JP2005188283A - 内燃機関の始動制御装置及び始動制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 機関始動時にスタータモータ１０と同時に可変動弁機構の可変動弁モータへ通電すると、消費電力が一時的に急増し、始動不良を招くおそれがある。
【解決手段】 Ｓ１１では、機関始動要求に応じてスタータモータへの通電を開始して、内燃機関のクランキングを開始する。このクランキング開始から所定の遅延期間が経過すると、Ｓ１２からＳ１３へ進み、可変動弁モータへの通電を開始して、弁開閉特性をクランキングに適した状態に制御する。
【選択図】 図９

Description

本発明は、弁開閉特性を変更する可変動弁機構を備えた内燃機関の始動制御に関する。

周知のように、弁開閉特性を機関運転状態に応じて変化させて、機関低回転低負荷時の燃費や高回転高負荷時の出力トルクなどの向上を図ることのできる内燃機関の可変動弁機構が種々提供されている。例えば、特許文献１には、吸気弁のバルブリフト量と作動角の双方を連続的に変更可能なリフト作動角可変機構が開示されている。
特開２０００−２３４５３３号公報

ところで、機関始動時、つまり電動式のスタータモータによるクランクシャフトのクランキング時においては、機関回転数が低いことや、潤滑油の高い粘性によりオイルポンプによる機関内部の強制潤滑を十分に行うことができないこと等に起因して、機関各部に大きなフリクションが発生している。従って、良好な機関始動性を得るためには、上記の大きなフリクションに打ち勝つための十分なクランキングトルクと、十分な燃焼トルクの２つが必要になる。十分なクランキングトルクを得るためには、電源であるバッテリからスタータモータへ大きな電流（電力）が供給されることが必要であり、十分な燃焼トルクを得るには、上記の可変動弁機構による吸気リフト特性、特に吸気弁の閉時期が大きく影響する。

例えば、機関始動時での吸気リフト特性が小リフト・小作動角である場合のように、吸気弁の閉時期がピストンの下死点よりも進角していると、燃焼室に混合気が十分に供給されないうちに吸気弁が閉じられるので、混合気の充填量が少なくなってしまう。このため、燃焼トルクが小さくなって、前述した機関各部のフリクションに打ち勝って機関回転数を上昇させることができずに、いわゆるエンジンストールを発生させるおそれがある。また、機関始動時の吸気リフト特性が大リフト・大作動角である場合のように、吸気弁の閉時期がピストン下死点よりも遅角していると、一度燃焼室内に吸い込まれた混合気が下死点後に吸気通路に吐き出されてしまい、これによって燃焼室内への混合気の充填量が少なくなってしまう。したがって、小リフト・小作動角の場合と同様に、十分な燃焼トルクが得られずに、機関の始動性が悪化してしまう。特に、この大リフト・大作動角時には動弁系のフリクションが大きくなることから、この点でも機関始動性が悪化する。機関始動時の吸気リフト特性が中リフト・中作動角である場合のように、吸気弁の閉時期が下死点付近である場合、燃焼室への混合気の充填量が大きくなることから、燃焼トルクが大きくなる。したがって、機関各部の大きなフリクションに打ち勝って機関回転数を上昇させることができ、安定した燃焼状態を速やかなに確保できる。このため、機関の良好な始動性を得ることが可能になる。

但し、機関停止状態における弁開閉特性は、一般的にはバルブスプリングのばね力や動弁系からの反力等の影響によって、不可避的に、例えば最小リフト側寄りとなってしまう。したがって、機関始動時に、電動式の可変動弁モータへ通電して可変動弁機構を作動し、吸気リフト特性を機関始動に適した上記の中リフト・中作動角に変更することが好ましい。

しかしながら、スタータモータによるクランキングの１回転位までの始動初期段階では、クランクシャフトを停止状態から回転状態とするために、非常に大きなクランキングトルクを必要とする。従って、スタータモータへ通電してクランキングを開始すると同時に、可変動弁モータへの通電を行うと、消費電流（電力）が一時的に急激に上昇する。このため、スタータモータへの給電量が不足して所望のクランキングトルクが得られず、機関始動性の低下を招くおそれがある。

このような問題は、バルブリフト量及び作動角を可変制御させるリフト作動角可変機構に限らず、機関運転状態に応じてクランクシャフトとカムシャフトの回転位相を制御する形式の可変動弁機構についても、始動に適・不適の回転位相（吸気弁の開閉時期）があることから、同様の問題の発生が考えられる。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、機関始動時に、可変動弁機構を利用して弁開閉特性をクランキングに適した状態へ制御しつつ、スタータモータと可変動弁モータとを合わせた消費電力が過度に急増することを防止することを主たる目的としている。

機関始動要求に応じてスタータモータへ通電して、内燃機関のクランキングを行う。電動式の可変動弁モータへ通電して可変動弁機構を作動させ、弁開閉特性を上記クランキングに適した状態へ制御する。上記可変動弁モータへの通電開始時期を、上記スタータモータへの通電開始時期に対して、少なくとも所定の遅延期間だけ遅らせる。

本発明によれば、可変動弁機構により弁開閉特性をクランキングに適した状態へ制御することにより、機関始動時の燃焼安定性及び燃焼トルクの向上を図りつつ、スタータモータと可変動弁モータを合わせた消費電力が一時的に急増することを防止し、これに起因する始動不良を回避することができる。

以下、本発明の好ましい実施形態を図面に基づいて詳述する。この実施形態の始動制御装置が適用される内燃機関は、直列４気筒の４サイクル内燃機関であり、１気筒当たり２つの吸気弁が設けられている。図１及び図２に示すように、この内燃機関は、機関のシリンダブロックＳＢとシリンダヘッド１との間に形成された燃焼室Ｒにシリンダヘッド１の吸気ポート１ａを介して吸気を供給する吸気管Ｉと、シリンダヘッド１に図外のバルブガイドを介して摺動自在に設けられ、バルブスプリング２ａ，２ａのばね力により閉弁方向に付勢された一対の吸気弁２，２と、機関運転状態の変化に応じて吸気弁２，２のバルブリフト量及び作動角を連続的に可変制御する可変動弁機構（リフト作動角可変機構）とを備えている。なお、吸気管Ｉ内には、燃焼室Ｒへの吸入空気量を制御するスロットルバルブＳＶが設けられている。

シリンダブロックＳＢのシリンダボア内には、クランクシャフトＣＳにコンロッドＣを介して連結されたピストンＰが上下摺動自在に設けられている。また、シリンダヘッド１の吸気ポート１ａと反対側には、排気ポートＥＰが設けられていると共に、該排気ポートＥＰを開閉する排気弁ＥＶがバルブスプリングを介して閉方向に付勢されている。吸気管Ｉには、吸気脈動を低減するサージタンクＩａが取り付けられていると共に、スロットルバルブＳＶの上流側に吸気流量を検出するエアーフローメータ４１が設けられている。

可変動弁機構は、図１〜図３に示すように、シリンダヘッド１上部の軸受４に回転自在に支持された中空状の駆動軸３と、該駆動軸３に圧入等により固設された駆動カム５と、駆動軸３の外周面に揺動自在に支持されて、各吸気弁２，２の上端部に配設されたバルブリフター６，６の上面に摺接して各吸気弁２，２を開作動させる一対の揺動カム７，７と、駆動カム５と揺動カム７，７とを連係し、駆動カム５の回転力を揺動カム７，７の揺動力（開弁力）として伝達する伝達機構８と、該伝達機構８の作動位置を可変制御する制御機構９とを備えている。

駆動軸３は、機関前後方向に沿って配置されていると共に、一端部に設けられた図外の従動スプロケットや、該従動スプロケットに巻装されたタイミングチェーン等を介して機関のクランクシャフトＣＳから回転力が伝達されている。また、クランクシャフトＣＳは、図１に示すように、機関始動時に、電動式のスタータモータ（電動セルモータ）１０によってピニオンギアＰＧとリングギアＲＧを介してクランキングされて、回転駆動されるようになっている。

駆動カム５は、図２及び図３に示すように、耐摩耗材によってほぼ円環状に形成され、内部軸方向に駆動軸挿通孔が貫通形成されていると共に、その中心Ｙが駆動軸３の軸心Ｘから径方向へ所定量βだけオフセットしている。また、この駆動カム５は、筒状部５ａと駆動軸３とを直径方向に挿通する図外の連結ピンにより駆動軸３に連結固定されている。バルブリフター６，６は、有蓋円筒状に形成され、シリンダヘッド１の保持孔内に摺動自在に保持されている。揺動カム７、７が摺接するバルブリフター６，６の上面は平坦状に形成されている。

各揺動カム７、７は、図３にも示すように、両者の基端部を結合する円筒部７ａに一体に設けられ、それぞれ同じプロフィールの雨滴状に形成されており、円筒部７ａの内部軸方向に形成された支持孔に挿通した駆動軸３に全体が揺動自在に支持されていると共に、一方の一端部側に有するカムノーズ部１１にピン孔が貫通形成されている。また、両揺動カム７、７の下面には、それぞれカム面が形成されており、このカム面は、円筒部７ａ側のベースサークル面である基円面１２ａと、該基円面１２ａからカムノーズ部１１側に連続して円弧状に延びるランプ面１２ｂと、該ランプ面１２ｂからカムノーズ部１１の先端側に有する最大リフトの頂面に連なるリフト面１２ｃとが形成されている。そして、この基円面１２ａとランプ面１２ｂ，リフト面１２ｃ及び頂面１２ｄとが、揺動カム７の揺動位置に応じて各バルブリフター６の上面６ａ所定位置に当接してバルブリフト特性を変化させるようになっている。

伝達機構８は、駆動軸３の上方に配置されたロッカアーム１３と、該ロッカアーム１３の一端部１３ａと駆動カム５とを連係するリンクアーム１４と、ロッカアーム１３の他端部１３ｂと揺動カム７とを連係するリンク部材１５とを備えている。ロッカアーム１３は、中央に有する筒状基部１３ｃが支持孔１３ｄを介して後述する制御カム２３に回転自在に支持されている。また、筒状基部１３ｃの一端外側部に突設された一端部１３ａには、ピン１６が嵌入するピン孔が貫通形成されている一方、基部１３ｃの他端外側部に突設された他端部１３ｂには、リンク部材１５と連結するピン１７が嵌入するピン孔が貫通形成されている。リンクアーム１４は、比較的大径な円環状の一端部である基端部１４ａと、該基端部１４ａの外周面所定位置に突設された他端部である突出端１４ｂとを備えている。基端部１４ａの中央位置には、駆動カム５の外周面に回転自在に嵌合する嵌合孔１４ｃが形成され、突出端１４ｂには、ピン１６が回転自在に挿通するピン孔が貫通形成されている。このピン１６の軸心１６ａがロッカアーム１３の一端部１３ａとの枢支点になっている。リンク部材１５は、横断面ほぼコ字形状に折曲形成されて、二股状の両端部１５ａ，１５ｂがロッカアーム１３の他端部１３ｂと一方のカム本体７ａのカムノーズ部１１を挟みながら、各ピン１７，１８によって各他端部１３ｂとカムノーズ部１１に回転自在に連結されている。

制御機構９は、図１〜図３に示すように、駆動軸３の上方位置に同じ軸受４に回転自在に支持された制御軸２２と、該制御軸２２の外周に固定されてロッカアーム１３の揺動支点となる制御カム２３と、制御軸２２にボール螺子機構２４と歯車機構２５とを介して連結され、この制御軸２２を回転制御する電動式のアクチュエータである直流型の可変動弁モータ２６と、該可変動弁モータ２６の駆動を制御するコントローラ２７とを備えている。制御軸２２は、図３に示すように、駆動軸３と並行に機関前後方向に配設されている一方、制御カム２３は、円筒状を呈し、図３に示すように軸心Ｐ２位置が肉厚部２３ａの分だけ制御軸２２の軸心Ｐ１からα分だけ偏倚している。ボール螺子機構２４は、図２に示すように、制御軸２２の一端部に固定された筒部２９に突設された一対のレバー２９ａ，２９ｂと、該両レバー２９ａ，２９ｂの先端部間に制御軸２２と軸直角方向に配置されてピン３０を介して回動自在に設けられた円筒状のナット部材３１と、該ナット部材３１の内周面に形成された雌ねじに螺着する螺子軸３２とから構成されている。歯車機構２５は、可変動弁モータ２６の駆動シャフト２６ａの先端部と螺子軸３２の先端部にそれぞれ結合されて、各歯部が互いに軸直角方向から噛合した２つの傘歯車２５ａ，２５ｂとから構成されている。

コントローラ２７は、図１に示すように、内蔵されたマイクロコンピュータがクランク角センサ４０，エアーフローメータ４１，水温センサ，スロットル開度センサ等の各種のセンサ類からの検出信号に基づいて現在の機関運転状態を演算等により検出すると共に、制御軸２２の回転位置を検出するポテンショメータ４２からの検出信号に基づいて可変動弁モータ２６に制御信号を出力している。また、このコントローラ２７は、スタータモータ１０に設けられた電流検出センサ４３からスタータモータ１０に通電した電流信号を入力して電流値を検出している。

機関低速低負荷時には、図４（１）のバルブリフト曲線で示すように、小リフト作動角として、バルブリフト量Ｌ１を十分に小さくすると共に作動角を小さくする。これにより、フリクションが低減すると共に、各吸気弁２、２の開時期が遅くなり、排気弁とのバルブオーバラップが小さくなる。このため、燃費の向上と機関の安定した回転が得られる。機関中速中負荷域には、図４（２）のバルブリフト曲線で示すように、バルブリフト量Ｌ２及び作動角を中程度とする。つまり、吸気弁の開時期（ＩＶＯ）を排気上死点近傍とし、かつ、吸気弁閉時期（ＩＶＣ）を下死点近傍とする。高速高負荷域では、図４（３）に示すように、バルブリフト量Ｌ３及び作動角を大きくする。これにより、各吸気弁２の開時期が早くなると共に、閉時期が遅くなる。この結果、吸気充填効率が向上し、十分な出力が確保できる。

以下、本実施形態の要部をなす機関始動制御について詳細に説明する。

図５は、機関始動、すなわちスタータモータ１０によるクランキングの開始後のエンジン回転数の変化を示している。同図に示すように、各気筒の圧縮上死点の近傍では、筒内（燃焼室内）の空気を圧縮するための負荷が最も大きくなるので、エンジン回転数が一時的に低下し、かつ、スタータモータ１０の消費電流が一時的に増加する。特に最初に圧縮上死点を迎える場合に、エンジン回転数が未だ低いため、スタータモータ１０の消費電流・電力が最も大きくなる。なお、直列４気筒の内燃機関では、周知のように、点火順序は＃１，＃３，＃４，＃２の順となる。但し、いずれの気筒が最初に圧縮上死点を迎えるかは、機関停止状態でのクランクシャフトの停止位置によって異なる。

図６に示すように、この実施形態では、排気弁のバルブリフト特性は固定であり、排気弁の開時期（ＥＶＯ）が下死点よりもやや進角側に設定され、排気弁の閉時期（ＥＶＣ）が排気上死点近傍に設定されている。吸気弁のバルブリフト特性は可変であるものの、機関停止状態では、リフト位置にある揺動カム７，７がバルブスプリング２ａ、２ａのばね力によって押し上げられ、この付勢力により、伝達機構８及び制御機構９（制御カム）を含む可変動弁機構の姿勢がリフトの低い方向へと変化する。従って、吸気弁２，２が最小リフト作動角の状態で安定することになる。つまり、機関停止状態では、図６に示すように、吸気弁のリフト特性が可及的に最小リフト作動角の状態となり、吸気弁の開時期が排気上死点よりも大幅に遅角し、かつ、吸気弁の閉時期が吸気下死点（吸気ＢＤＣ）よりも大幅に進角している。

機関始動時の燃焼安定性及び燃焼トルクの向上を図るためには、上述したように、吸気弁の閉時期（ＩＶＣ）が吸気下死点近傍であることが望ましい。従って、スタータモータ１０によるクランキングに応じて可変動弁モータ２６へ通電して可変動弁機構を作動させて、ＩＶＣが吸気下死点近傍となるように、リフト作動角を始動用の目標値である所定の中リフト作動角の状態に変更・制御することが好ましい。但し、スタータモータ１０によるクランキングと同時に可変動弁モータ２６への通電を開始すると、スタータモータ１０と可変動弁モータ２６とを合わせた消費電力が一時的に急増し、始動不良やバッテリ容量の増加によるバッテリの大型化等を招くおそれがある。

特に、機関停止状態でのクランク角、つまり各気筒のピストン位置によっては、筒内圧力が大きくなり、クランキングトルクが増加する場合があり、このような場合には、上述したスタータモータ１０と可変動弁モータ２６とを合わせた消費電力が更に大きくなってしまう。このようなクランキング開始初期の筒内圧特性は、クランク角（各気筒のピストン位置）に応じて、以下の３つのパターンに分類することができる。

第１に、機関停止状態でのピストン位置が、排気行程及び膨張行程を含む基準領域にある場合、クランキング開始後の筒内圧特性は、図７の基準特性Ａ０となる。この基準特性Ａ０では、排気上死点から吸気弁が開くまでは、ピストンの下降に伴って筒内の負圧が発達する。吸気弁が開くと、筒内圧はほぼ大気圧（吸気管の圧力と同等の圧力）へ回復する。吸気弁が吸気下死点前に閉じるため、吸気弁が閉じてから吸気下死点までの間、筒内の負圧が発達する。吸気下死点後、ピストンの上昇とともに圧力が回復し、ＩＶＣから吸気下死点までのクランク角γ分だけ吸気下死点から進角すると大気圧と同等となり、以降、圧縮上死点まで圧力が上昇していき、圧縮上死点で基準最大圧力（最大圧力の基準値）Ｂ０となる。なお、機関停止状態でのピストン位置が吸気行程中の排気上死点から吸気弁閉時期までの区間にある場合にも、その最大圧力は上記の基準値Ｂ０と等しくなる。

第２に、機関停止状態でのピストン位置が吸気下死点近傍の圧力増加領域ΔＰにある場合、その筒内圧特性は、例えば図７の特性Ａ１のようになる。なお、吸気弁閉時期から吸気下死点までのクランク角をγとすると、圧力増加領域ΔＰは、吸気弁閉時期から、吸気下死点からクランク角γだけ進角した時期までの領域に相当する。例えば、ＩＶＣが圧縮上死点後（ＡＴＤＣ）１５０°であるとすると、圧力増加領域ΔＰはＡＴＤＣ１５０°〜２１０°となる。この場合、機関停止直後の状態では筒内が負圧となっているが、機関停止中に徐々に圧力が抜けるため、可及的には筒内が大気圧と同等となる。従って、圧縮上死点での筒内の最大圧力Ｂ１は上記の基準最大圧力Ｂ０に比して高くなる。このため、図８にも示すように、要求されるクランキングトルクが大きくなり、スタータモータ１０の消費電流・電力が一時的に増大する。

第３に、機関停止状態でのピストン位置が圧縮行程の中・後半、具体的には上記の圧力増加領域ΔＰを除く圧縮行程である場合、機関停止直後の状態では、筒内は高圧となっているが、その後、機関停止中に徐々に圧力が抜けるため、可及的には筒内圧が大気圧と同等となる。ここから圧縮が始まるため、圧縮上死点での筒内の最大圧力Ｂ２は、基準最大圧力Ｂ０よりも低くなる。従って、図８に示すように、要求されるクランキングトルクが低くなり、スタータモータ１０の消費電力も低く抑えられる。

このように、機関停止状態でのピストン位置が、上記の圧力増加領域ΔＰにある場合に最大圧力が基準最大圧力Ｂ０よりも高くなり、特に、吸気下死点である場合に最大圧力Ｂ１が最も高くなる。この領域ΔＰよりも進角側では、その最大圧力が基準値Ｂ０に抑えられ、かつ、圧縮上死点までのクランク角が大きくなるため、十分にエンジン回転数が上昇しており、スタータモータ１０の要求電力は相対的に低減される。

図９は、本発明の第１実施例に係る始動制御の流れを示すフローチャートである。このルーチンは、例えばイグニッションキーの操作による機関の始動要求に応じて実行される。先ずＳ（ステップ）１１では、上記の機関始動要求に応じて、スタータモータ１０への通電を開始して、スタータモータ１０によるクランクシャフトの回転駆動、すなわちクランキング・機関始動を開始する（クランキング手段）。続くＳ１２では、スタータモータ１０の通電開始後に、ＩＶＣから圧縮上死点までのクランク角Δｔに相当する一定の遅延期間だけ経過したかを判定する。つまり、ここでの遅延期間は、クランキングの開始からクランクシャフトがクランク角Δｔだけ回転するのに必要な期間、つまり、機関停止状態の弁開閉特性で吸気弁が閉時期から圧縮上死点に達するまでの期間に相当し、予め設定・記憶される固定値である。スタータモータ１０の通電開始から所定の遅延期間が経過すると、Ｓ１３へ進み、可変動弁モータ２６への通電を開始する。これにより、可変動弁機構により吸気弁のバルブリフト特性がクランキングに適した所定の中リフト作動角（吸気弁の閉時期が吸気下死点近傍となる状態）に制御される（動弁始動制御手段）。

このように本実施例では、可変動弁モータ２６への通電開始時期を、スタータモータ１０への通電開始時期から所定の遅延期間だけ遅らせている（遅延手段）。これにより、可変動弁機構により吸気弁のバルブリフト特性をクランキングに適した中リフト作動角として、機関始動時における燃焼安定性及び燃焼トルクの向上を図りつつ、少なくとも機関始動時の最大圧力が基準最大圧力Ｂ０を超えるような状況で可変動弁モータ２６が同時に通電されることはないので、スタータモータ１０及び可変動弁モータ２６を合わせた消費電力が過度に高くなることを回避でき、安定した始動性を確保することができる。

以降の実施例では、クランク角センサ４０等からの検出信号に基づいて、機関停止状態におけるクランク角位置を検出及び記憶するか、あるいは機関始動直後に機関停止状態でのクランク角位置を検出するようになっており、この機関停止状態でのクランク角位置に基づいて、上記の遅延期間を調整する構成となっている（遅延期間調整手段）。

図１０は、本発明の第２実施例に係る始動制御の流れを示すフローチャートであり、イグニッションキー操作等による機関始動要求の検出に応じて実行される。先ずＳ２１では、スタータモータ１０への通電を開始して、クランキングを開始する。Ｓ２２では、上述した機関停止状態でのクランク角位置に基づいて、吸気弁の閉時期を最初に迎える目標気筒を判別する。Ｓ２３では、クランク角センサの検出信号に基づいて、Ｓ２２で判別した目標気筒のピストン位置を読み込む。Ｓ２４では、目標気筒のピストン位置が圧縮上死点に達したかを判定する。目標気筒のピストン位置が圧縮上死点に達すると、Ｓ２５へ進み、可変動弁機構の可変動弁モータ２６への通電を開始する。これにより、吸気弁のバルブリフト特性がクランキングに適した所定の中リフト作動角（吸気弁の閉時期が吸気下死点近傍となる状態）に制御される（動弁始動制御手段）。つまり、機関始動から吸気弁の閉時期を最初に迎える気筒のピストン位置が圧縮上死点に達するまでの期間が、上記の遅延期間に相当する。

この第２実施例によれば、第１実施例と同様の効果が得られることに加え、吸気弁の閉時期を最初に迎える気筒のピストン位置が圧縮上死点に達するまでは、可変動弁モータ２６への通電が開始されることがないので、スタータモータ１０及び可変動弁モータ２６を合わせた消費電力が過度に高くなることをより確実に回避でき、安定した始動性を確保することができる。

図１１は、本発明の第３実施例に係る制御の流れを示すフローチャートであり、機関始動要求に応じて実行される。先ずＳ３１では、スタータモータへの通電を開始して、クランキングを開始する。Ｓ３２では、いずれかの気筒のピストン位置が吸気弁閉時期よりも吸気下死点寄りに位置しているかを判定する。つまり、いずれかの気筒のピストン位置が上記の圧力増加区間ΔＰに存在しているかを判定する。圧力増加区間ΔＰに位置する気筒がある場合、Ｓ３３へ進み、ピストン位置が吸気弁の閉時期に最も近い気筒を目標気筒として設定する。圧力増加区間ΔＰに存在する気筒がなければ、Ｓ３４へ進み、最初に圧縮上死点を迎えることとなる気筒を目標気筒として判別・設定する。

Ｓ３５では、クランク角センサ等の検出装置の検出信号に基づいて、Ｓ３３又はＳ３４で設定された目標気筒のピストン位置を逐次読み込む。Ｓ３６では、目標気筒のピストン位置が圧縮上死点に達したかを判定する。目標気筒のピストン位置が圧縮上死点に達すると、Ｓ３７へ進み、可変動弁モータ２６への通電を開始して、吸気弁のバルブタイミング（弁開閉特性）をクランキングに適した低リフト作動角へ制御する。つまり、ピストン位置が圧力増加区間ΔＰにある気筒が存在する場合には、その気筒が圧縮上死点となるまでの期間が遅延期間となり、ピストン位置が圧力増加区間ΔＰにある気筒が存在しない場合には、いずれかの気筒のピストン位置が圧縮上死点を迎えるまでの期間が遅延期間となる。

この第３実施例によれば、機関停止状態でのクランク角位置、つまり各気筒のピストン位置に基づいて、最大圧力が基準値Ｂ０を超える気筒が存在するかを判定し（Ｓ３２）、最大圧力が基準値Ｂ０を超える気筒が存在する場合には、その気筒が最大圧力を迎えた後に可変動弁モータ２６への通電を開始し、一方、最大圧力が基準値Ｂ０を超える気筒がない場合には、いずれかの気筒のピストン位置が最初に圧縮上死点を迎えた後に可変動弁モータ２６への通電を開始している。従って、スタータモータと可変動弁モータとを合わせた消費電流が過度に大きくなることを確実に回避しつつ、機関停止状態でのクランク角度に基づいて遅延期間を短縮化して、応答性の向上を図ることができる。

また、上記Ｓ３３の処理では、例えば８気筒，１２気筒，又は１６気筒といった気筒数が多い内燃機関のように、機関停止状態でのピストン位置が圧力増加領域ΔＰにある気筒が複数存在する場合を想定しており、このような場合には、その中でも吸気弁閉時期に最も近い気筒、言い換えると最も圧縮上死点から遠い気筒を目標気筒として設定している。従って、最大圧力が基準値Ｂ０を超える気筒が複数あるような場合にも、それらの気筒が最大圧力、つまり圧縮上死点となるまでの間、可変動弁モータ２６が通電されることはない。

なお、可変動弁モータ２６が実際に通電される際に、ピストンが圧縮上死点位置であると、可及的に押し戻され、クランクシャフトを正回転させようとする力が働くので、スタータモータ１０にかかる負荷が下がり、電力が可変動弁モータ２６に用いられても支障はない。また、可変動弁モータ２６に通電するタイミングは、圧縮上死点直後であってもかまわない。この場合、シリンダ内圧によるクランク正回転効果が得られる。このように、圧縮上死点を迎えた直後からシリンダ内圧が大気圧となる間の所定のクランク角では、シリンダ内圧がクランクシャフトを正回転させる方向に作用するため、スタータモータの負荷を軽減するという効果が得られる。

以上のように本発明を具体的な実施例に基づいて説明してきたが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変形・変更を含むものである。例えば、可変動弁機構としては、上述したような吸気弁のバルブリフト量及作動角の双方を連続的に変更可能なリフト作動角可変機構に限らず、例えばクランクシャフトとカムシャフトの回転位相を変更することにより吸気弁のバルブタイミング（弁開閉特性）を変更する位相変更機構を単独で用いるか又は併用しても良い。

本発明に係る始動制御装置が適用される内燃機関の概略構成図。 可変動弁機構の一例を示す斜視図。 上記可変動弁機構による最小リフト制御時の閉弁状態を示す断面図。 上記可変動弁機構によるバルブリフト特性図。 機関始動直後からのエンジン回転数の変化を示す特性図。 機関停止状態での吸気弁及び排気弁のバルブタイミング図。 機関始動後の筒内圧の変化を示すタイムチャート。 機関始動後のエンジン回転数及びスタータモータの要求トルクの変化を示す特性図。 第１実施例に係る制御の流れを示すフローチャート。 第２実施例に係る制御の流れを示すフローチャート。 第３実施例に係る制御の流れを示すフローチャート。

符号の説明

２…吸気弁
１０…スタータモータ１０
２６…可変動弁モータ
２７…コントローラ

Claims (7)

1. 機関始動要求に応じてスタータモータへ通電して、内燃機関のクランキングを行うクランキング手段と、
   電動式の可変動弁モータへ通電して可変動弁機構を作動させ、弁開閉特性を上記クランキングに適した状態へ制御する動弁始動制御手段と、
   上記可変動弁モータへの通電開始時期を、上記スタータモータへの通電開始時期に対して、少なくとも所定の遅延期間だけ遅らせる遅延手段と、
   を有する内燃機関の始動制御装置。
2. 機関停止状態での吸気弁の閉時期が、吸気下死点よりも進角している請求項１に記載の内燃機関の始動制御装置。
3. 上記遅延期間が、機関停止状態の弁開閉特性で吸気弁が閉時期から圧縮上死点に達するまでの期間に相当する固定値である請求項２に記載の内燃機関の始動制御装置。
4. 機関停止状態でのクランク角を検出及び記憶する手段と、
   この機関停止状態でのクランク角に応じて、上記遅延期間を調整する遅延期間調整手段と、
   を有する請求項２に記載の内燃機関の始動制御装置。
5. 上記遅延期間が、吸気弁の閉時期を最初に迎える気筒のピストン位置が圧縮上死点に達するまでの期間に相当する請求項４に記載の内燃機関の始動制御装置。
6. 上記機関停止状態でのピストン位置が圧力増加領域である気筒が存在するかを判定する気筒判定手段を有し、上記圧力増加領域は、吸気弁閉時期から、吸気弁閉時期から吸気下死点までのクランク角だけ吸気下死点から進角した時期までの領域であり、
   かつ、上記気筒判定手段により気筒が存在すると判定された場合、その気筒が圧縮上死点に達するまでの期間を上記遅延期間とし、上記気筒判定手段により気筒が存在しないと判定された場合、いずれかの気筒のピストン位置が圧縮上死点に達するまでの期間を上記遅延期間とする請求項４に記載の内燃機関の始動制御装置。
7. 機関始動要求に応じてスタータモータへ通電し、内燃機関のクランキングを行うステップと、
   電動式の可変動弁モータへ通電して可変動弁機構を作動させ、弁開閉特性をクランキングに適した状態へ制御するステップと、を有し、
   かつ、上記スタータモータへの通電開始から上記可変動弁モータへの通電開始までの間に、少なくとも所定の遅延期間を設けた内燃機関の始動制御方法。
   

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