JPWO2014068670A1 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

内燃機関（１）には、吸気バルブ（９）の最大リフト量及び開弁期間を変更する吸気リフト量可変機構（１４ｉ）や、排気バルブ（１０）の最大リフト量及び開弁期間を変更する排気リフト量可変機構（１４ｅ）が設けられている。制御装置（２６）は、内燃機関（１）の温度が基準値以上に高いアイドル運転時に、吸気バルブ（９）の開弁期間を増大させるとともに排気バルブ（１０）の開弁期間を減少させる処理を実行する。

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関する。

内燃機関の可変動弁機構として、バルブの開弁期間やバルブタイミングを変更可能な機構が知られている。

例えば、特許文献１に記載の装置は、吸気バルブの開弁期間を変更する可変動弁機構と、排気バルブのバルブタイミングを変更する可変動弁機構とを備えている。ここで、吸気バルブの開弁期間が増大すると、吸気バルブと排気バルブとのバルブオーバラップ量が増大して混合気の燃焼が悪化するおそれがある。そこで、特許文献１に記載の装置は、吸気バルブの開弁期間を増大させるときには、排気バルブのバルブタイミングを進角させて閉弁時期を進角することにより、バルブオーバラップ量の増大を抑えるようにしている。

特開２００９−８５０６９号公報

ところで、バルブオーバラップ量の増大を抑えるために、排気バルブのバルブタイミングを進角させると、排気バルブの開弁時期も進角される。そのため、場合によっては膨張行程中に排気バルブが開弁するようになる。

膨張行程中に排気バルブが開弁すると、混合気の燃焼により発生するエネルギ−のうちで機関の出力として利用可能なエネルギーの比率であるエネルギー効率が低下するようになる。こうしたエネルギー効率の低下は、例えば燃費などに悪影響を与えてしまう。

この発明の目的は、吸気バルブの開弁期間を増大させるときのバルブオーバラップ量の増大を抑えつつ、機関のエネルギー効率の低下を抑えることのできる内燃機関の制御装置を提供することにある。

上記課題を解決する内燃機関の制御装置は、吸気バルブの開弁期間を変更する第１の可変動弁機構と、排気バルブの開弁期間を変更する第２の可変動弁機構と、第１の可変動弁機構及び第２の可変動弁機構の駆動を制御する制御部とを備えている。そして、制御部は、吸気バルブの開弁期間を増大させるとともに排気バルブの開弁期間を減少させる処理を実行するようにしている。

上記構成では、吸気バルブの開弁期間を増大させるとともに排気バルブの開弁期間を減少させるようにしている。このようにして排気バルブの開弁期間を減少させると、排気バルブの閉弁時期は進角されるとともに、排気バルブの開弁時期は遅角される。そのため、排気バルブの開弁時期を進角させることなく、排気バルブの閉弁時期を進角させることができる。従って、吸気バルブの開弁期間を増大させるときのバルブオーバラップ量の増大を抑えつつ、機関のエネルギー効率の低下を抑えることができるようになる。

また、上記制御装置において、制御部は、内燃機関の温度が基準値以上に高いアイドル運転時に上記の処理を実行することが望ましい。

内燃機関の運転状態がアイドル運転状態から機関停止状態になり、その後、始動が行われる場合において、内燃機関の温度が高いときには、ノッキングやプレイグニッションなどの異常燃焼が起きる可能性がある。こうした異常燃焼は、吸気バルブの閉弁時期を遅角して実圧縮比が下げるようにすれば、気筒内で圧縮される吸気の温度が下がるようになるため、その発生を抑えることができる。そこで、同構成では、内燃機関の温度が基準値以上に高いアイドル運転時には、機関停止後の再始動にそなえて、吸気バルブの開弁期間を増大させるようにしている。このようにして吸気バルブの開弁期間を増大させると吸気バルブの閉弁時期は遅角されるため、再始動時の実圧縮比を下げることができ、これにより機関始動時における異常燃焼の発生を抑えることができる。ここで、アイドル運転時に吸気バルブの開弁期間を増大させると、バルブオーバラップ量が増大することにより内部ＥＧＲ量が増加する。内部ＥＧＲ量が多い状態のままで機関停止すると、次の機関始動時には始動性が悪化するおそれがある。しかし、同構成では、吸気バルブの開弁期間を増大させるときには排気バルブの開弁期間が減少される。そのため、バルブオーバラップ量の増大による始動性の悪化も抑えることができる。なお、上記基準値としては、例えばノッキングやプレイグニッションなどの異常燃焼が起きる可能性のある機関温度を設定することができる。また、上記処理を行うときには、内燃機関の温度が上記基準値よりも低い場合と比較して、吸気バルブの開弁期間を増大させるとともに排気バルブの開弁期間を減少させることが好ましい。

また、上記制御装置において、制御部は、機関停止要求によって燃料噴射が停止される前に上記の処理を実行することが望ましい。

可変動弁機構によって開弁期間などのバルブ特性を変更する場合には、バルブを閉弁方向に付勢するバルブスプリングの反力に起因した負荷が可変動弁機構に作用する。こうした負荷は、バルブの開弁期間が長いときほど、あるいは機関回転速度が低いときほど大きくなる傾向がある。従って、機関回転速度が最も低い状態、つまり機関運転が停止している状態のときに上記処理を実行して吸気バルブの開弁期間を増大させると、可変動弁機構には大きな負荷がかかる。この点、同構成では、機関停止要求によって燃料噴射が停止される前、つまり機関停止が要求されてから内燃機関の運転が停止されるまでの間の機関運転中に上記処理が実行される。そのため、機関運転の停止後に上記処理を実行する場合と比較して、可変動弁機構に作用する負荷を低減することができる。なお、上記機関停止要求としては、例えば機関運転を停止させるためのイグニッションスイッチのオフ操作などが挙げられる。また、自動停止及び自動始動が行われる内燃機関では、上記機関停止要求として、例えば自動停止の条件成立などを挙げることができる。

また、上記制御装置において、内燃機関は自動停止及び自動始動が行われるように構成され、上記機関停止要求は、自動停止の要求である、という構成を採用することもできる。

イグニッションスイッチなどの操作を通じて機関運転が手動停止されてから再び手動始動される場合と比較して、自動停止及び自動始動が行われる内燃機関では、機関運転が自動停止されてから自動始動されるまでの時間は短いことが多い。そのため、自動停止された後、機関温度が十分に低下する前に自動始動される可能性が高い。従って、機関運転が自動停止された後の機関始動時には、手動停止された場合と比較して上述した異常燃焼が起きる可能性が高くなる。この点、同構成によれば、機関の自動停止が行われるときに吸気バルブの開弁期間が増大されるため、異常燃焼の起きる可能性が高くなることのある内燃機関において、異常燃焼の発生を適切に抑えることができる。

また、上記制御装置において、制御部は、上記燃料噴射が停止された後に、排気バルブの開弁期間を、上記処理により減少された排気バルブの開弁期間よりも増大させることが望ましい。

同構成によれば、燃料噴射の停止前に減少された排気バルブの開弁期間を、燃料噴射の停止後も保持する場合と比較して、機関始動時の排気バルブの開弁期間が長くなる。そのため、機関始動時の排気抵抗が小さくなり、機関の始動性が向上するようになる。

内燃機関の制御装置の一実施形態の全体構成図。 吸気バルブタイミング可変機構によって変更される吸気バルブのバルブタイミングを示すグラフ。 吸気リフト量可変機構によって変更される吸気バルブの最大リフト量及び開弁期間を示すグラフ。 排気バルブタイミング可変機構によって変更される排気バルブのバルブタイミングを示すグラフ。 排気リフト量可変機構によって変更される排気バルブの最大リフト量及び開弁期間を示すグラフ。 吸気バルブと排気バルブとのバルブオーバラップ量を示す説明図。 吸気バルブと排気バルブとのバルブオーバラップ量及び排気バルブの開弁時期を示す説明図。 開弁期間の設定処理の手順を示すフローチャート。 同実施形態の変形例において開弁期間を設定するときの処理手順を示すフローチャート。

以下、内燃機関の制御装置を具体化した一実施形態について、図１〜図８を参照して説明する。

図１に示すように、内燃機関１では、吸気通路３を通じて燃焼室２に空気が吸入されるとともに、燃料噴射弁４から噴射された燃料が燃焼室２に供給される。空気及び燃料の混合気は、燃焼室２内において点火プラグ５により点火される。点火された混合気が燃焼すると、ピストン６が下降して、内燃機関１のクランクシャフト７が回転する。燃焼後の混合気は、排気として燃焼室２から排気通路８に排出される。

燃焼室２と吸気通路３との間は、吸気バルブ９の開閉動作によって連通及び遮断が行われる。吸気バルブ９は、バルブスプリング１６ｉによって閉弁方向に付勢されている。吸気バルブ９は、クランクシャフト７の回転が伝達される吸気カムシャフト１１の回転に同期して開閉動作する。

燃焼室２と排気通路８との間は、排気バルブ１０の開閉動作によって連通及び遮断が行われる。排気バルブ１０は、バルブスプリング１６ｅによって閉弁方向に付勢されている。排気バルブ１０は、クランクシャフト７の回転が伝達される排気カムシャフト１２の回転に同期して開閉動作する。

内燃機関１には、吸気バルブ９のバルブ特性を変更する吸気可変動弁機構が設けられている。より具体的には、内燃機関１は、吸気バルブ９のバルブタイミングを変更する吸気バルブタイミング可変機構１３ｉと、吸気バルブ用アクチュエータ１５ｉによって駆動されて吸気バルブ９の最大リフト量及び開弁期間を変更する吸気リフト量可変機構１４ｉとを備えている。この吸気リフト量可変機構１４ｉは、第１の可変動弁機構を構成する。

吸気バルブタイミング可変機構１３ｉは、クランクシャフト７に対する吸気カムシャフト１１の相対回転位相を調節することにより、吸気バルブ９のバルブタイミングである吸気バルブタイミングＩＮＶＴを変更する。

図２に示すように、吸気バルブタイミング可変機構１３ｉは、吸気バルブ９の開弁期間である吸気開弁期間ＩＮＣＡＭを一定に保持した状態で、吸気バルブ９の開弁時期である吸気開弁時期ＩＶＯと、吸気バルブ９の閉弁時期である吸気閉弁時期ＩＶＣとを共に進角又は遅角させる。吸気バルブタイミングＩＮＶＴは、吸気バルブ９のバルブタイミングが最大限に遅角されている状態を基準値「０°ＣＡ」としている。そして、吸気バルブタイミングＩＮＶＴは、吸気バルブ９のバルブタイミングについて最大遅角タイミングからの進角量を表す値となっている。なお、内燃機関１が停止されるときには、吸気バルブタイミングＩＮＶＴは「０°ＣＡ」に、つまり最大遅角タイミングに設定される。

図３に示すように、吸気リフト量可変機構１４ｉは、吸気バルブ９の最大リフト量である吸気リフト量ＩＮＶＬ及び吸気開弁期間ＩＮＣＡＭを互いに同期して変化させる機構であり、吸気リフト量ＩＮＶＬが大きくなるほど吸気開弁期間ＩＮＣＡＭも長くなる。この図３に示されるように、吸気リフト量可変機構１４ｉによって吸気開弁期間ＩＮＣＡＭが増大されると、吸気バルブ９の吸気開弁時期ＩＶＯは進角されるとともに吸気閉弁時期ＩＶＣは遅角される。

内燃機関１には、排気バルブ１０のバルブ特性を変更する排気可変動弁機構も設けられている。より具体的には、内燃機関１は、排気バルブ１０のバルブタイミングを変更する排気バルブタイミング可変機構１３ｅと、排気バルブ用アクチュエータ１５ｅによって駆動されて排気バルブ１０の最大リフト量及び開弁期間を変更する排気リフト量可変機構１４ｅとを備えている。この排気リフト量可変機構１４ｅは、第２の可変動弁機構を構成する。

排気バルブタイミング可変機構１３ｅは、クランクシャフト７に対する排気カムシャフト１２の相対回転位相を調節することにより、排気バルブ１０のバルブタイミングである排気バルブタイミングＥＸＶＴを変更する。

図４に示すように、排気バルブタイミング可変機構１３ｅは、排気バルブ１０の開弁期間である排気開弁期間ＥＸＣＡＭを一定に保持した状態で、排気バルブ１０の開弁時期である排気開弁時期ＥＶＯと、排気バルブ１０の閉弁時期である排気閉弁時期ＥＶＣとを共に進角又は遅角させる。排気バルブタイミングＥＸＶＴは、排気バルブ１０のバルブタイミングが最大限に進角されている状態を基準値「０°ＣＡ」としている。そして、排気バルブタイミングＥＸＶＴは、排気バルブ１０のバルブタイミングについて最大進角タイミングからの遅角量を表す値となっている。なお、内燃機関１が停止されるときには、排気バルブタイミングＥＸＶＴは「０°ＣＡ」に、つまり最大進角タイミングに設定される。

図５に示すように、排気リフト量可変機構１４ｅは、排気バルブ１０の最大リフト量である排気リフト量ＥＸＶＬ及び排気開弁期間ＥＸＣＡＭを互いに同期して変化させる機構であり、排気リフト量ＥＸＶＬが大きくなるほど排気開弁期間ＥＸＣＡＭも長くなる。また、排気リフト量可変機構１４ｅによって排気開弁期間ＥＸＣＡＭが増大されると、排気バルブ１０の排気開弁時期ＥＶＯは進角されるとともに排気閉弁時期ＥＶＣは遅角される。

内燃機関１の各種制御は、制御部としての制御装置２６によって行われる。制御装置２６は、演算処理を実行するＣＰＵ、制御に必要なプログラムやデータが記憶されたＲＯＭ、ＣＰＵの演算結果が一時的に記憶されるＲＡＭ、外部との間で信号を入力したり出力したりするためのポート等を備えている。

内燃機関１には、機関運転状態等を検出する各種のセンサ等が設けられている。例えば、アクセル操作量センサ２８は、アクセルペダル２７の操作量（アクセル操作量ＡＣＣＰ）を検出する。スロットルセンサ２９は、吸気通路３に設けられたスロットルバルブ２０の開度（スロットル開度ＴＡ）を検出する。水温センサ３０は、内燃機関１の冷却水の温度（冷却水温ＴＨＷ）を検出する。油温センサ３１は、内燃機関１の潤滑油の温度（油温ＴＨＯ）を検出する。吸気温度センサ３２は、吸入空気の温度（吸気温ＴＨＡ）を検出する。エアフローメータ３３は、吸気通路３を通じて燃焼室２に吸入される空気の量（吸入空気量ＧＡ）を検出する。クランクポジションセンサ３４は、機関回転速度ＮＥの算出に必要なクランクシャフト７の回転角を検出する。吸気カムポジションセンサ３５ｉは、吸気カムシャフト１１の回転位相を検出する。吸気駆動量センサ３６ｉは、吸気リフト量ＩＮＶＬ及び吸気開弁期間ＩＮＣＡＭを検出するために必要な吸気バルブ用アクチュエータ１５ｉの駆動量を検出する。排気カムポジションセンサ３５ｅは、排気カムシャフト１２の回転位相を検出する。排気駆動量センサ３６ｅは、排気リフト量ＥＸＶＬ及び排気開弁期間ＥＸＣＡＭを検出するために必要な排気バルブ用アクチュエータ１５ｅの駆動量を検出する。イグニッションスイッチ（以下、ＩＧスイッチという）３７は、その操作状態が制御装置２６に入力されることにより、機関始動要求や機関停止要求の有無が検出される。つまりＩＧスイッチ３７がオンにされると、制御装置２６は、機関始動要求があると判断し、ＩＧスイッチ３７がオフにされると、制御装置２６は、機関停止要求があると判断する。

制御装置２６は、上記各種センサ等からの検出信号に基づいて機関運転状態を把握し、その把握した機関運転状態に応じた各種制御を行う。例えば制御装置２６は、燃料噴射弁４の燃料噴射制御、点火プラグ５の点火時期制御、吸気可変動弁機構による吸気バルブタイミングＩＮＶＴや吸気リフト量ＩＮＶＬ及び吸気開弁期間ＩＮＣＡＭの制御、排気可変動弁機構による排気バルブタイミングＥＸＶＴや排気リフト量ＥＸＶＬ及び排気開弁期間ＥＸＣＡＭの制御、スロットルバルブ２０の開度制御等を行う。

また、制御装置２６は、予め定められた自動停止条件が成立したときに内燃機関１を自動停止させる自動停止制御と、予め定められた自動始動条件が成立したときに内燃機関１を自動始動させる自動始動制御も行う。

ところで、機関始動時において内燃機関１の温度が高い場合には、ノッキングやプレイグニッションなどの異常燃焼が起きる可能性がある。

図６に示すように、こうした異常燃焼は、吸気バルブ９の開弁期間を増大させて吸気閉弁時期ＩＶＣを遅角する、より詳細には吸気閉弁時期ＩＶＣを吸気下死点よりも遅角させて実圧縮比を下げるようにすれば、気筒内で圧縮される吸気の温度が下がるようになるため、その発生を抑えることができる。

しかし、吸気バルブ９の開弁期間を増大させると、吸気開弁時期ＩＶＯが進角されるため、吸気バルブ９と排気バルブ１０とのバルブオーバラップ量ＶＯＬが増大して内部ＥＧＲ量が増加する。気筒内の内部ＥＧＲ量が多い状態のままで機関停止すると、次の機関始動時には始動性が悪化するおそれがある。そこで、図６に矢印ＡＤにて示すように、排気バルブタイミングＥＸＶＴを進角方向に変更して、排気閉弁時期ＥＶＣを進角させるようにすれば、バルブオーバラップ量ＶＯＬの増大を抑えることができる。

ここで、排気バルブタイミングＥＸＶＴを進角させると、排気開弁時期ＥＶＯも進角されるため、膨張行程中に排気バルブ１０が開弁するようになる可能性がある。このようにして膨張行程中に排気バルブ１０が開弁すると、混合気の燃焼により発生するエネルギ−のうちで機関の出力として利用可能なエネルギーの比率であるエネルギー効率が低下する。こうしたエネルギー効率の低下は、例えば燃費などに悪影響を与える。

そこで、制御装置２６は、機関始動時において異常燃焼が起きる可能性があるときには、機関停止前のバルブ特性を図７に示す状態にすることにより、異常燃焼の発生及び始動性の悪化を抑えるとともに、機関のエネルギー効率の低下を抑えている。

図７に示すように、制御装置２６は、異常燃焼が起きる可能性があるときには、機関停止時において通常設定される開弁期間に比べて、吸気バルブ９の開弁期間を増大させるとともに排気バルブ１０の開弁期間を減少させるようにしている。このようにして吸気バルブ９の開弁期間を増大させて吸気閉弁時期ＩＶＣを大きく遅角させることにより、上述したように異常燃焼の発生が抑えられる。一方、排気バルブ１０の開弁期間を減少させると、排気バルブの排気閉弁時期ＥＶＣは、図７に矢印ＡＤにて示すように進角されるとともに、排気開弁時期ＥＶＯは、図７に矢印ＲＥにて示すように遅角される。そのため、排気バルブタイミングＥＸＶＴを進角方向に変更する場合と異なり、排気開弁時期ＥＶＯを進角させることなく、排気閉弁時期ＥＶＣを進角させることができる。従って、吸気バルブ９の開弁期間を増大させるときのバルブオーバラップ量ＶＯＬの増大は、排気閉弁時期ＥＶＣの進角によって抑えられ、これにより内部ＥＧＲ量に起因した始動性の悪化が抑えられる。また、排気開弁時期ＥＶＯの遅角により、膨張行程中に排気バルブ１０が開弁する状態は抑えられ、これにより機関のエネルギー効率の低下も抑えられるようになる。

次に、異常燃焼の生じる可能性があるときには、機関停止時の開弁期間を先の図７に示した状態に設定するための処理について説明する。なお、この開弁期間の設定処理は、制御装置２６によって所定周期毎に実行される。

本処理が開始されると、制御装置２６は、自動停止条件が成立したか否かを判定する（Ｓ１００）。この自動停止条件としては、例えば次の条件などが設定されている。

・アクセル操作量ＡＣＣＰが「０」であり、内燃機関１の運転状態がアイドル運転状態であること。

・内燃機関１が冷間状態ではないこと。なお、冷間状態か否かの判定は、冷却水温ＴＨＷや油温ＴＨＯに基づいて行うことができる。

・吸気温ＴＨＡが機関始動に適した温度であること。

制御装置２６は、自動停止条件が全て満たされる場合に、自動停止条件が成立したと判定する。そして自動停止条件が成立したときには、制御装置２６は、自動停止要求があると判断する。

ステップＳ１００にて、自動停止条件が成立していないときには（Ｓ１００：ＮＯ）、制御装置２６は、本処理を一旦終了する。

一方、ステップＳ１００にて、自動停止条件が成立しているときには（Ｓ１００：ＹＥＳ）、制御装置２６は、内燃機関１の温度が基準値以上に高く、かつ吸気温ＴＨＡが判定温度以上に高いか否かを判定する（Ｓ１１０）。このステップＳ１１０では、通常設定される開弁期間（後述する第１吸気期間ＩＮＣＡＭ１及び第１排気期間ＥＸＣＡＭ１）では異常燃焼が起きる可能性があるか否かを、機関温度及び吸気温ＴＨＡに基づいて判定している。上記基準値は、ノッキングやプレイグニッションなどの異常燃焼が起きる可能性のある機関温度を設定することができる。ここで、周知のように、機関温度は、冷却水温ＴＨＷや油温ＴＨＯと相関関係にある。そこでステップＳ１１０では、制御装置２６は、冷却水温ＴＨＷや油温ＴＨＯのそれぞれが予め定められた判定温度以上のときに、内燃機関１の温度が基準値以上に高い状態になっていると判定する。また、機関温度が高い場合でも、吸気温が低ければ、異常燃焼は起きにくい。そこで、ステップＳ１１０では、冷却水温ＴＨＷや油温ＴＨＯに基づいた機関温度の高温判定に加えて、吸気温ＴＨＡが予め定められた判定温度以上に高い温度であって異常燃焼が起きる可能性があるか否かも併せて判定することにより、異常燃焼が起きる可能性についてその判定精度を高めるようにしている。

ステップＳ１１０にて、冷却水温ＴＨＷまたは油温ＴＨＯが予め定められた各判定温度よりも低く内燃機関１の温度が基準値よりも低いと判定されるとき、または吸気温ＴＨＡが判定温度よりも低いときには（Ｓ１００：ＮＯ）、通常の開弁期間を設定しても異常燃焼は生じない。そこで、制御装置２６は、吸気リフト量可変機構１４ｉの駆動制御を通じて、吸気開弁期間ＩＮＣＡＭを、通常設定される開弁期間である第１吸気期間ＩＮＣＡＭ１に設定するとともに、排気リフト量可変機構１４ｅの駆動制御を通じて、排気開弁期間ＥＸＣＡＭを、通常設定される開弁期間である第１排気期間ＥＸＣＡＭ１に設定する（Ｓ１２０）。

第１吸気期間ＩＮＣＡＭ１は、機関始動に適した開弁期間が設定されており、例えば機関始動時において十分な量の吸気を燃焼室内に導入することができる開弁期間などを設定することができる。また、第１排気期間ＥＸＣＡＭ１も、機関始動に適した開弁期間が設定されており、例えば第１吸気期間ＩＮＣＡＭ１が設定されたときにおいて、機関始動時のバルブオーバラップ量をできるだけ少なくすることのできる開弁期間などを設定することができる。

こうして第１吸気期間ＩＮＣＡＭ１及び第１排気期間ＥＸＣＡＭ１が設定されると、制御装置２６は、自動停止要求による点火及び燃料噴射の停止を実行して、内燃機関１を実際に自動停止させる（Ｓ１３０）。そして、制御装置２６は、本処理を一旦終了する。

他方、上記ステップＳ１１０において、冷却水温ＴＨＷ及び油温ＴＨＯのそれぞれが予め定められた判定温度以上に高く内燃機関１の温度が基準値以上に高いと判定され、かつ吸気温ＴＨＡが判定温度以上に高いときには（Ｓ１００：ＹＥＳ）、通常の開弁期間（上述の第１吸気期間ＩＮＣＡＭ１及び第１排気期間ＥＸＣＡＭ１）を設定すると異常燃焼が起きる可能性がある。そこで、制御装置２６は、吸気リフト量可変機構１４ｉの駆動制御を通じて、吸気開弁期間ＩＮＣＡＭを、第１吸気期間ＩＮＣＡＭ１よりも長い第２吸気期間ＩＮＣＡＭ２に設定するとともに、排気リフト量可変機構１４ｅの駆動制御を通じて、排気開弁期間ＥＸＣＡＭを、第１排気期間ＥＸＣＡＭ１よりも短い第２排気期間ＥＸＣＡＭ２に設定する（Ｓ１４０）。

第２吸気期間ＩＮＣＡＭ２は、吸気開弁期間ＩＮＣＡＭを第１吸気期間ＩＮＣＡＭ１に設定した場合と比較して実圧縮比が低くなるようにその期間が設定されている。本実施形態では、吸気開弁期間ＩＮＣＡＭを第１吸気期間ＩＮＣＡＭ１に設定した場合と比較して、吸気バルブ９の閉弁時期が吸気下死点よりも大きく遅角した時期となるように第２吸気期間ＩＮＣＡＭ２の値を設定している。ここで、上述したように吸気リフト量可変機構１４ｉによって吸気開弁期間ＩＮＣＡＭを増大させると、吸気開弁時期ＩＶＯは進角されるとともに吸気閉弁時期ＩＶＣは遅角される。従って、吸気閉弁時期ＩＶＣを遅角させるために、第２吸気期間ＩＮＣＡＭ２の値は第１吸気期間ＩＮＣＡＭ１の値よりも大きい値に設定されている。

また、第２排気期間ＥＸＣＡＭ２は、吸気開弁期間ＩＮＣＡＭを第２吸気期間ＩＮＣＡＭ２に設定した場合のバルブオーバラップ量の増大を抑えることができるようにその期間が設定されている。すなわち第２吸気期間ＩＮＣＡＭ２は、第１吸気期間ＩＮＣＡＭ１よりも長い開弁期間となっている。ここで、上述したように吸気開弁期間ＩＮＣＡＭを増大させると、吸気バルブ９の吸気開弁時期ＩＶＯは進角されるとともに吸気閉弁時期ＩＶＣは遅角される。従って、吸気開弁期間ＩＮＣＡＭを第２吸気期間ＩＮＣＡＭ２に設定すると、吸気開弁期間ＩＮＣＡＭを第１吸気期間ＩＮＣＡＭ１に設定した場合と比較して、吸気開弁時期ＩＶＯは進角されるため、バルブオーバラップ量ＶＯＬが増大するようになる。そこで、第２排気期間ＥＸＣＡＭ２は、こうしたバルブオーバラップ量の増大を抑えることができるようにその期間が設定されている。例えば、排気開弁期間ＥＸＣＡＭを第１排気期間ＥＸＣＡＭ１に設定した場合と比較して、排気閉弁時期ＥＶＣがより進角されるように第２排気期間ＥＸＣＡＭ２の値は設定されている。なお、上述したように排気リフト量可変機構１４ｅによって排気開弁期間ＥＸＣＡＭを増大させると、排気開弁時期ＥＶＯは進角されるとともに排気閉弁時期ＥＶＣは遅角される。従って、排気閉弁時期ＥＶＣを進角させるために、第２排気期間ＥＸＣＡＭ２の値は第１排気期間ＥＸＣＡＭ１の値よりも小さい値に設定されている。

こうして第２吸気期間ＩＮＣＡＭ２及び第２排気期間ＥＸＣＡＭ２が設定されると、制御装置２６は、自動停止要求による点火及び燃料噴射の停止を実行して、内燃機関１を実際に自動停止させる（Ｓ１５０）。

次に、制御装置２６は、排気リフト量可変機構１４ｅの駆動制御を通じて、排気開弁期間ＥＸＣＡＭを第１排気期間ＥＸＣＡＭ１に設定する（Ｓ１６０）。このステップＳ１６０の処理により、燃料噴射の停止後において、排気開弁期間ＥＸＣＡＭは第２排気期間ＥＸＣＡＭ２から第１排気期間ＥＸＣＡＭ１に変更される。そして、制御装置２６は、本処理を一旦終了する。

こうした設定処理により、機関停止時において設定された吸気開弁期間ＩＮＣＡＭ及び排気開弁期間ＥＸＣＡＭは、次回の機関始動時まで保持される。

次に、本実施形態の制御装置２６によって得られる作用を説明する。

内燃機関１の運転状態がアイドル運転状態から機関停止状態になり、その後、始動が行われる場合において、内燃機関１の温度等が高いときには、ノッキングやプレイグニッションなどの異常燃焼が起きる可能性がある。そこで、制御装置２６は、ステップＳ１００及びステップＳ１１０での処理により、内燃機関１の温度が基準値以上に高いアイドル運転時であると判定したときには、機関停止後の再始動にそなえて、吸気開弁期間ＩＮＣＡＭを第２吸気期間ＩＮＣＡＭ２に設定する。つまり、制御装置２６は、吸気開弁期間ＩＮＣＡＭを、通常時に設定される第１吸気期間ＩＮＣＡＭ１よりも増大させる。このようにして吸気バルブ９の開弁期間を増大させると吸気バルブ９の閉弁時期は遅角されるため、再始動時の実圧縮比を下げることができ、これにより機関始動時における異常燃焼の発生が抑えられる。

ここで、アイドル運転時に吸気バルブ９の開弁期間を増大させると、バルブオーバラップ量が増大することにより内部ＥＧＲ量が増加する。このように内部ＥＧＲ量が多い状態のままで機関停止すると、次の機関始動時には始動性が悪化するおそれがある。この点、制御装置２６は、吸気バルブ９の開弁期間を増大させるときには、排気開弁期間ＥＸＣＡＭを第２排気期間ＥＸＣＡＭ２に設定する。つまり、制御装置２６は、排気開弁期間ＥＸＣＡＭを、通常時に設定される第１排気期間ＥＸＣＡＭ１よりも減少させる。そのため、先の図７を用いて説明したように、バルブオーバラップ量の増大による始動性の悪化を抑えることもできる。

また、排気開弁期間ＥＸＣＡＭを第２排気期間ＥＸＣＡＭ２に設定することにより、排気バルブ１０の開弁期間を、通常時に設定される第１排気期間ＥＸＣＡＭ１よりも減少させると、先の図７に示したように、排気閉弁時期ＥＶＣは進角されるとともに、排気開弁時期ＥＶＯは遅角される。そのため、排気開弁時期ＥＶＯを進角させることなく、排気閉弁時期ＥＶＣを進角させることができる。従って、先の図７を用いて説明したように、吸気バルブ９の開弁期間を増大させるときのバルブオーバラップ量の増大を抑えつつ、機関のエネルギー効率の低下を抑えることができる。

また、吸気リフト量可変機構１４ｉによって吸気リフト量ＩＮＶＬや吸気開弁期間ＩＮＣＡＭなどのバルブ特性を変更する場合には、吸気バルブ９を閉弁方向に付勢するバルブスプリング１６ｉの反力に起因した負荷が吸気リフト量可変機構１４ｉに作用する。こうした負荷は、吸気リフト量ＩＮＶＬが大きいときほど、あるいは吸気開弁期間ＩＮＣＡＭが長いときほど、あるいは機関回転速度が低いときほど大きくなる傾向がある。従って、機関回転速度が最も低い状態、つまり自動停止要求によって機関運転が停止している状態のときに吸気開弁期間ＩＮＣＡＭを第２吸気期間ＩＮＣＡＭ２に設定して、通常時よりも吸気開弁期間ＩＮＣＡＭを増大させるようにすると、吸気リフト量可変機構１４ｉには大きな負荷がかかる。この点、制御装置２６は、先の図８に示したステップＳ１００にて、自動停止条件が成立していることを判定した後、ステップＳ１５０にて点火及び燃料噴射を停止する前に、ステップＳ１４０の処理にて吸気開弁期間ＩＮＣＡＭを第２吸気期間ＩＮＣＡＭ２に設定するとともに、排気開弁期間ＥＸＣＡＭを第２排気期間ＥＸＣＡＭ２に設定する。つまり、制御装置２６は、自動停止条件の成立による機関停止要求によって燃料噴射等が停止される前、換言すれば機関停止が要求されてから内燃機関１の運転が停止されるまでの間の機関運転中において、吸気開弁期間ＩＮＣＡＭの増大及び排気開弁期間ＥＸＣＡＭの減少を行うようにしている。そのため、機関運転の停止後にステップＳ１４０の処理を実行する場合と比較して、吸気リフト量可変機構１４ｉに作用する負荷を低減することができる。

また、ＩＧスイッチ３７などの操作を通じて機関運転が手動停止されてから再び手動始動される場合と比較して、自動停止及び自動始動が行われる内燃機関１では、機関運転が自動停止されてから自動始動されるまでの時間は短いことが多い。そのため、自動停止された後、機関温度が十分に低下する前に自動始動される可能性が高い。従って、機関運転が自動停止された後の機関始動時には、手動停止された場合と比較して上述した異常燃焼が起きる可能性が高くなる。この点、制御装置２６は、内燃機関１の自動停止条件が成立したときに、つまり機関の自動停止が行われるときに、吸気開弁期間ＩＮＣＡＭを第２吸気期間ＩＮＣＡＭ２に設定する処理を行って吸気バルブ９の開弁期間を通常時よりも増大させる。従って、異常燃焼の起きる可能性が高くなることのある内燃機関１において、異常燃焼の発生を適切に抑えることができる。

また、制御装置２６は、先の図８に示したステップＳ１６０の処理を行うことにより、排気開弁期間ＥＸＣＡＭは、第２排気期間ＥＸＣＡＭ２から第１排気期間ＥＸＣＡＭ１に変更される。従って、燃料噴射の停止前において通常時よりも減少された排気開弁期間ＥＸＣＡＭを、燃料噴射の停止後も保持する場合と比較して、機関始動時の排気バルブ１０の開弁期間は長くなる。そのため、機関始動時の排気抵抗が小さくなり、機関の始動性が向上するようになる。

以上説明したように、本実施形態によれば、次の効果を得ることができる。

（１）制御装置２６は、吸気開弁期間ＩＮＣＡＭを第２吸気期間ＩＮＣＡＭ２に設定することにより、吸気バルブ９の開弁期間を第１吸気期間ＩＮＣＡＭ１よりも増大させるとともに、排気開弁期間ＥＸＣＡＭを第２排気期間ＥＸＣＡＭ２に設定することにより、排気バルブ１０の開弁期間を第１排気期間ＥＸＣＡＭ１よりも減少させる処理を実行する。従って、吸気バルブ９の開弁期間を増大させるときのバルブオーバラップ量の増大を抑えつつ、機関のエネルギー効率の低下を抑えることができるようになる。

（２）制御装置２６は、内燃機関１の温度が基準値以上に高いアイドル運転時に、吸気バルブ９の開弁期間を上記のように増大させるとともに排気バルブ１０の開弁期間を上記のように減少させる処理を実行する。これにより機関始動時における異常燃焼の発生や機関始動性の悪化を抑えることができる。

（３）制御装置２６は、機関停止要求によって燃料噴射が停止される前に、吸気バルブ９の開弁期間を上記のように増大させるとともに排気バルブ１０の開弁期間を上記のように減少させる処理を実行する。従って、機関運転の停止後に同様の処理を実行する場合と比較して、吸気リフト量可変機構１４ｉに作用する負荷を低減させることができる。

（４）内燃機関１は自動停止及び自動始動が行われる機関であり、制御装置２６は、上記の機関停止要求として自動停止要求があるときの燃料噴射の停止前に、吸気バルブ９の開弁期間を上記のように増大させるとともに排気バルブ１０の開弁期間を上記のように減少させる処理を実行する。従って、異常燃焼の起きる可能性が高くなることのある内燃機関１において、異常燃焼の発生を適切に抑えることができる。

（５）制御装置２６は、燃料噴射が停止された後に、排気バルブ１０の開弁期間を、上記の処理により減少された排気バルブ１０の開弁期間よりも増大させる。従って、燃料噴射の停止前に減少された排気バルブ１０の開弁期間を、燃料噴射の停止後も保持する場合と比較して、機関の始動性が向上するようになる。

なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。

・先の図８に示したステップＳ１１０では、吸気温ＴＨＡの判定も行うようにしたが、簡易的には、そうした吸気温ＴＨＡの判定を省略することも可能である。

・先の図８に示したステップＳ１３０やステップＳ１５０では、点火及び燃料噴射を停止するようにしたが、燃料噴射を停止した後に点火を停止するようにしてもよい。つまり点火及び燃料噴射の停止時期を異ならせてもよい。

・先の図８に示したステップＳ１６０の処理を省略してもよい。この場合でも、上記（１）〜（４）に記載の効果を得ることができる。

・先の図８に示した一連の処理は、機関の自動停止要求があるときに実行される処理であった。他方、機関停止要求としては、自動停止要求の他にも、例えばＩＧスイッチ３７のオフ操作による手動停止要求などもある。ここで、ＩＧスイッチ３７がオフ操作された後、直ちにオン操作される状況なども考えられるため、機関停止要求が手動停止要求の場合であっても、自動停止要求の場合と同様に、上述した異常燃焼が起きる可能性はある。そこで、上述した開弁期間の設定に関する一連の処理を、手動停止要求があるときに実行するようにしてもよい。この変形例における開弁期間の設定処理は、例えば先の図８に示した設定処理の一部を変更することにより実行可能である。

図９に示すように、この変形例における開弁期間の設定処理では、先の図８に示したステップＳ１００の処理を省略する。そして、図８に示したステップＳ１１０の処理を行う前に、図９に示すようにステップＳ２００及びステップＳ２１０の処理を行う。すなわち、制御装置２６は、まずＩＧスイッチ３７がオフ操作されたか否かを判定する（Ｓ２００）。そして、ＩＧスイッチ３７がオフ操作されていないときには（Ｓ２００：ＮＯ）、制御装置２６は、本処理を一旦終了する。

一方、ＩＧスイッチ３７がオフ操作されたときには（Ｓ２００：ＹＥＳ）、制御装置２６は、現在の運転状態がアイドル運転中であるか否かを判定する（Ｓ２１０）。そして、アイドル運転中ではないときには（Ｓ２１０：ＮＯ）、アイドル運転とは異なる運転状態のときにＩＧスイッチ３７がオフ操作されており、通常とは異なる運転状態のときに手動停止要求がある。従って、速やかに機関運転を停止させるために、制御装置２６は、点火及び燃料噴射を停止して（Ｓ１３０）、本処理を一旦終了する。

一方、アイドル運転中であるときには（Ｓ２１０：ＹＥＳ）、制御装置２６は、先の図８に示した設定処理と同様に、上述したステップＳ１１０以降の処理を実行する。こうした変形例でも、上記（４）以外の効果を得ることができる。

なお、図９に示す変形例において、ステップＳ２１０の処理を省略し、ステップＳ２００にて肯定判定されるときには、次にステップＳ１１０以降の処理を行うようにしてもよい。

・内燃機関１の温度が基準値以上に高いアイドル運転時において、吸気開弁期間ＩＮＣＡＭを第２吸気期間ＩＮＣＡＭ２に設定するとともに、排気開弁期間ＥＸＣＡＭを第２排気期間ＥＸＣＡＭ２に設定するようにした。つまり、内燃機関１の温度が基準値以上に高いアイドル運転時において、吸気バルブ９の開弁期間を増大させるとともに排気バルブ１０の開弁期間を減少させる処理を実行ようにした。しかし、こうした処理は他の機関運転状態のときに行ってもよい。要は、吸気バルブ９の開弁期間を増大させるときのバルブオーバラップ量の増大を抑えつつ、機関のエネルギー効率の低下を抑えたいときに同様の処理を行うことができる。例えば高負荷運転時などのように、吸気効率を高めつつエネルギー効率の低下を抑えることにより機関出力を高めたいとき等にも、同様な処理を行うことができる。

・上記実施形態では、吸気バルブ９の開弁期間を増大させるときのバルブオーバラップ量の増大を抑えつつ、機関のエネルギー効率の低下を抑えるために、吸気バルブ９の開弁期間を増大させるときには、排気バルブ１０の開弁期間を減少させるようにした。この他、開弁期間の変更とバルブタイミングの変更とをあわせて行うようにしてもよい。例えば、吸気開弁期間ＩＮＣＡＭの増大と排気開弁期間ＥＸＣＡＭの減少と排気バルブタイミングＥＸＶＴの進角とを行うようにしてもよい。また、吸気開弁期間ＩＮＣＡＭの増大と吸気バルブタイミングＩＮＶＴの遅角と排気開弁期間ＥＸＣＡＭの減少とを行うようにしてもよい。また、吸気開弁期間ＩＮＣＡＭの増大と吸気バルブタイミングＩＮＶＴの遅角と排気開弁期間ＥＸＣＡＭの減少と排気バルブタイミングＥＸＶＴの進角とを行うようにしてもよい。これら各変形例においても、吸気バルブ９の開弁期間を増大させるときのバルブオーバラップ量の増大を抑えつつ、機関のエネルギー効率の低下を抑えることができる。

・内燃機関１の停止時であって実際に機関停止が行われる前に、吸気開弁期間ＩＮＣＡＭを第２吸気期間ＩＮＣＡＭ２に設定するとともに、排気開弁期間ＥＸＣＡＭを第２排気期間ＥＸＣＡＭ２に設定するようにした。この他、バルブスプリング１６ｉの反力に起因して吸気リフト量可変機構１４ｉに作用する負荷が十分に小さい場合には、実際に機関が停止した後、あるいは機関始動時において、吸気開弁期間ＩＮＣＡＭを第２吸気期間ＩＮＣＡＭ２に設定するとともに、排気開弁期間ＥＸＣＡＭを第２排気期間ＥＸＣＡＭ２に設定するようにしてもよい。

・吸気リフト量可変機構１４ｉや排気リフト量可変機構１４ｅは、バルブの最大リフト量及び開弁期間を変更する機構であったが、開弁期間のみを変更する可変動弁機構を内燃機関１が備える場合でも、本発明は同様に適用することができる。

・吸気バルブタイミング可変機構１３ｉや排気バルブタイミング可変機構１３ｅを備えていない内燃機関にも、本発明は同様に適用することができる。

１…内燃機関、２…燃焼室、３…吸気通路、４…燃料噴射弁、５…点火プラグ、６…ピストン、７…クランクシャフト、８…排気通路、９…吸気バルブ、１０…排気バルブ、１１…吸気カムシャフト、１２…排気カムシャフト、１３ｉ…吸気バルブタイミング可変機構、１３ｅ…排気バルブタイミング可変機構、１４ｉ…吸気リフト量可変機構、１４ｅ…排気リフト量可変機構、１５ｉ…吸気バルブ用アクチュエータ、１５ｅ…排気バルブ用アクチュエータ、１６ｉ…バルブスプリング、１６ｅ…バルブスプリング、２０…スロットルバルブ、２６…電子制御装置、２７…アクセルペダル、２８…アクセル操作量センサ、２９…スロットルセンサ、３０…水温センサ、３１…油温センサ、３２…吸気温度センサ、３３…エアフローメータ、３４…クランクポジションセンサ、３５ｉ…吸気カムポジションセンサ、３５ｅ…排気カムポジションセンサ、３６ｉ…吸気駆動量センサ、３６ｅ…排気駆動量センサ、３７…イグニッションスイッチ（ＩＧスイッチ）。

上記課題を解決する内燃機関の制御装置は、吸気バルブの開弁期間を変更する第１の可変動弁機構と、排気バルブの開弁期間を変更する第２の可変動弁機構と、第１の可変動弁機構及び第２の可変動弁機構の駆動を制御する制御部とを備えている。そして、制御部は、内燃機関の温度が基準値以上に高いアイドル運転時に、吸気バルブの開弁期間を増大させるとともに排気バルブの開弁期間を減少させる処理を実行するようにしている。

また、上記制御装置において、制御部は、内燃機関の温度が基準値以上に高いアイドル運転時に上記の処理を実行するようにしている。

同構成によれば、燃料噴射の停止前に減少された排気バルブの開弁期間を、燃料噴射の停止後も保持する場合と比較して、機関始動時の排気バルブの開弁期間が長くなる。そのため、機関始動時の排気抵抗が小さくなり、機関の始動性が向上するようになる。
また、上記制御装置において、制御部は、吸気バルブの開弁期間を増大させるときの吸気バルブと排気バルブとのバルブオーバラップ量の増大を抑えるために上記の処理を実行することが望ましい。
また、上記制御装置において、内燃機関は、吸気バルブのバルブタイミングを変更する吸気バルブタイミング可変機構と、排気バルブのバルブタイミングを変更する排気バルブタイミング可変機構と、をさらに備えており、制御部は、吸気バルブタイミング可変機構及び排気バルブタイミング可変機構の駆動も制御するとともに、上記の処理の実行時には、吸気バルブ及び排気バルブの少なくとも一方のバルブタイミングを変更するバルブタイミング変更処理を併せて実行することが望ましい。
また、そうしたバルブタイミング変更処理としては、排気バルブのバルブタイミングを進角させる処理や、吸気バルブのバルブタイミングを遅角させる処理、あるいは排気バルブのバルブタイミングを進角させるとともに吸気バルブのバルブタイミングを遅角させる処理を行うことが望ましい。

上記課題を解決する内燃機関の制御装置は、吸気バルブの開弁期間を変更する第１の可変動弁機構と、排気バルブの開弁期間を変更する第２の可変動弁機構と、第１の可変動弁機構及び第２の可変動弁機構の駆動を制御する制御部とを備えている。そして、制御部は、内燃機関の温度が基準値以上に高いアイドル運転時に、吸気バルブの開弁期間を増大させるとともに同開弁期間の増大に基づくバルブオーバラップ量の増大が抑えられるように排気バルブの開弁期間を減少させる処理を実行するようにしている。

上記構成では、吸気バルブの開弁期間を増大させるとともに同開弁期間の増大に基づくバルブオーバラップ量の増大が抑えられるように排気バルブの開弁期間を減少させるようにしている。このようにして排気バルブの開弁期間を減少させることにより、排気バルブの閉弁時期は進角されるとともに、排気バルブの開弁時期は遅角される。そのため、排気バルブの開弁時期を進角させることなく、排気バルブの閉弁時期を進角させることができる。従って、吸気バルブの開弁期間を増大させるときのバルブオーバラップ量の増大を抑えつつ、機関のエネルギー効率の低下を抑えることができるようになる。

同構成によれば、燃料噴射の停止前に減少された排気バルブの開弁期間を、燃料噴射の停止後も保持する場合と比較して、機関始動時の排気バルブの開弁期間が長くなる。そのため、機関始動時の排気抵抗が小さくなり、機関の始動性が向上するようになる。
また、上記制御装置において、内燃機関は、吸気バルブのバルブタイミングを変更する
吸気バルブタイミング可変機構と、排気バルブのバルブタイミングを変更する排気バルブタイミング可変機構と、をさらに備えており、制御部は、吸気バルブタイミング可変機構及び排気バルブタイミング可変機構の駆動も制御するとともに、上記の処理の実行時には、吸気バルブ及び排気バルブの少なくとも一方のバルブタイミングを変更するバルブタイミング変更処理を併せて実行することが望ましい。
また、そうしたバルブタイミング変更処理としては、排気バルブのバルブタイミングを進角させる処理や、吸気バルブのバルブタイミングを遅角させる処理、あるいは排気バルブのバルブタイミングを進角させるとともに吸気バルブのバルブタイミングを遅角させる処理を行うことが望ましい。

次に、異常燃焼の生じる可能性があるときに、機関停止時の開弁期間を先の図７に示した状態に設定するための処理について図８を参照して説明する。なお、この開弁期間の設定処理は、制御装置２６によって所定周期毎に実行される。

Claims (5)

1. 吸気バルブの開弁期間を変更する第１の可変動弁機構と、
   排気バルブの開弁期間を変更する第２の可変動弁機構と、
   前記第１の可変動弁機構及び前記第２の可変動弁機構の駆動を制御する制御部と、を備える内燃機関の制御装置であって、
   前記制御部は、前記吸気バルブの開弁期間を増大させるとともに前記排気バルブの開弁期間を減少させる処理を実行する
   内燃機関の制御装置。
2. 前記制御部は、前記内燃機関の温度が基準値以上に高いアイドル運転時に前記処理を実行する
   請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記制御部は、機関停止要求によって燃料噴射が停止される前に前記処理を実行する
   請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記内燃機関は、自動停止及び自動始動が行われるように構成され、
   前記機関停止要求は、前記自動停止の要求である
   請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記制御部は、前記燃料噴射が停止された後に、前記排気バルブの開弁期間を、前記処理により減少された前記排気バルブの開弁期間よりも増大させる
   請求項３または４に記載の内燃機関の制御装置。

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