(57)【要約】【課題】アルコール含有燃料を使用する始動時、シリンダ内で燃料の十分気化した混合気を形成して速やかに着火燃焼し、始動性能を確保できる内燃機関の始動制御装置を提供する。【解決手段】燃料噴射弁（燃料噴射手段）と、吸気バルブ（吸気弁）のリフト量を制御する可変動弁機構と、を備え、少なくとも始動時にアルコール含有燃料を使用する内燃機関の始動制御装置において、クランキング開始からの所定時間、前記燃料噴射弁（燃料噴射手段）の燃料噴射を停止しつつ前記吸気バルブ（吸気弁）のリフト量を最小とするように制御する構成とした。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料噴射手段と、吸気弁のリフト量を制御する可変動弁機構と、を備え、少なくとも始動時にアルコール含有燃料を使用する内燃機関の始動制御装置であって、
クランキング開始からの所定時間、前記燃料噴射手段の燃料噴射を停止しつつ前記吸気弁のリフト量を最小とするように制御することを特徴とする内燃機関の始動制御装置。
【請求項２】
排気弁のリフト量を制御する可変動弁機構を備え、
前記クランキング開始からの所定時間、前記排気弁のリフト量を最小とするように制御することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の始動制御装置。
【請求項３】
前記吸気弁のリフト量の最小値、または、前記吸気弁および排気弁のリフト量の最小値、は零であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関の始動制御装置。
【請求項４】
前記燃料噴射手段の燃料噴射を停止しつつ前記吸気弁または排気弁のリフト量を最小とするように制御するのは、機関温度が所定値未満のとき、または、燃料のアルコール濃度が所定値以上のとき、であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の内燃機関の始動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルコール含有燃料を使用する内燃機関の始動制御装置に関し、始動性能を向上する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルコール含有燃料を使用する内燃機関として、特許文献１に記載のもののように、燃料のアルコール濃度が高いときに、可変動弁機構によって吸排気弁のバルブオーバーラップ期間を大きくして内部ＥＧＲ量を増大させ、アクセル踏込量を増大させて、ポンピングロスを低減し、燃費向上を図ったものがある。
【特許文献１】特開平５−２７２３６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に記載のものでは、可変動弁機構が始動性向上には関与していなかった。すなわち、通常の機構と同様に、始動時、クランキング開始とともに吸気弁を開閉駆動することで、シリンダが低温の外気吸入によって冷却されるため、シリンダ内にて燃料が十分に気化せず、特にアルコール含有燃料ではアルコールの気化性が低いため、着火可能な混合気を安定して形成できず、始動性能が低下するという問題点があった。
【０００４】
本発明は、以上のような従来の問題点に鑑みてなされたものであり、アルコール含有燃料を使用する始動時、シリンダ内で燃料の十分気化した混合気を形成して速やかに着火燃焼し、始動性能を確保できる内燃機関の始動制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このため、請求項１に係る発明は、
燃料噴射手段と、吸気弁のリフト量を制御する可変動弁機構と、を備え、少なくとも始動時にアルコール含有燃料を使用する内燃機関の始動制御装置であって、
クランキング開始からの所定時間、前記燃料噴射手段の燃料噴射を停止しつつ前記吸気弁のリフト量を最小とするように制御することを特徴とする。
【０００６】
請求項２に係る発明は、
排気弁のリフト量を制御する可変動弁機構を備え、
前記クランキング開始からの所定時間、前記排気弁のリフト量を最小とするように制御することを特徴とする。
請求項３に係る発明は、
前記吸気弁のリフト量の最小値、または、前記吸気弁および排気弁のリフト量の最小値、は零であることを特徴とする。
【０００７】
請求項４に係る発明は、
前記燃料噴射手段の燃料噴射を停止しつつ前記吸気弁または排気弁のリフト量を最小とするように制御するのは、機関温度が所定値未満のとき、または、燃料のアルコール濃度が所定値以上のとき、であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１に係る発明によれば、クランキング開始からの所定時間、吸気弁のリフト量を最小とすることで、シリンダは、吸気ポートを介して極低温の外気を吸入しないか、又は、吸入しても極少量である。
ここで、前記所定時間中に、排気弁を他の運転時同様に開閉駆動した場合は、シリンダは、排気弁の開弁時に内部の負圧によって排気ポート内の排気を一部吸入しつつ、ピストン上昇時には開弁状態の排気弁を介して排気ポートへ排気を流出させる。すなわち、シリンダから排気ポートへ一旦排出された排気が、排気ポートからシリンダへ再吸入され、シリンダは、排気ポートを介しても極低温の外気を殆ど吸入しない。
【０００９】
あるいは、排気弁のリフト量を前記所定時間中に最小とした場合も、シリンダの空気の流出入が一層制限されるため、シリンダは、排気ポートを介して極低温の外気を殆ど吸入しない。
このように、クランキング開始からの所定時間、シリンダには吸気ポート，排気ポートのいずれからも極低温の外気が直接的に殆ど吸入されないため、シリンダの冷却が抑制される。そして、該冷却抑制の分だけ、ピストン運動による摩擦または排気弁の弁頭部のガス流動摩擦によって、シリンダは効果的に昇温する。したがって、上記所定時間を適度な長さに設定することによって、該所定時間の経過後、シリンダは、燃料を十分に気化可能な状態まで温度上昇し、このときから、吸気弁および排気弁の開閉駆動と、燃料噴射手段の燃料噴射と、を開始することで、シリンダ内で燃料を十分に気化された混合気を形成して速やかに着火燃焼し、完爆する。これにより、始動時に未燃燃料の排出量を大幅に低減でき、燃費を向上できる。
【００１０】
請求項２に係る発明によれば、クランキング開始からの所定時間、吸気弁および排気弁の双方のリフト量が最小となるため、シリンダの空気の流出入が一層制限される。これにより、シリンダの断熱効果を高めた状態でクランキング可能となり、シリンダの暖機効率が向上し、該所定時間の短縮によって短時間で始動が可能となる。
請求項３に係る発明によれば、吸気弁のリフト量の最小値、または、吸気弁および排気弁のリフト量の最小値、を零とすることにより、クランキング開始からの所定時間、シリンダへの極低温の外気吸入を確実に抑制でき、シリンダの冷却を一層抑制し、始動性能をより向上させることができる。
【００１１】
請求項４に係る発明によれば、極低温からの始動時やアルコール濃度が高い燃料の使用時など、通常燃料が気化しにくい条件下でも、シリンダ内で燃料の十分気化した混合気を形成して速やかに着火燃焼させ、始動性能を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、本発明の実施形態について説明する。
図１において、内燃機関１の燃焼室３内には、スロットルバルブ４、吸気ポート５、及び吸気バルブ７を介して、空気が吸入される。
燃焼排気は、燃焼室３から排気バルブ９、排気ポート１１を介して排出され、触媒で浄化された後、大気中に放出される。
【００１３】
前記排気バルブ９は、排気側カム軸に軸支されたカムによって一定のバルブリフト量及びバルブ作動角で開閉駆動される。
一方、吸気バルブ７には、可変動弁機構として、バルブリフト量を作動角と共に連続的に可変制御するＶＥＬ機構１３が設けられている。
尚、前記ＶＥＬ機構１３と共に、クランク角に対するバルブ作動角の位相を変化させることでバルブタイミングを連続的に変化させる可変バルブタイミング機構を吸気バルブ７に備える構成であっても良い。あるいは、これらに代えて、吸気バルブ７を閉弁状態に維持できる他の機構を配設してもよい。
【００１４】
マイクロコンピュータを内蔵するエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）１５は、機関運転状態に応じて前記スロットルバルブ４，ＶＥＬ機構１３を制御する。
前記ＥＣＵ１５には、機関１の冷却水温度Ｔｗを検出する水温センサ１７、クランク軸からクランク角信号を取り出すクランク角センサ（図示せず）、燃料タンク１９に接続され燃料（アルコール含有ガソリン）のアルコール濃度Ｃを検出するアルコール濃度センサ２１などからの検出信号が入力される。
【００１５】
また、各気筒の吸気バルブ７上流側の吸気ポート５には、電磁式の燃料噴射弁２３が設けられ、該燃料噴射弁２３は、前記ＥＣＵ１５からの噴射パルス信号によって開弁駆動されると、噴射パルス幅（開弁時間）に比例する量の燃料を噴射する。なお、燃料噴射弁２３と燃料タンク１９とは、燃料通路２５を介して接続され、上記アルコール濃度センサ２１はこの燃料通路２５の途中に配設されている。
【００１６】
ここで、前記ＥＣＵ１５による始動時における燃料噴射およびバルブリフトの制御を、図２のフローチャートに従って説明する。
図２のフローチャートに示すルーチンは、機関１の始動時において実行される。尚、前記始動時とは、例えば、キースイッチがＳＴＡＲＴの位置に操作されるクランキング時である。
【００１７】
まず、ステップＳ１では、機関１のクランキングを開始する。
次に、ステップＳ２では、水温センサ１７によって検出される冷却水温度Ｔｗを読み込む。
ステップＳ３では、アルコール濃度センサ２１によって燃料のアルコール濃度Ｃを検出する。
【００１８】
ステップＳ４では、冷却水温度Ｔｗが所定値Ａ未満、または、アルコール濃度Ｃが所定値Ｂ以上、のいずれかの条件に該当するか判定する。
ステップＳ４で、上記いずれの条件にも該当しないと判定されたときは、本発明に係るシリンダ昇温制御が不要と判断し、ステップＳ５へ進み、吸気バルブ７および排気バルブ９を開閉駆動しつつ燃料噴射弁２３により吸気ポート５へ燃料を噴射しながらクランキングを行い、ルーチンを終了する。
【００１９】
これに対し、ステップＳ４で、上記いずれかの条件に該当すると判定されたときは、ステップＳ６へ進み、吸気バルブ７のリフト量を零（最小値）、つまり、閉状態に維持しつつ燃料噴射弁２３の燃料噴射を停止してクランキングを行い、ステップＳ７へ進む。なお、排気バルブ９は、該クランキング中、開閉駆動する。
ステップＳ７では、クランキング開始から時間ｔ（所定時間）が経過したか判定する。なお、時間ｔは、簡易的には固定値でよいが、始動時の冷却水温度Ｔｗやアルコール濃度Ｃなどに基づいて可変に設定してもよい。
【００２０】
ステップＳ７で、クランキング開始から時間ｔが経過していないと判定されると、ステップＳ６に戻り、時間ｔが経過したと判定されるまで、ステップＳ６，Ｓ７を循環する。
一方、ステップＳ７で、クランキング開始から時間ｔが経過したと判定されると、ステップＳ８に進み、吸気バルブ７の開閉駆動と、燃料噴射弁２３の吸気ポート５への燃料噴射と、を許可し、ルーチンを終了する。
【００２１】
本実施形態によれば、上記クランキング開始から時間ｔが経過するまで、吸気バルブ７のリフト量が零とされるため、シリンダは、吸気ポート５を介して極低温の外気を吸入しない。
また、シリンダは、排気バルブ９の開弁時に内部の負圧によって排気ポート１１内の排気を一部吸入しつつ、ピストン上昇時には開弁状態の排気バルブ９を介して排気ポート１１へ排気を流出させる。すなわち、シリンダから排気ポート１１へ一旦排出された排気が、排気ポート１１からシリンダへ再吸入される。つまり、シリンダ・排気ポート１１間で略同じ空気の出入りを繰り返すだけで、シリンダには吸気ポート５，排気ポート１１のいずれからも極低温の外気が直接的に殆ど吸入されない。このため、通常運転時のように吸気行程毎に極低温の新気がシリンダへ吸入される場合と比較し、新気によるシリンダの冷却量は極めて小さい。
【００２２】
このように、低温の新気吸入によるシリンダの冷却を大幅に低減できる結果、ピストン運動による摩擦および排気バルブ９の弁頭部のガス流動摩擦によって、シリンダは効果的に昇温する。したがって、上記時間ｔを適度な長さに設定することによって、該時間ｔの経過後、シリンダは、燃料を十分に気化可能な状態となる。
そして、時間ｔ経過後、吸気バルブ７の開閉駆動と、燃料噴射弁２３の吸気ポート５への燃料噴射と、を開始することで、極低温からの始動時やアルコール濃度が高い燃料の使用時であっても、シリンダ内で燃料の十分気化した混合気を形成して速やかに着火燃焼させ、始動性能を向上させることができる。
【００２３】
なお、上記時間ｔの経過後における燃料噴射弁２３の燃料噴射期間は、１サイクル中の吸気行程および排気行程の両方に設定するのがよく、吸気行程および排気行程での各燃料噴射量は、運転状態などに応じて制御するのがよい。
本発明は、上記実施形態に限られず、以下のような構成としてもよい。
まず、冷却水温度Ｔｗの他、潤滑油の温度や、吸気の温度などに基づいて、機関温度（シリンダ温度）を推定してもよい。
【００２４】
また、上記実施形態では、ステップＳ６のクランキングを行う期間は、クランキング開始から時間ｔが経過するまでとしたが、これに代えて、冷却水温度Ｔｗ、冷却水温度Ｔｗの上昇率、積算機関回転数などが夫々所定値に到達するときまでとしてもよい。
さらに、排気バルブ９側にも可変動弁機構を設ける構成としてもよく、あるいは、排気バルブ９を閉弁状態に維持できる他の機構を配設してもよい。これにより、吸気バルブ７および排気バルブ９の双方のリフト量を最小、望ましくは零とすることで、シリンダへの新気の入出を完全といえる程度に無くし、シリンダの断熱効果を高めた状態でクランキング可能となり、シリンダの昇温効率が向上し、時間ｔの短縮によって短時間で始動が可能となる。
【００２５】
また、上記実施形態では、燃料噴射弁２３は、吸気ポート５内へ燃料を噴射する構成としたが、この他、筒内に直接燃料を噴射する構成としてもよい。
ここで、上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術的思想について、以下に効果と共に記載する。
（イ）請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の内燃機関の始動制御装置において、
前記所定時間の経過後の１サイクル内で、吸気行程での前記燃料噴射弁の燃料噴射量と、排気行程での前記燃料噴射弁の燃料噴射量と、を調整可能に構成されていることを特徴とする。
【００２６】
上記発明によると、吸気行程および排気行程での各燃料噴射量を、運転状態などに応じて、最適に制御可能となる。
（ロ）請求項１〜請求項４、（イ）のいずれか１つに記載の内燃機関の始動制御装置において、
前記機関温度は、冷却水、潤滑油、吸気、のいずれかの温度に基づいて推定されることを特徴とする。
【００２７】
上記発明によると、機関温度を直接検出することが困難な場合でも、冷却水、潤滑油、吸気、のいずれかの温度に基づいて、機関温度を推定して検出することができる。
（ハ）請求項１〜請求項４、（イ）、（ロ）のいずれか１つに記載の内燃機関の始動制御装置において、
前記所定時間は、
機関始動時に設定する、
あるいは、機関温度、機関温度の上昇率、積算機関回転数のいずれかの値を監視し、該値が所定値に到達するときまでとする、
ことを特徴とする。
【００２８】
上記発明によると、機関始動時に設定された所定時間の経過時、あるいは、機関温度、機関温度の上昇率、積算機関回転数のいずれかの値が所定値に到達時、シリンダが暖機状態となっているものと推定できる。
（ニ）請求項１〜請求項４、（イ）〜（ハ）のいずれか１つに記載の内燃機関の始動制御装置において、
前記燃料噴射弁は、吸気ポートに配設したことを特徴とする。
【００２９】
上記発明によると、燃料は、燃料噴射弁から吸気ポート内に噴射され、吸気弁の開弁時に吸気と共にシリンダへ流入する。
（ホ）請求項１〜請求項４、（イ）〜（ハ）のいずれか１つに記載の内燃機関の始動制御装置において、
前記燃料噴射弁は、筒内に直接燃料を噴射するように構成としたことを特徴とする。
【００３０】
上記発明によると、燃料は、燃料噴射弁から直接筒内に噴射される。
（ヘ）請求項１〜請求項４、（イ）〜（ホ）のいずれか１つに記載の内燃機関の始動制御装置において、
前記アルコール含有燃料は、アルコール含有ガソリンであることを特徴とする。
上記発明によると、アルコール含有ガソリンを燃料とする内燃機関の始動性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施形態のシステム構成を示す図
【図２】本発明の実施形態に係るＥＣＵによる始動時のバルブリフトおよび燃料噴射の制御を示すフローチャート
【符号の説明】
【００３２】
１      内燃機関
７      吸気バルブ
９      排気バルブ
１３    ＶＥＬ機構
１７    水温センサ
２１    アルコール濃度センサ
２３    燃料噴射弁
【図１】
2008215143.tif 000003
【図２】
2008215143.tif 000004