JP2005127230A - エンジンの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】吸気バルブが小リフト状態でかつ吸気バルブの壁流が多い条件においても燃焼室内の壁流量を減少させＨＣを低減する。
【解決手段】吸気ポートを開閉する吸気バルブ（１５）と、この吸気バルブ（１５）のバルブリフト量とバルブタイミングとを可変的に制御可能な可変動弁機構（２６、２７）と、燃焼室（５）内に火花点火を行う点火装置（１４）と、吸気ポート（４）より吸気バルブ（１５）に向けて燃料噴射を行う燃料噴射装置（２１）とを備え、エンジンの始動時に、前記吸気バルブ（１５）が所定の小リフトの特性で作動すると共に前記吸気バルブ（１５）と排気バルブ（１６）のオーバーラップ量がエンジンの暖機完了後より拡大するように前記可変動弁機構（２６、２７）を、燃焼安定限界で点火が行われるように前記点火装置（１４）をそれぞれ制御する制御手段（３１）を備える。
【選択図】図１

Description

本発明はエンジン（内燃機関）の制御装置、特に始動時の制御に関する。

吸気バルブ１５のバルブリフト量及び作動角を連続的に可変制御する可変バルブ機構と、クランクシャフト７と吸気バルブ用カムシャフト２５との回転位相差を連続的に可変制御して吸気バルブ１５のバルブタイミングを進遅角する可変バルブタイミング機構とを備え、始動からファーストアイドル時にこの可変バルブ機構によって吸気バルブのリフト量を低く（小さく）設定し、かつ可変バルブタイミング機構によってバルブタイミングを遅らせ、かつ燃料噴射タイミングを吸気行程中とするものがある（特許文献１参照）。
特開２００３−３８７２号公報

ところで、上記の特許文献１において吸気バルブのリフト量を小さく設定しかつ燃料噴射タイミングを吸気行程中とするのは、吸気流速を速めて噴射燃料の微粒化を促進するためであるが、実験してみたところ、吸気バルブの壁流量の多い条件では燃焼室内の壁流量が却って増加し、これによりエンジンより排出されるＨＣが増えてしまうことが分かった。

これについて説明すると、吸気バルブの傘裏部の壁流量が多い場合に大リフトの状態から小リフトの状態にすると、燃焼室５内の壁流量特に燃焼室上面に付着する壁流量が多くなる。これはバルブリフトが小さいと吸気バルブ１５と吸気ポート４壁の隙間を通過する吸気流速が速くなるため、吸気バルブ傘裏部に付着した壁流燃料が燃焼室内に吸入される際に横方向に飛んで燃焼室上面に付着するためである。

一方、吸気行程中に燃料を噴射すると燃料噴射弁からの噴霧が吸気の流れに乗って燃焼室の中まで吸入されてしまうため吸気バルブ傘裏部に付着する壁流量は排気行程中に燃料噴射するときより減少するものの燃焼室内のシリンダ面に付着する壁流量は増加してしまうのである。

このように、上記の特許文献１の技術によれば、燃料の微粒化そのものは促進されるものの燃焼室上面及び燃焼室内のシリンダ面の壁流量をどちらも増やす結果となり、ＨＣが増えてしまうのである。

そこで本発明は、吸気バルブが小リフト状態でかつ吸気バルブの壁流量が多い条件においても、燃焼室内の壁流量を減少させＨＣを低減する装置を提供することを目的とする。

本発明は、図１に示したように吸気バルブ（１５）と、吸気バルブ（１５）のバルブリフト量とバルブタイミングとを可変的に制御可能な可変動弁機構（２６、２７）と、点火装置（１４）と、吸気ポート（４）より吸気バルブ（１５）に向けて燃料噴射を行う燃料噴射装置（２１）とを備え、エンジンコントローラ（３１）がエンジンの始動時に、吸気バルブ（１５）が所定の小リフトの特性で作動すると共に吸気バルブ（１５）と排気バルブ（１６）のオーバーラップ量がエンジンの暖機完了後より拡大するように可変動弁機構（２６、２７）を、燃焼安定限界で点火が行われるように点火装置（１４）をそれぞれ制御する。

本発明によれば、エンジンの始動時に、図２の二点鎖線で示したように吸気バルブを所定の小リフトの特性で作動させると共に吸排気バルブのオーバーラップ量が拡大するようにしたので、燃焼室内に残留する高温の排ガスが多くなって燃料の霧化が促進されると共に未燃ＨＣが再燃焼され、これによりエンジンより排出されるＨＣ量を低減できる。

以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。図１はＬ−ジェトロニック方式のガソリン噴射エンジンに適用した本発明の第１実施形態のシステムを説明するための概略図である。

吸気絞り弁２３により調量される空気は、吸気コレクタ２に蓄えられた後、吸気マニホールド３を介して各気筒の燃焼室５に導入される。燃料は各気筒の吸気ポート４に配置された燃料噴射弁２１（燃料噴射装置）より、所定のタイミング（始動時より常時排気行程）で吸気ポート４内に、より具体的には吸気ポート４に遮るように存在する吸気バルブ１５（傘裏部）に向けて間欠的に噴射供給される。ここで、燃料噴射弁２１に与える燃料噴射量は、エンジンコントローラ３１がエアフローメータ３２により検出される吸入空気流量と、クランク角センサ（３３、３４）からの信号に基づいて演算されるエンジン回転速度とに応じて算出している。

吸気弁１５に向けて噴射された燃料は吸気と混合して混合気を作り、この混合気は吸気バルブ１５を閉じることで燃焼室５内に閉じこめられ、ピストン６の上昇によって圧縮され、点火プラグ１４（点火装置）により着火されて燃焼する。この燃焼によるガス圧がピストン６を押し下げる仕事を行い、このピストン６の往復運動はクランクシャフト７の回転運動へと変換される。燃焼後のガス（排気）は排気バルブ１６が開いたとき排気通路８へと排出される。

排気通路８には三元触媒９、１０を備える。三元触媒９、１０は排気の空燃比が理論空燃比を中心とした狭い範囲にあるとき、排気に含まれるＨＣ、ＣＯ及びＮＯｘを同時に効率よく除去できる。このため、エンジンコントローラ３１では運転条件に応じて燃料噴射弁２１からの基本燃料噴射量を定めると共に、三元触媒９の上流に設けたＯ₂センサ３５からの信号に基づいて空燃比をフィードバック制御する。

上記の吸気絞り弁２３はスロットルモータ２４により駆動される。運転者が要求するトルクはアクセルペダル４１の踏み込み量（アクセル開度）に現れるので、エンジンコントローラ３１ではアクセルセンサ４２からの信号に基づいて目標トルクを定め、この目標トルクを実現するための目標空気量を定め、この目標空気量が得られるようにスロットルモータ２４を介して吸気絞り弁２３の開度を制御する。

上記吸気バルブ１５のバルブリフト量及び作動角を連続的に可変制御する多節リンク状の機構で構成される可変バルブ機構（以下、「ＶＥＬ機構」という。）２６と、クランクシャフト７と吸気バルブ用カムシャフト２５との回転位相差を連続的に可変制御して、吸気バルブ１５のバルブタイミングを進遅角する可変バルブタイミング機構（以下「ＶＴＣ機構」という。）２７とを備える。これらの具体的な構成は特開２００３−３８７２号公報により公知であるのでその詳しい説明は省略する。例えば、ＶＥＬ機構２７とＶＴＣ機構２６の両方に指令値を与えてないときには吸気バルブ１５のバルブリフトは、図２Ａに示した特性（実線参照）、つまり出力要求に応じる特性であり、排気バルブ１６とほぼ同等の大きなバルブリフト量と大きな作動角とを有している。これに対して、ＶＥＬ機構２７に対してのみ指令値を与えると、バルブリフトが最大となるクランク角位置を変えずにバルブリフト量と作動角とが共に小さくなる。また、ＶＴＣ機構２６に対して指令値を与えていないときには回転位相が最遅角位置にありＶＴＣ機構２６に対してのみ指令値を与えたときバルブリフト量、作動角を変更することなく回転位相、具体的には吸気弁開時期ＩＶＯ（あるいは吸気バルブ閉時期ＩＶＣ）のみが進角側に移動する。

本実施形態では、図５で後述するように、エンジンが始動したタイミングｔ１から吸気バルブ温度が冷却水温Ｔｗより一定値だけ高い温度（この温度を以下「平衡温度」という。）に達するタイミングｔ２（第１のタイミング）までの期間（この期間を以下「始動後第一期間」という。）と、吸気バルブ温度が平衡温度に達するタイミングｔ２から触媒９が活性化するタイミングｔ３（第２のタイミング）までの期間（この期間を以下「始動後第二期間」という。）と、触媒９が活性化するタイミングｔ３以降の期間（この期間を以下「通常時」という。）とで吸気バルブ１５のバルブリフト（リフト量及びバルブタイミング）を異ならせており、これに対応してこれら２つの機構２６、２７を次のように作動させる。なお、本実施形態では、通常時はエンジンの暖機完了後でもある。

〔１〕始動後第一期間ではＶＥＬ機構２６とＶＴＣ機構２７の両方に指令値を与えて作動させる。ＶＥＬ機構２６の作動で吸気バルブ１５のリフト量及び作動角が通常時より共に小さくなり、ＶＴＣ機構２７の作動により吸気バルブ１５のリフト量が最大となるクランク角位置が進角側に移動するので、このときの吸気バルブ１５のバルブリフトは図２Ｃに示した特性（二点鎖線参照）となる。すなわち、小リフト量（例えば３〜４ｍｍ）となりかつ吸排気バルブ１５、１６のオーバーラップ量が拡大する。

〔２〕始動後第二期間ではＶＥＬ機構２６とＶＴＣ機構２７の両方に指令値を与えて作動させるが、ＶＴＣ機構２７への指令値を小さくするので、このときの吸気バルブ１５のバルブリフトは図２Ｂに示した特性（破線参照）となる。すなわち、小リフト量のまま吸気バルブ１５のバルブタイミングが遅角側へと移動し、吸気バルブ１５の開時期ＩＶＯは通常時と同じほぼ吸気上死点ＴＤＣに、これに対して吸気バルブ１５の閉時期ＩＶＣは通常時よりもほぼ吸気下死点ＢＤＣにまで進角する。

〔３〕通常時にはＶＥＬ機構２６とＶＴＣ機構２７の両方に指令値を与えず非作動とする。このとき、吸気バルブ１５のバルブリフトは図２Ａに示した特性となる。

ここで、始動後第一期間に吸気バルブ１５のバルブリフトを図２Ｃに示した特性とするのは、図３破線に示したように始動直後には吸排気バルブ１５、１６のオーバーラップを拡大させたほうが実線で示した通常時（大リフト）より燃焼室５内の壁流量（燃焼室５上面の壁流量及び燃焼室５内のシリンダ面の壁流量）が減少してＨＣを低減できるからである。さらに述べると、始動直後にはオーバーラップ量を拡大することにより燃焼室５内の残留ガス量を多くして高温のガスにより燃料の霧化を促進させると共に燃焼室５内の未燃ＨＣを再燃焼させるためであり、これによりエンジンより排出されるＨＣ量が減少するのである。一方、吸気バルブ温度が平衡温度に達するｔ２のタイミング以降になると燃焼室５内の壁流量が通常時より却って多くなるので、図２Ｃの特性とするのはｔ２のタイミングまでである。

次に、始動後第二期間に吸気バルブ１５のバルブリフトを図２Ｂに示した特性とする理由を説明する。図４に図２Ａの特性と図２Ｂの特性とで点火時期に対するＨＣ、排温、燃焼安定度がどのように異なるのかを示している。図４において図２Ｂに示すバルブリフトへと変更して吸気バルブ閉時期ＩＶＣを吸気下死点ＢＤＣに近づけると、有効圧縮比が図２Ａに示すバルブリフトのときより向上して燃焼安定度が向上する。この場合にエンジンを燃焼安定限界で運転するとすれば、図４第３段目に示したように図２Ａのバルブリフトであるとき燃焼安定限界での点火時期はＡＤＶａであり、これに対して図２Ｂのバルブリフトでは燃焼安定限界での点火時期がＡＤＶａより遅角側のＡＤＶｂへと移動する。このことは燃焼安定限界での運転を続けるのであれば、図２Ａのバルブリフトより図２Ｂのバルブリフトへと変更したとき点火時期をＡＤＶａよりＡＤＶｂへと所定値ΔＡＤＶだけ遅角できることを意味する。このように点火時期を遅角できると、その点火時期遅角量ΔＡＤＶの分だけ排温が上昇し（図４第１段目参照）、エンジン出口でのＨＣが減少する（図４第２段目参照）。

このように、始動後第二期間には吸気バルブ閉時期ＩＶＣを吸気下死点ＢＤＣに近づけることで、運転性を確保しつつ点火時期をリタードでき、その結果としてＨＣを低減しかつ排温を上昇させることができる。

図５は図２〜図４について前述したところをまとめて、つまり冷間始動よりアイドル状態を保って運転する場合に吸気バルブ１５のバルブリフト（リフト量、閉時期ＩＶＣ）及び点火時期ＡＤＶをどのように制御するのかをモデル的に示したタイミングチャートである。

ここでは吸気バルブ１５のバルブリフト及び点火時期の制御を次のように経時的に３つのステージに分けて行う。

（１）始動したタイミングｔ１から吸気バルブ温度が平衡温度に達するタイミングｔ ２までの期間（つまり始動後第一期間）
（２）タイミングｔ２から触媒９が活性化するタイミングｔ３までの期間（つまり始 動後第二期間）
（３）第２のタイミングｔ３以降の期間（つまり通常時）
上記（１）の始動後第一期間では、ＶＥＬ機構２６を作動させて吸気バルブ１５のリフト量ＶＬを始動後第一、第二の期間に共通の目標値ＶＬ２に設定して小さくし（例えば３〜４ｍｍ）、かつＶＴＣ機構２７を作動させて吸気バルブ閉時期ＩＶＣを始動後第一期間の目標値ＩＶＣ２（後述する目標値ＩＶＣ１より約１０°進角側）まで進角させ吸排気バルブ１５、１６のオーバーラップ量を拡大する。この通常時よりも大きなオーバーラップにより燃焼室５内に残留する高温の排ガスが増え、この高温の排ガスが燃焼室内５の温度を上昇させるため、燃焼室５内の壁流量が減少し（図３参照）、これによってエンジンから排出されるＨＣを低減できる。

ただし、オーバーラップ量を拡大すると燃焼に寄与しない残留ガスが増えるため、燃焼安定度が悪化する。これを避けるため点火時期ＡＤＶを始動後第一期間の目標値ＡＤＶ２へと進角させる。この目標値ＡＤＶ２は吸気バルブ１５が小リフトかつオーバーラップ量を拡大した状態での燃焼安定限界の点火時期（残留ガス増加分だけ通常時の点火時期を進角させた値）である。

上記（２）の始動後第二期間でもＶＥＬ機構２６を作動させて吸気バルブ１５を小リフトに設定すると共にＶＴＣ機構２７に与える指令値を小さくし、吸気バルブ１５の閉時期ＩＶＣを吸気下死点ＢＤＣの近傍にある始動後第二期間の目標値ＩＶＣ３まで遅角する。これによって有効圧縮率が向上して燃焼安定度がよくなる。燃焼安定限界で運転するのであれば、この燃焼安定度の向上代だけ点火時期ＡＤＶを通常時より遅角できるので、点火時期ＡＤＶを通常時の目標値ＡＤＶ１より遅らせた時期を始動後第二期間の目標値ＡＤＶ３とする。これにより排温が上昇しそのぶん触媒９が早く活性化する。

上記（３）の通常時になると、吸気バルブ１５のバルブリフト、点火時期ＡＤＶとも通常時の目標値へと戻す。すなわち、ＶＥＬ機構２６を非作動として吸気バルブ１５のリフト量ＶＬを通常時の目標値ＶＬ１（大リフト）に戻し、ＶＴＣ機構２７を非作動として吸気バルブの閉時期ＩＶＣを通常時の目標値ＩＶＣ１（例えば５０〜６０°ＡＢＤＣ）へと遅角する。安定限界での運転を継続するため点火時期ＡＤＶを通常時の点火時期ＡＤＶ１へと進角させる。

なお、図５においてエンジンを始動しようとスタータスイッチ３６をＯＦＦよりＯＮへと切換えたタイミングｔ０より始動タイミングｔ１までの期間（始動期間）では、上記（１）の始動後第一期間と同じにＶＥＬ機構２６、ＶＴＣ機構２７を作動させる。これは、始動タイミングｔ１でＶＥＬ機構２６、ＶＴＣ機構２７を即座に作動させようとしてもＶＥＬ機構２６、ＶＴＣ機構２７に作動遅れを避けられないので、始動タイミングｔ１の前に予め吸気バルブ１５のリフト量ＶＬを小さく設定しかつ吸気バルブ閉時期ＩＶＣを進角させて吸排気バルブ１５、１６のオーバーラップ量を拡大させておくためである。

また、始動期間での点火時期は始動に適合させた点火時期ＣＲＡＤＶで、基本的にエンジンのクランキング回転速度をパラメータとしており、従ってクランキング回転速度に応じて変化している。

エンジンコントローラ３１で実行されるこの制御を図６のフローチャートに従って詳述する。図８は吸気バルブ閉時期ＩＶＣ［°ＡＢＤＣ］、バルブリフト量ＶＬ、点火時期ＡＤＶ［°ＢＴＤＣ］を演算するためのもので、一定時間毎（例えば１０ｍｓ毎）に実行する。

ただし、以下では運転条件は継続してアイドル状態にあるものとして述べる。

ステップ１ではスタータスイッチ３６からの信号をみる。スタータスイッチ３６からの信号がＯＮであれば始動時であると判断してステップ２に進み水温センサ３７により検出される冷却水温Ｔｗを始動時水温ＴＷＩＮＴとしてサンプリングする。

ステップ３では、吸気バルブ閉時期ＩＶＣを前回吸気バルブ閉時期ＩＶＣｏｌｄに、バルブリフト量ＶＬを前回バルブリフト量ＶＬｏｌｄに移す。

ここで、吸気バルブ閉時期ＩＶＣ、バルブリフト量ＶＬの初期値は図５で示したように吸気バルブ閉時期の始動後第一期間目標値ＩＶＣ２、小リフト量である始動後第一期間目標値ＶＬ２である（図５第２段目、第４段目参照）。

一方、スタータスイッチ３６からの信号がＯＦＦであるとき（始動後）にはステップ１よりステップ２を飛ばしてステップ３の操作を実行する。

ステップ４、５、６では次の条件が成立しているか否かを一つずつ判定し全ての条件が成立しているときステップ７に、いずれか一つでも成立していないときにはステップ１５〜２３に進む。

〈１〉始動時水温ＴＷＩＮＴが所定値ＴＥＭＰ１未満であること。

〈２〉触媒９の入口温度Ｔｅ１が所定値Ｔｅ１Ｈ未満であること。

〈３〉アイドル状態であること。

ここで、上記〈２〉の所定値Ｔｅ１Ｈは排気マニホールド集合部の近くに設けた触媒９が活性化する温度の下限値である。上記〈１〉の所定値ＴＥＭＰ１（例えば４０℃程度）は冷間始動時とホットリスタート時とを切り分けるための値である。

上記触媒９入口温度Ｔｅ１は触媒の入口に設けた温度センサ３７により検出する。アイドル状態であるか否かはアイドルスイッチ３８からの信号により判断する。

上記〈１〉〜〈３〉の条件が全て成立するとき、つまり冷間始動時で触媒９が活性化前にありかつ運転条件がアイドル状態にあるときにステップ７に進む。

ステップ７では現在の冷却水温Ｔｗと始動時水温ＴＷＩＮＴとの差（Ｔｗ−ＴＷＩＮＴ）を所定値ＤＴＷと比較する。ここで、所定値ＤＴＷは吸気バルブ１５の温度が平衡温度に達するときの冷却水温と始動時水温との差を定める値である。詳細には図７に示したように始動時水温ＴＷＩＮＴをパラメータとして始動時水温ＴＷＩＮＴが低くなるほど大きくなる値（可変値）で与えている。これは始動時水温ＴＷＩＮＴが低いほど吸気バルブ１５温度が平衡温度に達するのが遅れるためである。

差（Ｔｗ−ＴＷＩＮＴ）が所定値ＤＴＷ未満であるとき（吸気バルブ温度が上昇する前）にはステップ８に進んで始動後第一期間の目標値ＡＤＶ２を点火時期ＡＤＶとする。目標値ＡＤＶ２としては吸気バルブ１５を小リフトとしかつ吸気バルブタイミングを進角して吸排気バルブ１５、１６のバルブオーバーラップを拡大した状態での燃焼安定限界の点火時期で、例えば、冷却水温Ｔｗやエンジン回転速度をパラメータとするマップ値で設定しておけばよい。

次回よりステップ３〜８の操作を繰り返す。やがて、差（Ｔｗ−ＴＷＩＮＴ）が所定値ＤＴＷ以上となったときには吸気バルブ温度が平衡温度まで上昇したと判断し、ステップ７よりステップ９〜１４に進む。

ステップ９〜１１は吸気バルブ閉時期ＩＶＣを始動後第一期間の目標値ＩＶＣ２から始動後第二期間の目標値ＩＶＣ３（吸気下死点ＢＤＣ近傍）まで遅角させる部分である。すなわち、ステップ９では次式により吸気バルブ閉時期ＩＶＣを一定値ＤＩＶＣだけ遅角する。

ＩＶＣ＝ＩＶＣｏｌｄ＋ＤＩＶＣ…（１）
ただし、ＤＩＶＣ；一定値（演算周期当たりの補正量）、
ステップ１０ではこの遅角後の吸気バルブ閉時期ＩＶＣと始動後第二期間目標値ＩＶＣ３を比較し、吸気バルブ閉時期ＩＶＣが始動後第二期間目標値ＩＶＣ３より大きい（遅角側にある）ときにはステップ１１に進んで吸気バルブ閉時期ＩＶＣを始動後第二期間目標値ＩＶＣ３に制限し、これに対して吸気バルブ閉時期ＩＶＣが始動後第二期間目標値ＩＶＣ３以下の（進角側にある）ときにはステップ１２を飛ばす。

ステップ１２〜１４は点火時期ＡＤＶを始動後第一期間目標値ＡＤＶ２から始動後第二期間目標値ＡＤＶ３まで遅角させる部分である。すなわち、ステップ１２では次式により点火時期ＡＤＶを一定値ＤＡＤＶだけ遅角する。

ＡＤＶ＝ＡＤＶｏｌｄ−ＤＡＤＶ…（２）
ただし、ＤＡＤＶ；一定値（演算周期当たりの補正量）、
ステップ１３ではこの点火時期ＡＤＶと始動後第二期間目標値ＡＤＶ３を比較する。ここで、目標値ＡＤＶ３としては吸気バルブ１５を小リフトとしかつ吸気バルブ閉時期ＩＶＣを吸気下死点ＢＤＣ近傍とした状態での燃焼安定限界の点火時期で、上記目標値ＡＤＶ２と同様に例えば、冷却水温Ｔｗやエンジン回転速度をパラメータとするマップ値で設定しておけばよい。点火時期ＡＤＶがこの目標値ＡＤＶ３より小さい（遅角側にある）ときにはステップ１４に進んで点火時期ＡＤＶを目標値ＡＤＶ３に制限し、これに対して点火時期ＡＤＶが目標値ＡＤＶ３以上の（進角側にある）ときにはステップ１４を飛ばす。

次回からはステップ７、９〜１４の操作を繰り返すので、吸気バルブの閉時期ＩＶＣは始動後第一期間目標値ＩＶＣ２から一定値ＤＩＶＣずつ遅角されてゆき、やがて始動後第二期間目標値ＩＶＣ３と一致しその後は始動後第二期間目標値ＩＶＣ３に保持される。なお、吸気バルブ１５のリフト量ＶＬはステップ３での操作により初期値つまり小リフト量であるＶＬ２のままである。また、点火時期ＡＤＶは始動後第一期間目標値ＡＤＶ２から一定値ＤＡＤＶずつ遅角されてゆき、やがて始動後第二期間目標値ＡＤＶ３と一致しその後は始動後第二期間目標値ＡＤＶ３に保持される。

この保持状態は触媒入口温度Ｔｅ１が所定値Ｔｅ１Ｈに達するまで続き、やがて触媒入口温度Ｔｅ１が所定値Ｔｅ１Ｈ以上となったときには触媒９が活性化したと判断してステップ５よりステップ１５〜２３に進む。

ステップ１５〜１７は吸気バルブ１５のバルブリフト量ＶＬを目標値ＶＬ２（小リフト）から通常時の目標値ＶＬ１（大リフト）へと切換える部分である。すなわち、ステップ１５では次式によりバルブリフト量ＶＬを一定値ＤＶＬだけ大きくする。

ＶＬ＝ＶＬｏｌｄ＋ＤＶＬ…（３）
ただし、ＤＶＬ；一定値（演算周期当たりの補正量）、
ステップ１６ではバルブリフト量ＶＬと通常時目標値ＶＬ１を比較し、バルブリフト量ＶＬが通常時目標値ＶＬ１より大きいときにはステップ１７に進んでバルブリフト量ＶＬを通常時目標値ＶＬ１に制限し、これに対してバルブリフト量ＶＬが通常時目標値ＶＬ１以下のときにはステップ１７を飛ばす。

ステップ１８〜２０は吸気バルブ閉時期ＩＶＣを始動後第二期間目標値ＩＶＣ３から通常時の目標値ＩＶＣ１（吸気下死点後５０〜６０°）にまで遅角させる部分である。すなわち、ステップ１８では次式により吸気バルブ閉時期ＩＶＣを一定値ＤＩＶＣだけ遅角する。

ＩＶＣ＝ＩＶＣｏｌｄ＋ＤＩＶＣ…（４）
ただし、ＤＩＶＣ；一定値（演算周期当たりの補正量）、
ステップ１９ではこの吸気バルブ閉時期ＩＶＣと通常時目標値ＩＶＣ１を比較し、吸気バルブ閉時期ＩＶＣが通常時目標値ＩＶＣ２より大きい（遅角側にある）ときにはステップ２０に進んで吸気バルブ閉時期ＩＶＣを通常時目標値ＩＶＣ１に制限し、これに対して吸気バルブ閉時期ＩＶＣが通常時目標値ＩＶＣ１以下の（進角側にある）ときにはステップ２０を飛ばす。

ステップ２１〜２３は点火時期ＡＤＶを通常時目標値ＡＤＶ１まで進角させる部分である。すなわち、ステップ２１では次式により点火時期ＡＤＶを一定値ＤＡＤＶだけ進角する。

ＡＤＶ＝ＡＤＶｏｌｄ＋ＤＡＤＶ…（５）
ただし、ＤＡＤＶ；一定値（演算周期当たりの補正量）、
ステップ２２ではこの点火時期ＡＤＶと通常時目標値ＡＤＶ１を比較する。ここで、目標値ＡＤＶ１としては吸気バルブ１５を通常時とした状態、つまり大リフトとしかつ吸気バルブ閉時期ＩＶＣを吸気下死点５０〜６０°とした状態での燃焼安定限界の点火時期で、これも目標値ＡＤＶ２、ＡＤＶ３と同様に例えば冷却水温Ｔｗやエンジン回転速度をパラメータとするマップ値で設定しておけばよい。点火時期ＡＤＶが通常時目標値ＡＤＶ１より大きい（進角側にある）ときにはステップ２３に進んで点火時期ＡＤＶを通常時目標値ＡＤＶ１に制限し、これに対して点火時期ＡＤＶが通常時目標値ＡＤＶ３以下の（遅角側にある）ときにはステップ２３を飛ばす。

次回からはステップ５、１５〜２３の操作を繰り返す。このうちステップ１５〜１７において吸気バルブ１５のバルブリフト量ＶＬが一定値ＤＶＬずつ大きくされてゆき、やがて通常時目標値ＶＬ１と一致しその後は通常時目標値ＶＬ１に保持される（図５第４段目参照）。ステップ１８〜２０では吸気バルブ閉時期ＩＶＣが始動後第二期間目標値ＩＶＣ３から一定値ＤＩＶＣずつ遅角されてゆき、やがて通常時目標値ＩＶＣ１と一致しその後は通常時目標値ＩＶＣ１に保持される（図５第２段目参照）。ステップ２１〜２３では点火時期ＡＤＶが一定値ＤＡＤＶずつ進角されてゆき、やがて通常時目標値ＡＤＶ１と一致しその後は通常時目標値ＡＤＶ１に保持される（図５第３段目参照）。

図示しないフローでは、このようにして演算される吸気バルブ閉時期ＩＶＣに従ってＶＴＣ機構２７の作動、非作動及びＶＴＣ機構２７への指令値が制御される（吸気バルブ閉時期ＩＶＣが始動後第一期間目標値ＩＶＣ２にあるときにはＶＴＣ機構２７作動されると共に指令値が大きくされ、始動後第二期間目標値ＩＶＣ３になるとＶＴＣ機構２７への指令値が小さくされ、これに対して吸気バルブ閉時期ＩＶＣが通常時目標値ＩＶＣ１にあるときにはＶＴＣ機構２７が非作動とされる。また、始動後第二期間目標値ＩＶＣ３、通常時目標値ＩＶＣ１への切換時にはＶＴＣ機構２７への指令値が可変制御される。）。

また、このようにして演算される１５のリフト量ＶＬに従ってＶＥＬ機構２６の作動、非作動が制御される（吸気バルブ１５のリフト量ＶＬが始動後第一期間、始動後第二期間の目標値ＶＬ２にあるときにはＶＥＬ機構２６が作動され、これに対して吸気バルブ１５のリフト量ＶＬが通常時目標値ＶＬ１にあるときにはＶＥＬ機構２６が非作動とされる。また、通常時目標値ＶＬ１への切換時にはＶＥＬ機構２６への指令値が可変制御される。）。

また、このようにして演算される点火時期ＡＤＶを用いて点火プラグ１４により火花点火が行われる。

ここで、本実施形態の作用を説明する。

本実施形態（請求項１に記載の発明）によれば、ＶＥＬ機構２６及びＶＴＣ機構２７を用いて、エンジンの始動時に吸気バルブ１５を小リフトの特性で作動させると共に吸排気バルブ１５、１６のオーバーラップ量が拡大するようにしたので（図２Ｃのバルブリフト参照）、燃焼室５内に残留する高温の排ガスが多くなって燃料の霧化が促進されると共に燃焼室５内の未燃ＨＣが再燃焼され、これによりエンジンより排出されるＨＣ量を低減できる。

本実施形態（請求項２に記載の発明）によれば、図５において始動後の第１のタイミングｔ２で吸気バルブ１５の閉時期ＩＶＣが吸気下死点ＢＤＣ近傍である目標値ＩＶＣ３にくるようにするので（図６ステップ７、９〜１１、図２Ｂのバルブリフト参照）、有効圧縮比が向上し燃焼安定度が増す。このとき、燃焼安定限界で運転するので、この燃焼安定度の増し分だけ通常時より点火時期をリタードすることができ（図６ステップ１２〜１４、図５第３段目参照）、これによりにＨＣ低減と排温上昇の各効果を得ることができる。

始動から時間が経過したタイミングになっても吸気バルブ１５を小リフトの特性で作動させると、ポンピングロスの増大により燃費が悪化してしまうのであるが、本実施形態（請求項５に記載の発明）によれば、図５において第１のタイミングｔ２より遅い第２のタイミングｔ３で吸気バルブ１５を大リフトの特性で作動させると共に吸気バルブ１５の閉時期を吸気下死点を過ぎた位置（例えば５０〜６０°ＡＢＤＣ）とするので（図６ステップ５、１５〜２０、図２Ａのバルブリフト参照）、燃費の悪化を抑えることができる。

本実施形態（請求項６に記載の発明）によれば、上記第２のタイミングｔ３は触媒９が活性化するタイミングであるので、さらに排気性能を確保できる。

本実施形態によれば、触媒入口温度Ｔｅ１が所定値Ｔｅ１Ｈ以上となったとき触媒９が活性化したと判断するので（請求項７に記載の発明）、始動からの運転条件の差だけではなく、触媒９の昇温特性（熱容量等）の差も切換タイミングに反映させることができ、燃費悪化の抑制、ＨＣ低減をより図ることができる。

実施形態では、Ｌ−ジェトロニック方式のガソリン噴射エンジンで説明したが、Ｄ−ジェトロニック方式のガソリン噴射エンジンにも適用できる。

請求項１に記載の制御手段の機能は、図１のエンジンコントローラ３１により果たされている。

本発明の第１実施形態の概略構成図。 吸排気バルブのバルブリフトの特性図。 始動直後に吸気バルブを小リフトとしかつ吸排気バルブのオーバーラップ量を拡大した場合のＨＣ量、燃焼室内壁流量の変化を示す波形図。 吸気バルブ閉時期ＩＶＣを吸気下死点近傍に設定することによる排気低減効果の説明図。 始動からのタイミングチャート。 吸気バルブのリフト量、吸気バルブ閉時期、点火時期の演算を説明するためのフローチャート。 所定値ＤＴＷの特性図。

符号の説明

１４ 点火プラグ（点火装置）
１５ 吸気バルブ
２６ ＶＥＬ機構（可変動弁機構）
２７ ＶＴＣ機構（可変動弁機構）
３１ エンジンコントローラ（制御手段）
３６ スタータスイッチ

Claims (8)

1. 吸気ポートを開閉する吸気バルブと、
   この吸気バルブのバルブリフト量とバルブタイミングとを可変的に制御可能な可変動弁機構と、
   燃焼室内に火花点火を行う点火装置と、
   前記吸気ポートより前記吸気バルブに向けて燃料噴射を行う燃料噴射装置と
   を備え、
   エンジンの始動時に、前記吸気バルブが所定の小リフトの特性で作動すると共に前記吸気バルブと排気バルブのオーバーラップ量がエンジンの暖機完了後より拡大するように前記可変動弁機構を、燃焼安定限界で点火が行われるように前記点火装置をそれぞれ制御する制御手段
   を備えることを特徴とするエンジンの制御装置。
2. 始動後の第１のタイミングで前記吸気バルブが前記小リフトの特性で作動するのを継続すると共に前記吸気バルブの閉時期が吸気下死点近傍にくるように前記可変動弁機構を、燃焼安定限界で点火が行われるように前記点火装置をそれぞれ制御することを特徴とする請求項１に記載のエンジンの制御装置。
3. 前記第１のタイミングは前記吸気バルブが冷却水温より所定値高い平衡温度に達するタイミングであることを特徴とする請求項２に記載のエンジンの制御装置。
4. 前記吸気バルブが前記平衡温度に達するタイミングは、冷却水温から始動時水温を差し引いた値が所定値以上となったときであることを特徴とする請求項３に記載のエンジンの制御装置。
5. 前記第１のタイミングより遅い第２のタイミングで前記吸気バルブが所定の大リフトの特性で作動すると共に前記吸気バルブの閉時期が吸気下死点を過ぎた位置にくるように前記可変動弁機構を、燃焼安定限界で点火が行われるように前記点火装置をそれぞれ制御することを特徴とする請求項２に記載のエンジンの制御装置。
6. 排気中の有害成分を浄化する触媒を備え、前記第２のタイミングは前記触媒が活性化するタイミングであることを特徴とする請求項５に記載のエンジンの制御装置。
7. 前記触媒が活性化するタイミングは、前記触媒の温度が所定値以上となったときであることを特徴とする請求項６に記載のエンジンの制御装置。
8. 前記第２のタイミング以降が前記エンジンの暖機完了後であることを特徴とする請求項６に記載のエンジンの制御装置。

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