JP5811574B2

JP5811574B2 - 可変圧縮比エンジンの始動制御装置

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Publication number: JP5811574B2
Application number: JP2011090737A
Authority: JP
Inventors: 高橋　英二; 英二高橋; 忍釜田
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2011-04-15
Filing date: 2011-04-15
Publication date: 2015-11-11
Anticipated expiration: 2031-04-15
Also published as: JP2012225166A

Description

本発明は、機関圧縮比を変更可能な可変圧縮比エンジンの始動制御装置に関する。

特許文献１には、機関圧縮比を変更可能な可変圧縮比エンジンにおける始動制御の技術が開示されている。このものでは、機関圧縮比を通常の運転時よりも低く設定して始動することによって、圧縮仕事を低減して始動性を改善している。また、クランキングの初期には圧縮比を低下させて圧縮仕事を低減しつつ、クランキング開始後にクランキング回転速度が所定値以上となったところで、機関圧縮比を高めることで、初爆及びその後の燃焼状態での圧縮温度を上昇させて、安定した燃焼状態を維持し、機関始動性を高めるようにしている。

特開２００２−２７６４４６号公報

しかしながら、始動時に機関圧縮比を低下させて圧縮仕事を低減すると、スタータモータの負荷低減やクランキング回転速度の上昇早期化といった効果がある一方で、圧縮温度が低下するために、燃料の気化および燃焼が遅くなり、特に外気温度が低い場合や燃焼室壁温度が低い場合などには初爆及びその後の燃焼が不安定になる可能性がある。上記の特許文献１では、クランキング開始後に圧縮比を高めることで、燃焼安定性の向上を図っているが、クランキング開始後に圧縮比を高めるため、例えばバッテリ電圧が低下している場合など、可変圧縮比機構の動作速度が制限された際には、十分な高圧縮比化がなされず、適切な圧縮温度が得られなくなって、十分な燃焼安定性を確保できないおそれがある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものである。すなわち本発明は、機関圧縮比を変更可能な可変圧縮比装置を備える可変圧縮比エンジンの始動制御装置において、エンジンのクランキング開始後の最初の燃焼を含む第１の期間における目標圧縮比を所定の第１圧縮比に設定する第１圧縮比設定手段と、上記第１の期間よりも前の、クランキング開始時を含む第２の期間における目標圧縮比を、エンジンの状態に基づいて、第１圧縮比から所定量低下させた第２圧縮比に設定する第２圧縮比設定手段と、を有することを特徴としている。

本発明によれば、初爆から安定した燃焼を得るための第１圧縮比と、この第１圧縮比よりも低く、クランキング開始時の圧縮仕事を低減させるための第２圧縮比と、の差を、エンジンの状態に基づいて設定している（エンジンの状態に基づいて第１圧縮比に対する第２圧縮比の低下代を設定している）ので、可変圧縮比装置により機関圧縮比を変更する速度がエンジンの状態に応じて変化した場合であっても、第２圧縮比から第１圧縮比への圧縮比の変更を所定時間内に安定して確実に行うことが可能となる。この結果、圧縮仕事の低減によるクランキング回転速度の上昇による始動応答性の向上と、燃焼安定性の確保と、を両立することができる。

本発明の一実施例に係る可変圧縮比エンジンの始動制御装置を示す構成図。本実施例に係る制御ブロック図。本実施例に係る機関始動時の制御の流れを示すフローチャート。本実施例に係る機関停止時の制御の流れを示すフローチャート。本実施例に係る機関始動時のエンジン回転速度及び機関圧縮比の変化の一例を示すタイミングチャート。本実施例に係る機関始動時のエンジン回転速度及び機関圧縮比の変化の他の例を示すタイミングチャート。本実施例に係る機関始動時のエンジン回転速度及び機関圧縮比の変化の他の例を示すタイミングチャート。本実施例に係る機関停止時のエンジン回転速度及び機関圧縮比の変化の一例を示すタイミングチャート。

以下、本発明の好ましい実施例を図面に基づいて説明する。図１を参照して、このエンジンには、機関圧縮比を変更可能な可変圧縮比装置の一例として、複リンク式ピストン−クランク機構を利用した可変圧縮比機構１２が設けられている。この可変圧縮比機構１２の構成は上記の特開２００２−２７６４４６号公報にも記載のように公知であるので、ここでは簡単な説明にとどめる。この可変圧縮比機構１２は、クランクシャフト１３のクランクピン１４に回転可能に連結されるロアリンク１５と、このロアリンク１５とピストン１６とを連結するアッパリンク１７と、ロアリンク１５と制御軸１８の制御偏心軸部１８Ａとを連結する制御リンク１９と、を有し、可変圧縮比アクチュエータ１により制御軸１８の回転位置を変更することで、制御リンク１９によるロアリンク１５の運動拘束条件を変化させて、ピストン１６のストローク特性を変化させ、これに伴って機関圧縮比を変化させるものである。

可変圧縮比アクチュエータ１は、バッテリ（図示しない）から電源が供給され、エンジンコントロールユニット１１からの駆動信号により駆動制御される。エンジンコントロールユニット１１は、各種の制御処理を記憶及び実行するものであり、可変圧縮比アクチュエータ１の回転角度から実際の機関圧縮比である実圧縮比ｒＣＲを検出する圧縮比センサ２と、吸気ポートへ燃料を噴射供給する燃料噴射弁３と、冷却水の温度ＴＷを検出する冷却水温度センサ４と、潤滑油の温度ＴＯを検出する潤滑油温度センサ５と、バッテリの電圧ＶＢＡＴを検出するバッテリ電圧センサ６と、外気温度ＴＡＮを検出する外気温度センサ７と、などが接続されている。

本実施例においては、運転席にエンジンを始動させるためのスタートボタンが備えられている。運転者によってスタートボタンが操作された（押された）タイミングから、所定時間が経過するとスタータモータが通電されて、クランキングが開始されるように構成されている。

図２は、エンジンコントロールユニット１１により記憶及び実行される制御処理を簡略的に示す制御ブロック図である。第１圧縮比演算部Ｂ１は、外気温度ＴＡＮ，冷却水温度ＴＷ，及び潤滑油温度ＴＯに基づいて、第１圧縮比ＣＲ１を算出して、第２圧縮比演算部Ｂ４及び目標圧縮比演算部Ｂ５へ送信する。

ここで、第１圧縮比ＣＲ１は、図５〜図７に示すように、後述する圧縮比の切換時ｔ２から初爆時ｔ３に至る所定の第１設定期間ΔＴ１に目標圧縮比として用いられる値であって、初爆及びその後の燃焼時における圧縮温度を高めて所期の燃焼安定性を確保するように、クランキング初期に用いられる第２圧縮比ＣＲ２よりも高い値である。一方、第２圧縮比ＣＲ２は、上記の第１設定期間ΔＴ１よりも前の、クランキングの前半部分を含む期間、より具体的には始動要求時ｔ１から圧縮比切換時ｔ２までの所定の第２設定期間ΔＴ２における目標圧縮比として用いられる値であり、クランキング開始時におけるクランキング回転速度の上昇を促進するように、初爆時ｔ３に用いられる第１圧縮比ＣＲ１よりも低い値である。

可変圧縮比速度演算部Ｂ２は、上記の外気温度ＴＡＮ，冷却水温度ＴＷ，潤滑油温度ＴＯ及びバッテリ電圧ＶＢＡＴに基づいて、機関圧縮比を高圧縮比側へ変化させる場合の上限速度に相当する可変圧縮比速度ＶＶＣＲを推定・算出し、第１−第２圧縮比差演算部Ｂ３へ送信する。第１−第２圧縮比差演算部Ｂ３は、エンジンの運転状態、より詳しくは上記の可変圧縮比速度ＶＶＣＲに基づいて、第１−第２圧縮比差ＣＲ１２を算出して、第２圧縮比演算部Ｂ４へ送信する。ここで、第１−第２圧縮比差ＣＲ１２は、圧縮比の切換時ｔ２からから初爆時ｔ３までの第１設定時間ΔＴ１内に、機関圧縮比を第１圧縮比ＣＲ１から第２圧縮比ＣＲ２まで高圧縮比側へ変化させることが可能な圧縮比差に相当し、可変圧縮比速度ＶＶＣＲが高いほど大きな値となり、可変圧縮比速度ＶＶＣＲが低いほど小さな値となる。第１設定時間ΔＴ１は、始動応答性を勘案して、予め設定される所定の一定時間である。第２圧縮比演算部Ｂ４は、上記の第１圧縮比ＣＲ１と第１−第２圧縮比差ＣＲ１２とに基づいて、第２圧縮比ＣＲ２を算出し、目標圧縮比演算部Ｂ５へ送信する。具体的には、第１圧縮比ＣＲ１から第１−第２圧縮比差ＣＲ１２を差し引くことで、第２圧縮比ＣＲ２を求めている。

このように本実施例では、可変圧縮比速度ＶＶＣＲに応じて第１−第２圧縮比差ＣＲ１２を設定することで、可変圧縮比速度ＶＶＣＲつまり機関圧縮比の応答性の増減にかかわらず、所定の第１設定時間ΔＴ１内に機関圧縮比を第１圧縮比ＣＲ１へ確実に変更することができる。また、第１圧縮比ＣＲ１から第１−第２圧縮比差ＣＲ１２を減算することで第２圧縮比ＣＲ２を求めているために、第２圧縮比ＣＲ２を少なくとも第１圧縮比ＣＲ１よりも低く設定することができ、クランキング回転速度の上昇を促進して、始動時のエネルギー消費の抑制や応答性の向上を図ることができる。

目標圧縮比演算部Ｂ５は、上記の第１圧縮比ＣＲ１と第２圧縮比ＣＲ２とに基づいて、目標圧縮比ｔＣＲを算出し、目標−実圧縮比差演算部Ｂ６と可変圧縮比アクチュエータ１へ送信する。具体的には、上記の第１設定期間ΔＴ１では目標圧縮比ｔＣＲを第１圧縮比ＣＲ１とし、上記の第２設定期間ΔＴ２では目標圧縮比ｔＣＲを第２圧縮比ＣＲ２とする。

目標−実圧縮比差演算部Ｂ６は、上記の圧縮比センサ２により検出される実圧縮比ｒＣＲと目標圧縮比ｔＣＲとに基づいて、両者ｔＣＲ，ｒＣＲの差である目標−実圧縮比差ＤＣＲを算出し、燃料噴射量演算部Ｂ７へ送信する。燃料噴射量演算部Ｂ７は、目標−実圧縮比差ＤＣＲから燃料噴射パルス幅を算出し、燃料噴射弁３へ送信する。

図３は、本実施例に係る機関始動時の制御の流れを示すフローチャートであり、本ルーチンは上記のエンジンコントロールユニット１１により極短期間（例えば、１０ｍｓ）毎に繰り返し実行される。ステップＳ１では、始動要求時ｔ１であるか否か、すなわちスタートボタンが操作された（押された）タイミングかどうかを、具体的には始動要求を検出してから最初（１回目）の実行であるか否かを判定し、１回目の場合つまり始動要求時ｔ１であればステップＳ２へ進み、２回目以降の場合はステップＳ７へ進む。

ステップＳ２では、バッテリ電圧センサ６、外気温度センサ７、冷却水温度センサ４、潤滑油温度センサ５、圧縮比センサ２の出力をそれぞれ読み込み、ステップＳ３へ進む。ステップＳ３では、上記ステップＳ２で読み込まれた外気温度ＴＡＮ，冷却水温度ＴＷ，及び潤滑油温度ＴＯに基づいて第１圧縮比ＣＲ１を算出し、ステップＳ４へ進む。なお、第１圧縮比ＣＲ１は、例えばエンジンコントロールユニット１１内に予め設定・記憶された外気温度ＴＡＮ、冷却水温度ＴＷ，潤滑油温度ＴＯの関数やマップに基づいて算出される。ステップＳ４では、外気温度ＴＡＮ，冷却水温度ＴＷ，潤滑油温度ＴＯ，およびバッテリ電圧ＶＢＡＴに基づいて可変圧縮比速度ＶＶＣＲを算出し、ステップＳ５へ進む。可変圧縮比速度ＶＶＣＲについても第１圧縮比ＣＲ１と同様に、例えばエンジンコントロールユニット１１内に予め設定・記憶された外気温度ＴＡＮ，冷却水温度ＴＷ，潤滑油温度ＴＯ，バッテリ電圧ＶＢＡＴの関数やマップに基づいて算出される。ステップＳ５では、可変圧縮比速度ＶＶＣＲから第１−第２圧縮比差ＣＲ１２を算出してステップＳ６へ進む。ステップＳ６では第１圧縮比ＣＲ１と第１−第２圧縮比差ＣＲ１２から第２圧縮比ＣＲ２を算出してステップＳ７へ進む。

ステップＳ７では、エンジン回転速度が初爆及びその後の燃焼を安定して行える所定の始動許可回転速度ｓＮＥに達したかを判定する。この実施例では、簡易的に、始動要求時ｔ１から所定の第２設定時間ΔＴ２を経過した時点ｔ２で、エンジン回転速度が始動許可回転速度ｓＮＥに達したと判断して、ステップＳ８へ進み、第２設定時間ΔＴ２を経過していない場合にはエンジン回転速度が始動許可回転速度ｓＮＥに達していないと判断してステップＳ１５へ進む。前述の通り、スタータモータが通電されて、クランキングが開始するのは、スタートボタンが押されたタイミングから所定時間が経過してからである。この所定時間は、クランキング開始時に、実際の圧縮比が確実に第２圧縮比ＣＲ２になるように、可変圧縮比装置によって実際の圧縮比が第２圧縮比ＣＲ２になるまでにかかる時間よりも、予め長めに設定されている。そして、第２設定時間ΔＴ２は、この所定時間に加えて、クランキング開始からエンジン回転速度が始動許可回転速度ｓＮＥに達する時間を見込んで設定されている。なお、エンジン回転速度が始動許可回転速度ｓＮＥに達したかの判定は、上記の実施例に限らず、例えばエンジン回転速度を検出する回転速度センサの検出信号を用いて行うようにしても良い。また、スタートボタンの代わりにイグニッションキースイッチを備える場合、運転者の操作によってイグニッションＯＮ位置になった時点で、その後にスタート（スタータ通電）位置になることに備えて、圧縮比を第２圧縮比ＣＲ２に向けて動かし始めても良い。あるいは、スタート位置への運転者の操作が速い場合に備えて、圧縮比を第２圧縮比ＣＲ２に向けて動かし始めてから、実際の圧縮比が第２圧縮比ＣＲ２になるまでにかかる時間を見込んで設定した時間が経過したところで、スタータへの通電を許可するようにしても良い。

第２設定時間ΔＴ２が経過していない場合には、ステップＳ１５において目標圧縮比ｔＣＲを第２圧縮比ＣＲ２とし、つまり目標圧縮比ｔＣＲを第２圧縮比ＣＲ２に保持して、本ルーチンを終了する。一方、第２設定時間ΔＴ２が経過している場合、ステップＳ８において目標圧縮比ｔＣＲを第１圧縮比ＣＲ１とし、つまり目標圧縮比ｔＣＲを第２圧縮比ＣＲ２から第１圧縮比ＣＲ１に切り換えて、ステップＳ９へ進む。

このステップＳ９では、第２圧縮比ＣＲ２から第１圧縮比ＣＲ１への切換が完了したか、つまり実圧縮比が第１圧縮比ＣＲ１に達したかを判定する。この判定処理として、この実施例では、簡易的に、第２圧縮比ＣＲ２から第１圧縮比ＣＲ１への切換時ｔ２から予め設定された所定の第１設定時間ΔＴ１を経過したかを判定し、第１設定時間ΔＴ１が経過した場合に、第１圧縮比ＣＲ１への切換が完了したと判定してステップＳ１０へ進む。但し、第１圧縮比ＣＲ１への切換完了の判定処理は、この実施例のものに限られず、例えば圧縮比センサ２の検出信号に基づいて判定処理を行うようにしても良い。

ステップＳ１０では、目標圧縮比ｔＣＲと実圧縮比ｒＣＲから目標−実圧縮比差ＤＣＲを算出し、ステップＳ１１へ進む、ステップＳ１１では、目標−実圧縮比差ＤＣＲが所定値以下であるかを判定し、所定値以下の場合はステップＳ１２へ進み、所定値より大きい場合はステップＳ１３へ進む。ステップＳ１２では、燃料噴射パルス幅を通常の値としてステップＳ１４へ進む。ステップＳ１３では、目標−実圧縮比差ＤＣＲに基づいて燃料噴射パルス幅を通常よりも大きな値とし、つまり燃料噴射量を増量側に補正して、ステップＳ１４へ進む。ステップＳ１４では、ステップＳ１２もしくはステップＳ１３において設定された燃料噴射パルス幅に応じて燃料噴射を行うとともに、点火プラグにより燃焼室内の燃料を火花点火を行うことにより初爆を実行する。

図４は、本実施例に係る機関停止時の制御の流れを示すフローチャートである。ステップＳ１０１では、機関停止要求があるかを判定し、停止要求がある場合にはステップＳ１０２へ進み、停止要求が無い場合には本ルーチンを終了する。ステップＳ１０２では、バッテリ電圧センサ６及び外気温度センサ７の出力をそれぞれ読み込み、ステップＳ１０３へ進む。ステップＳ１０３では、ステップＳ１０２で読み込まれた外気温度ＴＡＮに基づいて、次回の機関始動時における第１圧縮比推定値ＣＲ１’を算出し、ステップＳ１０４へ進む。ステップＳ１０４では、外気温度ＴＡＮおよびバッテリ電圧ＶＢＡＴに基づいて、次回の機関始動時における可変圧縮比速度推定値ＶＶＣＲ’を算出し、ステップＳ１０５へ進む。ステップＳ１０５では、可変圧縮比速度推定値ＶＶＣＲ’に基づいて、次回の機関始動時における第１−第２圧縮比差推定値ＣＲ１２’を算出し、ステップＳ１０６へ進む。ステップＳ１０６では、第１圧縮比推定値ＣＲ１’と第１−第２圧縮比差推定値ＣＲ１２’とに基づいて、次回の機関始動時における第２圧縮比推定値ＣＲ２’を推定・算出し、ステップＳ１０７へ進む。機関始動時と違い、第１圧縮比推定値ＣＲ１’と可変圧縮比速度推定値ＶＶＣＲ’とは外気温度ＴＡＮとバッテリ電圧ＶＢＡＴのみに基づいて算出される。この際、次回の機関始動時の冷却水温度ＴＷおよび潤滑油温度ＴＯには外気温度ＴＡＮと同じ値が用いられ、つまり冷却水温と潤滑油温度が外気温度と同じになった状態と仮定して、次回の機関始動時の第２圧縮比推定値ＣＲ２’を推定している。

次に図５〜図７のタイミングチャートを参照して本実施例の動作を説明する。図５は機関始動時のタイミングチャートであり、始動要求時ｔ１からクランキング、初爆時ｔ３を経て自立運転状態に至るまでを示している。始動要求のタイミングｔ１での機関圧縮比は、前回の停止時に推定した第２圧縮比推定値ＣＲ２’付近となっている。始動要求時ｔ１に、上述したように各センサの出力から第１圧縮比ＣＲ１、第２圧縮比ＣＲ２を算出し、まず目標圧縮比を第２圧縮比ＣＲ２として、第２圧縮比ＣＲ２への変更を開始する。この際、機関停止状態での変更となるために、リンク連結部分などの静摩擦係数が高く、圧縮比の変更に大きな消費エネルギーが要求されるものの、本実施例においては、上述したように前回の機関停止時に予め第２圧縮比推定値ＣＲ２’を推定して、機関圧縮比を予め第２圧縮比推定値ＣＲ２’に変更しているために、機関始動時には、前回の機関停止時に推定した第２圧縮比推定値ＣＲ２’に対してのずれ分のみを変更することになる。このために、圧縮比の変更量が少なくて済み、圧縮比の変更に必要な消費エネルギーが抑制されるとともに、第２圧縮比ＣＲ２への変更時間を短縮して、始動応答性を向上することができる。

次に、クランキング開始後かつ初爆時ｔ３よりも前の、始動要求時ｔ１から所定の第２設定時間ΔＴ２が経過した時点ｔ２で、エンジン回転速度が所定の始動許可回転速度ｓＮＥに達していると判断して、目標圧縮比を第２圧縮比ＣＲ２から第１圧縮比ＣＲ１へ切り換えて、機関圧縮比の第１圧縮比ＣＲ１への変更を開始する。この圧縮比の変更開始時点ｔ２から所定の第１設定時間ΔＴ１が経過した時点ｔ３で、機関圧縮比の第１圧縮比ＣＲ１への変換が完了したと判断して、初爆及び自立運転を開始する。ここで、第１設定時間ΔＴ１内に機関圧縮比の第１圧縮比ＣＲ１への変換が完了するように、可変圧縮比速度ＶＶＣＲ、つまり機関圧縮比の変化の応答性を勘案して圧縮比差ＣＲ１２が設定されている。従って、可変圧縮比速度ＶＶＣＲの増減にかかわらず、所定の第１設定時間ΔＴ１内に第１圧縮比ＣＲ１への変更を確実に完了することができる。

図６は図５に比べて可変圧縮比速度ＶＶＣＲが小さい場合、例えば潤滑油温度が低いためにフリクションが大きく、圧縮比変更の速度が遅い場合のタイミングチャートである。この図６の場合には、図５の場合に比べて、可変圧縮比速度ＶＶＣＲが小さいために、第１圧縮比と第２圧縮比との圧縮比差ＣＲ１２が小さく設定される。従って、可変圧縮比速度ＶＶＣＲが小さく圧縮比変更の応答性が低いにもかかわらず、図５の場合と同様に、所定の第１設定時間ΔＴ１内に第２圧縮比から第１圧縮比への変更を完了することができる。

図７は図５に比べて目標−実圧縮比差ＤＣＲが大きい場合、例えば可変圧縮比機構１２の一部に異物が噛み込むなどの異常が起きて、高圧縮比側の圧縮比の変更が良好に行えない場合のタイミングチャートである。この場合、目標圧縮比ｔＣＲを第１圧縮比ＣＲ１とする第１設定期間ΔＴ１内に、目標−実圧縮比差ＤＣＲが所定値よりも大きくなると、図３のステップＳ１１からステップＳ１３へ進み、燃料噴射パルス幅が大きくなり、燃料噴射量が増量側に補正されるために、実圧縮比の低下に伴う燃焼安定性の低下を抑制し、所期の燃焼安定性を確保することができる。

図８は機関停止時のタイミングチャートである。機関停止要求を受けると、図４に示すルーチンが実行されて、次回始動時の第２圧縮比推定値ＣＲ２’を推定する演算処理が実行され、エンジンのクランクシャフトの回転が停止するまでの間に、機関圧縮比を次回の機関始動時に適した第２圧縮比推定値ＣＲ２’に近づける動作が行われる。これによって、次回の機関始動時に、機関圧縮比を第２圧縮比ＣＲ２に設定する際に、機関圧縮比の変更幅を小さく抑制し、消費エネルギーの低減や応答性の向上を図ることができる。

このような本実施例の特徴的な構成及び作用効果について、以下に列記する。

［１］機関圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構１２などの可変圧縮比装置を備える。エンジンのクランキング開始後の最初の燃焼（初爆時ｔ３）を含む第１の期間ΔＴ１における目標圧縮比を所定の第１圧縮比ＣＲ１に設定するとともに、上記第１の期間ΔＴ１よりも前の、クランキング開始時を含む第２の期間ΔＴ２における目標圧縮比を、上記第１圧縮比ＣＲ１よりも低い第２圧縮比ＣＲ２に設定している。このように、クランキング開始時の圧縮仕事を低減させるための第２圧縮比ＣＲ２を、初爆の圧縮温度を確保して燃焼安定性を確保するための第１圧縮比ＣＲ１よりも小さくすることで、クランキング開始時の圧縮仕事を低減させつつ初爆及びその後の燃焼安定性を確保することができる。

そして、エンジンの状態に基づいて、上記第１圧縮比ＣＲ１と上記第２圧縮比ＣＲ２との差ＣＲ１２を設定している。従って、例えば冷却水温度，潤滑油温度やバッテリ電圧などに起因して、可変圧縮比装置による機関圧縮比の変更速度（応答速度）が増減した場合にも、エンジンの状態に応じて圧縮比差ＣＲ１を適切に設定することによって、機関圧縮比を所定時間内に第２圧縮比から第１圧縮比へ確実に変更することができ、所期の始動応答性を確保することができる。

ここで、第１圧縮比ＣＲ１は、エンジンのクランキング開始後の最初の燃焼、つまり初爆及びその後の燃焼を安定的に行うことが可能なように、エンジンの状態に基づいて設定されている。そして、第２圧縮比ＣＲ２は、安定した初爆を得られる第１圧縮比ＣＲ１を基準に、所定の第１設定期間ΔＴ１内に機関圧縮比を第１圧縮比ＣＲ１へ変更可能な上記の圧縮比差ＣＲ１２を差し引くことにより算出される。

［２］エンジンの状態に基づいて圧縮比を高める速度の上限値に相当する可変圧縮比速度ＶＶＣＲを推定し、この可変圧縮比速度ＶＶＣＲが高いほど、上記第１圧縮比と第２圧縮比との差ＣＲ１２を大きく設定している。これにより、機関圧縮比の可変圧縮比速度ＶＶＣＲが高く応答性が高い場合には圧縮比差ＣＲ１２を大きく設定することで、クランキング初期に用いられる第２圧縮比ＣＲ２を低く抑制して、クランキング開始時の圧縮仕事を低減することができ、また、機関圧縮比の可変圧縮比速度ＶＶＣＲが低く応答性が低い場合には、圧縮比差ＣＲ１２を小さく設定することで、応答性が低いにもかかわらず第１設定期間ΔＴ１内に第１圧縮比ＣＲ１への変更を完了することができ、始動応答性を確保することができる。つまり、第１設定期間ΔＴ１内での第１圧縮比ＣＲ１への変更を確実に行いつつ、クランキング初期の第２圧縮比ＣＲ２を極力低く設定することで、クランキング開始時の圧縮仕事を効果的に低減することができる
［３］より具体的には、エンジンの冷却水温度を検出する冷却水温度センサ４等の手段を備え、冷却水温度が高いほど、可変圧縮比速度ＶＶＣＲが高くなることから、第１圧縮比と第２圧縮比との差ＣＲ１２を大きく設定する。従って、冷却水が低温のためにフリクションが大きく、圧縮比の変更速度が遅くなった場合においても、圧縮比の切換開始から初爆までの所定期間ΔＴ１内に機関圧縮比を第１圧縮比ＣＲ１に到達させることが可能となり、逆に、冷却水が高温でフリクションが小さく、圧縮比の変更速度が速くなった場合には、圧縮比差ＣＲ１２を大きくして、第２圧縮比ＣＲ２を極力低い値とすることで、クランキング開始時の圧縮仕事を大幅に低減することができる。

［４］また、エンジンの潤滑油温度を検出する潤滑油温度センサ５等の手段を備え、潤滑油温度が高いほど、可変圧縮比速度ＶＶＣＲが高くなることから、第１圧縮比と第２圧縮比との差ＣＲ１２を大きく設定する。従って、潤滑油が低温のためにフリクションが大きく、圧縮比の変更速度が遅くなった場合においても、圧縮比の切換開始から初爆までの所定期間ΔＴ１内に機関圧縮比を第１圧縮比ＣＲ１に到達させることが可能となり、逆に、潤滑油が高温でフリクションが小さく、圧縮比の変更速度が速くなった場合には、圧縮比差ＣＲ１２を大きくして、第２圧縮比ＣＲ２を極力低い値とすることで、クランキング開始時の圧縮仕事を大幅に低減することができる。

［５］また、外気温度を検出する外気温度センサ７等の手段を備え、外気温度が高いほど、可変圧縮比速度ＶＶＣＲが高くなることから、上記第１圧縮比と第２圧縮比との差ＣＲ１２を大きく設定する。従って、外気温が低温のためにフリクションが大きく、圧縮比の変更速度が遅くなった場合においても、圧縮比の切換開始から初爆までの所定期間ΔＴ１内に機関圧縮比を第１圧縮比ＣＲ１に到達させることが可能となり、逆に、外気温が高温でフリクションが小さく、圧縮比の変更速度が速くなった場合には、圧縮比差ＣＲ１２を大きくして、第２圧縮比ＣＲ２を極力低い値とすることで、クランキング開始時の圧縮仕事を大幅に低減することができる。

［６］バッテリ電圧を検出するバッテリ電圧センサ６等の手段を備え、バッテリ電圧が高いほど、可変圧縮比速度ＶＶＣＲが高くなることから、上記第１圧縮比と第２圧縮比との差ＣＲ１２を大きく設定する。これによって、バッテリ電圧の低下により圧縮比の変更速度が遅くなった場合においても、圧縮比の切換開始から初爆までの所定期間ΔＴ１内に機関圧縮比を第１圧縮比ＣＲ１に到達させることが可能となり、逆に、バッテリ電圧が高く、圧縮比の変更速度が十分な場合には、圧縮比差ＣＲ１２を大きくして、第２圧縮比ＣＲ２を極力低い値とすることで、クランキング開始時の圧縮仕事を大幅に低減することができる。

［７］エンジンに停止要求があった場合には、次回始動時の目標圧縮比である第２圧縮比推定値ＣＲ２’を推定し、推定した次回始動時の第２圧縮比推定値ＣＲ２’に向けて機関圧縮比を駆動制御する。これによって、次回始動時には、圧縮比の変更幅を小さく抑制することができ、圧縮比の変更に伴う消費エネルギーの低減・変更時間の短縮を図ることができる。

［８］実圧縮比ｒＣＲを検出する圧縮比センサ２等の手段を備え、目標圧縮比ｔＣＲを第１圧縮比ＣＲ１として運転している期間ΔＴ１において、実圧縮比ｒＣＲが第１圧縮比ＣＲ１より所定値以上低い場合に、燃料噴射量を増加する。これによって、何らかの理由により第１圧縮比ＣＲ１まで機関圧縮比を変更することができない場合であっても、燃料噴射量を増加することで、第１圧縮比ＣＲ１相当の圧縮温度が得られず燃料の気化率が低下しても、圧縮比の低下分を燃料噴射量の増加分で補い、安定した初爆及びその後の燃焼状態を得ることができる。

１１…エンジンコントロールユニット
１２…可変圧縮比機構

Claims

機関圧縮比を変更可能な可変圧縮比装置を備える可変圧縮比エンジンの始動制御装置において、
エンジンのクランキング開始後の最初の燃焼を含む第１の期間における目標圧縮比を所定の第１圧縮比に設定する第１圧縮比設定手段と、
上記第１の期間よりも前の、クランキング開始時を含む第２の期間における目標圧縮比を、エンジンの状態に基づいて、第１圧縮比から所定量低下させた第２圧縮比に設定する第２圧縮比設定手段と、
を有し、
上記第１の期間は、その開始から所定期間が経過した後に最初の燃焼が起こるように設定されていることを特徴とする可変圧縮比エンジンの始動制御装置。
エンジンの状態に基づいて圧縮比を高める速度の上限値を推定する手段を備え、
上記圧縮比を高める速度の上限値が高いほど、上記所定量を大きく設定することを特徴とする請求項１に記載の可変圧縮比エンジンの始動制御装置。
エンジンの冷却水温度を検出する手段を備え、
上記冷却水温度が高いほど、上記所定量を大きく設定することを特徴とする請求項１又は２に記載の可変圧縮比エンジンの始動制御装置。
エンジンの潤滑油温度を検出する手段を備え、
上記潤滑油温度が高いほど、上記所定量を大きく設定することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の可変圧縮比エンジンの始動制御装置。
外気温度を検出する手段を備え、
上記外気温度が高いほど、上記所定量を大きく設定することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の可変圧縮比エンジンの始動制御装置。
バッテリ電圧を検出する手段を備え、
上記バッテリ電圧が高いほど、上記所定量を大きく設定することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の可変圧縮比エンジンの始動制御装置。
エンジンの停止要求があった場合に、次回始動時の目標圧縮比に相当する第２圧縮比を推定し、推定した次回始動時の第２圧縮比に向けて圧縮比を駆動制御することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の可変圧縮比エンジンの始動制御装置。
実圧縮比を検出する手段を備え、
目標圧縮比を第１圧縮比として運転している上記第１の期間において、上記実圧縮比が第１圧縮比より所定値以上低い場合に、燃料噴射量を増加することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の可変圧縮比エンジンの始動制御装置。
上記第２圧縮比設定手段は、機関圧縮比の応答性が高いほど、上記所定量を大きく設定することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の可変圧縮比エンジンの始動制御装置。