JP6791262B2 - エンジンの始動制御装置 - Google Patents

Description

ここに開示する技術は、エンジンの始動を制御する方法及び装置に関する。

エンジンは、変速機などの動力伝達機構と一体化してパワートレインと呼ばれる駆動装置を構成し、弾性力を有するエンジンマウントを介して車体に搭載される。エンジンが運転されている間は、エンジンの動作によってパワートレインに振動が生じる。この振動の周波数がパワートレインの共振周波数（固有振動数）に一致すると、共振が引き起こされるため、パワートレインに生じる振動をエンジンマウントでは減衰しきれず、車両に伝わる振動やそれに伴う騒音が大きくなり、乗員に不快感を与えてしまう。

エンジンの駆動に伴ってパワートレインに生じる振動の周波数は、エンジン回転数に対応する関係にある。パワートレインに共振を生じるエンジン回転数及びその付近の回転数域（以下、「共振回転数域」という）が、エンジンにおいて、始動後に駆動力を駆動輪（タイヤ）に伝達しない無負荷状態で運転する、いわゆるアイドル運転を行っているときのエンジン回転数（以下、「アイドル回転数」という）以上に設定されていると、車両の走行中にパワートレインが共振を生じてしまう。このことから、パワートレインは、アイドル回転数未満の回転数領域に共振回転数域が含まれるように設計されるのが通例である。

このようにパワートレインの共振回転数域がアイドル回転数によりも低いエンジン回転数の領域に設定されていると、エンジンがクランキングを開始してから燃焼サイクルの実行によりエンジン回転数がアイドル回転数に至るまでの始動時において、前述したパワートレインの共振によって車両に振動が発生し得る。そこで、エンジンの始動時における当該車両の振動を抑制するための技術が、従来から提案されている。

例えば、特許文献１には、エンジンの始動時における点火時期を工夫したエンジンの制御装置（点火時期制御装置）が開示されている。この制御装置は、エンジンの始動直後から、エンジン回転数が共振回転数域（車両共振帯）を通過するまでの期間内において、点火時期をアイドル運転時よりも進角させるように構成されている。これによれば、点火時期を進角させた分、エンジンのトルクが高くなる。それによって、エンジン回転数の上昇速度が高まり、エンジンの運転状態が共振回転数域を素早く通過することが可能となる。

特開２０１５−１１３７７４号公報

特許文献１に開示されたエンジンの制御装置のように始動時におけるエンジンのトルクを高める場合には、エンジンの運転状態が共振回転数域を素早く通過することが可能になるものの、エンジン回転数が上昇する過程で、燃焼サイクル毎の燃焼により到達するエンジン回転数がパワートレインの共振回転数域に含まれることがあり、パワートレインに共振による振動が生じるのを回避することができない。パワートレインの共振に起因して車両の振動が短時間でも発生すると、車両の乗員は不快感を覚えることになる。

特に、ディーゼルエンジンをはじめとする圧縮着火式エンジンでは、一般的な火花点火式エンジンよりも圧縮比が大きくなる分、燃焼サイクルでの燃焼時のトルク変動が比較的大きくなるため、トルク変動に起因してエンジンに生じる振動も比較的大きい。よって、燃焼サイクル毎の燃焼により到達するエンジン回転数がパワートレインの共振回転数域に含まれると、パワートレインの共振に起因する振動と、そのときのトルク変動に起因する振動とが相俟って、パワートレインに生じる振動が大きくなり、その結果、車両に顕著な振動が生じてしまう。

ここに開示する技術は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、エンジンの始動時において、エンジンを含む駆動装置に生じる振動を抑制することにある。

上記の目的を達成するために、ここに開示する技術では、エンジン回転数を燃焼サイクルの実行により上昇させていく過程で駆動装置の共振回転数域の下限値に対し所定範囲にまで近づけてから共振回転数域以上に一気に高めるようにした。

具体的には、ここに開示する技術は、スタータモータの駆動によるクランキングの開始から燃焼サイクルの実行によりエンジン回転数が所定のアイドル回転数に至るまでのエンジンの始動を制御する装置を対象とする。このエンジンの始動制御装置は、エンジンに設けられたクランクシャフトを回転させるスタータモータと、前記エンジンに取り付けられ、且つ燃焼室の中に供給する燃料を噴射するように構成されたインジェクタと、前記スタータモータ及び前記インジェクタのそれぞれに接続され、且つ前記スタータモータ及び前記インジェクタのそれぞれに制御信号を出力することによって、前記エンジンを運転するように構成された制御部と、前記制御部に接続され、且つエンジン回転速度を検知すると共に、前記制御部に検知信号を出力するように構成されたエンジン回転センサと、を備える。

前記制御部は、前記エンジン回転センサの検知信号に基づいて、サイクル毎にエンジン回転数を取得する回転数取得部と、該回転数取得部で取得されたエンジン回転数に基づいて前記インジェクタに噴射させる燃料の噴射量を設定する燃料量設定部と、を有する。前記燃料量設定部は、前記スタータモータの駆動によるクランキングの開始から燃焼サイクルの実行によりエンジン回転数がアイドル回転数に至るまでの前記エンジンの始動期間において、クランキングを完了したと判定されたときのエンジン回転数が、予め設定された共振回転数域の下限値未満であり、且つ該下限値よりも低く設定された所定の基準回転数以上である場合に、最初の燃焼サイクルでの前記燃料の噴射量を、エンジン回転数がクランキングの完了からアイドル回転数に至るまでの期間で最大量となるように設定し、クランキングを完了したと判定されたときのエンジン回転数が前記基準回転数未満である場合に、最初の燃焼サイクルでの前記燃料の噴射量を、エンジン回転数がクランキングの完了からアイドル回転数に至るまでの期間で最小量となるように設定し、次の燃焼サイクルでの前記燃料の噴射量を、エンジン回転数がクランキングの完了からアイドル回転数に至るまでの期間で最大量となるように設定する。

このエンジンの始動制御装置では、スタータモータの駆動によってクランキングを開始した後に燃焼サイクルが実行される。燃焼サイクルが開始されると、回転数取得部は、サイクル毎にエンジン回転数を取得する。そして、燃料量設定部は、回転数取得部で取得されたエンジン回転数に基づき、インジェクタに噴射させる燃料の噴射量を設定する。このとき設定される燃料の噴射量に応じて、エンジンのトルクが決まり、エンジン回転数の上昇量が変動する。エンジン回転数の上昇量は、燃料の噴射量が多いほど大きくなり、燃料の噴射量が少ないほど小さくなる。

クランキングを完了したと判定されたときのエンジン回転数が、共振回転数域の下限値未満であり、且つ所定の基準回転数以上である場合には、最初の燃焼サイクルでの燃料の噴射量が、エンジン回転数がクランキングの完了からアイドル回転数に至るまでの期間で最大量となるように設定される。そうすることで、クランキングを完了したときのエンジン回転数が共振回転域の下限値に比較的近い場合には、最初の燃焼サイクルの燃焼により得られるトルクが大きくなり、エンジン回転数の上昇量を大きくすることができる。

また、クランキングを完了したと判定されたときのエンジン回転数が所定の基準回転数未満である場合に、最初の燃焼サイクルでの燃料の噴射量が、エンジン回転数がクランキングの完了からアイドル回転数に至るまでの期間で最小量となるように設定される。そうすることで、クランキングを完了したときのエンジン回転数が共振回転域の下限値から比較的離れている場合には、最初の燃焼サイクルの燃焼により得られるトルクが小さくなり、エンジン回転数の上昇量が抑えられるから、エンジン回転数が共振回転数域以上となる前に、共振回転数域の下限値に近づけることができる。そして、次の燃焼サイクルでの燃料の噴射量が、エンジン回転数がクランキングの完了からアイドル回転数に至るまでの期間で最大量となるように設定される。そうすることで、当該燃焼サイクルの燃焼により得られるトルクが大きくなり、エンジン回転数の上昇量を大きくすることができる。

このように、前記エンジンの始動制御装置によれば、エンジン回転数を燃焼サイクルの実行により上昇させていく過程で、共振回転数域の下限値に近づけてから、エンジン回転数を大きく上昇させることができる。これにより、燃焼サイクル毎の燃焼によって到達するエンジン回転数が共振回転数域に含まれる可能性を下げることができる。従って、エンジンの始動時において、エンジンを備えた駆動装置に共振が生じるのを抑制することができる。

前記燃料量設定部は、クランキングを完了したと判定されたときのエンジン回転数が前記基準回転数未満である場合に、当該エンジン回転数を取得した燃焼サイクルでの燃焼によって到達し得るエンジン回転数が前記共振回転数域の下限値未満であり且つ前記基準回転数以上となるように、最初の燃焼サイクルでの前記燃料の噴射量を設定するようになっていてもよい。

こうしたエンジンの始動制御装置によると、燃焼サイクルを開始した後のエンジン回転数が共振回転数域の下限値から低い方に比較的離れている場合に、燃料の噴射量が最大量に設定される所定範囲にまでエンジン回転数が共振回転数域の下限値に近づくように、最初の燃焼サイクルでの燃焼の噴射量が設定される。そのことで、共振回転数域の下限値から比較的離れていたエンジン回転数を少ない回数の燃焼サイクルで当該下限値に好適に近づけることができる。従って、エンジンの始動を速やかに完了する上で有利になる。

前記エンジンは、４気筒４サイクルエンジンであってもよい。この場合、前記回転数取得部は、ｎを正の整数とした場合、ｎサイクル目の燃焼サイクルを行う気筒が、該燃焼サイクルの圧縮行程前半にあるときに、クランクシャフトの回転速度を検出し、該回転速度に基づいて、（ｎ−１）サイクル目の燃焼サイクルでの燃焼によって到達するエンジン回転数を取得するようになっていてもよい。

ここで、「圧縮行程前半」とは、圧縮行程を前半と後半とに二等分したときの前半に相当する。また、ここでいう「燃焼サイクル」は、気筒毎に別々にカウントアップされるものではなく、４気筒全てを合わせてカウントアップされるものである。すなわち、４気筒４サイクルエンジンにおいて、燃焼サイクルの回数は、クランクシャフトが１８０度回転する毎に、１回分ずつカウントアップされる。

４気筒４サイクルエンジンにおいて、（ｎ−１）サイクル目の燃焼サイクルでの燃焼が行われるとき、つまり（ｎ−１）サイクル目の燃焼サイクルを実行する気筒が膨張行程にあるときには、ｎサイクル目の燃焼サイクルを実行する気筒は、圧縮行程にある。よって、ｎサイクル目の燃焼サイクルを実行する気筒が圧縮行程にあるときに、クランクシャフトの回転速度を検出すれば、（ｎ−１）サイクル目の燃焼サイクルでの燃焼によって到達し得るエンジン回転数を取得することができる。とりわけ、当該圧縮行程のうち前半にエンジン回転数を取得すると、ｎサイクル目の燃焼サイクルでの燃料の噴射量の設定、さらにはその燃料噴射の制御動作に、（ｎ−１）サイクル目の燃焼サイクルでの燃焼によって到達するエンジン回転数の情報を反映することができる。

前記エンジンは、前記燃焼室の中に供給された燃料をピストンの圧縮動作により着火させる圧縮着火式エンジンであってもよい。

ここで、「圧縮着火式エンジン」には、ディーゼルエンジンや圧縮着火式のガソリンエンジンが含まれる。また、ここでいう「燃焼室」は、ピストンが圧縮上死点に至ったときに形成される空間の意味に限定されない。「燃焼室」の語は広義で用いる。

ディーゼルエンジンをはじめとする圧縮着火式エンジンでは、一般的な火花点火式エンジンよりも圧縮比が大きくなる分、トルク変動が比較的大きいから、燃焼サイクルでの燃焼時にエンジンに生じる振動も比較的大きい。よって、燃焼サイクル毎の燃焼により到達するエンジン回転数がパワートレインの共振回転数域に含まれると、パワートレインの共振に起因する振動と、そのときのトルク変動に起因する振動とが相俟って、パワートレインに生じる振動が大きくなる。ここに開示する技術に係るエンジンの始動制御装置は、パワートレインの共振に起因する車両の振動を抑制できることから、そうした圧縮着火式エンジンに特に有効である。

前記エンジンの制御装置は、前記エンジンに設けられた吸気通路に流れる吸気の流量を検知するエアフローセンサと、前記エンジンに取り付けられ、且つエンジン冷却水の温度を検知する水温センサと、をさらに備えていてもよい。この場合、前記制御部は、前記エアフローセンサの検知信号に基づいて前記燃焼室に導入される吸気量を、前記水温センサの検知信号に基づいて前記燃焼室の中の温度を、それぞれ取得するようになっていてもよい。そして、前記燃料量設定部は、クランキングを完了したと判定されたときのエンジン回転数が、前記共振回転数域の下限値未満であり、且つ前記基準回転数以上である場合に、前記燃焼室に導入される吸気量と前記燃焼室の中の温度とに応じた最大トルクを出力し得るように最初の燃焼サイクルでの前記燃料の噴射量を設定するようになっていてもよい。

クランキングを完了したと判定されたときのエンジン回転数が共振回転数域の下限値未満であり且つ基準回転数以上である場合、つまりエンジン回転数が共振回転数域の下限値に比較的近い場合に、最大トルクを出力し得るように最初の燃焼サイクルでの燃料の噴射量が設定されると、その燃料の噴射量に応じて燃焼で得られる最大トルクによりエンジン回転数の上昇量が最大となる。それにより、このときの燃焼により到達するエンジン回転数が、共振回転域を飛び越して共振回転域に含まれないようにすることができる。

前記燃料量設定部は、クランキングを完了したと判定されたときのエンジン回転数が、前記共振回転数域の下限値未満であり、且つ前記基準回転数以上である場合に、燃焼サイクルでの燃焼によるエンジン回転数の上昇量が、燃焼サイクルの開始からエンジン回転数がアイドル回転数に至るまでの始動期間内で最大となるように最初の燃焼サイクルでの前記燃料の噴射量を設定するようになっていてもよい。

クランキングを完了したと判定されたときのエンジン回転数が共振回転数域の下限値未満であり且つ基準回転数以上である場合、つまりエンジン回転数が共振回転数域の下限値に比較的近い場合に、始動期間内におけるエンジン回転数の上昇量が最大となるように最初の燃焼サイクルでの燃料の噴射量が設定されると、その燃料の噴射量に応じて燃焼で得られるトルクによりエンジン回転数が可及的に大きく上昇する。それによって、このときの燃焼によって到達するエンジン回転数が、共振回転域を飛び越して共振回転域に含まれないようにすることができる。

前記エンジンの始動制御方法及び始動制御装置によれば、エンジンの始動時において、エンジンを含む駆動装置に生じる振動を抑制することができる。その結果、当該駆動装置の振動に起因する車両の振動やそれに伴う騒音を好適に軽減することができる。

図１は、圧縮着火式エンジンが搭載された車両の前部を例示する後面図である。 図２は、圧縮着火式エンジンの構成を例示する図である。 図３は、圧縮着火式エンジンの制御に係るブロック図である。 図４は、インジェクタの制御手順を示すフローチャートである。 図５は、ＰＣＭの構成を例示する図である。 図６は、エンジン回転数の取得方法を説明する図である。 図７は、エンジン回転数の取得方法を説明する図である。 図８は、燃料噴射量の設定手順を示すフローチャートである。 図９は、エンジンの始動時における、エンジン回転数の変化と、燃料噴射量の変化とを例示する図である。 図１０は、エンジンの始動時における、エンジン回転数に対するトルクの変化を例示する図である。 図１１は、エンジン回転数と共振回転数域の上限値との差分に対する燃料噴射量の変化を例示する図である。

以下、例示的な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。この実施形態では、エンジンの始動制御方法及び始動制御装置について、圧縮着火式エンジンを例に挙げて説明する。

図１に、圧縮着火式エンジン１が搭載された車両Ｖの前部の後面図を示す。本実施形態に係る圧縮着火式エンジン（以下、単に「エンジン」という）１は、図１に示すように、フロントエンジン・フロントドライブタイプの４輪自動車（以下、「車両」という）Ｖに搭載されている。エンジン１は、車両ＶのパワートレインＰＴを構成している。

（パワートレインの構成）
パワートレインＰＴは、エンジン１と、変速機２とを備えている。パワートレインＰＴは、エンジン１の出力を変速機２において変速すると共に、変速した出力を車両Ｖの前輪２０１へ伝えるよう構成されている。

車両Ｖの車体は、複数のフレームから構成されている。例えば、パワートレインＰＴの車幅方向における両側には、車両Ｖの前後方向に延びる左右一対のフロントサイドフレーム２０２が配設されている。そして、フロントサイドフレーム２０２の下方には、車幅方向に亘ってサブフレーム２０３が架設されている。

本実施形態に係るパワートレインＰＴには、ペンデュラム方式の支持構造が適用されている。すなわち、パワートレインＰＴの車幅方向両端の上部（具体的には、パワートレインＰＴの重心Ｇよりも上方に位置する部分）は、それぞれ、エンジンマウント２０４を介してフロントサイドフレーム２０２に支持されている。各エンジンマウント２０４は、弾性力を有していると共に、パワートレインＰＴの両端を吊り下げるように支持している。

ペンデュラム方式を適用した場合、パワートレインＰＴは、例えばエンジン１が運転したときのトルク変動を起振力として、略車幅方向に延びるロール軸Ａまわりに回転するように振動する。そうした振動を制振するべく、パワートレインＰＴの下部（具体的には、パワートレインＰＴの重心Ｇよりも下方に位置する部分）は、トルクロッド２０５を介してサブフレーム２０３に連結されている。

尚、パワートレインＰＴが振動するときの共振周波数は、パワートレインＰＴのハード構成や、その支持構造に応じて定まっている。詳細は省略するが、本実施形態に係る共振周波数は、その共振周波数に対応するエンジン回転数（以下、「共振回転数」という）Ｒｒが、少なくともエンジン１のアイドル回転数Ｒｉよりも小さくなるように調整されている。ここで、アイドル回転数Ｒｉは、例えば車両Ｖの非走行時かつ、アクセルペダルの非踏込時にエンジンストールを招くことの無いように設定されている。

（エンジンの全体構成）
図２に、エンジン１の構成を例示する。また、図３に、エンジン１の制御に係るブロック図を示す。エンジン１は、直列４気筒かつ、４サイクルのディーゼルエンジンであって、燃焼室の中に供給された燃料をピストンの圧縮動作により着火させるように構成されている。但し、エンジン１はディーゼルエンジンに限られない。ここに開示する技術は、例えば圧縮着火式のガソリンエンジンに適用してもよい。

エンジン１は、図２に示すように、４つの気筒１１ａ（１つのみ図示）が設けられたシリンダブロック１１と、その上に配設されたシリンダヘッド１２と、シリンダブロック１１の下側に配設され、潤滑油が貯留されるオイルパン１３と、を有している。各気筒１１ａ内には、ピストン１４が摺動自在に内挿されている。このピストン１４の頂面には、燃焼室１４ａを区画するキャビティが形成されている。

ピストン１４は、コンロッド１４ｂを介してクランクシャフト１５と連結されている。クランクシャフト１５は、前述の変速機２に連結されている。また、クランクシャフト１５には、トリガープレート９２が取り付けられている。トリガープレート９２は、クランクシャフト１５と一体的に回転する。

尚、ここでいう「燃焼室」は、ピストン１４が圧縮上死点に至ったときに形成される空間の意味に限定されない。「燃焼室」の語は広義で用いる。つまり、「燃焼室」は、ピストン１４の位置に関わらず、ピストン１４、気筒１１ａ及びシリンダヘッド１２によって形成される空間を意味する場合がある。

エンジン１の幾何学的圧縮比は、一般的な火花点火式エンジンよりも高く設定されている。具体的に、エンジン１の幾何学的圧縮比は、１４以上に設定されている。この設定は一例であり、適宜変更してもよい。

シリンダブロック１１には、エンジン１の始動時にクランキングを開始するためのスタータモータ９１（図３にのみ図示）が設けられている。スタータモータ９１は、クランクシャフト１５の一端部に連結されたリングギア（不図示）に対し、離接可能に噛合している。エンジン１の始動時にクランキングを開始する際には、スタータモータ９１を駆動する。そうすると、スタータモータ９１がリングギアと噛合し、スタータモータ９１の動力がリングギアに伝達されて、クランクシャフト１５が回転駆動される。

シリンダヘッド１２には、気筒１１ａ毎に、２つの吸気ポート１６と、２つの排気ポート１７とが形成されている。吸気ポート１６及び排気ポート１７は、双方とも燃焼室１４ａに連通している。吸気ポート１６には、その燃焼室１４ａ側の開口を開閉する吸気弁２１が配設されている。同様に、排気ポート１７には、その燃焼室１４ａ側の開口を開閉する排気弁２２が配設されている。

シリンダヘッド１２には、気筒１１ａ毎にインジェクタ１８が取り付けられている。インジェクタ１８は、気筒１１ａ内に燃料を直接噴射することにより、燃焼室１４ａの中に燃料を供給するように構成されている。インジェクタ１８には、燃料供給システム５１を介して燃料が燃料タンク５２から供給されるようになっている。この燃料供給システム５１は、燃料タンク５２内に配設された電動の低圧燃料ポンプ（不図示）、燃料フィルタ５３、高圧燃料ポンプ５４及びコモンレール５５を有している。

高圧燃料ポンプ５４は、エンジン１の回転部材（例えばカムシャフト）によって駆動される。この高圧燃料ポンプ５４は、低圧燃料ポンプ及び燃料フィルタ５３を介して燃料タンク５２から供給されてきた低圧の燃料をコモンレール５５に高圧で圧送する。このコモンレール５５は、その圧送された燃料を、高圧状態で蓄える。そして、コモンレール５５に蓄えられている燃料は、インジェクタ１８が作動することによって、インジェクタ１８から燃焼室１４ａの中に噴射される。

尚、低圧燃料ポンプ、高圧燃料ポンプ５４、コモンレール５５及びインジェクタ１８のそれぞれで生じた余剰の燃料は、リターン通路５６を介して（低圧燃料ポンプで生じた余剰の燃料は直接）燃料タンク５２へ戻される。尚、燃料供給システム５１の構成は、前記の構成に限定されない。

シリンダヘッド１２にはまた、気筒１１ａ毎にグロープラグ１９が設けられている。グロープラグ１９は、エンジン１の冷間始動時に気筒１１ａ内に吸入されたガスを暖めて、燃料の着火性を高めるよう構成されている。

エンジン１の一側面には吸気通路３０が接続されている。吸気通路３０は、燃焼室１４ａに導入するガスが流れる通路である。一方、エンジン１の他側面には排気通路４０が接続されている。排気通路４０は、燃焼室１４ａから排出された排気ガスが流れる通路である。これら吸気通路３０及び排気通路４０には、ガスの過給を行うターボ過給機６１が配設されている。

詳しくは、吸気通路３０は、各気筒１１ａの吸気ポート１６に連通している。吸気通路３０の上流端部には、新気を濾過するエアクリーナ３１が配設されている。吸気通路３０の下流端近傍には、サージタンク３４が配設されている。サージタンク３４よりも下流側の吸気通路３０は、詳細な図示は省略するが、気筒１１ａ毎に分岐する独立通路を構成している。各独立通路の下流端が、各気筒１１ａの吸気ポート１６に接続されている。

吸気通路３０におけるエアクリーナ３１とサージタンク３４との間には、上流側から順に、ターボ過給機６１のコンプレッサ６１ａと、吸気シャッター弁３６と、コンプレッサ６１ａにおいて圧縮されたガスを冷却するインタークーラ３５とが配設されている。吸気シャッター弁３６は、基本的には全開状態とされる。インタークーラ３５は、電動ウォータポンプ３７から供給された冷却水によって、ガスを冷却するよう構成されている。

一方、排気通路４０は、各気筒１１ａの排気ポート１７に連通している。詳しくは、排気通路４０の上流側の部分は、詳細な図示は省略するが、気筒１１ａ毎に分岐する独立通路を構成している。各独立通路の上流端は、各気筒１１ａの排気ポート１７に接続されている。排気通路４０における独立通路よりも下流側の部分は、各独立通路が集合する集合部を構成している。

排気通路４０における前記集合部よりも下流側の部分には、上流側から順に、ターボ過給機６１のタービン６１ｂと、エンジン１の排気ガス中の有害成分を浄化する排気浄化装置４１と、サイレンサ４２とが配設されている。排気浄化装置４１は、上流側から順に、酸化触媒４１ａと、ディーゼルパティキュレートフィルタ（以下、「ＤＰＦ」という）４１ｂとを有している。

酸化触媒４１ａは、白金、又は、白金にパラジウムを加えたもの等を担持した酸化触媒を有していて、排気ガス中のＣＯ及びＨＣが酸化されてＣＯ_２及びＨ_２Ｏを生成する反応を促すものである。また、ＤＰＦ４１ｂは、エンジン１の排気ガス中に含まれるスス等の微粒子を捕集するものである。尚、ＤＰＦ４１ｂに酸化触媒をコーティングしてもよい。

ターボ過給機６１は、前述の如く吸気通路３０に配設されたコンプレッサ６１ａと、前述の如く排気通路４０に配設されたタービン６１ｂとを有している。タービン６１ｂは排気ガス流によって回転する。コンプレッサ６１ａは、タービン６１ｂと連結されていて、タービン６１ｂの回転により作動する。コンプレッサ６１ａが作動すると、ターボ過給機６１は、燃焼室１４ａに導入するガスを圧縮する。排気通路４０におけるタービン６１ｂの上流側近傍には、ＶＧＴ絞り弁６２が設けられている。このＶＧＴ絞り弁６２の開度（絞り量）を制御することにより、タービン６１ｂへ送る排気ガスの流速を調整することができる。

エンジン１は、その排気ガスの一部を排気通路４０から吸気通路３０へ還流させるようになされている。この排気ガスの還流のために、高圧ＥＧＲ通路７１と、低圧ＥＧＲ通路８１とが設けられている。

高圧ＥＧＲ通路７１は、排気通路４０における前記集合部とターボ過給機６１のタービン６１ｂとの間の部分（つまり、ターボ過給機６１のタービン６１ｂよりも上流側部分）と、吸気通路３０におけるサージタンク３４とインタークーラ３５との間の部分（つまり、ターボ過給機６１のコンプレッサ６１ａよりも下流側部分）とを接続している。高圧ＥＧＲ通路７１には、該高圧ＥＧＲ通路７１による排気ガスの還流量を調整する高圧ＥＧＲ弁７３が配設されている。

低圧ＥＧＲ通路８１は、排気通路４０における排気浄化装置４１とサイレンサ４２との間の部分（つまり、ターボ過給機６１のタービン６１ｂよりも下流側部分）と、吸気通路３０におけるターボ過給機６１のコンプレッサ６１ａとエアクリーナ３１との間の部分（つまり、ターボ過給機６１のコンプレッサ６１ａよりも上流側部分）とを接続している。低圧ＥＧＲ通路８１には、その内部を通過する排気ガスを冷却する低圧ＥＧＲクーラ８２と、該低圧ＥＧＲ通路８１による排気ガスの還流量を調整する低圧ＥＧＲ弁８３とが配設されている。

圧縮着火式エンジンは、エンジン１を含めパワートレインＰＴ全体を制御するための、図３に示すＰＣＭ（Powertrain Control Module）１００を備えている。ＰＣＭ１００は、周知のマイクロコンピュータをベースとするコントローラーであって、プログラムを実行する中央演算処理装置（Central Processing Unit：ＣＰＵ）と、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）により構成されてプログラム及びデータを格納するメモリと、電気信号の入出力をする入出力バスとを備えている。ＰＣＭ１００は、「制御部」の一例である。

ＰＣＭ１００には、図２及び図３に示すように、各種のセンサＳＷ１〜ＳＷ１１が接続されている。センサＳＷ１〜ＳＷ１１は、それぞれ、検知信号をＰＣＭ１００に出力する。センサＳＷ１〜ＳＷ１１には、以下のセンサが含まれる。

すなわち、吸気通路３０におけるエアクリーナ３１の下流に配置され、且つ吸気通路３０を流れる新気（空気）の流量を検知するエアフローセンサＳＷ２、その新気の温度を検知する吸気温度センサＳＷ３、インタークーラ３５の下流側に配置され、且つインタークーラ３５を通過したガスの圧力を検知する吸気圧センサＳＷ５、サージタンク３４に取り付けられ、且つ気筒１１ａ内に供給されるガスの温度を検知する吸入ガス温度センサＳＷ４、エンジン１に取り付けられ、且つエンジン冷却水の温度（以下、「冷却水温」という）を検知する水温センサＳＷ８、クランクシャフト１５の回転角を検知するクランク角センサＳＷ１、排気通路４０における高圧ＥＧＲ通路７１との接続部付近に設けられ、且つ燃焼室１４ａから排出した排気ガスの圧力を検知する排気圧センサＳＷ６、ＤＰＦ４１ｂを通過する前後の排気ガスの差圧を検知するＤＰＦ差圧センサＳＷ１１、ＤＰＦ４１ｂを通過した後の排気ガスの温度を検知する排気温度センサＳＷ７、アクセルペダルの踏込量に対応したアクセル開度を検知するアクセル開度センサＳＷ９、及び、変速機２の出力軸の回転速度を検出する車速センサＳＷ１０である。ここで、クランク角センサＳＷ１は、「エンジン回転センサ」の一例である。

ＰＣＭ１００は、これらの検知信号に基づいて、エンジン１の運転状態や車両Ｖの走行状態を判断すると共に、これに応じて、各アクチュエータの制御量を計算する。ＰＣＭ１００は、計算をした制御量に係る制御信号を、インジェクタ１８、吸気シャッター弁３６、電動ウォータポンプ３７、排気シャッター弁４３、高圧燃料ポンプ５４、ＶＧＴ絞り弁６２、高圧ＥＧＲ弁７３、低圧ＥＧＲ弁８３、スタータモータ９１等に出力する。

このＰＣＭ１００の機能のうち、特に、エンジン１の始動制御に関する機能について、以下に詳しく説明する。図５に、ＰＣＭ１００の構成を例示する。

ＰＣＭ１００は、図５に示すように、エンジン１の始動制御に関する機能的要素として、スタータモータ９１によってクランキングを開始するエンジン始動部１０１と、エンジン回転数を取得する回転数取得部１０２、エンジン冷却水の水温を取得する冷却水温取得部１０３と、その水温に基づき燃焼室１４ａの中の温度（以下、「筒内温度」という）を取得する筒内温度取得部１０４と、燃焼室１４ａの中に導入される吸気量を取得する吸気量取得部１０５と、エンジン回転数、筒内温度及び吸気量に基づき、インジェクタ６による燃料噴射量を設定する噴射量設定部１０６を備えている。

エンジン始動部１０１は、エンジン１を始動するときに、スタータモータ９１に対し制御信号を入力するものである。エンジン始動部１０１から制御信号が入力されると、スタータモータ９１がクランクシャフト１５を回転駆動させる。この回転により、エンジン１のクランキングが開始される。

回転数取得部１０２は、クランク角センサＳＷ１の検知信号に基づいて、エンジン回転数を検出または推定すると共に、その検出値または推定値に対応する信号を噴射量設定部１０６に出力するものである。

具体的には、回転数取得部１０２は、スタータモータ９１によるクランキングを行うときには、所定のタイミングでエンジン回転数を検出又は推定する。そして、回転数取得部１０２は、エンジン１がアイドル運転を行うとき、及び、通常運転を行うとき（車両Ｖが走行するとき）には、例えばｎを正の整数とすると、（ｎ＋１）サイクル目の燃焼サイクルでの燃料噴射を行う前に、それよりも前のサイクルでの燃焼（つまり、ｎサイクル目以前の燃焼）によって到達し得るエンジン回転数を取得すると共に、そのエンジン回転数に対応する信号を生成し、噴射量設定部１０６に出力する。

尚、ここでの「燃焼サイクル」は、気筒毎に別々にカウントアップされるものではなく、４気筒全てを合わせてカウントアップされるものである。具体的には、４気筒エンジンの場合、燃焼サイクルが１８０度ずつオフセットされているから、１つの気筒１１ａにつき、クランクシャフト１５が７２０度回転する度に１サイクルが完了することを考慮すると、クランクシャフト１５が１８０度回転する毎に、サイクルの回数が１回分ずつカウントアップされるようになっている。

図６及び図７に、エンジン回転数の取得方法を説明する図を示す。図６において、４つの気筒１１ａを、気筒列方向の順に、１番気筒（＃１）、２番気筒（＃２）、３番気筒（＃３）、及び、４番気筒（＃４）と呼称する。すなわち、このエンジン１は、クランクシャフト１５が７２０度回転する度に、＃１→＃３→＃４→＃２の順で燃焼が発生する。そして、図６に示すように、各気筒１１ａにおいて、吸気行程、圧縮行程、膨張行程、及び排気行程からなる一連の行程が行われるたびに、燃焼サイクルの回数が１回分ずつカウントアップされる。

回転数取得部１０２は、アイドル運転及び通常運転においては、図７に示すように、ｎサイクル目の燃焼サイクルで燃焼する予定の気筒１１ａ（例えば４番気筒（＃４））において、吸気行程の前半から吸気下死点を経て圧縮行程の前半までに至るまでの、トリガープレート９２が１８０度分回転するのに要する時間（図６及び図７に示すｔ１＋ｔ２＋ｔ３＋ｔ４＋ｔ５＋ｔ６）に基づき、エンジン回転数を取得する。ここで、ｔｉ（ｉは１〜６の整数）は、図７に示すように、トリガープレート９２が３０度分回転するのに要する所要時間（以下、「単位回転時間」という）を示す。

図６及び図７に示す例では、回転数取得部１０２は、６つの単位回転時間（ｔ１＋ｔ２＋…＋ｔ６）の平均値を割り出し、その平均値からトリガープレート９２（つまりはクランクシャフト１５）の回転速度を求め、当該トリガープレート９２の回転速度に基づいて、エンジン回転数を取得する。通常の運転時においては、トリガープレート９２の回転速度が始動時よりも高くなる。このことから、吸気行程における単位回転時間を考慮すれば、圧縮行程の単位回転時間のみを考慮する場合よりも、燃焼サイクルでの燃焼毎のエンジン回転数の変動による影響を反映して、エンジン回転数の検出精度を高めることができる。よって、このようなエンジン回転数の取得方法は、通常の運転時においては、エンジン回転数の検出精度を確保する上で有効である。

しかしながら、エンジン１の始動時においては、エンジン１の運転状態がアイドル回転数以上にあるときと比較すると、フライホイールのイナーシャの影響が大きい分、燃焼サイクルでの燃焼毎のエンジン回転数の変動が相対的に大きくなる。そのため、エンジン回転数を取得するのにトリガープレート９２の半回転分に要する時間（６つの単位回転時間）を用いたのでは、却ってエンジン回転数の検出精度が低くなってしまう。このことから、前述した通常の運転時におけるエンジン回転数の取得方法は、始動時におけるｎサイクル目の燃焼サイクルでの燃料噴射量を設定する前に、直前の（ｎ−１）サイクル目の燃焼サイクルでの燃焼によって到達するエンジン回転数を取得するのには適さない。

そこで、回転数取得部１０２は、エンジン１が燃焼サイクルを開始した後、エンジン回転数が所定のアイドル回転数に至るまでの期間（以下、「始動期間」という）内においては、図６に示すように、燃料噴射の開始直前であって、且つ直前の燃焼による回転数の変動が収束するタイミングである、圧縮行程の前半における単位回転時間（図６〜図７に示すｔ１）に基づいて、エンジン回転数を取得する。

エンジン１において、（ｎ−１）サイクル目の燃焼サイクルでの燃焼が行われるとき、つまり当該燃焼サイクルを実行する気筒１１ａが膨張行程にあるときには、ｎサイクル目の燃焼サイクルを実行する気筒１１ａは、圧縮行程にある。よって、ｎサイクル目の燃焼サイクルを実行する気筒１１ａが圧縮行程にあるときに、クランクシャフト１５の回転速度を検出すれば、（ｎ−１）サイクル目の燃焼サイクルでの燃焼によって到達し得るエンジン回転数を取得することができる。とりわけ、当該圧縮行程のうち前半にエンジン回転数を取得すると、ｎサイクル目の燃焼サイクルでのトルクの設定、さらにはそのトルクに係る操作量の制御動作に、（ｎ−１）サイクル目の燃焼サイクルでの燃焼によって到達するエンジン回転数の情報を反映させることができる。

こうして、回転数取得部１０２は、ｎサイクル目の燃焼サイクルでの燃焼噴射を行う前に、直前の（ｎ−１）サイクル目の燃焼サイクルでの燃焼によって到達するエンジン回転数（以下、「現エンジン回転数」という場合がある）を取得する。そして、回転数取得部１０２は、その現エンジン回転数に対応する信号を生成して、噴射量設定部１０６に出力する。

冷却水温取得部１０３は、水温センサＳＷ８の検知信号に基づいて、エンジン冷却水の水温を検出すると共に、その検出値に対応する信号を筒内温度取得部１０４へ出力する。

筒内温度取得部１０４は、冷却水温取得部１０３による検出値に基づいて、筒内温度を検出または推定すると共に、その検出値または推定値に対応する信号を噴射量設定部１０６へ出力する。

吸気量取得部１０５は、エアフローセンサＳＷ２の検知信号と、吸気温度センサＳＷ３の検知信号とに基づいて、各気筒１１ａの燃焼室１４ａの中に導入される吸気量を検出または推定すると共に、その検出値または推定値に対応する信号を燃料量設定部１０６へ出力する。

噴射量設定部１０６は、前記の始動期間内において、回転数取得部１０２が検出または推定したエンジン回転数と、筒内温度取得部１０４が検出または推定した筒内温度と、吸気量取得部１０５が検出または推定した吸気量とに基づき、次の燃焼サイクル以降のインジェクタ６による燃料の噴射量を設定する。エンジン１では、燃料の噴射量に応じてトルクが変動する。エンジン１で得られるトルクは、燃料の噴射量が多いほど大きくなり、燃料の噴射量が少ないほど小さくなる。

ところで、前述の如く、パワートレインＰＴの共振回転数Ｒｒは、アイドル回転数Ｒｉよりも小さい。そのため、始動期間内において、燃焼サイクルでの燃焼時のエンジン回転数がパワートレインＰＴの共振回転数Ｒｒ及びその付近に含まれる虞がある。その場合、エンジン１を含むパワートレインＰＴ全体の振動が共振により励起されて大きくなることが懸念される。

そこで、本願発明者等は、噴射量設定部１０６が行う処理を通じて、燃焼サイクルでの燃焼時のエンジン回転数が共振回転数Ｒｒ及びその付近に含まれないようにすると共に、仮に、共振回転数Ｒｒ及びその付近に含まれた場合であっても、それに伴う振動が可及的速やかに解消されるようなトルクの制御を見出した。

ＰＣＭ１００には、エンジン回転数が共振回転数Ｒｒ及びその付近に含まれるか否かを判定する指標として、共振回転数Ｒｒ及びその前後の回転数域を含む共振回転数域Ｂｒが記憶されている。この共振回転数域Ｂｒの下限値Ｒ１と上限値Ｒ２は、双方とも、エンジン１が振動したとき、ひいてはパワートレインＰＴが振動したときの加速度が所定の範囲に納まるような閾値として予め設定されている。下限値Ｒ１は、前述のクランキング判定値Ｒｃよりも大きい。他方、上限値Ｒ２は、アイドル回転数Ｒｉよりも小さい。

（燃焼噴射に係る制御）
図４に、燃料噴射に係る制御のフローを示す。ＰＣＭ１００は、噴射量設定部１０６が行う処理を含め、図４に示す手順で、インジェクタ１８による燃料噴射を実行する。

図４に示すフローがスタートすると、まず、ステップＳ１０１において、ＰＣＭ１００は、各センサから取得した検知信号に基づき、各種の情報を取得する。例えば、ＰＣＭ１００は、エンジン回転数、アクセル開度、冷却水温、及び、吸気量等を取得する。続いて、ステップＳ１０２において、ＰＣＭ１００のうち噴射量設定部１０６は、ステップＳ１０１において取得した情報に基づき、燃焼室１４ａの中に噴射する燃料の目標量（以下、「燃料噴射量」という）を設定する。さらに、ステップＳ１０３において、ＰＣＭ１００は、燃料の噴射を実行するときの噴射パターン及び噴射タイミングを設定する。そして、ステップＳ１０４において、ＰＣＭ１００は、ステップＳ１０２〜Ｓ１０３の設定に対応した制御信号を生成し、インジェクタ６に入力する。

尚、このような燃料噴射に係る制御のフローにおいて、ステップＳ１０１は、「回転数取得ステップ」の一例である。また、ステップＳ１０２は、「燃料量設定ステップ」、「トルク設定ステップ」の一例である。エンジン１では、前記の燃料噴射量によってトルクを調整する。トルクは、燃料噴射量が多いほど大きくなり、燃料噴射量が少ないほど小さくなる。燃料噴射量を設定することは、エンジン１のトルクを設定することに等しい。

（燃料噴射量の設定手順）
以下、エンジン１の始動制御のうち、特に燃料噴射量の設定に係る処理について、図８を参照しながら詳細に説明する。図８は、燃料噴射量の設定手順を示すフローチャートである。図８に示すフローは、図６のステップＳ１０２に係る処理の例示である。

図８に示すフローにおいて、噴射量設定部１０６は、燃料噴射量を所定の最大噴射量Ｆｍ以下になるように設定する。最大噴射量Ｆｍは、筒内温度が高いときには小さくなり、筒内温度が低いときには大きくなる。また、最大噴射量Ｆｍは、筒内温度と吸気量とに応じた最大トルクを出力し得るように設定される。最大噴射量Ｆｍは、吸気量が多いときには大きくなり、吸気量が少ないときには小さくなる。

図８に示すフローがスタートすると、まず、ステップＳ２０１において、噴射量設定部１０６は、エンジン回転数を取得し、クランキングが完了したか否かを判定する。この判定は、エンジン回転数が図９〜１０に例示したクランキング判定値Ｒｃ以上か否かに基づいて行われるようになっている。クランキング判定値Ｒｃは、エンジン１の構成等に応じて予め設定されている。

このステップＳ２０１において、エンジン回転数がクランキング判定値Ｒｃを下回っている場合には、クランキングが完了していないとして、ＮＯと判定する。ＮＯと判定した場合にはステップＳ２０７へ進む。ステップＳ２０７では、噴射量設定部１０６は燃料噴射量をゼロに設定し、クランキングを続行する。一方、ステップＳ２０１において、エンジン回転数がクランキング反転値Ｒｃ以上に至っている場合には、クランキングが完了しているとして、ＹＥＳと判定する。ＹＥＳと判定した場合、ステップＳ２０１からステップＳ２０２へ進み、クランキングから燃焼サイクル（ファイヤリング）の実行へ移行する。

ステップＳ２０２では、噴射量設定部１０６は、共振回転数域Ｂｒの下限値Ｒ１とエンジン回転数との差分が所定の基準値未満であるか否かを判定する。本実施形態では、その具体的な方法として、エンジン回転数が所定の踏切判定値Ｒ０（基準回転数）以上であるか否かを判定する方法を採用している。踏切判定値Ｒ０は、共振回転数域Ｂｒの下限値Ｒ１から前記基準値分だけ低い値に予め設定されている。踏切判定値Ｒ０は、クランキング判定値Ｒｃよりも大きく、且つ共振回転数域Ｂｒの下限値Ｒ１よりも小さい。

このステップＳ２０２において、エンジン回転数が所定の踏切判定値Ｒ０未満（つまり、共振回転数域Ｂｒの下限値Ｒ１とエンジン回転数との差分が前記基準値以上）であり、ＮＯと判定した場合には、ステップＳ２０８へ進む。ステップＳ２０８では、噴射量設定部１０６は、燃料噴射量を所定の踏出噴射量Ｆ１に設定してリターンする。

この踏出噴射量Ｆ１は、当該噴射量Ｆ１に基づく燃料噴射を行ったとき、その燃料噴射に係る燃焼によって到達するエンジン回転数が踏切判定値Ｒ０以上、且つ共振回転数域Ｂｒの下限値Ｒ１未満になるように設定される。踏出噴射量Ｆ１は、前述の最大噴射量Ｆｍよりも少量である（踏出噴射量＜最大噴射量）。ここでの踏出噴射量Ｆ１は、「第２トルク」を得るための「第２噴射量」の例示である。

一方、ステップＳ２０２において、エンジン回転数が所定の踏切判定値Ｒ０以上（つまり、共振回転数域Ｂｒの下限値Ｒ１とエンジン回転数との差分が前記基準値未満）であり、ＹＥＳと判定した場合には、ステップＳ２０３へ進む。ステップＳ２０３では、噴射量設定部１０６は、エンジン回転数が共振回転数域Ｂｒの下限値Ｒ１以上か否かを判定する。

このステップＳ２０３において、エンジン回転数が共振回転数域Ｂｒの下限値Ｒ１未満であり、ＮＯと判定した場合には、ステップＳ２０９へ進む。ステップＳ２０９では、噴射量設定部１０６は、燃料噴射量を所定の飛越噴射量Ｆ２に設定してリターンする。一方、ステップＳ２０３において、エンジン回転数が共振回転数域Ｂｒの下限値Ｒ１以上であり、ＹＥＳと判定した場合には、ステップＳ２０４へ進む。

ステップＳ２０９で燃料噴射量に設定される飛越噴射量Ｆ２は、前述の最大噴射量Ｆｍに一致する（飛越噴射量＝最大噴射量）。よって、飛越噴射量Ｆ２は、前述の踏出噴射量Ｆ１よりも大きい（飛越噴射量＞踏出噴射量）。飛越噴射量Ｆ２は、燃焼サイクルでの燃焼によるエンジン回転数の上昇量が、燃焼サイクルの開始からエンジン回転数がアイドル回転数に至るまでの始動期間内で最大となるように設定される。

燃料噴射量を飛越噴射量Ｆ２に設定すると、例えば踏出噴射量Ｆ１に設定したときと比較すると、燃料噴射量が多い分だけ、エンジン回転数が大きく上昇するようになる。このことは、エンジン回転数が、１サイクル分の燃焼によって、共振回転数域Ｂｒの下限値Ｒ１よりも小さな値から上限値Ｒ２よりも大きな値まで上昇させる（以下、「共振回転数域Ｂｒの飛び越し」という）上で有効である。ここでの飛越噴射量Ｆ２は、「第１トルク」を得るための「第１噴射量」の例示である。

このように、ステップＳ２０３において、飛越噴射量Ｆ２として最大噴射量Ｆｍに設定した場合であっても、共振回転数域Ｂｒの飛び越しに成功するとは限らない。例えば、筒内温度に応じて最大噴射量Ｆｍは増減する。また、吸気温度が変化すると、空気密度が変わるので、筒内の酸素濃度が変動し、同じ燃料噴射量でも得られるトルクが変動する。他にも、外部の環境に応じて共振回転数域Ｂｒの範囲が変わったりする。具体的には、外気温度が低くなると、エンジンマウント２０４に係る弾性特性が変化して、パワートレインＰＴが振動したときの加速度、ひいては共振回転数域Ｂｒの下限値Ｒ１と上限値Ｒ２とが変化する。こうした事情に起因して、燃焼サイクルでの燃焼時のエンジン回転数が、共振回転数域Ｂｒに含まれる場合がある。

そこで、本実施形態に係る噴射量設定部１０６は、エンジン回転数が共振回転数域Ｂｒに含まれる場合には、そのことに起因した振動を速やかに解消するための処理をステップＳ２０４，Ｓ２１０で実行する。

ステップＳ２０４では、エンジン回転数が共振回転数域Ｂｒの上限値Ｒ２以上か否かを判定する。このステップＳ２０４において、エンジン回転数が共振回転数域Ｂｒの上限値Ｒ２未満であり、ＮＯと判定した場合には、ステップＳ２１０へ進む。ステップＳ２１０では、噴射量設定部１０６は、燃料噴射量を所定の飛越噴射量Ｆ２に設定してリターンする。一方、ステップＳ２０４において、エンジン回転数が共振回転数域Ｂｒの上限値Ｒ２以上であり、ＹＥＳと判定した場合には、ステップＳ２０５へ進む。

ステップＳ２１０で燃料噴射量を飛越噴射量Ｆ２に設定すると、前述のステップＳ２０９に係る処理と同様に、エンジン回転数が大きく上昇する。このことは、エンジン回転数を、共振回転数域Ｂｒ内から共振回転数域Ｂｒの上限値Ｒ２以上の値まで増加させる（以下、「共振回転数域Ｂｒからの脱出」という）上で有利となる。

尚、ステップＳ２０４で燃焼噴射量に設定される飛越噴射量Ｆ２は、最大噴射量Ｆｍに一致していなくてもよい。飛越噴射量Ｆ２は、少なくとも、エンジン回転数が共振回転数域Ｂｒの上限値Ｒ２以上になったときに設定される燃料噴射量よりも多く設定されていればよい。具体的に、共振回転数域Ｂｒの飛び越しに成功した次の燃焼サイクルに対して設定する燃料噴射量よりも多くしたり、共振回転数域Ｂｒから脱出した次の燃焼サイクルに対して設定する燃料噴射量より多くしたりすればよい。

ところで、共振回転数域Ｂｒの飛び越しや共振回転数域Ｂｒからの脱出に成功した場合であっても、共振回転数域Ｂｒを通過した直後は、トルク変動によって共振が誘発される虞がある。

そこで、本実施形態に係る噴射量設定部１０６は、共振回転数域Ｂｒの飛び越しに成功したり、共振回転数域Ｂｒからの脱出に成功したりした場合には、共振回転数域Ｂｒを通過した後に、共振の誘発を抑制するための処理をステップＳ２０５，Ｓ２１１で実行する。

ステップＳ２０５では、噴射量設定部１０６は、エンジン回転数がアイドル回転数Ｒｉ以上か否かを判定する。このステップＳ２０５において、エンジン回転数がアイドル回転数Ｒｉ未満であり、ＮＯと判定した場合、つまり、共振回転数域Ｂｒの飛び越しに成功したり、共振回転数域Ｂｒからの脱出に成功したりしたものの、アイドル運転状態に未達の場合には、ステップＳ２１１へ進む。一方、ステップＳ２０５において、エンジン回転数がアイドル回転数Ｒｉ以上であり、ＹＥＳと判定した場合には、ステップＳ２０６へ進む。ステップＳ２０６では、噴射量設定部１０６は、燃料噴射量をアイドル運転に対応した量Ｆｉに設定してリターンすることにより、アイドル運転を開始する。

ステップＳ２１１では、噴射量設定部１０６は、次の燃焼サイクルでの燃料噴射量を所定の誘発抑制量Ｆ３に設定してリターンする。誘発抑制量Ｆ３は、少なくとも、共振回転数域Ｂｒを飛び越そうとしたときに設定した飛越噴射量Ｆ２よりも少ない（誘発抑制量＜飛越噴射量）。それによれば、誘発抑制量Ｆ３を少なくした分、トルク変動が小さくなるから、共振の誘発を抑制する上で有利になる。

噴射量設定部１０６は、共振回転数域Ｂｒを通過した以降の燃焼サイクル（具体的には、共振回転数域Ｂｒを飛び越した以降の燃焼サイクル、又は、共振回転数域Ｂｒから脱出した以降の燃焼サイクル）において到達したエンジン回転数と、共振回転数域Ｂｒの上限値Ｒ２との差分ΔＲを算出すると共に、該差分ΔＲが小さいときには、大きいときよりも誘発抑制量Ｆ３を少なく設定する。

つまり、誘発抑制量Ｆ３の設定は、共振回転数域Ｂｒを飛び越した直後の燃焼サイクル、又は、共振回転数域Ｂｒから脱出した直後の燃焼サイクルに限らず、エンジン回転数がアイドル運転状態に至るまで行われるようになっている。

図１１に、共振回転数域Ｂｒを通過した以降の燃料噴射量（つまり誘発抑制量Ｆ３）を例示する。図１１に示すように、差分ΔＲがゼロから所定の誘発判定値Ｒｔまで大きくなるときには、差分ΔＲが大きくなるに従って誘発抑制量Ｆ３は増加して、最大噴射量Ｆｍに至る。誘発抑制量Ｆ３が増加すると、その誘発抑制量Ｆ３に基づく燃焼によって生じるトルクもまた、図１０の直線Ｌに沿って増加する。この直線Ｌは、パワートレインＰＴの振動特性に基づき規定されており、エンジン１の運転に伴い生じたトルクがこの直線Ｌを越えたときに、パワートレインＰＴの振動による加速度が許容範囲を超えるものと定められている。図１１に示す特性にしたがって燃料噴射量を設定すれば、エンジン１から出力されるトルクは、直線Ｌに沿った値となるため、加速度を許容範囲に収めることが可能となる。

一方で、差分ΔＲが誘発判定値Ｒｔよりも大きくなると、誘発抑制量Ｆ３は、最大噴射量Ｆｍのまま一定となる。

次に、前述した燃料噴射量の設定フローに従って、エンジン１の始動制御を行った場合のエンジン回転数の上昇の仕方について、以下に、図９及び図１０を参照しながら例を挙げて説明する。

図９は、エンジン１の始動時における、エンジン回転数の変化と、燃料噴射量の変化とを例示するタイムチャートである。また、図１０は、エンジン１の始動時のエンジン回転数に対するトルクの変化を例示する図である。図９及び図１０でのＴa1〜Ｔa5、Ｔb1〜Ｔb6は、それぞれ燃焼サイクル毎の燃焼により達成される状態を示している。

まず、前記ステップＳ２０１において、クランキングを完了したと判定されたときのエンジン回転数が踏切判定値Ｒ０よりも高い場合を、第１の例として説明する。この第１の例では、図９において、上側の図で白抜きの丸印（○）を繋いだようなエンジン回転数の上昇経路を辿り、中程の図で示すような各燃焼サイクルでの燃料噴射量の設定が燃焼時Ｔa1〜Ｔa5の直前に行われる。また、図１０において、エンジン回転数とトルクとの関係がサイクル毎の燃焼によってＴa1→Ｔa2→Ｔa3→Ｔa4→Ｔa5の如く遷移する。

すなわち、第１の例では、クランキングが完了したときのエンジン回転数が、踏切判定値Ｒ０以上となり、且つ共振回転数域Ｂｒの下限値Ｒ１を下回っている。よって、１サイクル目の燃焼サイクルでの燃料噴射量は、燃料量設定部１０６によって飛越噴射量Ｆ２に設定される（前記ステップＳ２０９）。そして、燃焼噴射量の設定に基づく燃料噴射を実行し、噴射した燃料が燃焼すると、エンジン回転数は、その燃焼により得られるトルクで以て、クランキングの完了時よりも大きく上昇する。これにより、共振回転数域Ｂｒの飛び越しが行われる。

共振回転数域Ｂｒの飛び越しが行われると、１サイクル目（１着火目）の燃焼により到達するエンジン回転数が、図９及び図１０にＴa1とＴa2を結んだ実線で示すように、共振回転数域Ｂｒの上限値Ｒ２よりも高く、且つアイドル回転数Ｒｉよりも低い回転数にまで上昇する。よって、２サイクル目の燃焼サイクルでの燃料噴射量は、燃料量設定部１０６によって飛越噴射量Ｆ２よりも少ない誘発抑制量Ｆ３に設定される（前記ステップＳ２１１）。そして、燃料噴射量の設定に基づく燃料噴射を実行し、噴射した燃料が燃焼すると、エンジン回転数は、その燃焼により得られるトルクで以て、燃料噴射量を少なくした分、１サイクル目の燃焼よりも小さく上昇する。

２サイクル目の燃焼サイクルでの燃焼が行われると、その燃焼よって到達するエンジン回転数が、図９及び図１０にＴa2とＴa3を結んだ実線で示すように上昇するが、アイドル回転数Ｒｉを依然として下回っている。よって、３サイクル目の燃料噴射量も、燃料設定部１０６によって誘発抑制量Ｆ３に設定される（前記ステップＳ２１１）。３サイクル目の誘発抑制量は、エンジン回転数が上昇した分、共振回転数域Ｂｒから相対的に大きく離れているので、２サイクル目の燃焼サイクルでの誘発抑制量Ｆ３よりも多く設定される。そして、燃焼噴射量の設定に基づく燃料噴射を実行し、噴射した燃料が燃焼すると、エンジン回転数は、その燃焼により得られるトルクで以て、燃料噴射量を多くした分、２サイクル目の燃焼サイクルでの燃焼よりも大きく上昇する。

３サイクル目の燃焼サイクルでの燃料が行われると、その燃焼によって到達するエンジン回転数が、図９及び図１０にＴa3とＴa4を結んだ実線で示すように上昇し、アイドル回転数Ｒｉを上回る。よって、４サイクル目以降の燃焼サイクルでの燃料噴射量は、燃料設定部１０６によってアイドル運転に対応した量Ｆｉに設定される（前記ステップＳ２０６）。そして、燃料噴射量の設定に基づく燃料噴射を実行し、噴射した燃料が燃焼すると、エンジン回転数は、その燃焼により得られるトルクで以て、アイドル回転数Ｒｉ以上の回転数を維持し、アイドル運転が行われる。

次いで、クランキングを完了したときのエンジン回転数が踏切判定値Ｒ０よりも低い場合を、第２の例として説明する。この第２の例では、図９において、上側の図で黒色の丸印（●）を繋いだようなエンジン回転数の上昇経路を辿り、下側の図で示すような各燃焼サイクルでの燃料噴射量の設定が燃焼時Ｔb1〜Ｔb5の直前に行われる。また、図１０において、エンジン回転数とトルクとの関係がサイクル毎の燃焼によってＴb1→Ｔb2→Ｔb3→Ｔb4→Ｔb5→Ｔb6の如く遷移する。

すなわち、第２の例では、クランキングが完了したときのエンジン回転数が踏切判定値Ｒ０よりも低い。よって、１サイクル目の燃焼サイクルでの燃料噴射量は、燃料量設定部１０６によって飛越噴射量Ｆ２よりも少ない踏出噴射量Ｆ１に設定される（前記ステップＳ２０８）。そして、燃料噴射量の設定に基づく燃料噴射を実行し、噴射した燃料が燃焼すると、エンジン回転数は、その燃焼により得られるトルクで以て、図９及び図１０にＴb1とＴb2を結んだ実線に示すように、共振回転数域Ｂｒの下限値Ｒ１に近づくように上昇する。

１サイクル目の燃焼サイクルによる燃焼が行われると、その燃焼によって到達するエンジン回転数が、図９及び図１０にＴb1とＴb2を結んだ実線で示すように、踏切判定値Ｒ０よりも大きく、且つ共振回転数域Ｂｒの下限値Ｒ１よりも小さい回転数にまで上昇する。これにより、１サイクル目の燃焼サイクルでの燃焼によって共振回転数域Ｂｒの下限値Ｒ１近傍にまでエンジン回転数が上昇したので、２サイクル目の燃焼サイクルでの燃料噴射量は、燃料設定部１０６によって飛越噴射量Ｆ２に設定される（前記ステップＳ２０９）。そして、燃料噴射量の設定に基づく燃料噴射を実行し、噴射した燃料が燃焼すると、エンジン回転数は、その燃焼により得られるトルクで以て、燃料噴射量を多くした分、１サイクル目の燃焼サイクルでの燃焼よりも大きく上昇する。これにより、共振回転数域Ｂｒの飛び越しが行われる。

共振回転数域Ｂｒの飛び越しが行われると、２サイクル目（２着火目）の燃焼により到達するエンジン回転数が、図９及び図１０にＴb2とＴb3を結んだ実線で示すように、共振回転数域Ｂｒの上限値Ｒ２よりも高く、且つアイドル回転数Ｒｉよりも低い回転数にまで上昇する。この第２の例での３サイクル目の燃焼サイクル以降の燃料噴射量の設定と、燃焼によるエンジン回転数の上昇の仕方は、前述した第１の例における２サイクル目の燃焼サイクル以降と同じである。

ところで、この第２の例と同じようにクランキングが完了したときのエンジン回転数が踏切判定値Ｒ０よりも低い場合に、１サイクル目の燃焼サイクルでの燃料噴射量を、最大噴射量に設定すると、その設定に基づく燃料噴射を実行し、噴射した燃料が燃焼することにより到達するエンジン回転数は、図９及び図１０にＴ1'とＴ2'を結んだ破線で示すように、共振回転数域Ｂｒに含まれることがある。そうなると、エンジン１を含むパワートレインＰＴに共振による振動が大きく生じ、それに起因する車両Ｖの振動や騒音によって車両Ｖの乗員に不快感を与えることになる。

これに対し、本実施形態のエンジン１では、前述した第１及び第２の例に示したように、噴射量設定部１０６は、エンジン回転数が踏切判定値Ｒ０よりも小さい場合には、飛越噴射量Ｆ２よりも少ない踏出噴射量Ｆ１に燃料噴射量を設定し、エンジン回転数が踏切判定値Ｒ０よりも大きい場合には、踏出噴射量Ｆ１よりも大きい飛越噴射量Ｆ２に燃料噴射量を設定する。それによれば、エンジン回転数を燃焼サイクルの実行により上昇させていく過程で共振回転数域Ｂｒの下限値Ｒ１に対し所定範囲にまで近づけてから共振回転数域Ｂｒの飛び越しを行うことができる。これにより、共振回転数域Ｂｒの飛び越しが失敗する可能性を下げることができる。従って、エンジン１の始動時において、パワートレインＰＴに共振が生じるのを効果的に抑制することができる。その結果、パワートレインＰＴの共振に起因する車両Ｖの振動やそれに伴う騒音を好適に軽減することができる。

以上のように、ここに開示する技術の例示として、好ましい実施形態について説明した。しかし、ここに開示する技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、上記実施形態で説明した各構成要素を組み合わせて新たな実施の形態とすることも可能である。また、添付図面及び詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須でない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることを以て、直ちにそれらの必須でない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。

例えば、前記実施形態について、以下のような構成としてもよい。

前記エンジン１の構成は一例に過ぎず、これに限定されるものではない。例えば、前記実施形態では、エンジン１はターボ過給機６１を備えていたが、ターボ過給機６１を備えていなくてもよい。

また、前記エンジン１は、ディーゼルエンジンであって、トルクを制御するのに燃料噴射量を調整することを例に挙げて説明したが、これに限定されない。エンジン１は、火花点火式のガソリンエンジンであってもよい。この場合、エンジン１のトルクの制御は、燃料噴射量の調整に加え、またこれに代えて点火時期の調整などによっても行われていてもよい。

要は、エンジン１の始動時において、エンジン回転数を燃焼サイクル毎に取得し、そのエンジン回転数と共振回転数域Ｂｒの下限値Ｒ１との差分が所定の基準値未満である場合に、相対的に大きなトルク（第１トルク）を設定し、当該差分が前記基準値以上である場合に、相対的に小さなトルク（第２トルク）を設定することにより、エンジン回転数を燃焼サイクルの実行により上昇させていく過程で共振回転数域の下限値に対し所定範囲にまで近づけてから共振回転数域Ｂｒ以上に高めるようになっていればよい。

１ エンジン（圧縮着火式エンジン）
１１ａ 気筒
１４ ピストン
１４ａ 燃焼室
１５ クランクシャフト
６ インジェクタ
９１ スタータモータ
１００ ＰＣＭ（制御部）
１０１ エンジン始動部
１０２ 回転数取得部
１０５ 吸気量取得部
１０６ 噴射量設定部
Ｒｉ アイドル回転数
Ｒｒ 共振回転数
Ｂｒ 共振回転数域
Ｒ０ 踏切判定値（基準値）
Ｒ１ 共振回転数域の下限値
Ｒ２ 共振回転数域の上限値
Ｆ１ 踏出噴射量（第２噴射量）
Ｆ２ 飛越噴射量（第１噴射量）
Ｆ３ 誘発抑制量
ＳＷ１ クランク角センサ（エンジン回転センサ）
ＳＷ２ エアフローセンサ
ＳＷ８ 水温センサ

Claims (6)

1. エンジンに設けられたクランクシャフトを回転させるスタータモータと、
   前記エンジンに取り付けられ、且つ燃焼室の中に供給する燃料を噴射するように構成されたインジェクタと、
   前記スタータモータ及び前記インジェクタのそれぞれに接続され、且つ前記スタータモータ及び前記インジェクタのそれぞれに制御信号を出力することによって、前記エンジンを運転するように構成された制御部と、
   前記制御部に接続され、且つエンジン回転速度を検知すると共に、前記制御部に検知信号を出力するように構成されたエンジン回転センサと、を備え、
   前記制御部は、前記エンジン回転センサの検知信号に基づいて、燃焼サイクル毎にエンジン回転数を取得する回転数取得部と、該回転数取得部で取得されるエンジン回転数に基づいて前記インジェクタに噴射させる燃料の噴射量を設定する燃料量設定部と、を有し、
   前記燃料量設定部は、前記スタータモータの駆動によるクランキングの開始から燃焼サイクルの実行によりエンジン回転数が所定のアイドル回転数に至るまでの前記エンジンの始動期間において、
   クランキングを完了したと判定されたときのエンジン回転数が、予め設定された共振回転数域の下限値未満であり、且つ該下限値よりも低く設定された所定の基準回転数以上である場合に、最初の燃焼サイクルでの前記燃料の噴射量を、エンジン回転数がクランキングの完了からアイドル回転数に至るまでの期間で最大量となるように設定し、
   クランキングを完了したと判定されたときのエンジン回転数が前記基準回転数未満である場合に、最初の燃焼サイクルでの前記燃料の噴射量を、エンジン回転数がクランキングの完了からアイドル回転数に至るまでの期間で最小量となるように設定し、次の燃焼サイクルでの前記燃料の噴射量を、エンジン回転数がクランキングの完了からアイドル回転数に至るまでの期間で最大量となるように設定する
   エンジンの始動制御装置。
2. 請求項１に記載されたエンジンの始動制御装置において、
   前記燃料量設定部は、クランキングを完了したと判定されたときのエンジン回転数が前記基準回転数未満である場合に、当該エンジン回転数を取得した燃焼サイクルでの燃焼によって到達し得るエンジン回転数が前記共振回転数域の下限値未満であり且つ前記基準回転数以上となるように、最初の燃焼サイクルでの前記燃料の噴射量を設定する
   エンジンの始動制御装置。
3. 請求項１又は２に記載されたエンジンの始動制御装置において、
   前記エンジンは、４気筒４サイクルエンジンであり、
   前記回転数取得部は、ｎを正の整数とした場合、ｎサイクル目の燃焼サイクルを行う気筒が、該燃焼サイクルの圧縮行程前半にあるときに、クランクシャフトの回転速度を検出し、該回転速度に基づいて、（ｎ−１）サイクル目の燃焼サイクルでの燃焼によって到達するエンジン回転数を取得する
   エンジンの始動制御装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載されたエンジンの始動制御装置において、
   前記エンジンは、前記燃焼室の中に供給された燃料をピストンの圧縮動作により着火させる圧縮着火式エンジンである
   エンジンの始動制御装置。
5. 請求項４に記載されたエンジンの始動制御装置において、
   前記エンジンに設けられた吸気通路に流れる吸気の流量を検知するエアフローセンサと、
   前記エンジンに取り付けられ、且つエンジン冷却水の温度を検知する水温センサと、をさらに備え、
   前記制御部は、前記エアフローセンサの検知信号に基づいて前記燃焼室に導入される吸気量を、前記水温センサの検知信号に基づいて前記燃焼室の中の温度を、それぞれ取得し、
   前記燃料量設定部は、クランキングを完了したと判定されたときのエンジン回転数が、前記共振回転数域の下限値未満であり、且つ前記基準回転数以上である場合に、前記燃焼室に導入される吸気量と前記燃焼室の中の温度とに応じた最大トルクを出力し得るように最初の燃焼サイクルでの前記燃料の噴射量を設定する
   エンジンの始動制御装置。
6. 請求項４又は５に記載されたエンジンの始動制御装置において、
   前記燃料量設定部は、クランキングを完了したと判定されたときのエンジン回転数が、前記共振回転数域の下限値未満であり、且つ前記基準回転数以上である場合に、燃焼サイクルでの燃焼によるエンジン回転数の上昇量が、燃焼サイクルの開始からエンジン回転数がアイドル回転数に至るまでの始動期間内で最大となるように最初の燃焼サイクルでの前記燃料の噴射量を設定する
   エンジンの始動制御装置。

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