本发明涉及一种内燃发动机的起动装置，详细地说，涉及一种不利用采用了电动机等的起动机，而利用特定的汽缸中的燃烧来使发动机起动的技术。

作为不利用起动机的、所谓的无起动机起动技术，已知如下的技术。即，在发动机起动时，判断前次停止时在膨胀冲程中停止的汽缸，并且使所判断出的汽缸中产生燃烧，以该燃烧为契机使发动机旋转，从而使其起动(专利文献1)。
专利文献1特开平02-271073号公报(第2页左上栏第7～14行)发明内容但是，在将该起动技术(以下称之为“燃烧起动”)用于所谓的直喷发动机的情况下，会出现下述问题。即，在直喷发动机中，采用高压型的泵作为用于将燃料送入喷嘴的燃料泵，但一般地，因为该燃料泵必须形成很高的燃料压力，所以要与凸轮轴等相连结，利用发动机的输出进行驱动。从结构上来说，发动机停止后，燃料喷射系统中的燃料压力无法保持停止前的高压力，而是随着时间的经过而逐渐减小。在这里，在从发动停止时经过较长时间，燃料的压力减小并超过某个恒定压力的情况下，在该发动机的下一次起动时，因为得不到足够的喷嘴喷射压力(发动机的起动是使燃料压力恢复的前提)，所以被喷射的燃料的汽化不充分，不能使其良好地起动。
已知采用以下方法的技术，即，利用规定的怠速停止(Idle Stop)条件的成立，进行在点火开关接通状态下使发动机暂时停止的怠速停止，但在采用这种方法的情况下，对于怠速停止后的再起动，也存在与之相同的问题。
本发明目的在于，提供一种采用燃烧起动的内燃发动机，其避免由燃料的压力降低所引起的起动不良，使发动机可靠地起动。
本发明提供一种内燃发动机的起动装置。本发明涉及的装置是一种内燃发动机的起动装置，其设置在包含以下部分所构成的内燃发动机上：燃料泵，其利用发动机的输出而被驱动；喷嘴，其直接向燃烧室内喷射由该燃料泵送出的燃料；以及火花塞，其用于点燃由该喷嘴所喷射的燃料，该装置利用由特定汽缸中的喷嘴的燃料喷射，以及由火花塞的燃料点火而使之旋转，从而使发动机起动，在发动机起动时，检测向喷嘴供给的燃料的压力，仅在该检测出的燃料的压力大于或等于规定压力时，向特定的汽缸喷射燃料，并且点燃该被喷射的燃料，以使发动机起动。
根据本发明，因为在发动机起动时，检测向喷嘴供给的燃料的压力，仅在该检测出的压力大于或等于规定的压力时，通过以特定汽缸中的燃烧为契机的燃烧起动而使发动机起动，所以能够根据燃烧起动的情况，保证燃料的压力，可靠地使发动机起动。
附图说明
图1表示本发明的第1实施方式涉及的内燃发动机的结构。
图2表示位置计数器相对于来自曲轴转角传感器的输出的变化。
图3是本发明的第1实施方式涉及的起动控制子程序的流程图。
图4是燃烧起动许可压力P1的表数据。
图5是本发明的第2实施方式涉及的怠速停止控制子程序的流程图。
图6是本发明的第3实施方式涉及的怠速停止控制子程序的流程图。
图7是本发明的第4实施方式涉及的起动控制子程序的流程图。
图8表示发动机停止后的燃压Pfuel的变化。

以下参照附图，对本发明的实施方式进行说明。
图1表示本发明的第1实施方式涉及的内燃发动机(以下称之为“发动机”)1的结构。发动机1是所谓的直喷型的汽油发动机。
在汽缸组11中插入活塞12，在活塞12的顶面121与汽缸盖13的下表面之间所形成的空间成为燃烧室14。活塞12通过连杆15和曲臂16，与曲轴17相连结，与活塞12的往复运动相连动，曲轴17进行旋转。在本实施方式中，在包含汽缸中心轴m的图1的剖面中，将活塞销座的中心122设定在汽缸中心轴m上，但活塞销座的中心122也可以设定为在该剖面中偏离中心轴m，该偏向位置为，使得在上止点之前，连杆15和曲臂16的连结部c会通过从中心122引出且平行于汽缸中心轴m的直线。
在汽缸盖13上，在以汽缸中心轴m为基准的一侧形成吸气口18，吸气口18与未图示的吸气歧管相连接，形成吸气通路。吸气口18利用吸气阀19而被打开或关闭。另一方面，在以汽缸中心轴m为基准的另一侧形成排气口20，排气口20与未图示的排气歧管相连接，形成排气通路。排气口20利用排气阀21而被打开或关闭。吸气口18及排气口20在各个汽缸上分别有2个，沿汽缸排列方向并排设置。吸气阀19及排气阀21分别由设在各个阀19、21上方的未图示的吸气凸轮及排气凸轮驱动。
另外，在汽缸盖13上，燃料供给用的喷嘴22面向燃烧室14而被设置，通过该喷嘴22直接向燃烧室14中喷射燃料。在本实施方式中，喷嘴22被配置在2个吸气口18、18之间，从侧方向燃烧室14喷射燃料。通过连接到未图示的燃料箱中的燃料配管71，利用燃料泵72向喷嘴22送入被压缩的燃料。在本实施方式中，该燃料泵72与凸轮轴(未图示)的一端相连结，利用发动机1的输出而被驱动。另外，在汽缸中心轴m上，设有用于点燃由喷嘴22所喷射的燃料的火花塞23。喷嘴22(以及燃料泵72)和火花塞23的动作由后述的发动机控制单元31进行控制。
发动机1的运转由发动机控制单元(以下称之为“ECU”)31统一进行控制。向ECU31中输入来自于检测加速器开度的加速器传感器41的信号、来自于曲轴转角传感器42～44的信号(可以据此计算出发动机转速)、来自于检测冷却水温度的温度传感器45的信号、以及来自于检测燃料配管71内的燃料压力(以下称之为“燃压”)的压力传感器46的信号等，同时，输出来自于点火开关47以及起动开关48的信号。ECU31根据这些信号，对喷嘴22的喷射量及喷射时机、火花塞23的点火时机进行运算、设定。
在本实施方式中，为了检测发动机1停止时曲轴17的正确停止位置，设置3个传感器42～44作为曲轴转角传感器。在这些传感器中，2个传感器42、43相对于安装在曲轴17上的第1转子61而设置。在该第1转子61上，在外周上以30deg的间隔形成凹凸，传感器42、43对应于该凹凸，曲轴转角每转30deg就输出位置信号。另外，传感器42、43以曲轴17为中心，沿着周方向错开15deg进行配置，从而相互错开15deg的相位而输出该位置信号。剩下的1个传感器44相对于安装在凸轮轴上的第2转子(未图示)而设置。在该第2转子上，在外周上形成1个突起，传感器44随着该突起的通过，曲轴转角每转720deg就输出基准信号。利用该曲轴转角传感器42～44，能够以15deg的精度检测曲轴17的停止位置。ECU31在下一次起动时，以检测出的停止位置为基础，判断前次停止时在膨胀冲程中停止的汽缸，并且使所判断的汽缸中产生燃烧，以该燃烧为契机使发动机1旋转，从而使其起动。通过在整个规定期间对来自于传感器42、43的位置信号进行计数，或者通过测定来自于传感器44的基准信号的发生周期，可以检测发动机转速。另外，本发明中，所谓发动机“停止”，除了点火开关断开的普通停止外，还包含由于规定的怠速停止条件成立，从而在点火开关接通的状态使发动机停止的怠速停止。
另外，在本实施方式中，作为发动机1的起动方法，在采用以燃烧为契机的燃烧起动的同时，考虑利用该方法不能良好地起动的情况，设置利用电动机来发动的起动机73。
下面，根据图2说明由曲轴转角传感器42～44所进行的曲轴17的停止位置的检测。
图2表示发动机1停止时曲轴转角传感器42～44的输出波形。
在ECU31中，设定取1～48的值的位置计数器CNT，ECU31利用停止时该位置计数器CNT的值，来检测曲轴17的停止位置。如前所述，来自于传感器42、43的位置信号POS 1、POS2，每隔30deg，且相互错开15deg的相位而输入。位置计数器CNT利用输入基准信号REF后的下一个位置信号(在这里为POS1)的输入，复位为1(角ANG1)，每当位置信号POS1、POS2输入则进行加1的运算。位置计数器CNT，在来自于传感器42、43的位置信号POS1、POS2交替输入的情况下，利用各个位置信号POS1、POS2的输入进行加1的运算，但在发动机1停止时，在旋转刚刚完全停止之前曲轴17逆转了的情况下，来自另一个传感器的位置信号(在这里为POS2)被连续输入(角ANG2)。该情况下，通过从位置计数器CNT中减去1，就能够检测包含了逆转的停止位置。旋转是否完全停止，可以通过在规定的期间内没有位置信号POS1、POS2的任何输入来判断(角ANG3)。
下面，根据流程图说明ECU31的动作。
图3是起动控制子程序的流程图。该子程序利用点火开关47接通来起动。按照该子程序，进行从点火开关47断开状态开始的发动机1的起动。
在S101中，判断起动开关48是否接通。接通时，进入S102，未接通时，重复该S101的判断。
在S102中，读入由压力传感器46检测出的燃压Pfuel，判断该燃压Pfuel是否大于或等于规定的压力(相当于“第1压力”)P1。大于或等于P1时，进入S103，小于P1时，进入S104。另外，压力P1通过从图4所示的倾斜表(直线A)中进行检索，设定为对应于冷却水温度Tw的值。在该表中，压力P1被设定为冷却水温度Tw越低则其越大的值。
在S103中，由于发动机1起动时，确保了充分的燃压Pfuel，所以能够得到足够的喷嘴22的喷射压力，因而通过燃烧起动使发动机1起动。即，以曲轴17的停止位置为基础，判断前次停止时在膨胀冲程中停止的汽缸，对该汽缸执行燃料的喷射及点火，使其产生燃烧，从而使发动机1起动。
在S104中，由于燃压Pfuel从前次停止时开始大幅降低，所以不能确保燃烧起动所必需的燃压Pfuel，因而利用起动机73转动曲轴，以使发动机1起动。
本实施方式中，压力传感器46相当于“第1燃料压力检测单元”，温度传感器45相当于“温度检测单元”。另外，图3所示的流程图的S103的处理相当于“第1起动控制单元”的功能，该流程图的S104的处理相当于“第2起动控制单元”的功能，该流程图的S102的处理相当于“第1起动压力变更单元”的功能。
另外，在“温度检测单元”中，除了检测冷却水温度的单元，还可以采用检测发动机油的温度或外部气体的温度的单元。
根据本实施方式，可以得到下述效果。
即，在本实施方式中，在发动机1起动时，检测燃压Pfuel，仅在该燃压Pfuel大于或等于燃料喷射所需要的压力P1时，采用燃烧起动。因此，在采用燃烧起动的情况下，能够保证燃压Pfuel，使发动机1可靠地起动。
图8表示发动机1停止后，燃压Pfuel的变化。在t1时刻的停止之后，燃压Pfuel随着时间的经过而慢慢减小。在这里，在下一次起动时，从前次停止开始未经过很长时间的情况下(时刻t2)，可以确保喷射所要求的燃压Pfuel，因此可以采用燃烧起动。另一方面，在从停止到起动经过较长时间的情况下(时刻t4)，燃压Pfuel下降到低于压力P1，不能得到必需的喷射压力。假设在该状态下采用燃烧起动，则因为所喷射的燃料没有良好地汽化，所以发动机1不能起动，或者不能较好地完成起动。
另外，在本实施方式中，因为在燃压Pfuel小于压力P1时，禁止采用燃料起动，而利用起动机73起动，所以能够不利用燃压Pfuel而使发动机1起动。
并且，在本实施方式中，检测冷却水温度Tw，将压力P1设定为对应于该温度Tw的值。特别是，因为冷却水温度Tw越低则越增大压力P1(图4)，禁止在燃压Pfuel低的状态下采用燃烧起动，所以能够确保发动机1冷机时的起动性。
在本实施方式中，为了检测燃压Pfuel，设置专用的压力传感器46，但也可以代替压力传感器46而在ECU31上设置测定从前次停止时开始所经过的时间的计时器，采用由该计时器所测定的经过时间作为燃压Pfuel。这是因为燃压Pfuel和停止后的经过时间之间，有着能够确定燃压Pfuel的关联性(图8)。
下面，说明本发明的其他实施方式。
图5是本发明的第2实施方式涉及的怠速停止控制子程序的流程图。该子程序是利用点火开关47的接通来起动，之后以规定的周期来执行。除了通过断开点火开关47而使发动机1停止这一通常的停止外，ECU31在与车速等相关而确定的规定怠速停止条件成立时，到之后怠速停止解除条件成立为止的期间，进行使发动机1暂时停止的怠速停止。在本实施方式中，在怠速停止时，利用曲轴转角传感器42～44检测曲轴17的停止位置，并且在怠速停止后的再起动时，以所检测出的停止位置为基础，判定怠速停止时在膨胀冲程中停止的汽缸，进行燃烧起动。按照怠速停止控制子程序，进行发动机1的怠速停止以及之后的再起动。
在S201中，判断规定的怠速停止条件是否成立。该条件成立时，进入S202，不成立时，返回该子程序。本实施方式中的条件为：a)加速器开度小于或等于规定值，油门踏板为完全返回状态；b)在整个规定时间内持续车速小于或等于规定值的实际停车状态；并且c)冷却水温度大于或等于规定的温度，条件满足则执行怠速停止。另外，车速可以根据发动机转速以及传动装置的变速比等计算。
在S202中，读入由压力传感器46所检测出的燃压Pfuel，判断燃压Pfuel是否大于或等于规定的压力(相当于“第2压力”)P2。大于或等于P2时，进入S203，小于P2时，因为禁止怠速停止，所以返回该子程序。另外，压力P2被设定为比后述规定压力P1大的值(P1＜P2)。
在S203中，使喷嘴22以及火花塞23停止，以使发动机1停止。
在S204中，判断规定的怠速停止解除条件是否成立。该解除条件成立时，进入步骤S205，不成立时，重复该S204的处理。在本实施方式中，当由加速器传感器41检测出大于或等于规定值的加速器开度时，判断油门踏板被踏入，以此作为条件，解除怠速停止。
在S205中，判断燃压Pfuel是否大于或等于规定的压力(相当于“第1压力”)P1。大于或等于P1时，进入S206，小于P1时，进入S207。
在S206中，利用燃烧起动使发动机1起动。
在S207中，利用起动机73转动曲轴，以使发动机1起动。
本实施方式中，特别是，图5所示的流程图的S202的处理相当于“怠速停止禁止单元”的功能。另外，压力传感器46兼有作为“第1燃料压力检测单元”及“第2燃料压力检测单元”的功能。
根据本实施方式，特别是，在怠速停止时检测燃压Pfuel，在该燃压Pfuel小于比较大的压力P2时，禁止怠速停止。因此，因为能够确保怠速停止后燃压Pfuel降低到压力P1的时间，所以能够尽量避免之后的利用起动机73进行再起动，从而能够减少电力消耗。
图6是本发明的第3实施方式涉及的怠速停止控制子程序的流程图。该子程序也是利用点火开关47的接通来起动，之后以规定的周期来执行。另外，在本流程图中，对进行与图5所示相同处理的步骤，标注相同的标号。在本实施方式中，因为由后述的理由能够保证采用燃烧起动，所以可以不安装起动机来构成发动机1。
判断规定的怠速停止条件是否成立(S201)，在该条件成立时，仅在燃压Pfuel大于或等于规定压力(相当于“第2压力”)P2的情况下，使发动机1停止(S202、S203)。
在S301中，监测怠速停止后的燃压Pfuel，判断该燃压Pfuel是否大于或等于规定的压力(相当于“第3压力”)P3，换言之，判断燃压Pfuel是否减小到压力P3。没有减小到P3时，进入S204，减小到P3时，进入S302。此外，压力P3被设定为比压力P2小的值。
在S204中，判断规定的怠速停止解除条件是否成立，仅在该解除条件成立时进入S302。
在S302中，利用燃烧起动使发动机1起动。
本实施方式中，特别是，图6所示的流程图的S301的处理相当于“强制起动单元”的功能。另外，压力传感46兼具作为“第1燃料压力检测单元”、“第2燃料压力检测单元”以及“第3燃料压力检测单元”的功能。
另外，规定的压力P3与怠速停止后的再起动不同，其被设定为与通常的停止后的起动时所采用的压力(相当于“第1压力”)P1相同，或者比其大的值。
根据本实施方式，特别是，在怠速停止之后，监测燃压Pfuel，在该燃压Pfuel减小到压力P3时，不管怠速停止解除条件成立与否，都强制性地起动发动机1(该情况下的燃压Pfuel的变化如图8中点划线C所示)。因此，在怠速停止后的再起动时，能够可靠地进行燃烧起动。换言之，不设置起动机也能够保证采用燃烧起动。
图7是本发明的第4实施方式涉及的起动控制的流程图。该子程序利用点火开关47的接通来起动。另外，在本流程图中，对进行与图3所示相同处理的步骤，标注相同的标号。在本实施方式中，判断采用燃烧起动的发动机1的起动是否良好地完成，在起动不良的情况下，在下一次起动时进行校正，该校正是使作为是否采用燃烧起动的判断阈值的压力P1比前次起动时的值大。
如果起动开关48接通(S101)，则通过比较燃压Pfuel和规定的压力P1，在燃烧起动和由起动机73的起动之间切换起动方法(S102～S104)。在采用燃烧起动的情况下(S103)，判断发动机1的起动是否完成，完成时，返回本子程序，未完成时，进入S402。
在S402中，将起动方法切换到由起动机73的起动，利用起动机73转动曲轴，从而使其起动。
在S403中，将压力P1变更为比当前值大规定值的值。在本实施方式中，使图4的表上的压力P1增大规定值。该表的校正可以在每个冷却水温度Tw的领域内进行。变更后的压力P1(如图4中双点划线B所示)被反映在下一次起动时S102中的判断中。
另外，起动是否完成的判断(S401)可以由点火开始后的发动机转速的变化容易地进行。
本实施方式中，特别是，图7所示的流程图的S401的处理相当于“起动判断单元”的功能，该流程图的S403的处理相当于“第2起动压力变更单元”的功能。
根据本实施方式，特别是，在采用燃烧起动的发动机1的起动时，判断该起动是否完成，在未完成时，为了下一次的起动，使用于判断是否可以采用燃烧起动的阈值(即压力P1)增大，以仅在确保了更高的燃压Pfuel的时候，才采用燃烧起动的方式进行校正。因此，不管喷嘴22的动作特性等怎么随时间变化，都能够保持采用燃烧起动的情况下的发动机1的起动性。