JP4792215B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、吸気弁の開閉特性として少なくともそのリフト量を変更可能な可変動弁機構を備えた内燃機関の制御装置に関する。

内燃機関において、その始動時に要求される吸入空気量（要求空気量）は、機関温度等、そのときどきの機関運転状態に応じて異なるものとなる。通常、こうした要求空気量の調量は、スロットルバルブの開度調節に基づいて行われるが、近年では、これを吸気弁のリフト量やその開弁期間（作用角）の変更を通じて行うものも種々提案されている。

こうした機関始動時の吸入空気量調整にかかる技術として特許文献１に記載される装置がある。この装置では、吸気弁のリフト量・作用角を同時にかつ連続的に拡大、縮小制御可能なリフト量・作用角可変機構を備え、機関冷間始動時において、吸気弁のリフト量・作用角が小さくなるようにこれらを制限している。

この装置によれば、内燃機関の冷間始動時に、吸気弁のリフト量・作用角を小さく制限しているため、燃焼室内に高速で空気が吸入されるので、噴射燃料の霧化が促進され、良好な混合気が形成されるようになる。
特開２００２−２７６４４６号公報

このように従来の装置では、機関始動時、特に冷間始動時において、吸気弁のリフト量・作用角のいずれをも小に設定することによって、良好な混合気が形成され、確かに同混合気を早期に点火することができるようになる。

但し、この従来の装置にあっては、始動性の更なる向上の点において以下に示すような不都合の生じるおそれがある。即ち、同装置によれば、混合気が最初に点火されるまでの期間、即ち初爆までの期間についてはその短縮を図ることはできる。しかしながら、吸気弁のリフト量及び作用角が制限された状態では、その後、内燃機関が完爆状態に移行するまでの期間、換言すれば自立運転可能な状態に移行するまでの期間において、吸入空気量を充分に確保することができないおそれがある。このため、機関出力の不足によって初爆後から完爆状態に移行するまでの期間が長くならざるを得ず、従来の装置では、この点においてなお改善の余地を残すものとなっている。

本発明は、こうした従来の実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、機関始動時、特に低温時の始動性を向上することのできる内燃機関の制御装置を提供することにある。

請求項１に記載の発明では、吸気弁の開閉特性として少なくともそのリフト量を変更可能な可変動弁機構を備えた内燃機関の制御装置において、前記可変動弁機構を通じて、前記リフト量を、前記内燃機関の始動開始時から前記内燃機関が初爆状態に至るまでの間、前記内燃機関が前回停止されたときの設定値であって前記内燃機関の始動開始前に設定されている始動前設定値から、該始動前設定値よりも小さい値に予め定められた第１設定値に低下させ、前記内燃機関が初爆状態に至ってから完爆状態に至るまでの間、前記第１設定値に低下させたリフト量を、前記第１設定値より大きく前記始動前設定値よりも小さな第２設定値に上昇させる制御手段と、前記内燃機関の始動開始時の機関温度を検出する検出手段とを備え、予め定められた第１の所定温度より高温を常温域、前記第１の所定温度以下を極低温域としたとき、前記制御手段は前記機関温度が前記極低温域にあることを条件に前記吸気弁のリフト量にかかる切換処理を実行することを特徴としている。

内燃機関が極低温状態にあるときには、上述したような吸気弁のリフト量切替処理が極めて有効であるといえるものの、常温下での始動時や、内燃機関を一旦始動して運転させた後に再び再始動させるといった、いわゆる高温再始動時にあっては、そうしたリフト量切替処理の効果も低く、むしろ機関始動に必要な吸入空気量に合わせて吸気弁のリフト量を予め増大させておくのが始動性の向上を図る上では有効である場合もある。

この点、請求項１記載の発明では、吸気弁のリフト量を第２設定値に上昇させる処理を機関温度が極低温域にあることを条件として実行するようにしているため、そうしたリフト量の処理を実行する必要性の高いときにこれを行うことができるようになる。尚、機関温度については、これを例えば内燃機関の冷却水温度や潤滑油温度に基づいて適正に推定することができる。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、予め定められた第２の所定温度より高温を暖機域、前記第２の所定温度以下で前記第１の所定温度より高温を常温域、前記第１の所定温度以下を極低温域としたとき、前記制御手段は、前記機関温度が前記常温域にあることを条件に、前記リフト量を、機関始動開始時から前記内燃機関が完爆状態に至るまでの間、前記第１設定値よりも大きく前記第２の設定値よりも小さい第３設定値に前記始動前設定値から低下させる処理を実行することを特徴としている。

上述したように機関温度が常温である場合には、極低温下に比べて燃料の霧化は良好であるので、吸気弁のリフト量が小さすぎると吸入空気量が少なくなり、燃料と空気との混合が不充分になるおそれがある。そこで請求項２に記載の発明では、機関温度が常温域にあることを条件として、機関始動開始時から完爆するまでの間、吸気弁のリフト量を第１設定値よりも大きく第２の設定値よりも小さい第３設定値に低下させるようにした。これによって、燃料と空気とが充分に混合された混合気が形成されるので、機関始動開始時から短時間で内燃機関を初爆させることができ、さらに初爆状態から短時間で完爆させることができる。したがって、内燃機関の始動性の向上を図ることができる。

請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の内燃機関の制御装置において、前記制御手段は、前記機関温度が前記暖機域にあることを条件に、前記リフト量を、機関始動開始時から前記内燃機関が完爆状態に至るまでの間、前記第２設定値より小さい第４設定値に前記始動前設定値から低下させる処理を実行することを特徴としている。

上述したように機関温度が極めて高い場合には、始動時の要求燃料量が少なくてすむので、吸気弁のリフト量は小さくても良い。そこで、請求項３に記載の発明では、機関温度が暖機域にあることを条件として機関始動開始時から完爆するまでの間、吸気弁のリフト量を第２設定値よりも小さい第４設定値に低下させるようにした。このように吸気弁のリフト量を比較的小さい値に設定することによって、始動時に燃焼室に吸入される空気量を少なくすることができる。これによって、いわゆる高温再始動時にサージタンクにある空気が大量に消費（燃焼室に吸入）されることが抑制され、不必要な吹き上がりの発生を抑制することができる。

請求項４に記載の発明では、請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置において、前記可変動弁機構は前記吸気弁のリフト量に加えて更にその開閉時期を変更可能なものであり、前記制御手段は前記リフト量の増減に同期させて前記吸気弁の開弁期間も増減させて設定することを特徴としている。

同構成によれば、吸気弁のリフト量と開弁期間（作用角）とが同期して増減される。即ち、リフト量を小さくすれば作用角も小さくなる。従って、機関始動開始時に吸気弁を開く際、リフト量と作用角とが共に小さい状態で開くので、リフト量のみを小さくした場合に比べて、燃焼室により高速の空気が流入され、それに伴い燃焼室にはより大きな混合気の乱れが発生する。従って、燃料の霧化がより促進されるので、より良好な燃焼が実現され、機関始動開始時からより短時間で内燃機関を初爆させることができ、内燃機関の始動性の向上を図ることができる。

請求項５に記載の発明では、請求項４に記載の内燃機関の制御装置において、前記制御手段は初爆から完爆までの間は前記吸気弁の閉弁時期を下死点に設定することを特徴としている。

同構成によれば、初爆から完爆までの間は吸気弁の閉弁時期が下死点に設定されるので、燃焼室に大量の空気を供給することができる。これによって、機関始動開始直後に排気ガスを処理する触媒に高温かつ大量の空気を与えることができ、触媒暖機を促進することができる。従って、機関始動開始直後の比較的短時間で触媒暖機を実現することができ、エミッション要求を満たすことができる。

以下、本発明の一実施形態である内燃機関の制御装置を、図１〜図３を参照しながら説明する。
図１は、内燃機関の概略構成を示す模式構成図である。内燃機関１は、例えば車両駆動源として車両に搭載されている。内燃機関１は、複数（図１では１つのみ示す）の気筒（シリンダ）２を備え、各気筒２にはピストン３が往復動可能に収容されている。ピストン３は、コネクティングロッド４を介して内燃機関１の出力軸であるクランクシャフト５に連結されている。ピストン３の往復運動は、コネクティングロッド４によって回転運動に変換された後、クランクシャフト５に伝達される。

各気筒２の燃焼室６は、燃焼室６内に空気を送る吸気通路７と、燃焼後の排気ガスを燃焼室６外に排出する排気通路８とに接続されている。気筒２には、吸気通路７側に吸気弁９が、排気通路８側に排気弁１０がそれぞれ配設されている。内燃機関１は、吸気弁９及び排気弁１０をそれぞれ開閉する吸気側カムシャフト１１及び排気側カムシャフト１２を備えている。

吸気側カムシャフト１１及び排気側カムシャフト１２は、プーリ及びベルト若しくはチェーン（図示省略）を介してクランクシャフト５に連結され、クランクシャフト５に同期して回転することで吸気弁９及び排気弁１０を所定タイミングで開閉操作する。この内燃機関１は、クランクシャフト５が２回転すると吸気側カムシャフト１１及び排気側カムシャフト１２が１回転し、ピストン３の往復運動に対応して所定のタイミングで吸気弁９及び排気弁１０が開閉する。

クランクシャフト５の近傍には、クランクシャフト５の回転角度に応じた検出信号を出力するクランク角センサ１３が配設されている。クランク角センサ１３の検出信号は、クランクシャフト５の位相角（クランク角）や機関回転速度の算出時に使用される。また、吸気側カムシャフト１１の近傍には、吸気側カムシャフト１１の回転角度に応じた検出信号を出力するカム角センサ１４が配設されている。クランク角センサ１３及びカム角センサ１４からの検出信号は、吸気側カムシャフト１１のカム角（クランクシャフト５に対する相対位相角）の算出時に使用される。

各気筒２のそれぞれの吸気通路７には、吸気通路７の通路上に燃料を噴射する吸気通路用燃料噴射弁１５が配設されている。各気筒２には、燃焼室６内に燃料を直接噴射する筒内噴射用燃料噴射弁１６が配設されている。従って、内燃機関１は、吸気通路用燃料噴射弁１５及び筒内噴射用燃料噴射弁１６の２つの燃料噴射弁を備え、内燃機関１の状態例えば機関回転速度や機関負荷などに応じて、いずれか一方或いは両方から燃料を高圧噴射し、吸気通路７から送られる空気に噴射燃料を混合して燃焼用の混合気を生成する。尚、機関負荷は、例えば内燃機関１の吸入空気量に関係するパラメータによって定義される。パラメータとは、スロットル開度、アクセル踏込量、吸気圧などである。

各気筒２には、燃焼室６内の混合気に点火する点火プラグ１７が取り付けられている。プラグ点火によって燃焼室６内の混合気が爆発・燃焼すると、その燃焼ガスによってピストン３が往復動し、クランクシャフト５が回転して内燃機関１の出力トルクが得られる。また、吸気通路７の途中には、燃焼室６内への吸入空気量を調節するスロットル弁１８が配設されている。スロットル弁１８は、弁開閉の駆動源となるアクチュエータ１９に接続され、図示しないアクセルペダルの踏込量に応じてアクチュエータ１９が駆動されてスロットル開度が調整される。

スロットル弁１８の近傍には、スロットル弁１８のスロットル開度を検出するスロットル開度センサ２０が取り付けられている。吸気通路７においてスロットル弁１８の上流側には、燃焼室６に送られる空気の吸入空気量を検出する熱式のエアフロメータ２１が取り付けられている。また、各気筒２には、内燃機関１の冷却水温を検出する検出手段である水温センサ２３が取り付けられている。

排気通路８には、排気ガス中の酸素濃度（空気濃度）に応じた検出信号を出力する空燃比センサ２２が取り付けられている。また、排気通路８の途中であって空燃比センサ２２の下流側には、排気浄化用触媒コンバータ２６が配置されている。

吸気側カムシャフト１１には、可変動弁機構２４が配設されている。可変動弁機構２４は、吸気弁９のリフト量及び作用角を連続的に切り替えるバルブ作用角調節機構と、吸気弁９のバルブタイミングを連続的に切り替えるバルブタイミング調節機構（以下、ＶＶＴ機構と記す）とを備えて構成されている。バルブ作用角調節機構は、電気制御によって吸気弁９のリフト量と開期間を示す作用角とを同期させて変更させる機構であり、吸気弁９のリフト量及び作用角を共に連続的に増大或いは減少させることが可能である。ＶＶＴ機構は、油圧制御によって吸気側カムシャフト１１のクランクシャフト５に対する相対位相を変更させる機構であり、吸気弁９のバルブタイミングを進角側或いは遅角側へ連続的に変更させることが可能である。

内燃機関１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＡＳＩＣ及びＩ／Ｆ等の各種デバイスからなる電子制御装置２５によって制御される。電子制御装置２５のＲＯＭには、内燃機関１を制御するプログラムとして、本発明の特徴的内容である機関始動プログラムを含んだ各種プログラムが記憶されている。電子制御装置２５が判断手段及び制御手段に相当する。

図２は、内燃機関１の機関始動時における電子制御装置２５の制御手順を説明するためのフローチャートであり、図３は内燃機関１の機関始動時の状態を示すタイミングチャートである。

内燃機関１が搭載されている車両の運転者が、イグニションキーを操作して内燃機関１の始動開始を指示すると処理が開始される。ステップＳ１では、水温センサ２３からの検出信号に基づいて検出された内燃機関１の冷却水温が、第１基準温度Ｔ１以下であるか否かが判断される。第１基準温度Ｔ１としては、極低温域の温度例えば−２０度が選択される。冷却水温が第１基準温度Ｔ１以下であるときはステップＳ２に進む。

ステップＳ２では、可変動弁機構２４を作動させて吸気弁９の作用角を第１設定値Ａ１に設定する。第１設定値Ａ１としては、比較的小さい値が選択される。例えば、内燃機関１の通常運転時に作用角を２５０度に設定している場合は、第１設定値Ａ１としては１２０度が選択される。

続いてステップＳ３では、クランク角センサ１３からの検出信号に基づいて検出された機関回転速度が、基準回転速度ｎ１以上であるか否かが判断される。基準回転速度ｎ１としては、内燃機関１が完爆状態に達したときの回転速度が選択される。内燃機関が完爆状態に達したときとは、内燃機関がスタータモータの力を借りることなく自立回転している状態をいう。従って、基準回転速度ｎ１としては例えば設定アイドル回転速度が選択され、具体的には１０００〜１２００ｒｐｍ程度の値が選択される。

機関回転速度が基準回転速度ｎ１より小さいときは、完爆状態には達していないけれども、初爆状態には達していると判断できるので、ステップＳ４に進む。このような判断ができるのは、電子制御装置２５の処理速度が比較的遅い場合である。具体的には、電子制御装置２５が１つの処理を行ってから次の処理を行うまでの間、即ち吸気弁９の作用角を第１設定値に設定してから、次の処理として機関回転速度を検出するまでの間に、内燃機関１が初爆状態に達することはできるが、完爆状態に達することはできない場合である。

ステップＳ４では、可変動弁機構２４を作動させて吸気弁９の作用角をα度増加させて（前回値＋α）度、即ち第２設定値Ａ２に設定する。尚、前回値の初期値はＡ１となる。また、第２設定値Ａ２の初期値（＝Ａ１＋α）は、第１設定値Ａ１より大きい値であることは当然であるが、内燃機関１の通常運転時に設定される作用角よりは小さい値に選ばれる。

ステップＳ３において、検出された機関回転速度が基準回転速度ｎ１以上であるときは、上述したように内燃機関１が完爆状態に達したと判断できるので、機関始動処理を終了する。

このように冷却水温が−２０度以下であるような極低温下で内燃機関１を始動するときは、図３（ａ）に示すように、時刻ｔ１で内燃機関１の始動開始が指示されると、吸気弁９の作用角が第１設定値Ａ１に設定される。回転速度は、始動開始直後はスタータモータによって一定の速度が維持されるが、その後、複数の気筒２が散発的に燃焼・爆発することによって徐々に増加していく。このように複数の気筒２が散発的に燃焼・爆発している状態が初爆状態である。

初爆状態に達したことが検出されると（時刻ｔ２）、吸気弁９の作用角が第２設定値Ａ２＝（前回値＋α）に設定される。これによって回転速度が増加していき、最終的にはすべての気筒２で燃焼・爆発が連続して起こり、スタータモータの力を借りることなく自立回転する完爆状態に達する。仮に、吸気弁９の作用角を第１設定値Ａ１のままで維持していると、図３（ａ）に破線で示すように、回転速度が基準回転速度ｎ１に達するまでの時間は、第２設定値Ａ２に設定する場合に比べて長時間になってしまう。また、作用角が第２設定値Ａ２でもまだ機関回転速度がｎ１に達しない場合には、更に作用角をαだけ大きくして始動時間の短縮を図る。そして、回転速度が基準回転速度ｎ１以上に達すると、即ち完爆状態に達すると、機関始動処理は終了する。

またステップＳ１において、冷却水温が第１基準温度Ｔ１より高いときはステップＳ５に進む。ステップＳ５では、水温センサ２３からの検出信号に基づいて検出された内燃機関１の冷却水温が、第２基準温度Ｔ２以下であるか否かが判断される。第２基準温度Ｔ２としては、常温域の温度例えば５０度が選択される。冷却水温が第２基準温度Ｔ２以下であるときはステップＳ６に進む。

ステップＳ６では、可変動弁機構２４を作動させて吸気弁９の作用角を第３設定値Ａ３に設定する。第３設定値Ａ３としては、第１設定値Ａ１よりは大きく、第２設定値Ａ２の初期値（＝Ａ１＋α）よりは小さい値が選択される。

続くステップＳ７では、可変動弁機構２４を作動して吸気弁９のバルブ閉じタイミングをピストン３の下死点（ＢＤＣ）に設定する。このとき、作用角調節機構による作用角の調節だけで設定できない場合は、バルブタイミング調節機構を作動させて設定する。その後、機関始動処理を終了する。

このように冷却水温が５０度以下であるような常温下で内燃機関１を始動するときは、図３（ｂ）に示すように、時刻ｔ１で内燃機関１の始動開始が指示されると、吸気弁９の作用角が第３設定値Ａ３に設定される。第３設定値Ａ３は、極低温下での機関始動時に設定される第１設定値Ａ１より大きく、かつ第２設定値Ａ２の初期値（＝Ａ１＋α）より小さい値である。

即ち、常温下での機関始動の場合は、極低温下での機関始動の場合に比べて燃料の霧化は良好であるので、吸気弁９の作用角が小さすぎると吸入空気量が少なくなり、燃料と空気との混合が不十分になるおそれがある。そこで、吸気弁９の作用角を第１設定値Ａ１よりも大きい第３設定値Ａ３に設定するようにしたことによって、燃料と空気とが充分に混合された混合気が形成され、機関始動開始から短時間で内燃機関１を初爆させることができる。これによって、回転速度は、始動開始直後はスタータモータによって一定の速度が維持されているが、その後、複数の気筒２が散発的に燃焼・爆発することによって徐々に増加し、初爆状態に達する。

初爆状態に達したことが検出されると（時刻ｔ２）、吸気弁９のバルブ閉じタイミングがピストン３のＢＤＣに設定される。これによって、燃焼室６に大量の空気を供給することができるので、高温かつ大量の排気ガスを排気浄化用触媒コンバータ２６に供給することができる。従って、始動開始直後の比較的短時間で触媒の暖機を実現することができ、排気エミッション要求に適合した排気ガス処理を行うことができる。

またステップＳ５において、冷却水温が第２基準温度Ｔ２より高いときはステップＳ９に進む。ステップＳ９では、可変動弁機構２４を作動させて吸気弁９の作用角を第４設定値Ａ４に設定する。第４設定値Ａ４としては、第２設定値Ａ２の初期値（＝Ａ１＋α）よりは小さい値が選択される。例えば第４設定値Ａ４は、比較的小さい値が選択される。その後、機関始動処理を終了する。

このように冷却水温が５０度より高いような暖機状態で内燃機関１を始動するときは、図３（ｃ）に示すように、時刻ｔ１で内燃機関１の始動開始が指示されると、吸気弁９の作用角が第４設定値Ａ４に設定される。

内燃機関１が暖機状態であるときは始動時の要求燃料量が少なくてすむので、吸気弁９の作用角は小さくても良い。そこで、吸気弁９の作用角を第２設定値Ａ２の初期値（＝Ａ１＋α）よりも小さい第４設定値Ａ４、即ち比較的小さい値に設定するようにしたことによって、始動開始時に燃焼室６に吸入される空気量を少なくすることができる。これによって回転速度は、始動開始直後はスタータモータによって一定の速度が維持されているが、その後、複数の気筒２が散発的に燃焼・爆発することによって徐々に増加し、初爆状態に達する。また、吸気弁９の作用角を比較的小さな第４設定値Ａ４に設定したことによって、機関始動開始直後にサージタンクにある空気が大量に燃焼室６に吸入されることが抑制され、図３（ｃ）に破線で示すような不必要な吹き上がりの発生を抑制することができる。

以上のように本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）極低温下で内燃機関１を始動するときは、機関始動開始時から初爆するまでの間は、吸気弁９の作用角は例えば比較的小さな値である第１設定値Ａ１に設定されるので、燃焼室６には高速の空気が吸入され、それに伴い燃焼室６内には混合気の乱れが発生する。従って、燃料の霧化が促進され、初爆の早期化を図ることができる。また、その後は、吸気弁９のリフト量が第１設定値Ａ１よりも大きな第２設定値Ａ２に設定され、より多くの空気量が燃焼室６に供給されるため、機関出力を増大させてより短時間で内燃機関１を完爆状態に移行させると共に、同状態を安定して維持することができる。従って、本実施形態によれば、機関始動開始時から短時間で内燃機関１を完爆させ同状態を安定して維持することができ、内燃機関１の始動性の向上を図ることができる。

（２）常温下で内燃機関１を始動するときは、機関始動開始時から初爆するまでの間は、吸気弁９の作用角は第１設定値Ａ１より大きい第３設定値Ａ３に設定されるので、充分な空気量を燃焼室６に供給することができ、燃料と空気とが充分に混合された混合気を形成することができる。これによって、機関始動開始時から短時間で内燃機関１を初爆させることができる。また、初爆してから完爆するまでの間は、吸気弁９のバルブ閉じタイミングがＢＤＣに設定されるので、燃焼室６に大量の空気を供給することができ、完爆に必要な空気量を燃焼室６に供給することができる。これによって、初爆してから短時間で内燃機関１を完爆させることができる。このように機関始動開始時から短時間で内燃機関１を完爆させることができるので、常温下における内燃機関１の始動性の向上を図ることができる。

（３）常温下で内燃機関１を始動するとき、初爆してから完爆するまでの間は、吸気弁９のバルブ閉じタイミングがＢＤＣに設定されるので、燃焼室６に大量の空気を供給することができ、機関始動開始直後に排気ガスを処理する排気浄化用触媒コンバータ２６に高温かつ大量の空気を供給することができる。これによって、機関始動開始直後の比較的短時間で触媒暖機を実現することができ、エミッション要求を満たすことができる。

（４）高温下（暖機状態）で内燃機関１を始動するときは、吸気弁９の作用角は第２設定値Ａ２の初期値（＝Ａ１＋α）より小さい第４設定値Ａ４、即ち比較的小さな値に設定されるので、始動時に燃焼室６に吸入される空気量を少なくすることができる。これによって、機関始動開始時にサージタンクにある空気が大量に燃焼室に吸入されることが抑制され、不必要な吹き上がりの発生を抑制することができる。尚、内燃機関１が暖機状態であるときは始動時の要求燃料量が少なくてすむので、吸気弁９の作用角は小さくても始動に支障はない。

（５）内燃機関１は、電子制御装置２５の処理速度が比較的遅く、吸気弁９の作用角を第１設定値Ａ１に設定してから次の処理として機関回転速度を最初に検出するまでの間に、初爆状態に達することができるものである。従って、電子制御装置２５では、吸気弁９の作用角を設定した後、機関回転速度が完爆状態に相当する基準回転速度ｎ１に達していないときに、初爆状態であると判断することができる。これによって、吸気弁９のリフト量は、機関始動開始から最初に機関回転速度を検出するまでは第１設定値Ａ１に設定され、それ以降は基準回転速度ｎ１以上になるまで第１設定値Ａ１より大きい第２設定値Ａ２に設定される。従って、比較的簡単な処理で内燃機関の始動制御を実行することができる。

（６）可変動弁機構２４は、吸気弁９の作用角とリフト量とを同期して増減させる。即ち、作用角が小さくなればリフト量も小さくなる。従って、機関始動開始時に吸気弁９を開く際、作用角とリフト量とが共に小さい状態で開くので、作用角及びリフト量の一方のみを小さくした場合に比べて、燃焼室６にはより高速の空気が流入され、それに伴い燃焼室６内にはより大きな混合気の乱れが発生する。従って、燃料の霧化がより促進されるので、より良好な燃焼が実現され、機関始動開始時からより短時間で内燃機関１を初爆させることができ、内燃機関１の始動性の向上を図ることができる。

なお、本実施形態は、以下の態様に変更してもよい。
・吸気弁９の作用角を２段階に切り替える処理は、常温下や暖機状態で内燃機関１を始動する場合に行うようにしてもよい。これは、内燃機関１の温度にかかわらず、初爆するのに必要な燃料量は完爆するのに必要な燃料量よりも少ないからである。

・内燃機関１が初爆状態であるか否かの判断は、機関始動開始時から所定時間経過後、機関回転速度が完爆状態に相当する基準回転速度ｎ１に達していないときに初爆状態であると判断するようにしてもよい。このような判断を行うのは、電子制御装置２５の処理速度が比較的速く、吸気弁９の作用角を第１設定値Ａ１に設定してから次の処理として機関回転速度を最初に検出するまでの間では、内燃機関１が初爆状態に達することができない場合である。従ってこの場合は、機関始動開始から所定期間経過するまでは吸気弁９の作用角は第１設定値Ａ１に設定され、それ以降は基準回転速度ｎ１に達するまで第１設定値Ａ１より大きい第２設定値Ａ２に設定される。この場合も、比較的簡単な処理で内燃機関１の始動制御を実行することができる。

・内燃機関１が初爆状態であるか否かの判断は、機関始動開始後、機関回転速度が初爆状態に相当する基準回転速度に達しているときに初爆状態であると判断するようにしてもよい。このような判断ができるのは、内燃機関１においては機関回転速度と燃焼状態とに対応関係があるからである。従って、吸気弁９の作用角は、機関始動開始時から初爆状態に相当する基準回転速度に達するまで第１設定値Ａ１に設定され、それ以降は基準回転速度ｎ１に達するまで第２設定値Ａ２に設定される。これによって、内燃機関１の始動制御を正確に実行することができる。尚、第２設定値Ａ２を段階的に増加させても良いことはもちろんである。

・吸気弁９の作用角及びリフト量のいずれか一方のみを変更するようにしてもよい。これは、作用角及びリフト量の一方を小さくすれば、吸気弁９からの吸入空気量は少なくなるからである。ただし、作用角のみを小さくする場合に比べて、リフト量のみを小さくする場合の方が、吸気弁９の吸入口が小さくなるので、燃焼室６に流入する空気の速度を高速にすることができると共に、吸入される空気に大きな乱流を発生させることができる。

・初爆から完爆までの間、吸気弁９のバルブ閉じタイミングをＢＤＣに設定する処理は、極低温下や暖機状態で内燃機関１を始動する場合に行うようにしてもよい。これによって、極低温下や暖機状態で内燃機関１を始動する場合でも、機関始動開始直後の比較的短時間で触媒暖機を実現することができ、エミッション要求を満たすことができる。ただし、極低温下でバルブ閉じタイミングを変更する場合は、電気制御でタイミングを変更するＶＶＴ機構を使用する必要がある。これは、油圧制御でタイミングを変更するＶＶＴ機構は、極低温下では油が硬くなり動作が遅く、短時間で所望の動作を行うことができないからである。

・内燃機関１の機関温度は、クランクシャフト５などの回転部分などに供給される潤滑油の温度に基づいて求めるようにしてもよい。

本発明の一実施形態である内燃機関１の制御装置の概略構成を示す模式構成図。 内燃機関１の機関始動時における電子制御装置２５の制御手順を説明するためのフローチャート。 内燃機関１の機関始動時の状態を示すタイミングチャートであり、（ａ）は極低温下での機関始動時の状態を示し、（ｂ）は常温下での機関始動時の状態を示し、（ｃ）は暖機状態での機関始動時の状態を示す。

符号の説明

１…内燃機関、２…気筒（シリンダ）、３…ピストン、６…燃焼室、７…吸気通路、８…排気通路、９…吸気弁、１０…排気弁、１５…吸気通路用燃料噴射弁、１６…筒内噴射用燃料噴射弁、２３…水温センサ、２４…可変動弁機構、２５…電子制御装置、２６…触媒コンバータ、Ａ１…第１設定値、Ａ２…第２設定値、Ａ３…第３設定値、Ａ４…第４設定値、ｎ１…基準回転速度。

Claims (5)

1. 吸気弁の開閉特性として少なくともそのリフト量を変更可能な可変動弁機構を備えた内燃機関の制御装置において、
   前記可変動弁機構を通じて、前記リフト量を、前記内燃機関の始動開始時から前記内燃機関が初爆状態に至るまでの間、前記内燃機関が前回停止されたときの設定値であって前記内燃機関の始動開始前に設定されている始動前設定値から、該始動前設定値よりも小さい値に予め定められた第１設定値に低下させ、前記内燃機関が初爆状態に至ってから完爆状態に至るまでの間、前記第１設定値に低下させたリフト量を、前記第１設定値より大きく前記始動前設定値よりも小さな第２設定値に上昇させる制御手段と、
   前記内燃機関の始動開始時の機関温度を検出する検出手段とを備え、
   予め定められた第１の所定温度より高温を常温域、前記第１の所定温度以下を極低温域としたとき、前記制御手段は前記機関温度が前記極低温域にあることを条件に前記吸気弁のリフト量にかかる切換処理を実行する
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、
   予め定められた第２の所定温度より高温を暖機域、前記第２の所定温度以下で前記第１の所定温度より高温を常温域、前記第１の所定温度以下を極低温域としたとき、
   前記制御手段は、前記機関温度が前記常温域にあることを条件に、前記リフト量を、機関始動開始時から前記内燃機関が完爆状態に至るまでの間、前記第１設定値よりも大きく前記第２の設定値よりも小さい第３設定値に前記始動前設定値から低下させる処理を実行する
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
3. 請求項２に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記制御手段は、前記機関温度が前記暖機域にあることを条件に、前記リフト量を、機関始動開始時から前記内燃機関が完爆状態に至るまでの間、前記第２設定値より小さい第４設定値に前記始動前設定値から低下させる処理を実行する
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記可変動弁機構は前記吸気弁のリフト量に加えて更にその開閉時期を変更可能なものであり、
   前記制御手段は前記リフト量の増減に同期させて前記吸気弁の開弁期間も増減させて設定する
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
5. 請求項４に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記制御手段は初爆から完爆までの間は前記吸気弁の閉弁時期を下死点に設定する
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。

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