JP5263114B2 - 内燃機関制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の気筒内に吸入する吸気量をスロットル装置で調整し、燃料供給ポンプから供給されコモンレールで蓄圧した燃料を燃料噴射弁から気筒に噴射する燃料噴射システムに適用される内燃機関制御装置に関する。

コモンレールで蓄圧した燃料を燃料噴射弁から気筒に噴射して圧縮着火させる内燃機関において内燃機関を速やかに始動するためには、内燃機関の始動時に最も早く燃料を圧縮着火可能となる気筒を特定し、特定された気筒から最初の第１噴射を開始することが考えられる。特に、アイドルストップシステムにおいては、アイドルストップ状態から運転者が走行再開の操作をしたときに内燃機関が速やかに始動することにより運転者に不快感を与えないことが望まれる。

このような圧縮着火式の内燃機関において、内燃機関の始動時に第１噴射を実行して圧縮着火が可能になるためには、燃料噴射圧、つまりコモンレール圧が圧縮着火に必要な所定圧に昇圧しているとともに、各気筒が吸入行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程のうちどの行程を実行しているのか、つまり気筒判別が完了している必要がある。

ところで、内燃機関の始動を開始してから、コモンレール圧が所定圧に昇圧するとともに、気筒判別が完了するまでには、スタータモータによる所定のクランキング時間が必要である。このときに、第１噴射の前に第１噴射を実行する気筒以外の気筒において、気筒内に吸入した吸気をクランキングにより圧縮すると、内燃機関に振動が発生する。

また、第１噴射の前に第１噴射を実行する気筒以外の気筒において吸入された吸気をクランキングにより圧縮すると、第１噴射を実行する気筒で圧縮行程を実行する前にスタータモータが余分な仕事を実行するので、第１噴射を実行する気筒における圧縮圧力の上昇率が低下する。その結果、第１噴射を実行する気筒における着火性が低下し、内燃機関の始動性が低下する。

そこで、特許文献１では、クランキング時において、第１噴射を実行するよりも前の気筒に対しては、吸気弁の閉弁時期を上死点付近まで遅角させて圧縮圧力を減圧することにより、始動時における内燃機関の振動を抑制しようとしている。

また、特許文献１では、冷却水温が所定値よりも低い場合、または要求トルクが所定値よりも高い場合には、第１噴射が行われる気筒の吸気弁の閉弁時期を下死点付近に変更することにより、吸入吸気量を増加して始動性を向上させようとしている。

特開２００７−２３９４６１号公報

しかしながら、吸気弁の閉弁時期を調整して圧縮圧力および吸入吸気量を制御することにより、始動時における内燃機関の振動を抑制し、始動性を向上させるためには、吸気弁の閉弁時期を制御する可変動弁機構が必要である。しかし、機械式の可変動弁機構で上死点付近と下死点付記との間の大きな作用角で吸気弁の閉弁時期を制御することは困難である。

そこで、特許文献１では、上死点付近と下死点付近との間の大きな作用角で吸気弁の閉弁時期を制御するために、クランクシャフトとは関係なくカムシャフトをモータで直接駆動する可変動弁機構を設けている。

しかしながら、モータ駆動によりクランクシャフトとは関係なくカムシャフトを制御できるものの、クランクシャフトの回転速度に基づいてカムシャフトに対するモータの駆動速度を制御する必要があるので、可変動弁機構の制御が複雑である。

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、内燃機関の始動時において、内燃機関の振動低減および始動性向上を容易に実現できる内燃機関制御装置を提供することを目的とする。

請求項１から３に記載の発明によると、気筒特定手段は、内燃機関が始動を開始してから最初に燃料噴射弁から燃料を噴射して圧縮着火可能な噴射開始気筒を特定し、吸気量制御手段は、内燃機関の始動が指令されるとスロットル装置を制御して気筒内に吸入される吸気量を制限し、噴射開始気筒で最初の燃料噴射が開始される前に吸気量の制限を解除する。

このように、内燃機関の始動が指令されると、スロットル装置を制御して気筒内に吸入される吸気量を制限するので、噴射開始気筒で圧縮着火が行われる前に、他の気筒内に吸入された吸気をクランキングにより圧縮する仕事量を極力低減できる。圧縮仕事量が低減することにより、内燃機関の始動時における振動を低減できる。

また、噴射開始気筒で圧縮着火が行われる前にスタータモータが実行する圧縮仕事量が低減することにより、噴射開始気筒における圧縮圧力の上昇率が向上する。その結果、噴射開始気筒において圧縮着火しやすくなるので、内燃機関の始動性が向上する。

また、スロットル装置の開度はモータに対する通電制御により容易に調整できる。したがって、内燃機関の始動が指令されるとスロットル装置を制御して気筒内に吸入される吸気量を制限することにより、内燃機関の振動低減および始動性向上を容易に実現できる。

さらに、請求項１から３に記載の発明によると、気筒特定手段は、内燃機関の始動が指令されたときに内燃機関が停止したときの停止回転位置が分かっていない場合、内燃機関が始動を開始してから、内燃機関の気筒判別が最も遅く完了する気筒判別完了時期と、コモンレールの圧力が燃料噴射弁から噴射して圧縮着火させるために必要な所定圧に最も遅く昇圧する昇圧時期とに基づいて予め設定された順番の圧縮行程を実行する気筒を噴射開始気筒とする。

このように、内燃機関が停止したときの停止回転位置が分かっていない場合は、当然のことながら内燃機関の始動が指令されたときの始動回転位置は分からない。しかし、内燃機関がクランキングによる始動を開始してから、遅くとも何番目の圧縮行程を実行する気筒において圧縮着火が可能であるかを特定することはできる。

ところで、内燃機関が停止したときの停止回転位置が分かっていない場合、内燃機関が始動を開始してから、気筒判別が完了し、コモンレール圧が所定圧に昇圧すれば、噴射開始気筒を特定できる。ただし、内燃機関の停止回転位置が分かっていないので、気筒判別がいつ完了し、コモンレール圧がいつ所定圧に昇圧するかを予測することはできない。

そこで、請求項１から３に記載の発明によると、内燃機関が始動を開始してから何番目の圧縮行程を実行する気筒を噴射開始気筒とするかの順番は、内燃機関が始動を開始してから、内燃機関の気筒判別が最も遅く完了する完了時期と、コモンレールの圧力が最も遅く所定圧に昇圧する時期とに基づいて予め設定されている。

このように、内燃機関が停止したときの停止回転位置が分かっていない状態で内燃機関が始動を開始してから、内燃機関の気筒判別が最も遅く完了する完了時期と、コモンレールの圧力が最も遅く所定圧に昇圧する時期とに基づいて、内燃機関が始動を開始してから何番目の圧縮行程を実行する気筒を噴射開始気筒とするかを予め設定しておくことにより、噴射開始気筒において圧縮着火を確実に実行することができる。

請求項２に記載の発明によると、気筒特定手段は、内燃機関の始動が指令されたときに停止回転位置が分かっている場合、停止回転位置に基づいて、コモンレールの圧力が所定圧に昇圧する昇圧時期を予測し、この昇圧時期に基づいて噴射開始気筒を特定する。

このように、内燃機関が停止したときの停止回転位置が分かっている場合には、内燃機関が始動を開始するときに気筒判別が既に完了し、始動回転位置が分かっている状態である。これにより、内燃機関の始動が指令されてから気筒判別を実行する必要がないので、停止回転位置に基づいて、コモンレール圧が所定圧に昇圧する昇圧時期を速やかに、かつ高精度に予測できる。その結果、内燃機関が始動を開始してから、昇圧時期に基づいて、極力早い時期に噴射開始気筒で圧縮着火を実行できる。

請求項３に記載の発明によると、気筒特定手段は、内燃機関の始動が指令されたときに停止回転位置が分かっている場合、コモンレールの圧力が所定圧に昇圧する昇圧時期の後に最初に圧縮上死点になる気筒を噴射開始気筒とする。

これにより、コモンレールの圧力が燃料噴射弁から噴射して圧縮着火させるために必要な所定圧に昇圧してから最も早い時期に噴射開始気筒に燃料を噴射して圧縮着火を実行し、内燃機関を始動できる。

尚、本発明に備わる複数の手段の各機能は、構成自体で機能が特定されるハードウェア資源、プログラムにより機能が特定されるハードウェア資源、またはそれらの組み合わせにより実現される。また、これら複数の手段の各機能は、各々が物理的に互いに独立したハードウェア資源で実現されるものに限定されない。

本実施形態による燃料噴射システムを示すブロック図。 クランク角センサおよびカム角センサを示す模式図。 クランク角信号およびカム角信号を示すタイムチャート。 エンジンが始動を開始してからのコモンレール圧、スロットル開度、気筒判別完了フラグを示すタイムチャート。 エンジン始動ルーチンを示すフローチャート。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
本発明の一実施形態による燃料噴射システムを図１に示す。
（燃料噴射システム２０）
本実施形態の蓄圧式の燃料噴射システム２０は、スロットル装置２２、燃料供給ポンプ３２、コモンレール３４、燃料噴射弁４０、電子制御装置（Electronic Control Unit：ＥＣＵ）６０等から構成されている。

燃料噴射システム２０が燃料を供給するディーゼルエンジン（以下、単にエンジンとも言う。）１２は４気筒の内燃機関である。尚、エンジンは、４気筒以外の気筒数の多気筒エンジンであってもよい。

ＥＧＲ(Exhaust Gas Recirculation)弁１４は、ＥＧＲクーラ１６で冷却されたエンジン１２の排気を吸気側に環流する流量を調整する。
ターボチャージャのコンプレッサ２は、同軸上に配置されたタービン４により回転駆動される。コンプレッサ２で圧縮された吸気は、インタークーラ６を通り、スロットル装置２２で流量を調整され、エンジン１２の各気筒に吸入される。

スロットル装置２２は、インタークーラ６の下流側の吸気流路に設置されており、図示しないモータに対する通電制御により開度が調整され、エンジン１２の各気筒に吸入される吸気量を調整する。スロットル装置２２は、軽負荷領域ではＥＧＲをより多く入れるために絞られるが、高負荷領域では吸気量増大やポンピングロスの低減等のために、ほぼ全開状態に保持される。エンジン１２に吸入される吸気の圧力は、吸気圧センサ１０で検出される。

燃料供給ポンプ３２は、カムの回転にともないプランジャが往復移動することにより、燃料タンク３０から加圧室に吸入した燃料を加圧する公知のポンプである。燃料供給ポンプ３２には、燃料タンク３０から燃料を吸入するフィードポンプが内蔵されている。

ＥＣＵ６０が燃料供給ポンプ３２の図示しない調量弁に供給する電流値を制御することにより、燃料供給ポンプ３２が吸入行程で吸入する燃料吸入量が調量される。そして、燃料吸入量が調量されることにより、燃料供給ポンプ３２の燃料吐出量が調量される。

コモンレール３４は、燃料供給ポンプ３２が圧送する燃料を蓄圧しエンジン運転状態に応じた所定の高圧に燃料圧力を保持する。コモンレール３４の圧力（以下、「コモンレール圧」とも言う。）は、燃料供給ポンプ３２の吐出量およびコモンレール３４に設置された図示しない減圧弁により制御される。

燃料噴射弁４０は、エンジン１２の各気筒に設置され、コモンレール３４が蓄圧している燃料を気筒内に噴射する。燃料噴射弁４０は、エンジン１２の１回の燃焼サイクルにおいてパイロット噴射、メイン噴射およびポスト噴射等を含む多段噴射を行う。燃料噴射弁４０は、ノズルニードルに閉弁方向に燃料圧力を加える制御室の圧力を制御することにより燃料噴射量を制御する公知の電磁駆動式の弁である。

図２に示すように、クランク角センサ４４は、エンジン１２のクランクシャフトに固定されたクランクロータ４６の外周に対向して設けられている電磁ピックアップ式のセンサである。クランクロータ４６の外周には、所定角度（例えば１０°）毎の間隔で歯４７が形成されており、歯列の途中には歯が欠損（例えば２個）した欠歯部４８が１つ設けられている。

尚、クランクロータ４６の外周に形成される歯４７の間隔は１０°に限るものではなく、１０°より小さくてもよいし、大きくてもよい。クランクシャフトの回転位置を高精度に検出するのであれば、歯４７の間隔を１０°より小さくすることが望ましい。

クランク角センサ４４は、クランクシャフトが１０°回転する毎（１０°クランク角度（ＣＡ）毎）にパルス状のクランク角信号（ＮＥ信号とも言う。）を出力する。そして、クランクロータ４６の欠歯部４８がクランク角センサ４４と対向する基準位置にクランクシャフトの回転位置（以下、クランク角位置とも言う。）が達したときには、欠歯部４８のためにクランク角信号の立ち上がりエッジ間隔が長くなる。これにより、クランク角信号には、１０°ＣＡ毎に有効エッジとしての立ち上がりエッジが発生するとともに、クランク角位置が基準位置に来ると、立ち上がりエッジが欠落した箇所が現れることとなる。

ＥＣＵ６０は、クランク角信号に基づいてクランク位置を検出するとともに、単位時間当たりのクランク角信号のパルス数を算出することにより、エンジン回転数を検出する。
カム角センサ５０は、クランクシャフトの回転に対して１／２の比率で回転するエンジン１２のカムシャフトに固定されたカムロータ５２の外周に対向して設けられている電磁ピックアップ式のセンサである。

カムロータ５２の外周には、歯５３が１箇所形成されている。歯５３の位置はクランクロータ４６の欠歯部４８に対応する範囲内に設定されている。カム角センサ５０は、歯５３がカム角センサ５０と対向する位置、つまりクランクロータ４６の欠歯部４８に対応する基準位置に達したときにパルス状のカム角信号（Ｇ信号とも言う。）を出力する。

以上のクランク角センサ４４、クランクロータ４６、カム角センサ５０、カムロータ５２の構成により、図３に示すように、クランク角信号の欠歯部相当箇所である基準位置でカムロータ５２の歯５３に相当するカム角信号が検出される場合は、クランク角位置は＃１気筒の圧縮行程の下死点付近にあると判別できる。また、クランク角信号の欠歯部相当箇所でカムロータ５２の歯５３に相当するカム角信号が検出されない場合には、クランク角位置は＃４気筒の圧縮行程の下死点付近にあると判別できる。これにより、吸入行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程からなるエンジン１２の１回の燃焼サイクルにおいて、どの気筒がどの行程を実行しているかを判別する気筒判別を実行できる。そして、気筒判別されることにより、エンジン１２のクランク角位置が検出される。

図１に示すように、ＥＣＵ６０は、ＣＰＵ６２、ＲＡＭ６４、ＲＯＭ６６、フラッシュメモリ６８等の書き換え可能な記憶装置を有するマイクロコンピュータにより主に構成されている。ＥＣＵ６０は、ＥＣＵ６０のＲＯＭ６６、フラッシュメモリ６８等の記憶装置に記憶されている制御プログラムをＣＰＵ６２が実行することにより、吸気圧センサ１０、クランク角センサ４４、カム角センサ５０等の各種センサから取得したエンジン運転状態に基づいて、ＥＧＲ弁１４、燃料供給ポンプ３２の調量弁、および燃料噴射弁４０への通電を制御する。

ＥＣＵ６０は、各種センサから得たエンジン運転状態に基づいて燃料噴射弁４０の噴射時期および噴射量を制御する。ＥＣＵ６０は、燃料噴射弁４０の噴射時期および噴射量を制御する噴射指令信号として噴射パルス信号を出力する。噴射パルス信号のパルス幅が長くなると、燃料噴射弁４０の制御室が低圧側に開放される時間が長くなるので、噴射量が増加する。ＥＣＵ６０は、噴射パルス信号のパルス幅と噴射量との関係を表す噴射量特性を、噴射圧であるコモンレール圧毎にマップとしてＲＯＭ６６またはフラッシュメモリ６８等の記憶装置に記憶している。

（エンジン１２が停止するときの停止回転位置）
アイドルストップ条件が成立した場合、あるいはエンジンスタートスイッチがオフになると、ＥＣＵ６０は燃料噴射弁４０からの燃料噴射を停止してエンジン１２を停止させる。ここで、エンジン１２は、気筒のピストンが圧縮上死点（圧縮ＴＤＣ）を越えられずに逆転して停止するときと、圧縮ＴＤＣを越えて正転して停止するときとがある。

クランク角センサ４４がパルスタイプの場合、通常運転時の回転方向と反対方向の逆転クランク角度をカウントダウンできないので、ＮＥ信号のパルス間隔時間の変化率情報に基づいて、どの気筒のピストンが圧縮上死点（圧縮ＴＤＣ）を越えられずに逆転して停止したか、圧縮ＴＤＣを越えて正転して停止したかを判定する。圧縮ＴＤＣを越えられずに逆転して停止した気筒が、圧縮行程で停止した気筒（圧縮停止気筒とも言う。）になる。また、圧縮ＴＤＣを越えて正転して停止した気筒の次に圧縮行程になる気筒が圧縮停止気筒になる。

そして、エンジン１２が停止するときに、圧縮ＴＤＣからの正転クランク角度または逆転クランク角度に基づいて、圧縮停止気筒とともに、圧縮停止気筒が停止した停止回転位置としてクランク角位置を算出できる。

またクランク角センサ４４がインクリメンタルタイプの場合、逆転クランク角度をカウントダウンできるので、圧縮停止気筒と、圧縮停止気筒が停止したクランク角位置を容易に算出できる。

このように、ＥＣＵ６０は、エンジン１２が停止したときの停止回転位置を検出する停止回転位置検出手段として機能する。
ＥＣＵ６０は、エンジンスタートスイッチのオフによりエンジン１２が停止するときには、フラッシュメモリ６８または図示しないバックアップＲＡＭに圧縮停止気筒、および圧縮停止気筒が停止したクランク角位置を記憶する。ＥＣＵ６０は、アイドルストップによりエンジン１２が停止するときには、圧縮停止気筒、および圧縮停止気筒が停止したクランク角位置をＲＡＭ６４に記憶してもよい。

（エンジン始動時の制御）
（１）エンジン停止時のクランク角位置が分かっている場合
ＥＣＵ６０は、エンジン１２が停止したときの圧縮停止気筒、および圧縮停止気筒が停止したクランク角位置を記憶している。そして、アイドルストップ状態においてブレーキオフ等によるアイドルストップ再始動要求が成立するか、エンジンスタートスイッチがオンになることにより、エンジン１２の始動が指令されると、記憶していた圧縮停止気筒、および圧縮停止気筒が停止したクランク角位置に基づいて、コモンレール圧が燃料噴射弁４０から燃料を噴射して圧縮着火させるために必要な所定圧に昇圧する昇圧時期を算出する。

このように、エンジン停止時のクランク角位置が分かっている場合、エンジン１２の始動が指令されるときには気筒判別が完了している。したがって、図４において、エンジン１２の始動が指令されるときに、気筒判別完了フラグはオンになっている。

燃料供給ポンプ３２は、クランクシャフトに同期して回転する駆動シャフトによってプランジャが往復駆動されることにより加圧した燃料を圧送する。したがって、エンジン１２が停止したときのクランク角位置、つまり燃料供給ポンプ３２のプランジャの往復移動位置によって、エンジン１２が始動を開始してから燃料供給ポンプ３２による燃料圧送量の増加程度は異なる。そして、燃料供給ポンプ３２による燃料圧送量の増加程度に応じて、コモンレール圧の上昇率は異なる。

言い換えれば、エンジン１２の始動が指令されると、エンジン１２が停止したときのクランク角位置に基づいて、エンジン１２が始動を開始してからのコモンレール圧の上昇率を算出できる。その結果、エンジン１２がクランキングにより始動を開始してから、コモンレール圧が燃料噴射弁４０から噴射して圧縮着火させるために必要な所定圧に昇圧する昇圧時期を予測することができる。図４では、コモンレール圧の上昇が早い場合と遅い場合とを示している。

コモンレール圧が所定圧に昇圧すると、圧縮行程を実行する気筒において燃料噴射弁４０から噴射した燃料を圧縮着火させることができる。そして、ＥＣＵ６０は、コモンレール圧が所定圧に昇圧する昇圧時期の後に最初に圧縮ＴＤＣになる気筒を、燃料噴射弁４０から燃料を噴射して圧縮着火可能な噴射開始気筒として特定する。図４において★は、エンジン１２が始動を介してからの最初の噴射時期を示している。

図４において、噴射開始気筒は、コモンレール圧の上昇が早い場合には、エンジン１２が始動を開始してから２番目に圧縮行程を実行する気筒であり、コモンレール圧の上昇が遅い場合には、エンジン１２が始動を開始してから３番目に圧縮行程を実行する気筒である。

ＥＣＵ６０は、エンジン１２の始動が指令されると、クランキング時にエンジン１２の気筒内に吸入される吸気量を制限するために、スロットル装置２２の開度を全閉にする。スロットル装置２２はモータへの通電をオフにすると全閉状態になるので、エンジン１２の始動が指令されたときにスロットル装置２２のモータへの通電オフ状態を保持すれば、スロットル装置２２は全閉状態のままである。

そして、噴射開始気筒に燃料を噴射する前に噴射開始気筒の吸入行程で吸気が吸入され、吸入された吸気が噴射開始気筒内の圧縮行程で圧縮されるように、噴射開始気筒の前の気筒の圧縮ＴＤＣに対して所定クランク角度進角側で、スロットル装置２２のモータに通電することによりスロットル装置２２の全閉状態を解除して全開にする。スロットル装置２２が全閉状態でクランキングされている間、筒内圧は低下しているので、噴射開始気筒の前の気筒の圧縮ＴＤＣよりも僅かに進角側、つまり噴射開始気筒の吸入行程の下死点（ＢＤＣ）よりも僅かに進角側でスロットル装置２２が全開になっても、噴射開始気筒の吸入行程において気筒内に吸気を十分吸入できる。

また、スロットル装置２２を全閉から全開にする時期は、噴射開始気筒以外の気筒において圧縮行程の初期段階で吸気を吸入してクランキングによる圧縮仕事を実行しないように、噴射開始気筒が吸入行程で吸気を吸入できる範囲で極力遅いことが望ましい。

このように、ＥＣＵ６０は、噴射開始気筒における圧縮行程の前の吸入行程でスロットル装置２２を全閉から全開に制御するスロットル装置制御手段として機能する。
（２）エンジン停止時のクランク角位置が分からない場合
ＥＣＵ交換またはバッテリ交換等により、エンジン１２が停止するときの圧縮停止気筒、および圧縮停止気筒が停止したクランク角位置が不定になることがある。

この場合、エンジン１２の始動が指令されたときに気筒判別は完了していないので、気筒判別完了フラグはオフである。
したがって、ＥＣＵ６０は、エンジン１２の始動が指令されると、ＮＥ信号とＧ信号とに基づいて気筒判別を実行する必要がある。前述したように、気筒判別は、ＮＥ信号の欠歯部相当箇所で歯５３に相当するＧ信号が検出されるか検出されないかを判定することによって実行される。

図４に示すように、気筒判別は、早い場合には、エンジン１２が始動を開始してから２回目に圧縮行程になる気筒の圧縮ＴＤＣの前に完了し、遅い場合には、エンジン１２が始動を開始してから３回目に圧縮行程になる気筒の圧縮ＴＤＣの前に完了する。

そして、コモンレール圧の上昇が最も早い場合には、エンジン１２が始動を開始してから２番目に圧縮行程を実行する気筒の圧縮ＴＤＣの前でコモンレール圧は所定圧に昇圧する。したがって、エンジン停止時のクランク角位置が分からない場合、最も早い場合には、エンジン１２が始動を開始してから２番目に圧縮行程を実行する気筒を噴射開始気筒として圧縮着火可能である。

しかしながら、エンジン停止時のクランク角位置が分からない場合、ＥＣＵ６０は、エンジン１２が始動を開始してから気筒判別が早く完了するのか遅く完了するかを予測できないし、コモンレレール圧が所定圧に早く昇圧するか遅く昇圧するかを予測できない。

そこで、気筒判別が最も遅く完了する気筒判別完了時期と、コモンレール圧が最も遅く所定圧に昇圧する昇圧時期とに基づき、遅い方に合わせ、エンジン１２が始動を開始してから予め設定された順番、本実施形態では３番目に圧縮行程を実行する気筒を噴射開始気筒とし、燃料噴射弁４０から燃料を噴射して圧縮着火させる。

また、ＥＣＵ６０は、エンジン１２の始動が指令されると、スロットル装置２２の開度を全閉にする。そして、ＥＣＵ６０は、エンジン１２の始動が指令された時点では、３番目に圧縮行程を実行する気筒の吸入行程において吸気を吸入できるように、エンジン１２の始動開始位置から所定クランク角度、例えば１８０°ＣＡ後にスロットル装置２２を全閉から全開にすると設定しておく。これにより、１番目および２番目に圧縮行程を実行する気筒において、クランキングによるスタータモータの圧縮仕事量を低減できる。

ここで、前述したように、気筒判別は、早い場合にはエンジン１２が始動を開始してから２回目に圧縮行程になる気筒の圧縮ＴＤＣの前に完了する。そして、気筒判別完了時期がエンジン１２の始動開始位置から１８０°ＣＡ後よりも進角側、つまりエンジン１２の始動が指令されたときにスロットル装置２２を全閉から全開にすると設定されていた時期よりも進角側であれば、ＥＣＵ６０は、スロットル装置２２を全開にする時期を、２回目に圧縮行程になる気筒の圧縮ＴＤＣよりも僅かに進角側に再設定する。

これにより、噴射開始気筒以外の気筒において圧縮行程の初期段階で吸気を吸入してクランキングによる圧縮仕事を実行することを防止できる。
（エンジン始動ルーチン）
図５に、エンジンの始動ルーチンを示す。図５のルーチンは常時実行される。図５において「Ｓ」はステップを表している。

Ｓ４００において、ＥＣＵ６０は、エンジン始動条件が成立しているか否かを判定する。以下の場合、ＥＣＵ６０はエンジン始動条件が成立していると判定する。
（１）アイドルストップでエンジン１２が停止している場合
・ＡＴ車の場合は、例えばブレーキペダルが開放された。
・ＭＴ車の場合は、例えばクラッチペダルが踏まれた。
（２）エンジンスタートスイッチがオフでエンジン１２が停止している場合
・エンジンスタートスイッチがオンになった。

エンジン始動条件が成立していない場合（Ｓ４００：Ｎｏ）、ＥＣＵ６０は本ルーチンを終了する。
エンジン始動条件が成立している場合（Ｓ４００：Ｙｅｓ）、Ｓ４０２においてＥＣＵ６０は、エンジン１２を停止したときの気筒判別情報である圧縮停止気筒、および圧縮停止気筒が停止したクランク角位置情報を記憶しているか否かを判定する。尚、エンジン１２の始動が指令された状態では、スロットル装置２２のモータへの通電は遮断されており、スロットル開度は全閉である。

エンジン１２を停止したときの気筒判別情報、および停止したクランク角位置情報を記憶している場合（Ｓ４０２：Ｙｅｓ）、Ｓ４０４においてＥＣＵ６０は、エンジン１２を停止したときの気筒判別情報、および停止したクランク角位置情報に基づいて、コモンレール圧が燃料噴射弁４０から燃料を噴射して圧縮着火させるために必要な所定圧として最低噴射圧に昇圧する昇圧時期を算出して予測する。

そして、ＥＣＵ６０は、算出した昇圧時期に基づいて、エンジン１２が始動を開始してからスロットル装置２２を全閉から全開にする時期を算出するとともに、最初に燃料噴射弁４０から燃料を噴射して圧縮着火させる噴射開始気筒を特定し（Ｓ４０６）、スタータによりエンジン１２をクランキングして始動を開始する（Ｓ４０８）。

ＥＣＵ６０は、Ｓ４０６において算出した全開時期に達すると、スロットル装置２２を全開させ（Ｓ４１０）、噴射開始気筒に設置された燃料噴射弁４０から燃料を噴射させ（Ｓ４１０）、本ルーチンを終了する。

エンジン１２を停止したときの気筒判別情報、および停止したクランク角位置情報を記憶していない場合（Ｓ４０２：Ｎｏ）、Ｓ４１４においてＥＣＵ６０は、スロットル装置２２を全閉から全開にする時期として始動開始位置から１８０°ＣＡ遅角側を設定する。そして、Ｓ４１６においてＥＣＵ６０は、スタータによりエンジン１２をクランキングして始動を開始する。

尚、ＥＣＵ６０は、前述したように、気筒判別が最も遅く完了する気筒判別完了時期と、コモンレール圧が最も遅く所定圧に昇圧する昇圧時期とに基づき、遅い方の時期に合わせ、エンジン１２が始動を開始してから３番目に圧縮行程を実行する気筒を噴射開始気筒に設定している。

Ｓ４１８においてＥＣＵ６０は、スタータによりエンジン１２がクランキングされてから、設定されたスロットル装置２２の全開時期よりも進角側で気筒判別が完了したか否かを判定する。設定されたスロットル装置２２の全開時期よりも進角側で気筒判別が完了しなかった場合（Ｓ４１８：Ｎｏ）、ＥＣＵ６０はＳ４２２に処理を移行する。

設定されたスロットル装置２２の全開時期よりも進角側で気筒判別が完了した場合（Ｓ４１８：Ｙｅｓ）、Ｓ４２０においてＥＣＵ６０は、スロットル装置２２を全開にする時期を、２回目に圧縮行程になる気筒の圧縮ＴＤＣよりも僅かに進角側に再設定する。

Ｓ４２２においてＥＣＵ６０は、設定された時期に基づいてスロットル装置２２を全閉から全開にする。そして、Ｓ４１２に処理を移行して噴射開始気筒に設置された燃料噴射弁４０から燃料を噴射させ、本ルーチンを終了する。

本実施形態では、ＥＣＵ６０が本発明の内燃機関制御装置に相当する。また、図５のＳ４０４およびＳ４０６の処理が本発明の気筒特定手段が実行する機能に相当し、Ｓ４１０の処理が本発明の吸気量制御手段が実行する機能に相当に相当する。

以上説明した上記実施形態では、エンジン１２の始動が指令されるとスロットル装置２２を全閉にし、噴射開始気筒に設置された燃料噴射弁４０から最初に燃料が噴射される前にスロットル装置２２を全開にする。これにより、噴射開始気筒で燃料が噴射される前に、噴射開始気筒以外の他の気筒において、気筒内に吸入された吸気を圧縮する仕事量を極力低減できる。圧縮仕事量が低減することにより、エンジン１２の始動時における振動を低減できる。

また、噴射開始気筒で燃料を噴射する前にスタータモータが実行する圧縮仕事量が低減するので、噴射開始気筒における圧縮圧力の上昇率が向上する。その結果、噴射開始気筒において圧縮着火しやすくなるので、エンジン１２の始動性が向上する。

また、スロットル装置２２の開度はモータに対する通電制御により容易に調整できるので、エンジン１２の始動が指令されるとスロットル装置２２を制御して気筒内に吸入される吸気量を制限することにより、エンジン１２の始動時における振動低減および始動性向上を容易に実現できる。

［他の実施形態］
上記実施形態では、エンジン１２の始動が指令されるとスロットル装置２２を全閉にし、噴射開始気筒で燃料が噴射される前に噴射開始気筒以外の他の気筒において気筒内に吸入される吸気量を制限した。スロットル装置２２を全閉にするのではなく、スロットル装置２２の開度を絞って気筒内に吸入される吸気量を制限してもよい。

上記実施形態では、気筒特定手段、吸気量制限手段の機能を制御プログラムにより機能が特定されるＥＣＵ６０により実現している。これに対し、上記手段の機能の少なくとも一部を、回路構成自体で機能が特定されるハードウェアで実現してもよい。

このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。

１２：ディーゼルエンジン（内燃機関）、２０：燃料噴射システム、２２：スロットル装置、３２：燃料供給ポンプ、３４：コモンレール、４０：燃料噴射弁、６０：ＥＣＵ（内燃機関制御装置、気筒特定手段、吸気量制限手段）

Claims (3)

1. 内燃機関の気筒内に吸入する吸気量をスロットル装置で調整し、燃料供給ポンプから供給されコモンレールで蓄圧した燃料を燃料噴射弁から前記気筒に噴射する燃料噴射システムに適用される内燃機関制御装置において、
   前記内燃機関が始動を開始してから最初に前記燃料噴射弁から燃料を噴射して圧縮着火可能な噴射開始気筒を特定する気筒特定手段と、
   前記内燃機関の始動が指令されると前記スロットル装置を制御して前記気筒内に吸入される吸気量を制限し、前記気筒特定手段が特定する前記噴射開始気筒で最初の燃料噴射が開始される前に前記吸気量の制限を解除する吸気量制御手段と、
   を備え、
   前記気筒特定手段は、前記内燃機関の始動が指令されたときに前記内燃機関が停止したときの停止回転位置が分かっていない場合、前記内燃機関が始動を開始してから、前記内燃機関の気筒判別が最も遅く完了する気筒判別完了時期と、前記コモンレールの圧力が前記燃料噴射弁から噴射して圧縮着火させるために必要な所定圧に最も遅く昇圧する昇圧時期とに基づいて予め設定された順番の圧縮行程を実行する気筒を前記噴射開始気筒とする、
   ことを特徴とする内燃機関制御装置。
2. 前記気筒特定手段は、前記内燃機関の始動が指令されたときに前記停止回転位置が分かっている場合、前記停止回転位置に基づいて、前記コモンレールの圧力が前記所定圧に昇圧する昇圧時期を予測し、この昇圧時期に基づいて前記噴射開始気筒を特定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関制御装置。
3. 前記気筒特定手段は、前記内燃機関の始動が指令されたときに前記停止回転位置が分かっている場合、前記コモンレールの圧力が前記所定圧に昇圧する昇圧時期の後に最初に圧縮上死点になる気筒を前記噴射開始気筒とすることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関制御装置。

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