JP2002147267A

JP2002147267A - 内燃機関の始動制御装置

Info

Publication number: JP2002147267A
Application number: JP2000339628A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Tanada; 浩棚田; Tomohiro Oohashi; 朋宏大橋; Keisuke Tashiro; 圭介田代
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2000-11-07
Filing date: 2000-11-07
Publication date: 2002-05-22
Anticipated expiration: 2020-11-07
Also published as: JP4239397B2

Abstract

(57)【要約】【課題】内燃機関の始動制御装置に関し、始動開始直
後には触媒を効率よく昇温させることができるようにす
る。【解決手段】吸気通路１１のスロットル弁３０ｂの下
流に設けられた拡張容積室２４と、機関に燃料を噴射す
る燃料噴射弁６と、排気通路１３に設けられた排出ガス
浄化用触媒３２，２９と、燃料噴射弁６の作動を制御す
る制御手段６０とをそなえており、機関始動時には、制
御手段６０が、拡張容積室２４内の始動前滞留空気の影
響が低下する時期になったことを条件に燃料噴射弁６の
作動を開始するように制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の始動を
制御する装置に関し、特に、燃焼室内に直接燃料を噴射
する筒内噴射型内燃機関において始動時に燃料噴射制御
により排気浄化用触媒を昇温させるものに用いて好適
の、内燃機関の始動制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の内燃機関（以下、エンジンともい
う）には、排出ガスを浄化するために機関の排気系に排
気浄化用触媒が装備される。この触媒は、一般に所定の
高温領域まで昇温するとはじめて活性化して機能する。
したがって、エンジン始動時には触媒は低温であるた
め、排出ガス自体の熱や排出ガス中の未燃成分が触媒付
近で燃焼して発生する熱等によって触媒が所定温度域に
昇温するまでは、触媒は機能せず排出ガス浄化は行なわ
れない。

【０００３】そこで、エンジン始動時に触媒の昇温を促
進して始動後より速やかに排出ガスを浄化するように、
各種の技術が開発された。その一つには、排気通路の上
流側ほど排出ガスが放熱しないため排出ガスの温度が高
いことに着目して、通常の触媒（床下触媒）とは別に、
これよりも排気通路上流側の燃焼室に近いところ（即
ち、排気温度が高いところ）に小型の補助触媒を設け
て、始動直後には、比較的高温の排出ガスによりこの補
助触媒を効率よく加熱して速やかに昇温させ、これによ
り活性化した補助触媒によって排出ガスを浄化できるよ
うにしたものがある。

【０００４】また、排出ガス中に未燃成分が残っていれ
ば、排気通路を触媒に到達するまでに或いは触媒上でこ
の未燃成分が燃焼してこの熱で触媒が昇温することに着
目して、始動直後に、排出ガス中に未燃成分が残留する
ように燃料噴射を制御する技術も開発されている。特
に、筒内噴射型内燃機関の場合、燃料噴射のタイミング
を自由に設定することができるため、燃料噴射をコント
ロールして触媒を早期に昇温させるようにする技術が開
発されている。

【０００５】例えば、特開平１０−１２２０１５号公報
では、筒内噴射型内燃機関に関する技術として、膨張行
程初期から中期において主燃焼のための燃料噴射とは別
の追加の燃料噴射を行ない、この追加燃料噴射による追
加燃料を主燃焼の後に燃焼させて排ガス温度を上昇さ
せ、触媒の暖機を促進して早期活性化を図ったものが提
案されている。この場合、一燃焼サイクルにおいて、主
燃焼の後に２回目の燃焼（副燃焼）を実施するので、こ
うした燃焼形態を二段燃焼と称している。

【０００６】さらに、この技術（特開平１０−１２２０
１５号公報）のように、膨張行程において追加の燃料噴
射を行なう場合、追加噴射された燃料は内燃機関の出力
には一切寄与しないことになるため、このような追加の
燃料噴射が長期に亘ると燃費上好ましくない。そこで、
例えば、特開２０００−２４０４８５号公報に開示され
ているように、触媒装置の昇温が要求されるとき、機関
の空燃比が理論空燃比近傍で理論空燃比近傍よりも僅か
にリーン（これをスライトリーンという）となるように
燃料を圧縮行程中に直接燃焼室内へ噴射して成層燃焼を
実施する技術が提案されている。この場合の燃焼形態
を、圧縮スライトリーン燃焼と称している。

【０００７】このように、機関の空燃比が理論空燃比近
傍となるようにして圧縮行程中に燃料が噴射されて成層
燃焼が形成されると、燃料は一箇所に集中して空燃比が
局部的にリッチ空燃比となり不完全燃焼が生起されて一
酸化炭素（ＣＯ）が多く発生する一方、局部的にはリッ
チ空燃比となる領域以外では余剰酸素（Ｏ₂）が存在す
るため、これらＣＯとＯ₂とが同時に排気通路に排出さ
れることになって、こうして排出されたＣＯとＯ₂とが
共に排気通路を経て触媒装置に達すると、触媒の作用に
よってＣＯとＯ₂とが酸化反応を起こし、この該反応熱
により触媒装置が良好に昇温するのである。

【０００８】また、上述の技術（特開平１０−１２２０
１５号公報）のように、筒内噴射型内燃機関において追
加燃料噴射を行なった場合、触媒中心温度が上昇して触
媒が活性化するまでの時間を、従来のポート噴射式エン
ジンに比べて大きく短縮させることが可能であるが、触
媒が活性化するまでは未燃ＨＣが大気中に放出されてし
まうという事態には変わりはないという課題がある。

【０００９】そこで、特開平１１−２９４１５７号公報
に開示されているように、排気マニホールドに容積部
（又は滞留室）を設けて、排出ガスがこの容積部にて滞
留するようにして、滞留中に、排出ガスとともに流入し
た燃え残りの追加燃料（未燃ＨＣ）を再燃焼させるよう
にした技術が開示されている。この技術によれば、排ガ
スとともに外部に流出しようとする追加燃料（未燃Ｈ
Ｃ）を再燃焼させることが容易になり、触媒が活性化状
態になるまでの大気中への未燃ＨＣの排出を大幅に低減
することができ、さらに、容積部内での未燃ＨＣの再燃
焼により、膨張行程中の追加燃料の噴射により昇温され
た排ガスをさらに昇温させることができ、触媒の昇温を
早めることもできる。

【００１０】このような各技術を統合すると、排気通路
上流側の燃焼室に近接させて触媒を設ける（即ち、近接
触媒を設ける）とともに、この近接触媒の上流の排気通
路に容積部（滞留室）を設けて、これに、上述の二段燃
焼の制御又は圧縮スライトリーン燃焼の制御を適用する
構成が考えられる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な各技術を統合した構成、即ち、近接触媒と容積部（滞
留室）とを設けて，二段燃焼及び／又は圧縮スライトリ
ーン燃焼の制御を行なうという技術を実際のエンジンに
適用すると、排気量の小さなエンジンの場合には、十分
な効果が得られても、排気量の大きなエンジンの場合に
は、十分な効果が得られないことや触媒が損傷してしま
うことが判明した。

【００１２】図９は、このような構成のエンジンの始動
時におけるエキゾーストマニホールド（エキマニ）内の
温度と、触媒温度と、排出ガスの浄化効率との時間変化
を示すグラフであり、各実線は小排気量エンジンに関す
るものであり、各鎖線（一点差線）は大排気量エンジン
に関するものである。横軸が時間であり、上方に二段燃
焼及び圧縮スライトリーン燃焼の各期間を対応させて示
している。

【００１３】図示するように、小排気量エンジンでは、
始動後速やかに排出ガスの浄化効率が向上するが、大排
気量エンジンでは、排出ガスの浄化効率の向上は緩慢で
あり、大排気量エンジンの場合、エンジン始動直後は小
排気量エンジンに比べて排出ガスの浄化効率が低いこと
がわかる。エキマニ内温度をみると、大排気量エンジン
では、小排気量エンジンに比べ温度上昇が緩慢であり、
全体に温度レベルも低い。触媒温度をみると、大排気量
エンジンでは、小排気量エンジンに比べ温度上昇が緩慢
であるが、小排気量エンジンでは、触媒が活性温度（触
媒が活性状態になる温度下限値）に達してから一定の温
度帯域内に保持され触媒耐熱限界温度までは過昇温しな
いのに対して、大排気量エンジンでは、触媒が活性温度
に達した後に触媒耐熱限界温度まで過昇温してしまう。
この過昇温によって、触媒が局部的に燃焼して溶損や割
れが発生するものと考えられる。

【００１４】大排気量エンジンの場合、小排気量エンジ
ンに比べ温度上昇が緩慢ならば、排出ガスの浄化効率の
向上も小排気量エンジンに比べ緩慢となるのは当然であ
るが、大排気量エンジンでは、触媒が活性温度に達して
からもなかなか排出ガスの浄化効率が向上しない。つま
り、触媒が十分に昇温しているにもかかわらず、浄化効
率が低くなっている。

【００１５】大排気量エンジンにおいて、このような触
媒温度の上昇速度の低下やその後の触媒の過昇温が発生
するメカニズムを推測すると、エンジンの排気量の増加
に伴って始動時の空気量が増加し、始動時のエキマニ内
の排出ガス速度が速くなり、エキマニ内燃焼が十分に行
なわれず不均一な燃焼状態のままで触媒に到達してしま
うためと考えられる。

【００１６】始動時には、スロットル開度が小さく新規
流入が僅かであっても、スロットル弁下流、即ち、エン
ジンのシリンダ内とスロットル弁下流側の吸気系内（特
に、サージタンク又はレゾネータの内部）に残っている
大量の空気が気筒内に供給されてその後排気通路に流出
する。つまり、始動初期には一時的にスロットル弁が全
開に相当するような量の空気が供給されることになる。
一方、燃料噴射量は、通常は吸気量に応じて設定される
が、上述のように、始動初期には吸気管内に負圧が発生
するまでは吸気量を検出できないため、この始動初期に
はスロットル弁全開相当の吸気量に対応した量の燃料が
噴射される。

【００１７】排気通路の流通断面積は、エンジン排気量
が大きくなってもそれほどには拡大しないが、エンジン
のシリンダ容積及びサージタンク容積等を主体としたス
ロットル弁下流の容積はエンジン排気量に応じて増大す
る。したがって、エンジンの排気量の増加に伴って始動
時の空気量が増加し、始動時のエキマニ内の排出ガス速
度が速くなることになる。

【００１８】このようにしてエキマニ内の排出ガス速度
が速くなると、例えエキマニに容積部（又は滞留室）が
設けられていても、排出ガスがエキマニ内に滞留する時
間が短くなり、排出ガス中に燃料の未燃成分が残留して
も、この未燃成分の燃焼が弱くなり、燃焼熱が十分得ら
れずエキマニ内の昇温に時間がかかり、当然ながら触媒
の昇温にも時間がかかるものと考えられる。

【００１９】また、エキマニ内の排出ガス速度が速くな
ると、未燃成分の流れと高温の燃焼成分の流れの偏流が
強くなり、触媒温度分布が斑になる。この結果、触媒の
低温部分を主体に未燃成分（ＨＣ）が燃焼せずに堆積し
ていく。このように触媒に堆積した未燃成分（ＨＣ）
は、触媒が着火温度に達すると急激な局部燃焼が生じ
て、触媒の過昇温が発生するものと考えられる。

【００２０】なお、上述のような課題は、筒内噴射型内
燃機関に限らず、ポート噴射式（マルチポイントインジ
ェクション方式）の内燃機関においても発生しうるもの
である。ところで、特開２０００−６４８８９号公報に
は、触媒の活性化のために追加燃料を噴射する際、排気
系の温度に応じて吸気量を減量して排出ガスの流速を低
下させることにより触媒の早期活性化を促進する技術が
開示されている。しかしながら、始動開始時に、サージ
タンク内に滞留している空気の影響までは排除できず、
始動開始直後は吸入空気量が多くなるため、始動開始直
後には触媒を効率よく昇温させることができないという
課題がある。

【００２１】本発明は、上述の課題に鑑み創案されたも
ので、始動開始直後には触媒を効率よく昇温させること
ができるようにした、内燃機関の始動制御装置を提供す
ることを目的とする。

【００２２】

【課題を解決するための手段】このため、本発明の内燃
機関の始動制御装置（請求項１）は、吸気通路のスロッ
トル弁の下流に設けられた拡張容積室と、機関に燃料を
噴射する燃料噴射弁と、排気通路に設けられた排出ガス
浄化用触媒と、該燃料噴射弁の作動を制御する制御手段
とをそなえており、機関始動時には、制御手段が、該拡
張容積室内の始動前滞留空気の影響が低下する時期にな
ったことを条件に燃料噴射弁の作動を開始するように制
御する。

【００２３】したがって、機関の実質的な始動動作（即
ち、燃焼の開始）は、始動前滞留空気の影響が低下して
から（即ち、始動前滞留空気が減少してから）行なわれ
ることになり、始動直後において排出ガス浄化用触媒の
昇温を促進することやその後の触媒の過昇温を防止する
ことや触媒が活性するまでの排出ガスの放出を抑制する
ことができる。

【００２４】つまり、機関の始動時には、拡張容積室内
の大量の始動前滞留空気が燃焼室に流入するため、この
流入する空気量に応じた量の燃料を燃焼室に供給して点
火すれば燃焼を行なうことができる。しかし、排気通路
内の排出ガス速度が速いと、排出ガス中の燃料の未燃成
分の燃焼が弱くなり未燃成分の燃焼による触媒の昇温が
遅れ、また、気筒内での燃焼ガスの偏流が起こって触媒
温度分布が斑になるため、触媒の一部に未燃成分が燃焼
せずに堆積していき、この堆積した未燃成分は触媒温度
が上がると着火して触媒上で急激な局部燃焼が生じて、
触媒が過昇温してしまう。

【００２５】これに対して、本発明の内燃機関の始動制
御装置（請求項１）では、拡張容積室内の始動前滞留空
気の影響が低下するようになってから、つまり、排出ガ
ス速度が遅くなってから、燃料噴射弁の作動を開始する
ので、排出ガス中の燃料未燃成分の燃焼が十分に行なわ
れるようになり、これによって触媒の昇温が促進され
る。また、このように燃焼が十分に行なわれる上に、エ
キゾーストマニホルド及び排気管内での燃焼ガスの偏流
も起こらなくなり、触媒への未燃成分の堆積が抑制さ
れ、触媒上での急激な局部燃焼が防止されて触媒の過昇
温が回避されるのである。

【００２６】また、本発明の内燃機関の始動制御装置
（請求項２）は、吸気通路のスロットル弁の下流に設け
られた可変容積型の拡張容積室と、機関に燃料を噴射す
る燃料噴射弁と、排気通路に設けられた排出ガス浄化用
触媒と、該燃料噴射弁の作動を制御する制御手段とをそ
なえており、機関始動時には、制御手段が、該機関の始
動時に該拡張容積室の有効容量を低下させた後に燃料噴
射弁の作動を開始するように制御する。

【００２７】したがって、拡張容積室内の始動前滞留空
気の影響を抑制しながら始動時の燃料噴射を開始するこ
とができ、上述と同様に、始動直後において排出ガス浄
化用触媒の昇温を促進することやその後の触媒の過昇温
を防止することや触媒が活性するまでの排出ガスの放出
を抑制することができる。つまり、機関の始動時に、拡
張容積室内の大量の始動前滞留空気が燃焼室に流入する
と、排気通路内の排出ガス速度が速くなって、上述のよ
うに、排出ガス中の燃料の未燃成分の燃焼が弱くなり未
燃成分の燃焼による触媒の昇温が遅れ、また、気筒内で
の燃焼ガスの偏流が起こって触媒温度分布が斑になるた
め、触媒の一部に未燃成分が燃焼せずに堆積していき、
この堆積した未燃成分は触媒温度が上がると着火して触
媒上で急激な局部燃焼が生じて、触媒が過昇温してしま
う。

【００２８】これに対して、本発明の内燃機関の始動制
御装置（請求項２）では、始動時に拡張容積室の有効容
量を低下させた後に燃料噴射弁の作動を開始するので、
排出ガス速度は速くなく、排出ガス中の燃料未燃成分の
燃焼が十分に行なわれるようになり、これによって触媒
の昇温が促進される。また、このように燃焼が十分に行
なわれる上に、エキゾーストマニホルド及び排気管内で
の燃焼ガスの偏流も起こらなくなり、触媒への未燃成分
の堆積が抑制され、触媒上での急激な局部燃焼が防止さ
れて触媒の過昇温が回避されるのである。

【００２９】また、該機関への吸入空気量を検出する吸
気量センサをさらに装備して、該制御手段が、該吸気量
センサが吸入空気量を検出できるようになったことをさ
らなる条件に該燃料噴射弁の作動を開始するとともに、
該吸気量センサからの出力信号に応じて該燃料噴射弁か
ら噴射される燃料量を制御するように構成すれば、燃料
噴射弁の作動開始時から適切な量の燃料を噴射すること
ができる（請求項３）。

【００３０】また、該制御手段が、該燃料噴射弁の作動
開始後に該排気浄化用触媒を昇温させるための燃料噴射
を実行するように該燃料噴射弁を制御するように構成す
れば、触媒を一層効率よく昇温させることができる（請
求項４）。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、図面により、本発明の実施
の形態について説明する。まず、図１〜図６に基づい
て、本発明の第１実施形態としての内燃機関の始動制御
装置について説明する。なお、「始動」とは、狭義に
は、スタータスイッチをオンにした後、エンジンがスタ
ータモータで回転駆動される状態から燃焼の爆発力によ
り回転駆動される状態に移行するまで（完爆するまで）
を言うが、本始動制御にかかる始動は、広義にとらえ、
エンジンが完爆した後のしばらくの期間も含むものとす
る。

【００３２】まず、本実施形態にかかる希薄燃焼エンジ
ンについて説明すると、この希薄燃焼エンジンは、例え
ば自動車に搭載される筒内噴射エンジン（以下、直噴ガ
ソリンエンジン又は単にエンジンともいう）であって、
自動車に搭載され、図１に示すように構成されている。
つまり、エンジン１のシリンダヘッド２には、各シリン
ダ３毎に点火プラグ４と燃焼室５内に直接開口する燃料
噴射弁６とが設けられている。シリンダ３内には、クラ
ンクシャフト７に連結されたピストン８が装備され、こ
のピストン８の頂面には半球状に窪んだキャビティ９が
形成されている。

【００３３】シリンダヘッド２には、吸気弁１０を介し
て燃焼室５と連通しうる吸気通路１１、及び、排気弁１
２を介して燃焼室５と連通しうる排気通路１３が接続さ
れている。図示しないが、吸気ポートは燃焼室５上方に
略鉛直に配設され、ピストン８の頂面のキャビティ９と
協働して燃焼室５内で吸気による逆タンブル流を形成さ
せるようになっている。

【００３４】また、シリンダ３外周のウォータジャケッ
ト１５には冷却水温を検出する水温センサ１６が設けら
れ、クランクシャフト７には所定のクランク角位置で信
号を出力するクランク角センサ１７が、吸気弁１０，排
気弁１２を駆動するカムシャフト（図示略）にはカムシ
ャフト位置に応じた気筒識別信号を出力する気筒識別セ
ンサ（図示略）が、それぞれ付設されている。クランク
角信号に基づいてエンジン回転速度を算出できるので、
クランク角センサ１７はエンジン回転速度検出手段とし
ても機能する。

【００３５】吸気通路１１には、上流側からエアクリー
ナ２１，吸気管２２，スロットルボディ２３，サージタ
ンク（拡張容積室）２４，吸気マニホールド２５，吸気
ポート１１Ａの順に構成され、吸気マニホールド２５の
下流端部に吸気ポート（図示略）が設けられている。ス
ロットルボディ２３には、燃焼室５内へ流入する空気量
を調整する電子制御式スロットル弁（ＥＴＶ）３０がそ
なえられている。このＥＴＶ３０は、スロットル弁アク
チュエータ（スロットル弁駆動手段）３０ａによってス
ロットル弁３０ｂを電子制御するもので、このＥＴＶ３
０の開度制御は、アクセル開度に応じた制御のみなら
ず、アイドルスピード制御や、後述するリーン運転時の
大量吸気導入の制御も行なえるようになっている。

【００３６】さらに、エアクリーナ２１の直ぐ下流部分
には吸入空気流量（エンジンへの吸入空気量）を検出す
るエアフローセンサ（吸気量センサ）３７が、スロット
ルボディ２３にはＥＴＶ３０のスロットル開度を検出す
るスロットルポジションセンサ３８とＥＴＶ３０の全閉
を検出してアイドル信号を出力するアイドルスイッチ３
９とがそれぞれ設けられている。

【００３７】排気系は、上流側から排気ポート１３Ａ，
排気マニホールド２６，排気管２７の順に構成され、排
気マニホールド２６には、図１，図２に示すように、排
気を一時滞留させる滞留部（容積部ともいう）３１と、
Ｏ₂センサ４０と、排ガス浄化用の補助触媒（フロント
触媒）３２とが、上流側から順に設けられている。ま
た、これらよりも下流の排気管２７には排ガス浄化用の
主触媒（床下触媒）２９が介装されている。

【００３８】なお、ここでは、排気マニホールド２６自
体は、従来のものと同様に、各気筒ごとに独立した排気
通路としてそれぞれ適当な長さに形成され、排気マニホ
ールド２６の下流の集合部に滞留部３１が形成されてい
るが、特開平１１−２９４１５７号公報（特に、その図
１）に開示されているように、排気マニホール２６を、
このような従来の排気マニホールド（パイプ連結型マニ
ホールド）における各気筒の排気ポートと末端の合流部
とを結ぶ各パイプを一体化してクラムシェル型に形成し
て、拡大した集合部を滞留部（容積部）として機能させ
ても良い。

【００３９】さらに、アクセルペダルの踏込量（アクセ
ルポジション）θapを検出するアクセルポジションセン
サ（以下、ＡＰＳという）４２が設けられている。な
お、燃料供給系については図示しないが、圧力が所定の
高圧力〔数十気圧（例えば２〜７ＭＰａ）程度〕に調整
された燃料が燃料噴射弁６に導かれ、燃料噴射弁６から
高圧燃料が噴射されるようになっている。

【００４０】そして、点火プラグ４，燃料噴射弁６，Ｅ
ＴＶ３０といった各エンジン制御要素の作動を制御する
ために、内燃機関の制御手段としての機能を有する電子
制御ユニット（ＥＣＵ）６０がそなえられている。この
ＥＣＵ６０には、入出力装置，制御プログラムや制御マ
ップ等の記憶を行なう記憶装置，中央処理装置，タイマ
やカウンタ等がそなえられており、前述の種々のセンサ
類からの検出情報やキースイッチの位置情報等に基づい
て、このＥＣＵ６０が、上述の各エンジン制御要素の制
御を行なうようになっている。

【００４１】特に、本エンジンは、筒内噴射エンジンで
あり、燃料噴射を自由なタイミングで実施でき、吸気行
程を中心とした燃料噴射によって均一混合させ均一燃焼
を行なうほか、圧縮行程を中心とした燃料噴射によって
前述の逆タンブル流を利用して層状燃焼を行なうことが
できる。本エンジンの運転モードとしては、Ｏ₂センサ
４０の検出情報に基づいたフィードバック制御により空
燃比を理論空燃比近傍に保持するストイキモードと、空
燃比を理論空燃比よりもリッチにするエンリッチモード
と、空燃比を理論空燃比よりも大幅にリーンにして上記
の層状燃焼を用いて超希薄燃焼（超リーン運転）させる
超リーンモードとが設けられている。

【００４２】リーンモードでは、圧縮行程で燃料噴射を
行なって、前記の逆タンブル流，ピストン８の頂面のキ
ャビティ９を利用して、噴射燃料を点火プラグ４の近傍
のみに部分的に集めるとともにこれ以外の部分は主とし
て空気のみの状態とする層状燃焼を行ない、燃料の着火
性を確保しながら筒内全体では極めて希薄な空燃比とし
て、燃費向上を図っている。

【００４３】ＥＣＵ６０では、予め設定されたマップに
基づいて、エンジン回転速度（以下、エンジン回転数と
いう）Ｎｅ及びエンジン負荷状態を示す平均有効圧Ｐｅ
の目標値（目標Ｐｅ）に応じていずれかの運転モードを
選択するようになっており、エンジン回転数Ｎｅが小さ
く目標Ｐｅも小さい状態では層状燃焼による超リーン運
転モード（圧縮リーン運転モード）を選択し、エンジン
回転数Ｎｅや目標Ｐｅが増加していくと、ストイキ，エ
ンリッチの順に運転モードを選択していく。

【００４４】なお、エンジン回転数Ｎｅはクランク角セ
ンサ１７の出力信号から算出され、目標Ｐｅはこのエン
ジン回転数Ｎｅとアクセルポジションセンサ４２で検出
されたアクセル開度θapとから算出される。ところで、
スロットル弁３０ｂの開度に応じて吸入された空気は、
吸気弁１０の開放により吸気ポート１１Ａから燃焼室５
内に吸入され、ＥＣＵ６０からの信号に基づいて燃料噴
射弁６から直接噴射された燃料と混合される。そして、
点火プラグ４の適宜のタイミングでの点火により燃焼せ
しめられて、エンジントルクを発生させたのち、排気弁
１２の開放により燃焼室５内から排出ガスとして排気通
路１３へ排出され、排気浄化用触媒３２，２９で排出ガ
ス中のＣＯ，ＨＣ，ＮＯ_Xの３つの有害成分を浄化され
てから、マフラで消音されて大気側へ脱離されるように
なっている。

【００４５】ここで、吸気に着目すると、エアクリーナ
２１を通じて導入された外気は吸気管２２，スロットル
ボディ２３，サージタンク２４，吸気マニホールド２５
を経て吸気ポート１１Ａから、燃焼室５に供給される。
供給される空気量は、通常はスロットルボディ２３に設
けられたスロットル弁３０ｂの開度に応じたものになる
が、エンジン始動時には、スロットル弁３０ｂがアイド
ル開度（略全閉）であってもサージタンク２４内に保存
された大量の空気が供給されるため、スロットル全開と
同等の空気量が供給される。

【００４６】また、排気に着目すると、燃焼後の排出ガ
スは、排気ポート１３Ａから排気マニホールド２６，排
気管２７を経て図示しないマフラで消音されて排出され
るが、このとき、排気マニホールド２６の下流に設けら
れた滞留部３１に一時的に滞留して未燃成分を燃焼させ
た上で、触媒３２，２９に流入する。この滞留部３１に
おける燃焼は、滞留部３１に流入した排出ガスが滞留部
３１内で渦流を形成しながら滞留する間に、排出ガス中
に混合した燃料の未燃成分と残留酸素とが反応すること
によって行なわれる。

【００４７】また、２つの触媒３２，２９のうち上流側
の補助触媒３２は、特に、下流側の主触媒２９が活性化
しないエンジン始動時に機能するようになっている。つ
まり、補助触媒３２は燃焼室５に近いため排出ガスが冷
めずに高温のまま流入し、しかも、補助触媒３２は比較
的小容量であるため、少ない熱量でも速やかに昇温して
活性化しやすい。これに加えた、補助触媒３２は滞留部
３１の直下に位置し、滞留部３１内での高温な燃焼熱も
送られるので、一層速やかに昇温して活性化し排ガスの
浄化を行なう。

【００４８】主触媒２９は、燃焼室５や滞留部３１から
遠く比較的大容量でもあるため、活性温度まで昇温する
のに補助触媒３２よりも時間がかかるが、滞留部３１に
よる燃焼等によって滞留部３１のない場合よりも昇温し
やすい。したがって、エンジン始動時には、まず、補助
触媒３２が速やかに活性化しこれに続いて主触媒２９が
活性化することになる。始動直後には、エンジンはアイ
ドル運転又は低負荷運転であり、小容量の補助触媒３２
では十分に排気を浄化でき、その後、エンジン負荷が増
えると大容量の主触媒２９も活性化するようになり、主
触媒２９が主体となって排気を浄化することができる。

【００４９】なお、主触媒２９は、上流側からＮＯ_X触
媒と三元触媒とを組み合わせたものにしても良い。つま
り、空燃比がリーンの場合は、排ガス中にはＣＯ，ＨＣ
はほとんど含まれない一方でＮＯ_X濃度は急増するが、
このＮＯ_Xを、酸素過剰雰囲気で機能するＮＯ_X触媒によ
り吸着し、還元雰囲気（空燃比が理論空燃比又はリッチ
な空燃比）で吸着したＮＯ_Xを還元放出するようにし、
理論空燃比下では三元触媒の三元機能により排出ガス中
のＣＯ，ＨＣ，ＮＯ_Xを浄化するようにするのである。
このようにＮＯ_X触媒がＮＯ_X吸蔵型の触媒の場合、その
上流に更に三元触媒を配置してもよい。また、ＮＯ_X触
媒は吸蔵型ＮＯ_X触媒ではなく酸素過剰雰囲気において
選択的にＮＯ_Xを還元浄化する選択還元型ＮＯ_X触媒を利
用してもよい。

【００５０】ところで、本実施形態にかかる始動制御装
置では、ＥＣＵ（制御手段）６０が燃料噴射弁６の作動
を制御するが、このＥＣＵ６０では、サージタンク２４
内の始動前滞留空気の影響が低下する時期になったこ
と、及び、エンジンへの吸入空気量を検出するエアフロ
ーセンサ（吸気量センサ）３７が吸入空気量（吸入空気
流量）を検出可能になったことを条件に、燃料噴射弁６
の作動を開始するように設定されている。つまり、排出
ガス速度が遅くなって、且つ、吸気管２に負圧が発生し
てエアフローセンサ３７が出力信号を発するようになっ
たら、燃料噴射弁６の作動を開始するように設定されて
いる。

【００５１】これは、前述のように、機関の始動時に
は、サージタンク（拡張容積室）２４内の大量の始動前
滞留空気が燃焼室に流入し、この流入する空気量に応じ
た量の燃料を燃焼室に供給して点火すれば燃焼を実行す
ることができるが、エンジンの排気量を大きくするなど
によって排気通路内の排出ガス速度が速くなると、触媒
到達までに排出ガス中の燃料の未燃成分の燃焼が弱くな
り未燃成分の気化による触媒の昇温が遅れ、また、気筒
内での燃焼ガスの偏流が起こって触媒温度分布が斑にな
る。

【００５２】そこで、サージタンク２４内の始動前滞留
空気の影響が低下する時期（この時には排出ガス速度が
遅くなる）になったことを、燃料噴射弁６の作動を開始
する条件の一つに設定している。一般に、エンジンの始
動操作開始後（即ち、スタータスイッチをオンにしてか
ら）所定時間Ｔ１が経過すれば、サージタンク２４内の
始動前滞留空気の影響が低下するので、実験結果等に基
づいて、サージタンク２４内の始動前滞留空気の影響が
低下するまでの時間を予め検出して、これに基づいて所
定時間Ｔ１を設定し、エンジンの始動操作開始後（即
ち、スタータスイッチをオンにしてから）所定時間Ｔ１
が経過したら、サージタンク２４内の始動前滞留空気の
影響が低下する時期になったものと判定するようにして
いる。

【００５３】また、ＥＣＵ６０では、燃料噴射弁６の作
動［特に駆動時間（燃料噴射量）］を吸入空気量に応じ
て制御するため、吸入空気量が把握できないと燃料噴射
弁６を適切に制御することができない。ここでは、エア
フローセンサ３７によって吸入空気量を検出している
が、吸入空気量を検出するセンサは一般にスロットル弁
３０ｂの上流側に設けられ、吸気管内に負圧が発生しこ
のスロットル弁３０ｂ上流側で一定以上の吸気の流れが
生じなければ吸入空気量を検出することはできない。機
関始動時の初期には、すぐには吸気管内に負圧は発生せ
ず、したがって、この間は吸入空気量を検出することは
できない。

【００５４】そこで、燃料噴射弁６を精度よく制御する
ために、エアフローセンサ３７が出力信号を発する（即
ち、吸入空気量の検出が可能になった）ことを、燃料噴
射弁６の作動を開始する条件の一つに設定している。ま
た、ＥＣＵ６０は、燃料噴射弁６の作動開始後には、燃
料噴射弁６を制御して触媒を昇温させるための燃料噴射
を実行するようになっている。

【００５５】この触媒を昇温させるための燃料噴射とし
て、本実施形態では、二段燃焼と称する燃焼形態を実現
する燃料噴射制御と、圧縮スライトリーン燃焼と称する
燃焼形態を実現する燃料噴射制御とを行なうようになっ
ている。これらの二段燃焼及び圧縮スライトリーン燃焼
は、いずれも従来技術として既に説明している燃焼形態
である。

【００５６】つまり、二段燃焼は、図３に示すように、
まず、エンジンに回転力を加える主燃焼のための燃料噴
射（主噴射、ここでは、主噴射は圧縮行程噴射）を行な
い、主燃焼を行なった後、膨張行程において主噴射とは
別に追加の燃料噴射を行ない、この追加燃料噴射による
追加燃料を主燃焼の火炎伝播又は高温雰囲気により着火
させて副燃焼を行なって、燃焼熱によって排ガス温度を
上昇させ、触媒の暖機を促進して早期活性化を図ってい
る。この場合、一燃焼サイクルにおいて、主燃焼の後に
２回目の燃焼（副燃焼）を実施することになる。

【００５７】なお、主燃焼の後、酸素が残っていなけれ
ば追加燃料を燃焼させることができないので、主燃焼は
ストイキよりもリーンな燃焼の必要があり、特に、追加
燃料による燃焼（副燃焼）で多くの熱量を触媒に供給す
るために、ここでは、主燃焼を層状リーン燃焼（圧縮行
程噴射による超リーン燃焼）として、追加燃料による副
燃焼を行なうようにしている。

【００５８】また、圧縮スライトリーン燃焼は、機関の
空燃比が理論空燃比近傍で理論空燃比近傍よりも僅かに
リーン（これをスライトリーンという）となるように燃
料を圧縮行程中に直接燃焼室内へ噴射して成層燃焼を実
施するもので、図４に示すように、技術が提案されてい
る。この場合の燃焼形態を、圧縮スライトリーン燃焼と
称している。

【００５９】このように、機関の空燃比が理論空燃比近
傍となるようにして圧縮行程中に燃料が噴射されて層状
燃焼（成層燃焼）が形成されると、燃料は一箇所に集中
して空燃比が局部的にリッチ空燃比となり不完全燃焼が
生起されて一酸化炭素（ＣＯ）が多く発生する一方、局
部的にはリッチ空燃比となる領域以外では余剰酸素（Ｏ
₂）が存在するため、これらＣＯとＯ₂とが同時に排気通
路に排出されることになって、こうして排出されたＣＯ
とＯ₂とが共に排気通路を経て触媒に達すると、触媒の
作用によってＣＯとＯ₂とが酸化反応を起こし、この反
応熱により触媒が良好に昇温するのである。

【００６０】ここでは、エンジン始動時には、まず、始
動時に最適の空気量が得られるようにＥＴＶ３０を制御
しつつ、エアフローセンサ３７の出力信号に基づいて吸
入空気量に応じたストイキ相当又はストイキよりもリッ
チな空燃比となる量の燃料を燃料噴射弁６から噴射し
て、オープンループ制御によりエンジン始動操作を行な
い、始動操作（前記の狭義の始動の意味）が完了したら
（エンジン回転数が所定回転数に達したら）、所定の条
件下で、二段燃焼又は圧縮スライトリーン燃焼を実施す
るようになっている。ここでは、始動操作中の燃料噴射
弁６の制御は、始動最適空気量の得られるスロットル開
度とこれに応じた燃料量とを予めマップ化しておいて、
このマップに基づいて行なうようにしている。

【００６１】ところで、二段燃焼の特徴は、追加噴射す
る燃料はエンジン出力には寄与しないで専ら触媒へ流入
する排出ガスの温度を上昇させるために用いられるた
め、燃費の低下は招くものの、触媒の温度が低くても触
媒を昇温しやすいためエンジンの低温始動時の初期に適
している点にある。一方、圧縮スライトリーン燃焼は、
燃費の低下を抑制しながら効率よく触媒を昇温すること
が効果は招くものの、触媒自体の作用を使うことから触
媒の温度が低いと触媒昇温効果が低く、エンジンの低温
始動時の初期には適さない。

【００６２】そこで、始動操作が完了したら、基本的に
は、まず、二段燃焼を実施して触媒昇温を行ない、次
に、圧縮スライトリーン燃焼を実施して触媒昇温を行な
うようになっている。もちろん、二段燃焼についても、
圧縮スライトリーン燃焼についても、実際には、それぞ
れ所定の条件が満たされた場合に実施するようになって
いる。

【００６３】例えば、触媒の温度を検出する触媒温度セ
ンサ（高温センサ）がそなえられていれば、高温センサ
で検出した触媒温度に基づいて、触媒温度Ｔ_CCが所定温
度Ｔ _CC1よりも低いごく低温の不活性状態にあれば二段
燃焼を用い、触媒温度Ｔ_CCが所定温度Ｔ_CC1よりも高く
所定温度Ｔ_CC2（ただし、Ｔ_CC1＜Ｔ_CC2＜触媒活性温度
下限値）よりも低い不活性状態にあれば圧縮スライトリ
ーン燃焼を用いるようにすればよい。

【００６４】もちろん、触媒温度Ｔ_CCが触媒活性温度下
限値に達したらこれらの処理は停止し通常のエンジン制
御に移行する。また、二段燃焼中や圧縮スライトリーン
燃焼中であっても、エンジン回転速度Ｎｅ，目標平均有
効圧Ｐｅ，車速Ｖのいずれかがそれぞれ各対応する所定
値以上になったら、二段燃焼中や圧縮スライトリーン燃
焼を行なわなくても触媒温度Ｔ_CCが上昇しやすくなり、
しかもエンジンの出力要求を満たし易くなるので、二段
燃焼中や圧縮スライトリーン燃焼は停止し通常のエンジ
ン制御に移行することが好ましい。

【００６５】本発明の第１実施形態としての内燃機関の
始動制御装置は、上述のように構成されているので、エ
ンジンの始動時には、例えば図５に示すように、クラン
キング開始後、拡張容積室（サージタンク）２４内の始
動前滞留空気の影響が低下する時期になったか否か、即
ち、エンジンの始動操作開始後（即ち、スタータスイッ
チをオンにしてから）所定時間Ｔ１が経過した（排出時
間が完了した）か否かの判定（ステップＡ１）、及び、
吸入空気量を検出可能か否か、即ち、エアフローセンサ
３７が出力信号を発するようになったか否かの判定（ス
テップＡ２）を行ない、拡張容積室（サージタンク）２
４内の始動前滞留空気の影響が低下する時期になり、且
つ、吸入空気量を検出可能になって、初めてエアフロー
センサで検出された空気量に応じた燃料が噴射されるよ
う燃料噴射弁６の作動を開始する（ステップＡ３）。な
お、始動操作中は、始動最適空気量の得られるスロット
ル開度となるように水温，吸気温，吸気密度に応じたマ
ップに基づいてスロットル開度が制御される。

【００６６】したがって、拡張容積室（サージタンク）
２４内の始動前滞留空気の影響が大きい状況下や、吸入
空気量を検出できない状況下では、燃料噴射は行なわな
い。エンジンの排気量を大きくするなどによって拡張容
積室（サージタンク）２４内の始動前滞留空気の影響が
強くなって排気通路内の排出ガス速度が速くなると、排
出ガス中の燃料の未燃成分の燃焼が弱くなり未燃成分の
燃焼による触媒の昇温が遅れ、また、気筒内での燃焼ガ
スの偏流が起こって触媒温度分布が斑になってしまう
が、始動前滞留空気の影響が大きい状況下では、燃料噴
射を行なわないため、このような不具合が回避される。

【００６７】また、吸入空気量が把握できないと燃料噴
射弁６を適切に制御することができないが、吸入空気量
を検出可能になってはじめて燃料噴射弁６を作動させる
ので、燃料噴射弁６を精度よく制御することができるよ
うになる。図６は、本実施形態にかかるエンジン始動時
におけるエキゾーストマニホルド（エキマニ）内の温度
と、触媒温度と、排出ガスの浄化効率との時間変化を示
すグラフであり、各実線は小排気量エンジンに関するも
のであり、各鎖線（一点差線）は大排気量エンジンに関
するものである。横軸が時間であり、上方に二段燃焼及
び圧縮スライトリーン燃焼の各期間を対応させて示して
いる。

【００６８】図示するように、従来の大排気量エンジン
では排出ガスの浄化効率の向上は極めて緩慢であった
（図９参照）のに対して、本実施形態にかかる大排気量
エンジンでは、小排気量エンジンに比較するとやや緩慢
なものの、始動後速やかに排出ガスの浄化効率が向上す
ることがわかる。また、本実施形態にかかる大排気量エ
ンジンでは、エキマニ内の温度が小排気量エンジンと略
同様に上昇し、触媒温度は、大排気量エンジンでも、小
排気量エンジンに近い速度で温度上昇し、しかも、触媒
が活性温度（触媒が活性状態になる温度下限値）に達し
てから一定の温度帯域内に保持され触媒耐熱限界温度ま
では過昇温しないことがわかる。

【００６９】なお、エンジン始動操作後に拡張容積室
（サージタンク）２４内の始動前滞留空気の影響が低下
するまでや吸入空気量を検出できるようになるまでは、
短い時間なので、始動フィーリングに大きな悪影響を与
えることはない。むしろ、始動直後において、触媒３
２，２９の昇温を促進することができ、その後の触媒３
２，２９の過昇温を防止することができ、触媒３２，２
９が活性するまでの排出ガスの放出を抑制することがで
きるため、エンジン始動時の排出ガス浄化を促進しうる
という地球環境上極めて好ましい効果を得ることができ
る。

【００７０】また、本実施形態では、ＥＣＵ６０は、燃
料噴射弁６の作動開始後には、燃料噴射弁６を制御して
触媒を昇温させるための燃料噴射、具体的には、二段燃
焼、圧縮スライトリーン燃焼のための燃料噴射を実行す
るので、燃料噴射弁６の作動開始後には、触媒３２，２
９の昇温が促進されて、まず、速やかにフロント触媒３
２が活性化し、これに次いで、床下触媒２９が速やかに
活性化するようになり、エンジン始動時に、より早期か
らの排出ガス浄化を実現できるようになる。

【００７１】特に、触媒温度が低く圧縮スライトリーン
燃焼では昇温効果が少ない状況下では、二段燃焼を用い
て速やかに触媒温度を昇温させ、まだ活性温度には達し
ないが触媒がある程度昇温して圧縮スライトリーン燃焼
でも一定以上の昇温効果が得られるようになったら、圧
縮スライトリーン燃焼を用いて燃費効率の良い昇温制御
を行なうので、燃費効率の低下を極力抑えながら触媒温
度の促進を行なうことができるようになる。

【００７２】ところで、触媒の温度を検出する高温セン
サのない場合には、次のように、二段燃焼についての条
件、圧縮スライトリーン燃焼についての条件を設定し
て、これらが満たされた場合に各燃焼制御を実施するよ
うにしてもよい。つまり、二段燃焼を実行するには、
アイドルスイッチがオンである（アイドリング中であ
る）こと、エンジン回転速度Ｎｅ，目標平均有効圧Ｐ
ｅ，車速Ｖがいずれもそれぞれ各対応する所定値以下で
あること、水温センサ１６で検出された冷却水温情報
ＷＴが、エンジン１が暖機したとみなせる温度、即ち、
暖機温度ＷＴ０以下であること、二段燃焼が開始され
てから所定時間Ｔ２以内であること、の各条件をいずれ
も満足することを実行条件としている。

【００７３】また、圧縮スライトリーン燃焼を実行する
には、エンジン回転速度Ｎｅ，目標平均有効圧Ｐｅ，
車速Ｖがいずれもそれぞれ各対応する所定値以下である
こと、水温センサ１６で検出された冷却水温情報ＷＴ
が、エンジン１が暖機したとみなせる温度、即ち、暖機
温度ＷＴ０以下であること、圧縮スライトリーン燃焼
が開始されてから所定時間Ｔ３以内であること、の各条
件をいずれも満足することを実行条件としている。

【００７４】二段燃焼の第１条件は、エンジン始動直
後にアイドリング中であれば、触媒温度が低く、圧縮ス
ライトリーン燃焼よりも二段燃焼の方が効率よく確実に
触媒を昇温させることができるためである。二段燃焼の
第２条件，圧縮スライトリーン燃焼の第１条件は、
エンジン回転速度Ｎe，目標平均有効圧Ｐe，車速Ｖのい
ずれかが高い条件では、排気温度が高い通常走行状態と
みなすことができ、二段燃焼や圧縮スライトリーン燃焼
を用いなくても触媒の昇温効果は十分に得られるためで
ある。ただし、エンジンの冷態始動時には、通常、この
条件は成立する。

【００７５】二段燃焼の第３条件，圧縮スライトリー
ン燃焼の第２条件は、触媒の過昇温を防止することを
考慮したものである。ただし、エンジンの冷態始動時に
は、通常、この条件は成立する。また、二段燃焼の
第４条件は、二段燃焼を行なうとやがて触媒が昇温し
て圧縮スライトリーン燃焼により効率よく触媒を昇温で
きる状態になるため、二段燃焼により触媒が圧縮スライ
トリーン燃焼に適した温度に達するだろう時間を実験等
により予め求めておき、これを上記の所定時間Ｔ２とし
て設定し、触媒がある程度昇温したら、二段燃焼から圧
縮スライトリーン燃焼に移行するようにしている。

【００７６】また、圧縮スライトリーン燃焼の第３条件
は、圧縮スライトリーン燃焼を行なうとやがて触媒が
十分に昇温するため、触媒が十分に昇温するだろう時間
を実験等により予め求めておき、これを上記の所定時間
Ｔ３として設定し、触媒が十分に昇温したら、圧縮スラ
イトリーン燃焼から通常燃焼に移行するようにしてい
る。

【００７７】したがって、始動操作が完了したら、ま
ず、二段燃焼を実施して触媒昇温を行ない、発進操作が
行なわれるか（条件参照）触媒がある程度昇温したら
（条件参照）、二段燃焼から圧縮スライトリーン燃焼
を実施して触媒昇温を行なう。この途中でも、エンジン
回転数やエンジン回転負荷や車速が高まったら、通常制
御（ストイキモード又はエンリッチモード）に移行する
ようになっている。

【００７８】もちろん、燃料噴射弁６の作動開始後に行
なう触媒を昇温させるための燃料噴射は、二段燃焼と圧
縮スライトリーン燃焼とのいずれか一方のみを行なうよ
うにしてもよく、他の燃料噴射形態により触媒を昇温さ
せるようにしても良い。次に、図７，図８に基づいて、
本発明の第２実施形態としての内燃機関の始動制御装置
について説明する。なお、図７は図１と対応する図であ
り、同一符号は同様なものを示し、これらについては説
明を省略する。

【００７９】図７に示すように、この実施形態では、拡
張容積室として、サージタンク２４ａとこのサージタン
ク２４ａと連通するレゾネータ２４ｂとをそなえ、サー
ジタンク２４ａと吸気管２２との間には、バルブ２４ｃ
が設けられている。レゾネータ２４ｂは、適宜の数（こ
こでは３つ）設けられている。バルブ２４ｃを開くと、
サージタンク２４ａ及びレゾネータ２４ｂが吸気管２２
と連通して、吸気干渉の緩和や吸気慣性効果の向上や吸
気系共鳴音の抑制等の効果が得られる。

【００８０】一方、バルブ２４ｃを閉じると、サージタ
ンク２４ａ及びレゾネータ２４ｂの吸気管２２との連通
が遮断されて、上記効果は得られない。バルブ２４ｃを
閉じるのは、エンジン始動時であり、この制御は以下の
理由による。つまり、エンジン始動時には、拡張容積室
であるサージタンク２４ａ内やレゾネータ２４ｂ内の大
量の始動前滞留空気は、エンジンの排気量を大きくした
場合などに排気通路内の排出ガス速度を速めて、排出ガ
ス中の燃料の未燃成分の燃焼を弱め未燃成分の燃焼によ
る触媒の昇温を遅らせ、また、気筒内での燃焼ガスの偏
流を起こして触媒温度分布を斑にする要因になる。

【００８１】そこで、本実施形態にかかる始動制御装置
では、ＥＣＵ（制御手段）６０は、エンジンの始動指令
がある（エンジンのスタータスイッチがオンになる）
と、まず、バルブ２４ｃを閉じると、サージタンク２４
ａ及びレゾネータ２４ｂの吸気管２２との連通が遮断
し、サージタンク２４ａ内やレゾネータ２４ｂ内の大量
の始動前滞留空気の影響を無くすようにした上で、さら
に、エンジンへの吸入空気量を検出するエアフローセン
サ（吸気量センサ）３７が吸入空気量（吸入空気流量）
を検出可能になったことを条件に、燃料噴射弁６の作動
を開始するように設定されている。

【００８２】すなわち、サージタンク２４ａ内やレゾネ
ータ２４ｂ内の大量の始動前滞留空気の影響を無くすこ
とで、排出ガス速度を遅くして、且つ、吸気管２に負圧
が発生してエアフローセンサ３７が出力信号を発するよ
うになったら、燃料噴射弁６の作動を開始するように設
定されている。第１実施形態では、スタータモータに駆
動されたピストン８の動きによって生じる空気流でサー
ジタンク２４内の空気が排出されるのを待っていたのに
対して、第２実施形態では、サージタンク２４ａ及びレ
ゾネータ２４ｂの吸気管２２との連通が遮断すること
で、サージタンク２４ａ内やレゾネータ２４ｂ内の空気
の影響を積極的に解消するようにしているのである。

【００８３】これ以外は、第１実施形態と同様に構成さ
れる。なお、ここでは、サージタンク２４ａ及びレゾネ
ータ２４ｂを用いるか用いないかの何れかを選択しうる
構成になっているが、サージタンクの容量を調整できる
ようにして（即ち、可変容量型サージタンクとして）、
始動時には、サージタンク容量を縮小（最小が好まし
い）するように構成しても良い。

【００８４】本発明の第２実施形態としての内燃機関の
始動制御装置は、上述のように構成されているので、エ
ンジンの始動時には、例えば図８に示すように、クラン
キング開始後、拡張容積室（サージタンク）２４ａ内の
容積を縮小（ここでは、容積は略０）し（ステップＢ
１）、吸入空気量を検出可能か否か、即ち、エアフロー
センサ３７が出力信号を発するようになったか否かの判
定（ステップＢ２）を行ない吸入空気量を検出可能にな
って、初めて燃料噴射弁６の作動を開始する（ステップ
Ｂ３）。

【００８５】このようにして、第２実施形態にかかる内
燃機関の始動制御装置では、第１実施形態と同様の効果
が得られ、特に、サージタンク２４ａ内やレゾネータ２
４ｂ内の空気の影響を積極的に解消して、燃料噴射弁６
の作動を開始するので、第１実施形態よりも速やかに、
燃料噴射弁６の作動を開始できる可能性が高まる効果が
ある。

【００８６】なお、上述の実施形態は何れも一例であっ
て、本発明はかかる実施形態に限定されるものではな
く、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上述の実施形態
を種々変形して実施することができる。例えば、上記の
各実施形態では、フロント触媒３２を設けているが、フ
ロント触媒３２を省略して床下触媒２９のみとしても一
定レベルで上記の効果は得られる。

【００８７】また、本発明にかかる技術は、筒内噴射エ
ンジンのみならず、ポート噴射エンジンにも適用しう
る。この場合には、圧縮スライトリーン燃焼は適用でき
ないが、吸気弁と排気弁とのオーバラップを利用すれば
二段燃焼は適用できる。つまり、排気行程で排気弁が閉
じる前に吸気弁を開くと、吸気弁と排気弁とが共に開放
するオーバラップ状態が発生するが、このときに、追加
燃料噴射を行なえば、上記実施形態の副燃焼に相当する
燃焼を実施することができ、二段燃焼を実現できる。

【００８８】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の内燃機関
の始動制御装置（請求項１）によれば、機関始動時に
は、制御手段が、拡張容積室内の始動前滞留空気の影響
が低下する時期になったことを条件に燃料噴射弁の作動
を開始するように制御するので、機関の実質的な始動動
作（即ち、燃焼の開始）は、始動前滞留空気の影響が低
下してから（即ち、始動前滞留空気が減少してから）行
なわれることになり、始動直後において排出ガス浄化用
触媒の昇温を促進することやその後の触媒の過昇温を防
止することや触媒が活性するまでの排出ガスの放出を抑
制することができ、排出ガスの浄化を促進させることが
できる。

【００８９】また、本発明の内燃機関の始動制御装置
（請求項２）によれば、機関始動時には、制御手段が、
該機関の始動時に該拡張容積室の有効容量を低下させた
後に燃料噴射弁の作動を開始するように制御するので、
拡張容積室内の始動前滞留空気の影響を抑制しながら始
動時の燃料噴射を開始することができ、上述と同様に、
始動直後において排出ガス浄化用触媒の昇温を促進する
ことやその後の触媒の過昇温を防止することや触媒が活
性するまでの排出ガスの放出を抑制することができ、排
出ガスの浄化を促進させることができる。

【００９０】また、該機関への吸入空気量を検出する吸
気量センサをさらに装備して、該制御手段が、該吸気量
センサが吸入空気量を検出できるようになったことをさ
らなる条件に該燃料噴射弁の作動を開始するとともに、
該吸気量センサからの出力信号に応じて該燃料噴射弁か
ら噴射される燃料量を制御するように構成すれば、燃料
噴射弁の作動開始時から適切な量の燃料を噴射すること
ができ、始動直後の排出ガスレベルを改善させることが
できる（請求項３）。

【００９１】また、該制御手段が、該燃料噴射弁の作動
開始後に該排気浄化用触媒を昇温させるための燃料噴射
を実行するように該燃料噴射弁を制御するように構成す
れば、触媒を一層効率よく昇温させることができ、排出
ガスの浄化を促進させることができる（請求項４）。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態にかかる内燃機関を示す
模式的な構成図である。

【図２】本発明の第１実施形態にかかる内燃機関のエキ
ゾーストマニホールドを示す模式的な正面図である。

【図３】本発明の第１実施形態にかかる二段燃焼を説明
する図である。

【図４】本発明の第１実施形態にかかる圧縮スライトリ
ーン燃焼を説明する図である。

【図５】本発明の第１実施形態にかかる始動制御を説明
するフローチャートである。

【図６】本発明の第１実施形態にかかる始動制御の効果
を説明する図である。

【図７】本発明の第２実施形態にかかる内燃機関を示す
模式的な構成図である。

【図８】本発明の第２実施形態にかかる始動制御を説明
するフローチャートである。

【図９】従来の始動制御の課題を説明する図である。

【符号の説明】

２４，２４ａサージタンク（拡張容積室）２４ｂレゾネータ（拡張容積室）２９床下触媒（排出ガス浄化用触媒）３２フロント触媒（排出ガス浄化用触媒）３７エアフローセンサ（吸気量センサ）６０ＥＣＵ（制御手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者田代圭介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） 3G031 AA02 AA15 AA25 AA28 AB02 AC01 AD03 AD08 BA13 BA19 BB16 BB17 DA01 DA16 DA24 DA26 DA31 DA36 EA02 EA08 FA01 FA06 FA07 FA17 FA18 FA21 FA24 GA01 HA01 HA02 HA04 HA12 3G091 AA02 AA12 AA17 AA24 AA28 AB01 AB03 AB05 AB06 AB12 BA03 BA08 BA14 BA15 BA19 BA32 CB02 CB03 CB05 CB07 DB10 EA01 EA05 EA07 EA14 EA15 EA16 EA18 EA26 EA30 EA31 EA34 EA39 FA02 FA04 FB02 FB10 FB11 FB12 FC04 FC07 GA19 HA07 HA08 HA36 HA39 3G301 HA01 HA04 HA16 HA17 JA21 KA01 LA03 LB04 MA12 MA18 MA23 NC02 NE14 NE15 NE23 PA01Z PA10Z PA14Z PB05Z PC02Z PD02Z PD12Z PE01Z PE03Z PE05Z PE08Z PF01Z PF03Z PF16Z

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】吸気通路のスロットル弁の下流に設けら
れた拡張容積室と、機関に燃料を噴射する燃料噴射弁と、排気通路に設けられた排出ガス浄化用触媒と、該機関の始動時に該拡張容積室内の始動前滞留空気の影
響が低下する時期になったことを条件に該燃料噴射弁の
作動を開始する制御手段とをそな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】吸気通路のスロットル弁の下流に設けら
れた可変容積型の拡張容積室と、機関に燃料を噴射する燃料噴射弁と、排気通路に設けられた排出ガス浄化用触媒と、該機関の始動時に該拡張容積室の有効容量を低下させた
後に該燃料噴射弁の作動を開始する制御手段とをそなえ
たことを特徴とする、内燃機関の始動制御装置。
【請求項３】該機関への吸入空気量を検出する吸気量
センサが装備され、該制御手段は、該吸気量センサが吸入空気量を検出可能
になったことをさらなる条件に該燃料噴射弁の作動を開
始するとともに、該吸気量センサからの出力信号に応じ
て該燃料噴射弁から噴射される燃料量を制御することを
特徴とする、請求項１又は２記載の内燃機関の始動制御
装置。
【請求項４】該制御手段は、該燃料噴射弁の作動開始
後に該排気浄化用触媒を昇温させるための燃料噴射を実
行するように該燃料噴射弁を制御することを特徴とす
る、請求項１又は２記載の内燃機関の始動制御装置。