(57)【要約】【課題】エンジンの低温始動時の始動性を向上させることができると共に、排気エミッション低減、燃費節減及び低コスト化の要求を満たすことができるようにする。【解決手段】エンジン始動時に、排気バルブ３１と吸気バルブ３０が両方とも閉弁した状態になるＮＶＯ期間（負のバルブオーバーラップ期間）を設けるように可変バルブタイミング装置３２，３３を制御し、このＮＶＯ期間中に筒内に燃料を噴射するプレ噴射と該プレ噴射による混合気に点火するプレ点火を実行してプレ噴射による混合気を燃焼させるプレ燃焼制御を実施する。更に、プレ噴射の実行後に燃料を噴射するメイン噴射と該メイン噴射による混合気に点火するメイン点火を実行してメイン噴射による混合気を燃焼させるメイン燃焼制御を実施する。これにより、プレ燃焼（プレ噴射による混合気の燃焼）の燃焼熱で筒内温度を上昇させて、メイン噴射の噴射燃料の気化を効果的に促進する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気バルブと排気バルブのうちの少なくとも一方のバルブ開閉特性を変化させる可変バルブ装置を備えた内燃機関の制御装置において、
内燃機関の始動時に排気行程後半から吸気行程前半に前記排気バルブと前記吸気バルブが両方とも閉弁した状態になる負のバルブオーバーラップ期間を設けるように前記可変バルブ装置を制御し、前記負のバルブオーバーラップ期間中に筒内に燃料を噴射するプレ噴射を実行すると共に該プレ噴射による混合気に点火するプレ点火を実行して該プレ噴射による混合気を燃焼させるプレ燃焼制御と、前記プレ噴射の実行後の吸気行程又は圧縮行程で燃料を噴射するメイン噴射を実行すると共に該メイン噴射による混合気に点火するメイン点火を実行して該メイン噴射による混合気を燃焼させるメイン燃焼制御とを実施する燃焼制御手段を備えていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記燃焼制御手段は、前記負のバルブオーバーラップ期間の前半に前記プレ噴射を実行することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記燃焼制御手段は、前記プレ噴射を実行する際に該プレ噴射の要求噴射量が燃料噴射弁の噴射可能な最小噴射量の２倍以上の場合には該プレ噴射の要求噴射量分の燃料を複数回に分割して噴射することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記燃焼制御手段は、機関温度と機関回転速度と排気温度のうちの少なくとも１つに基づいて前記プレ噴射の噴射時期を設定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記燃焼制御手段は、前記プレ噴射の実行後の上死点又は上死点後に前記プレ点火を実行することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記燃焼制御手段は、機関温度と吸気温度のうちの少なくとも一方に基づいて前記プレ点火の点火時期を設定することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記燃焼制御手段は、機関温度と吸気温度のうちの少なくとも一方に基づいて前記負のバルブオーバーラップ期間の長さを設定することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
前記燃焼制御手段は、内燃機関の始動後も所定期間は前記プレ燃焼制御を実施することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の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、内燃機関の負のバルブオーバーラップ期間中に筒内に燃料を噴射する機能を備えた内燃機関の制御装置に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両に搭載される内燃機関においては、例えば、特許文献１（特許第３５２５７３７号公報）や特許文献２（特許第４００５９４１号公報）に記載されているように、内燃機関の排気行程後半から吸気行程前半に排気バルブと吸気バルブが両方とも閉弁した状態になる負のバルブオーバーラップ期間を設けるように可変バルブ装置（例えば可変バルブタイミング装置）を制御し、この負のバルブオーバーラップ期間中に筒内に燃料を噴射することで、筒内に残留する高温の燃焼ガス中に燃料を噴射して、噴射燃料の気化を促進するようにしたものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３５２５７３７号公報
【特許文献２】特許第４００５９４１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、内燃機関の低温始動時は、燃料が気化し難くなるため、始動性を向上させるために、通常よりも燃料噴射量を増量して、気化する燃料量（燃焼に寄与する燃料量）を確保することがあるが、この場合、排気エミッションや燃費が悪化する可能性がある。
【０００５】
また、低温始動時の始動性を向上させるために、低沸点燃料を使用するシステムの場合には、低沸点燃料を貯溜するためのタンクを設けたり、或は、通常燃料から低沸点燃料（低沸点成分）を分離する分離装置を設ける必要があるため、近年の重要な技術的課題である低コスト化の要求を満たすことができない。
【０００６】
また、上記特許文献１，２の技術は、いずれも負のバルブオーバーラップ期間中に筒内に燃料を噴射することで、筒内に残留する燃焼ガスの熱で噴射燃料の気化を促進する技術であるが、内燃機関の始動時は、初爆が始まるまでは燃焼ガスが発生しないため、単に負のバルブオーバーラップ期間中に筒内に燃料を噴射しただけでは、噴射燃料の気化を効果的に促進することができず、低温始動時の始動性を十分に向上させることができない。
【０００７】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、内燃機関の低温始動時の始動性を向上させることができると共に、排気エミッション低減、燃費節減及び低コスト化の要求を満たすことができる内燃機関の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、内燃機関の吸気バルブと排気バルブのうちの少なくとも一方のバルブ開閉特性（例えばバルブタイミングやリフト量）を変化させる可変バルブ装置を備えた内燃機関の制御装置において、内燃機関の始動時に排気行程後半から吸気行程前半に排気バルブと吸気バルブが両方とも閉弁した状態になる負のバルブオーバーラップ期間を設けるように可変バルブ装置を制御し、この負のバルブオーバーラップ期間中に筒内に燃料を噴射するプレ噴射を実行すると共に該プレ噴射による混合気に点火するプレ点火を実行して該プレ噴射による混合気を燃焼させるプレ燃焼制御と、プレ噴射の実行後の吸気行程又は圧縮行程で燃料を噴射するメイン噴射を実行すると共に該メイン噴射による混合気に点火するメイン点火を実行して該メイン噴射による混合気を燃焼させるメイン燃焼制御とを実施する燃焼制御手段を備えた構成としたものである。
【０００９】
この構成では、内燃機関の始動時にプレ燃焼（プレ噴射による混合気の燃焼）の燃焼熱で筒内温度を上昇させることができるため、その後、メイン噴射を実行したときに、そのメイン噴射燃料（メイン噴射の噴射燃料）の気化を効果的に促進することができる。この場合、メイン噴射燃料の初爆が始まる前からプレ燃焼の燃焼熱でメイン噴射燃料の気化を促進することができるため、各気筒の第１回目のメイン噴射燃料から気化を促進することができる。これにより、低温始動時でもメイン燃焼（メイン噴射による混合気の燃焼）の燃焼状態を早期に安定化させることが可能となり、低温始動時の始動性を向上させながら、排気エミッション低減、燃費節減の要求を満たすことができる。しかも、始動性を向上させるための部品や装置等を新たに設ける必要がないため、近年の重要な技術的課題である低コスト化の要求を満たすことができる。
【００１０】
この場合、請求項２のように、負のバルブオーバーラップ期間の前半にプレ噴射を実行するようにすると良い。このようにすれば、負のバルブオーバーラップ期間の前半（つまり排気行程後半）のピストンの上昇によって、プレ噴射による混合気を圧縮して高圧にした状態（燃焼し易い状態）でプレ点火を実行することができ、プレ噴射による混合気を確実に燃焼させることができる。
【００１１】
また、請求項３のように、プレ噴射を実行する際に該プレ噴射の要求噴射量が燃料噴射弁の噴射可能な最小噴射量の２倍以上の場合には該プレ噴射の要求噴射量分の燃料を複数回に分割して噴射するようにしても良い。このようにすれば、プレ噴射の要求噴射量分の燃料を少量づつ噴射して、プレ噴射燃料（プレ噴射の噴射燃料）の気化を促進することができ、プレ噴射による混合気をより確実に燃焼させることができる。
【００１２】
更に、請求項４のように、機関温度と機関回転速度と排気温度のうちの少なくとも１つに基づいてプレ噴射の噴射時期を設定するようにしても良い。このようにすれば、機関温度や機関回転速度や排気温度に応じてプレ噴射時期（プレ噴射の噴射時期）を変化させてプレ噴射時期を適正値に設定することができる。この場合、例えば、機関温度や排気温度が低くなるほどプレ噴射時期を進角させる。これにより、機関温度や排気温度が低くなるほど燃料が気化し難くなるのに対応して、プレ噴射時期を進角させて、プレ噴射からプレ点火までの時間を長くして、プレ噴射燃料が気化する時間を稼ぐことができる。
【００１３】
また、請求項５のように、プレ噴射の実行後の上死点又は上死点後にプレ点火を実行するようにすると良い。このようにすれば、上死点前にプレ点火を実行する場合に比べて、プレ燃焼の燃焼温度のピークタイミングを遅角させて、メイン噴射燃料の気化促進効果を高めることができる。
【００１４】
更に、請求項６のように、機関温度と吸気温度のうちの少なくとも一方に基づいてプレ点火の点火時期を設定するようにしても良い。このようにすれば、機関温度や吸気温度に応じてプレ点火時期（プレ点火の点火時期）を変化させてプレ点火時期を適正値に設定することができる。この場合、例えば、機関温度や吸気温度が低くなるほどプレ点火時期を遅角させる。これにより、機関温度や吸気温度が低くなるほど燃料が気化し難くなるのに対応して、プレ点火時期を遅角させて、プレ噴射からプレ点火までの時間を長くして、プレ噴射燃料が気化する時間を稼ぐことができると共に、プレ燃焼の燃焼温度のピークタイミングを遅角させて、メイン噴射燃料の気化促進効果を高めることができる。
【００１５】
また、請求項７のように、機関温度と吸気温度のうちの少なくとも一方に基づいて負のバルブオーバーラップ期間の長さを設定するようにしても良い。このようにすれば、機関温度や吸気温度に応じて負のバルブオーバーラップ期間の長さを変化させて負のバルブオーバーラップ期間の長さを適正値に設定することができる。この場合、例えば、機関温度や吸気温度が低くなるほど負のバルブオーバーラップ期間を長くする。これにより、機関温度や吸気温度が低くなるほど燃料が気化し難くなるのに対応して、負のバルブオーバーラップ期間を長くして、プレ噴射時期の進角量やプレ点火時期の遅角量を大きくすることが可能となる。
【００１６】
本発明は、内燃機関の始動時（始動完了前）のみにプレ燃焼制御を実施するようにしても良いが、これに限定されず、請求項８のように、内燃機関の始動後も所定期間はプレ燃焼制御を実施するようにしても良い。このようにすれば、内燃機関の始動後も所定期間が経過するまでプレ燃焼によってメイン噴射燃料の気化を促進することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は本発明の一実施例におけるエンジン制御システムの概略構成を示す図である。
【図２】図２は可変バルブタイミング装置によるＮＶＯ期間の設定方法を説明する図である。
【図３】図３はプレ燃焼制御及びメイン燃焼制御を説明するタイムチャートである。
【図４】図４はプレ燃焼制御及びメイン燃焼制御を説明する図である。
【図５】図５は燃焼制御ルーチンの処理の流れを説明するフローチャートである。
【図６】図６は可変バルブリフト装置によるＮＶＯ期間の設定方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための形態を具体化した一実施例を説明する。
まず、図１に基づいてエンジン制御システムの概略構成を説明する。
内燃機関であるエンジン１１の吸気管１２の最上流部には、エアクリーナ１３が設けられ、このエアクリーナ１３の下流側に、吸入空気量を検出するエアフローメータ１４が設けられている。このエアフローメータ１４の下流側には、モータ１５によって開度調節されるスロットルバルブ１６と、このスロットルバルブ１６の開度（スロットル開度）を検出するスロットル開度センサ１７とが設けられている。
【００１９】
更に、スロットルバルブ１６の下流側には、サージタンク１８が設けられ、このサージタンク１８に、吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサ１９が設けられている。また、サージタンク１８には、エンジン１１の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド２０が設けられ、エンジン１１の各気筒には、それぞれ筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁２１が取り付けられている。また、エンジン１１のシリンダヘッドには、各気筒毎に点火プラグ２２が取り付けられ、各気筒の点火プラグ２２の火花放電によって筒内の混合気に着火される。
【００２０】
また、エンジン１１には、吸気バルブ３０のバルブタイミング（開閉タイミング）を変化させる吸気側の可変バルブタイミング装置３２（可変バルブ装置）と、排気バルブ３１のバルブタイミングを変化させる排気側の可変バルブタイミング装置３３（可変バルブ装置）とが設けられている。各可変バルブタイミング装置３２，３３は、エンジン始動時（クランキング中）からバルブタイミングを制御可能な電動式の可変バルブタイミング装置である。尚、エンジン始動時からバルブタイミングを制御可能であれば、油圧駆動式の可変バルブタイミング装置を用いても良い。
【００２１】
一方、エンジン１１の排気管２３には、排出ガスの空燃比又はリッチ／リーン等を検出する排出ガスセンサ２４（空燃比センサ、酸素センサ等）が設けられ、この排出ガスセンサ２４の下流側に、排出ガスを浄化する三元触媒等の触媒２５が設けられている。
【００２２】
また、エンジン１１のシリンダブロックには、冷却水温を検出する冷却水温センサ２６や、ノッキングを検出するノックセンサ２７が取り付けられている。また、クランク軸２８の外周側には、クランク軸２８が所定クランク角回転する毎にパルス信号を出力するクランク角センサ２９が取り付けられ、このクランク角センサ２９の出力信号に基づいてクランク角やエンジン回転速度が検出される。
【００２３】
これら各種センサの出力は、電子制御回路（以下「ＥＣＵ」と表記する）３４に入力される。このＥＣＵ３４は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭ（記憶媒体）に記憶された各種のエンジン制御用のプログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて、燃料噴射量、点火時期、スロットル開度（吸入空気量）等を制御する。
【００２４】
また、ＥＣＵ３４は、後述する図５の燃焼制御ルーチンを実行することで、エンジン始動時に、まず、排気行程後半から吸気行程前半に排気バルブ３１と吸気バルブ３０が両方とも閉弁した状態になる負のバルブオーバーラップ（以下「ＮＶＯ」と表記する）期間を設けるように吸気側及び排気側の可変バルブタイミング装置３２，３３を制御する。具体的には、図２に示すように、排気側の可変バルブタイミング装置３３によって排気バルブ３１の閉弁時期がＴＤＣ（上死点）よりも進角側になるように排気バルブタイミング（排気バルブ３１のバルブタイミング）を制御すると共に、吸気側の可変バルブタイミング装置３２によって吸気バルブ３０の開弁時期がＴＤＣよりも遅角側になるように吸気バルブタイミング（吸気バルブ３０のバルブタイミング）を制御して、ＮＶＯ期間を設ける。
【００２５】
そして、図３及び図４に示すように、エンジン始動時に、ＮＶＯ期間中に筒内に燃料を噴射するプレ噴射［図４（ａ）参照］を実行すると共に、このプレ噴射による混合気に点火するプレ点火［図４（ｂ）参照］を実行して、プレ噴射による混合気を燃焼させるプレ燃焼制御を実施する。更に、プレ噴射の実行後の吸気行程又は圧縮行程で燃料を噴射するメイン噴射［図４（ｃ）参照］を実行すると共に、このメイン噴射による混合気に点火するメイン点火［図４（ｅ）参照］を実行して、メイン噴射による混合気を燃焼させるメイン燃焼制御を実施する。
【００２６】
これにより、エンジン始動時に、プレ燃焼（プレ噴射による混合気の燃焼）の燃焼熱で筒内温度を上昇させることができるため、その後、メイン噴射を実行したときに、メイン噴射燃料（メイン噴射の噴射燃料）がピストン３５やシリンダー内壁面等に付着しても、その燃料の気化を効果的に促進することができる［図４（ｄ）参照］。この場合、メイン噴射燃料の初爆が始まる前からプレ燃焼の燃焼熱でメイン噴射燃料の気化を促進することができるため、各気筒の第１回目のメイン噴射燃料から気化を促進することができる。
【００２７】
また、本実施例では、ＮＶＯ期間の前半にプレ噴射を実行する。これにより、ＮＶＯ期間の前半（つまり排気行程後半）のピストン３５の上昇によって、プレ噴射による混合気を圧縮して高圧にした状態（燃焼し易い状態）でプレ点火を実行して、プレ噴射による混合気を確実に燃焼させる。
【００２８】
更に、プレ噴射の実行後のＴＤＣ又はＴＤＣ後にプレ点火を実行する。これにより、ＴＤＣ前にプレ点火を実行する場合に比べて、プレ燃焼の燃焼温度のピークタイミングを遅角させて、メイン噴射燃料の気化促進効果を高める。
【００２９】
以下、ＥＣＵ３４が実行する図５の燃焼制御ルーチンの処理内容を説明する。
図５に示す燃焼制御ルーチンは、ＥＣＵ３４の電源オン中に所定周期で繰り返し実行され、特許請求の範囲でいう燃焼制御手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ１０１で、始動時（始動完了判定前）であるか否かを、例えば、エンジン回転速度が所定の完爆判定値を越えたか否かによって判定する。
【００３０】
このステップ１０１で、始動時（始動完了判定前）であると判定された場合には、ステップ１０２に進み、排気バルブ３１の閉弁時期がＴＤＣよりも進角側になるように目標排気バルブタイミングを設定して、実排気バルブタイミングを目標排気バルブタイミングに一致させるように排気側の可変バルブタイミング装置３３を制御すると共に、吸気バルブ３０の開弁時期がＴＤＣりも遅角側になるように目標吸気バルブタイミングを設定して、実吸気バルブタイミングを目標吸気バルブタイミングに一致させるように吸気側の可変バルブタイミング装置３２を制御することで、ＮＶＯ期間を設ける。
【００３１】
この際、例えば、冷却水温（エンジン温度の代用情報）に応じてＮＶＯ期間の長さ（つまり排気バルブ３１の閉弁時期から吸気バルブ３０の開弁時期までの期間の長さ）をマップ又は数式等により設定することで、エンジン温度に応じてＮＶＯ期間の長さを変化させてＮＶＯ期間の長さを適正値に設定する。この場合、ＮＶＯ期間の長さのマップ又は数式等は、例えば、冷却水温（エンジン温度の代用情報）が低くなるほどＮＶＯ期間を長くするように設定されている。これにより、エンジン温度が低くなるほど燃料が気化し難くなるのに対応して、ＮＶＯ期間を長くして、プレ噴射時期の進角量やプレ点火時期の遅角量を大きくすることが可能となる。
【００３２】
尚、冷却水温に代えて、吸気温度に応じてＮＶＯ期間の長さをマップ又は数式等により設定するようにしたり、或は、冷却水温と吸気温度に応じてＮＶＯ期間の長さをマップ又は数式等により設定するようにしても良い。
【００３３】
この後、ステップ１０３に進み、エンジン運転状態に基づいてプレ噴射の要求噴射量とメイン噴射の要求噴射量を設定する。この際、例えば、冷却水温（エンジン温度の代用情報）に応じて１気筒当りの始動時要求噴射量（＝プレ噴射の要求噴射量＋メイン噴射の要求噴射量）をマップ又は数式等により算出すると共に、冷却水温に応じてプレ噴射の要求噴射量をマップ又は数式等により算出した後、１気筒当りの始動時要求噴射量からプレ噴射の要求噴射量を差し引いてメイン噴射の要求噴射量（＝１気筒当りの始動時要求噴射量−プレ噴射の要求噴射量）を求める。
【００３４】
この後、ステップ１０４に進み、エンジン運転状態に基づいてプレ噴射時期（プレ噴射の噴射時期）とメイン噴射時期（メイン噴射の噴射時期）を設定する。この際、プレ噴射時期は、ＮＶＯ期間の前半（ＴＤＣよりも進角側）に設定するが、例えば、冷却水温（エンジン温度の代用情報）に応じてプレ噴射時期をマップ又は数式等により設定することで、エンジン温度に応じてプレ噴射時期を変化させてプレ噴射時期を適正値に設定する。この場合、プレ噴射時期のマップ又は数式等は、例えば、冷却水温（エンジン温度の代用情報）が低くなるほどプレ噴射時期を進角させるように設定されている。これにより、エンジン温度が低くなるほど燃料が気化し難くなるのに対応して、プレ噴射時期を進角させて、プレ噴射からプレ点火までの時間を長くして、プレ噴射燃料が気化する時間を稼ぐことができる。
【００３５】
尚、冷却水温に代えて、吸気温度又は排気温度に応じてプレ噴射時期をマップ又は数式等により設定するようにしたり、或は、エンジン回転速度に応じてプレ噴射時期をマップ又は数式等により設定するようにしても良い。また、冷却水温と吸気温度と排気温度とエンジン回転速度のうちの２つ又は３つ以上に応じてプレ噴射時期をマップ又は数式等により設定するようにしても良い。
【００３６】
この後、ステップ１０５に進み、エンジン運転状態に基づいてプレ点火時期（プレ点火の点火時期）とメイン点火時期（メイン点火の点火時期）を設定する。この際、プレ点火時期は、ＴＤＣ又はＴＤＣ後に設定するが、例えば、冷却水温（エンジン温度の代用情報）に応じてプレ点火時期をマップ又は数式等により設定することで、エンジン温度に応じてプレ点火時期を変化させてプレ点火時期を適正値に設定する。この場合、プレ点火時期のマップ又は数式等は、例えば、冷却水温（エンジン温度の代用情報）が低くなるほどプレ点火時期を遅角させるように設定されている。これにより、エンジン温度が低くなるほど燃料が気化し難くなるのに対応して、プレ点火時期を遅角させて、プレ噴射からプレ点火までの時間を長くして、プレ噴射燃料が気化する時間を稼ぐことができると共に、プレ燃焼の燃焼温度のピークタイミングを遅角させて、メイン噴射燃料の気化促進効果を高めることができる。
【００３７】
尚、冷却水温に代えて、吸気温度に応じてプレ点火時期をマップ又は数式等により設定するようにしたり、或は、冷却水温と吸気温度に応じてプレ点火時期をマップ又は数式等により設定するようにしても良い。
【００３８】
この後、ステップ１０６に進み、クランク角センサ２９の出力信号とカム角センサ（図示せず）の出力信号に基づいて気筒判別が完了したか否かを判定し、気筒判別が完了したと判定されたときに、プレ燃料制御を次のようにして実行する。まず、ステップ１０７で、クランク角センサ２９で検出したクランク角がプレ噴射時期に到達したか否かを判定し、クランク角がプレ噴射時期に到達したと判定された時点で、ステップ１０８に進み、プレ噴射を実行して、プレ噴射の要求噴射量分の燃料を噴射する。
【００３９】
この後、ステップ１０９に進み、クランク角センサ２９で検出したクランク角がプレ点火時期に到達したか否かを判定し、クランク角がプレ点火時期に到達したと判定された時点で、ステップ１１０に進み、プレ噴射による混合気に点火するプレ点火を実行する。これにより、プレ噴射による混合気を燃焼させる。
【００４０】
尚、プレ燃焼制御を実施しなくても始動性を確保できる場合（例えば、冷却水温が所定値以上の場合）には、プレ噴射の要求噴射量を「０」に設定して、プレ噴射及びプレ点火を実行しないようにしても良い。
【００４１】
この後、メイン燃焼制御を次のようにして実行する。まず、ステップ１１１で、クランク角センサ２９で検出したクランク角がメイン噴射時期に到達したか否かを判定し、クランク角がメイン噴射時期に到達したと判定された時点で、ステップ１１２に進み、メイン噴射を実行して、メイン噴射の要求噴射量分の燃料を噴射する。
【００４２】
この後、ステップ１１３に進み、クランク角センサ２９で検出したクランク角がメイン点火時期に到達したか否かを判定し、クランク角がメイン点火時期に到達したと判定された時点で、ステップ１１４に進み、メイン噴射による混合気に点火するメイン点火を実行する。これにより、メイン噴射による混合気を燃焼させる。
【００４３】
一方、上記ステップ１０１で、始動時ではない（つまり始動後である）と判定された場合には、ステップ１１５に進み、始動後（例えば暖機制御時）のバルブタイミング制御を実行する。この際、例えば、エンジン運転状態（エンジン回転速度、負荷、冷却水温等）に基づいて目標排気バルブタイミングと目標吸気バルブタイミングをマップ又は数式等により設定し、実排気バルブタイミングを目標排気バルブタイミングに一致させるように排気側の可変バルブタイミング装置３３を制御すると共に、実吸気バルブタイミングを目標吸気バルブタイミングに一致させるように吸気側の可変バルブタイミング装置３２を制御する。
【００４４】
この後、ステップ１１６に進み、エンジン運転状態（エンジン回転速度、負荷、冷却水温等）に基づいて始動後（例えば暖機制御時）の要求噴射量をマップ又は数式等により設定する。この後、ステップ１１７に進み、エンジン運転状態（エンジン回転速度、負荷、冷却水温等）に基づいて始動後（例えば暖機制御時）の噴射時期をマップ又は数式等により設定した後、ステップ１１８に進み、エンジン運転状態（エンジン回転速度、負荷、冷却水温等）に基づいて始動後（例えば暖機制御時）の点火時期をマップ又は数式等により設定する。
【００４５】
この後、ステップ１１９に進み、クランク角センサ２９で検出したクランク角が噴射時期に到達したか否かを判定し、クランク角が噴射時期に到達したと判定された時点で、ステップ１２０に進み、燃料噴射を実行して、要求噴射量分の燃料を噴射する。
【００４６】
この後、ステップ１２１に進み、クランク角センサ２９で検出したクランク角が点火時期に到達したか否かを判定し、クランク角が点火時期に到達したと判定された時点で、ステップ１２２に進み、混合気に点火する点火を実行して、混合気を燃焼させる。
【００４７】
以上説明した本実施例では、エンジン始動時にＮＶＯ期間を設けるように可変バルブタイミング装置３２，３３を制御し、このＮＶＯ期間中に筒内に燃料を噴射するプレ噴射を実行すると共に、このプレ噴射による混合気に点火するプレ点火を実行して、プレ噴射による混合気を燃焼させるプレ燃焼制御を実施するようにしたので、プレ燃焼の燃焼熱で筒内温度を上昇させることができ、その後、メイン噴射を実行したときに、メイン噴射燃料の気化を効果的に促進することができる。この場合、メイン噴射燃料の初爆が始まる前からプレ燃焼の燃焼熱でメイン噴射燃料の気化を促進することができるため、各気筒の第１回目のメイン噴射燃料から気化を促進することができる。これにより、低温始動時でもメイン燃焼の燃焼状態を早期に安定化させることが可能となり、低温始動時の始動性を向上させながら、排気エミッション低減、燃費節減の要求を満たすことができる。しかも、始動性を向上させるための部品や装置等を新たに設ける必要がないため、近年の重要な技術的課題である低コスト化の要求を満たすことができる。
【００４８】
また、本実施例では、ＮＶＯ期間の前半にプレ噴射を実行するようにしたので、ＮＶＯ期間の前半（つまり排気行程後半）のピストン３５の上昇によって、プレ噴射による混合気を圧縮して高圧にした状態（燃焼し易い状態）でプレ点火を実行することができ、プレ噴射による混合気を確実に燃焼させることができる。
【００４９】
更に、本実施例では、プレ噴射の実行後のＴＤＣ又はＴＤＣ後にプレ点火を実行するようにしたので、ＴＤＣ前にプレ点火を実行する場合に比べて、プレ燃焼の燃焼温度のピークタイミングを遅角させて、メイン噴射燃料の気化促進効果を高めることができる。
【００５０】
尚、上記実施例では、吸気側及び排気側の可変バルブタイミング装置３２，３３を制御して、ＮＶＯ期間を設けるようにしたが、これに限定されず、例えば、吸気バルブのリフト量を変化させる吸気側の可変バルブリフト装置と、排気バルブのリフト量を変化させる排気側の可変バルブリフト装置とを備えたシステム場合には、吸気側及び排気側の可変バルブリフト装置を制御して、ＮＶＯ期間を設けるようにしても良い。具体的には、図６に示すように、排気側の可変バルブリフト装置によって排気バルブの閉弁時期がＴＤＣよりも進角側になるように排気バルブのリフト量を制御すると共に、吸気側の可変バルブリフト装置によって吸気バルブの開弁時期がＴＤＣよりも遅角側になるように吸気バルブのリフト量を制御して、ＮＶＯ期間を設ける。
【００５１】
また、上記実施例では、吸気側と排気側の両方の可変バルブタイミング装置３２，３３によりＮＶＯ期間を設けるようにしたが、これに限定されず、例えば、吸気側と排気側のうちの一方の可変バルブタイミング装置によりＮＶＯ期間を設けるようにしたり、或は、吸気側と排気側のうちの一方の可変バルブリフト装置によりＮＶＯ期間を設けるようにしても良い。
【００５２】
また、上記実施例では、プレ噴射を実行する際に、プレ噴射の要求噴射量分の燃料を１回で噴射するようにしたが、これに限定されず、例えば、プレ噴射の要求噴射量が燃料噴射弁２１の噴射可能な最小噴射量の２倍以上の場合には、プレ噴射の要求噴射量分の燃料を複数回（２回以上）に分割して噴射するようにしても良い。このようにすれば、プレ噴射の要求噴射量分の燃料を少量づつ噴射して、プレ噴射燃料の気化を促進することができ、プレ噴射による混合気をより確実に燃焼させることができる。
【００５３】
また、上記実施例では、ＮＶＯ期間の長さ、プレ噴射時期、プレ点火時期を、それぞれ冷却水温（エンジン温度の代用情報）等に応じて設定するようにしたが、これに限定されず、例えば、ＮＶＯ期間の長さ、プレ噴射時期、プレ点火時期のうちの少なくとも１つを、予め設定した固定値として、演算処理を簡略化するようにしても良い。
【００５４】
また、上記実施例では、エンジン始動時（始動完了前）のみにプレ燃焼制御を実施するようにしたが、これに限定されず、エンジン始動後も所定期間はプレ燃焼制御を実施するようにしても良い。このようにすれば、エンジン始動後も所定期間が経過するまでプレ燃焼によってメイン噴射燃料の気化を促進することができる。この際、エンジン始動後にプレ燃焼制御を実施する所定期間は、予め設定した固定値としても良いが、冷却水温（エンジン温度の代用情報）やエンジン回転速度等に応じて設定するようにしても良い。また、エンジン始動後に冷却水温やエンジン回転速度が所定値を越えるまでの期間を所定期間としても良い。
【００５５】
或は、エンジン始動時に所定期間だけプレ燃焼制御を実行するようにしても良い。この際、エンジン始動時にプレ燃焼制御を実施する所定期間は、予め設定した固定値としても良いが、冷却水温（エンジン温度の代用情報）やエンジン回転速度等に応じて設定するようにしても良い。
【００５６】
その他、本発明は、図１に示すような筒内噴射式エンジンに限定されず、吸気ポート噴射用の燃料噴射弁と筒内噴射用の燃料噴射弁の両方を備えたデュアル噴射式のエンジンにも適用して実施できる。
【符号の説明】
【００５７】
１１…エンジン（内燃機関）、１２…吸気管、１６…スロットルバルブ、２１…燃料噴射弁、２２…点火プラグ、２３…排気管、２６…冷却水温センサ、２９…クランク角センサ、３０…吸気バルブ、３１…排気バルブ、３２，３３…可変バルブタイミング装置（可変バルブ装置）、３４…ＥＣＵ（燃焼制御手段）
【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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