JP2020033928A - 内燃機関 - Google Patents

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卓 神谷
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Masaaki Kaneko
雅昭 金子
淳 花浦
Jun Hanaura
淳 花浦
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Abstract

【課題】始動時における排気ガスの発生を効果的に低減することが可能な内燃機関を提供する。【解決手段】このエンジン（内燃機関）１００は、吸気流路４ａに設けられた燃料噴射装置５１の上流側に設けられ、吸気流路４ａを介した吸気状態を保持しながら開度を調整するＴＣＶ５２と、ＴＣＶ５２の開度を調整する制御を行うＥＣＵ７とを備える。ＥＣＵ７は、燃焼室２３に燃料を供給して最初に点火するまでの点火前モータ駆動期間に、ＴＣＶ５２と燃焼室２３の吸気弁２６ａとの間の圧力が高まるように、ＴＣＶ５２を閉方向側に設定するように構成されている。【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関に関し、吸気制御弁を備える内燃機関に関する。
従来、吸気制御弁を備える内燃機関が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
上記特許文献１には、ＴＣＶ（吸気制御弁）と、燃料噴射弁と、エンジンを始動させるためにクランクシャフトを駆動させる始動モータと、ＥＣＵとを備えたエンジンが開示されている。ＥＣＵは、始動モータによるエンジンの始動時に、ＴＣＶにより渦流を発生させることによって、燃料噴射弁から噴射された燃料の霧化を促進する制御を行う。この際、ＥＣＵは、初期の燃料噴射量を比較的大きくするとともに、渦流を発生させることができた場合（初期後）には、燃料噴射量を小さくする制御を行う。
特開２００８−２７４８２７号公報
しかしながら、上記特許文献１に記載のエンジンでは、始動直後（初期）の燃料の噴射量によっては、吸気流路に燃料が付着して残存してしまい、最初の点火直後（始動時）における排気ガスの発生量が十分に低減されないという問題点がある。
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、始動時における排気ガスの発生量を効果的に低減することが可能な内燃機関を提供することである。
上記目的を達成するために、この発明の一の局面における内燃機関は、吸気流路に設けられた燃料噴射装置の上流側に設けられ、吸気流路を介した吸気状態を保持しながら開度を調整する吸気制御弁と、吸気制御弁の開度を調整する制御を行う制御部とを備え、制御部は、燃焼室に燃料を供給して最初に点火するまでの点火前モータ駆動期間に、吸気制御弁と燃焼室の吸気弁との間の圧力が高まるように、吸気制御弁を閉方向側に設定するように構成されている。
この発明の一の局面による内燃機関では、上記のように、制御部により、燃焼室に燃料を供給して最初に点火するまでの点火前モータ駆動期間に、吸気制御弁と燃焼室の吸気弁との間の圧力が高まるように、吸気制御弁を閉方向側に設定する。これにより、吸気制御弁と吸気弁との間の圧力を高めて、燃料噴射装置の周りの温度（吸気流路の壁面温度など）を高めることができるので、燃料噴射装置から噴射された燃料を効果的に霧化させることができる。その結果、最初の点火直後（始動時）における排気ガスの発生量を効果的に低減することができる。なお、吸気制御弁と燃焼室の吸気弁との間の圧力が高まるのは、吸気制御弁により、燃焼室から吸気流路に吹き返された空気の逆流が抑制されて、吸気制御弁と吸気弁（燃焼室）との間に多くの空気が留められるためである。この際に、燃焼室内も昇圧して温度を高めることができる。
上記一の局面による内燃機関において、好ましくは、制御部は、冷間始動する際に、点火前モータ駆動期間に、吸気制御弁と燃焼室の吸気弁との間の圧力が高まるように、吸気制御弁を閉方向側に設定するように構成されている。
このように構成すれば、特に排気ガスが発生しやすくなる冷間始動の際であっても、始動時における排気ガスの発生量を確実に低減することができる。
上記一の局面による内燃機関において、好ましくは、制御部による制御の下、燃焼室の吸気弁の開閉タイミングを調整可能な可変動弁機構をさらに備え、制御部は、点火前モータ駆動期間に、可変動弁機構により、吸気弁の閉じるタイミングを点火後の定常運転時よりも遅角側に設定するとともに、吸気制御弁と燃焼室の吸気弁との間の圧力が高まるように、吸気制御弁を閉方向側に設定するように構成されている。
このように構成すれば、吸気弁が開かれた状態でピストンが下死点から上死点側に移動する期間（吸気弁が開かれた状態での圧縮行程）をより長くして、より多く空気を吸気流路に吹き返すことができるので、吸気制御弁と燃焼室の吸気弁との間の圧力をより高くすることができる。その結果、始動時における排気ガスの発生量をより効果的に低減することができる。
上記一の局面による内燃機関において、好ましくは、制御部は、燃焼室の壁面温度、内燃機関本体の冷却水の温度または吸気流路の壁面温度が所定温度に到達したこと基づいて、吸気制御弁と燃焼室の吸気弁との間の圧力が高まるように、吸気制御弁を閉方向側に設定する制御を完了するとともに、燃焼室での最初の点火を行うように構成されている。
このように構成すれば、燃料の霧化が効果的に行える最適な温度で、吸気制御弁と燃焼室の吸気弁との間の圧力が高まるように、吸気制御弁を閉方向側に設定する制御を完了することができるので、始動時における排気ガスの発生量をより効果的に低減することができる。
この場合、好ましくは、制御部による制御の下、燃焼室の吸気弁の開閉タイミングを調整可能な可変動弁機構をさらに備え、制御部は、燃焼室の壁面温度、内燃機関本体の冷却水の温度または吸気流路の壁面温度が所定温度に到達したこと基づいて、燃焼室での最初の点火を行う前に、吸気制御弁および吸気弁の開度を、それぞれ、点火用の所定の開度に設定するように構成されている。
このように構成すれば、点火前モータ駆動期間よりも、吸気制御弁により吸気流路の開口面積を大きくするとともに、可変動弁機構により吸気流路への吹き返しを抑制した状態で、最初の点火を行うことができるので、始動時における排気ガスの発生量を一層低減することができる。
なお、本出願では、上記一の局面による内燃機関において、以下のような構成も考えられる。
（付記項１）
すなわち、上記制御部が燃焼室の壁面温度、内燃機関本体の冷却水の温度または吸気流路の壁面温度が所定温度に到達したこと基づき吸気制御弁と燃焼室の吸気弁との間の圧力を高める吸気制御弁の制御を完了する内燃機関において、始動時および通常運転時にピストンを駆動させるハイブリッド駆動用モータをさらに備え、制御部は、点火前モータ駆動期間に、燃焼室の壁面温度、内燃機関本体の冷却水の温度または吸気流路の壁面温度が所定温度に到達したこと基づいて、ハイブリッド駆動用モータによるピストンの駆動を完了するように構成されている。
このように構成すれば、始動時に必ずしも内燃機関により車輪を駆動させる必要がないハイブリッド車において、内燃機関を始動させるのに比較的長い時間を掛けて、吸気制御弁と燃焼室の吸気弁との間の圧力を高める吸気制御弁の制御を行うことができる。その結果、始動時における排気ガスの発生量をより効果的に低減することができる。
（付記項２）
また、上記制御部が燃焼室の壁面温度、内燃機関本体の冷却水の温度または吸気流路の壁面温度が所定温度に到達したこと基づき吸気制御弁と燃焼室の吸気弁との間の圧力を高める吸気制御弁の制御を完了する内燃機関において、始動時にピストンを駆動させるスタータモータをさらに備え、制御部は、点火前モータ駆動期間に、燃焼室の壁面温度、内燃機関本体の冷却水の温度または吸気流路の壁面温度が所定温度に到達したこと基づいて、スタータモータによるピストンの駆動を完了するように構成されている。
このように構成すれば、スタータモータにより始動する非ハイブリット車においても、始動時における排気ガスの発生量を効果的に低減することができる。
（付記項３）
また、上記一の局面による内燃機関において、制御部は、点火前モータ駆動期間に、吸気制御弁と燃焼室の吸気弁との間の圧力が高まるように、吸気制御弁を、吸気流路の開口面積が最も小さくなる全閉に設定するように構成されている。
このように構成すれば、燃焼室から吸気流路に吹き返された空気が、吸気制御弁の上流側に逆流するのをより確実に抑制することができるので、より効果的に吸気制御弁と吸気弁との間の圧力を高めることができる。
本発明の一実施形態によるエンジンを備える車両の構成を概略的に示した図である。 本発明の一実施形態によるエンジンの構成を概略的に示した図である。 本発明の一実施形態によるモータリング時（点火前モータ駆動期間）のバルブタイミングを示した図である。 本発明の一実施形態による点火時のバルブタイミングを示した図である。 モータリング時と点火時とにおけるＩＶＣ位相、ＴＣＶ開度、および、エンジン回転数を比較するための図である。 最初の点火を行うまでの制御部によるエンジンの始動制御処理のフローチャートを示した図である。 エンジン回転数１５００ｒｐｍにおける１サイクルのモータリングでのＴＣＶの開度と吸気流路のガス温度との関係を示した図である。 エンジン回転数２５００ｒｐｍにおけるモータリングでのＴＣＶの開度と吸気流路のガス温度との関係を示した図である。 エンジン回転数２５００ｒｐｍにおけるモータリングでのＴＣＶの開度と筒内圧力との関係を示した図である。 本発明の一実施形態の第１変形例によるエンジンの構成を概略的に示した図である。 本発明の一実施形態の第２変形例によるモータリング時（点火前モータ駆動期間）のバルブタイミングを示した図である。
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。
［実施形態］
図１〜図９を参照して、一実施形態によるエンジン１００（内燃機関の一例）の構成について説明する。
図１に示すように、本実施形態のエンジン１００は、ハイブリット車１０に組み込まれている。
図２に示すように、エンジン１００は、エンジン本体２（内燃機関本体の一例）と、可変動弁機構（ＶＶＴ）３と、燃焼室２３に上流側から接続される吸気流路４ａと、燃焼室２３に下流側から接続される排気流路４ｂと、燃料噴射装置５１およびＴＣＶ（ｔｕｍｂｌｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｖａｌｖｅ）５２（吸気制御弁の一例）と、モータリングに使用される電気モータ６（ハイブリッド駆動用モータの一例）と、ＥＣＵ（Ｅｎｇｉｎｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）７（制御部の一例）とを備えている。
ここで、本実施形態では、ＥＣＵ７は、燃焼室２３に燃料を供給して最初に点火するまでの点火前モータ駆動期間（最初の点火前のモータリングの際）に、ＴＣＶ５２と燃焼室２３の吸気弁２６ａとの間の圧力が高まるように、点火（ファイアリング）を行う際よりも、ＴＣＶ５２を閉方向側に設定するように構成されている。
詳細には、ＥＣＵ７は、点火前モータ駆動期間に、ＴＣＶ５２と燃焼室２３の吸気弁２６ａとの間の圧力が高まるように、ＴＣＶ５２を、吸気流路４ａの開口面積が最も小さくなる（開口面積０にはならない）全閉に設定するように構成されている。なお、ＴＣＶ５２は、開度が変更されたとしても、常に、燃焼室２３に吸気を送る吸気状態が保持される。つまり、ＴＣＶ５２の全閉状態とは、所定の開口面積を有した状態であり、ＴＣＶ５２の全閉状態では、燃焼室２３に吸気を送る吸気状態が保持されている。
すなわち、ＥＣＵ７は、点火前モータ駆動期間では、点火（ファイアリング）を行う際よりも、吸気が通過する開口面積が小さくなるように、ＴＣＶ５２を閉じるように構成されている。このようにすることで、ＥＣＵ７は、点火前モータ駆動期間の圧縮行程おいて、ＴＣＶ５２と吸気弁２６ａとの間、および、気筒２４（燃焼室２３）内の圧力を効果的に高めることが可能である。その結果、ＥＣＵ７は、ＴＣＶ５２と吸気弁２６ａとの間の吸気流路４ａの壁面温度、燃焼室２３の壁面温度、および、エンジン水温（エンジン本体２の冷却水Ｗの温度）などを上昇させることが可能となる。
これにより、ＥＣＵ７は、ＴＣＶ５２と吸気弁２６ａとの間、および、気筒２４（燃焼室２３）内において、効果的に燃料を霧化させることが可能となり、最初の点火（初爆）後における排気ガス（ＨＣ、ＮＯｘ、ＣＯなど）を効果的に低減することが可能となる。
エンジン本体２は、シリンダブロック２１と、シリンダブロック２１の上部に取り付けられるシリンダヘッド２２とを含んでいる。シリンダブロック２１は、燃焼室２３が内側に設けられた気筒２４を有している。気筒２４内には、ピストン２４ａが配置されている。エンジン本体２内には、クランクシャフト（図示せず）が設けられている。また、エンジン本体２には、吸気弁２６ａおよび排気弁２６ｂが設けられている。エンジン１００は、クランクシャフトの動力によりカムシャフト２５ａおよび２５ｂを回転させることによって、吸気弁２６ａおよび排気弁２６ｂをそれぞれ所定のバルブタイミングにより開閉する。
シリンダブロック２１には、エンジン１００を冷却する冷却水Ｗを流通させるためのウォータージャケット２７が設けられている。ウォータージャケット２７は、燃焼室２３に隣接して配置されている。モータリングの際に、エンジン１００（燃焼室２３、気筒２４）は、ピストン２４ａと気筒２４との間における摩擦や、気筒２４内（燃焼室２３内）での空気の圧縮により、温度上昇する。このため、モータリングの際に、冷却水Ｗも、温度上昇したエンジン１００から熱を奪うことにより、温度上昇する。ウォータージャケット２７には、エンジン本体２の冷却水Ｗの温度（エンジン水温）を測定可能な温度センサ２７ａが設けられている。温度センサ２７ａの測定値は、ＥＣＵ７により取得される。
可変動弁機構３は、燃焼室２３の吸気弁２６ａおよび排気弁２６ｂの開閉タイミングを調整可能に構成されている。詳細には、可変動弁機構３は、吸気弁２６ａおよび排気弁２６ｂの開閉のタイミングをずらすために、カムシャフト２５ａおよび２５ｂの回転をそれぞれ独立して遅角方向または進角方向にずらすように構成されている。
すなわち、可変動弁機構３は、吸気弁２６ａの開くタイミング（以下、ＩＶＯ（Ｉｎｔａｋｅ Ｖａｌｖｅ Ｏｐｅｎ））および閉じるタイミング（以下、ＩＶＣ（Ｉｎｔａｋｅ Ｖａｌｖｅ Ｃｌｏｓｅ））を、共に早めるか、または、共に遅らせるように構成されている。
また、可変動弁機構３は、排気弁２６ｂの開くタイミング（以下、ＥＶＯ（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｖａｌｖｅ Ｏｐｅｎ））および閉じるタイミング（以下、ＥＶＣ（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｖａｌｖｅ Ｃｌｏｓｅ））を、共に早めるか、または、共に遅らせるように構成されている。なお、可変動弁機構３は、ＥＣＵ７による制御の下、駆動されるように構成されている。
吸気流路４ａは、吸気弁２６ａを介して燃焼室２３に吸気を供給するように構成されている。排気流路４ｂは、排気弁２６ｂを介して燃焼室２３から排出された排気（排気ガス）を外部（大気）に放出するように構成されている。排気流路４ｂには、触媒Ｃと、マフラーＦとが設けられている。吸気流路４ａおよび排気流路４ｂには、ＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）ガスを再循環するためのＥＧＲ機構（図示せず）が設けられている。
燃料噴射装置５１は、吸気流路４ａに設けられている。燃料噴射装置５１は、吸気弁２６ａの直前で吸気流路４ａ内に燃料を噴射するように構成されている。ＴＣＶ５２は、吸気流路４ａに設けられた燃料噴射装置５１の上流側で、スロットルバルブ（図示せず）の下流側に設けられている。また、ＴＣＶ５２は、吸気流路４ａを介した吸気状態を保持しながら開度を調整するように構成されている。なお、燃料噴射装置５１およびＴＣＶ５２は、ＥＣＵ７による制御の下、駆動されるように構成されている。
電気モータ６は、始動時および通常運転時にピストン２４ａを駆動させるように構成されている。電気モータ６は、モータリングの際に、エンジン１００の点火後の回転数よりも小さい所定の回転数で駆動させるように構成されている（図５参照）。なお、電気モータ６は、ＥＣＵ７による制御の下、駆動されるように構成されている。
〈ＥＣＵの構成〉
ＥＣＵ７は、エンジン１００の各部を制御するように構成されている。ＥＣＵ７は、上記の通り、モータリングの際に、エンジン本体２が効果的に暖機されるように、電気モータ６および可変動弁機構３を制御するように構成されている。これにより、ＥＣＵ７は、ＴＣＶ５２と吸気弁２６ａとの間、および、気筒２４内（燃焼室２３内）を効果的に昇圧して、初爆時（燃焼室２３に燃料を供給して最初に点火する際）（始動時）の燃料の霧化を促進し、初爆直後の排気ガスを低減するように構成されている。
すなわち、図５に示すように、ＥＣＵ７は、冷間始動する際に、点火前モータ駆動期間に、ＴＣＶ５２と燃焼室２３の吸気弁２６ａとの間の圧力が高まるように、ＴＣＶ５２を閉方向側に設定するように構成されている。詳細には、ＥＣＵ７は、点火前モータ駆動期間に、ＴＣＶ５２を吸気流路４ａの開口面積が最も小さくなる全閉に設定するように構成されている。
また、図３および図５に示すように、ＥＣＵ７は、点火前モータ駆動期間に、可変動弁機構３により、吸気弁２６ａの開閉タイミングを燃焼室２３での点火後の定常運転時よりも遅角側（最遅角）に設定するとともに、ＴＣＶ５２と燃焼室２３の吸気弁２６ａとの間の圧力が高まるように、ＴＣＶ５２を閉方向側に設定するように構成されている。この際の最遅角であるＩＶＣは、たとえば、ＩＶＣ約９０度以上でＩＶＣ約１２０度以下の位相に設定される（図３参照）。このようにして、ＥＣＵ７は、圧縮行程において、燃焼室２３から吸気流路４ａに、高圧高温の空気を効果的に吹き返えすことが可能となる。吹き返された高圧高温の空気は、ＴＣＶ５２により逆流が抑制されてＴＣＶ５２と吸気弁２６ａとの間に留まり、ＴＣＶ５２と吸気弁２６ａとの間の吸気流路４ａの壁面温度および燃料噴射装置５１の温度を上昇させる。
また、ＥＣＵ７は、ＴＣＶ５２を吸気流路４ａの開口面積が最も小さくなる全閉に設定する制御、および、吸気弁２６ａの開閉タイミングを燃焼室２３での点火後の定常運転時よりも遅角側に設定する制御を、最初の点火を行うために、所定のタイミングで終了するように構成されている。
詳細には、ＥＣＵ７は、エンジン水温（エンジン本体２の冷却水Ｗの温度）が所定温度に到達したこと基づいて、ＴＣＶ５２と燃焼室２３の吸気弁２６ａとの間の圧力が高まるように、ＴＣＶ５２を閉方向側に設定する制御を完了（終了）するとともに、燃焼室２３での最初の点火を行うように構成されている。また、ＥＣＵ７は、エンジン水温が所定温度に到達したこと基づいて、吸気弁２６ａを閉じるタイミングを燃焼室２３での点火後の定常運転時よりも遅角側（最遅角）に設定する制御を完了するとともに、燃焼室２３での最初の点火を行うように構成されている。また、ＥＣＵ７は、点火前モータ駆動期間に、エンジン水温が所定温度に到達したこと基づいて、電気モータ６によるピストン２４ａの駆動を完了するように構成されている。
なお、所定温度とは、燃焼室２３において燃料の霧化が適切に行われる温度であり、燃焼室２３内の空気の温度がたとえば約３０℃以上（約４０℃以上）になる際のエンジン水温である。ＥＣＵ７は、エンジン水温（冷却水の所定温度）を、温度センサ２７ａから取得する。
また、ＥＣＵ７は、エンジン水温が所定温度に到達したこと基づいて、燃焼室２３での最初の点火を行う前に、ＴＣＶ５２および吸気弁２６ａの開度を、それぞれ、点火用の所定の開度（点火のための条件）に設定する（切り換える）ように構成されている。
詳細には、図４および図５に示すように、ＥＣＵ７は、エンジン水温が所定温度に到達したこと基づいて、点火前モータ駆動期間でのＩＶＣ（図３参照）よりも進角側に設定するように構成されている。たとえば、ＥＣＵ７は、ＩＶＣを最進角と最遅角との略中間の角度に設定する。また、ＥＣＵ７は、エンジン水温が所定温度に到達したこと基づいて、ＴＣＶ５２を点火前モータ駆動期間よりも、開方向側に設定するように構成されている。すなわち、ＥＣＵ７は、ＴＣＶ５２を駆動させて、吸気流路４ａの開口面積を大きくするように構成されている。
〈ＥＣＵによるエンジンの始動制御処理〉
次に、図６を参照して、ＥＣＵ７による最初の点火を行うまでのエンジン１００の始動制御処理について説明する。
まず、ステップＳ１において、ＥＣＵ７により、ＴＣＶ５２および可変動弁機構３による吸気弁２６ａのＩＶＣが点火までのモータリングのための条件に設定される。すなわち、ＥＣＵ７により、ＴＣＶ５２と燃焼室２３の吸気弁２６ａとの間の圧力が高まるように、ＴＣＶ５２を閉方向側（全閉）に設定されるとともに、吸気弁２６ａを開じるタイミングを、点火後の定常運転時よりも遅角側（最遅角）に設定される。
次に、ステップＳ２において、ＥＣＵ７により、モータリングが開始される。すなわち、ＥＣＵ７により、電気モータ６を介したクランクシャフトの駆動が開始される。この際、上記ステップＳ１で行ったＴＣＶ５２および可変動弁機構３の設定により、圧縮行程において吸気流路４ａへの空気の吹き返しを効果的に発生させることが可能となるため、燃焼室２３と吸気弁２６ａとの間、および、気筒２４内（燃焼室２３内）が効果的に昇圧される。
次に、ステップＳ３において、ＥＣＵ７により、温度センサ２７ａの測定値が所定の温度（燃料が適切に霧化される温度）に到達したか否かが判断される。所定の温度に到達していないと判断されたならば、ステップＳ３が繰り返される。所定の温度に到達したならば、ステップＳ４に進む。
次に、ステップＳ４において、ＥＣＵ７により、ＴＣＶ５２および可変動弁機構３による吸気弁２６ａのＩＶＣが点火のための条件に切り換えられる。詳細には、点火前モータ駆動期間でのＩＶＣ（最遅角）よりも進角側にＩＶＣが設定されるとともに、ＴＣＶ５２が全閉よりも開方向側に設定される。すなわち、点火を適切に行うために、吹き返される吸気の量を抑制するとともに、燃焼室２３に供給される吸気の量を増やす制御が行われる。
次に、ステップＳ５において、ＥＣＵ７により、最初の点火が実施される。以上で、ＥＣＵ７による最初の点火を行うまでのエンジン１００の始動制御が完了する。
（ＴＣＶの全閉状態および全開状態の比較）
次に、図７を参照して、ＴＣＶ５２の全閉状態および全開状態の２つの場合の比較について説明する。運転条件として、エンジン回転数を１０００ｒｐｍ、充填効率４９．５％とした。この場合において、１サイクルのモータリング（暖機）を行った場合のクランクシャフトの角度に対応する吸気流路４ａ内のガス温度を測定した。その結果、ＴＣＶ５２を全閉にした場合の方が、ＴＣＶ５２を全開にした場合よりも、全体的に温度が高くなった（平均して約６℃の差ができた）。
また、図８および図９を参照して、上記とは異なる運転条件でのＴＤＣ付近での吸気流路４ａ内のガス温度および筒内圧力を測定した。運転条件は、エンジン回転数を２５００ｒｐｍとした。その結果、ＴＣＶ５２を全閉にした場合の方が、ＴＣＶ５２を全開にした場合よりも、ＴＤＣ付近では、約５℃温度が高くなるとともに、圧力が高くなった。
（本実施形態の効果）
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
本実施形態では、上記のように、ＥＣＵ７により、燃焼室２３に燃料を供給して最初に点火するまでの点火前モータ駆動期間に、ＴＣＶ５２と燃焼室２３の吸気弁２６ａとの間の圧力が高まるように、ＴＣＶ５２を閉方向側に設定する。これにより、ＴＣＶ５２と吸気弁２６ａとの間の圧力を高めて、燃料噴射装置５１の周りの温度（吸気流路４ａの壁面温度など）を高めることができるので、燃料噴射装置５１から噴射された燃料を効果的に霧化させることができる。その結果、最初の点火直後（始動時）における排気ガスの発生量を効果的に低減することができる。なお、ＴＣＶ５２と燃焼室２３の吸気弁２６ａとの間の圧力が高まるのは、ＴＣＶ５２により、燃焼室２３から吸気流路４ａに吹き返された空気の逆流が抑制されて、ＴＣＶ５２と吸気弁２６ａ（燃焼室２３）との間に多くの空気が留められるためである。この際に、燃焼室２３内も昇圧して温度を高めることができる。
本実施形態では、上記のように、ＥＣＵ７は、冷間始動する際に、点火前モータ駆動期間に、ＴＣＶ５２と燃焼室２３の吸気弁２６ａとの間の圧力が高まるように、ＴＣＶ５２を閉方向側に設定するように構成されている。これにより、特に排気ガスが発生しやすくなる冷間始動の際であっても、始動時における排気ガスの発生量を確実に低減することができる。
本実施形態では、上記のように、ＥＣＵ７による制御の下、燃焼室２３の吸気弁２６ａの開閉タイミングを調整可能な可変動弁機構３をさらに備え、制御部は、点火前モータ駆動期間に、可変動弁機構３により、吸気弁２６ａの閉じるタイミングを点火後の定常運転時よりも遅角側に設定するとともに、ＴＣＶ５２と燃焼室２３の吸気弁２６ａとの間の圧力が高まるように、ＴＣＶ５２を閉方向側に設定するように構成されている。これにより、吸気弁２６ａが開かれた状態でピストン２４ａが下死点から上死点側に移動する期間（吸気弁２６ａが開かれた状態での圧縮行程）をより長くして、より多く空気を吸気流路４ａに吹き返すことができるので、ＴＣＶ５２と燃焼室２３の吸気弁２６ａとの間の圧力をより高くすることができる。その結果、始動時における排気ガスの発生量をより効果的に低減することができる。
本実施形態では、上記のように、ＥＣＵ７は、エンジン本体２の冷却水Ｗの温度が所定温度に到達したこと基づいて、ＴＣＶ５２と燃焼室２３の吸気弁２６ａとの間の圧力が高まるように、ＴＣＶ５２を閉方向側に設定する制御を完了するとともに、燃焼室２３での最初の点火を行うように構成されている。これにより、燃料の霧化が効果的に行える最適な温度で、ＴＣＶ５２と燃焼室２３の吸気弁２６ａとの間の圧力が高まるように、ＴＣＶ５２を閉方向側に設定する制御を完了することができるので、始動時における排気ガスの発生量をより効果的に低減することができる。
本実施形態では、上記のように、ＥＣＵ７による制御の下、燃焼室２３の吸気弁２６ａの開閉タイミングを調整可能な可変動弁機構３をさらに備え、制御部は、エンジン本体２の冷却水Ｗの温度が所定温度に到達したこと基づいて、燃焼室２３での最初の点火を行う前に、ＴＣＶ５２および吸気弁２６ａの開度を、それぞれ、点火用の所定の開度に設定するように構成されている。これにより、点火前モータ駆動期間よりも、ＴＣＶ５２により吸気流路４ａの開口面積を大きくするとともに、可変動弁機構３により吸気流路４ａへの吹き返しを抑制した状態で、最初の点火を行うことができるので、始動時における排気ガスの発生量を一層低減することができる。
［変形例］
今回開示された実施形態は、全ての点で例示であり制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更（変形例）が含まれる。
たとえば、上記実施形態では、燃料噴射装置を吸気流路に設けた例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、図１０に示す第１変形例のエンジン２００のように、燃焼室２３内に燃料を直接噴射するように、燃料噴射装置２５１を気筒２４に設けてもよい。
また、上記実施形態では、モータリング時のＩＶＣを上死点（ＴＤＣ）よりも進角側に設定した例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、図１１に示す第２変形例のバルブタイミングのように、モータリング時のＩＶＣをより遅角側の上死点（ＴＤＣ）の付近に設定してもよい。すなわち、ＩＶＣを極めて遅いタイミングに設定してもよい。これにより、圧縮行程の略全体にわたって、空気を吸気流路に吹き返すことができるので、より効果的にＴＣＶと吸気弁との間の圧力を高めることができる。
また、上記実施形態では、エンジン本体の冷却水の温度が所定温度に到達したこと基づいて、ＴＣＶと燃焼室の吸気弁との間の圧力が高まるようにＴＣＶを閉方向側に設定する制御を完了するように、制御部を構成した例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、燃焼室の壁面温度または吸気流路の壁面温度などが所定温度に到達したこと基づいて、ＴＣＶと燃焼室の吸気弁との間の圧力が高まるようにＴＣＶを閉方向側に設定する制御を完了するように、制御部を構成してもよい。
また、上記実施形態では、圧縮行程で空気を吸気流路に吹き返す制御を行うように、制御部を構成した例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、排気行程で空気を吸気流路に吹き返す制御を行うように、制御部を構成してもよい。
また、上記実施形態では、エンジンが電気モータを備える例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、電気モータではなく、エンジンがスタータモータを備えていてもよい。
また、上記実施形態では、冷間始動時に、ＴＣＶにより、ＴＣＶと燃焼室の吸気弁との間の圧力を高める制御を行った例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、冷間始動時以外でも、ＴＣＶにより、ＴＣＶと燃焼室の吸気弁との間の圧力を高める制御を行ってもよい。
また、上記実施形態では、本発明の吸気制御弁をＴＣＶにより構成した例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、吸気制御弁をスロットルバルブなどのＴＣＶ以外の弁により構成してもよい。
また、上記実施形態では、説明の便宜上、制御部の処理動作を処理フローに沿って順番に処理を行うフロー駆動型のフローチャートを用いて説明したが、本発明はこれに限らない。本発明では、制御部の処理動作を、イベント単位で処理を実行するイベント駆動型（イベントドリブン型）の処理により行ってもよい。この場合、完全なイベント駆動型で行ってもよいし、イベント駆動およびフロー駆動を組み合わせて行ってもよい。
２ エンジン本体（内燃機関本体）
３ 可変動弁機構
４ａ 吸気流路
７ ＥＣＵ（制御部）
２３ 燃焼室
２６ａ 吸気弁
５１、２５１ 燃料噴射装置
５２ ＴＣＶ（吸気制御弁）
１００、２００ エンジン（内燃機関）

Claims (5)

  1. 吸気流路に設けられた燃料噴射装置の上流側に設けられ、前記吸気流路を介した吸気状態を保持しながら開度を調整する吸気制御弁と、
    前記吸気制御弁の開度を調整する制御を行う制御部とを備え、
    前記制御部は、燃焼室に燃料を供給して最初に点火するまでの点火前モータ駆動期間に、前記吸気制御弁と前記燃焼室の吸気弁との間の圧力が高まるように、前記吸気制御弁を閉方向側に設定するように構成されている、内燃機関。
  2. 前記制御部は、冷間始動する際に、前記点火前モータ駆動期間に、前記吸気制御弁と前記燃焼室の吸気弁との間の圧力が高まるように、前記吸気制御弁を閉方向側に設定するように構成されている、請求項１に記載の内燃機関。
  3. 前記制御部による制御の下、前記燃焼室の吸気弁の開閉タイミングを調整可能な可変動弁機構をさらに備え、
    前記制御部は、前記点火前モータ駆動期間に、前記可変動弁機構により、前記吸気弁の閉じるタイミングを点火後の定常運転時よりも遅角側に設定するとともに、前記吸気制御弁と前記燃焼室の吸気弁との間の圧力が高まるように、前記吸気制御弁を閉方向側に設定するように構成されている、請求項１または２に記載の内燃機関。
  4. 前記制御部は、前記燃焼室の壁面温度、内燃機関本体の冷却水の温度または前記吸気流路の壁面温度が所定温度に到達したこと基づいて、前記吸気制御弁と前記燃焼室の吸気弁との間の圧力が高まるように、前記吸気制御弁を閉方向側に設定する制御を完了するとともに、前記燃焼室での最初の点火を行うように構成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関。
  5. 前記制御部による制御の下、前記燃焼室の吸気弁の開閉タイミングを調整可能な可変動弁機構をさらに備え、
    前記制御部は、前記燃焼室の壁面温度、前記内燃機関本体の冷却水の温度または前記吸気流路の壁面温度が所定温度に到達したこと基づいて、前記燃焼室での最初の点火を行う前に、前記吸気制御弁および前記吸気弁の開度を、それぞれ、点火用の所定の開度に設定するように構成されている、請求項４に記載の内燃機関。
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