(57)【要約】【課題】内燃機関の燃焼状態や着火性に影響を及ぼすことなく、低コストで、機構を複雑化させることなく、高い信頼性をもって、内燃機関の始動時の回転負荷を効率的に低減することができる技術を提供する。【解決手段】複数の気筒（＃１気筒〜＃４気筒）を有する内燃機関で、スタータモータによって内燃機関が始動された時に、少なくともその一部の気筒（＃１気筒、＃４気筒）について、各気筒の初回の燃焼以前には吸気弁及び排気弁を全閉状態にしてポンプロスを低減させる。【選択図】  図４
2004278382.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の気筒を有する内燃機関の始動制御システムであって、
前記内燃機関の始動時に該内燃機関に初期駆動力を付与する初期駆動力付与手段と、
前記始動時に、前記複数の気筒のうち少なくとも一部の気筒につき、各気筒の初回燃焼以前に各気筒毎にポンプロスを低減させるポンプロス低減手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の始動制御システム。
【請求項２】
前記ポンプロス低減手段は、
前記少なくとも一部の気筒の吸気弁及び排気弁を全閉状態または全開状態に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システム。
【請求項３】
前記ポンプロス低減手段によるポンプロスの低減は、前記初期駆動力付与手段による駆動力の付与開始後、各気筒において初回の燃焼に係る吸気行程が開始されるまでの間行う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始動制御システム。
【請求項４】
前記各気筒は、始動当初に燃焼開始制御対象とされる第１の気筒群と、始動当初に燃焼開始制御対象とされない第２の気筒群と、を有し
前記ポンプロス低減手段は、前記第２の気筒群に属する気筒につきポンプロスを低減させることを特徴とする請求項１，２または３に記載の内燃機関の始動制御システム。
【請求項５】
複数の気筒を有する内燃機関の始動制御システムであって、
前記内燃機関の始動時に該内燃機関に初期駆動力を付与する初期駆動力付与手段と、
前記初期駆動力付与手段による初期駆動力の付与開始時から吸気弁及び排気弁の開閉動作が行われる弁稼動気筒群と、
前記初期駆動力付与手段による初期駆動力の付与開始時から吸気弁及び排気弁が全閉状態とされる弁休止気筒群と、
前記駆動力付与手段による駆動力の付与開始後の所定時期に、前記弁稼動気筒群の中から、該弁稼動気筒群の各気筒がその後に圧縮上死点に達する時期に基づいて、始動当初に前記複数の気筒の中で最も早く燃焼開始制御される初期燃焼気筒を決定する初期燃焼気筒決定手段と、
前記初期燃焼気筒決定手段により決定された前記初期燃焼気筒から、所定の順番に従って前記複数の気筒毎に燃焼開始制御を行う燃焼順序制御手段と、
前記初期燃焼気筒決定手段により前記初期燃焼気筒が決定された後であり、前記燃焼順序制御手段により所定の順番に従って燃焼開始制御される前記弁休止気筒群の各気筒の初回燃焼の前である期間中に、前記弁休止気筒群の各気筒の吸気弁及び排気弁の開閉動作を前記各気筒毎に開始させる吸排気弁始動手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の始動制御システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の始動制御システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、内燃機関には、機関弁である吸気弁及び排気弁を駆動するための動弁用カムが配設されている。そして、この動弁用カムには、内燃機関の始動時におけるスタータモータ等の負担を軽減するため、始動時に内燃機関の燃焼室の圧縮圧力を下げるいわゆるデコンプ装置が設けられているものが多い。
【０００３】
このようなデコンプ装置は、その多くが遠心力を利用して動弁用カムのベース円上に部材を出没させてカムリフト部を形成することにより、圧縮行程において機関弁を若干開いて圧力を逃がす方式を採っており、その機構としては従来より種々のものが提案されている（例えば、特許文献１、２参照。）。
【０００４】
しかし、上記の従来技術においては、燃焼する気筒の圧縮行程において、圧縮比を低下させているために上記デコンプ動作が内燃機関の燃焼状態に影響を及ぼす可能性がある。特にディーゼルエンジンの場合には、圧縮比が低下したことにより着火性の悪化を招く可能性がある。
【０００５】
また、上記の従来技術においては、内燃機関が複数の気筒を有する場合の、スタータモータの発生トルクが最も必要となる０回転からの始動時に、燃焼しない気筒における回転負荷の低減がなされておらず、内燃機関全体の回転負荷を効率的に低減することができない。
【０００６】
また、上記の従来技術においては動弁用カムに特別なデコンプ機構を具備する必要があるため、機構が複雑になり、コストの上昇及び、信頼性の低下を招くおそれがある。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１１−２２９８３９号公報
【特許文献２】
特開平０９−１８４４１０号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来技術における問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、内燃機関の燃焼状態や着火性に影響を及ぼすことなく、低コストで、機構を複雑化させることなく、高い信頼性をもって、始動時の回転負荷を効率的に低減することができる技術を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明は、複数の気筒を有する内燃機関において、初期駆動力付与手段によって内燃機関が始動された時に、少なくともその一部の気筒について、各気筒の初回の燃焼以前には各気筒毎にポンプロスを低減させるものである。
【００１０】
そして、本発明においては、複数の気筒を有する内燃機関の始動制御システムであって、前記内燃機関の始動時に該内燃機関に初期駆動力を付与する初期駆動力付与手段と、前記始動時に前記複数の気筒のうち少なくとも一部の気筒につき各気筒の初回燃焼以前に各気筒毎にポンプロスを低減させるポンプロス低減手段と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
すなわち、複数の気筒を有する内燃機関においては、初期駆動力付与手段によって始動された後、予め定められた所定の順番に従って各気筒において燃料を燃焼させるので、初回に燃焼する時期は各気筒によって異なる。従って、初期駆動力付与手段によって内燃機関が始動された時に少なくとも一部の気筒について、始動後初めて燃焼する以前には、各気筒毎にポンプロスを低減させるのである。
【００１２】
このように、各気筒における初めての燃焼以前に限って、各気筒毎にポンプロスを低減させるので、ポンプロスの低減が各気筒の燃焼に影響を及ぼすことがなく、内燃機関全体として効率的に始動時回転負荷を減少させることが可能である。
【００１３】
従って、内燃機関がディーゼルエンジンの場合にも、燃焼気筒の圧縮比が低下することにより、着火性が悪化するなどの不具合が生じることもない。
【００１４】
そして、始動時回転負荷が減少することから、初期駆動力付与手段が電動のスタータモータである場合には、スタータモータの小型化及びバッテリー容量の低減をすることができ、結果としてコスト低減及び、内燃機関全体としての軽量化を図ることができる。
【００１５】
また、本発明においては、前記ポンプロス低減手段は、前記少なくとも一部の気筒の吸気弁及び排気弁を全閉状態または全開状態にすることを特徴とする。
【００１６】
すなわち、内燃機関の始動時に、少なくとも一部の気筒において初めて燃焼する以前には、吸気弁及び排気弁を全閉状態にすることによりポンプロスを低減させるものである。
【００１７】
この発明は、吸気弁及び排気弁を全閉することによって、密閉された気筒内での空気の弾性のみが残り、空気の吸排気に伴うポンプロスを概略ゼロにすることができる原理に基づいている。
【００１８】
このことにより、簡単な制御で、始動時の内燃機関全体の回転負荷を効率的に低減させることが可能となる。
【００１９】
また、当該内燃機関が、運転条件に応じて一部の気筒への燃料供給を遮断して休止させる減筒運転に対応している場合には、減筒運転を実施するための機構、制御をそのまま用いることができ、特別な機構や制御装置を必要とせず、低コストで、簡易な構成で、上記効果を得ることが可能である。
【００２０】
また、本発明においては、前記ポンプロス低減手段によるポンプロスの低減は、前記初期駆動力付与手段による駆動力の付与開始後、各気筒において初回の燃焼に係る吸気行程が開始されるまでの間行うことを特徴とする。
【００２１】
すなわち、各気筒が初回の燃焼に係る吸気行程が開始されるまでの期間に限って各気筒のポンプロスを低減することにより、各気筒のポンプロスを低減させることが燃焼に影響を及ぼす不具合をより確実に防止することができる。
【００２２】
また、本発明においては、前記各気筒は、始動当初に燃焼開始制御対象とされる第１の気筒群と始動当初に燃焼開始制御対象とされない第２の気筒群とを有し、前記ポンプロス低減手段は、前記第２の気筒群に属する気筒につきポンプロスを低減させることを特徴とする。
【００２３】
すなわち、内燃機関が有する複数の気筒の中で、始動当初に燃焼開始制御される気筒については、始動時に直ちに燃焼の準備のために吸気行程に入る場合もあるので、そのような気筒にはポンプロスを低減せず、始動当初に燃焼開始制御されない気筒に限ってポンプロスを低減することとしたものである。
【００２４】
このことにより、内燃機関における迅速な燃焼開始と、内燃機関全体としての始動時回転負荷の減少を両立させることが可能である。
【００２５】
また、本発明においては、複数の気筒を有する内燃機関の始動制御システムであって、前記内燃機関の始動時に該内燃機関に初期駆動力を付与する初期駆動力付与手段と、前記初期駆動力付与手段による初期駆動力の付与開始時から吸気弁及び排気弁の開閉動作が行われる弁稼動気筒群と、前記初期駆動力付与手段による初期駆動力の付与開始時から吸気弁及び排気弁が全閉状態とされる弁休止気筒群と、前記駆動力付与手段による駆動力の付与開始後の所定時期に前記弁稼動気筒群の中から該弁稼動気筒群の各気筒がその後に圧縮上死点に達する時期に基づいて始動当初に前記複数の気筒の中で最も早く燃焼開始制御される初期燃焼気筒を決定する初期燃焼気筒決定手段と、前記初期燃焼気筒決定手段により決定された前記初期燃焼気筒から所定の順番に従って前記複数の気筒毎に燃焼開始制御を行う燃焼順序制御手段と、前記初期燃焼気筒決定手段により前記初期燃焼気筒が決定された後であり前記燃焼順序制御手段により所定の順番に従って燃焼開始制御される前記弁休止気筒群の各気筒の初回燃焼の前である期間中に前記弁休止気筒群の各気筒の吸気弁及び排気弁の開閉動作を前記各気筒毎に開始させる吸排気弁始動手段と、を備えることを特徴とする。
【００２６】
すなわち、内燃機関の複数の気筒を、初期駆動力付与手段による始動開始時から吸気弁及び排気弁の開閉動作が行われる弁稼動気筒群と、初期駆動力付与手段による始動開始時から吸気弁及び排気弁が全閉状態とされる弁休止気筒群とに分け、最初に燃焼させる気筒を弁稼動気筒群の中から決定することにより、始動初期に内燃機関の複数の気筒のうち最も早く燃焼開始制御される気筒については、始動開始時より燃焼開始のための準備をしておき、複数の気筒のうち最も早く燃焼開始制御されない気筒については、始動開始時には、吸気弁及び排気弁を全閉状態にしておき、ポンプロスを低減させることができるものである。
【００２７】
ここで、初期駆動力付与手段による始動開始時から吸気弁及び排気弁の開閉動作が行われる弁稼動気筒群より、その中の各気筒がその後に圧縮上死点に達する時期に基づいて、最も早く燃焼開始制御される気筒を決定するようにしたことにより、弁稼動気筒群の各気筒のピストンの位置がどのような状態にある場合でも、圧縮上死点に最も近い気筒から燃焼を開始することができ、初期駆動力付与手段に長時間の駆動を必要とする可能性が少なく、初期駆動力付与手段への負担を減少させることができる。
【００２８】
また、それらの気筒とは別に、始動時に吸気弁及び排気弁を全閉状態にする弁休止気筒群を設けることにより、最初に燃焼させる可能性のない所望数の気筒についてはポンプロスを低減させるので、内燃機関全体としての回転負荷を効率的に減少させることができる。
【００２９】
また、初期燃焼気筒決定手段により最初に燃焼開始制御される気筒が決定された時点で燃焼動作制御手段により全ての気筒の燃焼順番が確定するので、弁休止気筒群の各気筒についても、それ以降、該各気筒の初回燃焼の前に吸気弁及び排気弁の開閉を開始し、各気筒の燃焼の準備に入ることとしたものである。
【００３０】
このことにより、前記弁休止気筒群の各気筒については、内燃機関全体の燃焼に影響を及ぼさない範囲で、最も長い時間ポンプロスの低減した状態を維持することが可能で、始動時の内燃機関全体の回転負荷を効率的に低減させることが可能である。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００３２】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明を適用する内燃機関１の概略構成を示す図である。図２は、本実施の形態に係る内燃機関１の気筒２１内部の概略構成を示す断面図である。図１において、内燃機関１は、４気筒の水冷式ディーゼルエンジンである。
【００３３】
この内燃機関１には初期駆動力付与手段としてのスタータモータ２０が備えられており、内燃機関１の始動はこのスタータモータ２０の回転駆動力を図示しないタイミングベルトによって、内燃機関１のクランク軸５６に伝えることにより開始される。
【００３４】
また、内燃機関１には、吸気枝管２が接続され、この吸気枝管２の各枝管が各気筒２１の燃焼室３０と吸気ポート２８を介して連通している。このように構成された吸気系では、エアクリーナボックス４に流入した新気がエアフィルタにて埃や塵を除去された後、吸気管３を経て吸気枝管２へ導かれ、吸気枝管２の各枝管を通って各気筒２１の燃焼室３０に分配される。
【００３５】
一方、内燃機関１には、排気枝管６が接続され、この排気枝管６の各枝管が各気筒２１の燃焼室３０と排気ポート２９を介して連通している。前記排気枝管６は、排気管７に接続され、前記排気管７の途中には排気浄化触媒８が設けられている。このように構成された排気系では、各気筒２１の燃焼室３０で燃焼された混合気が排気枝管６の各枝管を通って排気管７へ導かれ、排気浄化触媒８に流れ込む。
【００３６】
次に、内燃機関１には、気筒毎に１つの燃料噴射弁１０が取り付けられている。各燃料噴射弁１０は、その噴孔が各気筒２１の燃焼室３０に臨むよう取り付けられており、燃焼室３０内に直接燃料を噴射可能となっている。燃料噴射弁１０は、燃料分配管１１を介して蓄圧室（コモンレール）１２と連通しており、コモンレール１２は、燃料通路１３を介して図示しない燃料ポンプと連通している。
【００３７】
このように構成された燃料噴射系では、燃料ポンプから吐出された燃料がコモンレール１２にて所定圧まで蓄圧され、蓄圧された燃料が燃料分配管１１を介して燃料噴射弁１０に印加される。そして、燃料噴射弁１０が開弁されると、蓄圧された燃料が燃焼室３０内に噴射される。
【００３８】
また、内燃機関１には、機関制御用の電子制御ユニット（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）２２が併設されている。ＥＣＵ２２は、双方向性バスによって相互に接続された、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入力インタフェース回路、出力インタフェース回路等から構成され、前記入力インタフェース回路には各種のセンサが電気配線を介して接続されている。
【００３９】
尚、本実施の形態に係る内燃機関１の吸気弁６１及び排気弁６２はいわゆるハーフカムレス構造をとっている。
【００４０】
図２において、ハーフカムレス構造の気筒２１には、吸気弁６１及び排気弁６２がそれぞれ備え付けられている。吸気弁６１については、カム１５が回転してカム接触部１６に摺接し、当該カム接触部１６を上下動させることにより開閉弁動作が行われる。
【００４１】
上記した吸気弁６１の全閉動作時は、ＥＣＵ２２からの指令により、図示しない弁停止機構への油圧を制御することにより吸気弁６１を上昇させた状態で停止させる。
【００４２】
一方、排気弁６２には、排気弁６２を電磁力によって上下動させる電磁駆動部６３が連結されている。このような電磁駆動部６３を用いた場合には、ＥＣＵ２２からの指令によって、任意のタイミングで、排気弁６２を開閉することが可能であり、任意のリフト量だけ開弁することが可能である。
【００４３】
従って、排気弁６２の全閉動作時は、ＥＣＵ２２からの指令により、電磁駆動部６３の駆動信号を制御することにより、排気弁６２を上昇させて閉弁する。これらの吸気弁６１及び排気弁６２の制御方法自体は、公知の技術であるので詳細な説明は省略する。なお、ここで本実施の形態におけるポンプロス低減手段とはＥＣＵ２２、電磁駆動部６３、図示しない弁停止機構などを含んで構成される。
【００４４】
本実施の形態においては、図２に示したように、吸気弁６１はカム１５によって、開閉制御し、排気弁６２については電磁駆動部６３により開閉制御する例を示したが、吸気弁６１及び排気弁６２の両方が２個のカム１５の回転によって制御されてもよいし、吸気弁６１及び排気弁６２の両方が２個の電磁駆動部６３によって制御されてもよい。
【００４５】
次に、本実施の形態における気筒判別について説明する。クランク軸５６には、その外周に沿って複数の被検歯が形成されているクランク被検ロータ５１が装着されており、クランク被検ロータ５１の近傍には被検歯の通過を検出するクランクポジションセンサ５２が配置されている。このクランクポジションセンサ５２は、マグネットピックアップ（ＭＰＵ）式のセンサであり、被検歯の通過に伴ってクランク角信号を出力する。
【００４６】
本実施の形態では、被検歯は１０°クランクアングル（ＣＡ）間隔で形成されており、クランク軸５６が１０°ＣＡ回転する毎にクランク角信号が出力されるものとする。このクランク角信号によりピストン３１の位置を検知することができる。
【００４７】
一方、カム１５には、その外周の１カ所に被検片５４が形成されたカム被検ロータ５３が備えられており、カム被検ロータ５３の近傍には被検片５４の通過を検出するカムポジションセンサ５５が配置されている。このカムポジションセンサ５５は、ＭＰＵ式のセンサであり、被検片５４の通過に伴って気筒判別信号を出力する。
【００４８】
気筒判別信号は、特定気筒、例えば、＃１気筒２１ａが圧縮上死点前９０゜に位置する時期を示す信号であり、本実施の形態では、７２０°ＣＡ毎に出力されるものとする。カムポジションセンサ５５はＥＣＵ２２と電気配線で接続されており、ＥＣＵ２２は出力された気筒判別信号に基づいて特定気筒が圧縮上死点前９０゜を迎える時期を判別する。
【００４９】
次に、図３及び図４を参照して、本実施の形態における始動制御について説明する。図３は、本実施の形態における始動制御ルーチンを示すフローチャートである。このルーチンは、キーによる内燃機関１の始動時など、運転者の意思によって内燃機関１の始動要求がなされたときに実行される。
【００５０】
図３に示す始動制御ルーチンにおいて、ＥＣＵ２２は、まず、Ｓ３０１で、始動当初に燃焼開始制御対象とされない気筒群の吸気弁６１及び排気弁６２を閉弁し、いわゆる全閉状態とする。次にＳ３０２に進み、始動当初に燃焼開始制御対象とされる気筒群の吸気弁６１及び排気弁６２の開閉動作を開始する。
【００５１】
ここで、本実施の形態においては、内燃機関１の４つの気筒２１を始動当初に燃焼開始制御対象とされる気筒群と、始動当初に燃焼開始制御対象とされない気筒群とに予め分けている。具体的には、内燃機関１の４つの気筒２１のうち、＃２気筒２１ｂ及び＃３気筒２１ｃを始動当初の燃焼開始制御対象とし、＃１気筒２１ａ及び＃４気筒２１ｄは始動当初の燃焼開始制御対象としていない。従ってＳ３０１では、＃１気筒２１ａ及び＃４気筒２１ｄの吸気弁６１及び排気弁６２を全閉状態とし、Ｓ３０２では、＃２気筒２１ｂ及び＃３気筒２１ｃについてのみ吸気弁６１及び排気弁６２の開閉動作を開始する。
【００５２】
次に、Ｓ３０３において初期駆動力付与手段としてのスタータモータ２０を回転させる。ここで、最初に燃焼開始制御される気筒２１が燃焼を開始した後、内燃機関１が安定して回転を継続するまでの間、クランク軸５６をスタータモータ２０の駆動力で回転させる。次に、Ｓ３０４において気筒判別が行われる。気筒判別とは前述のように内燃機関１のどの気筒２１が圧縮上死点前９０゜にいるのかを判別する行程である。
【００５３】
次に、Ｓ３０５に進み、前の処理で、圧縮上死点前９０゜にいるのが＃１気筒２１ａであれば、Ｓ３０６に進み＃３気筒２１ｃに対して燃焼開始制御が開始される。ここで＃３気筒２１ｃに対してのみ燃焼開始制御が開始される理由については後述する。
【００５４】
この燃焼開始制御は、ＥＣＵ２２内のＲＯＭに記憶されたプログラムによって行われ、各気筒２１の燃料噴射量や詳細な燃料噴射時期が定められ、圧縮上死点付近の所定時期に所定量の燃料が噴射される。この制御は公知のものであるので詳細な説明は省略する。なお、本実施の形態では、気筒燃焼の順番は、＃３、＃４、＃２、＃１のように設定されている。
【００５５】
次に、Ｓ３０７に進み、＃３気筒２１ｃの後に燃焼する＃４気筒２１ｄについて、Ｓ３０６において実施したと同様燃焼開始制御が行われる。そしてＳ３０８においては、直後の吸気行程より＃４気筒２１ｄの吸気弁６１及び排気弁６２の開閉動作が開始される。すなわち、＃４気筒２１ｄについてはこの吸気行程より、吸気弁６１及び排気弁６２の全閉状態が解除されたことになる。
【００５６】
そしてＳ３０９に進み、次に燃焼する＃２気筒２１ｂについて燃焼開始制御が行われる。その後、Ｓ３１０において、＃１気筒２１ａにも燃焼開始制御が行われ、次にＳ３１１で、直後の吸気行程から、＃１気筒２１ａの吸気弁６１及び排気弁６２の開閉動作が開始され、＃１気筒２１ａの吸気弁６１及び排気弁６２の全閉状態が解除される。
【００５７】
ここで、４つの気筒２１の燃焼開始制御と、吸気弁６１及び排気弁６２の開閉動作が開始し、内燃機関１が安定して作動したことになるので、最後にＳ３１２でスタータモータ２０を停止して本ルーチンを抜ける。一方、Ｓ３０４において、判別気筒が＃４気筒２１ｄであると判別された場合には、Ｓ３１３に進み＃２気筒２１ｂに対して燃焼開始制御が実施される。
【００５８】
次に、Ｓ３１４に進み、＃２気筒２１ｂの後に燃焼する＃１気筒２１ａについて、Ｓ３１３において実施したと同様燃焼開始制御が行われる。そしてＳ３１５において、直後の吸気行程より＃１気筒２１ａの吸気弁６１及び排気弁６２の開閉動作が開始され、全閉状態が解除される。そしてＳ３１６に進み、次に燃焼する＃３気筒２１ｃについて燃焼開始制御が行われる。
【００５９】
その後、Ｓ３１７において、＃４気筒２１ｄにも燃焼開始制御が行われ、次にＳ３１８で、直後の吸気行程から、＃４気筒２１ｄの吸気弁６１及び排気弁６２の開閉動作が開始され、全閉状態が解除される。最後にＳ３１２でスタータモータ２０を停止して本ルーチンを抜ける。
【００６０】
なお、本実施の形態における初期燃焼気筒決定手段とは前述の気筒判別に必要なクランクポジションセンサ５２、カムポジションセンサ５５、ＥＣＵ２２などを含んで構成される。また、燃焼順序制御手段は、上記した順番で各気筒を燃焼させる情報や、燃焼開始制御するプログラムを記憶したＲＯＭを有するＥＣＵ２２を含んで構成される。また、本実施の形態における吸排気弁始動手段は、本ルーチンを記憶したＲＯＭを有するＥＣＵ２２を含んで構成される。
【００６１】
次に図４を用いて、始動制御ルーチンによる動作を詳細に説明する。図４は、内燃機関１に備わった＃１気筒２１ａから＃４気筒２１ｄまでについての、始動開始直後の行程を表したタイムチャートである。これらの気筒は夫々吸気、圧縮、膨張、排気の４つの行程を異なった位相で実行する。
【００６２】
本実施の形態では前述のように、＃２気筒２１ｂまたは＃３気筒２１ｃのどちらかに始動当初に燃焼開始制御が行われるように設定されている。従って、＃２気筒２１ｂ及び＃３気筒２１ｃは、始動時より吸気弁６１及び排気弁６２の開閉を開始する。
【００６３】
これは、上記の２つの気筒２１については、始動時より吸気弁６１及び排気弁６２の開閉を開始しないと、最初の燃焼動作に間に合わなくなるからである。具体的な動作としては、ＥＣＵ２２からの指令により、吸気弁６１については図示しない弁停止機構への油圧を制御して吸気弁６１の上下動を可能とし、排気弁６２については、電磁駆動部６３への通電を制御して排気弁６２の上下動を開始する。
【００６４】
なお、この時点では、＃１気筒２１ａと＃４気筒２１ｄの吸気弁６１及び排気弁６２は全閉状態になっている。
【００６５】
次に、初期駆動力付与手段であるスタータモータ２０が回転を開始し、スタータモータ２０の回転動作を図示しないタイミングベルトによってクランク軸５６に伝えることによりクランク軸５６が回転を開始する。また、それに伴い、各気筒２１のピストン３１も上下動を開始する。
【００６６】
次に図４に示す一点鎖線に相当する時点で気筒判別が行われるが、この気筒判別は、前述のように＃１気筒２１ａまたは＃４気筒２１ｄが圧縮上死点に達する９０゜手前のタイミングで行われるよう設定されている。
【００６７】
このタイミングは、クランクポジションセンサ５２からの所定のクランク角信号をＥＣＵ２２が検知することにより検出され、そのときのカムポジションセンサ５５からの気筒判別信号が出力されていれば＃１気筒２１ａが、圧縮上死点前９０゜の位置にあり、カムポジションセンサ５５からの気筒判別信号が出力されていなければ、＃４気筒２１ｄが圧縮上死点前９０゜であると判断される。
【００６８】
図４では、上記気筒判別において＃１気筒２１ａが圧縮上死点前９０゜と判別された場合について説明する。上記気筒判別がされた後、前述のようにまず＃３気筒２１ｃについて燃焼開始制御が行われる。
【００６９】
これは、気筒判別結果が＃１気筒２１ａであった場合には、＃２気筒２１ｂよりも＃３気筒２１ｃの方が先に圧縮上死点に到達するので、＃３気筒２１ｃに最初に燃焼開始制御を行うことによって、最も早期に内燃機関１としての燃焼を開始し、スタータモータ２０への負担を減少させるためのものである。
【００７０】
その後、＃４気筒２１ｄが＃１気筒２１ａよりも先に燃焼することになるので、＃４気筒２１ｄについて燃焼開始制御が行われ、その直後の吸気行程より吸気弁６１及び排気弁６２の開閉を開始する。このことにより、＃４気筒２１ｄについての吸気弁６１及び排気弁６２の全閉状態は解除される。ここで、気筒判別タイミング直後の、＃１気筒２１ａの圧縮上死点において燃焼が行われないのは、時間的に燃焼の準備が間に合わないからである。
【００７１】
そして、＃４気筒２１ｄの次に燃焼する＃２気筒２１ｂについて燃焼開始制御が行われた後、最後に燃焼を開始すべき＃１気筒２１ａについて燃焼開始制御が行われる。その直後に＃１気筒２１ａが吸気行程を迎えると略同時に＃４気筒２１ｄが燃焼する。この時に、＃１気筒２１ａの吸気弁６１及び排気弁６２の開閉を開始し、＃１気筒２１ａの吸気弁６１及び排気弁６２の全閉状態を解除する。その後、内燃機関１は、前述の順番で燃焼を繰り返すことになる。
【００７２】
本実施の形態によれば、始動当初に燃焼開始制御が行われないように設定されている＃１気筒２１ａ及び＃４気筒２１ｄについてはスタータモータ２０による内燃機関１の始動時には、吸気弁６１及び排気弁６２は全閉状態にしており、気筒判別の後のそれらの気筒２１の初回の燃焼に係る吸気行程まで全閉状態を継続するので、吸気ポート２８及び排気ポート２９からの空気の吸排に伴うポンプロスが生じず、内燃機関１全体としてのポンプロスは低減する。
【００７３】
その結果、スタータモータ２０の小型化、スタータモータ２０を駆動するためのバッテリー容量の低減を図ることができ、コスト及び重量の低減を図ることができる。
【００７４】
また、始動当初に燃焼開始制御が行われるように設定された＃２気筒２１ｂ及び＃３気筒２１ｃについては、吸気弁６１及び排気弁６２は内燃機関１の始動時より開閉動作をしているので、初回燃焼時には、気筒内は通常運転時と同様の圧力状態となり、デコンプ機構によって燃焼する気筒の圧縮比を下げた場合のように、ポンプロスの低減が燃焼する気筒における燃焼状態に影響を及ぼすことがない。特にディーゼルエンジンにおいては圧縮比の低下により着火性が悪化するなどの不具合がない。
【００７５】
また、本実施の形態においては、内燃機関１が、従来から燃費向上のため、運転条件に応じて一部の気筒への燃料供給を遮断して休止させる減筒運転に対応している場合には、減筒運転を実施するための機構、制御をそのまま用いることができ、特別な機構や制御装置を必要とせず、低コストで、簡易な構成で、上記効果を得ることが可能である。
【００７６】
なお、本実施の形態においては、運転者によるキー操作によって内燃機関１が始動する場合を取り上げたが、いわゆるエコラン制御により内燃機関１が自動停止した後に再始動する場合にも適用することができる。特にこの場合には、内燃機関１が始動する場合に燃焼していない気筒２１から低温の空気のみが排出される虞がなく、排気浄化触媒８の触媒床温を低下させるといった不具合も生じない。
【００７７】
また、本実施の形態においては、４気筒のディーゼル・エンジンに対して実施したが、６気筒エンジンなど、他の気筒数のエンジンにも適用は可能で、ガソリンエンジンにも適用可能であることはもちろんである。さらには、エンジンと電動モータとによって駆動可能なハイブリッド車両にも適用可能であり、その場合には、初期駆動力付与手段として、ハイブリッド車両においてモータ及び発電機として機能するモータ・ジュネレータを用いてもよい。
【００７８】
（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態について説明する。ここでは、前述の第１の実施の形態と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略するものとする。その他の構成および作用については第１の実施の形態と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００７９】
本実施の形態においては、前記した最初に燃焼するよう設定されていない気筒２１におけるポンプロス低減を別の方法で行う例について説明する。
【００８０】
本実施の形態では、図３の始動制御ルーチンのＳ３０１において、始動当初に燃焼開始制御が行われるよう設定されていない気筒２１における吸気弁６１及び排気弁６２を全開にする。具体的な動作としては、ＥＣＵ２２からの指令により、吸気弁６１については図示しない弁停止機構への油圧を制御して吸気弁６１を最大限下降した状態で固定する。排気弁６２については、電磁駆動部６３への通電を制御し、排気弁６２を最大限下降した状態でする。その他の制御については、第１の実施の形態と同様に行う。
【００８１】
本実施の形態によれば、燃料噴射及び燃焼が行われていない気筒において、空気の吸排は行われるが、吸気ポート２８及び排気ポート２９における空気の流路面積が最大となるため、通常の開閉動作をする場合に比較すると大幅にポンプロスを低減させることができる。
【００８２】
その結果、第１の実施の形態と同様スタータモータ２０の小型化、スタータモータ２０を駆動するためのバッテリー容量の低減を図ることができ、コスト及び重量の低減を図ることができる。
【００８３】
また、始動当初に燃焼開始制御が行われるよう設定された＃２気筒２１ｂ及び＃３気筒２１ｃについては、ポンプロスの低減が、燃焼する気筒における燃焼状態に影響を及ぼすことがなく、特にディーゼルエンジンにおいては圧縮比の低下により着火性が悪化するなどの不具合がないことも第１の実施の形態と同様である。
【００８４】
また、内燃機関１が減筒運転に対応している場合には、第１の実施の形態と同様、減筒運転の実施のための機構、制御をそのまま用いることができ、低コストで、簡易な構成で、上記効果を得ることが可能である。
【００８５】
なお、本実施の形態は、いわゆるエコラン制御により内燃機関１が自動停止した後に再始動する場合にも適用することができる。また、６気筒エンジンなど、他の気筒数のエンジンや、ガソリンエンジンにも適用可能である。
【００８６】
さらには、エンジンと電動モータとによって駆動可能なハイブリッド車両にも適用可能であり、その場合には、初期駆動力付与手段として、ハイブリッド車両においてモータ及び発電機として機能するモータ・ジュネレータを用いてもよい。
【００８７】
【発明の効果】
上述のように本発明にあっては、複数の気筒を有する内燃機関において、初期駆動力付与手段によって内燃機関が始動された時に、少なくともその一部の気筒について、各気筒の初回の燃焼以前には各気筒毎にポンプロスを低減させるので、ポンプロスの低減が各気筒の燃焼に影響を及ぼすことがなく、内燃機関全体として効率的に始動時回転負荷を減少させることが可能である。
【００８８】
従って、内燃機関がディーゼルエンジンの場合にも、燃焼気筒の圧縮比が低下することにより、着火性が悪化するなどの不具合が生じることもない。
【００８９】
そして、始動時回転負荷が減少することから、初期駆動力付与手段が電動のスタータモータである場合は、スタータモータの小型化及びバッテリー容量の低減をすることができ、結果としてコスト低減及び、内燃機関全体としての軽量化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明を適用する内燃機関の概略構成を示す図である。
【図２】図２は、本発明における第１の実施の形態に係る内燃機関の気筒内部の概略構成を示す断面図である。
【図３】図３は、本発明における第１の実施の形態に係る始動制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図４】図４は、本発明における第１の実施の形態に係る内燃機関に備わった４つの気筒についての、始動開始直後の行程を表したタイムチャートである。
【符号の説明】
１…内燃機関
１０…燃料噴射弁
１５…カム
２０…スタータモータ（初期駆動力付与手段）
２１…気筒
２２…ＥＣＵ
２８…吸気ポート
２９…排気ポート
５１…クランク被検ロータ
５２…クランクポジションセンサ
５３…カム被検ロータ
５４…被検片
５５…カムポジションセンサ
５６…クランク軸
６１…吸気弁
６２…排気弁
【図１】
2004278382.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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