JP5598406B2

JP5598406B2 - エンジンの制御装置

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Publication number: JP5598406B2
Application number: JP2011082744A
Authority: JP
Inventors: 恭平山口; 茂雄山本
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2011-04-04
Filing date: 2011-04-04
Publication date: 2014-10-01
Anticipated expiration: 2031-04-04
Also published as: JP2012219630A

Description

本発明は、エンジンの吸気弁及び排気弁のバルブリフト量を制御する制御装置に関する。

従来、車両の燃費節減や出力の向上，排気エミッションの低減等を目的として、吸気弁や排気弁の動作を変更するための可変動弁機構を備えたエンジンが開発されている。可変動弁機構に搭載される機能としては、主に二種類の機能が挙げられる。第一の機能はバルブの開閉の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）機能であり、第二の機能はバルブの開放量（バルブリフト量）を可変とする可変バルブリフト（VVL，Variable Valve Lift）機能である。

可変バルブタイミング機能は、例えばクランクシャフトに対するカムシャフトの相対回転位相を変更する機構によって実現される。これによりバルブの開閉のタイミングが変更され、バルブの開放開始時期や開放終了時期に対応する位相が進角方向、又は遅角方向に制御される。また、可変バルブリフト機能は、例えばカムシャフトに固定されたカムからロッカアームに伝達される揺動の大きさを変更する機構によって実現される。これによりバルブが往復移動する距離が変更され、シリンダ内に導入される空気量やインテークマニホールド内の圧力等が制御される。

ところで、可変動弁機構を備えたエンジンでは、吸気弁が開放される期間と排気弁が開放される期間とを重複させることによって吸排気の慣性効果が変化し、充填効率や新気の吹き抜け量が変化する。そこで、吸排気弁の開放重複期間（バルブオーバーラップ）を変更することによって、エンジンの燃焼状態を制御する技術が開発されている。

例えば、特許文献１には、エンジンのリーン燃焼時におけるバルブオーバーラップを制御して空燃比を制御する技術が記載されている。この技術では、膨張行程で筒内に噴射される燃料量に対する新気の吹き抜け量を増減させることによって排気空燃比を増減し、排気エネルギーを確保しつつ排気エミッションの悪化を防止できるとされている。

特開２００９−２９３６２１号公報

筒内に燃料を噴射する直噴エンジンでは、特許文献１に記載されたように、筒内への新気の導入量とは別個に燃料供給量が制御される。すなわち、新気の吹き抜けが停止する排気弁の閉鎖後に燃料を噴射するような制御を実施することも可能であり、比較的自由にバルブオーバーラップを制御することができる。
これに対し、吸気通路内に燃料を噴射するポート噴射式エンジンの場合には、筒内に導入される直前の吸気中に燃料が噴射されるため、吸気の吹き抜け量が直接的に排気エミッション性能に影響を与えることになり、特許文献１に記載のような制御を実施することが難しい。例えば、バルブオーバーラップの期間を延長するほど排気ポート側へ流出するＨＣ（未燃燃料成分）が増大し、これを排気通路上の排気触媒で浄化しなければならなくなるほか、燃費性能の面で不利となる。
このように、ポート噴射式エンジンにおいては、バルブオーバーラップの変更が制御上好ましくない場合があり、排気エミッション性能や燃費を向上させることが難しいという課題がある。

本件の目的の一つは、上記のような課題に鑑み創案されたもので、ポート噴射式エンジンにおける排気性能及び燃費を向上させることである。
なお、この目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的として位置づけることができる。

（１）ここで開示するエンジンの制御装置は、エンジンの吸気弁及び排気弁の開放期間の重複幅を検出する検出手段と、前記エンジンの吸気通路内に燃料を噴射する燃料噴射手段とを備える。また、前記検出手段で検出された前記重複幅に応じて、前記燃料が噴射された気筒内における吸気の流通方向に対向する一対の前記吸気弁及び前記排気弁の少なくとも何れか一方についてのバルブリフト量を減少させるバルブリフト量制御手段を備える。

（２）また、前記エンジンの吸気圧力を検出する吸気圧力検出手段を備え、前記バルブリフト量制御手段が、前記重複幅及び前記吸気圧力に応じて前記バルブリフト量を減少させることが好ましい。

（３）また、前記バルブリフト量制御手段が、前記吸気圧力が排気圧力よりも高いとき（例えば、前記気筒内に空気を過給する過給器を備え、過給を実施した場合）に前記バルブリフト量を減少させることが好ましい。
例えば、前記気筒内に空気を過給する過給器を備え、過給を実施した場合には、前記吸気圧力が排気圧力よりも大きくなる。また、過給器を備えない場合であっても吸気絞りが小さい運転領域（スロットル開度のほぼ全開時）では、前記吸気圧力が排気圧力よりも大きくなることがある。なお、排気圧力を把握するための手段として、前記エンジンの排気圧力を検出する排気圧力検出手段（排気圧センサ）を備えてもよいし、前記エンジンの運転状態から排気圧力を推定することとしてもよい。

（４）また、前記エンジンのエンジン回転数を検出する回転速度検出手段を備え、前記バルブリフト量制御手段が、前記重複幅及び前記エンジン回転数に応じて前記バルブリフト量を減少させることが好ましい。
（５）また、前記吸気弁及び前記排気弁をそれぞれ複数個備え、前記バルブリフト量制御手段が、前記重複幅が所定幅以上であるときに、前記一対の吸気弁及び排気弁の少なくとも何れか一方の動作を休止させることが好ましい。すなわち、前記バルブリフト量制御手段が、前記重複幅が所定幅以上であるときに、前記バルブリフト量を０にすることが好ましい。
（６）また、前記燃料噴射手段が、前記吸気弁のステムと前記気筒の外周面との間に向かって前記燃料を噴射することが好ましい。

（７）また、前記エンジンが、互いに同期して動作する一対の前記吸気弁及び一対の前記排気弁を有するマルチバルブエンジンであって、前記バルブリフト量制御手段が、一対の前記吸気弁及び前記排気弁のうち、前記気筒に吸気を導入している一方の吸気弁に対向する一方の排気弁を休止させるとともに、排気通路に空気を排出している他方の排気弁に対向する他方の吸気弁を休止させることが好ましい。
つまり、前記バルブリフト量制御手段が、開放される（又は閉鎖される）前記吸気弁及び前記排気弁の配置を前記気筒の上面視で千鳥配置とすることが好ましい。

開示のエンジンの制御装置によれば、ポート噴射式エンジンにおいて、対向配置された一対の弁の少なくとも一方のポート開放量がバルブオーバーラップに応じて制御されるため、燃料を含む吸気の排気通路側への吹き抜けを抑制することができる。これにより、燃費及び排気性能を向上させることができる。

一実施形態に係るエンジンの制御装置を例示するブロック図である。図１のエンジンの吸気弁及び排気弁を透視したシリンダ上部の斜視図である。図２のシリンダの模式的な上面図である。図１の制御装置で実施される制御に係る運転状態を説明するためのグラフである。図１の制御装置で実施される制御内容を説明するためのフローチャートである。変形例に係るエンジンの制御装置による制御対象となる吸気弁及び排気弁を説明するためのシリンダ上面図である。

図面を参照して制御装置について説明する。なお、以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。

［１．装置構成］
［１−１．エンジン構造］
本実施形態のエンジンの制御装置は、図１に示すマルチバルブ式のエンジン１０に適用される。ここでは、多気筒のエンジン１０に設けられた複数のシリンダ１９（気筒）のうちの一つを示す。シリンダ１９内を往復摺動するピストン１６は、コネクティングロッドを介してクランクシャフト１７に接続される。

このシリンダ１９の燃焼室形状は、図２に示すようにペントルーフ型であり、シリンダ１９の縦断面で燃焼室の上部が三角屋根状に形成されている。三角屋根の一方の斜面には一対の吸気ポート１１が設けられ、他方の斜面に一対の排気ポート１２が設けられる。また、図１に示すように、シリンダ１９頂面の中央部には、点火プラグ１３がその先端を燃焼室側に突出させた状態で設けられる。

また、それぞれの吸気ポート１１には吸気弁１４が設けられ、排気ポート１２には排気弁１５が設けられる。吸気弁１４の開閉駆動により吸気ポート１１と燃焼室とが連通又は閉鎖され、排気弁１５の開閉駆動により排気ポート１２と燃焼室とが連通又は遮断される。一対の吸気弁１４は同期して（同時に）動作し、一対の排気弁１５も同期して（同時に）動作する。

吸気弁１４及び排気弁１５の上端部はそれぞれ、ロッカアーム３５，３７の一端に接続される。ロッカアーム３５，３７はロッカシャフトに軸支された揺動部材であり、それぞれのロッカアーム３５，３７の揺動により吸気弁１４及び排気弁１５が上下方向に往復駆動される。また、ロッカアーム３５，３７の他端には、カムシャフトに軸支されたカム３６，３８が設けられる。これにより、ロッカアーム３５，３７の揺動パターンはカム３６，３８の形状（カムプロファイル）に応じたものとなる。

［１−２．動弁系］
本エンジン１０には、ロッカアーム３５，３７又はカム３６，３８の動作を制御する可変動弁機構６が設けられる。可変動弁機構６は、吸気弁１４及び排気弁１５のそれぞれについて、最大バルブリフト量及びバルブタイミングを個別に、又は、連動させつつ変更する機構である。可変動弁機構６は、ロッカアーム３５，３７の揺動量及び揺動のタイミングを変更する機構として、可変バルブリフト機構６ａと可変バルブタイミング機構６ｂとを備える。

可変バルブリフト機構６ａは、吸気弁１４や排気弁１５の最大バルブリフト量を連続的に変更する機構である。この可変バルブリフト機構６ａは、カム３６，３８からロッカアーム３５，３７に伝達される揺動の大きさを変更する機能を有する。ロッカアーム３５，３７の揺動の大きさを変更するための具体的な構造は任意である。

吸気弁１４側を例に挙げると、カムシャフトに固定されたカム３６とロッカアーム３５との間に揺動部材を別途介装させ、この揺動部材を介してカムシャフトの回転運動をロッカアーム３５の揺動運動に変換する構造とすることが考えられる。この場合、揺動部材の位置を移動させてカム３６との接触位置を変更することで、揺動部材の揺動量が変化し、ロッカアーム３５の揺動量も変化する。これにより、吸気弁１４のバルブリフト量を連続的に変化させることが可能となる。なお、排気弁１５側についても同様であり、カム３８とロッカアーム３７との間に揺動部材を介装する構造とすることで、排気弁１５のバルブリフト量を調整可能となる。

可変バルブタイミング機構６ｂは、吸気弁１４や排気弁１５の開閉のタイミング（バルブタイミング）を変更する機構である。この可変バルブタイミング機構６ｂは、ロッカアーム３５，３７に揺動を生じさせるカム３６，３８又はカムシャフトの回転位相を変更する機能を有する。カム３６，３８又はカムシャフトの回転位相を変更することで、クランクシャフト１７の回転位相に対するロッカアーム３５，３７の揺動のタイミングを連続的にずらすことが可能となる。

［１−３．吸排気系］
吸気ポート１１内には、燃料を噴射するインジェクタ１８（燃料噴射手段）が設けられる。図３に示すように、インジェクタ１８は、二つの吸気ポート１１が合流する位置よりも吸気の上流側に配置される。一対の吸気弁１４のうちの一方の符号を１４Ａとおき他方を１４Ｂとおくと、インジェクタ１８から噴射される燃料の噴射方向は、一方の吸気弁１４Ａのバルブステム５０よりもシリンダ１９の外周側へ向かう方向に設定される。インジェクタ１８から噴射される燃料量は、後述するエンジン制御装置５によって電子制御される。なお、一方の吸気弁１４Ａに閉鎖される吸気ポート１１の開口部を第一吸気ポート開口部１１Ａと呼び、他方の吸気ポート１１の開口部を第二吸気ポート開口部１１Ｂと呼ぶ。

一対の排気弁１５のうち、一方の吸気弁１４Ａに対向するものに符号１５Ａを付し、他方に符号１５Ｂを付す。ここでいう「対向」とは、シリンダ１９の上面視においてそれぞれの吸気弁１４Ａ，１４Ｂから導入される吸気のシリンダ１９内での流通方向に互いに向き合うことを意味する。本実施形態では、図３に示すように、シリンダ１９の頂面の尾根に相当する一点鎖線Ｘを挟んで一方の吸気弁１４Ａに向かい合うように、一方の排気弁１５Ａが配置される。また、他方の排気弁１５Ｂは、破線Ｘを挟んで他方の吸気弁１４Ｂに向かい合う位置に配置される。なお、一方の排気弁１５Ａに閉鎖される排気ポート１２の開口部を第一排気ポート開口部１２Ａと呼び、他方の排気ポート１２の開口部を第二排気ポート開口部１２Ｂと呼ぶ。

図１に示すように、インジェクタ１８よりも吸気流の上流側には、インテークマニホールド２０（以下、インマニと呼ぶ）が設けられる。このインマニ２０には、吸気ポート１１側へと流れる空気を一時的に溜めるためのサージタンク２１が設けられる。サージタンク２１よりも下流側のインマニ２０は、複数のシリンダ１９に向かって分岐するように形成され、その分岐点にサージタンク２１が位置する。サージタンク２１は、各々のシリンダ１９で発生する吸気脈動や吸気干渉を緩和するように機能する。

インマニ２０の上流端には、スロットルボディ２３が接続される。スロットルボディ２３の内部には電子制御式のスロットルバルブ２４が内蔵され、インマニ２０側へと流通する空気量がスロットルバルブ２４の開度（スロットル開度）に応じて調節される。スロットル開度は、エンジン制御装置５によって電子制御される。

スロットルボディ２３のさらに上流側には、吸気通路２５が接続される。また、吸気通路２５のさらに上流側にはエアフィルタ２８が介装される。これにより、エアフィルタ２８で濾過された新気が吸気通路２５及びインマニ２０を介してエンジン１０のシリンダ１９に供給される。

一方、排気ポート１２よりも排気流の下流側には、エキゾーストマニホールド３０，排気触媒３２及び排気通路３９が設けられる。エキゾーストマニホールド３０は複数のシリンダ１９から合流するように形成され、その下流側の排気通路３９に接続される。また、排気触媒３２は、排気通路３９上に介装された触媒装置であって、排気中に含まれるＨＣ（炭化水素）成分や一酸化炭素，窒素酸化物等を浄化する機能を持ち、例えば酸化触媒や三元触媒である。エンジン１０の燃焼室から排出された排気中のＨＣは排気触媒３２の働きにより酸化除去される。

また、このエンジン１０の吸排気系には、排気圧を利用してシリンダ１９内に吸気を過給するターボチャージャー３１（過給器）が設けられる。ターボチャージャー３１は、吸気通路２５と排気通路３９との両方にまたがって介装された過給器である。ターボチャージャー３１は、排気通路３９内の排気圧でタービン２７を回転させ、その回転力を利用してコンプレッサ２６を駆動することにより、吸気通路２５側の吸気を圧縮してエンジン１０への過給を行う。なお、吸気通路２５上におけるコンプレッサ２６よりも吸気流の下流側にはインタクーラー２９が設けられ、圧縮された空気が冷却されている。

［１−４．検出系］
クランクシャフト１７には、その回転角θ_CRを検出するクランク角センサ３３（回転速度検出手段）が設けられる。回転角θ_CRの単位時間あたりの変化量はエンジン１０の実回転数Neに比例する。したがって、クランク角センサ３３はエンジン１０の実回転数Neを検出する機能を持つものといえる。ここで検出（または演算）された実回転数Neの情報は、エンジン制御装置５に伝達される。なお、クランク角センサ３３で検出された回転角θ_CRに基づき、エンジン制御装置５で実回転数Neを演算する構成としてもよい。以下、エンジン１０の実回転数Neのことを単にエンジン回転数Neとも呼ぶ。

スロットルバルブ２４の下流側には、吸気圧力P₁を検出するインマニ圧センサ２２（吸気圧力検出手段）が設けられる。インマニ圧センサ２２は、サージタンク２１内の圧力（吸気ポート１１内の圧力に対応する圧力）を検出するセンサである。なお、各シリンダ１９の吸気ポート１１内にインマニ圧センサ２２を配置してもよい。一方、排気ポート１２よりも下流側の任意の位置（例えば、エキゾーストマニホールド３０や排気ポート１２内）には、排気圧力P₂を検出する排気圧センサ４６（排気圧力検出手段）が設けられる。ここでは、ターボチャージャー３１のタービン２７を通過する前の排気の圧力が検出される。これらのセンサで検出された吸気圧力P₁及び排気圧力P₂の情報は、エンジン制御装置５に伝達される。

車両の任意の位置には、アクセルペダルの踏み込み量に対応する操作量θ_ACを検出するアクセルペダルセンサ３４が設けられる。アクセルペダルの踏み込み操作量θ_ACは、運転者の加速要求に対応するパラメータであり、すなわちエンジン１０への出力要求に対応する。ここで検出された操作量θ_ACの情報は、エンジン制御装置５に伝達される。

［１−５．制御系］
この車両には電子制御装置として、エンジン制御装置５（Engine Electronic Control Unit）が設けられる。エンジン制御装置５は、例えばマイクロプロセッサやROM，RAM等を集積したLSIデバイスや組み込み電子デバイスとして構成され、車両に設けられたCAN，FlexRay等の通信ラインを介して他の電子制御装置や可変動弁機構６，各種センサ類と接続される。

このエンジン制御装置５は、エンジン１０に関する点火系，燃料系，吸排気系及び動弁系といった広汎なシステムを制御する電子制御装置である。エンジン制御装置５の具体的な制御対象としては、インジェクタ１８から噴射される燃料量や噴射時期，点火プラグ１３での点火時期，吸気弁１４及び排気弁１５のバルブリフト量及びバルブタイミング，スロットルバルブ２４の開度などが挙げられる。本実施形態では、吸気弁１４及び排気弁１５の開放重複期間（バルブオーバーラップ）に応じて、吸気弁１４や排気弁１５の動作を休止させる休止制御と、バルブオーバーラップに応じて、スロットルバルブ２４のスロットル開度を変更するスロットル開度補正制御との二つの制御について詳述する。

［２．制御構成］
エンジン制御装置５には、上記の二種類の制御を実施するための機能を実現するソフトウェア又はハードウェアとして、バルブタイミング制御部１，バルブリフト量制御部２及びスロットル開度制御部３が設けられる。

［２−１．バルブタイミング制御部］
バルブタイミング制御部１（検出手段）は、エンジン回転数Ne及びエンジン負荷に応じて可変バルブタイミング機構６ｂに信号を出力し、吸気弁１４及び排気弁１５のそれぞれのバルブタイミング（開弁及び閉弁のタイミング）を変更することによってバルブオーバーラップ（開放期間の重複幅）を増減制御するものである。ここでは、例えば吸気圧力P₁及び排気圧力P₂に基づいてエンジン負荷が判断される。具体的なバルブオーバーラップの制御内容については任意である。
例えば、エンジン回転数Neが上昇するに連れてバルブオーバーラップが増大するようにバルブタイミングが制御される。一方、バルブオーバーラップが過剰に増加するとかえって充填効率が低下するため、エンジン回転数がある程度高い場合には、バルブオーバーラップが減少するようになっている。

本実施形態では、図４に示すように、エンジン回転数Ne及び吸排気圧力差P₂-P₁を引数としたマップに基づいてバルブオーバーラップの目標値OL₁〜OL₈が設定され、実際のバルブオーバーラップがその目標値となるように吸気弁１４及び排気弁１５のそれぞれのバルブタイミングが制御される。各目標値の大小関係は、OL₁＜OL₂＜…＜OL₇＜OL₈である。バルブタイミング制御部１は、吸気弁１４及び排気弁１５の開放期間の重複幅を検出する手段として機能するとともに、その重複幅を変更する手段として機能する。

［２−２．バルブリフト量制御部］
バルブリフト量制御部２（バルブリフト量制御手段）は、エンジン回転数Ne及びエンジン負荷に応じて可変バルブリフト機構６ａに制御信号を出力し、吸気弁１４及び排気弁１５のバルブリフト量を制御するものである。ここでは、例えばアクセルペダルの踏み込み操作量θ_ACに基づいてエンジン負荷が判断される。具体的なバルブリフト量の制御内容については任意である。

また、バルブリフト量制御部２は、バルブタイミング制御部１で設定されたバルブオーバーラップの目標値に基づいて吸気弁１４や排気弁１５の動作を休止させる休止制御を実施する。バルブオーバーラップの目標値はエンジン回転数Ne，吸気圧力P₁及び排気圧力P₂に基づいて設定されるため、休止制御を実施するための条件はエンジン回転数Ne，吸気圧力P₁及び排気圧力P₂に基づいて判定されることとしてもよい。

本実施形態では、図４中に太破線で示すように、吸気圧力P₁が排気圧力P₂よりも高い状態（シリンダ１９の吸気ポート１１側が排気ポート１２側よりも高圧である状態）であり、かつ、バルブオーバーラップが所定値OL₇以上となる所定の範囲内にエンジン回転数Neがある場合に、休止制御が実施される。また、たとえバルブオーバーラップが所定値OL₇未満であったとしても、吸気圧力P₁が排気圧力P₂よりも高い状態であってエンジン回転数Neが所定の範囲内にある場合には、休止制御が実施されることとしている。

休止制御では、図３に示すように、吸気弁１４Ｂ及びこれに対向しない排気弁１５Ａの動作が禁止され、吸気弁１４Ｂ及び排気弁１５Ａのバルブリフト量がゼロとなるように可変バルブリフト機構６ａが制御される。これにより、シリンダ１９の第一吸気ポート開口部１１Ａ及び第二排気ポート開口部１２Ｂのみが開放されることになる。

このとき、本来は第二吸気ポート開口部１１Ｂを通過すべき吸気が第一吸気ポート開口部１１Ａを介してシリンダ１９内に押し込まれ続ける。これにより、休止制御の非実施時と比較して、第一吸気ポート開口部１１Ａを通過する吸気の流速が上昇する。休止制御の実施時には非実施時よりも充填効率が低下するものの、その低下量は僅かである。

一方、図３中に白抜き矢印で示すように、インジェクタ１８から噴射されたＨＣ成分を多く含む吸気流はシリンダ１９の外周面に沿ったスワール流を形成する。これにより、第一吸気ポート開口部１１Ａから第二排気ポート開口部１２Ｂへと吹き抜けようとする吸気の移動距離が増大する。つまり、シリンダ１９内の吸気は遠回りしなければ第二排気ポート開口部１２Ｂから脱出できなくなり、ＨＣ成分の吹き抜け量が減少する。

［２−３．スロットル開度制御部］
スロットル開度制御部３（スロットル開度制御手段）は、エンジン回転数Ne及びエンジン負荷に応じてスロットルバルブ２４に制御信号を出力し、スロットル開度を制御するものである。ここでは、例えばアクセルペダルの踏み込み操作量θ_ACに基づいてエンジン負荷が判断される。具体的なスロットル開度の制御内容については任意である。

また、スロットル開度制御部３は、バルブリフト量制御部２による休止制御の実施中にエンジン出力が不足した場合に、スロットル開度を開放方向に制御するスロットル開度補正制御を実施する。エンジン出力の不足は、例えばアクセルペダルの踏み込み操作量θ_ACに基づいて判定される。本実施形態では、操作量θ_ACが所定量以上である状態が所定時間継続した場合に、スロットル開度を所定量増加させる制御が実施される。また、これによりエンジン回転数Neが次第に増加し、休止制御の実施条件が不成立になると、スロットル開度制御部３はスロットル開度補正制御を停止する。

［３．フローチャート］
図５はエンジン制御装置５で実行される制御手順を例示するフローチャートである。このフローは、エンジン制御装置５の内部において所定の周期で繰り返し実施される。
ステップＡ１０では、エンジン制御装置５にエンジン回転数Ne，吸気圧力P₁，排気圧力P₂及びアクセル操作量θ_ACの情報が入力される。続くステップＡ２０では、バルブリフト量制御部２において休止制御の実施条件が判定される。例えば、エンジン回転数Ne及び吸排気圧力差P₂-P₁が図４中に破線で示す休止制御の実施範囲内にある場合にはステップＡ３０へ進み、休止制御が実施される。すなわち、バルブリフト量制御部２から可変バルブリフト機構６ａに制御信号が出力され、吸気弁１４Ｂ及び排気弁１５Ａのバルブリフト量がゼロに制御される。

これにより、図３に示すように、第一吸気ポート開口部１１Ａ及び第二排気ポート開口部１２Ｂのみが開放されることになり、言い換えるとシリンダ１９の開口部が千鳥状に開放される。バルブオーバーラップ期間にシリンダ１９内に導入された吸気流は、シリンダ１９の外周面に沿って円弧状に移動する。これにより、第一吸気ポート開口部１１Ａから第二排気ポート開口部１２Ｂに至るまでの吸気の移動距離が増大するため、ＨＣ成分の吹き抜け量が減少する。なお、ステップＡ２０の判定でエンジン回転数Ne及び吸気圧力P₁が休止制御の実施範囲外にある場合にはステップＡ４０へ進む。この場合、休止制御が実施されず、そのままこのフローを終了する。

ステップＡ３０に続くステップＡ５０では、スロットル開度制御部３において、スロットル開度補正制御の実施条件が判定される。例えば、アクセルペダルの踏み込み操作量θ_ACが所定量以上である状態が所定時間継続した場合には、ステップＡ６０へ進み、スロットル開度補正制御が実施される。すなわち、スロットル開度制御部３からスロットルバルブ２４に制御信号が出力され、スロットル開度が開放方向に制御される。これにより、シリンダ１９内に導入される吸気量が増大し、次第にエンジン回転数Neが上昇する。なお、ステップＡ５０の判定でスロットル開度補正制御の実施条件が不成立の場合にはステップＡ７０へ進む。この場合、スロットル開度補正制御が実施されず、そのままこのフローを終了する。

［４．効果］
上記のエンジン１０の制御装置では、吸気弁１４Ｂ及び排気弁１５Ａのバルブリフト量がバルブオーバーラップに応じてゼロに制御される。ここで、四つの吸気弁１４及び排気弁１５のうち、対向配置されたペアについて着目すると、上記のエンジン１０には二組のペアが存在する。第一のペアは、吸気弁１４Ａ及びこれに対向する排気弁１５Ａのペアであり、第二のペアは、吸気弁１４Ｂ及びこれに対向する排気弁１５Ｂのペアである。

上記の休止制御では、第一のペアのうちの一方である排気弁１５Ａのバルブリフト量がゼロに制御されるとともに、第二のペアのうちの一方である吸気弁１４Ｂのバルブリフト量がゼロに制御される。このように、シリンダ１９内における吸気の流通方向に対向する一対の弁の少なくとも何れか一方についてのバルブリフト量を減少させることにより、対向する開口部を介した吸気の直接的な流通量が減少する。したがって、ＨＣ成分を含む吸気の排気通路３９側への吹き抜けを抑制することができる。これにより、エンジン１０の燃費及び排気性能を向上させることができる。さらに、エンジン１０から排出されるＨＣ成分量自体が減少するため、排気触媒３２の負荷を軽減できるというメリットがある。

また、吸気弁１４及び排気弁１５がそれぞれ一対設けられた四弁エンジンにおいては、上記のようにシリンダ１９の開口部を千鳥状に開放することで、第一吸気ポート開口部１１Ａから流入した吸気が第二排気ポート開口部１２Ｂから流出するまでの距離を稼ぐことができる。これにより、ＨＣ成分の吹き抜け防止効果を高めることができ、エンジン１０の燃費及び排気性能をさらに向上させることができる。

また、上記のエンジン１０の制御装置では、バルブオーバーラップが所定値以上である場合に吸気弁１４Ｂ及び排気弁１５Ａが休止する。このように、シリンダ１９内の吸気が吹き抜けやすい状態でバルブの動作を停止させることにより、ＨＣ成分の吹き抜け防止効果を高めることができる。

また、上記のエンジン１０の制御装置では、バルブオーバーラップだけでなく吸排気圧力差P₂-P₁を参照してバルブリフト量を制御している。これにより、吸気が吹き抜けやすい圧力状態（吸気圧力P₁＞排気圧力P₂である状態）でのバルブリフト量を減少させることができる。
なお、上記のエンジン１０の制御装置では、エンジン回転数Neを参照してバルブリフト量を制御している。このような構成も、吸気が吹き抜けやすいエンジン１０の運転状態を把握する上で有利であり、適切にバルブリフト量を減少させることが可能となり、ＨＣ成分の吹き抜け防止効果を高めることができる。

さらに、上記のエンジン１０の制御装置では、休止制御の実施条件として吸気圧力P₁が排気圧力P₂よりも高い場合であることを要求している。吸気圧力P₁が排気圧力P₂よりも低い場合に休止制御を実施しないのは、吸気の吹き抜けが生じないためである。このように、吸気が吹き抜けやすいエンジン１０の運転状態で、適切にバルブリフト量を減少させることが可能となり、ＨＣ成分の吹き抜け防止効果を高めることができる。

また、上記のエンジン１０の制御装置では、図３に示すように、インジェクタ１８から噴射される燃料の噴射方向が、休止制御時に開放される吸気弁１４のバルブステム５０よりもシリンダ１９の外周側に設定されるため、吸気中でＨＣ濃度の高い部位をシリンダ１９の外周面に沿って流通しやすくすることができる。これにより、シリンダ１９の中心部側に向かって燃料を噴射した場合と比較して、吸気の吹き抜けによって排気通路３９側へ流出するＨＣ量をより効果的に抑制することができ、エンジン１０の燃費及び排気性能をさらに向上させることができる。

また、上記のエンジン１０の制御装置では、休止制御の実施中にエンジン出力が不足した場合に、スロットル開度補正制御が実施されるため、スロットル開度を増大させることで吸気量を増大させてエンジン回転数Neを上昇させることができる。これにより、バルブリフト量を減少させる制御領域から運転領域を脱出させやすくすることができ、出力が低下した状態からの早期復帰が可能となる。また、バルブリフト量の制御によって減少した吸気量をスロットル開度の制御で補填することができ、出力の過剰な低下を防止することができる。

なお、上記のエンジン１０の制御装置では、バルブオーバーラップを制御条件としてバルブリフト量を変更する制御が実施され、バルブオーバーラップの目標値自体は変更されない。したがって、ポート噴射式エンジンにおいてバルブオーバーラップの変更が制御上好ましくないような運転状態であっても、ＨＣ成分の吹き抜け防止効果を高めることができ、排気エミッション性能や燃費を向上させることができるという効果がある。

［５．変形例］
上述した実施形態に関わらず、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。本実施形態の各構成は、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせてもよい。
上述の実施形態では、休止制御時に吸気弁１４Ｂ及び排気弁１５Ａの動作を休止させるものを例示したが、少なくともこれらのバルブリフト量を減少させるものであれば、ＨＣ成分を含む吸気の排気通路３９側への吹き抜けを抑制することができる。したがって、エンジン１０の運転状態に応じて、吸気弁１４Ｂ及び排気弁１５Ａのバルブリフト量を減少方向に制御するものとしてもよい。この場合、バルブオーバーラップが大きいほどバルブリフト量の減少量を増大させることで、吹き抜けの抑制効果を高めることが可能となる。

また、上述の実施形態では、吸排気圧力差P₂-P₁及びエンジン回転数Neが図３中に示される休止制御の実施範囲内にある場合に休止制御を実施するものを例示したが、休止制御の実施条件はこれに限定されない。例えば、バルブリフト量のみに基づいて休止制御を実施してもよいし、バルブリフト量，吸気圧力P₁及びエンジン回転数Neだけでなく、アクセルペダルの踏み込み操作量θ_AC，エンジン冷却水温，油温，外気温等を加味して実施条件を判定してもよい。

また、上述の実施形態では、排気圧センサ４６を用いて排気圧力P₂を検出するものを例示したが、このような構成に代えて、あるいは加えて、エンジン１０の運転状態から推定する（すなわち、エンジン制御装置５で排気圧力P₂に相当する圧力値を演算する）構成としてもよい。例えば、ターボチャージャー３１を備えたエンジン１０においては、過給を実施することで一般に吸排気圧力差P₂-P₁の値が正となる。したがって、排気圧センサ４６を用いることなく排気圧力P₂の符号を推定することが可能である。また、ターボチャージャー３１を備えていないエンジンにおいても、吸気絞りが小さい運転領域（スロットル開度のほぼ全開時）では、前記吸気圧力が排気圧力よりも大きくなることがある。したがって、エンジン回転数Neやスロットル開度に基づいて排気圧力P₂や吸排気圧力差P₂-P₁を推定することが可能である。

また、上述の実施形態では、四つの給排気弁を備えたエンジン１０を例に挙げて説明したが、バルブの数はこれに限定されない。図６に示すように、三本の吸気弁４１，４２，４３と二本の排気弁４４，４５を備えた五バルブ式エンジン４０の場合には、一方の排気弁４４に対向配置された吸気弁４１のペアと、他方の排気弁４５に対向配置された吸気弁４３のペアとに着目して、上述の実施形態と同様の制御を実施することが可能である。

例えば、吸気弁４３及び排気弁４４を休止制御時に休止させる（あるいはバルブリフト量を減少させる）弁とすることが考えられる。このような制御においても、図６中に白抜き矢印で示すように、ＨＣ成分を多く含む吸気流がシリンダ１９の外周面に沿って流通するため、排気通路３９側への吹き抜け量が減少する。したがって、上述の実施形態と同様の効果を奏するものとなる。

なお、二つの吸気弁４１，４３に挟まれた中央の吸気弁４２の動作は任意であり、制御対象としなくてもよいし、完全に動作を休止させてもよい。吸気の吹き抜け防止効果をより向上させる場合には吸気弁４２の閉鎖量を大きくすることが好ましく、充填効率の低下を抑制したい場合には吸気弁４２の閉鎖量を小さくしておく（開放しておく）ことが好ましいものと考えられる。

１バルブタイミング制御部（検出手段）
２バルブリフト量制御部（リフト量制御手段）
３スロットル開度制御部（スロットル開度制御手段）
５エンジン制御装置
１０エンジン
１４吸気弁
１５排気弁
１８インジェクタ（燃料噴射手段）
２０インマニ（インテークマニホールド）
２２インマニ圧センサ（吸気圧力検出手段）
３０エキマニ（エキゾーストマニホールド）
３１ターボチャージャー（過給器）
３３クランク角センサ（回転速度検出手段）
４６排気圧センサ（排気圧力検出手段）

Claims

エンジンの吸気弁及び排気弁の開放期間の重複幅を検出する検出手段と、
前記エンジンの吸気通路内に燃料を噴射する燃料噴射手段と、
前記検出手段で検出された前記重複幅に応じて、前記燃料が噴射された気筒内における吸気の流通方向に対向する一対の前記吸気弁及び前記排気弁の少なくとも何れか一方についてのバルブリフト量を減少させるバルブリフト量制御手段と
を備えたことを特徴とする、エンジンの制御装置。
前記エンジンの吸気圧力を検出する吸気圧力検出手段を備え、
前記バルブリフト量制御手段が、前記重複幅及び前記吸気圧力に応じて前記バルブリフト量を減少させる
ことを特徴とする、請求項１記載のエンジンの制御装置。
前記バルブリフト量制御手段が、前記吸気圧力が排気圧力より高いときに前記バルブリフト量を減少させる
ことを特徴とする、請求項２記載のエンジンの制御装置。
前記エンジンのエンジン回転数を検出する回転速度検出手段を備え、
前記バルブリフト量制御手段が、前記重複幅及び前記エンジン回転数に応じて前記バルブリフト量を減少させる
ことを特徴とする、請求項１〜３の何れか１項に記載のエンジンの制御装置。
前記吸気弁及び前記排気弁をそれぞれ複数個備え、
前記バルブリフト量制御手段が、前記重複幅が所定幅以上であるときに、前記一対の吸気弁及び排気弁の少なくとも何れか一方の動作を休止させる
ことを特徴とする、請求項１〜４の何れか１項に記載のエンジンの制御装置。
前記燃料噴射手段が、前記吸気弁のステムと前記気筒の外周面との間に向かって前記燃料を噴射する
ことを特徴とする、請求項１〜５の何れか１項に記載のエンジンの制御装置。
前記エンジンが、互いに同期して動作する一対の前記吸気弁及び一対の前記排気弁を有するマルチバルブエンジンであって、
前記バルブリフト量制御手段が、一対の前記吸気弁及び前記排気弁のうち、前記気筒に吸気を導入している一方の吸気弁に対向する一方の排気弁を休止させるとともに、排気通路に空気を排出している他方の排気弁に対向する他方の吸気弁を休止させる
ことを特徴とする、請求項１〜６の何れか１項に記載のエンジンの制御装置。