JP2001173488A - 筒内噴射型内燃機関の始動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 速やかに始動を完了できると共に、始動時に
正常な火花着火を確実に行うことで、自着火や急速な燃
焼により引き起こされる不具合を未然に防止できる筒内
噴射型内燃機関の始動装置を提供する。 【解決手段】 停止中の内燃機関の圧縮行程気筒や吸気
行程気筒のピストン位置を検出し、そのピストン位置に
対応するマップに基づき、自着火の領域を避けて火花着
火の領域（ポイントＡ）に燃料噴射量及び噴射時期を設
定する。そして、圧縮行程気筒や吸気行程気筒に対して
燃料噴射及び点火を行って速やかに初爆させると共に、
設定された燃料噴射量及び噴射時期に基づく燃料噴射に
より正常な火花着火を実現する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、筒内に直接燃料を
噴射可能な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、筒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筒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１０−３
０４６８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。
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。

【０００４】そこで、本出願人は、筒内に直接燃料を噴
射可能な筒内噴射型エンジンにおいて、圧縮行程で停止
している気筒に対して燃料噴射して直ちに初爆させる早
期始動制御を提案した（特願平１１−７３３６２）。こ
の早期始動制御は、クランキングにより圧縮行程の気筒
のピストンが上昇したときに筒内圧力及び温度が上昇し
て点火可能な条件が整うことを利用したものであるが、
エンジンの運転状態によっては、圧縮行程の気筒に噴射
した燃料が正常な火花着火以前に自着火を生じる場合、
もしくは前駆反応の進行により燃焼速度が速くなる場合
がある。そして、このような状況下では、エンジン振動
の増大やノック音の発生、或いは筒内に露出している燃
料噴射弁の噴口内にカーボンが進入する等の不具合が生
じるという問題がある。

【０００５】本発明の目的は、速やかに始動を完了でき
ると共に、始動時に正常な火花着火を確実に行って、自
着火や急激な燃焼により引き起こされる不具合を未然に
防止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、筒内に直接燃料を噴射可能な
筒内噴射型内燃機関の始動装置において、停止中の内燃
機関のピストン位置を検出するピストン位置検出手段
と、内燃機関の始動時にピストン位置に応じて当該気筒
への燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期の少なくとも
一つを自着火や燃焼速度を抑制する方向に可変させる制
御量可変手段とを備えた。従って、始動のためにクラン
キングが開始されると、内燃機関の気筒に対して燃料噴
射が実行されて点火により速やかに初爆が行われる。そ
して、このときの燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期
の少なくとも一つが自着火や燃焼速度を抑制する方向に
設定されることから、正常な火花着火が確実に行われ
る。

【０００７】又、請求項２の発明では、上記制御量可変
手段を、停止中のピストン位置が下死点に近付くに連れ
燃料噴射量を増加するように構成した。例えば圧縮行程
で停止中の気筒については、ピストン位置が下死点に近
いほど圧縮したときの圧力上昇が大きくなることから自
着火や急激な燃焼をし易くなり、又、吸気行程で停止中
の気筒については、ピストン位置が下死点に近いほど筒
内の残留ガス量が増加し吸気ポートからの吸気量が減少
することから自着火し易くなる。そして、これらの傾向
に合わせて燃料噴射量が増加されるため、燃料冷却によ
り自着火が防止される。

【０００８】更に、請求項３の発明では、上記制御量可
変手段を、停止中のピストン位置が下死点に近付くに連
れ点火時期をリタードするように構成した。例えば圧縮
行程で停止中の気筒については、ピストン位置が下死点
に近いほど圧縮したときの圧力上昇が大きくなることか
ら燃焼速度（クランク角に対する燃焼速度）が速くな
り、又、吸気行程で停止中の気筒については、ピストン
位置が下死点に近いほど筒内の残留ガス量が多く吸気ポ
ートからの吸気量が少ないことから、圧縮時の筒内温度
が高く燃焼速度が速くなる。そして、これらの傾向に合
わせて点火時期がリタードされるため、点火後の筒内圧
が低下して燃焼速度が抑制される。

【０００９】

【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
た一実施形態を説明する。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、その各気筒には点火プラグ２が取り付け
られると共に、筒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。

【００１０】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。

【００１１】スタータ６は図示しないイグニションスイ
ッチを介してバッテリ１１に接続されると共に、スター
タ制御用コントローラ１２のリレー接点１２ａを介して
バッテリ１１に接続されている。従って、スタータ６は
通常のものと同様にイグニションスイッチの操作に応じ
て通電する他に、スタータ制御用コントローラ１２のリ
レーコイル１２ｂの励磁によりリレー接点１２ａが閉じ
られたときも通電する。

【００１２】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（Ｃ
ＰＵ）、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位置センサ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。

【００１３】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１２のリレーコイル１２ｂ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。

【００１４】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筒内に均一
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。

【００１５】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、これにより停車中におけ
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）、及びシフト位置センサ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。

【００１６】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）、及びシフト位置センサ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１２のリレーコイル１２ｂを励磁すると共
に、燃料噴射制御及び点火時期制御を再開する。リレー
コイル１２ｂの励磁によりリレー接点１２ａが閉じられ
るため、スタータ６が通電してクランキングが行われ、
エンジン１の始動により発進可能となる。

【００１７】尚、以上の制御によるエンジン自動停止、
及び通常のイグニションスイッチのＯＦＦ操作による手
動停止の何れの場合でも、ＥＣＵ２１は図示しないエン
ジン停止ルーチンに従って、まず燃料噴射制御を中止
し、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、既に筒内に噴射されている燃料を燃焼させた後に
点火時期制御を中止している。

【００１８】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
ンスイッチがＳＴ操作されてクランキングが開始される
場合に、図２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Ｓ２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。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、且つ、圧縮上死点では圧縮反力
を受けることから、ピストン位置Ｐは高い確率でＢＴＤ
Ｃ９０°ＣＡ前後に集中する。

【００１９】尚、これら圧縮行程気筒及びピストン位置
Ｐに関する情報は、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２
４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、本実施形態で
は、クランク角センサ２３、カム角センサ２４、及びス
テップＳ２の処理を実行するときのＥＣＵ２１がピスト
ン位置検出手段として機能する。

【００２０】次いで、ＥＣＵ２１はステップＳ４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Ｓ６で現在の圧縮行程気筒に対して早
期始動制御を実行可能か否かを判定する。以下に述べる
ように早期始動制御とは、圧縮行程気筒等に対して燃料
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、
圧縮行程気筒に残留するガスの温度が低かったり、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。そこで、ステップＳ６では、例えば図３のマップ
に従って筒内ガス温と相関するエンジン温度Ｔ、及びピ
ストン位置Ｐが着火可能領域内にあるか否かに基づいて
判定を下している。尚、同一条件下であっても、使用ガ
ソリンのオクタン価に応じて着火し易さが相違するた
め、使用ガソリンに応じて特性の異なるマップを使い分
けてもよい。

【００２１】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、シリンダ壁面等からの熱伝
達により筒内ガス温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ピストン位置Ｐが高い確率でＢ
ＴＤＣ９０°ＣＡ前後に集中することから、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Ｓ６
の判定がＹＥＳとなる。

【００２２】ステップＳ６の判定がＮＯのときには、ス
テップＳ８で始動モードとして、通常のエンジンと同じ
く吸気行程で燃料噴射する通常始動制御を設定し、ステ
ップＳ１０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Ｓ１２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Ｓ１４で点火時期を
設定し、これらの情報に基づいてステップＳ１６で始動
制御を実行する。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。

【００２３】次いで、ステップＳ１８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Ｓ６に戻って処理を繰り返し、ステップＳ１８
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。

【００２４】又、前記ステップＳ６の判定がＹＥＳのと
きには、ステップＳ２０で始動モードとして早期始動制
御を設定し、ステップＳ２２で燃料噴射量を、ステップ
Ｓ２４で噴射時期を、ステップＳ２６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Ｓ１
６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。

【００２５】まず、燃料噴射量及び噴射時期の決定につ
いて述べる。前提として、上記のようにエンジン温度Ｔ
及びピストン位置Ｐが着火可能領域内にある場合であっ
ても、点火プラグ２で着火される以前に圧縮圧力により
噴射燃料の前駆反応が進行して自着火した場合には、有
効なトルクを発生しないばかりかエンジン振動やノック
音の要因になってしまう。図４乃至図７は、各ピストン
位置Ｐ（ＢＴＤＣ１８０°ＣＡ，ＢＴＤＣ１２０°Ｃ
Ａ，ＢＴＤＣ９０°ＣＡ，ＢＴＤＣ６０°ＣＡ）で起動
したときの圧縮行程気筒の燃焼状態を示す特性図であ
る。各図の比較から明らかなように、ピストン位置Ｐが
下死点（ＢＴＤＣ１８０°ＣＡ）に近いほど自着火の傾
向が顕著となる。これは、圧縮したときの圧力上昇が大
きくなることや点火までの時間が長くなること等によ
り、前駆反応が進行し易い条件が揃うためである。

【００２６】そして、燃料噴射量については、例えば図
４から明らかなように、燃料冷却を奏するように比較的
増加させた方が正常な火花着火が行われ易いことがわか
る。又、噴射時期については、図４乃至図７から明らか
なように、ピストン位置Ｐにより適切な噴射時期が異な
ることがわかる。この特徴はエンジンにより異なるた
め、各種エンジンに対応したマップを予め設定する。

【００２７】従って、各ピストン位置Ｐから始動する場
合には、対応する図に示された火花着火の領域中の例え
ばポイントＡに、燃料噴射量と噴射時期を設定する。但
し、噴射時期に関するポイントＡの条件としては、図４
に示すように吸気弁の閉弁タイミング（例えば、ＢＴＤ
Ｃ１４０°ＣＡ）より遅角側に定める必要がある。これ
は、譬え火花着火の領域が閉弁タイミングより進角側ま
で拡大されていたとしても同様であり、実質的な圧縮が
開始されるのが吸気弁の閉弁以後であること、及び閉弁
以前に燃料噴射すると噴射燃料が逆流する不具合が生じ
ることから定められた条件である。尚、上記のようにピ
ストン位置ＰはＢＴＤＣ９０°ＣＡ前後に集中すること
から、図６のＢＴＤＣ９０°ＣＡのピストン位置Ｐ等が
頻発し、逆に、先行する気筒が圧縮上死点で圧縮反力を
受ける図４のＢＴＤＣ１８０°ＣＡのピストン位置Ｐ等
はほとんど発生しない。

【００２８】一方、同一ピストン位置Ｐであってもエン
ジン温度Ｔが高いほど自着火し易いため、図４乃至図７
の特性はエンジン温度Ｔに応じて相違してくる。従っ
て、例えばエンジン温度Ｔが高い場合には、ポイントＡ
を燃料噴射量については増加側にずらし、噴射時期につ
いてはエンジンの特性に応じた方向にずらす等して対処
する必要がある。

【００２９】同様に、同一ピストン位置Ｐであっても使
用ガソリンのオクタン価が低いほど自着火し易いため、
図４乃至図７の特性は使用ガソリンに応じて相違してく
る。従って、例えば自着火し易いレギュラガソリン使用
時には、ポイントＡを燃料噴射量の増加側に、噴射時期
の遅角側にずらす等して対処する必要がある。よって、
燃料噴射量及び噴射時期は、以上のピストン位置Ｐ、エ
ンジン温度Ｔ、及び使用ガソリンＧに応じて決定する必
要があり、ステップＳ２２とステップＳ２４では、これ
らの特性（例えば、図４乃至図７の特性）に基づいて設
定したマップから燃料噴射量及び噴射時期を決定する。
尚、必ずしもこれら３種の要素を全て考慮する必要はな
く、例えば使用ガソリンＧに応じた設定を省略してもよ
い。

【００３０】一方、点火時期について述べると、図８は
クランク角速度及びエンジン振動に対する点火時期の影
響を示しているが、この図のように、圧縮上死点より遅
角側ではエンジン振動が急激に抑制されると共に、比較
的高いクランク角速度が得られ、燃焼圧が効率良くクラ
ンクの回転に変換されることがわかる。よって、例えば
点火時期をＡＴＤＣ０°〜１５°ＣＡ程度の範囲に定め
て、上記した３種の要素（ピストン位置Ｐ、エンジン温
度Ｔ、使用ガソリンＧ）と関連付けたマップを作成し、
ステップＳ２６では、急速燃焼し易い状況（ピストン位
置Ｐが低く通常の点火時期では筒内圧が高くなり急速燃
焼し易い状況）では、筒内圧が低下したＡＴＤＣ１５°
ＣＡ側に点火時期をリタードさせる。逆に急速燃焼し難
い状況（ピストン位置Ｐが高く通常の点火時期でも筒内
圧がそれほど高くない状況）ほど、点火時期をＡＴＤＣ
０°ＣＡ側に設定する。尚、下死点近傍もしくは吸気行
程から起動する気筒に対しては、ＡＴＤＣ側に設定する
ことが好ましい。

【００３１】そして、これらの情報に基づきステップＳ
１６で圧縮行程気筒に対して始動制御が実行され、ステ
ップＳ１８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。尚、始動制御か
ら通常制御に移行した直後には、運転状態に関わらず一
時的に圧縮行程噴射を実行するように設定して、エンジ
ン１の無駄な吹け上がりを防止するようにしてもよい。

【００３２】又、ステップＳ１８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Ｓ６及びステッ
プＳ２０を経てステップＳ２２乃至ステップＳ２６の処
理で、上記のように初爆させた圧縮行程気筒に続く２番
目の気筒、つまりエンジン停止時に吸気行程にあった気
筒（以下、吸気行程気筒という）に対して同様の制御を
実行する。但し、この吸気行程気筒については、圧縮行
程気筒に比較して以下の点が相違しているため、その相
違点を考慮した上で設定されたマップに従って、燃料噴
射量、噴射時期、点火時期を決定している。

【００３３】圧縮行程の途中から圧縮を開始する圧縮行
程気筒に対して、吸気行程気筒では常に下死点より圧縮
が開始される。従って、圧縮行程気筒のようにピストン
位置Ｐに応じた圧縮状態の相違により自着火の領域が変
化する（図４乃至図７のように）現象は発生せず、その
点では燃料噴射量や噴射時期の設定のためにピストン位
置Ｐを考慮する必要はないと言える。しかしながら、エ
ンジン停止時の吸気行程気筒は吸気行程の途中であるこ
とから、既に筒内に存在する残留ガスに、吸気ポート内
の低温の吸気を混合させた状態で燃焼が行われる。そし
て、混合後の筒内ガス温はエンジン停止時の残留ガスの
量、換言すれば吸気行程気筒のピストン位置Ｐに応じて
変化し、それに伴い自着火や急速な燃焼のし易さが変化
する。

【００３４】図９及び図１０は、各ピストン位置Ｐ（圧
縮行程気筒がＢＴＤＣ１８０°ＣＡ，ＢＴＤＣ９０°Ｃ
Ａ）で起動したときの吸気行程気筒の燃焼状態を示す特
性図である。図９のように吸気行程気筒のピストン位置
Ｐが上死点のときには、概略で残留ガスが０％、吸気が
１００％となることから、結果として筒内ガス温が低く
なって自着火や急速な燃焼は発生しない。又、吸気行程
気筒のピストン位置Ｐが下死点に近付く連れて、残留ガ
スが増加方向に、吸気が減少方向に変化することから、
筒内ガス温が上昇して自着火や急速な燃焼がし易くな
る。例えば図１０のように吸気行程気筒のピストン位置
Ｐが吸気行程の中程のときには、筒内ガス温の上昇によ
り自着火の領域が大半を占めることになる。

【００３５】つまり、この吸気行程気筒では筒内ガス温
が単純にエンジン温度Ｔと相関せずにピストン位置Ｐの
影響を受けることから、筒内ガス温を燃料噴射量や噴射
時期に反映させるためにピストン位置Ｐを考慮する必要
がある。よって、ステップＳ２２とステップＳ２４で
は、ピストン位置Ｐ（例えば図９及び図１０の特性）、
エンジン温度Ｔ、及び使用ガソリンＧに基づいて設定し
たマップ（当然、圧縮行程気筒のマップとは特性が異な
る）から燃料噴射量、噴射時期及び点火時期を決定す
る。

【００３６】そして、吸気行程気筒が圧縮行程に至る
と、これらの情報に基づきステップＳ１６で始動制御が
実行される。以上の圧縮行程気筒及び吸気行程気筒の燃
焼によりほとんどの場合は始動が完了し、ＥＣＵ２１は
ステップＳ１８でＹＥＳの判定を下してルーチンを終了
する。尚、それでも始動が完了しないときにはステップ
Ｓ６に戻るが、ステップＳ６で早期始動の条件が満たさ
れている限り、ステップＳ２０以降の処理により３番
目、４番目の気筒に対して早期始動制御を実行され、継
続して始動が試みられる。尚、これらの気筒では吸気１
００％となり、且つ、既にエンジン回転速度Ｎeがある
程度上昇しているため、自着火の可能性はより低くな
る。そして、本実施形態では、以上のステップＳ２２乃
至ステップＳ２６の処理を実行するときのＥＣＵ２１が
制御量可変手段として機能する。

【００３７】以上の説明から明らかなように、本実施形
態のエンジン１の始動装置では、停止中のエンジン１の
圧縮行程気筒や吸気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。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。

【００３８】しかも、上記のように自着火し易さと相関
するピストン位置Ｐ、エンジン温度Ｔ、及び使用ガソリ
ンＧに基いて、自着火し易い状況ほど燃料噴射量を増加
側に、点火時期を遅角側に設定し、噴射時期はそのエン
ジン特有のマップで設定している。よって、正常な火花
着火を確実に行ってエンジン１を始動でき、自着火によ
り引き起こされる不具合、例えばエンジン振動の増大や
ノック音の発生、或いは燃料噴射弁３の噴口内へのカー
ボンの進入等を未然に防止することができる。

【００３９】以上で実施形態の説明を終えるが、本発明
の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例え
ば、上記実施形態では、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。

【００４０】又、上記実施形態では、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、例えば直列３気筒
エンジンやＶ型６気筒エンジンとして具体化してもよ
い。更に、上記実施形態では、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や吸気行程気筒に対し
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。

【００４１】一方、上記実施形態では、圧縮行程気筒と
吸気行程気筒の何れに対しても早期始動制御を実行した
が、例えば圧縮行程気筒については何ら始動制御を実行
せずに、続く吸気行程気筒に対して早期始動制御を実行
す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、速やかに始動を完了でき
ると共に、始動時に正常な火花着火を確実に行って、自
着火や急激な燃焼により引き起こされる不具合、例えば
エンジン振動の増大やノック音の発生、或いは燃料噴射
弁の噴口内へのカーボンの進入等を未然に防止すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態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始動ルーチンを示す
フローチャートである。

【図３】着火可能領域を判定するためのマップを示す説
明図である。

【図４】ピストン位置がＢＴＤＣ１８０°ＣＡで起動し
たときの圧縮行程気筒の燃焼状態を示す特性図である。

【図５】ピストン位置がＢＴＤＣ１２０°ＣＡで起動し
たときの圧縮行程気筒の燃焼状態を示す特性図である。

【図６】ピストン位置がＢＴＤＣ９０°ＣＡで起動した
ときの圧縮行程気筒の燃焼状態を示す特性図である。

【図７】ピストン位置がＢＴＤＣ６０°ＣＡで起動した
ときの圧縮行程気筒の燃焼状態を示す特性図である。

【図８】クランク角速度及びエンジン振動に対する点火
時期の影響を示す説明図である。

【図９】圧縮行程気筒のピストン位置がＢＴＤＣ１８０
°ＣＡで起動したときの吸気行程気筒の燃焼状態を示す
特性図である。

【図１０】圧縮行程気筒のピストン位置がＢＴＤＣ９０
°ＣＡで起動したときの吸気行程気筒の燃焼状態を示す
特性図である。

【符号の説明】 １ エンジン（内燃機関） ２１ ＥＣＵ（ピストン位置検出手段、制御量可変
手段） ２３ クランク角センサ（ピストン位置検出手段） ２４ カム角センサ（ピストン位置検出手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｄ 43/00 ３０１ Ｆ０２Ｄ 43/00 ３０１Ａ 45/00 ３６２ 45/00 ３６２Ｓ Ｆ０２Ｐ 5/15 Ｆ０２Ｐ 5/15 Ｅ (72)発明者 竹村 純 東京都港区芝五丁目33番８号 三菱自動車 工業株式会社内 (72)発明者 安東 弘光 東京都港区芝五丁目33番８号 三菱自動車 工業株式会社内 Ｆターム(参考） 3G022 AA07 BA01 CA01 CA03 CA10 DA02 EA01 FA06 GA01 GA08 GA09 GA12 GA15 GA19 GA20 3G084 AA03 AA04 BA13 BA15 BA17 CA01 CA03 CA07 DA02 DA09 DA10 DA39 EA11 EB09 EC02 EC03 FA05 FA06 FA10 FA14 FA20 FA21 FA36 FA38 3G301 HA04 HA06 HA08 HA16 JA00 JA02 JA21 JA37 KA01 KA04 KA07 KA28 LA00 LB04 MA11 MA19 NA08 NC04 NE01 NE12 PB02Z PC02A PC10Z PE03Z PE08Z PF01Z PF03Z PF06Z PF10Z PF16Z

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 筒内に直接燃料を噴射可能な筒内噴射型
   内燃機関の始動装置において、 停止中の内燃機関のピストン位置を検出するピストン位
   置検出手段と、 上記内燃機関の始動時に上記ピストン位置に応じて当該
   気筒への燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期の少なく
   とも一つを自着火もしくは燃焼速度を抑制する方向に可
   変させる制御量可変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。
2. 【請求項２】 上記制御量可変手段は、停止中のピスト
   ン位置が下死点に近付くに連れ燃料噴射量を増加させた
   ことを特徴とする請求項１に記載の筒内噴射型内燃機関
   の始動装置。
3. 【請求項３】 上記制御量可変手段は、停止中のピスト
   ン位置が下死点に近付くに連れ点火時期をリタードさせ
   たことを特徴とする請求項１に記載の筒内噴射型内燃機
   関の始動装置。