JP3783425B2 - 内燃機関の始動制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の気筒をそなえた内燃機関の始動を制御する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関（以下、エンジンという）の始動時（特に、冷態始動時）には、点火を確実に行なうために、通常時よりも混合気の燃料濃度を高めることが行なわれている。つまり、エンジン始動時には、気筒内の温度が低いため燃料が気化しにくく、始動が長びけば点火プラグにくすぶりが生じたりして未着火の原因となりやすい。そこで、燃料供給量を増量させることで少しでも多くの燃料を気化させて、より確実に着火するようにしている。
【０００３】
例えば、各気筒の吸気ポートに燃料噴射弁をそなえたマルチポイントインジェクション（ＭＰＩ）エンジンや各気筒内に直接燃料噴射を行なうように燃料噴射弁をそなえた筒内噴射型エンジンなど、各気筒毎に燃料噴射弁をそなえたエンジンの場合、エンジンの始動を検知したら、まず、気筒識別を行なって、気筒が識別された時点から各気筒の燃料噴射弁を所要のタイミングで所要の期間ずつ駆動して、各気筒に定常燃焼時よりも多量の燃料供給量を供給して、始動時の燃焼運転を行なうのである。
【０００４】
このような始動時の燃料供給量の増量は、始動完了後（即ち、各気筒の燃焼室内で燃焼が完全に行なわれるようになった時）には終了するが、冷態始動時には、始動完了後も、始動時よりも少ない量ではあるが、燃料供給量の増量が継続され、未着火の発生防止が行なわれる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のように始動時の燃料供給量の増量を行なうと、始動完了後に、エンジン回転のオーバシュートが生じたり、燃焼室から炭化水素ＨＣ等の未燃燃料が排出され、排ガス成分の悪化を招くうえ、燃料が無駄に消費されるという不具合がある。
【０００６】
なお、特開平１０−５４２７２号公報には、始動時に、一時的に燃料噴射を停止して、速やかに気筒識別を行なうとともに始動性が悪化しやすい機関の冷態時に圧縮行程による燃焼室の昇温を行ない、この後、燃料噴射を開始することで、冷態時の未着火による始動性の低下を防止して、機関の始動性の向上、即ち、速やかで確実な始動を行なえるようにした技術が開示されている。
【０００７】
しかしながら、この技術では、始動時における排ガス浄化や燃費の低減を促進することは可能になるものの、燃料噴射停止時に圧縮行程による燃焼室の昇温を思惑通りに速やかに達成できなければ、機関の種類によっては、却って機関の始動を速やかに行なえなくなり、機関の始動性の向上を図ることができないことになる。
【０００８】
本発明は、上述の課題に鑑み創案されたもので、機関の回転のオーバシュートの抑制や未燃燃料の排出抑制による排ガス成分の改善及び燃料の有効利用を行なえるようにしながら、内燃機関の始動時に速やかに確実に着火を行なえるようにした、内燃機関の始動制御装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１記載の本発明の内燃機関の始動制御装置は、始動時に、気筒毎に設けられた燃料噴射弁により燃料噴射を行ないながら、燃焼室内に供給される混合気の燃料濃度を高めて着火性能を確保できるようにした、内燃機関の始動制御装置において、該内燃機関の冷却水温を検出する水温センサと、該内燃機関の外気温を検出する外気温センサと、該内燃機関の回転数を検出する機関回転数検出手段と、該内燃機関のクランキング開始時からの時間を計測するタイマと、該水温センサで検出された該冷却水温が、該内燃機関の冷態始動条件として予め設定された上限値と該内燃機関の始動性が低い条件として予め設定された下限値とで限定される所定領域内であること、該外気温センサで検出された該外気温が下限値で限定される所定領域内であること、該機関回転数検出手段で検出された該回転数が所定回転数以下であること、該タイマの計測時間がクランキング開始後所定時間以内であること、の各条件が全て成立したら、該内燃機関の始動制御条件にあると判定する制御条件判定手段と、始動制御条件にあると判定されると、始動時燃料噴射気筒制限手段が、該始動時に、該複数の気筒のうちの一部の気筒の燃料噴射弁を停止させる始動時燃料噴射気筒制限手段とをそなえていることを特徴としている。
また、好ましくは、始動時燃料噴射気筒制限手段は、カム角センサの検出信号に基づいて上記の各気筒の識別を行い、該制御条件判定手段により始動制御条件にあると判定されると燃焼順序で１つおきの気筒の燃料噴射弁を停止するように構成する。
【００１０】
これにより、燃料噴射弁を作動させた気筒については、供給される混合気の燃料濃度が高められて着火性能が確保され、この燃料噴射を一部の気筒のみ行なって他の気筒は行なわないことにより、機関全体としての始動時の燃料消費が抑制され、始動時の機関の出力過剰も抑制される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面により、本発明の実施の形態について説明すると、図１〜図５は本発明の一実施形態としての内燃機関の始動制御装置を示すもので、図１はその要部ブロック図、図２はその内燃機関の構成図、図３はその制御内容を示すフローチャート、図４，図５はいずれもその効果を示す図である。
【００１２】
まず、本実施形態の始動制御装置を有する内燃機関（以下、エンジンという）について説明すると、このエンジンは、各シリンダ（気筒）内に直接燃料を噴射して点火プラグの点火により燃焼を行なう筒内噴射エンジンであり、ここでは、自動車用エンジンに用いられている。
つまり、図２に示すように、エンジン１のシリンダヘッド２には、各シリンダ３毎に、点火プラグ４と、燃焼室５内に直接開口する燃料噴射弁６とが設けられ、点火プラグ４は点火コイル４Ａにより、燃料噴射弁６はドライバ６Ａにより、それぞれ駆動される。シリンダ３内には、クランクシャフト７に連結されたピストン８が装備され、このピストン８の頂面には半球状に窪んだキャビティ９が形成されている。
【００１３】
さらに、シリンダヘッド２には、吸気弁１０を介して燃焼室５と連通しうる吸気ポート１１と排気弁１２を介して燃焼室５と連通しうる排気ポート１３とが形成されている。吸気ポート１１は燃焼室５上方に略鉛直に配設され、ピストン８の頂面のキャビティ９と協働して燃焼室５内で吸気による逆タンブル流を形成させる。排気ポート１３には、大径の排ガス再循環ポート（ＥＧＲポート）１４が分岐している。
【００１４】
また、シリンダ６外周のウォータジャケット１５には冷却水温を検出する水温センサ１６が設けられ、クランクシャフト７には所定のクランク角位置で信号を出力するクランク角センサ１７が、吸気弁１０，排気弁１２を駆動するカムシャフト１８，１９にはカムシャフト位置に応じた気筒識別信号を出力する気筒識別センサ（カム角センサ）２０が、それぞれ付設されている。
【００１５】
そして、吸気系は、上流側からエアクリーナ２１，吸気管２２，スロットルボディ２３，サージタンク２４，吸気マニホールド２５の順に構成され、吸気マニホールド２５の下流端部に吸気ポート１１が設けられている。排気系は、上流側から排気ポート１２を有する排気マニホールド２６，排気管２７，２８の順に構成され、排気管２７，２８の間に排ガス浄化触媒２９が介装されている。
【００１６】
スロットルボディ２３には、スロットル弁３０と、このスロットル弁３０を迂回する小径の第１エアバイパス路（アイドルスピードコントロール用バイパス路）３１とがそなえられ、第１エアバイパス路３１には第１エアバイパスバルブ３２が介設されている。さらに、スロットルボディ２３を迂回するように、大径の第２エアバイパス路３３がそなえられ、この第２エアバイパス路３３には第２エアバイパスバルブ３４が介設されている。第１エアバイパスバルブ３２の開度制御によりアイドルスピード制御を行ない、第２エアバイパスバルブ３４の開度制御によりシリンダ３内に大量の吸気投入を行なえるようになっている。
【００１７】
また、排気ポート１３から分岐したＥＧＲポート１４とスロットルボディ２３の直下部（サージタンク２４の直上部）との間には、排ガスを再循環させるＥＧＲパイプ３５が介装されている。このＥＧＲパイプ３５の途中には、排ガス再循環量（ＥＧＲ量）を調整するために、例えばステッパモータ式のＥＧＲバルブ３６が設けられている。
【００１８】
さらに、エアクリーナ２１の直ぐ下流部分には吸入空気流量を検出するエアフローセンサ３７が、スロットル弁３０にはスロットル開度を検出するスロットルポジションセンサ３８が、スロットルボディ２３にはスロットル弁３０の全閉を検出してアイドル信号を出力するアイドルスイッチ３９が、それぞれ設けられている。また、排気マニホールド２６には、空燃比がストイキオよりもリッチ側かリーン側かを検出するＯ₂ センサ４０が設けられている。
【００１９】
燃料供給系について説明すると、燃料タンク４１内の燃料は、まず、電動式の低圧燃料ポンプ４２により加圧されて、低圧フィードパイプ４３により、エンジン１により駆動される（ここではカムシャフト２０と連動する）高圧燃料ポンプ４６に送られて、高圧に加圧され、高圧燃料ポンプ４６から吐出された高圧燃料は、高圧フィードパイプ４７からデリバリパイプ４８を介して各燃料噴射弁６に送給されるようになっている。
【００２０】
なお、低圧フィードパイプ４３にはリターンパイプ４４を介して低圧レギュレータ４５が介装されており、低圧フィードパイプ４３内の燃料圧力が所定の低圧力〔数気圧（例えば０．３〜０．４ＭＰａ）程度〕に調整される。また、デリバリパイプ４８にはリターンパイプ４９を介して高圧レギュレータ５０が介装されており、デリバリパイプ４８内の燃料圧力が所定の高圧力〔数十気圧（例えば２〜７ＭＰａ）程度〕に調整される。
【００２１】
さらに、この高圧レギュレータ５０には燃圧切換弁５１が介装されており、燃圧切換弁５１を開放することでリターンパイプ４９の燃料をリリーフしてデリバリパイプ４８内の燃料圧力を低圧に調整可能になっている。
なお、高圧燃料ポンプ４６で余剰となった燃料は、リターンパイプ５２により燃料タンク４１に戻される。
【００２２】
そして、点火プラグ４，燃料噴射弁６，第１エアバイパスバルブ３２，第２エアバイパスバルブ３４，ＥＧＲバルブ３６，低圧燃料ポンプ４２，燃圧切換弁５１といった各エンジン制御要素の作動を制御するために、電子制御ユニット（ＥＣＵ）６０がそなえられている。このＥＣＵ６０には、入出力装置，制御プログラムや制御マップ等の記憶を行なう記憶装置，中央処理装置，タイマやカウンタ等がそなえられており、前述の種々のセンサ類からの検出情報やキースイッチ５３のポジション情報，外気温センサ５４で検出される外気温情報等に基づいて、上述の各エンジン制御要素の制御を行なう。
【００２３】
特に、本エンジンは、筒内噴射エンジンであり、燃料噴射を自由なタイミングで実施できるため、吸気行程を中心とした燃料噴射によって予混合燃焼を行なうほか、圧縮行程を中心とした燃料噴射によって前述の逆タンブル流を利用して層状燃焼を行なうことができるようになっている。予混合燃焼の燃焼モードとしては、Ｏ₂ センサ４０の検出情報に基づいたフィードバック制御により空燃比を理論空燃比近傍に保持するストイキオ運転モードと、空燃比を理論空燃比よりもリッチにするエンリッチ運転モードと、空燃比を理論空燃比よりもリーンにするリーン運転モード（吸気リーン運転モード）とが設けられ、層状燃焼の運転モードとしては、空燃比を理論空燃比よりも大幅にリーンにする超リーン運転モード（圧縮リーン運転モード）が設けられている。
【００２４】
ＥＣＵ６０では、予め設定されたマップに基づいて、エンジン回転数Ｎｅ及びエンジン負荷状態を示す平均有効圧Ｐｅから１つの運転モードを選択する。一般に、エンジン回転数Ｎｅや平均有効圧Ｐｅが小さい状態では圧縮リーン運転モードを選択し、エンジン回転数Ｎｅや平均有効圧Ｐｅが増加していくにしたがって、吸気リーン運転モード，ストイキオ運転モード，エンリッチ運転モードの順に選択していく。
【００２５】
つまり、エンジンへの負荷要求が大きければストイキオ運転モードを、負荷要求がさらに大きければエンリッチ運転モードを選択し、エンジンへの負荷要求が小さければ吸気リーン運転モードを、負荷要求がさらに小さければ圧縮リーン運転モードを選択するのである。
なお、エンジン回転数Ｎｅは、クランク角センサ１７の検出情報から算出でき、平均有効圧Ｐｅは、このエンジン回転数Ｎｅとスロットルポジションセンサ３８で検出されたスロットル開度（このスロットル開度はアクセル開度に対応する）とから算出できる。
【００２６】
ただし、始動時には、着火を確実に行なわせるために、エンリッチ運転モードが選択される。
そして、ＥＣＵ６０は、各運転モードに応じてそれぞれ設定されたマップに基づいて、エンジン回転数Ｎｅ及び平均有効圧Ｐｅから目標空燃比，燃料噴射タイミング，点火タイミング，ＥＧＲ量等を設定し、さらに、目標空燃比及びエアフローセンサ３７で検出される吸入空気流量から燃料噴射量を設定し、燃料噴射弁６，点火プラグ４，ＥＧＲバルブ３６等を制御するようになっている。
【００２７】
図１はＥＣＵ６０によるエンジンの制御機能を示すブロック図であり、図１に示すように、ＥＣＵ６０には、始動時にエンジン制御を行なう機能（始動時制御手段、即ち、本実施形態の内燃機関の始動制御装置）６１と、通常時（始動完了後）にエンジン制御を行なう機能（通常時制御手段）６２とをそなえている。
通常時制御手段６２には、算出したエンジン回転数Ｎｅ及び平均有効圧Ｐｅに基づいて運転モードを選択する機能（運転モード選択手段）６２Ａと、各運転モード毎にエンジン回転数Ｎｅ及び平均有効圧Ｐｅから目標空燃比を設定する機能（目標空燃比設定手段）６２Ｂと、この目標空燃比と吸入空気流量等に基づいて、燃料噴射量（燃料噴射弁開弁時間），燃料噴射タイミング（燃料噴射弁開弁タイミング），点火タイミング，ＥＧＲ量（ＥＧＲバルブ開度），エアバイパスバルブ（ＡＢＶ）３２，３４の開度をそれぞれ設定する機能、即ち、燃料噴射量設定手段，燃料噴射タイミング設定手段，点火タイミング設定手段，ＥＧＲ量設定手段，ＡＢＶ開度設定手段等をそなえ、これらの設定手段の設定情報に基づいて、燃料噴射弁６，点火プラグ４，ＥＧＲバルブ３６，エアバイパスバルブ３２，３４等を制御するようになっている。
【００２８】
一方、始動時制御手段６１は、始動時、即ち、キースイッチ５３のポジションがスタータオン（即ち、クランキングスイッチオン）の状態になった時点から各気筒の燃焼室で確実な燃焼（完爆）が行なわれるようになった時点まで制御を行なう。なお、燃焼室で確実な燃焼が行なわるようになったか否かは、エンジン回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｅ₁ に達したか否かにより判定する。
【００２９】
つまり、クランキングスイッチがオンとされると、スタータモータでエンジンが回転を開始するが、このスタータモータのみによるエンジンは極めて低速であるのに対して、燃焼室で確実な燃焼が行なわるようになると、この燃焼エネルギによりエンジン回転数Ｎｅが高まり、所定回転数（始動完了回転数）Ｎｅ₁ を越えるようになる。したがって、エンジン回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｅ₁ を越えたら、完爆状態であると判定する。
【００３０】
このような始動時制御を行なうのは、極めて僅かな時間（高々、数秒程度）であるが、始動時の制御が適切でないと、始動完了後にエンジン回転のオーバシュートが生じたり、燃焼室から炭化水素ＨＣ等の未燃燃料が排出され、排ガス成分の悪化や燃料の無駄な消費を招いてしまうので、始動時制御手段６１では、このような点を回避できるように始動時制御を行なうようになっている。
【００３１】
この始動時制御手段６１には、図１に示すように、水温センサ１８で検出されたエンジンの冷却水温等に基づいて始動時目標空燃比を設定する始動時目標空燃比設定手段６１Ａと、始動時に所定の条件下で、複数の気筒（ここでは４気筒）のうちの一部の気筒のみに燃料噴射を行なう始動時燃料噴射気筒制限手段６１Ｂと、低圧燃料ポンプ４２や燃圧切換弁５１を制御する燃圧制御手段６１Ｃとをそなえている。
【００３２】
始動時目標空燃比設定手段６１Ａでは、理論空燃比よりもリッチな始動時目標空燃比を設定するが、この始動時目標空燃比は冷却水温に応じて設定される。つまり、始動時目標空燃比は冷却水温が低いほどリッチに設定される。これは、エンジン始動時には、気筒内の温度が低いため燃料が気化しにくく、始動が長びけば点火プラグにくすぶりが生じたりして未着火の原因となりやすいため、気筒内の温度が低いほど（即ち、冷却水温が低いほど）燃料供給量を増量させることで少しでも多くの燃料を気化させて、より確実に着火するようにするためである。
【００３３】
始動時燃料噴射気筒制限手段６１Ｂは、始動時に所定の条件下では一部の気筒には燃料噴射を行なうが他の気筒には燃料噴射を行なわないように燃料噴射を行なう気筒を制限する。もちろん、各気筒への燃料噴射は、気筒を識別しなければ行なうことができないので、気筒識別センサ（カム角センサ）２０の検出信号に基づいて気筒識別を完了した後に、所定の条件を満たしていれば、１つおきの気筒で燃料噴射を行なわせるようになっている。
【００３４】
例えば、直列４気筒エンジンでは、第１気筒，第３気筒，第４気筒，第２気筒の順序で、燃焼を行なうのでこの順序で燃料噴射も行なわれるが、気筒識別完了直後に第１気筒に燃料噴射を行なう番になっていれば、まず、この第１気筒に燃料噴射を行なって、次の第３気筒については燃料噴射を停止して、その次の第４気筒については燃料噴射を行ない、さらに次の第２気筒については燃料噴射を停止するというように、１つおきに燃料噴射を停止するのである。
【００３５】
例えば、気筒識別完了直後に第３気筒に燃料噴射を行なう番になっていれば、まず、この第３気筒に燃料噴射を行なって、次の第４気筒については燃料噴射を停止して、その次の第２気筒については燃料噴射を行ない、さらに次の第１気筒については燃料噴射を停止することになる。
ところで、燃料噴射を行なう気筒を制限する際に、条件（所定の条件）が設けられているが、この条件は、▲１▼水温センサ１８で検出されたエンジンの冷却水温ＷＴが所定領域（ＷＴ₁ ≦ＷＴ≦ＷＴ₂ ）であること、▲２▼外気温センサ５４で検出された外気温ＡＴが所定領域（ＡＴ₁ ≦ＡＴ）であること、▲３▼クランク角センサ１７の検出情報から算出されるエンジン回転数Ｎｅが所定回転数（始動完了回転数）Ｎｅ₁ 以下（Ｎｅ≦Ｎｅ₁ ）であること、▲４▼クランキング開始後所定時間以内（クランキング開始でスタートするタイマ５５のタイマ値ＴがＴ≦Ｔ₁ ）であること、である。これらの条件は、制御条件判定手段（始動性判定手段を含む）６１Ｄで判定され、始動時燃料噴射気筒制限手段６１Ｂでは、制御条件判定手段６１Ｄでこれらの条件▲１▼〜▲４▼がいずれも成立したと判定した場合に、燃料噴射を行なう気筒を制限する。
【００３６】
これらの条件のうち、条件▲１▼，▲２▼はエンジンの温度条件に関するものである。始動時の燃料噴射気筒の制限制御は、始動完了後のエンジン回転のオーバシュートや未燃燃料の排出を抑制するためであるが、これらの目標を達成できても、エンジンを確実に始動させることができなくては意味がない。エンジン温度が過剰に低い場合、燃料噴射気筒を制限してしまうと、エンジンを確実に始動させることができない場合がある。
【００３７】
そこで、制御条件（燃料噴射気筒を制限した場合の始動性に関する条件、即ち、始動性条件）として、一般にエンジン温度に対応する温度とされているエンジンの冷却水温ＷＴに下限値ＷＴ₁ を設け、冷却水温ＷＴが下限値ＷＴ₁ 以上なら燃料噴射気筒を制限可能とするが、冷却水温ＷＴが下限値ＷＴ₁ を下回ったら、始動できないおそれがある（始動性が低い）と判定して、燃料噴射気筒の制限制御は行なわずに、全気筒で燃料噴射を行なう通常の（従前の）始動時制御を行なうようにしているのである。
【００３８】
また、冷却水温ＷＴが下限値ＷＴ₁ まで低下していなくても、外気温ＡＴが極端に低い場合にも、燃料噴射気筒を制限してしまうと、エンジンを確実に始動させることができないおそれがあるため、始動性条件として、外気温ＡＴに下限値ＡＴ₁ を設け、外気温ＡＴが下限値ＡＴ₁ を下回ったら、始動できないおそれがある（始動性が低い）と判定して、燃料噴射気筒の制限制御は行なわず、全気筒で燃料噴射を行なう通常の（従前の）始動時制御を行なうようにしている。
【００３９】
また、エンジンの冷却水温ＷＴが十分に高い場合（一般には、エンジンが冷える前の再始動時）には、始動時目標空燃比設定手段６１Ａで設定される始動時目標空燃比がそれほどリッチには設定されないので、始動完了後のエンジン回転のオーバシュートや未燃燃料の排出も僅かであり、これらを特別抑制する必要はない。そこで、制御条件として、冷却水温ＷＴに上限値ＷＴ₂ を設け、冷却水温ＷＴが上限値ＷＴ₂ を上回ったら、燃料噴射気筒の制限制御は行なわずに、全気筒で燃料噴射を行なう通常の（従前の）始動時制御を行なうようにしているのである。
【００４０】
また、条件▲３▼は、始動時の条件であり、エンジン回転数Ｎｅが所定回転数（始動完了回転数）Ｎｅを上回ったら、始動時の燃料制御（空燃比リッチ化）が終了するので、この時点では、既に、始動完了後のエンジン回転のオーバシュートや未燃燃料の排出を抑制しうる段階ではないので、燃料噴射気筒の制限制御は行なわないようにしているのである。
【００４１】
また、条件▲４▼は、所定時間が経過（タイマ値Ｔ＞Ｔ₁ ）しても、エンジン回転数Ｎｅが所定回転数（始動完了回転数）Ｎｅを上回らない場合には、燃料噴射気筒の制限制御に無理があり、始動できないおそれがある（始動性が低い）と判定して、始動性能を確保するため、燃料噴射気筒の制限制御は停止して、全気筒で燃料噴射を行なう通常の（従前の）始動時制御に切り換えるようにしているのである。
【００４２】
なお、燃圧制御手段６１Ｃでは、キースイッチ５３のポジションが、スタータオン（即ち、クランキングスイッチオン）と同時に、低圧燃料ポンプ４２を作動させ、燃圧切換弁５１を開（燃料リリーフ）とする。燃圧切換弁５１は、所定時間経過したら燃圧切換弁５１を閉として、その後は、高圧燃料ポンプ４６により燃圧を高める。このように、始動時に燃圧切換弁５１を開とすることで、デリバリパイプ４８内のベーパを排出するようにしている。
【００４３】
本発明の一実施形態としての内燃機関の始動制御装置（始動時制御手段６１）は、上述のように構成されているので、例えば図３に示すように、燃料噴射に関する始動時制御が行なわれる。
つまり、キースイッチ５３がスタータオン（即ち、クランキングスイッチオン）となったら制御を開始して、まず、各センサ類からの情報を読み込んで記憶する（ステップＳ１０）。次に、気筒識別センサ２０からの情報に基づいて気筒識別が完了したか否かを判定し（ステップＳ２０）、気筒識別の完了前なら燃料噴射は行なわない（ステップＳ３０）。気筒識別が完了したら、ステップＳ４０〜Ｓ７０の制御条件を判定する。
【００４４】
つまり、ステップＳ４０では、水温センサ１７で検出されたエンジンの冷却水温ＷＴが所定領域（ＷＴ₁ ≦ＷＴ≦ＷＴ₂ ）であるか否か（条件▲１▼）を判定する。ここで、冷却水温ＷＴが下限値ＷＴ₁ を下回っていれば、エンジン温度が過剰に低く、燃料噴射気筒を制限してしまうとエンジンを確実に始動させることができないおそれがある（始動性が低い）ので、ステップＳ９０に進み、全気筒で燃料噴射を行なう。
【００４５】
また、冷却水温ＷＴが上限値ＷＴ₂ を上回ったら、エンジンの冷却水温ＷＴが十分に高くいため、始動時目標空燃比がそれほどリッチには設定されないので、始動完了後のエンジン回転のオーバシュートや未燃燃料の排出も僅かであり、これらを抑制する必要はない。そこで、冷却水温ＷＴが上限値ＷＴ₂ を上回った度合も、ステップＳ９０に進み、全気筒で燃料噴射を行なう。
【００４６】
次に、ステップＳ５０では、外気温センサ５４で検出された外気温ＡＴが所定領域（ＡＴ₁ ≦ＡＴ）であるか否か（条件▲２▼）を判定する。ここで、冷却水温ＷＴが下限値ＷＴ₁ まで低下していなくても、外気温ＡＴが極端に低い場合（外気温ＡＴ≦下限値ＡＴ₁ ）には、燃料噴射気筒を制限してしまうとエンジンを確実に始動させることができないおそれがある（始動性が低い）ので、ステップＳ９０に進み、全気筒で燃料噴射を行なう。
【００４７】
次に、ステップＳ６０では、クランク角センサ１７の検出情報から算出されるエンジン回転数Ｎｅが所定回転数（始動完了回転数）Ｎｅ₁ 以下（Ｎｅ≦Ｎｅ₁ ）であるか否か（条件▲３▼）を判定する。ここで、エンジン回転数Ｎｅが所定回転数（始動完了回転数）Ｎｅを上回ったら、始動時の燃料制御（空燃比リッチ化）が終了するので、燃料噴射気筒の制限制御も終了する。
【００４８】
次に、ステップＳ７０では、クランキング開始後所定時間以内（クランキング開始でスタートするタイマ５５のカウンタ値（タイマ値）ＴがＴ≦Ｔ₁ ）であるか否か（条件▲４▼）を判定する。ここで、Ｔ＞Ｔ₁ ならば、所定時間が経過しても、エンジン回転数Ｎｅが所定回転数（始動完了回転数）Ｎｅを上回らないことになり、燃料噴射気筒の制限制御に無理があり、始動を行なえないおそれがある（始動性が低い）と考えられるため、始動性能を確保するため、燃料噴射気筒の制限制御は停止して、ステップＳ９０に進み、全気筒で燃料噴射を行なう。
【００４９】
一方、ステップＳ４０〜Ｓ７０の制御条件の判定により、いずれも「Ｙｅｓ」であれは、条件▲１▼〜▲４▼が満たされたことになり、この場合には、ステップＳ８０に進み、燃料噴射気筒の制限制御を行なう。この制御は、例えば、直列４気筒エンジンの場合、気筒識別完了直後に第１気筒に燃料噴射を行なう番になっていれば、まず、この第１気筒に燃料噴射を行なって、次の第３気筒については燃料噴射を停止して、その次の第４気筒については燃料噴射を行ない、さらに次の第２気筒については燃料噴射を停止するというように、１つおきに燃料噴射を停止する。
【００５０】
なお、ステップＳ９０に進んだ場合、次に、ステップＳ１００に進み、エンジン回転数Ｎｅが所定回転数（始動完了回転数）Ｎｅ₁ 以下（Ｎｅ≦Ｎｅ₁ ）であるか否かを判定し、ここで、エンジン回転数Ｎｅが所定回転数（始動完了回転数）Ｎｅを上回ったら、始動時の燃料制御（空燃比リッチ化）が終了するので、燃料噴射気筒の制限制御も終了する。
【００５１】
このようにして、燃料噴射気筒の制限制御を行なうことにより、燃料噴射弁を作動させた気筒については、供給される混合気の燃料濃度が高められて、速やかで確実に着火を行なうことができ（即ち、着火性能を確保でき）、エンジン全体としては、燃料噴射を一部の気筒のみ行なって他の気筒は行なわないため、始動時の燃料消費が抑制され、始動時のエンジン出力も過剰にならないように抑制される。
【００５２】
したがって、始動後のエンジン回転のオーバシュートや、未燃燃料の排出が抑制され、オーバシュートの少ない安定した始動と、始動時の排ガス浄化及び燃費向上を実現することができる。
例えば図４は、（Ａ），（Ｂ）ともに始動時のエンジン回転数（Ｎｅ）と排出される炭化水素（ＨＣ）量を変化を時間を対応させて示す図であり、（Ａ）は本実施形態にかかる始動制御装置（始動時燃料リッチ化で一部気筒燃料噴射）の場合を、（Ｂ）は従来技術（始動時燃料リッチ化で全気筒燃料噴射）の場合を示している。図４に示すように、本始動制御装置（曲線Ｎ１参照）によれば、従来技術（曲線Ｎ２参照）のような始動後のエンジン回転のオーバシュートが少なく、安定した始動が行なえることがわかる。また、始動後に排出される炭化水素（ＨＣ）量のレベルを比較する〔図４（Ａ），（Ｂ）の縦横の目盛りは対応している〕と、本始動制御装置（曲線Ｈ１参照）によればＨＣ排出量が従来技術（曲線Ｈ２参照）よりも大幅に低減されることがわかる。
【００５３】
また、図５の（Ａ）は、図４（Ａ），（Ｂ）のエンジン回転数にかかるグラフを時間軸（横軸）を拡大して示しており、Ｐ１は本始動制御装置（曲線Ｎ１参照）による始動時エンジン回転数ピーク値を示し、Ｐ２は従来技術（曲線Ｎ２参照）による始動時エンジン回転数ピーク値を示す。図５（Ａ）に示すように、本始動制御装置（曲線Ｎ１参照）によれば、従来技術（曲線Ｎ２参照）に比べて始動後のエンジン回転のオーバシュートが大幅に抑制されることがわかる。
【００５４】
なお、図３のステップＳ７０からＮｏルートを経てステップＳ９０に進む場合には、エンジン回転数Ｎｅは、図５の（Ｂ）に示すようになる。つまり、燃料噴射を一部の気筒のみ行なった場合も、本来は、曲線Ｎ１で示すように、始動後所定時間Ｔ₁ 経過すればエンジン回転数Ｎｅは所定回転数（始動完了回転数）Ｎｅ₁ 以上に増大するが、もしも曲線Ｎ４で示すように、始動後所定時間Ｔ₁ だけ経過してもエンジン回転数Ｎｅが始動完了回転数Ｎｅ₁ に達しない場合には、燃料噴射を一部の気筒のみ行なったのでは始動性が困難であると判断して、燃料噴射を全気筒噴射に切り換えることで、曲線Ｎ３で示すように、始動を完了させるようする。この場合には、エンジン回転数のオーバシュートの抑制や始動時の排ガス浄化及び燃費向上については実現できないが、それ以上に重要であるエンジンの始動性が確保されることになる。
【００５５】
なお、上述の実施形態では、本始動制御装置を自動車用内燃機関に適用した場合を説明したが、本始動制御装置の用途は、これに限定されることはなく、自動車用内燃機関以外の他の種々の内燃機関に用いることもできる。
また、本始動制御装置を自動車用内燃機関としてに適用する場合にも、一般的な車両の駆動に直接用いられる内燃機関のほか、シリーズ式又はパラレル式のハイブリッド電気自動車用内燃機関として用いることもできる。
【００５６】
このようなハイブリッド電気自動車用の内燃機関では、通常の内燃機関により走行する自動車に比べて、機関の始動及び停止を行なう回数が多い。つまり、内燃機関を発電用に用いる場合、バッテリの容量の低下に応じて、機関の始動及び停止を繰り返すことがあり、内燃機関を駆動輪の駆動のために用いる場合、駆動力要求に応じて機関の始動及び停止を繰り返すことがある。このように機関の始動回数が多くなるため、本始動制御装置を極めて有効に用いることができる。
【００５７】
このほか、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記実施形態に種々の変形を加えて適用しうる。
例えば本実施形態では、気筒識別が完了したらその直後に燃料噴射を行なう番になっている気筒で、燃料噴射を行なって、次の気筒については燃料噴射を停止するようにして、１つおきに燃料噴射を停止しており、気筒識別が完了した直後に燃料噴射を開始するので、一部の気筒による燃料噴射停止を行ないながら速やかに初爆を得て始動を完了することができる利点があるが、始動時の燃料噴射の開始の形態はこれに限定されるものではない。
【００５８】
例えば気筒識別が完了したら予め設定された気筒の燃料噴射の番になって始めて燃料噴射を開始しその後は１つおきの気筒について燃料噴射を停止するようにしたり、気筒識別が完了したらその直後に燃料噴射を行なう番になっている気筒は燃料噴射を停止して、次の気筒については燃料噴射を行ない、さらに次の気筒については燃料噴射を停止するようにして、１つおきに燃料噴射を停止してもよい。
【００５９】
また、燃料噴射の停止形態も本実施形態のものに限定されない。つまり、本実施形態では１つおきの気筒で燃料噴射を停止しているが、例えば２気筒続けて燃料噴射したあとに１気筒だけ燃料噴射を停止するという形態を繰り返すなど、種々の燃料噴射停止形態が考えられる。
さらに本内燃機関の始動制御装置を適用しうるエンジンは、複数気筒を備えるものであればよく、気筒数や形式（直列エンジン，Ｖ型エンジン，水平対向エンジン等）等に限定されるものではない。
【００６０】
また、一部気筒で燃料噴射を行なう条件も、本実施形態のものに限定されるものではなく、本実施形態の条件の一部を用いたり，他の条件を用いたり、これらを組み合わせたりしてもよい。例えば、外気温までは考慮しないようにしたり、冷却水温の条件も下限値のみとしたりして、制御条件を簡素化してもよい。
また、本実施形態では、本発明を筒内噴射エンジンに適用する場合を説明したが、本発明は、各気筒毎に燃料噴射を行なえるエンジンであれば適用しうるものであり、例えば燃料噴射弁が吸気ポートにそなえられるマルチポイントインジェクション（ＭＰＩ）式エンジンにも適用しうる。ただし、ＭＰＩ式エンジンの場合、燃料噴射弁から燃料を噴射される各気筒の吸気ポートどうしは連通しているので、気筒単位の燃料噴射制限を完全に実施することは困難であるため、本実施形態で説明した筒内噴射エンジンの方が、本始動制御装置の効果をより確実に得ることができるものと考えられる。
【００６１】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１記載の本発明の内燃機関の始動制御装置によれば、燃料噴射弁を作動させた気筒については、供給される混合気の燃料濃度が高められて着火性能（速やかで確実な着火）が確保され、この燃料噴射を一部の気筒のみ行なって他の気筒は行なわないことにより、機関全体としての始動時の燃料消費が抑制され、始動時の機関の出力過剰も抑制されるため、機関の回転のオーバシュートや未燃燃料の排出が抑制され、オーバシュートの少ない安定した始動と、始動時の排ガス浄化及び燃費向上を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態としての内燃機関の始動制御装置の構成を模式的に示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる内燃機関の構成を模式的に示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態としての内燃機関の始動制御装置による制御内容を説明するフローチャートである。
【図４】本発明の一実施形態としての内燃機関の始動制御装置による効果を説明する図であり、（Ａ）は本始動制御装置の場合を、（Ｂ）は従来技術の場合を示す。
【図５】本発明の一実施形態としての内燃機関の始動制御装置による効果を説明する図であり、（Ａ）は本始動制御装置と従来技術とを比較する図、（Ｂ）は本始動制御装置における始動困難時の制御を説明する図である。
【符号の説明】
５３ キースイッチ（クランキングスイッチ）
６１ 始動時制御手段
６１Ａ 始動時目標空燃比設定手段
６１Ｂ 始動時燃料噴射気筒制限手段
６１Ｄ 制御条件判定手段（始動性判定手段）

Claims (2)

1. 複数の気筒と該気筒毎に設けられた燃料噴射弁とを有する内燃機関の始動時に、燃焼室内に供給される混合気の燃料濃度を高めて着火性能を確保できるようにした、内燃機関の始動制御装置において、
   該内燃機関の冷却水温を検出する水温センサと、
   該内燃機関の外気温を検出する外気温センサと、
   該内燃機関の回転数を検出する機関回転数検出手段と、
   該内燃機関のクランキング開始時からの時間を計測するタイマと、
   該水温センサで検出された該冷却水温が、該内燃機関の冷態始動条件として予め設定された上限値と該内燃機関の始動性が低い条件として予め設定された下限値とで限定される所定領域内であること、該外気温センサで検出された該外気温が下限値で限定される所定領域内であること、該機関回転数検出手段で検出された該回転数が所定回転数以下であること、該タイマの計測時間がクランキング開始後所定時間以内であること、の各条件が全て成立したら、該内燃機関の始動制御条件にあると判定する制御条件判定手段と、
   該制御条件判定手段により始動制御条件にあると判断されると、該始動時に該複数の気筒のうちの一部の気筒の燃料噴射弁を停止させる始動時燃料噴射気筒制限手段とをそなえている
   ことを特徴とする、内燃機関の始動制御装置。
2. 該始動時燃料噴射気筒制限手段は、カム角センサの検出信号に基づいて上記の各気筒の識別を行い、該制御条件判定手段により始動制御条件にあると判定されると燃焼順序で１つおきの気筒の燃料噴射弁を停止させることを特徴とする、請求項１記載の内燃機関の始動制御装置。

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