JP2010116805A

JP2010116805A - エンジンの制御装置

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Publication number: JP2010116805A
Application number: JP2008289278A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Tsukakoshi; 崇博塚越; Fumito Chiba; 史人千葉; Mamoru Yoshioka; 衛吉岡
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2008-11-11
Filing date: 2008-11-11
Publication date: 2010-05-27

Abstract

【課題】アルコール混合燃料を利用するエンジンにおいて、燃料の自着火を抑制することを課題とする。
【解決手段】エンジン１の制御装置２は、エンジン筒内３へエタノールとガソリンとの混合燃料を供給するインジェクタ４と、このインジェクタ４に供給する燃料の燃圧を可変とする可変燃圧システム５と、燃料のエタノール濃度を検出する燃料性状センサ１３と、吸気バルブ６のリフト量を可変とする可変バルブリフト機構８と、ＥＣＵ９とを備えている。ＥＣＵ９は、燃料性状センサ１３が検出する燃料のエタノール濃度がＣ１より高いと判断する場合、エンジン停止前に可変バルブリフト機構８により吸気バルブ６の作用角を小さくする。さらに、ＥＣＵ９は、吸気バルブ６の作用角を小さくして停止した後のエンジン１の再始動時に、エンジン１の冷却水温度がＷ１より高い場合、可変燃圧システム５によりインジェクタ４から筒内３へ供給する燃料の燃圧を低下させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ガソリンとアルコールの混合燃料で運転可能なフレキシブル・フューエル・ビークル（以下「ＦＦＶ」と称する。）のエンジンの始動性を向上させるためのエンジンの制御装置に関する。

ガソリンとアルコールの混合燃料を用いるＦＦＶ用のエンジンが知られている。ところで、このようなエンジンでは、高濃度のアルコール混合燃料を用いる場合、低温下での始動性が優れないという問題がある。このような問題に対して、吸気バルブの閉弁時期の進角による実圧縮比の向上、及び、吸気バルブの開弁時期の進角による吸気流速上昇と燃料霧化促進、の２点の効果が得られることから、吸気バルブの作用角を小さくすることが有効である。このため、エンジン冷間始動時に吸気バルブの作用角を小さくすることにより、エンジン始動時の始動性を向上するエンジンの制御装置が知られている。このようなエンジンの制御装置は、例えば、特許文献１、特許文献２に開示されている。

特開２００７−３０３３４８号公報特開２００７−３１５３５５号公報

冷間始動時に吸気バルブの作用角を小さくするエンジンの制御装置は、エンジン始動時のクランキング時に吸気バルブの作用角を小さくする場合、吸気バルブの作用角の変更に時間を要するため、始動性の向上が得られない。このため、エンジン停止時に予め吸気バルブの作用角を小さくしておくことで、始動性の向上が期待できる。

ところが、吸気バルブの作用角を小さくしてエンジンを停止した直後、エンジンを高温で再始動する場合、筒内温度が高いことに加え、作用角が小さいことにより、実圧縮比が増加しているため、点火前に燃料が自着火し、エンジンが損傷する場合が考えられる。

そこで、本発明は、アルコール混合燃料を利用するエンジンにおいて、燃料の自着火を抑制することを課題とする。

かかる課題を解決する本発明のエンジンの制御装置は、エンジン筒内へアルコールとガソリンとの混合燃料を供給するインジェクタと、当該インジェクタに供給する燃料の燃圧を可変とする燃圧可変手段と、吸気バルブの作用角を小とする第１状態と、吸気バルブの作用角を大とする第２状態とに切り替える可変バルブ手段と、エンジンの冷却水の温度を測定する温度センサと、燃料のアルコール濃度を検出する燃料性状センサと、前記燃料性状センサが検出する燃料のアルコール濃度が予め定められた値Ｃ１より高いと判断した場合、エンジン停止前に前記可変バルブ手段により吸気バルブの作用角を第１状態とする第１の制御手段と、吸気バルブの作用角を第１状態として停止したエンジンの再始動時に、前記温度センサが取得する冷却水の温度が予め定められた値Ｗ１より高いと判断した場合、燃圧可変手段によりインジェクタから筒内へ供給する燃料の燃圧を低下する第２の制御手段と、を備えたことを特徴とする。

このような構成とすることにより、インジェクタから筒内へ噴射される燃料の燃圧が低いため、噴射燃料の粒径を増加できる。このような噴射燃料が蒸発する際の吸熱により筒内温度が低下するため、自着火を抑制することができる。

このようなエンジンの制御装置において、前記制御手段は、燃料のアルコール濃度に基づいて、エンジン始動時の燃料噴射量を減少させる構成とすることができる。このような構成とすることにより、筒内への噴射燃料の自着火を抑制することができる。高濃度のアルコール混合燃料は、エタノール、メタノールなどを混合したアルコール混合燃料特有の速い燃焼速度により、リーン限界が大幅に拡大する。このため、高濃度のアルコール混合燃料をリーンの状態とすることにより、自着火を抑制することができる。

また、このようなエンジンでは、エンジン始動時に低い燃圧で燃料を供給し、自着火を抑制した後、燃圧を即座に上昇させ、通常の運転へ変更することが要求される。ところが、燃圧の上昇には時間を要するため、自着火抑制後の空燃比が目標値よりもリーンとなる。そこで、このようなエンジンの制御装置において、吸気ポートへ燃料を供給するポートインジェクタと、エンジン始動後の筒内へ供給する燃料の燃圧が安定するまでの間、前記ポートインジェクタから燃料を供給させる第３の制御手段と、を備えた構成とすることができる。このような構成とすることにより、燃圧の安定している吸気ポート側のポートインジェクタから燃料を供給し、筒内へ供給する燃料の燃圧が安定した後、筒内への噴射のみに切り替えることができる。これにより、自着火を抑制した直後から目標の空燃比が得られ、エンジンの運転が安定する。

本発明は、アルコール混合燃料を利用するエンジンにおいて、始動時の吸気バルブの作用角を小さくして高い始動性を維持するとともに、燃料の自着火を抑制することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。

本発明の実施例１について図面を参照しつつ説明する。以下の説明は、アルコール混合燃料全般について同様であるが、ここでは、具体例としてエタノールを混合したガソリンについて説明する。図１は本発明のエンジン１に組み込まれた制御装置２を示した説明図である。図１中には、一つの気筒のみ示しているが、エンジン１は、気筒を４つ備えている。

制御装置２は、エンジン１の筒内３へ燃料を供給するインジェクタ４と、インジェクタ４へ供給する燃料の燃圧を可変とする可変燃圧システム５と、吸気バルブ６、排気バルブ７の動作状態を可変とする可変バルブリフト機構８と、インジェクタ４、可変燃圧システム５、可変バルブリフト機構８と電気的に接続され、これらを制御するＥＣＵ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）９とを備えている。

インジェクタ４は可変燃圧システム５から燃料を供給される。可変燃圧システム５は、燃料タンク１２からポンプにより供給された燃料の燃圧を制御してインジェクタ３へ燃料を供給する。このような可変燃圧システムは、本発明の燃圧可変手段に相当する。この可変燃圧システム５による燃圧の制御は、ＥＣＵ９によりコントロールされている。

可変バルブリフト機構８は、本発明の可変バルブリフト手段に相当し、吸気バルブ６の作用角を小とする第１状態と、吸気バルブ６の作用角を大とする第２状態とに切り替える。また、可変バルブリフト機構８は、排気バルブ７の作用角を変更することもできる。この可変バルブリフト機構８は、ＥＣＵ９によりコントロールされている。

また、制御装置２は、ウォータジャケット１０内の冷却水の温度を計測する温度センサ１１、燃料タンク１２内に貯留されている燃料の性状を検出する燃料性状センサ１３とを備えている。この燃料性状センサ１３は、燃料中のアルコール含有率を検出するセンサである。また、温度センサ１１、燃料性状センサ１３のそれぞれは、ＥＣＵ９と電気的に接続されており、ＥＣＵ９は、温度センサ１１の計測するエンジン冷却水の温度、燃料性状センサ１３の計測する燃料タンク１２内の燃料の性状を取得する。

ＥＣＵ９は、本発明の第１の制御手段、及び第２の制御手段に相当する。すなわち、ＥＣＵ９は、後述する制御のフローにおいて、燃料性状センサ１３が検出する燃料のエタノール濃度が予め定められた値Ｃ１より高いと判断した場合、エンジン停止前に可変バルブリフト機構８により吸気バルブ６の作用角を第１状態とする。また、ＥＣＵ９は、後述する制御のフローにおいて、吸気バルブ６の作用角を第１状態として停止したエンジン１の再始動時に、温度センサ１１が取得する冷却水の温度が予め定められた値Ｗ１より高いと判断した場合、可変燃圧システム５によりインジェクタ４から筒内へ供給する燃料の燃圧を低下する。

次に、制御装置２による制御について説明する。制御装置２は、高濃度のエタノール燃料が用いられる場合に、エンジン停止時に吸気バルブ６の作用角を第１状態、すなわち、小さくする。以下において、エンジン停止時の制御装置２の制御について説明する。図２は、エンジン１の停止時における制御装置２による制御の流れを示したフローである。ここでの制御はＥＣＵ９により処理される。

ＥＣＵ９は、ステップＳ１でエンジン停止要求があるか否かを判断する。ＥＣＵ９はステップＳ１でＹＥＳと判断する場合、ステップＳ２へ進む。ＥＣＵ９はステップＳ２でエタノール濃度を取得する。具体的には、燃料性状センサ１３により燃料タンク１２内の燃料のエタノール濃度を取得する。次に、ＥＣＵ９はステップＳ３で、取得したエタノール濃度が所定値Ｃ１より高いか否かを判断する。この所定値Ｃ１を超えるエタノール濃度では、エンジン始動時の蒸気圧が低く、始動性が悪化する。ＥＣＵ９はステップＳ３で、ＹＥＳと判断すると、ステップＳ４へ進む。ＥＣＵ９はステップＳ４で、吸気バルブ６の作用角ｖｃａｍを決定する。吸気バルブ６の作用角ｖｃａｍは図３で示すマップに基づいて決定する。図３に示すとおり、エタノール濃度が高いほど作用角が小さくなる。また、ＥＣＵ９はステップＳ４で、イグニションＯＦＦの要求燃圧を決定する。

ＥＣＵ９はステップＳ４の処理を終えると、ステップＳ５、ステップＳ６の処理を行う。ＥＣＵ９はステップＳ５で、吸気バルブ６の作用角ｖｃａｍをステップＳ４で決定したもの（Ａ１）に設定する。ＥＣＵ９はステップＳ６で、イグニションＯＦＦの要求遅延時間（ｔ１）を設定する。

ＥＣＵ９は、ステップＳ５、ステップＳ６の処理を終えると、ステップＳ７へ進む。ＥＣＵ９はステップＳ７で、イグニションをＯＦＦとする。ＥＣＵ９は、ステップＳ７の処理を終えると、制御の処理を終えて終了する。

ところで、ＥＣＵ９はステップＳ１でＮＯと判断する場合、ステップＳ１の処理を繰り返す。したがって、エンジン停止要求があるまで、ステップＳ２以降へ進まない。また、ＥＣＵ９はステップＳ３で、ＮＯと判断すると、ステップＳ８へ進む。ＥＣＵ９はステップＳ８で、吸気バルブ６の作用角ｖｃａｍを通常運転時の作用角、すなわち第２状態（作用角大）のまま維持する。ＥＣＵ９はステップＳ８の処理を終えると、ステップＳ７へ進む。

以上のように、制御装置２は、エンジン１の停止時における制御において、高濃度のエタノール燃料が用いられる場合に、エンジン停止時に吸気バルブ６の作用角を小さくする。これにより、次回エンジン始動時の実圧縮比が向上するとともに、吸気流速の上昇及び燃料霧化の促進が得られ、クランキング時間が短縮し、始動不良を回避する。

続いて、エンジン始動時の制御について説明する。制御装置２は、エンジン停止直後にエンジンを始動させる場合、筒内へ噴射する燃料の燃圧を調整する。以下において、エンジン始動時の制御装置２の制御について説明する。図４は、エンジン１の始動時における制御装置２による制御の流れを示したフローである。ここでの制御はＥＣＵ９により処理される。

ＥＣＵ９はステップＳ１１で、エンジン始動要求があるか否かを判断する。ＥＣＵ９はステップＳ１１で、ＹＥＳと判断すると、ステップＳ１２へ進む。ＥＣＵ９はステップＳ１２で、エンジン冷却水の水温を取得する。具体的には、温度センサ１１によりウォータジャケット１０内の冷却水の水温を取得する。次に、ＥＣＵ９はステップＳ１３で、取得したエンジン冷却水の水温が所定値Ｗ１より高いか否かを判断する。冷却水の温度がこの所定値Ｗ１を超える場合、エンジン始動時の温度が高く、筒内に噴射される燃料が自着火する場合がある。ＥＣＵ９はステップＳ１３で、ＹＥＳと判断すると、ステップＳ１４へ進む。ＥＣＵ９はステップＳ１４で、筒内へ噴射する燃料の要求燃圧を決定する。この要求燃圧は図５で示すマップに基づいて決定する。図５に示すとおり、エンジン冷却水が高いほど燃圧が小さくなる。

ＥＣＵ９はステップＳ１４の次に、ステップＳ１５へ進む。ＥＣＵ９はステップＳ１５で、筒内へ噴射する燃料の燃圧をステップＳ１４で決定した圧力（Ｐ１）に設定する。このステップＳ１５とステップＳ１４は燃料の自着火を抑制する処理である。ＥＣＵ９はステップＳ１５の処理を終えると、ステップＳ１６へ進む。ＥＣＵ９はステップＳ１６で、燃料の噴射回数が気筒数以上か否かを判断する。すなわち、２サイクル目以降であるか否かを判断する。ＥＣＵ９はステップＳ１６でＹＥＳと判断すると、ステップＳ１７へ進む。

ＥＣＵ９はステップＳ１７で吸気バルブ６の作用角ｖｃａｍを第２状態、すなわち、大きくし、通常の角度へ戻す。ＥＣＵ９はステップＳ１７を終えると、制御の処理を終えて終了する。

ところで、ＥＣＵ９はステップＳ１１でＮＯと判断する場合、ステップＳ１１の処理を繰り返す。したがって、エンジン始動要求がないと、ステップＳ１２以降へ進まない。また、ステップＳ１３で、ＮＯと判断すると、ステップＳ１８へ進む。ＥＣＵ９はステップＳ１８で、吸気バルブ６の作用角を第１状態、すなわち、小さいまま維持する。エンジン冷却水の温度が上昇していないのであれば、従来のエンジンの制御装置と同様に、吸気バルブ６の作用角を小さい状態として、高い実圧縮比と、吸気流速の上昇及び燃料霧化促進を図り、始動不良を回避する。

また、ＥＣＵ９はステップＳ１６でＮＯと判断すると、ステップＳ１４へ進む。すなわち、始動開始の１サイクル目の噴射を継続している場合は、吸気バルブ６の作用角を第１状態（小さい状態）として、燃料を供給する。

エンジン停止直後の高温状態での再始動時に、吸気バルブ６の作用角が第１状態、すなわち、小さい状態であると、燃料の自着火のおそれがある。本発明の制御装置２では、上記のエンジン１の始動時における制御において、始動１サイクル目に筒内に供給する燃料の燃圧を通常の所定値より低くし、投入される液滴の量を増加する。これにより、燃料の液滴の蒸発潜熱を最大限に利用し、筒内温度を低下させて自着火を抑制する。このような処理の後、始動２サイクル目以降は吸気バルブ６の作用角を第２状態、すなわち、大きくし、通常の状態に戻す。なお、始動１サイクル目に筒内へ供給する燃料の粒径を大きくすることから、筒内燃料付着量が増加するが、付着する燃料は高温の筒内壁面で蒸発するため、ＨＣの発生量は増加しないと考えられる。また、ＨＣが発生しても、エンジン１が高温であるため、触媒が暖機されており、ＨＣの浄化が行われるため、排気悪化を懸念する必要がない。

次に、本発明の実施例２について説明する。本実施例の制御装置は、実施例１の制御装置２と同様の構成をしている。本実施例の制御装置は、エンジン始動時の制御における自着火抑制に関する処理が実施例１と異なっている。すなわち、実施例１で、ＥＣＵ９は、筒内へ供給する燃料の燃圧を変更し、燃料の自着火を抑制したのに対し、本実施例では、燃料噴射量を変更し、燃料の自着火を抑制する点で、本実施例は実施例１と相違している。なお、本実施例の制御装置の構成は実施例１と同一であるため、同一の参照番号を用いて説明する。

続いて、本実施例におけるエンジン始動時の制御について説明する。制御装置２は、エンジン停止直後にエンジンを始動させる場合、筒内へ噴射する燃料の噴射量を調整する。以下、エンジン始動時の制御装置２の制御について説明する。図６は、本実施例におけるエンジン１の始動時における制御装置２による制御の流れを示したフローである。ここでの制御はＥＣＵ９により処理される。なお、実施例１の処理と同一の処理については、同一のステップ番号を付し、その説明は省略する。

ＥＣＵ９はステップＳ１１で、エンジン始動要求があるか否かを判断する。ＥＣＵ９はステップＳ１１で、ＹＥＳと判断すると、ステップＳ２２へ進む。ＥＣＵ９はステップＳ２２で、エタノール濃度を取得する。具体的には、燃料性状センサ１３により燃料タンク１２内の燃料のエタノール濃度を取得する。また、ＥＣＵ９はステップＳ２２で、エンジン冷却水の水温を取得する。具体的には、温度センサ１１によりウォータジャケット１０内の冷却水の水温を取得する。次に、ＥＣＵ９はステップＳ１３へ進む。ＥＣＵ９はステップＳ１３で、ＹＥＳと判断すると、ステップＳ２４へ進む。ＥＣＵ９はステップＳ２４で、筒内へ噴射する燃料の要求噴射量を決定する。この要求噴射量は図７で示すマップに基づいて決定する。図７に示すとおり、エタノール濃度が高いほど噴射量が少なくなる。

ＥＣＵ９はステップＳ２４の次に、ステップＳ２５へ進む。ＥＣＵ９はステップＳ２５で、筒内への燃料噴射量をステップＳ２４で決定した量（Ｑ１）に設定する。このステップＳ２５とステップＳ２４は、本実施例における燃料の自着火を抑制する処理である。ＥＣＵ９はステップＳ２５の処理を終えると、ステップＳ１６へ進む。ＥＣＵ９はステップＳ１６でＹＥＳと判断すると、ステップＳ１７へ進み、ステップＳ１７を終えると、制御の処理を終えて終了する。

ところで、ＥＣＵ９はステップＳ１１でＮＯと判断する場合、ステップＳ１１の処理を繰り返す。したがって、エンジン始動要求がないと、ステップＳ１２以降へ進まない。また、ステップＳ１３で、ＮＯと判断すると、ステップＳ１８へ進む。ＥＣＵ９はステップＳ１８で、吸気バルブ６の作用角を小さいまま維持する。エンジン冷却水の温度が所定値Ｗ１以下であれば、燃料の自着火を検討せず、従来のエンジンの制御装置と同様に、吸気バルブ６の作用角を小さい状態として、高い実圧縮比と、吸気流速の上昇及び燃料霧化促進を図り、始動不良を回避する。

また、ＥＣＵ９はステップＳ１６でＮＯと判断すると、ステップＳ２４へ進む。すなわち、始動開始の１サイクル目の噴射を継続している場合は、吸気バルブ６の作用角を第１状態、すなわち、小さい状態として、燃料を供給する。

エンジン停止直後の高温状態での再始動時に、吸気バルブ６の作用角が第１状態、すなわち、小さい状態であると、燃料の自着火のおそれがある。本発明の制御装置２では、上記のエンジン１の始動時における制御において、始動１サイクル目に、筒内に供給する燃料の噴射量を通常の所定値より減少させて、希薄燃焼させることで自着火を抑制する。ガソリンに多く含まれているイソオクタン、ｎ−ヘプタン、トルエンらと比較してエタノール（アルコール）の燃焼速度が速いことから、リーン限界が拡大できる。本実施例の自着火抑制における希薄燃焼は、この拡大したリーン限界を利用するものである。

また、エタノールの燃焼速度が速いことから、高濃度エタノール燃料は、点火遅角限界を遅くすることができる。これを利用して、点火時期を遅角し、ノック発生を抑制することとしても良い。

次に、本発明の実施例３について説明する。図８は、本実施例の制御装置３２を組み込んだエンジン１を示した説明図である。本実施例の制御装置３２は、実施例１の制御装置２と同様の構成をしている。ただし、本実施例の制御装置３２は、吸気ポート３３内に燃料を供給するようにポートインジェクタ３４が装着された点で、実施例１の制御装置１と相違する。ポートインジェクタ３４は、可変燃圧システム５から燃料を供給される。また、ポートインジェクタ３４へ供給する燃料と、インジェクタ４へ供給する燃料はそれぞれ独立して昇圧、圧送される。さらに、ここでは、ＥＣＵ９が本発明の第３の制御手段として機能する。すなわち、ＥＣＵ９は、エンジン始動後の筒内へ供給する燃料の燃圧が安定するまでの間、前記ポートインジェクタから燃料を供給させる。なお、その他の構成は実施例１と同一であるため、実施例１と同一の構成要素については、図面中、同一の参照番号を付し、その詳細な説明は省略する。

続いて、本実施例におけるエンジン始動時の制御について説明する。制御装置３２は、エンジン停止直後にエンジンを始動させる場合、筒内へ噴射する燃料の噴射量を調整する。以下において、エンジン始動時の制御装置３２の制御について説明する。図９は、本実施例におけるエンジン１の始動時における制御装置２による制御の流れを示したフローである。ここでの制御はＥＣＵ９により処理される。

ＥＣＵ９はステップＳ３０１で、エンジン始動要求があるか否かを判断する。ＥＣＵ９はステップＳ３０１で、ＹＥＳと判断すると、ステップＳ３０２へ進む。ＥＣＵ９はステップＳ３０２で、エンジン冷却水の水温を取得する。具体的には、温度センサ１１によりウォータジャケット１０内の冷却水の水温を取得する。次に、ＥＣＵ９はステップＳ３０３で、取得したエンジン冷却水の水温が所定値Ｗ２より高いか否かを判断する。冷却水の温度がこの所定値Ｗ２を超える場合、エンジン始動時の温度が高く、筒内に噴射される燃料が自着火する場合がある。ＥＣＵ９はステップＳ３０３で、ＹＥＳと判断すると、ステップＳ３０４へ進む。

ＥＣＵ９はステップＳ３０４で、燃料の噴射回数が気筒数以下か否かを判断する。すなわち、１サイクル目であるか否かを判断する。ＥＣＵ９はステップＳ３０４でＹＥＳと判断すると、ステップＳ３０５へ進む。

ＥＣＵ９はステップＳ３０５で、始動開始１サイクル目の筒内へ噴射する燃料の要求噴射量を決定する。また、ＥＣＵ９はステップＳ３０５で、始動開始１サイクル目の筒内へ噴射する燃料の要求燃圧を決定する。この要求燃圧は、実施例１の図５で示したマップに基づいて決定する。ＥＣＵ９はステップＳ３０５の処理を終えると、ステップＳ３０６、ステップＳ３０７、ステップＳ３０８の処理へ進む。ＥＣＵはステップＳ３０６で、筒内への燃料噴射量をステップＳ３０５で決定した量（Ｑ２）に設定する。ＥＣＵ９はステップＳ３０７で、筒内へ噴射する燃料の燃圧をステップＳ３０５で決定した圧力（Ｐ２）に設定する。ＥＣＵ９はステップＳ３０８で、吸気バルブ６の作用角ｖｃａｍを第２状態、すなわち、大きくする（Ａ２）。制御装置３２は、こうして設定された諸元で、１サイクル目の燃料噴射を実行する。

ＥＣＵ９はステップＳ３０６、ステップＳ３０７、ステップＳ３０８の処理を終えると、ステップＳ３１０へ進む。ＥＣＵ９はステップＳ３１０で、始動開始から２サイクル目以降の筒内へ噴射する燃料を決定する。また、ＥＣＵ９はステップＳ３１０で、始動開始２サイクル目以降の筒内へ噴射する燃料の要求燃圧を図５で示すマップに基づいて決定する。ＥＣＵ９はステップＳ３１０の処理を終えると、ステップＳ３１１、ステップＳ３１２の処理へ進む。ＥＣＵ９はステップＳ３１１で、筒内への燃料噴射量をステップＳ３１０で決定した量（Ｑ３）に設定する。ＥＣＵ９はステップＳ３１２で、筒内へ噴射する燃料の燃圧をステップＳ３１０で決定した圧力（Ｐ３）に設定する。

ところで、燃料の自着火を抑制するために、エンジン始動後の１サイクル目では、目標燃圧が低く設定されているが、エンジンの所定の運転状態を得るために、１サイクル目から２サイクル目へ移行する際に目標燃圧が、１サイクル目の値と比較して急激に上昇する。しかしながら、可変燃圧システム５における燃圧の昇圧には時間がかかるため、実際には、燃料の噴射時期における燃圧が、ステップＳ３１０で決定した圧力に達しない場合がある。そこで、吸気ポート３３に設けたポートインジェクタ３４から燃料の供給を行う。

ＥＣＵ９はステップＳ３１１、ステップＳ３１２の処理を終えると、ステップＳ３１３へ進む。ＥＣＵ９はステップＳ３１３で、燃料の不足量を算出する。ここでは、可変燃圧システム５において計測される筒内へ噴射する燃料の実際の燃圧と、目標燃圧とを比較し、筒内へ噴射される燃料の不足量を算出する。次に、ＥＣＵ９はステップＳ３１４で、燃圧の目標値が実値以下であるか否かを判断する。ＥＣＵ９はステップＳ３１４でＹＥＳと判断すると、ステップＳ３１５へ進む。

ＥＣＵ９はステップＳ３１５で、ポートインジェクタ３４における燃料噴射の要求噴射量を決定する。ここでの要求噴射量は、ステップＳ３１３の燃料不足量に基づいて算出される。次に、ＥＣＵ９は、ステップＳ３１６へ進む。ＥＣＵ９はステップＳ３１６で、吸気ポート３３への燃料噴射量をステップＳ３１０で決定した量（Ｑ４）に設定する。制御装置３２は、こうして設定された諸元で、２サイクル目以降の筒内３への燃料の噴射、及び吸気ポート３３への噴射を実行する。ＥＣＵ９はステップＳ３１６を終えると、制御の処理を終了する。

ところで、ＥＣＵ９はステップＳ３０１で、ＮＯと判断すると、ステップＳ３０１の処理を繰り返す。したがって、エンジン始動要求がないと、ステップＳ３０２以降へ進まない。また、ＥＣＵ９はステップＳ３０３で、ＮＯと判断すると、ステップＳ３０９へ進む。ＥＣＵ９はステップＳ３０９で、吸気バルブ６の作用角を第１状態、すなわち、小さいまま維持する。エンジン冷却水の温度が所定値Ｗ２以下であれば、燃料の自着火を検討せず、従来のエンジンの制御装置と同様に、吸気バルブ６の作用角を第１状態（小さい状態）として、高い実圧縮比と、吸気流速の上昇及び燃料霧化促進を図り、始動不良を回避する。また、ＥＣＵ９はステップＳ３１４でＮＯと判断すると、制御の処理を終了する。

以上のエンジン始動時の制御により、制御装置３２は、２サイクル目以降の昇圧が間に合わずインジェクタ４からの噴射のみでは不足する燃料を、吸気ポート３３に設けたポートインジェクタ３４から噴射する燃料で補い、目標の空燃比に近づける。図１０は、エンジン始動後の筒内燃圧、ポート燃圧、吸気ポートにおける噴射量、空燃比の時系列を示した説明図であって、図１０（ａ）は、噴射信号のタイミングを示し、図１０（ｂ）は、筒内の燃圧を示し、図１０（ｃ）は、ポート燃圧を示し、図１０（ｄ）は、吸気ポートにおける噴射量を示し、図１０（ｅ）は、空燃比を示している。

図１０（ｂ）で示すように、２サイクル目の目標燃圧は、１サイクル目の目標燃圧から急激に上昇するが、昇圧までには時間がかかるため、実値が追いつかない。このため、図１０（ｄ）で示すように、不足分の燃料を吸気ポートで補っている。これにより、図１０（ｅ）で示すように、本実施例の制御を行わない比較用のエンジンでは空燃比がリーンになってしまうのに対し、本実施例のエンジンでは、目標値であるストイキ状態の空燃比とすることができる。

次に、本発明の実施例４について説明する。本実施例の制御装置は、実施例３の制御装置３２と同様の構成をしている。本実施例の制御装置では、エンジン始動時の制御処理が実施例３と異なっている。実施例３同様、エンジン始動後の２サイクル目以降に燃圧を所定の目標値へ昇圧する際、目標値到達までは所定量の燃料噴射ができないため、空燃比がリーンとなり、運転性が悪化することが考えられる。そこで、本実施例では、可変燃圧システム５における筒内直噴用の燃圧が安定するまでは、ポート噴射で燃料を安定供給する。図１１は、本実施例におけるエンジン１の始動時における制御装置３２の制御の流れを示したフローである。ここでの制御はＥＣＵ９により処理される。なお、実施例３の処理と同一の処理については、同一のステップ番号を付し、その説明は省略する。

本実施例における制御のステップＳ３０１からステップＳ３０９は、実施例３における制御のフローと同一の処理である。ＥＣＵ９は、ステップＳ３０８、またはステップＳ３０９の処理を終えると、あるいは、ステップＳ３０４でＮＯと判断すると、ステップＳ４０１の処理へ進む。

ＥＣＵ９はステップＳ４０１で、始動開始から２サイクル目以降の噴射する燃料の要求噴射量を決定する。次に、ＥＣＵ９はステップＳ４０２で、ポートインジェクタ３４における燃料噴射量をステップＳ４０１で決定した量（Ｑ５）に設定する。制御装置３２は、こうして設定された諸元で、燃料の噴射を行う。

次に、ＥＣＵ９はステップＳ４０３で、筒内の燃圧の目標値が実値以下であるか否かを判断する。ＥＣＵ９はステップＳ４０３でＹＥＳと判断すると、ステップＳ４０４へ進む。ＥＣＵ９はステップＳ４０４で、筒内への直接噴射へ切り替える。したがって、燃圧が所定の目標値へ到達した後は、通常の筒内噴射へ変更する。ＥＣＵ９はステップＳ４０４を終えると、制御の処理を終了する。

一方、ＥＣＵ９はステップＳ４０３でＮＯと判断すると、ステップＳ４０１へ進む。

以上のエンジン始動時の制御により、制御装置３２は、エンジン始動後２サイクル目以降、可変燃圧システム５における筒内直噴用の燃圧が安定するまで、吸気ポート３３に設けたポートインジェクタ３４から目標噴射量の全量の燃料を噴射する。制御装置３２は、可変燃圧システム５における筒内直噴用の燃圧が安定したら、インジェクタ４による筒内噴射へ切り替える。図１２は、エンジン始動後の筒内燃圧、ポート燃圧、吸気ポートにおける噴射量、空燃比の時系列を示した説明図であって、図１２（ａ）は、噴射信号のタイミングを示し、図１２（ｂ）は、筒内の燃圧を示し、図１２（ｃ）は、ポート燃圧を示し、図１２（ｄ）は、吸気ポートにおける噴射量を示し、図１２（ｅ）は、空燃比を示している。

図１２（ｂ）で示すように、２サイクル目の目標燃圧は、１サイクル目の目標燃圧から急激に上昇するが、昇圧までには時間がかかるため、実値が追いつかない。このため、図１２（ｄ）で示すように、吸気ポート３３において目標噴射量の全量の燃料を噴射する。これにより、図１２（ｅ）で示すように、本実施例の制御を行わない比較用のエンジンでは空燃比がリーンになってしまうのに対し、本実施例のエンジンでは、目標値であるストイキ状態の空燃比とすることができる。筒内直噴用燃料の燃圧が安定すると、吸気ポートにおける燃料の噴射を終了し、筒内噴射へ切り替える。

上記実施例は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、さらに本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。

本発明のエンジンに組み込まれた制御装置を示した説明図である。実施例１において、エンジンの停止時における制御装置による制御の流れを示したフローである。エタノール濃度に基づいて、吸気バルブの作用角を算出するマップを示した説明図である。実施例１において、エンジンの始動時における制御装置による制御の流れを示したフローである。エンジン冷却水の温度に基づいて、要求燃圧を算出するマップを示した説明図である。実施例２において、エンジンの始動時における制御装置による制御の流れを示したフローである。エタノール濃度に基づいて、要求噴射量を算出するマップを示した説明図である。実施例３の制御装置を組み込んだエンジンを示した説明図である。実施例３において、エンジンの始動時における制御装置による制御の流れを示したフローである。実施例３におけるエンジン始動後の筒内燃圧、ポート燃圧、吸気ポートにおける噴射量、空燃比の時系列を示した説明図であって、（ａ）は、噴射信号のタイミングを示し、（ｂ）は、筒内の燃圧を示し、（ｃ）は、ポート燃圧を示し、（ｄ）は、吸気ポートにおける噴射量を示し、（ｅ）は、空燃比を示している。実施例４において、エンジンの始動時における制御装置による制御の流れを示したフローである。実施例４におけるエンジン始動後の筒内燃圧、ポート燃圧、吸気ポートにおける噴射量、空燃比の時系列を示した説明図であって、（ａ）は、噴射信号のタイミングを示し、（ｂ）は、筒内の燃圧を示し、（ｃ）は、ポート燃圧を示し、（ｄ）は、吸気ポートにおける噴射量を示し、（ｅ）は、空燃比を示している。

符号の説明

１エンジン
２、３２制御装置
４インジェクタ
５可変燃圧システム
６吸気バルブ
８可変バルブリフト機構
９ＥＣＵ
１１温度センサ
１３燃料性状センサ
３３吸気ポート
３４ポートインジェクタ

Claims

エンジン筒内へアルコールとガソリンとの混合燃料を供給するインジェクタと、
当該インジェクタに供給する燃料の燃圧を可変とする燃圧可変手段と、
吸気バルブの作用角を小とする第１状態と、吸気バルブの作用角を大とする第２状態とに切り替える可変バルブ手段と、
エンジンの冷却水の温度を測定する温度センサと、
燃料のアルコール濃度を検出する燃料性状センサと、
前記燃料性状センサが検出する燃料のアルコール濃度が予め定められた値Ｃ１より高いと判断した場合、エンジン停止前に前記可変バルブ手段により吸気バルブの作用角を第１状態とする第１の制御手段と、
吸気バルブの作用角を第１状態として停止したエンジンの再始動時に、前記温度センサが取得する冷却水の温度が予め定められた値Ｗ１より高いと判断した場合、燃圧可変手段によりインジェクタから筒内へ供給する燃料の燃圧を低下する第２の制御手段と、
を備えたことを特徴とするエンジンの制御装置。
請求項１記載のエンジンの制御装置において、
前記第２の制御手段は、燃料のアルコール濃度に基づいて、エンジン始動時の燃料噴射量を減少させることを特徴とするエンジンの制御装置。
請求項１記載のエンジンの制御装置において、
吸気ポートへ燃料を供給するポートインジェクタと、
エンジン始動後の筒内へ供給する燃料の燃圧が安定するまでの間、前記ポートインジェクタから燃料を供給させる第３の制御手段と、
を備えたことを特徴とするエンジンの制御装置。