JP2015113716A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の気筒を有し、各気筒への吸気ポートに対して燃料噴射弁を備えた内燃機関において、この内燃機関が停止したときの、その燃料噴射弁におけるデポジットの形成を抑制する。
【解決手段】本発明の内燃機関の制御装置は、内燃機関が停止しているときであって燃料噴射弁の温度が所定温度を越えるときに該燃料噴射弁から冷却用燃料を噴射するように該燃料噴射弁からの燃料噴射を制御する冷却用燃料噴射制御手段と、冷却用燃料の量を設定する冷却用燃料量設定手段とを備える。冷却用燃料量設定手段は、内燃機関が停止しているときに吸気弁が開いた状態にある気筒である開気筒における冷却用燃料の量を該開気筒以外の他の気筒における冷却用燃料の量よりも少なくする。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の気筒を有し、各気筒への吸気ポートに燃料噴射弁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、燃料噴射を精密に制御し、それにより燃費効率を高め、また、排気エミッションを改善することが可能である。しかし、燃料噴射弁の先端部においてデポジットが生じると、例えば噴孔部の開口面積が減少し、所望量の燃料を適切に噴射することが難しくなる。そこで、燃料噴射弁の先端部におけるデポジットの形成を防ぐことが望まれている。

例えば、燃料噴射弁におけるデポジットの生成および成長は、燃料噴射弁が高温であるときに、その熱により、燃料噴射弁の噴孔部に残留した燃料中の揮発成分が蒸発し、燃料中の揮発性の低い成分が排気成分などと相互作用することで、進み易い。そこで、特許文献１は、燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁（筒内燃料噴射弁）を備えた内燃機関において、高負荷連続運転直後の低負荷運転状態において、所定期間だけ、目標アイドル回転速度の増大、１行程２回噴射、成層燃焼モードから均質燃焼モードへの切り替え、減速燃料カットの禁止のような、筒内燃料噴射弁の先端温度を低下させる処理を実行することを開示する。これにより、特許文献１の内燃機関では、筒内燃料噴射弁の先端部におけるデポジットの生成および成長を抑制しようとする。

特開２００５−１２０９８３号公報

ところで、吸気ポートに対して燃料を噴射する燃料噴射弁（ポート燃料噴射弁）においても、燃料噴射弁の先端部にデポジットが形成することを抑制するまたは防ぐことが望まれる。このような吸気ポートに燃料を噴射するための燃料噴射弁は、内燃機関の停止後、特に内燃機関の温度が高いとき、吸気弁および吸気ポートの壁面からの輻射熱を受け、時間と共に、その温度が高まる傾向にある。そして、吸気通路のスロットルバルブは一般に内燃機関停止時には閉じられるので、機関停止中の吸気ポートでの空気流動がなく、そのような燃料噴射弁の温度上昇が生じ易い。それ故、その燃料噴射弁において残留燃料の蒸発が促進される。さらに、吸気通路に燃焼室から逆流した残留排気があるとき、その排気成分と燃料成分とが熱により相互作用することより、燃料噴射弁でのデポジット生成が促される傾向にある。

このようなデポジットの生成および成長抑制するように、特許文献１の内燃機関のように燃料噴射弁から燃料を噴射して燃料噴射弁を冷やすことが考えられる。しかし、内燃機関の停止時に、燃料噴射弁から燃料を噴射すると、この停止時に吸気弁が開いている気筒ではその気筒内に燃料が流入し、該内燃機関の次始動時の排気エミッションが悪化する虞がある。

そこで、本発明の目的は、複数の気筒を有し、各気筒への吸気ポートに対して燃料噴射弁を備えた内燃機関において、この内燃機関が停止したときの、その燃料噴射弁におけるデポジットの形成をより好適に抑制することにある。

本発明の一の態様によれば、
複数の気筒を有し、各気筒への吸気ポートに対して燃料噴射弁を備えた内燃機関の制御装置であって、
内燃機関が停止しているときであって燃料噴射弁の温度が所定温度を越えるときに該燃料噴射弁から冷却用燃料を噴射するように該燃料噴射弁からの燃料噴射を制御する冷却用燃料噴射制御手段と、
冷却用燃料の量を設定する冷却用燃料量設定手段であって、内燃機関が停止しているときに吸気弁が開いた状態にある気筒である開気筒における冷却用燃料の量を該開気筒以外の他の気筒における冷却用燃料の量よりも少なくする、冷却用燃料量設定手段と
を備えた、内燃機関の制御装置
が提供される。

冷却用燃料量設定手段は、開気筒における吸気弁の開き状態に応じて、開気筒における冷却用燃料の量を設定するとよい。好ましくは、冷却用燃料量設定手段は、内燃機関の冷却水温に基づく始動時要求燃料量以内であるように、冷却用燃料の量を設定する。さらに好ましくは、冷却用燃料量設定手段は、各気筒において、内燃機関の冷却水温に基づく始動時要求燃料量と、該内燃機関の今回の停止中に既に該気筒の燃料噴射弁から噴射された燃料量との差以内であるように、冷却用燃料の量を設定するとよい。

望ましくは、冷却用燃料量設定手段は、内燃機関が停止しているときに開気筒内に燃料が入ることを抑制するように、開気筒における冷却用燃料の量を設定する。例えば、冷却用燃料量設定手段は、開気筒における冷却用燃料の量をゼロに設定するように構成されてもよい。

また、好ましくは、内燃機関の制御装置は、内燃機関に始動要求があったとき、各気筒において、内燃機関の冷却水温に基づく始動時要求燃料量と、該内燃機関の今回の停止中に既に該気筒の燃料噴射弁から噴射された燃料量との差以内であるように、始動時燃料噴射量を設定する始動時燃料噴射量設定手段と、該始動時燃料噴射量設定手段により設定された始動時燃料噴射量の燃料を噴射して内燃機関を始動するように燃料噴射弁からの燃料噴射を制御する始動時燃料噴射制御手段とをさらに備える。

また、各気筒の点火プラグの作動を制御する点火制御手段は、内燃機関の始動時、各気筒の最初の圧縮行程および最初の膨張行程の少なくともいずれかで、各気筒の点火プラグを作動させるとよい。

さらに好ましくは、内燃機関の制御装置は、内燃機関の停止時に吸気弁が閉じ状態にあった回数を気筒ごとに記憶する回数記憶手段と、該回数記憶手段によって記憶された回数に基づいて、内燃機関が停止するときに、内燃機関の停止時に吸気弁が閉じ状態にあった回数が最少の気筒における吸気弁が閉じ状態となるように該内燃機関の停止制御を行う停止制御手段とをさらに備えるとよい。

上記構成を有する本発明の一態様によれば、内燃機関が停止しているときに吸気弁が開いた状態にある開気筒における冷却用燃料の量はこの開気筒以外の他の気筒における冷却用燃料の量よりも少なくされ、その相対的に少ない量の冷却用燃料が開気筒における燃料噴射弁から噴射される。したがって、吸気ポートに対して設けられた燃料噴射弁におけるデポジットの形成を抑制しつつ、内燃機関の次始動時、この開気筒における排気が未燃燃料や不完全燃焼性生成物を含む度合いを低め、排気エミッションの悪化を好適に防ぐことができる。

本発明の一実施形態に係る内燃機関の概略図である。 図１の内燃機関の１つの気筒に関する模式図である。 内燃機関が停止したときの時間に対する燃料噴射弁の先端部の温度の変化を概念的に表したグラフである。 内燃機関の停止中の燃料噴射弁の先端部の到達温度と、その到達後に、この燃料噴射弁から所定量の燃料を噴射しようとしたときのその所定量からの減少率との関係を概念的に示すグラフである。 一実施形態の制御フローチャートである。 冷却水温と始動時要求燃料量との関係を概念的に表したグラフである。 一実施形態に関する、エンジン停止時の冷却用燃料噴射制御の一例を概念的に表すタイムチャートである。

以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づき説明する。

図１は、本実施形態に係る内燃機関の概略図である。図２は、図１の内燃機関の１つの気筒に関する模式図である。内燃機関（エンジン）１０は、シリンダブロック１２、シリンダヘッド１４およびシリンダブロック１２の気筒１５内のピストン１６により形成された燃焼室１７の内部で燃料および空気の混合気を燃焼させ、ピストン１６を往復移動させることにより動力を発生する。本実施形態のエンジン１０は車両に搭載された、複数気筒を有する内燃機関つまり多気筒内燃機関であり、より具体的には直列４気筒火花点火式内燃機関である。エンジン１０は＃１〜＃４気筒を備える。但し、気筒数、用途、形式等は特に限定されない。

エンジン１のシリンダヘッド１４には吸気ポート１８を開閉する吸気弁２０と、排気ポート２２を開閉する排気弁２４とが気筒１５ごとに配設されている。各吸気弁２０および各排気弁２４は図示しないカムシャフトによって開閉させられる。シリンダヘッド１４の頂部には、燃焼室１７内の混合気に点火するための点火プラグ２６が気筒１５ごとに取り付けられている。なお、図２では、点火プラグ２６は省略されている。

各気筒の吸気ポート１８は気筒毎の枝管２８を介して吸気集合室であるサージタンク３０に接続されている。サージタンク３０の上流側には吸気管３２が接続されており、吸気管３２の上流端にはエアクリーナ３４が設けられている。そして吸気管３２には、上流側から順に、吸入空気量を検出するためのエアフローメータ３６と、電子制御式のスロットルバルブ３８とが組み込まれている。吸気ポート１８、枝管２８、サージタンク３０および吸気管３２はそれぞれ吸気通路４０の一部を区画形成する。

吸気通路４０、特に吸気ポート１８に対して燃料噴射弁４２が気筒ごとに配設されている。燃料噴射弁４２は、吸気ポート内に燃料を噴射するように設けられている。燃料噴射弁１２から噴射された燃料は吸入空気と混合されて混合気をなし、この混合気が吸気弁２０の開弁時に燃焼室１７に吸入され、ピストン１６で圧縮され、点火プラグ２６で点火燃焼させられる。

一方、各気筒の排気ポート２２は排気マニフォールド４４に接続される。排気マニフォールド４４は、その上流部をなす気筒毎の枝管４４ａと、その下流部をなす排気集合部４４ｂとからなる。排気集合部４４ｂの下流側には排気管４６が接続されている。排気ポート２２、排気マニフォールド４４および排気管４６はそれぞれ排気通路４８の一部を区画形成する。

排気管４６にはそれぞれ三元触媒からなる排気浄化用触媒を有する上流触媒コンバータ５０と下流触媒コンバータ５２とが直列に取り付けられている。上流触媒コンバータ５０つまりそこの触媒の上流側および下流側の排気通路にそれぞれ排気の空燃比を検出するための第１および第２の空燃比センサ、すなわち触媒前センサ５４および触媒後センサ５６が設置されている。これら触媒前センサ５４および触媒後センサ５６は、上流触媒コンバータ５０の直前および直後の位置に設置され、排気中の酸素濃度に基づいて空燃比を検出することを可能にする。

上述の点火プラグ２６、スロットルバルブ３８および燃料噴射弁４２等は、制御手段または制御装置としての電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」と称す）６０に電気的に接続されている。ＥＣＵ６０は、何れも図示されないＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭを含む記憶装置、および入出力ポート等を含むものである。またＥＣＵ６０には、図示されるように、前述のエアフローメータ３６、触媒前センサ５４、触媒後センサ５６のほか、エンジン１０のクランク角を検出するためのクランクポジションセンサ６２、アクセル開度を検出するためのアクセル開度センサ６４、エンジン１０の冷却水の温度（冷却水温）を検出するための水温センサ６６、カムシャフトに対して取り付けられたカムポジションセンサ６８、その他の各種センサが図示されないＡ／Ｄ変換器等を介して電気的に接続されている。ＥＣＵ６０は、各種センサの出力に基づく検出値等に基づいて、所望の出力が得られるように、点火プラグ２６、スロットルバルブ３８、燃料噴射弁４２等を制御し、点火時期、燃料噴射量、燃料噴射時期、スロットル開度等を制御する。このように、ＥＣＵ６０は、点火制御手段（点火制御部）、燃料噴射制御手段（燃料噴射制御部）、吸入空気量制御手段（吸入空気量制御部）、空燃比制御手段（空燃比制御部）の各機能を実質的に担うように構成され、これら手段は互いに関係付けられている。さらに、後述する説明から理解できるように、ＥＣＵ６０は、冷却用燃料噴射制御手段（冷却用燃料噴射制御部）、冷却用燃料量設定手段（冷却用燃料量設定部）、始動時燃料噴射量設定手段（始動時燃料噴射量設定部）、始動時燃料噴射制御手段（始動時燃料噴射制御部）、回数記憶手段（回数記憶部）、停止制御手段（停止制御部）の各機能も実質的に担うように構成され、これら手段は互いに関係付けられている。

スロットルバルブ３８にはスロットル開度センサ（図示せず）が設けられ、スロットル開度センサからの出力信号がＥＣＵ６０に送られる。ＥＣＵ６０は、通常、アクセル開度に応じて定まる目標スロットル開度に、スロットルバルブ３８の開度（スロットル開度）をフィードバック制御する。なお、スロットルバルブ３８は、エンジン１０が停止するとき、ＥＣＵ６０からの作動信号に基づいて閉じられる。

ＥＣＵ６０は、エアフローメータ３６からの信号に基づき、単位時間当たりの吸入空気量を検出する。そしてＥＣＵ６０は、検出したアクセル開度、スロットル開度および吸入空気量の少なくとも一つに基づき、エンジン１０の負荷を検出する。

ＥＣＵ６０は、クランクポジションセンサ６２からのクランクパルス信号に基づき、クランク角自体を検出すると共にエンジン１０の回転数（単位時間当たりの回転数）つまりエンジン回転速度を検出する。

ＥＣＵ６０は、クランクポジションセンサ６２の出力および気筒判別センサとしてのカムポジションセンサ６８の出力に基づいて、さらに、上で述べたように検出したエンジン運転状態に応じて、各気筒への燃料噴射時期を算出すると共に、燃料噴射量や点火時期を算出し、燃料噴射弁４２および点火プラグ２６を制御する。エンジン運転状態は、エンジン負荷およびエンジン回転速度により表され得る。

さて、上記エンジン１０は、運転者がキー・スイッチ７０をＯＮにすると（エンジン（再）始動要求があると）、その信号を受けて始動し、そのスイッチ７０がＯＦＦにされると（エンジン停止要求があると）、その信号を受けて停止するように構成されている。こうしてエンジン１０が停止したときの１つの気筒１５の様子が概念的に図２に表されている。図２の気筒１５は、吸気弁２０が開いた状態にある。

エンジン１０が高温状態で停止したとき、図２中に白抜き矢印ａ１、ａ２、ａ３で示すように吸気弁２０や熱容量の大きい吸気ポート１８の壁面からの熱（輻射熱）により、燃料噴射弁４２は加熱されて高温になる。特に、燃料噴射弁４２の先端部（噴孔部）４２ａが吸気ポート１８に臨むように燃料噴射弁４２は配置されているので、その先端部４２ａは時間の経過と共に高温になり易い。さらに、エンジン１０では、エンジンが停止したときにスロットルバルブ３８は閉じられるので、エンジン停止時の吸気ポート内の空気流動は無いまたは実質的に無い。したがって、このようなエンジン停止により、燃料噴射弁４２の先端部４２ａは時間の経過と共に高温になり易い。図３は、エンジン１０が停止したとき（時間ｔ１）からの時間に対する、燃料噴射弁４２の先端部４２ａの温度の変化を概念的に表したグラフである。なお、エンジンが停止したときは、エンジン回転速度がゼロになったときである。

この燃料噴射弁４２の先端部４２ａの温度は、エンジンの冷却水温と、エンジン１０が停止したときからの時間と関係がある。したがって、燃料噴射弁４２の先端部４２ａの温度は、エンジンの冷却水温と、エンジン１０が停止したときからの時間とに基づいて、予め実験に基づいて設定されたデータを検索したり、同様に設定された演算式に基づいて演算をしたりすることで、算出（検出）可能である。

燃料噴射弁４２の温度が高温になると、エンジン１０の停止時に燃料噴射弁４２の先端部、特に噴孔部に残留した燃料中の揮発成分が蒸発する。一方、図２中に矢印ａ４、ａ５、ａ６で示すように吸気通路には気筒内の残留排気が逆流することがあり、そのような排気にはＮＯｘ、ＳＯｘ、Ｏ_２、ＰＭ、ＨＣなどが含まれ得る。したがって、そのような排気成分と燃料中の揮発性の低い成分（または蒸発しなかった成分）とが熱を受けて酸化するなどして相互作用することで、燃料噴射弁４２でデポジットが形成され易い。

図４に、エンジン停止中の燃料噴射弁の先端部の到達温度と、この到達後に、この燃料噴射弁から所定量の燃料を噴射しようとしたときのその所定量からの燃料噴射可能量の減少率との関係を概念的に示す。この減少率は、燃料噴射弁におけるデポジット形成量と概ね対応する。図４では、燃料噴射弁の先端部の到達温度が高温であるとき、特に所定温度Ｔｓを超えるとき、急激に燃料噴射量減少率が上昇している。上記説明と図４とから理解できるように、燃料噴射弁の先端部の温度上昇に伴って該燃料噴射弁の噴孔部でデポジットの形成が進むことで、燃料噴射弁の噴孔部の開口面積が減少し、それにより燃料噴射が阻害されるようになる。それ故、デポジット形成により燃料噴射が悪影響を受けることが無いように、デポジット形成を抑制するまたは防ぐべく、燃料噴射弁４２の先端部の温度上昇を抑制するまたは防ぐことが望まれる。

以下、図５のフローチャートに基づいて、エンジン停止時に燃料噴射弁を冷却するための制御（冷却用燃料噴射制御）について説明する。以下の図５に基づいて説明される制御では、図４の所定温度Ｔｓが基準の１つとして採用される。なお、所定温度Ｔｓは、図４では、デポジット形成が急激に進む温度域の下限温度であるように示されているが、この下限温度よりも低い温度（下限温度までにある程度以上の余裕を有する温度）に設定されてもよい。所定温度Ｔｓのような所定温度は、燃料噴射弁の温度がそれを超えたときにそこでのデポジット形成が促される温度であるので、インジェクタ先端残留燃料酸化促進温度と称されてもよい。

ＥＣＵ６０は、ステップＳ５０１で、制御フラグがＯＦＦか否かを判定する。制御フラグは、作動中のエンジン１０が停止したときにＯＮにされるフラグであり、初期状態ではＯＦＦに設定されている。

ステップＳ５０１で制御フラグがＯＦＦであるので肯定判定されると、ステップＳ５０３でエンジン停止時に吸気弁が閉じ状態にあった回数が最少の気筒が４つの気筒の内から選択される。ＥＣＵ６０は、気筒ごとに、エンジン停止時に吸気弁が閉じ状態にあったときにカウントされるカウンタを備え、このカウンタに基づいてエンジン停止時に吸気弁が閉じ状態にあった回数を検出する。４つのカウンタは、それぞれ、初期状態ではゼロに設定されていて、１ずつ増やされる。エンジン停止時に吸気弁が閉じ状態にあった回数が同じ気筒間では、予め設定された優先順位にしたがって、１つまたは複数の気筒が、好ましくは１つの気筒が選択される。

次ぐステップＳ５０５では、エンジン１０に対する停止要求の有無が判定される。ここでは、キー・スイッチがＯＮからＯＦＦになったことを示す信号が入力されたとき、エンジン１０に対する停止要求が有りと、ＥＣＵ６０は判定する。ステップＳ５０５は、エンジン１０に対する停止要求が有りとして肯定判定されるまで繰り返される。

エンジン１０に対する停止要求があってステップＳ５０５で肯定判定されると、ＥＣＵ６０は、ステップＳ５０７で、ステップＳ５０３で選択された、エンジン停止時に吸気弁が閉じ状態にあった回数が最少の気筒における吸気弁が閉じるように（閉じ状態となるように）、クランク角を調整し、エンジン１０を停止させる。このエンジンの停止制御は、例えば燃料噴射制御や点火制御により行われてもよいし、エンジンスターターを制御することで行われてもよい。また、このようなエンジン停止制御は、エンジン停止途中でのスロットル開度制御で、具体的にはスロットルバルブの閉じ状態を調整することで行われてもよい。さらに、スターター制御にかえて、発電機（オルタネータ）、オイルポンプ、ウォーターポンプ等のエンジンの補機の負荷を調整することで、そのようなエンジン停止制御が行われてもよい。なお、前回のエンジン停止時に吸気弁が開いた状態であった気筒の吸気弁はここで閉じられることが望ましい。そして、ステップＳ５０９で、上記制御フラグがＯＮにされる。エンジン１０が停止したとき、吸気弁が開いた状態にある気筒（以下、「開気筒」という）の数は、１つまたは複数でもよいが、好ましくは１つである。なお、ステップＳ５０７は、停止制御手段として機能するＥＣＵ６０によって実行される。

次ぐステップＳ５１１では、各気筒の吸気弁のリフト量を算出する。ＥＣＵ６０は、カムポジションセンサ６８の出力およびクランクポジションセンサ６２の出力に基づいて、各気筒の吸気弁のリフト量を検出する（算出する）。これは、開気筒を検出し（識別し）、開気筒の吸気弁のリフト量を検出することに相当する。

次ぐステップＳ５１３では、各気筒の減量補正係数Ｇｋが算出される。この補正係数Ｇｋは、ここでは、ステップＳ５１１で算出された各気筒の吸気弁のリフト量に基づいて算出される。具体的には、各気筒の吸気弁のリフト量に基づいて、吸気弁のリフト量が大きいほど、後述される始動時要求燃料量を小さくするように、予め実験に基づいて設定されているデータを検索したり同様に設定されている演算を行ったりすることで、補正係数Ｇｋは算出される。特に、そのようなデータや演算式は、エンジンが停止しているときに開気筒内に燃料が入ることを抑制するように、定められるとよい。ここでは、吸気弁が閉じた状態にある気筒（以下、「閉気筒」という）の補正係数Ｇｋｃとしては「１」が算出される。開気筒の補正係数Ｇｋｎｃとしては、１未満の値が算出される。

次ぐステップＳ５１５では、エンジン１０に対する始動要求が有るか否かを判定する。ＥＣＵ６０は、キー・スイッチがＯＦＦからＯＮにされたことを示す信号が入力されたとき、始動要求が有ると判定する。

ステップＳ５１５で始動要求が無いので否定判定されると、次ぐステップＳ５１７では、燃料噴射弁４２の先端部４２ａの温度（先端温度）が閾値（所定温度）を超えたか否かが判定される。このステップで判定対象となる温度に関する燃料噴射弁は、いずれの気筒の燃料噴射弁であってもよい。燃料噴射弁４２の先端部４２ａの温度は、水温センサ６６の出力に基づいて検出されるエンジン１０の冷却水温Ｔｗと、ＥＣＵ６０の一部が担うタイマ手段（時間計測部）によって計測されているエンジンが停止したときからの時間とに基づいて、図３に示したようなデータを検索したり、所定の演算を行ったりすることで算出される（検出される）。ここでは、このステップＳ５１７での閾値は、図４の上記所定温度Ｔｓであるが、上記所定温度Ｔｓ以外であってもよく、上記所定温度Ｔｓ未満の所定温度であることができる。ステップＳ５１７で否定判定されると、ステップＳ５１５に戻る。

ステップＳ５１７で、燃料噴射弁４２の先端部４２ａの温度が閾値を超えているので肯定判定されると、ステップＳ５１９で、現時点での（そのときの）冷却水温での始動時要求燃料量Ｆｓｔが算出される。始動時要求燃料量は、そのときにエンジンを始動するとしたときに、必要とされる燃料量である。始動時要求燃料量は、水温センサ６６の出力に基づいて検出されるエンジン１０の冷却水温Ｔｗに基づいて、予め実験に基づいて設定されたデータを検索したり、同様に設定された演算式で演算をしたりすることで、算出される。ここでは、始動時要求燃料量は、図６に概念的に表すグラフ化されたデータを検索することで、算出される。図６では、冷却水温と始動時要求燃料量との関係が表されていて、冷却水温が低下するにしたがい、始動時要求燃料量が多くなる。エンジン１０が停止したときから、一般に、冷却水温は、徐々に低下する。したがって、時間の経過にしたがって冷却水温が低下し、算出される始動時要求燃料量は多くなる。

次ぐステップＳ５２１では、ステップＳ５１３で算出された補正係数Ｇｋを用いて、各気筒に対して補正済み燃料量が算出される。各気筒の補正済み燃料量は、ステップＳ５１９で算出された始動時要求燃料量に基づいて算出される。ここでは、各気筒の補正済み燃料量ＣＦは、ステップＳ５１９で算出された始動時要求燃料量Ｆｓｔに、ステップＳ５１３で算出された補正係数Ｇｋをかけることで算出される（ＣＦ＝Ｆｓｔ×Ｇｋ）。閉気筒では、補正係数Ｇｋｃは１であるので、ステップＳ５１９で算出された始動時要求燃料量Ｆｓｔがそのまま補正済み燃料量ＣＦｃになる。開気筒では、補正係数Ｇｋｎｃは１未満であるので、ステップＳ５１９で算出された始動時要求燃料量Ｆｓｔよりも少ない量が補正済み燃料量ＣＦｎｃとして算出される。

次ぐステップＳ５２３では、気筒毎に、冷却用燃料の量（目標噴射量）Ｆが算出される。冷却用燃料は、燃料噴射弁を冷却するためにそれから実際に噴射されることが意図される燃料のことである。ここでは、冷却用燃料の量は、各気筒の補正済み燃料量から、その気筒での停止時燃料積算量を引いたものである。停止時燃料積算量は、気筒毎に算出されて記憶装置に格納されているものであり、それぞれの気筒で今回のエンジン停止中に今までに既に燃料噴射弁から噴射された冷却用燃料の総燃料量のことである。ただし、今回のエンジン停止中に初めてステップＳ５２３に至ったときには、全ての気筒で停止時燃料積算量はゼロである。なお、こうして、冷却用燃料量設定手段として機能するＥＣＵ６０によって冷却用燃料の量が設定される。

そして、ステップＳ５２５で、ステップＳ５２３で気筒ごとに算出された量の冷却用燃料が、各気筒の燃料噴射弁から噴射される。これにより、各気筒における燃料噴射弁４２はその燃料により冷やされる。なお、ステップＳ５２５は、冷却用燃料噴射制御手段として機能するＥＣＵ６０によって実行される。

次ぐステップＳ５２７では、気筒毎に停止時燃料積算量が算出されて、ＥＣＵ６０の記憶装置に格納される。停止時燃料積算量は、気筒毎に算出、更新および格納され、それまでの停止時燃料積算量にステップＳ５２３で算出された冷却用燃料の量を加算することで、算出されて更新される。こうして今回のルーチンは終了する。こうして更新されて格納されている停止時燃料積算量は、次回のルーチンのステップＳ５２３やステップＳ５３１で用いられ得る。

次回のルーチンでは、制御フラグがＯＮであるので、ステップＳ５０１で否定判定されて、ステップＳ５１５に至る。エンジン１０に対する始動要求がないとき（ステップＳ５１５で肯定判定されない限り）、原則、上で述べたようにして、燃料噴射弁４２の先端部の温度が閾値を超える度に、各気筒の燃料噴射弁から冷却用燃料が噴射される。

一方、エンジン始動要求があってステップＳ５１５で肯定判定されると、ステップＳ５２９で、現時点での冷却水温での始動時要求燃料量が算出される。ここでの現時点での冷却水温での始動時要求燃料量の算出は、ステップＳ５１９で説明した通りであるので、ここでのさらなる説明は省略する。

次ぐステップＳ５３１では、気筒毎に、始動時燃料噴射量が算出される。始動時燃料噴射量は、エンジン始動時に、実際に燃料噴射弁から噴射されることが意図される燃料噴射量（目標噴射量）である。ここでは、始動時燃料噴射量は、ステップＳ５２９で算出された始動時要求燃料量から、停止時燃料積算量を引くことで算出される。上で述べたように、エンジン停止中に、燃料噴射弁を冷やすために冷却用燃料を噴射したときには、既に、その燃料が吸気通路や気筒内に、好ましくは吸気通路のみにある。このように既に噴射済みの燃料を除いた残りが、ステップＳ５３１では、始動時燃料噴射量として算出される。なお、閉気筒と開気筒との間で、停止時燃料積算量には差があるので、算出される始動時燃料噴射量にも差がある。ただし、エンジン停止中に、冷却用燃料の噴射が一度も行われなかったときには、停止時燃料積算量は全ての気筒でゼロである。したがって、この場合は、ステップＳ５２９で算出された始動時要求燃料量が、そのまま、ステップＳ５３１で各気筒での始動時燃料噴射量となり、始動時燃料噴射量は全気筒で同じである。なお、こうして、始動時燃料噴射量設定手段として機能するＥＣＵ６０によって始動時燃料噴射量が設定される。

そして、ステップＳ５３３で、ステップＳ５３１で算出された始動時燃料噴射量の燃料を各気筒から噴射して、エンジンを始動する。なお、ステップＳ５３３は、始動時燃料噴射制御手段として機能するＥＣＵ６０によって実行される。このとき、各気筒では、エンジン始動開始後の最初の圧縮行程または最初の膨張行程で、好ましくは最初の圧縮行程で、点火プラグが作動される。これにより、吸気通路や気筒内にある燃料またはその一部をより効果的に燃焼させる。

ステップＳ５３５では、エンジン停止時に吸気弁が閉じ状態にあった気筒つまり閉気筒のカウンタが、１だけ増やされる。なお、開気筒のカウンタは、そのままである。こうしたカウンタは、上記ステップＳ５０３で用いられる。ステップＳ５３５は、エンジンの停止時に吸気弁が閉じ状態にあった回数を気筒ごとに記憶する回数記憶手段として機能するＥＣＵ６０によって実行される。

さらにステップＳ５３７では、上記制御フラグがＯＦＦにされる。また、各種値がリセットされる（ゼロにされる）。例えば、停止時燃料積算量はゼロにされる。

ここで、図５のフローチャートに基づいて説明したエンジン停止時の冷却用燃料噴射制御について、図６のグラフおよび図７のタイムチャートに基づいてさらに説明する。図７は、一例としての、エンジン停止時の冷却用燃料噴射制御例を概念的に表す。

図７では、エンジン１が作動している状態で、ｔａ時にエンジン停止要求があると（ステップＳ５０５で肯定判定）、エンジン１が停止する。このとき、例えばエンジン停止時に吸気弁が閉じ状態にあった回数が最少の気筒は＃１気筒であるので（ステップＳ５０３）、＃１気筒の吸気弁が閉じるようにエンジンは停止される（ステップＳ５０７）。図７の例では、＃３気筒の吸気弁のみが開いた状態で、ｔｂ時にエンジンが停止する（エンジン回転速度ＮＥはゼロになる）。その結果、ｔｂ時以降、エンジンの冷却水温は徐々に下がるが、停止直後のエンジン冷却水温は比較的高いので、図３に基づいて説明したように吸気弁などからの輻射熱で燃料噴射弁の先端部の温度Ｔｉｎｊは徐々に高まる。エンジンが停止すると（制御フラグＯＮ（ステップＳ５０９））、各気筒の吸気弁のリフト量が算出され（ステップＳ５１１）、そのリフト量に基づいて各気筒に関して燃料噴射量の減量補正係数Ｇｋが算出される（ステップＳ５１３）。これにより、それぞれが閉気筒である＃１、＃２、＃４気筒に関しては補正係数Ｇｋｃとして「１」が算出され、開気筒である＃３気筒に関しては吸気弁のリフト量Ｌに基づいて補正係数Ｇｋｎｃとして１未満の値（例えば０．３）が算出される。

エンジン始動要求が無い状態で（ステップＳ５１５で否定判定）、燃料噴射弁の先端部の温度が高まる。そして、ｔｃ時に、燃料噴射弁の先端部の温度が閾値Ｔｓに至ると（ステップＳ５１７で肯定判定）、現時点（ｔｃ時）での冷却水温での始動時要求燃料量Ｆｓｔ１が算出される（ステップＳ５１９）。始動時求噴射量Ｆｓｔ１は、そのときの冷却水温Ｔｗ１で図６に表すデータを検索することで算出される。そして、気筒毎にその気筒の補正係数Ｇｋを用いて始動時要求燃料量Ｆｓｔ１が補正され、補正済み燃料量ＣＦ１（＝Ｆｓｔ１×Ｇｋ）が算出される（ステップＳ５２１）。閉気筒である＃１、＃２、＃４気筒に関しては補正係数Ｇｋｃが「１」であるので始動時要求燃料量Ｆｓｔ１そのものである補正済み燃料量ＣＦｃ１が算出され、開気筒である＃３気筒に関しては補正係数Ｇｋｎｃが１未満であるので、始動時要求燃料量Ｆｓｔ１よりも小さい補正済み燃料量ＣＦｎｃ１が算出される。

今回は、エンジン停止後、エンジン停止中に、最初に燃料噴射弁の先端部の温度が閾値Ｔｓに至ったときであるので、停止時燃料積算量はゼロである。よって、閉気筒である＃１、＃２、＃４気筒における冷却用燃料の量Ｆｃ１は、補正済み燃料量ＣＦｃ１に設定され、＃３気筒における冷却用燃料の量Ｆｎｃ１は、補正済み燃料量ＣＦｎｃ１に設定される（ステップＳ５２３）。こうして設定された冷却用燃料量の燃料が、各気筒の燃料噴射弁から噴射される（ステップＳ５２５）。なお、こうして噴射された冷却用燃料の量は停止時燃料積算量に加算される（ステップＳ５２７）。今回は、エンジン停止後、エンジン停止中に、最初に燃料噴射弁の先端部の温度が閾値Ｔｓに至ったときであるので、停止時燃料積算量は冷却用燃料量そのものになる。

なお、＃１、＃２、＃４気筒のそれぞれにおける冷却用燃料の量Ｆｃ１よりも、＃３気筒における冷却用燃料の量Ｆｎｃ１が補正により少なくなっているので、図７では、燃料噴射量の高さが低く表されている。ただし、図７では、燃料噴射量はピークの高さで示され、幅は特段意味を有さない。また、図７でエンジン作動中における燃料噴射量はある高さで一定に表されているが、これは単にエンジン作動中であることを示し、その高さは特段意味を有さない。

冷却用燃料が噴射されると、燃料噴射弁はその燃料により冷やされ、その先端部の温度は低下する。これにより、燃料噴射弁でのデポジット形成が抑制される。しかし、図７の例では、未だ、冷却水温が高い状態であるので、吸気ポート壁面などからの輻射熱により燃料噴射弁の先端部の温度は高くなり始める。そして、再度、ｔｄ時に、燃料噴射弁の先端部の温度が閾値Ｔｓに至ると（ステップＳ５１７で肯定判定）、そのときの冷却水温Ｔｗ２での始動時要求燃料量Ｆｓｔ２が算出される（ステップＳ５１９）。そして、減量補正係数Ｇｋを用いて補正済み燃料量ＣＦ２（＝Ｆｓｔ２×Ｇｋ）が算出される。今回は、停止時燃料積算量は＃１、２、４気筒のそれぞれに関してはＦｃ１であり、＃３気筒に関してはＦｎｃ１である。よって、＃１、＃２、＃４気筒のそれぞれにおける冷却用燃料の量Ｆｃ２は、補正済み燃料量ＣＦｃ２（＝Ｆｓｔ２×Ｇｋｃ）から停止時燃料積算量を引いた値（＝ＣＦｃ２−Ｆｃ１）に、＃３気筒における冷却用燃料の量Ｆｎｃ２は、補正済み燃料量ＣＦｎｃ２（＝Ｆｓｔ２×Ｇｋｎｃ）から冷却用燃料積算量を引いた値（＝ＣＦｎｃ２−Ｆｎｃ１）に設定される（ステップＳ５２３）。こうして設定された冷却用燃料量の燃料が、各気筒の燃料噴射弁から噴射される（ステップＳ５２５）。

以上の説明から理解できるように、エンジン停止後、エンジン停止中に、３回目に燃料噴射弁の先端部の温度が閾値Ｔｓに至ったときは、＃１、＃２、＃４気筒における冷却用燃料の量Ｆｃ３は補正済み燃料量ＣＦｃ３（＝Ｆｓｔ３×Ｇｋｃ）から停止時燃料積算量（Ｆｃ１＋Ｆｃ２）を引いた値（＝ＣＦｃ３−（Ｆｃ１＋Ｆｃ２））に設定され、＃３気筒における冷却用燃料の量Ｆｎｃ３は補正済み燃料量ＣＦｎｃ３（＝Ｆｓｔ３×Ｇｋｎｃ）から停止時燃料積算量（Ｆｎｃ１＋Ｆｎｃ２）を引いた値（＝ＣＦｎｃ３−（Ｆｎｃ１＋Ｆｎｃ２））に設定される。同様に、エンジン停止後、エンジン停止中に、４回目に燃料噴射弁の先端部の温度が閾値Ｔｓに至ったときは、＃１、＃２、＃４気筒における冷却用燃料の量Ｆｃ４は補正済み燃料量ＣＦｃ４（＝Ｆｓｔ４×Ｇｋｃ）から停止時燃料積算量（Ｆｃ１＋Ｆｃ２＋Ｆｃ３）を引いた値（＝ＣＦｃ４−（Ｆｃ１＋Ｆｃ２＋Ｆｃ３））に設定され、＃３気筒における冷却用燃料の量Ｆｎｃ４は補正済み燃料量ＣＦｎｃ４（＝Ｆｓｔ４×Ｇｋｎｃ）から停止時燃料積算量（Ｆｎｃ１＋Ｆｎｃ２＋Ｆｎｃ３）を引いた値（＝ＣＦｎｃ４−（Ｆｎｃ１＋Ｆｎｃ２＋Ｆｎｃ３））に設定される。つまり、エンジン停止後、エンジン停止中に、ｎ回目に燃料噴射弁の先端部の温度が閾値Ｔｓに至ったときは、閉気筒である＃１、＃２、＃４気筒における冷却用燃料の量Ｆｃｎは補正済み燃料量ＣＦｃｎ（＝Ｔｓｔｎ×Ｇｋｃ）から停止時燃料積算量（ΣＦｃ（ｎ−１））を引いた値（＝ＣＦｃｎ−ΣＦｃ（ｎ−１））に設定され、開気筒である＃３気筒における冷却用燃料の量Ｆｎｃｎは補正済み燃料量ＣＦｎｃｎ（＝Ｆｓｔｎ×Ｇｋｎｃ）から冷却用燃料積算量（ΣＦｎｃ（ｎ−１））を引いた値（＝ＣＦｎｃｃ−ΣＦｎｃ（ｎ−１））に設定される。

図７の例では、燃料噴射弁の先端部の温度が閾値Ｔｓに至った回数がそれまでに２回である、ｔｅ時に、エンジン始動要求がある（ステップＳ５１５で肯定判定）。エンジン始動要求が有ると、そのときのｔｅ時点での冷却水温Ｔｗｅに基づいて始動時要求燃料量Ｆｓｔｅが算出される（ステップＳ５２９）。そして、気筒毎に始動時噴射量が算出される。＃１、＃２、＃４気筒における始動時噴射量Ｆｃｅは始動時要求燃料量Ｆｓｔｅから停止時燃料積算量（Ｆｃ１＋Ｆｃ２）を引いた値（＝Ｆｓｔｅ−（Ｆｃ１＋Ｆｃ２））に、＃３気筒における始動時噴射量Ｆｎｃｅは始動時要求燃料量Ｆｓｔｅから停止時燃料積算量（Ｆｎｃ１＋Ｆｎｃ２）を引いた値（＝Ｆｓｔｅ−（Ｆｎｃ１＋Ｆｎｃ２））に設定される。閉気筒の停止時燃料積算量は開気筒の停止時燃料積算量よりも多いので、図７では、＃１、＃２、＃４気筒における始動時噴射量Ｆｃｅは＃３気筒における始動時噴射量Ｆｎｃｅよりも低くなっている。

以上述べたように、開気筒での冷却用燃料の量は、閉気筒での冷却用燃料の量よりも少なくされる。よって、開気筒で、燃料噴射弁から冷却用燃料を噴射して燃料噴射弁を冷却しても、開気筒内に燃料が溜まる度合いが抑制される。したがって、エンジン始動直後の開気筒での圧縮行程および膨張行程で、開気筒内に溜まっている燃料が十分に気化せず、排気通路に排出されることになっても、それによる排気エミッションの悪化を抑制することができる。このように、本実施形態によれば、燃料噴射弁の冷却（デポジット形成抑制）と、排気エミッションの悪化抑制とを実現することができる。

エンジン始動時の開気筒における始動時噴射量Ｆｎｃｅの燃料は、吸気行程でピストンが下死点側に下がることで気筒内に流入するので、その気化が、気筒内に既に溜まっている燃料に比べて生じ易い。それ故、エンジン始動直後の点火で、より燃焼する傾向にある。しかし、このようなエンジン始動時の開気筒における始動時噴射量Ｆｎｃｅは更に少なくされてもよい。例えばゼロにされてもよい。これにより、エンジン始動直後の開気筒からの燃料排出をより抑制することができる場合があるであろう。このような始動時噴射量の低減抑制は、閉気筒に関して適用されてもよい。

以上、本発明を上記実施形態に基づいて説明したが、それの種々の変更が可能である。その一例を以下に記す。

上記実施形態におけるエンジン停止時の冷却用燃料噴射制御では、開気筒の補正係数Ｇｋｎｃは開気筒の吸気弁のリフト量に基づいて可変設定された。しかし、開気筒の補正係数Ｇｋｎｃは、吸気弁のリフト量にかかわらず、ゼロまたは小さい値に設定可能である。開気筒の補正係数Ｇｋｎｃがゼロに設定されることで、開気筒における冷却用燃料量がゼロになり、エンジン停止中に、開気筒内に燃料が至ることを防ぐことができる。さらに、この場合、開気筒における始動時噴射量Ｆｎｃｅもゼロに設定されるとよい。こうすることで、エンジン始動直後に開気筒から燃料が未燃のまま排出されることを確実に防ぐことが可能になる。このようにエンジン停止中に開気筒で冷却用燃料が噴射されないとき、当該エンジン停止中に燃料噴射弁を燃料で冷やすことができない。しかし、このような気筒は上記ステップＳ５０３で、エンジン停止時に吸気弁が閉じ状態にあった回数が最少の気筒に選ばれる可能性が高い。それ故、この場合であっても、そのような気筒の燃料噴射弁にデポジットが生成し、それが成長することを十分に抑制するまたは防ぐことが可能である。

また、上記エンジンがアイドリングストップ（アイドルリダクション）システムを備える場合、アイドリングストップ（アイドルリダクション）時に上記した燃料噴射弁を冷却する制御が適用されるとよい。アイドリングストップシステムは、車両の停止中に車両の状態についての予め定められた第１実行条件が成立した場合にアイドリングストップを実行する（エンジンを停止する）。そして、第２実行条件が成立したときに、アイドリングストップシステムは、エンジンを（再）始動する。第１実行条件は、例えば、ブレーキＯＮ（ブレーキペダルが踏み込まれている）の状態であって、かつ、車両が停止中（車速ゼロ）であるという条件である。なお、第１実行条件には、車両が停止してから所定時間が経過したことという条件が含まれてもよい。第２実行条件は、例えば、ブレーキＯＮが解除された状態であること、車速がゼロでないこと、アクセルペダルが踏まれたことの少なくともいずれか１つが満たされるという条件である。ブレーキの状態は、ブレーキペダルの踏み込み状態を検出する装置（例えばブレーキランプスイッチ）からの信号に基づいて検出可能である。また、車両が停止中か否かは、車速センサからの信号に基づいて検出可能である。アイドリングストップシステムとしての制御機能は、上記ＥＣＵにより担われることが可能である。そして、アイドリングストップシステムにより第１実行条件が満たされてエンジンが停止されるとき、上記ステップＳ５０５でエンジン停止要求ありと判定されるとよい。また、アイドリングストップシステムにより第２実行条件が満たされてエンジンが再始動されるとき、上記ステップＳ５１５でエンジン始動要求ありと判定されるとよい。

本発明の実施形態は前述の実施形態のみに限られない。特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本発明に含まれる。

１０ 内燃機関
１５ 気筒
１８ 吸気ポート
２０ 吸気弁
２２ 排気ポート
２４ 排気弁
２６ 点火プラグ
３６ エアフローメータ
４０ 吸気通路
４２ 燃料噴射弁
４８ 排気通路
６０ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）
６２ クランクポジションセンサ
６４ アクセル開度センサ
６６ 水温センサ
６８ カムポジションセンサ

Claims (9)

1. 複数の気筒を有し、各気筒への吸気ポートに対して燃料噴射弁を備えた内燃機関の制御装置であって、
   前記内燃機関が停止しているときであって前記燃料噴射弁の温度が所定温度を越えるときに該燃料噴射弁から冷却用燃料を噴射するように該燃料噴射弁からの燃料噴射を制御する冷却用燃料噴射制御手段と、
   前記冷却用燃料の量を設定する冷却用燃料量設定手段であって、前記内燃機関が停止しているときに吸気弁が開いた状態にある気筒である開気筒における冷却用燃料の量を該開気筒以外の他の気筒における冷却用燃料の量よりも少なくする、冷却用燃料量設定手段と
   を備えた、内燃機関の制御装置。
2. 前記冷却用燃料量設定手段は、前記開気筒における前記吸気弁の開き状態に応じて、前記開気筒における冷却用燃料の量を設定する、請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記冷却用燃料量設定手段は、前記内燃機関の冷却水温に基づく始動時要求燃料量以内であるように、前記冷却用燃料の量を設定する、請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記冷却用燃料量設定手段は、各気筒において、前記内燃機関の冷却水温に基づく始動時要求燃料量と、該内燃機関の今回の停止中に既に該気筒の燃料噴射弁から噴射された燃料量との差以内であるように、前記冷却用燃料の量を設定する、請求項１から３のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記冷却用燃料量設定手段は、前記内燃機関が停止しているときに前記開気筒内に燃料が入ることを抑制するように、前記開気筒における冷却用燃料の量を設定する、請求項１から４のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
6. 前記冷却用燃料量設定手段は、前記開気筒における冷却用燃料の量をゼロに設定する、請求項５に記載の内燃機関の制御装置。
7. 前記内燃機関に始動要求があったとき、各気筒において、前記内燃機関の冷却水温に基づく始動時要求燃料量と、該内燃機関の今回の停止中に既に該気筒の燃料噴射弁から噴射された燃料量との差以内であるように、始動時燃料噴射量を設定する始動時燃料噴射量設定手段と、
   該始動時燃料噴射量設定手段により設定された始動時燃料噴射量の燃料を噴射して該内燃機関を始動するように、前記燃料噴射弁からの燃料噴射を制御する始動時燃料噴射制御手段と
   を備える、請求項１から６のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
8. 各気筒の点火プラグの作動を制御する点火制御手段は、前記内燃機関の始動時、各気筒の最初の圧縮行程および最初の膨張行程の少なくともいずれかで、各気筒の前記点火プラグを作動させる、請求項１から７のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
9. 前記内燃機関の停止時に吸気弁が閉じ状態にあった回数を気筒ごとに記憶する回数記憶手段と、
   該回数記憶手段によって記憶された回数に基づいて、前記内燃機関が停止するときに、前記内燃機関の停止時に吸気弁が閉じ状態にあった回数が最少の気筒における吸気弁が閉じ状態となるように該内燃機関の停止制御を行う停止制御手段と
   をさらに備えた、請求項１から８のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。

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