特許 7499164 内燃機関の制御方法及び制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-06-05

(45)【発行日】2024-06-13

(54)【発明の名称】内燃機関の制御方法及び制御装置

(51)【国際特許分類】

   F02D 13/02 20060101AFI20240606BHJP

   F02D 43/00 20060101ALI20240606BHJP

   F02D 41/06 20060101ALI20240606BHJP

   F02D 41/34 20060101ALI20240606BHJP

   F02P 5/145 20060101ALI20240606BHJP

【ＦＩ】

F02D13/02 H

F02D13/02 J

F02D43/00 301Z

F02D43/00 301B

F02D43/00 301J

F02D41/06

F02D41/34

F02P5/145 E

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2020192729

(22)【出願日】2020-11-19

(65)【公開番号】P2022081285

(43)【公開日】2022-05-31

【審査請求日】2023-08-07

(73)【特許権者】

【識別番号】000003997

【氏名又は名称】日産自動車株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】507308902

【氏名又は名称】ルノー エス．ア．エス．

【氏名又は名称原語表記】ＲＥＮＡＵＬＴ Ｓ．Ａ．Ｓ．

【住所又は居所原語表記】１２２－１２２ ｂｉｓ， ａｖｅｎｕｅ ｄｕ Ｇｅｎｅｒａｌ Ｌｅｃｌｅｒｃ， ９２１００ Ｂｏｕｌｏｇｎｅ－Ｂｉｌｌａｎｃｏｕｒｔ， Ｆｒａｎｃｅ

(74)【代理人】

【識別番号】110002468

【氏名又は名称】弁理士法人後藤特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】井上 晶

(72)【発明者】

【氏名】橋本 星二

(72)【発明者】

【氏名】横山 仁

【審査官】櫻田 正紀

(56)【参考文献】

【文献】特開２００９－２４３３６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－００９００４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－１７６６０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－０３９０３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／０２７８００５（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０２Ｄ １３／０２

Ｆ０２Ｄ ４３／００

Ｆ０２Ｄ ４１／０６

Ｆ０２Ｄ ４１／３４

Ｆ０２Ｐ ５／１４５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内燃機関の制御方法であって、
始動時の第１のサイクルでは、吸気バルブの閉弁タイミングを圧縮上死点近傍まで遅角させ、遅くとも前記吸気バルブが閉弁する前までに筒内に直接燃料噴射を行い、前記吸気バルブが開弁する前に燃料噴射を完了し、前記筒内の混合気に点火をせず、
前記第１のサイクルに続く第２のサイクルでは、前記閉弁タイミングを始動後のアイドリング時の基準閉弁タイミングまで進角させ、前記筒内の混合気に点火をする、
ことを特徴とする内燃機関の制御方法。

【請求項2】

請求項１に記載の内燃機関の制御方法であって、
前記第１のサイクルでは、前記吸気バルブの開弁タイミングを前記第２のサイクルよりも遅角させる、
ことを特徴とする内燃機関の制御方法。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の内燃機関の制御方法であって、
前記第２のサイクルでも前記筒内に直接燃料噴射を行う、
ことを特徴とする内燃機関の制御方法。

【請求項4】

筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射装置と、前記燃料噴射装置から噴射された燃料が形成する混合気に火花点火する点火装置と、少なくとも吸気バルブの閉弁タイミングを調整し得る可変動弁装置と、を備える内燃機関の制御装置であって、
始動時の第１のサイクルでは、前記可変動弁装置は前記閉弁タイミングを圧縮上死点近傍まで遅角させ、前記燃料噴射装置は遅くとも前記吸気バルブが閉弁する前までに燃料噴射を行い、前記吸気バルブが開弁する前に燃料噴射を完了し、前記点火装置は点火をせず、
前記第１のサイクルに続く第２のサイクルでは、前記可変動弁装置は前記閉弁タイミングを始動後のアイドリング時の基準閉弁タイミングまで進角させ、前記点火装置は前記筒内の混合気に点火をする、
ことを特徴とす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、内燃機関の制御方法及び制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、クランキング中の圧縮圧力を低減させるためにクランキング開始時に吸気バルブ閉弁時期を通常時よりも遅くし、所定のエンジン回転速度になった後に通常の吸気バルブ閉弁時期に戻して燃料を噴射する内燃機関の制御装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００７－２３９４６１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に記載の内燃機関の制御装置では、始動後の最初の燃焼時には、通常の吸気バルブ閉弁時期に戻すと共に燃料を通常よりも多く噴射する。そのため、気筒内壁への燃料付着によって、ＨＣ（ハイドロカーボン）及びＰＭ（粒子状物質）の排出量が増加するおそれがある。

【0005】

本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたもので、内燃機関の始動時に、燃料噴射量を多くすることなく良好な燃焼を行うことのできる混合気を筒内に形成することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明のある態様によれば、内燃機関の制御方法は、始動時の第１のサイクルでは、吸気バルブの閉弁タイミングを圧縮上死点近傍まで遅角させ、遅くとも前記吸気バルブが閉弁する前までに筒内に直接燃料噴射を行い、前記吸気バルブが開弁する前に燃料噴射を完了し、前記筒内の混合気に点火をせず、前記第１のサイクルに続く第２のサイクルでは、前記閉弁タイミングを始動後のアイドリング時の基準閉弁タイミングまで進角させ、前記筒内の混合気に点火をする。

【0007】

本発明の他の態様によれば、筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射装置と、前記燃料噴射装置から噴射された燃料が形成する混合気に火花点火する点火装置と、少なくとも吸気バルブの閉弁タイミングを調整し得る可変動弁装置と、を備える内燃機関の制御装置は、始動時の第１のサイクルでは、前記可変動弁装置は前記閉弁タイミングを圧縮上死点近傍まで遅角させ、前記燃料噴射装置は遅くとも前記吸気バルブが閉弁する前までに燃料噴射を行い、前記吸気バルブが開弁する前に燃料噴射を完了し、前記点火装置は点火をせず、前記第１のサイクルに続く第２のサイクルでは、前記可変動弁装置は前記閉弁タイミングを始動後のアイドリング時の基準閉弁タイミングまで進角させ、前記点火装置は前記筒内の混合気に点火をする。

【発明の効果】

【0008】

上記態様によれば、内燃機関の始動時に、燃料噴射量を多くすることなく良好な燃焼を行うことのできる混合気を筒内に形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、本発明の実施形態を適用する内燃機関の燃焼室付近の概略構成図である。

【図2】図２は、内燃機関の停止動作時の制御を説明するフローチャートである。

【図3】図３は、内燃機関の始動時の制御を説明するフローチャートである。

【図4】図４は、内燃機関の始動時の制御におけるタイミングチャートである。

【図5】図５は、内燃機関の始動後の最初の燃焼における必要燃料噴射量について説明する図である。

【図6】図６は、内燃機関の始動後におけるＨＣ排出量について説明する図である。

【図7】図７は、内燃機関の始動後におけるＰＭ排出量について説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

【0011】

まず、図１を参照して、本発明の実施形態を適用する内燃機関（以下、「エンジン」ともいう。）１の構成について説明する。

【0012】

図１は、エンジン１の燃焼室周辺の概略構成図である。なお、図１はひとつの気筒についてのみ示しているが、本実施形態は多気筒エンジンにも適用可能である。

【0013】

エンジン１のシリンダブロック１Ｂは、シリンダ２を備える。シリンダ２には、ピストン３が収められている。

【0014】

ピストン３は、シリンダ２の軸線に沿うようにシリンダ２内を往復動する。ピストン３は冠面３Ａ（以下、「ピストン冠面３Ａ」ともいう。）に後述するキャビティ１０を備える。

【0015】

エンジン１のシリンダヘッド１Ａは、凹状の燃焼室１１と、燃焼室１１とエンジン外部とを連通する吸気通路４及び排気通路５と、を備える。燃焼室１１は、いわゆるペントルーフ型に構成されており、吸気通路４の開口部には一対の吸気バルブ６が、排気通路５の開口部には一対の排気バルブ７がそれぞれ配置されている。そして、これら一対の吸気バルブ６及び一対の排気バルブ７に囲まれた燃焼室１１の略中心位置に、点火装置としての点火プラグ８がシリンダ２の軸線に沿うように配置されている。

【0016】

また、シリンダヘッド１Ａにおける一対の吸気バルブ６に挟まれた位置には、燃料噴射装置９が、燃焼室１１に臨むように配置されている。

【0017】

吸気バルブ６及び排気バルブ７は、可変動弁装置２０により駆動される。可変動弁装置２０は、吸気バルブ６及び排気バルブ７のバルブタイミング、つまり開弁タイミング及び閉弁タイミングを変化させ得るものであれば足りる。なお、開弁タイミングとは、開弁動作を開始するタイミングであり、閉弁タイミングとは、閉弁動作を終了するタイミングである。

【0018】

本実施形態では、吸気バルブ６を駆動するカムシャフト及び排気バルブ７を駆動するカムシャフトの、クランクシャフト（図示省略）に対する回転位相を変化させる公知の可変動弁装置２０を用いる。なお、回転位相だけでなく吸気バルブ６及び排気バルブ７の作動角も変化させ得る公知の可変動弁装置を用いてもよい。また、可変動弁装置２０としては、吸気バルブ６と排気バルブ７のバルブタイミングの両方が調整できるものに限らず、少なくとも吸気バルブ６のバルブタイミングを調整できるものであればよい。

【0019】

可変動弁装置２０は、吸気バルブ６及び排気バルブ７のバルブタイミングを電動で変化させるものである。これに代えて、吸気バルブ６及び排気バルブ７のバルブタイミングを油圧等の流体圧で変化させる可変動弁装置を適用してもよい。

【0020】

ピストン３は、上述したように、ピストン冠面３Ａにキャビティ１０を備える。キャビティ１０は、ピストン冠面３Ａにおいて吸気側に偏った位置に設けられている。そして、燃料噴射装置９は、ピストン３が圧縮上死点近傍にあるときに燃料噴射すれば燃料噴霧がこのキャビティ１０を指向するように配置されている。キャビティ１０は、衝突して跳ね返った燃料噴霧（図１中のＢ）が点火プラグ８の方向へ向かうような形状になっている。

【0021】

エンジン１の燃料噴射量、燃料噴射タイミング、及び点火タイミング等は、コントローラ１００によりエンジン１の運転状態に応じて制御される。コントローラ１００は、中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成される。コントローラ１００を複数のマイクロコンピュータで構成することも可能である。

【0022】

また、ここでいう燃料噴射タイミングとは、燃料噴射を開始するタイミングである。また、これらの制御を実行するために、エンジン１はクランクシャフト角度センサ３１、冷却水温センサ３２、吸入空気量を検出するエアフローメータ、アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセル開度センサ、排気浄化触媒の温度を直接的に又は間接的に検出する触媒温度センサ等の各種検出装置を備える。

【0023】

次に、図２及び図３を参照して、上記のような構成のエンジン１の制御について説明する。

【0024】

図２は、エンジン１の停止動作時の制御を説明するフローチャートである。図３は、エンジン１の始動時の制御を説明するフローチャートである。コントローラ１００は、図２及び図３に示すルーチンを実行するようにプログラムされている。

【0025】

まず、エンジン１の停止動作時の制御について説明する。コントローラ１００は、図２に示すフローを、エンジン１を運転している状態で実行する。

【0026】

図２のステップＳ１１では、コントローラ１００は、エンジン１を停止させる要求があったか否かを判定する。エンジン１の停止要求は、運転者の操作に基づくものであってもよく、アイドリングストップ判定などのコントローラ１００による判定に基づくものであってもよい。ステップＳ１１にて、エンジン１を停止させる要求があったと判定された（ステップＳ１１で「Ｙｅｓ」）場合には、ステップＳ１２に移行する。一方、ステップＳ１１にて、エンジン１を停止させる要求がなかったと判定された（ステップＳ１１で「Ｎｏ」）場合には、再びステップＳ１１の判定を繰り返す。

【0027】

ステップＳ１２では、コントローラ１００は、ステップＳ１１におけるエンジン１を停止させる要求が、運転者の操作に基づくイグニッションＯＦＦによるものか否かを判定する。ステップＳ１２にて、イグニッションＯＦＦではないと判定された（ステップＳ１２で「Ｎｏ」）場合には、ステップＳ１３に移行する。一方、ステップＳ１２にて、イグニッションＯＦＦであると判定された（ステップＳ１２で「Ｙｅｓ」）場合には、ステップＳ１４に移行する。

【0028】

ステップＳ１３では、コントローラ１００は、冷却水温センサ３２からの電気信号に基づき取得したエンジン１の冷却水温が、設定温度よりも低いか否かを判定する。即ち、ステップＳ１３では、エンジン１が充分に暖機されているか否かを判定する。ステップＳ１３にて、エンジン１の冷却水温が設定温度よりも低いと判定された（ステップＳ１３にて「Ｙｅｓ」）場合には、ステップＳ１４に移行する。一方、ステップＳ１３にて、エンジン１の冷却水温が設定温度よりも低くない、即ち設定温度以上であると判定された（ステップＳ１３にて「Ｎｏ」）場合には、ステップＳ１５に移行する。

【0029】

ステップＳ１４では、コントローラ１００は、可変動弁装置２０に、吸気バルブ６のバルブタイミングを遅角させる。具体的には、可変動弁装置２０は、吸気バルブ６の閉弁タイミングを圧縮上死点近傍まで遅角させる。なお、圧縮上死点近傍とは、圧縮上死点だけでなく、圧縮上死点の手前における圧縮上死点に近い範囲も含む概念である。なお、可変動弁装置２０が吸気バルブ６の閉弁タイミングを遅角させると、吸気バルブ６の開弁タイミングも同じだけ遅角される。

【0030】

ステップＳ１４の処理は、次のエンジン１の始動時に、エンジン１の冷却水温が設定温度よりも低い場合に実行される。そのため、コントローラ１００は、ステップＳ１３にてエンジン１の冷却水温が設定温度よりも低い、即ちエンジン１が充分に暖気されていないと判定された場合には、次のエンジン１の始動時にも冷却水温は設定温度よりも低いので、ステップＳ１４の処理を実行する。また、コントローラ１００は、ステップＳ１２にてイグニッションＯＦＦであると判定された場合には、次のエンジン１の始動時に冷却水温が低下している可能性が高いので、ステップＳ１４の処理を実行する。

【0031】

一方、ステップＳ１２にて、イグニッションＯＦＦでないと判定され、ステップＳ１３にて、エンジン１の冷却水温が設定温度よりも低くない、即ち設定温度以上であると判定された場合には、次のエンジン１の始動時に冷却水温が低下している可能性は低いので、ステップＳ１３の処理を実行しない。

【0032】

ステップＳ１５では、コントローラ１００は、エンジン１を停止させる。このように、エンジン１では、停止要求があってから停止するまでの間に、吸気バルブ６のバルブタイミングを遅角させておく。これに代えて、後述するエンジン１の始動時に、クランキングを開始してから回転数が後述する設定回転数に達するまでの間に、吸気バルブ６のバルブタイミングを遅角させてもよい。

【0033】

続いて、エンジン１の始動時の制御について説明する。コントローラ１００は、図３に示すフローを、エンジン１の始動要求があったときに実行する。第１のサイクルとは、エンジン１の始動時にクランキングが開始されて、混合気を燃焼させることが可能な最低限の回転数よりも高い回転数になって最初のサイクルであり、第２のサイクルとは、第１のサイクルに続くサイクルである。

【0034】

図３のステップＳ２１では、コントローラ１００は、セルモータ（図示省略）若しくは駆動用モータ（図示省略）によって、エンジン１のクランキングを開始する。

【0035】

ステップＳ２２では、コントローラ１００は、クランクシャフト角度センサ３１からの電気信号に基づき、エンジン１の回転数（回転速度）Ｎｅを取得する。

【0036】

ステップＳ２３では、コントローラ１００は、エンジン１の回転数Ｎｅが設定回転数Ｎｔｒｇｔよりも高いか否かを判定する。設定回転数Ｎｔｒｇｔは、シリンダ２内に燃料噴射を行い、点火を行うことにより混合気を燃焼させることが可能な最低限の回転数に設定される。ステップＳ２３にて、エンジン１の回転数Ｎｅが設定回転数Ｎｔｒｇｔよりも高いと判定された（ステップＳ２３にて「Ｙｅｓ」）場合には、ステップＳ２４に移行する。一方、エンジン１の回転数Ｎｅが設定回転数Ｎｔｒｇｔよりも高くないと判定された（ステップＳ２３にて「Ｎｏ」）場合には、再びステップＳ２３の判定を繰り返す。

【0037】

ステップＳ２４では、コントローラ１００は、エンジン１の第１のサイクルにて、燃料噴射装置９に燃料を噴射させる。燃料噴射装置９は、遅くとも吸気バルブ６が閉弁する前までに燃料噴射を行う。具体的には、燃料噴射装置９による燃料噴射は、シリンダ２内の負圧が最大になる前に完了する。燃料噴射装置９は、吸気バルブ６の開弁タイミングまでに、即ち吸気バルブ６が開弁する前に燃料噴射を完了させる。

【0038】

ステップＳ２５では、コントローラ１００は、エンジン１の第１のサイクルにて、吸気バルブ６の開閉が完了したか否かを判定する。ステップＳ２５にて、吸気バルブ６の開閉が完了したと判定された（ステップＳ２５にて「Ｙｅｓ」）場合には、ステップＳ２６に移行する。一方、吸気バルブ６の開閉が完了していないと判定された（ステップＳ２５にて「Ｎｏ」）場合には、再びステップＳ２５の判定を繰り返す。

【0039】

ステップＳ２６では、コントローラ１００は、可変動弁装置２０に、吸気バルブ６のバルブタイミングを基準バルブタイミングに進角させる。基準バルブタイミングとは、エンジン１の始動後のアイドリング時における開弁タイミング（基準開弁タイミング）及び閉弁タイミング（基準閉弁タイミング）である。

【0040】

ステップＳ２７では、コントローラ１００は、エンジン１の第２のサイクルにて、燃料噴射装置９に燃料を噴射させる。第２のサイクルでは、燃料噴射装置９は、第１のサイクルにおける燃料噴射量とあわせてシリンダ２内の混合気の空燃比がストイキ（理論空燃比）になるように燃料を噴射する。第１のサイクルと第２のサイクルとの２回に分けてシリンダ２内への燃料噴射を行うことで、１回あたりの燃料噴射量を少なくできる。よって、燃料噴霧のペネトレーションが小さくなるので、シリンダ２の壁面やピストン冠面３Ａに燃料が付着することを抑制できる。なお、第２のサイクルにおける燃料噴射量は、第１の燃料噴射量よりも少なくなるように設定されている。

【0041】

第１のサイクルにおける燃料噴射により、シリンダ２内にストイキよりもリーンな均質混合気（図１中のＡ）が形成されており、そこに第２のサイクルにおける燃料噴射を行うことで、点火プラグ８近傍にストイキよりもリッチな混合気（図１中のＢ）を形成することができる。なお、第１のサイクルにおける燃料噴射（ステップＳ２４）にてシリンダ２内の混合気の空燃比がストイキになるように燃料を噴射しておき、第２のサイクルにおける燃料噴射（ステップＳ２７）を行わなくてもよい。また、第１のサイクルと第２のサイクルとで２回の燃料噴射を行うのに代えて、この間に３回以上の燃料噴射を行って、シリンダ２内に空燃比がストイキの混合気を形成してもよい。

【0042】

ステップＳ２８では、コントローラ１００は、点火プラグ８にシリンダ２内の混合気への点火を行わせる。これにより、エンジン１では、始動時にクランキングが開始されてから最初の燃焼が実行される。

【0043】

次に、図４から図７を参照して、上記のような構成のエンジン１の制御による作用について説明する。

【0044】

図４は、エンジン１の始動時の制御におけるタイミングチャートである。図４におけるＴＤＣは上死点を意味し、ＢＤＣは下死点を意味する。図５は、エンジン１の始動後の最初の燃焼における必要燃料噴射量について説明する図である。図５では、横軸は、燃料噴射量［ｍｇ］であり、縦軸は、空気過剰率λである。図６は、エンジン１の始動後におけるＨＣ（ハイドロカーボン）排出量について説明する図である。図６では、横軸は、時間［ｓｅｃ］であり、縦軸は、ＨＣ排出量の積算値である。図７は、エンジン１の始動後におけるＰＭ（粒子状物質）排出量について説明する図である。図７では、横軸は、時間［ｓｅｃ］であり、縦軸は、ＰＭ排出量の積算値である。図５から図７では、本発明が適用されたエンジン１の場合を実線で示し、本発明が適用されない従来のエンジンの場合を破線で示す。

【0045】

図４の時刻Ｔ０において、エンジン１では、クランキングが開始される。クランキングが開始されて、エンジン１の回転数Ｎｅが設定回転数Ｎｔｒｇｔを超えると、燃料噴射装置９は、所定の燃料噴射タイミングである時刻Ｔ１にて１回目の燃料噴射を行う。このときのエンジン１のサイクルが、第１のサイクルである。

【0046】

時刻Ｔ２は、第１のサイクルにおける吸気バルブ６の開弁タイミングである。燃料噴射装置９は、時刻Ｔ２になる前、即ち吸気バルブ６が開く前に燃料噴射を完了する。第１のサイクルでは、吸気バルブ６の開弁タイミングは、基準開弁タイミングよりも下死点寄りに遅角されている。そのため、シリンダ２内は、吸気バルブ６が閉弁したままピストン３が移動することにより、減圧されて負圧になっている。よって、シリンダ２内に噴射された燃料は、減圧沸騰により気化が促進される。したがって、冷却水温度が低い状態であっても、シリンダ２の壁面やピストン冠面３Ａに燃料が付着することを抑制できる。なお、第１のサイクルでは、点火プラグ８による点火は行われない。

【0047】

時刻Ｔ３は、第１のサイクルにおける吸気バルブ６の閉弁タイミングである。第１のサイクルでは、吸気バルブ６の閉弁タイミングは、圧縮上死点近傍（ここでは圧縮上死点）まで遅角されている。そのため、シリンダ２内で形成された混合気は、ピストン３の移動によって略全量が吸気通路４に戻される。可変動弁装置２０は、時刻Ｔ３にて吸気バルブ６が閉弁された後であって次に吸気バルブ６が開弁する前に、吸気バルブ６のバルブタイミングを基準バルブタイミングに進角させる。

【0048】

時刻Ｔ４は、第１のサイクルにおける排気バルブ７の開弁タイミングである。時刻Ｔ５は、第１のサイクルにおける排気バルブ７の閉弁タイミングであり、排気上死点の直前である。このように排気バルブ７が開閉しても、第１のサイクルにて形成された混合気は吸気通路４内に戻っており、吸気バルブ６も閉じられているので、未燃の混合気が車外に放出されることはない。

【0049】

時刻Ｔ６は、第２のサイクルにおける吸気バルブ６の開弁タイミングであり、排気上死点である。このとき、吸気バルブ６のバルブタイミングは、可変動弁装置２０によって基準バルブタイミングまで進角されている。時刻Ｔ６にて、吸気バルブ６が開弁すると、第１のサイクルにて吸気通路４に戻っていた混合気が、ピストン３の移動によってシリンダ２内に流入する。

【0050】

時刻Ｔ７では、燃料噴射装置９は、２回目の燃料噴射を行う。この燃料噴射のタイミングを点火プラグ８による点火のタイミングに近付ければ、成層燃焼を行うことが可能である。時刻Ｔ８では、燃料噴射装置９は、燃料噴射を完了する。このとき、シリンダ２内の混合気の空燃比は、１回目の燃料噴射と２回目の燃料噴射とを合わせてストイキになっている。

【0051】

時刻Ｔ９は、第２のサイクルにおける吸気バルブ６の閉弁タイミングである。このとき、既に、吸気バルブ６のバルブタイミングは、可変動弁装置２０によって基準バルブタイミングに進角されている。

【0052】

時刻Ｔ１０では、点火プラグ８は、シリンダ２内の混合気に点火を行う。これにより、エンジン１では、始動時にクランキングが開始されてから最初の燃焼が実行される。

【0053】

このとき、図５に示すように、エンジン１の始動後の最初の燃焼における必要燃料噴射量は、空燃比がストイキ（λ＝１．０）の場合で比較すると、本発明が適用されない従来のエンジンに対して約半分に低減されている。これは、上述したように、シリンダ２内に噴射された燃料の気化が減圧沸騰によって促進され、シリンダ２と吸気通路４との間を混合気が流動することでミキシングが促進されるためである。これにより、冷却水温度が低い状態であっても、シリンダ２の壁面やピストン冠面３Ａに燃料が付着することを抑制できるので、始動時に燃料を増量させなくてよい。

【0054】

また、シリンダ２の壁面やピストン冠面３Ａに燃料が付着することを抑制できるので、図６に示すように、エンジン１におけるＨＣの排出量の積算値は、本発明が適用されない従来のエンジンよりも減少している。また、同様の理由により、図７に示すように、ＰＭの排出量の積算値は、従来のエンジンよりも減少している。

【0055】

以上のように、第１のサイクルにて吸気バルブ６の閉弁タイミングを圧縮上死点近傍まで遅角させると、シリンダ２内で形成された混合気が吸気通路４に戻され、吸気通路４に戻された混合気は、第２のサイクルの吸気行程でシリンダ２内に吸入される。したがって、空気と燃料とが良好にミキシングされ、燃料噴射量を多くすることなく良好な燃焼が得られる混合気をシリンダ２内に形成することができる。

【0056】

以上の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。

【0057】

エンジン１では、始動時の第１のサイクルでは、吸気バルブ６の閉弁タイミングを圧縮上死点近傍まで遅角させ、遅くとも吸気バルブ６が閉弁する前までにシリンダ２内に直接燃料噴射を行い、シリンダ２内の混合気に点火をせず、第１のサイクルに続く第２のサイクルでは、吸気バルブ６の閉弁タイミングを始動後のアイドリング時の基準閉弁タイミングまで進角させ、シリンダ２内の混合気に点火をする。

【0058】

具体的には、シリンダ２内に燃料を直接噴射する燃料噴射装置９と、燃料噴射装置９から噴射された燃料が形成する混合気に火花点火する点火プラグ８と、少なくとも吸気バルブ６の閉弁タイミングを調整し得る可変動弁装置２０と、を備えるエンジン１の制御装置は、始動時の第１のサイクルでは、可変動弁装置２０が吸気バルブ６の閉弁タイミングを圧縮上死点近傍まで遅角させ、燃料噴射装置９は遅くとも吸気バルブ６が閉弁する前までに燃料噴射を行い、点火プラグ８は点火をせず、第１のサイクルに続く第２のサイクルでは、可変動弁装置２０は吸気バルブ６の閉弁タイミングを始動後のアイドリング時の基準閉弁タイミングまで進角させ、点火プラグ８はシリンダ２内の混合気に点火をする。

【0059】

この態様によれば、第１のサイクルにて吸気バルブ６の閉弁タイミングを圧縮上死点近傍まで遅角させると、シリンダ２内で形成された混合気が吸気通路４に戻され、吸気通路４に戻された混合気は、第２のサイクルの吸気行程でシリンダ２内に吸入される。したがって、空気と燃料とが良好にミキシングされ、燃料噴射量を多くすることなく良好な燃焼が得られる混合気を筒内に形成することができる。

【0060】

また、第１のサイクルでは、吸気バルブ６が開弁する前に燃料噴射を完了する。また、第１のサイクルでは、吸気バルブ６の開弁タイミングを第２のサイクルよりも遅角させる。

【0061】

これらの態様によれば、シリンダ２内は、吸気バルブ６が閉弁したままピストン３が移動することにより、減圧されて負圧になっている。よって、シリンダ２内に噴射された燃料は、減圧沸騰により気化が促進される。

【0062】

また、第２のサイクルでもシリンダ２内に直接燃料噴射を行う。

【0063】

この態様によれば、第１のサイクルと第２のサイクルとの２回に分けてシリンダ２内への燃料噴射を行うことで、１回あたりの燃料噴射量を少なくできる。よって、燃料噴霧のペネトレーションが小さくなるので、シリンダ２の壁面やピストン冠面３Ａに燃料が付着することを抑制できる。

【0064】

本発明は上記の実施の形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲に記載の技術的思想の範囲内で様々な変更を成し得ることは言うまでもない。

【符号の説明】

【0065】

１ エンジン（内燃機関）
２ シリンダ
３ ピストン
４ 吸気通路
６ 吸気バルブ
８ 点火プラグ（点火装置）
９ 燃料噴射装置
２０ 可変動弁装置
１００ コントローラ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】