JP4410664B2

JP4410664B2 - 内燃機関の制御装置

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Publication number: JP4410664B2
Application number: JP2004330760A
Authority: JP
Inventors: 勝之森; 樹志中島; 和孝藤岡
Original assignee: Nippon Soken Inc; Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp; Soken Inc
Priority date: 2004-11-15
Filing date: 2004-11-15
Publication date: 2010-02-03
Anticipated expiration: 2024-11-15
Also published as: JP2006138292A

Description

本発明は、燃焼変動を低減することができる内燃機関の制御装置に関し、特に、吸排気弁の開閉ばらつき等に起因する燃焼変動を低減することができる、内燃機関の制御装置に関する。

従来から、内燃機関の出力向上を目的として、クランクシャフトに対する吸気カムシャフトや排気カムシャフトの開閉タイミングを可変とする可変バルブタイミング装置が知られている。このような可変バルブタイミング装置は、内燃機関の高回転時にはカムシャフトの回転位相差の調整によりバルブオーバーラップを小から大へ切り替えて出力トルクを向上させ、低回転時にはバルブオーバーラップを大から小へ切り替えて燃焼の安定性を維持させようとするものである。

このような内燃機関において、バルブオーバーラップが小から大へ切り替わると、燃焼室内に残留ガスが増加して、燃焼安定性が悪化するという問題が生じた。このような可変バルブタイミング装置によるバルブオーバラップ量の変動に起因する燃焼変動や、その他の要因に起因する燃焼変動は、内燃機関の振動や騒音の原因となる。

特開平９−３１７５３５号公報（特許文献１）は、エンジンの燃焼変動に対してＥＧＲ量の調整と空燃比の調整とを組み合わせて、燃焼悪化を防止する内燃エンジンの燃焼変動制御装置を開示する。この内燃エンジンの燃焼変動制御装置は、内燃エンジンの燃焼変動を検出し、燃焼変動に関する評価パラメータ値を演算する燃焼変動検出手段と、評価パラメータ値が所定値以上であるとき燃焼悪化と判定する判定手段と、排気系から吸気系に還流させる排気ガスの還流量を制御する排気ガス還流装置と、判定手段により燃焼悪化が判定されたとき、排気還流量を所定減少値まで減少させる排気ガス還流量補正手段と、該排気ガス還流量補正手段による排気ガス還流量の減少が開始されてから所定期間経過後に目標空燃比を燃料過濃側の所定濃化値まで変更する空燃比変更手段とを備える。

この内燃エンジンの燃焼変動制御装置によると、燃焼悪化に対して影響力が大きい排気還流量（ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）量）を先ず低減し、速やかに燃焼悪化を低減させる一方、所定期間遅延させて空燃比を濃化することにより、ＥＧＲのみでは燃焼変動が解消されない場合でも、確実に燃焼変動を抑制することができる。

また、特開平１１−２４７６７４号公報（特許文献２）は、可変バルブタイミング装置によるリーン燃焼制御とストイキ−リッチ燃焼制御との間でバルブオーバーラップ量を切り替える際のトルクショックを防止して、良好なドライバビリティの実現と、燃費やエミッションの改善を実現する内燃機関制御装置を開示する。この内燃機関制御装置は、内燃機関の運転状態に応じて、理論空燃比よりも薄い混合気で燃焼させるリーン燃焼制御と、理論空燃比の混合気または理論空燃比よりも濃い混合気で燃焼させるストイキ−リッチ燃焼制御とを行なう内燃機関制御装置であって、内燃機関の燃焼室の吸気バルブと排気バルブとのバルブオーバーラップ量を連続的に調整できる可変バルブタイミング機構と、リーン燃焼制御時における内燃機関の運転状態に対応して、可変バルブタイミング機構にて調整されるバルブオーバーラップ量の設定パターンを記憶する第１記憶手段と、ストイキ−リッチ燃焼制御時における内燃機関の運転状態に対応して、可変バルブタイミング機構にて調整されるバルブオーバーラップ量の設定パターンを記憶する第２記憶手段と、内燃機関の運転状態がリーン燃焼制御状態かあるいはストイキ−リッチ燃焼制御状態かを判定する燃焼制御状態判定手段と、燃焼制御状態判定手段にて、内燃機関の運転状態がリーン燃焼制御状態であると判定された場合には、第１記憶手段に記憶されているバルブオーバーラップ量の設定パターンに基づいて、内燃機関の運転状態に対応して可変バルブタイミング機構にて調整されるバルブオーバーラップ量を設定し、内燃機関の運転状態がストイキ−リッチ燃焼制御状態であると判定された場合には、第２記憶手段に記憶されているバルブオーバーラップ量の設定パターンに基づいて、内燃機関の運転状態に対応して可変バルブタイミング機構にて調整されるバルブオーバーラップ量を設定するバルブタイミング制御手段とを備える。

この内燃機関制御装置によると、エンジンの運転状態がリーン燃焼制御状態であればバルブオーバーラップ量をリーン燃焼制御用のマップパターンに基づいて連続的に調整して、ストイキ−リッチ燃焼制御状態であれば、バルブオーバーラップ量をストイキ−リッチ燃焼制御用のマップパターンに基づいて連続的に調整する。したがって２段のみのバルブオーバーラップ量にて制御する場合に比較して、切り替え時の段差が小さくなるので、トルクショックが防止できる。このため、良好なドライバビリティを実現することができる。また燃費やエミッションの改善も実現できる。
特開平９−３１７５３５号公報特開平１１−２４７６７４号公報

しかしながら、上述した特許文献においては、気筒毎の燃焼変動に言及したものではなく、内燃機関全体としての燃焼変動を、内燃機関全体として制御（たとえばＥＧＲ量を変動させたり、バルブオーバラップ量を変動させたり）するものでしかない。すなわち、自動車用の内燃機関は、多気筒であることが通常であり、各気筒毎に燃焼変動の態様も異なる。このように各気筒毎に燃焼変動の態様が異なるにもかかわらず、ＥＧＲ量を変動させても、各気筒毎の燃焼変動を解消するように制御できるものではない。

各気筒毎の燃焼変動は、１）各気筒の吸排気弁のわずかなタイミングのずれによる内部ＥＧＲ率の変動、２）各気筒の燃焼室の壁面温度が異なることが理由である。

特に、１）については、内燃機関が比較的高い回転数や比較的大きなトルクを発生している領域においてはこのような燃焼変動が問題になることは少ないが、極めて内燃機関のトルクが小さくなるアイドリング状態においては、各気筒間の吸排気弁のわずかなタイミングのずれによる燃焼変動に起因する振動が問題になる。さらに、可変動弁系システムを採用している内燃機関においては、燃焼安定化のためにアイドリング時にはバルブオーバーラップ量を極めて小さく設定しているが、このような場合、タペットクリアランスのわずかな差が目標値に対して相対的に大きくなるので、より大きな燃焼変動になるとともに、アイドリング時の振動や騒音が小さいので、発生した燃焼変動による振動や騒音が顕在化される。

また、２）については、内燃機関の冷却水の温度が上流側と下流側とで異なるので、各気筒毎に、燃焼室の壁面温度が異なる。また、各気筒毎にウォータジャケットと燃焼室との肉厚に差があるので、各気筒毎に、燃焼室の壁面温度が異なる。

このように、内部ＥＧＲ率の気筒間差、燃焼室壁温の気筒間差に起因して、気筒毎に燃焼変動の態様が異なっている。上述したように、アイドリング状態においてこのような問題が特に顕在化され、内燃機関の振動や騒音が問題になる。

また、このような問題を解決するためには、各気筒毎に吸排気バルブを調整する機構が必要であるが、このような機構を有することは、内燃機関の構造を著しく複雑化するため実現が困難である。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、複雑な構造を有することなく、各気筒毎に吸排気バルブの調整が可能な、内燃機関の制御装置を提供することである。さらに別の目的は、気筒間の燃焼変動を低減して内燃機関の振動や騒音を低減することができる、内燃機関の制御装置を提供することである。

第１の発明に係る内燃機関の制御装置は、２以上の気筒を有する内燃機関を制御する。この制御装置は、カムシャフトにより駆動されるロッカーアームと、ロッカーアームにより駆動される吸気弁または排気弁と、ロッカーアームの支点を油圧により支える機構とを備えた動弁機構と、ロッカーアームの支点を支える油圧を供給する電磁弁を制御するための制御手段とを含む。この制御手段は、電磁弁を閉じるタイミングを制御することにより、吸気弁または排気弁がカムシャフトにより駆動されるまでのクリアランスを調整するための手段を含む。

第１の発明によると、動弁機構は各気筒毎に設けられ、ロッカーアームの支点を支える油圧を供給する電磁弁が制御される。このとき、吸排気弁のリフト開始前に電磁弁を完全に閉じるようにすると支点に生じる油圧が、カムシャフトによる付勢力以上に高まる時期が最も早くなり、作用点におけるリフト量およびリフト期間を大きくすることができ、吸排気弁のリフト開始後に電磁弁を閉じるようにすると支点に生じる油圧が高まる時期が遅くなり、作用点におけるリフト量およびリフト期間を小さくすることができる。このように、ロッカーアームの支点を支える油圧を供給する電磁弁を閉じるタイミングを制御することにより、吸気弁または排気弁におけるクリアランスを調整することができる。その結果、複雑な構造を有することなく、各気筒毎に吸排気バルブの調整が可能な、内燃機関の制御装置を提供することができる。

第２の発明に係る内燃機関の制御装置においては、第１の発明の構成に加えて、制御手段は、タイミングを、吸気弁または排気弁のリフト前からリフト後の予め定められた期間に設定するための手段を含む。

第２の発明によると、電磁弁を閉じるタイミングを、吸気弁または排気弁のリフト前からリフト後の予め定められた期間に設定することにより、吸排気弁がカムシャフトにより駆動されるまでのクリアランスを所望量に設定することができる。

第３の発明に係る内燃機関の制御装置においては、第１または２の発明の構成に加えて、動弁機構は、各気筒毎に設けられている。制御手段は、各気筒毎に、電磁弁を閉じるタイミングを制御するための手段を含む。

第３の発明によると、動弁機構は通常各気筒毎に設けられるので、この動弁機構の電磁弁を閉じるタイミング制御手段でそれぞれの気筒毎に制御することにより、各気筒毎に吸排気弁のクリアランスを調整することができる。

第４の発明に係る内燃機関の制御装置は、第１〜３のいずれかの発明の構成に加えて、各気筒毎に燃焼不安定状態であるか否かを判断するための判断手段をさらに含む。制御手段は、判断手段による判断結果に基づいて、燃料不安定状態の気筒が燃焼安定状態になるように、電磁弁を閉じるタイミングを制御するための手段を含む。

第４の発明によると、各気筒毎に燃焼不安定状態であるか否かを判断して、燃焼不安定状態であると、その要因として、クリアランスの差により生じるバルブタイミング変化に起因する内部ＥＧＲ率の差（ばらつき）が考えられる。そのため、この内部ＥＧＲ率の差をなくするために、各気筒毎にクリアランスの調整量を算出して、電磁弁を閉じるタイミングを制御する。これにより、内部ＥＧＲ率の差に起因する燃焼不安定を解消できる。

第５の発明に係る内燃機関の制御装置においては、第４の発明の構成に加えて、制御手段は、各気筒間の内部ＥＧＲの差を低減するように制御するための手段を含む。

第５の発明によると、各気筒毎にクリアランスの調整量を算出して、電磁弁を閉じるタイミングを制御して各気筒間の内部ＥＧＲの差を低減できる。

第６の発明に係る内燃機関の制御装置においては、第５の発明の構成に加えて、制御手段は、バルブオーバーラップ量を低減するように電磁弁を閉じるタイミングを制御するための手段を含む。

第６の発明によると、バルブオーバーラップ量を低減して、内部ＥＧＲ率を一様に低減せしめて気筒毎の燃焼変動を回避することができる。

第７の発明に係る内燃機関の制御装置は、２以上の気筒を有する内燃機関を制御する。この制御装置は、吸排気バルブのバルブタイミングを調整する可変バルブタイミング機構と、可変バルブタイミング機構を制御するための制御手段と、内燃機関が燃焼不安定状態であるか否かを判断するための判断手段とを含む。この制御手段は、燃焼不安定状態であると、吸排気弁のオーバーラップが低減、もしくは、なくなるように可変バルブタイミング機構を制御するための手段を含む。

第７の発明によると、バルブオーバーラップが低減、もしくは、なくなるように可変バルブタイミング機構を制御して、燃焼不安定状態の要因である内部ＥＧＲ率を一様に低減せしめて気筒毎の燃焼変動を回避することができる。

第８の発明に係る内燃機関の制御装置は、２以上の気筒を有する内燃機関を制御する。この制御装置は、各気筒のシリンダブロックに設けられた冷却水通路に冷却水を流通させ、受熱した冷却水を放熱器で放熱する冷却機構と、受熱した冷却水を放熱器を迂回させて冷却水通路に流通させる迂回通路と、受熱した冷却水を、放熱器および迂回通路のいずれに流通させるのかを切替える切替弁と、切替弁を制御するための制御手段と、各気筒毎に燃焼不安定状態であるか否かを判断するための判断手段とを含む。制御手段は、燃焼不安定状態の気筒があると、受熱した冷却水が迂回通路に流通するように切替弁を制御するための手段を含む。

第８の発明によると、燃焼室の壁温が各気筒毎に差があると、気筒毎に燃焼安定の度合いが異なる。このような場合、意図的に冷却機構の放熱器を迂回させて冷却水温度を上昇させて燃焼室壁面温度を上昇させて、燃焼反応に必要な初期エネルギを与えて燃焼反応を安定化させることができる。

第９の発明に係る内燃機関の制御装置は、第８の発明の構成に加えて、冷却水の温度を検知するための検知手段をさらに含む。制御手段は、冷却水の温度が予め定められた温度以上にならない限り、受熱した冷却水が迂回通路に流通するように切替弁を制御するための手段を含む。

第９の発明によると、オーバーヒートにならない限り、意図的に冷却機構の放熱器を迂回させて冷却水温度を上昇させて燃焼室壁面温度を上昇させて、燃焼反応に必要な初期エネルギを与えて燃焼反応を安定化させることができる。

第１０の発明に係る内燃機関の制御装置は、第４〜９のいずれかの発明の構成に加えて、内燃機関の運転状態を検知するための手段をさらに含む。制御手段は、内燃機関の運転状態がアイドリング状態であるときに、制御を実行するための手段を含む。

第１０の発明によると、特に、エンジン回転数が比較的高くなくエンジントルクも高くないアイドリング状態では、特に気筒間の燃焼の差による振動や騒音が顕在化するので、このようなアイドリング状態のときに、燃焼不安定の要因を排除して、運転者に振動や騒音による不快感を与えないようにすることができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。

＜第１の実施の形態＞
図１を参照して、本発明の第１の実施の形態に係るエンジン制御システムについて説明する。なお、このエンジンは２気筒以上であれば、特に気筒数、気筒配置、使用燃料等に限定されない。

図１に示すように、このエンジン制御システムは、エンジン１０００と、このエンジン１０００を制御するエンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）１１１０とから構成される。エンジン１０００は、バルブシステムとして、クランク１１２０に連動して作動するカム１１４０と、カム１１４０により作動されるリフタ１１６０と、リフタ１１６０に取り付けられた吸気用や排気用のバルブ１１７０とを有する。

カム１１４０とリフタ１１６０との位置関係（クリアランス）は、カム−リフタクリアランス調整機構１１５０によりエンジンＥＣＵ１１１０が調整することができる。このカム−リフタクリアランス調整機構１１５０は、後述する電磁弁を閉じるタイミングをエンジンＥＣＵ１１１０が制御することによりリフト量を制御してクリアランスを調整できる。

クランク１１２０には、クランク角検知センサ１１８０が設けられる。このクランク角検知センサ１１８０により検知された信号は、エンジンＥＣＵ１１１０に入力される。また、このエンジン制御システムには燃焼変動検知センサ１１３０が設けられている。この燃焼変動検知センサ１１３０として、たとえば、燃焼圧センサにて検知した燃焼圧に基づいて演算することにより燃焼変動を検知したり予測したり、クランク角検知センサ１１８０にて検知したクランク角の回転パルスに基づいて演算することにより燃焼変動を検知したり予測したりするものである。

図２に本実施の形態に係るエンジン１０００の断面図を示す。この図２を用いて、カム−リフタクリアランス調整機構１１５０について説明する。

図２においては、紙面左側の吸気管からエンジン１０００の燃焼室に混合気が吸入され、紙面右側の排気管から排気が排出される。吸気側バルブおよび排気側バルブともにカムによりリフトされる。吸気側について説明すると、このエンジン１０００の吸気システムは、バルブ３１４０とバルブ３１４０をリフトさせるためのカム３１１０と、カム３１１０がバルブ３１４０を押す反対側にありアーム（ロッカーアーム）３１２０の支点となるアジャスタ３１３０と、アジャスタ３１３０を支える力を調整する電磁弁３１５０と、電磁弁３１５０を介してアジャスタ３１３０に供給されるオイルを貯留する油穴であるオイルギャラリ３１６０とで構成される。なお、排気側も同様の構成を有する。

カム３１１０（図１のカム１１４０に相当）がエンジン１０００のクランク１１２０（クランク軸）の回転力により回転され、アーム３１２０を押す。このとき、アジャスタ３１３０が支点となってバルブ３１４０（図１のカム１１７０に相当）をリフトさせる。アジャスタ３１３０を支える力は、オイルギャラリ３１６０から電磁弁３１５０を介して供給されるオイルにより発生される。アジャスタ３１３０を支える力を可変とすることにより、リフト量のずれを補正できる。アジャスタ３１３０を支える力は、オイルギャラリ３１６０からアジャスタ３１３０へオイルを供給する電磁弁３１５０の開閉タイミングを調整することで変更することができる。さらに具体的には、電磁弁３１５０をリフト開始前に完全に閉じることで支点であるアジャスタ３１３０内の油圧がカムシャフトによる付勢力以上に高まる時期が最も早くなり、作用点におけるリフト量およびリフト期間を大きくでき、電磁弁３１５０をリフト開始後に閉じることで支点であるアジャスタ３１３０内の油圧が高まる時期が遅くなり、作用点におけるリフト量およびリフト期間を小さくすることができる。

この電磁弁３１５０の開閉は、エンジンＥＣＵ１１１０からの制御信号により行なわれる。したがって、エンジンＥＣＵ１１１０がエンジン１０００の状態に基づいて、電磁弁３１５０の開閉タイミングを制御することができる。なお、このようなカム−リフタクリアランス調整機構１１５０が、気筒毎に設けられている。さらに、複数の気筒で１つのカム−リフタクリアランス調整機構１１５０を設けるように構成しても構わない。

図３のフローチャートを参照して、図１のエンジンＥＣＵ１１１０で実行されるプログラムの制御構造を説明する。

ステップ（以下、ステップをＳと略す）１００にて、エンジンＥＣＵ１１１０は、エンジン状態を検知する。このとき、エンジンＥＣＵ１１１０は、燃焼変動検知センサ１１３０やクランク角検知センサ１１８０から入力された信号に基づいて、エンジン１０００の状態、特に燃焼変動が発生している気筒を検知する。また、図１に示さないエンジン１０００の回転数センサから入力された信号や、エンジンＥＣＵ１１１０の内部で処理された結果から、エンジン１０００の状態として、エンジン１０００がアイドリング状態であるか否かも検知する。

Ｓ１１０にて、エンジンＥＣＵ１１１０は、燃焼変動を検知したか否かを判断する。燃焼変動を検知すると（Ｓ１１０にてＹＥＳ）、処理はＳ１２０へ移される。もしそうでないと（Ｓ１１０にてＮＯ）、処理はＳ１７０へ移される。

Ｓ１２０にて、エンジンＥＣＵ１１１０は、エンジン１０００がアイドリング状態であるか否かを判断する。エンジン１０００がアイドリング状態であると（Ｓ１２０にてＹＥＳ）、処理はＳ１３０へ移される。もしそうでないと（Ｓ１２０にてＮＯ）、処理はＳ１７０へ移される。

Ｓ１３０にて、エンジンＥＣＵ１１１０は、燃焼変動を示す値が許容値よりも大きいか否かを判断する。燃焼変動が大きく、燃焼変動を示す値が許容値よりも大きいと（Ｓ１３０にてＹＥＳ）、処理はＳ１４０へ移される。もしそうでないと（Ｓ１３０にてＮＯ）、処理はＳ１７０へ移される。

Ｓ１４０にて、エンジンＥＣＵ１１１０は、燃焼変動が発生している気筒におけるクランク角からカム−リフタクリアランス調整機構１１５０における調整量を算出する。なお、このとき、吸気側バルブの開弁時期は遅角側になるように、排気側バルブの開弁時期は進角側になるように調整することにより、バルブオーバラップを低減させる。

Ｓ１５０にて、エンジンＥＣＵ１１１０は、電磁弁３１５０の閉じタイミングを算出する。Ｓ１６０にて、エンジンＥＣＵ１１１０は、算出された閉じタイミングで燃焼変動発生気筒の電磁弁３１５０を閉じるように制御信号を電磁弁３１５０に出力する。

Ｓ１７０にて、エンジンＥＣＵ１１１０は、イグニッションスイッチがＯＦＦにされたか否かを判断する。イグニッションスイッチがＯＦＦにされると（Ｓ１７０にてＹＥＳ）、この処理は終了する。もしそうでないと（Ｓ１７０にてＮＯ）、処理はＳ１００へ戻され処理が繰り返される。

以上のような構造およびフローチャートに基づく本実施の形態に係るエンジン制御システムの動作について説明する。

エンジン１０００がアイドリング中に、多気筒（たとえば４気筒や６気筒）の中の１つの気筒で燃焼変動が発生すると（Ｓ１１０にてＹＥＳかつＳ１２０にてＹＥＳ）、その燃焼変動が許容されるものか否かが判断される（Ｓ１３０）。

許容される燃焼変動でないと（Ｓ１３０にてＹＥＳ）、燃焼変動が発生した気筒におけるクランク角からカム−リフタクリアランス調整機構１１５０の調整量が算出される（Ｓ１４０）。カム−リフタクリアランス調整機構１１５０の調整量が電磁弁３１５０の閉じタイミングに変換されるような演算が実行されて（Ｓ１５０）、その閉じタイミングで電磁弁３１５０を閉じるように電磁弁３１５０に制御信号が出力される（Ｓ１６０）。

このとき、カム−リフタクリアランス調整機構１１５０によりカム−リフタクリアランスが調整されて、気筒間のカム−リフタクリアランスのばらつきがなくなる。カム−リフタクリアランス調整機構１１５０によりバルブオーバーラップが低減され、燃焼変動の要因である内部ＥＧＲ率が低減されて、燃焼変動が解消される。

以上のようにして、本実施の形態に係るエンジン制御システムによると、カム−リフタクリアランス調整機構を各気筒毎に設けて、ロッカーアームの支点を支える油圧を供給する電磁弁が制御するようにした。このとき、吸排気弁のリフト開始前に電磁弁を完全に閉じるようにすると支点に生じる油圧が、カムシャフトによる付勢力以上に高まる時期が最も早くなり、作用点におけるリフト量およびリフト期間を大きくすることができ、吸排気弁のリフト開始後に電磁弁を閉じるようにすると支点に生じる油圧が高まる時期が遅くなり、作用点におけるリフト量およびリフト期間を小さくすることができる。このように、ロッカーアームの支点を支える油圧を供給する電磁弁を閉じるタイミングを制御することにより、吸気弁または排気弁におけるクリアランスを、複雑な構造を有することなく、容易に調整することができる。また、このようなカム−リフタクリアランス調整機構を用いて燃焼変動の発生を解消することができる。燃焼変動が発生している気筒に対して、内部ＥＧＲ率の差をなくするために、各気筒毎にクリアランスの調整量を算出して、電磁弁を閉じるタイミングを制御する。このようにして、内部ＥＧＲ率の差に起因する燃焼変動を解消でき、燃焼変動に起因する振動や騒音（特にアイドリング時に顕在化）を解消できる。

＜第２の実施の形態＞
以下、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、本実施の形態に係るエンジン制御システムは、前述の第１の実施の形態とは異なる制御ブロック構成を有するとともに、異なるフローチャートで表わされるプログラムを実行する。

図４を参照して、本実施の形態に係るエンジン制御システムについて説明する。なお、図４に示した制御ブロック図の中で前述の図１に示した制御ブロック図と同じ機能を有するものには同じ参照符号を付して、ここでの詳細な説明は繰り返さない。

図４に示すように、このエンジン制御システムは、第１の実施の形態に係るエンジン制御システムに比較して、カム−リフタクリアランス調整機構１１５０の代わりにカム位相変更装置２１００を有し、クランク角検知センサ１１８０を有しない。カム位相変更装置２１００は、たとえばＶＶＴ（Variable Valve Timing）と呼ばれる吸排気バルブの開閉タイミングを連続的に変更することができる装置などである。

図５のフローチャートを参照して、図３のエンジンＥＣＵ１１１０で実行されるプログラムの制御構造を説明する。なお、図５に示した制御ブロック図の中で前述の図３に示したフローチャートの中の同じ処理をするステップには同じステップ番号を付して、ここでの詳細な説明は繰り返さない。

Ｓ２００にて、エンジンＥＣＵ１１１０は、カム位相変更装置へ位相変更指令信号を出力する。このとき、バルブオーバーラップ量が０になるような制御信号が出力される。

このようにすると、エンジン２０００がアイドリング中に、燃焼変動が発生すると（Ｓ１１０にてＹＥＳかつＳ１２０にてＹＥＳ）、その燃焼変動が許容されるものでない場合（Ｓ１３０にてＹＥＳ）には、カム位相変更装置２１００により全気筒のバルブオーバーラップを０にするようにカム位相が変更される。これにより、クリアランスの差により発生しているバルブオーバーラップが０となり、燃焼変動の要因である内部ＥＧＲ率が低減されて、燃焼変動が解消でき、燃焼変動に起因する振動や騒音（特にアイドリング時に顕在化）を解消できる。

＜第３の実施の形態＞
以下、本発明の第３の実施の形態について説明する。なお、本実施の形態に係るエンジン制御システムは、前述の第１の実施の形態とは異なる制御ブロック構成を有するとともに、異なるフローチャートで表わされるプログラムを実行する。

図６を参照して、本実施の形態に係るエンジン制御システムについて説明する。なお、図６に示した制御ブロック図の中で前述の図１に示した制御ブロック図と同じ機能を有するものには同じ参照符号を付して、ここでの詳細な説明は繰り返さない。

図６に示すように、このエンジン制御システムは、第１の実施の形態に係るエンジン制御システムに比較して、カム−リフタクリアランス調整機構１１５０およびクランク角検知センサ１１８０を有しないで、エンジン冷却水温検知センサ３０１０を有する。

また、このエンジン３０００は、本実施の形態に特有のエンジン冷却システムを備える。このエンジン冷却システムは、ウォータポンプを用いて、エンジン３０００のシリンダブロック等に設けられた冷却水通路に冷却水を循環させる。エンジン３０００から受熱した冷却水は配管を通って冷却装置１３６０（放熱装置：ラジエータ）に流通されて、空気との間で熱交換されて冷却水温度が低下され、低下された冷却水が再度エンジン３０００の冷却水通路に供給される。

このエンジン冷却システムは、エンジンＥＣＵ１１１０により制御される切替バルブ１３４０と、その切替バルブ１３４０により冷却装置１３６０を迂回する冷却水バイパス通路１３５０とを備える。エンジンＥＣＵ１１１０からの制御信号により切替バルブ１３４０が冷却水バイパス通路１３５０側に切替えられると、冷却水は冷却装置１３６０を介することなく再度エンジン３０００の冷却水通路に供給される。したがって、切替バルブ１３４０が冷却水バイパス通路１３５０側に切替えられると、エンジン３０００の温度（燃焼室壁面温度）が上昇する。

なお、このような冷却水バイパス通路１３５０は、早期暖気システムを有するエンジンには備えられているものであって、サーモスタットを切替バルブ１３４０に変更するだけで容易に実現可能である。

図７のフローチャートを参照して、図６のエンジンＥＣＵ１１１０で実行されるプログラムの制御構造を説明する。なお、図７に示した制御ブロック図の中で前述の図３に示したフローチャートの中の同じ処理をするステップには同じステップ番号を付して、ここでの詳細な説明は繰り返さない。

Ｓ３００にて、エンジンＥＣＵ１１１０は、エンジン３０００の冷却水温度が許容値よりも低いか否かを判断する。冷却水温度が許容値よりも低いと（Ｓ３００にてＹＥＳ）、処理はＳ３１０へ移される。もしそうでないと（Ｓ３００にてＮＯ）、処理はＳ１７０へ移される。

Ｓ３１０にて、エンジンＥＣＵ１１１０は、冷却水通路を冷却水バイパス通路１３５０側に切替える制御信号を出力する。このような制御信号を受けた切替バルブ１３４０は、冷却装置１３６０側に連通していた冷却水通路を冷却水バイパス通路１３５０側に切替える。

このようにすると、エンジン２０００がアイドリング中に、燃焼変動が発生すると（Ｓ１１０にてＹＥＳかつＳ１２０にてＹＥＳ）、その燃焼変動が許容されるものでない場合であって、エンジン３０００の冷却水温度が高くなり過ぎていない場合には（Ｓ１３０にてＹＥＳかつＳ３００にてＹＥＳ）には、エンジン冷却システムにおいてエンジン冷却水が冷却装置１３６０を通らないように切替バルブ１３４０が制御される。これにより、燃焼室壁面温度を上昇させて、振動や騒音の要因となる燃焼変動を解消することができる。燃焼室壁面温度を上昇させることにより、燃焼反応に必要な初期エネルギを与えて燃焼反応を安定化させることができる。このようにすることにより、燃焼変動に起因する振動や騒音（特にアイドリング時に顕在化）を解消できる。

本実施の形態に係るエンジン制御システムは、特にフリクションが小さいエンジン（気筒数が多いエンジン）に有効である。これらのエンジンでは１気筒あたりに要求される圧力が小さいために吸気管負圧も大きい。すなわち、圧縮端圧力不足で燃焼反応が不安定となり、特に燃焼室壁面温度に差があると、気筒毎に燃焼の安定性が異なるために振動や騒音につながる傾向が強い。このような場合において、燃焼室壁面温度を上昇させることにより燃焼反応に必要な初期エネルギを与えることで、燃焼反応を安定化させることができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の第１の実施の形態に係るエンジン制御システムの制御ブロック図である。エンジンの断面図である。図１のエンジンＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。本発明の第２の実施の形態に係るエンジン制御システムの制御ブロック図である。図４のエンジンＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。本発明の第３の実施の形態に係るエンジン制御システムの制御ブロック図である。図６のエンジンＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。

符号の説明

１０００，２０００，３０００エンジン、１１１０エンジンＥＣＵ、１１２０クランク、１１３０燃焼変動検知センサ、１１４０カム、１１５０カム−リフタクリアランス調整機構、１１６０リフタ、１１７０バルブ、１１８０クランク角検知センサ、１３４０切替バルブ、１３５０冷却水バイパス通路、１３６０冷却装置、２１００カム位相変更装置、３０１０エンジン冷却水温検知センサ、３１１０カム、３１２０アーム、３１３０アジャスタ、３１４０バルブ、３１５０電磁弁、３１６０オイルギャラリ。

Claims

２以上の気筒を有する内燃機関の制御装置であって、
各気筒毎に設けられた電磁弁と、
前記各気筒毎に設けられ、カムシャフトにより駆動されるロッカーアームと、ロッカーアームにより駆動される吸気弁または排気弁と、ロッカーアームの支点を油圧により支える機構とを備えた動弁機構と、
前記ロッカーアームの支点を支える油圧を供給する前記電磁弁を前記各気筒毎に制御するための制御手段とを含み、
前記制御手段は、前記各気筒毎に前記電磁弁を閉じるタイミングを制御することにより、前記吸気弁または前記排気弁がカムシャフトにより駆動されるまでのクリアランスを調整するための手段を含む、内燃機関の制御装置。
前記制御手段は、前記タイミングを、前記吸気弁または前記排気弁のリフト前からリフト後の予め定められた期間に設定するための手段を含む、請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
前記内燃機関の制御装置は、前記各気筒毎に燃焼不安定状態であるか否かを判断するための判断手段をさらに含み、
前記制御手段は、前記判断手段による判断結果に基づいて、燃料不安定状態の気筒が燃焼安定状態になるように、前記電磁弁を閉じるタイミングを制御するための手段を含む、請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置。
前記制御手段は、前記各気筒間の内部ＥＧＲの差を低減するように制御するための手段を含む、請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
前記制御手段は、バルブオーバーラップ量を低減するように前記電磁弁を閉じるタイミングを制御するための手段を含む、請求項４に記載の内燃機関の制御装置。
前記内燃機関の制御装置は、前記内燃機関の運転状態を検知するための手段をさらに含み、
前記制御手段は、前記内燃機関の運転状態がアイドリング状態であるときに、制御を実行するための手段を含む、請求項３〜５のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。