(57)【要約】【課題】  構成の大型化を招くことなく、エンジン始動時の排気エミッションを低減することを課題とする。【解決手段】  エンジン２の始動が開始された後気筒判別が終了するまでの間、排気弁２３の開弁を停止して閉弁状態に保持し、排気弁２３が閉弁状態で、かつクランク角が圧縮上死点または排気上死点を含む所定の範囲にあるときに、吸気弁２２を開弁して、シリンダー内の圧縮空気を吸気ポート２４に導入し、燃料が吸気ポート２４内に噴射される前に導入された圧縮空気で吸気ポート２４内を加熱昇温して構成される。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気ポートに噴射された燃料をシリンダー内に導入制御する吸気弁と、前記シリンダー内の燃焼ガスを排気制御する排気弁との開閉タイミングを独立して任意に制御する内燃機関の動弁制御システムにおいて、
前記内燃機関の始動が開始された後所定期間の間、前記排気弁の開弁を停止して前記排気弁を閉弁状態に保持する排気弁開閉制御手段と、
前記内燃機関の始動が開始された後前記所定期間の間、前記排気弁が閉弁状態で、かつクランク角が圧縮上死点または排気上死点を含む所定の範囲にあるときに、前記吸気弁を開弁して、前記シリンダー内の圧縮空気を前記吸気ポートに導入する吸気弁開閉制御手段と
を有することを特徴とする内燃機関の動弁制御システム。
【請求項２】
前記所定期間は、前記内燃機関が始動された後気筒判別処理が終了するまでの期間である
ことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の動弁制御システム。
【請求項３】
前記排気弁が閉弁状態で、かつ前記吸気弁が開弁されているときに、前記吸気ポートに前記内燃機関の始動後初回の燃料噴射を行う
ことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の動弁制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の始動時における排気エミッションを改善した内燃機関の動弁制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の技術としては、例えば以下に示す文献に記載されたものが知られている（特許文献１参照）。この文献に記載された技術では、燃料を噴射供給するインジェクタにアシストエアを供給する手法が採用されている。このアシストエアを供給する構成は、内燃機関の排気通路の周囲を覆うように設けた収集体内の大気に開口して冷機時アシストエア導入路が設けられ、この冷機時アシストエア導入路を介して排気通路周囲の排気熱により加熱された大気を冷機時アシストエアとしてインジェクタに供給している。これにより、燃料を微粒化すると同時に加熱するため、燃料の気化が促進され、ＨＣやＣＯの発生を抑制するようにしている。
【特許文献１】特開平１０−７７９３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
冷機時における内燃機関の上記始動手法においては、加熱された大気のアシストエアをインジェクタに供給する供給路が必要になっていた。このため、エンジンのレイアウト設計に制約が加わったり、構成が大型化してしまうといった不具合を招いていた。
【０００４】
そこで、本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、構成の大型化を招くことなく、エンジン始動時の排気エミッションを低減した内燃機関の動弁制御システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、吸気ポートに噴射された燃料をシリンダー内に導入制御する吸気弁と、前記シリンダー内の燃焼ガスを排気制御する排気弁との開閉タイミングを独立して任意に制御する内燃機関の動弁制御システムにおいて、前記内燃機関の始動が開始された後所定期間の間、前記排気弁の開弁を停止して前記排気弁を閉弁状態に保持する排気弁開閉制御手段と、前記内燃機関の始動が開始された後前記所定期間の間、前記排気弁が閉弁状態で、かつクランク角が圧縮上死点または排気上死点を含む所定の範囲にあるときに、前記吸気弁を開弁して、前記シリンダー内の圧縮空気を前記吸気ポートに導入する吸気弁開閉制御手段とを有することを特徴とする。
【０００６】
上記特徴の請求項１記載の発明によれば、燃料が噴射される前に吸気ポートを加熱昇温することが可能となり、噴霧燃料の気化が促進され、エンジン始動時の排気エミッションを低減することができる。
【０００７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記所定期間は、前記内燃機関が始動された後気筒判別処理が終了するまでの期間であることを特徴とする。
【０００８】
上記特徴の請求項２記載の発明は、吸気ポートが加熱昇温された状態で燃料を噴射することが可能となる。
【０００９】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記排気弁が閉弁状態で、かつ前記吸気弁が開弁されているときに、前記吸気ポートに前記内燃機関の始動後初回の燃料噴射を行うことを特徴とする。
【００１０】
上記特徴の請求項３記載の発明は、初回の噴霧燃料をシリンダー内から噴き戻ってきた圧縮空気に衝突させることが可能となり、噴霧燃料の微粒化を促進することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を用いて本発明を実施するための最良の実施例を説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１は本発明の実施例１に係る内燃機関の動弁制御システムの構成を示す図である。図１に示す実施例１のシステムは、エンジンＥＣＵ（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｕｎｉｔ）１を備えて構成され、このエンジンＥＣＵ１によりエンジン２の動作が制御される。
【００１３】
エンジン２には、各気筒２０に点火プラグ２１ならびに吸気弁２２と排気弁２３が設けられ、両弁はリニアソレノイド等で得られる電磁力で開閉制御される電磁駆動弁で構成されている。吸気弁２２は、吸気ポート２４と気筒２０の燃焼室との間を開閉制御し、吸気ポート２４には、吸気弁２２近傍に燃焼室に指向させて燃料を噴射するインジェクタ２５が設けられいる。また、吸気ポート２４には、吸気弁２２の近傍に吸気ポート２４内の温度を検出するポート温度センサ２６が設けられている。エンジン２には、クランクシャフトにクランクシャフトの角度を検出するクランク角センサ２７が設けられいる。
【００１４】
エンジンＥＣＵ１は、エンジン２の運転を制御する制御中枢として機能し、プログラムに基づいて各種動作処理を制御するコンピュータに必要な、ＣＰＵ、記憶装置、入出力装置等の資源を備えた例えばマイクロコンピュータ等により実現される。エンジンＥＣＵ１は、イグニッションスイッチ３から与えられるエンジン２のスタート信号に基づいて、エンジン２の動作制御を開始し、ポート温度センサ２６、クランク角センサ２７から出力されるセンサ信号、ならびにエンジン２の回転数を検出するセンサや、スロットルバルブの開度を検出するセンサを含むエンジン２の運転に最低必要な各センサ（図示せず）からの信号を読み込み、読み込んだ信号ならびに予め内部に保有する制御ロジック（プログラム）に基づいて、エンジン２の点火プラグ２１、吸気弁２２、排気弁２３、インジェクタ２５、ならびにエンジン２の運転に必要な各構成要素に指令を送り、以下に説明する実施例１〜４の特徴的なエンジン始動時の動作を含む、エンジン２の運転動作に必要なすべての動作を統括管理して制御する。
【００１５】
エンジンＥＣＵ１は、吸気弁２２の電磁駆動弁に吸気弁駆動制御信号を与え、この吸気弁駆動制御信号により吸気弁２２の開閉タイミングを制御する。エンジンＥＣＵ１は、排気弁２３の電磁駆動弁に排気弁駆動制御信号を与え、この排気弁駆動制御信号により排気弁２３の開閉タイミングを制御する。すなわち、エンジン２は、エンジンＥＣＵ１ならびにエンジン２が備えたバルブタイミング可変機構により排気弁２３の開閉タイミングが制御される。エンジンＥＣＵ１は、点火プラグ２１に点火制御信号を与え、この点火制御信号により点火プラグ２１の点火を制御する。エンジンＥＣＵ１は、インジェクタ２５に燃料噴射制御信号を与え、この燃料噴射制御信号によりインジェクタ２５の燃料噴射タイミングを制御する。
【００１６】
エンジンＥＣＵ１は、ポート温度センサ２６で得られたポート温度信号を入力し、このポート温度信号に基づいて吸気ポート２４の温度を検出する。エンジンＥＣＵ１は、クランク角センサ２７で得られたクランク角信号を入力し、このクランク角信号に基づいて各気筒２０の気筒判別処理を行う。
【００１７】
このようなエンジンＥＣＵ１において、図２のフローチャートに示す手順にしたがってエンジン２の始動動作を制御する。図２において、先ずイグニッションスイッチ３からスタート信号がエンジンＥＣＵ１に与えられると、エンジン２はクランキングを開始する（ステップＳ２１）。これと同時に、排気弁駆動制御信号により排気弁２３の開弁が禁止されて停止し、排気弁２３が閉弁状態に保持される（ステップＳ２２）。
【００１８】
一方、排気弁２３が閉弁状態にある期間、クランク角センサ２７で得られたクランク角信号に基づいて検出されたクランク角が圧縮上死点または排気上死点を含む所定範囲にあるときに、吸気弁駆動制御信号に基づいて吸気弁２２は開弁状態となるように開閉制御される。
【００１９】
引き続いて、クランク角センサ２７で得られたクランク角に基づいて、各気筒２０の気筒判別処理が行われる（ステップＳ２３）。この気筒判別処理が終了すると、排気弁２３の開弁禁止が解除されて、排気弁２３を通常の開閉駆動制御に戻す（ステップＳ２４）。その後、所定のタイミングでインジェクタ２５で燃料を噴射した後、点火プラグ２１に点火して燃焼を開始する（ステップＳ２５）。
【００２０】
このように、エンジンの始動時の所定期間の間、すなわち気筒判別が終了するまでのクランキング期間の間、排気弁２３の開弁を停止して排気弁２３を閉弁状態に保持し、これに連動してシリンダー内で空気が圧縮されたときに吸気弁２２を開弁制御することで、クランキング期間にシリンダー内で圧縮された空気は、排気弁２３を介して排気されず、開弁された吸気弁２２を介して吸気ポート２４に導入される。これにより、圧縮によって加熱された高温の空気で吸気ポート２４内が昇温され、図３のタイミングチャートに示すように、排気弁２３の開弁を禁止しない従来に比べて、気筒判別時の吸気ポート２４内の温度を上昇させることが可能となる。この結果、吸気ポート２４内の温度が高くなった状態で燃料を噴射することが可能となり、噴射される燃料の気化を促進することができる。また、吸気ポートの壁面の温度も高めされるので、吸気ポート壁面を流れる燃料の壁流を低減することが可能となる。これらにより、エンジン始動時、特に低温始動時のＨＣの排出量を削減することができる。
【００２１】
また、噴霧燃料を十分に気化させることが可能になるので、エンジン２の始動性、特に低温時の始動性を向上させることができる。
【実施例２】
【００２２】
次に、この発明の実施例２について説明する。先の実施例１では、気筒判別後の初回の燃料噴射のときには排気弁２３は通常運転の開閉制御に戻しているが、この実施例２の特徴とするところは、図４のタイミングチャートに示すように、気筒判別後の初回の燃料噴射時には、気筒判別前のクランキング期間と同様に引き続いて排気弁２３を閉弁状態に保持していることにあり、他は先の実施例１と同様である。
【００２３】
このような制御手法を採用することで、初回の燃料噴射時には、排気弁２３が閉弁しているため、クランキング期間の圧縮空気は排気されずに開弁された吸気弁２２を介して吸気ポート２４に導入される。これにより、初回の噴射燃料は吸気ポート２４に噴き戻ってきた圧縮空気と衝突し、噴霧された燃料の微粒化を促進することができる。
【００２４】
このように、上記実施例２では、先の実施例１に比べてより一層噴霧燃料の気化が促進され、先の実施例１と同様の効果を得ることができる。
【実施例３】
【００２５】
次に、エンジン２の始動動作の制御手順を示す図５のフローチャートを参照して、この発明の実施例３について説明する。この実施例３の特徴とするところは、エンジン２を始動する際の電源となるバッテリ（図示せず）の電圧（充電量）と、吸気ポート２４内の温度に基づいて、先の実施例１と同様な制御手順を実施するようにしたことにあり、他は先の実施例１と同様である。
【００２６】
図５において、先ずイグニッションスイッチ３からスタート信号がエンジンＥＣＵ１に与えられると、エンジン２はクランキングを開始する（ステップＳ５１）。これと同時に、排気弁駆動制御信号により排気弁２３の開弁が禁止され、排気弁２３が閉弁状態に保持される（ステップＳ５２）。
【００２７】
一方、排気弁２３が閉弁状態にある期間、クランク角センサ２７で得られたクランク角信号に基づいて検出されたクランク角が圧縮上死点または排気上死点を含む所定範囲にあるときに、吸気弁駆動制御信号に基づいて吸気弁２２は開弁状態となるように開閉制御される。
【００２８】
その後、クランク角センサ２７で得られたクランク角に基づいて、各気筒２０の気筒判別処理が行われる（ステップＳ５３）。この気筒判別処理が終了すると、バッテリ電圧が予め設定された所定の電圧Ｘ（ｖ）以上であるか否かがエンジンＥＣＵ１で判別される（ステップＳ５４）。ここで、所定の電圧Ｘ（ｖ）は、通常時のバッテリ電圧の例えば９０％程度の電圧に設定される。判別の結果、バッテリ電圧が所定の電圧Ｘ以上でない場合は、後述するステップＳ５６の処理を実行する一方、所定の電圧Ｘ以上である場合には、続いてポート温度センサ２６で得られたポート温度信号に基づいて検出された吸気ポート２４内のポート温度が、予め設定された所定の温度Ｙ（℃）以上であるか否かを判別する（ステップＳ５５）。ここで、所定の温度Ｙ（℃）は、例えば燃料の気化が始まる３５℃程度〜４０℃程度に設定される。
【００２９】
判別の結果、ポート温度が所定の温度Ｙ以上でない場合は、燃料を噴射しても噴霧燃料の気化が促進されないと判断して、先のステップＳ５２に戻る一方、所定の温度Ｙ以上である場合には、排気弁２３の開弁禁止が解除されて、排気弁２３を通常の開閉駆動制御に戻す（ステップＳ５６）。その後、所定のタイミングでインジェクタ２５で燃料を噴射した後、点火プラグ２１に点火して燃焼を開始する（ステップＳ５７）。
【００３０】
この実施例３では、図６のタイミングチャートに示すように、バッテリの充電量が十分で、かつ吸気ポート２４内の温度が燃料の気化が促進される温度に達したことを判別した後、燃料を噴射するようにしたので、吸気ポート２４を昇温加熱する動作を行うことでバッテリの充電量が不足するといった不具合を招くことなく、吸気ポート２４内で噴霧燃料の気化を確実に促進することが可能となり、先の実施例１に比べてより一層排気エミッションの低減ならびに始動性を向上することができる。
【００３１】
なお、吸気ポート２４内の温度は吸気ポート２４に設置したポート温度センサ２６で検出するようにしたが、エンジン２の冷却水の温度、もしくはエンジンオイルの温度を検出し、検出した温度に基づいて吸気ポート２４内の温度を推定するようにしてもよい。
【実施例４】
【００３２】
次に、この発明の実施例４について説明する。この実施例４の特徴とするところは、先の実施例２と実施例３とを組み合わせて実施したことを特徴とし、他は先の実施例１と同様である。すなわち、図７のタイミングチャートに示すように、吸気ポート２４内の温度が所定の温度Ｙ（℃）以上になったときに、排気弁２３を閉弁状態で初回の燃料噴射を行うようにしている。
【００３３】
このような実施例４においては、先の実施例２ならびに実施例３で得られる効果を得ることができる。
【００３４】
さらに、上記実施例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または３に記載の内燃機関の動弁制御システムにおいて、
前記吸気ポート内の温度を検出または推定する温度判別手段を備え、
前記温度判別手段で検出または推定された吸気ポート内の温度が所定温度以上になった後、前記吸気ポートに燃料を噴射する
ことを特徴とする内燃機関の動弁制御システム。
【００３５】
上記（イ）項に記載の構成によれば、噴霧燃料を十分に気化できる状態で燃料を噴射することが可能となり、排気エミッションの低減に加えて、エンジンの始動性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施例１に係る内燃機関の動弁制御システムの構成を示す図である。
【図２】本発明の実施例１に係る処理動作の手順を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施例１に係るタイミングチャートである。
【図４】本発明の実施例２に係るタイミングチャートである。
【図５】本発明の実施例３に係る処理動作の手順を示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施例３に係るタイミングチャートである。
【図７】本発明の実施例４に係るタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００３７】
１…エンジンＥＣＵ
２…エンジン
３…イグニッションスイッチ
２０…気筒
２１…点火プラグ
２２…吸気弁
２３…排気弁
２４…吸気ポート
２５…インジェクタ
２６…ポート温度センサ
２７…クランク角センサ
【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】
2007016710.tif 000007
【図６】
2007016710.tif 000008
【図７】
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