JP2010071151A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アイドル運転状態において吸気バルブの遅開きが実行される場合にあって、そのアイドル運転状態からの機関の要求出力の増大時に生じるおそれのあるノッキングの発生を抑えることのできる内燃機関の制御装置を提供する。
【解決手段】内燃機関１の吸気バルブ９には、油圧駆動式のバルブタイミング可変機構１３やリフト量可変機構１４が設けられており、アクセルペダル２７の操作量に応じて算出される機関の要求出力に基づき吸入空気量が調量される。クランクシャフト７には、要求出力に基づいて変速比が変更される無段変速機３０が接続されている。アイドル運転状態では吸気バルブ９の遅開き及び下死点閉じが実行される。アイドル運転状態からの要求出力の増大時には、吸気バルブ９のバルブタイミングを進角側に変更するとともに、その進角側への変更過程にあってバルブタイミングが規定値に達するまで要求出力の増大に応じた吸入空気量の増大を抑制する。
【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関する。

内燃機関には、吸気バルブのバルブタイミングを変更するバルブタイミング可変機構が設けられることがあり、こうしたバルブタイミング可変機構は、内燃機関のクランクシャフトによって駆動される油圧ポンプの油圧を駆動源とすることが多い（例えば特許文献１等）。
特開２００１−３７７２号公報

ところで、機関運転状態がアイドル運転状態になっているときの吸気バルブのバルブタイミングとして、ピストンの上死点よりも遅角側で吸気バルブが開弁される遅開きの開弁タイミングを設定すると、燃費の改善等を図ることができる。これは、ピストンの下降中であって気筒内の圧力が低くなっている最中に吸気バルブが開弁されることにより、開弁直後において気筒内に流入する空気の流速が非常に速くなる。そのため、吸気バルブの弁部やバルブシート部を空気が通過する際に摩擦熱が発生し、吸入空気の温度が上昇して燃料の気化が促進されるためである。また、吸入空気の流速が非常に速くなることにより、空気と燃料とのミキシングが促進されるといった理由等にもよる。

また、機関運転状態がアイドル運転状態になっているときの吸気バルブのバルブタイミングとして、吸気バルブの閉弁タイミングをピストンの下死点に設定することにより、吸気の充填効率が向上して実圧縮比が高くなるため、これによっても燃費の改善等を図ることができる。

ここで、アイドル運転状態からアクセルペダルが踏み込まれて機関に対する要求出力が増大すると、その要求出力の増大に応じて吸入空気量の増大も行われる。このような吸入空気量の増大時にあって、吸気バルブのバルブタイミングが上述したような遅開きや下死点閉じといったタイミングに設定されていると、吸入空気量の増大に伴い、吸気温度の上昇効果や充填効率の向上効果が過剰に促進されてしまい、ノッキングが発生しやすくなる。

そこで、上述したような要求出力の増大時には、吸気バルブの遅開きや下死点閉じにより得られる吸気温度の上昇効果や充填効率の向上効果を抑えるべく、吸気バルブのバルブタイミングを速やかに進角側に変更するといった対策が考えられる。

しかし、アイドル運転状態では機関回転速度が低く、上記油圧ポンプの油圧は比較的低くなっている。そのため、上述したような油圧駆動式のバルブタイミング可変機構にあっては、上記要求出力の増大時に、吸気バルブのバルブタイミングを速やかに進角側に変更することができず、その進角動作が完了するまでの過渡中においてノッキングが発生してしまうおそれがある。

本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、アイドル運転状態において吸気バルブの遅開きが実行される場合にあって、そのアイドル運転状態からの機関の要求出力の増大時に生じるおそれのあるノッキングの発生を抑えることのできる内燃機関の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、内燃機関のクランクシャフトによって駆動される油圧ポンプと、同油圧ポンプの油圧で駆動されて吸気バルブのバルブタイミングを変更するバルブタイミング可変機構と、吸入空気量を調量する空気量調量手段とを備え、アクセルペダルの操作量に応じて算出される機関の要求出力に基づいて前記空気量調量手段による吸入空気量の調量を行う内燃機関の制御装置であって、前記要求出力に基づいて変速比が無段階に変更される無段変速機が前記クランクシャフトに接続されており、アイドル運転状態における前記バルブタイミングとして、ピストンの上死点よりも遅角側で前記吸気バルブが開弁される遅開きの開弁タイミングが設定されており、前記アイドル運転状態からの前記要求出力の増大に対応して前記バルブタイミングが進角側に変更されるとともに、その進角側への変更過程にあって前記バルブタイミングが規定値に達するまで前記要求出力の増大に応じた吸入空気量の増大を抑制することをその要旨とする。

なお、上記変速比とは、「無段変速機の入力軸の回転速度／無段変速機の出力軸の回転速度」で定義される値である。
まず、同構成によれば、アクセルペダルの操作量に応じて算出される機関の要求出力に基づいて空気量調量手段による吸入空気量の調量が行われ、例えば要求出力の増大に応じて吸入空気量も増大される。また、クランクシャフトに接続された無段変速機においては、上記要求出力に基づいて変速比が無段階に変更され、例えば要求出力の増大に応じて変速比も大きくされる。そして、アイドル運転状態における吸気バルブのバルブタイミングとして遅開きの開弁タイミングが設定されることにより、燃費等の改善が図られる。

ここで、吸気バルブの遅開きが実行されるアイドル運転状態から機関の要求出力が増大されるときにはノッキングが発生しやすくなるため、同構成においては、そうした要求出力の増大に対応して吸気バルブのバルブタイミングが進角側に変更される。このバルブタイミングの進角側への変更過程にあっては、同バルブタイミングが規定値に達するまで要求出力の増大に応じた吸入空気量の増大が抑制されるため、進角側への変更遅れ及び吸入空気量の増大によるノッキングの発生が抑えられる。

また、アイドル運転状態から機関の要求出力が増大されるときには、その要求出力の増大に応じて無段変速機の変速比も大きくされるため、機関回転速度が早期に上昇し、これにより上記油圧ポンプの油圧で駆動される上記バルブタイミング可変機構の応答速度も早期に高められる。そのため、進角側に変更されるバルブタイミングが上記規定値に達するまでの時間は短くなり、上述したような吸入空気量の増大抑制も早期に解除することができる。

このように同構成によれば、アイドル運転状態において吸気バルブの遅開きが実行される場合にあって、そのアイドル運転状態からの機関の要求出力の増大時に生じるおそれのあるノッキングの発生を抑えることができるようになる。

吸気バルブの開弁タイミングが上述した遅開きのタイミングにされるときには、これに併せて、請求項２に記載の発明によるように、前記吸気バルブの閉弁タイミングがピストンの下死点に設定される、といった構成を採用することもできる。

なお、上記空気量調量手段としては、請求項３に記載の発明によるように、機関の吸気通路に設けられたスロットルバルブであるといった構成や、請求項４に記載の発明によるように、前記吸気バルブについてその最大リフト量及び開弁期間の少なくとも一方を変更することにより吸入空気量を調量するバルブ特性可変機構であるといった構成を採用することができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置において、前記無段変速機は、クラッチ機構を介して前記クランクシャフトに接続されており、前記アイドル運転状態において前記クラッチ機構が解放されているときに前記遅開きの開弁タイミングが設定されることをその要旨とする。

吸気バルブのバルブタイミングとして上述した遅開きの開弁タイミングを設定する場合には、基本的にそれほど大きな機関出力が得られない。そのため、場合によっては機関運転が不安定になる、例えば機関回転速度を一定に維持することができなくなるといった不都合が生じるおそれがある。この点、同構成によれば、アイドル運転状態であって、かつ上記クラッチ機構が解放されており、内燃機関への負荷が非常に小さくなっているときに遅開きの開弁タイミングが設定されるため、機関運転を安定した状態に維持することができる。

以下、本発明に係る内燃機関の制御装置を具体化した一実施形態について、図１〜図９を参照して説明する。
まず、図１を参照して、本実施形態における車載用の内燃機関及び駆動系の構成を説明する。

この図１に示すように、内燃機関１のクランクシャフト７はトルクコンバータ２０に接続されており、同トルクコンバータ２０の出力軸は、遊星歯車機構２２の入力軸に接続されている。この遊星歯車機構２２によって車両の前進及び後退が切り替えられる。

また、遊星歯車機構２２の内部にはクラッチ機構２２ａが設けられており、このクラッチ機構２２ａの係合状態では、トルクコンバータ２０から遊星歯車機構２２への動力伝達がなされ、クラッチ機構２２ａの解放状態では、トルクコンバータ２０から遊星歯車機構２２への動力伝達が遮断される。このクラッチ機構２２ａは、機関運転中において基本的に係合状態にされており、内燃機関１がアイドル運転状態であってその状態がある程度継続されているときに開放状態にされる。こうした、いわゆるニュートラル制御が実行されることにより、アイドル運転中の機関負荷が低減され、これにより燃料消費を抑えることができる。

上記遊星歯車機構２２の出力軸は、自動変速機である無段変速機構（以下、ＣＶＴ（：Continuously Variable Transmission）という）３０の入力軸３２に接続されており、同ＣＶＴ３０の出力軸３４は車両の駆動輪に接続されている。このＣＶＴ３０には、入力軸３２と一体回転する第１プーリ３０ａ、出力軸３４と一体回転する第２プーリ３０ｂ、第１プーリ３０ａの回転力を第２プーリ３０ｂに伝達するベルト３０ｃ等が設けられている。そして、第１プーリ３０ａ及び第２プーリ３０ｂのプーリ幅が連続可変されることにより、上記入力軸３２の回転速度Ｎｉｎに対する出力軸３４の回転速度Ｎｏｕｔの比（Ｎｉｎ／Ｎｏｕｔ）、すなわち変速比Ｒが連続可変される。このＣＶＴ３０による変速では、有段の変速機と比較して、変速比Ｒを幅広く変更することができ、また変速比Ｒを連続可変させることができるため、内燃機関１の運転を燃費最適線に近い部分で行うことができる。

上記トルクコンバータ２０には、ＣＶＴ３０の制御油圧を発生させるオイルポンプが備えられている。そして、上記第１プーリ３０ａ及び第２プーリ３０ｂは、油圧制御回路５０による油圧制御を通じてそれぞれのプーリ幅が制御される。

次に、図２を参照して、内燃機関１の構成を説明する。
図２に示す内燃機関１の吸気通路３には、吸入空気量を調量する空気量調量手段としてのスロットルバルブ２９が設けられており、吸気通路３を通じて燃焼室２に空気が吸入されるとともに、燃料噴射弁４から噴射された燃料が同燃焼室２に供給される。この空気と燃料とからなる混合気に対し点火プラグ５による点火が行われると、同混合気が燃焼してピストン６が往復移動し、内燃機関１の出力軸であるクランクシャフト７が回転する。そして、燃焼後の混合気は排気として各燃焼室２から排気通路８に送り出される。また、クランクシャフト７には、油圧を発生させるための油圧ポンプ４０が接続されており、この油圧ポンプ４０で発生する油圧によって後述するバルブタイミング可変機構１３が駆動される。

内燃機関１において、燃焼室２と吸気通路３との間は吸気バルブ９の開閉動作によって連通・遮断され、燃焼室２と排気通路８との間は排気バルブ１０の開閉動作によって連通・遮断される。これら吸気バルブ９及び排気バルブ１０については、クランクシャフト７の回転が伝達される吸気カムシャフト１１及び排気カムシャフト１２の回転に伴い開閉動作する。

内燃機関１は、吸気バルブ９のバルブ特性を可変とするバルブ特性可変機構として、吸気カムシャフト１１に設けられた油圧駆動式のバルブタイミング可変機構１３と、吸気カムシャフト１１の吸気バルブ９との間に設けられて電動モータ１５にて駆動されるリフト量可変機構１４とを備えている。

バルブタイミング可変機構１３は、クランクシャフト７に対する吸気カムシャフト１１の相対回転位相を調節して吸気バルブ９のバルブタイミングＶＴを変更することで、図３に示すように、吸気バルブ９の開弁期間ＩＮＣＡＭを一定に保持した状態で同吸気バルブ９の開弁時期ＩＶＯ及び閉弁時期ＩＶＣを共に進角又は遅角させるものである。

また、リフト量可変機構１４は、吸気バルブ９の最大リフト量及び開弁期間ＩＮＣＡＭを、図４に示すように互いに同期して変化させるものであり、最大リフト量ＶＬが大きくなるほど開弁期間ＩＮＣＡＭも長くなる。

こうした内燃機関１やＣＶＴ３０等の各種制御は、電子制御装置２６によって行われる。電子制御装置２６は、各種制御に関する演算処理を実行するＣＰＵ、その制御に必要なプログラムやデータの記憶されたＲＯＭ、ＣＰＵの演算結果が一時的に記憶されるＲＡＭ、外部との間で信号を入・出力するための入・出力ポート等を備えて構成されている。

電子制御装置２６の入力ポートには、例えば、以下に示す各種センサが接続されている。
・車両の運転者によって踏み込み操作されるアクセルペダル２７の踏み込み量（アクセル操作量ＡＣＣＰ）を検出するアクセルポジションセンサ７０。

・吸気通路３に設けられたスロットルバルブ２９の開度（スロットル開度ＴＡ）を検出するスロットルポジションセンサ７１。
・吸気通路３を通じて燃焼室２に吸入される空気の量（吸入空気量ＧＡ）を検出するエアフロメータ７２。

・クランクシャフト７の回転に対応する信号を出力し、機関回転速度ＮＥの算出等に用いられるクランクポジションセンサ７３。
・吸気カムシャフト１１の回転位相に対応した信号を出力し、バルブタイミングＶＴの現状値の算出等に用いられるカムポジションセンサ７４。なお、本実施形態では、吸気バルブ９のバルブタイミングが最遅角位置に設定されている状態がバルブタイミングＶＴ＝０として定義されており、同バルブタイミングＶＴの値は、その最遅角位置からの進角量を示す値とされている。

・電動モータ１５の駆動量の検出を通じて最大リフト量ＶＬや開弁期間ＩＮＣＡＭの現状値を検出するリフト量センサ７５。
・車両の車速ＳＰＤを検出する車速センサ７６。

・ＣＶＴ３０の入力軸３２の回転速度である入力回転速度Ｎｉｎを検出する回転速度センサ７７。
電子制御装置２６は、上述した各種センサにて検出される機関運転状態や車両の走行状態に基づき、内燃機関１の吸入空気量制御や燃料噴射制御といった出力制御、あるいはＣＶＴ３０の変速制御等を行う。

例えば、上記各種センサから入力した検出信号に基づいて車両の状態や機関運転状態を把握し、それら把握した状態に応じて燃料噴射弁４の燃料噴射制御、点火プラグ５の点火時期制御、吸気バルブ９のバルブタイミングＶＴの制御、吸気バルブ９の最大リフト量ＶＬ及び開弁期間ＩＮＣＡＭの制御、及びスロットルバルブ２９の開度制御等が実施される。

なお、内燃機関１の燃料噴射制御については、１サイクル中に吸気通路３から燃焼室２に吸入される空気の量に対応した燃料を燃料噴射弁４から噴射させるよう、同燃料噴射弁４を駆動することによって実現される。このため、内燃機関１においては、その吸入空気量を多くするほど、燃焼室２に供給される燃料及び空気の量が多くなり、機関出力は高められるようになる。

また、本実施形態の内燃機関１では、通常、スロットルバルブ２９が全開状態に保持され、リフト量可変機構１４の駆動による吸気バルブ９の最大リフト量ＶＬ及び開弁期間ＩＮＣＡＭの調整を通じて吸入空気量が調節される。より詳細には、アクセル操作量ＡＣＣＰが大きくなって内燃機関１に対する要求出力が大きくなるほど、上記最大リフト量ＶＬ及び開弁期間ＩＮＣＡＭは大きくされ、上記要求出力に対応した機関出力が得られるように吸入空気量は増量される。このように通常時においては、リフト量可変機構１４が、吸入空気量を調量する空気量調量手段として機能する。こうしたいわゆるトルクデマンド制御が行われることにより、要求出力に対する機関出力の制御が精密に行われる。

さらに、ＣＶＴ３０の変速制御は上記出力制御に併せて統合制御される。
図５に、そうした統合制御の概要を示す。この統合制御では、まず、運転者が機関に対して要求している要求出力の目標値、すなわち目標エンジン出力Ｐｐが、アクセル操作量ＡＣＣＰ及び車速ＳＰＤに基づいて算出される。

そして、この目標エンジン出力Ｐｐに基づいて変速制御及び出力制御が行われる。
変速制御では、設定された目標エンジン出力Ｐｐを内燃機関１の燃費最適線上で実現できるように第１プーリ３０ａの目標入力回転速度Ｎｉｎｐが設定される。なお、燃費最適線とは、図６に示すように、燃料消費量を最も抑えることのできるエンジン出力Ｐと機関回転速度ＮＥとの対応関係を示す線であり、機関回転速度がある程度の高回転領域にまで達するまでは、基本的にエンジン出力Ｐが大きいほど機関回転速度ＮＥも高くなるといった傾向がある。ここで、第１プーリ３０ａと一体回転する入力軸３２は、トルクコンバータ２０と遊星歯車機構２２を介してクランクシャフト７に接続されている。従って、燃料消費量を最も抑えた状態で目標エンジン出力Ｐｐが得られるときの第１プーリ３０ａの目標入力回転速度Ｎｉｎｐも、そうした燃費最適線に基づいて算出される。例えば、機関回転速度ＮＥが低いアイドル運転状態において、目標エンジン出力Ｐｐが増大されたときには、機関回転速度ＮＥが高くなるように目標入力回転速度Ｎｉｎｐが高い値に設定される。

次に、目標入力回転速度Ｎｉｎｐに基づいてＣＶＴ３０の制御量が算出され、その制御量に基づいてＣＶＴ３０の変速が行われる。ここでは、回転速度センサ７７によって検出される入力軸３２の入力回転速度Ｎｉｎと目標入力回転速度Ｎｉｎｐとが一致するように、第１プーリ３０ａ及び第２プーリ３０ｂの各プーリ幅が調整される。例えば、機関回転速度ＮＥが低いアイドル運転状態において、目標エンジン出力Ｐｐが増大されたときには、高い値に設定される目標入力回転速度Ｎｉｎｐに応じて変速比Ｒも大きくされる。

一方、出力制御では、上記算出される目標エンジン出力Ｐｐと第１プーリ３０ａの実際の回転速度、すなわち入力回転速度Ｎｉｎに基づいて目標出力トルクＴｐが算出される。この目標出力トルクＴｐは、次式（１）に基づいて算出される。

Ｔｐ＝（Ｐｐ×Ｋ）／Ｎｉｎ …（１）
Ｔｐ：目標出力トルク［Ｎ・ｍ］
Ｐｐ：目標エンジン出力Ｐｐ［ｋＷ］
Ｎｉｎ：入力回転速度［ｒｐｍ］
Ｋ：定数＝９５４９．３

そして、目標出力トルクＴｐに基づいて目標負荷率ＫＬｐが算出される。この目標負荷率ＫＬｐは、全負荷時の吸入空気量に対する要求吸入空気量の比率であり、目標出力トルクＴｐが高いときほど目標負荷率ＫＬｐも高い値に設定される。そして、その目標負荷率ＫＬｐが得られる吸入空気量ＧＡに対応した目標開弁期間ＩＮＣＡＭｐが算出され、実際の開弁期間ＩＮＣＡＭが目標開弁期間ＩＮＣＡＭｐと一致するように、リフト量可変機構１４が駆動制御される。これにより、目標出力トルクＴｐに応じた吸入空気量が燃焼室２に導入されるとともに、その吸入空気量に応じた燃料が燃料噴射弁４から噴射され、内燃機関１の出力トルクＴは目標出力トルクＴｐに調整される。

ところで、機関運転状態がアイドル運転状態になっているときの吸気バルブ９のバルブタイミングとして、図７に示すように、ピストン６の上死点よりも遅角側で吸気バルブ９が開弁される遅開きの開弁タイミングを設定すると、燃費の改善等を図ることができる。これは、ピストン６の下降中であって気筒内の圧力が低くなっている最中に吸気バルブ９が開弁されることにより、開弁直後において気筒内に流入する空気の流速が非常に速くなる。そのため、吸気バルブ９の弁部やバルブシート部を空気が通過する際に摩擦熱が発生し、吸入空気の温度が上昇して燃料の気化が促進されるためである。また、吸入空気の流速が非常に速くなることにより、空気と燃料とのミキシングが促進されるといった理由等にもよる。

また、機関運転状態がアイドル運転状態になっているときの吸気バルブのバルブタイミングとして、先の図７に示すように、吸気バルブ９の閉弁タイミングをピストン６の下死点に設定するといったことを併せて行うことにより、吸気の充填効率が向上して実圧縮比が高くなるため、これによっても燃費の改善等を図ることができる。ちなみに、この下死点閉じの実行に際して必ずしもピストン６の下死点を閉じタイミングに設定する必要はなく、下死点近傍であってもよい。

また、こうした吸気バルブ９の遅開きや下死点閉じを実行するときには、基本的にそれほど大きな機関出力が得られない。そのため、場合によっては機関運転が不安定になる、例えば機関回転速度を一定に維持することができなくなるといった不都合が生じるおそれがある。そこで、本実施形態では、上述したニュートラル制御が実行されているときに、吸気バルブ９の遅開き及び下死点閉じを実行するようにしており、これにより燃費の改善を図るとともに、機関運転を安定した状態に維持することができるようにしている。なお、本実施形態においては、吸気バルブ９のバルブタイミングが最遅角位置に設定されているときに、吸気バルブ９の開弁タイミングは上記遅開きのタイミングになるとともに、吸気バルブ９の閉弁タイミングは上記下死点閉じのタイミングにされる。

ところで、例えば車両の発進時などのように、アイドル運転状態からアクセルペダル２７が踏み込まれて機関に対する要求出力が増大するときには、その要求出力の増大に応じて吸入空気量の増大も行われる。このような吸入空気量の増大時にあって、吸気バルブ９のバルブタイミングが上述したような遅開きや下死点閉じといったタイミングに設定されていると、吸入空気量の増大に伴い、吸気温度の上昇効果や充填効率の向上効果が過剰に促進されてしまい、ノッキングが発生しやすくなる。

そこで、アイドル運転状態からの要求出力の増大時には、吸気バルブ９の遅開きや下死点閉じにより得られる吸気温度の上昇効果や充填効率の向上効果を抑えるべく、図８に示すように、吸気バルブ９のバルブタイミングを進角側に変更するようにしている。

しかし、アイドル運転状態では機関回転速度ＮＥが低く、上記油圧ポンプ４０の油圧は比較的低くなっているため、上述したような油圧駆動式のバルブタイミング可変機構１３にあっては、上記要求出力の増大時に、吸気バルブ９のバルブタイミングを速やかに進角側に変更することができない。そのため、そうした進角動作が完了するまでの過渡時においてノッキングが発生してしまうおそれがある。

そこで、本実施形態では、以下に説明する空気量抑制処理を実行することにより、吸気バルブ９の遅開きや下死点閉じが実行されるアイドル運転状態から機関の要求出力が増大されたときにおいて、一時的に生じるおそれのあるノッキングの発生を抑えるようにしている。

図９に、上記空気量抑制処理の処理手順を示す。なお、本処理は、電子制御装置２６によって所定周期毎に繰り返し実行される。
本処理が開始されるとまず、アイドル運転状態であるか否かが判定され（Ｓ１００）、アイドル運転中でない場合には（Ｓ１００：ＮＯ）、本処理は一旦終了される。

一方、アイドル運転中である場合には（Ｓ１００：ＹＥＳ）、上述したニュートラル制御の実行中であるか否かが判定される（Ｓ１１０）。そして、ニュートラル制御が実行されていない場合には（Ｓ１１０：ＮＯ）、第１アイドル時目標値の設定が行われて（Ｓ１３０）、本処理は一旦終了される。この第１アイドル時目標値の設定が行われるときには、目標開弁期間ＩＮＣＡＭｐに所定値Ａが設定される。この所定値Ａには、アイドル運転状態を継続するために必要な吸入空気量が得られる程度の開弁期間ＩＮＣＡＭが設定されている。また、第１アイドル時目標値の設定が行われるときには、目標バルブタイミングＶＴｐに所定値Ｃが設定される。この所定値Ｃには、吸気バルブ９のバルブタイミングを最遅角位置から進角させた状態にすることのできる値が設定されている。より具体的には、吸気バルブ９の遅開きや下死点閉じにより得られる吸気温度の上昇効果や充填効率の向上効果を抑えることができる値であって、吸入空気量の増大に伴うノッキングの発生を抑えることができる程度の進角側の値が設定されている。

ニュートラル制御が実行されている場合には（Ｓ１１０：ＹＥＳ）、第２アイドル時目標値の設定が行われて（Ｓ１２０）、本処理は一旦終了される。この第２アイドル時目標値の設定が行われるときには、目標開弁期間ＩＮＣＡＭｐに上記所定値Ａが設定される。なお、このときに設定される目標開弁期間ＩＮＣＡＭｐとして、上記所定値Ａとは異なる値を設定してもよい。また、第２アイドル時目標値の設定が行われるときには、目標バルブタイミングＶＴｐに所定値Ｂが設定される。この所定値Ｂには、吸気バルブ９のバルブタイミングを遅開き及び下死点閉じにすることのできるバルブタイミング、本実施形態においてはそのバルブタイミングを最遅角位置にすることのできる値が設定されている。

ステップＳ１２０の処理が行われると、次に、ステップＳ１４０の処理が行われる。このステップＳ１４０では、以下の条件（１）及び条件（２）がともに成立しているか否かが判定される。

条件（１）アクセル操作量ＡＣＣＰが発進判定値Ｄ以上である。なお、発進判定値Ｄには、アクセルペダル２７の踏み込みが行われたか否かを判定しうる値が設定されている。
条件（２）バルブタイミングＶＴが変位判定値Ｅ以下である。なお、変位判定値Ｅには、バルブタイミングＶＴが最遅角位置から動いているか否かを判定しうる値が設定されている。

そして、条件（１）及び条件（２）がともに成立していない場合には（Ｓ１４０：ＮＯ）、本処理は一旦終了される。
一方、条件（１）及び条件（２）がともに成立している場合には（Ｓ１４０：ＹＥＳ）、発進要求がある、すなわちアイドル運転状態にあった内燃機関１に対して要求出力が増大されたと判定され、ステップＳ１５０以降の処理が引き続き行われる。

ステップＳ１５０では、上記目標負荷率ＫＬｐが判定値α以上であるか否かが判定される。そして目標負荷率ＫＬｐが判定値α以上である場合には（Ｓ１５０：ＹＥＳ）、現在の目標負荷率ＫＬｐに対応した吸入空気量において上述したようなノッキングの発生が起こる可能性があると判定され、目標負荷率ＫＬｐの制限が実行される（Ｓ１６０）。

この目標負荷率ＫＬｐの制限に際しては、少なくとも目標負荷率ＫＬｐが判定値αよりも小さくなるように同目標負荷率ＫＬｐの値が小さくされる。この際には、例えば判定値αよりも所定量だけ小さくされた値を目標負荷率ＫＬｐとして設定することで、同目標負荷率ＫＬｐの値を制限するといったことを行えばよい。こうした目標負荷率ＫＬｐの制限が行われることにより、要求出力の増大に応じた吸入空気量の増大が抑制される。

ステップＳ１６０にて目標負荷率ＫＬｐの制限が行われた場合、或いは上記ステップＳ１５０にて、目標負荷率ＫＬｐが判定値α未満であると判定されることにより（Ｓ１５０：ＮＯ）、現在の目標負荷率ＫＬｐに対応した吸入空気量において上述したようなノッキングは発生しないと判定される場合には、次に、ステップＳ１７０の処理が行われる。

このステップＳ１７０では、発進時目標値の設定が行われる（Ｓ１７０）。この発進時目標値の設定が行われるときには、目標開弁期間ＩＮＣＡＭｐに上記所定値Ａが設定される。また、発進時目標値の設定が行われるときには、目標バルブタイミングＶＴｐに上記所定値Ｃが設定されることにより、先のステップＳ１２０で設定された目標バルブタイミングＶＴｐは所定値Ｂから所定値Ｃに変更される。なお、この発進時目標値の設定に際して、目標開弁期間ＩＮＣＡＭｐに上記所定値Ａとは異なる値を設定したり、目標バルブタイミングＶＴｐに上記所定値Ｃとは異なる値を設定したりしてもよい。そして、このステップＳ１７０が実行されることにより、最遅角位置から進角側へのバルブタイミングＶＴの変更が開始される。

次に、バルブタイミングＶＴが規定値Ｆ以上であるか否かが判定される（Ｓ１８０）。この規定値Ｆには、目標負荷率ＫＬｐの制限を解除してもノッキングが起きない程度にバルブタイミングＶＴの進角側への変更が進んでいるか否かを判定しうる値が設定されている。そして、バルブタイミングＶＴが規定値Ｆ未満である場合には（Ｓ１８０：ＮＯ）、バルブタイミングＶＴが規定値Ｆ以上になるまでステップＳ１８０での判定処理が行われる。

一方、バルブタイミングＶＴが規定値Ｆ以上である場合には（Ｓ１８０：ＹＥＳ）、目標負荷率ＫＬｐの制限を解除してもノッキングが起きない程度にバルブタイミングＶＴの進角側への変更が進んでいるため、目標負荷率ＫＬｐの制限が解除されて（Ｓ１９０）、本処理は一旦終了される。

以上説明した本実施形態によれば、次の作用効果を得ることができる。
（１）アクセル操作量ＡＣＣＰに応じて算出される機関の要求出力に基づいて吸入空気量の調量を行うようにしており、要求出力の増大に応じて吸入空気量も増大されるようにしている。また、クランクシャフト７に接続されたＣＶＴ３０においては、上記要求出力に基づいて変速比Ｒが無段階に変更されるようにしており、要求出力の増大に応じて変速比Ｒも大きくされるようにしている。そして、アイドル運転状態における吸気バルブ９のバルブタイミングとして遅開きの開弁タイミング、並びに下死点閉じのタイミングを設定するようにしており、燃費等の改善が図られる。

他方、吸気バルブ９の遅開き及び下死点閉じが実行されるアイドル運転状態からの機関の要求出力の増大時には、そうした要求出力の増大に対応させて吸気バルブ９のバルブタイミングＶＴを進角側に変更するようにしている。そして、このバルブタイミングＶＴの進角側への変更過程にあっては、バルブタイミングＶＴが規定値Ｆに達するまでは、目標負荷率ＫＬｐの制限を行うことにより、要求出力の増大に応じた吸入空気量の増大を抑制するようにしている。そのため、バルブタイミングＶＴの進角側への変更遅れ及び吸入空気量の増大によるノッキングの発生を抑えられる。

さらに、アイドル運転状態からの機関の要求出力の増大時には、その要求出力の増大に応じて無段変速機の変速比Ｒも大きくされるため、機関回転速度ＮＥが早期に上昇し、これにより上記油圧ポンプ４０の油圧で駆動されるバルブタイミング可変機構１３の応答速度も早期に高められる。そのため、進角側に変更されるバルブタイミングＶＴが上記規定値Ｆに達するまでの時間が短くなり、上述したような吸入空気量の増大抑制も早期に解除することができる。

このようにして本実施形態によれば、アイドル運転状態において吸気バルブ９の遅開き及び下死点閉じが実行される場合にあって、そのアイドル運転状態からの機関の要求出力の増大時に生じるおそれのあるノッキングの発生を抑えることができるようになる。

（２）吸気バルブ９のバルブタイミングとして上述した遅開きの開弁タイミングや下死点閉じの閉弁タイミングを設定する場合には、基本的にそれほど大きな機関出力が得られない。そのため、場合によっては機関運転が不安定になる、例えば機関回転速度を一定に維持することができなくなるといった不都合が生じるおそれがある。この点、本実施形態では、クラッチ機構２２ａを介してＣＶＴ３０をクランクシャフト７に接続するようにしており、アイドル運転状態においてクラッチ機構２２ａが解放されているときに、吸気バルブ９の遅開き及び下死点閉じを実行するようにしている。従って、アイドル運転状態であって、かつ上記クラッチ機構２２ａが解放されており、内燃機関１への負荷が非常に小さくなっているときに限って遅開き及び下死点閉じが実行されることにより、機関運転を安定した状態に維持することができるようになる。

なお、上記実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
・吸気バルブ９のバルブタイミングが最遅角位置にあるときに、上記遅開き及び下死点閉じが行われるようにしたが、最遅角位置からある程度進角された位置のときに上記遅開き及び下死点閉じが行われるようにしてもよい。

・吸気バルブ９のバルブタイミングを遅開き及び下死点閉じとした場合において、機関出力がある程度得られるのであれば、上記ニュートラル制御を実行していないアイドル運転状態においてそうした遅開き及び下死点閉じを実行するようにしてもよい。

・吸気バルブ９の遅開き及び下死点閉じを行うようにしたが、遅開きのみを行うようにしてもよい。
・リフト量可変機構１４は、吸気バルブ９の最大リフト量及び開弁期間をともに変更する機構であったが、最大リフト量のみを変更する機構であってよい。また、リフト量可変機構１４に代えて、吸気バルブ９の開弁期間のみを変更する機構にしてもよい。

・リフト量可変機構１４を備えていない内燃機関１にも本発明は同様に適用することができる。この場合には、上記スロットル開度ＴＡを、上記開弁期間ＩＮＣＡＭの代用値として用いるようにすればよい。

・上述したＣＶＴ３０の変速制御は一例であり、他の態様で制御するようにしてもよい。

本発明にかかる制御装置を具体化した一実施形態について、これが適用される車載用の内燃機関及び駆動系の概略構成を示す模式図。 本実施形態における内燃機関の概略構成を示す模式図。 バルブタイミング可変機構による吸気バルブのバルブタイミングの変化態様を示すグラフ。 リフト量可変機構による吸気バルブの最大リフト量及び開弁期間の変化態様を示すグラフ。 同実施形態における統合制御の概念図。 燃費最適線を示すグラフ。 アイドル運転状態における吸気バルブのバルブタイミングを示す模式図。 アイドル運転状態から要求出力が増大されたときの吸気バルブのバルブタイミングを示す模式図。 同実施形態における空気量抑制処理についてその手順を示すフローチャート。

符号の説明

１…内燃機関、２…燃焼室、３…吸気通路、４…燃料噴射弁、５…点火プラグ、６…ピストン、７…クランクシャフト、８…排気通路、９…吸気バルブ、１０…排気バルブ、１１…吸気カムシャフト、１２…排気カムシャフト、１３…バルブタイミング可変機構、１４…リフト量可変機構、１５…電動モータ、２０…トルクコンバータ、２２…遊星歯車機構、２２ａ…クラッチ機構、２６…電子制御装置、２７…アクセルペダル、２９…スロットルバルブ、３０…無段変速機構（ＣＶＴ）、３０ａ…第１プーリ、３０ｂ…第２プーリ、３０ｃ…ベルト、３２…入力軸、３４…出力軸、４０…油圧ポンプ、５０…油圧制御回路、７０…アクセルポジションセンサ、７１…スロットルポジションセンサ、７２…エアフロメータ、７３…クランクポジションセンサ、７４…カムポジションセンサ、７５…リフト量センサ、７６…車速センサ、７７…回転速度センサ。

Claims (5)

1. 内燃機関のクランクシャフトによって駆動される油圧ポンプと、同油圧ポンプの油圧で駆動されて吸気バルブのバルブタイミングを変更するバルブタイミング可変機構と、吸入空気量を調量する空気量調量手段とを備え、アクセルペダルの操作量に応じて算出される機関の要求出力に基づいて前記空気量調量手段による吸入空気量の調量を行う内燃機関の制御装置であって、
   前記要求出力に基づいて変速比が無段階に変更される無段変速機が前記クランクシャフトに接続されており、
   アイドル運転状態における前記バルブタイミングとして、ピストンの上死点よりも遅角側で前記吸気バルブが開弁される遅開きの開弁タイミングが設定されており、
   前記アイドル運転状態からの前記要求出力の増大に対応して前記バルブタイミングが進角側に変更されるとともに、その進角側への変更過程にあって前記バルブタイミングが規定値に達するまで前記要求出力の増大に応じた吸入空気量の増大を抑制する
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記吸気バルブの開弁タイミングが、前記遅開きのタイミングとされるときには、前記吸気バルブの閉弁タイミングがピストンの下死点に設定される
   請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記空気量調量手段は、機関の吸気通路に設けられたスロットルバルブである
   請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記空気量調量手段は、前記吸気バルブについてその最大リフト量及び開弁期間の少なくとも一方を変更することにより吸入空気量を調量するバルブ特性可変機構である
   請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記無段変速機は、クラッチ機構を介して前記クランクシャフトに接続されており、前記アイドル運転状態において前記クラッチ機構が解放されているときに前記遅開きの開弁タイミングが設定される
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。

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