(57)【要約】【課題】吸気ポートに向けて液体の燃料を噴射する内燃機関の制御装置において、始動時において、失火の発生を抑制しつつ、液滴供給燃料の量を小さくすること。【解決手段】この装置では、一対の吸気弁の一方のみを開閉し他方を閉状態に維持する片側開弁モードと、一対の吸気弁の両方を同時に開閉する両側開弁モードの何れかが選択でき、且つ、上記一方の吸気弁に対応する吸気ポートのみに向けて燃料を噴射する片側噴射モードと、上記一対の吸気弁に対応する各吸気ポートに向けてそれぞれ燃料を噴射する両側噴射モードの何れかが選択できる。通常、両側開弁モード及び両側噴射モードが選択される。一方、始動後において各気筒について１サイクル目のみ、片側開弁モード及び片側噴射モードが選択される。加えて、始動完了後でも、エンジン回転速度NEが基準値NE1以下となっている期間では、片側開弁モード及び片側噴射モードが選択される。【選択図】図４
2008069635.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の１つの燃焼室に連通する複数の吸気ポートの一部の各方向に向けてそれぞれ燃料を噴射する一部噴射モードと、前記複数の吸気ポートの全部の各方向に向けてそれぞれ燃料を噴射する全部噴射モードとの何れかに設定可能な噴射制御機構と、
前記一部噴射モードにて燃料が噴射される前記一部の吸気ポートのみを介して吸気行程にて前記噴射された燃料と空気からなる混合気を前記燃焼室に吸入する一部吸気モードと、前記複数の吸気ポートの全部を介して吸気行程にて前記混合気を前記燃焼室に吸入する全部吸気モードとの何れかに設定可能な吸気制御機構と、
前記噴射制御機構を前記全部噴射モードに設定し且つ前記吸気制御機構を前記全部吸気モードに設定するとともに、前記内燃機関の運転が開始された後の所定の段階までは、前記噴射制御機構を前記一部噴射モードに設定し且つ前記吸気制御機構を前記一部吸気モードに設定する制御手段と、
を備えた内燃機関の制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、
前記制御手段は、
前記内燃機関の運転が開始された後において前記１つの燃焼室に対する１回目の燃料噴射に対応する前記噴射制御及び前記吸気制御について、前記噴射制御機構を前記一部噴射モードに設定し且つ前記吸気制御機構を前記一部吸気モードに設定するように構成された内燃機関の制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の内燃機関の制御装置において、
前記制御手段は、
前記内燃機関の運転が開始され、且つ前記内燃機関の始動が完了した後において、前記内燃機関の運転速度が所定値以下の場合も、前記噴射制御機構を前記一部噴射モードに設定し且つ前記吸気制御機構を前記一部吸気モードに設定するように構成された内燃機関の制御装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の内燃機関の制御装置において、
前記噴射制御機構は、
前記１つの燃焼室に対して１つの燃料噴射弁を備えていて、前記１つの燃料噴射弁は、前記一部噴射モードでは前記一部の吸気ポートの各方向に向けてそれぞれ燃料を噴射するとともに、前記全部噴射モードでは前記全部の吸気ポートの各方向に向けてそれぞれ燃料を噴射するように構成された内燃機関の制御装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の内燃機関の制御装置において、
前記噴射制御機構は、
前記１つの燃焼室に対して前記全部の吸気ポートについてそれぞれ燃料噴射弁を備えていて、前記一部噴射モードでは、前記一部の吸気ポートに対応する燃料噴射弁が対応する吸気ポートに向けてそれぞれ燃料を噴射するとともに、前記全部噴射モードでは、前記全部の吸気ポートに対応する燃料噴射弁が対応する吸気ポートに向けてそれぞれ燃料を噴射するように構成された内燃機関の制御装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の内燃機関の制御装置において、
前記吸気制御機構は、
前記一部吸気モードでは、前記一部の吸気ポートに対応する吸気弁を開閉し、残りの吸気弁を閉状態に維持するとともに、前記全部吸気モードでは、前記全部の吸気弁を開閉するように構成された内燃機関の制御装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の内燃機関の制御装置において、
前記吸気制御機構は、
前記一部吸気モードと前記全部吸気モードに依存せず前記全部の吸気弁を開閉するように構成され、前記一部の吸気ポート以外の吸気ポートに対応する吸気通路を開放する開放モードと同吸気通路を遮断する遮断モードの何れかに設定可能な遮断機構を備え、
前記一部吸気モードでは前記遮断機構を前記遮断モードに設定し、前記全部吸気モードでは前記遮断機構を前記開放モードに設定するように構成された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、吸気ポートに向けて燃料を噴射する内燃機関の噴射制御、及び吸気制御を行う内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、吸気ポートに向けて（液体の）燃料を噴射する内燃機関が広く知られている（例えば、下記特許文献１を参照）。この種の内燃機関では、始動時（特に、冷間始動時）において、燃料を多めに噴射するようになっている。これにより、霧化されて燃焼室に吸入される燃料（以下、「霧化供給燃料」と称呼する。）の量が着火に必要となる量に達し得、この結果、失火の発生が抑制されて始動がなされ易くなっている。
【特許文献１】特開２００１−２７１６８３号公報
【０００３】
一方、始動時において燃料を多めに噴射すると、霧化されずに液滴の状態で燃焼室に吸入される燃料（以下、「液滴供給燃料」と称呼する。）の量が大きくなる。液滴供給燃料の量が大きいと、排ガス中の未燃ＨＣの濃度が増大してエミッションの排出量が増大するなどの問題が発生する。従って、液滴供給燃料の量を小さくする必要がある。
【０００４】
以上より、始動時において、失火の発生を抑制しつつ、液滴供給燃料の量を小さくすることが望まれているところである。
【発明の開示】
【０００５】
従って、本発明の目的は、吸気ポートに向けて（液体の）燃料を噴射する内燃機関の制御装置において、始動時において、失火の発生を抑制しつつ、液滴供給燃料の量を小さくすることができるものを提供することにある。
【０００６】
本発明に係る制御装置は、噴射制御機構と、吸気制御機構と、制御手段とを備える。以下、順に説明する。
【０００７】
前記噴射制御機構は、内燃機関の１つの燃焼室（各燃焼室）に連通する複数の吸気ポートの一部の各方向に向けてそれぞれ燃料を噴射する一部噴射モードと、前記複数の吸気ポートの全部の各方向に向けてそれぞれ燃料を噴射する全部噴射モードとの何れかに設定可能な機構である。
【０００８】
この噴射制御機構は、例えば、前記１つの燃焼室に対して１つの燃料噴射弁を備えていて、前記１つの燃料噴射弁は、前記一部噴射モードでは前記一部の吸気ポートの各方向に向けてそれぞれ燃料を噴射するとともに、前記全部噴射モードでは前記全部の吸気ポートの各方向に向けてそれぞれ燃料を噴射するように構成される。或いは、前記噴射制御機構は、例えば、前記１つの燃焼室に対して前記全部の吸気ポートについてそれぞれ燃料噴射弁を備えていて、前記一部噴射モードでは、前記一部の吸気ポートに対応する燃料噴射弁が対応する吸気ポートに向けてそれぞれ燃料を噴射するとともに、前記全部噴射モードでは、前記全部の吸気ポートに対応する燃料噴射弁が対応する吸気ポートに向けてそれぞれ燃料を噴射するように構成される。
【０００９】
前記吸気制御機構は、前記一部噴射モードにて燃料が噴射される前記一部の吸気ポートのみを介して吸気行程にて前記噴射された燃料と空気からなる混合気を前記燃焼室に吸入する一部吸気モードと、前記複数の吸気ポートの全部を介して吸気行程にて前記混合気を前記燃焼室に吸入する全部吸気モードとの何れかに設定可能な機構である。
【００１０】
この吸気制御機構は、例えば、前記一部吸気モードでは、前記一部の吸気ポートに対応する吸気弁を開閉し、残りの吸気弁を閉状態に維持するとともに、前記全部吸気モードでは、前記全部の吸気弁を開閉するように構成される。或いは、前記吸気制御機構は、例えば、前記一部吸気モードと前記全部吸気モードに依存せず前記全部の吸気弁を開閉するように構成され、前記一部の吸気ポート以外の吸気ポートに対応する吸気通路を開放する開放モードと同吸気通路を遮断する遮断モードの何れかに設定可能な遮断機構を備え、前記一部吸気モードでは前記遮断機構を前記遮断モードに設定し、前記全部吸気モードでは前記遮断機構を前記開放モードに設定するように構成される。
【００１１】
前記制御手段は、前記噴射制御機構を前記全部噴射モードに設定し且つ前記吸気制御機構を前記全部吸気モードに設定するとともに、前記内燃機関の運転が開始された後の所定の段階までは、前記噴射制御機構を前記一部噴射モードに設定し且つ前記吸気制御機構を前記一部吸気モードに設定する。
【００１２】
一部吸気モードでは、全部吸気モードと比較して、前記一部の吸気ポートの吸気の流速が大きくなる。ここで、吸気の流速が大きいほど、吸気ポートに向けて噴射された（液体の）燃料の霧化の程度がより大きくなる。従って、一部吸気モードでは、全部吸気モードと比較して、噴射された燃料の霧化の程度がより大きい。
【００１３】
即ち、一部吸気モードでは、全部吸気モードと比較して、上記霧化供給燃料の量を減らすことなく（総）燃料噴射量を少なくすることができ、この結果、液滴供給燃料の量を少なくすることができる。
【００１４】
従って、上記構成のように、前記内燃機関の運転が開始された後（具体的には、クランキング開始後）の所定の段階までは、一部噴射モードと一部吸気モードを選択することで、全部噴射モードと全部吸気モードが選択される場合と比較して、上記霧化供給燃料の量を減らすことなく（総）燃料噴射量を少なくし、この結果、液滴供給燃料の量を少なくすることができる。即ち、始動時において、失火の発生を抑制しつつ、液滴供給燃料の量を小さくすることができる。
【００１５】
加えて、一部吸気モードが選択されている場合、一部噴射モードが選択されるから、前記一部の吸気ポート以外の吸気ポートに対しては燃料が噴射されない。従って、前記一部の吸気ポート以外の吸気ポートに燃料が溜まる事態の発生を防止できる。
【００１６】
具体的には、前記制御手段は、例えば、前記内燃機関の運転が開始された後において前記１つの燃焼室（各燃焼室）に対する１回目の燃料噴射に対応する前記噴射制御及び前記吸気制御について、前記噴射制御機構を前記一部噴射モードに設定し且つ前記吸気制御機構を前記一部吸気モードに設定するように構成されることが好適である。
【００１７】
例えば、４つ以上の気筒（燃焼室）を備えた４サイクル内燃機関では、各燃焼室に対する２回目以降の燃料噴射の段階では、何れかの燃焼室に対する１回目の燃焼行程が必ず終了しているから、内燃機関の運転速度がスタータモータによるクランキングに対応する速度から上昇している。
【００１８】
ここで、内燃機関の運転速度が大きいほど、吸気の流速がより大きくなり、噴射された燃料の霧化の程度がより大きくなる。以上より、各燃焼室に対する２回目以降の燃料噴射の段階では、吸気の流速を大きくするために一部噴射モードと一部吸気モードを選択する必要性が小さい。
【００１９】
一方、内燃機関の運転が開始された後、各燃焼室に対する１回目の燃料噴射の段階までは、内燃機関の運転速度がスタータモータによるクランキングに対応する小さい速度に維持されている。従って、吸気の流速を大きくするために一部噴射モードと一部吸気モードを選択する必要性が大きい。上記構成は係る知見に基づくものである。
【００２０】
この場合、前記制御手段は、前記内燃機関の運転が開始され、且つ前記内燃機関の始動が完了した後において、前記内燃機関の運転速度が所定値以下の場合も、前記噴射制御機構を前記一部噴射モードに設定し且つ前記吸気制御機構を前記一部吸気モードに設定するように構成されることが好ましい。ここにおいて、前記「内燃機関の始動が完了」とは、例えば、内燃機関の運転が開始された後、内燃機関の運転速度が所定値に達した場合等に対応する。
【００２１】
上述したように、内燃機関の運転速度が小さいほど、吸気の流速がより小さくなり、噴射された燃料の霧化の程度がより小さくなる。従って、始動完了後であっても、内燃機関の運転速度が小さい場合、液滴供給燃料の量の増大によりエミッションの排出量が増大するなどの問題が発生し得る。
【００２２】
従って、この場合、吸気の流速を大きくするために一部噴射モードと一部吸気モードを選択する必要性が大きくなる。上記構成は係る知見に基づくものである。これによれば、始動完了後において、液滴供給燃料の量の増大防止によりエミッションの排出量が増大するなどの問題の発生を抑制し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明による内燃機関の制御装置の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
【００２４】
図１は、本発明の実施形態による制御装置を火花点火式多気筒（４気筒）４サイクル内燃機関１０に適用したシステムの概略構成を示している。この内燃機関１０は、シリンダブロック、シリンダブロックロワーケース、及びオイルパン等を含むシリンダブロック部２０と、シリンダブロック部２０の上に固定されるシリンダヘッド部３０と、シリンダブロック部２０にガソリン混合気を供給するための吸気系統４０と、シリンダブロック部２０からの排気ガスを外部に放出するための排気系統５０とを含んでいる。
【００２５】
シリンダブロック部２０は、シリンダ２１、ピストン２２、コンロッド２３、及びクランク軸２４を含んでいる。ピストン２２はシリンダ２１内を往復動し、ピストン２２の往復動がコンロッド２３を介してクランク軸２４に伝達され、これによりクランク軸２４が回転するようになっている。シリンダ２１とピストン２２のヘッドは、シリンダヘッド部３０とともに燃焼室２５を形成している。
【００２６】
シリンダヘッド部３０は、燃焼室２５に連通した吸気ポート３１、吸気ポート３１を開閉する吸気弁３２、吸気弁３２を開閉駆動する吸気弁制御装置３３、燃焼室２５に連通した排気ポート３４、排気ポート３４を開閉する排気弁３５、排気弁３５を駆動するエキゾーストカムシャフト３６、点火プラグ３７、点火プラグ３７に与える高電圧を発生するイグニッションコイルを含むイグナイタ３８、及び燃料を吸気ポート３１内に噴射するインジェクタ（燃料噴射手段）３９を備えている。
【００２７】
より具体的には、図２Ａ，２Ｂに示すように、各燃焼室２５に対して、吸気ポート３１は、第１、第２吸気ポート３１Ａ，３１Ｂから構成され、吸気弁３２は、第１、第２吸気ポート３１Ａ，３１Ｂをそれぞれ開閉する第１、第２吸気弁３２Ａ，３２Ｂから構成されている。
【００２８】
吸気弁制御装置３３は、周知の構成の一つ（例えば、複数の電磁弁とコイルスプリングとからなる構成）を有していて、第１、第２吸気弁３２Ａ，３２Ｂを独立して開閉制御できるようになっている。これにより、片側開弁モード（前記一部吸気モードに対応）が選択されている場合、図２Ａに示すように、第１吸気弁３２Ａ（前記「一部の吸気弁」に対応）のみを開閉し、第２吸気弁３２Ｂを閉状態に維持するようになっている。一方、両側開弁モード（前記全部吸気モードに対応）が選択されている場合、図２Ｂに示すように、第１、第２吸気弁３２Ａ，３２Ｂを同時に開閉するようになっている。
【００２９】
また、インジェクタ３９は、各燃焼室２５に対して１つだけ備えられている。インジェクタ３９は、片側噴射モード（前記一部噴射モードに対応）が選択されている場合、図２Ａに示すように、第１吸気ポート３１Ａ（前記「一部の吸気ポート」に対応）のみに向けて燃料を噴射するようになっている。一方、両側噴射モード（前記全部噴射モードに対応）が選択されている場合、図２Ｂに示すように、第１、第２吸気ポート３１Ａ，３２Ｂに向けてそれぞれ燃料を噴射するようになっている。
【００３０】
以下、インジェクタ３９から、第１、第２吸気ポート３１Ａ，３１Ｂに向けて噴射される燃料の量をそれぞれ、「第１ポート噴射量fi1」、「第２ポート噴射量fi2」と称呼する。なお、図２Ａ，２Ｂに示すように、片側開弁モードと片側噴射モードとが対で選択され、両側開弁モードと両側噴射モードとが対で選択されるようになっている。
【００３１】
吸気系統４０は、吸気ポート３１に連通し吸気ポート３１とともに吸気通路を形成するインテークマニホールドを含む吸気管４１、吸気管４１の端部に設けられたエアフィルタ４２、吸気管４１内にあって吸気通路の開口断面積を可変とするスロットル弁４３、及びスロットル弁駆動手段を構成するＤＣモータからなるスロットル弁アクチュエータ４３ａを備えている。
【００３２】
排気系統５０は、排気ポート３４に連通したエキゾーストマニホールド５１、エキゾーストマニホールド５１（実際には、各排気ポート３４に連通した各々のエキゾーストマニホールド５１が集合した集合部）に接続されたエキゾーストパイプ（排気管）５２、エキゾーストパイプ５２に配設（介装）された上流側の三元触媒５３（上流側触媒コンバータ、以下、「第１触媒５３」と称呼する。）、及びこの第１触媒５３の下流のエキゾーストパイプ５２に配設（介装）された下流側の三元触媒５４（以下、「第２触媒５４」と称呼する。）を備えている。排気ポート３４、エキゾーストマニホールド５１、及びエキゾーストパイプ５２は、排気通路を構成している。
【００３３】
一方、このシステムは、熱線式エアフローメータ６１、スロットルポジションセンサ６２、吸気弁リフトセンサ６３、クランクポジションセンサ６４、水温センサ６５、第１触媒５３の上流の排気通路（本例では、上記各々のエキゾーストマニホールド５１が集合した集合部）に配設された空燃比センサ６６（以下、「上流側空燃比センサ６６」と称呼する。）、第１触媒５３の下流であって第２触媒５４の上流の排気通路に配設された空燃比センサ６７（以下、「下流側空燃比センサ６７」と称呼する。）、及びアクセル開度センサ６８を備えている。
【００３４】
熱線式エアフローメータ６１は、吸気管４１内を流れる吸入空気の単位時間あたりの質量流量を検出し、質量流量Gaを表す信号を出力するようになっている。スロットルポジションセンサ６２は、スロットル弁４３の開度を検出し、スロットル弁開度を表す信号を出力するようになっている。吸気弁リフトセンサ６３は、吸気弁３２Ａ，３２Ｂのリフト量それぞれ検出し、各リフト量を表す信号をそれぞれ出力するようになっている。クランクポジションセンサ６４は、クランク軸２４が１０°回転する毎に幅狭のパルスを有するとともにクランク軸２４が３６０°回転する毎に幅広のパルスを有する信号を出力するようになっている。この信号は、運転速度NEを表す。水温センサ６５は、内燃機関１０の冷却水の温度を検出し、冷却水温を表す信号を出力するようになっている。
【００３５】
上流側空燃比センサ６６、及び下流側空燃比センサ６７は、第１触媒５３の上下流の空燃比を検出し、その上下流の空燃比を表す信号をそれぞれ出力するようになっている。アクセル開度センサ６８は、運転者によって操作されるアクセルペダル８１の操作量を検出し、アクセルペダル８１の操作量Accpを表す信号を出力するようになっている。
【００３６】
電気制御装置７０は、互いにバスで接続されたＣＰＵ７１、ＣＰＵ７１が実行するルーチン（プログラム）、テーブル（ルックアップテーブル、マップ）、及び定数等を予め記憶したＲＯＭ７２、ＣＰＵ７１が必要に応じてデータを一時的に格納するＲＡＭ７３、電源が投入された状態でデータを格納するとともに格納したデータを電源が遮断されている間も保持するバックアップＲＡＭ７４、並びにＡＤコンバータを含むインターフェース７５等からなるマイクロコンピュータである。インターフェース７５は、前記センサ６１〜６８と接続され、ＣＰＵ７１にセンサ６１〜６８からの信号を供給するとともに、ＣＰＵ７１の指示に応じて吸気弁制御装置３３、イグナイタ３８、インジェクタ３９、及びスロットル弁アクチュエータ４３ａに駆動信号を送出するようになっている。
【００３７】
（燃料挙動(付着)モデル）
次に、上記のように構成された内燃機関の制御装置（以下、「本装置」と称呼する。）が第１、第２ポート噴射量fi1,fi2を決定する際に使用する燃料挙動（付着）モデルについて簡単に説明する。
【００３８】
インジェクタ３９から第１、第２吸気ポート３１Ａ，３１Ｂに向けて噴射された各燃料は、それぞれの一部が第１、第２吸気弁３２Ａ，３２Ｂの傘部、第１、第２吸気ポート３１Ａ，３１Ｂの壁面等にそれぞれ付着する。以下、第１、第２吸気弁３２Ａ，３２Ｂの傘部等に付着している燃料の量をそれぞれ、「第１ポート側燃料付着量fw1」、「第２ポート側燃料付着量fw2」と称呼する。
【００３９】
より具体的に述べると、図３の左側部分に示したように、fi1を今回の吸気行程に対する第１ポート噴射量、fw1（fw1(k)）を前回の噴射後であって今回の噴射直前における第１ポート側燃料付着量、P1（０≦P1＜１）を第１ポート側燃料付着量fw1(k)のうち第１吸気弁３２Ａの傘部等に付着したまま残留する燃料の量の割合（第１残留率）、R1（０≦R1＜１）を第１ポート噴射量fi1のうち第１吸気弁３２Ａの傘部等に付着する燃料の量の割合（第１付着率）とすると、第１ポート側燃料付着量fw1(k)のうち今回の噴射後であって次回の噴射直前において第１吸気弁３２Ａの傘部等に残留する燃料の量はP1・fw1(k)となり、第１ポート噴射量fi1の燃料のうち第１吸気弁３２Ａの傘部等に新たに付着する燃料の量はR1・fi1となる。従って、今回の噴射後であって次回の噴射直前における第１ポート側燃料付着量fw1(k＋1)について下記(1)式が成立する。漸化式である下記(1)式は、第１ポート３１Ａ側における燃料挙動モデルを記述したものである。
【００４０】
fw1(k＋1)＝P1・fw1(k)＋R1・fi1  ・・・(1)
【００４１】
同様に、第１ポート噴射量fi1、第１ポート側燃料付着量fw1、第１残留率P1、及び第１付着率R1をそれぞれ、第２ポート噴射量fi2、第２ポート側燃料付着量fw2、第２残留率P2、及び第２付着率R2に置き換えることで（図３の右側部分を参照）、今回の噴射後であって次回の噴射直前における第２ポート側燃料付着量fw2(k＋1)について下記(2)式が成立する。漸化式である下記(2)式は、第２ポート３１Ｂ側における燃料挙動モデルを記述したものである。
【００４２】
fw2(k＋1)＝P2・fw2(k)＋R2・fi2  ・・・(2)
【００４３】
（実際の作動）
次に、本装置の実際の作動について、図４に示したルーチン、並びに図５に示したタイムチャートを参照しながら説明する。図５は、内燃機関１０の運転が開始された直後、即ち、図示しないスタータモータによりクランキングが開始された直後における、各気筒（#１〜#4気筒）の噴射タイミング（噴射期間）、各気筒の行程の推移、エンジン回転速度NEの変化を示している。
【００４４】
図５において、１本の黒い太線は、本例での片側噴射モードでの噴射タイミング（即ち、第１ポート噴射量fi1の燃料の噴射タイミング）を示し、２本の黒い太線は、本例での両側噴射モードでの噴射タイミング（即ち、第１、第２ポート噴射量fi1,fi2の各燃料の噴射タイミング）を示している。２本の白い太線は、比較対象としての従来例（常に、両側開弁モードと両側噴射モードが採用される例）での噴射タイミングを示している。図５から理解できるように、本例、及び比較例では、噴射タイミングは排気行程中に設定され、且つ、噴射タイミングの終期は一定とされる。即ち、噴射量の調整は、噴射タイミングの始期の調整によりなされる。以下、説明の便宜上、「MapX(a1,a2,…)」は、a1,a2,…を引数とする値Xを決定するためのテーブルを表すものとする。また、引数の値がセンサの検出値である場合、現在値が使用される。
【００４５】
ＣＰＵ７１は、図示しないスタータモータによりクランキングが開始された後において、図４にフローチャートにより示した吸気弁開弁モード・噴射弁噴射モードの設定、噴射の指示を行うルーチンを、各気筒が排気下死点（排気行程の始期）を迎える毎に、気筒毎に、繰り返し実行するようになっている。従って、任意の気筒（以下、「燃料噴射気筒」とも称呼する。）が排気下死点を迎えると、ＣＰＵ７１はステップ４００から処理を開始してステップ４０２に進み、現時点が燃料噴射気筒について１サイクル目に対応するか否かを判定する。
【００４６】
ここで、或る気筒についてＮサイクル目（Ｎ：自然数）とは、クランキング開始後においてその気筒についてＮ回目の燃料噴射に対応する排気下死点（即ち、Ｎ回目の燃料噴射に対応する噴射制御、吸気制御（吸気弁開弁モード・噴射弁噴射モードの設定）が行われる段階）を意味する。
【００４７】
図５では、例えば、#1気筒については、１サイクル目はクランク角度CA1に対応し２サイクル目はクランク角度CA5に対応する。#3気筒については、１サイクル目はクランク角度CA2に対応し２サイクル目はクランク角度CA6に対応する。
【００４８】
いま、現時点が燃料噴射気筒について１サイクル目に対応するものとすると（例えば、#1気筒について、現時点がクランク角度CA1に対応する場合）、ＣＰＵ７１はステップ４０４に進んで、燃料噴射気筒の吸気弁制御装置３３を片側開弁モードに設定し、燃料噴射気筒のインジェクタ３９を片側噴射モードに設定する。
【００４９】
続いて、ＣＰＵ７１はステップ４０６に進み、第１、第２ポート側燃料付着量fw1(k-1),fw2(k-1)をそれぞれ、初期値fini1,fini2（例えば、「０」）に設定し、続くステップ４０８にて、第１、第２残留率P1,P2、及び第１、第２付着率R1,R2をそれぞれ、初期値Po1ini,Po2ini、及び初期値Ro1ini,Ro2ini（一定）に設定する。
【００５０】
次いで、ＣＰＵ７１はステップ４１０に進んで、第１ポート噴射量fi1を初期値fini（一定）に、第２ポート噴射量fi2を「０」に設定し、続くステップ４１２にて第１ポート噴射量fi1の燃料を噴射（片側噴射）指示するように燃料噴射気筒のインジェクタ３９に指示する。そして、ＣＰＵ７１はステップ４１４に進み、上記(1)式、(2)式に従って、燃料噴射気筒について第１、第２ポート側燃料付着量fw1,fw2を更新し、ステップ４９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。これにより、燃料噴射気筒について所定のタイミングで片側噴射がなされる（例えば、#1気筒について、クランク角度CA1〜CA2の１本の黒い太線を参照）。
【００５１】
以上の処理が気筒毎に実行されるから、各気筒について、１サイクル目では、片側噴射モードが選択されて片側噴射がなされる（#3気筒についてはCA2〜CA3の１本の黒い太線、#4気筒についてはCA3〜CA4の１本の黒い太線、#2気筒についてはCA4〜CA5の１本の黒い太線をそれぞれ参照）。
【００５２】
加えて、各気筒について、１サイクル目では片側開弁モードが選択される。従って、上記従来例と比較して、第１吸気ポート３１Ａの吸気の流速が大きくなるから、噴射された燃料の霧化の程度がより大きい。この結果、従来例と比較して、上記「霧化供給燃料」の量を減らすことなく総燃料噴射量を少なくすることができ、この結果、上記「液滴供給燃料」の量を少なくすることができる。即ち、各気筒について、１サイクル目に係わる燃焼サイクルにおいて、失火の発生を抑制しつつ、「液滴供給燃料」の量を小さくすることができる。
【００５３】
なお、従来例と比較して総燃料噴射量が少ないことは、各気筒について１サイクル目に対応する噴射期間（例えば、#1気筒について、クランク角度CA1〜CA2の１本の黒い太線の長さ）が、従来例での噴射期間（例えば、#1気筒について、クランク角度CA1〜CA2の２本の白い各太線の長さ）の２倍よりも短いことに対応している。
【００５４】
加えて、各気筒について、片側開弁モードが選択される１サイクル目では、片側噴射モードが選択されるから、閉状態に維持される第２吸気ポート３１Ｂに対しては燃料が噴射されない。従って、１サイクル目に対応する燃料噴射により第２吸気ポート３１Ｂに燃料が溜まる事態の発生を防止できる。以上、１サイクル目に係わる燃焼サイクルについて説明した。
【００５５】
次に、２サイクル目に係わる燃焼サイクルについて説明する。いま、現時点が燃料噴射気筒について２サイクル目に対応するものとすると（例えば、#1気筒について、現時点がクランク角度CA5に対応する場合）、ＣＰＵ７１はステップ４０２に進んだとき「Ｎｏ」と判定してステップ４１６に進み、始動が完了したか否かを判定する。ここで、始動完了とは、本例では、クランキング開始後、エンジン回転速度NEが所定値NE0に達した場合に対応する。
【００５６】
図５に示すように、４気筒４サイクル内燃機関では、各気筒について２サイクル目（図５では、クランク角度CA5以降）では、何れかの気筒に対する１回目の燃焼行程が必ず終了しているから、エンジン回転速度NEがスタータモータによるクランキングに対応する速度から上昇している。しかしながら、各気筒について２サイクル目では、エンジン回転速度NEが未だ所定値NE0に達していない。
【００５７】
従って、ＣＰＵ７１はステップ４１６にて「Ｎｏ」と判定してステップ４１８に進み、燃料噴射気筒の吸気弁制御装置３３を両側開弁モードに設定し、燃料噴射気筒のインジェクタ３９を両側噴射モードに設定する。
【００５８】
続いて、ＣＰＵ７１はステップ４２０に進み、第１、第２残留率P1,P2をテーブルMapPbini(NE)により得られる値に（P1=P2）、第１、第２付着率R1,R2をテーブルMapRbini(NE)により得られる値にそれぞれ決定する（R1=R2）。これにより、値P1,P2,R1,R2は、エンジン回転速度NEが大きいほどより小さい値に設定される。
【００５９】
次いで、ＣＰＵ７１はステップ４２２に進んで、第１、第２ポート噴射量fi1,fi2をテーブルMapfiini(NE)により得られる値（fi1＝fi2）に設定する。これにより、第１、第２ポート噴射量fi1,fi2は、始動用の値であって、エンジン回転速度NEが大きいほどより小さい値に設定される。
【００６０】
次に、ＣＰＵ７１はステップ４２４に進み、第１、第２ポート噴射量fi1,fi2の燃料をそれぞれ噴射（両側噴射）指示するように燃料噴射気筒のインジェクタ３９に指示し、続くステップ４１４にて、上記(1)式、(2)式に従って、燃料噴射気筒について第１、第２ポート側燃料付着量fw1,fw2を更新し、ステップ４９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。これにより、燃料噴射気筒について所定のタイミングで両側噴射がなされる（例えば、#1気筒について、クランク角度CA5〜CA6の２本の黒い太線を参照）。
【００６１】
以上の処理が気筒毎に実行されるから、各気筒について、２サイクル目では、両側噴射モードが選択されて両側噴射がなされる（#3気筒についてはCA6〜CA7の２本の黒い太線、#4気筒についてはCA7〜の２本の黒い太線をそれぞれ参照）。
【００６２】
加えて、各気筒について、２サイクル目では両側開弁モードが選択される。これは、上述したように、各気筒について２サイクル目（図５では、クランク角度CA5以降）では、エンジン回転速度NEの上昇により吸気の流速が増大しているから、吸気の流速を大きくするために片側開弁モードを選択する必要性が小さいことに基づく。
【００６３】
なお、２サイクル目に対応する総燃料噴射量は、従来例と比較して若干大きくなっている（例えば、#1気筒について、クランク角度CA5〜CA6において、２本の黒い太線の長さが２本の白い太線の長さよりも若干長いことに対応）。これは、従来例と比較して１サイクル目に対応する総燃料噴射量が少ないことに起因して、２サイクル目における第１、第２ポート側燃料付着量fw1,fw2の総量が従来例と比較して少ないことに基づく。
【００６４】
以上、２サイクル目に係わる燃焼サイクルについて説明した。このような処理は、２サイクル目以降についても、ステップ４１６にて「Ｙｅｓ」と判定されるまで繰り返し実行されていく。即ち、２サイクル目以降も、エンジン回転速度NEが所定値NE0に達するまで、ステップ４２２にて決定される量の燃料（始動用の燃料）が両側噴射されていき、且つ、第１、第２ポート側燃料付着量fw1,fw2が更新されていく。
【００６５】
次に、この状態にて、エンジン回転速度NEが所定値NE0に達した場合（始動が完了した場合）について説明する。この場合、以降、空燃比を目標空燃比に一致させるための燃料噴射制御（空燃比制御）が実行される。具体的には、ＣＰＵ７１はステップ４１６に進んだとき「Ｙｅｓ」と判定してステップ４２６に進み、吸気行程にて燃焼室２５に吸入される空気の量（筒内吸入空気量Mc）をテーブルMapMc(NE,Ga)に基づいて決定する。
【００６６】
続いて、ＣＰＵ７１はステップ４２８に進んで、燃焼室２５内に流入すべき（霧化）燃料の量である筒内流入燃料量Fcをステップ４２８内に記載の式に従って求める。ここで、abyfrは目標空燃比（本例では、理論空燃比で一定）であり、係数αは、上流側、下流側空燃比センサ６６，６７の出力に基づく空燃比フィードバック制御等により適宜変更される係数である。
【００６７】
次いで、ＣＰＵ７１はステップ４３０に進み、現時点でのエンジン回転速度NEが基準値NE1より大きいか否かを判定する。以下、先ず、「Ｙｅｓ」と判定される場合について説明する。
【００６８】
「Ｙｅｓ」と判定される場合、ＣＰＵ７１はステップ４３２に進み、燃料噴射気筒の吸気弁制御装置３３を両側開弁モードに設定し、燃料噴射気筒のインジェクタ３９を両側噴射モードに設定する。
【００６９】
続いて、ＣＰＵ７１はステップ４３４に進み、第１、第２残留率P1,P2をテーブルMapPb(NE,Mc)により得られる値（P1＝P2）に、第１、第２付着率R1,R2をテーブルMapRb(NE,Mc)により得られる値（R1＝R2）にそれぞれ決定する。このステップ４３４にて得られる各値は、両側噴射の場合に適用される値である。
【００７０】
次いで、ＣＰＵ７１はステップ４３６に進んで、第１、第２ポート噴射量fi1,fi2（ただし、fi1＝fi2）を下記(3)式にて表される関数funcfibに従って計算する。ここで、fw1(k-1)、fw2(k-2)としては、前回の本ルーチン実行時においてステップ４１４にて更新されている値（fw1(k)、fw2(k)）が使用される。
【００７１】
funcfib＝(Fc-(1-P1)・fw1(k-1)-(1-P2)・fw2(k-1))/(2-R1-R2)  ・・・(3)
【００７２】
上記(3)式は、両側噴射の場合における上記燃料挙動モデルの逆モデルを表す式である。両側噴射の場合における上記燃料挙動モデルの逆モデルは、今回の吸気行程に対する第１ポート噴射量fi1のうち筒内に直接流入する燃料の量(1−R1)・fi1、第１ポート側燃料付着量fw1(k-1)のうち第１吸気弁３２Ａの傘部等から脱離して筒内に間接的に流入する燃料の量(1−P1)・fw1(k-1)、今回の吸気行程に対する第２ポート噴射量fi2のうち筒内に直接流入する燃料の量(1−R2)・fi2、及び第２ポート側燃料付着量fw2(k-1)のうち第２吸気弁３２Ｂの傘部等から脱離して筒内に間接的に流入する燃料の量(1−P2)・fw2(k-1)を考慮して、ステップ４２８にて求められた筒内流入燃料量Fcの燃料を筒内に流入させるために必要とされる今回の吸気行程に対する第１、第２ポート噴射量fi1,fi2（ただし、fi1＝fi2）を算出するモデルである（図３を参照）。
【００７３】
次に、ＣＰＵ７１はステップ４３８に進み、第１、第２ポート噴射量fi1,fi2の燃料をそれぞれ噴射（両側噴射）指示するように燃料噴射気筒のインジェクタ３９に指示し、続くステップ４１４にて、上記(1)式、(2)式に従って、燃料噴射気筒について第１、第２ポート側燃料付着量fw1,fw2を更新し、ステップ４９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【００７４】
このような処理は、始動完了後においてステップ４３０の条件が成立する場合（NE＞NE1）において繰り返し実行されていく。これにより、燃料噴射気筒についてステップ４３６にて両側噴射の場合における上記燃料挙動モデルの逆モデルを用いて決定される量の燃料が両側噴射されていき、且つ、第１、第２ポート側燃料付着量fw1,fw2が更新されていく。これにより、燃料付着量fw1,fw2が考慮されて空燃比が目標空燃比abyfrに一致するように燃料噴射量fi1,fi2（fi1＝fi2）が調整されていく。
【００７５】
次に、ステップ４３０にて「Ｎｏ」と判定される場合について説明する。始動完了後においてエンジン回転速度NEが基準値NE1以下となった場合、ＣＰＵ７１はステップ４３０に進んだとき「Ｎｏ」と判定してステップ４４０に進み、燃料噴射気筒の吸気弁制御装置３３を片側開弁モードに設定し、燃料噴射気筒のインジェクタ３９を片側噴射モードに設定する。
【００７６】
続いて、ＣＰＵ７１はステップ４４２に進み、第１、第２残留率P1,P2をテーブルMapPo1(NE,Mc),MapPo2(NE,Mc)により得られる値に、第１、第２付着率R1,R2をテーブルMapRo1(NE,Mc),MapRo2(NE,Mc)により得られる値にそれぞれ決定する。このステップ４４２にて得られる各値は、片側噴射の場合に適用される値である。
【００７７】
次いで、ＣＰＵ７１はステップ４４４に進んで、第１ポート噴射量fi1を下記(4)式にて表される関数funcfioに従って計算するとともに、第２ポート噴射量fi2を「０」に設定する。ここで、fw1(k-1)、fw2(k-2)としては、前回の本ルーチン実行時においてステップ４１４にて更新されている値（fw1(k)、fw2(k)）が使用される。
【００７８】
funcfio＝(Fc-(1-P1)・fw1(k-1)-(1-P2)・fw2(k-1))/(1-R1)  ・・・(4)
【００７９】
上記(4)式は、片側噴射の場合における上記燃料挙動モデルの逆モデルを表す式である。片側噴射の場合における上記燃料挙動モデルの逆モデルは、今回の吸気行程に対する第１ポート噴射量fi1のうち筒内に直接流入する燃料の量(1−R1)・fi1、第１ポート側燃料付着量fw1(k-1)のうち第１吸気弁３２Ａの傘部等から脱離して筒内に間接的に流入する燃料の量(1−P1)・fw1(k-1)、及び第２ポート側燃料付着量fw2(k-1)のうち第２吸気弁３２Ｂの傘部等から脱離して筒内に間接的に流入する燃料の量(1−P2)・fw2(k-1)を考慮して、ステップ４２８にて求められた筒内流入燃料量Fcの燃料を筒内に流入させるために必要とされる今回の吸気行程に対する第１ポート噴射量fi1を算出するモデルである（図３において、fi2＝０の場合に対応する）。
【００８０】
次に、ＣＰＵ７１はステップ４４６に進み、第１ポート噴射量fi1の燃料を片側噴射指示するように燃料噴射気筒のインジェクタ３９に指示し、続くステップ４１４にて、上記(1)式、(2)式に従って、燃料噴射気筒について第１、第２ポート側燃料付着量fw1,fw2を更新し、ステップ４９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【００８１】
このような処理は、始動完了後においてステップ４３０の条件が成立しない場合（NE≦NE1）において繰り返し実行されていく。これにより、燃料噴射気筒についてステップ４４４にて片側噴射の場合における上記燃料挙動モデルの逆モデルを用いて決定される量の燃料が片側噴射されていき、且つ、第１、第２ポート側燃料付着量fw1,fw2が更新されていく。これにより、燃料付着量fw1,fw2が考慮されて空燃比が目標空燃比abyfrに一致するように燃料噴射量fi1が調整されていく。なお、この場合、第２ポート噴射量fi2＝０に維持されるから、第２ポート側燃料付着量fw2は徐々に減少していく。
【００８２】
このように、始動完了後においてエンジン回転速度NEが基準値NE1以下の場合、片側開弁モードが選択される。従って、上記従来例と比較して、第１吸気ポート３１Ａの吸気の流速が大きくなるから、噴射された燃料の霧化の程度がより大きい。この結果、エンジン回転速度NEが小さいことに起因する「液滴供給燃料」の量の増大が抑制され得、エンジン回転速度NEが小さいことに起因する「液滴供給燃料」の量の増大によりエミッションの排出量が増大するなどの問題の発生が抑制され得る。
【００８３】
以上、説明したように、本発明による内燃機関の制御装置の実施形態によれば、吸気弁制御装置３３は、片側開弁モードの場合、第１吸気弁３２Ａのみを開閉し第２吸気弁３２Ｂを閉状態に維持する（図２Ａ）一方、両側開弁モードの場合、第１、第２吸気弁３２Ａ，３２Ｂを同時に開閉する（図２Ｂ）。インジェクタ３９は、片側噴射モードの場合、第１吸気ポート３１Ａのみに向けて燃料を噴射する（図２Ａ）一方、両側噴射モードの場合、第１、第２吸気ポート３１Ａ，３２Ｂに向けてそれぞれ燃料を噴射する（図２Ｂ）。
【００８４】
この実施形態は、通常、両側開弁モード及び両側噴射モードが選択される。一方、始動後において各気筒について、１サイクル目のみ、片側開弁モード及び片側噴射モードが選択される。これにより、常に両側開弁モード及び両側噴射モードが選択される従来例と比較して、第１吸気ポート３１Ａの吸気の流速が大きくなる。従って、上記「霧化供給燃料」の量を減らすことなく総燃料噴射量を少なくすることができ、この結果、上記「液滴供給燃料」の量を少なくすることができる。即ち、各気筒について、始動後の１サイクル目に係わる燃焼サイクルにおいて、失火の発生を抑制しつつ、「液滴供給燃料」の量を小さくすることができる。
【００８５】
加えて、始動完了後でも、エンジン回転速度NEが基準値NE1以下となっている期間では、片側開弁モード及び片側噴射モードが選択される。これにより、上記従来例と比較して、第１吸気ポート３１Ａの吸気の流速が大きくなる。従って、エンジン回転速度NEが小さいことに起因する「液滴供給燃料」の量の増大が抑制され得、エンジン回転速度NEが小さいことに起因する「液滴供給燃料」の量の増大によりエミッションの排出量が増大するなどの問題の発生が抑制され得る。
【００８６】
本発明は上記実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、上記実施形態においては、片側開弁モードで閉状態に維持される吸気弁として第２吸気弁３２Ｂが常に使用されているが、第１、第２吸気弁３２Ａ，３２Ｂを所定の間隔をもって交互に、片側開弁モードで閉状態に維持される吸気弁として使用してもよい。この場合、片側開弁モードと対で選択される片側噴射モードでは、開閉される吸気弁に対応する吸気ポートのみに向けて燃料が噴射されるように、燃料の噴射方向が所定の間隔をもって交互に切り換わる。
【００８７】
また、上記実施形態においては、両側噴射モードにおいて、第１、第２ポート噴射量fi1,fi2が等しい値に設定されているが、第１、第２ポート噴射量fi1,fi2を異なる値に設定してもよい。
【００８８】
また、上記実施形態においては、始動完了前において、始動後の１サイクル目のみ片側開弁モード及び片側噴射モードが選択されるが、始動後のＭサイクル目（Ｍ：比較的小さい自然数）まで片側開弁モード及び片側噴射モードが選択されてもよい。
【００８９】
また、上記実施形態においては、１つの燃焼室２５に対して１つの燃料噴射弁３９が備えられていて、１つの燃料噴射弁３９は、片側噴射モードでは吸気ポート３１Ａの方向のみに向けて燃料が噴射され、両側噴射モードでは吸気ポート３１Ａ，３１Ｂの各方向に向けてそれぞれ燃料が噴射されるように構成されているが、１つの燃焼室２５に対して吸気ポート３１Ａ，３１Ｂについてそれぞれ（計２つの）燃料噴射弁が備えられていて、片側噴射モードでは、吸気ポート３１Ａに対応する燃料噴射弁が吸気ポート３１Ａに向けて燃料を噴射するとともに、両側噴射モードでは、２つの燃料噴射弁が対応する吸気ポートに向けてそれぞれ燃料を噴射するように構成してもよい。
【００９０】
また、上記実施形態においては、一対の吸気弁の一方を開閉し他方を閉状態に維持することで片側開弁モード（即ち、前記一部吸気モード）を達成しているが、図６、図７に示すように、一部吸気モードと全部吸気モードに依存せずに一対の吸気弁を同時に開閉するように構成するとともに、吸気ポート３１Ｂに対応する吸気通路を開放・遮断可能なスワールコントロールバルブ４４，４５を利用して、前記一部吸気モードを達成してもよい。
【００９１】
図６Ａ、図７Ａでは、スワールコントロールバルブ４４，４５が、吸気ポート３１Ｂに対応する吸気通路を遮断する遮断モードに設定されていて、この結果、片側吸気モードが達成されている。一方、図６Ｂ、図７Ｂでは、スワールコントロールバルブ４４，４５が、吸気ポート３１Ｂに対応する吸気通路を開放する開放モードに設定されていて、この結果、両側吸気モードが達成されている。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明の実施形態に係る制御装置を適用した内燃機関の概略図である。
【図２Ａ】図１に示した制御装置において片側開弁モード及び片側噴射モードが選択された場合における吸気弁周りの模式図である。
【図２Ｂ】図１に示した制御装置において両側開弁モード及び両側噴射モードが選択された場合における吸気弁周りの模式図である。
【図３】図１に示した制御装置が採用する燃料挙動（付着）モデルを説明するための図である。
【図４】図１に示したＣＰＵが実行する吸気弁開弁モード・噴射弁噴射モードの設定、及び噴射指示を行うためのルーチンを示したフローチャートである。
【図５】始動直後における、各気筒の噴射タイミング（噴射期間）、各気筒の行程の推移、エンジン回転速度NEの変化を示したタイムチャートである。
【図６Ａ】本発明の実施形態の変形例に係る制御装置において片側開弁モード及び片側噴射モードが選択された場合における吸気弁周りの模式図である。
【図６Ｂ】本発明の実施形態の変形例に係る制御装置において両側開弁モード及び両側噴射モードが選択された場合における吸気弁周りの模式図である。
【図７Ａ】本発明の実施形態の変形例に係る制御装置において片側開弁モード及び片側噴射モードが選択された場合における吸気弁周りの模式図である。
【図７Ｂ】本発明の実施形態の変形例に係る制御装置において両側開弁モード及び両側噴射モードが選択された場合における吸気弁周りの模式図である。
【符号の説明】
【００９３】
１０…内燃機関、２５…燃焼室、３１Ａ，３１Ｂ…第１、第２吸気ポート、３２Ａ，３２Ｂ…第１、第２吸気弁、３９…インジェクタ、４４，４５…スワールコントロールバルブ、７０…電気制御装置、７１…ＣＰＵ
【図１】
2008069635.tif 000003
【図２Ａ】
2008069635.tif 000004
【図２Ｂ】
2008069635.tif 000005
【図３】
2008069635.tif 000006
【図４】
2008069635.tif 000007
【図５】
2008069635.tif 000008
【図６Ａ】
2008069635.tif 000009
【図６Ｂ】
2008069635.tif 000010
【図７Ａ】
2008069635.tif 000011
【図７Ｂ】
2008069635.tif 000012