JP2011196323A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冷間時に触媒暖機のための２次空気供給制御を実施するエンジン（内燃機関）において、冷間始動時にＡ／Ｆがオーバーリッチになることを抑制する。
【解決手段】冷間始動時に、ＡＩ実行条件（２次空気供給制御実行条件）が成立しているときに、ＩＮ−ＶＶＴの冷間ＶＶＴ実行条件（可変バルブタイミング制御の冷間時実行条件）が成立した場合には、冷間始動時の通常燃料増量値よりも減量しているので、冷間始動時にＩＮ−ＶＶＴが作動しても、混合気のＡ／Ｆがオーバーリッチになることを抑制することができる。これによって冷間始動時の燃焼状態及びドライバビリティの改善を図ることができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関し、さらに詳しくは、排気通路に設けられた触媒の上流側に２次空気を供給する２次空気供給制御と、吸気バルブの開閉タイミングを調整する可変バルブタイミング制御とを実行する内燃機関の制御装置に関する。

車両等に搭載される内燃機関（以下、エンジンともいう）においては、排気ガス中の未燃焼炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）などの有害物質を酸化・還元させる触媒（例えば三元触媒等）が排気通路上に設けられている。この触媒は、所定の活性化温度以上になることで活性化し、理論空燃比付近で有害物質の十分な浄化効率が得られるものである。

このようなエンジンでは、例えば、冷間時などにおいて触媒の温度を早期に上昇させて触媒を活性させるために、２次空気供給（ＡＩ：Ａｉｒ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ）制御を実施して触媒の上流側に２次空気を供給し、酸素濃度を高めて排気ガス中のＨＣ、ＣＯを２次燃焼させ、さらに２次燃焼の熱により触媒の暖機を促進している（例えば、下記の特許文献１参照）。また、エンジンの温度が低い条件において冷間始動する場合、上記した２次空気供給制御と、噴射燃料量を増量して混合気の空燃比（Ａ／Ｆ）をリッチ化する制御（１次Ａ／Ｆリッチ化制御）とを実施することにより触媒暖機性能を向上させている。

一方、車両等に搭載されるエンジンにおいては、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を変化させて、機関バルブ（吸気バルブ・排気バルブ）のバルブタイミング（開閉タイミング）を可変に制御するバルブタイミング制御装置が搭載されている。

バルブタイミング制御装置としては、例えば、吸気バルブのバルブタイミングを可変とする可変バルブタイミング（ＶＶＴ：Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｖａｌｖｅ Ｔｉｍｉｎｇ）機構を備え、吸気バルブのバルブタイミングを油圧等によって可変に制御する装置がある。こうしたバルブタイミング制御装置では、エンジンの運転状態に応じてバルブタイミングを制御することにより、エンジンの出力向上、燃料消費率（燃費）の向上、排気エミッション低減などを図ることができる。例えば、エンジンの冷間始動時に吸気バルブの開閉タイミングを進角制御（冷間ＶＶＴ制御）して吸入空気量を増量させることによって、エンジンの発生トルクの上昇を促進している。

特開２００１−２６３０５０号公報 特開平０５−０３９７２４号公報 特開２００６−３２９００３号公報

上述の如く、エンジンの冷間始動時においては、２次空気供給制御と１次Ａ／Ｆリッチ化制御とを実施して触媒の暖機性能を向上させている。しかし、冷間始動時において、吸気バルブのバルブタイミング制御の実行条件（冷間ＶＶＴ実行条件）が成立して、吸気バルブの開閉タイミングが進角制御（冷間ＶＶＴ制御）されると、壁面付着燃料の霧化促進効果により、混合気のＡ／Ｆがさらにリッチ化されてしまうので、オーバーリッチとなって燃焼が悪化し、ドライバビリティに影響が及ぶ場合がある。

なお、上記冷間ＶＶＴ制御は、環境条件（エンジン油温）で実行が制御され、冷間始動時でも、エンジン水温に対して、エンジン油温が低すぎる場合には冷間ＶＶＴ制御されない場合もあるので、こうした冷間ＶＶＴ制御を前提として、壁面付着燃料量（ＦＭＷ）を適正な値に適合することは難しい。

本発明はそのような実情を考慮してなされたもので、冷間時に触媒暖機のための２次空気供給制御を実施する内燃機関において、冷間始動時に混合気のＡ／Ｆがオーバーリッチになることを抑制することが可能な制御を実現することを目的とする。

本発明は、燃焼室と吸気通路との間を選択的に開閉する吸気バルブと、前記燃焼室と排気通路との間を選択的に開閉する排気バルブと、前記吸気バルブの開閉タイミングを調整する可変バルブタイミング制御手段と、前記排気通路に設けられた触媒（例えば三元触媒）と、前記触媒の排気ガス流れの上流側に２次空気を供給可能な２次空気供給手段と、前記２次空気供給手段を制御する２次空気制御手段と、前記吸気通路に噴射する燃料の噴射量を制御する燃料噴射制御手段と備えた内燃機関の制御装置を前提とし、このような内燃機関の制御装置において、前記２次空気供給制御の実行条件が成立し、かつ、前記可変バルブタイミング制御の冷間時実行条件が成立している場合には、燃料噴射量を冷間始動時の通常燃料噴射量（通常燃料増量値）よりも減量することを技術的特徴としている。

本発明によれば、冷間始動時において、２次空気供給制御実行条件（ＡＩ実行条件）と可変バルブタイミング制御の冷間時実行条件（冷間ＶＶＴ実行条件）とが共に成立している場合には、燃料噴射量を冷間始動時の通常燃料増量値よりも減量しているので、冷間始動時に、吸気バルブの開閉タイミングが進角制御されても、混合気のＡ／Ｆがオーバーリッチになることを抑制することができる。

本発明において、２次空気供給制御の実行条件が成立していないときに、可変バルブタイミング制御の冷間時実行条件が成立した場合には、吸気バルブの開閉タイミングの進角をガード値で制限するようにしてもよい。このように、冷間始動時に２次空気供給制御を実行しない状況（２次空気供給制御実行条件が不成立）の場合には、吸気バルブの開閉タイミングの進角ガードを行うことにより、混合気のＡ／Ｆがオーバーリッチになることを抑制することができる。

以上のように、本発明によれば、冷間始動時に触媒暖機のための２次空気供給制御を実施する内燃機関において、冷間始動時に混合気のＡ／Ｆがオーバーリッチになることを抑制することができる。これによって冷間始動時の燃焼状態及びドライバビリティの改善を図ることができる。

本発明を適用するエンジン（内燃機関）の一例を示す概略構成図である。 ＥＣＵ等の制御系の構成を示すブロック図である。 始動時燃料噴射制御一例を示すフローチャートである。 始動時燃料噴射制御一例を示すタイミングチャートである。 噴射燃料量の減量値を算出するマップの一例を示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

まず、本発明を適用するエンジン（内燃機関）について説明する。

−エンジン−
図１は本発明を適用するエンジンの概略構成を示す図である。なお、図１にはエンジンの１気筒の構成のみを示している。

エンジン１は、車両に搭載されるポート噴射型多気筒ガソリンエンジンであって、その各気筒を構成するシリンダブロック１ａ内には上下方向に往復動するピストン１ｃが設けられている。ピストン１ｃはコネクティングロッド１６を介してクランクシャフト１５に連結されており、ピストン１ｃの往復運動がコネクティングロッド１６によってクランクシャフト１５の回転へと変換される。

クランクシャフト１５にはシグナルロータ１７が取り付けられている。シグナルロータ１７の外周面には複数の突起（歯）１７ａが等角度ごとに設けられている。シグナルロータ１７の側方近傍にはエンジン回転数センサ（クランクポジションセンサ）３８が配置されている。エンジン回転数センサ３８は、例えば電磁ピックアップであって、クランクシャフト１５が回転する際にシグナルロータ１７の突起１７ａ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１ａにはエンジン冷却水の水温を検出する水温センサ３１が配置されている。また、シリンダブロック１ａの上端にはシリンダヘッド１ｂが設けられており、このシリンダヘッド１ｂとピストン１ｃとの間に燃焼室１ｄが形成されている。エンジン１の燃焼室１ｄには点火プラグ３が配置されている。点火プラグ３の点火タイミングはイグナイタ４によって調整される。

エンジン１のシリンダブロック１ａの下部には、潤滑油を貯留するオイルパン１８が設けられている。このオイルパン１８に貯留された潤滑油は、エンジン１の運転時に、異物を除去するオイルストレーナを介してオイルポンプ１９によって汲み上げられて、ピストン１ｃ、クランクシャフト１５、コネクティングロッド１６などに供給され、各部の潤滑・冷却等に使用される。そして、このようにして供給された潤滑油は、エンジン１の各部の潤滑・冷却等のために使用された後、オイルパン１８に戻され、再びオイルポンプ１９によって汲み上げられるまでオイルパン１８内に貯留される。

また、この例においては、オイルパン１８に貯留された潤滑油を、後述する吸気側可変バルブタイミング機構（以下、ＩＮ−ＶＶＴという）２３の作動油にも利用している。なお、オイルポンプ１９は、エンジン１のクランクシャフト１５の回転によって駆動される機械式ポンプである。

エンジン１の燃焼室１ｄには吸気通路１１と排気通路１２とが接続されている。吸気通路１１の一部は吸気ポート１１ａ及び吸気マニホールド１１ｂによって形成されている。また、排気通路１２の一部は排気ポート１２ａ及び排気マニホールド１２ｂによって形成されている。

エンジン１の吸気通路１１には、エアクリーナ７、熱線式のエアフロメータ３２、吸気温センサ３３（エアフロメータ３２に内蔵）、エンジン１の吸入空気量を調整するための電子制御式のスロットルバルブ５などが配置されている。スロットルバルブ５はスロットルモータ６によって駆動される。スロットルバルブ５の開度はスロットル開度センサ３７によって検出される。

スロットルバルブ５のスロットル開度はＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）２００によって駆動制御される。具体的には、エンジン回転数センサ３８によって検出されるエンジン回転数、及び、運転者のアクセルペダル踏み込み量（アクセル開度）等のエンジン１の運転状態に応じた最適な吸入空気量（目標吸気量）が得られるようにスロットルバルブ５のスロットル開度を制御している。より詳細には、スロットル開度センサ３７を用いてスロットルバルブ５の実際のスロットル開度を検出し、その実スロットル開度が、上記目標吸気量が得られるスロットル開度（目標スロットル開度）に一致するようにスロットルバルブ５のスロットルモータ６をフィードバック制御している。なお、こうしたスロットルバルブ５の制御システムを電子スロットルシステムともいう。

エンジン１の排気通路１２には三元触媒８が配置されている。三元触媒８においては、燃焼室１ｄから排気通路１２に排気された排気ガス中のＣＯ、ＨＣの酸化及びＮＯｘの還元が行われ、それらを無害なＣＯ₂、Ｈ₂Ｏ、Ｎ₂とすることで排気ガスの浄化が図られている。

三元触媒８の上流側の排気通路１２にＡ／Ｆセンサ３４が配置されている。Ａ／Ｆセンサ３４は、空燃比に対してリニアな特性を示すセンサである。また、三元触媒８の下流側の排気通路１２にはＯ₂センサ３５が配置されている。Ｏ₂センサ３５は、排気ガス中の酸素濃度に応じて起電力を発生するものであり、理論空燃比に相当する電圧（比較電圧）よりも出力が高いときはリッチと判定し、逆に比較電圧よりも出力が低いときはリーンと判定する。

エンジン１の吸気通路１１と燃焼室１ｄとの間に吸気バルブ１３が設けられており、この吸気バルブ１３を開閉駆動することにより、吸気通路１１と燃焼室１ｄとが連通または遮断される。また、排気通路１２と燃焼室１ｄとの間に排気バルブ１４が設けられており、この排気バルブ１４を開閉駆動することにより、排気通路１２と燃焼室１ｄとが連通または遮断される。

これら吸気バルブ１３及び排気バルブ１４の開閉駆動は、クランクシャフト１５の回転がタイミングチェーン等を介して伝達される吸気カムシャフト２１及び排気カムシャフト２２の各回転によって行われる。ただし、この例では、吸気カムシャフト２１にＩＮ−ＶＶＴ２３が設けられている。このＩＮ−ＶＶＴ２３については後述する。

また、吸気カムシャフト２１の近傍にはカムポジションセンサ３９が配置されている。カムポジションセンサ３９は、例えば電磁ピックアップであって、吸気カムシャフト２１に一体的に設けられたロータ外周面の１個の突起（図示せず）に対向するように配置されており、そのカムシャフト２１が回転する際にパルス状の信号を出力する。

なお、吸気カムシャフト２１は、クランクシャフト１５の１／２の回転速度で回転するので、クランクシャフト１５が７２０°回転するごとにカムポジションセンサ３９が１つのパルス状の信号を発生する。

そして、吸気通路１１には燃料噴射用のインジェクタ（燃料噴射弁）２が配置されている。インジェクタ２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１１の吸気ポート１１ａ内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１ｄに導入される。燃焼室１ｄに導入された混合気（燃料＋空気）は点火プラグ３にて点火されて燃焼・爆発する。この混合気の燃焼室１ｄ内での燃焼・爆発によりピストン１ｃが往復運動してクランクシャフト１５が回転する。以上のエンジン１の運転状態はＥＣＵ２００によって制御される。

−ＶＶＴ−
次に、吸気カムシャフト２１に設けられるＩＮ−ＶＶＴ２３について説明する。

ＩＮ−ＶＶＴ２３は、ベーン式可変バルブタイミング機構であって、例えば内周面に凹部が形成されたハウジングと、そのハウジングの凹部を２つの油圧室（遅角側油圧室、進角側油圧室）に区画するベーンを有する内部ロータとを備え、前記ハウジングをクランクシャフト１５に連結し、内部ロータを吸気カムシャフト２１に連結した状態で、前記遅角側油圧室及び進角側油圧室に供給する油圧をＯＣＶ（オイルコントロールバルブ）２４によって制御することにより、クランクシャフト１５と吸気カムシャフト２１との回転位相をずらして吸気バルブ１３の開閉タイミングを連続的に変化させることができる。

そして、この例のＩＮ−ＶＶＴ２３の油圧を制御するＯＣＶ２４には、エンジン１の潤滑油が作動油として供給される。またＯＣＶ２４はＥＣＵ１００によって制御される。

なお、この例では、ＩＮ−ＶＶＴ２３の位相制御により、所定の可動範囲で吸気バルブ１３の開閉タイミングを調整することができる。例えば、後述する冷間ＶＶＴ実行条件が成立したときに、吸気バルブ１３の開閉タイミングを進角側に制御するように構成されている。その具体的な制御については後述する。

−２次空気供給装置−
この例のエンジン１には２次空気供給装置１００が装備されている。２次空気供給装置１００は、２次空気供給通路１０１、エアポンプ１０２、エアスイッチングバルブ（ＡＳＶ）１０３、電磁弁１０５、配管１０６、圧力センサ１０７、及び、エアフィルタ１０８などによって構成されている。

エアポンプ１０２は、外気を吸引し、その外気（空気）を２次空気供給通路１０１を通じてエンジン１の排気通路１２を２次空気として供給する。このエアポンプ１０２はＥＣＵ２００によって駆動制御される。２次空気供給通路１０１の先端部は、エンジン１の排気通路１２の三元触媒８の上流側（排気ガス流れの上流側）に接続されており、２次空気を排気通路１２内に供給可能となっている。

２次空気供給通路１０１には、エアフィルタ１０８、エアポンプ１０２、エアスイッチングバルブ１０３が外気吸入側からエンジン排気系側に向けて順次配設されている。エアスイッチングバルブ１０３は、２次空気供給通路１０１を開閉する機能を有しており、その開状態時に２次空気の排気通路１３への流通を許容し、閉状態時には２次空気の排気通路１３への流通を禁止する。エアスイッチングバルブ１０３の開閉は、電磁弁１０５の開閉制御することによって行われる。

電磁弁１０５は、吸気通路１１（サージタンク１１ｃ）とエアスイッチングバルブ１０３との間を接続する配管１０６上に配設されており、この電磁弁１０５が開状態となることにより、配管１０６を通じてエアスイッチングバルブ１０３がエア吸引される。このエア吸引により、エアスイッチングバルブ１０３が開状態となる。一方、電磁弁１０５が閉状態となることにより、エアスイッチングバルブ１０３のエア吸引が停止する。これにより、エアスイッチングバルブ１０３が閉状態となる。

なお、エアスイッチングバルブ１０３には、エンジン排気系側からエア吸入側へのエアの逆流を防止するエア逆止弁10４が内蔵されている。また、２次空気供給通路１０１には、エアポンプ１０２とエアスイッチングバルブ１０３の間に圧力センサ１０７が設けられている。圧力センサ１０７はエアポンプ１０２の吐出圧を検出する。

以上の２次空気供給装置１００の駆動・停止制御及び２次空気供給量の制御などの２次空気供給制御（以下、ＡＩ制御ともいう）はＥＣＵ２００によって実行される。

−ＥＣＵ−
ＥＣＵ２００は、図２に示すように、ＣＰＵ２０１、ＲＯＭ２０２、ＲＡＭ２０３及びバックアップＲＡＭ２０４などを備えている。ＲＯＭ２０２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。

ＣＰＵ２０１は、ＲＯＭ２０２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。また、ＲＡＭ２０３はＣＰＵ２０１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り、バックアップＲＡＭ２０４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ＣＰＵ２０１、ＲＯＭ２０２、ＲＡＭ２０３、及び、バックアップＲＡＭ２０４はバス２０７を介して互いに接続されるとともに、入力インターフェース２０５及び出力インターフェース２０６と接続されている。

入力インターフェース２０５には、水温センサ３１、エアフロメータ３２、吸気温センサ３３、Ａ／Ｆセンサ３４、Ｏ₂センサ３５、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ３６、スロットル開度センサ３７、エンジン回転数センサ３８、カムポジションセンサ３９、２次空気供給装置１００の圧力センサ１０７、及び、外気温センサ、エンジン油温センサ、エンジン油圧センサ（いずれも図示せず）などの各種センサが接続されており、これらの各センサからの信号がＥＣＵ２００に入力される。また、入力インターフェース２０５にはイグニッションスイッチ４０が接続されており、そのイグニッションスイッチ４０がオン操作されると、スタータモータ（図示せず）によるエンジン１のクランキングが開始される。

出力インターフェース２０６には、インジェクタ２、点火プラグ３のイグナイタ４、スロットルバルブ５のスロットルモータ６、ＩＮ−ＶＶＴ２３のＯＣＶ２４、及び、２次空気供給装置１００の電磁弁１０５などが接続されている。

そして、ＥＣＵ２００は、上記した各種センサの出力信号に基づいて、吸入空気量の制御、インジェクタ２の噴射時期制御、及び、点火プラグ３の点火時期制御などを含むエンジン１の各種制御を実行する。さらに、ＥＣＵ２００は、ＩＮ−ＶＶＴ２３の作動（ＯＣＶ２４の作動）を制御して、吸気バルブ１２のバルブタイミング（開閉タイミング）を可変に制御するバルブタイミング制御（後述する冷間始動時のＩＮ−ＶＶＴ２３の進角制御も含む）、及び、下記の［始動時燃料噴射制御］を実行する。

以上のＥＣＵ２００により実行されるプログラムによって本発明のエンジン（内燃機関）の制御装置が実現される。

−始動時燃料噴射制御−
まず、上述の如く、ＩＮ−ＶＶＴ２３が装備されたエンジン１においては、冷間始動時に２次空気供給制御（冷間ＡＩ制御）と１次Ａ／Ｆリッチ化制御とを実施して触媒の暖機性能を向上させている。しかし、冷間始動時において吸気バルブ１３のバルブタイミング制御の実行条件（冷間ＶＶＴ実行条件）が成立して、吸気バルブ１３の開閉タイミングが進角制御（冷間ＶＶＴ制御）されると、壁面付着燃料の霧化促進効果が増大する。こうした状況になると、混合気のＡ／Ｆがさらにリッチ化されてしまうので、オーバーリッチとなって燃焼が悪化し、ドライバビリティに影響が及ぶ場合がある。

このような点を考慮して、この例では、２次空気供給制御の実行条件が成立しているときに、冷間ＶＶＴ実行条件が成立した場合には、燃料噴射量を、冷間始動時の通常燃料増量値よりも減量することで、混合気のＡ／Ｆがオーバーリッチになることを抑制することを技術的特徴としている。

その具体的な制御（始動時燃料噴射制御）の例について図３のフローチャートを参照して説明する。図３の制御ルーチンはＥＣＵ２００において実行される。

この例の始動時燃料噴射制御はイグニッションスイッチ４０がＯＮ操作された時点［ＩＧ−ＯＮ］で開始される。始動時燃料噴射制御が開始されると、ステップＳＴ１０１において、ＡＩ実行条件（２次空気供給制御実行条件）が成立しているか否かを判定する。

具体的には、（１）下記の条件［ｊ１１］〜［ｊ１７］の全てが成立している場合、または、（２）ＡＩＯＢＤ（Ａｉｒ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｏｎ−Ｂｏａｒｄ Ｄｉａｇｎｏｓｉｓ）強制作動要求がある場合は、「ＡＩ実行条件成立」と判定してステップＳＴ１０２に進む。ステップＳＴ１０１の判定結果が否定判定である場合はステップＳＴ１０６の移行する。
・ＡＩ実行条件
［ｊ１１］：始動時水温が所定範囲内
［ｊ１２］：始動時外気温が所定値以上
［ｊ１３］：始動後所定時間以上経過している
［ｊ１４］：現在エアポンプ１０２が作動中、または、エアポンプ１０２の停止が所定時間以上継続
［ｊ１５］：各種学習制御が完了している
［ｊ１６］：水温上昇の履歴無し
［ｊ１７］：電子スロットルシステムがフェイル（故障）していない
なお、ＡＩ実行条件は、これらの条件［ｊ１１］〜［ｊ１７］の以外の条件であってもよい。

次に、ステップＳＴ１０２において、冷間ＶＶＴ実行条件が成立しているか否かを判定する。具体的には下記の条件［ｊ２１］〜［ｊ２５］の全てが成立している場合は、「冷間ＶＶＴ実行条件成立」と判定してステップＳＴ１０３に進む。ステップＳＴ１０２の判定結果が否定判定である場合はステップＳＴ１０５に移行して通常のＡＩ制御（後述する減量補正を行わない始動時通常燃料増量値での２次空気供給制御）を実行する。

・冷間ＶＶＴ実行条件
［ｊ２１］：下記の目標遅角値（目標変位角）算出条件の全てが成立
［ｊ２２］：現在エンジン回転数と目標回転数との偏差が所定値以上
［ｊ２３］：始動時油温（エンジン油温）が所定以上
［ｊ２４］：ＩＮ−ＶＶＴ２３がフェイル（故障）していない
［ｊ２５］：冷間ＶＶＴ制御の反映ガード（進角ガード）が０でない
・目標遅角値算出条件
［ｊ３１］：吸気カムシャフト２１の位置確認が可能
［ｊ３２］：水温センサ３１が正常
［ｊ３３］：吸気側系の油圧切れの確認中でない
［ｊ３４］：エンジン油圧が上昇済み
なお、冷間ＶＶＴ実行条件は、これらの条件［ｊ２１］〜［ｊ２５］の以外の条件であってもよい。

そして、このステップＳＴ１０２の判定結果が肯定判定である場合は、ステップＳＴ１０３において「減量実行条件フラグ」をＯＮにして（図４のタイミングチャート参照）、燃料噴射量減量を実行する（ステップＳＴ１０４）。なお、燃料噴射量減量の具体的な処理については後述する。

一方、上記ステップＳＴ１０１の判定結果が否定判定である場合は、ステップＳＴ１０６において、冷間ＶＶＴ実行条件が成立しているか否かを判定する。このステップＳＴ１０６の判定処理は上述したステップＳＴ１０２の判定処理と同じであり、その冷間ＶＶＴ実行条件などの説明は省略する。

ステップＳＴ１０６の判定結果が肯定判定である場合、つまり、上記「ＡＩ実行条件」が成立していない状況のときに、「冷間ＶＶＴ実行条件」が成立している場合には、ＩＮ−ＶＶＴ２３の冷間ＶＶＴ進角ガード処理を実行する（ステップＳＴ１０７）。このガード処理に用いる冷間ＶＶＴ進角ガード値は、始動時のエンジン水温及び積算空気量などに基づいてマップ等を参照して設定すればよい。ここで、ステップＳＴ１０７の処理（冷間ＶＶＴ進角ガード処理）は、冷間始動時に、２次空気供給制御を実行しない状況（ＡＩ実行条件不成立）で上述の１次Ａ／Ｆリッチ化制御を実施したときに、混合気のＡ／Ｆがオーバーリッチになることを抑制するために実施する。

なお、ステップＳＴ１０６の判定結果が否定判定である場合、つまり［ＩＧ−ＯＮ］になったときに、「ＡＩ実行条件」及び「冷間ＶＶＴ実行条件」が共に成立しない場合は、何の処理も実行せずにリターンする。

次に、以上の始動時燃料噴射制御について図４のタイミングチャートを参照して具体的に説明する。

まず、運転者によりイグニッションスイッチ４０がＯＮ操作され、「ＩＧ−ＯＮフラグ」がＯＮになったときに、上記ＡＩ実行条件［ｊ１１］〜［ｊ１７］の全てが成立していると「ＡＩ実行条件成立フラグ」がＯＮとなり、通常燃料増量値ＡＩｑｎが設定される。さらに「ＩＧ−ＯＮフラグ」がＯＮになったときに、上記冷間ＶＶＴ実行条件［ｊ２１］〜［ｊ２５］の全てが成立すると「冷間ＶＶＴ実行条件フラグ」がＯＮになって「減量実行条件フラグ」がＯＮになる。つまり、「ＩＧ−ＯＮフラグ」がＯＮになったときに、「ＡＩ実行条件成立」及び「冷間ＶＶＴ実行条件」が共に成立している場合は「減量実行条件フラグ」がＯＮになる。

なお、上記通常燃料増量値ＡＩｑｎは、冷間始動時の触媒暖機促進に必要な燃料増量値であり、例えば、始動時のエンジン水温などに基づいて公知のマップ等を参照して設定する。

次に、エンジン始動後（例えば、エンジン回転数が４００ｒｐｍに達した後）の経過時間が２０００ｍｓに達した時点ｔｓで、ＩＮ−ＶＶＴ２３を作動して吸気バルブ１３の開閉タイミングを目標ＶＶＴ進角値に設定すると同時に、その目標ＶＶＴ進角値に基づいて図５のマップを参照して燃料噴射量の減量値ｄｑを決定する。

そして、その燃料噴射量の減量値ｄｑを用いて通常燃料増量値ＡＩｑｎを補正して最終燃料増量値ＡＩｑｅ（ＡＩｑｅ＝ＡＩｑｎ−ｄｑ）を求め、その最終燃料増量値ＡＩｑｅに基づいて冷間始動時の燃料噴射制御（インジェクタ２の噴射時期制御）を実行する。ここで、上記減量値ｄｑにて減量した最終燃料増量値ＡＩｑｅを通常燃料増量値ＡＩｑｎに急激に戻すと、燃焼状態の悪化やエミッションの悪化などが懸念される。これを回避するため、この例では、図４に示すように、最終燃料増量値ＡＩｑｅを減量値ｄｑで減量した後、その燃料噴射量の減量値ｄｑを一定の徐変量で小さくしていき、通常燃料増量値ＡＩｑｎに徐々に戻すようにしている。

なお、上記冷間時の目標ＶＶＴ進角値については、例えば冷間時のエンジン油温（作動油の温度）などに基づいて公知のマップ等を参照して設定すればよい。

以上のように、この例の制御によれば、エンジン１の冷間始動時において、ＡＩ実行条件（２次空気供給制御実行条件）と、ＩＮ−ＶＶＴ２３の冷間ＶＶＴ実行条件（可変バルブタイミング制御の冷間時実行条件）とが共に成立している場合には、燃料噴射量を冷間始動時の通常燃料増量値よりも減量しているので、冷間始動時にＩＮ−ＶＶＴ２３が作動（進角）して壁面付着燃料の霧化が促進されても、Ａ／Ｆがオーバーリッチになることを抑制することができる。これによって冷間始動時の燃焼状態及びドライバビリティの改善を図ることができる。

また、この例の制御では、冷間始動時に、ＡＩ実行条件が不成立でＡＩ制御（２次空気供給制御）を実行しない状況のときに、冷間ＶＶＴ実行条件が成立した場合には、ＩＮ−ＶＶＴ２３の冷間ＶＶＴ進角ガード処理を行っているので（図３のステップＳＴ１０６、ＳＴ１０７）、混合気のＡ／Ｆがオーバーリッチになることを抑制することができる。

−他の実施形態−
以上の例では、吸気カムシャフトのみにＶＶＴを設けた例を示しているが、本発明はこれに限られることなく、吸気カムシャフト及び排気カムシャフトの双方にＶＶＴを設けたエンジンの制御にも適用することができる。

以上の例では、ベーン式ＶＶＴを搭載したエンジンの制御について説明したが、これに替えて、例えばヘリカルスプライン式ＶＶＴ等の他の方式のＶＶＴを搭載したエンジンの制御にも本発明を適用することができる。

本発明は、内燃機関（エンジン）の制御装置に利用可能であり、さらに詳しくは、排気通路に設けられた触媒の上流側に２次空気を供給する２次空気供給制御と、吸気バルブの開閉タイミングを調整する可変バルブタイミング制御とを実行する内燃機関の制御装置に利用することができる。

１ エンジン
１ｄ 燃焼室
２ インジェクタ（燃料噴射弁）
１１ 吸気通路
１２ 排気通路
１３ 吸気バルブ
１４ 排気バルブ
１５ クランクシャフト
２１ 吸気カムシャフト
２２ 排気カムシャフト
２３ 吸気側ＶＶＴ（吸気側可変バルブタイミング機構）
２４ ＯＣＶ（オイルコントロールバルブ）
１００ ２次空気供給装置
２００ ＥＣＵ

Claims (2)

1. 燃焼室と吸気通路との間を選択的に開閉する吸気バルブと、前記燃焼室と排気通路との間を選択的に開閉する排気バルブと、前記吸気バルブの開閉タイミングを調整する可変バルブタイミング制御手段と、前記排気通路に設けられた触媒と、前記触媒の排気ガス流れの上流側に２次空気を供給可能な２次空気供給手段と、前記２次空気供給手段を制御する２次空気制御手段と、前記吸気通路に噴射する燃料の噴射量を制御する燃料噴射制御手段と備えた内燃機関の制御装置において、
   前記２次空気供給制御の実行条件が成立し、かつ、前記可変バルブタイミング制御の冷間時実行条件が成立している場合には、燃料噴射量を冷間始動時の通常燃料噴射量よりも減量す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、
   前記２次空気供給制御の実行条件が成立していないときに、前記可変バルブタイミング制御の冷間時実行条件が成立した場合には、吸気バルブの開閉タイミングの進角をガード値で制限することを特徴とする内燃機関の制御装置。

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