JP2001182570A - 可変動弁機構を有する内燃機関 - Google Patents

可変動弁機構を有する内燃機関

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intake
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、可変動弁機構を有する内燃機関に
おいて、フューエルカット制御に起因した排気浄化触媒
の劣化を防止する技術を提供し、以て排気浄化触媒の耐
久性を向上させることを課題とする。 【解決手段】 本発明に係る可変動弁機構を有する内燃
機関は、内燃機関の吸気弁と排気弁との少なくとも一方
の開閉時期およびまたは開度を変更可能な可変動弁機構
と、内燃機関の燃焼室へ直接もしくは間接的に燃料を供
給する燃料噴射弁と、燃料噴射弁の作動を禁止されると
きに、前記吸気弁と前記排気弁との少なくとも一方を閉
弁状態とすべく前記可変動弁機構を制御する強制閉弁手
段とを備え、燃料噴射制御が禁止されるときに内燃機関
の吸気系から排気系にかけて新気が流れることを防止す
ることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車などに搭載
される内燃機関に関し、特に吸気弁及び排気弁の開閉時
期およびまたは開度を任意に変更可能とする可変動弁機
構を有する内燃機関に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、自動車等に搭載される内燃機関で
は、排気エミッションの向上や燃料消費量の低減等を目
的として、吸気弁と排気弁との少なくとも一方の開閉時
期およびまたは開度を任意に変更可能な可変動弁機構を
備えた内燃機関の開発が進められている。
【０００３】可変動弁機構としては、例えば、内燃機関
の吸気弁及び排気弁を電磁力によって開閉駆動する電磁
駆動式の動弁機構が提案されている。このような電磁駆
動式の動弁機構によれば、内燃機関の機関出力軸（クラ
ンクシャフト）の回転力を利用して吸排気弁を開閉駆動
させる必要がないため、吸排気弁の駆動に起因した機関
出力の損失が防止されることになる。
【０００４】更に、上記したような電磁駆動式の動弁機
構は、機関出力軸の回転位置に制限されることなく所望
の時期に吸排気弁を開閉することができるため、吸気絞
り弁（スロットル弁）を用いることなく各気筒の吸入空
気量を制御することが可能となる。その結果、スロット
ル弁に起因した吸気のポンピングロスが抑制され、内燃
機関の燃料消費量が低減される。
【０００５】一方、自動車等に搭載される内燃機関で
は、エミッションの低減や燃料消費量の低減を目的とし
て、車両が減速走行状態にあるとき等に燃料噴射を停止
させるフューエルカット制御が実行されている。
【０００６】すなわち、内燃機関の機関出力軸が回転し
た状態で燃料噴射が停止されると、内燃機関において混
合気の生成及び混合気の燃焼が行われなくなり、内燃機
関は吸入した空気をそのままの状態で排出することにな
る。この結果、内燃機関の燃料消費量が低減される上
に、エミッションが低減されることになる。
【０００７】また、自動車等に搭載される内燃機関の排
気系には、内燃機関から排出される排気に含まれる炭化
水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯ
x）などの有害ガス成分を浄化するために排気浄化触媒
が設けられている。
【０００８】ところで、上記したような排気浄化触媒
は、例えば、複数の排気流路が形成された触媒担体の表
面に、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム
（Ｒｈ）等の触媒物質を担持して構成されているため、
前述したようなフューエルカットカット制御が実行され
て排気中の酸素濃度が高まると、前記した触媒物質の表
面に酸素や種々の酸化物が付着し易くなる。この現象
は、排気浄化触媒の温度が高いときに顕著となり、触媒
物質の浄化能力が低下する場合があった。
【０００９】これに対し、排気浄化触媒の温度が所定温
度以上である場合は、フューエルカット制御を禁止する
方法も考えられるが、燃料消費量の増加やエミッション
の増加を招くという問題がある。
【００１０】このような問題に対し、従来では、特開平
１０−１１５２３４号公報に記載されたような内燃機関
のバルブタイミング制御装置が提案されている。前記し
た公報に記載された内燃機関のバルブタイミング制御装
置は、機関出力軸の回転力を利用して吸気弁及び排気弁
を開閉駆動するカムシャフトを備えた内燃機関であっ
て、吸気弁およびまたは排気弁の開閉時期またはリフト
量を可変とする可変動弁機構を備えた内燃機関におい
て、フューエルカット制御が実行されるときには、各気
筒の吸気行程における吸気弁の開弁時間を短くすべく可
変動弁機構を制御することにより、吸気系から排気系へ
流れる空気の量を低減させ、以て酸素による排気浄化触
媒の劣化を抑制しようとするものである。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した従
来のバルブタイミング制御装置によれば、フューエルカ
ット制御が実行された場合に各気筒の吸気行程時におけ
る吸気弁の開弁時間が短縮され、内燃機関の吸気系から
排気系へ流れる空気量が減少されるものの、少量の空気
が内燃機関の吸気系から排気系へ流れることになるた
め、排気浄化触媒の酸素による劣化の進行を遅らせるこ
とは可能であるが、酸素による排気浄化触媒の劣化を完
全に防止することは困難である。
【００１２】特に、排気浄化触媒の温度が高い場合に
は、排気浄化触媒が酸素によって劣化し易くなるため、
排気浄化触媒を流れる空気量が少なくても、その少量の
空気に含まれる酸素によって排気浄化触媒が劣化してし
まう虞がある。
【００１３】本発明は、上記したような問題点に鑑みて
なされたものであり、吸気弁及び排気弁の開閉時期およ
びまたは開度を任意に変更可能な可変動弁機構を備えた
内燃機関において、フューエルカット制御に起因した排
気浄化触媒の劣化を防止する技術を提供し、以て排気浄
化触媒の耐久性を向上させることを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記したよう
な課題を解決するために以下のような手段を採用した。
すなわち、本発明に係る可変動弁機構を有する内燃機関
は、内燃機関の吸気弁と排気弁との少なくとも一方の開
閉時期およびまたは開度を変更可能な可変動弁機構と、
前記内燃機関の燃焼室へ直接もしくは間接的に燃料を供
給する燃料噴射弁と、前記燃料噴射弁の作動を禁止され
るときに、前記吸気弁と前記排気弁との少なくとも一方
を閉弁状態とすべく前記可変動弁機構を制御する強制閉
弁手段と、を備えることを特徴とする。
【００１５】このように構成された可変動弁機構を有す
る内燃機関では、燃料噴射弁の作動が禁止されるとき
に、強制閉弁手段が吸気弁と排気弁との少なくとも一方
を閉弁状態とすべく可変動弁機構を制御することにな
る。
【００１６】内燃機関において吸気弁と排気弁との少な
くとも一方が閉弁状態とされると、前記内燃機関の吸気
系から排気系にかけて空気が流れることがなくなる。こ
の結果、内燃機関の排気系が酸素過剰な雰囲気となるこ
とがなく、排気系に設けられた排気浄化触媒が酸素過剰
な雰囲気になることもない。
【００１７】また、本発明に係る可変動弁機構を有する
内燃機関において、強制閉弁手段は、燃料噴射弁の作動
禁止時期と吸気弁およびまたは排気弁を閉弁状態にする
時期とを各気筒毎に同期させるようにしてもよい。
【００１８】これは、（１）燃料噴射弁の作動禁止時期
に比して吸気弁を閉弁状態にする時期が早くなると、吸
気ポート噴射式の内燃機関では、燃料噴射弁から噴射さ
れた燃料が吸気ポートや吸気弁に付着し、それらの燃料
がフューエルカット制御の実行終了後において新たに燃
料噴射弁から噴射された燃料とともに気筒内に流入して
気筒内が燃料過剰な雰囲気となる、（２）燃料噴射弁の
作動禁止時期に比して吸気弁を閉弁状態にする時期が遅
くなると、内燃機関の吸気系から排気系にかけて空気が
流れることになり、排気系に配置された排気浄化触媒が
酸素過剰な雰囲気となる、（３）燃料噴射弁の作動禁止
時期に比して排気弁を閉弁状態にする時期が早くなる
と、燃焼室内の既燃ガスや未燃の混合気が吸気系へ逆流
する、（４）燃料噴射弁の作動禁止時期に比して排気弁
を閉弁状態にする時期が遅くなると、内燃機関の吸気系
から排気系にかけて空気が流れることになり、排気系に
配置された排気浄化触媒が酸素過剰な雰囲気となる等の
事象の発生を防止するためである。
【００１９】尚、本発明に係る可変動弁機構を有する内
燃機関では、燃料噴射弁からの燃料噴射が禁止されると
きであって、且つ、内燃機関の排気系に設けられた排気
浄化触媒の温度が所定温度以上であるときのみに、排気
弁と吸気弁との少なくとも一方を閉弁状態とすべく前記
可変動弁機構を制御するようにしてもよい。
【００２０】次に、本発明に係る可変動弁機構を有する
内燃機関は、内燃機関の吸気弁と排気弁との少なくとも
一方の開閉時期およびまたは開度を変更可能な可変動弁
機構と、前記内燃機関の気筒内へ直接もしくは間接的に
燃料を供給する燃料噴射弁と、前記燃料噴射弁の作動が
禁止されるときに、前記吸気弁及び前記排気弁の開閉タ
イミングを前記内燃機関の排気系から吸気系へガスが流
れるタイミングとすべく前記可変動弁機構を制御するバ
ルブタイミング変更手段と、を備えることを特徴とする
ようにしてもよい。
【００２１】このように構成された可変動弁機構を有す
る内燃機関では、燃料噴射弁の作動が禁止されるとき
に、バルブタイミング変更手段が吸排気弁の開閉タイミ
ングを内燃機関の排気系から吸気系へガスが流れるタイ
ミングとすべく可変動弁機構を制御する。
【００２２】この場合、内燃機関の排気系から吸気系へ
ガスが流れることになり、内燃機関の吸気系から排気系
へ空気が流れることがなくなる。この結果、内燃機関の
排気系が酸素過剰な雰囲気となることがなく、排気系に
設けられた排気浄化触媒が酸素過剰な雰囲気になること
もない。
【００２３】その際、内燃機関の一部の気筒では、吸排
気弁の開閉タイミングを内燃機関の吸気系から排気系へ
ガスが流れるタイミングにすると同時に、その他の気筒
では、吸排気弁の開閉タイミングを内燃機関の排気系か
ら吸気系へガスが流れるタイミングにするようにしても
よい。
【００２４】この場合、一部の気筒を介して吸気系から
排気系へ流れたガスは、他の気筒を介して排気系から吸
気系へ引き戻されることになるため、排気浄化触媒を空
気が通過することがない。
【００２５】また、上記した可変動弁機構を有する内燃
機関において、バルブタイミング変更手段は、燃料噴射
弁の作動禁止時期と吸気弁及び排気弁の開閉タイミング
を変更する時期とを各気筒毎に同期させるようにしても
よい。
【００２６】また、上記した可変動弁機構を有する内燃
機関において、バルブタイミング変更手段は、燃料噴射
弁からの燃料噴射が禁止されるときであって、且つ、排
気浄化触媒の温度が所定温度以上であるときにのみ、吸
排気弁の開閉タイミングを変更するようにしてもよい。
【００２７】尚、本発明に係る可変動弁機構としては、
電磁力を利用して吸気弁及び排気弁を駆動する電磁駆動
式動弁機構、油圧を利用して吸気弁及び排気弁を駆動す
る油圧駆動式動弁機構、クランクシャフトの回転力を利
用して吸気弁及び排気弁を開閉駆動するカムシャフトを
備えた内燃機関においてカムシャフトと吸排気弁との間
の駆動力の伝達形態を切り換えることにより吸排気弁の
作動と休止とを切り換える可変動弁機構、もしくは、ク
ランクシャフトの回転力を利用して吸気弁及び排気弁を
開閉駆動するカムシャフトを備えた内燃機関においてク
ランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を変更
することにより吸排気弁の開閉時期を変更する可変動弁
機構等を例示することができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る可変動弁機構
を有する内燃機関の具体的な実施態様について図面に基
づいて説明する。ここでは、本発明に係る可変動弁機構
として、電磁力を利用して吸気弁及び排気弁を開閉駆動
する電磁駆動機構を例に挙げて説明する。
【００２９】図１は、本発明に係る可変動弁機構を有す
る内燃機関の概略構成を示す図である。図１に示す内燃
機関１は、複数の気筒２１を備えるとともに、各気筒２
１内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁３２を具備した４
サイクルのガソリンエンジンである。
【００３０】前記内燃機関１は、複数の気筒２１及び冷
却水路１ｃが形成されたシリンダブロック１ｂと、この
シリンダブロック１ｂの上部に固定されたシリンダヘッ
ド１ａとを備えている。
【００３１】前記シリンダブロック１ｂには、機関出力
軸であるクランクシャフト２３が回転自在に支持され、
このクランクシャフト２３は、各気筒２１内に摺動自在
に装填されたピストン２２と連結されている。
【００３２】前記ピストン２２の上方には、ピストン２
２の頂面とシリンダヘッド１ａの壁面とに囲まれた燃焼
室２４が形成されている。前記シリンダヘッド１ａに
は、燃焼室２４に臨むよう点火栓２５が取り付けられ、
この点火栓２５には、該点火栓２５に駆動電流を印加す
るためのイグナイタ２５ａが接続されている。
【００３３】前記シリンダヘッド１ａには、２つの吸気
ポート２６の開口端と２つの排気ポート２７の開口端と
が燃焼室２４に臨むよう形成されるとともに、その噴孔
が燃焼室２４に臨むよう燃料噴射弁３２が取り付けられ
ている。
【００３４】前記吸気ポート２６の各開口端は、シリン
ダヘッド１ａに進退自在に支持された吸気弁２８によっ
て開閉されるようになっており、これら吸気弁２８は、
シリンダヘッド１ａに設けられた電磁駆動機構３０（以
下、吸気側電磁駆動機構３０と記す）によって開閉駆動
されるようになっている。
【００３５】前記排気ポート２７の各開口端は、シリン
ダヘッド１ａに進退自在に支持された排気弁２９により
開閉されるようになっており、これら排気弁２９は、シ
リンダヘッド１ａに設けられた電磁駆動機構３１（以
下、排気側電磁駆動機構３１と記す）によって開閉駆動
されるようになっている。
【００３６】ここで、吸気側電磁駆動機構３０と排気側
電磁駆動機構３１の具体的な構成について述べる。尚、
吸気側電磁駆動機構３０と排気側電磁駆動機構３１とは
同様の構成であるため、吸気側電磁駆動機構３０のみを
例に挙げて説明する。
【００３７】吸気側電磁駆動機構３０は、図２に示すよ
うに、円筒状に形成された非磁性体からなる筐体３００
を備えている。前記筐体３００には、該筐体３００の内
径と略同一の外径を有する環状の軟磁性体からなる第１
コア３０１と第２コア３０２とが所定の間隙を介して直
列に配置されている。
【００３８】前記第１コア３０１において前記所定の間
隙に臨む部位には、第１の電磁コイル３０３が把持され
ており、前記第２コア３０２において前記第１の電磁コ
イル３０３と対向する部位には第２の電磁コイル３０４
が把持されている。
【００３９】前記した所定の間隙には、前記筐体３００
の内径と略同一の外径を有する円板状の軟磁性体からな
るプランジャ３０５が設けられている。このプランジャ
３０５は、前記第１コア３０１の中空部に保持された第
１スプリング３０６と、前記第２コア３０２の中空部に
保持された第２スプリング３０７とによって軸方向へ進
退自在に支持されている。
【００４０】尚、前記第１スプリング３０６と前記第２
スプリング３０７の付勢力は、前記プランジャ３０５が
前記所定の間隙において前記第１コア３０１と前記第２
コア３０２との中間の位置にあるときに釣り合うよう設
定されるものとする。
【００４１】一方、吸気弁２８は、燃焼室２４における
吸気ポート２６の開口端に設けられた弁座２００に着座
もしくは離座することによって前記吸気ポート２６を開
閉する弁体２８ａと、その先端部が前記弁体２８ａに固
定された円柱状の弁軸２８ｂとから形成されている。
【００４２】前記弁軸２８ｂは、前記シリンダヘッド１
ａに設けられた筒状のバルブガイド２０１によって進退
自在に支持されている。そして、前記弁軸２８ｂの基端
部は、前記吸気側電磁駆動機構３０の筐体３００内に延
出し、前記第２コア３０２の中空部を経て前記プランジ
ャ３０５に固定されている。
【００４３】尚、前記弁軸２８ｂの軸方向の長さは、前
記プランジャ３０５が前記所定の間隙において前記第１
コア３０１と前記第２コア３０２との中間位置に保持さ
れているとき、すなわち前記プランジャ３０５が中立状
態にあるときに、前記弁体２８ａが全開側変位端と全閉
側変位端との中間の位置（以下、中開位置と称する）に
保持されるよう設定されるものとする。
【００４４】このように構成された吸気側電磁駆動機構
３０では、第１の電磁コイル３０３及び第２の電磁コイ
ル３０４へ励磁電流が印加されていない場合は、前記プ
ランジャ３０５が中立状態となり、それに伴って弁体２
８ａが中開位置に保持される。
【００４５】前記吸気側電磁駆動機構３０の第１の電磁
コイル３０３に励磁電流が印加されると、第１コア３０
１と第１の電磁コイル３０３とプランジャ３０５との間
には、前記プランジャ３０５を第１コア３０１側へ変位
させる方向の電磁力が発生する。
【００４６】一方、前記吸気側電磁駆動機構３０の第２
の電磁コイル３０４に励磁電流が印加されると、第２コ
ア３０２と第２の電磁コイル３０４とプランジャ３０５
との間には、前記プランジャ３０５を前記第２コア３０
２側へ変位させる方向の電磁力が発生する。
【００４７】従って、吸気側電磁駆動機構３０では、第
１の電磁コイル３０３と第２の電磁コイル３０４とに交
互に励磁電流が印加されることにより、プランジャ３０
５が進退し、以て弁体２８ａが開閉駆動されることにな
る。その際、第１の電磁コイル３０３及び第２の電磁コ
イル３０４に対する励磁電流の印加タイミングと励磁電
流の大きさを変更することにより、吸気弁２８の開閉タ
イミングを制御することが可能となる。
【００４８】ここで、図１に戻り、前記内燃機関１の各
吸気ポート２６は、該内燃機関１のシリンダヘッド１ａ
に取り付けられた吸気枝管３３の各枝管と連通してい
る。前記吸気枝管３３は、吸気の脈動を抑制するための
サージタンク３４に接続されている。前記サージタンク
３４には、吸気管３５が接続され、吸気管３５は、吸気
中の塵や埃等を取り除くためのエアクリーナボックス３
６と接続されている。
【００４９】前記吸気管３５には、該吸気管３５内を流
れる空気の質量（吸入空気質量）に対応した電気信号を
出力するエアフローメータ４４が取り付けられている。
前記吸気管３５において前記エアフローメータ４４より
下流の部位には、該吸気管３５内を流れる吸気の流量を
調整するスロットル弁３９が設けられている。
【００５０】前記スロットル弁３９には、ステッパモー
タ等からなり印加電力の大きさに応じて前記スロットル
弁３９を開閉駆動するスロットル用アクチュエータ４０
と、前記スロットル弁３９の開度に対応した電気信号を
出力するスロットルポジションセンサ４１と、アクセル
ペダル４２に機械的に接続され該アクセルペダル４２の
操作量に対応した電気信号を出力するアクセルポジショ
ンセンサ４３とが取り付けられている。
【００５１】前記サージタンク３４には、該サージタン
ク３４の圧力に対応した電気信号を出力するバキューム
センサ５０が取り付けられている。一方、前記内燃機関
１の各排気ポート２７は、前記シリンダヘッド１ａに取
り付けられた排気枝管４５の各枝管と連通している。前
記排気枝管４５は、排気浄化触媒４６を介して排気管４
７に接続され、排気管４７は、下流にて図示しないマフ
ラーと接続されている。
【００５２】前記排気枝管４５には、該排気枝管４５内
を流れる排気の空燃比、言い換えれば排気浄化触媒４６
に流入する排気の空燃比に対応した電気信号を出力する
空燃比センサ４８が取り付けられている。
【００５３】前記排気浄化触媒４６は、例えば、該排気
浄化触媒４６に流入する排気の空燃比が理論空燃比近傍
の所定の空燃比であるときに排気中に含まれる炭化水素
（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯx）
を浄化する三元触媒、該排気浄化触媒４６に流入する排
気の空燃比がリーン空燃比であるときは排気中に含まれ
る窒素酸化物（ＮＯx）を吸蔵し、流入排気の空燃比が
理論空燃比もしくはリッチ空燃比であるときは吸蔵して
いた窒素酸化物（ＮＯx）を放出しつつ還元・浄化する
吸蔵還元型ＮＯx触媒、該排気浄化触媒４６に流入する
排気の空燃比が酸素過剰状態にあり且つ所定の還元剤が
存在するときに排気中の窒素酸化物（ＮＯx）を還元・
浄化する選択還元型ＮＯx触媒、もしくは上記した各種
の触媒を適宜組み合わせてなる触媒である。
【００５４】前記した排気浄化触媒４６には、該排気浄
化触媒４６の床温に対応した電気信号を出力する触媒温
度センサ４９が取り付けられている。また、内燃機関１
は、クランクシャフト２３の端部に取り付けられたタイ
ミングロータ５１ａとタイミングロータ５１ａ近傍のシ
リンダブロック１ｂに取り付けられた電磁ピックアップ
５１ｂとからなるクランクポジションセンサ５１と、内
燃機関１の内部に形成された冷却水路１ｃを流れる冷却
水の温度を検出すべくシリンダブロック１ｂに取り付け
られた水温センサ５２とを備えている。
【００５５】このように構成された内燃機関１には、該
内燃機関１の運転状態を制御するための電子制御ユニッ
ト（Electronic Control Unit：ＥＣＵ、以下ＥＣＵと
称する）２０が併設されている。
【００５６】前記ＥＣＵ２０には、スロットルポジショ
ンセンサ４１、アクセルポジションセンサ４３、エアフ
ローメータ４４、空燃比センサ４８、触媒温度センサ４
９、バキュームセンサ５０、クランクポジションセンサ
５１、水温センサ５２等の各種センサが電気配線を介し
て接続され、各センサの出力信号がＥＣＵ２０に入力さ
れるようになっている。
【００５７】前記ＥＣＵ２０には、イグナイタ２５ａ、
吸気側電磁駆動機構３０、排気側電磁駆動機構３１、燃
料噴射弁３２等が電気配線を介して接続され、ＥＣＵ２
０が各種センサの出力信号値をパラメータとしてイグナ
イタ２５ａ、吸気側電磁駆動機構３０、排気側電磁駆動
機構３１、燃料噴射弁３２を制御することが可能になっ
ている。
【００５８】ここで、ＥＣＵ２０は、図３に示すよう
に、双方向性バス４００によって相互に接続されたＣＰ
Ｕ４０１とＲＯＭ４０２とＲＡＭ４０３とバックアップ
ＲＡＭ４０４と入力ポート４０５と出力ポート４０６と
を備えるとともに、前記入力ポート４０５に接続された
Ａ／Ｄコンバータ（Ａ／Ｄ）４０７を備えている。
【００５９】前記入力ポート４０５は、クランクポジシ
ョンセンサ５１のようにデジタル信号形式の信号を出力
するセンサの出力信号を入力し、それらの出力信号をＣ
ＰＵ４０１あるいはＲＡＭ４０３へ送信する。
【００６０】前記入力ポート４０５は、スロットルポジ
ションセンサ４１、アクセルポジションセンサ４３、エ
アフローメータ４４、空燃比センサ４８、触媒温度セン
サ４９、バキュームセンサ５０、水温センサ５２のよう
にアナログ信号形式の信号を出力するセンサの出力信号
をＡ／Ｄ４０７を介して入力し、それらの出力信号をＣ
ＰＵ４０１やＲＡＭ４０３へ送信する。
【００６１】前記出力ポート４０６は、前記ＣＰＵ４０
１から出力される制御信号をイグナイタ２５ａ、吸気側
電磁駆動機構３０、排気側電磁駆動機構３１、燃料噴射
弁３２へ送信する。
【００６２】前記ＲＯＭ４０２は、燃料噴射量を決定す
るための燃料噴射量制御ルーチン、燃料噴射時期を決定
するための燃料噴射時期制御ルーチン、吸気弁２８の開
弁時期を決定するための吸気弁開弁時期制御ルーチン、
吸気弁２８の開弁量を決定するための吸気弁開弁量制御
ルーチン、排気弁２９の開弁時期を決定するための排気
弁開弁時期制御ルーチン、排気弁２９の開弁量を決定す
るための排気弁開弁量制御ルーチン、各気筒２１の点火
栓２５の点火時期を決定するための点火時期制御ルーチ
ン、スロットル弁３９の開度を決定するためのスロット
ル開度制御ルーチン等のアプリケーションプログラムに
加え、フューエルカット制御実行時に電磁駆動機構３
０、３１を制御するためのフューエルカット時電磁駆動
機構制御ルーチン、及び、フューエルカット制御実行終
了時に電磁駆動機構３０、３１を制御するためのフュー
エルカット復帰時電磁駆動機構制御ルーチンを記憶して
いる。
【００６３】前記ＲＯＭ４０２は、前記したアプリケー
ションプログラムに加え、各種の制御マップを記憶して
いる。前記した制御マップは、例えば、内燃機関１の運
転状態と燃料噴射量との関係を示す燃料噴射量制御マッ
プ、内燃機関１の運転状態と燃料噴射時期との関係を示
す燃料噴射時期制御マップ、内燃機関１の運転状態と吸
気弁２８の開弁時期との関係を示す吸気弁開弁時期制御
マップ、内燃機関１の運転状態と吸気弁２８の開弁量と
の関係を示す吸気弁開弁量制御マップ、内燃機関１の運
転状態と排気弁２９の開弁時期との関係を示す排気弁開
弁時期制御マップ、内燃機関１の運転状態と排気弁２９
の開弁量との関係を示す排気弁開弁量制御マップと、内
燃機関１の運転状態と各点火栓２５の点火時期との関係
を示す点火時期制御マップ、内燃機関１の運転状態とス
ロットル弁３９の開度との関係を示すスロットル開度制
御マップ、内燃機関１の運転状態とフューエルカット制
御の実行時期との関係を示すフューエルカット制御マッ
プ等である。
【００６４】前記ＲＡＭ４０３は、各センサの出力信号
やＣＰＵ４０１の演算結果等を記憶する。前記演算結果
は、例えば、クランクポジションセンサ５１の出力信号
に基づいて算出される機関回転数等である。前記ＲＡＭ
４０３に記憶される各種のデータは、クランクポジショ
ンセンサ５１が信号を出力する度に最新のデータに書き
換えられる。
【００６５】前記バックアップＲＡＭ４５は、内燃機関
１の運転停止後もデータを保持する不揮発性のメモリで
あり、各種制御に係る学習値等を記憶する。前記ＣＰＵ
４０１は、前記ＲＯＭ４０２に記憶されたアプリケーシ
ョンプログラムに従って動作して、燃料噴射制御、吸気
弁開閉制御、排気弁開閉制御、点火制御等に加え、本発
明の要旨となるフューエルカット時電磁駆動機構制御
や、フューエルカット復帰時電磁駆動機構制御を実行す
る。
【００６６】以下、本実施の形態に係るフューエルカッ
ト時電磁駆動機構制御とフューエルカット復帰時電磁駆
動機構制御について述べる。ＣＰＵ４０１は、フューエ
ルカット時電磁駆動機構制御を実行するにあたり、図４
に示すようなフューエルカット時電磁駆動機構制御ルー
チンを実行する。このフューエルカット時電磁駆動機構
制御ルーチンは、ＣＰＵ４０１によって所定時間毎（例
えば、クランクポジションセンサ５１がパルス信号を出
力する度）に繰り返し実行されるルーチンである。
【００６７】フューエルカット時電磁駆動機構制御ルー
チンでは、ＣＰＵ４０１は、先ず、Ｓ４０１において、
ＲＡＭ４０３から触媒温度センサ４９の出力信号値（触
媒床温）を読み出す。
【００６８】Ｓ４０２では、ＣＰＵ４０１は、前記Ｓ４
０１において読み出された触媒床温が所定の温度より高
いか否かを判別する。前記所定温度は、排気浄化触媒４
６の触媒物質に酸素や酸化物が付着し易くなる温度であ
り、予め実験的に求められた値である。
【００６９】前記Ｓ４０２において前記触媒床温が所定
の温度以下であると判定した場合は、ＣＰＵ４０１は、
本ルーチンの実行を一旦終了する。一方、前記Ｓ４０２
において前記触媒床温が所定の温度より高いと判定した
場合は、ＣＰＵ４０１は、Ｓ４０３へ進む。
【００７０】Ｓ４０３では、ＣＰＵ４０１は、ＲＡＭ４
０３の所定領域に設定されたフューエルカット制御フラ
グ記憶領域に“１”が記憶されているか否かを判別す
る。前記したフューエルカット制御フラグ記憶領域は、
別途のフューエルカット制御ルーチンにおいて内燃機関
１の運転状態がフューエルカット制御実行領域にあると
判定されたときに“１”が記憶され、前記フューエルカ
ット制御ルーチンにおいて内燃機関１の運転状態がフュ
ーエルカット制御実行領域にないと判定されたときに
“０”が記憶される領域である。
【００７１】前記Ｓ４０３においてＲＡＭ４０３のフュ
ーエルカット制御フラグ記憶領域に“１”が記憶されて
いないと判定された場合、すなわち、前記フューエルカ
ット制御フラグ記憶領域に“０”が記憶されていると判
定された場合には、ＣＰＵ４０１は、本ルーチンの実行
を一旦終了する。
【００７２】一方、前記Ｓ４０３においてＲＡＭ４０３
のフューエルカット制御フラグ記憶領域に“１”が記憶
されている判定した場合は、ＣＰＵ４０１は、Ｓ４０４
へ進み、フューエルカット制御を実施すべきタイミング
にある気筒２１を判別する。すなわち、ＣＰＵ４０１
は、燃料噴射時期にある気筒２１を判別する。
【００７３】Ｓ４０５では、ＣＰＵ４０１は、前記Ｓ４
０４において判別された気筒２１の燃料噴射弁３２の作
動を禁止する時期と同期させて、前記気筒２１の排気弁
２９を閉弁状態とすべく排気側電磁駆動機構３１を制御
する。
【００７４】Ｓ４０６では、ＣＰＵ４０１は、全ての気
筒２１について燃料噴射弁３２の作動が禁止されたか否
か、言い換えれば、全ての気筒２１についてフューエル
カット制御が実施されたか否かを判別する。この判別方
法としては、各気筒２１別にフューエルカット実施完了
フラグを記憶する領域をＲＡＭ４０３に設け、その記憶
領域に全ての気筒２１に対応したフューエルカット実施
完了フラグが記憶されているときには、全ての気筒２１
についてフューエルカット制御が実施されたと判定する
方法を例示することができる。
【００７５】前記Ｓ４０６において全ての気筒２１につ
いてフューエルカット制御が実施されていないと判定し
た場合は、ＣＰＵ４０１は、フューエルカット制御が実
施されていない気筒２１について前述したＳ４０４以降
の処理を実行する。
【００７６】前記前記Ｓ４０６において全ての気筒２１
についてフューエルカット制御が実施されたと判定した
場合は、ＣＰＵ４０１は、本ルーチンの実行を終了す
る。このようなフューエルカット時電磁駆動機構制御ル
ーチンをＣＰＵ４０１が実行することにより、本発明に
係る強制閉弁手段が実現されることになり、排気浄化触
媒４６の触媒床温が所定温度より高い状況下でフューエ
ルカット制御が実施される場合には、内燃機関１の各気
筒２１において排気弁２９が閉弁状態に保持されること
になる。
【００７７】この場合、内燃機関１の燃焼室２４から排
気系へガスが流れることがなく、言い換えれば、内燃機
関１の吸気系から排気系へかけて新気が流れることがな
くなるため、排気浄化触媒４６が酸素過剰な雰囲気にな
ることがない。
【００７８】従って、上記したフューエルカット時電磁
駆動機構制御ルーチンによれば、内燃機関１においてフ
ューエルカット制御が実行された場合に、排気浄化触媒
４６が酸素過剰な雰囲気になることがなくなるため、排
気浄化触媒４６の触媒物質に酸素や酸化物が付着せず、
排気浄化触媒４６の浄化性能が低下することがない。
【００７９】更に、上記したフューエルカット時電磁駆
動機構制御ルーチンでは、内燃機関１の各気筒２１毎に
フューエル制御の実施時期と排気弁２９を閉弁させる時
期とを同期させているため、燃焼室内の既燃ガスや未燃
の混合気が吸気系へ逆流したり、フューエル制御の実施
後に吸気系から排気系にかけて空気が流れる等の不具合
が発生することがない。
【００８０】尚、上記したフューエルカット時電磁駆動
機構制御ルーチンでは、フューエルカット制御が実行さ
れる際に、排気弁２９を閉弁状態にする例について述べ
たが、排気弁２９の代わりに吸気弁２８を閉弁するよう
にしてもよく、あるいは吸気弁２８と排気弁２９との双
方を閉弁するようにしてもよい。
【００８１】次に、ＣＰＵ４０１は、フューエルカット
復帰時電磁駆動機構制御を実行するにあたり、図５に示
すようなフューエルカット復帰時電磁駆動機構制御ルー
チンを実行する。このフューエルカット復帰時電磁駆動
機構制御ルーチンは、フューエルカット制御が実行され
ている状況下で、ＣＰＵ４０１が所定時間毎（例えば、
クランクポジションセンサ５１がパルス信号を出力する
度）に繰り返し実行するルーチンである。
【００８２】フューエルカット復帰時電磁駆動機構制御
ルーチンでは、ＣＰＵ４０１は、先ず、Ｓ５０１におい
て、ＣＰＵ４０１は、ＲＡＭ４０３のフューエルカット
制御フラグ記憶領域へアクセスし、該フューエルカット
制御フラグ記憶領域の記憶内容が“１”から“０”へ書
き換えられたか否かを判別する。
【００８３】前記Ｓ５０１において前記フューエルカッ
ト制御フラグ記憶領域の記憶内容が“１”から“０”へ
書き換えられていない、すなわち前記フューエルカット
制御フラグ記憶領域に“１”が記憶されていると判定し
た場合は、ＣＰＵ４０１は、本ルーチンの実行を一旦終
了する。
【００８４】一方、前記前記Ｓ５０１において前記フュ
ーエルカット制御フラグ記憶領域の記憶内容が“１”か
ら“０”へ書き換えられたと判定した場合、すなわち前
記フューエルカット制御フラグ記憶領域に“０”が記憶
されていると判定した場合は、ＣＰＵ４０１は、Ｓ５０
２へ進む。
【００８５】Ｓ５０２では、ＣＰＵ４０１は、吸気弁２
８及び排気弁２９を通常の開閉タイミングで作動させる
べく吸気側電磁駆動機構３０及び排気側電磁駆動機構３
１を制御する。
【００８６】ここで、フューエルカット制御の実行が終
了される際に、内燃機関１の一部の気筒２１には十分な
量の新気が存在し、その他の一部の気筒２１では十分な
量の新気が存在しないことが想定される。そのような場
合に、吸排気弁２８、２９の通常動作が再開されると同
時に燃料噴射が再開されると、気筒２１内に新気が存在
する気筒２１では正常な燃焼が行われる一方で、新気が
存在しない気筒２１では正常な燃焼が行われず、内燃機
関１の回転変動、言い換えればトルク変動が発生する虞
がある。
【００８７】そこで、本実施の形態では、フューエルカ
ット制御の実行を終了する際に、先ず、吸気弁２８及び
排気弁２９を通常の開閉タイミングで数サイクル作動さ
せ、全ての気筒２１内に新気を吸入させ、次いで各気筒
２１の燃料噴射制御を再開させるようにした。
【００８８】ここで図５に戻り、前記したＳ５０２の処
理を実行し終えたＣＰＵ４０１は、Ｓ５０３へ進み、Ｒ
ＡＭ４０３から バキュームセンサ５０の出力信号値
（吸気管負圧）を読み出し、その吸気管負圧が所定値よ
り低いか否か、言い換えれば吸気管負圧の負圧度合が所
定値の負圧度合より高くなったか否かを判別する。
【００８９】前記Ｓ５０３の処理は、各気筒２１内に新
気が導入されたか否かを判定するための処理であり、通
常の内燃機関では、フューエルカット制御が実行されて
いるときにスロットル弁が全閉状態とされるため、その
ような状況下で吸気弁２８及び排気弁２９が通常開閉タ
イミングで動作されると、スロットル弁から内燃機関に
至る吸気経路に残留していた新気が内燃機関の燃焼室に
吸入され、スロットル弁下流の吸気経路が負圧となると
いう知見に基づいた処理である。
【００９０】前記Ｓ５０３において前記吸気管負圧が前
記所定値より高いと判定した場合、すなわち、前記した
吸気管負圧の負圧度合が前記所定値の負圧度合より低い
と判定した場合は、ＣＰＵ４０１は、本ルーチンの実行
を一旦終了する。
【００９１】一方、前記前記Ｓ５０３において前記吸気
管負圧が前記所定値より低いと判定した場合、すなわ
ち、前記した吸気管負圧の負圧度合が前記所定値の負圧
度合より高いと判定した場合は、ＣＰＵ４０１は、Ｓ５
０４へ進み、各気筒２１毎に燃料噴射を再開した後、本
ルーチンの実行を終了する。
【００９２】このようなフューエルカット復帰時電磁駆
動機構制御ルーチンをＣＰＵ４０１が実行することによ
り、フューエルカット制御の実行を終了する際に、内燃
機関１の全ての気筒２１内に十分な新気を吸入した上
で、燃料噴射制御が再開されることになるため、フュー
エルカット制御実行完了時において全ての気筒２１の燃
焼状態をほぼ均一にすることが可能となり、内燃機関１
の回転変動やトルク変動が発生することがなく、ドライ
バビリィティを向上させることが可能となる。
【００９３】尚、前述した実施の形態に係るフューエル
カット時電磁駆動機構制御において、吸気弁２８と排気
弁２９との少なくとも一方を閉弁状態とする例について
述べたが、吸気弁２８及び排気弁２９の開閉タイミング
を、内燃機関１の排気系から吸気系へガスが流れるタイ
ミングとすべく吸気側電磁駆動機構３０及び排気側電磁
駆動機構３１を制御するようにしてもよい。
【００９４】具体的には、ＣＰＵ４０１は、内燃機関１
の各気筒２１においてピストン２２が下死点側から上死
点側へ上昇動作している時期に吸気弁２８を開弁させる
べく吸気側電磁駆動機構３０を制御するとともに、ピス
トン２２が上死点側から下死点側へ下降動作している時
期に排気弁２９を開弁させるべく排気側電磁駆動機構３
１を制御する。
【００９５】この場合、各気筒２１では、排気弁２９が
開弁されたときにピストン２２が下降するため、排気系
のガスが燃焼室２４内に吸入される。その後、吸気弁２
８が開弁されると、ピストン２２の上昇動作により燃焼
室２４内のガスが吸気系へ排出されることになる。
【００９６】この結果、内燃機関１においてフューエル
カット制御が実行された場合には、該内燃機関１の排気
系から吸気系へガスが流れることになり、吸気系の新気
が排気系へ流れることがなく、以て排気浄化触媒４６が
酸素過剰な雰囲気となることがない。
【００９７】更に、フューエルカット時電磁駆動機構制
御において、吸気弁２８及び排気弁２９の開閉タイミン
グを内燃機関１の排気系から吸気系へガスが流れるタイ
ミングとした場合は、排気浄化触媒４６が酸素過剰な雰
囲気とならない上、内燃機関１のポンプ作動によってエ
ンジンブレーキが発生することになるため、減速走行時
のフューエルカット制御時に有効である。
【００９８】尚、フューエルカット時電磁駆動機構制御
において、吸気弁２８及び排気弁２９の開閉タイミング
を内燃機関１の排気系から吸気系へガスが流れるタイミ
ングとする場合には、スロットル弁３９が全閉状態とな
るようスロットル用アクチュエータ２２が制御されるこ
とが好ましい。
【００９９】これは、吸気弁２８及び排気弁２９の開閉
タイミングを内燃機関１の排気系から吸気系へガスが流
れるタイミングとする際に、スロットル弁３９が開弁状
態にあると、排気系終端の大気開放部から空気が吸い込
まれ、その空気が排気浄化触媒４６を通過することにな
るからである。
【０１００】また、ＣＰＵ４０１は、フューエルカット
時電磁駆動機構制御において、内燃機関１の一部の気筒
２１の吸気弁２８及び排気弁２９の開閉タイミングを、
内燃機関１の排気系から吸気系へガスが流れるタイミン
グとすべく吸気側電磁駆動機構３０及び排気側電磁駆動
機構３１を制御するとともに、内燃機関１の残りの気筒
２１の吸気弁２８及び排気弁２９の開閉タイミングを、
内燃機関１の吸気系から排気系へガスが流れるタイミン
グとすべく吸気側電磁駆動機構３０及び排気側電磁駆動
機構３１を制御することにより、内燃機関１の直上流の
吸気系と直下流の排気系との間をガスが往復するように
してもよい。要は、排気浄化触媒４６の触媒床温が所定
温度より高い状況下でフューエルカット制御が実行され
る場合に、吸気弁２８及び排気弁２９が内燃機関１の吸
気系から排気系にかけて新気が流れない状態に保持され
るようにすればよい。
【０１０１】尚、上記した実施の形態では、本発明に係
る可変動弁機構として、電磁力によって吸排気弁を開閉
駆動する構成を例に挙げたが、電磁力の代わりに油圧を
用いる動弁機構でもよく、あるいは、クランクシャフト
回転力を利用して吸排気弁を開閉駆動するカムシャフト
を備えた内燃機関においてカムシャフトと吸排気弁との
間の駆動力の伝達形態を切り換えることにより吸排気弁
の作動と休止とを切り換える動弁機構や、クランクシャ
フト回転力を利用して吸排気弁を開閉駆動するカムシャ
フトを備えた内燃機関においてクランクシャフトに対す
るカムシャフトの回転位相を変更することにより吸排気
弁の開閉時期を変更する動弁機構のような機械式の可変
動弁機構であっても構わない。
【０１０２】
【発明の効果】本発明に係る可変動弁機構を有する内燃
機関では、燃料噴射弁の作動が禁止されるときに、吸気
弁と排気弁との少なくとも一方が閉弁状態とされ、もし
くは、吸気弁と排気弁とが内燃機関の排気系から吸気系
へガスが流れるタイミングで作動されるため、燃料噴射
弁の作動が禁止されているときに内燃機関の吸気系から
排気系にかけて新気が流れることがない。
【０１０３】この結果、本発明に係る可変動弁機構を有
する内燃機関によれば、燃料噴射弁の作動が禁止される
ときに、内燃機関の排気系が酸素過剰な雰囲気となるこ
とがなくなり、排気系に設けられた排気浄化触媒が酸素
過剰な雰囲気になることもないので、排気浄化触媒が酸
素や種々の酸化物によって劣化されるのを確実に防止す
ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明にかかる可変動弁機構を有する内燃機
関の概略構成を示す図
【図２】 吸気側電磁駆動機構の構成を示す図
【図３】 ＥＣＵの内部構成を示すブロック図
【図４】 フューエルカット時電磁駆動機構制御ルーチ
ンを示すフローチャート図
【図５】 フューエルカット復帰時電磁駆動機構制御ル
ーチンを示すフローチャート図
【符号の説明】
１・・・・内燃機関 ２０・・・ＥＣＵ ２６・・・吸気ポート ２７・・・排気ポート ２８・・・吸気弁 ２９・・・排気弁 ３０・・・吸気側電磁駆動機構 ３１・・・排気側電磁駆動機構 ３３・・・吸気枝管 ３４・・・サージタンク ３５・・・吸気管 ３６・・・エアクリーナボックス ３９・・・スロットル弁 ４０・・・スロットル用アクチュエータ ４１・・・スロットルポジションセンサ ４２・・・アクセルペダル ４３・・・アクセルポジションセンサ ４９・・・触媒温度センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｄ 41/32 Ｆ０２Ｄ 41/32 Ｄ Ｆターム(参考） 3G091 AB01 BA07 BA13 CB02 CB06 EA01 EA05 EA06 EA07 EA08 EA16 EA18 FA05 FC05 3G092 AA11 CB05 DA01 DA02 DA03 DA07 DE01S DG09 FA17 FA18 FA20 FA24 GA13 HA01Z HA05Z HA06Z HA12X HA13X HD02Z HD05Z HE01Z HE08Z HF08Z 3G301 HA19 JA25 JA26 JA27 JA33 KA16 LA07 LB02 LC01 MA24 PA01Z PA07Z PA11Z PB03A PD02Z PD12Z PE01Z PE03Z PE08Z PF03Z

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内燃機関の吸気弁と排気弁との少なくと
    も一方の開閉時期およびまたは開度を変更可能な可変動
    弁機構と、 前記内燃機関の燃焼室へ直接もしくは間接的に燃料を供
    給する燃料噴射弁と、 前記燃料噴射弁の作動を禁止されるときに、前記吸気弁
    と前記排気弁との少なくとも一方を閉弁状態とすべく前
    記可変動弁機構を制御する強制閉弁手段と、を備えるこ
    とを特徴とする可変動弁機構を有する内燃機関。
  2. 【請求項２】 前記可変動弁機構は、前記内燃機関の吸
    気弁及び排気弁を電磁力により開閉駆動する電磁駆動機
    構であることを特徴とする請求項１に記載の可変動弁機
    構を有する内燃機関。
  3. 【請求項３】 前記強制閉弁手段は、前記燃料噴射弁の
    作動禁止時期と前記吸気弁およびまたは前記排気弁を閉
    弁状態にする時期とを各気筒毎に同期させることを特徴
    とする請求項１に記載の可変動弁機構を有する内燃機
    関。
  4. 【請求項４】 前記内燃機関の排気系に設けられ、該排
    気系を流れる排気を浄化する排気浄化触媒を更に備え、 前記強制閉弁手段は、前記燃料噴射弁からの燃料噴射が
    禁止されるときであり、且つ、前記排気浄化触媒の温度
    が所定温度以上であるときに、前記排気弁と前記吸気弁
    との少なくとも一方を閉弁状態とすべく前記可変動弁機
    構を制御することを特徴とする請求項１に記載の可変動
    弁機構を有する内燃機関。
  5. 【請求項５】 内燃機関の吸気弁と排気弁との少なくと
    も一方の開閉時期およびまたは開度を変更可能な可変動
    弁機構と前記内燃機関の気筒内へ直接もしくは間接的に
    燃料を供給する燃料噴射弁と、 前記燃料噴射弁の作動が禁止されるときに、前記吸気弁
    及び前記排気弁の開閉タイミングを前記内燃機関の排気
    系から吸気系へガスが流れるタイミングとすべく前記可
    変動弁機構を制御するバルブタイミング変更手段と、を
    備えることを特徴とする可変動弁機構を有する内燃機
    関。
  6. 【請求項６】 前記可変動弁機構は、前記内燃機関の吸
    気弁及び排気弁を電磁力により開閉駆動する電磁駆動機
    構であることを特徴とする請求項５に記載の可変動弁機
    構を有する内燃機関。
  7. 【請求項７】 前記バルブタイミング変更手段は、前記
    燃料噴射弁の作動禁止時期と前記吸気弁及び前記排気弁
    の開閉タイミングを変更する時期とを各気筒毎に同期さ
    せることを特徴とする請求項５に記載の可変動弁機構を
    有する内燃機関。
  8. 【請求項８】 前記内燃機関の排気系に設けられ、該排
    気系を流れる排気を浄化する排気浄化触媒を更に備え、 前記バルブタイミング変更手段は、前記燃料噴射弁から
    の燃料噴射が禁止されるときであり、且つ、前記排気浄
    化触媒の温度が所定温度以上であるときに、前記吸気弁
    及び前記排気弁の開閉タイミングを変更すべく前記可変
    動弁機構を制御することを特徴とする請求項５に記載の
    可変動弁機構を有する内燃機関。
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