JP2015137636A - 内燃機関 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の始動時に吸気行程中の排気弁開弁を実行できない場合にも内燃機関を始動させることを課題とする。【解決手段】内燃機関は、排気行程の少なくとも一部の期間で排気弁を開状態にする第１モードと、前記排気行程の少なくとも一部の期間で前記排気弁を開状態にすると共に吸気行程の少なくとも一部の期間で前記排気弁のリフト量を増大させてその後に閉じる第２モードとを切替可能な可変動弁機構と、前記内燃機関の排気経路の圧力調整機構と、前記可変動弁機構による前記第２モードへの切り替え措置と、前記圧力調整機構による排気経路の圧力上昇措置の少なくとも一方の措置を選択することにより内部ＥＧＲ量を調整する制御部と、を備え、前記制御部は、前記可変動弁機構による前記第２モードへの切り替えができないと判断した場合に、前記圧力調整機構による排気経路の圧力上昇措置を行う。【選択図】図１１

Description

本発明は、内燃機関に関する。

従来、ディーゼルエンジン、ガソリンエンジン等、燃料の種類を問わず内燃機関の冷間時の始動性向上が求められている。特に、昨今のディーゼルエンジンでは、熱効率向上のために圧縮比を下げる傾向にある。このため、その背反として始動性が影響を受けることがあり、その対策が求められている。例えば、特許文献１では、ディーゼルエンジンに電動過給機を装備し、冷間始動時に電動過給機を逆回転させることによって排気圧力を高め、燃料の着火性を高める提案がされている。また、吸気行程中に排気弁を開く、いわゆる排気弁二度開きを行うことで内部ＥＧＲ量を増やし、これにより、筒内の圧縮時の温度を向上させることが内燃機関の始動性向上に有効であることも知られている。吸気行程中に排気弁を開くことで内部ＥＧＲ量を増やす技術は、例えば、特許文献１に開示されている。

特開２００９−２２１９９６号公報

上述のように、内燃機関の始動性を向上させる技術は種々提案されているが、筒内の圧縮時の温度を向上させることができる点で、吸気行程中に排気弁を開き、内部ＥＧＲ量を増やす措置が効率的であると考えられる。しかしながら、始動時に、吸気行程中に行われる排気弁の開弁を前提とした設計がなされた内燃機関では、何らかの理由で吸気行程中の排気弁開弁動作が正常に行われないと、内燃機関が始動できない事態となる。

そこで、本明細書開示の内燃機関は、内燃機関の始動時に吸気行程中の排気弁開弁を実行できない場合にも内燃機関を始動させることを課題とする。

かかる課題を解決するために、本明細書に開示された内燃機関は、内燃機関の排気行程の少なくとも一部の期間で排気弁を開状態にする第１モードと前記排気行程の少なくとも一部の期間で前記排気弁を開状態にすると共に吸気行程の少なくとも一部の期間で前記排気弁のリフト量を増大させてその後に閉じる第２モードとを切替可能な可変動弁機構と、前記内燃機関の排気経路の圧力調整機構と、前記可変動弁機構による前記第２モードへの切り替え措置と、前記圧力調整機構による排気経路の圧力上昇措置の少なくとも一方の措置を選択することにより内部ＥＧＲ量を調整する制御部と、を備え、前記制御部は、前記可変動弁機構による前記第２モードへの切り替えができないと判断した場合に、前記圧力調整機構による排気経路の圧力上昇措置を行う。第２モードへの切り替え措置が実行されない場合に、排気経路の圧力上昇措置をとることで内燃機関を始動させることができる。

前記排気経路の圧力調整機構は、前記制御部の指令に基づいて前記排気経路の圧力上昇措置を行うときに、過給時と逆回転する電動過給機を含むことができる。電動過給機を過給時と逆回転させることにより、排気経路の圧力を上昇させ、内部ＥＧＲ量を増量することができる。この結果、内燃機関の始動性を向上させることができる。

前記排気経路の圧力調整機構による排気経路の圧力上昇措置は、吸気量確保のためのスロットル開度調整措置と、前記電動過給機が備えるコンプレッサをバイパスするコンプレッサバイパス措置の少なくとも一方の措置を伴うことができる。電動過給機を逆回転させる場合、電動過給機のコンプレッサも逆回転するため、吸気が吸い出される作用を受け、吸気量が不足することが想定される。このような場合に、スロットル開度調整措置と、電動過給機が備えるコンプレッサをバイパスするコンプレッサバイパス措置の少なくとも一方の措置を伴うことにより、吸気不足を解消することができる。

前記排気経路の圧力調整機構は、過給機のタービンをバイパスするタービンバイパス経路に設置され、前記排気経路の圧力上昇要請時に前記タービンバイパス経路を閉鎖するウェイストゲート弁を含むことができる。ウェイストゲート弁を閉鎖することにより排気経路の圧力を上昇させ、内部ＥＧＲ量を増量することができる。この結果、内燃機関の始動性を向上させることができる。

前記排気経路の圧力調整機構は、前記制御部の指令に基づいて前記排気経路の圧力上昇措置を行うときに、可変ノズルを閉鎖方向に作動させる可変ノズル過給機を含むことができる。可変ノズルを閉鎖方向に作動させることにより排気経路の圧力を上昇させ、内部ＥＧＲ量を増量することができる。この結果、内燃機関の始動性を向上させることができる。

本明細書開示の内燃機関によれば、内燃機関の始動時に吸気行程中の排気弁開弁を実行できない場合にも内燃機関を始動させることができる。

図１は第１実施形態の内燃機関の概略構成を示す説明図である。 図２は内燃機関のシリンダヘッド周辺を模式的に示す説明図である。 図３（ａ）はカムシャフトを示す説明図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）におけるＡ−Ａ線断面図である。 図４は可変動弁機構を示す説明図である。 図５は可変動弁機構内に構成されるユニットを示す説明図である。 図６は連結機構の説明図である。 図７（ａ）〜（ｃ）は選択されるカムの組み合わせを示す説明図である。 図８は第１モードでの吸気弁、排気弁のリフト状態を示したグラフである。 図９は第２モードでの吸気弁、排気弁のリフト状態を示したグラフである。 図１０は第２モードの変形例での吸気弁、排気弁のリフト状態を示したグラフである。 図１１は内燃機関の始動時の制御例を示すフロー図である。 図１２は第２実施形態の内燃機関の概略構成を示す説明図である。 図１３は第３実施形態の内燃機関の概略構成を示す説明図である。 図１４は第４実施形態の内燃機関の概略構成を示す説明図である。 図１５は第５実施形態の内燃機関の概略構成を示す説明図である。

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。ただし、図面中、各部の寸法、比率等は、実際のものと完全に一致するようには図示されていない場合がある。また、図面によっては細部が省略されて描かれている場合もある。

（第１実施形態）
図１は第１実施形態の内燃機関５０の概略構成を示す説明図である。図２は内燃機関５０のシリンダヘッド５２周辺を模式的に示す説明図である。図３（ａ）はカムシャフト６５を示す説明図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）におけるＡ−Ａ線断面図である。図４は可変動弁機構６０を示す説明図である。図５は可変動弁機構６０内に構成されるユニットＵを示す説明図である。図６は連結機構６３１、６３２の説明図である。図７（ａ）〜（ｃ）は選択されるカムの組み合わせを示す説明図である。図８は第１モードでの吸気弁５４、排気弁５５のリフト状態を示したグラフである。図９は第２モードでの吸気弁５４、排気弁５５のリフト状態を示したグラフである。図１０は第２モードの変形例での吸気弁５４、排気弁５５のリフト状態を示したグラフである。図１１は内燃機関５０の始動時の制御例を示すフロー図である。

内燃機関５０は、ディーゼル内燃機関であり、内燃機関５０は吸気系１０、排気系２０を備える。吸気系１０は吸気経路１１０上にエアフロメータ１１、インタークーラ１２とインテークマニホールド１３及びスロットルバルブ１４を備える。エアフロメータ１１は吸入空気量を計測する。インタークーラ１２は吸気を冷却する。インテークマニホールド１３は内燃機関５０の各気筒５１ａに吸気を分配する。スロットルバルブ１４は、吸気量を調整する。インテークマニホールド１３には、吸気圧を測定する第１圧力センサ１５が設置されている。排気系２０は排気経路２１０上にエキゾーストマニホールド２１を備える。エキゾーストマニホールド２１は各気筒５１ａからの排気を下流側で一つの排気通路に合流させる。エキゾーストマニホールド２１の下流には排気圧を測定する第２圧力センサ１６が設置されている。吸気系１０および排気系２０には電動過給機３０が設けられている。電動過給機３０は、電動アシストターボチャージャーであり、吸気を過給する。電動過給機３０は、任意の回転状態を選択することができる。すなわち、回転方向を正回転、逆回転することができる。電動過給機３０は、過給時と逆回転したりすることにより、排気弁５５からタービン３０ａまでの間の排気経路の圧力を上昇させることができる。すなわち、電動過給機３０が、内燃機関の排気経路の圧力調整機構として機能する。

内燃機関５０はＥＣＵ（Electronic control unit）７０のほか、シリンダブロック５１と、シリンダヘッド５２と、ピストン５３と、吸気弁５４と、排気弁５５と、燃料噴射弁５６と、可変動弁機構６０と、カムシャフト６５とを備えている。また、内燃機関５０には筒内圧センサ９１が設けられている。ピストン５３や吸気弁５４や排気弁５５や燃料噴射弁５６や筒内圧センサ９１は気筒５１ａ毎に設けられている。ＥＣＵ７０は、内燃機関５０の各種制御を行うものであり、ＥＣＵ７０には、スロットルバルブ１４、第１圧力センサ１５、第２圧力センサ１６、電動過給機３０及び筒内圧センサ９１、さらには、ＮＥ（Number of engine speed）センサ７１及び外気温センサ７２が電気的に接続されている。ＥＣＵ７０は、後に詳述する内燃機関始動時の内部ＥＧＲ量を調整する制御部として機能する。

図２を参照するとシリンダブロック５１には気筒５１ａが形成され、気筒５１ａ内にはピストン５３が収容されている。シリンダブロック５１の上面にはシリンダヘッド５２が固定され、燃焼室Ｅはシリンダブロック５１、シリンダヘッド５２およびピストン５３に囲まれた空間として形成されている。

シリンダヘッド５２には、燃焼室Ｅに吸気を導く吸気ポート５２ａと、燃焼室Ｅからガスを排気する排気ポート５２ｂとが形成されている。またシリンダヘッド５２には、吸気ポート５２ａを開閉する吸気弁５４と、排気ポート５２ｂを開閉する排気弁５５とが設けられている。吸気弁５４と排気弁５５とは具体的にはともに気筒５１ａ毎に複数（ここでは２つ）設けられている。燃料噴射弁５６はシリンダヘッド５２に設けられており、燃焼室Ｅに燃料を噴射する。筒内圧センサ９１はシリンダヘッド５２に設けられており、燃焼室Ｅの圧力である筒内圧Ｐｃを検知する。

可変動弁機構６０はシリンダヘッド５２に設けられている。可変動弁機構６０はカム切替式の可変動弁機構であり、第１のカムであるカムＣａ、第２のカムであるカムＣｂ、および第３のカムであるカムＣｃのうちから排気弁５５の駆動に使用する使用カムを選択する。カムＣａ、ＣｂおよびＣｃはカムシャフト６５に設けられており、排気弁５５の駆動に使用される複数（ここでは３つ）のカムを構成している。複数のカムは３つ以上のカムとすることができる。

カムＣａ、ＣｂおよびＣｃは互いに異なるカムプロフィールを有している。カムＣａ、Ｃｂのカムプロフィールそれぞれは排気行程で排気弁５５を駆動する。カムＣａ、Ｃｂのカムプロフィールは具体的にはカムＣａに応じた排気弁５５の開弁期間内にカムＣｂに応じた排気弁５５の開弁期間が含まれ、且つカムＣａのほうがカムＣｂよりも排気弁５５のリフト量が大きくなるように設定されている。

カムＣｃのカムプロフィールはカムＣａまたはカムＣｂと異なるタイミングで排気弁５５を駆動するように設定されている。カムＣｃのカムプロフィールは具体的には吸気弁５４の開弁期間に排気弁５５が開弁するように設定されている。カムＣｃはカムＣｂとともに用いられるカムとなっている。組み合わされて用いられるカムＣｃとカムＣｂとが排気行程中及び吸気行程中に排気弁を開弁させる排気弁二度開きカムとして機能する。可変動弁機構６０は、これらのカムＣａ、Ｃｂ、Ｃｃの中から選択されるカムにより、第１モードと第２モードを切り替えることができる。ここで、第１モードは、排気行程の少なくとも一部の期間で排気弁５５を開状態にするモードである。一方、第２モードは、排気行程の少なくとも一部の期間で排気弁５５を開状態にすると共に吸気行程の少なくとも一部の期間で排気弁５５のリフト量を増大させてその後に閉じるモードである。カムＣａ、ＣｂおよびＣｃは複数の気筒５１ａそれぞれに対応させて設けられている。

可変動弁機構６０はカム当接部６１と弁駆動部６２とロッカーアーム部６３とロッカーアームシャフト６４とを備えている。カム当接部６１、弁駆動部６２およびロッカーアーム部６３は気筒５１ａ毎に設けられており、ユニットＵを構成している。

カム当接部６１はカムフォロアであり、カムＣａ、ＣｂおよびＣｃに合わせて複数（ここでは３つ）設けられている。カム当接部６１ａは複数のカム当接部６１のうちカムＣａに当接するカム当接部を示す。カム当接部６１ｂはカムＣｂに、カム当接部６１ｃはカムＣｃに当接するカム当接部をそれぞれ示す。複数のカム当接部６１それぞれはロッカーアーム部６３に設けられている。

弁駆動部６２はロッカーアーム部６３に設けられている。弁駆動部６２は気筒５１ａ毎に設けられている排気弁５５の数に合わせて複数設けられており、排気弁５５に動力を伝達する。弁駆動部６２はロッカーアーム部６３の一部であってもよい。

図５ではカムシャフト６５とともにユニットＵを示す。ロッカーアーム部６３は複数の揺動部である揺動部６３ａ、６３ｂおよび６３ｃを備えている。揺動部６３ａ、６３ｂおよび６３ｃはカムＣａ、ＣｂおよびＣｃのカムプロフィールに応じて個別に揺動するとともに、カムシャフト６５から排気弁５５に伝達する動力を仲介する。弁駆動部６２それぞれは揺動部６３ｂに設けられている。したがって、ロッカーアーム部６３では具体的には揺動部６３ａ、６３ｂおよび６３ｃのうち揺動部６３ｂが排気弁５５を駆動する。揺動部６３ａ、６３ｂおよび６３ｃそれぞれはロッカーアームシャフト６４によって個別に揺動可能に支持されている。

ロッカーアーム部６３はさらに複数の連結機構である連結機構６３１、６３２を備える。連結機構６３１、６３２は揺動部６３ａ、６３ｂおよび６３ｃのうち２つの揺動部、具体的には隣り合う２つの揺動部の連結と連結解除とを行う。具体的には、第１の連結機構である連結機構６３１は揺動部６３ａ、６３ｂの連結と連結解除とを行い、第２の連結機構である連結機構６３２は揺動部６３ｂ、６３ｃの連結と連結解除とを行う。

連結機構６３１にはＯＣＶ（オイルコントロールバルブ）８１が、連結機構６３２にはＯＣＶ８２がそれぞれ接続されている。ＯＣＶ８１はＯＮである場合に連結機構６３１に油圧を伝達し、ＯＦＦである場合に連結機構６３１から油圧を開放する。ＯＣＶ８２はＯＮである場合に連結機構６３２に油圧を伝達し、ＯＦＦである場合に連結機構６３２から油圧を開放する。

油路Ｒ１はＯＣＶ８１および連結機構６３１を接続している。油路Ｒ２はＯＣＶ８２および連結機構６３２を接続している。油路Ｒ１、Ｒ２それぞれは個別に設けられている。連結機構６３１は具体的には保持部Ｈ１１、Ｈ１２と、ピンＰｎ１１、Ｐｎ１２と、スプリングＳｐ１とを備える。連結機構６３２は具体的には保持部Ｈ２１、Ｈ２２と、ピンＰｎ２１、Ｐｎ２２と、スプリングＳｐ２とを備える。連結機構６３１、６３２は互いに同様の構造を有している。以下、連結機構６３１を例にして連結機構６３１、６３２について説明する。

連結機構６３１はＯＣＶ８１がＯＮである場合に、揺動部６３ａ、６３ｂ間の連結を行う。具体的にはこの場合、排気弁５５がリフトしていない状態において、ＯＣＶ８１を介して伝達される油圧がスプリングＳｐ１の付勢力に抗してピンＰｎ１１、Ｐｎ１２をともに移動させる。結果、ピンＰｎ１１が保持部Ｈ１１および保持部Ｈ１２に保持されることで、揺動部６３ａ、６３ｂ間の連結が行われる。

連結機構６３１はＯＣＶ８１がＯＦＦである場合に、揺動部６３ａ、６３ｂ間の連結解除を行う。具体的にはこの場合、排気弁５５がリフトしていない状態において、スプリングＳｐ１がＯＣＶ８１を介して開放される油圧に抗してピンＰｎ１１、Ｐｎ１２をともに移動させる。結果、ピンＰｎ１１が保持部Ｈ１１に保持されることで、揺動部６３ａ、６３ｂ間の連結解除が行われる。

図７（ａ）は第１のパターンであるパターンＰｔ１を、図７（ｂ）は第２のパターンであるパターンＰｔ２を、図７（ｃ）は第３のパターンであるパターンＰｔ３をそれぞれ示す。破線で示す揺動部６３ａや揺動部６３ｃは連結が解除された状態にあることを示す。連結機構６３１、６３２それぞれは使用カムの使用パターンを３以上の複数（ここではパターンＰｔ１からＰｔ３の３つ）のパターンに切り替える。

パターンＰｔ１は使用カムをカムＣａとする場合である。パターンＰｔ２は使用カムをカムＣｂとする場合である。このパターンＰｔ１とパターンＰｔ２が第１モードに相当する。パターンＰｔ３は使用カムをカムＣｂ、Ｃｃとする場合である。このパターンＰｔ３が、排気弁二度開きカムを使用するパターンとなる。すなわち、パターンＰｔ３が第２モードとなる。パターンＰｔ３は、連結機構６３１は揺動部６３ａ、６３ｂ間の連結を解除し、連結機構６３２は揺動部６３ｂ、６３ｃ間の連結を行うことによって実現される。排気弁二度開きカムを使用するパターンＰｔ３では、内部ＥＧＲ量を増量することができる。このため、内燃機関５０は、始動時、特に冷間始動時において、パターンＰｔ３を選択し、内部ＥＧＲを増量することによって筒内温度を上昇させ、始動性を向上させる。

ここで、第１モードと第２モードにおける排気弁５５の開弁の様子につき、図８〜図１０を参照しつつ例示的に説明する。ここで、リフト曲線Ｃ１は、吸気弁５４の開弁の様子を示し、リフト曲線Ｃ２は、排気弁５５の開弁の様子を示す。

図８に示すように第１モードでは、排気弁５５は排気行程の期間内では開いており、膨張行程の前半期間、吸気行程の期間、及び圧縮行程の期間で閉じた状態に維持される。また、吸気弁５４は、吸気行程の期間内では開いており、膨張行程の期間、排気行程の期間、圧縮行程の後半期間で閉じた状態に維持される。図８に示したリフト曲線Ｃ２はパターンＰｔ１のときに駆動されるカムＣａによって実現される。

図９は、第２モードでの吸気弁５４、排気弁５５のリフト状態を示したグラフである。図９に示すように第２モードでは、排気弁５５は排気行程の期間内で開いており、かつ、吸気行程の後半期間と圧縮行程の前半期間とで開いた状態に維持されている。図９に示したリフト曲線Ｃ２及びリフト曲線Ｃ２´はパターンＰｔ３のときに駆動されるカムＣｂ及びカムＣｃによって実現される。

尚、第１モードでは、吸気弁５４、排気弁５５の作用角、最大リフト量は図８に示したリフト曲線Ｃ１、Ｃ２に示したものに限られない。排気弁５５は、排気行程の少なくとも一部の期間で開いてればよく、排気行程中に開き始めてもよいし、排気行程中に閉じてもよい。吸気弁５４は、吸気行程中に開き始めてもよいし、吸気行程中に閉じてもよい。また、クランク角度３６０度付近で吸気弁５４、排気弁５５の双方が開いたオーバーラップ期間は、あってもよいしなくてもよい。また、第２モードでは、リフト曲線Ｃ２´は、図９に示すものに限られない。排気弁５５は、吸気行程内でリフト量が増大して吸気行程内で閉じてもよい。吸気行程内での排気弁５５の最大リフト量も限定されない。

第２モードにおける吸気弁５４及び排気弁５５は、例えば、図１０に示すようなリフト状態としてもよい。図１０は、第２モードの変形例での吸気弁５４、排気弁５５のリフト状態を示したグラフである。図１０に示すように、排気行程後半で排気弁５５のリフト量が低下して、所定のリフト量で排気ポート５２ｂが開いた状態に維持されたまま吸気行程で排気弁５５のリフト量が再び増大してもよい。例えば、リフト曲線Ｃ２´´を担うカムの形状によっては、このように所定の期間で低リフト量で排気弁５５を開いた状態に維持することができる。換言すれば、排気弁５５は、１サイクルで複数回開閉することに限定されず、図１０に示したように１サイクルで１回のみ開閉し吸気行程でリフト量が増大するようにしてもよい。

可変動弁機構６０により第２モードへの切り替え、すなわち、排気弁二度開きカムへの切り替えが行えたか否かの判断は、制御部として機能するＥＣＵ７０が、筒内圧変化率ｄＰｃ／ｄθの軌跡Ｍに基づいて行う。具体的に、ＥＣＵ７０は、クランク角度θに応じた筒内圧Ｐｃの変化率であるｄＰｃ／ｄθの変化を示す軌跡Ｍに基づいて排気弁二度開きカムへの切り替えが行えたか否かの判断を行う。複数の気筒５１ａを有する内燃機関５０では、筒内圧変化率ｄＰｃ／ｄθとして複数の気筒５１ａのうち少なくともいずれかの筒内圧変化率ｄＰｃ／ｄθが適用される。

ＥＣＵ７０は、カム切替モードと軌跡Ｍとに基づき、可変動弁機構６０のカム切替状態についてさらに判断する。ＥＣＵ７０が把握している使用カムのパターンと実際に得られた軌跡Ｍとを比較して、指令通りの使用カムのパターンに切り替わっているか否かの判断を行う。

内燃機関５０は、可変動弁機構６０による排気弁二度開きカム（カムＣｂとカムＣｃの選択）への切り替え措置を採ることができる。また、内燃機関５０は、排気経路の圧力調整機構に相当する電動過給機３０の制御により排気経路の圧力上昇措置を実現することができる。ＥＣＵ７０は、これらの措置のうち少なくとも一方の措置を選択することにより内部ＥＧＲ量を調整する。そして、特に内燃機関の始動時において、適切な措置を選択し、内部ＥＧＲ量を調整することにより、内燃機関５０の始動性を向上させる。以下、図１１に示すフロー図を参照して、内燃機関５０の始動時の制御例について説明する。内燃機関５０の制御は、ＥＣＵ７０が主体的に行う。

まず、ステップＳ１では、内燃機関５０がＯＦＦであるか否か、すなわち、始動しているか否かの判定を行う。内燃機関５０がＯＦＦであるか否かはＮＥセンサ７１の出力値から判定する。ステップＳ１でＮｏと判断したときは、処理は終了となる（エンド）。内燃機関５０がすでに始動している状態であれば、始動性を向上させる措置は求められないからである。ステップＳ１でＹｅｓと判断したときは、ステップＳ２へ進む。ステップＳ２では、適用カムを排気弁二度開きカムを使用する第２モードを選択する条件となっているか、すなわち、内部ＥＧＲを増量するパターンＰｔ３を選択する条件となっているか否かの判断をする。具体的には、外気温センサ７２により取得された外気温が予め定めた閾値を下回っているか否かの判断をする。外気温が閾値を下回っておらず、ステップＳ２でＮｏと判断したときは、ステップＳ３へ進む。ステップＳ３では、通常始動を行う。具体的に、カムＣｂのみを用いるパターンＰｔ２を選択した状態で始動する。一方、ステップＳ２でＹｅｓと判断したときは、ステップＳ４へ進む。ステップＳ４では、パターンＰｔ３を選択し、第２モードに切り替える措置を実行する。そして、ステップＳ４に引き続いて行われるステップＳ５では、カムパターン検出を行う。具体的に、筒内圧変化率ｄＰｃ／ｄθの軌跡Ｍを参照し、どのパターンが選択されている状態であるのかを検出する。

ステップＳ５に引き続いて行われるステップＳ６では、ステップＳ５で行ったカムパターン検出の結果に基づいて、第２モードへの切り替えが完了しているのか否かを判断する。カムパターン検出においてパターンＰｔ３へ切り替わった際に観測される特徴が検出されたときは、ステップＳ６でＮｏと判断し、ステップＳ３へ進む。ステップＳ３では、通常始動を行う。ステップＳ６を経由してステップＳ３の措置を行うときは、排気弁二度開きカムを用い、内部ＥＧＲを増量した状態で始動することとなる。なお、始動性を向上させる措置として、排気弁二度開きカム（第２モード）の選択を優先させているのは、内部ＥＧＲ量の増量が容易であり、内燃機関５０を始動させ易いことを考慮したものである。

一方、カムパターン検出においてパターンＰｔ３へ切り替わった際に観測される特徴が検出されないときは、ステップＳ６でＹｅｓと判断し、ステップＳ７へ進む。ステップＳ７では、排気経路の圧力上昇措置を実行する。すなわち、ＥＣＵ７０は、可変動弁機構６０による第２モードへの切り替えができないと判断した場合に、圧力調整機構による排気経路の圧力上昇措置を行う。ＥＣＵ７０は、排気経路の圧力上昇措置とし、具体的に、電動過給機３０の回転方向を過給時の逆方向とする。このとき、第２圧力センサ１６の値が所定値となるように逆回転する電動過給機３０の回転数を決定する。電動過給機３０の回転数は、予め定めた回転数に制御してもよいし、第１圧力センサ１５の出力値と第２圧力センサ１６の出力値との差分が所定の値となるように制御してもよい。このように、電動過給機３０を過給時とは逆回転させることにより、排気弁５５からタービン３０ａまでの排気経路の圧力が上昇し、この結果、内部ＥＧＲ量が増量されて、始動性が向上する。

ステップＳ７に引き続いて行われるステップＳ８では、完爆したか否か、すなわち、内燃機関５０が始動したか否かを判断する。完爆の判定は、ＮＥセンサ７１の出力値によって判断することができる。ステップＳ８でＹｅｓと判断したときは、処理は終了となる（エンド）。一方、ステップＳ８でＮｏと判断したときは、再度、ステップＳ１からの処理を繰り返す。

以上説明したように、内燃機関５０の始動時に吸気行程中の排気弁開弁を実行できない場合に、電動過給機３０を過給時と逆回転させることにより内燃機関５０を始動させることができる。

なお、可変動弁機構は、他の形式であってもよい。すなわち、排気弁二度開きカムへの切り替えが可能で第２モードを実現することができるものであれば、従来公知の機構を採用することができる。また、可変動弁機構６０が第２モードへの切り替えができたか否かの判断も筒内圧力の変化による判定に代えて、バルブリフトセンサ等の測定値に基づく判定とする等、従来公知の判定方法を採用することができる。さらに、本実施形態の内燃機関５０は、ディーゼル内燃機関であるが、ガソリン内燃機関においても同様の制御を行うことにより、始動性を向上させることができる。

（第２実施形態）
つぎに、第２実施形態につき、図１２を参照しつつ説明する。図１２は第２実施形態の内燃機関１５０の概略構成を示す説明図である。第２実施形態の内燃機関１５０が第１実施形態の内燃機関５０と異なる点は、電動過給機３０のタービン３０ａをバイパスするタービンバイパス経路２１１に設置され、排気経路の圧力上昇要請時にタービンバイパス経路２１１を閉鎖するウェイストゲート弁（以下、「Ａ−ＷＧＶ」という）２１２を備える点である。なお、他の構成については異なるところがないので、共通する要素については、図面中、同一の参照番号を付してその詳細な説明は省略する。また、第２実施形態の内燃機関１５０における始動時の制御は、基本的に図１１に示すフロー図に従い、第１実施形態とは、ステップＳ７における具体的な措置が異なる。これらの点は、後に説明する他の実施形態においても同様である。

Ａ−ＷＧＶ２１２は、排気経路の圧力調整機構として機能する。Ａ−ＷＧＶ２１２は、ＥＣＵ７０に電気的に接続されたアクチュエータにより、任意のタイミングでタービンバイパス経路２１１を閉鎖することができる。Ａ−ＷＧＶ２１２によりタービンバイパス経路２１１を閉鎖し、排気経路の圧力上昇させ、内部ＥＧＲ量を増量することができる。従って、図１１に示すフロー図におけるステップＳ７の措置において、Ａ−ＷＧＶ２１２によるタービンバイパス経路２１１の閉鎖を行うことにより内燃機関１５０を始動することができる。なお、第２実施形態では、第１実施形態と同様に電動過給機を用いているが、第２実施系形態では、排気圧力によって駆動される一般的な過給機を採用することもできる。従って、第２実施形態によれば、電動過給機を装備していない内燃機関の始動性を向上させることができる。

（第３実施形態）
つぎに、第３実施形態につき、図１３を参照しつつ説明する。図１３は第３実施形態の内燃機関２５０の概略構成を示す説明図である。第３実施形態の内燃機関２５０が第１実施形態の内燃機関５０と異なる点は、電動過給機３０が備えるコンプレッサ３０ｂの上流側と下流側とを接続し、コンプレッサ３０ｂをバイパスするコンプレッサバイパス経路１１１を備える点である。コンプレッサバイパス経路１１１には、開閉バルブ１１２が設置されている。なお、他の構成については異なるところがないので、共通する要素については、図面中、同一の参照番号を付してその詳細な説明は省略する。

第３実施形態では、第１実施形態と同様に、排気経路の圧力上昇措置として、電動過給機３０を過給時と逆回転させる。このように、電動過給機３０を過給時と逆回転させると、排気経路の圧力を上昇させることができる反面、吸気を吸い出す作用が生じ、吸気量が不足する可能性がある。そこで、第３実施形態では、図１１に示すフロー図におけるステップＳ７の措置を行う際に、吸気量確保のためのスロットル開度調整措置と、電動過給機３０が備えるコンプレッサ３０ｂをバイパスするコンプレッサバイパス措置の少なくとも一方の措置を伴う。

スロットル開度調整措置は、電動過給機３０を過給時と逆回転させているときに、スロットルバルブ１４の開度を調整して必要な吸気量を確保する措置である。コンプレッサバイパス措置は、電動過給機３０を過給時と逆回転させているときに吸気の吸い出し作用を生じるコンプレッサ３０ｂをバイパスして、吸気を直接スロットルバルブ１４側へ送り込む措置である。具体的には、開閉バルブ１１２を開くことにより、コンプレッサ３０ｂをバイパスさせて吸気をスロットルバルブ１４側へ送り込む。開閉バルブ１１２を開くことにより、一部の空気は、開閉バルブとコンプレッサ３０ｂとの間で循環するが、残りの空気は、吸気としてスロットルバルブ１４側へ送り込まれ、吸気の不足が解消される。

なお、スロットル開度調整措置とコンプレッサバイパス措置とは、いずれかを選択して採用してもよいし、双方の措置を同時に採用してもよい。コンプレッサバイパス経路１１１を装備しない内燃機関の場合は、スロットル開度調整措置を採用することによって、吸気量を確保することができる。

（第４実施形態）
つぎに、第４実施形態につき、図１４を参照しつつ説明する。図１４は第４実施形態の内燃機関３５０の概略構成を示す説明図である。第４実施形態の内燃機関３５０は、第２実施形態の内燃機関１５０が備えるＡ−ＷＧＶ２１２と、第３実施形態の内燃機関２５０が備えるコンプレッサバイパス経路１１１及び開閉バルブ１１２を備える。内燃機関３５０が備える過給機は、第１実施形態の内燃機関５０、第３実施形態の内燃機関２５０と同様の電動過給機３０である。このように、Ａ−ＷＧＶ２１２を備える場合、より効果的に排気経路の圧力を上昇させるために、まず、Ａ−ＷＧＶ２１２を閉鎖する措置を行い、その後に、スロットル開度調整措置やコンプレッサバイパス措置を行うようにする。Ａ−ＷＧＶ２１２を閉鎖して、内部ＥＧＲ量の増量による内燃機関３５０の始動を優先させる。

（第５実施形態）
つぎに、第５実施形態につき、図１５を参照しつつ説明する。図１５は第５実施形態の内燃機関４５０の概略構成を示す説明図である。第５実施形態の内燃機関４５０が第１実施形態の内燃機関５０と異なる点は、内燃機関４５０が電動過給機３０に代えて、可変ノズル過給機１３０を備える点である。可変ノズル過給機１３０は、ＥＣＵ７０と電気的に接続されており、ＥＣＵ７０の指令に基づいて可変ノズルを開閉することができる。可変ノズル過給機１３０は、排気経路の圧力調整機構として機能する。

内燃機関４５０は、図１１に示すフロー図におけるステップＳ７の排気経路の圧力上昇措置において、可変ノズルを閉鎖方向に作動させる。これにより、排気経路の圧力を上昇させて内部ＥＧＲ量を増量し、始動性を向上させることができる。

上記実施形態は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、更に本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。

１０ 吸気系
１１０ 吸気系路
１４ スロットルバルブ
２０ 排気系
２１ エキゾーストマニホールド
２１０ 排気経路
３０ 電動過給機
３０ａ タービン
３０ｂ コンプレッサ
５０、１５０、２５０、３５０、４５０ 内燃機関
５４ 吸気弁
５５ 排気弁
６０ 可変動弁機構
７０ ＥＣＵ（制御部）
９１ 筒内圧センサ
１１１ コンプレッサバイパス経路
１１２ 開閉バルブ
１３０ 可変ノズル過給機
２１１ タービンバイパス経路
２１２ ウェイストゲート弁（Ａ−ＷＧＶ）

Claims (5)

1. 内燃機関の排気行程の少なくとも一部の期間で排気弁を開状態にする第１モードと、前記排気行程の少なくとも一部の期間で前記排気弁を開状態にすると共に吸気行程の少なくとも一部の期間で前記排気弁のリフト量を増大させてその後に閉じる第２モードとを切替可能な可変動弁機構と、
   前記内燃機関の排気経路の圧力調整機構と、
   前記可変動弁機構による前記第２モードへの切り替え措置と、前記圧力調整機構による排気経路の圧力上昇措置の少なくとも一方の措置を選択することにより内部ＥＧＲ量を調整する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記可変動弁機構による前記第２モードへの切り替えができないと判断した場合に、前記圧力調整機構による排気経路の圧力上昇措置を行う内燃機関。
2. 前記排気経路の圧力調整機構は、前記制御部の指令に基づいて前記排気経路の圧力上昇措置を行うときに、過給時と逆回転する電動過給機を含む請求項１に記載の内燃機関。
3. 前記排気経路の圧力調整機構による排気経路の圧力上昇措置は、吸気量確保のためのスロットル開度調整措置と、前記電動過給機が備えるコンプレッサをバイパスするコンプレッサバイパス措置の少なくとも一方の措置を伴う請求項２に記載の内燃機関。
4. 前記排気経路の圧力調整機構は、過給機のタービンをバイパスするタービンバイパス経路に設置され、前記排気経路の圧力上昇要請時に前記タービンバイパス経路を閉鎖するウェイストゲート弁を含む請求項１乃至３のいずれか一項に記載の内燃機関。
5. 前記排気経路の圧力調整機構は、前記制御部の指令に基づいて前記排気経路の圧力上昇措置を行うときに、可変ノズルを閉鎖方向に作動させる可変ノズル過給機を含む請求項１に記載の内燃機関。

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