JP4178988B2 - 圧縮着火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、圧縮着火内燃機関における始動時の燃料噴射時期を制御する始動制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
圧縮着火内燃機関において、始動時の燃料噴射時期は圧縮着火内燃機関の冷却水温度と機関回転数に応じて、燃料噴射時期を進角側に進める制御が行われている。そして、これにより、始動時における燃料の着火時期を調整することで、始動性の向上が図られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
しかし、このような制御を行う場合、始動時における圧縮着火内燃機関の機関回転数の増加に伴い、燃料噴射時期がより進角側へと進むことになる。本来、圧縮着火内燃機関において噴射された燃料は、圧縮行程上死点近傍において着火し爆発膨張することで、効率よく機関出力となっていくが、先述の通り燃料噴射時期がより進角側へと進むことで、噴射された燃料が圧縮行程の途中において着火する場合がある。そのような場合、圧縮着火内燃機関におけるピストンの圧縮仕事を妨げる結果となるため、圧縮着火内燃機関の機関回転数が低下もしくは停滞し、円滑な内燃機関の始動を行えない虞がある。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−１０３１２９号公報
【特許文献２】
特開平８−２９６４７７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
圧縮着火内燃機関の始動時における燃料噴射時期の制御において、内燃機関の始動を円滑に行うには、燃料噴射を適正な時期に行う必要がある。特に燃料噴射時期が進角側に進みすぎた場合、噴射された燃料が圧縮上死点近傍で着火せずに、圧縮行程の途中で着火してしまい、却って円滑な圧縮着火内燃機関の始動を妨げる。そこで、本発明では、圧縮着火内燃機関の始動時において、噴射された燃料が圧縮着火上死点近傍で着火すべく燃料噴射時期を調整することで、圧縮着火内燃機関の円滑な始動を行う噴射制御装置の提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記した課題を解決するために、圧縮着火内燃機関の始動期間における機関回転数の変動に着目した。即ち、圧縮着火内燃機関の始動期間において、該圧縮着火内燃機関における燃料の着火時期が圧縮行程上死点近傍となるように、少なくとも機関回転数の上昇に従って該燃料の噴射時期を進角側に制御する始動制御装置であって、前記圧縮着火内燃機関の始動期間において、前記燃料の噴射時期が進角側に進みすぎ燃料が圧縮行程の途中で着火することに起因して機関回転数が低下もしくは停滞するときは、該機関回転数の変化量に基づいて前記圧縮着火内燃機関における燃料の噴射時期を遅角側に補正する噴射時期補正手段を備え、前記噴射時期補正手段は、前記機関回転数の低下量が大きくなるに従い、前記圧縮着火内燃機関における燃料の噴射時期の遅角側への補正量を大きくすることを特徴とする。
【０００７】
前記始動制御装置は、圧縮着火内燃機関の始動を行う場合、噴射された燃料が着火するまでの時間を考慮して、圧縮着火内燃機関の機関回転数に基づいて燃料の噴射時期の制御を行う。具体的には、始動期間中の機関回転数の上昇に従い燃料の噴射時期を進角側へと進めていくことで、噴射された燃料の着火時間を確保し、圧縮着火内燃機関の始動を行う。ここで、前記始動期間とは、先述のような圧縮着火内燃機関の始動制御が行われることによって、該内燃機関の機関回転数を所定の機関回転数へと上昇させることが目的の一つである期間である。また、圧縮着火内燃機関の始動においては、機関回転数のみならず該内燃機関の冷却水温度等に基づいて、燃料噴射時期の制御を行う場合もある。
【０００８】
このように前記始動期間において燃料噴射時期が制御されるが、それにもかかわらず圧縮着火内燃機関の機関回転数が上昇せずに、低下もしくは停滞し円滑な始動が行われない虞がある。これは、先述したように燃料の噴射時期を進角側に進めることで、噴射された燃料が圧縮上死点近傍ではなく、圧縮行程の途中で着火し爆発膨張することで、圧縮着火内燃機関におけるピストンの圧縮仕事を妨げてしまい、その結果、圧縮着火内燃機関の平均有効圧が低下し、その結果円滑機関回転数の上昇が妨げられことに依る。
【０００９】
そこで、圧縮着火内燃機関の機関回転数が上昇せず、低下もしくは停滞して円滑な始動が行われないときは燃料の噴射時期を遅角側に補正する。このように補正することで、進角側に進みすぎている燃料噴射時期に起因する燃料の着火時期を圧縮行程上死点近傍とすることができる。
【００１０】
また、その遅角側への補正量は圧縮着火内燃機関の機関回転数の変化量、即ち、機関回転数が低下している場合はその低下量であり停滞している場合は機関回転数の上昇が零であることに基づいて決定される。即ち、圧縮着火内燃機関の機関回転数の変化量（低下量）が大きいということは、燃料噴射時期が進角側に過度に進みすぎているためと考えられ、そこで燃料噴射時期の遅角側への補正量を、圧縮着火内燃機関の機関回転数の変化量（低下量）に基づいて決定するものである。その結果、圧縮着火内燃機関の平均有効圧が低下することなく、以て円滑な機関回転数の上昇を図ることが可能となる。
【００１１】
ここで、圧縮着火内燃機関の機関回転数に基づいて燃料の噴射時期を制御するにあたり、該機関回転数の取得を圧縮着火内燃機関の運転状態などから推定された機関回転数に基づいて行う場合と検出装置等から検出された機関回転数に基づいて行う場合とが考えられる。
【００１２】
まず、圧縮着火内燃機関の運転状態などから推定された機関回転数に基づいて燃料噴射時期の制御を行う場合は、まず該圧縮着火内燃機関が始動を開始してから経過した時間等に基づいて推定する。また、そのような場合、該機関回転数の低下は、該圧縮着火内燃機関の運転状態が予め定めた所定の条件に合致したときに発生するものとして、先述した燃料噴射時期の遅角側への補正を行えばよい。
【００１３】
次に、検出装置等から検出された機関回転数に基づいて燃料噴射時期の制御を行う場合について述べる。先述した圧縮着火内燃機関の始動制御装置であって、更に、前記圧縮着火内燃機関の機関回転数を検出する機関回転数検出手段を備え、前記噴射時期補正手段は、前記圧縮着火内燃機関の始動期間において前記機関回転数検出手段によって検出される機関回転数が低下もしくは停滞するときは、該機関回転数の変化量に基づいて前記圧縮着火内燃機関における燃料の噴射時期を遅角側に補正することを特徴とする。
【００１４】
このように機関回転数検出手段によって検出された圧縮着火内燃機関の機関回転数に基づくことで、より正確に燃料噴射時期を制御できる。そして、圧縮着火内燃機関の機関回転数が上昇せず、低下もしくは停滞して円滑な始動が行われないときに、燃料噴射時期を遅角側に補正することで、進角側に進みすぎている燃料噴射時期に起因する燃料の着火時期を圧縮行程上死点近傍とすることができる。その結果、圧縮着火内燃機関の平均有効圧が低下することなく、以て円滑な機関回転数の上昇を図ることが可能となる。
【００１５】
また、先述したように圧縮着火内燃機関の機関回転数が上昇せず、低下もしくは停滞して円滑な始動が行われないときに行われる燃料噴射時期の遅角側への補正は、該機関回転数の変化量に基づくものである。例えば、前記機関回転数の低下量が大きくなるに従い、前記圧縮着火内燃機関における燃料の噴射時期の遅角側への補正量を大きくする補正である。
【００１６】
このように、圧縮着火内燃機関の燃料の噴射時期が補正されることで、該機関回転数の低下量が大きいとき、即ち圧縮行程中の比較的早い時期に燃料が着火したのは燃料噴射時期の進角側への進みが大きいためであると考えられるときは、その補正による燃料噴射時期の補正量が大きくなる。一方で、該機関回転数の低下量が小さいとき、即ち圧縮行程後期であって圧縮行程上死点近傍よりは早い時期に燃料が着火したのは燃料噴射時期の進角側への進みは、それほど大きくないためであると考えられるときは、その補正による燃料噴射時期の補正量を燃料噴射時期の進角側への進みに併せて変更し、先述した補正量より少ない補正量とする。このような補正により、燃料の着火時期が圧縮行程上死点近傍となり、圧縮着火内燃機関の平均有効圧が低下することなく、以て円滑な機関回転数の上昇を図ることが可能となる。
【００１７】
更に、先述した課題を解決するために、圧縮着火内燃機関の始動期間における該圧縮着火内燃機関の平均有効圧の変動に着目した。即ち、圧縮着火内燃機関の始動時において、該圧縮着火内燃機関における燃料の着火時期が圧縮行程上死点近傍となるように、少なくとも機関回転数の上昇に従って該燃料の噴射時期を進角側に制御する始動制御装置であって、前記圧縮着火内燃機関の平均有効圧を検出する平均有効圧検出手段と、該圧縮着火内燃機関の始動時において、前記燃料の噴射時期が進角側に進みすぎ燃料が圧縮行程の途中で着火することに起因して該圧縮着火内燃機関の平均有効圧が低下もしくは停滞するときは、該平均有効圧の変化量に基づいて該圧縮着火内燃機関における燃料の噴射時期を遅角側に補正する噴射時期補正手段と、を備え、前記噴射時期補正手段は、前記平均有効圧の低下量が大きくなるに従い、前記圧縮着火内燃機関における燃料の噴射時期の遅角側への補正量を大きくすることを特徴とする。
【００１８】
先述した燃料噴射時期の補正は、圧縮着火内燃機関の始動機関において機関回転数が低下もしくは停滞するときに該機関回転数の変化量に基づいて行われるが、上記の圧縮着火内燃機関の始動制御装置においては、該機関回転数の低下等の要因である該圧縮着火内燃機関の平均有効圧の変化量に基づいて燃料噴射時期の補正が行われる。尚、該圧縮着火内燃機関の平均有効圧は、平均有効圧検出手段によって検出される。また、燃料の噴射時期の補正については、先述した機関回転数に基づく補正の場合と同様である。この圧縮着火内燃機関の平均有効圧は、該圧縮着火内燃機関の燃焼室に設けられた検出装置によって得られる該燃焼室内の圧力から導出される場合や、また該圧縮着火内燃機関の運転状態に基づいて推定される場合がある。
【００１９】
従って、圧縮着火内燃機関の平均有効圧が上昇せず、低下もしくは停滞して円滑な始動が行われないときに、燃料噴射時期を遅角側に補正することで、進角側に進みすぎている燃料噴射時期に起因する燃料の着火時期を圧縮行程上死点近傍とすることができる。その結果、圧縮着火内燃機関の平均有効圧が低下することなく、以て円滑な始動を図ることが可能となる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
＜第１の実施例＞
ここで、本発明に係る圧縮着火内燃機関の排気浄化装置における実施の形態について図面に基づいて説明する。図１は、本発明が適用される圧縮着火内燃機関およびその排気浄化装置の概略構成およびその制御系統の概略構成を示す図である。
【００２１】
圧縮着火内燃機関１は、各気筒２の燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁３を備えている。各燃料噴射弁３は、燃料を所定圧に蓄圧する蓄圧室４と接続されている。前記蓄圧室４は、燃料供給管５を介して燃料ポンプ６と連通している。この燃料ポンプ６は、圧縮着火内燃機関１の出力軸（クランクシャフト）の回転トルクを駆動源として作動するポンプであり、該燃料ポンプ６の入力軸に取り付けられたポンププーリ６ａが圧縮着火内燃機関１の出力軸（クランクシャフト）に取り付けられたクランクプーリ１ａとベルト７を介して連結されている。このように構成された燃料噴射系では、クランクシャフトの回転トルクが燃料ポンプ６の入力軸へ伝達されると、燃料ポンプ６は、クランクシャフトから該燃料ポンプ６の入力軸へ伝達された回転トルクに応じた圧力で燃料を吐出する。
【００２２】
前記燃料ポンプ６から吐出された燃料は、燃料供給管５を介して蓄圧室４へ供給され、蓄圧室４にて所定圧に蓄圧されて各気筒２の燃料噴射弁３へ分配される。そして、燃料噴射弁３に駆動電流が印加されると、燃料噴射弁３が開弁し、その結果、燃料噴射弁３から気筒２内へ燃料が噴射される。
【００２３】
次に、圧縮着火内燃機関１には、吸気枝管８が接続されており、吸気枝管８の各枝管は、各気筒２の燃焼室と吸気ポート（図示省略）を介して連通している。前記吸気枝管８は吸気管９に接続されている。吸気管９には、該吸気管９内を流通する吸気の質量に対応した電気信号を出力するエアフローメータ１０が取り付けられている。前記吸気管９における吸気枝管８の直上流に位置する部位には、該吸気管９内を流通する吸気の流量を調節する吸気絞り弁１３が設けられている。この吸気絞り弁１３には、ステップモータ等で構成されて該吸気絞り弁１３を開閉駆動する吸気絞り用アクチュエータ１４が取り付けられている。
【００２４】
ここで、エアフローメータ１０と吸気絞り弁１３との間に位置する吸気管９には、排気のエネルギーを駆動源として作動する遠心過給機（ターボチャージャ）１１のコンプレッサハウジング１１ａが設けられ、コンプレッサハウジング１１ａより下流の吸気管９には、前記コンプレッサハウジング１１ａ内で圧縮されて高温となった吸気を冷却するためのインタークーラ１２が設けられている。このように構成された吸気系では、吸気は、吸気管９を介してコンプレッサハウジング１１ａに流入する。
【００２５】
コンプレッサハウジング１１ａに流入した吸気は、該コンプレッサハウジング１１ａに内装されたコンプレッサホイールの回転によって圧縮される。前記コンプレッサハウジング１１ａ内で圧縮されて高温となった吸気は、インタークーラ１２にて冷却された後、必要に応じて吸気絞り弁１３によって流量を調節されて吸気枝管８に流入する。吸気枝管８に流入した吸気は、各枝管を介して各気筒２の燃焼室へ分配され、各気筒２の燃料噴射弁３から噴射された燃料を着火源として燃焼される。
【００２６】
一方、圧縮着火内燃機関１には、排気枝管１７が接続され、排気枝管１７の各枝管が排気ポート（図示省略）を介して各気筒２の燃焼室と連通している。前記排気枝管１７は、前記遠心過給機１１の排気タービンハウジング１１ｂと接続されている。前記排気タービンハウジング１１ｂは、排気管１８と接続され、この排気管１８は、下流にてマフラー（図示省略）に接続されている。前記排気管１８の途中には、圧縮着火内燃機関１より排出される排気を浄化する排気浄化触媒１９が設けられている。排気浄化触媒１９には、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒、の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒を担持したパティキュレートフィルタ、選択還元型ＮＯｘ触媒、三元触媒等が挙げられる。
【００２７】
更に、前記した排気浄化触媒１９の下流に位置する排気管１８には、該排気管１８内を流通する排気の流量を調節する排気絞り弁１５が設けられている。この排気絞り弁１５には、ステップモータ等で構成されて該排気絞り弁１５を開閉駆動する排気絞り用アクチュエータ１６が取り付けられている。
【００２８】
このように構成された排気系では、圧縮着火内燃機関１の各気筒２で燃焼された混合気（既燃ガス）が排気ポートを介して排気枝管１７へ排気として排出され、次いで排気枝管１７から遠心過給機１１の排気タービンハウジング１１ｂへ流入する。排気タービンハウジング１１ｂに流入した排気は、排気が持つエネルギーを利用して排気タービンハウジング１１ｂ内に回転自在に支持されたタービンホイールを回転させる。その際、タービンホイールの回転トルクは、前述したコンプレッサハウジング１１ａのコンプレッサホイールへ伝達される。更に、タービンハウジング２４ｂから排出された排気は、排気浄化触媒１９に流入することで、排気中に含まれるＮＯｘ等が除去される。そして、排気浄化触媒１９を経過した排気は、必要に応じて排気絞り弁１５によって流量を調節された後にマフラーを介して大気中に放出される。
【００２９】
次に、圧縮着火内燃機関１の制御系統の説明を行う。ＥＣＵ５０は、デジタルコンピュータからなり、双方向性バス５１を介して相互に接続されたＣＰＵ（マイクロプロセッサ）５２、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）５３、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）５４、入力ポート５６および出力ポート５７を備えている。更に、ＥＣＵ５０の外部から入力されるアナログ信号をデジタル変換して入力ポート５６へ入力するＡ／Ｄ変換器５５が入力ポート５６に接続されている。
【００３０】
このＥＣＵ５０に対して、アクセルペダルの踏み込み量に比例した電圧を出力するアクセル開度センサ２０が、Ａ／Ｄ変換器５５を介して入力ポート５６に入力している。また圧縮着火内燃機関１に設けられているクランクポジションセンサ２１は、例えばクランクシャフトが３０°回転する毎に出力パルスを発生し、この出力パルスが入力ポート５６に入力される。ＣＰＵ５２ではクランクポジションセンサ２１の出力パルス等を基に、圧縮着火内燃機関１の機関回転数Ｎｅや、その機関回転数を積算することにより総機関回転角や圧縮着火内燃機関１を搭載する車両における走行距離が算出される。
【００３１】
また、圧縮着火内燃機関１には、圧縮着火内燃機関１を循環している冷却水の温度を検出する冷却水温度センサ２２が設けられており、該センサは冷却水の温度に応じた出力電圧を入力ポート５６に入力している。更に気筒２（本実施例においては４番目の気筒、以下「気筒２＃４」と称する）には、その内部の燃焼室内の筒内圧力を検出する筒内圧力センサ２３が設けられており、該センサは気筒２＃４の筒内圧力に応じた出力電圧を入力ポート５６に入力している。そしてこの筒内圧力センサ２３からの信号を基に、ＣＰＵ５２は圧縮着火内燃機関１の平均有効圧力等を算出する。なお、これ以外にも入力ポート５６には、各種の信号が入力されているが、本実施例では説明上重要ではないので図示を省略している。
【００３２】
出力ポート５７は、各気筒２の燃料噴射弁３に電気的に接続され、ＥＣＵ５０は圧縮着火内燃機関１の運転状態に応じて各燃料噴射弁３の開弁制御を行い、燃料噴射時期や燃料噴射量の制御を行う。なお、これ以外に出力ポート５７からは、各種の信号が出力されているが、本実施例では説明上重要ではないので図示を省略している。
【００３３】
ここで、本実施例における圧縮着火内燃機関１の始動について説明をする。内燃機関の始動とは、圧縮着火内燃機関１の機関回転が停止している状態から次第に機械回転数を高め、所定の機械回転数とすることをいい、それに要する期間を始動期間という。
【００３４】
始動期間においては、圧縮着火内燃機関１で燃料の噴射が行われ、次第に機関回転数が上昇する。この際、燃料噴射弁３から気筒２内の燃焼室に噴射された燃料は、噴射から着火するまでにほぼ一定の時間（以下、「着火遅れ時間」という）を要する。そこで、始動開始からの時間経過とともに機関回転数が上昇することを考慮して、燃料の噴射時期を燃焼サイクルにおいてより進角側に進め、着火遅れ時間に相当する時間を確保することで、気筒２内の燃焼室に噴射された燃料が圧縮行程上死点近傍において着火、燃焼爆発し、圧縮着火内燃機関１の効率よい始動を行う。
【００３５】
しかし、燃料噴射弁３から噴射される時期が進角側に進むにつれて、圧縮着火内燃機関１の機関回転数が円滑に上昇しない虞がある。これを図２（ａ）および（ｂ）に基づいてそれを説明する。図２（ａ）は、圧縮着火内燃機関１の始動期間における機関回転数の時間推移を、図２（ｂ）は、圧縮着火内燃機関１の始動期間における平均有効圧の時間推移を、それぞれ示す図である。尚、図２（ａ）の縦軸は、圧縮着火内燃機関１の機関回転数を、図２（ｂ）の縦軸は、圧縮着火内燃機関１の平均有効圧を示している。また、図２（ａ）および（ｂ）の横軸は、圧縮着火内燃機関１において始動開始からの経過時間を示し、両図において経過時間は対応しており、同一経過時間における機関回転数と平均有効圧の推移を示すものである。
【００３６】
ここで、燃料噴射弁３からの燃料噴射時期が過度に進角側に進んでしまう場合、結果的に噴射された燃料の着火時期が圧縮行程上死点近傍とならず、圧縮行程の途中となる場合がある。圧縮行程上死点近傍以前の圧縮行程において燃料が着火し、爆発燃焼した場合、燃焼室内の混合気の圧縮仕事を行っているピストンに対して負荷となる仕事が発生することになる。従って、圧縮着火内燃機関１の平均有効圧が減少し、それに従うように始動期間において上昇中であった機関回転数が低下、もしくは停滞し、円滑な機関回転数の上昇が阻害される。ここで、図２の区間Ｂで表される期間においては、上記の燃料噴射時期の過度の進角による機関回転数等の低下等が生じている。また、図２の区間Ａで表される期間においては、燃料噴射時期が適正に進角側に進められているため、噴射された燃料が圧縮行程上死点近傍にて着火することで、圧縮着火内燃機関１の平均有効圧が上昇し、以て機関回転数が円滑に上昇している。
【００３７】
そこで、圧縮着火内燃機関１の始動を行う始動期間において、円滑な機関回転数の上昇を行うべく燃料噴射弁３による燃料噴射時期の制御について、図３に基づいて説明する。ここで、図３は圧縮着火内燃機関１の始動期間における燃料噴射時期の制御を示すフローチャートである。図３における始動制御は、ＥＣＵ５０によって実行される制御であり、本発明に係る圧縮着火内燃機関の始動装置における噴射時期補正手段を含むものである。
【００３８】
Ｓ１０１においては、ＥＣＵ５０が圧縮着火内燃機関１の機関回転数Ｎｅを取得する。具体的には、クランクポジションセンサ２１からの信号を基にクランクシャフトの角速度を検出し、それより機関回転数Ｎｅを取得する。Ｓ１０１の処理が終了すると、Ｓ１０２へ進む。
【００３９】
Ｓ１０２では、ＥＣＵ５０が圧縮着火内燃機関１を循環して流れる冷却水の温度Ｔｈｗを取得する。この冷却水は主に圧縮着火内燃機関１において発生する熱を除去することで、熱による圧縮着火内燃機関１の運転への弊害を取り除くものであるが、逆に冷却水の温度を検出することによって圧縮着火内燃機関１の暖機がどの程度進行したか等を検出することも可能となる。冷却水の温度の取得については、具体的には、冷却水温度センサ２２からの信号を基にＥＣＵ５０が取得する。Ｓ１０２の処理が終了すると、Ｓ１０３へ進む。
【００４０】
Ｓ１０３では、圧縮着火内燃機関１の機関回転数Ｎｅの機関回転数変動ΔＮｅを算出する。即ち、Ｓ１０１において取得した機関回転数Ｎｅと、前回のＳ１０１において既に取得した機関回転数Ｎｅとの差をΔＮｅとして算出する。Ｓ１０３の処理が終了すると、Ｓ１０４へ進む。
【００４１】
Ｓ１０４では、ベース噴射時期Ｂｉｎｊの算出を行う。ベース噴射時期Ｂｉｎｊは、燃料噴射弁３から燃料を噴射する基本的な噴射時期であって、本実施例においては、図４に示すマップの形式でＲＯＭ５３に格納されており、Ｓ１０４において該マップにアクセスすることで、ベース噴射時期Ｂｉｎｊの算出が行われる。図４に示すマップは、冷却水の温度Ｔｈｗと機関回転数Ｎｅをパラメータとする二次元のマップであり、それぞれＳ１０２およびＳ１０１において取得した値に基づいて該マップにアクセスし、対応するベース噴射時期Ｂｉｎｊを算出する。尚、先述したように、圧縮着火内燃機関１の始動においては、機関回転数の上昇に従って燃料噴射時期を進角側に進める。従って、例えば機関回転数が５０と１００の場合を比較すると、図４中のベース噴射時期Ｂｉｎｊの値は、機関回転数が１００の場合の方が進角側に進んだ燃料噴射時期の値となっている。尚、図４に示す値は例示あって、示されていない冷却水温度Ｔｈｗと機関回転数Ｎｅについても、適宜作成される。Ｓ１０４の処理が終了すると、Ｓ１０５へ進む。
【００４２】
Ｓ１０５では、Ｓ１０３において算出したΔＮｅの値が０以下か否かが判断される。ΔＮｅの値が０以下である場合は、始動期間において機関回転数が低下、もしくは停滞し、円滑な機関回転数の上昇が行われていないことを意味し、ΔＮｅの値が０を越える場合は円滑な機関回転数が行われていることを意味する。即ち、Ｓ１０５においては、始動が行われている圧縮着火内燃機関１の機関回転数の推移が、図２に示すところの期間Ａのような推移となっているのか、もしくは期間Ｂのような推移となっているのか、機関回転数変動ΔＮｅの値に基づいて行われることになる。ΔＮｅの値が０を越える場合、即ち機関回転数が円滑に上昇している場合は、Ｓ１０６へ進む。一方、ΔＮｅの値が０以下である場合、即ち機関回転数が円滑に上昇していない場合は、Ｓ１０７へ進む。
【００４３】
Ｓ１０６では、補正噴射時期ΔＩＮＪの値を０と設定する。補正噴射時期ΔＩＮＪとは、Ｓ１０４において算出したベース噴射時期Ｂｉｎｊの燃料噴射時期を補正する値である。Ｓ１０６においては、Ｓ１０５で機関回転数変動ΔＮｅの値が０を越えると判断されていることから、圧縮内燃機関１の機関回転数は円滑に上昇している。従って、ベース燃料噴射時期Ｂｉｎｊを補正する必要は無いと考えられるため、その補正値である補正噴射時期ΔＩＮＪに０を設定する。Ｓ１０６の処理が終了すると、Ｓ１０８へ進む。
【００４４】
Ｓ１０７では、補正噴射時期ΔＩＮＪの算出を行う。ここで、補正噴射時期ΔＩＮＪの算出について、図５に基づいて説明をする。図５は、先述したＳ１０６において設定された補正噴射時期ΔＩＮＪを含む補正噴射時期ΔＩＮＪを算出するための関数を示す図である。図５の横軸は、Ｓ１０３において算出した機関回転数変動ΔＮＥであって、図５の縦軸は算出されるべき補正噴射時期ΔＩＮＪである。従って、図５に示す関数は、機関回転数変動ΔＮｅの値より、補正噴射時期ΔＩＮＪを算出する関数である。
【００４５】
ここで、Ｓ１０７においては、Ｓ１０５で機関回転数変動ΔＮｅが０以下である場合であると判断されていることから、補正噴射時期ΔＩＮＪを算出する関数は、直線Ｌ１で表される関数である。図５中の直線Ｌ１で表される関数は、機関回転数変動ΔＮｅが０以下の値であってその絶対値が大きいほど、噴射補正時期ΔＩＮＪの値は負の値であってその絶対値は大きくなる。尚、ΔＩＮＪの値について、その値が負の値であることは、燃料噴射時期を遅角側に移す補正値であることを意味する。尚、直線Ｌ２で表される関数は、Ｓ１０６において補正噴射時期ΔＩＮＪの値を０と設定することを意味する関数である。Ｓ１０７の処理が終了すると、Ｓ１０８へ進む。
【００４６】
Ｓ１０８では、最終的な燃料噴射時期ＩＮＪが算出される。ここで、最終的な燃料噴射時期ＩＮＪは、Ｓ１０４で算出されたベース噴射時期ＢｉｎｊとＳ１０６又はＳ１０７で設定・算出された補正噴射時期ΔＩＮＪの和で算出される。即ち、基本的な燃料噴射時期であるベース噴射時期Ｂｉｎｊの値を、圧縮着火内燃機関１の機関回転数変動ΔＮｅに基づいて補正することになる。例えば、機関回転数変動ΔＮｅの値が０以下である場合は、Ｓ１０７において補正噴射時期ΔＩＮＪに負の値が算出され、その結果、最終的な燃料噴射時期ＩＮＪはベース噴射時期Ｂｉｎｊより遅角側に移った値となる。
【００４７】
また、Ｓ１０７において補正噴射時期ΔＩＮＪを算出する際に使用した図５中の直線Ｌ１で表される関数においては、機関回転数変動ΔＮｅが負の値であってその絶対値が大きいほど、即ち圧縮着火内燃機関１の機関回転数の低下量が大きくなるほど、補正噴射時期ΔＩＮＪの値が燃料噴射時期をより遅角側に移すことになる補正量となる。これは、機関回転数Ｎｅの低下量が大きいということは、噴射された燃料が圧縮行程中の比較的早い時期に着火、爆発燃焼することで、圧縮着火内燃機関１の平均有効圧の低下が比較的大きくなることに依る。従って、圧縮着火内燃機関１の機関回転数が大きく低下した場合は、燃料噴射時期をより大きく遅角側へ補正することで、噴射された燃料の着火時期を圧縮上死点近傍とするものである。Ｓ１０８の処理が終了すると、Ｓ１０９へ進む。
【００４８】
Ｓ１０９では、Ｓ１０８において算出された最終的な燃料噴射時期ＩＮＪに従って、燃料噴射弁３より燃料が噴射される。Ｓ１０９の処理が終了すると、Ｓ１１０へ進む。
【００４９】
Ｓ１１０では、機関回転数Ｎｅが所定の機関回転数Ｎｅ１を越えるか否かが判断される。ここで、所定の機関回転数Ｎｅ１は、圧縮着火内燃機関１における始動制御を終了させるための判断となる機関回転数をいう。従って、機関回転数Ｎｅが所定の機関回転数Ｎｅ１を越える場合は、Ｓ１１１へ進んで本制御を終了する。また、機関回転数Ｎｅが所定の機関回転数を越えない場合は、圧縮着火内燃機関１の始動制御は続けられることになり、再びＳ１０１以降の処理が行われる。
【００５０】
本実施例では、圧縮着火内燃機関の始動において、機関回転数の上昇に従って燃料噴射時期を進角側へと進めることで、噴射された燃料の着火遅れ時間を確保し、該燃料の着火時期が圧縮行程上死点近傍となるようにすることで、機関回転数を上昇させる。その際に、機関回転数が低下もしくは停滞した場合は、その機関回転数の変化量に基づいて、燃料の噴射時期を遅角側へと補正することで、噴射された燃料が圧縮行程上死点近傍で着火させ、圧縮着火内燃機関の円滑な始動が可能となる。
【００５１】
また、本実施例の、図３に示す始動制御のフローチャートのＳ１０４において、基本的な燃料噴射時期であるベース噴射時期Ｂｉｎｊの算出するにあたり、冷却水の温度Ｔｈｗと機関回転数Ｎｅをパラメータとする二次元のマップへのアクセスを行うが、該マップは少なくとも機関回転数Ｎｅをパラメータする一次元のマップであればよく、また冷却水の温度以外の要素をパラメータとした複数次元のマップであってもよい。
【００５２】
更に、本実施例の、図３に示す始動制御のフローチャートのＳ１０７において、補正噴射時期ΔＩＮＪは、図５に直線Ｌ１で示される関数に従って算出されるが、補正噴射時期ΔＩＮＪを算出する関数は直線Ｌ１に限られず、圧縮着火内燃機関１の特性に応じて任意の関数によって補正噴射時期ΔＩＮＪを算出してもよい。
【００５３】
また、本実施例においては、圧縮着火内燃機関１の機関回転数をクランクポジションセンサ２１によって検出される信号を基に算出し、図３に示す始動制御において使用しているが、圧縮着火内燃機関１の運転状態やその他の機関要素等の状態から機関回転数を推定し、その推定された機関回転数を基に図３に示す始動制御を行うことも可能である。例えば、圧縮着火内燃機関１の始動が開始されてからの経過時間をパラメータとして、機関回転数を推定する。このような場合、圧縮着火内燃機関１の機関回転数の変動、特に機関回転数の低下や停滞は、これらを推定することが可能な機関要素、例えばクランクシャフトに連結されている機関要素の出力等から圧縮着火内燃機関１の機関回転数が円滑に上昇していないことを推定し、推定された機関回転数の変化量に基づいて燃料噴射時期を遅角側へと補正する。尚、燃料噴射時期の遅角側への補正量は、その推定された機関回転数変動に基づいて決定される。
【００５４】
＜第２の実施例＞
ここで、圧縮着火内燃機関１の始動制御について別の実施例を、図６に基づいて説明する。図６は圧縮着火内燃機関１の始動期間における燃料噴射時期の制御を示すフローチャートである。図６における始動制御は、ＥＣＵ５０によって実行される制御であり、本発明に係る圧縮着火内燃機関の始動装置における噴射時期補正手段を含むものである。以下に本実施例における始動制御の説明を行う。尚、図６に示すフローチャートにおいて、図３に示す始動制御のフローチャートと同一の処理については、図３と同一の参照番号を付することにより、その説明を省略する。
【００５５】
本実施例においては、Ｓ１０２の処理が終了すると、Ｓ２０１へ進む。Ｓ２０１では、圧縮着火内燃機関１の平均有効圧Ｍｅｐを取得する。具体的には、気筒２＃４に設けられた筒内圧力センサ２３によって検出される気筒２＃４内の燃焼室内の圧力に基づいてＥＣＵ５０によって算出される。尚、圧縮着火内燃機関１の機関出力から算出するようにしてもよい。Ｓ２０１の処理が終了すると、Ｓ２０２へ進む。
【００５６】
Ｓ２０２では、圧縮着火内燃機関１の平均有効圧Ｍｅｐの平均有効圧変動ΔＭｅｐを算出する。即ち、Ｓ２０１において取得した平均有効圧Ｍｅｐと、前回のＳ２０１において既に取得した平均有効圧Ｍｅｐとの差をΔＭｅｐとして算出する。Ｓ２０２の処理が終了すると、Ｓ１０４へ進む。Ｓ１０４における処理については、先述の通りである。そして、Ｓ１０４の処理が終了すると、本実施例においてはＳ２０３へ進む。
【００５７】
Ｓ２０３では、Ｓ２０２において算出したΔＭｅｐの値が０以下か否かが判断される。ΔＭｅｐの値が０以下である場合は、始動期間において機関回転数が低下、もしくは停滞し、円滑な機関回転数の上昇が行われていないことを意味し、ΔＭｅｐの値が０を越える場合は円滑な機関回転数が行われていることを意味する。即ち、Ｓ２０３においては、始動が行われている圧縮着火内燃機関１の機関回転数の推移が、図２に示すところの期間Ａのような推移となっているのか、もしくは期間Ｂのような推移となっているのかの判断が、平均有効圧変動ΔＭｅｐの値に基づいて行われることになる。ΔＭｅｐの値が０を越える場合、即ち機関回転数が円滑に上昇している場合は、Ｓ２０４へ進む。一方、ΔＭｅｐの値が０以下である場合、即ち機関回転数が円滑に上昇していない場合は、Ｓ２０５へ進む。
【００５８】
Ｓ２０４における処理およびＳ２０５における処理は、それぞれ図３に示すＳ１０６における処理およびＳ１０７における処理と本質的に同一であって、補正噴射時期ΔＩＮＪを算出する際に、Ｓ２０２において算出した平均有効圧変動ΔＭｅｐの値を基準とする点が異なる。従って、補正噴射時期ΔＩＮＪを算出する関数は、図５において横軸が機関回転数変動ΔＮｅで表される関数に代えて、横軸を平均有効圧変動ΔＭｅｐとした関数で表すことができる。Ｓ２０４又はＳ２０５の処理が終了すると、Ｓ１０８へ進む。Ｓ１０８以降の処理については、図３において説明したとおりである。
【００５９】
本実施例では、圧縮着火内燃機関の始動において、該圧縮着火内燃機関の平均有効圧が低下もしくは停滞した場合は、その平均有効圧の変化量に基づいて、燃料の噴射時期を遅角側へと補正することで、噴射された燃料を圧縮行程上死点近傍で着火させ、圧縮着火内燃機関の円滑な始動が可能となる。
【００６０】
【発明の効果】
圧縮着火内燃機関の始動時において、機関回転数が円滑に上昇せず、機関回転数の低下もしくは停滞が生じた場合は、その機関回転数の変動に応じて、燃料の噴射時期を遅角側に補正することで、噴射された燃料を圧縮行程上死点近傍で着火させ、圧縮着火内燃機関の円滑な始動が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る内燃機関の排気浄化装置を有する内燃機関およびその制御系統の概略構成を示す図である。
【図２】圧縮着火内燃機関の始動制御装置において、始動期間における機関回転数の時間推移および圧縮着火内燃機関の平均有効圧の時間推移を示す図である。
【図３】本実施の形態に係る圧縮着火内燃機関の始動制御装置において、始動期間に行われる始動制御を示すフロー図である。
【図４】本実施の形態に係る圧縮着火内燃機関の始動制御装置において、ベース噴射時期を格納するマップを示す図である。
【図５】本実施の形態に係る圧縮着火内燃機関の始動制御装置において、燃料噴射時期の補正量を決定する関数を示す図である。
【図６】本実施の形態に係る圧縮着火内燃機関の始動制御装置において、始動期間に行われる始動制御を示す第２のフロー図である。
【符号の説明】
１・・・・圧縮着火内燃機関
３・・・・燃料噴射弁
２１・・・・クランクポジションセンサ
２３・・・・筒内圧力センサ
５０・・・・ＥＣＵ

Claims (2)

1. 圧縮着火内燃機関の始動期間において、該圧縮着火内燃機関における燃料の着火時期が圧縮行程上死点近傍となるように、少なくとも機関回転数の上昇に従って該燃料の噴射時期を進角側に制御する始動制御装置であって、
   前記圧縮着火内燃機関の始動期間において、前記燃料の噴射時期が進角側に進みすぎ燃料が圧縮行程の途中で着火することに起因して機関回転数が低下もしくは停滞するときは、該機関回転数の変化量に基づいて前記圧縮着火内燃機関における燃料の噴射時期を遅角側に補正する噴射時期補正手段を備え、
   前記噴射時期補正手段は、前記機関回転数の低下量が大きくなるに従い、前記圧縮着火内燃機関における燃料の噴射時期の遅角側への補正量を大きくすることを特徴とする圧縮着火内燃機関の始動制御装置。
2. 圧縮着火内燃機関の始動時において、該圧縮着火内燃機関における燃料の着火時期が圧縮行程上死点近傍となるように、少なくとも機関回転数の上昇に従って該燃料の噴射時期を進角側に制御する始動制御装置であって、
   前記圧縮着火内燃機関の平均有効圧を検出する平均有効圧検出手段と、
   該圧縮着火内燃機関の始動時において、前記燃料の噴射時期が進角側に進みすぎ燃料が圧縮行程の途中で着火することに起因して該圧縮着火内燃機関の平均有効圧が低下もしくは停滞するときは、該平均有効圧の変化量に基づいて該圧縮着火内燃機関における燃料の噴射時期を遅角側に補正する噴射時期補正手段と、を備え、
   前記噴射時期補正手段は、前記平均有効圧の低下量が大きくなるに従い、前記圧縮着火内燃機関における燃料の噴射時期の遅角側への補正量を大きくすることを特徴とする圧縮着火内燃機関の始動制御装置。

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