(57)【要約】【課題】内燃機関の自着火を抑制するとともに、内燃機関の良好な始動性を確保し、さらには排気性能を向上させることができる内燃機関の始動制御装置を提供する。【解決手段】エンジンＥＣＵのＣＰＵは、冷却水温度Ｔｗが予め定められた値Ｔｗｉｎｉより大きいと判定し（ステップＳ２でＹＥＳの場合）、かつ、エンジン停止時間ｔｓｔｐが予め定められた値ｔｍｉｎより大きいと判定した場合（ステップＳ３でＹＥＳの場合）に、吸気弁の閉じ時期を遅角させるための指令信号を出力し（ステップＳ５）、気筒の状態を判別すると（ステップＳ６でＹＥＳの場合）、吸気弁１０の閉じ時期を進角させるための指令信号を出力する（ステップＳ７）。【選択図】図２
2009097381.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の始動時に前記内燃機関の自着火の可能性があるか否かを判定する自着火判定手段と、
前記内燃機関の気筒の状態を判別する気筒状態判別手段と、
前記自着火判定手段により自着火の可能性があると判定された場合に吸気弁の閉弁時期を遅角させ、前記気筒状態判別手段により気筒の状態が判別された後に前記吸気弁の閉弁時期を進角させる閉弁時期制御手段と、を備えたことを特徴とする内燃機関の始動制御装置。
【請求項２】
前記自着火判定手段が、前記内燃機関の冷却水の温度および前記内燃機関が停止してからの経過時間の少なくともいずれか一つの情報に基づいて、前記内燃機関の自着火の可能性があるか否かを判定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】
前記閉弁時期制御手段が、前記自着火判定手段により自着火の可能性があると判定された場合に、異常燃焼音および振動を伴わない緩慢な自着火が発生するよう前記吸気弁の閉弁時期を遅角させ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】
４気筒４サイクルエンジンで構成される内燃機関の始動時に前記内燃機関の自着火の可能性があるか否かを判定する自着火判定手段と、
前記内燃機関の気筒の状態を判別する気筒状態判別手段と、
前記自着火判定手段により自着火の可能性があると判定された場合に、前記内燃機関の始動時に最初に圧縮行程となる第１圧縮気筒に対応する第１の吸気弁および２番目に圧縮行程となる第２圧縮気筒に対応する第２の吸気弁の閉弁時期を遅角させ、前記気筒状態判別手段により気筒の状態が判別された後に前記第１の吸気弁および前記第２の吸気弁の閉弁時期を進角させる閉弁時期制御手段と、を備えたことを特徴とする内燃機関の始動制御装置。
【請求項５】
６気筒４サイクルエンジンで構成される内燃機関の始動時に前記内燃機関の自着火の可能性があるか否かを判定する自着火判定手段と、
前記内燃機関の気筒の状態を判別する気筒状態判別手段と、
前記自着火判定手段により自着火の可能性があると判定された場合に、前記内燃機関の始動時に最初に圧縮行程となる第１圧縮気筒に対応する第１の吸気弁、２番目に圧縮行程となる第２圧縮気筒に対応する第２の吸気弁および３番目に圧縮行程となる第３圧縮気筒に対応する第３の吸気弁の閉弁時期を遅角させ、前記気筒状態判別手段により気筒の状態が判別された後に前記第１の吸気弁、前記第２の吸気弁および前記第３の吸気弁の閉弁時期を進角させる閉弁時期制御手段と、を備えたことを特徴とする内燃機関の始動制御装置。
【請求項６】
８気筒４サイクルエンジンで構成される内燃機関の始動時に前記内燃機関の自着火の可能性があるか否かを判定する自着火判定手段と、
前記内燃機関の気筒の状態を判別する気筒状態判別手段と、
前記自着火判定手段により自着火の可能性があると判定された場合に、前記内燃機関の始動時に最初に圧縮行程となる第１圧縮気筒に対応する第１の吸気弁、２番目に圧縮行程となる第２圧縮気筒に対応する第２の吸気弁、３番目に圧縮行程となる第３圧縮気筒に対応する第３の吸気弁および４番目に圧縮行程となる第４圧縮気筒に対応する第４の吸気弁の閉弁時期を遅角させ、前記気筒状態判別手段により気筒の状態が判別された後に前記第１の吸気弁、前記第２の吸気弁、前記第３の吸気弁および前記第４の吸気弁の閉弁時期を進角させる閉弁時期制御手段と、を備えたことを特徴とする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、内燃機関の始動制御装置に関し、特に、内燃機関の始動時における自着火を抑制する内燃機関の始動制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、火花点火式の内燃機関においては、内燃機関が停止してから始動するまでの間に、燃料噴射弁から漏れた燃料が気化したり、クランクケースの下部に取り付けられたオイルパンに保持されているオイル中の燃料が気化して燃焼室内に侵入することにより、気筒内に燃料混合気が形成される。これらの燃料は、内燃機関の始動時に機関温度が高い場合には、振動や異常燃焼音を伴う自着火が発生する。特に、内燃機関の始動時におけるクランキング開始直後には、エンジン回転数が低いために吸入空気量が多く、さらに、吸入空気の圧縮期間も長いため、自着火が発生しやすくなる。
【０００３】
上述した自着火を抑制する従来の内燃機関の始動制御装置としては、吸気弁の動弁特性を任意に変更可能な動弁機構と、内燃機関の始動を要求する始動要求手段と、内燃機関を始動させる始動手段と、内燃機関の始動時における最初の燃焼を検知する検知手段と、始動要求手段による内燃機関の始動要求時における内燃機関の自着火の可能性を判定する判定手段と、判定手段により内燃機関の自着火の可能性が所定のレベルよりも高いと判定した場合は、動弁機構により吸気弁の閉弁時期を遅角させて内燃機関の燃焼室内の圧力上昇を抑止し、最初の燃焼を検知した後に吸気弁の閉弁時期を進角させるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
この構成により、吸気弁の閉弁時期を変更して始動時における燃焼室内の圧力の上昇を抑えることで内燃機関の自着火を抑制しようとしている。
【特許文献１】特開２００５−４８７１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載された内燃機関の始動制御装置においては、最初の燃焼の検知まで吸気弁の閉弁時期を遅角させており、燃焼室内の圧力が上がりにくくなる。その結果、始動時の発生トルクが低いため、内燃機関の良好な始動性を確保できないという問題があった。
【０００６】
本発明は、上述のような従来の問題を解決するためになされたもので、内燃機関の自着火を抑制するとともに、内燃機関の良好な始動性を確保し、さらには排気性能を向上させることが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】
【０００７】
本発明に係る内燃機関の始動制御装置は、上記目的を達成するため、（１）内燃機関の始動時に前記内燃機関の自着火の可能性があるか否かを判定する自着火判定手段と、前記内燃機関の気筒の状態を判別する気筒状態判別手段と、前記自着火判定手段により自着火の可能性があると判定された場合に吸気弁の閉弁時期を遅角させ、前記気筒状態判別手段により気筒の状態が判別された後に前記吸気弁の閉弁時期を進角させる閉弁時期制御手段と、を備えた構成を有している。
【０００８】
この構成により、内燃機関の始動時に内燃機関の自着火の可能性がある場合に、吸気弁の閉弁時期を遅角させることにより、燃焼室内の圧力が上昇することを防止することができる。また、気筒の状態を判別して自着火の可能性がなくなった後に、吸気弁の閉弁時期を進角させることにより、最初の燃料噴射および点火時には燃焼室内の圧力を高い状態にすることができる。したがって、内燃機関の自着火を抑制するとともに、内燃機関の良好な始動性を確保することができる。
【０００９】
また、本発明に係る内燃機関の始動制御装置は、上記（１）に記載の内燃機関の始動制御装置において、（２）前記自着火判定手段が、前記内燃機関の冷却水の温度および前記内燃機関が停止してからの経過時間の少なくともいずれか一つの情報に基づいて、前記内燃機関の自着火の可能性があるか否かを判定する構成を有している。
【００１０】
この構成により、内燃機関の自着火が発生する要因となる内燃機関の冷却水の温度や内燃機関が停止してからの経過時間により内燃機関の自着火の可能性があるか否かを判定するため、正確に内燃機関の自着火の可能性を判定することができる。
【００１１】
また、本発明に係る内燃機関の始動制御装置は、上記（１）または（２）に記載の内燃機関の始動制御装置において、（３）前記閉弁時期制御手段が、前記自着火判定手段により自着火の可能性があると判定された場合に、異常燃焼音および振動を伴わない緩慢な自着火が発生するよう前記吸気弁の閉弁時期を遅角させる構成を有している。
【００１２】
この構成により、異常燃焼音および振動を伴う内燃機関の自着火を抑制することができるとともに、燃焼室内に形成された混合気が燃焼に使われるため、排気ＨＣ（Hydro Carbon）を低減させることができる。さらに、緩慢な自着火を発生させることで、内燃機関の良好な始動性を確保することができる。
【００１３】
また、本発明に係る内燃機関の始動制御装置は、（４）４気筒４サイクルエンジンで構成される内燃機関の始動時に前記内燃機関の自着火の可能性があるか否かを判定する自着火判定手段と、前記内燃機関の気筒の状態を判別する気筒状態判別手段と、前記自着火判定手段により自着火の可能性があると判定された場合に、前記内燃機関の始動時に最初に圧縮行程となる第１圧縮気筒に対応する第１の吸気弁および２番目に圧縮行程となる第２圧縮気筒に対応する第２の吸気弁の閉弁時期を遅角させ、前記気筒状態判別手段により気筒の状態が判別された後に前記第１の吸気弁および前記第２の吸気弁の閉弁時期を進角させる閉弁時期制御手段と、を備えた構成を有している。
【００１４】
この構成により、内燃機関の自着火の可能性がある気筒に対してのみ自着火を防止するための制御を行うことができる。
【００１５】
また、本発明に係る内燃機関の始動制御装置は、（５）６気筒４サイクルエンジンで構成される内燃機関の始動時に前記内燃機関の自着火の可能性があるか否かを判定する自着火判定手段と、前記内燃機関の気筒の状態を判別する気筒状態判別手段と、前記自着火判定手段により自着火の可能性があると判定された場合に、前記内燃機関の始動時に最初に圧縮行程となる第１圧縮気筒に対応する第１の吸気弁、２番目に圧縮行程となる第２圧縮気筒に対応する第２の吸気弁および３番目に圧縮行程となる第３圧縮気筒に対応する第３の吸気弁の閉弁時期を遅角させ、前記気筒状態判別手段により気筒の状態が判別された後に前記第１の吸気弁、前記第２の吸気弁および前記第３の吸気弁の閉弁時期を進角させる閉弁時期制御手段と、を備えた構成を有している。
【００１６】
この構成により、内燃機関の自着火の可能性がある気筒に対してのみ自着火を防止するための制御を行うことができる。
【００１７】
また、本発明に係る内燃機関の始動制御装置は、（６）８気筒４サイクルエンジンで構成される内燃機関の始動時に前記内燃機関の自着火の可能性があるか否かを判定する自着火判定手段と、前記内燃機関の気筒の状態を判別する気筒状態判別手段と、前記自着火判定手段により自着火の可能性があると判定された場合に、前記内燃機関の始動時に最初に圧縮行程となる第１圧縮気筒に対応する第１の吸気弁、２番目に圧縮行程となる第２圧縮気筒に対応する第２の吸気弁、３番目に圧縮行程となる第３圧縮気筒に対応する第３の吸気弁および４番目に圧縮行程となる第４圧縮気筒に対応する第４の吸気弁の閉弁時期を遅角させ、前記気筒状態判別手段により気筒の状態が判別された後に前記第１の吸気弁、前記第２の吸気弁、前記第３の吸気弁および前記第４の吸気弁の閉弁時期を進角させる閉弁時期制御手段と、を備えた構成を有している。
【００１８】
この構成により、内燃機関の自着火の可能性がある気筒に対してのみ自着火を防止するための制御を行うことができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、内燃機関の自着火を抑制するとともに、内燃機関の良好な始動性を確保することができる内燃機関の始動制御装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００２１】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るエンジンおよびその制御装置の例を示す概略構成図である。
【００２２】
まず、構成について説明する。
【００２３】
図１に示すように、本実施の形態に係る内燃機関の始動制御装置は、例えば、自動車等の車両に搭載される４気筒のエンジン１によって構成される内燃機関を制御するようになっている。４気筒の一部を構成するエンジン１の気筒１ａには、ピストン２で仕切られた燃焼室３が形成され、この燃焼室３に吸気通路４を通じて空気が吸入されるとともに、第１燃料噴射弁５および第２燃料噴射弁６から燃料が供給される。第１燃料噴射弁５は、気筒１ａ内に設けられ、燃焼室３に燃料を直接噴射するようになっている。第２燃料噴射弁６は、吸気通路４内に設けられており、吸気通路４を介して燃料を燃焼室３に供給するようになっている。なお、エンジン１は、第１燃料噴射弁５のみを搭載したエンジンでもよく、第２燃料噴射弁６のみを搭載したエンジンであってもよい。
【００２４】
吸入された空気と供給された燃料からなる混合気に対して点火プラグ７により点火が行われると、混合気が燃焼してピストン２が往復運動し、エンジン１のクランクシャフト８が回転する。また、燃焼後の混合気は排気として燃焼室３から排気通路９に送り出される。
【００２５】
また、エンジン１には、燃焼室３と吸気通路４との間を開閉する吸気弁１０および燃焼室３と排気通路９との間を開閉する排気弁１１が設けられている。吸気弁１０の上方には、吸気弁１０の開閉タイミングを変化させる第１可変弁タイミング機構１２が設けられている。排気弁１１の上方には、排気弁１１の開閉タイミングを変化させる第２可変弁タイミング機構１３が設けられている。
【００２６】
エンジンＥＣＵ１４は、ＣＰＵ１５を中心とするマイクロコンピュータとして構成されており、ＣＰＵ１５の他に、処理プログラムなどを記憶するＲＯＭ１６や一時的にデータを記憶するＲＡＭ１７、Ａ／Ｄ変換器等を含む入力インターフェース回路１８および出力インターフェース回路１９を有しており、第１燃料噴射弁５、第２燃料噴射弁６、点火プラグ７、第１可変弁タイミング機構１２および第２可変弁タイミング機構１３等を制御するようになっている。
【００２７】
エンジンＥＣＵ１４には、水温センサ２０、クランク角センサ２１、カムポジションセンサ２２およびイグニッションスイッチ２３が接続されている。
【００２８】
水温センサ２０は、エンジン１の冷却水の温度（以下、「冷却水温度」という。）Ｔｗを検出し、検出した冷却水温度Ｔｗに応じた信号をエンジンＥＣＵ１４に出力するようになっている。
【００２９】
クランク角センサ２１は、クランクシャフト８の実クランク角ＣＲを検出し、検出した実クランク角ＣＲに応じた信号をエンジンＥＣＵ１４に出力するようになっている。
【００３０】
カムポジションセンサ２２は、吸気弁１０の実カムシャフト角ＣＡを検出し、検出した実カムシャフト角ＣＡに応じた信号をエンジンＥＣＵ１４に出力するようになっている。
【００３１】
イグニッションスイッチ２３は、運転者によるエンジン１の始動要求を検出し、検出した始動要求に応じた信号をエンジンＥＣＵ１４に出力するようになっている。
【００３２】
ＲＯＭ１６には、冷却水温度Ｔｗおよびエンジン１が停止してからの経過時間（以下、「エンジン停止時間」という。）ｔｓｔｐと自着火を完全に抑制することができる吸気弁１０の閉じ時期の遅角量とが対応付けられた第１の遅角量マップが記憶されている。
【００３３】
ＲＡＭ１７には、エンジン１が停止してからタイマによりカウントされたカウンタ値が記憶されている。このカウンタ値が、エンジン停止時間ｔｓｔｐを表す。
【００３４】
以下、本発明の第１の実施の形態に係る特徴的な構成について説明する。
【００３５】
ＣＰＵ１５は、エンジン１の始動時にエンジン１の自着火の可能性があるか否かを判定するようになっている。具体的には、ＣＰＵ１５は、冷却水温度Ｔｗおよびエンジン停止時間ｔｓｔｐに基づいて、エンジン１の始動時にエンジン１の自着火の可能性があるか否かを判定するようになっている。すなわち、ＣＰＵ１５は、本発明の自着火判定手段を構成する。
【００３６】
また、ＣＰＵ１５は、エンジン１の気筒１ａの状態を判別するようになっている。具体的には、ＣＰＵ１５は、クランク角センサ２１によって検出された実クランク角ＣＲと、カムポジションセンサ２２によって検出された実カムシャフト角ＣＡとに基づいて、各気筒が吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程のどの行程にあるかを判別するようになっている。すなわち、ＣＰＵ１５は、本発明の気筒状態判別手段を構成する。なお、通常の始動では、この気筒１ａの状態の判別後に燃料噴射、点火が始まることになる。
【００３７】
また、ＣＰＵ１５は、自着火の可能性があると判定した場合に吸気弁１０の閉弁時期を遅角し、気筒１ａの状態を判別した後に吸気弁１０の閉弁時期を進角させるために第１可変弁タイミング機構１２を制御するようになっている。すなわち、ＣＰＵ１５は、本発明の閉弁時期制御手段を構成する。
【００３８】
次に、動作について説明する。
【００３９】
図２は、本発明の第１の実施の形態に係るＣＰＵの動作を示すフロー図である。以下に説明する処理は、予めＲＯＭ１６に記憶されているプログラムによって実現される。なお、以下に説明する処理は、運転者によるエンジン１の始動要求がイグニッションスイッチ２３により検出された場合に実行される。
【００４０】
図２に示すように、まず、ＣＰＵ１５は、水温センサ２０から冷却水温度Ｔｗを読み込み、ＲＡＭ１７からエンジン停止時間ｔｓｔｐを表すカウンタ値を読み込む（ステップＳ１）。
【００４１】
次に、ＣＰＵ１５は、冷却水温度Ｔｗが予め定められた値Ｔｗｉｎｉより大きいか否かを判定し（ステップＳ２）、冷却水温度Ｔｗが予め定められた値Ｔｗｉｎｉ以下であると判定した場合（ステップＳ２でＮＯの場合）、処理を終了する。
【００４２】
一方、ＣＰＵ１５は、冷却水温度Ｔｗが予め定められた値Ｔｗｉｎｉより大きいと判定した場合（ステップＳ２でＹＥＳの場合）、エンジン停止時間ｔｓｔｐが予め定められた値ｔｍｉｎより大きいか否かを判定する（ステップＳ３）。ここで、ＣＰＵ１５は、エンジン停止時間ｔｓｔｐが予め定められた値ｔｍｉｎ以下であると判定した場合（ステップＳ３でＮＯの場合）、処理を終了し、エンジン停止時間ｔｓｔｐが予め定められた値ｔｍｉｎより大きいと判定した場合（ステップＳ３でＹＥＳの場合）には、ステップＳ４へ移行する。
【００４３】
ステップＳ２およびＳ３では、ＣＰＵ１５は、エンジン１に自着火の可能性があるか否かを判定している。すなわち、ＣＰＵ１５は、冷却水温度Ｔｗが予め定められた値Ｔｗｉｎｉより大きく、かつ、エンジン停止時間ｔｓｔｐが予め定められた値ｔｍｉｎより大きいと判定した場合に自着火の可能性があると判定している。なお。冷却水温度Ｔｗが高い場合、燃焼室３内の温度が高いため、エンジン１の始動時において自着火が発生する可能性が高くなる。また、エンジン停止時間ｔｓｔｐが長い場合、第１燃料噴射弁５や第２燃料噴射弁６から漏れる燃料が多く、クランクケースの下部に取り付けられたオイルパンに保持されているオイル中の燃料が気化して燃焼室３内に侵入したりすることにより、混合気の可燃ガス濃度が高くなるため、エンジン１の始動時において自着火が発生する可能性が高くなる。
【００４４】
次に、ＣＰＵ１５は、ＲＯＭ１６に記憶されている第１の遅角量マップを参照し、冷却水温度Ｔｗおよびエンジン停止時間ｔｓｔｐに基づいて、自着火を完全に抑制できる吸気弁１０の閉じ時期の遅角量を決定する（ステップＳ４）。
【００４５】
次に、ＣＰＵ１５は、決定した遅角量で吸気弁１０の閉じ時期を遅角させるための指令信号を第１可変弁タイミング機構１２に出力する（ステップＳ５）。
【００４６】
次に、ＣＰＵ１５は、気筒１ａの状態を判別したか否かを判定し（ステップＳ６）、気筒１ａの状態を判別するまでこのステップを繰り返す。
【００４７】
次に、ＣＰＵ１５は、気筒１ａの状態を判別したと判定した場合（ステップＳ６でＹＥＳの場合）には、吸気弁１０の閉じ時期を進角させるための指令信号を第１可変弁タイミング機構１２に出力し（ステップＳ７）、処理を終了する。このときの進角量は、ステップＳ４で決定した遅角量と同じ大きさとする。
【００４８】
次に、自着火を完全に抑制できる遅角量で吸気弁１０の閉じ時期を遅角させた場合の気筒１ａ内の筒内圧力の挙動について説明する。
【００４９】
図３は、本発明の第１の実施の形態に係る吸気弁および排気弁のリフト挙動および筒内圧力を示す図である。図４は、本発明の第１の実施の形態に係る吸気弁の閉じ時期を変化させた場合の最大筒内圧力を示す図である。
【００５０】
図３に示すように、排気行程において排気弁１１が開閉した後に吸気行程へ移行するが、吸気弁１０の閉じ時期を遅角させない場合、気筒１ａ内の空気量が多いため、圧縮行程での圧力上昇が高く、自着火が発生する。この場合、図４に示すように、異常燃焼音や振動を伴う筒内圧力が高い自着火が発生することとなる。
【００５１】
一方、図３に示すように、吸気弁１０の閉じ時期を遅角させた場合、燃焼室３内の混合気が圧縮行程で圧縮されるが、その圧縮行程で吸気弁１０が開いている時期が長いため、気筒１ａ内の筒内圧力の上昇が抑制される。この場合、図４に示すように、エンジン１の始動時に自着火が発生しない。
【００５２】
次に、気筒１ａの状態を判別した後に吸気弁１０の閉じ時期を進角させた場合のエンジン１の始動性向上の効果について説明する。
【００５３】
図５は、本発明の第１の実施の形態に係る吸気弁の閉じ時期のタイミングおよびエンジン回転数の時間変化を示す図である。
【００５４】
図５に示すように、エンジン１の始動時におけるクランキング開始から吸気弁１０を遅角させ、気筒１ａの状態を判別した後に吸気弁１０を進角させた場合、最初の燃焼を検知したときに吸気弁１０を進角させた場合と比較して、エンジン回転数がより速く上昇して定常状態となるため、エンジン１の始動性が向上することになる。
【００５５】
次に、本実施の形態に係るＣＰＵ１５の制御対象となる気筒について説明する。
【００５６】
図６は、本発明の第１の実施の形態に係る気筒別の筒内圧力の時間変化および燃料噴射タイミングとエンジン回転数の時間変化を示す図である。なお、通常、気筒判別は、２つの基準信号により行われる。クランク角センサ２１は、クランクシャフト８に取り付けられたタイミングローターの欠歯を検出（１信号／１回転）することにより実クランク角ＣＲを把握し、クランクシャフト８が２回転する毎に出力される信号（例えば、カムポジションセンサ２２による検出結果に応じた信号）により、各気筒がどの行程にあるかを判別する。図６は、各気筒の状態を判別するまでクランクシャフト８が１回転（３６０°）する必要がある場合を示している。
【００５７】
図６に示すように、エンジン１の始動時におけるクランキング開始直後においては、エンジン回転数が低いことにより吸入空気量が多くなり、圧縮行程直後に筒内圧力が高くなるため、各気筒の状態を判別するまでクランクシャフト８が１回転（３６０°）する必要がある場合、最初に圧縮行程となる第１圧縮気筒（＃１気筒）および２番目に圧縮行程となる第２圧縮気筒（＃３気筒）でエンジン１の自着火が発生しやすい。また、第３圧縮気筒（＃４気筒）および第４圧縮気筒（＃２気筒）については、クランキング開始後に排気行程を経るため、燃焼室３内の気化燃料は排気されることになり、エンジン１の自着火が発生する可能性は低い。つまり、自着火を起こす気筒数は、圧縮行程から吸気行程の間（３６０°）に、何れの気筒が停止しているかで決まることとなる。したがって、本実施の形態におけるエンジン１のように４気筒４サイクルエンジンで構成されている場合には、ＣＰＵ１５は、自着火の可能性があると判定した場合に、第１圧縮気筒に対応する吸気弁および第２圧縮気筒に対応する吸気弁の閉じ時期を遅角させ、各気筒の状態を判別した後に第１圧縮気筒に対応する吸気弁および第２圧縮気筒に対応する吸気弁の閉じ時期を進角させる制御を行えばよい。
【００５８】
以上のように、本実施の形態に係るＣＰＵ１５によれば、エンジン１の始動時にエンジン１の自着火の可能性がある場合に、吸気弁１０の閉じ時期を遅角させることにより、燃焼室３内の圧力が上昇することを防止することができる。また、気筒１ａの状態を判別して自着火の可能性がなくなった後に、吸気弁１０の閉じ時期を進角させることにより、最初の燃料噴射および点火時には燃焼室３内の圧力を高い状態にすることができる。したがって、エンジン１の自着火を抑制するとともに、エンジン１の良好な始動性を確保することができる。
【００５９】
また、本実施の形態に係るＣＰＵ１５によれば、エンジン１の自着火が発生する要因となるエンジン１の冷却水温度Ｔｗやエンジン停止時間ｔｓｔｐによりエンジン１の自着火の可能性があるか否かを判定するため、正確にエンジン１の自着火の可能性を判定することができる。
【００６０】
また、本実施の形態に係るＣＰＵ１５によれば、エンジン１の自着火の可能性がある気筒に対して自着火を防止するための制御を行うことができる。
【００６１】
なお、本実施の形態においては、ＣＰＵ１５は、冷却水温度Ｔｗおよびエンジン停止時間ｔｓｔｐに基づいて、エンジン１の始動時において自着火の可能性があるか否かを判定しているが、これに限られない。例えば、ＣＰＵ１５は、冷却水温度Ｔｗのみに基づいて、エンジン１の始動時において自着火の可能性があるか否かを判定してもよく、エンジン停止時間ｔｓｔｐのみに基づいて、エンジン１の始動時において自着火の可能性があるか否かを判定してもよい。
【００６２】
また、本実施の形態においては、エンジン１が４気筒４サイクルエンジンの場合を例示したが、これに限られず、エンジン１が６気筒４サイクルエンジンまたは８気筒４サイクルエンジンの場合であっても、本発明を適用することができる。
【００６３】
エンジン１が６気筒４サイクルエンジンである場合、クランクシャフト８が１２０°回転する毎に一つの気筒が特定の行程（例えば、圧縮行程）に移行するため、圧縮行程直後に筒内圧力が高くなることによりエンジン１の自着火が発生しやすい気筒は、第１圧縮気筒、第２圧縮気筒および第３圧縮気筒である。したがって、ＣＰＵ１５は、自着火の可能性があると判定した場合に、第１圧縮気筒に対応する吸気弁、第２圧縮気筒に対応する吸気弁および第３圧縮気筒に対応する吸気弁の閉じ時期を遅角させ、各気筒の状態を判別した後に第１圧縮気筒に対応する吸気弁、第２圧縮気筒に対応する吸気弁および第３圧縮気筒に対応する吸気弁の閉じ時期を進角させる制御を行えばよい。
【００６４】
また、エンジン１が８気筒４サイクルエンジンである場合、クランクシャフト８が９０°回転する毎に一つの気筒が特定の行程（例えば、圧縮行程）に移行するため、圧縮行程直後に筒内圧力が高くなることによりエンジン１の自着火が発生しやすい気筒は、第１圧縮気筒、第２圧縮気筒、第３圧縮気筒および第４圧縮気筒である。したがって、ＣＰＵ１５は、自着火の可能性があると判定した場合に、第１圧縮気筒に対応する吸気弁、第２圧縮気筒に対応する吸気弁、第３圧縮気筒に対応する吸気弁および第４圧縮気筒に対応する吸気弁の閉じ時期を遅角させ、各気筒の状態を判別した後に第１圧縮気筒に対応する吸気弁、第２圧縮気筒に対応する吸気弁、第３圧縮気筒に対応する吸気弁および第４圧縮気筒に対応する吸気弁の閉じ時期を進角させる制御を行えばよい。
【００６５】
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態に係るエンジンおよび制御装置は、第１の実施の形態に係るエンジンおよび制御装置と略同様な構成となっているため、同一の構成についてはその説明を省略する。以下、構成については、図１を用いて説明する。
【００６６】
ＲＯＭ１６には、冷却水温度Ｔｗおよびエンジン停止時間ｔｓｔｐと異常燃焼音や振動を伴わない緩慢な自着火を発生させる吸気弁１０の閉じ時期の遅角量とが対応付けられた第２の遅角量マップが記憶されている。
【００６７】
以下、本発明の第２の実施の形態に係る特徴的な構成について説明する。
【００６８】
ＣＰＵ１５は、自着火の可能性があると判定した場合に、異常燃焼音および振動を伴わない緩慢な自着火が発生するよう吸気弁１０の閉じ時期を遅角させるために第１可変弁タイミング機構１２を制御するようになっている。すなわち、ＣＰＵ１５は、本発明の閉弁時期制御手段を構成する。
【００６９】
次に、動作について説明する。
【００７０】
図７は、本発明の第２の実施の形態に係るＣＰＵの動作を示すフロー図である。以下に説明する処理は、予めＲＯＭ１６に記憶されているプログラムによって実現される。なお、以下に説明する処理は、運転者によるエンジン１の始動要求がイグニッションスイッチ２３により検出された場合に実行される。
【００７１】
図７に示すように、まず、ＣＰＵ１５は、水温センサ２０から冷却水温度Ｔｗを読み込み、ＲＡＭ１７からエンジン停止時間ｔｓｔｐを表すカウンタ値を読み込む（ステップＳ１）。
【００７２】
次に、ＣＰＵ１５は、冷却水温度Ｔｗが予め定められた値Ｔｗｉｎｉより大きいか否かを判定し（ステップＳ２）、冷却水温度Ｔｗが予め定められた値Ｔｗｉｎｉ以下であると判定した場合（ステップＳ２でＮＯの場合）、処理を終了する。
【００７３】
一方、ＣＰＵ１５は、冷却水温度Ｔｗが予め定められた値Ｔｗｉｎｉより大きいと判定した場合（ステップＳ２でＹＥＳの場合）、エンジン停止時間ｔｓｔｐが予め定められた値ｔｍｉｎより大きいか否かを判定する（ステップＳ３）。ここで、ＣＰＵ１５は、エンジン停止時間ｔｓｔｐが予め定められた値ｔｍｉｎ以下であると判定した場合（ステップＳ３でＮＯの場合）、処理を終了し、エンジン停止時間ｔｓｔｐが予め定められた値ｔｍｉｎより大きいと判定した場合（ステップＳ３でＹＥＳの場合）、ステップＳ１１へ移行する。
【００７４】
次に、ＣＰＵ１５は、ＲＯＭ１６に記憶されている第２の遅角量マップを参照し、冷却水温度Ｔｗおよびエンジン停止時間ｔｓｔｐに基づいて、異常燃焼音や振動を伴わない緩慢な自着火を発生させる吸気弁１０の閉じ時期の遅角量を決定する（ステップＳ４）。
【００７５】
次に、ＣＰＵ１５は、決定した遅角量で吸気弁１０の閉じ時期を遅角させるための指令信号を第１可変弁タイミング機構１２に出力する（ステップＳ５）。
【００７６】
次に、ＣＰＵ１５は、気筒１ａの状態を判別したか否かを判定し（ステップＳ６）、気筒１ａの状態を判別するまで繰り返す。
【００７７】
次に、ＣＰＵ１５は、気筒１ａの状態を判別したと判定した場合（ステップＳ６でＹＥＳの場合）には、吸気弁１０の閉じ時期を進角させるための指令信号を第１可変弁タイミング機構１２に出力し（ステップＳ７）、処理を終了する。このときの進角量は、ステップＳ１１で決定した遅角量と同じ大きさとする。
【００７８】
次に、緩慢な自着火を発生させる遅角量で吸気弁の閉じ時期を遅角させた場合の気筒１ａ内の筒内圧力の挙動について説明する。
【００７９】
図８は、本発明の第２の実施の形態に係る吸気弁および排気弁のリフト挙動および筒内圧力を示す図である。図９は、本発明の第２の実施の形態に係る吸気弁の閉じ時期を変化させた場合の最大筒内圧力を示す図である。
【００８０】
図８に示すように、異常燃焼音や振動を伴わない緩慢な自着火を発生させる遅角量で吸気弁１０の閉じ時期を遅角させた場合、自着火を完全に抑制できる遅角量で吸気弁１０の閉じ時期を遅角させた場合より気筒１ａ内の筒内圧力の上昇は大きくなるが、吸気弁１０の閉じ時期を遅角させない場合より気筒１ａ内の筒内圧力の上昇は抑制される。この場合、図９に示すように、自着火を完全に抑制できる遅角量で吸気弁１０の閉じ時期を遅角させた場合より気筒１ａ内の圧縮行程での筒内圧力が高いため、自着火は発生することになるが、吸気弁１０の閉じ時期を遅角させない場合より気筒１ａ内の最大筒内圧力が低く抑えられ、その自着火は、異常燃焼音や振動を伴わない緩慢なものになる。
【００８１】
次に、緩慢な自着火を行うことによる排気ＨＣの低減効果について説明する。
【００８２】
図１０は、本発明の第２の実施の形態に係る吸気弁の閉じ時期のタイミングおよび排気ＨＣ濃度の時間変化を示す図である。
【００８３】
図１０に示すように、自着火を完全に抑制する遅角量で吸気弁１０の閉じ時期を遅角させた場合、燃焼室３内に形成された混合気は燃焼されずに排気されるため、排気ＨＣ濃度が高くなる。これに対して、緩慢な自着火が発生する遅角量で吸気弁１０の閉じ時期を遅角させた場合には、燃焼室３内に形成された混合気が燃焼に使われるため、排気ＨＣ濃度が低くなる。
【００８４】
次に、緩慢な自着火を発生させて気筒１ａの状態を判別した後に吸気弁１０の閉じ時期を進角させた場合のエンジン１の始動性向上の効果について説明する。
【００８５】
図１１は、本発明の第２の実施の形態に係る吸気弁の閉じ時期のタイミングおよびエンジン回転数の時間変化を示す図である。
【００８６】
図１１に示すように、緩慢な自着火が発生する遅角量で吸気弁１０の閉じ時期を遅角させた場合、自着火を完全に抑制する遅角量で吸気弁１０の閉じ時期を遅角させた場合と比較して、緩慢な自着火によりエンジン回転数がより速く上昇して定常状態となるため、エンジン１の始動性が向上することになる。
【００８７】
以上のように、本実施の形態に係るＣＰＵ１５によれば、異常燃焼音および振動を伴うエンジン１の自着火を抑制することができるとともに、燃焼室３内に形成された混合気が燃焼に使われるため、排気ＨＣを低減させることができる。さらに、緩慢な自着火を発生させることで、エンジン１の良好な始動性を確保することができる。
【００８８】
以上、説明したように、本発明は、内燃機関の自着火を抑制するとともに、内燃機関の良好な始動性を確保し、さらには排気性能を向上させることができるという効果を有するものであり、内燃機関の始動時における自着火を抑制する内燃機関の始動制御装置に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るエンジンおよびその制御装置の例を示す概略構成図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るＣＰＵの動作を示すフロー図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る吸気弁および排気弁のリフト挙動および筒内圧力を示す図である。
【図４】図４は、本発明の第１の実施の形態に係る吸気弁の閉じ時期を変化させた場合の最大筒内圧力を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る吸気弁の閉じ時期のタイミングおよびエンジン回転数の時間変化を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係る気筒別の筒内圧力の時間変化および燃料噴射タイミングとエンジン回転数の時間変化を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係るＣＰＵの動作を示すフロー図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係る吸気弁および排気弁のリフト挙動および筒内圧力を示す図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態に係る吸気弁の閉じ時期を変化させた場合の最大筒内圧力を示す図である。
【図１０】図１０は、本発明の第２の実施の形態に係る吸気弁の閉じ時期のタイミングおよび排気ＨＣ濃度の時間変化を示す図である。
【図１１】本発明の第２の実施の形態に係る吸気弁の閉じ時期のタイミングおよびエンジン回転数の時間変化を示す図である。
【符号の説明】
【００９０】
１  エンジン
１ａ  気筒
３  燃焼室
５  第１燃料噴射弁
６  第２燃料噴射弁
１０  吸気弁
１２  第１可変弁タイミング機構
１４  エンジンＥＣＵ
１５  ＣＰＵ（自着火判定手段、気筒状態判別手段、閉弁時期制御手段）
１６  ＲＯＭ
１７  ＲＡＭ
２０  水温センサ
２３  イグニッションスイッチ
【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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