(57)【要約】【課題】内燃機関、特に高圧縮比内燃機関においてくすぶり発生時の始動不良を回避する。【解決手段】点火プラグの正規のギャップで火花が飛び難くなるくすぶりを検出するくすぶり検出手段と、吸気バルブの閉弁タイミングをコントロールする吸気バルブタイミング制御手段と、を備え、始動時に前記くすぶり検出手段によりくすぶりを検出した場合に、前記吸気バルブタイミング制御手段により前記吸気バルブの閉弁タイミングを遅角制御して内燃機関の圧縮圧力を低下させる内燃機関の制御装置。【選択図】図３
2011137400.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
点火プラグの正規のギャップで火花が飛び難くなるくすぶりを検出するくすぶり検出手段と、吸気バルブの閉弁タイミングをコントロールする吸気バルブタイミング制御手段と、を備え、始動時に前記くすぶり検出手段によりくすぶりを検出した場合に、前記吸気バルブタイミング制御手段により前記吸気バルブの閉弁タイミングを遅角制御して内燃機関の圧縮圧力を低下させることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
各気筒の初爆を検出する初爆検出手段を備え、各気筒の初爆が完了した後に、前記吸気バルブタイミング制御手段により前記吸気バルブの閉弁タイミングを進角制御することにより内燃機関の吸入空気量を増加させ回転数を上昇させることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記くすぶり検出手段が、前記点火プラグの中心電極と接地電極との間に所定電圧を印加し、その際に流れるリーク電流を検出するリーク電流検出装置を備え、前記リーク電流を基に前記点火プラグにおけるくすぶりの発生の有無を検出することを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
早期点火によるノッキングが起こらない範囲で内燃機関の点火時期を進角制御する点火時期制御手段を備えたことを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関、特に高圧縮比内燃機関での始動時における吸気バルブの閉弁タイミングを制御する内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関の失火やくすぶり汚損を防止し、燃焼安定性の向上や回転むらの減少を図った内燃機関のための制御装置として、例えば下記の特許文献１〜４があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−３８６７２号公報
【特許文献２】特開平８−１５８９９９号公報
【特許文献３】特開平８−１６５９３６号公報
【特許文献４】特開平１１−３０１４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、内燃機関において、シリンダ内の混合気が不完全燃焼するときに発生するカーボンが点火プラグの発火部碍子表面に付着すると、点火プラグの中心電極と接地電極との間の絶縁抵抗値が低下して正規のギャップで火花が飛び難くなる。この現象は、一般的に点火プラグの「くすぶり汚損」として知られている。なお、点火プラグの電極間の絶縁抵抗値が低下して点火プラグの電極間に漏洩電流(以下、リーク電流と称す)が発生することを「くすぶり」と呼ぶ。
【０００５】
上記くすぶりは、長時間のアイドル運転や冷機状態での始動を繰り返した場合に発生し易く、くすぶり汚損状態の点火プラグを用いると正規のギャップ以外の場所で火花が飛ぶ(以下、奥飛びと称す)ことにより、混合気への着火性が悪化し、始動するのに必要十分な出力トルクが得られずに、回転速度の上昇の遅延や、更にくすぶりが進行すると失火により始動できなくなる可能性がある。
【０００６】
特に、冷機時に上記のような始動不良が起こりやすい。図９に示す冷機始動時における制御パラメータのタイムチャートによると、冷機時は初爆までの要求電圧(正規のギャップでの放電に必要な電圧)が高く、２ｎｄ燃焼以降では要求電圧が小さくなることがこれまでの研究で明らかになっている。また、要求電圧は様々な要因により変化するが、特に影響が大きいのは、点火プラグの正規のギャップの距離と、点火タイミングにおける圧縮圧力と、シリンダ内の混合気の温度であることも周知の事実である。冷機時は、上記要因のうちシリンダ内の混合気の温度が低いため要求電圧が高くなる。初爆が完了すればシリンダ内の温度が上昇するため、要求電圧は小さくなる。
【０００７】
くすぶり汚損時には初爆に必要な要求電圧に達する前にリーク電流が発生してしまい、正規のギャップで火花が飛ばなくなる。また、吸入空気温度や冷却水温が低い時は、吸気バルブの閉弁タイミングを進角制御することにより吸入空気量を増加させるため、ますます始動が難しくなるという問題がある。
【０００８】
しかしながら、前記特許文献１〜３で開示されている内燃機関のための制御装置は、このような問題点を積極的に解消するものとはなっていなかった。また、前記特許文献４の方法では、点火プラグにおけるくすぶり汚損の程度が大きくなるほど、内燃機関に供給される燃料を相対的に少なくしているが、低温始動時において燃料噴射量を減量側へ制御すると、可燃混合気を十分に形成することができないために内燃機関を始動することができなくなる可能性があった。
【０００９】
この発明は、前記課題を解決するためになされたものであり、くすぶりが発生していても安定した始動が可能な内燃機関の制御装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明は、点火プラグの正規のギャップで火花が飛び難くなるくすぶりを検出するくすぶり検出手段と、吸気バルブの閉弁タイミングをコントロールする吸気バルブタイミング制御手段と、を備え、始動時に前記くすぶり検出手段によりくすぶりを検出した場合に、前記吸気バルブタイミング制御手段により前記吸気バルブの閉弁タイミングを遅角制御して内燃機関の圧縮圧力を低下させることを特徴とする内燃機関の制御装置にある。
【発明の効果】
【００１１】
この発明により、内燃機関、特に高圧縮比内燃機関におけるくすぶり発生時の始動不良を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の一実施の形態による内燃機関の制御装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】この発明による内燃機関の制御装置におけるリーク電流検出装置の機能を備えた点火コイルの具体的な構成の一例を示す回路図である。
【図３】この発明による内燃機関の制御概要を示すフローチャートである。
【図４】この発明による内燃機関の制御装置におけるクランク角度(各工程)に対する吸気バルブのバルブリフト量を示す図である。
【図５】この発明による内燃機関の制御装置のリーク電流検出装置の出力のタイムチャートである。
【図６】この発明による内燃機関の制御装置におけるクランク角度(各工程)に対する吸気バルブのバルブリフト量を示す図である。
【図７】くすぶり汚損プラグに対してこの発明による処理を行わなかった場合のタイムチャートである。
【図８】くすぶり汚損プラグに対してこの発明による処理を行った場合のタイムチャートである。
【図９】始動時における回転速度と要求電圧と圧縮圧力のタイムチャートである。
【図１０】点火タイミングにおける圧縮圧力と要求電圧の関係を示す図である。
【図１１】点火タイミングと圧縮圧力の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
この発明では、点火プラグの正規のギャップで火花が飛び難くなるくすぶりを検出するくすぶり検出手段と、吸気バルブの閉弁タイミングをコントロールする吸気バルブタイミング制御手段と、を備えた内燃機関の制御装置において、始動時にくすぶり検出手段によりくすぶりを検出した場合には、吸気バルブタイミング制御手段により吸気バルブの閉弁タイミングを遅角制御することにより内燃機関の圧縮圧力を低下させる。
【００１４】
具体的には点火プラグの電極間が短絡されるまでくすぶりが進行する前のくすぶり、つまり、奥飛びを検出した場合に、吸気バルブの閉弁タイミングを遅角制御することにより、内燃機関の圧縮圧力を低下させる。図１０に示す圧縮圧力と要求電圧の関係によると、圧縮圧力が低下すれば要求電圧が低下する(図中Ａ点→Ｂ点)ため、点火プラグの正規のギャップで点火し易くなる。その結果、特に低温時のように要求電圧が高い状況においても、始動時の回転速度の上昇の遅延や失火といった始動不良を回避／抑制／緩和することができる。更に、初爆や完爆までの所要時間の短縮により早期始動を実現できるため、スタータ駆動時間の短縮によるバッテリの電力消費量を低減する効果も得ることができる。
【００１５】
また、各気筒の初爆を検出する初爆検出手段を備え、始動時の各気筒の初爆が完了したあとは、吸気バルブタイミング制御手段により吸気バルブの閉弁タイミングを進角制御することにより、内燃機関の吸入空気量を増加させ、回転速度を上昇させることで、完爆までの所要時間を更に短縮する。
【００１６】
ここで、くすぶり検出手段は、点火プラグの中心電極と接地電極との間に所定電圧を印加し、その際に流れるリーク電流を検出するリーク電流検出装置を含み、リーク電流を基に点火プラグにおけるくすぶりの発生の有無を検出することにより、点火プラグの電極間が短絡されて失火が発生する前段階のくすぶりを検出することができ、くすぶりに対する対策処理を早期に行うことができる。
【００１７】
また、早期点火によるノッキングが起こらない範囲で内燃機関の点火時期を進角制御する点火時期制御手段を備えることにより、内燃機関の圧縮圧力の低い時点で点火を行い、要求電圧を低下させることができる。これは図１１に示す筒内圧波形によると、圧縮行程における点火タイミングを進角制御すると、点火タイミングにおける圧縮圧力を低下させることができるため得られる効果である。このような点火時期制御手段を備えていれば、点火プラグの正規のギャップで火花が飛び易くなるため、内燃機関の始動不良を回避／抑制／緩和することができる。
【００１８】
以下、この発明による内燃機関の制御装置を実施の形態に従って図面を用いて説明する。
【００１９】
実施の形態１．
図１はこの発明の一実施の形態による内燃機関の制御装置の概略構成を示すブロック図である。図１において、エンジン(内燃機関)１の吸気系の上流に吸入空気流量を調整するために電子的に制御される電子制御式スロットルバルブ２が設けられている。また、電子制御式スロットルバルブ２の開度を測定するために、スロットル開度センサ３が設けられている。
【００２０】
さらに、電子制御式スロットルバルブ２の上流には吸入空気流量を測定するエアフロセンサ４が設けられており、電子制御式スロットルバルブ２の下流のエンジン１側には、サージタンク５内の圧力を測定するインマニ圧センサ６が設けられている。なお、エアフロセンサ４とインマニ圧センサ６に関しては、両方とも設けてもよいし、いずれか一方のみが設けられていてもよい。さらに、サージタンク５には、電子制御式ＥＧＲバルブ７が接続されており、サージタンク５の下流の吸気通路には、燃料を噴射するインジェクタ８が設けられている。なお、インジェクタ８はエンジン１のシリンダに直接噴射できるように設けられてもよい。
【００２１】
サージタンク５の下流の吸気通路の端には吸気バルブ９が設けられており、この吸気バルブ９がシリンダ内に入る混合気を規制する。吸気バルブ９の上端はエンジン１の駆動状態に応じて回転するカムシャフト１０のカム面に当接している。このカムシャフト１０の回転位置に応じて吸気バルブ９が軸方向位置を変化させてシリンダの通路を開閉する可変吸気バルブタイミング機構１１が備えられている。なお、可変吸気バルブタイミング機構１１は、カムシャフト１０の位置(角度)を検出する図５に図示を省略したカム角センサと、吸気バルブ９の閉弁タイミングを電動もしくは油圧で調整する機能を備えている。
【００２２】
さらに、エンジン１のシリンダ内の混合気に点火するための点火コイル１２及び点火プラグ１３が設けられている。なお、点火プラグ１３はその電極がエンジン１のシリンダ内に臨むようにして配置されており、要求電圧が印加されたときに火花を飛ばして混合気を爆発させる。また、点火コイル１２には、点火プラグ１３の中心電極と接地電極との間に所定電圧を印加して、その際に流れるリーク電流を検出するリーク電流検出装置１４の機能が備えられている。なお、リーク電流検出装置１４には混合気の燃焼時に発生するイオン電流を検出する機能も備えられている。また、リーク電流検出装置１４は点火コイルに備えられている機能ではなく点火コイルとは別体として構成されていてもよい。このリーク電流検出装置１４の機能が備えられた点火コイル１２の具体的な構成については後述する。さらに、エンジンの回転速度やクランク角度を検出するために、クランク軸に設けられたプレートのエッジを検出するためのクランク角センサ１５がエンジン１に設けられている。
【００２３】
エアフロセンサ４で測定された吸入空気流量Ｓ１と、インマニ圧センサ６で測定されたインマニ圧Ｓ２と、スロットル開度センサ３で測定された電子制御式スロットルバルブ２の開度Ｓ３と、クランク角センサ１５より出力されるクランク軸に設けられたプレートのエッジに同期したパルスＳ４と、点火プラグ１３に備えられたリーク電流検出装置１４で測定されたリーク電流値Ｓ５及びイオン電流値Ｓ６は、電子制御ユニット(以下、「ＥＣＵ」と称す)１６に入力される。
【００２４】
なお、ＥＣＵ１６はマイクロコンピュータを主体に構成されるユニットであり、上記各センサ及び検出装置の出力信号に加え、図１に図示しないバッテリの出力電圧、スタータスイッチのオン／オフ信号(Ｓ１０)、吸気温センサで測定された吸入空気温度(以下、吸気温と称す)や水温センサで測定された冷却水温度(以下、水温と称す)(Ｓ１２)、可変吸気バルブタイミング機構１１で測定されたカムシャフト１０の位置(角度)の信号が入力される。ＥＣＵ１６は入力された各種信号より後述する方法を用いて吸気バルブ９の閉弁タイミングの目標値を設定し、吸気バルブ９の閉弁タイミングが目標値となるようにフィードバック制御を行なうための目標閉弁タイミング信号Ｓ７を可変吸気バルブタイミング機構１１へ出力する。また、ＥＣＵ１６は入力された各種信号に応じて点火コイル１２へ通電／遮断信号Ｓ８を出力することにより点火時期を制御する。さらに、ＥＣＵ１６は前記以外の各種アクチュエータへの指示信号も出力する。
【００２５】
図２はリーク電流検出装置１４の機能を備えた点火コイル１２の具体的な構成の一例を示す回路図である。点火コイル１２は一次巻線１８ａ及び二次巻線１８ｂにより構成されている。バッテリ１７は点火コイル１２の一次巻線１８ａの高圧側に接続され給電を行なう。パワートランジスタ１９はコレクタが一次巻線１８ａの低圧側に接続され、コレクタが接地(グランド)され、べースがＥＣＵ１６に接続され、一次巻線１８ａに流れる一次電流を通電／遮断する。抵抗器２４が高圧電極と接地電極間に並列に接続されて示された点火プラグ１３は、一端が点火コイル１２の二次巻線１８ｂの高圧側に接続され、他端は接地され、点火用の二次電圧Ｖ２が印加されることによりエンジン１のシリンダ内の混合気に着火を行う。ここでは１つの気筒に対する点火部のみを代表的に示しているが、同様の点火部が各気筒毎に設けられている。
【００２６】
リーク電流検出装置１４は、点火プラグ１３を通して流れるリーク電流値Ｓ５及びイオン電流値Ｓ６を検出する。二次巻線１８ｂの低圧側にはバイアス電源となるコンデンサ２０が接続され、コンデンサ２０と並列にツェナーダイオード２１が接続される。エンジン１の点火時に、点火コイル１２の二次側に誘起される二次電圧Ｖ２を蓄積してバイアス電圧Ｖｃとする。ツェナーダイオード２１は、一端が二次巻線１８ｂの低圧側に接続され、且つ他端は接地されており、コンデンサ２０に充電されるバイアス電圧Ｖｃをクランプする。また、コンデンサ２０の他端には、ダイオード２２とリーク電流検出用の抵抗器２３からなる並列回路が接続される。ダイオード２２と抵抗器２３の各他端は接地されている。点火プラグ１３に並列接続された抵抗器２４は点火プラグ１３の電極間の抵抗値であり、通常、くすぶり汚損が発生していない点火プラグ１３の電極間の抵抗値は無限大と考えられる。
【００２７】
続いて、リーク電流検出装置１４の動作について説明する。エンジン１の点火時期において、通電／遮断信号Ｓ８に応じてパワートランジスタ１９により、一次巻線１８ａの通電が遮断されると、二次巻線１８ｂの高圧側に負極性の二次電圧Ｖ２が生じる。これにより二次巻線１８ｂ側に放電電流が流れ、点火プラグ１３の電極間に火花放電が起こるので、エンジン１の混合気が着火されると共に、コンデンサ２０が充電される。このとき、コンデンサ２０の充電電圧Ｖｃは、ツェナーダイオード２１により任意に設定される。また混合気の燃焼に伴って、点火プラグ１３の周辺の電離作用によりイオンが発生するので、コンデンサ２０の正極性のバイアス電圧Ｖｃによる電子の移動により、イオン電流が流れる。このとき抵抗器２３で発生する電圧降下を誘起電圧値Ｖｉとして検出することにより、混合気の燃焼状態を示すイオン電流値Ｓ６を検出することができる。また、点火プラグ１３がくすぶり汚損の状態にあり、電極間に抵抗値数ＭΩの抵抗器２４が等価的に存在した場合には、点火コイル１２の二次側にバイアス電圧Ｖｃを印加した際に、点火プラグ１３の電極間にリーク電流が流れる。このとき抵抗器２３で発生する電圧降下を誘起電圧値Ｖｉとして検出することにより、くすぶり汚損の状態を示すリーク電流値Ｓ５を検出することができる。
【００２８】
図３にはこの発明の実施の形態による内燃機関の制御装置の概略的な動作を示すフローチャートであり、以下、動作について説明する。この動作は基本的に図１のＥＣＵ１６の制御により行われる。図３に示すように、ステップ１０１では、スタータスイッチ(図示省略)のオン／オフ信号Ｓ１０を読み取り、エンジンの状態が始動中か否かを判定する。ここで「Ｙｅｓ」と判定されるとステップ１０２に進む。一方、「Ｎｏ」と判定されるとこの発明の特徴の範囲外の動作になるので、本処理を終了するということにする。
【００２９】
ステップ１０２では、エンジンの各気筒の初爆が完了していないことを確認する。エンジンの初爆は、リーク電流検出装置１４によって測定されるイオン電流値Ｓ６の検出レベルが所定値以上を示した場合に初爆が完了したと判定してもよいし、インマニ圧センサ６によって測定されるインマニ圧値Ｓ２の急激な減少変化やシリンダ内の圧力を測定する筒内圧センサの出力信号(共に図示省略)の急激な増大変化を、その絶対値又は変化率に基づいて初爆が完了したと判定してもよいし、クランク角センサ１５より出力されるクランク軸に設けられたプレートのエッジに同期したパルスＳ４の周期変化が所定変動量以上減少した場合に初爆が完了したと判定してもよい。ステップ１０２で「Ｙｅｓ」と判定され初爆が未完であるとステップ１０４に進み、一方「Ｎｏ」と判定され初爆完了ならステップ１０３に進む。
【００３０】
ステップ１０３では、吸気バルブ９の閉弁タイミングを予め設定された始動時の目標値よりも進角制御することにより、エンジンの吸入空気量を増加させて回転速度の上昇を促した後、本処理を終了する。以下、ステップ１０３の効果を、図４に示すクランク角度(エンジンサイクルの各工程)に対する吸気バルブのバルブリフト量を参照しながら具体的に説明する。予め設定された始動時のバルブリフト２０１をバルブリフト２０２にシフトすることにより、閉弁タイミングの目標値Ａ点を、進角側のＢ点にシフトする。これにより、吸気行程における吸気バルブ９の開期間を期間２０３から期間２０４に延長させて、エンジンの吸入空気量を増加させることができる。吸入空気量が増加するとエンジンの負荷が増大するため、出力トルクも増加し、エンジンの回転速度の上昇を促進させることができる。このような手段を取ることにより、始動開始から完爆までの所要時間を短縮する効果を得ることができる。
【００３１】
一方、ステップ１０４では、リーク電流検出装置１４で測定されたリーク電流値Ｓ５を基に点火プラグ１３にくすぶり汚損が発生しているか否かを判定する。図２の回路図における、始動時すなわちクランキング時の通電／遮断信号Ｓ８、二次電圧Ｖ２、バイアス電圧Ｖｃ、及び、くすぶり汚損無し／有りでのリーク電流検出装置１４出力のタイムチャートを図５に示し、くすぶり汚損が発生しているか否かの判定方法を説明する。
【００３２】
まず、通電／遮断信号Ｓ８が通電状態となり、パワートランジスタ１９がオン状態になると、点火コイル１２の一次巻線１８ａに電流が流れる。次いで、通電／遮断信号Ｓ８が遮断状態とされてパワートランジスタ１９がオフ状態になることにより、一次電流が遮断されると点火コイル１２の二次巻線１８ｂに高電圧が誘起され、放電電流が流れ、その結果、点火プラグ１３に火花放電が起こると同時にコンデンサ２０が充電される。ここで、放電開始後の一定時間Ｔ１にわたってリーク電流値Ｓ５及びイオン電流値Ｓ６が検出されないのは、コンデンサ２０に充填されているバイアス電圧Ｖｃが点火によって生じた二次電圧Ｖ２よりも絶対量が小さいためである。その後、二次電圧Ｖ２は放電により急速に低下していくので、バイアス電圧Ｖｃが二次電圧Ｖ２の絶対値を上回る動作期間Ｔ２−Ｔ３になったときに、リーク電流、又は、イオン電流が検出できるようになる。バイアス電圧Ｖｃが低下してＴ３の終了時期にまで達してしまうとリーク電流、及び、イオン電流が検出できなくなる。
【００３３】
バイアス電圧Ｖｃが二次電圧Ｖ２の絶対値を上回った後、点火コイル１２は残留磁気エネルギを放出しようとし、二次巻線１８ｂのインダクタンスＬとコンデンサ２０のキャパシタンスＣとの間でＬＣ共振が起こり、ＬＣ共振電流が流れる。そのＬＣ共振電流はリーク電流検出用の抵抗器２３で発生する電圧降下として検出されるため、リーク電流検出装置出力には図５の(イ)に示されるように、急激な変化が現れる。しかしこれは残留磁気ノイズであってイオン電流やリーク電流ではない。上述のＬＣ共振電流(イ)は、燃焼イオンによるものではなく、燃焼の有無に関わらず発生する。
【００３４】
続いて、図５の(イ)のＬＣ共振電流が流れた後に、イオン電流(ロ)や(ハ)が流れる。イオン電流(ロ)は燃焼反応に伴うイオン電流であり、その反応式は下記の通りである。
【００３５】
ＣＨ  ＋  Ｏ  →  ＣＨＯ＋  ＋  ｅ−
ＣＨＯ＋  ＋  Ｈ２Ｏ  →  ＣＯ  ＋  Ｈ３Ｏ＋
【００３６】
イオン電流(ハ)は既燃ガスの熱電離に伴うイオン電流であり、その反応式は下記の通りである。
【００３７】
ＮＯ  →  ＮＯ＋  ＋  ｅ−
【００３８】
これらのイオン電流は燃焼が発生したときにのみ検出される。
【００３９】
燃焼によるイオン電流が発生する所定期間Ｔ２の後に、リーク電流に相当する電流(ニ)が検出された場合に、点火プラグ１３がくすぶり汚損の状態にあるか判定する。このように、非燃焼期間Ｔ３において点火コイル１２の二次巻線１８ｂにバイアス電圧Ｖｃを印加したときに、抵抗器２３を流れる電流を計測することにより、点火プラグ１３のくすぶり汚損状態を直接検出することができる。くすぶり汚損が発生しているか否かは、非燃焼期間Ｔ３におけるリーク電流値Ｓ５が図５に示す判定閾値Ａを上回った期間Ｔ４が所定期間以上であったときにくすぶり汚損有りと判定してもよいし、非燃焼期間Ｔ３におけるリーク電流値Ｓ５の積算値が判定閾値Ｂを上回ったときにくすぶり汚損有りと判定してもよい。
【００４０】
ステップ１０４で「Ｙｅｓ」と判定されるとステップ１０６に進み、一方、「Ｎｏ」と判定されるとステップ１０５に進む。ステップ１０５では、吸気バルブ９の閉弁タイミングを予め設定された始動時の目標値(くすぶり汚損無し時の目標値)にフィードバック制御し、再びステップ１０１へ戻り、処理を繰り返す。なお、吸気バルブ９の閉弁タイミングのフィードバック制御は、ＥＣＵ１６から可変吸気バルブタイミング機構１１へ送信される目標閉弁タイミング信号Ｓ７と、可変吸気バルブタイミング機構１１からＥＣＵ１６へ送信されるカムシャフト１０の位置(角度)信号Ｓ１１のやりとりによって行なわれる。
【００４１】
ステップ１０６では吸気バルブ９の閉弁タイミングを予め設定した目標値(くすぶり汚損有り時の目標値)にまで遅角制御、及び、早期点火によるノッキングが起こらない範囲で点火時期を予め設定した目標進角量(くすぶり汚損有り時の目標値)にまで進角制御する。ステップ１０６で閉弁タイミングを遅角制御、及び、点火時期を進角制御した後は、再びステップ１０１へ戻り、処理を繰り返す。
【００４２】
以下、ステップ１０６における吸気バルブ９の閉弁タイミングを遅角制御することによる効果を、図６に示すクランク角度(エンジンサイクルの各工程)に対する吸気バルブのバルブリフト量を参照しながら具体的に説明する。予め設定された始動時のバルブリフト２１１をバルブリフト２１２にシフトすることにより、閉弁タイミングの目標値Ａ点を、遅角側のＣ点にシフトすることができる。これにより、吸気行程における吸気バルブ９の開期間を期間２１３から期間２１４へ短縮させることができ、かつ、排気行程における吸気バルブ９の開期間が期間２１５となるため、一度シリンダ内に吸入した空気を再びサージタンク側へ押し返す空気量を増やすことができる。このような方法を取ることにより、エンジン１の圧縮圧力が低下し、点火プラグ１３の要求電圧が低下するため、点火プラグ１３の正規のギャップで点火し易いシリンダ内の環境を作ることができる。また、ステップ１０６において点火時期を進角制御することの効果は、図１１に示すように、点火タイミングにおけるエンジン１の圧縮圧力を低下させることができるため、点火プラグ１３の要求電圧が低下し、点火プラグ１３の正規のギャップで点火し易いシリンダ内の環境を作ることができる。
【００４３】
ここまでのこの発明の効果を、始動時の制御パラメータのタイムチャートを参照しながら説明する。くすぶり汚損が発生した点火プラグに対し、この発明の実施の形態による処理を行わなかった場合のタイムチャートを図７に示す。クランキング開始から初爆までの時間Ｔ１と、クランキング開始から完爆までの時間Ｔ２と、スタータ駆動期間Ｔ３は、図７に図示する通りであり、くすぶり汚損が発生していない場合と比較してＴ１、Ｔ２、Ｔ３のいずれも相対的に長くなる。始動時の点火時期と閉弁タイミングは水温等の運転状態に応じた目標値に固定されており、初爆が完了したあとに進遅角制御が実施される。
【００４４】
上記に対し、くすぶり汚損が発生した点火プラグに対し、この発明の実施の形態による処理を行った場合のタイムチャートを図８に示す。クランキング開始直後の初点火後にリーク電流検出装置１４によって検出されるリーク電流値Ｓ５から、点火プラグ１３がくすぶり汚損の状態にあると判定し、次サイクルの点火時期は進角制御される。また、吸気バルブ９の閉弁タイミングは予め設定された目標値に遅角制御される。上記により、２ｎｄ点火以降の要求電圧を低下させることができ、奥飛びが発生する前に正規のギャップで火花が飛び易くなるため、クランキング開始から初爆までの時間Ｔ１’をＴ１と比較して短縮することができる。また、初爆が完了した後に吸気バルブ９の閉弁タイミングを進角制御することにより、ステップ１０３で前述した効果と同様の効果を得ることができる。このとき、点火時期はエンジン１の回転速度や負荷といった運転状態に応じて進遅角制御する。その結果、クランキング開始から完爆までの時間Ｔ２’をＴ２と比較して短くすることができる。更に、クランキング開始から初爆までの時間短縮によりスタータ駆動期間Ｔ３’をＴ３と比較して短くすることができる。
【００４５】
以上により、初爆に必要な要求電圧に達する前にリーク電流が発生することによる、エンジン１の始動不良を回避することができる。また、吸気温や水温が低い時の始動のように、吸入空気量を増加させるために吸気バルブ９の閉弁タイミングを進角制御している状況においても、この方法を採用することにより、くすぶり汚損が発生していても始動不良を回避することができる。更に、スタータ駆動期間の短縮によりバッテリの電力消費量を低減する効果を得ることができる。
【００４６】
上記実施の形態はこの発明を実施するための例にすぎず、この発明は係る特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されたこの発明の要旨の範囲内において、他の様々な実施の形態が可能である。上記実施の形態では、吸気バルブの閉弁タイミングを遅角制御する処理と、点火時期を進角制御する処理とを並列で行なっているが、順序を決めて直列で行なうようにしてもよいし、吸気バルブの閉弁タイミングを進遅角制御する処理のみを実施して点火時期は始動時の吸気温や水温に応じて適合された目標値に制御する構成としてもよい。
【符号の説明】
【００４７】
１  エンジン(内燃機関)、２  電子制御式スロットルバルブ、３  スロットル開度センサ、４  エアフロセンサ、５  サージタンク、６  インマニ圧センサ、７  電子制御式ＥＧＲバルブ、８  インジェクタ、９  吸気バルブ、１０  カムシャフト、１１  可変吸気バルブタイミング機構、１２  点火コイル、１３  点火プラグ、１４  リーク電流検出装置、１５  クランク角センサ、１６  ＥＣＵ、１７  バッテリ、１８ａ  一次巻線、１８ｂ  二次巻線、１９  パワートランジスタ、２０  コンデンサ、２１  ツェナーダイオード、２２  ダイオード、２３  抵抗器、２４  抵抗器。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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