JP2007032388A - 内燃機関の始動制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 エンジンの自動始動時の不快音や車両振動を低減しながら、速やかな始動と発進を実現する。
【解決手段】 エンジンの自動停止前に、実吸気バルブタイミングをクランキング開始時の目標吸気バルブタイミング（クランキング時の車両振動を許容レベル以下に低減できる実圧縮比に相当する吸気バルブタイミング）まで遅角させると共にスタータのピニオンギヤをリングギヤに噛み合わせる。この状態をエンジンの自動停止中に維持して、エンジンの自動始動時にスタータによるクランキングを開始し、このクランキングによりエンジン回転速度が所定値を越えたときにエンジンの燃焼を開始させる。更に、この燃焼開始までに実吸気バルブタイミングを燃焼開始時の目標吸気バルブタイミング下限値（エンジンが燃焼圧力で自力回転するのに必要な実圧縮比に相当する吸気バルブタイミング）よりも進角させる。
【選択図】 図５

Description

本発明は、内燃機関の自動停止中に所定の自動始動条件が成立したときに内燃機関を自動始動させる内燃機関の始動制御装置に関するものである。

近年、車両に搭載されるエンジン（内燃機関）においては、燃費節減、排気エミッション低減等を目的として、エンジン自動停止・始動装置（いわゆるアイドリングストップ装置）を採用したものがある。このエンジン自動停止・始動装置は、運転者が車両を停車させて所定の自動停止条件が成立したときにエンジンを自動的に停止させ、その後、運転者が車両を発進させようとする操作を行って所定の自動始動条件が成立したときにエンジンを自動的に再始動させるようにしている。

自動始動時には、スタータのピニオンギヤを電磁アクチュエータで押し出してエンジンのクランク軸に連結されたリングギヤに噛み合わせて、スタータのピニオンギヤでリングギヤを回転駆動することでエンジンをクランキングして再始動させるようにしている。

しかし、自動始動時にスタータのピニオンギヤを押し出してリングギヤに噛み合わせる動作を行っていると、その分、スタータによるクランキングの開始が遅れて始動時間が長くなる可能性がある。また、始動時間短縮のためにピニオンギヤを瞬時に押し出してリングギヤに噛み合わせようとすると、ピニオンギヤがリングギヤに強く衝突して不快な音が発生することがある。

この対策として、特許文献１（特開２０００−２９１５１７号公報）に記載されているように、エンジンの自動停止中に予めスタータのピニオンギヤを押し出してリングギヤに噛み合わせた状態に保持しておくことで、自動始動時に不快音を発生させずに速やかにクランキングを開始できるようにしたものがある。
特開２０００−２９１５１７号公報（第２頁等）

しかし、上記特許文献１の技術により自動始動時に速やかにクランキングを開始できるようにしても、自動始動時には、クランキング時の筒内圧変動による回転変動によって車両振動が発生し、更に、スタータでクランキングしながら燃焼圧力によってエンジン回転速度を上昇させる際に、燃焼毎の回転速度変動によって車両振動が発生し、更に、エンジンと車両との共振回転速度領域（例えば４００ｒｐｍ前後）を通過する過程で、大きな車両振動が発生するという問題がある。また、エンジン回転速度を速やかに上昇させることができないため、車両を速やかに発進させることができないという欠点もある。

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、従って本発明の目的は、自動始動時の不快音や車両振動を低減しながら、速やかな始動と発進を実現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にある。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、内燃機関の自動停止中に所定の自動始動条件が成立したときに内燃機関を自動始動させるシステムに適用され、内燃機関の吸気バルブ開閉特性を変化させる可変吸気バルブ装置と、内燃機関のクランク軸を回転駆動（以下「クランキング」という）するスタータとを備えた内燃機関の始動制御装置において、内燃機関の自動始動前に可変吸気バルブ装置によって吸気バルブ開閉特性を車両振動が許容レベル以下になる吸気バルブ開閉特性に変化させた状態で且つスタータ側のギヤをクランク軸側のギヤに噛み合わせた状態か又は噛み合う寸前の状態（以下これらの可変吸気バルブ装置及びスタータの状態を「始動準備状態」という）に維持するように制御し、内燃機関の自動始動時に前記始動準備状態でスタータによるクランキングを開始し、このクランキングにより内燃機関の回転速度が所定値を越えたときに内燃機関の燃焼を開始させると共に、この燃焼開始までに可変吸気バルブ装置によって吸気バルブ開閉特性を内燃機関が燃焼圧力で自力回転できる吸気バルブ開閉特性に変化させるように制御するようにしたものである。

この構成では、自動始動前に予めスタータ側のギヤ（ピニオンギヤ）をクランク軸側のギヤ（リングギヤ）に噛み合わせた状態か又は噛み合う寸前の状態で自動始動時にスタータによるクランキングを開始するため、自動始動時に不快音を発生させずに速やかにクランキングを開始することができる。

また、可変吸気バルブ装置によって吸気バルブ開閉特性を変化させることで内燃機関の実圧縮比を変化させることができる。この点に着目して、本発明では、自動始動前に予め吸気バルブ開閉特性を車両振動が許容レベル以下になる吸気バルブ開閉特性に変化させた状態（つまり実圧縮比を低下させた状態）で自動始動時にスタータによるクランキングを開始するため、クランキング時の筒内圧力変動を低減して車両振動を低減できると共に、実圧縮比の低下によりクランキングトルクを低下させることができて、スタータで内燃機関の回転速度を速やかに上昇させることができる。これにより、内燃機関の回転速度が内燃機関と車両との共振回転速度領域を速やかに通過して、共振による車両振動を低減させるという制御が可能になると共に、始動時間を短縮することも可能となる。しかも、スタータによるクランキングで内燃機関の回転速度が所定値を越えてから燃焼を開始させるため、従来のように燃焼圧力によって回転速度を上昇させる必要が無く、燃焼毎の回転速度変動による車両振動も低減することができる。

また、自動始動時に内燃機関の回転速度を速やかに上昇させることができるため、一般的なトルクコンバータを備えたトランスミッションを搭載したシステムの場合でも、トルクコンバータを速やかにトルク伝達可能状態にしてクランク軸のトルクを車輪の駆動軸に伝達することができ、車両を速やかに発進させることができる。

この場合、内燃機関の自動停止期間中に始動準備状態となるように可変吸気バルブ装置とスタータを制御するようにしても良いが、請求項２のように、内燃機関が自動停止される際（内燃機関の自動停止動作中）に始動準備状態となるように可変吸気バルブ装置とスタータを制御するようにしても良い。このようにすれば、内燃機関の自動停止期間が非常に短い場合でも、自動始動前に確実に始動準備状態にしておくことができる。

また、請求項３のように、スタータを高トルク型と高回転型とを切り換え可能に構成し、内燃機関の自動始動時にスタータを高トルク型に切り換えた状態で該スタータによるクランキングを開始し、このクランキングにより内燃機関の回転速度が所定の切換判定値を越えたときにスタータを高回転型に切り換えるようにしても良い。このようにすれば、クランキング開始当初は高トルク型のスタータで内燃機関の回転速度をスムーズに上昇させて車両の発進挙動を安定させながら、最終的には高回転型のスタータで内燃機関の回転速度を車両振動を低減可能な回転速度（例えば、内燃機関と車両との共振回転速度領域を越えた回転速度）まで確実に上昇させることができる。

また、請求項４のように、可変吸気バルブ装置は、モータで吸気バルブ開閉特性を変化させるモータ駆動式可変吸気バルブ装置又は電磁アクチュエータで吸気バルブを開閉駆動する電磁駆動式吸気バルブ装置を用いるようにすると良い。モータ駆動式可変吸気バルブ装置や電磁駆動式吸気バルブ装置であれば、内燃機関の自動停止動作中や自動停止期間中やクランキング中でも吸気バルブ開閉特性を精度良く変化させることができる。

この場合、請求項５のように、内燃機関の自動停止期間中に可変吸気バルブ装置によって維持する吸気バルブ開閉特性を内燃機関の温度情報（冷却水温、油温等）に応じて変化させるようにしても良い。このようにすれば、内燃機関の温度に応じてクランキング時に車両振動が許容レベル以下となる吸気バルブ開閉特性が変化するのに対応して、自動停止期間中に維持する吸気バルブ開閉特性を調整することができ、内燃機関の自動停止期間中の温度変化に左右されずに自動始動時に適正な吸気バルブ開閉特性（つまり車両振動が許容レベル以下となる実圧縮比）でクランキングを開始することができる。

また、近年、内燃機関のクランク軸側との連結／切り離しを切り換え可能な電磁クラッチを有するトランスミッションが開発されている。このような電磁クラッチ付きトランスミッションを備えたシステムに本発明を適用する場合は、請求項６のように、内燃機関の自動始動時にスタータによるクランキングを開始すると同時又はそれ以前にトランスミッションの電磁クラッチを連結状態に切り換えるようにしても良い。このようにすれば、スタータによるクランキングを開始すると同時にクランク軸のトルクを車輪の駆動軸に伝達することができ、車両を更に速やかに発進させることが可能となる。

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
まず、図１に基づいてエンジン制御システム全体の概略構成を説明する。内燃機関であるエンジン１１の吸気管１２の最上流部には、エアクリーナ１３が設けられ、このエアクリーナ１３の下流側に、吸入空気量を検出するエアフローメータ１４が設けられている。このエアフローメータ１４の下流側には、モータ１５によって開度調節されるスロットルバルブ１６と、このスロットルバルブ１６の開度（スロットル開度）を検出するスロットル開度センサ１７とが設けられている。

更に、スロットルバルブ１６の下流側には、サージタンク１８が設けられ、このサージタンク１８には、吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサ１９が設けられている。また、サージタンク１８には、エンジン１１の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド２０が設けられ、各気筒の吸気マニホールド２０の吸気ポート近傍に、それぞれ燃料を噴射する燃料噴射弁２１が取り付けられている。また、エンジン１１のシリンダヘッドには、各気筒毎に点火プラグ２２が取り付けられ、各点火プラグ２２の火花放電によって筒内の混合気に着火される。

また、エンジン１１の吸気バルブ２９には、該吸気バルブ２９の開閉タイミング（吸気バルブタイミング）を変化させるモータ駆動式の可変吸気バルブタイミング装置３０が設けられている。この可変吸気バルブタイミング装置３０は、モータ（図示せず）でクランク軸に対する吸気側カム軸の回転位相を変化させることで、吸気側カム軸によって開閉駆動される吸気バルブ２９の開閉タイミングを変化させるようになっている。

一方、エンジン１１の排気管２３には、排出ガスの空燃比又はリッチ／リーン等を検出する排出ガスセンサ２４（空燃比センサ、酸素センサ等）が設けられ、この排出ガスセンサ２４の下流側に、排出ガスを浄化する三元触媒等の触媒２５が設けられている。

また、エンジン１１のシリンダブロックには、冷却水温を検出する冷却水温センサ２６や、エンジン１１のクランク軸が所定クランク角回転する毎にパルス信号を出力するクランク角センサ２７が取り付けられている。このクランク角センサ２７の出力信号に基づいてクランク角やエンジン回転速度が検出される。

更に、エンジン１１には、始動時にエンジン１１のクランク軸を回転駆動（クランキング）するためのスタータ３３が取り付けられている。このスタータ３３は、モータ部３７（図２参照）と、このモータ部３７によって回転駆動されるピニオンギヤ（図示せず）と、このピニオンギヤを押し出すための電磁アクチュエータ（図示せず）等を備え、ピニオンギヤを押し出してエンジン１１のクランク軸に連結されたリングギヤ（図示せず）に噛み合わせて、ピニオンギヤでリングギヤを回転駆動することでエンジン１１をクランキングするようになっている。このスタータ３３は、エンジン停止動作中や停止期間中にピニオンギヤを押し出してリングギヤに噛み合わせた状態に維持できるプリセット機構を備えている。

また、自動変速機３４（トランスミッション）は、エンジン１１のクランク軸に電磁クラッチ３５を介して変速機構３６が連結され、電磁クラッチ３５によってエンジン１１のクランク軸と変速機構３６との間の連結／切り離しが切り換えられるようになっている。エンジン１１の出力トルク（クランク軸のトルク）は、自動変速機３４の電磁クラッチ３５を介して変速機構３６に伝達され、変更機構３６で変速されて車輪の駆動軸に伝達されるようになっている。

上述した各種センサの出力は、エンジン制御回路（以下「ＥＣＵ」と表記する）２８に入力される。このＥＣＵ２８は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭ（記憶媒体）に記憶された各種のエンジン制御プログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて燃料噴射弁２１の燃料噴射量や点火プラグ２２の点火時期を制御する。

また、図２に示すように、スタータ３３のモータ部３７とバッテリ３８との間には、常開型の電磁スイッチ３９が設けられ、運転者がイグニッションスイッチ４０をスタート位置（ＳＴ位置）の接点に操作して該接点をオンすると、電磁スイッチ３９のコイル３９ａにバッテリ３８から通電されて電磁スイッチ３９がオンした状態となり、モータ部３７に通電される。その後、イグニッションスイッチ４０をスタート位置からオン位置に戻してスタート位置の接点をオフすると、電磁スイッチ３９のコイル３９ａへの通電が断たれて、電磁スイッチ３９がオフした状態となり、モータ部３７への通電がオフされる。

尚、本実施例では、エンジン１１の自動停止・始動制御の際にスタータ３３を制御するために、ＥＣＵ２８によって電磁スイッチ３９と後述する電磁切換スイッチ４３を制御できるようになっている。

また、スタータ３３のモータ部３７は、回転子４１に巻回したコイル４２に通電する回路が、電磁切換スイッチ４３によりスタータ３３の特性を高トルク型にする高トルク型回路と、スタータ３３の特性を高回転型にする高回転型回路との間で切り換えられるようになっている。この場合、電磁切換スイッチ４３のコイル４３ａに通電すると、電磁切換スイッチ４３が高トルク型回路の接点をオンした状態となり、スタータ３３の特性が高トルク型に切り換わる。一方、電磁切換スイッチ４３のコイル４３ａへの通電が断たれると、電磁切換スイッチ４３が高回転型回路の接点をオンした状態となり、スタータ３３の特性が高回転型に切り換わる。

ＥＣＵ２８は、後述する図３及び図４のエンジン自動停止・始動制御プログラムを実行することで、エンジン１１の運転中に運転者が車両を停車させて所定の自動停止条件が成立したときに自動停止要求が発生したと判断して、点火及び燃料噴射を停止させてエンジン１１を自動的に停止させ、エンジン１１の自動停止中に運転者が車両を発進させようとする操作を行って所定の自動始動条件が成立したときに再始動要求が発生したと判断して、エンジン１１を自動的に再始動させるようにしている。

その際、ＥＣＵ２８は、図５のタイムチャートに示すように、エンジン１１の自動停止動作中（停止要求から停止完了までの間）に、可変吸気バルブタイミング装置３０によって実吸気バルブタイミングをクランキング開始時の目標吸気バルブタイミングまで遅角させると共に、スタータ３３のピニオンギヤを押し出してリングギヤに噛み合わせることで、可変吸気バルブタイミング装置３０とスタータ３３を始動準備状態にする。ここで、クランキング開始時の目標吸気バルブタイミングは、クランキング時の車両振動を許容レベル以下に低減できる実圧縮比に相当する吸気バルブタイミングであり、通常の吸気バルブタイミングよりも遅角側に設定される。

この後、エンジン自動停止期間中は、可変吸気バルブタイミング装置３０とスタータ３３を始動準備状態（可変吸気バルブタイミング装置３０によって実吸気バルブタイミングをクランキング開始時の目標吸気バルブタイミングまで遅角した状態で且つスタータ３３のピニオンギヤをリングギヤに噛み合わせた状態）に維持する。この機能が特許請求の範囲でいう始動準備制御手段としての役割を果たす。

その後、エンジン１１の再始動要求が発生したときに、前記始動準備状態でスタータ３３によるクランキングを開始し、このクランキングによりエンジン回転速度が所定値（例えば、エンジン１１と車両との共振回転速度）を越えたときにエンジン１１の燃焼を開始させる。更に、この燃焼開始までに実吸気バルブタイミングが燃焼開始時の目標吸気バルブタイミング下限値を越えるように可変吸気バルブタイミング装置３０によって実吸気バルブタイミングを進角させる。ここで、燃焼開始時の目標吸気バルブタイミング下限値は、エンジン１１が燃焼圧力で自力回転するのに必要な実圧縮比に相当する吸気バルブタイミングであり、クランキング開始時の目標吸気バルブタイミングよりも進角側に設定される。この機能が特許請求の範囲でいう始動制御手段としての役割を果たす。

以下、ＥＣＵ２８が実行する図３及び図４のエンジン自動停止・始動制御プログラムの処理内容を説明する。
図３及び図４に示すエンジン自動停止・始動制御プログラムは、ＥＣＵ２８の電源オン中に実行される。本プログラムが起動されると、まず、ステップ１０１で、自動停止要求が有るか否かを判定し、自動停止要求が有ると判定されたときに、ステップ１０２に進み、エンジン停止処理（燃料噴射及び点火の停止）を実行して、エンジン１１を自動停止させる。

この後、ステップ１０３に進み、可変吸気バルブタイミング装置３０によって実吸気バルブタイミングをクランキング開始時の目標吸気バルブタイミングまで遅角させるように制御する。ここで、クランキング開始時の目標吸気バルブタイミングは、クランキング時の車両振動を許容レベル以下に低減できる実圧縮比に相当する吸気バルブタイミングである。このクランキング開始時の目標吸気バルブタイミングは、予め設定した固定値としても良いが、後述するようにして冷却水温に応じて設定するようにしても良い。

この後、ステップ１０４に進み、エンジン回転速度が所定値よりも低くなったか否かを判定する。この所定値は、スタータ３３のピニオンギヤを押し出してリングギヤに噛み合わせても不快音が発生しないエンジン回転速度（例えば２００ｒｐｍ）に設定される。このステップ１０４で、エンジン回転速度が所定値よりも低くなったと判定されたときに、ステップ１０５に進み、スタータ３３のピニオンギヤを押し出してリングギヤに噛み合わせる。

この後、ステップ１０６に進み、エンジン１１の停止が完了したか否かを、例えばエンジン回転速度が「０」になったか否かによって判定し、エンジン１１の停止が完了したと判定されたときに、ステップ１０７に進み、現在の冷却水温に応じたクランキング開始時の目標吸気バルブタイミングをマップ等により算出する。このクランキング開始時の目標吸気バルブタイミングのマップは、予め、実験データや設計データ等に基づいて求めた冷却水温と実圧縮比と振動との関係及び実圧縮比と吸気バルブタイミングとの関係を用いて作成され、冷却水温に応じて目標吸気バルブタイミングを算出することで、クランキング時の車両振動を許容レベル以下に低減できる実圧縮比に相当する目標吸気バルブタイミングを算出するように設定されている。

この後、ステップ１０８に進み、可変吸気バルブタイミング装置３０によって実吸気バルブタイミングをクランキング開始時の目標吸気バルブタイミングまで遅角させる。
この後、ステップ１０９に進み、再始動要求が有るか否かを判定し、再始動要求が無いと判定されれば、ステップ１０７に戻り、冷却水温に応じて目標吸気バルブタイミングを算出し、可変吸気バルブタイミング装置３０によって実吸気バルブタイミングをクランキング開始時の目標吸気バルブタイミングに制御する処理を繰り返す。

以上の処理により、自動停止期間中は、可変吸気バルブタイミング装置３０によって実吸気バルブタイミングをクランキング開始時の目標吸気バルブタイミングまで遅角した状態に維持すると共に、スタータ３３のピニオンギヤをリングギヤに噛み合わせた状態に維持する。

その後、ステップ１０９で、再始動要求が有ると判定されたときに、図４のステップ１１０に進み、自動変速機３４の電磁クラッチ３５を連結状態に切り換えて、クランク軸のトルクを車輪の駆動軸に伝達可能な状態にした後、ステップ１１１に進み、スタータ３３の特性を高トルク型に切り換えた状態でスタータ３３によるクランキングを開始する。

この後、ステップ１１２に進み、現在の冷却水温に応じた燃焼開始時の目標吸気バルブタイミング下限値をマップ等により算出する。この燃焼開始時の目標吸気バルブタイミング下限値のマップは、予め、実験データや設計データ等に基づいて求めた冷却水温と実圧縮比と振動との関係及び実圧縮比と吸気バルブタイミングとの関係を用いて作成され、冷却水温に応じて目標吸気バルブタイミングを算出することで、エンジン１１が燃焼圧力で自力回転するのに必要な実圧縮比に相当する目標吸気バルブタイミング下限値を算出するように設定されている。

この後、ステップ１１３に進み、燃焼開始タイミングまでに実吸気バルブタイミングが燃焼開始時の目標吸気バルブタイミング下限値を越えるように可変吸気バルブタイミング装置３０によって実吸気バルブタイミングを進角させる。

この後、ステップ１１４に進み、クランキングによりエンジン回転速度が切換判定値（例えば２００ｒｐｍ）を越えたか否かを判定し、エンジン回転速度が切換判定値を越えたと判定されたときに、ステップ１１５に進み、スタータ３３の特性を高トルク型から高回転型に切り換えてスタータ３３によるクランキングを継続する。

この後、ステップ１１６に進み、クランキングによりエンジン回転速度が所定値を越えたか否かを判定する。この所定値は、エンジン１１と車両との共振回転速度（例えば４００ｒｐｍ付近）に設定されている。

このステップ１１６で、エンジン回転速度が所定値を越えたと判定されたときに、ステップ１１７に進み、実吸気バルブタイミングが燃焼開始時の目標吸気バルブタイミング下限値を越えたか否かを判定し、実吸気バルブタイミングが燃焼開始時の目標吸気バルブタイミング下限値を越えていれば、エンジン１１が燃焼圧力で自力回転するのに必要な実圧縮比になっていると判断して、ステップ１１８に進み、燃料噴射及び点火を開始して燃焼を開始させる。尚、燃料噴射は、点火よりも早いタイミング（例えば、事前に予測した燃焼サイクルの吸気タイミング）から開始するようにしても良い。

この後、ステップ１１９に進み、エンジン１１の始動が完了したか否かを、エンジン回転速度が始動完了判定値（例えば６００ｒｐｍ）を越えたか否かによって判定し、エンジン１１の始動が完了したと判定されたときに、ステップ１２０に進み、スタータ３３のピニオンギヤをリンクギヤから引き抜いた後、ステップ１２１に進み、スタータ３３を停止させる。

図５に点線で示す従来の始動制御では、自動始動時にスタータのピニオンギヤを押し出してリングギヤに噛み合わせるため、スタータによるクランキングの開始が遅れて始動時間が長くなる可能性がある。また、始動時間短縮のためにピニオンギヤを瞬時に押し出してリングギヤに噛み合わせようとすると、ピニオンギヤがリングギヤに強く衝突して不快な音が発生することがある。しかも、スタータでクランキングしながら直ちに燃焼を開始するため、クランキング開始当初から実圧縮比がエンジンを自力回転させるのに十分な燃焼圧力を発生できるレベルに保持される。このため、スタータでクランキングする際に、クランキング時の筒内圧変動が大きくなり、その筒内圧変動による回転変動によって振動が発生し、更に、スタータでクランキングしながら燃焼圧力でエンジン回転速度を上昇させる際に、燃焼毎の回転速度変動によって振動が発生し、更に、エンジンと車両との共振回転速度領域を通過する過程で大きな振動が発生する。

これに対して、図５に実線で示す本実施例の始動制御では、自動始動前に予めスタータ３３のピニオンギヤをリングギヤに噛み合わせた状態に維持して自動始動時にスタータ３３によるクランキングを開始するため、自動始動時に不快音を発生させずに速やかにクランキングを開始することができる。

しかも、自動始動前に予め実圧縮比がクランキング時の車両振動を低減できるレベルまで低下するように実吸気バルブタイミングを遅角させた状態に維持して自動始動時にスタータ３３によるクランキングを開始するため、クランキング時の筒内圧力変動を低減して車両振動を低減できると共に、実圧縮比の低下によりクランキングトルクを低下させることができて、スタータ３３でエンジン回転速度を速やかに上昇させることができる。これにより、エンジン回転速度が共振回転速度領域を速やかに通過して共振による車両振動を低減できると共に、始動時間を短縮することができる。しかも、スタータ３３によるクランキングでエンジン回転速度が所定値を越えてから燃焼を開始させるため、従来のように燃焼圧力によって回転速度を上昇させる必要が無く、燃焼毎の回転速度変動による車両振動も低減することができる。

また、自動始動時にエンジン回転速度を速やかに上昇させることができると共に、自動始動時にスタータ３３によるクランキングを開始すると同時に自動変速機３４の電磁クラッチ３５を連結状態に切り換えるようにしたので、スタータ３３によるクランキングを開始すると同時にクランク軸のトルクを車輪の駆動軸に伝達することができ、車両を速やかに発進させることができる。

尚、本実施例の始動制御は、自動始動時にエンジン回転速度を速やかに上昇させることができるため、一般的なトルクコンバータを備えたトランスミッションを搭載したシステムに適用した場合でも、トルクコンバータを速やかにトルク伝達可能状態にしてクランク軸のトルクを車輪の駆動軸に伝達することができ、車両を速やかに発進させることができる。

また、本実施例では、エンジン１１の自動停止動作中に始動準備状態（可変吸気バルブタイミング装置３０によって実吸気バルブタイミングをクランキング開始時の目標吸気バルブタイミングまで遅角した状態で且つスタータ３３のピニオンギヤをリングギヤに噛み合わせた状態）となるように可変吸気バルブタイミング装置３０とスタータ３３を制御するようにしたので、エンジン１１の自動停止期間が非常に短い場合でも、自動始動前に確実に始動準備状態にしておくことができる。
しかしながら、エンジン１１の自動停止期間中に始動準備状態となるように可変吸気バルブタイミング装置３０とスタータ３３を制御するようにしても良い。

更に、本実施例では、エンジン１１の自動停止期間中に冷却水温（エンジン温度の代用情報）に応じてクランキング開始時の目標吸気バルブタイミングを変化させるようにしたので、エンジン温度に応じてクランキング時に車両振動が許容レベル以下となる吸気バルブタイミングが変化するのに対応してクランキング開始時の目標吸気バルブタイミングを調整することができ、エンジン１１の自動停止期間中の温度変化に左右されずに自動始動時に適正な吸気バルブタイミング（つまり車両振動が許容レベル以下となる実圧縮比）でクランキングを開始することができる。

尚、冷却水温に限定されず、エンジン温度の代用情報としてエンジン油温等に応じてクランキング開始時の目標吸気バルブタイミングを変化させるようにしても良い。
また、本実施例では、スタータ３３の特性を高トルク型と高回転型との間で切り換え可能に構成し、エンジン１１の自動始動時にスタータ３３の特性を高トルク型に切り換えた状態でスタータ３３によるクランキングを開始し、このクランキングによりエンジン回転速度が切換判定値を越えたときにスタータ３３の特性を高回転型に切り換えるようにしたので、クランキング開始当初は高トルク型のスタータ３３でエンジン回転速度をスムーズに上昇させて車両の発進挙動を安定させながら、最終的には高回転型のスタータ３３でエンジン回転速度を車両振動を低減可能な回転速度（共振回転速度領域を越えた回転速度）まで確実に上昇させることができる。

尚、上記実施例では、自動始動前にスタータ３３のピニオンギヤをリングギヤに噛み合わせた状態に維持するようにしたが、自動始動前にスタータ３３のピニオンギヤをリングギヤに噛み合う寸前の状態に維持するようにしても良い。

また、上記実施例では、スタータ３３によるクランキングを開始すると同時に自動変速機３４の電磁クラッチ３５を連結状態に切り換えるようにしたが、スタータ３３によるクランキングを開始する前（例えば自動停止期間中）に自動変速機３４の電磁クラッチ３５を連結状態に切り換えるようにしても良い。

また、上記実施例では、実吸気バルブタイミングを変化させて実圧縮比を変化させるようにしたが、これに限定されず、吸気バルブ２９のバルブ開閉特性（バルブタイミング、リフト量、開弁期間等）のうちの１つ又は２つ以上を変化させて実圧縮比を変化させるようにしても良い。

更に、吸気バルブ２９のバルブ開閉特性を変化させる可変吸気バルブ装置は、モータ駆動式の可変吸気バルブ装置に限定されず、電磁アクチュエータで吸気バルブを開閉駆動する電磁駆動式吸気バルブ装置を備えたシステムに本発明を適用しても良い。

本発明の一実施例におけるエンジン制御システム全体の概略構成図である。 スタータの特性の切換方法を説明するための回路図である。 エンジン自動停止・始動制御プログラムの処理の流れを示すフローチャート（その１）である。 エンジン自動停止・始動制御プログラムの処理の流れを示すフローチャート（その２）である。 本実施例のエンジン自動停止・始動制御の実行例を示すタイムチャートである。

符号の説明

１１…エンジン（内燃機関）、１２…吸気管、１６…スロットルバルブ、２１…燃料噴射弁、２２…点火プラグ、２３…排気管、２６…冷却水温センサ、２７…クランク角センサ、２８…ＥＣＵ（始動準備制御手段，始動制御手段）、２９…吸気バルブ、３０…可変吸気バルブタイミング装置、３３…スタータ、３４…自動変速機（トランスミッション）、３５…電磁クラッチ、３６…変速機構、３７…モータ部、４３…電磁切換スイッチ

Claims (6)

1. 内燃機関の自動停止中に所定の自動始動条件が成立したときに内燃機関を自動始動させるシステムに適用され、内燃機関の吸気バルブ開閉特性を変化させる可変吸気バルブ装置と、内燃機関のクランク軸を回転駆動（以下「クランキング」という）するスタータとを備えた内燃機関の始動制御装置において、
   内燃機関の自動始動前に前記可変吸気バルブ装置によって吸気バルブ開閉特性を車両振動が許容レベル以下になる吸気バルブ開閉特性に変化させた状態で且つ前記スタータ側のギヤを前記クランク軸側のギヤに噛み合わせた状態か又は噛み合う寸前の状態（以下これらの可変吸気バルブ装置及びスタータの状態を「始動準備状態」という）に維持するように制御する始動準備制御手段と、
   内燃機関の自動始動時に前記始動準備状態で前記スタータによるクランキングを開始し、このクランキングにより内燃機関の回転速度が所定値を越えたときに内燃機関の燃焼を開始させると共に、この燃焼開始までに前記可変吸気バルブ装置によって吸気バルブ開閉特性を内燃機関が燃焼圧力で自力回転できる吸気バルブ開閉特性に変化させるように制御する始動制御手段と
   を備えていることを特徴とする内燃機関の始動制御装置。
2. 前記始動準備制御手段は、内燃機関が自動停止される際に前記始動準備状態となるように前記可変吸気バルブ装置と前記スタータを制御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。
3. 前記スタータは、高トルク型と高回転型とを切り換え可能に構成され、
   前記始動制御手段は、内燃機関の自動始動時に前記スタータを高トルク型に切り換えた状態で該スタータによるクランキングを開始し、このクランキングにより内燃機関の回転速度が所定の切換判定値を越えたときに前記スタータを高回転型に切り換えることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の始動制御装置。
4. 前記可変吸気バルブ装置は、モータで吸気バルブ開閉特性を変化させるモータ駆動式可変吸気バルブ装置又は電磁アクチュエータで吸気バルブを開閉駆動する電磁駆動式吸気バルブ装置であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の内燃機関の始動制御装置。
5. 前記始動準備制御手段は、内燃機関の自動停止期間中に前記可変吸気バルブ装置によって維持する吸気バルブ開閉特性を内燃機関の温度情報に応じて変化させることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の内燃機関の始動制御装置。
6. 内燃機関のクランク軸側との連結／切り離しを切り換え可能な電磁クラッチを有するトランスミッションを備え、
   前記始動制御手段は、内燃機関の自動始動時に前記スタータによるクランキングを開始すると同時又はそれ以前に前記トランスミッションの電磁クラッチを連結状態に切り換えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の内燃機関の始動制御装置。

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