(57)【要約】【課題】低温環境下においても始動性を効果的に向上することができる内燃機関の始動補助装置を提供する。【解決手段】排気バルブＥＶの開閉時期を任意に調整可能な可変動弁機構３０を備えた圧縮着火式内燃機関に備えられる内燃機関の始動補助装置であって、内燃機関１０の始動時に、可変動弁機構３０により排気バルブＥＶの開弁開始時期を進角させると共に、吸気行程時に排気バルブＥＶを開弁させる始動補助制御を行う始動補助制御部２を備えたものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気バルブの開閉時期を任意に調整可能な可変動弁機構を備えた圧縮着火式内燃機関に備えられる内燃機関の始動補助装置であって、
前記内燃機関の始動時に、前記可変動弁機構により前記排気バルブの開弁開始時期を進角させると共に、吸気行程時に前記排気バルブを開弁させる始動補助制御を行う始動補助制御部を備えた
ことを特徴とする内燃機関の始動補助装置。
【請求項２】
前記始動補助制御部は、エンジン冷却水の温度または外気温が予め設定した閾値以下であるときのみ、前記始動補助制御を行うように構成される
請求項１記載の内燃機関の始動補助装置。
【請求項３】
前記始動補助制御部は、前記始動補助制御を行う際に、前記排気バルブの開弁開始時期を進角させ、開弁終了時期を進角させない
請求項１または２記載の内燃機関の始動補助装置。
【請求項４】
前記始動補助制御部は、前記始動補助制御を行う際に、前記排気バルブの開弁開始時期と開弁終了時期とを共に進角させるように構成される
請求項１または２記載の内燃機関の始動補助装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の始動補助装置に関し、特に、低温始動時の始動補助に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧縮着火式の内燃機関であるディーゼルエンジンにおいては、低圧縮比化を図ることによって、最高筒内圧の低減や排ガス中の有害物質であるＮＯｘ（窒素酸化物）の発生を抑制することが可能である。一方、低圧縮比化に伴い圧縮端温度が下がるため、特に低温始動時は燃焼室内に噴射した燃料が着火しにくくなり、始動性を悪化させる課題がある。低温環境下においては、吸入空気やエンジン自体の温度が低いこと、さらに低圧縮比化によって燃焼室内が圧縮行程で十分に昇温できないことが始動性悪化の要因と考えられる。
【０００３】
このような始動性の悪化を改善する技術として、例えば特許文献１には、冷間始動時に電動過給機を駆動させて燃焼室内の温度を上昇させることで、燃料の着火性を向上させることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１８８４８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、外気温度が氷点下（例えば、−２０℃以下等）となる極寒環境下では、電動過給機による過給のみでは燃焼室を十分に昇温することができず、確実な始動を担保できない可能性がある。また、近年、グロープラグの高温化によって着火性の向上が図られているが、低温環境下においては、バッテリの内部抵抗が大きくなり、グロープラグに十分な電力を供給することができず、始動を確実に成功できない可能性もある。
【０００６】
本発明の目的は、低温環境下においても始動性を効果的に向上することができる内燃機関の始動補助装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、排気バルブの開閉時期を任意に調整可能な可変動弁機構を備えた圧縮着火式内燃機関に備えられる内燃機関の始動補助装置であって、前記内燃機関の始動時に、前記可変動弁機構により前記排気バルブの開弁開始時期を進角させると共に、吸気行程時に前記排気バルブを開弁させる始動補助制御を行う始動補助制御部を備えた内燃機関の始動補助装置である。
【０００８】
前記始動補助制御部は、エンジン冷却水の温度または外気温が予め設定した閾値以下であるときのみ、前記始動補助制御を行うように構成されてもよい。
【０００９】
前記始動補助制御部は、前記始動補助制御を行う際に、前記排気バルブの開弁開始時期を進角させ、開弁終了時期を進角させないように構成されてもよい。
【００１０】
前記始動補助制御部は、前記始動補助制御を行う際に、前記排気バルブの開弁開始時期と開弁終了時期とを共に進角させるように構成されてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の内燃機関の始動補助装置によれば、低温環境下においても始動性を効果的に向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る内燃機関の始動補助装置を備えたディーゼルエンジンの吸排気系の一例を示す概略構成図である。
【図２】本発明において、クランク角に対する排気バルブと吸気バルブのバルブリフト量の関係の一例を示すグラフ図である。
【図３】本発明において、クランク角に対する排気バルブと吸気バルブのバルブリフト量の関係の一例を示すグラフ図である。
【図４】図１の内燃機関の始動補助装置の制御内容を説明するフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を添付図面にしたがって説明する。
【００１４】
図１は、本実施形態に係る内燃機関の始動補助装置を備えたディーゼルエンジン（以下、単にエンジンとう）の吸排気系の一例を示す概略構成図である。図１中において、符号ＣＢはシリンダブロック、符号ＣＨはシリンダヘッド、符号ＩＪはインジェクタ、符号ＩＶは吸気バルブ、符号ＥＶは排気バルブをそれぞれ示している。
【００１５】
エンジン１０の吸気マニホールド１０Ａには、燃焼室内に吸気を導入する吸気通路１１が接続されている。この吸気通路１１には、吸気上流側から順に、エアクリーナ１３、吸気絞り弁１４、過給機のコンプレッサ１５Ａ、インタークーラ１６等が設けられている。
【００１６】
排気マニホールド１０Ｂには、燃焼室内から排気を導出する排気通路１２が接続されている。この排気通路１２には、排気上流側から順に、過給機のタービン１５Ｂ、排気シャッタ１７等が設けられている。
【００１７】
排気再循環装置２０は、排気ガスの一部を吸気通路１１に環流するＥＧＲ通路２１と、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ２２と、ＥＧＲガス流量を調整するＥＧＲバルブ２３とを備えている。
【００１８】
本実施形態のエンジン１０は、排気バルブＥＶの開閉時期を任意の時期に設定可能な可変動弁機構（可変バルブタイミング機構）３０を備えている。可変動弁機構３０としては、例えば、排気バルブＥＶの開閉時期を油圧調整によって連続的に可変にする公知のベーン式可変動弁機構を用いることができる。なお、可変動弁機構３０はベーン式に限定されず、他の公知の可変動弁機構を用いてもよい。
【００１９】
冷却水温センサ３１は、図示しない冷却水循環路を流れる冷却水の温度を検出する。エンジン回転センサ３２は、図示しないクランク軸の回転数（エンジン回転数）を検出する。外気温センサ３３は、外気温度を検出する。これら各種センサ３１〜３３で検出されるセンサ値は、電気的に接続された電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）４０に送信される。
【００２０】
ＥＣＵ４０は、エンジン１０の各種制御を行うもので、公知のＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ、入力ポート、出力ポート等を備え構成されている。
【００２１】
さて、本実施形態に係る内燃機関の始動補助装置１は、エンジン１０の始動時に、可変動弁機構３０により排気バルブＥＶの開弁開始時期を進角させると共に、吸気行程時に排気バルブＥＶを開弁させる始動補助制御を行う始動補助制御部２を備えている。始動補助制御部２は、ＥＣＵ４０に搭載される。
【００２２】
始動補助制御部２は、低温始動時、すなわち、冷却水温センサ３１で検出したエンジン冷却水の温度または外気温センサ３３で検出した外気温が予め設定した閾値以下であるときのみ、スタータモータ（不図示）によるクランキングと同時に、始動補助制御を行うように構成されている。
【００２３】
本実施形態における排気バルブＥＶおよび吸気バルブＩＶのバルブリフト量の変化を図２に示す。図２では、始動補助制御を行わない通常運転時の排気バルブＥＶのバルブリフト量を一点鎖線でしめしている。
【００２４】
吸気行程時、より詳細には吸気行程の後半に、排気バルブＥＶを再度開弁させることで（図示Ｂ）、排気行程で排出された未燃ガスが吸気行程で燃焼室内に再度導入されることになる。ただし、これだけでは始動性はさほどには改善しない。
【００２５】
そこで、本実施形態では、さらに、排気バルブＥＶの開弁開始時期を通常運転時より進角させる（図示Ａ）。具体的には、排気バルブＥＶの開弁開始時期を、通常運転時よりもクランク角で３０〜４０度進角させる。通常運転時における排気バルブＥＶの開弁開始時期は、クランク角が下死点（ＢＤＣ）の手前３０〜６０度程度の範囲とされるのが一般的であるが、本実施形態では、始動補助制御を行う際には、そこからさらに排気バルブＥＶの開弁開始時期を３０〜４０度進角させることになる。つまり、始動補助制御時には、排気バルブＥＶの開弁開始時期は、膨張行程後の下死点よりもクランク角が６０度以上早いタイミングとなる。
【００２６】
これにより、圧縮行程で温度が上昇した未燃ガスを、膨張行程で温度が下がりきる前に排出することが可能となり、その排出された高温の未燃ガスが次サイクルの吸気行程で再吸入させることが可能となる。その結果、燃焼室の昇温が効果的に促進されて、エンジン１０の始動を確実に成功させることが可能になる。
【００２７】
なお、排気バルブＥＶの進角量は固定値に限定されず、例えば、外気温センサ３３又は冷却水温センサ３１のセンサ値に応じて、これらセンサ値が低くなるほど進角量を大きくするように構成してもよい。
【００２８】
また、本実施形態では、始動補助制御を行う際に、排気バルブＥＶの開弁開始時期のみを進角させており、排気バルブＥＶの開弁終了時期は進角させていないが、図３に示すように、排気バルブＥＶの開弁開始時期と開弁終了時期の両方を共に進角させるようにしてもよい。排気バルブＥＶの開弁終了時期を進角させるか否かは、適用する可変動弁機構３０の構造等に応じて適宜選択可能である。
【００２９】
次に、図４に基づいて、本実施形態に係る内燃機関の始動補助装置１の制御フローを説明する。なお。本制御は、図示しないエンジンスイッチがイグニッションオン位置に操作されるとスタートする。
【００３０】
ステップＳ１０では、冷却水温センサ３１または外気温センサ３３のセンサ値に基づいて冷間始動時であるか否かが判定される。冷間始動時であれば（Ｙｅｓ）、本制御はステップＳ２０に進む。一方、冷間始動時でない場合（Ｎｏ）は、通常の始動制御、すなわち、スタータオンに応じて図示しないスタータモータによりクランキングを行うと共に、インジェクタＩＪから燃料噴射を開始する通常制御に移行する。
【００３１】
ステップＳ２０では、エンジンスイッチがスタータオン位置に操作されたか否かが判定される。スタータオン（Ｙｅｓ）であれば、ステップＳ３０に進みスタータモータによるクランキングが開始される。
【００３２】
ステップＳ４０では、排気バルブＥＶの開弁時期を通常運転時よりも圧縮上死点側に進角すると共に、吸気行程中に排気バルブＥＶを開く始動補助制御を行う。される。これらステップＳ３０，Ｓ４０はほぼ同時に行われる。
【００３３】
ステップＳ５０では、エンジン回転数が予め設定した閾値以上であるか判定する。エンジン回転数が予め設定した閾値未満（Ｎｏ）であればステップＳ４０に戻り、エンジン回転数が予め設定した閾値以上（Ｙｅｓ）であれば、制御を終了する。
【００３４】
以上説明したように、本実施形態に係る内燃機関の始動補助装置１は、内燃機関（エンジン１０）の始動時に、可変動弁機構３０により排気バルブＥＶの開弁開始時期を進角させると共に、吸気行程時に排気バルブＥＶを開弁させる始動補助制御を行う始動補助制御部２を備えている。
【００３５】
これにより、圧縮行程で昇温された未燃ガスを膨張行程で温度が低下するよりも前に排出させ、吸気行程時に燃焼室内に再度導入することが可能になり、高温状態のガスを燃焼室に連続的に供給することが可能になる。
【００３６】
よって、内燃機関の始動補助装置１によれば、低温環境下においても燃焼室の昇温が効果的に促進されることになり、圧縮比が低いエンジン１０であっても、エンジン１０の始動を確実に行うことが可能になる。
【００３７】
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。
【符号の説明】
【００３８】
１  内燃機関の始動補助装置
２  始動補助制御部
１０  エンジン（内燃機関）
３０  可変動弁機構
ＥＶ  排気バルブ
【図１】
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【図２】
2016053346.tif 000004
【図３】
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【図４】
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