JP2010127185A - Startup control device for vehicle - Google Patents

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JP2010127185A JP2008302948A JP2008302948A JP2010127185A JP 2010127185 A JP2010127185 A JP 2010127185A JP 2008302948 A JP2008302948 A JP 2008302948A JP 2008302948 A JP2008302948 A JP 2008302948A JP 2010127185 A JP2010127185 A JP 2010127185A
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Akira Tomimatsu
亮 冨松
衛 ▲吉▼岡
Mamoru Yoshioka
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To suitably suppress degradation in emission in startup of an internal combustion engine. <P>SOLUTION: In an engine system 10 having an engine 200 including an exhaust throttle valve 221 disposed upstream of a three-way catalyst 220 in an exhaust pipe 218, an ECU 100 performs a startup control. In the startup control, the cranking of the engine 200 is performed to increase exhaust pressure in an exhaust pressure increase section upstream of the exhaust throttle valve in the exhaust pipe 218, in a predetermined startup permission state where a throttle valve 210 is fully-opened, the exhaust throttle valve 221 is in fully-closed; an overlap amount between an intake valve 215 and an exhaust valve 216 is zero, and fuel injection is stopped. Fuel injection is started up when it is determined that the exhaust pressure in the exhaust pressure increase section is sufficiently increased and that oxygen concentration is sufficiently increased, and after-burning of unburnt HC is promoted. By the after-burning of the unburnt HC, the temperature elevation of the three-way catalyst 220 is promoted. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、排気絞り弁及び可変動弁装置を備えた車両の始動制御装置の技術分野に関する。 The present invention relates to a technical field of a vehicle start control device including an exhaust throttle valve and a variable valve operating device.

この種の装置として、排圧上昇による排気温度の上昇を利用して始動後のHC低減を図るものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に開示されたエンジンの昇温装置(以下、「従来の技術」と称する)によれば、スロットル弁を開き、排気絞り弁を閉じた状態で燃料噴射を停止して、排気温度が触媒活性温度に達するまで昇温運転M1が行われる。ここで、昇温運転M1とは、スタータモータによりクランクシャフトを回転駆動すると共に、膨張行程で排気弁を開弁し、ピストンが下降する吸気行程で吸気弁を開弁し、ピストン上昇行程である排気行程及び圧縮行程では吸排気弁の双方を閉弁する運転であり、排気行程で燃焼室の作動ガスが圧縮昇温され、排気上死点付近で吸気弁が開くことにより、燃焼室内の高温の作動ガスが吸気通路へ供給され、吸気系を昇温することが可能であるとされる。また、引き続く吸気行程ではピストンの下降に伴って燃焼室内に吸気通路の作動ガスが再び供給され、更に、引き続く圧縮行程で燃焼室内の作動ガスが圧縮昇温され、圧縮上死点付近で排気弁が開くことにより燃焼室内の高温な作動ガスが排気通路へ供給され、排気系が昇温するとされる。   As this type of device, a device for reducing the HC after starting by utilizing the increase in the exhaust gas temperature due to the increase in the exhaust pressure has been proposed (for example, see Patent Document 1). According to the engine temperature raising device disclosed in Patent Document 1 (hereinafter referred to as “prior art”), the fuel injection is stopped with the throttle valve opened and the exhaust throttle valve closed, and the exhaust temperature is reduced. The temperature raising operation M1 is performed until the catalyst activation temperature is reached. Here, the temperature raising operation M1 is a piston rising stroke in which the crankshaft is rotationally driven by the starter motor, the exhaust valve is opened in the expansion stroke, and the intake valve is opened in the intake stroke in which the piston is lowered. In the exhaust stroke and the compression stroke, both the intake and exhaust valves are closed. During the exhaust stroke, the working gas in the combustion chamber is compressed and heated, and the intake valve opens near the exhaust top dead center. The working gas is supplied to the intake passage so that the temperature of the intake system can be raised. In the subsequent intake stroke, the working gas in the intake passage is supplied again into the combustion chamber as the piston descends. Further, in the subsequent compression stroke, the working gas in the combustion chamber is compressed and heated, and the exhaust valve is near the compression top dead center. By opening, the hot working gas in the combustion chamber is supplied to the exhaust passage, and the exhaust system is heated.

尚、クランキング作動時に吸気弁を継続して開弁状態とし、排気弁又は排気絞り弁を継続して閉弁状態とする技術も提案されている(例えば、特許文献2参照)。   A technique has also been proposed in which the intake valve is continuously opened during cranking operation and the exhaust valve or exhaust throttle valve is continuously closed (see, for example, Patent Document 2).

また、吸気排気絞り弁とアイドルアップを用いた暖機促進装置を手動で操作できるシステムにおいて、始動後一定期間は手動スイッチの状態にかかわらず暖機促進装置を作動させるものも提案されている(例えば、特許文献3参照)。   In addition, in a system that can manually operate a warm-up promoting device using an intake / exhaust throttle valve and idle-up, a system that operates the warm-up promoting device for a certain period after starting regardless of the state of the manual switch has been proposed ( For example, see Patent Document 3).

更に、エンジン始動後、初爆までの期間は、排気絞り弁を閉じるものも提案されている(例えば、特許文献4参照)。   Furthermore, there has been proposed one that closes the exhaust throttle valve during the period from the start of the engine to the first explosion (see, for example, Patent Document 4).

特開2005−299408号公報JP-A-2005-299408 特開2007−182869号公報JP 2007-182869 A 特開平11−148376号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-148376 特開2008−069667号公報JP 2008-069667 A

エンジン始動時、特に冷間始動時においては、機関温度が低いために燃料の気化効率が低下し易く、燃料噴射量が増量されるため、燃焼室内は空燃比リッチな状態となる。従って、排気通路には、未燃状態の燃料成分の一種であるHC(以下、適宜「未燃HC」と称する)が比較的多く排出される傾向にある。一方、排気通路には通常、触媒装置が設置され、触媒活性温度以上の温度領域においては、この種の未燃HCを好適に浄化することが可能であるが、冷間始動時等、触媒装置の温度が十分に高くない場合には、係る未燃HCは、触媒装置で浄化されることなく車外に排出される可能性がある。   At the time of engine start, particularly at the time of cold start, since the engine temperature is low, the fuel vaporization efficiency is likely to decrease, and the fuel injection amount is increased, so that the combustion chamber becomes rich in the air-fuel ratio. Therefore, a relatively large amount of HC, which is a kind of unburned fuel component (hereinafter referred to as “unburned HC” as appropriate), tends to be discharged into the exhaust passage. On the other hand, a catalyst device is usually installed in the exhaust passage, and this type of unburned HC can be suitably purified in a temperature range higher than the catalyst activation temperature. If the temperature is not sufficiently high, the unburned HC may be discharged outside the vehicle without being purified by the catalyst device.

この種の未燃HCをエンジン始動時に確実に浄化させるためには、排気通路において係る未燃HCを燃焼させる(所謂、「後燃え」である)のが有効な対策となる。排気通路における未燃HCの後燃えを図る場合、排気通路がそれなりに高温である必要があるが、それに加えて、排気通路に未燃HCの燃焼反応を促進するための余剰な酸素が必要となる。ところが、上述したように、始動時において燃焼室は空燃比リッチであり、必然的に排気通路も空燃比リッチである。従って、何らの対策も講じられなければ、エンジン始動時に排気通路に十分な酸素は存在せず、未燃HCによるエミッションの悪化が回避され難い。   In order to reliably purify this type of unburned HC when the engine is started, it is an effective measure to burn the unburned HC in the exhaust passage (so-called “afterburning”). In order to post-burn the unburned HC in the exhaust passage, the exhaust passage needs to be as hot as it is, but in addition to that, excess oxygen is required in the exhaust passage to promote the combustion reaction of the unburned HC. Become. However, as described above, at the time of start-up, the combustion chamber is rich in the air-fuel ratio, and the exhaust passage is necessarily rich in the air-fuel ratio. Therefore, if no measures are taken, sufficient oxygen does not exist in the exhaust passage when the engine is started, and it is difficult to avoid deterioration of emissions due to unburned HC.

係る問題に対し、上記従来の技術を適用しようとした場合、エンジン始動以前(燃料噴射開始以前)に排気通路の昇温は好適に図られ得るから、触媒装置の早期の昇温は図られ得るものの、圧縮行程において排気通路から燃焼室へ作動ガスが戻される形となるため、肝心の排気通路の酸素濃度は一向に上昇しない。従って、未燃HCを排気通路において燃焼させることは困難であり、エミッションの悪化が必ずしも十分に抑制されない。即ち、従来の技術には、排気通路での未燃HCの燃焼が生じ難いことに起因して、始動時のエミッションが悪化しかねないという技術的な問題点がある。   In response to such a problem, when the conventional technique is applied, the temperature of the exhaust passage can be suitably raised before the engine is started (before the fuel injection is started), so that the catalyst device can be raised quickly. However, since the working gas is returned from the exhaust passage to the combustion chamber in the compression stroke, the oxygen concentration in the essential exhaust passage does not increase at all. Therefore, it is difficult to burn the unburned HC in the exhaust passage, and the deterioration of emission is not necessarily suppressed sufficiently. That is, the conventional technique has a technical problem that the emission at the time of start-up may deteriorate due to the fact that unburned HC does not easily burn in the exhaust passage.

本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、内燃機関の始動時におけるエミッションの悪化を好適に抑制可能な車両の始動制御装置を提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a vehicle start control device that can suitably suppress deterioration of emissions during start of an internal combustion engine.

上述した課題を解決するため、本発明に係る車両の始動制御装置は、燃料噴射手段と、吸気通路に設置された吸気絞り弁と、排気通路に設置された排気絞り弁と、吸気弁及び排気弁のうち少なくとも一方の開弁特性を変化させることが可能な可変動弁装置とを有する内燃機関と、該内燃機関のクランキングが可能なクランキング手段と、前記排気通路に設置された触媒装置とを備えた車両の始動制御装置であって、前記内燃機関が、前記内燃機関の始動要求時に、前記吸気弁の開弁期間が前記排気弁の開弁期間と重複せず、前記吸気絞り弁が開弁し、前記排気絞り弁が閉弁し、且つ燃料の噴射が停止された所定の始動許可状態となるように、前記可変動弁装置、前記吸気絞り弁、前記排気絞り弁及び前記可変動弁装置のうち少なくとも一部を制御する第1制御手段と、前記始動許可状態において前記クランキングが行われるように前記クランキング手段を制御する第2制御手段と、前記始動許可状態におけるクランキングが所定の第1期間について継続された後に前記燃料の噴射が開始されるように、前記燃料噴射手段を制御する第3制御手段と、前記燃料の噴射により前記内燃機関が始動した後、所定の第2期間が経過した場合に開弁するように、前記排気絞り弁を制御する第4制御手段とを具備することを特徴とする。   In order to solve the above-described problems, a vehicle start control device according to the present invention includes a fuel injection unit, an intake throttle valve installed in an intake passage, an exhaust throttle valve installed in an exhaust passage, an intake valve, and an exhaust valve. An internal combustion engine having a variable valve mechanism capable of changing a valve opening characteristic of at least one of the valves, cranking means capable of cranking the internal combustion engine, and a catalyst device installed in the exhaust passage And the intake throttle valve is configured such that the opening period of the intake valve does not overlap with the opening period of the exhaust valve when the internal combustion engine requests to start the internal combustion engine. Is opened, the exhaust throttle valve is closed, and fuel injection is stopped. The variable valve device, the intake throttle valve, the exhaust throttle valve, and the allowable At least some of the variable valve devices First control means for controlling, second control means for controlling the cranking means so that the cranking is performed in the start permission state, and cranking in the start permission state is continued for a predetermined first period. And a third control means for controlling the fuel injection means so that the fuel injection is started, and when a predetermined second period has elapsed after the internal combustion engine is started by the fuel injection. And fourth control means for controlling the exhaust throttle valve to control the exhaust throttle valve.

本発明に係る車両の制御装置によれば、内燃機関が、その始動要求時(例えば、好適な一形態としては、車両停止時に人為的に各種イグニッションスイッチの操作がなされた場合、或いは内燃機関を始動させるべき旨が規定された何らかの制御条件が満たされた場合を指す。尚、後者には、動力源として内燃機関以外に例えばモータジェネレータ等の各種電動機を備えるハイブリッド車両において、例えば、電気走行モード或いはそれに類する走行モードで走行中に内燃機関を始動させるべき条件が満たされた場合等も含まれる)に、所定の始動許可状態となるように、例えばECU(Electronic Control Unit:電子制御ユニット)等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等として構成される第1制御手段により、可変動弁装置、吸気絞り弁、排気絞り弁及び燃料噴射手段のうち少なくとも一部が直接的に又は間接的に制御される。   According to the vehicle control device of the present invention, when the internal combustion engine is requested to start (for example, as a preferred embodiment, when various ignition switches are artificially operated when the vehicle is stopped, or the internal combustion engine is This refers to a case where some control condition that is to be started is satisfied, in which the latter includes, for example, an electric travel mode in a hybrid vehicle that includes various electric motors such as a motor generator in addition to an internal combustion engine as a power source. In addition, a case in which a condition for starting the internal combustion engine is satisfied during traveling in a similar traveling mode is included), for example, an ECU (Electronic Control Unit) or the like so as to enter a predetermined start permission state. The first configuration configured as various computer systems such as various processing units, various controllers or microcomputer devices The control means, the variable valve system, intake throttle valve, at least a portion is directly or indirectly controlled in the exhaust throttle valve and the fuel injection means.

本発明に係る「始動許可状態」とは、少なくとも(1)吸気弁の開弁期間が排気弁の開弁期間と重複せず(即ち、各気筒について、吸気弁又は排気弁或いはその両方の開弁特性が、吸排気弁のバルブオーバラップが生じないように設定されている旨に相当する)、(2)吸気通路に設置された吸気絞り弁(好適な一形態として、所謂スロットル弁である)が開弁し、(3)排気通路に設置された排気絞り弁が閉弁し、且つ(4)燃料の噴射が停止されている内燃機関の一状態である。尚、始動要求時に内燃機関が始動許可状態に収束するに至るプロセスについては各種態様が存在し得る。例えば、始動要求時に、上記始動許可状態を規定する各部が、上記始動許可状態に該当する状態にない場合には、始動要求時にこれら全ての動作状態が制御されてもよいし(但し、始動要求はあくまで機関停止時に生じるものであるから、始動要求時において、少なくとも燃料噴射は高い確率で停止されている)、始動要求時に偶発的に係る始動許可状態が得られている場合には、これら各部に対する一切の制御がなされずともよい。また、第1制御手段は、必ずしも始動要求をトリガとして各部の制御を実行せずともよい。例えば、内燃機関の機関停止時において、来るべき始動要求に備えて内燃機関を始動許可状態で停止させてもよい。また、始動許可状態を得るに際しての各部の制御は、必ずしも同時又は略同時になされる必要はなく、また必ずしも時系列に沿って逐次連続的に実行される必要もない。   The “start permission state” according to the present invention means that at least (1) the opening period of the intake valve does not overlap with the opening period of the exhaust valve (that is, for each cylinder, the intake valve and / or the exhaust valve is opened). (2) The intake throttle valve installed in the intake passage (as a preferred form, a so-called throttle valve). ) Is opened, (3) the exhaust throttle valve installed in the exhaust passage is closed, and (4) one state of the internal combustion engine in which fuel injection is stopped. There may be various modes for the process until the internal combustion engine converges to the start permission state at the time of the start request. For example, when each part that defines the start permission state is not in a state corresponding to the start permission state at the time of the start request, all these operation states may be controlled at the time of the start request (however, the start request Since this occurs only when the engine is stopped, at least the fuel injection is stopped with a high probability at the time of the start request). There may be no control over the. Further, the first control unit does not necessarily execute the control of each part with the start request as a trigger. For example, when the internal combustion engine is stopped, the internal combustion engine may be stopped in a start-permitted state in preparation for an upcoming start request. Further, the control of each unit in obtaining the start permission state does not necessarily have to be performed simultaneously or substantially simultaneously, and does not necessarily have to be sequentially executed sequentially along the time series.

一方、本発明に係る車両の始動制御装置によれば、例えばECU等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等として構成される第2制御手段により、上記始動許可状態においてクランキングが行われるようにクランキング手段が制御される、また例えばECU等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等として構成される第3制御手段により、係る始動許可状態におけるクランキングが所定の第1期間について継続された後に燃料の噴射が開始されるように燃料噴射手段が制御される(尚、ディーゼルエンジン等の圧縮自着火式内燃機関でない限り、必然的に各種点火装置による点火を伴い得る)。更に、例えばECU等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等として構成される第4制御手段により、係る燃料噴射により内燃機関が始動した後、所定の第2期間が経過した場合に排気絞り弁が開弁せしめられる。   On the other hand, according to the vehicle start control device of the present invention, the cranking is performed in the start permission state by the second control means configured as various processing units such as an ECU, various controllers or various computer systems such as a microcomputer device. The cranking means is controlled so as to be performed, and for example, the third control means configured as various processing units such as an ECU, various controllers or various computer systems such as a microcomputer device, performs cranking in the start permission state. The fuel injection means is controlled so that the fuel injection is started after continuing for the predetermined first period (in addition, unless the engine is a compression self-ignition internal combustion engine such as a diesel engine, the ignition by various ignition devices is necessarily performed. Can accompany). Further, when a predetermined second period has elapsed after the internal combustion engine is started by the fuel injection by the fourth control means configured as various processing units such as ECU, various controllers or various computer systems such as a microcomputer device, etc. The exhaust throttle valve is opened.

本発明に係る「クランキング」とは、内燃機関の機関出力軸(好適には、クランク軸である)に対し、当該機関出力軸を強制的に回転させ得る駆動力を供給することを指す。従って、「クランキング手段」とは、少なくとも機関出力軸の駆動状態とは無関係に供給され得るエネルギ資源(端的には、バッテリ等然るべき電力源から供給される電気エネルギ)を消費することにより、機関出力軸に対しこの種の駆動力を付与可能な機構、装置或いはシステム等を包括する概念であって、好適な一形態として、スタータモータ及び該スタータモータを駆動する駆動装置等を含むスタータ装置の形態を採り得る。但し、車両が先述した如くハイブリッド車両である場合、動力の伝達態様如何によっては、動力源として機能し得る各種の電動機が、本発明に係るクランキング手段としての機能を併有していてもよい。   “Cranking” according to the present invention refers to supplying a driving force capable of forcibly rotating the engine output shaft of the internal combustion engine (preferably a crankshaft). Therefore, the “cranking means” is an engine that consumes at least energy resources that can be supplied regardless of the driving state of the engine output shaft (in short, electric energy supplied from an appropriate power source such as a battery). The concept encompasses a mechanism, device, system, or the like that can apply this type of driving force to the output shaft, and as a preferred embodiment, a starter device including a starter motor and a drive device that drives the starter motor. It can take a form. However, when the vehicle is a hybrid vehicle as described above, various electric motors that can function as a power source may have the function as the cranking means according to the present invention depending on the power transmission mode. .

ここで、第2制御手段の作用は、あくまで上記始動許可状態においてクランキングが「行われるように」クランキング手段を制御するものであり、始動許可状態において内燃機関がクランキングされている状態が得られる限りにおいて、クランキングを開始するタイミング自体に実質的な制約はない。即ち、第2制御手段の動作と第1制御手段の動作とは、一方が他方に対し時系列上相前後していても、少なくとも一部が時系列上重複する時間領域においてなされてもよい。例えば、始動許可状態が得られたことを前提条件としてクランキングが開始されてもよいし(クランキングには上記エネルギ資源の消費を伴うから、エネルギ資源の効率的消費の観点からは、基本的にはこの態様が望ましい一形態である)、或いはクランキングの開始時点において排気絞り弁が開弁していてもよいし、吸気絞り弁が開弁していてもよいし、又はバルブオーバラップが生じるように吸排気弁の開弁特性が設定されていてもよい趣旨である。   Here, the action of the second control means is to control the cranking means so that the cranking is “performed” in the start permission state, and the state where the internal combustion engine is cranked in the start permission state. As long as it is obtained, there is no substantial restriction on the timing of starting cranking itself. That is, the operation of the second control unit and the operation of the first control unit may be performed in a time region where at least a part overlaps in time series, even if one is before or after the other in time series. For example, cranking may be started on the premise that the start permission state has been obtained (since cranking involves consumption of the above energy resources, it is fundamental from the viewpoint of efficient consumption of energy resources. This is a desirable mode), or the exhaust throttle valve may be opened at the start of cranking, the intake throttle valve may be opened, or the valve overlap may be This is to the effect that the valve opening characteristics of the intake and exhaust valves may be set so as to occur.

始動許可状態においてクランキングが行われると、吸気行程において、新気が、開弁状態にある吸気絞り弁(尚、始動許可状態における吸気絞り弁の開度は、少なくとも実践上十分な新気を燃焼室内に供給し得るように予め実験的に、経験的に、理論的に又はシミュレーション等に基づいて決定されているのが望ましい。或いは、吸気絞り弁は、始動許可状態において全開或いはそれに類する開度に制御されてもよい)を介して吸気通路から気筒内に吸入される。この吸入された新気(即ち、吸入空気)は、燃料の噴射が停止されているため、圧縮行程及び膨張行程を経て、排気行程において排気通路にそのまま排出されるが、始動許可状態において、吸排気弁の開弁時期は、開弁期間が重複しないように、即ちオーバラップが生じないように設定されているから、排気行程において、気筒内部或いは排気通路から吸気通路へのガスの吹き返しが生じることはなく、気筒内部に存在する新気は、理論的には全量が排気通路へ排出される。   When cranking is performed in the start-up permitted state, fresh air is introduced in the intake stroke in the intake stroke (note that the opening of the intake throttle valve in the start-up permitted state is at least sufficient for practical use. It is desirable to determine in advance experimentally, empirically, theoretically, or based on simulation so that the fuel can be supplied into the combustion chamber, or the intake throttle valve is fully opened or similar open in the start-up permitted state. May be controlled at a time) through the intake passage into the cylinder. This sucked fresh air (ie, intake air) passes through the compression stroke and the expansion stroke and is discharged as it is into the exhaust passage in the exhaust stroke because the fuel injection is stopped. The valve opening timing of the exhaust valve is set so that the valve opening periods do not overlap, i.e., overlap does not occur, so that in the exhaust stroke, gas blows back into the cylinder or from the exhaust passage to the intake passage. In fact, all the fresh air present in the cylinder is theoretically discharged into the exhaust passage.

一方で、排気通路に設置された排気絞り弁は閉弁状態にあり、この時点で排気絞り弁下流側には気体の流れは形成されない。従って、始動許可状態においてクランキングが継続される限り、排気弁から排気絞り弁に至る排気通路の一区間には新気が常時押し込まれる形となり、当該区間の排気圧は経時的に上昇し、同時に当該区間の気体密度が、経時的に上昇する。尚、これ以降、この区間を適宜「排気圧上昇区間」と称することとする。この排気圧上昇区間の容積は決まっているから、この気体密度の上昇に伴い、排気圧上昇区間における酸素濃度は、その上昇速度は可変であるにせよ基本的に上昇する。また、新気は圧縮行程において昇温され、排気圧上昇区間に圧縮充填される際にも昇温し得るから、排気圧上昇区間に充填された気体(ほぼ新気である)の温度は、単に自然吸気がなされる場合と較べて高くなっている。   On the other hand, the exhaust throttle valve installed in the exhaust passage is in a closed state, and no gas flow is formed downstream of the exhaust throttle valve at this time. Therefore, as long as cranking is continued in the start-permitted state, fresh air is constantly pushed into a section of the exhaust passage from the exhaust valve to the exhaust throttle valve, and the exhaust pressure in the section increases with time. At the same time, the gas density in the section increases with time. Hereinafter, this section will be appropriately referred to as an “exhaust pressure increase section”. Since the volume of the exhaust pressure increase section is determined, the oxygen concentration in the exhaust pressure increase section basically increases with the increase of the gas density even though the increase speed is variable. In addition, since the fresh air is heated during the compression stroke and can be heated even when it is compressed and filled in the exhaust pressure increase section, the temperature of the gas filled in the exhaust pressure increase section (substantially fresh air) is It is higher than when natural intake is performed.

ここで、始動要求時、特に冷間始動要求時には、吸気通路及び燃焼室の温度は、暖機完了後のこれらの温度と比較して低い。このため、燃料が、吸気ポート等吸気通路に噴射されるにせよ、燃焼室に直接噴射されるにせよ、燃料の霧化は阻害され易い傾向にある。従って、第3制御手段により燃料の噴射が開始された場合、初爆時を含む始動初期において、比較的未燃HCを多く含む排気(即ち、空燃比リッチな排気)が、排気通路における上記排気圧上昇区間に流入することになる。   Here, at the time of the start request, particularly at the time of the cold start request, the temperatures of the intake passage and the combustion chamber are lower than those after the warm-up is completed. Therefore, whether the fuel is injected into the intake passage such as an intake port or directly into the combustion chamber, the atomization of the fuel tends to be hindered. Therefore, when fuel injection is started by the third control means, the exhaust gas containing a relatively large amount of unburned HC (that is, the exhaust gas rich in the air-fuel ratio) is discharged from the exhaust passage in the initial stage including the initial explosion. It will flow into the pressure rise zone.

一方、第3制御手段により燃料噴射が開始され、内燃機関が始動した(初爆を迎えた)段階では、第4制御手段により排気絞り弁は未だ閉弁状態にある。この内燃機関の始動後排気絞り弁が閉弁している期間においては、排気は少なくとも車両外に排出されることはない。即ち、未燃HCを比較的多量に含む始動直後を含む始動初期の排気は、排気圧上昇区間に一時的に滞留する形となる。先に述べたように、この排気圧上昇区間には、少なくとも始動許可状態におけるクランキングがなされない場合と較べて、明らかに潤沢な酸素が存在しており、この潤沢に存在する酸素によって、未燃HCの酸化燃焼、即ち後燃えが促進される。未燃HCの後燃えは、それ自体、排気の浄化に繋がるから、第4制御手段により排気絞り弁が開弁せしめられた際の排気エミッションの悪化抑制に貢献する。   On the other hand, at the stage where fuel injection is started by the third control means and the internal combustion engine is started (first explosion), the exhaust throttle valve is still closed by the fourth control means. During the period in which the exhaust throttle valve is closed after the internal combustion engine is started, the exhaust is not discharged at least outside the vehicle. That is, the exhaust gas at the start of the start including immediately after the start containing a relatively large amount of unburned HC temporarily stays in the exhaust pressure increase section. As described above, there is clearly abundant oxygen in this exhaust pressure increase section, as compared with the case where cranking is not performed at least in the start permission state. Oxidative combustion of the fuel HC, that is, afterburning is promoted. Since afterburning of unburned HC leads to purification of exhaust, it contributes to suppression of deterioration of exhaust emission when the exhaust throttle valve is opened by the fourth control means.

他方、排気通路には触媒装置が設置されている。従って、排気絞り弁が触媒装置の上流側に設置されるにせよ下流側に設置されるにせよ、未燃HCの後燃えにより、触媒装置の昇温が促進される。このため、第3制御手段及び第4制御手段により、上記直接的なエミッションの悪化抑制効果に加えて、触媒装置の早期活性化による間接的なエミッションの悪化抑制効果を得ることが可能となる。尚、触媒装置の早期活性を図る目的から言えば、排気絞り弁は、好適には触媒装置下流側に設置される。即ち、この場合、上記排気圧上昇区間に触媒装置が設置されることになり、未燃HCの後燃えが開始される以前にも触媒装置の昇温は好適に促進され、未燃HCの後燃えによる際立った昇温効果を得ることができる。また、この場合、排気圧上昇区間の容積が比較的大きくなるため、排気圧上昇区間に、未燃HCの酸化燃焼に供し得る十分な量の酸素を保持することが比較的簡便にして可能となる。   On the other hand, a catalyst device is installed in the exhaust passage. Therefore, regardless of whether the exhaust throttle valve is installed upstream or downstream of the catalyst device, the temperature increase of the catalyst device is promoted by the afterburning of the unburned HC. For this reason, in addition to the direct emission deterioration suppression effect, the third control unit and the fourth control unit can obtain an indirect emission deterioration suppression effect due to early activation of the catalyst device. For the purpose of achieving early activation of the catalytic device, the exhaust throttle valve is preferably installed on the downstream side of the catalytic device. That is, in this case, the catalyst device is installed in the exhaust pressure increase section, and the temperature rise of the catalyst device is favorably promoted before the afterburning of the unburned HC is started. A remarkable temperature rise effect by burning can be obtained. Further, in this case, since the volume of the exhaust pressure increase section is relatively large, it is relatively easy to hold a sufficient amount of oxygen that can be used for oxidative combustion of unburned HC in the exhaust pressure increase section. Become.

このように、本発明に係る車両の始動制御装置によれば、始動許可状態において内燃機関がクランキングされ、排気通路における排気圧上昇区間において排気圧を上昇させ潤沢な酸素を溜め込むことが可能となるため、内燃機関の始動期間(始動時点を含む相応の期間)における、未燃HCの後燃えが促進され、最終的に排気絞り弁を開弁させた場合(好適な一形態として、始動完了時点として扱われ得る)のエミッションの悪化が好適に抑制される。即ち、内燃機関を始動させる際のエミッションの悪化を好適に抑制することが可能となるのである。   As described above, according to the vehicle start control device of the present invention, the internal combustion engine is cranked in the start permission state, and it is possible to increase the exhaust pressure in the exhaust pressure increase section in the exhaust passage and store abundant oxygen. Therefore, when the afterburning of unburned HC is promoted during the start-up period of the internal combustion engine (a corresponding period including the start time) and the exhaust throttle valve is finally opened (as a preferred form, the start-up is completed) Deterioration of emissions that can be treated as a time point is suitably suppressed. That is, it is possible to suitably suppress the deterioration of emissions when starting the internal combustion engine.

尚、第3制御手段の動作に係る第1期間、及び第4制御手段に係る第2期間は、夫々例えば予め実験的に、経験的に、理論的に又はシミュレーション等に基づいて、この種の制御がなされない場合と較べて幾らかなりエミッションの悪化抑制効果を得られるように適宜定められ得る適合値であってよい。   The first period relating to the operation of the third control means and the second period relating to the fourth control means are each of this kind, for example, experimentally, empirically, theoretically or based on simulations. It may be a suitable value that can be determined as appropriate so that the effect of suppressing the deterioration of emission can be obtained to some extent as compared with the case where control is not performed.

例えば、第1期間は、排気圧上昇区間の排気圧が、未燃HCの後燃えが相応の期間にわたって十分に生じ得る程度の酸素量が確保されたと推定される程度に上昇するまでの期間として設定されていてもよい。或いは、例えば未燃HCの後燃えを十分に進行させ得る程度の酸素濃度が担保される範囲で(例えば、始動後の排気通路の空燃比として、例えば、A/F=20前後のリーン空燃比が得られる範囲で)可及的に短く設定されていてもよい。また、理論的に言えば、始動許可状態におけるクランキングにより吸気行程及び排気行程が一回でもなされれば、その分排気圧上昇区間における排気圧は上昇し、酸素濃度が上昇するから、燃料噴射の開始タイミングを規定する第1期間は、広範な時間領域で設定可能である。また、第1期間は、必ずしも時間値そのものとして規定されている必要はなく、排気圧上昇区間における排気圧と相関する他の物理量、制御量又は指標値等により代替的に規定されていてもよい。   For example, the first period is a period until the exhaust pressure in the exhaust pressure increase section rises to such an extent that it is estimated that an oxygen amount that can sufficiently generate afterburning of unburned HC is secured over a corresponding period. It may be set. Alternatively, for example, within a range in which an oxygen concentration that can sufficiently advance afterburning of unburned HC is ensured (for example, the air-fuel ratio of the exhaust passage after start-up is, for example, a lean air-fuel ratio of around A / F = 20 May be set as short as possible). Theoretically speaking, if the intake stroke and the exhaust stroke are performed even once by cranking in the start-permitted state, the exhaust pressure in the exhaust pressure increase section increases correspondingly, and the oxygen concentration increases. The first period defining the start timing can be set in a wide range of time. Further, the first period does not necessarily have to be defined as the time value itself, but may be alternatively defined by another physical quantity, control amount, index value, or the like that correlates with the exhaust pressure in the exhaust pressure increase section. .

同様に、第2期間は、触媒装置が、本来期待される排気浄化性能が担保される程度に昇温するまでの期間として設定されていてもよい。また、第2期間は、必ずしも時間値そのものとして規定されている必要はなく、触媒装置の昇温の度合い(即ち、暖機の進行の度合い)と相関する他の物理量、制御量又は指標値により代替的に規定されていてもよい。   Similarly, the second period may be set as a period until the temperature of the catalyst device increases to such an extent that the originally expected exhaust purification performance is ensured. Further, the second period does not necessarily have to be defined as the time value itself, but depends on other physical quantity, control quantity, or index value that correlates with the degree of temperature rise of the catalyst device (that is, the degree of progress of warm-up). Alternatively, it may be defined.

以上説明したように、本発明は、排気絞り弁と可変動弁装置との協調制御により、排気絞り弁上流側の排気通路の一部たる排気圧上昇区間に新気を多量に含む気体を充填させ当該区間における酸素濃度を上昇させる旨の技術思想を具現化し得る点に着眼してなされたものであり、当該区間を限定的に空燃比リーンな状態とすることによって、燃料の壁面付着や燃料の霧化阻害等始動時に生じる各種要因により燃焼室内が必然的に空燃比リッチであっても、排気中の未燃HCを好適に酸化燃焼させ且つ触媒装置の早期昇温を図ることが可能になるといった、実践上極めて高い利益を提供するものである。   As described above, the present invention fills the exhaust pressure rising section, which is a part of the exhaust passage upstream of the exhaust throttle valve, with a gas containing a large amount of fresh air by cooperative control of the exhaust throttle valve and the variable valve operating device. In view of the fact that the technical idea of increasing the oxygen concentration in the section can be embodied, by making the section limited to an air-fuel ratio lean state, Even if the combustion chamber is inevitably rich in air-fuel ratio due to various factors that occur during start-up, such as atomization inhibition, it is possible to suitably oxidize and burn unburned HC in the exhaust gas and to quickly raise the temperature of the catalyst device It provides extremely high profits in practice.

本発明に係る車両の始動制御装置の一の態様では、前記第3制御手段は、前記始動許可状態におけるクランキングが前記第1期間継続された場合として、前記内燃機関の機関回転速度が基準値以上となった場合又は前記内燃機関の吸入空気量の積算値が基準値以上となった場合に、前記燃料の噴射を開始させる。   In one aspect of the vehicle start control device according to the present invention, the third control means determines that the engine speed of the internal combustion engine is a reference value when cranking in the start permission state is continued for the first period. The fuel injection is started when the above value is reached or when the integrated value of the intake air amount of the internal combustion engine is equal to or greater than a reference value.

機関回転速度も吸入空気量の積算値も、上記排気圧上昇区間における排気圧の上昇の度合い(即ち、気体密度の上昇の度合いであり、酸素濃度の上昇の度合いである)を規定し得る指標値として好適であり、これらを判断指標として用いることにより、燃料噴射開始のタイミングを最適化することが可能となる。   Both the engine speed and the integrated value of the intake air amount are indicators that can define the degree of increase in exhaust pressure in the exhaust pressure increase section (that is, the degree of increase in gas density and the degree of increase in oxygen concentration). It is suitable as a value, and by using these as a determination index, it is possible to optimize the timing of the start of fuel injection.

本発明に係る車両の始動制御装置の他の態様では、前記第1制御手段は、前記クランキングの開始後、所定の第3期間が経過した時点で前記排気絞り弁を閉弁させる。   In another aspect of the vehicle start control device according to the present invention, the first control means closes the exhaust throttle valve when a predetermined third period elapses after the cranking is started.

この態様によれば、クランキングの開始時点において排気絞り弁は開弁状態にある。ここで、クランキングの開始時点では、燃焼室及び排気通路には、内燃機関の従前の運転条件を反映した残留ガスが残留しており、少なくとも新気に対して酸素濃度は低下した状態にある。従って、排気絞り弁をクランキングの開始以後暫時(即ち、第3期間が経過するまで)開弁しておくことにより、排気通路の酸素濃度をより向上させることが可能となり、未燃HCの後燃えを一層促進することが可能となる。   According to this aspect, the exhaust throttle valve is open at the start of cranking. Here, at the start of cranking, residual gas reflecting the previous operating conditions of the internal combustion engine remains in the combustion chamber and the exhaust passage, and at least the oxygen concentration is reduced with respect to fresh air. . Therefore, the oxygen concentration in the exhaust passage can be further improved by opening the exhaust throttle valve for a while after the start of cranking (that is, until the third period elapses), and after the unburned HC It becomes possible to further promote burning.

尚、この態様では、前記第3期間は、前記クランキングの開始時点から、前記クランキングにより吸入された新気が前記排気絞り弁に到達する時点までの期間に設定されてもよい。   In this aspect, the third period may be set to a period from a start time of the cranking to a time when fresh air sucked by the cranking reaches the exhaust throttle valve.

このように、第3期間が、クランキングの開始時点から新気が排気絞り弁に到達する時点までの期間に設定された場合、残留する気体をほぼ全量排出しつつ可及的に早期に燃料の噴射を開始することが可能となるため好適である。   As described above, when the third period is set to a period from the start of cranking to the time when fresh air reaches the exhaust throttle valve, the remaining fuel is discharged as soon as possible while discharging almost all of the gas. This is preferable because it is possible to start the injection.

本発明に係る車両の始動制御装置の他の態様では、前記燃料の噴射が開始されるタイミングに相前後して前記吸気弁の開弁期間が前記排気弁の開弁期間と重複するように前記可変動弁装置を制御する第5制御手段を更に具備する。   In another aspect of the vehicle start control device according to the present invention, the valve opening period of the intake valve overlaps the valve opening period of the exhaust valve before or after the timing at which the fuel injection is started. It further comprises fifth control means for controlling the variable valve operating apparatus.

この態様によれば、例えばECU等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等として構成される第5制御手段により、燃料の噴射開始に相前後して吸排気弁の開弁期間がオーバラップするように吸気弁又は排気弁或いはその両方の開弁時期が制御される。   According to this aspect, for example, the fifth control means configured as various processing units such as an ECU, various controllers or various computer systems such as a microcomputer device opens and closes the intake and exhaust valve opening periods before and after the start of fuel injection. The valve opening timings of the intake valve and / or the exhaust valve are controlled so as to overlap.

この態様によれば、燃料の噴射開始に相前後して(好適には、同時又は略同時に)吸気弁又は排気弁或いはその両方の開弁時期が、吸排気弁にオーバラップ期間が生じるように制御される。このため、吸気行程において、燃焼室或いは排気系からのガスの吹き返しが発生し、燃料の霧化が促進され、始動時の燃焼性能を向上させることが可能となる。従って、未燃HCの発生量自体を低減することが可能となる。   According to this aspect, the opening timing of the intake valve and / or the exhaust valve is set so that the overlap period is generated in the intake and exhaust valves before and after the start of fuel injection (preferably simultaneously or substantially simultaneously). Be controlled. For this reason, in the intake stroke, gas blowback from the combustion chamber or the exhaust system occurs, fuel atomization is promoted, and the combustion performance at the time of starting can be improved. Therefore, the amount of unburned HC generated can be reduced.

ここで特に、単に吸排気弁をオーバラップさせたのみでは、始動時のように極低回転(例えば100rpm前後)の回転領域では吸気通路に十分な負圧が発生しない。このため、吸気通路へのガスの吹き返しはほとんど発生することがないが、本発明によれば、排気絞り弁が閉弁されており、排気通路側に高い排気圧が確保されているため、吸排気通路間の圧力差が大きくなって、バルブオーバラップ期間において吸気通路へのガスの吹き返しが好適に発生するのである。とりわけ、排気絞り弁が触媒装置下流側に設置されていれば、係る高い排気圧が確保される排気圧上昇区間の容積は十分に大きくなるため、係る吹き返し効果はより顕著となる。また、この場合、始動一サイクル目で完爆状態が得られずとも、ガスの吹き返し効果が相応に長期にわたって継続し得るため、より効果的である。   Here, in particular, when the intake and exhaust valves are simply overlapped, a sufficient negative pressure is not generated in the intake passage in the extremely low rotation region (for example, around 100 rpm) as in the starting. For this reason, almost no gas blows back into the intake passage. However, according to the present invention, the exhaust throttle valve is closed and a high exhaust pressure is secured on the exhaust passage side. The pressure difference between the exhaust passages becomes large, and the gas is preferably blown back into the intake passage during the valve overlap period. In particular, when the exhaust throttle valve is installed on the downstream side of the catalyst device, the volume of the exhaust pressure increase section in which such a high exhaust pressure is ensured becomes sufficiently large, and thus the blowback effect becomes more remarkable. Further, in this case, even if the complete explosion state is not obtained in the first cycle of starting, the gas blow-back effect can be continued for a long period of time, which is more effective.

本発明に係る車両の始動制御装置の他の態様では、前記第2期間が経過したか否かを前記内燃機関の機関回転速度、前記内燃機関の吸入空気量の積算値又は前記触媒装置の酸素吸蔵能Cmaxに基づいて判別する判別手段を更に具備し、前記第4制御手段は、前記第2期間が経過した旨の判別がなされた場合に前記排気絞り弁を開弁させる。   In another aspect of the vehicle start control device according to the present invention, whether or not the second period has elapsed is determined based on whether the engine speed of the internal combustion engine, the integrated value of the intake air amount of the internal combustion engine, or the oxygen of the catalyst device. The fourth control means further opens the exhaust throttle valve when it is determined that the second period has elapsed, based on the storage capacity Cmax.

この態様によれば、例えばECU等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等として構成される判別手段により、機関回転速度、吸入空気量又は触媒装置の酸素吸蔵能Cmaxに基づいて、第2期間が経過したか否かが判別され、例えばこれらが予め設定された基準値以上である場合等に、第4制御手段が排気絞り弁を開弁させる。機関回転速度、吸入空気量及び酸素吸蔵能Camxは、触媒装置の暖機状態を判断する指標値として好適であり、この態様によれば、第2期間を最適に設定することが比較的容易にして可能となる。   According to this aspect, for example, based on the engine rotational speed, the intake air amount, or the oxygen storage capacity Cmax of the catalyst device by the determining means configured as various processing units such as an ECU, various controllers or various computer systems such as a microcomputer device. It is determined whether or not the second period has elapsed. For example, when these are equal to or greater than a preset reference value, the fourth control means opens the exhaust throttle valve. The engine speed, the intake air amount, and the oxygen storage capacity Camx are suitable as index values for determining the warm-up state of the catalyst device. According to this aspect, it is relatively easy to set the second period to be optimal. Is possible.

本発明に係る車両の始動制御装置の他の態様では、前記第4制御手段は、前記触媒装置の酸素吸蔵能Cmaxの大小が、開弁初期における開度又は開弁速度の大小に対応するように前記酸素吸蔵能Cmaxに応じて前記排気絞り弁の開度を開弁側に徐変させる。   In another aspect of the vehicle start control device according to the present invention, the fourth control means is configured such that the magnitude of the oxygen storage capacity Cmax of the catalyst device corresponds to the magnitude of the opening degree or the valve opening speed in the initial stage of valve opening. The opening of the exhaust throttle valve is gradually changed to the valve opening side according to the oxygen storage capacity Cmax.

触媒装置の酸素吸蔵能Cmaxは、触媒装置における未燃HCの酸化燃焼反応の進行速度を規定する。即ち、酸素吸蔵能Cmaxが相対的に小さければ、触媒装置は相対的に劣化状態にあり、未燃HCの酸化燃焼反応速度は相対的に低下するし、酸素吸蔵能Cmaxが相対的に大きければ、触媒装置は相対的に非劣化状態にあり、未燃HCの酸化燃焼反応速度は相対的に上昇する。このため、酸素吸蔵能Cmaxに応じて排気絞り弁を開弁させる際の初期開度或いは開弁速度を制御することにより、エミッションの悪化を招来しない範囲で可及的に早期に内燃機関の始動を完了させることが可能となる。   The oxygen storage capacity Cmax of the catalytic device defines the progress rate of the oxidative combustion reaction of unburned HC in the catalytic device. That is, if the oxygen storage capacity Cmax is relatively small, the catalyst device is relatively deteriorated, the oxidation combustion reaction rate of unburned HC is relatively decreased, and if the oxygen storage capacity Cmax is relatively large. The catalytic device is relatively undegraded, and the oxidation combustion reaction rate of unburned HC is relatively increased. For this reason, the internal combustion engine can be started as early as possible without causing deterioration of emissions by controlling the initial opening or valve opening speed when the exhaust throttle valve is opened according to the oxygen storage capacity Cmax. Can be completed.

本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施形態から明らかにされる。   Such an operation and other advantages of the present invention will become apparent from the embodiments described below.

<発明の実施形態>
以下に、適宜図面を参照する形で、本発明の車両の始動制御装置に係る実施形態について説明する。
<第1実施形態>
<実施形態の構成>
始めに、図1を参照し、本発明の第1実施形態に係るエンジンシステム10の構成について説明する。ここに、図1は、エンジンシステム10の構成を概念的に表してなる概略構成図である。
<Embodiment of the Invention>
Hereinafter, an embodiment according to a vehicle start control device of the present invention will be described with reference to the drawings as appropriate.
<First Embodiment>
<Configuration of Embodiment>
First, the configuration of the engine system 10 according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic configuration diagram conceptually showing the configuration of the engine system 10.

図1において、エンジンシステム10は、図示せぬ車両に搭載され、ECU100、エンジン200及びスタータ300を備える。   In FIG. 1, an engine system 10 is mounted on a vehicle (not shown) and includes an ECU 100, an engine 200, and a starter 300.

ECU100は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)及びRAM等を備え、エンジンシステム10の各部の動作を制御することが可能に構成された電子制御ユニットであり、本発明に係る「車両の始動制御装置」の一例である。ECU100は、ROMに格納された制御プログラムに従って、後述する始動制御を実行可能に構成されている。尚、ECU100は、本発明に係る「第1制御手段」、「第2制御手段」、「第3制御手段」及び「第4制御手段」の夫々一例として機能するように構成された一体の電子制御ユニットであり、これら各手段に係る動作は、全てECU100によって実行されるように構成されている。但し、本発明に係るこれら各手段の物理的、機械的及び電気的な構成はこれに限定されるものではなく、例えばこれら各手段は、複数のECU、各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等として構成されていてもよい。   The ECU 100 is an electronic control unit that includes a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM, and the like, and is configured to be able to control the operation of each part of the engine system 10. 1 is an example of a “vehicle start control device”. The ECU 100 is configured to be able to execute start-up control described later in accordance with a control program stored in the ROM. The ECU 100 is an integrated electronic device configured to function as an example of each of the “first control unit”, “second control unit”, “third control unit”, and “fourth control unit” according to the present invention. It is a control unit, and the operation | movement which concerns on these each means is comprised so that all may be performed by ECU100. However, the physical, mechanical, and electrical configurations of each of the units according to the present invention are not limited to this. For example, each of these units includes a plurality of ECUs, various processing units, various controllers, a microcomputer device, and the like. It may be configured as various computer systems.

エンジン200は、気筒201内において燃焼室に点火プラグ(符号省略)の一部が露出してなる点火装置202による点火動作を介して混合気を燃焼せしめると共に、係る燃焼による爆発力に応じて生じるピストン203の往復運動を、コネクティングロッド204を介してクランクシャフト205の回転運動に変換可能に構成された、本発明に係る「内燃機関」の一例である。このクランクシャフト205の近傍には、クランクシャフト205の回転状態を表すクランク角を検出するためのクランクポジションセンサ206が設置されている。クランクポジションセンサ206は、ECU100と電気的に接続されており、ECU100は、クランクポジションセンサ206によって検出されたクランク角に基づいてピストン203の位置を把握し、エンジン200の各種動作タイミングの制御に利用する構成となっている。また、ECU100は、クランクポジションセンサ206によって検出されたクランク角を時間処理することによって、エンジン200の機関回転数NEを算出可能に構成されている。   The engine 200 combusts the air-fuel mixture through an ignition operation by an ignition device 202 in which a part of an ignition plug (not shown) is exposed in a combustion chamber in the cylinder 201, and is generated in accordance with an explosion force caused by the combustion. 1 is an example of an “internal combustion engine” according to the present invention configured to convert a reciprocating motion of a piston 203 into a rotational motion of a crankshaft 205 via a connecting rod 204. In the vicinity of the crankshaft 205, a crank position sensor 206 for detecting a crank angle representing the rotation state of the crankshaft 205 is installed. The crank position sensor 206 is electrically connected to the ECU 100, and the ECU 100 grasps the position of the piston 203 based on the crank angle detected by the crank position sensor 206, and is used for controlling various operation timings of the engine 200. It is the composition to do. The ECU 100 is configured to be able to calculate the engine speed NE of the engine 200 by time-processing the crank angle detected by the crank position sensor 206.

以下、エンジン200の更なる詳細な構成を、その動作と共に説明する。尚、本実施形態において、エンジン200は、直列4気筒エンジンであり、本来、図1において、紙面と垂直な方向に4本の気筒が直列に配置されているが、紙面及び説明の煩雑化を防ぐ目的から、ここでは、一の気筒についてのみ説明することとする。   Hereinafter, a further detailed configuration of the engine 200 will be described together with its operation. In this embodiment, the engine 200 is an in-line four-cylinder engine, and originally four cylinders are arranged in series in a direction perpendicular to the paper surface in FIG. 1, but the paper surface and the explanation are complicated. For the purpose of prevention, only one cylinder will be described here.

図1において、外部から吸入された空気(即ち、吸入空気)は、吸気管207を通過する過程においてエアクリーナ208により不純物が濾過される。エアクリーナ208の後段には、ホットワイヤ式のエアフローメータ209が設置されており、吸入空気の質量流量(以下、適宜「吸入空気量」と称する)を直接検出可能に構成されている。このエアフローメータ209は、ECU100と電気的に接続されており、検出された吸入空気量は、ECU100によって一定又は不定のタイミングで参照される構成となっている。   In FIG. 1, the air sucked from the outside (that is, sucked air) is filtered by the air cleaner 208 in the process of passing through the intake pipe 207. A hot wire type air flow meter 209 is installed in the subsequent stage of the air cleaner 208, and is configured to be able to directly detect the mass flow rate of intake air (hereinafter referred to as “intake air amount” as appropriate). The air flow meter 209 is electrically connected to the ECU 100, and the detected intake air amount is referred to by the ECU 100 at a constant or indefinite timing.

吸気管207におけるエアフローメータ209の下流側には、開閉状態に応じて気筒201内部へ流入する吸入空気の量を調節可能なスロットルバルブ210が配設されている。スロットルバルブ210は、本発明に係る「吸気絞り弁」の一例である。スロットルバルブ210の開度たるスロットル開度は、スロットルポジションセンサ211によって検出され、スロットルポジションセンサ211と電気的に接続されたECU100によって一定又は不定のタイミングで参照される構成となっている。また、スロットル開度は、ECU100と電気的に接続されたスロットルバルブモータ213によって可変に制御される構成となっており、スロットルバルブ210は、所謂電子制御式スロットルバルブを構成している。   A throttle valve 210 capable of adjusting the amount of intake air flowing into the cylinder 201 in accordance with the open / closed state is disposed downstream of the air flow meter 209 in the intake pipe 207. The throttle valve 210 is an example of the “intake throttle valve” according to the present invention. The throttle opening, which is the opening of the throttle valve 210, is detected by the throttle position sensor 211 and is referred to at a constant or indefinite timing by the ECU 100 electrically connected to the throttle position sensor 211. Further, the throttle opening is variably controlled by a throttle valve motor 213 electrically connected to the ECU 100, and the throttle valve 210 constitutes a so-called electronically controlled throttle valve.

インジェクタ214は、吸気管207から連なる吸気ポート213に燃料を噴射可能に構成された、本発明に係る「燃料噴射手段」の一例たる電子制御式の燃料噴射装置である。燃料は、不図示の燃料タンクに貯留されており、不図示の低圧ポンプの作用により不図示のデリバリパイプを介してインジェクタ214に圧送供給されている。インジェクタ214は、ECU100と電気的に接続されており、ECU100によって制御される通電時間に応じた開弁時間だけ、吸気ポート213に露出した燃料噴射弁が開弁する構成となっている。インジェクタ214から噴射された燃料は、吸気ポート213において吸入空気と混合され、前述した混合気となる。   The injector 214 is an electronically controlled fuel injection device that is an example of the “fuel injection means” according to the present invention and configured to be able to inject fuel into the intake port 213 that is continuous from the intake pipe 207. The fuel is stored in a fuel tank (not shown), and is pumped and supplied to the injector 214 via a delivery pipe (not shown) by the action of a low pressure pump (not shown). The injector 214 is electrically connected to the ECU 100, and is configured such that the fuel injection valve exposed to the intake port 213 is opened for the valve opening time corresponding to the energization time controlled by the ECU 100. The fuel injected from the injector 214 is mixed with the intake air at the intake port 213 to become the above-described mixture.

尚、本発明に係る燃料噴射手段は、インジェクタ214のような所謂吸気ポートインジェクタの構成を採らずともよく、例えば、燃料の圧力を高圧ポンプによって昇圧せしめ、高温高圧の気筒201内部へ燃料を直接噴射することが可能に構成された、所謂直噴インジェクタ等の形態を有していてもよい。   The fuel injection means according to the present invention does not have to be a so-called intake port injector such as the injector 214. For example, the fuel pressure is increased by a high-pressure pump, and the fuel is directly injected into the high-temperature / high-pressure cylinder 201. You may have forms, such as what is called a direct injection injector comprised so that injection is possible.

気筒201内部と吸気ポート213とは、吸気バルブ215の開閉によってその連通状態が制御されている。気筒201内部で燃焼した混合気たる排気は、吸気バルブ215の開閉に連動して開閉する排気バルブ216を通過し、排気ポート217に排出される構成となっている。排気ポート217は排気管218に連通しており、排気ポート217を通過した排気は、排気管218及び排気管218に設置された三元触媒220等を介して車外へ排出される。   The communication state between the inside of the cylinder 201 and the intake port 213 is controlled by opening and closing the intake valve 215. The exhaust gas, which is the air-fuel mixture combusted inside the cylinder 201, passes through the exhaust valve 216 that opens and closes in conjunction with the opening and closing of the intake valve 215, and is discharged to the exhaust port 217. The exhaust port 217 communicates with the exhaust pipe 218, and the exhaust gas that has passed through the exhaust port 217 is discharged outside the vehicle via the exhaust pipe 218, the three-way catalyst 220 installed in the exhaust pipe 218, and the like.

三元触媒220は、エンジン200の排気中に含まれるNOxを還元し、NOxの還元により生じた酸素を一時的に吸蔵すると共に、吸蔵した酸素により排気中に含まれるHC及びCOを酸化することによって、排気を浄化可能に構成された、本発明に係る「触媒装置」の一例である。   The three-way catalyst 220 reduces NOx contained in the exhaust of the engine 200, temporarily stores oxygen generated by the reduction of NOx, and oxidizes HC and CO contained in the exhaust by the stored oxygen. This is an example of the “catalyst device” according to the present invention configured to purify exhaust gas.

一方、排気管218には、エンジン200における燃料の燃焼に際した空燃比を検出することが可能な空燃比センサ219が設置されており、検出された空燃比は、空燃比センサ219と電気的に接続されたECU100によって一定又は不定の周期で参照される構成となっている。また、気筒201を収容するシリンダブロックにおけるウォータージャケット内には、エンジン200の冷却水温を検出するための水温センサ223が配設されている。水温センサ223は、ECU100と電気的に接続されており、検出されたエンジン200の冷却水温は、ECU100によって一定又は不定の周期で参照される構成となっている。   On the other hand, the exhaust pipe 218 is provided with an air-fuel ratio sensor 219 capable of detecting an air-fuel ratio at the time of fuel combustion in the engine 200. The detected air-fuel ratio is electrically connected to the air-fuel ratio sensor 219. It is configured to be referred to by the connected ECU 100 at a constant or indefinite period. A water temperature sensor 223 for detecting the cooling water temperature of the engine 200 is disposed in the water jacket in the cylinder block that houses the cylinder 201. The water temperature sensor 223 is electrically connected to the ECU 100, and the detected coolant temperature of the engine 200 is referred to by the ECU 100 at a constant or indefinite period.

ここで、排気管218における三元触媒220の下流側には、排気絞り弁221が設置されている。排気絞り弁221は、排気管218内部で開閉可能に構成されており、開閉状態が、排気絞り弁218の上下流を全面的に連通させる全開状態(尚、係る全開状態に対応する開度を100(%)とする)と排気絞り弁218の上下流の連通を完全に遮断する全閉状態(尚、係る全閉状態に対応する開度を0(%)とする)との間で連続的に変化し得る構成となっている。排気絞り弁221は、ECU100と電気的に接続され、ECU100によりその動作状態が制御されるアクチュエータ222から供給される駆動力に応じてその開度が変化する構成となっている。   Here, an exhaust throttle valve 221 is installed downstream of the three-way catalyst 220 in the exhaust pipe 218. The exhaust throttle valve 221 is configured to be openable and closable inside the exhaust pipe 218, and the open / close state is a fully open state in which the upstream and downstream of the exhaust throttle valve 218 are fully communicated (the opening degree corresponding to the fully open state is determined). 100 (%)) and the fully closed state in which the upstream and downstream communication of the exhaust throttle valve 218 is completely blocked (the opening degree corresponding to the fully closed state is 0 (%)). It is the composition which can be changed. The exhaust throttle valve 221 is electrically connected to the ECU 100, and has a configuration in which the opening degree changes according to the driving force supplied from the actuator 222 whose operation state is controlled by the ECU 100.

吸気バルブ215の開弁特性のうち、リフト量と作用角は、基本的にクランクシャフ205に連動して回転する吸気カムシャフト224に回転可能に設けられた断面視楕円形状を有する吸気カム225のカムプロフィールによって決定される。ここで、本実施形態では特に、吸気カム225と吸気カムシャフト224との相対的な回転位相が、吸気カム225に連結された吸気カム用アクチュエータ226によって自由に変更可能である。吸気カム用アクチュエータ226は、図示せぬ電源ユニットを電力源とする電動アクチュエータであり、吸気カム225に対し、吸気カム225を吸気カムシャフト224に対し相対的に進角、遅角又は固定させるための駆動力を付与可能に構成された、本発明に係る「可変動弁装置」の一例である。   Of the valve opening characteristics of the intake valve 215, the lift amount and the operating angle are basically the same as that of the intake cam 225 having an elliptical shape in cross section provided on the intake camshaft 224 that rotates in conjunction with the crankshaft 205. Determined by cam profile. In this embodiment, in particular, the relative rotational phase between the intake cam 225 and the intake camshaft 224 can be freely changed by an intake cam actuator 226 connected to the intake cam 225. The intake cam actuator 226 is an electric actuator that uses a power supply unit (not shown) as a power source, and is used to advance, retard, or fix the intake cam 225 relative to the intake cam shaft 224 relative to the intake cam 225. It is an example of the “variable valve operating device” according to the present invention, which is configured to be capable of applying the driving force of FIG.

このため、エンジン200では、吸気カム225のカムプロフィールに何ら制約を受けることなく、吸気バルブ215のリフト量、作用角、開弁時期及び閉弁時期を自由に決定することができる。吸気カム用アクチュエータ226は、ECU100と電気的に接続されており、吸気バルブ215におけるリフト量、作用角、開弁時期及び閉弁時期を含む開弁特性は、吸気カム用アクチュエータ226を介してECU100により制御される構成となっている。尚、吸気バルブ215の開弁特性を制御するためのこのような駆動機構は、所謂カムバイワイヤと称される電気的なカム駆動機構の一例となっている。   Therefore, in engine 200, the lift amount, operating angle, valve opening timing, and valve closing timing of intake valve 215 can be freely determined without any restriction on the cam profile of intake cam 225. The intake cam actuator 226 is electrically connected to the ECU 100, and the valve opening characteristics including the lift amount, the operating angle, the valve opening timing, and the valve closing timing in the intake valve 215 are determined via the intake cam actuator 226. It is the structure controlled by. Note that such a drive mechanism for controlling the valve opening characteristics of the intake valve 215 is an example of an electric cam drive mechanism called a so-called cam-by-wire.

排気バルブ216の開弁特性のうち、リフト量と作用角は、基本的にクランクシャフ205に連動して回転する排気カムシャフト227に回転可能に設けられた断面視楕円形状を有する排気カム228のカムプロフィールによって決定される。ここで、本実施形態では特に、排気カム228と排気カムシャフト227との相対的な回転位相が、排気カム228に連結された排気カム用アクチュエータ229によって自由に変更可能である。排気カム用アクチュエータ229は、吸気カム用アクチュエータ226と同様に図示せぬ電源ユニットを電力源とする電動アクチュエータであり、排気カム228に対し、排気カム228を排気カムシャフト227に対し相対的に進角、遅角又は固定させるための駆動力を付与可能に構成された、本発明に係る「可変動弁装置」の他の一例である。   Of the valve opening characteristics of the exhaust valve 216, the lift amount and the operating angle are basically the same as that of the exhaust cam 228 having an elliptical shape in cross section provided rotatably on the exhaust camshaft 227 that rotates in conjunction with the crankshaft 205. Determined by cam profile. Here, in this embodiment, in particular, the relative rotational phase of the exhaust cam 228 and the exhaust camshaft 227 can be freely changed by the exhaust cam actuator 229 connected to the exhaust cam 228. The exhaust cam actuator 229 is an electric actuator that uses a power supply unit (not shown) as a power source, similar to the intake cam actuator 226, and advances the exhaust cam 228 relative to the exhaust cam shaft 227 relative to the exhaust cam 228. It is another example of the "variable valve operating apparatus" concerning this invention comprised so that the driving force for making an angle | corner, retardation, or fixing was possible.

このため、エンジン200では、排気カム228のカムプロフィールに何ら制約を受けることなく、排気バルブ216のリフト量、作用角、開弁時期及び閉弁時期を自由に決定することができる。排気カム用アクチュエータ229は、ECU100と電気的に接続されており、排気バルブ216におけるリフト量、作用角、開弁時期及び閉弁時期を含む開弁特性は、排気カム用アクチュエータ229を介してECU100により制御される構成となっている。尚、排気バルブ216の開弁特性を制御するためのこのような駆動機構は、所謂カムバイワイヤと称される電気的なカム駆動機構の一例となっている。   Therefore, in engine 200, the lift amount, operating angle, valve opening timing, and valve closing timing of exhaust valve 216 can be freely determined without any restriction on the cam profile of exhaust cam 228. The exhaust cam actuator 229 is electrically connected to the ECU 100, and the valve opening characteristics including the lift amount, the operating angle, the valve opening timing, and the valve closing timing of the exhaust valve 216 are determined via the exhaust cam actuator 229. It is the structure controlled by. Note that such a drive mechanism for controlling the valve opening characteristics of the exhaust valve 216 is an example of an electric cam drive mechanism called a so-called cam-by-wire.

尚、吸気バルブ215及び排気バルブ216の開弁特性を制御するための機構は、上述したものに限定されない。例えば、吸気バルブ215(以下、特に断りのない限り、排気バルブ216についても同様に適用可能であるとする)をソレノイド等の電磁石による電磁力によって開閉させる、公知の電磁駆動弁或いはそれに類する動弁機構が採用されてもよい。この場合、例えばソレノイドの電磁力を可変に制御することによって、開弁時期、閉弁時期、リフト量、作用角及び開閉速度等、開閉特性を自由に且つ高速に制御することが可能である。また、吸気バルブ215は、ハウジング内に回動可能に収容されてなるベーンロータに固定されたベーンを、進角室及び遅角室夫々に加えられる作動油の油圧により適宜進角側又は遅角側に回動させ、ベーンロータに連結された吸気カムシャフトをクランクシャフトに対し相対的に進角又は遅角させることによって吸気バルブ215のバルブタイミング(即ち、上述した開弁時期と閉弁時期とを包括する概念であり、開弁時期と作用角によって規定されてもよい)をベーンロータの可動範囲で連続的に可変とするVVT(Variable Valve Timing)等公知の油圧動弁機構が採用されてもよい。但し、この種の油圧動弁機構が採用される場合、作動油の油圧を制御する油圧ポンプは、エンジン200の回転に伴って生じる機械的な駆動力に関係なく駆動可能な電動ポンプ等であるのが望ましい。   The mechanism for controlling the valve opening characteristics of the intake valve 215 and the exhaust valve 216 is not limited to the one described above. For example, a known electromagnetically driven valve or similar valve that opens and closes an intake valve 215 (hereinafter, unless otherwise specified, the exhaust valve 216 is also applicable) by electromagnetic force of an electromagnet such as a solenoid. A mechanism may be employed. In this case, for example, by variably controlling the electromagnetic force of the solenoid, the opening / closing characteristics such as the valve opening timing, the valve closing timing, the lift amount, the operating angle, and the opening / closing speed can be controlled freely and at high speed. Further, the intake valve 215 is configured so that a vane fixed to a vane rotor that is rotatably accommodated in a housing is appropriately advanced or retarded by hydraulic pressure of hydraulic oil applied to each of the advance chamber and the retard chamber. And the intake camshaft connected to the vane rotor is advanced or retarded relative to the crankshaft so that the valve timing of the intake valve 215 (that is, the valve opening timing and the valve closing timing described above are included). A known hydraulic valve mechanism such as VVT (Variable Valve Timing) that continuously changes the valve opening timing and the operating angle within the movable range of the vane rotor may be employed. However, when this type of hydraulic valve mechanism is adopted, the hydraulic pump that controls the hydraulic pressure of the hydraulic oil is an electric pump that can be driven regardless of the mechanical driving force that occurs as the engine 200 rotates. Is desirable.

スタータ300は、エンジン200をクランキング可能に構成された、本発明に係る「クランキング手段」の一例たる始動装置である。スタータ300は、クランクシャフト205に連結されたフライホイールと連結されたスタータモータ、該スタータモータに通電可能な通電装置及び当該スタータモータと当該フライホイール等とを連結する各種ギア装置等から構成される公知のエンジン始動装置である。スタータ300において、通電装置は、ECU100と電気的に接続されており、ECU100によってその動作状態が制御される構成となっている。   The starter 300 is a starter that is an example of the “cranking means” according to the present invention that is configured to be capable of cranking the engine 200. The starter 300 includes a starter motor connected to a flywheel connected to the crankshaft 205, an energization device capable of energizing the starter motor, and various gear devices that connect the starter motor and the flywheel. This is a known engine starting device. In the starter 300, the energization device is electrically connected to the ECU 100, and the operation state is controlled by the ECU 100.

<実施形態の動作>
本実施形態に係るエンジンシステム10では、ECU100により実行される始動制御によって、始動時のエミッションの悪化を抑制しつつエンジン200を始動させることが可能となっている。ここで、図2を参照し、本実施形態の動作として、係る始動制御の詳細について説明することとする。ここに、図2は、始動制御のフローチャートである。
<Operation of Embodiment>
In the engine system 10 according to the present embodiment, it is possible to start the engine 200 while suppressing the deterioration of the emission at the time of start-up by the start control executed by the ECU 100. Here, with reference to FIG. 2, the details of the start control will be described as the operation of the present embodiment. FIG. 2 is a flowchart of start control.

図2において、ECU100は、車両に備わるイグニッションキーの操作に連動したイグニッション信号(図示IG)がオン状態にあるか否かを判別する(ステップS101)。イグニッション信号がオフ状態である場合(ステップS101:NO)、始動処理は一旦終了し、所定のインタバルを経て再びステップS101が実行される(尚、このプロセスをこれ以降適宜「リターン処理」と称することとする)。   In FIG. 2, the ECU 100 determines whether or not an ignition signal (IG in the figure) linked to the operation of an ignition key provided in the vehicle is in an on state (step S101). When the ignition signal is in an off state (step S101: NO), the starting process is temporarily terminated, and step S101 is executed again after a predetermined interval (this process is hereinafter referred to as “return process” as appropriate). And).

イグニッション信号がオン状態にある場合(ステップS101:YES)、ECU100は、始動制御が完了したか否かを規定する始動制御完了フラグXEXCが、始動制御が未完了であることを表す「0」であるか否かを判別する(ステップS102)。始動制御完了フラグXEXCが、始動制御が完了した旨を規定する「1」に設定されている場合(ステップS102:NO)、ECU100は、先述のリターン処理を実行する。尚、イグニッション信号がオン状態にある場合とは、本発明に係る「始動要求時」の一例である。   When the ignition signal is in the on state (step S101: YES), the ECU 100 indicates that the start control completion flag XEXC that defines whether the start control is completed is “0” indicating that the start control is not completed. It is determined whether or not there is (step S102). When the start control completion flag XEXC is set to “1” that defines that the start control is completed (step S102: NO), the ECU 100 executes the return process described above. The case where the ignition signal is in the ON state is an example of “at the time of start request” according to the present invention.

始動制御完了フラグXEXCが「0」に設定されている場合(ステップS102:YES)、ECU100は、スロットルバルブ212の駆動制御を介してスロットルバルブ210を全開状態とする(ステップS103)。尚、スロットルバルブ210は、必ずしも全開状態にされずともよく、クランキング時に十分な吸入空気量が担保され、且つクランキング時に吸気絞りによるポンピングロスが顕在化しないように適合された中間状態を採ってもよい。スロットルバルブ210の駆動制御を開始すると、次に、ECU100は、アクチュエータ222の駆動制御を介して排気絞り弁221を閉弁する(ステップS104)。更に、ECU100は、吸気カム用アクチュエータ226及び排気カム用アクチュエータ229の駆動制御を介して、吸気バルブ215及び排気バルブ216相互間の開弁期間の重複量たるオーバラップ量OBLをゼロに(即ち、オーバラップしないように)制御する(ステップS105)。   When the start control completion flag XEXC is set to “0” (step S102: YES), the ECU 100 fully opens the throttle valve 210 through the drive control of the throttle valve 212 (step S103). Note that the throttle valve 210 does not necessarily need to be fully opened, and has an intermediate state in which a sufficient amount of intake air is secured during cranking and the pumping loss due to the intake throttle is not manifested during cranking. May be. When the drive control of the throttle valve 210 is started, the ECU 100 next closes the exhaust throttle valve 221 through the drive control of the actuator 222 (step S104). Further, the ECU 100 sets the overlap amount OBL, which is the overlap amount of the valve opening period between the intake valve 215 and the exhaust valve 216, to zero (that is, through the drive control of the intake cam actuator 226 and the exhaust cam actuator 229) (that is, Control is performed so as not to overlap (step S105).

次に、ECU100は、エンジン200が始動許可状態となったか否かを判別する(ステップS106)。ここで、始動許可状態とは、インジェクタ214を介した燃料噴射が停止状態にあり、スロットルバルブ210が全開状態にあり、排気絞り弁221が全閉状態にあり、且つオーバラップ量OBLがゼロである状態を指す。即ち、ステップS106に係る始動許可状態とは、本発明に係る「始動許可状態」の一例である。尚、インジェクタ214を介した燃料噴射は、ステップS101の実行時点で既に停止している。ここで、ステップS103乃至ステップS105の処理は、夫々制御対象の制御を開始することを意味しており、スロットルバルブ210、排気絞り弁221及び吸気カム用アクチュエータ226及び排気カム用アクチュエータ229の駆動制御は、適宜並列処理として行われる。即ち、ステップS106では、これら全ての駆動制御が終了したか否かが判別されるのである。   Next, ECU 100 determines whether or not engine 200 is in a start-permitted state (step S106). Here, the start permission state means that fuel injection through the injector 214 is stopped, the throttle valve 210 is fully opened, the exhaust throttle valve 221 is fully closed, and the overlap amount OBL is zero. It refers to a certain state. That is, the start permission state according to step S106 is an example of the “start permission state” according to the present invention. Note that fuel injection through the injector 214 has already stopped at the time of execution of step S101. Here, the processing of step S103 to step S105 means starting control of the control target, and drive control of the throttle valve 210, the exhaust throttle valve 221, the intake cam actuator 226, and the exhaust cam actuator 229. Is appropriately performed as parallel processing. That is, in step S106, it is determined whether or not all these drive controls have been completed.

始動許可状態が得られていない場合(ステップS106:NO)、ECU100は、エンジン200が始動許可状態に移行するまで処理を待機し、エンジン200が始動許可状態に移行すると(ステップS106:YES)、ECU100は、スタータ300の駆動制御を介してエンジン200のクランキングを開始する(ステップS107)。クランキングを開始すると、ECU100は、クランキング開始時点からの経過時間たるクランキング時間Tkrが、判断基準値A1を超えたか否かを判別する(ステップS108)。クランキング時間Tkrが判断基準値A1に達さない間(ステップS108:NO)は、ECU100は、処理をステップS108で待機させ、クランキング時間Tkrが判断基準値A1に達すると(ステップS108:YES)、ECU100は、インジェクタ214の駆動制御を介して吸気ポート213に対する燃料噴射を開始する(ステップS109)。即ち、判断基準値A1は、本発明に係る「第1期間」を規定する値の一例である。   When the start permission state is not obtained (step S106: NO), the ECU 100 waits for processing until the engine 200 shifts to the start permission state, and when the engine 200 shifts to the start permission state (step S106: YES), ECU 100 starts cranking of engine 200 through drive control of starter 300 (step S107). When the cranking is started, the ECU 100 determines whether or not the cranking time Tkr, which is an elapsed time from the cranking start time, exceeds the determination reference value A1 (step S108). While the cranking time Tkr does not reach the judgment reference value A1 (step S108: NO), the ECU 100 waits for the process in step S108, and when the cranking time Tkr reaches the judgment reference value A1 (step S108: YES). The ECU 100 starts fuel injection to the intake port 213 through the drive control of the injector 214 (step S109). That is, the determination reference value A1 is an example of a value that defines the “first period” according to the present invention.

ここで、始動許可状態においてクランキングがなされると、吸気行程において開弁状態の吸気バルブ215を介して気筒201内部に吸入された吸入空気が、圧縮行程及び膨張行程を経て、排気行程において開弁状態の排気バルブ216を介して排気管218に排出される。この際、吸排気バルブのオーバラップ量OBLはゼロに制御されているため、吸気行程において気筒201内部及び排気管218からガスの吹き返しが生じることはなく、気筒201内部の吸入空気は、ほぼ全量が排気管218に排出される。   Here, when cranking is performed in the start permission state, the intake air sucked into the cylinder 201 through the intake valve 215 in the intake stroke is opened in the exhaust stroke through the compression stroke and the expansion stroke. It is discharged to the exhaust pipe 218 via the exhaust valve 216 in the valve state. At this time, since the overlap amount OBL of the intake / exhaust valve is controlled to be zero, no gas blows back from the inside of the cylinder 201 and the exhaust pipe 218 in the intake stroke, and almost all of the intake air inside the cylinder 201 is obtained. Is discharged to the exhaust pipe 218.

一方で、排気絞り弁221は全閉状態にあり、排気管218に排出された吸入空気は、排気絞り弁221よりも下流側への流通が遮断される。このため、クランキングが継続される程、排気管218における排気絞り弁221上流側の区間(即ち、上述した排気圧上昇区間の一例であり、これ以降、適宜「排気圧上昇区間」と称する)における排気圧は上昇する。   On the other hand, the exhaust throttle valve 221 is fully closed, and the intake air discharged to the exhaust pipe 218 is blocked from flowing downstream from the exhaust throttle valve 221. For this reason, as the cranking is continued, a section upstream of the exhaust throttle valve 221 in the exhaust pipe 218 (that is, an example of the above-described exhaust pressure increasing section, and hereinafter referred to as “exhaust pressure increasing section” as appropriate). The exhaust pressure at is increased.

クランキング時間Tkrに対し設定される判断基準値A1とは、この排気圧上昇区間における排気圧が、後述する未燃HCの後燃え処理を十分に惹起し得る程度に上昇したと判断される時間値として、予め実験的に、経験的に、理論的に又はシミュレーション等に基づいて決定されている。   The determination reference value A1 set for the cranking time Tkr is the time during which it is determined that the exhaust pressure in this exhaust pressure increase section has increased to such an extent that the afterburning process of unburned HC described later can be sufficiently induced. The value is previously determined experimentally, empirically, theoretically, or based on simulation.

尚、本実施形態では、本発明に係る「第1期間」が、固定値たる判断基準値A1により一義に規定されるが、第1期間が、好適には排気圧上昇区間における排気圧によって規定されるべき点に鑑みれば、排気圧の上昇度合いを規定するエンジン200の各種指標値により係る第1期間が規定されてもよい。例えば、クランキング状態における機関回転速度NEが、上記排気圧が達成された旨に相当する基準値に達したことをもって、第1期間が経過した旨の判別がなされてもよいし、エアフローメータ209により検出される吸入空気量の積算値が、上記排気圧が達成された旨に相当する基準値に達したことをもって、第1期間が経過した旨の判別がなされてもよい。   In the present embodiment, the “first period” according to the present invention is uniquely defined by the determination reference value A1, which is a fixed value. However, the first period is preferably defined by the exhaust pressure in the exhaust pressure increase section. In view of the points to be made, the first period may be defined by various index values of the engine 200 that define the degree of increase in the exhaust pressure. For example, it may be determined that the first period has elapsed when the engine speed NE in the cranking state has reached a reference value corresponding to the fact that the exhaust pressure has been achieved, or the air flow meter 209. A determination that the first period has elapsed may be made when the integrated value of the intake air amount detected by the above reaches a reference value corresponding to the fact that the exhaust pressure has been achieved.

燃料噴射が開始されると、ECU100は、燃料噴射開始時点からの経過時間たる噴射時間Tinjが、判断基準値B1を超えたか否かを判別する(ステップS110)。噴射時間Tinjが判断基準値B1に達さない場合(ステップS110:NO)、ECU100は処理を待機状態に制御すると共に、噴射時間Tinjが判断基準値B1に達した場合(ステップS110:YES)、ECU100は、排気絞り弁221を全開状態に制御する(ステップS111)。即ち、判断基準値B1は、本発明に係る「第2期間」を規定する値の一例である。   When the fuel injection is started, the ECU 100 determines whether or not the injection time Tinj, which is the elapsed time from the fuel injection start time, has exceeded the determination reference value B1 (step S110). When the injection time Tinj does not reach the determination reference value B1 (step S110: NO), the ECU 100 controls the process to a standby state, and when the injection time Tinj reaches the determination reference value B1 (step S110: YES), The ECU 100 controls the exhaust throttle valve 221 to a fully open state (step S111). That is, the determination reference value B1 is an example of a value that defines the “second period” according to the present invention.

ここで、排気圧上昇区間において排気圧が上昇した場合、排気圧上昇区間における気体密度が上昇する。排気圧上昇区間に充填される気体とは即ち酸素を好適に含む吸入空気であり、排気圧上昇区間において十分な排気圧上昇が得られた時点(即ち、クランキング時間が判断基準値A1に達した時点)において、排気圧上昇区間には潤沢な酸素が存在している。従って、排気絞り弁221が全閉状態にある期間において燃料噴射が継続されると、燃焼室内は空燃比リッチ(始動時の燃料噴射量増量制御等が介入するため)となるのに対し、排気管218の排気圧上昇区間は空燃比リーンとなる。また、排気圧上昇区間において吸入空気は加圧された状態にあるため、その温度は外気よりも高い状態にある。   Here, when the exhaust pressure increases in the exhaust pressure increase section, the gas density in the exhaust pressure increase section increases. The gas filled in the exhaust pressure increase section is intake air that preferably contains oxygen, and when a sufficient exhaust pressure increase is obtained in the exhaust pressure increase section (that is, the cranking time reaches the judgment reference value A1). Abundant oxygen is present in the exhaust pressure increase section. Therefore, if fuel injection is continued while the exhaust throttle valve 221 is in the fully closed state, the combustion chamber becomes rich in the air-fuel ratio (because the fuel injection amount increase control at the start intervenes, etc.), whereas the exhaust gas is exhausted. The exhaust gas pressure increase section of the pipe 218 becomes the air-fuel ratio lean. In addition, since the intake air is in a pressurized state in the exhaust pressure increase section, its temperature is higher than the outside air.

このため、排気圧上昇区間では、空燃比リッチな燃焼室内部から排出される未燃HCの酸化燃焼、所謂未燃HCの後燃えが促進される。この未燃HCの後燃えは、排気圧上昇区間が、三元触媒220を含む比較的容量の大きい区間であることにも起因して、十分な長きにわたって継続し得る。このため、排気通路218、特にこの排気圧上昇区間の温度は、短時間で急激に上昇する。この際、三元触媒220は排気圧上昇区間に設置されており、この温度上昇に伴い、三元触媒220の昇温も促進される。その結果、三元触媒220は、この種の過給圧上昇区間における未燃HCの後燃えが生じない場合と較べて短期にその触媒活性温度領域に到達する。即ち、三元触媒220の暖機が完了する。   For this reason, in the exhaust pressure increase section, oxidation combustion of unburned HC discharged from the air-fuel ratio rich combustion chamber, so-called afterburning of unburned HC, is promoted. This afterburning of the unburned HC can continue for a sufficiently long period due to the fact that the exhaust pressure increase section is a section having a relatively large capacity including the three-way catalyst 220. For this reason, the temperature of the exhaust passage 218, particularly the exhaust pressure increase section, rapidly increases in a short time. At this time, the three-way catalyst 220 is installed in the exhaust pressure increase section, and as the temperature rises, the temperature increase of the three-way catalyst 220 is also promoted. As a result, the three-way catalyst 220 reaches its catalytic activation temperature region in a short period of time compared to the case where afterburning of unburned HC does not occur in this type of boost pressure increase section. That is, the warm-up of the three-way catalyst 220 is completed.

噴射時間Tinjに対し設定される判断基準値B1とは、この排気圧上昇区間における未燃HCの後燃えにより、三元触媒220が触媒活性温度領域に到達したと判断され得る時間値として、予め実験的に、経験的に、理論的に又はシミュレーション等に基づいて決定されている。   The determination reference value B1 set for the injection time Tinj is a time value that can be determined in advance that the three-way catalyst 220 has reached the catalyst activation temperature region due to the afterburning of unburned HC in the exhaust pressure increase section. It is determined experimentally, empirically, theoretically or based on simulation.

噴射時間Tinjが判断基準値B1に達し、排気絞り弁221が全開状態とされると、ECU100は、始動制御完了フラグXEXCを、始動制御が完了したことを意味する「1」に設定し(ステップS112)、リターン処理を実行する。即ち、これ以降は、エンジン200が稼動状態にある限り、ステップS102に係る判断分岐が「NO」となるため、始動制御は実質的に発効しない状態となる。始動制御は、以上のようにして行われる。   When the injection time Tinj reaches the judgment reference value B1 and the exhaust throttle valve 221 is fully opened, the ECU 100 sets the start control completion flag XEXC to “1” which means that the start control is completed (step) S112), a return process is executed. That is, after this, as long as the engine 200 is in an operating state, the determination branch related to step S102 is “NO”, so that the start control is not substantially effective. The starting control is performed as described above.

以上説明したように、本実施形態に係る始動制御によれば、燃料噴射が停止され、スロットルバルブ210が全開とされ、排気絞り弁221が全閉とされ、吸排気バルブのオーバラップがゼロとされた状態として規定される始動許可状態においてエンジン200のクランキングがなされ、排気管218における排気絞り弁221上流側の排気圧上昇区間の酸素濃度を上昇させた状態でエンジン200の始動(即ち、燃料噴射及びそれに伴う点火制御)が実行される。このため、始動初期において排気に比較的多量に含まれる未燃HCを係る排気圧上昇区間において後燃えさせ、排気の浄化を図ることが可能となる。また、この未燃HCの後燃えにより、排気圧上昇区間に設置された三元触媒220の昇温を促進することができるため、三元触媒220を早期に触媒活性状態とすることができる。この際、排気絞り弁221は、三元触媒220が触媒活性状態に達したことをもって開弁されるため、排気エミッションの悪化は好適に抑制されるのである。
<第2実施形態>
次に、図3を参照し、本発明の第2実施形態に係る始動制御について説明する。ここに、図3は、第2実施形態に係る始動制御のフローチャートである。尚、同図において、図2と重複する箇所には同一の符合を付してその説明を適宜省略することとする。
As described above, according to the start control according to the present embodiment, fuel injection is stopped, the throttle valve 210 is fully opened, the exhaust throttle valve 221 is fully closed, and the overlap of the intake and exhaust valves is zero. The engine 200 is cranked in the start permission state defined as the engine start state, and the engine 200 is started in a state where the oxygen concentration in the exhaust pressure increase section upstream of the exhaust throttle valve 221 in the exhaust pipe 218 is increased (that is, Fuel injection and accompanying ignition control) are executed. For this reason, it is possible to purify the exhaust gas by causing the unburned HC contained in the exhaust gas in a relatively large amount at the beginning of the start-up to burn after in the exhaust pressure increase section. Moreover, since the temperature increase of the three-way catalyst 220 installed in the exhaust pressure increase section can be promoted by the afterburning of the unburned HC, the three-way catalyst 220 can be brought into a catalytically active state at an early stage. At this time, the exhaust throttle valve 221 is opened when the three-way catalyst 220 has reached the catalyst active state, so that deterioration of the exhaust emission is suitably suppressed.
<Second Embodiment>
Next, the start control according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a flowchart of the start control according to the second embodiment. In the figure, the same reference numerals are given to the same portions as those in FIG. 2, and the description thereof is omitted as appropriate.

図3において、クランキング時間Tkrが判断基準値A1を超えると、ECU100は、吸排気バルブのオーバラップ量を拡大させる(ステップS201)。オーバラップ量を拡大させると、ECU100は、燃料噴射を開始し(ステップS109)、第1実施形態と同様に処理を進行させる。   In FIG. 3, when the cranking time Tkr exceeds the judgment reference value A1, the ECU 100 increases the overlap amount of the intake and exhaust valves (step S201). When the overlap amount is increased, the ECU 100 starts fuel injection (step S109), and advances the process in the same manner as in the first embodiment.

ここで、吸排気バルブのオーバラップ量を拡大させた状態、即ち、排気行程において排気バルブ216の開弁中に吸気バルブ215を幾らかなり開弁させた状態(従前のオーバラップ量はゼロであり、「拡大させる」とは結局、幾らかなりオーバラップを生じさせることを指す)で燃料噴射を開始すると、排気行程において、気筒201内部及び排気管218からのガスの吹き返しが発生する。ここで、排気圧上昇区間に滞留するガスは、吸入空気に対して高温であり、係るガスの吹き返しにより、吸気ポート213における燃料の気化が促進される。そのため、エミッションの悪化が更に抑制される。   Here, the state in which the overlap amount of the intake / exhaust valve is enlarged, that is, the state in which the intake valve 215 is somewhat opened while the exhaust valve 216 is opened in the exhaust stroke (the previous overlap amount is zero). When the fuel injection is started in the above-mentioned manner, “expanding” means that a considerable amount of overlap is generated), the gas is blown back from the inside of the cylinder 201 and the exhaust pipe 218 in the exhaust stroke. Here, the gas staying in the exhaust pressure increase section is high in temperature with respect to the intake air, and the vaporization of the fuel in the intake port 213 is promoted by the blow-back of the gas. Therefore, the deterioration of emissions is further suppressed.

ここで特に、クランキング時のようにエンジン200の極低回転領域(例えば、80rpm程度)では、吸気管207に負圧は殆ど発生しない。従って、単に吸排気バルブのオーバラップを設けただけでは、吸気管207へのガスの吹き返し効果を得ることができない。それに対し、本実施形態では、排気絞り弁221の作用により排気圧上昇区間の排気圧が上昇しており、吸気管負圧がほぼ大気圧に等しいとしても、圧力差が十分に大きくなって、ガスの吹き返し効果が生じるのである。即ち、係るオーバラップの拡大は、始動許可状態におけるクランキングが行われることによって、その効果が顕著に現れるのである。また、この吹き返し効果は、排気圧上昇区間の容積が十分に大きいことに起因して、燃料噴射開始後暫時の期間について恒常的に得られる。従って、燃料の気化を確実に促進することが可能となる。
<第3実施形態>
次に、図4を参照し、本発明の第3実施形態に係る始動制御について説明する。ここに、図4は、第3実施形態に係る始動制御のフローチャートである。尚、同図において、図2と重複する箇所には同一の符合を付してその説明を適宜省略することとする。
Here, in particular, almost no negative pressure is generated in the intake pipe 207 in the extremely low rotation region (for example, about 80 rpm) of the engine 200 as in cranking. Therefore, it is not possible to obtain the effect of returning the gas to the intake pipe 207 simply by providing an overlap of the intake and exhaust valves. On the other hand, in the present embodiment, the exhaust pressure in the exhaust pressure increase section is increased by the action of the exhaust throttle valve 221, and even if the intake pipe negative pressure is substantially equal to the atmospheric pressure, the pressure difference becomes sufficiently large, A gas blowback effect occurs. In other words, the effect of such enlargement of the overlap is remarkable when cranking is performed in the start permission state. Further, this blowback effect is constantly obtained for a period of time after the start of fuel injection due to the sufficiently large volume of the exhaust pressure increase section. Therefore, it is possible to reliably promote fuel vaporization.
<Third Embodiment>
Next, the start control according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a flowchart of start control according to the third embodiment. In the figure, the same reference numerals are given to the same portions as those in FIG. 2, and the description thereof is omitted as appropriate.

図4において、燃料噴射を開始すると(ステップS109)、ECU100は、三元触媒220の酸素吸蔵能たる触媒Cmaxを取得する(ステップS301)。ここで、触媒Cmaxは、前回エンジン200が停止する以前に算出され、然るべき記憶領域に格納されているものとする。尚、触媒Cmaxの算出に関しては公知の各種手法を採用することができ、ここではその詳細に触れないが、例えば、触媒Cmaxは、リーン空燃比とリッチ空燃比との間で空燃比を意図的に変化させた際の排気管218の酸素濃度等に基づいて算出される。   In FIG. 4, when fuel injection is started (step S109), the ECU 100 acquires the catalyst Cmax that is the oxygen storage capacity of the three-way catalyst 220 (step S301). Here, it is assumed that the catalyst Cmax is calculated before the engine 200 is stopped last time and stored in an appropriate storage area. Various known methods can be employed for calculating the catalyst Cmax, and details thereof are not mentioned here. For example, the catalyst Cmax intentionally sets the air-fuel ratio between the lean air-fuel ratio and the rich air-fuel ratio. It is calculated on the basis of the oxygen concentration of the exhaust pipe 218 when changed.

触媒Cmaxが取得されると、ECU100は、暖機判定時間B2を取得する(ステップS302)。尚、暖機判定時間B2とは、第1実施形態に係る判断基準値B1に代替されるものであり、本発明に係る「第2期間」を規定する他の一例である。ここで、図5を参照し、暖機判定時間B2について説明する。ここに、図5は、暖機判定時間B2と触媒Cmaxとの関係を例示する模式図である。   When the catalyst Cmax is acquired, the ECU 100 acquires the warm-up determination time B2 (step S302). The warm-up determination time B2 is replaced with the determination reference value B1 according to the first embodiment, and is another example that defines the “second period” according to the present invention. Here, the warm-up determination time B2 will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a schematic view illustrating the relationship between the warm-up determination time B2 and the catalyst Cmax.

図5において、暖機判定時間B2は、触媒Cmaxが大きい程減少する減少関数として設定される。触媒Cmaxが大きい、即ち酸素吸蔵能が大きい場合、三元触媒220は、酸化剤としての酸素をより比較的多量に吸蔵することができ、触媒Cmaxが小さい場合と較べてHC及びCOの酸化燃焼をより好適に行い得る。従って、触媒Cmaxは、特に非活性温度領域における三元触媒220の排気浄化性能に影響する。即ち、触媒Cmaxが大きい場合、小さい場合(端的には触媒劣化が進行している状態である)と較べて、より低温側で触媒暖機が完了した旨の判断を下すことができるのである。   In FIG. 5, the warm-up determination time B2 is set as a decreasing function that decreases as the catalyst Cmax increases. When the catalyst Cmax is large, that is, when the oxygen storage capacity is large, the three-way catalyst 220 can store a relatively large amount of oxygen as an oxidant, and oxidative combustion of HC and CO compared to the case where the catalyst Cmax is small. Can be performed more suitably. Therefore, the catalyst Cmax affects the exhaust purification performance of the three-way catalyst 220 particularly in the inactive temperature region. That is, when the catalyst Cmax is large, it can be determined that the catalyst warm-up has been completed at a lower temperature side than when the catalyst Cmax is small (in a state where catalyst deterioration is progressing in short).

図4に戻り、暖機判定時間B2を取得すると、ECU100は、噴射時間Tinjが暖機判定時間B2を超えたか否かを判別する(ステップS303)。ECU100は、暖機判定時間B2が経過するまでは排気絞り弁221を全閉状態に維持すると共に、噴射時間Tinjが暖機判定時間B2を超えると(ステップS303:YES)、排気絞り弁221を全開状態に移行させる(ステップS304)。この際、ECU100は、予め設定された開弁特性に従って、排気絞り弁221を開弁させる。   Returning to FIG. 4, when the warm-up determination time B2 is acquired, the ECU 100 determines whether or not the injection time Tinj exceeds the warm-up determination time B2 (step S303). The ECU 100 maintains the exhaust throttle valve 221 in a fully closed state until the warm-up determination time B2 elapses, and when the injection time Tinj exceeds the warm-up determination time B2 (step S303: YES), the ECU 100 opens the exhaust throttle valve 221. Transition to the fully open state (step S304). At this time, the ECU 100 opens the exhaust throttle valve 221 according to a preset valve opening characteristic.

ここで、図6を参照し、排気絞り弁221の開弁特性について説明する。ここに、図6は、排気絞り弁221の一開弁特性を例示する模式図である。   Here, the valve opening characteristic of the exhaust throttle valve 221 will be described with reference to FIG. Here, FIG. 6 is a schematic view illustrating one opening characteristic of the exhaust throttle valve 221.

図6において、縦軸には排気絞り弁221の開度が、また横軸には時刻が表されており、図6には、触媒CmaxがCmax1である場合の開弁特性たる図示PRF_Cmax1(実線参照)と、触媒CmaxがCmax2(Cmax2<Cmax1)である場合の開弁特性たる図示PRF_Cmax2(鎖線参照)との二種類の開弁特性が示されている。   6, the vertical axis represents the opening of the exhaust throttle valve 221 and the horizontal axis represents time, and FIG. 6 illustrates PRF_Cmax1 (solid line) as the valve opening characteristic when the catalyst Cmax is Cmax1. 2), and the illustrated PRF_Cmax2 (see chain line) as the valve opening characteristic when the catalyst Cmax is Cmax2 (Cmax2 <Cmax1).

図示の通り、時刻T0において、排気絞り弁221の開弁が開始されたとした場合、触媒CmaxがCmax1である場合には、時刻T1において排気絞り弁221の開度は100(即ち、全開)とされ、触媒CmaxがCmax2である場合には、時刻T1よりも時系列上後の時刻T2において排気絞り弁221の開度は100となる。即ち、触媒Cmaxが大きい程、排気絞り弁221を開弁させるにあたっての開弁速度が増速側で設定される。触媒Cmaxは、既に述べたように、三元触媒220の酸素吸蔵能であるから、大きい場合には、小さい場合と較べて排気絞り弁221を急峻に開弁させたとしても、HC及びCOの浄化を確実に行い得るのである。   As shown in the figure, when opening of the exhaust throttle valve 221 is started at time T0, and when the catalyst Cmax is Cmax1, the opening of the exhaust throttle valve 221 is 100 (that is, fully opened) at time T1. When the catalyst Cmax is Cmax2, the opening degree of the exhaust throttle valve 221 becomes 100 at time T2 after time series from time T1. That is, as the catalyst Cmax is larger, the valve opening speed for opening the exhaust throttle valve 221 is set on the acceleration side. Since the catalyst Cmax is the oxygen storage capacity of the three-way catalyst 220 as described above, even if the exhaust throttle valve 221 is opened sharply when it is large, the catalyst Cmax of HC and CO Purification can be performed reliably.

このように、第3実施形態によれば、三元触媒220の触媒Cmaxに応じて排気絞り弁221の開弁時期及び開弁速度が可変とされ、最適化される。このため、始動時のエミッションの悪化を顕在化させない範囲で可及的に早期にエンジン200の始動を完了させることができるのである。
<第4実施形態>
次に、図7を参照し、本発明の第4実施形態に係る始動制御について説明する。ここに、図7は、第4実施形態に係る始動制御のフローチャートである。尚、同図において、図2と重複する箇所には同一の符合を付してその説明を適宜省略することとする。
Thus, according to the third embodiment, the valve opening timing and the valve opening speed of the exhaust throttle valve 221 are made variable and optimized in accordance with the catalyst Cmax of the three-way catalyst 220. For this reason, the engine 200 can be started as early as possible within a range in which the deterioration of the emission at the start is not made obvious.
<Fourth embodiment>
Next, the start control according to the fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a flowchart of start control according to the fourth embodiment. In the figure, the same reference numerals are given to the same portions as those in FIG. 2, and the description thereof is omitted as appropriate.

図7において、スロットルバルブ210を全開状態に制御すると(ステップS103)、ECU100は、排気絞り弁221を開弁させる(ステップS401)。尚、例えばエンジン200の停止時に排気絞り弁221が開弁状態にあれば、ステップS401はスキップされてもよい。また、ステップS401に係る排気絞り弁221の開度は特に限定されないが、ここでは全開状態であるとする。   In FIG. 7, when the throttle valve 210 is controlled to be fully opened (step S103), the ECU 100 opens the exhaust throttle valve 221 (step S401). For example, if the exhaust throttle valve 221 is open when the engine 200 is stopped, step S401 may be skipped. Moreover, although the opening degree of the exhaust throttle valve 221 which concerns on step S401 is not specifically limited, suppose that it is a full open state here.

ECU100は、排気絞り弁221が開弁している状態で、吸排気バルブのオーバラップ量を調整し(ステップS105)、クランキングを開始する(ステップS107)。即ち、本実施形態では、エンジン200が先述した始動許可状態に移行する以前にクランキングが開始される。   The ECU 100 adjusts the overlap amount of the intake and exhaust valves while the exhaust throttle valve 221 is open (step S105), and starts cranking (step S107). That is, in the present embodiment, cranking is started before the engine 200 shifts to the start permission state described above.

クランキングが開始されると、ECU100は、クランキング時間Tkrが、判断基準値A2を超えたか否かを判別する(ステップS402)。クランキング時間Tkrが判断基準値A2以下である場合(ステップS402:NO)、ステップS402は繰り返し実行され、クランキング時間Tkrが判断基準値A2を超えると(ステップS402:YES)、ECU100は、排気絞り弁221を閉弁させる(ステップS104)。   When cranking is started, ECU 100 determines whether or not cranking time Tkr exceeds determination reference value A2 (step S402). When the cranking time Tkr is less than or equal to the determination reference value A2 (step S402: NO), step S402 is repeatedly executed. When the cranking time Tkr exceeds the determination reference value A2 (step S402: YES), the ECU 100 performs exhaust. The throttle valve 221 is closed (step S104).

ここで、判断基準値A2は、クランキングの開始に伴って吸入された吸入空気が、排気絞り弁221に到達したと判断される時間を規定し得る値であり、予め実験的に、経験的に、理論的に又はシミュレーション等に基づいて決定されている。排気絞り弁221が閉弁され、始動許可状態が得られると(ステップS106:YES)、ECU100は、クランキング時間Tkrが判断基準値A3を超えたか否かを判別する(ステップS403)。クランキング時間Tkrが判断基準値A3以下である場合(ステップS403:NO)、ステップS403が繰り返し実行されると共に、クランキング時間Tkrが判断基準値A3を超えると(ステップS403:YES)、燃料噴射が開始される(ステップS109)。   Here, the determination reference value A2 is a value that can define the time during which it is determined that the intake air that has been sucked in at the start of cranking has reached the exhaust throttle valve 221. In addition, it is determined theoretically or based on simulation or the like. When the exhaust throttle valve 221 is closed and the start permission state is obtained (step S106: YES), the ECU 100 determines whether or not the cranking time Tkr exceeds the determination reference value A3 (step S403). When the cranking time Tkr is equal to or less than the determination reference value A3 (step S403: NO), step S403 is repeatedly executed, and when the cranking time Tkr exceeds the determination reference value A3 (step S403: YES), fuel injection is performed. Is started (step S109).

このように、本実施形態では、始動許可状態に移行する以前にエンジン200のクランキングが開始され、クランキング開始以前に吸気管207、気筒201及び排気管218に残留していた残留ガスが排出され、排気圧上昇区間には、クランキング開始に伴って新規に吸入された空気のみが充填される。このため、排気圧上昇区間における酸素濃度をより早期に上昇させることが可能となり、エンジン200の始動期間を短縮することが可能となる。尚、第1実施形態であっても第4実施形態であっても、排気圧上昇区間における酸素濃度を上昇させることによって未燃HCの後燃えを促進させる旨の効果は同様に得られる。即ち、エンジン200が始動許可状態にある期間においてクランキングが継続される限りにおいて、クランキングの開始タイミングが大きな制約を受けることはない。   As described above, in this embodiment, cranking of the engine 200 is started before shifting to the start permission state, and residual gas remaining in the intake pipe 207, the cylinder 201, and the exhaust pipe 218 before the start of cranking is discharged. In addition, the exhaust pressure increase section is filled with only air that has been newly sucked with the start of cranking. For this reason, the oxygen concentration in the exhaust pressure increase section can be increased earlier, and the starting period of the engine 200 can be shortened. Note that, in both the first embodiment and the fourth embodiment, the effect of promoting the afterburning of the unburned HC by increasing the oxygen concentration in the exhaust pressure increase section is obtained similarly. That is, as long as cranking is continued in a period in which engine 200 is in the start-permitted state, the cranking start timing is not greatly restricted.

尚、上記各種実施形態において、排気絞り弁221は、排気管218における三元触媒220の下流側に設置されており、排気圧上昇区間に三元触媒220が含まれる構成となっている。然るに、排気絞り弁221の設置位置は、これに限定されるものではなく、三元触媒220の上流側であってもよい。   In the above-described various embodiments, the exhaust throttle valve 221 is installed downstream of the three-way catalyst 220 in the exhaust pipe 218, and the three-way catalyst 220 is included in the exhaust pressure increase section. However, the installation position of the exhaust throttle valve 221 is not limited to this, and may be upstream of the three-way catalyst 220.

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車両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。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed without departing from the gist or concept of the invention that can be read from the claims and the entire specification. The apparatus is also included in the technical scope of the present invention.

本発明の第1実施形態に係るエンジンシステムの構成を概念的に表してなる概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram conceptually showing a configuration of an engine system according to a first embodiment of the present invention. 図1のエンジンシステムにおいて実行される始動制御のフローチャートである。It is a flowchart of the start control performed in the engine system of FIG. 本発明の第2実施形態に係る始動制御のフローチャートである。It is a flowchart of the starting control which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態に係る始動制御のフローチャートである。It is a flowchart of the starting control which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 図4の始動制御に係り、暖機判定時間と触媒Cmaxとの関係を例示する模式図である。FIG. 5 is a schematic view illustrating the relationship between warm-up determination time and catalyst Cmax in connection with the start control in FIG. 4. 図4の始動制御に係り、排気絞り弁の一開弁特性を例示する模式図である。FIG. 5 is a schematic view illustrating one opening characteristic of an exhaust throttle valve in connection with the start control of FIG. 4. 本発明の第4実施形態に係る始動制御のフローチャートである。It is a flowchart of the starting control which concerns on 4th Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10…エンジンシステム、100…ECU、200…エンジン、201…気筒、210…スロットルバルブ、215…吸気バルブ、216…排気バルブ、220…三元触媒、221…排気絞り弁、226…吸気カム用アクチュエータ、229…排気カム用アクチュエータ、300…スタータ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Engine system, 100 ... ECU, 200 ... Engine, 201 ... Cylinder, 210 ... Throttle valve, 215 ... Intake valve, 216 ... Exhaust valve, 220 ... Three-way catalyst, 221 ... Exhaust throttle valve, 226 ... Intake cam actuator 229 ... Exhaust cam actuator, 300 ... Starter.

Claims (7)

燃料噴射手段と、吸気通路に設置された吸気絞り弁と、排気通路に設置された排気絞り弁と、吸気弁及び排気弁のうち少なくとも一方の開弁特性を変化させることが可能な可変動弁装置とを有する内燃機関と、
該内燃機関のクランキングが可能なクランキング手段と、
前記排気通路に設置された触媒装置と
を備えた車両の始動制御装置であって、
前記内燃機関が、前記内燃機関の始動要求時に、前記吸気弁の開弁期間が前記排気弁の開弁期間と重複せず、前記吸気絞り弁が開弁し、前記排気絞り弁が閉弁し、且つ燃料の噴射が停止された所定の始動許可状態となるように、前記可変動弁装置、前記吸気絞り弁、前記排気絞り弁及び前記可変動弁装置のうち少なくとも一部を制御する第1制御手段と、
前記始動許可状態において前記クランキングが行われるように前記クランキング手段を制御する第2制御手段と、
前記始動許可状態におけるクランキングが所定の第1期間継続された後に前記燃料の噴射が開始されるように、前記燃料噴射手段を制御する第3制御手段と、
前記燃料の噴射により前記内燃機関が始動した後、所定の第2期間が経過した場合に開弁するように、前記排気絞り弁を制御する第4制御手段と
を具備することを特徴とする車両の始動制御装置。
A fuel injection means, an intake throttle valve installed in the intake passage, an exhaust throttle valve installed in the exhaust passage, and a variable valve capable of changing a valve opening characteristic of at least one of the intake valve and the exhaust valve An internal combustion engine having a device;
Cranking means capable of cranking the internal combustion engine;
A vehicle start control device comprising: a catalyst device installed in the exhaust passage;
When the internal combustion engine requests to start the internal combustion engine, the valve opening period of the intake valve does not overlap with the valve opening period of the exhaust valve, the intake throttle valve is opened, and the exhaust throttle valve is closed. And a first control unit that controls at least a part of the variable valve device, the intake throttle valve, the exhaust throttle valve, and the variable valve device so as to be in a predetermined start permission state in which fuel injection is stopped. Control means;
Second control means for controlling the cranking means so that the cranking is performed in the start permission state;
Third control means for controlling the fuel injection means so that the fuel injection is started after cranking in the start-permitted state is continued for a predetermined first period;
And a fourth control means for controlling the exhaust throttle valve so that the valve is opened when a predetermined second period has elapsed after the internal combustion engine is started by the fuel injection. Start control device.
前記第3制御手段は、前記始動許可状態におけるクランキングが前記第1期間継続された場合として、前記内燃機関の機関回転速度が基準値以上となった場合又は前記内燃機関の吸入空気量の積算値が基準値以上となった場合に、前記燃料の噴射を開始させる
ことを特徴とする請求項1に記載の車両の始動制御装置。
The third control means integrates the intake air amount of the internal combustion engine when cranking in the start-permitted state is continued for the first period, when the engine speed of the internal combustion engine exceeds a reference value, or The vehicle start control device according to claim 1, wherein the fuel injection is started when the value becomes equal to or greater than a reference value.
前記第1制御手段は、前記クランキングの開始後、所定の第3期間が経過した時点で前記排気絞り弁を閉弁させる
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の車両の始動制御装置。
3. The vehicle start control device according to claim 1, wherein the first control unit closes the exhaust throttle valve when a predetermined third period elapses after the cranking starts. 4. .
前記第3期間は、前記クランキングの開始時点から、前記クランキングにより吸入された新気が前記排気絞り弁に到達する時点までの期間に設定される
ことを特徴とする請求項3に記載の車両の始動制御装置。
The said 3rd period is set to the period from the start time of the said cranking to the time when the fresh air suck | inhaled by the said cranking reaches | attains the said exhaust throttle valve. Vehicle start control device.
前記燃料の噴射が開始されるタイミングに相前後して前記吸気弁の開弁期間が前記排気弁の開弁期間と重複するように前記可変動弁装置を制御する第5制御手段を更に具備する
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の車両の始動制御装置。
Fifth control means is further provided for controlling the variable valve operating apparatus so that the opening period of the intake valve overlaps with the opening period of the exhaust valve before or after the timing at which the fuel injection is started. The start control device for a vehicle according to any one of claims 1 to 4, wherein:
前記第2期間が経過したか否かを前記内燃機関の機関回転速度、前記内燃機関の吸入空気量の積算値又は前記触媒装置の酸素吸蔵能Cmaxに基づいて判別する判別手段を更に具備し、
前記第4制御手段は、前記第2期間が経過した旨の判別がなされた場合に前記排気絞り弁を開弁させる
ことを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の車両の始動制御装置。
A determination means for determining whether or not the second period has elapsed based on the engine rotational speed of the internal combustion engine, the integrated value of the intake air amount of the internal combustion engine, or the oxygen storage capacity Cmax of the catalyst device;
The vehicle according to any one of claims 1 to 5, wherein the fourth control means opens the exhaust throttle valve when it is determined that the second period has elapsed. Start control device.
前記第4制御手段は、前記触媒装置の酸素吸蔵能Cmaxの大小が、開弁初期における開度又は開弁速度の大小に対応するように前記酸素吸蔵能Cmaxに応じて前記排気絞り弁の開度を開弁側に徐変させる
ことを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載の車両の始動制御装置。
The fourth control means opens the exhaust throttle valve in accordance with the oxygen storage capacity Cmax so that the magnitude of the oxygen storage capacity Cmax of the catalyst device corresponds to the degree of opening or the opening speed at the initial valve opening. The vehicle start control device according to any one of claims 1 to 6, wherein the degree is gradually changed to the valve opening side.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019100186A (en) * 2017-11-29 2019-06-24 株式会社豊田中央研究所 Internal combustion engine and method for supplying fuel to internal combustion engine
JP2020016218A (en) * 2018-07-27 2020-01-30 アイシン精機株式会社 Internal combustion engine
JP2020033918A (en) * 2018-08-29 2020-03-05 株式会社デンソー Internal combustion engine system

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019100186A (en) * 2017-11-29 2019-06-24 株式会社豊田中央研究所 Internal combustion engine and method for supplying fuel to internal combustion engine
JP2020016218A (en) * 2018-07-27 2020-01-30 アイシン精機株式会社 Internal combustion engine
JP2020033918A (en) * 2018-08-29 2020-03-05 株式会社デンソー Internal combustion engine system
JP7176301B2 (en) 2018-08-29 2022-11-22 株式会社デンソー internal combustion engine system

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