(57)【要約】【課題】機関始動時のＮＶ性能を向上させる。【解決手段】内燃機関１００の制御装置２００は、機関本体１の排気通路内に残留している残留ガスの温度が所定の第１排気温Ｔ１以上であるときは、排気弁６０のリフト特性を排気行程及び吸気行程で開弁させるリフト特性にすると共に、全ての気筒１０で予混合気を圧縮自着火燃焼させて機関本１体を始動させる。また残留ガスの温度が第１排気温Ｔ１未満であってかつ第１排気温Ｔ１よりも低い所定の第２排気温Ｔ２以上であるとき、又は第１排気温未満であってかつ第２排気温以上であると予想されるときは、排気弁６０のリフト特性を排気行程及び吸気行程で開弁させるリフト特性にすると共に、一部の気筒１０を休止気筒とし、残りの気筒１０を稼働気筒としてその稼働気筒で予混合気を圧縮自着火燃焼させて機関本体１を始動させる。【選択図】図１
2018021481.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の気筒を備える機関本体と、
前記気筒の燃焼室内に直接燃料を噴射するための燃料噴射弁と、
前記気筒毎に設けられた排気弁のリフト特性を、排気行程及び吸気行程で開弁させるリフト特性にすることができるように構成された排気動弁装置と、
を備える内燃機関を制御するための内燃機関の制御装置であって、
前記機関本体を始動させる始動制御部を備え、
前記始動制御部は、
前記機関本体の排気通路内に残留している残留ガスの温度が、所定の第１排気温以上であるとき、又は前記第１排気温以上であると予想されるときは、前記排気弁のリフト特性を排気行程及び吸気行程で開弁させるリフト特性にすると共に、全ての前記気筒の前記燃焼室内で予混合気を圧縮自着火燃焼させて前記機関本体を始動させ、
前記残留ガスの温度が前記第１排気温未満であって、かつ前記第１排気温よりも低い所定の第２排気温以上であるとき、又は前記第１排気温未満であって、かつ前記第２排気温以上であると予想されるときは、前記排気弁のリフト特性を排気行程及び吸気行程で開弁させるリフト特性にすると共に、一部の前記気筒を休止気筒とし、残りの前記気筒を稼働気筒としてその稼働気筒の前記燃焼室内で予混合気を圧縮自着火燃焼させて前記機関本体を始動させる、
内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、従来の内燃機関の制御装置として、所定の運転領域で予混合気を圧縮自着火燃焼させて機関本体を運転させると共に、当該運転領域の低負荷側の運転領域では、一部の気筒を休止気筒とし、残りの気筒を稼働気筒として機関本体を運転させる減筒運転を実施するように構成されたものが開示されている。これにより、アイドル運転時などの低負荷側の運転領域においては、圧縮自着火燃焼の燃焼安定性が悪化する傾向にあるが、減筒運転を実施することによって、全ての気筒を稼働気筒として機関本体を運転させる全筒運転を実施する場合と比較して、燃焼が行われる気筒の気筒当たりの負荷を高くすることができるので、全筒運転時よりも筒内温度が低温であっても圧縮自着火燃焼の燃焼安定性を確保することができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１５４８５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで予混合気を圧縮自着火燃焼させると、燃焼室内に拡散させた燃料が多点で同時期に自着火するので、予混合気を火炎伝播燃焼させた場合よりも、燃焼時の騒音及び振動が大きくなる。この燃焼時の騒音及び振動は、気筒当たりの負荷が高くなるほど大きくなる傾向にある。そして機関始動時は、この騒音及び振動に対する要求が厳しく、機関運転中よりも高い騒音振動性能（以下「ＮＶ（Noise and Vibration）性能」という。）が求められる。
【０００５】
そのため、前述した特許文献１のように、所定の運転領域で予混合気を圧縮自着火燃焼させて機関本体を運転させると共に、当該運転領域の低負荷側の運転領域で減筒運転を実施させるように内燃機関の制御装置を構成すると、機関始動時において常に減筒運転が実施され、かつ稼働気筒では予混合気の圧縮自着火燃焼が行われることになる。その結果、機関始動時のＮＶ性能が悪化するという問題点がある。
【０００６】
本発明はこのような問題点に着目してなされたものであり、機関始動時におけるＮＶ性能の悪化を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のある態様によれば、複数の気筒を備える機関本体と、気筒の燃焼室内に直接燃料を噴射するための燃料噴射弁と、気筒毎に設けられた排気弁のリフト特性を、少なくとも排気行程及び吸気行程で開弁させるリフト特性にすることができるように構成された排気動弁装置と、を備える内燃機関を制御するための内燃機関の制御装置が、機関本体を始動させる始動制御部を備える。始動制御部は、機関本体の排気通路内に残留している残留ガスの温度が、所定の第１排気温以上であるとき、又は第１排気温以上であると予想されるときは、排気弁のリフト特性を排気行程及び吸気行程で開弁させるリフト特性にすると共に、全ての気筒の燃焼室内で予混合気を圧縮自着火燃焼させて機関本体を始動させ、残留ガスの温度が第１排気温未満であって、かつ第１排気温よりも低い所定の第２排気温以上であるとき、又は第１排気温未満であって、かつ第２排気温以上であると予想されるときは、排気弁のリフト特性を排気行程及び吸気行程で開弁させるリフト特性にすると共に、一部の気筒を休止気筒とし、残りの気筒を稼働気筒としてその稼働気筒の燃焼室内で予混合気を圧縮自着火燃焼させて機関本体を始動させるように構成されている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のこの態様によれば、機関始動時におけるＮＶ性能の悪化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の一実施形態による内燃機関及び内燃機関を制御する電子制御ユニットの概略構成図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態による内燃機関の概略要部断面図である。
【図３】図３は、機関本体の運転領域を示す図である。
【図４Ａ】図４Ａは、ＣＩ全筒運転モード及びＣＩ減運転モード中における吸気弁及び排気弁の開弁動作の一例を示した図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、ＣＩ全筒運転モード及びＣＩ減運転モード中における吸気弁及び排気弁の開弁動作の一例を示した図である。
【図５】図５は、気筒当たりの負荷と、着火要求温度と、の関係を示した図である。
【図６】図６は、本発明の一実施形態による機関再始動制御について説明するフローチャートである。
【図７】図７は、本発明の一実施形態による機関再始動制御の動作について説明するタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同様な構成要素には同一の参照番号を付す。
【００１１】
図１は、本発明の一実施形態による内燃機関１００及び内燃機関１００を制御する電子制御ユニット２００の概略構成図である。図２は、本発明の一実施形態による内燃機関１００の概略要部断面図である。
【００１２】
内燃機関１００は、複数の気筒１０を備える機関本体１と、燃料供給装置２と、吸気装置３と、排気装置４と、吸気動弁装置５と、排気動弁装置６と、を備える。
【００１３】
本実施形態による内燃機関１００は、気筒１０内で予混合気を火炎伝播燃焼させて機関本体１を運転させる火花点火運転と、圧縮自着火燃焼させて機関本体１を運転させる圧縮自着火運転と、を選択的に実施できるように構成される。また、圧縮自着火運転中に、少なくとも一部の気筒１０を休止気筒として当該休止気筒への燃料供給を停止し、残りの気筒１０を稼働気筒として当該稼働気筒で予混合気を燃焼させる減筒運転を実施することができるように構成される。以下、内燃機関１００の各構成部品の詳細について説明する。
【００１４】
機関本体１は、各気筒１０に形成される燃焼室１１内（図２参照）で燃料を燃焼させて、例えば車両などを駆動するための動力を発生させる。機関本体１には、気筒毎に１つの点火プラグ１６が、各気筒１０の燃焼室１１に臨むように設けられる。また機関本体１には、気筒毎に一対の吸気弁５０と一対の排気弁６０とが設けられる。
【００１５】
なお図１に示すように、本実施形態による機関本体１は４つの気筒１０を備えており、各気筒１０を左から順に第１気筒、第２気筒、第３気筒、第４気筒と称すると、本実施形態では、全筒運転時には第１気筒、第３気筒、第４気筒、第２気筒の順で、各気筒１０内で予混合気を火炎伝播燃焼又は圧縮自着火燃焼させて機関本体１を運転させている。一方で減筒運転時には、第２気筒及び第３気筒を休止気筒とし、第１気筒及び第４気筒を稼働気筒とし、第１気筒、第４気筒の順で、各稼働気筒内で予混合気を圧縮自着火燃焼させて機関本体１を運転させている。なお、第２気筒及び第３気筒を稼働気筒とし、第１気筒及び第４気筒を休止気筒としても良い。
【００１６】
燃料供給装置２は、電子制御式の燃料噴射弁２０と、デリバリパイプ２１と、サプライポンプ２２と、燃料タンク２３と、圧送パイプ２４と、を備える。
【００１７】
燃料噴射弁２０は、燃焼圧力を受けて各気筒１０の内部を往復動するピストン１２の冠面に形成されたキャビティ１３に向かって燃料を噴射して成層予混合気を形成することができるように、機関本体１に設けられる。本実施形態では、燃料噴射弁２０は、点火プラグ１６に隣接して配置されており、各気筒１０の燃焼室１１に臨むように各気筒１０に１つ設けられている。燃料噴射弁２０の開弁時間（噴射量）及び開弁時期（噴射時期）は電子制御ユニット２００からの制御信号によって変更され、燃料噴射弁２０が開弁されると燃料噴射弁２０から燃焼室１１内に直接燃料が噴射される。
【００１８】
デリバリパイプ２１は、圧送パイプ２４を介して燃料タンク２３に接続される。圧送パイプ２４の途中には、燃料タンク２３に貯蔵された燃料を加圧してデリバリパイプ２１に供給するためのサプライポンプ２２が設けられる。デリバリパイプ２１は、サプライポンプ２２から圧送されてきた高圧燃料を一時的に貯蔵する。燃料噴射弁２０が開弁されると、デリバリパイプ２１に貯蔵された高圧燃料が燃料噴射弁２０から気筒内に直接噴射される。デリバリパイプ２１には、デリバリパイプ２１内の燃料圧力、すなわち燃料噴射弁２０から気筒内に噴射される燃料の圧力（噴射圧）を検出するための燃圧センサ２１１が設けられる。
【００１９】
サプライポンプ２２は、吐出量を変更することができるように構成されており、サプライポンプ２２の吐出量は、電子制御ユニット２００からの制御信号によって変更される。サプライポンプ２２の吐出量を制御することで、デリバリパイプ２１内の燃料圧力、すなわち燃料噴射弁２０の噴射圧が制御される。
【００２０】
吸気装置３は、燃焼室１１内に吸気を導くための装置であって、燃焼室１１内に吸入される吸気の状態（吸気圧、吸気温、ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）ガス量）を変更することができるように構成されている。吸気装置３は、吸気通路３０と、吸気マニホールド３１と、ＥＧＲ通路３２と、を備える。
【００２１】
吸気通路３０は、一端がエアクリーナ３４に接続され、他端が吸気マニホールド３１の吸気コレクタ３１ａに接続される。吸気通路３０には、上流から順にエアフローメータ２１２、排気ターボチャージャ７のコンプレッサ７１、インタークーラ３５及びスロットル弁３６が設けられる。
【００２２】
エアフローメータ２１２は、エアクリーナ３４を介して吸気通路３０に吸入された吸気の流量（以下「吸気量」という。）を検出する。
【００２３】
コンプレッサ７１は、コンプレッサハウジング７１ａと、コンプレッサハウジング７１ａ内に配置されたコンプレッサホイール７１ｂと、を備える。コンプレッサホイール７１ｂは、同軸上に取り付けられた排気ターボチャージャ７のタービンホイール７２ｂによって回転駆動され、コンプレッサハウジング７１ａ内に流入してきた吸気を圧縮して吐出する。排気ターボチャージャ７のタービン７２には、タービンホイール７２ｂの回転速度を制御するための可変ノズル７２ｃが設けられており、可変ノズル７２ｃによってタービンホイール７２ｂの回転速度が制御されることで、コンプレッサハウジング７１ａ内から吐出される吸気の圧力（過給圧）が制御される。
【００２４】
インタークーラ３５は、コンプレッサ７１によって圧縮されて高温になった吸気を、例えば走行風や冷却水などによって冷却するための熱交換器である。
【００２５】
スロットル弁３６は、吸気通路３０の通路断面積を変化させることで、吸気マニホールド３１に導入する吸気量を調整する。スロットル弁３６は、スロットルアクチュエータ３６ａによって開閉駆動され、スロットルセンサ２１３によってその開度（スロットル開度）が検出される。
【００２６】
吸気マニホールド３１は、機関本体１に接続されており、吸気通路３０から流入してきた吸気を機関本体１に形成された吸気ポートを介して各気筒１０に均等に分配する。吸気マニホールド３１の吸気コレクタ３１ａには、燃焼室１１内に吸入される吸気の圧力（吸気圧）を検出するための吸気圧センサ２１４と、燃焼室１１内に吸入される吸気の温度（吸気温）を検出するための吸気温センサ２１５と、が設けられる。
【００２７】
ＥＧＲ通路３２は、排気マニホールド４１と吸気マニホールド３１の吸気コレクタ３１ａを連通し、各気筒１０から排出された排気の一部を圧力差によって吸気コレクタ３１ａに戻すための通路である。以下、ＥＧＲ通路３２に流入した排気のことを「ＥＧＲガス」という。ＥＧＲガスを吸気コレクタ３１ａ、ひいては各気筒１０に還流させることで、燃焼温度を低減させて窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出を抑えることができる。ＥＧＲ通路３２には、上流から順にＥＧＲクーラ３７と、ＥＧＲ弁３８と、が設けられる。
【００２８】
ＥＧＲクーラ３７は、ＥＧＲガスを、例えば走行風や冷却水などによって冷却するための熱交換器である。
【００２９】
ＥＧＲ弁３８は、連続的又は段階的に開度を調整することができる電磁弁であり、その開度は電子制御ユニット２００によって制御される。ＥＧＲ弁３８の開度を制御することで、吸気コレクタ３１ａに還流させるＥＧＲガスの流量が調節される。
【００３０】
排気装置４は、筒内から排気を排出するための装置であって、排気マニホールド４１と、排気通路４２と、を備える。
【００３１】
排気マニホールド４１は、機関本体１に接続されており、各気筒１０の燃焼室１１内から排出された排気を纏めて排気通路４２に導入する。本実施形態では、排気マニホールド４１内の排気の温度を検出するための排気温センサ２１６が排気マニホールド４１に取り付けられている。
【００３２】
排気通路４２には、上流から順に排気ターボチャージャ７のタービン７２と、排気後処理装置４３と、が設けられる。
【００３３】
タービン７２は、タービンハウジング７２ａと、タービンハウジング７２ａ内に配置されたタービンホイール７２ｂと、を備える。タービンホイール７２ｂは、タービンハウジング７２ａ内に流入してきた排気のエネルギによって回転駆動され、同軸上に取り付けられたコンプレッサホイール７１ｂを駆動する。
【００３４】
タービンホイール７２ｂの外側には、前述した可変ノズル７２ｃが設けられている。可変ノズル７２ｃは絞り弁として機能し、可変ノズル７２ｃのノズル開度（弁開度）は電子制御ユニット２００によって制御される。可変ノズル７２ｃのノズル開度を変化させることでタービンホイール７２ｂを駆動する排気の流速をタービンハウジング７２ａ内で変化させることができる。すなわち、可変ノズル７２ｃのノズル開度を変化させることで、タービンホイール７２ｂの回転速度を変化させて過給圧を変化させることができる。具体的には、可変ノズル７２ｃのノズル開度を小さくする（可変ノズル７２ｃを絞る）と、排気の流速が上がってタービンホイール７２ｂの回転速度が増大し、過給圧が増大する。
【００３５】
排気後処理装置４３は、排気を浄化した上で外気に排出するための装置であって、有害物質を浄化する各種の排気浄化触媒や有害物質を捕集するフィルタなどを備える。
【００３６】
吸気動弁装置５は、各気筒１０の吸気弁５０を開閉駆動するための装置であって、機関本体１に設けられる。本実施形態による吸気動弁装置５は、各気筒１０の吸気弁５０を吸気行程中に開弁させることができるように構成される。また、休止気筒の吸気弁５０については、閉弁させたままの状態にすることができるように構成される。本実施形態ではこのような吸気動弁装置５として、電子制御ユニット２００によって制御される電磁アクチュエータを採用し、各気筒１０の吸気弁５０を電磁アクチュエータによって開閉駆動することで、吸気弁５０の開閉時期やリフト量を任意の時期及びリフト量に制御している。
【００３７】
排気動弁装置６は、各気筒１０の排気弁６０を開閉駆動するための装置であって、機関本体１に設けられる。本実施形態による排気動弁装置６は、各気筒１０の排気弁６０のリフト特性を、排気弁６０を排気行程で開弁させる第１リフト特性と、排気弁６０を排気行程及び吸気行程で開弁させる第２リフト特性と、に切り替え可能に構成される。また、休止気筒の排気弁６０については、閉弁させたままの状態にすることができるように構成される。本実施形態ではこのような排気動弁装置６として、電子制御ユニット２００によって制御される電磁アクチュエータを採用し、各気筒１０の排気弁６０を電磁アクチュエータによって開閉駆動することで、排気弁６０の開閉時期やリフト量を任意の時期及びリフト量に制御している。
【００３８】
なお、吸気動弁装置５及び排気動弁装置６としては、電磁アクチュエータに限らず、例えば油圧等によってカムプロフィールを変更することで吸気弁５０及び排気弁６０の開閉時期やリフト量を変更する動弁装置を採用することもできる。
【００３９】
電子制御ユニット２００は、デジタルコンピュータから構成され、双方性バス２０１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）２０２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）２０３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）２０４、入力ポート２０５及び出力ポート２０６を備える。
【００４０】
入力ポート２０５には、前述した燃圧センサ２１１、エアフローメータ２１２、スロットルセンサ２１３、吸気圧センサ２１４、吸気温センサ２１５、排気温センサ２１６などの出力信号が、対応する各ＡＤ変換器２０７を介して入力される。また、入力ポート２０５には、アクセルペダル２２１の踏み込み量（以下「アクセル踏込量」という。）に比例した出力電圧を発生する負荷センサ２１７の出力電圧が、対応するＡＤ変換器２０７を介して入力される。さらに入力ポート２０５には、機関回転速度を算出するための信号として、機関本体１のクランクシャフトが例えば１５°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ２１８の出力信号が入力される。このように入力ポート２０５には、内燃機関１００を制御するために必要な各種センサの出力信号が入力される。
【００４１】
出力ポート２０６は、対応する駆動回路２０８を介して、吸気動弁装置５の各電磁アクチュエータ、排気動弁装置６の各電磁アクチュエータ、点火プラグ１６、燃料噴射弁２０、サプライポンプ２２、スロットルアクチュエータ３６ａ、ＥＧＲ弁３８及び可変ノズル７２ｃなどに接続される。
【００４２】
電子制御ユニット２００は、入力ポート２０５に入力された各種センサの出力信号に基づいて、各制御部品を制御するための制御信号を出力ポート２０６から出力して内燃機関１００を制御する。以下、電子制御ユニット２００が実施する内燃機関１００の制御について説明する。
【００４３】
電子制御ユニット２００は、機関運転中に所定の機関停止条件が全て成立した場合には、一時的に機関本体１の運転を停止させるアイドルストップ制御を実施する。また電子制御ユニット２００は、アイドルストップ制御による機関本体１の停止中（以下「アイドルストップ中」という。）に所定の機関再始動条件のいずれかが成立した場合には、機関本体１を再始動させる機関再始動制御を実施する。
【００４４】
機関停止条件としては、例えば車速が０［ｋｍ／ｈ］であること、アクセル踏込量がゼロであること、機関回転速度が所定回転速度以下であることなどが挙げられる。機関再始動条件としては、例えばアクセル踏込量がゼロよりも多くなったこと、空調関係のスイッチが操作されたこと、バッテリ電圧が所定電圧未満になったことなどが挙げられる。
【００４５】
また電子制御ユニット２００は、基本的に機関運転中には、機関運転状態（機関回転速度及び機関負荷）に基づいて、機関本体１の運転モードを火花点火運転モード（以下「ＳＩ全筒運転モード」という。）、圧縮自着火全筒運転モード（以下「ＣＩ全筒運転モード」という。）、又は圧縮自着火減筒運転モード（以下「ＣＩ減筒運転モード」という。）のいずれかに切り替えて、機関本体１の運転を行う。
【００４６】
電子制御ユニット２００は、機関運転状態が、図３において実線で囲まれた予混合気の圧縮自着火燃焼が可能なＣＩ運転可能領域のうち、低負荷側のＣＩ減筒運転領域内にあれば運転モードをＣＩ減筒運転モードに切り替え、高負荷側のＣＩ全筒運転領域内にあれば運転モードをＣＩ全筒運転モードに切り替える。また電子制御ユニット２００は、機関運転状態がＣＩ運転可能領域以外のＳＩ運転領域内にあれば、運転モードをＳＩ運転モードに切り替える。そして電子制御ユニット２００は、各運転モードに応じた機関本体１の制御を実施する。
【００４７】
具体的には電子制御ユニット２００は、運転モードがＳＩ運転モードのときには、全ての気筒１０の燃焼室１１内に、理論空燃比又は理論空燃比近傍の均質予混合気を形成して点火プラグ１６による点火を行い、その均質予混合気を火炎伝播燃焼させて機関本体１の運転を行う。
【００４８】
また電子制御ユニット２００は、運転モードがＣＩ全筒運転モードのときには、全ての気筒１０の燃焼室１１内に、理論空燃比よりもリーンな空燃比（例えば３０〜４０程度）の予混合気を形成し、その予混合気を圧縮自着火燃焼させて機関本体１の運転を行う。本実施形態では、予混合気として燃焼室１１内の中央部に可燃層を有し、気筒内壁面の周りに空気層を有する成層予混合気を形成しているが、予混合気として均質予混合気を形成しても良い。
【００４９】
また電子制御ユニット２００は、運転モードがＣＩ減筒運転モードときには、休止気筒では燃焼を実施せずに、稼働気筒の燃焼室１１内にのみ理論空燃比よりもリーンな空燃比（例えば３０〜４０程度）の予混合気を形成し、その予混合気を圧縮自着火燃焼させて機関本体１の運転を行う。本実施形態では、このＣＩ減筒運転モード中もＣＩ全筒運転モード中と同様に、予混合気として成層予混合気を形成しているが、予混合気として均質予混合気を形成しても良い。
【００５０】
予混合気の圧縮自着火燃焼は、火炎伝播燃焼と比べて空燃比をリーンにしても実施できる。そのため、予混合気の圧縮自着火燃焼を実施することで、燃費を向上させることができる。また予混合気の圧縮自着火燃焼は、火炎伝播燃焼と比べて圧縮比を高くしても実施できる。そのため、熱効率を向上させることができるので、さらに燃費を向上させることができる。また予混合気の圧縮自着火燃焼は、火炎伝播燃焼と比べて燃焼温度が低くなるため、ＮＯｘの発生を抑制することができる。さらに燃料の周りには十分な酸素が存在するため、未燃ＨＣの発生も抑制することができる。そのため、予混合気の圧縮自着火燃焼を実施することで、排気エミッションも向上させることができる。
【００５１】
また、等負荷条件で予混合気を燃焼室１１内で圧縮自着火燃焼させた場合の熱効率は、機関本体１をＣＩ全筒運転させたときと比較して、機関本体１をＣＩ減筒運転させたときの方が高くなる。これは、等負荷条件であれば、燃焼が行われる気筒数が少なくなるほど、燃焼ガスと接触する気筒内壁面の表面積が小さくなるので、その分だけ冷却損失を低減させることができるためである。そのため、本実施形態のようにＣＩ運転可能領域の一部でＣＩ減筒運転を実施することで、燃費をさらに向上させることができる。
【００５２】
なお、予混合気を燃焼室１１内で圧縮自着火燃焼させるには、筒内温度を圧縮自着火燃焼可能な温度（以下「着火要求温度」という。）まで上昇させる必要があり、ＳＩ運転モード中のように予混合気を燃焼室１１内で全て火炎伝播燃焼させるときよりも筒内温度を高温にする必要がある。そのため本実施形態では、例えば図４Ａ及び図４Ｂに示すように、ＣＩ全筒運転モード中は全ての気筒１０の排気弁６０が、またＣＩ減筒運転モード中は稼働気筒の排気弁６０が、排気行程の他に吸気行程でも開弁するように排気動弁装置６を制御している。すなわちＣＩ全筒運転モード中は全ての気筒１０の排気弁６０のリフト特性が、またＣＩ減筒運転モード中は稼働気筒の排気弁６０のリフト特性が、第２リフト特性に切り替わるように、排気動弁装置６を制御している。このように、排気弁６０を吸気行程中に再度開弁する排気弁２度開き動作を実施することで、排気行程中に自気筒から排出された高温の排気を直後の吸気行程中に自気筒に吸い戻すことができる。これにより筒内温度を着火要求温度まで上昇させることができるようにしている。
【００５３】
図４Ａに示すように、吸気弁５０のリフト量が小さいときに排気弁６０を開弁すれば、
多量の排気を自気筒に吸い戻すことができるので、筒内温度を大きく上昇させることができる。一方で図４Ｂに示すように、吸気弁５０のリフト量がある程度大きくなった後に排気弁６０を開弁すれば、筒内にある程度空気（新気）が吸入された後に排気が吸い戻されることになるので、自気筒に吸い戻す排気の量を抑えて筒内温度の上昇幅を抑えることができる。このように、排気弁排気弁２度開き動作を実施するタイミングに応じて、筒内温度の上昇幅を制御することができる。
【００５４】
なお、等負荷条件で予混合気を燃焼室１１内で圧縮自着火燃焼させる場合の着火要求温度は、機関本体１をＣＩ全筒運転させたときと比較して、機関本体１をＣＩ減筒運転させたときの方が低くなる。これは、等負荷条件であれば、燃焼が行われる気筒数が少なくなるほど、気筒当たりの負荷高くなって気筒当たりの燃料噴射量が多くなる。その結果、気筒当たりの当量比φが大きくなって自着火に至るまでの化学反応の反応速度が速くなって、予混合気を自着火させやすくなるためである。図５は、気筒当たりの負荷と、着火要求温度と、の関係を示した図である。図５に示すように、気筒当たりの負荷が高くなるほど着火要求温度が低下していることが分かる。
【００５５】
また、予混合気を燃焼室１１内で圧縮自着火燃焼させるにあたって、必要に応じて点火プラグ１６による予混合気の着火アシストを行って予混合気の一部を火炎伝播燃焼させ、そのときに生じる熱を用いて筒内温度を強制的に上昇させることで、残りの予混合気を圧縮自着火燃焼させることもできる。このような着火アシストを実施して予混合気を圧縮自着火燃焼させることで、筒内温度が比較的低い状態であっても予混合気を圧縮自着火燃焼させることが可能になるので、着火要求温度をさらに下げることができると共に、予混合気の着火時期を任意の時期に制御することが容易となる。
【００５６】
このように、予混合気を圧縮自着火燃焼させることで、予混合気を火炎伝播燃焼させた場合よりも燃費及び排気エミッションを向上させることできる。また予混合気を圧縮自着火燃焼させる場合でも、機関本体１をＣＩ減筒運転させることで、機関本体１をＣＩ全筒運転させた場合よりもさらに燃費を向上させることができる。
【００５７】
しかしながら、予混合気を圧縮自着火燃焼させると、燃焼室１１内に拡散させた燃料が多点で同時期に自着火するので、予混合気を火炎伝播燃焼させた場合よりも、燃焼時の騒音及び振動が大きくなる。そして、この燃焼時の騒音及び振動は、気筒当たりの負荷が高くなるほど大きくなる傾向にある。
【００５８】
ここで、機関始動時は騒音及び振動に対する要求が厳しく、機関運転中よりも高い騒音振動性能（ＮＶ性能）が求められる。本実施形態のようにアイドルストップ制御を実施するように電子制御ユニット２００が構成されている場合、１トリップ中に機関本体１の停止及び再始動が複数回繰り返されることになる。そのため、アイドルストップからの機関再始動時には、燃費だけを考慮すればＣＩ減筒運転モードで機関本体１を再始動させることが望ましいが、燃費及びＮＶ性能の双方を考慮すれば、必ずしもＣＩ減筒運転モードで機関本体１を再始動させることが望ましいとは言えず、ＣＩ全筒運転モードで機関本体１を再始動させたほうが望ましい場合もある。
【００５９】
また、アイドルストップ制御による機関本体１の停止時間（以下「アイドルストップ時間」という。）が長くなるにつれて、排気ポート１５及び排気マニホールド４１を含む排気通路内に残留している排気（以下「残留ガス」という。）の温度が低下していく。そのため、アイドルストップ時間が長くなると、機関再始動時に排気弁２度開き動作を実施して残留ガスを各気筒１０に吸い戻したとしても、筒内温度を着火要求温度まで上昇させることができなくなる。そして前述した通り、等負荷条件で予混合気を燃焼室１１内で圧縮自着火燃焼させる場合の着火要求温度は、機関本体１をＣＩ全筒運転させたときと比較して、機関本体１をＣＩ減筒運転させたときの方が低くなる。
【００６０】
そこで本実施形態では、排気温センサ２１６で検出された排気温Ｔｅｘを残留ガスの温度とみなし、排気温Ｔｅｘが、機関再始動時に排気弁２度開き動作を実施して残留ガスを気筒１０に吸い戻したときに、筒内温度をＣＩ全筒運転が可能な着火要求温度まで上昇させることができる第１排気温Ｔ１以上であれば、基本的にＣＩ全筒運転モードで機関本体１を再始動させることとした。これにより、機関再始動時おけるＮＶ性能を向上させることができる。そして排気温Ｔｅｘが、第１排気温Ｔ１未満であって、かつ機関再始動時に排気弁２度開き動作を実施して残留ガスを気筒１０に吸い戻したときに、筒内温度をＣＩ減筒運転が可能な着火要求温度まで上昇させることができる第２排気温Ｔ２以上であれば、基本的にＣＩ減筒運転モードで機関本体１を再始動させることとした。これにより、燃費を向上させることができる。以下、この本実施形態による機関再始動制御について説明する。
【００６１】
図６は、本実施形態による機関再始動制御について説明するフローチャートである。電子制御ユニット２００は、本ルーチンを所定の演算周期（例えば１０［ｍｓ］）で繰り返し実行する。
【００６２】
ステップＳ１において、電子制御ユニット２００は、機関再始動条件のいずれかが成立しているか否かを判定する。電子制御ユニット２００は、機関再始動条件のいずれかが成立してれば、ステップＳ２の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、機関再始動条件のいずれもが成立していなければ、今回の処理を終了してアイドルストップを継続する。
【００６３】
ステップＳ２において、電子制御ユニット２００は、加速要求があるか否かを判定する。具体的には電子制御ユニット２００は、機関再始動条件の中でアクセル踏込量がゼロより多くなったという条件が成立していれば、加速要求があると判定する。電子制御ユニット２００は、加速要求があると判定したときは、ステップＳ３の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、加速要求がないと判定したときは、ステップＳ４の処理に進む。
【００６４】
ステップＳ３において、電子制御ユニット２００は、運転モードをＳＩ運転モードに切り替えて機関本体１を再始動させる。電子制御ユニット２００は、運転モードをＳＩ運転モードに切り替えて機関本体１を再始動させた後は、アクセル踏込量が一定となるまで、すなわち加速要求がなくなって機関運転状態が定常状態になるまで、機関運転状態にかかわらず運転モードをＳＩ運転モードに維持して機関本体１を運転させる。
【００６５】
加速要求があるときには、機関運転状態がＳＩ運転領域まで移行する場合が多い。そのため、加速要求があるときには運転モードをＳＩ運転モードに切り替えて機関本体１を再始動させ、加速要求がなくなるまで運転モードをＳＩ運転モードに維持することで、加速途中に運転モードをＣＩ減筒運転モードからＣＩ全筒運転モードへ、そしてＣＩ全筒運転モードからＳＩ運転モードへ切り替えることによるトルクショックの発生や加速性能の悪化を抑制することができる。
【００６６】
ステップＳ４において、電子制御ユニット２００は、排気温センサ２１６によって検出された排気温Ｔｅｘが、前述した第１排気温Ｔ１以上か否かを判定する。電子制御ユニット２００は、排気温Ｔｅｘが第１排気温Ｔ１以上であれば、筒内温度をＣＩ全筒運転が可能な着火要求温度まで上昇させることができると判定してステップＳ５の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、排気温Ｔｅｘが第１排気温Ｔ１未満であれば、筒内温度をＣＩ全筒運転が可能な着火要求温度まで上昇させることができないと判定してステップＳ５の処理に進む。
【００６７】
ステップＳ５において、電子制御ユニット２００は、運転モードをＣＩ全筒運転モードに切り替えて機関本体１を再始動させる。これにより、機関再始動時におけるＮＶ性能を向上させることができる。運転モードをＣＩ全筒運転モードに切り替えて機関本体１を再始動させた後は、アクセルペダル２２１が踏み込まれるまでのアイドル運転中は運転モードをＣＩ全筒運転モードのまま維持するようにしても良いし、通常通り、機関運転状態に応じて運転モードを切り替えるようにしても良い。
【００６８】
ステップＳ６において、電子制御ユニット２００は、排気温Ｔｅｘが第２排気温Ｔ２以上か否かを判定する。前述した通り、等負荷条件で予混合気を燃焼室１１内で圧縮自着火燃焼させる場合の着火要求温度は、機関本体１をＣＩ全筒運転させたときと比較して、機関本体１をＣＩ減筒運転させたときの方が低くなる。そのため第２排気温Ｔ２は、第１排気温Ｔ１よりも低い温度となる。電子制御ユニット２００は、排気温Ｔｅｘが第２排気温Ｔ２以上であれば、筒内温度をＣＩ減筒運転が可能な着火要求温度まで上昇させることができると判定してステップＳ７の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、排気温Ｔｅｘが第２排気温Ｔ２未満であれば、筒内温度をＣＩ減筒運転が可能な着火要求温度まで上昇させることができないと判定してステップＳ８の処理に進む。
【００６９】
ステップＳ７において、電子制御ユニット２００は、運転モードをＣＩ減筒運転モードに切り替えて機関本体１を再始動させる。
【００７０】
ステップＳ８において、電子制御ユニット２００は、排気温Ｔｅｘが、機関再始動時に排気弁２度開き動作を実施して排気マニホールド内に残留している排気を気筒１０に吸い戻したときに、着火アシストを行えば、筒内温度をＣＩ減筒運転が可能な要求筒内温度まで上昇させることができる第３排気温Ｔ３以上か否かを判定する。前述した通り、着火アシストを実施して予混合気を圧縮自着火燃焼させることで、着火アシストをしない場合よりも着火要求温度を下げることができる。そのため第３排気温Ｔ３は、第２排気温Ｔ２よりも低い温度となる。電子制御ユニット２００は、排気温Ｔｅｘが第３排気温Ｔ３以上であれば、着火アシストを実施すれば筒内温度をＣＩ減筒運転が可能な着火要求温度まで上昇させることができると判定してステップＳ９の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、排気温Ｔｅｘが第３排気温Ｔ３未満であれば、着火アシストを実施しても筒内温度をＣＩ減筒運転が可能な着火要求温度まで上昇させることができないと判定してステップＳ１０の処理に進む。
【００７１】
ステップＳ９において、電子制御ユニット２００は、運転モードをＣＩ減筒運転モードに切り替え、着火アシストを実施して機関本体１を再始動させる。
【００７２】
ステップＳ１０において、電子制御ユニット２００は、運転モードをＳＩ運転モードに切り替えて機関本体１を再始動させる。なお、ステップＳ１０で運転モードをＳＩ運転モードに切り替えて機関本体１を再始動させる際は、休止気筒では燃焼を実施せずに、稼働気筒の燃焼室１１内にだけ理論空燃比又は理論空燃比近傍の均質予混合気を形成して点火プラグ１６による点火を行い、その均質予混合気を火炎伝播燃焼させて機関本体１の運転を行うようにしても良い。
【００７３】
このように排気温Ｔｅｘが第１排気温Ｔ１未満のときには、可能な限り運転モードをＣＩ減筒運転モードに切り替えて機関本体１の再始動が行われる。これにより、燃費及び排気エミッションを向上させることができる。
【００７４】
図７は、本実施形態による機関再始動制御の動作について説明するタイムチャートである。図７において、時刻ｔ１以前は運転モードがＣＩ全筒運転モードに設定されているものとする。
【００７５】
時刻ｔ１以降、アクセル踏込量の減少に伴って機関負荷が低下し、時刻ｔ２で機関運転状態がＣＩ減筒運転領域内に移行すると、運転モードがＣＩ減筒運転モードに切り替えられる。このとき、稼働気筒が４気筒から２気筒に減少するが、総燃料噴射量は同じなので、稼働気筒の燃料噴射量が増加し、稼働気筒の空燃比がリッチ側に変化する。そして時刻ｔ３でアクセル踏込量がゼロとなり、時刻ｔ４で車速がゼロになると、アイドルストップ制御によって機関本体１が一時的に停止される。
【００７６】
時刻ｔ５で、例えばドライバによって空調関係のスイッチ操作が行われたことによって再始動条件が成立すると、機関本体１の再始動が行われる。このとき、アクセルペダル２２１は踏み込まれておらず、加速要求はないので、排気温Ｔｅｘに基づいて、機関始動時の運転モードが設定される。図７の例では、時刻ｔ５の時点で排気温Ｔｅｘが第１排気温度以上となっているので、運転モードをＣＩ全筒運転モードとして機関本体１の再始動が行われる。
【００７７】
なお本実施形態では、アイドルストップ中に排気温センサ２１６で検出された排気温Ｔｅｘを残留ガスの温度とみなして、排気温Ｔｅｘに基づいて機関再始動時の運転モードを切り替えていたが、例えば排気温センサ２１６を備えていない場合は、残留ガスの温度と相関のあるパラメータに基づいて、機関再始動時の運転モードを切り替えるようにしても良い。すなわち、残留ガスの温度と相関のあるパラメータから残留ガスの温度を予想（推定）し、予想した残留ガスの温度に基づいて機関再始動時の運転モードを切り替えるようにしても良い。残留ガスの温度と相関のあるパラメータとしては、例えばアイドルストップ時間が挙げられる。
【００７８】
また本実施形態では、排気温Ｔｅｘが第２排気温未満のときは、排気温Ｔｅｘが第３排気温以上であれば運転モードをＣＩ減筒運転モードに切り替えると共に着火アシストを実施して機関本体１を再始動させ、排気温Ｔｅｘが第３排気温未満であれば、運転モードをＳＩ運転モードに切り替えて機関本体１を再始動させていた。しかしながら、排気温Ｔｅｘが第２排気温未満のときは、運転モードをＳＩ運転モードに切り替えて機関本体１を再始動させるようにしても良い。
【００７９】
また、上記の機関再始動制御は、アイドルストップからの再始動時に限らず、通常の始動時に実施しても良い。
【００８０】
以上説明した本実施形態によれば、複数の気筒１０を備える機関本体１と、気筒１０の燃焼室１１内に直接燃料を噴射するための燃料噴射弁２０と、気筒１０毎に設けられた排気弁６０のリフト特性を、少なくとも排気行程及び吸気行程で開弁させるリフト特性（第２リフト特性）にすることができるように構成された排気動弁装置６と、を備える内燃機関１００を制御するための電子制御ユニット２００（制御装置）が、機関本体１を始動させる始動制御部を備える。
【００８１】
そして始動制御部は、機関本体１の排気通路内に残留している残留ガスの温度が、所定の第１排気温Ｔ１以上であるとき、又は第１排気温Ｔ１以上であると予想されるときは、排気弁６０のリフト特性を排気行程及び吸気行程で開弁させるリフト特性（第２リフト特性）にすると共に、全ての気１０筒の燃焼室１１内で予混合気を圧縮自着火燃焼させて機関本体１を始動させるように構成されている。また始動制御部は、残留ガスの温度が第１排気温Ｔ１未満であって、かつ第１排気温Ｔ１よりも低い所定の第２排気温Ｔ２以上であるとき、又は第１排気温Ｔ１未満であって、かつ第２排気温Ｔ２以上であると予想されるときは、排気弁６０のリフト特性を排気行程及び吸気行程で開弁させるリフト特性（第２リフト特性）にすると共に、一部の気筒１０を休止気筒とし、残りの気筒１０を稼働気筒としてその稼働気筒の燃焼室１１内で予混合気を圧縮自着火燃焼させて機関本体１を始動させるように構成されている。
【００８２】
このように本実施形態によれば、残留ガスの温度としての排気温Ｔｅｘが、機関再始動時に排気弁２度開き動作を実施して残留ガスを気筒１０に吸い戻したときに、筒内温度をＣＩ全筒運転が可能な着火要求温度まで上昇させることができる第１排気温Ｔ１以上であれば、ＣＩ全筒運転モードで機関本体１が再始動されるので、機関始動時のＮＶ性能を向上させることができる。また排気温Ｔｅｘが第１排気温Ｔ１未満のときは、可能な限り運転モードをＣＩ減筒運転モードに切り替えて機関本体１が再始動されるので、燃費を向上させることができる。
【００８３】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【００８４】
例えば上記の実施形態では、排気温Ｔｅｘが第２排気温Ｔ２未満のときは、排気温Ｔｅｘが第３排気温Ｔ３以上であれば運転モードをＣＩ減筒運転モードに切り替えると共に着火アシストを実施して機関本体１を再始動させていた。しかしながら、例えば内燃機関１００が、各気筒１０の燃焼室１１内にオゾンを供給するオゾン供給装置を備える場合には、排気温Ｔｅｘが第２排気温未満のときは、排気温Ｔｅｘが第２排気温Ｔ２よりも低い第４排気温Ｔ４以上であれば運転モードをＣＩ減筒運転モードに切り替えると共に、着火アシストの実施に替えてオゾンを稼働気筒の燃焼室内１１に供給するようにしても良い。これは、オゾンを供給することにより着火要求温度を低下させることができるためである。
【００８５】
また上記の実施形態において、アイドルストップ中に排気温Ｔｅｘが第２排気温Ｔ２まで低下したときには、運転モードをＣＩ減筒運転モードに切り替えて機関本体１を一旦再始動させて残留ガスの温度を上昇させるようにしても良い。また上記の実施形態において、アイドルストップ中に排気温Ｔｅｘが第３排気温Ｔ３まで低下したときには、運転モードをＣＩ減筒運転モードに切り替えて、着火アシストを実施して機関本体１を一旦再始動ささせて残留ガスの温度を上昇させるようにしても良い。
【符号の説明】
【００８６】
１    機関本体
６    排気動弁装置
１０    気筒
２０    燃料噴射弁
６０    排気弁
１００    内燃機関
２００    電子制御ユニット（制御装置）
【図１】
2018021481.tif 000003
【図２】
2018021481.tif 000004
【図３】
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【図４Ａ】
2018021481.tif 000006
【図４Ｂ】
2018021481.tif 000007
【図５】
2018021481.tif 000008
【図６】
2018021481.tif 000009
【図７】
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