JP4710808B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、内燃機関の制御装置に関する。更に具体的には、複数の気筒が配置された２つの気筒群を備え、気筒群ごとに吸気弁の開閉タイミングを可変に制御できる内燃機関の制御装置に関するものである。

特開２００４−２９３５５６号公報には、３気筒ずつから構成される左右一対のバンク（気筒群）を備えた内燃機関の制御装置が開示されている。この装置は、バンクごとに吸排気バルブの作動タイミングを変更する可変バルブタイミング機構を有している。また、この装置は、駆動輪に連結される動力伝達機構に内燃機関及び電動機に連結した車両用ハイブリット駆動装置を備えている。このハイブリット駆動装置により、例えば車両の減速走行中あるいは制動中には、車両の運動エネルギが電動モータにより電気エネルギに変換されて回収される（回生制動）。一方、車両の発進時には、電気エネルギにより電動モータが回転されてアシストトルクが出力されることで、高い始動性が確保される。

ところで、上記のような回生制動中は、内燃機関の圧縮行程におけるポンプ損失を低減することで回生量を大きくすることができる。このため、上記従来の装置では、回生制動中であって、その車両の内燃機関が停止モードにあり、かつ内燃機関の再生可能性がある場合、一方のバンクの気筒をデコンプ状態とする。すなわち、バルブタイミング機構により圧縮行程中に吸気バルブ又は排気バルブが開いた状態にしておくことで、圧縮行程における気筒内のガスが圧縮されない状態とする。これにより、圧縮行程におけるポンプ損失が低減される。その結果、回生量が大きくされる。また、このとき、他方のバンクはコンプレッション状態で運転されている。従って、内燃機関の再始動の要求が出された場合には、直ちにその要求に応じて再始動できる状態が確保されている。

特開２００４−２９３５５６号公報

ところで、上記のように、圧縮行程において吸気バルブを開いた状態で維持してデコンプ状態とすることで、圧縮行程における気筒内の圧力を小さくすることができる。特に、内燃機関の始動時は、圧縮行程における気筒内の圧縮圧力が大きくなると、圧縮の反力により大きな振動が発生することとなる。従って、内燃機関の始動時の振動を小さく抑えるためには、始動時に、吸気バルブの閉弁タイミングを遅くすることで、圧縮行程にある気筒をデコンプ状態とすることが有効となる。

一方、吸気バルブの開弁タイミングを遅角してピストンの下降により気筒内に発生する負圧を利用することで、ポンプ損失を増加させて、その損失分の熱により点火に十分な空気量を確保しつつ、吸気により気筒内の温度の上昇を図ることができる。また、吸気バルブの圧縮行程開始の下死点(圧縮BDC;Bottom Dead Center)において吸気バルブを閉弁することで、気筒内に高い充填率で充填された混合気を高い圧縮比で圧縮させることができ、断熱圧縮により気筒内の温度を上昇させることができる。従って、始動時の低温、低回転域では、吸気バルブの開弁タイミングを遅くすると共に、圧縮BDC付近で閉弁することで、確実に点火を行い、始動性を向上させることができる。

しかし、内燃機関の始動時の振動抑制のため、吸気バルブタイミングの制御により気筒内をデコンプ状態とするためには、吸気バルブを圧縮行程終了の上死点(圧縮TDC:Top Dead Center)付近まで開弁された状態で維持する必要がある。従って、吸気バルブの開弁特性が、電磁駆動弁のように個別に制御されるものではなく、機械的に連動して制御されるものである場合、ある気筒で吸気バルブを遅閉じに制御してデコンプ状態を確保すると、点火順序が続く気筒では、デコンプ状態のための開閉タイミングで吸気バルブが開弁され、圧縮BDCにまで到達している場合がある。従って、直前の気筒でデコンプ状態となる制御をされた後、その直後の気筒を直ちに点火に最適な吸気バルブタイミングに制御することは困難である。しかし、内燃機関の始動性向上のためには、デコンプ状態での始動後、直ぐに点火を行える状態とすることが好ましい。

しかし、特に、気筒数が多くなると、各気筒の点火間隔が短くなる。従って、前後の気筒間でのバルブタイミングの位相差が小さくなる。このため、デコンプ状態による始動時振動抑制の制御と点火のためのバルブタイミングの制御の円滑かつ迅速な切り替えは、より難しいものとなる。

この発明は、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、デコンプ状態での始動を実現しつつ、直ちに点火最適なバルブタイミングの実現を可能とし、振動を抑えつつ始動性を向上させるように改良した内燃機関の制御装置を提供することを目的とするものである。

第１の発明は、上記の目的を達成するため、それぞれ複数の気筒を有する、２つの気筒群を備える内燃機関の制御装置であって、
前記２つの気筒群の各気筒の吸気弁の開閉タイミングを、同一の気筒群ごとに可変に制御する吸気弁制御手段と、
前記内燃機関の始動後最初に、第１開閉タイミングにおける吸気弁の閉弁タイミングに達する気筒（以下「特定気筒」）が属する気筒群（以下「特定気筒群」）の、吸気弁の開閉タイミングを、前記第１開閉タイミングに設定する第１開閉タイミング設定手段と
前記内燃機関の始動時に、前記特定気筒群とは異なる気筒群の吸気弁の開閉タイミングを、第２開閉タイミングに設定する第２開閉タイミング設定手段と、
を備え、
前記第１開閉タイミングは、吸気弁が前記第１開閉タイミングに制御された場合に気筒内に吸入されるガス量が、前記第２開閉タイミングに制御された場合に気筒内に吸入されるガス量よりも、小さくなる開閉タイミングであることを特徴とする。

第２の発明は、第１の発明において、前記第２開閉タイミングは、前記第２開閉タイミングに制御された気筒が、前記第１開閉タイミングに制御された気筒よりも筒内温度が上昇するような開閉タイミングであることを特徴とする。

第３の発明は、第１又は第２の発明において、
前記第１開閉タイミングは、上死点近傍で吸気弁を開き、圧縮行程後半で吸気弁を閉じるタイミングであり、
前記第２開閉タイミングは、上死点より遅角側で吸気弁を開き、下死点近傍で吸気弁を閉じるタイミングであることを特徴とする。

第４の発明は、第１から第３のいずれかの発明において、
前記内燃機関の始動時に、前記特定気筒の吸気弁の最初の閉弁を検出する閉弁検出手段と、
前記特定気筒の吸気弁の最初の閉弁が検出された場合に、前記特定気筒群の吸気弁の開閉タイミングを、前記第２開閉タイミングに切り替える切替手段と、
を備えることを特徴とする。

第５の発明は、第４の発明において、
点火順序が前記特定気筒の直後に連続する２以上の気筒が、共に、前記特定気筒群とは異なる気筒群に含まれるように、前記特定気筒を決定する特定気筒決定手段と、
前記決定された特定気筒が、前記内燃機関の始動時に、前記第１開閉タイミングの閉弁タイミングに最初に達するように、前記特定気筒のピストンの始動開始位置を制御する始動開始位置制御手段と、
を備えることを特徴とする。

第６の発明は、第４または第５の発明において、
点火順序が前記特定気筒の直前となる気筒が、前記特定気筒群とは異なる気筒群に含まれるように、前記特定気筒を決定する特定気筒決定手段と、
前記内燃機関の停止時に、前記点火順序が特定気筒の直前となる気筒のピストンの停止位置が、前記第１開閉タイミングの開弁タイミングに対応する位置となるように制御する停止位置制御手段と、
を備えることを特徴とする。

第１の発明によれば、内燃機関の始動時、第１開閉タイミングにおける吸気弁の閉弁タイミングに、内燃機関の始動後最初に達する特定気筒が属する特定気筒群の、吸気弁の開閉タイミングが、第１開閉タイミングに設定され、他方の気筒群の吸気弁の開閉タイミングが、第２開閉タイミングに設定される。ここで、第１開閉タイミングは、吸気弁がこのタイミングに制御された場合に気筒内に吸入されるガス量が、第２開閉タイミングに制御された場合に気筒内に吸入されるガス量よりも、小さくなる開閉タイミングである。このように、始動時に最初に吸気弁が閉弁する気筒について、ガス量を小さくなるタイミングで閉弁させることで、内燃機関の始動時の振動を抑えることができる。また、特定気筒群とは異なる気筒群は、ガス量が大きくなる開閉タイミングに設定されているため、ガス量が小さな状態で始動を開始した後、直ちに気筒内のガス量が大きくなるタイミングとすることができ、内燃機関の始動性を向上させることができる。

第２の発明によれば、前記第２開閉タイミングは第２開閉タイミングに制御された気筒が、第１開閉タイミングに制御された気筒よりも筒内温度が上昇するような開閉タイミングとすることができる。これにより、内燃機関の始動性をより確実に向上させることができる。

第３の発明によれば、第１開閉タイミングは、上死点近傍で吸気弁を開き、圧縮行程後半で吸気弁を閉じるタイミングとされ、第２開閉タイミングは、上死点より遅角側で吸気弁を開き、下死点近傍で吸気弁を閉じるタイミングとされる。これにより、ガス量が小さな状態で始動を開始した後、直ちに気筒内のガス量が大きくなるタイミングに直ちに切り替えることができ、内燃機関の始動性を向上させることができる。

第４の発明によれば、特定気筒の吸気弁が閉弁すると、特定気筒群の吸気弁の開閉タイミングは第２開閉タイミングに切り替えられる。また、始動当初から特定気筒群とは異なる気筒群の吸気弁は第２開閉タイミングに設定されている。従って、圧縮ガス量の小さな状態で振動を抑えて始動しつつ、その直後から、吸気量の多い第２開閉タイミングでの制御を行うことができ、高い始動性を確保することができる。

第５の発明によれば、点火順序が特定気筒の直後に連続する２以上の気筒が、共に、特定気筒群とは異なる気筒群に属するように、特定気筒を決定し、決定された特定気筒が、内燃機関の始動時に、第１開閉タイミングの閉弁タイミングに最初に達するように、特定気筒のピストンの始動開始位置が制御される。これにより、点火順序が、２つの気筒群の間で交互とならず、気筒群内での点火間隔が一定とならないような場合には、特定気筒群内での点火間隔が長くなるタイミングで、第１開閉タイミングから確実に第２開閉タイミングへの切り替えを行うことができる。

第６の発明によれば、特定気筒群とは異なる気筒群に、点火順序が特定気筒の直前となる気筒が含まれるように特定気筒を決定し、内燃機関の停止時に、点火順序が特定気筒の直前となる気筒のピストンの停止位置が、第１開閉タイミングの開弁タイミングに対応する位置となるように制御される。これにより、内燃機関の始動時に、点火順序が特定気筒の直前となる気筒についても圧縮行程から開始され、かつ圧縮されるガス量の小さな状態とすることができる。従って、より確実に振動を抑えて、内燃機関を始動させることができる。

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。なお、各図において、同一または相当する部分には同一符号を付してその説明を簡略化ないし省略する。

実施の形態１．
[実施の形態１のシステム構成について]
図１は、この発明の実施の形態１の制御装置が搭載される内燃機関及びその周辺のシステムの全体構成を説明するための模式図である。図２は、内燃機関の気筒の配置を説明するための模式図である。図１に示すシステムは内燃機関１０を備えている。内燃機関１０は、実際には後述するように、第１バンク１２（気筒群）、第２バンク１４（気筒群）を備え、第１、第２バンク１２、１４は、それぞれ複数の気筒１〜６を備えているが、図１においては、そのうち一方のバンクの１つの気筒の断面のみを図示している。

気筒１〜６内部にはピストン２０が配置されている。ピストン２０は、コンロッド２２を介して、クランクシャフト（図示せず）に接続されている。クランクシャフトの近傍には、その回転数に応じた出力を発する回転数センサ２４が配置されている。ピストン２０の上部には燃焼室２６が設けられている。燃焼室２６には、先端部が突出するように点火プラグ２８が挿入されている。内燃機関１０は、燃焼室２６に連通された吸気ポート３０および排気ポート３２を備えている。

図２に示すように、内燃機関１０は、６つの気筒１〜６を有している。気筒１、気筒２、気筒３は、順に直列に配置され、第１バンク１２を構成している。一方、気筒４、気筒５、気筒６は、順に直列に配置され、第２バンク１４を構成している。このように構成された第１バンク１２及び第２バンク１４が並列に接続されることで、内燃機関１０が構成されている。

第１バンク１２の各気筒１〜３の吸気ポート３０には、それぞれ共通の吸気マニホールド３４が連通され、第２バンク１４の各気筒４〜６の吸気ポート３０には、共通の吸気マニホールド３６が連通されている。具体的に、吸気マニホールド３４は、第１バンク１２の気筒１〜３の吸気ポート３０のそれぞれに連通する４本の分岐管３４ａと、３本の分岐管３４ａが集合して接続する１本の主管３４ｂとを備えている。同様に、吸気マニホールド３６は、それぞれ、第２バンク１４の気筒４〜６の吸気ポート３０のそれぞれに連通する３本の分岐管３６ａと、３本の分岐管３６ａが集合して接続する１本の主管３６ｂとを備えている。

図２において図示は省略されているが、吸気ポート３０側と同様に、気筒１〜３及び気筒４〜６の排気ポート３２には、それぞれ第１、第２バンク１２、１４ごとに共通の排気マニホールドが連通されている。

再び、図１を参照して、内燃機関１０は、各気筒１〜６の吸気ポート３０のそれぞれに、吸気ポート３０を開閉する吸気バルブ４０（吸気弁）を備えている。吸気バルブ４０には吸気バルブシャフト４２が固定されている。吸気バルブシャフト４２の上端部には、バルブリフタ４４が取付けられている。吸気バルブシャフト４２にはバルブスプリング４６の付勢力が作用しており、吸気バルブ４０はその付勢力によって閉弁方向に付勢されている。バルブリフタ４４の上部には、吸気カム５０が配置されている。各気筒１〜３、４〜６の吸気カム５０は同一のバンク１２、１４ごとに、同一のカムシャフト（図示せず）に接続されている。このカムシャフト等を介して、吸気カム５０にはバンクごとに同一の可変動弁機構５２（吸気弁制御手段）が連結されている。また、吸気カム５０のカムシャフト近傍には、カムポジションセンサ５４が取付けられている。カムポジションセンサ５４はカムの回転角及び回転数に応じた出力を発する。

吸気バルブ４０の可変動弁機構５２は、カムシャフトの回転を制御することで、吸気カム５０の回転を制御する。その結果、各吸気バルブ４０の位相、作用角およびリフト量を、第１、第２バンク１２、１４ごとに独立して変化させることができる。

同様に、内燃機関１０は、気筒１〜６の各排気ポート３２のそれぞれに、排気ポート３２を開閉する排気バルブ６０を備えている。排気バルブ６０は、吸気バルブ４０と同様の構成を有している。つまり、排気バルブ６０に固定された排気バルブシャフト６２と、排気バルブシャフト６２上部に取付けられたバルブリフタ６４と、排気バルブシャフト６２を閉弁方向に付勢するように取付けられたバルブスプリング６６を備えている。バルブリフタ６４上部には、排気カム７０が配置されている。各気筒１〜６の排気カム７０は、バンク１２、１４ごとに、同一のカムシャフト（図示せず）に接続され、このカムシャフト等を介して、同一のバンク１２、１４ごとに同一の可変動弁機構７２が連結されている。排気カム７０のカムシャフト近傍には、カムポジションセンサ７４が取付けられている。カムポジションセンサ７４は排気カム７０の回転角及び回転数に応じた出力を発する。

排気バルブ６０側の可変動弁機構７２は、カムシャフトの回転を制御することで、排気カム７０の回転を制御する。その結果、排気バルブ６０の位相、作用角及びリフト量を、バンク１２、１４ごとに独立して変化させることができる。

吸・排気バルブ４０、６０の位相の変動により、吸・排気バルブ４０、６０の開弁及び閉弁のタイミングを変更させることができる。作用角の変動により、吸・排気バルブ４０、６０の開弁期間を変更させることができる。また、リフト量の変動により、吸・排気バルブ４０、６０が開弁した際に吸・排気ポート３０、３２との間にできる通路の大きさを変動させることができる。また、このような制御は、各バンク１２、１４の気筒１〜３と気筒４〜６とで、それぞれ別個に独立して行うことができる。なお、カムシャフトの回転を制御することにより、吸気バルブ４０あるいは排気バルブ６０の、位相、作用角及びリフト量を制御する機構は、特に新規のものではないため、ここでの詳細な説明を省略する。

内燃機関１０は、内燃機関の制御装置としてのＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）８０を備える。ＥＣＵ８０は、回転数センサ２６、カムポジションセンサ５４、７４等の各種センサから、内燃機関１０の制御に必要な情報を取得する。また取得した情報に基づいて、点火プラグ２８、及び可変動弁機構５２、７２を制御する。

[内燃機関のバルブタイミングについて]
図３は、この発明の実施の形態１における内燃機関の始動時の吸気バルブ４０の開閉タイミングを説明するためのバルブタイミングダイヤグラムである。図３において、(1)は、圧縮行程の気筒内の圧力が小さな状態（以下「デコンプ状態」）とする場合の吸気バルブの開弁期間を表し、IVO(1)、IVC(1)は、それぞれ、この場合の吸気バルブ４０の開弁タイミングと閉弁タイミングに対するピストン２０の位置を表している。また、(2)は、始動時の点火に最適な吸気バルブの開弁期間を表し、IVO(2)、IVC(2)は、それぞれ、この場合の吸気バルブ４０の開弁タイミングと閉弁タイミングに対するピストン２０の位置を表している。

内燃機関１０のクランキング開始時には、図３の(1)に示すように、吸気バルブ４０は、その気筒のピストン２０が吸気行程開始のTDC(Top Dead Center：以下「吸気TDC」と称する)にある位置よりも後の位置IVO(1)にあるタイミングで開かれる。その後、そのピストン２０が圧縮行程開始のBDC(Bottom Dead Center：以下「圧縮BDC」と称する)を通過して、圧縮行程終了のTDC（以下「圧縮TDC」と称する）より少し前の位置IVC(1)にあるタイミングで吸気バルブ４０は閉弁される。

ここで、ピストン２０がIVO(1)からIVC(1)まで移動する間、吸気バルブ４０は開弁した状態に維持される。吸気バルブ４０が開弁している間は、ピストン２０が圧縮BDCを超えて上昇を開始しても、気筒内に充填されているガスは圧縮されずに吸気ポート３０側に押し出されることとなる。従って、吸気バルブ４０の閉弁タイミングIVC(1)までの間、気筒内のガスは圧縮されない状態でピストン２０が上昇する。従って、図３の（１）に示す吸気バルブのバルブタイミングを採用することで、気筒内をデコンプ状態とし、圧縮圧力を小さくすることができる。

特に、内燃機関１０のクランキング開始時は、圧縮行程における圧縮の圧力が大きくなると、圧縮応力により機関回転速度が変化し大きな振動を発生しやすい。しかし、内燃機関１０の始動直後、気筒１〜６のうち、圧縮行程にある気筒（特定気筒）について、図３の（１）の吸気バルブのバルブタイミングを採用して、その気筒内をデコンプ状態とすることで、内燃機関１０の始動直後の振動の発生を抑制することができる。

一方、図３の（２）は、始動時の点火に最適な吸気バルブ４０の開閉タイミングを表している。図３の（２）の場合、ピストン２０が、吸気TDCを越えデコンプ状態の場合のピストン位置IVO(1)よりも更に先の位置IVO(2)にあるタイミングで、吸気バルブ４０が開弁される。吸気バルブ４０が開弁されるまでの間は、気筒内が密閉された状態でピストン２０が下降するため気筒内の負圧が大きくなる。この状態で、ピストン２０がIVO(2)に達し吸気バルブ４０が開弁されると、ポンプ損失が増加して、その損失分の熱により気筒内の温度が上昇する。

また、吸気バルブ４０は、ピストン２０が圧縮BDC付近の位置IVC(2)にあるタイミングで閉弁される。このため、その後の圧縮行程では、気筒内に高い充填率で充填されたガスを、吸気ポート３０や排気ポート３２側に流出することなく、高い圧縮比で圧縮することができる。従って、気筒内に点火に十分な空気量を確保すると共に、断熱圧縮効果により気筒内の温度を上昇させることができ始動時の筒内温度を高くすることができる。

内燃機関１０の始動時は、特に気筒内の温度が低温であるため、始動開始直後に安定して点火を行うことができない場合がある。しかし、上記図３の(2)のような吸気バルブ４０の開閉タイミングを採用することで、気筒内の温度を上昇させることができる。従って、内燃機関の始動時の早い段階で、確実に点火を開始して必要なトルクを発生しうる状態とすることができる。

なお、以下、実施の形態において、図３の(1)のような圧縮行程の気筒内をデコンプ状態とする吸気バルブ４０のバルブタイミングを「デコンプタイミング」（第１開閉タイミング）と称し、図３(2)のような内燃機関１０の始動時に点火を行う場合のバルブタイミングを「始動時点火タイミング」（第２開閉タイミング）と称することとする。

[実施の形態１の特徴的な制御]
内燃機関１０の始動に際しては、圧縮行程にある気筒ではデコンプ状態とすることで圧縮応力による振動を抑えるべく、デコンプタイミングを採用し、振動の発生を抑えてクランキングを開始した後は、より早く要求されるトルクを発生するべく確実な点火を行うため、始動時点火タイミングを採用することが望まれる。従って、例えば、始動開始直後の１回目の圧縮行程にある気筒の吸気バルブ４０は、デコンプタイミングとし、それ以降に圧縮行程となる気筒では、点火を実現するため、始動時点火タイミングとすることが好ましい。

図４は、内燃機関１０の気筒１〜６の点火の順序及び気筒１〜６の位相差について説明するための図である。図４に示すように、実施の形態１の内燃機関１０の点火順序は、気筒１、気筒４、気筒２、気筒５、気筒３、気筒６となっている。点火順序が隣合う気筒間の位相差は均等である。つまり、１回の燃焼サイクルがクランク角で７２０度であるから、点火順序が連続する２つの気筒間での位相差は１２０度となる。また、第１バンク１２、第２バンク１４ごとにみると、各バンク１２、１４内での点火間隔も均等であり、点火順序が連続する気筒間の位相差は２４０度となる。

図４では、内燃機関１０の始動開始直後、最初に圧縮行程にあり、IVC(1)に最初に達する気筒（特定気筒）が、気筒１である場合の例を示している。IVC(1)は圧縮BDCより知覚したタイミングである。ここで、気筒１のピストン２０が、内燃機関１０の始動開始時に圧縮BDCよりの位置A1にあり、気筒１の吸気バルブ４０をデコンプタイミングで制御すると、ピストン２０がIVC(1)に移動した時に、吸気バルブ４０が閉弁する。この場合、気筒１に続いて点火される気筒４は気筒１より１２０度位相が遅角していることから、気筒４のピストン２０は、吸気行程の後半の圧縮BDCに近い位置A4から、圧縮BDCの位置IVC(2)にまで移動する。同様に、次に点火される気筒２は、更に１２０度の遅角があるため、気筒２のピストン２０は、吸気TDCの位置A2から位置IVO(1)にまで移動する。

すなわち、気筒１のピストン２０がIVC(1)に達した時、気筒４のピストン２０は始動時点火タイミングの閉弁タイミングに対応する位置IVC(2)にある。したがって、圧縮行程の気筒１をデコンプタイミングで制御した後に、次に圧縮行程にある気筒４を直ちに始動時点火タイミングに切り替えようとすると、切り替えと同時に気筒４の吸気バルブ４０を閉弁する必要がある。しかし、アクチュエータ動作等によるタイムラグを考慮すると、バルブタイミングの切り替えと同時に、このように吸気バルブ４０を閉弁させることは困難である。従って、点火順序が連続する気筒１と気筒４との間で、デコンプタイミングの制御から始動時点火タイミングの制御に切り替えることは困難である。

このことは、気筒１以外の他の気筒が最初の圧縮行程にある場合であっても同様である。つまり、連続して点火される気筒間の位相差は１２０度であるから、直前に点火される気筒のピストン２０がデコンプタイミングの閉弁タイミングに応じた位置IVC(1)に到達した状態では、次に点火される気筒のピストン２０は、始動時点火タイミングの閉弁タイミングIVC(2)に応じた位置にまで到達している。従って、前の気筒でデコンプのタイミングを実現し、直ちにその直後の気筒から、始動時点火タイミングに切り替えることは困難である。

そこで、この実施の形態１では、第１バンク１２と第２バンク１４とで、始動時の吸気バルブ４０のバルブタイミングが異なるものとなるように設定する。具体的には、内燃機関１０の始動開始直後、最初に圧縮行程にある気筒が属する方のバンク（特定気筒群）の吸気バルブ４０を、デコンプタイミングに設定し、他方のバンクの吸気バルブ４０を始動時点火タイミングに設定する。

図５は、この発明の実施の形態１における内燃機関の始動時の各気筒の点火順序と、バルブタイミングを説明するための図であり、図５（Ａ）は内燃機関１０の各気筒の点火順序、図５（Ｂ）は、内燃機関停止時のバルブタイミング、図５（Ｃ）は、内燃機関始動時のバルブタイミングの制御の例を表している。

図５（Ａ）に示す点火順序で、次回の内燃機関１０の始動時、気筒１のピストン２０が最初に圧縮行程のIVC(1)を通過すると判断された場合、図５（Ｂ）に示すように、まず、第１バンク１２側はデコンプタイミングに設定され、第２バンク１４側は始動時点火タイミングに設定される。なお、図５において「デ」はデコンプタイミングを示し、「点」は始動時点火タイミングを示している。

内燃機関１０が始動すると最初の圧縮行程では、図５（Ｂ）のように設定された状態で各気筒１〜６の吸気バルブが制御される。すなわち、第１バンク１２の気筒１〜３は、デコンプタイミングでクランキングが開始され、第２バンク１４の気筒４〜６は、始動時点火タイミングでクランキングが開始される。その後、最初に圧縮行程のIVC(1)を通過する気筒１のピストン２０がIVC(1)に到達し、吸気バルブ４０が閉弁されると、第１バンク１２側のバルブタイミングは図５（Ｃ）に示すように、始動時点火タイミングに切り替えられる。

図６〜図９は、実施の形態１の装置が上記の内燃機関の始動時の制御を行った場合の各気筒１〜６の吸気バルブタイミングとピストン位置との関係の具体例を説明するための図である。図６〜図９は、内燃機関の始動時に最初にIVC(1)を通過する気筒が気筒１である場合を例にとって示している。また各図において、各気筒は上の行から点火順に並べられており、また横方向に始動後のその行の気筒のピストン２０の位置及び吸気バルブタイミングの変化を表している。

図６は、内燃機関１０の始動時において、気筒１のピストン２０の停止位置が圧縮BDCを越えて、圧縮行程の中間より少し前くらいの位置A1にある場合の例を示している。この状態で内燃機関１０のクランキングが開始すると、気筒１のピストン２０は吸気バルブ４０が開弁したままの状態で位置IVC(1)にまで到達する。つまり気筒１はデコンプ状態のままの圧縮行程となるため、この圧縮による応力は小さく、始動直後の圧縮により振動の発生が抑えられる。気筒１のピストン２０が位置IVC(1)に到達すると、気筒１の吸気バルブ４０は閉弁する。

この間、気筒１に続く気筒４のピストン２０は、吸気行程の中間より少し進角した位置A4から圧縮BDCの位置IVC(2)にまで移動する。気筒４は、第２バンク１４に属する気筒であり、始動当初から始動時点火タイミングに制御されている。従って、ピストン２０がIVC(2)まで移動した時点で吸気バルブ４０が閉弁する。

気筒４に続く気筒２のピストン２０は、吸気TDCの位置A2から位置IVO(1)に移動する。IVO(1)は吸気TDCから60度遅角したタイミングである。気筒４は第１バンク１２に属し、デコンプタイミングで制御されていることから、この時点で気筒２の吸気バルブ４０は開弁する。気筒５、気筒３、気筒６はこの間、膨張または排気行程にあるため、この始動時の吸気バルブ４０のバルブタイミングの制御においては閉弁状態のままとなる。

気筒１のデコンプ状態での圧縮が終了し吸気バルブ４０が閉弁した後、気筒４が圧縮行程に入り、ピストン２０は圧縮BDCの位置B4から上昇する。気筒４は、始動時点火タイミングに制御されており、吸気バルブ４０は圧縮BDCにおいて既に閉弁されている。従って、気筒４内のガスは十分に圧縮され、断熱圧縮効果により気筒内の温度が上昇し、第４気筒から点火開始可能な状態となる。

気筒４に続く気筒２は、吸気バルブ４０が開いた状態のままピストン２０が下降しつつ、ピストン２０がIVC(2)に達するまでに、吸気バルブ４０のバルブタイミングが始動時点火タイミングに切り替えられる。従って、気筒４が圧縮行程にある間、気筒２は吸気バルブ４０が開いた状態で吸気が続けられ、IVC(2)に到達した時点で吸気バルブ４０が閉弁される。その後、気筒２が圧縮行程に入り、気筒２のピストン２０が圧縮BDCの位置から上昇する。気筒２は、始動時点火タイミングへの切り替えが完了して。従って、気筒２内のガスは吸気ポート３０側に流出されることなく十分に圧縮されて、点火可能な状態となる。

以降、気筒２に続いて、気筒５、気筒３、気筒６の圧縮、点火が行われるが、既に、第１バンク１２側も、始動時点火タイミングに切り替えられている。従って、内燃機関１０の始動完了が認められるまでの間、全ての気筒１〜６の吸気バルブ４０が始動時点火タイミングで制御され、筒内温度を上昇させつつ、始動時に最適な空気量を確保して点火を行うことができる。

図７は、気筒１のピストン２０の停止位置が、図６の場合よりも圧縮TDC寄りの例を表している。図７の場合、気筒１のピストン２０は圧縮行程の中間点付近の位置A1に停止した状態で、第１バンク１２のバルブタイミングがデコンプタイミングとなるように設定されている。従って、内燃機関１０の始動が開始すると、気筒１においては、吸気バルブ４０が開いた状態でピストン２０は位置A1からIVC(1)まで上昇するため、デコンプ状態で始動時最初の圧縮行程が行われることとなる。

この間、気筒４のピストン２０は圧縮BDCの少し手前の位置A4からIVC(2)（圧縮BDC）まで移動する。気筒４は点火最適タイミングで制御されているため、ピストン２０がIVC(2)に到達した時点で、吸気バルブ４０が閉弁する。その後、気筒４は圧縮行程に入り、気筒４内が十分に圧縮されて筒内温度が上昇した状態で点火が行われる。但し、この場合気筒４のピストン２０は、吸気行程が終了する圧縮BDCより少し手前の位置からの始動開始となるため、吸気バルブ４０の遅開きによる気筒４内の温度上昇の効果は無い。

始動開始後、気筒１のピストン２０がIVC(1)に達するまでの間、気筒２のピストン２０は、吸気バルブ４０が吸気TDCより僅かに先の位置A2からIVO(1)まで移動し、吸気バルブ４０が開弁する。第１気筒の吸気バルブ４０が閉弁すると、第１バンク１２側のバルブタイミングがデコンプタイミングから始動時点火タイミングへ切り替えられる。気筒２では、吸気バルブ４０が開弁した状態のまま、バルブタイミングが始動時点火タイミングに切り替えられ、IVC(2)（圧縮BDC）までピストン２０が下降すると、吸気バルブ４０が閉弁される。従って、続く圧縮行程では、気筒２内のガスが十分に圧縮され点火が行われる。

図８は、内燃機関１０の始動時に、気筒１のピストン２０が、圧縮BDCに近い位置A１にある場合の例を示す。内燃機関１０の始動開始時、気筒１はデコンプタイミングに設定されている。従って、内燃機関１０の始動が開始し気筒１のピストン２０がIVC(1)に至るまでの間、吸気バルブ４０が開いた状態となる。これにより、始動時最初の圧縮行程における振動が抑えられる。

図８の場合、気筒１に続く気筒４のピストン２０は、始動時にはIVO(2)より進角した位置に停止している。従って、内燃機関１０の始動が開始されると、吸気バルブ４０が開弁した状態でピストン２０が下降しIVC(2)まで移動して吸気バルブ４０は閉弁する。

図８の場合、気筒２のピストン２０は、始動時には排気行程の終了付近の位置A2にあって、気筒1のピストン２０がIVC(1)に移動するまでの間に、排気行程から吸気行程に入りIVO(2)に至り、吸気バルブ４０が開弁する。その後、第１バンク１２のバルブタイミングが、始動時点火タイミングに切り替えられ、気筒２のピストン２０がIVC(2)まで達すると、吸気バルブ４０が閉弁される。この後、全気筒１〜６が始動時点火タイミングで制御される。

図９は、内燃機関１０の始動時に、気筒１のピストン２０が圧縮BDCにある場合の例を示している。図９に示すように、気筒１のピストン２０が圧縮BDCにある場合も同様に、気筒１はデコンプ状態で圧縮行程が行われ、ピストン２０がIVC(1)に達すると吸気バルブ４０が閉弁する。

この間、気筒４は、始動時点火タイミングに設定されているため、内燃機関１０の始動開始後、ピストン２０がIVO(2)に達した時に吸気バルブ４０が開かれる。その後、気筒１がIVC(1)に到達するときに気筒４のピストン２０はIVC(2)に達し、吸気バルブ４０が閉弁される。この場合、気筒４では吸気バルブ４０が閉弁した状態から、ピストン２０の下降が開始する。従って、吸気行程におけるポンプ損失が大きくなり気筒４内の負圧により強い勢いて吸気が行われる。このため、より効率よく気筒４内の温度上昇を図り、気筒４を点火に好適な状態とすることができ、始動時２圧縮目からの点火をより確実に行うことができる。ただし、始動開始時の気筒４のピストン停止位置がIVO(2)と同じであれば、この効果は無い。

続く気筒２は、内燃機関１０の始動時には排気行程の終了付近にある。気筒２のピストン２０は、気筒１のピストン２０がIVC(1)に移動するまでの間に、排気行程から吸気行程に入りIVO(1)まで移動する。ここで吸気バルブ４０が開く。その後、吸気バルブ４０が開いた状態で吸気が行われ、その間吸気バルブタイミングが始動時点火タイミングに切り替えられる。気筒２のピストン２０がIVC(2)に達すると、吸気バルブ４０は閉弁し、圧縮行程に入る。なお、図９に示す場合、気筒６のピストン２０は、内燃機関１０の始動時に圧縮行程の終了付近にある。従って、気筒６はデコンプ状態で圧縮されることとなり、圧縮圧力は小さくなるため、通常通りに始動しても振動の原因とならない。

以上の図６〜図９により説明したように、内燃機関１０の始動開始後、最初にIVC(1)を通過する気筒１の吸気バルブタイミングをデコンプタイミングに設定し、気筒１の吸気バルブ４０がIVC(1)において閉弁した後、第１バンク１２のバルブタイミングが始動時点火タイミングとなるように切り替えられる。この切り替えの間、気筒１に続いて第２バンク１４の気筒４が圧縮行程に入る。しかし、第２バンク１４は始動当初から始動時点火タイミングに設定されており、気筒４は始動時点火タイミングで制御される。従って、始動直後のクランキングでは、デコンプ状態で気筒１の圧縮行程を行った後、直ちに始動時点火タイミングで、気筒４が始動時点火タイミングで制御されて圧縮行程が行われる。その後、第１バンク１２が始動時点火タイミングに切り替えられて、気筒２の圧縮行程が行われる。従って、デコンプ状態により振動を抑えて始動を開始しつつ、第２圧縮目からの点火を行うことができ、始動性の向上を図ることができる。

[実施の形態１における制御のルーチンについて]
図１０は、この発明の実施の形態１においてＥＣＵ８０が実行する制御のルーチンを説明するためのフローチャートである。図１０のルーチンは、内燃機関１０の停止時毎回実行されるルーチンである。図１０のルーチンにおいて、まず、内燃機関１０の停止指令が出されているか否かが判別される（Ｓ１０２）。ここで内燃機関１０の停止の指令が認められない場合には、この処理を終了する。

一方、ステップＳ１０２において、内燃機関１０の停止指令が検出された場合は、次に、内燃機関の現在のクランク角が検出される（Ｓ１０４）。クランク角は、内燃機関１０のクランクシャフト近傍に配置された回転数センサ２６の出力に基づいて求められる。

次に、次回の内燃機関１０の始動時に、最初にピストン２０がIVC(1)を通過する気筒（特定気筒）が特定される（Ｓ１０６）。この気筒は、現在のクランク角から各気筒の停止時の位置が求められ、これにより特定される。

次に、第１バンク１２、第２バンク１４のうち、ステップＳ１０６において特定された気筒が属するバンク（特定気筒群）の吸気バルブ４０のバルブタイミングが、デコンプタイミングに設定され、他方のバンクの吸気バルブ４０のバルブタイミングが、始動時点火タイミングとなるように設定される（Ｓ１０８）。その後、内燃機関１０が停止され（Ｓ１１０）、この処理が終了する。

図１１は、この発明の実施の形態１においてＥＣＵ８０が、内燃機関１０の始動時に実行する制御のルーチンについて説明するためのフローチャートである。図１１のルーチンにおいて、内燃機関１０の始動の指令が出されているか否かが検出される（Ｓ１２０）。始動指令が認められない場合には、この処理は終了する。

一方、内燃機関１０の始動の指令が検出されると、内燃機関１０の始動が開始される（Ｓ１２２）。内燃機関１０の停止時に、既に、始動時に最初にIVC(1)を越える気筒が特定され、この気筒の含まれるバンクの吸気バルブタイミングがデコンプタイミングとなり、他方のバンクが始動時点火タイミングとなるように設定されている。従って、ステップＳ１２２では、設定されたバルブタイミングのままで始動を開始すれば良く、これにより、最初の圧縮行程の気筒はデコンプ状態とされ、振動の発生が抑制される。

次に、最初にIVC(1)に入る気筒のピストン２０の位置がIVC(1)に応じた位置に到達したか否かが検出される（Ｓ１２４）。ここでは、回転数センサ２６の出力により現在のクランク角がモニターされ、最初の圧縮行程にある気筒のピストン２０がIVC(1)に到達したか否かが判別される。

ステップＳ１２４において、最初の気筒のピストン２０がIVC(1)に達したことが認められない場合、IVC(1)に達したことが認められるまでの間、内燃機関１０の運転が維持される。一方、ステップＳ１２４において、最初の気筒のピストン２０がIVC(1)に達したことが認められると、第１、第２バンク１２、１４のうち、この最初の気筒が属するバンクの吸気バルブ４０のバルブタイミングが、始動時点火タイミングに切り替えられる（Ｓ１２６）。その後、この処理が終了する。

以上の処理によれば、内燃機関１０の停止時に、次回始動時に最初にIVC(1)に達する気筒が特定され、その気筒が属するバンクの吸気バルブ４０はデコンプタイミングに設定され、他方のバンクの吸気バルブ４０は始動時点火タイミングに設定される。これにより、内燃機関１０の始動時には、通常通りに始動を開始して、最初の気筒がIVC(1)に達した時に、その気筒が属するバンクをデコンプタイミングから始動時点火タイミングへ切り替えることで、デコンプ状態でクランキングを開始した後、直ちに第２圧縮目から始動時点火タイミングとすることができ、振動を抑えつつ、始動性を向上させることができる。

なお、以上の実施の形態１において、図示したデコンプタイミングや点火最適なバルブタイミングは、この発明を拘束するものではない。例えば、デコンプ状態で圧縮行程を行うためのバルブタイミングは、圧縮行程における気筒の圧力を低減できるものであれば、他のタイミングであってもよい。また、点火最適なバルブタイミングは、十分にガスを充填させて効率よく筒内温度を上昇させ、点火に十分な空気量を確保できるものであれば、他のタイミングであってもよい。

例えば、デコンプの吸気バルブの閉弁タイミングが早まり、あるいは、点火最適なバルブタイミングの開弁タイミングがより遅くなることで、吸気バルブ４０のデコンプタイミングから始動時点火タイミングへの切り替え時間が長くなる。従って、バルブタイミングの切り替えを確実に行うことができ、始動時点火タイミングをより効率的に実現できるようになる。

また、実施の形態１では、内燃機関１０が２つのバンクを有し、各バンクにそれぞれ３つずつの気筒が含まれる場合について説明した。しかし、この発明において各バンクの気筒数は、これに限るものではない。また、この発明の内燃機関は、並列に接続された２つのバンクに別けられているものに限るものでもない。例えば、この発明の内燃機関は、直列に複数の気筒が接続されている場合に、この気筒がいくつかの気筒ごとに、吸気バルブのタイミングを制御できるものなどであってもよい。

また、実施の形態１では、内燃機関１０の停止位置から、次回始動時に最初にIVC(1)を越える気筒を特定して、この気筒が属するバンクの吸気バルブがデコンプタイミングになるように設定する場合について説明した。しかし、この発明はこれに限るものではなく、たとえば、次回始動時に最初にIVC(1)に達する気筒を予め特定しておいて、その気筒が最初にIVC(1)に達するように、停止位置を調整するものであってもよい。

また、実施の形態１では、内燃機関１０の停止時に、予め、最初にIVC(1)に達する気筒を特定し、そのバンクの吸気バルブがデコンプタイミングとなるようにバルブタイミングを予め設定する場合について説明した。しかし、これらの制御は、停止時に行う場合に限らず、内燃機関１０の始動時に行うこととしてもよい。

なお、例えば、実施の形態１において、ステップＳ１０６、Ｓ１０８が実行されることにより、この発明の「第１開閉タイミング設定手段」及び「第２開閉タイミング設定手段」が実現し、ステップＳ１２４が実行されることにより「閉弁検出手段」が実現し、ステップＳ１２６が実行されることにより「切り替え手段」が実現する。

実施の形態２．
実施の形態２のシステムは、内燃機関１０が、気筒１〜８の８つの気筒を有する点を除いて、図１のシステムと同じ構成を有している。図１２は、実施の形態２の内燃機関の構成を説明するための模式図である。図１２に示すように、内燃機関１０は、気筒１〜８の８つの気筒を備え、気筒１、３、５、７は第１バンク１２を構成し、気筒２、４、６、８は第２バンク１４を構成している。各気筒１〜８の吸気ポート３０には、それぞれバンクごとに同一の吸気マニホールド３４、３６が接続されている。同様に、各気筒の排気ポートにはそれぞれバンクごとに同一の排気マニホールドに接続されている。また、実施の形態２のシステムにおいても、各気筒１〜８の吸気バルブ４０のバルブタイミングは、同一のバンクごとに独立して制御されるように構成されている。

図１３は、図１２の内燃機関１０の気筒１〜８の点火順序を説明するための図である。図１３に示されるように、内燃機関１０では、気筒１、気筒８、気筒４、気筒３、気筒６、気筒５、気筒７、気筒２の順に点火が繰り返される。内燃機関１０内全体で、連続して点火される気筒の間隔（位相差）は均等であり、クランク角で９０度となる。しかし、この位相差を同一のバンクごとに見ると、例えば、第１バンク１２において、気筒１と気筒３の位相差は２７０度、気筒３と気筒５の位相差が１８０度、気筒５と気筒７との位相差が９０度、気筒７と気筒１との位相差が１８０度であり、均等ではない。同様に、第２バンク１４においても、気筒８と気筒４との位相差が９０度、気筒４と気筒６との位相差が１８０度、気筒６と気筒２との位相差が２７０度、気筒２と気筒８との位相差が１８０度であり、均等ではない。

そこで、実施の形態２のシステムでは、同一バンク内で見た場合に、位相差が長くなるタイミングで、デコンプタイミングから始動時点火タイミングへの切り替えが行われるようにする。具体的には、気筒１と気筒３の間、あるいは、気筒６と気筒２との間で、デコンプタイミングから始動時点火タイミングへの切り替えが行われるようにする。つまり、内燃機関１０のクランキング開始時、気筒１か気筒６のいずれが最初にIVC(1)を通り、かつその気筒の吸気バルブ４０がデコンプタイミングで制御されるようにする。

図１４は、この発明の実施の形態２における内燃機関１０の始動時の吸気バルブタイミングとピストン位置とを説明するためのバルブタイミングチャートである。図１４では、内燃機関１０の始動時に、気筒１が最初にIVC(1)の位置に達する気筒となる場合を示している。第１バンク１２側の吸気バルブ４０は、（１）に示すデコンプタイミングとなるように設定され、第２バンク１４側の吸気バルブ４０は、（２）に示す始動時点火タイミングとなるように設定される。この状態クランキングが開始されると、気筒１のピストン２０は圧縮行程の途中の位置A1から、吸気バルブ４０が開弁した状態のまま上昇する。ピストン２０がIVC(1)まで上昇した時点で、吸気バルブ４０が閉弁する。

このとき、気筒１に続く気筒８は、第２バンク１４の気筒であるから、予め始動時点火タイミングに設定されている。従って、気筒１が、デコンプ状態の圧縮行程を開始した後、続く気筒８では、始動時点火タイミングでバルブ制御が行われる。つまり、気筒８のピストン２０は、BDCに近い位置A8に停止した状態から、圧縮BDC（IVC(2)）に至り、このとき吸気バルブ４０が閉弁される。その後、圧縮行程の位置B8にまで移動する。この間、続く気筒４でも始動時点火タイミングで制御が行われ、気筒４のピストン２０は、IVO(1)付近の位置A4から位置B4にまで移動する。この間、ピストン２０がIVO(2)に至ると吸気バルブ４０が開弁する。このように、気筒１に続く気筒８及び４では、吸気バルブ４０が始動時点火タイミングに制御され、十分な圧縮が行われるため、気筒８からの点火、すなわち、始動後２圧縮目からの点火が実現される。

また、第１バンク１２側では、気筒１と気筒３との間に、気筒８、気筒４の２つの気筒が存在し、気筒１と気筒３との間の位相差は、第１バンク１２内の他の気筒間の位相差に比べて大きくなっている。従って、気筒１と気筒３との間で吸気バルブ１０のバルブタイミングを切り替えるようにする。これにより、気筒１がデコンプタイミングでIVC(1)に達した後、気筒３のピストン２０が始動時点火タイミングの開弁タイミングIVO(2)に達するまえに、吸気バルブのバルブタイミングを切り替えることができる。従って、気筒１をデコンプタイミングで制御した後、続く気筒３では始動時点火タイミングでの圧縮行程を実現することができる。その結果、内燃機関１０全体で見た場合には、内燃機関の始動後最初のクランキング時に気筒１をデコンプタイミングで制御した後、気筒８以降のすべての気筒において、始動時点火タイミングで吸気バルブの制御を行うことができる。従って、振動の発生を抑制するとともに、始動性の向上を図ることができる。

図１５は、この発明の実施の形態２においてシステムが実行する制御のルーチンを説明するためのフローチャートである。図１５に示すルーチンは、内燃機関１０の停止時に、図１０のルーチンに代えて実行されるルーチンである。図１５のルーチンは、図１０のルーチンのステップＳ１０６及びＳ１０８の処理に代えて、ステップＳ２０２及びＳ２０４の処理が行われる点を除き、図１０のルーチンと同じものである。

具体的に、内燃機関１０の停止指令があった後、クランク角が検出されると（Ｓ１０２、Ｓ１０４）、次に、次回の始動時に最初に圧縮行程にあり、かつIVC(1)のピストン位置を最初に越える気筒（特定気筒）が気筒１または気筒６となるように調整される（Ｓ２０２）。つまり、現在のクランク角から、気筒１と気筒６のいずれが、最初にIVC(1)を通過するようになる停止位置に近いかが特定され、特定された気筒１又は６が、始動時に、IVC(1)を最初に通過する位置に来るように調整される。

次に、第１、第２バンク１２、１４のいずれかのうち、最初にIVC(1)を越えるように設定された気筒が属するバンク（特定気筒群）がデコンプタイミングとなるように設定され、他方のバンクが始動時点火タイミングとなるように設定される（Ｓ２０４）。その後、内燃機関１０が停止され（Ｓ１１０）、停止時のルーチンが終了する。

内燃機関１０の始動時のルーチンは、図１１のルーチンと同じである。内燃機関１０の始動時に、図１１のルーチンが実行されることで、始動時の最初の圧縮行程がデコンプ状態で行われ、続く圧縮行程からは、始動時点火タイミングで吸気バルブが制御される。また、デコンプタイミングに設定されていたバンクは、最初の気筒がIVC(1)を越えた時点で、始動時点火タイミングに切り替えられ、全ての気筒の吸気バルブタイミングが始動時点火タイミングとなって、内燃機関１０の始動時の処理が終了する。

以上説明したように、実施の形態２においては、同一バンク内の各気筒の点火間隔が一定とはならない場合に、同じバンク内で見た場合に点火順序が直後となる気筒との位相差が大きい気筒を選択し、この気筒を始動時に最初にIVC(1)を越える気筒として特定する。これにより、内燃機関１０全体でみると気筒間の点火間隔が短い場合であっても、バンク内での点火間隔が長いタイミングを利用して、デコンプタイミングから始動時点火タイミングの制御への切り替えを確実に行うことができる。従って、始動後２回目の以降の圧縮行程から確実に、始動時の点火に最適なバルブタイミングを実現することができ、始動時の振動を抑えつつ、始動性の向上を図ることができる。

なお、実施の形態２においては、内燃機関１０が第１バンク１２と第２バンク１４との２つのバンクを有し、各バンクに４つずつの気筒が含まれる場合について説明した。しかし、この発明において、各バンクに含まれる気筒数は４つに限られるものではない。また、２つのバンクに分けられた構造に限るものではなく、例えば、直列に複数の気筒が接続されている場合に、この気筒がいくつかの気筒ごとに、吸気バルブのタイミングを制御できるものなどであってもよい。ただし、この場合であっても、同じタイミングで制御される気筒のグループ内で、点火間隔が一定とはならない構造である必要がある。

また、実施の形態２では、内燃機関１０の停止位置から、次回始動時に最初にIVC(1)を越える気筒を気筒１又は気筒６のいずれかに特定して、この気筒が属するバンクの吸気バルブがデコンプタイミングになるように設定する場合について説明した。しかし、この発明はこれに限るものではなく、たとえば、次回始動時に最初にIVC(1)に達する気筒を予め気筒１又は気筒６に決めておいて、その気筒が最初にIVC(1)に達するように、停止位置を調整するものであってもよい。

また、実施の形態２では、内燃機関１０の停止時に、予め、最初にIVC(1)に達する気筒を特定し、そのバンクの吸気バルブがデコンプタイミングとなるようにバルブタイミングを予め設定する場合について説明した。しかし、これらの制御は、停止時に行う場合に限らず、内燃機関１０の始動時に行うこととしてもよい。

なお、実施の形態２において、ステップＳ２０２が実行されることにより、この発明の「特定気筒決定手段」が実現し、ステップＳ２０４が実行されることにより、この発明の「始動開始位置制御手段」が実現する。

実施の形態３．
実施の形態３のシステムは、実施の形態２と同じシステム構成を有している。実施の形態３のシステムでは、内燃機関１０の停止時の、各気筒のピストン停止位置を以下のように制御する点を除いて、実施の形態２のシステムと同じものである。

図１６、実施の形態３における内燃機関１０の始動時のピストン位置と吸気バルブタイミングとについて説明するためのバルブタイミングダイヤグラムである。実施の形態３の装置においては、内燃機関１０の始動時には、気筒２または気筒３のピストン２０が、次回の始動時にIVC(1)から開始するようにその停止位置が制御される。図１６は、気筒２のピストン２０がIVC(1)の位置に停止するように制御される例を示している。この場合、次回の内燃機関１０の始動時に、最初にIVC(1)を越える気筒（特定気筒）は、気筒１となる。この場合、気筒１が属する第１バンク１２は、始動時に吸気バルブがデコンプタイミングに設定され、第２バンク１４は、始動時点火タイミングに設定される。

図１６に示すように、気筒２のピストン２０はIVC(1)で停止する。気筒２の筒内は内燃機関１０の停止中に徐々に大気に置換され、気筒２の筒内圧は大気圧に近い状態となる。つまり、ピストン２０がIVC(1)で停止した状態から開始する気筒２については、筒内空気量が、デコンプ状態の空気量相当となっているため、内燃機関１０の始動が開始され、ピストン２０が上昇を開始しても、デコンプ状態でのクランキング開始と同様に振動の発生が抑えられる。

気筒２に続く気筒１は、デコンプタイミングで制御されている。気筒２がIVC(1)の位置にあるとき、気筒１は９０度遅角した位置A1にある。この状態で内燃機関１０の始動が開始すると、気筒１のピストン２０がIVC(1)に到達するまで、吸気バルブ４０が開いた状態となっている。従って、気筒１でもデコンプ状態で圧縮行程を行うことができる。

このように、気筒２の停止位置をデコンプタイミングの閉弁タイミング位置に停止することで、始動時の気筒２の圧縮行程を、デコンプ状態とすることができる。従って、気筒２については、バルブタイミングが始動時点火タイミングに設定されていても、始動時最初のクランキングにおいてのみデコンプ状態とすることができる。従って、第２バンク１４についてはバルブタイミングを切り替えることなくデコンプ状態での圧縮行程を実現することができ、続く気筒１でもデコンプ状態とすることができるため、２圧縮分のデコンプ状態を確保して始動することができる。

また、気筒１が始動時の位置A1からIVC(1)に到達するまでの間、続く気筒８、気筒４はそれぞれ９０度ずつ位相が遅角した位置A8からB8、またはA4からB4に移動する。このとき、気筒８、気筒４は共に、始動時点火タイミングで制御されているため、気筒８のピストン２０がIVC(2)(圧縮BDC)を通過するところで、気筒８の吸気バルブ４０が閉弁される。また、気筒４は、IVO(2)よりも手前の位置A4からピストンが下降を開始し、IVO(2)において吸気バルブ４０が開弁すると一気に混合気が流入する。その後、気筒４のピストン２０がIVC(2)に達すると吸気バルブ４０が閉弁し、更にピストン２０が上昇して気筒４内のガスが圧縮される。従って、気筒２、気筒１でのデコンプ状態での始動を実現した後、続く気筒からは、点火最適な始動時点火タイミングで制御されて、第３圧縮目、すなわち気筒８からの点火を実現することができる。

更に、実施の形態２と同様に、気筒３のピストン２０が排気行程の位置A3から、吸気行程に入りIVO(1)よりもよりも手前で、気筒１の吸気バルブ４０が閉弁する。この時点で、第１バンク１２の吸気バルブ４０は、デコンプタイミングから始動時点火タイミングに切り替えられる。従って、その後、気筒３のピストン２０がIVO(1)の位置を通過して、IVO(2)に達した時に開弁し、IVC(2)に達した時点で閉弁するように吸気バルブ４０が制御され、気筒３についても、点火に良好な状態に切り替えることができる。

図１６においては、気筒２をIVC(1)の位置に停止させる場合を示したが、気筒３をIVC(1)に停止させることでも同じ状態を実現することができる。つまり、気筒３をIVC(1)の位置に停止させ、続く気筒６（つまり第２バンク１４）をデコンプタイミングとすることで、始動時最初に圧縮行程となる気筒３、気筒６はデコンプ状態での始動とすることができる。また、第１バンク１２は、始動時点火タイミングに設定されているため、気筒６に続く気筒５から点火を実現することができる。また、気筒６の後、第２バンク１４内で次に圧縮行程となる気筒２は、気筒６と２７０度の位相差がある。従って、気筒６がIVC(1)で閉弁された後に、第２バンク１４のバルブタイミングを始動時点火タイミングに切り替えることができ、第２バンク１４の気筒についても、気筒６でデコンプ状態の始動をした後は、点火最適なバルブタイミングで制御して、点火を行うことができる。

従って、実施の形態３の装置は、内燃機関１０の停止の際に、気筒２又は気筒３のいずれかIVC(1)の位置に近い側の気筒のピストン２０がIVC(1)で停止するように停止位置を制御する。そして、ピストン２０の停止位置がIVC(1)とされる気筒が属するバンクの吸気バルブ４０を始動時点火タイミングに設定し、他方のバンクの吸気バルブタイミングをデコンプタイミングに設定する。これにより、始動時に最初に圧縮TDCを超える気筒２又は３については、気筒内をデコンプ状態に相当する状態とすることができ、また、続く気筒１又は６の圧縮行程をデコンプ状態で行うことができる。従って、内燃機関１０の始動時に、最初の２圧縮分の圧縮行程をデコンプ状態とすることができ、より確実に始動時の振動発生を抑制することができる。

図１７は、この発明の実施の形態３においてＥＣＵ８０が実行する制御のルーチンを説明するためのフローチャートである。図１７のルーチンは、図１０のルーチンに代えて内燃機関１０の停止時に実行されるルーチンである。図１７のルーチンは、ステップＳ１０６〜Ｓ１０８の処理に代えて、ステップＳ３０２〜Ｓ３０６の処理を実行する点を除いて、図１０のルーチンと同じものである。

具体的に、内燃機関１０の停止の指示が認められた後、クランク角が検出されると（Ｓ１０２、Ｓ１０４）、現在のクランク角から、気筒２、気筒３のうち、何れの気筒のピストン２０停止位置をIVC(1)とするかが特定される（Ｓ３０２）。次に、ステップＳ３０２において特定された気筒が属するバンクを始動時点火タイミングに設定し、他方のバンクの吸気バルブをデコンプタイミングに設定する（Ｓ３０４）。その後、特定された気筒２又は気筒３のピストン停止位置がIVC(1)となるように制御されて（ステップＳ３０６）、内燃機関１０が停止される（Ｓ１１０）。

以上のように停止された状態で、始動時に図１１のルーチンを実行することで、２圧縮分の圧縮行程をデコンプ状態とし、その後、直ちに点火最適なバルブタイミングとする実施の形態３の制御を実現することができる。

なお、実施の形態３では、気筒２又は気筒３のピストン２０の停止位置をＩＶＣ(1)とする場合について説明した。しかし、この発明においてピストン２０の停止位置はIVC(1)に限るものではなく、例えば、圧縮行程のIVC(1)よりも進角した位置に停止するものであってもよい。このようにしても、内燃機関１０の始動時に、気筒２又は気筒３の最初の圧縮行程をデコンプ状態の圧縮行程とすることができる。

なお、例えば、実施の形態３において、ステップＳ３０２が実行されることにより「特定気筒決定手段」が実現し、ステップＳ３０６を実行することにより、「停止位置制御手段」が実現される。

また、以上の実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に限定されるものではない。また、実施の形態において説明する構造や、方法におけるステップ等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。

この発明の実施の形態１における内燃機関の制御装置の構成を説明するための模式図である。 この発明の実施の形態１における内燃機関の気筒の配置を説明するための模式図である。 この発明の実施の形態１における内燃機関の吸気バルブタイミングを説明するための模式図である。 この発明の実施の形態１における内燃機関の始動時の吸気バルブタイミングとピストン位置とを説明するための図である。 この発明の実施の形態１における内燃機関の各気筒の点火順序とバルブタイミングの制御を説明するための図である。 この発明の実施の形態１における内燃機関の始動時の吸気バルブタイミングとピストン位置とを説明するための図である。 この発明の実施の形態１における内燃機関の始動時の吸気バルブタイミングとピストン位置とを説明するための図である。 この発明の実施の形態１における内燃機関の始動時の吸気バルブタイミングとピストン位置とを説明するための図である。 この発明の実施の形態１における内燃機関の始動時の吸気バルブタイミングとピストン位置とを説明するための図である。 この発明の実施の形態１において制御装置が実行する制御のルーチンについて説明するための図である。 この発明の実施の形態１において制御装置が実行する制御のルーチンについて説明するための図である。 この発明の実施の形態２における内燃機関の気筒の配置を説明するための模式図である。 この発明の実施の形態２における内燃機関の気筒の点火順序と位相差を説明するための図である。 この発明の実施の形態２における内燃機関の始動時の吸気バルブタイミングとピストン位置とを説明するための図である。 この発明の実施の形態２においてＥＣＵが実行する制御のルーチンを説明するためのフローチャートである。 この発明の実施の形態３における内燃機関の始動時の吸気バルブタイミングとピストン位置とを説明するための図である。 この発明の実施の形態３においてＥＣＵが実行する制御のルーチンを説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１〜８ 気筒
１０ 内燃機関
１２ 第１バンク
１４ 第２バンク
２０ ピストン
２２ コンロッド
２４ 回転数センサ
２６ 燃焼室
２８ 点火プラグ
３０ 吸気ポート
３２ 排気ポート
３４ 吸気マニホールド
３６ 排気マニホールド
４０ 吸気バルブ
４２ 吸気バルブシャフト
４４ バルブリフタ
４６ バルブスプリング
５０ 吸気カム
５２ ＶＶＴ機構
５４ カムポジションセンサ
６０ 排気バルブ
６２ 排気バルブシャフト
６４ バルブリフタ
６６ バルブスプリング
７０ 排気カム
７２ ＶＶＴ機構
７４ カムポジションセンサ
８０ ＥＣＵ

Claims (5)

1. それぞれ複数の気筒を有する、２つの気筒群を備える内燃機関の制御装置であって、
   前記２つの気筒群の各気筒の吸気弁の開閉タイミングを、同一の気筒群ごとに可変に制御する吸気弁制御手段と、
   前記内燃機関の始動後最初に、第１開閉タイミングにおける吸気弁の閉弁タイミングに達する気筒（以下「特定気筒」）が属する気筒群（以下「特定気筒群」）の、吸気弁の開閉タイミングを、前記第１開閉タイミングに設定する第１開閉タイミング設定手段と、
   前記内燃機関の始動時に、前記特定気筒群とは異なる気筒群の吸気弁の開閉タイミングを、第２開閉タイミングに設定する第２開閉タイミング設定手段と、
   前記内燃機関の始動時に、前記特定気筒の吸気弁の最初の閉弁を検出する閉弁検出手段と、
   前記特定気筒の吸気弁の最初の閉弁が検出された場合に、前記特定気筒群の吸気弁の開閉タイミングを、前記第２開閉タイミングに切り替える切替手段と、
   を備え、
   前記第１開閉タイミングは、吸気弁が前記第１開閉タイミングに制御された場合に気筒内に吸入されるガス量が、前記第２開閉タイミングに制御された場合に気筒内に吸入されるガス量よりも、小さくなる開閉タイミングであることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記第２開閉タイミングは、前記第２開閉タイミングに制御された気筒が、前記第１開閉タイミングに制御された気筒よりも筒内温度が上昇するような開閉タイミングであることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記第１開閉タイミングは、上死点近傍で吸気弁を開き、圧縮行程後半で吸気弁を閉じるタイミングであり、
   前記第２開閉タイミングは、上死点より遅角側で吸気弁を開き、下死点近傍で吸気弁を閉じるタイミングであることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 点火順序が前記特定気筒の直後に連続する２以上の気筒が、共に、前記特定気筒群とは異なる気筒群に含まれるように、前記特定気筒を決定する特定気筒決定手段と、
   前記決定された特定気筒が、前記内燃機関の始動時に、前記第１開閉タイミングの閉弁タイミングに最初に達するように、前記特定気筒のピストンの始動開始位置を制御する始動開始位置制御手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
5. 点火順序が前記特定気筒の直前となる気筒が、前記特定気筒群とは異なる気筒群に含まれるように、前記特定気筒を決定する特定気筒決定手段と、
   前記内燃機関の停止時に、前記点火順序が前記特定気筒の直前となる気筒のピストンの停止位置が、前記第１開閉タイミングの開弁タイミングに対応する位置となるように制御する停止位置制御手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。

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