(57)【要約】【課題】この発明は、プレヒート制御中に発生する騒音が周囲に漏れるのを抑制し、始動時の静粛性を向上させることを目的とする。【解決手段】内燃機関１０をモータ４８によって始動しているときには、プレヒート制御を実行する。このプレヒート制御では、排気バルブ４０を閉弁させた状態で吸気バルブ３８を開，閉させることにより、高温となった圧縮空気の吹き返しを吸気ポート２０内に噴出させる。このとき、ＥＣＵ５０は、ストットルバルブ３０を閉弁位置に保持する。これにより、圧縮空気が吹き返すときに生じる騒音をストットルバルブ３０によって遮断し、この騒音が吸気通路２４を経由して外部に漏れるのを抑制する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気通路に設けられ、前記吸気通路を開，閉する通路開閉部材と、
内燃機関の気筒に設けられた吸気バルブと排気バルブのうち、少なくとも前記排気バルブを閉弁状態に保持することが可能な可変動弁手段と、
内燃機関の始動を開始してから前記気筒でファイアリングが開始されるまでの期間のうち、少なくとも一部の期間であるプレヒート期間中に、前記可変動弁手段によって前記排気バルブを閉弁した状態で前記吸気バルブを開，閉させるプレヒート制御手段と、
前記プレヒート期間中における前記通路開閉部材の開度を前記ファイアリング時の開度よりも小さく設定する遮音制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記遮音制御手段は、前記プレヒート期間中に前記通路開閉部材を閉じた位置に保持する構成としてなる請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記通路開閉部材は、前記吸気通路を流れる空気の流量を調整するスロットルバルブである請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の制御装置に関し、特に、始動時に機関の予熱を行う構成とした内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１（特開２００７−１６７１０号公報）に開示されているように、内燃機関の始動中（モータリング中）にプレヒート制御を行うことにより、吸気ポートやポート内の空気を予熱する構成とした制御装置が知られている。
【０００３】
この種の従来技術による内燃機関の制御装置は、プレヒート制御を行うときに、排気バルブを閉弁状態に保持する。このとき、吸気バルブは、圧縮上死点または排気上死点を含む所定範囲で開弁するように制御される。これにより、従来技術では、モータリング中に気筒内の空気を圧縮し、吸気バルブが開弁したときに高温の圧縮空気を吸気ポート側に逆流（吹き返し）させることにより、吸気ポートやポート内の空気を予熱している。
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１６７１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した従来技術では、プレヒート制御によって圧縮空気の吹き返しを生じさせ、この吹き返しによって吸気ポート内を暖める構成としている。しかしながら、吹き返しが生じるときには、高圧の圧縮空気が吸気ポート内の狭い空間で流動することによって大きな騒音が発生し易い。この騒音は吸気通路等を経由して外部に到達するため、内燃機関の使用環境を悪化させるという問題がある。
【０００６】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、プレヒート制御中に発生する騒音が周囲に漏れるのを抑制することができ、良好な使用環境を実現することが可能な内燃機関の制御装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明は、内燃機関の吸気通路に設けられ、前記吸気通路を開，閉する通路開閉部材と、
内燃機関の気筒に設けられた吸気バルブと排気バルブのうち、少なくとも前記排気バルブを閉弁状態に保持することが可能な可変動弁手段と、
内燃機関の始動を開始してから前記気筒でファイアリングが開始されるまでの期間のうち、少なくとも一部の期間であるプレヒート期間中に、前記可変動弁手段によって前記排気バルブを閉弁した状態で前記吸気バルブを開，閉させるプレヒート制御手段と、
前記プレヒート期間中における前記通路開閉部材の開度を前記ファイアリング時の開度よりも小さく設定する遮音制御手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００８】
第２の発明によると、前記遮音制御手段は、前記プレヒート期間中に前記通路開閉部材を閉じた位置に保持する構成としている。
【０００９】
第３の発明によると、前記通路開閉部材は、前記吸気通路を流れる空気の流量を調整するスロットルバルブによって構成している。
【発明の効果】
【００１０】
第１の発明によれば、内燃機関が始動されているプレヒート期間中には、プレヒート制御手段によってプレヒート制御を行うことができる。このプレヒート制御では、高温となった圧縮空気の吹き返しを吸気ポート内に噴出させることができ、この圧縮空気の吹き返しによって吸気ポート等を予熱することができる。そして、プレヒート制御の終了後には、気筒内で燃料を燃焼させる動作（ファイアリング）を実施することができる。
【００１１】
また、プレヒート制御中には、遮音制御手段によって通路開閉部材の開度をファイアリング時の開度よりも小さく設定することができる。これにより、プレヒート制御中には、圧縮空気の吹き返しによって吸気ポート側で騒音が生じたとしても、この騒音を通路開閉部材によって遮断することができる。従って、騒音が内燃機関の吸気通路等を経由して外部に漏れるのを抑制することができ、始動時の環境を良好に保持することができる。
【００１２】
第２の発明によれば、遮音制御手段は、プレヒート期間中に通路開閉部材を閉じた位置に保持することができる。これにより、吸気ポート側で生じた騒音が外部に漏れるのを通路開閉部材によって遮断することができる。
【００１３】
第３の発明によれば、スロットルバルブを通路開閉部材として用いることができる。これにより、殆どの内燃機関に搭載されている汎用的なスロットルバルブを利用して遮音制御を行うことができる。従って、例えば遮音制御を行うために専用の部品、機構等を内燃機関に搭載する必要がなくなり、既存の部品を利用してプレヒート期間中の遮音制御を容易に実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
実施の形態１．
［実施の形態１の構成］
以下、図１乃至図３を参照しつつ、本発明の実施の形態１について説明する。まず、図１は、実施の形態１のシステム構成を説明するための全体構成図を示している。本実施形態のシステムは、多気筒型の内燃機関１０を備えている。また、内燃機関１０の各気筒１２内には、ピストン１４がそれぞれ設けられている。これらのピストン１４は、各気筒１２内に燃焼室１６をそれぞれ形成している。また、各ピストン１４は、内燃機関１０のクランク軸１８に連結されている。
【００１５】
各気筒１２の燃焼室１６には、吸気ポート２０及び排気ポート２２が連通している。そして、吸気ポート２０には、内燃機関１０の吸入空気が流通する吸気通路２４が接続され、排気ポート２２には排気通路２６が接続されている。また、吸気通路２４の上流側（流入口側）は、エアクリーナ等を介して外部に連通している。吸気通路２４の下流側は、吸気ポート２０を介して燃焼室１６に連通している。さらに、吸気通路２４の流入口近傍には、吸気通路２４を流れる空気の流量（吸入空気量）を検出するエアフローメータ２８が設けられている。
【００１６】
また、吸気通路２４には、本実施の形態で通路開閉部材を構成するスロットルバルブ３０が設けられている。ここで、スロットルバルブ３０は、例えば電子制御式のバルブによって構成され、アクセル開度等に基づいてスロットルモータ３２により駆動される。そして、スロットルバルブ３０は、エアフローメータ２８の下流側で吸気通路２４を開，閉し、吸気通路２４を流れる吸入空気の流量を調整するものである。
【００１７】
さらに、吸気通路２４には、スロットルバルブ３０の下流に位置して、吸気ポート２０に燃料を噴射する燃料噴射弁３４が配置されている。一方、各気筒１２には、燃焼室１６内の混合気に点火する点火プラグ３６が設けられている。また、内燃機関１０は、吸気ポート２０を燃焼室１６に対して開，閉する吸気バルブ３８と、排気ポート２２を燃焼室１６に対して開，閉する排気バルブ４０とを備えている。
【００１８】
また、内燃機関１０には、例えば電磁駆動式の動弁機構４２，４４が搭載されており、これらは可変動弁手段を構成している。ここで、吸気側の動弁機構４２は、例えば特開２００７−１６７１０号公報に記載されているように、ソレノイド等で電磁力を発生させることによって吸気バルブ３８を開，閉させる。これにより、動弁機構４２は、吸気バルブ３８の開閉タイミング（開弁時期と閉弁時期）をそれぞれ可変に設定することができる。
【００１９】
一方、排気側の動弁機構４４も同様に、電磁力によって排気バルブ４０を開，閉させることができ、また排気バルブ４０の開閉タイミングをそれぞれ可変に設定することができる。この場合、動弁機構４４は、排気バルブ４０を必要に応じて一時的に閉弁状態に保持することができる。なお、本発明において、吸気側と排気側の可変動弁手段は、電磁駆動式の動弁機構４２，４４に限定されるものではない。
【００２０】
また、内燃機関１０には、クランク軸１８の回転角（クランク角）を検出するためのクランク角センサ４６が設けられている。クランク角センサ４６は、ＥＣＵ５０によってクランク角を検出するための角度信号と、各気筒１２の行程（吸気行程等）を判別するための気筒判別信号とを出力する。
【００２１】
さらに、内燃機関１０は、始動手段としてのモータ４８を備えている。モータ４８は、例えばオペレータがスタータスイッチを操作することによって作動し、内燃機関１０を始動させるためにクランク軸１８を回転駆動する動作（以下、モータリングと称す）を行うものである。また、例えば内燃機関１０の出力と電動モータの出力とを併用するハイブリッド車両等では、オペレータが始動操作を行っていなくても、ＥＣＵ５０により必要に応じてモータ４８が駆動され、これによって内燃機関１０が始動する。
【００２２】
また、本実施の形態のシステムは、内燃機関１０の運転状態を制御するためのＥＣＵ(Electronic Control Unit)５０を備えている。ＥＣＵ５０は、例えばＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶回路を備えたマイクロコンピュータによって構成されている。そして、ＥＣＵ５０の入力側には、上述したエアフローメータ２８、クランク角センサ４６等に加えて、内燃機関１０の冷却水温度を検出する水温センサ、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ、排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサ等を含むセンサ系統が接続されている。
【００２３】
ＥＣＵ５０の出力側には、スロットルモータ３２、燃料噴射弁３４、点火プラグ３６、動弁機構４２，４４等を含めて各種のアクチュエータが接続されている。そして、ＥＣＵ５０は、内燃機関１０の運転状態をセンサ系統によって検出しつつ、各アクチュエータを駆動することによって運転制御を行う。また、内燃機関１０の始動時には、ＥＣＵ５０によって後述のプレヒート制御、遮音制御等が実施される。
【００２４】
［ＥＣＵの制御］
次に、図２を参照しつつ、内燃機関１０の始動時に行われる制御について説明する。図２は、始動時の機関回転数、燃料噴射制御、点火制御、吸気バルブ、排気バルブ、スロットルバルブの状態を示すタイムチャートである。
【００２５】
まず、図２中の時点(Ａ)は、例えばオペレータの始動操作、ＥＣＵ５０からの通電等によってモータ４８が作動を開始したタイミングである。モータ４８は、この時点(Ａ)からクランク軸１８を回転駆動し、内燃機関１０のモータリングを開始する。
【００２６】
そして、モータリング中には、例えばクランク軸１８が最大でも２回転する間に、クランク角センサ４６からＥＣＵ５０に気筒判別信号が出力される。これにより、ＥＣＵ５０は気筒判別を実行し、その後にプレヒート制御を開始する。
【００２７】
（プレヒート制御）
プレヒート制御は、上述したように、モータ４８によって内燃機関１０のモータリングが開始されてから、プレヒート制御の終了条件が成立するタイミングまで実行される。ここで、終了条件の一例を挙げれば、（１）モータ４８が作動を開始してから吸気ポート２０等の予熱に必要な時間が経過したか否か、（２）モータ４８が作動を開始してから予熱に必要な回数だけクランク軸１８が回転したか否か、（３）温度センサ等によって検出した吸気ポート２０等の温度が十分に上昇したか否か、などである。
【００２８】
図２中の時点(Ｂ)は、プレヒート制御の終了条件が成立したタイミングである。この時点(Ｂ)以降には、始動時の燃料噴射制御と点火制御がそれぞれ行われることにより、気筒１２内で噴射燃料を燃焼させる動作（ファイアリング）が開始される。
【００２９】
本実施の形態では、時点(Ａ)から時点(Ｂ)までの期間をプレヒート期間として設定し、このプレヒート期間中にプレヒート制御を行う構成としている。この場合、プレヒート期間の長さは、例えば個々の気筒１２において複数回のサイクルがそれぞれ繰返されるような期間長となる。なお、プレヒート期間は、時点(Ａ)から時点(Ｂ)までの全期間とする必要はなく、その一部の期間だけでもよい。
【００３０】
プレヒート制御では、各気筒１２の燃料噴射制御、点火制御等を停止した状態で、動弁機構４４によって排気バルブ４０を全閉状態に保持する。また、動弁機構４２によって吸気バルブ３８を所定のタイミングで開，閉させる。このとき、吸気バルブ３８の開弁期間は、例えば吸気上死点の近傍から吸気下死点の近傍までの期間として設定される。
【００３１】
このように、プレヒート制御中には、各気筒１２の排気バルブ３８が閉弁した状態に保持され、さらに排気行程では吸気バルブ３８も閉弁した状態に保持される。このため、排気行程では、バルブ３８，４０が閉弁した状態でピストン１４が圧縮動作を行うことになり、燃焼室１６内の空気は、高温・高圧の圧縮空気となる。
【００３２】
そして、ピストン１４が吸気上死点に達し、吸気バルブ３８が開弁すると、この圧縮空気は、強い空気流（吹き返し）となって燃焼室１６から吸気ポート２０内に噴出する。これにより、プレヒート制御では、吸気ポート２０、吸気バルブ３８等を高温の圧縮空気によって予熱することができる。
【００３３】
（ファイアリング）
図２中の時点(Ｂ)でプレヒート制御が終了すると、ＥＣＵ５０によって通常の始動制御が行われ、各気筒１２でファイアリング（噴射燃料を燃焼させる動作）が実施される。この始動制御は、例えば内燃機関１０の始動時に適した燃料噴射制御、点火制御、吸気バルブ３８と排気バルブ４０の開閉制御等を行うものである。これにより、内燃機関１０の運転状態は、モータリングから通常の自立運転に切換えられる。
【００３４】
（遮音制御）
上述したプレヒート制御中には、吸気バルブ３８が開弁する毎に、燃焼室１６から吸気ポート２０内に向けて吹き返しの強い空気流が発生する。この吹き返しが生じるときには、高圧の圧縮空気が吸気ポート２０内の狭い空間で流動することによって大きな騒音が発生する。そして、この騒音が吸気通路２４等を経由して外部に漏れると、周囲の環境を悪化させる。
【００３５】
このため、本実施の形態では、図２中の下段に示すように、プレヒート期間中におけるスロットルバルブ３０の開度を、ファイアリング時の開度よりも小さく設定する構成としている。好ましくは、プレヒート期間中にスロットルバルブ３０を閉じた位置（閉弁位置）に保持するものである。この閉弁位置とは、スロットルバルブ３０が吸気通路２４を閉塞する全閉位置、または全閉位置から１〜４°程度の僅かな角度だけ開いた位置として定義されている。
【００３６】
これにより、プレヒート制御中には、吸気ポート２０側で騒音が生じたとしても、この騒音をスロットルバルブ３０によって遮断することができる。従って、騒音が吸気通路２４を経由して外部に漏れるのを抑制することができ、始動時の使用環境を良好に保持することができる。
【００３７】
また、本実施の形態では、騒音を遮る通路開閉部材として、スロットルバルブ３０を用いている。このため、殆どの内燃機関１０に搭載されている汎用的なスロットルバルブ３０を利用して遮音制御を行うことができる。これにより、例えば遮音制御を行うために専用の部品、機構等を内燃機関１０に搭載する必要がなくなり、既存の部品を利用してプレヒート期間中の遮音制御を容易に実現することができる。
【００３８】
一方、プレヒート制御が終了してファイアリングに移行したときには、スロットルバルブ３０に対しても、ＥＣＵ５０によって通常の始動制御が実施される。この結果、スロットルバルブ３０の開度は、閉弁位置よりも大きな始動制御開度（例えば、アイドル運転に対応するファストアイドル開度等）となるように、ＥＣＵ５０によって制御される。
【００３９】
［実施の形態１を実現するための具体的な処理］
図３は、本実施の形態のシステム動作を実現するために、ＥＣＵ５０が実行するルーチンのフローチャートである。なお、図３に示すルーチンは、ＥＣＵ５０の電源投入時に開始されるものである。
【００４０】
まず、ＥＣＵ５０は、ステップ１００において、内燃機関１０のモータリングが開始されたか否かを判定する。この場合、例えばオペレータが始動操作を行ったときには、スタータスイッチからＥＣＵ５０に入力される信号によってモータリングの有無を検出することができる。そして、ステップ１００で「ＹＥＳ」と判定したときには、ステップ１０２に移る。また、ステップ１００で「ＮＯ」と判定したときには、モータリングが開始されるまで待機する。
【００４１】
次に、ステップ１０２では、ストットルバルブ３０による遮音制御を実行する。遮音制御では、ＥＣＵ５０によってスロットルモータ３２が駆動されることにより、スロットルバルブ３０が閉弁位置に保持される。そして、ステップ１０４では、モータリング中に空気を予熱するために、プレヒート制御を実行する。
【００４２】
次に、ステップ１０６では、前述したプレヒート制御の終了条件が成立したか否かを判定する。ここで、「ＹＥＳ」と判定したときには、プレヒート制御を終了し、ステップ１０８に移る。また、ステップ１０６で「ＮＯ」と判定したときには、プレヒート制御を終了すべきタイミングではないので、ステップ１０２，１０４に戻り、遮音制御とプレヒート制御とを続行する。
【００４３】
次に、ステップ１０８では、プレヒート制御が終了したので、通常の始動制御を実行する。そして、ステップ１１０では、スロットルバルブ３０を始動制御開度まで開弁させた後に、終了する。このように、本実施の形態によれば、プレヒート制御中にスロットルバルブ３０を閉弁させることができ、静粛性を向上させることができる。
【００４４】
なお、前記実施の形態１では、図３中のステップ１０２が遮音制御手段の具体例を示し、ステップ１０４がプレヒート制御手段の具体例を示している。
【００４５】
また、実施の形態では、通路開閉部材としてスロットルバルブ３０を用いる構成とした。しかし、本発明これに限らず、例えば燃焼室１６内に空気の渦流を生じさせるためのスワールコントロールバルブ、タンブルコントロールバルブ等を通路開閉部材として用いる構成としてもよい。さらには、遮音制御専用の可動蓋体等を吸気通路２４に設ける構成としてもよい。
【００４６】
また、実施の形態では、電磁駆動式の動弁機構４２，４４を用いる構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えばクランク軸１８にチェーン等の手段で連結された機械式の動弁機構と、この動弁機構に付設された油圧式の可変バルブタイミング機構（ＶＶＴ）とによって可変動弁手段を構成してもよい。
【００４７】
また、実施の形態では、ＥＣＵ５０によって気筒判別を行った後に、プレヒート制御を実行する構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば前述した機械式（油圧式）の可変動弁手段を用いる場合には、必ずしもプレヒート制御の前に気筒判別を実行しなくてもよく、気筒判別無しにプレヒート制御を行う構成としてもよい。
【００４８】
また、実施の形態では、一般的な始動時にプレヒート制御と遮音制御とを行う構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば温度センサ等によって内燃機関１０の温度状態を検出することにより、冷間始動時にのみプレヒート制御と遮音制御とを実行し、暖機後の再始動時等にはこれらの制御を実行しない構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の実施の形態１によるシステム構成を示す全体構成図である。
【図２】内燃機関の始動時における機関回転数、燃料噴射制御、点火制御、吸気バルブ、排気バルブ、スロットルバルブの状態を示すタイムチャートである。
【図３】本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。
【符号の説明】
【００５０】
１０  内燃機関
１２  気筒
１４  ピストン
１６  燃焼室
１８  クランク軸
２０  吸気ポート
２２  排気ポート
２４  吸気通路
２６  排気通路
２８  エアフローメータ
３０  スロットルバルブ（通路開閉部材）
３２  スロットルモータ
３４  燃料噴射弁
３６  点火プラグ
３８  吸気バルブ
４０  排気バルブ
４２，４４  動弁機構（可変動弁手段）
４６  クランク角センサ
４８  モータ（始動手段）
５０  ＥＣＵ
【図１】
2009041491.tif 000003
【図２】
2009041491.tif 000004
【図３】
2009041491.tif 000005