JP2008280956A - 内燃機関及び内燃機関の始動制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】排気弁の伸びにより排気弁が閉じ切らないことに起因する燃焼悪化を抑制すること。
【解決手段】内燃機関１は、油圧式の排気側ラッシュアジャスタ１４を備える。機関ＥＣＵ７の粘度推定部７５は、内燃機関１の始動時における機関回転数の最大値や、始動時におけるスタータモータのクランキング回転数に基づいて、内燃機関１の摺動部を潤滑するための潤滑油の粘度を推定する。機関ＥＣＵ７の始動時制御変更部７６は、粘度推定部７５によって推定された潤滑油の粘度に基づいて、内燃機関１の始動時における点火時期及び吸入空気量を制御する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、内燃機関を始動する際における制御に関する。

近年においては、環境負荷を低減する観点から、内燃機関の排ガス規制が強化されつつある。触媒コンバータを早期に活性化させるため、例えば、特許文献１には、内燃機関の冷間始動時において、吸気弁と排気弁とのオーバーラップ量を増加させ、点火時期を遅角させるとともに空燃比を弱リーン化する制御が開示されている。また、内燃機関の冷間始動時において、内燃機関の機関回転数が、始動完了とみなされる所定の値に達するまでは、始動性の安定性を考慮して、吸気弁と排気弁とのオーバーラップ量を増加させ、点火時期を遅角させるとともに空燃比を弱リーン化する制御を禁止することが開示されている。

特開平１１−３３６５７４号公報、段落番号０００７〜００１１、００７９

ところで、内燃機関の冷間始動時において、点火時期を遅角させるとともに空燃比を弱リーン化（すなわち吸入空気量の増加）する制御を実行すると、排気弁が急速に暖機されて伸びることにより、排気弁が閉じ切らない現象が発生する。特許文献１に開示されている制御では、この排気弁が閉じ切らない現象については考慮されておらず、排気弁が閉じ切らない現象に起因して燃焼悪化が発生し、内燃機関から排出される排ガスに含まれるＮＯｘや未燃のＨＣが増加するおそれがある。

そこで、この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、内燃機関の冷間始動時において、排気弁の伸びにより排気弁が閉じ切らないことに起因する燃焼悪化を抑制できる内燃機関及び内燃機関の始動制御装置を提供することを目的とする。

本発明者らは上述した課題を解決するために鋭意研究した結果、油圧式のラッシュアジャスタを備える内燃機関においては、ラッシュアジャスタの作動油である内燃機関の潤滑油の粘度と、排気弁の伸びに起因する排気弁が閉じ切らない現象との相関が高いことを見出し、本発明を完成させた。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る内燃機関は、少なくとも排気弁に対する油圧式のラッシュアジャスタと、摺動部を潤滑するための潤滑油の粘度を推定する粘度推定手段と、前記粘度推定部によって推定された前記潤滑油の粘度に基づいて、始動時における点火時期及び吸入空気量を制御する始動時制御変更手段と、を含むことを特徴とする。

この内燃機関は、油圧式のラッシュアジャスタを備える内燃機関において、潤滑油の粘度を推定するとともに、推定した潤滑油の粘度に基づいて、内燃機関の点火時期及び吸入空気量を制御する。このような構成により、例えば、排気弁に対して設けられるラッシュアジャスタの作動油である潤滑油の粘度が所定の値よりも大きい場合には、内燃機関の点火時期の遅角及び吸入空気量の増量を禁止する。これによって、排気弁の伸びを抑制できるので、ラッシュアジャスタが排気弁の伸びを吸収しにくい状態であっても、排気弁の伸び自体が抑制される。その結果、内燃機関の冷間始動時において、排気弁の伸びにより排気弁が閉じ切らないことに起因する燃焼悪化を抑制できる。

本発明の望ましい態様としては、前記内燃機関において、前記始動時制御変更手段は、前記潤滑油の粘度が高くなるにしたがって、基準の点火時期から点火時期を遅角させる点火時期の遅角量を小さくするとともに、基準の吸入空気量から増加させる吸入空気量増量分を小さくすることが好ましい。

本発明の望ましい態様としては、前記内燃機関において、前記粘度推定手段は、前記内燃機関の始動時における前記内燃機関の機関回転数の最大値に基づいて、前記潤滑油の粘度を推定することが好ましい。

本発明の望ましい態様としては、前記内燃機関において、前記粘度推定手段は、前記内燃機関の始動時における前記内燃機関の機関回転数の上昇速度に基づいて、前記潤滑油の粘度を推定することが好ましい。

本発明の望ましい態様としては、前記内燃機関において、前記粘度推定手段は、前記内燃機関の始動時において前記内燃機関の機関回転数が所定の値に到達するまでの時間に基づいて、前記潤滑油の粘度を推定することが好ましい。

本発明の望ましい態様としては、前記内燃機関において、前記粘度推定手段は、前記内燃機関の始動時において実行される、前記内燃機関の機関回転数の上昇速度に対応した点火時期の補正量に基づいて、前記潤滑油の粘度を推定することが好ましい。

本発明の望ましい態様としては、前記内燃機関において、前記粘度推定手段は、前記内燃機関を始動させるための動力を前記内燃機関に与える内燃機関始動手段の回数数に基づいて、前記潤滑油の粘度を推定することが好ましい。

本発明の望ましい態様としては、前記内燃機関において、前記粘度推定手段は、前記内燃機関の吸気弁の開閉時期を変更する開閉時期変更手段、又は排気弁の開閉時期を変更する開閉時期変更手段の少なくとも一方の動作指令に対する応答時間に基づいて、前記潤滑油の粘度を推定することが好ましい。

本発明の望ましい態様としては、前記内燃機関において、前記粘度推定手段は、前記潤滑油の圧力の上昇に基づいて、前記潤滑油の粘度を推定することが好ましい。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る内燃機関の始動制御装置は、少なくとも排気弁に対する油圧式のラッシュアジャスタを備える内燃機関において、前記内燃機関の摺動部を潤滑するための潤滑油の粘度を推定する粘度推定部と、前記粘度推定部によって推定された前記潤滑油の粘度に基づいて、前記内燃機関の始動時における前記内燃機関の点火時期及び吸入空気量を制御する始動時制御変更部と、を含むことを特徴とする。

この内燃機関の始動制御装置は、油圧式のラッシュアジャスタを備える内燃機関において、潤滑油の粘度を推定する粘度推定部と、粘度推定部が推定した潤滑油の粘度に基づいて、内燃機関の点火時期及び吸入空気量を制御する始動時制御変更部とを備える。このような構成により、例えば、排気弁に対して設けられるラッシュアジャスタの作動油である潤滑油の粘度が所定の値よりも大きい場合には、内燃機関の点火時期の遅角及び吸入空気量の増量を禁止する。これによって、排気弁の伸びを抑制できるので、ラッシュアジャスタが排気弁の伸びを吸収しにくい状態であっても、排気弁の伸び自体が抑制される。その結果、内燃機関の冷間始動時において、排気弁の伸びにより排気弁が閉じ切らないことに起因する燃焼悪化を抑制できる。

本発明の望ましい態様としては、前記内燃機関の始動制御装置において、前記始動時制御変更部は、前記潤滑油の粘度が高くなるにしたがって、基準の点火時期から点火時期を遅角させる点火時期の遅角量を小さくするとともに、基準の吸入空気量から増加させる吸入空気量増量分を小さくすることが好ましい。

本発明の望ましい態様としては、前記内燃機関の始動制御装置において、前記粘度推定部は、前記内燃機関の始動時における前記内燃機関の機関回転数の最大値に基づいて、前記潤滑油の粘度を推定することが好ましい。

本発明の望ましい態様としては、前記内燃機関の始動制御装置において、前記粘度推定部は、前記内燃機関の始動時における前記内燃機関の機関回転数の上昇速度に基づいて、前記潤滑油の粘度を推定することが好ましい。

本発明の望ましい態様としては、前記内燃機関の始動制御装置において、前記粘度推定部は、前記内燃機関の始動時において前記内燃機関の機関回転数が所定の値に到達するまでの時間に基づいて、前記潤滑油の粘度を推定することが好ましい。

本発明の望ましい態様としては、前記内燃機関の始動制御装置において、前記粘度推定部は、前記内燃機関の始動時において実行される、前記内燃機関の機関回転数の上昇速度に対応した点火時期の補正量に基づいて、前記潤滑油の粘度を推定することが好ましい。

本発明の望ましい態様としては、前記内燃機関の始動制御装置において、前記粘度推定部は、前記内燃機関を始動させるための動力を前記内燃機関に与える内燃機関始動手段の回数数に基づいて、前記潤滑油の粘度を推定することが好ましい。

本発明の望ましい態様としては、前記内燃機関の始動制御装置において、前記粘度推定部は、前記内燃機関の吸気弁の開閉時期を変更する開閉時期変更手段、又は排気弁の開閉時期を変更する開閉時期変更手段の少なくとも一方の動作指令に対する応答時間に基づいて、前記潤滑油の粘度を推定することが好ましい。

本発明の望ましい態様としては、前記内燃機関の始動制御装置において、前記粘度推定部は、前記潤滑油の圧力の上昇に基づいて、前記潤滑油の粘度を推定することが好ましい。

本発明に係る内燃機関及び内燃機関の始動制御装置は、内燃機関の冷間始動時において、排気弁の伸びにより排気弁が閉じ切らないことに起因する燃焼悪化を抑制できる。

以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この発明を実施するための最良の形態（以下実施形態という）によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施の形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。

本実施形態は、油圧式のラッシュアジャスタを備える内燃機関において、潤滑油の粘度を推定するとともに、推定した潤滑油の粘度に基づいて、内燃機関の点火時期及び吸入空気量を制御する点に特徴がある。

図１は、本実施形態に係る内燃機関の概略構成図である。この内燃機関１は、燃料供給装置２と、気筒３０を備えた内燃機関本体３と、内燃機関本体３に接続される吸気経路５と、この内燃機関本体３に接続される排ガス経路６とを備える。内燃機関１の運転は、制御装置である機関ＥＣＵ（Electronic Control Unit）７によって制御される。内燃機関１は、複数の気筒３０を備えており、複数の気筒３０は、例えば、直列に４個配置される。なお、本実施形態において、気筒３０の数や配置は、直列４気筒に限定されるものではない。

この内燃機関１は、燃料供給装置２により燃料タンク２２内に貯留されている燃料（例えばガソリン）Ｆが気筒３０に供給される。この燃料供給装置２は、燃料噴射弁２１と、燃料タンク２２と、燃料ポンプ２３と、燃料供給配管とを有する。この燃料供給装置２は、内燃機関本体３の気筒３０毎に設けた吸気ポート３７に燃料噴射弁２１を配置して、燃料噴射弁２１から吸気ポート３７内へ燃料Ｆを噴射する。そして、この燃料供給装置２は、燃料ポンプ２３により加圧された燃料Ｆを燃料噴射弁２１から吸気ポート３７内へ噴射する。

このように、本実施形態に係る内燃機関１は、いわゆるポート噴射形式によって燃料Ｆが供給される。燃料噴射弁２１の燃料噴射量（内燃機関１に供給する燃料Ｆの燃料供給量）や噴射タイミング等に関する燃料噴射制御は、制御装置である機関ＥＣＵ７で実行する。なお、本実施形態においては、燃料噴射弁から、内燃機関１の気筒内燃焼部Ｂ内へ直接燃料Ｆを噴射する、いわゆる直噴形式によって内燃機関１へ燃料Ｆを供給するようにしてもよい。

内燃機関１の内燃機関本体３は、シリンダブロック３１と、このシリンダブロック３１に締結して一体化したシリンダヘッド３２と、気筒３０に設けられるピストン３３及びコネクティングロッド３４と、クランク軸３５と、気筒３０に設けられる点火プラグ３６と、弁装置４とを備える。

内燃機関本体３が備える気筒３０には、ピストン３３と、シリンダブロック３１と、シリンダヘッド３２とにより囲まれた気筒内燃焼部Ｂが形成される。気筒３０の気筒内燃焼部Ｂには、吸気経路５に接続する吸気ポート３７と、排ガス経路６に接続する排気ポート３８とが形成される。なお、吸気ポート３７と排気ポート３８とは、シリンダヘッド３２に形成される。

ピストン３３は、コネクティングロッド３４に回転自在に取り付けられ、また、コネクティングロッド３４は、クランク軸３５に回転自在に取り付けられる。これによって、ピストン３３は、コネクティングロッド３４を介してクランク軸３５と連結される。内燃機関本体３においては、気筒３０の気筒内燃焼部Ｂ内で空気Ａと燃料Ｆとの混合気を燃焼させることによりピストン３３をシリンダブロック３１内で往復運動させ、この往復運動をクランク軸３５によって回転運動に変換して出力する。

内燃機関本体３は、機関回転数検出手段として機能するクランク角度センサ３９を備える。クランク角度センサ３９は、クランク軸３５の角度であるクランク角度（ＣＡ）を検出して機関ＥＣＵ７に出力する。なお、機関ＥＣＵ７は、このクランク角度センサ３９により検出されたクランク角度から内燃機関１の機関回転数（単位時間あたりの回転数）を算出したり、それぞれの気筒３０を判別したりする。

内燃機関１は、クランク軸３５の軸受やクランク軸３５とコネクティングロッド３４との連結部等といった、内燃機関１の摺動部を潤滑するために、潤滑油が用いられる。潤滑油は、クランク軸３５の出力によって駆動される潤滑油ポンプ９０によって吐出され、内燃機関１の各部へ送られる。このように、潤滑油ポンプ９０は、潤滑油吐出手段として機能する。

潤滑油ポンプ９０の潤滑油吐出口９１には、潤滑油ポンプ９０から吐出される潤滑油の圧力（油圧）を検出する油圧スイッチ９２が取り付けられている。油圧スイッチ９２によって、潤滑油ポンプ９０から吐出される潤滑油の油圧が適正な値となっているか否かを判定できる。また、潤滑油ポンプ９０の潤滑油吐出口９１には油圧センサ９３が取り付けられている。これによって、潤滑油ポンプ９０から吐出される潤滑油の圧力を検出することができる。

内燃機関本体３のシリンダヘッド３２には、点火プラグ３６が取り付けられている。点火プラグ３６の電極３６Ｓは、気筒３０の気筒内燃焼部Ｂへ突き出している。また、点火プラグ３６には、ダイレクトイグニッション３６ＤＩが取り付けられている。ダイレクトイグニッション３６ＤＩは、点火時期調整手段として機能する機関ＥＣＵ７からの点火信号によって点火プラグ３６を放電させ、気筒３０の気筒内燃焼部Ｂ内の混合ガスに着火する。これによって、混合気は燃焼して高温、高圧の燃焼ガスとなり、ピストン３３を駆動する。ここで、点火プラグ３６の放電タイミング等に関する点火動作は、制御装置である機関ＥＣＵ７が制御する。

内燃機関本体３は、吸気弁４１と排気弁４２とを開閉させるための弁装置４を備える。弁装置４は、気筒３０に設けられる吸気弁４１及び排気弁４２と、吸気カムシャフト４３と、排気カムシャフト４４と、吸気弁タイミング変更機構４５と、排気弁タイミング変更機構４７とを含んで構成される。弁装置４を構成する吸気弁４１は、吸気ポート３７と気筒内燃焼部Ｂとの間の開口部分に配置され、吸気カムシャフト４３が回転することにより開閉する。また、弁装置４を構成する排気弁４２は、排気ポート３８と気筒内燃焼部Ｂとの間の開口部分に配置され、排気カムシャフト４４が回転することにより開閉する。

弁装置４の吸気カムシャフト４３及び排気カムシャフト４４は、タイミングチェーンやタイミングベルトを介して、クランク軸３５の回転に連動して回転する。弁装置４の吸気弁タイミング変更機構４５は、吸気カムシャフト４３とクランク軸３５との間に配置されている。吸気弁タイミング変更機構４５及び排気弁タイミング変更機構４７は、可変動弁機構であり、吸気弁タイミング変更機構４５が吸気カムシャフト４３の位相を連続的に変化させ、排気弁タイミング変更機構４７が排気カムシャフト４４の位相を連続的に変化させる。これによって、吸気弁タイミング変更機構４５及び排気弁タイミング変更機構４７は、吸気弁４１の開閉時期と排気弁４２の開閉時期とを連続的に変化させることができるので、内燃機関１の運転状態に応じて吸気弁４１の開閉時期と排気弁４２の開閉時期とを最適なタイミングに制御することができる。吸気弁タイミング変更機構４５及び排気弁タイミング変更機構４７の構成については後述する。

弁装置４は、吸気カムシャフト４３の回転位置を検出して機関ＥＣＵ７に出力するための吸気カムポジションセンサ４６、及び排気カムシャフト４４の回転位置を検出して機関ＥＣＵ７に出力するための排気カムポジションセンサ４９を備える。吸気カムポジションセンサ４６及び排気カムポジションセンサ４９の出力は、機関ＥＣＵ７に取り込まれ、点火プラグ３６の点火時期の制御や吸気弁タイミング変更機構４５及び排気弁タイミング変更機構４７の制御に用いられる。

吸気カムシャフト４３には吸気カム４３Ｃが取り付けられており、排気カムシャフト４４には排気カム４４Ｃが取り付けられている。吸気カム４３Ｃは、吸気側ロッカーアーム１１に接しており、また、排気カム４４Ｃは、排気側ロッカーアーム１３に接している。吸気カムシャフト４３及び排気カムシャフト４４が回転することにより、吸気カム４３Ｃ及び排気カム４４Ｃが回転する。これによって、吸気カム４３Ｃは、吸気側ロッカーアーム１１を介して吸気弁４１を開閉し、排気カム４４Ｃは、排気側ロッカーアーム１３を介して排気弁４２を開閉する。

吸気側ロッカーアーム１１の吸気弁４１とは反対側の支点には、吸気側ラッシュアジャスタ１２が配置されており、排気側ロッカーアーム１３の排気弁４２とは反対側の支点には、排気側ラッシュアジャスタ１４が配置されている。吸気側ラッシュアジャスタ１２及び排気側ラッシュアジャスタ１４は、吸気カム４３Ｃと吸気側ロッカーアーム１１との間の隙間、及び排気カム４４Ｃと排気側ロッカーアーム１３との間の隙間を常に０にするものであり、内燃機関１の摺動部を潤滑するための潤滑油によって動作する。吸気側ラッシュアジャスタ１２及び排気側ラッシュアジャスタ１４の構成については後述する。

内燃機関本体３の吸気経路５は、大気中の空気Ａを吸気し、この吸入された空気Ａを内燃機関本体３の気筒３０の気筒内燃焼部Ｂに導入する。吸気経路５は、エアクリーナ５１と、エアフローメーター５２と、スロットル弁５３と、エアクリーナ５１から気筒３０の吸気ポート３７までを連通する吸気通路５４とを有する。吸気経路５は、エアクリーナ５１によってごみや塵等が除去された空気Ａを、吸気通路５４及び吸気ポート３７を介して、気筒３０の各気筒内燃焼部Ｂに導入する。吸気経路５に設けられるエアフローメーター５２は吸入空気量検出手段であり、吸気経路５から吸入されて気筒３０に導入される吸入空気量を検出し、機関ＥＣＵ７に出力する。

吸気経路５には、気筒内燃焼部Ｂに供給する吸入空気量を調整制御する吸入空気量調整手段として機能するスロットル弁５３が設けられる。スロットル弁５３は、気筒３０の気筒内燃焼部Ｂに導入する吸入空気量を調整する。スロットル弁５３は、ステッピングモータ等のアクチュエータ５３ａにより開閉される。吸入空気量調整手段として機能するスロットル弁５３のバルブ開度、すなわちスロットル弁の開度は、機関ＥＣＵ７がアクチュエータ５３ａによってスロットル弁５３の開度を調整することにより制御される。

内燃機関本体３に接続される排ガス経路６には、気筒３０の気筒内燃焼部Ｂで燃焼してピストン３３を駆動した後の燃焼ガスが、排ガスとして排出される。排ガス経路６は、排ガス通路６２と、排ガス通路６２に設けられる排ガス浄化触媒６１とを含んで構成される。排ガス経路６に設けられる排ガス浄化触媒６１は、排ガス通路６２から送られる排ガスＥｘに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）を浄化するものである。排ガス浄化触媒６１で浄化された後の排ガスは、消音装置を通って大気中に排気される。

排ガス通路６２には、Ａ／Ｆセンサ６３と、Ｏ₂センサ６４とが設けられている。空燃比検出手段であるＡ／Ｆセンサ６３は、排ガスＥｘの空燃比にほぼ比例する出力特性を有するセンサである。Ａ／Ｆセンサ６３は、排ガス通路６２のうち排ガス浄化触媒６１の上流側、すなわち、内燃機関１の排気ポート３８と排ガス浄化触媒６１との間に配置される。Ａ／Ｆセンサ６３は、気筒内燃焼部Ｂから排ガス経路６に排気された排ガスＥｘのうち、排ガス浄化触媒６１に吸入される前における排ガスＥｘの排ガス空燃比を検出し、機関ＥＣＵ７に出力する。なお、Ａ／Ｆセンサ６３は、Ｏ₂センサで構成してもよい。

また、機関ＥＣＵ７は、このＡ／Ｆセンサ６３により検出された排ガス空燃比に基づいて、吸入された空気Ａと燃料Ｆとからなる混合気の空燃比、すなわち内燃機関１の空燃比を算出する。排ガス経路６に設けられるＯ₂センサ６４は、排ガスＥｘ中の酸素濃度を検出するセンサであり、酸素濃度検出手段として機能する。Ｏ₂センサ６４は、排ガス通路６２のうち排ガス浄化触媒６１の下流側、すなわち、排ガス浄化触媒６１の出口側に配置される。このＯ₂センサ６４は、気筒内燃焼部Ｂから排ガス経路６に排気された排ガスＥｘのうち、排ガス浄化触媒６１を通過した後における排ガスＥｘの酸素濃度を検出し、機関ＥＣＵ７に出力する。

上述したように、機関ＥＣＵ７には、内燃機関１を制御して運転するために車両の各所に取り付けられたセンサから、各種入力信号が入力される。機関ＥＣＵ７に入力される入力信号には、例えば、クランク軸３５に取り付けられたクランク角度センサ３９によって検出されたクランク角度、エアフローメーター５２により検出された吸入空気量、アクセル開度センサ８により検出されるアクセル８Ｐの開度（アクセル開度）、Ａ／Ｆセンサ６３により検出された排ガス空燃比、Ｏ₂センサ６４により検出された酸素濃度、ノッキング（ノック振動）を検知するノックセンサ６５から出力された信号などがある。

機関ＥＣＵ７は、内燃機関１の運転制御のため、上述した入力信号及び記憶部７３に格納されている燃料噴射量が記述されたマップや点火時期が記述されたマップ等の各種マップに基づいて、制御対象である燃料噴射弁２１やダイレクトイグニッション３６ＤＩ等に対して、制御信号を出力する。機関ＥＣＵ７が内燃機関１の運転制御を実行するために出力する制御信号には、例えば、燃料噴射弁２１の燃料噴射を制御する燃料噴射信号、点火プラグ３６の点火を制御する点火信号、スロットル弁５３の弁開度を制御する弁開度信号等がある。

機関ＥＣＵ７は、上述した入力信号や出力信号の入出力を行う入出力部（Ｉ／Ｏ）７１と、処理部７２と、燃料噴射量マップなどの各種マップなどを格納する記憶部７３とを有する。処理部７２は、例えば、メモリ及びＣＰＵ（Central Processing Unit：中央演算装置）により構成されている。処理部７２は、制御条件判定手段である制御条件判定部７４と、粘度推定手段である粘度推定部７５と、始動時制御変更部である始動時制御変更部７６とを含んでおり、これらが本実施形態に係る内燃機関の始動制御を実行する。

このように、機関ＥＣＵ７は、本実施形態に係る内燃機関の始動制御を実行する手段を含んで構成されているので、機関ＥＣＵ７は、本実施形態に係る内燃機関の始動制御装置として機能する。また、記憶部７３は、フラッシュメモリ等の不揮発性のメモリ、ＲＯＭ（Read Only Memory）のような読み出しのみが可能なメモリ、あるいはＲＡＭ（Random Access Memory）のような読み書きが可能なメモリ、あるいはこれらの組み合わせにより構成することができる。次に、吸気側ラッシュアジャスタ１２及び排気側ラッシュアジャスタ１４の構成を説明する。

図２は、本実施形態に係る内燃機関が備える排気側ラッシュアジャスタの取り付け部を示す装置構成図である。図３は、本実施形態に係る排気側ラッシュアジャスタの構成を示す断面図である。図４−１〜図４−３は、排気側ラッシュアジャスタの動作を示す説明図である。なお、吸気側ラッシュアジャスタ１２及び排気側ラッシュアジャスタ１４の構成は同一であるので、次においては、排気側ラッシュアジャスタ１４について説明する。

上述したように、排気側ラッシュアジャスタ１４は、排気カム４４Ｃと排気側ロッカーアーム１３との間の隙間Ｃを常に０にするものである。図２に示すように、排気側ラッシュアジャスタ１４は、排気側ロッカーアーム１３の排気弁４２とは反対側の支点に配置されるとともに、シリンダヘッド３２に取り付けられる。排気側ラッシュアジャスタ１４は、内燃機関１の摺動部を潤滑する潤滑油によって作動する。すなわち、潤滑油が排気側ラッシュアジャスタ１４の作動油となる。シリンダヘッド３２には、排気側ラッシュアジャスタ１４へ潤滑油を供給する油路１５が形成されており、図１に示す内燃機関１が備える潤滑油ポンプ９０から吐出される潤滑油が、油路１５を介して排気側ラッシュアジャスタ１４へ供給される。

図３に示すように、排気側ラッシュアジャスタ１４は、本体８１と、プランジャ８２と、チェックボール８３と、チェックボールスプリング８４と、ボールリテーナ８７と、プランジャスプリング８５とを備えて構成される。本体８１は、コップ状の有底容器であり、本体８１の内側にプランジャ８２が嵌め込まれている。本体８１とプランジャ８２との間には、プランジャスプリング８５が配置されており、プランジャスプリング８５がプランジャ８２を押圧する。すなわち、プランジャスプリング８５は、プランジャ８２が本体８１から突出する方向に力を与える。

プランジャ８２は、コップ状の有底容器であり、プランジャ８２の底部には、潤滑油吐出孔８２Ｈが設けられている。プランジャ８２の底部と側周部とで囲まれる空間は、低圧室８８となる。また、ここで、本体８１とプランジャ８２との間に形成される空間は、高圧室８９となる。

プランジャ８２の底部外側、すなわち、プランジャ８２の底部であって本体８１の底部と対向する方には、ボールリテーナ８７が取り付けられる。ボールリテーナ８７とプランジャ８２との間には、チェックボール８３とチェックボールスプリング８４とが配置されている。チェックボール８３は、潤滑油吐出孔８２Ｈをプランジャ８２の底部外側から塞ぐように配置される。また、チェックボールスプリング８４は、チェックボール８３とボールリテーナ８７との間に配置されて、チェックボール８３が潤滑油吐出孔８２Ｈへ向かう方向の力をチェックボール８３へ付与する。

本体８１の側部には、本体側潤滑油供給孔８６Ａが形成されており、プランジャ８２の側部には、プランジャ側潤滑油供給孔８６Ｂが形成されている。本体側潤滑油供給孔８６Ａは、図２に示すシリンダヘッド３２に形成された油路１５に開口している。また、本体側潤滑油供給孔８６Ａとプランジャ側潤滑油供給孔８６Ｂとは連通している。このような構成により、本体側潤滑油供給孔８６Ａとプランジャ側潤滑油供給孔８６Ｂとを介して、油路１５から低圧室８８へ潤滑油が供給される。このような構成により、排気側ラッシュアジャスタ１４は、本体８１内のプランジャ８２が、プランジャスプリング８５の反発力や潤滑油の圧力で、プランジャ８２が本体８１から突出する方向と平行な方向にスライドすることにより、排気カム４４Ｃと排気側ロッカーアーム１３との間の隙間Ｃが０になるように調整する。次に、図４−１〜図４−３を用いて、ランジャ８２の動作を説明する。

図４−１〜図４−３において、排気カム４４Ｃは、矢印Ｒｃ方向、すなわち時計回りに回転するものとする。図１に示す内燃機関１の運転中において、排気側ラッシュアジャスタ１４の低圧室８８及び高圧室８９には、潤滑油が満たされている。排気カム４４Ｃが矢印Ｒｃ方向に回転して排気側ロッカーアーム１３を押すと、排気弁４２及びプランジャ８２に荷重が作用する。このとき、プランジャ８２は、本体８１へ押し込まれようとするが（図４−１における矢印Ｌａの方向）、チェックボール８３が潤滑油吐出孔８２Ｈを閉じるため、プランジャ８２は停止する。これによって、プランジャ８２が排気側ロッカーアーム１３を支持する支持部を中心として、排気側ロッカーアーム１３がバルブスプリング４２Ｓを縮める方向に向かって傾斜するので、排気弁４２が押し下げられて開弁する。

図４−１に示す状態から排気カム４４Ｃがさらに回転して、排気カム４４Ｃの頂点が排気側ラッシュアジャスタ１４を過ぎると、排気側ロッカーアーム１３は、バルブスプリング４２Ｓの力によって閉弁し始める。このとき、バルブスプリング４２Ｓの反発力は排気側ラッシュアジャスタ１４にも作用しているため、高圧室８９の油圧が低圧室８８の油圧よりも高くなる。これによって、チェックボール８３によって潤滑油吐出孔８２Ｈが閉じられるので、高圧室８９の油圧は保持される。

図４−２は、排気弁４２が閉じた状態を示している。排気弁４２が閉じると、高圧室８０の潤滑油は加圧状態から開放される。このとき、排気カム４４Ｃと排気側ロッカーアーム１３との間に隙間が発生しようとするが、プランジャスプリング８５の反発力によって、プランジャ８２が排気側ロッカーアーム１３を排気カム４４Ｃへ押し付けて、前記隙間が発生しないようにする。

同時に、高圧室８９の容積は大きくなるので、低圧室８８と高圧室８９との間で潤滑油の圧力差が発生し、この圧力差に起因して、チェックボール８３には、潤滑油吐出孔８２Ｈから離れる方向の力が作用する。低圧室８８と高圧室８９との間における潤滑油の圧力差に起因してチェックボール８３へ作用する力が、チェックボールスプリング８４の反発力よりも大きくなると、チェックボール８３が潤滑油吐出孔８２Ｈから離れる。これによって、図４−３に示すように、潤滑油吐出孔８２Ｈが開いて低圧室８８と高圧室８９との間に潤滑油が通過する通路が確保されるので、潤滑油が低圧室８８から高圧室８９へ流入して、排気側ラッシュアジャスタ１４は、次の動作に備える。次に、図１に示す吸気弁タイミング変更機構４５及び排気弁タイミング変更機構４７の構成を説明する。

図５は、吸気弁タイミング変更機構及び排気弁タイミング変更機構の構成を示す斜視図である。吸気弁タイミング変更機構４５及び排気弁タイミング変更機構４７は、吸気側ラッシュアジャスタ１２及び排気側ラッシュアジャスタ１４と同様に、図１に示す内燃機関１の摺動部を潤滑する潤滑油によって動作する。排気弁タイミング変更機構４７は、排気側ハウジング４７Ｈと、排気側ベーン４７Ｖとを含んで構成される。

排気側ハウジング４７Ｈには、排気側ベーン４７Ｖのそれぞれの羽根に対応する複数の油室４７Ｌが形成されており、それぞれの油室４７Ｌに排気側ベーン４７Ｖのそれぞれの羽根が配置される。排気側ハウジング４７Ｈに形成される油室４７Ｌは、排気側ベーン４７Ｖの羽根により、進角室４７Ｌｆと遅角室４７Ｌｌとに仕切られる。また、排気側ハウジング４７Ｈは、排気側ドリブンスプロケット４４Ｓに固定されており、また、排気側ベーン４７Ｖは、排気カムシャフト４４と連結されている。

進角室４７Ｌｆ及び遅角室４７Ｌｌには潤滑油が供給されている。そして、排気側ベーン４７Ｖは、進角室４７Ｌｆ及び遅角室４７Ｌｌに供給された潤滑油を介して、排気側ハウジング４７Ｈとともに回転する。また、進角室４７Ｌｆ及び遅角室４７Ｌｌに供給される潤滑油の量を変化させることにより、進角室４７Ｌｆ及び遅角室４７Ｌｌの容積が変化するので、排気側ハウジング４７Ｈに対する排気側ベーン４７Ｖの位置を変更することができる。

排気側ドリブンスプロケット４４Ｓには、例えば、無端のチェーンを介してクランク軸３５から駆動力が与えられる。これによって、排気側ハウジング４７Ｈが回転すると、進角室４７Ｌｆ及び遅角室４７Ｌｌに供給された潤滑油を介して排気側ベーン４７Ｖが回転して、排気側ベーン４７Ｖに連結された排気カムシャフト４４が回転する。

図１に示す内燃機関１の運転中に、進角室４７Ｌｆ及び遅角室４７Ｌｌに供給される潤滑油の量を変化させると、排気側ハウジング４７Ｈに対する排気側ベーン４７Ｖの位置が変更される。これによって、排気側ハウジング４７Ｈに取り付けられる排気側ドリブンスプロケット４４Ｓの位相と、排気側ベーン４７Ｖに連結される排気カムシャフト４４に形成される排気カム４４Ｃの位相とを変化させることができる。

例えば、進角室４７Ｌｆに供給される潤滑油の量を増加させ、遅角室４７Ｌｌに供給される潤滑油の量を減少させると、進角室４７Ｌｆの容積はそれまでよりも大きくなり、遅角室４７Ｌｌの容積はそれまでよりも小さくなる。すると、排気カム４４Ｃは進角側に移動して、それまでよりも早いタイミングで排気弁４２を開閉する。また、進角室４７Ｌｆに供給される潤滑油の量を減少させ、遅角室４７Ｌｌに供給される潤滑油の量を増加させると、進角室４７Ｌｆの容積はそれまでよりも小さくなり、遅角室４７Ｌｌの容積はそれまでよりも大きくなる。すると、排気カム４４Ｃは遅角側に移動して、それまでよりも遅いタイミングで排気弁４２を開閉する。

このように、排気弁タイミング変更機構４７は、図１に示す内燃機関１の運転中に、排気弁４２が開閉されるタイミングを連続的に変更することができる。なお、吸気弁タイミング変更機構４５は、吸気側ハウジング４５Ｈと、吸気側ベーン４５Ｖとを含んでおり、排気弁タイミング変更機構４７と同様に構成される。したがって、吸気弁タイミング変更機構４５も、図１に示す内燃機関１の運転中に油室４５Ｌ、すなわち進角室４５Ｌｆ及び遅角室４５Ｌｌへ供給される潤滑油の量を変化させることにより、吸気弁４１が開閉されるタイミングを連続的に変更することができる。

近年においては、大気中に放出される排ガスに含まれるＨＣやＮＯｘ等を抑制するため、図１に示す内燃機関を冷間始動した後の所定期間においては、点火時期の遅角及び吸入空気量の増加が実行される。これによって、排気弁４２が急速に暖められて排気弁４２へ伸びが発生し、排気弁４２が閉じ切らない現象が発生する。これによって、燃焼の悪化が発生して大気中に放出される排ガスに含まれるＨＣやＮＯｘ等が増加したり、ドライバビリティが低下したりする。

本実施形態に係る内燃機関１のように、排気カム４４Ｃと排気弁４２との間に潤滑油を用いる油圧式のラッシュアジャスタ（排気側ラッシュアジャスタ１４）を備える場合、上述した排気弁４２が閉じ切らない現象は、潤滑油の粘度と相関が高い。例えば、潤滑油の粘度が高いほど、排気側ラッシュアジャスタ１４から漏れ出す潤滑油の量は少なくなり、排気弁４２が閉じ切らない現象も顕著に発生する。そこで、本実施形態に係る内燃機関の始動制御では、潤滑油の粘度を検出し、図１に示す内燃機関１の冷間始動時における点火時期の遅角量及び吸入空気量を制御する。次に、本実施形態に係る内燃機関の始動制御の手順を説明する。

図６は、本実施形態に係る内燃機関の始動制御の手順を示すフローチャートである。本実施形態に係る内燃機関の始動制御を実行するにあたり、ステップＳ１０１において、図１に示す始動制御装置、すなわち機関ＥＣＵ７が備える制御条件判定部７４は、図１に示す内燃機関１が冷間始動時であるか否かを判定する。

ステップＳ１０１でＮｏと判定された場合、すなわち、制御条件判定部７４が、図１に示す内燃機関１は冷間始動時ではないと判定した場合、ＳＴＡＲＴに戻り、内燃機関１の運転状態の監視を継続する。図１に示す内燃機関１が冷間始動時であるか否かは、例えば、内燃機関１のイグニッションスイッチの情報や冷却水温度に基づいて判定する。例えば、図１に示す内燃機関１のイグニッションスイッチがＯＮ、かつ冷却水温度が所定温度よりも高い場合、内燃機関１は冷間始動時ではない判定する。

ステップＳ１０１でＹｅｓと判定された場合、すなわち、制御条件判定部７４が、図１に示す内燃機関１は冷間始動時であると判定した場合、ステップＳ１０２へ進む。例えば、図１に示す内燃機関１のイグニッションスイッチがＯＮ、かつ冷却水温度が所定温度以下である場合、内燃機関１は冷間始動時であると判定する。ステップＳ１０２において、機関ＥＣＵ７の粘度推定部７５は、図１に示す内燃機関１の摺動部を潤滑する潤滑油の粘度ηを推定する。次に、潤滑油の粘度ηを推定する手法を説明する。

（潤滑油の粘度を推定する手法）
図７は、内燃機関の始動時における機関回転数の最大値と潤滑油の粘度との関係を示す説明図である。図８は、内燃機関の始動後における機関回転数の変化を示す模式図である。この潤滑油の粘度を推定する手法（潤滑油粘度測定手法という）は、図１に示す内燃機関１の始動時における機関回転数の最大値（図８に示すＮＥｓｐであり、吹け上がりピーク回転数という）に基づいて、潤滑油の粘度ηを推定する。図７に示すように、吹け上がりピーク回転数ＮＥｓｐは、潤滑油の粘度ηが高くなるほど小さくなる。したがって、図１に示す内燃機関１の始動時における吹け上がりピーク回転数ＮＥｓｐから潤滑油の粘度ηを推定することができる。なお、内燃機関１の始動時における吹け上がりピーク回転数ＮＥｓｐは、機関回転数ＮＥの今回値ＮＥｎから前回値ＮＥｎ−１を減じた値（ＮＥｎ−ＮＥｎ−１）が負になったときにおける前回値ＮＥｎ−１で求めることができる。ここで、ｎは自然数である。このように、吹け上がりピーク回転数ＮＥｓｐは簡易に求めることができるので、本手法によれば、簡易に潤滑油の粘度ηを推定することができる。

図９は、内燃機関の始動時における機関回転数の上昇速度に基づいて潤滑油の粘度を推定する手法を示す概念図である。この潤滑油粘度測定手法は、図１に示す内燃機関１の始動時における機関回転数ＮＥの上昇速度に基づいて、潤滑油の粘度ηを推定する。図９に示す例では、機関回転数ＮＥの上昇速度を、内燃機関１が始動を開始してから所定の機関回転数に到達するまでの時間（以下始動所要時間という）ｔｒで表す。この他にも、機関回転数ＮＥの上昇速度を、内燃機関１が爆発を開始してからの所定の時間内における機関回転数ＮＥの上昇で表してもよい。

図９に示すように、図１に示す内燃機関１の始動所要時間ｔｒは、潤滑油の粘度ηが高くなるほど大きくなる。したがって、図１に示す内燃機関１の始動所要時間ｔｒから潤滑油の粘度ηを推定することができる。ここで、例えば、図１に示す内燃機関１の始動所要時間ｔｒは、例えば、内燃機関１が初爆を開始してから所定の機関回転数に到達するまでの時間とすることができる。また、始動所要時間ｔｒは、内燃機関１を始動させるための動力を内燃機関１に与える内燃機関始動手段であるスタータモータによるクランキングが開始されてから、所定の機関回転数に到達するまでの時間とすることもできる。始動所要時間ｔｒは簡易に求めることができるので、本手法によれば、簡易に潤滑油の粘度ηを推定することができる。

図１０は、内燃機関の始動時における点火時期の補正量に基づいて潤滑油の粘度を推定する手法を示す概念図である。図１１は、内燃機関の始動時における点火時期の補正量の説明図である。この潤滑油粘度測定手法は、図１に示す内燃機関１の始動時における点火時期の補正量（本実施形態では遅角量）に基づいて、潤滑油の粘度ηを推定する。

図１１のＮＥ２に示すように、図１に示す内燃機関１の始動時において、機関回転数の上昇速度が大きい場合は、図１０のθｈ２に示すように、現時点よりも点火時期を遅角させて、機関回転数の急激な上昇を抑制する。一方、図１に示す内燃機関１の始動時において、図１１のＮＥ１に示すように、機関回転数の上昇速度が小さい場合は、図１０のθｈ１に示すように、現時点よりも点火時期を進角させて、機関回転数の低下を抑制しすることにより、内燃機関１を確実に始動する。このように、図１に示す内燃機関１の始動時においては、内燃機関１の機関回転数ＮＥの上昇速度に対応した点火時期の補正（本実施形態では遅角）が実行される。

機関回転数の上昇速度が大きい場合は潤滑油の粘度ηが低く、機関回転数の上昇速度が小さい場合は潤滑油の粘度ηが高い。このため、図９に示すように、図１に示す内燃機関１の始動時における点火時期補正量（遅角量）θｈは、潤滑油の粘度ηが小さくなるほど大きくなる。したがって、図１に示す内燃機関１の始動時における点火時期補正量（遅角量）θｈから潤滑油の粘度ηを推定することができる。点火時期補正量（遅角量）θｈは、機関ＥＣＵ７の点火制御情報から容易に取得することができるので、本手法によれば、簡易に潤滑油の粘度ηを推定することができる。

図１２は、内燃機関の始動時におけるクランキング回転数の大きさに基づいて潤滑油の粘度を推定する手法を示す概念図である。この潤滑油粘度測定手法は、図１に示す内燃機関１の始動時におけるクランク軸３５の回転数（クランキング回転数）Ｎｃｒに基づいて、潤滑油の粘度ηを推定する。ここで、クランキング回転数Ｎｃｒは、スタータモータによって駆動されているときにおけるクランク軸３５の回転数であり、図１に示す内燃機関１の爆発が開始するまでの回転数である。なお、クランキング回転数Ｎｃｒは、単位時間あたりの回転数である。

図１２に示すように、図１に示す内燃機関１のクランキング回転数Ｎｃｒは、潤滑油の粘度ηが高くなるほど大きくなる。したがって、図１に示す内燃機関１のクランキング回転数Ｎｃｒから潤滑油の粘度ηを推定することができる。この手法は、図１に示す内燃機関１の爆発が開始するまでのクランキング回転数Ｎｃｒを用いるので、内燃機関１に供給される燃料の性状や燃焼の影響を排除して、潤滑油の粘度ηを推定することができる。これによって、潤滑油の粘度ηの推定精度が向上する。

図１３は、吸気弁タイミング変更機構又は排気弁タイミング変更機構の作動角度指令値に対する実際の作動角度の遅れを示す説明図である。図１４は、吸気弁タイミング変更機構又は排気弁タイミング変更機構の作動角度指令値に対する実際の作動角度の遅れに基づいて潤滑油の粘度を推定する手法を示す概念図である。この潤滑油粘度測定手法は、図１３に示す内燃機関１の始動時に、吸気弁タイミング変更機構４５又は排気弁タイミング変更機構４７を作動させる。そして、吸気弁タイミング変更機構４５又は排気弁タイミング変更機構４７の実際の作動角度α＿ｒが作動角度指令値α＿ｄになるまでの応答時間ｄｔに基づいて、潤滑油の粘度ηを推定する。

潤滑油の粘度ηを推定する場合、図１３のｔ＝ｔ１において、図１に示す内燃機関１が始動した後に、機関ＥＣＵ７は所定の作動角度指令値α＿ｄを発信して、吸気弁タイミング変更機構４５又は排気弁タイミング変更機構４７を作動させる。そして、機関ＥＣＵ７は、吸気カムポジションセンサ４６又は排気カムポジションセンサ４９から、吸気カムシャフト４３又は排気カムシャフト４４の位置を検出する。これが、吸気弁タイミング変更機構４５又は排気弁タイミング変更機構４７の実際の作動角度α＿ｒを表す。

図１３に示すように、ｔ＝ｔ１において機関ＥＣＵ７が所定の作動角度指令値α＿ｄを発信した場合に、吸気弁タイミング変更機構４５又は排気弁タイミング変更機構４７の実際の作動角度α＿ｒが作動角度指令値α＿ｄになる時間、すなわち応答時間ｄｔはｔ＝ｔ２−ｔ１である。このように、吸気弁タイミング変更機構４５又は排気弁タイミング変更機構４７の作動角度指令値α＿ｄと実際の作動角度α＿ｒとの間には、応答時間ｄｔが発生する。そして、図１４に示すように、応答時間ｄｔが大きくなるにしたがって潤滑油の粘度ηは大きくなる。したがって、図１に示す内燃機関１が備える吸気弁タイミング変更機構４５又は排気弁タイミング変更機構４７の応答時間ｄｔから潤滑油の粘度ηを推定することができる。この手法では、スタータモータのばらつきの影響、内燃機関１の摺動部品公差やならしの影響あるいは車載電源の電圧の影響を排除して、潤滑油の粘度ηを推定することができる。これによって、潤滑油の粘度ηの推定精度が向上する。

図１５は、内燃機関の始動後における潤滑油の圧力の変化を示す模式図である。図１６は、潤滑油の圧力を検出する手段の出力と潤滑油の粘度との関係を示す説明図である。次に説明する潤滑油の粘度ηを推定する手法は、図１に示す内燃機関１の始動後における潤滑油の圧力（油圧）に基づいて、潤滑油の粘度ηを推定する。図１５に示すように、図１に示す内燃機関が始動すると（ｔ＝ｔｓ）、機関回転数ＮＥが上昇してから一定の回転数になる。図１に示す潤滑油ポンプ９０は、内燃機関１によって駆動されるので、図１５に示す実油圧Ｐの変化のように、機関回転数ＮＥの上昇とともに、潤滑油ポンプ９０から吐出される油圧は大きくなる。

図１に示す油圧スイッチ９２は、例えば、内燃機関１の始動後に、実油圧が規定の値Ｐ０に達するとＯＮになるように設定されている。なお、内燃機関１の始動後に、実油圧が規定の値Ｐ０に達するとＯＦＦになるように、図１に示す油圧スイッチ９２を設定してもよい。実油圧が規定の値まで達した時間をｔ＝ｔｏｎとすると、内燃機関１が始動してから実油圧が規定の値Ｐ０まで達するまでの時間は、ｔｏｎ−ｔｓ＝ｄｔ＿ｏｎで求めることができる。内燃機関１が始動してから実油圧が規定の値Ｐ０まで達するまでの時間ｄｔ＿ｏｎを、ＯＮ時間という。図１５の実線に示すように、ＯＮ時間ｄｔ＿ｏｎは、潤滑油の粘度ηが大きくなるにしたがって大きくなる。したがって、図１に示す内燃機関１が備える油圧スイッチ９２のＯＮ時間ｄｔ＿ｏｎから潤滑油の粘度ηを推定することができる。

また、図１に示す内燃機関１が備える油圧センサ９３により内燃機関１の油圧を検出し、油圧センサ９３で検出した油圧検出値Ｐｓから求めた油圧の変化率（油圧変化率）ΔＰｓ／Δｔに基づいて潤滑油の粘度ηを推定してもよい。すなわち、図１５の点線に示すように、油圧変化率ΔＰｓ／Δｔが大きいほど潤滑油の粘度ηは小さくなる。したがって、図１に示す内燃機関１が備える油圧センサ９３で検出した油圧検出値Ｐｓから求めた油圧変化率ΔＰｓ／Δｔから潤滑油の粘度ηを推定することができる。

この手法によれば、吸気弁タイミング変更機構４５又は排気弁タイミング変更機構４７の油路の公差や応答特性等による影響を排除して、潤滑油の粘度ηを推定することができる。これによって、潤滑油の粘度ηの推定精度が向上する。また、油圧センサ９３で検出した油圧検出値Ｐｓから求めた油圧変化率ΔＰｓ／Δｔを用いれば、さらに高い精度で潤滑油の粘度ηを推定することができる。

ステップＳ１０２において、機関ＥＣＵ７の粘度推定部７５が、上記いずれかの手法によって潤滑油の粘度ηを推定したら、ステップＳ１０３へ進む。ステップＳ１０３において、機関ＥＣＵ７の制御条件判定部７４は、ステップＳ１０２で推定した潤滑油の粘度ηを、予め定めた潤滑油粘度閾値ηｃと比較する。潤滑油粘度閾値ηｃは、潤滑油の粘度ηが高いために排気側ラッシュアジャスタ１４の作動が遅れて排気弁４２の伸びの吸収が不十分となる結果、排気弁４２が閉じ切らない状態が発生するか否かを判定するためのものである。例えば、潤滑油粘度閾値ηｃは、排気弁４２が閉じ切らない状態が発生する潤滑油の粘度ηに設定する。そして、潤滑油粘度閾値ηｃは、実験や解析により求めておき、図１に示す機関ＥＣＵ７の記憶部７３へ格納しておく。ステップＳ１０３でＮｏと判定された場合、すなわち、制御条件判定部７４が、η≦ηｃであると判定した場合、ＳＴＡＲＴに戻り、内燃機関１の運転状態の監視を継続する。

ステップＳ１０３でＹｅｓと判定された場合、すなわち、制御条件判定部７４がη＞ηｃであると判定した場合、ステップＳ１０４へ進む。上述したように、大気中に放出される排ガスに含まれるＨＣやＮＯｘ等を抑制する観点から点火時期を遅角するとともに、空燃比と燃料噴射量とから定まる値よりも吸入空気量を増量する。しかし、点火時期を遅角し、吸入空気量を増加することにより、排気弁４２が急速に暖機される結果、排気弁４２の伸びによって排気弁４２が閉じ切らない現象が発生する。

特に、η＞ηｃである場合、排気側ラッシュアジャスタ１４の作動が遅れることにより、排気弁４２の伸びの吸収が不十分となる結果、排気弁４２が閉じ切らない現象が顕著になる。この場合、ステップＳ１０４において、機関ＥＣＵ７の始動時制御変更部７６は、点火時期の遅角及び吸入空気量の増量を禁止する。あるいは、始動時制御変更部７６は、点火時期の遅角量及び吸入空気量の増量を、それまでより緩和する。すなわち、始動時制御変更部７６は、基準の点火時期から点火時期を遅角させる点火時期の遅角量を小さくするとともに、基準の吸入空気量から増加させる吸入空気量増量分を小さくする。点火時期の遅角量を小さくすることには、点火時期の遅角量を０にすることも含み、この場合は、点火時期の遅角を禁止することになる。また、吸入空気量増量分を小さくすることには、吸入空気量の増量分を０にすることも含み、この場合には、吸入空気量の増量を禁止することになる。

図１７は、点火時期を説明するための模式図である。図１に示す内燃機関１の点火時期は、例えば、内燃機関１の機関回転数、吸入空気量等に基づいて決定される。図１７に示すように、通常（暖機終了後）の点火時期は、ＴＤＣ（Top Dead Center：上死点、図１７では圧縮上死点）よりも進角側、すなわち圧縮行程の途中かつ圧縮上死点に至るまでの間である。図１７に示す例では、ＴＤＣ前のθｆで点火する。

一方、図１に示す内燃機関１の冷間始動時、すなわち内燃機関１を始動してから内燃機関１の暖機が終了する前においては、点火時期を遅角して、大気中に放出される排ガスに含まれるＨＣやＮＯｘ等の増加を抑制する。例えば、図１に示す内燃機関１の冷間始動時においては、点火時期をＴＤＣよりも遅角側、すなわち、膨張行程の途中とする。図１７に示す例ではＴＤＣ後のθｄで点火する。点火時期の遅角量θｄは、例えば、大気中に放出される排ガスに含まれるＨＣやＮＯｘ等の増加を抑制しつつドライバビリティを維持できる範囲で、実験や解析等により予め決定される。

ステップＳ１０４において、点火時期の遅角及び吸入空気量の増量を禁止する場合、内燃機関１の点火時期を、例えば通常の点火時期、すなわちＴＤＣ前のθｆとする。また、吸入空気量の増量を禁止する。この場合、例えば、内燃機関１の吸入空気量を、空燃比と燃料噴射量とから定まる値とする。これによって、排気弁４２の急速な暖機を抑制することにより排気弁４２の急激な伸びを抑制して、排気弁４２が閉じ切らない現象を抑制する。また、点火時期の遅角を禁止することにより、点火時期は進角側に移行するので、燃焼悪化も抑制することができる。

図１８は、点火時期遅角の戻し量と潤滑油の粘度との関係を示す説明図である。図１９は、点火時期遅角量と潤滑油の粘度との関係を示す説明図である。図２０は、吸入空気量と潤滑油の粘度との関係を示す説明図である。本実施形態に係る内燃機関の始動制御においては、η＞ηｃである場合、点火時期の遅角量及び吸入空気量の増量を、それまでより緩和してもよい。この場合、機関ＥＣＵ７の始動時制御変更部７６は、内燃機関１の点火時期を、予め定めた基本の点火時期の遅角量θｄから、点火時期遅角の戻し量θｄｒを減算することにより求めた修正点火時期遅角量θｄｃとする（図１９参照）。

図１８に示すように、点火時期遅角の戻し量θｄｒは、潤滑油の粘度ηの増加にしたがって大きくなるように設定する。これによって、潤滑油の粘度ηが大きくなって、排気弁４２が閉じ切らない現象がより顕著に発生する場合には、内燃機関１の点火時期遅角量をより小さくすることができるので、排気弁４２が閉じ切らない現象をより効果的に抑制できる。なお、点火時期遅角の戻し量θｄｒは、ステップＳ１０２で推定した潤滑油の粘度ηから求める。

点火時期遅角の戻し量θｄｒを、潤滑油の粘度ηの増加にしたがって大きくなるように設定することにより、修正点火時期遅角量θｄｃは、図１９に示すようになる。すなわち、修正点火時期遅角量θｄｃは、潤滑油の粘度ηの増加にしたがって小さくなる。すなわち、内燃機関１の点火時期は、潤滑油の粘度ηが増加するにしたがって、予め定めた基本の点火時期の遅角量θｄよりも進角側へ移行する。これによって、排気弁４２が閉じ切らない現象を抑制することができる。

点火時期の遅角量及び吸入空気量の増量をそれまでより緩和する場合、機関ＥＣＵ７の始動時制御変更部７６は、図２０に示すように、内燃機関１の吸入空気量を、予め定めた基本の吸入空気量Ｑｄから、吸入空気量の戻し量Ｑｒを減算することにより求めた修正吸入空気量Ｑｃとする。本実施形態において、吸入空気量の戻し量Ｑｒは、潤滑油の粘度ηの増加にしたがって大きく設定するので、修正吸入空気量Ｑｃは、潤滑油の粘度ηの増加にしたがって小さくなる。これによって、潤滑油粘度が大きくなって、排気弁４２が閉じ切らない現象がより顕著に発生する場合には、内燃機関１の吸入空気量をより小さくすることができるので、排気弁４２が閉じ切らない現象を、より効果的に抑制することができる。ここで、吸入空気量の戻し量Ｑｒは、ステップＳ１０２で推定した潤滑油の粘度ηから求める。

なお、上記例では、点火時期の遅角量及び吸入空気量の増量をそれまでより緩和にあたって、点火時期遅角の戻し量θｄｒや吸入空気量の戻し量Ｑｒを潤滑油の粘度ηに応じて変化させたが、点火時期遅角の戻し量θｄｒや吸入空気量の戻し量Ｑｒを一定として基本の点火時期の遅角量θｄや基本の吸入空気量Ｑｄから減算してもよい。このようにすれば、演算が簡易になるので、機関ＥＣＵ７が備える、ＣＰＵで構成される処理部７２の演算負荷が軽減される。次に、本実施形態の変形例に係る内燃機関の始動制御を説明する。

図２１は、本実施形態の変形例に係る内燃機関の始動制御の手順を示すフローチャートである。本変形例に係る内燃機関の冷却制御は、上記内燃機関の始動制御とほぼ同様であるが、潤滑油の粘度ηに応じて、点火時期の遅角量及び吸入空気量の増量を緩和する点が異なる。他の構成は、上述した内燃機関の始動制御と同様である。

本変形例に係る内燃機関の始動制御におけるステップＳ２０１、ステップＳ２０２は、上述した内燃機関の始動制御におけるステップＳ１０１、ステップＳ１０２と同様なので、説明を省略する。ステップＳ２０３において、始動時制御変更部７６は、粘度推定部７５が推定した現時点における潤滑油の粘度ηに応じて、点火時期遅角量及び吸入空気量増量を緩和する。

点火時期遅角量を緩和するにあたって、始動時制御変更部７６は、粘度推定部７５が推定した潤滑油の粘度ηを図１９に示すマップに与え、対応する修正点火時期遅角量θｄｃを取得し、この修正点火時期遅角量θｄｃを内燃機関１の点火時期とする。また、吸入空気量増量を緩和するにあたって、始動時制御変更部７６は、粘度推定部７５が推定した潤滑油の粘度ηを図２０に示すマップに与え、対応する修正吸入空気量Ｑｃを取得し、この修正吸入空気量Ｑｃを内燃機関１の吸入空気量とする。

これによって、潤滑油の粘度ηに応じて、点火時期遅角量及び吸入空気量増量が緩和される。このように、潤滑油の粘度ηに応じて、点火時期遅角量及び吸入空気量増量を緩和することにより、より制御の精度を向上させることができる。これによって、排気弁４２が閉じ切らない現象を閉じ切らない現象をより確実に抑制して、大気中に放出される排ガスに含まれるＨＣやＮＯｘ等の増加及びドライバビリティの悪化をより効果的に抑制することができる。

以上、本実施形態及びその変形例では、油圧式のラッシュアジャスタを備える内燃機関において、潤滑油の粘度を推定するとともに、推定した潤滑油の粘度に基づいて、内燃機関の点火時期及び吸入空気量を制御する。油圧式のラッシュアジャスタは、作動油である潤滑油がラッシュアジャスタのプランジャ内から流出することにより、排気弁の伸びを吸収する。作動油である潤滑油の粘度が高いほど、潤滑油はプランジャ内から流出しにくくなるので、ラッシュアジャスタは排気弁の伸びを吸収しにくくなる。このように、油圧式のラッシュアジャスタを備える内燃機関においては、ラッシュアジャスタの作動油である内燃機関の潤滑油の粘度と、排気弁の伸びに起因する排気弁が閉じ切らない現象との相関が高い。

本実施形態及びその変形例では、この性質を利用して、例えば、排気弁に対して設けられるラッシュアジャスタの作動油である潤滑油の粘度が所定の値よりも大きい場合には、内燃機関の点火時期の遅角及び吸入空気量の増量を禁止する。これによって、排気弁の伸びを抑制できるので、ラッシュアジャスタが排気弁の伸びを吸収しにくい状態であっても、排気弁の伸び自体が抑制されるため、排気弁が閉じ切らないことに起因する燃焼悪化を抑制することができる。このように、本実施形態及びその変形例では、推定した潤滑油の粘度に基づいて、内燃機関の点火時期及び吸入空気量を制御することにより、ラッシュアジャスタが排気弁の伸びを吸収しにくい状態においては、排気弁の伸び自体が抑制されるので、排気弁が閉じ切らないことに起因する燃焼悪化を抑制することができる。

以上のように、本発明に係る内燃機関及び内燃機関の始動制御装置は、少なくとも排気弁側に油圧式のラッシュアジャスタを備える内燃機関に有用であり、特に、前記内燃機関を冷間始動する際に適している。

本実施形態に係る内燃機関の概略構成図である。 本実施形態に係る内燃機関が備える排気側ラッシュアジャスタの取り付け部を示す装置構成図である。 本実施形態に係る排気側ラッシュアジャスタの構成を示す断面図である。 排気側ラッシュアジャスタの動作を示す説明図である。 排気側ラッシュアジャスタの動作を示す説明図である。 排気側ラッシュアジャスタの動作を示す説明図である。 吸気弁タイミング変更機構及び排気弁タイミング変更機構の構成を示す斜視図である。 本実施形態に係る内燃機関の始動制御の手順を示すフローチャートである。 内燃機関の始動時における機関回転数の最大値と潤滑油の粘度との関係を示す説明図である。 内燃機関の始動後における機関回転数の変化を示す模式図である。 内燃機関の始動時における機関回転数の上昇速度に基づいて潤滑油の粘度を推定する手法を示す概念図である。 内燃機関の始動時における点火時期の補正量に基づいて潤滑油の粘度を推定する手法を示す概念図である。 内燃機関の始動時における点火時期の補正量の説明図である。 内燃機関の始動時におけるクランキング回転数の大きさに基づいて潤滑油の粘度を推定する手法を示す概念図である。 吸気弁タイミング変更機構又は排気弁タイミング変更機構の作動角度指令値に対する実際の作動角度の遅れを示す説明図である。 吸気弁タイミング変更機構又は排気弁タイミング変更機構の作動角度指令値に対する実際の作動角度の遅れに基づいて潤滑油の粘度を推定する手法を示す概念図である。 内燃機関の始動後における潤滑油の圧力の変化を示す模式図である。 潤滑油の圧力を検出する手段の出力と潤滑油の粘度との関係を示す説明図である。 点火時期を説明するための模式図である。 点火時期遅角の戻し量と潤滑油の粘度との関係を示す説明図である。 点火時期遅角量と潤滑油の粘度との関係を示す説明図である。 吸入空気量と潤滑油の粘度との関係を示す説明図である。 本実施形態の変形例に係る内燃機関の始動制御の手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 内燃機関
２ 燃料供給装置
３ 内燃機関本体
４ 弁装置
５ 吸気経路
６ 排ガス経路
７ 機関ＥＣＵ
８ アクセル開度センサ
１１ 吸気側ロッカーアーム
１２ 吸気側ラッシュアジャスタ
１３ 排気側ロッカーアーム
１４ 排気側ラッシュアジャスタ
１５ 油路
２１ 燃料噴射弁
２２ 燃料タンク
３０ 気筒
３１ シリンダブロック
３２ シリンダヘッド
３３ ピストン
３４ コネクティングロッド
３５ クランク軸
３６ 点火プラグ
３７ 吸気ポート
３８ 排気ポート
３９ クランク角度センサ
４１ 吸気弁
４２ 排気弁
４３ 吸気カムシャフト
４３Ｃ 吸気カム
４４ 排気カムシャフト
４４Ｃ 排気カム
４５ 吸気弁タイミング変更機構
４５Ｈ 吸気側ハウジング
４５Ｌ 油室
４５Ｌｆ 進角室
４５Ｌｌ 遅角室
４５Ｖ 吸気側ベーン
４６ 吸気カムポジションセンサ
４７ 排気弁タイミング変更機構
４７Ｈ 排気側ハウジング
４７Ｌ 油室
４７Ｌｆ 進角室
４７Ｌｌ 遅角室
４７Ｖ 排気側ベーン
４９ 排気カムポジションセンサ
５２ エアフローメーター
５３ スロットル弁
５４ 吸気通路
６１ 排ガス浄化触媒
６２ 排ガス通路
７２ 処理部
７３ 記憶部
７４ 制御条件判定部
７５ 粘度推定部
７６ 始動時制御変更部
９０ 潤滑油ポンプ
９１ 潤滑油吐出口
９２ 油圧スイッチ
９３ 油圧センサ

Claims (18)

1. 少なくとも排気弁に対する油圧式のラッシュアジャスタと、
   摺動部を潤滑するための潤滑油の粘度を推定する粘度推定手段と、
   前記粘度推定部によって推定された前記潤滑油の粘度に基づいて、始動時における点火時期及び吸入空気量を制御する始動時制御変更手段と、
   を含むことを特徴とする内燃機関。
2. 前記始動時制御変更手段は、
   前記潤滑油の粘度が高くなるにしたがって、基準の点火時期から点火時期を遅角させる点火時期の遅角量を小さくするとともに、基準の吸入空気量から増加させる吸入空気量増量分を小さくすることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
3. 前記粘度推定手段は、
   前記内燃機関の始動時における前記内燃機関の機関回転数の最大値に基づいて、前記潤滑油の粘度を推定することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関。
4. 前記粘度推定手段は、
   前記内燃機関の始動時における前記内燃機関の機関回転数の上昇速度に基づいて、前記潤滑油の粘度を推定することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関。
5. 前記粘度推定手段は、
   前記内燃機関の始動時において前記内燃機関の機関回転数が所定の値に到達するまでの時間に基づいて、前記潤滑油の粘度を推定することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関。
6. 前記粘度推定手段は、
   前記内燃機関の始動時において実行される、前記内燃機関の機関回転数の上昇速度に対応した点火時期の補正量に基づいて、前記潤滑油の粘度を推定することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関。
7. 前記粘度推定手段は、
   前記内燃機関を始動させるための動力を前記内燃機関に与える内燃機関始動手段の回数数に基づいて、前記潤滑油の粘度を推定することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関。
8. 前記粘度推定手段は、
   前記内燃機関の吸気弁の開閉時期を変更する開閉時期変更手段、又は排気弁の開閉時期を変更する開閉時期変更手段の少なくとも一方の動作指令に対する応答時間に基づいて、前記潤滑油の粘度を推定することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関。
9. 前記粘度推定手段は、
   前記潤滑油の圧力の上昇に基づいて、前記潤滑油の粘度を推定することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関。
10. 少なくとも排気弁に対する油圧式のラッシュアジャスタを備える内燃機関において、
    前記内燃機関の摺動部を潤滑するための潤滑油の粘度を推定する粘度推定部と、
    前記粘度推定部によって推定された前記潤滑油の粘度に基づいて、前記内燃機関の始動時における前記内燃機関の点火時期及び吸入空気量を制御する始動時制御変更部と、
    を含むことを特徴とする内燃機関の始動制御装置。
11. 前記始動時制御変更部は、
    前記潤滑油の粘度が高くなるにしたがって、基準の点火時期から点火時期を遅角させる点火時期の遅角量を小さくするとともに、基準の吸入空気量から増加させる吸入空気量増量分を小さくすることを特徴とする請求項１０に記載の内燃機関の始動制御装置。
12. 前記粘度推定部は、
    前記内燃機関の始動時における前記内燃機関の機関回転数の最大値に基づいて、前記潤滑油の粘度を推定することを特徴とする請求項１０又は１１に記載の内燃機関の始動制御装置。
13. 前記粘度推定部は、
    前記内燃機関の始動時における前記内燃機関の機関回転数の上昇速度に基づいて、前記潤滑油の粘度を推定することを特徴とする請求項１０又は１１に記載の内燃機関の始動制御装置。
14. 前記粘度推定部は、
    前記内燃機関の始動時において前記内燃機関の機関回転数が所定の値に到達するまでの時間に基づいて、前記潤滑油の粘度を推定することを特徴とする請求項１０又は１１に記載の内燃機関の始動制御装置。
15. 前記粘度推定部は、
    前記内燃機関の始動時において実行される、前記内燃機関の機関回転数の上昇速度に対応した点火時期の補正量に基づいて、前記潤滑油の粘度を推定することを特徴とする請求項１０又は１１に記載の内燃機関の始動制御装置。
16. 前記粘度推定部は、
    前記内燃機関を始動させるための動力を前記内燃機関に与える内燃機関始動手段の回数数に基づいて、前記潤滑油の粘度を推定することを特徴とする請求項１０又は１１に記載の内燃機関の始動制御装置。
17. 前記粘度推定部は、
    前記内燃機関の吸気弁の開閉時期を変更する開閉時期変更手段、又は排気弁の開閉時期を変更する開閉時期変更手段の少なくとも一方の動作指令に対する応答時間に基づいて、前記潤滑油の粘度を推定することを特徴とする請求項１０又は１１に記載の内燃機関の始動制御装置。
18. 前記粘度推定部は、
    前記潤滑油の圧力の上昇に基づいて、前記潤滑油の粘度を推定することを特徴とする請求項１０又は１１に記載の内燃機関の始動制御装置。

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