JP6191828B2 - 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を行うエンジンの始動制御装置に係わり、特に、エンジンに設けられた吸気バルブの閉弁時期を変化させることが可能な可変吸気バルブ機構を備えるエンジンの始動制御装置に関する。

従来から、スポーツカー等において、エンジンの始動時に、エンジン回転数を勢いよく上昇させた後、迅速かつ急激に低下させて、スポーティな始動感が得られるようにした技術が提案されている。例えば、特許文献１には、エンジンを始動させるときに、点火時期をアイドリング時の点火時期より進角させると共にスロットルバルブをアイドリング時の開度より開弁させ、この後にエンジン回転数が所定値以上になると、点火時期をアイドリング時の点火時期より遅角させると共にスロットルバルブをアイドリング時の開度より閉弁することで、エンジン回転数を勢いよく上昇させた後、迅速かつ急激に低下させる技術が提案されている。

特開２０１３−２３１３８８号公報

上記した特許文献１に記載された技術では、エンジン回転数が所定値に到達したときに、つまりエンジン回転数が目標回転数に到達する前に、アイドリング時よりも吸入空気量を低下させると共に点火時期を遅角させて、その後のエンジン回転数の低下が速やかに行われるようにしていた。こうした場合、エンジン回転数が目標回転数に到達する前から吸入空気量を低下させているので、目標回転数付近においてエンジン回転数の上昇が遅くなってしまう。

本発明は、上述した従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、エンジン始動時において、エンジン回転数の急上昇、及び、この後のエンジン回転数の急低下の両方を適切に確保して、よりスポーティな始動感を実現することができるエンジンの始動制御装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明は、エンジンに設けられた吸気バルブの閉弁時期を変化させることが可能な可変吸気バルブ機構を備えるエンジンの始動制御装置であって、エンジンの始動時に、吸入空気量を増大させて、エンジン回転数を目標回転数に向けて急上昇させるように、可変吸気バルブ機構によって吸気バルブの閉弁時期を制御する回転数急上昇制御手段を有し、回転数急上昇制御手段は、エンジン回転数が目標回転数未満の第１所定値未満である間は、吸気バルブの閉弁時期を進角側に制御し、エンジン回転数が第１所定値以上になると、吸気バルブの閉弁時期を、エンジン回転数が第１所定値未満である間よりも遅角側に制御し、エンジン始動時に、エンジンに駆動されて発電する発電機の発電電流を増加させる制御を行う発電制御手段を更に備え、この発電制御手段は、回転数急上昇制御手段による制御によってエンジン回転数が目標回転数に到達したとき若しくは目標回転数に到達した後に、発電機の発電電流が最大になるように、発電機の発電電流を増加させる制御を行う、ことを特徴とする。
このように構成された本発明においては、エンジン回転数が第１所定値未満である間は、吸気バルブの閉弁時期を進角させる制御を行うことで、吸入空気量を増大させてエンジン回転数を適切に急上昇させることができる。そして、本発明では、吸気バルブの閉弁時期を進角させる制御によりエンジン回転数が第１所定値以上になると、吸気バルブの閉弁時期を遅角させる制御を行う。このように吸気バルブの閉弁時期を遅角させると、エンジン回転数が目標回転数に向かって上昇している間は、つまりエンジン回転数が比較的高い場合には、吸気の慣性により十分な吸入空気量が確保されるので、エンジン回転数の急上昇を適切に維持することができる。そして、この後、エンジン回転数が目標回転数に到達した後には、吸気の慣性（流速）が低下することで吸入空気量が低下した状態が形成されるので、エンジン回転数を適切に急低下させることができる。したがって、本発明によれば、エンジン回転数の急上昇、及び、この後のエンジン回転数の急低下の両方を適切に実現することができる。よって、スポーティな始動感を適切に実現することが可能となる。
また、本発明によれば、エンジン回転数が目標回転数に到達したとき若しくは目標回転数に到達した後に、発電機の発電電流が最大になるように発電機を制御するので、エンジン回転数が目標回転数に到達した後に、発電機の発電による負荷によってエンジン回転数を効果的に急低下させることができる。

本発明において、好ましくは、発電制御手段は、エンジン回転数が目標回転数未満の第２所定値に到達したときに、発電機の発電電流を増加させる制御を開始する。
このように構成された本発明においては、発電機の発電電流の変化における応答遅れを考慮して、エンジン回転数を急上昇させている最中に発電電流の増加を開始するので、エンジン回転数が目標回転数に到達したときに大きな発電電流を確保しておくことができ、この後のエンジン回転数の急低下を効果的に実現することができる。

本発明において、好ましくは、回転数急上昇制御手段による制御によってエンジン回転数が目標回転数に到達したとき若しくは目標回転数に到達した後に、エンジンへの燃料噴射を停止する燃料カット制御手段を更に備える。
このように構成された本発明においては、エンジン回転数が目標回転数に到達したとき若しくは目標回転数に到達した後に、エンジンへの燃料噴射を停止するので、エンジン回転数を効果的に急低下させることができる。

本発明のエンジンの始動制御装置によれば、エンジン始動時において、エンジン回転数の急上昇、及び、この後のエンジン回転数の急低下の両方を適切に確保して、よりスポーティな始動感を実現することができる。

本発明の実施形態によるエンジンの始動制御装置が適用されたエンジンシステムの概略構成図である。 本発明の実施形態によるＥＣＵの機能構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態において用いる吸気バルブの閉弁時期の説明図である。 本発明の実施形態において用いる吸気バルブの閉弁時期が規定されたマップである。 本発明の実施形態による吸気バルブの限界閉弁時期の求め方を示す説明図である。 本発明の実施形態による始動時回転数急上昇制御を示すタイムチャートである。 本発明の実施形態において用いる電流変化速度制限値が規定されたマップである。 本発明の実施形態による始動時オルタ発電制御を示すタイムチャートである。 本発明の実施形態によるエンジン始動制御を示すフローチャートである。 本発明の実施形態による始動時回転数急上昇制御を示すフローチャートである。 本発明の実施形態による目標閉弁時期設定制御を示すフローチャートである。 本発明の実施形態による始動時オルタ発電制御を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態によるエンジンの始動制御装置について説明する。

＜システム構成＞
まず、図１を参照して、本発明の実施形態によるエンジンの始動制御装置が適用されたエンジンシステムについて説明する。図１は、本発明の実施形態によるエンジンの始動制御装置が適用されたエンジンシステムの概略構成図である。

図１に示すように、エンジンシステム１００は、主に、外部から導入された吸気（空気）が通過する吸気通路１と、この吸気通路１から供給された吸気と、後述する燃料噴射弁１３から供給された燃料との混合気を燃焼させて車両の動力を発生するエンジン１０（具体的にはガソリンエンジン）と、このエンジン１０内の燃焼により発生した排気ガスを排出する排気通路２５と、エンジンシステム１００に関する各種の状態を検出するセンサ３１〜３８と、エンジンシステム１００全体を制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０とを有する。

吸気通路１には、上流側から順に、外部から導入された吸気を浄化するエアクリーナ３と、通過する吸気の量（吸入空気量）を調整するスロットルバルブ５と、エンジン１０に供給する吸気を一時的に蓄えるサージタンク７と、が設けられている。

エンジン１０は、主に、吸気通路１から供給された吸気を燃焼室１１内に導入する吸気バルブ１２と、燃焼室１１に向けて燃料を噴射する燃料噴射弁１３と、燃焼室１１内に供給された吸気と燃料との混合気に点火する点火プラグ１４と、燃焼室１１内での混合気の燃焼により往復運動するピストン１５と、ピストン１５の往復運動により回転されるクランクシャフト１６と、燃焼室１１内での混合気の燃焼により発生した排気ガスを排気通路２５へ排出する排気バルブ１７と、を有する。

また、エンジン１０は、吸気バルブ１２及び排気バルブ１７のそれぞれの動作タイミング（バルブの位相に相当する）を、可変バルブタイミング機構（Variable Valve Timing Mechanism）としての可変吸気バルブ機構１８及び可変排気バルブ機構１９によって可変に構成されている。可変吸気バルブ機構１８及び可変排気バルブ機構１９としては、公知の種々の形式を適用可能であるが、例えば電磁式又は油圧式に構成された機構を用いて、吸気バルブ１２及び排気バルブ１７の動作タイミングを変化させる。

また、エンジン１０には、このエンジン１０の出力によって回転されて発電する、発電機としてのオルタネータ２１が設けられている。オルタネータ２１は、発電した電力をバッテリ２２に充電する。バッテリ２２は、車両内の種々の構成要素（ＥＣＵ５０も含む）に電気的に接続されており、それらの構成要素に電力を供給する。

排気通路２５には、主に、例えばＮＯｘ触媒や三元触媒や酸化触媒などの、排気ガスの浄化機能を有する排気浄化触媒２６ａ、２６ｂが設けられている。以下では、排気浄化触媒２６ａ、２６ｂを区別しないで用いる場合には、単に「排気浄化触媒２６」と表記する。

また、エンジンシステム１００には、当該エンジンシステム１００に関する各種の状態を検出するセンサ３１〜３８が設けられている。具体的には、エアフローセンサ３１は、吸気通路１を通過する吸気の流量に相当する吸入空気量を検出し、スロットル開度センサ３２は、スロットルバルブ５の開度であるスロットル開度を検出し、圧力センサ３３は、エンジン１０に供給される吸気の圧力に相当するインマニ圧（インテークマニホールドの圧力）を検出する。また、クランク角センサ３４は、クランクシャフト１６におけるクランク角を検出し、水温センサ３５は、エンジン１０を冷却する冷却水の温度である水温を検出し、温度センサ３６は、エンジン１０の気筒内の温度である筒内温度を検出し、カム角センサ３７、３８は、それぞれ、吸気バルブ１２及び排気バルブ１７の閉弁時期を含む動作タイミングを検出する。これらの各種センサ３１〜３８は、それぞれ、検出したパラメータに対応する検出信号Ｓ３１〜Ｓ３８をＥＣＵ５０に出力する。

ＥＣＵ５０は、上述した各種センサ３１〜３８から入力された検出信号Ｓ３１〜Ｓ３８に基づいて、エンジンシステム１００内の構成要素に対する制御を行う。具体的には、ＥＣＵ５０は、スロットルバルブ５に制御信号Ｓ５を供給して、スロットルバルブ５の開閉時期やスロットル開度を制御し、燃料噴射弁１３に制御信号Ｓ１３を供給して、燃料噴射量や燃料噴射タイミングを制御し、点火プラグ１４に制御信号Ｓ１４を供給して、点火時期を制御し、可変吸気バルブ機構１８、１９に制御信号Ｓ１８、Ｓ１９を供給して、吸気バルブ１２及び排気バルブ１７の動作タイミングを制御し、オルタネータ２１に制御信号Ｓ２１を供給して、オルタネータ２１の発電電流などを制御する。

ここで、図２を参照して、本発明の実施形態によるＥＣＵ５０の機能構成について説明する。図２に示すように、本実施形態によるＥＣＵ５０は、機能的には、回転数急上昇制御部５０ａと、発電制御部５０ｂと、燃料カット制御部５０ｃと、触媒暖機制御部５０ｄと、制御禁止部５０ｅとを有する。

回転数急上昇制御部５０ａは、エンジン１０の始動時にエンジン回転数を急上昇させるための制御を行う。具体的には、回転数急上昇制御部５０ａは、吸入空気量を増大させてエンジン回転数を急上昇させるように、可変吸気バルブ機構１８を介して吸気バルブ１２の閉弁時期を制御する（この場合、回転数急上昇制御部５０ａは吸気バルブ閉弁時期制御手段として機能する）。また、発電制御部５０ｂは、オルタネータ２１の発電電流を制御する。また、燃料カット制御部５０ｃは、エンジン１０への燃料噴射の停止と、エンジン１０への燃料噴射の再開とを制御する。触媒暖機制御部５０ｄは、排気浄化触媒２６が未活性状態である場合に、排気浄化触媒２６を早期に活性化するための制御を行う。制御禁止部５０ｅは、エンジン１０の始動時において、排気浄化触媒２６の昇温が必要な場合に、具体的には触媒暖機制御部５０ｄによる制御が行われる場合に、回転数急上昇制御部５０ａによる制御及び燃料カット制御部５０ｃによる燃料噴射の停止の両方を禁止する。

このように、ＥＣＵ５０は、本発明における「エンジンの始動制御装置」に相当する。

＜ＥＣＵによる制御＞
次に、本発明の実施形態においてＥＣＵ５０が行う制御について具体的に説明する。

本実施形態では、ＥＣＵ５０は、エンジン１０の始動時にスポーティな始動感を実現すべく、エンジン回転数を急上昇させる制御を行うと共に、この制御の後に、エンジン回転数を急低下させる制御を行う。具体的には、ＥＣＵ５０の回転数急上昇制御部５０ａが、エンジン１０の始動時に（完爆後であるものとする）、吸入空気量を増大させて、エンジン回転数を目標回転数に向けて急上昇させるように、可変吸気バルブ機構１８によって吸気バルブ１２の閉弁時期を制御する。以下では、このように回転数急上昇制御部５０ａが行う制御を「始動時回転数急上昇制御」と呼ぶ。
また、このような始動時回転数急上昇制御の実行後にエンジン回転数を急低下させるべく、ＥＣＵ５０の燃料カット制御部５０ｃが、エンジン１０への燃料噴射を停止すると共に、ＥＣＵ５０の発電制御部５０ｂが、オルタネータ２１による発電によってエンジン１０に負荷を付加するための制御を行う。具体的には、発電制御部５０ｂは、オルタネータ２１の負荷を増加させるべく、オルタネータ２１の発電電流を増加させる制御を実行する。この場合、発電制御部５０ｂは、始動時回転数急上昇制御の実行中にオルタネータ２１の発電電流を増加させる制御を開始しておき、始動時回転数急上昇制御の終了時に大きな発電電流が確保されているようにする。以下では、このように発電制御部５０ｂが行う制御を「始動時オルタ発電制御」と呼ぶ。

更に、本実施形態では、ＥＣＵ５０の制御禁止部５０ｅが、エンジン１０の始動時において、排気浄化触媒２６の昇温が必要な場合に、具体的には触媒暖機制御部５０ｄによる制御が行われる場合に、回転数急上昇制御部５０ａによる始動時回転数急上昇制御、及び、燃料カット制御部５０ｃによる燃料噴射の停止の両方を禁止する（発電制御部５０ｂによる始動時オルタ発電制御も含む）。
なお、ＥＣＵ５０の触媒暖機制御部５０ｄは、排気浄化触媒２６が未活性状態である場合に、排気浄化触媒２６を早期に活性化すべく、ＡＷＳ（Accelerated Warm-up System）を作動させる。このＡＷＳは、例えばエンジン１０の冷間始動直後等において、排気浄化触媒２６が未活性状態である場合に、同じ運転状態（例えばアイドル運転）で活性状態である場合よりも、吸入空気量を増大し、かつ圧縮上死点を越えて点火時期を遅角させるものである。こうすることで、混合気が膨張行程中に後燃えし、排気ガス温度ひいては排気熱量が増大して、排気浄化触媒２６の暖機が促進される。

以下では、上述した始動時回転数急上昇制御及び始動時オルタ発電制御について具体的に説明する。

（始動時回転数急上昇制御）
最初に、始動時回転数急上昇制御の概要について簡単に説明する。ＥＣＵ５０の回転数急上昇制御部５０ａは、エンジン１０の始動時に、吸入空気量を増大させて、エンジン回転数を目標回転数に向けて急上昇させるように、可変吸気バルブ機構１８によって吸気バルブ１２の閉弁時期を進角側に設定する制御を行う。この場合、本実施形態では、回転数急上昇制御部５０ａは、エンジン１０の運転状態に基づいて、プリイグニッションが生じない吸気バルブ１２の限界閉弁時期を推定し、この限界閉弁時期を超えないように制限を課して吸気バルブ１２の限界閉弁時期を制御する、つまり限界閉弁時期を超えない範囲内で吸気バルブ１２の閉弁時期を進角させる。

ここで、プリイグニッションとは、燃焼室１１の温度や圧力が過度に上昇していること等が原因で、火花点火による正常な燃焼開始時期よりも前に混合気が自着火する異常燃焼現象である。プリイグニッションが生じると、早期に混合気が自着火することに伴い燃焼が急峻化するため、エンジン騒音がかなり大きくなったり、ピストン１５などが破損したりするおそれがある。したがって、本実施形態では、ＥＣＵ５０の回転数急上昇制御部５０ａは、このようなプリイグニッションの発生を抑制すべく、上述したような限界閉弁時期を用いて、吸気バルブ１２の閉弁時期を進角させる度合いを制限する。この限界閉弁時期は、プリイグニッションが生じない上限の有効圧縮比（言い換えるとプリイグニッションが生じない上限の吸入空気量）に対応する吸気バルブ１２の閉弁時期である。

次に、図３を参照して、本発明の実施形態において、始動時回転数急上昇制御として吸気バルブ１２の閉弁時期を進角側に制御する理由について説明する。図３は、横方向にクランク角を示し、吸気バルブ１２及び排気バルブ１７の動作タイミングを概略的に示している。具体的には、グラフＧ１１、Ｇ１２は吸気バルブ１２の動作タイミングを示しており、グラフＧ１３は排気バルブ１７の動作タイミングを示している。
なお、ここでは、可変吸気バルブ機構１８による動作によって、吸気バルブ１２が開弁している時間（開弁から閉弁までの時間）は変化せずに、吸気バルブ１２の開弁時期及び閉弁時期が変化する構成について例示している（可変排気バルブ機構１９も同様である）。

図３に示すグラフＧ１２は、エンジン１０の通常始動時（始動時回転数急上昇制御を実行せずに始動させる場合に相当する。以下同様とする。）に適用する吸気バルブ１２の動作タイミングを示している。グラフＧ１２に示すように、エンジン１０の通常始動時には、ポンプロスなどを低減するために、吸気バルブ１２の動作タイミングを遅角側に設定している。こうすると、吸気バルブ１２が下死点後に閉弁するので、ピストン１５による圧縮動作中に吸気バルブ１２が開いているため、この圧縮動作に伴って吸気バルブ１２を介して気筒内から吸気が排出されて、吸入空気量が減ることとなる。通常始動時では、吸気バルブ１２を上死点後に開弁すると共に吸気バルブ１２を下死点後に閉弁して、吸入空気量を下げることで、スロットルバルブ５を開き側に動作させやすくしている。

これに対して、本実施形態では、始動時回転数急上昇制御を行う場合に、グラフＧ１１に示すように、エンジン１０の始動時に適用する吸気バルブ１２の動作タイミングを、グラフＧ１２に示した通常始動時に適用する吸気バルブ１２の動作タイミングよりも進角側に設定する（矢印Ａ１１参照）。こうすることで、吸気バルブ１２が下死点付近において閉弁するので、ピストン１５による圧縮動作時に吸気バルブ１２が閉じているため、この圧縮動作に伴って吸気バルブ１２を介して気筒内から吸気が排出されなくなり、多くの吸入空気量が確保されることとなる。したがって、本実施形態では、ＥＣＵ５０の回転数急上昇制御部５０ａは、エンジン１０の始動時において、エンジン回転数を急上昇させるべく吸入空気量を増大させるために、吸気バルブ１２の動作タイミングを通常始動時よりも進角側に設定している、特に吸気バルブ１２の閉弁時期を通常始動時よりも進角側に設定している。但し、吸入空気量が大きくなると有効圧縮比が高くなるが、有効圧縮比が高くなり過ぎるとプリイグニッションが発生する可能性が高くなるため、本実施形態では、回転数急上昇制御部５０ａは、プリイグニッションが発生しない範囲内で吸気バルブ１２の閉弁時期を進角させている。

ところで、吸気通路１からエンジン１０に向かって流れる吸気の慣性により、下死点の後であってもエンジン１０の気筒内に吸気が導入されることがある。具体的には、エンジン回転数が高い場合には、吸気の流速が大きいので、例えば図３中の符号Ｌ１１で示すような下死点後のタイミングであっても、気筒内に吸気が導入されることとなる。この場合、エンジン回転数が高くなるにつれて、吸気の慣性が大きくなっていき、下死点後でも気筒内に吸気が導入されるタイミングが遅角側へと移動していく。そのため、エンジン回転数が高い領域では、吸気バルブ１２の閉弁時期を遅角させても、エンジン回転数を上昇させるのに十分な吸入空気量を確保することができる。

したがって、本実施形態では、回転数急上昇制御部５０ａは、エンジン始動時において、エンジン回転数が目標回転数未満の所定値未満である間は、上述したように吸気バルブ１２の閉弁時期を進角させる制御を行い（矢印Ａ１１参照）、エンジン回転数が当該所定値以上になると、吸気バルブ１２の閉弁時期を遅角させる制御を行う（矢印Ａ１２参照）。この場合、回転数急上昇制御部５０ａは、エンジン回転数の上昇に応じて移動していく、下死点後でも気筒内に吸気が導入されるタイミングに合わせて、吸気バルブ１２の閉弁時期を遅角させる。
なお、上記した所定値は、例えば、目標回転数が２３００ｒｐｍ（revolution per minute）である場合、１６００〜１８００ｒｐｍとなる。以下では、この所定値のことを「第１閾値」と呼ぶ。第１閾値は、吸気バルブ１２の閉弁時期を遅角させても、吸気の慣性により、下死点後でも気筒内に吸気が導入されるようなエンジン回転数に基づいて設定される。

一方で、上述したような吸気バルブ１２の閉弁時期の制御（つまり始動時回転数急上昇制御）によりエンジン回転数が目標回転数に到達すると、スロットルバルブ５を閉じるなどしてエンジン負荷が下げられ、吸気の流速が小さくなるため、下死点後でも気筒内に吸気が導入されるタイミングが進角側に移動していく。そのため、上述したように、エンジン回転数が目標回転数に到達する前に吸気バルブ１２の閉弁時期を遅角させておくと、エンジン回転数が目標回転数に到達した後に、吸入空気量が小さいためにエンジン回転数が速やかに低下することとなる。

次に、図４を参照して、本発明の実施形態において用いる、設定すべき吸気バルブ１２の閉弁時期（吸気ＶＶＴ位相に相当する）を定めたマップについて説明する。
図４（Ａ）は、横方向にエンジン回転数を示し、縦方向にエンジン負荷を示しており、始動時回転数急上昇制御を行わない通常制御を行う場合に用いる吸気バルブ１２の閉弁時期が定められたマップ（以下では「通常制御用マップ」と呼ぶ。）を概略的に示している。また、図４（Ｂ）は、横方向にエンジン回転数を示し、縦方向にエンジン水温を示しており、始動時回転数急上昇制御を行う場合に用いる吸気バルブ１２の閉弁時期が定められたマップ（以下では「始動時回転数急上昇制御用マップ」と呼ぶ。）を概略的に示している。なお、図４（Ａ）及び（Ｂ）中の「・」は、マップに規定された具体的な数値を代替的に表しているものとする。

図４（Ａ）に示すように、通常制御用マップでは、概して、エンジン回転数が低回転数〜中回転数の領域では、エンジン回転数が高くなるほど、吸気バルブ１２の閉弁時期が進角されるように定められており、エンジン回転数が中回転数以上の領域では、エンジン回転数が高くなるほど、吸気バルブ１２の閉弁時期が遅角されるように定められている。また、通常制御用マップでは、概して、エンジン負荷が高くなるほど、吸気バルブ１２の閉弁時期が進角されるように定められている。このような通常制御用マップは、吸気の慣性を考慮すると共に、エンジン回転数に応じたエンジン１０での行程に要する時間（回転数が高くなるほど行程の時間が短くなる）を考慮して、運転状態によらずに吸入空気量がほぼ一定（つまり有効圧縮比がほぼ一定）となり、燃費の確保やエンジン１０の回転の安定性を実現するような吸気バルブ１２の閉弁時期が定められている。

他方で、図４（Ｂ）に示すように、始動時回転数急上昇制御用マップでは、概して、エンジン回転数（低回転数〜中回転数についてのみ規定されているものとする）が高くなるほど、吸気バルブ１２の閉弁時期が進角されるように定められている。具体的には、始動時回転数急上昇制御用マップでは、通常制御用マップよりも、同一の運転状態において閉弁時期が進角側に定められている。また、始動時回転数急上昇制御用マップでは、概して、エンジン水温が高くなるほど、吸気バルブ１２の閉弁時期が進角されるように定められている。

次に、図５を参照して、本発明の実施形態において、プリイグニッションの発生を抑制するために吸気バルブ１２の閉弁時期に対して適用する限界閉弁時期について説明する。図５（Ａ）は、限界閉弁時期の算出方法を説明するための図を示し、図５（Ｂ）は、限界閉弁時期を算出する場合に用いるマップを概略的に示している。なお、図５（Ｂ）では、マップに規定された数値の傾向のみを示し、具体的な数値については示していない。

本実施形態では、ＥＣＵ５０（具体的には回転数急上昇制御部５０ａ）は、図５（Ａ）に示すように、エンジン回転数と、燃料のオクタン価と、エンジン１０の筒内温度と、エンジン１０のインマニ圧（エンジン負荷に相当する）とに基づいて、所定の演算式やマップを用いて、プリイグニッションが生じない上限の有向圧縮比である有効圧縮比限界を求める。この場合、回転数急上昇制御部５０ａは、エンジン回転数が所定値（例えば２０００ｒｐｍ）以下においてプリイグニッションが発生しやすいこと、オクタン価が低いとプリイグニッションが発生しやすいこと、筒内温度が高いとプリイグニッションが発生しやすいこと、インマニ圧が高いとプリイグニッションが発生しやすいことなどの傾向を考慮して、有効圧縮比限界を求める。例えば、有効圧縮比限界の具体的な求め方については、特許５３６０１２１号に開示された手法を適用することができる。

この後、回転数急上昇制御部５０ａは、図５（Ｂ）に示すマップを参照して、上記のようにして求めた有効圧縮比限界に対応する吸気バルブ１２の限界閉弁時期を求める。このマップでは、有効圧縮比限界が大きくなるほど、限界閉弁時期がより進角側になるように定められている、言い換えると、有効圧縮比限界が小さくなるほど、限界閉弁時期がより遅角側になるように定められている。

なお、本実施形態においては、ＥＣＵ５０の回転数急上昇制御部５０ａは、エンジン回転数が所定値（例えば５００ｒｐｍ）以上である場合にのみ、吸気バルブ１２の閉弁時期を限界閉弁時期によって制限する。つまり、回転数急上昇制御部５０ａは、エンジン回転数が当該所定値未満である間は、吸気バルブ１２の閉弁時期を限界閉弁時期によって制限しない。こうするのは、エンジン回転数が低い場合には、筒内温度が低い等の理由から、プリイグニッションが発生しにくいからである。また、仮にプリイグニッションが発生しても、エンジン回転数が所定値未満である時間がかなり短いため（例えばエンジン回転数が５００ｒｐｍ未満である間には数回の点火のみしか行われない）、プリイグニッションによる影響をほとんど受けないからである。
以下では、上記した所定値のことを「第２閾値」と呼ぶ。この第２閾値は、プリイグニッションが発生しにくいエンジン回転数、或いはプリイグニッションが発生しても問題とならないようなエンジン回転数に基づいて設定される。

次に、図６を参照して、本発明の実施形態による始動時回転数急上昇制御についてより具体的に説明する。図６は、本発明の実施形態による始動時回転数急上昇制御の一例を示すタイムチャートである。図６において上に示すグラフＧ２１は、エンジン回転数の時間変化を示している。また、図６において下に示すグラフＧ２２、Ｇ２３は、吸気バルブ１２の閉弁時期（吸気ＶＶＴ位相に相当する）の時間変化を示している。具体的には、グラフＧ２２は、吸気バルブ１２の限界閉弁時期を示し、グラフＧ２３は、吸気バルブ１２の目標閉弁時期（吸気バルブ１２の実際の閉弁時期と実質的に同じである）を示している。

まず、時刻ｔ２１において、イグニッション信号がオフからオンに切り替わること等により、エンジン１０を始動させる制御が開始される。具体的には、グラフＧ２１に示すように、時刻ｔ２１から時刻ｔ２２まで、スタータによりエンジン１０がクランキングされる（矢印Ａ２１参照）。例えば、クランキングによってエンジン回転数が２００ｒｐｍ程度にまで上昇される。

そして、時刻ｔ２２から、エンジン１０において、燃料噴射弁１３から燃料が噴射されると共に点火プラグ１４によって点火されて混合気が燃焼することで、エンジン回転数が上昇していく。この場合、ＥＣＵ５０の回転数急上昇制御部５０ａは、吸入空気量を増大させて、エンジン回転数を目標回転数Ｎ２２に向けて急上昇させるべく、グラフＧ２３に示すように、吸気バルブ１２の目標閉弁時期を進角側に設定する。具体的には、回転数急上昇制御部５０ａは、エンジン１０の運転状態に基づいて、グラフＧ２２に示すようなプリイグニッションが生じない限界閉弁時期を求め、吸気バルブ１２の目標閉弁時期を進角させる場合に限界閉弁時期を超えないように制限を課す、つまり限界閉弁時期を超えない範囲内で吸気バルブ１２の目標閉弁時期をできるだけ進角させる（矢印Ａ２２、Ａ２３参照）。これにより、プリイグニッションの発生が抑制されつつ、エンジン回転数が急上昇することとなる（矢印Ａ２４参照）。
なお、図６には図示していないが、回転数急上昇制御部５０ａは、上記したような吸気バルブ１２の閉弁時期を進角させる制御の他にも、点火時期を通常始動時よりも進角させる制御や、スロットル開度を通常始動時よりも大きくする制御を行い、エンジン回転数を急上昇させるようにする。

この後、時刻ｔ２３において、エンジン回転数が目標回転数Ｎ２２未満の第１閾値Ｎ２１に到達する。この際に、回転数急上昇制御部５０ａは、吸気バルブ１２の目標閉弁時期を遅角させる（矢印Ａ２５参照）。このように目標閉弁時期を遅角させても、エンジン回転数が高いので、吸気の慣性により吸入空気量が確保されるため、エンジン回転数の急上昇が維持される（矢印Ａ２６参照）。

この後、エンジン回転数が目標回転数Ｎ２２に到達する。この場合、回転数急上昇制御部５０ａは、クランク角センサ３４の検出値に対応するエンジン回転数を直接的に用いて、エンジン回転数が目標回転数Ｎ２２に到達したか否かを判断するのではなく、エンジン回転数が第１閾値Ｎ２１に到達してから経過した時間に基づいて、エンジン回転数が目標回転数Ｎ２２に到達したか否かを判断する。具体的には、回転数急上昇制御部５０ａは、事前に設定された、エンジン回転数が第１閾値Ｎ２１に到達してから目標回転数Ｎ２２に到達するまでに要する時間（推定時間）又はそれよりも大きな時間である所定時間Ｔ２１を用いて、エンジン回転数が第１閾値Ｎ２１に到達してから所定時間Ｔ２１が経過したときに（時刻ｔ２４）、エンジン回転数が目標回転数Ｎ２２に到達したと判断する。この際に、ＥＣＵ５０は、エンジン回転数を急低下させるように、スロットルバルブ５を閉じる制御と、エンジン１０への燃料噴射を停止する制御（燃料カット）と、オルタネータ２１の発電電流に関する始動時オルタ発電制御とを実行する（厳密には始動時オルタ発電制御は始動時回転数急上昇制御の実行中に開始される）。加えて、ＥＣＵ５０は、エンジン１０への燃料噴射が再開されるときに（具体的には所定の復帰条件が成立したとき）、この燃料噴射の再開によりエンジン回転数が上昇することを抑制すべく、吸気バルブ１２の閉弁時期を更に遅角させておく（矢印Ａ２７参照）。

なお、上述したように、エンジン回転数が第１閾値Ｎ２１に到達してから経過した時間に基づいて、エンジン回転数が目標回転数Ｎ２２に到達したか否かを判断するのは、クランク角センサ３４の検出値に対応するエンジン回転数を直接的に用いてこの判断を行うと、以下のような不具合が発生する場合があるからである。１つ目として、エンジン回転数を直接的に用いて判断を行うと、エンジン１０に適用するオイルなどにより、エンジン回転数が目標回転数Ｎ２２にまで到達せずに、エンジン回転数が目標回転数Ｎ２２に到達しないと判断され続けることで、その後の制御（具体的にはエンジン回転数を急低下させる制御）が行われないという不具合が発生する場合がある。２つ目として、エンジン回転数を直接的に用いて判断を行うと、当該判断に時間を要してしまい、エンジン回転数を短時間で低下させることができなくなるという不具合が発生する場合がある。３つ目として、エンジン回転数を直接的に用いて判断を行うと、エンジン回転数が目標回転数Ｎ２２を跨いで増減する場合に、エンジン回転数が目標回転数Ｎ２２に到達したか否かの判断を適切に行うことが困難になるという不具合が発生する場合がある。

（始動時オルタ発電制御）
次に、始動時オルタ発電制御について具体的に説明する。本実施形態では、ＥＣＵ５０の発電制御部５０ｂは、上記した始動時回転数急上昇制御によってエンジン回転数が目標回転数に到達したとき若しくは目標回転数に到達した直後に、オルタネータ２１の発電電流が所定値以上（好適には発電電流を最大値）になるように、オルタネータ２１の発電電流を増加させる制御を行う。この場合、発電制御部５０ｂは、始動時回転数急上昇制御を実行している最中にオルタネータ２１の発電電流を増加させる制御を開始する。

このように、始動時回転数急上昇制御の実行中にオルタネータ２１の発電電流を増加させる制御を開始する理由は、以下の通りである。エンジン始動時において、始動時回転数急上昇制御によってエンジン回転数を急上昇させた後に、エンジン回転数を急低下させるためには、エンジン回転数を低下させるべきタイミングで、オルタネータ２１の発電電流をできるだけ大きくしておくことが望ましい。好適には、オルタネータ２１の発電電流を最大値にしておくことが望ましい。この場合、オルタネータ２１の発電電流を即座に最大値にすることは困難であり、オルタネータ２１の発電電流を最大値にするまで時間がかかる。そのため、本実施形態では、発電制御部５０ｂは、始動時回転数急上昇制御の実行中にオルタネータ２１の発電電流を増加させる制御を開始する。具体的には、発電制御部５０ｂは、始動時回転数急上昇制御によってエンジン回転数が目標回転数未満の所定値（例えば３５０ｒｐｍ。以下ではこの所定値のことを「第３閾値」と呼ぶ。）に到達したときに、オルタネータ２１の発電電流を増加させる制御を開始する。

また、本実施形態では、発電制御部５０ｂは、このようなオルタネータ２１の発電電流を増加させる制御を開始するエンジン回転数の第３閾値を、この第３閾値に対応するエンジン回転数からオルタネータ２１の発電電流を増加させる制御を開始した場合に、エンジン回転数が目標回転数に到達したとき若しくは目標回転数に到達した直後に、オルタネータ２１の発電電流が的確に最大値に到達するようなエンジン回転数に設定する。好適には、オルタネータ２１の発電電流が最大値に到達するまでの時間が、オルタネータ２１の状態によって変化するため、オルタネータ２１の状態に応じて、オルタネータ２１の発電電流を増加させる制御を開始するエンジン回転数の第３閾値を変更するのがよい。こうすることで、エンジン回転数が目標回転数に到達したとき若しくは目標回転数に到達した直後に、オルタネータ２１の発電電流を的確に最大値に到達させることができるようになる。

更に、本実施形態では、発電制御部５０ｂは、上記のようにオルタネータ２１の発電電流を増加させる制御を行う場合に、バッテリ２２の目標電圧も増加させ、バッテリ２２が受け入れることができる充電量を増加させるようにする、言い換えると発電量の上限を増加させるようにする。

更に、本実施形態では、発電制御部５０ｂは、電流変化速度制限手段として機能して、バッテリ２２の目標電圧と実電圧との偏差に応じて電流変化速度制限値を設定して、オルタネータ２１の発電電流の変化速度をこの電流変化速度制限値未満に制限しつつ、オルタネータ２１の発電電流を増加させる。特に、本実施形態では、発電制御部５０ｂは、始動時回転数急上昇制御が行われる場合には、通常時（始動時回転数急上昇制御が行われない場合を意味する。以下同様とする。）よりも、電流変化速度制限値を大きくして、オルタネータ２１の発電電流の変化速度の制限を緩和する。

図７を参照して、上記した電流変化速度制限値について具体的に説明する。図７は、本発明の実施形態において用いる電流変化速度制限値が規定されたマップを示している。図７では、横軸にバッテリ２２の目標電圧と実電圧との偏差（目標電圧−実電圧）を示しており、縦軸に電流変化速度制限値を示している。具体的には、グラフＧ３１は、始動時回転数急上昇制御が行われない通常時に用いる電流変化速度制限値のマップを示しており、グラフＧ３２は、始動時回転数急上昇制御が行われる場合に用いる電流変化速度制限値のマップを示している。

グラフＧ３１に示すように、通常時に用いる電流変化速度制限値のマップは、目標電圧と実電圧との偏差が所定値未満である領域では、偏差が小さくなるほど、電流変化速度制限値が小さくなるように定められており（つまり発電電流の変化速度に対して課す制限が大きくなるように定められている）、これに対して、目標電圧と実電圧との偏差が所定値以上である領域では、偏差によらずに、電流変化速度制限値が一定になるように定められている（つまり発電電流の変化速度に対して課す制限が一定になるように定められている）。一方で、グラフＧ３２に示すように、始動時回転数急上昇制御が行われる場合に用いる電流変化速度制限値のマップは、目標電圧と実電圧との偏差の全領域に渡って、偏差が大きくなるほど、電流変化速度制限値が大きくなるように定められている（つまり発電電流の変化速度に対して課す制限が小さくなるように定められている）。

ここで、上記したように、電流変化速度制限値を用いてオルタネータ２１の発電電流の変化速度に対して制限を課しているのは、バッテリ２２の電圧のオーバーシュート（過剰な電圧上昇）を防止するためである。バッテリ２２の電圧のオーバーシュートが発生すると、バッテリ２２の制御ユニットの保証電圧を超えることで故障を誤判定してしまったり、車両内のランプ類のバルブ寿命が縮んでしまったり、バッテリ２２が過充電になってしまったりするため、電流変化速度制限値を用いてオーバーシュートを防止するようにしている。しかしながら、オーバーシュートによる不具合が発生するのは、オーバーシュート量が多い場合や、オーバーシュートが生じている時間が長い場合であり、エンジン始動時に相当する時間はかなり短いため、エンジン始動時ではこのようなオーバーシュートによる不具合は特に問題とならない。
したがって、本実施形態では、始動時回転数急上昇制御を行う場合には、通常時よりも電流変化速度制限値を大きくして（グラフＧ３２参照）、オルタネータ２１の発電電流の変化速度の制限を緩和することで、バッテリ２２の電圧のオーバーシュートの防止よりも、オルタネータ２１の発電電流の増加を優先して、発電電流を速やかに最大値に到達させるようにしている。このような大きな電流変化速度制限値を継続的に用いると、バッテリ２２の電圧のオーバーシュートが発生しやすくなるが、本実施形態では、目標電圧と実電圧との偏差が比較的大きい領域でのみ、通常時よりも電流変化速度制限値を大きくし、目標電圧と実電圧との偏差が比較的小さい領域では、通常時と同様に電流変化速度制限値を小さくして（グラフＧ３１、Ｇ３２参照）、実電圧が目標電圧に近付くと発電電流の変化速度の制限を強化するようにすることで、オーバーシュートの発生を防止している。

次に、図８を参照して、本発明の実施形態による始動時オルタ発電制御についてより具体的に説明する。図８は、本発明の実施形態による始動時オルタ発電制御の一例を示すタイムチャートである。

図８において、グラフＧ４１は、本実施形態による始動時オルタ発電制御を実行した場合のバッテリ２２の実電圧を示しており、グラフＧ４２は、本実施形態による始動時オルタ発電制御を実行しなかった場合のバッテリ２２の実電圧を比較例として示している。また、グラフＧ４３は、本実施形態による始動時回転数急上昇制御及び始動時オルタ発電制御の両方を実行した場合のエンジン回転数を示しており、グラフＧ４４は、本実施形態による始動時回転数急上昇制御のみを実行した場合（つまり始動時オルタ発電制御を実行しなかった場合）のエンジン回転数を比較例として示している。また、グラフＧ４５は、本実施形態による始動時オルタ発電制御を実行した場合のオルタネータ２１の目標電流を示しており、グラフＧ４６は、本実施形態による始動時オルタ発電制御を実行した場合（つまりグラフＧ４５に示す目標電流に基づいて電流を制御した場合）のオルタネータ２１の実電流を示しており、グラフＧ４７は、本実施形態による始動時オルタ発電制御を実行しなかった場合のオルタネータ２１の実電流を比較例として示している。

まず、時刻ｔ４１において、イグニッション信号がオフからオンに切り替わること等により、エンジン１０を始動させる制御が開始され、スタータによりエンジン１０がクランキングされる。この後、エンジン１０において、燃料噴射弁１３から燃料が噴射されると共に点火プラグ１４によって点火されて混合気が燃焼される。この際に、上述したように、回転数急上昇制御部５０ａが、始動時回転数急上昇制御を実行する。これにより、エンジン回転数が上昇して、時刻ｔ４２においてエンジン回転数が第３閾値Ｎ４１に到達することで、発電制御部５０ｂが、グラフＧ４５に示すように、オルタネータ２１の目標電流を増加させ始める。
この場合、発電制御部５０ｂは、始動時回転数急上昇制御が行われる場合に用いる、電流変化速度の制限が緩和された電流変化速度制限値のマップを適用して（図７のグラフＧ３２参照）、オルタネータ２１の目標電流を増加させる。これにより、グラフＧ４５に付した矢印Ａ４４に示すように、オルタネータ２１の目標電流が大きく増加し、その結果、グラフＧ４６に付した矢印Ａ４５に示すように、目標電流に追従するようにオルタネータ２１の実電流が大きく増加する。また、グラフＧ４１に付した矢印Ａ４１に示すように、バッテリ２２の実電圧が目標電圧Ｖ４１（図８では目標電圧Ｖ４１をほぼ一定にしている例を示している）に向かって増加していく。

なお、本実施形態による始動時オルタ発電制御を実行しなかった場合には、オルタネータ２１の実電流はほとんど増加せず（グラフＧ４７参照）、バッテリ２２の実電圧もほとんど増加しない（グラフＧ４２参照）。

この後、始動時回転数急上昇制御によってエンジン回転数が目標回転数に到達した直後に、グラフＧ４６に示すように、オルタネータ２１の実電流がほぼ最大値になる。そのため、オルタネータ２１の発電による最大限の負荷がエンジン１０に付与されることで、グラフＧ４３に付した矢印Ａ４２に示すように、エンジン回転数が急低下していく。具体的には、始動時オルタ発電制御を実行しなかった場合（グラフＧ４４に付した矢印Ａ４３参照）よりも急な傾きにてエンジン回転数が低下していく。

＜処理フロー＞
次に、図９乃至図１２を参照して、本発明の実施形態においてＥＣＵ５０が行う処理フローについて説明する。

図９は、本発明の実施形態によるエンジン始動制御を示すフローチャートである。このフローは、ＥＣＵ５０によって所定の周期で繰り返し実行される。

まず、ステップＳ１０１において、ＥＣＵ５０は、エンジン１０の始動要求があるか否かを判定する。例えば、ＥＣＵ５０は、イグニッション信号のオン／オフや、ブレーキペダル及び／又はアクセルペダルの操作に対応する信号などに基づいて、エンジン１０の始動要求があるか否かを判定する。その結果、エンジン１０の始動要求がないと判定された場合（ステップＳ１０１：Ｎｏ）、ステップＳ１０１に戻る。この場合、ＥＣＵ５０は、エンジン１０の始動要求があると判定されるまで、ステップＳ１０１の判定を繰り返す。

一方で、エンジン１０の始動要求があると判定された場合（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）、ステップＳ１０２に進み、ＥＣＵ５０は、エンジン１０の始動要求が、エンジン自動停止後の再始動に対応する要求であるか否かを判定する。つまり、ＥＣＵ５０は、アイドリングストップによりエンジン１０を自動停止した後にエンジン１０を再始動させる要求があるか否かを判定する。その結果、エンジン１０の始動要求がエンジン自動停止後の再始動に対応する要求であると判定された場合（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）、ステップＳ１０３に進み、ＥＣＵ５０は、自動停止された状態にあるエンジン１０を再始動させる制御を行う。

一方で、エンジン１０の始動要求がエンジン自動停止後の再始動に対応する要求でないと判定された場合（ステップＳ１０２：Ｎｏ）、ステップＳ１０４に進み、ＥＣＵ５０は、排気浄化触媒２６を昇温させる要求があるか否かを判定する。つまり、ＥＣＵ５０は、排気浄化触媒２６を早期に活性化するためのＡＷＳの作動要求があるか否かを判定する。その結果、排気浄化触媒２６を昇温させる要求があると判定された場合（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、ステップＳ１０５に進み、ＥＣＵ５０は、始動時回転数急上昇制御とは異なる、通常の始動制御（通常始動制御）を実行する。つまり、ＥＣＵ５０の制御禁止部５０ｅが、回転数急上昇制御部５０ａによる制御及び燃料カット制御部５０ｃによる燃料噴射の停止の両方を禁止し、通常始動制御を実行するようにする。この場合には、ＥＣＵ５０の触媒暖機制御部５０ｄが、未活性状態にある排気浄化触媒２６を早期に活性化すべく、ＡＷＳを作動させる。具体的には、触媒暖機制御部５０ｄは、排気ガス温度（排気熱量）を上昇させて排気浄化触媒２６を速やかに暖機すべく、吸入空気量を増大させると共に、圧縮上死点を越えて点火時期を遅角させる制御を行う。

一方で、排気浄化触媒２６を昇温させる要求がないと判定された場合（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、ステップＳ１０６に進み、ＥＣＵ５０は、エンジン回転数を急上昇させた後、エンジン回転数を急低下させて、エンジン始動時のスポーティな始動感を実現すべく、本実施形態による始動時回転数急上昇制御を実行する。

次に、図１０を参照して、図９のステップＳ１０６で実行される始動時回転数急上昇制御について説明する。図１０は、本発明の実施形態による始動時回転数急上昇制御を示すフローチャートである。このフローは、主に、ＥＣＵ５０の回転数急上昇制御部５０ａによって実行される。

まず、ステップＳ２０１では、回転数急上昇制御部５０ａは、スタータでエンジン１０をクランキングし、その最中に、クランク角センサ３４及びカム角センサ３７のそれぞれの検出信号のパターンに基づいて、気筒識別を行う。その結果、気筒識別が完了した場合（ステップＳ２０１：Ｙｅｓ）、ステップＳ２０２に進み、気筒識別が完了していない場合（ステップＳ２０１：Ｎｏ）、ステップＳ２０１に戻る。

次いで、ステップＳ２０２では、回転数急上昇制御部５０ａは、エンジン１０のクランキングを終了して、エンジン１０の燃料噴射を許可するか否かを判定する。その結果、燃料噴射を許可する場合（ステップＳ２０２：Ｙｅｓ）、ステップＳ２０３に進む。この場合、回転数急上昇制御部５０ａは、ステップＳ２０１における気筒識別の結果に基づき、燃料を噴射すべき気筒に対して、燃料を噴射して、混合気に点火する。一方で、燃料噴射を許可しない場合には（ステップＳ２０２：Ｎｏ）、ステップＳ２０２に戻る。

次いで、ステップＳ２０３では、回転数急上昇制御部５０ａは、吸入空気量を増大させてエンジン回転数を急上昇させるべく、吸気バルブ１２の目標閉弁時期を進角側に設定するための制御（目標閉弁時期設定制御）を実行する。そして、この目標閉弁時期設定制御によって吸気バルブ１２の目標閉弁時期を設定した後、ステップＳ２０４に進む。

ここで、図１１を参照して、図１０のステップＳ２０３で実行される目標閉弁時期設定制御について説明する。図１１は、本発明の実施形態による目標閉弁時期設定制御を示すフローチャートである。このフローは、ＥＣＵ５０の回転数急上昇制御部５０ａによって実行される。

まず、ステップＳ３０１では、回転数急上昇制御部５０ａは、エンジン１０の運転状態を取得する。具体的には、回転数急上昇制御部５０ａは、クランク角センサ３４によって検出されたクランク角に対応するエンジン回転数や、圧力センサ３３によって検出されたインマニ圧（エンジン負荷に相当する）や、水温センサ３５によって検出された水温や、温度センサ３６によって検出された筒内温度などを取得する。

次いで、ステップＳ３０２では、回転数急上昇制御部５０ａは、図４（Ｂ）に示した始動時回転数急上昇制御用マップを参照して、ステップＳ３０１で取得したエンジン回転数及び水温に対応する、設定すべき吸気バルブ１２の閉弁時期を取得する。以下では、マップ（始動時回転数急上昇制御用マップだけでなく、通常制御用マップも含む）から取得された閉弁時期を、適宜「ベース閉弁時期」と呼ぶ。

次いで、ステップＳ３０３では、回転数急上昇制御部５０ａは、図５（Ａ）及び（Ｂ）に示した手順により、吸気バルブ１２の限界閉弁時期を求める。具体的には、回転数急上昇制御部５０ａは、まず、エンジン回転数、オクタン価、筒内温度、及びインマニ圧に基づいて、有効圧縮比限界を求め、この後、図５（Ｂ）に示したマップを参照して、求めた有効圧縮比限界に対応する限界閉弁時期を得る。なお、オクタン価については、エンジン１０に振動センサを設け、この振動センサの検出値に基づいて推定すればよい。例えば、振動センサによって検出された振動強度が大きい場合には、オクタン価が小さいと推定することができる。

次いで、ステップＳ３０４では、回転数急上昇制御部５０ａは、ステップＳ３０２で取得したベース閉弁時期が、ステップＳ３０３で求めた限界閉弁時期よりも進角側の閉弁時期であるか否かを判定する。その結果、ベース閉弁時期が限界閉弁時期よりも進角側である場合（ステップＳ３０４：Ｙｅｓ）、ステップＳ３０５に進み、回転数急上昇制御部５０ａは、エンジン回転数が第２閾値（例えば５００ｒｐｍ）以上であるか否かを判定する。その結果、エンジン回転数が第２閾値以上である場合（ステップＳ３０５：Ｙｅｓ）、ステップＳ３０６に進む。この場合には、エンジン回転数が第２閾値以上であるため、プリイグニッションが発生する可能性がある状況であり、また、プリイグニッションの発生が問題となるような状況である。加えて、ベース閉弁時期が限界閉弁時期よりも進角側であるため、このベース閉弁時期を吸気バルブ１２の目標閉弁時期に適用すると、プリイグニッションが発生する可能性が高くなる。そのため、ステップＳ３０６では、回転数急上昇制御部５０ａは、始動時回転数急上昇制御用マップから決定されたベース閉弁時期ではなく、プリイグニッションを抑制可能な限界閉弁時期を、吸気バルブ１２の目標閉弁時期に設定する。

一方で、ベース閉弁時期が限界閉弁時期よりも進角側でない場合（ステップＳ３０４：Ｎｏ）、若しくはエンジン回転数が第２閾値以上でない場合（ステップＳ３０５：Ｎｏ）、ステップＳ３０７に進む。ベース閉弁時期が限界閉弁時期よりも進角側でない場合には、このベース閉弁時期を吸気バルブ１２の目標閉弁時期に設定しても、プリイグニッションは発生しない。また、エンジン回転数が第２閾値以上でない場合には、プリイグニッションが発生する可能性はかなり低い状況であり、また、プリイグニッションが発生しても特に問題とならないような状況である。したがって、ステップＳ３０７では、回転数急上昇制御部５０ａは、始動時回転数急上昇制御用マップから決定されたベース閉弁時期をそのまま吸気バルブ１２の目標閉弁時期に設定する。

次に、図１０に戻って、ステップＳ２０４以降の制御について説明する。ステップＳ２０４では、回転数急上昇制御部５０ａは、スロットルバルブ５の目標開度（目標スロットル開度）と、点火プラグ１４の目標点火時期とを設定する。この場合、回転数急上昇制御部５０ａは、エンジン回転数を急上昇させる観点から、通常始動時よりも大きなスロットル開度を目標スロットル開度に設定すると共に、通常始動時よりも進角させた点火時期を目標点火時期に設定する。

次いで、ステップＳ２０５において、回転数急上昇制御部５０ａは、ステップＳ２０３で設定した目標閉弁時期、ステップＳ２０４で設定した目標スロットル開度、及び目標点火時期に基づいて、吸気バルブ１２、スロットルバルブ５、及び点火プラグ１４のそれぞれを制御する。

次いで、ステップＳ２０６において、回転数急上昇制御部５０ａは、エンジン回転数が第３閾値（例えば３５０ｒｐｍ）以上であるか否かを判定する。その結果、エンジン回転数が第３閾値以上でない場合（ステップＳ２０６：Ｎｏ）、ステップＳ２０３に戻り、ステップＳ２０３以降の制御を再度行う。

一方で、エンジン回転数が第３閾値以上である場合（ステップＳ２０６：Ｙｅｓ）、ステップＳ２０７に進み、回転数急上昇制御部５０ａは、始動時オルタ発電制御を実行するための始動時オルタ発電制御フラグを「１」に設定する。これにより、始動時回転数急上昇制御と並行して、オルタネータ２１の発電電流を増加させるための始動時オルタ発電制御が実行されることとなる。なお、始動時オルタ発電制御については、詳細は後述する（図１２参照）。

次いで、ステップＳ２０９において、回転数急上昇制御部５０ａは、エンジン回転数が第１閾値（例えば１８００ｒｐｍ）以上であるか否かを判定する。その結果、エンジン回転数が第１閾値以上でない場合には（ステップＳ２０９：Ｎｏ）、ステップＳ２０３に戻り、ステップＳ２０３以降の制御を再度行う。

一方で、エンジン回転数が第１閾値以上である場合（ステップＳ２０９：Ｙｅｓ）、ステップＳ２１０に進み、回転数急上昇制御部５０ａは、図４（Ａ）に示した通常制御用マップを参照して、現在のエンジン回転数及びエンジン負荷に対応する吸気バルブ１２の閉弁時期を取得し、この閉弁時期を目標閉弁時期に設定する。この場合、回転数急上昇制御部５０ａは、ステップＳ２０３の目標閉弁時期設定制御（図１１参照）により始動時回転数急上昇制御用マップに基づいて進角側に設定した目標閉弁時期を、通常制御用マップに基づいて遅角させた閉弁時期を、新たな目標閉弁時期として設定する。

次いで、ステップＳ２１１において、回転数急上昇制御部５０ａは、エンジン回転数が第１閾値に到達してから所定時間が経過したか否かを判定する。回転数急上昇制御部５０ａは、当該判定を行うことで、エンジン回転数が目標回転数に到達したか否かを判定している。その結果、エンジン回転数が第１閾値に到達してから所定時間が経過していない場合には（ステップＳ２１１：Ｎｏ）、ステップＳ２０４に戻り、ステップＳ２０４以降の制御を再度行う。

一方で、エンジン回転数が第１閾値に到達してから所定時間が経過した場合（ステップＳ２１１：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ５０は、ステップＳ２１２以降において、エンジン回転数を急低下させるための制御を行う。まず、ステップＳ２１２において、ＥＣＵ５０（具体的には燃料カット制御部５０ｃ）は、燃料カット制御を開始する、つまりエンジン１０への燃料噴射を停止する。次いで、ステップＳ２１３において、ＥＣＵ５０は、その後の燃料噴射の再開によりエンジン回転数が上昇することを抑制すべく、ステップＳ２１０で設定した閉弁時期（ベース閉弁時期）を更に遅角させた閉弁時期を、吸気バルブ１２の目標閉弁時期に設定する。なお、ステップＳ２１２の制御の後にステップＳ２１３の制御を行うことに限定はされず、ステップＳ２１３の制御の後にステップＳ２１２の制御を行ってもよい、つまり、ベース閉弁時期を遅角させた目標閉弁時期を設定した後に燃料噴射を停止してもよい。

次いで、ステップＳ２１４において、ＥＣＵ５０は、エンジン回転数が第４閾値以上であるか否かを判定する。この判定は、エンジン回転数を急低下させるための制御（燃料カットなど）を終了して、通常のアイドリング状態へと移行してもよい状態であるか否かを判断するために行っている。また、この判定は、燃料噴射を再開するための復帰条件が成立しているか否かを判断していることに相当する。このような観点より、当該判定に用いる第４閾値は、エアコン負荷などが存在している場合も考慮して、アイドル回転数よりも若干大きな回転数に設定するとよい。例えば、アイドル回転数が５５０ｒｐｍ程度である場合には、第４閾値を７００ｒｐｍ程度に設定するとよい。

ステップＳ２１４の判定の結果、エンジン回転数が第４閾値以上でない場合には（ステップＳ２１４：Ｎｏ）、ステップＳ２１２に戻り、ステップＳ２１２以降の制御を再度行う。この場合、ＥＣＵ５０は、燃料噴射の停止状態を継続すると共に、吸気バルブ１２の目標閉弁時期を遅角させた状態を継続する。

一方で、エンジン回転数が第４閾値以上である場合（ステップＳ２１４：Ｙｅｓ）、ステップＳ２１５に進み、ＥＣＵ５０（具体的には燃料カット制御部５０ｃ）は、燃料カット制御を停止する、つまりエンジン１０への燃料噴射を再開する。

次いで、ステップＳ２１６において、ＥＣＵ５０は、始動時オルタ発電制御フラグを「０」に設定する。こうして始動時オルタ発電制御フラグが「０」に設定されると、エンジン回転数を急低下させるための始動時オルタ発電制御が終了することとなる（図１２参照）。

次いで、ステップＳ２１７において、ＥＣＵ５０は、吸気バルブ１２やスロットルバルブ５や点火プラグ１４などに用いる種々の制御値を、通常制御時に適用すべき制御値（ベースセット）に戻す制御を行う。

次に、図１２を参照して、本発明の実施形態による始動時オルタ発電制御について説明する。図１２は、本発明の実施形態による始動時オルタ発電制御を示すフローチャートである。このフローは、ＥＣＵ５０の発電制御部５０ｂによって実行される。

まず、ステップＳ４０１では、発電制御部５０ｂは、始動時オルタ発電制御フラグが１であるか否かを判定する。ここでは、発電制御部５０ｂは、エンジン回転数を急低下させるための始動時オルタ発電制御を実行するか否かを判定している。上述したように、始動時オルタ発電制御フラグは、図１０に示したステップＳ２０７において「１」に設定されるものである。

ステップＳ４０１の判定の結果、始動時オルタ発電制御フラグが１でない場合（ステップＳ４０１：Ｎｏ）、ステップＳ４１２に進み、発電制御部５０ｂは、通常時に用いる電流変化速度制限値のマップ（図７のグラフＧ３１参照）を参照して、バッテリ２２の目標電圧と実電圧との偏差に応じた電流変化速度制限値（以下では、図７のグラフＧ３１のマップに基づいて設定される電流変化速度制限値を「第１の電流変化速度制限値」と呼ぶ。）を設定する。そして、ステップＳ４１３において、発電制御部５０ｂは、通常時に適用すべき目標電圧（以下では「通常時目標電圧」と呼ぶ。）を、バッテリ２２の目標電圧に設定する。発電制御部５０ｂは、このように設定した第１の電流変化速度制限値及び通常時目標電圧に基づいて、オルタネータ２１の発電を制御する。

一方で、始動時オルタ発電制御フラグが１である場合（ステップＳ４０１：Ｙｅｓ）、ステップＳ４０２に進み、発電制御部５０ｂは、バッテリ２２が受け入れることができる充電量を増加すべく、言い換えると発電量の上限を増加すべく、通常時目標電圧よりも増加させた電圧を目標電圧（以下では「始動時目標電圧」と呼ぶ。）に設定する。例えば、発電制御部５０ｂは、バッテリ２２の最大電圧付近にまで増加させた電圧を、始動時目標電圧に設定する。

次いで、ステップＳ４０３において、発電制御部５０ｂは、バッテリ２２の実電圧を取得する。例えば、発電制御部５０ｂは、バッテリ２２からＥＣＵ５０に入力される電圧に基づいて、バッテリ２２の実電圧を推定する。

次いで、ステップＳ４０４において、発電制御部５０ｂは、ステップＳ４０２で設定した始動時目標電圧とステップＳ４０３で取得した実電圧との偏差（始動時目標電圧−実電圧）を求める。

次いで、ステップＳ４０５において、発電制御部５０ｂは、始動時回転数急上昇制御が行われる場合に用いる電流変化速度制限値のマップ（図７のグラフＧ３２参照）を参照して、ステップＳ４０４で求めた偏差に応じた電流変化速度制限値（以下では、図７のグラフＧ３２のマップに基づいて設定される電流変化速度制限値を「第２の電流変化速度制限値」と呼ぶ。）を設定する。

次いで、ステップＳ４０６において、発電制御部５０ｂは、ステップＳ４０５で設定した第２の電流変化速度制限値の範囲内でオルタネータ２１の目標電流を増加させる。つまり、発電制御部５０ｂは、オルタネータ２１の発電電流の変化速度を第２の電流変化速度制限値未満に制限しつつ、オルタネータ２１の発電電流を増加させる。

次いで、ステップＳ４０７において、発電制御部５０ｂは、始動時オルタ発電制御フラグが０であるか否かを判定する。ここでは、発電制御部５０ｂは、エンジン回転数を急低下させるための始動時オルタ発電制御の実行を終了するか否かを判定している。上述したように、始動時オルタ発電制御フラグは、図１０に示したステップＳ２１６において「０」に設定されるものである。

ステップＳ４０７の判定の結果、始動時オルタ発電制御フラグが０である場合（ステップＳ４０７：Ｙｅｓ）、ステップＳ４０９に進む。この場合には、発電制御部５０ｂは、エンジン回転数を急低下させるための始動時オルタ発電制御を終了し、ステップＳ４０９以降において、オルタネータ２１の目標電流及びバッテリ２２の目標電圧などを通常時の目標値に戻すための制御を行う。

一方で、始動時オルタ発電制御フラグが０でない場合（ステップＳ４０７：Ｎｏ）、ステップＳ４０８に進み、発電制御部５０ｂは、始動時目標電圧と実電圧との偏差が所定値未満であるか否かを判定する。ここでは、発電制御部５０ｂは、バッテリ２２の実電圧が始動時目標電圧にほぼ到達したか否かを判定している。図１２に例示する始動時オルタ発電制御では、バッテリ１２の目標電圧を増加させているので（ステップＳ４０２）、バッテリ１２の電圧のオーバーシュートを防止するために、ステップＳ４０７の判定で用いる所定値を０よりも大きな値に設定するのがよい。他方で、始動時オルタ発電制御時にバッテリ１２の目標電圧を増加させない場合には、例えば通常時目標電圧を目標電圧に設定する場合には、オーバーシュートをある程度許容して、ステップＳ４０８の判定で用いる所定値をほぼ０に設定してもよい。

ステップＳ４０８の判定の結果、始動時目標電圧と実電圧との偏差が所定値未満でない場合（ステップＳ４０８：Ｎｏ）、ステップＳ４０３に戻り、上記したステップＳ４０３以降の制御を再度行う。この場合には、発電制御部５０ｂは、現在の実電圧を取得し、この実電圧に応じた第２の電流変化速度制限値を設定して、この第２の電流変化速度制限値の範囲内でオルタネータ２１の目標電流を増加させることとなる。

一方で、始動時目標電圧と実電圧との偏差が所定値未満である場合（ステップＳ４０８：Ｙｅｓ）、ステップＳ４０９に進む。この場合にも、発電制御部５０ｂは、エンジン回転数を急低下させるための始動時オルタ発電制御を終了し、ステップＳ４０９以降において、オルタネータ２１の目標電流及びバッテリ２２の目標電圧などを通常時の目標値に戻すための制御を行う。

次いで、ステップＳ４０９において、発電制御部５０ｂは、上記したステップＳ４１２と同様に、通常時に用いる電流変化速度制限値のマップ（図７のグラフＧ３１参照）を参照して、バッテリ２２の目標電圧と実電圧との偏差に応じた第１の電流変化速度制限値を設定する。

次いで、ステップＳ４１０において、発電制御部５０ｂは、ステップＳ４０２で設定した始動時目標電圧（通常時目標電圧よりも増加させた目標電圧）を通常時目標電圧に戻すべく、この始動時目標電圧を所定幅にて低下させる。この場合、発電制御部５０ｂは、始動時目標電圧を徐々に低下させるようにする。こうすることで、例えばヘッドライトがオンである場合や空調を最大で動作させている場合において、バッテリ２２の電圧が急変することにより、ライトのちらつきや空調性能（ブロア風量）の変化が生じてしまうことを防止している。

次いで、ステップＳ４１１において、発電制御部５０ｂは、ステップＳ４１０において始動時目標電圧を低下させることで、バッテリ２２の現在の目標電圧が通常時目標電圧未満にまで低下したか否かを判定する。つまり、発電制御部５０ｂは、バッテリ２２の目標電圧が通常時目標電圧に戻ったか否かを判定する。その結果、目標電圧が通常時目標電圧未満でない場合（ステップＳ４１１：Ｎｏ）、ステップＳ４１０に戻り、発電制御部５０ｂは、バッテリ２２の目標電圧を継続して低下させる。

一方で、目標電圧が通常時目標電圧未満である場合（ステップＳ４１１：Ｙｅｓ）、ステップＳ４１３に進み、発電制御部５０ｂは、通常時目標電圧をバッテリ２２の目標電圧に設定する。この後、発電制御部５０ｂは、第１の電流変化速度制限値及び通常時目標電圧に基づいて、オルタネータ２１の発電を制御する。

＜作用効果＞
次に、本発明の実施形態によるエンジンの始動制御装置の作用効果について説明する。

本実施形態によれば、エンジン始動時に、吸入空気量を増大させてエンジン回転数を急上昇させるべく、吸気バルブ１２の閉弁時期を進角させる場合に、限界閉弁時期を超えないように制限を課して吸気バルブ１２の閉弁時期を進角させるので、プリイグニッションの発生を抑制しつつ、エンジン回転数を適切に急上昇させることができる。特に、本実施形態によれば、吸入空気量を増大させるに当たって、スロットルバルブ５を制御するよりも吸気の制御性（応答性）が高い吸気バルブ１２を可変吸気バルブ機構１８によって制御するので（吸気バルブ１２はスロットルバルブ５よりも筒内に近い位置にあるため吸気の応答性が高いため）、プリイグニッションの抑制とエンジン回転数の急上昇とを高い次元で両立させることができる。

また、本実施形態によれば、始動時回転数急上昇制御によってエンジン回転数が目標回転数付近の第１閾値に到達すると、吸気バルブ１２の閉弁時期を遅角させる。そのため、エンジン回転数が目標回転数に向かって上昇している間は、吸気の慣性によって吸入空気量が確保されるので、エンジン回転数の急上昇を適切に維持することができると共に、この後、エンジン回転数が目標回転数に到達した後には、吸気の慣性（流速）の低下により吸入空気量が低下した状態が形成されるので、エンジン回転数を適切に急低下させることができる。したがって、エンジン回転数の急上昇、及び、この後のエンジン回転数の急低下の両方を適切に実現することができる。よって、スポーティな始動感を適切に実現することが可能となる。

また、本実施形態によれば、始動時回転数急上昇制御によってエンジン回転数が目標回転数に到達してから燃料噴射を停止し、この後に燃料噴射を再開する前に吸気バルブ１２の閉弁時期を遅角させる。したがって、燃料噴射の再開時に吸入空気量を小さくしておくことができ、この再開時にエンジン回転数が上昇することを適切に抑制することができる。

また、本実施形態では、排気浄化触媒２６の昇温が必要な場合に、排気浄化触媒２６の昇温を優先してエミッションを確保すべく、燃料カット制御（燃料噴射の停止）を禁止する。そして、本実施形態では、始動時回転数急上昇制御を行う場合に燃料カット制御を行わないと、急上昇させたエンジン回転数を急低下させることが困難となり、適切な始動感を実現できなくなるという理由から、燃料カット制御を禁止する場合に、始動時回転数急上昇制御も禁止する。このように、本実施形態によれば、排気浄化触媒２６の昇温が必要な場合に、始動時回転数急上昇制御及び燃料カット制御の両方を禁止し、排気浄化触媒２６の昇温が必要でない場合に、始動時回転数急上昇制御及び燃料カット制御を実行するので、エミッションを確保しつつ、スポーティな始動感が得られる始動時回転数急上昇制御（つまりメリハリを持たせた始動時回転急上昇制御）を適切に実現することができる。

また、本実施形態によれば、始動時回転数急上昇制御によってエンジン回転数が目標回転数に到達してからオルタネータ２１の発電によってエンジン１０に負荷を与えるので、急上昇させたエンジン回転数を適切に急低下させることができる。このようにオルタネータ２１の発電を利用することで、エンジン回転数を低下させるためにエンジン回転数の上昇中に吸入空気量を低下させる必要がないため、エンジン回転数の急上昇と、この後のエンジン回転数の急低下とを適切に両立させることができる。特に、本実施形態によれば、オルタネータ２１の発電電流の変化における応答遅れを考慮して、始動時回転数急上昇制御中にオルタネータ２１の発電電流の増加を開始するので、エンジン回転数が目標回転数に到達したときにオルタネータ２１の発電電流を大きな値にすることができ、この後のエンジン回転数の急低下を効果的に実現することができる。また、本実施形態によれば、エンジン回転数の低下時にオルタネータ２１が発電した電力をバッテリ２２に充電するので、吸入空気量を低下させることのみでエンジン回転数を低下させる場合と比較して、燃費を改善することができる。

＜変形例＞
上述した実施形態に示した可変吸気バルブ機構１８は、吸気バルブ１２の閉弁時期を進角させることで吸入空気量を増大させ、吸気バルブ１２の閉弁時期を遅角させることで吸入空気量を低下させるようなタイプの可変バルブタイミング機構であったが、吸気バルブ１２の閉弁時期を遅角させることで吸入空気量を増大させ、吸気バルブ１２の閉弁時期を進角させることで吸入空気量を低下させるようなタイプの可変バルブタイミング機構もあり、本発明は、そのような後者のタイプの可変バルブタイミング機構にも適用可能である。

１ 吸気通路
５ スロットルバルブ
１０ エンジン
１１ 燃焼室
１２ 吸気バルブ
１３ 燃料噴射弁
１４ 点火プラグ
１６ クランクシャフト
１７ 排気バルブ
１８ 可変吸気バルブ機構
１９ 可変排気バルブ機構
２１ オルタネータ
２２ バッテリ
２５ 排気通路
２６ａ、２６ｂ 排気浄化触媒
３４ クランク角センサ
３７、３８ カム角センサ
５０ ＥＣＵ
５０ａ 回転数急上昇制御部
５０ｂ 発電制御部
５０ｃ 燃料カット制御部
５０ｄ 触媒暖機制御部
５０ｅ 制御禁止部
１００ エンジンシステム

Claims (3)

1. エンジンに設けられた吸気バルブの閉弁時期を変化させることが可能な可変吸気バルブ機構を備えるエンジンの始動制御装置であって、
   エンジンの始動時に、吸入空気量を増大させて、エンジン回転数を目標回転数に向けて急上昇させるように、上記可変吸気バルブ機構によって上記吸気バルブの閉弁時期を制御する回転数急上昇制御手段を有し、
   上記回転数急上昇制御手段は、エンジン回転数が目標回転数未満の第１所定値未満である間は、上記吸気バルブの閉弁時期を進角側に制御し、エンジン回転数が上記第１所定値以上になると、上記吸気バルブの閉弁時期を、エンジン回転数が上記第１所定値未満である間よりも遅角側に制御し、
   エンジン始動時に、エンジンに駆動されて発電する発電機の発電電流を増加させる制御を行う発電制御手段を更に備え、この発電制御手段は、上記回転数急上昇制御手段による制御によってエンジン回転数が上記目標回転数に到達したとき若しくは上記目標回転数に到達した後に、上記発電機の発電電流が最大になるように、上記発電機の発電電流を増加させる制御を行う、ことを特徴とするエンジンの始動制御装置。
2. 上記発電制御手段は、エンジン回転数が上記目標回転数未満の第２所定値に到達したときに、上記発電機の発電電流を増加させる制御を開始する、請求項１に記載のエンジンの始動制御装置。
3. 上記回転数急上昇制御手段による制御によってエンジン回転数が上記目標回転数に到達したとき若しくは上記目標回転数に到達した後に、エンジンへの燃料噴射を停止する燃料カット制御手段を更に備える、請求項１又は２に記載のエンジンの始動制御装置。

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