JP5034882B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、例えば内燃機関とブレーキ装置とが搭載された車両等に用いて好適な内燃機関の制御装置に関し、特に、バルブタイミングを可変に設定する可変動弁機構を備えた内燃機関の制御装置に関する。

従来、例えば特許文献１（実開平５−６６２３７号公報）に開示されているように、吸気バルブと排気バルブのオーバーラップ期間を変化させることが可能な内燃機関の制御装置が知られている。この従来技術では、内燃機関の減速時にオーバーラップ期間を短くすることにより、排気エミッションを向上させるようにしている。

また、例えば特許文献２（特開平１１−２７０３７１号公報）に開示されているように、運転者が車両を減速させようとする運転操作を行ったときに、バルブのオーバーラップ期間を短くする構成としたものも知られている。この従来技術は、運転者の減速要求を検出したときに、オーバーラップ期間を短くすることにより、筒内でのポンピングロスを増大させ、エンジンブレーキの効きを良くするものである。

実開平５−６６２３７号公報 特開平１１−２７０３７１号公報

ところで、自動車等の車両には、内燃機関と共にブレーキ装置も搭載されている。この種のブレーキ装置は、運転者のブレーキ操作を補助するための倍力装置（ブースター）を備えている。この倍力装置は、内燃機関の吸気負圧を利用して、ブレーキ操作に対する補助力を発生し、運転者がブレーキペダルを踏込むときの踏込力を軽減するものである。

しかしながら、特許文献１，２に記載された従来技術では、内燃機関の運転状態に応じて吸気負圧が変化する。この結果、運転状態によっては、倍力装置が要求する吸気負圧に対して実際の吸気負圧が不足することがある。

このため、従来技術では、運転者がブレーキ操作を行うときに、倍力装置に必要な吸気負圧が供給されず、倍力装置が十分に機能しない虞れがある。この結果、運転者にとっては、ブレーキペダルを通常よりも強く踏込む必要が生じ、ブレーキの操作感が悪化するという問題がある。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、内燃機関の運転状態を良好に保持しつつ、ブレーキ装置にとって十分な吸気負圧を安定的に供給することが可能な内燃機関の制御装置を提供することを目的としている。

第１の発明は、内燃機関の吸気バルブと排気バルブのうち、少なくとも一方のバルブタイミングを可変に設定する可変動弁機構と、
内燃機関の吸気負圧を取得する負圧取得手段と、
内燃機関が減速状態となったときに、ブレーキ装置にとって十分な吸気負圧が生じているか否かを判定する負圧判定手段と、
前記負圧判定手段によって吸気負圧が十分であると判定したときに、前記可変動弁機構によって前記バルブタイミングを減速時の標準タイミングに設定する標準タイミング設定手段と、
前記負圧判定手段によって吸気負圧が不足していると判定したときに、前記可変動弁機構によって前記バルブタイミングを変化させ、吸気系に吹き返す排気ガスの吹き返し量を前記標準タイミングでの吹き返し量よりも減少させる吹き返し減量手段と、
を備えることを特徴とする。

第２の発明によると、前記標準タイミングは、前記可変動弁機構の始動時に前記バルブタイミングの初期設定として用いられるイニシャルタイミングである構成としている。

第３の発明によると、前記標準タイミングは、前記吸気バルブと前記排気バルブの両方が閉弁状態となるマイナスオーバーラップ期間を備え、
前記吹き返し減量手段は、前記マイナスオーバーラップ期間を短くすることにより、前記排気ガスの吹き返し量を減少させる構成としている。

第４の発明によると、前記吹き返し減量手段は、前記排気バルブのバルブタイミングを遅角させることにより、前記マイナスオーバーラップ期間を短くする構成としている。

第５の発明によると、前記吹き返し減量手段は、前記吸気バルブのバルブタイミングを進角させることにより、前記マイナスオーバーラップ期間を短くする構成としている。

第６の発明は、前記排気ガスの吹き返し量を最少とするバルブタイミングが目標タイミングとして予め記憶された記憶手段を備え、
前記吹き返し減量手段は、前記排気ガスの吹き返し量を減少させるときに、前記バルブタイミングを前記目標タイミングに設定する構成としている。

第７の発明は、前記吹き返し減量手段の作動中に十分な吸気負圧が生じたときに、前記バルブタイミングを前記標準タイミングに復帰させる復帰手段を備える構成としている。

第１の発明によれば、内燃機関が減速状態となったときに、負圧判定手段は、ブレーキ装置にとって十分な吸気負圧が生じているか否かを判定することができる。そして、吸気負圧が十分であると判定したときには、標準タイミング設定手段によってバルブタイミングを減速時の標準タイミングに設定することができる。また、吸気負圧が不足していると判定したときには、吹き返し減量手段によって排気ガスの吹き返し量を減少させることができ、これによって吸気負圧を高めることができる。

このため、ブレーキ操作が行われ易い減速時には、ブレーキ装置にとって十分な吸気負圧を安定的に確保することができる。従って、吸気負圧が不足することによってブレーキの操作力が増大したり、その操作感が悪化するのを回避することができ、ブレーキ装置を良好に作動させることができる。

第２の発明によれば、内燃機関の始動時には、可変動弁機構に油圧や電力が供給されていない時点でも、バルブを所定のイニシャルタイミングに保持する必要がある。このため、可変動弁機構は、バルブをイニシャルタイミングで機械的にロックするためのロック機構を備えている。ロック機構は、バルブがイニシャルタイミングで作動しているときに、ロック動作を行うことが可能となる。

そこで、標準タイミング設定手段は、減速時の標準タイミングとしてイニシャルタイミングを用いている。これにより、内燃機関の減速時には、吹き返し減量手段が作動する場合を除いて、バルブをイニシャルタイミングで作動させることができる。このため、内燃機関が減速状態から停止したとしても、この停止に先立ってバルブをイニシャルタイミングに戻しておくことができる。従って、内燃機関が停止するときには、バルブがイニシャルタイミングとなった状態でロック機構を速やかに作動させることができ、再始動に備えることができる。

第３の発明によれば、吹き返し減量手段は、吸気バルブと排気バルブのマイナスオーバーラップ期間を短くすることができる。これにより、燃焼室内の排気ガスは、マイナスオーバーラップ期間中に極端に圧縮されなくなる。この結果、排気ガスの吹き返し量を減少させることができ、吸気負圧を高めることができる。

第４の発明によれば、吹き返し減量手段は、可変動弁機構によって排気バルブのバルブタイミングを遅角させることができる。これにより、マイナスオーバーラップ期間を短くすることができ、排気ガスの吹き返し量を減少させることができる。

第５の発明によれば、吹き返し減量手段は、可変動弁機構によって吸気バルブのバルブタイミングを進角させることができる。これにより、マイナスオーバーラップ期間を短くして排気ガスの吹き返し量を減少させることができる。

ここで、内燃機関が停止するときには、可変動弁機構によってバルブを所定のイニシャルタイミングに保持し、再始動に備える必要がある。吸気側の可変動弁機構は、進角させた吸気バルブをイニシャルタイミングに戻すときの作動方向が内燃機関の出力軸の回転方向に対して順方向となっている。このため、吸気側の可変動弁機構は、排気側の可変動弁機構と比較して、吸気バルブをイニシャルタイミングに戻すときの速度が速い。

即ち、吸気側の可変動弁機構は、機関回転数が低い状態でバルブタイミングを進角させたとしても、内燃機関が停止するまでの間にバルブタイミングを高速でイニシャルタイミングに戻すことができる。従って、吸気バルブのバルブタイミングを進角させることにより、吹き返し減量手段をより低い機関回転数で作動させることができる。この結果、高回転から低回転にわたる広い範囲において、ブレーキ装置にとって十分な吸気負圧を安定的に確保することができる。

第６の発明によれば、排気ガスの吹き返し量が最少となる最適なバルブタイミングを実験等によって予め求めることができる。記憶手段には、この最適なバルブタイミングを目標タイミングとして予め記憶させることができる。そして、吹き返し減量手段は、バルブタイミングを目標タイミングに設定することができる。これにより、排気ガスの吹き返しを最少量まで減少させることができ、吸気負圧を最大限に高めることができる。

第７の発明によれば、吹き返し減量手段が作動することにより、吸気負圧が十分に上昇したときには、復帰手段によって吹き返し減量手段を停止することができる。これにより、バルブタイミングを標準タイミングに復帰させることができ、状況に応じて適切な制御を行うことができる。

実施の形態１．
［実施の形態１の構成］
以下、図１乃至図５を参照しつつ、本発明の実施の形態１について説明する。まず、図１は、実施の形態１のシステム構成を説明するための全体構成図を示している。本実施形態のシステムは、例えば多気筒型の内燃機関１０を備えており、その各気筒内には、ピストン１２との間に燃焼室１４が設けられている。また、各気筒のピストン１２は、内燃機関１０のクランク軸１６に連結されている。また、内燃機関１０には、クランク軸１６の回転角（クランク角）を検出するためのクランク角センサ１８が設けられている。

各気筒の燃焼室１４には、内燃機関１０の吸入空気が燃焼室１４に向けて流通する吸気通路２０と、燃焼室１４から排気ガスが流出する排気通路２２とが接続されている。吸気通路２０の流入口近傍には、吸気通路２０を流れる吸入空気の流量（吸入空気量）を検出するエアフローメータ２４が設けられると共に、吸気通路２０内の吸気負圧Ｐを検出する負圧取得手段としての吸気圧センサ２６が設けられている。また、吸気通路２０には、吸入空気量を調整する電子制御式のスロットルバルブ２８が設けられている。スロットルバルブ２８は、アクセル開度等に基づいてスロットルモータ３０により駆動される。

また、内燃機関１０は、各気筒の燃焼室１４に向けて燃料を噴射する燃料噴射弁３２と、燃焼室１４内の混合気に点火する点火プラグ３４とを備えている。また、各気筒の燃焼室１４には、吸気通路２０を燃焼室１４に対して開，閉する吸気バルブ３６と、排気通路２２を燃焼室１４に対して開，閉する排気バルブ３８とが設けられている。

吸気バルブ３６と排気バルブ３８のバルブタイミングは、可変動弁機構としてのＶＶＴ（Variable Valve Timing system＝可変バルブタイミング機構）４０，４２によって可変に設定される。ここで、吸気側のＶＶＴ４０は、例えば特開２００３−２９３７１１号公報等に記載されているような公知の技術を用いて構成されている。

そして、ＶＶＴ４０は、後述のＥＣＵ５０から入力される指令信号に応じて吸気バルブ３６の位相（開弁タイミング及び閉弁タイミング）を進角または遅角させる。また、排気側のＶＶＴ４２も同様に、ＥＣＵ５０の指令信号に応じて排気バルブ３８の位相を進角または遅角させる。

一方、本実施の形態のシステムは、内燃機関１０が搭載された車両を停止させるためのブレーキ装置４４が付設されている。ブレーキ装置４４は、車両の運転者がブレーキペダルを踏込むときの踏込力を補助するための倍力装置（図示せず）を備えている。この倍力装置は、負圧通路４６を介して導入される内燃機関１０の吸気負圧を利用して、運転者のブレーキ操作に対する補助力を発生し、ブレーキペダルの踏込力を軽減するものである。

また、本実施の形態のシステムは、内燃機関１０の運転状態を制御するためのＥＣＵ(Electronic Control Unit)５０を備えている。ＥＣＵ５０は、例えばＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶回路５２を記憶手段として備えたマイクロコンピュータにより構成されている。そして、ＥＣＵ５０の入力側には、上述したクランク角センサ１８、エアフローメータ２４、吸気圧センサ２６等に加えて、内燃機関１０の冷却水温度を検出する水温センサ、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ、排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサ等を含むセンサ系統が接続されている。

ＥＣＵ５０の出力側には、スロットルモータ３０、燃料噴射弁３２、点火プラグ３４、ＶＶＴ４０，４２等を含めて各種のアクチュエータが接続されている。そして、ＥＣＵ５０は、内燃機関１０の運転状態をセンサ系統によって検出しつつ、各アクチュエータを駆動することによって運転制御を行う。また、ＥＣＵ５０は、ＶＶＴ４０，４２を用いて、以下に述べる各制御を実施する。

（排気バルブの早閉じ制御）
ＥＣＵ５０は、内燃機関１０を始動するときに、各バルブ３６，３８を所定のイニシャルタイミングで作動させる制御（以下、排気バルブの早閉じ制御と称す）を実行する。ここで、イニシャルタイミングとは、例えばＶＶＴ４０，４２の始動時にバルブタイミングの初期設定として用いられるものである。図２は、イニシャルタイミングにおける各バルブ３６，３８の開，閉状態を示している。なお、図２に示すイニシャルタイミングは一例に過ぎず、本発明を限定するものではない。

イニシャルタイミングでは、例えば吸気バルブ３６がＶＶＴ４０によって実現可能な最遅角位置に保持され、排気バルブ３８がＶＶＴ４２によって実現可能な最進角位置に保持される。また、イニシャルタイミングでは、例えば吸気上死点（ＴＤＣ）よりも少し進角側となるタイミングにおいて、両方のバルブ３６，３８が閉弁状態となるマイナスオーバーラップ期間αが設けられている。このマイナスオーバーラップ期間αは、例えば１０〜１５ＣＡ°（クランク角）程度の長さを有している。

これにより、各バルブ３６，３８がイニシャルタイミングで作動するときには、排気バルブ３８が早期に閉弁してから、マイナスオーバーラップ期間αが経過した後に、吸気バルブ３６が開弁する。この結果、排気行程の終了時に燃焼室１４内に残された排気ガスは、マイナスオーバーラップ期間αの間に燃焼室１４内で圧縮される。そして、この排気ガスは、吸気バルブ３６が開弁したときに、吸気系（吸気通路２０側）に吹き返す。

このため、内燃機関１０の始動時には、各バルブ３６，３８がイニシャルタイミングで作動することにより、排気ガスの吹き返し量を増大させることができ、この吹き返しによって始動時のエミッションを改善することができる。

（減速時標準制御）
内燃機関１０の始動時には、ＶＶＴ４０，４２に油圧や電力が供給されていない時点でも、各バルブ３６，３８をイニシャルタイミングに保持する必要がある。このため、ＶＶＴ４０，４２は、各バルブ３６，３８をイニシャルタイミングで機械的にロックするためのロック機構（図示せず）を備えている。ロック機構は、各バルブ３６，３８がイニシャルタイミングで作動しているときに、ロック動作を行うことが可能となる。

このため、内燃機関１０の減速時には、後述の吹き返し減量制御を実行する場合を除いて、各バルブ３６，３８をイニシャルタイミングで作動させる減速時標準制御を実行する。即ち、本実施の形態において、減速時における標準のバルブタイミング（標準タイミング）は、イニシャルタイミングとなっている。

これにより、内燃機関１０が減速状態から停止したとしても、この停止に先立って各バルブ３６，３８をイニシャルタイミングに戻しておくことができる。このため、内燃機関１０が停止するときには、各バルブ３６，３８がイニシャルタイミングとなった状態でロック機構を速やかに作動させることができ、再始動に備えることができる。

（吹き返し減量制御）
一方、自動車等の車両において、内燃機関１０の減速時には、運転者によってブレーキ操作が行われることが多い。この場合、ブレーキ装置４４を円滑に作動させるためには、吸気通路２０からブレーキ装置４４（倍力装置）に対して、十分な大きさの吸気負圧を供給する必要がある。

このため、ＥＣＵ５０は、内燃機関１０が減速状態となり、かつ吹き返し減量制御の開始条件が成立したときには、減速時標準制御を行わず、これに代えて吹き返し減量制御を行う。本実施の形態において、吹き返し減量制御の開始条件とは、例えば吸気負圧Ｐの絶対値がブレーキ要求負圧Ｐ0未満である場合、として設定されている。ここで、ブレーキ要求負圧Ｐ0とは、前述の倍力装置が十分に機能を発揮するのに必要な最低限の負圧値であり、ＥＣＵ５０の記憶回路５２に予め記憶されている。

上述の開始条件が成立したときには、ブレーキ操作が行われたとしても、ブレーキ装置４４の要求負圧Ｐ0に対して実際の吸気負圧Ｐが不足している。そこで、ＥＣＵ５０は、後述のように排気バルブ３８のバルブタイミングを遅角させ、排気ガスの吹き返し量を減少させる。これにより、排気ガスの吹き返し量が減少した分だけ、吸気負圧を増大させることができる。

また、ＥＣＵ５０は、吸気負圧Ｐの絶対値がブレーキ要求負圧Ｐ0以上となったときに、吹き返し減量制御を停止し、減速時標準制御を再開する。即ち、各バルブ３６，３８を減速時の標準タイミング（イニシャルタイミング）に復帰させるものである。

また、吸気負圧Ｐは、内燃機関１０が低回転で運転されているときに、特に不足し易い。このため、吹き返し減量制御は、前述の開始条件が成立するか、または内燃機関１０の機関回転数が所定の判定値よりも低回転であるときに、実行する構成としてもよい。

一方、内燃機関１０が高回転から減速を開始するときには、吸気系に排気ガスが吹き返すことにより、吸気通路２０等から振動音が発生し易くなる。このため、吹き返し減量制御は、機関回転数が一定の判定値を超えた状態で、減速が開始されるときにも実行される。これにより、排気ガスの吹き返しによって吸気系の振動音が生じるのを抑制し、内燃機関１０の騒音レベルを低下させることができる。

（吹き返し減量制御のバルブタイミング）
図３は、吹き返し減量制御によるバルブタイミングの変化を示している。吹き返し減量制御では、排気側のＶＶＴ４２によって排気バルブ３８のバルブタイミングを前述のイニシャルタイミング（仮想線で図示）よりも遅角させる。

この遅角により、排気バルブ３８のバルブタイミングは、排気ガスの吹き返し量が最少となる目標タイミングに設定される。この目標タイミングは、実験等により予め求められており、ＥＣＵ５０の記憶回路５２に記憶されている。また、言い方を変えれば、吹き返し減量制御において、排気バルブ３８のバルブタイミングは、マイナスオーバーラップ期間αが短くなるか、または零となるように設定される。

図４は、排気バルブ３８のバルブタイミングと、排気ガスの吹き返し量との関係を示したものである。図４の縦軸は、燃焼室１４内のガス流量を表しており、このガス流量がマイナス側に大きくなることは、排気ガスの吹き返し量が増大することを意味している。

また、図４中の実線は、イニシャルタイミングでの排気ガスの吹き返し量を示し、点線は、ベースタイミングでの排気ガスの吹き返し量を示している。ここで、ベースタイミングとは、吸気上死点の近傍で若干のオーバーラップが生じるような一般的なバルブタイミングである。即ち、バルブのマイナスオーバーラップ期間αは、イニシャルタイミングよりもベースタイミングの方が短くなっている。

この図４から判るように、イニシャルタイミングと比べて、ベースタイミングの方が排気ガスの吹き返し量が少ない。従って、吹き返し減量制御では、マイナスオーバーラップ期間αを減少させるか、またはこれを零となるようにバルブタイミングを設定することにより、排気ガスの吹き返し量を減少させることができる。

［実施の形態１を実現するための具体的な処理］
図５は、本実施の形態のシステム動作を実現するために、ＥＣＵ５０が実行するルーチンのフローチャートである。なお、図５に示すルーチンは、内燃機関の始動時に開始され、一定の時間毎に繰返し実行されるものである。

まず、ステップ１００では、内燃機関１０が減速状態であるか否かを判定する。ここで、「ＹＥＳ」と判定したときには、後述のステップ１０４に移る。また、ステップ１００で「ＮＯ」と判定したときには、ステップ１０２で加速時のバルブタイミング制御を実行し、リターンする。

次に、ステップ１０４では、吸気圧センサ２６によって吸気負圧Ｐを検出する。また、ステップ１０６では、ブレーキ要求負圧Ｐ0を算出する。この場合、ブレーキ要求負圧Ｐ0は、例えばブレーキ装置４４の仕様等に基づいてＥＣＵ５０に予め記憶された要求負圧の記憶データを読出すか、またはこの記憶データに対して運転状態に応じた補正を行うことにより算出される。

次に、ステップ１０８では、吹き返し減量制御が実行中であるか否かを判定する。ここで、「ＹＥＳ」と判定したときには、後述のステップ１１６に移る。また、ステップ１０８で「ＮＯ」と判定したときには、ステップ１１０で吹き返し減量制御の開始条件が成立したか否かを判定する。より詳しく述べると、ステップ１１０では、吸気負圧Ｐがブレーキ要求負圧Ｐ0未満であるか否かを判定する。

そして、ステップ１１０で「ＹＥＳ」と判定したときには、ブレーキ装置４４にとって吸気負圧が不足していると判断される。そこで、この場合には、ステップ１１２で吹き返し減量制御を実施する。即ち、ステップ１１２では、排気側のＶＶＴ４２を作動させ、図３に示すように、排気バルブ３８のバルブタイミングをイニシャルタイミングよりも遅角させる。これにより、排気ガスの吹き返し量は、イニシャルタイミングでの吹き返し量よりも減少するので、吸気負圧Ｐを増大させることができる。

また、排気バルブ３８のバルブタイミングを遅角させるときに、吸気バルブ３６のバルブタイミングは、イニシャルタイミングに保持する構成としてもよいが、後述する実施の形態２で述べるように、イニシャルタイミングよりも進角させる構成としてもよい。

一方、ステップ１１０で「ＮＯ」と判定したときには、ブレーキ装置４４にとって十分な吸気負圧が発生していると判断される。そこで、この場合には、ステップ１１４で減速時標準制御を実施する。即ち、ステップ１１４では、各バルブ３６，３８をイニシャルタイミングに設定し、リターンする。

さらに、ステップ１１６では、吹き返し減量制御を実行しているときに、吸気負圧Ｐがブレーキ要求負圧Ｐ0以上に上昇したか否かを判定する。ここで、「ＹＥＳ」と判定したときには、吹き返し減量制御によって十分な吸気負圧が発生したと判断される。そこで、この場合には、ステップ１１４で減速時標準制御を実施し、各バルブ３６，３８のバルブタイミングをイニシャルタイミングに復帰させる。また、ステップ１１６で「ＮＯ」と判定したときには、ステップ１１０に戻って吹き返し減量制御を続行する。

［実施の形態１の効果］
本実施の形態によれば、ＥＣＵ５０は、内燃機関１０が減速状態となったときに、ブレーキ装置４４にとって十分な吸気負圧が生じているか否かを判定することができる。そして、吸気負圧が十分である判定したときには、バルブタイミングを減速時の標準タイミングに設定し、内燃機関１０の停止や再始動に備えることができる。

また、吸気負圧が不足していると判定したときには、吹き返し減量制御によって排気バルブ３８のバルブタイミングを遅角させることができる。これにより、排気ガスの吹き返し量を減少させることができ、吸気負圧を高めることができる。

このため、ブレーキ操作が行われ易い減速時には、ブレーキ装置４４にとって十分な吸気負圧を安定的に確保することができる。従って、吸気負圧が不足することによってブレーキの操作力が増大したり、その操作感が悪化するのを回避することができ、ブレーキ装置４４を良好に作動させることができる。

また、吹き返し減量制御では、排気側のＶＶＴ４２によって排気バルブ３８のバルブタイミングを遅角させることができる。これにより、各バルブ３６，３８のマイナスオーバーラップ期間αを短くすることができる。この結果、燃焼室１４内の排気ガスは、マイナスオーバーラップ期間中に極端に圧縮されなくなる。従って、排気ガスの吹き返し量を減少させることができ、吸気負圧を高めることができる。

この場合、吹き返し減量制御では、排気ガスの吹き返し量が最少となる最適なバルブタイミングを実験等によって予め求めることができる。ＥＣＵ５０の記憶回路５２には、この最適なバルブタイミングを目標タイミングとして予め記憶させておくことができる。そして、吹き返し減量制御では、排気バルブ３８のバルブタイミングを目標タイミングまで遅角させることができる。これにより、排気ガスの吹き返しを最少量まで減少させることができ、吸気負圧を最大限に高めることができる。

一方、吹き返し減量制御を行うことにより、吸気負圧が十分に上昇したときには、ＥＣＵ５０によって吹き返し減量制御を停止することができる。これにより、排気バルブ３８のバルブタイミングを標準タイミングに復帰させることができ、状況に応じて適切な制御を行うことができる。

実施の形態２．
次に、図７及び図８を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。なお、本実施の形態では、前記実施の形態１と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

［実施の形態２の特徴部分］
本実施の形態のシステムは、前記実施の形態１と同様の構成（図１参照）を備えている。そして、ブレーキ装置４４にとって吸気負圧が不足していると判定したときには、吹き返し減量制御を実施する構成となっている。しかし、吹き返し減量制御では、吸気バルブ３６のバルブタイミングをイニシャルタイミングよりも進角させる構成としており、本実施の形態は、この点で実施の形態１と異なるものである。

図７は、吹き返し減量制御によるバルブタイミングの変化を示している。本実施の形態の吹き返し減量制御では、吸気側のＶＶＴ４０によって吸気バルブ３６のバルブタイミングをイニシャルタイミング（仮想線で図示）よりも進角させる。この進角により、吸気バルブ３６のバルブタイミングは、排気ガスの吹き返し量が最少となる目標タイミングに設定される。この目標タイミングは、実験等により予め求められており、ＥＣＵ５０の記憶回路５２に記憶されている。

また、言い方を変えれば、吹き返し減量制御において、吸気バルブ３６のバルブタイミングは、マイナスオーバーラップ期間αが短くなるか、または零となるように設定される。従って、本実施の形態の吹き返し減量制御でも、排気ガスの吹き返し量をイニシャルタイミングよりも減少させることができる。

［実施の形態２を実現するための具体的な処理］
図８は、本実施の形態のシステム動作を実現するために、ＥＣＵ５０が実行するルーチンのフローチャートである。なお、図８の説明では、実施の形態１（図５）と同一の処理に同一のステップ番号を付し、その説明を省略するものとする。この図８に示すように、本実施の形態では、ステップ２００で吹き返し減量制御を行うときに、吸気バルブ３６のバルブタイミングを進角させるものである。

［実施の形態２の効果］
このように構成される本実施の形態でも、前記実施の形態１とほぼ同様の作用効果を得ることができる。特に、本実施の形態では、吹き返し減量制御を行うときに、吸気側のＶＶＴ４０によって吸気バルブ３６のバルブタイミングを進角させる構成としている。この構成でも、各バルブ３６，３８のマイナスオーバーラップ期間αを短くすることができ、排気ガスの吹き返し量を減少させることができる。

しかも、本実施の形態では、吸気バルブ３６を進角させることにより、以下の効果を更に得ることができる。

まず、内燃機関１０が停止するときには、実施の形態１で述べたように、ＶＶＴ４０，４２によって各バルブ３６，３８をイニシャルタイミングに保持し、再始動に備える必要がある。吸気側のＶＶＴ４０は、進角させた吸気バルブ３６をイニシャルタイミングに戻すときの作動方向がクランク軸１６の回転方向に対して順方向となっている。このため、吸気側のＶＶＴ４０は、排気側のＶＶＴ４２と比較して、吸気バルブ３６をイニシャルタイミングに戻すときの速度が速い。

即ち、吸気側のＶＶＴ４０は、機関回転数が低い状態でバルブタイミングを進角させたとしても、内燃機関１０が停止するまでの間にバルブタイミングを高速でイニシャルタイミングに戻すことができる。従って、吸気バルブ３６のバルブタイミングを進角させることにより、吹き返し減量制御をより低い機関回転数で実施することができる。この結果、高回転から低回転にわたる広い範囲において、ブレーキ装置４４にとって十分な吸気負圧を安定的に確保することができる。

なお、前記各実施の形態では、図５、図７中のステップ１１０が負圧判定手段の具体例を示し、ステップ１１４が標準タイミング設定手段の具体例を示している。また、図５、図７中のステップ１１２，２００が吹き返し減量手段の具体例を示し、ステップ１１６が復帰手段の具体例を示している。

また、実施の形態１，２では、負圧取得手段として吸気圧センサ２６を用いる構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば内燃機関１０の機関回転数、負荷状態等に応じて吸気負圧を推定的に算出する構成としてもよい。

また、実施の形態１では、吹き返し減量制御を実行するために、排気バルブ３８のバルブタイミングを遅角させる構成とし、実施の形態２では、吸気バルブ３６のバルブタイミングを進角させる構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば実施の形態１，２を組合わせることにより、吹き返し減量制御では、排気バルブ３８の遅角と吸気バルブ３６の進角とを一緒に実行する構成としてもよい。

また、実施の形態では、吸気側のＶＶＴ４０と、排気側のＶＶＴ４２の両方を内燃機関１０に搭載する構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、ＶＶＴ４０，４２の何れか一方のみを搭載した内燃機関に適用してもよい。即ち、実施の形態１では、吸気側のＶＶＴ４０をもたず、排気側のＶＶＴ４２のみを搭載する構成としてもよい。また、実施の形態２では、排気側のＶＶＴ４２をもたず、吸気側のＶＶＴ４０のみを搭載する構成としてもよい。

また、実施の形態では、ブレーキ要求負圧Ｐ0を一定値とした場合を例に挙げて述べた。しかし、本発明はこれに限らず、例えばブレーキ要求負圧Ｐ0を内燃機関１０の運転状態やブレーキ装置４４の作動状態等に応じて変化させる構成としてもよい。

また、実施の形態では、吹き返し減量制御の開始条件として、吸気負圧Ｐがブレーキ要求負圧Ｐ0未満となった場合、を例に挙げて説明した。しかし、本発明の開始条件はこれに限らず、例えば吸気負圧Ｐがブレーキ要求負圧Ｐ0未満となり、かつ機関回転数が判定値よりも低下した場合、としてもよい。

さらに、実施の形態では、減速時の標準タイミングとして、マイナスオーバーラップ期間αを有するイニシャルタイミングを例に挙げて述べた。しかし、本発明はこれに限らず、減速時の標準タイミングとしては、内燃機関の要求等に適合した任意のタイミングを用いることができる。このため、本発明では、標準タイミングが必ずしもマイナスオーバーラップ期間αをもつ必要はない。

本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための全体図である。 吸気バルブと排気バルブのイニシャルタイミングを示す説明図である。 吹き返し減量制御により排気バルブのバルブタイミングを遅角させる状態を示す説明図である。 吸気系への吹き返し量とバルブタイミングとの関係を示す説明図である。 本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。 本発明の実施の形態２において、吹き返し減量制御により吸気バルブのバルブタイミングを進角させる状態を示す説明図である。 本発明の実施の形態２において実行されるルーチンのフローチャートである。

符号の説明

１０ 内燃機関
１２ ピストン
１４ 燃焼室
１６ クランク軸
１８ クランク角センサ
２０ 吸気通路
２２ 排気通路
２４ エアフローメータ
２６ 吸気圧センサ（負圧取得手段）
２８ スロットルバルブ
３０ スロットルモータ
３２ 燃料噴射弁
３４ 点火プラグ
３６ 吸気バルブ
３８ 排気バルブ
４０，４２ ＶＶＴ（可変動弁機構）
４４ ブレーキ装置
４６ 負圧通路
５０ ＥＣＵ
５２ 記憶回路（記憶手段）
Ｐ 吸気負圧
Ｐ0 ブレーキ要求負圧
α マイナスオーバーラップ期間

Claims (5)

1. 内燃機関の吸気バルブと排気バルブのうち、少なくとも一方のバルブタイミングを可変に設定する可変動弁機構と、
   内燃機関の吸気負圧を取得する負圧取得手段と、
   内燃機関が減速状態となったときに、ブレーキ装置にとって十分な吸気負圧が生じているか否かを判定する負圧判定手段と、
   前記負圧判定手段によって吸気負圧が十分であると判定したときに、前記可変動弁機構によって前記バルブタイミングを減速時の標準タイミングに設定する標準タイミング設定手段と、
   前記負圧判定手段によって吸気負圧が不足していると判定したときに、前記可変動弁機構によって前記バルブタイミングを変化させ、吸気系に吹き返す排気ガスの吹き返し量を前記標準タイミングでの吹き返し量よりも減少させる吹き返し減量手段と、を備え、
   前記標準タイミングは、前記可変動弁機構の始動時に前記バルブタイミングの初期設定として用いられるイニシャルタイミングであり、
   前記標準タイミングは、前記吸気バルブと前記排気バルブの両方が閉弁状態となるマイナスオーバーラップ期間を備え、
   前記吹き返し減量手段は、前記マイナスオーバーラップ期間を短くすることにより、前記排気ガスの吹き返し量を減少させる構成とした内燃機関の制御装置。
2. 前記吹き返し減量手段は、前記排気バルブのバルブタイミングを遅角させることにより、前記マイナスオーバーラップ期間を短くする構成としてなる請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記吹き返し減量手段は、前記吸気バルブのバルブタイミングを進角させることにより、前記マイナスオーバーラップ期間を短くする構成としてなる請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記排気ガスの吹き返し量を最少とするバルブタイミングが目標タイミングとして予め記憶された記憶手段を備え、
   前記吹き返し減量手段は、前記排気ガスの吹き返し量を減少させるときに、前記バルブタイミングを前記目標タイミングに設定する構成としてなる請求項１乃至３のうち何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記吹き返し減量手段の作動中に十分な吸気負圧が生じたときに、前記バルブタイミングを前記標準タイミングに復帰させる復帰手段を備えてなる請求項１乃至４のうち何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。

Images