JP7040128B2 - エンジンの始動制御装置 - Google Patents

Description

ここに開示する技術は、エンジンの始動制御装置に関する。

特許文献１には、エンジンの始動制御装置の一例として、電動過給機を備えたエンジンを制御の対象とするものが開示されている。具体的に、特許文献１に開示された始動制御装置は、エンジンの始動時に、電動過給機を作動させて筒内圧力を高めるよう構成されている。

特開２００８－１０６６３６号公報

ところで、エンジンの早期暖機を実現するための方策としては、エンジン冷却水が流通可能なＥＧＲクーラと、そうしたＥＧＲクーラを配設したＥＧＲ通路とを活用することが考えられる。

例えば、エンジン始動時にＥＧＲ通路を開くと、ＥＧＲ通路を流通する排気ガスは、ＥＧＲクーラにおいてエンジン冷却水と熱交換をする。そうして昇温されたエンジン冷却水をエンジン本体へと還流させることで、エンジンの暖機を促すことが可能となる。

本願発明者等は、エンジンの暖機をさらに早めるべく、鋭意検討を重ねた結果、上記特許文献１に記載された電動過給機に着目し、ここに開示する技術の完成に至った。

ここに開示する技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、エンジンを早期に暖機することにある。

ここに開示する技術は、エンジンの始動制御装置において、エンジンの始動時に、電動過給機を利用して、ＥＧＲ通路を通じた排気ガスの還流を促すことを特徴とする。

具体的に、ここに開示するエンジンの始動制御装置は、気筒を有するエンジン本体と、上記気筒に接続された吸気通路及び排気通路と、上記吸気通路に設けられかつ、電動モータによって過給する電動過給機と、上記排気通路に配設された触媒と、上記触媒よりも下流の上記排気通路と、上記電動過給機よりも上流の上記吸気通路とを接続し、排気ガスの一部を上記吸気通路へと還流させるＥＧＲ通路と、エンジン冷却水が流通するように構成されかつ、該エンジン冷却水を通じて上記ＥＧＲ通路を流れるガスとの間で熱交換をするＥＧＲクーラと、上記エンジン本体に取り付けられたセンサの検知信号に基づいて、上記エンジン本体が未暖機状態にありかつ、上記触媒が所定温度以上であるか否かを判定する制御部と、を備える。

そして、上記制御部は、上記エンジン本体が未暖機状態にありかつ、上記触媒が上記所定温度以上であると判定したときには、上記ＥＧＲ通路を開くとともに、上記エンジン冷却水を上記ＥＧＲクーラへと流通させかつ、上記電動過給機が過給を行うよう該電動過給機へ制御信号を出力する。

この構成によると、上記制御部は、触媒が所定温度以上に昇温しかつ、エンジン本体が未暖機状態にあると判定したときには、ＥＧＲ通路を開くとともに、エンジン冷却水をＥＧＲクーラへと流通させる。ＥＧＲ通路を流れる排気ガス（以下、「ＥＧＲガス」とも言う）との熱交換を通じてエンジン冷却水は昇温される。そうして昇温されたエンジン冷却水をエンジン本体へと還流させることで、エンジンの暖機を促すことが可能となる。

そして、上記の構成によると、ＥＧＲ通路は、吸気通路において電動過給機よりも上流に接続されている。よって、ＥＧＲ通路を開くときに電動過給機を作動させると、電動過給機の直上流側に形成される負圧によって、ＥＧＲ通路からＥＧＲガスを吸い出すことが可能になる。そのことで、ＥＧＲ通路を通じたガスの還流を促進し、ひいてはＥＧＲガスとエンジン冷却水との間の熱交換を促すことができる。これにより、エンジンの暖機を早めることが可能になる。

また、上記の構成によると、ＥＧＲ通路は、排気通路において触媒よりも下流に接続されている。上述の如く、触媒が所定温度以上に昇温したことを条件にしてガスを還流させると、触媒からの受熱によって、より高温の排気ガスを還流させることができる。これにより、エンジン冷却水の昇温を促し、ひいては、エンジンの早期暖機を実現する上で有利になる。

また、上記エンジン本体の出力軸に対して連結された発電機を備え、上記制御部は、上記エンジン本体が未暖機状態にありかつ、上記触媒が上記所定温度以上であると判定したときには、上記発電機が発電を行うように、上記出力軸を介して上記発電機を駆動させる、としてもよい。

この構成によると、制御部は、触媒が所定温度以上に昇温しかつ、エンジン本体が未暖機状態にあると判定したとき、すなわち、上述のようにエンジンの早期暖機を図るときには、エンジン本体の出力軸を介して発電機を駆動させる。発電機を駆動させると、その駆動に要する負荷の分だけ、エンジン負荷が上昇する。エンジン負荷が上昇すると、気筒内へと供給される燃料量や吸気量が増大するとともに、その増大分に応じて、排気ガスが昇温する。その結果、より高温のＥＧＲガスを還流させることが可能になるから、エンジンを早期に暖機する上で有利になる。

また、発電機を駆動させることで、電動過給機の駆動に要する電力を確保することができる。このことは、電動過給機によってＥＧＲガスを吸い出す上で有効である。

また、上記制御部は、上記エンジン本体の暖機が完了したと判定したときには、未暖機状態にあるときと比較して、上記電動過給機によるガスの吐出圧が低下するよう、上記電動過給機へ制御信号を出力する、としてもよい。

エンジン本体の暖機が完了した後は、ＥＧＲガスを積極的に還流させる必要は無い。そのため、制御部は、電動過給機によるガスの吐出圧を低下させる。このような構成は、電力の節約を図る上で有効である。

また、上記エンジンの始動制御装置は、上記気筒内に燃料を噴射するインジェクタと、上記気筒内に形成される混合気を点火するための点火プラグと、を備え、上記制御部は、上記エンジン本体が未暖機状態にあると判定したときには、上記インジェクタへと制御信号を出力することによって、上記気筒内に形成される混合気の空燃比を、理論空燃比近傍に設定する、としてもよい。

ここで、混合気の空燃比としては、１４～１６の範囲内に設定してもよい。

上記の構成によると、ここに開示する技術は、火花点火式エンジンに適用することができる。

以上説明したように、ここに開示する技術は、エンジンを早期に暖機することができる。

図１は、エンジンの構成を例示する概略図である。 図２は、エンジンの気筒内を例示する断面図である。 図３は、エンジンの始動制御装置の構成を例示するブロック図である。 図４は、電動過給機の制御マップの例示である。 図５の上図は、電動過給機のコンプレッサの特性を例示する性能曲線グラフであり、図５の下図は、電動過給機の電動モータの特性を例示する図である。 図６は、エンジンの運転領域を例示する図である。 図７は、ＰＣＭによるエンジン制御の処理動作を例示するフローチャートである。 図８は、エンジンの運転領域の変形例を示す図６対応図である。

以下、エンジンの始動制御装置の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明は、エンジンの始動制御装置の一例である。図１は、エンジン１の構成を例示する概略図である。また、図２は、エンジン１の気筒１１内を例示する断面図である。

エンジン１は、直列４気筒式のガソリンエンジンである。このエンジン１は、いわゆる４ストロークエンジンとして構成されており、四輪の自動車に搭載されるようになっている。エンジン１の出力軸であるクランクシャフト１８は、不図示の変速機を介して自動車の駆動輪に連結されており、エンジン１が運転することにより、その出力が駆動輪に伝達されて自動車が走行するようになっている。

エンジン１はまた、電動過給機５３を備えた過給機付エンジンである。すなわち、図１及び図２に示すように、エンジン１は、複数の気筒１１を有するエンジン本体１０と、各気筒１１に接続された吸気通路５０及び排気通路６０とを有しており、電動過給機５３は、そのうちの吸気通路５０に設けられている。

（１）全体構成
以下、エンジン１の全体構成について詳細に説明する。

エンジン本体１０は、複数の気筒１１（図１～図２においては１つのみを図示）が設けられたシリンダブロック１２と、このシリンダブロック１２上に配設されたシリンダヘッド１３と、シリンダブロック１２の下方に配設され、潤滑油が貯留されたオイルパン１４とを有している。

シリンダブロック１２の各気筒１１内には、ピストン１５が往復動可能にそれぞれ挿入されている。このピストン１５と、シリンダブロック１２と、シリンダヘッド１３とによって、燃焼室１６（図２を参照）が区画されている。ピストン１５は、シリンダブロック１２内において、コンロッド１７を介してクランクシャフト１８と連結されている。この燃焼室１６の形状は、図示したものには限られない。例えば、ピストン１５の頂面の形状、及び、燃焼室１６の天井部の形状等は、適宜変更することができる。

図２に示すように、シリンダヘッド１３には、気筒１１毎に吸気ポート１９及び排気ポート２０が形成されている。吸気ポート１９は、燃焼室１６とシリンダヘッド１３とに開口している。この吸気ポート１９には、その燃焼室１６側の開口を開閉する吸気弁２１が配設されている。同様に、排気ポート２０もまた、燃焼室１６とシリンダヘッド１３とに開口している。この排気ポート２０には、その燃焼室１６側の開口を開閉する排気弁２２が配設されている。

各吸気弁２１は吸気弁駆動機構３０によって開閉され、各排気弁２２は排気弁駆動機構４０によって開閉される。吸気弁駆動機構３０は、吸気カムシャフト３１を有する。同様に、排気弁駆動機構４０は、排気カムシャフト４１を有する。吸気カムシャフト３１と排気カムシャフト４１は、それぞれ、不図示のチェーン／スプロケット機構等の動力伝達機構を介してクランクシャフト１８に連結されている。これにより、吸気カムシャフト３１と排気カムシャフト４１は、それぞれクランクシャフト１８の回転と連動して回転する。

吸気弁駆動機構３０及び排気弁駆動機構４０は、バルブタイミングを可変にする電動Ｓ－ＶＴ（Sequential-Valve Timing）を含んで構成されている。各電動Ｓ－ＶＴは、図１に示すように、吸気カムシャフト３１及び排気カムシャフト４１のそれぞれの端部に取り付けられる。各電動Ｓ－ＶＴは、吸気カムシャフト３１及び排気カムシャフト４１の回転位相を、所定の角度範囲内で連続的に変更するようにそれぞれ構成されている。なお、電動Ｓ－ＶＴの代わりに、油圧式のＳ－ＶＴを採用してもよい。

シリンダヘッド１３には、気筒１１毎に、気筒１１内に燃料を直接噴射するインジェクタ２３が取り付けられている。インジェクタ２３は、図２に示すように、その噴口がシリンダヘッド１３の一側（この構成例では吸気側）から燃焼室１６内に臨むように配設されている。インジェクタ２３は、エンジン１の運転状態に応じて設定された噴射タイミングでかつ、エンジン１の運転状態に応じた量の燃料を、燃焼室１６内に直接噴射する。

シリンダヘッド１３には、各気筒１１内に形成される混合気を点火するための点火プラグ２４が取り付けられている。点火プラグ２４は、先端の電極が燃焼室１６の天井部から該燃焼室１６内に臨むように配設されている。点火プラグ２４は、後述するＰＣＭ１００からの制御信号を受けて、所望の点火タイミングで火花を発生させるように、電極に通電する。

図１に示すように、エンジン本体１０の一側面には吸気通路５０が接続されている一方で、その他側面には排気通路６０が接続されている。吸気通路５０は、吸気ポート１９を介して各気筒１１に接続されており、各気筒１１に吸気を供給するようになっている。他方、排気通路６０は、排気ポート２０を介して各気筒１１に接続されており、各気筒１１から既燃ガス（つまり、排気ガス）を排出するようになっている。

吸気通路５０の上流端部には、吸入空気を濾過するエアクリーナ５１が配設されている。一方、吸気通路５０における下流端近傍には、サージタンク５２が配設されている。このサージタンク５２よりも下流側の吸気通路５０は、気筒１１毎に分岐する独立吸気通路とされ、これら各独立吸気通路の下流端が各気筒１１の吸気ポート１９にそれぞれ接続されている。

吸気通路５０におけるエアクリーナ５１とサージタンク５２との間には、上流側から下流側へ向かって順に、電動過給機５３と、スロットル弁５４とが配設されている。吸気通路５０にはまた、電動過給機５３をバイパスする吸気バイパス通路５５と、これを開閉する吸気バイパス弁５６とが設けられている。

電動過給機５３は、吸気通路５０内に設けられたコンプレッサ５３ａと、このコンプレッサ５３ａを駆動する電動モータ５３ｂとから構成されている。この電動過給機５３においては、電動モータ５３ｂを駆動させることによって、コンプレッサ５３ａが回転駆動されて、吸気が過給される。

つまり、電動過給機５３は、排気エネルギーを利用しない過給機である。電動過給機５３の過給能力（この構成例では、電動過給機５３によって過給されたガスの吐出圧）は、電動モータ５３ｂの駆動力を介して変更される。電動モータ５３ｂの駆動力は、この電動モータ５３ｂに供給される電力を通じて変更される。電動モータ５３ｂには、バッテリ２５に蓄積された電力や、モータジェネレータ７０によって発電された電力が供給されるようになっている。また、電動モータ５３ｂは、比較的小型のモータで構成されており、作動時における消費電力は、モータジェネレータ７０よりも小さい。

スロットル弁５４は、この構成例では、電動過給機５３、吸気バイパス通路５５、及び、吸気バイパス弁５６よりも下流側に設けられており、吸気通路５０を通過するガスの流量を調整するように構成されている。

吸気バイパス通路５５は、上述のように、少なくともスロットル弁５４よりも上流側の吸気通路５０に接続されている。詳しくは、吸気バイパス通路５５の一端部は、吸気通路５０における電動過給機５３とスロットル弁５４との間に接続されている。対して、吸気バイパス通路５５の他端部は、吸気通路５０におけるエアクリーナ５１と電動過給機５３との間に接続されている。

吸気バイパス弁５６は、吸気バイパス通路５５を流れる空気量を調整するように構成されている。吸気バイパス弁５６の開度を調整することによって、電動過給機５３で過給される吸気量と、吸気バイパス通路５５を通る吸気量との割合を段階的に又は連続的に変更することができる。

排気通路６０は、排気マニホールドを有している。排気マニホールドは、気筒１１毎に分岐して排気ポート２０の外側端に接続された独立排気通路と、各独立排気通路が集合する集合部とを含んでいる。

排気マニホールドよりも下流側の排気通路６０には、排気浄化触媒６１が配設されている。排気浄化触媒６１は、いわゆる三元触媒であり、排気ガス中に含まれるＮＯｘ、ＣＯ及びＨＣ（未燃燃料など）を浄化するものである。排気浄化触媒６１は、所定の活性化温度以上の温度において、浄化作用が適切に発揮されるようになっている。なお、排気浄化触媒６１は、「触媒」の例示である。

図１に示すように、本実施形態のエンジン１には、モータジェネレータ７０が設けられている。モータジェネレータ７０は、スタータモータとオルタネータとを一体化して成るいわゆるＩＳＧ（Integrated Starter Generator）として構成されており、クランクシャフト１８に対して連結されている。

具体的に、モータジェネレータ７０のモータ軸７１は、第１プーリ７２と接続されている。そして、この第１プーリ７２は、ベルト７４を介して第２プーリ７３と連結されている。第２プーリ７３は、エンジン本体１０のクランクシャフト１８と連結されている。このように、モータジェネレータ７０は、種々の部材を介してクランクシャフト１８に連結されている。

これにより、モータジェネレータ７０が回転駆動したときには、該モータジェネレータ７０の回転力が、第１プーリ７２、ベルト７４及び第２プーリ７３を介してクランクシャフト１８に伝達されて、該クランクシャフト１８が回転する。

モータジェネレータ７０は、エンジン１の始動時には、バッテリ２５に蓄積された電力によって回転駆動される。これにより、モータジェネレータ７０はスタータモータとして機能する。なお、モータジェネレータ７０は、クランクシャフト１８を回転させるのに十分なトルクを発生させなければならないため、上述の電動モータ５３ｂよりも大型のモータで構成されている。

モータジェネレータ７０は、エンジン１の始動後は、クランクシャフト１８から伝達された動力を受けて発電をする。これにより、モータジェネレータ７０はオルタネータとして機能する。モータジェネレータ７０によって発電された電力は、バッテリ２５に蓄電される他、電動過給機５３の電動モータ５３ｂ等に供給される。モータジェネレータ７０は、「発電機」の例示である。

図１に示すように、この構成例に係るエンジン１には、電動過給機５３、モータジェネレータ７０等の作動に要する電力を蓄積するためのバッテリ２５が設けられている。バッテリ２５には、上述のように、モータジェネレータ７０によって発電された電力が蓄積される。バッテリ２５は、ＰＣＭ１００からの制御信号に基づいて、電動過給機５３、モータジェネレータ７０等に電力を供給する。バッテリ２５は、例えば４８Ｖバッテリとしてもよい。その場合、電動過給機５３の電動モータ５３ｂは、４８Ｖ電流が供給されて駆動してもよい。

エンジン１はさらに、排気ガスの一部を吸気通路５０へと還流させるＥＧＲ通路８１と、これを開閉するＥＧＲ弁８２と、ＥＧＲ通路８１を通過するガスを冷却するＥＧＲクーラ８３と、を備えている。

ＥＧＲ通路８１は、いわゆる低圧ＥＧＲ通路であって、排気浄化触媒６１よりも下流の排気通路６０と、電動過給機５３の電動モータ５３ｂよりも上流の吸気通路５０とに接続されている。これにより、ＥＧＲ通路８１を通じて還流される排気ガス（以下、これを「ＥＧＲガス」とも言う）は、電動モータ５３ｂの上流側の吸気通路５０へと流入することになる。

ＥＧＲ弁８２は、この構成例では、電磁バルブから成る。ＥＧＲ弁８２の開度を変更することによって、ＥＧＲガスの流量を調整することができる。

ＥＧＲクーラ８３は、水冷式の熱交換器として構成されており、エンジン本体１０を冷却するための冷却水（以下、「エンジン冷却水」とも言う）が流通するようになっている。具体的に、エンジン冷却水は、図１の太矢印に示すように、エンジン本体１０と、ＥＧＲクーラ８３との間を循環するようになっており、双方で共有されている。ＥＧＲクーラ８３は、上述のＥＧＲガスを通過させるように構成されており、そのＥＧＲガスと、エンジン冷却水との間で熱交換を行うようになっている。

（２）制御系
次に、エンジン１の制御系について詳細に説明する。

エンジンの始動制御装置は、エンジン１を運転するためのＰＣＭ１００（Powertrain Control Module）を備えている。ＰＣＭ１００は、周知のマイクロコンピュータをベースとしたコントローラである。

具体的に、ＰＣＭ１００は、プログラムを実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）と、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）によって構成されてプログラム及びデータを格納するメモリと、カウンタタイマ群と、インターフェースと、これらのユニットを接続するバスと、を有する。なお、ＰＣＭ１００は、「制御部」の例示である。

ＰＣＭ１００には、図３に示すように、各種のセンサＳＷ１～ＳＷ８が接続されている。センサＳＷ１～ＳＷ８は、その検知信号をＰＣＭ１００へと出力する。そうしたセンサには、以下のものが含まれる。

すなわち、エンジン本体１０に取り付けられかつ、そのエンジン冷却水の温度を検知する水温センサＳＷ１、燃焼室１６へと供給される空気の圧力を検知する過給圧センサＳＷ２、吸気温度を検知する吸気温度センサＳＷ３、排気ガスのガス温を検知する排気温度センサＳＷ４、クランクシャフト１８の回転角を検知するクランク角センサＳＷ５、車両のアクセルペダル（図示省略）の操作量に対応したアクセル開度を検知するアクセル開度センサＳＷ６、排気浄化触媒６１の温度を検知する触媒温度センサＳＷ７である。また、ＰＣＭ１００には、イグニッションスイッチＳＷ８のＯＮ操作を示す信号が入力されるようになっている。なお、水温センサＳＷ１は、「センサ」の例示である。

ＰＣＭ１００は、これらのセンサＳＷ１～ＳＷ８から出力された検知信号に基づいて種々の演算を行うことにより、エンジン１や車両の状態を推定又は判定する。ＰＣＭ１００は、そうした判定を受けて生成された制御信号を通じてエンジン１の運転を制御する。

例えば、ＰＣＭ１００は、水温センサＳＷ１によって検知された水温（以下、「エンジン水温」とも言う）が、所定の暖機判定温度Ｔ１よりも低いときには、気筒１１内の温度が低く、エンジン１が冷間状態（未暖機状態）にあると判定する。この構成例では、暖機判定温度Ｔ１は、４０℃に設定されている。なお、ＰＣＭ１００は、エンジン水温の代わりに、吸気温度センサＳＷ３によって検知された吸気温度を用いた判定を行ってもよい。或いは、ＰＣＭ１００は、エンジン水温と、吸気温度とを組み合わせた判定を行ってもよい。

同様に、ＰＣＭ１００は、触媒温度センサＳＷ７によって検知された温度が、所定の活性判定温度Ｔ２（所定温度）よりも低いときには、排気浄化触媒６１の温度が低く、当該触媒６１が未活性状態であると判定する。この構成例では、活性判定温度Ｔ２は、３００℃に設定されているが、排気浄化触媒６１の種類に応じて、適宜変更可能である。また、本実施形態と同じ種類の触媒を用いた場合であっても、活性判定温度Ｔ２を３００℃付近（例えば、２９０℃～３１０℃）に設定することができる。つまり、活性判定温度Ｔ２は、排気浄化触媒６１が活性状態に至る温度と一致させる必要は無い。また、触媒温度センサＳＷ７の検知信号を用いずに、他の状態量に基づいた演算を通じて、排気浄化触媒６１の温度を推定してもよい。

ＰＣＭ１００は、そうした判定結果に基づいて制御信号を生成し、インジェクタ２３、点火プラグ２４、バッテリ２５、吸気弁駆動機構３０、排気弁駆動機構４０、電動過給機５３（具体的には電動モータ５３ｂ）、スロットル弁５４のアクチュエータ、吸気バイパス弁５６のアクチュエータ、モータジェネレータ７０へ出力する。

（３）電動過給機の制御の概要
次に、ＰＣＭ１００による電動過給機５３の制御について説明する。図４は、電動過給機５３の制御マップを例示している。ＰＣＭ１００は、基本的には、エンジン本体１０の運転中は電動過給機５３を常時回転させるようにしているが、水温センサＳＷ１によって検知されるエンジン水温と、クランク角センサＳＷ５によって検出されるエンジン１の回転速度（以下、「エンジン回転数」とも言う）とに基づいて、電動過給機５３の回転数（すなわち過給圧）を制御している。具体的には、低水温ないしエンジン低速の領域が最も回転数が高く、そこから、高水温又はエンジン高速となるに連れて、回転数を減少させるように制御する。

また、ＰＣＭ１００は、エンジン水温、又は、エンジン回転数が所定値を超えた場合には、電動過給機５３をアイドル回転状態にするとともに、吸気バイパス弁５６を全開にする。こうすることで、電動過給機５３は、実質的に過給を行わないようになる。

図５は、電動過給機５３の特性を例示している。図５の上図は電動過給機５３のコンプレッサ５３ａの特性を例示する性能曲線グラフであり、その縦軸は電動過給機５３の圧力比（つまり、下流側の圧力に対する上流側の圧力の比）を示している一方、その横軸は吐出流量を示している。図５の上図において、曲線ＬＬは回転限界ライン、直線ＳＬはサージライン、直線ＣＬはチョークラインを表している。これらのラインで囲まれた領域が電動過給機５３の運転可能領域である。この領域の中央側に位置するほど、電動過給機５３の運転効率が高くなる。

電動過給機５３は、気筒１１内に導入する新気量の調整を目的として使用するため、図５の上図にメッシュで示すような回転限界ラインから離れた領域内において、エンジン水温とエンジン回転数とに応じて、適切な回転数でもって作動される。つまり、電動過給機５３は、限界回転数から大きく離れたパーシャル状態で作動する。

図５の下図は、電動過給機５３の電動モータ５３ｂの特性を例示しており、その縦軸は電動モータ５３ｂのトルクを示している一方、その横軸は電動モータ５３ｂの回転数を示している。図５の下図の一点鎖線は、等消費電力となる線を示しており、図の右上になるほど消費電力が高く、左下になるほど消費電力が低い。電動過給機５３は、図５の上図におけるメッシュで示す領域内において作動されるが、このとき電動モータ５３ｂは、図５の下図におけるメッシュで示す領域内において作動する。電動モータ５３ｂの消費電力は比較的低くかつ、電動モータ５３ｂの効率は比較的高い。電動モータ５３ｂが最高トルクよりも低いトルクで作動している状態を、電動過給機５３がパーシャル状態で運転していると呼んでもよい。上述したように、電動過給機５３は、エンジン本体１０の運転中は常時回転しているものの、電動過給機５３をパーシャル状態で運転することによって、消費電力を少なくすることが可能である。

なお、図４に示すアイドル回転領域においては、電動過給機５３を停止してもよい。

（４）エンジンの始動制御
次に、ＰＣＭ１００によるエンジン１の始動制御について説明する。

上述のように、エンジン１は、点火プラグ２４を備えた構成とされており、火花点火を通じて混合気を燃焼（ＳＩ燃焼）させることができる。図６に示すように、この構成例に係るＰＣＭ１００は、全ての運転領域においてＳＩ燃焼を実施するようになっている。

ＰＣＭ１００は、主にアクセル開度に基づいて要求駆動力を決定し、これに対応する燃焼状態が実現するように、気筒１１内に導入する新気量、ＥＧＲガス量、燃料の噴射量及び噴射時期、並びに、点火タイミング等を調整する。

ところで、エンジン１の冷間始動（図６の囲み部と矢印を参照）に際しては、ＰＣＭ１００は、エミッション性能を速やかに確保するべく、排気浄化触媒６１を優先的に暖機する。そして、排気浄化触媒６１の暖機が完了すると、ＰＣＭ１００は、燃費性能を確保するべく、エンジン本体１０の暖機を図る。エンジン本体１０を暖機すると、機械抵抗が低減されたり、混合気の燃焼状態が最適化されたりするため、燃費性能を確保する上で有利になる。すなわち、エンジン１の始動時における燃費性能を向上させるためには、エンジン本体１０を可能な限り早期に暖機することが求められる。

エンジン本体１０の早期暖機を実現するための方策としては、エンジン冷却水が流通可能なＥＧＲクーラと８３、そうしたＥＧＲクーラ８３を配設したＥＧＲ通路８１とを活用することが考えられる。

例えば、エンジン始動時にＥＧＲ通路８１を開くと、ＥＧＲ通路８１を流通する排気ガスは、ＥＧＲクーラ８３においてエンジン冷却水と熱交換をする。そうして昇温されたエンジン冷却水をエンジン本体１０へと還流させることで、エンジン１の暖機を促すことが可能となる。

本願発明者等は、単にＥＧＲガスを用いるばかりでなく、上述の如く構成された電動過給機５３のレイアウトに着目し、エンジン本体１０の暖機をさらに早めるに至った。

具体的に、このエンジン１は、排気浄化触媒６１の暖機完了後において、エンジン本体１０が未暖機状態にあるときには、ＥＧＲ通路８１を開いてＥＧＲガスを還流させつつ、電動過給機５３を作動させる。

具体的に、ＰＣＭ１００は、排気浄化触媒６１が活性判定温度Ｔ２以上に昇温しかつ、エンジン冷却水の水温が暖機判定温度Ｔ１よりも低いときには、ＥＧＲ通路８１を開くとともに、エンジン冷却水をＥＧＲクーラ８３へと流通させつつ、電動過給機５３に過給を実行させる。以下の記載では、このように構成された制御態様を「暖機促進制御」とも言う。

ＥＧＲ通路８１を開くとともに、エンジン冷却水をＥＧＲクーラ８３へと流通させると、ＥＧＲガスとの熱交換を通じてエンジン冷却水は昇温される。そうして昇温されたエンジン冷却水をエンジン本体１０へと還流させることで、エンジン１の暖機を促すことが可能となる。

また、ＰＣＭ１００は、暖機促進制御を行うときには、モータジェネレータ７０を発電機として機能させるべく、クランクシャフト１８を介してモータ軸７１を回転駆動させる。

また、ＰＣＭ１００は、暖機促進制御によってエンジン本体１０の暖機が完了した場合には、エンジン本体１０が未暖機状態にあるときと比較して、電動過給機５３によるガスの吐出圧を低下させる。

なお、ＰＣＭ１００は、暖機促進制御の最中、気筒１１内に形成される混合気の空燃比を、理論空燃比近傍に設定する。この構成例では、ＰＣＭ１００は、混合気の空燃比を１４－１６の範囲内に設定するようになっている。

（５）始動制御の具体例
次に、ＰＣＭ１００によるエンジン制御の処理動作のうち、特に、上述の暖機促進制御と関連する処理動作について、図７に示すフローチャートを用いて説明をする。なお、図７に示す処理動作は、エンジン１を始動する度に実行されるようになっている。

最初のステップＳ１０１で、ＰＣＭ１００は、各種センサからの検知信号を読み込んで、エンジン１及び車両の運転状態を判定する。

ステップＳ１０１から続くステップＳ１０２で、ＰＣＭ１００は、エンジン本体１０が冷間状態（未暖機状態）にあるか否かを判定する。この判定は、例えば、水温センサＳＷ１によって検出されたエンジン水温が、前述の暖機判定温度Ｔ１よりも小さいか否かに基づいて行うことができる。

制御プロセスは、エンジン本体１０が冷間状態にあると判定された場合（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）にはステップＳ１０３へ進む一方、冷間状態ではないと判定された場合（ステップＳ１０２：ＮＯ）にはステップＳ１１４へ進む。後者の場合、ＰＣＭ１００は、通常の温間始動を実行する。具体的に、ＰＣＭ１００は、ステップＳ１１４において、モータジェネレータ７０をスタータモータとして作動させた後、ステップＳ１１５において、エンジン本体１０のアイドル運転を行う（ステップＳ１１５）。

ステップＳ１０３において、ＰＣＭ１００は、ステップＳ１１４と同様に、モータジェネレータ７０をスタータモータとして作動させる。これにより、エンジン１が始動することになる。

ステップＳ１０４において、ＰＣＭ１００は、排気浄化触媒６１を活性化させるべく、暖機運転を開始する。詳細は省略するが、ＰＣＭ１００は、吸気弁駆動機構３０及び排気弁駆動機構４０、電動過給機５３、スロットル弁５４、並びに、吸気バイパス弁５６等を介して、排気浄化触媒６１の暖機を促進する。

ステップＳ１０５において、ＰＣＭ１００は、ステップＳ１０４で暖機運転を開始した結果、排気浄化触媒６１が所定温度以上まで昇温したか否かを判定する。この判定は、排気浄化触媒６１の温度が、前述の活性判定温度Ｔ２以上であるか否かに基づいて行うことができる。

制御プロセスは、排気浄化触媒６１が所定温度以上であると判定された場合（ステップＳ１０５：ＹＥＳ）にはステップＳ１０６へ進む一方、所定温度以上ではないと判定された場合（ステップＳ１０５：ＮＯ）にはステップＳ１０５に戻る。つまり、この制御プロセスは、排気浄化触媒６１が所定温度以上になるまで、ステップＳ１０５に示す判定が繰り返されるようになっている。

ステップＳ１０６からステップＳ１１０に示す制御プロセスが、上述の暖機促進制御に対応している。具体的には、ステップＳ１０６において、ＰＣＭ１００は、気筒１１内に形成される混合気の空燃比を、理論空燃比近傍に設定する。詳しくは、ＰＣＭ１００は、空燃比を１４～１６の範囲内に設定する。

続くステップＳ１０７において、ＰＣＭ１００は、電動過給機５３の電動モータ５３ｂへと制御信号を出力し、これを駆動する。具体的に、ＰＣＭ１００は、少なくとも図４に示すアイドル回転状態よりは高回転となるように、電動過給機５３を駆動する。これにより、電動過給機５３のコンプレッサ５３ａ直下流側の吸気通路５０には負圧が形成される。

それに続いて、ステップＳ１０８において、ＰＣＭ１００は、ＥＧＲ弁８２の開度を開き側に変更し、ＥＧＲ通路８１を開放する。ここで、ＥＧＲ弁８２の開度は、少なくともステップＳ１０５に示す判定がＹＥＳとなった時点と比較して開き側に変更すればよい。

ＥＧＲ通路８１を開放すると、電動過給機５３の駆動により形成される負圧と相俟って、ＥＧＲガスの還流が促進される。ＰＣＭ１００は、少なくともステップＳ１０８の時点では、エンジン本体１０とＥＧＲクーラ８３との間でエンジン冷却水を循環させるようになっている。

またそもそも、ステップＳ１０７～ステップＳ１０８に示す処理動作は、排気浄化触媒６１が所定温度以上に昇温した後に行われるようになっている。よって、排気浄化触媒６１からの受熱によって、より高温のＥＧＲガスを還流させることができる。

ステップＳ１０８から続くステップＳ１０９において、ＰＣＭ１００は、モータジェネレータ７０を発電機として機能させる。具体的に、ＰＣＭ１００は、モータジェネレータ７０が発電を行うように、クランクシャフト１８を介してモータジェネレータ７０（具体的には、モータ軸７１）を回転駆動させる。モータ軸７１を回転駆動させると、エンジン負荷が高まる。そうすると、気筒１１内からは、より高温かつ多量の排気ガスが排出されるようになる。

ステップＳ１１０において、ＰＣＭ１００は、エンジン１の暖機が完了したか否かを判定する。この判定は、エンジン冷却水の水温が、前述の暖機判定温度Ｔ１以上であるか否かに基づいて行うことができる。暖機判定温度Ｔ１近傍の温度（例えば、Ｔ１から１０％増減させた温度）を用いて判定してもよい。

制御プロセスは、エンジン１の暖機が完了したと判定された場合（ステップＳ１１０：ＹＥＳ）にはステップＳ１１１へ進む一方、暖機が完了していない（未暖機状態）と判定された場合（ステップＳ１１０：ＮＯ）にはステップＳ１１０に戻る。つまり、この制御プロセスは、エンジン１の暖機が完了するまで、ステップＳ１１０に示す判定が繰り返されるようになっている。

ステップＳ１１１において、ＰＣＭ１００は、ＥＧＲ弁８２の開度を閉じ側に変更し、ＥＧＲ通路８１を閉塞する。ここで、ＥＧＲ弁８２の開度は、少なくともステップＳ１０８にて設定された開度と比較して、閉じ側に変更すればよい。

続いて、ステップＳ１１２において、ＰＣＭ１００は、電動過給機５３をアイドル回転状態にする。ここで、ＰＣＭ１００は、電動過給機５３をアイドル回転状態にせずとも、少なくともステップＳ１０７の時点と比較して、電動過給機５３によるガスの吐出圧を低下させればよい。

そして、ステップＳ１１３において、エンジン本体１０のアイドル運転を行う。

図７のステップＳ１０７～ステップＳ１０８に示すように、ＰＣＭ１００は、ＥＧＲ通路８１を開くとともに、エンジン冷却水をＥＧＲクーラ８３へと流通させる。ＥＧＲガスとの熱交換を通じて昇温されたエンジン冷却水によって、エンジン１の暖機を促すことが可能となる。

ここで、図１から見て取れるように、ＥＧＲ通路８１は、吸気通路５０において電動過給機５３よりも上流に接続されている。よって、ＥＧＲ通路８１を開くとともに電動過給機５３を作動させると、電動過給機５３の直上流側に形成される負圧によって、ＥＧＲ通路８１からＥＧＲガスを吸い出すことが可能になる。そのことで、ＥＧＲ通路８１を通じたガスの還流を促進し、ひいてはＥＧＲガスとエンジン冷却水との間の熱交換を促すことができる。これにより、エンジン１の暖機を早めることが可能になる。

さらに、ＥＧＲ通路８１は、図１に示すように、排気通路６０においては排気浄化触媒６１よりも下流に接続されている。図７のステップＳ１０５に示すように、排気浄化触媒６１が活性判定温度Ｔ２以上に昇温したことを条件にしてガスを還流させると、排気浄化触媒６１からの受熱によって、より高温の排気ガスを還流させることができる。これにより、エンジン冷却水の昇温を促し、ひいては、エンジン１の早期暖機を実現する上で有利になる。

また、図７のステップＳ１０９に示すように、モータジェネレータ７０のモータ軸７１を回転駆動させると、その駆動に要する負荷の分だけ、エンジン負荷が上昇する。エンジン負荷が上昇すると、気筒１１内へと供給される燃料量や吸気量が増大するとともに、その増大分に応じて排気ガスが昇温する。その結果、より高温かつ多量のＥＧＲガスを還流させることが可能になるから、エンジン１を早期に暖機する上で有利になる。

また、エンジン本体１０の暖機が完了した後は、ＥＧＲガスを積極的に還流させる必要は無い。そのため、図７のステップＳ１１２に示すように、ＰＣＭ１００は、電動過給機５３によるガスの吐出圧を低下させる。このような構成は、電力の節約を図る上で有効である。

《他の実施形態》
ここに開示する技術は、上記実施形態に限られるものではなく、請求の範囲の主旨を逸脱しない範囲で代用が可能である。

例えば、ここに開示する技術は、火花点火式エンジンに適用することに限定されず、いわゆる圧縮着火式エンジンに適用してもよい。圧縮着火を通じて混合気を燃焼（ＣＩ燃焼）させる場合、混合気の着火性を可及的速やかに確保するために、エンジン１の早期暖機が一層求められる。よって、上記の構成は、圧縮着火式エンジンに適用することで、取り分け有効となる。

また、図８に示すように、高回転側ではＳＩ燃焼を行う一方、低回転側ではＣＩ燃焼を行うよう構成されたエンジンに適用することもできる。

上述の実施形態は単なる例示に過ぎず、本発明の範囲を限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は請求の範囲によって定義され、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

１ エンジン
１０ エンジン本体
１１ 気筒
１８ クランクシャフト（出力軸）
２４ 点火プラグ
５０ 吸気通路
５３ 電動過給機
５３ｂ 電動モータ
６０ 排気通路
６１ 排気浄化触媒（触媒）
７０ モータジェネレータ（発電機）
８１ ＥＧＲ通路
８３ ＥＧＲクーラ
１００ ＰＣＭ（制御部）
ＳＷ１ 水温センサ（センサ）
Ｔ２ 活性判定温度（所定温度）

Claims (4)

1. 気筒を有するエンジン本体と、
   上記気筒に接続された吸気通路及び排気通路と、
   上記吸気通路に設けられかつ、電動モータによって過給する電動過給機と、
   上記排気通路に配設された触媒と、
   上記触媒よりも下流の上記排気通路と、上記電動過給機よりも上流の上記吸気通路とを接続し、排気ガスの一部を上記吸気通路へと還流させるＥＧＲ通路と、
   エンジン冷却水が流通するように構成されかつ、該エンジン冷却水を通じて上記ＥＧＲ通路を流れるガスとの間で熱交換をするＥＧＲクーラと、
   上記エンジン本体に取り付けられたセンサの検知信号に基づいて、上記エンジン本体が未暖機状態にありかつ、上記触媒が所定温度以上であるか否かを判定する制御部と、を備え、
   上記制御部は、上記エンジン本体が未暖機状態にありかつ、上記触媒が上記所定温度以上であると判定したときには、上記ＥＧＲ通路を開くとともに、上記エンジン冷却水を上記ＥＧＲクーラへと流通させかつ、上記電動過給機が過給を行うよう該電動過給機へ制御信号を出力するエンジンの始動制御装置。
2. 請求項１に記載のエンジンの始動制御装置において、
   上記エンジン本体の出力軸に対して連結された発電機を備え、
   上記制御部は、上記エンジン本体が未暖機状態にありかつ、上記触媒が上記所定温度以上であると判定したときには、上記発電機が発電を行うように、上記出力軸を介して上記発電機を駆動させるエンジンの始動制御装置。
3. 請求項１又は２に記載のエンジンの始動制御装置において、
   上記制御部は、上記エンジン本体の暖機が完了したと判定したときには、上記エンジン本体が未暖機状態にあるときと比較して、上記電動過給機によるガスの吐出圧が低下するよう、上記電動過給機へ制御信号を出力するエンジンの始動制御装置。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載のエンジンの始動制御装置において、
   上記気筒内に燃料を噴射するインジェクタと、
   上記気筒内に形成される混合気を点火するための点火プラグと、を備え、
   上記制御部は、上記エンジン本体が未暖機状態にあると判定したときには、上記インジェクタへと制御信号を出力することによって、上記気筒内に形成される混合気の空燃比を、理論空燃比近傍に設定するエンジンの始動制御装置。

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