JP2007327399A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の始動時に吸気バルブ遅開きによる効果を適正に活用することが可能な内燃機関の制御装置を提供する。
【解決手段】クランキング開始前に、各気筒のピストン停止位置を取得する（ステップ１００）。第１圧縮気筒については吸気バルブ遅閉じに設定すると共に、他気筒については吸気バルブ遅開きに設定する（ステップ１０４）。他気筒のうちの第１噴射気筒のピストン停止位置が吸気ＴＤＣよりも前である場合には燃料噴射方式をポート噴射に設定する（ステップ１０８）。一方、第１噴射気筒のピストン停止位置が吸気ＴＤＣ以後である場合には燃料噴射方式を筒内噴射に設定する（ステップ１１０）。
【選択図】図６

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に係り、特に、内燃機関の始動時に吸気バルブ遅開きによる効果を適正に活用することが可能な内燃機関の制御装置に関する。

冷間時に、吸気バルブを吸気ＴＤＣ後で開き、かつ、下死点付近で閉じる（すなわち、吸気バルブ遅開きにする）装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この装置によれば、実圧縮比が向上するため、燃焼安定度を増加させることができる。また、この装置では、吸気バルブの開弁時期をまたぐように、吸気ポートから吸気バルブに向けて燃料噴射が行われている。

特開２００５−１２７１４４号公報 特開２０００−３４９１３号公報

しかしながら、始動前のピストン停止位置によっては、内燃機関の始動時に、吸気バルブ遅開きによる効果を期待通りに得ることができない場合がある。この場合、この吸気バルブ遅開きによる効果を適正に活用することができない可能性がある。具体的には、吸気バルブ遅開きによる効果が不十分である場合には、吸気ポート壁面に付着する燃料を十分に筒内に吸入することができないおそれがある。その結果、空燃比制御性が低下し、エミッションが悪化する可能性がある。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、内燃機関の始動時に吸気バルブ遅開きによる効果を適正に活用することが可能な内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、上記の目的を達成するため、複数の気筒を有する内燃機関の制御装置であって、
吸気バルブ開弁特性を変更可能な可変動弁機構と、
クランキング開始前の各気筒のピストン位置を取得するピストン位置取得手段と、
前記可変動弁機構を作動させることで各気筒の吸気バルブ開弁特性を制御するバルブ開弁特性制御手段であって、クランキング開始後に最初に圧縮行程を行う第１圧縮気筒の吸気バルブ閉弁時期を通常時よりも遅くすると共に、他の気筒の吸気バルブ開弁時期を上死点よりも遅くし、かつ、吸気バルブ閉弁時期を吸気下死点付近にするバルブ開弁特性制御手段と、
気筒毎に設けられ、各気筒の吸気ポートに燃料を噴射するポートインジェクタと、
気筒毎に設けられ、各気筒の内部に燃料を噴射する筒内インジェクタと、
前記他の気筒のうち最初に燃料噴射を行う第１噴射気筒の前記ピストン位置に基づいて、前記ポートインジェクタの燃料噴射率であるポート噴射率と、前記筒内インジェクタの燃料噴射率である筒内噴射率とを設定する噴射率設定手段とを備えたことを特徴とする。

また、第２の発明は、複数の気筒を有する内燃機関の制御装置であって、
吸気バルブ開弁特性を変更可能な可変動弁機構と、
クランキング開始後に、各気筒のピストン位置を取得するピストン位置取得手段と、
前記可変動弁機構を作動させることで各気筒の吸気バルブ開弁特性を制御するバルブ開弁特性制御手段であって、前記ピストン位置を取得した後に最初に圧縮行程を行う第１圧縮気筒の吸気バルブ閉弁時期を通常時よりも遅くすると共に、他の気筒の吸気バルブ開弁時期を上死点よりも遅くし、かつ、吸気バルブ閉弁時期を吸気下死点付近にするバルブ開弁特性制御手段と、
気筒毎に設けられ、各気筒の吸気ポートに燃料を噴射するポートインジェクタと、
気筒毎に設けられ、各気筒の内部に燃料を噴射する筒内インジェクタと、
前記他の気筒のうち最初に燃料噴射を行う第１噴射気筒の前記ピストン位置に基づいて、前記ポートインジェクタの燃料噴射率であるポート噴射率と、前記筒内インジェクタの燃料噴射率である筒内噴射率とを設定する噴射率設定手段とを備えたことを特徴とする。

また、第３の発明は、第２の発明において、前記バルブ開弁特性制御手段は、クランキング開始後から前記ピストン位置を取得するまでの期間は、全気筒の吸気バルブ閉弁時期を通常時よりも遅くすることを特徴とする。

また、第４の発明は、第１又は第２の発明において、前記噴射率設定手段は、前記第１噴射気筒の前記ピストン位置が吸気上死点よりも前である場合には、前記筒内噴射率よりも前記ポート噴射率を高く設定し、前記第１噴射気筒の前記ピストン位置が吸気上死点以後である場合には、前記ポート噴射率よりも前記筒内噴射率を高く設定することを特徴とする。

また、第５の発明は、第１又は第２の発明において、前記噴射率設定手段は、前記第１噴射気筒の前記ピストン位置が吸気上死点よりも前である場合には、前記ポート噴射率を１００％と設定し、前記第１噴射気筒の前記ピストン位置が吸気上死点以後である場合には、前記筒内噴射率を１００％と設定することを特徴とする。

また、第６の発明は、第４の発明において、前記噴射率設定手段により前記ポート噴射率よりも前記筒内噴射率が高く設定された場合に、前記ピストン位置が吸気上死点よりも前である気筒以降、前記筒内噴射率よりも前記ポート噴射率を高く設定する噴射率変更手段を更に備えたことを特徴とする。

また、第７の発明は、第５の発明において、前記噴射率設定手段により前記筒内噴射率が１００％と設定された場合に、前記ピストン位置が吸気上死点よりも前である気筒以降、前記ポート噴射率を１００％に変更する噴射率変更手段を更に備えたことを特徴とする。

第１又は第２の発明によれば、他の気筒については、吸気バルブ開弁時期を上死点よりも遅くし、かつ、吸気バルブ閉弁時期を吸気下死点付近にする、いわゆる吸気バルブ遅開きにされる。また、他の気筒の第１噴射気筒のピストン位置に基づいてポート噴射率と筒内噴射率とが設定される。すなわち、第１噴射気筒の吸気バルブ遅開きによる効果の程度に応じて、ポート噴射率と筒内噴射率とが設定される。よって、内燃機関の始動時に、吸気バルブ遅開きによる効果を適正に活用することができる。
また、第１圧縮気筒の吸気バルブ閉弁時期を通常時よりも遅くすることで、デコンプ作用を得ることができ、クランキング時に機関回転数を速やかに上昇させることができる。よって、第１噴射気筒の燃料噴射までの時間を短縮することができ、内燃機関の始動時間を短縮することができる。

第３の発明によれば、クランキング開始後からピストン位置取得までの期間は、全気筒の吸気バルブ閉弁時期を通常時よりも遅くすることで、実圧縮比が低下しクランキングに必要とするトルクが減少するため、機関回転数を上昇させることができる。よって、クランキング開始直後において機関回転数を速やかに上昇させることで、ピストン位置を早期に取得することが可能である。その結果、内燃機関の始動時間を短縮することができる。

第４の発明によれば、第１噴射気筒のピストン位置が吸気上死点よりも前である場合には、高速気流を十分に得ることができるため、筒内噴射率よりもポート噴射率が高くされる。また、第４の発明によれば、第１噴射気筒の前記ピストン位置が吸気上死点以後である場合には、高速気流を十分に得ることができないため、ポート付着燃料の筒内への十分な流入が見込めない。そこで、ポート噴射率よりも筒内噴射率を高くすることで、ポート付着燃料量を低減することができる。

第５の発明によれば、第１噴射気筒のピストン位置が吸気上死点よりも前である場合には、高速気流を十分に得ることができるため、ポート噴射率が１００％とされる。また、第５の発明によれば、第１噴射気筒の前記ピストン位置が吸気上死点以後である場合には、高速気流を十分に得ることができないため、ポート付着燃料の筒内への十分な流入が見込めない。そこで、筒内噴射率を１００％にすることで、ポート付着燃料量を低減することができる。

第６又は第７の発明によれば、内燃機関の始動時におけるエミッション特性の悪化とスモーク等の発生とを最小限に抑えることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。

実施の形態１．
［システム構成の説明］
図１は、本発明の実施の形態１によるシステム構成を示す概略図である。図２は、図１に示すシステムにおいて、複数の気筒を示す概略図である。
図１に示すように、本実施の形態１のシステムは、複数の気筒２を有する内燃機関（エンジン）１を備えている。図２に示すように、内燃機関１は、例えば、直列４気筒型のガソリンエンジンである。図２において、＃１〜＃４は、それぞれ内燃機関１の第１〜第４気筒を表している。この内燃機関１における爆発順序は、一般的なエンジンと同様に、＃１→＃３→＃４→＃２である。

内燃機関１は、内部にピストン３を有するシリンダブロック４を備えている。シリンダブロック４には水温センサ６が設けられている。水温センサ６は、内燃機関１を循環する冷却水の温度（以下「冷却水温」という。）Twを検出するように構成されている。
ピストン３は、クランク機構を介してクランク軸８に連結されている。クランク軸８の近傍には、クランク角センサ１０が設けられている。クランク角センサ１０は、クランク軸８の回転角度（クランク角CA）を検出するように構成されている。

シリンダブロック４の上部にはシリンダヘッド１２が組み付けられている。ピストン３上面からシリンダヘッド１２までの空間は燃焼室１４を形成している。シリンダヘッド１２には、燃焼室１４内に燃料を直接噴射する筒内インジェクタ１６が設けられている。さらに、シリンダヘッド１２には、燃焼室１４内の混合気に点火する点火プラグ１８が設けられている。

また、シリンダヘッド１２は、燃焼室１４と連通する吸気ポート２０を備えている。吸気ポート２０と燃焼室１４との接続部には吸気バルブ２２が設けられている。吸気バルブ２２は、可変動弁機構２４により駆動されるものである。可変動弁機構２４は、吸気バルブ２２の開弁特性（開弁時期、作用角及びリフト量）を変更可能に構成されている。

吸気ポート２０には吸気通路２６が接続されている。吸気通路２６における吸気ポート２０近傍には、該近傍に燃料を噴射するポートインジェクタ２８が設けられている。すなわち、本実施の形態１のシステムは、気筒３毎にポートインジェクタ２８と筒内インジェクタ１６とを備えた、いわゆるデュアルインジェクタシステムである。

また、吸気通路２６の途中には、サージタンク３０が設けられている。サージタンク３０の上流には、スロットルバルブ３２が設けられている。スロットルバルブ３２は、スロットルモータ３４により駆動される電子制御式のバルブである。スロットルバルブ３２は、アクセル開度センサ３８により検出されるアクセル開度AAに基づいて駆動されるものである。スロットルバルブ３２の近傍には、スロットル開度センサ３６が設けられている。スロットル開度センサ３６は、スロットル開度TAを検出するように構成されている。

スロットルバルブ３２の上流には、エアフロメータ３９が設けられている。エアフロメータ３９は吸入空気量Gaを検出するように構成されている。エアフロメータ３９の上流にはエアクリーナ４０が設けられている。

また、シリンダヘッド１２は、燃焼室１４と連通する排気ポート４２を備えている。排気ポート４２と燃焼室１４との接続部には排気バルブ４４が設けられている。排気バルブ４４は、可変動弁機構４６により駆動されるものである。可変動弁機構４６は、排気バルブ４４の開弁特性（開弁時期、作用角及びリフト量）を変更可能に構成されている。

排気ポート４２には排気通路４８が接続されている。排気通路４８には、触媒５０が設けられている。触媒５０は、燃焼室１４から排出される排気ガスを浄化するように構成されている。排気通路４８における触媒５０の上流には、空燃比センサ５２が設けられている。空燃比センサ５２は、燃焼室１４から排出される排出ガスの空燃比（以下「排気空燃比」という。）AFRsを検出するように構成されている。

また、本実施の形態のシステムは、制御装置としてのＥＣＵ（Electronic Control Unit）６０を備えている。ＥＣＵ６０の出力側には、筒内インジェクタ１６、点火プラグ１８、可変動弁機構２４，４６、ポートインジェクタ２８、スロットルモータ３４等が接続されている。ＥＣＵ６０の入力側には、水温センサ６、クランク角センサ１０、スロットル開度センサ３６、アクセル開度センサ３８、エアフロメータ３９、空燃比センサ５２等が接続されている。
ＥＣＵ６０は、クランク角CAに基づいて、機関回転数NEを算出する。また、ＥＣＵ６０は、スロットル開度TAやアクセル開度AA等に基づいて、機関負荷KLを算出する。また、ＥＣＵ６０は、各センサの出力に基づいて、トータル燃料噴射量を算出する。また、ＥＣＵ６０は、トータル燃料噴射量に対する筒内インジェクタ１６の燃料噴射量の割合（以下「筒内噴射率」という。）と、トータル燃料噴射量に対するポートインジェクタ２８の燃料噴射量の割合（以下「ポート噴射率」という。）とを設定する。
また、ＥＣＵ６０は、各気筒の可変動弁機構２４を作動させることで、各気筒の吸気バルブ開弁特性を制御する。
また、ＥＣＵ６０は、クランク角CAに基づきピストン位置を取得することができる。

［実施の形態１の特徴］
上記システムによれば、可変動弁機構２４により吸気バルブ開弁時期を吸気ＴＤＣ後（例えば、ＡＴＤＣ６０°）に設定し、吸気バルブ閉弁時期をＢＤＣ付近に設定することができる。いわゆる吸気バルブ遅開きを実行することができる。

この吸気バルブ遅開きによれば、以下の３つの効果を得ることができる。
先ず、吸気行程において吸気バルブ２２と排気バルブ４４が共に閉じた状態で（すなわち、ネガティブオーバーラップ期間中に）ピストン３が下がるため、筒内負圧が発生する。この筒内負圧によりポンプ損失が発生するため、筒内圧縮端温度が上昇する。これにより、筒内における燃料の霧化を促進することができる。
さらに、吸気バルブ遅開きによれば、上記筒内負圧が発生した状態で、吸気バルブ２２が開弁される。そうすると、吸気ポート２０から筒内に吸入されるガスの速度（以下「吸入流速」という。）が速くなる。つまり、高速気流を得ることができる。特に、吸気バルブ２２のリフト量が小さいほど、より速い高速気流が得られる。これにより、吸気ポート壁面に付着した燃料の筒内への流入を促進することができる。
さらに、吸気バルブ遅開きによれば、吸気バルブ２２がＢＤＣ付近で閉じられるため、実圧縮比が向上する。そうすると、筒内圧縮端温度が上昇する。これにより、筒内での燃料の霧化を促進することができる。

しかし、クランキング開始前（すなわち、内燃機関１の始動前）のピストン３の停止位置（以下「ピストン停止位置」という。）によっては、上述した吸気バルブ遅開きによる効果、特に、高速気流による効果を十分に得ることができない場合がある。図３は、吸気バルブ遅開きによる効果を十分に得ることができない場合を説明するための図である。

図３において符号Ａで示す丸印は、クランキング開始後に最初に圧縮行程が行われる気筒（以下「第１圧縮気筒」という。）のピストン停止位置を表している。一方、符号Ｂで示す丸印は、クランキング開始後に最初に燃料噴射が行われる気筒（以下「第１噴射気筒」という。）のピストン停止位置を表している。図３に示す例では、第１圧縮気筒の次に圧縮行程が行われる気筒が、第１噴射気筒となっている。また、図２に示すように、本実施の形態１の内燃機関１は、直列４気筒型エンジンである。よって、第１圧縮気筒のピストン停止位置Ａと、第１噴射気筒のピストン停止位置Ｂとは、１８０°ＣＡだけずれている。

図３に示すように、第１圧縮気筒のピストン停止位置Ａは、吸気バルブ遅開きの目標開弁時期（以下「目標吸気バルブ開弁時期」という。）よりも後である。このため、第１圧縮気筒については、吸気バルブ遅開きによる効果を全く得ることができない。
一方、第１噴射気筒のピストン停止位置Ｂは、目標吸気バルブ開弁時期よりも前である。よって、第１噴射気筒については、吸気バルブ遅開きによる効果を得ることができる。ここで、本来は、吸気バルブ遅開きの場合、吸気ＴＤＣから目標吸気バルブ開弁時期までのクランク角に相当する分の効果Ｃだけ、吸気バルブ遅開きによる効果が期待される。しかし、第１噴射気筒のピストン位置Ｂは、吸気ＴＤＣよりも後である。このため、図３に示す第１噴射気筒については、実際には、ピストン停止位置Ｂから目標吸気バルブ開弁時期までのクランク角に相当する分の効果Ｄだけしか、吸気バルブ遅開きによる効果を得ることができない。すなわち、吸気バルブ遅開きにより期待される効果Ｃよりも、実際の効果Ｄの方が小さくなってしまう。このように、始動前ピストン停止位置によっては、上述した吸気バルブ遅開きによる効果を十分に得ることができない場合がある。

上記システムによれば、ＥＣＵ６０によりポート噴射率及び筒内噴射率を任意に変更することができる。このため、ポートインジェクタ２８によるポート噴射と、筒内インジェクタ１６による筒内噴射との少なくとも一方を実行することができる。

ところで、ポート噴射によれば、後述の筒内噴射の場合に比して、燃料の霧化時間と、燃料と空気のミキシング時間とを長く確保することができる。よって、良好なエミッション特性を得ることができ、スモーク排出量を低減することができる。しかし、ポートインジェクタ２８から噴射された燃料の一部は、吸気ポート壁面に付着してしまう。このため、付着した燃料量を考慮して空燃比制御を実行する必要があり、空燃比制御性が低下する場合がある。この場合は、エミッション特性が悪化するおそれがある。

一方、筒内噴射によれば、上記ポート噴射の場合のように吸気ポート壁面への燃料の付着がないため、筒内に全ての燃料が供給される。このため、良好な空燃比制御性を得ることができる。しかし、上記ポート噴射の場合に比して、燃料の霧化時間と、ミキシング時間とが短くなってしまう。このため、燃料の霧化不良や、燃料と空気のミキシング不良が発生する可能性がある。そうすると、エミッション特性が悪化する可能性がある。また、ピストン頂面に付着する燃料量が多い場合（例えば、冷間時）には、該付着した燃料が蒸し焼きされてしまい、スモーク排出量が増大してしまうおそれがある。

上記の各燃料噴射による利点を考慮して、本実施の形態１では、以下のように始動時の吸気バルブ開弁特性及び燃料噴射を制御する。
先ず、第１圧縮気筒については、上記のような吸気バルブ遅開きに設定せず、吸気バルブ閉弁時期を通常時（例えば、ＡＢＤＣ６０°）よりも遅い時期（例えば、ＡＢＤＣ１１０°）に設定する。すなわち、第１圧縮気筒については、デコンプ作用が得られる吸気バルブ遅閉じに設定する。この吸気バルブ遅閉じにより、圧縮時に筒内に閉じ込められる空気量を低減することができ、振動を低減することができる。さらに、爆発力のアシストが期待できないクランキング開始直後に、機関回転数NEを速やかに上昇させることができ、早期に燃料噴射を可能とする。これにより、内燃機関１の始動時間を短縮することができる。なお、この吸気バルブ遅閉じ時には、燃料の噴射を行わない。さらに、内燃機関始動後は、他の気筒と同様に、吸気バルブ遅閉じから吸気バルブ遅開きに変更する。

一方、第１圧縮気筒以外の気筒については、図４及び図５に示すように、吸気バルブ遅開きに設定する。さらに、これらの気筒のうちで最初に燃料噴射が行われる気筒（第１噴射気筒）について、そのピストン停止位置に応じて燃料噴射方式を設定する。図４及び図５は、第１噴射気筒のピストン停止位置に応じた燃料噴射方式の設定方法を説明するための図である。

図４及び図５において符号Ｂで示す丸印は、第１噴射気筒のピストン停止位置を表している。
図４に示す例では、第１噴射気筒のピストン停止位置Ｂは、吸気ＴＤＣよりも前である。この場合、吸気バルブ遅開きにより期待される効果Ｃを完全に（１００％）得ることができる（図中の実際の効果Ｄを参照）。すなわち、第１噴射気筒を吸気バルブ遅開きにすることで、ポンプ損失増加による圧縮端温度上昇効果と、高速気流によるポート付着燃料の筒内流入促進効果と、実圧縮比向上による圧縮端温度上昇効果とを完全に得ることができる。本実施の形態１では、このように吸気バルブ遅開きによる効果が十分に得られる場合には、燃料噴射方式をポート噴射に設定する。上述したように、ポート噴射の場合には、吸気ポート壁面に多少の燃料が付着することとなる。しかし、吸気バルブ遅開きによる高速気流を十分に得ることができるため、吸気ポート壁面に付着した燃料を高速気流により筒内に流入させることができる。従って、吸気バルブ遅開きによる効果を十分に活用することができる。さらに、ポート噴射により燃料霧化時間とミキシング時間を十分に確保できるため、良好なエミッション特性とスモーク低減効果を得ることができる。

一方、図５に示す例では、第１噴射気筒のピストン停止位置Ｂは、吸気ＴＤＣよりも後であり、かつ、目標吸気バルブ開弁時期よりも前である。この場合、吸気バルブ遅開きにより期待される効果Ｃを完全には得ることができない。すなわち、期待される効果Ｃよりも実際の効果Ｄの方が小さくなる。この場合、第１噴射気筒については、実圧縮比向上による圧縮端温度上昇効果は十分に得られるものの、ポンプ損失増加による圧縮端温度上昇効果と、高速気流によるポート付着燃料の筒内流入促進効果とを完全に得ることができない。特に、高速気流を十分に得ることができない。この場合に燃料噴射方式をポート噴射に設定したとすると、高速気流を十分に得ることができないため、吸気ポート壁面に付着した燃料を筒内に流入させることが困難となり、吸気ポート壁面に残留する燃料量が多くなってしまう。その結果、空燃比制御性が低下し、エミッション特性が悪化してしまう可能性がある。そこで、このように吸気バルブ遅開きによる効果が十分に得られない場合には、燃料噴射方式を筒内噴射に設定する。

上述したように、本実施の形態１では、第１噴射気筒のピストン停止位置に応じて、つまり、第１噴射気筒の吸気バルブ遅開きによる効果の程度に応じて、燃料噴射方式が設定される。具体的には、吸気バルブ遅開きによる効果が十分に得られない場合には、該効果が活用されない筒内噴射に設定される。一方、吸気バルブ遅開きによる効果が十分得られる場合には、該効果（高速気流によるポート付着燃料の筒内流入促進効果）が活用されるポート噴射に設定される。よって、本実施の形態１によれば、内燃機関始動時に、吸気バルブ遅開きによる効果を適正に活用することができる。

また、図５に示す例のように燃料噴射方式を筒内噴射に設定した場合には、燃料霧化時間とミキシング時間とが短くなってしまうため、エミッション特性を悪化させてしまう場合や、スモーク排出量を増大させてしまう場合がある。そこで、本実施の形態１では、筒内噴射に設定された場合に、ピストン停止位置が吸気ＴＤＣよりも前である気筒以降、すなわち、吸気バルブ遅開きによる効果が十分に得られる気筒以降については、燃料噴射方式を筒内噴射からポート噴射に変更する。図５に示す例では、第１噴射気筒の次の気筒から、ポート噴射に変更される。これにより、内燃機関始動時に、筒内噴射を実行することに起因するエミッション特性の悪化とスモーク排出量の増大とを最小限に抑えることができる。

［実施の形態１における具体的処理］
図６は、本実施の形態１において、ＥＣＵ６０が実行するルーチンを示すフローチャートである。本ルーチンは、イグニッションＯＮ時に起動されるものである。

図６に示すルーチンによれば、先ず、各気筒のピストン停止位置を取得する（ステップ１００）。このステップ１００では、クランキング開始前（エンジン始動前）のピストン停止位置が取得される。ここで、ＥＣＵ６０は、本ルーチンとは異なるルーチンにおいて、エンジン停止時のクランク角CAに基づいて、エンジン停止時の各気筒のピストン停止位置を記憶している。このステップ１００では、イグニッションＯＮと同時に、ＥＣＵ６０内に記憶された各気筒のピストン停止位置が読み出される。その後、クランキングを開始する（ステップ１０２）。

次に、上記ステップ１００で取得されたピストン停止位置に基づいて、内燃機関始動時の各気筒２の吸気バルブ開弁特性を設定する（ステップ１０４）。このステップ１０４では、ＥＣＵ６０は、先ず、ピストン停止位置との関係で行程が定められたマップを参照して、第１圧縮気筒を把握する。そして、この第１圧縮気筒については、吸気バルブ遅閉じに設定する。つまり、第１圧縮気筒の吸気バルブ閉弁時期を、通常時よりも遅い時期（例えば、ＡＢＤＣ１１０°）に設定する。これと共に、第１圧縮気筒以外の気筒（以下「他気筒」という。）については、吸気バルブ遅開きに設定する。つまり、他気筒の吸気バルブ開弁時期を吸気ＴＤＣ後に設定し、かつ、吸気バルブ閉弁時期をＢＤＣ付近に設定する。

次に、他気筒のうちの第１噴射気筒について、取得されたピストン停止位置が吸気ＴＤＣよりも前であるか否かを判別する（ステップ１０６）。ここで、ＥＣＵ６０は、機関回転数NEに基づいて、第１噴射気筒を決定することができる。例えば、燃料噴射が許可される基準回転数を機関回転数NEが超えた後に最初の燃料噴射タイミングを迎える気筒を、第１噴射気筒として決定することができる。このステップ１０６では、第１噴射気筒のピストン停止位置に基づいて、この第１噴射気筒が吸気バルブ遅開きによる効果を完全に得ることができるか否かが判断される。このステップ１０６において、図４に示す例のように第１噴射気筒のピストン停止位置Ｂが吸気ＴＤＣよりも前であると判別された場合には、第１噴射気筒が吸気バルブ遅開きによる効果を完全に得ることができると判断される。この場合、高速気流を十分に得ることができるため、噴射方式をポート噴射（ポート噴射率１００％）に設定する（ステップ１０８）。

一方、上記ステップ１０６において、図５に示す例のように第１噴射気筒のピストン停止位置Ｂが吸気ＴＤＣ以後であると判別された場合には、第１噴射気筒が吸気バルブ遅開きによる効果を完全に得ることができないと判断される。この場合、高速気流を十分に得ることができないため、噴射方式を筒内噴射（筒内噴射率１００％）に設定する（ステップ１１０）。

次に、第１噴射気筒に対して所定の時期に燃料噴射及び点火を行うことにより、内燃機関１を始動する（ステップ１１２）。内燃機関始動後、吸気バルブ遅開きによる効果が十分に得られる気筒（つまり、ピストン停止位置が吸気ＴＤＣよりも前である気筒）に対して、燃料噴射方式を筒内噴射からポート噴射に変更する（ステップ１１４）。

以上説明したように、図６に示すルーチンによれば、第１噴射気筒のピストン停止位置が吸気ＴＤＣよりも前である場合には、吸気バルブ遅開きによる効果が十分得られるとして、燃料噴射方式がポート噴射に設定される。一方、第１噴射気筒のピストン停止位置が吸気ＴＤＣ以後である場合には、吸気バルブ遅開きによる効果が不十分であるとして、燃料噴射方式が筒内噴射に設定される。従って、吸気バルブ遅開きによる効果の程度に応じて燃料噴射方式を設定するため、内燃機関１の始動時に吸気バルブ遅開きによる効果を適正に活用することができる。

ところで、上記実施の形態１では、内燃機関１が直列４気筒型エンジンである場合について説明したが、Ｖ型６気筒エンジンやＶ型８気筒エンジンのような他の内燃機関に対しても本発明を適用することができる。
図７は、本実施の形態１の第１変形例について説明する図である。本変形例は、本発明をＶ型８気筒エンジンに適用した場合の例である。図７において符号Ａ，Ｅで示す丸印は、それぞれ第１，第２圧縮気筒のピストン停止位置を表している。一方、符号Ｂで示す丸印は、第１噴射気筒のピストン停止位置を表している。本変形例によるＶ型８気筒エンジンの場合には、これらのピストン停止位置Ａ，Ｅ，Ｃは９０°ＣＡだけずれている。
図７に示すように、第１及び第２圧縮気筒のピストン停止位置Ａ，Ｅは、共に目標吸気バルブ開弁時期よりも後である。このため、第１及び第２圧縮気筒については、吸気バルブ遅開きによる効果を全く得ることができない。一方、第１噴射気筒のピストン停止位置Ｂは、吸気ＴＤＣよりも後であり、かつ、目標吸気バルブ開弁時期よりも前である。この場合、図３に示す第１噴射気筒と同様に、第１噴射気筒では、実際には、ピストン停止位置Ｂから目標吸気バルブ開弁時期までのクランク角に相当する分の効果Ｄだけしか吸気バルブ遅開きによる効果を得ることができない。すなわち、第１噴射気筒では、吸気バルブ遅開きによる効果を十分に得ることができない。
そこで、図７に示す例では、第１及び第２圧縮気筒については、デコンプ作用が得られる吸気バルブ遅閉じに設定する。一方、第１及び第２圧縮気筒以外の他気筒については、吸気バルブ遅開きに設定する。さらに、他気筒のうちの第１噴射気筒のピストン停止位置が吸気ＴＤＣ以後であるため、燃料噴射方式を筒内噴射に設定する。なお、第２噴射気筒のピストン停止位置Ｆは吸気ＴＤＣよりも前であるため、筒内噴射からポート噴射に変更される。

また、上記実施の形態１では、燃料噴射方式をポート噴射と筒内噴射の何れかに設定する場合について説明したが、このように何れか一方に設定する場合に限られない。例えば、図８に示す例のように、ポート噴射率と筒内噴射率の高低を逆に設定する場合にも、本発明を適用することができる。図８は、本実施の形態１の第２変形例において、ＥＣＵ６０が実行するルーチンを示すフローチャートである。本ルーチンは、図６に示すルーチンと同様に、イグニッションＯＮ時に起動されるものである。以下、図８に示すルーチンの特徴部分であるステップ１１６，１１８及び１２０についてのみ説明する。
図８に示すルーチンによれば、上記ステップ１０６で第１噴射気筒のピストン停止位置が吸気ＴＤＣよりも前であると判別された場合には、ポート噴射率を筒内噴射率よりも高く設定する（ステップ１１６）。例えば、ポート噴射率を８０％に、筒内噴射率を２０％に設定する。
一方、上記ステップ１０６で第１噴射気筒のピストン停止位置が吸気ＴＤＣ以後であると判別された場合には、筒内噴射率をポート噴射率よりも高く設定する（ステップ１１８）。例えば、ポート噴射率を２０％に、筒内噴射率を８０％で設定する。このステップ１１８では、第１噴射気筒のピストン停止位置が吸気ＴＤＣに近いほど、ポート噴射率を高く設定することもできる。これは、ピストン停止位置が吸気ＴＤＣに近いほど、高速気流が速くなるため、該気流によりポート付着燃料が筒内に吸入されやすくなるからである。さらに、内燃機関始動後、吸気バルブ遅開きによる効果が十分に得られる気筒（つまり、ピストン停止位置が吸気ＴＤＣよりも前である気筒）に対して、ポート噴射率を筒内噴射率よりも高くなるように変更する（ステップ１２０）。

これらの第１及び第２変形例によっても、上記実施の形態１と同様の効果を得ることができる。また、これらの第１及び第２変形例は、後述する実施の形態２，３に対しても適用することができる。

尚、本実施の形態１並びにその変形例においては、可変動弁機構２４が第１の発明における「可変動弁機構」に、ポートインジェクタ２８が第１の発明における「ポートインジェクタ」に、筒内インジェクタ１６が第１の発明における「筒内インジェクタ」に、それぞれ相当している。また、本実施の形態１並びにその変形例においては、ＥＣＵ６０が、ステップ１００の処理を実行することにより第１の発明における「ピストン位置取得手段」が、ステップ１０４の処理を実行することにより第１の発明における「バルブ開弁特性制御手段」が、ステップ１０６，１０８，１１０の処理を実行することにより第１及び第５の発明における「噴射率設定手段」が、ステップ１０６，１１６，１１８の処理を実行することにより第４の発明における「噴射率設定手段」が、ステップ１２０の処理を実行することにより第６の発明における「噴射率変更手段」が、ステップ１１４の処理を実行することにより第７の発明における「噴射率変更手段」が、それぞれ実現されている。

実施の形態２．
次に、図９及び図１０を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。
図９は、本実施の形態２において、複数の気筒群を説明するための概略図である。
本実施の形態２では、図１に示す内燃機関１の４つの気筒＃１〜＃４が、２つの気筒群に分割されている。具体的には、図９に示すように、爆発順序が連続しない第１気筒＃１と第４気筒＃４とで第１気筒群２Ａを構成し、残りの第２気筒＃２と第３気筒＃３とで第２気筒群２Ｂを構成している。そして、これらの気筒群毎に、可変動弁機構２４により吸気バルブ開弁時期を制御する。すなわち、第１気筒群２Ａを構成する第１及び第２気筒の吸気バルブ開弁特性は同一にされる。
本実施の形態２のシステムは、図１及び図９に示すハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ６０に、後述する図１０に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。

［実施の形態２の特徴］
上記実施の形態１では、気筒毎に吸気バルブ開弁特性が制御されている。これにより、制御精度を高めることができるものの、可変動弁機構２４の構成部品数が増大してしまう場合や、ＥＣＵ６０に対する制御負荷が高くなってしまう場合がある。

そこで、本実施の形態２では、図９に示すように、４つの気筒を２つの気筒群２Ａ，２Ｂに分割し、気筒群毎に吸気バルブ開弁特性を制御する。本実施の形態２では、先ず、第１圧縮気筒を含む気筒群（以下「一気筒群」ともいう。）については、デコンプ作用が得られる吸気バルブ遅閉じに設定する。

一方、一気筒群以外の気筒群（以下「他気筒群」ともいう。）については、吸気バルブ遅開きに設定する。さらに、この他気筒群のうちで最初に燃料噴射が行われる気筒（第１噴射気筒）について、上記実施の形態１と同様に、そのピストン停止位置に応じて燃料噴射方式を設定する。さらに、第１噴射気筒のピストン停止位置に基づき燃料噴射方式を筒内噴射に設定した場合には、ピストン停止位置が吸気ＴＤＣよりも前である気筒以降については、燃料噴射方式を筒内噴射からポート噴射に変更する。

従って、本実施の形態２によれば、上記実施の形態１と同様の効果を得ることができると共に、可変動弁機構２４の構成部品数を少なくして簡略化することができる。さらに、これらの効果に加えて、ＥＣＵ６０に対する制御負荷を低くすることが可能である。

［実施の形態２における具体的処理］
図１０は、本実施の形態２において、ＥＣＵ６０が実行するルーチンを示すフローチャートである。本ルーチンは、イグニッションＯＮ時に起動されるものである。

図１０に示すルーチンによれば、図６に示すルーチンと同様に、各気筒のピストン停止位置を取得し（ステップ１００）、その後、クランキングを開始する（ステップ１０２）。
次に、上記ステップ１００で取得されたピストン停止位置に基づいて、内燃機関始動時の各気筒群２Ａ，２Ｂの吸気バルブ開弁特性を設定する（ステップ１２２）。このステップ１２２では、図６に示すルーチンのステップ１０４と同様に、ＥＣＵ６０は、先ず、第１圧縮気筒を把握する。そして、この第１圧縮気筒を含む一気筒群については、吸気バルブ遅閉じに設定する。これと共に、他気筒群については、吸気バルブ遅開きに設定する。

次に、他気筒群のうちの第１噴射気筒について、取得されたピストン停止位置が吸気ＴＤＣよりも前であるか否かを判別する（ステップ１２４）。ここで、ＥＣＵ６０は、上記実施の形態１と同様に、機関回転数NEに基づいて第１噴射気筒を決定することができる。このステップ１２４では、第１噴射気筒のピストン停止位置に基づいて、第１噴射気筒が吸気バルブ遅開きによる効果を完全に得ることができるか否かが判断される。

このステップ１２４で第１噴射気筒のピストン停止位置が吸気ＴＤＣよりも前であると判別された場合には、第１噴射気筒が吸気バルブ遅開きによる効果を十分に得ることができると判断される。この場合、高速気流を十分に得ることができるため、第１噴射気筒の噴射方式をポート噴射（ポート噴射率１００％）に設定する（ステップ１０８）。

一方、上記ステップ１２４において、第１噴射気筒のピストン停止位置が吸気ＴＤＣ以後である場合には、第１噴射気筒が吸気バルブ遅開きによる効果を完全に得ることができないと判断される。この場合、高速気流を十分に得ることができないため、噴射方式を筒内噴射（筒内噴射率１００％）に設定する（ステップ１１０）。

その後、図６に示すルーチンと同様に、ステップ１１２及び１１４の処理を実行する。

以上説明した図１０に示すルーチンによれば、図６に示すルーチンにより得られる効果と同様の効果を得ることができる。

尚、本実施の形態２においては、ＥＣＵ６０が、ステップ１２２の処理を実行することにより第１の発明における「バルブ開弁特性制御手段」が、ステップ１２４，１０８，１１０の処理を実行することにより第１及び第５の発明における「噴射率設定手段」が、それぞれ実現されている。

実施の形態３．
次に、図１１を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。
本実施の形態３のシステムは、図１及び図２に示すハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ６０に、後述する図１１に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。

［実施の形態３の特徴］
上記実施の形態１では、クランキング開始前の第１圧縮気筒のピストン停止位置に応じて、燃料噴射方式が設定されている。
ところで、システムコスト節減のため、クランキング開始前に各気筒のピストン停止位置を取得する機能を有していないシステムも存在すると考えられる。

そこで、本実施の形態３では、かかる機能を有していないシステムに対して、本発明を適用する場合について説明する。すなわち、本実施の形態３では、クランキング開始後にクランク角CAに基づきピストン位置を取得する。そして、この取得されたピストン位置に基づいて第１圧縮気筒を把握する。その後、上記実施の形態１と同様に、第１圧縮気筒については、デコンプ作用を得るべく吸気バルブ遅閉じに設定する。これと同時に、第１圧縮気筒以外の他気筒については、吸気バルブ遅開きに設定する。さらに、他気筒のうちの第１噴射気筒のピストン位置に応じて、燃料噴射方式を設定する。
従って、クランキング開始前に各気筒のピストン停止位置を取得する機能を有していないシステムにおいても、上記実施の形態１と同様の効果を得ることができる。よって、上記実施の形態１に比して、システム構成を簡略化することができる。

また、クランキング開始直後に、吸気バルブ遅閉じに設定すると、筒内負圧によるポンピング損失の発生によりフリクションが増大してしまう。このフリクション増大の影響により、クランキング開始直後に機関回転数NEが低下してしまう可能性がある。そうすると、クランキング開始後のピストン位置の取得タイミングが遅れてしまう。その結果、内燃機関１の始動時間が長くなる場合がある。
そこで、本実施の形態３では、クランキング開始からピストン位置取得までの間は、全気筒の吸気バルブ開弁特性を吸気バルブ遅閉じに設定する。これにより、クランキング開始直後に機関回転数NEをスムーズに上昇させることができ、早期にピストン位置を取得することができる。その結果、内燃機関１の始動時間を短縮することができる。

［実施の形態３における具体的処理］
図１１は、本実施の形態３において、ＥＣＵ６０が実行するルーチンを示すフローチャートである。本ルーチンは、イグニッションＯＮ時に起動されるものである。

図１１に示すルーチンによれば、先ず、クランキングを開始する（ステップ１０２）。その後、全気筒について、吸気バルブ遅閉じに設定する（ステップ１２６）。つまり、全気筒の吸気バルブ閉弁時期を、通常時よりも遅い時期（例えば、ＡＢＤＣ１１０°）に設定する。
次に、各気筒のピストン位置を取得する（ステップ１２８）。このステップ１２８では、クランキング開始後のピストン位置が取得される。ＥＣＵ６０は、クランキング開始後に取得されたクランク角CAに基づいて各気筒のピストン位置を取得する。

次に、上記ステップ１２８で取得されたピストン位置に基づいて、内燃機関始動時の各気筒２の吸気バルブ開弁特性を設定する（ステップ１０４Ａ）。このステップ１０４Ａでは、ＥＣＵ６０は、先ず、ピストン位置との関係で行程が定められたマップを参照して、第１圧縮気筒を把握する。そして、この第１圧縮気筒については、そのまま吸気バルブ遅閉じに設定する。これと共に、第１圧縮気筒以外の他気筒については、吸気バルブ遅開きに設定する。つまり、他気筒の吸気バルブ開弁時期を吸気ＴＤＣ後に設定し、かつ、吸気バルブ閉弁時期をＢＤＣ付近に設定する。

次に、他気筒のうちの第１噴射気筒について、取得されたピストン位置が吸気ＴＤＣよりも前であるか否かを判別する（ステップ１３０）。ここで、ＥＣＵ６０は、機関回転数NEに基づいて、第１噴射気筒を決定することができる。例えば、燃料噴射が許可される基準回転数を機関回転数NEが超えた後に最初の燃料噴射タイミングを迎える気筒を、第１噴射気筒として決定することができる。このステップ１３０では、第１噴射気筒のピストン位置に基づいて、この第１噴射気筒が吸気バルブ遅開きによる効果を完全に得ることができるか否かが判断される。このステップ１３０において、第１噴射気筒のピストン位置が吸気ＴＤＣよりも前であると判別された場合には、第１噴射気筒が吸気バルブ遅開きによる効果を完全に得ることができると判断される。この場合、高速気流を十分に得ることができるため、噴射方式をポート噴射（ポート噴射率１００％）に設定する（ステップ１０８）。

一方、上記ステップ１３０において、第１噴射気筒のピストン位置が吸気ＴＤＣ以後である場合には、第１噴射気筒が吸気バルブ遅開きによる効果を完全に得ることができないと判断される。この場合、高速気流を十分に得ることができないため、噴射方式を筒内噴射（筒内噴射率１００％）に設定する（ステップ１１０）。
その後、図６に示すルーチンと同様に、ステップ１１２及び１１４の処理を順次実行する。

以上説明した図１１に示すルーチンによれば、図６に示すルーチンにより得られる効果と同様の効果を得ることができる。

尚、本実施の形態３においては、ＥＣＵ６０が、ステップ１２８の処理を実行することにより第２の発明における「ピストン位置取得手段」が、ステップ１０４Ａの処理を実行することにより第２の発明における「バルブ開弁特性制御手段」が、ステップ１３０，１０８，１１０の処理を実行することにより第２及び第５の発明における「噴射率設定手段」が、ステップ１２６の処理を実行することにより第３の発明における「噴射率設定手段」が、ステップ１１４の処理を実行することにより第７の発明における「噴射率変更手段」が、それぞれ実現されている。

本発明の実施の形態１によるシステム構成を示す概略図である。 図１に示すシステムにおいて、複数の気筒を示す概略図である。 吸気バルブ遅開きによる効果を十分に得ることができない場合を説明するための図である。 第１噴射気筒のピストン停止位置に応じた燃料噴射方式の設定方法を説明するための図である（その１）。 第１噴射気筒のピストン停止位置に応じた燃料噴射方式の設定方法を説明するための図である（その２）。 本発明の実施の形態１において、ＥＣＵ６０が実行するルーチンを示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１の第１変形例について説明する図である。 本発明の実施の形態１の第２変形例において、ＥＣＵ６０が実行するルーチンを示すフローチャートである。 本発明の実施の形態２において、複数の気筒群を説明するための概略図である。 本発明の実施の形態２において、ＥＣＵ６０が実行するルーチンを示すフローチャートである。 本発明の実施の形態３において、ＥＣＵ６０が実行するルーチンを示すフローチャートである。

符号の説明

１ 内燃機関
２ 気筒
２Ａ 第１気筒群
２Ｂ 第２気筒群
３ ピストン
１０ クランク角センサ
１６ 筒内インジェクタ
２０ 吸気ポート
２２ 吸気バルブ
２４ 可変動弁機構
２８ ポートインジェクタ
６０ ＥＣＵ

Claims (7)

1. 複数の気筒を有する内燃機関の制御装置であって、
   吸気バルブ開弁特性を変更可能な可変動弁機構と、
   クランキング開始前の各気筒のピストン位置を取得するピストン位置取得手段と、
   前記可変動弁機構を作動させることで各気筒の吸気バルブ開弁特性を制御するバルブ開弁特性制御手段であって、クランキング開始後に最初に圧縮行程を行う第１圧縮気筒の吸気バルブ閉弁時期を通常時よりも遅くすると共に、他の気筒の吸気バルブ開弁時期を上死点よりも遅くし、かつ、吸気バルブ閉弁時期を吸気下死点付近にするバルブ開弁特性制御手段と、
   気筒毎に設けられ、各気筒の吸気ポートに燃料を噴射するポートインジェクタと、
   気筒毎に設けられ、各気筒の内部に燃料を噴射する筒内インジェクタと、
   前記他の気筒のうち最初に燃料噴射を行う第１噴射気筒の前記ピストン位置に基づいて、前記ポートインジェクタの燃料噴射率であるポート噴射率と、前記筒内インジェクタの燃料噴射率である筒内噴射率とを設定する噴射率設定手段とを備えたことを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 複数の気筒を有する内燃機関の制御装置であって、
   吸気バルブ開弁特性を変更可能な可変動弁機構と、
   クランキング開始後に、各気筒のピストン位置を取得するピストン位置取得手段と、
   前記可変動弁機構を作動させることで各気筒の吸気バルブ開弁特性を制御するバルブ開弁特性制御手段であって、前記ピストン位置を取得した後に最初に圧縮行程を行う第１圧縮気筒の吸気バルブ閉弁時期を通常時よりも遅くすると共に、他の気筒の吸気バルブ開弁時期を上死点よりも遅くし、かつ、吸気バルブ閉弁時期を吸気下死点付近にするバルブ開弁特性制御手段と、
   気筒毎に設けられ、各気筒の吸気ポートに燃料を噴射するポートインジェクタと、
   気筒毎に設けられ、各気筒の内部に燃料を噴射する筒内インジェクタと、
   前記他の気筒のうち最初に燃料噴射を行う第１噴射気筒の前記ピストン位置に基づいて、前記ポートインジェクタの燃料噴射率であるポート噴射率と、前記筒内インジェクタの燃料噴射率である筒内噴射率とを設定する噴射率設定手段とを備えた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、
   前記バルブ開弁特性制御手段は、クランキング開始後から前記ピストン位置を取得するまでの期間は、全気筒の吸気バルブ閉弁時期を通常時よりも遅くすることを特徴とする内燃機関の制御装置。
4. 請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記噴射率設定手段は、前記第１噴射気筒の前記ピストン位置が吸気上死点よりも前である場合には、前記筒内噴射率よりも前記ポート噴射率を高く設定し、前記第１噴射気筒の前記ピストン位置が吸気上死点以後である場合には、前記ポート噴射率よりも前記筒内噴射率を高く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１又は２に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記噴射率設定手段は、前記第１噴射気筒の前記ピストン位置が吸気上死点よりも前である場合には、前記ポート噴射率を１００％と設定し、前記第１噴射気筒の前記ピストン位置が吸気上死点以後である場合には、前記筒内噴射率を１００％と設定することを特徴とする内燃機関の制御装置。
6. 請求項４に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記噴射率設定手段により前記ポート噴射率よりも前記筒内噴射率が高く設定された場合に、前記ピストン位置が吸気上死点よりも前である気筒以降、前記筒内噴射率よりも前記ポート噴射率を高く設定する噴射率変更手段を更に備えたことを特徴とする内燃機関の制御装置。
7. 請求項５に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記噴射率設定手段により前記筒内噴射率が１００％と設定された場合に、前記ピストン位置が吸気上死点よりも前である気筒以降、前記ポート噴射率を１００％に変更する噴射率変更手段を更に備えたことを特徴とする内燃機関の制御装置。

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