JP2006348862A - 内燃機関の始動装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】内燃機関の始動装置において、良好な始動性を確保すると共に燃焼悪化による排気ガス浄化特性の低下を防止する。
【解決手段】エンジン１０が各気筒の停止位置や排気弁２２の開閉状態に基づいて燃料噴射と点火による着火始動ができない始動不能領域にあるかどうかを判定し、エンジン１０の再始動時に、このエンジン１０が始動不能領域にないときには、スタータモータ５０とインジェクタ４１及び点火プラグ４５を作動して再始動する一方、始動不能領域にあるときには、インジェクタ４１及び点火プラグ４５を停止してスタータモータ５０の作動により再始動する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、膨張行程にある気筒に対して燃料噴射及び点火を行って燃焼させ、その燃焼エネルギにより内燃機関を始動させる内燃機関の始動装置に関するものである。
近年、排気ガス対策や燃費向上などの手法として、車両がアイドル状態で停止しているときにエンジンを自動的に停止させ、発進時に自動的に再始動して円滑に発進させるようにした技術が各種提案されている。この場合、エンジンの再始動に時間が掛かるとドライバの発進意思に対してレスポンスが遅れてドライバビリティが悪化するため、素早く再始動させることが重要である。ところが、エンジンを始動する場合、一般にスタータモータを用いており、このエンジンを素早く再始動させることが困難である。また、頻繁にエンジンの停止と始動を繰り返すことで、このスタータモータや周辺部品の寿命低下、また、バッテリの使用過多による充電量の低下などを招いてしまう。
そこで、例えば、下記特許文献１では、燃料を吸気ポートではなく燃焼室に直接噴射する筒内噴射式のエンジンにて、スタータモータを用いることなくエンジンを始動可能としている。この特許文献１に記載された「エンジンの始動装置」は、筒内噴射式エンジンにて、このエンジンの停止時に、膨張行程にある気筒のピストン停止位置がこの気筒の燃焼によって再始動可能な領域である場合には、スタータを作動させることなく膨張行程にある気筒に対して燃料噴射と点火を行ってエンジンを再始動させる一方、膨張行程にある気筒のピストン停止位置がこの気筒の燃焼によって再始動可能な領域よりも上死点側または下死点側である場合には、再始動開始時点からスタータを作動させながら膨張行程にある気筒に対して燃料噴射と点火を行ってエンジンを再始動させるようにしたものである。
特開２００４−１２４７５４号公報
上述した従来の「エンジンの始動装置」にあっては、膨張行程にある気筒のピストン停止位置が再始動可能な領域よりも上死点側または下死点側である場合、つまり、膨張行程にある気筒に燃料噴射と点火を行ってもその燃焼によってエンジンを再始動しにくい場合には、スタータを併用してエンジンを再始動させるようにしている。ところが、膨張行程にある気筒のピストン停止位置が再始動可能な領域よりも上死点側または下死点側であるときに、この気筒に燃料噴射と点火を行うと、スタータを併用しているためにエンジンを再始動することができるものの、燃焼が不完全となって排気ガス浄化特性が低下してしまうという問題がある。
本発明は、このような問題を解決するためのものであって、良好な始動性を確保すると共に燃焼悪化による排気ガス浄化特性の低下を防止した内燃機関の始動装置を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の内燃機関の始動装置は、燃焼室と、該燃焼室に連通する吸気ポート及び排気ポートと、前記吸気ポート及び前記排気ポートを開閉する吸気弁及び排気弁と、前記燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射手段と、前記燃焼室内の混合気に点火する点火手段と、クランキングを行うスタータモータと、内燃機関のクランク角度を検出するクランク角度検出手段と、前記クランク角度検出手段の検出結果に基づいて膨張行程にある気筒に対して前記燃料噴射手段により燃料噴射を実行すると共に前記点火手段により点火を実行する着火始動手段と、前記内燃機関の始動状態に基づいて該内燃機関が前記着火始動手段による始動不能領域にあるかどうかを判定する始動不能領域判定手段と、前記内燃機関の始動時に前記スタータモータ及び前記着火始動手段を作動すると共に前記始動不能領域判定手段により前記内燃機関の始動状態が始動不能領域にあると判定したときには前記着火始動手段の作動を停止する制御手段とを具えたことを特徴とするものである。
本発明の内燃機関の始動装置では、前記着火始動手段は、膨張行程にある気筒に対して燃料噴射及び点火を実行した後、後続する気筒に対して圧縮行程で燃料噴射を実行すると共に、圧縮上死点近傍で点火を実行するものであり、前記制御手段は、前記内燃機関の始動時に前記内燃機関の始動状態が始動不能領域にあると判定したとき、前記着火始動手段による膨張行程にある気筒への燃料噴射及び点火と圧縮行程にある気筒への燃料噴射及び点火との少なくともいずれか一方を停止することを特徴としている。
本発明の内燃機関の始動装置では、前記始動不能領域判定手段は、膨張行程にある気筒の停止位置が圧縮上死点から圧縮上死点後１０度までの領域にあるときに、始動不能領域にあると判定することを特徴としている。
本発明の内燃機関の始動装置では、前記始動不能領域判定手段は、膨張行程にある気筒の停止位置が排気弁の開放領域にあるときに、始動不能領域にあると判定することを特徴としている。
本発明の内燃機関の始動装置では、前記始動不能領域判定手段は、圧縮行程にある気筒の停止位置が圧縮上死点前１０度から圧縮上死点近傍までの領域にあるときに、始動不能領域にあると判定することを特徴としている。
本発明の内燃機関の始動装置では、前記始動不能領域判定手段は、前記内燃機関の冷却水温が予め設定された所定温度以下、または、前記燃料噴射手段に連通する燃料系の残圧が予め設定された所定圧力以下であるときに、始動不能領域にあると判定することを特徴としている。
本発明の内燃機関の始動装置では、前記内燃機関の始動時に、前記始動不能領域判定手段により前記内燃機関の始動状態が始動不能領域にないと判定して前記着火始動手段を作動するときに点灯する第１表示手段と、前記始動不能領域判定手段により前記内燃機関の始動状態が始動不能領域にあると判定して前記着火始動手段を停止するときに点灯する第２表示手段とを設けたことを特徴としている。
本発明の内燃機関の始動装置では、前記制御手段は、前記内燃機関の始動時に前記着火始動手段を作動した後、予め設定された所定期間の経過後に前記スタータモータを作動することを特徴としている。
本発明の内燃機関の始動装置では、前記内燃機関の始動時に、前記スタータモータの作動遅れ時間を検出してこの作動遅れ時間に基づいて次回の前記内燃機関の始動時における前記スタータモータの作動開始時間を補正するスタータモータ作動時間補正手段を設けたことを特徴としている。
本発明の内燃機関の始動装置では、前記内燃機関のフリクションを検出するフリクション検出手段を設け、前記制御手段は、前記フリクション検出手段の検出結果に基づいて前記スタータモータを停止する始動回転数を補正可能とし、前記スタータモータ及び前記着火始動手段を作動した後、前記内燃機関の回転数が前記始動回転数以上になったときに前記スタータモータを停止することを特徴としている。
本発明の内燃機関の始動装置では、前記フリクション検出手段は、前記内燃機関の冷却水温または前記吸気弁の進角時期を検出するものであり、冷却水温が低温または吸気弁進角時期が大きいときにフリクションが大きいとして前記始動回転数を高く補正することを特徴としている。
本発明の内燃機関の始動装置では、前記制御手段は、前記スタータモータ及び前記着火始動手段を作動した後、前記内燃機関の回転数が予め設定された始動回転数以上になったときに前記スタータモータを停止し、該スタータモータの停止後に前記内燃機関の回転数が予め設定されたストール回転数以下になったときには、前記スタータモータを再作動すると共に、前記始動回転数を高く補正することを特徴としている。
本発明の内燃機関の始動装置によれば、クランキングを行うスタータモータと、膨張行程にある気筒に対して燃料噴射及び点火を実行する着火始動手段と、内燃機関の始動状態に基づいてこの内燃機関が着火始動手段による始動不能領域にあるかどうかを判定する始動不能領域判定手段とを設け、制御手段は、内燃機関の始動時にスタータモータ及び着火始動手段を作動すると共に、始動不能領域判定手段により内燃機関の始動状態が始動不能領域にあると判定したときには着火始動手段の作動を停止するようにしたので、内燃機関の始動時に、内燃機関の始動状態が始動不能領域にないとき、つまり、内燃機関の始動状態が始動可能領域にあるときには、スタータモータ及び着火始動手段を作動して内燃機関を始動する一方、内燃機関の始動状態が始動不能領域にあるときには、着火始動手段の作動を停止してスタータモータを作動して内燃機関を始動することとなり、スタータモータにより内燃機関を確実に始動して良好な始動性を確保することができると共に、始動可能な領域にない気筒への燃料噴射及び点火をやめて不完全燃焼による排気ガス浄化特性の低下を防止することができる。
以下に、本発明に係る内燃機関の始動装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
図１は、本発明の実施例１に係る内燃機関の始動装置を表す概略構成図、図２は、実施例１の内燃機関の始動装置におけるエンジン停止制御および始動制御を表すフローチャート、図３は、実施例１の内燃機関の始動装置におけるエンジン停止時の気筒内挙動を表す概略図、図４−１乃至図４−４は、実施例１の内燃機関の始動装置におけるエンジン再始動不能領域を表す概略図である。
実施例１の内燃機関の始動装置が適用されたエンジンにおいて、図１に示すように、この内燃機関としてのエンジン１０は４気筒筒内噴射式であって、シリンダブロック１１上にシリンダヘッド１２が締結されており、このシリンダブロック１１に形成された複数のシリンダボア１３にピストン１４がそれぞれ上下移動自在に嵌合している。そして、シリンダブロック１１の下部にクランクケース１５が締結され、このクランクケース１５内にクランクシャフト１６が回転自在に支持されており、各ピストン１４はコネクティングロッド１７を介してこのクランクシャフト１６にそれぞれ連結されている。
燃焼室１８は、シリンダブロック１１とシリンダヘッド１２とピストン１４により構成されており、この燃焼室１８は、上部（シリンダヘッド１２の下面）の中央部が高くなるように傾斜したペントルーフ形状をなしている。そして、この燃焼室１８の上部、つまり、シリンダヘッド１２の下面に吸気ポート１９及び排気ポート２０が対向して形成されており、この吸気ポート１９及び排気ポート２０に対して吸気弁２１及び排気弁２２の下端部がそれぞれ位置している。この吸気弁２１及び排気弁２２は、シリンダヘッド１２に軸方向に沿って移動自在に支持されると共に、吸気ポート１９及び排気ポート２０を閉止する方向に付勢支持されている。また、シリンダヘッド１２には、吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４が回転自在に支持されており、吸気カム２５及び排気カム２６が図示しないローラロッカアームを介して吸気弁２１及び排気弁２２の上端部に接触している。
従って、エンジン１０に同期して吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４が回転すると、吸気カム２５及び排気カム２６がローラロッカアームを作動させ、吸気弁２１及び排気弁２２が所定のタイミングで上下移動することで、吸気ポート１９及び排気ポート２０を開閉し、吸気ポート１９と燃焼室１８、燃焼室１８と排気ポート２０とをそれぞれ連通することができる。
また、このエンジン１０の動弁機構は、運転状態に応じて吸気弁２１及び排気弁２２を最適な開閉タイミングに制御する吸気・排気可変動弁機構（ＶＶＴ：Variable Valve Timing-intelligent）２７，２８となっている。この吸気・排気可変動弁機構２７，２８は、吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４の軸端部にＶＶＴコントローラ２９，３０が設けられて構成され、オイルコントロールバルブ３１，３２からの油圧をこのＶＶＴコントローラ２９，３０の図示しない進角室及び遅角室に作用させることによりカムスプロケットに対するカムシャフト２３，２４の位相を変更し、吸気弁２１及び排気弁２２の開閉時期を進角または遅角することができるものである。この場合、吸気・排気可変動弁機構２７，２８は、吸気弁２１及び排気弁２２の作用角（開放期間）を一定としてその開閉時期を進角または遅角する。また、吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４には、その回転位相を検出するカムポジションセンサ３３，３４が設けられている。
吸気ポート１９には、インテークマニホールド３５を介してサージタンク３６が連結され、このサージタンク３６に吸気管３７が連結されており、この吸気管３７の空気取入口にはエアクリーナ３８が取付けられている。そして、このエアクリーナ３８の下流側にスロットル弁３９を有する電子スロットル装置４０が設けられている。また、シリンダヘッド１２には、燃焼室１８に直接燃料を噴射するインジェクタ４１が装着されており、このインジェクタ４１は、吸気ポート１９側に位置して上下方向に所定角度傾斜している。各気筒に装着されるインジェクタ４１はデリバリパイプ４２により連結され、このデリバリパイプ４２には燃料供給管４３を介して高圧ポンプ４４が連結され、この高圧ポンプ４４には図示しない燃料供給管を介して低圧ポンプ、燃料タンクが連結されている。更に、シリンダヘッド１２には、燃焼室１８の上方に位置して混合気に着火する点火プラグ４５が装着されている。この場合、インジェクタ４１と点火プラグ４５により本発明の着火始動手段が構成されている。
一方、排気ポート２０には、エギゾーストマニホールド４６を介して排気管４７が連結されており、この排気管４７には排気ガス中に含まれるＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘなどの有害物質を浄化処理する触媒装置４８，４９が装着されている。また、エンジン１０には、クランキングを行うスタータモータ５０が設けられており、エンジン始動時に図示しないピニオンギヤがリングギヤと噛み合った後、回転力がピニオンギヤからリングギヤへと伝わり、クランクシャフト１６を回転することができる。
ところで、車両には電子制御ユニット（ＥＣＵ）５１が搭載されており、このＥＣＵ５１は、インジェクタ４１や点火プラグ４５などを制御可能となっている。即ち、吸気管３７の上流側にはエアフローセンサ５２及び吸気温センサ５３が装着され、また、サージタンク３６には吸気圧センサ５４が設けられており、計測した吸入空気量、吸気温度、吸気圧（吸気管負圧）をＥＣＵ５１に出力している。また、電子スロットル装置４０にはスロットルポジションセンサ５５が装着されており、現在のスロットル開度をＥＣＵ５１に出力しており、アクセルポジションセンサ５６は、現在のアクセル開度をＥＣＵ５１に出力している。更に、クランク角センサ５７は、検出した各気筒のクランク角度をＥＣＵ５１に出力し、このＥＣＵ５１は検出したクランク角度に基づいて各気筒における吸気、圧縮、膨張（爆発）、排気の各行程を判定すると共に、エンジン回転数を算出している。また、シリンダブロック１１にはエンジン冷却水温を検出する水温センサ５８が設けられており、検出したエンジン冷却水温をＥＣＵ５１に出力している。また、各インジェクタ４１に連通するデリバリパイプ４２には燃圧センサ５９が設けられており、検出した燃料圧力をＥＣＵ５１に出力している。
従って、ＥＣＵ５１は、検出した燃料圧力に基づいてこの燃料圧力が所定圧力となるように高圧ポンプ４４を駆動すると共に、検出した吸入空気量、吸気温度、吸気圧、スロットル開度、アクセル開度、エンジン回転数、エンジン冷却水温などのエンジン運転状態に基づいて燃料噴射量、噴射時期、点火時期などを決定し、インジェクタ４１及び点火プラグ４５を駆動して燃料噴射及び点火を実行する。
また、ＥＣＵ５１は、エンジン運転状態に基づいて吸気・排気可変動弁機構２７，２８を制御可能となっている。即ち、低温時、エンジン始動時、アイドル運転時や軽負荷時には、排気弁２２の閉止時期と吸気弁２１の開放時期のオーバーラップをなくすことで、排気ガスが吸気ポート１９または燃焼室１８に吹き返す量を少なくし、燃焼安定及び燃費向上を可能とする。また、中負荷時には、このオーバーラップを大きくすることで、内部ＥＧＲ率を高めて排ガス浄化効率を向上させると共に、ポンピングロスを低減して燃費向上を可能とする。更に、高負荷低中回転時には、吸気弁２１の閉止時期を進角することで、吸気が吸気ポート１９に吹き返す量を少なくし、体積効率を向上させる。そして、高負荷高回転時には、吸気弁２１の閉止時期を回転数にあわせて遅角することで、吸入空気の慣性力に合わせたタイミングとし、体積効率を向上させる。
このように構成されたエンジン１０にあっては、車両がアイドル状態で停止しているときにこのエンジン１０を自動的に停止させるエンジン自動停止機能と、エンジン１０が自動停止しているときに発進指令により自動的に再始動させるエンジン再始動機能を有している。そして、本実施例では、エンジン１０の再始動時に、スタータモータ５０を使用するのに加えて、筒内噴射機構を用いてエンジン１０を着火始動するようにしている。
即ち、制御手段としてのＥＣＵ５１は、エンジン１０の停止後に、クランク角センサ５７の検出結果に基づいてピストン１４が膨張行程で停止している気筒を判定する。そして、エンジン１０の再始動時に、この膨張行程で停止している気筒に対して燃料を噴射し、混合気に点火することで燃焼させて爆発力を得て、この爆発力によりピストン１４を移動してクランクシャフト１６を駆動し、続いてスタータモータ５０を駆動することでクランクシャフト１６に駆動力を付与してエンジン１０を再始動する。
本実施例の場合、エンジン１０が筒内噴射式の４気筒直列型であるため、図３に示すように、例えば、第１気筒＃１が圧縮上死点（ＴＤＣ）を越えて膨張行程で停止したとき、続く第３気筒＃３は圧縮行程で停止している。この停止状態から、膨張行程で停止した第１気筒＃１に対して燃料噴射と点火を実行して燃焼させて爆発力を得て、この第１気筒＃１の爆発力によりピストン１４を押し下げると共に、クランクシャフト１６を介して第３気筒＃３のピストン１４を押し上げる。即ち、圧縮行程にある第３気筒＃３では、第１気筒＃１の爆発力によりピストン１４が上昇して燃焼室１８内の空気を圧縮し、この圧縮行程の後半で燃料噴射と点火を実行して燃焼させる。そして、この第３気筒＃３の爆発力を得てピストン１４を押し下げてクランクシャフト１６に駆動力を与える。
この場合、膨張行程にある第１気筒＃１では、ピストン１４がこの膨張行程における特定の領域、つまり、上死点（ＴＤＣ）側または下死点（ＢＤＣ）で停止したときには、燃料噴射と点火を実行しても完全燃焼せずに十分な爆発力を得ることができない。また、圧縮行程にある第３気筒＃３では、ピストン１４がこの圧縮行程における特定の領域、つまり、上死点（ＴＤＣ）側で停止したときには、燃料噴射と点火を実行しても完全燃焼せずに十分な爆発力を得ることができない。
そこで、本実施例では、エンジン１０の再始動時に、膨張行程で停止する第１気筒＃１におけるピストン１４の停止位置を検出し、また、圧縮行程で停止する第３気筒＃３におけるピストン１４の停止位置を検出し、始動不能領域判定手段としてのＥＣＵ５１は、各停止位置が燃料噴射と点火による着火始動が困難な始動不能領域にあるかどうかを判定している。そして、膨張行程で停止する第１気筒＃１や圧縮行程で停止する第３気筒＃３のピストン１４の停止位置が、着火始動が困難な始動不能領域にない、つまり、着火始動が可能な領域あると判定されたときには、エンジン１０の再始動時に、スタータモータ５０と燃料噴射及び点火を実行してエンジン１０を再始動させる。一方、膨張行程で停止する第１気筒＃１や圧縮行程で停止する第３気筒＃３のピストン１４の停止位置が、着火始動が困難な始動不能領域にあると判定されたときには、エンジン１０の再始動時に、燃料噴射及び点火を停止してスタータモータ５０だけを作動してエンジン１０を再始動させる。
即ち、図４−１に示すように、膨張行程で停止する第１気筒＃１におけるピストン１４の停止位置が、ＴＤＣからＡＴＤＣ（上死点後）１０度までの領域Ａにあるときには、第１気筒＃１内の空気量（酸素量）が少ないため、燃料を噴射した後に点火しても完全燃焼せずに燃焼が悪化してしまう。そのため、膨張行程で停止する第１気筒＃１がＴＤＣからＢＴＤＣ１０度までの領域Ａで停止したときには、始動不能領域にあると判定する。従って、エンジン１０の再始動時に、膨張行程で停止する第１気筒＃１に対する燃料噴射及び点火を停止する。
また、図４−２に示すように、膨張行程で停止する第１気筒＃１におけるピストン１４の停止位置が、排気弁２２の開放領域Ｂにあるときには、第１気筒＃１の排気ポート２０が開放されているため、燃料を噴射した後に点火して燃焼してもこの燃焼ガスが排気ポート２０から排出されてしまい、駆動力を得ることができない。そのため、膨張行程で停止する第１気筒＃１が排気弁２２の開放領域Ｂで停止したときには、始動不能領域にあると判定する。従って、エンジン１０の再始動時に、膨張行程で停止する第１気筒＃１に対する燃料噴射及び点火を停止する。
更に、図４−３に示すように、圧縮行程で停止する第３気筒＃３におけるピストン１４の停止位置が、ＢＴＤＣ（上死点前）１０度からＴＤＣまでの領域Ｃにあるときには、第３気筒＃３内の空気量（酸素量）が少なく、且つ、圧縮比が十分でないため、燃料を噴射した後に点火しても完全燃焼せずに燃焼が悪化してしまう。そのため、圧縮行程で停止する第３気筒＃３がＡＴＤＣ１０度からＴＤＣまでの領域Ｃで停止したときには、始動不能領域にあると判定する。また、本実施例では、エンジン１０が直列４気筒式であるため、圧縮行程で停止する第３気筒＃３がＡＴＤＣ１０度からＴＤＣまでの領域Ｃで停止したとき、膨張行程で停止する第１気筒＃１が排気弁２２の開放領域Ｂで停止している場合が多い。従って、エンジン１０の再始動時に、膨張行程で停止する第１気筒＃１及び圧縮行程で停止する第３気筒＃３に対する燃料噴射及び点火を停止する。
なお、エンジン１０が筒内噴射式の直列４気筒式であるため、圧縮行程で停止する第３気筒＃３がＡＴＤＣ１０度からＴＤＣまでの領域Ｃで停止したとき、膨張行程で停止する第１気筒＃１が排気弁２２の開放領域Ｂで停止していると説明したが、エンジンがＶ型６気筒式である場合には異なる。即ち、図４−４に示すように、圧縮行程で停止する第３気筒＃３におけるピストン１４の停止位置が、ＡＴＤＣ１０度からＴＤＣまでの領域Ｃにあるとき、膨張行程で停止する第１気筒＃１は排気弁２２の開放領域Ｂにない。そのため、圧縮行程で停止する第３気筒＃３のみが始動不能領域にあると判定し、エンジン１０の再始動時に、圧縮行程で停止する第８気筒＃８に対する燃料噴射及び点火を停止する。
ここで、上述した実施例１の内燃機関の始動装置における停止制御及び再始動制御について、図２のフローチャートに基づいて詳細に説明する。
図１及び図２に示すように、ステップＳ１にて、ＥＣＵ５１は、車両の運転中にエンジン１０の自動停止条件が成立したかどうかを判定する。ここで、エンジン１０の自動停止とは、アイドル運転中にエンジンを停止する、所謂、アイドルストップである。この場合、エンジン１０の自動停止条件とは、例えば、車速が０km/h、ブレーキスイッチがＯＮ状態、シフトレバーの操作位置がニュートラル（Ｎ）位置であることが所定時間継続したことであり、このとき、車両は赤信号灯で停車していると判断して自動停止条件が成立したと判定する。なお、車両の減速中にエンジン１０を停止しても良く、この場合、エンジン１０の自動停止条件とは、車速が一定速度以下、エンジン回転数が一定回転以下、エンジン冷却水温が一定温度以下、冷暖房装置がＯＦＦ状態であり、このとき、車両は減速中であると判断して自動停止条件が成立したと判定する。
このステップＳ１にて、エンジン１０の自動停止条件が成立したと判定されると、ステップＳ２に移行し、ここで、ＥＣＵ５１は、エンジン１０を停止する。即ち、インジェクタ４１による燃料噴射を停止すると共に、点火プラグ４５による点火を停止する。
その後、ステップＳ３では、エンジン１０が自動停止している状態で、エンジン再始動条件が成立したかどうかを判定する。ここで、エンジン１０の再始動条件とは、例えば、車速が０km/h、ブレーキスイッチがＯＮ状態、シフトレバーの操作位置が走行（１、２、Ｄ、Ｒ）位置であるときに、ドライバに発進する意思があると判断して再始動条件が成立したと判定する。このステップＳ３にて、エンジン１０の再始動条件が成立したと判定されると、ステップＳ４以降でエンジン１０の着火始動を実行する。
即ち、ステップＳ４にて、エンジン１０の再始動前に、クランク角センサ５７の検出結果に基づいて膨張行程で停止している気筒を判定し、ステップＳ５，Ｓ６にて、膨張行程で停止している気筒が始動不能領域にあるかどうか、つまり、この気筒に燃料噴射と点火を行っても適正に着火始動できるかどうかを判定する。また、ステップＳ８，Ｓ１４では、圧縮行程で停止している気筒が始動不能領域にあるかどうか、つまり、この気筒に燃料噴射と点火を行っても適正に着火始動できるかどうかを判定する。
具体的に説明すると、ステップＳ５では、膨張行程で停止している気筒におけるピストン１４の停止位置が、始動不能領域であるＴＤＣ近傍（ＴＤＣからＢＴＤＣ１０度までの領域）にあるかどうかを判定し、この膨張行程で停止している気筒が始動不能領域にないと判定されたらステップＳ６に移行する。このステップＳ６では、膨張行程で停止している気筒におけるピストン１４の停止位置が、始動不能領域である排気弁２２の開放領域にあるかどうかを判定し、この膨張行程で停止している気筒が始動不能領域にないと判定されたらステップＳ７に移行する。
このようにステップＳ５，Ｓ６にて、膨張行程で停止している気筒が始動不能領域にないと判定されると、この膨張行程で停止している気筒に対して燃料噴射及び点火を実行することで着火始動が可能であるため、ステップＳ７にて、エンジン再始動条件の成立時から所定時間の経過後にスタータ始動の開始を設定する。
続いて、このステップＳ８では、圧縮行程で停止している気筒におけるピストン１４の停止位置が、始動不能領域であるＴＤＣ近傍（ＡＴＤＣ１０度からＴＤＣまでの領域）にあるかどうかを判定し、この圧縮行程で停止している気筒が始動不能領域にないと判定されたらステップＳ９に移行する。
そして、ステップＳ５，Ｓ６，Ｓ８にて、膨張行程で停止している気筒と圧縮行程で停止している気筒のいずれも始動不能領域にないと判定されると、ステップＳ９にて、エンジン１０の再始動時に、膨張行程及び圧縮行程で停止している各気筒に対して燃料噴射及び点火を実行する。即ち、膨張行程で停止している気筒の燃焼室１８に対してインジェクタ４１により所定量の燃料を噴射した後、点火プラグ４５により混合気に点火することで、この気筒は燃焼を開始して爆発力を得てピストン１４を下降させる。
この膨張行程で停止している気筒が燃焼を開始してピストン１４が下降すると、クランクシャフト１６が回転し、この回転力が膨張行程で停止している気筒に続く気筒、つまり、圧縮行程で停止している気筒に伝達され、この圧縮行程で停止している気筒のピストン１４が上昇して圧縮行程が開始される。そして、この気筒の所定時期に、前述と同様に、インジェクタ４１により所定量の燃料を噴射した後、点火プラグ４５により混合気に点火することで、この気筒は燃焼を開始して爆発力を得てピストン１４を下降させる。
また、このとき、膨張行程で停止している気筒の燃焼室１８に燃料を噴射して点火することで、燃焼による爆発力でピストン１４が下降し始めたとき、エンジン再始動条件の成立時から所定時間が経過するため、スタータモータ５０による始動が開始され、着火始動をアシストする。なお、ステップＳ９にて、膨張行程、圧縮行程で停止している気筒に続く気筒に対しては、通常通りに吸気ポート１９から空気を吸入し、インジェクタ４１から所定量の燃料を噴射すると共に、点火プラグ４５により混合気に点火することで燃焼し、爆発力を得てピストン１４を下降させることとなる。従って、各気筒での爆発力が所定時間継続されると共に、スタータモータ５０から付与される駆動力によりエンジン１０が再始動される。
その後、ステップＳ１０では、エンジン回転数が始動回転数以上まで上昇したかどうかを判定し、エンジン回転数が始動回転数以上となったらステップＳ１１に移行し、スタータモータ５０による始動を終了し、エンジン１０は適正に再始動される。
一方、ステップＳ８にて、圧縮行程で停止している気筒におけるピストン１４の停止位置が、始動不能領域であるＴＤＣ近傍にあると判定されたらステップＳ１２に移行する。すると、ステップＳ５，Ｓ６で、膨張行程で停止している気筒が始動不能領域にないと判定され、圧縮行程で停止している気筒が始動不能領域にあると判定されると、ステップＳ１２にて、エンジン１０の再始動時に、膨張行程で停止している各気筒に対して燃料噴射及び点火を実行し、圧縮行程で停止している各気筒に対して燃料噴射及び点火を停止する。即ち、膨張行程で停止している気筒の燃焼室１８に対してインジェクタ４１により所定量の燃料を噴射した後、点火プラグ４５により混合気に点火することで、この気筒は燃焼を開始して爆発力を得てピストン１４を下降させる。
この膨張行程で停止している気筒が燃焼を開始してピストン１４が下降するとき、圧縮行程で停止している気筒が膨張行程に至っても、この気筒には、燃料噴射及び点火が実行されないが、所定時間が経過してスタータモータ５０による始動が開始される。そして、膨張行程、圧縮行程で停止している気筒に続く気筒に対しては、通常通りに吸気ポート１９から空気を吸入し、インジェクタ４１から所定量の燃料を噴射すると共に、点火プラグ４５により混合気に点火することで燃焼し、爆発力を得てピストン１４を下降させることとなる。従って、各気筒での爆発力が所定時間継続されると共に、スタータモータ５０から付与される駆動力によりエンジン１０が再始動される。
その後、前述と同様に、ステップＳ１０では、エンジン回転数が始動回転数以上まで上昇したかどうかを判定し、エンジン回転数が始動回転数以上となったらステップＳ１１に移行し、スタータモータ５０による始動を終了し、エンジン１０は適正に再始動される。
また、ステップＳ５，Ｓ６にて、膨張行程で停止している気筒におけるピストン１４の停止位置が、始動不能領域にあると判定されたらステップＳ１３に移行し、ここで、スタータモータ５０による始動を開始する。
続いて、ステップＳ１４では、圧縮行程で停止している気筒におけるピストン１４の停止位置が、始動不能領域にあるかどうかを判定し、この圧縮行程で停止している気筒が始動不能領域にないと判定されたらステップＳ１５に移行する。
そして、ステップＳ５，Ｓ６にて、膨張行程で停止している気筒が始動不能領域にあり、ステップＳ１４にて、圧縮行程で停止している気筒が始動不能領域にないと判定されると、ステップＳ１５にて、エンジン１０の再始動時に、膨張行程で停止している各気筒に対して燃料噴射及び点火を停止し、圧縮行程で停止している各気筒に対して燃料噴射及び点火を実行する。即ち、まず、スタータモータ５０による始動が開始されてクランクシャフト１６が回転し始めると、圧縮行程で停止している気筒の燃焼室１８に対してインジェクタ４１により所定量の燃料を噴射した後、点火プラグ４５により混合気に点火することで、この気筒は燃焼を開始して爆発力を得てピストン１４を下降させる。
そして、膨張行程、圧縮行程で停止している気筒に続く気筒に対しては、通常通りに吸気ポート１９から空気を吸入し、インジェクタ４１から所定量の燃料を噴射すると共に、点火プラグ４５により混合気に点火することで燃焼し、爆発力を得てピストン１４を下降させることとなる。従って、各気筒での爆発力が所定時間継続されると共に、スタータモータ５０から付与される駆動力によりエンジン１０が再始動される。
その後、前述と同様に、ステップＳ１０では、エンジン回転数が始動回転数以上まで上昇したかどうかを判定し、エンジン回転数が始動回転数以上となったらステップＳ１１に移行し、スタータモータ５０による始動を終了し、エンジン１０は適正に再始動される。
一方、ステップＳ１３にて、スタータモータ５０による始動を開始した後、ステップＳ１４にて、圧縮行程で停止している気筒が始動不能領域にあると判定されたらステップＳ１０に移行する。即ち、膨張行程で停止している気筒及び圧縮行程で停止している気筒が始動不能領域にあると判定されたため、膨張行程及び圧縮行程で停止している各気筒に対して燃料噴射及び点火を停止し、スタータモータ５０によるエンジン１０の再始動を開始する。
なお、この場合も、膨張行程、圧縮行程で停止している気筒に続く気筒に対しては、通常通りに吸気ポート１９から空気を吸入し、インジェクタ４１から所定量の燃料を噴射すると共に、点火プラグ４５により混合気に点火することで燃焼し、爆発力を得てピストン１４を下降させることとなる。従って、各気筒での爆発力が所定時間継続されると共に、スタータモータ５０から付与される駆動力によりエンジン１０が再始動される。
その後、前述と同様に、ステップＳ１０では、エンジン回転数が始動回転数以上まで上昇したかどうかを判定し、エンジン回転数が始動回転数以上となったらステップＳ１１に移行し、スタータモータ５０による始動を終了し、エンジン１０は適正に再始動される。
このように実施例１の内燃機関の始動装置にあっては、エンジン１０のクランキングを行うスタータモータ５０と、膨張行程にある気筒に対して燃料噴射を実行するインジェクタ４１及び点火を実行する点火プラグ４５を設け、ＥＣＵ５１は、エンジン１０が各気筒の停止位置や排気弁２２の開閉状態に基づいて燃料噴射と点火による着火始動ができない始動不能領域にあるかどうかを判定し、エンジン１０の再始動時に、このエンジン１０が始動不能領域にないときには、スタータモータ５０とインジェクタ４１及び点火プラグ４５を作動して再始動する一方、始動不能領域にあるときには、インジェクタ４１及び点火プラグ４５を停止してスタータモータ５０の作動により再始動するようにしている。
従って、エンジン１０の停止状態が始動不能領域にあるときには、燃料噴射と点火による着火始動の作動を停止することで、始動可能な領域にない気筒への燃料噴射及び点火をやめて不完全燃焼による排気ガス浄化特性の低下を防止することができ、また、このとき、スタータモータ５０を作動してエンジン１０を再始動するため、このスタータモータ５０によりエンジン１０を確実に始動して良好な始動性を確保することができる。
また、実施例１では、膨張行程にある気筒に対して燃料噴射及び点火を実行した後、後続する気筒に対して圧縮行程で燃料噴射を実行すると共に、圧縮上死点近傍で点火を実行しており、ＥＣＵ５１は、エンジン１０の始動時に、このエンジン１０の停止状態が始動不能領域にあると判定したとき、膨張行程にある気筒への燃料噴射及び点火と、圧縮行程にある気筒への燃料噴射及び点火との少なくともいずれか一方を停止するようにしている。従って、始動可能な領域にない気筒への燃料噴射及び点火をやめて不完全燃焼による排気ガス浄化特性の低下を防止することができる。
そして、膨張行程で停止した気筒では、その停止位置が圧縮上死点から圧縮上死点後１０度までの領域にあるとき、始動不能領域にあると判定している。従って、膨張行程で停止している気筒内の空気量（酸素量）が少ないときは、燃料噴射を実行しても不完全燃焼しやすく、この燃焼の悪化を抑制することができる。また、その気筒の停止位置が排気弁２２の開放領域にあるときに、始動不能領域にあると判定している。従って、排気弁２２が開放領域にあるときには、排気ポート２０が開放されて燃焼ガスが排出されてしまい、駆動力を得ることができないため、無駄な燃焼をやめて燃費の低下を防止することができる。
また、圧縮行程で停止した気筒では、その停止位置が圧縮上死点前１０度から圧縮上死点までの領域にあるときに、始動不能領域にあると判定している。従って、圧縮行程で停止している気筒内の空気量（酸素量）が少なく、且つ、圧縮比が十分でないため、燃料噴射を実行して十分に燃焼せず、着火始動を停止することでこの燃焼の悪化を抑制することができる。
図５は、本発明の実施例２に係る内燃機関の始動装置におけるエンジン停止制御及び始動制御を表すフローチャート、図６は、エンジン停止後のエンジン冷却水温の変化を表すグラフ、図７は、エンジン停止後の燃料圧力の変化を表すグラフである。なお、本実施例の内燃機関の始動装置における全体構成は、上述した実施例１とほぼ同様であり、図１を用いて説明すると共に、この実施例１で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
実施例２の内燃機関の始動装置が適用されたエンジン１０にあっては、前述した実施例１と同様に、エンジン自動停止機能とエンジン再始動機能を有し、エンジン１０の再始動時に、ＥＣＵ５１は、膨張行程で停止している気筒を判定し、この膨張行程で停止している気筒に対して燃料噴射と点火による着火始動を実行することで燃焼させ、爆発力を得てクランクシャフト１６を駆動し、続いてスタータモータ５０を作動してアシストすることでエンジン１０を再始動するようにしている。
この場合、エンジン冷却水温が低水温であるときには、燃焼室１８に噴射した燃料が気化しにくく、点火を実行しても完全燃焼せずに十分な爆発力を得ることができない。また、各インジェクタ４１に連結されるデリバリパイプ４２内の燃料圧力が低圧力であるとき、燃焼室１８に噴射した燃料が気化しにくく、点火を実行しても完全燃焼せずに十分な爆発力を得ることができない。そこで、本実施例では、エンジン１０の再始動時に、ＥＣＵ５１は、水温センサ５８が検出したエンジン冷却水温と、燃圧センサ５９が検出した燃料圧力が、燃料噴射と点火による着火始動が困難な始動不能領域にあるかどうかを判定している。
そして、エンジン冷却水温及び燃料圧力が着火始動の困難な始動不能領域にない、つまり、着火始動が可能な領域あると判定されたときには、エンジン１０の再始動時に、スタータモータ５０の作動と燃料噴射及び点火を実行してエンジン１０を再始動させる。一方、エンジン冷却水温及び燃料圧力が着火始動の困難な始動不能領域にあると判定されたときには、エンジン１０の再始動時に、燃料噴射及び点火を停止してスタータモータ５０だけを作動してエンジン１０を再始動させる。
即ち、図６に示すように、エンジン冷却水温がＴSの状態で、時間ｔ1でエンジン１０を停止すると、エンジン冷却水温は時間の経過と共に低下し、時間ｔ2で予め設定された所定温度ＴL以下になると、燃料噴射と点火による着火始動が困難となるため、この領域を始動不能領域と判定する。
また、図７に示すように、燃料圧力がＰSの状態で、時間ｔ1でエンジン１０を停止すると、燃料圧力はエンジンの熱により一時的に上昇するが、時間ｔ2でリリーフ弁が開放されて一定となり、その後、時間の経過と共に低下し、時間ｔ3で予め設定された所定圧力ＰE以下になると、膨張行程で停止した気筒での燃料噴射と点火による着火始動が困難となるため、この領域を膨張行程で停止した気筒における始動不能領域と判定する。そして、燃料圧力は時間の経過と共に更に低下し、時間ｔ4で予め設定された所定圧力ＰC以下になると、圧縮行程で停止した気筒での燃料噴射と点火による着火始動が困難となるため、この領域を圧縮行程で停止した気筒における始動不能領域と判定する。この場合、圧縮行程で停止した気筒では、エンジン１０の再始動時にピストン１４が上昇して圧力が上昇するため、膨張行程で停止した気筒より低い燃料圧力で着火始動が可能となる。
ここで、上述した実施例２の内燃機関の始動装置における停止制御及び再始動制御について、図５のフローチャートに基づいて詳細に説明する。
図１及び図５に示すように、ステップＳ２１にて、ＥＣＵ５１は、車両の運転中にエンジン１０の自動停止条件が成立したかどうかを判定し、エンジン１０の自動停止条件が成立したと判定されると、ステップＳ２２に移行し、ここで、エンジン１０を停止する。即ち、インジェクタ４１による燃料噴射を停止すると共に、点火プラグ４５による点火を停止する。
その後、ステップＳ２３では、エンジン１０が自動停止している状態で、エンジン再始動条件が成立したかどうかを判定し、エンジン１０の再始動条件が成立したと判定されると、ステップＳ２４以降でエンジン１０の着火始動を実行する。即ち、ステップＳ２４にて、エンジン１０の再始動前に、クランク角センサ５７の検出結果に基づいて膨張行程で停止している気筒を判定する。そして、ステップＳ２５，Ｓ２６，Ｓ２７にて、エンジン冷却水温と燃料圧力が始動不能領域にあるかどうか、つまり、この膨張行程や圧縮行程で停止している気筒に燃料噴射と点火を行っても適正に着火始動できるかどうかを判定する。また、ステップＳ２８，Ｓ２９にて、膨張行程で停止している気筒が始動不能領域にあるかどうか、ステップＳ３１，Ｓ３７では、圧縮行程で停止している気筒が始動不能領域にあるかどうか、つまり、この各気筒に燃料噴射と点火を行っても適正に着火始動できるかどうかを判定する。
具体的に説明すると、ステップＳ２５では、エンジン冷却水温が始動不能領域である所定温度ＴL以下かどうかを判定し、このエンジン冷却水温が所定温度ＴLより高く、始動不能領域にないと判定されたらステップＳ２６に移行する。このステップＳ２６では、燃料圧力が圧縮行程で停止している気筒の始動不能領域である所定圧力ＰC以下かどうかを判定し、燃料圧力が所定圧力ＰCより高く、始動不能領域にないと判定されたらステップＳ２７に移行する。このステップＳ２７では、燃料圧力が膨張行程で停止している気筒の始動不能領域である所定圧力ＰE以下かどうかを判定し、燃料圧力が所定圧力ＰEより高く、始動不能領域にないと判定されたらステップＳ２８に移行する。
続いて、ステップＳ２８では、膨張行程で停止している気筒の停止位置が始動不能領域であるＴＤＣ近傍（ＴＤＣからＢＴＤＣ１０度までの領域）にあるかどうかを判定し、この気筒が始動不能領域にないと判定されたらステップＳ２９に移行する。このステップＳ２９では、膨張行程で停止している気筒の停止位置が始動不能領域である排気弁２２の開放領域にあるかどうかを判定し、この気筒が始動不能領域にないと判定されたらステップＳ３０に移行する。
このようにステップＳ２５〜Ｓ２９にて、膨張行程で停止している気筒が始動不能領域にないと判定されると、この膨張行程で停止している気筒に対して燃料噴射及び点火を実行することで着火始動が可能であるため、ステップＳ３０にて、エンジン再始動条件の成立時から所定時間の経過後にスタータ始動の開始を設定する。
続いて、このステップＳ３１では、圧縮行程で停止している気筒の停止位置が始動不能領域であるＴＤＣ近傍（ＡＴＤＣ１０度からＴＤＣまでの領域）にあるかどうかを判定し、この気筒が始動不能領域にないと判定されたらステップＳ３２に移行する。
そして、ステップＳ２５〜Ｓ３１にて、膨張行程で停止している気筒と圧縮行程で停止している気筒が始動不能領域にないと判定されると、ステップＳ３２にて、エンジン１０の再始動時に、膨張行程及び圧縮行程で停止している各気筒に対して燃料噴射及び点火を実行する。即ち、膨張行程で停止している気筒に対して燃料噴射と点火が実行されることで燃焼が開始され、その爆発力によりピストン１４が下降する。ここで、エンジン再始動条件の成立時から所定時間が経過するため、スタータモータ５０による始動が開始され、着火始動をアシストする。すると、クランクシャフト１６が回転し、この回転力が圧縮行程で停止している気筒に伝達され、この気筒の所定時期に、この気筒に対して燃料噴射と点火が実行されることで燃焼が開始されて爆発力を得て、クランクシャフト１６を回転する。このように各気筒での爆発力が所定時間継続されると共に、スタータモータ５０から付与される駆動力によりエンジン１０が再始動される。
その後、ステップＳ３３では、エンジン回転数が始動回転数以上まで上昇したかどうかを判定し、エンジン回転数が始動回転数以上となったらステップＳ３４に移行し、スタータモータ５０による始動を終了し、エンジン１０は適正に再始動される。
一方、ステップＳ３１にて、圧縮行程で停止している気筒の停止位置が始動不能領域であるＴＤＣ近傍にあると判定されたらステップＳ３５に移行する。すると、膨張行程で停止している気筒が始動不能領域にないと判定され、圧縮行程で停止している気筒が始動不能領域にあると判定されると、ステップＳ３５にて、エンジン１０の再始動時に、膨張行程で停止している各気筒に対して燃料噴射及び点火を実行し、圧縮行程で停止している各気筒に対して燃料噴射及び点火を停止する。また、所定時間が経過してスタータモータ５０による始動が開始される。従って、各気筒での爆発力が所定時間継続されると共に、スタータモータ５０から付与される駆動力によりエンジン１０が再始動される。その後、ステップＳ３３にて、エンジン回転数が始動回転数以上となったら、ステップＳ３４にて、スタータモータ５０による始動を終了する。
また、ステップＳ２７にて、燃料圧力が膨張行程で停止している気筒の始動不能領域である所定圧力ＰE以下であると判定されたらステップＳ３６に移行する。更に、ステップＳ２８，Ｓ２９にて、膨張行程で停止している気筒の停止位置が始動不能領域にあると判定されたらステップＳ３６に移行する。そして、このステップＳ３６にて、スタータモータ５０による始動を開始する。
続いて、ステップＳ３７では、圧縮行程で停止している気筒の停止位置が始動不能領域にあるかどうかを判定し、この気筒が始動不能領域にないと判定されたらステップＳ３８に移行する。そして、ステップＳ２８，Ｓ２９にて、膨張行程で停止している気筒が始動不能領域にあり、ステップＳ３７にて、圧縮行程で停止している気筒が始動不能領域にないと判定されると、ステップＳ３８にて、エンジン１０の再始動時に、膨張行程で停止している各気筒に対して燃料噴射及び点火を停止し、圧縮行程で停止している各気筒に対して燃料噴射及び点火を実行する。従って、各気筒での爆発力が所定時間継続されると共に、スタータモータ５０から付与される駆動力によりエンジン１０が再始動される。その後、ステップＳ３３にて、エンジン回転数が始動回転数以上となったら、ステップＳ３４にて、スタータモータ５０による始動を終了する。
一方、ステップＳ３６にて、スタータモータ５０による始動を開始した後、ステップＳ３７にて、圧縮行程で停止している気筒が始動不能領域にあると判定されたら、膨張行程及び圧縮行程で停止している各気筒に対して燃料噴射及び点火を停止し、スタータモータ５０によるエンジン１０の再始動を開始する。
また、ステップＳ２５にて、エンジン冷却水温が始動不能領域である所定温度ＴL以下にあったり、ステップＳ２６にて、燃料圧力が始動不能領域である所定圧力ＰC以下にあるときは、ステップＳ３９に移行する。そして、このステップＳ３９でスタータモータ５０による始動を開始した後、膨張行程及び圧縮行程で停止している各気筒に対して燃料噴射及び点火を停止し、スタータモータ５０によるエンジン１０の再始動を開始する。
このように実施例２の内燃機関の始動装置にあっては、ＥＣＵ５１は、エンジン１０がエンジン冷却水温や燃料圧力に基づいて燃料噴射と点火による着火始動ができない始動不能領域にあるかどうかを判定し、エンジン１０の再始動時に、このエンジン１０が始動不能領域にないときには、スタータモータ５０とインジェクタ４１及び点火プラグ４５を作動して再始動可能とする一方、始動不能領域にあるときには、インジェクタ４１及び点火プラグ４５を停止してスタータモータ５０の作動により再始動するようにしている。
従って、エンジン１０の停止状態が始動不能領域にあるときには、燃料噴射と点火による着火始動の作動を停止することで、燃料の気化不足による排気ガス浄化特性の低下を防止することができる。
図８は、本発明の実施例３に係る内燃機関の始動装置におけるエンジン停止制御及び始動制御を表すフローチャートである。なお、本実施例の内燃機関の始動装置における全体構成は、上述した実施例１とほぼ同様であり、図１を用いて説明すると共に、この実施例１で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
実施例３の内燃機関の始動装置が適用されたエンジン１０にあっては、前述した実施例１と同様に、エンジン自動停止機能とエンジン再始動機能を有し、エンジン１０の再始動時に、ＥＣＵ５１は、膨張行程で停止している気筒を判定し、この膨張行程で停止している気筒に対して燃料噴射と点火による着火始動を実行することで燃焼させ、爆発力を得てクランクシャフト１６を駆動し、続いてスタータモータ５０を作動してアシストすることでエンジン１０を再始動するようにしている。
ところが、膨張行程で停止している気筒の停止位置が、ＴＤＣ近傍（ＴＤＣからＢＴＤＣ１０度）までの領域にあるとき、また、排気弁２２の開放領域にあるときには、燃焼ガスにより駆動力を得ることができない。そのため、ＥＣＵ５１は、エンジン１０が始動不能領域にあると判定し、再始動時に、膨張行程で停止する気筒に対する着火始動を停止する。また、圧縮行程で停止している気筒の停止位置が、ＴＤＣ近傍（ＡＴＤＣ１０度からＴＤＣ）までの領域にあるときには、燃料噴射と点火による着火始動を実行しても完全燃焼せずに十分な爆発力を得ることができない。そのため、ＥＣＵ５１は、エンジン１０が始動不能領域にあると判定し、再始動時に、圧縮行程で停止する気筒に対する着火始動を停止する。
そして、このように膨張行程や圧縮行程で停止している気筒に対する着火始動を実行しない場合、着火始動を行う場合に比べて始動時間が若干長くなり、ドライバに対して違和感を与えてしまう。そこで、本実施例では、インストルメントパネルに表示灯を設け、エンジン１０の自動停止中にはこの表示灯を白色点灯し、正常な着火始動中には緑色点灯（第１表示手段）する一方、一部の気筒に対する着火始動を停止するときには始動時間が長くなるため、黄色点灯（第２表示手段）するようにしている。
ここで、上述した実施例３の内燃機関の始動装置における停止制御及び再始動制御について、図８のフローチャートに基づいて詳細に説明する。
図１及び図８に示すように、ステップＳ４１にて、ＥＣＵ５１は、車両の運転中にエンジン１０の自動停止条件が成立したかどうかを判定し、エンジン１０の自動停止条件が成立したと判定されると、ステップＳ４２に移行し、ここで、エンジン１０を停止する。即ち、インジェクタ４１による燃料噴射を停止すると共に、点火プラグ４５による点火を停止した後、ステップＳ４３にて、インストルメントパネルの表示灯を白色に点灯する。
ステップＳ４４では、エンジン再始動条件が成立したかどうかを判定し、エンジン１０の再始動条件が成立したと判定されると、ステップＳ４５にて、エンジン１０の再始動前に、クランク角センサ５７の検出結果に基づいて膨張行程で停止している気筒を判定する。そして、ステップＳ４６にて、膨張行程で停止している気筒の停止位置が始動不能領域であるＴＤＣ近傍にないと判定され、ステップＳ４７にて、膨張行程で停止している気筒の停止位置が始動不能領域である排気弁２２の開放領域にないと判定されたら、ステップＳ４８にて、エンジン再始動条件の成立時から所定時間の経過後にスタータ始動の開始を設定する。
続いて、ステップＳ４９にて、圧縮行程で停止している気筒の停止位置が始動不能領域であるＴＤＣ近傍にないと判定されたら、ステップＳ５０にて、エンジン１０の再始動時に、膨張行程及び圧縮行程で停止している各気筒に対して燃料噴射及び点火を実行する。即ち、膨張行程で停止している気筒に対して燃料噴射と点火が実行されることで燃焼が開始され、その爆発力によりピストン１４が下降する。続いて、エンジン再始動条件の成立時から所定時間が経過するため、スタータモータ５０による始動が開始され、着火始動をアシストする。すると、クランクシャフト１６が回転し、この回転力が圧縮行程で停止している気筒に伝達され、この気筒の所定時期に、この気筒に対して燃料噴射と点火が実行されることで燃焼が開始されて爆発力を得て、クランクシャフト１６を回転する。このように各気筒での爆発力が所定時間継続されると共に、スタータモータ５０から付与される駆動力によりエンジン１０が再始動される。
このように膨張行程で停止した気筒、圧縮行程で停止した気筒、更に後続する気筒に対して連続して着火始動が実行されたとき、ステップＳ５１にて、インストルメントパネルの表示灯を緑色に点灯する。その後、ステップＳ５２にて、エンジン回転数が始動回転数以上まで上昇したと判定されたら、ステップＳ５３にて、スタータモータ５０による始動を終了する。
一方、ステップＳ４９にて、圧縮行程で停止している気筒の停止位置が始動不能領域であるＴＤＣ近傍にあると判定されたら、ステップＳ５４にて、エンジン１０の再始動時に、膨張行程で停止している各気筒に対して燃料噴射及び点火を実行し、圧縮行程で停止している各気筒に対して燃料噴射及び点火を停止する。このように圧縮行程で停止している各気筒に対する着火始動が停止されると、始動時間が若干遅れるため、ステップＳ５５にて、インストルメントパネルの表示灯を黄色に点灯する。
また、ステップＳ４６，Ｓ４７にて、膨張行程で停止している気筒の停止位置が始動不能領域にあると判定されたら、ステップＳ５６にて、スタータモータ５０による始動を開始する。続いて、ステップＳ５７にて、圧縮行程で停止している気筒の停止位置が始動不能領域にないと判定されたら、ステップＳ５８にて、エンジン１０の再始動時に、膨張行程で停止している各気筒に対して燃料噴射及び点火を停止し、圧縮行程で停止している各気筒に対して燃料噴射及び点火を実行する。このように膨張行程で停止している各気筒に対する着火始動が停止されると、始動時間が若干遅れるため、ステップＳ５９にて、インストルメントパネルの表示灯を黄色に点灯する。
更に、ステップＳ５７にて、圧縮行程で停止している気筒の停止位置が始動不能領域にあると判定されたら、エンジン１０の再始動時に、膨張行程及び圧縮行程で停止している各気筒に対して燃料噴射及び点火を停止する。このように膨張行程及び圧縮行程で停止している各気筒に対する着火始動が停止されると、始動時間が若干遅れるため、ステップＳ５９にて、インストルメントパネルの表示灯を黄色に点灯する。
このように実施例３の内燃機関の始動装置にあっては、ＥＣＵ５１は、エンジン１０の停止状態に基づいて燃料噴射と点火による着火始動ができない始動不能領域にあるかどうかを判定し、エンジン１０の再始動時に、このエンジン１０が始動不能領域にないときには、スタータモータ５０とインジェクタ４１及び点火プラグ４５を作動して再始動し、表示灯を緑色に点灯する一方、エンジン１０が始動不能領域にあるときには、インジェクタ４１及び点火プラグ４５を停止してスタータモータ５０の作動により再始動し、表示灯を黄色に点灯するようにしている。
従って、エンジン１０の停止状態が始動不能領域にあるときには、燃料噴射と点火による着火始動の作動を停止することで、燃料の気化不足による排気ガス浄化特性の低下を防止することができ、このときの始動遅れを表示灯により表示することで、ドライバに違和感を与えることなく、ドライバビリティを向上することができる。
なお、本実施例では、エンジン１０の停止状態が始動不能領域にあるかどうかの判定を気筒におけるピストンの停止位置により判定したが、エンジン冷却水温や燃料圧力などにより判定してもよい。また、表示灯をエンジン１０の始動状態に応じて緑色や黄色に点灯するようにしたが、始動時間に応じて３色以上を点灯するようにしてもよく、着火始動に不具合が生じたときには、赤色を点灯するようにしてもよい。
図９は、本発明の実施例４に係る内燃機関の始動装置におけるエンジン停止制御及び始動制御を表すフローチャート、図１０は、エンジン再始動時のクランク角度及びスタータ電流値を表すグラフである。なお、本実施例の内燃機関の始動装置における全体構成は、上述した実施例１とほぼ同様であり、図１を用いて説明すると共に、この実施例１で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
実施例４の内燃機関の始動装置が適用されたエンジン１０にあっては、エンジン自動停止機能とエンジン再始動機能を有し、エンジン１０の再始動時に、ＥＣＵ５１は、膨張行程で停止している気筒を判定し、この膨張行程で停止している気筒に対して燃料噴射と点火による着火始動を実行することで燃焼させ、爆発力を得てクランクシャフト１６を駆動し、続いてスタータモータ５０を作動してアシストすることでエンジン１０を再始動するようにしている。
そして、本実施例では、このエンジン１０の再始動時に、膨張行程で停止している気筒に対して着火始動を実行した後、予め設定された所定期間ｔSの経過後にスタータモータ５０を作動させるようにしている。
ここで、上述した実施例４の内燃機関の始動装置における停止制御及び再始動制御について、図９のフローチャートに基づいて詳細に説明する。
図１及び図９に示すように、ステップＳ６１にて、ＥＣＵ５１は、車両の運転中にエンジン１０の自動停止条件が成立したかどうかを判定し、エンジン１０の自動停止条件が成立したと判定されると、ステップＳ６２に移行し、ここで、エンジン１０を停止する。即ち、インジェクタ４１による燃料噴射を停止すると共に、点火プラグ４５による点火を停止する。
ステップＳ６３では、エンジン再始動条件が成立したかどうかを判定し、エンジン１０の再始動条件が成立したと判定されると、ステップＳ６４にて、エンジン１０の再始動前に、クランク角センサ５７の検出結果に基づいて膨張行程で停止している気筒を判定する。そして、ステップＳ６５にて、膨張行程で停止している気筒の停止位置が始動不能領域であるＴＤＣ近傍にないと判定され、ステップＳ６６にて、膨張行程で停止している気筒の停止位置が始動不能領域である排気弁２２の開放領域にないと判定され、ステップＳ６７にて、圧縮行程で停止している気筒の停止位置が始動不能領域であるＴＤＣ近傍にないと判定されたら、ステップＳ６８以降にて、エンジン１０の再始動時に、膨張行程及び圧縮行程で停止している各気筒に対して燃料噴射及び点火を実行すると共に、スタータモータ５０により着火始動をアシストする。
即ち、ステップＳ６８にて、膨張行程で停止している気筒に対して燃料噴射と点火を実行することで燃焼が開始され、その爆発力によりピストン１４が下降してクランクシャフト１６が回転を開始する。ステップＳ６９では、膨張行程で停止している気筒に対する着火始動から所定時間の経過後にスタータモータ５０による始動を開始する。なお、この所定時間ｔSは、膨張行程で停止している気筒に対する燃料噴射、点火が実行され、燃焼が開始するまでの時間を考慮して決定している。続いて、ステップＳ７０にて、圧縮行程で停止している気筒の所定時期に、この気筒に対して燃料噴射と点火を実行することで燃焼が開始されて爆発力を得て、クランクシャフト１６を回転し続ける。このように各気筒での爆発力が所定時間継続されると共に、スタータモータ５０から付与される駆動力によりエンジン１０が再始動される。
その後、ステップＳ７１にて、エンジン回転数が始動回転数以上まで上昇したと判定されたら、ステップＳ７２にて、スタータモータ５０による始動を終了する。
一方、ステップＳ６７にて、圧縮行程で停止している気筒の停止位置が始動不能領域であるＴＤＣ近傍にあると判定されたら、ステップＳ７３にて、エンジン１０の再始動時に、膨張行程で停止している各気筒に対して燃料噴射及び点火を実行し、圧縮行程で停止している各気筒に対して燃料噴射及び点火を停止する。そして、ステップＳ７４にて、膨張行程で停止している気筒に対する着火始動から所定時間の経過後にスタータモータ５０による始動を開始する。
また、ステップＳ６５，Ｓ６６にて、膨張行程で停止している気筒の停止位置が始動不能領域にあると判定されたら、ステップＳ７５にて、スタータモータ５０による始動を開始する。続いて、ステップＳ７６にて、圧縮行程で停止している気筒の停止位置が始動不能領域にないと判定されたら、ステップＳ７７にて、エンジン１０の再始動時に、膨張行程で停止している各気筒に対して燃料噴射及び点火を停止し、圧縮行程で停止している各気筒に対して燃料噴射及び点火を実行する。
更に、ステップＳ７６にて、圧縮行程で停止している気筒の停止位置が始動不能領域にあると判定されたら、エンジン１０の再始動時に、膨張行程及び圧縮行程で停止している各気筒に対して燃料噴射及び点火を停止する。
ここで、エンジン１０の再始動時におけるスタータモータ５０の電力消費について説明する。図１０に実線で示すように、時間ｔ1にエンジン始動指令が出力されると、膨張行程で停止している気筒への着火始動が開始され、クランクシャフト１６が回転を開始してクランク角度が変化する。続いて、膨張行程で停止している気筒への着火始動が開始されてから所定時間ｔSが経過した時間ｔ2にて、スタータモータ５０に通電して駆動を開始すると、このスタータモータ５０の駆動時に大きな電流が流れてから、この電流値はほぼ一定となり、時間ｔ3にてスタータモータ５０が停止する。一方、図１０に一点鎖線で示すように、時間ｔ2に、膨張行程で停止している気筒への着火始動とスタータモータ５０への通電を同時に開始すると、スタータモータ５０の駆動時に大きな電流が流れた後にギヤの噛み合い時に再び大きな電流が流れることとなり、消費電力が増大してしまう。
このように実施例４の内燃機関の始動装置にあっては、ＥＣＵ５１は、エンジン１０の停止状態に基づいて燃料噴射と点火による着火始動ができない始動不能領域にあるかどうかを判定し、エンジン１０の再始動時に、このエンジン１０が始動不能領域にないときには、インジェクタ４１及び点火プラグ４５による着火始動を実行してから所定時間の経過後にスタータモータ５０を作動する一方、エンジン１０が始動不能領域にあるときには、この着火始動を停止してスタータモータ５０を作動してエンジン１０を再始動するようにしている。
従って、エンジン１０の再始動時に、このエンジン１０が始動不能領域にないときには、インジェクタ４１及び点火プラグ４５による着火始動を実行してから所定時間の経過後にスタータモータ５０を作動するため、回転を開始したクランクシャフト１６の回転をスタータモータ５０によりアシストすることとなり、大きな電力を不要として消費電力の増大を防止して燃費を向上することができる。
なお、本実施例では、膨張行程で停止している気筒への着火始動が開始されてから所定時間ｔSが経過した後に、スタータモータ５０を作動することで、スタータモータ５０の作動タイミングを遅らせるようにようにしたが、前述した実施例１のように、エンジン再始動条件の成立時から所定時間の経過後にスタータモータ５０を作動することで、スタータモータ５０の作動タイミングを遅らせるようにしてもよい。
図１１は、本発明の実施例５に係る内燃機関の始動装置におけるエンジン停止制御及び始動制御を表すフローチャート、図１２は、エンジン再始動時におけるスタータ作動指令に対するスタータモータの電圧及び電流を表すタイムチャートである。なお、本実施例の内燃機関の始動装置における全体構成は、上述した実施例１とほぼ同様であり、図１を用いて説明すると共に、この実施例１で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
実施例５の内燃機関の始動装置が適用されたエンジン１０にあっては、エンジン自動停止機能とエンジン再始動機能を有し、エンジン１０の再始動時に、ＥＣＵ５１は、膨張行程で停止している気筒を判定し、この膨張行程で停止している気筒に対して燃料噴射と点火による着火始動を実行することで燃焼させ、爆発力を得てクランクシャフト１６を駆動し、続いてスタータモータ５０を作動してアシストすることでエンジン１０を再始動するようにしている。
このエンジン１０の再始動時に、膨張行程で停止している気筒に対して着火始動を実行した後、スタータモータ５０を作動させるが、このスタータモータ５０の作動は、イグニッションキースイッチやＥＣＵ５１からの信号に基づいてスタータリレーを介してマグネットスイッチを作動し、このマグネットスイッチが作動することでバッテリ電圧（バッテリ電流）がスタータモータ５０に与えられて行われる。この場合、イグニッションキースイッチやＥＣＵ５１からの信号がスタータリレーとマグネットスイッチを経由することから、この部分の機械作動遅れが発生し、スタータモータ５０の作動タイミングがばらついてしまう。そこで、本実施例にて、ＥＣＵ５１は、初めてのエンジン始動時に、スタータモータ５０の作動遅れ時間を検出し、この作動遅れ時間に基づいて次回のエンジン始動時におけるスタータモータ５０の作動開始時間を補正（スタータモータ作動時間補正手段）するようにしている。
ここで、上述した実施例５の内燃機関の始動装置における停止制御及び再始動制御について、図１１のフローチャートに基づいて詳細に説明する。
図１及び図１１に示すように、ステップＳ８１にて、ＥＣＵ５１は、車両の運転中にエンジン１０の自動停止条件が成立したかどうかを判定し、エンジン１０の自動停止条件が成立したと判定されると、ステップＳ８２に移行し、ここで、エンジン１０を停止する。即ち、インジェクタ４１による燃料噴射を停止すると共に、点火プラグ４５による点火を停止する。
ステップＳ８３では、エンジン再始動条件が成立したかどうかを判定し、エンジン１０の再始動条件が成立したと判定されると、ステップＳ８４にて、エンジン１０の再始動前に、クランク角センサ５７の検出結果に基づいて膨張行程で停止している気筒を判定する。そして、ステップＳ８５にて、膨張行程で停止している気筒の停止位置が始動不能領域であるＴＤＣ近傍にないと判定され、ステップＳ８６にて、膨張行程で停止している気筒の停止位置が始動不能領域である排気弁２２の開放領域にないと判定され、ステップＳ８７にて、圧縮行程で停止している気筒の停止位置が始動不能領域であるＴＤＣ近傍にないと判定されたら、ステップＳ８８以降にて、エンジン１０の再始動時に、膨張行程及び圧縮行程で停止している各気筒に対して燃料噴射及び点火を実行すると共に、スタータモータ５０により着火始動をアシストする。
即ち、ステップＳ８８にて、膨張行程で停止している気筒に対して燃料噴射と点火を実行することで燃焼が開始され、その爆発力によりピストン１４が下降してクランクシャフト１６が回転を開始する。ステップＳ８９では、膨張行程で停止している気筒に対する着火始動から所定時間の経過後にスタータモータ５０による始動を開始する。このとき、ステップＳ９０では、スタータ指令の出力からスタータモータ５０の作動開始までの遅れ時間を検出し、次回のエンジン再始動時におけるスタータ指令の出力タイミングを補正する。続いて、ステップＳ９１にて、圧縮行程で停止している気筒の所定時期に、この気筒に対して燃料噴射と点火を実行することで燃焼が開始されて爆発力を得て、クランクシャフト１６を回転し続ける。このように各気筒での爆発力が所定時間継続されると共に、スタータモータ５０から付与される駆動力によりエンジン１０が再始動される。
その後、ステップＳ９２にて、エンジン回転数が始動回転数以上まで上昇したと判定されたら、ステップＳ９３にて、スタータモータ５０による始動を終了する。このとき、ステップＳ９４では、スタータ指令の出力からスタータモータ５０の作動終了までの遅れ時間を検出し、次回のエンジン再始動時におけるスタータ指令の出力タイミングを補正する。
一方、ステップＳ８７にて、圧縮行程で停止している気筒の停止位置が始動不能領域であるＴＤＣ近傍にあると判定されたら、ステップＳ９５にて、エンジン１０の再始動時に、膨張行程で停止している各気筒に対して燃料噴射及び点火を実行し、圧縮行程で停止している各気筒に対して燃料噴射及び点火を停止する。そして、ステップＳ９６にて、膨張行程で停止している気筒に対する着火始動から所定時間の経過後にスタータモータ５０による始動を開始する。このとき、前述と同様に、ステップＳ９７にて、スタータ指令の出力からスタータモータ５０の作動開始までの遅れ時間を検出し、次回のエンジン再始動時におけるスタータ指令の出力タイミングを補正する。
また、ステップＳ８５，Ｓ８６にて、膨張行程で停止している気筒の停止位置が始動不能領域にあると判定されたら、ステップＳ９８にて、スタータモータ５０による始動を開始する。このとき、前述と同様に、ステップＳ９９にて、スタータ指令の出力からスタータモータ５０の作動開始までの遅れ時間を検出し、次回のエンジン再始動時におけるスタータ指令の出力タイミングを補正する。続いて、ステップＳ１００にて、圧縮行程で停止している気筒の停止位置が始動不能領域にないと判定されたら、ステップＳ１０１にて、エンジン１０の再始動時に、膨張行程で停止している各気筒に対して燃料噴射及び点火を停止し、圧縮行程で停止している各気筒に対して燃料噴射及び点火を実行する。
更に、ステップＳ１００にて、圧縮行程で停止している気筒の停止位置が始動不能領域にあると判定されたら、エンジン１０の再始動時に、膨張行程及び圧縮行程で停止している各気筒に対して燃料噴射及び点火を停止する。
ここで、スタータモータ５０の作動時におけるバッテリ電力及びバッテリ電流について説明する。図１２に示すように、時間ｔ1にスタータモータ５０への作動指令が出力されると、機械作動遅れ時間ｔSが経過した後の時間ｔ2にバッテリ電圧が低下すると共にバッテリ電流が上昇し、実際には、この時間ｔ2でスタータモータ５０が作動を開始する。また、時間ｔ3にスタータモータ５０への停止指令が出力されると、機械作動遅れ時間ｔEが経過した後の時間ｔ4にバッテリ電圧が上昇すると共にバッテリ電流が低下し、実際には、ここでスタータモータ５０が作動を停止する。従って、このスタータモータ５０の作動時における機械作動遅れ時間ｔSとスタータモータ５０の停止時における機械作動遅れ時間ｔEを考慮し、次回、スタータモータ５０が作動及び停止するときの指令の出力タイミングを補正（学習制御）する。
このように実施例５の内燃機関の始動装置にあっては、ＥＣＵ５１は、エンジン１０の停止状態に基づいて燃料噴射と点火による着火始動ができない始動不能領域にあるかどうかを判定し、エンジン１０の再始動時に、このエンジン１０が始動不能領域にないときには、インジェクタ４１及び点火プラグ４５による着火始動を実行してから所定時間の経過後にスタータモータ５０を作動し、このときのスタータモータ５０の作動遅れ時間を検出し、この作動遅れ時間に基づいて次回のエンジン始動時におけるスタータモータ５０の作動開始時間を補正するようにしている。
従って、エンジン１０の再始動時に、スタータモータ５０の作動遅れ時間を検出し、この作動遅れ時間に基づいて次回のエンジン始動時におけるスタータモータ５０の作動開始時間が補正されるため、着火始動を実行した後に最適なタイミングでスタータモータ５０を作動することができ、エンジン１０の始動性を向上することができる。
図１３は、本発明の実施例６に係る内燃機関の始動装置におけるエンジン停止制御及び始動制御を表すフローチャートである。なお、本実施例の内燃機関の始動装置における全体構成は、上述した実施例１とほぼ同様であり、図１を用いて説明すると共に、この実施例１で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
実施例６の内燃機関の始動装置が適用されたエンジン１０にあっては、エンジン自動停止機能とエンジン再始動機能を有し、エンジン１０の再始動時に、ＥＣＵ５１は、膨張行程で停止している気筒を判定し、この膨張行程で停止している気筒に対して燃料噴射と点火による着火始動を実行することで燃焼させ、爆発力を得てクランクシャフト１６を駆動し、続いてスタータモータ５０を作動してアシストすることでエンジン１０を再始動するようにしている。
そして、本実施例では、このエンジン１０の再始動時に、膨張行程で停止している気筒に対して着火始動を実行した後、スタータモータ５０を作動させ、エンジン回転数が予め設定された所定の始動回転数以上まで上昇したら、スタータモータ５０を停止するようにしている。ところが、エンジン１０が始動するためには、このエンジン１０がフリクションに打ち勝って回転し続ける必要があり、このフリクションはエンジン１０の停止状態によって変化する。そのため、スタータモータ５０を停止するための始動回転数を規定値にすると、エンジンフリクションが大きいときには、スタータモータ５０を停止した後にエンジン１０がストールしてしまう可能性がある。
そこで、本実施例では、エンジン１０のフリクションを検出するフリクション検出手段として、エンジン冷却水温を検出する水温センサ５８と、吸気弁２１の進角時期を検出するカムポジションセンサ３３を設け、ＥＣＵ５１は、エンジン冷却水温と吸気弁２１の進角時期に基づいてスタータモータ５０を停止する始動回転数を補正するようにしている。具体的には、エンジン冷却水温が低温であるときに、フリクションが大きいとして始動回転数が高くなるように補正する。また、吸気弁進角時期が大きいときに、フリクションが大きいとして始動回転数が高くなるように補正する。
ここで、上述した実施例６の内燃機関の始動装置における停止制御及び再始動制御について、図１３のフローチャートに基づいて詳細に説明する。
図１及び図１３に示すように、ステップＳ１１１にて、ＥＣＵ５１は、車両の運転中にエンジン１０の自動停止条件が成立したかどうかを判定し、エンジン１０の自動停止条件が成立したと判定されると、ステップＳ１１２に移行し、ここで、エンジン１０を停止する。
ステップＳ１１３では、エンジン再始動条件が成立したかどうかを判定し、エンジン１０の再始動条件が成立したと判定されると、ステップＳ１１４にて、エンジン１０の再始動前に、クランク角センサ５７の検出結果に基づいて膨張行程で停止している気筒を判定する。そして、ステップＳ１１５にて、膨張行程で停止している気筒の停止位置が始動不能領域であるＴＤＣ近傍にないと判定され、ステップＳ１１６にて、膨張行程で停止している気筒の停止位置が始動不能領域である排気弁２２の開放領域にないと判定され、ステップＳ１１７にて、圧縮行程で停止している気筒の停止位置が始動不能領域であるＴＤＣ近傍にないと判定されたら、ステップＳ１１８以降にて、エンジン１０の再始動時に、膨張行程及び圧縮行程で停止している各気筒に対して燃料噴射及び点火を実行すると共に、スタータモータ５０により着火始動をアシストする。
即ち、ステップＳ１１８にて、膨張行程で停止している気筒に対して燃料噴射と点火を実行することで燃焼が開始され、その爆発力によりピストン１４が下降してクランクシャフト１６が回転を開始する。ステップＳ１１９では、膨張行程で停止している気筒に対する着火始動から所定時間の経過後にスタータモータ５０による始動を開始する。続いて、ステップＳ１２０にて、圧縮行程で停止している気筒の所定時期に、この気筒に対して燃料噴射と点火を実行することで燃焼が開始されて爆発力を得て、クランクシャフト１６を回転し続ける。このように各気筒での爆発力が所定時間継続されると共に、スタータモータ５０から付与される駆動力によりエンジン１０が再始動される。
その後、ステップＳ１２１にて、ＥＣＵ５１は、エンジン冷却水温と吸気弁２１の進角時期に基づいてスタータモータ５０の始動回転数を補正する。この場合、例えば、エンジン冷却水温と吸気弁進角時期が予め設定された所定の適正範囲にあるときには、フリクションが小さいとして始動回転数は補正しない。そして、エンジン冷却水温と吸気弁進角時期が適正範囲より高いときには、始動回転数が高くなるように補正する。一方、エンジン冷却水温と吸気弁進角時期が適正範囲より低いときには、始動回転数が低くなるように補正する。そして、ステップＳ１２２では、エンジン回転数がこの始動回転数以上まで上昇したと判定されたら、ステップＳ１２３にて、スタータモータ５０による始動を終了する。
一方、ステップＳ１１７にて、圧縮行程で停止している気筒の停止位置が始動不能領域であるＴＤＣ近傍にあると判定されたら、ステップＳ１２４にて、エンジン１０の再始動時に、膨張行程で停止している各気筒に対して燃料噴射及び点火を実行し、圧縮行程で停止している各気筒に対して燃料噴射及び点火を停止する。そして、ステップＳ１２５にて、膨張行程で停止している気筒に対する着火始動から所定時間の経過後にスタータモータ５０による始動を開始する。
また、ステップＳ１１５，Ｓ１１６にて、膨張行程で停止している気筒の停止位置が始動不能領域にあると判定されたら、ステップＳ１２６にて、スタータモータ５０による始動を開始する。続いて、ステップＳ１２７にて、圧縮行程で停止している気筒の停止位置が始動不能領域にないと判定されたら、ステップＳ１２８にて、エンジン１０の再始動時に、膨張行程で停止している各気筒に対して燃料噴射及び点火を停止し、圧縮行程で停止している各気筒に対して燃料噴射及び点火を実行する。
更に、ステップＳ１２７にて、圧縮行程で停止している気筒の停止位置が始動不能領域にあると判定されたら、エンジン１０の再始動時に、膨張行程及び圧縮行程で停止している各気筒に対して燃料噴射及び点火を停止する。
このように実施例６の内燃機関の始動装置にあっては、ＥＣＵ５１は、エンジン１０の再始動時に、膨張行程で停止している気筒に対してインジェクタ４１及び点火プラグ４５による着火始動を行った後に、スタータモータ５０を作動し、エンジン回転数が始動回転数以上となったらスタータモータ５０を停止してエンジン１０を再始動可能とし、この始動回転数をエンジンフリクションとしてのエンジン冷却水温と吸気弁２１の進角時期に基づいて補正するようにしている。
従って、スタータモータ５０の始動回転数を、エンジン冷却水温が低温であるときには高くなるように補正し、また、吸気弁進角時期が大きいときには高くなるように補正するため、エンジン１０は再始動後にストールすることはなく、短時間で確実に再始動することができ、スタータモータ５０の消費電力を低減することができると共に、耐久性を向上することかでき、その結果、エンジン１０の始動性を向上することができる。
図１４は、本発明の実施例７に係る内燃機関の始動装置におけるエンジン停止制御及び始動制御を表すフローチャート、図１５は、エンジン再始動後のエンジン回転数を表すグラフである。なお、本実施例の内燃機関の始動装置における全体構成は、上述した実施例１とほぼ同様であり、図１を用いて説明すると共に、この実施例１で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
実施例７の内燃機関の始動装置が適用されたエンジン１０にあっては、エンジン自動停止機能とエンジン再始動機能を有し、エンジン１０の再始動時に、ＥＣＵ５１は、膨張行程で停止している気筒を判定し、この膨張行程で停止している気筒に対して燃料噴射と点火による着火始動を実行することで燃焼させ、爆発力を得てクランクシャフト１６を駆動し、続いてスタータモータ５０を作動してアシストすることでエンジン１０を再始動するようにしている。
そして、本実施例では、このエンジン１０の再始動時に、膨張行程で停止している気筒に対して着火始動を実行した後、スタータモータ５０を作動させ、エンジン回転数が予め設定された所定の始動回転数以上まで上昇したら、スタータモータ５０を停止するようにしている。ところが、エンジン１０が始動するためには、このエンジン１０がフリクションに打ち勝って回転し続ける必要があり、このフリクションはエンジン１０の停止状態によって変化する。そのため、スタータモータ５０を停止するための始動回転数を規定値にすると、エンジンフリクションが大きいときには、スタータモータ５０を停止した後にエンジン１０がストールしてしまう可能性がある。
そこで、本実施例では、エンジン回転数が所定の始動回転数以上まで上昇したら、スタータモータ５０を一時的に停止し、その後、エンジン回転数が予め設定されたストール回転数以下になったときには、スタータモータ５０を再作動すると共に始動回転数が高くなるように補正する。
ここで、上述した実施例７の内燃機関の始動装置における停止制御及び再始動制御について、図１４のフローチャートに基づいて詳細に説明する。
図１及び図１４に示すように、ステップＳ１３１にて、ＥＣＵ５１は、車両の運転中にエンジン１０の自動停止条件が成立したかどうかを判定し、エンジン１０の自動停止条件が成立したと判定されると、ステップＳ１３２に移行し、ここで、エンジン１０を停止する。ステップＳ１３３では、エンジン再始動条件が成立したかどうかを判定し、エンジン１０の再始動条件が成立したと判定されると、ステップＳ１３４にて、膨張行程で停止している気筒を判定する。そして、ステップＳ１３５にて、膨張行程で停止している気筒の停止位置が始動不能領域であるＴＤＣ近傍にないと判定され、ステップＳ１３６にて、膨張行程で停止している気筒の停止位置が始動不能領域である排気弁２２の開放領域にないと判定され、ステップＳ１３７にて、圧縮行程で停止している気筒の停止位置が始動不能領域であるＴＤＣ近傍にないと判定されたら、ステップＳ１３８に移行する。
ステップＳ１３８では、膨張行程で停止している気筒に対して燃料噴射と点火を実行することで燃焼が開始され、その爆発力によりピストン１４が下降してクランクシャフト１６が回転を開始する。ステップＳ１３９では、膨張行程で停止している気筒に対する着火始動から所定時間の経過後にスタータモータ５０による始動を開始する。続いて、ステップＳ１４０にて、圧縮行程で停止している気筒の所定時期に、この気筒に対して燃料噴射と点火を実行することで燃焼が開始されて爆発力を得て、クランクシャフト１６を回転し続ける。このように各気筒での爆発力が所定時間継続されると共に、スタータモータ５０から付与される駆動力によりエンジン１０が再始動される。
その後、ステップＳ１４１では、エンジン回転数が始動回転数以上まで上昇したかどうかを判定し、始動回転数以上となったら、ステップＳ１４２にて、スタータモータ５０を一時的に停止する。そして、ステップＳ１４３にて、エンジン回転数が予め設定されたストール回転数まで低下したかどうかを判定し、ストール回転数まで低下しなければ、ステップＳ１４４にて、スタータモータ５０による始動を終了する。なお、このストール回転数は、始動回転数より低く、これ以上低下するとスタータモータ５０による再始動時に大きな負荷が作用する回転数である。
一方、ステップＳ１４３にて、エンジン回転数がストール回転数まで低下したら、ステップＳ１４５にて、スタータモータ５０を再始動し、ステップＳ１４６にて、スタータモータ５０の始動回転数が高くなるように補正する。そして、再び、ステップＳ１４１に戻り、エンジン回転数が補正した始動回転数以上まで上昇したかどうかを判定し、始動回転数以上となったら、前述と同様に、ステップＳ１４２にて、スタータモータ５０を一時的に停止する。このステップＳ１４１からステップＳ１４６までの処理を繰り返すことで、エンジン１０を確実に再始動させる。
一方、ステップＳ１３７にて、圧縮行程で停止している気筒の停止位置が始動不能領域であるＴＤＣ近傍にあると判定されたら、ステップＳ１４７にて、エンジン１０の再始動時に、膨張行程で停止している各気筒に対して燃料噴射及び点火を実行し、圧縮行程で停止している各気筒に対して燃料噴射及び点火を停止する。そして、ステップＳ１４８にて、膨張行程で停止している気筒に対する着火始動から所定時間の経過後にスタータモータ５０による始動を開始する。
また、ステップＳ１３５，Ｓ１３６にて、膨張行程で停止している気筒の停止位置が始動不能領域にあると判定されたら、ステップＳ１４９にて、スタータモータ５０による始動を開始する。続いて、ステップＳ１５０にて、圧縮行程で停止している気筒の停止位置が始動不能領域にないと判定されたら、ステップＳ１５１にて、エンジン１０の再始動時に、膨張行程で停止している各気筒に対して燃料噴射及び点火を停止し、圧縮行程で停止している各気筒に対して燃料噴射及び点火を実行する。
更に、ステップＳ１５０にて、圧縮行程で停止している気筒の停止位置が始動不能領域にあると判定されたら、エンジン１０の再始動時に、膨張行程及び圧縮行程で停止している各気筒に対して燃料噴射及び点火を停止する。
ここで、エンジン１０の再始動時におけるエンジン回転数について説明する。図１５に示すように、時間ｔ1にて、膨張行程で停止している気筒に対して着火始動が実行され、時間ｔ2にて、スタータモータ５０の作動指令が出力されると、エンジン１０が再始動してエンジン回転数が上昇する。そして、時間ｔ3にて、エンジン回転数が始動回転数ＮE1になると、スタータモータ５０の停止指令が出力されて停止する。その後、図１５に二点鎖線で示すように、エンジン回転数がアイドル回転数ＮIまで上昇すれば、スタータモータ５０による始動を完全に終了する。ところが、時間ｔ4にて、図１５に実線で示すように、エンジン回転数が低下してストール回転数ＮSより低くなったら、スタータモータ５０の作動指令を再度出力し、エンジン１０を再始動してエンジン回転数を上昇させる。そして、時間ｔ5にて、エンジン回転数が補正された始動回転数ＮE2になると、スタータモータ５０の停止指令が出力されて停止する。その後、エンジン回転数がアイドル回転数ＮIまで上昇すれば、スタータモータ５０による始動を完全に終了する。
このように実施例７の内燃機関の始動装置にあっては、ＥＣＵ５１は、エンジン１０の再始動時に、膨張行程で停止している気筒に対してインジェクタ４１及び点火プラグ４５による着火始動を行った後に、スタータモータ５０を作動し、エンジン回転数が始動回転数以上となったらスタータモータ５０を停止し、その後、エンジン回転数が低下してストール回転数より低くなったら、スタータモータ５０を再び作動すると共に、始動回転数が高くなるように補正するようにしている。
従って、エンジン回転数が始動回転数以上となってスタータモータ５０を停止した後、エンジン回転数が低下してストール回転数より低くなったときには、スタータモータ５０を再び作動すると共に、この始動回転数を補正するため、エンジン１０は再始動後にストールすることはなく、短時間で確実に再始動することができ、スタータモータ５０の消費電力を低減することができると共に、耐久性を向上することかでき、その結果、エンジン１０の始動性を向上することができる。
なお、上述した各実施例では、エンジン１０を再始動するときに、膨張行程で停止している気筒の燃焼室１８に対して燃料を噴射すると共に、点火することで燃焼させるようにしている。この場合、停止クランク角度及びエンジン冷却水温、更に、クランクケース内圧に基づいて燃料噴射量を設定するとよい。即ち、停止クランク角度により燃焼室１８の容積がわかり、エンジン冷却水温により空気密度がわかり、クランクケース内圧により筒内圧がわかるため、これらのデータにより最適な燃料噴射量を設定することができる。
また、上述した各実施例では、本発明の内燃機関の始動装置を、エンジン１０が自動停止したときの再始動装置として適用したが、エンジン１０が完全に停止した状態から、イグニッションキースイッチの操作により始動する始動装置としても適用することができる。
そして、上述した各実施例では、本発明の内燃機関の始動装置を筒内噴射式の４気筒エンジンに適用して説明したが、この形式のエンジンに限らず、６気筒エンジンや直列型またはＶ型エンジンに適用することもできる。
以上のように、本発明に係る内燃機関の始動装置は、始動時に膨張行程にある気筒に燃料噴射と点火を行って燃焼による爆発力で始動する内燃機関において、内燃機関の始動状態が始動不能領域にあるときには、着火始動を停止してスタータモータにより再始動するようにしたものであり、筒内噴射式の内燃機関であれば、いずれの種類の内燃機関に用いても好適である。
本発明の実施例１に係る内燃機関の始動装置を表す概略構成図である。 実施例１の内燃機関の始動装置におけるエンジン停止制御および始動制御を表すフローチャートである。 実施例１の内燃機関の始動装置におけるエンジン停止時の気筒内挙動を表す概略図である。 実施例１の内燃機関の始動装置における膨張行程停止気筒のエンジン再始動不能領域を表す概略図エンジン停止時における吸気管負圧に対するスロットル開度を表すグラフである。 実施例１の内燃機関の始動装置における膨張行程停止気筒のエンジン再始動不能領域を表す概略図エンジン停止時における吸気管負圧に対するスロットル開度を表すグラフである。 実施例１の内燃機関の始動装置における圧縮行程停止気筒のエンジン再始動不能領域を表す概略図エンジン停止時における吸気管負圧に対するスロットル開度を表すグラフである。 実施例１の内燃機関の始動装置における圧縮行程停止気筒のエンジン再始動不能領域を表す概略図エンジン停止時における吸気管負圧に対するスロットル開度を表すグラフである。 本発明の実施例２に係る内燃機関の始動装置におけるエンジン停止制御及び始動制御を表すフローチャートである。 エンジン停止後のエンジン冷却水温の変化を表すグラフである。 エンジン停止後の燃料圧力の変化を表すグラフである。 本発明の実施例３に係る内燃機関の始動装置におけるエンジン停止制御及び始動制御を表すフローチャートである。 本発明の実施例４に係る内燃機関の始動装置におけるエンジン停止制御及び始動制御を表すフローチャートである。 エンジン再始動時のクランク角度及びスタータ電流値を表すグラフである。 本発明の実施例５に係る内燃機関の始動装置におけるエンジン停止制御及び始動制御を表すフローチャートである。 エンジン再始動時におけるスタータ作動指令に対するスタータモータの電圧及び電流を表すタイムチャートである。 本発明の実施例６に係る内燃機関の始動装置におけるエンジン停止制御及び始動制御を表すフローチャートである。 本発明の実施例７に係る内燃機関の始動装置におけるエンジン停止制御及び始動制御を表すフローチャートである。 エンジン再始動後のエンジン回転数を表すグラフである。
符号の説明
１０ エンジン
１４ ピストン
１６ クランクシャフト
１８ 燃焼室
１９ 吸気ポート
２０ 排気ポート
２１ 吸気弁
２２ 排気弁
２７ 吸気可変動弁機構
２８ 排気可変動弁機構
３７ 吸気管（吸気通路）
３９ スロットル弁
４０ 電子スロットル装置
４１ インジェクタ（燃料噴射手段、着火始動手段）
４５ 点火プラグ（点火手段、着火始動手段）
５０ スタータモータ
５１ 電子制御ユニット、ＥＣＵ（制御手段、始動不能領域判定手段）
５２ エアフローセンサ
５４ 吸気圧センサ
５５ スロットルポジションセンサ
５７ クランク角センサ（クランク角度検出手段）
５８ 水温センサ
５９ 燃圧センサ

Claims (12)

  1. 燃焼室と、該燃焼室に連通する吸気ポート及び排気ポートと、前記吸気ポート及び前記排気ポートを開閉する吸気弁及び排気弁と、前記燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射手段と、前記燃焼室内の混合気に点火する点火手段と、クランキングを行うスタータモータと、内燃機関のクランク角度を検出するクランク角度検出手段と、前記クランク角度検出手段の検出結果に基づいて膨張行程にある気筒に対して前記燃料噴射手段により燃料噴射を実行すると共に前記点火手段により点火を実行する着火始動手段と、前記内燃機関の始動状態に基づいて該内燃機関が前記着火始動手段による始動不能領域にあるかどうかを判定する始動不能領域判定手段と、前記内燃機関の始動時に前記スタータモータ及び前記着火始動手段を作動すると共に前記始動不能領域判定手段により前記内燃機関の始動状態が始動不能領域にあると判定したときには前記着火始動手段の作動を停止する制御手段とを具えたことを特徴とする内燃機関の始動装置。
  2. 請求項１に記載の内燃機関の始動装置において、前記着火始動手段は、膨張行程にある気筒に対して燃料噴射及び点火を実行した後、後続する気筒に対して圧縮行程で燃料噴射を実行すると共に、圧縮上死点近傍で点火を実行するものであり、前記制御手段は、前記内燃機関の始動時に前記内燃機関の始動状態が始動不能領域にあると判定したとき、前記着火始動手段による膨張行程にある気筒への燃料噴射及び点火と圧縮行程にある気筒への燃料噴射及び点火との少なくともいずれか一方を停止することを特徴とする内燃機関の始動装置。
  3. 請求項１または２に記載の内燃機関の始動装置において、前記始動不能領域判定手段は、膨張行程にある気筒の停止位置が圧縮上死点から圧縮上死点後１０度までの領域にあるときに、始動不能領域にあると判定することを特徴とする内燃機関の始動装置。
  4. 請求項１または２に記載の内燃機関の始動装置において、前記始動不能領域判定手段は、膨張行程にある気筒の停止位置が排気弁の開放領域にあるときに、始動不能領域にあると判定することを特徴とする内燃機関の始動装置。
  5. 請求項１または２に記載の内燃機関の始動装置において、前記始動不能領域判定手段は、圧縮行程にある気筒の停止位置が圧縮上死点前１０度から圧縮上死点近傍までの領域にあるときに、始動不能領域にあると判定することを特徴とする内燃機関の始動装置。
  6. 請求項１から５のいずれか一つに記載の内燃機関の始動装置において、前記始動不能領域判定手段は、前記内燃機関の冷却水温が予め設定された所定温度以下、または、前記燃料噴射手段に連通する燃料系の残圧が予め設定された所定圧力以下であるときに、始動不能領域にあると判定することを特徴とする内燃機関の始動装置。
  7. 請求項１から６のいずれか一つに記載の内燃機関の始動装置において、前記内燃機関の始動時に、前記始動不能領域判定手段により前記内燃機関の始動状態が始動不能領域にないと判定して前記着火始動手段を作動するときに点灯する第１表示手段と、前記始動不能領域判定手段により前記内燃機関の始動状態が始動不能領域にあると判定して前記着火始動手段を停止するときに点灯する第２表示手段とを設けたことを特徴とする内燃機関の始動装置。
  8. 請求項１に記載の内燃機関の始動装置において、前記制御手段は、前記内燃機関の始動時に前記着火始動手段を作動した後、予め設定された所定期間の経過後に前記スタータモータを作動することを特徴とする内燃機関の始動装置。
  9. 請求項１に記載の内燃機関の始動装置において、前記内燃機関の始動時に、前記スタータモータの作動遅れ時間を検出してこの作動遅れ時間に基づいて次回の前記内燃機関の始動時における前記スタータモータの作動開始時間を補正するスタータモータ作動時間補正手段を設けたことを特徴とする内燃機関の始動装置。
  10. 請求項１に記載の内燃機関の始動装置において、前記内燃機関のフリクションを検出するフリクション検出手段を設け、前記制御手段は、前記フリクション検出手段の検出結果に基づいて前記スタータモータを停止する始動回転数を補正可能とし、前記スタータモータ及び前記着火始動手段を作動した後、前記内燃機関の回転数が前記始動回転数以上になったときに前記スタータモータを停止することを特徴とする内燃機関の始動装置。
  11. 請求項１０に記載の内燃機関の始動装置において、前記フリクション検出手段は、前記内燃機関の冷却水温または前記吸気弁の進角時期を検出するものであり、冷却水温が低温または吸気弁進角時期が大きいときにフリクションが大きいとして前記始動回転数を高く補正することを特徴とする内燃機関の始動装置。
  12. 請求項１に記載の内燃機関の始動装置において、前記制御手段は、前記スタータモータ及び前記着火始動手段を作動した後、前記内燃機関の回転数が予め設定された始動回転数以上になったときに前記スタータモータを停止し、該スタータモータの停止後に前記内燃機関の回転数が予め設定されたストール回転数以下になったときには、前記スタータモータを再作動すると共に、前記始動回転数を高く補正することを特徴とする内燃機関の始動装置。
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