JP2018197521A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の始動時にクランクシャフトの回転を高速化して始動を容易にする制御装置を構成する。【解決手段】クランクシャフト１の回転に連係して往復作動するピストン４と燃焼室を開閉する吸気バルブＶａおよび排気バルブＶｂとを有する気筒と、クランクシャフト１を駆動回転するスタータモータ１５と、電動アクチュエータＭの駆動により吸気バルブＶａの開閉時期を設定する弁開閉時期制御機構ＶＴとを備えて内燃機関Ｅが構成されている。クランキング時には、複数の気筒のうち排気行程にあるものについて排気バルブＶｂの開時期を進角させ、この排気バルブＶｂの閉時期を遅角させるように電動アクチュエータＭを制御する。【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関する。

特許文献１には、内燃機関の吸気バルブの開閉タイミングを制御するバルブタイミング調整機構を備え、開閉タイミングを最遅角タイミングに設定することにより内燃機関の始動時に燃焼室内圧力を低く抑える技術が記載されている。

また、特許文献２には、内燃機関の吸気弁又は排気弁に弁開閉時期制御機構を備え、この弁開閉時期制御機構を最遅角位相状態に設定することにより、燃焼室内の混合気の圧縮比が小さくなり（所謂、デコンプ状態になり）、燃焼室内の混合気の圧縮比を小さくしてエンジンの振動を小さくする技術が記載されている。

この特許文献２では、アイドルストップ条件が成立した状態で弁開閉時期制御機構を最遅角位相に設定して内燃機関を停止する制御形態が記載されている。

特開平１１−３０１３４号公報 特開２００７−６４１２７号公報

内燃機関を安定的に始動するためには、クランクシャフトを高速回転させた状態で燃焼室での燃焼を行うことが重要である。内燃機関の始動時にクランクシャフトを高速で駆動するためにはスタータモータに大容量のものを用いることも考えられるが、従来においては特許文献１や特許文献２に記載されるように吸気バルブの開閉時期を制御する弁開閉時期制御機構を最遅角位相に設定することも行われている。

つまり、吸気バルブの開閉時期を制御する弁開閉時期制御機構を最遅角位相にセットすることにより、クランキング時における燃焼室での空気の圧縮比を小さくして、クランクシャフトのクランキングの高速化を図るものである。

しかしながら、クランキング時において燃焼室での空気の圧縮比を小さくできる領域はピストンが下死点から上死点に至る過程だけであり、最遅角に設定した場合には、吸気量が低減するためピストンが下死点に達するまでの過程において負圧を高め、負荷を高めることも想像できた。

このような理由から、内燃機関の始動時にクランクシャフトの回転を高速化して始動を容易にする制御装置が求められる。

本発明の特徴は、クランクシャフトの回転に連係してシリンダ内で往復作動するピストンと前記クランクシャフトの回転に連係して燃焼室を開閉する吸気バルブおよび排気バルブとを有する複数の気筒と、前記クランクシャフトを駆動回転するスタータモータと、電動アクチュエータの駆動により前記排気バルブの開閉時期を設定する弁開閉時期制御機構と、を備えて内燃機関が構成され、
前記スタータモータによってクランキングが行われる際には、複数の前記気筒のうち排気行程にあるものについて前記排気バルブの開時期であるＥＶＯを進角させると共にこの排気バルブの閉時期であるＥＶＣを遅角させるように前記電動アクチュエータを制御する点にある。

この特徴構成によると、クランキングが行われる際には、排気バルブのうち排気行程にあるものについて開時期であるＥＶＯを進角させることにより膨張行程における燃焼室の空気の排出を早期に行い、この膨張行程におけるポンプロスを低減する。また、この排気バルブの閉時期であるＥＶＣを遅角させることにより膨張行程から吸気行程に移行する際に、吸気バルブとの間での例えばオーバーラップを大きくすることが可能となり、吸気行程におけるポンプロスを低減する。つまり、電動アクチュエータの駆動力で開閉時期を制御する弁開閉時期制御機構では、開閉時期を極めて迅速に制御できるため、クランキングにおいて排気バルブのＥＶＯからＥＶＣまでの時間を長くすることが可能となり、結果としてクランクシャフトに作用する負荷を軽減してクランクシャフトの高速回転を可能にする。
その結果、内燃機関の始動時にクランクシャフトの回転を高速化して始動を容易にする制御装置が構成された。

他の構成として、複数の前記気筒のうち最後に燃焼するように順序が設定された前記気筒の最初の燃焼が行われた後に、前記燃焼室での燃焼速度に基づいて前記電動アクチュエータを制御しても良い。

これによると、複数の気筒のうち最後に燃焼するように順序が設定された気筒の最初の燃焼が行われた後には、燃焼室での燃焼速度に対応して最適なタイミングで排気バルブを開閉制御することが可能となる。

エンジンの断面と制御ユニットとを示す図である。 弁開閉時期制御機構の断面図である。 図２のIII−III線断面図である。 図２のIV−IV線断面図である。 弁開閉時期制御機構の分解斜視図である。 始動ルーチンのフローチャートである。 弁開閉時期制御機構の開閉時期を示すタイミングダイヤグラムである。 排気バルブと吸気バルブとの開閉作動を示すタイミングチャートである。 別実施形態（ａ）の開閉作動を示すタイミングチャートである。 別実施形態（ｂ）の開閉作動を示すタイミングチャートである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
〔基本構成〕
図１に示すように、内燃機関としてのエンジンＥの吸気バルブＶａの開閉時期を設定する吸気側の弁開閉時期制御機構ＶＴａと、排気バルブＶｂの開閉時期を設定する排気側の弁開閉時期制御機構ＶＴｂと、エンジンＥと、を制御するようにＥＣＵとして機能するエンジン制御装置４０が構成されている。

図１、図２に示すエンジンＥ（内燃機関の一例）は、乗用車等の車両に備えられるものを想定している。このエンジンＥは、クランクシャフト１を支持するシリンダブロック２の上部にシリンダヘッド３を連結し、シリンダブロック２に形成された複数のシリンダボアにピストン４を摺動自在に収容し、ピストン４をコネクティングロッド５によりクランクシャフト１に連結して４サイクル型に構成されている。

このエンジンＥでは一方の端部から他方に向けて＃１気筒、＃２気筒、＃３気筒、＃４気筒（図２では、＃１、＃２、＃３、＃４として示している）が配置され、シリンダの内部空間のうちピストン４とシリンダヘッド３との間に燃焼室が形成される。

シリンダヘッド３には、燃焼室への吸気時に開放する吸気バルブＶａと、燃焼室の燃焼ガスの排出時に開放する排気バルブＶｂとが備えられ、シリンダヘッド３の上部に吸気バルブＶａを制御する吸気カムシャフト７と、排気バルブＶｂを制御する排気カムシャフト８とが備えられる。また、クランクシャフト１の出力スプロケット１Ｓと、吸気側の弁開閉時期制御機構ＶＴａおよび排気側の弁開閉時期制御機構ＶＴｂの駆動ケース２１のスプロケット２１Ｓとに亘ってタイミングチェーン６が巻回されている。

更に、シリンダヘッド３には、燃焼室に燃料を噴射するインジェクタ９と点火プラグ１０とが備えられている。シリンダヘッド３には、吸気バルブＶａを介して燃焼室に空気を供給するインテークマニホールド１１と、排気バルブＶｂを介して燃焼室からの燃焼ガスを送り出すエキゾーストマニホールド１２とが連結する。

このエンジンＥでは、クランクシャフト１を駆動回転するスタータモータ１５を備え、クランクシャフト１の近傍位置には回転角と回転速度（単位時間あたりの回転数）とを検知するシャフトセンサ１６を備えている。吸気側の弁開閉時期制御機構ＶＴａの近傍には駆動ケース２１と内部ロータ２２との相対回転位相を検知する吸気側位相センサ１７を備え、排気側の弁開閉時期制御機構ＶＴｂの近傍には駆動ケース２１と内部ロータ２２との相対回転位相を検知する排気側位相センサ１８を備えている。

尚、このエンジンＥでは、燃焼対象となる気筒を判別する気筒判別ユニット（図示せず）を備えており、この気筒判別ユニットの一部の構成を用いてシャフトセンサ１６が構成されている。

エンジン制御装置４０は、エンジンＥを制御するＥＣＵとして機能するものであり、始動制御部４１と、位相制御部４２と、燃焼速度推定部４３とを備えている。始動制御部４１はエンジンＥの始動を制御する。位相制御部４２は、吸気側の弁開閉時期制御機構ＶＴａと排気側の弁開閉時期制御機構ＶＴｂとの相対回転位相を制御する。燃焼速度推定部４３は燃焼室での燃焼速度を推定する。このエンジン制御装置４０の詳細と制御形態は後述する。

〔弁開閉時期制御機構〕
吸気側の弁開閉時期制御機構ＶＴａと、排気側の弁開閉時期制御機構ＶＴｂとは共通する構成であるため、これらの上位概念を弁開閉時期制御機構ＶＴと称する。また、弁開閉時期制御機構ＶＴは、電動アクチュエータとしての位相制御モータＭの駆動力により対応するバルブの開閉時期を制御する。

図２〜図５には吸気側の弁開閉時期制御機構ＴＶａを示しており、この弁開閉時期制御機構ＴＶａは、駆動ケース２１と、内部ロータ２２とを有すると共に、これらの相対回転位相を位相制御モータＭの駆動力により設定する位相調節部を備えている。

駆動ケース２１は、外周にスプロケット２１Ｓが形成されると共に、吸気カムシャフト７の回転軸芯Ｘと同軸芯に配置されている。内部ロータ２２は、駆動ケース２１に対して相対回転自在に内包され、連結ボルト２３により吸気カムシャフト７に連結固定されている。駆動ケース２１と内部ロータ２２との間に位相調節部が配置され、駆動ケース２１の開口部分を覆う位置にフロントプレート２４を配置し、これを複数の締結ボルト２５により駆動ケース２１に締結している。尚、排気側の弁開閉時期制御機構ＶＴｂでは、内部ロータ２２が排気カムシャフト８に連結する。

この弁開閉時期制御機構ＶＴａでは、図３に示すようにタイミングチェーン６からの駆動力により全体が駆動回転方向Ｓに回転する。また、位相制御モータＭの駆動力により駆動ケース２１に対する内部ロータ２２の相対回転位相が、駆動回転方向Ｓと同方向に変位する方向を進角方向Ｓａと称し、この逆方向への変位を遅角方向Ｓｂと称する。

〔弁開閉時期制御機構：位相調節部〕
位相調節部は、内部ロータ２２の内周に一体形成される複数の内歯部２６Ｔを有し、回転軸芯Ｘと同軸芯に配置されるリングギヤ２６を備えると共に、これに咬合するための複数の外歯部２７Ｔを有し、回転軸芯Ｘに平行する姿勢の偏心軸芯Ｙと同軸芯に配置されるインナギヤ２７を備え、偏心カム体２８と、継手部Ｊとを備えて構成される。

この位相調節部では、リングギヤ２６の内歯部２６Ｔの歯数に対して、インナギヤ２７の外歯部２７Ｔの歯数が１歯だけ少ないものが用いられる。

また、継手部Ｊは、駆動ケース２１に対して内部ロータ２２が回転軸芯Ｘに直交する方向への変位を許しつつ、駆動ケース２１と内部ロータ２２との相対回転を阻止するオルダム継手として構成されている。

偏心カム体２８は、回転軸芯Ｘと同軸芯で回転するようにフロントプレート２４に対して第１軸受３１により支持されている。この偏心カム体２８には、回転軸芯Ｘに平行する姿勢の偏心軸芯Ｙを中心とする偏心カム面２８Ａが一体形成され、この偏心カム面２８Ａに対して第２軸受３２を介してインナギヤ２７が回転自在に支持される。また、偏心カム面２８Ａに形成した凹部にバネ体２９を嵌め込み、このバネ体２９の付勢力を、第２軸受３２を介してインナギヤ２７に作用させている。

この偏心カム体２８は全体に筒状であり、内周には、一対の係合溝２８Ｂが回転軸芯Ｘと平行となる姿勢で形成されている。

これにより、リングギヤ２６の内歯部２６Ｔの一部にインナギヤ２７の外歯部２７Ｔの一部が咬合する。尚、第１軸受３１と第２軸受３２とはボールベアリングで構成されるものであるが、ブッシュで構成されるものでも良い。

継手部Ｊは、板材をプレス加工して成る継手部材３３を有しており、この継手部材３３に形成した一対の係合アーム３３Ａを駆動ケース２１の係合溝部２１Ｇに係合させ、この継手部材３３に形成した一対の係合凹部３３Ｂをインナギヤ２７の係合突部２７Ｕに係合させて構成されている。

つまり、継手部材３３は、中央部分が環状に形成されると共に、この環状の中央部分から外方に向けて一対の係合アーム３３Ａを突出形成し、環状の中央部分の空間と連なるように一対の係合凹部３３Ｂを形成した構造を有している。

この継手部Ｊでは、継手部材３３が、駆動ケース２１の一対の係合溝部２１Ｇを結ぶ直線方向に変位自在となり、この継手部材３３に対してインナギヤ２７が一対の係合突部２７Ｕを結ぶ直線方向に変位自在となる。

位相制御モータＭは、エンジンＥに支持されると共に、出力軸Ｍａに対して直交姿勢で備えた係合ピン３４を備えており、この係合ピン３４を、偏心カム体２８の内周の係合溝２８Ｂに嵌め込んでいる。尚、位相制御モータＭには、ブラシレス直流モータが使用されるが、ステッピングモータ等の同期モータを用いても良い。

これにより、エンジンＥが停止する状態で作動形態を考えると、位相制御モータＭの駆動力で偏心カム体２８が回転した場合には、偏心カム面２８Ａが回転軸芯Ｘを中心に回転し、この回転に伴いインナギヤ２７が回転軸芯Ｘを中心に公転を開始する。この公転時には、インナギヤ２７の外歯部２７Ｔとリングギヤ２６の内歯部２６Ｔとの咬合位置がリングギヤ２６の内周に沿って変位するためインナギヤ２７には偏心軸芯Ｙを中心に自転させる力が作用する。

つまり、インナギヤ２７が１回転だけ公転した場合には、リングギヤ２６の内歯部２６Ｔの歯数と、インナギヤ２７の外歯部２７Ｔの歯数との差（歯数差）に相当する角度（１歯に対応する角度）だけインナギヤ２７に対して回転させようとする回転力（自転力）が作用する。

前述したように、継手部Ｊは、駆動ケース２１に対するインナギヤ２７の回転を規制する構造であるため、駆動ケース２１に対してインナギヤ２７が回転することはなく、インナギヤ２７に作用する回転力により、駆動ケース２１に対してリングギヤ２６が回転し、このリングギヤ２６と一体的に内部ロータ２２が相対回転することになり、駆動ケース２１に対する吸気カムシャフト７の回転位相の調節が実現する。

特に、インナギヤ２７が、回転軸芯Ｘを中心に１回転だけ公転した場合には、駆動ケース２１に対して吸気カムシャフト７を、インナギヤ２７の外歯部２７Ｔの歯数と差（歯数差）に相当する角度だけ回転させるため大きい減速比で調節が実現する。

〔弁開閉時期制御機構：位相調節の概要〕
吸気側の弁開閉時期制御機構ＶＴａによる位相調節を例に挙げると、エンジン制御装置４０の位相制御部４２は、吸気カムシャフト７の回転速度と等速度で同じ方向に位相制御モータＭの出力軸Ｍａを駆動回転することで駆動ケース２１と内部ロータ２２との相対回転位相が維持する。

また、吸気カムシャフト７の回転速度を基準にして、位相制御モータＭの回転速度を増大する又は低減することにより相対回転位相を進角方向Ｓａ又は遅角方向Ｓｂに変位させる。位相制御モータＭの回転速度の増大と低減とに対する相対回転位相の変位方向（進角方向Ｓａと遅角方向Ｓｂとの何れか）は、位相調節部のギヤ構成によって決まる。

特に、弁開閉時期制御機構ＶＴは、位相制御モータＭの駆動力により相対回転位相を変位させるため、油圧により変位を実現するものと比較して高速での作動が可能であり、エンジンＥの始動時のように油圧が充分でない状況においても、必要とする回転位相に迅速に設定することが可能である。

〔制御構成〕
図１に示すように、エンジン制御装置４０は、シャフトセンサ１６と、吸気側位相センサ１７と、排気側位相センサ１８とからの検知信号が入力すると共に、吸気側と排気側との位相制御モータＭと、スタータモータ１５とに制御信号を出力し、更に、インジェクタ９と、点火プラグ１０とを制御する燃焼管理部１９に制御信号を出力する。

始動制御部４１は、スタータモータ１５を制御することによりクランキングを実現する。位相制御部４２は、吸気側の弁開閉時期制御機構ＶＴａの位相制御モータＭと、排気側の弁開閉時期制御機構ＶＴｂの位相制御モータＭとを制御することにより、吸気バルブＶａの開閉時期の設定と、排気バルブＶｂの開閉時期の設定とを可能にする。燃焼速度推定部４３は、燃焼室で燃焼速度を推定する。

以下の制御では、図７、図８に示すように、吸気バルブＶａの開時期であるＩＶＯ、排気バルブＶｂの開時期であるＥＶＯを早める方向を進角方向（進角側）と称し、この逆の方向を遅角方向（遅角側）として説明している。

また、燃焼速度推定部４３が燃焼速度を推定する際には、点火プラグ１０による点火タイミングを基準として、シャフトセンサ１６で検知されるクランクシャフト１の回転速度の増加傾向に基づいて燃焼速度を推定する手法が採用されている。尚、この燃焼速度推定部４３は燃焼速度を計測するための専用のセンサを備えるものが考えられ、燃焼速度を推定する際に予め設定されたテーブルデータを参照することや、複数のタイミングで取得したシャフトセンサ１６の検知信号に基づく処理を行うものが考えられる。

このエンジン制御装置４０の始動制御部４１と位相制御部４２と燃焼速度推定部４３とはソフトウエアで構成されるものを想定しているが、これらが、ロジック等を有する回路で成るハードウエアで構成されるものでも良く、ソフトウエアとハードウエアとの組み合わせによって構成されるものでも良い。

また、燃焼管理部１９は、インジェクタ９に対して燃料を供給するポンプ類の作動を管理すると共に、点火プラグ１０に電力を供給するイグニッション回路の制御により点火順序や点火タイミングを管理する。

〔制御形態〕
このような構成から図６のフローチャートと、図７のタイミングダイヤグラムと、図８のタイミングチャートとに示すように、エンジンＥを始動する制御信号を取得した場合には、吸気側の弁開閉時期制御機構ＶＴａの開閉時期を所定の値に設定すると共に、スタータモータ１５の駆動によりクランキングを開始し、気筒判別を行う（＃１０１〜＃１０３ステップ）。

＃１０１ステップでは、図７に示すように吸気バルブＶａの開時期であるＩＶＯがピストン４の上死点ＴＤＣと一致するように吸気バルブＶａの開閉時期が設定される。図７のタイミングダイヤグラムでは、排気バルブＶｂにおいて排気が行われる領域を排気領域Ｅｘとして示し、吸気バルブＶａにおいて吸気が行われる領域を吸気領域Ｉｎとして示している。

次に、図７、図８に示すように、各気筒において排気バルブＶｂが開作動する以前に排気側の弁開閉時期制御機構ＶＴｂの制御により、開時期であるＥＶＯを進角作動量ＡＣだけ進角制御し、設定タイミングが経過した後に閉時期であるＥＶＣを遅角作動量ＲＣだけ遅角制御する（＃１０４〜＃１０６ステップ）。

この制御では、設定タイミングとして、排気バルブＶｂが全開に達したタイミングが決められている。この制御では、各気筒毎に排気バルブＶｂの開時期であるＥＶＯを進角制御により進角作動量ＡＣに対応した時間だけ早めると共に、排気バルブＶｂの閉時期であるＥＶＣを遅角制御により遅角作動量ＲＣに対応した時間だけ遅らせることにより、排気バルブＶｂが開放状態にある時間を延長する制御が実行される。

図８のタイミングチャートでは、クランクアングルを横軸にとり、吸気バルブＶａと排気バルブＶｂとのリフト量を縦軸にとっている。また、排気バルブＶｂの開時期であるＥＶＯと閉時期であるＥＶＣとが所定時期に固定された状態の排気バルブＶｂの開閉特性を破線により排気基本曲線Ｅｘとして示しており、＃１０４〜＃１０５ステップの制御により、開放時間を延長した特性の排気延長曲線Ｅｘｅとして示している。

つまり、排気基本曲線Ｅｘにおける開時期である（ＥＶＯ）と比較して、排気延長曲線Ｅｘｅの開時期であるＥＶＯが早い時期となり、排気基本曲線Ｅｘにおける閉時期である（ＥＶＣ）と比較して排気延長曲線Ｅｘｅの閉時期であるＥＶＣが遅れた時期となる。

これにより、排気バルブＶｂの開時期であるＥＶＯが進角側に変位することで１つの膨張行程における燃焼室の空気の排出を早期に行い、この膨張行程におけるポンプロスを低下させる。また、同じ膨張行程において排気バルブＶｂの閉時期であるＥＶＣが遅角側に変位することで膨張行程から吸気行程に移行する際に、吸気バルブＶａとの間でのオーバーラップを大きくして吸気行程におけるポンプロスを低減する。その結果、クランクシャフト１に作用する負荷を軽減してクランクシャフト１の回転速度の高速化を可能にする。

次に、クランクシャフト１の回転速度が燃焼可能な速度に達したことを判定した後に、燃焼を開始し、各気筒での燃焼が行われた後に、スタータモータ１５を停止する。そして、燃焼速度推定部４３が推定した燃焼速度に対応して排気側の弁開閉時期制御機構ＶＴｂを制御して排気バルブＶｂの閉時期であるＥＶＣを設定する（＃１０７〜＃１１０ステップ）。

この制御のうち、＃１０８ステップでは、燃焼管理部１９が、所定の気筒で最初の燃焼を行い、これに続いて設定された順序で各燃焼室の燃焼が行われる。この制御では、図８に示すように、排気延長曲線Ｅｘｅの閉時期であるＥＶＣが、吸気曲線Ｉｎの開時期であるＩＶＯより後に設定されるため、排気バルブＶｂが開放する状態において、吸気バルブＶａが開放するオーバーラップ状態となる。

このようにオーバーラップが形成されるため、各燃焼室での燃焼が行われる状況では、吸気バルブＶａでの吸気行程において燃焼ガスが燃焼室に吸引される内部ＥＧＲの状態となる。この内部ＥＧＲ状態では、１行程前の燃焼ガスを燃焼室に取り込むため、燃焼室の温度上昇を迅速に行える。

この反面、１行程前の燃焼ガスが燃焼室に取り込まれるため燃焼速度が低下し、燃焼の不安定化を招くこともある。このため、例えば、設定時間が経過した後に排気バルブＶｂの開閉特性を排気基本曲線Ｅｘに戻す制御や、必要がある場合に開閉時期を進角方向に変位させることで燃焼を安定させる。

つまり、排気側の弁開閉時期制御機構ＶＴｂが位相制御モータＭにより高速で位相制御が可能である性能のものを用いるため、１つの膨張行程において排気バルブＶｂの開時期であるＥＶＯを進角作動量ＡＣにより進角方向に変位させると共に、排気バルブＶｂの閉時期であるＥＶＣを遅角作動量ＲＣにより遅角方向に変位させる制御が実現するのである。

また、この制御では排気バルブＶｂの開時期であるＥＶＯが最進角位相に達し、閉時期であるＥＶＣが最遅角位相に達することが理想であるが、高速作動にも限度があり、排気基本曲線Ｅｘと比較して開時期であるＥＶＯが進角方向に変位し、閉時期であるＥＶＣが遅角方向に変位する程度の制御でクランキング時の付加を軽減する効果を得る。

特に、排気側の弁開閉時期制御機構ＶＴｂによって排気バルブＶｂの開閉時期を変更した場合でも、吸気行程における吸気量を変化させることがないため、排気側の弁開閉時期制御機構ＶＴｂの開閉タイミングを任意に設定しても空燃比に影響を与えることのない燃焼を可能にする。

〔別実施形態〕
本発明は、上記した実施形態以外に以下のように構成しても良い（実施形態と同じ機能を有するものには、実施形態と共通の番号、符号を付している）。

（ａ）実施形態で説明した図６フローチャートの＃１０１ステップで設定する吸気バルブＶａの開閉時期を、図９に示すように、遅角方向に変位させる（後述する吸気遅角曲線Ｉｎｒ）。

この別実施形態（ａ）の制御でも、各気筒毎に排気バルブＶｂの開時期であるＥＶＯを進角制御により進角作動量ＡＣだけ進角制御すると共に、排気バルブＶｂの閉時期であるＥＶＣを遅角制御により遅角作動量ＲＣだけ遅角制御することで排気バルブＶｂが開放状態にある時間を延長する制御が実行される。これにより、図９に示す如く、排気基本曲線Ｅｘにおける開時期である（ＥＶＯ）と比較して、開時期であるＥＶＯが早く、閉時期であるＥＶＣが遅れた排気延長曲線Ｅｘｅに従って排気バルブＶｂが開閉する。

更に、開時期であるＩＶＯと閉時期であるＩＶＣとが所定時期に固定された状態の吸気バルブＶａの開閉特性を吸気曲線Ｉｎとした場合に、この吸気曲線Ｉｎより、開時期であるＩＶＯと閉時期であるＩＶＣとが遅角側に遅角作動量ＲＣだけ変位するように吸気バルブＶａの開閉時期が設定される。このように遅角側に変位した特性曲線を吸気遅角曲線Ｉｎｒとして示している。

この制御形態では、排気バルブＶｂの閉時期であるＥＶＣと、吸気バルブＶａの開時期であるＩＶＯとの間にネガティブオーバーラップＮＯＬを形成しており、クランキング時には（特にクランキングの初期には）クランクシャフト１に作用する負荷を軽減する。更に、排気バルブＶｂでのポンプロスの低下を図ることにより、クランクシャフト１に作用する負荷を一層軽減してクランクシャフト１の高速化を実現する。

（ｂ）別実施形態（ａ）で説明したように、吸気側の弁開閉時期制御機構ＶＴａの制御と、排気側の弁開閉時期制御機構ＶＴｂの制御とによりネガティブオーバーラップＮＯＬが形成される状況では、図１０に示すように、ネガティブオーバーラップＮＯＬに起因する負荷を軽減するように排気バルブＶｂの閉時期であるＥＶＣを図９に示す状態より更に遅角させる制御も考えられる。

この別実施形態（ｂ）の制御では、吸気側の弁開閉時期制御機構ＶＴａが油圧式で、最遅角ロック機構を備えた構成を想定すると理解が容易である。また、この別実施形態（ｂ）の制御でも、別実施形態（ａ）と同様に、各気筒毎に排気バルブＶｂの開時期であるＥＶＯを進角制御により進角作動量ＡＣ（図９を参照）だけ進角制御すると共に、排気バルブＶｂの閉時期であるＥＶＣを遅角制御により遅角作動量ＲＣ（図９を参照）だけ遅角制御することで排気バルブＶｂが開放状態にある時間を延長する制御が実行される。

更に、この制御のように開時期であるＥＶＯが早く、閉時期であるＥＶＣが遅れた排気延長曲線Ｅｘｅに従って排気バルブＶｂが開閉する制御形態に加えて、排気延長曲線Ｅｘｅの全体を遅角方向に変位させることにより、排気変位曲線ＥＸｅｒに従って排気バルブＶｂの開閉が行われるように構成される。

このような制御を行うことにより、ネガティブオーバーラップＮＯＬを解消し、このネガティブオーバーラップＮＯＬに起因するポンピングロスの低減が可能となる。

（ｃ）別実施形態（ｂ）でも説明したように、吸気側の弁開閉時期制御機構ＶＴａを油圧によって開閉時期を設定できるように構成する。

本発明は、内燃機関の制御装置に利用することができる。

１ クランクシャフト
４ ピストン
１５ スタータモータ
Ｅ エンジン（内燃機関）
Ｍ 位相制御モータ（電動アクチュエータ）
Ｖａ 吸気バルブ
Ｖｂ 排気バルブ
ＶＴ 弁開閉時期制御機構

Claims (2)

1. クランクシャフトの回転に連係してシリンダ内で往復作動するピストンと前記クランクシャフトの回転に連係して燃焼室を開閉する吸気バルブおよび排気バルブとを有する複数の気筒と、前記クランクシャフトを駆動回転するスタータモータと、電動アクチュエータの駆動により前記排気バルブの開閉時期を設定する弁開閉時期制御機構と、を備えて内燃機関が構成され、
   前記スタータモータによってクランキングが行われる際には、複数の前記気筒のうち排気行程にあるものについて前記排気バルブの開時期であるＥＶＯを進角させると共にこの排気バルブの閉時期であるＥＶＣを遅角させるように前記電動アクチュエータを制御する内燃機関の制御装置。
2. 複数の前記気筒のうち最後に燃焼するように順序が設定された前記気筒の最初の燃焼が行われた後に、前記燃焼室での燃焼速度に基づいて前記電動アクチュエータを制御する請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
   

Images