JPH09209851A - 内燃機関の吸気制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 内燃機関始動時、内燃機関の機関回転数
に対応する必要最低限の吸入空気量を内燃機関に供給す
るとともに、機関始動性を向上させることができる内燃
機関の吸気制御装置を提供すること。 【解決手段】 インテークマニホルド１５には、それぞ
れ吸気制御弁２０が配置されており、この吸気制御弁２
０はアクチュエータ２１によって開位置または閉位置に
駆動される。かかる吸気制御弁２０は、吸気バルブ１３
が開弁した後であって、そのときのエンジン回転数ＮＥ
に対応した最低量の吸入空気を気筒＃１、＃２、＃３、
＃４内へ導入する開弁角度で開弁される。したがって、
吸気制御弁２０が開弁されると吸入空気は高い流速で吸
気ポート１２１を通過し、これと同時にインジェクタ１
６から燃料を噴射することにより燃料は吸入空気流と衝
突して微粒子化され、着火しやすい混合気が形成され、
この混合気は気筒内で速やかに均一拡散する。さらに、
始動時に排出される排ガス量も減少する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の燃焼室
内に吸入空気を供給する内燃機関の吸気制御装置に関
し、さらに詳細には、内燃機関の始動初期に内燃機関へ
供給される吸入空気量を最適制御する内燃機関の吸気制
御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、エンジンに吸入空気を導く吸気通
路内に吸気制御弁を配置する技術が提案されている。す
なわち、一般的なガソリンエンジンの場合には、吸入空
気量を調整するスロットルバルブの他に、吸入空気の特
性等を制御する吸気制御弁が吸気通路内に配置されてい
る。また、吸気通路内にスロットルバルブを有しないデ
ィーゼルエンジンの場合には、吸気制御弁のみが吸気通
路内に配置されている。たとえば、特開昭６１−２９４
１２５号公報には、ディーゼルエンジンにおいて、エン
ジンの始動性を向上させるために、吸気通路内にロータ
リ式の吸気制御弁を配置した技術が開示されている。

【０００３】この技術によれば、始動時、吸気制御弁
は、吸気バルブが開弁した後（吸気行程中）に開弁され
る。この結果、吸入空気は、シリンダ内へ導入されると
同時に圧縮され、エンジン始動性が向上する。すなわ
ち、シリンダ内へ導入された吸入空気は、断熱圧縮さ
れ、吸入空気温度が上昇することにより、着火が容易に
なるからである。

【０００４】また、吸気制御弁を吸気行程の中間付近で
開弁することにより、シリンダ内の圧力は負圧となり、
吸入空気は高い流速で吸気通路を流れる。したがって、
シリンダ内において、供給された燃料の拡散を期待する
ことができ、始動性の向上を図ることができる。

【０００５】そして、この技術をガソリンエンジンに応
用すれば、同様にしてエンジン始動性の向上を期待する
ことができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、エンジ
ン始動当初のエンジン回転数は、図１１に示すように各
シリンダにおける１サイクル（吸気、圧縮、爆発・膨
張、排気行程）毎に急激に変化する。これは、当初、ク
ランキングモータによって２００ｒｐｍ程度の回転数で
回転させられていたクランクシャフトが、各シリンダに
おける爆発・膨張行程により順次発生するトルクによっ
て回転させられ、その回転数を上昇させていくことに起
因するものである。

【０００７】したがって、常に一定のクランク角で開弁
するよう制御されている上記従来の吸気制御弁では、ク
ランキング時からエンジン回転数が安定するファースト
アイドル時にわたってエンジン回転数に対応する最低の
吸気量（以下、「要求空気量」という。）をシリンダへ
供給することができなかった。

【０００８】この結果、生ずる問題について図１１を参
照して説明する。ここで、、図１１は始動時における＃
１シリンダのサイクル数に対応するエンジン回転数、吸
気制御弁の開弁角度、及びシリンダ内に導入される吸入
空気量の関係を示すグラフであり、上段からエンジン回
転数、吸気制御弁の開弁角度、吸入空気量をそれぞれ示
す。また、縦軸はエンジン回転数、吸気制御弁の開弁角
度、吸入空気量の変位量を表し、横軸は＃１シリンダの
サイクル数を表している。さらに、図１１中、実線は理
想制御を、破線は開弁角度が大きく、すなわち、開弁時
期が遅く（開弁期間が短く）固定された第１従来制御
を、一点鎖線は開弁角度が小さく、すなわち、開弁時期
が早く（開弁期間が長く）固定された第２従来制御を示
している。

【０００９】クランキング時を重視して、吸気制御弁の
開弁角度（吸気制御弁が開弁するクランク角）を大きく
（開弁時期を遅く）制御する第１従来制御では、吸入空
気速度が高くなり、混合気の拡散が促進され始動性を向
上させることができるものの、ファーストアイドル状態
に向かうにつれて要求空気量不足を招いてしまう。この
要求空気量不足は、エンジン回転数上昇時における失火
や、排ガス中におけるＨＣ濃度の増加という問題をもた
らす。

【００１０】これに対して、ファーストアイドル時を重
視して吸気制御弁の開弁角度を小さく（開弁時期を早
く）制御する第２従来制御では、ファーストアイドル時
における失火等を防止することはできるものの、負圧効
果による始動性の大きな向上を図ることができないとい
う問題があった。

【００１１】また、エンジン始動当初に要求されるトル
クは、シリンダとピストンリング間の摩擦抵抗、エンジ
ンオイルの粘性抵抗等を上回ればよく、かかるトルクを
発生させるために必要な吸入空気量は、図１１に示すよ
うに第１従来制御により供給される要求空気量よりも少
ない。したがって、必要以上の混合気を燃焼し、排ガス
として排出していることとなり、排ガス中のＨＣ濃度を
抑制しても排出されるＨＣ総量としては、理想的な排出
ＨＣ総量よりも多いという問題があった。

【００１２】ここで、吸気制御弁の開弁角度を更に大き
くすれば、かかる問題を解決することが可能であるが、
低エンジン回転数領域では、ピストンスピードが遅く、
吸気効率が１００％近いことを考慮しなければならな
い。すなわち、エンジン回転数の上昇にともなう吸気効
率の低下を考慮に入れれば、開弁角度が定められている
吸気制御弁の開弁角度をさらに大きくすることはできな
い。

【００１３】さらに、上記従来の技術では、たとえ第１
従来制御であっても、吸気制御弁の開弁角度は小さく、
その結果、より高い負圧効果を最も必要とするクランキ
ング時近傍において高い吸入空気速度を実現することが
できなかった。したがって、吸気ポートへの燃料の付着
防止、燃料の拡散を未だ十分に図ることができなかっ
た。

【００１４】また、多気筒エンジンにおいては、各シリ
ンダが吸気行程にさしかかる毎（クランクシャフトが７
２０°ＣＡ回転する間）においても、要求空気量は各シ
リンダ毎に時事刻々と変化しており、厳密には上述した
問題が各シリンダ毎に発生することとなる。

【００１５】本発明は、上記した従来技術の問題点を解
決するためになされたものであり、内燃機関始動時、内
燃機関の機関回転数に対応する必要最低限の吸入空気量
を内燃機関に供給することができるとともに、機関始動
性を向上させることができる内燃機関の吸気制御装置を
提供することを目的とする。また、燃料供給手段から噴
射された燃料の拡散を促進させると共に、内燃機関にお
ける燃焼効率を向上させることができる内燃機関の吸気
制御装置を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１に記載の発明に係る内燃機関の吸気制御装置
は、内燃機関Ｍ１の吸気弁Ｍ２配設側に連結された吸気
通路Ｍ３と、吸気通路Ｍ３内における吸気弁Ｍ２の上流
側に配設されるとともに内燃機関Ｍ１に供給される吸入
空気量を制御する吸気制御弁Ｍ４とを備えた内燃機関の
吸気制御装置において、前記内燃機関Ｍ１の運転状態を
検出するための運転状態検出手段Ｍ５と、その運転状態
検出手段Ｍ５により検出された前記内燃機関Ｍ１の運転
状態に基づき、前記内燃機関Ｍ１が始動状態にあるか否
かを判定する始動状態判定手段Ｍ６と、その始動状態判
定手段Ｍ６により前記内燃機関Ｍ１が始動状態にあると
判定された場合には、前記吸気弁Ｍ２の開弁後であっ
て、検出された前記内燃機関Ｍ１の運転状態に対応する
前記吸気制御弁Ｍ４の開弁時期を算出する開弁時期算出
手段Ｍ７と、その開弁時期算出手段Ｍ７により算出され
た開弁時期に前記吸気制御弁Ｍ４を開弁させる吸気制御
弁制御手段Ｍ８とを備えたことを特徴とする。

【００１７】本請求項に係る内燃機関の吸気制御装置で
は、内燃機関Ｍ１の吸気弁Ｍ２配設側に吸気通路Ｍ３が
連結されており、吸気通路Ｍ３内における吸気弁Ｍ２の
上流側には、内燃機関Ｍ１に供給する吸入空気量を制御
するための吸気制御弁Ｍ４が配設されている。なお、吸
気弁Ｍ２の上流側とは、吸入空気の流れにおける上流側
を意味するものである。

【００１８】運転状態検出手段Ｍ５は、内燃機関Ｍ１の
運転状態を検出する。始動状態判定手段Ｍ６は、運転状
態検出手段Ｍ５により検出された運転状態に基づき、内
燃機関Ｍ１が始動状態にあるか否かを判定する。ここ
で、内燃機関Ｍ１が始動状態にあるとは、内燃機関Ｍ１
を始動してから内燃機関Ｍ１の機関回転数が所定の機関
回転数に落ち着くまでの期間を指すものとする。

【００１９】始動状態判定手段Ｍ６によって、内燃機関
Ｍ１が始動状態にあると判定された場合には、開弁時期
算出手段Ｍ７は、吸気弁Ｍ２が開弁した後であって、検
出された内燃機関Ｍ１の運転状態に対応する吸気制御弁
Ｍ４の開弁時期を算出する。吸気制御弁制御手段Ｍ８
は、開弁時期算出手段Ｍ７により算出された開弁時期に
吸気制御弁Ｍ４を開弁させる。

【００２０】請求項２に記載の発明に係る内燃機関の吸
気制御装置は、複数の気筒Ｍ９毎に吸気弁Ｍ２を備えた
内燃機関Ｍ１の各吸気弁Ｍ２配設側に連結された複数の
吸気通路Ｍ３と、各吸気通路Ｍ３内における吸気弁Ｍ２
の上流側に配設されるとともに内燃機関Ｍ１に供給され
る吸入空気量を各気筒Ｍ９毎に制御する複数の吸気制御
弁Ｍ４とを備えた内燃機関の吸気制御装置において、前
記内燃機関Ｍ１の運転状態を検出するための運転状態検
出手段Ｍ５と、検出された前記内燃機関Ｍ１の運転状態
に基づき、前記内燃機関Ｍ１が始動状態にあるか否かを
判定する始動状態判定手段Ｍ６と、前記始動状態判定手
段Ｍ６により前記内燃機関Ｍ１が始動状態にあると判定
された場合には、前記各気筒Ｍ９に対応する吸気制御弁
Ｍ４毎に、前記吸気弁Ｍ２の開弁後であって、検出され
た前記内燃機関Ｍ１の運転状態に対応する前記吸気制御
弁Ｍ４の開弁時期を算出する開弁時期算出手段１０と、
その開弁時期算出手段１０により算出された前記各吸気
制御弁Ｍ４の開弁時期に基づいて、対応する前記吸気制
御弁Ｍ４を開弁させる吸気制御弁制御手段Ｍ１１とを備
えたことを特徴とする。

【００２１】本請求項に係る内燃機関の吸気制御装置で
は、内燃機関Ｍ１は各気筒Ｍ９毎に複数の吸気弁Ｍ２を
備えており、内燃機関Ｍ１の吸気弁Ｍ２配設側には各吸
気弁Ｍ２に対応して複数の吸気通路Ｍ３が連結されてい
る。各吸気通路Ｍ３内における各吸気弁Ｍ２の上流側に
は、吸気制御弁Ｍ４がそれぞれ配設されており、各吸気
制御弁Ｍ４は、内燃機関Ｍ１に供給される吸入空気量を
各気筒Ｍ９毎に制御する。

【００２２】運転状態検出手段Ｍ５は、内燃機関Ｍ１の
運転状態を検出し、始動状態判定手段Ｍ６は、運転状態
検出手段Ｍ５により検出された運転状態に基づき、内燃
機関Ｍ１が始動状態にあるか否かを判定する。ここで、
内燃機関Ｍ１が始動状態にあるとは、内燃機関Ｍ１を始
動してから内燃機関Ｍ１の機関回転数が所定の機関回転
数に落ち着くまでの期間を指すものとする。

【００２３】始動状態判定手段Ｍ６によって、内燃機関
Ｍ１が始動状態にあると判定された場合には、開弁時期
算出手段１０は、各気筒Ｍ９に対応する各吸気制御弁Ｍ
４毎に、吸気弁Ｍ２が開弁した後であって、検出された
内燃機関Ｍ１の運転状態に対応する吸気制御弁Ｍ４の開
弁時期を算出する。吸気制御弁制御手段Ｍ１１は、各吸
気制御弁Ｍ４毎に開弁時期算出手段１０により算出され
た開弁時期に基づいて、対応する各吸気制御弁Ｍ４を開
弁させる。すなわち、各吸気制御弁Ｍ４は、それぞれ独
立して開弁制御され、その開弁時期は対応する各気筒Ｍ
９毎に最適化される。

【００２４】請求項３に記載の発明に係る内燃機関の吸
気制御装置は、請求項１又は請求項２に記載の内燃機関
の吸気制御装置において、前記吸気通路Ｍ３の前記吸気
制御弁Ｍ４の下流側に配設され、前記内燃機関Ｍ１に燃
料を供給するための燃料供給手段Ｍ１２と、前記吸気制
御弁制御手段Ｍ８、Ｍ１０によって前記吸気制御弁Ｍ４
が開弁される時期に同期して前記燃料供給手段Ｍ１２か
ら前記内燃機関Ｍ１に燃料を供給させる燃料供給手段制
御手段Ｍ１３とを備えたことを特徴とする。

【００２５】本請求項に係る内燃機関の吸気制御装置で
は、吸気通路Ｍ３内における吸気制御弁Ｍ４の下流側に
燃料供給手段Ｍ１２が配設されており、燃料供給手段制
御手段Ｍ１３は、吸気制御弁制御手段Ｍ８、Ｍ１０によ
って吸気制御弁Ｍ４が開弁される時期に同期して燃料供
給手段Ｍ１２から内燃機関Ｍ１に対して供給させて、吸
気通路Ｍ３を介して内燃機関Ｍ１に燃料を供給する。

【００２６】このとき、吸気通路Ｍ３内には内燃機関Ｍ
１へ向かう強い流れが形成されており、燃料供給手段Ｍ
１２から吸気通路Ｍ３内に供給された燃料は十分に拡散
され微粒子化される。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る内燃機関の吸
気制御装置を具体化したいくつかの発明の実施の形態に
ついて図を参照して説明する。

【００２８】先ず、第１の発明の実施の形態の構成につ
いて図２及び図３を参照して説明する。ここで、図２は
本発明が適用されるガソリンエンジンシステムの概略構
成図であり、図３は本発明の実施の形態に係る内燃機関
の吸気制御装置１の概略構成図である。

【００２９】内燃機関としてのエンジン１０は、シリン
ダブロック１１内に複数の気筒＃１、＃２、＃３、＃４
（本発明の実施の形態では４気筒）を有しており、シリ
ンダブロック１１の上部には、各気筒＃１、＃２、＃
３、＃４に対応する吸気ポート１２１、排気ポート１２
２を有するシリンダヘッド１２が接続されている。シリ
ンダヘッド１２の吸気ポート１２１、排気ポート１２２
には、それぞれ吸気バルブ１３、排気バルブ１４が配設
されている。また、シリンダブロック１１には、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３０が設けられている。

【００３０】各気筒＃１、＃２、＃３、＃４に対応する
吸気ポート１２１（シリンダヘッド１２）には、それぞ
れインテークマニホルド１５が連結されている。シリン
ダヘッド１２と接続される各インテークマニホルド１５
の端部には、各吸気ポート１２１へ燃料を供給するため
のインジェクタ１６が各気筒＃１、＃２、＃３、＃４毎
に配置されている。また、インテークマニホルド１５の
他端には、サージタンク１７、スロットルボディ１８、
エアクリーナ１９が連結されている。

【００３１】さらに、各インテークマニホルド１５に
は、それぞれ吸気制御弁２０が配置されている。本発明
の実施の形態では、図３に示すように、各吸気制御弁２
０は一つのアクチュエータ２１によって開位置または閉
位置に駆動される。ここで、本発明の目的を達成するた
めには、アクチュエータ２１に高応答性が要求される。
かかる要求を満足させるアクチュエータとして、たとえ
ば、ピエゾ素子を用いたモータが好適である。

【００３２】サージタンク１７は、吸入空気の吸気脈動
を抑制する所定容積のタンクであり、サージタンク１７
には、吸入圧力（吸気圧）を検出するための吸気圧セン
サ３１が設けられている。

【００３３】また、スロットルボディ１８には、図示し
ないアクセルペダルに連動して開閉されるスロットルバ
ルブ１８１が備えられており、このスロットルバルブ１
８１の開度を制御することで、各気筒＃１、＃２、＃
３、＃４へ導入される吸入空気量が調節される。さら
に、スロットルボディ１８には、スロットルバルブ１８
１の開度、すなわちスロットル開度ＴＡを検出するため
のスロットルセンサ３２が配置されている。

【００３４】エアクリーナ１９の近傍には、吸入された
空気の温度（吸気温度）を検出するための吸気温センサ
３３が設けられている。そして、エアクリーナ１９に吸
入された吸入空気は、スロットルボディ１８、サージタ
ンク１７を介してインテークマニホルド１５内を流動す
る。また、各気筒♯１、♯２、♯３、♯４毎に設けられ
たインジェクタ１６は、噴射信号に基づき開弁し、イン
テークマニホルド１５内を流動する吸入空気に向けて燃
料を噴射する。この結果、吸気ポート１２１近傍におい
て混合気が形成され、形成された混合気は、吸気ポート
１２１、吸気バルブ１６を介して各気筒＃１、＃２、＃
３、＃４内に導入される。

【００３５】シリンダヘッド１２の排気ポートに１２２
は、エグゾーストマニホルド２３が接続され、エグゾー
ストマニホルド２３には、エグゾーストパイプ２４が接
続されている。

【００３６】エグゾーストパイプ２４の途中には、三元
触媒２５が配置されており、この三元触媒２５によって
排気ガス中の３つの主な有害成分、すなわち、炭化水素
（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）及び窒素酸化物（ＮＯ
ｘ）が同時に浄化される。また、エグゾーストパイプ２
４における三元触媒１３の上流側には、排ガス中の酸素
濃度を検出するための酸素センサ３４が設けられてい
る。

【００３７】シリンダヘッド１２には、吸入された混合
気に点火するための点火プラグ２６が各気筒♯１、＃
２、＃３、♯４に対応して配設されており、各点火プラ
グ２６は、プラグコード（図示しない）を介してシリン
ダブロック１１の近傍に配設されているディストリビュ
ータ２７と接続されている。

【００３８】また、ディストリビュータ２７には、ＥＣ
Ｕ５０からの点火信号に基づき高電圧を出力するイグナ
イタ２８が接続されており、イグナイタ２８から出力さ
れた高電圧は、ディストリビュータ１６によって、クラ
ンク角度に同期して各点火プラグ２６に分配される。

【００３９】さらに、ディストリビュータ２７には、エ
ンジン１０の回転に連動して回転するロータ（図示しな
い）が内蔵されている。そして、このディストリビュー
タ２７には、ロータの回転からエンジン１０の回転速度
（エンジン回転数ＮＥ）を検出する回転数センサ３５が
設けられている。また、ディストリビュータ２７には、
ロータの回転に応じてエンジン１０のクランク角の変化
を所定の割合で検出することにより、いずれの気筒が圧
縮上死点にあるかを判別する気筒判別センサ３６が設け
られている。

【００４０】各気筒＃１、＃２、＃３、＃４内に導入さ
れた混合気は、圧縮、爆発・膨張、排気行程を経て、各
排気ポート１２２、エグゾーストマニホルド２３、エグ
ゾーストパイプ２４を介して大気中に排出される。

【００４１】さらに、エンジン１０を始動させるための
スイッチであるイグニッションスイッチ２９が図示しな
いステアリングコラム付近に配設されている。このイグ
ニッションスイッチ２９は、ＯＮ位置、ＯＦＦ位置、ス
タート位置等のキー位置を有している。

【００４２】続いて、本発明の実施の形態に係る内燃機
関の吸気制御装置１の制御系について図４に示す制御ブ
ロック図を参照して説明する。内燃機関の吸気制御装置
１の制御系は、電子制御ユニット５０（以下「ＥＣＵ」
という。）を核として構成されている。そして、ＥＣＵ
５０によって始動状態判定手段、開弁時期算出手段、吸
気制御弁制御手段、燃料噴射手段制御手段が実現され
る。

【００４３】ＥＣＵ５０は、回転数センサ３３により検
出されたエンジン回転数ＮＥに基づき始動時における開
弁角度（クランク角を基準とする開弁時期）を算出する
ための始動時開弁角度算出処理プログラム、算出された
開弁角度に基づき吸気制御弁を制御する始動時開弁角度
制御処理プログラム、吸気制御弁の開弁角度に対応して
インジェクタ１６から燃料を噴射させる燃料噴射処理プ
ログラム等を格納したＲＯＭ５１を有している。また、
ＲＯＭ５１は、回転数センサ３３により検出されたエン
ジン回転数ＮＥ（後述する気筒カウンタＣＳ）に基づ
き、適切な開弁角度を決定するために図１６に示すよう
なエンジン回転数ＮＥ（気筒カウンタＣＳ）をパラメー
タとする始動時開弁角度θstのマップを備えている。

【００４４】また、ＥＣＵ５０は、ＲＯＭ５１に格納さ
れた各種制御プログラムに基づいて演算処理を実行する
ＣＰＵ５２、ＣＰＵ５２での演算結果、各センサから入
力されたデータ等を一時的に記憶するＲＡＭ５３、エン
ジン１０の停止時に保存すべきデータを記憶するバック
アップＲＡＭ５４を有している。

【００４５】そして、ＣＰＵ５２、ＲＯＭ５１、ＲＡＭ
５３、及びバックアップＲＡＭ５４は、双方向バス５５
を介して互いに接続されるとともに、入力インターフェ
ース５６、及び出力インターフェース５７と接続されて
いる。

【００４６】入力インターフェース５６には、イグニッ
ションスイッチ２９、水温センサ３０、吸気圧センサ３
１、スロットルセンサ３２、吸気温センサ３３、酸素セ
ンサ３４、回転数センサ３５、気筒判別センサ３６等が
接続されている。そして、各センサから出力された信号
がアナログ信号である場合には、図示しないＡ／Ｄコン
バータによってディジタル信号に変換された後、双方向
バス５５に出力される。

【００４７】また、出力インターフェース５７には、イ
ンジェクタ１６、吸気制御弁用アクチュエータ２１、イ
グナイタ２８等の外部回路が接続されており、これら外
部回路は、ＣＰＵ５２において実行された制御プログラ
ムの演算結果に基づいて作動制御される。

【００４８】次に、上記構成を備えた本発明の実施の形
態に係る内燃機関の吸気制御装置１における各処理プロ
グラムについて図６乃至図９を参照して説明する。ここ
で、図６は本発明の実施の形態におけるメインルーチン
を示すフローチャート、図７はサブルーチンとしての始
動時開弁角度算出処理プログラムを示すフローチャート
である。また、図８はサブルーチンとしての始動時開弁
角度制御処理プログラムを示すフローチャート、図９は
サブルーチンとしての燃料噴射制御処理プログラムを示
すフローチャートである。なお、各図中「Ｓ」はステッ
プを意味するものとする。

【００４９】メインルーチンがスタートすると、先ず、
ＥＣＵ５０はイグニッションスイッチ２９がＯＮ位置に
あるか否かを判定する（Ｓ１０）。すなわち、エンジン
１０が始動状態にあるか否かを判定するのである。そし
て、ＥＣＵ５０がイグニッションスイッチ２９はＯＮ位
置にあると判定した場合には（Ｓ１０：ＹＥＳ）、ステ
ップはＳ２０に移行し、ＥＣＵ５０は、回転数センサ３
５により検出されたエンジン回転数ＮＥが所定エンジン
回転数ＮＥ１以下であるか否かを判定する。ここで、所
定エンジン回転数ＮＥ１は、エンジン１０始動後、エン
ジン回転数ＮＥが落ち着くファーストアイドル回転数を
意味する。

【００５０】これに対して、ＥＣＵ５０がイグニッショ
ンスイッチ２９はＯＮ位置にないと判定した場合には
（Ｓ１０：ＮＯ）、ステップはＳ３０へ移行し、ＥＣＵ
５０は始動時制御フラグＦsに０をストアする。すなわ
ち、イグニッションスイッチ２９がＯＮ位置にない場合
には、エンジン１０は停止状態にあることを意味するの
で、始動時制御を実行するか否かの判断に用いられる始
動時制御フラグＦsを降ろすのである。続いて、ステッ
プはＳ４０に移行し、吸気制御弁２０の固着を防止する
ため、吸気制御弁２０を僅かに開いた状態で停止させる
エンジン停止時吸気制御弁制御処理を実行する。

【００５１】Ｓ２０においてエンジン回転数ＮＥが所定
エンジン回転数ＮＥ１以下であると判定した場合には
（Ｓ２０：ＹＥＳ）、ステップはＳ５０に移行しサブル
ーチンプログラムである始動時開弁角度算出処理を実行
する。

【００５２】この始動時開弁角度算出処理プログラムに
ついて図７を参照して説明する。先ず、ＥＣＵ５０は、
既に始動時制御処理を実行しているか否かを判定するた
めに、始動時制御フラグＦsに１がストアされているか
否か、すなわち、フラグが立てられているか否かを判定
する（Ｓ５００）。そして、始動時制御処理を未だ実行
していないと判定した場合には（Ｓ５００：ＮＯ）、Ｅ
ＣＵ５０は、エンジン水温等のパラメータに基づいて初
期開弁角度θitをＲＯＭ５１のマップから決定する（Ｓ
５１０）。ここで、本フローチャートを含め以後のフロ
ーチャートにて用いられる各種の開弁角度θは、クラン
ク角を意味するものとする。すなわち、吸気制御弁２０
の開弁時期はクランク角によって規定される。

【００５３】続いて、ＥＣＵ５０は、先の初期開弁角度
θitを目標開弁期間角度θdとしてストアする（Ｓ５２
０）。そして、ＥＣＵ５０は、始動時制御処理が開始さ
れたことを以後の各処理に反映させるため始動時制御フ
ラグＦsを立てる（１をストアする）（Ｓ５６０）。そ
して、ステップはメインルーチンにリターンする。

【００５４】一方、ステップ５００にて、始動時制御フ
ラグＦsに０がストアされている、すなわち、フラグは
降ろされているとＥＣＵ５０が判定した場合には（Ｓ５
００：ＹＥＳ）、ＥＣＵ５０は、後述する開弁実行フラ
グＦopに１がストアされているか否か、すなわち、すで
に吸気制御弁２０が開弁されているか否かを判定する
（Ｓ５３０）。そして、ＥＣＵ５０が開弁実行フラグＦ
opは立てられていると判定した場合には（Ｓ５３０：Ｙ
ＥＳ）、以後の処理を実行することなくステップはメイ
ンルーチンにリターンする。これに対して、開弁実行フ
ラグＦopは降ろされているとＥＣＵ５０が判定した場合
には（Ｓ５３０：ＮＯ）、ステップはＳ５４０に移行す
る。

【００５５】Ｓ５４０では、ＥＣＵ５０は、回転数セン
サ３５により検出されたエンジン回転数ＮＥに最適な始
動時開弁角度θstを算出する。この始動時開弁角度θst
は、ＲＯＭ５１に格納されているエンジン回転数ＮＥを
パラメータとする開弁角度マップに基づいて決定された
開弁角度に、エンジン水温等の補正パラメータを加味す
ることにより算出される。

【００５６】図１１に示すように、エンジン１０におけ
る適正燃焼に必要な要求空気量は、エンジン回転数ＮＥ
が高くなるにつれて増加するので、一般的には、エンジ
ン回転数ＮＥが高くなるにつれて吸気制御弁２０の開弁
角度は小さく、すなわち、開弁時期は早くなる。

【００５７】このようにして始動時開弁角度θstを算出
すると、ＥＣＵ５０は、算出した始動時開弁角度θstを
目標開弁期間角度θdとしてストアする（Ｓ５５０）。
そして、ＥＣＵ５０は、確認的に始動時制御フラグＦs
に１をストアし（Ｓ５６０）、ステップは、メインルー
チンにリターンする。

【００５８】メインルーチンにリターンしたステップ
は、次なるサブルーチンプログラムである始動時開弁角
度制御処理へ移行する。かかる始動時開弁角度制御処理
プログラムについて図８を参照して説明する。

【００５９】先ず、ＥＣＵ５０は、開弁実行フラグＦop
に１がストアされているか否か、すなわち、吸気制御弁
２０の開弁制御処理が実行されている最中か否かを判定
する（Ｓ６００）。そして、ＥＣＵ５０が開弁実行フラ
グＦopは立てられていないと判定した場合には（Ｓ６０
０：ＮＯ）、ステップは６１０に移行し、ＥＣＵ５０は
吸気制御弁２０の実行開弁角度θopを算出する。Ｓ６１
０において、実行開弁角度θopは、ＥＣＵ５０が予め定
められている閉弁角度θclから、先のサブルーチンにて
算出した目標開弁（期間）角度θdを除算することによ
って算出される。

【００６０】続いて、ステップはＳ６２０に移行し、Ｅ
ＣＵ５０は、現在のクランク角θclankが実行開弁角度
θopに等しいか否かを判定する。そして、現在クランク
角θclankが実行開弁角度θopに等しいとＥＣＵ５０が
判定した場合には（Ｓ６２０：ＹＥＳ）、ＥＣＵ５０は
アクチュエータ２１に開弁指令信号を送出し、アクチュ
エータ２１が作動することにより吸気制御弁２０が開弁
される（Ｓ６３０）。このように開弁制御処理が実行さ
れたことを受け、ＥＣＵ５０は、続くステップ６４０に
て開弁実行フラグＦopを立て、さらに、ＥＣＵ５０はス
テップ６５０にて燃料噴射制御フラグＦinjを立てた
後、ステップはメインルーチンにリターンする。

【００６１】一方、ステップ６２０にて、現在クランク
角θclankが実行開弁角度θopに等しくないとＥＣＵ５
０が判定した場合には（Ｓ６２０：ＮＯ）、以後、何等
の処理を実行することもなくステップはメインルーチン
にリターンする。

【００６２】さらに、ステップ６００にて開弁実行フラ
グＦopが立てられているとＥＣＵ５０が判定した場合に
は（Ｓ６００：ＹＥＳ）、ステップはＳ６６０に移行す
る。Ｓ６６０では、ＥＣＵ５０は現在のクランク角θcl
ankが予め定められている閉弁角度θclと等しいか否か
を判定する。

【００６３】そして、ＥＣＵ５０が現在クランク角θcl
ankと閉弁角度θclとは等しいと判定した場合には（Ｓ
６６０：ＹＥＳ）、ＥＣＵ５０はアクチュエータ２１に
閉弁指令信号を送出し、アクチュエータ２１が作動する
ことにより吸気制御弁２０が閉弁される（Ｓ６７０）。
続いて、ＥＣＵ５０は、開弁制御処理が終了したことを
以後の各処理に反映させるため、開弁実行フラグＦopを
降ろし（Ｓ６８０）、ステップはメインルーチンにリタ
ーンする。

【００６４】メインルーチンにリターンしたステップ
は、次なるサブルーチンプログラムである燃料噴射制御
処理へ移行する。かかる燃料噴射制御処理プログラムに
ついて図９を参照して説明する。

【００６５】先ず、ＥＣＵ５０は燃料噴射制御処理を要
求する燃料噴射制御フラグＦinjが立てられているか否
かを判定する（Ｓ７００）。そして、ＥＣＵ５０が燃料
噴射開始フラグＦinjが立てられていると判定した場合
には（Ｓ７００：ＹＥＳ）、ステップはＳ７１０に移行
する。Ｓ７１０では、ＥＣＵ５０はインジェクタ１６に
噴射指令信号を送出し、これを受けたインジェクタ１６
は、開弁し、燃料が吸気ポート１２１近傍に向けて噴射
される。

【００６６】続いて、ＥＣＵ５０は燃料噴射制御が終了
したことを以後の各処理に反映させるため燃料噴射制御
フラグＦinjを降ろし（Ｓ７２０）、ステップはメイン
ルーチンにリターンする。

【００６７】一方、Ｓ７００にて、燃料噴射制御フラグ
Ｆinjは立てられていないとＥＣＵ５０が判定した場合
には（Ｓ７００：ＮＯ）、以後、何らの処理を実行する
ことなく、ステップはメインルーチンに移行する。

【００６８】このようなエンジン始動時における吸気制
御弁２０の開弁角度の制御処理が何度か繰り返される内
に、エンジン回転数ＮＥは所定エンジン回転数ＮＥ１を
超え、ＥＣＵ５０は、メインルーチンにおけるステップ
２０にてＮＯの判定を下す。

【００６９】すると、ステップはＳ８０に移行し、エン
ジン１０始動時における吸気制御弁２０の開弁角度制御
処理が終了したことを以後の各処理に反映させるため、
始動時制御フラグＦsを降ろす。そして、通常時におけ
る吸気制御弁２０の制御処理を実行する（Ｓ９０）。こ
の通常時吸気制御弁制御処理は、たとえば、予め定めら
れた通常時における開弁角度で吸気制御弁２０を開弁さ
せる処理、吸気制御弁２０を、常時開弁させておく処理
等が考えられる。

【００７０】次に、図５に示すタイミングチャートを参
照して上記各処理プログラムで出力される各種信号、吸
入空気の特性の関係を経時的に説明する。ここで、図５
はある気筒の排気行程から吸気行程にかけてのタイミン
グチャートであり、上段から吸入空気流速、吸気ポート
圧力、燃料噴射指令信号、開弁指令信号、バルブタイミ
ングを示している。

【００７１】先ず、排気行程後期には、排気バルブ１４
と吸気バルブ１３とが共に開弁する、いわゆる、バルブ
オーバラップ状態が生じるので、気筒内、及び排気ポー
ト近傍の燃焼済み排ガスが吸気ポート１２１へと逆流す
る。この結果、吸入空気流速は負方向へ大きくなるとと
もに、吸気ポート圧力は正圧となる。

【００７２】続いて、排気行程から吸気行程にかけて
は、吸気制御弁２０は依然として閉弁している。したが
って、インテークマニホルド１５、及び吸気ポート１２
１における吸入空気の流動はほとんどなく、また、吸気
ポート圧力は負圧側に大きく転じる。

【００７３】そして、吸気行程が後半にさしかかったと
ころでＥＣＵ５０は、吸気制御弁２０に対して開弁指令
信号を送信し、吸気制御弁２０が開弁する。すると、吸
気ポート１２１から気筒内へ急速に吸入空気が流動し始
め、吸入空気流速は急激に増大する。また、吸気ポート
圧力は緩やかに正圧に向かう。

【００７４】ここで、吸気制御弁２０の開弁とほぼ同時
に、ＥＣＵ５０は、インジェクタ１６に対して噴射指令
信号を送信し、吸気ポート１２１に燃料が噴射される。
したがって、吸気ポート１２１に噴射された燃料は、流
れの速い吸入空気と衝突することとなり、その微粒子化
（霧化）が促進され、燃料と吸入空気とが良く攪拌混合
された混合気が形成される。また、吸気ポート圧力、す
なわち、気筒内圧力が負圧なので、吸気ポート１２１に
て形成された混合気は、気筒＃１、＃２、＃３、＃４内
に速やかに導入されると共に、気筒＃１、＃２、＃３、
＃４内で拡散される。

【００７５】この結果、混合気は吸気行程後半において
各気筒＃１、＃２、＃３、＃４内に導入されるので、続
く圧縮行程において断熱圧縮され、混合気温度が上昇す
る。また、混合気温度の上昇と燃料が微粒子化とが相ま
って点火プラグ２６による着火性が向上する。また、着
火後における火炎の伝播速度も高くなる。

【００７６】このことは、エンジン１０の始動性が向上
することを意味すると共に、速やかな燃焼による混合気
の完全燃焼を実現し、排ガス中の未燃焼ガス成分を減少
させることができる。また、吸気制御弁２０が破線で示
す従来の開弁角度よりも大きな開弁角度で開弁されてい
るので、気筒内には必要最低限の吸入空気しか供給され
ず、体積効果による排ガス中の有害成分を抑制すること
ができる。

【００７７】さらに、上述した各種制御処理から理解さ
れるように、吸気制御弁２０の開弁角度はエンジン回転
数ＮＥに応じて可変である。この吸気制御弁２０の動作
について図１０に示すタイミングチャートを用いてさら
に詳細に説明する。

【００７８】ここで、図１０は上記各種制御処理を複数
サイクル実行した場合における＃１気筒に対応する吸気
制御弁２０と従来制御を複数サイクル実行した場合にお
ける＃１気筒に対応する吸気制御弁の動作を示すタイミ
ングチャートである。また、図１０は上段から吸気制御
弁２０の開弁角度、吸気ポート圧力、エンジン回転数Ｎ
Ｅを表している。なお、吸気制御弁２０の開弁角度は、
ＥＣＵ５０から吸気制御弁２０に対して開弁指令信号が
出力される開弁角度を示すものとする。

【００７９】上段の吸気制御弁２０の開弁角度に注目す
ると、本発明の実施の形態に係る吸気制御弁２０の開弁
角度は、エンジン回転数ＮＥが低い領域では大きく（す
なわち、開弁時期が遅く）、エンジン回転数ＮＥが高く
なるにつれ小さく（すなわち、開弁時期が早く）なって
いる。これに対して従来例に係る吸気制御弁の開弁角度
は、エンジン回転数ＮＥに関係なく常に一定である。

【００８０】この違いから生ずる効果は、吸気ポート圧
力に現れる。すなわち、本発明の実施の形態では、吸気
制御弁２０の開弁前、吸気ポート圧力は毎回大きく負圧
に転じている。特に、エンジン回転数ＮＥがファースト
アイドルに到達するまでは、従来例と比較して大きな負
圧が得られている。また、従来例では吸気ポート圧力に
変動が見られないファーストアイドル近傍においても、
吸気ポート圧力の変動を得ることができている。

【００８１】したがって、図５に基づき説明した利点を
毎サイクル得ることができる。さらに、吸気制御弁２０
の開弁角度がエンジン回転数ＮＥに応じて変化するの
で、図１１に示すように要求空気量に応じた吸入空気量
を気筒に供給することが可能となり、先に述べたような
体積効果に起因する排ガス中の有害成分の抑制を図るこ
とができる。

【００８２】次に、本発明に係る内燃機関の吸気制御装
置を適用した第２の発明の実施の形態について図１２乃
至図１４を参照して説明する。本発明の実施の形態に係
る内燃機関の吸気制御装置２の基本的構成は、第１の発
明の実施の形態に係る内燃機関の吸気制御装置１の構成
と同様であるから、ここでは、同一の構成要素には同一
符号を付すことでその説明を省略し、異なる構成部分の
みを説明する。

【００８３】図１２に示すように、本発明の実施の形態
は、吸気制御弁２０を開閉駆動するアクチュエータ２１
を、各吸気制御弁２０に配設したところに特徴を有して
いる。すなわち、本発明の実施の形態では、エンジン１
０始動当初、各気筒＃１、＃２、＃３、＃４毎における
要求空気量（燃焼条件）が時事刻々と変化することに鑑
み、各気筒＃１、＃２、＃３、＃４に対応する吸気制御
弁２０をそれぞれ異なる開弁角度で開弁させるのであ
る。したがって、図４に示すブロック図においても、４
つの吸気制御弁用アクチュエータ２１が出力インターフ
ェース５７に接続されている。

【００８４】続いて、上記構成を備えた本発明の実施の
形態に係る内燃機関の吸気制御装置２における各処理プ
ログラムについて図６、図１４及び図１５を参照して説
明する。ここで、図１４はサブルーチンとしての始動時
開弁角度算出処理プログラムを示すフローチャートであ
り、図１５はサブルーチンとしての始動時開弁角度制御
処理プログラムを示すフローチャートである。なお、各
図中「Ｓ」はステップを意味するものとする。

【００８５】メインルーチンがスタートし、第１の発明
の実施の形態で説明したとおり、ステップは移行してい
く。そして、ステップ２０にて、ＥＣＵ５０が回転数セ
ンサ３５により検出されたエンジン回転数ＮＥが所定エ
ンジン回転数ＮＥ１以下であると判定するとステップは
Ｓ１００に移行し、サブルーチンであるか始動時開弁角
度算出処理プログラムが実行される。この始動時開弁角
度算出処理プログラムについて図１４を参照して説明す
る。

【００８６】先ず、ＥＣＵ５０は、既に始動時制御処理
を実行しているか否かを判定するために、始動時制御フ
ラグＦsに１がストアされているか否か、すなわちフラ
グが立てられているか否かを判定する（Ｓ１０００）。
そして、始動時制御処理を未だ実行していないと判定し
た場合には（Ｓ１０００：ＮＯ）、ＥＣＵ５０は気筒判
別センサ３６から送出された気筒判別信号に基づき、現
在どの気筒が吸気行程にあるかを検出し、その気筒を初
期始動気筒として特定する（Ｓ１０１０）。続いてＥＣ
Ｕ５０は、エンジン水温等のパラメータに基づいて初期
開弁角度θitをＲＯＭ５１のマップから決定する（Ｓ１
０２０）。

【００８７】次に、ＥＣＵ５０は、先の初期開弁角度θ
itを目標開弁期間角度θdとしてストアし（Ｓ１０３
０）、さらにＥＣＵ５０は、気筒カウンタＣＳをリセッ
トする（Ｓ１０４０）。すなわち、本発明の実施の形態
においては、各気筒＃１、＃２、＃３、＃４に備えられ
た吸気制御弁２０の開弁角度を、各気筒＃１、＃２、＃
３、＃４毎に最適な開弁角度へと変更させるので、各気
筒＃１、＃２、＃３、＃４を判別する必要があるからで
ある。

【００８８】さらに、ＥＣＵ５０は、始動時制御処理が
開始されたことを以後の各処理に反映させるため始動時
制御フラグＦsを立て（Ｓ１０５０）、また、気筒カウ
ンタＣＳを１つインクリメントした後（Ｓ１０９０）ス
テップはメインルーチンにリターンする。

【００８９】一方、ステップ１０００にて、始動時制御
フラグＦsに０がストアされている、すなわちフラグは
降ろされているとＥＣＵ５０が判定した場合には（Ｓ１
０００：ＹＥＳ）、ＥＣＵ５０は、後述する開弁実行フ
ラグＦopに１がストアされているか否か、すなわち、す
でに吸気制御弁２０が開弁されているか否かを判定する
（Ｓ１０６０）。そして、ＥＣＵ５０が開弁実行フラグ
Ｆopは立てられていると判定した場合には（Ｓ１０６
０：ＹＥＳ）、以後の処理を実行することなくステップ
はメインルーチンにリターンする。これに対して、開弁
実行フラグＦopは降ろされているとＥＣＵ５０が判定し
た場合には（Ｓ１０６０：ＮＯ）、ステップはＳ１０７
０に移行する。

【００９０】Ｓ１０６０では、対応する気筒に最適な吸
気制御弁２０の始動時開弁角度θstを算出する。この始
動時開弁角度θstは、ＲＯＭ５１に格納されている気筒
カウンタＣＳをパラメータとする開弁角度マップに基づ
いて決定された開弁角度に、エンジン水温等の補正パラ
メータを加味することにより算出される。

【００９１】図１３に示すように、エンジン１０におけ
る適正燃焼に必要な要求空気量は、エンジン回転数ＮＥ
が高くなるにつれて増加するので、一般的には、エンジ
ン回転数ＮＥが高くなるにつれて吸気制御弁２０の開弁
角度は小さく、すなわち、開弁時期は早くなる。

【００９２】このようにして始動時開弁角度θstを算出
すると、ＥＣＵ５０は、算出した始動時開弁角度θstを
目標開弁期間角度θdとしてストアする（Ｓ１０８
０）。そして、ＥＣＵ５０は、気筒カウンタＣＳを１つ
インクリメントし（Ｓ１０９０）、ステップは、メイン
ルーチンにリターンする。

【００９３】メインルーチンにリターンしたステップ
は、次なるサブルーチンプログラムである始動時開弁角
度制御処理へ移行する。かかる始動時開弁角度制御処理
プログラムについて図１５を参照して説明する。なお、
本プログラムのうち、第１の発明の実施の形態における
始動時開弁角度制御処理プログラムと同一の部分につい
ては、簡単な説明に留める。

【００９４】先ず、ＥＣＵ５０は、開弁実行フラグＦop
に１がストアされているか否かを判定し（Ｓ１１０
０）、開弁実行フラグＦopが立てられていないと判定し
た場合には（Ｓ１１００：ＮＯ）、ステップは１１１０
に移行し、ＥＣＵ５０は吸気制御弁２０の実行開弁角度
θopを算出する。

【００９５】そして、ＥＣＵ５０は、Ｓ１１１０におい
て、予め定められている閉弁角度θclから、先のサブル
ーチンにて算出した目標開弁角度θdを除算することに
よって実行開弁角度θopを算出する。

【００９６】続いて、ステップ１１２０では、ＥＣＵ５
０は、現在のクランク角θclankが実行開弁角度θopに
等しいか否かを判定し、現在クランク角θclankが実行
開弁角度θopに等しいと判定した場合には（Ｓ１１２
０：ＹＥＳ）、ステップはＳ１１３０に移行する。そし
て、ＥＣＵ５０は気筒カウンタＣＳ値を基に現在、吸気
行程にある気筒を判定し、その気筒に対応する吸気制御
弁２０のアクチュエータ２１に対して開弁指令信号を送
出する。このように、対応するアクチュエータ２１が開
弁指令信号に基づき作動することにより、今現在、吸気
行程にある気筒に対応する吸気制御弁２０のみが開弁さ
れる（Ｓ１１３０）。

【００９７】このように開弁制御処理が実行されたこと
を受け、ＥＣＵ５０は、ステップ１１４０にて開弁実行
フラグＦopを立て、さらに、ステップ１１５０にて燃料
噴射制御フラグＦinjを立てた後、ステップはメインル
ーチンにリターンする。

【００９８】一方、ステップ１１２０にて、現在クラン
ク角θclankが実行開弁角度θopに等しくないとＥＣＵ
５０が判定した場合には（Ｓ１１２０：ＮＯ）、以後、
何等の処理を実行することもなくステップはメインルー
チンにリターンする。

【００９９】さらに、ステップ１１００にて開弁実行フ
ラグＦopが立てられているとＥＣＵ５０が判定した場合
には（Ｓ１１００：ＹＥＳ）、ステップはＳ１１６０に
移行する。Ｓ１１６０では、ＥＣＵ５０は現在のクラン
ク角θclankが予め定められている閉弁角度θclと等し
いか否かを判定し、現在クランク角θclankと閉弁角度
θclとは等しいと判定した場合には（Ｓ１１６０：ＹＥ
Ｓ）、ステップはＳ１１７０に移行する。

【０１００】そして、ＥＣＵ５０気筒カウンタＣＳ値を
基に吸気行程から圧縮行程に移行する気筒を判定し、そ
の気筒に対応するアクチュエータ２１に対して閉弁指令
信号を送出する（Ｓ１１７０）。このように、対応する
アクチュエータ２１が閉弁指令信号に基づき作動するこ
とにより今現在、吸気行程から圧縮行程に移行する気筒
に対応する吸気制御弁２０のみが閉弁される。

【０１０１】続いて、ＥＣＵ５０は、開弁制御処理が終
了したことを以後の各処理に反映させるため、開弁実行
フラグＦopを降ろし（Ｓ１１８０）、ステップはメイン
ルーチンにリターンする。

【０１０２】メインルーチンにリターンした後における
各制御処理は、第１の発明の実施の形態にて実行された
ように実行される。次に、図１３に示すタイミングチャ
ートを参照して上記各種制御処理プログラムを実行した
結果得られる各気筒＃１、＃２、＃３、＃４に対応する
吸気制御弁２０の開弁角度とエンジン回転数ＮＥ、要求
空気量（実際に気筒内に供給される空気量）関係を経時
的に説明する。ここで、図１３は上段から各気筒＃１、
＃２、＃３、＃４に対応する吸気制御弁２０の開弁角
度、エンジン回転数ＮＥ、要求空気量を示している。

【０１０３】図から理解されるように、本発明の実施の
形態では各気筒＃１、＃２、＃３、＃４が吸気行程にさ
しかかる時々のエンジン回転数ＮＥに応じて、各気筒＃
１、＃２、＃３、＃４に対応する吸気制御弁２０の適切
な開弁角度を算出している。ここで、エンジン回転数Ｎ
Ｅの立ち上がりと、吸気制御弁２０の開弁角度の立ち上
がりが対応していないのは、吸気制御弁２０が開く吸気
行程と、混合気が燃焼し出力トルクが得られる爆発・膨
張行程との間には時間間隔が存在するからである。

【０１０４】したがって、図示したようなタイミングで
吸気制御弁２０の開弁角度を制御することにより、図の
下段に示すようなエンジン回転数ＮＥに対応した要求空
気量を気筒内に供給することができる。この結果、各気
筒＃１、＃２、＃３、＃４に供給する吸入空気量を更に
減少させることが可能となり、より排ガス中における有
害成分を抑制することができる。

【０１０５】また、本発明の実施の形態においても、第
１の発明の実施の形態で説明した流れの速い吸入空気
流、吸気ポート１２１における大きな負圧が得られるこ
とにかわりはない。

【０１０６】以上、いくつかの発明の実施の形態に基づ
き詳細に説明したように上記各発明の実施の形態に係る
内燃機関の吸気制御装置１、２では、吸気制御弁を常に
一定の開弁角度で開弁させていた従来の吸気制御装置と
異なり、吸気制御弁２０をエンジン回転数ＮＥに応じて
最適な開弁角度で開弁させることができる。

【０１０７】したがって、エンジン回転数ＮＥに応じた
要求空気量以上の吸入空気を気筒に供給せざる負えなか
った従来の吸気制御装置と異なり、エンジン回転数ＮＥ
に応じた要求空気量を気筒に供給することができる。こ
の結果、エンジン１０始動当初、排出される排ガス量を
減少させることが可能となり、有害成分濃度抑制の効果
をより発揮することができる。

【０１０８】また、吸気制御弁２０の開弁角度が大きい
（開弁時期が遅い）ので、吸気制御弁開弁前における吸
気ポート圧力は負圧側に高くなり、吸気制御弁２０が開
弁した際には、流速の高い吸入空気が吸気ポート１２１
を通過する。

【０１０９】したがって、吸気ポート１２１内に噴射さ
れた燃料は吸入空気によって速やかに気筒＃１、＃２、
＃３、＃４内に導入され、吸気ポート１２１、気筒＃
１、＃２、＃３、＃４内への燃料の付着を防止すること
ができる。この結果、特に、吸気ポート１２１への燃料
の付着による燃焼特性のばらつきを抑制することができ
る。

【０１１０】また、各気筒＃１、＃２、＃３、＃４内に
は吸気行程後半で吸入空気（混合気）が導入されるの
で、続く圧縮行程において混合気は断熱圧縮され、その
温度が上昇する。この結果、点火プラグ２６による着火
性が向上し、エンジン１０を速やかに始動させることが
できる。

【０１１１】さらに、インジェクタ１６から燃料を噴射
するに当たり、吸気制御弁２０の開弁に同期させて吸気
ポート１２１に向けてインジェクタ１６から燃料を噴射
する構成を備えている。

【０１１２】したがって、インジェクタ１６から噴射さ
れた燃料は、吸気ポート１２１における流速の高い吸入
空気に衝突することとなり、燃料の微粒子化（霧化）が
促進される。この結果、吸入空気と燃料とが相互によく
混ざり合い、点火プラグ２６によって着火しやすい混合
気が形成される。

【０１１３】また、インジェクタ１６から燃料が噴射さ
れた時期には、既に吸気ポート１２１には高い流速の吸
入空気流が形成されるとともに気筒内圧力も負圧であ
る。したがって、吸気ポート１２１にて形成された混合
気は吸入空気の持つ高い流速で気筒内に導入され、吸気
ポート１２１等への燃料の付着を抑制することができ
る。

【０１１４】さらに、気筒＃１、＃２、＃３、＃４内に
導入された混合気は、気筒＃１、＃２、＃３、＃４内部
に迅速、かつ、均一に広く拡散するので、火炎伝播速度
を高くすることができる。したがって、気筒＃１、＃
２、＃３、＃４内の混合気は着火後、速やかに完全燃焼
し、排気行程における未燃焼ガスの排出を抑制すること
ができる。この結果、特に、エンジン１０の始動時に問
題となっていた不完全燃焼に起因して排ガス中に発生す
るＨＣ等の有害成分濃度を低減することができる。

【０１１５】さらに、第２の発明の実施の形態では、各
気筒＃１、＃２、＃３、＃４毎に独立制御される複数の
吸気制御弁２０を備え、各気筒＃１、＃２、＃３、＃４
が吸入行程にさしかかった際のエンジン回転数ＮＥに対
応する吸入空気量を各気筒＃１、＃２、＃３、＃４それ
ぞれ供給する構成を備えている。

【０１１６】したがって、始動時には時事刻々と変化す
るエンジン回転数ＮＥに対して各気筒＃１、＃２、＃
３、＃４毎に対応することが可能となり、より適切な要
求空気量を各気筒＃１、＃２、＃３、＃４に供給するこ
とができる。

【０１１７】以上、いくつかの発明の実施の形態に基づ
き本発明を説明したが、本発明の趣旨から逸脱しない範
囲で種々の変更改良が可能である。 （１）上記各発明の実施の形態においては、エンジン回
転数ＮＥに対する吸気制御弁２０の開弁角度を予め用意
したマップによって算出している。しかしながら、燃焼
圧力センサ等を用いて気筒＃１、＃２、＃３、＃４内
（エンジン１０）の燃焼状態を検出し、その検出結果に
基づいて所定の演算式から最適な開弁角度を算出しても
良い。

【０１１８】始動時の燃焼特性を平準化することによっ
て得られるマップであっても本発明の目的を十分達成す
ることができるが、このような構成を採ることにより、
さらに現実のエンジン１０の燃焼状態に対応した吸気制
御弁２０の開弁角度を算出することができる。この結
果、始動時における排ガス量、排ガス中の有害物質濃度
を確実に抑制することができる。

【０１１９】（２）また、上記発明の実施の形態におい
ては、吸気制御弁２０用のアクチュエータ２１として、
ピエゾ素子を用いたモータを用いているが、開弁指令信
号に素早く応答することができる高応答性のアクチュエ
ータであればこれに限られない。

【０１２０】なお、以上の発明の実施の形態から把握で
きる技術的思想について、以下に効果とともに記載す
る。 （１）請求項１に記載の内燃機関の吸気制御装置におい
て、前記内燃機関は、クランクシャフトを有し、前記運
転状態検出手段は、前記内燃機関の回転数を検出する回
転数検出手段、及びクランクシャフトのクランク角を検
出するクランク角検出手段を有し、前記開弁時期算出手
段は、前記内燃機関が始動状態にあると判定された場合
には、前記吸気弁が開弁するクランク角の後であって、
検出された前記内燃機関の回転数において前記内燃機関
に最低限必要な吸入空気量を実現するクランク角を前記
吸気制御弁の開弁角度として算出し、前記吸気制御弁制
御手段は、算出されたクランク角で前記吸気制御弁を開
弁させることを特徴とする内燃機関の吸気制御装置。

【０１２１】かかる構成を備える場合には、内燃機関に
はそのときどきに最低限必要な吸入空気しか供給され
ず、排出される排ガス量を抑制することができる。 （２）請求項２に記載の内燃機関の吸気制御装置におい
て、前記内燃機関は、クランクシャフトを有し、前記運
転状態検出手段は、前記内燃機関の回転数を検出する回
転数検出手段、及びクランクシャフトのクランク角を検
出するクランク角検出手段を有し、前記開弁時期算出手
段は、前記内燃機関が始動状態にあると判定された場合
には、前記各吸気制御弁に対応する前記吸気弁が開弁す
るクランク角の後であって、検出された前記内燃機関の
回転数において前記各吸気制御弁に対応する前記気筒に
最低限必要な吸入空気量を実現するクランク角を前記各
吸気制御弁毎にそれぞれ開弁角度として算出し、前記各
吸気制御弁制御手段は、算出されたクランク角で前記各
吸気制御弁を開弁させることを特徴とする内燃機関の吸
気制御装置。

【０１２２】かかる構成を備える場合には、内燃機関の
各気筒にそのときどきに最低限必要な吸入空気が供給さ
れ、排出される排ガス量をさらに抑制することができ
る。

【０１２３】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
発明に係る内燃機関の吸気制御装置によれば、内燃機関
始動時、内燃機関の機関回転数に対応する必要最低限の
吸入空気量を内燃機関に供給することができるととも
に、機関始動性を向上させることができる。

【０１２４】また、請求項２に記載の発明に係る内燃機
関の吸気制御装置によれば、内燃機関始動時、各気筒毎
に内燃機関の機関回転数に対応する必要最低限の吸入空
気量を供給することができるとともに、さらに機関始動
性を向上させることができる。

【０１２５】さらに、請求項３に記載の発明に係る内燃
機関の吸気制御装置によれば、燃料供給手段から噴射さ
れた燃料の拡散を促進させることができると共に、内燃
機関における燃焼効率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る内燃機関の制御装置の基本概念
を示す説明図。

【図２】 本発明の実施の形態に係る内燃機関の吸気制
御装置が適用されるガソリンエンジンシステムを示す概
略構成図。

【図３】 第１の発明の実施の形態に係る内燃機関の吸
気制御装置を模式的に示す説明図。

【図４】 本発明の実施の形態における制御ブロック
図。

【図５】 特定の気筒における排気行程から吸気行程に
かけての各種指令信号、各種特性を示すタイミングチャ
ート。

【図６】 本発明の実施の形態におけるメインルーチン
を示すフローチャート。

【図７】 第１の発明の実施の形態におけるサブルーチ
ンとしての始動時開弁角度算出処理プログラムを示すフ
ローチャート。

【図８】 第１の発明の実施の形態におけるサブルーチ
ンとしての始動時開弁角度制御処理プログラムを示すフ
ローチャート。

【図９】 本発明の実施の形態におけるサブルーチンと
しての燃料噴射制御処理プログラムを示すフローチャー
ト。

【図１０】 各種制御処理を複数サイクル実行した場合
における＃１気筒に対応する吸気制御弁と従来制御を複
数サイクル実行した場合における＃１気筒に対応する吸
気制御弁の動作を示すタイミングチャート。

【図１１】 始動時における＃１気筒のサイクル数に対
応するエンジン回転数、吸気制御弁の開弁角度、及び気
筒内に導入される吸入空気量の関係を示すグラフ。

【図１２】 第２の発明の実施の形態に係る内燃機関の
吸気制御装置を模式的に示す説明図。

【図１３】 各種制御処理プログラムを実行した結果得
られる各気筒＃１、＃２、＃３、＃４に対応する吸気制
御弁の開弁角度とエンジン回転数ＮＥ、要求空気量の関
係を示すタイミングチャート。

【図１４】 第２の発明の実施の形態におけるサブルー
チンとしての始動時開弁角度算出処理プログラムを示す
フローチャート。

【図１５】 第２の発明の実施の形態におけるサブルー
チンとしての始動時開弁角度制御処理プログラムを示す
フローチャート。

【図１６】 エンジン回転数ＮＥ（気筒カウンタＣＳ）
をパラメータとする始動時開弁角度θstのマップ。

【符号の説明】

１、２…内燃機関の吸気制御装置、１０…エンジン、１
２１…吸気ポート、１３…吸気バルブ、１５…インテー
クマニホルド、１６…インジェクタ、１７…サージタン
ク、１８…スロットルボディ、１９…エアクリーナ、２
０…吸気制御弁、２１…吸気制御弁用アクチュエータ、
２６…点火プラグ、３５…回転数センサ、３６…気筒判
別センサ、５１…ＲＯＭ、５２…ＣＰＵ、５３…ＲＡ
Ｍ、＃１、＃２、＃３、＃４…気筒、Ｍ１内燃機関、Ｍ
２…吸気弁、Ｍ３…吸気通路、Ｍ４…吸気制御弁、Ｍ５
…運転状態検出手段、Ｍ６…始動状態判定手段、Ｍ７、
Ｍ１０…開弁時期算出手段、Ｍ８、Ｍ１１…吸気制御弁
制御手段、Ｍ９…気筒、Ｍ１２…燃料供給手段、Ｍ１３
…燃料供給手段制御手段。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の吸気弁配設側に連結された吸
   気通路と、吸気通路内における吸気弁の上流側に配設さ
   れるとともに内燃機関に供給される吸入空気量を制御す
   る吸気制御弁とを備えた内燃機関の吸気制御装置におい
   て、 前記内燃機関の運転状態を検出するための運転状態検出
   手段と、 その運転状態検出手段により検出された前記内燃機関の
   運転状態に基づき、前記内燃機関が始動状態にあるか否
   かを判定する始動状態判定手段と、 その始動状態判定手段により前記内燃機関が始動状態に
   あると判定された場合には、前記吸気弁の開弁後であっ
   て、検出された前記内燃機関の運転状態に対応する前記
   吸気制御弁の開弁時期を算出する開弁時期算出手段と、 その開弁時期算出手段により算出された開弁時期に前記
   吸気制御弁を開弁させる吸気制御弁制御手段とを備えた
   ことを特徴とする内燃機関の吸気制御装置。
2. 【請求項２】 複数の気筒毎に吸気弁を備えた内燃機関
   の各吸気弁配設側に連結された複数の吸気通路と、各吸
   気通路内における吸気弁の上流側に配設されるとともに
   内燃機関に供給される吸入空気量を各気筒毎に制御する
   複数の吸気制御弁とを備えた内燃機関の吸気制御装置に
   おいて、 前記内燃機関の運転状態を検出するための運転状態検出
   手段と、 検出された前記内燃機関の運転状態に基づき、前記内燃
   機関が始動状態にあるか否かを判定する始動状態判定手
   段と、 前記始動状態判定手段により前記内燃機関が始動状態に
   あると判定された場合には、前記各気筒に対応する吸気
   制御弁毎に、前記吸気弁の開弁後であって、検出された
   前記内燃機関の運転状態に対応する前記吸気制御弁の開
   弁時期を算出する開弁時期算出手段と、 その開弁時期算出手段により算出された前記各吸気制御
   弁の開弁時期に基づいて、対応する前記吸気制御弁を開
   弁させる吸気制御弁制御手段とを備えたことを特徴とす
   る内燃機関の吸気制御装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２に記載の内燃機関
   の吸気制御装置において、 前記吸気通路の前記吸気制御弁の下流側に配設され、前
   記内燃機関に燃料を供給するための燃料供給手段と、 前記吸気制御弁制御手段によって前記吸気制御弁が開弁
   される時期に同期して前記燃料供給手段から前記内燃機
   関に燃料を供給させる燃料供給手段制御手段とを備えた
   ことを特徴とする内燃機関の吸気制御装置。