JP4755128B2 - エンジンの始動制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンの始動制御装置に関し、詳しくは、エンジンバルブの開特性を可変とする可変動弁機構を備えたエンジンにおいて、燃焼室内での燃料の燃焼によってクランク軸を回転させ始めてエンジンを始動する技術に関する。

特許文献１には、エンジンのアイドル運転状態において、予め設定されたエンジンの自動停止条件が成立するとエンジンを自動停止させ、エンジンの自動停止後に予め設定された再始動条件が成立すると、燃焼室内での燃料の燃焼によってクランク軸を回転させ始めてエンジンを再始動させる車両の制御装置が開示されている。
特開２００５−３０２３６号公報

ところで、上記のようにスタータモータを用いずにエンジンを再始動させる場合、クランク軸の起動トルクに対する始動開始直後のエンジン発生トルクをなるべく大きくして余裕トルクを確保することが、エンジン始動の成功率を大きく左右することになる。
そこで、従来では、燃焼の改善などによってエンジンの発生トルクを向上させる工夫がなされてきたが、燃焼改善によるエンジン発生トルクの向上だけでは、高い成功率を安定的に得ることが困難であった。

一方、余裕トルクを大きくする方法としては、エンジンのフリクションを低下させることでクランク軸の起動トルクを低下させる方法があるが、従来では、再始動の成功率に大きく寄与できるようなフリクション低減策はなかった。
本願発明は上記実情に鑑みなされたものであり、近年エンジンへの採用が拡大している、エンジンバルブの開特性を可変とする可変動弁機構に着目し、エンジンフリクションの低下によってクランク軸の起動トルクを低下させ、エンジン再始動の成功率を安定的に高くすることを目的とする。

そのため請求項１記載の発明は、エンジンバルブのリフト量及び／又は作動角を可変とする可変動弁機構をそれぞれ備えた２つのバンクからなるエンジンにおいて、燃焼室内での燃料の燃焼によってクランク軸を回転させ始めるエンジンの自立始動時に、前記２つのバンクの双方において前記リフト量及び／又は作動角を小さくした状態で前記自立始動を開始させ、前記自立始動の開始後に、一方のバンクにおける前記リフト量及び／又は作動角を増大させ、その後遅れて他方のバンクにおける前記リフト量及び／又は作動角を増大させるようにした。
上記発明によると、エンジンバルブのリフト量及び／又は作動角を自立始動の開始後に増大させるときに、まず一方のバンクにおけるリフト量及び／又は作動角を増大させ、その後、時差をもって他方のバンクにおけるリフト量及び／又は作動角を増大させることで、可変動弁機構の負荷を段階的に変化させる。
従って、Ｖ型エンジンなどの２つのバンクを有するエンジンにおいて、自立始動の障害となる可変動弁機構の負荷の急変が発生することを抑制できる。

請求項２記載の発明は、前記エンジンが、シリンダ内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁及び点火プラグを各気筒にそれぞれ備え、前記自立始動が、膨張行程で停止している気筒に対する燃料の噴射及び当該気筒に対する火花点火によって開始され、前記一方のバンクを、膨張行程で停止していた気筒を含むバンクとする。
上記発明によると、自立始動を開始させるに当たって、複数気筒のうち膨張行程で停止している気筒に対して燃料を噴射し、該燃料を点火プラグによる火花点火で着火燃焼させて、この爆発圧力によってピストンを下降させ、クランク軸を回転させ始め、エンジンの始動を開始させる。
また、一方のバンクを、膨張行程で停止していた気筒を含むバンクとすることで、大きなリフト量及び／又は作動角でのエンジンバルブの開駆動を最初の膨張行程で避けることが可能となる。

請求項３記載の発明は、前記他方のバンクにおけるリフト量及び／又は作動角の増大を、前記一方のバンクに対して遅れて開始させる遅れ時間を、１行程分に相当する長さに設定する。
上記発明によると、一方のバンクでリフト量及び／又は作動角の増大を開始させた後、１行程分だけエンジンが回転してから、他方のバンクでのリフト量及び／又は作動角の増大を開始させることで、タイミングが前後にずれている２つの行程でリフト量及び／又は作動角が同時に増大することを抑制できる。

請求項４記載の発明は、少なくとも前記リフト量及び／又は作動角を小さくした状態での１行程が済んでから、前記一方のバンクにおける前記リフト量及び／又は作動角の増大を開始させる。
上記発明によると、リフト量及び／又は作動角を小さくし、クランク軸の起動トルクを低下させた状態で、少なくとも１回の吸気行程及び／又は排気行程を経験してから、リフト量及び／又は作動角の増大を開始させる。

請求項５記載の発明は、最初の圧縮上死点以後に、前記一方のバンクにおける前記リフト量及び／又は作動角の増大を開始させる。
上記発明によると、クランク軸が回転し初めて最初の圧縮上死点になるまでは、可変動弁機構の負荷を低下させた状態に維持させ、最初の圧縮上死点以後にリフト量及び／又は作動角を増大させる。

請求項６記載の発明は、前記リフト量及び／又は作動角を小さくした状態での完爆判定後に、前記一方のバンクにおける前記リフト量及び／又は作動角の増大を開始させる。
上記発明によると、リフト量及び／又は作動角を小さくした状態でエンジンの再始動を行わせた結果、完爆に至った場合に、その後、一方のバンクにおけるリフト量及び／又は作動角の増大を開始させる。従って、完爆判定までは、リフト量及び／又は作動角を小さくした状態に維持されるので、完爆に至らしめることができ、また、完爆後にリフト量及び／又は作動角の増大を開始させるので、リフト量及び／又は作動角を増大させるときに回転低下を引き起こすことを抑制できる。

請求項７記載の発明は、エンジンの停止時に、予めリフト量及び／又は作動角を小さくしておき、リフト量及び／又は作動角を小さくした状態で自立始動を開始させる。
上記発明によると、エンジンの停止時に、エンジンバルブのリフト量及び／又は作動角を小さくし、エンジン停止中は、リフト量及び／又は作動角が小さい状態に可変動弁機構を保持し、自立始動の要求が発生すると、可変動弁機構をそのままの状態にして自立始動を開始させる。
従って、自立始動の要求が発生したときに直ちに始動を開始させても、リフト量及び／又は作動角が小さい状態で始動が開始されることになり、応答良くエンジンを再始動させることができる。

請求項８記載の発明は、リフト量及び／又は作動角をエンジン始動の継続に要求される値よりも小さくする。

上記発明によると、エンジンの自立始動時には、エンジン始動の継続に要求されるリフト量及び／又は作動角よりも小さい状態で始動を開始させ、その後、エンジン始動の継続に要求されるリフト量及び／又は作動角に変更する。
従って、自立始動の初期段階で可変動弁機構の負荷を必要最小限にして、相対的に余裕トルクを最大限に大きくでき、自立始動の成功率を高めることができる。

請求項９記載の発明は、エンジン始動の継続に要求される値よりも小さいリフト量及び／又は作動角を、可変動弁機構における最小リフト量及び／又は最小作動角とする。
上記発明によると、エンジンの自立始動時には、エンジンバルブのリフト量及び／又は作動角を、可変動弁機構における最小値にして、可変動弁機構の負荷を最小限にする。
従って、自立始動時に可変動弁機構の負荷を最小にして、相対的に余裕トルクを最大限に大きくできる。

請求項１０記載の発明は、前記自立始動を、エンジンの自動停止後の再始動時に行う。
上記発明によると、例えば、エンジンのアイドル運転状態で予め設定された自動停止条件が成立してエンジンを自動停止させ、再始動条件が成立したときにエンジンを自動的に再始動させるときに、エンジンバルブのリフト量及び／又は作動角を小さくし、可変動弁機構の負荷を低下させた状態での自立始動を行わせる。

以下に、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、実施形態における車両用エンジンのシステム図である。
図１において、エンジン１０１は、左右２つのバンクからなるＶ型６気筒の筒内直接噴射式火花点火エンジンである。
前記エンジン１０１の吸気管１０２には、電子制御スロットル１０４が介装され、該電子制御スロットル１０４を通過した空気は、各バンクに分配された後、更に、各気筒に分配される。

各気筒では、吸気バルブ１０５を介して燃焼室１０６内に空気が吸入される。
各気筒での燃焼排気は、燃焼室１０６から排気バルブ１０７を介して排出された後、バンク毎に集合され、バンク毎に設けられるフロント触媒１０８ａ，１０８ｂ及びリア触媒１０９ａ，１０９ｂで浄化される。
前記リア触媒１０９ａ，１０９ｂで浄化された後のバンク毎の排気は、合流してマフラーに１０３に流入し、その後大気中に放出される。

前記排気バルブ１０７は、排気側カム軸１１０に軸支されたカムによって一定のリフト，作動角及びバルブタイミングを保って開閉駆動される。
一方、吸気バルブ１０５のリフト，作動角及びバルブタイミング（開特性）は、各バンクにそれぞれ設けられる可変動弁機構としての作動角・リフト可変機構１１２ａ，１１２ｂ及び中心位相可変機構１１３ａ，１１３ｂによって可変に制御される。

前記作動角・リフト可変機構１１２ａ，１１２ｂは、吸気バルブ１０５のリフト量を作動角と共に連続的に可変とする機構であり、中心位相可変機構１１３ａ，１１３ｂは、クランク軸に対する吸気バルブ駆動軸３の回転位相を変化させることで、吸気バルブ１０５の作動角の中心位相を連続的に可変とする機構である。
マイクロコンピュータを内蔵する電子制御ユニット（ＥＣＵ）１１４は、機関運転条件に応じた目標吸入空気量や目標吸入負圧が得られるように、前記電子制御スロットル１０４，作動角・リフト可変機構１１２ａ，１１２ｂ及び中心位相可変機構１１３ａ，１１３ｂを制御する。

前記電子制御ユニット１１４には、エンジン１０１の吸入空気流量を検出するエアフローメータ１１５、アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルセンサ１１６、クランク軸の回転角を検出するクランク角センサ１１７、電子制御スロットル１０４の開度ＴＶＯを検出するスロットルセンサ１１８、エンジン１０１の冷却水温度を検出する水温センサ１１９、排気中の酸素濃度に基づいて各バンクの空燃比をそれぞれ検出する空燃比センサ１１１ａ，１１１ｂ、車両のフットブレーキが操作されているときにオンになるブレーキスイッチ１２０、車両の走行速度（車速）を検出する車速センサ１２１等からの検出信号が入力される。

また、各気筒のシリンダボアの吸気バルブ１０５側には、燃料を燃焼室１０６内に直接噴射する燃料噴射弁１３１が設けられている一方、燃焼室１０６の頂部には、点火プラグ１２２が設けられており、該点火プラグ１２２による火花点火によって燃料噴射弁１３１から噴射された燃料を着火燃焼させる。
次に、前記作動角・リフト可変機構１１２ａ，１１２ｂ及び中心位相可変機構１１３ａ，１１３ｂの構造を、図２〜図４に基づいて説明する。

本実施形態のエンジン１０１は、各気筒に一対の吸気バルブ１０５，１０５が設けられており、これら吸気バルブ１０５，１０５の上方に、クランク軸によって回転駆動される吸気バルブ駆動軸３が気筒列方向に沿って回転可能に支持されている。
前記吸気バルブ駆動軸３には、吸気バルブ１０５のバルブリフタ２ａに当接して吸気バルブ１０５を開閉駆動する揺動カム４が相対回転可能に外嵌されている。

前記吸気バルブ駆動軸３と揺動カム４との間には、吸気バルブ１０５の作動角及びバルブリフト量を連続的に変更する作動角・リフト可変機構１１２ａ，１１２ｂが設けられている。
また、前記吸気バルブ駆動軸３の一端部には、クランク軸に対する前記吸気バルブ駆動軸３の回転位相を変化させることにより、吸気バルブ１０５の作動角の中心位相を連続的に変更する中心位相可変機構１１３ａ，１１３ｂが配設されている。

前記作動角・リフト可変機構１１２ａ，１１２ｂは、図２及び図３に示すように、吸気バルブ駆動軸３に偏心して固定的に設けられる円形の駆動カム１１と、この駆動カム１１に相対回転可能に外嵌するリング状リンク１２と、吸気バルブ駆動軸３と略平行に気筒列方向へ延びる制御軸１３と、この制御軸１３に偏心して固定的に設けられた円形の制御カム１４と、この制御カム１４に相対回転可能に外嵌すると共に、一端が前記リング状リンク１２の先端に連結されたロッカアーム１５と、このロッカアーム１５の他端と前記揺動カム４とに連結されたロッド状リンク１６と、を有している。

前記制御軸１３は、電動アクチュエータ１７（モータ）によりギア列１８を介して所定の角度範囲内で回転駆動される。
上記の構成により、クランク軸に連動して吸気バルブ駆動軸３が回転すると、駆動カム１１を介してリング状リンク１２がほぼ並進移動するとともに、ロッカアーム１５が制御カム１４の軸心周りに揺動し、ロッド状リンク１６を介して揺動カム４が揺動して吸気バルブ１０５が開閉駆動される。

また、前記制御軸１３の回転角度を変化させることにより、ロッカアーム１５の揺動中心となる制御カム１４の軸心位置が変化して揺動カム４の姿勢が変化する。
これにより、吸気バルブ１０５の作動角の中心位相を略一定としたままで、吸気バルブ１０５の作動角及びリフト量が連続的に増減変化する。
図４は、前記中心位相可変機構１１３ａ，１１３ｂを示している。

前記中心位相可変機構１１３ａ，１１３ｂは、クランク軸と同期して回転するスプロケット２５に固定され、このスプロケット２５と一体的に回転する第１回転体２１と、ボルト２２ａにより前記吸気バルブ駆動軸３の一端に固定され、吸気バルブ駆動軸３と一体的に回転する第２回転体２２と、ヘリカルスプライン２６により第１回転体２１の内周面と第２回転体２２の外周面とに噛合する筒状の中間ギア２３と、を有している。

前記中間ギア２３は、ネジ２８を介してドラム２７が連結されており、このドラム２７と中間ギア２３との間にねじりスプリング２９が介装されている。
前記中間ギア２３は、ねじりスプリング２９によってバルブタイミングを遅角変化させる方向（図４の左方向）へ付勢されており、電磁リターダ２４に電圧を印加して磁力を発生すると、ドラム２７及びネジ２８を介してバルブタイミングを進角変化させる方向（図４の右方向）へ動かされる。

この中間ギア２３の軸方向位置に応じて、回転体２１，２２の相対位相が変化して、クランク軸に対する吸気バルブ駆動軸３の回転位相が変化し、吸気バルブ１０５の作動角の中心位相が連続的に変化する。
前記電動アクチュエータ１７及び電磁リターダ２４は、前記電子制御ユニット１１４からの制御信号により駆動制御される。

前記電子制御ユニット１１４は、前記制御軸１３の目標角度（目標リフト量）を設定し、角度センサ３２で検出される実際の角度が前記目標角度に近づくように、前記電動アクチュエータ１７の操作量をフィードバック制御する。
更に、前記電子制御ユニット１１４は、前記吸気バルブ駆動軸３の所定角度位置で検出信号を出力する駆動軸センサ３１からの信号と、前記クランク角センサ１１７からの検出信号とから、クランク軸に対する吸気バルブ駆動軸３の回転位相を検出し、この検出結果が目標の回転位相に近づくように、前記電磁リターダ２４の操作量をフィードバック制御する。

また、前記電子制御ユニット１１４は、エンジン１０１のアイドル運転状態で自動停止条件が成立するとエンジン１０１を自動停止させ、エンジン１０１を自動停止させた後に再始動条件が成立すると、エンジン１０１を自動的に再始動させるアイドルストップ制御機能を有している。
上記アイドルストップ制御によって、例えば交差点での信号待ち状態でエンジン１０１を自動停止させ、燃費低減及び排気エミッションの低減を図る。

前記アイドルストップ制御における再始動では、車両の発進操作等に応じてエンジン１０１を即座に始動させることが要求されるため、スタータモータを用いた始動に代えて、後述するように、燃焼室内での燃料の燃焼によってクランク軸を回転させ始める始動を行わせる。
尚、本願では、燃焼室内での燃料の燃焼によってクランク軸を回転させ始めるエンジンの始動方法を「自立始動」と称する。

図５のフローチャートは、前記電子制御ユニット１１４によって実行されるアイドルストップ制御の詳細を示す。
ステップＳ２０１では、アイドルストップ条件が成立しているか否かを判断する。
ここで、車速が０km/h、エンジン回転数（rpm）が所定回転数以下、アクセル開度が全閉、ブレーキスイッチ１２０がＯＮ、冷却水温度が所定温度以上の各条件が全て成立しているときに、アイドルストップ条件が成立していると判断する。

尚、前記アイドルストップ条件は、エンジン１０１の完暖状態で、交差点での信号待ち等で車両が一時停止した場合に、エンジン１０１を自動停止させることを想定している。但し、アイドルストップ条件を上記のものに限定するものではない。
アイドルストップ条件が成立していない場合には、そのまま本ルーチンを終了させることで、エンジン１０１の運転を継続させる。

一方、アイドルストップ条件が成立している場合には、エンジン１０１を自動停止させるが、再始動性を確保するために、エンジン１０１の吸入空気量を制御すると共に、作動角・リフト可変機構１１２ａ，１１２ｂによる吸気バルブ１０５の作動角・リフト量を制御する。
まず、ステップＳ２０２では、電子制御スロットル１０４を所定のアイドル空気量が得られる開度まで絞り、次のステップＳ２０３では、作動角・リフト可変機構１１２ａ，１１２ｂを最大リフト量に制御し、かつ、中心位相可変機構１１３ａ，１１３ｂを最遅角側に制御する。

本実施形態では、主に、作動角・リフト可変機構１１２ａ，１１２ｂ及び中心位相可変機構１１３ａ，１１３ｂによって吸気バルブ１０５の開特性を変化させることで、エンジン１０１の吸入空気量を制御し、電子制御スロットル１０４は、主に吸入負圧の発生を制御する。
前記ステップＳ２０２，２０３では、上記制御特性を、電子制御スロットル１０４で吸入空気量が制御される状態に切り換えるものであり、作動角・リフト可変機構１１２ａ，１１２ｂ及び中心位相可変機構１１３ａ，１１３ｂは、空気量が最大となるように制御されるが、上流側の電子制御スロットル１０４の開度を絞ることでアイドル空気量に制御されるようにする。

ステップＳ２０４では、燃料噴射弁１３１からの燃料噴射を停止させ、かつ、点火プラグ１２２による点火を停止させることで、エンジン１０１の回転が停止されるようにする。
ステップＳ２０５では、エンジン１０１の吸入空気量をアイドル空気量相当とするために絞っていた電子制御スロットル１０４の開度を全開にする。

電子制御スロットル１０４を全開にしても、その前に燃料噴射及び点火を停止させてあるので、エンジン１０１の発生トルクが増大することはない。
燃料噴射及び点火を停止させた後、エンジン１０１が慣性で回っている間に、電子制御スロットル１０４を全開にすると、作動角・リフト可変機構１１２ａ，１１２ｂ及び中心位相可変機構１１３ａ，１１３ｂも空気量が最大となるように制御されているので、エンジン１０１は多くの空気を吸い込んで圧縮することになり、この大きなポンピング仕事によって、６気筒のうちの１気筒を、膨張行程途中の略一定のクランク角位置で停止させることができ、前記膨張行程途中で停止する気筒には、空気が閉じ込められることになる。

後述するように、エンジン１０１を再始動させるときには、膨張行程で停止した気筒に対して燃料を噴射して点火し、このときの爆発圧力でクランク軸を回転させ始めるが、このようにしてエンジン１０１を始動させるためには、６気筒のうちの１気筒を、膨張行程の略一定のクランク角位置で停止させる必要がある。
ここで、エンジン１０１が慣性で回転するときの負荷（吸入空気量）が小さいと、圧縮行程によるブレーキ力が弱まり、相対的に膨張行程中のより遅れた時期で停止することになってしまい、最初の燃焼で得られる回転力が弱く、始動性が低下する。

そこで、本実施形態では、エンジン１０１が慣性で回転するときの吸入空気量を多くして、６気筒のうちの１気筒を、膨張行程途中の略一定のクランク角位置で停止させる。
ステップＳ２０６では、エンジン１０１の回転が完全に停止したか否かを、クランク角センサ１１７の信号等から判断する。
そして、エンジン１０１の回転が完全に停止すると、ステップＳ２０７へ進み、再始動に備え、電子制御スロットル１０４をアイドル空気量相当まで閉じ、かつ、作動角・リフト可変機構１１２ａ，１１２ｂで制御される吸気バルブ１０５の作動角・リフト量を、予め記憶した再始動時用の小作動角・低リフト量に制御する。

前記再始動時用の小作動角・低リフト量は、通常のスタータモータを用いた始動時での値よりも小さい値であって、エンジン始動の継続に要求される値よりも小さい値とすることで、作動角・リフト可変機構１１２ａ，１１２の負荷、換言ずれば、吸気バルブ１０５の開駆動負荷の低減効果を最大限に確保する。
前記再始動時用の小作動角・低リフト量に設定された吸気行程は、本実施形態の場合、図８に示すように、最初の１気筒についてのみ実行され、ここで吸引された空気によって生成される混合気での燃焼は、図８に示すように、６気筒のうちの４番目の燃焼になり、この燃焼で最悪トルクを発生させることができないとしても、その後にトルクを発生させることができれば、エンジン１０１がそのまま停止してしまうことはない。

しかし、最初の爆発圧力で吸気バルブ１０５を開く仕事もする必要があるので、最初の吸気行程での吸気バルブ１０５の作動角・リフト量が大きく、吸気バルブ１０５を開くための負荷が大きいと、最初の爆発圧力での回転上昇が阻害され、始動性が大きく低下してしまう。
このように、再始動の最初の吸気行程は、トルクを発生し得る燃料を燃焼させるだけの空気を吸い込むことよりも、吸気バルブ１０５の開駆動負荷を軽減することが、自立始動の成功率に大きく寄与する。

従って、エンジン始動の継続に要求される値よりも小さい値を、作動角・リフト可変機構１１２ａ，１１２ｂにおける最小作動角・最小リフト量とすることができ、最小作動角・最小リフト量が０であっても良い。
但し、４気筒エンジンなどの本実施形態の６気筒エンジンに比べて燃焼間隔の長いエンジンでは、始動開始から順次トルクを発生させる燃焼を行わせないと、エンジン回転速度が大きく変動して始動性を低下させてしまう場合があり、この場合は、最初の爆発圧力での回転上昇を考慮しつつ、最初の吸気行程で吸引される空気量をある程度確保できるように、作動角・リフトを設定する必要が生じる。

本実施形態の再始動では、前述のように、燃焼室内での燃料の燃焼によってクランク軸を回転させ始めるから、回転させ始めのエンジン発生トルクが弱く、作動角・リフト量が大きく余裕トルクが小さい状態では、高い確率で安定的にエンジン１０１を始動させることが困難である。
そこで、吸気バルブ１０５の作動角・リフト量（可変動弁機構の負荷）が小さく、クランク軸の起動トルクが小さい状態で再始動を行わせるべく、エンジン停止時に予め作動角・リフト量を、通常の始動時（スタータモータを用いた始動時）よりも強制的に小さくしておくものである。

本実施形態の作動角・リフト可変機構１１２ａ，１１２ｂは、複雑な機構によってクランク軸からの駆動力を吸気バルブ１０５のバルブリフタ２ａに伝達するため、図６に示すように、標準の作動角・リフト特性で比較すると、カムによる直接駆動の場合（スタンダードカム）に比べて自立始動におけるクランク軸の起動トルクが大幅に大きくなってしまうものの、作動角・リフト量を大幅に低下させることで、クランク軸の起動トルクを、カムによる直接駆動（スタンダードカム）の場合よりも更に低減させることが可能である。

そして、クランク軸の起動トルクを低下させた状態で、自立始動を行わせれば、最初の燃焼からエンジン回転を応答良く立ち上げることができ、自立始動の成功確率を向上させることができる。
ステップＳ２０８では、空気が閉じ込められ膨張行程で停止した気筒を、再始動時に最初に燃料噴射及び点火を行う気筒として記憶する。

尚、アイドルストップでエンジン１０１が停止している間は、作動角・リフト可変機構１１２ａ，１１２ｂは、作動角・リフト量が小さい状態のまま保持され、再始動に備えることになる。
次に、上記アイドルストップ状態（自動停止状態）からの自動再始動制御を、図７のフローチャートに従って説明する。

ステップＳ３０１では、再始動条件が成立しているか否かを判断する。
ここでは、ブレーキスイッチ１２０がＯＦＦである、アクセル開度が全閉でない、エンジン１０１停止状態の継続時間が所定時間を超えた、バッテリ電圧が所定電圧以下になったなどの条件のうちの１つでも成立したときに、再始動条件が成立したと判断する。但し、再始動条件を上記のものに限定するものではない。

再始動条件が成立すると、ステップＳ３０２へ進み、前記ステップＳ２０８で記憶した、膨張行程で停止した気筒に対して燃料噴射を行い、その後直ちに点火を行う。
本実施形態の６気筒Ｖ型エンジン１０１において、例えば、図８に示すように、膨張行程で停止した気筒が、左バンク（ＬＨ）に属する第６気筒であった場合には、再始動要求の発生に伴って、第６気筒の燃焼室内に対して燃料噴射弁１３１から予め決められた量の燃料を噴射させ、かつ、同じ第６気筒の点火プラグ１２２で点火火花を発生させて、直前に噴射させた燃料を着火燃焼させ、この爆発圧力によって第６気筒のピストンを下降させ、クランク軸を回転させ始め、エンジン１０１の始動を開始させる。

第６気筒が膨張行程であるときに、右バンク（ＲＨ）に属する第３気筒では、吸気バルブ１０５を開く吸気行程となるが、両バンクの作動角・リフト可変機構１１２ａ，１１２ｂにおける作動角・リフト量を、強制的にエンジン始動の継続に要求される値よりも小さい必要最小限の作動角・リフト量としてあるので、前記第３気筒の吸気バルブ１０５の開駆動させる負荷が小さく抑制される。

このため、最初の第６気筒の爆発圧力でクランク軸を回転させ始めるときの起動トルクが小さく、最初の爆発でクランク軸の回転を応答良く立ち上げることができ、これによって自立始動の成功率を向上させることができる（図９参照）。
次のステップＳ３０３では、圧縮行程で停止していた気筒に対して燃料噴射・点火を行わせる。

本実施形態では、点火が第１気筒→第２気筒→第３気筒→第４気筒→第５気筒→第６気筒の順に行われるから、この点火順と膨張行程で停止した気筒の記憶データとから、圧縮行程で停止していた気筒を判断できる。
図８に示す例では、右バンク（ＲＨ）に属する第１気筒が圧縮行程で停止していた気筒であり、第６気筒への燃料噴射及び点火後、第１気筒に対して燃料を噴射して点火し、第６気筒での爆発燃焼に引き続き第１気筒で爆発燃焼を発生させ、第６気筒での爆発圧力で回転し始めたクランク軸を継続して回転させ、更に回転速度を増大させるようにする。

圧縮行程で停止していた気筒に対する燃料噴射・点火の後は、点火順に従って、燃料噴射・点火を行わせる。尚、始動時の燃料噴射タイミングは、基本的に吸気行程中とする。
ステップＳ３０４では、膨張行程で停止していた気筒が属するバンク（図８に示す例では左バンクＬＨ））の作動角・リフト可変機構１１２で制御される作動角・リフト量を、エンジン１０１を自動停止させたときに設定したエンジン始動の継続に要求される値よりも小さい値から、エンジン始動の継続に要求される値に向けて増大変化させる制御の開始タイミングであるか否かを判断する。

前記開始タイミングは、自立始動の開始から２番目の吸気行程（図８に示す例では第４気筒の吸気行程）における作動角・リフト量を、エンジン始動の継続に要求される値にまで増大させることができる最も遅い制御開始時期とすることが好ましいが、圧縮行程で停止していた気筒（図８における第１気筒）が上死点になった時点とすることができる。
前記開始タイミングであることが判断されると、ステップＳ３０５へ進んで、膨張行程で停止していた気筒が属するバンク（図８に示す例では左バンクＬＨ））の作動角・リフト可変機構１１２で制御される作動角・リフト量を、エンジン１０１を自動停止させたときに設定した値から、エンジン始動の継続に要求される値に向けて増大変化させる制御を開始させる。

ステップＳ３０６では、前記ステップＳ３０５における制御の開始から、所定のディレーが経過したか否かを判断する。
前記ディレーは、一定時間とすることができるが、好ましくは、１行程分だけのエンジン回転を前記ディレーとする。
そして、前記ディレーが経過すると、ステップＳ３０７へ進み、他方のバンク（図８に示す例では右バンクＲＨ））の作動角・リフト可変機構１１２で制御される作動角・リフト量を、エンジン１０１を自動停止させたときに設定した値から、エンジン始動の継続に要求される値に向けて増大変化させる制御を開始させる。

本実施形態の自立始動においては、始動開始後最初の吸気行程における吸気バルブ１０５の作動角・リフト量を小さく制限することで、クランク軸の起動トルクを小さくし、始動性を高めるようにするが、２番目の吸気行程からは、エンジン始動を継続できる空気量が得られるように、作動角・リフト量を増大させる必要がある。
ここで、図８に示す例では、始動開始後最初の吸気行程は右バンク（ＲＨ）の第３気筒であり、大きな作動角・リフト量での吸気バルブ１０５の開駆動を最初の膨張行程では避けるという点からは、第３気筒の最初の吸気行程は、小作動角・低リフト量で行わせる必要がある。

しかし、２番目に吸気行程となる第４気筒については、吸気バルブ１０５の駆動負荷の軽減よりも、エンジン始動を継続できる空気量を確保することが必要で、この点では、左バンク（ＬＨ）については、始動開始直後から、作動角・リフト量を増大変化させる制御を開始させることが可能である。
しかしながら、左バンク（ＬＨ）について作動角・リフト量を増大させるべく電動アクチュエータ１７を最初の上死点前から動作させると、これが最初の爆発燃焼で回転し始め、第１気筒の吸入空気量を圧縮しつつあるエンジンの抵抗となって回転上昇を鈍らす可能性がある。

従って、左バンク（ＬＨ）の作動角・リフト量を増大させる制御の開始タイミングは、早くても第１気筒の上死点後であることが好ましく、上死点後のより遅い時期であることがより好ましく、本実施形態では、第４気筒の吸気行程での作動角・リフト量を増大させることができる最も遅い時期に設定する。
具体的には、例えば、増大後の作動角における吸気バルブ１０５の開時期から所定の制御遅れ時間だけ前の時点を、左バンク（ＬＨ）の作動角・リフト量を増大させる制御の開始タイミングとする。

尚、左バンク（ＬＨ）の作動角・リフト量を増大させる制御の開始タイミングを、右バンク（ＲＨ）の第３気筒の吸気行程の終了時点からの角度に基づいて設定することができる。
更に、左バンク（ＬＨ）の作動角・リフト量を増大させる制御と同時に、右バンク（ＲＨ）の作動角・リフト量を増大させる制御を開始させると、作動角・バルブタイミング・制御遅れ時間などによっては、前の第３気筒の吸気行程での作動角・リフト量が増大されて、２番目の第４気筒の吸気行程における作動角・リフト量の増大と重なり、自立始動初期に大きなバルブ駆動負荷が加わることになる可能性がある。

そこで、右バンク（ＲＨ）の作動角・リフト量を増大させる制御を、左バンク（ＬＨ）の制御開始に対して時差をもって開始させるようにしてあり、前記時差を１行程分とすれば、少なくとも第３気筒の最初の吸気行程での作動角・リフト量が増大されてしまうことを回避でき、第３気筒の最初の吸気行程は、作動角・リフト量が小さい状態で実行されることになる。

即ち、右バンク（ＲＨ）の吸気行程については、最初の１行程は作動角・リフト量（可変動弁機構の負荷）が小さい状態で行われ、次からエンジン始動を継続させることができる作動角・リフト量にまで増大変更される。
但し、吸気バルブ１０５の開駆動の負荷に対して、電動アクチュエータ１７を動作させることによる負荷が無視できる程度に小さい場合には、膨張行程で停止していた気筒が属するバンク（図８に示す例では左バンクＬＨ））の作動角・リフト量を増大させる制御を、自立始動の開始と共に開始させ、他方バンク（図８に示す例では右バンクＲＨ））の最初の吸気行程（図８に示す例では第３気筒の吸気行程）が終了してから、他方バンクの作動角・リフト量を増大させる制御を開始させることができる。

また、上記では、左右バンクにおいて、作動角・リフト量を増大させる制御の開始に時差を設けるようにしたが、同時に制御を開始させることで、大きく始動性を損ねることがない場合には、同時に作動角・リフト量を増大させる制御を開始させることができる。
また、作動角・リフト量を増大変更する制御の開始時期を、完爆判定に基づいて決定することができ、例えば、エンジンの回転速度又はエンジン回転の加速度が所定値を超えたと判断された時点で、次に吸気行程となる気筒が属するバンクの作動角・リフト可変機構１１２について、又は、２つのバンクの作動角・リフト可変機構１１２ａ，１１２ｂについて同時に、作動角・リフト量を増大変更する制御を開始させることができる。

この場合、前記ステップＳ３０４の開始タイミングは、エンジンの回転速度又はエンジン回転の加速度が所定値を超えたと判断された時点となる。
更に、吸気バルブ１０５の作動角・リフト量を可変とする作動角・リフト可変機構１１２と共に、排気バルブ１０７の作動角・リフト量を可変とする作動角・リフト可変機構を備える場合に、自立始動時に吸気バルブ１０５と共に排気バルブ１０７の作動角・リフト量を強制的に小さく設定し、吸気バルブ１０５の作動角・リフト量の増大と、排気バルブ１０７の作動角・リフト量の増大とを、時差をもって開始させることができる。

また、可変動弁機構を上記の作動角・リフト可変機構１１２に限定するものではなく、例えば、３次元カムや複数カムの切り換えによってエンジンバルブの開特性を可変とする機構などであってもよく、エンジンバルブの作動角及び／又はリフト量を可変とする機構を備えたエンジンに広く適用可能である。
更に、電磁石を用いてエンジンバルブを開閉駆動する電磁動弁において、自立始動時の作動角及び／又はリフト量を強制的に小さくすることによって、エンジン１０１の電気負荷を軽減し、自立始動の成功率を高めることができる。

また、前記自立始動の成功・失敗を、自立始動開始後のエンジン回転速度やエンジン回転の加速度などから判断し、自立始動に失敗したときには、スタータモータを自動的に駆動させ、エンジンを再始動させるようにすることができる。
また、エンジン１０１はＶ型エンジンに限定されるものではなく、水平対向エンジンや直列エンジンであっても良い。

次に、上記の実施形態から把握し得る請求項に記載以外の発明について、以下にその作用効果と共に記載する。
（イ）前記エンジンの停止時に、燃料供給及び点火を停止させた後にエンジンの吸入空気量を増大させることで、複数気筒のうちの１つを膨張行程中の略一定位置で停止させることを特徴とする請求項２記載のエンジンの始動制御装置。

上記発明によると、慣性で回転しているときの吸入空気量を大きくすることで、大きなポンプ仕事をエンジンにさせ、これによって、複数気筒のうちの１つを膨張行程中の略一定位置で停止させる。
従って、再始動時に、最初の爆発圧力で一定の回転力を得て、自立始動を安定的に行わせることができる。
（ロ）前記エンジンが電子制御スロットルを備え、前記エンジンの停止時に、前記電子制御スロットルの開度を絞る一方で、前記リフト量及び／又は作動角を増大させてから、燃料供給及び点火を停止させ、燃料供給及び点火を停止させた後に電子制御スロットルを開き、エンジンが停止してから電子制御スロットルを閉じかつリフト量及び／又は作動角を減少させるべく前記可変動弁機構を制御することを特徴とする請求項（イ）記載のエンジンの始動制御装置。

上記発明によると、エンジン停止時に再始動に備えて予めリフト量及び／又は作動角を小さくしておくことができると共に、停止時に複数気筒のうちの１つを膨張行程中の略一定位置で停止させて、再始動時に、最初の爆発圧力で一定の回転力を得て、自立始動を安定的に行わせることができる。
（ハ）前記自立始動に失敗したときに、スタータモータを自動的に駆動させる始動に切り換えることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１つに記載のエンジンの始動制御装置。

上記発明によると、自立始動に失敗すると、スタータモータによるクランキングを自動的に行わせてエンジンを始動させるようにするので、始動に失敗したまま放置されることがない。
（ニ）前記エンジンを自動停止させるときに、エンジンバルブのリフト量及び／又は作動角を小さくし、前記エンジンの自立始動を、エンジンバルブのリフト量及び／又は作動角を小さくした状態で開始させることを特徴とする請求項１０記載のエンジンの始動制御装置。

上記発明によると、エンジンを自動停止させるときに、予めエンジンバルブのリフト量及び／又は作動角を小さくしておくことで、再始動要求が発生したときに、直ちに、リフト量及び／又は作動角が小さく可変動弁機構の負荷が低減される状態でエンジンバルブ駆動を行わせることができる。

本発明の実施形態におけるエンジンの構成図。 上記実施形態における作動角・リフト可変機構の構造を示す斜視図。 前記作動角・リフト可変機構の側面図。 上記実施形態における中心位相可変機構を示す断面図。 実施形態におけるアイドルストップ制御を示すフローチャート。 吸気バルブの作動角・リフト量と、クランク軸の起動トルクとの相関を示す線図。 実施形態におけるアイドルストップ後の再始動制御を示すフローチャート。 実施形態における始動制御を実行したときの噴射・点火タイミング及び吸気行程の変化を示すタイムチャート。 実施形態の効果を示すタイムチャート。

符号の説明

１０１…エンジン、１０４…電子制御スロットル、１０５…吸気バルブ、１０６…燃焼室、１０７…排気バルブ、１１２ａ，１１２ｂ…作動角・リフト可変機構、１１３ａ，１１３ｂ…中心位相可変機構、１１４…電子制御ユニット（ＥＣＵ）、１２０…ブレーキスイッチ、１２１…車速センサ、１２２…点火プラグ、１３１…燃料噴射弁

Claims (10)

1. エンジンバルブのリフト量及び／又は作動角を可変とする可変動弁機構をそれぞれ備えた２つのバンクからなるエンジンにおいて、
   燃焼室内での燃料の燃焼によってクランク軸を回転させ始めるエンジンの自立始動時に、前記２つのバンクの双方において前記リフト量及び／又は作動角を小さくした状態で前記自立始動を開始させ、前記自立始動の開始後に、一方のバンクにおける前記リフト量及び／又は作動角を増大させ、その後遅れて他方のバンクにおける前記リフト量及び／又は作動角を増大させることを特徴とするエンジンの始動制御装置。
2. 前記エンジンが、シリンダ内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁及び点火プラグを各気筒にそれぞれ備え、
   前記自立始動が、膨張行程で停止している気筒に対する燃料の噴射及び当該気筒に対する火花点火によって開始され、
   前記一方のバンクを、膨張行程で停止していた気筒を含むバンクとすることを特徴とする請求項１記載のエンジンの始動制御装置。
3. 前記他方のバンクにおける前記リフト量及び／又は作動角の増大を、前記一方のバンクに対して遅れて開始させる遅れ時間が、１行程分に相当する長さに設定されることを特徴とする請求項１又は２記載のエンジンの始動制御装置。
4. 少なくとも前記リフト量及び／又は作動角を小さくした状態での１行程が済んでから、前記一方のバンクにおける前記リフト量及び／又は作動角の増大を開始させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のエンジンの始動制御装置。
5. 最初の圧縮上死点以後に、前記一方のバンクにおける前記リフト量及び／又は作動角の増大を開始させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のエンジンの始動制御装置。
6. 前記リフト量及び／又は作動角を小さくした状態での完爆判定後に、前記一方のバンクにおける前記リフト量及び／又は作動角の増大を開始させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のエンジンの始動制御装置。
7. エンジンの停止時に、予め前記リフト量及び／又は作動角を小さくしておき、前記リフト量及び／又は作動角を小さくした状態で前記自立始動を開始させることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載のエンジンの始動制御装置。
8. 前記リフト量及び／又は作動角をエンジン始動の継続に要求される値よりも小さくすることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載のエンジンの始動制御装置。
9. 前記エンジン始動の継続に要求される値よりも小さいリフト量及び／又は作動角が、前記可変動弁機構における最小リフト量及び／又は最小作動角であることを特徴とする請求項８記載のエンジンの始動制御装置。
10. 前記自立始動が、前記エンジンの自動停止後の再始動時に行われることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載のエンジンの始動制御装置。

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