JP2009144605A - 内燃機関の始動制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の始動制御装置において、機関始動時にアルコール混合燃料を確実に燃焼させるとともに内燃機関を速やかに始動可能とする。
【解決手段】内燃機関の始動制御装置（５０等）は、内燃機関の弁特性を潤滑油の油圧に応じて変更可能な可変動弁機構（２０）と、内燃機関の動力によって潤滑油を可変動弁機構に供給可能な第１オイルポンプ（２０２）と、内燃機関の動力によらないで潤滑油を可変動弁機構に供給可能な第２オイルポンプ（４０１）と、アルコール混合燃料のアルコール濃度を取得する取得手段（３２）と、内燃機関の始動時において、アルコール濃度が所定濃度より低い場合、第１オイルポンプによって供給された潤滑油の油圧に応じて可変動弁機構を制御し、アルコール濃度が所定濃度より高い場合、第２オイルポンプによって供給された潤滑油の油圧に応じて可変動弁機構を制御する制御手段（５０）とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、アルコールを含有するアルコール混合燃料を使用可能な内燃機関の始動制御装置の技術分野に関する。

この種の内燃機関の始動制御装置として、アルコール混合燃料の濃度が高くなるに従って、始動時、吸気弁の閉弁時期を、吸気行程の下死点に近づける始動制御装置が知られている（特許文献１を参照）。

また、可変動弁機構を制御するオイル制御弁（Oil Control Valve）と、機械式オイルポンプと、電動式オイルポンプとを備えた油圧調整装置が知られている（特許文献２、特許文献３及び特許文献４を参照）
特開２００７−１９８３０８号公報 特開２００４−２６３６０９号公報 特開２００４−０６８８６８号公報 実公平０７−１７７６６号公報

しかしながら、上述した特許文献１等において、アルコールの含有濃度が高い高濃度アルコール混合燃料を内燃機関において使用した場合、高濃度アルコール混合燃料は、外界温度が低温になるに従って、燃焼の確実性（所謂、着火性）が顕著に低下してしまうため、低温の外界環境下で内燃機関を確実且つ速やかに始動することが困難になってしまうという技術的な問題点が生じる。

そこで、本発明は、例えば上記の問題点に鑑みなされたものであり、機関始動時にアルコール混合燃料を確実に燃焼させるとともに内燃機関を速やかに始動可能な内燃機関の始動制御装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る内燃機関の始動制御装置は、アルコールを含有するアルコール混合燃料を使用可能であり、潤滑油によって潤滑される内燃機関に適用される始動制御装置において、前記内燃機関の弁特性を前記潤滑油の油圧に応じて変更可能な可変動弁機構と、前記内燃機関の動力によって前記潤滑油を前記可変動弁機構に供給可能な第１オイルポンプ（例えば機構式オイルポンプ）と、前記内燃機関の動力によらないで前記潤滑油を前記可変動弁機構に供給可能な第２オイルポンプ（例えば電動式オイルポンプ）と、前記アルコール混合燃料のアルコール濃度を取得する取得手段と、前記内燃機関の始動時において、前記取得されたアルコール濃度が所定濃度より低い場合、前記第１オイルポンプによって供給された前記潤滑油の油圧に応じて前記弁特性を変更するように前記可変動弁機構を制御し、前記取得されたアルコール濃度が所定濃度より高い場合、前記第２オイルポンプによって供給された前記潤滑油の油圧に応じて前記弁特性を変更するように前記可変動弁機構を制御する制御手段とを備える。

本発明に係る内燃機関の始動制御装置によれば、可変動弁機構によって、内燃機関の弁特性を潤滑油の油圧に応じて変更可能である。ここに本発明に係る弁特性とは、吸気弁又は排気弁等の弁において、開弁時期、閉弁時期、作用角又はリフト量などの弁の動作に関する性質を意味する。

例えば機構式オイルポンプ等の第１オイルポンプによって、内燃機関の動力によって潤滑油を可変動弁機構に供給可能である。例えば電動式オイルポンプ等の第２オイルポンプによって、内燃機関の動力によらないで潤滑油を可変動弁機構に供給可能である。

特に、内燃機関の始動時において、制御手段の制御下で、可変動弁機構によって、取得されたアルコール濃度が所定濃度より低い場合、第１オイルポンプによって供給された潤滑油の油圧に応じて弁特性が変更される。ここに、本発明に係る「所定濃度」とは、アルコール濃度がゼロである通常のガソリン燃料と同一の条件下で、内燃機関を始動することが可能なアルコール濃度を意味する。この同一の条件としては、燃料の噴射量、燃料の噴射時期、吸気量、弁特性又はクランク角度などの内燃機関を始動する上で制御対象となる各種の物理量を意味してよい。尚、アルコール濃度とは、アルコール混合燃料に含まれるアルコールの濃度を意味し、全体を通じて基本的に「重量％」の意味でよい。或いは、同一のアルコールを基準にする限り、体積％であってよい。或いは、アルコール混合燃料におけるアルコールの相対的な割合という意味では無次元でよい。他方で、取得されたアルコール濃度が所定濃度より高い場合、第２オイルポンプによって供給された潤滑油の油圧に応じて弁特性が変更される。

これにより、内燃機関の始動時において、外界温度や内燃機関の機関温度の影響がより小さい第２オイルポンプによって可変動弁機構に潤滑油が供給される。これにより、始動時に、可変動弁機構を高精度且つ迅速に制御することが可能である。このように、第１オイルポンプの外界温度に対する性質と、第２オイルポンプの外界温度に対する性質とを考慮して、始動時に両者を使い分けることで、始動時に、可変動弁機構を高精度且つ迅速に制御することが可能である。

加えて、蒸気圧が低いためアルコール濃度が高くなるに従って着火性が低下する性質を有すると共に、外界温度が低温になるに従って着火性が低下する性質を有するアルコール混合燃料が及ぼす内燃機関の始動性への悪影響を低減させることが可能である。

この結果、アルコールを含有するアルコール混合燃料を使用可能であり、潤滑油によって潤滑される内燃機関をより確実且つより迅速に始動することが可能である。特に、アルコール混合燃料を、電動発電機を備えたハイブリッド型の内燃機関に使用した場合、吸気された空気を圧縮させる圧縮圧力を高めることができるので、低温の外界環境下で、内燃機関をより確実且つより迅速に始動することが可能である。

本発明に係る内燃機関の始動制御装置の一の態様では、前記取得手段は、更に、前記内燃機関が吸気する吸気温度、前記内燃機関を冷却する冷却水の温度、及び前記潤滑油の温度のうち少なくとも一つを取得し、前記制御手段は、前記取得されたアルコール濃度と前記所定濃度との比較に加えて、前記取得された少なくとも一つと基準値との比較に基づいて、前記第２オイルポンプによって前記弁特性を変更するように前記可変動弁機構を制御する。

この態様によれば、内燃機関の始動時において、外界温度や内燃機関の機関温度の影響がより小さい第２オイルポンプに起因して、可変動弁機構によって、弁特性をより高精度且つ迅速に変更することが可能である。

本発明に係る内燃機関の始動制御装置の他の態様では、前記制御手段は、前記弁特性として、前記内燃機関の吸気弁の閉弁時期を進角側に変更するように前記可変動弁機構を制御する。

この態様によれば、吸気弁の閉弁時期を進角側へ変更することで、圧縮比が増加するため、圧縮行程末期の筒内温度いわゆる圧縮端における筒内温度を上昇させることができる。典型的には、吸気弁の閉弁時期を吸気下死点に近付けるほど圧縮比が増加するため、圧縮行程末期の筒内温度いわゆる圧縮端における筒内温度を上昇させることができる。更に典型的には、アルコール混合燃料のアルコール濃度が高いほど内燃機関の始動時における吸気弁の閉弁時期を吸気下死点に近付けてよい。これにより、圧縮端における筒内温度を上昇させて気筒内におけるアルコール混合燃料の気化を促進させることができる。そのため、機関始動時にアルコール混合燃料を確実に燃焼させて内燃機関を確実に始動することができる。

本発明に係る内燃機関の始動制御装置の他の態様では、前記可変動弁機構は、前記弁特性を変更するために供給された前記潤滑油の貯留空間を変更するオイル制御弁を含み、開弁された場合、前記第１オイルポンプによって前記潤滑油を前記オイル制御弁に供給し、閉弁された場合、前記潤滑油を前記オイル制御弁に供給しない第１制御弁と、開弁された場合、前記第２オイルポンプによって前記潤滑油を前記オイル制御弁に供給し、閉弁された場合、前記潤滑油を前記オイル制御弁に供給しない第２制御弁とを更に備え、前記制御手段は、前記取得されたアルコール濃度が前記所定濃度より低い場合、前記第１制御弁を開弁し、前記第２制御弁を閉弁することによって前記弁特性を変更するように前記可変動弁機構を制御し、前記取得されたアルコール濃度が前記所定濃度より高い場合、前記第１制御弁を閉弁し、前記第２制御弁を開弁することによって前記弁特性を変更するように前記可変動弁機構を制御する。

この態様によれば、第１制御弁の開弁又は閉弁に加えて又は代えて、第２制御弁を開弁又は閉弁によって、可変動弁機構を簡便に制御することが可能である。

本発明に係る内燃機関の始動制御装置の他の態様では、前記内燃機関を始動する始動モータを更に備え、前記制御手段は、前記取得されたアルコール濃度が前記所定濃度より高い場合、前記第２オイルポンプを回転駆動するタイミングと、前記始動モータを起動するタイミングとを同一にするように、前記第２オイルポンプ及び前記始動モータを制御する。

この態様によれば、内燃機関の始動時において、外界温度や内燃機関の機関温度の影響がより小さい第２オイルポンプに起因して、可変動弁機構によって、弁特性をより高精度且つ迅速に変更することが可能である。加えて、第２オイルポンプに起因した可変動弁機構と、始動モータとを協調的に高精度に制御することによって、内燃機関をより確実且つより迅速に始動することが可能である。

本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための最良の形態から明らかにされる。

図１は、本発明に始動制御装置が組み込まれた内燃機関の一形態を示している。内燃機関（以降、エンジンと称することもある。）１は車両に走行用動力源として搭載される４サイクルエンジンであり、複数（図１では１つのみを示す。）の気筒２が形成されたシリンダブロック３と、シリンダブロック３の上部に取り付けられるシリンダヘッド４とを備えている。各気筒２にはピストン５が往復動可能にそれぞれ挿入され、このピストン５と気筒２の壁面とシリンダヘッド４とによって各気筒２に燃焼室６がそれぞれ形成される。ピストン５は、コンロッド７を介してクランク軸８と連結されている。各気筒２には吸気通路９及び排気通路１０がそれぞれ接続されるとともに、吸気通路９及び排気通路１０を燃焼室６に対して開閉するための吸気弁１１及び排気弁１２、燃焼室６内の燃料混合気に点火するための点火プラグ１３がそれぞれ設けられている。吸気通路９には、吸気濾過用のエアクリーナ１４、吸入空気量を制御するためのスロットルバルブ１５、及び吸気の温度に対応した信号を出力する吸気温度取得手段としての吸気温センサ１６が設けられ、排気通路１０には、排気浄化触媒１７が設けられている。

また、エンジン１は可変動弁機構２０と、燃料供給系統としての燃料供給装置３０と、始動モータ４０とを備えている。始動モータ４０は、クランク軸８を駆動してエンジン１を始動する周知の始動モータと同様でよいため、詳細な説明は省略する。可変動弁機構２０は、吸気弁１１を開閉駆動するための吸気弁開閉駆動用アクチュエータ２１と排気弁１２を開閉駆動するための排気弁開閉駆動用アクチュエータ２２とを備えており、吸気弁１１及び排気弁１２の開弁時期、閉弁時期、作用角、及びリフト量などの動弁特性をそれぞれ変更することができる。

燃料供給装置３０は、アルコールを含有するアルコール混合燃料（以下、混合燃料と略称する。）が貯留される燃料タンク３１と、アルコール混合燃料のアルコール濃度に対応した信号を出力するアルコール濃度取得手段としてのアルコール濃度センサ３２と、気筒２毎にそれぞれ設けられるインジェクタ３３とを備えている。すなわち、エンジン１は、混合燃料を使用して運転することが可能である。本形態においては、混合燃料としてエタノールとガソリンとを混合した燃料が使用される。そのため、以降はアルコール濃度をエタノール濃度と呼ぶこともある。なお、混合燃料中のエタノール濃度は０％すなわちガソリンのみから、１００％すなわちエタノールのみの範囲内で変動する。燃料タンク３１に貯留されている混合燃料は、不図示の燃料ポンプによって燃料供給ライン３４を介して各インジェクタ３３に送られ、その後各インジェクタ３３から噴射されて各気筒２に供給される。図１に示したように燃料供給ライン３４には加熱手段としての電気ヒータ３５が設けられている。この電気ヒータ３５は、不図示の電源からの通電時間及び出力が調整可能であり、これらのパラメータを変更することによって燃料供給ライン３４を流れる混合燃料に供給する熱量を変更できる。アルコール濃度センサ３２としては、例えばガソリンの電気抵抗値とエタノールの電気抵抗値とが異なることを利用してエタノール濃度を検出する周知のセンサが使用される。

可変動弁機構２０の動作は、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）５０の制御下で、後述される可変動弁機構に供給する潤滑油の供給システムによって、それぞれ制御される。ＥＣＵ５０は、マイクロプロセッサ及びその動作に必要なＲＡＭ、ＲＯＭ等の周辺機器を含んだコンピュータとして構成され、点火プラグ１３、インジェクタ３３及び始動モータ４０などの動作を制御してエンジン１の運転状態を制御する周知のコンピュータユニットである。ＥＣＵ５０には吸気温センサ１６、アルコール濃度センサ３２、及びエンジン１の冷却水の温度に対応した信号を出力する冷却水温センサ５１など複数のセンサが接続されており、ＥＣＵ５０はこれらのセンサの出力信号を参照してエンジンの運転状態を制御する。

（可変動弁機構に供給する潤滑油の供給システムの基本構成）
次に、図２を参照して、本実施形態に係る可変動弁機構に供給する潤滑油の供給システムの基本構成について説明する。ここに、図２は、本実施形態に係る可変動弁機構に供給する潤滑油の供給システムの基本構成を図式的に示したブロック図である。

図２に示されるように、本実施形態に係る可変動弁機構に供給する潤滑油の供給システム１０００は、大別すると、潤滑油（以下、適宜、オイルと称す）を潤滑させる潤滑系１００と、内燃機関の動力によってオイルの油圧を変化可能な機構式ポンプ系２００と、油圧によって作動する可変動弁機構２０を含む油圧系３００と、内燃機関の動力に依存しない電動力によってオイルの油圧を変化可能な電動式ポンプ系４００とを備えて構成されている。

潤滑系１００は、オイルパン１０１、メインオイルライン１０２、シリンダヘッド１０３、吸気用カムジャーナル１０４、排気用カムジャーナル１０５、チェーンテンショナ１０６、オイルジェット１０７、チェーン１０８、クランクジャーナル１０９、クランクピン１１０、コンロッドオイルジェット１１１、及び、ピストン１１２を備えて構成されている。これらの潤滑系１００を構成する構成要素については、周知の要素を使用できるので、各要素の説明は省略する。

機構式ポンプ系２００は、オイルストレーナ２０１、機構式オイルポンプ２０２、圧力調整弁２０２ａ、サブオイルホール２０３、オイルフィルタ２０４、及び、圧力調整弁２０４ａを備えて構成されている。機構式オイルポンプ２０２は、潤滑系１００における潤滑油の循環に加えて、後述されるアルコール濃度が低い場合等において、可変動弁機構２０を作動させる潤滑油をオイル制御弁３０１に供給させる。これにより、可変動弁機構２０を作動することができる。特に、圧力調整弁２０２ａは、機構式ポンプ２０２の流出側及び流入側の圧力を調整する。また、圧力調整弁２０４ａは、オイルフィルタ２０４の流出側及び流入側の圧力を調整する。

油圧系３００は、可変動弁機構２０、オイル制御弁３０１、制御弁３０２、及び、制御弁３０３を備えて構成されている。

オイル制御弁３０１は、弁特性を変更するために供給された潤滑油の貯留空間を変更する。典型的には、オイル制御弁３０１は可変動弁機構２０の吸気弁や排気弁の開閉弁時期を変化させるための油圧バルブである。

制御弁３０２は、開弁された場合、機構式ポンプ系２００によってメインオイルライン１０２及びシリンダヘッド１０３を介して潤滑油をオイル制御弁３０１に供給する。他方で、閉弁された場合、潤滑油をオイル制御弁３０１に供給しない。尚、制御弁３０２によって、本発明に係る第１制御弁の一具体例が構成されている。

制御弁３０３は、開弁された場合、後述の電動式ポンプ系４００によって潤滑油をオイル制御弁３０１に供給する。他方で、閉弁された場合、潤滑油をオイル制御弁３０１に供給しない。尚、制御弁３０３によって本発明に係る第２制御弁の一具体例が構成されている。

電動式ポンプ系４００は、電動式オイルポンプ４０１、及び、オイルストレーナ４０２を備えて構成されている。特に、電動式オイルポンプ４０１は、内燃機関の始動時に、外界環境が低温である場合、且つ、高濃度アルコール燃料を使用する場合において、可変動弁機構２０を作動させる潤滑油をオイル制御弁３０１に供給させる。これにより、可変動弁機構２０を作動することができる。具体的には、この場合、オイル制御弁３０１の制御下で、可変動弁機構２０によって吸気弁の閉弁時期を進角側に変化することが内燃機関を確実に始動させる観点において好ましい。

特に、この電動式オイルポンプ４０１は、機構式オイルポンプ２０２と比較して、内燃機関の機関回転数に影響されないので、可変動弁機構を作動するための潤滑油をより高精度且つ安定的にオイル制御弁３０１に供給することができる。

ＥＣＵ５０は、オイル制御弁３０１によって可変動弁機構を作動するための作動油圧を変化させることによって、可変動弁機構２０の動作を制御する。尚、ＥＣＵ５０の制御処理については、後述の図３において説明される。

（内燃機関の始動制御装置の動作原理）
次に、図３を参照して、本実施形態に係る内燃機関の始動制御装置の動作原理について説明する。ここに、図３は、本実施形態に係る内燃機関の始動制御装置において、ＥＣＵ５０がエンジン１の始動時に可変動弁機構２０の動作を制御するとともに始動モータ４０の動作を制御してエンジン１を始動するために実行する始動制御ルーチンを示したフローチャートである。図３の制御ルーチンはＥＣＵ５０の起動時に実行されるとともに、ＥＣＵ５０の起動後は所定の終了条件が満たされるまで所定の周期で繰り返し実行される。図４は、本実施形態に係るエンジンの始動時における吸気弁のリフトカーブの一例を図式的に示したグラフである。図５は、本実施形態に係る電動式オイルポンプの用途と、機構式オイルポンプ２０２の用途とを示した表である。

周知のようにエタノールなどのアルコールはガソリンよりも気化し難い。そこで、本実施形態に係る内燃機関の始動制御装置の動作原理においては、ＥＣＵ５０はエンジン１の始動時に混合燃料を気筒２内で適切に燃焼させるべく混合燃料中のアルコール濃度に加えて又は代えて、外界温度や機関温度に応じて可変動弁機構２０の動作を制御する。

図３の制御ルーチンにおいてＥＣＵ５０は、先ずエンジン１の始動要求が有ったか否か判定する（ステップＳ１０１）。エンジン１の始動要求は、例えばイグニッションスイッチがオンの状態に切り替えられるなど所定の始動条件が満たされた場合に有ったと判断される。また、エンジン１の運転中に所定の機関停止条件が満たされた場合にエンジン１を停止させる、いわゆるエコラン車両では、この所定の機関停止条件が満たされてエンジン１を停止させているときに運転者によってアクセルペダル又はシフトギアが操作された場合にもエンジン１の始動が要求されたと判断する。ここで、エンジン１の始動要求が無かったと判断した場合（ステップＳ１０１：Ｎｏ）、今回の制御ルーチンを終了する。他方、上述のステップＳ１０１の判定の結果、エンジン１の始動要求が有ったと判断した場合（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ５０は吸気温センサ１６、アルコール濃度センサ３２、及び冷却水温センサ５１の各出力信号を参照してエタノール濃度、冷却水温、及び吸気温度をそれぞれ取得する（ステップＳ１０２）。

次に、ＥＣＵ５０は、冷却水温が所定温度Ｔ１より高いか否かを判定することに加えて又は代えて、ＥＣＵ５０は、吸気温度が所定温度Ｔ２より高いか否かを判定する（ステップＳ１０３）。この所定温度Ｔ１は、アルコール濃度がゼロである通常のガソリン燃料と同一の条件下で、内燃機関を始動することが可能な冷却水の温度を意味する。また、所定温度Ｔ２は、アルコール濃度がゼロである通常のガソリン燃料と同一の条件下で、内燃機関を始動することが可能な吸気温度の温度を意味する。この同一の条件としては、燃料の噴射量、燃料の噴射時期、吸気量、弁特性又はクランク角度などの内燃機関を始動する上で制御対象となる各種の物理量を意味してよい。

このステップＳ１０３の判定の結果、冷却水温が所定温度Ｔ１より高くないと判定される場合に加えて又は代えて、吸気温度が所定温度Ｔ２より高くないと判定される場合（ステップＳ１０３：Ｎｏ）、ＥＣＵ５０は、アルコール濃度が所定濃度より大きい又は所定濃度以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０４）。ここで、アルコール濃度が所定濃度より大きい又は所定濃度以上であると判定される場合（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ５０は、吸気弁１１の閉弁時期θを基準閉弁時期θｂより進角側に設定する（ステップＳ１０５）。典型的には、図４に示されるように、エンジン１の始動時における吸気弁１１のリフトカーブはリフトカーブＬ１から、閉弁時期を吸気下死点ＢＤＣ側に進角させたときの吸気弁１１のリフトカーブＬ２へ変更される。

次に、ＥＣＵ５０は、制御弁３０２を閉弁すると共に、制御弁３０３を開弁する（ステップＳ１０６）。これにより、電動式オイルポンプ４０１によって、可変動弁機構２０を作動させる潤滑油がオイル制御弁３０１に供給され、可変動弁機構２０を制御することができる。加えて、潤滑系１００における潤滑油の循環を機構式オイルポンプ２０２によって行うことができる。

次に、ＥＣＵ５０は、電動式オイルポンプ４０１が回転駆動されると共に、始動モータ５０を起動してエンジン１のクランキングを開始する（ステップＳ１０７）。これにより、ＥＣＵ５０の制御下で、電動式オイルポンプ４０１によって、可変動弁機構２０を作動させる潤滑油がオイル制御弁３０１に供給され、可変動弁機構２０により閉弁時期θが進角側に設定される。言い換えると、ＥＣＵ５０は、電動式オイルポンプ４０１によって、このクランキング時に吸気弁１１が設定した進角側の閉弁時期に閉弁されるように吸気弁開閉駆動用アクチュエータ２１の動作を制御する。

この結果、内燃機関の始動時において、外界温度や内燃機関の機関温度の影響がより小さい電動式オイルポンプ４０１によって可変動弁機構２０に潤滑油が供給される。これにより、始動時に、可変動弁機構２０を高精度且つ迅速に制御することが可能である。このように、機構式オイルポンプ２０２の外界温度に対する性質と、電動式オイルポンプ４０１の外界温度に対する性質とを考慮して、始動時に両者を使い分けることで、始動時に、可変動弁機構を高精度且つ迅速に制御することが可能である。

加えて、蒸気圧が低いためアルコール濃度が高くなるに従って着火性が低下する性質を有すると共に、外界温度が低温になるに従って着火性が低下する性質を有するアルコール混合燃料が及ぼす内燃機関の始動性への悪影響を低減させることが可能である。

仮に、アルコールの含有濃度が高い高濃度アルコール混合燃料を内燃機関において使用した場合、アルコールの含有濃度がゼロである通常のガソリン燃料と比較して蒸気圧が低いため、低温の外界環境下で確実に燃料を燃焼させて速やかに内燃機関を始動するという内燃機関の始動性を向上させることは技術的に困難である。特に、高濃度アルコール混合燃料は、外界温度が低温になるに従って、燃焼の確実性が顕著に低下してしまうという技術的な問題点が生じる。

また仮に、高濃度アルコール燃料を内燃機関において使用した場合、通常のガソリン燃料と比較して、より多量の高濃度アルコール燃料が必要である。このため、極低温の外界環境下での機関始動時には、さらに多量の高濃度アルコール燃料が必要である。このため、高濃度アルコール燃料が確実に燃焼して内燃機関で完全爆発が成功しない限り、高濃度アルコール燃料の噴射は継続される。このため、未燃燃料が燃焼室内に溜まり、高濃度アルコール燃料による潤滑油の希釈（所謂、フューエルハンマー）が起こる可能性が生じる。

また仮に、ハイブリッドエンジンはアトキンソンサイクル方式を採用し高い熱効率を実現している。このため、吸気弁の閉弁時期を遅くして、実質的な圧縮開始を遅らせることで、ノッキングの発生を抑制し高い膨張比を実現している。このため圧縮されない吸気の空気量が多くなるため、気筒内での圧縮圧力を迅速に上昇させることが技術的に困難であり、低温の外界環境下で確実に燃料を燃焼させて速やかに内燃機関を始動させるのに必要十分な圧縮温度を得ることは技術的に困難である。

これに対して、本実施形態によれば、上述したように、アルコール濃度が所定濃度より大きい又は所定濃度以上であると判定される場合に加えて、冷却水温が所定温度Ｔ１より高くないと判定される場合、又は、吸気温度が所定温度Ｔ２より高くないと判定される場合において、外界温度や内燃機関の機関温度の影響がより小さい電動式オイルポンプ４０１によって可変動弁機構２０に潤滑油が供給される。これにより、クランキングの開始時に、可変動弁機構２０を高精度且つ迅速に制御することが可能である。このように、機構式オイルポンプ２０２の外界温度に対する性質と、電動式オイルポンプ４０１の外界温度に対する性質とを考慮して、クランキングの開始時に両者を使い分けることで、始動時に、可変動弁機構を高精度且つ迅速に制御することが可能である。

加えて、蒸気圧が低いためアルコール濃度が高くなるに従って着火性が低下する性質を有すると共に、外界温度が低温になるに従って着火性が低下する性質を有するアルコール混合燃料が及ぼす内燃機関の始動性への悪影響を低減させることが可能である。

この結果、アルコールを含有するアルコール混合燃料を使用可能であり、潤滑油によって潤滑される内燃機関をより確実且つより迅速に始動することが可能である。特に、アルコール混合燃料を、電動発電機を備えたハイブリッド型の内燃機関に使用した場合、吸気された空気を圧縮させる圧縮圧力を高めることができるので、低温の外界環境下で、内燃機関をより確実且つより迅速に始動することが可能である。

特に、可変動弁機構２０において開弁時期を進角側に設定する準備が完了後、始動モータの起動と同時に又は相前後して、電動式オイルポンプ４０１が回転駆動されてよい。これにより、内燃機関の始動時において、外界温度や内燃機関の機関温度の影響がより小さい電動式オイルポンプ４０１に起因して、可変動弁機構によって、弁特性をより高精度且つ迅速に変更することが可能である。加えて、電動式オイルポンプ４０１に起因した可変動弁機構と、始動モータとを協調的に高精度に制御することによって、内燃機関をより確実且つより迅速に始動することが可能である。

次に、ＥＣＵ５０は、エンジン１が始動したか否か判定する（ステップＳ１０８）。具体的には、エンジン１が始動したか否かは、例えばエンジン１の回転数に基づいて判定され、エンジン１の回転数が、エンジン１が継続して燃焼を続けられる完爆状態を得られたときの回転数以上の場合にエンジン１が始動したと判断する。ここで、エンジン１が始動したと判定される場合（ステップＳ１０８：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ５０は、制御弁３０２を開弁すると共に、制御弁３０３を閉弁する（ステップＳ１０９）。これにより、ＥＣＵ５０の制御下で、機構式オイルポンプ２０２によって、可変動弁機構２０を作動させる潤滑油がオイル制御弁３０１に供給され、可変動弁機構２０により弁特性が変更可能である。尚、完全爆発が成功するまで、可変動弁機構２０において進角側の設定は維持されて良い。このように、機構式オイルポンプ２０２の外界温度に対する性質と、電動式オイルポンプ４０１の外界温度に対する性質とを考慮して、始動時に両者を使い分けることで、始動時に、可変動弁機構を高精度且つ迅速に制御することが可能である。特に、電動式オイルポンプ４０１が使用される頻度を限定することによって、省電力化を実現することが可能である。また、可変動弁機構２０を除く、潤滑系１００への潤滑油の供給は、機構式オイルポンプ２０２によって全て行われるので、潤滑系１００への潤滑油の供給についての制御弁の開弁又は閉弁制御を簡便にすることができる。

具体的には、図５の表に示されるように、図５の表に示されるように、電動式オイルポンプ４０１によって、上述したように、アルコール濃度が所定濃度より高い又は所定濃度以上である場合に加えて、冷却水温が所定温度Ｔ１より高くない場合、又は、吸気温度が所定温度Ｔ２より高くない場合における可変動弁機構２０に対して、潤滑油が供給される。他方で、機構式オイルポンプ２０２によって、（i）潤滑系１００と、（ii）アルコール濃度が所定濃度より低い場合に加えて、冷却水温が所定温度Ｔ１より高い場合、又は、吸気温度が所定温度Ｔ２より高い場合における可変動弁機構２０に対して、潤滑油が供給される。

他方、ステップＳ１０８の判定の結果、エンジン１が始動していないと判断した場合（ステップＳ１０８：Ｎｏ）、今回の制御ルーチンを終了する。

他方、上述したステップＳ１０３の判定の結果、冷却水温が所定温度Ｔ１より高いと判定される場合に加えて又は代えて、吸気温度が所定温度Ｔ２より高いと判定される場合（ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ５０の制御下で、機構式オイルポンプ２０２が回転駆動されると共に、始動モータ５０を起動してエンジン１のクランキングを開始する（ステップＳ１０９）。

尚、図３中の処理を実行して吸気弁１１の閉弁時期を変更することにより、ＥＣＵ５０は本発明の制御手段として機能する。

エンジン１の始動後、吸気弁１１の閉弁時期は、エンジン１の暖機状態に応じてアルコール混合燃料の燃焼が不安定にならないように適宜調整される。例えば、エンジン１の冷却水温の上昇率などに応じて進角させていた吸気弁１１の閉弁時期を徐々に遅角させる。エンジン１の温度が上昇し、ラジエターからの放熱が開始される完全暖機状態になった場合、吸気弁１１の閉弁時期は、例えばエンジン１の通常運転時における吸気弁１１の閉弁時期と混合燃料のアルコール濃度との関係を示したマップに基づいて適宜調整されてよい。

本発明は、上述した形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、気筒内に直接燃料を噴射する、いわゆる直噴式内燃機関に本発明を適用してもよい。本発明を直噴式内燃機関に適用する場合は、クランキング時における燃料の噴射時期を圧縮行程の後半に設定してもよい。この場合、圧縮行程によって温度が上昇した空気中に混合燃料が供給されるので、混合燃料の気化をさらに促進させることができる。

また、本発明はハイブリッドシステムに組み込まれたエンジンに適用してもよい。このようなシステムではクランキング速度を変更できるので、クランキング時にクランキング速度を増加させてもよい。このようにクランキング速度を増加させることにより、気筒内に燃料を供給する前に筒内温度を上昇させることができるので、混合燃料の気化をさらに促進させることができる。

混合燃料のアルコール濃度を取得する手段はアルコール濃度センサに限定されない。燃料噴射量及びエンジンの出力は混合燃料のアルコール濃度に影響されるので、各アルコール濃度における燃料噴射量及びエンジン出力の関係をＥＣＵにマップとして記憶させておき、このマップを参照してエンジンで使用されている混合燃料のアルコール濃度を推定してもよい。また、排気ガスの空燃比は混合燃料のアルコール濃度に影響されるので、測定した排気ガスの空燃比に基づいて概略のアルコール濃度を算出してもよい。噴射する燃料を加熱可能なヒータを備えたインジェクタが混合燃料の加熱手段として設けられてもよい。本発明が適用される内燃機関の可変動弁機構は、少なくとも吸気弁の閉弁時期を変更可能な可変動弁機構であればよい。このような可変動弁機構としては、上述した形態に示した動弁機構の他、例えば電動モータによって吸気弁及び排気弁を開閉駆動する動弁機構、又は吸気弁及び排気弁を電磁石で開閉駆動する電磁駆動動弁機構などが設けられていてもよい。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う内燃機関の始動制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

本発明に始動制御装置が組み込まれた内燃機関の一形態を示す図。 本実施形態に係る可変動弁機構に供給する潤滑油の供給システムの基本構成を図式的に示したブロック図である。 本実施形態に係る内燃機関の始動制御装置において、ＥＣＵがエンジンの始動時に可変動弁機構の動作を制御するとともに始動モータの動作を制御してエンジンを始動するために実行する始動制御ルーチンを示したフローチャートである。 本実施形態に係るエンジンの始動時における吸気弁のリフトカーブの一例を図式的に示したグラフである。 本実施形態に係る電動式オイルポンプの用途と、機構式オイルポンプの用途とを示した表である。

符号の説明

１ 内燃機関
２ 気筒
１１ 吸気弁
１６ 吸気温センサ（取得手段）
２０ 可変動弁機構
３０ 燃料供給装置
３２ アルコール濃度センサ（取得手段）
５０ エンジンコントロールユニット（制御手段）
１００ 潤滑系
２００ 機構式ポンプ系
２０２ 機構式オイルポンプ
３００ 油圧系
３０１ オイル制御弁
３０２ 制御弁
３０３ 制御弁
４００ 電動式ポンプ系
４０１ 電動式オイルポンプ
ＢＤＣ 吸気下死点
１０００ 潤滑油の供給システム

Claims (5)

1. アルコールを含有するアルコール混合燃料を使用可能であり、潤滑油によって潤滑される内燃機関に適用される始動制御装置において、
   前記内燃機関の弁特性を前記潤滑油の油圧に応じて変更可能な可変動弁機構と、
   前記内燃機関の動力によって前記潤滑油を前記可変動弁機構に供給可能な第１オイルポンプと、
   前記内燃機関の動力によらないで前記潤滑油を前記可変動弁機構に供給可能な第２オイルポンプと、
   前記アルコール混合燃料のアルコール濃度を取得する取得手段と、
   前記内燃機関の始動時において、前記取得されたアルコール濃度が所定濃度より低い場合、前記第１オイルポンプによって供給された前記潤滑油の油圧に応じて前記弁特性を変更するように前記可変動弁機構を制御し、前記取得されたアルコール濃度が所定濃度より高い場合、前記第２オイルポンプによって供給された前記潤滑油の油圧に応じて前記弁特性を変更するように前記可変動弁機構を制御する制御手段と
   を備えることを特徴とする内燃機関の始動制御装置。
2. 前記取得手段は、更に、前記内燃機関が吸気する吸気温度、前記内燃機関を冷却する冷却水の温度、及び前記潤滑油の温度のうち少なくとも一つを取得し、
   前記制御手段は、前記取得されたアルコール濃度と前記所定濃度との比較に加えて、前記取得された少なくとも一つと基準値との比較に基づいて、前記第２オイルポンプによって前記弁特性を変更するように前記可変動弁機構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. 前記制御手段は、前記弁特性として、前記内燃機関の吸気弁の閉弁時期を進角側に変更するように前記可変動弁機構を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の始動制御装置。
4. 前記可変動弁機構は、前記弁特性を変更するために供給された前記潤滑油の貯留空間を変更するオイル制御弁を含み、
   開弁された場合、前記第１オイルポンプによって前記潤滑油を前記オイル制御弁に供給し、閉弁された場合、前記潤滑油を前記オイル制御弁に供給しない第１制御弁と、
   開弁された場合、前記第２オイルポンプによって前記潤滑油を前記オイル制御弁に供給し、閉弁された場合、前記潤滑油を前記オイル制御弁に供給しない第２制御弁と
   を更に備え、
   前記制御手段は、前記取得されたアルコール濃度が前記所定濃度より低い場合、前記第１制御弁を開弁し、前記第２制御弁を閉弁することによって前記弁特性を変更するように前記可変動弁機構を制御し、前記取得されたアルコール濃度が前記所定濃度より高い場合、前記第１制御弁を閉弁し、前記第２制御弁を開弁することによって前記弁特性を変更するように前記可変動弁機構を制御することを特徴とする請求項１から３のうちのいずれか一項に記載の内燃機関の始動制御装置。
5. 前記内燃機関を始動する始動モータを更に備え、
   前記制御手段は、前記取得されたアルコール濃度が前記所定濃度より高い場合、前記第２オイルポンプを回転駆動するタイミングと、前記始動モータを起動するタイミングとを同一にするように、前記第２オイルポンプ及び前記始動モータを制御することを特徴とする請求項１から４のうちのいずれか一項に記載の内燃機関の始動制御装置。

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