JP2006291712A - 内燃機関のアイドル回転速度制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アイドル運転時における機関回転速度の落ち込みを好適に抑制することのできる内燃機関のアイドル回転速度制御装置を提供する。
【解決手段】機関回転速度ＮＥが急速に低下している旨判断されると（Ｓ２１０：ＹＥＳ）、機関回転速度ＮＥの低下速度ＮＥｄに基づいてスロットル増大量ＴＡｕ及びリフト増大量ＶＬｕが算出される（Ｓ２２０）。そして、これらスロットル増大量ＴＡｕ及びリフト増大量ＶＬｕを用いてスロットルバルブの目標スロットル開度ＴＡｔ、及び吸気バルブの目標最大リフト量ＶＬｔは増大補正される（Ｓ２３０）。
【選択図】 図５

Description

本発明は、アイドル運転時における機関回転速度を目標回転速度に制御する内燃機関のアイドル回転速度制御装置に関するものである。

一般に、内燃機関のアイドル運転時には目標回転速度が設定される。そして、実際の機関回転速度がこの目標回転速度と一致するように、例えばスロットルバルブやアイドルスピードコントロールバルブといった吸入空気量調整バルブの開度を制御して燃焼室に導入される吸入空気量を調量するといった、いわゆるアイドルスピードコントロール制御（以下、ＩＳＣ制御）が行われる。

ところで、内燃機関のアイドル運転時において、同機関の出力を利用して駆動される補機類（例えばエアーコンディショナのコンプレッサ、パワーステアリングのポンプ等）の負荷や車両における電力消費量などが増大すると、その増大に応じて機関回転速度が急激に低下することがある。そのため、このようなときには機関回転速度の低下を補償するために吸入空気量を速やかに増大させる必要があり、上記ＩＳＣ制御を通じて吸入空気量調整バルブの開度は増大される。

ここで、上述したような吸入空気量調整バルブから燃焼室まではある程度の距離があるため、吸入空気量調整バルブの開度が増大された後、実際に燃焼室に導入される吸入空気量が増量されるまでにはある程度の遅れが生じる。そのため、このような遅れが生じている間も機関回転速度は低下し続けることになる。このように、吸入空気量調整バルブの開度制御を通じたＩＳＣ制御では、補機負荷や電力消費量の増大時などのように機関回転速度が急速に落ち込むときに、アイドル回転速度の制御が一時的に間に合わなくなるおそれがある。

他方、近年では、機関出力の向上や排気性状の悪化防止等を図るべく、吸気バルブの開弁期間やリフト量といった吸気バルブのバルブ特性を変更するバルブ特性調整機構を備えた内燃機関が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

このようなバルブ特性調整機構を備える内燃機関では、バルブ特性の変更によって燃焼室に導入される吸入空気量を速やかに変化させることができる。そこで、上述したような機関回転速度の急速な落ち込み時には、吸入空気量調整バルブの開度の増大に代えて、このバルブ特性の変更を実施することにより、吸入空気量を速やかに増大させることができる。
特開２００１−２６３０１５号公報

ところで、こうしたバルブ特性調整機構を備える内燃機関において、バルブ特性の変更を通じたアイドル回転速度の制御を行うと、以下のような不都合が生じることがある。
すなわち、アイドル運転時にバルブ特性の変更を通じて増大される吸入空気量は、吸気バルブよりも吸気上流側に設けられる上記吸入空気量調整バルブから吸気バルブまでの吸気通路内に存在する空気に由来したものが大半であり、この部分の空気が燃焼室に向けて急速に流出すると、吸入空気量調整バルブより下流側の吸気圧が急速に低下する。そのため、吸入空気量調整バルブより下流側の吸気通路内と燃焼室内との圧力差が小さくなり、バルブ特性の変更によって増大された吸入空気量は、その後減少するようになる。従って、機関回転速度の落ち込み時にバルブ特性を変更しても、その落ち込みを十分に抑えることができないおそれがある。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、アイドル運転時における機関回転速度の落ち込みを好適に抑制することのできる内燃機関のアイドル回転速度制御装置を提供することにある。

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に記載の発明は、吸気バルブの開弁期間及びリフト量の少なくとも一方のバルブ特性を変更可能なバルブ特性調整機構と、前記吸気バルブよりも吸気上流側に設けられた吸入空気量調節バルブとを備える内燃機関のアイドル運転時における機関回転速度を目標回転速度に制御する内燃機関のアイドル回転速度制御装置において、アイドル運転時における機関回転速度が急速に低下するときには、前記バルブ特性及び前記吸入空気量調節バルブのバルブ開度を吸入空気量が増大する側に変更する変更手段を備えることをその要旨とする。

同構成では、アイドル運転時における機関回転速度が急速に低下するときには、吸入空気量が増大する側に上記バルブ特性を変更するようにしている。そのため、そのような機関回転速度の落ち込み時において、燃焼室に導入される吸入空気量を速やかに増大させることができるようになる。

ここで、上述したようにバルブ特性の変更を通じて吸入空気量を増大させると、吸気通路内にあって吸入空気量調整バルブより下流側の圧力が低下するため、その増大された吸入空気量は、その後減少するようになる。この点、同構成では、上述したような機関回転速度の落ち込み時において、バルブ特性だけではなく、吸入空気量調節バルブのバルブ開度も吸入空気量が増大する側に変更するようにしている。そのため、吸気通路内にあって吸入空気量調整バルブから吸気バルブまでの間に存在する空気が、バルブ特性の変更により、燃焼室に向けて急速に流出しても、その流出分は吸入空気量調整バルブの吸気上流側から速やかに補われ、もって吸入空気量調整バルブよりも吸気下流側の吸気通路内の圧力低下が抑えられるようになる。従ってバルブ特性を変更した後でも、同吸気通路内と燃焼室内との圧力差が好適に維持され、これにより吸入空気量の増大を継続させることができるようになる。

このように、同構成によれば、内燃機関のアイドル運転時における機関回転速度の落ち込みに対して、吸入空気量の増大を速やかに且つ継続的に行うことができるようになるため、そのようなアイドル運転時における機関回転速度の落ち込みを好適に抑制することができるようになる。

上述したような機関回転速度の急速な低下は、機関回転速度の低下速度に基づいて把握することができる。また、この低下速度に応じて、機関回転速度の急速な低下を抑えるために必要な吸入空気量の増大量は変化するようになる。そこで、請求項２に記載の発明によるように、前記変更手段は、機関回転速度の低下速度に応じて前記バルブ特性及び前記バルブ開度の変更量を可変設定する、といった構成を採用することにより、機関回転速度の低下状態にあわせてその落ち込みを抑制することができるようにようになる。なお、同構成においては、機関回転速度の低下速度が速くなるほど、吸気バルブの開弁期間やリフト量を増大させるとともに、吸入空気量調整バルブのバルブ開度を増大させるようにするとよい。

また、上述したような機関回転速度の急速な低下時には、実際の機関回転速度と上記目標回転速度との偏差が大きくなるため、この偏差に基づいてそのような機関回転速度の急速な低下を把握することもできる。また、この偏差に応じて、機関回転速度の急速な低下を抑えるために必要な吸入空気量の増大量は変化するようになる。そこで、請求項３に記載の発明によるように、前記変更手段は、機関回転速度と前記目標回転速度との偏差に応じて前記バルブ特性及び前記バルブ開度の変更量を可変設定する、といった構成を採用することによっても、機関回転速度の低下状態にあわせてその落ち込みを抑制することができるようにようになる。なお、同構成においては、機関回転速度と目標回転速度との偏差が大きくなるほど、吸気バルブの開弁期間やリフト量を増大させるとともに、吸入空気量調整バルブのバルブ開度を増大させるようにするとよい。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関のアイドル回転速度制御装置において、当該内燃機関は、前記吸気バルブのバルブタイミングを変更可能なバルブタイミング調整機構を更に備えてなり、前記変更手段は、前記バルブ特性及び前記バルブ開度の変更時に前記バルブタイミングを遅角側に変更することをその要旨とする。

吸気バルブの開弁期間やリフト量といったバルブ特性を吸入空気量が増大する側に変更するときには、吸気バルブの開弁期間と排気バルブの開弁期間とが重なる期間、いわゆるバルブオーバラップ量が増大することがある。このようにバルブオーバラップ量が増大すると、内部ＥＧＲ量の増大に起因して燃焼室に導入される新気の量は減少してしまうことがある。そのため、バルブ特性を吸入空気量が増大する側に変更しても、実際にはそれほど吸入空気量が増大しないといった状態が生じるおそれがある。この点、請求項４に記載の構成によれば、上記変更手段によってバルブ特性及びバルブ開度の変更時に、同時に吸気バルブのバルブタイミングが遅角側に変更される。従って、吸入空気量が増大する側に上記バルブ特性が変更される際には、吸気バルブの開弁時期は遅角側に変更されるようになり、上述したようなバルブオーバラップ量の増大が抑制される。そのため、同構成によれば、上記バルブ特性が変更される際、吸入空気量を確実に増大させることができるようになる。

このようなバルブタイミングの変更に際しては、請求項５に記載の発明によるように、前記変更手段は、前記バルブ特性の変更に伴うバルブオーバラップ量の増大量に応じて前記バルブタイミングの遅角量を可変設定する、といった構成を採用することにより、バルブタイミングの遅角量を適切に設定することができるようになる。なお、同構成においては、バルブ特性の変更に伴うバルブオーバラップ量の増大量が大きくなるほど、上記バルブタイミングの遅角量を増大させるようにするとよい。

（第１の実施形態）
以下、本発明にかかる内燃機関のアイドル回転速度制御装置を具体化した第１の実施形態について、図１〜図６を併せ参照して説明する。

図１は、本実施形態におけるエンジン１の構成を示している。
この図１に示されるように、エンジン１は、シリンダブロック２やシリンダヘッド３等を備えて構成されており、そのシリンダブロック２にはシリンダ２１が設けられている。このシリンダ２１内には、ピストン２２が往復動可能に収容されている。このピストン２２の往復動はコネクティングロッド２４を介してクランクシャフト２５に伝達され、このクランクシャフト２５からエンジン１の出力が取り出される。

また、シリンダ２１内には、シリンダ２１の内周面、ピストン２２の頂面、及びシリンダヘッド３に囲まれた燃焼室２３が区画形成されている。
シリンダヘッド３には、吸気ポート３１及び排気ポート３２が設けられている。吸気ポート３１には吸気管３３が接続されており、排気ポート３２には排気管３４が接続されている。吸気ポート３１と燃焼室２３との連通及び遮断は、吸気バルブ３５の開閉動作によって行われ、排気ポート３２と燃焼室２３との連通及び遮断は、排気バルブ３６の開閉動作によって行われる。また、吸気ポート３１には、同吸気ポート３１内に向けて燃料を噴射するインジェクタ３９が設けられている。

シリンダヘッド３において燃焼室２３の頂部を形成する箇所には、燃料と空気との混合体である混合気を火花着火する点火プラグ３７が配置されている。
吸気管３３の途中にはサージタンク４０が設けられており、このサージタンク４０よりも吸気上流側には、吸気管３３内を流通する空気の流量を調整するスロットルバルブ３８が設けられている。このスロットルバルブ３８は、上記吸入空気量調節バルブを構成している。

上記シリンダヘッド３には、吸気バルブ３５の各種バルブ特性を可変とする可変バルブ機構５が備えられている。この可変バルブ機構５は、吸気バルブ３５のバルブタイミングを可変調整するバルブタイミング調整機構５１、及び同吸気バルブ３５の作用角ＩＮＣＡＭを可変調整する作用角調整機構５３から構成されている。なお、吸気バルブ３５の作用角ＩＮＣＡＭは、該吸気バルブ３５の開弁期間に一致する値である。また、作用角調整機構５３は上記バルブ特性調整機構を構成している。

バルブタイミング調整機構５１は、吸気バルブ３５を駆動するカムシャフトとエンジン１のクランクシャフトとの相対回転位相を変更する機構であって、同機構の駆動を通じて吸気バルブ３５のバルブタイミングＩＮＶＴは連続的に変更される。このバルブタイミングＩＮＶＴの変更により、吸気バルブ３５の開弁時期ＩＶＯ及び閉弁時期ＩＶＣは同じクランク角度だけ進角または遅角される。すなわち、図２に示すように、吸気バルブ３５の開弁期間ＩＶＯＴが一定に維持された状態で、開弁時期ＩＶＯ及び閉弁時期ＩＶＣが進角側、あるいは遅角側に変更される。なお、このバルブタイミング調整機構５１の駆動は後述する電子制御装置９によって制御されており、上記バルブタイミングＩＮＶＴがエンジン１の運転状態に応じて設定される目標バルブタイミングＩＮＶＴｔとなるように駆動制御される。

作用角調整機構５３は、吸気バルブ３５の作用角ＩＮＣＡＭ、すなわち開弁期間ＩＶＯＴとバルブリフト量の最大値（以下、最大リフト量ＶＬという）とを連続的に変更する機構である。図３に示すように、吸気バルブ３５の最大リフト量ＶＬは、最も大きい最大リフト量ＶＬである上限リフト量ＶＬｍａｘから最も小さい最大リフト量ＶＬである下限リフト量ＶＬｍｉｎまでの間で連続的に変更される。また、この最大リフト量ＶＬの連続的な変更に同期して、吸気バルブ３５の作用角ＩＮＣＡＭも連続的に変更される。すなわち、上限リフト量ＶＬｍａｘにおいて作用角ＩＮＣＡＭは最大となり、最大リフト量ＶＬが小さくなるほど作用角ＩＮＣＡＭも短くなっていく。そして、下限リフト量ＶＬｍｉｎにおいて作用角ＩＮＣＡＭは最小となる。なお、この作用角調整機構５３の駆動も後述する電子制御装置９によって制御されており、上記最大リフト量ＶＬがエンジン１の運転状態に応じて設定される目標最大リフト量ＶＬｔとなるように駆動制御される。ちなみに、この作用角調整機構５３では、最大リフト量ＶＬと作用角ＩＮＣＡＭの変更が同期して行われるため、上記作用角ＩＮＣＡＭがエンジン１の運転状態に応じて設定される目標作用角となるように駆動制御してもよい。

また、作用角調整機構５３が駆動されることにより、吸気バルブ３５の開弁時期ＩＶＯ及び閉弁時期ＩＶＣは変更されるが、上記バルブタイミング調整機構５１を駆動することにより、開弁時期ＩＶＯや閉弁時期ＩＶＣは任意に設定することができる。

他方、上記クランクシャフト２５には、エンジン１の出力を利用して駆動される各種の補機類２６が駆動連結されている。これら補機類２６としては、例えばエアーコンディショナのコンプレッサ、パワーステアリング用ポンプ、油圧ポンプ、オルタネータ等が挙げられる。

上記エンジン１は、その運転状態を検出するための各種センサを備えている。
各種センサとしては、例えば吸気管３３を通過する空気の量（吸入空気量）を検出する吸入空気量センサ９１、エンジン１の冷却水の温度（冷却水温ＴＨＷ）を検出する水温センサ９２、クランクシャフトの回転角度（クランク角度）や機関回転速度ＮＥを検出するためのクランク角センサ９３が挙げられる。この他、スロットルバルブ３８の開度（スロットル開度ＴＡ）を検出するスロットル開度センサ９４、吸気バルブ３５のバルブタイミングＩＮＶＴを検出するバルブタイミングセンサ９５、吸気バルブ３５の最大リフト量ＶＬを検出するリフト量センサ９６、アクセルペダルの操作量を検出するアクセルセンサ９７等も挙げられる。

また、上記エンジン１は、例えばマイクロコンピュータを有して構成される電子制御装置９を備えている。この電子制御装置９は、各種センサの検出信号を取り込むとともに各種の演算を行い、その演算結果に基づいてスロットル制御、燃料噴射制御、バルブタイミング調整機構５１や作用角調整機構５３の駆動制御等といった機関制御にかかる各種制御を実行する。

電子制御装置９は、そうした各種制御の一つとしてＩＳＣ制御を実行する。
このＩＳＣ制御は、エンジン１のアイドル運転時における機関回転速度ＮＥを所定の目標回転速度ＮＥｔに制御するアイドル回転速度制御であり、上記スロットルバルブ３８の開度制御を通じて実施される。

以下、図４に示すフローチャートを参照しつつ、上記ＩＳＣ制御にかかる処理手順を説明する。
なお、このフローチャートに示される一連の処理は、所定周期毎の処理として、電子制御装置９により実行される処理である。

図４に示すように、この処理では先ず、アイドル運転時における目標回転速度ＮＥｔが設定される（Ｓ１００）。より具体的には、冷却水温ＴＨＷに基づき機関回転速度ＮＥについての目標回転速度ＮＥｔが算出される。なお、冷却水温ＴＨＷが低いときほど機関燃焼状態が不安定化する傾向があるため、これを回避すべく、同冷却水温ＴＨＷが低いときほど目標回転速度ＮＥｔはより高い値に設定される。

次に、機関回転速度ＮＥと目標回転速度ＮＥｔとの偏差ΔＮＥ（＝ＮＥｔ−ＮＥ）が算出され（Ｓ１１０）、その偏差ΔＮＥに基づいてスロットル補正量ＴＡｆが算出される（Ｓ１２０）。このスロットル補正量ＴＡｆは、次のような態様をもって算出される。

まず、機関回転速度ＮＥが目標回転速度ＮＥｔよりも低い場合には（偏差ΔＮＥ＞０）、それらの差（＝｜ＮＥｔ−ＮＥ｜）が大きいほど絶対値が大きくなる正の値として算出される。一方、機関回転速度ＮＥが目標回転速度ＮＥｔよりも高い場合には（偏差ΔＮＥ＜０）、それらの差（＝｜ＮＥｔ−ＮＥ｜）が大きいほど絶対値が小さくなる負の値として算出される。他方、機関回転速度ＮＥと目標回転速度ＮＥｔとが等しい場合には、「０」が設定される。このように、目標回転速度ＮＥｔに対する機関回転速度ＮＥの乖離度合に応じてこのスロットル補正量ＴＡｆは算出される。

次に、次式（１）に基づいて目標スロットル開度ＴＡｔが設定される（Ｓ１３０）。

目標スロットル開度ＴＡｔ＝基本スロットル開度ＴＡｂ
＋スロットル補正量ＴＡｆ … （１）

なお、上記基本スロットル開度ＴＡｂは上記目標回転速度ＮＥｔに基づき設定される値であって、より高い目標回転速度ＮＥｔが設定されるほど、この基本スロットル開度ＴＡｂの値もより大きい値に設定される。

こうして基本スロットル開度ＴＡｂを上記偏差ΔＮＥに基づいて補正した目標スロットル開度ＴＡｔが設定されると、この目標スロットル開度ＴＡｔになるように上記スロットルバルブ３８の開度は制御される。そして本処理は一旦終了される。

この一連のＩＳＣ制御処理が実行されることにより、スロットル開度ＴＡは上記偏差ΔＮＥに応じて調整され、もって燃焼室２３に導入される吸入空気量の調量が行われる。そしてこの吸入空気量の調量に伴う燃焼噴射量の変更を通じて、アイドル運転時の機関回転速度ＮＥはフィードバック制御され、目標回転速度ＮＥｔに維持される。

ところで、エンジン１のアイドル運転時において、上記補機類２６の駆動負荷や車両における電力消費量などが増大すると、その増大に応じて機関回転速度ＮＥが急激に低下することがある。そのため、このようなときには機関回転速度ＮＥの低下を補償するために吸入空気量を速やかに増大させる必要がある。

ここで、上記スロットルバルブ３８から燃焼室２３まではある程度の距離があるため、スロットルバルブ３８の開度が増大された後、実際に燃焼室２３に導入される吸入空気量が増量されるまでにはある程度の遅れが生じる。そのため、このような遅れが生じている間も機関回転速度ＮＥは低下し続けることになる。このように、スロットルバルブ３８の開度制御を通じたＩＳＣ制御では、補機負荷や消費電力量の増大時などのように機関回転速度ＮＥが急速に落ち込むときに、アイドル回転速度の制御が一時的に間に合わなくなるおそれがある。

一方、上記エンジン１は、吸気バルブ３５の開弁期間及び最大リフト量といったバルブ特性を変更可能な作用角調整機構５３を備えており、このバルブ特性を吸入空気量が増大する側に変更する、すなわち最大リフト量ＶＬや作用角ＩＮＣＡＭを増大させることによって、燃焼室２３に導入される吸入空気量を速やかに変化させることができる。そこで、上述したような機関回転速度ＮＥの急速な落ち込み時には、そのようなバルブ特性の変更を実施することにより、吸入空気量を速やかに増大させることも可能ではあるが、このようなバルブ特性の変更を通じたアイドル回転速度の制御を行うと、以下のような不都合が生じることがある。

即ち、アイドル運転時にバルブ特性の変更を通じて増大される吸入空気量は、吸気バルブ３５よりも吸気上流側に設けられたスロットルバルブ３８から吸気バルブ３５までの吸気通路内に存在する空気に由来したものが大半であり、この部分の空気が燃焼室２３に向けて急速に流出するとスロットルバルブ３８より吸気下流側の吸気圧が急速に低下する。そのため、スロットルバルブ３８より吸気下流側の吸気通路内と燃焼室２３内との圧力差が小さくなり、バルブ特性の変更によって増大された吸入空気量は、その後減少するようになる。従って、機関回転速度ＮＥの落ち込み時にバルブ特性を変更しても、その落ち込みを十分に抑えることができないおそれがある。

そこで、本実施形態では、以下に説明する回転速度の落ち込み抑制制御を実行することによって、アイドル運転時における機関回転速度の落ち込みを抑制するようにしている。
図５に示すフローチャートは、上記回転速度の落ち込み抑制制御にかかる処理手順を示している。

なお、このフローチャートに示される一連の処理も、所定周期毎の処理として、電子制御装置９により実行される処理である。また、この一連の処理は上記変更手段を構成している。

この図５に示すように、本処理ではまず、現在ＩＳＣ制御中か否かが判断される（Ｓ２００）。そしてＩＳＣ制御中ではない旨判断される場合には（Ｓ２００：ＮＯ）、本処理は一旦終了される。

一方、ＩＳＣ制御中である旨判断される場合には（Ｓ２００：ＹＥＳ）、機関回転速度ＮＥが急速に低下したか否か、すなわち機関回転速度ＮＥの落ち込みがあるか否かが判断される（Ｓ２１０）。ここでは、所定時間内における機関回転速度ＮＥの低下量から同機関回転速度の低下速度ＮＥｄが算出され、この低下速度ＮＥｄが予め設定された閾値αを超える場合に、機関回転速度ＮＥの落ち込みが生じていると判断される。そして機関回転速度ＮＥの落ち込みが生じていないと判断される場合には（Ｓ２１０：ＮＯ）、本処理は一旦終了される。

一方、機関回転速度ＮＥの落ち込みが生じていると判断される場合には（Ｓ２１０：ＹＥＳ）、上記低下速度ＮＥｄに基づいてスロットル増大量ＴＡｕ及びリフト増大量ＶＬｕが算出される（Ｓ２２０）。このスロットル増大量ＴＡｕは、スロットルバルブ３８のスロットル開度ＴＡを増大させるための値であり、リフト増大量ＶＬｕは、吸気バルブ３５の最大リフト量ＶＬを増大させるための値である。また、機関回転速度ＮＥの急速な低下を抑えるために必要な吸入空気量の増大量は、低下速度ＮＥｄに応じて変化するため、これらスロットル増大量ＴＡｕ及びリフト増大量ＶＬｕは、低下速度ＮＥｄが速くなるほど、より大きな値となるように該低下速度ＮＥｄに基づき算出される。

次に、上記ＩＳＣ制御処理によって求められた現在の目標スロットル開度ＴＡｔが次式（２）に基づいて補正されるとともに、現在設定されている目標最大リフト量ＶＬｔが次式（３）に基づいて補正される（Ｓ２３０）。なお、エンジン１のアイドル運転時における目標最大リフト量ＶＬｔは、予め適切な値が設定されている。

目標スロットル開度ＴＡｔ＝
現在の目標スロットル開度ＴＡｔ＋スロットル増大量ＴＡｕ …（２）
目標最大リフト量ＶＬｔ＝
現在の目標最大リフト量ＶＬｔ＋リフト増大量ＶＬｕ …（３）

このように低下速度ＮＥｄに応じて目標スロットル開度ＴＡｔが補正されることにより、上記スロットルバルブ３８の開度は増大される。また、低下速度ＮＥｄに応じて目標最大リフト量ＶＬｔが補正されることにより、上記最大リフト量ＶＬも増大される。そして本処理は一旦終了される。

図６は、上記落ち込み抑制処理の実行を通じて行われる機関回転速度の落ち込み抑制についてその一態様を示している。なお、この図６において時刻ｔ１以前における機関回転速度ＮＥは、上記ＩＳＣ制御を通じて目標回転速度ＮＥｔに制御されている。

さて、同図６に示されるように、アイドル運転時の目標回転速度ＮＥｔに制御されていた機関回転速度ＮＥが、時刻ｔ１において急速に低下し始め、その低下速度ＮＥｄが閾値αを超えると（時刻ｔ２）、機関回転速度の落ち込みが生じている旨判断される。

ここで、上述したように吸気バルブ３５の最大リフト量ＶＬのみを増大させる場合には、同図６に二点鎖線にて示すように、一時的に吸入空気量は増大するものの、吸気通路内にあってスロットルバルブ３８より吸気下流側の吸気圧が急速に低下するため、時刻ｔ２以降、一旦上昇した機関回転速度ＮＥは再び落ち込んでしまう。

一方、本実施形態にかかる落ち込み抑制処理では、最大リフト量ＶＬ及びスロットル開度ＴＡがともに増大される。そのため、吸気通路内にあってスロットルバルブ３８から吸気バルブ３５までの間に存在する空気が、最大リフト量ＶＬの変更により、燃焼室２３に向けて急速に流出しても、その流出分はスロットルバルブ３８の吸気上流側から速やかに補われ、もってスロットルバルブ３８よりも吸気下流側の吸気通路内の吸気圧低下が抑えられるようになる。従って最大リフト量ＶＬを変更した後でも、同吸気通路内と燃焼室２３内との圧力差が維持され、これにより時刻ｔ２以降における吸入空気量の増大を継続させることができるようになる。従って、エンジン１のアイドル運転時における機関回転速度ＮＥの落ち込みに対して、吸入空気量の増大を速やかに且つ継続的に行うことができるようになり、そのようなアイドル運転時における機関回転速度ＮＥの落ち込みを抑制することができるようになる。

以上説明したように、本実施形態によれば、次の効果が得られるようになる。
（１）アイドル運転時の機関回転速度ＮＥが急速に低下するときには、最大リフト量ＶＬ及びスロットル開度ＴＡを吸入空気量が増大する側に変更するようにしている。そのため、エンジン１のアイドル運転時における機関回転速度の落ち込みに対して、吸入空気量の増大を速やかに且つ継続的に行うことができるようになり、そのようなアイドル運転時の機関回転速度の落ち込みを好適に抑制することができるようになる。

（２）機関回転速度の低下速度ＮＥｄに応じて最大リフト量ＶＬ及びスロットル開度ＴＡの変更量を可変設定するようにしている。より具体的には、低下速度ＮＥｄが速くなるほど、最大リフト量ＶＬ及びスロットル開度ＴＡを増大させるようにしている。そのため、機関回転速度の低下状態にあわせてその落ち込みを抑制することができるようにようになる。
（第２の実施形態）
次に、本発明にかかる内燃機関のアイドル回転速度制御装置を具体化した第２の実施形態について、図７及び図８を併せ参照して説明する。

上記第１の実施形態では、機関回転速度の落ち込みが生じたときに最大リフト量ＶＬ及びスロットル開度ＴＡを増大させるようにしたが、このように吸気バルブ３５の最大リフト量を吸入空気量が増大する側に変更するときには、吸気バルブ３５の開弁期間と排気バルブ３６の開弁期間とが重なる期間、いわゆるバルブオーバラップ量が増大することがある。特に上記作用角調整機構５３は、最大リフト量ＶＬの増大に同期して吸気バルブ３５の開弁期間ＩＶＯＴも増大する機構となっているため、最大リフト量ＶＬを増大させるときには、バルブオーバラップ量が確実に増大するようになる。このようなバルブオーバラップ量の増大時には、内部ＥＧＲ量の増大に起因して燃焼室２３に導入される新気の量が減少してしまうことがあり、最大リフト量ＶＬを吸入空気量が増大する側に変更しても、実際にはそれほど吸入空気量が増大しないといった状態が生じるおそれがある。

そこで、本実施形態では、第１の実施形態で説明した落ち込み抑制処理に対して、図７に示すステップＳ３００、ステップＳ３１０の処理を追加し、これにより最大リフト量ＶＬ及びスロットル開度ＴＡの変更時には、同時に吸気バルブ３５のバルブタイミングＩＮＶＴが遅角側に変更されるようにしている。

すなわち、本実施形態では、図７に示されるように、先の図５に示したステップＳ２３０の処理がなされると、さらにステップＳ３００、及びステップＳ３１０の処理が実行される。

このステップＳ３００では、最大リフト量ＶＬの変更に伴うバルブオーバラップ量の増大量に応じて吸気バルブ３５の遅角補正量ＩＮＶＴｒが可変設定される。より具体的には、ステップＳ２３０で補正された目標最大リフト量ＶＬｔに基づいて遅角補正量ＩＮＶＴｒが算出される。ここでは目標最大リフト量ＶＬｔの増大補正に伴うバルブオーバラップ量の増加を抑制するために、目標最大リフト量ＶＬｔが大きくなるほど遅角補正量ＩＮＶＴｒも大きくなるようにその値は算出される。これにより、バルブタイミングＩＮＶＴの遅角量が適切に設定される。

なお、バルブオーバラップ量の増加を抑制する態様としては、少なくともステップＳ２３０で補正された目標最大リフト量ＶＬｔに吸気バルブ３５の最大リフト量ＶＬを設定したときのバルブオーバラップ量よりも小さくなればよい。従って、例えば最大リフト量ＶＬの増大前と同じバルブオーバラップ量となるようにしたり、最大リフト量ＶＬの増大前よりも小さいバルブオーバラップ量となるようにしたりしてもよい。

次に、ステップＳ３１０では、次式（４）に基づいて目標バルブタイミングＩＮＶＴｔの遅角補正が行われる。

目標バルブタイミングＩＮＶＴｔ＝
現在の目標バルブタイミングＩＮＶＴｔ＋遅角補正量ＩＮＶＴｒ …（４）

このように目標最大リフト量ＶＬｔに応じて遅角補正された目標バルブタイミングＩＮＶＴｔが設定されると、実際のバルブタイミングＩＮＶＴが同目標バルブタイミングＩＮＶＴｔになるように上記バルブタイミング調整機構５１の駆動が制御される。そして本処理は一旦終了される。

図８は、吸気バルブ３５のバルブタイミングについて、本実施形態にかかる落ち込み抑制処理が実行されるときの変化態様を示している。
この図８の（Ａ）に示されるように、上記作用角調整機構５３では、目標最大リフト量ＶＬｔが増大されると吸気バルブ３５の開弁期間ＩＶＯＴも増大される。そのため、このままではバルブオーバラップ量の増大に起因して吸入空気量がそれほど増大しないといった状況が起こりうる。

一方、本実施形態にかかる落ち込み抑制処理が実行される場合には、図８の（Ｂ）に示されるように、目標最大リフト量ＶＬｔが増大されると吸気バルブ３５の目標バルブタイミングＩＮＶＴｔが遅角補正されるため、同吸気バルブ３５の開弁時期が遅角側に変更され、もってバルブオーバラップ量の増大が抑制される。そのため、目標最大リフト量ＶＬｔが増大される際には、吸入空気量を確実に増大させることができるようになる。

以上説明したように、本実施形態によれば、次の効果が得られるようになる。
（１）最大リフト量ＶＬ及びスロットル開度ＴＡの変更時に、吸気バルブ３５のバルブタイミングＩＮＶＴを遅角側に変更するようにしている。従って、吸入空気量が増大する側に最大リフト量ＶＬが変更される際には、吸気バルブ３５の開弁時期は遅角側に変更されるようになり、上述したようなバルブオーバラップ量の増大が抑制される。そのため、最大リフト量ＶＬ及びスロットル開度ＴＡが変更される際、吸入空気量を確実に増大させることができるようになる。

（２）最大リフト量ＶＬの変更に伴うバルブオーバラップ量の増大量に応じてバルブタイミングＩＮＶＴの遅角量を可変設定するようにしている。より具体的には、最大リフト量ＶＬの変更に伴うバルブオーバラップ量の増大量が大きくなるほど、バルブタイミングＩＮＶＴの遅角量を増大させるようにしている。そのため、該バルブタイミングＩＮＶＴの遅角量を適切に設定することができるようになる。

なお、上記各実施形態は以下のように変更して実施することもできる。
・上記各実施形態では、目標最大リフト量ＶＬｔを増大補正するようにしたが、上記作用角ＩＮＣＡＭに基づいて作用角調整機構５３を制御する場合には、同様な態様で作用角ＩＮＣＡＭの目標値を増大補正するようにすればよい。

・上記落ち込み抑制処理では、機関回転速度の低下速度ＮＥｄに応じて最大リフト量ＶＬ及びスロットル開度ＴＡの変更量を可変設定するようにした。この他にも、アイドル運転時の機関回転速度が急速に低下するときには、最大リフト量ＶＬ及びスロットル開度ＴＡがともに吸入空気量が増大する側に変更される態様であれば、これら最大リフト量ＶＬ及びスロットル開度ＴＡの変更態様は適宜変更して実施することができる。例えば、機関回転速度の落ち込みが生じている旨判断されたときには、予め設定された固定値の分だけ最大リフト量ＶＬ及びスロットル開度ＴＡを増大させるようにしてもよい。

・上記落ち込み抑制処理では、機関回転速度の低下速度ＮＥｄに基づいて同機関回転速度の落ち込みを判断するとともに、同低下速度ＮＥｄに応じて最大リフト量ＶＬ及びスロットル開度ＴＡの変更量を可変設定するようにした。

この他にも、上述したような機関回転速度の急速な低下時には、実際の機関回転速度ＮＥと目標回転速度ＮＥｔとの偏差ΔＮＥが大きくなるため、この偏差ΔＮＥに基づいて機関回転速度ＮＥの急速な低下を把握することもできる。また、この偏差ΔＮＥに応じて、機関回転速度ＮＥの急速な低下を抑えるために必要な吸入空気量の増大量は変化するようになる。そこで、機関回転速度ＮＥと目標回転速度ＮＥｔとの偏差ΔＮＥが所定の閾値βを超えることをもって、機関回転速度の急速な低下を判断するとともに、同偏差ΔＮＥに応じて最大リフト量ＶＬ及びスロットル開度ＴＡの変更量を可変設定するようにしてもよい。このような態様によっても、機関回転速度ＮＥの低下状態にあわせてその落ち込みを抑制することができるようにようになる。なお、この場合には、偏差ΔＮＥが大きくなるほど最大リフト量ＶＬ及びスロットル開度ＴＡを増大させるようにするとよい。

・上記各実施形態において、機関回転速度の落ち込み時に変更される吸気バルブ３５のバルブ特性はリフト量及び開弁期間であった。この他、吸気バルブ３５のリフト量のみ、あるいは開弁期間のみを変更することによっても同様な作用効果を得ることができる。従って、上記作用角調整機構５３が吸気バルブ３５の開弁期間ＩＶＯＴのみを変更する開弁期間調整機構であっても、あるいは吸気バルブ３５の最大リフト量ＶＬのみを変更するリフト量調整機構であっても本発明は同様に適用することができる。

なお、上記作用角調整機構５３がこのようなリフト量調整機構である場合には、リフト量を変化させても吸気バルブの開弁期間は変化しない。しかし、リフト量が増大すると図９に斜線にて示される領域Ａの分だけ、実質的にバルブオーバラップ量は増大する。従って、作用角調整機構５３がそのようなリフト量調整機構である場合でも、上記第２の実施形態にかかる落ち込み抑制処理を実行することによって、同第２の実施形態と同様な作用効果を得ることができる。

・上記各実施形態において、吸気バルブ３５よりも吸気上流側に設けられた吸入空気量調節バルブはスロットルバルブ３８であった。この他、吸気通路にスロットルバルブ３８をバイパスするバイパス管を備え、同バイパス管にアイドル運転時の吸入空気量を調量するアイドルスピードコントロールバルブを備える場合にあっては、このアイドルスピードコントロールバルブを本発明にかかる上記吸入空気量調節バルブとすることもできる。すなわち、機関回転速度の急速な低下時において、このアイドルスピードコントロールバルブの開度を吸入空気量が増大する側に変更するようにしてもよい。

本発明にかかる内燃機関のアイドル回転速度制御装置を具体化した第１の実施形態について、これが適用されるエンジンの構成を示す概略図。 同実施形態のバルブタイミング調整機構によって可変とされる吸気バルブのバルブタイミングについてその変更態様を示す模式図。 同実施形態の作用角調整機構による吸気バルブの最大リフト量及び作用角の変更態様を示す模式図。 同実施形態にて実施されるＩＳＣ制御の処理手順を示すフローチャート。 同実施形態にて実施される回転速度の落ち込み抑制制御についてその処理手順を示すフローチャート。 落ち込み抑制処理の実行を通じて行われる機関回転速度の落ち込み抑制についてその一態様を示すタイミングチャート。 第２の実施形態にて実施される回転速度の落ち込み抑制制御についてその処理手順の一部を示すフローチャート。 （Ａ）は、同実施形態にかかる落ち込み抑制制御が実施されないときの吸気バルブのバルブタイミングについてその変化態様を示す模式図。（Ｂ）は、同実施形態にかかる落ち込み抑制制御が実施されるときの吸気バルブのバルブタイミングについてその変化態様を示す模式図。 リフト量の増大に伴うバルブオーバラップ量の増加を説明するための概念図。

符号の説明

１…エンジン、２…シリンダブロック、３…シリンダヘッド、５…可変バルブ機構、９…電子制御装置、２１…シリンダ、２２…ピストン、２３…燃焼室、２４…コネクティングロッド、２５…クランクシャフト、２６…補機類、３１…吸気ポート、３２…排気ポート、３３…吸気管、３４…排気管、３５…吸気バルブ、３６…排気バルブ、３７…点火プラグ、３８…スロットルバルブ、３９…インジェクタ、４０…サージタンク、５１…バルブタイミング調整機構、５３…作用角調整機構、９１…吸入空気量センサ、９２…水温センサ、９３…クランク角センサ、９４…スロットル開度センサ、９５…バルブタイミングセンサ、９６…リフト量センサ、９７…アクセルセンサ。

Claims (5)

1. 吸気バルブの開弁期間及びリフト量の少なくとも一方のバルブ特性を変更可能なバルブ特性調整機構と、前記吸気バルブよりも吸気上流側に設けられた吸入空気量調節バルブとを備える内燃機関のアイドル運転時における機関回転速度を目標回転速度に制御する内燃機関のアイドル回転速度制御装置において、
   アイドル運転時における機関回転速度が急速に低下するときには、前記バルブ特性及び前記吸入空気量調節バルブのバルブ開度を吸入空気量が増大する側に変更する変更手段を備える
   ことを特徴とする内燃機関のアイドル回転速度制御装置。
2. 前記変更手段は、機関回転速度の低下速度に応じて前記バルブ特性及び前記バルブ開度の変更量を可変設定する
   請求項１に記載の内燃機関のアイドル回転速度制御装置。
3. 前記変更手段は、機関回転速度と前記目標回転速度との偏差に応じて前記バルブ特性及び前記バルブ開度の変更量を可変設定する
   請求項１に記載の内燃機関のアイドル回転速度制御装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関のアイドル回転速度制御装置において、当該内燃機関は、前記吸気バルブのバルブタイミングを変更可能なバルブタイミング調整機構を更に備えてなり、
   前記変更手段は、前記バルブ特性及び前記バルブ開度の変更時に前記バルブタイミングを遅角側に変更する
   ことを特徴とする内燃機関のアイドル回転速度制御装置。
5. 前記変更手段は、前記バルブ特性の変更に伴うバルブオーバラップ量の増大量に応じて前記バルブタイミングの遅角量を可変設定する
   請求項４に記載の内燃機関のアイドル回転速度制御装置。

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