JP5549267B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関、詳しくは、アルコールを含む燃料を気筒毎に設けられたインジェクタから各気筒の吸気ポートに噴射可能な多気筒内燃機関の制御装置に関する。

内燃機関においてインジェクタから吸気ポート内に噴射された燃料は、一部はそのまま気化するものの、残りは吸気ポートの壁面に一旦付着する。吸気ポートに付着した燃料は吸気管内の負圧や吸気ポート壁面からの熱の作用によって気化し、インジェクタから新たに噴射された燃料のうちの気化分とともに混合気を形成する。定常運転時には、インジェクタから噴射されて吸気ポートに付着する燃料の量と、吸気ポートに付着した燃料が気化する量とはバランスする。このため、理論空燃比相当の燃料をインジェクタから噴射することで、筒内に形成される混合気の空燃比を理論空燃比にすることができる。

ところが、内燃機関の始動時、特に冷間始動時は、吸気管内の温度や吸気ポート壁面の温度は低く、また、吸気管内の負圧も発生していない。さらに、始動前から吸気ポートに付着している燃料の量は多くない。このため、始動時にインジェクタから噴射される燃料の大部分は吸気ポートに付着することになる。よって、着火可能な濃度の混合気を筒内に形成するためには、少なくとも始動時の最初のサイクルでは、暖機完了後の定常運転時に比較して多量の燃料を供給する必要がある。また、燃料供給は気筒単位で行われるので、多数の気筒を有する多気筒内燃機関の場合は、各気筒に対して順次、多量の燃料が供給されることになる。しかしながら、多量の燃料を供給すると、その分、多量の未燃ＨＣが筒内から排気管に排出されることになる。排気管には排気ガスを浄化するための触媒が配置されているものの、触媒の温度が低くなっている始動時は、触媒の浄化能力が活性化するまでにある程度の時間を要する。したがって、少なくとも触媒が活性化するまでの間は筒内からの未燃ＨＣの排出は可能な限り抑えたい。始動時に発生する未燃ＨＣを低減することは、内燃機関を動力として有する自動車における重要な課題の一つとして位置づけられている。

上記課題への回答として、今日までに様々な技術が提案されている。そのような提案の一つが、特開平８−３３８２８２号公報に開示されている多気筒内燃機関の始動時の燃料供給に関する技術（以下、従来技術という）である。特開平８−３３８２８２号公報にも記載されているように、多気筒内燃機関を始動させるためには必ずしも各気筒に対して順次、多量の燃料を供給する必要はなく、一部の気筒への燃料供給を停止しても内燃機関を始動させることは可能である。一部の気筒への燃料供給を停止して始動を行えば、始動時に排出される未燃ＨＣを大幅に低減することが可能になる。上記従来技術は、このような知見に基づいてなされた発明であって、始動時の気筒判別の結果に基づいて燃料供給を行う気筒と燃料供給を停止すべき気筒とを決定し、その決定に従って各気筒に対する燃料供給を制御するようにされている。

特開平８−３３８２８２号公報 特開２００９−１４４６１３号公報 特開２００５−３５１１２０号公報 特開２００９−００２１９９号公報 特開２００３−３４３３６７号公報

内燃機関では、その燃料としてエタノール等のアルコールをガソリンに混合させたアルコール混合燃料を用いることができる。ただし、アルコールとガソリンとでは性質に違いがある。アルコールとガソリンとの性質の違いとして顕著なのが蒸留特性である。アルコールを含む燃料はガソリンと比較して低温域での蒸発性がよくない。これは、アルコールはガソリンに比較して低沸点成分が少ないためである。アルコールの揮発性の低さは内燃機関の始動時において特に問題になる。内燃機関の始動時には、吸気ポートへの燃料の付着を考慮に入れた燃料増量が必要とされる。揮発性が低いアルコールを含む燃料の場合は、ガソリンに比較してより多くの燃料増量が必要とされる。ところが、燃料を噴射するインジェクタの噴射能力には限界があるため、使用されている燃料のアルコール濃度によっては必要な量の燃料を噴射することができない場合がある。その場合、吸気ポートから筒内に流入する混合気の空燃比はリーンとなり、リーン化の程度によっては失火が起きるおそれがある。

上記従来技術によれば、内燃機関の始動時における未燃ＨＣの排出量を低減させることができる。しかし、失火が起きてしまった場合には、上記従来技術を持ってしても、そこで発生する多量の未燃ＨＣの排出を防ぐことはできない。したがって、アルコールを含む燃料の使用が想定される内燃機関に上記従来技術が適用される場合には、始動に伴う未燃ＨＣの排出を抑制するという目的において必ずしも十分な効果を得ることができないおそれがある。

本発明の内燃機関の制御装置は、上述のような課題に鑑みてなされたものである。したがって、その目的は、複数有る気筒のうち一部の気筒のみ燃焼させて内燃機関を始動させ、内燃機関の始動後に残りの気筒の燃焼を開始することによって未燃ＨＣの排出を抑える運転方法を、アルコールを含む燃料が使用される内燃機関においても有効なものとすることにある。

上記目的のために、第１の発明の内燃機関の制御装置は、
アルコールを含む燃料を気筒毎に設けられたインジェクタから各気筒の吸気ポートに噴射可能な内燃機関の制御装置において、
前記内燃機関を構成する複数の気筒を第１気筒グループと第２気筒グループとに分けて管理する管理手段と、
前記第１気筒グループに属する気筒を燃焼させて前記内燃機関を始動させる機関始動手段と、
前記内燃機関の始動に伴い吸気管に発生する負圧の大きさの変化を観察する吸気管負圧観察手段と、
前記内燃機関に使用されている燃料のアルコール濃度に関する情報を取得するアルコール濃度情報取得手段と、
前記第２気筒グループに属する気筒の燃焼を開始するために必要な燃料噴射量を、吸気管に発生している負圧の大きさと燃料のアルコール濃度とに基づいて計算する必要燃料噴射量計算手段と、
燃焼の開始に必要な燃料噴射量が前記インジェクタによって噴射可能な量の範囲に入ってから前記第２気筒グループに属する気筒の燃焼を開始する第２気筒グループ燃焼開始手段と、
を備えることを特徴としている。

第２の発明の内燃機関の制御装置は、第１の発明の内燃機関の制御装置において、
前記機関始動手段は、
前記第２気筒グループに属する気筒の燃焼を開始するまでの間、当該気筒の吸気弁或いは排気弁を停止させる手段と、
前記第１気筒グループに属する気筒の燃焼に必要な燃料噴射量が前記インジェクタによって噴射可能な量の範囲を超えている場合には、その超過分に応じた量の燃料を前記第２の気筒グループに属する気筒に噴射する手段と、
を含むことを特徴としている。

第３の発明の内燃機関の制御装置は、第２の発明の内燃機関の制御装置において、
前記管理手段は、前記第１気筒グループに属する気筒には必ず前記第２気筒グループに属する気筒を隣接させ、且つ、隣接する前記第２気筒グループに属する気筒の数を前記第１気筒グループに属する気筒間で同一とすることを特徴としている。

第４の発明の内燃機関の制御装置は、第２又は第３の発明の内燃機関の制御装置において、
前記第２気筒グループに属する気筒の燃焼を開始する以前に当該気筒に噴射された燃料量に基づいて、当該気筒の吸気ポートに残留している燃料量を計算する残留燃料量計算手段と、
燃焼の開始に必要な燃料噴射量を吸気ポートの残留燃料量に応じて補正する必要燃料噴射量補正手段と、
さらに備えることを特徴としている。

内燃機関の始動に伴って吸気管には負圧が発生する。吸気管に発生する負圧が大きいほど、吸気ポートに付着した燃料の気化が進むことから、所望の筒内流入燃料量を得るために必要な燃料噴射量は少なくて済む。一方、燃料のアルコール濃度が高いほど、吸気ポートに付着した燃料は気化し難くなることから、所望の筒内流入燃料量を得るためにはより多くの燃料噴射量が必要となる。吸気管に発生する負圧の大きさと燃料のアルコール濃度とは、必要な燃料噴射量に関係する重要な情報である。

第１の発明の内燃機関の制御装置では、第１気筒グループに属する気筒の燃焼によって内燃機関が始動した後、上記の情報に基づいて必要な燃料噴射量が正確に計算される。そして、吸気管に発生する負圧の増大によって必要燃料噴射量が減少し、必要燃料噴射量をインジェクタによって噴射可能になってから第２気筒グループに属する気筒の燃焼が開始される。これによれば、燃料のアルコール濃度の如何によらず、所望の量の燃料を確実に筒内に供給することが可能となるので、リーン失火による未燃ＨＣの発生を防ぐことができる。また、適切な量の燃料噴射によってオーバーリッチによる未燃ＨＣの発生も同時に防止することができる。つまり、第１の発明の内燃機関の制御装置によれば、複数有る気筒のうち一部の気筒のみ燃焼させて内燃機関を始動させ、内燃機関の始動後に残りの気筒の燃焼を開始することによって得られる未燃ＨＣの排出の抑制効果を、アルコールを含む燃料が使用される内燃機関においても十分に得ることができる。

第２の発明の内燃機関の制御装置によれば、インジェクタの噴射能力の限界によって第１気筒グループに属する気筒に直接供給される燃料の量に不足が生じたとしても、その不足分の燃料は第２の気筒グループに属する気筒の吸気ポートから吸気管を経由して間接的に供給される。このため、内燃機関を始動させる際に、第１気筒グループに属する気筒において燃料不足によるリーン失火が起きることは防止される。

第３の発明の内燃機関の制御装置によれば、第１気筒グループに属する気筒間において、第２気筒グループに属する気筒から吸気管を経由して回り込む燃料の量に不均等が生じるのを防止することができる。

第４の発明の内燃機関の制御装置によれば、吸気ポートの残留燃料量を考慮して必要燃料噴射量が補正されることで、第２気筒グループに属する気筒の燃焼を開始する上でより適切な量の燃料噴射が可能となる。

本発明の実施の形態の内燃機関の構成と、燃焼気筒と遅延気筒の並びを示す図である。 本発明の実施の形態の遅延始動制御の手順を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態の始動制御で用いられる吸気管圧とアルコール濃度とから遅延気筒の燃焼を開始する際の必要燃料噴射量を決定するためのマップのイメージを示す図である。 本発明の実施の形態の始動制御で用いられる吸気ポート温度とアルコール濃度とから遅延気筒の燃焼を開始する際の噴射加減量を決定するためのマップのイメージを示す図である。 燃焼気筒と遅延気筒の並びの例について示す図である。

本発明の実施の形態について図１乃至図４の各図を参照して説明する。

図１は、本実施の形態の制御装置が適用される内燃機関（以下、単にエンジンという）の構成を示す図である。図１に示すエンジン１は、気筒４を左右のバンクに４つずつ備えるＶ型８気筒の４ストロークレシプロエンジンである。図中に示す＃１から＃８までの記号はそれぞれの気筒４に付けられた固有の気筒番号である（以下、この気筒番号を用いて、Ｎ番目の気筒は気筒＃Ｎと表記する）。

エンジン１の左側のバンクには気筒＃１，＃３，＃５及び＃７が設けられ、右側のバンクには＃２，＃４，＃６及び＃８の気筒が設けられている。これらの気筒に空気を供給する吸気マニホールド５と、これらの気筒から排気ガスが排出される排気マニホールド６は、何れもバンク毎に独立して設けられている。

エンジン１は、吸気ポート内に燃料を噴射するポート噴射型のエンジンである。８つの気筒４のそれぞれの吸気管にインジェクタ７が取り付けられている。インジェクタ７から噴射される燃料は、図示省略の燃料タンクからインジェクタ７に供給される。本実施の形態では、ガソリン或いはアルコール若しくはアルコールとガソリンの混合燃料がエンジン１の燃料として使用可能である。

エンジン１は、吸気弁を閉状態で停止させる吸気弁停止機構８を備えている。吸気弁停止機構８が備えられる気筒は、左側バンクの中央の２つの気筒＃３及び＃５と、右側バンクの両端の２つの気筒＃２及び＃８である。ただし、気筒＃１〜＃８の全てに吸気弁停止機構８を備えることもできる。吸気弁停止機構８の仕組みには限定はない。

本実施の形態の制御装置は、エンジン１を制御する電子制御ユニット１０の機能の一部として実現される。制御装置としての電子制御ユニット１０には、エンジン１の内外に設けられた各種のセンサから、エンジン１の運転状態や運転条件に関する様々な情報や信号が入力されてくる。電子制御ユニット１０は、それら情報や信号に基づいてエンジン１のアクチュエータを操作し、その操作によってエンジン１の運転を制御する。電子制御ユニット１０に入力される情報或いは信号には、燃料のアルコール濃度、吸気管圧、吸気ポートの温度、クランク角信号、気筒判別信号、吸入空気量等が含まれる。電子制御ユニット１０が操作するアクチュエータには、前述のインジェクタ７や吸気弁停止機構８の他、図示省略の点火装置やスロットル等が含まれる。

制御装置としての電子制御ユニット１０は、エンジン１の始動制御を実施する。その始動制御では、電子制御ユニット１０は最初から全ての気筒を燃焼させるのではなく、その一部の気筒のみ燃焼させてエンジン１を始動させる。そして、エンジン１の始動完了後、所定の条件が満たされたときに残りの気筒の燃焼を開始する。以下、本明細書を通じて、一部の気筒のみ燃焼させてエンジン１を始動させる始動制御をエンジン１の遅延始動制御と称す。また、本明細書を通じて、始動１サイクル目から燃焼させる気筒を燃焼気筒と称し、２サイクル目以降に燃焼気筒から遅れて燃焼が開始される気筒を遅延気筒と称す。

図１には、本実施の形態による燃焼気筒と遅延気筒の設定が示されている。図中で網掛けされた気筒が燃焼気筒であり、網掛けされていない気筒が遅延気筒である。図１では、気筒＃１，＃４，＃６及び＃７が燃焼気筒として設定されている。そして、気筒＃２，＃３，＃５及び＃８が遅延気筒として設定されている。図１に示す燃焼気筒と遅延気筒の並びにはある規則がある。その規則とは、燃焼気筒には必ず遅延気筒が隣接し、且つ、隣接する遅延気筒の数は燃焼筒間で同一となっていることである。気筒＃２，＃３，＃５及び＃８には前述の通り吸気弁停止機構８が備えられている。各遅延気筒の吸気弁停止機構８は、対応する遅延気筒の燃焼が開始されるまでの間、吸気弁を閉状態に維持するよう電子制御ユニット１０によって操作されている。電子制御ユニット１０は、燃焼気筒として設定された気筒＃１，＃４，＃６及び＃７を１つの気筒グループ（第１気筒グループ）として管理し、また、遅延気筒として設定された気筒＃２，＃３，＃５及び＃８をもう１つの気筒グループ（第２気筒グループ）として管理している。

以下、電子制御ユニット１０による遅延始動制御の手順について、図２のフローチャー
トを用いて説明する。

電子制御ユニット１０は、エンジン１のスタートスイッチ（例えば、イングニッションスイッチ）のＯＮをトリガーとして遅延始動制御を開始する。その最初のステップＳ２では、電子制御ユニット１０は、燃焼気筒を適正に燃焼させるのに必要な燃料噴射量taust1を計算する。必要燃料噴射量taust1は、筒内空気量と目標空燃比とから決まる必要筒内燃料量と、インジェクタ７から噴射した燃料のうち吸気ポートに付着する燃料の割合（付着率）と、吸気ポートの付着燃料のうち気化せずにそのまま残留する燃料の割合（残留率）とを用いて計算することができる。燃料の付着率及び残留率はポート温度と燃料のアルコール濃度とによって決まる。ポート温度が低ければ付着率も残留率も大きくなるし、アルコール濃度が高ければ付着率も残留率も大きくなる。電子制御ユニット１０には付着率及び残留率をポート温度とアルコール濃度とに関連付けるマップが記憶されている。そのマップを用いて始動時のポート温度及びアルコール濃度に応じた付着率及び残留率が特定され、それら用いて必要燃料噴射量taust1の計算が行われる。

次のステップＳ４では、電子制御ユニット１０は、必要燃料噴射量taust1がインジェクタ７の噴射能力から決まる最大燃料噴射量τmax1を超えているかどうか判定する。インジェクタ７による燃料噴射量は噴射時間と燃料の圧力とによって決まる。燃料の圧力は一定に調整されているので、電子制御ユニット１０はインジェクタ７の噴射時間、すなわち、噴射開始から噴射終了までの時間によって燃料噴射量を制御している。ところが、エンジン１の始動時には、吸気ポート内での燃料の気化時間を十分に確保するため、吸気弁が閉じている期間に燃料を噴射する吸気非同期噴射が行われる。このため、燃料を噴射可能な期間は吸気弁が閉じている期間に限定されることになる。前記の最大燃料噴射量τmax1は、吸気弁の閉弁期間内で採ることができる最大の噴射時間から算出される燃料噴射量である。

必要燃料噴射量taust1が最大燃料噴射量τmax1以下であれば、燃焼気筒に対して必要燃料噴射量taust1の全てを供給することができる。この場合、電子制御ユニット１０はステップＳ１２の処理を実施する。ステップＳ１２では、必要燃料噴射量taust1に応じた噴射時間、インジェクタ７による燃料噴射が燃焼気筒において行われる。

一方、必要燃料噴射量taust1が最大燃料噴射量τmax1を超えている場合には、燃焼気筒に対して必要燃料噴射量taust1の全てを供給することはできない。インジェクタ７を最大限に駆動したとしても、必要燃料噴射量taust1と最大燃料噴射量τmax1との差分だけ、燃料噴射量の不足が生じることになる。燃料噴射量の不足は吸気ポートから筒内に流入する混合気の空燃比をリーン化させ、そのリーン化の程度によっては失火が起きる可能性がある。このため、燃焼気筒に直接供給できる燃料に不足が生じるのであれば、インジェクタ７による燃料噴射とは別の手段にて不足分の燃料を供給してやる必要がある。

本実施の形態では、前記の不足分の燃料を燃焼気筒に供給する手段として遅延気筒が利用される。図１に示すように、本実施の形態では、燃焼気筒の隣には必ず遅延気筒が配置されるように、燃焼気筒と遅延気筒の並びが決定されている。燃焼気筒＃１には遅延気筒＃３が、燃焼気筒＃７には遅延気筒＃５が、燃焼気筒＃４には遅延気筒＃２が、燃焼気筒＃６には遅延気筒＃８がそれぞれ隣接している。そして、前述のように、各遅延気筒には吸気弁停止機構８が備えられていて、各遅延気筒の吸気弁は吸気弁停止機構８によって閉状態に維持されている。このため、遅延気筒の吸気ポートに燃料を噴射したとしても、噴射された燃料は遅延気筒内には吸入されない。遅延気筒の吸気ポート内に噴射された燃料は、一部はそのまま吸気ポートに付着し、一部は気化して吸気マニホールド５内に拡散していく。そして、吸気マニホールド５内に拡散した気化燃料は、新気とともに隣接する燃焼気筒に吸入される（例えば、遅延気筒＃３の吸気ポートに噴射された燃料は、吸気マニホールド５を経由して主として隣接する燃焼気筒＃１に吸入される）。つまり、図１に示す構成によれば、遅延気筒の吸気ポートに燃料を噴射することで、遅延気筒の吸気ポートから吸気マニホールド５を経由して間接的に燃焼気筒に燃料を供給することができる。

この場合、電子制御ユニット１０はステップＳ６，Ｓ８及びＳ１０の処理を実施する。ステップＳ６では、以下の式に示すように、遅延気筒への噴射燃料量taust2が必要燃料噴射量taust1と最大燃料噴射量τmax1との差分に基づいて計算される。
taust2＝α×(taust1−τmax1)

上記の式において係数αは吸気ポートへの燃料の付着分と、付着燃料の気化分とを考慮に入れた補正係数である。この補正係数αの値は、前述の付着率や残留率と同様、ポート温度と燃料のアルコール濃度とによって決まる。電子制御ユニット１０には補正係数αをポート温度とアルコール濃度とに関連付けるマップが記憶されている。そのマップを用いて始動時のポート温度及びアルコール濃度に応じた補正係数αが特定され、それを用いて上記の式により遅延気筒への噴射燃料量taust2の計算が行われる。

ステップＳ８では、最大燃料噴射量τmax1に応じた噴射時間、インジェクタ７による燃料噴射が燃焼気筒において行われる。そして、ステップＳ１０では、ステップＳ６で計算された燃料噴射量taust2に応じた噴射時間、インジェクタ７による燃料噴射が遅延気筒において行われる。これにより、燃焼気筒における燃料の不足は遅延気筒の吸気ポートから吸気マニホールド５を経由して回り込んでくる燃料によって補われ、燃焼気筒において燃料不足によるリーン失火が起きることは防止される。

次のステップＳ１４では、電子制御ユニット１０は、エンジン１の始動から経過したサイクル数が遅延気筒の燃焼を開始してもよい基準サイクル数（例えば５サイクル）に達したかどうか判定する。その基準サイクル数は、遅延気筒の燃焼を開始するサイクルが２サイクル目以降になっている限りで任意に設定することができる。経過サイクル数が基準サイクル数に達するまでは、以降のステップの処理はスキップされる。

経過サイクル数が基準サイクル数に達した場合、電子制御ユニット１０は、ステップＳ１６の処理を実施する。ステップＳ１６では、燃料のアルコール濃度に関する情報が電子制御ユニット１０に取り込まれる。使用されている燃料のアルコール濃度は、燃料タンク或いは燃料ラインにアルコール濃度センサを設けることで直接計測することができる。或いは、空然比フィードバック制御のフィードバク補正量からアルコール濃度を学習することもできる。ただし、前者の場合には現時点における実際のアルコール濃度が取り込まれるのに対し、後者の場合には、前回のトリップで得られた学習値が現時点の予想アルコール濃度として取り込まれることになる。

次のステップＳ１８では、吸気管圧の計測値が電子制御ユニット１０に取り込まれる。吸気管圧は吸気管に取り付けられた吸気管圧センサによって計測される。吸気管圧はエンジン１の始動直後、すなわち、エンジン１が回転を始める時点では大気圧に等しい値になっているが、エンジン１の始動に伴って吸気管圧は負圧になり、エンジン１の回転数が上がるにつれて負圧は大きくなっていく。

次のステップＳ２０では、電子制御ユニット１０は、遅延気筒の燃焼を開始するのに必要な燃料噴射量taust3を計算する。必要燃料噴射量taust3とは、目標空然比を実現可能な筒内流入燃料量を得る上で必要な燃料噴射量を意味する。この必要燃料噴射量taust3を計算するための主要な情報として電子制御ユニット１０が使用するのが、ステップＳ１６，Ｓ１８で取得した吸気管圧と燃料のアルコール濃度である。吸気管圧が負圧であるほど、吸気ポートに付着した燃料の気化が進むことから、所望の筒内流入燃料量を得るために必要な燃料噴射量は少なくて済む。一方、燃料のアルコール濃度が高いほど、吸気ポートに付着した燃料は気化し難くなることから、所望の筒内流入燃料量を得るために必要な燃料噴射量は多くなる。

また、電子制御ユニット１０は、吸気ポートの温度も必要燃料噴射量を計算するための補助的な情報として使用する。吸気ポートの温度は温度センサによって直接計測してもよいし、水温センサによって計測される冷却水温度で代用してもよい。吸気ポートの温度が低ければ、吸気ポートに付着した燃料は気化し難くなることから、遅延気筒の必要燃料噴射量は多くなる。逆に吸気ポートの温度が高ければ、吸気ポートに付着した燃料の気化が進むことから、必要燃料噴射量は少なくて済む。

電子制御ユニット１０には遅延気筒の必要燃料噴射量を決定するための２種類のマップが記憶されている。１つは必要燃料噴射量の基本量を吸気管圧と燃料のアルコール濃度とに関連付けるマップであり、そのイメージを示したのが図３である。もう１つは必要燃料噴射量の噴射加減量をポート温度と燃料のアルコール濃度とに関連付けるマップであり、そのイメージを示したのが図４である。図３には吸気管圧Ｐｍと必要燃料噴射量との関係を示す曲線が、また、図４にはポート温度と必要燃料噴射量との関係を示す曲線が、それぞれアルコール濃度１００％の燃料（Ｅ１００）の場合、８５％の燃料（Ｅ８５）の場合、０％（Ｅ０）の場合について描かれている。図３や図４で例示されているアルコール濃度は３つであるが、実際のマップではアルコール濃度の場合分けはより細かくなされている。電子制御ユニット１０は、図３に示すマップを用いて吸気管の負圧の大きさとアルコール濃度とに応じた必要燃料噴射量の基本量を算出する。さらに、図４に示すマップを用いてポート温度とアルコール濃度とに応じた必要燃料噴射量の噴射加減量を算出する。そして、基本量に噴射加減量を加えた燃料量を遅延気筒の必要燃料噴射量taust3として算出する。

次のステップＳ２２では、電子制御ユニット１０は遅延気筒への燃料噴射の有無を判定する。ここでいう遅延気筒への燃料噴射とは、ステップＳ１０で実施する燃料噴射、すなわち、燃焼気筒の燃料不足を補うための燃料噴射を意味する。ステップＳ１０で燃料噴射が実施されている場合には、遅延気筒の吸気ポートには燃料が付着した状態で残留しているはずである。前記の必要燃料噴射量taust3にはインジェクタ７から噴射された燃料が吸気ポートに付着する分が見込まれているが、残留燃料が吸気ポートに存在するのであれば、その分、必要燃料噴射量taust3は少なくて済むことになる。

そこで、遅延気筒への燃料噴射が有った場合に限り、電子制御ユニット１０はステップＳ２４の処理を実施する。ステップＳ２４では、燃焼気筒の燃料不足を補うために遅延気筒に噴射された燃料の総量と、遅延気筒から燃焼気筒への燃料の流出率とに基づいて、遅延気筒の吸気ポートに残留している燃料量が計算される。流出率はポート温度、燃料のアルコール濃度、及び、吸気管に発生している負圧の大きさによって決まる。電子制御ユニット１０には燃料の流出率をポート温度とアルコール濃度と吸気管圧とに関連付けるマップが記憶されている。そのマップを用いて燃料の流出率が特定され、それを用いて吸気ポートの残留燃料量が算出される。電子制御ユニット１０は、算出した残留燃料量に応じて必要燃料噴射量taust3を減量補正する。

次のステップＳ２６では、電子制御ユニット１０は、必要燃料噴射量taust3がインジェクタ７の噴射能力から決まる最大燃料噴射量τmax2を超えているかどうか判定する。吸気非同期噴射の場合の最大燃料噴射量は吸気弁が閉じてから開くまでの期間によって決まるので、このステップＳ２６で用いられる最大燃料噴射量τmax2とステップＳ４で用いられる最大燃料噴射量τmax1とは必ずしも同一ではない。ただし、あえて同一の値を用いることも可能ではある。

必要燃料噴射量taust3が最大燃料噴射量τmax2を超えている場合には、遅延気筒に対して必要燃料噴射量taust3の全てを供給することはできない。インジェクタ７を最大限に駆動したとしても、必要燃料噴射量taust3と最大燃料噴射量τmax2との差分だけ、燃料噴射量の不足が生じることになる。燃料噴射量の不足は吸気ポートから筒内に流入する混合気の空燃比をリーン化させ、そのリーン化の程度によっては失火が起きる可能性がある。この場合、電子制御ユニット１０はステップＳ２８の処理を実施し、遅延気筒の燃焼を開始することなくそのまま遅延気筒を待機状態とする。燃焼を開始せずに待機しておくと、その間、エンジン回転数の上昇に伴って吸気管の負圧は増大していく。そして、負圧の増大によって吸気ポートの付着燃料の気化は進み、遅延気筒の燃焼を開始するのに必要な燃料噴射量taust3は次第に低下していく。つまり、遅延気筒の燃焼を開始せずに待機しておけば、やがては必要燃料噴射量taust3はインジェクタ７によって噴射可能な範囲内に入るようになる。

必要燃料噴射量taust3が最大燃料噴射量τmax2以下になれば、遅延気筒に対して必要燃料噴射量taust3の全てを供給することができる。この場合、電子制御ユニット１０はステップＳ３０の処理を実施する。ステップＳ３０では、すぐさま遅延気筒の燃焼が開始されて、必要燃料噴射量taust2に応じた噴射時間、インジェクタ７による燃料噴射が遅延気筒において行われる。

以上説明した本実施の形態の遅延始動制御によれば、複数有る気筒のうち一部の気筒（燃焼気筒）のみ燃焼させて内燃機関を始動させ、エンジン１の始動後に残りの気筒（遅延気筒）の燃焼を開始することによって得られる未燃ＨＣの排出の抑制効果を、アルコールを含む燃料が使用される場合においても十分に得ることができる。

特にステップＳ２からＳ１２までの処理によれば、燃焼気筒の吸気ポートに直接噴射できる燃料に不足があったとしても、遅延気筒の吸気ポートから吸気マニホールド５を経由して間接的に燃焼気筒に燃料を供給することができる。さらに、燃焼気筒には必ず遅延気筒が隣接し、且つ、隣接する遅延気筒の数は燃焼筒間で同一となっているので、遅延気筒から吸気マニホールド５を経由して燃焼気筒に回り込む燃料の量に燃焼気筒間で不均等が生じることはない。したがって、燃焼気筒を燃焼させてエンジン１を始動させる際に、燃料不足によるリーン失火が起きることを防止することができる。

また、特にステップＳ１６からＳ３０までの処理によれば、遅延気筒の燃焼を開始する際に、燃料のアルコール濃度の如何によらず、所望の量の燃料を確実に筒内に供給することが可能となるので、リーン失火による未燃ＨＣの発生を防ぐことができる。また、適切な量の燃料噴射によってオーバーリッチによる未燃ＨＣの発生も同時に防止することができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

例えば図５には、図１のエンジン１の左バンクにおける燃焼気筒と遅延気筒の並びの他の例が示されている。好ましい並びを示している例には○印を付け、好ましくない例には×印を付けている。ＡからＥまでの例のうち好ましいのは、例Ｃのみである。例Ａや例Ｅの並びの場合には、遅延気筒が隣接していない燃焼気筒（例Ａでは気筒＃１、例Ｅでは気筒＃７）が存在する。それらの燃焼気筒への遅延気筒からの燃料の回り込みは期待できないため、燃焼気筒間で燃料の不均等が生じるおそれがある。例Ｂや例Ｄの並びの場合には、燃焼気筒には必ず遅延気筒が隣接してはいるが、１つの遅延気筒が隣接している燃焼気筒（例Ａでは気筒＃１、例Ｅでは気筒＃７）と、２つの遅延気筒が隣接している燃焼気筒（例Ａでは気筒＃５、例Ｅでは気筒＃３）とが存在する。隣接する遅延気筒の数が多いほど回り込んでくる燃料量は多くなるため、この場合にも燃焼気筒間で燃料の不均等が生じるおそれがある。これに対して例Ｃの並びでは、上述の実施の形態と同様、燃焼気筒には必ず遅延気筒が隣接し、且つ、隣接する遅延気筒の数は燃焼気筒間で同一となっている。したがって、例Ｃの並びによれば、遅延気筒から吸気マニホールドを経由して燃焼気筒に回り込む燃料の量に燃焼気筒間で不均等が生じることはない。

また、図１のエンジン１において、遅延気筒の吸気ポートに熱源（例えばＰＴＣヒータ）を配置し、ステップＳ４の判定結果が肯定であれば熱源によって吸気ポートを加熱するようにしてもよい。そうすることで、遅延気筒の吸気ポートに噴射された燃料の気化を促し、遅延気筒から吸気マニホールドを経由して燃焼気筒に回り込む燃料の量を増やすことができる。なお、吸気ポートの熱源を設ける位置としては、インジェクタ７から噴射された燃料が付着する部分、或いは、その近傍とするのが望ましい。

上述の実施の形態において遅延気筒に設けている吸気弁停止機構の代わりに、排気弁を閉状態で停止させる排気弁停止機構を設けてもよい遅延気筒の燃焼を開始するまでの間、排気弁を停止させておけば、その間に当該気筒の吸気ポートに噴射された燃料が排気管へ排出されることはない。したがって、吸気弁に代えて排気弁を停止させる場合でも、遅延気筒の吸気ポートから吸気マニホールドを経由して間接的に燃焼気筒に燃料を供給することは可能である。

また、上述の実施の形態ではＶ型８気筒エンジンを例にとって説明したが、本発明は複数有る気筒のうち一部の気筒のみ燃焼させて運転することが可能な多気筒エンジンであれば問題なく適用することができる。

１ エンジン
４ 気筒
５ 吸気マニホールド
６ 排気マニホールド
７ インジェクタ
８ 吸気弁停止機構
１０ 電子制御ユニット
＃１，＃２，＃３，＃４，＃５，＃６，＃７，＃８ 気筒番号

Claims (4)

1. アルコールを含む燃料を気筒毎に設けられたインジェクタから各気筒の吸気ポートに噴射可能な内燃機関の制御装置において、
   前記内燃機関を構成する複数の気筒を第１気筒グループと第２気筒グループとに分けて管理する管理手段と、
   前記第１気筒グループに属する気筒を燃焼させて前記内燃機関を始動させる機関始動手段と、
   前記内燃機関の始動に伴い吸気管に発生する負圧の大きさの変化を観察する吸気管負圧観察手段と、
   前記内燃機関に使用されている燃料のアルコール濃度に関する情報を取得するアルコール濃度情報取得手段と、
   前記第２気筒グループに属する気筒の燃焼を開始するために必要な燃料噴射量を、吸気管に発生している負圧の大きさと燃料のアルコール濃度とに基づいて計算する必要燃料噴射量計算手段と、
   燃焼の開始に必要な燃料噴射量が前記インジェクタによって噴射可能な量の範囲に入ってから前記第２気筒グループに属する気筒の燃焼を開始する第２気筒グループ燃焼開始手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記機関始動手段は、
   前記第２気筒グループに属する気筒の燃焼を開始するまでの間、当該気筒の吸気弁或いは排気弁を停止させる手段と、
   前記第１気筒グループに属する気筒の燃焼に必要な燃料噴射量が前記インジェクタによって噴射可能な量の範囲を超えている場合には、その超過分に応じた量の燃料を前記第２の気筒グループに属する気筒に噴射する手段と、
   を含むことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記管理手段は、前記第１気筒グループに属する気筒には必ず前記第２気筒グループに属する気筒を隣接させ、且つ、隣接する前記第２気筒グループに属する気筒の数を前記第１気筒グループに属する気筒間で同一とすることを特徴とする請求項２記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記第２気筒グループに属する気筒の燃焼を開始する以前に当該気筒に噴射された燃料量に基づいて、当該気筒の吸気ポートに残留している燃料量を計算する残留燃料量計算手段と、
   燃焼の開始に必要な燃料噴射量を吸気ポートの残留燃料量に応じて補正する必要燃料噴射量補正手段と、
   をさらに備えることを特徴とする請求項２又は３記載の内燃機関の制御装置。

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