JP4803097B2 - 過給機付き内燃機関の始動制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、過給機付き内燃機関の始動制御装置に係り、特に内燃機関停止中に発生した燃料ベーパによる内燃機関始動時のエミッション悪化の防止に関する。

タービンに通じる排気通路を開閉する第１排気弁と、タービンに通じない排気通路を開閉する第２排気弁とを備えた装置（独立排気エンジン）が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
この装置によれば、高回転高負荷運転時に、タービンに通じない第２排気弁が、タービンに通じる第１排気弁よりも早い時期に開弁される。これにより、排気ポンピングロスを低減することができるため、高回転域で過給により出力を向上させることができる。

特開平１０−８９１０６号公報 特開２００５−６１３２５号公報

ところで、一般的な過給機付き内燃機関においては、過給機本体の潤滑にエンジンオイル（以下「オイル」と略する。）が用いられている。また、車両走行距離が増加するに従って、オイルへの燃料希釈量が増加することが知られている。オイル中に希釈された燃料は、オイル温度の上昇に伴い、ベーパ（以下「燃料ベーパ」という。）となる。

かかる燃料ベーパは、内燃機関の運転中は、吸気負圧により吸気系に吸い出され、ブローバイガスとして消費される。
また、内燃機関の停止中は、燃料ベーパは、クランクケースに充満した後、ブローバイ通路を通り吸気系に放出されるか、もしくは、過給機を通り排気系に放出される。吸気系及び過給機下流の排気系は、ともに大気解放されている。このため、吸気系に放出された燃料ベーパと、過給機下流の排気系に放出された燃料ベーパとは、多量の大気によって薄められ拡散するため、エミッション特性の悪化は生じない。

しかしながら、過給機上流の排気系に放出された燃料ベーパは、以下の理由によりエミッション特性を悪化させる可能性がある。すなわち、過給機から排気弁までの空間は、大気解放されておらず、閉鎖された空間である。よって、内燃機関の停止中は、過給機上流の排気系に放出された燃料ベーパ濃度が、時間経過に伴い次第に高まることとなる。かかる高濃度の燃料ベーパが、次のエンジン始動時に一気に排出されると、エンジン始動時にエミッション特性が悪化し得る。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、内燃機関始動時に高濃度の燃料ベーパの排出によるエミッション悪化を抑制することが可能な過給機付き内燃機関の始動制御装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、上記の目的を達成するため、過給機付き内燃機関の始動制御装置であって、
前記過給機のタービンに通じる第１排気通路を開閉する第１排気弁と、
前記タービンの下流に通じる第２排気通路を開閉する第２排気弁と、
前記内燃機関の始動時に、前記第１排気弁よりも先に前記第２排気弁を開弁すると共に、吸気上死点付近で前記第１排気弁を開弁することで、前記内燃機関の停止中に前記第１排気弁から前記タービンまでの空間に滞留する燃料ベーパを気筒内に吸入させる燃料ベーパ掃気処理を実施する制御手段とを備えたことを特徴とする。

また、第２の発明は、第１の発明において、
前記制御手段は、前記第２排気弁の開弁によって前記タービンの下流の排気圧力が所定値以上になった後に、前記第１排気弁を開弁することを特徴とする。

また、第３の発明は、第１の発明において、
前記制御手段は、ＥＧＲ燃焼限界が所定値よりも高い領域では、前記第１排気弁と吸気弁が共に開弁されるオーバラップ量を確保し、該ＥＧＲ燃焼限界が所定値以下である領域では、前記第１排気弁を閉弁した後に吸気弁を開弁することを特徴とする。

また、第４の発明は、第３の発明において、
前記制御手段は、前記燃料ベーパ掃気処理を所定サイクル実施する間に、前記オーバラップ量を徐々に小さくするオーバラップ量制御手段を有することを特徴とする。

また、第５の発明は、第３の発明において、
前記制御手段は、前記燃料ベーパ掃気処理を所定サイクル実施する間に、前記オーバラップ量を徐々に大きくするオーバラップ量制御手段を有することを特徴とする。

また、第６の発明は、第４又は第５の発明において、
前記制御手段は、機関回転数に基づいて前記所定サイクルを補正する補正手段を更に有することを特徴とする。

また、第７の発明は、第１から第５の何れかの発明において、
前記第１排気通路と前記第２排気通路の合流点よりも下流の排気空燃比を取得する排気空燃比取得手段を更に備え、
前記制御手段は、前記排気空燃比が所定値以上になった場合に、前記燃料ベーパ掃気処理を終了することを特徴とする。

第１の発明では、内燃機関の始動時に、第１排気弁よりも先に第２排気弁が開弁される。これにより、第１排気弁の開弁前にタービン下流の排気圧力が高められるため、内燃機関停止中に放出された燃料ベーパが、第１排気弁とタービンまでの第１排気通路に閉じ込められる。さらに、触媒が暖機される。そして、吸気上死点付近で第１排気弁が開弁されると、ピストンが下がる際の負圧により上記燃料ベーパが気筒内に吸入され、吸入された燃料ベーパが気筒内で燃焼する。従って、第１の発明によれば、内燃機関停止中に第１排気弁からタービンまでの空間に滞留する燃料ベーパが、内燃機関の始動時にそのままタービン下流に排出される事態を回避することができる。よって、内燃機関の始動時のエミッション特性の悪化を抑制することができる。

第２の発明では、第２排気弁の開弁によってタービン下流の排気圧力が高められた後に、第１排気弁が開弁される。これにより、第１排気弁の開弁中に、燃料ベーパがタービン下流に漏れ出す事態を確実に防止することができる。

第３の発明では、ＥＧＲ燃焼限界が高い領域では第１排気弁と吸気弁のオーバラップ量が確保されるため、内部ＥＧＲにより燃料ベーパが吸気系にも吸入される。一方、ＥＧＲ燃焼限界が低い領域では第１排気弁の閉弁後に吸気弁が開弁されるため、第１排気弁と吸気弁のオーバラップ量が無しにされる。第３の発明によれば、ＥＧＲ燃焼限界を考慮して、第１排気弁と吸気弁のオーバラップ量の有無を決定することができる。

第４の発明では、燃料ベーパ掃気処理を所定サイクル実施する間に、オーバラップ量が徐々に小さくされる。よって、油圧制御性や、タービン下流の排気圧力変化を考慮しつつ、燃料ベーパ掃気処理が実施される。従って、第４の発明によれば、燃料ベーパ掃気処理を実施する際の空燃比制御性の悪化を抑制することができる。

第５の発明では、燃料ベーパ掃気処理を所定サイクル実施する間に、オーバラップ量が徐々に大きくされる。よって、空燃比制御性を考慮しつつ、燃料ベーパ掃気処理が実施される。従って、第５の発明によれば、燃料ベーパ掃気処理を実施する際の空燃比制御性の悪化を抑制することができる。

第６の発明では、機関回転数に基づいて上記所定サイクルが補正される。すなわち、機関回転数に基づいて燃料ベーパ掃気処理を実施するサイクル数が変更される。ここで、排気行程で生じる吸気系負圧は機関回転数によって相違し、該吸気系負圧によって１サイクルで気筒内に吸入される燃料ベーパ量が相違する。従って、第６の発明によれば、燃料ベーパ掃気処理を必要なサイクルだけ実施することができる。

第７の発明では、排気空燃比が所定値以上になった場合に、燃料ベーパ掃気処理を終了する。ここで、燃料ベーパが気筒内に吸入されると、気筒内に供給される燃料量が燃料ベーパ分だけ過剰になるため、排気空燃比は所定値よりも小さくなる。その後、燃料ベーパが気筒内に吸入されなくなると、気筒内に供給される燃料量は過剰にならないため、排気空燃比は所定値以上になる。従って、第７の発明によれば、燃料ベーパ掃気処理を適切な時期に終了させることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。

実施の形態１．
［システム構成の説明］
図１は、本発明の実施の形態１によるシステム構成を示す図である。本実施の形態のシステムは、過給機（ターボチャージャ）を有する独立排気エンジンシステムである。

図１に示すシステムは、複数の気筒２を有するエンジン１を備えている。各気筒２のピストンは、それぞれクランク機構を介して共通のクランク軸４に接続されている。クランク軸４の近傍には、クランク角センサ５が設けられている。クランク角センサ５は、クランク軸４の回転角度（クランク角CA）を検出するように構成されている。また、エンジン１は、冷却水温Twを検出する水温センサ３を備えている。

エンジン１は、各気筒２に対応して、インジェクタ６を有している。インジェクタ６は、高圧の燃料を気筒２内に直接噴射するように構成されている。各インジェクタ６は、共通のデリバリーパイプ７に接続されている。デリバリーパイプ７は、燃料ポンプ８を介して燃料タンク９に連通している。

また、エンジン１は、各気筒２に対応して吸気ポート１０を有している。吸気ポート１０には、複数の吸気弁１２（符号「In」を付すこともある。）が設けられている。吸気弁１２には、吸気弁１２の開弁特性（開閉時期及びリフト量）を変更可能な可変動弁機構１３が接続されている。可変動弁機構１３としては、公知の電磁駆動弁機構や機械式もしくは油圧式可変動弁機構等を用いることができる。

また、各吸気ポート１０は、吸気マニホールド１６に接続されている。吸気マニホールド１６には、過給圧センサ１７が設けられている。過給圧センサ１７は、後述するコンプレッサ２４ａによって過給された空気（以下「過給空気」という。）の圧力、すなわち、過給圧PIMを測定するように構成されている。

吸気マニホールド１６には吸気通路１８が接続されている。吸気通路１８の途中には、スロットルバルブ２０が設けられている。スロットルバルブ２０は、図示しないスロットルモータにより駆動される電子制御式のバルブである。スロットルバルブ２０は、アクセル開度センサ２１により検出されるアクセル開度AA等に基づいて駆動されるものである。スロットルバルブ２０の近傍には、スロットル開度センサ２０Ａが設けられている。スロットル開度センサ２０Ａは、スロットル開度TAを検出するように構成されている。

スロットルバルブ２０の上流には、インタークーラ２２が設けられている。インタークーラ２２は、過給空気を冷却するように構成されている。

インタークーラ２２の上流には、過給機２４のコンプレッサ２４ａが設けられている。コンプレッサ２４ａは、図示しない連結軸を介してタービン２４ｂと連結されている。タービン２４ｂは、後述する第１排気通路３４に設けられている。このタービン２４ｂが排気動圧（排気エネルギ）により回転駆動されることによって、コンプレッサ２４ａが回転駆動される。

コンプレッサ２４ａの上流には、エアフロメータ２６が設けられている。エアフロメータ２６は、吸入空気量Gaを検出するように構成されている。エアフロメータ２６の上流には、エアクリーナ２８が設けられている。エアクリーナ２８の上流は、大気に開放されている。

また、エンジン１は、各気筒２に対応して第１排気弁３０Ａ（符号「Ex1」を付すこともある。）と第２排気弁３０Ｂ（符号「Ex2」を付すこともある。）とを有している。この第１排気弁３０Ａは、タービン２４ｂに通じる第１排気通路３４を開閉するものである。タービン２４ｂは、第１排気通路３４を流通する排気動圧によって回転駆動されるように構成されている。また、第２排気弁３０Ｂは、タービン２４ｂに通じない第２排気通路３６、すなわち、タービン２４ｂ下流に通じる第２排気通路３６を開閉するものである。

これらの排気弁３０Ａ，３０Ｂには、排気弁３０Ａ，３０Ｂの開弁特性（開閉時期及びリフト量）を変更可能な可変動弁機構３２が接続されている。可変動弁機構３２としては、上記可変動弁機構１３と同様に、公知の電磁駆動弁機構や機械式もしくは油圧式可変動弁機構等を用いることができる。

第１排気通路３４と第２排気通路３６の合流点よりも下流の排気通路３８には、排気空燃比を検出する空燃比センサ４０が設けられている。空燃比センサ４０の下流には、排気ガスを浄化するための触媒４２が設けられている。

本実施の形態１のシステムは、制御装置であるＥＣＵ（Electronic Control Unit）６０を備えている。ＥＣＵ６０の入力側には、水温センサ３、クランク角センサ５、過給圧センサ１７、スロットル開度センサ２０Ａ、アクセル開度センサ２１、エアフロメータ２６、空燃比センサ４０等が接続されている。また、ＥＣＵ６０の出力側には、インジェクタ６、燃料ポンプ８、可変動弁機構１３，３２等が接続されている。
ＥＣＵ６０は、クランク角CAに基づいて、機関回転数NEを算出する。また、ＥＣＵ６０は、アクセル開度AA等に基づいて、機関負荷率KL[%]を算出する。
また、ＥＣＵ６０は、目標空燃比（理論空燃比）となるように、吸入空気量Gaに対する基本燃料噴射量Qbaseを算出する。

［実施の形態１の特徴］
上記独立排気エンジンシステムにおいて、過給機２４の潤滑にオイル（エンジンオイル）が用いられている。オイルの一般的な循環経路は、オイルパン→オイルポンプ→過給機→クランクケース→オイルパンの順番になっている。
ところで、車両走行距離が増加するに従って、オイルへの燃料希釈量が増加する。オイル中に希釈された燃料は、オイル温度の上昇に伴い、燃料ベーパとなる。この燃料ベーパは、エンジン運転中は、ブローバイガスとして消費される。

エンジン停止中は、燃料ベーパは、クランクケースに充満した後、ブローバイ通路を通り吸気系１６，１８に放出されるだけでなく、過給機２４のタービン２４ｂの上流及び下流にも放出される。吸気系１６，１８と、タービン２４ｂ下流の排気通路３８は大気解放されているため、燃料ベーパは多量の大気によって薄められ拡散する。

一方、タービン２４ｂ上流の排気通路３４、すなわち、タービン２４ｂから第１排気弁３０Ａまでの第１排気通路３４は、大気解放されておらず、閉鎖された空間Ａ（図１においてハッチングを付している）である。よって、エンジン停止中は、この空間Ａにおける燃料ベーパ濃度が、エンジン停止後の時間経過に伴い次第に高まることとなる。

図２は、通常エンジン制御によるバルブ開弁特性を示す図である。
図２に示すように、通常エンジン制御では、第１排気弁Ex1と第２排気弁Ex2が同時に開弁される。よって、かかる通常エンジン制御をエンジン始動時に実行すると、上記空間Ａに滞留する燃料ベーパが排気通路３８に一気に排出される。エンジン始動時に触媒４２が未だ暖機されていない場合には、燃料ベーパは触媒４２で浄化されず、未浄化のままテールパイプから排出される可能性がある。

そこで、本実施の形態１では、図３に示すエンジン始動制御を実施する。図３は、本実施の形態１のエンジン始動制御によるバルブ開弁特性を示す図である。
図３に示すように、タービン２４ｂに通じる第１排気弁Ex1よりも先に、タービン２４ｂに通じない第２排気弁Ex2が開弁される。これにより、タービン２４ｂ下流の排気圧力が上昇する。このため、上記空間Ａに滞留する燃料ベーパは、タービン２４ｂ下流の排気通路３８に漏れ出さず、そのまま該空間Ａに閉じ込められる。また、この第２排気弁Ex2の開弁により、排気ガスが排気通路３８を介して触媒４２に供給され、触媒４２が暖機される。

そして、吸気ＴＤＣ付近で第２排気弁Ex2が閉じられた後、第１排気弁Ex1が開弁する。ここで、第１排気弁Ex1の開弁時期は、図３に示すように、最大リフトが吸気ＴＤＣ以降になるようにされる。第１排気弁Ex1の開弁後、ピストンが下がる際の負圧により、空間Ａ内の燃料ベーパが筒内に吸入される。

以下、エンジン停止中に空間Ａに滞留する燃料ベーパを、エンジン始動時のバルブ開弁特性制御により筒内（及び吸気系）に吸入する処理を、「燃料ベーパ掃気処理」という。

ここで、第２排気弁Ex2と第１排気弁Ex1のオーバラップ量は無しにされる。これは、第１排気弁Ex1の開弁中に上記空間Ａから筒内に吸入された燃料ベーパが、筒内で燃焼されずにそのまま第２排気弁Ex2から排出されることを防止するためである。

第１排気弁Ex1が閉じられた後、吸気弁Inが開弁される。第１排気弁Ex1の作用角は、吸気弁Inの作用角と、始動要求から決定される吸気弁In閉弁時期（実圧縮比）とに基づいて決定される。筒内に吸入された燃料ベーパは、その後、通常の混合気と共に筒内で燃焼される。

［実施の形態１における具体的処理］
図４は、本実施の形態１において、ＥＣＵ６０が実行するエンジン始動制御ルーチンを示すフローチャートである。本ルーチンは、エンジン停止後に車両運転者によるエンジン始動操作が実施された場合に起動される。

図４に示すルーチンによれば、先ず、エンジン１を始動する（ステップ１００）。その後、第２排気弁Ex2を作動させる（ステップ１０２）。このステップ１０２の処理により、タービン２４ｂ下流の排気圧力が上昇する。

次に、現在のクランク角CAが吸気ＴＤＣ付近であるか否かを判別する（ステップ１０４）。このステップ１０４では、第２排気弁Ex2を閉弁すると共に第１排気弁Ex1を開弁するタイミングであるか否かが判別される。このステップ１０４は、クランク角CAが吸気ＴＤＣ付近になるまで繰り返し実行される。このステップ１０４で現在のクランク角CAが吸気ＴＤＣ付近であると判別された場合には、第２排気弁Ex2を閉じ、第１排気弁Ex1を作動させる（ステップ１０６）。

次に、第１排気弁Ex1が閉じられたか否かを判別する（ステップ１０８）。このステップ１０８は、第１排気弁Ex1が閉じられるまで繰り返し実行される。このステップ１０８で第１排気弁Ex1が閉じられたと判別された場合には、吸気弁Inを作動させる（ステップ１１０）。これらのステップ１０８，１１０の処理により、第１排気弁Ex1と吸気弁Inのオーバラップ量は無しにされる。よって、空間Ａの燃料ベーパは、筒内にのみ吸入され、吸気系１６，１８には吸入されない。

最後に、燃料ベーパ掃気処理が完了したか否かが判別される（ステップ１１２）。このステップ１１２では、上記ステップ１０２〜１１０の処理を所定サイクル実施したか否かが判別される。ここで、所定サイクルは、例えば、空間Ａの容積を考慮して予め定めておくことができる。このステップ１１２で上記ステップ１０２〜１１０の処理を所定サイクル実施していないと判別された場合には、空間Ａ内に未だ燃料べーパが残留していると判断される。この場合、上記ステップ１０２の処理に戻る。

一方、上記ステップ１１２でステップ１０２〜１１０の処理を所定サイクル実施したと判別された場合には、空間Ａ内の燃料ベーパが全て掃気されたと判断される。この場合、燃料ベーパ掃気処理が完了したと判断され、本ルーチンを終了する。

以上説明したように、本実施の形態１では、エンジン始動時に、第１排気弁Ex1よりも先に第２排気弁Ex2が開弁される。これにより、タービン２４ｂ下流の排気圧力が上昇すると共に、触媒４２が暖機される。その後の吸気ＴＤＣ付近で、第２排気弁Ex2が閉弁されると共に、第１排気弁Ex1が開弁される。これにより、第１排気弁Ex1からタービン２４ｂまでの空間Ａに滞留する燃料ベーパが筒内に吸入され、その後に筒内で燃焼される。
従って、本実施の形態１によれば、エンジン停止中に空間Ａに滞留した燃料ベーパがエンジン始動時にそのまま排気系に排出されることを防止することができる。よって、エンジン始動時のエミッション悪化を抑制することができる。

尚、本実施の形態１においては、過給機２４が第１の発明における「過給機」に、エンジン１が第１の発明における「内燃機関」に、タービン２４ｂが第１の発明における「タービン」に、第１排気通路３４が第１の発明における「第１排気通路」に、第１排気弁Ex1（３０Ａ）が第１の発明における「第１排気弁」に、第２排気通路３６が第１の発明における「第２排気通路」に、第２排気弁Ex2（３０Ｂ）が第１の発明における「第２排気弁」に、空燃比センサ４０が第７の発明における「空燃比取得手段」に、それぞれ相当する。
また、本実施の形態１においては、ＥＣＵ６０が、ステップ１０２，１０４，１０６の処理を実行することにより第１及び第２の発明における「制御手段」が実現されている。

実施の形態２．
次に、図５〜図８を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。
本実施の形態２のシステムは、図１に示すハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ６０に、後述する図８に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。

［実施の形態２の特徴］
上記実施の形態１では、図３に示す例のように、第１排気弁Ex1と吸気弁Inのオーバラップ量が無しにされている。これにより、空間Ａ内の燃料ベーパは、筒内にのみ吸入される。上記実施の形態１の制御は、例えば、極低温始動時のようにＥＧＲ燃焼限界が低い運転領域での燃料ベーパの掃気に有効である。

ところで、ＥＧＲ燃焼限界が比較的高い運転領域では、第１排気弁Ex1と吸気弁Inのオーバラップ量を確保することで、吸気系負圧を利用することができる。吸気系負圧を利用することで、吸気系負圧を利用しない場合に比して１サイクル中により多くの燃料ベーパを吸入することができる。よって、燃料ベーパ掃気処理を効率良く行うことができる。

そこで、本実施の形態２では、ＥＧＲ燃焼限界が比較的高い領域である場合、図５に示すエンジン始動制御を実施する。図５は、本実施の形態２において、ＥＧＲ燃料限界が比較的高い領域でのバルブ開弁特性を示す図である。

図５に示すように、第２排気弁Ex2が閉じられた後、第１排気弁Ex1が開弁される。その後、図３に示す例と異なり、第１排気弁Ex1が閉じられる前に、吸気弁Inが開弁される。これにより、第１排気弁Ex1と吸気弁Inのオーバラップ量が確保される。よって、第１吸気弁Ex1の開弁後、ピストンが下がる際の負圧により、上記空間Ａの燃料ベーパが筒内に吸入されると共に、吸気系１６，１８にも供給される。

また、本実施の形態２では、図６又は図７に示すように、気筒毎（サイクル毎）にオーバラップ量を変化させる制御を実行する。

図６は、本実施の形態２において、第１排気弁Ex1と吸気弁Inのオーバラップ量の変化の一例を示す図である。
可変動弁機構１３，３２の制御に油圧が用いられる場合がある。エンジン始動直後は油温が低いため、油圧制御性が低くなる可能性がある。すなわち、エンジン始動直後は第１排気弁Ex1と吸気弁Inのオーバラップ量の制御性が低い可能性がある。そうすると、図６において破線で示すようにオーバラップ量を一定に制御しても、実際は一定に制御できない事態が生じ得る。そこで、図６に示すように、エンジン始動直後の油圧制御性が低いときにはオーバラップ量を大きくしておき、徐々に小さくすることができる。

また、エンジン始動後にタービン２４ｂ下流の排気圧力は徐々に上昇するため、エンジン始動直後のタービン２４ｂ下流の排気圧力はさほど高くない。よって、エンジン始動直後は、オーバラップ量を大きくしても、ＥＧＲガスの吸入量は少ない。一方、エンジン始動後ある程度時間が経過すると、タービン２４ｂ下流の排気圧力が高くなる。オーバラップ量を大きくすると、必要以上にＥＧＲガスが吸入される可能性がある。そこで、かかるタービン２４ｂ下流の排気圧力の変化を考慮して、図６に示すように、エンジン始動直後はオーバラップ量を大きくしておき、徐々に小さくすることができる。

図７は、本実施の形態２において、第１排気弁Ex1と吸気弁Inのオーバラップ量の変化の他の例を示す図である。
また、エンジン始動直後は、吸気ポート１０壁面や吸気バルブ１２等への燃料付着量が多いエンジンがある。かかるエンジンでは、エンジン始動直後にオーバラップ量を大きくすると、空燃比制御性が低くなる可能性がある。そこで、図７に示すように、エンジン始動直後の空燃比制御性が低いうちはオーバラップ量を小さくして、吸気通路への戻しを少なくする。その後、空燃比制御性が高くなるにつれて、オーバラップ量を増やすことができる。

［実施の形態２における具体的処理］
図８は、本実施の形態２において、ＥＣＵ６０が実行するエンジン始動制御ルーチンを示すフローチャートである。本ルーチンは、エンジン停止後に車両運転者によるエンジン始動操作が実施された場合に起動される。

図８に示すルーチンによれば、先ず、図４に示すルーチンと同様に、ステップ１００〜１０６の処理を実行する。すなわち、第１排気弁Ex1を作動させる処理まで実行する。

その後、ＥＧＲ燃焼限界が低い領域であるか否かを判別する（ステップ１０７）。このステップ１０７では、例えば、冷却水温Twが基準値（マイナス１０℃）よりも低い場合に、ＥＧＲ燃焼限界が低い領域であると判別される。このステップ１０７でＥＧＲ燃焼限界が低い領域であると判別された場合には、図４に示すルーチンと同様に、ステップ１０８，１１０の処理を実行する。すなわち、図３に示す例のように、第１排気弁Ex1と吸気弁Inのオーバラップ量がゼロにされる。

一方、上記ステップ１０７でＥＧＲ燃焼限界が比較的高い領域であると判別された場合には、第１排気弁Ex1の開弁中に、吸気弁Inが作動される（ステップ１１４）。その後、気筒毎オーバラップ量制御を実施する（ステップ１１６）。このステップ１１６では、連続する各気筒の排気行程（例えば、第１気筒＃１→第３気筒＃３→第４気筒＃４→第２気筒＃２）に対して、図６又は図７に示すようにオーバラップ量を変化させる制御が実施される。

上記ステップ１１０又は１１６の処理の後、図４に示すルーチンと同様に、一連の燃料ベーパ掃気処理を所定サイクル実施したか否かが判別される（ステップ１１２）。このステップ１１２で燃料ベーパ掃気処理を所定サイクル実施したと判別された場合には、燃料ベーパ掃気処理が完了したと判断され、本ルーチンを終了する。

以上説明したように、本実施の形態２では、ＥＧＲ燃焼限界が低い領域である場合には、上記実施の形態１と同様に、第１吸気弁Ex1と吸気弁Inのオーバラップ量が無しにされる。これにより、例えば、極低温始動時であっても燃料ベーパ掃気処理を実施することができる。一方、ＥＧＲ燃焼限界が低い領域である場合には、第１吸気弁Ex1と吸気弁Inのオーバラップ量が確保される。これにより、吸気系負圧を利用することができるため、燃料ベーパ掃気処理を効率良く実施することができる。
また、本実施の形態２では、燃料ベーパ掃気処理を所定サイクル実施する間に、図６又は図７に示すように、各気筒のオーバラップ量が制御される。すなわち、油圧制御性や、タービン２４ｂ下流の排気圧力変化や、空燃比制御性を考慮しつつ、燃料ベーパ掃気処理が実施される。よって、燃料ベーパ掃気処理を実施する際の空燃比制御性の悪化を抑制することができる。

尚、本実施の形態２においては、ＥＣＵ６０が、ステップ１０７，１０４，１０６，１１４の処理を実行することにより第３の発明における「制御手段」が、ステップ１１６の処理を実行することにより第４又は第５の発明における「オーバラップ量制御手段」が、それぞれ実現されている。

実施の形態３．
次に、図９を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。
本実施の形態３のシステムは、図１に示すハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ６０に、後述する図９に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。

［実施の形態３の特徴］
上記実施の形態２では、燃料ベーパ掃気処理が所定サイクル実施された場合に、燃料ベーパ掃気処理が完了したと判断されている（図８のステップ１１２参照）。

ところで、機関回転数NEの立ち上がりが速い場合には、遅い場合に比して吸気系負圧が大きくなる。同じオーバラップ量であれば、吸気系負圧が大きい方が、１サイクルで掃気される燃料ベーパ量、すなわち、筒内及び吸気系に吸入される燃料ベーパ量も多くなる。

そこで、本実施の形態３では、第１排気弁Ex1と吸気弁Inのオーバラップ量が確保される場合、機関回転数NEに応じて燃料ベーパ掃気処理の実行サイクル数を変更する。具体的には、機関回転数NEが基準値よりも高い場合、すなわち、吸気系負圧が大きい場合には、実行サイクル数を減少させる。一方、機関回転数NEが基準値以下である場合、すなわち、吸気系負圧が小さい場合には、実行サイクル数を増加させる。

［実施の形態３における具体的処理］
図９は、本実施の形態３において、ＥＣＵ６０が実行するエンジン始動制御ルーチンを示すフローチャートである。本ルーチンは、エンジン停止後に車両運転者によるエンジン始動操作が実施された場合に起動される。

図９に示すルーチンによれば、先ず、図８に示すルーチンと同様に、ステップ１１６の処理まで実行する。すなわち、第１排気弁Ex1の開弁中に吸気弁Inを作動させる処理まで実行する。

次に、機関回転数NEに基づいて、燃料ベーパ掃気処理の実行サイクル数を補正する（ステップ１１８）。このステップ１１８では、後のステップ１１２の基準値である「所定サイクル」が補正される。より具体的には、機関回転数NEが基準値よりも高い場合には所定サイクルが減らされ、基準値以下である場合には所定サイクルが増やされる。

なお、オーバラップ量が無しにされる場合には、燃料ベーパの吸入に吸気系負圧を利用しないため、上記のような所定サイクルの補正は行わない。

最後に、一連の燃料ベーパ掃気処理が、上記ステップ１１８で補正された所定サイクルだけ実施されたか否かを判別する（ステップ１１２）。このステップ１１２で燃料ベーパ掃気処理が所定サイクル実施されたと判別された場合には、本ルーチンを終了する。

以上説明したように、本実施の形態３では、機関回転数NEに基づいて燃料ベーパ掃気処理の実行サイクル数が補正される。これにより、機関回転数NEの立ち上がりが速い場合には、早期に燃料ベーパ掃気処理を完了させることができるため、早期に通常のエンジン制御に移行することができる。また、機関回転数NEの立ち上がりが遅い場合であっても、確実に燃料ベーパ掃気処理を完了させることができる。

ところで、上記実施の形態３では、機関回転数NEと基準値を１回比較した結果に応じて実行サイクル数を増減させているが、異なる基準値で２回比較してもよく、マップもしくは数式を用いて機関回転数NEに応じて実行サイクル数を補正してもよい。

尚、本実施の形態３においては、ＥＣＵ６０が、ステップ１１８の処理を実行することにより第６の発明における「補正手段」が、実現されている。

実施の形態４．
次に、図１０を参照して、本発明の実施の形態４について説明する。
本実施の形態４のシステムは、図１に示すハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ６０に、後述する図１０に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。

［実施の形態４の特徴］
上記実施の形態３では、機関回転数NEに応じて燃料ベーパ掃気処理の実行サイクル数が補正されている。これにより、燃料ベーパ掃気処理を必要なサイクルだけ実施することができる。

ところで、エンジン始動時の排気エミッションの悪化を抑制しつつ、出来るだけ早期に通常エンジン制御に移行することが望ましい。そのためには、燃料ベーパ掃気処理の完了判定をより精度良く行う必要がある。

そこで、本実施の形態４では、排気空燃比に基づいて燃料ベーパ掃気処理の完了判定を実施する。ここで、燃料ベーパが気筒内に吸入されると、気筒内に上記基本燃料噴射量Qbaseに加えて燃料ベーパが供給されることとなる。すなわち、気筒内への燃料供給量が燃料ベーパ分だけ過剰となる。よって、排気空燃比は、所定値よりも小さく（例えば、理論空燃比よりもややリッチ側に）なる。その後、燃料ベーパが気筒内に吸入されなくなると、気筒内に供給される燃料量は基本燃料噴射量Qbaseだけとなり、気筒内への燃料供給量が過剰とならない。そうすると、排気空燃比は、所定値以上となる。従って、排気空燃比に基づいて燃料ベーパ掃気処理の完了判定を精度良く行うことができる。

［実施の形態４における具体的処理］
図１０は、本実施の形態４において、ＥＣＵ６０が実行するエンジン始動制御ルーチンを示すフローチャートである。本ルーチンは、エンジン停止後に車両運転者によるエンジン始動操作が実施された場合に起動される。

図１０に示すルーチンによれば、先ず、図８に示すルーチンと同様に、ステップ１１０又１１６の処理まで実行する。

次に、実際の排気空燃比を取得する（ステップ１２０）。その後、上記ステップ１２０で取得された排気空燃比が基準空燃比以上であるか否かを判別する（ステップ１２２）。このステップ１２２では、燃料ベーパ掃気処理が完了したか否かが判別される。このステップ１２２で排気空燃比が基準空燃比以上であると判別された場合には、本ルーチンを終了する。

以上説明したように、本実施の形態４では、排気空燃比が所定値以上になった場合に、燃料ベーパ掃気処理の完了判定が行われる。これにより、燃料ベーパ掃気処理の完了判定を精度良く実行することができるため、早期に通常エンジン制御に移行することが可能となる。

尚、本実施の形態４においては、ＥＣＵ６０が、ステップ１２０の処理を実行することにより第７の発明における「排気空燃比取得手段」が、ステップ１２２の処理を実行することにより第７の発明における「制御手段」が、それぞれ実現されている。

本発明の実施の形態１によるシステム構成を示す図である。 通常エンジン制御によるバルブ開弁特性を示す図である。 本発明の実施の形態１のエンジン始動制御によるバルブ開弁特性を示す図である。 本発明の実施の形態１において、ＥＣＵ６０が実行するエンジン始動制御ルーチンを示すフローチャートである。 本発明の実施の形態２において、ＥＧＲ燃料限界が比較的高い領域でのバルブ開弁特性を示す図である。 本発明の実施の形態２において、第１排気弁Ex1と吸気弁Inのオーバラップ量の変化の一例を示す図である。 本発明の実施の形態２において、第１排気弁Ex1と吸気弁Inのオーバラップ量の変化の他の例を示す図である。 本発明の実施の形態２において、ＥＣＵ６０が実行するエンジン始動制御ルーチンを示すフローチャートである。 本発明の実施の形態３において、ＥＣＵ６０が実行するエンジン始動制御ルーチンを示すフローチャートである。 本発明の実施の形態４において、ＥＣＵ６０が実行するエンジン始動制御ルーチンを示すフローチャートである。

符号の説明

１ エンジン
１０ 吸気ポート
１２ 吸気弁
１３ 可変動弁機構
２４ 過給機
２４ｂ タービン
３０Ａ 第１排気弁Ex1
３０Ｂ 第２排気弁Ex2
３２ 可変動弁機構
３４ 第１排気通路
３６ 第２排気通路
３８ 排気通路
４０ 空燃比センサ
４２ 触媒
６０ ＥＣＵ

Claims (7)

1. 過給機付き内燃機関の始動制御装置であって、
   前記過給機のタービンに通じる第１排気通路を開閉する第１排気弁と、
   前記タービンの下流に通じる第２排気通路を開閉する第２排気弁と、
   前記内燃機関の始動時に、前記第１排気弁よりも先に前記第２排気弁を開弁すると共に、吸気上死点付近で前記第１排気弁を開弁することで、前記内燃機関の停止中に前記第１排気弁から前記タービンまでの空間に滞留する燃料ベーパを気筒内に吸入させる燃料ベーパ掃気処理を実施する制御手段とを備えたことを特徴とする過給機付き内燃機関の始動制御装置。
2. 請求項１に記載の過給機付き内燃機関の始動制御装置において、
   前記制御手段は、前記第２排気弁の開弁によって前記タービンの下流の排気圧力が所定値以上になった後に、前記第１排気弁を開弁することを特徴とする過給機付き内燃機関の始動制御装置。
3. 請求項１に記載の過給機付き内燃機関の始動制御装置において、
   前記制御手段は、ＥＧＲ燃焼限界が所定値よりも高い領域では、前記第１排気弁と吸気弁が共に開弁されるオーバラップ量を確保し、該ＥＧＲ燃焼限界が所定値以下である領域では、前記第１排気弁を閉弁した後に吸気弁を開弁することを特徴とする過給機付き内燃機関の始動制御装置。
4. 請求項３に記載の過給機付き内燃機関の始動制御装置において、
   前記制御手段は、前記燃料ベーパ掃気処理を所定サイクル実施する間に、前記オーバラップ量を徐々に小さくするオーバラップ量制御手段を有することを特徴とする過給機付き内燃機関の始動制御装置。
5. 請求項３に記載の過給機付き内燃機関の始動制御装置において、
   前記制御手段は、前記燃料ベーパ掃気処理を所定サイクル実施する間に、前記オーバラップ量を徐々に大きくするオーバラップ量制御手段を有することを特徴とする過給機付き内燃機関の始動制御装置。
6. 請求項４又は５に記載の過給機付き内燃機関の始動制御装置において、
   前記制御手段は、機関回転数に基づいて前記所定サイクルを補正する補正手段を更に有することを特徴とする過給機付き内燃機関の始動制御装置。
7. 請求項１から５の何れかに記載の過給機付き内燃機関の始動制御装置において、
   前記第１排気通路と前記第２排気通路の合流点よりも下流の排気空燃比を取得する排気空燃比取得手段を更に備え、
   前記制御手段は、前記排気空燃比が所定値以上になった場合に、前記燃料ベーパ掃気処理を終了することを特徴とする過給機付き内燃機関の始動制御装置。

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