(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室内にタンブル流を生じさせる絞り部をスロートに有する吸気ポートと、前記燃焼室内のタンブル流に対向するように燃料を噴射する筒内噴射弁とを気筒ごとに備え、前記筒内噴射弁による燃料噴射を用いた成層燃焼運転が可能であって、シリンダヘッド下面からの前記絞り部の距離に気筒間でばらつきがある多気筒エンジンにおいて、
成層燃焼運転において点火時の点火プラグ周辺の混合気の空燃比を決める制御パラメータの値が気筒ごとに別々に初期設定された制御部を備え、
基準気筒の前記制御パラメータの初期設定された値に対する各気筒の前記制御パラメータの初期設定された値の差異の気筒間の分布と、前記基準気筒の前記絞り部の距離に対する各気筒の前記絞り部の距離の差異の気筒間の分布と、の間に共通の規則性が設けられていることを特徴とする多気筒エンジン。
【請求項２】
前記制御パラメータは、成層燃焼運転時の点火タイミングであり、
前記複数の気筒のうちの任意の２つの気筒の比較において、前記絞り部の距離が短い気筒の前記点火タイミングは、前記絞り部の距離が長い気筒の前記点火タイミングよりも進角側に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の多気筒エンジン。
【請求項３】
前記吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射弁が気筒ごとに設けられ、
前記制御パラメータは、成層燃焼運転時に前記ポート噴射弁が分担する燃料噴射量の割合であり、
前記複数の気筒のうちの任意の２つの気筒の比較において、前記絞り部の距離が短い気筒の前記割合は、前記絞り部の距離が長い気筒の前記割合よりも大きく設定されていることを特徴とする請求項１に記載の多気筒エンジン。
【請求項４】
前記制御パラメータは、成層燃焼運転時の前記筒内噴射弁の燃料噴射圧力であり、
前記複数の気筒のうちの任意の２つの気筒の比較において、前記絞り部の距離が短い気筒の前記燃料噴射圧力は、前記絞り部の距離が長い気筒の前記燃料噴射圧力よりも小さく設定されていることを特徴とする請求項１に記載の多気筒エンジン。
【請求項５】
前記吸気ポートに配置されて筒内のタンブル流の強さを変化させるタンブル制御弁が気筒ごとに設けられ、
前記制御パラメータは、成層燃焼運転時の前記タンブル制御弁の立ち角であり、
前記複数の気筒のうちの任意の２つの気筒の比較において、前記絞り部の距離が短い気筒の前記立ち角は、前記絞り部の距離が長い気筒の前記立ち角よりも大きく設定されていることを特徴とする請求項１に記載の多気筒エンジン。
【請求項６】
燃焼室内にタンブル流を生じさせる絞り部をスロートに有する吸気ポートを気筒ごとに備え、シリンダヘッド下面からの前記絞り部の距離に気筒間でばらつきがある均質燃焼運転が可能な多気筒エンジンにおいて、
均質燃焼運転時の点火タイミングの値が気筒ごとに別々に初期設定された制御部を備え、
前記複数の気筒のうちの任意の２つの気筒の比較において、前記絞り部の距離が短い気筒の均質燃焼運転時の前記点火タイミングの初期設定された値は、前記絞り部の距離が長い気筒の均質燃焼運転時の前記点火タイミングの初期設定された値よりも進角側に設定されていることを特徴とする多気筒エンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の気筒を備える多気筒エンジンに関し、詳しくは、燃焼室内にタンブル流を生じさせる絞り部をスロートに有する吸気ポートを気筒ごとに備える多気筒エンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃焼室内にタンブル流を生じさせ、このタンブル流に対向するように筒内噴射弁より燃料を噴射することにより、燃焼室内での燃料噴霧の挙動を制御し、点火プラグの周辺に燃料濃度の濃い混合気の層を形成する、いわゆるエアガイド成層燃焼が知られている。エアガイド成層燃焼では、タンブル流と燃料噴霧とのバランスによって混合気の適切な成層化が実現され、良好な着火性及び燃焼性が達成される。しかし、タンブル流と燃料噴霧とがバランスしていない場合、所期の着火性及び燃焼性を得ることができない。これは、タンブル流の強さに対して燃料噴霧の貫徹力が相対的に弱い場合、点火タイミングまでに混合気が点火プラグに十分に到達せず、逆に、タンブル流の強さに対して燃料噴霧の貫徹力が相対的に強い場合、混合気が点火プラグ付近を通り越してしまうためである。さらに、自動車用の内燃機関として一般的な多気筒エンジンでは、タンブル流と燃料噴霧とのアンバランスの度合いは気筒間で異なることが多く、気筒間に燃焼のばらつきを生じさせる原因となっている。
【０００３】
タンブル流と燃料噴霧とのアンバランスが気筒間でばらつく１つの原因は、各気筒の吸気ポートが有している形状誤差である。吸気ポートが形成されるシリンダヘッドは、一般的には鋳造により製造される。吸気ポートとそれが接続される燃焼室とは、それぞれ別々の中子によって形成される。各中子は互いに組み合わせられて鋳型の中に置かれ、巾木によって固定される。しかし、鋳込みの際に中子を完全に固定することは難しく、吸気ポートの中子と燃焼室の中子との間に僅かな位置のずれが生じる場合がある。吸気ポートが形状的効果によってタンブル流を生成するタンブル生成ポートである場合、その僅かなずれが燃焼室内に生成されるタンブル流の強さに大きく影響する。各気筒の吸気ポートは別々の中子で形成されるため、吸気ポートの燃焼室に対する位置のずれの度合いは気筒ごとに異なる。このため、タンブル流の強さに気筒間でばらつきが生じ、その結果、タンブル流と燃料噴霧とのアンバランスの度合いは気筒ごとに異なったものになる。
【０００４】
下記の特許文献１には、タンブル流と燃料噴霧とのアンバランスを気筒ごとに修正する技術が開示されている。この技術によれば、成層燃焼運転時、筒内噴射弁の燃料噴射圧力を強制的に変化させ、それにより生じる燃焼変動を検出することが行われる。そして、燃焼変動の度合いが小さくなるように、気筒ごとに燃料噴射時期を補正することが行われる。タンブル流の強さに対して燃料噴霧の貫徹力が相対的に弱い気筒では、燃料噴射時期を進角させることで、点火タイミングに間に合うように混合気を早めに点火プラグ付近に到達させることができる。逆に、タンブル流の強さに対して燃料噴霧の貫徹力が相対的に強い気筒では、燃料噴射時期を遅角させることで、点火タイミングに合わせて混合気の到達を遅らせることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２７６４２１号公報
【特許文献２】特開２００２−１１５５９５号公報
【特許文献３】特開２０１０−０４３６０３号公報
【特許文献４】特開２０１０−１８４３１２号公報
【特許文献５】特開２００９−０４１３９７号公報
【特許文献６】特開２００５−０６１３６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に記載の技術は、成層燃焼運転時に強制的に燃焼変動を生じさせ、タンブル流の強さに対して燃料噴霧の貫徹力が相対的に強い気筒か弱い気筒かを確認した後でなければ、気筒ごとの燃料噴射時期の補正を行うことはできない。つまり、有効な補正を行うためには、タンブル流の強さと燃料噴霧の貫徹力とのバランスを気筒ごとに確認する必要があり、そのためにはエンジンのラインオフ後ある程度の運転時間を必要とする。また、成層燃焼運転を一時的にのみ行うエンジン（例えば触媒の暖機を目的として始動時にのみ成層燃焼運転を行うエンジン）の場合、上記確認を行えるだけの長い期間、成層燃焼運転を継続できない可能性がある。このため、特許文献１に記載の技術では、少なくともエンジンのラインオフ後のしばらくの間、タンブル流と燃料噴霧とのアンバランスに起因する気筒間の燃焼のばらつきを許してしまうことになる。
【０００７】
本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたものであり、吸気ポートの形状誤差に伴い生じる気筒間の燃焼のばらつきがラインオフのときから抑えられている多気筒エンジンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、対応する特別な技術的特徴を有する第１の発明と第２の発明を含む。第１の発明は、燃焼室内にタンブル流を生じさせる絞り部をスロートに有する吸気ポートと、燃焼室内のタンブル流に対向するように燃料を噴射する筒内噴射弁とを気筒ごとに備え、筒内噴射弁による燃料噴射を用いた成層燃焼運転が可能であって、シリンダヘッド下面からの絞り部の距離に気筒間でばらつきがある多気筒エンジンに適用される。第２の発明は、燃焼室内にタンブル流を生じさせる絞り部をスロートに有する吸気ポートを気筒ごとに備え、シリンダヘッド下面からの絞り部の距離に気筒間でばらつきがある均質燃焼運転が可能な多気筒エンジンに適用される。シリンダヘッド下面からの絞り部の距離は燃焼室内のタンブル流の強さを決める。絞り部の距離が短い吸気ポートによれば、燃焼室内には弱いタンブル流が生成され、絞り部の距離が長い吸気ポートによれば、燃焼室内には強いタンブル流が生成される。そして、タンブル流の強さは、燃焼室内の燃焼条件に影響する。
【０００９】
第１の発明に係る多気筒エンジンは、成層燃焼運転において点火時の点火プラグ周辺の混合気の空燃比を決める制御パラメータの値が気筒ごとに別々に初期設定された制御部を備える。この初期設定では、基準気筒の制御パラメータの値に対する各気筒の制御パラメータの値の差異の気筒間の分布（第１の分布）と、基準気筒の絞り部の距離に対する各気筒の絞り部の距離の差異の気筒間の分布（第２の分布）と、の間に共通の規則性が設けられている。第２の分布は、タンブル流の強さの気筒間の分布に対応する。よって、第１の分布が第２の分布と共通の規則性をもつように、気筒ごとの制御パラメータの初期設定を行うことで、タンブル流の強さの気筒間のばらつきによらず、燃焼条件を気筒間で揃えることができるようになる。なお、基準気筒は特に定められておらず、複数の気筒のどれを基準気筒として選んでもよい。
【００１０】
好ましくは、気筒ごとに別々に値を初期設定される制御パラメータは、成層燃焼運転時の点火タイミングである。複数の気筒のうちの任意の２つの気筒の比較において、絞り部の距離が短い気筒の点火タイミングは、絞り部の距離が長い気筒の点火タイミングよりも進角側に設定される。この設定によれば、タンブル流が強い気筒では点火タイミングを遅くし、タンブル流が弱い気筒では点火タイミングを早くすることができるので、点火時の点火プラグ周辺の混合気の空燃比を気筒間で均一にすることができる。
【００１１】
吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射弁が気筒ごとに設けられているのであれば、成層燃焼運転時にポート噴射弁が分担する燃料噴射量の割合（ポート噴射割合）を、気筒ごとに別々に値を初期設定される制御パラメータとしてもよい。この場合、複数の気筒のうちの任意の２つの気筒の比較において、絞り部の距離が短い気筒のポート噴射割合は、絞り部の距離が長い気筒のポート噴射割合よりも大きく設定される。同一の総燃料噴射量で比較した場合、ポート噴射割合が大きいほど、筒内噴射弁の燃料噴射量は少なくなって、筒内噴射弁の燃料噴霧の貫徹力を弱くなる。よって、この設定によれば、タンブル流が強い気筒では筒内噴射弁の燃料噴霧の貫徹力を強くし、タンブル流が弱い気筒では筒内噴射弁の燃料噴霧の貫徹力を弱くすることができるので、点火時の点火プラグ周辺の混合気の空燃比を気筒間で均一にすることができる。
【００１２】
成層燃焼運転時の筒内噴射弁の燃料噴射圧力を、気筒ごとに別々に値を初期設定される制御パラメータとしてもよい。この場合、複数の気筒のうちの任意の２つの気筒の比較において、絞り部の距離が短い気筒の燃料噴射圧力は、絞り部の距離が長い気筒の燃料噴射圧力よりも小さく設定される。この設定によれば、タンブル流が強い気筒では筒内噴射弁の燃料噴霧の貫徹力を強くし、タンブル流が弱い気筒では筒内噴射弁の燃料噴霧の貫徹力を弱くすることができるので、点火時の点火プラグ周辺の混合気の空燃比を気筒間で均一にすることができる。
【００１３】
吸気ポートに配置されて筒内のタンブル流の強さを変化させるタンブル制御弁が気筒ごとに設けられているのであれば、成層燃焼運転時のタンブル制御弁の立ち角を、気筒ごとに別々に値を初期設定される制御パラメータとしてもよい。この場合、複数の気筒のうちの任意の２つの気筒の比較において、絞り部の距離が短い気筒のタンブル制御弁の立ち角は、絞り部の距離が長い気筒のタンブル制御弁の立ち角よりも大きく設定される。この設定によれば、気筒間のタンブル流の強さのばらつきを抑えることができるので、点火時の点火プラグ周辺の混合気の空燃比を気筒間で均一にすることができる。
【００１４】
第２の発明に係る多気筒エンジンは、均質燃焼運転時の点火タイミングの値が気筒ごとに別々に初期設定された制御部を備える。この初期設定では、複数の気筒のうちの任意の２つの気筒の比較において、絞り部の距離が短い気筒の均質燃焼運転時の点火タイミングは、絞り部の距離が長い気筒の均質燃焼運転時の点火タイミングよりも進角側に設定される。タンブル流が強い気筒では燃焼速度が速いためにＭＢＴクランクアングルは遅角し、タンブル流が弱い気筒では燃焼速度が遅いためにＭＢＴクランクアングルは進角する。よって、この設定によれば、強いタンブル流が発生する気筒でも、弱いタンブル流が発生する気筒でも、点火タイミングをＭＢＴクランクアングルに近づけることができるので、気筒間に燃焼のばらつきが生じることを抑えることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る多気筒エンジンによれば、タンブル流の強さの気筒間のばらつきによらず燃焼条件を気筒間で揃えることができるので、吸気ポートの形状誤差に伴い生じる気筒間のタンブル流の強さのばらつきに起因した気筒間の燃焼のばらつきは、当該多気筒エンジンのラインオフのときから抑えられている。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施の形態１の多気筒エンジンの構成を模式的に示す図である。
【図２】成層燃焼運転での筒内噴射のタイミングからの点火プラグ周辺の燃料濃度の時刻による変化を示す図である。
【図３】成層燃焼運転でのタンブル比と点火時の点火プラグ周辺の混合気の空燃比との関係を示す図である。
【図４】吸気ポートのスロートの絞り部の高さによってタンブル比が変わる理由を説明する図である。
【図５】吸気ポートのスロートの絞り部の高さとタンブル比と流量係数との関係を示す図である。
【図６】点火時の点火プラグ周辺の混合気の空燃比を気筒間で揃えるための、吸気ポートのスロートの絞り部の高さと点火タイミングとの関係を示す図である。
【図７】実施の形態１のＲＯＭに記憶された各気筒の点火タイミングの設定値と、各気筒の吸気ポートのスロートの絞り部の高さとの関係の一例を示す図である。
【図８】実施の形態２のＲＯＭに記憶された各気筒の筒内噴射割合補正係数の設定値と、各気筒の吸気ポートのスロートの絞り部の高さとの関係の一例を示す図である。
【図９】実施の形態２で行われる燃料噴射制御の制御フローを示すフローチャートである。
【図１０】点火時の点火プラグ周辺の混合気の空燃比を気筒間で揃えるための、吸気ポートのスロートの絞り部の高さと筒内噴射燃料圧力との関係を示す図である。
【図１１】実施の形態３のＲＯＭに記憶された各気筒の筒内噴射燃料圧力の設定値と、各気筒の吸気ポートのスロートの絞り部の高さとの関係の一例を示す図である。
【図１２】実施の形態４の多気筒エンジンの構成を模式的に示す図である。
【図１３】点火時の点火プラグ周辺の混合気の空燃比を気筒間で揃えるための、吸気ポートのスロートの絞り部の高さとタンブル制御弁の立ち角との関係を示す図である。
【図１４】実施の形態４のＲＯＭに記憶された各気筒のＴＣＶ立ち角補正係数の設定値と、各気筒の吸気ポートのスロートの絞り部の高さとの関係の一例を示す図である。
【図１５】均質燃焼運転でのタンブル比と燃焼速度とＭＢＴクランクアングルとの関係を示す図である。
【図１６】実施の形態５のＲＯＭに記憶された各気筒の基本点火タイミングの設定値と、各気筒の吸気ポートのスロートの絞り部の高さとの関係の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。ただし、以下に示す実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、この発明が限定されるものではない。また、以下に示す実施の形態において説明する構造は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。
【００１８】
実施の形態１．
１−１．エンジンの構成
図１は、実施の形態１に係る多気筒エンジン（以下、単にエンジンという）の構成を模式的に示す図である。図１には、本エンジンを構成する要素がクランク軸に垂直な１つの平面上に投影して描かれている（注：図１は、本エンジンの特定の断面を描いた断面図ではない）。図１には１つの気筒４のみが描かれているが、本エンジンは複数の気筒４を備える。本エンジンは、気筒４が形成されたシリンダブロック３と、シリンダブロック３上に図示しないガスケットを介して配置されるシリンダヘッド２とを有している。気筒４内にはその軸方向に往復動するピストン８が配置されている。シリンダヘッド２の下面にあたるシリンダブロック３との合せ面３０には、気筒４の上部空間であるペントルーフ形状の燃焼室６が形成されている。
【００１９】
シリンダヘッド２には、燃焼室６に連通する吸気ポート１０及び排気ポート１６が形成されている。吸気ポート１０の燃焼室６に連通する開口部には、吸気バルブ１８が設けられ、排気ポート１６の燃焼室６に連通する開口部には、排気バルブ２０が設けられている。図示はされていないが、吸気ポート１０は、シリンダヘッド２の側面に形成された入口から燃焼室６に連通する開口部に向かう途中で二股に分かれている。吸気ポート１０が二股に分かれる部分の上流には、吸気ポート１０の内部に燃料を噴射するポート噴射弁２４が設けられている。二股に分かれた吸気ポート１０の間であって、吸気ポート１０とシリンダブロック合せ面３０とで挟まれた部位には、先端が燃焼室６を臨むように、燃焼室６の内部に燃料を噴射する筒内噴射弁２６が設けられている。また、シリンダヘッド２には、燃焼室６の頂部から内部に突出するように点火プラグ２８が設けられている。
【００２０】
吸気ポート１０は、その入口から燃焼室６に向けてほぼ真っ直ぐに延び、燃焼室６との接続部分であるスロート１２において流路断面積を絞られている。吸気ポート１０のこのような形状は、燃焼室６に吸入された吸気にタンブル流を生じさせる。燃焼室６の底部を形成するピストン８には、タンブル流を保持するための凹みが形成されている。理論空燃比よりもリーンな空燃比による運転時には、筒内噴射によるエアガイド成層燃焼が実施される。エアガイド成層燃焼では、燃焼室６内に生成されたタンブル流に対向するように、筒内噴射弁２６より燃料が噴射される。筒内噴射弁２６の燃料噴霧に対してタンブル流の制動力が作用することにより、燃焼室６内での燃料噴霧の挙動が制御され、点火プラグ２８の周辺に燃料濃度の濃い混合気の層が形成される。
【００２１】
本エンジンは、制御部としてのＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０を備える。ＥＣＵ５０は、少なくとも入出力インタフェース、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＰＵを有している。入出力インタフェースは、本エンジン及び車両に取り付けられた各種センサからセンサ信号を取り込むとともに、本エンジンが備えるアクチュエータに対して操作信号を出力するために設けられる。ＲＯＭには、本エンジンを制御するための各種の制御プログラムやマップを含む各種の制御データが記憶されている。後述する制御パラメータの設定値（初期設定値）も予めＲＯＭに記憶されている。ＣＰＵは、制御プログラムをＲＯＭから読みだして実行し、取り込んだセンサ信号に基づいて操作信号を生成する。
【００２２】
１−２．タンブル比と点火プラグ周辺空燃比との関係
燃焼室６内に生成されるタンブル流の強さは、“タンブル比”という指標を用いて評価することができる。タンブル比は、ピストン８が一往復する間に燃焼室６内でタンブル流が回転した回数、と定義される。タンブル比は、筒内噴射弁２６から噴射された燃料が点火プラグ２８の周辺に到達するまでの時間に影響する。
【００２３】
図２は、筒内噴射のタイミングからの点火プラグ周辺の燃料濃度の時刻による変化を示している。図２には複数の曲線が描かれているが、曲線ごとにタンブル比が異なっている。タンブル比が低いほど、点火プラグ周辺の燃料濃度は早くピークに達し、タンブル比が高いほど、点火プラグ周辺の燃料濃度がピークに達するまでに時間がかかる。また、タンブル比の高低は燃料濃度のピークの高さ自体にも影響し、タンブル比が高すぎても低すぎても燃料濃度のピークは低下する。
【００２４】
図３は、エンジン回転速度、負荷、及び、点火タイミングを固定した場合の、タンブル比と点火時の点火プラグ周辺の混合気の空燃比（以下、点火時プラグ周り空燃比という）との関係を示している。図３から分かるように、点火時プラグ周り空燃比は、タンブル比に対して下に凸の二次関数的に変化する。つまり、タンブル比がある適正範囲にあれば、点火時、点火プラグ周辺に燃料濃度の濃い混合気の層を形成することができるが、タンブル比がその適正範囲から外れると、点火時プラグ周り空燃比は薄くなる。このことは、点火プラグ周辺の燃料濃度の時刻による変化とタンブル比との関係とも整合している。
【００２５】
点火時の点火プラグ周辺の混合気の空燃比がタンブル比によって異なるのは、タンブル流が燃料噴霧の貫徹力を制動する力がタンブル比によって変わるからである。タンブル流による制動力と燃料噴霧の貫徹力とがバランスしたとき、点火タイミングにおいて点火プラグ２８の周辺に燃料濃度の濃い混合気の層が形成される。しかし、タンブル比が適正範囲より高い場合、タンブル流による制動力が燃料噴霧の貫徹力に対して過大になるため、点火タイミングまでに燃料濃度の濃い混合気が点火プラグ２８に十分に到達しない。逆に、タンブル比が適正範囲より低い場合、タンブル流による制動力が燃料噴霧の貫徹力に対して不足するため、燃料濃度の濃い混合気が点火プラグ２８の付近を通り越してしまう。このため、タンブル比が適正範囲より高くても低くても、点火時プラグ周り空燃比は薄くなる。
【００２６】
１−３．タンブル比と吸気ポートの製造誤差との関係
再び図１に戻り、吸気ポート１０に関して説明する。タンブル比が適正範囲からずれる原因は、吸気ポート１０の形状誤差にある。シリンダヘッド２は鋳造によって製造される。その際、燃焼室６と吸気ポート１０と排気ポート１６はそれぞれ別々の中子によって形成される。吸気ポート１０に着目すると、吸気ポート１０の形状のうち吸気ポート１０の燃焼室６につながる部分、すなわち、スロート１２の形状は、鋳造後に機械加工によって作り出される。スロート１２には、吸気バルブ１８が着座するバルブシートが形成される。中子によって成形される吸気ポート１０の本体部分と、機械加工によって形成されるスロート１２との間には、流路断面積が極小になる絞り部１４ができる。
【００２７】
シリンダヘッド２の鋳込みの際、吸気ポート１０の中子は外枠や巾木などによって固定され、燃焼室６の中子に対して位置決めされる。しかし、中子を完全に固定することは難しく、吸気ポート１０の中子と燃焼室６の中子との位置関係に僅かなずれが生じる場合がある。吸気ポート１０はタンブル生成ポートであるので、中子の僅かなずれは燃焼室６内に生成されるタンブルの強さに大きく影響する。
【００２８】
吸気ポート１０の中子が上下方向にずれた場合、そのずれは機械加工によってスロート１２を形成したときに、シリンダブロック合せ面３０からのスロート１２の絞り部１４の距離のずれとして現れる。ここで、絞り部１４とは、スロート１２と吸気ポート１０の本体部分との境界線となる円環であり、絞り部１４の距離とは、この円環の下端（最もシリンダヘッド合せ面３０に近い部分）からシリンダヘッド合せ面３０までの最短距離である。シリンダブロック合せ面３０からのスロート１２の絞り部１４の距離は、レーザ計測器を用いることによって簡易に計測することができる。
【００２９】
スロート１２の絞り部１４の“距離”は、シリンダヘッド２をシリンダブロック合せ面３０が水平になるように置いたときには、絞り部１４の“高さ”と表現することができる。絞り部１４の高さが低いとは、絞り部１４の距離が短いことを意味し、絞り部１４の高さが高いとは、絞り部１４の距離が長いことを意味する。図４には、スロート１２の絞り部１４の高さが異なる３つの気筒４Ａ，４Ｂ，４Ｃが描かれている。気筒４Ａは絞り部１４の高さが全気筒の平均（或いは全気筒の中央値）であり、気筒４Ｂは絞り部１４の高さが全気筒の平均よりも低く、気筒４Ｃは絞り部１４の高さが全気筒の平均よりも高い。
【００３０】
絞り部１４の高さが平均高さより低い気筒４Ｂでは、吸気バルブ１８の上方を通って燃焼室６に入り、順方向のタンブル流を生成する吸気流が弱くなる一方で、吸気バルブ１８の下方を通って燃焼室６に入り、逆方向のタンブル流を生成する吸気流が強くなる。この結果、気筒４Ｂには、気筒４Ａに生成されるタンブル流よりも弱いタンブル流（タンブル比の小さいタンブル流）が生成される。これに対し、絞り部１４の高さが平均高さより高い気筒４Ｃでは、吸気バルブ１８の上方を通って燃焼室６に入り、順方向のタンブル流を生成する吸気流が強くなる一方で、吸気バルブ１８の下方を通って燃焼室６に入り、逆方向のタンブル流を生成する吸気流は弱くなる。この結果、気筒４Ｃには、気筒４Ａに生成されるタンブル流よりも強いタンブル流（タンブル比の大きいタンブル流）が生成される。
【００３１】
以上のことから、ある気筒４が強いタンブル流が生成される気筒なのか弱いタンブル流が生成される気筒なのかは、その気筒４の吸気ポート１０のスロート１２の絞り部１４のシリンダブロック合せ面３０からの高さから判断することができる。図５は、絞り部１４の高さとタンブル比との関係について調べた結果を示す図である。調査は実際に製造ラインで製造された複数のエンジンに対して行なわれ、所定の回転速度及び負荷のもとでタンブル比の計測が行なわれた。なお、タンブル比はティップルマンタンブル計測器にて計測され、絞り部１４の高さはシリンダヘッド２をシリンダブロック３から取り外した状態でレーザ計測器にて計測された。
【００３２】
図５より、タンブル比と絞り部１４の高さとの間には線形の関係があることが分かる。この関係を予測式で表すことにより、絞り部１４の高さが分かれば、予測式からタンブル比の予測値を計算することができる。なお、図５には、絞り部１４の高さと流量係数との関係について調べた結果が併せて示されている。流量係数と絞り部１４の高さとの間にも線形の関係があり、絞り部１４の高さが大きくなるほど流量係数は小さくなる。
【００３３】
絞り部１４の高さの計測は、シリンダヘッド２の製造工程において、ロットごとに、且つ、気筒４ごとに実施される。この計測を実施することにより、吸気ポート１０の形状誤差に伴い生じる気筒４，４，…４間のタンブル流の強さのばらつきを、シリンダヘッド２を製造した段階で予測することが可能となる。なお、１つの燃焼室６に対して２つの吸気バルブ１８が設けられているため、吸気ポート１０のスロート１２は１つの燃焼室６に対して２つ存在する。絞り部１４の高さの計測は、何れか１つ（好ましくは予め決めた側、例えば右側）のスロート１２の絞り部１４に対して行なってもよいし、両方のスロート１２の絞り部１４を計測してその平均値をとってもよい。
【００３４】
１−４．点火タイミングの設定
従来、エアガイド成層燃焼運転（以下、単に成層燃焼運転という）時の点火タイミング、特に、運転結果に基づく学習や補正が行なわれていない初期設定での点火タイミングは、気筒４，４，…４間で統一された値（設計値）が用いられていた。初期設定された点火タイミングは、タンブル比が設計値どおりの場合に、点火プラグ周辺の燃料濃度がピークに達する時刻に合わせて設定されている。しかし、吸気ポート１０の形状誤差によってタンブル比の設計値と実際値との間にはずれが生じ、点火プラグ周辺の燃料濃度がピークに達する時刻と点火タイミングとの間にも、タンブル比の設計値と実際値との差に応じた時間差が生じる。このため、気筒４，４，…４間でタンブル比にばらつきがある場合、点火時プラグ周り空燃比は気筒４ごとに異なる値になる。
【００３５】
ここで、再び前出の図２に着目すると、点火プラグ周辺の燃料濃度がピークに達するまでの時間はタンブル比によって大きく変わる。しかし、点火に必要な燃料濃度の範囲に入っている限りは、燃料濃度のピーク値には大きな差はない。このことから、タンブル比に応じて点火タイミングの設定を気筒４ごとに変え、点火プラグ周辺の燃料濃度がピークに達する時刻と点火タイミングとを合わせることで、点火時プラグ周り空燃比が気筒４，４，…４間でほぼ均一になることが予想される。
【００３６】
図２に示すグラフからは、点火プラグ周辺の燃料濃度がピークに達する時刻を点火タイミングとするのであれば、タンブル比が設計値よりも高いほど点火タイミングを設計値よりもより遅角し、タンブル比が設計値よりも低いほど点火タイミングを設計値よりもより進角すればよいことが分かる。点火プラグ周辺の燃料濃度がピークに達するまでの時間をタンブル比の高さを変えて調べることにより、タンブル比とそれに応じた点火タイミングの好適値との関係を示すデータ（例えば関係式で表される）を得ることができる。
【００３７】
タンブル比と点火タイミングの好適値との関係を示すデータが得られれば、タンブル比と絞り部１４の高さとの関係を表す予測式を用いることにより、絞り部１４の高さから点火タイミングの好適値を求めるためのデータを得ることができる。図６には、絞り部１４の高さを横軸とする３つのグラフが横軸を揃えて並べられている。上段のグラフは、絞り部１４の高さとタンブル比との関係を示している。中段のグラフは、絞り部１４の高さと点火タイミングの好適値との関係を示している。そして、下段のグラフは、絞り部１４の高さと、点火タイミングを中段のグラフに示す値に設定した場合の点火時プラグ周り空燃比との関係を示している。各グラフに示す黒丸は、絞り部１４の高さを変えて実験を行うことで得られたデータである。図６より、絞り部１４の高さに応じて点火タイミングの設定を変えることで、点火時プラグ周り空燃比をほぼ設計値のとおりに調整できることが分かる。
【００３８】
本エンジンの製造行程において、図６の中段のグラフに示す絞り部１４の高さと点火タイミングの好適値との関係は、点火タイミングを気筒４ごとに決めるための参照データとして予め用意されている。この参照データと気筒４ごとに計測された絞り部１４の高さとから、成層燃焼運転時の設定値として相応しい点火タイミングを気筒４ごとに決定することができる。決定された各気筒４の点火タイミングは、ＥＣＵ５０のＲＯＭに設定値（初期設定値）として書き込まれる。なお、計測された絞り部１４の高さと、ＲＯＭに書き込まれた点火タイミングの設定値とが必ず対応するように、本エンジンの製造工程においてシリンダヘッド２とＥＣＵ５０とは紐付けされている。
【００３９】
図７は、各気筒４の絞り部１４の高さと、ＲＯＭに記憶された各気筒４の点火タイミングの設定値との関係の一例を示している。ここでは、本エンジンが４気筒エンジンであるとし、上段のグラフでは、気筒４ごとに絞り部１４の高さを示し、下段のグラフでは、気筒４ごとに点火タイミングの設定値を示している。第１気筒を基準気筒として、基準気筒の点火タイミングの設定値に対する各気筒の点火タイミングの設定値の差異の気筒間の分布（下段のグラフ中に折れ線で示す）と、基準気筒の絞り部１４の高さに対する各気筒の絞り部１４の高さの差異の気筒間の分布（上段のグラフ中に折れ線で示す）とを比較すると、２つの分布の間には共通の規則性があることが確認できる。少なくともラインオフ後の最初の運転では、ＲＯＭに記憶された設定値に従って点火タイミングの設定（初期設定）が行われる。この初期設定によれば、本エンジンが有する４つの気筒のうちの任意の２つの気筒の比較において、絞り部１４の高さが低い気筒の点火タイミングは、絞り部１４の高さが高い気筒の点火タイミングよりも進角側に設定される。
【００４０】
このように、各気筒４の点火タイミングを絞り部１４の高さに応じて別々に設定することにより、タンブル流の強さの気筒４，４，…４間のばらつきによらず、燃焼条件である点火時プラグ周り空燃比を気筒４，４，…４間で揃えることができる。これにより、本エンジンによれば、吸気ポート１０の形状誤差に伴いタンブル流の強さに気筒４，４，…４間でばらつきが生じたとしても、タンブル流の強さのばらつきに起因した気筒４，４，…４間の燃焼のばらつきは、本エンジンのラインオフのときから抑えられる。
【００４１】
なお、本実施の形態では絞り部１４の高さから点火タイミングを決定しているが、絞り部１４の高さから点火タイミングの設計値に対する補正係数を決定するのでもよい。補正係数は、絞り部１４の高さが設計値よりも高い場合、点火タイミングを設計値よりも遅角させる値をとり、絞り部１４の高さが設計値よりも低い場合、点火タイミングを設計値よりも進角させる値をとる。このような補正係数を絞り部１４の高さから気筒４ごとに決定し、点火タイミングの設計値とともにＥＣＵ５０のＲＯＭに書き込んでおく。ＥＣＵ５０は、点火タイミングの設計値を気筒４ごとの補正係数で補正し、補正された点火タイミングを気筒４ごとの点火タイミングの設定値として使用する。
【００４２】
また、絞り部１４の高さから点火タイミングの設定値を計算するロジックと、気筒４ごとの絞り部１４の高さの計測値とをＥＣＵ５０のＲＯＭに書き込み、気筒４ごとの点火タイミングの設定値の計算はＥＣＵ５０に行わせるようにしてもよい。この場合、作業員は単に絞り部１４の高さを計測するだけでよくなるので、絞り部１４の高さから気筒４ごとの点火タイミングや補正係数を計算するための工数を削減することができるというメリットを得られる。
【００４３】
実施の形態２．
２−１．エンジンの構成
実施の形態２に係るエンジンは、実施の形態１と同じく図１に示す構成を有している。ただし、後述するように、実施の形態２に係るエンジンは、ＥＣＵ５０のＲＯＭに記憶されている制御パラメータの内容において実施の形態１との違いを有している。
【００４４】
２−２．吸気ポート噴射割合の設定
本エンジンによれば、エンジンの運転域に応じて、ポート噴射弁２４によるポート噴射のみを用いた運転と、筒内噴射弁２６による筒内噴射のみを用いた運転と、ポート噴射と筒内噴射とを併用した運転とを使い分けることができる。成層燃焼運転時には、筒内噴射弁２６による筒内噴射を主体として、ポート噴射と筒内噴射とが併用されている。
【００４５】
成層燃焼運転時にポート噴射弁２４が分担する燃料噴射量の割合（以下、吸気ポート噴射割合という）は、筒内噴射弁２６の燃料噴霧の貫徹力に影響する。吸気ポート噴射割合を減らせば、その分、筒内噴射弁２６が分担する燃料噴射量が増えることになって、筒内噴射弁２６の燃料噴霧の貫徹力は増大する。逆に、吸気ポート噴射割合を増やせば、その分、筒内噴射弁２６が分担する燃料噴射量が減ることになって、筒内噴射弁２６の燃料噴霧の貫徹力は減少する。このため、吸気ポート噴射割合の大きさによって、筒内噴射弁２６の燃料噴霧の貫徹力と燃焼室６内に生成されるタンブル流による制動力とのバランスが変化する。
【００４６】
従来、成層燃焼運転時の吸気ポート噴射割合、特に、運転結果に基づく学習や補正が行なわれていない初期設定での吸気ポート噴射割合は、気筒４，４，…４間で統一された値（設計値）が用いられていた。しかし、吸気ポート噴射割合を気筒４ごとに別々に設定すれば、燃料噴霧の貫徹力とタンブル流による制動力とのバランスを気筒４ごとに調整することができる。タンブル比に応じて吸気ポート噴射割合の設定を気筒４ごとに変え、点火タイミングにおいて点火プラグ周辺の燃料濃度がピークに達するように、燃料噴霧の貫徹力とタンブル流による制動力とのバランスを気筒４ごとに調整することで、点火時プラグ周り空燃比を気筒４，４，…４間でほぼ均一にすることができる。
【００４７】
吸気ポート噴射割合の設定を気筒４ごとに変える具体的な方法として、本実施の形態では、筒内噴射弁２６が分担する燃料噴射量の割合である筒内噴射割合に対して、気筒４ごとに設定した補正係数を掛ける。筒内噴射割合のベース値は、エンジン回転速度とエンジン負荷に応じて変えられる変数値であって、これには気筒４，４，…４間で共通の値が用いられる。絞り部１４の高さが設計値である場合、筒内噴射割合補正係数の値は１とする。そして、絞り部１４の高さが設計値よりも高い場合、筒内噴射割合補正係数の値を１よりも大きくし、絞り部１４の高さが高いほど、筒内噴射割合補正係数の値をより大きくする。逆に、絞り部１４の高さが設計値よりも低い場合、筒内噴射割合補正係数の値を１よりも小さくし、絞り部１４の高さが低いほど、筒内噴射割合補正係数の値をより小さくする。このように、絞り部１４の高さに応じて筒内噴射割合補正係数の値を変えることで、燃焼室６に生成されるタンブル流の強さに筒内噴射弁２６の燃料噴霧の貫徹力をバランスさせることができる。
【００４８】
本エンジンの製造行程では、予め確認された絞り部１４の高さと筒内噴射割合補正係数の好適値との関係が、筒内噴射割合補正係数を気筒４ごとに決めるための参照データとして予め用意されている。この参照データと気筒４ごとに計測された絞り部１４の高さとから、成層燃焼運転時の筒内噴射割合及びポート噴射割合の設定値を決めるのに相応しい筒内噴射割合補正係数を気筒４ごとに決定することができる。決定された気筒４ごとの筒内噴射割合補正係数は、ＥＣＵ５０のＲＯＭに書き込まれる。
【００４９】
図８は、各気筒４の絞り部１４の高さと、ＲＯＭに記憶された各気筒４の筒内噴射割合補正係数との関係の一例を示している。ここでは、本エンジンが４気筒エンジンであるとし、上段のグラフでは、気筒４ごとに絞り部１４の高さを示し、下段のグラフでは、気筒４ごとに筒内噴射割合補正係数を示している。第１気筒を基準気筒として、基準気筒の筒内噴射割合補正係数に対する各気筒の筒内噴射割合補正係数の差異の気筒間の分布（下段のグラフ中に折れ線で示す）と、基準気筒の絞り部１４の高さに対する各気筒の絞り部１４の高さの差異の気筒間の分布（上段のグラフ中に折れ線で示す）とを比較すると、２つの分布の間には共通の規則性があることが確認できる。少なくともラインオフ後の最初の運転では、ＲＯＭに記憶された筒内噴射割合補正係数を用いて筒内噴射割合及びポート噴射割合の設定（初期設定）が行われる。この初期設定によれば、本エンジンが有する４つの気筒のうちの任意の２つの気筒の比較において、絞り部１４の高さが低い気筒のポート噴射割合は、絞り部１４の高さが高い気筒のポート噴射割合よりも大きい値に設定される。
【００５０】
図９は、本実施の形態で行われる燃料噴射制御の制御フローを示すフローチャートである。本実施の形態では、触媒の暖機を目的として成層燃焼運転が行われる。ＲＯＭに記憶された筒内噴射割合補正係数は、その成層燃焼運転において、各気筒４のポート噴射量及び筒内噴射量の計算に用いられる。以下、筒内噴射割合補正係数を用いた各気筒４のポート噴射量及び筒内噴射量の計算方法について、図９に示す制御フローに沿って説明する。
【００５１】
まず、ステップＳ２では、ＲＯＭに記憶された各気筒４の筒内噴射割合補正係数がＣＰＵに読み出される。次に、ステップＳ４では、現在の注目気筒を示す気筒カウンタが始動制御から引き継がれる。始動制御は、本エンジンの始動時に実行される燃料噴射制御であって、触媒暖機を実施する前に本制御フローとは別の制御フローに従って実行されている。気筒カウンタは、本エンジンの気筒数に合わせて１から４までの値をとり、４の次は再び１に戻される。
【００５２】
次に、ステップＳ６では、現在の運転モードが触媒の暖機を行う触媒暖機モードかどうか判定される。触媒暖機モードが解除されている場合、本制御フローによる燃料噴射制御は終了する。
【００５３】
現在の運転モードが触媒暖機モードである場合、ステップＳ８からステップＳ２０までの処理が順次行われる。ステップＳ８では、圧縮行程での燃料噴射量の割合である圧縮行程噴射割合Kcompがエンジン回転速度NEとエンジン負荷KLから算出される。圧縮行程での燃料噴射は筒内噴射弁２６により行われるので、圧縮行程噴射割合は筒内噴射割合を意味する。この計算にはエンジン回転速度NEとエンジン負荷KLをパラメータとするマップが用いられる。
【００５４】
ステップＳ１０では、ステップＳ８で算出された圧縮行程噴射割合Kcompに対し、気筒カウンタが示す現在の注目気筒の筒内噴射割合補正係数が乗じられる。
【００５５】
ステップＳ１２では、ステップＳ１０で補正された圧縮行程噴射割合Kcompを１から減算することによって、吸気行程での燃料噴射量の割合である吸気行程噴射割合Kintが算出される。吸気行程での燃料噴射はポート噴射弁２４により行われるので、吸気行程噴射割合はポート噴射割合を意味する。
【００５６】
ステップＳ１４では、１サイクルでの全燃料噴射量Ｑがエンジン回転速度NEとエンジン負荷KLから算出される。この計算にはエンジン回転速度NEとエンジン負荷KLをパラメータとするマップが用いられる。
【００５７】
ステップＳ１６では、ステップＳ１４で算出された全燃料噴射量Ｑに対し、ステップＳ１２で算出された吸気行程噴射割合Kintを乗じることにより、ポート噴射弁２４が担う燃料噴射量であるポート噴射量が算出される。
【００５８】
ステップＳ１８では、ステップＳ１４で算出された全燃料噴射量Ｑに対し、ステップＳ１０で補正された圧縮行程噴射割合Kcompを乗じることにより、筒内噴射弁２６が担う燃料噴射量である筒内噴射量が算出される。
【００５９】
ステップＳ２０では、気筒カウンタの更新が行われる。触媒暖機モードが継続されている場合には、更新後の気筒カウンタが示す次の注目気筒に関し、ステップＳ８からステップＳ１８までの演算が行われる。
【００６０】
上記の制御フローによれば、タンブル流に対向するように筒内噴射弁２６から噴射される燃料の量（筒内噴射量）は、筒内噴射割合補正係数が絞り部１４の高さに応じて気筒４ごとに別々に設定されていることにより、タンブル流の強さとバランスした貫徹力が得られる量に調整される。これにより、吸気ポート１０の形状誤差に伴いタンブル流の強さに気筒４，４，…４間でばらつきが生じたとしても、筒内噴射弁２６の燃料噴霧の貫徹力は当初からそのばらつきに合わせられているので、燃焼条件である点火時プラグ周り空燃比が気筒４，４，…４間でばらつくことは抑えられる。よって、本エンジンによれば、タンブル流の強さのばらつきに起因した気筒４，４，…４間の燃焼のばらつきは、本エンジンのラインオフのときから抑えられる。
【００６１】
なお、本実施の形態では絞り部１４の高さから筒内噴射割合補正係数を決定しているが、絞り部１４の高さからポート噴射割合或いは筒内噴射割合を直接決定し、それをＥＣＵ５０のＲＯＭに書き込んでもよい。また、絞り部１４の高さから筒内噴射割合補正係数を計算するロジックと、気筒４ごとの絞り部１４の高さの計測値とをＥＣＵ５０のＲＯＭに書き込み、気筒４ごとの筒内噴射割合補正係数の計算はＥＣＵ５０に行わせるようにしてもよい。
【００６２】
実施の形態３．
３−１．エンジンの構成
実施の形態３に係るエンジンは、基本的には実施の形態１と同じく図１に示す構成を有している。ただし、実施の形態３に係るエンジンは、筒内噴射弁２６の燃料圧力（以下、筒内噴射燃料圧力という）を気筒４ごとに調整できる仕組みを備えている。その仕組には限定はない。例えば、筒内噴射弁２６のリフト量を気筒４ごとに設定することでもよいし、燃料ポンプを気筒４ごとに設けることでもよい。また、後述するように、実施の形態３に係るエンジンは、ＥＣＵ５０のＲＯＭに記憶されている制御パラメータの内容において実施の形態１及び２との違いを有している。
【００６３】
３−２．筒内噴射燃料圧力の設定
一般的に、筒内噴射弁２６からは、どの気筒４でも同じ大きさの圧力で燃料が噴射されている。しかし、筒内噴射燃料圧力を気筒４ごとに別々に設定すれば、燃料噴霧の貫徹力とタンブル流による制動力とのバランスを気筒４ごとに調整することができる。タンブル比に応じて筒内噴射燃料圧力の設定を気筒４ごとに変え、点火タイミングにおいて点火プラグ周辺の燃料濃度がピークに達するように、燃料噴霧の貫徹力とタンブル流による制動力とのバランスを気筒４ごとに調整することで、点火時プラグ周り空燃比が気筒４，４，…４間でほぼ均一になることが予想される。
【００６４】
図１０には、絞り部１４の高さを横軸とする３つのグラフが横軸を揃えて並べられている。上段のグラフは、絞り部１４の高さとタンブル比との関係を示している。中段のグラフは、絞り部１４の高さと筒内噴射燃料圧力の好適値との関係を示している。筒内噴射燃料圧力と燃料噴霧の貫徹力との間には二次関数で表される関係があるため、絞り部１４の高さと燃料噴射圧力の好適値との関係は線形ではなく、上に凸の緩やかな曲線で表される関係となる。そして、下段のグラフは、絞り部１４の高さと、筒内噴射燃料圧力を中段のグラフに示す値に設定した場合の点火時プラグ周り空燃比との関係を示している。各グラフに示す黒丸は、絞り部１４の高さを変えて実験を行うことで得られたデータである。図１０より、絞り部１４の高さに応じて筒内噴射燃料圧力の設定を変えることで、点火時プラグ周り空燃比をほぼ設計値のとおりに調整できることが分かる。
【００６５】
本エンジンの製造行程において、図１０の中段のグラフに示す絞り部１４の高さと筒内噴射燃料圧力の好適値との関係は、筒内噴射燃料圧力を気筒４ごとに決めるための参照データとして予め用意されている。この参照データと気筒４ごとに計測された絞り部１４の高さとから、成層燃焼運転時の設定値として相応しい筒内噴射燃料圧力を気筒４ごとに決定することができる。決定された各気筒４の筒内噴射燃料圧力は、ＥＣＵ５０のＲＯＭに設定値（初期設定値）として書き込まれる。
【００６６】
図１１は、各気筒４の絞り部１４の高さと、ＲＯＭに記憶された各気筒４の筒内噴射燃料圧力の設定値との関係の一例を示している。ここでは、本エンジンが４気筒エンジンであるとし、上段のグラフでは、気筒４ごとに絞り部１４の高さを示し、下段のグラフでは、気筒４ごとに筒内噴射燃料圧力の設定値を示している。第１気筒を基準気筒として、基準気筒の筒内噴射燃料圧力の設定値に対する各気筒の筒内噴射燃料圧力の設定値の差異の気筒間の分布（下段のグラフ中に折れ線で示す）と、基準気筒の絞り部１４の高さに対する各気筒の絞り部１４の高さの差異の気筒間の分布（上段のグラフ中に折れ線で示す）とを比較すると、２つの分布の間には共通の規則性があることが確認できる。少なくともラインオフ後の最初の運転では、ＲＯＭに記憶された設定値に従って筒内噴射燃料圧力の設定（初期設定）が行われる。本エンジンが有する４つの気筒のうちの任意の２つの気筒の比較において、絞り部１４の高さが低い気筒の筒内噴射燃料圧力は、絞り部１４の高さが高い気筒の筒内噴射燃料圧力よりも進角側に設定される。
【００６７】
このように、各気筒４の筒内噴射燃料圧力を絞り部１４の高さに応じて別々に設定することにより、タンブル流の強さの気筒４，４，…４間のばらつきによらず、燃焼条件である点火時プラグ周り空燃比を気筒４，４，…４間で揃えることができる。これにより、本エンジンによれば、吸気ポート１０の形状誤差に伴いタンブル流の強さに気筒４，４，…４間でばらつきが生じたとしても、タンブル流の強さのばらつきに起因した気筒４，４，…４間の燃焼のばらつきは、本エンジンのラインオフのときから抑えられる。
【００６８】
なお、本実施の形態では絞り部１４の高さから筒内噴射燃料圧力を決定しているが、絞り部１４の高さから筒内噴射燃料圧力の設計値（或いは筒内噴射弁２６のリフト量の設計値）に対する補正係数を決定するのでもよい。補正係数は、絞り部１４の高さが設計値よりも高い場合、筒内噴射燃料圧力を設計値よりも増大させる値をとり、絞り部１４の高さが設計値よりも低い場合、筒内噴射燃料圧力を設計値よりも低下させる値をとる。このような補正係数を絞り部１４の高さから気筒４ごとに決定し、筒内噴射燃料圧力の設計値とともにＥＣＵ５０のＲＯＭに書き込んでおく。ＥＣＵ５０は、筒内噴射燃料圧力の設計値を気筒４ごとの補正係数で補正し、補正された筒内噴射燃料圧力を気筒４ごとの筒内噴射燃料圧力の設定値として使用する。また、絞り部１４の高さから筒内噴射燃料圧力の設定値を計算するロジックと、気筒４ごとの絞り部１４の高さの計測値とをＥＣＵ５０のＲＯＭに書き込み、気筒４ごとの筒内噴射燃料圧力の設定値の計算はＥＣＵ５０に行わせるようにしてもよい。
【００６９】
実施の形態４．
４−１．エンジンの構成
図１２は、実施の形態４に係るエンジンの構成を模式的に示す図である。図１２において、図１に示す実施の形態１のエンジンと共通の部位及び部品には、同一の符号を付している。実施の形態４に係るエンジンは、実施の形態１に係るエンジンが有する部位及び部品の全てを備え、さらに、タンブル制御弁４０を備えている。タンブル制御弁４０は、各気筒４の吸気ポート１０の底面に設けられ、底面に対する立ち角を変えることで燃焼室６に生成されるタンブル流の強さを制御する装置である。実施の形態４に係るエンジンが備えるタンブル制御弁４０は、気筒４ごとに立ち角を異ならせることができるように構成されている。例えば、タンブル制御弁４０は、気筒４ごとにモータで駆動されるように構成されていてもよい。また、後述するように、実施の形態４に係るエンジンは、ＥＣＵ５０のＲＯＭに記憶されている制御パラメータの内容においても実施の形態１−３との違いを有している。
【００７０】
４−２．ＴＣＶ立ち角の設定
本エンジンが備える吸気ポート１０は、燃焼室６にタンブル流を生成するタンブル生成ポートである。タンブル制御弁４０は、吸気ポート１０によって生成されたタンブル流をさらに強化することができる。タンブル制御弁４０の立ち角が吸気ポート１０の底面に対して垂直に近づくほど、燃焼室６に生成されるタンブル流の強さは増していく。
【００７１】
従来、タンブル制御弁４０はどの気筒４でも同じ立ち角に制御されていた。しかし、タンブル制御弁４０の立ち角を気筒４ごとに別々に設定すれば、気筒４ごとにタンブル流の強さを調整することができる。絞り部１４の高さに気筒４，４，…４間でばらつきがあるのであれば、絞り部１４の高さに応じてタンブル制御弁４０の立ち角を気筒４ごとに変えることで、気筒４，４，…４間のタンブル流の強さのばらつきを抑えることができる。
【００７２】
図１３には、絞り部１４の高さを横軸とする３つのグラフが横軸を揃えて並べられている。上段のグラフは、タンブル制御弁４０が倒れている場合（タンブル流に作用していない場合）の絞り部１４の高さとタンブル比との関係を示している。中段のグラフは、絞り部１４の高さとタンブル制御弁４０の立ち角（以下、ＴＣＶ立ち角と表記する）の好適値との関係を示している。絞り部１４の高さとＴＣＶ立ち角の好適値との関係は線形で表される。そして、下段のグラフは、絞り部１４の高さと、ＴＣＶ立ち角を中段のグラフに示す値に設定した場合の点火時プラグ周り空燃比との関係を示している。各グラフに示す黒丸は、絞り部１４の高さを変えて実験を行うことで得られたデータである。図１２より、絞り部１４の高さに応じてＴＣＶ立ち角の設定を変えることで、点火時プラグ周り空燃比をほぼ設計値のとおりに調整できることが分かる。
【００７３】
タンブル制御弁４０の立ち角の設定を気筒４ごとに変える具体的な方法として、本実施の形態では、ＴＣＶ立ち角のベース値に対し、気筒４ごとに設定したＴＣＶ立ち角補正係数を掛ける。ＴＣＶ立ち角のベース値は、例えばエンジン回転速度とエンジン負荷に応じて変えられる変数値であって、これには気筒４，４，…４間で共通の値が用いられる。絞り部１４の高さが設計値である場合、ＴＣＶ立ち角補正係数の値は１とする。そして、絞り部１４の高さが設計値よりも高い場合、ＴＣＶ立ち角補正係数の値を１よりも小さく、絞り部１４の高さが高いほど、ＴＣＶ立ち角補正係数の値をより小さくする。逆に、絞り部１４の高さが設計値よりも低い場合、ＴＣＶ立ち角補正係数の値を１よりも大きくし、絞り部１４の高さが低いほど、ＴＣＶ立ち角補正係数の値をより大きくする。このように、絞り部１４の高さに応じてＴＣＶ立ち角補正係数の値を変えることで、燃焼室６に生成されるタンブル流の強さを設計値に近づけることができる。
【００７４】
本エンジンの製造行程では、予め確認された絞り部１４の高さとＴＣＶ立ち角補正係数の好適値との関係が、ＴＣＶ立ち角補正係数を気筒４ごとに決めるための参照データとして予め用意されている。この参照データと気筒４ごとに計測された絞り部１４の高さとから、成層燃焼運転時のＴＣＶ立ち角の設定値を決めるのに相応しいＴＣＶ立ち角補正係数を気筒４ごとに決定することができる。決定された気筒４ごとのＴＣＶ立ち角補正係数は、ＥＣＵ５０のＲＯＭに書き込まれる。
【００７５】
図１４は、各気筒４の絞り部１４の高さと、ＲＯＭに記憶された各気筒４のＴＣＶ立ち角補正係数との関係の一例を示している。ここでは、本エンジンが４気筒エンジンであるとし、上段のグラフでは、気筒４ごとに絞り部１４の高さを示し、下段のグラフでは、気筒４ごとにＴＣＶ立ち角補正係数を示している。第１気筒を基準気筒として、基準気筒のＴＣＶ立ち角補正係数に対する各気筒のＴＣＶ立ち角補正係数の差異の気筒間の分布（下段のグラフ中に折れ線で示す）と、基準気筒の絞り部１４の高さに対する各気筒の絞り部１４の高さの差異の気筒間の分布（上段のグラフ中に折れ線で示す）とを比較すると、２つの分布の間には共通の規則性があることが確認できる。少なくともラインオフ後の最初の運転では、ＲＯＭに記憶されたＴＣＶ立ち角補正係数を用いてＴＣＶ立ち角の設定（初期設定）が行われる。この初期設定によれば、本エンジンが有する４つの気筒のうちの任意の２つの気筒の比較において、絞り部１４の高さが低い気筒のＴＣＶ立ち角は、絞り部１４の高さが高い気筒のＴＣＶ立ち角よりも大きい値に設定される。
【００７６】
このように、ＴＣＶ立ち角補正係数が絞り部１４の高さに応じて気筒４ごとに別々に設定されていることにより、ＴＣＶ立ち角を気筒４ごとに別々に設定してタンブル流の強さを気筒４，４，…４間で揃えることができる。よって、本エンジンによれば、タンブル流の強さのばらつきに起因した気筒４，４，…４間の燃焼のばらつきは、本エンジンのラインオフのときから抑えられる。
【００７７】
なお、本実施の形態では絞り部１４の高さからＴＣＶ立ち角補正係数を決定しているが、絞り部１４の高さからＴＣＶ立ち角を直接決定し、それをＥＣＵ５０のＲＯＭに書き込んでもよい。また、絞り部１４の高さからＴＣＶ立ち角補正係数を計算するロジックと、気筒４ごとの絞り部１４の高さの計測値とをＥＣＵ５０のＲＯＭに書き込み、気筒４ごとのＴＣＶ立ち角補正係数の計算はＥＣＵ５０に行わせるようにしてもよい。
【００７８】
ところで、ＴＣＶ立ち角が変わると吸気ポート１０の流量係数が変化する。このため、気筒４ごとに別々にＴＣＶ立ち角を設定する場合、気筒４，４，…４間で吸気量にばらつきが生じる場合がある。よって、好ましくは、気筒４ごとにスロットルを設けて、吸気量が気筒４，４，…４間でばらつかないように、ＴＣＶ立ち角に応じて気筒４ごとにスロットル開度を調整することが好ましい。もしくは、吸気バルブ１８の最大リフト量を可変にする可変バルブリフト装置を設けて、ＴＣＶ立ち角に応じて気筒４ごとに吸気バルブ１８の最大リフト量を調整することが好ましい。なお、スロットル開度（或いは吸気バルブ１８の最大リフト量）を気筒４ごとに補正するための補正係数は、予めＴＣＶ立ち角補正係数とともにＥＣＵ５０のＲＯＭに書き込んでおくことが好ましい。
【００７９】
実施の形態５．
５−１．エンジンの構成
実施の形態５に係るエンジンは、基本的には実施の形態１と同じく図１に示す構成を有している。ただし、実施の形態５に係るエンジンは、ポート噴射弁２４によるポート噴射、或いは、筒内噴射弁２６による吸気行程での筒内噴射によって、燃料を空気に均質に混合させて燃焼させる均質燃焼運転を行なうことができるエンジンである。また、実施の形態５では、ポート噴射弁２４のみ或いは筒内噴射弁２６のみを備える変形例や、燃焼室６の頂部に筒内噴射弁２６が設けられる変形例を採ることもできる。また、後述するように、実施の形態５に係るエンジンは、ＥＣＵ５０のＲＯＭに記憶されている制御パラメータの内容において実施の形態１−４との違いを有している。
【００８０】
５−２．タンブル比とＭＢＴクランクアングルとの関係
図１５は、エンジン回転速度及びエンジン負荷を固定した場合の、均質燃焼運転でのタンブル比と燃焼速度との関係を示している。タンブル比がゼロのとき、燃焼室６の混合気の流れは乱れのない層流となるため燃焼速度は最も遅くなる。そして、タンブル比が高くなるほど、燃焼室６の混合気の流れの乱れはより大きくなるため、燃焼速度はより速くなっていく。
【００８１】
図１５は、エンジン回転速度及びエンジン負荷を固定した場合の、均質燃焼運転でのタンブル比とＭＢＴクランクアングルとの関係も示している。ＭＢＴクランクアングルは燃焼速度に依存する。燃焼速度が遅ければＭＢＴクランクアングルはＴＤＣから進角側に遠ざかり、燃焼速度が速いほどＭＢＴクランクアングルはＴＤＣに近づいていく。このため、図１５に示すように、タンブル比がゼロのとき、ＭＢＴクランクアングルは最も進角し、タンブル比が高くなるほど、ＭＢＴクランクアングルはＴＤＣに近づいていく。タンブル比とＭＢＴクランクアングルとの間には線形の関係がある。
【００８２】
５−３．基本点火タイミングの設定
従来、均質燃焼運転時の基本点火タイミング（点火タイミング制御の基準となる点火タイミング）、特に、運転結果に基づく学習や補正が行なわれていない初期設定での基本点火タイミングは、気筒４，４，…４間で統一された値（設計値）が用いられていた。しかし、タンブル流の強さが気筒４，４，…４間でばらつくのであれば、ＭＢＴクランクアングルも気筒４，４，…４間でばらついているはずである。前述のように、タンブル流の強さを示すタンブル比と吸気ポート１０のスロート１２の絞り部１４との間には一定の関係がある。この関係と図１５に示すタンブル比とＭＢＴクランクアングルとの関係に基づき、絞り部１４の高さに応じて基本点火タイミングを気筒４ごとに別々に設定すれば、各気筒４において基本点火タイミングをＭＢＴクランクアングルに合わせることができる。
【００８３】
本エンジンの製造行程では、予め確認された絞り部１４の高さとＭＢＴクランクアングルとの関係が、基本点火タイミングを気筒４ごとに決めるための参照データとして予め用意されている。この参照データと気筒４ごとに計測された絞り部１４の高さとから、均質燃焼運転時の基本点火タイミングの設定値を気筒４ごとに決定することができる。決定された気筒４ごとの基本点火タイミングは、絞り部１４の高さを計測されたシリンダヘッド２に紐付けされているＥＣＵ５０のＲＯＭに設定値（初期設定値）として書き込まれる。
【００８４】
図１６は、各気筒４の絞り部１４の高さと、ＲＯＭに記憶された各気筒４の基本点火タイミングの設定値との関係の一例を示している。ここでは、本エンジンが４気筒エンジンであるとし、上段のグラフでは、気筒４ごとに絞り部１４の高さを示し、下段のグラフでは、気筒４ごとに基本点火タイミングの設定値を示している。第１気筒を基準気筒として、基準気筒の基本点火タイミングの設定値に対する各気筒の基本点火タイミングの設定値の差異の気筒間の分布（下段のグラフ中に折れ線で示す）と、基準気筒の絞り部１４の高さに対する各気筒の絞り部１４の高さの差異の気筒間の分布（上段のグラフ中に折れ線で示す）とを比較すると、２つの分布の間には共通の規則性があることが確認できる。少なくともラインオフ後の最初の運転では、ＲＯＭに記憶された設定値に従って基本点火タイミングの設定（初期設定）が行われる。この初期設定によれば、本エンジンが有する４つの気筒のうちの任意の２つの気筒の比較において、絞り部１４の高さが低い気筒の点火タイミングは、絞り部１４の高さが高い気筒の点火タイミングよりも進角側に設定される。
【００８５】
このように、各気筒４の基本点火タイミングを絞り部１４の高さに応じて別々に設定することにより、当該気筒４が強いタンブル流が発生する気筒であっても、弱いタンブル流が発生する気筒であっても、均質燃焼運転時の点火タイミングをＭＢＴクランクアングルに近づけることができる。これにより、本エンジンによれば、吸気ポート１０の形状誤差に伴いタンブル流の強さに気筒４，４，…４間でばらつきが生じたとしても、タンブル流の強さのばらつきに起因した気筒４，４，…４間の燃焼のばらつきは、本エンジンのラインオフのときから抑えられる。
【００８６】
なお、本実施の形態では絞り部１４の高さから基本点火タイミングを決定しているが、絞り部１４の高さから基本点火タイミングの設計値に対する補正係数を決定するのでもよい。補正係数を絞り部１４の高さから気筒４ごとに決定し、基本点火タイミングの設計値とともにＥＣＵ５０のＲＯＭに書き込んでおく。ＥＣＵ５０は、基本点火タイミングの設計値を気筒４ごとの補正係数で補正し、補正された基本点火タイミングを気筒４ごとの基本点火タイミングの設定値として使用する。また、絞り部１４の高さから基本点火タイミングの設定値を計算するロジックと、気筒４ごとの絞り部１４の高さの計測値とをＥＣＵ５０のＲＯＭに書き込み、気筒４ごとの基本点火タイミングの設定値の計算はＥＣＵ５０に行わせるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００８７】
２  シリンダヘッド
３  シリンダブロック
４  気筒
６  燃焼室
８  ピストン
１０  吸気ポート
１２  スロート
１４  絞り部
１８  吸気バルブ
２４  ポート噴射弁
２６  筒内噴射弁
２８  点火プラグ
３０  シリンダブロック合せ面
４０  タンブル制御弁
５０  ＥＣＵ
【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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