JP2008267175A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンのＨＣ排出量を効果的に低減できるようにする。
【解決手段】エンジンの始動開始時やその直後で、まだ吸気管圧力低下状態（吸気管圧力が所定圧力αよりも低下した状態）になっていないときには、上死点後のピストンの下降による未燃ＨＣの吸い戻し効果が低いため、排気バルブタイミングを進角して排気バルブの閉じ時期を上死点前に制御する排気バルブ早閉じ制御を実行することで、未燃ＨＣをシリンダ内に閉じ込めて未燃ＨＣの排出量を低減する。その後、吸気管圧力が所定圧力αよりも低下して吸気管圧力低下状態になったときには、上死点後のピストンの下降による未燃ＨＣの吸い戻し効果が高くなるため、排気バルブタイミングを遅角して排気バルブの閉じ時期を上死点後に制御する排気バルブ遅閉じ制御を実行することで、排気行程でシリンダから一旦排出された未燃ＨＣを上死点後のピストンの下降により効果的に吸い戻す。
【選択図】図８

Description

本発明は、内燃機関の排気バルブの制御方法を改善した内燃機関の制御装置に関する発明である。

近年、車両に搭載される内燃機関においては、出力向上、燃費節減、排気エミッション低減等を目的として、吸気バルブや排気バルブのバルブタイミング（開閉時期）を変化させる可変バルブタイミング装置を採用したものが増加しつつある。

このような可変バルブタイミング装置を備えたシステムにおいては、特許文献１（特開２００２−２２１０５３号公報）に記載されているように、内燃機関の始動時に排気バルブタイミング（排気バルブの開閉時期）を遅角位置に保持して排気バルブの閉じ時期を上死点後にセットする（つまり排気バルブを上死点後まで開いておく）ことで、排気行程でシリンダから一旦排出された未燃ＨＣを上死点後のピストンの下降により吸い戻して未燃ＨＣの排出を低減し、内燃機関の始動後（完爆から所定時間が経過した後）に排気バルブタイミングを進角することで、燃焼中のガスを排出して後燃え効果により触媒の暖機を促進するようにしたものがある。
特開２００２−２２１０５３号公報（第４頁、第３図等）

一般に、内燃機関の停止中は、吸気管内がほぼ大気圧の空気で満たされているため、吸気管圧力がほぼ大気圧であり、内燃機関の始動に伴ってシリンダ内に空気が吸入され始めると、吸気管圧力が低下して排気圧（ほぼ大気圧）よりも低くなる。また、図２に示すように、排気バルブの閉じ時期を上死点後に制御して、排気行程でシリンダから一旦排出された未燃ＨＣを上死点後のピストンの下降により吸い戻す場合、吸気管圧力が低下して排気圧との圧力差が大きくなるほど、上死点後のピストンの下降による未燃ＨＣの吸い戻し効果が高くなる傾向がある。

しかし、上記特許文献１の技術では、内燃機関の始動時で吸気管圧力がまだ高くて排気圧との圧力差が小さいときに（上死点後のピストンの下降による未燃ＨＣの吸い戻し効果が低いときに）、排気バルブの閉じ時期を上死点後に制御するため、上死点後のピストンの下降により未燃ＨＣを十分に吸い戻すことができない。

一方、内燃機関の始動後で吸気管圧力が十分に低下して排気圧との圧力差が大きいときに（上死点後のピストンの下降による未燃ＨＣの吸い戻し効果が高いときに）、排気バルブタイミングを進角して排気バルブの閉じ時期を上死点前に制御するため、上死点後のピストンの下降による未燃ＨＣの吸い戻しを行うことができない。これらの理由から、上記特許文献１の技術では、未燃ＨＣの排出量を効果的に低減することができないという欠点がある。

本発明は、これらの事情を考慮してなされたものであり、従って本発明の目的は、ＨＣ排出量を効果的に低減することができて、低エミッション化の要求を満たすことができる内燃機関の制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、内燃機関の始動時に排気バルブの閉じ時期を上死点前に制御する排気バルブ早閉じ制御を排気バルブ早閉じ制御手段により実行し、内燃機関の吸気管圧力が所定圧力よりも低下した吸気管圧力低下状態であるか否かを吸気管圧力低下状態判定手段により判定して、吸気管圧力低下状態であると判定されたときに排気バルブの閉じ時期を上死点後に制御する排気バルブ遅閉じ制御を排気バルブ遅閉じ制御手段により実行するようにしたものである。

つまり、内燃機関の始動開始時（クランキング開始時）やその直後で、まだ吸気管圧力低下状態になっていないときには、吸気管圧力と排気圧との差が小さく、上死点後のピストンの下降による未燃ＨＣの吸い戻し効果が低いため、排気バルブの閉じ時期を上死点前に制御する排気バルブ早閉じ制御を実行することで、未燃ＨＣをシリンダ内に閉じ込めてＨＣ排出量を低減する。

その後、吸気管圧力低下状態になったときには、吸気管圧力と排気圧との差が大きくなって、上死点後のピストンの下降による未燃ＨＣの吸い戻し効果が高くなるため、排気バルブの閉じ時期を上死点後に制御する排気バルブ遅閉じ制御を実行することで、シリンダから一旦排出された未燃ＨＣを上死点後のピストンの下降により効果的に吸い戻す。

これらの排気バルブ早閉じ制御による未燃ＨＣの閉じ込め効果と排気バルブ遅閉じ制御による未燃ＨＣの吸い戻し効果により、ＨＣ排出量を効果的に低減することができて、低エミッション化の要求を満たすことができる。

この場合、請求項２のように、排気バルブの開閉時期を変化させる可変排気バルブタイミング装置を設け、排気バルブの開閉時期を進角させるように可変排気バルブタイミング装置を制御することで排気バルブ早閉じ制御を実行し、排気バルブの開閉時期を遅角させるように可変排気バルブタイミング装置を制御することで排気バルブ遅閉じ制御を実行するようにすると良い。このようにすれば、排気バルブ早閉じ制御と排気バルブ遅閉じ制御を簡単に実行することができる。

このように可変排気バルブタイミング装置で排気バルブの開閉時期を進角させて排気バルブ早閉じ制御を実行すると、排気バルブの開き時期も進角されるため、燃焼ガスの排気開始時期が早くなって燃焼状態が不安定になる可能性がある。

そこで、請求項３のように、排気バルブ早閉じ制御時に吸気バルブの閉じ時期を下死点に近付ける吸気バルブ早閉じ制御を吸気バルブ早閉じ制御手段により実行するようにしても良い。このようにすれば、混合気の圧縮開始時期が下死点付近に進角されるため、混合気の実圧縮比を高くして燃焼状態を安定化させることができる。

この場合、請求項４のように、吸気バルブの開閉時期を変化させる可変吸気バルブタイミング装置を設け、吸気バルブの開閉時期を進角させるように可変吸気バルブタイミング装置を制御することで吸気バルブ早閉じ制御を実行するようにすると良い。このようにすれば、吸気バルブ早閉じ制御を簡単に実行することができる。

また、請求項５のように、内燃機関の運転状態（例えば機関回転速度や吸入空気量等）に基づいて推定した吸気管圧力を用いて吸気管圧力低下状態であるか否かを判定するようにしても良い。このようにすれば、吸気管圧力センサを備えていないシステムに本発明を適用する場合でも、吸気管圧力推定値を用いて吸気管圧力低下状態であるか否かを精度良く判定することができる。

或は、請求項６のように、内燃機関の始動後の経過時間が所定時間を越えたか否かによって吸気管圧力低下状態であるか否かを判定するようにしても良い。内燃機関の始動後の経過時間に応じて吸気管圧力が低下するため、内燃機関の始動後の経過時間が所定時間を越えたか否かを判定すれば、吸気管圧力が所定圧力よりも低下した吸気管圧力低下状態であるか否かを精度良く判定することができる。

また、請求項７のように、内燃機関の温度又はこれに関連性のある温度情報（例えば冷却水温や油温等）に応じて吸気管圧力低下状態の判定条件を変更するようにしても良い。このようにすれば、内燃機関の温度に応じて未燃ＨＣの発生状況が変化して、排気バルブ早閉じ制御による未燃ＨＣの閉じ込め効果や排気バルブ遅閉じ制御による未燃ＨＣの吸い戻し効果が変化するのに対応して、吸気管圧力低下状態の判定条件を変更して、排気バルブ早閉じ制御から排気バルブ遅閉じ制御に切り換える時期を適正な時期に設定することができる。

また、請求項８のように、排気バルブ早閉じ制御時に内燃機関の温度又はこれに関連性のある温度情報が低くなるほど排気バルブの閉じ時期を進角するようにしても良い。このようにすれば、内燃機関の温度が低くなるほど未燃ＨＣの発生量が多くなるのに対応して、排気バルブ早閉じ制御時の排気バルブの閉じ時期を進角して、排気バルブ早閉じ制御による未燃ＨＣの閉じ込め効果を大きくすることができる。

更に、請求項９のように、排気バルブ遅閉じ制御時に内燃機関の温度又はこれに関連性のある温度情報が低くなるほど排気バルブの閉じ時期を遅角するようにすると良い。このようにすれば、内燃機関の温度が低くなるほど未燃ＨＣの発生量が多くなるのに対応して、排気バルブ遅閉じ制御時の排気バルブの閉じ時期を遅角して、排気バルブ遅閉じ制御による未燃ＨＣの吸い戻し効果を大きくすることができる。

また、請求項１０のように、アクセルペダルが踏み込まれたときに排気バルブ早閉じ制御及び排気バルブ遅閉じ制御を禁止するようにしても良い。このようにすれば、運転者のアクセル操作に応じた排気バルブタイミング制御を排気バルブ早閉じ制御や排気バルブ遅閉じ制御よりも優先的に実行することができ、加速性を向上させることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を具体化した幾つかの実施例を説明する。

本発明の実施例１を図１乃至図８に基づいて説明する。
まず、図１に基づいてエンジン制御システム全体の概略構成を説明する。内燃機関であるエンジン１１の吸気管１２の最上流部には、エアクリーナ１３が設けられ、このエアクリーナ１３の下流側に、吸入空気量を検出するエアフローメータ１４が設けられている。このエアフローメータ１４の下流側には、モータ１５によって開度調節されるスロットルバルブ１６と、このスロットルバルブ１６の開度（スロットル開度）を検出するスロットル開度センサ１７とが設けられている。

更に、スロットルバルブ１６の下流側には、サージタンク１８が設けられ、このサージタンク１８に、吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサ１９が設けられている。また、サージタンク１８には、エンジン１１の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド２０が設けられ、各気筒の吸気マニホールド２０の吸気ポート近傍に、それぞれ燃料を噴射する燃料噴射弁２１が取り付けられている。また、エンジン１１のシリンダヘッドには、各気筒毎に点火プラグ２２が取り付けられ、各点火プラグ２２の火花放電によってシリンダ内の混合気に着火される。

また、エンジン１１には、吸気バルブ３０のバルブタイミング（開閉時期）を可変する可変吸気バルブタイミング装置３２と、排気バルブ３１のバルブタイミングを可変する可変排気バルブタイミング装置３３とが設けられている。

一方、エンジン１１の排気管２３には、排出ガスの空燃比又はリッチ／リーン等を検出する排出ガスセンサ２４（空燃比センサ、酸素センサ等）が設けられ、この排出ガスセンサ２４の下流側に、排出ガスを浄化する三元触媒等の触媒２５が設けられている。

また、エンジン１１のシリンダブロックには、冷却水温を検出する冷却水温センサ２６や、エンジン１１のクランク軸が所定クランク角回転する毎にパルス信号を出力するクランク角センサ２７が取り付けられている。このクランク角センサ２７の出力信号に基づいてクランク角やエンジン回転速度が検出される。更に、アクセルセンサ３４によってアクセル操作量（アクセルペダルの踏込量）が検出される。

これら各種センサの出力は、制御回路（以下「ＥＣＵ」と表記する）２９に入力される。このＥＣＵ２９は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭ（記憶媒体）に記憶された各種のエンジン制御プログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて燃料噴射弁２１の燃料噴射量や点火プラグ２２の点火時期を制御する。

一般に、エンジン１１の停止中は、吸気管１２内がほぼ大気圧の空気で満たされているため、吸気管圧力がほぼ大気圧であり、エンジン１１の始動に伴ってシリンダ内に空気が吸入され始めると、吸気管圧力が低下して排気圧（ほぼ大気圧）よりも低くなる。また、図２に示すように、排気バルブ３１の閉じ時期を上死点後に制御して、排気行程でシリンダから一旦排出された未燃ＨＣを上死点後のピストン３５の下降により吸い戻す場合、吸気管圧力が低下して排気圧との差が大きくなるほど、上死点後のピストン３５の下降による未燃ＨＣの吸い戻し効果が高くなる傾向がある。

このような特性を考慮して、本実施例１では、後述する図４の排気バルブタイミング制御ルーチンを実行することで、次のような排気バルブタイミング制御を行う。

図８のタイムチャートに示すように、エンジン１１の始動開始時（クランキング開始時）やその直後で、まだ吸気管圧力低下状態（吸気管圧力が所定圧力αよりも低下した状態）になっていないときには、吸気管圧力と排気圧との差が小さく、上死点後のピストン３５の下降による未燃ＨＣの吸い戻し効果が低いため、排気バルブタイミング（排気バルブ３１の開閉時期）を進角させるように可変排気バルブタイミング装置３３を制御して、排気バルブ３１の閉じ時期を上死点前に制御する排気バルブ早閉じ制御［図３（ａ）参照］を実行することで、未燃ＨＣをシリンダ内に閉じ込めてＨＣ排出量を低減する。

その後、吸気管圧力が所定圧力αよりも低下して、吸気管圧力低下状態になったときには、吸気管圧力と排気圧との差が大きくなって、上死点後のピストン３５の下降による未燃ＨＣの吸い戻し効果が高くなるため、排気バルブタイミングを遅角させるように可変排気バルブタイミング装置３３を制御して、排気バルブ３１の閉じ時期を上死点後に制御する排気バルブ遅閉じ制御［図３（ｂ）参照］を実行することで、排気行程でシリンダから一旦排出された未燃ＨＣを上死点後のピストン３５の下降により効果的に吸い戻す。

これらの排気バルブ早閉じ制御による未燃ＨＣの閉じ込め効果と排気バルブ遅閉じ制御による未燃ＨＣの吸い戻し効果により、ＨＣ排出量を効果的に低減する。
以下、ＥＣＵ２９が実行する図４の排気バルブタイミング制御ルーチンの処理内容を説明する。

［排気バルブタイミング制御ルーチン］
図４に示す排気バルブタイミング制御ルーチンは、ＥＣＵ２９の電源オン中（例えばイグニッションスイッチのオン後）に所定周期で実行される。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ１０１で、アクセルセンサ３４の出力に基づいてアクセルＯＮである（アクセルペダルが踏み込まれている）か否かを判定し、アクセルＯＦＦであると判定されれば、ステップ１０２に進み、図５の所定圧力αのマップを参照して、現在の冷却水温に応じた所定圧力αを算出する。ここで、所定圧力αは、大気圧よりも十分に低く、上死点後のピストン３５の下降による未燃ＨＣの吸い戻し効果が高くなる吸気管圧力である。

エンジン温度に応じて未燃ＨＣの発生状況が変化して、排気バルブ早閉じ制御による未燃ＨＣの閉じ込め効果や排気バルブ遅閉じ制御による未燃ＨＣの吸い戻し効果が変化するため、図５の所定圧力αのマップにより、冷却水温（エンジン温度の代用情報）に応じて所定圧力α（吸気管圧力低下状態の判定条件）を変更して、排気バルブ早閉じ制御から排気バルブ遅閉じ制御に切り換える時期を適正な時期に設定する。

尚、冷却水温以外のエンジン温度代用情報（例えば油温等）に応じて所定圧力αを算出するようにしても良い。或は、エンジン温度に応じて所定圧力αを算出するようにしても良い。

この後、ステップ１０３に進み、吸気管圧力センサ１９で検出した吸気管圧力が所定圧力αよりも低下したか否かによって吸気管圧力低下状態であるか否かを判定する。これらのステップ１０２，１０３の処理が特許請求の範囲でいう吸気管圧力低下状態判定手段としての役割を果たす。

このステップ１０３で、吸気管圧力センサ１９で検出した吸気管圧力が所定圧力α以上であり、まだ吸気管圧力低下状態になっていないと判定された場合には、吸気管圧力と排気圧との差が小さく、上死点後のピストン３５の下降による未燃ＨＣの吸い戻し効果が低いため、排気バルブ遅閉じ制御よりも排気バルブ早閉じ制御を実行した方が良いと判断して、排気バルブ早閉じ制御を次のようにして実行する。

まず、ステップ１０４で、図６の所定進角量Ａのマップを参照して、現在の冷却水温に応じた所定進角量Ａを算出する。図６の所定進角量Ａのマップは、冷却水温（エンジン温度の代用情報）が低くなるほど所定進角量Ａが大きくなって排気バルブ早閉じ制御時の排気バルブ３１の閉じ時期を進角するように設定されている。これにより、エンジン温度が低くなるほど未燃ＨＣの発生量が多くなるのに対応して、排気バルブ早閉じ制御時の排気バルブ３１の閉じ時期を進角して、排気バルブ早閉じ制御による未燃ＨＣの閉じ込め効果を大きくする。

尚、冷却水温以外のエンジン温度代用情報（例えば油温等）に応じて所定進角量Ａを算出するようにしても良い。或は、エンジン温度に応じて所定進角量Ａを算出するようにしても良い。

この後、ステップ１０５に進み、排気バルブタイミングを中間位置（例えば排気バルブ３１の閉じ時期がほぼ上死点となる位置）から所定進角量Ａだけ進角した位置まで進角させるように可変排気バルブタイミング装置３３を制御して、排気バルブ３１の閉じ時期を上死点前に制御する排気バルブ早閉じ制御を実行することで、未燃ＨＣをシリンダ内に閉じ込めてＨＣ排出量を低減する。これらのステップ１０４、１０５の処理が特許請求の範囲でいう排気バルブ早閉じ制御手段としての役割を果たす。

この後、ステップ１０６に進み、吸気バルブタイミング（吸気バルブ３０の開閉時期）を中間位置（例えば吸気バルブ３０の開き時期がほぼ上死点となる位置）よりも進角させるように可変吸気バルブタイミング装置３２を制御して、吸気バルブ３０の閉じ時期を下死点に近付ける吸気バルブ早閉じ制御を実行する。これにより、混合気の圧縮開始時期を下死点付近に進角して、混合気の実圧縮比を高くして燃焼状態を安定化させる。このステップ１０６の処理が特許請求の範囲でいう吸気バルブ早閉じ制御手段としての役割を果たす。

その後、上記ステップ１０３で、吸気管圧力センサ１９で検出した吸気管圧力が所定圧力αよりも低下して、吸気管圧力低下状態であると判定された場合には、吸気管圧力と排気圧との差が大きくなって、上死点後のピストン３５の下降による未燃ＨＣの吸い戻し効果が高くなるため、排気バルブ早閉じ制御よりも排気バルブ遅閉じ制御を実行した方が良いと判断して、排気バルブ遅閉じ制御を次のようにして実行する。

まず、ステップ１０７で、図７の所定遅角量Ｂのマップを参照して、現在の冷却水温に応じた所定遅角量Ｂを算出する。図７の所定遅角量Ｂのマップは、冷却水温（エンジン温度の代用情報）が低くなるほど所定遅角量Ｂが大きくなって排気バルブ遅閉じ制御時の排気バルブ３１の閉じ時期を遅角するように設定されている。これにより、エンジン温度が低くなるほど未燃ＨＣの発生量が多くなるのに対応して、排気バルブ遅閉じ制御時の排気バルブ３１の閉じ時期を遅角して、排気バルブ遅閉じ制御による未燃ＨＣの吸い戻し効果を大きくする。

尚、冷却水温以外のエンジン温度代用情報（例えば油温等）に応じて所定遅角量Ｂを算出するようにしても良い。或は、エンジン温度に応じて所定遅角量Ｂを算出するようにしても良い。

この後、ステップ１０８に進み、排気バルブタイミングを中間位置から所定遅角量Ｂだけ遅角した位置まで遅角させるように可変排気バルブタイミング装置３３を制御して、排気バルブ３１の閉じ時期を上死点後に制御する排気バルブ遅閉じ制御を実行することで、排気行程でシリンダから一旦排出された未燃ＨＣを上死点後のピストン３５の下降により効果的に吸い戻す。これらのステップ１０７、１０８の処理が特許請求の範囲でいう排気バルブ遅閉じ制御手段としての役割を果たす。

この後、ステップ１０９に進み、吸気バルブタイミングを中間位置よりも遅角させるように可変吸気バルブタイミング装置３２を制御する吸気バルブ遅閉じ制御を実行する。或は、吸気バルブタイミングを中間位置付近まで遅角させるように可変吸気バルブタイミング装置３２を制御する吸気バルブ遅閉じ制御を実行するようにしても良い。

一方、上記ステップ１０１で、アクセルＯＮである（アクセルペダルが踏み込まれている）と判定された場合には、ステップ１０２以降の処理を実行することなく、本ルーチンを終了する。これにより、排気バルブ早閉じ制御及び排気バルブ遅閉じ制御を停止して、運転者のアクセル操作に応じた排気バルブタイミング制御を排気バルブ早閉じ制御や排気バルブ遅閉じ制御よりも優先的に実行する。

以上説明した本実施例１では、図８のタイムチャートに示すように、エンジン１１の始動開始時やその直後で、まだ吸気管圧力低下状態（吸気管圧力が所定圧力αよりも低下した状態）になっていないときには、上死点後のピストン３５の下降による未燃ＨＣの吸い戻し効果が低いため、排気バルブタイミングを進角して排気バルブ３１の閉じ時期を上死点前に制御する排気バルブ早閉じ制御を実行することで、未燃ＨＣをシリンダ内に閉じ込めてＨＣ排出量を低減する。その後、吸気管圧力低下状態になったときには、上死点後のピストン３５の下降による未燃ＨＣの吸い戻し効果が高くなるため、排気バルブタイミングを遅角して排気バルブ３１の閉じ時期を上死点後に制御する排気バルブ遅閉じ制御を実行することで、排気行程でシリンダから一旦排出された未燃ＨＣを上死点後のピストン３５の下降により効果的に吸い戻す。

これらの排気バルブ早閉じ制御による未燃ＨＣの閉じ込め効果と排気バルブ遅閉じ制御による未燃ＨＣの吸い戻し効果とを組み合わせることにより、図８に示す他の制御（排気バルブタイミングを進角固定して排気バルブ３１の閉じ時期を上死点前に固定する制御、排気バルブタイミングを遅角固定して排気バルブ３１の閉じ時期を上死点前に固定する制御、排気バルブタイミングを中間位置で固定して排気バルブ３１の閉じ時期をほぼ上死点で固定する制御）に比べて、ＨＣ排出量を効果的に低減することができ、低エミッション化の要求を満たすことができる。

ところで、可変排気バルブタイミング装置３３で排気バルブ３１の開閉時期を進角させて排気バルブ早閉じ制御を実行すると、排気バルブ３１の開き時期も進角されるため、燃焼ガスの排気開始時期が早くなって燃焼状態が不安定になる可能性がある。

この対策として、本実施例１では、排気バルブ早閉じ制御時に吸気バルブ３０の閉じ時期を下死点に近付ける吸気バルブ早閉じ制御を実行するようにしたので、混合気の圧縮開始時期を下死点付近に進角して、混合気の実圧縮比を高くして燃焼状態を安定化させることができる。

尚、上記実施例１では、吸気管圧力センサ１９で検出した吸気管圧力が所定圧力αよりも低下したか否かによって吸気管圧力低下状態であるか否かを判定するようにしたが、吸気管圧力モデル等を用いてエンジン運転状態（例えばエンジン回転速度や吸入空気量等）に基づいて吸気管圧力を推定し、この吸気管圧力推定値が所定圧力αよりも低下したか否かによって吸気管圧力低下状態であるか否かを判定するようにしても良い。このようにすれば、吸気管圧力センサを備えていないシステムに本発明を適用する場合でも、吸気管圧力推定値を用いて吸気管圧力低下状態であるか否かを精度良く判定することができる。

次に、図９及び図１０を用いて本発明の実施例２を説明する。
本実施例２では、後述する図９の排気バルブタイミング制御ルーチンを実行することで、エンジン始動後の経過時間が所定時間βを越えたか否かによって吸気管圧力低下状態であるか否かを判定するようにしている。エンジン始動後の経過時間に応じて吸気管圧力が低下するため、エンジン始動後の経過時間が所定時間βを越えたか否かを判定すれば、吸気管圧力が所定圧力αよりも低下した吸気管圧力低下状態であるか否かを精度良く判定することができる。

図９に示す排気バルブタイミング制御ルーチンでは、ステップ２０１で、アクセルＯＦＦであると判定されれば、ステップ２０２に進み、エンジン始動後（例えばエンジン１１の初爆後又は完爆判定後）の経過時間をカウントアップした後、ステップ２０３に進み、図１０の所定時間βのマップを参照して、現在の冷却水温に応じた所定時間βを算出する。ここで、所定時間βは、エンジン始動後に吸気管圧力が所定圧力αよりも低下した吸気管圧力低下状態になるのに必要な時間に相当する。

エンジン温度に応じて未燃ＨＣの発生状況が変化して、排気バルブ早閉じ制御による未燃ＨＣの閉じ込め効果や排気バルブ遅閉じ制御による未燃ＨＣの吸い戻し効果が変化するため、図１０の所定時間βのマップにより、冷却水温（エンジン温度の代用情報）に応じて所定時間β（吸気管圧力低下状態の判定条件）を変更して、排気バルブ早閉じ制御から排気バルブ遅閉じ制御に切り換える時期を適正な時期に設定する。

尚、冷却水温以外のエンジン温度代用情報（例えば油温等）に応じて所定時間βを算出するようにしても良い。或は、エンジン温度に応じて所定時間βを算出するようにしても良い。

この後、ステップ２０４に進み、エンジン始動後の経過時間が所定時間βを越えたか否かによって吸気管圧力低下状態であるか否かを判定する。これらのステップ２０３、２０４の処理が特許請求の範囲でいう吸気管圧力低下状態判定手段としての役割を果たす。

このステップ２０４で、エンジン始動後の経過時間が所定時間β以下であり、まだ吸気管圧力低下状態になっていないと判定された場合には、吸気管圧力と排気圧との差が小さく、上死点後のピストン３５の下降による未燃ＨＣの吸い戻し効果が低いため、排気バルブ遅閉じ制御よりも排気バルブ早閉じ制御を実行した方が良いと判断して、排気バルブ早閉じ制御と吸気バルブ早閉じ制御を実行する（ステップ２０５〜２０７）。

その後、上記ステップ２０４で、エンジン始動後の経過時間が所定時間βを越えて、吸気管圧力低下状態であると判定された場合には、吸気管圧力と排気圧との差が大きくなって、上死点後のピストン３５の下降による未燃ＨＣの吸い戻し効果が高くなるため、排気バルブ早閉じ制御よりも排気バルブ遅閉じ制御を実行した方が良いと判断して、排気バルブ遅閉じ制御と吸気バルブ遅閉じ制御を実行する（ステップ２０８〜２１０）を実行する。

以上説明した本実施例２では、エンジン始動後の経過時間が所定時間βを越えたか否かによって吸気管圧力低下状態であるか否かを判定するようにしたので、吸気管圧力センサを備えていないシステムに本発明を適用する場合でも、吸気管圧力推定値を用いて吸気管圧力低下状態であるか否かを精度良く判定することができる。

尚、本発明は、図１に示すような吸気ポート噴射エンジンに限定されず、筒内噴射エンジン等にも適用して実施できる等、種々変更して実施できる。

本発明の実施例１におけるエンジン制御システム全体の概略構成図である。 吸気管圧力と未燃ＨＣの吸い戻し効果との関係を説明する図である。 （ａ）は排気バルブ早閉じ制御を説明する図であり、（ｂ）は排気バルブ遅閉じ制御を説明する図である。 実施例１の排気バルブタイミング制御ルーチンの処理の流れを説明するフローチャートである。 所定圧力αのマップの一例を概念的に示す図である。 所定進角量Ａのマップの一例を概念的に示す図である。 所定遅角量Ｂのマップの一例を概念的に示す図である。 実施例１の排気バルブタイミング制御の実行例を説明するタイムチャートである。 実施例２の排気バルブタイミング制御ルーチンの処理の流れを説明するフローチャートである。 所定時間βのマップの一例を概念的に示す図である。

符号の説明

１１…エンジン（内燃機関）、１２…吸気管、１６…スロットルバルブ、２１…燃料噴射弁、２２…点火プラグ、２３…排気管、２６…冷却水温センサ、２９…ＥＣＵ（排気バルブ早閉じ制御手段，吸気管圧力低下状態判定手段，排気バルブ遅閉じ制御手段，吸気バルブ早閉じ制御手段）、３０…吸気バルブ、３１…排気バルブ、３２…可変吸気バルブタイミング装置、３３…可変排気バルブタイミング装置、３４…アクセルセンサ

Claims (10)

1. 内燃機関の始動時に排気バルブの閉じ時期を上死点前に制御する排気バルブ早閉じ制御を実行する排気バルブ早閉じ制御手段と、
   内燃機関の吸気管圧力が所定圧力よりも低下した吸気管圧力低下状態であるか否かを判定する吸気管圧力低下状態判定手段と、
   前記吸気管圧力低下状態判定手段により前記吸気管圧力低下状態であると判定されたときに前記排気バルブの閉じ時期を上死点後に制御する排気バルブ遅閉じ制御を実行する排気バルブ遅閉じ制御手段と
   を備えていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記排気バルブの開閉時期を変化させる可変排気バルブタイミング装置を備え、
   前記排気バルブ早閉じ制御手段は、前記排気バルブの開閉時期を進角させるように前記可変排気バルブタイミング装置を制御することで前記排気バルブ早閉じ制御を実行し、
   前記排気バルブ遅閉じ制御手段は、前記排気バルブの開閉時期を遅角させるように前記可変排気バルブタイミング装置を制御することで前記排気バルブ遅閉じ制御を実行することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記排気バルブ早閉じ制御時に吸気バルブの閉じ時期を下死点に近付ける吸気バルブ早閉じ制御を実行する吸気バルブ早閉じ制御手段を備えていることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記吸気バルブの開閉時期を変化させる可変吸気バルブタイミング装置を備え、
   前記吸気バルブ早閉じ制御手段は、前記吸気バルブの開閉時期を進角させるように前記可変吸気バルブタイミング装置を制御することで前記吸気バルブ早閉じ制御を実行することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記吸気管圧力低下状態判定手段は、内燃機関の運転状態に基づいて推定した吸気管圧力を用いて前記吸気管圧力低下状態であるか否かを判定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
6. 前記吸気管圧力低下状態判定手段は、内燃機関の始動後の経過時間が所定時間を越えたか否かによって前記吸気管圧力低下状態であるか否かを判定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
7. 前記吸気管圧力低下状態判定手段は、内燃機関の温度又はこれに関連性のある温度情報に応じて前記吸気管圧力低下状態の判定条件を変更することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
8. 前記排気バルブ早閉じ制御手段は、前記排気バルブ早閉じ制御時に内燃機関の温度又はこれに関連性のある温度情報が低くなるほど前記排気バルブの閉じ時期を進角することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
9. 前記排気バルブ遅閉じ制御手段は、前記排気バルブ遅閉じ制御時に内燃機関の温度又はこれに関連性のある温度情報が低くなるほど前記排気バルブの閉じ時期を遅角することを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
10. アクセルペダルが踏み込まれたときに前記排気バルブ早閉じ制御及び前記排気バルブ遅閉じ制御を禁止する手段を備えていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。

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