JP2011085053A

JP2011085053A - 内燃機関の制御装置

Info

Publication number: JP2011085053A
Application number: JP2009237632A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Mitsui; 淳三井; Kanta Tsuji; 完太辻; Naoto Sasaki; 直人佐々木; Fumio Hara; 文雄原
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2009-10-14
Filing date: 2009-10-14
Publication date: 2011-04-28
Anticipated expiration: 2029-10-14
Also published as: JP5227287B2

Abstract

【課題】迅速に内燃機関１を始動可能な内燃機関１の制御装置２を提供する。
【解決手段】内燃機関１の停止時のクランク角度を記憶する記憶手段２ａと、制御装置２の起動の完了前にクランキングを開始させるクランキング制御手段２ｃと、クランキングの開始から制御装置２の起動の完了までにクランクが回転する回転角度を演算する回転角度演算手段２ｄと、停止時のクランク角度と回転角度に基づいて制御装置２の起動の完了以降におけるクランク角度を演算する起動時角度演算手段２ｅと、制御装置２の起動の完了以降におけるクランク角度に基づいて制御装置２の起動の完了以降に最初に燃料噴射タイミングにある気筒を判別する判別手段２ｆと、制御装置２の起動の完了以降におけるクランク角度に基づいて、判別した気筒に制御装置２の機能の立ち上げの完了以降に燃料を噴射するか否か判定する判定手段２ｇとを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関し、特に、内燃機関の停止時に電源をオフして停止する制御装置に関する。

近年、地球温暖化を抑制するために、二酸化炭素の排出の低減が求められている。このため、内燃機関、特に、車両用の内燃機関では、アイドルストップが実施される傾向にある。アイドルストップでは、内燃機関を停止してアイドルストップ状態とし、内燃機関を再び始動してアイドルストップ状態を止め、例えば車両用では再び走行可能にしている。しかし、内燃機関の始動に時間がかかると、発進させようとする運転者の意思に反して車両の発進が遅れ、運転者に違和感を与えてしまう。そこで、内燃機関の停止（アイドルストップ）時に膨張行程にある気筒に対して、始動時に燃料を噴射・点火して、内燃機関を迅速に始動させることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−２４２０８２号公報

内燃機関の停止時には、その制御装置の電源がオフして制御装置は機能を停止するので、内燃機関の始動時には、その制御装置の電源をオンして制御装置の機能を立ち上げる（制御装置を起動させる）ことになる。このため、内燃機関の始動には、少なくとも制御装置の起動に要する時間がかかることになる。内燃機関の制御装置を起動させるのに要する時間は、１００ｍ〜６００ｍ秒間という短い時間である。しかし、内燃機関における燃料の噴射・点火の制御は、この制御装置の起動の完了後のクランキング中に実施されるので、内燃機関の始動に要する時間としては、制御装置の起動に要する時間に、クランキングと噴射・点火の制御に要する時間が足され、全体としての内燃機関の始動に要する時間は短くできないでいた。

そこで、本発明は、迅速に内燃機関を始動可能な内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

本発明は、内燃機関の停止時のクランク角度を記憶する記憶手段を有し、前記停止時に電源をオフして機能を停止し前記始動時に電源をオンして機能を立ち上げる内燃機関の制御装置において、
前記制御装置の機能の立ち上げの完了前にクランキングを開始させるクランキング制御手段と、
前記クランキングの開始から前記制御装置の機能の立ち上げの完了までにクランクが回転する回転角度を演算する回転角度演算手段と、
前記停止時のクランク角度と前記回転角度に基づいて前記制御装置の機能の立ち上げの完了以降におけるクランク角度を演算する起動時角度演算手段を有することを特徴としている。

これによれば、制御装置の機能の立ち上げの完了前にクランキングを開始させることができるので、従来の制御装置の機能の立ち上げの完了後にクランキングを開始させる場合に比べ、内燃機関の始動に要する時間を短くすることができ、迅速に内燃機関を始動させることができる。
また、内燃機関の始動時の通常運転にいたるまでの制御、特に、初爆の制御では、制御装置の機能の立ち上げの完了以降のクランク角度に応じた気筒に対して燃料の噴射・点火の制御が順次行われる。制御装置の機能の立ち上げの完了以降のクランク角度は、クランキング前のクランク角度、すなわち、記憶手段に記憶されている内燃機関の停止時のクランク角度と、クランキングによって回転する回転角度とに基づいて演算することができる。

また、本発明では、前記制御装置の機能の立ち上げの完了以降におけるクランク角度に基づいて、前記制御装置の機能の立ち上げの完了以降に最初に燃料噴射タイミングにある気筒を判別する判別手段と、
前記制御装置の機能の立ち上げの完了以降におけるクランク角度に基づいて、前記判別した気筒に前記制御装置の機能の立ち上げの完了以降に燃料を噴射するか否か判定する判定手段とを有することが好ましい。

これによれば、最初に燃料噴射タイミングにある気筒に燃料を噴射し、迅速に初爆を実施できる。さらに、たとえ最初に燃料噴射タイミングにある気筒であっても、クランク角が適当でなければ、燃料の噴射を禁止することができる。

また、本発明では、前記判定手段による判定は、前記気筒に初爆に必要な燃料を噴射するのに要する燃料噴射時間と、前記気筒内に前記燃料の噴射が可能な燃料噴射可能時間との大小関係に基づいて行われることが好ましい。

これによれば、たとえ最初に燃料噴射タイミングにある気筒であっても、初爆に必要な燃料を噴射することができない場合は、燃料の噴射を禁止することができる。

本発明によれば、迅速に内燃機関を始動可能な内燃機関の制御装置を提供できる。

本発明の実施形態に係る制御装置を備えた内燃機関の構成図である。内燃機関の制御装置による機関停止方法のフローチャートである。内燃機関の各気筒における行程進行のチャートであり、（ａ）は気筒♯１の行程の進行を示し、（ｂ）は気筒♯３の行程の進行を示し、（ｃ）は気筒♯４の行程の進行を示し、（ｄ）は気筒♯２の行程の進行を示し、（ｅ）は現進行時に吸気行程（燃料噴射タイミング（行程））である気筒を示し、（ｆ）はクランク信号の発生のタイミングを示し、（ｅ）はＴＤＣ信号の発生のタイミングを示している。内燃機関の制御装置による即がけ始動方法のフローチャートである。即がけ始動方法を実施した際の内燃機関におけるタイミングチャートであり、（ａ）は機関始動条件信号（ＩＧｏｎ）を、（ｂ）はクランキング許可信号を、（ｃ）はクランク信号を、（ｄ）は回転速度（ＮＥ）を、（ｅ）はクランク角度（記憶値）を示している。内燃機関の制御装置による吸気行程噴射方法のフローチャートである。

次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略する。

図１に、本発明の実施形態に係る制御装置２を備えた内燃機関１の構成図を示す。内燃機関１は、複数、例えば図３に示すように４つの気筒♯１〜♯４を有すが、各気筒の構造は互いに同じになっているので、図１では気筒♯１のみを示し他の気筒♯２〜♯４は図示を省略している。

内燃機関１は、シリンダ１１、ピストン１２、コンロッド１４、クランク（クランクシャフト）１５、フライホイール１６とクランクパルスセンサ１８を有している。シリンダ１１とピストン１２で囲まれた空間が燃焼室１３となり、燃焼室１３で連続的に燃料が爆発する。この爆発でピストン１２がシリンダ１１内を往復運動し、この往復運動がコンロッド１４を介してクランクシャフト１５に伝達され、クランクシャフト１５及びフライホイール１６が回転運動する。フライホイール１６の近傍にはクランクパルスセンサ１８が設けられている。フライホイール１６は、クランクシャフト１５と一体となって回転するので、フライホイール１６の回転の状況をクランクパルスセンサ１８で検出することで、制御装置２は、現在のクランク角を取得することができる。クランクパルスセンサ１８からは、クランクパルスが所定クランク角毎に出力され、例えば、クランクシャフト１５の１回転につき６０回、クランク角の６°毎に１回出力され、制御装置２へ送信される。

また、内燃機関１は、燃焼室１３に連通する吸気ポート７と、この吸気ポート７を開閉する吸気バルブ９と、燃料を吸気ポート７内に噴射する燃料噴射弁５を有している。吸気ポート７内に噴射された燃料は、吸気バルブ９が開いている吸気行程中に、吸気ポート７まで導かれてきた空気と共に、燃焼室１３内に導入される。

また、内燃機関１は、燃焼室１３に連通する排気ポート８と、この排気ポート８を開閉する排気バルブ１０を有している。燃焼室１３内に導入された燃料と空気は、燃焼室１３内で点火され爆発・燃焼する。燃焼後の排気ガスは、排気バルブ１０が開いている排気行程中に、排気ポート８から排気される。

また、内燃機関１には、気筒♯１〜♯４毎に、ピストン１２が上がったときの上死点（ＴＤＣ）を検出するために、ＴＤＣパルスセンサ１９が設けられている。ＴＤＣパルスセンサ１９は、全ての気筒♯１〜♯４それぞれにおいてピストン１２が上死点（ＴＤＣ）に達した際に、気筒♯１〜♯４を互いに識別可能なＴＤＣパルス（信号）を出力する。内燃機関１が４気筒であれば、ＴＤＣパルス（信号）はクランクシャフト１５の２回転（１サイクル）につき４回、つまりクランク角の１８０°毎に１回出力され、制御装置２へ送信される。制御装置４は、受信したＴＤＣパルス（信号）に基づいて、そのＴＤＣパルス（信号）がどの気筒の上死点（ＴＤＣ）を検出したものであるのか識別する。

また、内燃機関１は、スタータ３と、スタータ３の回転運動をクランクシャフト１５へ伝達させるベルト２１を有している。内燃機関１の始動時には、制御装置２がスタータ３を制御して回転させる。この回転によりクランクシャフト１５及びフライホイール１６が回転する、いわゆるクランキングが実施される。クランキング（クランクシャフト１５の回転）に伴ってピストン１２が往復運動する。この始動時に吸気行程にある気筒♯１〜♯４では、吸気バルブ９が開いているので、燃料噴射弁５から燃料を噴射すると、燃焼室１３内に燃料が導入される。そして、その吸気行程にある気筒♯１〜♯４では、クランキングにより、吸気行程、圧縮行程を経て、燃料に点火されて、燃料が爆発（初爆、膨張行程）する。この初爆により、スタータ３の回転によらなくても、クランクシャフト１５及びフライホイール１６は回転を維持可能になり、制御装置２は、初動時の制御から、内燃機関１の通常運転の制御に移行して行く。

また、内燃機関１は、制御装置２を有している。制御装置２は、内燃機関１の始動時の制御、停止時の制御、始動後から停止前までの通常運転の制御が行われている。制御装置２は、内燃機関１の停止時に電源をオフして機能を停止し、始動時に電源をオンして機能を立ち上げる（起動する）。制御装置２は、記憶手段２ａと、タイマ２ｂと、クランキング制御手段２ｃと、回転角度演算手段２ｄと、起動時角度演算手段２ｅと、判別手段２ｆと、判定手段２ｇと、燃料噴射制御手段２ｈを有している。

記憶手段２ａは、不揮発性メモリを有し、この不揮発性メモリに、内燃機関１の停止時のクランク角度を記憶させている。内燃機関１の停止中には、制御装置２の電源はオフされているが、停止時のクランク角度は、不揮発性メモリに記憶されているので、機能の停止中であっても失われることはない。

タイマ２ｂは、内燃機関１の始動のスタートからの時刻を計測する。この時刻の計測の直前から、制御装置２は電源がオンされ、起動（機能の立ち上げ）がスタートしている。制御装置２の起動（機能の立ち上げ）がスタートしてから完了するまでに要する時間は１００ｍ〜６００ｍ秒間程度であり、起動の状態に応じて一定の値になる。例えば、イグニションスイッチ（ＩＧ）をオンしての手動の始動において、起動に要する時間は１００ｍ〜２００ｍ秒間程度である。また、アイドルストップ状態からのオートスタートの始動において、起動に要する時間は４００ｍ〜６００ｍ秒間程度である。このように、タイマ２ｂは、制御装置２が起動を完了する前から稼動している。制御装置２は、全体の起動（通常起動）を待って稼動可能となる手段と、全体の起動（通常起動）を待たずに早期に稼動可能（早期起動）となる手段とを有している。タイマ２ｂは、内燃機関１の始動のスタート直後から稼動する早期起動の手段となっている。後記で詳述するが、記憶手段２ａ、クランキング制御手段２ｃ、回転角度演算手段２ｄ、起動時角度演算手段２ｅも、制御装置２の全体の起動（通常起動）を待たずに早期に起動（早期起動）する手段となっている。一方、判別手段２ｆ、判定手段２ｇ、燃料噴射制御手段２ｈは、制御装置２の全体の起動（通常起動）を待って起動する手段となっている。

クランキング制御手段２ｃは、制御装置２の起動（通常起動）の完了前に、クランキングを開始させ、具体的には、スタータ３の回動をスタートさせる。クランキング制御手段２ｃは、制御装置２の起動（通常起動）の完了前に、クランキングを開始させているので、早期起動の手段である。制御装置２の起動に要する時間は、事前にわかっているので、タイマ２ｂが制御装置２の起動に要する時間を経過するのを計測する前の所定の時刻（所定の時間経過後）に、クランキングを開始させる。制御装置２の起動の完了前にクランキングを開始させることができるので、従来の制御装置の起動の完了後にクランキングを開始させる場合に比べ、内燃機関１の始動に要する時間は短くすることができ、迅速に内燃機関１を始動させることができる。

回転角度演算手段２ｄは、クランキングの開始から制御装置２の起動の完了以降までにクランクシャフト１５が回転する回転角度（いわゆる、クランク角度の進角角度）を演算する。回転角度演算手段２ｄは、制御装置２の起動の完了までに進角（回転）角度を演算するのであれば、早期起動の手段であり、制御装置２の起動の完了後に進角（回転）角度を演算するのであれば、通常起動の手段である。

起動時角度演算手段２ｅは、記憶されている内燃機関１の停止時のクランク角度と、演算された進角（回転）角度に基づいて、制御装置２の起動の完了以降におけるクランク角度を演算する。この演算をするためには、記憶されている内燃機関１の停止時のクランク角度を、記憶手段２ａから読み出す必要があるので、この演算の前までに記憶手段２ａは稼動可能になっている。そして、起動時角度演算手段２ｅは、制御装置２の起動の完了までにクランク角度を演算するのであれば、早期起動の手段であり、制御装置２の起動の完了後にクランク角度を演算するのであれば、通常起動の手段である。

クランキングが制御装置２の起動の完了前に開始されるので、クランキングによってクランク角度は進角し、起動の完了以降におけるクランク角度は、クランキング前のクランク角度、すなわち、記憶手段に記憶されている内燃機関の停止時のクランク角度からずれている。そこで、内燃機関１の初爆の制御では、演算した進角（回転）角度に基づいてクランク角度を補正し、制御装置２の起動の完了以降のクランク角度、いわゆる補正したクランク角度を演算している。

判別手段２ｆは、制御装置２の起動の完了以降におけるクランク角度に基づいて、制御装置２の起動の完了以降に吸気行程にある気筒♯１〜♯４を判別する。判別手段２ｆは、制御装置２の起動の完了以降におけるクランク角度に基づいて、吸気行程にある気筒♯１〜♯４を判別するので、実質、判別は制御装置２の通常起動の完了後に行われる。よって、判別手段２ｆは、通常起動の手段である。補正したクランク角度に応じ吸気行程にある気筒♯１〜♯４に対して燃料の噴射・点火が行われるので、有効な初爆が実施できる。

判定手段２ｇは、制御装置２の起動の完了以降におけるクランク角度に基づいて、吸気行程にある気筒♯１〜♯４に制御装置２の起動の完了以降に燃料を噴射するか否か判定する。判定手段２ｇは、制御装置２の起動の完了以降におけるクランク角度に基づいて、燃料を噴射するか否か判定するので、実質、判定は制御装置２の通常起動の完了後に行われる。よって、判定手段２ｇは、通常起動の手段である。また、具体的に、この判定は、吸気行程にある気筒♯１〜♯４に初爆に必要な燃料を噴射するのに要する燃料噴射時間と、吸気行程にある気筒♯１〜♯４内に燃料の噴射が可能な燃料噴射可能時間との大小関係に基づいて行われる。たとえ、吸気行程にある気筒♯１〜♯４であっても、クランク角が適当でなく、初爆に必要な燃料を噴射することができない場合は、燃料の噴射を禁止する。

燃料噴射制御手段２ｈは、初爆に対して、吸気行程にある気筒♯１〜♯４の燃料噴射弁５を、燃料噴射時間の間、開弁し、燃料を噴射させる。噴射された燃料は、吸気行程中ゆえに開弁している吸気バルブ９を介して、吸気ポート７から燃焼室１３へ導入される。燃料噴射制御手段２ｈによる燃料の噴射制御は、判別手段２ｆによる判別と判定手段２ｇによる判定の後に実施されるので、燃料噴射制御手段２ｈは、通常起動の手段である。

図２に、内燃機関１の制御装置２による機関停止方法のフローチャートを示す。機関停止方法は、内燃機関１の稼働中からスタートしている。

まず、ステップＳ１で、制御装置２が、機関停止条件が成立したか否かの判定を行う。機関停止条件としては、手動の停止では、例えば、イグニションスイッチ（ＩＧ）がオフされたことが条件となる。また、アイドルストップの成立条件も、機関停止条件となる。アイドルストップの成立条件としては、例えば、ブレーキペダルを車両が停止しても踏み続けているといった条件や、エアコン等の電気機器で消費されている電力が所定値以下であるといった条件等が設定されている。そして、機関停止条件が成立した場合（ステップＳ１、Ｙｅｓ）は、ステップＳ２へ進み、機関停止条件が成立していない場合（ステップＳ１、Ｎｏ）は、ステップＳ１へ戻り、機関停止条件が成立するまでステップＳ１が繰り返される。

次に、ステップＳ２で、制御装置２の燃料噴射制御手段２ｈは、燃料噴射弁５が燃料を噴射するのを停止させる。これにより、燃焼室１３での燃料の爆発が起きなくなり、クランクシャフト１５とフライホイール１６の回転は停止し、内燃機関１が停止する。クランク角度の進角も停止する。

ステップＳ３で、制御装置２は、停止状態にある現在のクランク角度を、停止時の停止位置（クランク角度）として取得し、記憶手段２ａに記憶させる。また、詳細は後記するが、制御装置２は、停止状態にある現在の行程が吸気行程にある気筒♯１〜♯４の識別子（気筒の行程情報）を取得し、記憶手段２ａに記憶させる。この後、制御装置２の電源はオフされて、制御装置２は停止する。

図３に、内燃機関１の各気筒♯１〜♯４における行程進行のチャートを示す。図３（ａ）は気筒♯１の行程の進行を示し、図３（ｂ）は気筒♯３の行程の進行を示し、図３（ｃ）は気筒♯４の行程の進行を示し、図３（ｄ）は気筒♯２の行程の進行を示している。これより、各気筒♯１〜♯４とも、吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程の４行程を、この順に実施していることがわかる。これより、図３（ｅ）に示すように、行程の進行時には、常にどこかの気筒♯１〜♯４が順に入れ替わりながら吸気行程になっていることがわかる。図３（ｆ）に、各気筒♯１〜♯４の行程進行に応じたクランク信号の発生のタイミングを示している。クランク信号は、一定間隔、例えば、クランク角度の６°毎に１回出力されるが、吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程の４行程の間に２回、波形（信号）が欠けるときがある。これは、４行程でクランクシャフト１５とフライホイール１６が２回転し、フライホイール１６の円弧の一箇所が切り欠かれていることによっている。この切り欠きを基準にクランク角度を定義すれば、波形（信号）が欠けからのクランク信号（パルス）の発生回数をカウントすることで、現在のクランク角度を推測（計測）することができる。ただ、現在のクランク角度が計測により決定できても、２回転で４行程を進行させるサイクルにおいて、各気筒♯１〜♯４の現在の行程（気筒の行程情報）を決定することはできない。そこで、現在の行程（気筒の行程情報）の決定、さらに、現在、吸気行程にある気筒の判別には、ＴＤＣ信号が用いられる。図３（ｇ）に、ＴＤＣ信号の発生のタイミングを示している。ＴＤＣ信号は、４行程のそれぞれにおいて、４行程を識別可能な４種類の信号を発生させている。具体的に、ＴＤＣ信号の４種類の信号とは、アップ（↑）信号、ダウンアップ（↓↑）信号、ダウン（↓）信号、アップダウン（↑↓）信号の４種類である。ちなみに、アップ（↑）信号が発生した行程では、気筒♯１が膨張行程であり、気筒♯３が圧縮行程であり、気筒♯４が吸気行程であり、気筒♯２が排気行程であると決定でき、吸気行程にある気筒として気筒♯４を判別することができる。同様に、ダウンアップ（↓↑）信号が発生した行程では、気筒♯１が排気行程であり、気筒♯３が膨張行程であり、気筒♯４が圧縮行程であり、気筒♯２が吸気行程であると決定でき、吸気行程にある気筒として気筒♯２を判別することができる。

さらに、アップ（↑）信号が発生する行程から、クランク角度が進角して、ダウンアップ（↓↑）信号が発生する行程へ、現在の行程が移行した場合、クランク角度を計測していれば、現在のクランク角度が、次の行程へ移行するクランク角度を超えたか否かを判定でき、その次の行程でのダウンアップ（↓↑）信号の発生を待つことなく、例えば、前の行程で気筒♯４が吸気行程である場合に、次の行程へ移行するクランク角度を超えていれば、現在、すなわち、その次の行程で吸気行程になっているのは気筒♯２であると決定することができる。そして、吸気行程にある気筒として、気筒♯２を判別することができる。すなわち、現在のクランク角度に基づいて、気筒♯１〜♯４毎の行程を決定し、吸気行程にある気筒♯１〜♯４を判別することができる。

そして、例えば、気筒♯２が吸気行程である行程において、内燃機関１が機関停止したとする。ステップＳ３（図２参照）で、制御装置２は、停止時の停止位置（クランク角度）と、停止時の行程が吸気行程である気筒♯２の識別子（気筒の行程情報）を取得し、記憶手段２ａに記憶させる。

図４に、内燃機関１の制御装置２による即がけ始動方法のフローチャートを示す。

まず、ステップＳ１１で、制御装置２が、機関始動条件が成立したか否かの判定を行う。機関始動条件としては、手動の停止では、例えば、図５（ａ）に示すように、イグニションスイッチ（ＩＧ）がオンされたことが条件となる。また、アイドルストップ状態の解除の成立条件も、機関始動条件となる。アイドルストップ状態の解除の成立条件としては、例えば、アイドルストップ状態において、ブレーキペダルが踏み込まれなくなったといった条件や、アクセルペダルが踏み込まれたといった条件等が設定されている。そして、機関始動条件が成立した場合（ステップＳ１１、Ｙｅｓ）は、図５（ａ）に示すように、機関始動条件信号がオンしステップＳ１２へ進み、機関始動条件が成立していない場合（ステップＳ１１、Ｎｏ）は、ステップＳ１１へ戻り、機関始動条件が成立するまでステップＳ１１が繰り返される。

次に、ステップＳ１２で、機関始動条件信号のオンにより、制御装置（ＥＣＵ）２の電源をオンし、ＥＣＵ２は、ＥＣＵ２全体の起動をスタートさせる。なお、ＥＣＵ２の一部を優先的に起動させ、その起動を完了させている。特に、ＥＣＵ２のタイマ２ｂは、全体の起動のスタートから瞬時に起動を完了し、時刻の計測をスタートさせている。また、クランキング制御手段２ｃ（図１参照）も、ＥＣＵ２の全体の起動のスタートから起動をスタートさせ、ＥＣＵ２の全体の起動が完了する前に、クランキング制御手段２ｃの起動が完了するようにしている。クランキング制御手段２ｃの起動のスタートから完了までに要する時間CRK OK TIMEは、事前に計測等して取得しておく。

ステップＳ１３で、ＥＣＵ２は、クランキング制御手段２ｃによるクランキングを許可するか否かを判定する。具体的に、ＥＣＵ２は、タイマ２ｂによって計測された現在の時刻（計測スタートから現在までの時間）が、クランキング制御手段２ｃの起動に要する時間CRK OK TIMEに達したか否かを判定する。そして、現在の時刻がクランキング制御手段２ｃの起動に要する時間CRK OK TIMEに達している場合（ステップＳ１３、Ｙｅｓ）は、クランキングを許可するとして、ステップＳ１４へ進み、現在の時刻がクランキング制御手段２ｃの起動に要する時間CRK OK TIMEに達していない場合（ステップＳ１３、Ｎｏ）は、クランキングを許可しないとして、ステップＳ１３へ戻り、時刻が経過しクランキングが許可されるまでステップＳ１３の判定が繰り返される。

ステップＳ１４で、ＥＣＵ２は、図５（ｂ）に示すように、クランキング許可信号をオンにする。オンになったクランキング許可信号に基づいて、クランキング制御手段２ｃは、クランキングをスタートさせる。図３に示すように、クランキングは、機関停止していた状態からスタートされる。図３と図５（ｃ）に示すように、クランク信号が発生し、クランク角度が進角するようになる。このため、現在のクランク角度は、記憶手段２ａに記憶されているクランク角度に一致しなくなる。また、クランキングによりクランクシャフト１５、フライホイール１６は回転するので、図５（ｄ）に示すように、内燃機関１（クランクシャフト１５、フライホイール１６）の回転速度ＮＥもゼロから所定の一定速度に上昇する。

ステップＳ１５で、回転角度演算手段２ｄは、ＥＣＵ２全体の起動が未完了の時点において、ＥＣＵ２全体の起動が完了した際の進角角度（予測値、図３参照）を算出する。なお、具体的には、進角角度（予測値）の算出に先立って、ＥＣＵ２全体の起動が完了するまでにクランク角度が進角している進角時間CRKING TIME（予測値）を式１を用いて算出する。
CRKING TIME（予測値）＝ECU OK TIME−CRK OK TIME−T1 ・・・（式１）
ここで、ECU OK TIMEは、ＥＣＵ２全体の起動に要する時間で、事前に既定値として与えられている。また、Ｔ１はクランキングが許可されてからクランキングの回転がスタートするまでのタイムラグで、事前に既定値として与えられている。このため、進角角度は、ＥＣＵ２全体の起動が完了する前に算出することができる。次に、進角角度（予測値）を式２を用いて算出する。
進角角度（予測値）＝NE／60×CRKING TIME（予測値）×360 ・・・（式２）
ここで、ＮＥは内燃機関１（クランクシャフト１５、フライホイール１６）の回転速度[ｒｐｍ]で、事前に既定値として与えられている。NE／60により、回転速度が分速から秒速に変換され、３６０をかけることで回転数（回転速度）から回転角度（角速度）に変換している。式２では、ＮＥを一定としているが、進角の初期の回転速度は、その後の回転速度よりも遅いと考えられる。そこで、進角角度（予測値）の演算の精度を上げるために、進角時間CRKING TIME（予測値）を複数に分割して、分割された進角時間CRKING TIME毎にＮＥを設定してもよい。この分割は、いわゆる、ＮＥを進角時間CRKING TIMEの区間で時間積分したことに相当する。

ステップＳ１６で、起動時角度演算手段２ｅは、ＥＣＵ２全体の起動が未完了の時点において、ＥＣＵ２全体の起動が完了した際の起動完了時位置（クランク角度、予測値）を式３を用いて算出する。
起動完了時位置（予測値）＝停止位置（記憶値）＋進角角度（予測値）・・・（式３）
ここで、停止位置（記憶値）は内燃機関１の停止時に記憶手段２ａに記憶しておいたクランク角度である。そして、算出された起動完了時位置（予測値）を、図５（ｅ）に実線で示すように、内燃機関１の停止時に記憶しておいたクランク角度に替えて、記憶手段２ａに記憶させてもよい。

ステップＳ１７で、ＥＣＵ２は、ＥＣＵ２の全体の起動が完了したか否かを判定する。具体的に、ＥＣＵ２は、タイマ２ｂによって計測された現在の時刻（計測スタートから現在までの時間）が、ＥＣＵ２の全体が起動に要する時間ECU OK TIMEに達したか否かを判定する。そして、現在の時刻がＥＣＵ２の全体が起動に要する時間ECU OK TIMEに達している場合（ステップＳ１７、Ｙｅｓ）は、ＥＣＵ２の全体の起動が完了したとして、ステップＳ１５ａあるいは、（ステップＳ１５ａ、Ｓ１６ａを省いて）ステップＳ１８へ進み、現在の時刻がＥＣＵ２の全体が起動に要する時間ECU OK TIMEに達していない場合（ステップＳ１７、Ｎｏ）は、ＥＣＵ２の全体の起動が完了していないとして、ステップＳ１７へ戻り、時刻が経過しＥＣＵ２の全体の起動が完了するまでステップＳ１７の判定が繰り返される。

ステップＳ１５ａ、Ｓ１６ａは、ステップＳ１５、Ｓ１６を実施した場合はそれらの実施を省き、ステップＳ１５、Ｓ１６の実施を省いた場合はそれらを実施する。

ステップＳ１５ａで、回転角度演算手段２ｄは、ＥＣＵ２全体の起動の完了時後、特に、直後において、その完了時後の際（現在）の進角角度（現在値）を算出する。なお、具体的には、進角角度（現在値）の算出に先立って、ＥＣＵ２全体の起動の完了時後の現在までにクランク角度が進角している進角時間CRKING TIME（現在値）を式４を用いて算出する。
CRKING TIME（現在値）＝ECU OK TIME−CRK OK TIME−T1＋T2 ・・・（式４）
ここで、Ｔ２はＥＣＵ２全体の起動の完了時点から従来同様に初爆の制御がスタートするまでのタイムラグで、事前に既定値として与えられている。なお、ステップＳ１５では、ECU OK TIME、CRK OK TIME、T1を事前に既定値として与えたが、ステップＳ１５ａでも、同様に既定値として与えてもよく、これに替えて、ステップＳ１５ａでは、タイマ２ｂを用いて、（ECU OK TIME−CRK OK TIME−T1）に相当する正味の進角時間CRKING TIMEを計測してもよい。そして、進角角度（現在値）を式２と同様の式を用いて算出することができる。

ステップＳ１６ａで、起動時角度演算手段２ｅは、ＥＣＵ２全体の起動の完了時後、特に、直後において、その完了時後の際（現在）の起動完了時位置（クランク角度、現在値）を式３と同様の式を用いて算出する。そして、算出された起動完了時位置（クランク角度、現在値）を、図５（ｅ）に破線で示すように、内燃機関１の停止時に記憶しておいたクランク角度に替えて、記憶手段２ａに記憶させてもよい。

ステップＳ１８で、制御装置２は、吸気行程にある気筒へ燃料の噴射を実施する吸気行程噴射方法を実施する。なお、吸気行程噴射方法の詳細は後記する。

ステップＳ１９で、制御装置２は、ステップＳ１８で燃料噴射した気筒において、初爆させる。この初爆により、スタータ３によらず、クランクシャフト１５が回転するようになり、図５（ｄ）に示すように、回転速度ＮＥが上昇してゆく。制御装置２は、ＴＤＣ信号を検出して気筒判別を行いながら、通常運転へ移行し、即がけ始動方法を終了させる。

図６に、内燃機関１の制御装置２による吸気行程噴射方法（図４のステップＳ１８）のフローチャートを示す。

まず、ステップＳ２１で、判別手段２ｆ（図１参照）が、制御装置２の全体の起動の完了時以降（完了時も含む）の現在において、吸気行程にある気筒を判別する。基本的には、記憶手段２ａに記憶されている直近の停止時に吸気行程であった気筒♯１〜♯４の識別子（気筒の行程情報）を読み出すことによって、吸気行程にある気筒♯１〜♯４を判別する。ただ、クランキングによって、クランク角度か進角し、気筒♯１〜♯４の行程が次の行程に進行している場合がある。そこで、ステップＳ１６又はＳ１６ａで算出した起動完了時位置（クランク角度、予測値又は現在値）が、次の行程へ移行するクランク角度を超えたか否かを判定し、超えていれば次の行程で吸気行程となる気筒を判別する。なお、図３（ａ）〜（ｄ）から明らかなように、吸気行程は、気筒♯１〜♯４において、♯４、♯２、♯１、♯３の順の繰り返しで出現する。すなわち、前の行程で吸気行程となった気筒がわかっていれば、次の行程で吸気行程となる気筒は一意に決定でき、算出した起動完了時位置（クランク角度、予測値又は現在値）と、記憶手段２ａに記憶されている気筒の行程情報とに基づいて、吸気行程にある気筒♯１〜♯４を判別・決定することができる。

次に、ステップＳ２２で、制御装置２の燃料噴射制御手段２ｈが、内燃機関１の温度の計測結果に基づいて、判別された吸気行程にある気筒♯１〜♯４に噴射する燃料の燃料噴射量を算出する。そして、この算出した燃料噴射量と、燃料噴射弁５の時間当たりの噴射量に基づいて、その燃料噴射量を噴射するのに要する燃料噴射時間を算出する。

ステップＳ２３で、燃料噴射制御手段２ｈが、判別された吸気行程にある気筒♯１〜♯４において、吸気バルブ９が開弁していて、燃料噴射弁５から噴射された燃料を燃焼室１３に送り込むことが可能な有効噴射時間を算出する。具体的に、有効噴射時間とは、現在の時刻から吸気バルブ９が閉弁する時刻まで時間となる。吸気バルブ９が閉弁するクランク角度は予めわかっているので、現在のクランク角度との差分を取り、その差分を現在のクランク角度の角速度で割ることで、有効噴射時間を算出することができる。

ステップＳ２４で、燃料噴射制御手段２ｈが、判別された吸気行程にある気筒♯１〜♯４への燃料の噴射を燃料噴射弁５に許可するか否か判定する。具体的には、ステップＳ２２で算出した燃料噴射時間が、ステップＳ２３で算出した有効噴射時間以下である（燃料噴射時間≦有効噴射時間）か否かを判定する。燃料噴射時間が有効噴射時間以下であれば、必要な燃料を全て燃焼室１３に供給することができる。そして、燃料噴射時間が有効噴射時間以下であれば、判別された吸気行程にある気筒♯１〜♯４への燃料噴射を許可するとして（ステップＳ２４、Ｙｅｓ）、ステップＳ２５へ進み、吸気行程にある気筒において燃料噴射弁５にステップＳ２２で算出した燃料噴射時間の燃料噴射を実行させる。この燃料噴射に基づいて、図４のステップＳ１９の初爆が行われることになる。一方、燃料噴射時間が有効噴射時間を超えていれば、判別された吸気行程にある気筒♯１〜♯４への燃料噴射を許可しないとして（ステップＳ２４、Ｎｏ）、ステップＳ２６へ進み、吸気行程にある気筒においての燃料噴射弁５による燃料噴射を禁止する（燃料噴射を行わない）。

次に、ステップＳ２７で、燃料噴射制御手段２ｈが、次の行程で吸気行程になる気筒♯１〜♯４を判別・決定し、内燃機関１の温度の計測結果に基づいて、その次の行程で吸気行程になる気筒♯１〜♯４に噴射する燃料の燃料噴射量を算出する。そして、この算出した燃料噴射量と、燃料噴射弁５の時間当たりの噴射量に基づいて、その燃料噴射量を噴射するのに要する燃料噴射時間を算出する。

ステップＳ２８で、燃料噴射制御手段２ｈが、次の行程で吸気行程になる気筒♯１〜♯４において燃料噴射弁５にステップＳ２７で算出した燃料噴射時間の燃料噴射を実行させる。この燃料噴射に基づいて、図４のステップＳ１９の初爆が行われることになる。これによれば、迅速かつ確実な初爆を実施することができる。

なお、実施形態では、気筒毎に吸気行程において燃料を噴射すること（いわゆる吸気行程噴射）を前提とし、最初に燃料噴射タイミングである吸気行程にある気筒を判別し、その判別された気筒に対して燃料噴射可能か否か判定していたが、本発明はこれに限らない。すなわち、本発明は、いわゆる排気行程噴射にて始動する内燃機関（エンジン）の制御装置にも適用できる。

具体的には、排気行程噴射にて始動するエンジンにおいて、前記制御装置の機能の立ち上げの完了以降におけるクランク角度に基づいて排気行程にある気筒を判別し、判別した排気行程にある気筒に対して燃料噴射を実施する（いわゆる排気行程噴射を実施する）か否かを判定する。その判定方法としては、燃料噴射時間と、排気行程において吸気バルブ９が開となるまでの期間（噴射可能時間）とを比較し、燃料噴射が排気行程において吸気バルブ９が開となるまでに吹ききれれば、燃料噴射を実施し、燃料噴射の時間帯が、吸気バルブ９が開となる時間帯にオーバーラップすると判断されると燃料噴射を実施しない。この例によれば、エミッションが悪化する吸気バルブ９と排気バルブ１０のバルブオーバーラップ期間を避けて、噴射タイミングを設定することができるので、実施形態の吸気行程噴射と同様に、この排気行程噴射にて始動するエンジンの例によっても、始動時のエミッション性能を向上することができる。

また、実施形態では、直噴エンジンでない場合を例に説明したが、直噴エンジンでは、燃料は、吸気ポート７ではなく、燃焼室１３内に噴射される点が異なるだけで、直噴エンジンでも本発明が適用できることは明らかである。

１内燃機関
２制御装置
２ａ記憶手段（不揮発性メモリ）
２ｂタイマ
２ｃクランキング制御手段
２ｄ回転角度演算手段
２ｅ起動時角度演算手段
２ｆ判別手段
２ｇ判定手段
２ｈ燃料噴射制御手段
３スタータ
５燃料噴射弁
１３燃焼室
１５クランク（シャフト）
１６フライホイール

Claims

内燃機関の停止時のクランク角度を記憶する記憶手段を有し、前記停止時に電源をオフして機能を停止し前記始動時に電源をオンして機能を立ち上げる内燃機関の制御装置において、
前記制御装置の機能の立ち上げの完了前にクランキングを開始させるクランキング制御手段と、
前記クランキングの開始から前記制御装置の機能の立ち上げの完了までにクランクが回転する回転角度を演算する回転角度演算手段と、
前記停止時のクランク角度と前記回転角度に基づいて前記制御装置の機能の立ち上げの完了以降におけるクランク角度を演算する起動時角度演算手段を有することを特徴とする内燃機関の制御装置。
前記制御装置の機能の立ち上げの完了以降におけるクランク角度に基づいて、前記制御装置の機能の立ち上げの完了以降に最初に燃料噴射タイミングにある気筒を判別する判別手段と、
前記制御装置の機能の立ち上げの完了以降におけるクランク角度に基づいて、前記判別した気筒に前記制御装置の機能の立ち上げの完了以降に燃料を噴射するか否か判定する判定手段とを有することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
前記判定手段による判定は、前記気筒に初爆に必要な燃料を噴射するのに要する燃料噴射時間と、前記気筒内に前記燃料の噴射が可能な燃料噴射可能時間との大小関係に基づいて行われることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。