JP2003035178A

JP2003035178A - 内燃機関用バルブタイミング制御装置

Info

Publication number: JP2003035178A
Application number: JP2001223436A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Majima; 摩島　　嘉裕
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2001-07-24
Filing date: 2001-07-24
Publication date: 2003-02-07

Abstract

(57)【要約】【課題】本願発明では、負圧タンク内に圧力センサを
備えることを必要とせずに、負圧タンク内に所定負圧が
必要なときにのみ最適に吸気弁の閉じタイミングの進角
制御を実施することができる内燃機関のバルブタイミン
グ制御装置を提供することを目的とする。【解決手段】図１２（ｃ）のブレーキ状態を検出し、
ブレーキがオンされ、また、図１２（ｅ）の吸気管内圧
力が所定負圧よりも正圧側のときに、図１２（ｄ）のＢ
点に示すように吸気弁の閉じ位置を進角する。進角する
ことで、吸気管内に吹き戻される燃焼室内の吸入空気が
低減されるので、図１２（ｅ）のＢ点以降で吸気管内圧
力が所定負圧よりも負圧側の圧力になる。すなわち、ブ
レーキが使用されたときに、適宜吸気管内の圧力を負圧
にするので、ブレーキタンク内が必要なときにのみ負圧
が導入されることとなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、可変バルブタイミ
ング機構を備える内燃機関において、ブレーキのオン・
オフに基づいてバルブタイミングを可変に制御する内燃
機関用バルブタイミング制御装置に係る。

【０００２】

【従来技術】従来より内燃機関の運転状態に応じて内燃
機関のバルブタイミングを変化させるバルブタイミング
制御装置が知られている（例えば、特開昭５９−１１９
００７号公報）。すなわち、この装置は例えば内燃機関
の低負荷時に吸気バルブの閉じタイミングを遅角させ
て、吸気のポンピングロスを低減し、燃費を向上させる
ものである。

【０００３】一般に、車両のブレーキ装置では吸気管内
の負圧をブレーキブースタ（負圧タンク）に導入させ、
この負圧を用いて運転者のブレーキ踏み力を倍増させて
いる。ところで、前述した吸気バルブの閉じタイミング
を遅角すると吸気管内の負圧が小さくなってしまう。そ
して、吸気管内の負圧が小さくなった際には、ブレーキ
が使用されると負圧タンク内の負圧が消費されて、負圧
が導入されないため、負圧タンク内の圧力が所望の負圧
を得ることができない。この状態でブレーキを使用する
とドライバが大きな踏み力が必要となるため、ブレーキ
使用感が悪化してしまう。この課題を解決するために、
特許第３１２９８０２号では、負圧タンク内の圧力が所
定圧力よりも正圧側にあると判定したときには、吸気バ
ルブタイミングの閉じタイミングを進角すべくバルブタ
イミング制御装置に制御信号を出力する技術が開示され
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の技術では、負圧タンク内の負圧を検出するためにタ
ンク内圧センサを用いておりコスト高となってしまう虞
がある。また、この技術には、タンク内圧センサの代用
として、吸気管内の圧力センサにより圧力を検出し、検
出圧力が所定負圧より正圧側となったときには、吸気弁
の閉じタイミングを進角させることも開示されている。
しかしながら、この場合は、吸気管圧力が所定負圧より
も正圧側になると必ず吸気弁の閉じタイミングが進角さ
れてしまうので、例えば、ポンピングロスを低減するこ
とを目的とする吸気開タイミングの遅角制御の実施頻度
が低下してしまい、所望の性能を満足することができな
い虞がある。

【０００５】この他にも、吸気バルブを遅角する制御が
行われるときに、吸気管内圧力が所望の負圧とならない
場合には、上述と同様の課題を生じてしまう。例えば、
我々の発明者等が発案した特願２０００−３６８５０１
号の技術は、触媒早期暖機時の制御実行時に、吸気弁開
位置を遅角する技術を実行する技術である。まず、触媒
早期暖機の技術では、内燃機関の冷間始動時に点火時期
を遅角することで、燃焼の伝播速度を緩慢にし、排気通
路中での後燃えを行わせることによって触媒の早期昇温
を実施している。通常、アイドル運転状態では、目標回
転速度が設定され、この目標回転速度となるように回転
速度が制御される。このアイドル運転状態にて、触媒の
早期暖機が行われているときには、点火時期が遅角され
ることにより、トルクが不足する。このトルクの不足分
は、吸入空気量を増加させて補うのである。このため、
点火時期の遅角制御を実施しているときには、吸入空気
量の増加に伴って吸気管内の圧力が大きくなる。

【０００６】このような触媒早期暖機のための点火遅角
制御時において、特願２０００−３６８５０１号の技術
では、吸気流速を向上させ、噴射燃料の霧化を促進し、
燃焼を改善することを目的として、吸気管内の圧力と、
燃焼室内の圧力との差圧を大きくするために吸気バルブ
の開タイミングを遅角する。しかしながら、燃焼を改善
させようとしても、触媒早期暖機のための点火時期遅角
によりつねに吸気管内の圧力が所望の負圧にならず、上
述の公報の技術では、つねに吸気バルブが進角されてし
まうという課題が顕著に現れる。

【０００７】すなわち、上記従来において、負圧タンク
内の圧力センサを廃止して、吸気管内の圧力に基づいて
吸気弁の閉じタイミング進角制御を行っていては、特
に、触媒の早期暖機のように吸気管内の圧力が所望の圧
力よりも正圧側となる場合には、吸気弁の閉じタイミン
グを進角させることとなり、燃焼改善を目的とした吸気
弁の遅角制御を実施することができないという課題があ
る。

【０００８】そこで、本願発明では、負圧タンク内に圧
力センサを備えることを必要とせずに、負圧タンク内に
所定負圧が必要なときにのみ最適に吸気弁の閉じタイミ
ングの進角制御を実施することができる内燃機関のバル
ブタイミング制御装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明によれ
ば、内燃機関のクランク軸に対する吸気弁の相対位置を
可変に設定する可変吸気バルブタイミング機構を備え、
前記内燃機関の運転状態に応じて前記吸気弁の閉じ位置
を演算し、この演算結果に基づいて前記吸気弁の閉じ位
置を制御する内燃機関のバルブタイミング制御装置にお
いて、前記吸気弁の閉じ位置が下死点の制御位置よりも
遅角されているときに、ブレーキの操作状態に基づいて
前記吸気弁の閉じ位置を進角させる第１の進角制御手段
とを備える。

【００１０】通常、ブレーキタンク内の負圧は、ブレー
キが使用されたときにのみ消費される。故に、ブレーキ
の操作状態に基づいて、吸気弁の閉じ位置を進角させる
ことで、負圧が消費されているときにのみ、吸気管への
吹き戻しを抑制し、吸気管内の圧力を負圧に維持するこ
とができるので、ブレーキタンク内に負圧が必要なとき
にのみ負圧を導入することができる。故に、ブレーキタ
ンクに圧力センサを設けることなく、ブレーキタンク内
に負圧が必要なときのみ吸気管圧力を負圧に保持するこ
とができるので、例えば、ポンピングロスを抑制するた
めや、燃焼向上のための吸気弁閉じ位置の遅角制御を適
切に実施することができる。

【００１１】また、通常、触媒早期暖機のために、点火
時期制御手段により点火時期が遅角されているときに
は、燃焼によるトルクが低下してしまう。このとき目標
回転速度を維持するためにトルクの不足分を、吸入空気
量制御手段は、吸入空気量を増加させて補っている。こ
のため、吸入空気量を増加させることにより、吸気管内
の圧力が大気圧付近にまでなるので、点火時期が遅角し
ているときに、ブレーキが使用されて負圧が消費される
と、次回ブレーキを使用するときにドライバの大きな踏
み力が必要となるため、ドライバが違和感を感じてしま
う。

【００１２】そこで、請求項２の発明のように、内燃機
関の目標回転速度を設定する目標回転速度設定手段と、
前記回転速度が低下したときには前記目標回転速度とな
るようにスロットルバルブを開側にして吸入空気量を増
量して前記回転速度を制御する吸入空気量制御手段と、
排気管中に設けられる触媒コンバータと、前記内燃機関
の運転状態に応じて点火時期を制御する点火時期制御手
段と、内燃機関のクランク軸に対する吸気弁の相対位置
を可変に設定する可変吸気バルブタイミング機構を備
え、前記内燃機関の運転状態に応じて前記吸気弁の閉じ
位置を演算し、この演算結果に基づいて前記吸気弁の閉
じ位置を制御する内燃機関のバルブタイミング制御装置
において、前記点火時期制御手段は、内燃機関の冷間始
動時に、前記触媒コンバータを早期に昇温させるために
前記点火時期を通常の運転状態に基づいて設定される点
火時期よりも遅角する手段を含んで構成され、前記吸気
弁の閉じ位置が下死点よりも遅角されているときに、ブ
レーキの操作状態に基づいて前記吸気弁の閉じ位置を進
角させる第１の進角制御手段とを備える。

【００１３】これにより、点火時期の遅角制御が実施さ
れているときには、ブレーキの状態に基づいて吸気バル
ブの位置を進角させるので、吸気管への吹き戻しを抑制
することができる。故に、ブレーキタンク内に負圧を導
入することが必要なときに吸気管内の圧力を負圧にする
ことができ、適切にブレーキタンク内が負圧に保持され
るとともに、例えば、ポンピングロスを抑制するため
や、燃焼向上のための吸気弁閉じ位置の遅角制御を、触
媒早期暖機の実施中であっても適切に実施することがで
きる。

【００１４】また、点火時期の遅角量が大きいほど、吸
気管内の圧力は大気圧近傍になるため、請求項３の発明
のように、前記点火時期制御手段による点火時期、若し
くは、前記点火時期が遅角されているときの遅角量に基
づいて、前記吸気弁の閉じ位置の進角量を設定すること
で、吸気管内の負圧を精度良く維持することができる。

【００１５】さらに、請求項４の発明では、前記内燃機
関の吸気管内の圧力を検出する圧力検出手段を備え、前
記進角制御手段は、前記圧力検出手段により検出される
前記吸気管内の圧力が所定負圧よりも正圧側であるとき
に、前記ブレーキの状態に基づいて前記吸気弁の閉じ位
置を進角させる。

【００１６】これにより、吸気管内の圧力がブレーキタ
ンク内に必要な負圧よりも大きいときには、ブレーキの
状態に基づいて、ブレーキタンク内に負圧を導入する必
要があるときにのみ、吸気管内の圧力を負圧にすること
ができる。

【００１７】なお、このとき、請求項５の発明のよう
に、前記第１の進角制御手段は、前記圧力検出手段によ
り検出される圧力に基づいて、前記吸気弁の閉じ位置の
進角量を設定することで、吸気管内の負圧を精度良く維
持することができる。

【００１８】請求項６の発明のように、前記第１の進角
制御手段は、ブレーキがオンされたときに、前記吸気弁
の閉じ位置を進角させ、前記ブレーキがオフされてから
所定期間後に前記吸気弁の閉じ位置の進角を終了する。

【００１９】これにより、ブレーキタンク内に負圧が導
入されるまで適切に吸気弁の閉じ位置が進角側に保持さ
れる。

【００２０】請求項７の発明では、前記第１の進角制御
手段は、前記内燃機関に設けられるピストンが下死点近
傍となる位置まで前記吸気弁の閉じ位置を進角する。

【００２１】これにより、下死点以降で吸気弁が開いて
いる期間が抑制されるので、燃焼室内に供給される吸入
空気が吸気管内に吹き戻されるのを抑制することがで
き、吸気管内を負圧に保持することができる。

【００２２】ところで、吸気弁と排気弁とが同時に開い
ている期間、所謂、バルブオーバラップ量が増加する
と、燃焼によって発生する燃焼ガスが燃焼室内に残留す
る。燃焼ガスの残留量が増加することで、燃焼が不安定
になることが知られている。そこで、請求項８の発明の
ように、前記第１の進角制御手段は、排気弁と前記吸気
弁とが同時に開く期間が所定期間以下となるように、前
記吸気弁の閉じ位置を進角すると良く、燃焼が不安定に
なることが抑制される。

【００２３】また、請求項９の発明では、前記第１の進
角制御手段は、所定条件が成立したときに、前記ブレー
キの状態に基づいて前記吸気弁の閉じ位置を進角する。

【００２４】例えば、請求項１０の発明のように、前記
内燃機関の回転速度を検出する回転速度検出手段を備
え、前記所定条件は、前記回転速度検出手段により検出
される回転速度が所定回転速度以下のときに、前記ブレ
ーキの状態に基づいて前記吸気弁の閉じ位置を進角させ
ると良い。

【００２５】また、請求項１１の発明のように、前記内
燃機関の冷却水温を検出する機関水温検出手段、及び／
または前記内燃機関の燃焼室内に吸入される吸入空気温
度を検出する吸気温検出手段を備え、前記所定条件は、
前記冷却水温及び／または前記吸気温が所定温度以上で
ある。

【００２６】すなわち、冷却水温や吸気温が所定温度以
下である場合、ピストンのフリクションが大きいため、
この条件下では、第１の進角制御を禁止すると良い。

【００２７】また、請求項１２の発明のように、前記内
燃機関が始動されてから、前記点火時期制御手段による
点火時期遅角が行われるまでに、前記吸気弁の閉じ位置
を進角する第２の進角制御手段を備える。

【００２８】これにより、例えば、触媒の早期暖機のた
めの点火時期遅角が、吸気管内の圧力が所定負圧に達し
たときに行われるときには、始動時に吸気弁の閉じ位置
を進角させることで、速やかに吸気管内の圧力を負圧に
することができる。故に、触媒早期暖機のための点火時
期遅角を内燃機関の始動後速やかに実行することができ
る。

【００２９】請求項１３の発明によれば、内燃機関の燃
焼状態を検出する燃焼状態検出手段を備え、前記第１の
進角制御手段は、前記燃焼状態検出手段により検出され
る燃焼状態が安定しているときに、前記ブレーキ状態に
基づいて吸気弁の閉じ位置を進角させる。

【００３０】これにより、燃焼状態が悪化しているとき
には吸気弁の閉じ位置を進角させないので、燃焼状態を
悪化させることを抑制することができる。

【００３１】また、請求項１４の発明では、前記燃焼状
態検出手段は、前記内燃機関の回転速度変動、若しく
は、トルク変動に基づいて内燃機関の燃焼状態を検出す
るので、内燃機関の燃焼状態を精度良く検出することが
できる。

【００３２】なお、請求項１５の発明のように、前記燃
焼状態検出手段により検出される燃焼状態が不安定であ
る場合に、燃焼を安定化させる燃焼安定化手段を備え、
前記燃焼安定化手段は、内燃機関の燃焼による空燃比を
弱リッチに制御する空燃比弱リッチ制御手段と、内燃機
関の点火時期を所定量進かくさせる点火時期制御手段
と、前記吸気弁の閉じ位置を遅角制御する遅角制御手段
と、前記吸気弁のリフト量が大きくなるように制御する
吸気弁リフト量制御手段とのうち、少なくとも一つ以上
を備えて、燃焼を安定化させる。

【００３３】これにより、燃焼状態が悪化したときに
は、上記いずれか一つ以上の手段を用いて燃焼状態を安
定化させることができるので、ドラビリが悪化するのを
抑制することができる。

【００３４】

【実施の形態】＜第１の実施の形態＞以下、本発明の実
施の形態を図面を用いて詳細に説明する。

【００３５】図１は本発明の実施の形態にかかる内燃機
関用バルブタイミング制御装置が適用されたダブルオー
バヘッドカム式内燃機関とその周辺機器を示す概略構成
図である。

【００３６】図１において、１は内燃機関、２は内燃機
関１の駆動軸としてのクランクシャフト３１の回転角θ
ｃｒｋ信号を検出するクランク角センサ、３は内燃機関
１の冷却水温Ｔｈｗ信号を検出する水温センサ、４は内
燃機関１の吸気バルブ３２側の従動軸としてのカムシャ
フト３３の回転角θｃａｍ信号を検出し、クランク角セ
ンサ２からの回転角θｃｒｋ信号との位相差から相対回
転角（変位角）を算出するためのカム角センサ、５はス
ロットルバルブ１４のスロットル開度ＴＡ信号を検出す
るスロットル開度センサである。

【００３７】６は内燃機関１への吸気圧（吸入空気圧
力）Ｐｍ信号を検出する吸気圧センサ（エアフロメータ
等から検出される吸入空気量信号とエンジン回転速度Ｎ
ｅとに基づいて吸入空気圧を算出するようにしても良
い。）、７は油路の途中に設置され、作動油の油温Ｔｈ
ｏ信号を検出する油温センサ、８はアクセル操作量とし
てのアクセル開度ＡＰ信号を検出するアクセル開度セン
サ、９は作動油の油圧を調整制御する油圧制御バルブ
（Ｏｉｌ−ｆｌｏｗＣｏｎｔｒｏｌＶａｌｖｅ：以
下、ＯＣＶと記す）、１０はＯＣＶ９にて調整された油
圧にてカムシャフト３３をクランクシャフト３１との目
標とする位相差である目標相対回転角（目標変位角）に
制御するアクチュエータとしての吸気バルブ３２側に設
置された油圧式の可変バルブタイミング制御機構（Ｖａ
ｒｉａｂｌｅＶａｌｖｅＴｉｍｍｉｎｇＣｏｎｔ
ｒｏｌＭｅｃｈａｎｉＳｍ：以下、ＶＶＴと記す）で
ある。

【００３８】このＶＶＴの作動機構として構成される、
１１は作動油を内燃機関１のオイルパン内より吸上げる
ためのオイルストレーナ、１２は作動油を圧送するオイ
ルポンプ、１３は電子スロットルシステムにおけるスロ
ットルバルブ１４を駆動するアクチュエータとしてのＤ
Ｃモータ、２０は各種センサからの入力信号に基づき内
燃機関１の運転状態を検知し、最適な制御値を演算し、
ＯＣＶ９やＤＣモータ１３に駆動信号を出力するＥＣＵ
（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ：
電子制御ユニット）である。

【００３９】次に、ＥＣＵ２０の電気的構成について説
明する。ＥＣＵ２０は、周知の中央処理装置としてのＣ
ＰＵ（図示せず）、制御プログラムを格納したＲＯＭ
（図示せず）、各種データを格納するＲＡＭ（図示せ
ず）、水温センサ３からの冷却水温Ｔｈｗ信号、スロッ
トル開度センサ５からのスロットル開度ＴＡ信号、吸気
圧センサ６からの吸気圧信号Ｐｍ、油温センサ７からの
油温Ｔｈｏ信号及びアクセル開度センサ８からのアクセ
ル開度ＡＰ信号の各アナログ信号をディジタル信号に変
換するＡ／Ｄ変換回路（図示せず）、クランク角センサ
２からの回転角θｃｒｋ信号及びカム角センサ４からの
回転角θｃａｍ信号を波形整形する波形整形回路２５、
これら各種情報に基づきＣＰＵ２１で算出される後述の
ＯＣＶのＤｕｔｙ（デューティ比）制御値ＤＯＣＶに基
づく駆動信号ＩＤＯＣＶをＯＣＶ９、出力スロットル開
度ＴＡＥＸに基づく駆動信号ＩＴＡＥＸをＤＣモータ１
３にそれぞれ出力するための出力回路２６からなる論理
演算回路として構成されている。

【００４０】このように構成される本実施の形態にかか
る内燃機関のバルブタイミング制御装置の制御プログラ
ムを図２乃至図１２を用いて詳細に説明する。図２のフ
ローチャートは、本実施の形態のメインのプログラムで
あり、クランクシャフト３１の回転に同期して、例えば
１８０°ＣＡ毎に起動されるプログラムである。まず、
ステップＳ１００では、内燃機関の始動判定として、Ｅ
ＣＵ２０の演算により算出されるエンジン回転速度Ｎｅ
が、例えば、４００ｒｐｍを越えたか否かを判定する。
ここで、４００ｒｐｍを越えない場合は、そのまま本ル
ーチンを終了する。一方、エンジン回転速度Ｎｅが４０
０ｒｐｍを越え、内燃機関が始動したとのの始動判定が
行われると、ステップＳ２００へ進む。ステップＳ２０
０では、ファースト・アイドルの実行条件であるか否か
を判定する。ここで、ファースト・アイドルとは、従来
より知られる冷間始動時にエンジン回転速度Ｎｅを通常
のアイドル回転速度よりも大きく設定するアイドル運転
のことである。このファーストアイドルの実行条件とし
て、たとえば、（１）エンジン回転速度Ｎｅが所定回転速度以下（２）水温センサにより検出される冷却水温Ｔｈｗが所
定温度１以上（３）水温センサにより検出される冷却水温Ｔｈｗが所
定温度２以下（４）吸気温が所定温度３以上等の条件が挙げられる。

【００４１】（１）の条件において、ファースト・アイ
ドルとしてエンジン回転速度Ｎｅが所定回転速度以下で
あることとは、エンジン回転速度が通常のアイドル回転
速度よりも若干大きいような運転領域、すなわち、低負
荷領域である場合にもファースト・アイドルを実施する
ためである。また、（２），（４）の条件は、フリクシ
ョンが増大するような運転条件として極低温時には、フ
ァースト・アイドルを禁止するための条件である。ま
た、（３）の条件は、冷間始動であることを示すための
条件である。(所定温度１，所定温度３＜所定温度２)こ
のようなファースト・アイドルの実行条件が成立する場
合には、ステップＳ３００にて吸気弁閉弁制御１を実施
して本ルーチンを終了し、一方、実行条件が成立しない
場合には、ステップＳ４００にて、吸気弁閉弁制御２を
実施して本ルーチンを終了する。なお、ファースト・ア
イドル実行条件が成立すると、後述するように点火時期
遅角制御が実施される。そして、吸気弁閉位置制御１
は、ファースト・アイドル実行条件が成立する際に、吸
気流速を向上させて燃焼安定性を向上させるための目標
吸気弁閉位置を設定するものである。また、吸気弁閉位
置２は、ファースト・アイドル実行条件が成立しないと
きの制御であり、始動判定からファースト・アイドル実
行条件が成立するまでの期間では、吸気弁３２を進角さ
せてブレーキタンク内に所望の負圧を導入するために行
われる制御であり、これ以外のファースト・アイドル実
行条件が成立しないとき、すなわち、触媒早期暖機終了
後の運転状態では、運転状態に応じた通常の吸気弁閉位
置制御を実施する。この吸気弁閉位置制御１と吸気弁閉
弁制御２とについては、図５と図６とのサブルーチンを
用いて、後に詳述する。

【００４２】つぎに、図３のフローチャートを用いて、
本実施の形態にかかる空燃比制御プログラムについて説
明する。このプログラムは、クランクシャフト３１の回
転に同期して、例えば１８０°ＣＡ毎に起動されるプロ
グラムである。まず、ステップＳ５０１にて、内燃機関
の始動判定として、エンジンの回転速度Ｎｅが、例え
ば、４００ｒｐｍ以上であるかが判定される。ここで、
エンジン回転速度Ｎｅが４００ｒｐｍ以下であると判定
されると、本プログラムは実施せずにそのまま終了す
る。一方、エンジン回転速度Ｎｅが４００ｒｐｍ以上で
あるときは、ステップＳ５０２へ進む。ステップＳ５０
２では、運転条件として、例えば水温センサ３により検
出される機関冷却水温Ｔｈｗ，エンジン回転速度Ｎｅ，
吸気圧センサ６により検出される吸気圧Ｐｍ（吸気量セ
ンサを別途設けて、吸入空気量Ｇａを検出しても良
い。）等を読み込む。

【００４３】そして、ステップＳ５０３では、ファース
ト・アイドル実行条件であるか否かを判定する。このフ
ァースト・アイドル実行条件は、図２のフローチャート
のステップＳ２００と同様で良いため、説明を省略す
る。ここで、実行条件が成立しない場合には、運転条件
に基づいて目標空燃比を設定する。この目標空燃比の設
定としては、従来より知られる方法でよく運転領域によ
って空燃比を設定すれば良い。たとえば、定常走行時の
ように低負荷領域では、空燃比をリーンに設定し、過渡
状態のような運転状態では空燃比をリッチに設定し、ト
ルクを向上するようにして良い。このようにしてファー
スト・アイドル以外の運転領域では従来より知られるよ
うな目標空燃比の設定方法により本ルーチンを終了す
る。

【００４４】一方、ステップＳ５０３にてファースト・
アイドル実行条件が成立する場合には、ステップＳ５０
４へ進む。ステップＳ５０４では、目標空燃比を弱リー
ンに設定する。これは、始動時のエミッション低減を目
的としており、燃料噴射量を減量させるためである。つ
ぎに、ステップＳ５０５では、エンジン回転速度Ｎｅが
安定しているか否かが判定される。このエンジン回転速
度Ｎｅの安定性を判定する理由は、空燃比をリーンに制
御していることと、後述する点火時期の遅角によりトル
ク変動が発生し易いためドラビリを悪化させる虞がある
ためである。ここで、エンジン回転速度Ｎｅが安定して
いるかを判定する手法としては、図９（ａ）に示すよう
に、エンジン回転速度Ｎｅに応じて、安定していないこ
とを示す判定値を持ち、エンジン回転速度Ｎｅに応じた
回転速度Ｎｅの偏差ΔＮｅが判定値よりも大きいか否か
によって回転速度Ｎｅが安定していないことを判定す
る。ちなみに、この判定値はエンジン回転速度Ｎｅが大
きいほど大きな値となる。

【００４５】また、別の方法としては、図９（ｂ）に示
すようにエンジンのトルク変動を検出し、エンジン回転
速度Ｎｅと、トルク変動と、図９（ａ）と同様の判定値
とに基づいてエンジン回転速度Ｎｅが安定していないこ
とを判定しても良い。

【００４６】このようにして、ステップＳ５０５にて、
エンジン回転速度Ｎｅが安定しているときには、ステッ
プＳ５０４にて設定した目標空燃比として、弱リーンな
目標空燃比のまま本ルーチンを終了する。一方、ステッ
プＳ５０５にて、エンジン回転速度Ｎｅが不安定である
と判定されると、ステップＳ５０６に進み、ステップＳ
５０４で設定された弱リーンな目標空燃比を弱リッチな
空燃比に変更して本ルーチンを終了する。このように、
内燃機関の運転がリーンな空燃比で制御されていると
き、また、後述する触媒早期暖機のための点火時期遅角
制御が実施されているときには、回転速度Ｎｅが不安定
になりやすいために空燃比を弱リッチに設定すること
で、回転速度Ｎｅの安定化を図っている。

【００４７】つぎに、本実施の形態の点火時期制御につ
いて、図４のフローチャートを用いて説明する。この点
火時期制御プログラムは、ファースト・アイドル実行条
件が成立しない場合には、運転条件に応じた点火時期を
演算し、ファースト・アイドル実行条件が成立するとき
には、点火時期を遅角して内燃機関の燃焼を緩慢にし、
高温の排気ガスを触媒に供給することで触媒を早期に昇
温させる制御である。

【００４８】なお、このプログラムは、クランクシャフ
ト３１の回転に同期して、例えば１８０°ＣＡ毎に起動
されるプログラムである。まず、ステップＳ５０１に
て、内燃機関の始動判定として、エンジンの回転速度Ｎ
ｅが、例えば、４００ｒｐｍ以上であるかが判定され
る。ここで、エンジン回転速度Ｎｅが４００ｒｐｍ以下
であると判定されると、本プログラムは実施せずにその
まま終了する。一方、エンジン回転速度Ｎｅが４００ｒ
ｐｍ以上であるときは、ステップＳ５１２へ進む。ステ
ップＳ５１２では、運転条件として、例えば水温センサ
３により検出される機関冷却水温Ｔｈｗ，エンジン回転
速度Ｎｅ，吸気圧センサ６により検出される吸気圧Ｐｍ
（吸気量センサを別途設けて、吸入空気量Ｇａを検出し
ても良い。）等を読み込む。そして、ステップＳ５１３
では、ファースト・アイドル実行条件を判定する。ファ
ースト・アイドルの実行条件としては、図２のステップ
Ｓ２００と同一の条件であるので説明を省略する。

【００４９】ここで、実行条件が成立しない場合には、
ステップＳ５１７に進み、ステップＳ５１２にて読み込
まれた運転条件に基づいて点火時期を演算する。このス
テップでの点火時期の演算は、従来より良く知られる方
法で良く、エンジン回転速度Ｎｅと内燃機関の吸気圧Ｐ
ｍ（若しくは、吸気量Ｇａ）とに基づいて、マップ等に
より点火時期を設定すれば良い。このようにファースト
・アイドル以外の運転では、通常の点火時期がマップ等
により設定されて本ルーチンを終了する。

【００５０】一方、ステップＳ５１３のファースト・ア
イドル実行条件が成立する場合には、ステップＳ５１４
に進み、触媒早期暖機のための点火時期の遅角制御を実
施する。この点火時期を通常の点火時期よりも、たとえ
ば、１０°ＣＡ程度遅角することにより、内燃機関１で
の燃焼を緩慢にし、積極的に排気管内に高温の排出ガス
を排出することで触媒の昇温を促進させる。そして、ス
テップＳ５１５に進み、つぎに示す条件判定を実施す
る。条件としては、エンジン回転速度Ｎｅが安定、若し
くはエンジン回転速度Ｎｅが安定（図４のフローチャー
トのステップＳ５０５と同一の判定）、かつ、空燃比制
御として弱リッチ制御が実施中であるか否かである。こ
の条件が成立しない場合には、そのまま本ルーチンを終
了する。一方、上記条件が成立する場合には、空燃比を
弱リッチにしたにも係らず、回転速度Ｎｅの変動が抑え
られないため、ステップＳ５０６に進み、点火時期を進
角させることにより燃焼を安定させる制御を実施する。

【００５１】以上のように、空燃比制御プログラムと点
火時期制御プログラムとでは、実行条件として、ファー
スト・アイドルの実行条件であると判定されると触媒早
期暖機のための点火時期遅角制御と空燃比を弱リーンに
して空燃比をエミッションを低減する制御とを実施す
る。なお、このとき、エンジン回転速度ＮｅとΔＮｅと
に基づいてエンジン回転速度Ｎｅの安定性を判定する。
このとき、ドラビリが悪化するような回転変動を生じた
場合には、まず、空燃比の弱リッチ化制御を実施するこ
とにより、回転変動を抑制する。さらに、空燃比の弱リ
ッチ化制御では回転変動を抑制することができない場合
には、点火時期の進角制御を実施することにより燃焼の
安定化を図っている。これは、触媒の早期昇温を優先し
て行うためである。

【００５２】つぎに、図２のステップＳ３００のサブル
ーチンとして、吸気弁閉位置制御１のプログラムについ
て、図５のフローチャートを用いて詳細に説明する。こ
のプログラムは、図２のステップＳ３００の処理が行わ
れるときに起動されるサブルーチンである。まず、ステ
ップＳ３０１にて、運転条件として、例えば水温センサ
３により検出される機関冷却水温Ｔｈｗ，エンジン回転
速度Ｎｅ，吸気圧センサ６により検出される吸気圧Ｐｍ
（吸気量センサを別途設けて、吸入空気量Ｇａを検出し
ても良い。）等を読み込む。そして、この検出された運
転条件に基づいて目標吸気弁閉位置（ＶＴｃｌ１）を演
算する。演算方法としては、図７のマップを用いて、エ
ンジン回転速度Ｎｅと吸気圧ＰｍとからＶＴｃｌ１を読
み込む。このときの目標吸気弁閉位置ＶＴｃｌ１は、フ
ァースト・アイドル中であるため、図１１（ａ）に示す
ように吸気弁閉位置ＶＴｃｌ１は、図１１（ｂ）の定常
運転時に比して、遅角側に設定される。なお、図７のマ
ップは、図６のフローチャートで用いられるマップと同
様のため、ここでは、図７中のＶＴｃｌ＊の記号＊に
は、１が該当する。

【００５３】そして、目標吸気弁開位置ＶＴｃｌ１が演
算されると、ステップＳ３０３に進み、ブレーキがオン
されているか否かが判定される。ここで、ブレーキがオ
ンされていると判定されると、ステップＳ３０４へ進
む。ステップＳ３０４では、吸気圧センサ３により検出
される吸気管内の圧力Ｐｍが所定負圧１よりも正圧側で
あるか否かが判定される。ここで、所定負圧１よりも負
圧側であると判定されるとステップＳ３０９へ進み、今
回の制御吸気弁位置ＶＴＲｃｌ（ｎ）に前回の制御吸気
弁位置ＶＴＲｃｌを入力して本ルーチンを終了する。一
方、ステップＳ３０４にて、吸気圧Ｐｍが所定負圧１よ
りも正圧側であるときには、ステップＳ３０５以降の処
理へ進み、吸気管内の圧力を所定負圧１よりも負圧側に
するための処理を実施する。

【００５４】ステップＳ３０５では、吸気弁閉位置の進
角量θ１を演算する。ここで進角量θ１は、固定値でも
良いし、図１０に示すマップのように点火時期に応じて
可変に設定しても良い。なお、図１０（ａ）のマップで
は、点火時期に応じて進角量θ１を設定しており、点火
時期が遅角側であるほど、大きな進角量が設定される。
また、図１０（ｂ）のマップでは、点火時期の通常制御
位置に対する遅角量に基づいて、吸気弁閉位置の進角量
θ１を設定する。このマップでは点火時期の遅角量が大
きいほど、進角量θ１が大きな値に設定される。すなわ
ち、図１０のマップでは、点火時期の遅角量が大きいほ
ど燃焼トルクが不足するため、ファースト・アイドル時
の目標回転速度を維持するために、吸入空気量を増量す
ることでトルク不足を解消しようとする。故に、吸気管
内の吸入空気量が増加し、吸気管内の圧力が所定負圧よ
りも正圧になり易いため、点火時期の遅角量が大きいと
きには、吸気弁閉位置の進角量を大きく設定すると良
い。

【００５５】このようにして、吸気弁閉位置の進角量θ
１を設定すると、ステップＳ３０６へ進む。ステップＳ
３０６では、制御吸気弁閉位置の前回値ＶＴＲｃｌ（ｎ
−１）に所定値α１を加算して、ステップＳ３０７へ進
む。ステップＳ３０７では、今回の制御吸気弁閉位置が
目標吸気弁閉位置ＶＴｃｌにステップＳ３０５にて算出
した進角量θ１を加算した値を越えたか否かを判定す
る。ここで、目標吸気弁閉位置ＶＴｃｌに進角量θ１を
加算した値を越えていなければ、そのまま本ルーチンを
終了する。一方、制御吸気弁閉位置ＶＴＲｃｌが目標吸
気弁閉位置ＶＴｃｌに進角量θ１を加算した値を越えた
と判定されると、ステップＳ３０８へ進み、制御吸気弁
閉位置ＶＴＲｃｌ（ｎ）に目標吸気弁閉位置ＶＴｃｌに
進角量θ１を加算した値を入力し、本ルーチンを終了す
る。

【００５６】一方、ステップＳ３０３にて、ブレーキが
オン状態にないと判定されると、ステップＳ３１０以降
の処理へ進む。ステップＳ３１０では、まず、ブレーキ
がオンからオフへ切り替わった直後であるか否かを判定
する。ここで、ブレーキがオンからオフへ切り替わった
直後であると判定されると、ステップＳ３１１にて、カ
ウンタＣが所定値にセットされる。カウンタＣは、ブレ
ーキオフ後の所定期間もステップＳ３０８、若しくはス
テップＳ３０９にて設定される制御吸気弁閉位置ＶＴＲ
ｃｌ（ｎ−１）を維持するためのカウンタである。カウ
ンタＣが所定値にセットされると、ステップＳ３１２へ
進み、制御吸気弁閉位置ＶＴＲｃｌ（ｎ）として、制御
吸気弁閉位置ＶＴＲｃｌの前回値ＶＴＲｃｌ（ｎ−１）
を設定し、本ルーチンを終了する。

【００５７】ブレーキがオンからオフに切り替わってか
らは、ステップＳ３１０にて、ブレーキがオフであると
判定されて、ステップＳ３１４へ進む。ステップＳ３１
４では、カウンタＣがデクリメントされて、ステップＳ
３１４へ進む。ステップＳ３１４では、制御吸気弁閉位
置ＶＴＲｃｌから所定値α２を減算してステップＳ３１
５へ進む。ステップＳ３１５では、カウンタＣが０とな
ったか否かを判定する。この判定にて、カウンタＣが０
ではない場合には、ステップＳ３１２へ進み、制御吸気
弁閉位置ＶＴＲｃｌ（ｎ）として、制御吸気弁閉位置Ｖ
ＴＲｃｌの前回値ＶＴＲｃｌ（ｎ−１）を設定し、本ル
ーチンを終了する。一方、カウンタＣが０となった場合
には、ステップＳ３１７へ進み、目標吸気弁閉位置ＶＴ
ｃｌと制御吸気弁閉位置ＶＴＲｃｌ（ｎ）とを比較す
る。ここで、ステップＳ３１４にて算出される制御弁閉
位置ＶＴＲｃｌ（ｎ）のほうが大きい場合には、そのま
ま本ルーチンを終了し、目標吸気弁閉位置ＶＴＲｃｌの
ほうが大きい場合には、今回の制御弁閉位置ＶＴＲｃｌ
（ｎ）に目標吸気弁閉位置ＶＴｃｌを設定して、本ルー
チンを終了する。

【００５８】つぎに、図２のステップＳ４００のサブル
ーチン、すなわち、吸気弁閉位置制御２として、図６に
示すフローチャートを用いて吸気弁閉位置制御２プログ
ラムについて詳細に説明する。このプログラムは、ファ
ースト・アイドル実行条件が成立しないときの吸気弁３
２の制御であり、内燃機関の始動判定が行われてからフ
ァースト・アイドル実行条件が成立するまでの期間で
は、運転条件に応じて設定される目標吸気弁閉位置を進
角して吸気管内の圧力を所定負圧２以下に保持する。一
方、上記条件以外のときには、運転条件に応じて設定さ
れる目標吸気弁閉位置を設定する制御である。なお、こ
のプログラムは、図２のステップＳ４００の処理が行わ
れるときに起動されるサブルーチンである。

【００５９】まず、ステップＳ４０１にて、運転条件と
して、例えば水温センサ３により検出される機関冷却水
温Ｔｈｗ，エンジン回転速度Ｎｅ，吸気圧センサ６によ
り検出される吸気圧Ｐｍ（吸気量センサを別途設けて、
吸入空気量Ｇａを検出しても良い。）等を読み込む。そ
して、ステップＳ４０２では、この検出された運転条件
に基づいて目標吸気弁閉位置（ＶＴｃｌ１）を演算す
る。演算方法としては、図７のマップを用いて、エンジ
ン回転速度Ｎｅと吸気圧ＰｍとからＶＴｃｌ１を読み込
む。なお、図７のマップは、図５のフローチャートで用
いられるマップと同様のため、ここでは、図７中のＶＴ
ｃｌ＊の記号＊には、２が該当する。

【００６０】そして、目標吸気弁開位置ＶＴｃｌ２が演
算されると、ステップＳ４０３に進み、内燃機関の始動
判定から所定期間が経過したか判定される。ここで、始
動判定から所定期間が経過していないと判定されると、
ステップＳ４０４へ進む。ステップＳ４０４では、吸気
圧センサ３により検出される吸気管内の圧力Ｐｍが所定
負圧２よりも正圧側であるか否かが判定される。ここ
で、所定負圧２よりも負圧側であると判定されるとステ
ップＳ４０９へ進み、今回の制御吸気弁位置ＶＴＲｃｌ
（ｎ）に前回の制御吸気弁位置ＶＴＲｃｌ（ｎ−１）を
入力して本ルーチンを終了する。一方、ステップＳ４０
４にて、吸気圧Ｐｍが所定負圧２よりも正圧側であると
きには、ステップＳ４０５以降の処理へ進み、吸気管内
の圧力を所定負圧２よりも負圧側にするための処理を実
施する。

【００６１】ステップＳ４０５では、吸気弁閉位置の進
角量θ２を演算する。ここで、図５のフローチャートで
は、点火時期の遅角量に応じて吸気弁閉位置の進角量θ
２を可変に設定していたが、本プログラムは、始動判定
されてからファースト・アイドル実行開始までの間に行
われる制御であるため、点火時期に基づいて進角量θ２
を設定する必要はない。

【００６２】このようにして、吸気弁閉位置の進角量θ
２を設定すると、ステップＳ４０６へ進む。ステップＳ
４０６では、制御吸気弁閉位置の前回値ＶＴＲｃｌ（ｎ
−１）に所定値α３を加算して、ステップＳ４０７へ進
む。ステップＳ４０７では、今回の制御吸気弁閉位置が
目標吸気弁閉位置ＶＴｃｌ２にステップＳ４０５にて算
出した進角量θ１を加算した値を越えたか否かを判定す
る。ここで、目標吸気弁閉位置ＶＴｃｌ２に進角量θ２
を加算した値を越えていなければ、そのまま本ルーチン
を終了する。一方、制御吸気弁閉位置ＶＴＲｃｌが目標
吸気弁閉位置ＶＴｃｌに進角量θ２を加算した値を越え
たと判定されると、ステップＳ３０８へ進み、制御吸気
弁閉位置ＶＴＲｃｌ（ｎ）に目標吸気弁閉位置ＶＴｃｌ
に進角量θ２を加算した値を入力し、本ルーチンを終了
する。

【００６３】一方、ステップＳ４０３にて、内燃機関の
始動判定から所定期間が経過したと判定されると、ステ
ップＳ４１０にて、目標吸気弁閉位置ＶＴｃｌ２と制御
吸気弁閉位置ＶＴＲｃｌとを比較する。ここで、目標吸
気弁閉位置ＶＴｃｌ２のほうが小さいと判定されると、
ステップＳ４１１に進む。ステップＳ４１１では、制御
吸気弁閉位置ＶＴＲｃｌ（ｎ）の前回（ｎ−１）から所
定値α４減算した値を今回の制御吸気弁閉位置ＶＴＲｃ
ｌ（ｎ）として設定して本ルーチンを終了する。一方、
目標吸気弁閉位置ＶＴｃｌ２のほうが、制御吸気弁閉位
置ＶＴＲｃｌよりも大きい場合には、制御吸気弁閉位置
ＶＴＲｃｌの今回値として、目標吸気弁閉位置ＶＴｃｌ
を設定して本ルーチンを終了する。

【００６４】以上のような処理手順に従って行われる本
実施の形態のタイムチャートを図１１と図１２を用いて
説明する。図１２（ａ）は、エンジン回転速度Ｎｅが示
される。内燃機関の始動判定として、例えば４００ｒｐ
ｍを越えてから、図１２（ｅ）に示す吸気管内圧力が、
同図一点鎖線で示す所定圧力２よりも正圧側である場合
には、目標吸気弁閉位置ＶＴｃｌを通常の吸気弁閉位置
よりも進角した値に設定する。実際の吸気弁３２は、制
御吸気弁閉位置ＶＴＲｃｌ（ｎ）により制御されるの
で、目標吸気弁閉位置が切り替わると、徐々に（所定値
ずつ）目標吸気弁閉位置ＶＴｃｌ２に追従する。

【００６５】このように、本実施の形態では、始動判定
から吸気管内圧力が所定負圧２となるまでで、かつファ
ースト・アイドル実行条件成立するまでの期間では、吸
気管内圧力が所定負圧２よりも負圧側になるように吸気
弁閉位置ＶＴｃｌを所定進角量θ２をもって進角する。
そして、図１２中のＡ点にて、ファースト・アイドルの
実行条件として、前述の（１）〜（４）が成立すると、
図１２（ｂ）に示すように触媒早期暖機のための点火時
期の遅角制御が実施される。このとき、図１１（ａ）と
図１２（ｄ）のＡ点に示すように、吸気弁閉位置を図１
１（ｂ）の定常走行時より遅角することにより、吸気弁
３２が開くまでに吸気管と燃焼室とに差圧を生じさせ
て、燃焼室内に流入する空気の吸気流速を向上させる。
そして、吸気流速が向上するので、空燃比の弱リーン化
が可能となり、空燃比弱リーン制御のために燃料噴射量
を減量補正する。

【００６６】しかしながら、図１１（ａ）のように吸気
弁３２を遅角すると、下死点ＢＤＣを越えても吸気弁３
２が開いている期間が長くなるために、一旦燃焼室内に
供給された吸入空気が吸気管に吹きもどされて、図１２
（ｅ）のＡ点以降に示すように吸気管圧力が所定負圧よ
りも正圧側になってしまう。ここで、図１２（ｃ）のＢ
点に示すようにドライバによりブレーキがオンされたと
きに、吸気弁閉位置を遅角位置のままにしていると、図
１２（ｅ）に示す従来技術のように吸気管内圧力Ｐｍが
所定負圧１よりも正圧側であるため、図１２（ｆ）のＢ
点以降に示すようにブレーキタンク内の負圧が消費され
る。このように、触媒の早期暖機を実施しているときに
吸気弁３２の閉位置を遅角することによって、吸気管内
の圧力Ｐｍが所定負圧１よりも大きくなるために、ブレ
ーキが一度使用されると、ブレーキタンク内が所定負圧
にならず、次回ドライバがブレーキを使用する際に大き
な踏み力を必要とする。

【００６７】ところが、本実施の形態では、図１１
（ｃ）と図１２（ｄ）のＢ点に示すように、吸気弁３２
の閉位置をファースト・アイドル時の閉位置よりも進角
させることで、一旦燃焼室内に供給された吸入空気を吸
気管内に吹き戻すことを抑制するのでブレーキオン状態
で、ブレーキタンク内に所定負圧よりも負圧側の圧力を
導入することができる。そして、図１２（ｃ）のＣ点に
て、ブレーキがオフされてから同図Ｃ点までの所定期
間、吸気弁閉位置を進角した位置に保持することで、ブ
レーキタンク内の圧力を所定負圧よりも負圧側の圧力に
し、同図Ｄ点にて吸気弁閉位置を元の位置へと戻す。こ
れにより、図１２（ｅ）のＢ点からＤ点までの吸気管圧
力Ｐｍを所定負圧１よりも負圧側の値に保持することが
でき、図１２（ｅ）に示すようにブレーキタンク内の圧
力を常に負圧に保持することができる。

【００６８】なお、このとき、吸気弁閉位置を進角させ
ることでオーバラップ量が増加するので、燃焼ガスが燃
焼室内に残留する量（以下、内部ＥＧＲガス量）が増加
する虞がある。しかしながら、本実施の形態では、エン
ジン回転速度Ｎｅに基づいて燃焼の安定性を考慮して、
燃焼が不安定になると、空燃比を弱リッチ化することに
より、燃焼の安定性を回復している。さらに、空燃比の
弱リッチ化のみでは、燃焼の安定性を回復させることが
できないときにのみ、点火時期を進角させて燃焼の安定
性を回復させる。このように、燃焼の悪化が懸念される
ときには、空燃比の弱リッチ化制御を優先することで、
点火時期遅角制御による触媒の早期暖機は継続されるこ
とになる。故に、燃焼が不安定になっても、空燃比の弱
リッチ化制御にて燃焼の安定性を回復できる範囲では、
触媒の早期暖機が停止されることがないので、触媒を早
期に昇温できるとともに、燃焼が悪化することを抑制で
きる。

【００６９】以上のように、本実施の形態では、ブレー
キタンク内に圧力検出のためのセンサを設けることな
く、ドライバのブレーキ要求に対して常にブレーキタン
ク内を所定負圧よりも負圧側の圧力に維持することがで
きるため、ドライバがブレーキを使用する際に違和感を
感じることが防止される。さらに、ブレーキのオン・オ
フに応じて、ブレーキタンク内に負圧を導入することが
必要なときのみ、吸気弁閉位置を進角させるので、不必
要に吸気管内圧力Ｐｍを負圧にすることが抑制される。

【００７０】なお、本実施の形態では、吸気弁閉位置制
御１にて用いられる進角量θ１・所定負圧１と、吸気弁
閉位置制御２にて用いられる進角量θ２・所定負圧２と
を異なる値としたが、同一の値を用いても良い。また、
吸気弁閉位置制御１・２にて設定される進角量θ１・θ
２に対して、徐々に進角させるための所定値α１・α３
を、徐々に遅角させるための所定値α２・α４と同一の
値を用いても良い。

【００７１】本実施の形態において、第１の進角制御手
段は図５のフローチャートに、第２の進角制御手段は図
６のフローチャートに、吸入空気量制御手段はアイドル
運転状態にて目標回転速度に回転速度を追従させるため
にスロットルバルブを調整して吸入空気量を制御する手
段に、点火時期制御手段は図４のフローチャートに、圧
力検出手段は吸気圧センサ６に、回転速度検出手段はク
ランク角センサ２に、機関水温検出手段は水温センサ３
に、吸入空気温度検出手段は吸気圧センサ６に備えられ
る図示しない温度センサに、燃焼状態検出手段は図３の
ステップＳ５０５と図４のステップＳ５１５に、空燃比
弱リッチ制御手段は図３のステップＳ５０６に、点火時
期進角制御手段は図４のフローチャートのステップＳ５
１６に、遅角制御手段は吸気弁の進角により燃焼が不安
定になったことが検出されると吸気弁閉じ位置をバルブ
オーバラップ量が低減するように遅角する手段に、それ
ぞれ相当し、機能する。

【００７２】＜第２の実施の形態＞第１の実施の形態で
は、ブレーキの操作状態として、ブレーキがオンされる
と、吸気弁３２の閉位置を進角して吸気管内の圧力を所
定の負圧に維持したが、本実施の形態では、ブレーキの
使用中には負圧が消費されることによってドライバが大
きな踏み力を必要としないことに着眼して、次回ブレー
キが使用される際に、ブレーキの使用感が悪化しないた
めの制御を実施する。

【００７３】本実施の形態では、ブレーキの操作状態に
応じて行われる吸気弁閉位置制御として、第１の実施の
形態の吸気弁閉位置制御１に代わる制御を説明する。以
下、図１３のフローチャートを用いて詳細に説明する。
なお、図１３のプログラムは、吸気弁閉位置制御１であ
り、第１の実施の形態と同様の処理ステップについて
は、同一の符号を付して説明を省略する。このプログラ
ムは、クランクシャフト３１の回転に同期して、例えば
１８０°ＣＡ毎に起動されるプログラムである。

【００７４】まず、ステップＳ３０１では、運転条件を
読み込み、ステップＳ３０２にて、運転条件に応じた目
標吸気弁閉位置ＶＴｃｌ１を演算する。そして、ステッ
プＳ６０１では、ブレーキの操作状態を示すフラグとし
て、後述するブレーキフラグＦｂが１であるか否かを判
定する。ブレーキフラグＦｂが１でなければ本ルーチン
を終了する。一方、ブレーキフラグＦｂが１である場合
には、ステップＳ６０２へ進む。ここで、ブレーキフラ
グＦｂは、ブレーキがオンからオフに切り替わってか
ら、後に設定される所定期間が終了するまで１に保持さ
れるフラグであり、この所定期間は、ステップＳ６０２
の処理を実行するために設定される。

【００７５】ステップＳ６０２では、以下の処理を実施
する所定期間を設定するために、カウンタＣに所定の値
を設定する。そして、ステップＳ６０３にて、カウンタ
Ｃをデクリメントして、ステップＳ３０４へ進む。ステ
ップＳ３０４では、吸気管内の圧力が所定値１よりも小
さいか否かが判定される。すなわち、吸気管内の圧力が
所定負圧に対して、正圧側か負圧側かを判定する。そし
て所定負圧よりも正圧側の場合には、ステップＳ３０５
〜ステップＳ３０８の処理として、吸気弁３２の進角制
御を実施して本ルーチンを終了する。この処理は、吸気
管内の圧力が所定負圧よりも負圧側になるまで、繰り返
し行われる。そして、吸気弁位置ＶＴＲｃｌが目標進角
量θ１進角したときには、その開度に維持される。

【００７６】一方、吸気負圧Ｐｍが所定負圧よりも負圧
側である場合には、ステップＳ６０４にて、カウンタＣ
が０より小さいか否かが判定される。カウンタＣが０よ
り大きいときは、吸気管内の負圧を維持するためにステ
ップＳ３１２にて、前回の吸気弁閉位置ＶＴＲｃｌ（ｎ
−１）を今回の吸気弁閉位置ＶＴＲ（ｎ）に設定し、本
ルーチンを終了する。また、カウンタＣが０より小さい
値のときは、負圧タンク内に所望の負圧が充填されてい
るので、ステップＳ３１４以降の処理により、吸気弁閉
位置ＶＴＲｃｌを目標吸気弁閉位置ＶＴｃｌ１になるよ
うに徐々に遅角する。

【００７７】以上のように、本実施の形態では、ブレー
キがオンからオフに切り替わってからの所定期間にて、
負圧タンクに所望の負圧を導入するための制御を実施す
るので、ドライバが次回ブレーキを使用する際に、大き
な踏み力を必要としない。故に、本実施の形態において
も、ブレーキタンクに圧力センサを設けることなく、ブ
レーキタンク内に負圧が必要なときのみ吸気管圧力を負
圧に保持することができるので、例えば、ポンピングロ
スを抑制するためや、燃焼向上のための吸気弁閉じ位置
の遅角制御を適切に実施することができる。

【００７８】本実施の形態において、第１の進角制御手
段は図１３のフローチャートに相当し、機能する。

【００７９】（その他の実施例）本実施の形態では、バ
ルブタイミング機構として、従来より知られる開閉タイ
ミングとリフト、若しくは、作用角の可変機構を備える
バルブタイミング機構を採用した場合に、行われる吸気
弁閉位置制御について説明する。このようなバルブタイ
ミング機構としては、例えば、電磁駆動吸排気バルブバ
ルブタイミング機構が知られている。

【００８０】一般に、電磁駆動吸排気バルブ（図示せ
ず）は、吸気弁、若しくは排気弁の軸途中に設けられる
アーマチャを、ソレノイドを備えた電磁コアに通電する
ことによって吸引する。これによって、吸気弁、若しく
は排気弁の開閉位置を独立、かつ任意に設定することが
できる。すなわち、開閉位置とその作用角を自由に設定
することで、運転状態に応じて最適な吸排気を実現する
ことができます。

【００８１】図１４のタイムチャートを用いて、本実施
例について説明する。第１の実施の形態、第２の実施の
形態にて説明したように、第１の実施の形態、第２の実
施の形態では、ブレーキの操作状態に応じて吸気弁閉位
置を制御した。本実施例では、リフト量及び／または作
用角を変更可能なバルブタイミング機構を用いた場合の
吸気弁位置の吸気弁位置の制御の方法を説明する。ま
ず、図１４のタイムチャートによれば、図中の点線で示
す吸気弁の開閉位置は、ファースト・アイドル実行条件
で、触媒の早期暖機として点火時期の遅角制御が実施さ
れているときのリフト量と開閉位置が示してある。この
とき第１の実施の形態、若しくは第２の実施の形態のよ
うにブレーキの操作状態に応じて吸気弁の制御を、図中
の実線のようにする。図１４によれば、吸気弁の位置を
ＢＤＣよりも進角することで、吸気管内に吹き戻される
空気を低減する。このとき、吸気弁の開位置を排気弁と
同時に開く期間、所謂オーバラップ量を考慮する。すな
わち、オーバラップ量が増加することで燃焼ガスが燃焼
室内に残留する量が増加するために、燃焼が不安定にな
る。そこで、吸気弁の開位置は、燃焼が不安定になるこ
とを防止するためにオーバラップ量をなくすことで安定
した燃焼を実現することができる。なお、吸気弁開位置
と閉位置とが近くなることで、吸入空気量が減少する
が、これに対する対策として、図に示すように吸気弁の
リフト量が大きくすることで吸入空気量を減少させるこ
とを防止することができる。

【００８２】本実施例では、例として、電磁駆動吸排気
弁について説明したが、吸気弁の開閉位置のみを可変に
設定できるものについては、開位置を燃焼室内に残留す
る燃焼ガスを低減することを目的として、設定すれば良
い。また、吸入空気量を増加させることで、吸気管内の
圧力を低減させる目的でリフト量を大きくしても良い。

【００８３】本実施例では、リフト量制御手段を吸入空
気量が減少することにより燃焼が不安定になることを防
止するための手段、または、吸入空気量を増加させるこ
とで吸気管内の圧力を低減するための手段としている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態に係る概略構成図である

【図２】第１の実施の形態に係るメインルーチンである

【図３】第１の実施の形態に係る空燃比制御を示すフロ
ーチャートである

【図４】第１の実施の形態に係る点火時期制御を示すフ
ローチャートである

【図５】第１の実施の形態に係るブレーキの状態に基づ
いて行われる吸気弁閉位置制御を示すフローチャートで
ある

【図６】第１の実施の形態に係る始動時からの吸気弁閉
位置制御を示すフローチャートである

【図７】回転速度と吸気管圧力とに基づいて吸気弁閉位
置を演算するためのマップである

【図８】吸気管内圧力に基づいて吸気弁の閉位置を設定
するためのマップ

【図９】回転速度に応じた回転変動により燃焼安定性を
判定するためのマップ

【図１０】点火時期に応じて進角量を設定するためマッ
プ

【図１１】運転状態毎の吸気弁閉じ位置を説明するため
のタイムチャート

【図１２】第１の実施の形態を説明するタイムチャート

【図１３】第２の実施の形態に係る吸気弁閉位置制御を
示すプログラム

【図１４】その他の実施例に係る吸気弁閉位置制御示す
タイムチャート

【符号の説明】

１…内燃機関、３…水温センサ、５…スロットル開度センサ、６…吸気圧センサ、７…油温センサ、８…アクセルセンサ、９…ＯＣＶ、１０…バルブタイミング機構、１４…スロットルバルブ、２０…ＥＣＵ、３２…吸気弁。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ０２Ｄ 13/02 Ｆ０２Ｄ 13/02 Ｊ３Ｇ３０１ 41/04 ３０５ 41/04 ３０５Ａ３２０３２０ 41/06 ３２０ 41/06 ３２０ 43/00 ３０１ 43/00 ３０１Ｂ３０１Ｚ 45/00 ３６２ 45/00 ３６２ＪＦ０２Ｐ 5/15 Ｆ０２Ｐ 5/15 ＦＥＦターム(参考） 3G018 AB02 AB17 BA34 CA06 CA19 DA75 EA02 EA09 EA11 EA17 EA21 EA26 EA31 EA32 EA33 EA35 FA01 FA07 GA01 GA03 GA12 GA14 3G022 CA01 CA02 CA05 DA01 DA02 GA01 GA05 GA08 GA09 GA20 3G084 BA17 BA23 CA01 CA02 DA04 DA05 DA13 EB11 FA06 FA10 FA20 FA33 FA34 FA38 3G092 AA01 AA11 BA02 BA04 BA09 DA01 DA08 DA10 DD03 EA01 EA02 EA03 EA04 EA05 EA22 EA28 EC01 FA03 FA04 FA06 FA15 FA34 GA01 GA02 GA13 HA04Z HA05Z HA06Z HA13X HA13Z HE01Z HE03Z HE05Z HE08Z HF08Z HF25Z 3G093 AA01 AA05 BA03 BA14 BA15 CA01 CA02 CB07 DA01 DA05 DA06 DA07 DB15 EC04 FA04 FB01 FB02 FB03 FB07 3G301 HA01 HA19 JA03 JA04 JA20 KA01 KA02 LA07 MA01 NC02 ND01 NE01 NE06 NE11 NE12 NE13 PA07Z PA10Z PA11Z PE01Z PE03Z PE05Z PE08Z PE09Z PE10A PF03Z PF05Z

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関のクランク軸に対する吸気弁の
相対位置を可変に設定する可変吸気バルブタイミング機
構を備え、前記内燃機関の運転状態に応じて前記吸気弁
の閉じ位置を演算し、この演算結果に基づいて前記吸気
弁の閉じ位置を制御する内燃機関のバルブタイミング制
御装置において、前記吸気弁の閉じ位置が下死点よりも遅角されていると
きに、ブレーキの操作状態に基づいて前記吸気弁の閉じ
位置を進角させる第１の進角制御手段とを備えることを
特徴とする内燃機関用バルブタイミング制御装置。
【請求項２】内燃機関の目標回転速度を設定する目標
回転速度設定手段と、前記回転速度が低下したときには前記目標回転速度とな
るようにスロットルバルブを開側にして吸入空気量を増
量して前記回転速度を制御する吸入空気量制御手段と、
排気管中に設けられる触媒コンバータと、前記内燃機関
の運転状態に応じて点火時期を制御する点火時期制御手
段と、内燃機関のクランク軸に対する吸気弁の相対位置を可変
に設定する可変吸気バルブタイミング機構を備え、前記
内燃機関の運転状態に応じて前記吸気弁の閉じ位置を演
算し、この演算結果に基づいて前記吸気弁の閉じ位置を
制御する内燃機関のバルブタイミング制御装置におい
て、前記点火時期制御手段は、内燃機関の冷間始動時に、前
記触媒コンバータを早期に昇温させるために前記点火時
期を通常の運転状態に基づいて設定される点火時期より
も遅角する手段を含んで構成され、前記吸気弁の閉じ位置が下死点よりも遅角されていると
きに、ブレーキの操作状態に基づいて前記吸気弁の閉じ
位置を進角させる第１の進角制御手段とを備えることを
特徴とする内燃機関用バルブタイミング制御装置。
【請求項３】前記第１の進角制御手段は、前記点火時
期制御手段による点火時期、若しくは、前記点火時期が
遅角されているときの遅角量に基づいて、前記吸気弁の
閉じ位置の進角量を設定することを特徴とする請求項３
に記載の内燃機関用バルブタイミング制御装置。
【請求項４】前記内燃機関の吸気管内の圧力を検出す
る圧力検出手段を備え、前記第１の進角制御手段は、前記圧力検出手段により検
出される前記吸気管内の圧力が所定負圧よりも正圧側で
あるときに、前記ブレーキの作動状態に基づいて前記吸
気弁の閉じ位置を進角させることを特徴とする請求項１
乃至請求項３のいずれか一つに記載の内燃機関用バルブ
タイミング制御装置。
【請求項５】前記第１の進角制御手段は、前記圧力検
出手段により検出される圧力に基づいて、前記吸気弁の
閉じ位置の進角量を設定することを特徴とする請求項４
に記載の内燃機関用バルブタイミング制御装置。
【請求項６】前記第１の進角制御手段は、ブレーキが
オンされたときに、前記吸気弁の閉じ位置を進角させ、
前記ブレーキがオフされてから所定期間後に前記吸気弁
の閉じ位置の進角を終了することを特徴とする請求項１
乃至請求項５のいずれか一つに記載の内燃機関用バルブ
タイミング制御装置。
【請求項７】前記第１の進角制御手段は、前記内燃機
関に設けられるピストンが下死点近傍となる位置まで前
記吸気弁の閉じ位置を進角することを特徴とする請求項
１乃至請求項６のいずれか一つに記載の内燃機関用バル
ブタイミング制御装置。
【請求項８】前記第１の進角制御手段は、排気弁と前
記吸気弁とが同時に開く期間が所定期間以下となるよう
に、前記吸気弁の閉じ位置を進角することを特徴とする
請求項１乃至６に記載の内燃機関用バルブタイミング制
御装置。
【請求項９】前記第１の進角制御手段は、所定条件が
成立したときに、前記ブレーキの状態に基づいて前記吸
気弁の閉じ位置を進角することを特徴とする請求項１乃
至請求項８のいずれか一つに記載の内燃機関用バルブタ
イミング制御装置。
【請求項１０】前記内燃機関の回転速度を検出する回
転速度検出手段を備え、前記所定条件は、前記回転速度検出手段により検出され
る回転速度が所定回転速度以下のときに、前記ブレーキ
の状態に基づいて前記吸気弁の閉じ位置を進角させるこ
とを特徴とする請求項９に記載の内燃機関用バルブタイ
ミング制御装置。
【請求項１１】前記内燃機関の冷却水温を検出する機
関水温検出手段、及び／または前記内燃機関の燃焼室内
に吸入される吸入空気温度を検出する吸気温検出手段を
備え、前記所定条件は、前記冷却水温及び／または前記吸気温
が所定温度以上であることを特徴とする請求項９または
請求項１０のいずれか一方に記載の内燃機関用バルブタ
イミング制御装置。
【請求項１２】前記内燃機関が始動されてから、前記
点火時期制御手段による点火時期遅角が行われるまで
に、前記吸気弁の閉じ位置を進角する第２の進角制御手
段を備えることを特徴とする請求項２または請求項３の
いずれか一方に記載の内燃機関用バルブタイミング制御
装置。
【請求項１３】内燃機関の燃焼状態を検出する燃焼状
態検出手段を備え、前記第１の進角制御手段は、前記燃焼状態検出手段によ
り検出される燃焼状態が安定しているときに、前記ブレ
ーキ状態に基づいて吸気弁の閉じ位置を進角させること
を特徴とする請求項１乃至請求項１２のいずれか一つに
記載の内燃機関用バルブタイミング制御装置。
【請求項１４】前記燃焼状態検出手段は、前記内燃機
関の回転速度変動、若しくは、トルク変動に基づいて内
燃機関の燃焼状態を検出することを特徴とする請求項１
３に記載の内燃機関用バルブタイミング制御装置。
【請求項１５】前記燃焼状態検出手段により検出され
る燃焼状態が不安定である場合に、燃焼を安定化させる
燃焼安定化手段を備え、前記安定化手段は、内燃機関の燃焼による空燃比を弱リ
ッチに制御する空燃比弱リッチ制御手段と、内燃機関の
点火時期を所定量進角させる点火時期進角制御手段と、
前記吸気弁の閉じ位置を遅角制御する遅角制御手段と、
前記吸気弁のリフト量が大きくなるように制御する吸気
弁リフト量制御手段とのうち、少なくとも一つ以上を備
えて、内燃機関の燃焼を安定化させることを特徴とする
請求項１３または請求項１４のいずれか一つに記載の内
燃機関用バルブタイミング制御装置。