして、ステップＳ３０で図５に示すハイオク用のマップを選択する。又、ステップＳ２８の判定がＮＯのときには使用中のガソリンがレギュラであると見なして、ステップＳ３２で図６に示すレギュラ用のマップを選択する。
【００２４】
更に、選択したマップに従って、ステップＳ３４で早期始動制御を実行可能か否かを判定する。本実施例では、このステップＳ３４の処理を実行するときのＥＣＵ２１が燃焼予測手段として機能する。即ち、以下に述べるように早期始動制御とは、圧縮行程気筒に対して燃料噴射して点火することで直ちに初爆させる処理であるが、これを実現するには、燃料を気化させるための温度と着火を成功させるための圧力とを必要とし、例えば、始動時点の筒内温度が低かったり、或いはピストン位置Ｐが上死点付近でほとんど圧縮できず且つ圧縮による温度上昇も望めなかったりした場合には、失火により初爆を得ることができない。
【００２５】
そこで、図５及び図６のマップでは、筒内温度と相関するエンジン温度Ｔ、及びピストン位置Ｐに基づいて着火可能領域が設定されている。図から明らかなように、エンジン温度Ｔが高くてピストン位置Ｐが低いほど、着火可能領域内に入る確率が高まって着火がより確実なものとなる。又、周知のようにレギュラガソリンの方がハイオクガソリンに比較して着火し易い特性のため、レギュラ用のマップの方が着火可能領域が拡大設定されている。
【００２６】
前記ステップＳ３４での早期始動制御の判定は、これらのマップより着火可能領域にあるか否かに基づいて行われる。ここで、信号待ち等でエンジン１を自動停止したときには、直前までの運転によってエンジン自体の温度が上昇しているため、シリンダ壁面からの熱伝達により筒内温度は十分に上昇しており、又、上記のようにエンジン停止時のクランク角が高い確率でＢＴＤＣ９０°ＣＡ前後に位置することから、低いピストン位置Ｐに保持されている。従って、ほとんどのケースでは着火可能領域内に入るとして、ステップＳ３４の判定がＹＥＳとなる。
【００２７】
ステップＳ３４の判定がＮＯのときには、ステップＳ３６で始動モードを通常始動制御として設定し、ステップＳ３８でエンジン１の冷却水温等に基づいて燃料噴射量を決定し、ステップＳ４０で同じく冷却水温等に基づいて噴射時期を決定し、ステップＳ４２で点火時期を設定し、これらの情報に基づいてステップＳ４４で始動制御を実行する。尚、このとき、自動始動の場合にはクランキングを開始し（運転者のＳＴ操作による始動の場合には既にクランキングが開始されているため必要なし）、クランキング後に最初に吸気行程に至る気筒に対して燃料噴射及び点火を実行する。
【００２８】
次いで、ステップＳ４６でエンジン回転速度Ｎeが予め設定された完爆判定値Ｎ0以上か否かを判定し、ＮＯのときには未だ始動完了していないと見なしてステップＳ３４に戻って処理を繰り返し、ステップＳ４６の判定がＹＥＳになると、このルーチンを終了する。その後は通常のエンジン制御に移行して、目標平均有効圧Ｐe及びエンジン回転速度Ｎeに基づいて圧縮行程噴射か吸気行程噴射かを選択し、例えば、アイドル運転を継続する場合には圧縮行程噴射に、急加速の場合には吸気行程噴射に設定し、それぞれの運転状態に応じた燃料噴射量及び噴射時期や点火時期を決定して制御を行う。
【００２９】
又、前記ステップＳ３４の判定がＹＥＳのときには、ステップＳ４８で始動モードを早期始動制御として設定し、ステップＳ５０で燃料噴射量を、ステップＳ５２で噴射時期を、ステップＳ５４で点火時期をそれぞれ決定し、これらの情報に基づいて前記ステップＳ４４で圧縮行程気筒を対象として始動制御を実行する。このときの燃料噴射量及び噴射時期や点火時期は、上記した通常の始動制御の場合とは相違し、以下のように決定される。
【００３０】
圧縮行程気筒の筒内空気量がピストン位置Ｐ及び筒内温度に応じて相違することから、燃料噴射量については、予めピストン位置Ｐ及びエンジン温度Ｔに応じて設定された図示しないマップから最適値を求める。噴射時期についても同様にピストン位置Ｐ及びエンジン温度Ｔに応じて最適値を求める。これらのマップはハイオク用とレギュラ用とが設定されており、前記ステップＳ２８での判定結果に倣って適用マップが選択される。尚、このようにオクタン価に応じてマップを変更することなく、共通のマップから燃料噴射量や噴射時期を求めるようにしてもよい。
【００３１】
ここで、燃料噴射量と噴射時期との関係は、ハイオクガソリンの場合には図７のように、レギュラガソリンの場合には図８のように表すことができ、燃料噴射量については最適値（前記のように筒内空気量に応じた）が、噴射時期については下死点に近い方が、着火し易いことがわかる。一方、このようにクランキング開始直後に点火することになるため、点火時期の設定についても通常の始動制御と相違し、初爆をエンジン１の回転に有効に変換できる最適値に設定される。
【００３２】
そして、ステップＳ４６の判定がＹＥＳになると、このルーチンを終了して通常のエンジン制御に移行する。又、ステップＳ４６の判定がＮＯで始動が完了していないときには、前記ステップＳ３４、ステップＳ４８乃至ステップＳ５４、ステップＳ４４の処理を繰り返して、上記のように初爆させた気筒の後続気筒に対して同様の制御を実行する。但し、このときには既にクランキングが開始されて下死点から圧縮が行われることから、ピストン位置Ｐは下死点として設定される。又、この後続気筒には、エンジン１の吸気系に滞留して昇温された空気が吸入されることから、初回の圧縮行程気筒と同様にかなり高い筒内温度が確保される。従って、この後続気筒についても、高い確率でステップＳ３４でＹＥＳの判定が下されて早期始動制御が実行され、その燃焼によってエンジン１の回転が高められる。
【００３３】
仮にこの後続の気筒の燃焼によって始動が完了しない場合であっても（ステップＳ４６の判定がＮＯ）、エンジン１の吸気系には数気筒分の吸入空気が滞留しているため、その後の気筒についても高い筒内温度の下で早期始動制御が実行され、ほとんどの場合には数行程の内に始動が完了する。尚、それでも始動が完了しないときには、筒内温度の低下等によりステップＳ３４の判定がＮＯとなることから、自動的にステップＳ３６以降の通常始動制御に切換えられて、継続して始動が試みられる。そして、本実施例では、以上のステップＳ４４、ステップＳ４８乃至ステップＳ５４の処理を実行するときのＥＣＵ２１が始動制御手段として機能する。
【００３４】
次に、以上詳述した早期始動制御の実行状況を図９のタイムチャートに従って説明する。
あるクランク角に圧縮行程気筒が位置している状態でクランキングが開始されると、その直後に燃料噴射が行われ、更に圧縮上死点を過ぎた直後に点火が行われる。着火が成功して初爆が行われると、筒内圧の増加に伴ってエンジン回転速度Ｎeが上昇し、その値が完爆判定値Ｎ0に達した時点で始動完了の判定が下される。この場合には、クランキング開始後ほぼ６５°ＣＡ、所要時間としては１４０msec程度の極めて短時間で始動を完了することができる。又、この初爆により始動完了しないときには後続気筒に対して同様の始動処理が実行されるが、その場合であっても、２倍或いは３倍程度の所要時間で始動を完了できる。
【００３５】
以上の説明から明らかなように、本実施例のエンジン１の始動装置では、停止中のエンジンの圧縮行程気筒を対象として直ちに燃料噴射及び点火を実行することから、速やかに初爆を行って始動させることができる。つまり、従来技術のように、クランキング開始により気筒判別を行い、その気筒判別の完了後に何れかの気筒が吸気行程又は圧縮行程に至った時点で燃料噴射と点火を開始した場合に比較し、始動所要時間を飛躍的に短縮することができる。従って、運転者の操作による始動の場合は無論のこと、信号待ち等で停止させたエンジン１を自動始動する際にも、ほとんど瞬時に始動を完了して速やかに発進することができ、ひいてはアイドルストップ車両の商品価値を向上させることができる。
【００３６】
しかも、使用ガソリンのオクタン価に応じてマップ（図５及び図６）を選択し、そのマップに従って着火可能領域の判定及び燃料噴射量や噴射時期の決定を行っているため、使用ガソリンのオクタン価を前提として可能な限り早期始動制御の機会を増やすと共に、早期始動制御での燃料噴射量や噴射時期を最適化して確実に初爆を得ることができ、結果として早期始動制御の利点を最大限に発揮させることができる。
【００３７】
ところで、上記のようにエンジン１の停止特性により、圧縮行程気筒のピストン位置Ｐは高い確率で早期始動制御の実行に好適な低位置に保持されることになるが、何らかの要因で希には圧縮上死点付近の不適切なピストン位置Ｐで停止する場合がある。そこで、常時噛合い式のスタータ６を利用してピストン位置Ｐを好適な位置まで補正する処理を加えてもよい。この補正処理は、クランキング開始後に行うと始動の遅延に繋がるため、エンジン停止の際に予め実施する。
【００３８】
例えば、図２のエンジン停止ルーチンによりエンジン１を停止させた時点でピストン位置Ｐが高過ぎる場合には、スタータ６を作動させることにより最適なピストン位置Ｐまでクランク角を移動させる。このときのピストン位置Ｐとしては、例えば筒内温度が低くても完爆可能な下死点近傍が設定される。尚、スタータ６の駆動方向は正転に限られるため、エンジン１は正転方向にクランク角を移動されて、後続気筒が圧縮行程気筒となる。以上のように構成すれば、常に最適なピストン位置Ｐからクランキングを開始することができるため、より低い筒内温度でも着火可能領域と判定されて、早期始動処理を実行する機会を大幅に増やすことができる。
【００３９】
以上で実施例の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施例に限定されるものではない。例えば、上記実施例では、アイドルストップ車両に用いる筒内噴射型エンジン１の始動装置に具体化したが、通常の車両に用いる筒内噴射型エンジンの始動装置、或いはハイブリッド車両に用いる筒内噴射型エンジンの始動装置として具体化してもよい。この場合であっても、通常の車両では始動性の向上を実現でき、ハイブリッド車両では、それに加えて加速時等にエンジンを速やかに始動させて良好な加速応答性を実現できる。
【００４０】
又、上記実施例では、直列４気筒の筒内噴射型ガソリンエンジン１として具体化したが、気筒配列はこれに限定されるものではなく、４気筒以上の気筒数であれば、エンジン停止時に圧縮行程に位置する気筒が必ず存在するため、その気筒に対して早期始動制御を実行すれば、実施例と同様の作用効果を達成することができる。尚、例えばＶ型８気筒のように、停止時に２気筒が圧縮行程に位置するエンジンでは、よりピストン位置Ｐが低い気筒に対して早期始動制御を実行すればよい。又、３気筒エンジン等では、圧縮行程に位置する気筒が存在しない停止状態があり得るが、その場合には通常の始動制御を実行し、圧縮行程に気筒が停止した場合のみ、早期始動制御を実行するか、或いは上記のようにスタータ６でピストン位置を移動させてもよい。
【００４１】
更に、上記実施例では、エンジン温度Ｔ及びピストン位置Ｐに基づいて着火可能領域か否かを判定した上で早期始動制御を実行したが、この判定は必ずしも行う必要はなく、例えば圧縮行程気筒に対して無条件で早期始動制御を実行し、始動しない場合には通常の始動制御に切換えるようにしてもよい。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の筒内噴射型内燃機関の始動装置によれば、始動のためにクランキングが開始された時点で圧縮行程に位置する気筒に対して直ちに燃料噴射を実行するようにしたため、その後の点火により初爆が行われて、速やかに始動を完了することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の筒内噴射型エンジンの始動装置を示す全体構成図である。
【図２】ＥＣＵが実行するエンジン停止ルーチンを示すフローチャートである。
【図３】ＥＣＵが実行するエンジン始動ルーチンを示すフローチャートである。
【図４】ＥＣＵが実行するエンジン始動ルーチンを示すフローチャートである。
【図５】着火可能領域を判定するためのハイオク用のマップを示す説明図である。
【図６】着火可能領域を判定するためのレギュラ用のマップを示す説明図である。
【図７】ハイオク時の着火可能領域に対する噴射量と噴射時期の影響を示す説明図である。
【図８】レギュラ時の着火可能領域に対する噴射量と噴射時期の影響を示す説明図である。
【図９】早期始動制御の実行状況を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
１        エンジン（内燃機関）
２１      ＥＣＵ（始動制御手段、圧縮行程気筒判別手段）
２３      クランク角センサ（圧縮行程気筒判別手段）
２４      カム角センサ（圧縮行程気筒判別手段）
【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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【図９】
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