JP2007278146A - 内燃機関の始動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関始動時の振動を低減するとともに、失火などの燃焼不良を確実に防ぐことが可能な内燃機関の始動装置を提供する。
【解決手段】内燃機関を電動機でクランキングして始動させる内燃機関の始動装置において、内燃機関始動時の回転数が共振回転数範囲内にあるときに有効圧縮比を共振回転数範囲外に比べて低減させ、共振回転数範囲を越えたときに有効圧縮比を共振回転数範囲内と比べて高く変更する有効圧縮比変更手段（２１２）と、内燃機関の回転数が共振回転数範囲を越えたときに燃焼可否を判断する燃焼可否判断手段（１０４）と、燃焼可否判断が燃焼可能と判断した場合に燃料供給を開始する燃料供給制御装置（１０４）を備える。
【選択図】図４

Description

本発明は内燃機関の始動装置に関し、特に、共振回転数範囲内では、範囲外にあるときに比べて有効圧縮比を下げてトルク変動を低減し、共振回転数範囲通過後に有効圧縮比を共振回転数範囲内のときに比べて高くする内燃機関の始動装置に関する。

従来から、内燃機関の共振回転数範囲内では、共振回転数範囲外のときに比べて有効圧縮比を下げてトルク変動を低減してクランキングによる内燃機関始動時における内燃機関のクランク軸のねじり振動および内燃機関本体の振動の振幅を小さくし、共振回転数範囲通過後に有効圧縮比を共振回転数範囲内のときに比べて高くして、所定回転数で燃焼を開始する内燃機関の始動装置が公知である。
特開２００１−１２３８５７

ところで、有効圧縮比の低減手段として例えばバルブタイミング変更手段を用いる場合、バルブタイミング変更手段が遅角位置から通常位置に戻るまでに時間遅れがあるため、所定回転数に到達しても有効圧縮比が下がったままとなる場合がある。しかし従来は、内燃機関が所定の回転数となったときには、他の条件に関わらず燃焼を開始するので、場合によっては燃焼不良を起こすこともある。特に、低温時や、気圧の低い高地時などは失火を招く可能性もある。

そこで、本発明は、内燃機関始動時の振動を低減するとともに、失火などの燃焼不良を確実に防ぐことが可能な内燃機関の始動装置を提供することを目的とする。

本発明は、以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。

本発明は、内燃機関の始動装置であって、内燃機関（１０１）と、前記内燃機関をクランキングして始動させる電動機（１０２）と、前記電動機に電力を供給する蓄電装置（１０３）と、前記内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段（３０１）と、前記始動時に内燃機関の回転数が共振回転数範囲内にあるときは共振回転数範囲を越えたときに比べて有効圧縮比を低くし、前記内燃機関の回転数が共振回転数範囲を越えたときは燃焼に最適な有効圧縮比となるように前記内燃機関の有効圧縮比を共振回転数範囲内と比べて高く変更する有効圧縮比変更手段（２１２）と、前記内燃機関の回転数が共振回転数範囲を越えたときに燃焼可否を判断する燃焼可否判断手段（１０４）と、該燃焼可否判断手段が燃焼可能と判断した場合に燃料供給を開始する燃料供給制御装置（１０４）とを備える内燃機関の始動装置。

本発明によれば、共振回転数範囲内では共振回転数を越えたときに比べて有効圧縮比を下げてクランキングを行い、共振回転数を越えたときに燃焼可能と判断してから燃料供給を開始するので、始動時の機関振動を低減しつつ、失火などの燃焼不良を防ぐことができる。

（第１実施形態）
以下、図面に基づき本発明の第一実施形態について説明する。

図１は、本発明を適用した内燃機関の始動装置の第一実施形態を示す構成概略図である。

図１は、エンジンを駆動源とする車両の駆動システムであり、１０１はディーゼルエンジン（以下、「エンジン１０１」と称す）、１０２はスタータモータ、１０３はバッテリである。

エンジン１０１は、スタータモータ１０２によって始動される。スタータモータ１０２は、エンジンマウント（図示せず）や駆動系ダンパ（図示せず）の共振帯よりも高い回転数域までエンジン１０１をクランキング可能なものであって、バッテリ１０３によって電力が供給され、駆動される。

エンジン１０１およびバッテリ１０３は、コントローラ１０４によって制御される。

また、エンジン１０１には、トランスミッション１０５を介して、駆動軸１０６が連結されている。トランスミッション１０５は、エンジン１０１の出力回転数およびトルクを変更し、駆動軸１０６に出力する。

図２は、エンジン１０１の構成概略図である。

エンジン１０１は、シリンダ２０２と、ピストン２０３と、吸気通路２０４と、排気通路２０５とを備えている。

シリンダ２０２とピストン２０３によって燃焼室２０６が形成され、燃焼室２０６の頂面中央にはインジェクタ２０７が設けられている。

燃焼室２０６には吸気弁２０８と、排気弁２０９がそれぞれ設けられている。

吸気弁２０８は吸気カム２１０によって開閉駆動される。また、排気弁２０９は排気カム２１１によって開閉駆動される。

吸気カム２１０の回転位相を可変的に制御し、有効圧縮比を変更するために、吸気バルブタイミング変更機構２１２が備えられる。

吸気バルブタイミング変更機構２１２は、油圧ソレノイド（或いは電磁ソレノイド）等のアクチュエータにより、吸気カム２１０の回転位相を変えて、吸気弁２０８の開閉タイミングを可変制御する。

吸気弁２０８の開閉タイミングを変えることによって、吸気行程において燃焼室２０６に流入する空気量を変更し、有効圧縮比を変化させることができる。燃焼室２０６に流入する空気量を変更し、有効圧縮比を変更する手段として、バルブタイミングとバルブ作動角、或いはバルブリフトを同時に可変する公知の機構を用いることができる。

さらに、エンジン１０１は、スタータ１０２の駆動制御、インジェクタ２０７の燃料噴射制御、燃料ポンプ３０６の燃料ポンプ制御、吸気バルブタイミング変更機構２１２の可変動弁制御を行うために、図３に示すような、コントローラ１０４を備える。

コントローラ１０４には、クランク角センサ３０１からのクランク角度信号ＮＥ、燃料圧力センサ３０２からの燃料圧力信号Ｐ＿Ｒａｉｌ、大気圧センサ３０３からの大気圧信号ＰＡ、吸気温センサ３０４からの吸入空気温度信号ＴＡ、水温センサ３０５からの冷却水温度信号ＴＷ、カム角センサ３０７からの動弁作動角信号Ｖ＿Ａｎｇが入力される。

本発明において、コントローラ１０４は、機関の始動時にエンジン回転数が共振帯を越えた後、失火などの燃焼不良を起こさずに燃焼が可能かどうかを判断（燃焼可否判断）してから燃料供給を許可することに特徴がある。

具体的には、車室内のキースイッチに設けられるスタートスイッチからの信号、もしくは、アイドリングストップ制御時に自動的に再始動するための始動信号によって、コントローラ１０４はスタータ１０２に駆動開始指令を出す。スタータ（電動機）１０２が駆動開始指令を受けると、スタータモータ１０２はエンジン１０１をクランキングしながら、エンジンマウントや駆動系ダンパから構成されるエンジン系の共振回転数範囲（以下、「共振帯」と称す）よりも高い域まで回転数を上げる。

このとき、共振帯でのエンジン系の振動を抑制するために、共振帯内では、吸気バルブタイミング変更機構２１２によって有効圧縮比を共振帯外であるときに比べて低くし、トルク変動を抑制する。エンジン回転数が共振帯を通過したら、燃焼可能な有効圧縮比（以下、「燃焼可能有効圧縮比」と称す）になるよう、共振帯内に比べて有効圧縮比を高く変更する。

ここで、共振帯を通過し終えた時点で燃料供給を開始すると、エンジンの環境条件によっては、有効圧縮比が燃焼可能有効圧縮比より低いままの場合があり、失火などの燃焼不良により排気が悪化する。

そこで、本発明では、コントローラ１０４は、エンジン回転数に加えて、燃焼に関与する状態量としての、燃料圧力、大気圧、吸入空気温度、エンジン冷却水温度、バルブタイミング変更機構作動量（有効圧縮比）を検出し、これらの少なくとも一つに基づいて、失火などの燃焼不良を起こさずに燃焼を行うことができるか否かの燃焼可否判断を行い、燃焼可能な場合にはじめて燃料供給を開始することで、燃焼不良を防止するようになっている。

図４はコントローラ１０４による燃焼可否判断のフローチャートである。

図４のフローチャートに従って、本発明における燃焼可否判断について説明する。

このフローはエンジン１０１の始動動作、すなわち、スタータモータ１０２でエンジン１０１をクランキングし、回転を上昇させているときに、一定の微少時間ごと（例えば数ｍｓごと又は１クランク回転ごと）に繰り返し実行される。

まず、ステップＳ４０１において、エンジン回転数ＮＥを読み込み、ステップＳ４０２に進む。

ステップＳ４０２では、大気圧ＰＡ、吸入空気温ＴＡ、エンジン冷却水温ＴＷ、燃料圧力Ｐ＿Ｒａｉｌ、バルブタイミング変更機構作動角Ｖ＿Ａｎｇのうち、いずれか一つを読み込み、ステップＡ１に進む。

ステップＡ１では、ステップＳ４０１で読み込んだエンジン回転数ＮＥと、ステップＳ４０２で読み込んだセンサ値に基づいて、燃焼可否の計算が行われ、燃料供給許可指令もしくは燃料供給禁止指令が出される。

続いて、ステップＳ４０３において、ステップＡ１で出された指令が燃料供給許可指令か否かを判定する。

ステップＡ１で出された指令が燃料供給許可指令の場合は、ステップＳ４０４に進み、燃料供給が開始され、本ルーチンが終了される。

一方、ステップＡ１で出された指令が燃料供給指令ではなく、燃料供給禁止指令であった場合は、ステップＳ４０５に進み、燃料供給は行われずに本ルーチンが終了され、モータ１０２によるクランキングが続けられる。

図５ａは、ステップＳ４０１およびステップＳ４０２で読み込んだ各センサ値に基づいて、ステップＡ１で行う燃焼可否計算のフローチャートである。

図５ａのフローチャートに従って、燃焼可否計算について説明する。

まず、ステップＡ１０１において、ステップＳ４０２で読み込んだセンサ値に対応した状態量の燃焼可否マップ（図５ｂ）を参照し、そのときのエンジン回転数とからエンジン１０１の運転点を求める。

次に、ステップＡ１０２において、ステップＡ１０１で求めた運転点がマップの燃焼可と燃焼不可のどちらの領域に含まれているかを判断する。

運転点が燃焼可の領域に含まれる場合は、ステップＡ１０３に進み、燃料供給許可指令を出し、燃焼が開始されるようにして、本ルーチンを終了させる。

一方、運転点が燃焼不可の領域に含まれる場合は、ステップＡ１０４に進み、燃料供給不可指令を出して本ルーチンを終了させ、燃焼可と判断されるまでスタータモータ１０２によるクランキングを続ける。

図５ｂは、ステップＡ１０１で用いる燃焼可否マップの一例である。

燃焼可否マップは、エンジン回転数ＮＥと、バルブタイミング変更機構作動角Ｖ＿Ａｎｇ、大気圧ＰＡ、エンジン冷却水温度ＴＷ、燃料圧力Ｐ＿Ｒａｉｌ、吸入空気温度ＴＡのいずれかとから構成され、燃焼可領域と燃焼可能不可領域が予め定義されている。

図５ｂ（イ）は、エンジン回転数ＮＥと、バルブタイミング変更機構作動角Ｖ＿Ａｎｇとから構成される燃焼可否マップであり、エンジン回転数が高く、バルブタイミング変更機構作動量Ｖ＿Ａｎｇが進角している、すなわち、有効圧縮比が高い領域が燃焼可領域として定義されている。

図５ｂ（ロ）は、エンジン回転数ＮＥと、大気圧ＰＡとから構成される燃焼可否マップである。このマップにおいては、エンジン回転数および大気圧が高い領域が燃焼可領域として定義されている。

図５ｂ（ハ）は、エンジン回転数ＮＥと、エンジン冷却水温度ＴＷとから構成される燃焼可否マップである。このマップにおいては、エンジン回転数ＮＥおよびエンジン冷却水温度ＴＷが高い領域が燃焼可領域として定義されている。

図５ｂ（二）は、エンジン回転数ＮＥと、燃料圧力Ｐ＿Ｒａｉｌとから構成される燃焼可否マップである。このマップにおいては、エンジン回転数ＮＥおよび燃料圧力Ｐ＿Ｒａｉｌが所定値以上の領域が燃焼可領域として定義されている。

図５ｂ（ホ）は、エンジン回転数ＮＥと、吸入空気温度ＴＡとから構成される燃焼可否マップである。このマップにおいては、エンジン回転数ＮＥおよび吸入空気温度ＴＡが高い領域が燃焼可領域として定義されている。

いまここで、燃焼可否計算の一例を図５ｃに基づいて説明する。

この例では、燃焼可否計算に用いるセンサ値として、バルブタイミング変更機構作動角Ｖ＿Ａｎｇを選択したとする。なお、この例では、バルブタイミング変更機構作動角Ｖ＿Ａｎｇを選択したが、大気圧ＰＡ、エンジン冷却水温度ＴＷ、燃料圧力Ｐ＿Ｒａｉｌ、吸入空気温度ＴＡのいずれかを選択してもよい。

まず、ステップＳ４０１においてエンジン回転数ＮＥが、ステップＳ４０２において、バルブタイミング変更機構作動角Ｖ＿Ａｎｇがそれぞれ読み込まれる。

続いて、ステップＡ１０１において、ステップＳ４０１で読み込んだエンジン回転数（このときの値をＮＥ＿１とする）と、ステップＳ４０２で読み込んだバルブタイミング変更機構作動角Ｖ＿Ａｎｇ（このときの値をＶ＿Ａｎｇ＿１とする）が燃焼可否マップに取り込まれ、運転点Ａが決まる。（図５ｃ）
運転点Ａは、燃焼不可領域に含まれるので、ステップＡ１０２において燃焼不可と判断される。

そして、ステップＡ１０４において燃料供給不可指令が出される。したがって、ステップS４０３の判定では、燃料供給不可指令が出されていると判定され、ステップＳ４０５において燃料供給を禁止して、運転点が燃焼可領域に含まれるまでスタータモータ１０２によるエンジン１０１のクランキングを続けられる。

以上のように、本実施形態によれば、エンジンの始動時に、エンジン回転数が共振帯内の場合は有効圧縮比を低くし、エンジン回転数が共振帯を越えたときはエンジンの有効圧縮比を共振帯内のときに比べて高く変更する一方で、燃料の供給については、燃焼可否判断が燃焼可能と判断した場合のみ燃料供給を開始するので、失火などの燃焼不良により排気が悪化するのを確実に防ぐことができる。

（第二実施形態）
以下、図６から図８に基づき本発明の第二実施形態について説明する。

第二実施形態は、第一実施形態のステップＡ１での燃焼可否計算に補正のフローを加え、燃焼可否判断をより正確に行うことに特徴がある。

図６の燃焼可否判断のフローチャートを参照して燃焼可否判断について説明する。

このフローはエンジン１０１の始動動作、すなわち、スタータモータ１０２でエンジン１０１をクランキングし、回転を上昇させているときに、一定の微少時間ごと（例えば数ｍｓごと又は１クランク回転ごと）に繰り返し実行される。

まず、ステップＳ５０１において、エンジン回転数ＮＥを読み込み、ステップＳ５０２に進む。

ステップＳ５０２では、大気圧ＰＡ、吸入空気温ＴＡ、エンジン冷却水温ＴＷ、燃料圧力Ｐ＿Ｒａｉｌ、バルブタイミング変更機構作動角Ｖ＿Ａｎｇを読み込み、ステップＢ１に進む。

ステップＢ１では、ステップＳ５０１で読み込んだエンジン回転数ＮＥと、ステップＳ５０２で読み込んだセンサ値に基づいて、燃焼可否の計算が行われ、燃料供給許可指令もしくは燃料供給禁止指令が出される。

続いて、ステップＳ５０３において、ステップＢ１で出された指令が燃料供給許可指令か否かを判定する。

ステップＢ１で出された指令が燃料供給許可指令の場合は、ステップＳ５０４に進み、燃料供給が開始され、本ルーチンが終了される。

一方、ステップＢ１で出された指令が燃料供給指令ではなく、燃料供給禁止指令であった場合は、ステップＳ５０５に進み、燃料供給は行われずに本ルーチンが終了され、モータ１０２によるクランキングが続けられる。

図７ａは、ステップＳ５０１およびステップＳ５０２で読み込んだ各センサ値に基づいて、ステップＢ１で実行する燃焼可否計算のフローチャートである。

まず、ステップＢ１０１において、ステップＳ５０１で読み込んだエンジン回転数と、ステップＳ５０２で読み込んだセンサ値のいずれか一つに対応する燃焼可否マップ（一時判断マップ）を参照し、エンジン１０１の運転点を求める。一次判断マップは、第一実施形態で用いた燃焼可否判断マップ（図５ｂ）と同様のマップを使用するが、本実施形態では補正を行うので、補正を行わない第一実施形態の燃焼可否判断マップに比べて燃焼可領域が広くなる。補正判断を行うか否かによって一次判断に用いるマップの特性が変わることの詳細は後述する。

次に、ステップＢ１０２において、ステップＢ１０１で求めた運転点が、マップの燃焼可と燃焼不可のどちらの領域に含まれているかを判断する。（一次判断）
運転点が燃焼可の領域に含まれる場合は、補正判断をすべく、ステップＢ１０３に進む。

一方、運転点が燃焼不可の領域に含まれる場合は、ステップＢ１０６に進み、燃料供給不可指令を出し、スタータモータ１０２によるクランキングを続ける。

ステップＢ１０３では、ステップＢ１０１で読み込んだ一つのセンサ値とは異なるセンサ値に対応する燃焼可否マップ（補正判断マップ、例えば図７ｂ）を取り込み、そのときの回転数とに基づいてエンジン１０１の運転点を求める。

続いて、ステップＢ１０４において、ステップＢ１０３で求めた運転点が、補正判断マップの燃焼可と燃焼不可のどちらの領域に含まれているかを判断する。なお、この補正判断については後で詳しく説明する。

運転点が燃焼可の領域に含まれる場合は、ステップＢ１０５に進み、燃料供給許可指令を出し、燃焼が開始されるようにして、本ルーチンを終了させる。

一方、運転点が燃焼不可の領域に含まれる場合は、ステップＢ１０６に進み、燃料供給不可指令を出して本ルーチンを終了させ、燃焼可と判断されるまでスタータモータ１０２によるクランキングを続ける。

図７ｂは、ステップＢ１０３で用いる補正判断マップの一例である。

補正判断マップは、バルブタイミング変更機構作動角Ｖ＿Ａｎｇ、大気圧ＰＡ、エンジン冷却水温度ＴＷ、燃料圧力Ｐ＿Ｒａｉｌ、吸入空気温度ＴＡの中から２つを組み合わせて構成されるマップであり、燃料可領域と燃焼不可領域が予め定義されている。

図７ｂ（イ）は、冷却水温度ＴＷと、バルブタイミング変更機構作動角Ｖ＿Ａｎｇとから構成される補正判断マップである。このマップは、冷却水温度ＴＷが高く、また、バルブタイミング変更機構作動角Ｖ＿Ａｎｇが進角している、すなわち、有効圧縮比が高い領域が燃焼可領域として定義されている。

図７ｂ（ロ）は、吸入空気温度ＴＡと、バルブタイミング変更機構作動角Ｖ＿Ａｎｇとから構成される補正判断マップである。このマップは、吸入空気温度ＴＡが高く、また、バルブタイミング変更機構作動角Ｖ＿Ａｎｇが進角している、すなわち、有効圧縮比が高い領域が燃焼可領域として定義されている。

図７ｂ（ハ）は、吸入空気温度ＴＡと、大気圧ＰＡとから構成される補正判断マップである。このマップは、吸入空気温度ＴＡおよび大気圧ＰＡが高い領域が燃焼可領域として定義されている。

なお、補正判断マップは、図７ｂに示したマップ以外にも、バルブタイミング変更機構作動角Ｖ＿Ａｎｇ、大気圧ＰＡ、エンジン冷却水温度ＴＷ、燃料圧力Ｐ＿Ｒａｉｌ、吸入空気温度ＴＡの中から補正に使用するセンサ値を選択して同様のマップを作成し、補正判断に使用することができる。

次に、第二実施形態における燃焼可否判断の一例を図７ｃに基づいて説明する。

この例では、エンジン回転数ＮＥに加えて燃焼可否判断に用いるセンサ値として、一次判断用にバルブタイミング変更機構作動角Ｖ＿Ａｎｇを、補正判断用に吸入空気温度ＴＡを選択したとする。

なお、この例ではバルブタイミング変更機構作動角Ｖ＿Ａｎｇと吸入空気温度ＴＡを選択したが、大気圧ＰＡ、吸入空気温度ＴＡ、エンジン冷却水温度ＴＷ、燃料圧力Ｐ＿Ｒａｉｌ、バルブタイミング変更機構作動角Ｖ＿Ａｎｇのいずれを選択してもよい。

まず、ステップＳ５０１においてエンジン回転数が、ステップＳ５０２においてバルブタイミング変更機構作動角Ｖ＿Ａｎｇと吸入空気温度ＴＡがそれぞれ読み込まれる。

続いて、ステップＢ１０１において、ステップＳ５０１で読み込んだエンジン回転数（このときの値をＮＥ＿３とする）と、ステップＳ５０２で読み込んだバルブタイミング変更機構作動角Ｖ＿Ａｎｇ（このときの値をＶ＿Ａｎｇ＿３とする）が一次判断マップに取り込まれ、運転点Ｄが決まる。（図７ｃ（イ））
運転点Ｄは燃焼可領域に含まれるので、ステップＢ１０２において燃焼可と判断され、ステップＢ１０３に進む。

ステップＢ１０３では、ステップＳ５０２で読み込んだバルブタイミング変更機構作動角Ｖ＿Ａｎｇ（値は一次判断時と同じＶ＿Ａｎｇ＿３）と吸入空気温度ＴＡ（このときの値をＴＡ＿３とする）が補正判断マップに取り込まれ、運転点Ｅが決まる。（図７ｃ（ロ））
運転点Ｅは燃焼不可領域に含まれるので、ステップＢ１０４において燃焼不可と判断され、ステップＢ１０６に進む。

ステップＢ１０６では、燃料供給禁止指令が出され、運転点が燃焼可領域に含まれるまで、スタータモータ１０２によるエンジン１０１のクランキングが続けられる。

なお、本実施形態では補正判断を一回のみ行っているが、補正判断は、一つのセンサ値に基づいて一回のみ行うのでも、異なる複数のセンサ値に基づいて複数回行うのでもよい。例えば、一次判断をエンジン回転数ＮＥと大気圧ＰＡで行った後、補正判断を吸入空気温度ＴＡのみに基づいて一回だけ行ってもよいし、吸入空気温度ＴＡと冷却水温度ＴＷとバルブタイミング変更機構作動角Ｖ＿Ａｎｇに基づいて三回行ってもよい。

補正判断を行うか否か、また、補正判断を何回行うかによって、一次判断に用いるマップの特性が変わる。すなわち、補正判断を行わず、一次判断のみで燃焼可否を判断する場合は、一次判断に用いるマップの燃焼可能範囲を補正判断を行う場合より狭く設定して燃焼可能と判断される条件を厳しくし、補正がないことによって燃焼不良が起こらないようにする。

例えば、図７（イ）（ロ）のマップを用い、一次判断をバルブタイミング変更機構作動角Ｖ＿Ａｎｇに基づいて、補正判断を吸入空気温度ＴＡに基づいて燃焼可否判断を行った先の例を、補正判断なしで燃焼可否を判断した場合を考える。このとき、もし補正判断を行わない場合にも、補正判断と行う場合と同じく図７ｃ（イ）のマップを燃焼可否判断に用いると、一次判断で燃焼可能と判断され、補正判断を行わないので、最終的にも燃焼可能と断定される。しかし、実際には吸入空気温度ＴＡが低く、燃焼不良を起こす可能性があるので、燃焼可能と断定されるのは望ましくない。よって、補正判断を行わず、一次判断のみで燃焼可否を判断する場合は、図７ｃ（ハ）に示すように、一次判断に用いるマップの燃焼可能範囲を補正判断を行う場合よりも狭く設定する必要がある。

図８ａおよび図８ｂは、本発明の第二実施形態による内燃機関の始動装置の動作を示すタイミングチャートである。

図８ａおよび図８ｂに基づいて内燃機関の始動装置の動作について説明する。

図８ａ（イ）は吸入空気温度ＴＡが常温の場合、図８ｂ（イ）は吸入空気温度ＴＡが低温の場合のタイミングチャートであり、それぞれ燃焼可否の一次判断にバルブタイミング変更機構作動角Ｖ＿Ａｎｇを用い、補正判断に吸入空気温度ＴＡを用いているとする。

まず、図８ａに基づいて、吸入空気温度ＴＡが常温の場合の内燃機関の始動装置の動作について説明する。

図８ａ（ロ）は図８ａ（イ）の燃焼可否判断の一次判断で用いた一次判断マップである。また、図８ａ（ロ）は図８ａ（イ）の燃焼可否判断の一次判断で用いた補正判断マップである。

図８ａ（イ）の時刻ｔ０において、エンジン１０１の始動が開始される。エンジン１０１はエンジン回転数が共振帯を超え、燃焼可能回転数に達するまでスタータモータ１０２によってクランキングされる。このとき、共振帯でのエンジン系の振動を抑えるために、コントローラ１０４により、有効圧縮比が燃焼可能有効圧縮比より低くなるよう、バルブタイミング変更作動量が設定される。

時刻ｔ０における一次判断マップ上の運転点は、図８ａ（ロ）に示すように運転点Ｆとなり、燃焼不可領域に含まれるので、燃焼不可と判断され、燃料供給は行われない。

時刻ｔ０から時刻ｔ１までの間は、有効圧縮比は変更されず、エンジン回転数が上昇していくので、一次判断マップ上の運転点は、運転点Ｆ（時刻ｔ０）から運転点Ｇ（時刻ｔ１）へと移行する。この間、運転点は常に燃焼不可領域に含まれているので、燃焼不可と判断され、燃料供給は行われない。

時刻ｔ１でエンジン回転数が共振帯を通過し終わると、有効圧縮比が燃焼可能有効圧縮比になるよう、バルブタイミング変更機構への作動量変更指令が出される。しかし、バルブタイミング変更機構の動作が遅いので、燃焼可能有効圧縮比への作動量変更の指令を受けて（時刻ｔ１）から実際にバルブタイミング変更機構の作動角が変更され始めるのは、時刻ｔ３においてである。したがって、時刻ｔ０から時刻ｔ３までの間は、有効圧縮比は低いまま保たれる。

エンジン回転数は時刻ｔ１以降も上昇していき、一次判断マップ上の運転点は運転点Ｇから移行し、時刻ｔ２において運転点Ｈに達する。運転点Ｈは、燃焼可領域に含まれるので、燃焼可と判断される。

時刻ｔ２において一次判断で燃焼可と判断されると、吸入空気温度ＴＡによる補正判断が行われる。補正判断には、図８ａ（ハ）の補正判断マップが用いられる。

時刻ｔ０から時刻ｔ２において、吸入空気温度ＴＡは常温ＴＡ＿４であり、有効圧縮比は変化しないので、補正判断上の運転点はＩとなる。運転点Ｉは燃焼可領域に含まれるので、時刻ｔ２において一次判断で燃焼可と判断された後、補正判断でも燃焼可と判断されるので、最終的に時刻ｔ２において燃料供給許可指令が出され、エンジンの燃焼が開始される。

次に、図８ｂに基づいて、吸入空気温度ＴＡが低温の場合の内燃機関の始動装置の動作について説明する。

図８ｂ（ロ）は図８ｂ（イ）の燃焼可否判断の一次判断で用いた一次判断マップである。また、図８ｂ（ロ）は図８ｂ（イ）の燃焼可否判断の補正判断で用いた補正判断マップである。

図８ｂ（イ）の時刻ｔ０において、エンジン１０１の始動が開始される。エンジン１０１はエンジン回転数が共振帯を超え、燃焼可能回転数に達するまでスタータモータ１０２によってクランキングされる。このとき、共振帯でのエンジン系の振動を抑えるために、コントローラ１０４により、有効圧縮比が燃焼可能有効圧縮比より低くなるよう、バルブタイミング変更作動量が設定される。

時刻ｔ０における一次判断マップ上の運転点は図８ｂ（ロ）に示すように運転点Ｊとなり、燃焼不可領域に含まれるので、燃焼不可と判断され、燃料供給は行われない。

時刻ｔ０から時刻ｔ１までの間は、有効圧縮比は変更されず、エンジン回転数が上昇していくので、一次判断マップ上の運転点は、運転点Ｊ（時刻ｔ０）から運転点Ｋ（時刻ｔ１）へと移行する。この間、運転点は常に燃焼不可領域に含まれているので、燃焼不可と判断され、燃料供給は行われない。

時刻ｔ１でエンジン回転数が共振帯を通過し終わると、有効圧縮比が燃焼可能有効圧縮比（バルブタイミング変更機構作動量Ｖ＿Ａｎｇ＿５）になるよう、バルブタイミング変更機構への作動量変更指令が出される。しかし、バルブタイミング変更機構の動作が遅いので、燃焼可能有効圧縮比への作動量変更の指令を受けて（時刻ｔ１）から実際にバルブタイミング変更機構の作動角が変更され始めるのは、時刻ｔ３においてである。したがって、時刻ｔ０から時刻ｔ３までの間は、有効圧縮比は低いまま保たれる。

エンジン回転数は時刻ｔ１以降も上昇していき、一次判断マップ上の運転点は運転点Ｋから移行し、時刻ｔ２において運転点Ｌに達する。運転点Ｌは、燃焼可領域に含まれるので、一次判断では燃焼可と判断される。

時刻ｔ２において一次判断で燃焼可と判断されると、吸入空気温度ＴＡによる補正判断が行われる。補正判断には、図８ｂ（ハ）の補正判断マップが用いられる。

時刻ｔ０から時刻ｔ２において、吸入空気温度ＴＡは低温ＴＡ＿５であり、有効圧縮比は変化しないので、補正判断上の運転点はＰとなる。運転点Ｐは燃焼不可領域に含まれるので、時刻ｔ２における補正判断の結果は燃焼不可となる。したがって、時刻ｔ２においては、一次判断で燃焼可と判断されたが、補正判断で燃焼不可と判断されたので、燃料供給は行われない。

時刻ｔ２から時刻ｔ３までは、有効圧縮比は低いままで、エンジン回転が上昇していくので、一次判断マップ上の運転点は運転点Ｌ（時刻ｔ２）から運転点Ｍ（時刻ｔ３）へと移行し、この間燃焼可領域に含まれる。一方、補正判断マップ上の運転点は、運転点Ｐのまま変わらず、燃焼不可領域に含まれる。

したがって、時刻ｔ２から時刻ｔ３までは一次判断においては燃焼可だと判断されるが、補正判断においては燃焼不可だと判断されるので、燃料供給は行われない。

時刻ｔ３において、バルブタイミング変更機構作動角Ｖ＿Ａｎｇが変更され始め、時刻ｔ３以降、有効圧縮比が高くなっていく。このとき、一次判断マップ上では、運転点は運転点Ｍ（時刻ｔ３）から有効圧縮比が高くなる方向へと移行し、時刻ｔ４において運転点Ｎとなる。この間、一次判断マップ上の運転点は、燃焼可領域に含まれる。

一方、補正判断マップ上では、運転点が運転点Ｐから有効圧縮比が高くなる方向へと移行し、時刻ｔ４において運転点Ｑとなり、燃焼可領域に含まれる。

したがって、時刻ｔ４において、運転点が一次判断マップ上と補正判断マップ上の両方で燃焼可領域に含まれるので、燃焼可と判断され、燃料供給が開始される。

以上のように、本実施形態によれば、燃焼可否判断を一次判断と補正判断とで行い、一次判断の判断結果を、一次判断に使用しなかった燃焼に関与する状態量に基づいて判断を行う補正判断の結果によって補正するので、より厳密に燃焼可否を判断することができる。

（第三実施形態）
図９から図１３に基づき本発明の第三実施形態について説明する。

この実施形態では、エンジン始動開始時から燃焼可能となるまでの時間を推定し、その推定結果に応じてエンジン始動時におけるクランキング用電動機の回転上昇率を変更することに特徴がある。

まず、図９を参照して、本発明が適用されるハイブリッド駆動システムの構成概略を説明する。

このハイブリッド駆動システムは、エンジン６０１、モータジェネレータ６０２（以下、「モータ２０２」と称す）、トランスミッション６０５、駆動軸６０６、第一クラッチ６０７、第二クラッチ６０８から構成されるパワートレインを持つ。

エンジン６０１は、図２に示す第一実施形態のエンジン１０１と同じ構成である。

エンジン６０１には、クラッチ６０７を介して、モータ６０２が連結されている。エンジン６０１とモータ６０２の動力伝達は、クラッチ６０７によって断接可能となっている。

さらに、モータ６０２には、クラッチ６０８を介してトランスミッション６０５が連結され、トランスミッション６０５に駆動軸６０６が連結されている。モータ６０２とトランスミッション６０５の動力伝達は、クラッチ６０８によって断接可能となっている。

エンジン６０１はＥＣＭ６０４によって、モータ６０２はＭＣ（Ｍｏｔｏｒ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）６０９によってそれぞれ制御される。また、ＥＣＭ６０４、ＭＣ６０９、第一クラッチ６０７および第二クラッチ６０８はＨＣＭ（Ｈｙｂｒｉｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｍｏｄｕｌｅ）６１０によって統括制御される。

第一クラッチ６０７および第二クラッチ６０８のＨＣＭ６１０による締結/解放制御により、エンジン６０１のみによる走行、モータ６０２のみによる走行、エンジン６０１とモータ６０２の両方による走行、エンジン６０１によるモータ６０２の発電、駆動軸６０６によるモータ６０２の発電（駆動軸２０６からの回生）を選択することができる。エンジン６０１の始動は、クラッチ６０７を締結し、モータジェネレータ６０２によって行われる。

モータ６０２は、インバータ６１１により駆動される。インバータ６１１はバッテリ６０３に接続されており、モータ６０２が発電機として機能するときはモータ６０２の交流発電電力を直流電力に変換してバッテリ６０３を充電するとともに、モータ６０２を電動機として使用するときは、ＭＣ６０９からの指令によりバッテリ６０３の直流電力を交流電力に変換してモータ６０２へ供給する。バッテリ６０３には、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、鉛電池などの各種電池や、電気二層キャパシタいわゆるパワーキャパシタを用いることもできる。

次に、第三実施形態制御システムブロック図である図１０に基づいて、制御概要を説明する。

第三実施形態は、エンジン始動開始時から燃焼可能となるまでの時間を推定し、その推定結果に応じてエンジン始動時の回転上昇率を変更することに特徴がある。

ＨＣＭ６１０には、クランク角センサ３０１からのクランク角度信号ＮＥ、燃料圧力センサ３０２からの燃料圧力信号Ｐ＿Ｒａｉｌ、大気圧センサ３０３からの大気圧信号ＰＡ、吸気温センサ３０４からの吸入空気温度ＴＡ、水温センサ３０５からの冷却水温度信号ＴＷ、バッテリセンサ７０１からのバッテリ充電状態ＳＯＣ、油温センサ７０２からの潤滑油温度ＴＯが入力される。

また、ＨＣＭ６１０は、ＭＣ６０２へ、モータ目標トルクおよび目標回転速度を送信する。

さらに、ＨＣＭ６１０は、ＥＣＭ６０４へエンジン目標トルクおよび過変動弁目標作動角信号を送る。また、クラッチ６０７および６０８へクラッチ制御信号を送る。

ＥＣＭ６０４には、吸気バルブタイミング変更機構のカムセンサ３０８からの動弁作動角信号Ｖ＿Ａｎｇが入力される。また、ＥＣＭ６０４は、インジェクタ７の燃料噴射制御、燃料ポンプ３０６の燃料ポンプ制御、吸気バルブタイミング変更機構２１２の可変動弁制御を行う。

インバータ６１１は、ＭＣ６０９からエンジン駆動開始指令を受けると、モータ６０２によるエンジン６０１のクランキングを開始する。

エンジン６０１の始動時には、まず、ＨＣＭ６１０が燃料圧力Ｐ＿Ｒａｉｌ、大気圧ＰＡ、吸入空気温度ＴＡ、冷却水温度ＴＷ、潤滑油温ＴＯなどから、始動開始時から燃焼可能となるまでの時間を推定する（初爆所要時間推定）。推定結果が所定時間を超える場合は、クランキング時の回転上昇率を修正し、燃焼開始を早期化する。

クランキング時の回転上昇率修正は、モータ６０２のクランキングトルクを修正することによって行う。このとき、ＨＣＭ６１０はバッテリ６０３の蓄電状態ＳＯＣを読み込み、バッテリ６０３のＳＯＣから限界クランキングトルクを算出し、クランキングトルクの修正上限を限界クランキングトルクまでとし、バッテリ６０３の過放電による性能低下、および過大なトルク発生に伴うショックや，過大な電気負荷に伴う破損などを防止する。

図１１はＨＣＭ６１０による初爆所要時間推定およびクランキングトルク修正のフローチャートである。

図１１のフローチャートに従って、本発明における初爆所要時間推定およびクランキングトルク修正について説明する。

このフローは、エンジン始動開始前に実行され、例えば、第一実施形態の燃焼可否判断のフロー（図４）や第二実施形態の燃焼可否判断のフロー（図６）に加え、その前に実行される。

まず、ステップＳ８０１で、大気圧ＰＡ、吸入空気温ＴＡ、潤滑油温ＴＯ、エンジン冷却水温ＴＷ、燃料圧力Ｐ＿Ｒａｉｌ、バッテリ充電状態ＳＯＣ、バルブタイミング変更手段作動量Ｖ＿Ａｎｇを読み込む。次に、ステップＳ８０２に進む。

ステップＳ８０２では、モータ６０２の目標クランキングトルクＴ＿ＭＳｔを所定値Ｔ＿ＭＳｔ０に設定する。所定値Ｔ＿ＭＳｔ０は、予め定めた標準状態でのクランキングトルクである。

次に、ステップＣ１において、ステップＳ８０１で読み込んだ情報を基に、燃焼可能となるまでの初爆所要時間Ｔ＿Ｓｔを求める。初爆所要時間推定の詳細は後述する。

続いて、ステップＳ８０３では、ステップＣ１で求めた初爆所要時間Ｔ＿Ｓｔが所定時間Ｔ＿Ｓｔ０を超えているか否かを判定する。所定時間Ｔ＿Ｓｔ０は、標準状態での初爆までにかかる必要時間に相当する。

初爆所要時間Ｔ＿Ｓｔが所定時間Ｔ＿Ｓｔ０を超えている場合は、燃焼開始を早期化するべくクランキングによるエンジンの回転数上昇率を高めるため、ステップＳ８０４に進む。

一方、初爆所要時間Ｔ＿Ｓｔが所定時間Ｔ＿Ｓｔ０以下の場合は、エンジンの回転上昇率はそのままでよいので、ステップＳ８０８に進む。

ステップＳ８０４では、限界クランキングトルクＴＴ＿Ｍｈｉｇｈを求める。限界クランキングトルクは、ステップＳ８０１で読み込んだバッテリの充電状態ＳＯＣから、マップ（図１２ｂ（ヘ））に従って求められる。限界クランキングトルクを求めたら、ステップＳ８０５に進む。

ステップＳ８０５では、修正クランキングトルクＴＴ＿ＭＳｔを求める。修正クランキングトルクは、ステップＣ１で求めた初爆所要時間から、マップ（図１２ｂ（ト））に従って求められる。

次に、ステップＳ８０６において、ステップＳ８０５で求めた修正クランキングトルクが、ステップＳ８０４で求めた限界クランキングトルク以下であるか否かを判定する。すなわち、クランキングトルクの修正上限はバッテリ６０３の残量に応じて決まる限界クランキングトルクまでとし、バッテリ６０３の過放電による性能低下、および過大なトルク発生に伴うショックや過大な電気負荷に伴う破損などを防止する。

修正クランキングトルクが限界クランキングトルク以下である場合は、ステップＳ８０７に進み、目標クランキングトルクを修正クランキングトルクに変更し、フローを終了する。

一方、修正クランキングトルクが限界クランキングトルクより大きい場合は、ステップＳ８０８に進み、目標クランキングトルクを限界クランキングトルクに変更し、フローを終了する。

図１２ａは、ステップＳ８０１で読み込んだセンサ値とステップＳ８０２で設定した目標クランキングトルクＴ＿ＭＳｔに基づいて、ステップＣ１で行う初爆所要時間計算のフローチャートである。

図１２ａのフローチャートに従って、初爆所要時間計算について説明する。

まず、ステップＣ１０１において、ステップＳ８０１で読み込んだセンサ値の中から一つを選択し、ステップＳ８０２で設定した目標クランキングトルクＴ＿ＭＳｔとから初爆所要時間マップ（図１２ｂ（イ））を参照して、初爆所要時間Ｔ＿Ｓｔを求める。初爆所要時間マップの詳細は後述する。

次に、ステップＣ１０２において、ステップＣ１０１で選択したセンサ値以外のステップＳ８０１で読み込んだセンサ値で、ステップＣ１０１で求めた初爆所要時間Ｔ＿Ｓｔを補正するかどうかを判断する。

初爆所要時間Ｔ＿Ｓｔを補正しない場合は、本ルーチンを終了させ、Ｃ１０１で求めた初爆所要時間Ｔ＿ＳｔをステップＳ８０５における修正クランキングトルクの計算に使用する。

一方、初爆所要時間Ｔ＿Ｓｔを補正する場合は、ステップＣ１０３に進む。

ステップＣ１０３では、補正マップから補正量ｘが求められる。前記補正の判断および補正マップの詳細は後述する。

続いて、ステップＣ１０４において、ステップＣ１０１で求めた初爆所要時間Ｔ＿ＳｔにステップＣ１０３で求めた補正量ｘをかけて、初爆所要時間Ｔ＿Ｓｔを補正し、本ルーチンを終了させる。

図１２ｂは、ステップＣ１の初爆所要時間計算フローにおいて使用するマップの一例である。

図１２ｂ（イ）は、ステップＳ８０２において初爆所要時間Ｔ＿Ｓｔを求めるのに使用する初爆所要時間マップである。

このマップは、バルブタイミング変更機構作動角Ｖ＿Ａｎｇと、目標クランキングトルクＴ＿ＭＳｔとから構成されており、バルブタイミング変更機構作動角Ｖ＿Ａｎｇが遅いほど、すなわち、有効圧縮比が小さいほど、また、目標クランキングトルクＴ＿ＭＳｔが小さいほど初爆所要時間Ｔ＿Ｓｔが大きいと判断される。

なお、このマップでは、センサ値としてバルブタイミング変更機構作動角Ｖ＿Ａｎｇを選択したが、バルブタイミング変更機構作動角Ｖ＿Ａｎｇ、吸気温ＴＡ、潤滑油温ＴＯ、エンジン冷却水温ＴＷ、大気圧ＰＡのいずれを選択してもよく、選択したセンサ値と、目標クランキングトルクＴ＿Ｍｓｔとから構成されるマップに基づいて初爆所要時間Ｔ＿Ｓｔを求める。

図１２ｂ（ロ）〜（ホ）は、ステップＣ１０３において補正量を求めるのに使用する補正マップである。

図１２ｂ（ロ）は、エンジン冷却水温度ＴＷと、初爆所要時間補正量ｘとから構成される補正マップである。このマップでは、冷却水温ＴＷが相対的に低く、所定値ＴＷ＿０以下の場合は、冷却水温ＴＷが小さいほど初爆所要時間補正量ｘが大きく設定される。また、冷却水温ＴＷが相対的に高く、所定値ＴＷ＿０より高い場合は、初爆所要時間補正量ｘは一定値１．０に設定される。

図１２ｂ（ハ）は、吸入空気温度ＴＡと、初爆所要時間補正量ｘとから構成される補正マップである。このマップでは、吸入空気温度ＴＡが相対的に低く、所定値ＴＡ＿０以下の場合は、吸入空気温度ＴＡが小さいほど初爆所要時間補正量ｘが大きく設定される。また、吸入空気温度ＴＡが相対的に高く、所定値ＴＡ＿０より高い場合は、初爆所要時間補正量ｘは一定値１．０に設定される。

図１２ｂ（ニ）は、大気圧ＰＡと、バルブタイミング変更機構作動角Ｖ＿Ａｎｇとから構成される補正マップである。このマップでは、大気圧ＰＡが低いほど、また、バルブタイミング変更機構作動角Ｖ＿Ａｎｇが遅いほど（有効圧縮比が低いほど）初爆所要時間補正量ｘが大きく設定される。

図１２ｂ（ホ）は、潤滑油温ＴＯと、初爆所要時間補正量ｘとから構成される補正マップである。このマップでは、潤滑油温ＴＯが低いほど、初爆所要時間補正量ｘが大きく設定される。

図１２ｂ（ヘ）は、ステップＳ８０４おいて限界クランキングを求めるのに使用するマップである。このマップは、バッテリ充電状態ＳＯＣと、限界クランキングトルクから構成されており、ＳＯＣが所定値ＳＯＣ＿０以下では、ＳＯＣが小さいほど限界クランキングトルクも小さく設定され、ＳＯＣがＳＯＣ＿０より大きい場合は、ＳＯＣ＿０以下の場合よりも限界クランキングトルクが大きく設定される。

図１２ｂ（ト）は、ステップＳ８０５において、修正クランキングトルクを求めるのに使用するマップである。このマップは、初爆所要時間Ｔ＿Ｓｔと、修正クランキングトルクＴＴ＿ＭＳｔとから構成されており、初爆所要時間Ｔ＿Ｓｔが大きいほど、修正クランキングトルクＴＴ＿ＭＳｔが大きく設定される。

ステップＣ１０３およびステップＣ１０４における初爆所要時間Ｔ＿Ｓｔの補正は、一つのセンサ値に基づいて一回のみ行うのでも、異なる複数のセンサ値に基づいて複数回行うのでもよい。例えば、ステップＣ１０１において初爆所要時間Ｔ＿Ｓｔをバルブタイミング変更機構作動角Ｖ＿Ａｎｇとに基づいて求めたのであれば、補正を吸気温ＴＡのみに基づいて一回だけ行ってもよいし、吸入空気温度ＴＡと冷却水温度ＴＷとに基づいて二回行ってもよい。

また、補正計算を行うか否か、また、補正計算を何回行うかによって、一次計算に用いるマップの特性を変え、補正回数が少ないことにより、推定される初爆所要時間が実際の初爆所要時間よりも大幅に小さくなってしまうことを防ぐ。

図１３ａおよび図１３ｂは、本発明の第三実施形態による内燃機関の始動装置の動作を示すタイミングチャートである。

図１３ａおよび図１３ｂに基づいて内燃機関の始動装置の動作について説明する。

図１３ａはエンジン６０１の暖機後始動時、図１３ｂはエンジン６０１の冷間始動時のタイミングチャートであり、それぞれ初爆所要時間をバルブタイミング変更機構作動角Ｖ＿Ａｎｇから求め、その補正を冷却水温度ＴＷに基づいて行っているとする。

まず、図１３ａに基づいて、エンジン６０１の暖機後始動時の内燃機関の始動装置の動作について説明する。

時刻ｔ０においてエンジン６０１の始動が開始される前に、初爆所要時間推定が行われ、必要に応じてクランキングトルク修正が行われる。

まず、ステップＳ８０１で読み込まれたバルブタイミング変更機構作動角Ｖ＿Ａｎｇと、ステップＳ８０２で設定した目標クランキングトルクＴ＿ＭＳｔ０から、図１２ｂ（イ）の初爆所要時間マップに基づいて初爆所要時間Ｔ＿Ｓｔが求められる（ステップＣ１０１）。

次に、ステップＳ８０１で読み込んだ冷却水温ＴＷに基づいて、図１２ｂ（ロ）の補正マップを参照し、初爆所要時間補正量を求める（ステップＣ１０３）。ここでは、暖機後始動時なので、冷却水温ＴＷは所定値ＴＷ＿０より大きく、初爆所要時間補正量ｘは１．０と求められる。

補正を行った結果、初爆所要時間Ｔ＿Ｓｔが所定時間Ｔ＿Ｓｔ０以下の場合には、クランキングトルクの修正は行われず、クランキングトルクはＴ＿ＭＳｔ０のままで設定される。

クランキングトルクがＴ＿ＭＳｔ０に決定されると、時刻ｔ０においてエンジン６０１のクランキングが開始される。エンジン６０１はエンジン回転数が共振帯を超え、燃焼可回転数に達するまでモータ６０２によってクランキングされ、第二実施形態の燃焼可否判断に基づき時刻ｔ１において燃料供給が開始される。

次に、図１３ｂに基づいて、エンジン６０１の冷間始動時の内燃機関の始動装置の動作について説明する。

時刻ｔ０においてエンジン６０１の始動が開始される前に、初爆所要時間推定が行われ、必要に応じてクランキングトルク修正が行われる。

前述した暖機始動時（図１３ａ）と同じように初爆所要時間Ｔ＿Ｓｔが求められ（ステップＣ１０１）、図１２ｂ（ロ）の補正マップを参照して、初爆所要時間補正量を求める（ステップ１０３）。ここでは、冷間始動時なので、冷却水温ＴＷは所定値ＴＷ＿０より小さく、初爆所要時間補正量は１．０より大きい値であると求められる。

補正を行った結果、初爆所要時間Ｔ＿Ｓｔが所定時間Ｔ＿Ｓｔ０より大きい場合は、バッテリ６０３の充電状態に基づいて限界クランキングトルクを求め、クランキングトルクの修正が行われる（ステップＳ８０５〜ステップＳ８０７）。

クランキングトルクが修正されず、Ｔ＿ＭＳｔ０のままであったとすると、エンジン回転数の上昇率が小さいので、バルブタイミング変更機構の動作が遅く、バルブタイミング変更機構の作動量が実際に変更され始めるのは時刻ｔ３となる。

クランキングトルクをＴ＿ＭＳｔに修正することにより、エンジン回転数の上昇率が大きくなってバルブタイミング変更機構への油圧供給が早くなり、バルブタイミング変更機構の応答も速くなる。結果、バルブタイミング変更機構の作動量が実際に変更され始めるのが時刻ｔ１（＜ｔ３）となる。

クランキングトルクがＴ＿ＭＳｔに決定されると、時刻ｔ０においてエンジン６０１のクランキングが開始される。エンジン６０１はエンジン回転数が共振帯を超え、燃焼可回転数に達するまでモータ６０２によってクランキングされ、第二実施形態の燃焼可否判断に基づき時刻ｔ２（Ｔ＿Ｓｔ０）において燃料供給が開始される。

以上のように、本実施形態によれば、エンジン始動開始時から燃焼可能となるまでの時間を推定し、推定時間が所定時間を超えている場合は始動時のエンジン回転上昇率が大きくなるように修正するので、エンジン始動開始からエンジン初爆までに時間がかかりすぎることを抑制できる。

また、エンジン回転上昇率の修正を、初爆までの時間が所定以内となるように行うので、環境変化によらず迅速にエンジンを始動することが可能となり、発進加速の遅れなどを抑制することができる。

さらに、初爆までの時間は、クランキングトルク目標値、大気圧、吸気温、冷却水温、油温、有効圧縮比の少なくともいずれか一つに応じて推定するので、低温時、高温時などにおいても、確実に本発明の効果を得ることができる。

また、バッテリ６０３のＳＯＣに応じて限界クランキングトルクを算出し、修正クランキングトルクの修正上限が限界クランキングトルクまでとしているので、バッテリ６０３の過放電による性能低下、および過大なトルク発生に伴うショックや、過大な電気負荷に伴う破損を防ぐことができる。

以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明と均等であることは明白である。

例えば、本発明は、図１４に示すような、エンジン９０１と第一のモータジェネレータ９０２と第二のモータジェネレータ３１２から構成されるハイブリッド駆動システムにも適用可能である。このシステムにおいては、エンジン９０１は、第二のモータジェネレータ９１２によって始動される。

このハイブリッド駆動システムは、エンジン９０１、第一のモータジェネレータ９０２（以下、「第一モータ９０２」と称す）、トランスミッション９０５、駆動軸９０６、クラッチ９０７、第二のモータジェネレータ９１２（以下、「第二モータ９１２」と称す）から構成されるパワートレインを持つ。

エンジン９０１の構成は、図２に示す第一実施形態のエンジン１０１と同じ構成である。

エンジン９０１には、クラッチ９０７を介して、第一モータ９０２が連結されている。エンジン９０１と第一モータ９０２の動力伝達は、クラッチ９０７によって断接可能となっている。

第一モータ９０２には、トランスミッション９０５が連結され、トランスミッション９０５に駆動軸９０６が連結されている。

さらに、エンジン９０１は、ベルト９１５によって第二モータ９１２と連結されている。

エンジン９０１はＥＣＭ９０４によって、第一モータ９０２は第一ＭＣ９０９によって、第二モータ９１２は第二ＭＣ９１３によってそれぞれ制御される。また、ＥＣＭ９０４、第一ＭＣ９０９、第二ＭＣ９１３、クラッチ９０７はＨＣＭ９１０によって制御される。

第一モータ９０２は、主としてトランスミッション９０５を介して駆動軸９０６の駆動モータおよび回生モータとして機能する。

第二モータ９１２は、主としてエンジン９０１の始動モータおよびエンジン９０１によって発電される発電モータとして機能する。

第一モータ９０２は第一インバータ９１１によって、第二モータ９１２は第二インバータ９１４によってそれぞれ駆動される。第一インバータ９１１および第二インバータ９１４はバッテリ９０３に接続されている。第一モータ９０２が回生モータとして、また、第二モータ９１２が発電モータとして機能するときは第一モータ９０２および／または第二モータ９１２の交流発電電力を直流電力に変換してバッテリ９０３を充電する。第一モータ９０２および／または第二モータ９１２が電動機として機能する場合は、ＭＣ１およびまたは／ＭＣ２からの指令によりバッテリ３０３の直流電力を交流電力に変換して第一モータ９０２および／または第二モータ９１２へ供給する。

図１４に示す構成以外でも、エンジンが電動機によるクランキングによって始動され、始動開始時に有効圧縮比を低減させ、共振帯を越えた時に有効圧縮比を始動開始時より高くする構成であれば、本発明を適用することができる。

また、上記実施形態ではエンジンとしてディーゼルエンジンを例示しているが、ガソリンエンジンにも適用することができる。

本発明を適用した内燃機関の始動装置の第一実施形態を示す構成概略図である。 本発明を適用した構成のエンジン構成概略図である。 第一実施形態のシステムブロック図である。 第一実施形態の燃焼可否判断のフローチャートである。 第一実施形態の燃焼可否計算のフローチャートである。 第一実施形態の燃焼可否計算で用いる燃焼可否マップである。 第一実施形態の燃焼可否計算の一例である。 第二実施形態の燃焼可否判断のフローチャートである。 第二実施形態の燃焼可否計算のフローチャートである。 第二実施形態の燃焼可否計算の補正判断で用いる補正判断マップである。 第二実施形態の燃焼可否計算の一例である。 第二実施形態による内燃機関の始動装置の吸入空気温度ＴＡが常温の場合の動作を示すタイミングチャートおよびマップである。 第二実施形態による内燃機関の始動装置の吸入空気温度ＴＡが低温の場合の動作を示すタイミングチャートおよびマップである。 本発明を適用したハイブリッド駆動システムの構成概略図である。 第三実施形態のシステムブロック図である。 第三実施形態の初爆所要時間推定およびクランキングトルク修正のフローチャートである。 第三実施形態の初爆所要時間推定のフローチャートである。 第三実施形態の初爆所要時間推定に用いるマップの一例である。 第三実施形態による内燃機関の始動装置の暖機後始動時の動作を示すタイミングチャートである。 第三実施形態による内燃機関の始動装置の冷間始動時の動作を示すタイミングチャートである。 本発明を適用可能なハイブリッド駆動システムの構成概略図である。

符号の説明

１０１ エンジン
１０２ スタータモータ
１０３ バッテリ
１０４ コントローラ
２１２ 吸気バルブタイミング変更機構
３０１ クランク角センサ
３０２ 燃料圧力センサ
３０３ 大気圧センサ
３０４ 吸気温センサ
３０５ 水温センサ
３０７ カム角センサ

Claims (11)

1. 内燃機関と、
   前記内燃機関をクランキングして始動させる電動機と、
   前記電動機に電力を供給する蓄電装置と、
   前記内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段と、
   前記始動時に内燃機関の回転数が共振回転数範囲内にあるときは共振回転数範囲を越えたときに比べて有効圧縮比を低くし、前記内燃機関の回転数が共振回転数範囲を越えたときは前記内燃機関の有効圧縮比を共振回転数範囲内と比べて高く変更する有効圧縮比変更手段と、
   前記内燃機関の回転数が共振回転数範囲を越えたときに燃焼可否を判断する燃焼可否判断手段と、
   前記燃焼可否判断手段が燃焼可能と判断した場合に燃料供給を開始する燃料供給制御装置と
   を備える内燃機関の始動装置。
2. 前記燃焼可否判断手段が、前記内燃機関の回転数と、燃焼に関与する状態量とに基づいて燃焼可否判断を行う請求項１の内燃機関の始動装置。
3. 前記燃焼に関与する状態量が、大気圧、吸気温、冷却水温、有効圧縮比、燃料圧力の少なくともいずれか一つである請求項２の内燃機関の始動装置。
4. 前記燃焼可否判断手段が、前記一つの燃焼に関与する状態量に基づいて燃焼可否判断を行い、次いで前記燃焼可否判断に使用しなかった前記燃焼に関与する状態量の少なくともいずれか一つに基づいて、前記燃焼可否判断の結果を補正する請求項２または３の内燃機関の始動装置。
5. さらに、前記始動開始後に燃焼可能となるまでの時間を推定する時間推定手段を備え、
   前記時間推定手段の推定結果に応じて前記内燃機関をクランキングする前記電動機の回転上昇率を変更する請求項１ないし４のいずれか一つの内燃機関の始動装置。
6. 前記時間推定手段が、燃焼可能となるまでの時間を、クランキングトルク目標値に加え、大気圧、吸気温、冷却水温、有効圧縮比、燃料圧力の少なくともいずれか一つに基づいて推定する請求項５の内燃機関の始動装置。
7. 前記時間推定手段が、クランキングトルク目標値に加え、大気圧、吸気温、冷却水温、有効圧縮比、燃料圧力の少なくともいずれか一つに基づいて燃焼可能となるまでの時間を推定し、次いで前記燃焼可能となるまでの時間の推定に使用しなかった大気圧、吸気温、冷却水温、有効圧縮比、燃料圧力の少なくともいずれか一つに基づいて、前記燃焼可能となるまでの時間の推定を補正する請求項６の内燃機関の始動装置。
8. 前記内燃機関始動時の前記電動機の回転上昇率を、燃料供給までの時間が所定時間内となるように修正する請求項５ないし７のいずれか一つの内燃機関の始動装置。
9. 前記電動機の回転上昇率の修正を、前記電動機のクランキングトルクの修正によって行う請求項８の内燃機関の始動装置。
10. 前記電動機の限界クランキングトルクを設定し、前記電動機のクランキングトルクの修正上限は限界クランキングトルクまでとする請求項９の内燃機関の始動装置。
11. 前記電動機の限界クランキングトルクを前記蓄電装置の充電状態に基づいて決定する請求項１０の内燃機関の始動装置。