JP2013108409A - 内燃機関の始動制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両等に搭載されるエンジンにおいて、良好な始動性を確保することが可能な始動制御を実現する。
【解決手段】エンジン停止中におけるインジェクタの油密洩れが大きくて、油密洩れ判定条件が成立している場合には、吸入空気量を増量してエンジンを始動する。このような制御により、始動時におけるエンジンのクランキング中に、ＨＣが高濃度の混合気を早期に掃気することができ、エンジン始動時の空燃比を適正化する（可燃範囲内の適正な値にする）ことができる。その結果として、燃焼状態が良くなり、エンジン始動時のトルクがアップしてエンジン１の始動性が向上する。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両等に搭載される内燃機関の始動制御装置に関する。

車両等に搭載される内燃機関（以下、エンジンともいう）は、例えば、吸気通路を流れる空気と燃料噴射弁（以下、インジェクタともいう）から噴射した燃料とを混合した混合気を燃焼室内に導き、点火プラグにて混合気を点火することにより燃焼・爆発させ、この混合気の燃焼・爆発によって発生するエネルギ（動力）でクランクシャフトが回転するようになっている。このようなエンジンの始動は、クランクシャフトに連結されるスタータ（モータ）にてエンジンをクランキングし、このクランキングに合せて燃料を供給し点火することによって行われている。

そして、インジェクタにて燃料を供給するエンジンにあっては、エンジン停止中（ソーク中）にインジェクタから燃料が洩れる、いわゆる油密洩れが生じる場合があることが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−０２５５２１号公報 特開２０１０−０３７９８４号公報 特開２０１０−０５３７８７号公報

ところで、インジェクタの油密洩れは、エンジンを停止したときの運転条件や環境条件によって大きくなる。例えば、低速高負荷運転や登坂走行状態等でのエンジン停止時で燃温（燃料温度）・燃圧（燃料圧力）が高い場合、また、夏季等の外気温が高くて燃温・燃圧が高い場合には、インジェクタの油密洩れが大きくなる。インジェクタの油密洩れが大きくなるとインテークマニホールド（吸気ポート）内のＨＣ（炭化水素）の濃度が高くなる。そして、そのＨＣ濃度が高くなることにより、混合気の空燃比がリッチとなって可燃空燃比の範囲を超える場合には、燃焼状態が悪化してエンジンが始動不良となる場合がある。

本発明はそのような実情を考慮してなされたもので、車両等に搭載される内燃機関において、良好な始動性を確保することが可能な始動制御を実現することを目的とする。

本発明は、吸入空気と燃料噴射弁から噴射される燃料との混合気を燃焼室内で燃焼させて動力を得る内燃機関の始動制御装置において、前記燃料噴射弁の油密洩れ判定条件が成立している場合には、機関始動時に掃気制御を実行することを技術的特徴としている。より具体的には、前記燃料噴射弁の油密洩れ判定条件が成立している場合に、機関始動時に吸入空気量を増量することを特徴としている。

本発明によれば、エンジン停止中における燃料噴射弁の油密洩れが大きくて、油密洩れ判定条件が成立している場合には、掃気制御（吸入空気量の増量制御）を行って内燃機関を始動するので、機関始動時における内燃機関のクランキング中に、ＨＣが高濃度の混合気を早期に掃気することができる。これにより機関始動時の空燃比を適正化する（可燃範囲内の適正な値にする）ことができるので、燃焼状態が良くなって機関回転数（エンジン回転数）が速やかに上昇するようになる。その結果として、機関始動時のトルクがアップして内燃機関の始動性が向上する。

本発明の具体的な構成として、内燃機関の燃焼室に通じる吸気通路に設けられたスロットルバルブの開度を機関始動時に制御（開き制御）することにより、吸入空気量を増量するという構成を挙げることができる。この場合、吸入空気量の増量時（掃気制御時）のスロットルバルブの開度を、当該スロットルバルブの吸気流れの下流側の吸気通路が負圧とならない開度であって、新気量が最大（掃気効果が最大）となる開度に制御することが好ましい。このように吸気通路が負圧とならないようにすることで、機関始動時（クランキング時）における掃気効果を高めることができ、より良好な始動性を得ることができる。

本発明の具体的な構成として、前記吸入空気量を増量する場合（掃気制御時）のスロットルバルブの開度は、機関水温及び機関回転数に基づいて設定するという構成を挙げることができる。このような構成を採用すれば、機関始動時における吸入空気量の増量を、機関始動時の条件に応じて適切に設定することができるので、安定した掃気効果を得ることができる。

本発明において、機関始動時のクランキング回転数が高くなるのに伴って吸気通路の負圧（インマニ負圧）が高くなる点を考慮して、機関始動時のクランキング回転数が高くなるのに応じてスロットルバルブの開度を大きくして吸入空気量を徐々に多く（または段階的に多く）することにより、吸気通路が負圧とならないようにしてもよい。

本発明において、機関始動時の吸入空気量を増量する制御（スロットルバルブの開き制御）は、機関回転数が所定値（例えば、ＨＣが高濃度の混合気を十分に掃気することが可能になる回転数）以上になったときに終了する。または、機関始動時の吸入空気量を増量する制御（スロットルバルブの開き制御）は、機関回転数の上昇率が所定値（例えば、ＨＣが高濃度の混合気を十分に掃気することが可能になる回転数上昇率）以上になったときに終了する。また、機関回転数が所定値以上で、かつ、機関回転数の上昇率が所定値以上になったときに、機関始動時の吸入空気量を増量する制御を終了するようにしてもよい。

また、機関始動時の吸入空気量を増量する制御（スロットルバルブの開き制御）は、内燃機関の回転回数が所定値以上になったときに終了するようにしてもよい。この場合、例えば、内燃機関（クランクシャフト）が３６０°回転するごとに１カウントずつアップし、そのカウント値が所定値（例えば、ＨＣが高濃度の混合気を十分に掃気することが可能になるカウント値（機関回転回数））以上になった場合に、吸入空気量を増量する制御（スロットルバルブの開き制御）を終了する。

本発明において、機関始動時の吸入空気量を増量する制御（スロットルバルブの開き制御）を終了する際に、機関回転数の上昇率が所定値（例えば、上記掃気制御を終了を判定する判定値（回転数上昇率判定値）と同じ値）以上である場合は点火時期の遅角制御を実行することが好ましい。このような遅角制御を行うことにより、吸入空気量を増量による機関回転の吹き上がりを防止することができる。

本発明において、燃料噴射弁の油密洩れ判定条件としては、例えば、前回機関停止時と機関再始動時との水温差が所定値以上で、かつ、再始動時の吸気温が所定値以下であるという条件が挙げられる。また、このような燃料噴射弁の油密洩れ判定条件に加えて、前回機関停止時の水温に対する機関再始動時の水温の低下値（［前回停止時の水温］−［再始動時の水温］）が、前回停止時水温ごとに設定した水温低下判定値以上であるという条件を設定してもよい。

なお、燃料噴射弁の油密洩れ判定条件については、機関停止中における燃料噴射弁の油密洩れに起因する再始動時の燃焼悪化（エンジン始動不良）を判定できるものであれば、他の判定条件であってもよい。

本発明によれば、エンジン停止中における燃料噴射弁の油密洩れが大きくて、油密洩れ判定条件が成立している場合には、機関始動時に掃気制御を実行するので、ＨＣが高濃度の混合気を早期に掃気することができる。これにより良好な始動性を確保することができる。

本発明を適用するエンジン（内燃機関）の一例を示す概略構成図である。 図１に示すエンジンの制御系の構成を示すブロック図である。 ＥＣＵが実行するエンジン始動制御の一例を示すフローチャートである。 エンジン始動制御の一例を示すタイミングチャートである。 水温低下判定値を求めるマップの一例を示す図である。 エンジン始動時のスロットル開度を求めるマップの一例を示す図である。 ＥＣＵが実行するエンジン始動制御の他の例を示すフローチャートである。 エンジン始動制御の他の例を示すタイミングチャートである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

まず、本発明を適用する内燃機関（以下、エンジンともいう）について説明する。

−エンジン−
図１は本発明を適用するエンジンの概略構成を示す図である。なお、図１にはエンジンの１気筒の構成のみを示している。

この例のエンジン１は、車両に搭載されるポート噴射式４気筒ガソリンエンジンであって、その各気筒を構成するシリンダブロック１ａ内には上下方向に往復動するピストン１ｃが設けられている。ピストン１ｃはコネクティングロッド１６を介してクランクシャフト１５に連結されており、ピストン１ｃの往復運動がコネクティングロッド１６によってクランクシャフト１５の回転へと変換される。

エンジン１のクランクシャフト１５は、トルクコンバータ（またはクラッチ）等を介して変速機（図示せず）に連結されており、エンジン１からの動力を変速機を介して車両の駆動輪に伝達することができる。

変速機は、例えば、クラッチ及びブレーキ等の摩擦係合要素と遊星歯車機構とを用いて変速段（例えば、前進６段・後進１段）を設定する有段式の自動変速機であって、この変速機の各レンジ（パーキングレンジＰ、リバースレンジＲ、ニュートラルレンジＮ、ドライブレンジＤ）はシフトレバー５０（図２参照）の操作によって切り替えられる。シフトレバー５０のシフト操作位置（Ｐ、Ｒ，Ｎ，Ｄレンジ）はシフトポジションセンサ４１によって検出される。なお、変速機としては、ベルト式無段変速機などの無段変速機であってもよい。

エンジン１のクランクシャフト１５には、エンジン１の始動時に起動するスタータ（モータ）１０が連結されており、このスタータ１０を起動することによりエンジン１のクランキングを行うことができる。

また、クランクシャフト１５にはシグナルロータ１７が取り付けられている。シグナルロータ１７の外周面には複数の歯（突起）１７ａが等角度（この例では、例えば１０°ＣＡ（クランク過度））ごとに設けられている。また、シグナルロータ１７は、歯１７ａの２枚分が欠落した欠歯部１７ｂを有している。

シグナルロータ１７の側方近傍には、クランク角を検出するクランクポジションセンサ３１が配置されている。クランクポジションセンサ３１は、例えば電磁ピックアップであって、クランクシャフト１５が回転する際にシグナルロータ１７の歯１７ａに対応するパルス状の信号（電圧パルス）を発生する。このクランクポジションセンサ３１の出力信号からエンジン回転数ＮＥを算出することができる。

エンジン１のシリンダブロック１ａにはエンジン冷却水の水温を検出する水温センサ３２が配置されている。また、シリンダブロック１ａの上端にはシリンダヘッド１ｂが設けられており、このシリンダヘッド１ｂとピストン１ｃとの間に燃焼室１ｄが形成されている。エンジン１の燃焼室１ｄには点火プラグ３が配置されている。点火プラグ３の点火タイミングはイグナイタ４によって調整される。イグナイタ４はＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）２００によって制御される。

エンジン１のシリンダブロック１ａの下部には、潤滑油（エンジンオイル）を貯留するオイルパン１８が設けられている。オイルパン１８に貯留された潤滑油は、エンジン１の運転時に、異物を除去するオイルストレーナを介してオイルポンプ（図示せず）によって汲み上げられて、ピストン１ｃ、クランクシャフト１５、コネクティングロッド１６などエンジン各部に供給され、その各部の潤滑・冷却等に使用される。そして、このようにして供給された潤滑油は、エンジン各部の潤滑・冷却等のために使用された後、オイルパン１８に戻され、再びオイルポンプによって汲み上げられるまでオイルパン１８内に貯留される。

エンジン１の燃焼室１ｄには吸気通路１１と排気通路１２とが接続されている。吸気通路１１の一部は吸気ポート１１ａ及びインテークマニホールド１１ｂによって形成されている。吸気通路１１にはサージタンク１１ｃが設けられている。また、排気通路１２の一部は排気ポート１２ａ及びエキゾーストマニホールド１２ｂによって形成されている。

エンジン１の吸気通路１１には、吸気を濾過するエアクリーナ７、熱線式のエアフロメータ３３、吸気温センサ３４（エアフロメータ３３に内蔵）、エンジン１の吸入空気量を調整するためのスロットルバルブ５などが配置されている。

スロットルバルブ５は、サージタンク１１ｃの上流側（吸気流れの上流側）に設けられており、スロットルモータ６によって駆動される。スロットルバルブ５の開度はスロットル開度センサ３５によって検出される。スロットルバルブ５のスロットル開度はＥＣＵ２００によって駆動制御される。

具体的には、クランクポジションセンサ３１の出力信号から算出されるエンジン回転数Ｎｅと、ドライバのアクセルペダル踏み込み量（アクセル開度）等のエンジン１の運転状態に応じた最適な吸入空気量（目標吸気量）が得られるようにスロットルバルブ５のスロットル開度を制御している。より詳細には、スロットル開度センサ３５を用いてスロットルバルブ５の実際のスロットル開度を検出し、その実スロットル開度が、上記目標吸気量が得られるスロットル開度（目標スロットル開度）に一致するようにスロットルバルブ５のスロットルモータ６をフィードバック制御している。このようなスロットルバルブ５の制御システムは、「電子スロットルシステム」と称されており、ドライバのアクセルペダルの操作とは独立してスロットル開度を制御することができる。例えば、後述する、エンジン始動時の吸入空気量の増量制御を実行することが可能である。

エンジン１の排気通路１２には三元触媒８が配置されている。三元触媒８においては、燃焼室１ｄから排気通路１２に排気された排気ガス中のＣＯ、ＨＣの酸化及びＮＯｘの還元が行われ、それらを無害なＣＯ₂、Ｈ₂Ｏ、Ｎ₂とすることで排気ガスの浄化が図られている。

三元触媒８の上流側（排気流れの上流側）の排気通路１２にフロント空燃比センサ３７が配置されている。フロント空燃比センサ３７は、空燃比に対してリニアな特性を示すセンサである。また、三元触媒８の下流側の排気通路１２にはリアＯ₂センサ３８が配置されている。リアＯ₂センサ３８は、排気ガス中の酸素濃度に応じて起電力を発生するものであり、理論空燃比に相当する電圧（比較電圧）よりも出力が高いときはリッチと判定し、逆に比較電圧よりも出力が低いときはリーンと判定する。これらフロント空燃比センサ３７及びリアＯ₂センサ３８の出力信号は空燃比フィードバック制御（例えば、特開２０１０−００７５６１号公報に記載の技術参照）に用いられる。

吸気通路１１と燃焼室１ｄとの間に吸気バルブ１３が設けられており、この吸気バルブ１３を開閉駆動することにより、吸気通路１１と燃焼室１ｄとが連通または遮断される。また、排気通路１２と燃焼室１ｄとの間に排気バルブ１４が設けられており、この排気バルブ１４を開閉駆動することにより、排気通路１２と燃焼室１ｄとが連通または遮断される。これら吸気バルブ１３及び排気バルブ１４の開閉駆動は、クランクシャフト１５の回転がタイミングチェーン等を介して伝達される吸気カムシャフト２１及び排気カムシャフト２２の各回転によって行われる。

吸気カムシャフト２１の近傍には、特定の気筒（例えば第１気筒）のピストン１ｃが圧縮上死点（ＴＤＣ）に達したときにパルス状の信号を発生するカムポジションセンサ３９が設けられている。カムポジションセンサ３９は、例えば電磁ピックアップであって、吸気カムシャフト２１に一体的に設けられたロータ外周面の１個の歯（図示せず）に対向するように配置されており、その吸気カムシャフト２１が回転する際にパルス状の信号（電圧パルス）を出力する。なお、吸気カムシャフト２１（及び排気カムシャフト２２）は、クランクシャフト１５の１／２の回転速度で回転するので、クランクシャフト１５が２回転（７２０°回転）するごとにカムポジションセンサ３９が１つのパルス状の信号を発生する。

そして、吸気通路１１の吸気ポート１１ａには、燃料を噴射可能なインジェクタ（燃料噴射弁）２が配置されている。インジェクタ２は各気筒毎に設けられている。これらインジェクタ２は共通のデリバリパイプ１０１に接続されている。デリバリパイプ１０１には、後述する燃料供給系１００の燃料タンク１０４に貯溜の燃料が供給され、これによってインジェクタ２から吸気ポート１１ａ内に燃料が噴射される。この噴射燃料は吸入空気と混合されて混合気となってエンジン１の燃焼室１ｄに導入される。燃焼室１ｄに導入された混合気（燃料＋空気）は点火プラグ３にて点火されて燃焼・爆発する。このときに生じた高温高圧の燃焼ガスによりピストン１ｃが往復動され、クランクシャフト１５が回転されてエンジン１の駆動力（出力トルク）が得られる。燃焼ガスは、排気バルブ１４の開弁にともない排気通路１２に排出される。

一方、燃料供給系１００は、各気筒のインジェクタ２に共通に接続されたデリバリパイプ１０１、このデリバリパイプ１０１に接続された燃料供給管１０２、燃料ポンプ（例えば電動ポンプ）１０３、及び、燃料タンク１０４などを備えており、燃料ポンプ１０３を駆動することにより、燃料タンク１０４内に貯留の燃料を、燃料供給管１０２を介してデリバリパイプ１０１に供給することができる。そして、このような構成の燃料供給系１００によって各気筒のインジェクタ２に燃料が供給される。

以上の構成の燃料供給系１００において、燃料ポンプ１０３の駆動はＥＣＵ２００によって制御される。

−ＥＣＵ−
ＥＣＵ２００は、図２に示すように、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２０１、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）２０２、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）２０３及びバックアップＲＡＭ２０４などを備えている。

ＲＯＭ２０２は、各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップ等が記憶されている。ＣＰＵ２０１は、ＲＯＭ２０２に記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて各種の演算処理を実行する。また、ＲＡＭ２０３は、ＣＰＵ２０１での演算結果や各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリであり、バックアップＲＡＭ２０４は、例えばエンジン１の停止時にその保存すべきデータ等を記憶する不揮発性のメモリである。

以上のＣＰＵ２０１、ＲＯＭ２０２、ＲＡＭ２０３及びバックアップＲＡＭ２０４は、バス２０７を介して互いに接続されるとともに、入力インターフェース２０５及び出力インターフェース２０６と接続されている。

入力インターフェース２０５には、クランクポジションセンサ３１、水温センサ３２、エアフロメータ３３、吸気温センサ３４、スロットル開度センサ３５、アクセルペダルの踏み込み量に応じた検出信号を出力するアクセル開度センサ３６、フロント空燃比センサ３７、リアＯ₂センサ３８、及び、カムポジションセンサ３９、及び、シフトレバー５０のシフト操作位置を検出するシフトポジションセンサ４１などの各種センサ類が接続されている。また、入力インターフェース２０５にはイグニッションスイッチ４０が接続されており、イグニッションスイッチ４０がオン操作されると、スタータ１０によるエンジン１のクランキングが開始される。

出力インターフェース２０６には、インジェクタ２、点火プラグ３のイグナイタ４、スロットルバルブ５のスロットルモータ６、スタータ１０、及び、燃料供給系１００の燃料ポンプ１０３などが接続されている。

そして、ＥＣＵ２００は、上記した各種センサの検出信号に基づいて、インジェクタ２の駆動制御（燃料噴射量調整制御）、点火プラグ３の点火時期制御、スロットルバルブ５のスロットルモータ６の駆動制御（吸入空気量制御）、空燃比フィードバック制御などを含むエンジン１の各種制御を実行する。さらに、ＥＣＵ２００は、下記の「エンジン始動制御」を実行する。

以上のＥＣＵ２００により実行されるプログラムによって、本発明の内燃機関の始動制御装置が実現される。

−エンジン始動制御−
まず、インジェクタ２を備えたエンジン１にあっては、上述したように、エンジン停止中（ソーク中）にインジェクタ２から燃料が洩れる油密洩れが生じる場合がある。このインジェクタ２の油密洩れは、前回にエンジン停止したときの運転条件や環境条件によって大きくなる。例えば、低速高負荷運転状態や登坂走行状態でのエンジン停止時で燃温・燃圧が高い場合、また、夏季等の外気温が高く燃温・燃圧が高い場合には、インジェクタ２の油密洩れが大きくなる。インジェクタ２の油密洩れが大きくなるとインテークマニホールド１１ｂ（吸気ポート１１ａ）内のＨＣの濃度が高くなる。そして、そのＨＣ濃度が高くなることにより、混合気の空燃比がリッチとなって可燃空燃比の範囲を超えた場合には、燃焼状態が悪化してエンジン１が始動不良となる場合がある。

そこで、本実施形態では、そのようなエンジン停止中のインジェクタ２の油密洩れを考慮して、エンジン始動時の吸入空気量を増量することで、混合気の空燃比の適正化を図る点に特徴がある。その制御（エンジン始動制御）の例について図３のフローチャートを参照して説明する。図３の制御ルーチンはＥＣＵ２００において実行される。

この例においてＥＣＵ２００は、水温センサ３２及び吸気温センサ３４の各出力信号に基づいて、エンジン１が停止するごとに、そのエンジン停止時の水温及び吸気温を認識しており、そのエンジン停止時の水温及び吸気温をＲＡＭ２０３等に順次記憶・更新する。

図３の制御ルーチンは、イグニッションスイッチ４０がＯＮ操作された時点（ＩＧ−ＯＮ）で開始される。この処理ルーチンが開始されると、まずは、ステップＳＴ１０１において、水温センサ３２及び吸気温センサ３４の各出力信号からエンジン始動時（再始動時）の水温及び吸気温を認識し、それらエンジン再始動時の水温及び吸気温と、前回のエンジン１の停止時の水温及び吸気温とに基づいてインジェクタ２の油密洩れ判定条件が成立した否かを判定する。

具体的には、下記の条件Ｊ１、条件Ｊ２及び条件Ｊ３の全ての条件が成立した否かを判定する。

条件Ｊ１：前回のエンジン停止時の水温が所定の水温判定値以上で、かつ、前回のエンジン停止時の吸気温が所定の吸気温判定値以上であること
条件Ｊ２：エンジン再始動時の水温が所定の水温判定値以下で、かつ、エンジン再始動時の吸気温が所定の吸気温判定値以下であること
条件Ｊ３：前回のエンジン停止時の水温に対するエンジン再始動時の水温の低下値（［前回停止時の水温］−［再始動時の水温］）が、前回停止時水温ごとに設定した水温低下判定値以上であること
各条件Ｊ１〜Ｊ３について説明する。

（条件Ｊ１）
エンジン１が停止するときの水温及び吸気温が高い場合、エンジン停止中におけるインジェクタ２の油密洩れが大きくなる。この点を考慮して、前回のエンジン停止時の水温が所定の水温判定値以上で、かつ、前回のエンジン停止時の吸気温が所定の吸気温判定値以上であることを油密洩れ判定条件の１つとしている。

なお、エンジン停止時の水温判定値については、エンジン停止時の水温とエンジン１の始動性が悪化する可能性のある油密洩れ量との関係を、実験・シミュレーション等によって取得しておき、その関係に基づいて始動性が悪化する可能性のある水温（停止時水温）を求める。そして、その結果を基に適合した値（水温判定値）を設定する。また、エンジン停止時の吸気温判定値についても同様な処理により適合した値を設定する。

ここで、この条件Ｊ１において、前回エンジン停止時の水温と、前回エンジン停止時の吸気温との２つのパラメータを用いている理由について説明する。

例えば、エンジン始動後、水温が暖機温度（エンジン１の暖機が完了したとみなせる温度：例えば８０℃程度）に達するまでにエンジン１が停止された場合、吸気温よりも水温が低い状態となる場合があるので、水温のみで判定を行うと、実際のインジェクタ２の温度を反映した判定とはならない。また、エンジン１の運転状態によっては、水温よりも吸気温の方が低くなる場合があって、吸気温（エアクリーナ７の近傍の吸入空気の温度）のみで判定を行うと、正確な判定が行えない場合がある。このような点を考慮して、この例では、水温及び吸気温をパラメータとして条件Ｊ１を設定している。

（条件Ｊ２）
前回のエンジン停止後から再始動時までのエンジン停止時間（ソーク時間）が長いほどインジェクタ２の油密洩れが大きくなる点を考慮して、エンジン再始動時の水温が所定の水温判定値以下で、かつ、エンジン再始動時の吸気温が所定の吸気温判定値以下であることを油密洩れ判定条件の１つとしている。すなわち、エンジン停止時の水温及び吸気温が上記判定値以上である場合、エンジン停止時間（ソーク時間）が長いほど、それに伴い再始動時の水温及び吸気温が低くなる点を利用し、それら水温及び吸気温が判定値以下であることを油密洩れ判定条件の１つとしている。

なお、エンジン再始動時の水温判定値及び吸気温判定値については、上記ソーク時間と油密洩れ量との関係等を考慮して、実験・計算等によって適合した値を設定する。また、この条件Ｊ２においても、上記した条件Ｊ１と同様な理由により、水温及び吸気温をパラメータとして条件Ｊ２を設定している。

（条件Ｊ３）
エンジン停止時の水温が例えば９０℃以上でかつ油温が９０℃以上である場合、潤滑油の温度（油温）による影響等により水温が低下しにくい傾向となる。この点を考慮して、水温については上記条件Ｊ２に加えて、前回のエンジン停止時の水温に対するエンジン再始動時の水温の低下値（［前回のエンジン停止時の水温］−［再始動時のエンジン水温］）が、停止時水温ごとに設定した水温低下判定値以上であることを条件としている。この条件Ｊ３に用いる水温低下判定値は、エンジン停止時の水温に基づいて図５のマップ（テーブル）を参照して求める。

図５のマップは、上記した油温の影響を考慮して、実験・計算等によって適合した値（水温低下判定値）をマップ化したものであって、ＥＣＵ２００のＲＯＭ２０２内に記憶されている。この図５に示すマップでは、水温が９０℃以上である場合は、水温が９０℃よりも低い側に対して、水温低下判定値が小さい側の値となるように設定されている。

なお、図５のマップにおいて、８０℃と９０℃との間の水温低下判定値については一定の値（１０℃）とする。また、９０℃と１０５℃との間の水温低下判定値については補間計算により水温低下判定値を求めるようにする。

ここで、インジェクタ２の油密洩れ判定条件としては、エンジン停止中におけるインジェクタ２の油密洩れに起因する再始動時の燃焼悪化（エンジン始動不良）を判定できるものであれば、他の判定条件であってもよい。例えば、前回エンジン停止時とエンジン再始動時との水温差が所定値以上で、かつ、再始動時の吸気温が所定値以下であるという条件であってもよい。また、このような条件に加えて上記した条件Ｊ３を設定した条件であってもよい。

図３のフローチャートに戻って、上記ステップＳＴ１０１の判定結果が否定判定（ＮＯ）である場合、つまり、油密洩れ判定条件が不成立である場合はステップＳＴ１１０に進む。ステップＳＴ１１０では、通常始動時の吸入空気量にてエンジン１を始動する。なお、通常始動時の吸入空気量は、例えば、エンジン始動時の条件（水温、吸気温及びこれまでの補正値など）に基づいて通常始動時用のマップから算出される吸入空気量である。

一方、上記ステップＳＴ１０１の判定結果が肯定判定（ＹＥＳ）である場合、つまり、インジェクタ２の油密洩れ判定条件が成立している場合はステップＳＴ１０２に進む。

ステップＳＴ１０２では、スロットルバルブ５の開度（スロットル開度）を通常始動時よりも大きく設定し、吸入空気量を通常始動時よりも増量してエンジン１を始動する（機関始動時に掃気制御を実行する）。このときのスロットル開度、つまり、吸入空気量を増量する制御（掃気制御）を実行する際のスロットルバルブ５のスロットル開度は、吸気通路１１が負圧とならない開度とする。この吸気通路１１が負圧とならないスロットル開度については、エンジン始動時のクランキング回転数などをパラメータとして、実験・計算等によって適合した値（スロットル開度）を用いる。この吸入空気増量制御用のスロットル開度は一定値であってもよいし、後述するように、クランキング回転数等に応じて可変に設定するようにしてもよい。

なお、吸気通路１１が負圧とならないスロットル開度とは、エンジン始動時にスロットルバルブ５を通常始動時よりも大きく開いた場合に、吸気管負圧（インマニ負圧）が生じない範囲のスロットル開度であり、例えば、そのインマニ負圧が生じないスロットル開度範囲の下限開度にマージン（開き側の値）を加えた開度のことである。このスロットル開度については、吸気管負圧（インマニ負圧）が生じない範囲で、新気量が最大（掃気効果が最大）となるような開度を設定する。

次に、ステップＳＴ１０３において、クランクポジションセンサ３１の出力信号から算出されるエンジン回転数Ｎｅが、所定の判定値Ｔｈｎｅ（図４参照）に到達したか否かを判定する。この判定結果が否定判定（ＮＯ）である場合には、始動時のエンジン回転数Ｎｅがこの判定値Ｔｈｎｅに達するまで待機する。そして、ステップＳＴ１０３の判定結果が肯定判定（ＹＥＳ）となった時点、つまり、始動時のエンジン回転数Ｎｅが判定値Ｔｈｎｅに達した時点でステップＳＴ１０４に進む。

なお、ステップＳＴ１０３の判定に用いる判定値Ｔｈｎｅは、エンジン始動時のクランキング中に、ＨＣが高濃度の混合気を十分に掃気することが可能になるエンジン回転数を実験・計算等によって取得しておき、その結果を基に適合した値（例えば、１０００ｒｐｍ）を設定する。

そして、ステップＳＴ１０４では、吸入空気量の増量制御を終了し、スロットルバルブ５を通常制御時に設定して吸入空気量を元に戻す（通常制御時に戻す：図４参照）。その後、この制御ルーチンを一旦終了する。

以上のように、本実施形態によれば、エンジン停止中におけるインジェクタ２の油密洩れが大きくて、油密洩れ判定条件が成立している場合には、吸入空気量を増量してエンジン１を始動するので、スタータ１０によるエンジン１のクランキング中に、ＨＣが高濃度の混合気を早期に掃気することができる。これによりエンジン始動時の空燃比を適正化する（可燃範囲内の適正な値にする）ことができるので、図４に示すように、燃焼状態が良くなってエンジン回転数が速やかに上昇するようになる。その結果として、エンジン始動時のトルクがアップしてエンジン１の始動性が向上する。

ここで、本実施形態において、インジェクタ２の油密洩れ条件が成立している場合、上述の如く、エンジン始動時に増量する吸入空気量は一定量であってよいし、可変に設定するようにしてもよい。

エンジン始動時に増量する吸入空気量を可変に設定する場合、エンジン始動時のクランキング回転数が高くなるのに伴って吸気通路の負圧（インマニ負圧）が高くなる点を考慮して、エンジン始動時のクランキング回転数が高くなるのに応じてスロットルバルブ５の開度を大きくして吸入空気量を徐々に多く（または段階的に多く）することにより、吸気通路１１が負圧とならないようする。この場合、水温センサ３２の出力信号から得られる水温（エンジン始動時の水温）及びスタータ１０によるクランキング回転数（クランクポジションセンサ３１の出力信号から認識）に基づいて、図６に示すマップを参照して、スロットルバルブ５のスロットル開度θを設定することで、クランキング回転数に応じて吸入空気量を徐々に多く（または段階的に多く）していくという制御を行えばよい。

なお、図６に示すマップは、水温及びクランキング回転数をパラメータとして、吸気通路１１が負圧とならないスロットル開度θを実験・計算等によって適合した値をマップ化したものであって、例えばＥＣＵ２００のＲＯＭ２０２内に記憶しておく。図６のマップにおいて、水温が高いほど、及び、クランキング回転数が高くなるほど、スロットル開度θが大きくなるように設定されている。

−エンジン始動制御の他の例−
次に、ＥＣＵ２００が実行するエンジン始動制御の他の例について、図７のフローチャートを参照して説明する。

この例においても、ＥＣＵ２００は、水温センサ３２及び吸気温センサ３４の各出力信号に基づいて、エンジン１が停止するごとに、そのエンジン停止時の水温及び吸気温を認識しており、そのエンジン停止時の水温及び吸気温をＲＡＭ２０３等に順次記憶・更新する。

図７の制御ルーチンは、イグニッションスイッチ４０がＯＮ操作された時点（ＩＧ−ＯＮ）で開始される。この処理ルーチンが開始されると、まずは、ステップＳＴ２０１においてインジェクタ２の油密洩れ判定条件が成立した否かを判定する。このステップＳＴ２０１の判定処理は、上記した図３のステップＳＴ１０１の判定処理と同じであるので、ここでは、その詳細な説明は省略する。

ステップＳＴ２０１の判定結果が否定判定（ＮＯ）である場合はステップＳＴ２１０に進む。ステップＳＴ２０１の判定結果が肯定判定（ＹＥＳ）である場合はステップＳＴ２０２に進む。

ステップＳＴ２０２では、クランクポジションセンサ３１の出力信号から算出されるエンジン回転数Ｎｅが掃気完了回転数（上記した掃気終了の判定値Ｔｈｎｅと同じ値：例えば、１０００ｒｐｍ）以上にまで上昇するか否かを判定する。その判定結果が否定判定（ＮＯ）である場合（エンジン回転数Ｎｅが掃気完了回転数にまで上昇しない場合）はステップＳＴ２２０に進む。

ステップＳＴ２０２の判定結果が肯定判定（ＹＥＳ）である場合は、エンジン始動時の掃気制御（吸入空気量の増量制御）により、エンジン回転数が速やかに上昇したと判定してステップＳＴ２０３に進む。

ステップＳＴ２０３では、エンジン始動時の掃気制御（吸入空気量の増量制御）が完了した後に、エンジン回転数Ｎｅの吹き上がりを防止するために点火遅角制御を実施する。具体的には、点火時期Ｃ（例えば−１０°ＢＴＤＣ（ＢＴＤＣに対して１０°［ＣＡ］遅角））を設定して、点火プラグ３（イグナイタ４）の点火時期制御（遅角制御）を行う。

次に、ステップＳＴ２０４において、「回転上昇終了判定時間ｔａ（図８参照）に到達」、または、「エンジン始動後に所定時間が経過」のいずれか１つの条件が成立した否かを判定する。その判定結果が否定判定（ＮＯ）である場合はステップＳＴ２０３の遅角制御を継続する。なお、回転上昇終了判定時間ｔａは、エンジン始動時に吸入空気量の増量制御を行った場合に、エンジン始動時ｔ１（またはクランキング開始時）からエンジン回転数Ｎｅの上昇が終了するまでの時間であり、実験・計算等によって適合する。また、エンジン始動後の経過時間は、例えば、エンジン始動後にエンジン回転数が安定するまでの時間であり、実験・計算等によって適合する。

そして、上記ステップＳＴ２０４の判定結果が肯定判定（ＹＥＳ）となった時点でステップＳＴ２０５に進む。ステップＳＴ２０５では、クランクポジションセンサ３１の出力信号から算出される現在のエンジン回転数Ｎｅ及びエンジン負荷率ｋｌに基づいて、予め実験・計算等によって適合されたマップを参照して点火時期を算出するとともに、上記ステップＳＴ２０３で遅角させた点火時期を徐々に進角させる徐変処理を行って（図８参照）、実際の点火時期を上記点火時期の算出値（通常制御値）へと変化させる。その後、この制御ルーチンを一旦終了する。

なお、上記負荷率ｋｌは、例えば、最大機関負荷に対する現在の負荷割合を示す値として、エンジン回転数Ｎｅ及び吸気圧に基づきマップ等を参照して算出することができる。

一方、上記ステップＳＴ２０１の判定結果が否定判定（ＮＯ）である場合、つまり、インジェクタ２の油密洩れ判定条件が不成立である場合（通常始動時である場合）には、ステップＳＴ２１０に進む。ステップＳＴ２１０では、「クランクポジションセンサ３１の出力信号から算出されるエンジン回転数Ｎｅが始動判定回転数（図８参照：例えば５００ｒｐｍ）以上」、または、「スタータ信号がＯＦＦ」のいずれか１つの条件が成立したか否かを判定する。その判定結果が否定判定である場合はステップＳＴ２２０に進む。ステップＳＴ２２０おいては、点火時期Ａ（例えば、５°ＢＴＤＣ）に設定した後に、この制御ルーチンを一旦終了する。

上記ステップＳＴ２１０が判定結果が肯定判定（ＹＥＳ）である場合はステップＳＴ２１１に進む。ステップＳＴ２１１では、点火時期Ｂ（例えば、２°ＢＴＤＣ）を設定して点火プラグ４の点火時期制御（遅角制御）を行う。

次に、ステップＳＴ２１２において、「回転上昇終了判定時間ｔｂ（図８参照）に到達」、「エンジン始動後に所定時間が経過」、または、「Ｄレンジにシフト変更有」のいずれか１つの条件が成立したか否かを判定する。その判定結果が否定判定（ＮＯ）である場合は、ステップＳＴ２１１の点火時期制御を継続する。

なお、回転上昇終了判定時間ｔｂは、通常始動時の吸入空気量で始動を行った場合に、エンジン始動時ｔ３（またはクランキング開始時）からエンジン回転数Ｎｅの上昇が終了するまでの時間であり、実験・計算等によって適合する。また、エンジン始動後の所定時間は、例えば、エンジン始動後にエンジン回転数が安定するまでの時間であり、実験・計算等によって適合する。

そして、上記ステップＳＴ２１２の判定結果が肯定判定（ＹＥＳ）となった時点でステップＳＴ２１３に進む。ステップＳＴ２１３では、クランクポジションセンサ３１の出力信号から算出される現在のエンジン回転数Ｎｅ及びエンジン負荷率ｋｌに基づいて、予め実験・計算等によって適合されたマップを参照して点火時期を算出するとともに、点火時期を徐々に進角させる徐変処理を行って（図８参照）、実際の点火時期を上記点火時期の算出値へと変化させる。その後、この制御ルーチンを一旦終了する。

次に、この例のエンジン始動制御について図８のタイミングチャートを参照して具体的に説明する。

まず、インジェクタ２の油密洩れ判定条件が成立している場合について説明する。

油密洩れ判定条件が成立している場合、まず、ＩＧ−ＯＮでのクランキング開始時のスロットル開度は通常始動制御時よりも大きく設定され、吸入空気量が通常始動制御時に対して増量される。このような吸入空気量の増量でのクランキングにより、インジェクタ２からインテークマニホールド１１ｂ（吸気ポート１１ａ）内に洩れた燃料（ＨＣ）が掃気されるので、混合気の空燃比が適正な空燃比となる。これにより、燃焼状態が良好となってエンジン回転数が速やかに上昇するようになる。この上昇過程において、エンジン回転数Ｎｅが始動判定回転数（例えば、５００ｒｐｍ）を超え（ｔ１）、その後に掃気完了回転数（例えば、１０００ｒｐｍ）に到達した時点ｔ２で、吸入空気量の増量を終了（スロットル開度を通常制御時に戻す）。さらに、点火時期を−４０°ＢＴＤＣとして点火時期遅角を行う。このような点火時期遅角制御により、エンジン回転数Ｎｅが掃気完了回転数に到達した後に吹き上がることを抑制することができる。

この点火時期遅角制御は上記した回転上昇終了判定時間ｔａに達するまで継続される。そして、回転上昇終了判定時間ｔａに達した時点で、上記ｔ２時点で遅角した点火時期を徐々に進角させる徐変処理を行って、実際の点火時期をエンジン始動後の通常制御値（現在のエンジン回転数Ｎｅ及び負荷率ｋｌにて算出した点火時期）へと変化させる。

ここで、この例の制御にあっては、点火時期遅角制御の継続中に、例えばｔ４の時点でドライバのシフトレバー５０の操作により、シフトレンジがＮレンジからＤレンジにシフトされた場合であっても、点火時期遅角制御を継続する。このようにすることで、Ｎレンジからのシフト変化時におけるドライバビリティの悪化や、エンジン１の回転上昇（図８において破線で示す回転上昇）を抑制することができる。

次に、インジェクタ２の油密洩れ判定条件が不成立である場合（通常始動制御）について説明する。

油密洩れ判定条件が不成立である場合は、まず、ＩＧ−ＯＮでのクランキング開始時のスロットル開度は通常始動制御時の開度が設定され、通常始動時の吸入空気量にて始動する。クランキング開始後、エンジン回転数Ｎｅが始動判定回転数（例えば、５００ｒｐｍ）に達した時点ｔ３で点火時期を遅角側に設定する。この状態は、上記した回転上昇終了判定時間ｔｂに達するまで継続される。そして、エンジン回転数Ｎｅが回転上昇終了判定時間ｔｂに達した時点で、点火時期を徐々に進角させる徐変処理を行って、実際の点火時期をエンジン始動後の通常制御時の点火時期（現在のエンジン回転数Ｎｅ及び負荷率ｋｌにて算出）へと変化させる。

なお、通常始動時においては、上記吸入空気量増量時と比較してエンジン回転数の上昇（トルクアップ）が小さいので、回転上昇終了判定時間ｔｂに達するまでに、例えばｔ４のタイミングで、ドライバのシフトレバー５０の操作により、シフトレンジがＮレンジからＤレンジにシフトされても、そのＮレンジからのシフト変化時におけるドライバビリティへの影響は少なくて済む。そこで、この例では、シフト操作があった時点ｔ４で点火時期を徐々に進角させる徐変処理を行って、実際の点火時期をエンジン始動後の通常制御時の点火時期へと変化させる（図８の破線参照）。

−他の実施形態−
以上の例では、吸入空気量の増量制御（掃気制御）を終了する時期を、エンジン回転数が判定値にまで達した時点としているが、本発明はこれに限定されず、例えば、エンジン始動時におけるエンジン回転数の変化率ｄＮｅ／ｄｔ（図４の２点鎖線参照）が所定の判定値（例えば、ＨＣが高濃度の混合気を十分に掃気することが可能になる回転数上昇率）に達した時点で、吸入空気量の増量制御（掃気制御）を終了するようにしてもよい。また、エンジン始動時にエンジン回転数が判定値以上になり、かつ、エンジン回転数の変化率以上になった時点で吸入空気量の増量制御（掃気制御）を終了するようにしてもよい。

また、エンジン始動時に吸入空気量を増量する制御は、エンジン１の回転回数が所定値以上になったときに終了するようにしてもよい。この場合、エンジン１（クランクシャフト）が３６０°回転するごとに１カウントずつアップし、そのカウント値が所定値（例えば、ＨＣが高濃度の混合気を十分に掃気することが可能になるカウント値（機関回転回数））以上になった場合に、吸入空気量を増量する制御を終了するようにしてもよい。

以上の例では、ポート噴射式のエンジン（内燃機関）の始動制御に本発明を適用したれいについて説明したが、本発明はこれに限られることなく、筒内直噴式のエンジンの始動制御にも適用可能である。

以上の例では、４気筒エンジンに本発明を適用した場合について説明したが、本発明はこれに限られることなく、例えば６気筒エンジンなど、他の任意の気筒数のエンジンの始動制御にも適用可能である。また、直列多気筒エンジンのほか、Ｖ型多気筒エンジンの始動制御にも本発明を適用することができる。

本発明は、車両等に搭載される内燃機関（エンジン）の始動制御装置に利用可能であり、さらに詳しくは、良好な始動性を確保すること目的とした内燃機関の始動制御装置に利用することができる。

１ エンジン
１５ クランクシャフト
２ インジェクタ（燃料噴射弁）
３ 点火プラグ
５ スロットルバルブ
６ スロットルモータ
１０ スタータ
３１ クランクポジションセンサ
３２ 水温センサ
３４ 吸気温センサ
４１ シフトポジションセンサ
２００ ＥＣＵ

Claims (10)

1. 吸入空気と燃料噴射弁から噴射される燃料との混合気を燃焼室内で燃焼させて動力を得る内燃機関の始動制御装置であって、
   前記燃料噴射弁の油密洩れ判定条件が成立している場合には、機関始動時に掃気制御を実行することを特徴とする内燃機関の始動制御装置。
2. 請求項１記載に内燃機関の始動制御装置において、
   前記掃気制御は、機関始動時に吸入空気量を増量する制御であることを特徴とする内燃機関の始動制御装置。
3. 請求項２記載に内燃機関の始動制御装置において、
   前記燃焼室に通じる吸気通路に設けられたスロットルバルブ開度を機関始動時に制御することにより吸入空気量を増量することを特徴とする内燃機関の始動制御装置。
4. 請求項３記載に内燃機関の始動制御装置において、
   前記吸入空気量を増量する場合の前記スロットルバルブの開度は、当該スロットルバルブの吸気流れの下流側の吸気通路が負圧とならない開度に制御されることを特徴とする内燃機関の始動制御装置。
5. 請求項３または４に記載の内燃機関の始動制御装置において、
   前記吸入空気量を増量する場合の前記スロットルバルブの開度は、機関水温及び機関回転数に基づいて設定されることを特徴とする内燃機関の始動制御装置。
6. 請求項３〜５のいずれか１つに記載の内燃機関の始動制御装置において、
   機関始動時のクランキング回転数が高くなるのに応じて前記スロットルバルブの開度を大きくすることを特徴とする内燃機関の始動制御装置。
7. 請求項２〜６のいずれか１つに記載の内燃機関の始動制御装置において、
   前記機関始動時の吸入空気量を増量する制御は、機関回転数が所定値以上、または、機関回転数の上昇率が所定値以上になったときに終了することを特徴とする内燃機関の始動制御装置。
8. 請求項２〜６のいずれか１つに記載の内燃機関の始動制御装置において、
   前記機関始動時の吸入空気量を増量する制御は、機関回転数が所定値以上で、かつ、機関回転数の上昇率が所定値以上になったときに終了することを特徴とする内燃機関の始動制御装置。
9. 請求項２〜６のいずれか１つに記載の内燃機関の始動制御装置において、
   前記機関始動時の吸入空気量を増量する制御は、前記内燃機関の回転回数が所定値以上になったときに終了することを特徴とする内燃機関の始動制御装置。
10. 請求項７〜９のいずれか１つに記載の内燃機関の始動制御装置において、
    前記機関始動時の吸入空気量を増量する制御を終了する際に、前記機関回転数の上昇率が所定値以上である場合は点火時期の遅角制御を実行することを特徴とする内燃機関の始動制御装置。

Images