(57)【要約】【課題】  パルス発生装置を有効利用することにより、部分負荷運転領域、特に冷間時の部分負荷運転領域において、燃焼安定性、排気性能の向上を図ること。【解決手段】  パルス発生装置を作動可能なエンジン回転数領域では、筒内温度に対応する温度に応じて部分負荷運転領域でもパルス発生装置を作動させるとともに、パルス発生装置が作動している少なくとも冷間の部分負荷運転領域では、パルス発生装置の開弁前と開弁付近とで燃料の噴射を分割する分割噴射を実行する。【選択図】      図１６
2006266138.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の気筒の各吸気ポートに空気を供給する吸気管と、
各気筒の吸気行程に対応して、吸気ポートの開弁期間内の吸気行程途中で開弁して、気筒内に圧力波を生成するパルス発生装置と
を備えた多気筒エンジンの制御装置において、
エンジンの筒内温度に対応する温度を検出する温度検出手段と、
エンジンに燃料を噴射する燃料噴射弁と、
エンジンの負荷状態を検出するエンジン負荷検出手段と、
エンジン回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、
温度検出手段、エンジン負荷検出手段、およびエンジン回転数検出手段の検出に基づいて、前記パルス発生装置および燃料噴射弁を制御する制御手段と
を設け、パルス発生装置を作動可能なエンジン回転数領域では、筒内温度に対応する温度に応じて部分負荷運転領域でもパルス発生装置を作動させるとともに、パルス発生装置が作動している少なくとも冷間の部分負荷運転領域では、パルス発生装置の開弁前と開弁付近とで燃料の噴射を分割する分割噴射を実行するように前記制御手段が燃料噴射弁を制御するものであることを特徴とする多気筒エンジンの制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の多気筒エンジンの制御装置において、
前記筒内温度に対応する温度が低いほどパルス発生装置の開弁前の燃料噴射割合を増やすように前記制御手段が燃料噴射弁を制御するものであることを特徴とする多気筒エンジンの制御装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の多気筒エンジンの制御装置において、
パルス発生装置による筒内の負圧が高いほどパルス発生装置の開弁前の燃料噴射割合を増やすように前記制御手段が燃料噴射弁を制御するものであることを特徴とする多気筒エンジンの制御装置。
【請求項４】
請求項１から３の何れか１項に記載の多気筒エンジンの制御装置において、
前記パルス発生装置の開弁タイミングを変更する可変バルブタイミング機構を設け、
エンジン回転数が増加するにつれてパルス発生装置の開弁タイミングを進角させるとともに、当該パルス発生装置の進角量が所定量の範囲内でパルス発生装置の開弁前の燃料噴射を実行するように制御手段が可変バルブタイミング機構と燃料噴射弁とを制御するものであることを特徴とする多気筒エンジンの制御装置。
【請求項５】
請求項１から３の何れか１項に記載の多気筒エンジンの制御装置において、
前記パルス発生装置の開弁タイミングを変更する可変バルブタイミング機構を設け、
エンジン回転数が増加するにつれてパルス発生装置の開弁タイミングを進角させるとともに、当該パルス発生装置の進角量の増加が増加するに連れてパルス発生装置の開弁前の燃料噴射割合が小さくなるように制御手段が可変バルブタイミング機構と燃料噴射弁とを制御するものであることを特徴とする多気筒エンジンの制御装置。
【請求項６】
請求項１から５の何れか１項に記載の多気筒エンジンの制御装置において、
高負荷時におけるパルス発生装置の開弁前の燃料噴射タイミングは、吸気ポートの開弁期間内であることを特徴とする多気筒エンジンの制御装置。
【請求項７】
請求項１から５の何れか１項に記載の多気筒エンジンの制御装置において、
前記燃料噴射弁は、各気筒の吸気ポートに燃料を噴射するものであり、
分割噴射におけるパルス発生装置の開弁前の燃料噴射タイミングが当該気筒の排気行程中となるように制御手段が燃料噴射弁を制御するものであることを特徴とする多気筒エンジンの制御装置。
【請求項８】
請求項１から５の何れか１項に記載の多気筒エンジンの制御装置において、
前記燃料噴射弁は、エンジンの燃焼室に直接燃料を噴射するものであり、
分割噴射におけるパルス発生装置の開弁前の燃料噴射タイミングが当該吸気行程の前半となるように制御手段が燃料噴射弁を制御するものであることを特徴とする多気筒エンジンの制御装置。
【請求項９】
請求項８記載の多気筒エンジンの制御装置において、
パルス発生装置が作動可能なエンジン回転数領域においては、全負荷域においても前記分割噴射を実行するように前記制御手段が燃料噴射弁を制御するものであることを特徴とする多気筒エンジンの制御装置。
【請求項１０】
請求項８または９記載の多気筒エンジンの制御装置において、
エンジンの排気ガス浄化触媒の活性温度に対応する温度を検出する手段を設け、
前記活性温度に対応する温度が所定の値に満たない場合においては排気行程でも燃料を噴射するように制御手段が燃料噴射弁を制御するものであることを特徴とする多気筒エンジンの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は多気筒エンジンの制御装置に関し、特に、インパルス（気筒内に導入される高圧の圧力波）を生成するパルス発生装置を備えた多気筒エンジンの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、インテークマニホールドのサージタンクと、サージタンクから分岐して各気筒の吸気ポートに接続された分岐管が設けられた多気筒エンジンの制御装置において、体積効率を高める技術が種々開発されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、吸気ポート毎に通路長の異なる複数の吸気通路を設け、これら吸気通路を切替弁によって択一的にサージタンクと連通する技術が開示されている。
【０００４】
他方、非特許文献１には、インパルスによる低運転領域のトルクアップを図る技術が開示されている。その構成では、インテークマニホールドの分岐管途中に、当該分岐管の経路方向にストロークする電磁弁を設け、吸気行程の途中までは、電磁弁を閉じて負圧を形成し、吸気行程の下死点近傍にて電磁弁を開放することによって、急激に気筒内に空気を供給する構成が開示されている。
【０００５】
また、特許文献２、非特許文献２には、インパルスを生成する装置として、フラップ弁を用いてパルスを発生させる装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００３−４１９３９号公報
【特許文献２】特開２０００−２４８９４６号公報
【非特許文献１】Impulse charging boosts torque at low speed , Findlay Publications社  「European Automotive Design」２００４年２月号掲載
【非特許文献２】Development of an Actuator for a Fast Moving Flap for impulse Charging , Findlay Publications社  「European Automotive Design」２００３年１月号掲載
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述のようなパルス発生装置は、吸気行程前半では大きな負圧を伴うので、ポンピングロスを防止するため、部分負荷運転領域では、その作動を禁止していた。
【０００７】
しかしながら、エンジンの冷間時においては、燃費の向上よりも燃焼安定性を高め、排気性能を高めることが要請される。
【０００８】
本発明はパルス発生装置を有効利用することにより、部分負荷運転領域、特に冷間時の部分負荷運転領域において、燃焼安定性、排気性能の向上を図ることのできる多気筒エンジンの制御装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明は、複数の気筒の各吸気ポートに空気を供給する吸気管と、各気筒の吸気行程に対応して、吸気ポートの開弁期間内の吸気行程途中で開弁して、気筒内に圧力波を生成するパルス発生装置とを備えた多気筒エンジンの制御装置において、エンジンの筒内温度に対応する温度を検出する温度検出手段と、エンジンに燃料を噴射する燃料噴射弁と、エンジンの負荷状態を検出するエンジン負荷検出手段と、エンジン回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、温度検出手段、エンジン負荷検出手段、およびエンジン回転数検出手段の検出に基づいて、前記パルス発生装置および燃料噴射弁を制御する制御手段とを設け、パルス発生装置を作動可能なエンジン回転数領域では、筒内温度に対応する温度に応じて部分負荷運転領域でもパルス発生装置を作動させるとともに、パルス発生装置が作動している少なくとも冷間の部分負荷運転領域では、パルス発生装置の開弁前と開弁付近とで燃料の噴射を分割する分割噴射を実行するように前記制御手段が燃料噴射弁を制御するものであることを特徴とする多気筒エンジンの制御装置である。この態様では、パルス発生装置を作動可能なエンジン回転数領域では、筒内温度に対応する温度に応じて部分負荷運転領域でもパルス発生装置を作動させるので、このパルス発生装置の作動時において、吸気行程前半のパルス発生装置が閉弁している間は、筒内が負圧になり、開弁時には圧力波が生成され、吸気の流速が高まる。そして、パルス発生装置の開弁前と開弁付近とで燃料の噴射を分割する分割噴射が実行されるので、パルス発生装置の開弁付近に噴射された燃料は、吸気の高い流速によっていわば筒内に押込まれることになり、空気とのミキシングが促進される。さらに、パルス発生装置の開弁前に噴射された燃料は、吸気ポートの開弁期間内に筒内で高まった負圧により、気化霧化が促進される。このため、冷間時の燃焼安定性が向上し、排気性能も高くなる。
【００１０】
好ましい態様においては、前記筒内温度に対応する温度が低いほどパルス発生装置の開弁前の燃料噴射割合を増やすように前記制御手段が燃料噴射弁を制御するものである。この態様では、開弁前に噴射される燃料の噴射割合は、筒内温度に対応する温度が低いほど増加されるので、冷間時に負圧によって気化霧化される燃料が多くなり、燃焼安定性の低下を防止することが可能になる。
【００１１】
好ましい態様においては、パルス発生装置による筒内の負圧が高いほどパルス発生装置の開弁前の燃料噴射割合を増やすように前記制御手段が燃料噴射弁を制御するものである。この態様では、パルス発生装置の作動によって生成される筒内の負圧が高いほど、気化率が高まるため、筒内の負圧に応じて燃料の噴射割合を増やすことにより、気化率に応じた噴射量で燃料の気化霧化を促進し、燃焼安定性を向上させることが可能になる。特に、エンジンの高負荷運転領域においては、パルス発生装置の作動時と非作動時の負圧差が大きいので、パルス発生装置によるこの負圧差を燃料の気化改善代として有効利用することが可能になる。
【００１２】
好ましい態様においては、前記パルス発生装置の開弁タイミングを変更する可変バルブタイミング機構を設け、エンジン回転数が増加するにつれてパルス発生装置の開弁タイミングを進角させるとともに、当該パルス発生装置の進角量が所定量の範囲内でパルス発生装置の開弁前の燃料噴射を実行するように制御手段が可変バルブタイミング機構と燃料噴射弁とを制御するものである。この態様では、エンジン回転数の上昇に伴ってパルス発生装置を進角させることにより、エンジン回転数に応じて充填効率を確保することができるとともに、パルス発生装置による気化霧化の効果が高い運転領域でのみ分割噴射を実行し、燃焼安定性の向上を図ることが可能になる。
【００１３】
好ましい態様においては、前記パルス発生装置の開弁タイミングを変更する可変バルブタイミング機構を設け、エンジン回転数が増加するにつれてパルス発生装置の開弁タイミングを進角させるとともに、当該パルス発生装置の進角量の増加が増加するに連れてパルス発生装置の開弁前の燃料噴射割合が小さくなるように制御手段が可変バルブタイミング機構と燃料噴射弁とを制御するものである。この態様においても、エンジン回転数に応じて充填効率を確保することができるとともに、パルス発生装置による筒内の負圧に応じて燃料噴射割合を変化させることにより、効果的な気化霧化やそれによる燃焼安定性の向上を図ることが可能になる。
【００１４】
好ましい態様においては、高負荷時におけるパルス発生装置の開弁前の燃料噴射タイミングは、吸気ポートの開弁期間内である。この態様では、噴射された燃料が負圧の高い吸気行程前半で噴射されることになり、筒内の吸気温度を効果的に冷却して、ノッキングを防止することが可能になる。
【００１５】
好ましい態様においては、前記燃料噴射弁は、各気筒の吸気ポートに燃料を噴射するものであり、分割噴射におけるパルス発生装置の開弁前の燃料噴射タイミングが当該気筒の排気行程中となるように制御手段が燃料噴射弁を制御するものである。この態様では、いわゆるポート噴射式エンジンにおいて、噴射タイミングが分割された燃料のうち、前半の燃料が排気行程で噴射されることにより、噴射された燃料の吸気ポート内での滞留時間が長くなる結果、気化霧化が一層促進され、燃焼安定性の向上に寄与することになる。
【００１６】
好ましい態様においては、前記燃料噴射弁は、エンジンの燃焼室に直接燃料を噴射するものであり、分割噴射におけるパルス発生装置の開弁前の燃料噴射タイミングが当該吸気行程の前半となるように制御手段が燃料噴射弁を制御するものである。この態様では、いわゆる直噴式エンジンの部分負荷運転領域においてもパルス発生装置が作動し、かつ吸気ポート開弁期間内において、パルス発生装置の開弁前と開弁付近とで燃料の噴射を分割する分割噴射が実行されるので、パルス発生装置が閉弁している間に噴射された燃料の気化霧化が促進されるとともに、開弁付近で噴射された燃料の空気とのミキシングが促進される結果、冷間時の燃焼安定性が向上し、排気性能も高くなる。
【００１７】
好ましい態様においては、パルス発生装置が作動可能なエンジン回転数領域においては、全負荷域においても前記分割噴射を実行するように前記制御手段が燃料噴射弁を制御するものである。この態様では、いわゆる直噴エンジンにおいて、全負荷運転領域でパルス発生装置が作動しているときにも、燃料の分割噴射が実行されるので、燃料の気化霧化やミキシングによって燃焼安定性が向上する他、温間時において燃料による吸気冷却作用を奏し、ノッキングをも防止することが可能になる。
【００１８】
好ましい態様においては、エンジンの排気ガス浄化触媒の活性温度に対応する温度を検出する手段を設け、前記活性温度に対応する温度が所定の値に満たない場合においては排気行程でも燃料を噴射するように制御手段が燃料噴射弁を制御するものである。この態様では、触媒の温度が低い場合に排気行程でも燃料が噴射されるので、噴射された燃料が速やかに気化霧化し、燃焼する結果、排気ガス浄化触媒を速やかに加熱し、排気ガス浄化触媒の活性化を促進して、排気性能を向上することが可能になる。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように、本発明によれば、部分負荷運転領域においても、パルス発生装置を作動させ、筒内に大きな負圧が生成されるタイミングで燃料が分割噴射されるので、燃料の気化霧化を促進することができる結果、パルス発生装置を有効利用することにより、部分負荷運転領域、特に冷間時の部分負荷運転領域において、燃焼安定性、排気性能の向上を図ることができるという顕著な効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について説明する。
【００２１】
図１は、本発明の実施の一形態に係る４サイクル火花点火式多気筒エンジンの右側面図、図２は、図１のＡ−Ａ断面略図である。また図３は、本実施形態の要部を簡略化して示す斜視図である。
【００２２】
各図を参照して、このエンジン１０は、シリンダブロック１１およびこのシリンダブロック１１の上部に一体化されたシリンダヘッド１２とを一体に有している。エンジン１０には、第１〜第４気筒１２Ａ〜１２Ｄが設けられるとともに、各気筒１２Ａ〜１２Ｄの内部には、クランクシャフト３に連結されたピストン４が嵌挿されることにより、その上方に燃焼室１５が形成されている。
【００２３】
シリンダヘッド１２には、前記各気筒１２Ａ〜１２Ｄの燃焼室１５毎に点火手段としての点火プラグ１６が固定されている。各点火プラグ１６は、その先端が対応する燃焼室１５の内部に頂部から臨むように設置されている。
【００２４】
また、シリンダヘッド１２には、前記気筒１２Ａ〜１２Ｄ毎に燃焼室１５に向かって開口する吸気ポート１７、排気ポート１８がそれぞれ形成されているとともに、これらのポート１７、１８には、吸気弁１９および排気弁２０がそれぞれ装備されている。
【００２５】
各吸気ポート１７には燃料噴射弁２１が設けられている。この燃料噴射弁２１は、ニードル弁およびソレノイドを内蔵している。
【００２６】
排気ポート１８には、図略の排気マニホールドが接続されている。この排気マニホールド集合部下流の排気通路には、排気ガス浄化触媒が設けられている。この排気ガス浄化触媒は、例えば、排気の空燃比状態が理論空燃比近傍にあるときにＨＣ、ＣＯおよびＮＯｘの浄化率が極めて高い、いわゆる三元触媒からなっている。この三元触媒からなる排気ガス浄化触媒は、一般に知られているように、排気ガスの空燃比が理論空燃比（つまり空気過剰率λ＝１）付近にあるときにＨＣ，ＣＯ及びＮＯｘに対して高い浄化性能を示す触媒である。
【００２７】
吸気弁１９および排気弁２０は、エンジン１０に支承された吸気弁用および排気弁用のカムシャフト２２、２３によって、所定位相差で同期して吸気ポート１７、排気ポート１８を開閉するように構成されている。前記カムシャフト２２、２３は、図略のカムスプロケットギヤに連結され、このカムスプロケットギヤは、カムプーリ３０から図略のタイミングベルトを介して動力を受けている（図３参照）。カムプーリ３０は、エンジン１０の前面にクランクシャフト３と平行な軸線を中心に回転自在に取り付けられている。他方、クランクシャフト３にはエンジン１０の前面側に取り付けられた出力プーリ３２が固定されており、両プーリ３０、３２は、タイミングベルト３４によって同期連動するように構成されている。
【００２８】
なお、各カムシャフト２２、２３に対し、その回転の位相を調節することにより、開閉タイミングを変更する可変バルブタイミング機構２４、２５が設けられている。この結果、吸気弁１９は、クランク角に対する位相を変更することができるようになっている。
【００２９】
本実施形態に係る吸気装置４０は、エンジン１０の側部に固定されるインテークマニホールド４１と、このインテークマニホールド４１に内蔵されるパルス発生装置またはＰＧＶ（Ｐｕｌｓｅ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ  Ｖａｌｖｅ）としてのロータリバルブ５０とを有している。
【００３０】
インテークマニホールド４１は、図略の支持部材を介してエンジン１０に固定されており、エンジン１０の前後方向（各気筒１２Ａ〜１２Ｄが並んでいる方向）に水平に延びる集合部としてのサージタンク４２と、このサージタンク４２に接続され、それぞれが分離した吸気通路ＰＨ１１〜ＰＨ１４を形成する吸気管としての第１〜第４分岐吸気管４３Ａ〜４３Ｄとを一体に有している。サージタンク４２の後端部には、スロットルボディ４４が固定されており、このスロットルボディ４４の内部には、図略のスロットルバルブが内蔵されている。
【００３１】
サージタンク４２は、略円筒形部材であり、分岐吸気管４３Ａ〜４３Ｄと連通することによって、各分岐吸気管４３Ａ〜４３Ｄの差圧を吸収し、異音やセンサの誤作動を防止する機能を果たすものである。本実施形態において、このサージタンク４２の気筒列方向の長さＳＬは、次に説明する各分岐吸気管４３Ａ〜４３Ｄの気筒列方向における下流端側の間隔ＤＬよりも短くなるように設定されている（図１参照）。
【００３２】
各分岐吸気管４３Ａ〜４３Ｄは、気筒１２Ａ〜１２Ｄ毎に設けられ、正面視略Ｌ字形に湾曲した状態で、それぞれ対応する気筒１２Ａ〜１２Ｄをサージタンク４２と連通させている。図示の実施形態において、各分岐吸気管４３Ａ〜４３Ｄは、その吸気通路ＰＨ１１〜ＰＨ１４の通路長（本実施形態においては、吸気ポート１７からサージタンク４２内のロータリバルブ５０の周面５１までの長さ）が同じ長さに設定されている。
【００３３】
ロータリバルブ５０は、円筒形部材であり、その外周面５１がサージタンク４２の内周面に摺接した状態で、回転自在に配置されている。
【００３４】
図３を参照して、ロータリバルブ５０の前端部には、入力ギア５４Ａが同心に設けられている。入力ギア５４Ａは、前記カムプーリ３０と同心に設けられた出力ギア５４Ｂが噛合しており、この出力ギア５４Ｂを介して、クランクシャフト３から１：０．５の比率で動力が伝達されるようになっている。換言すれば、ロータリバルブ５０は、カムプーリ３０と１：１の比率で同期している。このロータリバルブ５０の周面には、サージタンク４２の内部と分岐吸気管４３Ａ〜４３Ｄとを連通する一対の開口５２、５３が形成されている。各開口５２、５３は、周方向に１８０°位相がずれており、軸方向において、前方の開口５２が後方の開口５３に対して、回転方向上流側にずれている。なお図において、５５はアイドラである。
【００３５】
図示の実施形態においては、ロータリバルブ５０と入力ギア５４Ａとの間にロータリバルブ進角機構５６が設けられている。このロータリバルブ進角機構５６は、基本的には、本件出願人が先に提案している回転位相制御装置（特開平１１−１０７７１８号公報参照）等を用いることにより、入力ギア５４Ａとロータリバルブ５０との間に位相差を形成し、当該ロータリバルブ５０の開弁タイミングを変更するための機構である。ロータリバルブ進角機構５６は、図１に示すように、ＯＣＶ（Ｏｉｌ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｖａｌｖｅ）システム５７によって駆動制御されるようになっている。さらに、図１に示すように、ロータリバルブ５０の位相を検出するために、ロータリバルブ進角機構５６には、ＰＧＶ角度センサ５８が付設されている。
【００３６】
図示のエンジンは、直列４気筒エンジンであって、エンジン１０の前方から順に各気筒を第１〜第４気筒１２Ａ〜１２Ｄとするとき、吸気行程を迎える順番は、第１気筒１２Ａ、第３気筒１２Ｃ、第４気筒１２Ｄ、第２気筒１２Ｂとなるように設定されている。この結果、第１気筒１２Ａが吸気行程を迎える時点を起点とすると、各気筒と行程の関係は、表１の通りとなる。
【００３７】
【表１】
2006266138.tif 000003
【００３８】
そこで、本実施形態では、ロータリバルブ５０の開口５２に対して、第１分岐吸気管４３Ａを回転方向下流側、第２分岐吸気管４３Ｂを回転方向上流側に位相をずらせて対向可能に配置するとともに、開口５３に対して第３分岐吸気管４３Ｃを回転方向上流側、第４分岐吸気管４３Ｄを回転方向下流側に位相をずらせて対向可能に配置している。
【００３９】
より詳細に説明すると、第２気筒１２Ｂに接続される第２分岐吸気管４３Ｂと第１気筒１２Ａに接続される第１分岐吸気管４３Ａとが、前方の開口５２に対向可能な位置に、上流側から順に９０°位相をずらした状態でサージタンク４２に固定されているとともに、第３気筒１２Ｃに接続される第３分岐吸気管４３Ｃと第４気筒１２Ｄに接続される第４分岐吸気管４３Ｄとが、後方の開口５３に対向可能な位置に、上流側から順に９０°位相をずらした状態でサージタンク４２に固定されている。さらに、第１分岐吸気管４３Ａと第４分岐吸気管４３Ｄ（従って、第２分岐吸気管４３Ｂと第３分岐吸気管４３Ｃ）がサージタンク４２の周方向において同一位相に配置されている。従って、この構成では、エンジンの回転速度に拘わらず、所定のタイミングで分岐吸気管４３Ａ〜４３Ｄを開閉することが可能になっているとともに、各分岐吸気管４３Ａ〜４３Ｄの等長化並びにコンパクト化に寄与することになる。この結果、吸気通路ＰＨ１１〜ＰＨ１４を可及的に短縮化し、トルク向上に対するレスポンスの高い吸気構造を構成することが可能になる。また、上述したように、サージタンク４２の気筒列方向の長さＳＬは、次に説明する各分岐吸気管４３Ａ〜４３Ｄの気筒列方向における下流端側の間隔ＤＬよりも短くなるように設定されている（図１参照）ことと相俟って、各分岐吸気管４３Ａ〜４３Ｄの上流端は、下流端に比べて気筒列方向に集束している。このため、本実施形態においては、極めてトルク向上に対するレスポンスが高くなる構造になっている。
【００４０】
図４は図２の要部を拡大した断面図である。
【００４１】
同図を参照して、ロータリバルブ５０の直径Ｄは、各分岐吸気管４３Ａ〜４３Ｄの断面幅よりも大きく設定されている。このロータリバルブ５０をクランクシャフト３と同期させて回転させることにより、各開口５２、５３が対応する分岐吸気管４３Ａ〜４３Ｄを開く時間も短くなる。またロータリバルブ５０が回転によって、周面に形成された開口５２、５３によって、当該周面に臨む分岐吸気管４３Ａ〜４３Ｄに空気を供給するものであるので、空気の脈動を抑制することができ、異音の発生も少なくなる。
【００４２】
さらに、ロータリバルブ５０に形成された各開口５２、５３間の閉弁角度θは、例えば１２０°に設定されており、開弁開始タイミングを吸気行程の前半部分とすることにより、吸気弁１９が吸気ポート１７を開いてもロータリバルブ５０がサージタンク４２を遮蔽した状態になるので、ロータリバルブ５０が開くまでの間、吸気行程によって、対応する分岐吸気管４３Ａ（〜４３Ｄ）内に負圧が生じることになる。
【００４３】
図５は図１の要部を拡大して示す部分拡大図である。
【００４４】
図４および図５を参照して、各分岐吸気管４３Ａ〜４３Ｄには、可変通路長システムとしてのＶＩＳ（Ｖａｌｕａｂｌｅ  Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ）６０が設けられている。
【００４５】
ＶＩＳ６０は、クランクシャフト３と平行に延びる容積部としての容積管６１と、この容積管６１と各分岐吸気管４３Ａ〜４３Ｄとを接続する連通管６２と、連通管６２を開閉する開閉機構としてのＶＩＳバルブ６３とを有している。図示の例において、容積管６１および連通管６２は、各分岐吸気通路４３Ａ〜４３Ｄを連通する連通路としても機能する部材である。各ＶＩＳバルブ６３は、同一の駆動軸６４に連結されており、駆動軸６４を駆動するＶＩＳバルブアクチュエータ６５によって、一斉に開閉駆動されるように構成されている。
【００４６】
図２を参照して、エンジン１０には、エンジン回転数検出手段としての一対のエンジンクランク角度センサ６６が設けられている。各エンジンクランク角度センサ６６は、所定の位相差をもってクランクシャフト３の周囲に配置されており、一方のエンジンクランク角度センサ６６から出力される検出信号に基づいてエンジンの回転速度が検出されるとともに、両エンジンクランク角度センサ６６から出力される検出信号に基づいてクランクシャフト３の回転方向および回転角度が検出されるようになっている。さらに、エンジン１０の運転状態を検出するために、エンジン１０の冷却水の温度を検出するエンジン水温センサ６７、エンジン負荷検出手段としてのアクセル開度センサ６８、および上記排気ガス浄化触媒の上流側に配置され、排気ポート１８から排出された排気ガスの酸素量を検出するＯ２センサ６９が設けられている。
【００４７】
また、排気ポート１８に排出された既燃ガスの一部を吸気ポート１７に還流するためのＥＧＲシステム７０が設けられている（図１参照）。
【００４８】
図６は本実施形態に係るブロック図である。
【００４９】
同図を参照して、エンジン１０を駆動制御するためのＥＣＵ１００は、マイクロプロセッサ、メモリ、入力部および出力部を有しているユニットである。このＥＣＵ１００の入力部には、ロータリバルブ５０の位相を検出するＰＧＶ角度センサ５８、エンジンクランク角度センサ６６、エンジン水温センサ６７、アクセル開度センサ６８、Ｏ２センサ６９が入力要素として接続されている。また、ＥＣＵ１００の出力部には、点火プラグ１６、燃料噴射弁２１、吸気弁１９および排気弁２０の可変バルブタイミング機構２４、２５、ロータリバルブ進角機構５６（具体的にはＯＣＶシステム５７）、およびＶＩＳバルブアクチュエータ６５が出力要素として接続されている。
【００５０】
次に、ＥＣＵ１００のメモリに記憶されている制御マップについて説明する。
【００５１】
図７は本実施形態に係るトルクとエンジン回転数Ｎとの関係を示すグラフであり、図８はエンジン１０の低速運転領域におけるロータリバルブおよびＶＩＳバルブとトルクとの関係を示すグラフである。
【００５２】
各図を参照して、この実施形態では、エンジン１０の筒内温度に関する温度として、エンジン水温センサ６７で検出される冷却水の温度を採用し、このエンジン水温センサ６７の検出温度Ｗｔが予め設定された所定温度Ｗｔ１に満たない低温時をエンジン１０の冷間時、所定温度Ｗｔ１以上の高温時を温間時として定め、冷間時におけるロータリバルブ５０の運転領域（冷間時ＰＧＶ作動領域）Ｒ４が温間時におけるロータリバルブ５０の運転領域（温間時ＰＧＶ作動領域）Ｒ５よりも拡がるようにＥＣＵ１００に定められている。すなわち、図７から明らかなように、エンジン１０の温間時においては、エンジン回転数Ｎが約１５００ｒｐｍまでにロータリバルブ５０の作動領域Ｒ５が設定されているのに対し、冷間時においては、エンジン回転数Ｎが約２５００ｒｐｍまで、エンジン負荷の状態に応じて、ロータリバルブ５０の作動領域Ｒ４が拡張されている。これに伴い、ＶＩＳバルブ６３の動作も、低負荷側で容積管６１を開くタイミングが、温間時のトルクτ１よりも冷間時のトルクτ２の方が高負荷側に拡張されている。
【００５３】
本実施形態では図７に示すように、温間時においても領域Ｒ５を定め、この運転領域でロータリバルブ５０を運転することとしているので、トルクの向上を図ることとは別に、燃料の気化霧化を促進し、燃焼安定性を向上させるためにロータリバルブ５０を有効利用することが可能になる。
【００５４】
さらに図８から明らかなように、図示の実施形態では、エンジン１０の低速運転領域において、高負荷側（トルクτ３以上の領域）においても、ＶＩＳバルブ６３が閉じて、ロータリバルブ５０が作動するように設定されている。この結果、燃料の気化性が重視される低速／低負荷運転領域と、高い出力性能が要請される低速／高負荷運転領域では、ロータリバルブ５０が作動し、燃焼安定性の向上や体積効率の向上が図られる一方、比較的そのような要請の少ない低速／中負荷運転領域では、ＶＩＳバルブ６３が開くことによる分岐吸気管４３Ａ〜４３Ｄの動的過給効果によって、燃費の向上を図りつつ、出力を確保するように構成されている。
【００５５】
図９は、燃料噴射タイミングを示すタイミングチャートであり、（Ａ）は冷間低負荷時、（Ｂ）は高負荷時である。また、図１０はエンジン始動後のいわゆるファーストアイドル状態におけるロータリバルブの開弁角度と燃料噴射タイミング並びに点火タイミングを示すタイミングチャートである。同図において、ＩＮは吸気弁１９の開弁特性、Ｃ１０はファーストアイドル状態におけるロータリバルブ５０の開弁特性を示している。
【００５６】
図９（Ａ）（Ｂ）を参照して、本実施形態では、冷間低負荷時（部分負荷運転領域）においては、ロータリバルブ５０が開弁する前の吸気行程前半で燃料噴射し、高負荷時（全負荷運転領域）には、ロータリバルブ５０の開弁タイミング付近（好ましくは、開弁直後）で燃料噴射するように設定されている。
【００５７】
図１０を参照して、エンジン１０の冷間始動直後のファーストアイドル状態においては、排気ガス浄化触媒を活性化するための触媒活性促進運転がＥＣＵ１００によって実行されるようになっている。この触媒活性促進運転を実現するために、本実施形態では、排気ガス浄化触媒の活性温度に関連する温度として、エンジン水温センサ６７の検出温度Ｗｔを採用し、この検出温度Ｗｔが予め設定された所定温度（触媒活性状態相当温度）Ｗｔ２に満たない低温時を触媒未活性状態、触媒活性状態相当温度Ｗｔ２以上の高温時を活性温度状態として判別するようにＥＣＵ１００が構成されている。なお、排気ガス浄化触媒の活性状態の判別は、水温検出とエンジン始動からの経過時間の判定とを併用して行うようにしてもよく、また、触媒温度を直接検出するようにしてもよい。そして、排気ガス浄化触媒が触媒活性状態相当温度Ｗｔ２より低い未活性状態にある場合、ＥＣＵ１００は、ロータリバルブ５０を最遅角させて作動させるとともに、点火プラグ１６の点火タイミングＩＧを所定のリタード限界までリタードさせるように設定されている。ロータリバルブ５０を最遅角で作動させることにより、負圧によって燃料の気化霧化が促進されるため、燃焼安定性が向上するとともに、点火タイミングＩＧのリタード限界が大きくなり、排気性能を大幅に向上させることが可能になる。
【００５８】
次に、触媒活性促進運転時を含む冷間時の燃料噴射は、特に図９（Ａ）および図１０で示したように、燃料噴射タイミングをＦ１、Ｆ２に２分割される。最初の燃料噴射タイミングＦ１は、排気行程に設定し、２回目の燃料噴射タイミングＦ２は、ロータリバルブ５０が開弁する付近（より詳細には、開弁開始直前に噴射を開始し、開弁後に噴射を終了するタイミング）に設定される。最初の燃料噴射タイミングＦ１を排気行程に設定することにより、燃料の滞留時間が長くなるので、燃料の気化霧化が促進されるとともに、吸気行程の前半に移行した後は、ロータリバルブ５０によって生じた負圧により、噴射された燃料の気化率が大幅に向上する。
【００５９】
図１１は吸気温度と気化率の関係を表わすグラフである。
【００６０】
同図を参照して、約一気圧（１００ＫＰａ）の燃料が気化する気化率は、２０℃の場合、１００パーセント以上であるが、吸気温度が０℃に下がった時点で約７０パーセントに減少する。これに対して、圧力が６７ＫＰａに下がったガソリンの気化率は、吸気温度が２０℃から０℃まで下がった場合でも、９８パーセント以上を維持している。従って、気化率が特に問題となる冷間時において、高い気化率を維持するためには、多少の温度変化があったとしても、圧力低下を利用する方が有利となる。
【００６１】
また、２回目の燃料噴射タイミングＦ２をロータリバルブ５０が開弁する付近に設定することにより、ロータリバルブ５０によって生成されるインパルスの流速で噴射された燃料をいわば筒内に押込むことが可能になり、気化霧化の向上に加え、インパルスによる燃料のミキシング性が向上する。
【００６２】
図１０で示したような燃料噴射特性を採用することにより、点火プラグ１６の点火タイミングＩＧのリタード限界も大幅に増加し、例えば、圧縮行程の上死点からクランク角度ＣＡで約２０°経過後まで点火タイミングを遅らせることが可能になる。そして、図示の実施形態では、検出温度Ｗｔが所定温度Ｗｔ１に達するまでは（すなわち、冷間時では）、検出温度Ｗｔの上昇に伴い、ロータリバルブ５０を進角させて、燃費と排気性能とのバランスを最適化するとともに、このロータリバルブ５０の進角に伴って、点火タイミングＩＧを進角させ、リタード限界の範囲内で混合気の点火が行われるようにしている。このように点火タイミングＩＧを冷間時においてリタードさせることにより、エンジン１０の暖機を促進することができるとともに、ロータリバルブ５０の進角に伴って点火タイミングＩＧをリタードさせることにより、排気性能と燃費の向上とを両立させることが可能になる。
【００６３】
図１２はロータリバルブの開弁時に噴射される燃料の燃料噴射割合の特性を示すグラフである。
【００６４】
図１２を参照して、ＥＣＵ１００には図９（Ａ）（Ｂ）および図１０に対応して、燃料噴射割合を決定する制御マップが記憶されている。
【００６５】
図１２に示す燃料噴射割合は、ロータリバルブ５０の開弁前の燃料噴射タイミングＦ１に係る噴射量をＱ１、ロータリバルブ５０の開弁付近の燃料噴射タイミングＦ２に係る噴射量をＱ２とした場合、Ｑ２／（Ｑ１＋Ｑ２）で定義されている。
【００６６】
図１２の実施形態では、検出温度が温間時の閾値となる所定温度Ｗｔ１以上であるときには、燃料噴射割合は１となり、燃料はロータリバルブ５０の開弁付近でのみ噴射されることになる。さらに、図のＦＱ１、ＦＱ２で示すように、ＥＣＵ１００が推定する筒内の負圧が大きくなるほど、開弁時に噴射される燃料噴射割合は小さくなるように設定されている。従って、燃料が分割噴射される場合、燃料噴射タイミングＦ１に係る噴射量Ｑ１の燃料噴射割合は、低温時ほど多く、また、筒内負圧が大きいほど多くなるように設定されている。
【００６７】
表２は本実施形態における分割噴射の態様を示すものである。
【００６８】
【表２】
2006266138.tif 000004
【００６９】
表２に示すように、ポート噴射式エンジンの場合、温度状態が触媒活性温度の場合（すなわち触媒活性促進運転時）には、エンジン回転数、負荷状態に拘わらず、排気行程とロータリバルブの開弁付近の２回に分けて燃料が噴射される（図９（Ａ）、図１０参照）。
【００７０】
また、触媒活性温度より高い冷間時では、アイドル回転時、低中速回転時の何れの場合も、部分負荷運転領域では排気行程とロータリバルブ開弁付近の２回に分けて燃料が噴射される（図９（Ａ）参照）。他方、全負荷運転領域では、ロータリバルブ５０の開弁付近でのみ燃料が噴射され、分割噴射はされなくなる。
【００７１】
温間時においては、アイドル回転時の場合、ロータリバルブ５０の開弁時のみ燃料が噴射される（図９（Ｂ）参照）。他方、低中速回転時においては、ロータリバルブ５０の作動が停止されるので、燃料噴射は、通常の燃料噴射タイミングで行われる。
【００７２】
全負荷運転領域の場合、温度状態が触媒活性温度以外はロータリバルブ５０の開弁時のみ燃料を噴射し、分割噴射は行われない。
【００７３】
次に、図７〜図１２並びに表２の設定がなされた実施形態に係る動作フローを図１３以下のフローチャートで説明する。図１３〜図１５は、図７〜図１２の設定に基づくフローチャートである。
【００７４】
図１３を参照して、以上の構成では、まず、エンジン１０が始動を開始した後（ステップＳ１０１）、ＥＣＵ１００は、入力部に接続された入力要素から各検出値を読み込む（ステップＳ１０２）。
【００７５】
次いで、これらの検出値に基づき、ＰＧＶとしてのロータリバルブ５０の目標値を設定する（ステップＳ１０３）。図示の実施形態において、エンジン始動時のロータリバルブ５０の位相は、最も進角した状態（すなわちＯＦＦの状態）に設定されている。この状態でＥＣＵ１００は、ロータリバルブ進角機構５６のＯＣＶシステム５７を制御し、ロータリバルブ５０の開弁タイミングを決定する。ロータリバルブ５０は、低速側では、遅角（吸気弁１９の開弁タイミングに対して最も開弁タイミングが遅れる状態）に設定されている一方、エンジン回転数Ｎが上昇するに連れて進角（吸気弁１９の開弁タイミングに対して開弁タイミングが近づく状態）するように構成されている。
【００７６】
次いで、ＥＣＵ１００は、エンジンの運転領域が低回転低負荷運転領域であるか否かを判別する（ステップＳ１０４）。
【００７７】
図１４を参照して、図１３のステップＳ１０４において、エンジン１０の運転領域が低回転低負荷運転領域であった場合、ＥＣＵ１００は、触媒活性状態検出手段としてのエンジン水温センサ６７の検出値に基づき、図略の排気ガス浄化触媒の温度状態を判定する（ステップＳ１０５）。仮に温度状態が良好であると判定された場合、ＥＣＵ１００は、エンジン水温センサ６７の検出値に基づいて、エンジン１０の検出温度Ｗｔを推定し、この検出温度Ｗｔが所定温度Ｗｔ１に満たないかどうか、すなわちエンジン１０が冷間時であるか否かを判定する（ステップＳ１０６）。仮にエンジン１０が冷間時である場合、ＥＣＵ１００は、検出温度Ｗｔ（検出された水温）に対応してロータリバルブ５０の遅角補正領域を変更し（ステップＳ１０７）、さらに、検出温度Ｗｔに対応してロータリバルブ５０の設定値を変更する（ステップＳ１０８）。これらのステップＳ１０７、Ｓ１０６は、予め実験等によって収集されたデータを制御マップとしてＥＣＵ１００に記憶し、その制御マップに基づくことにより実現される。
【００７８】
さらにＥＣＵ１００は、図９で示したグラフに基づく制御マップから、燃料の噴射タイミングを設定する（ステップＳ１０９）。このフローでは、冷間時であるので、ＥＣＵ１００は、図９（Ａ）に基づいて冷間時の燃料噴射タイミングＦ１、Ｆ２を設定する。このときの燃料噴射比率は、図１２に対応する制御マップに基づいて決定される。また、点火タイミングＩＧは、ステップＳ１０７、Ｓ１０８での設定に対応してリタードしている。
【００７９】
その後、ＥＣＵ１００は、ロータリバルブ５０を上述したステップＳ１０７、Ｓ１０８の設定に基づいて駆動する（ステップＳ１１０）。その後、ステップＳ１０９の設定に基づいて、燃料を噴射する（ステップＳ１１１）。このフローでは、冷間時において、燃料が図９（Ａ）で示す冷間時の燃料噴射タイミングＦ１、Ｆ２と、図１２に対応する制御マップに基づく燃料噴射比率で噴射されるので、燃焼安定性の低い冷間時において、筒内温度が低ければ低いほど、さらに筒内の負圧が大きければ大きいほど、負圧により気化霧化される燃料が増加され、かつ気化霧化が促進されるので、高い燃焼安定性並びに排気性能を得ることが可能になる。
【００８０】
そして、燃料が噴射された後、所定時期に火花点火されることにより、ロータリバルブ５０によって混合が促進された混合気が燃焼され、トルクが生成される（ステップＳ１１２）。この冷間時においては、点火タイミングＩＧが所定量リタードしているので、エンジン１０の暖機が促進される。
【００８１】
火花点火の実行後、ＥＣＵ１００は、エンジン１０が停止するまで、ステップＳ１０２に戻る（ステップＳ１１３）。
【００８２】
次に、ステップＳ１０５において、排気ガス浄化触媒の温度状態が触媒活性状態相当温度Ｗｔ２に達していないと判定された場合、ＥＣＵ１００は、ロータリバルブ５０の設定値を最遅角量に設定する（ステップＳ１１４）。
【００８３】
次に、排気性能の向上を図るため、ＥＣＵ１００は、空燃比を理論空燃比に設定する（ステップＳ１１５）。その後、ＥＣＵ１００は、より多くの排気エネルギーを創出するように、図１０並びに図１２に対応する制御マップに基づき、燃料の噴射形態を２分割した分割燃料噴射形態に設定する（ステップＳ１１６）。その後、点火タイミングＩＧを図１０に示すように圧縮上死点よりも所定量（例えばクランク角度ＣＡで２０°）リタードさせた値に設定し（ステップＳ１１７）、その後、ステップＳ１１０以降に移行する。
【００８４】
この結果、ステップＳ１１０が実行された場合、ロータリバルブ５０は、吸気弁１９から最も遅れた状態で開弁することになるので、ロータリバルブ５０が開弁するまでの間、吸気行程にある気筒１２Ａ〜１２Ｄ内に大きな負圧が生成されることになる。
【００８５】
また、ステップＳ１１６に基づいてステップＳ１１１が実行された場合、理論空燃比に設定された燃料が、図１０並びに図１２に対応する制御マップに基づいて吸気行程内にて２分割されて噴射される。
【００８６】
そして、ステップＳ１１７に基づいてステップＳ１１２が実行された場合、点火タイミングＩＧが相当量リタードした状態で点火プラグ１６が混合気を点火する。この結果、比較的大きな排気エネルギーが生成され、速やかに排気ガス浄化触媒の温度が上昇して排気ガス浄化触媒の活性化が図られる。
【００８７】
次に、ステップＳ１０６において、排気ガス浄化触媒が活性した後、さらに検出温度Ｗｔも温間領域に達した場合、ＥＣＵ１００は、エンジン回転数Ｎがアイドル回転域（アイドル回転数以下の領域）であるか否かを判定する（ステップＳ１１８）。仮にエンジン回転数Ｎがアイドル回転域である場合、ＥＣＵ１００は、ロータリバルブ５０を図７および図８における温間時の設定値にロータリバルブ５０の運転条件を設定する（ステップＳ１１９）。このステップＳ１１９を終了した後、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１０９に移行する。
【００８８】
このフローは温間時のものであるので、ＥＣＵ１００は、噴射タイミングを図９（Ｂ）における温間時燃料噴射タイミングＦ２に設定する。また点火タイミングＩＧは、圧縮上死点近傍に進角している。
【００８９】
次いで、制御が後続するステップに移行すると、ロータリバルブ５０は、温間時の運転条件で作動し（ステップＳ１１０）、ロータリバルブ５０の開弁開始タイミング直後で燃料が噴射され（ステップＳ１１１）、火花点火される（ステップＳ１１２）。このため、前記インパルスが発生する直前に燃料が噴射されるとともに、この燃料が吸気に乗って、気筒１２Ａ〜１２Ｄ内にいわば押込まれる状態となる。この結果、燃料も効率よく気筒１２Ａ〜１２Ｄ内に導入され、新気と混合されるので、ミキシングが促進されるとともに、燃料の気化潜熱によって新気が冷却されることになる。従って、高負荷状態において空燃比をエンリッチにした場合でも、通路壁面に燃料が付着するのを抑制し、気化潜熱によるノッキング防止機能を高めることができる。
【００９０】
他方、ステップＳ１１８において、エンジン回転数Ｎがアイドル回転域を超えている場合には、次に説明するフローのステップＳ１２１へと制御が移行する。
【００９１】
図１５を参照して、図１３のステップＳ１０４の判別において、エンジンの運転領域が低速低負荷運転領域以外であった場合、ＥＣＵ１００は、エンジン１０の運転領域が部分負荷運転領域であるか否かを判定する（ステップＳ１２０）。仮に部分負荷運転領域である場合、ＥＣＵ１００は、ＶＩＳバルブ６３のフラグＦを参照し（ステップＳ１２１）、フラグＦの値が０の場合、ＥＣＵ１００は、ＶＩＳバルブ６３を開き（ステップＳ１２２）、フラグＦの値を１に更新した後（ステップＳ１２３）、ステップＳ１１０に移行する。また、ステップＳ１２１において、フラグＦの値が１の場合には、そのまま次のステップＳ１１０に移行する。
【００９２】
他方、ステップＳ１２０において、エンジンの運転状態が全負荷状態である場合、ＥＣＵ１００はフラグＦの値が１であるか否かを参照し（ステップＳ１２４）、フラグＦの値が１である場合には、ＶＩＳバルブ６３を閉じて（ステップＳ１２５）、フラグＦの値を０に更新する（ステップＳ１２６）。また、フラグＦの値が０である場合には、そのままステップＳ１１０に移行する。
【００９３】
本実施形態では、分割噴射におけるロータリバルブ５０の開弁前の燃料噴射タイミングが当該気筒の排気行程中となるようにＥＣＵ１００が燃料噴射弁２１を制御する。このため本実施形態では、いわゆるポート噴射式エンジンにおいて、噴射タイミングが分割された燃料のうち、前半の燃料が排気行程で噴射されることにより、噴射された燃料の吸気ポート１７内での滞留時間が長くなる結果、気化霧化が一層促進され、燃焼安定性の向上に寄与することになる。
【００９４】
上述した各実施形態は、本発明の好ましい具体例に過ぎず、本発明は上述した実施形態に限定されない。
【００９５】
次に、直噴式エンジンの実施形態について説明する。
【００９６】
図１６は直噴式エンジンにおける燃料噴射タイミングを示すタイミングチャートであり、（Ａ）は触媒活性促進運転時、（Ｂ）は冷間低負荷運転時、（Ｃ）は高負荷時である。
【００９７】
図１６（Ａ）〜（Ｃ）を参照して、直噴式エンジンの場合、ロータリバルブの開弁前と開弁付近での燃料の分割噴射は、吸気行程内で分割される。
【００９８】
次に、図１６（Ａ）に示すように、触媒活性促進運転を行う場合には、理論空燃比で噴射される燃料が吸気行程での燃料噴射タイミングＦ１、Ｆ２の他、Ｆ３で示すように、圧縮行程においても、燃料が噴射されるようになっている。
【００９９】
さらに図１６（Ｃ）に示すように、直噴式エンジンにおいては、高負荷時においては、温間時であっても、分割噴射が行われるようになっている。この結果、分割噴射された燃料の気化潜熱による吸気の冷却効果が促進され、ノッキングも生じにくくなる。
【０１００】
表３は直噴式エンジンの実施形態における分割噴射の態様を示すものである。
【０１０１】
【表３】
2006266138.tif 000005
【０１０２】
表３に示すように、直噴式エンジンの場合、温度状態が触媒活性温度の場合（すなわち触媒活性促進運転時）には、エンジン回転数、負荷状態に拘わらず、吸気行程前半、ロータリバルブ５０の開弁時、および圧縮行程の３回に分けて燃料が噴射される（図１６（Ａ）参照）。
【０１０３】
また、触媒活性温度より高い冷間時では、アイドル回転時、低中速回転時の何れの場合も、吸気行程前半とロータリバルブ開弁付近の２回に分けて燃料が噴射される（図１６（Ｂ）参照）。
【０１０４】
温間時においては、アイドル回転時の場合、吸気行程前半とロータリバルブ開弁付近の２回に分けて燃料が噴射される（図１６（Ｂ）参照）。他方、低中速回転時においては、ロータリバルブ５０の作動が停止されるので、燃料噴射は、通常の燃料噴射タイミングで行われる。
【０１０５】
さらに、温間時の全負荷運転領域では、トルクを確保するため、ロータリバルブ５０が再び作動するので、燃料噴射タイミングも吸気行程前半とロータリバルブ５０の開弁時の２回に分けて噴射される。
【０１０６】
この直噴式エンジンの実施形態では、いわゆる直噴式エンジンの部分負荷運転領域においてもロータリバルブ５０が作動し、かつ吸気ポート１７開弁期間内において、ロータリバルブ５０の開弁前と開弁付近とで燃料の噴射を分割する分割噴射が実行されるので、ロータリバルブ５０が閉弁している間に噴射された燃料の気化霧化が促進されるとともに、開弁付近で噴射された燃料の空気とのミキシングが促進される結果、冷間時の燃焼安定性が向上し、排気性能も高くなる。
【０１０７】
また、直噴式エンジンの実施形態では、ロータリバルブ５０が作動可能なエンジン回転数領域においては、全負荷域においても前記分割噴射を実行するようにＥＣＵ１００が燃料噴射弁２１を制御する。このため全負荷運転領域でロータリバルブ５０が作動しているときにも、燃料の分割噴射が実行されるので、燃料の気化霧化やミキシングによって燃焼安定性が向上する他、温間時において燃料による吸気冷却作用を奏し、ノッキングをも防止することが可能になる。
【０１０８】
また、直噴式エンジンの実施形態では、エンジンの排気ガス浄化触媒の活性温度に対応する温度を検出する手段を設け、前記活性温度に対応する温度が所定の値に満たない場合においては排気行程でも燃料を噴射するようにＥＣＵ１００が燃料噴射弁２１を制御する。このため噴射された燃料が速やかに気化霧化し、燃焼する結果、排気ガス浄化触媒を速やかに加熱し、排気ガス浄化触媒の活性化を促進して、排気性能を向上することが可能になる。
【０１０９】
以上説明したように本実施形態では、ロータリバルブ５０を作動可能なエンジン回転数領域では、筒内温度に対応する温度Ｗｔに応じて部分負荷運転領域でもロータリバルブ５０を作動させるので、このロータリバルブ５０の作動時において、吸気行程前半のロータリバルブ５０が閉弁している間は、筒内が負圧になり、開弁時にはインパルスが生成され、吸気の流速が高まる。そして、図９、図１０、図１６で示したようにロータリバルブ５０の開弁前と開弁付近とで燃料の噴射を分割する分割噴射が実行されるので、ロータリバルブ５０の開弁付近に噴射された燃料は、吸気の高い流速によっていわば筒内に押込まれることになり、空気とのミキシングが促進される。さらに、ロータリバルブ５０の開弁前に噴射された燃料は、吸気ポート１７の開弁期間内に筒内で高まった負圧により、気化霧化が促進される。このため、冷間時の燃焼安定性が向上し、排気性能も高くなる。
【０１１０】
また、本実施形態では、前記筒内温度に対応する温度Ｗｔが低いほどロータリバルブ５０の開弁前の燃料噴射割合を増やすようにＥＣＵ１００が燃料噴射弁２１を制御する。このため本実施形態では、開弁前に噴射される燃料の噴射割合は、筒内温度に対応する温度Ｗｔが低いほど増加されるので、冷間時に負圧によって気化霧化される燃料が多くなり、燃焼安定性の低下を防止することが可能になる。
【０１１１】
また、本実施形態では、ロータリバルブ５０による筒内の負圧が高いほどロータリバルブ５０の開弁前の燃料噴射割合を増やすようにＥＣＵ１００が燃料噴射弁２１を制御する。このため本実施形態では、ロータリバルブ５０の作動によって生成される筒内の負圧が高いほど、気化率が高まることを利用して、筒内の負圧に応じて燃料の噴射割合を増やすことにより、気化率に応じた噴射量で燃料の気化霧化を促進し、燃焼安定性を向上させることが可能になる。特に、エンジンの高負荷運転領域においては、ロータリバルブ５０の作動時と非作動時の負圧差が大きいので、ロータリバルブ５０によるこの負圧差を燃料の気化改善代として有効利用することが可能になる。
【０１１２】
また、本実施形態では、高負荷時におけるロータリバルブ５０の開弁前の燃料噴射タイミングは、吸気ポート１７の開弁期間内である。このため本実施形態では、噴射された燃料が負圧の高い吸気行程前半で噴射されることになり、筒内の吸気温度を効果的に冷却して、ノッキングを防止することが可能になる。
【０１１３】
さらに別の実施形態として、前記ロータリバルブ５０の開弁タイミングを変更する可変バルブタイミング機構（ロータリバルブ進角機構５６、ＯＣＶシステム５７）を設け、エンジン回転数Ｎが増加するにつれてロータリバルブ５０の開弁タイミングを進角させるとともに、当該ロータリバルブ５０の進角量の増加が増加するに連れてロータリバルブ５０の開弁前の燃料噴射割合が小さくなるようにＥＣＵ１００が可変バルブタイミング機構と燃料噴射弁２１とを制御するようにしてもよい。この態様においても、エンジン回転数Ｎに応じて充填効率を確保することができるとともに、ロータリバルブ５０による筒内の負圧に応じて燃料噴射割合を変化させることにより、効果的な気化霧化やそれによる燃焼安定性の向上を図ることが可能になる。
【０１１４】
或いは前記ロータリバルブ５０の開弁タイミングを変更する可変バルブタイミング機構を設け、エンジン回転数Ｎが増加するにつれてロータリバルブ５０の開弁タイミングを進角させるとともに、当該ロータリバルブ５０の進角量が所定量の範囲内でロータリバルブ５０の開弁前の燃料噴射を実行するようにＥＣＵ１００が可変バルブタイミング機構と燃料噴射弁２１とを制御するようにしてもよい。この実施形態においても、エンジン回転数Ｎの上昇に伴ってロータリバルブ５０を進角させることにより、エンジン回転数Ｎに応じて充填効率を確保することができるとともに、ロータリバルブ５０による気化霧化の効果が高い運転領域でのみ分割噴射を実行し、燃焼安定性の向上を図ることが可能になる。
【０１１５】
また、ポート噴射式のエンジンにおいて、高負荷時に吸気行程内で燃料を分割噴射する態様を採用してもよい。その場合においても、噴射された燃料の気化潜熱により、ノッキングを抑制することが可能になる。尤も、図９（Ｂ）の態様にした場合には、生成された負圧による温度上昇の影響が小さくなるので、ノッキング対策としてはより有効になる。
【０１１６】
その他、本発明の特許請求の範囲内で種々の変更が可能であることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【０１１７】
【図１】本発明の実施の一形態に係る４サイクル火花点火式多気筒エンジンの右側面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面略図である。
【図３】本実施形態の要部を簡略化して示す斜視図である。
【図４】図２の要部を拡大した断面図である。
【図５】図１の要部を拡大して示す部分拡大図である。
【図６】本実施形態に係るブロック図である。
【図７】本実施形態に係るトルクとエンジン回転数との関係を示すグラフである。
【図８】エンジンの低速運転領域におけるロータリバルブおよびＶＩＳバルブとトルクとの関係を示すグラフである。
【図９】燃料噴射タイミングを示すタイミングチャートであり、（Ａ）は冷間低負荷時、（Ｂ）は高負荷時である。
【図１０】エンジン始動後のいわゆるファーストアイドル状態におけるロータリバルブの開弁角度と燃料噴射タイミング並びに点火タイミングを示すタイミングチャートである。
【図１１】吸気温度と気化率の関係を表わすグラフである。
【図１２】ロータリバルブの開弁時に噴射される燃料の燃料噴射割合の特性を示すグラフである。
【図１３】図７〜図１２の設定に基づくフローチャートである。
【図１４】図７〜図１２の設定に基づくフローチャートである。
【図１５】図７〜図１２の設定に基づくフローチャートである。
【図１６】直噴式エンジンにおける燃料噴射タイミングを示すタイミングチャートであり、（Ａ）は触媒活性促進運転時、（Ｂ）は冷間低負荷運転時、（Ｃ）は高負荷時である。
【符号の説明】
【０１１８】
１０  エンジン
１２Ａ〜１２Ｄ  気筒
１４  シリンダ
１７  吸気ポート
１８  排気ポート
１９  吸気弁
２０  排気弁
２１  燃料噴射弁
２２  カムシャフト
３５  排気通路
４０  吸気装置
４１  インテークマニホールド
４２  サージタンク
４３Ａ〜４３Ｄ  分岐吸気管
４４  スロットルボディ
５０  ロータリバルブ
５６  ロータリバルブ進角機構
５７  ＯＣＶシステム
５８  角度センサ
６６  エンジンクランク角度センサ
６７  エンジン水温センサ（触媒活性状態検出手段／温度検出手段の一例）
６８  アクセル開度センサ（エンジン負荷検出手段の一例）
６９  Ｏ２センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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