JP4637788B2 - 可変バルブを備えたエンジンの制御方法 - Google Patents

Description

本発明は内燃機関（エンジン）の制御方法に関し、より具体的には、エンジンの始動性を改善すべく電気機械的に作動される吸気バルブ及び/又は排気バルブを制御する方法に関するものである。尚、「及び／又は」というのは、それらのの少なくとも一つという意味である。

乗用車のエンジンの気筒が、一つ以上の、電気的に作動される吸気バルブ及び/又は排気バルブを備える場合がある。これらの電気的に作動されるバルブは、例えば、クランク軸及び/又はピストン位置から独立して動作することが可能である。これらのバルブをエンジン制御の改善及び/又は排出物低減のために作動させる、種々のモードが知られている。

例の一つとして、エンジンの始動性を改善するために、複数の気筒を同時に着火すべく相対的なバルブ・サイクルを調整し、それから、所定数の運転サイクルの後で、その同時作動を終了させるようにしたものがある（例えば、特許文献１を参照）。
米国特許6,050,231号明細書

しかしながら、上述の従来技術においては、１燃焼サイクル以上の間、始動トルクを増大することが出来る一方で、エンジンが通常とは異なる着火順序で作動することになり、この通常とは異なる着火順序から通常の着火順序に戻すとき、排出物の増大及び/又は、トルク変動の増大が生じる可能性がある。これは、顧客満足度の低下や、過剰な排出物を補償するための触媒コストの増大をもたらし得る。本発明は、トルク変動や排出物の増大を極力起こさずに、エンジンの始動性を改善することのできるバルブ制御方法を提供することを目的とする。

本発明は、少なくとも二つの気筒を備え、それらの気筒の少なくとも一方に少なくとも一つの可変バルブが設けられたエンジンの制御方法であって、少なくとも二つの気筒においてそれぞれのピストンの共通の行程で燃焼を行なう工程と、該少なくとも二つの気筒のうちの一つの気筒の１燃焼サイクルの行程数を増加させる工程と、該少なくとも二つの気筒のうちの他の気筒の燃焼に続いて、所定の順序で上記一つの気筒の燃焼が行われるように、当該気筒の１燃焼サイクルの行程数を元に戻す工程と、を有する方法である。この方法により、例えば排出物の低減が可能になり得る。

尚、上記の「二つの気筒においてそれぞれのピストンの共通の行程で燃焼を行なう」というのは、二つの気筒におけるそれぞれのピストンの行程（例えば吸気、圧縮、膨張、排気等の行程）が少なくとも部分的に同時進行する状態にあるときに、その行程を共通の行程（common stroke）と呼び、この共通の行程で燃焼を行うことを意味する。以下、この明細書全体において同様である。

また、本発明は、少なくとも二つの気筒を備え、それらの気筒の少なくとも一方に少なくとも一つの可変バルブが設けられたエンジンの制御方法であって、少なくとも二つの気筒においてそれぞれのピストンの共通の行程で第一の燃焼を行なう工程と、該少なくとも二つの気筒のうちの一つの気筒の１燃焼サイクルの行程数を減少させる工程と、該少なくとも二つの気筒のうちの他の気筒の燃焼に続いて、所定の順序で上記一つの気筒の燃焼が行われるように、当該気筒の１燃焼サイクルの行程数を元に戻す工程と、を有する方法である。この方法により、エンジン回転速度を維持するためのトルク振動の発生を低減することが可能となり得る。

したがって、本発明によって達成され得る利点の一つは、排出物の低減及び/又はトルク変動の低減の少なくとも一方を実現しつつ、複数気筒着火状態から、完全にシーケンシャルな着火状態に移行する方法を提供することである。

図１を参照すると、複数の気筒を有するエンジン10が、電子エンジン制御器12によって制御される構成が示されている。尚、図１においては複数の気筒の一つのみが示される。エンジン10は、それぞれ気筒壁32に囲まれた燃焼室30内に、クランク軸40に結合されたピストン36を備えている。燃焼室30は、それぞれの吸気バルブ52および排気バルブ54を介して、吸気マニフォールド44および排気マニフォールド48と連通している。吸気バルブ及び排気バルブの夫々は、図２に示されているような、電気機械的に制御されるコイルとアーマチャとの組立体によって作動させられる。アーマチャ温度は、温度センサー51によって判定され得る。バルブ位置は、位置センサー50によって判定され得る。代替例においては、バルブ52及び54用の各バルブ・アクチュエータが、位置センサー及び温度センサーを持つ。更に別の代替例においては、一つ以上の吸気バルブ52及び/又は排気バルブ54がカム駆動され、機械的に休止可能にされる場合もある。例えば、バルブのリフターが、プッシュ・ロッド型のカム駆動バルブ用休止機構を含む場合がある。或いは、バルブ特性をリフト零の特性に切り替えるような、オーバーヘッド・カム内の休止機構が使用される場合もある。

吸気マニフォールド44には、制御器12からの信号(FPW)のパルス幅に比例して燃料を供給する燃料噴射弁66が配設されている。燃料は、図示しないが、燃料タンク、燃料ポンプ及び燃料レールを含む燃料供給システムにより、燃料噴射弁66へ供給される。或いは、燃料がエンジンの気筒内に直接的に噴射されるように構成される場合もある。これは、当業者において「直接噴射」として知られている。加えて、この例では、吸気マニフォールド44に電子スロットル125（無くてもよい）が配設されている。

図の例ではディストリビューターレス（distributor-less）の点火装置88が、制御器12からの指令に応答して点火プラグ92に通電し、燃焼室30に点火火花を供給する。汎用の排気ガス酸素（Universal Exhaust Gas Oxygen ：UEGO）センサー76が、排気マニフォールド48における触媒コンバータ70の上流に配設されている。或いは、二状態排気ガス酸素センサー（いわゆるラムダセンサー）がUEGOセンサー76の代わりになり得る。二状態排気ガス酸素センサー98は、排気マニフォールド48の触媒コンバータ70の下流に配設されている（図１において、そのセンサーからの信号をEGO2と示す）。このセンサー98もUEGOセンサーである場合もある。触媒コンバータ温度が温度センサー77によって測定される、及び/又は、エンジン回転速度、エンジン負荷、大気温度、エンジン温度及び/又は吸気量、或いはそれらの組み合わせのような運転状態に基いて推定される。

触媒コンバータ70は、例の一つとして、複数の触媒ブリック（blick）を含むことが出来る。別の例においては、夫々複数の触媒ブリックを持つ複数の排気ガス浄化装置が使用され得る。例の一つとして、触媒コンバータ70は三元触媒であり得る。

制御器12は、図１において、マイクロ・プロセッサ・ユニット102、入力/出力ポート104及び、読み出し専用メモリー（read-only-memory: ROM）106、ランダム・アクセス・メモリー（random-access-memory: RAM）108、キープ・アライブ・メモリ（Keep-alive-memory）110及び、通常のデータ・バスを含む、通常のマイクロ・コンピュータとして示される。制御器12は、エンジン10に結合されたセンサーから入力される前述の信号に加え、ウオーター・ジャケット114に結合された温度センサー112からのエンジン冷媒温度（ECT）、アクセルペダルに結合された位置センサー119、吸気マニフォールド44に結合された圧力センサーからのエンジンマニフォールド圧の計測値（MAP）、温度センサー117からのエンジンの吸気温度又はマニフォールド温度の計測値（ACT）及び、クランク軸40位置（クランク角）を検出するホール効果センサー118（エンジン位置センサー）からのエンジン位置の計測値を含む、種々の信号を受ける。本説明の好ましい態様において、エンジン位置センサー118は、そこからエンジン回転速度（RPM）が判定され得るクランク軸の回転毎に予め設定された数の等間隔のパルスを生成する。

代替実施形態において、燃焼噴射弁66が燃焼室内、即ち、点火プラグ92と同様にシリンダ・ヘッド内或いは、燃焼室の側壁に配置された直噴タイプのエンジンも使用され得る。また、エンジンはハイブリッド自動車内の電気モータ/バッテリーに結合されても良い。ハイブリッド自動車は、パラレル式、シリーズ式、或いは、それらの派生や組み合わせの構成を持ち得る。

図１には示されていないが、スタータ・モータ/オルタネータ組立体がクランク軸40を介してエンジンに結合される場合がある。このエンジンスタータ・モータは、後述する種々のエンジン自動始動ルーチンと組み合わせて使用される場合、そのサイズを小さくすることが出来る。或いは、スタータ・モータの無いエンジンが使用される場合もある。また、例の一つとして、バッテリー残容量が、燃料噴射弁及び電気バルブのアクチュエータに対しては充分なものであるが、モータによりエンジンを十分に回転させることは出来ないくらいまで低下した場合に、スタータ・モータがエンジンの気筒のダイレクト・スタート（direct start）と併用される場合もある。さらに、エンジンの自動始動性を改善するのに望ましい位置でエンジンを停止させるべく、事前の停止動作の間にエンジン位置の調整を行なう、エンジン事前位置調整装置が使用される場合もある。

図２は、一組の対向するバルブ・スプリング242、244の力に打ち勝つように設計された一組の対向する電磁石（ソレノイド）250、252によって、エンジン・バルブを作動させる二重コイル式・振動マス・アクチュエータ（dual coil oscillating mass actuator）240を示す。図２はまた、吸気ポート或いは排気ポートのいずれでもあり得るポート310を示す。可変の電圧を電磁石のコイルに加えることによって電流の流れを引き起こし、夫々の電磁石によって作られる力を調節する。図示された構造の場合、アクチュエータを構成する各電磁石は、そのコイル内の電流の極性から独立して、一方向の力のみ生成可能である。したがって、スイッチモード・パワー・エレクトロニクス変換器（switch-mode power electronic converter）を使用することよって、高性能制御及び、必要な可変電圧の効率的な生成が実現され得る。或いは、永久磁石を使用する電磁石が、引力又は斥力を生成する場合もある。

図示されているように、アクチュエータが電源を切られているとき、エンジン内の電気機械的に作動されるバルブは半開位置に留まる。したがって、エンジンの燃焼動作に先立ち、各バルブは初期化サイクルを経る。初期化期間の間、アクチュエータは、必要に応じてバルブを完全に開いた位置或いは完全に閉じた位置に固定するため、前述の方法で電流によって律動される。この初期化機関に続いて、バルブは、一方（下側）が当該バルブを引っ張って開かせ、他方（上側）が当該バルブを引っ張って閉じさせる、一組の電磁石によって、望ましいバルブ・タイミング（及び、着火順序）に従い所定の手順で（sequentially）、又は、その手順とは異なるタイミングで、即ち、ある意味では不規則に（non-sequentially）作動させられる。

各電磁石の磁気特性は、常に一つの電磁石（上側又は下側）のみが電圧を加えられることを要求するようになっている。上側の電磁石が、各エンジン・サイクルの大部分の間、バルブを閉じ位置に保持するので、上側の電磁石は下側の電磁石に比べ、作動される時間の割合が大きい。

図２は、アクチュエータに対して一体的に取り付けられたバルブを示すが、実際には、遊びやバルブの熱膨張に対応するための隙が設けられ得る。

本技術分野の当業者によって理解されるように、後述のフローチャート内に記載されたルーチンは、イベント駆動、多重タスク処理、マルチスレディング及び、それらの類型のような数多くの処理方式のうちの一つ以上を表し得る。記述される種々のステップ又は機能は、それ自体、記述された順番で、又は並行して実行され、或いは場合によっては、一部が削除される場合もある。同様に、ここに記載された処理の順番は、本発明の目的及び利点を達成するために必須のものではなく、図示と説明を簡単にするために提供されるものである。明確には図示されていないが、本技術分野の当業者であれば、記述されたステップ又は機能が、使用される具体的な制御ロジックに応じて繰り返し実行され得ることを理解するであろう。さらに、これらの図は、制御器12内の、コンピューター読み取り可能な媒体内にプログラムされたコードを図示する。

ここで図３乃至５を参照すると、エンジン始動を制御するための種々のルーチンが記載される。後述される特徴点は、単独で、或いは、ここに記載された他の特徴点と組み合わせて使用可能である。始動は、（キーONのような）車両始動、エンジン始動或いは、ハイブリッドの伝動装置におけるような再始動、又は、部分的なエンジン始動（例えば、エンジンに備えられた複数の気筒のうち一部の一つ以上の気筒の始動或いは、再始動）であり得る。具体的には例の一つとして、電動バルブを備えたエンジンの始動時に、通常の着火順序から外れて一つ以上の気筒を着火させる（換言すれば、燃焼によって気筒を直接的に始動させる：ダイレクト・スタートさせる）、自動始動の方法が記述される。本方法は、上記の着火の後でエンジンが所定の回転速度に達したとき、或いは、所定回数の着火が行われた後に、全ての気筒が通常の着火順序で着火するように、一つ以上の気筒が、通常より多くの（又は通常より少ない数の）行程からなる燃焼サイクルで作動させられる。さらに、最初にダイレクト・スタートする気筒の着火に使用される燃料の量は、（初期空気量を規程する）ピストン位置に基いて調整される。また、後に続く燃焼が上死点（TDC）前、例えば１０°BTDCの点火によって生じ得るのに対し、最初にダイレクト・スタートする気筒の点火時期は、エンジンが望ましい方向に回転するよう上死点（TDC）後に調整され得る。

ここで図３を具体的に参照すると、ステップ210において、ルーチンは始動条件が成立したかどうかを判定する。エンジン始動条件は、停止状態からのエンジン始動条件、（休止状態或いは、エンジンが既に回転している状態からの）再始動条件、気筒の始動条件などを意味する。もし、始動条件が成立したならば、ルーチンは所定の順序での着火始動（sequential firing start：シーケンシャル着火始動）か、そうでない順序での、即ち、ある意味、不規則な順序での着火始動（non-sequential firing start：ノン・シーケンシャル着火始動）かを選択するためのステップ212に続く。もし、シーケンシャル着火始動が選択されれば、ルーチンは始動のための着火順序及び初期バルブ位置を決定するためのステップ220に続く。ここでは、最初の着火及びそれに続く着火のために、気筒内に閉じ込められた気体が使用されるか、又は吸気された気体が使用されるかに応じて、種々のバルブ設定が使用され得る。さらに、バルブは、新気を排気管に押し出すのを避けつつポンプ仕事を低減すべく、開いた状態に設定される場合がある。例の一つにおいては、排気組成に対するいかなる外乱をも低減すべく、吸気バルブが開いたままにされる。

シーケンシャル着火始動の一つの例として、各気筒が所定の着火順序でそれぞれの燃焼サイクル（例えば、４サイクル）内のバルブ・タイミングをもって動作するものがある。例えば４気筒エンジンの場合、1-3-4-2（第１気筒−第３気筒−第４気筒−第２気筒）の順序で着火するものが多い。ステップ212の選択は、種々のパラメータ、例えば、スタータ・アシストが始動のために提供されるか否か、エンジン温度、外気温度、エンジン停止時間、及び/又はその他に基いて、行われ得る。

一方、ノン・シーケンシャル着火始動が選択されたならば、ルーチンはステップ214に進む。このステップ214では、ルーチンは共通の行程で着火させる気筒の数を選択する。この選択は、例えば、エンジンの気筒数、最初の燃焼又はそれに続く燃焼の間に共通行程の着火が生じるかどうか、エンジン温度、周囲温度及び/又はその他の、種々のパラメータの変化に応じて変化する。尚、「共通の行程」というのは、上述したように、複数の気筒においていずれかの行程（例えば吸気、圧縮、膨張、排気等）が少なくとも部分的に同時進行するときの、その行程のことを言う。

そのような「共通の行程」で着火するということは、複数の気筒が同じクランク角（ピストン位置）で同時に着火することと、異なるピストン位置で着火することと、の両方を含むことを記しておく。例えば、第一の着火（燃焼）が、互いに同じピストン位置又は実質的に同じピストン位置にある気筒の第二の（及び/又は第三の）着火の前に生じる場合がある。そして、そのような着火制御は、エンジン始動時に、通常の運転状態における着火順序とは異なる着火順序で一つ以上の気筒を作動させることになる。例えば、４気筒エンジンにおいては通常の運転行状態の着火順序は1-3-4-2であるが、しかしながら、ノン・シーケンシャル着火始動が選択されたときの始動中の着火順序は例えば、1&4-3-x-2になる。ここにおいて「x」は、着火ではなく別の現象が起きることを表し、1&4は気筒1と気筒4とが共通行程で着火する（同時の場合もあれば、同時でない場合もある）ことを表す。別の例において、ノン・シーケンシャル着火始動が選択されたとき、着火順序は、1-3&2-x-4となる場合もある。

そして、ステップ216において、ルーチンは選択されたノン・シーケンシャル着火始動を実行するために、共通行程で着火するべく選択された気筒の点火タイミングをを選択する。例えば、それは始動時の最初の燃焼、それに続く次の燃焼、又はそれらの両方であり得る。通常、1-3-4-2の順序で着火する４気筒エンジンの場合、1&4*-3-x-2-1&4-3-x-2の気筒順に燃焼させることができる。ここで「*」は、（例えば、休止からの始動時又は、所定速度における再始動時における）エンジンの最初の着火を示す。或いは、１回の共通行程着火のみが行われる場合もある。さらに別の例においては、共通行程着火が最初の着火の後に生じ得る。すなわち、着火順序の例としては、2*-1&4-3-x-2-1&4-3-xとなる。さらにまた、他の種々の組み合わせも使用され得る。

次に、ステップ218において、ルーチンは、上記のように選択した共通行程着火する気筒の数、及びそのタイミングによって定められる、気筒の着火順序及び初期バルブ位置を決定する。初期バルブ位置は、初期着火のために望ましい気筒充填量を供給すべく選択され得る。若しくは、ポンプ仕事を低減すべく選択され得る。さらに、バルブは、初期着火及びその後の着火のため、気筒に閉じ込められた空気、或いは吸入された空気を使用すべく設定される場合がある。例えば、後に説明する例に示すように、種々のバルブ位置の設定が、エンジン温度、気筒数その他のような始動状態に依存して用いられ得る。その後、このルーチンは終了し、そして、ノン・シーケンシャル着火始動の間、図４、５のルーチンが実行される。

ここで図４を参照すると、ステップ310において、ルーチンは、エンジンが停止状態からの始動であることを確認する方法の一つとして、イグニッションキーがオン（ON）されたかどうかを判定する。しかしながら、ここに記載されるように、種々の他のエンジン及び/気筒の始動判定方法が使用され得る。そして始動状態が確認されたとき、ルーチンは、最初に着火する気筒への燃料供給量を決定するためのステップ312に進む。例の一つとして、この燃料量は、各気筒のピストン位置に基いて決めることが可能である。一例として、二つの気筒の両方が停止状態からの共通行程において着火されるとき、噴射されるべき燃料量は、例えばエンジン温度、空気温度、大気圧などの様な他の因子に加えて、各気筒のピストン位置に少なくとも部分的に依存するものとなり得る。以下に示されているように、最初の燃焼（又はそれに続く燃焼）を行なう気筒に対する燃料噴射の少なくとも一部は、エンジンの回転が開始するとき、或いはその前に実行される場合がある。

次に、ステップ314において、ルーチンは気筒に燃料を供給し、そして、バルブを、ステップ218で設定した（後述の図５を参照）バルブ位置に事前配置する。その後、ステップ316において、ルーチンは、エンジンのダイレクト・スタートを実行するため、初期着火気筒に点火する。代替実施形態において、ダイレクト・スタートは、より迅速なエンジン始動を提供するスタータ・モータとの組み合わせで使用され得る。

ここで図５を参照すると、ステップ410において、ルーチンは、所望の空気量を吸入し、及び／又は閉じ込める（トラップする）べく、バルブの開き量、閉じ量、及び／又は、リフト量を調整する。例えば、バルブは、大気の状態及びピストン位置によって規程される初期空気量を閉じ込めるべく、エンジン回転の開始時において又はその前において閉じられ得る。さらに、同様に大気状態及びピストン位置によって規程される所望の空気量を閉じ込めるべく、気筒を満たすための吸気行程に依存するよりむしろ、バルブが開放保持され、そしてピストンがいくらか上昇(又は下降)した後に閉じられる場合もある。その後、ステップ412において、ルーチンは気筒内の空気量に応じて燃料を供給し、それから、ステップ414において、燃焼回数、温度、及び/又は、その他の因子に基いて、点火時期を調整する。

実施形態の一つにおいて（一例として以下に説明する図６を参照）、停止状態から初期気筒着火が行われるまでの間、（所望の方向へのクランク回転を促進すべく）点火時期がTDC後に設定され、その後、次第に（或いは、急激に）TDC前に戻される場合があることを記しておく。

上述の方法は、種々の形式のエンジンに適用可能であり、そして、着火順序、着火間隔、気筒数などを考慮して調整可能である。例えば、２サイクルエンジン、４サイクルエンジン、６サイクルエンジン、又はそれ以上の数の行程によって１燃焼サイクルが構成されるエンジン、Ｖ型エンジン、直列型エンジン、対向型エンジン、Ｗ型エンジン、又はその他において使用され得る。さらに、２気筒、３気筒、４気筒、６気筒、８気筒、又はそれ以上の数の気筒を持つエンジンにおいて使用可能であり、そして、同じ相対位置にピストンが位置する複数の気筒が存在しないエンジンにも使用可能である。具体的には、気筒の数が増えれば、停止状態からエンジンを始動するために一つ以上の初期燃焼を行える可能性がより高まる。そのような場合、望ましい（通常の）着火順に戻すための行程数の増加（或いは、減少）が、一つ以上の気筒内で同時に行なわ得る。或いは、車両又はエンジンの振動を低減すべくトルク変動をより長い間隔に散開させるため、気筒をゆっくりと２行程（又は６行程）サイクルにしても良い。さらに、着火順序が変わるとき、どの気筒の行程数が変更されるか、そして、どのようにしてそのような移行が生じるかについての種々の調整が行なわれ得る。種々の例が、後述の図において詳細に記述される。

図６は、2つの気筒（気筒１，４）が共通の行程で（図の例では同時に）着火することによって始動し、その後、６行程サイクル作動が行われる直噴式直列４気筒４サイクルエンジンの始動シーケンスを示す。尚、必要に応じて、２行程サイクル作動が使用される可能性もあることを記しておく。図示のグラフは、クランク角の変化に対する各気筒1〜4の吸気バルブ（I1、I2、・・・I4）、各気筒1〜4の排気バルブ（E1、E2、・・・E4）及び、各気筒1〜4の燃料噴射弁（F1、F2、・・・F4）の、おおよその動作軌跡を示すものであるが、エンジンの回転開始後はクランク角の関数で示されているのに対し、エンジンの回転開始前は時間の経過に従って示されていることを記しておく。また、このグラフにおいて、各バルブ及び燃料噴射弁の動作軌跡を表す実線が、クランク角及び時間に応じて上下に変動しているが、上側の位置が各バルブ及び燃料噴射弁の開状態を表し、下側の位置が各バルブ及び燃料噴射弁の閉状態を表すことは、本技術の当業者であれば容易に認識出来るであろう。また、必要に応じて、点火時期がアスタリスク（*）によって示される。

具体的には、この例では、気筒１及び気筒４がエンジンを始動するために同時に着火し、そして気筒４が、1-3-4-2の着火順序を得るために６行程からなる燃焼サイクルを実行する。また、気筒３は、吸気行程を待つことなく燃焼を実行可能なように（即ち、吸気行程を要する気筒２とは異なるように）、その内部に初期空気をトラップすべく作動される。上述したように、気筒内に、より少ない量の空気をトラップすべく、吸気バルブの閉じタイミングがエンジンの回転開始後まで遅延されることを記しておく。これは燃焼によるトルクを低減することになるが、気筒の圧縮行程に要する力が減少することで、必要始動トルクを低減することが可能である。一例において、吸気バルブ（及び/又は排気バルブ）の閉じタイミングは、確実な燃焼のために最低限、必要な量以上で、且つ、気筒の圧縮に要する力があまり大きくならないような量の空気が気筒に供給されるように、調整される。

代替実施形態において、気筒１及び気筒４がエンジンを始動するために同時に着火した後、最終的に1-3-4-2の着火順序となるように、気筒１、気筒２及び気筒３の夫々が、６行程（又は２行程）の燃焼サイクルで作動され、気筒４はそのサイクルに留まる場合がある。さらに、一部の気筒において２行程の燃焼サイクルが行なわれ、他の気筒において６行程の燃焼サイクルが行なわれる場合もある。また、少なくとも二つの気筒がエンジンを始動するために同時に着火した後に、少なくとも一つの気筒の１燃焼サイクル内の行程数を増やすことと減らすこととを、エンジン運転状態などに応じて選択するようにしても良い。尚、本技術分野の当業者であれば、１燃焼サイクルの行程数を減少させた状態の継続期間（サイクル数）及び/又は、１燃焼サイクルの行程数を増加させた状態の継続期間が、エンジンの気筒数や初期着火気筒の数に応じて変わり得ることも理解出来るであろう。

この図６は、（回転が開始した後の）クランク角の変化に対する、燃料噴射タイミング、吸気バルブ・タイミング及び、排気バルブ・タイミングを示す。しかしながら、必要に応じて複数の吸気バルブ及び/又は排気バルブが使用される場合もある。

例の一つにおいて、行程数の増加若しくは減少に起因するエンジントルクの変動が存在するときに、その変動は必要に応じて種々の方法で補償され得る。例えば、行程数が変化する気筒内の空気充填量（及び/又は、エンジンの他の気筒における空気充填量）が、トルク変化を考慮して（例えば、バルブ開タイミング及び/又は閉じタイミングを調整することにより）調整され得る。また、代替実施形態において、或いは本実施形態に加えて、トルク変動を補償するために点火時期が調整される場合もある。

図７は、二組の気筒がそれぞれ共通行程の燃焼を実行すべく動作するようにした変形例を示す。具体的には、まず、気筒１及び気筒４が共通行程で着火し、続いて、気筒２及び３が共通行程で着火する。それから、この２組の気筒の共通行程での燃焼が繰り返された後、気筒２、４の夫々において６行程の燃焼サイクルが行われて、最終的に1-3-4-2の着火順序になる。尚、本技術の当業者であれば、気筒１及び気筒４が共通行程で着火した後に少なくとも一つの気筒の１燃焼サイクルの行程数を減らす実施形態の場合にも、気筒１及び気筒４が共通行程で着火した後の次の着火が複数の気筒で同時に行なわれ得ることは理解できるであろう。

図８は、気筒１の最初の燃料噴射タイミング（終了タイミング）と点火時期とが図６のものよりも遅延して設定された別の変形例を示す。尚、この変形例においては、後の燃焼のための点火時期が任意にTDC前に調節され得る。

ここで、図９を参照すると、直列型４サイクルエンジン及びＶ型４サイクルエンジンの両方に適用可能な、６気筒エンジンの例が示されている。この例において、着火タイミングは1-5-3-6-2-4であるが、始動の際は、気筒１及び気筒６が共通行程で着火する。さらに代替例においては、気筒１に噴射される燃料が気筒６よりも少なくされ、両気筒間の点火時期が異なる場合がある。このように、気筒１及び気筒６の共通行程における同時燃焼が示されながら、異なる点火時期が使用される場合もある。さらに、例えば1-2-5-6-4-3や1-4-5-6-2-3のような、代わりの燃焼順序も使用され得る。

この例において、始動後に所望の着火順序を得るため、気筒６及び気筒４の両方が、共通行程において行程数を増やして動作する。しかしながら、代替例においては、気筒６が図示されている最初の着火を省略（skip）し、図示されている次の（第二の）着火までは吸気バルブ及び排気バルブの一方を開いたままで動作することも可能である。

また、行程数の増加は、種々の方法によって実現し得る。例えば、気筒番号４用に示された実線は、未燃ガスの二重圧縮と二重膨張をもたらすが、燃焼ガスの二重圧縮/膨張もまた、使用され得る。いずれの方法も、種々の他の方法と組み合わせて使用され得る。

また、霧化を改善するために、気筒１への燃料供給（第二及び/又はその後の燃料供給）が、吸気とオーバーラップすることも可能である。図９の例は、所望の空気量となるまで排気バルブ及び/又は吸気バルブが開かれて保持され、その後、燃料が噴射されて着火される気筒を示す。さらに、排気バルブ及び/又は吸気バルブのタイミングは、燃焼時の空気量を制御するために使用され得る。いくつかの場合において、最初の燃焼時の空気量が完全充填ではなく部分充填になる場合があり（例えば、気筒１及び６を参照）、或いは、最初の燃焼のために（通常のバルブタイミングに比べて）大きな空気量を得るべくバルブタイミングが延長される場合がある（例えば、気筒５を参照）。可変の空気充填量は、一例として、エンジン温度及び/又は充填空気温度に基づき得る。さらに、必要に応じて、始動及び/又はアイドル速度の間、バルブのネガティブ・オーバーラップが使用され得る。

上記の方法は、エンジンの排気系を流通するガス流量を低減する始動方法と組み合わせ可能であることを記しておく。排気系を流通するガスの流量を低減するエンジン始動方法の例としては、エンジンの始動及び/又はクランキングの間、一つ以上の吸気バルブ及び/又は排気バルブが、一以上の燃焼サイクルの間、閉じたままにされるものがある。また、排気バルブが、その気筒内の最初の燃焼まで閉じたままにされるものもある。

ここに記載された構成及びルーチンが事実上、例示に過ぎず、多数の変形例が可能であり、これらの具体的な実施形態が本発明を限定する意味で考慮されたものではないことは理解できるであろう。例えば、上述の方法は、Ｖ型６気筒エンジン、直列４気筒エンジン、直列６気筒エンジン、Ｖ型１２気筒エンジン、対向４気筒エンジン、及びその他のエンジン形式に適用され得る。また、上述の方法は、特に二重コイル式バルブ・アクチュエータに限定されるものでは無い。さらに、上述の方法は、バルブ・アクチュエータ毎に単一のコイルを持つアクチュエータ、及び/又は、例えばのカム特性切替装置や可変ロッカー比装置のような、他の種々のバルブタイミング装置を含む、他の形式のアクチュエータにも適用可能である。

本明細書の主題は、ここに記載された種々の装置及び構成、そして、その他の特徴、機能及び/又は属性の、全ての新規で非自明の組み合わせ及び一部組み合わせを含む。

特許請求の範囲は、新規で非自明と見なされる特定の組み合わせ及び一部組み合わせを具体的に示す。これらの特許請求の範囲は、「一つの」構成要素、又は「一つの第一の」構成要素、又は、それらの同義語に言及し得る。そのような特許請求の範囲は、その構成要素が一つ以上あるものを含み、その構成要素が二つ以上あるものを要求もしなければ、除外もしないと理解されるべきである。開示されている特徴、機能、構成要素及び/又は属性の他の組み合わせ及び一部組み合わせが、本件請求の範囲の補正又は本出願又は関連出願の新しい請求の範囲の提供によって、請求され得る。最初の特許請求の範囲の権利範囲よりも広い特許請求の範囲、狭い特許請求の範囲、同じ特許請求の範囲、又は異なる特許請求の範囲であろうと、そのような特許請求の範囲もまた、本明細書の主題に含まれると見なされる。

エンジンの概略図である。 エンジンのバルブの概略図である。 エンジン始動及び/又は気筒燃焼の前、最中、後においてバルブタイミングを制御するための方法を示すフローチャートである。 図３と同様のフローチャートである。 図３、４と同様のフローチャートである。 エンジン始動中のバルブタイミングの例を示すグラフである。 エンジン始動中のバルブタイミングの例を示すグラフである。 エンジン始動中のバルブタイミングの例を示すグラフである。 エンジン始動中のバルブタイミングの例を示すグラフである。

符号の説明

10 エンジン
12 制御器
40 クランク軸
50 位置センサ
51 温度センサ
52 吸気バルブ
54 排気バルブ
88 点火装置

Claims (32)

1. 少なくとも二つの気筒を備え、それらの気筒の少なくとも一方に少なくとも一つの可変バルブが設けられたエンジンの制御方法であって、
   少なくとも二つの気筒においてそれぞれのピストンの共通の行程で燃焼を行わせる工程と、
   上記少なくとも二つの気筒のうちの一方の気筒の１燃焼サイクルの行程数を増加させる工程と、
   上記少なくとも二つの気筒のうちの他方の気筒の燃焼後に所定の順序で上記一方の気筒の燃焼が行われるように、当該一方の気筒の１燃焼サイクルの行程数を上記増加前の状態に戻す工程と、を有する、
   可変バルブを備えたエンジンの制御方法
2. 上記可変バルブが、電気的に作動する吸気バルブであり、
   上記ピストンの共通の行程で行なわれる燃焼が、上記エンジンの始動時の第一の燃焼である、
   請求項1に記載の方法。
3. 上記可変バルブが、可変バルブタイミングと可変バルブリフトの少なくとも一方を備えた、カム駆動の吸気バルブである、
   請求項1又は2のいずれかに記載の方法。
4. 上記共通の行程で燃焼が行なわれる少なくとも二つの気筒では、ピストンが実質的に同一の位置にある、
   請求項1乃至3のいずれか一つに記載の方法。
5. 上記ピストンの共通の行程で行なわれる第一の燃焼が、上記少なくとも二つの気筒において実質的に同時に生じる、
   請求項2乃至4のいずれか一つに記載の方法。
6. 上記ピストンの共通の行程で行なわれる第一の燃焼が、上記少なくとも二つの気筒において非同時に生じる、
   請求項2乃至4のいずれか一つに記載の方法。
7. 上記非同時に生じる第一の燃焼のうち、後に生じる燃焼のための燃料噴射量が、先に生じる燃焼のための燃料噴射量に比べて多い、
   請求項6に記載の方法。
8. 上記燃焼サイクルの行程数を増加する工程が、上記少なくとも二つの気筒においてピストンの共通の行程で燃焼を行わせる工程の後に、行なわれる、
   請求項1乃至7のいずれか一つに記載の方法。
9. 上記燃焼サイクルの行程数を増加する工程が、４行程の燃焼サイクルから工程数を変化させるものである、
   請求項1乃至8のいずれか一つに記載の方法。
10. 上記共通の行程で燃焼が行なわれる少なくとも二つの気筒で、その燃焼の後に次の燃焼を行わせる工程を更に有し、
    上記次の燃焼もピストンの共通の行程で生じる、
    請求項1乃至9のいずれか一つに記載の方法。
11. 上記次の燃焼は、少なくともエンジン運転状態の変化に伴い変化する複数の燃焼サイクルにおいて生じる、
    請求項10に記載の方法。
12. 上記少なくとも二つの気筒のうち一方の気筒の燃焼サイクルの工程数を４行程に戻すときに、残りの気筒の燃焼サイクルを４行程に保つ、
    請求項1乃至11のいずれか一つに記載の方法。
13. 少なくとも二つの気筒を備え、それらの気筒の少なくとも一方に少なくとも一つの可変バルブが設けられたエンジンの制御方法であって、
    少なくとも二つの気筒においてそれぞれのピストンの共通の行程で第一の燃焼を行わせる工程と、
    上記少なくとも二つの気筒のうちの一方の気筒の１燃焼サイクルの行程数を減らす工程と、
    上記少なくとも二つの気筒のうちの他方の気筒の燃焼後に所定の順序で上記一方の気筒の燃焼が行われるように、当該一方の気筒の１燃焼サイクルの行程数を上記減少前の状態に戻す工程と、を有する、
    可変バルブを備えたエンジンの制御方法
14. 上記可変バルブが、電気的に作動する吸気バルブある、
    請求項13に記載の方法。
15. 上記可変バルブが、可変バルブタイミングと可変バルブリフトの少なくとも一方を備えた、カム駆動の吸気バルブである、
    請求項13又は14のいずれかに記載の方法。
16. 上記共通の行程で第一の燃焼が行なわれる少なくとも二つの気筒では、ピストンが実質的に同一の位置にある、
    請求項13乃至15のいずれか一つに記載の方法。
17. 上記ピストンの共通の行程で行なわれる第一の燃焼が、上記少なくとも二つの気筒において実質的に同時に生じる、
    請求項13乃至16のいずれか一つに記載の方法。
18. 上記ピストンの共通の行程で行なわれる第一の燃焼が、上記少なくとも二つの気筒において非同時に生じる、
    請求項13乃至16のいずれか一つに記載の方法。
19. 上記非同時に生じる第一の燃焼のうち、後に生じる燃焼のための燃料噴射量が、先に生じる燃焼のための燃料噴射量に比べて多い、
    請求項18に記載の方法。
20. 上記燃焼サイクルの行程数を減らす工程が、上記第一の燃焼を行わせる工程の後に、行なわれる、
    請求項13乃至19のいずれか一つに記載の方法。
21. 上記燃焼サイクルの行程を減らす工程が、４行程の燃焼サイクルから工程数を変化させるものである、
    請求項13乃至20のいずれか一つに記載の方法。
22. 上記第一の燃焼が行なわれる少なくとも二つの気筒内で、次の燃焼を行わせる工程を更に有し、
    上記次の燃焼もピストンの共通の行程で生じる、
    請求項13乃至21のいずれか一つに記載の方法。
23. 上記次の燃焼は、少なくともエンジン運転状態の変化に伴い変化する複数の燃焼サイクルにおいて生じる、
    請求項22に記載の方法。
24. 少なくとも二つの気筒を備え、それらの気筒の少なくとも一方に少なくとも一つの可変バルブが設けられたエンジンの制御方法であって、
    少なくとも二つの気筒においてそれぞれのピストンの共通の行程で第一の燃焼を行わせる工程と、
    所定の第一状態の間、上記少なくとも二つの気筒のうち一方の気筒の１燃焼サイクルの行程数を一時的に減らす工程と、
    上記第一状態の後の第二状態の間、上記少なくとも二つの気筒のうち一方の気筒の１燃焼サイクルの行程数を一時的に増やす工程と、を有する、
    可変バルブを備えたエンジンの制御方法。
25. 上記一時的に行程数を減らす工程が、第一のサイクル数に亘って生じる、
    請求項24に記載の方法。
26. 上記一時的に行程数を増やす工程が、第二のサイクル数に亘って生じる、
    請求項25に記載の方法。
27. 上記第一の燃焼が、4行程の燃焼サイクルで作動している気筒内で生じる、
    請求項25又は26のいずれかに記載の方法。
28. 少なくとも二つの気筒を備え、それらの気筒の少なくとも一方に少なくとも一つの可変バルブが設けられたエンジンの制御方法であって、
    エンジンの始動時に、第一の気筒を、第一の数の行程を持つ第一の燃焼サイクルにおける第一の行程で着火、燃焼させ、そして、第二の気筒を、第二の数の行程を持つ第二の燃焼サイクルにおける第二の行程で着火、燃焼させる工程と、
    上記始動の後、少なくとも上記第二の気筒の次の着火が、上記第二のサイクルの第三行程で行われるように、上記第二の燃焼サイクルの行程数を変更する工程と、を有する、
    可変バルブを備えたエンジンの制御方法。
29. 上記方法が、上記第一の気筒及び上記第二の気筒において生じる第一の燃焼のために実行される、
    請求項28に記載の方法。
30. 少なくとも二つの気筒を備え、それらの気筒の少なくとも一方に少なくとも一つの可変バルブが設けられたエンジンの制御方法であって、
    少なくとも二つの気筒においてそれぞれのピストンの共通の行程で燃焼を行わせる工程と、
    上記少なくとも二つの気筒のうちの一方の気筒の１燃焼サイクルの行程数を増加させる工程と、
    上記一方の気筒の１燃焼サイクルの行程数を上記増加前の状態に戻す工程と、を有する可変バルブを備えたエンジンの制御方法。
31. 少なくとも二つの気筒を備え、それらの気筒の少なくとも一方に少なくとも一つの可変バルブが設けられたエンジンの制御方法であって、
    少なくとも二つの気筒においてそれぞれのピストンの共通の行程で第一の燃焼を行わせる工程と、
    上記少なくとも二つの気筒のうちの一方の気筒の１燃焼サイクルの行程数を減らす工程と、
    上記一方の気筒の１燃焼サイクルの行程数を上記減少前の状態に戻す工程と、を有する可変バルブを備えたエンジンの制御方法。
32. コンピューターに格納され、請求項1乃至31のいずれかに記載の方法を該コンピューターに実行させるエンジン制御用コンピューター・プログラム。
    

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