JP2016094828A - ガソリンエンジンの始動制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ミラーサイクルで運転する過給エンジンにおいても、初爆に必要な吸入空気を燃焼室に取り込んでエンジンを始動し得る装置を提供する。【解決手段】ミラーサイクルを採用するガソリンエンジンの始動制御装置において、エンジン１をクランキングするスタータ１５と、排気エネルギーが小さい側でも電動機により駆動される電動アシストターボ過給機３１とを備え、電動アシストターボ過給機３１を作動させてエンジンに吸入空気を押し込んだ後に、スタータ１５を駆動することによってエンジン１を始動する。【選択図】図１

Description

この発明はガソリンエンジンの始動制御装置、特にミラーサイクルを採用するものに関する。

ディーゼルエンジンに電動アシストターボ過給機を備えるものがある（特許文献１参照）。

特開２００８−５０９８１号公報

ところで、燃費向上のため、ミラーサイクルで運転する過給エンジンが開発されている。ミラーサイクルを採用する過給エンジンでは、オットーサイクルを採用する過給エンジンよりも吸気弁を早閉じするか遅閉じする。これによって、吸気の充填効率を低くし実質的な圧縮比を低く抑えることで、ノッキングの発生を防止しつつ良好な熱効率が得られることとなる。

このように、ミラーサイクルはエンジン始動後の燃費向上には有用であるが、その一方で、過給エンジンを始動できないという問題がある。すなわち、ミラーサイクルを採用した過給エンジンを始動する場合、初爆に必要な吸入空気を取り込めないため、始動できない場合が生じている。

そこで本発明は、ミラーサイクルで運転する過給エンジンにおいても、初爆に必要な吸入空気を燃焼室に取り込んでエンジンを始動し得る装置を提供することを目的とする。

本発明のガソリンエンジンの始動制御装置ポイントは、ミラーサイクルを採用するガソリンエンジンの始動制御装置において、スタータと、電動過給機、電動真空ポンプ、電動アシストターボ過給機のいずれかとを備える。上記スタータはエンジンをクランキングする。上記電動過給機は電動機により駆動され吸入空気を過給する。上記電動真空ポンプは電動機により駆動され排気マニホールド内の空気を吸引する。上記電動アシストターボ過給機は排気エネルギーが小さい側でも電動機により駆動される。そして、前記電動過給機、前記電動真空ポンプ、前記電動アシストターボ過給機のいずれかを作動させてエンジンに吸入空気を押し込んだ後に、前記スタータを駆動することによってエンジンを始動する。

本発明では、電動過給機と電動アシストターボ過給機のいずれかを駆動して吸入空気を過給し、吸入空気を強制的にエンジンに押し込む。これによって、エンジンをスタータでクランキングしたとき、初爆に必要な吸入空気を取り込むことが可能となり、エンジンを始動できる。また、本発明では、電動真空ポンプと電動アシストターボ過給機のいずれかを駆動し、排気マニホールド内の空気を吸い出すことで、排気マニホールド内を大気圧より低い圧力状態とする。これによって、排気マニホールド内の空気を吸い出さない場合より吸入空気がエンジンに強制的に引き込まれる。このため、エンジンをクランキングしたとき、初爆に必要な吸入空気を取り込むことが可能となり、エンジンを始動できる。

本発明の第１実施形態のミラー化した過給エンジンの制御装置の概略構成図である。 過給エンジンの始動時のエンジン回転速度の変化を示すタイミングチャートである。 ミラー化した過給エンジンの始動時のエンジン回転速度の変化を示すタイミングチャートである。 初爆時のエンジン回転速度の特性図である。 ミラー化した過給エンジンの始動時のタイミングチャートである。 ミラー化した過給エンジンの始動時のタイミングチャートである。 本実施形態のミラー化した過給エンジンに対する始動制御を説明するためのフローチャートである。 本実施形態のミラー化した過給エンジンに対する始動制御を説明するためのフローチャートである。 制御開始から点火実行までのまでの期間中に目標スロットルバルブ開度の算出を説明するためのフローチャートである。 制御開始からの期間中に目標ウェイストゲートバルブ開度の算出を説明するためのフローチャートである。 点火の実行を説明するためのフローチャートである。 第２実施形態のミラー化した過給エンジンの制御装置の概略構成図である。 第３実施形態のミラー化したガソリンエンジンの制御装置の概略構成図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。

（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態の過給エンジン（以下、「エンジン」ともいう。）１の制御装置の概略構成図である。過給エンジンに用いられるエンジンはガソリンエンジンである。エンジン１は図示しない車両に搭載されている。

図１においてエンジン１の燃焼室２には吸気通路３と排気通路１１とが開口され、吸気通路３の燃焼室２への開口端に吸気弁７が、排気通路１１の燃焼室２への開口端に排気弁８が設けられている。

吸気通路３は、吸気管４、吸気コレクタ５、吸気マニホールド６から構成され、吸気コレクタ５の入口に電動機等のアクチュエータ２２により開度が制御されるスロットルバルブ２１を備える。また、実際のスロットルバルブ開度を検出するスロットルセンサ２３が設けられている。

吸気マニホールド６の一部である吸気ポートに燃料噴射弁２５を、燃焼室２の天井に点火プラグ２６を備える。エアフローメータ４４により検出される吸入空気量に基づいて目標空燃比の得られる燃料噴射量が算出され、この噴射量の燃料が所定の時期に燃料噴射弁２５から噴射供給される。燃焼室２内に形成される混合気に対して所定の時期に点火プラグ２６によって着火される。燃料噴射弁２５を燃焼室２に臨んで設けている場合であってよい。

エンジン１をクランキングするためスタータ１５を備える。スタータ１５は、スタータモータ１６、常開のスタータスイッチ１７から構成されている。エンジン１のクランクシャフト１ａと、スタータモータ１６の出力軸１６ａとがベルトまたはチェーン等の伝動装置１８によって連結されている。スタータモータ１６には、バッテリ１９からの電力が供給される。

スタータモータ１６は、エンジンコントローラ４１からの指令を受けて駆動される。すなわち、エンジンコントローラ４１からの指令でスタータスイッチ１７が閉成されると、バッテリ１９からの電力がスタータモータ１６に供給され、スタータモータ１６が駆動される。

エンジン１にはさらに、電動アシストターボ過給機（以下単に「ターボ過給機」ともいう。）を備える。電動アシストターボ過給機３１は、排気タービン３２、吸気コンプレッサ３３、これら３２，３３を同軸で連結するシャフト３４、電動機３５、昇圧器３６、常開のアシストスイッチ３７、バイパス通路３８、ウェイストゲートバルブ３９、電動機４０から構成される。排気通路１１は排気マニホールド１２、排気管１３から構成され、排気管１３に排気タービン３２が介装されている。一方、吸気コンプレッサ３３は吸気コレクタ５の上流の吸気管３３に介装されている。

電動機３５はエンジンコントローラ４１からの指令を受けて駆動される。すなわち、エンジンコントローラ４１からの指令でアシストスイッチ３７が閉成されると、バッテリ１９からの電力が電動機３５に供給され、電動機３５が駆動される。電動機３５が駆動されることで、ターボ過給機３１が強制的に駆動される。この場合、電動機３５を駆動するに際してはバッテリ電圧では不足するため、昇圧器３６でバッテリ電圧を昇圧している。

例えば、低速走行状態からの加速時に電動機３５を駆動し、吸気コンプレッサ３３を強制的に駆動する。これによって、加速初期のエンジンの排気エネルギーが少ない状態でも、電動機駆動により排気タービン回転速度を上昇させることで、吸気コンプレッサ３３により十分な過給を行わせることができる。これによって、ターボラグといわれる秒単位の過給遅れが解消し、アクセル開度（アクセルペダル操作量）に対するエンジン出力の応答性が向上する。

排気タービン３２をバイパスする通路３８に常閉のウェイストゲートバルブ３９が設けられている。このウェイストゲートバルブ３９は設定過給圧以上となったときに排気をバイパスして逃すことで、過度の過給圧とならないようにするものである。吸気コレクタ５に実際の過給圧を検出する過給圧センサ４５（過給圧検出手段）が設けられている。

また、上記昇圧器３６は、バッテリ１９のＳＯＣ（充電率）をモニターしており、モニターしているバッテリ１９のＳＯＣが規定値を切って低下すると、電動機３５への通電をシャットダウン（遮断）する。これは次の理由による。すなわち、１つだけのバッテリ１９が図示しない各種の機器の電源として機能している。このため、バッテリ１９のＳＯＣが規定値を切って低下してまで吸気コンプレッサの駆動にバッテリ１９を使用したのでは、バッテリ１９を電源としている各種の機器の作動に支障が生じてしまうためである。

エンジンコントローラ４１には、アクセル開度センサ４２からのアクセル開度ＡＰＯ、エンジン回転速度センサ４３からの回転速度Ｎｅ、エアフローメータ４４からの吸入空気量Ｑａの信号が入力される。エンジンコントローラ４１では、これらの信号に基づいて、目標スロットルバルブ開度、燃料噴射量、点火時期指令値をそれぞれ算出する。そして、算出した目標スロットルバルブ開度が得られるようにスロットルバルブ２１のアクチュエータ２２を駆動する。また、算出した燃料噴射量及び点火時期指令値が得られるように燃料噴射弁２５及び点火プラグ２６を制御する。

さて、ターボ過給機３１を備える過給エンジン１では、ノッキングの防止のために圧縮比を自然吸気エンジンよりも下げることが必要であるが、圧縮比を下げると熱効率の低下につながる。この解決策としてミラーサイクルがある。ミラーサイクルでは、吸気行程において吸気弁閉時期ＩＶＣを吸気下死点より遅らせ、吸気の充填効率を低くすることによって実質的な圧縮比を低く抑えることで、ノッキングを回避しつつ高い熱効率と安定した燃焼を得ている。

このように、ミラーサイクルはエンジン始動後の燃費向上には有用であるが、その一方で、過給エンジン１を始動できないという問題がある。すなわち、ミラーサイクルを採用する過給エンジンを始動する場合、初爆に必要な吸入空気を取り込めないため、始動できない場合が生じている。これは、後述するように、吸気弁閉時期ＩＶＣを吸気下死点より遅角側にずらすほど、燃焼室２に入った空気のうちから吸気ポートに吹き返す吸入空気が多くなり、燃焼室２に実質的に吸入空気が入らなくなるためである。吸入空気が燃焼室２に入らないと、有効圧縮比が低下した状態となるので、過給エンジンをクランキングしても、圧縮端の温度が足りず、点火しても着火できない事態が生じるのである。

そこで本発明の第１実施形態では、過給エンジン１を始動するに際しては、スタータ１５を駆動する前に、まず電動機３５を駆動して吸気コンプレッサ３３を強制的に働かせ、過給を行うことによって、初爆に必要な吸入空気を吸気コレクタ５に押し込ませる。その後にスタータ１５を駆動し点火を実行することによって過給エンジン１を始動させる。スタータ１５を駆動する前に吸入空気を強制的に吸気コレクタ５に押し込むことで、エンジン１をクランキングしたとき、初爆に必要な吸入空気を燃焼室２に取り込むことが可能となり、エンジン１を始動できるのである。

これについて、図２，図３を参照して具体的に説明する。図２から説明する。図２は過給エンジンの始動時にエンジン回転速度Ｎｅがどのように変化しながら上昇するのかをモデルで示している。まず、図２において実線は、ミラーサイクルを採用する前の過給エンジン（この過給エンジンを、以下「基本過給エンジン」という。）の場合である。基本過給エンジンでは、吸気弁閉時期ＩＶＣが所定値ａ［ｄｅｇＣＡ（ＡＢＤＣ）］（ａ＞０）、スタータ１５の駆動前に吸気圧が１ｂａｒ（ほぼ大気圧に等しい）であったとする。

次に、図２において一点鎖線は、基本過給エンジンに対して、吸気弁閉時期ＩＶＣを所定値ａから所定値ｂ［ｄｅｇＣＡ（ＡＢＤＣ）］へと遅らせることによって、ミラーサイクルを採用する過給エンジン（この過給エンジンを、以下「ミラー化した過給エンジン」という。）とした場合である。基本過給エンジンに対して吸気弁閉時期ＩＶＣを所定値ａから所定値ｂへと遅らせることによって、ミラー化した過給エンジンの場合には、一点鎖線で示したようにエンジン回転速度Ｎｅの立ち上がりがｔ１からｔ２へと遅れている。

次に、図２において破線は、基本過給エンジンに対して、さらに吸気弁閉時期ＩＶＣを所定値ｂから所定値ｃ［ｄｅｇＣＡ（ＡＢＤＣ）］へと遅らせることによって、ミラー化した過給エンジンとした場合である。基本過給エンジンに対してさらに吸気弁閉時期ＩＶＣを所定値ｂから所定値ｃへと遅らせることによって、ミラー化した過給エンジンの場合には、破線で示したように、もはや過給エンジンを始動できない事態に陥っている。

これは、次の理由による。すなわち、吸気弁閉時期ＩＶＣを吸気下死点より遅角側にずらすほど、燃焼室２に入った空気のうちから吸気ポートに吹き返す吸入空気が多くなり、燃焼室２に実質的に吸入空気が入らない。吸入空気が燃焼室２に入らないと、有効圧縮比が低下した状態となるので、エンジンをクランキングしても、圧縮端の温度（圧縮上死点での燃焼室温度）が着火可能温度に足りず、点火しても着火できない事態が生じるためである。

なお、基本過給エンジンにはターボ過給機３１を備えていても、過給エンジンの始動時に電動アシストターボ過給機３１を働かせることはしていないので、図２に示した実線、一点鎖線、破線ともスタータ１５を駆動する前の吸気圧は１［ｂａｒ］である。

次に、図３を説明する。図３はミラー化した過給エンジンの始動時にエンジン回転速度がどのように変化しながら上昇するのかをモデルで示している。ここで、図３の破線は、図２の破線と同じ過給エンジン、つまりスタータ１５を駆動する前の吸気圧が１ｂａｒ、吸気弁閉時期ＩＶＣが所定値ｃであるミラー化した過給エンジンの場合である。

次に、図３において一点鎖線は、破線で示したミラー化した過給エンジンに対して、スタータ１５を駆動する前の吸気圧を所定値ｄ［ｂａｒ］（ｄ＞０）へと高くした、つまりスタータ駆動前の過給圧を所定値ｄとしたミラー化した過給エンジンの場合である。スタータ駆動前の過給圧を所定値ｄとしたミラー化した過給エンジンの場合には、一点鎖線で示したように、エンジン回転速度Ｎｅの立ち上がりがｔ２まで遅れるものの、過給エンジン１を始動できることとなった。

次に、図３において実線は、スタータ駆動前の過給圧を所定値ｄからさらに所定値ｅ［ｂａｒ］へと高くしたミラー化した過給エンジンの場合である。スタータ駆動前の過給圧を所定値ｄからさらに所定値ｅ［ｂａｒ］へと高くしたミラー化した過給エンジンの場合には、実線で示したようにエンジン回転速度Ｎｅの立ち上がりをｔ２からｔ１まで進めることができた。つまり、ミラー化した過給エンジンであっても、スタータ１５を駆動する前に電動アシストターボ過給機３１を駆動し過給を予め行わせておくことで、図２実線で示す基本過給エンジンと同等の始動性能にできることが、本発明者によって新たに判明したのである。

次に、図４はミラー化した過給エンジンの吸気弁閉時期ＩＶＣとタータ駆動前の過給圧とを相違させたときに、初爆時のエンジン回転速度Ｎｋｂがどのように変化するのかをシミュレーションしてまとめた特性図である。図４では、横軸にスタータ駆動前の過給圧を、縦軸にミラー化した過給エンジンの吸気弁閉時期ＩＶＣを採っている。以下、ミラー化した過給エンジンの吸気弁閉時期を、単に「吸気弁閉時期」ともいう。また、初爆時のエンジン回転速度［ｒｐｍ］を「初爆回転速度」という。図４において縦軸の吸気弁閉時期ＩＶＣ［ｄｅｇＣＡ（ＡＴＤＣ）］は上に行くほど遅角側である。図４において横軸の左端が１［ｂａｒ］（大気圧相当）で、右に向かうほどスタータ駆動前の過給圧［ｂａｒ］が大気圧より高くなる。

図４において、同じ値の初爆回転速度Ｎｋｂであることを表す５つの各線が所定値α、β、γ、δ、εの初爆回転速度であるとすると、５つの所定値α、β、γ、δ、εの間の関係は０＜α＜β＜γ＜δ＜εとなっている。つまり、ミラー化した過給エンジンの吸気弁閉時期ＩＶＣが一定の条件であれば、スタータ駆動前の過給圧を高くしていくほど初爆回転速度Ｎｋｂが高くなることを示している。

なお、初爆回転速度そのものについて説明すると、複数気筒を有するエンジンでは、例えば図２の実線で示したように、最初に燃焼する気筒によってエンジン回転速度Ｎｅが所定値Ｎ１まで上昇して下降する。次に燃焼する気筒によってエンジン回転速度Ｎｅが下降途中から所定値Ｎ２まで上昇して下降する。次に燃焼する気筒によってエンジン回転速度Ｎｅが下降途中から所定値Ｎ３まで上昇して下降する、・・・というふうにして、段階的に回転速度Ｎｅが上昇していく。上記「初爆回転速度」とは、最初に燃焼する気筒によって上昇するエンジン回転速度Ｎｅのピーク、図２であれば所定値Ｎ１のことである。

さて、図４に示したように、左上にハッチングで示した始動不能領域が生じている。このことは、前述したように、スタータ１５を駆動する前の過給圧が大気圧の場合には、吸気弁閉時期ＩＶＣを吸気下死点後の所定値Ａまで遅角することで初爆回転速度Ｎｋｂがゼロに近い値となる、つまり過給エンジンの始動が困難であることを意味している。また、このようにミラー化した過給エンジンの吸気弁閉時期が吸気下死点後の所定値Ａであっても、スタータ駆動前の過給圧を大気圧よりも高くしていくと初爆回転速度がゼロを離れて高くなる、つまり過給エンジンを始動できるようになることを示している。

逆にいうと、ミラー化した過給エンジンの吸気弁閉時期が予め決まっていて、初爆回転速度を所定値にしたいという要求があれば、この図４に示したマップ特性から、スタータを駆動する前に維持（設定）すべき過給圧が目標過給圧として決まるということである。例えば、ミラー化した過給エンジンの吸気弁閉時期が吸気下死点後の所定値Ａと決まっていて、初爆回転速度を仮に所定値γ［ｒｐｍ］にしたいという要求があるとする。このときには、図４に示したマップ特性をみて、所定値Ａから水平方向に延ばした直線と、Ｎｋｂ＝γの線とが交わる点の過給圧を読み取れば、その過給圧（この場合には所定値Ｂ１）が目標過給圧として決まる。

そして、スタータ１５を駆動する前に電動機３５を駆動して吸気コンプレッサ３３を強制的に回転し、実際の過給圧を目標過給圧（Ｂ１）に維持した状態でスタータ１５を駆動してやれば、所定値γの初爆回転速度で過給エンジンが始動されることとなる。

次に、図５，図６は本実施形態のミラー化した過給エンジンの始動時のタイミングチャートである。ここで、本実施形態のミラー化した過給エンジンと比較するためのエンジンは、図２，図３に破線で示したミラー化した過給エンジンである。この図２，図３に破線で示したミラー化した過給エンジンを、以下「比較例のミラー化した過給エンジン」とする。この比較例のミラー化した過給エンジンの場合を一点鎖線で、本実施形態のミラー化した過給エンジンの場合を実線で重ねて示している。

先に図５を説明する。図５の上から、スタータスイッチ１７、アシストスイッチ３７、ターボ過給機３１の回転速度、スロットルバルブ開度、過給圧、エンジン回転速度Ｎｅの各変化を示している。

まず、比較例のミラー化した過給エンジンの場合から説明すると、ｔ３のタイミングがスタータスイッチ１７をＯＦＦからＯＮに切換えてスタータモータ１６を回すタイミングであるとする。ｔ５のタイミングが点火の実行（図では「Ｆiring」で略記。）を開始するタイミングであるとする。この場合には、ｔ３でスタータ１５を駆動しｔ５で点火を実行しても、比較例のミラー化した過給エンジンを始動できていない（図５最下段の一点鎖線参照）。

一方、本実施形態のミラー化した過給エンジンでは、スタータ１５を駆動する前に予め過給を行って目標過給圧へと制御しておく必要がある。ミラー化した過給エンジン１の運転を希望したときに、ドライバーがエンジン始動ボタン４４をＯＦＦからＯＮにする。このエンジン始動ボタン４４をＯＦＦからＯＮにするタイミングが図５ではｔ０のタイミングであったとする。エンジンコントローラ４１では、エンジン始動ボタン４４からの信号によって、ドライバーがミラー化した過給エンジンを運転したいという要求を知ることができる。本実施形態では、スタータスイッチ１７はエンジンコントローラ４１が制御する。エンジン始動ボタン４４をＯＦＦからＯＮに切換えるｔ０のタイミングから、エンジンコントローラ４１がスタータスイッチ１７をＯＦＦからＯＮに切換えるｔ３のタイミングまでは、相当な時間があるはずなので、過給を予め行う時間的余裕はあると思われる。

本実施形態のミラー化した過給エンジンでも、スタータスイッチ１７のＯＦＦからＯＮへの切換タイミング（ｔ３）、点火実行開始タイミング（ｔ５）は、比較例のミラー化した過給エンジンの場合と基本的に変えないものとする。

本実施形態のミラー化した過給エンジンでは、スタータスイッチ１７をＯＦＦからＯＮに切換えるｔ３のタイミングで既に目標過給圧が得られているように、スロットルバルブ開度とターボ過給機３１の回転速度を協調制御する。つまり、スタータ１５を駆動する前に予め定めた目標過給圧が得られているように、スロットルバルブ２１を所定の開度（ＴＶＯ１）まで開くと共に、ターボ過給機３１を所定の回転速度（ＴＣ１）とする。

具体的には、図５第４段目に実線で示したように、ｔ０より少し遅れたｔ１のタイミングを例えば制御開始タイミングとする。この制御開始タイミング（ｔ１）の後かつ点火実行開始タイミング（ｔ５）の前に燃料噴射を開始する。ｔ１の制御開始タイミングで、スロットルバルブ開度をゼロから所定値ＴＶＯ１へと大きくし、ｔ２のタイミングより所定値ＴＶＯ１に維持する。この場合、ｔ１からｔ２までのスロットルバルブ開度の上昇の傾きは、スロットルアクチュエータ２２の仕様に依存して定まっている。これは、スロットルバルブ２１を閉じたままだと吸入空気を吸気コレクタ５に押し込めにくいので、スロットルバルブ２１を開くことによって、吸入空気を吸気コレクタ５に押し込め易くするためである。

また、ｔ１の制御開始タイミングでウェイストゲートバルブ開度をゼロに維持する（図６第２段目の実線参照）。これは、ウェイストゲートバルブ３９を全閉に保持することによって、排気タービン３２を真空ポンプとして機能させ、排気マニホールド１２内の空気を吸引して、排気タービン３２下流の排気管１３へと掃き出するためである。

スロットルバルブ開度が所定値ＴＶＯ１に到達するｔ２のタイミングで吸気コンプレッサ３３を強制的に駆動するため、図５第２段目に示したように、アシストスイッチ３７をＯＦＦからＯＮに切換える。この場合、クランキングの開始からしばらくの期間は吸気コンプレッサによる過給が行われて目標過給圧が継続して得られるように、アシストスイッチ３７のＯＮ状態をｔ３より遅れたｔ４まで維持する。つまり、アシストスイッチ３７のＯＮ期間とスタータスイッチ１７のＯＮ期間が重なるように、ｔ４のタイミングまで、アシストスイッチ３７のＯＮ状態を維持する。アシストスイッチ３７のＯＮによって、図５第３段目に示したように、ターボ過給機３１の回転速度がｔ２でゼロから上昇し、ｔ３のタイミングで所定値ＴＣ１に到達する。これによって、吸気コンプレッサ３３が強制的に駆動され過給を行うので、実際の過給圧がｔ２から上昇しｔ３で目標過給圧に到達する。目標過給圧は、図４で説明したように、ミラー化した過給エンジンの吸気弁閉時期と要求される初爆回転速度とからのマップを参照して定まるものである。この場合、ｔ２からｔ３までのターボ過給機３１の回転速度の上昇の傾きは、電動機３５の仕様と電動機３５に供給する電力とに依存して定まっている。

この場合に、ターボ過給機３１の回転速度に基づく過給圧の制御性はそれほどよいものでなく、実際の過給圧が目標過給圧を外れて上下にふらつく。

そこで、制御性の良いスロットルバルブ開度を用いて、実際の過給圧が目標過給圧と一致するようにフィードバック制御を行わせる。フィードバック制御を行わせる期間はターボ過給機の３１回転速度が所定値ＴＣ１に到達するｔ３のタイミングからｔ４のタイミングまでである。すなわち、ｔ３より、過給圧センサ４５により検出される実際の過給圧と目標過給圧との比較を開始し、実際の過給圧が目標過給圧の許容範囲を超えて低いときにはスロットルバルブ開度が大きくなる側に補正する。これによって吸気コレクタ５に蓄えられる吸入空気を増やし、実際の過給圧が目標過給圧へと上昇するようにする。この逆に、実際の過給圧が目標過給圧の許容範囲を超えて高いときにはスロットルバルブ開度が小さくなる側に補正する。これによって吸気コレクタ５に蓄えられる吸入空気を減らし、実際の過給圧が目標過給圧へと下降するようにする。なお、図５第４段目ではｔ３よりｔ４までの期間でスロットルバルブ開度が一定であるように記載しているが、上記のフィードバック制御の影響を受けて実際には変化している。

そして、図５第２段目に示したように、ｔ４のタイミングでアシストスイッチ３７をＯＮからＯＦＦに切換えることでターボ過給機３１の駆動を停止すると共に、スロットルバルブ開度をゼロに向けて低減する。この場合、点火の実行を開始するｔ５のタイミングで、ターボ過給機３１の回転速度がゼロになり、かつスロットルバルブ開度がゼロになるように、ターボ過給機３１の回転速度及びスロットルバルブ開度を低下させる。このように、ｔ５より前のｔ４からターボ過給機３１の回転速度を低下させスロットルバルブ２１を閉じても、図５第５段目に実線で示したように、吸気コレクタ５の内部に蓄積される吸入空気の圧力（実過給圧）はｔ５までの期間も目標過給圧に維持される。

ｔ３でスタータモータ１６によりミラー化した過給エンジンのクランキングが開始されると、図５最下段に実線で示したように、エンジン回転速度Ｎｅが上昇しｔ４のタイミングで所定値Ｎｅ１に到達し、ｔ４からは所定値Ｎｅ１に維持される。上記のようにスタータスイッチ１７をＯＮに切換えるｔ３のタイミングから一定期間の間は目標過給圧が得られている。そして、このクランキングによってｔ３から、吸気コレクタ５内に蓄積されている目標過給圧の吸入空気が燃焼室２に流入すると、圧縮端の温度が着火可能温度に足りている。

このため、ｔ５のタイミングで点火が実行されると、図５最下段に実線で示したように、エンジン回転速度Ｎｅが初爆回転速度の要求値まで急上昇してミラー化した過給エンジンが始動される。このエンジンの始動に伴い、実際の過給圧はｔ５のタイミングより急激に減少し、大気圧より低い所定値Ｂ２に落ち着く。

エンジン回転速度Ｎｅは、図５最下段に実線で示したように、ｔ５より初爆回転速度の要求値まで上昇した後さらに上昇する。そして、ｔ６で目標アイドル回転速度を超えてオーバーシュートした後、所定値Ｎｅ２へと落ち着く。この場合、実際のアイドル回転速度を安定させるため、ｔ７のタイミングからアイドル回転速度のフィードバック制御（ＩＳＣ）が行われる。図５第４段目に実線で示したように、スロットルバルブ開度がｔ７でゼロから所定値ＴＶＯ２へと増えているのは、アイドル回転速度のフィードバック制御が行われるためである。すなわち、検出されるエンジン回転速度Ｎｅ（実際のアイドル回転速度）が目標アイドル回転速度より低かったので、エンジン回転速度Ｎｅを高くして目標アイドル回転速度に戻すため、スロットルバルブ２１を開いてエンジン回転速度Ｎｅを高めている。

一方、点火の実行を開始するｔ５でウェイストゲートバルブ開度をゼロから大きくし、ｔ６で所定値ＷＧ１（例えば全開位置）に到達した後は、全開位置に維持する（図６第２段目の実線参照）。点火の実行を開始するタイミングでウェイストゲートバルブ３９を開くのは、ミラー化した過給エンジンの始動直後に背圧が上昇しないようにするためである。ここで、「背圧」とは、排気圧のことである。排気圧が高いと、ミラー化した過給エンジンの効率が悪くなるので、これを避けるためである。

次に、図６を説明する。図６も本実施形態のミラー化した過給エンジンの始動時のタイミングチャートである。図６の上から、過給圧、ウェイストゲートバルブ開度、排気圧、充填効率、エンジン回転速度Ｎｅの各変化を示している。この場合、図６第１段目の過給圧、図６最下段のエンジン回転速度Ｎｅの各変化は図５第５段目の過給圧、図５最下段のエンジン回転速度Ｎｅの各変化と全く同じである。

まず、比較例のミラー化した過給エンジンの場合から説明すると、比較例のミラー化した過給エンジンでは、図６第１段目、第３段目に一点鎖線で示したように、クランキングを開始するｔ３のタイミングの前に実過給圧、排気圧とも大気圧にある。

これに対して、本実施形態のミラー化した過給エンジンでは、ターボ過給機３１の回転速度をｔ２から上昇させ、ｔ３で所定値ＴＣ１に維持している（図５の第３段目の実線参照）。このターボ過給機３１の回転速度の所定値ＴＣ１への維持とスロットルバルブ開度のフィードバック制御によって、実過給圧が、図６第１段目に実線で示したようにｔ２から上昇し、ｔ３からｔ５までの期間で目標過給圧に維持されている。

一方、図６第２段目に実線で示したように、ｔ１の制御開始タイミングからウェイストゲートバルブ開度をゼロに保持し、ｔ２のタイミングでアシストスイッチ３７をＯＮにすることで、排気タービン３２がｔ２から真空ポンプとして機能する。ｔ２より排気タービン３２によって排気マニホールド１２内の空気が吸引され、排気タービン３２下流の排気管１３に掃き出されるわけである。このため、図６第３段目に実線で示したように、排気圧がｔ２から大気圧より低下してゆき、ｔ３のタイミングで所定値ＰＥＸＨ１に落ち着き、ｔ５のタイミングまでこの値に保持される。

すると、本実施形態のミラー化した過給エンジンでは、クランキングの開始タイミング（ｔ３）より実過給圧（＝目標過給圧）と排気圧（＝所定値ＰＥＸＨ１）の差圧に比例する吸入空気量が燃焼室２に流入する。

詳細には、ｔ２のタイミングより吸気コンプレッサ３３を強制的に働かせることで、実過給圧が図６最上段に実線で示したように、ｔ２からｔ５までの期間で比較例のミラー化した過給エンジンの場合より上昇する。つまり、図６最上段にハッチングで示した面積の分だけ、燃焼室２に流入する吸入空気量が比較例のミラー化した過給エンジンの場合より増加する。一方、ウェイストゲートバルブ３９を全閉にして排気タービン３２を真空ポンプとして働かせることで、排気圧が図６第３段目に実線で示したように、ｔ２からｔ５までの期間で比較例のミラー化した過給エンジンの場合より低下する。つまり、図６第３段目にハッチングで示した面積の分だけ、燃焼室２に流入する吸入空気量が比較例のミラー化した過給エンジンの場合より増加する。

このように燃焼室２に流入する吸入空気量が２つの面より増加することによって、図６第４段目に実線で示したように、クランキング時の充填効率がｔ３のタイミングで所定値η１から上昇してｔ４のタイミングで所定値η２に落ち着く。図６第４段目に一点鎖線で示す比較例のミラー化した過給エンジンの場合よりクランキング時の充填効率が大きくなるのである。

クランキング時の充填効率が大きくなると、クランキング時の有効圧縮比が上昇する。つまり、本実施形態のミラー化した過給エンジンをクランキングしたとき、圧縮端の温度が着火可能温度を超えることなり、点火によって混合気が着火し得る。このため、ｔ５のタイミングで点火の実行が開始されると、図６最下段に実線で示したように、エンジン回転速度Ｎｅが初爆回転速度の要求値を超えて上昇し、ｔ６でオーバーシュートした後、ｔ７で所定値Ｎｅ２へと落ち着く。これによって、図６第４段目に実線で示したように、点火実行後の充填効率はｔ６のタイミングより低下しｔ７で所定値η３に落ち着く。排気圧は図６第３段目に実線で示したようにｔ５より上昇し、ｔ６のタイミングで大気圧より高い所定値ＰＥＸＨ２に落ち着く。

エンジンコントローラ４１で実行される本実施形態のミラー化した過給エンジンに対する始動制御について図７Ａ，図７Ｂのフローチャートを参照して説明する。

当該始動制御を行うため、図７Ａ，図７Ｂのフローでは次の４つの所定値Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４と、いくつかのフラグを新たに導入する。まず、図５に示したように、制御開始タイミングをｔ１とする。図５第１段目、第２段目に示したように、ｔ１からアシストスイッチ３７をＯＮに切換えるｔ２のタイミングまでの時間を所定値Ｔ１、ｔ１からアシストスイッチ３７をＯＦＦに切換えるｔ４のタイミングまでの時間を所定値Ｔ２とする。また、ｔ１からスタータスイッチ１７をＯＮに切換えるｔ３のタイミングまでの時間を所定値Ｔ３、ｔ１からスタータスイッチ１７をＯＦＦに切換えるｔ５のタイミングまでの時間を所定値Ｔ４とする。上記４つの所定値Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４の間には、Ｔ１＜Ｔ３＜Ｔ２＜Ｔ４の関係が成立する。

さらに、始動制御の開始と終了をコントロールするため、制御開始フラグ、制御終了フラグを導入する。アシストスイッチ３７、スタータスイッチ１７をＯＮ、ＯＦＦ制御するため、アシストスイッチＯＮフラグ、アシストスイッチＯＦＦフラグ、スタータスイッチＯＮフラグ、スタータスイッチＯＦＦフラグを導入する。スロットルバルブ開度、ウェイストゲートバルブ開度を制御するため、スロットルバルブ駆動フラグ、ウェイストゲート駆動バルブを導入する。点火の実行、不実行をコントロールするため、点火許可フラグを導入する。なお、図７Ａ，図７Ｂのフローでは、アシストスイッチ３７、スタータスイッチ１７の各スイッチを「ＳＷ」で、スロットルバルブを「ＴＨ／Ｖ」で、ウェイストゲートバルブを「ＷＧ／Ｖ」で略記する。

図７Ａ，図７Ｂのフローは、スロットルバルブ駆動フラグ、ウェイストゲートバルブ駆動フラグの設定と、アシストスイッチ３７、スタータスイッチ１７のＯＮ、ＯＦＦを制御するためのもので、一定時間毎（例えば１０ｍｓ毎）に実行する。

図７Ａのステップ１ではエンジン始動ボタン４４がＯＮ状態にあるか否かをみる。エンジン始動ボタン４４がＯＮ状態になっていなければ、そのまま今回の処理を終了する。

図７Ａのステップ１でエンジン始動ボタン４４がＯＮ状態になっていれば、図７Ａのステップ２に進む。図７Ａのステップ２，３では制御終了フラグ、制御開始フラグ（いずれのフラグもエンジン始動時にゼロに初期設定）をみる。ここでは、制御終了フラグ＝０、制御開始フラグ＝０であるとして図７Ａのステップ４，５に進む。

図７Ａのステップ４では制御を開始するため、制御開始フラグ＝１とする。なお、図７Ａ，図７Ｂではエンジン始動ボタンスイッチ４４がＯＮとなるタイミング（ｔ０）と制御開始タイミング（ｔ１）とがずれているが、図７Ａ，図７Ｂのフローでは、エンジン始動ボタン４４がＯＮになれば直ぐに制御を開始するものとしている。

図７Ａのステップ５ではタイマを起動する（タイマ値ｔ＝０）。このタイマは制御開始フラグがゼロから１に切換わったタイミング（制御開始タイミング）からの経過時間を計測するためのものである。

図７Ａのステップ６では、制御開始タイミングでスロットルバルブ２１を開くため、スロットルバルブ駆動フラグ（エンジン始動時にゼロに初期設定）をゼロから１に切換える。このスロットルバルブ駆動フラグは後述する図８のフローで用いられる。後述する図８のフローによれば、制御開始タイミングからスロットルバルブ開度がゼロから大きくなっていく。

図７Ａのステップ７では、制御開始タイミングでウェイストゲートバルブを全閉状態にするため、ウェイストゲートバルブ駆動フラグ（エンジン始動時にゼロに初期設定）をゼロとする。このウェイストゲートバルブ駆動フラグは後述する図９のフローで用いられる。後述する図９のフローによれば、制御開始タイミングからウェイストゲートバルブ開度がゼロになる。

図７Ａのステップ４で制御開始フラグ＝１としたことで、次回以降は図７Ａのステップ２，３より図７Ａのステップ８に進み、アシストスイッチＯＮフラグ（エンジン始動時にゼロに初期設定）をみる。ここでは、アシストスイッチＯＮフラグ＝０であるとして図７Ａのステップ９に進み、タイマ値ｔと所定値Ｔ１を比較する。所定値Ｔ１は制御開始フラグを１に切換えたタイミングからアシストスイッチ３７をＯＮにするタイミングまでの期間で、予め設定しておく。タイマ値が所定値Ｔ１未満であるときには、そのまま今回の処理を終了する。

図７Ａのステップ９でタイマ値ｔが所定値Ｔ１未満である限り今回の処理を終了する。やがて図７Ａのステップ９でタイマ値ｔが所定値Ｔ１以上となれば、スロットルバルブ開度が所定値ＴＶＯ１に到達したと判断する。このときには、続いてターボ過給機３１の回転速度を所定値ＴＣ１とするため図７Ａのステップ１０，１１に進み、アシストスイッチＯＮフラグ＝１とし、アシストスイッチ３７をＯＮにする。アシストスイッチ３７をＯＮとしたことで、ターボ過給機３１の回転速度がゼロから上昇する。また、アシストスイッチ３７をＯＮとしたことで、排気タービン３２が真空ポンプとして働くため、排気マニホールド１２内の空気の吸い出しが開始される。

図７Ａのステップ１０でアシストスイッチＯＮフラグ＝１としたことで、次回以降は図７Ａのステップ２，３，８より図７Ａのステップ１２に進み、スタータスイッチＯＮフラグ（エンジン始動時にゼロに初期設定）をみる。ここでは、スタータスイッチＯＮフラグ＝０であるとして図７Ａのステップ１３に進み、タイマ値ｔと所定値Ｔ３を比較する。所定値Ｔ３は制御開始フラグを１に切換えたタイミングからスタータスイッチ１７をＯＮにするタイミングまでの期間で、予め設定しておく。タイマ値が所定値Ｔ３未満であるときには、図７Ａのステップ１１に進み、図７Ａのステップ１１の操作を実行する。

図７Ａのステップ１３でタイマ値ｔが所定値Ｔ３未満である限り図７Ａのステップ１１の操作を繰り返す。図７Ａのステップ１１の操作を繰り返すことで、ターボ過給機３１の回転速度が所定値ＴＣ１へと上昇する。やがて図７Ａのステップ１３でタイマ値ｔが所定値Ｔ３以上となれば、ターボ過給機３１の回転速度が所定値ＴＣ１に到達したと判断する。このときには本実施形態のミラー化した過給エンジンのクランキングを開始するため図７Ａのステップ１４，１５に進み、スタータスイッチＯＮフラグ＝１とし、スタータスイッチ１７をＯＮにした後、図７Ａのステップ１１の操作を実行する。

図７Ａのステップ１４でスタータスイッチＯＮフラグ＝１としたことで、次回以降は図７Ａのステップ２，３，８，１２より図７Ａのステップ１６に進み、アシストスイッチＯＦＦフラグ（エンジン始動時にゼロに初期設定）をみる。ここでは、アシストスイッチＯＦＦフラグ＝０であるとして図７Ａのステップ１７に進み、タイマ値ｔと所定値Ｔ２を比較する。所定値Ｔ２は制御開始フラグを１に切換えたタイミングからアシストスイッチ３７をＯＦＦにするタイミングまでの期間で、予め設定しておく。タイマ値が所定値Ｔ２未満であるときには、図７Ａのステップ１５，１１に進み、図７Ａのステップ１５，１１の操作を実行する。これによってスタータモータ１６による本実施形態のミラー化した過給エンジンのクランキングと、吸気コンプレッサ３３による吸気コレクタ５への吸入空気の押し込みと、排気タービン３２による排気マニホールド内からの空気の吸い出しとが継続される。

図７Ａのステップ１７でタイマ値ｔが所定値Ｔ２未満である限り、図７Ａのステップ１５，１１の操作を繰り返す。やがて図７Ａのステップ１７でタイマ値ｔが所定値Ｔ２以上となれば、実過給圧が所定期間、目標過給圧に維持された、つまり吸気コレクタ５への吸入空気の押し込みと排気マニホールド内の空気の吸い込みとが完了したと判断する。このときには、ターボ過給機３１の作動を終了し、かつスロットルバルブ開度をゼロに戻すため、図７Ａのステップ１８，１９に進む。図７Ａのステップ１８，１９では、吸気コンプレッサ３３による過給を終了させるためアシストスイッチＯＦＦフラグ＝１とし、アシストスイッチ３７をＯＦＦにする。これによってターボ過給機３１の回転速度が所定値ＴＣ１より減少する。

図７Ａのステップ２０では、クランキングを継続するためスタータスイッチ１７をＯＮとする。図７Ａのステップ２１では、スロットルバルブ２１を閉じるためスロットルバルブ駆動フラグ＝０とする。これによってスロットルバルブ開度が所定値ＴＶＯ１より減少する。

図７Ａのステップ１８でアシストスイッチＯＦＦフラグ＝１としたことで、次回以降は図７Ａのステップ２，３，８，１２，１６より図７Ｂのステップ２２に進み、スタータスイッチＯＦＦフラグ（エンジン始動時にゼロに初期設定）をみる。ここでは、スタータスイッチＯＦＦフラグ＝０であるとして図７Ｂのステップ２３に進み、タイマ値ｔと所定値Ｔ４を比較する。所定値Ｔ４は制御開始フラグを１に切換えたタイミングからスタータスイッチ１７をＯＦＦにするタイミングまでの期間で、予め設定しておく。タイマ値が所定値Ｔ４未満であるときには、図７Ｂのステップ２４，２５に進み、スタータスイッチ１７をＯＮとし、アシストスイッチ３７をＯＦＦとする。これによってスタータモータ１６によるクランキングが継続されると共に、ターボ過給機３１の回転速度がゼロに向かって減少する。また、スロットルバルブ開度がゼロに向か減少する。

図７Ｂのステップ２３でタイマ値ｔが所定値Ｔ４未満である限り、図７Ｂのステップ２４，２５の操作を繰り返す。やがて図７Ｂのステップ２３でタイマ値ｔが所定値Ｔ４以上となれば、ターボ過給機３１の回転速度がゼロとなり、かつスロットルバルブ開度がゼロとなったと判断する。このときには、クランキングを終了して点火を実行するため、図７Ｂのステップ２６，２７，２８に進み、スタータスイッチＯＦＦフラグ＝１とし、スタータスイッチ１７をＯＦＦにし、点火許可フラグ（エンジン始動時にゼロに初期設定）をゼロから１に切換える。スタータスイッチ１７をＯＦＦにすることで、クランキングが終了する。点火許可フラグを１とすることで、図１０のフローで後述するように点火が実行される。

図７Ｂのステップ２９ではアシストスイッチ３７をＯＦＦとする。図７Ｂのステップ３０ではウェイストゲートバルブ３９を開くためウェイストゲートバルブ駆動フラグ＝１とする。

図７Ｂのステップ２６でスタータスイッチＯＦＦフラグ＝１としたことで、次回以降は図７Ａのステップ２，３，８，１２，１６，図７Ｂのステップ２２より図７Ｂのステップ３１に進む。図７Ｂのステップ３１では、アイドル回転速度制御（図では「ＩＳＣ」で略記。）条件が成立したか否かをみる。アイドル回転速度制御条件は、エンジン回転速度Ｎｅが予め定めた完爆回転速度を横切ったタイミングから所定時間が経過したタイミングで成立する。アイドル回転速度制御条件が成立してなれば、図７Ｂのステップ３２，３３に進み、スタータスイッチ１７をＯＦＦとし、アシストスイッチ３７をＯＦＦとする。

図７Ｂのステップ３１でアイドル回転速度制御条件が成立していない限り、図７Ｂのステップ３２，３３の操作を繰り返す。やがて図７Ｂのステップ３１でアイドル回転速度制御条件が成立すれば、制御を終了するため図７Ｂのステップ３４に進み、制御終了フラグ＝１とする。この制御終了フラグ＝１としたことで、次回以降は図７Ａのステップ２から図７Ａのステップ３に進むことができない。

図８のフローは、制御開始から点火実行開始までの期間中に目標スロットルバルブ開度を算出するためのもので、図７Ａ，図７Ｂのフローに続けて一定時間毎（例えば１０ｍｓ毎）に実行する。

ステップ４１，４２では制御開始フラグ、スロットルバルブ（図では「ＴＨ／Ｖ」で略記。）駆動フラグ（いずれのフラグも図７Ａ，図７Ｂのフローにより設定済み）をみる。制御開始フラグ＝１かつスロットルバルブ駆動フラグ＝１であるときには、スタータの駆動前に過給された吸入空気を速やかに吸気コレクタ５に押し込むためスロットルバルブ２１を開く必要があると判断する。このときには、ステップ４４〜５０に進んで、目標スロットルバルブ開度を算出すると共に、実際の過給圧が目標過給圧と一致するように過給圧のフィードバック制御を行う。

このうち、ステップ４６〜４８、５０は過給圧のフィードバック制御を行う部分である。まず、ステップ４４では、過給圧センサ４５により検出される実際の過給圧［ｋＰａ］と目標過給圧［ｋＰａ］の差圧ΔＰ［ｋＰａ］を、つまり次式により差圧ΔＰを算出する。

ΔＰ＝実過給圧−目標過給圧 …（１）
（１）式の目標過給圧は、吸気弁閉時期と要求される初爆回転速度から予め定められている。

ステップ４５ではこの差圧ΔＰと許容値ζ［ｋＰａ］を比較する。許容値ζは予め定めておく。差圧ΔＰが許容値ζ以上あれば実過給圧が目標過給圧を中心とする許容範囲に収まるようにフィードバック制御を行う。

ステップ４６では差圧ΔＰとゼロを比較する。差圧ΔＰがゼロより大きい、つまり実過給圧が目標過給圧＋ζを超えて高いときには、実過給圧を目標過給圧へと低下させる必要がある。このときには、スロットルバルブ開度のフィードバック量ＦＢを次式により算出する。

ＦＢ＝ＦＢｚ−Ｃ …（２）
ただし、ＦＢｚ：ＦＢの前回値、
Ｃ：所定値（正の一定値）、
ステップ４８では所定値ＴＶＯ１にこのフィードバック量ＦＢを加算した値を目標スロットルバルブ開度ｔＴＶＯとして、つまり次式により目標スロットルバルブ開度ｔＴＶＯを算出する。

ｔＴＶＯ＝ＴＶＯ１＋ＦＢ …（３）
（３）式の所定値ＴＶＯ１は、制御開始時にスロットルバルブ２１をどの程度開くかを定める値である。この値は適合により予め定めておく。

上記（２）式のフィードバック量の前回値である「ＦＢｚ」の初期値はゼロである。上記（２）式はフィードバック量の前回値である「ＦＢｚ」から所定値Ｃを差し引いた値を今回のフィードバック量ＦＢとするものである。言い換えると、上記（２）式はフィードバック量ＦＢを漸減するための漸化式である。

上記の（２）式、（３）式によって、目標スロットルバルブ開度ｔＴＶＯが小さくなるので、吸入空気量が小さくなり実過給圧が目標過給圧へと低下してゆく。ステップ４５，４６で差圧ΔＰが目標過給圧＋ζを超えて高くなっている限り、上記（２）式によってフィードバック量ＦＢが小さくなり、目標スロットルバルブ開度が小さくなっていくので、実過給圧が目標過給圧へと低下する。

やがて、ステップ４５で差圧ΔＰが許容値ζ以内に収まると、ステップ４９に進み、フィードバック量の前回値である「ＦＢｚ」の値をそのまま今回のフィードバック量ＦＢとした後、ステップ４８の操作を実行する。つまり、差圧ΔＰが許容値ζ以内に収まった後にはフィードバック量ＦＢを同じ値で維持する。

一方、ステップ４６で差圧ΔＰがゼロより小さい、つまり実過給圧が目標過給圧−ζを超えて低いときには、実過給圧を目標過給圧へと上昇させる必要がある。このときには、スロットルバルブ開度のフィードバック量ＦＢを次式により算出する。

ＦＢ＝ＦＢｚ＋Ｃ …（４）
ただし、ＦＢｚ：ＦＢの前回値、
Ｃ：所定値（正の一定値）、
ステップ４８では所定値ＴＶＯ１にこのフィードバック量ＦＢを加算した値を目標スロットルバルブ開度ｔＴＶＯとして、つまり次式により目標スロットルバルブ開度ｔＴＶＯを算出する。

ｔＴＶＯ＝ＴＶＯ１＋ＦＢ …（５）
上記（４）式のフィードバック量の前回値である「ＦＢｚ」の初期値はゼロである。上記（４）式はフィードバック量の前回値である「ＦＢｚ」に所定値Ｃを加算した値を今回のフィードバック量ＦＢとするものである。言い換えると、上記（４）式はフィードバック量ＦＢを漸増するための漸化式である。

上記の（４）式、（５）式によって、目標スロットルバルブ開度ｔＴＶＯが大きくなるので、吸入空気量が大きくなり実過給圧が目標過給圧へと上昇してゆく。ステップ４５，４６で差圧ΔＰが目標過給圧−ζを超えて低下している限り、上記（４）式によってフィードバック量ＦＢが大きくなり、目標スロットルバルブ開度が大きくなっていくので、実過給圧が目標過給圧へと上昇する。

やがて、ステップ４５で差圧ΔＰが許容値ζ以内に収まると、ステップ４９に進み、フィードバック量の前回値である「ＦＢｚ」の値をそのまま今回のフィードバック量ＦＢとした後、ステップ４８の操作を実行する。つまり、差圧ΔＰが許容値ζ以内に収まった後にはフィードバック量ＦＢを同じ値で維持する。

一方、ステップ４１，４２で制御開始フラグ＝０またはスロットルバルブ駆動フラグ＝０であるときには、制御を行う必要がないと判断してステップ４３に進み、目標スロットルバルブ開度ｔＴＶＯにゼロを入れる。

図９のフローは、制御開始からの期間中に目標ウェイストゲートバルブ開度を算出するためのもので、図７Ａ，図７Ｂのフローに続けて一定時間毎（例えば１０ｍｓ毎）に実行する。

ステップ６１では制御開始フラグ（図７Ａ，図７Ｂのフローにより設定済み）をみる。制御開始フラグ＝０であるときには制御を行う必要がないと判断してステップ６３に進み、目標ウェイストゲートバルブ開度ｔＷＧＶにゼロを入れる。

ステップ６１で制御開始フラグ＝１であるときにはステップ６２に進み、ウェイストゲートバルブ（図では「ＷＧ／Ｖ」で略記。）駆動フラグ（図７Ａ，図７Ｂのフローにより設定済み）をみる。制御開始タイミングでウェイストゲートバルブ駆動フラグ＝０となる（図７Ａのステップ７参照）。このときには、制御開始タイミングよりウェイストゲートバルブ３９を全閉保持するためステップ６３に進み、目標ウェイストゲートバルブ開度ｔＷＧＶにゼロを入れる。

制御開始後に点火実行開始タイミングになるとウェイストゲートバルブ駆動フラグ＝１となる（図７Ｂのステップ２９参照）。このときにはウェイストゲートバルブ３９を全開にするためステップ６２からステップ６４に進み、目標ウェイストゲートバルブ開度ｔＷＧＶに所定値ＷＧ１（全開位置）を入れる。

図１０のフローは点火を実行するためのもので、図７Ａ，図７Ｂのフローに続けて点火タイミング毎に実行する。

ステップ７１では点火許可フラグ（図７Ａ，図７Ｂのフローにより設定済み）をみる。点火許可フラグ＝０であるときにはステップ７３に進み、点火を実行しない。一方、点火許可フラグ＝１であるときにはステップ７２に進み、点火を実行する。

例えば、タイマ値ｔが所定値Ｔ４未満である間は、点火許可フラグ＝０であるので、点火は実行されない。タイマ値ｔが所定値Ｔ４に到達した後には点火許可フラグ＝１となるので、点火が実行される。つまり、タイマ値ｔが所定値Ｔ４に到達したタイミングが点火実行開始タイミングである。なお、燃料噴射については記載していないが、点火実行開始タイミングより以前に全気筒同時にあるいは気筒別に燃料噴射が行われている。

ここで、本実施形態の作用効果を説明する。

本実施形態では、ミラー化した過給エンジン１（ミラーサイクルを採用するガソリンエンジン）の始動制御装置において、エンジン１をクランキングするスタータ１５と、排気エネルギーが小さい側でも電動機３５により駆動される電動アシストターボ過給機３１とを備える。そして、電動アシストターボ過給機３１を作動させた後に、スタータ１５を駆動することによってエンジン１を始動する。本実施形態では、ターボ過給機３１を駆動して吸入空気を過給し、吸入空気を強制的に吸気コレクタ５（エンジン）に押し込む。これによって、エンジン１をスタータ１５でクランキングしたとき、初爆に必要な吸入空気を燃焼室２内に取り込むことが可能となり、エンジン１を始動できる。また、本実施形態では、真空ポンプとしての排気タービン３２を駆動し、排気マニホールド１２内の空気を吸い出すことで、排気マニホールド１２内を大気圧より低い圧力状態とする。これによって、吸入空気が吸気コレクタ５（エンジン）に強制的に引き込まれる。このため、エンジン１をクランキングしたとき、初爆に必要な吸入空気を燃焼室２内に取り込むことが可能となり、エンジンを始動できる。

本実施形態では、電動アシストターボ過給機３１の一部を構成する吸気コンプレッサ３３の下流の吸気通路３にスロットルバルブ２１を備える。そして、スタータ１５を駆動する前にターボ過給機３１を作動させた場合に予め定めた目標過給圧が得られるように、スロットルバルブ２１を所定の開度（ＴＶＯ１）まで開くと共に、作動させたターボ過給機３１（過給機）を所定の回転速度（ＴＣ１）にする。これによって、スタータ１５を駆動する前に速やかに目標過給圧を得ることができる。

電動アシストターボ過給機３１を所定の回転速度（ＴＣ１）にしたとき、電動アシストターボ過給機３１の制御性に起因して、実際の過給圧が目標過給圧の上下にフラツクことがある。一方、本実施形態では、過給圧センサ４５（過給圧検出手段）を備え、過給圧センサ４５により検出される実際の過給圧に基づいて、目標過給圧が得られるようにスロットルバルブ開度（スロットルバルブの開度）をフィードバック制御する。これによって、電動アシストターボ過給機３１の制御性に起因して、実際の過給圧が目標過給圧の上下にフラツクことがあっても、目標過給圧を精度良く得ることができる。

本実施形態では、ミラー化した過給エンジン１（ミラーサイクルを採用するガソリンエンジン）の吸気弁閉時期と初爆回転速度（初爆時のエンジン回転速度）の要求値に基づいて目標過給圧を定める。これによって、ミラー化した過給エンジンであっても、初爆回転速度の要求値でエンジン１を始動できる。

本実施形態では、電動アシストターボ過給機３１が、排気タービン３２をバイパスする通路３８に設けられるウェイストゲートバルブ３９を含んで構成される場合に、エンジン１を始動する前にはウェイストゲートバルブ３９を全閉状態に保持する。これによって、排気タービン３２が真空ポンプとして機能する。電動アシストターボ過給機３１は、電動機により駆動され吸入空気を過給する過給機と、電動機により駆動され排気マニホールド内の空気を吸引する真空ポンプとを組み合わせたものに相当するので、初爆に必要な吸入空気を効率よく燃焼室２内に取り込ませることができる。

本実施形態によれば、エンジン１を始動した後にはウェイストゲートバルブ３９を全開状態に切換えるので、始動直後に背圧が上がらないようにすることができる。

本実施形態では、電動アシストターボ過給機３１が、電動機３５、この電動機３５を動かすためのスイッチ３７、バッテリ１９からの電圧を昇圧する昇圧器３６を含んで構成され、昇圧器３６がバッテリ１９の充電率（ＳＯＣ）をモニターしている。この場合に、電動アシストターボ過給機３１を作動させたとき、バッテリ１９の充電率が規定値を横切って低下すると、昇圧器３６が電動機３５への通電を遮断する。これによって、バッテリ容量が減ることを防止できる。

（第２実施形態）
図１１は第２実施形態のミラー化した過給エンジン１の制御装置の概略構成図である。第１実施形態の図１と同一部分には同一符号を付している。

第２実施形態は、第１実施形態と同じにミラー化した過給エンジン１でありながら、電動過給機５１を備える場合である。

電動過給機５１は、吸気コンプレッサ５２、電動機５３、昇圧器５４、常開のスイッチ５５から構成される。電動機５３はエンジンコントローラ４１からの指令を受けて駆動される。すなわち、エンジンコントローラ４１からの指令により、制御開始タイミングでスロットルバルブ２１が開かれる。スロットルバルブ開度が所定値ＴＶＯ１に到達すると、そのタイミングでスイッチ５５が閉成される。スイッチ５５が閉成されると、バッテリ１９からの電力が電動機５３に供給され、電動機５３が駆動される。電動機５３が駆動されると、吸気コンプレッサ５２が働き、吸気コレクタ５に吸入空気が押し込められる。ここでも、バッテリ電圧では不足するため、昇圧器５４でバッテリ電圧を昇圧している。

第１実施形態との関係では、第１実施形態の電動アシストターボ過給機３１から排気タービン３２、バイパス通路３８、ウェイストゲートバルブ３９、電動機４０を取り去ったものに相当する。このため、基本的には第１実施形態の図７Ａ，図７Ｂ、図８のフローをそのまま用いることができる。ただし、ウェイストゲートバルブ３９は備えないので、図７Ａのステップ７、図７Ｂのステップ２９は削除する。

第２実施形態でも、次のように第１実施形態と同様の作用効果を奏する。すなわち、第２実施形態では、スタータ１５を駆動する前に電動過給機５１を駆動して過給することで吸入空気を吸気コレクタ５（エンジン１）押し込む。これによって、ミラー化した過給エンジン１をスタータ１５でクランキングしたとき、初爆に必要な吸入空気を燃焼室２に取り込むことが可能となり、エンジン１を始動できる。

第２実施形態では、電動過給機５１の下流の吸気通路３にスロットルバルブ２１を備える。そして、スタータ１５を駆動する前に電動過給機５１を作動させた場合に予め定めた目標過給圧が得られるように、スロットルバルブ２１を所定の開度（ＴＶＯ１）まで開くと共に、作動させた電動過給機５１（過給機）を所定の回転速度（ＴＣ１）にする。これによって、スタータ１５を駆動する前に速やかに目標過給圧を得ることができる。

電動過給機５１を所定の回転速度（ＴＣ１）にしたとき、電動過給機５１の制御性に起因して、実際の過給圧が目標過給圧の上下にフラツクことがある。一方、第２実施形態では、過給圧センサ４５（過給圧検出手段）を備え、過給圧センサ４５により検出される実際の過給圧に基づいて、目標過給圧が得られるようにスロットルバルブ開度（スロットルバルブの開度）をフィードバック制御する。これによって、電動過給機５１の制御性に起因して、実際の過給圧が目標過給圧の上下にフラツクことがあっても、目標過給圧を精度良く得ることができる。

（第３実施形態）
図１２は第３実施形態のミラー化したガソリンエンジン１’の制御装置の概略構成図である。第１実施形態の図１と同一部分には同一符号を付している。

第３実施形態は、第１実施形態の電動アシストターボ過給機３１に代えて、電動真空ポンプ６１を備える場合である。このため、第３実施形態のエンジンは過給エンジンでない。

電動真空ポンプ６１は、真空ポンプ６２、電動機６３、昇圧器６４、常開のスイッチ６５、バイパス通路６６、開閉バルブ６７、電動機６８から構成される。電動機６３，６８はエンジンコントローラ４１からの指令を受けて駆動される。すなわち、エンジンコントローラ４１からの指令により、制御開始タイミングでスロットルバルブ２１が開かれる。スロットルバルブ開度が所定値ＴＶＯ１に到達すると、そのタイミングでスイッチ６５が閉成されかつバルブ６７が全閉状態とされる。スイッチ６５が閉成されかつバルブ６７が全閉状態とされると、バッテリ１９からの電力が電動機６３に供給され、電動機６３が駆動される。電動機６３が駆動されると、真空ポンプ６２が働き、排気マニホールド１２内の空気が下流側の排気管１３に吸い出される。ここでも、バッテリ電圧では不足するため、昇圧器６４でバッテリ電圧を昇圧している。

なお、ミラー化したガソリンエンジン１’が始動すれば、真空ポンプ６２の作動は不要であり、ミラー化したガソリンエンジン１’の始動後にも排気を真空ポンプ６２に流すのでは、真空ポンプ６２が通気抵抗となって背圧が上昇する。このため、ミラー化したガソリンエンジン’の始動直後に電動機６３への電力供給を遮断して真空ポンプ６１の作動を停止すると共に、バルブ６７を全開状態として排気の全量をバイパス通路６６に流す。これによって、ミラー化したガソリンエンジン１’の始動直後に背圧が上がらないようにすることができる。

第１実施形態との関係では、第１実施形態の電動アシストターボ過給機３１から主に吸気コンプレッサ３３を取り去ったものに相当する。このため、基本的には第１実施形態の図７Ａ，図７Ｂ、図８、図９のフローをそのまま用いることができる。ただし、ウェイストゲートバルブ３９に代えて開閉バルブ６７を用いる。アシストスイッチ３７は備えないので、アシストスイッチに関係する部分は全て削除する。

第３実施形態でも、次のように第１実施形態と同様の作用効果を奏する。すなわち、第３実施形態では、スタータ１５を駆動する前に電動真空ポンプ６１を駆動し、排気マニホールド１２内の空気を吸い出すことで、排気マニホールド１２内を大気圧より低い圧力状態とする。これによって、吸入空気が吸気コレクタ５（エンジン）に強制的に引き込まれる。これによって、ミラー化したガソリンエンジン１’をスタータ１５でクランキングしたとき、初爆に必要な吸入空気を燃焼室２に取り込むことが可能となり、ミラー化したガソリンエンジン１’を始動できる。

第２、第３の実施形態と第１実施形態の関係では、第２実施形態の電動過給機５１と第３実施形態の電動バキュームポンプ６１を組み合わせたものが、第１実施形態の電動アシストターボ過給機３１に相当する。

ミラー化した過給エンジンには、吸気弁閉時期を吸気上死点よりも遅らせる、いわゆる吸気弁の遅閉じ方式と、吸気弁閉時期を吸気上死点よりも進める、いわゆる吸気弁の早閉じ方式とがある。吸気弁の早閉じ方式の場合にも、吸入空気が入らず、吸気弁の遅閉じ方式の場合と同じにミラー化した過給エンジンを始動できない事態が生じる。従って、吸気弁の早閉じ方式のミラー化した過給エンジンの場合にも本発明の適用がある。

１ ミラー化した過給エンジン
１’ ミラー化したガソリンエンジン
２ 燃焼室
１５ スタータ
１９ バッテリ
２１ スロットルバルブ
３１ 電動アシストターボ過給機（過給機）
３２ 排気タービン
３５ 電動機
３６ 昇圧器
３９ ウェイストゲートバルブ
４１ エンジンコントローラ
４５ 過給圧センサ（過給圧検出手段）
５１ 電動過給機
６１ 電動真空ポンプ

Claims (7)

1. ミラーサイクルを採用するガソリンエンジンの始動制御装置において、
   エンジンをクランキングするスタータと、
   電動機により駆動され吸入空気を過給する電動過給機、電動機により駆動され排気マニホールド内の空気を吸引する電動真空ポンプ、排気エネルギーが小さい側でも電動機により駆動される電動アシストターボ過給機のいずれかと
   を備え、
   前記電動過給機、前記電動真空ポンプ、前記電動アシストターボ過給機のいずれかを作動させた後に、前記スタータを駆動することによってエンジンを始動することを特徴とするガソリンエンジンの始動制御装置。
2. 前記電動過給機の下流または前記電動アシストターボ過給機の一部を構成する吸気コンプレッサの下流の吸気通路にスロットルバルブを備え、
   前記スタータを駆動する前に前記電動過給機と前記電動アシストターボ過給機のいずれかを作動させた場合に予め定めた目標過給圧が得られるように、前記スロットルバルブを所定の開度まで開くと共に、前記作動させた電動過給機と前記電動アシストターボ過給機のいずれかを所定の回転速度にすることを特徴とする請求項１に記載のガソリンエンジンの始動制御装置。
3. 実際の過給圧を検出する過給圧検出手段を備え、
   前記過給圧検出手段により検出される実際の過給圧に基づいて、前記目標過給圧が得られるように前記スロットルバルブの開度をフィードバック制御することを特徴とする請求項２に記載のガソリンエンジンの始動制御装置。
4. 前記ミラーサイクルを採用するガソリンエンジンの吸気弁閉時期と初爆時のエンジン回転速度の要求値に基づいて前記目標過給圧を定めることを特徴とする請求項２または３に記載のガソリンエンジンの始動制御装置。
5. 前記電動アシストターボ過給機が、排気タービンをバイパスする通路に設けられるウェイストゲートバルブを含んで構成される場合に、前記エンジンを始動する前には前記ウェイストゲートバルブを全閉状態に保持することを特徴とする請求項１に記載のガソリンエンジンの始動制御装置。
6. 前記エンジンを始動した後には前記ウェイストゲートバルブを全開状態に切換えることを特徴とする請求項５に記載のガソリンエンジンの始動制御装置。
7. 前記電動アシストターボ過給機が、電動機、この電動機を動かすためのスイッチ、バッテリからの電圧を昇圧する昇圧器を含んで構成され、昇圧器がバッテリの充電率をモニターしている場合に、前記電動アシストターボ過給機を作動させたとき、前記バッテリの充電率が規定値を横切って低下すると、前記昇圧器が前記電動機への通電を遮断することを特徴とする請求項１に記載のガソリンエンジンの始動制御装置。

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