(57)【要約】【課題】この発明は、内燃機関の制御装置に関し、吸気弁の内部に形成された空洞部への冷媒封入によるメリットを良好に引き出しつつ、冷媒封入によるデメリットを良好に回避させられる運転を実現することを目的とする。【解決手段】各気筒に、第１および第２吸気ポート１６ａ、１６ｂに向けて燃料を噴射可能な第１および第２燃料噴射弁２４ａ、２４ｂをそれぞれ備える。第１および第２冷媒４０、４２が封入された第１吸気弁２６ａと、当該冷媒４０等が封入されていない第２吸気弁２６ｂとを備える。第１吸気弁１６ａの動作状態を弁稼動状態と閉弁停止状態との間で切り替え可能な可変動弁装置２８を備える。リーンバーン運転時に、第１燃料噴射弁２４ａを用いて燃料噴射を実行し、かつ、第１吸気弁２６ａを弁稼動状態に制御する。理論空燃比運転時に、第２燃料噴射弁２４ｂを用いて燃料噴射を実行し、かつ、第１吸気弁２６ｂを閉弁停止状態に制御する。【選択図】図３
2013024113.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃焼室に連通する第１吸気ポートと、
前記燃焼室に連通する第２吸気ポートと、
前記第１吸気ポートに向けて燃料を噴射可能な第１燃料噴射弁と、
前記第２吸気ポートもしくは前記燃焼室に向けて燃料を噴射可能な第２燃料噴射弁と、
前記第１吸気ポートを開閉する弁であって、傘部から軸部に及ぶように形成された少なくとも１つの空洞部を有し、当該空洞部内に冷媒が封入された第１吸気弁と、
前記第２吸気ポートを開閉する第２吸気弁と、
前記第１吸気弁の動作状態を弁稼動状態と閉弁停止状態との間で切り替え可能な可変動弁装置と、
リーンバーン運転時に、前記第１燃料噴射弁を用いて燃料噴射を実行し、かつ、前記可変動弁装置を用いて前記第１吸気弁の動作状態を前記弁稼動状態に制御するリーン時制御手段と、
理論空燃比運転時に、前記第２燃料噴射弁を用いて燃料噴射を実行し、かつ、前記可変動弁装置を用いて前記第１吸気弁の動作状態を前記閉弁停止状態に制御するストイキ時制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記ストイキ時制御手段による前記制御が実行される際の前記理論空燃比運転は、低回転高負荷領域において実行されることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記第１吸気弁の内部に形成された前記空洞部は、前記傘部の下面に近い側の第１空洞部と、当該第１空洞部に比して前記傘部の前記下面から遠い側の第２空洞部とを含み、
前記冷媒は、前記第１空洞部に封入された第１冷媒と、前記第２空洞部に封入され前記第１冷媒よりも融点の高い第２冷媒とを含むことを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記内燃機関は、複数気筒を有し、
前記第１吸気ポート、前記第２吸気ポート、前記第１燃料噴射弁、前記第２燃料噴射弁、前記第１吸気弁および前記第２吸気弁が前記複数気筒のそれぞれに備えられており、
冷間時に、前記複数気筒の一部を用いて減筒運転を実行し、かつ、当該減筒運転時の少なくとも稼動気筒に備えられた前記第１吸気弁の動作状態を、前記可変動弁装置を用いて前記弁稼動状態に制御する冷間時制御手段を更に備えることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記第２燃料噴射弁は、前記第２吸気ポートに向けて燃料を噴射する弁であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項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】
この発明は、内燃機関の制御装置に係り、特に、内部に冷媒が封入された吸気弁を備える内燃機関を制御するうえで好適な内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１には、吸気弁および排気弁のそれぞれの内部の空洞部内に、冷媒として金属ナトリウムを封入した構成を有する内燃機関が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平３−１９９６２０号公報
【特許文献２】特開２００９−４１４８３号公報
【特許文献３】特開２００８−１３８６４８号公報
【特許文献４】特開２００６−９７４９８号公報
【特許文献５】特開２００８−１３８６４９号公報
【特許文献６】特開２０１１−６８２８０号公報
【特許文献７】特開平１０−２３１７２９号公報
【特許文献８】実開平３−８９９３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
吸気弁の傘部の下面側の部位は、燃焼ガスに曝されている。吸気弁の傘部から軸部にかけての内部に形成された空洞部内に冷媒が封入されていると、冷媒によって、燃焼ガスに曝されている傘部の下面側の部位から傘部の上面、更には軸部に向けての、燃焼室からの熱伝達が促進されることになる。これにより、そのような冷媒が封入されていない吸気弁を用いる場合と比べ、軸部側の温度が高くなり易くなる。これにより、冷媒によって温度が高められた部位の周囲を通過する新気の温度が上昇するので、低回転高負荷運転時などでは、新気温度の上昇に伴う筒内温度の上昇に起因して、ノッキングが発生し易くなるおそれがある。
【０００５】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、吸気弁の内部に形成された空洞部への冷媒封入によるメリットを良好に引き出しつつ、冷媒封入によるデメリットを良好に回避させられる運転を実現することのできる内燃機関の制御装置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】
【０００６】
第１の発明は、内燃機関の制御装置であって、
内燃機関の燃焼室に連通する第１吸気ポートと、
前記燃焼室に連通する第２吸気ポートと、
前記第１吸気ポートに向けて燃料を噴射可能な第１燃料噴射弁と、
前記第２吸気ポートもしくは前記燃焼室に向けて燃料を噴射可能な第２燃料噴射弁と、
前記第１吸気ポートを開閉する弁であって、傘部から軸部に及ぶように形成された少なくとも１つの空洞部を有し、当該空洞部内に冷媒が封入された第１吸気弁と、
前記第２吸気ポートを開閉する第２吸気弁と、
前記第１吸気弁の動作状態を弁稼動状態と閉弁停止状態との間で切り替え可能な可変動弁装置と、
リーンバーン運転時に、前記第１燃料噴射弁を用いて燃料噴射を実行し、かつ、前記可変動弁装置を用いて前記第１吸気弁の動作状態を前記弁稼動状態に制御するリーン時制御手段と、
理論空燃比運転時に、前記第２燃料噴射弁を用いて燃料噴射を実行し、かつ、前記可変動弁装置を用いて前記第１吸気弁の動作状態を前記閉弁停止状態に制御するストイキ時制御手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００７】
また、第２の発明は、第１の発明において、
前記ストイキ時制御手段による前記制御が実行される際の前記理論空燃比運転は、低回転高負荷領域において実行されることを特徴とする。
【０００８】
また、第３の発明は、第１または第２の発明において、
前記第１吸気弁の内部に形成された前記空洞部は、前記傘部の下面に近い側の第１空洞部と、当該第１空洞部に比して前記傘部の前記下面から遠い側の第２空洞部とを含み、
前記冷媒は、前記第１空洞部に封入された第１冷媒と、前記第２空洞部に封入され前記第１冷媒よりも融点の高い第２冷媒とを含むことを特徴とする。
【０００９】
また、第４の発明は、第１乃至第３の発明の何れかにおいて、
前記内燃機関は、複数気筒を有し、
前記第１吸気ポート、前記第２吸気ポート、前記第１燃料噴射弁、前記第２燃料噴射弁、前記第１吸気弁および前記第２吸気弁が前記複数気筒のそれぞれに備えられており、
冷間時に、前記複数気筒の一部を用いて減筒運転を実行し、かつ、当該減筒運転時の少なくとも稼動気筒に備えられた前記第１吸気弁の動作状態を、前記可変動弁装置を用いて前記弁稼動状態に制御する冷間時制御手段を更に備えることを特徴とする。
【００１０】
また、第５の発明は、第１乃至第４の発明の何れかにおいて、
前記第２燃料噴射弁は、前記第２吸気ポートに向けて燃料を噴射する弁であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
第１の発明によれば、リーンバーン運転時には、弁稼動状態にある第１吸気弁が備えられた第１吸気ポートに向けて、第１燃料噴射弁ａから燃料が噴射される。第１吸気弁には、冷媒が封入されているので、第１吸気弁の往復運動に伴って冷媒が空洞部の中で流動する。その結果、第１吸気弁の傘部の下面側の部位から軸部側に向けての熱伝達が促進される。軸部に伝達された熱は、更に、第１吸気ポートに伝達される。これにより、軸部の温度、更には、第１吸気弁の周辺の第１吸気ポートの壁面の温度が、冷媒が封入されていない場合と比べて高められる。その結果、第１燃料噴射弁によって第１吸気ポートに向けて噴射された燃料の気化が促進されるので、リーンバーン運転を実現可能なリーンリミット（希薄燃焼限界）が拡大する。このため、リーンバーン運転の利用による燃費改善効果をより効果的に引き出せるようになる。また、本発明によれば、理論空燃比運転が行われる場合には、上記第１吸気弁が備えられていない第２吸気ポートもしくは燃焼室に向けて、第２燃料噴射弁から燃料が噴射される。また、この場合には、第１吸気弁の動作状態が閉弁停止状態とされる。これにより、吸気通路を流れる新気は、第２吸気ポートのみから筒内に供給されることになる。第２吸気弁は、傘部から軸部にかけての内部に冷媒が封入されていないため、第１吸気弁と比べて、傘部の下面側からの熱が伝達されにくく、軸部の（下部の）温度が低くなる。本理論空燃比運転時には、このような第２吸気弁が備えられた第２吸気ポートから新気吸入が行われる。その結果、第１吸気弁が備えられた第１吸気ポートを用いる場合と比べ、第２吸気弁の周囲を通過する際の新気の温度上昇を抑制できるので、筒内温度を下げることができる。筒内温度を下げることは高負荷運転時などにおいて有効である。以上のように、本発明によれば、吸気弁（第１吸気弁）の内部に形成された空洞部への冷媒封入によるメリットを良好に引き出しつつ、冷媒封入によるデメリットを良好に回避させられる運転を実現することが可能となる。
【００１２】
第２の発明によれば、低回転高負荷領域において上記第１の発明における理論空燃比運転が実行されるので、筒内温度の低下によってノッキングの発生を良好に抑制することができる。
【００１３】
第３の発明によれば、上記第１の発明におけるリーンバーン運転時に、ＰＭ（粒子状物質）の発生を防ぎつつ、リーンリミット拡大の効果を良好に得られるようにすることができる。より具体的には、第１吸気弁の温度が第２冷媒の融点よりも低い状況下においては、融点が低いために液体状態となり易い第１冷媒を用いて、傘部の下面側の部位から軸部側に向けての熱伝達を促進することができる。これにより、噴射された燃料の気化の促進によるリーンリミットの拡大を図ることができる。そのうえで、第１吸気弁の温度が第２冷媒の融点以上である状況下においては、第２冷媒もが液体状態となることで、第１吸気弁の傘部側から伝達されてきた熱を、更に軸部の上端側に伝達させる作用が促進される。第１空洞部に近い部位の温度が高過ぎると、第１空洞部周辺に付着した燃料が球状化して液滴になり易くなるが、本発明によれば、第１吸気弁における第１空洞部に近い部位に付着した燃料が球状化して液滴となるのを防止することができるため、ＰＭの発生を防止することができる。
【００１４】
第４の発明によれば、冷間時には、第１吸気弁の稼動（往復運動）が確保された状態で、減筒運転が実行される。減筒運転を行うことで、内燃機関が同一のトルクを得るうえでの稼動気筒中の１気筒当たりの発熱量が高くなるので、稼動気筒に設けられた第１吸気弁の温度上昇が早くなる。その結果、このような減筒運転が行われていない場合と比べ、冷間時に、より拡大されたリーンリミットの下でリーンバーン運転を行えるようになる。
【００１５】
第５の発明によれば、第１および第２吸気ポートに対応して第１および第２燃料噴射弁を備える構成を有する内燃機関において、上記第１乃至第４の発明の効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。
【図２】第１吸気弁の詳細な構成を説明するための断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１において実行される内燃機関の制御を説明するための図である。
【図４】本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図５】吸気ポート内の燃料付着に関する課題を説明するための図である。
【図６】燃料の気化に要する気化時間と燃料付着部位（吸気弁や吸気ポート）の壁面温度との関係を表した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。図１に示すシステムは、内燃機関１０を備えている。本発明における内燃機関１０の気筒数および気筒配置は特に限定されないが、本実施形態の内燃機関１０は、一例として、直列４気筒型エンジンであるものとする。
【００１８】
内燃機関１０の各気筒内には、ピストン１２が設けられている。各気筒内には、ピストン１２の頂部側に燃焼室１４が形成されている。燃焼室１４には、吸気通路１６および排気通路１８が連通している。吸気通路１６の入口近傍には、吸気通路１６に吸入される空気の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ２０が設けられている。エアフローメータ２０の下流には、電子制御式のスロットルバルブ２２が設けられている。
【００１９】
各気筒に向けて分岐した後の吸気通路１６（吸気マニホールド部）には、各吸気ポート１６ａ、１６ｂ内に向けて燃料を噴射するための燃料噴射弁２４ａ、２４ｂが設けられている。より具体的には、後述する図３に示すように、各気筒には、２つの吸気弁、すなわち、第１吸気弁２６ａおよび第２吸気弁２６ｂが備えられている。吸気通路１６は、各気筒に対し、これらの第１および第２吸気弁２６ａ、２６ｂにより開閉される２つの吸気ポート（すなわち、第１および第２吸気ポート１６ａ、１６ｂ）を備えている。そして、気筒毎に、第１および第２吸気ポート１６ａ、１６ｂのそれぞれに対応して、第１および第２燃料噴射弁２４ａ、２４ｂが備えられている。
【００２０】
各気筒の第１および第２吸気弁２６ａ、２６ｂは、可変動弁装置２８によって開閉駆動される。可変動弁装置２８は、ここでは、第１および第２吸気弁２６ａ、２６ｂが共に開閉駆動される両弁稼働状態と、第１吸気弁２６ａが閉弁停止状態（閉弁位置で停止した状態）となり、かつ第２吸気弁２６ｂのみが弁稼働状態となる片弁稼働状態との間で、これらの吸気弁２６ａ、２６ｂの動作状態を切り替え可能な装置であるものとする。このような可変動弁装置２８自体は、公知の機械式もしくは電磁駆動式の可変動弁装置などによって実現することができる。また、各気筒には、燃焼室１４内の混合気に点火するための点火プラグ３０が設けられている。
【００２１】
排気通路１８には、各気筒から排出された排気ガスの空燃比を検出するための空燃比センサ３２が配置されている。また、内燃機関１０のシリンダブロック１０ａには、エンジン冷却水温度を検出するための水温センサ３４が取り付けられている。更に、内燃機関１０のクランクシャフト１０ｂの近傍には、クランクシャフト１０ｂの回転角度（クランク角度）やエンジン回転数を検出するためのクランク角センサ３６が配置されている。
【００２２】
図１に示すシステムは、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)３８を備えている。ＥＣＵ３８の入力部には、上述したエアフローメータ２０、空燃比センサ３２、水温センサ３４およびクランク角センサ３６等の内燃機関１０の運転状態を検知するための各種センサが接続されている。また、ＥＣＵ３８の出力部には、上述したスロットルバルブ２２、燃料噴射弁２４ａ、２４ｂ、可変動弁装置２８および点火プラグ３０等の内燃機関１０の運転を制御するための各種のアクチュエータが接続されている。ＥＣＵ３８は、上述した各種センサの出力に基づき、所定のプログラムに従って各種アクチュエータを作動させることにより、内燃機関１０の運転状態を制御するものである。
【００２３】
図２は、第１吸気弁２６ａの詳細な構成を説明するための断面図である。
図２に示すように、第１吸気弁２６ａは、軸部（ステム部）２６ａ１と、この軸部２６ａ１の短部に設けられた傘部２６ａ２とによって構成されている。
【００２４】
傘部２６ａ２から軸部２６ａ１にかけての第１吸気弁２６ａの内部には、第１空洞部２６ａ３が形成されている。更に、第１空洞部２６ａ３に対して軸部２６ａ１の軸方向において傘部２６ａ２から遠い側の部位には、第２空洞部２６ａ４が形成されている。より具体的には、第２空洞部２６ａ４は、第１空洞部２６ａ３とは互いに独立した空洞部として、第１空洞部２６ａ３の上端部に近接した部位から軸部２６ａ１の上端側に向けて延びるように形成されている。
【００２５】
第１空洞部２６ａ３の内部には、第１冷媒４０が封入されており、第２空洞部２６ａ４には、第１冷媒４０と融点の異なる第２冷媒４２が封入されている。これらの冷媒４０、４２の封入量は、第１吸気弁２６ａの往復運動に伴ってこれらの冷媒４０、４２が空洞部２６ａ３、２６ａ４内を移動できるように、空洞部２６ａ３、２６ａ４を満たし切らない所定量とされている。ここでは、一例として、第１冷媒４０には、低融点の物質（カリウム：融点６４℃））が用いられ、第２冷媒４２には、第１冷媒４０よりも高融点の物質（リチウム：融点１８１℃）が用いられているものとする。
【００２６】
一方、第２吸気弁２６ｂは、冷媒４０等のような冷媒を封入するための空洞部２６ａ３等のような空洞部が設けられていない、軸部（ステム部）および傘部を有する一般的な構成の吸気弁であるものとする。
【００２７】
図３は、本発明の実施の形態１において実行される内燃機関１０の制御を説明するための図である。より具体的には、図３は、吸気ポート１６ａ、１６ｂ周りの構成を模式的に表した図である。
【００２８】
本実施形態では、理論空燃比（ストイキ）よりもリーンな空燃比で行われるリーンバーン運転時には、図３（Ａ）に示すような燃料噴射制御および吸気弁制御を行うようにしている。具体的には、この場合の燃料噴射制御は、冷媒４０等が封入された第１吸気弁２６ａ側の第１吸気ポート１６ａに対して、第１燃料噴射弁２４ａを用いて実行される。また、この場合の吸気弁制御は、可変動弁装置２８を用いて上記両弁稼動状態を選択するものである。
【００２９】
一方、ストイキ運転を行う低回転高負荷時には、図３（Ｂ）に示すような燃料噴射制御および吸気弁制御が行われる。具体的には、この場合の燃料噴射制御は、冷媒４０等が封入されていない第２吸気弁２６ｂ側の第２吸気ポート１６ｂに対して、第２燃料噴射弁２４ｂを用いて実行される。また、この場合の吸気弁制御は、可変動弁装置２８を用いて、第１吸気弁２６ａが閉弁停止状態となり、かつ第２吸気弁２６ｂのみが弁稼働状態となる上記片弁稼働状態を選択するものである。
【００３０】
また、本実施形態では、冷間時には、内燃機関１０が備える４つの気筒のうちの一部の気筒（例えば、爆発間隔が等間隔となる２つの気筒）の運転を休止した減筒運転を実行するようにしている。そして、この減筒運転を行う場合には、第１吸気弁２６ａが弁稼動状態となることを確保するために、可変動弁装置２８を用いて上記両弁稼動状態を選択するようにしている。
【００３１】
図４は、上述した内燃機関１０の制御を実現するために、ＥＣＵ３８が実行する制御ルーチンを示すフローチャートである。尚、本ルーチンは、所定の制御周期毎に繰り返し実行されるものとする。
図４に示すルーチンでは、先ず、水温センサ３４を用いて検出されるエンジン冷却水温度等に基づいて、内燃機関１０の冷間時であるか否かが判定される（ステップ１００）。
【００３２】
上記ステップ１００において冷間時ではないと判定された場合には、次いで、リーンバーン運転時であるか否かが判定される（ステップ１０２）。ＥＣＵ３８には、リーンバーン運転を行う運転領域（例えば、エンジン負荷（トルク）とエンジン回転数とで規定）が予め設定されているものとする。本ステップ１０２では、エアフローメータ２０を用いて取得される吸入空気量およびクランク角センサ３６を用いて取得されるエンジン回転数に基づいて、現在の運転領域がリーンバーン運転の設定領域（例えば、低負荷領域）であるか否かが判断される。
【００３３】
上記ステップ１０２の判定が成立すると判定された場合には、この場合の燃料噴射制御に用いる燃料噴射弁として、冷媒４０等が封入された第１吸気弁２６ａ側（第１吸気ポート１６ａ側）の第１燃料噴射弁２４ａが選択され、かつ、両弁稼動状態が得られるように可変動弁装置２８が制御される（ステップ１０４）。
【００３４】
一方、上記ステップ１０２の判定が不成立であると判定された場合には、次いで、エアフローメータ２０とクランク角センサ３６の出力を利用して、ストイキ運転を行う低回転高負荷時であるか否かが判定される（ステップ１０６）。その結果、本ステップ１０６の判定が成立すると判定された場合には、この場合の燃料噴射制御に用いる燃料噴射弁として、冷媒４０等が封入されていない第２吸気弁２６ｂ側（第２吸気ポート１６ｂ側）の第２燃料噴射弁２４ｂが選択され、かつ、片弁（第１吸気弁２６ａ）稼動状態が得られるように可変動弁装置２８が制御される（ステップ１０８）。
【００３５】
また、上記ステップ１００において冷間時であると判定された場合には、第１吸気弁２６ａが弁稼動状態となることを確保するために、可変動弁装置２８を用いて上記両弁稼動状態が選択された状態で、所定の一部気筒の第１燃料噴射弁２４ａを使用して減筒運転が実行される（ステップ１１０）。
【００３６】
以上説明した図４に示すルーチンによれば、リーンバーン運転時には、弁稼動状態にある第１吸気弁２６ａが備えられた第１吸気ポート１６ａに向けて、第１燃料噴射弁２４ａから燃料が噴射される。第１吸気弁２６ａには、冷媒４０等が封入されているので、第１吸気弁２６ａの往復運動に伴って冷媒４０等がそれぞれの空洞部２６ａ３等の中で流動する。その結果、第１吸気弁２６ａの傘部２６ａ２の下面側の部位から軸部２６ａ１側に向けての熱伝達が促進される。軸部２６ａ１に伝達された熱は、更に、第１吸気ポート１６ａへの第１吸気弁２６ａの取り付け部（バルブガイド）を介して第１吸気ポート１６ａに伝達される。これにより、軸部２６ａ１の温度、更には、第１吸気弁２６ａの周辺の第１吸気ポート１６ａの壁面の温度が、冷媒４０等が封入されていない場合と比べて高められる。その結果、第１燃料噴射弁２４ａによって第１吸気ポート１６ａに向けて噴射された燃料の気化が促進されるので、リーンバーン運転を実現可能なリーンリミット（希薄燃焼限界）が拡大する。このため、リーンバーン運転の利用による燃費改善効果をより効果的に引き出せるようになる。
【００３７】
また、上記ルーチンによれば、低回転高負荷領域においてストイキ運転が行われる場合には、冷媒４０等が封入されていない第２吸気弁２６ｂが備えられた第２吸気ポート１６ｂに向けて、第２燃料噴射弁２４ｂから燃料が噴射される。また、この場合には、第１吸気弁２６ａを閉弁停止状態として第２吸気弁２６ｂのみ弁稼動状態とした片弁稼動状態が選択される。これにより、吸気通路１６を流れる新気は、第２吸気ポート１６ｂのみから筒内に供給されることになる。第２吸気弁２６ｂは、傘部から軸部にかけての内部に冷媒４０等のような冷媒が封入されていないため、第１吸気弁２６ａと比べて、傘部の下面側からの熱が伝達されにくく、軸部の下部の温度が低くなる。本ストイキ運転時には、このような第２吸気弁２６ｂが備えられた第２吸気ポート１６ｂから新気吸入が行われる。その結果、第１吸気弁２６ａが備えられた第１吸気ポート１６ａを用いる場合と比べ、第２吸気弁２６ｂの周囲を通過する際の新気の温度上昇を抑制できるので、筒内温度を下げることができる。これにより、低回転高負荷領域におけるノッキングの発生を抑制することができる。
【００３８】
また、第１吸気弁２６ａが低温である冷間時には、封入された冷媒４０等が液体として作動する温度に達していないと、冷媒４０等の上述した作用を利用して、燃料の気化を促進することが難しい。従って、そのような状態では、リーンリミットを拡大することが難しい。これに対し、上記ルーチンによれば、冷間時には、（運転が行われる気筒において）第１吸気弁２６ａの稼動（往復運動）が確保された状態で、減筒運転が実行される。減筒運転を行うことで、内燃機関１０が同一のトルクを得るうえでの稼動気筒中の１気筒当たりの発熱量が高くなるので、稼動気筒に設けられた第１吸気弁２６ａの温度上昇が早くなる。その結果、このような減筒運転が行われていない場合と比べ、冷間時に、より拡大されたリーンリミットの下でリーンバーン運転を行えるようになる。
【００３９】
次に、図２に示すように融点の異なる２つの冷媒４０、４２が封入された第１吸気弁２６ａを備えたことによる効果について説明する。
【００４０】
図５は、吸気ポート内の燃料付着に関する課題を説明するための図である。より具体的には、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）中に矢印で示す観察方向から吸気弁およびその周囲の吸気ポート壁面を見た図である。
図５（Ａ）に示すように、吸気ポートに向けて燃料が噴射された場合には、吸気弁や吸気ポートが低温であると、吸気弁や吸気ポートに対して燃料が付着する。また、付着燃料の筒内への流入は、噴射が行われたサイクルの次のサイクル以降に持ち越されることになる。従って、吸気弁や吸気ポートへの付着燃料量が内燃機関１０のサイクル間で変動することによって、筒内に供給される燃料量がサイクル間で変動してしまうという問題が生ずる。
【００４１】
図５（Ｂ）は、吸気弁および吸気ポートが低温状態にある時に燃料を噴射した際の燃料付着を調べるための実験結果を表した図である。図５（Ｂ）に示す実験結果より、燃料噴射弁による燃料の噴射方向の前方に存在する吸気弁の軸部に付着する燃料の液膜厚さが最も大きくなることが分かる。また、当該軸部の周辺の吸気ポートの壁面にも、付着燃料の液膜が厚い部位が存在することが分かる。
【００４２】
図６は、燃料の気化に要する気化時間と燃料付着部位（吸気弁や吸気ポート）の壁面温度との関係を表した図である。
図６に示すように、燃料の気化時間は、壁面温度が低すぎても長くなり、逆に、壁面温度が高くなりすぎても長くなる。つまり、図６の関係より、特定の温度範囲（１１０〜１５０℃程度）においてのみ燃料の気化が促進され、１３０℃付近が最適壁温であることが分かる。壁面温度が高すぎると気化が妨げられる理由は、燃料が球状化して液滴となるためである。そして、壁面温度が高いことで液滴状態となった燃料は、ＰＭ（粒子状物質）の発生の要因となる。
【００４３】
上述した燃料付着に起因する課題を解決するためには、図２に示す第１吸気弁２６ａが有する構成を備えることが好ましい。すなわち、既述したように、第１吸気弁２６ａは、軸部２６ａ１の軸方向において位置の異なる第１および第２空洞部２６ａ３、２６ａ４を備えている。そして、傘部２６ａ２の下面に近い側の第１空洞部２６ａ３の内部に封入された第１冷媒４０は、傘部２６ａ２の下面に遠い側の第２空洞部２６ａ４の内部に封入された第２冷媒４２と比べ、融点の低い物質が用いられている。より具体的には、本実施形態では、一例として、図６を参照して説明した最適壁温である１３０℃に対して低い融点（６４℃）を有するカリウムが第１冷媒４０として使用され、上記最適壁温に対して高い融点（１８１℃）を有するリチウムが第２冷媒４２として使用されている。
【００４４】
上記構成を有する第１吸気弁２６ａによれば、傘部２６ａ２の下面に近い側の第１冷媒４０の融点が低いため、暖機後には常に液体状態となる第１冷媒４０を用いて、傘部２６ａ２の下面側の部位の熱を、図２中に矢印Ａを付して示す部位（傘部２６ａ２の上端側の部位から軸部２６ａ１の下端側の部位）Ａ側に向けて伝達することができる。これにより、第１燃料噴射弁２４ａから噴射された燃料が第１吸気弁２６ａおよびその周囲の第１吸気ポート１６ａに触れた際に気化を促進することができるので、リーンリミットの拡大を図るうえで有効である。
【００４５】
一方、高負荷時等において軸部２６ａ１の温度が第２冷媒４２の融点以上に高くなった場合には、傘部２６ａ２の下面から遠い側の第２冷媒４２もが液体状態となることで、第１空洞部２６ａ３側から伝達された熱を、更に上記部位Ａよりも軸部２６ａ１の上端側に伝達させる作用が促進される。これにより、このように軸部２６ａ１の温度が高くなった場合においても、図２中に矢印Ａを付して示す部位（すなわち、図５（Ｂ）に示すように液膜が最も厚くなり易い部位）の温度が一定に保たれ易くすることができる。その結果、第１吸気弁２６ａの上記部位Ａに付着した燃料が球状化して液滴となるのを防止することができるため、ＰＭの発生を防止することができる。
【００４６】
ところで、上述した実施の形態１においては、各気筒の第１および第２吸気ポート１６ａ、１６ｂのために第１および第２燃料噴射弁２４ａ、２４ｂがそれぞれ配置されている構成を例に挙げて説明を行った。しかしながら、本発明の制御の対象は、上記構成を有するものに限定されるものではない。すなわち、本発明における第２燃料噴射弁は、第２吸気ポートではなく、燃焼室内に向けて直接燃料を噴射可能なものであってもよい。
【００４７】
また、上述した実施の形態１においては、リーンバーン運転時には、上記両弁稼動状態が選択され、第１吸気弁２６ａとともに第２吸気弁２６ｂについても弁稼動状態となる構成を例に挙げて説明を行った。しかしながら、本発明においては、冷媒が封入されていない第２吸気弁については、リーンバーン運転時には必ずしも弁稼動状態とされていなくてもよい。
【００４８】
また、上述した実施の形態１においては、各気筒に、第１吸気ポート１６ａ、第１吸気弁２６ａおよび第１燃料噴射弁２４ａ、並びに第２吸気ポート１６ｂ、第２吸気弁２６ｂおよび第２燃料噴射弁２４ｂをそれぞれ１つずつ備える構成を例に挙げて説明を行った。しかしながら、本発明の対象となる構成は、上記構成に限定されるものではない。すなわち、本発明における第１吸気ポート、第１吸気弁および第１燃料噴射弁の数は、気筒毎に２つ以上であってもよく、同様に、第２吸気ポート、第２吸気弁および（第２吸気ポートのために配置される場合の）第２燃料噴射弁の数は、気筒毎に２つ以上であってもよい。
【００４９】
また、上述した実施の形態１においては、冷間時に減筒運転が実行される場合に上記両弁稼動状態を選択することによって、各気筒の第１吸気弁２６ａが弁稼動状態となることが確保されている。しかしながら、本発明における冷間時の減筒運転時には、必ずしも全気筒の第１吸気弁の動作状態が弁稼動状態となっている必要はなく、当該減筒運転時における少なくとも稼動気筒に備えられた第１吸気弁の動作状態が弁稼動状態とされるようになっていればよい。
【００５０】
尚、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ３８が、上記ステップ１０２の判定が成立する場合に上記ステップ１０４の処理を実行することにより前記第１の発明における「リーン時制御手段」が、上記ステップ１０６の判定が成立する場合に上記ステップ１０８の処理を実行することにより前記第１の発明における「ストイキ時制御手段」が、上記ステップ１００の判定が成立する場合に上記ステップ１１０の処理を実行することにより前記第１の発明における「冷間時制御手段」が、それぞれ実現されている。
【符号の説明】
【００５１】
１０  内燃機関
１２  ピストン
１４  燃焼室
１６  吸気通路
１６ａ  第１吸気ポート
１６ｂ  第２吸気ポート
１８  排気通路
２０  エアフローメータ
２２  スロットルバルブ
２４ａ  第１燃料噴射弁
２４ｂ  第２燃料噴射弁
２６ａ  第１吸気弁
２６ａ１  第１吸気弁の軸部
２６ａ２  第１吸気弁の傘部
２６ａ３  第１吸気弁の第１空洞部
２６ａ４  第１吸気弁の第２空洞部
２６ｂ  第２吸気弁
２８  可変動弁装置
３０  点火プラグ
３２  空燃比センサ
３４  水温センサ
３６  クランク角センサ
３８  ＥＣＵ(Electronic Control Unit)
４０  第１冷媒
４２  第２冷媒
【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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