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WO2025041345A1 - 内燃機関の再始動制御方法および装置 - Google Patents

内燃機関の再始動制御方法および装置 Download PDF

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WO2025041345A1
WO2025041345A1 PCT/JP2023/030574 JP2023030574W WO2025041345A1 WO 2025041345 A1 WO2025041345 A1 WO 2025041345A1 JP 2023030574 W JP2023030574 W JP 2023030574W WO 2025041345 A1 WO2025041345 A1 WO 2025041345A1
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WO
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temperature
internal combustion
combustion engine
motoring
restart
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Application number
PCT/JP2023/030574
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English (en)
French (fr)
Inventor
友樹 伊藤
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Nissan Motor Co Ltd
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Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D29/00—Controlling engines, such controlling being peculiar to the devices driven thereby, the devices being other than parts or accessories essential to engine operation, e.g. controlling of engines by signals external thereto
    • F02D29/02—Controlling engines, such controlling being peculiar to the devices driven thereby, the devices being other than parts or accessories essential to engine operation, e.g. controlling of engines by signals external thereto peculiar to engines driving vehicles; peculiar to engines driving variable pitch propellers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/04—Introducing corrections for particular operating conditions
    • F02D41/06—Introducing corrections for particular operating conditions for engine starting or warming up
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D43/00—Conjoint electrical control of two or more functions, e.g. ignition, fuel-air mixture, recirculation, supercharging or exhaust-gas treatment

Definitions

  • This invention relates to restart control in an internal combustion engine in which combustion operation is automatically stopped and automatically restarted while the vehicle is in operation.
  • Patent Document 1 discloses a technique for starting fuel injection and ignition with a delay from the start of motoring (cranking) of the internal combustion engine during a cold start of the internal combustion engine. By motoring at a sufficient rotation speed before the start of fuel injection and ignition, negative pressure develops and the temperature inside the cylinder increases.
  • the present invention provides a restart control method for an internal combustion engine in which a combustion operation is automatically stopped and automatically restarted while a vehicle is being driven, comprising the steps of: determining whether the catalyst temperature is equal to or higher than an activation temperature when a restart request is made; If the temperature is equal to or higher than the activation temperature, fuel injection and ignition are started substantially simultaneously with the start of motoring of the internal combustion engine; If the temperature is below the activation temperature, after motoring of the internal combustion engine is started, fuel injection and ignition are started after a delay period is provided.
  • the timing for starting fuel injection and ignition after motoring begins is varied depending on whether the catalyst temperature is equal to or higher than the activation temperature, thereby suppressing overall deterioration of emissions immediately after restart.
  • FIG. 11 is a flowchart showing a flow of a process at the time of restarting according to an embodiment.
  • 4 is a time chart showing the operation upon restarting.
  • FIG. 1 shows a schematic configuration of a series hybrid vehicle as an example of a vehicle to which the present invention can be applied.
  • a series hybrid vehicle is configured with a power generation motor generator 1 that mainly operates as a generator, an internal combustion engine 2 used as a power generation internal combustion engine that drives the power generation motor generator 1 in response to power demands, a traction motor generator 4 that mainly operates as a motor to drive drive wheels 3, and a battery 5 that temporarily stores the generated power.
  • the power obtained by the internal combustion engine 2 driving the power generation motor generator 1 is stored in the battery 5 via an inverter device (not shown).
  • the traction motor generator 4 is driven and controlled using the power of the battery 5.
  • the power generated by the traction motor generator 4 during regeneration is stored in the battery 5 via an inverter device (not shown).
  • the operation of the motor generators 1 and 4, the charging and discharging of the battery 5, and the operation of the internal combustion engine 2 are controlled by a controller 6.
  • the controller 6 is composed of multiple controllers connected to each other so that they can communicate with each other, such as a motor controller 7 that controls the motor generators 1 and 4, an engine controller 8 that controls the internal combustion engine 2, and a battery controller 9 that manages the battery 5.
  • Information such as the accelerator pedal opening and vehicle speed (not shown) is input to the controller 6.
  • the battery controller 9 also calculates the SOC of the battery 5 based on the voltage and current of the battery 5.
  • the engine controller 8 is requested to start the internal combustion engine 2 based on a decrease in this SOC.
  • the driving modes of such a series hybrid vehicle include an EV mode in which the vehicle runs on the power of the battery 5 without the combustion operation of the internal combustion engine 2, and an HEV mode in which the vehicle runs while generating electricity through the combustion operation of the internal combustion engine 2.
  • the internal combustion engine 2 is not constantly in combustion operation while the vehicle is in operation with the main switch of the vehicle on, but is automatically stopped and restarted repeatedly in response to a request for power generation. During automatic restart, the internal combustion engine 2 is motored by the power generation motor generator 1 that is mechanically connected to the crankshaft of the internal combustion engine 2.
  • FIG. 2 shows the system configuration of the internal combustion engine 2.
  • This internal combustion engine 2 is, for example, a four-stroke cycle spark ignition internal combustion engine equipped with a turbocharger 12, and a pair of intake valves 14 and a pair of exhaust valves 15 are arranged on the ceiling wall surface of each cylinder 13, with an ignition plug 16 arranged in the center surrounded by these intake valves 14 and exhaust valves 15.
  • a fuel injection valve 17 that supplies fuel into the cylinder 13 is provided below the intake valve 14. The ignition timing of the spark plug 16 and the injection timing and injection amount of fuel by the fuel injection valve 17 are controlled by the engine controller 8.
  • the intake valve 14 is also equipped with a variable valve timing mechanism 18 that can change the valve timing, i.e., the opening and closing timing.
  • a variable valve timing mechanism 18 that can change the valve timing, i.e., the opening and closing timing.
  • Any type of variable valve timing mechanism 18 can be used, but for example, a mechanism that retards the phase of the camshaft relative to the phase of the crankshaft can be used.
  • the intake passage 21 has an intake collector 21a, and upstream of this intake collector 21a is provided an electronically controlled throttle valve 22 whose opening is controlled by a control signal from the engine controller 8.
  • the compressor 12a of the turbocharger 12 is located upstream of the throttle valve 22, and an air flow meter 24 that detects the amount of intake air and an air cleaner 25 are disposed upstream of this compressor 12a.
  • a water-cooled intercooler 26 is provided between the compressor 12a and the throttle valve 22, to cool the high-temperature, high-pressure intake air.
  • a recirculation valve 27 is provided to communicate between the discharge side and the intake side of the compressor 12a.
  • the turbine 12b of the turbocharger 12 is located in the exhaust passage 30, and a pre-catalyst device 31 and a main catalyst device 32, each consisting of a three-way catalyst, are arranged downstream of it.
  • the pre-catalyst device 31 is located at the outlet of the turbine 12b, and the main catalyst device 32 is located under the floor of the vehicle.
  • An air-fuel ratio sensor 33 that detects the air-fuel ratio is arranged upstream of the turbine 12b in the exhaust passage 30.
  • the turbine 12b is equipped with a wastegate valve 34 that bypasses part of the exhaust gas depending on the boost pressure in order to control the boost pressure.
  • the wastegate valve 34 is, for example, an electrically operated type whose opening is controlled by the engine controller 8.
  • the engine is also provided with an exhaust gas recirculation passage 35 that recirculates a portion of the exhaust gas from the exhaust passage 30 to the intake passage 21.
  • This exhaust gas recirculation passage 35 is provided with, for example, a water-cooled EGR gas cooler 37 and an EGR valve 38.
  • the engine controller 8 receives detection signals from various sensors, such as a crank angle sensor 41 for detecting engine speed, a water temperature sensor 42 for detecting cooling water temperature, catalyst temperature sensors 43, 44 for detecting the catalyst temperatures of the pre-catalyst device 31 and the main catalyst device 32, an atmospheric pressure sensor 45 for detecting atmospheric pressure, an outside air temperature sensor 46 for detecting outside air temperature, and a boost pressure sensor 47 for detecting boost pressure. Based on these detection signals and requests from the other controllers 7, 9, the engine controller 8 optimally controls the fuel injection amount and injection timing, ignition timing, throttle valve 22 opening, boost pressure, etc.
  • various sensors such as a crank angle sensor 41 for detecting engine speed, a water temperature sensor 42 for detecting cooling water temperature, catalyst temperature sensors 43, 44 for detecting the catalyst temperatures of the pre-catalyst device 31 and the main catalyst device 32, an atmospheric pressure sensor 45 for detecting atmospheric pressure, an outside air temperature sensor 46 for detecting outside air temperature, and a boost pressure sensor 47 for detecting boost pressure.
  • the catalyst temperature sensors 43, 44 may indirectly determine the catalyst temperature from the gas temperatures before and after the catalyst, instead of directly detecting the catalyst carrier temperature. In this case, after the combustion operation of the internal combustion engine 2 is automatically stopped, the current catalyst temperature is successively estimated from various temperature conditions, etc.
  • the internal combustion engine 2 is basically started when the SOC of the battery 5 drops to a predetermined starting SOC value, and the internal combustion engine 2 is stopped when the SOC reaches a sufficient level. Furthermore, in one embodiment, when the required power exceeds the power that can be supplied from the battery 5, such as when rapid acceleration of the vehicle is required while traveling in EV mode, the internal combustion engine 2 is similarly restarted and power is generated. Therefore, the automatic restart and automatic stop of the internal combustion engine 2 is repeated relatively frequently.
  • step 1 it is determined whether or not there has been a request to restart the internal combustion engine 2 based on the SOC of the battery 5, etc. If there is no request to restart, the routine ends. If there is a request to restart, the routine proceeds to step 2, where it is determined whether or not the catalyst temperature Tc at that time is equal to or higher than a predetermined activation temperature Tc0.
  • the temperature of the pre-catalyst device 31 detected by the catalyst temperature sensor 43 can be used as a representative catalyst temperature Tc, but the temperature of the main catalyst device 32 may also be used as a representative catalyst temperature Tc.
  • step 3 the variable valve timing mechanism 18 of the intake valve 14 is controlled so that the volumetric efficiency during motoring is relatively higher than the volumetric efficiency at restart at the activation temperature Tc0 or higher.
  • the basic valve timing setting (valve timing setting during normal operation and at restart at the activation temperature Tc0 or higher) is a so-called delayed valve closing setting in which the intake valve closing timing IVC is relatively delayed from the bottom dead center in order to improve fuel efficiency.
  • step 4 in order to similarly increase the volumetric efficiency, the opening TVO of the throttle valve 22 is increased and corrected compared to the opening at restart at the activation temperature or higher.
  • step 5 motoring using the power generating motor generator 1 is started. For example, motoring is performed at a predetermined rotation speed of about 1000 to 1500 rpm. This motoring increases the temperature inside the cylinder and develops negative pressure in the intake system.
  • step 6 the required delay time tD (in other words, the motoring time before fuel injection and ignition start) is calculated based on the current outside air temperature To and cooling water temperature Tw.
  • Tw the current outside air temperature
  • the delay time tD is calculated using a map with the outside air temperature To and cooling water temperature Tw as parameters.
  • step 7 it is determined whether the elapsed time t from the start of motoring is equal to or greater than the delay time tD.
  • step 8 fuel injection and ignition are started. This starts the combustion operation of the internal combustion engine 2.
  • the power generation motor generator 1 which is speed-controlled, quickly switches to regeneration, i.e., power generation mode.
  • FIG. 4 is a time chart explaining the operation at the time of restart when the catalyst temperature Tc at the time of restart request is less than the activation temperature Tc0, and shows the changes in (a) catalyst temperature Tc and outside air temperature To, (b) cooling water temperature Tw, (c) engine speed Ne, (d) intake valve closing timing IVC, (e) throttle valve opening TVO, (f) elapsed time t, and (g) injection start flag.
  • a restart request is made at time t1, and the catalyst temperature Tc at that time is less than the activation temperature Tc0.
  • motoring is started, and essentially at the same time, the intake valve closing timing IVC is changed and the throttle valve opening TVO is increased.
  • a predetermined delay time tD has elapsed from time t1, fuel injection and ignition are started.
  • the intake valve closing timing IVC and the throttle valve opening TVO return to their normal states.
  • valve timing is changed (step 3) so that the intake valve closing timing IVC approaches bottom dead center, and the throttle valve opening TVO is increased (step 4), and motoring begins (step 5).
  • the time chart in FIG. 6 is basically the same as the time chart shown in FIG. 4, but in column (f) the change in the in-cylinder temperature Tic is shown instead of the elapsed time t.
  • motoring begins, and essentially at the same time, the intake valve closing timing IVC is changed and the throttle valve opening TVO is increased.
  • time t12 when the estimated in-cylinder temperature Tic, which has been rising since time t1, reaches a predetermined threshold temperature Tic0, fuel injection and ignition begin.

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Abstract

シリーズハイブリッド車両の内燃機関（２）は、発電要求に応じて、燃焼運転の自動停止および自動再始動が行われる。再始動要求時に触媒温度が活性温度以上であるか否かを判定し（Ｓ１，Ｓ２）、活性温度以上であれば、内燃機関のモータリング開始（Ｓ９）と実質的に同時に燃料噴射および点火を開始（Ｓ８）する。活性温度未満であれば、体積効率が高くなるようにバルブタイミングの変更（Ｓ３）およびスロットルバルブ開度の増加（Ｓ４）を行い、モータリングを開始（Ｓ５）する。モータリング開始からの経過時間ｔが必要なディレー時間ｔＤに達したら（Ｓ６，Ｓ７）、燃料噴射および点火を開始（Ｓ８）する。

Description

内燃機関の再始動制御方法および装置
　この発明は、車両運転中に燃焼運転の自動停止および自動再始動が行われる内燃機関における再始動制御に関する。
　特許文献１には、内燃機関の冷機始動時に、内燃機関のモータリング（クランキング）開始から遅れて燃料噴射および点火を開始する技術が開示されている。燃料噴射および点火の開始前に十分な回転速度でモータリングを行うことにより負圧が発達するとともに筒内温度が高くなる。
　しかしながら、車両運転中に燃焼運転の自動停止および自動再始動が行われる内燃機関にあっては、自動再始動時に排気系の触媒の温度が活性温度以上であることがしばしば起こり得る。このように触媒温度が活性温度以上である場合、燃焼を伴わないモータリング中に触媒を通過する空気によって、触媒の酸素ストレージ能力が飽和してしまい、燃焼開始直後のＮＯｘ浄化性能が低下する。
特開平９－１７０５４３号公報
　この発明は、車両運転中に燃焼運転の自動停止および自動再始動が行われる内燃機関の再始動制御方法であって、
　再始動要求時に触媒温度が活性温度以上であるか否かを判定し、
　活性温度以上であれば、内燃機関のモータリング開始と実質的に同時に燃料噴射および点火を開始し、
　活性温度未満であれば、内燃機関のモータリング開始後、ディレー期間を与えた後に燃料噴射および点火を開始する。
　活性温度以上の場合は、モータリング開始と実質的に同時に燃料噴射および点火を開始することで、活性状態にある触媒を空気が通流することによる酸素ストレージ能力の飽和ひいては燃焼開始直後のＮＯｘ浄化性能の低下が回避される。
　一方、活性温度未満である場合は、ディレー期間の間のモータリングによって吸気系内の負圧の発達ならびに筒内温度の上昇が図れ、燃焼開始直後のエミッションが改善される。
　このように、本発明によれば、触媒温度が活性温度以上であるか否かによってモータリング開始後の燃料噴射および点火を開始するタイミングを異ならせることで、全体として再始動直後のエミッション悪化が抑制される。
この発明に係る再始動制御が適用されるシリーズハイブリッド車両の構成説明図。 内燃機関の構成説明図。 一実施例の再始動時の処理の流れを示すフローチャート。 再始動時の動作を示すタイムチャート。 第２実施例の再始動時の処理の流れを示すフローチャート。 第２実施例の動作を示すタイムチャート。
　図１は、この発明が適用される車両の一例としてシリーズハイブリッド車両の構成を概略的に示している。シリーズハイブリッド車両は、主に発電機として動作する発電用モータジェネレータ１と、この発電用モータジェネレータ１を電力要求に応じて駆動する発電用内燃機関として用いられる内燃機関２と、主にモータとして動作して駆動輪３を駆動する走行用モータジェネレータ４と、発電した電力を一時的に蓄えるバッテリ５と、を備えて構成されている。内燃機関２が発電用モータジェネレータ１を駆動することによって得られた電力は、図示しないインバータ装置を介してバッテリ５に蓄えられる。走行用モータジェネレータ４は、バッテリ５の電力を用いて駆動制御される。走行用モータジェネレータ４の回生時の電力は、やはり図示しないインバータ装置を介してバッテリ５に蓄えられる。
　モータジェネレータ１，４の動作やバッテリ５の充放電および内燃機関２の運転は、コントローラ６によって制御される。コントローラ６は、モータジェネレータ１，４を制御するモータコントローラ７や内燃機関２を制御するエンジンコントローラ８、バッテリ５を管理するバッテリコントローラ９など、互いに通信可能なように接続された複数のコントローラによって構成されている。コントローラ６には、図示しないアクセルペダルの開度や車速等の情報が入力される。またバッテリコントローラ９は、バッテリ５の電圧・電流に基づいてバッテリ５のＳＯＣを求める。基本的には、このＳＯＣの低下に基づいてエンジンコントローラ８に内燃機関２の始動が要求される。このようなシリーズハイブリッド車両の運転モードとしては、内燃機関２の燃焼運転を伴わずにバッテリ５の電力でもって走行するＥＶモードと、内燃機関２の燃焼運転による発電を行いながら走行を行うＨＥＶモードと、がある。
　つまり、内燃機関２は、車両のメインスイッチがオンとなっている車両運転中に常時燃焼運転されるのではなく、発電要求に応じて、自動停止と自動再始動とを繰り返すことになる。自動再始動の際には、内燃機関２のクランクシャフトに機械的に接続されている発電用モータジェネレータ１の力行によって内燃機関２のモータリングが行われる。
　図２は、内燃機関２のシステム構成を示している。この内燃機関２は、例えばターボチャージャ１２を備えた４ストロークサイクルの火花点火式内燃機関であって、各シリンダ１３の天井壁面に、一対の吸気弁１４および一対の排気弁１５が配置されているとともに、これらの吸気弁１４および排気弁１５に囲まれた中央部に点火プラグ１６が配置されている。吸気弁１４の下方には、シリンダ１３内へ燃料を供給する燃料噴射弁１７が設けられている。点火プラグ１６の点火時期および燃料噴射弁１７による燃料の噴射時期ならびに噴射量はエンジンコントローラ８によって制御される。
　また吸気弁１４は、バルブタイミングつまり開時期および閉時期を変更可能な可変バルブタイミング機構１８を備えている。この可変バルブタイミング機構１８はどのような形式のものであってもよいが、例えばクランクシャフトの位相に対してカムシャフトの位相を遅進させる形式の機構を用いることができる。
　吸気通路２１は、吸気コレクタ２１ａを有し、この吸気コレクタ２１ａよりも上流側に、エンジンコントローラ８からの制御信号によって開度が制御される電子制御型スロットルバルブ２２が設けられている。スロットルバルブ２２の上流側に、ターボチャージャ１２のコンプレッサ１２ａが位置し、このコンプレッサ１２ａよりも上流に、吸入空気量を検出するエアフロメータ２４およびエアクリーナ２５が配設されている。コンプレッサ１２ａとスロットルバルブ２２との間には、高温高圧となった吸気を冷却するために、例えば水冷式のインタークーラ２６が設けられている。また、コンプレッサ１２ａの吐出側と吸入側とを連通するようにリサーキュレーションバルブ２７が設けられている。
　排気通路３０には、ターボチャージャ１２のタービン１２ｂが位置し、その下流側にそれぞれ三元触媒からなるプリ触媒装置３１およびメイン触媒装置３２が配設されている。プリ触媒装置３１はタービン１２ｂの出口に配置されており、メイン触媒装置３２は車両の床下に配置されている。排気通路３０のタービン１２ｂよりも上流側に、空燃比を検出する空燃比センサ３３が配置されている。タービン１２ｂは、過給圧を制御するために過給圧に応じて排気の一部をバイパスするウェストゲートバルブ３４を備えている。ウェストゲートバルブ３４は、例えば、エンジンコントローラ８によって開度が制御される電動型の構成のものが用いられている。
　また、排気通路３０から吸気通路２１へ排気の一部を還流する排気還流通路３５を備えており、この排気還流通路３５には、例えば水冷式のＥＧＲガスクーラ３７と、ＥＧＲバルブ３８と、が設けられている。
　上記エンジンコントローラ８には、上記のエアフロメータ２４、空燃比センサ３３のほか、機関回転速度を検出するためのクランク角センサ４１、冷却水温を検出する水温センサ４２、プリ触媒装置３１およびメイン触媒装置３２の触媒温度をそれぞれ検出する触媒温度センサ４３，４４、大気圧を検出する大気圧センサ４５、外気温を検出する外気温センサ４６、過給圧を検出する過給圧センサ４７、等のセンサ類の検出信号が入力されている。エンジンコントローラ８は、これらの検出信号や他のコントローラ７，９からの要求に基づき、燃料噴射量および噴射時期、点火時期、スロットルバルブ２２の開度、過給圧、等を最適に制御している。
　なお、触媒温度センサ４３，４４としては、触媒の担体温度を直接に検出することに代えて、前後のガス温度等から間接的に触媒温度を求めるものであってもよい。この場合、内燃機関２の燃焼運転の自動停止後は、種々の温度条件等から現在の触媒温度が逐次推定される。
　内燃機関２は、基本的には、バッテリ５のＳＯＣが所定の始動ＳＯＣ値まで低下したときに始動され、ＳＯＣが十分なレベルに達したら内燃機関２は停止する。さらに、一実施例においては、ＥＶモードでの走行中に車両の急加速が要求されたときなどバッテリ５から供給可能な電力を要求電力が上回る場合に、同様に、内燃機関２が再始動され、発電が行われる。従って、比較的頻繁に内燃機関２の自動再始動・自動停止が繰り返される。
　次に、図３のフローチャートを参照して本発明の要部である内燃機関２の自動再始動の際の制御について説明する。なお、図３のフローチャートに示す処理は、内燃機関２の燃焼運転停止中にエンジンコントローラ８において繰り返し実行される。
　最初にステップ１において、バッテリ５のＳＯＣ等に基づく内燃機関２の再始動要求があったかどうかを判定する。再始動要求がなければルーチンを終了する。再始動要求があった場合は、ステップ２へ進み、そのときの触媒温度Ｔｃが所定の活性温度Ｔｃ０以上であるか否かを判定する。触媒温度Ｔｃとしては、一例では触媒温度センサ４３が検出するプリ触媒装置３１の温度を代表として用いることができるが、メイン触媒装置３２の温度を代表の触媒温度Ｔｃとしてもよい。
　触媒温度Ｔｃが活性温度Ｔｃ０未満であれば、空気が通流することによる触媒の酸素ストレージ能力への影響がないので、ステップ２からステップ３以降へ進み、モータリングによる筒内温度上昇ならびに負圧発達を図る。まず、ステップ３では、モータリング中の体積効率が活性温度Ｔｃ０以上での再始動時の体積効率よりも相対的に高くなるように、吸気弁１４の可変バルブタイミング機構１８を制御する。一実施例においては、基本的なバルブタイミング設定（通常運転時および活性温度Ｔｃ０以上での再始動時におけるバルブタイミング設定）は、燃費向上のために吸気弁閉時期ＩＶＣが下死点よりも比較的に大きく遅れたいわゆる遅閉じのバルブタイミング設定となっている。これに対し、活性温度Ｔｃ０未満での再始動時には、体積効率が高くなるように、吸気弁閉時期ＩＶＣを相対的に下死点に近付けたバルブタイミングとする。さらに、ステップ４において、同様に体積効率を高くするために、スロットルバルブ２２の開度ＴＶＯを、活性温度以上での再始動時における開度に比較して、増加補正する。そして、ステップ５において、発電用モータジェネレータ１を用いたモータリングを開始する。例えば、１０００～１５００ｒｐｍ程度の所定の回転速度でモータリングを行う。このモータリングによって筒内温度が上昇し、吸気系内の負圧が発達する。
　ステップ６では、そのときの外気温Ｔｏおよび冷却水温Ｔｗに基づいて、必要なディレー時間ｔＤ（換言すれば燃料噴射・点火開始前のモータリング時間）を算出する。外気温が低いほど必要なディレー時間ｔＤが長くなり、同じく冷却水温が低いほど必要なディレー時間ｔＤが長くなる。例えば、外気温Ｔｏと冷却水温Ｔｗとをパラメータとしたマップを用いてディレー時間ｔＤが算出される。
　ステップ７において、モータリング開始からの経過時間ｔがディレー時間ｔＤ以上となったか否かを判定する。経過時間ｔがディレー時間ｔＤに達したら、ステップ７からステップ８へ進み、燃料噴射および点火を開始する。これにより、内燃機関２の燃焼運転が開始する。内燃機関２が完爆して自立運転となれば、回転数制御がなされている発電用モータジェネレータ１は、速やかに回生つまり発電モードへ移行する。
　このように、再始動要求時の触媒温度Ｔｃが活性温度Ｔｃ０未満の場合は、ディレー時間ｔＤの間、モータリングを行った後に燃料噴射・点火が開始される。モータリングによって吸気系内の負圧が発達し筒内温度が高くなるため、噴射された燃料の霧化および気化が良好となり、燃焼開始直後のエミッション（例えばＨＣやＣＯ）が良好となる。またモータリング時に、バルブタイミングの変更およびスロットルバルブ開度ＴＶＯの増大を行うことで、サイクル毎に筒内に吸入される空気量が大となり、それだけ効果的に筒内温度が上昇する。また、外気温Ｔｏおよび冷却水温Ｔｗを考慮してディレー時間ｔＤが設定されるので、外気温Ｔｏや冷却水温Ｔｗが低い場合でも良好な作用が得られる。
　なお、ディレー時間ｔＤは、温度条件やモータリング回転速度等によって異なるが、例えば１秒程度の長さである。
　ステップ２において触媒温度Ｔｃが活性温度Ｔｃ０以上であると判定した場合は、ステップ２からステップ９へ進み、発電用モータジェネレータ１を用いたモータリングを開始する。そして、モータリング開始と実質的に同時に、ステップ８において燃料噴射および点火を開始する。
　このように触媒温度Ｔｃが活性温度Ｔｃ０以上である場合は、燃料噴射・点火が速やかに開始されるので、燃焼を伴わないモータリングによって酸素を含む空気が触媒装置３１，３２に多量に流れ込むことがない。これにより、触媒の酸素ストレージ能力の飽和ひいては始動直後のＮＯｘの悪化を回避することができる。
　図４は、再始動要求時の触媒温度Ｔｃが活性温度Ｔｃ０未満の場合の再始動時の動作を説明するタイムチャートであり、（ａ）触媒温度Ｔｃおよび外気温Ｔｏ、（ｂ）冷却水温Ｔｗ、（ｃ）機関回転速度Ｎｅ、（ｄ）吸気弁閉時期ＩＶＣ、（ｅ）スロットルバルブ開度ＴＶＯ、（ｆ）経過時間ｔ、（ｇ）噴射開始フラグ、の変化を対比して示している。この例では、時間ｔ１に再始動要求があり、そのときの触媒温度Ｔｃが活性温度Ｔｃ０未満である。時間ｔ１において、モータリングが開始され、実質的に同時に、吸気弁閉時期ＩＶＣの変更およびスロットルバルブ開度ＴＶＯの拡大が行われる。そして、時間ｔ１から所定のディレー時間ｔＤが経過した時間ｔ２において、燃料噴射および点火が開始される。なお、始動後に、吸気弁閉時期ＩＶＣおよびスロットルバルブ開度ＴＶＯは、通常の状態に戻る。
　次に、図５のフローチャートおよび図６のタイムチャートを参照して、第２実施例の再始動時の処理を説明する。第２実施例では、上記実施例のようにディレー期間を経過時間ｔによって規定することに代えて、モータリング中の筒内温度Ｔｉｃによってディレー期間が規定される。
　図５に示すフローチャートは、基本的には図３に示したフローチャートと同様であり、再始動要求時（ステップ１）に触媒温度Ｔｃが活性温度Ｔｃ０以上であれば、モータリングの開始（ステップ９）後、実質的に同時に、燃料噴射および点火を開始する（ステップ８）。
　触媒温度Ｔｃが活性温度Ｔｃ０未満であれば、吸気弁閉時期ＩＶＣが下死点に近付くようにバルブタイミングを変更（ステップ３）するとともに、スロットルバルブ開度ＴＶＯを増加補正（ステップ４）し、モータリングを開始（ステップ５）する。
　第２実施例では、ステップ５からステップ１１へ進み、モータリングによって上昇していく筒内温度Ｔｉｃの推定を行う。例えば、外気温Ｔｏおよび冷却水温Ｔｗに基づいて初期の筒内温度Ｔｉｃを推定し、モータリングによるサイクル毎（あるいは微小単位時間毎）の温度上昇を積算していくことで、筒内温度Ｔｉｃを逐次推定する。そして、ステップ１２において、この推定筒内温度Ｔｉｃが所定の閾値温度Ｔｉｃ０以上となったかを判定する。閾値温度Ｔｉｃ０に達するまでは、筒内温度Ｔｉｃの推定を繰り返し行う。
　推定筒内温度Ｔｉｃが閾値温度Ｔｉｃ０に達したときに、ステップ１２からステップ８へ進み、燃料噴射および点火を開始する。
　図６のタイムチャートは、基本的には図４に示したタイムチャートと同様であるが、（ｆ）欄には、経過時間ｔに代えて、筒内温度Ｔｉｃの変化が示されている。時間ｔ１において、モータリングが開始され、実質的に同時に、吸気弁閉時期ＩＶＣの変更およびスロットルバルブ開度ＴＶＯの拡大が行われる。そして、時間ｔ１から上昇していく推定筒内温度Ｔｉｃが所定の閾値温度Ｔｉｃ０に達した時間ｔ１２において、燃料噴射および点火が開始される。
　以上、この発明の一実施例を詳細に説明したが、この発明は、上記実施例に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。例えば、上記実施例では、シリーズハイブリッド車両の発電用内燃機関にこの発明を適用した例を説明したが、他の形式のハイブリッド車両における内燃機関、あるいは、モータを具備しない車両の走行駆動源となる内燃機関（例えばアイドリングストップ機能を有する内燃機関）にも適用が可能である。
　また、可変バルブタイミング機構を吸気弁と排気弁の双方に備えた構成であってもよく、あるいは排気弁側のみに可変バルブタイミング機構を備えた構成であってもよい。

Claims (9)

  1. 　車両運転中に燃焼運転の自動停止および自動再始動が行われる内燃機関の再始動制御方法であって、
    　再始動要求時に触媒温度が活性温度以上であるか否かを判定し、
    　活性温度以上であれば、内燃機関のモータリング開始と実質的に同時に燃料噴射および点火を開始し、
    　活性温度未満であれば、内燃機関のモータリング開始後、ディレー期間を与えた後に燃料噴射および点火を開始する、
    　内燃機関の再始動制御方法。
  2. 　上記ディレー期間は、モータリング開始からの経過時間が所定時間に達したときに終了する、
    　請求項１に記載の内燃機関の再始動制御方法。
  3. 　上記ディレー期間は、モータリングにより上昇する筒内温度を推定し、この推定筒内温度が所定温度に達したときに終了する、
    　請求項１に記載の内燃機関の再始動制御方法。
  4. 　外気温が低いほど上記ディレー期間を長く設定する、
    　請求項１に記載の内燃機関の再始動制御方法。
  5. 　内燃機関の冷却水温が低いほど上記ディレー期間を長く設定する、
    　請求項１に記載の内燃機関の再始動制御方法。
  6. 　活性温度未満である場合に、モータリング中の体積効率が活性温度以上の場合よりも高くなるように、吸気弁および排気弁の少なくとも一方のバルブタイミングを補正する、
    　請求項１に記載の内燃機関の再始動制御方法。
  7. 　活性温度未満である場合に、モータリング中の体積効率が活性温度以上の場合よりも高くなるように、スロットルバルブの開度を増加補正する、
    　請求項１に記載の内燃機関の再始動制御方法。
  8. 　上記内燃機関は、モータ出力によって走行が可能なハイブリッド車両において発電機を駆動する内燃機関であり、
    　上記発電機の力行によって上記モータリングを行う、
    　請求項１に記載の内燃機関の再始動制御方法。
  9. 　排気通路に排気浄化用の触媒を備えた内燃機関と、
    　車両運転中にこの内燃機関の燃焼運転の自動停止および自動再始動を行うコントローラと、
    　を備え、
    　上記コントローラは、
    　再始動要求時に触媒温度が活性温度以上であるか否かを判定し、
    　活性温度以上であれば、内燃機関のモータリング開始と実質的に同時に燃料噴射および点火を開始し、
    　活性温度未満であれば、内燃機関のモータリング開始後、ディレー期間を与えた後に燃料噴射および点火を開始する、
    　内燃機関の再始動制御装置。
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