JP2011256809A - 内燃機関の始動制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 内燃機関の始動を圧縮着火燃焼によって適切に行うことができ、圧縮着火燃焼の実行領域を拡大できる内燃機関の始動制御装置を提供する。
【解決手段】 本発明による内燃機関３の始動制御装置では、内燃機関３の始動が要求されたときに、圧縮着火燃焼（ＨＣＣＩ燃焼）に必要な始動時ＨＣＣＩ空気量が気筒Ｃに存在しているか否かを判定する（図１３、図１４のステップ７１〜７４）。始動時ＨＣＣＩ空気量が気筒Ｃに存在していると判定されたときには、始動要求後の排気行程において、排気弁７の閉弁タイミングを早め、気筒Ｃに存在していた空気を圧縮するとともに、筒内燃料噴射弁１９から気筒Ｃ内に燃料を噴射し、点火プラグ１７から火花を発生させることにより、圧縮された空気の一部を用いて排気行程燃焼を実行する。そして、その直後に圧縮着火燃焼を実行することにより、内燃機関３を始動する（図１５のステップ８３、８４、図１８）。
【選択図】 図１７

Description

本発明は、混合気を圧縮着火によって燃焼させる圧縮着火燃焼による運転と、混合気を火花点火によって燃焼させる火花点火燃焼による運転に、切り換えて運転される内燃機関の始動制御装置に関する。

圧縮着火燃焼は、火花点火燃焼と比較して、燃焼温度が低いことで、ＮＯｘの排出量が少ないとともに、燃焼効率も高い。したがって、排ガス特性および燃費の観点から、可能な限り、圧縮着火燃焼の実行領域を拡大し、実行頻度を高めることが好ましい。このような圧縮着火燃焼と火花点火燃焼との切換を制御する従来の内燃機関の制御装置として、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。

この内燃機関は、モータを有するハイブリッド車両に搭載されたものであり、電動式の過給機を有している。また、この制御装置では、燃焼モードを火花点火燃焼から圧縮着火燃焼に切り換える際に、内燃機関を停止し、モータを駆動した後に、過給機を作動させることによって、燃焼室内の温度および圧力を圧縮着火燃焼に適した状態に制御する。その後、モータを停止し、内燃機関を再始動させ、圧縮着火燃焼による運転を実行することによって、その燃焼状態の安定性を確保するようにしている。

特開２００４−１７６６８８号公報

しかし、この従来の制御装置では、火花点火燃焼から圧縮着火燃焼への切換の際、燃焼室内の温度などを圧縮着火燃焼に適した状態に制御するために、過給機で吸気を加圧するという手法が採用されているので、燃焼室内の温度などが所望の状態になるまでに時間がかかる。このため、圧縮着火燃焼を可能な限り実行すべく、この従来の手法によって、例えば内燃機関の始動を行おうとしても、内燃機関の始動は比較的、短時間で終了するため、良好に適用することができない。また、上記のような制御を行うためには、内燃機関に加えて、モータや電動式の過給機が不可欠である。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、内燃機関の始動を圧縮着火燃焼によって適切に行うことができ、それにより、圧縮着火燃焼の実行領域を拡大することができる内燃機関の始動制御装置を提供することを目的とする。

この目的を達成するため、請求項１に係る発明は、気筒Ｃ内の混合気を圧縮着火によって燃焼させる圧縮着火燃焼による運転と、気筒Ｃ内の混合気を点火プラグ１７から発生した火花による点火によって燃焼させる火花点火燃焼による運転に切り換えて運転される内燃機関３の始動を制御する内燃機関の始動制御装置であって、内燃機関３の始動が要求されたときに、圧縮着火燃焼に必要な空気量が気筒Ｃに存在しているか否かを判定する始動時空気量判定を実行する始動時空気量判定手段（実施形態における（以下、本項において同じ）ＥＣＵ２、図１３、図１４のステップ７１〜７４）と、始動時空気量判定手段により前記必要な空気量が気筒Ｃに存在していると判定されたときに、圧縮着火燃焼を実行することにより、内燃機関３を始動する始動時制御手段（ＥＣＵ２、図１５のステップ８３、８４、図１８）と、を備えることを特徴とする。

この内燃機関では、圧縮着火燃焼による運転と火花点火燃焼による運転が切り換えて行われる。また、この始動制御装置によれば、内燃機関の始動が要求されたときに、圧縮着火燃焼に必要な空気量が気筒に存在しているか否かを判定する始動時空気量判定を実行し、その判定結果が肯定のときに、圧縮着火燃焼を実行することによって、内燃機関を始動する。このように、圧縮着火燃焼に必要な空気量が気筒に存在することを条件とし、そのことを確認した上で圧縮着火燃焼を実行するので、内燃機関の始動を圧縮着火燃焼によって適切に行うことができるとともに、圧縮着火燃焼の実行領域を拡大することができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の内燃機関の始動制御装置において、内燃機関は、排気弁７のバルブタイミングを変更可能な排気可変機構（排気Ｖ／Ｔ切換機構１４）と、気筒Ｃ内に燃料を直接、噴射する筒内燃料噴射弁１９とを有し、始動時制御手段は、内燃機関３の始動が要求された後の排気行程において、排気可変機構を介して排気弁７の閉弁タイミングを早めることにより、気筒Ｃに存在していた空気を閉じ込め、圧縮するとともに、筒内燃料噴射弁１９から気筒Ｃ内に燃料を噴射させ、点火プラグ１７から火花を発生させることにより、圧縮された空気の一部を用いて燃焼させる排気行程燃焼を実行する排気行程燃焼実行手段（ＥＣＵ２、図１８のステップ１０１〜１０６）と、排気行程燃焼が実行された直後の吸気行程または圧縮行程において気筒Ｃに燃料を供給することにより、圧縮着火燃焼を実行する圧縮着火燃焼実行手段（ＥＣＵ２、図１８のステップ１０７、１０８）と、を有することを特徴とする。

この構成によれば、内燃機関の始動が要求された後の排気行程において、排気行程燃焼を実行する。この排気行程燃焼では、排気弁の閉弁タイミングを早めること（排気弁の早閉じ）によって、気筒に存在していた空気が排出されずに気筒に閉じ込められ、圧縮される。そして、筒内噴射弁から気筒内に燃料を噴射し、点火プラグから火花を発生させることによって、圧縮された空気の一部を用いて燃焼が行われる。この排気行程燃焼により、気筒内の温度が上昇し、圧縮着火燃焼に必要な温度が確保されるとともに、排気行程燃焼に用いられなかった残りの空気が、圧縮着火燃焼に必要な空気として確保される。

そして、その直後の吸気行程または圧縮行程において気筒に燃料を供給することにより、圧縮着火燃焼が実行される。以上のように、内燃機関の始動が要求された後の排気行程において排気行程燃焼を実行することにより、圧縮着火燃焼に必要な温度と空気を確保した状態で、その直後に圧縮着火燃焼を実行でき、したがって、内燃機関の始動を迅速かつ適切に行うことができる。

請求項３に係る発明は、請求項２に記載の内燃機関の始動制御装置において、排気行程燃焼が実行された直後の吸気行程において、内燃機関３の吸気弁６を休止させる吸気弁休止手段（吸気Ｖ／Ｔ切換機構１３、ＥＣＵ２）をさらに備えることを特徴とする。

この構成によれば、排気行程燃焼が実行された直後の吸気行程において吸気弁を休止させるので、排気行程燃焼によって発生した燃焼ガスが、開弁した吸気弁を介して吸気通路側に吹き戻ることを防止することができる。その結果、燃焼ガスの吹き戻しによる不具合、例えば、他の気筒の吸気特性や各種のセンサの特性への悪影響、吸気通路の内壁や吸気通路に設けられたデバイスへのカーボンの付着や、騒音の発生などを回避することができる。

請求項４に係る発明は、請求項２または３に記載の内燃機関の始動制御装置において、圧縮着火燃焼に必要な空気量が気筒Ｃに存在していないと判定されたときに、排気行程における排気行程燃焼の実行を保留する排気行程燃焼保留手段（ＥＣＵ２、図２１）と、排気行程燃焼が保留された直後の吸気行程において、吸気弁６を開弁することによって気筒に空気を導入する空気導入手段（ＥＣＵ２、図２０のステップ１２１、１２２）と、をさらに備え、排気行程燃焼実行手段は、空気導入手段により気筒Ｃに空気が導入された直後の排気行程において、排気行程燃焼を実行すること（図２０のステップ１２３〜１２８）を特徴とする。

この構成によれば、圧縮着火燃焼に必要な空気量が気筒に存在していないと判定されたときに、排気行程燃焼の実行を保留するとともに、その直後の吸気行程において、吸気弁を開弁することによって気筒に空気を導入する。これにより、不足していた空気が補われ、圧縮着火燃焼に必要な空気が確保される。そして、その直後の排気行程において排気行程燃焼を実行するので、気筒の空気量が不足している場合においても、排気行程燃焼およびその直後の圧縮着火燃焼を、適切かつ可能な限り迅速に実行することができる。

請求項５に係る発明は、請求項２ないし４のいずれかに記載の内燃機関の始動制御装置において、内燃機関３は、吸気弁６のバルブタイミングを変更可能な吸気可変機構（吸気Ｖ／Ｔ切換機構１３）をさらに有し、吸気弁６および排気弁７のそれぞれのバルブタイミングを検出するバルブタイミング検出手段（筒内圧センサ２２、ＥＣＵ２、図７）をさらに備え、始動時空気量判定手段は、始動の前に内燃機関３が停止する際に検出された吸気弁および排気弁のバルブタイミングに基づいて、始動時空気量判定を実行すること（図８、図１３）を特徴とする。

吸気弁および排気弁のバルブタイミングが可変の場合、内燃機関の停止状態（始動直前）において気筒に存在する空気の状態および量は、内燃機関が停止する際の吸気弁および排気弁のバルブタイミングおよび両者の組合わせによって、大きく異なる。このような観点から、本発明によれば、今回の始動の前に内燃機関が停止する際に検出された吸気弁および排気弁の実際のバルブタイミングに基づいて、圧縮着火燃焼に必要な空気量が気筒に存在しているか否かを判定するので、この判定を精度良く行うことができる。

請求項６に係る発明は、請求項５に記載の内燃機関の始動制御装置において、内燃機関３の停止時からの経過時間を、停止時間ＴＭ＿ＳＴＰとして計測する停止時間計測手段（停止タイマ２ａ）をさらに備え、始動時空気量判定手段は、計測された停止時間ＴＭ＿ＳＴＰが所定時間ＴＲＥＦＳＴＰ以上のときに、圧縮着火燃焼に必要な空気量が気筒Ｃに存在していないと判定すること（図１４のステップ７２、７４）を特徴とする。

内燃機関の停止時に、圧縮着火燃焼に必要な空気量が気筒に存在していたとしても、その後の停止時間が長くなると、気筒からの空気の漏れなどにより、停止時の空気量が始動時まで保たれていないおそれがある。この構成によれば、計測された内燃機関の停止時間が所定時間以上のときに、必要な空気量が気筒に存在していないと判定するので、その判定結果に応じて、排気行程燃焼および圧縮着火燃焼を適切に実行することができる。

本発明を適用した内燃機関の構成を概略的に示す図である。 内燃機関の始動制御装置を示すブロック図である。 吸気Ｖ／Ｔ切換機構の構成を模式的に示す図である。 吸気Ｖ／Ｔ切換機構および排気Ｖ／Ｔ切換機構によって得られる吸気弁および排気弁のバルブタイミングの組合せパターンを示す図である。 始動制御処理のメインフローを示すフローチャートである。 図５の停止時空気状態判定処理のサブルーチンを示すフローチャートである。 図６の停止時Ｖ／Ｔ判定処理のサブルーチンを示すフローチャートである。 図６の停止時Ｖ／Ｔパターン判定処理のサブルーチンを示すフローチャートである。 吸気弁および排気弁の第１停止時Ｖ／Ｔパターンを示すタイミングチャートである。 吸気弁および排気弁の第２停止時Ｖ／Ｔパターンを示すタイミングチャートである。 吸気弁および排気弁の第３停止時Ｖ／Ｔパターンを示すタイミングチャートである。 吸気弁および排気弁の第４停止時Ｖ／Ｔパターンを示すタイミングチャートである。 図６の停止時空気量判定処理のサブルーチンを示すフローチャートである。 図５の始動時燃焼モード決定処理のサブルーチンを示すフローチャートである。 図５の始動時制御処理のサブルーチンを示すフローチャートである。 図１５のＳＩ燃焼始動処理のサブルーチンを示すフローチャートである。 ＳＩ燃焼始動処理によって得られる動作例を示すフローチャートである。 図１５の第１ＨＣＣＩ燃焼始動処理のサブルーチンを示すフローチャートである。 第１ＨＣＣＩ燃焼始動処理によって得られる動作例を示すフローチャートである。 図１５の第２ＨＣＣＩ燃焼始動処理のサブルーチンを示すフローチャートである。 第２ＨＣＣＩ燃焼始動処理によって得られる動作例を示すフローチャートである。

以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図１に示す、本発明を適用した内燃機関（以下「エンジン」という）３は、４つの気筒Ｃ（１つのみ図示）を有するガソリンエンジンであり、車両（図示せず）に搭載されている。エンジン３の各気筒Ｃには、ピストン３ｂとシリンダヘッド３ｃの間に燃焼室３ｄが形成されている。この燃焼室３ｄには、吸気通路４および排気通路５が接続されるとともに、吸気通路４の吸気ポート４ａおよび排気通路５の排気ポート５ａには、これらを開閉する吸気弁６および排気弁７がそれぞれ設けられている。

また、エンジン３には、吸気弁６を開閉するとともに、そのバルブタイミングを切り換える吸気Ｖ／Ｔ切換機構１３と、排気弁７を開閉するとともに、そのバルブタイミングを切り換える排気Ｖ／Ｔ切換機構１４が設けられている。これらの吸気および排気Ｖ／Ｔ切換機構１３、１４は、互いに同じ構成を有するので、以下、これらを代表して、吸気Ｖ／Ｔ切換機構１３の構成を説明する。

吸気Ｖ／Ｔ切換機構１３は、吸気弁６のバルブタイミングを、高速バルブタイミング、低速バルブタイミングおよび休止バルブタイミングの３段階に切り換えるものである。図３に示すように、吸気Ｖ／Ｔ切換機構１３は、吸気カムシャフト３１に一体に並列した状態で設けられた低速カム３２ａ、休止カム３２ｂおよび高速カム３２ｃと、ロッカアームシャフト３３に回動自在に取り付けられ、低速カム３２ａ、休止カム３２ｂおよび高速カム３２ｃによってそれぞれ押圧される低速ロッカアーム３４ａ、休止ロッカアーム３４ｂおよび高速ロッカアーム３４ｃを備えている。休止ロッカアーム３４ｂは吸気弁６に当接している。

また、吸気Ｖ／Ｔ切換機構１３は、上記の３つのロッカアーム３４ａ〜３４ｃに選択的に係合し、それらの連結・遮断状態を切り換える切換ピン３５と、この切換ピン３５を駆動する駆動装置を備えている。図示しないが、この駆動装置は、油圧式のものであり、その油路に設けられた吸気Ｖ／Ｔ制御弁３６（図２参照）により、切換ピン３５に供給される油圧を制御することによって、切換ピン３５を位置決めする。吸気Ｖ／Ｔ制御弁３６は、電磁弁で構成されており、その動作はＥＣＵ２によって制御される。

以上の構成により、図３（ａ）に示すように、３つのロッカアーム３４ａ〜３４ｃが互いに遮断され、独立して回動するときには、吸気弁６は、休止カム３２ｂのカムプロフィールに応じたほぼ０のリフトで駆動され、それにより、吸気弁６のバルブタイミング（以下「吸気Ｖ／Ｔ」という）は、休止バルブタイミング（休止Ｖ／Ｔ）に設定される。

また、同図（ｂ）に示すように、切換ピン３５によって低速ロッカアーム３４ａと休止ロッカアーム３４ｂが互いに連結されているときには、吸気弁６は、低速カム３２ａのカムプロフィールに応じた所定の小さなリフトを有するバルブリフト曲線（図４（ｈ）参照）に従って駆動され、吸気Ｖ／Ｔは低速バルブタイミング（低速Ｖ／Ｔ）に設定される。

さらに、同図（ｃ）に示すように、切換ピン３５によって３つのロッカアーム３４ａ〜３４ｃが互いに連結されているときには、吸気弁６は、高速カム３２ｃのカムプロフィールに応じた所定の大きなリフトを有するバルブリフト曲線（図４（ｇ）参照）に従って駆動され、吸気Ｖ／Ｔは高速バルブタイミング（高速Ｖ／Ｔ）に設定される。

前述したように、排気Ｖ／Ｔ切換機構１４は、吸気Ｖ／Ｔ切換機構１３とまったく同じ構成を有しており、排気弁７のバルブタイミングを切り換えるための排気Ｖ／Ｔ制御弁３７（図２参照）を備えている。

したがって、排気Ｖ／Ｔ制御弁３７をＥＣＵ２で制御することにより、排気弁７のバルブタイミング（以下「排気Ｖ／Ｔ」という）は、排気弁７がほぼ０のリフトで駆動される休止バルブタイミング（休止Ｖ／Ｔ）と、所定の小さなリフトを有するバルブリフト曲線（図４（ｆ）参照）に従って駆動される低速バルブタイミング（低速Ｖ／Ｔ）と、所定の大きなリフトを有するバルブリフト曲線（図４（ｃ）参照）に従って駆動される高速バルブタイミング（高速Ｖ／Ｔ）とに、切り換えて設定される。

また、上記のように吸気Ｖ／Ｔと排気Ｖ／Ｔが互いに独立して設定される結果、両者の組合わせパターンは、図４に示すように３×３＝９通りになる。同図中のＶ／ＴパターンＰ＿ＶＴＥＣ１〜９は、これらの組合わせパターンを番号で表したものである。

例えば、同図（ａ）のＰ＿ＶＴＥＣ＝１の場合には、吸気Ｖ／Ｔおよび排気Ｖ／Ｔがいずれも高速Ｖ／Ｔに設定されることで、高出力が得られる。また、同図（ｄ）〜（ｆ）のように排気Ｖ／Ｔが低速Ｖ／Ｔの場合には、排気弁７の閉弁タイミングが早くなること（早閉じ）によって、燃焼室３ｄ内に既燃ガスが残留する内部ＥＧＲが得られる。

さらに、エンジン３には、気筒Ｃごとに、点火プラグ１７、ポート燃料噴射弁１８および筒内燃料噴射弁１９が設けられている。点火プラグ１７は、シリンダヘッド３ｃに取り付けられており、火花を発生させることにより、気筒Ｃ内の混合気に点火を行う。

ポート燃料噴射弁１８は、吸気通路１５の吸気マニホルドに取り付けられており、吸気ポート４ａに向かって燃料を噴射する。また、筒内燃料噴射弁１９は、シリンダヘッド３ｃに取り付けられており、気筒Ｃ内に燃料を直接、噴射する。

これらの点火プラグ１７の点火時期、ポート燃料噴射弁１８および筒内燃料噴射弁１９のそれぞれの燃料噴射量および燃料噴射時期は、ＥＣＵ２によって設定されるとともに、ＥＣＵ２からの制御信号によって制御される。

また、エンジン３のクランクシャフト３ａには、クランク角センサ２０および気筒判別センサ２１（図２参照）が設けられている。クランクシャフト３ａの回転に伴い、クランク角センサ２０は、パルス信号であるＣＲＫ信号およびＴＤＣ信号を出力し、気筒判別センサ２１は、気筒Ｃを判別するためのパルス信号であるＣＹＬ信号を出力する。

ＣＲＫ信号は、所定のクランク角（例えば１°）ごとに出力される。ＴＤＣ信号は、いずれかの気筒Ｃにおいてピストン３ｂが吸気行程の開始時の上死点よりも若干、手前の所定のクランク角位置にあることを表す信号であり、本実施形態のようにエンジン３が４気筒の場合には、クランク角１８０゜ごとに出力される。

また、ＣＹＬ信号は、クランク角７２０゜ごとに出力される。ＥＣＵ２は、ＣＲＫ信号に基づき、エンジン３の回転数（以下「エンジン回転数」という）ＮＥを算出するとともに、上記の３つの信号に基づき、排気行程の開始時の下死点を基準位置（＝０°）として、クランク角ＣＡを気筒Ｃごとに算出する。

また、各気筒Ｃには、筒内圧センサ２２が設けられている（図２参照）。筒内圧センサ２２は、気筒Ｃ内の圧力（以下「筒内圧」という）ＰＣＹＬの変化量ΔＰＣＹＬを表す検出信号を、ＥＣＵ２に出力する。ＥＣＵ２は、この検出信号に基づき、筒内圧ＰＣＹＬを算出する。

さらに、吸気通路４のスロットル弁１６よりも下流側には、吸気圧センサ２３が設けられている。吸気圧センサ２３は、吸気通路４内の圧力（以下「吸気圧」という）ＰＢを検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。また、排気通路５には、ＬＡＦセンサ２４が設けられている。ＬＡＦセンサ２４は、気筒Ｃから排気通路５に排出された排ガス中の酸素濃度をリニアに検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。ＥＣＵ２は、この検出信号に基づき、燃焼室３ｄで燃焼した混合気の空燃比ＡＦを算出する。

ＥＣＵ２にはさらに、水温センサ２５から、エンジン３のシリンダブロック（図示せず）内を循環する冷却水の温度（以下「エンジン水温」という）ＴＷを表す検出信号が、アクセル開度センサ２６から、車両のアクセルペダル（図示せず）の踏み込み量（以下「アクセル開度」という）ＡＰを表す検出信号が、それぞれ出力される（図２参照）。

ＥＣＵ２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭおよびＩ／Ｏインターフェース（いずれも図示せず）などから成るマイクロコンピュータで構成されており、また、エンジン３の停止時間を計測するための停止タイマ２ａを備えている。ＥＣＵ２は、前述した各種のセンサ２０〜２６の検出信号などに応じて、エンジン３の燃焼モードを決定するとともに、エンジン３に対する各種の制御処理を実行する。

なお、本実施形態では、ＥＣＵ２は、始動時空気量判定手段、始動時制御手段、排気行程燃焼実行手段、圧縮着火燃焼実行手段、吸気弁休止手段、排気行程燃焼保留手段、空気導入手段、およびバルブタイミング検出手段に相当する。

上記の燃焼モードには、混合気を圧縮着火によって燃焼させる圧縮着火燃焼を行う圧縮着火燃焼モード（以下、それぞれ「ＨＣＣＩ燃焼」「ＨＣＣＩ燃焼モード」という）と、混合気を点火プラグ１７から発生した火花による点火によって燃焼させる火花点火燃焼を行う火花点火燃焼モード（以下、それぞれ「ＳＩ燃焼」「ＳＩ燃焼モード」という）が含まれる。

図５は、ＥＣＵ２によって実行される始動制御処理を示すメインフローである。本処理では、まずステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）において、停止時空気状態判定処理を実行する。この停止時空気状態判定処理は、エンジン３が停止する際の吸気Ｖ／Ｔおよび排気Ｖ／Ｔなどから、気筒Ｃ内の空気の状態を判定する処理である。

次に、ステップ２において、エンジン３の始動が要求されたか否かを判別する。この始動要求には、イグニッションスイッチ（図示せず）からオン信号が出力されることの他、エンジン３を自動的に停止する自動停止運転が実行される場合のアイドルストップの後の再始動要求が含まれる。このステップ２の答がＮＯのときには、そのまま本処理を終了する。

一方、ステップ２の答がＹＥＳで、エンジン３の始動が要求されたときには、始動時燃焼モード判定処理を実行する（ステップ３）。この始動時燃焼モード判定処理は、ステップ１で判定された停止時における気筒Ｃ内の空気状態などから、エンジン３の始動時の燃焼モードを決定する処理である。

次に、始動時制御処理を実行し（ステップ４）、本処理を終了する。この始動時制御処理は、ステップ３で決定された燃焼モードに基づき、エンジン３を制御し、始動する処理である。以下、上記のステップ１、３および４の各処理について、順に詳細に説明する。

図６は、ステップ１の停止時空気状態判定処理のサブルーチンを示す。本処理は、エンジン３の停止指令が出力された後、エンジン３の回転が停止する（エンジン回転数ＮＥが０になる）までの間（以下「停止動作期間」という）に実行される。なお、この停止指令には、イグニッションスイッチ（図示せず）からのオフ信号の他、エンジン３の自動停止運転が実行される場合のアイドルストップ指令が含まれる。

本処理では、まずステップ１１において、停止時Ｖ／Ｔ判定処理を実行する。この停止時Ｖ／Ｔ判定処理は、エンジン３の停止動作期間における実際の吸気Ｖ／Ｔおよび排気Ｖ／Ｔを判定するものであり、図７に示すサブルーチンに従い、ＣＲＫ信号の発生に同期して実行される。

本処理では、まずステップ２１において、そのときのクランク角ＣＡが、吸気行程の初期付近の所定の基準角ＣＡＲＥＦＩＮに等しいか否かを判別する。この答がＹＥＳで、ＣＡ＝ＣＡＲＥＦＩＮのときには、検出された筒内圧ＰＣＹＬが吸気Ｖ／Ｔの判定用の第１所定値ＰＲＥＦＩＮＬ以下であるか否かを判別する（ステップ２２）。

この答がＹＥＳのときには、吸気行程の初期における筒内圧ＰＣＹＬが小さいことから、このタイミングで吸気弁６が比較的大きく開いていると推定されるため、吸気Ｖ／Ｔが高速Ｖ／Ｔであると判定し（図４参照）、そのことを表すために、実吸気Ｖ／ＴフラグＦ＿ＶＴＥＣＩＮＡを「０」にセットする（ステップ２３）。

上記ステップ２２の答がＮＯのときには、筒内圧ＰＣＹＬが第１所定値ＰＲＥＦＩＮＬよりも大きな第２所定値ＰＲＥＦＩＮＨ以上であるか否かを判別する（ステップ２４）。この答がＹＥＳのときには、吸気行程の初期における筒内圧ＰＣＹＬが非常に大きいことから、吸気弁６が閉じたままであると推定されるため、吸気Ｖ／Ｔが休止Ｖ／Ｔであると判定し、実吸気Ｖ／ＴフラグＦ＿ＶＴＥＣＩＮＡを「２」にセットする（ステップ２５）。

上記ステップ２４の答がＮＯで、ＰＲＥＦＩＮＬ＜ＰＣＹＬ＜ＰＲＥＦＩＮＨのときには、吸気Ｖ／Ｔが低速Ｖ／Ｔであると判定し、実吸気Ｖ／ＴフラグＦ＿ＶＴＥＣＩＮＡを「１」にセットする（ステップ２６）。

一方、前記ステップ２１の答がＮＯのときには、クランク角ＣＡが、排気行程の終期付近の所定の基準角ＣＡＲＥＦＥＸに等しいか否かを判別する（ステップ２７）。このステップ２７の答がＮＯのときには、そのまま本処理を終了する一方、ＹＥＳで、ＣＡ＝ＣＡＲＥＦＥＸのときには、筒内圧ＰＣＹＬが排気Ｖ／Ｔの判定用の第１所定値ＰＲＥＦＥＸＬ以下であるか否かを判別する（ステップ２８）。

この答がＹＥＳのときには、排気行程の終期における筒内圧ＰＣＹＬが小さいことから、このタイミングで排気弁７がまだ開いている（早閉じではない）と推定されるため、排気Ｖ／Ｔが高速Ｖ／Ｔであると判定し（図４参照）、そのことを表すために、実排気Ｖ／ＴフラグＦ＿ＶＴＥＣＥＸＡを「０」にセットし（ステップ２９）、本処理を終了する。

上記ステップ２８の答がＮＯのときには、筒内圧ＰＣＹＬが第１所定値ＰＲＥＦＥＸＬよりも大きな第２所定値ＰＲＥＦＥＸＨ以上であるか否かを判別する（ステップ３０）。この答がＹＥＳのときには、排気行程の終期における筒内圧ＰＣＹＬが非常に大きいことから、排気弁７が閉じたままであると推定されるため、排気Ｖ／Ｔが休止Ｖ／Ｔであると判定し、実排気Ｖ／ＴフラグＦ＿ＶＴＥＣＥＸＡを「２」にセットし（ステップ３１）、本処理を終了する。

上記ステップ３０の答がＮＯで、ＰＲＥＦＥＸＬ＜ＰＣＹＬ＜ＰＲＥＦＥＸＨのときには、排気Ｖ／Ｔが低速Ｖ／Ｔであると判定し、実排気Ｖ／ＴフラグＦ＿ＶＴＥＣＥＸＡを「１」にセットし（ステップ３２）、本処理を終了する。

図６に戻り、前記ステップ１１に続くステップ１２では、停止時Ｖ／Ｔパターン判定処理を実行する。この停止時Ｖ／Ｔパターン判定処理は、ステップ１１で判定された停止動作期間中の実吸気Ｖ／Ｔおよび排気Ｖ／Ｔの切換の有無およびタイミングなどに応じて、停止動作期間中のＶ／Ｔパターンを判定するものであり、エンジン３の回転停止時に１回のみ実行される。

図８はそのサブルーチンを示す。本処理では、まずステップ４１において、停止動作期間中に、実吸気Ｖ／ＴフラグＦ＿ＶＴＥＣＩＮＡおよび実排気Ｖ／ＴフラグＦ＿ＶＴＥＣＥＸＡがいずれも「０」から「２」に変化したか否か、すなわち吸気Ｖ／Ｔおよび排気Ｖ／Ｔがいずれも高速Ｖ／Ｔから休止Ｖ／Ｔに切り換わったか否かを判別する。

なお、図９〜図１２に示すように、本実施形態では、エンジン３の停止指令が出力される前には、吸気Ｖ／Ｔおよび排気Ｖ／Ｔはいずれも高速Ｖ／Ｔに設定され、その後の停止動作期間中には、吸気Ｖ／Ｔおよび排気Ｖ／Ｔがいずれも、高速Ｖ／Ｔに維持されるか、または休止Ｖ／Ｔに切り換えられるものとする。

上記ステップ４１の答がＮＯで、停止動作期間中に吸気Ｖ／Ｔおよび排気Ｖ／Ｔがいずれも高速Ｖ／Ｔに維持されているときには、停止時Ｖ／Ｔパターンが第１パターンであると判定し、そのことを表すために、停止時Ｖ／ＴパターンフラグＦ＿Ｖ／ＴＰＴＮを「１」にセットし（ステップ４２）、本処理を終了する。

図９に示すように、この第１パターンでは、停止動作期間の全体にわたって、吸気Ｖ／Ｔおよび排気Ｖ／Ｔが高速Ｖ／Ｔに維持されることで、気筒Ｃに空気（図中の「Ａ」）が随時、流入するとともに、停止指令の直後に排気ポート５ａに存在していた燃焼ガス（図中の「Ｇ」）が空気に置き換えられることで、エンジン３の停止時には、気筒Ｃおよび排気ポート５ａはいずれも空気が存在した状態になる。

前記ステップ４１の答がＹＥＳで、停止動作期間中に吸気Ｖ／Ｔおよび排気Ｖ／Ｔがいずれも休止Ｖ／Ｔに切り換えられたときには、実吸気Ｖ／ＴフラグＦ＿ＶＴＥＣＩＮＡの変化のタイミングに基づき、停止動作期間において、吸気弁６が開弁したか否かを判別する（ステップ４３）。この答がＹＥＳのときには、実排気Ｖ／ＴフラグＦ＿ＶＴＥＣＥＸＡの変化のタイミングにさらに基づいて、停止動作期間において、吸気弁６の開弁後に排気弁７が開弁したか否かを判別する（ステップ４４）。

このステップ４４の答がＹＥＳのときには、停止時Ｖ／Ｔパターンが第２パターンであると判定し、停止時Ｖ／ＴパターンフラグＦ＿Ｖ／ＴＰＴＮを「２」にセットした（ステップ４５）後、本処理を終了する。図１０に示すように、この第２パターンでは、停止動作期間において、吸気弁６の開弁後に排気弁７が開弁したことで、エンジン３の停止時には、気筒Ｃは、空気がほとんど存在しない真空状態（図中の「Ｖ」）になり、排気ポート５ａは、燃焼ガスが空気に置き換えられることで、空気が存在した状態になる。

前記ステップ４４の答がＮＯで、停止動作期間において、吸気弁６の開弁後に排気弁７が開弁しなかったときには、停止時Ｖ／Ｔパターンが第３パターンであると判定し、停止時Ｖ／ＴパターンフラグＦ＿Ｖ／ＴＰＴＮを「３」にセットした（ステップ４６）後、本処理を終了する。図１１に示すように、この第３パターンでは、停止動作期間において、吸気弁６の開弁後に排気弁７が開弁しなかったため、エンジン３の停止時には、気筒Ｃは空気が存在した状態になり、排気ポート５ａは燃焼ガスが存在した状態になる。

また、前記ステップ４３の答がＮＯで、停止動作期間中に吸気弁６が開弁しなかったときには、停止時Ｖ／Ｔパターンが第４パターンであると判定し、停止時Ｖ／ＴパターンフラグＦ＿Ｖ／ＴＰＴＮを「４」にセットした（ステップ４７）後、本処理を終了する。図１２に示すように、この第４パターンでは、停止動作期間中に吸気弁６が一度も開弁していないため、気筒Ｃは真空状態になり、排気ポート５ａは燃焼ガスが存在した状態になる。

図６に戻り、前記ステップ１２に続くステップ１３では、停止時空気量判定処理を実行する。この停止時空気量判定処理は、ステップ１２で判定された停止時Ｖ／Ｔパターンに応じて、始動時にＨＣＣＩ燃焼を行うのに必要な空気量（以下「始動時ＨＣＣＩ空気量」という）が、排気ポート５ａを含む気筒Ｃに、エンジン３の停止時において存在するか否かを判定するものである。

図１３はそのサブルーチンを示す。本処理では、まずステップ５１において、停止時Ｖ／ＴパターンフラグＦ＿Ｖ／ＴＰＴＮが「１」であるか否かを判別する。前述したように、停止時Ｖ／Ｔパターンが第１パターンのときには、気筒Ｃおよび排気ポート５ａの双方に空気が存在する。したがって、このステップ５１の答がＹＥＳのときには、停止時において、気筒Ｃに始動時ＨＣＣＩ空気量が存在していると判定し、そのことを表すために、停止時空気量フラグＦ＿ＡＩＲＳＴＰを「１」にセットし（ステップ５２）、本処理を終了する。

上記ステップ５１の答がＮＯのときには、停止時Ｖ／ＴパターンフラグＦ＿Ｖ／ＴＰＴＮが「２」であるか否かを判別する（ステップ５３）。前述したように、停止時Ｖ／Ｔパターンが第２パターンのときには、気筒Ｃが真空状態にあるとともに、排気ポート５ａには空気が存在するので、排気弁７を開弁することによって、排気ポート５ａの空気を気筒Ｃ内に引き込むことが可能である。したがって、このステップ５３の答がＹＥＳのときには、気筒Ｃに始動時ＨＣＣＩ空気量が存在していると判定し、前記ステップ５２に進み、停止時空気量フラグＦ＿ＡＩＲＳＴＰを「１」にセットする。

上記ステップ５３の答がＮＯのときには、停止時Ｖ／ＴパターンフラグＦ＿Ｖ／ＴＰＴＮが「３」であるか否かを判別する（ステップ５４）。この答がＹＥＳで、停止時Ｖ／Ｔパターンが第３パターンのときには、気筒空気量ＱＡＩＲＣＹＬを算出する（ステップ５５）。この気筒空気量ＱＡＩＲＣＹＬは、エンジン３の停止指令後に気筒Ｃ内に吸入された空気量であり、その算出は、例えばエンジン回転数ＮＥおよび吸気圧ＰＢに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって行われる。

次に、排気ポート空気量ＱＡＩＲＥＸを算出する（ステップ５６）。この排気ポート空気量ＱＡＩＲＥＸは、排気ポート５ａに存在する燃焼ガス中に含まれる空気量であり、その算出は、例えば、停止指令の直前におけるエンジン回転数ＮＥ、吸気Ｖ／Ｔおよび排気Ｖ／Ｔに応じて排ガス量を算出するとともに、算出した排ガス量と検出された空燃比ＡＦなどを用いて行われる。

次に、上述したようにして算出された気筒空気量ＱＡＩＲＣＹＬと排気ポート空気量ＱＡＩＲＥＸを加算することによって、停止時空気量ＱＡＩＲＳＴＰを算出する（ステップ５７）。次に、この停止時空気量ＱＡＩＲＳＴＰが所定量ＱＲＥＦ以上であるか否かを判別する（ステップ５８）。

このステップ５８の答がＹＥＳで、ＱＡＩＲＳＴＰ≧ＱＲＥＦのときには、気筒Ｃに始動時ＨＣＣＩ空気量が存在していると判定し、前記ステップ５２に進み、停止時空気量フラグＦ＿ＡＩＲＳＴＰを「１」にセットする。一方、ステップ５８の答がＮＯで、ＱＡＩＲＳＴＰ＜ＱＲＥＦのときには、気筒Ｃに始動時ＨＣＣＩ空気量が存在していないと判定し、停止時空気量フラグＦ＿ＡＩＲＳＴＰを「０」にセットした（ステップ５９）後、本処理を終了する。

一方、前記ステップ５４の答がＮＯで、停止時Ｖ／Ｔパターンが第４パターンのときには、前記ステップ５６と同様にして排気ポート空気量ＱＡＩＲＥＸを算出する（ステップ６０）とともに、停止時空気量ＱＡＩＲＳＴＰとして設定する（ステップ６１）。その後は前記ステップ５８に進み、停止時空気量ＱＡＩＲＳＴＰ≧所定量ＱＲＥＦののときには、気筒Ｃに始動時ＨＣＣＩ空気量が存在していると判定して、停止時空気量フラグＦ＿ＡＩＲＳＴＰを「１」にセットし、ＱＡＩＲＳＴＰ＜ＱＲＥＦのときには、停止時空気量フラグＦ＿ＡＩＲＳＴＰを「０」にセットする。

図１４は、図５のステップ３で実行される始動時燃焼モード決定処理のサブルーチンを示す。本処理ではまず、図１３の処理においてセットされた停止時空気量フラグＦ＿ＡＩＲＳＴＰが「１」であるか否かを判別する（ステップ７１）とともに、停止タイマ２ａで計測された停止時間ＴＭ＿ＳＴＰ（エンジン３の前回の停止時から今回の始動要求時までの時間）が、所定時間ＴＲＥＦＳＴＰ（例えば１０秒）よりも短いか否かを判別する（ステップ７２）。

上記ステップ７１および７２の答がいずれもＹＥＳのとき、すなわち、エンジン３の停止時に、気筒Ｃに始動時ＨＣＣＩ空気量が存在していると判定され、かつエンジン３の停止時間ＴＭ＿ＳＴＰが比較的短いときには、始動を行うべき現時点においても、気筒Ｃに始動時ＨＣＣＩ空気量が存在していると判定し、そのことを表すために、始動時空気量フラグＦ＿ＡＩＲＳＴＲＴを「１」にセットする（ステップ７３）。

前記ステップ７１の答がＮＯのときには、エンジン３の停止時に、気筒Ｃに始動時ＨＣＣＩ空気量が存在していないと判定されているため、始動要求時においても、始動時ＨＣＣＩ空気量が存在していないと判定し、始動時空気量フラグＦ＿ＡＩＲＳＴＲＴを「０」にセットする（ステップ７４）。

また、前記ステップ７２の答がＮＯで、停止時間ＴＭ＿ＳＴＰ≧所定時間ＴＲＥＦＳＴＰのときには、気筒Ｃに始動時ＨＣＣＩ空気量が存在していないと判定し、前記ステップ７４に進み、始動時空気量フラグＦ＿ＡＩＲＳＴＲＴを「０」にセットする。これは、エンジン３の停止時に、始動時ＨＣＣＩ空気量が存在していると判定されたとしても、エンジン３の停止時間ＴＭ＿ＳＴＰが長くなると、気筒Ｃからの空気の漏れなどにより、停止時の空気量が始動時まで保たれていないおそれがあるためである。

前記ステップ７３または７４に続くステップ７５では、エンジン水温ＴＷが所定温度ＴＷＨＣＣＩよりも高いか否かを判別する。この所定温度ＴＷＨＣＣＩは、例えば、ＨＣＣＩ燃焼を実行可能な冷却水の温度範囲の下限値に設定されている。

このステップ７５の答がＮＯで、ＴＷ≦ＴＷＨＣＣＩのときには、エンジン３の始動をＳＩ燃焼モードにより実行すべきと決定し、そのことを表すために、始動時燃焼モードフラグＦ＿ＨＣＣＩＳＴＲＴを「０」にセットし（ステップ７６）、本処理を終了する。

前記ステップ７５の答がＹＥＳのときには、前記ステップ７３または７４でセットされた始動時空気量フラグＦ＿ＡＩＲＳＴＲＴが、「１」であるか否かを判別する（ステップ７７）。この答がＹＥＳで、気筒Ｃに始動時ＨＣＣＩ空気量が存在していると判定されているときには、エンジン３の始動を、後述する第１ＨＣＣＩ燃焼モードにより実行すべきと決定し、始動時燃焼モードフラグＦ＿ＨＣＣＩＳＴＲＴを「１」にセットした（ステップ７８）後、本処理を終了する。

一方、上記ステップ７７の答がＮＯで、気筒Ｃに始動時ＨＣＣＩ空気量が存在していないと判定されているときには、エンジン３の始動を、後述する第２ＨＣＣＩ燃焼モードにより実行すべきと決定し、始動時燃焼モードフラグＦ＿ＨＣＣＩＳＴＲＴを「２」にセットした（ステップ７９）後、本処理を終了する。

図１５は、図５のステップ４で実行される始動時制御処理のサブルーチンを示す。本処理ではまず、図１４の処理においてセットされた始動時燃焼モードフラグＦ＿ＨＣＣＩＳＴＲＴが「０」であるか否かを判別し（ステップ８１）、その答がＹＥＳのときには、エンジン３をＳＩ燃焼モードにより始動するためのＳＩ燃焼始動処理を実行し（ステップ８２）、本処理を終了する。

上記ステップ８１の答がＮＯのときには、始動時燃焼モードフラグＦ＿ＨＣＣＩＳＴＲＴが「１」であるか否かを判別し（ステップ８３）、その答がＹＥＳのときには、エンジン３を第１ＨＣＣＩ燃焼モードにより始動するための第１ＨＣＣＩ燃焼始動処理を実行し（ステップ８４）、本処理を終了する。

また、上記ステップ８３の答がＮＯのときには、エンジン３を第２ＨＣＣＩ燃焼モードにより始動するための第２ＨＣＣＩ燃焼始動処理を実行し（ステップ８５）、本処理を終了する。

以下、図１６〜図２１を参照しながら、上述したＳＩ燃焼始動処理、第１ＨＣＣＩ燃焼処理および第２ＨＣＣＩ燃焼処理を順に説明する。これらの処理は、ＣＲＫ信号の発生に同期し、クランク角ＣＡ＝１°ごとに実行され、始動要求後の所定の燃焼サイクルの所定のクランク角において、吸気Ｖ／Ｔおよび排気Ｖ／Ｔの切換や、燃料噴射や火花発生などを行うものである。

図１６および図１７に示すＳＩ燃焼始動処理では、燃焼サイクル番号ｎ＝２で、クランク角ＣＡ＝１８０°になったときに（ステップ９１：ＹＥＳ）、吸気Ｖ／ＴフラグＦ＿ＶＴＥＣＩＮを「０」にセットする（ステップ９２）ことによって、吸気Ｖ／Ｔを休止Ｖ／Ｔから高速Ｖ／Ｔに切り換える。

なお、上記の燃焼サイクル番号ｎは、図１７に示すように、エンジン３の始動要求時からの燃焼サイクル数を表す。また、最初のｎ＝１の区間では、ＣＹＬ信号やＴＤＣ信号に基づいて気筒Ｃの判別やクランク角ＣＡを算出するための基準位置の特定が行われるため、エンジン３の実質的な制御はｎ＝２以降において行われる。

その後、ｎ＝３およびＣＡ＝０°になったときに（ステップ９３：ＹＥＳ）、排気Ｖ／ＴフラグＦ＿ＶＴＥＣＥＸを「０」にセットする（ステップ９４）ことによって、排気Ｖ／Ｔを休止Ｖ／Ｔから高速Ｖ／Ｔに切り換える。

また、ｎ≧２で、クランク角ＣＡが吸気行程内の所定角ＣＡＩＮＰＩに一致したときに（ステップ９５：ＹＥＳ）、ポート噴射フラグＦ＿ＰＩを「１」にセットし（ステップ９６）、ポート燃料噴射弁１８から燃料を噴射（ポート噴射）する。さらに、ｎ≧２で、クランク角ＣＡが圧縮行程内の所定角ＣＡＣＭＰＩＧに一致したときに（ステップ９７：ＹＥＳ）、点火フラグＦ＿ＩＧを「１」にセットし（ステップ９８）、点火プラグ１７から火花を発生させる。

以上のように、このＳＩ燃焼始動処理によれば、図１７に示すように、２回目の燃焼サイクルの排気行程の終了時に吸気Ｖ／Ｔを高速Ｖ／Ｔに切り換え、３回目の燃焼サイクルの開始時に排気Ｖ／Ｔを高速Ｖ／Ｔに切り換える。また、２回目以降の燃焼サイクルにおいて、吸気行程におけるポート噴射と圧縮行程における火花発生を行うことにより、ＳＩ燃焼が行われ、エンジン３が始動される。

図１８および図１９に示す第１ＨＣＣＩ燃焼始動処理では、まずｎ＝２およびＣＡ＝０°になったときに（ステップ１０１：ＹＥＳ）、排気Ｖ／ＴフラグＦ＿ＶＴＥＣＥＸを「１」にセットする（ステップ１０２）。これにより、２回目の燃焼サイクルの開始時に、排気Ｖ／Ｔが休止Ｖ／Ｔから低速Ｖ／Ｔに切り換えられ、排気弁７は早閉じ状態になる。

その後、ｎ＝２で、クランク角ＣＡが排気行程内の所定角ＣＡＥＸＤＩに一致したときに（ステップ１０３：ＹＥＳ）、筒内噴射フラグＦ＿ＤＩを「１」にセットし（ステップ１０４）、筒内燃料噴射弁１９から少量の燃料を噴射（筒内噴射）する。また、ｎ＝２で、クランク角ＣＡが排気行程内の所定角ＣＡＥＸＩＧに一致したときに（ステップ１０５：ＹＥＳ）、点火フラグＦ＿ＩＧを「１」にセットし（ステップ１０６）、点火プラグ１７から火花を発生させる。

以上の制御により、２回目の燃焼サイクルの排気行程において、排気弁７の早閉じにより、気筒Ｃに存在していた空気の一部が排出されずに閉じ込められ、圧縮されるとともに、筒内噴射された燃料と火花による点火によって、圧縮された空気の一部を用いて、排気行程燃焼が実行される。なお、排気行程燃焼の一部は、吸気行程に及ぶことがある。この排気行程燃焼により、気筒Ｃ内の温度が上昇するとともに、このときに噴射される燃料が少量であることで、気筒Ｃ内の空気が燃え残り、その直後のＨＣＣＩ燃焼に用いられる。なお、この状態では、吸気Ｖ／Ｔは休止Ｖ／Ｔに維持されており、吸気弁６は閉じた状態にある。

その後、ｎ＝２で、クランク角ＣＡが圧縮行程内の所定角ＣＡＣＭＰＤＩに一致したときに（ステップ１０７：ＹＥＳ）、筒内噴射フラグＦ＿ＤＩを「１」にセットする（ステップ１０８）ことによって、筒内噴射を行う。これにより、排気行程燃焼で燃え残った空気を用いて、圧縮行程から膨張行程にかけてＨＣＣＩ燃焼が行われる。

その後、ｎ＝３およびＣＡ＝１８０°になったときに（ステップ１０９：ＹＥＳ）、吸気Ｖ／ＴフラグＦ＿ＶＴＥＣＩＮを「１」にセットする（ステップ１１０）ことによって、３回目の燃焼サイクルの排気行程の終了時に、吸気Ｖ／Ｔを休止Ｖ／Ｔから低速Ｖ／Ｔに切り換える。

その後は、ｎ≧３で、クランク角ＣＡが吸気行程内の所定角ＣＡＩＮＰＩに一致するごとに（ステップ１１１：ＹＥＳ）、ポート噴射フラグＦ＿ＰＩを「１」にセットする（ステップ１１２）ことにより、ポート噴射が実行され、噴射された燃料を用いてＨＣＣＩ燃焼が行われる。

以上のようにして第１ＨＣＣＩ燃焼モードによるＨＣＣＩ燃焼が行われ、エンジン３が始動される。なお、図１９中のかっこ付きの符号○は、ＨＣＣＩ燃焼をより確実に行わせるために、筒内噴射および火花点火がエンジン３の状態に応じて適宜、補助的に行われることを示す。

図２０および図２１に示す第２ＨＣＣＩ燃焼始動処理では、ｎ＝２およびＣＡ＝１８０°になったときに（ステップ１２１：ＹＥＳ）、吸気Ｖ／ＴフラグＦ＿ＶＴＥＣＩＮを「１」にセットする（ステップ１２２）。これにより、２回目の燃焼サイクルの排気行程の終了時に、吸気Ｖ／Ｔが休止Ｖ／Ｔから低速Ｖ／Ｔに切り換えられることによって、その直後の吸気行程において、開弁した吸気弁６を介して、気筒Ｃ内に空気が導入される。図２１に示すように、この２回目の燃焼サイクルにおいては、筒内噴射および火花発生は行われず、燃焼は行われない。

その後、ｎ＝３およびＣＡ＝０°になったときに（ステップ１２３：ＹＥＳ）、排気Ｖ／ＴフラグＦ＿ＶＴＥＣＥＸを「１」にセットする（ステップ１２４）。これにより、３回目の燃焼サイクルの開始時に、排気Ｖ／Ｔが休止Ｖ／Ｔから低速Ｖ／Ｔに切り換えられ、排気弁７は早閉じ状態になる。

その直後の排気行程において、ｎ＝３で、クランク角ＣＡが所定角ＣＡＥＸＤＩに一致したときに（ステップ１２５：ＹＥＳ）、筒内噴射フラグＦ＿ＤＩを「１」にセットし（ステップ１２６）、筒内燃料噴射弁１９から少量の燃料を噴射するとともに、クランク角ＣＡが所定角ＣＡＥＸＩＧに一致したときに（ステップ１２７：ＹＥＳ）、点火フラグＦ＿ＩＧを「１」にセットし（ステップ１２８）、点火プラグ１７から火花を発生させる。これにより、この排気行程において、２回目の燃焼サイクルで導入された気筒Ｃ内の空気の一部が圧縮されるとともに、筒内噴射された燃料と火花による点火によって、排気行程燃焼が実行される。この排気行程燃焼により、気筒Ｃ内の温度が上昇するとともに、その直後のＨＣＣＩ燃焼に用いられる空気が確保される。

その直後、ｎ＝３およびＣＡ＝１８０°になったときに（ステップ１２９：ＹＥＳ）、吸気Ｖ／ＴフラグＦ＿ＶＴＥＣＩＮを「２」にセットする（ステップ１３０）。これにより、３回目の燃焼サイクルの排気行程の終了時に、吸気Ｖ／Ｔが低速Ｖ／Ｔから休止Ｖ／Ｔに戻されることで、その直後の吸気行程においても、吸気弁６は閉弁状態に保持される。

その後の圧縮行程において、ｎ＝３で、クランク角ＣＡが所定角ＣＡＣＭＰＤＩに一致したときに（ステップ１３１：ＹＥＳ）、筒内噴射フラグＦ＿ＤＩを「１」にセットし（ステップ１３２）、筒内噴射を行うことにより、排気行程燃焼で燃え残った空気を用いて、圧縮行程から膨張行程にかけてＨＣＣＩ燃焼が行われる。

その後、ｎ＝４およびＣＡ＝１８０°になったときに（ステップ１３３：ＹＥＳ）、吸気Ｖ／ＴフラグＦ＿ＶＴＥＣＩＮを「１」にセットし（ステップ１３４）、４回目の燃焼サイクルの排気行程の終了時に、吸気Ｖ／Ｔを休止Ｖ／Ｔから低速Ｖ／Ｔに再び切り換える。

その後は、ｎ≧４で、クランク角ＣＡが吸気行程内の所定角ＣＡＩＮＰＩに一致するごとに（ステップ１３５：ＹＥＳ）、ポート噴射フラグＦ＿ＰＩを「１」にセットする（ステップ１３６）ことにより、ポート噴射された燃料を用いてＨＣＣＩ燃焼が行われる。以上のようにして第２ＨＣＣＩ燃焼モードによるＨＣＣＩ燃焼が行われ、エンジン３が始動される。

以上のように、本実施形態によれば、エンジン３の始動が要求されたときに、ＨＣＣＩ燃焼を行うのに必要な始動時ＨＣＣＩ空気量が気筒Ｃに存在しているか否かを判定し、その判定結果が肯定のときに、ＨＣＣＩ燃焼を実行するので、エンジン３の始動をＨＣＣＩ燃焼によって適切に行うことができるとともに、ＨＣＣＩ燃焼の実行領域を拡大することができる。

また、始動時ＨＣＣＩ空気量が気筒Ｃに存在していると判定されたときには、エンジン３の始動要求後の２回目の燃焼サイクルの排気行程において、排気Ｖ／Ｔを低速Ｖ／Ｔに切り換え、排気弁７を早閉じ状態とすることによって、気筒Ｃに存在していた空気を閉じ込め、圧縮するとともに、筒内噴射と火花点火を行うことにより、圧縮された空気の一部を用いて、排気行程燃焼を実行する。そして、この排気行程燃焼により、ＨＣＣＩ燃焼に必要な温度と空気を確保した状態で、その直後の圧縮行程において筒内噴射を行うことによって、ＨＣＣＩ燃焼を実行する。したがって、ＨＣＣＩ燃焼によるエンジン３の始動を迅速かつ適切に行うことができる。

さらに、排気行程燃焼を実行した直後の吸気行程において、吸気Ｖ／Ｔを休止Ｖ／Ｔに維持し、吸気弁６を休止させるので、排気行程燃焼によって発生した燃焼ガスが、開弁した吸気弁６を介して吸気通路４側に吹き戻ることを防止することができる。その結果、燃焼ガスの吹き戻しによる不具合、例えば、他の気筒Ｃの吸気特性や吸気圧センサ２３の特性への悪影響、吸気通路４の内壁や吸気通路４に設けられたスロットル弁１６などのデバイスへのカーボンの付着や、騒音の発生などを回避することができる。

また、始動時ＨＣＣＩ空気量が気筒Ｃに存在していないと判定されたときには、始動要求後の２回目の燃焼サイクルの排気行程では、排気行程燃焼を行わず、その直後の吸気行程において、吸気Ｖ／Ｔを低速Ｖ／Ｔに切り換えることで、吸気弁６を開弁し、気筒Ｃに空気を導入する。そして、その後の３回目の燃焼サイクルの排気行程において排気行程燃焼を実行するので、気筒Ｃの空気量が不足している場合においても、排気行程燃焼およびその直後のＨＣＣＩ燃焼を、適切かつ可能な限り迅速に実行でき、それにより、ＨＣＣＩ燃焼の実行領域をさらに拡大することができる。

さらに、エンジン３が停止する際に吸気Ｖ／Ｔおよび排気Ｖ／Ｔを検出し、その検出結果に基づいて、始動時ＨＣＣＩ空気量が気筒Ｃに存在しているか否かを判定する。したがって、この判定を、吸気弁６および排気弁７の実際のバルブタイミングに基づいて精度良く行うことができる。また、エンジン３の停止時間ＴＭ＿ＳＴＰが所定時間ＴＲＥＦＳＴＰ以上のときには、始動時ＨＣＣＩ空気量が気筒Ｃに存在していないと判定するので、その判定結果に応じて、排気行程燃焼およびＨＣＣＩ燃焼を適切に実行することができる。

なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、排気行程燃焼の後の圧縮着火燃焼を、圧縮行程において筒内噴射された燃料を用いて行っているが、排気行程燃焼の直後の吸気行程においてポート噴射された燃料を用いて行ってもよい。

また、実施形態では、排気弁７のバルブタイミングを変更する排気可変機構として、高速Ｖ／Ｔ、低速Ｖ／Ｔおよび休止Ｖ／Ｔの３段階に切換可能なタイプのものを用いているが、これに限らず、例えば、クランクシャフト３ａに対する排気カムの位相を変更するタイプのものを用いてもよい。このことは、吸気弁６のバルブタイミングを変更する吸気可変機構についても同様であり、その場合には、吸気弁６の休止は、別個の機構を用いて行われる。

さらに、実施形態では、吸気弁６および排気弁７の実際のバルブタイミングの検出を、基準のクランク角ＣＡにおいて検出された筒内圧ＰＣＹＬに基づいて行っているが、その検出手法は任意である。

また、実施形態は、本発明を車両に搭載されたガソリンエンジンに適用した例であるが、本発明は、これに限らず、ガソリンエンジン以外の各種のエンジンに適用してもよく、また、車両用以外のエンジン、例えば、クランクシャフトを鉛直に配置した船外機などの船舶推進機用のエンジンにも適用可能である。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。

２ ＥＣＵ（始動時空気量判定手段、始動時制御手段、排気行程燃焼実行手段、
圧縮着火燃焼実行手段、吸気弁休止手段、排気行程燃焼保留手段、
空気導入手段、バルブタイミング検出手段）
２ａ 停止タイマ（停止時間計測手段）
３ エンジン
６ 吸気弁
７ 排気弁
１３ 吸気Ｖ／Ｔ切換機構（吸気弁休止手段、吸気可変機構）
１４ 排気Ｖ／Ｔ切換機構（排気可変機構）
１７ 点火プラグ
１９ 筒内燃料噴射弁
２２ 筒内圧センサ（バルブタイミング検出手段）
Ｃ 気筒
ＴＭ＿ＳＴＰ 停止時間
ＴＲＥＦＳＴＰ 所定時間

Claims (6)

1. 気筒内の混合気を圧縮着火によって燃焼させる圧縮着火燃焼による運転と、前記気筒内の混合気を点火プラグから発生した火花による点火によって燃焼させる火花点火燃焼による運転に切り換えて運転される内燃機関の始動を制御する内燃機関の始動制御装置であって、
   前記内燃機関の始動が要求されたときに、前記圧縮着火燃焼に必要な空気量が前記気筒に存在しているか否かを判定する始動時空気量判定を実行する始動時空気量判定手段と、
   当該始動時空気量判定手段により前記必要な空気量が前記気筒に存在していると判定されたときに、前記圧縮着火燃焼を実行することにより、前記内燃機関を始動する始動時制御手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の始動制御装置。
2. 前記内燃機関は、排気弁のバルブタイミングを変更可能な排気可変機構と、前記気筒内に燃料を直接、噴射する筒内燃料噴射弁とを有し、
   前記始動時制御手段は、
   前記内燃機関の始動が要求された後の排気行程において、前記排気可変弁機構を介して前記排気弁の閉弁タイミングを早めることにより、前記気筒に存在していた空気を閉じ込め、圧縮するとともに、前記筒内燃料噴射弁から前記気筒に燃料を噴射させ、前記点火プラグから火花を発生させることにより、前記圧縮された空気の一部を用いて燃焼させる排気行程燃焼を実行する排気行程燃焼実行手段と、
   当該排気行程燃焼が実行された直後の吸気行程または圧縮行程において前記気筒に燃料を供給することにより、前記圧縮着火燃焼を実行する圧縮着火燃焼実行手段と、
   を有することを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関の始動制御装置。
3. 前記排気行程燃焼が実行された直後の吸気行程において、前記内燃機関の吸気弁を休止させる吸気弁休止手段をさらに備えることを特徴とする、請求項２に記載の内燃機関の始動制御装置。
4. 前記圧縮着火燃焼に必要な空気量が前記気筒に存在していないと判定されたときに、前記排気行程における排気行程燃焼の実行を保留する排気行程燃焼保留手段と、
   前記排気行程燃焼が保留された直後の吸気行程において、前記吸気弁を開弁することによって前記気筒に空気を導入する空気導入手段と、をさらに備え、
   前記排気行程燃焼実行手段は、前記空気導入手段により前記気筒に空気が導入された直後の排気行程において、前記排気行程燃焼を実行することを特徴とする、請求項２または３に記載の内燃機関の始動制御装置。
5. 前記内燃機関は、吸気弁のバルブタイミングを変更可能な吸気可変機構をさらに有し、
   前記吸気弁および前記排気弁のそれぞれのバルブタイミングを検出するバルブタイミング検出手段をさらに備え、
   前記始動時空気量判定手段は、当該始動の前に前記内燃機関が停止する際に検出された前記吸気弁および前記排気弁のバルブタイミングに基づいて、前記始動時空気量判定を実行することを特徴とする、請求項２ないし４のいずれかに記載の内燃機関の始動制御装置。
6. 前記内燃機関の停止時からの経過時間を、停止時間として計測する停止時間計測手段をさらに備え、
   前記始動時空気量判定手段は、前記計測された停止時間が所定時間以上のときに、前記圧縮着火燃焼に必要な空気量が前記気筒に存在していないと判定することを特徴とする、請求項５に記載の内燃機関の始動制御装置。

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