JP2014202087A - エンジンの着火始動制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】着火始動の際の空気利用率を向上させて初爆時のトルクを大きくし、エンジンを一層確実に且つ速やかに始動できるようにする。
【解決手段】燃料を複数回に分けて噴射する際に通電時間ＴＡＵに応じて噴射長が変化させられ、燃焼室１０１内に燃料が分散して分布させられる。また、通電時間ＴＡＵが短い程すなわち噴射長が短い程燃料の噴射量が少なくなるが、噴射長が短い側では長い側に比較して噴射回数が多くされるため、噴射長の相違に起因する燃料分布のばらつきが抑制される。これにより、燃焼室１０１内の広い範囲に略均一の濃度の混合気Ｇが形成され、この状態で点火プラグ４７によって点火すると、速やかに安定して混合気Ｇに着火することができるとともに、着火による火炎が燃焼室１０１内の全域に適切に伝播して燃焼室１０１内の空気が効率良く燃焼させられ、爆発により大きなトルクを発生させることができる。
【選択図】図７

Description

本発明はエンジンの始動制御装置に係り、特に、膨張行程にある気筒の燃焼室内に燃料を噴射するとともに点火して爆発させることで、クランク軸を回転させてエンジンを始動する着火始動に関するものである。

回転停止しているエンジンの複数の気筒の中、膨張行程にある気筒の燃焼室内にインジェクタにより燃料を噴射するとともに、点火プラグにより点火することで爆発させ、その爆発力によりクランク軸を回転させるエンジンの始動制御装置が知られている。すなわち、着火始動と呼ばれるもので、エンジンのフリクションが小さい場合には着火始動だけでエンジンを自力で始動できる場合があるが、モータジェネレータやスタータ等でエンジンの回転をアシストするようにすれば、エンジンを確実に且つ速やかに始動させることができる。その場合でも、着火始動で自力回転しようとするためアシストトルクが小さくて済み、モータジェネレータ等の最大トルクが低減されて小型化や低燃費化を図ることができる。一方、特許文献１には、このような着火始動に際して、インジェクタにより燃料を複数回に分けて噴射することにより、燃焼室内の空燃費を徐々に低下させるとともに、並行して点火プラグの点火火花を連続的に発生させる多回数点火を実施することにより、可燃空燃比になった状態を見逃すことなく点火してエンジンを始動する技術が提案されている。

特開２００４−２８０４６号公報

しかしながら、このような従来の着火始動では燃焼室内の空気の利用率が低く、初爆時のトルクが必ずしも十分でないという問題があった。すなわち、本発明者等が着火始動で初爆した後の気筒内の残留ガス分析を行ったところ、爆発に寄与しない酸素が相当量残っていることが見い出された。これは、着火始動ではピストンが停止しているため、燃焼室内の空気の流動が悪くて混合気濃度にむら（ばらつき）があり、爆発の際の火炎が燃焼室内全体に拡散せず、着火性の悪い混合気の一部が燃焼することなく残るためと考えられる。特許文献１では、噴射時間を短くして複数回に分けて燃料を噴射するようになっているが、空燃比を徐々に変化させるためのもので、噴射の際のペネトレーション（貫徹力）は一定と考えられ、混合気濃度を均一化する効果は期待できない。

本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、着火始動の際の空気利用率を向上させて初爆時のトルクを大きくし、エンジンを一層確実に且つ速やかに始動できるようにすることにある。

かかる目的を達成するために、第１発明は、回転停止しているエンジンの複数の気筒の中、膨張行程にある気筒の燃焼室内にインジェクタにより燃料を複数回に分けて噴射するとともに、点火プラグにより点火することで爆発させ、その爆発力によりクランク軸を回転させるエンジンの着火始動制御装置において、前記インジェクタにより燃料を複数回に分けて噴射する際に、燃料噴射の噴射長（噴射距離）が変化させられるとともにその噴射長が短い側では長い側に比較して噴射回数が多くされ、その複数回の燃料噴射が行われた後に前記点火プラグによって点火することを特徴とする。

第２発明は、第１発明のエンジンの着火始動制御装置において、前記複数回の燃料噴射は、最初に比べて後の方が噴射長が短いことを特徴とする。

第３発明は、第１発明または第２発明のエンジンの着火始動制御装置において、前記インジェクタは電磁式噴射弁で、その電磁式噴射弁を開弁するための通電時間によって前記燃料噴射の噴射長が制御されることを特徴とする。

このようなエンジンの着火始動制御装置においては、燃料を複数回に分けて噴射する際の燃料噴射の噴射長が変化させられるため、燃焼室内に燃料が分散して分布させられる。また、インジェクタによる燃料噴射の場合、一般に噴射長が短くなると燃料の噴射量が少なくなるが、噴射長が短い側では長い側に比較して噴射回数が多くされるため、噴射長の相違に起因する燃料分布のばらつきを抑制することができる。これにより、燃焼室内の広い範囲に略均一の濃度の混合気を形成することが可能で、この状態で点火プラグによって点火すると、速やかに安定して混合気に着火することができるとともに、着火による火炎が燃焼室内の全域に適切に伝播して燃焼室内の空気が効率良く燃焼させられ、爆発により大きなトルクを発生させることができる。このため、エンジンを一層確実に且つ速やかに始動できるようになるとともに、モータジェネレータ等によるアシストトルクが低減され或いは不要になる。

第２発明では、最初に行われる燃料噴射に比べて後から行われる燃料噴射の方が噴射長が短いため、インジェクタから遠い方から近い方へ順番に燃料が分布させられるようになり、燃焼室内の各部分にそれぞれ所定の濃度の混合気を形成することが可能で、例えば燃焼室内に略均一に燃料を分布させて略均一の濃度の混合気を形成することができる。すなわち、後から行う燃料噴射の噴射長が長いと、先に噴射された手前側の燃料（混合気）が攪拌されるため、混合気の濃度がばらつく可能性がある。

第３発明は、インジェクタが電磁式噴射弁の場合で、その電磁式噴射弁を開弁するための通電時間によって燃料噴射の噴射長が変化するため、噴射長を電気的に簡単に制御することができる。すなわち、通電時間が長くて電磁式噴射弁が完全に開いた状態では、ペネトレーションが略一定で噴射長も略一定であるが、通電時間が短くなると噴射弁を完全に開くことができなくなり、或いは完全に開いてもすぐに閉じられると圧力損失等の影響を受けるため、ペネトレーションが低下するとともに噴射長が短くなり、通電時間によって噴射長を制御することができるのである。

本発明が好適に適用されるハイブリッド車両の骨子図に、制御系統の要部を併せて示した概略構成図である。 図１のハイブリッド車両のエンジンを説明する断面図である。 図１の電子制御装置が機能的に備えているエンジン着火始動制御手段による処理内容を具体的に説明するフローチャートである。 図３のフローチャートに従って最初にエンジン着火始動制御が行われた際の燃料噴射信号、点火信号、およびイオン電流の変化を示すタイムチャートの一例である。 図３のフローチャートに従って２回目以降のエンジン着火始動制御が行われた際の燃料噴射信号、点火信号、およびイオン電流の変化を示すタイムチャートの一例である。 図４および図５における燃料噴射の通電時間ＴＡＵ１〜ＴＡＵ５を噴射長との関係で説明する図である。 図３のフローチャートに従ってエンジン着火始動制御が行われた際の多段階燃料噴射およびその後の点火制御時の燃焼室内の状態を模式的に示した図である。 本発明の他の実施例を説明する図で、図４に対応するタイムチャートである。 図８における燃料噴射の通電時間ＴＡＵ１〜ＴＡＵ３を噴射長との関係で説明する図で、図６に対応する図である。

本発明は、エンジンおよびモータジェネレータを走行用の駆動力源として備えているハイブリッド車両に好適に適用されるが、エンジンのみで走行するエンジン駆動車両にも適用され得る。エンジンは、インジェクタにより気筒内に燃料を直接噴射できる直噴エンジンで、４サイクルのガソリンエンジンが好適に用いられ、４気筒以上の多気筒エンジンを含む種々の気筒数のエンジンを用いることができる。

本発明は、車両走行中或いは停車中に回転停止している状態のエンジンを着火始動により始動するもので、少なくとも何れかの気筒が膨張行程で、その膨張行程の気筒内に燃料を噴射して点火することにより始動する。着火始動だけで始動する場合もあるが、モータジェネレータ等によりエンジンの回転をアシストすることが望ましい。

複数回の燃料噴射は、噴射長を少なくとも３段階以上で変化させることが望ましいが、２段階で変化させるだけでも良い。噴射長が短い程噴射回数を多くする態様は、噴射長が短くなる程噴射長の変化が小さくなるようにし、結果的に例えば点火プラグよりも遠い側（インジェクタと反対側）に比較して近い側の噴射回数が多くなるようにしても良い。また、例えば噴射長を３段階で変化させる場合に、噴射長が最も長い燃料噴射は１回、噴射長が２番目の燃料噴射は２回繰り返し、噴射長が最も短い燃料噴射は３回繰り返すなど、噴射長が短い程燃料噴射の繰り返し回数を多くしても良い。要するに、噴射長が短くなる程１回の噴射による燃料噴射量が少なくなるため、噴射長の相違に拘らず燃料分布のばらつきが抑制されるように、噴射長が短い部分程噴射回数が多くなるようにすれば良い。この噴射回数の制御は、例えば混合気濃度が燃焼室の全域で略均一になるように定められるが、点火プラグの近傍では着火性を向上させるためにリッチ空燃比とし、それ以外の領域では理論空燃比或いは可燃空燃比になるようにするなど、火炎の伝播を阻害しない範囲で混合気濃度を積極的に相違させても良い。

点火プラグによる点火は、混合気に着火するまで点火火花を連続して発生させる多回数点火が適当であるが、本発明の混合気濃度の制御により１回の点火で確実に着火できる場合には１回の点火でも良い。１回〜数回の点火火花で着火できる点火制御の開始タイミングを、学習制御で逐次補正するようにすれば、点火回数を少なくできる。

第２発明では、最初に行われる燃料噴射に比べて後から行われる燃料噴射の方が噴射長が短いが、第１発明の実施に際しては、後から行う燃料噴射の方が噴射長が長くなるようにしても良いなど、噴射長が異なる多段階（２段階以上）の燃料噴射の順番は適宜定めることができる。また、インジェクタとしては、第３発明のように電磁式噴射弁が好適に用いられ、開弁するための通電時間によって燃料噴射の噴射長を制御することができるが、噴射長を制御できる他のインジェクタを用いることも可能である。

以下、本発明の実施例を、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、本発明が好適に適用されるハイブリッド車両１０の駆動系統の骨子図を含む概略構成図である。このハイブリッド車両１０は、エンジン１２およびモータジェネレータＭＧを走行用の駆動力源として備えている。エンジン１２は、気筒内に燃料を直接噴射する直噴エンジンで、モータジェネレータＭＧは電動モータおよび発電機としての機能を有し、それ等の機能を択一的に用いることができる。そして、それ等のエンジン１２およびモータジェネレータＭＧの出力は、流体式伝動装置であるトルクコンバータ１４からタービン軸１６を経て自動変速機２０に伝達され、更に出力軸２２、差動歯車装置２４を介して左右の駆動輪２６に伝達される。トルクコンバータ１４は、ポンプ翼車とタービン翼車とを直結する摩擦係合式のロックアップクラッチ（ＬＵクラッチ）３０を備えている。

上記エンジン１２は、本実施例では８気筒の４サイクルのガソリンエンジンが用いられており、図２に具体的に示すように、インジェクタ４６により気筒（シリンダ）１００の燃焼室１０１内にガソリン（高圧微粒子）が直接噴射されるようになっている。インジェクタ４６は燃料噴射装置で、本実施例では電磁ソレノイドによって噴射ノズルの弁が開閉される電磁式噴射弁が用いられており、吸気弁１０４側の端部に配設されている。このエンジン１２は、吸気通路１０２から吸気弁１０４を介して燃焼室１０１内に空気が流入するとともに、排気弁１０８を介して排気通路１０６から排気ガスが排出されるようになっており、所定のタイミングで点火プラグ４７によって点火されることにより燃焼室１０１内の混合気が爆発燃焼してピストン１１０が下方へ押し下げられる。点火プラグ４７は燃焼室１０１の中央部分に突き出すように配設されている。吸気通路１０２は、サージタンク１０３を介して吸入空気量調節装置である電子スロットル弁４５に接続されており、その電子スロットル弁４５の開度（スロットル弁開度）に応じて吸気通路１０２から燃焼室１０１内に流入する吸入空気量、すなわちエンジン出力が制御される。上記ピストン１１０は、気筒１００内に軸方向の摺動可能に嵌合されているとともに、コネクチングロッド１１２を介してクランク軸１１４のクランクピン１１６に相対回転可能に連結されており、ピストン１１０の直線往復移動に伴ってクランク軸１１４が矢印Ｒで示すように回転駆動される。クランク軸１１４は、ジャーナル部１１８において軸受により回転可能に支持されるようになっており、ジャーナル部１１８とクランクピン１１６とを接続するクランクアーム１２０を一体に備えている。

そして、このようなエンジン１２は、クランク軸１１４の２回転（７２０°）で、吸入行程、圧縮行程、膨張（爆発）行程、排気行程の４行程が行われ、これが繰り返されることでクランク軸１１４が連続回転させられる。８つの気筒１００のピストン１１０は、それぞれクランク角度が９０°ずつずれるように構成されており、クランク軸１１４が９０°回転する毎に８つの気筒１００が順番に爆発燃焼させられて連続的に回転トルクが発生させられる。また、何れかの気筒１００のピストン１１０が圧縮行程の後のＴＤＣ（上死点）に達する圧縮ＴＤＣからクランク軸１１４が所定角度回転し、吸気弁１０４および排気弁１０８が共に閉じている膨張行程の所定の角度範囲θ内で停止している時に、インジェクタ４６によって燃焼室１０１内にガソリンを噴射するとともに点火プラグ４７によって点火することにより、燃焼室１０１内の混合気を爆発燃焼させて始動する着火始動が可能である。エンジン１２の各部のフリクション（摩擦）が小さい場合には、着火始動のみでエンジン１２を始動できるが、フリクションが大きい場合でも、クランク軸１１４をクランキングして始動する際の始動アシストトルクを低減できるため、そのアシストトルクを発生する前記モータジェネレータＭＧの最大トルクが低減されて小型化や低燃費化を図ることができる。上記角度範囲θは、例えば圧縮ＴＤＣから３０°〜６０°程度の範囲内が適当で、着火始動により比較的大きな回転エネルギーが得られ、アシストトルクを低減できる。上記角度範囲θはエンジン１２の気筒数等に応じて適宜定められる。

図１に戻って、上記エンジン１２とモータジェネレータＭＧとの間には、ダンパ３８を介してそれ等を直結するＫ０クラッチ３４が設けられている。このＫ０クラッチ３４は、油圧シリンダによって摩擦係合させられる単板式或いは多板式の油圧式摩擦係合クラッチで、油圧制御装置２８によって係合解放制御される。Ｋ０クラッチ３４は油圧式摩擦係合装置で、エンジン１２を動力伝達経路に対して接続したり遮断したりするエンジン断接装置として機能する。モータジェネレータＭＧは、インバータ４２を介してバッテリー４４に接続されている。また、前記自動変速機２０は、複数の油圧式摩擦係合装置（クラッチやブレーキ）の係合解放状態によって変速比が異なる複数のギヤ段が成立させられる遊星歯車式等の有段の自動変速機で、油圧制御装置２８に設けられた電磁式の油圧制御弁や切換弁等によって変速制御が行われる。

このようなハイブリッド車両１０は電子制御装置７０によって制御される。電子制御装置７０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及び入出力インターフェースなどを有する所謂マイクロコンピュータを含んで構成されており、ＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつＲＯＭに予め記憶されたプログラムに従って信号処理を行う。電子制御装置７０には、アクセル操作量センサ４８からアクセルペダルの操作量（アクセル操作量）Ａccを表す信号が供給される。また、エンジン回転速度センサ５０、ＭＧ回転速度センサ５２、タービン回転速度センサ５４、車速センサ５６、クランク角度センサ５８、ＳＯＣセンサ６０、および着火センサ６２から、それぞれエンジン１２の回転速度（エンジン回転速度）ＮＥ、モータジェネレータＭＧの回転速度（ＭＧ回転速度）ＮＭＧ、タービン軸１６の回転速度（タービン回転速度）ＮＴ、出力軸２２の回転速度（出力軸回転速度で車速Ｖに対応）ＮＯＵＴ、８つの気筒１００毎のＴＤＣ（上死点）からの回転角度（クランク角度）Φ、バッテリー４４の蓄電残量ＳＯＣ、エンジン１２の各気筒１００の着火状態ＥＸを表す信号が供給される。この他、各種の制御に必要な種々の情報が供給されるようになっている。着火センサ６２は、点火プラグ４７の点火火花で燃焼室１０１内の混合気に着火したか否かを検知するためのもので、例えば燃焼室１０１内の圧力やイオン電流などに基づいて検知することが可能であり、本実施例では着火状態ＥＸとしてイオン電流を検出する。すなわち、イオン電流が予め定められた判定値以上になったら燃焼室１０１内の混合気に着火したと判断できる。

上記電子制御装置７０は、機能的にハイブリッド制御手段７２、変速制御手段７４、およびエンジン着火始動制御手段８０を備えている。ハイブリッド制御手段７２は、エンジン１２およびモータジェネレータＭＧの作動を制御することにより、例えばエンジン１２のみを駆動力源として走行するエンジン走行モードや、モータジェネレータＭＧのみを駆動力源として走行するモータ走行モード、それ等の両方を用いて走行するエンジン＋モータ走行モード等の予め定められた複数の走行モードを、アクセル操作量Ａccや車速Ｖ等の運転状態、或いは蓄電残量ＳＯＣ等に応じて切り換えて走行する。変速制御手段７４は、油圧制御装置２８に設けられた電磁式の油圧制御弁や切換弁等を制御して複数の油圧式摩擦係合装置の係合解放状態を切り換えることにより、自動変速機２０の複数のギヤ段を、アクセル操作量Ａccや車速Ｖ等の運転状態をパラメータとして予め定められた変速マップに従って切り換える。

エンジン着火始動制御手段８０は、車両走行中や停車中のエンジン停止時に、運転者のアクセル操作や蓄電残量ＳＯＣの低下などでモータ走行モードからエンジン走行モード或いはエンジン＋モータ走行モードへ切り換える際に、前記ハイブリッド制御手段７２からのエンジン始動要求に従ってエンジン１２を始動するためのものである。エンジン停止時には前記Ｋ０クラッチ３４が解放され、動力伝達経路からエンジン１２が切り離されて回転停止しており、エンジン着火始動制御手段８０は着火始動によりエンジン１２を始動するとともに、停車中はＫ０クラッチ３４を完全係合させ、走行中はＫ０クラッチ３４をスリップ係合させることにより、モータジェネレータＭＧで所定のアシストトルクを付与しつつ着火始動制御を行う。このエンジン着火始動制御手段８０は、機能的に多段階燃料噴射手段８２およびマルチ点火手段８４を備えており、図３のフローチャートに従って信号処理を行う。図３のステップＳ２〜Ｓ４は多段階燃料噴射手段８２に相当し、ステップＳ５〜Ｓ９はマルチ点火手段８４に相当する。

図３のステップＳ１では、ハイブリッド制御手段７２からエンジン始動要求があったか否かを判断し、エンジン始動要求が無ければそのまま終了するが、エンジン始動要求があった場合にはステップＳ２以下を実行する。図４および図５のタイムチャートの時間ｔ１は、エンジン始動要求が供給された時間である。ステップＳ２では、各気筒１００のクランク角度Φに基づいて膨張行程で停止している気筒１００を検出するとともに、その膨張行程で停止している気筒１００のクランク角度Φから要求燃料噴射量Ｑを算出する。要求燃料噴射量Ｑは、クランク角度Φから求まる燃焼室１０１の容積（空気量）に基づいて、その燃焼室１０１内の空気の酸素を総て燃焼させることができる可燃混合気が得られるように予め定められた演算式やマップ等から算出される。着火始動を行う際のクランク角度Φが常に略一定の角度になるように、エンジン１２の回転停止制御が行われる場合には、要求燃料噴射量Ｑも略一定になり、一々算出する必要はない。

ステップＳ３では、ステップＳ２で求めた要求燃料噴射量Ｑを、噴射長が異なる多段階に分けて噴射できるように、前記インジェクタ４６に対する各通電時間ＴＡＵ１〜ＴＡＵｎを設定する。すなわち、インジェクタ４６による燃料噴射の噴射長は、図６に例示するように通電時間ＴＡＵによって相違し、通電時間ＴＡＵが短くなる程噴射長も短くなる。これは、通電時間ＴＡＵが短くなると、噴射弁を完全に開くことができなくなり、或いは完全に開いてもすぐに閉じられると圧力損失等の影響を受けるため、ペネトレーションが弱くなって噴射長が短くなるのである。図６では、通電時間ＴＡＵに対して噴射長がリニアに変化しているが、この特性は電磁ソレノイドの特性や噴射弁の弁形状、燃焼室１０１の形状等によって異なり、予め実験やシミュレーション等によって求めることができる。そして、インジェクタ４６と反対側の排気弁１０８付近に届く通電時間ＴＡＵ１から、インジェクタ４６の近傍に位置する吸気弁１０４付近に噴射できる通電時間ＴＡＵｎまでの間で、要求燃料噴射量Ｑだけ噴射できるように多段階に分割し、分割数ｎに応じて通電時間ＴＡＵ１〜ＴＡＵｎを設定する。これにより、燃焼室１０１内の全域に燃料（ガソリン）を分散して分布させることができる。

一方、１回の燃料噴射でインジェクタ４６から噴射される燃料の噴射量は通電時間ＴＡＵに応じて変化し、通電時間ＴＡＵが短くなる程すなわち噴射長が短くなる程、燃料噴射量も少なくなる。このため、噴射長が等間隔になるように通電時間ＴＡＵを設定すると、インジェクタ４６に近い吸気弁１０４側程燃料が少なくなり、混合気の濃度が薄くなる。これに対し、本実施例では噴射長が短い側程噴射回数が多くなるように、噴射長が短くなるに従って細かく分割される。これにより、燃焼室１０１内の混合気の濃度が、通電時間ＴＡＵの相違に拘らず略均一になる。図６は、要求燃料噴射量Ｑを噴射するために５段階（ｎ＝５）に分割された場合で、点火プラグ４７よりも排気弁１０８側すなわち噴射長が長い側では通電時間ＴＡＵ１およびＴＡＵ２の２回の噴射で燃料が供給されるのに対し、点火プラグ４７よりも吸気弁１０４側すなわち噴射長が短い側では通電時間ＴＡＵ３〜ＴＡＵｎ（＝５）の３回の噴射で燃料が供給される。これにより、燃焼室１０１内の広い範囲に略均一の濃度の混合気が形成される。混合気の濃度は空燃比の逆数に対応し、濃度が高い程空燃比としては低くなる。

上記分割数ｎや通電時間ＴＡＵ１〜ＴＡＵｎは、要求燃料噴射量Ｑに応じて予め定められ、要求燃料噴射量Ｑが多い程分割数ｎが多くなり、噴射回数が多くなる。なお、分割数ｎを予め一定値（例えばｎ＝５など）に設定し、要求燃料噴射量Ｑに応じて各通電時間ＴＡＵ１〜ＴＡＵｎによる燃料噴射を２回以上繰り返すことにより、燃料噴射量を調整することもできる。また、点火プラグ４７の点火による着火性を良くするため、点火プラグ４７の近傍ではリッチ空燃比になるように、例えば燃料を噴射する噴射長の間隔を狭くするなどして噴射回数が多くなるようにすることもできる。

そして、次のステップＳ４では、上記ステップＳ３で設定された各通電時間ＴＡＵ１〜ＴＡＵｎに従って多段階の燃料噴射を実施する。図４および図５のタイムチャートの時間ｔ２は、この多段階燃料噴射が開始された時間で、時間ｔ３は多段階燃料噴射が終了した時間であり、噴射長が長いＴＡＵ１から順番に燃料噴射が行われる。この図４、図５のタイムチャートは、図６に示すように燃料噴射が５段階に分割された場合である。また、図７は、その多段階燃料噴射およびその後の点火制御時の燃焼室１０１内の状態を模式的に示した図であり、(a) は通電時間ＴＡＵ１で燃料噴射が行われる第１段燃料噴射時の状態で、排気弁１０８側に第１混合気Ｇ１が形成される。(b) は通電時間ＴＡＵ２で燃料噴射が行われる第２段燃料噴射時の状態で、第１混合気Ｇ１の手前に第２混合気Ｇ２が形成される。(c) は通電時間ＴＡＵ３で燃料噴射が行われる第３段燃料噴射時の状態で、第２混合気Ｇ２の手前に第３混合気Ｇ３が形成される。(d) は通電時間ＴＡＵ４で燃料噴射が行われる第４段燃料噴射時の状態で、第３混合気Ｇ３の手前に第４混合気Ｇ４が形成される。(e) は通電時間ＴＡＵ５で燃料噴射が行われる第５段燃料噴射時の状態で、第４混合気Ｇ４の手前に第５混合気Ｇ５が形成される。これ等の混合気Ｇ１〜Ｇ５の大きさは燃料噴射量に対応し、インジェクタ４６に近い手前側程段階的に小さくなるが、その間隔も狭くなるため、全体として(f) に示すように略均一な濃度の混合気Ｇが形成される。

図３に戻って、次のステップＳ５では、前回のエンジン着火始動制御の際の着火時の点火番号を読み込み、その点火番号よりも一つ前から点火火花を発生させるように点火制御の開始時期を設定する。すなわち、最初のエンジン着火始動制御では、図４に示すように多段階燃料噴射が終了した時間ｔ３の直後である時間ｔ４から点火制御を開始し、点火プラグ４７により点火火花を連続的に発生させるとともに、燃焼室１０１内の混合気に着火した時の点火火花の点火番号（図４の例ではNo４）を記憶（学習）しておき、次回のエンジン着火始動制御では、図５に示すようにその点火番号No４よりも一つ前の点火番号No３から点火火花を発生させるように点火制御の開始時期を補正する。これにより、着火性を損なうことなく点火制御の開始時期を最適化し、点火火花の発生回数をできるだけ少なくすることができる。

ステップＳ６では、上記ステップＳ５で設定された開始時期に従って多回数点火制御を開始する。多回数点火制御は、点火プラグ４７により略一定の時間間隔で連続的に点火火花を発生させる点火制御で、図４、図５の時間ｔ４は、この多回数点火制御が開始された時間である。ステップＳ７では、上記多回数点火制御で燃焼室１０１内の混合気Ｇに着火したか否かを判断する。混合気Ｇが着火したか否かは、着火センサ６２から供給される着火状態ＥＸを表す信号に基づいて判断でき、具体的には図４、図５のタイムチャートに示すイオン電流の波形から検知する。すなわち、イオン電流の値が予め定められた判定値を超えたら着火したと判断する。そして、着火を検知したらステップＳ８で多回数点火制御を終了するとともに、ステップＳ９で着火時の点火火花の点火番号を記憶する。そして、次回のエンジン着火始動制御では、この点火番号に基づいてステップＳ５で多回数点火制御の開始時期が設定される。図４、図５の時間ｔ５は、イオン電流の波形に基づいて着火が検知された時間である。図７の(f) は、点火プラグ４７の点火火花９０により混合気Ｇに着火した状態で、混合気Ｇの濃度が略均一であることから、着火した火炎が混合気Ｇの全域に速やかに伝播する。

このような本実施例のエンジン着火始動制御においては、燃料を複数回に分けて噴射する際に通電時間ＴＡＵに応じて噴射長が変化させられるため、燃焼室１０１内に燃料が分散して分布させられる。また、通電時間ＴＡＵの制御で噴射長を変化させると、１回の燃料噴射時の燃料の噴射量が変化し、通電時間ＴＡＵが短い程すなわち噴射長が短い程噴射量が少なくなるが、噴射長が短い側では長い側に比較して噴射回数が多くされるため、噴射長の相違に起因する燃料分布のばらつきが抑制される。これにより、燃焼室１０１内の広い範囲に略均一の濃度の混合気Ｇが形成され、この状態で点火プラグ４７によって点火すると、速やかに安定して混合気Ｇに着火することができるとともに、着火による火炎が燃焼室１０１内の全域に適切に伝播して燃焼室１０１内の空気が効率良く燃焼させられ、爆発により大きなトルクを発生させることができる。このため、エンジン１２を一層確実に且つ速やかに始動できるようになるとともに、モータジェネレータＭＧによるアシストトルクが低減され、小型化や低燃費化を図ることができる。

また、本実施例では、通電時間ＴＡＵが長い方から燃料噴射が行われ、最初に行われる燃料噴射に比べて後から行われる燃料噴射の方が噴射長が短くなるため、インジェクタ４６から遠い方から近い方へ順番に燃料が分布させられるようになり、燃焼室１０１内に略均一に燃料を分布させて略均一の濃度の混合気Ｇを安定して形成することができる。すなわち、後から行う燃料噴射の噴射長が長いと、先に噴射された手前側の燃料（混合気）が攪拌されるため、混合気Ｇの濃度がばらつく可能性がある。

また、本実施例では、点火プラグ４７により略一定の時間間隔で連続的に点火火花９０を発生させる多回数点火で混合気Ｇに着火するため、混合気Ｇの濃度が略均一にされることと相まって、一層速やかに且つ確実に混合気Ｇに着火して爆発を生じさせ、エンジン１２を速やかに始動することができる。

なお、上記実施例では、噴射長が短くなる程噴射長の変化を細かくして噴射回数を多くし、噴射長の相違に拘らず燃料分布が略均一になるようにしていたが、例えば図８、図９に示すように噴射長を略等間隔に設定して通電時間ＴＡＵ１〜ＴＡＵ３を定めるとともに、噴射長が短い程燃料噴射の繰り返し回数を多くすることにより、噴射長の相違に拘らず燃料分布が略均一になるようにすることもできる。図８、図９では、噴射長が３段階に分けられているが、２段階或いは４段階以上に分けることも可能である。図８は前記図４に対応するタイムチャートで、この例では通電時間ＴＡＵ１による燃料噴射は１回、通電時間ＴＡＵ２による燃料噴射は２回、通電時間ＴＡＵ３による燃料噴射は３回である。また、図９は前記図６に対応する図で、通電時間ＴＡＵ１〜ＴＡＵ３と噴射長との関係を示す図である。

以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、これ等はあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。

１０：ハイブリッド車両 １２：エンジン ４６：インジェクタ ４７：点火プラグ ７０：電子制御装置 ８０：エンジン着火始動制御手段 ８２：多段階燃料噴射手段 ８４：マルチ点火手段 １００：気筒 １０１：燃焼室 ＴＡＵ：通電時間

Claims (3)

1. 回転停止しているエンジンの複数の気筒の中、膨張行程にある気筒の燃焼室内にインジェクタにより燃料を複数回に分けて噴射するとともに、点火プラグにより点火することで爆発させ、その爆発力によりクランク軸を回転させるエンジンの着火始動制御装置において、
   前記インジェクタにより燃料を複数回に分けて噴射する際に、燃料噴射の噴射長が変化させられるとともに該噴射長が短い側では長い側に比較して噴射回数が多くされ、該複数回の燃料噴射が行われた後に前記点火プラグによって点火する
   ことを特徴とするエンジンの着火始動制御装置。
2. 前記複数回の燃料噴射は、最初に比べて後の方が噴射長が短い
   ことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの着火始動制御装置。
3. 前記インジェクタは電磁式噴射弁で、該電磁式噴射弁を開弁するための通電時間によって前記燃料噴射の噴射長が制御される
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のエンジンの着火始動制御装置。

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