JP4450324B2 - 内燃機関の始動制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の始動制御装置に関し、特に、動力源の一つに内燃機関を用いたアイドルストップ車両における内燃機関の始動制御装置に関する。

近年、エミッション低減や燃費向上の観点から、アイドルストップ車両や、ハイブリッド車両が知られている。例えば、ハイブリッド車両は、内燃機関の効率が低下する領域（例えば、車両停止時や低速走行時）では、内燃機関を自動的に停止させ、電動機のみの駆動力により走行することが可能である。

一方、燃費向上を主目的として、燃焼室内に直接燃料を噴射する筒内噴射式内燃機関（筒内噴射式エンジン）が実用化されている。この筒内噴射式エンジンは、充填効率や圧縮比向上ができるため、ポート噴射に比べて高効率な燃焼が期待できる。また、筒内噴射式エンジンをアイドリングストップ車に適用することにより、燃焼室に直接燃料を噴射できることを利点とした、迅速な再始動性能や、ハイブリッド車両制御に不可欠である内燃機関の始動時のトルク制御精度を向上することができる。

ところで、筒内噴射エンジンのエンジン始動では、燃料を燃料タンクから低圧ポンプを介して高圧ポンプに供給し、その後、燃料は、高圧ポンプによって蓄圧室に蓄えられ、インジェクタによって燃焼室内に噴射される。このようなシステムにおける冷機時の始動では、ポート噴射式のシステムと異なり、直接燃焼室に燃料を噴射するため、燃料の低沸点成分が燃焼室に供給されること、機関（燃焼室壁面、ピストン、バルブ等）が冷間状態であること、等によりハイドロカーボン（以下ＨＣ）が多く排出されることが知られている。

そこで、エンジン始動性向上技術として、蓄圧室にヒータを設けておき、運転者が車両に乗り込むことを検知し、その検知に基づきエンジン始動前に燃料を加熱することにより、蓄圧室内の圧力を事前に高めておく技術が提案されている（たとえば、特許文献１）。

特開２００４−２１８５９２号公報

しかしながら、特許文献１の技術によれば、運転者が車両に乗り込んでも、エンジンを始動させるか否かは完全には検知、把握できないため、エンジンを始動させる意思がなくても蓄圧室のヒータを作動させてしまい、バッテリの劣化や燃費の悪化をもたらすことになると考えられる。

また、仮に、運転者がエンジンを始動させる意思があったとしても、実際にエンジンを始動させる時間（タイムラグ）が運転者によって、まちまちであり、車両に乗り込んだ直後にエンジンを始動させると、蓄圧室内が望ましい燃料圧力、燃料温度になる前に、エンジンを始動させざるを得ない状況が存在してしまう。このため、エンジンの冷機始動時の排気性能（ＨＣ）が悪化する可能性がある。

本発明は、前記点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、機関始動を最適に制御し、内燃機関の冷機始動時における排気性能を改善することのできる筒内噴射式内燃機関の始動制御装置を提供することにある。

前記目的を達成するべく、本発明による筒内噴射式内燃機関の始動制御装置は、燃料を蓄える蓄圧室と、該蓄圧室に蓄えられた燃料を筒内に噴射する燃料噴射装置と、内燃機関から排出される排出ガスを浄化する触媒装置と、を備え、所定の自動始動条件が成立すると内燃機関を自動始動させる自動始動装置を有する筒内噴射式内燃機関の始動制御装置であって、前記触媒装置の温度を検出または推定する触媒装置温度検出手段と、前記蓄圧室内の燃料温度を検出または推定する燃料温度検出手段と、前記蓄圧室の燃料を加熱する燃料加熱手段と、を備え、内燃機関の停止時に、前記触媒装置温度検出手段によって検知される触媒装置の温度が所定値より低い時には、前記燃料加熱手段により前記蓄圧室内の燃料を加熱し、前記燃料温度検出手段によって検知される燃料温度が所定値より高いときに、前記自動始動装置を制御して内燃機関を自動始動させる。

本発明による内燃機関の始動制御装置は、好ましくは、内燃機関の停止時に、前記触媒装置温度検出手段によって検知される触媒装置温度が、所定値より低いときは、前記燃料ポンプを駆動して蓄圧室に燃料を圧送する。

本発明による筒内噴射式内燃機関の始動制御装置は、燃料を蓄える蓄圧室と、該蓄圧室に蓄えられた燃料を筒内に噴射する燃料噴射装置と、内燃機関から排出される排出ガスを浄化する触媒装置と、を備え、所定の自動始動条件が成立すると内燃機関を自動始動させる自動始動装置を有する筒内噴射式内燃機関の始動制御装置であって、前記触媒装置の温度を検出または推定する触媒装置温度検出手段と、前記燃料噴射装置を加熱するヒータと、を備え、内燃機関の停止時に、前記触媒装置温度検出手段によって検知される触媒装置温度が所定値より低い時には、前記燃料噴射装置のヒータを駆動させ、前記燃料噴射装置のヒータを所定時間駆動させた後に、前記自動始動装置を制御して内燃機関を自動始動させる。

本発明による内燃機関の始動制御装置は、好ましくは、前記触媒装置温度検出手段は、前記内燃機関停止時の前記内燃機関の水温または吸気温度または加熱継続時間のうち少なくとも一つのパラメータを用いて判定する。

本発明の内燃機関の始動制御装置によれば、機関冷機時のエンジン始動前に、蓄圧室ヒータまたはインジェクタヒータによって事前に燃料を加熱し、排気性能が最も良くなる燃料温度でエンジンの始動を行うから、冷機始動時の排気性能（ＨＣ）が向上する。

以下、本発明に係る内燃機関の制御装置の実施形態を図面に基づき詳細に説明する。

本実施形態は、制御装置が適用される内燃機関が自動車等の車両用のものである。

まず、図１を参照して、本実施形態にかかる内燃機関の制御装置が搭載される車両について説明する。この車両は、筒内噴射エンジン（以下エンジン）２と、駆動用モータ２００の２つの動力源を有する、いわゆるハイブリッド車両である。ハイブリッド車両は、エンジン２とモータ２００とを動力源とし、クラッチ３、変速機４を介して車輪５に各々の動力を適宜伝達する。

ハイブリッド車両はハイブリッド制御装置（以下、ＨＣＵ）９を有する。ＨＣＵ９には、エンジン制御装置（以下、ＥＣＵ）１１と、モータ制御装置（以下、ＭＣＵ）１２と、バッテリ制御装置（以下、ＢＣＵ）１３と、クラッチ制御装置（以下、ＣＬＣＵ）１４とが、双方向に通信可能に接続されていている。

ＨＣＵ９は、イグニッションキースイッチ７７（図５参照）の信号により、ハイブリッド車両システムの起動および停止を行い、運転者によるアクセル（図示せず）、ブレーキ（図示せず）の操作信号に応じて必要なトルクを車輪５に与えるべく、ＥＣＵ１１、ＭＣＵ１２、ＣＬＣＵ１４に所定の指令を各々出力する。

ＭＣＵ１２はモータジェネレータ１と駆動用モータ２００の制御を行う。ＣＬＣＵ１４はクラッチ３の制御を行う。

強電バッテリ７に蓄えられている電気エネルギは、インバータ１０によって交流に変換されてモータジェネレータ１に与えられ、発生した駆動力によってエンジン２のクランク軸１０１ｄ（図２参照）を回転させることにより、エンジン始動（クランキング）を行う。

強電バッテリ７に蓄えられている電気エネルギは、インバータ１０によって交流に変換されて駆動用モータ２００にも与えられ、駆動用モータ２００は、エンジン２の出力軸８の駆動や車輪５の駆動を行う。

なお、強電バッテリ７は、ＨＣＵ９等の電源である１２Ｖバッテリ（図示せず）とは別のもので、本実施形態では２００Ｖのものである。車輪５の運動エネルギ或いはエンジン２の駆動力によってモータジェネレータ１を回転させて発電し、インバータ１０で直流に変換後に、強電バッテリ７を充電することもできる。

エンジン２の詳細を、図２を参照して説明する。

エンジン２は、４気筒（図示せず）からなり、ピストン１０１ａ、シリンダブロック１０１ｂ等によって形成された燃焼室１０１ｃを有する。

各気筒の燃焼室１０１ｃに導入れる空気は、エアクリーナ１０２の入口部１０２ａから取り入れられ、吸入空気量センサ（エアフローセンサ）２５を通り、吸気流量を制御する電制スロットル弁１４０ａを収容されたスロットルボディ１４０を通ってコレクタ１０６に入る。コレクタ１０６に吸入された空気は、エンジン２の各燃焼室１０１ｃに接続された各吸気管１０７に分配された後、燃焼室１０１ｃに導かれる。

吸入空気量センサ２５は吸気流量を表す信号をＥＣＵ１１に出力する。スロットルボディ１４０には、電制スロットル弁１４０ａの開度を検出するスロットルセンサ２７が取り付けられている。スロットルセンサ２７は、スロットル開度を表す信号をＥＣＵ１１に出力する。

排気管２０９には、排気ガス浄化用の触媒装置２１０と、排気ガス中の、例えば、酸素濃度をリニアに検出する空燃比センサ２０８が設けられている。空燃比センサ２０８は、酸素濃度をリニアに表す信号をＥＣＵ１１に出力する。

ガソリン等の燃料は、燃料タンク５０から燃料ポンプ５１により一次加圧され、燃圧レギュレータ５２により一定の圧力（例えば３ｋｇ／ｃｍ^２ ）に調圧され、さらに、高圧燃料ポンプ３００でより高い圧力（例えば５０ｋｇ／ｃｍ^２ ）に２次加圧され、蓄圧室５３に送られる。燃料噴射弁５４は、各燃焼室１０１ｃ毎に設けられており、蓄圧室５３に蓄えられた高圧燃料を燃焼室１０１ｃに直接噴射する。

エンジン２の始動は、ＨＣＵ９のエンジン始動要求に基づいてモータジェネレータ１がエンジン２のクランク軸１０１ｄを回転させることにより行われる。

ＨＣＵ９は、ドライバの意思とは別に、所定の自動始動条件が成立すると、エンジン始動要求をＥＣＵ１１、ＭＣＵ１２に出力し、モータジェネレータ１によってエンジン２によって自動始動させる。これらにより自動始動装置が構成される。

エンジン２の燃料噴射制御、点火時期制御等はＥＣＵ１１によって行われる。ＥＣＵ１１は、エンジン２の回転数と、ＨＣＵ９のトルク指令によって求められるスロットル弁１４０（図２参照）の目標開度の指令値を演算する。スロットル弁１４０の目標開度指令は、スロットル駆動装置１４０ａに入力され、スロットル駆動装置１４０ａがスロットル弁１４０の開度を制御する。これにより、吸入空気流量が制御される。吸入空気は、吸気弁１２１からシリンダ燃焼室１０ｃに吸込まれる。

ＥＣＵ１１は、水温センサ２８によって検出されるエンジン冷却水温、排気側に配設された空燃比センサ２０８の検出信号等により、燃料噴射弁５４による燃料噴射量を制御する。燃料噴射弁５４は燃焼室１０１ｃに燃料を直接噴射する。これにより、燃焼室１０１ｃ内に吸入空気と燃料との混合気が生成される。燃焼室１０１ｃ内の混合気は、点火コイル１０８によって高電圧化された点火信号により点火プラグ１０９によって点火される。

エンジン２は、燃料燃焼による爆発エネルギによってピストン１０１ａを動かし、出力軸８を介して車輪５やモータジェネレータ１を駆動する。

次に、図３を参照して、ＨＣＵ９に係る本実施形態のハイブリッド車両システムの動作について説明する。

ＨＣＵ９は、アクセル開度（ドライバによるアクセルペダル踏込量）、バッテリ７の充電状態を示すＳＯＣ等を入力して車両の運転モードを判定する運転モード判定手段３０１と、エンジン始動／停止制御手段３０２と、目標駆動トルク制御手段３０３とを有する。運転モード判定手段３０１は、アクセル開度からドライバ要求トルクを算出する走行制御手段３０１２と、バッテリの充電状態に応じて発電可否を判定する発電制御手段３０１３とを含む。

ＥＣＵ１１は、入力処理部３１１と、燃料噴射制御手段３１２と、点火時期制御手段３１３と、空気量制御手段３１４と、触媒装置暖機制御手段３１５とを有する。

まず、エンジンの始動方法について説明する。ドライバがキー・オンすると、システム起動し、ＨＣＵ９が起動する。ここでは、まだ、エンジン始動は行わない。

ＨＣＵ９内の運転モード判定手段３０１により、エンジン始動が必要（例えば、ドライバ要求、ＳＯＣ低下、エンジン冷機時等）と判定されたときは、エンジン始動／停止制御手段３０２にて、モータ制御ユニットであるＭＣＵ１２にエンジン始動要求を指令する。ＭＣＵ１２は、指令値をもとに、モータジェネレータ１を駆動し、エンジン２をクランキングさせることにより、エンジン２を始動させる。これらにより、エンジン２の自動始動装置が構成される。

目標駆動トルク制御手段３０３は、走行制御手段３０１２によって算出されたドライバ要求トルクと、発電制御手段３０１３で算出された発電トルクをもとに、エンジン２と駆動用モータ２００に対するトルク分配を決定し、これをＥＣＵ１１とＭＣＵ１２に、目標回転数指令値や目標トルク指令値として指令する。ＥＣＵ１１、ＭＣＵ１２は、その指令値に従い、トルク制御を行う。つまり、車両のエネルギマネジメントや、エンジン始動停止のタイミングはＨＣＵ９が管理していることになる。

ＥＣＵ１１においても、触媒装置温度が低いときなど、エンジン始動させたい（停止させたくない）要求が存在する。そこで、ＥＣＵ１１は、触媒装置温度を入力とし、触媒装置２１０の温度が低い場合には触媒装置２１０の活性化を促すために、エンジン停止を不許可とし、ＨＣＵ９にエンジン始動要求を送信する触媒装置暖機制御手段３１５を具備している。ここで、触媒装置温度は、触媒装置温度センサ７２（図２参照）によって触媒装置そのものの温度をサンプリングする方法を一例としているが、その限りではなく、エンジン回転と吸入空気量積算値等から推定する方法等でもよい。

ＨＣＵ９は、ＥＣＵ１１からのエンジン始動要求に基づき、ＭＣＵ１２に目標トルク指令値を指令し、ＥＣＵ１１に対してエンジン始動要求を指令する。

次に、エンジン２の停止方法について説明する。運転モード判定手段３０１により、触媒装置２１０が活性化されていて、バッテリ７のＳＯＣが高く、ドライバからの要求トルクも小さいと判定されたときは、エンジン始動／停止制御手段３０２にて、ＥＣＵ１１にエンジン停止予告を指令し、その後、エンジン停止要求を指令する。ＥＣＵ１１は、エンジン停止要求をもとに、燃料噴射を禁止（燃料カット）することにより、エンジン２を停止させる。

このように、ハイブリッド車両やアイドルストップ車両では、エンジン２を停止させるタイミングをドライバの意思ではなく、制御ユニットが任意に決めることができることがアイドルストップ車両の大きな特徴の一つである。

次に、本実施形態における高圧ポンプ３００およびヒータ付き蓄圧室５３について、図４を参照して説明する。

エンジン２のクランク軸１０１ｄに取り付けられたクランク角センサ２４（図２参照）は、クランク軸１０１ｄの回転位置を表す信号をＥＣＵ１１に出力する。排気弁１２０のカム軸（図示省略）に取り付けられたカム角センサ１１７は、排気弁１２０のカム軸の回転位置を表す角度信号をＥＣＵ１１に出力すると共に、高圧燃料ポンプ３００のポンプ駆動カム１００の回転位置を表す角度信号をＥＣＵ１１に出力する。

ＥＣＵ１１は、それ以外に、水温センサ２８より水温センサ信号を、触媒装置温度センサ７２より触媒装置温度センサ信号を、吸気温度センサ７３より吸気温度センサ信号を、燃料温度センサ７４より燃料温度センサ信号を入力する。燃料温度センサ７４は蓄圧室５３内の燃料温度を検出する。

なお、これらのセンサは全て具備している必要はなく、エンジン回転数、吸入空気量等から推定される推定値を使っても全く問題ない。

触媒装置温度検出は、エンジン停止時のエンジン２の水温または吸気温度または後述する蓄圧室ヒータ４００あるいはインジェクタヒータ５００の加熱継続時間のうち少なくとも一つのパラメータを用いて判定することができる。本実施形態では、この中で、特に、水温センサ２８を用いた形態について説明する。

高圧燃料ポンプ３００は，燃料ポンプ５１により一次加圧された燃料を更に加圧してコモンレール５３に高圧の燃料を圧送するものであり、ポンプ駆動カム１００により駆動されるプランジャ３００ａと、吸入弁３００ｃと、吐出弁３００ｂと、吸入弁３０５を開閉するソレノイド３００ｄとを有する。

本実施形態では、より一般的なシステムとして、カム駆動の高圧燃料ポンプ３００を例としているが、本発明はこれに限定するものではない。特に、高電圧のバッテリを具備しているハイブリッド車両であれば、電動ポンプを用いてもよい。特に、電動ポンプを用いることで、蓄圧室５３内の圧力（燃料圧力）が、エンジン回転数の変化（カム軸の運動変化）に影響を受けないことや、エンジン２を回転させるエネルギより少なくて済む効果を得られる。

蓄圧室（コモンレール）５３には蓄圧室５３の燃料を加熱する燃料加熱手段として蓄圧室ヒータ４００が取り付けられている。燃料噴射装置である燃料噴射弁５４はインジェクタヒータ５００を有するヒータ付き燃料噴射装置をなしている。なお、実際には、蓄圧室ヒータ４００とインジェクタヒータ５００の何れか一方だけが設けられていてよい。

蓄圧室ヒータ４００は、本実施形態では、蓄圧室５３内に設けられているが、これに限定するものではなく、蓄圧室ヒータ４００は、蓄圧室５３の周囲や燃料ライン等に設けられていてもよい。また、インジェクタヒータ５００も同様に、燃料噴射弁５４に内蔵されていても、燃料噴射弁５４の周囲に配置されていてもよい。

蓄圧室ヒータ４００、インジェクタヒータ５００は、ＥＣＵ１１によって制御される。ＥＣＵ１１は、水温センサ信号、触媒装置温度センサ信号、吸気温度センサ信号、燃料温度センサ信号を基に、蓄圧室ヒータ駆動信号、インジェクタヒータ駆動信号を生成し、蓄圧室ヒータ４００、インジェクタヒータ５００の発熱動作を制御する。

次に、ＥＣＵ１１の構成とエンジン始動方法について、図５を用いて説明する。

ＥＣＵ１１は、マイクロコンピュータ式のものであり、ＭＰＵ２０３、ＥＰ−ＲＯＭ２０２、ＲＡＭ２０４及びＡ／Ｄ変換器を含むＩ／ＯＬＳＩ２０１等で構成され、コンピュータプログラムを実行することにより、前述の燃料噴射制御手段３１２、点火時期制御手段３１３、空気量制御手段３１４、触媒装置暖機制御手段３１５を具現化する。

エンジン始動時には、ＨＣＵ９からの指令であるエンジン始動停止要求と目標トルク指令値に基づき、クランク軸１０１ｄに直結されているモータジェネレータ１が回転することで、エンジン２が回転する。

ＥＣＵ１１は、クランク角センサ２４、カム角センサ１１７、水温センサ２８、吸気管内の圧力を測定する吸気管内圧センサ２９並びに燃圧センサ５６を含む各種のセンサ等からの信号を入力として取り込み、所定の演算処理を実行し、この演算結果として算定された各種の制御信号を、アクチュエータである高圧ポンプソレノイド３０６、燃料噴射弁５４、点火コイル１０８、電制スロットル弁１４０ａ、可変バルブタイミング／リフト機構２１２、タンブルコントロールバルブ２３１等に出力し、燃料吐出量制御、燃料噴射量制御、吸入空気量制御及び点火時期制御等を実行するものである。

尚、タンブルコントロールバルブ２３１は、燃焼室１００ｃ内にタンブル流と呼ばれる空気流をつくり、点火プラグ１０９近傍に可燃混合気を集めるものであるが、点火プラグ近傍に可燃混合気を集める方法は、他にもスワール流を利用したスワール流方式、ピストンヘッドの凹部を利用したウォールガイド方式、インジェクタから直接点火プラグ近傍に噴射する直上噴き方式等があるが、本発明においては方式に限定するものではない。

ＨＣＵ９、ＥＣＵ１１は、システム起動後、蓄圧室５３内の燃料温度あるいはその推定値、あるいは触媒装置２１０の温度あるいはその推定値の少なくとも一つに基づいてエンジン２を始動させる前に、蓄圧室５３もしくはインジェクタ５４に具備されたヒータ４００、５００を駆動し、ヒータ４００、５００により、ＨＣ排出量が低減される燃料温度まで、蓄圧室５３の燃料もしくはインジェクタ５４を加熱してからエンジン２を始動させる制御を行う。

エンジン停止時は、ＨＣＵ９からの指令である、エンジン始動停止要求に基づき燃料噴射制御により、燃料噴射を禁止することで実現する。

以上を踏まえ、始動制御の一実施形態について説明する。
（蓄圧室ヒータ４００を使用する実施形態）
図６は蓄圧室ヒータ４００を使用した一実施形態のタイミングチャートである。本実施形態によれば、時点Ｔ１においてドライバがキーオンすると、システムが起動する（システム起動ＯＮ）。ここで、もし、エンジン水温Ｔｗが予め定められた所定値（始動時ヒータ制御許可しきい値Ｔｗｔ１）より低い場合には、高圧ポンプ駆動指令をＯＮとし、蓄圧室５３に燃料を圧送し、更に、蓄圧室５３に具備された蓄圧室ヒータ４００を駆動（ＯＮ）し、蓄圧室５３内に圧送された燃料を加熱する。

この際、本実施の形態では、エンジンのカム軸駆動高圧ポンプとしているため、ＨＣＵ９は、一旦エンジン２を回転させるため、ＭＣＵ１２に回転指令を出力する。この間、エンジンは、モータジェネレータ１によって回転駆動され、燃料噴射や点火制御等は行わず、高圧ポンプを作動するためだけに、所定期間（Ｔ→Ｔ２）だけ、回転することになる。前述したように、電動高圧ポンプを採用すれば、制御性、静粛性、燃費と言った面で更に効果がある。

その後、時点Ｔ３において蓄熱室５３内の燃料温度Ｔｆが予め定められた所定値（エンジン始動許可しきい値Ｔｆｔ）以上となると、ＥＣＵ１１はエンジン始動許可と判定し、ＨＣＵ９に送信する。ＨＣＵ９ではＥＣＵ１１からのエンジン始動許可を受信後、ＭＣＵ１２、ＥＣＵ１１にエンジン始動指令を送信し、エンジンを始動させる。

その後、時点Ｔ４ｗでエンジン水温Ｔｗが予め定められた所定値（ヒータ制御しきい値Ｔｗｔ２）以上になれば、蓄圧室ヒータ４００の駆動を停止（ＯＦＦ）する。

ここで、ヒータ加熱時間は本実施形態では水温をパラメータとしているが、本来触媒装置温度で決定することがすべきであるため、蓄圧室ヒータタ加熱時間は、触媒装置温度、触媒装置温度推定値、吸気温度、燃料温度等で決定してもよい。

また、加熱中止しきい値は、始動時ＨＣが一番削減できる値に設定することが望ましい。但し、燃料加熱時間は、ベーパの発生やエネルギの消費等も考えられるので、それらを鑑みた最適な値に設定することが望ましく、また、所定時間で必ず停止できるよう、加熱継続時間で加熱を中止できるようにしてもよい。

このようにハイブリッド自動車を利用すると、ドライバの意思とは関係なくエンジン２を自由に始動、停止ができるので、最適に燃料温度をコントロールすることができ、燃料加熱中であっても、駆動用モータ２００が具備されているため、車両始動が可能で、ドライバに違和感を与えることなく、本実施形態を実現することができる。

図７は、蓄圧室ヒータ４００を使用した始動制御の処理フローを示している。

まず、ドライバからのキーオン状態を把握するために、システム起動中か否かを判定する（ステップ１１０１）。システム起動していないと判定された場合はこのルーチンを終了する。

システム起動中と判定された場合には、水温Ｔｗが始動時ヒータ制御開始温度（Ｔｗｔ１）より低いか否かを判定する（ステップ１１０２）。水温が始動時ヒータ制御開始温度より高いと判定された場合は、このルーチンを終了する。

これに対し、水温が始動時ヒータ制御開始温度より低いと判定された場合には、高圧ポンプをＯＮ（エンジン回転）、蓄圧室ヒータ４００をＯＮする（ステップ１１０３、１１０４）。

つぎに、燃料温度Ｔｆが所定値（エンジン始動許可しきい値Ｔｆｔ）より、高いか否かを判定する（ステップ１１０５）。燃料温度Ｔｆがエンジン始動許可しきい値Ｔｆｔより高い場合には、エンジン始動許可をＨＣＵ９に送信する（ステップ１１０６）。燃料温度Ｔｆがエンジン始動許可しきい値Ｔｆｔより低い場合には、ステップ１１０５を継続する。

つぎに、水温Ｔｗが所定値（ヒータ制御停止温度Ｔｗｔ２）より高いか否かを判定する（ステップ１１０７）する。水温Ｔｗがヒータ制御停止温度Ｔｗｔ２より低い場合には、ステップ１１０７を継続し、水温Ｔｗがヒータ制御停止温度Ｔｗｔ２より高い場合には、蓄圧室ヒータ４００をＯＦＦし（ステップ１１０８）、本ルーチンを終了する。

本実施形態の効果を、図８を参照して説明する。

本実施形態の制御がない場合には、システム起動と同時に、エンジン水温に拘わらず、エンジン２が始動してしまうため、始動直後にＨＣが大幅に排出されてしまう。

これに対し、本実施形態の制御が行われると、システム起動直後には蓄圧室５３の燃料を蓄圧室ヒータ４００によって暖めているため、エンジン２は始動しない。その後、蓄圧室ヒータ４００による燃料加熱によって燃料温度が高くなってからエンジン２が始動するため、ＨＣ（燃料）の霧化が促進され、ＨＣの排出量が減少する。

（インジェクタヒータ５００を使用する実施形態）
図９はインジェクタヒータ５００を使用した一実施形態のタイミングチャートである。本実施形態によれば、時点Ｔ１１においてドライバがキーオンすると、システムが起動する（システム起動ＯＮ）。ここで、もし、エンジン水温Ｔｗが所定値（始動時ヒータ制御許可しきい値Ｔｗｔ１）より低い場合には、インジェクタヒータ５００を駆動（ＯＮ）し、インジェクタ５４を加熱する。インジェクタヒータ５００のＯＮ時点（時点Ｔ１１）で、インジェクタヒータ通電時間Ｔｈのカウントを開始する。

その後、インジェクタヒータ通電時間Ｔｈが予め定められたエンジン始動許可しきい値Ｔｈｔ以上経過するまでは、ＥＣＵ１１はエンジン始動不許可判定をＨＣＵ９に送信し、エンジンを始動させない。インジェクタヒータ通電時間Ｔｈがエンジン始動許可しきい値Ｔｈｔ以上経過したら（時点Ｔ１２）、ＥＣＵ１１はエンジン始動許可と判定し、ＨＣＵ９に送信する。ＨＣＵ９ではＥＣＵ１１からのエンジン始動許可を受信後、ＭＣＵ１２、ＥＣＵ１１にエンジン始動指令を送信し、エンジン２を始動させる。

その後、時点Ｔ１３でエンジン水温Ｔｗが所定値（ヒータ制御しきい値Ｔｗｔ２）以上となったら、インジェクタヒータ５００の駆動を停止（ＯＦＦ）する。

この実施形態でも、インジェクタ加熱時間は水温をパラメータとしているが、本来触媒装置温度で決定することがすべきであるため、インジェクタ加熱時間は、触媒装置温度、触媒装置温度推定値、吸気温度、燃料温度等で決定してもよい。

また、加熱中止しきい値は、始動時ＨＣが一番削減できる値に設定することが望ましい。但し、インジェクタ加熱時間は、ベーパの発生やエネルギの消費等も考えられるので、それらを鑑みた最適な値に設定することが望ましく、また、所定時間で必ず停止できるよう、加熱継続時間で加熱を中止できるようにしてもよい。

このように、ハイブリッド自動車を利用すると、ドライバの意思とは関係なくエンジン２を自由に始動停止ができるので、最適に燃料温度をコントロールすることができ、また、インンジェクタ加熱中でエンジン２を始動できない場合であっても、駆動用モータ２００が具備されているため車両始動が可能で、ドライバに違和感を与えることなく、本実施形態を実現することができる。

図１０は、インジェクタヒータ５００を使用した始動制御の処理フローを示している。

まず、ドライバからのキーオン状態を把握するために、システム起動中か否かを判定する（ステップ１２０１）。システム起動していないと判定された場合はこのルーチンを終了する。

システム起動中と判定された場合には、水温Ｔｗが始動時ヒータ制御開始温度（Ｔｗｔ１）より低いか否かを判定する（ステップ１２０２）。水温が始動時ヒータ制御開始温度より高いと判定された場合は、このルーチンを終了する。

これに対し、水温が始動時ヒータ制御開始温度より低いと判定された場合には、インジェクタヒータ５００を駆動（ＯＮ）する（ステップ１２０３）。これと同時に、ヒータ５００のＯＮ駆動時間の計測を開始する。

つぎに、インジェクタヒータ５００のＯＮ駆動時間Ｔｈが予め定められたエンジン始動許可しきい値Ｔｈｔ以上か否かを判定する（ステップ１２０４）。インジェクタヒータ５００のＯＮ駆動時間Ｔｈがエンジン始動許可しきい値Ｔｈｔ以上であれば、エンジン始動許可をＨＣＵ９に送信する（ステップＳ１２０５）。これに対し、インジェクタヒータ５００のＯＮ駆動時間Ｔｈがエンジン始動許可しきい値Ｔｈｔに達していない場合にはステップ１２０４を継続する。

つぎに、水温Ｔｗが所定値（ヒータ制御停止温度Ｔｗｔ２）より高いか否かを判定する（ステップ１２０６）。水温Ｔｗがヒータ制御停止温度Ｔｗｔ２より低い場合には、ステップ１２０６を継続し、水温Ｔｗがヒータ制御停止温度Ｔｗｔ２より高い場合には、インジェクタヒータ５００をＯＦＦし（ステップ１２０７）、本ルーチンを終了する。

本実施形態の制御が行われると、システム起動直後にはインジェクタヒータ５００によってインジェクタ５４を暖めているため、エンジン２は始動しない。その後、インジェクタヒータ５００によるインジェクタ加熱によって燃料温度が高くなってからエンジン２が始動するため、ＨＣ（燃料）の霧化が促進され、ＨＣの排出量が減少する。

尚、上述の実施形態では、何れも筒内噴射エンジンを例にしているが、事前にインジェクタを暖めらられ、かつ他に動力源があるシステム（例えばポート噴射システム、圧縮着火システム等）であれば、本発明は採用可能である。

本発明による内燃機関の始動制御装置が適用されるハイブリッド車両のシステム構成図。 本発明による内燃機関の始動制御装置が適用される筒内噴射式エンジンの制御システムを示すシステム構成図。 本発明による内燃機関の始動制御装置が適用されるハイブリッド車両制御システムのブロック図。 本発明による内燃機関の始動制御装置が適用される筒内噴射式エンジンの燃料系の構成図。 本発明による内燃機関の始動制御装置を含むエンジン制御装置の一つの実施形態を示した制御ブロック図。 本発明による内燃機関の始動制御装置の一つの実施形態として蓄圧室ヒータを利用した場合の始動制御のタイムチャート。 本発明による内燃機関の始動制御装置の一つの実施形態として蓄圧室ヒータを利用した場合の始動制御のフローチャート。 本発明による内燃機関の始動制御装置のＨＣ低減効果を示すタイムチャート。 本発明による内燃機関の始動制御装置の一つの実施形態としてインジェクタヒータを利用した場合の始動制御のタイムチャート。 本発明による内燃機関の始動制御装置の一つの実施形態としてインジェクタヒータを利用した場合の始動制御のフローチャート。

符号の説明

１ モータジェネレータ
２ 筒内噴射式エンジン
３ クラッチ
４ 変速機
５ 車輪
６ ベルト
７ 強電バッテリ
８ 出力軸
９ ハイブリッド車両制御装置（ＨＣＵ）
１０ インバータ
１１ エンジン制御装置（ＥＣＵ）
１２ モータ制御装置（ＭＣＵ）
１３ バッテリ制御装置（ＢＣＵ）
１４ クラッチ制御装置（ＣＬＣＵ）
２４ クランク角センサ
２５ 吸入空気流量センサ（エアフローセンサ）
２７ スロットルセンサ
２８ 水温センサ
５０ 燃料タンク
５１ 燃料ポンプ
５２ 燃圧レギュレータ
５３ 蓄圧室
５４ 燃料噴射弁
５６ 燃圧センサ
７２ 触媒装置温度センサ
７３ 吸気温度センサ
７４ 燃料温度センサ
１００ コントロールユニット
１０１ａ ピストン
１０１ｂ シリンダブロック
１０１ｃ 燃焼室
１０１ｄ クランク軸
１０２ エアクリーナ
１０６ コレクタ
１０７ 各吸気管
１０８ 点火コイル
１０９ 点火プラグ
１１７ カム角センサ
１２０ 排気弁
１２１ 吸気弁
１４０ スロットルボディ
１４０ａ 電制スロットル弁
２００ 駆動用モータ
２０２ ＥＰ−ＲＯＭ
２０３ ＭＰＵ
２０４ ＲＡＭ
２０８ 空燃比センサ
２０９ 排気管
２１０ 触媒装置
３００ 高圧燃料ポンプ
３０１ 運転モード判定手段
３０１２ 走行制御手段ｚ
３０１３ 発電制御手段
３０２ エンジン始動／停止制御手段
３０３ 目標駆動トルク制御手段
３１１ 入力処理部
３１２ 燃料噴射制御手段
３１３ 点火時期制御手段
３１４ 空気量制御手段
３１５ 触媒装置暖機制御手段
４００ 蓄圧室ヒータ
５００ インジェクタヒータ

Claims (4)

1. 燃料を蓄える蓄圧室と、該蓄圧室に蓄えられた燃料を筒内に噴射する燃料噴射装置と、内燃機関から排出される排出ガスを浄化する触媒装置と、を備え、所定の自動始動条件が成立すると内燃機関を自動始動させる自動始動装置を有する筒内噴射式内燃機関の始動制御装置であって、
   前記触媒装置の温度を検出または推定する触媒装置温度検出手段と、前記蓄圧室内の燃料温度を検出または推定する燃料温度検出手段と、前記蓄圧室の燃料を加熱する燃料加熱手段と、を備え、
   内燃機関の停止時に、前記触媒装置温度検出手段によって検知される触媒装置の温度が所定値より低い時には、前記燃料加熱手段により前記蓄圧室内の燃料を加熱し、前記燃料温度検出手段によって検知される燃料温度が所定値より高い時には、前記自動始動装置を制御して内燃機関を自動始動させることを特徴とする筒内噴射式内燃機関の始動制御装置。
2. 内燃機関の停止時に、前記触媒装置温度検出手段によって検知される触媒装置温度が、所定値より低いときは、燃料ポンプを駆動して前記蓄圧室に燃料を圧送することを特徴とする請求項１に記載の筒内噴射式内燃機関の始動制御装置。
3. 燃料を蓄える蓄圧室と、該蓄圧室に蓄えられた燃料を筒内に噴射する燃料噴射装置と、内燃機関から排出される排出ガスを浄化する触媒装置と、を備え、所定の自動始動条件が成立すると内燃機関を自動始動させる自動始動装置を有する筒内噴射式内燃機関の始動制御装置であって、
   前記触媒装置の温度を検出または推定する触媒装置温度検出手段と、前記燃料噴射装置を加熱するヒータと、を備え、
   内燃機関の停止時に、前記触媒装置温度検出手段によって検知される触媒装置の温度が所定値より低い時には、前記燃料噴射装置のヒータを駆動させ、前記燃料噴射装置のヒータを所定時間駆動させた後に、前記自動始動装置を制御して内燃機関を自動始動させることを特徴とする筒内噴射式内燃機関の始動制御装置。
4. 前記触媒装置温度検出手段は、前記内燃機関停止時の前記内燃機関の水温または吸気温度または加熱継続時間のうち少なくとも一つのパラメータを用いて判定することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の筒内噴射式内燃機関の始動制御装置。

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