JP2005207347A - 内燃機関の燃料カット制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 内燃機関の燃焼室の圧力と吸気通路又は排気通路の圧力とを比較するという観点から燃料カット制御中における内燃機関のポンピング運動を適切に制御する。
【解決手段】 燃料カット制御中での吸気通路への吸気戻りを抑制するために、筒内圧力ＣＰが吸気圧ＰＭに一致するタイミングを吸気バルブの開弁タイミングとして設定している。このことにより一旦燃焼室内の余熱により暖められた吸気が再度吸気通路に戻って冷却されることがなく、排気通路側へ排出される空気も低温化しにくくなる。このように燃焼室の圧力と吸気通路の圧力とを比較するという観点から燃料カット制御中におけるエンジンのポンピング運動を適切に制御でき、燃料カット制御中に排気浄化触媒が低温化するのを抑制できる。
【選択図】 図５

Description

本発明は、可変動弁機構を備えた内燃機関における燃料カット制御装置に関する。

車両等に搭載される内燃機関においては、排気浄化及び燃費の向上を目的として、減速時に燃焼室に燃料を供給しないいわゆる燃料カット制御が実行されている。このような燃料カット制御が採用されている内燃機関では、車両等の運動エネルギーによりクランクシャフトが回転して燃焼室がポンプ室の役目を果たすことで、吸気通路内の空気を燃焼室を介してそのまま排気通路に排出している。

このような内燃機関によるポンピング運動を適切に制御することが、燃料カット制御開始直後のトルク変動防止（例えば特許文献１参照）や、燃料カット制御期間中の排気浄化触媒の低温化防止（例えば特許文献２参照）などの問題解決に重要である。
特開平８−１７０５５２号公報（第４−５頁、図４−７） 特開２００１−１６４９７０号公報（第５頁、図３）

前記燃料カット制御開始直後のトルク変動防止の技術ではバルブオーパラップを時間経過で調節し、排気浄化触媒の低温化防止の技術ではスロットルバルブにより吸入空気量を調節することで目的を達成しようとしている。

本発明は可変動弁機構を備えた内燃機関において、前記従来技術とは別の観点から燃料カット制御中における内燃機関のポンピング運動を適切に制御することを目的とするものである。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の内燃機関の燃料カット制御装置は、吸気バルブ又は排気バルブの開弁タイミングを変更可能な可変動弁機構を備えた内燃機関における燃料カット制御装置であって、内燃機関の燃焼室の圧力と吸気通路又は排気通路の圧力とを比較する圧力比較手段と、燃料カット制御期間では、吸気バルブ又は排気バルブの開弁タイミングを、前記圧力比較手段の圧力比較結果に基づいて設定する燃料カット時バルブ開弁タイミング設定手段とを備えたことにより、燃料カット期間中での内燃機関のポンピング運動を調節することを特徴とする。

内燃機関の燃焼室の圧力と吸気通路又は排気通路の圧力との差は、吸気バルブ又は排気バルブ開弁時での燃焼室と吸気通路又は排気通路との間の吸気流の状態や、燃焼室による吸気のポンピング量に影響する。

したがって圧力比較手段の圧力比較結果に基づいて吸気バルブ又は排気バルブの開弁タイミングを設定することにより、前記吸気流の状態やポンピング量を所望の状態に調節することが可能となる。この結果として、燃料カット期間中でのトルクや排気浄化触媒の低温化の程度を調節することができる。

このように従来技術とは別の観点である内燃機関の燃焼室の圧力と吸気通路又は排気通路の圧力とを比較するという観点から燃料カット制御中における内燃機関のポンピング運動を適切に制御することが可能となる。

請求項２に記載の内燃機関の燃料カット制御装置では、請求項１において、内燃機関は出力した運動エネルギーを回収する回生機構を備え、前記燃料カット時バルブ開弁タイミング設定手段は、燃料カット制御期間では、前記回生機構にて回収される前記運動エネルギーの損失を抑制するために、吸気バルブ又は排気バルブの開弁タイミングを、前記圧力比較手段の圧力比較結果に基づいて設定することを特徴とする。

燃料カット制御時において、燃焼室内の圧力がまだ高い時に吸気バルブが開弁すると燃焼室内の圧力が一瞬にして吸気通路側の圧力に低圧化することからポンピング損失が大きくなる。又、燃料カット制御時において、燃焼室内の圧力が低いときに排気バルブを開弁すると燃焼室内の圧力が一瞬にして排気通路側の圧力に高圧化することからポンピング損失が大きくなる。

このようなポンピング損失は回生機構における運動エネルギーの回収量を低下させて、燃費の向上に悪影響を及ぼすことになる。したがって燃料カット時バルブ開弁タイミング設定手段が、吸気バルブ又は排気バルブの開弁タイミングを、圧力比較手段の圧力比較結果に基づいて設定することで、燃料カット制御期間に回生機構にて回収される運動エネルギーの損失を抑制するようにできる。

このように内燃機関の燃焼室の圧力と吸気通路又は排気通路の圧力とを比較するという観点から燃料カット制御中における内燃機関のポンピング運動を適切に制御でき、燃料カット制御中のポンピング損失抑制が可能となる。

請求項３に記載の内燃機関の燃料カット制御装置では、請求項２において、前記燃料カット時バルブ開弁タイミング設定手段は、燃料カット制御期間では、吸気バルブ又は排気バルブの開弁タイミングを、前記圧力比較手段の圧力比較結果により内燃機関の燃焼室の圧力と吸気通路又は排気通路の圧力との差圧が基準差圧範囲内にあるタイミングに設定することを特徴とする。

より具体的には、基準差圧範囲を設けて、内燃機関の燃焼室と吸気通路又は排気通路との差圧が、この基準差圧範囲内にあるタイミングに吸気バルブ又は排気バルブの開弁タイミングを設定する。このことにより、燃料カット制御期間に回生機構にて回収される運動エネルギーの損失を抑制することができる。

請求項４に記載の内燃機関の燃料カット制御装置では、請求項３において、前記基準差圧範囲は、内燃機関の燃焼室と吸気通路又は排気通路との圧力が略同一の範囲に設定されていることを特徴とする。

このように基準差圧範囲を設定することにより、ポンピング損失を十分に低下させることができる。
そして、吸気バルブの開弁タイミングを本発明のごとく設定した場合には、更に燃料カット制御期間に内燃機関の燃焼室内から吸気通路への吸気戻りも抑制できるので、排気浄化触媒の低温化も抑制できる。

請求項５に記載の内燃機関の燃料カット制御装置では、請求項２〜４のいずれかにおいて、前記回生機構は電動機を兼ねており、前記内燃機関とともに車両を駆動するための駆動源として用いられていることを特徴とする。

このようなハイブリッド車両において、内燃機関の燃焼室の圧力と吸気通路又は排気通路の圧力とを比較するという観点から燃料カット制御中における内燃機関のポンピング運動を適切に制御でき、ポンピング損失を低下させて、燃費を効果的に向上させることができる。

請求項６に記載の内燃機関の燃料カット制御装置では、請求項１において、前記燃料カット時バルブ開弁タイミング設定手段は、燃料カット制御期間では、内燃機関の燃焼室内から吸気通路への吸気戻りを抑制するために、前記吸気バルブの開弁タイミングを、前記圧力比較手段における内燃機関の燃焼室の圧力と吸気通路の圧力との比較結果に基づいて設定することを特徴とする。

吸気バルブが開弁している場合には、内燃機関の燃焼室と吸気通路との差圧により、内燃機関の燃焼室内から吸気通路への吸気戻りが生じるが、この差圧に応じて吸気戻り量の程度も変化する。

吸気戻り量が多いと、一旦燃焼室内の余熱により暖められた吸気が再度吸気通路に戻って冷却されて再度燃焼室内に吸入される。この結果として燃焼室から排気通路側へ排出される空気も比較的低温化するため、排気浄化触媒も低温化しやすくなる。

したがって燃料カット時バルブ開弁タイミング設定手段が、吸気バルブの開弁タイミングを、内燃機関の燃焼室と吸気通路との圧力比較結果に基づいて設定することで、燃料カット制御期間に内燃機関の燃焼室内から吸気通路への吸気戻りを抑制するようにできる。

このように内燃機関の燃焼室の圧力と吸気通路の圧力とを比較するという観点から燃料カット制御中における内燃機関のポンピング運動を適切に制御でき、燃料カット制御中の排気浄化触媒低温化抑制が可能となる。

請求項７に記載の内燃機関の燃料カット制御装置では、請求項６において、前記燃料カット時バルブ開弁タイミング設定手段は、燃料カット制御期間では、前記吸気バルブの開弁タイミングを、前記圧力比較手段の圧力比較結果により内燃機関の燃焼室の圧力と吸気通路の圧力との差圧が基準差圧範囲内にあるタイミングに設定することを特徴とする。

より具体的には、内燃機関の燃焼室と吸気通路との差圧が基準差圧範囲内にあるタイミングに吸気バルブの開弁タイミングを設定する。この基準差圧範囲を外れると内燃機関の燃焼室内から吸気通路への吸気戻り量が多量となり燃焼室から排気浄化触媒側へ送られる吸気の低温化を抑制できない。このため内燃機関の燃焼室と吸気通路との差圧が基準差圧範囲内にあるタイミングに吸気バルブの開弁タイミングを設定することにより、吸気戻りを抑制し燃焼室から排気浄化触媒側へ送られる吸気の低温化を抑制して、排気浄化触媒の低温化を抑制できる。

請求項８に記載の内燃機関の燃料カット制御装置では、請求項７において、前記基準差圧範囲は、内燃機関の燃焼室と吸気通路との圧力が略同一の範囲に設定されていることを特徴とする。

より具体的には、基準差圧範囲は、内燃機関の燃焼室と吸気通路との圧力が略同一の範囲に設定しても良い。このことにより前述したごとく吸気戻りを抑制して排気浄化触媒の低温化を抑制できる。

更に、このように燃焼室内が吸気通路側よりも高圧である場合に吸気バルブが開弁することがなく、燃焼室内が吸気通路側よりも大きく低圧化してから吸気バルブが開弁することもないので、ポンピング損失も小さくすることができる。このことから、内燃機関が出力した運動エネルギーを回収する回生機構を備えた内燃機関に適用した場合には、前記運動エネルギーの回収量も大きくなり燃費を向上させることができる。

［実施の形態１］
図１は、車両に搭載された内燃機関としてのガソリンエンジン（以下、「エンジン」と略す）２、及び制御装置としての電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」と称す）４の概略構成図を示している。エンジン２は複数気筒エンジン、ここでは４気筒エンジンであり、この内の１気筒についての可変動弁系を図２の縦断面図に示す。各気筒には吸気バルブ２ａと排気バルブ２ｂとが各２つ設けられて、４バルブエンジンとして構成されている。尚、気筒数は６気筒でも８気筒でも良く、更に２バルブエンジンでも５バルブエンジンでも良い。

エンジン２の出力は変速機を介して最終的に車輪に走行駆動力として伝達される。エンジン２には、ピストン６、シリンダブロック８及びシリンダヘッド１０により区画された燃焼室１２が形成されている。そしてシリンダヘッド１０には燃焼室１２内の混合気に点火するために点火プラグ１４及び燃焼室１２内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁１６（図１）が設けられている。尚、燃料噴射弁１６は燃焼室１２に接続している吸気ポート１８に燃料を噴射するものであっも良い。

吸気ポート１８は吸気バルブ２ａの駆動により開閉され、この吸気ポート１８に接続された各吸気通路２０はサージタンク２２に接続されている。サージタンク２２の上流側にはモータ２４によって開度（スロットル開度ＴＡ）が調節されるスロットルバルブ２６が設けられている。このスロットルバルブ２６は通常はほぼ全開状態にあるが、エンジン２の状態によっては、スロットル開度ＴＡを制御して吸入空気量ＧＡを調節する場合がある。スロットル開度ＴＡはスロットル開度センサ２８により検出されＥＣＵ４に読み込まれている。吸入空気量ＧＡはスロットルバルブ２６の上流側に設けられた吸入空気量センサ３０により検出され、吸気温ＴＨＡはスロットルバルブ２６の上流側に設けられた吸気温センサ３２により検出されてＥＣＵ４に読み込まれている。

燃焼室１２に接続している排気ポート３４は排気バルブ２ｂの駆動により開閉される。排気ポート３４に接続された排気通路３６の途中には排気浄化用触媒コンバータ３８が配置されている。この排気浄化用触媒コンバータ３８の上流側の排気通路３６に設けられた空燃比センサ４０により、排気通路３６における排気成分に基づいて空燃比ＡＦが検出され、ＥＣＵ４に読み込まれている。

ＥＣＵ４はデジタルコンピュータを中心として構成されているエンジン制御回路である。このＥＣＵ４は、上述したスロットル開度センサ２８、吸入空気量センサ３０、吸気温センサ３２、空燃比センサ４０以外にもエンジン２の運転状態を検出するセンサ類から信号を入力している。すなわちアクセルペダル４２の踏み込み量（アクセル開度ＡＣＣＰ）を検出するアクセル開度センサ４４、クランクシャフト６ａの回転からエンジン回転数ＮＥを検出するエンジン回転数センサ４６、及び吸気カムシャフトの回転から基準クランク角を決定する基準クランク角センサ４８から信号を入力している。又、吸気バルブ２ａのバルブ作用角を検出するためのスライドセンサ５０、エンジン冷却水温ＴＨＷを検出する冷却水温センサ５２からも信号を入力している。更に上述したセンサ以外にも各種のデータを検出するセンサが設けられている。

ＥＣＵ４は、上述した各センサからの検出内容に基づいて、燃料噴射弁１６、スロットルバルブ用モータ２４あるいは点火プラグ１４に対する制御信号によりエンジン２の燃料噴射時期、燃料噴射量、スロットル開度ＴＡ及び点火時期等を適宜制御する。特にエンジン２の減速時においては燃料噴射弁１６からの燃料噴射を停止する燃料カット制御を実行する。

更にＥＣＵ４は、アクセル開度ＡＣＣＰ及びエンジン回転数ＮＥに基づいて、吸気バルブ２ａのバルブ作用角とバルブタイミングとを調節する可変動弁機構５４に対する制御信号により、吸気バルブ２ａのバルブ作用角とバルブタイミングとを調節している。この内、主としてバルブ作用角の調節により吸入空気量が調節されている。更に、燃料カット制御期間においては、後述するごとく吸気バルブ２ａの開弁タイミング及び閉弁タイミングの制御を実行している。

可変動弁機構５４はバルブ作用角調節機構５６とバルブタイミング調節機構５８とから構成されている。
バルブ作用角調節機構５６は図２に示したごとく仲介駆動機構６０を備えている。この仲介駆動機構６０は、コントロールシャフト８２をアクチュエータにて軸方向に移動させることにより、アーム６６ｄとノーズ７０ｄとの位相差を変更できる。このことにより吸気カムシャフト６４の回転により生じる吸気カム６４ａの駆動量の程度を調節して、ローラロッカーアーム６２に伝達している。このことにより吸気バルブ２ａのリフト量が変更され、作用角が調節される。

このバルブ作用角調節機構５６により、図３の(Ａ)に示すごとく、吸気バルブ２ａのバルブ作用角は最小バルブ作用角ＭＩＮから最大バルブ作用角ＭＡＸの範囲で調節可能である。

バルブタイミング調節機構５８は吸気カムシャフト６４とクランクシャフト６ａに連動するタイミングスプロケットとの位相を油圧制御により変更するものである。例えばベーン式の位相調節機構により油圧制御される。このバルブタイミング調節機構５８により、図３の(Ｂ)に示すごとく、吸気バルブ２ａのバルブタイミングの進角遅角が調節可能である。このバルブ作用角調節機構５６とバルブタイミング調節機構５８との機能を組み合わせることにより、可変動弁機構５４は吸気バルブ２ａの開弁タイミングと閉弁タイミングとをそれぞれ独立して調節可能としている。尚、排気バルブ２ｂについては、図３に示したごとく開弁タイミングはＢＤＣ（下死点）、閉弁タイミングはＴＤＣ（上死点）に固定されている。

上記ＥＣＵ４により実行される燃料カット制御時バルブタイミング制御処理を図４のフローチャートに示す。本処理は一定のクランク角周期あるいは一定の時間周期で繰り返し実行される処理である。尚、個々の処理内容に対応するフローチャート中のステップを「Ｓ〜」で表す。

本処理が開始されると、まず燃料カット制御期間か否かが判定される（Ｓ１０２）。燃料カット制御期間であれば（Ｓ１０２で「ＹＥＳ」）、次に吸気バルブ２ａの閉弁タイミングＩＮｃｌを、図６の(Ａ)に示すごとくＢＤＣより前のタイミング「ＢＢＤＣａ」に設定する（Ｓ１０４）。図６は燃料カット時におけるエンジン２のＰＶ線図を表している。尚、このタイミング「ＢＢＤＣａ」は、後述する開弁タイミングＩＮｏｐとの関係において実現できる最も早い吸気バルブ２ａの閉弁タイミングとしても良い。

そして次に吸気バルブ２ａの開弁タイミング設定処理開始を設定して（Ｓ１０６）、一旦本処理を終了する。このことにより図５に示す吸気バルブ開弁タイミング設定処理が開始される。

吸気バルブ開弁タイミング設定処理（図５）について説明する。本処理は一定のクランク角周期あるいは一定の時間周期で繰り返し実行される処理である。
まず吸気圧ＰＭ計算が実行される（Ｓ１５２）。吸入空気量センサ３０により単位時間当たりの吸入空気量ＧＡが判明し、エンジン回転数センサ４６により単位時間当たりのエンジン回転数ＮＥが判明しているので、吸入空気量ＧＡとエンジン回転数ＮＥとに基づいて吸気圧ＰＭを算出することができる。この算出は演算式による算出でも良く、予め実験にて吸入空気量ＧＡとエンジン回転数ＮＥとをパラメータとして吸気圧ＰＭマップを作成しておき、この吸気圧ＰＭマップから求めても良い。あるいはサージタンク２２や吸気通路２０内に吸気圧センサを設けて吸気圧ＰＭを直接検出しても良い。

次に筒内圧力ＣＰが吸気圧ＰＭと一致するタイミングθｅをクランク角として算出する（Ｓ１５４）。この場合の筒内圧力ＣＰは、排気バルブ２ｂが閉弁した時の圧力とその後の燃焼室１２の容積変化とに依存する。図６の(Ａ)に示すごとく排気バルブ２ｂの閉弁タイミングＥＸｃｌ（ＴＤＣ）では燃焼室１２は排気通路３６の圧力(排気管圧力)となっている。したがって排気管圧力状態から燃焼室１２の容積増大に連動して筒内圧力ＣＰは低下する。この燃焼室１２の容積はクランク角に依存しているので、排気管圧力が判明すれば筒内圧力ＣＰ＝吸気圧ＰＭとなるクランク角が算出できる。

尚、排気管圧力は単位時間当たりにエンジン２が排出する空気量に依存するので、吸入空気量センサ３０が検出する吸入空気量ＧＡに基づいて算出することができる。予め吸入空気量ＧＡをパラメータとして実験にて排気管圧力マップを作成しておき、この排気管圧力マップに基づいて吸入空気量ＧＡにより算出しても良い。

このように筒内圧力ＣＰが吸気圧ＰＭと一致するタイミングθｅが求められると、このタイミングθｅを吸気バルブ２ａの開弁タイミングとして設定する（Ｓ１５６）。尚、筒内圧力ＣＰが吸気圧ＰＭと一致するタイミングθｅは第１気筒に対するものであるが、可変動弁機構５４は全気筒連動しているので、他の気筒についてもそれぞれ筒内圧力ＣＰが吸気圧ＰＭと一致するタイミングで吸気バルブ２ａの開弁タイミングが設定されたことになる。

このようにして燃料カット制御期間においては吸気バルブ２ａの開弁タイミングと閉弁タイミングとが設定される。このことにより燃料カット制御期間中は、図６の(Ａ)に示すＰＶ線図が実現される。すなわち排気バルブ２ｂの閉弁タイミングＥＸｃｌはＴＤＣであるが、吸気バルブ２ａはＴＤＣにて開弁せずに燃焼室１２内に密閉された空気が容積拡大により圧力低下して吸気通路２０の圧力（吸気管圧力）に一致したタイミングＩＮｏｐで吸気バルブ２ａが開弁する。そしてＢＤＣ前の閉弁タイミングＩＮｃｌにて吸気バルブ２ａは閉弁する。その後、燃焼室１２が密閉状態でピストン６がＢＤＣに到達した後、圧縮行程と膨張行程とを行った後、ＢＤＣにて排気バルブ２ｂの開弁タイミングＥＸｏｐとなる。以後、燃料カット制御期間中はこのようなバルブタイミング制御を継続する。

尚、図６の(Ｂ)は、比較例であり、筒内圧力ＣＰと吸気圧ＰＭとの関係を考慮せずに吸気バルブ２ａをＴＤＣで開弁し、ＢＤＣで閉弁した場合を示している。
燃料カット制御時バルブタイミング制御処理（図４）の説明に戻り、燃料カット制御が終了して燃料カット制御期間ではないと判定されると（Ｓ１０２で「ＮＯ」）、次に吸気バルブ２ａの開弁タイミング設定処理停止を設定して（Ｓ１０８）、一旦本処理を終了する。このことにより吸気バルブ開弁タイミング設定処理（図５）が停止される。

以後、燃料カット制御期間でない場合には、エンジン２の運転状態に応じて適切なバルブ作用角あるいはバルブタイミングとなるように可変動弁機構５４の制御がなされる。
上述した構成において、請求項との関係は、吸気バルブ開弁タイミング設定処理（図５）が圧力比較手段及び燃料カット時バルブ開弁タイミング設定手段としての処理に相当する。

以上説明した本実施の形態１によれば、以下の効果が得られる。
（イ）．吸気バルブ２ａが開弁している場合には、エンジン２の燃焼室１２と吸気通路２０との差圧によっては、燃焼室１２内から吸気通路２０への吸気戻りが生じることがあるが、吸気戻り量の程度は差圧に応じて変化する。

吸気戻り量が多いと、一旦燃焼室１２内の余熱により暖められた吸気が再度吸気通路２０に戻って冷却されて再度燃焼室１２内に吸入される。この結果として燃焼室１２から排気通路３６側へ排出される空気も比較的低温化するため、排気浄化用触媒コンバータ３８内の排気浄化触媒も低温化しやすくなる。

したがって本実施の形態では吸気戻りを抑制するために、吸気バルブ２ａの開弁タイミングを、燃焼室１２と吸気通路２０との圧力比較結果に基づいて設定している。ここでは筒内圧力ＣＰが吸気圧ＰＭに一致するタイミングを吸気バルブ２ａの開弁タイミングとして設定している。

このように燃焼室１２の圧力と吸気通路２０の圧力とを比較するという観点から燃料カット制御中におけるエンジン２のポンピング運動を適切に制御でき、燃料カット制御中に排気浄化触媒が低温化するのを抑制できる。

［実施の形態２］
本実施の形態の車両は、前記図１に示したエンジンに加えて、別の駆動源として電動モータからの出力トルクも車両の走行駆動トルクとしている、いわゆるハイブリッド型の車両である。この場合の電動モータは、モータジェネレータ（回生機構に相当）を利用しているので、電気的エネルギーを回転運動等の運動エネルギーに変換して出力するモータ機能と、伝達された運動エネルギーを電気エネルギーに変換する発電機能を併せ持っている。

このようなモータジェネレータの配置としては、出力軸をクランクシャフトに直結して、あるいは出力軸をクランクシャフトと共通にして設けても良く、又、電磁クラッチを介してクランクシャフトに係合するものであっても良い。更に両者のタイプのモータジェネレータを両方設けても良い。

このようなエンジンの構成において、ＥＣＵは燃料カット制御時にはモータジェネレータを回生モードに切り替えることにより、車両の走行エネルギーを電気エネルギーとして回収するよう構成されている。

他の構成は、前記実施の形態１（図１〜６）にて説明したごとくである。
以上説明した本実施の形態２によれば、以下の効果が得られる。
（イ）．図６の(Ａ)と(Ｂ)とを比較して解るように、排気バルブが閉弁してから燃焼室の容積が膨張して燃焼室内が吸気通路側と同じ圧力に低下したタイミングで吸気バルブが開いている。このためポンピング損失を小さくすることができる。このようにポンピング損失が少なくなった分、モータジェネレータによる車両走行エネルギーの回収量が高まり、燃費を向上させることができる。

このようにエンジンの燃焼室の圧力と吸気通路の圧力とを比較するという観点から燃料カット制御中におけるエンジンのポンピング運動を適切に制御でき、燃料カット制御中のポンピング損失抑制が可能となる。

（ロ）．前記実施の形態１の（イ）と同じ効果を生じる。
［実施の形態３］
本実施の形態の車両は、前記実施の形態２のごとくのモータジェネレータがエンジンに組み込まれている。ただし、前記実施の形態１，２とは異なり、エンジンは吸気バルブ用の可変動弁機構と排気バルブ用の可変動弁機構との２つの可変動弁機構を設けており、図７に示すごとく吸気バルブと排気バルブとの両者についてバルブ作用角とバルブタイミングとが調節可能となっている。

そしてＥＣＵは図８に示す燃料カット制御時バルブタイミング制御処理と、図９に示す排気バルブ開弁タイミング設定処理を実行する。尚、図１０は燃料カット時におけるエンジンのＰＶ線図を表している。

燃料カット制御時バルブタイミング制御処理（図８）について説明する。本処理は一定のクランク角周期あるいは一定の時間周期で繰り返し実行される処理である。
本処理が開始されると、まず燃料カット制御期間か否かが判定される（Ｓ３０２）。燃料カット制御期間であれば（Ｓ３０２で「ＹＥＳ」）、吸気バルブの開弁タイミングＩＮｏｐをＴＤＣに設定する（Ｓ３０４）。次に吸気バルブの閉弁タイミングＩＮｃｌを図１０の(Ａ)に「ＢＢＤＣｂ」で示すごとく設定する（Ｓ３０６）。タイミングＢＢＤＣｂはＢＤＣよりも早いタイミングである。

次に排気バルブの閉弁タイミングＥＸｃｌをＴＤＣに設定する（Ｓ３０８）。そして次に排気バルブ開弁タイミング設定処理開始を設定して（Ｓ３１０）、一旦本処理を終了する。このことにより図９に示す排気バルブ開弁タイミング設定処理が開始される。

排気バルブ開弁タイミング設定処理（図９）について説明する。本処理は一定のクランク角周期あるいは一定の時間周期で繰り返し実行される処理である。
まず排気通路３６内の圧力である排気管圧力ＥｘＰ計算が実行される（Ｓ３５２）。排気管圧力ＥｘＰは前記実施の形態１にて述べたごとく、吸入空気量ＧＡに基づいて算出することができる。あるいは排気通路３６内に排気圧センサを設けて排気管圧力ＥｘＰを直接検出しても良い。

次に筒内圧力ＣＰが排気管圧力ＥｘＰと一致するタイミングθｆをクランク角として算出する（Ｓ３５４）。筒内圧力ＣＰは、吸気バルブが閉弁した時の燃焼室の圧力（吸気圧ＰＭ）と、その後の燃焼室の容積変化とに依存する。この時には膨張行程と排気行程の両方でそれぞれ筒内圧力ＣＰが排気管圧力ＥｘＰと一致するタイミングθｆが排気バルブの開弁タイミングとして設定できる。

すなわち吸気圧ＰＭの状態から圧縮行程において一旦高圧化された燃焼室内が、膨張行程時に燃焼室の容積拡大に連動して筒内圧力ＣＰは低下する。更に、排気行程時においても最初に排気バルブを閉じていた場合には燃焼室の容積縮小に連動して筒内圧力ＣＰは再度上昇してゆく。この時の燃焼室の容積はクランク角に依存しているので、前記実施の形態１にて述べたごとく、筒内圧力ＣＰが排気管圧力ＥｘＰとなる時のクランク角が算出できる。

このように筒内圧力ＣＰが排気管圧力ＥｘＰと一致するタイミングθｆが求められると、このタイミングθｆを排気バルブの開弁タイミングとして設定する（Ｓ３５６）。
このようにして燃料カット制御期間では、吸気バルブと排気バルブとのバルブタイミングが設定されて、図１０の(Ａ)又は(Ｂ)に示すＰＶ線図が実現される。図１０の(Ａ)は膨張行程において筒内圧力ＣＰ＝排気管圧力ＥｘＰとなるクランク角がタイミングθｆとして排気バルブ開弁タイミングＥＸｏｐに設定された場合である。（Ｂ）は排気行程において筒内圧力ＣＰ＝排気管圧力ＥｘＰとなるクランク角がタイミングθｆとして排気バルブ開弁タイミングＥＸｏｐに設定された場合である。

すなわち排気バルブはＢＤＣにて開弁せずに燃焼室内に密閉された空気が容積変化により排気通路３６の圧力（排気管圧力ＥｘＰ）に一致したタイミングで開弁している。
燃料カット制御時バルブタイミング制御処理（図８）の説明に戻り、燃料カット制御が終了して燃料カット制御期間ではないと判定されると（Ｓ３０２で「ＮＯ」）、次に排気バルブ開弁タイミング設定処理停止を設定して（Ｓ３１２）、一旦本処理を終了する。このことにより排気バルブ開弁タイミング設定処理（図９）が停止される。

以後、燃料カット制御期間でない場合には、エンジン２の運転状態に応じて適切なバルブ作用角あるいはバルブタイミングとなるように吸気バルブ及び排気バルブ用の各可変動弁機構の制御がなされる。

上述した構成において、請求項との関係は、排気バルブ開弁タイミング設定処理（図９）が圧力比較手段及び燃料カット時バルブ開弁タイミング設定手段としての処理に相当する。

以上説明した本実施の形態３によれば、以下の効果が得られる。
（イ）．図１０の(Ａ)，(Ｂ)と、比較例である図６の(Ｂ)とを比較して解るように、吸気バルブが閉弁してから燃焼室内が排気通路側と同じ圧力となったタイミングで排気バルブが開いている。このためポンピング損失を小さくすることができる。したがってポンピング損失が少なくなった分、モータジェネレータによる車両の走行エネルギーの回収量が高まり、燃費を向上させることができる。

このようにエンジンの燃焼室の圧力と排気通路の圧力とを比較するという観点から燃料カット制御中におけるエンジンのポンピング運動を適切に制御でき、燃料カット制御中のポンピング損失抑制が可能となる。

［実施の形態４］
本実施の形態の車両は、前記実施の形態３と同じであり、モータジェネレータがエンジンに組み込まれ、吸気バルブ用と排気バルブ用との２つの可変動弁機構が設けられて図７に示したごとく吸気バルブと排気バルブとの両者についてバルブ作用角とバルブタイミングとが調節可能となっている。

そしてＥＣＵは図１１に示す燃料カット制御時バルブタイミング制御処理、前記図５に示した吸気バルブ開弁タイミング設定処理、及び前記図９に示した排気バルブ開弁タイミング設定処理を実行する。尚、図１２は燃料カット制御時におけるエンジンのＰＶ線図を表している。本実施の形態では、吸気バルブの開弁タイミングと排気バルブの開弁タイミングとの両者を、それぞれ筒内圧力ＣＰ＝吸気圧ＰＭあるいは筒内圧力ＣＰ＝排気管圧力ＥｘＰのタイミングに設定している点が、前記実施の形態３とは異なる。

燃料カット制御時バルブタイミング制御処理（図１１）について説明する。本処理は一定のクランク角周期あるいは一定の時間周期で繰り返し実行される処理である。
本処理が開始されると、まず燃料カット制御期間か否かが判定される（Ｓ４０２）。燃料カット制御期間であれば（Ｓ４０２で「ＹＥＳ」）、吸気バルブの閉弁タイミングＩＮｃｌを図１２に「ＢＢＤＣｄ」で示すごとく設定する（Ｓ４０４）。タイミングＢＢＤＣｄはＢＤＣよりも早いタイミングである。

次に排気バルブの閉弁タイミングＥＸｃｌをＴＤＣに設定する（Ｓ４０６）。そして次に吸気バルブ開弁タイミング設定処理開始を設定し（Ｓ４０８）、排気バルブ開弁タイミング設定処理開始を設定して（Ｓ４１０）、一旦本処理を終了する。このことにより前記図５に示した吸気バルブ開弁タイミング設定処理及び前記図９に示した排気バルブ開弁タイミング設定処理が開始される。

この内、吸気バルブ開弁タイミング設定処理（図５）により筒内圧力ＣＰが吸気圧ＰＭと一致するタイミングθｅが求められて吸気バルブの開弁タイミングＩＮｏｐに設定される。又、排気バルブ開弁タイミング設定処理（図９）により筒内圧力ＣＰが排気管圧力ＥｘＰと一致するタイミングθｆが求められて排気バルブの開弁タイミングＥＸｏｐに設定される。

このようにして燃料カット制御期間では、吸気バルブと排気バルブとのバルブタイミングが設定される。このことにより燃料カット制御期間中は、図１２に示すＰＶ線図が実現される。図１２は吸入行程の途中で筒内圧力ＣＰ＝吸気圧ＰＭとなると吸気バルブが開弁し、膨張行程において筒内圧力ＣＰ＝排気管圧力ＥｘＰとなると排気バルブが開弁する制御を示している。

燃料カット制御時バルブタイミング制御処理（図１１）の説明に戻る。燃料カット制御が終了して燃料カット制御期間ではないと判定されると（Ｓ４０２で「ＮＯ」）、次に吸気バルブ開弁タイミング設定処理停止を設定し（Ｓ４１２）、排気バルブ開弁タイミング設定処理停止を設定して（Ｓ４１４）、一旦本処理を終了する。このことにより吸気バルブ開弁タイミング設定処理（図５）及び排気バルブ開弁タイミング設定処理（図９）が停止される。

以後、燃料カット制御期間でない場合には、エンジンの運転状態に応じて適切なバルブ作用角あるいはバルブタイミングとなるように吸気バルブ及び排気バルブ用の各可変動弁機構の制御がなされる。

上述した構成において、請求項との関係は、吸気バルブ開弁タイミング設定処理（図５）及び排気バルブ開弁タイミング設定処理（図９）が、圧力比較手段及び燃料カット時バルブ開弁タイミング設定手段としての処理に相当する。

以上説明した本実施の形態４によれば、以下の効果が得られる。
（イ）．前記実施の形態２，３の効果を生じる。図１２に示すごとく特にポンピング損失の低下が著しいので燃費向上効果が高い。

［その他の実施の形態］
（ａ）．前記実施の形態においてはガソリンエンジンの場合であったが、ディーゼルエンジンであっても良い。

（ｂ）．前記実施の形態１においては、燃料カット制御期間においては吸気バルブの閉弁タイミングＩＮｃｌは、ＢＤＣより前のタイミングＢＢＤＣａに設定されていたが図１３に示すごとくＢＤＣに設定しても良く、図１４に示すごとくＢＤＣよりも遅くなるように設定しても良い。

実施の形態１のエンジン及びＥＣＵの概略構成図。 上記エンジンの可変動弁系の縦断面図。 実施の形態１の可変動弁機構によるバルブ作用角及びバルブタイミング調節状態の説明図。 実施の形態１のＥＣＵが実行する燃料カット制御時バルブタイミング制御処理のフローチャート。 同じく吸気バルブ開弁タイミング設定処理のフローチャート。 実施の形態１によるＰＶ線図と比較例のＰＶ線図との説明図。 実施の形態３の可変動弁機構によるバルブ作用角及びバルブタイミング調節状態の説明図。 実施の形態３のＥＣＵが実行する燃料カット制御時バルブタイミング制御処理のフローチャート。 同じく排気バルブ開弁タイミング設定処理のフローチャート。 実施の形態３によるＰＶ線図の説明図。 実施の形態４のＥＣＵが実行する燃料カット制御時バルブタイミング制御処理のフローチャート。 実施の形態４によるＰＶ線図の説明図。 他の実施の形態のＰＶ線図の説明図。 他の実施の形態のＰＶ線図の説明図。

符号の説明

２…エンジン、２ａ…吸気バルブ、２ｂ…排気バルブ、４…ＥＣＵ、６…ピストン、６ａ…クランクシャフト、８…シリンダブロック、１０…シリンダヘッド、１２…燃焼室、１４…点火プラグ、１６…燃料噴射弁、１８…吸気ポート、２０…吸気通路、２２…サージタンク、２４…スロットルバルブ用モータ、２６…スロットルバルブ、２８…スロットル開度センサ、３０…吸入空気量センサ、３２…吸気温センサ、３４…排気ポート、３６…排気通路、３８…排気浄化用触媒コンバータ、４０…空燃比センサ、４２…アクセルペダル、４４…アクセル開度センサ、４６…エンジン回転数センサ、４８…基準クランク角センサ、５０…スライドセンサ、５２…冷却水温センサ、５４…可変動弁機構、５６…バルブ作用角調節機構、５８…バルブタイミング調節機構、６０…仲介駆動機構、６２…ローラロッカーアーム、６４…吸気カムシャフト、６４ａ…吸気カム、６６ｄ…アーム、７０ｄ…ノーズ、８２…コントロールシャフト。

Claims (8)

1. 吸気バルブ又は排気バルブの開弁タイミングを変更可能な可変動弁機構を備えた内燃機関における燃料カット制御装置であって、
   内燃機関の燃焼室の圧力と吸気通路又は排気通路の圧力とを比較する圧力比較手段と、
   燃料カット制御期間では、吸気バルブ又は排気バルブの開弁タイミングを、前記圧力比較手段の圧力比較結果に基づいて設定する燃料カット時バルブ開弁タイミング設定手段と、
   を備えたことにより、燃料カット期間中での内燃機関のポンピング運動を調節することを特徴とする内燃機関の燃料カット制御装置。
2. 請求項１において、内燃機関は出力した運動エネルギーを回収する回生機構を備え、前記燃料カット時バルブ開弁タイミング設定手段は、燃料カット制御期間では、前記回生機構にて回収される前記運動エネルギーの損失を抑制するために、吸気バルブ又は排気バルブの開弁タイミングを、前記圧力比較手段の圧力比較結果に基づいて設定することを特徴とする内燃機関の燃料カット制御装置。
3. 請求項２において、前記燃料カット時バルブ開弁タイミング設定手段は、燃料カット制御期間では、吸気バルブ又は排気バルブの開弁タイミングを、前記圧力比較手段の圧力比較結果により内燃機関の燃焼室の圧力と吸気通路又は排気通路の圧力との差圧が基準差圧範囲内にあるタイミングに設定することを特徴とする内燃機関の燃料カット制御装置。
4. 請求項３において、前記基準差圧範囲は、内燃機関の燃焼室と吸気通路又は排気通路との圧力が略同一の範囲に設定されていることを特徴とする内燃機関の燃料カット制御装置。
5. 請求項２〜４のいずれかにおいて、前記回生機構は電動機を兼ねており、前記内燃機関とともに車両を駆動するための駆動源として用いられていることを特徴とする内燃機関の燃料カット制御装置。
6. 請求項１において、前記燃料カット時バルブ開弁タイミング設定手段は、燃料カット制御期間では、内燃機関の燃焼室内から吸気通路への吸気戻りを抑制するために、前記吸気バルブの開弁タイミングを、前記圧力比較手段における内燃機関の燃焼室の圧力と吸気通路の圧力との比較結果に基づいて設定することを特徴とする内燃機関の燃料カット制御装置。
7. 請求項６において、前記燃料カット時バルブ開弁タイミング設定手段は、燃料カット制御期間では、前記吸気バルブの開弁タイミングを、前記圧力比較手段の圧力比較結果により内燃機関の燃焼室の圧力と吸気通路の圧力との差圧が基準差圧範囲内にあるタイミングに設定することを特徴とする内燃機関の燃料カット制御装置。
8. 請求項７において、前記基準差圧範囲は、内燃機関の燃焼室と吸気通路との圧力が略同一の範囲に設定されていることを特徴とする内燃機関の燃料カット制御装置。

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