JP2011099381A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バルブリフト可変機構を備えた内燃機関において触媒劣化抑制制御を実行する際の失火発生を回避することが可能な内燃機関の制御装置を提供する。
【解決手段】バルブリフト可変機構８によって吸気バルブ３１の最大リフト量を小さくする際、触媒劣化抑制制御実行条件が成立している場合には、最大リフト量の変更速度を低く設定する。これによりエアフローメータによる吸入空気量の検出精度を高めて失火の発生を回避する。失火の発生の回避により触媒劣化抑制制御が強制的に解除されるといった状況を招くことがなくなり触媒の劣化を抑制できる。
【選択図】図２

Description

本発明は、自動車等に搭載される内燃機関の制御装置に係る。特に、本発明は、吸気バルブの最大リフト量を可変とするバルブリフト可変機構を備えていると共に触媒劣化抑制制御が実行可能な内燃機関に対し、この触媒劣化抑制制御実行時の失火発生を防止するための対策に関する。

従来より、例えば下記の特許文献１に開示されているように、排気系に備えられた触媒（例えば三元触媒）の劣化を抑制するための触媒劣化抑制制御が実行可能な自動車用内燃機関（以下、エンジンと呼ぶ場合もある）が知られている。

この触媒劣化抑制制御は、上記触媒が比較的高温度にある状況でその内部がリーン雰囲気となることによる劣化を抑制するためのものである。つまり、本来、燃料噴射を停止する（以下、フューエルカットと呼ぶ場合もある）状況であっても、このフューエルカットを禁止して、燃焼室内での燃焼を継続させ、触媒が高温リーン雰囲気に晒されることを抑制するようにしたものである。

具体的には、エンジン回転数が予め定められた所定値以上で且つアクセルＯＦＦという条件（フューエルカット条件）が成立したときに、本来であれば燃料消費量削減のためにフューエルカットを実行するのに対し、触媒温度が所定温度以上である場合には、フューエルカットを禁止し、触媒が高温リーン雰囲気に晒されることを抑制する。これにより、触媒に流れ込む排気ガスの空燃比がリーンになることに伴う触媒内部の貴金属のシンタリング（粒成長）による劣化（粒成長により貴金属の表面積が減少して排気ガスが接触する機会が減少することによる触媒劣化）の進行が抑制されることになる。

一方、内燃機関の動弁系として、内燃機関の運転状態に応じて、吸気バルブの最大リフト量や作用角等の作動特性を可変とするバルブリフト可変機構が知られている（例えば特許文献２や特許文献３を参照)。これら特許文献に開示されているバルブリフト可変機構を簡単に説明すると、吸気カムシャフトに並設されたコントロールシャフト及びロッカシャフトと、このロッカシャフトに軸支された仲介駆動機構とを備えている。そして、この仲介駆動機構は、ロッカシャフトの外周面に嵌め込まれた略円筒状のスライダギアと、このスライダギアにスプライン係合されることでロッカシャフトに軸支される入力アーム及び出力アームとにより構成されている。また、入力アームは吸気カムからの押圧力を受けて揺動し、出力アームは吸気バルブに向けて押圧力（バルブリフト方向の押圧力）を作用させるようになっている。そして、上記コントロールシャフトをその軸線方向に沿って変位させ、それに連動してスライダギアを同方向に変位させることで、上記スプライン係合されている入力アームと出力アームとの回転方向の位相差を変更する。これにより、吸気カムから吸気バルブへの押圧力の伝達態様が変更されることで最大リフト量が可変とされている。

特開２００６−１１２２８９号公報 特開２００８−２２３７０６号公報 特開２００８−２８６０５４号公報

上述したバルブリフト可変機構を備えたエンジンにおいて上記触媒劣化抑制制御を実行する場合、以下に述べるような不具合を生じてしまう可能性がある。

つまり、エンジン負荷が比較的高く、吸気バルブの最大リフト量が大きく設定されている状況から、アクセルＯＦＦ操作などによってエンジン負荷が急速に低下した場合、触媒が比較的高温度にある状況では、上記フューエルカット条件が成立してもフューエルカットが禁止され（インジェクタからの燃料噴射が継続され）触媒劣化抑制制御が開始されることになる。

このような状況では、エンジン負荷の急速な低下に伴って吸気バルブの最大リフト量も急速に小さくされていき、それに伴って吸入空気量も少なくなっていく。この場合、例えばエアフローメータによって検出されている吸入空気量を正確に認識することができない可能性がある。例えば、吸気バルブの最大リフト量が急速に小さくなったことに伴って少なくなった吸入空気量に対し、エアフローメータによって検出される吸入空気量がよりいっそう少ない量（実吸入空気量よりも少ない吸入空気量）として誤検出してしまう可能性がある。

そして、触媒劣化抑制制御では、インジェクタからの燃料噴射が継続されることになるが、吸入空気量が実際の吸入空気量よりも少なく検出されてしまうと、それに応じて燃料噴射量も少なくなり、燃焼室内での燃焼に必要な燃料量が得られなくなる可能性がある。つまり、混合気の空燃比が大幅にリーンとなって燃焼室内での混合気の燃焼ができなくなる所謂失火が発生してしまう可能性がある。

図１２は、この場合の吸気バルブの最大リフト量及び吸入空気量（エアフローメータによって検出された吸入空気量）それぞれの変化を示すタイミングチャート図である。この図１２の下段に示す吸入空気量の変化を示すタイミングチャート図における破線は失火ラインである。つまり、上記吸入空気量がこの失火ラインを下回ると、燃焼室内で失火が発生してしまうことになる。

この図１２に示すように、吸気バルブの最大リフト量が急速に小さくなった場合、エアフローメータによって検出される吸入空気量が失火ラインを下回ってしまい、燃焼室内で失火が発生してしまうことになる。

そして、この種のエンジンにあっては一般に失火判定を行っており、上記触媒劣化抑制制御中に燃焼室内で失火が発生したと判定された場合には、未燃ガスの排出を回避するべく触媒劣化抑制制御を解除し、フューエルカットを行うようにしている。しかし、これでは、触媒に流れ込む排気ガスの空燃比がリーンになり、触媒内部の貴金属のシンタリング（粒成長）による劣化が進行してしまうことになる。つまり、上記吸入空気量が正確に検出できなかったことに起因して失火が発生する状況になると、触媒劣化抑制制御が強制的に解除され、触媒が高温リーン雰囲気に晒されることにより、その劣化が進んでしまう可能性がある。

尚、上記説明では、エアフローメータによって検出される吸入空気量が失火ラインを下回る場合について説明したが、吸気バルブの最大リフト量を急速に小さくしていくことに伴って実際の吸入空気量が失火ラインを下回る可能性もある。例えば、エンジンの吸気通路に配設されたスロットルバルブの開度と上記吸気バルブの最大リフト量とは、燃焼室内で失火が発生しないように協調制御されている。ところが、上述したようにアクセルＯＦＦ操作などによってエンジン負荷が急速に低下したことで吸気バルブの最大リフト量が急速に小さくなる状況では、スロットルバルブの開度との間での協調制御が良好に行えなくなる可能性がある。この場合にも燃焼室内で失火が発生することになり、触媒劣化抑制制御が強制的に解除されることで、触媒の劣化が進んでしまう可能性がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、バルブリフト可変機構を備えた内燃機関において触媒劣化抑制制御を実行する際の失火発生を回避することが可能な内燃機関の制御装置を提供することにある。

−課題の解決原理−
上記の目的を達成するために講じられた本発明の解決原理は、バルブリフト可変機構によって吸気弁の最大リフト量を小さくする際、触媒劣化抑制制御実行条件が成立している場合には、最大リフト量の変更速度（最大リフト量を小さくしていく速度）を低く設定し、吸入空気量の検出精度を高めることで、実際の吸入空気量に適した燃料噴射量を得て失火の発生を回避するようにしている。また、触媒劣化抑制制御実行条件が成立していない場合には、上記の場合に比べて最大リフト量変更速度（最大リフト量を小さくしていく速度）を高く設定することで、吸入空気量を急速に少なくし、それに伴って燃料消費率の改善が図れるようにしている。

−解決手段−
具体的に、本発明は、吸気弁の最大リフト量を内燃機関の運転状態に応じて変更可能とするバルブリフト可変機構が備えられていると共に、排気を浄化するための触媒が排気通路に備えられ、所定の触媒劣化抑制制御実行条件が成立した際に上記触媒の劣化を抑制するための触媒劣化抑制制御を実行する触媒劣化抑制制御手段を有する内燃機関の制御装置を前提とする。この内燃機関の制御装置に対し、上記バルブリフト可変機構の作動により吸気弁の最大リフト量を減少させる場合の最大リフト量変更速度を、上記触媒劣化抑制制御実行条件の成立時には非成立時に比べて低速度に設定する速度調整手段を備えさせている。

この特定事項により、触媒劣化抑制制御実行条件が成立している場合には、バルブリフト可変機構の作動により吸気弁の最大リフト量を減少させる場合の最大リフト量変更速度を比較的低速度に設定する。これにより、最大リフト量を減少させる際の単位時間当たりにおける吸入空気量の変化が小さくなり、エアフローメータ等の吸入空気量検出手段による吸入空気量の誤検出が回避され、または、実吸入空気量に対する乖離量が小さくなる。このため、吸入空気量の誤検出に起因する失火の発生が防止されることになり、失火発生に伴って触媒劣化抑制制御が強制的に解除されて触媒が高温リーン雰囲気に晒されてしまい劣化が進むといった状況を回避できる。一方、触媒劣化抑制制御実行条件が成立していない場合には、バルブリフト可変機構の作動により吸気弁の最大リフト量を減少させる場合の最大リフト量変更速度を比較的高速度に設定する。これにより、内燃機関の運転状態に適した最大リフト量を迅速に得ることができ、吸入空気量を早期に低減できて、ポンピングロスの低減及び燃料噴射量の削減が可能になって燃料消費率の改善を図ることができる。

上記速度調整手段によって吸気弁の最大リフト量変更速度を低速度に設定する動作としてより具体的には以下のものが挙げられる。つまり、上記内燃機関を車両に搭載されるものとする。また、上記バルブリフト可変機構は、車両減速時に吸気弁の最大リフト量を減少させるようになっている。そして、上記速度調整手段が、この車両減速時に、吸気弁の最大リフト量変更速度を、上記触媒劣化抑制制御実行条件の成立時には非成立時に比べて低速度に設定する構成としている。

車両の運転者によるアクセルＯＦＦ操作などによって車両減速時に移行した場合、バルブリフト可変機構の作動により吸気弁の最大リフト量は減少される。このような状況で、上記触媒劣化抑制制御実行条件が成立している場合には、最大リフト量変更速度を低速度に設定する。これにより、上述した如く、吸入空気量の誤検出に起因する失火の発生が防止されることになり、失火発生に伴って触媒劣化抑制制御が強制的に解除されて触媒が高温リーン雰囲気に晒されてしまい劣化が進むといった状況を回避できる。

上記速度調整手段によって最大リフト量変更速度を低速度に設定する場合の具体的な速度制御としては以下の２つのタイプが挙げられる。

先ず、上記吸気弁の目標最大リフト量を設定する目標最大リフト量設定手段を備えさせる。そして、上記速度調整手段が、上記触媒劣化抑制制御実行条件の成立時、上記バルブリフト可変機構の作動により吸気弁の最大リフト量を減少させる場合の最大リフト量変更速度を一定の低速度に維持して吸気弁の最大リフト量を上記目標最大リフト量に調整する構成としている。

また、上記吸気弁の目標最大リフト量を設定する目標最大リフト量設定手段を備えさせる。そして、上記速度調整手段が、上記触媒劣化抑制制御実行条件の成立時、上記バルブリフト可変機構の作動により吸気弁の最大リフト量を減少させる場合の最大リフト量変更速度を変更可能であって、吸気弁の最大リフト量を減少させる動作の開始初期時における最大リフト量変更速度を、上記触媒劣化抑制制御実行条件の非成立時に比べて低速度に設定し、吸気弁の最大リフト量を減少させる動作の途中段階から最大リフト量変更速度を、上記触媒劣化抑制制御実行条件の非成立時と同等の速度に設定する構成としている。

前者の構成によれば、吸気弁の最大リフト量を減少させる動作の全期間に亘って最大リフト量変更速度が低速度にされ、吸入空気量の誤検出を確実に回避することができる。

一方、後者の構成によれば、吸気弁の最大リフト量を減少させる動作の開始初期時にあっては、最大リフト量変更速度を低速度にしたことで吸入空気量の誤検出を回避でき、触媒の劣化を抑制することができる。また、吸気弁の最大リフト量を減少させる動作の途中段階から最大リフト量変更速度を高めることにより、エンジンの運転状態に適した目標最大リフト量を迅速に得ることができ、吸入空気量を早期に低減でき、それに伴ってポンピングロスの低減及び燃料噴射量の削減が可能になって燃料消費率の改善を図ることができる。つまり、この構成によれば、触媒劣化抑制制御の実行条件が成立している場合において、触媒劣化の抑制と燃料消費率の改善とを両立することができる。

本発明では、バルブリフト可変機構によって吸気弁の最大リフト量を小さくする際、触媒劣化抑制制御実行条件が成立している場合には、最大リフト量の変更速度を低く設定し、吸入空気量の検出精度を高めることで、実際の吸入空気量に適した燃料噴射量を得て失火の発生を回避し、触媒の劣化を抑制することができる。また、触媒劣化抑制制御実行条件が成立していない場合には、最大リフト量変更速度を高く設定することで、吸入空気量を急速に少なくし、それに伴って燃料消費率の改善を図ることができる。

実施形態に係るエンジン及びその吸排気系の概略構成を示す図である。 バルブリフト可変機構の構成を示すシリンダヘッド及びその周辺部の断面図である。 バルブリフト可変機構の構成を示すシリンダヘッドの平面図である。 バルブリフト可変機構における各アームとスライダとが組み付けられた状態を示す一部を破断した斜視図である。 バルブリフト可変機構における各アームを示す一部を破断した斜視図である。 バルブリフト可変機構の内部構造を示す断面図である。 バルブリフト可変機構のアクチュエータの内部構造を示す断面図である。 エンジンの制御系を示すブロック図である。 実施形態に係る最大リフト量変更速度制御の手順を示すフローチャート図である。 実施形態における吸気バルブの最大リフト量及び吸入空気量それぞれの変化を示すタイミングチャート図である。 変形例における吸気バルブの最大リフト量及び吸入空気量それぞれの変化を示すタイミングチャート図である。 従来例における吸気バルブの最大リフト量及び吸入空気量それぞれの変化を示すタイミングチャート図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、本発明に係る制御装置を自動車用４気筒ガソリンエンジン（内燃機関）に適用した場合について説明する。

−エンジン−
図１は本実施形態に係るエンジン１、及び、その吸排気系の概略構成を示す図である。尚、この図１ではエンジン１の１気筒の構成のみを示している。

本実施形態におけるエンジン１は、燃焼室１１を形成するピストン１２及び出力軸であるクランクシャフト１３を備えている。上記ピストン１２はコネクティングロッド１４を介してクランクシャフト１３に連結されており、ピストン１２の往復運動がコネクティングロッド１４によってクランクシャフト１３の回転へと変換されるようになっている。

上記クランクシャフト１３には、外周面に複数の突起（歯）１６，１６，…を有するシグナルロータ１５が取り付けられている。このシグナルロータ１５の側方近傍にはクランクポジションセンサ（エンジン回転数センサ）７１が配置されている。このクランクポジションセンサ７１は、例えば電磁ピックアップであって、クランクシャフト１３が回転する際にシグナルロータ１５の突起１６，１６，…に対応するパルス状の信号（出力パルス）を発生する。

エンジン１のシリンダブロック１７には、エンジン水温（冷却水温）を検出する水温センサ７２が配置されている。

エンジン１の燃焼室１１には点火プラグ２が配置されている。この点火プラグ２の点火タイミングはイグナイタ２１によって調整される。このイグナイタ２１はエンジンＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）６によって制御される。

エンジン１の燃焼室１１には吸気通路３と排気通路４とが接続されている。吸気通路３と燃焼室１１との間に吸気バルブ３１が設けられており、この吸気バルブ３１を開閉駆動することにより、吸気通路３と燃焼室１１とが連通または遮断される。また、排気通路４と燃焼室１１との間に排気バルブ４１が設けられており、この排気バルブ４１を開閉駆動することにより、排気通路４と燃焼室１１とが連通または遮断される。これら吸気バルブ３１及び排気バルブ４１の開閉駆動は、図示しないタイミングチェーン等によってクランクシャフト１３の回転が伝達される吸気カムシャフト３６及び排気カムシャフト４６（図２を参照）の各回転によって行われる。

尚、本実施形態では吸気バルブ３１の動弁系として、この吸気バルブ３１の最大リフト量を可変とするバルブリフト可変機構８（図２を参照）が備えられている。このバルブリフト可変機構８の詳細については後述する。

上記吸気通路３には、エアクリーナ３２、熱線式のエアフローメータ７３、吸気温センサ７４（エアフローメータ７３に内蔵）、及び、エンジン１の吸入空気量を調整する電子制御式のスロットルバルブ３３が配置されている。このスロットルバルブ３３はスロットルモータ３４によって駆動される。スロットルバルブ３３の開度はスロットル開度センサ７５によって検出される。

エンジン１の排気通路４には三元触媒４２が配置されている。この三元触媒４２は、酸素を貯蔵（吸蔵）するＯ₂ストレージ機能（酸素貯蔵機能）を有しており、この酸素貯蔵機能により、空燃比が理論空燃比からある程度まで偏移したとしても、ＨＣ，ＣＯ及びＮＯｘを浄化することが可能となっている。即ち、エンジン１の空燃比がリーンとなって、三元触媒４２に流入する排気ガス中の酸素及びＮＯｘが増加すると、酸素の一部を三元触媒４２が吸蔵することでＮＯｘの還元・浄化を促進する。一方、エンジン１の空燃比がリッチになって、三元触媒４２に流入する排気ガスにＨＣ，ＣＯが多量に含まれると、三元触媒４２は内部に吸蔵している酸素分子を放出し、これらのＨＣ，ＣＯに酸素分子を与え、酸化・浄化を促進する。

上記三元触媒４２の上流側の排気通路４には空燃比センサ（Ａ／Ｆセンサ）７６が配置されている。この空燃比センサ７６は、例えば限界電流式の酸素濃度センサが適用されており、広い空燃比領域に亘って空燃比に対応した出力電圧を発生する構成となっている。

また、三元触媒４２の下流側の排気通路４には酸素センサ（Ｏ₂センサ）７７が配置されている。この酸素センサ７７は、例えば起電力式（濃淡電池式）の酸素濃度センサが適用されており、排気ガスの空燃比が理論空燃比に対してリッチである場合とリーンである場合とで出力電圧が急変するようになっている。

これら空燃比センサ７６及び酸素センサ７７の発生する信号は、それぞれＡ／Ｄ変換された後に、エンジンＥＣＵ６に入力される。

そして、吸気通路３には燃料噴射用のインジェクタ３５が配置されている。このインジェクタ３５には、燃料タンクから燃料ポンプによって所定圧力の燃料が供給され、吸気通路３に燃料が噴射される。この噴射燃料は吸入空気と混合されて混合気となってエンジン１の燃焼室１１に導入される。燃焼室１１に導入された混合気（燃料＋空気）は、エンジン１の圧縮行程を経た後、上記点火プラグ２にて点火されて燃焼・爆発する。この混合気の燃焼室１１内での燃焼・爆発によりピストン１２が往復運動してクランクシャフト１３が回転し、エンジン出力が得られるようになっている。

−バルブリフト可変機構の構成−
本実施形態に係るエンジン１には、動弁系として、吸気バルブ３１の最大リフト量や作用角等の作動特性を可変とするバルブリフト可変機構８が備えられている。以下、このバルブリフト可変機構８の構成について説明する。

図２は、エンジン１の第１番気筒〜第４番気筒のうちの所定気筒におけるシリンダヘッド１８周辺の構造を示す拡大断面図である。

この図２に示すように、上記シリンダヘッド１８には、吸気バルブ３１を駆動するための吸気カムシャフト３６、及び、排気バルブ４１を駆動するための排気カムシャフト４６が設けられている。これら吸気カムシャフト３６及び排気カムシャフト４６は、エンジン１のクランクシャフト１３からの回転力の伝達（タイミングチェーン等による回転力の伝達）によって回転する。また、吸気カムシャフト３６及び排気カムシャフト４６には、それぞれ吸気カム３６ａ及び排気カム４６ａが設けられている。そして、これら吸気カム３６ａ及び排気カム４６ａが吸気カムシャフト３６及び排気カムシャフト４６とそれぞれ一体的に回転することによって、吸気バルブ３１及び排気バルブ４１の開閉動作が行われる。

そして、上記バルブリフト可変機構８は上記吸気カム３６ａと吸気バルブ３１との間に配設されている。このバルブリフト可変機構８の駆動により、例えば吸入空気量を多く必要とするエンジン運転状態になるほど、最大リフト量及び作用角が共に大きくなるよう制御される。これは、最大リフト量及び作用角を大きくすることにより、吸気通路３から燃焼室１１への空気の吸入を効率良く行い、エンジン負荷等に適した吸入空気量が得られるようにするためである。

上記バルブリフト可変機構８は、上記吸気カムシャフト３６と平行に延びるロッカシャフト８１及びコントロールシャフト８２と、これらロッカシャフト８１及びコントロールシャフト８２の軸線を中心に揺動する入力アーム（入力部材）８３及び出力アーム（出力部材）８４とを備えている。

入力アーム８３にはローラ８３ａが回転可能に取り付けられている。そして、そのローラ８３ａが吸気カムシャフト３６に押しつけられるよう、スプリング８５ａを内装した付勢機構８５によって入力アーム８３が吸気カムシャフト３６側に付勢（図２における反時計回り方向に付勢）されている。また、出力アーム８４は、その揺動時にロッカアーム９に押しつけられ、このロッカアーム９を介して吸気バルブ３１をリフト（吸気バルブ３１を開放側に移動）させる。

このロッカアーム９の基端部はラッシュアジャスタ９１によって支持されている一方、このロッカアーム９の先端部は吸気バルブ３１に接触している。また、ロッカアーム９は吸気バルブ３１のバルブスプリング３７によって出力アーム８４側に付勢されている。これにより、ロッカアーム９の基端部と先端部との間に回転可能に支持されたローラ９２が出力アーム８４に押しつけられている。尚、上記ラッシュアジャスタ９１は、油圧式のものであって吸気バルブ３１のタペットクリアランスを常にゼロに保つように機能する公知の構成となっている。

従って、吸気カム３６ａの回転に基づき入力アーム８３及び出力アーム８４が揺動すると、出力アーム８４がロッカアーム９を介して吸気バルブ３１をリフトさせ、吸気バルブ３１の開閉動作が行われる。

そして、このバルブリフト可変機構８では、入力アーム８３と出力アーム８４との揺動方向についての相対位置（回転方向の位相差）が変更されることで、上記吸気バルブ３１の最大リフト量、及び吸気カム３６ａの吸気バルブ３１に対する作用角を可変とする。即ち、入力アーム８３と出力アーム８４とを揺動方向において互いに接近させるほど、吸気バルブ３１の最大リフト量及び作用角は小さくなっていく。逆に、入力アーム８３と出力アーム８４とを揺動方向において互いに離間させるほど、吸気バルブ３１の最大リフト量及び作用角は大きくなっていく。

次に、上記バルブリフト可変機構８のシリンダヘッド１８への取り付け構造、及びバルブリフト可変機構８の駆動に用いられる上記ロッカシャフト８１及びコントロールシャフト８２のシリンダヘッド１８への取り付け構造について、図３を参照して説明する。

図３は、シリンダヘッド１８の上部に形成されたカムキャリア１９を上方から見た平面図である。

このカムキャリア１９には複数の立壁部１９ａ，１９ａ，…が気筒列方向（図３における左右方向）に対して直交する方向に延びて設けられている。これら立壁部１９ａはエンジン１の軽量化を図るべくアルミ合金等の軽量な金属材料によって形成されている。そして、各立壁部１９ａ，１９ａ，…の間にはエンジン１の各気筒に対応して上記バルブリフト可変機構８，８，…が配設されている。また、隣り合うバルブリフト可変機構８，８は立壁部１９ａによって隔てられている。バルブリフト可変機構８の駆動に用いられる上記ロッカシャフト８１及びコントロールシャフト８２は、各バルブリフト可変機構８，８，…及び各立壁部１９ａ，１９ａ，…を貫通している。そして、各バルブリフト可変機構８，８，…は、ロッカシャフト８１を介して上記各立壁部１９ａ，１９ａ，…に支持されている。また、各バルブリフト可変機構８の入力アーム８３及び出力アーム８４，８４は立壁部１９ａ，１９ａの間に挟まれた状態となっている。

上記ロッカシャフト８１はパイプ状に形成されており、このロッカシャフト８１の内部には上記コントロールシャフト８２が軸線方向に沿って往復移動可能に支持されている。これらロッカシャフト８１とコントロールシャフト８２とは共に、必要な強度を確保することを重視して鉄系材料といった強度の高い材料を用いて形成されている。そして、コントロールシャフト８２においては、その基端部（図３中の左端部）がアクチュエータ１００に連結されており、このアクチュエータ１００の駆動によってコントロールシャフト８２が軸線方向に沿って移動される。各気筒のバルブリフト可変機構８は、コントロールシャフト８２の軸線方向への移動によって駆動され、入力アーム８３と出力アーム８４，８４との揺動方向についての相対位置を変更させる。

次に、バルブリフト可変機構８の内部構造について、図４〜図７を参照して説明する。

図４は、バルブリフト可変機構８における入力アーム８３及び出力アーム８４，８４の内側の構造を示す一部を破断した斜視図である。

バルブリフト可変機構８は、入力アーム８３及び出力アーム８４，８４の内側に配設された円筒状のスライダ８７を備えている。このスライダ８７の内部には上記ロッカシャフト８１が挿入され、このロッカシャフト８１の内部には上記コントロールシャフト８２が挿入されている。そして、コントロールシャフト８２が軸線方向に沿って移動すると、その移動がコントロールシャフト８２に取り付けられた係合部材８２ａ（図６参照）によって、スライダ８７に伝達されて、このスライダ８７も上記軸線方向に沿って変位する。スライダ８７の外壁において、長手方向中央部にはヘリカルスプライン（センタヘリカルスプライン）８８ａを有する入力ギヤ８８が固定され、その長手方向両端部にはヘリカルスプライン（サイドヘリカルスプライン）８９ａ，８９ａを有する出力ギヤ８９，８９が固定されている。

一方、図５に示すように、入力アーム８３の内壁にはヘリカルスプライン８３ｂを有する円環状の内歯ギヤ８３ｃが形成され、各出力アーム８４，８４の内壁にはヘリカルスプライン８４ｂ，８４ｂを有する円環状の内歯ギヤ８４ｃ，８４ｃがそれぞれ形成されている。そして、入力アーム８３の内歯ギヤ８３ｃはスライダ８７の入力ギヤ８８（図４）と噛み合わされている。同様に、出力アーム８４，８４の内歯ギヤ８４ｃ，８４ｃはスライダ８７の出力ギヤ８９，８９（図４）と噛み合わされている。尚、ヘリカルスプライン８８ａ，８３ｂと、ヘリカルスプライン８９ａ，８４ｂとは、互いに傾斜角が異なっており、例えば互いに歯すじの傾斜方向が逆となっている。

そして、コントロールシャフト８２の軸線方向への移動に基づきスライダ８７がその軸線方向に沿って変位すると、ヘリカルスプライン８８ａ，８９ａ，８９ａとヘリカルスプライン８３ｂ，８４ｂ，８４ｂとの噛み合いにより、入力アーム８３と出力アーム８４，８４との揺動方向についての相対位置が変更される。

具体的には、スライダ８７を図４の矢印Ｌ方向に変位させるほど入力アーム８３と出力アーム８４，８４との揺動方向における相対位置が互いに接近するように（位相差が小さくなるように）変更される。また、スライダ８７を図４の矢印Ｈ方向に変位させるほど上記相対位置が互いに離間するように（位相差が大きくなるように）変更される。こうした入力アーム８３及び出力アーム８４，８４の揺動方向についての相対位置の変更を通じて、吸気カム３６ａの回転により出力アーム８４が揺動したときの吸気バルブ３１の最大リフト量及び作用角が可変とされる。従って、このバルブリフト可変機構８においては、入力アーム８３及び出力アーム８４が吸気バルブ３１のバルブ特性を可変とすべく駆動される可変駆動部となる。

尚、入力アーム８３及び出力アーム８４，８４の内部にはエンジン１によって駆動されるオイルポンプから油通路を介して潤滑油が供給されており、その潤滑油によって入力アーム８３及び出力アーム８４，８４とスライダ８７との間で互いに噛み合うギヤ（スプライン）間等の潤滑が行われている。

図６は、入力アーム８３、出力アーム８４，８４、スライダ８７及びロッカシャフト８１等の内部構造を示す断面図である。

この図６に示すように、バルブリフト可変機構８を駆動するためのロッカシャフト８１及びコントロールシャフト８２は、シリンダヘッド１８に設けられた複数の立壁部１９ａ，１９ａ，…を貫通するとともに、それら立壁部１９ａ，１９ａの間に位置するバルブリフト可変機構８の入力アーム８３及び出力アーム８４，８４も貫通している。

コントロールシャフト８２に対するスライダ８７の係合は、上記係合部材８２ａを用いて実現されている。そして、スライダ８７とコントロールシャフト８２とは、上記係合部材８２ａによってコントロールシャフト８２の軸線方向に一体移動可能となるように繋がれている。この係合部材８２ａは、スライダ８７の内周面に周方向に延びるように形成された溝８２ｂに挿入されるブッシュ８２ｃと、そのブッシュ８２ｃを貫通するとともにロッカシャフト８１の長穴８１ａを貫通した状態でコントロールシャフト８２に対しその径方向に挿入されるピン８２ｄとを備えている。なお、ピン８２ｄが貫通する上記長穴８１ａは、ロッカシャフト８１の軸線方向（図中の左右方向）に延びている。そして、この長穴８１ａとピン８２ｄとは、上記軸線方向についての相対移動のみ可能となっており、ロッカシャフト８１の周方向についての相対移動は不能となっている。

従って、コントロールシャフト８２が軸線方向に移動すると、それに伴いピン８２ｄがロッカシャフト８１の長穴８１ａに沿って移動する。その結果、ピン８２ｄがブッシュ８２ｃの外側面を介して溝８２ｂの内側面に押しつけられ、スライダ８７がコントロールシャフト８２の軸線方向に沿って変位する。そして、このスライダ８７の変位を通じて入力アーム８３と出力アーム８４，８４との揺動方向についての相対位置が変更され、吸気カム３６ａの回転により入力アーム８３及び出力アーム８４，８４が揺動したときの吸気バルブ３１の最大リフト量及び作動角が可変とされる。

尚、入力アーム８３及び出力アーム８４，８４が揺動するときには、それに伴ってスライダ８７も周方向に揺動（回動）する。このとき、スライダ８７の溝８２ｂの内側面がブッシュ８２ｃの外側面に対して摺動し、両者の間の摩擦力によってブッシュ８２ｃ及びピン８２ｄも上記周方向に揺動しようとする。しかし、スライダ８７の揺動につられてのブッシュ８２ｃ及びピン８２ｄの揺動は、ロッカシャフト８１の長穴８１ａの対向する内側面によって規制される。尚、図６における符号８０，８０は、入力アーム８３及び出力アーム８４，８４の軸心方向の位置調整を行うためのシムである。

次に、上記コントロールシャフト８２を軸線方向に沿って移動させるための上記アクチュエータ１００の構成について説明する。

図７はアクチュエータ１００の内部構造を示す断面図である。この図７に示すように、アクチュエータ１００のハウジング１００ａは、カムキャリア１９に取り付けられている。このハウジング１００ａの内部には、コイルＣを有するステータ１０１ａ及び永久磁石を有するロータ１０１ｂを備えたモータ１０１と、そのモータ１０１から伝達される回転運動を直線運動に変換してコントロールシャフト８２に出力する差動ローラギヤ機構１０２とが設けられている。尚、本実施形態では、上記モータ１０１としてブラシレスモータが採用されている。

上記差動ローラギヤ機構１０２は、内周面にネジが設けられたナット１０３と、外周面にネジが設けられたサンギヤ１０４と、このサンギヤ１０４の外周面とナット１０３の内周面との間に配設され且つ上記サンギヤ１０４のネジ及びナット１０３のネジに螺合するネジが設けられた複数のプラネタリギヤ１０５，１０５，…とが設けられている。また、ナット１０３及び各プラネタリギヤ１０５，１０５，…の軸線方向の両端には、互いに噛み合う歯車が設けられており、サンギヤ１０４には、各プラネタリギヤ１０５，１０５，…に設けられた上記歯車と噛み合う歯車が設けられている。

上記差動ローラギヤ機構１０２のサンギヤ１０４は、軸方向へ変位可能に、且つ図７に示す軸線Ｏを中心とした回転が不能に、ハウジング１００ａによって支持されており、その先端部（図７の右端部）は、連結部材１０６によってコントロールシャフト８２に連結されている。

上記ナット１０３とロータ１０１ｂとは、ナット１０３の外周面に形成されたネジとロータ１０１ｂの内周面に形成されたネジとの螺合によって一体的に締結されている。

また、ナット１０３の外周には、複列アンギュラ式のベアリング１０７の内輪が固定されており、このベアリング１０７の外輪はハウジング１００ａに固定されている。このベアリング１０７により、ナット１０３は、ハウジング１００ａ内で回転可能に支持されていると共に、上記軸線Ｏに沿う方向への移動が規制されている。

このように構成されたアクチュエータ１００では、ステータ１０１ａのコイルＣに通電されると、ロータ１０１ｂ及びナット１０３が軸線Ｏを中心として回転し、各プラネタリギヤ１０５，１０５，…がそれぞれ自身の軸線を中心として自転しつつ、軸線Ｏの周りを公転する。また上述したように、サンギヤ１０４は、軸線Ｏを中心とした回転が不能であるが、軸方向へは変位可能であるため、各プラネタリギヤ１０５，１０５，…の自転及び公転によって、サンギヤ１０４は軸線Ｏに沿う方向に変位する。

そして、サンギヤ１０４の軸線Ｏに沿う方向の変位に伴ってコントロールシャフト８２が軸方向に沿って変位することにより、吸気バルブ３１の最大リフト量が連続的に変化する。

また、アクチュエータ１００には、ロータ１０１ｂに回転一体に固定された磁石１０８と、この磁石１０８に対向するようにハウジング１００ａの内面に取り付けられた回転角センサ１０９とが設けられている。磁石１０８は、円板形状をなした４８極の磁性体で構成されており、その中心軸はロータ１０１ｂの回転軸に一致している。また、回転角センサ１０９は、ホール素子によって構成されたロータリエンコーダ式の相対位置センサである。この回転角センサ１０９からは、ロータ１０１ｂの回転角に応じたパルス状の信号が、回転角信号として出力され、その信号はエンジンＥＣＵ６に入力される。

このエンジンＥＣＵ６によって、エンジン１の運転状態に基づいた吸気バルブ３１の最大リフト量の制御目標値が設定されるとともに、上述した回転角センサ１０９から出力される回転角信号に基づいて吸気バルブ３１の最大リフト量の実際値が検出される。そして、最大リフト量の実際値が制御目標値と一致するように、アクチュエータ１００の駆動制御が行われるようになっている。

−制御ブロックの説明−
以上のエンジン１の運転状態は上記エンジンＥＣＵ６によって制御される。このエンジンＥＣＵ６は、図８に示すように、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）６１、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）６２、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）６３及びバックアップＲＡＭ６４などを備えている。

ＲＯＭ６２は、各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップ等が記憶されている。

ＣＰＵ６１は、ＲＯＭ６２に記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて演算処理を実行する。

ＲＡＭ６３は、ＣＰＵ６１での演算結果や各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリである。

バックアップＲＡＭ６４は、エンジン１の停止時にその保存すべきデータ等を記憶する不揮発性のメモリである。

これらＲＯＭ６２、ＣＰＵ６１、ＲＡＭ６３及びバックアップＲＡＭ６４は、バス６７を介して互いに接続されるとともに、外部入力回路６５及び外部出力回路６６と接続されている。

外部入力回路６５には、上記クランクポジションセンサ７１、水温センサ７２、エアフローメータ７３、吸気温センサ７４、スロットル開度センサ７５、空燃比センサ７６、酸素センサ７７、上記バルブリフト可変機構８の回転角センサ１０９の他に、アクセル開度センサ７８、カム角センサ７９、ノックセンサ７Ａ等が接続されている。一方、外部出力回路６６には、上記スロットルバルブ３３を駆動するスロットルモータ３４、上記インジェクタ３５、イグナイタ２１、上記バルブリフト可変機構８のアクチュエータ１００（以下、バルブリフト可変アクチュエータ１００と呼ぶ）等が接続されている。

クランクポジションセンサ７１は、上述した如くクランクシャフト１３の近傍に配設されており、クランクシャフト１３の回転角（クランク角ＣＡ）及び回転速度（エンジン回転数Ｎｅ）を検出するものである。

上記水温センサ７２は、上記シリンダブロック１７に形成されているウォータジャケット１７ａ内を流れる冷却水の温度を検出し、その冷却水温信号をエンジンＥＣＵ６に送信する。

エアフローメータ７３は、吸入空気量を検出し、その吸入空気量信号をエンジンＥＣＵ６に送信する。

吸気温センサ７４は、上記エアフローメータ７３と一体的に設けられ、吸入空気温度を検出して、その吸気温信号をエンジンＥＣＵ６に送信する。

スロットル開度センサ７５は、上記スロットルバルブ３３の開度を検出し、そのスロットル開度信号をエンジンＥＣＵ６に送信する。

空燃比センサ７６は、燃焼室１１から排出された排気（三元触媒４２の上流側における排気）の空燃比に対応した出力電圧を発生し、その出力電圧信号をエンジンＥＣＵ６に送信する。

酸素センサ７７は、三元触媒４２の下流側における排気の酸素濃度に対応した出力電圧を発生し、その出力電圧信号をエンジンＥＣＵ６に送信する。

アクセル開度センサ７８は、ドライバにより操作されるアクセルペダルの開度（操作量）を検知し、その開度信号をエンジンＥＣＵ６に送信する。

カム角センサ７９は、上記吸気カムシャフト３６の近傍に配設されており、例えば第１番気筒の圧縮上死点（ＴＤＣ）に対応してパルス信号を出力することにより気筒判別センサとして使用される。つまり、このカム角センサ７９は、吸気カムシャフト３６の１回転毎にパルス信号を出力する。このカム角センサによるカム角の検出手法の一例としては、吸気カムシャフト３６と回転一体のロータの外周面の１箇所に外歯を形成しておき、この外歯と対面して電磁ピックアップで成る上記カム角センサ７９を配置し、吸気カムシャフト３６の回転に伴って外歯がカム角センサ７９の近傍を通過した際に、このカム角センサ７９が出力パルスを発生するようになっている。このロータはクランクシャフト１３の１／２の回転速度で回転するため、クランクシャフト１３が７２０°回転する毎に出力パルスを発生する。言い換えると、ある特定の気筒が同一行程（例えば第１番気筒が圧縮上死点に達した時点）となる度に出力パルスを発生する構成である。

ノックセンサ７Ａは、シリンダブロック１７に伝わるエンジンの振動を圧電素子式（ピエゾ素子式）または電磁式（マグネット、コイル）などによって検出する振動式センサである。

回転角センサ１０９は、上述した如くバルブリフト可変アクチュエータ１００に備えられたロータ１０１ｂの回転角に応じたパルス信号を回転角信号としてエンジンＥＣＵ６に送信する。

そして、エンジンＥＣＵ６は、上記した各種センサの検出信号に基づいて、イグナイタ２１、インジェクタ３５、スロットルモータ３４、バルブリフト可変アクチュエータ１００等の各部を制御する
その一例として、イグナイタ２１による点火プラグ２の点火タイミングの基本制御としては、点火タイミングがＭＢＴ （Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｓｐａｒｋ Ａｄｖａｎｃｅ ｆｏｒ Ｂｅｓｔ Ｔｏｒｑｕｅ：最適点火時期）に近付くように点火タイミングの進角補正を行っていきながら、上記ノックセンサ７Ａによってノッキングが検知された場合には、点火タイミングの遅角補正を行ってノッキングを解消するといった制御が行われる。

また、インジェクタ３５の燃料噴射の制御としては、エンジン負荷やエンジン回転数等に基づいて目標空燃比を算出し、エアフローメータ７３によって検出された吸入空気量に基づき、上記目標空燃比が得られるように燃料噴射量の制御（インジェクタ３５の開弁期間の制御）が行われる。より具体的には、上記排気通路４に配置した空燃比センサ７６及び酸素センサ７７の各出力に基づいて排気ガス中の酸素濃度を算出し、その算出した酸素濃度から得られる実際の空燃比が目標空燃比（例えば理論空燃比）に一致するように、インジェクタ３５から吸気通路３に噴射する燃料噴射量を制御する「空燃比フィードバック制御」を実行する。

また、スロットルモータ３４の駆動制御としては、運転者により操作されるアクセルペダルの開度に基づくアクセル開度信号を受けたエンジンＥＣＵ６がスロットルモータ３４に制御信号を送り、上記スロットル開度センサ７５からのスロットルバルブ３３の開度のフィードバック信号に基づいて、スロットルバルブ３３を適切な開度に制御する。これにより、エンジン１の気筒内へ導入する空気の量を制御する。尚、本実施形態に係るエンジン１にあっては、後述するように上記バルブリフト可変機構８によっても気筒内へ導入する空気の量が制御される。

更に、バルブリフト可変アクチュエータ１００の制御としては、エンジン負荷やエンジン回転数等に基づいて吸気バルブ３１の最大リフト量の制御目標値が設定され（目標最大リフト量設定手段による吸気バルブ３１の目標最大リフト量設定動作）、この制御目標値が得られるように上記モータ１０１の回転駆動量を制御する。

尚、上記スロットルバルブ３３の開度を制御するスロットルモータ３４と、吸気バルブ３１の最大リフト量を制御するバルブリフト可変アクチュエータ１００とは協調制御が行われている。例えば、各気筒でのポンピングロスを低減するために、通常運転時にはスロットルバルブ３３の開度を大きく設定し、吸気バルブ３１の最大リフト量を変更することによってエンジン負荷やエンジン回転数等に応じた吸入空気量が得られるようにしている。つまり、吸入空気量は、スロットルバルブ３３の開度及び吸気バルブ３１の最大リフト量の何れによっても調整が可能であるが、例えばエンジン１の暖機が完了している状態で、スロットルバルブ３３の開度を小さくすると、このスロットルバルブ３３の下流側の吸気通路３での負圧が大きくなり、エンジン１のポンピングロスが増大することになる。このため、スロットルバルブ３３の開度をある程度大きくした状態で、主として吸気バルブ３１の最大リフト量及び作用角を調整することにより、適正な吸入空気量を得るといった制御が行われる。

また、エンジンＥＣＵ６は、以下のフューエルカット制御や触媒劣化抑制制御も行うようになっている。

−フューエルカット制御の概要−
フューエルカット制御としては、上記クランクポジションセンサ７１によって検出されるエンジン回転数が予め定められた所定値（フューエルカット回転数：例えば１０００ｒｐｍ）以上で且つ上記アクセル開度センサ７８によって検出されるアクセルペダルの開度が「０」（アクセルＯＦＦ）とされた場合にフューエルカット条件が成立したと判断し、上記インジェクタ３５からの燃料噴射を停止するようにしている（後述する触媒劣化抑制制御の実行条件の非成立時に限る）。これにより、インジェクタ３５からの燃料噴射が停止されて燃料消費量の削減や排気エミッションの改善が図れる。

なお、上記フューエルカット中に車両の速度が低下し、エンジン回転数が上記フューエルカット回転数よりも低くなったときには、エンジンストールを防止するためにフューエルカットを中止してインジェクタ３５からの燃料噴射を再開する。また、フューエルカット中にアクセルペダルが踏まれた場合（加速時）にも、フューエルカットを中止してインジェクタ３５からの燃料噴射を行う。

−触媒劣化抑制制御の概要−
次に、触媒劣化抑制制御の概要について説明する。上述したフューエルカット条件が成立した場合、基本的には上記フューエルカット制御を実行し、インジェクタ３５からの燃料噴射を停止する。この場合、気筒内への燃料噴射が行われないため、排気通路４に設けられている三元触媒４２に流れ込む排気ガスの空燃比はリーンとなる。この三元触媒４２が比較的高温度にある状況で、空燃比がリーンな排気ガスが流入すると、上述した如く三元触媒４２内部の貴金属のシンタリング（粒成長）による触媒劣化が進行し易くなる。

そこで、触媒温度が所定の閾値を超えている場合には、上記フューエルカット条件が成立している場合であっても、フューエルカットの実行を禁止し、三元触媒４２が高温リーン雰囲気に晒されることによる触媒劣化を抑制するようにしている。より具体的には、理論空燃比状況下での燃焼を継続させるようにしている。このような触媒劣化抑制制御を行うことで、三元触媒４２が高温状態にある場合に、三元触媒４２が酸化雰囲気となることを回避して、三元触媒４２の劣化の進行を抑制することができる（触媒劣化抑制制御手段による触媒劣化抑制制御の実行動作）。

尚、本実施形態に係る車両では、エンジン１の出力側に例えば５段階の変速が可能な自動変速機（図示省略）が接続されている。そして、触媒劣化抑制制御の実行条件として、この自動変速機が特定の変速段に設定されていることを付加してもよい。例えば、この自動変速機の変速段が第１速段〜第３速段の何れかにある場合には、触媒劣化抑制制御を非実施とし、第４速段または第５速段にある場合には、他の触媒劣化抑制制御実行条件（触媒温度条件等）の成立に伴って触媒劣化抑制制御を実施するようにしてもよい。尚、この自動変速機の変速段数や触媒劣化抑制制御実行条件となる変速段についてはこれに限定されるものではなく、適宜設定される。

ところが、このような触媒劣化抑制制御が実行される場合、従来では以下に述べるような不具合を生じてしまう可能性があった。

つまり、アクセルＯＦＦ操作などによってエンジン負荷が急速に低下したことに伴って触媒劣化抑制制御が開始される場合、エンジン負荷の急速な低下によって吸気バルブ３１の最大リフト量も急速に小さくなっていき、それに伴って吸入空気量も急速に少なくなっていく。このような場合、エアフローメータ７３によって検出されている吸入空気量を正確に認識することができない可能性があり、吸気バルブ３１の最大リフト量が小さくなったことで少なくなった吸入空気量に対して、エアフローメータ７３によって検出される吸入空気量がよりいっそう少ない量（実吸入空気量よりも少ない吸入空気量）として誤検出されてしまう可能性がある。このような吸入空気量の誤検出が生じると、インジェクタ３５からの燃料噴射量としても燃焼に必要な量よりも少なくなり、混合気の空燃比が大幅にリーンとなって燃焼室内での混合気の燃焼ができなくなる、所謂失火が発生してしまう可能性がある。

触媒劣化抑制制御を実施可能なエンジン１にあっては、一般に、エンジン回転数の変動周期等に基づいた失火判定動作を行っており、上記触媒劣化抑制制御中に燃焼室１１内で失火が発生したと判定された場合には、未燃ガスの排出を回避するべく触媒劣化抑制制御を解除し、フューエルカットを行うようにしている。しかし、これでは、三元触媒４２に流れ込む排気ガスの空燃比がリーンになり、触媒内部の貴金属のシンタリング（粒成長）による劣化が進行してしまうことになる。つまり、上記吸入空気量が正確に検出できなかったことに伴って失火が発生する状況になると、触媒劣化抑制制御が強制的に解除され、三元触媒４２が高温リーン雰囲気に晒されることにより、その劣化が進んでしまう可能性がある。

この点を考慮し、本実施形態では以下に述べるような吸気バルブ３１の最大リフト量変更速度制御を実施するようにしている。

−最大リフト量変更速度制御−
次に、本実施形態の特徴とする制御である吸気バルブ３１の最大リフト量変更速度制御について説明する。この最大リフト量変更速度制御は、触媒劣化抑制制御が実行される場合（触媒劣化抑制制御実行条件ＯＮ時）と実行されない場合（触媒劣化抑制制御実行条件ＯＦＦ時）とで、単位時間当たりにおける吸気バルブ３１の最大リフト量の変化量（以下、最大リフト量変更速度という場合もある）を変更するものである。

具体的には、触媒劣化抑制制御が実行される場合には、触媒劣化抑制制御が実行されない場合に比べて、最大リフト量を小さくする際の最大リフト量変更速度を低速度にするようにしている（速度調整手段による最大リフト量変更速度の変更動作）。

以下、この最大リフト量変更速度制御の手順について、図９のフローチャートに沿って具体的に説明する。この図９に示す制御ルーチンは、エンジン１の始動後の所定時間毎またはクランクシャフト１３の所定角度回転毎に繰り返して実行される。

先ず、ステップＳＴ１で、エンジン回転数が所定回転数Ｎ１（例えば上記フューエルカット回転数）を超えているか否かを判定する。この判定は、上記クランクポジションセンサ７１からの出力パルスにより算出されるエンジン回転数に基づいて行われる。

エンジン回転数が所定回転数Ｎ１以下であり、ステップＳＴ１でＮＯ判定された場合には、ステップＳＴ５に移り、最大リフト量変更速度を通常速度（上記モータ１０１の回転速度を高く設定する従来と同等の速度：以下、高速度と呼ぶ）に設定する。例えば上記モータ１０１を最高速度で回転駆動して最大リフト量の変更が高速度で行われるようにしておき、エンジン負荷の変化等に応じて吸気バルブ３１の最大リフト量を変化させる場合には、高速度で最大リフト量を変更して短時間で最大リフト量が上記制御目標値に到達するようにしておく。この場合、最大リフト量を小さくする際、及び、最大リフト量を大きくする際の何れにおいても最大リフト量変更速度が高速度に設定されることになる。

エンジン回転数が所定回転数Ｎ１を超えており、ステップＳＴ１でＹＥＳ判定された場合には、ステップＳＴ２に移り、三元触媒４２の温度が所定の閾値Ｔ１（例えば８００℃）を超えているか否かを判定する。この判定は、エンジン１の運転状態（エンジン負荷等）に基づいて三元触媒４２の温度を推定し、その推定された触媒温度が閾値Ｔ１を超えているか否かを判定することにより行われる。また、排気通路４における三元触媒４２の上流側及び下流側にそれぞれ排気温センサを設けておき、これら排気温センサによって検出される排気温度から三元触媒４２の温度を推定し、その推定された温度が閾値Ｔ１を超えているか否かを判定するようにしてもよい。更には、触媒温度センサによって三元触媒４２の温度を直接的に検出し、その検出した温度が閾値Ｔ１を超えているか否かを判定するようにしてもよい。

この閾値Ｔ１としては、例えば排気ガスの空燃比がリーンとなった場合に上述した三元触媒４２内部の貴金属のシンタリングによる触媒劣化が進行する温度範囲のうちの下限値が適用されている。

上記三元触媒４２の温度が閾値Ｔ１を超えておらず、ステップＳＴ２でＮＯ判定された場合には触媒劣化抑制制御の実行条件は成立しないとしてステップＳＴ５に移り、上述した如く最大リフト量変更速度を通常の高速度に設定する。

一方、上記三元触媒４２の温度が閾値Ｔ１を超えており、ステップＳＴ２でＹＥＳ判定された場合には、ステップＳＴ３に移り、アクセルＯＦＦ操作がなされたか否かを判定する。つまり、上記アクセル開度センサ７８によって検知されるアクセルペダルの開度（操作量）が「０」となったか否かを判定する。

アクセルペダルの開度が「０」でなく、アクセルＯＮ操作がされており、ステップＳＴ３でＮＯ判定された場合には、たとえ上記三元触媒４２の温度が上記閾値Ｔ１を超えていたとしても三元触媒４２は高温リーン雰囲気に晒されることはなく、触媒劣化抑制制御は必要ない（触媒劣化抑制制御の実行条件は成立しない）としてステップＳＴ５に移り、上述した如く最大リフト量変更速度を通常の高速度に設定する。

一方、アクセルＯＦＦ操作がなされおり、ステップＳＴ３でＹＥＳ判定された場合には、ステップＳＴ４に移る。このステップＳＴ４では、触媒劣化抑制制御が実行されるとして、最大リフト量を小さくする際のバルブリフト速度としては、低速度（上記触媒劣化抑制制御の実行条件が成立していない場合のバルブリフト速度よりも低速度）に設定される。つまり、上記モータ１０１を低速度で回転駆動させて最大リフト量の変更が低速度で行われるようにしておき、上記アクセルＯＦＦ操作がなされたことに伴うエンジン負荷の低下に応じて吸気バルブ３１の最大リフト量を小さくするに際し、低速度で最大リフト量が変更されて比較的長い時間を要して最大リフト量が上記制御目標値に到達する（例えば最大リフト量を最小とする：上記入力アーム８３と出力アーム８４との位相差を最小とする）ような動作が行われる。

尚、このフローチャートでは、触媒劣化抑制制御の実行条件として、上記フューエルカット条件に触媒温度条件を加えたものとしたが、これに自動変速機の変速段条件を加えるようにしてもよい。つまり、自動変速機が第４速段または第５速段にあるといった条件を追加してもよい。

上述の如く低速度に設定される最大リフト量変更速度としては、予め実験やシミュレーションによって設定されており、エアフローメータ７３の吸入空気量検出に誤検出が生じない程度の速度、または、吸入空気量検出に誤検出が生じたとしても燃焼室１１内で失火が発生しない程度の比較的僅かな誤差の範囲となるような最大リフト量変更速度に設定されている。例えば、上記バルブリフト可変アクチュエータ１００のモータ１０１の回転速度を、触媒劣化抑制制御の実行条件の非成立時に比較して約１／３に設定することが挙げられる。

図１０は、上述した最大リフト量変更速度制御が行われる場合の吸気バルブ３１の最大リフト量及び吸入空気量それぞれの変化を示すタイミングチャート図である。この図１０の下段に示す吸入空気量において破線は失火ラインを示している。つまり、エアフローメータ７３によって検出される吸入空気量がこの失火ラインを下回ると、燃焼室１１内で失火が発生してしまうことになる。

図１０の実線は触媒劣化抑制制御ＯＮ時（触媒劣化抑制制御条件の成立時）における吸気バルブ３１の最大リフト量及び吸入空気量それぞれの変化を示している。つまり、図９に示したフローチャートのステップＳＴ４において最大リフト量変更速度が制御された場合の変化を示している。一方、図１０の一点鎖線は触媒劣化抑制制御ＯＦＦ時（触媒劣化抑制制御条件の非成立時）における吸気バルブ３１の最大リフト量の変化を示している。つまり、図９に示したフローチャートのステップＳＴ５において最大リフト量変更速度が制御された場合の変化を示している。

このように、触媒劣化抑制制御実行条件が成立している場合には、バルブリフト可変機構８の作動により吸気バルブ３１の最大リフト量を減少させる場合の最大リフト量変更速度を比較的低速度に設定している。これにより、吸気バルブ３１の最大リフト量を減少させる際の単位時間当たりにおける吸入空気量の変化が小さくなり、エアフローメータ７３による吸入空気量の誤検出が回避されることになる。その結果、吸入空気量の誤検出に起因する失火の発生が防止されることになり、失火発生に伴って触媒劣化抑制制御が強制的に解除されて三元触媒４２が高温リーン雰囲気に晒されてしまい劣化が進むといった状況を回避できる。

また、触媒劣化抑制制御実行条件が成立していない場合には、バルブリフト可変機構８の作動により吸気バルブ３１の最大リフト量を減少させる場合の最大リフト量変更速度を比較的高速度に設定している。これにより、エンジン１の運転状態に適した最大リフト量（上記目標最大リフト量）を迅速に得ることができ、吸入空気量を早期に低減でき、ポンピングロスの低減及び燃料噴射量の削減が可能になって燃料消費率の改善を図ることができる。

（変形例）
次に、本発明の変形例について説明する。上述した実施形態では、上記触媒劣化抑制制御実行条件の成立時において吸気バルブ３１の最大リフト量を減少させる場合の最大リフト量変更速度を一定の低速度に維持していた。

本変形例では、それに代えて、触媒劣化抑制制御実行条件の成立時において吸気バルブ３１の最大リフト量を減少させる場合の最大リフト量変更速度を、この最大リフト量を減少させる動作の途中で変更するものである。

より具体的には、吸気バルブ３１の最大リフト量の減少開始初期時には、上記実施形態の場合と同様に、最大リフト量変更速度を低速度に設定し、その後、この最大リフト量を減少させる動作の途中で最大リフト量変更速度を高速度に変更するようにしている。以下、具体的に説明する。

図１１の実線は触媒劣化抑制制御ＯＮ時（触媒劣化抑制制御条件の成立時）における吸気バルブ３１の最大リフト量及び吸入空気量それぞれの変化を示している。一方、図１１の一点鎖線は触媒劣化抑制制御ＯＦＦ時（触媒劣化抑制制御条件の非成立時）における吸気バルブ３１の最大リフト量の変化を示している。

この図１１に実線で示すように、触媒劣化抑制制御ＯＮ時における最大リフト量変更速度として、吸気バルブ３１の最大リフト量を減少させる動作の開始初期時には、触媒劣化抑制制御ＯＦＦ時における最大リフト量変更速度よりも低速度に設定されている。その後、この最大リフト量を減少させる動作の途中で最大リフト量変更速度を、触媒劣化抑制制御ＯＦＦ時における最大リフト量変更速度と略同等の高速度に設定されている。

尚、このように最大リフト量を減少させる動作の途中で最大リフト量変更速度を高速度に変更する場合の変更タイミング（低速度から高速度への切り換えタイミング）としては、予め実験やシミュレーションによって設定されている。つまり、この最大リフト量変更速度を低速度に設定する期間が短すぎると、この低速度から高速度への切り換え時に、エアフローメータ７３によって検出される吸入空気量が失火ラインを下回ってしまう可能性があるので、この吸入空気量が失火ラインを下回ることがない範囲となるように上記低速度に設定する期間が決定されることになる。

このように吸気バルブ３１の最大リフト量を減少させる際の最大リフト量変更速度を途中で変更するようにした場合にもエアフローメータ７３での吸入空気量検出が正確に行われることになり、この吸入空気量が失火ラインを下回ることがない。つまり、失火の発生に伴って触媒劣化抑制制御が強制的に解除されるといった状況を招くことがないため、三元触媒４２の劣化を抑制することができる。また、吸気バルブ３１の最大リフト量を減少させる動作の途中から最大リフト量変更速度を高速度に切り換えたことで、エンジン１の運転状態に適した最大リフト量（上記目標最大リフト量）を迅速に得ることができ、吸入空気量を早期に低減でき、それに伴ってポンピングロスの低減及び燃料噴射量の削減が可能になって燃料消費率の改善を図ることができる。

（他の実施形態）
以上説明した実施形態及び変形例では、バルブリフト可変機構８を吸気側のみに設けたエンジン１について説明したが、同様のバルブリフト可変機構を排気側に備えたエンジンに対しても本発明は適用可能である。

また、上記実施形態では、触媒劣化抑制制御実行条件が成立しているか否かによって最大リフト量変更速度を高速側と低速側とで切り換えるようにした。本発明はこれに限らず、最大リフト量変更速度を最高速度と最低速度との間で複数段階の速度が設定可能な構成としておき、触媒劣化抑制制御実行条件が成立している場合、その他の条件に応じて最大リフト量変更速度を選択できるようにしてもよい。例えば、エアフローメータ７３による吸入空気量の誤検出が生じにくい状況であるほど、最大リフト量変更速度を上記最高速度に近い速度に設定する構成が挙げられる。具体的には、アクセルＯＦＦ操作前のアクセル開度が小さいほど、アクセルＯＦＦ操作後のエアフローメータ７３による吸入空気量の誤検出は生じ難い状況であるため、この場合には最大リフト量変更速度を上記最高速度に近い速度に設定することになる。これにより、吸入空気量の誤検出による失火を防止しながらも吸気バルブ３１の最大リフト量を早期に目標最大リフト量に設定することが可能になる。

また、上記実施形態及び変形例では、触媒劣化抑制制御の実行中における失火発生原因としてエアフローメータ７３による吸入空気量の誤検出を挙げた。それに限らず、上述した如くスロットルバルブ３３の開度と吸気バルブ３１の最大リフト量との協調制御が行われている際に、アクセルＯＦＦ操作などによってエンジン負荷が急速に低下したことで吸気バルブ３１の最大リフト量が急速に小さくなる状況で、上記協調制御が良好に行えなくなることが原因となって燃焼室１１内で失火が発生する場合もある。本発明では、このような状況においても失火の発生を回避できて三元触媒４２の劣化を抑制することができる。

また、上記実施形態及び変形例は、本発明を自動車用４気筒ガソリンエンジン１に適用した場合について説明した。本発明は、自動車用に限らず、その他の用途に使用されるエンジンに対しても適用可能である。また、気筒数やエンジン形式（直列型やＶ型や水平対向型等の別）についても特に限定されるものではない。

更に、エンジンの動弁系として上述したバルブリフト可変機構８に加えてＶＶＴ（Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｖａｌｖｅ Ｔｉｍｉｎｇ）機構を備えたエンジンに対しても本発明は適用可能である。

本発明は、バルブリフト可変機構を備えていると共に触媒劣化抑制制御が実行可能な内燃機関に対し、触媒劣化抑制制御実行時の失火発生を防止するバルブリフト可変機構の制御に適用可能である。

１ エンジン（内燃機関）
３１ 吸気バルブ（吸気弁）
４ 排気通路
４２ 三元触媒
８ バルブリフト可変機構

Claims (4)

1. 吸気弁の最大リフト量を内燃機関の運転状態に応じて変更可能とするバルブリフト可変機構が備えられていると共に、排気を浄化するための触媒が排気通路に備えられ、所定の触媒劣化抑制制御実行条件が成立した際に上記触媒の劣化を抑制するための触媒劣化抑制制御を実行する触媒劣化抑制制御手段を有する内燃機関の制御装置において、
   上記バルブリフト可変機構の作動により吸気弁の最大リフト量を減少させる場合の最大リフト量変更速度を、上記触媒劣化抑制制御実行条件の成立時には非成立時に比べて低速度に設定する速度調整手段を備えていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 請求項１記載の内燃機関の制御装置において、
   上記内燃機関は車両に搭載されるものであって、
   上記バルブリフト可変機構は、車両減速時に吸気弁の最大リフト量を減少させるようになっており、上記速度調整手段は、この車両減速時に、吸気弁の最大リフト量変更速度を、上記触媒劣化抑制制御実行条件の成立時には非成立時に比べて低速度に設定するよう構成されていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
3. 請求項１または２記載の内燃機関の制御装置において、
   上記吸気弁の目標最大リフト量を設定する目標最大リフト量設定手段を備え、
   上記速度調整手段は、上記触媒劣化抑制制御実行条件の成立時、上記バルブリフト可変機構の作動により吸気弁の最大リフト量を減少させる場合の最大リフト量変更速度を一定の低速度に維持して吸気弁の最大リフト量を上記目標最大リフト量に調整するよう構成されていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
4. 請求項１または２記載の内燃機関の制御装置において、
   上記吸気弁の目標最大リフト量を設定する目標最大リフト量設定手段を備え、
   上記速度調整手段は、上記触媒劣化抑制制御実行条件の成立時、上記バルブリフト可変機構の作動により吸気弁の最大リフト量を減少させる場合の最大リフト量変更速度を変更可能であって、吸気弁の最大リフト量を減少させる動作の開始初期時における最大リフト量変更速度を、上記触媒劣化抑制制御実行条件の非成立時に比べて低速度に設定し、吸気弁の最大リフト量を減少させる動作の途中段階から最大リフト量変更速度を、上記触媒劣化抑制制御実行条件の非成立時と同等の速度に設定するよう構成されていることを特徴とする内燃機関の制御装置。

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