(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載されるエンジンの点火プラグによる点火タイミングと、該エンジンの吸気弁および排気弁の少なくとも一方のバルブタイミングとを制御する、エンジンの制御装置であって、
該点火プラグによる該点火タイミングを制御する点火タイミング制御手段と、
該吸気弁および該排気弁の双方が開いているオーバラップ状態または該吸気弁および該排気弁の双方が閉じているネガティブオーバラップ状態となるように、該吸気弁および該排気弁を制御するバルブタイミング制御手段と、
該吸気弁により燃焼室に対して開閉される吸気ポート内に燃料を噴射する燃料噴射手段と、
該燃料噴射手段による燃料噴射を制御する燃料噴射制御手段とを備え、
該点火タイミング制御手段は、
該エンジンの圧縮行程における上死点近傍で主点火を行なうとともに、
該バルブタイミング制御手段により、該エンジンの排気行程で該吸気弁および該排気弁が該ネガティブオーバラップ状態になった場合には、該ネガティブオーバラップ状態中に副点火を行なう
ことを特徴とする、エンジンの制御装置。
【請求項２】
該エンジンの負荷を検出する負荷検出手段をさらに備え、
該バルブタイミング制御手段は、
該負荷検出手段によって検出された該エンジン負荷に応じて、該吸気弁および該排気弁を該オーバラップ状態または該ネガティブオーバラップ状態とする
ことを特徴とする、請求項１記載のエンジンの制御装置。
【請求項３】
該負荷検出手段によって検出された該エンジン負荷が第１負荷閾値未満である場合、
該バルブタイミング制御手段は、
該エンジンの排気行程と吸気行程との間で該吸気弁および該排気弁を該ネガティブオーバラップ状態とし、
該点火タイミング制御手段は、
該ネガティブオーバラップ状態中に該副点火を行ない、
該負荷検出手段によって検出された該エンジン負荷が該第１負荷閾値以上である場合、
該バルブタイミング制御手段は、
該エンジンの排気行程と吸気行程との間で該吸気弁および該排気弁を該オーバラップ状態とし、
該点火タイミング制御手段は、
該オーバラップ状態中に該副点火を中止する
ことを特徴とする、請求項２記載のエンジンの制御装置。
【請求項４】
該エンジンの回転数を検出する回転数検出手段をさらに備え、
該バルブタイミング制御手段は、
該回転数検出手段によって検出された該エンジン回転数に応じて、該吸気弁および該排気弁を該オーバラップ状態または該ネガティブオーバラップ状態とする
ことを特徴とする、請求項１〜３いずれか１項に記載のエンジンの制御装置。
【請求項５】
該回転数検出手段によって検出された該エンジン回転数が第１回転数閾値未満である場合、
該バルブタイミング制御手段は、
該エンジンの排気行程と吸気行程との間で該吸気弁および該排気弁を該ネガティブオーバラップ状態とし、
該点火タイミング制御手段は、
該ネガティブオーバラップ状態中に該副点火を行ない、
該回転数検出手段によって検出された該エンジン回転数が該第１回転数閾値以上である場合、
該バルブタイミング制御手段は、
該エンジンの排気行程と吸気行程との間で該吸気弁および該排気弁を該オーバラップ状態とし、
該点火タイミング制御手段は、
該オーバラップ状態の間に該副点火を中止する
ことを特徴とする、請求項４記載のエンジンの制御装置。
【請求項６】
該燃料噴射制御手段は、
該吸気弁が開く前に該燃料噴射手段による燃料噴射を実行する
ことを特徴とする、請求項１〜５いずれか１項に記載のエンジンの制御装置。
【請求項７】
該燃料噴射制御手段は、
該エンジンの吸気行程に該燃料噴射を実行する
ことを特徴とする、請求項６記載のエンジンの制御装置。
【請求項８】
該点火タイミング制御手段は、
該バルブタイミング制御手段により、該エンジンの排気行程で該吸気弁および該排気弁が該ネガティブオーバラップ状態になった場合には、該ネガティブオーバラップ状態中における排気行程上死点近傍で該副点火を行なう
ことを特徴とする、請求項１〜７いずれか１項に記載のエンジンの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車に用いて好適な、エンジンの制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、吸気効率の向上、排気ガス中のＮＯｘや未燃のＨＣの低減、及び、排気再循環ガス（Exhaust Gas Recirculation Gas、以下、ＥＧＲガスとも言う）の導入等を目的として、吸気弁や排気弁のバルブリフト特性を可変とする可変動弁機構付きのエンジンが実用化されている。なお、このような技術を開示する文献としては、例えば、以下の特許文献１が挙げられる。
【０００３】
この特許文献１においては、エンジンの減速時に、吸気弁及び排気弁が共に閉じている状態（いわゆる、ネガティブオーバラップ状態）を設けるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２７８２０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、エンジンの負荷は一定ではなく、時々刻々と変化しており、単に、エンジンの減速時にネガティブオーバラップ状態を設定しただけでは、エンジンの燃焼や運転安定性が悪化する事態を招いてしまう。
本発明はこのような課題に鑑み案出されたもので、エンジンの燃費効率の向上を図りながら、エンジンの燃焼や運転安定性が悪化する事態を抑制することができる、エンジンの制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明のエンジンの制御装置は、車両に搭載されるエンジンの点火プラグによる点火タイミングと、該エンジンの吸気弁および排気弁の少なくとも一方のバルブタイミングとを制御する、エンジンの制御装置であって、該点火プラグによる該点火タイミングを制御する点火タイミング制御手段と、該吸気弁および該排気弁の双方が開いているオーバラップ状態または該吸気弁および該排気弁の双方が閉じているネガティブオーバラップ状態となるように、該吸気弁および該排気弁を制御するバルブタイミング制御手段と、該吸気弁により燃焼室に対して開閉される吸気ポート内に燃料を噴射する燃料噴射手段と、該燃料噴射手段による燃料噴射を制御する燃料噴射制御手段とを備え、該点火タイミング制御手段は、該エンジンの圧縮行程における上死点近傍で主点火を行なうとともに、該バルブタイミング制御手段により、該エンジンの排気行程で該吸気弁および該排気弁が該ネガティブオーバラップ状態になった場合には、該ネガティブオーバラップ状態中に副点火を行なうことを特徴としている。
【０００７】
また、該エンジンの負荷を検出する負荷検出手段をさらに備え、該バルブタイミング制御手段は、該負荷検出手段によって検出された該エンジン負荷に応じて、該吸気弁および該排気弁を該オーバラップ状態または該ネガティブオーバラップ状態とすることも特徴としている。
また、該負荷検出手段によって検出された該エンジン負荷が第１負荷閾値未満である場合、該バルブタイミング制御手段は、該エンジンの排気行程と吸気行程との間で該吸気弁および該排気弁を該ネガティブオーバラップ状態とし、該点火タイミング制御手段は、該ネガティブオーバラップ状態中に該副点火を行ない、該負荷検出手段によって検出された該エンジン負荷が該第１負荷閾値以上である場合、該バルブタイミング制御手段は、該エンジンの排気行程と吸気行程との間で該吸気弁および該排気弁を該オーバラップ状態とし、該点火タイミング制御手段は、該オーバラップ状態中に該副点火を中止することも特徴としている。
【０００８】
また、該エンジンの回転数を検出する回転数検出手段をさらに備え、該バルブタイミング制御手段は、該回転数検出手段によって検出された該エンジン回転数に応じて、該吸気弁および該排気弁を該オーバラップ状態または該ネガティブオーバラップ状態とすることも特徴としている。
また、該回転数検出手段によって検出された該エンジン回転数が第１回転数閾値未満である場合、該バルブタイミング制御手段は、該エンジンの排気行程と吸気行程との間で該吸気弁および該排気弁を該ネガティブオーバラップ状態とし、該点火タイミング制御手段は、該ネガティブオーバラップ状態中に該副点火を行ない、該回転数検出手段によって検出された該エンジン回転数が該第１回転数閾値以上である場合、該バルブタイミング制御手段は、該エンジンの排気行程と吸気行程との間で該吸気弁および該排気弁を該オーバラップ状態とし、該点火タイミング制御手段は、該オーバラップ状態の間に該副点火を中止することも特徴としている。
【０００９】
また、該燃料噴射制御手段は、該吸気弁が開く前に該燃料噴射手段による燃料噴射を実行することも特徴としている。
また、該燃料噴射制御手段は、該エンジンの吸気行程に該燃料噴射を実行することも特徴としている。
【００１０】
また、該点火タイミング制御手段は、該バルブタイミング制御手段により、該エンジンの排気行程で該吸気弁および該排気弁が該ネガティブオーバラップ状態になった場合には、該ネガティブオーバラップ状態中における排気行程上死点近傍で該副点火を行なうことも特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のエンジンの制御装置によれば、エンジンの燃費効率の向上を図りながら、エンジンの燃焼や運転安定性が悪化する事態を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係るエンジンの制御装置の全体構成を示す模式的なブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るエンジンの制御装置で用いられる統合制御マップを示す模式図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るエンジンの制御装置が適用された、エンジンのバルブ位相および点火時期を示す模式的なバルブリフト特性線であって、エンジンが「アイドル」状態にある場合を示す。
【図４】本発明の一実施形態に係るエンジンの制御装置が適用された、エンジンのバルブ位相および点火時期を示す模式的なバルブリフト特性線であって、エンジンが「低回転低負荷」状態にある場合を示す。
【図５】本発明の一実施形態に係るエンジンの制御装置が適用された、エンジンのバルブ位相および点火時期を示す模式的なバルブリフト特性線であって、エンジンが「低回転高負荷」状態にある場合を示す。
【図６】本発明の一実施形態に係るエンジンの制御装置が適用された、エンジンのバルブ位相および点火時期を示す模式的なバルブリフト特性線であって、エンジンが「高回転低高負荷」状態にある場合を示す。
【図７】本発明の一実施形態に係るエンジンの制御装置が適用された、エンジンの模式的なＰＶ線図である。
【図８】一般的なエンジンのバルブ位相および点火時期を示す模式的なバルブリフト特性線であって、エンジンが「低回転低負荷」状態にある場合を示す。
【図９】一般的なエンジンの模式的なＰＶ線図である。
【図１０】一般的なエンジンのバルブ位相および点火時期を示す模式的なバルブリフト特性線であって、エンジンが「低回転低負荷」状態にある場合を示す。
【図１１】一般的なエンジンの模式的なＰＶ線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１に示すように、車両１０には、ガソリンエンジン（エンジン）１１が搭載されている。なお、このエンジン１１は多気筒エンジンであるものの、説明の都合上、ここでは１つのシリンダ１４のみを示す。
このエンジン１１は、シリンダヘッド１２とシリンダブロック１３とを主に有している。
【００１４】
シリンダ１４内にはピストン１５が設けられ、このシリンダ１４内を往復運動するようになっている。
また、このピストン１５の上方には、燃焼室１６が形成されている。この燃焼室１６は、シリンダヘッド１２の下面に形成されたペントルーフ１７と、シリンダ１４と、ピストン１５の頂面１５ａとによって囲まれた空間である。
【００１５】
また、シリンダヘッド１２には、その先端が燃焼室１６内に突出した点火プラグ１８が設けられている。
シリンダヘッド１２に形成された吸気ポート１９には、インジェクタ２１が設けられている。また、この吸気ポート１９には、吸気マニホールド２２が接続されている。
また、シリンダヘッド１２に形成された排気ポート２３には、排気マニホールド２４が接続されている。
【００１６】
また、吸気マニホールド２２の上流端にはスロットルバルブ２５が設けられている。このスロットルバルブ２５の開度θTは、スロットルバルブ開度センサ２６によって検出されるようになっている。なお、このスロットルバルブ開度センサ２６の検出結果であるスロットルバルブ開度θTは、後述するＥＣＵ(Electric Control Unit)５０によって読み込まれるようになっている。
【００１７】
また、このエンジン１１には、クランクシャフト（図示略）の角度θCLを検出するクランクシャフト角度センサ（図示略）が設けられている。なお、このクランクシャフト角度センサによる検出結果θCLも、後述するＥＣＵ５０によって読み込まれるようになっている。
また、シリンダヘッド１２のペントルーフ１７には、燃焼室１６に対して吸気ポート１９を開閉する吸気弁２７と、燃焼室１６に対して排気ポート２３を開閉する排気弁２８とが設けられており、吸気弁２７と排気弁２８とは互いに対向して配設されている。
【００１８】
吸気弁２７は、図１に示す吸気カムシャフト２９に形成された吸気カム（図示略）の動きに追従して開閉するようになっている。同様に、排気弁２８は、排気カムシャフト３１に形成された排気カム（図示略）の動きに追従して開閉するようになっている。
さらに、図１に示すように、このエンジン１１には、吸気側ＶＶＴ機構（吸気弁制御機構）３２および排気側ＶＶＴ機構（排気弁制御機構）３３が設けられている。なお、ＶＶＴは、Variable Valve Timing（可変バルブタイミング）の略称である。
【００１９】
これらのうち、吸気側ＶＶＴ機構３２は、クランクシャフト（図示略）と吸気カムシャフト２９との相対角度を変更することで、吸気弁２７のバルブ位相を変更するものである。
また、排気側ＶＶＴ機構３３は、クランクシャフト（図示略）と排気カムシャフト３１との相対角度を変更することで、排気弁２８のバルブ位相を変更するものである。
【００２０】
なお、上記の吸気側ＶＶＴ機構３２および排気側ＶＶＴ機構３３には、本実施形態において、特許第３４９８７８４号公報に開示された技術が適用されている。
そして、図１に示すように、この車両１０には、ＥＣＵ５０が設けられている。このＥＣＵ５０は、いずれも図示しない、ＣＰＵ(Central Processing Unit)およびメモリを有する電子制御ユニットである。
【００２１】
また、このＥＣＵ５０のメモリには、いずれもソフトウェアプログラムとして、エンジン回転数演算部（回転数検出手段）５１、エンジン負荷演算部（負荷検出手段）５２、ＶＶＴコントローラ（バルブタイミング制御手段）５３、点火タイミング制御部（点火タイミング制御手段）５４、燃料噴射制御部（燃料噴射制御手段）５５および図２を用いて後述する統合制御マップ５６が記録されている。
【００２２】
これらのうち、エンジン回転数演算部５１は、クランクシャフト角度センサ（図示略）から読み込んだクランクシャフト角度θCLに基づいて、エンジン１１の回転数ＮEを演算するものである。
エンジン負荷演算部５２は、スロットルバルブ開度センサ２６から読み込んだスロットルバルブ開度θTに基づいて、エンジン１１の負荷を示すパラメータとしてエンジントルク（エンジン負荷）ＴＱを演算するものである。
【００２３】
ＶＶＴコントローラ５３は、エンジン１１の運転状態に応じて、吸気側ＶＶＴ機構３２と排気側ＶＶＴ機構３３とを制御することで、吸気弁２７および排気弁２８のバルブ位相を、それぞれ独立して変更するものである。
点火タイミング制御部５４は、エンジン１１の運転状態に応じて、点火プラグ１８による点火タイミングを制御するものである。なお、点火タイミング制御部５４によるエンジン１１の運転状態の判定については、統合制御マップ５６の説明と併せて後述する。
【００２４】
より具体的に、この点火タイミング制御部５４は、エンジン１１の吸気行程後の圧縮行程終期の上死点（ＴＤＣ；Top Dead Center）、即ち、圧縮行程ＴＤＣ近傍で点火プラグ１８を点火させる制御、即ち主点火制御を行なうようになっている。
また、エンジン１１の運転状態が「低回転低負荷」であると、ＶＶＴコントローラ５３により、エンジン１１の排気行程と吸気行程との間で吸気弁２７および排気弁２８がネガティブオーバラップ状態となるが、このネガティブオーバラップ状態中であり、かつ、排気行程ＴＤＣ近傍で点火プラグ１８を点火させる制御即ち、副点火制御を実行するようになっている。
【００２５】
燃料噴射制御部５５は、吸気ポート１９内に燃料を噴射するインジェクタ２１による燃料噴射を制御するものである。なお、本実施形態では、燃料噴射制御部５５は、吸気行程中であり、且つ、吸気弁２７が開く前にインジェクタ２１による燃料噴射を１回のみ実行するようになっている。
ここで、図２に示す統合制御マップ５６について説明する。
【００２６】
この統合制御マップ５６の縦軸には、エンジン１１の負荷を示すパラメータとしてエンジントルクＴＱが規定されるとともに、低高トルク閾値ＴＱth1およびアイドルトルク閾値ＴＱth2が規定されている。なお、エンジントルクＴＱは、上述のとおり、エンジン負荷演算部５２によって演算されるようになっている。
また、上記の低高トルク閾値ＴＱth1およびアイドルトルク閾値ＴＱth2は、以下の式（１）が成立するように設定されている。
ＴＱth1＞ＴＱth2  ・・・（１）
【００２７】
なお、点火タイミング制御部５４は、エンジントルクＴＱが、アイドルトルク閾値ＴＱth2未満であれば、エンジン１１はアイドル負荷状態にあると判定するようになっている。また、点火タイミング制御部５４は、エンジントルクＴＱが、アイドルトルク閾値ＴＱth2以上で且つ低高トルク閾値ＴＱth1未満であれば、エンジン１１は低負荷状態にあると判定するようになっている。また、点火タイミング制御部５４は、エンジントルクＴＱが、低高トルク閾値ＴＱth1以上であれば、エンジン１１は高負荷状態にあると判定するようになっている。
【００２８】
一方、この統合制御マップ５６の横軸には、エンジン１１の運転速度を示すパラメータとしてエンジン回転数ＮEが規定されるとともに、低高回転数閾値ＮEth1およびアイドル回転数閾値ＮEth2が規定されている。なお、エンジン回転数ＮEは、上述のとおり、エンジン回転数演算部５１によって演算されるようになっている。
また、上記の低高回転数閾値ＮEth1およびアイドル回転数閾値ＮEth2は、以下の式（２）が成立するように設定されている。
ＮEth1＞ＮEth2  ・・・（２）
【００２９】
なお、点火タイミング制御部５４は、エンジン回転数ＮEが、アイドル回転数閾値ＮEth2未満であれば、エンジン１１はアイドル回転状態にあると判定するようになっている。また、点火タイミング制御部５４は、エンジン回転数ＮEが、アイドル回転数閾値ＮEth2以上であり且つ低高回転数閾値ＮEth1未満であれば、エンジン１１は低回転状態にあると判定するようになっている。また、点火タイミング制御部５４は、エンジン回転数ＮEが、低高回転数閾値ＮEth1以上であれば、エンジン１１は高回転状態にあると判定するようになっている。
【００３０】
また、この統合制御マップ５６には、Ａ領域（アイドル領域）５６Ａ，Ｂ領域（低回転低負荷領域）５６Ｂ，Ｃ領域（低回転高負荷領域）５６ＣおよびＤ領域（高回転低高負荷領域）５６Ｄがそれぞれ規定されている。
そして、エンジン回転数演算部５１によって演算されたエンジン回転数ＮEと、エンジン負荷演算部５２によって演算されたエンジントルクＴＱとによって定まるエンジン１１の運転点が、統合制御マップ５６に規定されたＡ領域５６Ａ内に存する場合、点火タイミング制御部５４は、エンジン１１が「アイドル」状態にあると判定するようになっている。
【００３１】
また、エンジン１１の運転点が、統合制御マップ５６に規定されるＢ領域５６Ｂ内に存する場合、点火タイミング制御部５４は、エンジン１１が「低回転低負荷」状態にあると判定するようになっている。
また、エンジン１１の運転点が、統合制御マップ５６に規定されるＣ領域５６Ｃ内に存する場合、点火タイミング制御部５４は、エンジン１１が「低回転高負荷」状態にあると判定するようになっている。
【００３２】
また、エンジン１１の運転点が、統合制御マップ５６に規定されるＤ領域５６Ｄ内に存する場合、点火タイミング制御部５４は、エンジン１１が「高回転低高負荷」状態にあると判定するようになっている。
そして、ＶＶＴコントローラ５３は、点火タイミング制御部５４によってエンジン１１の運転状態が「アイドル」であると判定された場合、吸気弁２７および排気弁２８の各バルブ位相を、図３に示すように設定するようになっている。
【００３３】
つまり、エンジン１１の運転状態が「アイドル」である場合、ＶＶＴコントローラ５３は、排気弁２８について、その開弁時期ＥＯが膨張行程中となり、且つ、その閉弁時期ＥＣが排気行程ＴＤＣと一致するように、バルブ位相を変更するようになっている。
また、エンジン１１の運転状態が「アイドル」である場合、ＶＶＴコントローラ５３は、吸気弁２７について、その開弁時期ＩＯが排気行程ＴＤＣと一致し、且つ、その閉弁時期ＩＣが圧縮行程中となるように、バルブ位相を変更するようになっている。
【００３４】
このように、ＶＶＴコントローラ５３は、エンジン１１の運転状態が「アイドル」である場合、吸気弁２７と排気弁２８とが、ともに開く状態（バルブオーバラップ状態）も、ともに閉じる状態（ネガティブオーバラップ状態）も、ゼロとなるように、吸気弁２７および排気弁２８の各バルブ位相を変更するようになっている。このように、エンジン１１の運転状態が「アイドル」である場合、オーバラップ状態となる期間およびネガティブオーバラップ状態となる期間はゼロであるが、図３においてはこれを符号ＴVOL0で示す。
【００３５】
そして、点火タイミング制御部５４は、圧縮行程ＴＤＣ近傍で主点火制御を行なうようになっている。
また、ＶＶＴコントローラ５３は、点火タイミング制御部５４によってエンジン１１の運転状態が「低回転低負荷」であると判定された場合、吸気弁２７および排気弁２８の各バルブ位相を、図４に示すように設定するようになっている。
【００３６】
つまり、エンジン１１の運転状態が「低回転低負荷」である場合、ＶＶＴコントローラ５３は、排気弁２８について、その開弁時期ＥＯが膨張行程中となり、且つ、その閉弁時期ＥＣが排気行程中となるように、バルブ位相を変更するようになっている。
また、エンジン１１の運転状態が「低回転低負荷」である場合、ＶＶＴコントローラ５３は、吸気弁２７について、その開弁時期ＩＯが吸気行程中となり、且つ、その閉弁時期ＩＣが圧縮行程中となるように、バルブ位相を変更するようになっている。
【００３７】
このように、ＶＶＴコントローラ５３は、エンジン１１の運転状態が「低回転低負荷」である場合、吸気弁２７と排気弁２８とがともに閉じる状態（ネガティブオーバラップ状態）が、排気行程ＴＤＣを含み排気行程と吸気行程とにまたがって設定されるように、吸気弁２７および排気弁２８の各バルブ位相を変更するようになっている。なお、この図４において、ネガティブオーバラップ状態となる期間を符号ＴNVOL１で示す。
【００３８】
そして、点火タイミング制御部５４は、圧縮行程ＴＤＣ近傍で主点火制御を行なうとともに、排気行程ＴＤＣ近傍で副点火制御を行なうようになっている。
また、ＶＶＴコントローラ５３は、点火タイミング制御部５４によってエンジン１１の運転状態が「低回転高負荷」であると判定された場合、吸気弁２７および排気弁２８の各バルブ位相を、図５に示すように設定するようになっている。
【００３９】
つまり、エンジン１１の運転状態が「低回転高負荷」である場合、ＶＶＴコントローラ５３は、排気弁２８について、その開弁時期ＥＯが膨張行程中となり、且つ、その閉弁時期ＥＣが排気行程中となるように、バルブ位相を変更するようになっている。
また、エンジン１１の運転状態が「低回転高負荷」である場合、ＶＶＴコントローラ５３は、吸気弁２７について、その開弁時期ＩＯが排気行程中となり、且つ、その閉弁時期ＩＣが圧縮行程中となるように、バルブ位相を変更するようになっている。
【００４０】
このように、ＶＶＴコントローラ５３は、エンジン１１の運転状態が「低回転高負荷」である場合、吸気弁２７と排気弁２８とがともに開く状態（バルブオーバラップ状態）が、排気行程中に設定されるように、吸気弁２７および排気弁２８の各バルブ位相を変更するようになっている。なお、この図５において、バルブオーバラップ状態となる期間を符号ＴVOL１で示す。
【００４１】
そして、点火タイミング制御部５４は、圧縮行程ＴＤＣ近傍で主点火制御を行なうようになっている。
また、ＶＶＴコントローラ５３は、点火タイミング制御部５４によってエンジン１１の運転状態が「高回転低高負荷」であると判定された場合、吸気弁２７および排気弁２８の各バルブ位相を、図６に示すように設定するようになっている。
【００４２】
つまり、エンジン１１の運転状態が「高回転低高負荷」である場合、ＶＶＴコントローラ５３は、排気弁２８について、その開弁時期ＥＯが膨張行程中となり、且つ、その閉弁時期ＥＣが吸気行程中となるように、バルブ位相を変更するようになっている。
また、エンジン１１の運転状態が「高回転低高負荷」である場合、ＶＶＴコントローラ５３は、吸気弁２７について、その開弁時期ＩＯが排気行程ＴＤＣとなり、且つ、その閉弁時期ＩＣが圧縮行程中となるように、バルブ位相を変更するようになっている。
【００４３】
このように、ＶＶＴコントローラ５３は、エンジン１１の運転状態が「高回転低高負荷」である場合、吸気弁２７と排気弁２８とがともに開く状態（バルブオーバラップ状態）が、吸気行程中に設定されるように、吸気弁２７および排気弁２８の各バルブ位相を変更するようになっている。なお、この図６において、バルブオーバラップ状態となる期間を符号ＴVOL2で示す。
【００４４】
そして、点火タイミング制御部５４は、圧縮行程ＴＤＣ近傍で主点火制御を行なうようになっている。
なお、ＶＶＴコントローラ５３は、エンジン１１の運転状態が、「高回転低高負荷」にある場合（図６参照）よりも、「低回転高負荷」にある場合（図５参照）の方が、バルブオーバラップ状態が大きく設定されるように、吸気弁２７および排気弁２８の各バルブ位相を変更する。つまり、ＶＶＴコントローラ５３は、以下の式（３）が成立するように、吸気弁２７および排気弁２８の各バルブ位相を制御するようになっている。
ＴVOL１＞ＴVOL２  ・・・（３）
【００４５】
本実施形態に係るエンジンの制御装置は上述のように構成されているので、以下のような作用および効果を奏する。
ここで、従来のエンジンを例示して説明する。
図８に示すように、従来のエンジン（以下、比較例１のエンジンという）において、運転状態が「低回転低負荷」である場合、排気弁は、その開弁時期ＥＯが膨張行程中となり、且つ、その閉弁時期ＥＣが排気行程中となるように制御されている。また、この比較例１のエンジンにおいて、吸気弁は、その開弁時期ＩＯが吸気行程中となり、且つ、その閉弁時期ＩＣが圧縮行程中となるように制御されている。
【００４６】
そして、この比較例１のエンジンでは、運転状態が「低回転低負荷」である場合、バルブオーバラップ状態も、ネガティブオーバラップ状態も、ゼロとなるように、吸気弁および排気弁の各バルブ位相が変更されている。
さらに、この比較例１のエンジンでは、圧縮行程ＴＤＣ近傍でのみ点火プラグが点火されるようになっている（図８参照）。
【００４７】
したがって、この比較例１のエンジンのＰＶ線図は図９に示すようになる。なお、この図９中、ポンプ損失が生じる領域を斜線で示す。
一方、上述した比較例１とは別の従来のエンジン（以下、比較例２のエンジンという）においては、図１０に示すように、運転状態が「低回転低負荷」である場合、ネガティブオーバラップ状態となるように、吸気弁および排気弁が制御されるようになっている。
【００４８】
つまり、この比較例２のエンジンにおいて、運転状態が「低回転低負荷」である場合、排気弁は、その開弁時期ＥＯが膨張行程中となり、且つ、その閉弁時期ＥＣが排気行程中となるように制御されている。また、この比較例２のエンジンにおいて、吸気弁は、その開弁時期ＩＯが吸気行程中となり、且つ、その閉弁時期ＩＣが圧縮行程中となるように制御されている。
【００４９】
そして、この比較例２のエンジンでは、運転状態が「低回転低負荷」である場合、排気行程ＴＤＣを含む排気行程と吸気行程とにまたがってネガティブオーバラップ状態が設定されるように、吸気弁および排気弁の各バルブ位相が変更されている。
また、この比較例２のエンジンでは、図８を用いて上述した比較例１のエンジンと同様に、圧縮行程ＴＤＣ近傍でのみ点火プラグが点火されるようになっている（図１０参照）。
【００５０】
したがって、この比較例２のエンジンのＰＶ線図は図１１に示すようになる。なお、この図１１中、ポンプ損失が生じる領域を斜線で示す。
これらに対して、本実施形態に係るエンジンの制御装置では、エンジン１１のポンプ損失を大幅に低減できる。
つまり、この点、上述した比較例１のエンジンのＰＶ線である図９および上述した比較例２のエンジンのＰＶ線である図１１と、本実施形態におけるエンジン１１のＰＶ線図である図７とを比較すれば一目瞭然である。
【００５１】
つまり、図７に示すように、エンジン１１の運転状態が「低回転低負荷」である場合に、排気行程において、エンジン１１は、ピストン１５の上昇とともに燃焼室内容積Ｖは減少するものの、排気弁２８が開かれているため、燃焼室１６内圧には変化があまり生じず、ほぼ一定となる。その後、排気行程中において、排気弁２８が閉じられ、エンジン１１は、排気行程と吸気行程とにまたがって排気弁２８および吸気弁２７がともに閉じられた状態（即ち、ネガティブオーバラップ状態）となり、ピストン１５の上昇とともに燃焼室内圧Ｐが増大する。
【００５２】
そして、排気行程から吸気行程に移行する間、より具体的には、排気行程ＴＤＣ近傍において、点火タイミング制御部５４が副点火を実行する。これにより、昇圧された燃焼室１６内で爆発が生じ燃焼室内圧Ｐはさらに増大する。
その後、吸気行程では、増大した燃焼室内圧Ｐによりピストン１５は押し下げられ、ピストン１５の下降とともに燃焼室内容積Ｖが増加する。
【００５３】
その後、燃焼室内圧Ｐは燃焼室内容積Ｖの増加とともに低下して負圧となり、そして、吸気弁２７が開いて燃焼室１６内に十分に吸気が導入される。
このとき、図７の斜線領域で示すポンプ損失が生じるものの、図９における斜線領域（即ち、ポンプ損失）や図１１における斜線領域（即ち、ポンプ損失）に比べ、図７の斜線領域の大きさが小さいことが分かる。
【００５４】
つまり、本実施形態に係るエンジンの制御装置では、エンジン１１の運転状態が「低回転低負荷」である場合、排気行程中にネガティブオーバラップ状態を設定するため、排気行程中の排気弁２８を閉じた後の燃焼室１６内には、高温のＥＧＲガスとともに比較的高濃度の未燃燃料が残留する。
そして、このネガティブオーバラップ状態を維持した状態でピストン１５が上昇し、排気行程ＴＤＣ近傍に至ると、燃焼室１６内は、高温でかつ高圧の状態となっており、このとき、副点火を行なうことで、燃焼室１６内で未燃燃料の酸化反応（即ち、爆発）を生じさせることが出来る。
【００５５】
これにより、副点火直後にシリンダ１４の燃焼室１６内圧はさらに上昇し、その後、吸気行程においてピストン１５は当該爆発により積極的に押し下げられ、吸気行程中のポンプ損失を低減することが可能となる。
また、この未燃燃料の酸化反応により燃焼室１６内温度を上昇させることが可能となり、吸気行程において燃焼室１６内に流入する燃料の気化を促進することもできる。したがって、その後、圧縮行程ＴＤＣ近傍での点火（即ち主点火）による燃焼室内での燃焼効率（爆発効率）を高めることが可能となる。
【００５６】
したがって、本実施形態に係るエンジンの制御装置では、ポンプ損失を低減しながらエンジン１１の燃費効率を向上しつつ、エンジン１１の運転安定性が悪化する事態を抑制することができる。
また、特別な部品を用いることがないので、コストの抑制に寄与することもできる。
また、エンジン回転数ＮEおよびエンジントルクＴＱに応じてネガティブオーバラップ状態を設定し副点火を行なうので、効率的にポンプ損失を低減しながらエンジン１１の燃費効率を向上させることが出来る。さらには、エンジン１１の運転安定性が悪化する事態を抑制することもできる。
【００５７】
また、エンジン１１の運転状態が、低回転低負荷状態以外である場合は、ネガティブオーバラップ状態の設定を禁止し、且つ、不要な副点火を行なわないため、燃費効率の低下を抑制することができる。
また、吸気弁２７が開かれるよりも前に、吸気ポート１９内へインジェクタ２１による燃料噴射が１回行なわれるようになっているので、噴射された燃料が昇温され、十分に気化された状態の燃料を燃焼室１６内に導入することができる。つまり、燃焼室１６に導入された燃料の気化が十分ではなく、このような燃料に燃焼室１６の熱が奪われてしまうような事態を抑制することも出来る。
【００５８】
また、吸気行程中に上述の燃料噴射が１回行なわれるようになっているので、噴射された燃料に、燃焼室１６の熱が奪われてしまうような事態を抑制することができる。つまり、噴射後に燃焼室１６内に取り込まれた燃料が燃焼室１６内圧の上昇にともなって気化すると気化熱を生じ、この気化熱によって燃焼室１６内温度が低下する事態を抑制し、熱効率を向上することができるため、主点火や副点火での燃焼効率をさらに向上することができる。
【００５９】
［その他］
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は係る実施形態に限定されるものではなく、本発明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出来る。その一例を以下に示す。
上述の実施形態においては、車両１０には、ガソリンエンジン（エンジン）１１が搭載されている場合を記載したが、これに限定されるものではなく、例えば、混合燃料エンジンでもよい。
上述の実施形態においては、吸気側ＶＶＴ機構３２および排気側ＶＶＴ機構３３として、特許第３４９８７８４号公報に開示された技術が適用されている場合を記載したが、これに限定されるものではない。
【００６０】
上述の実施形態においては、吸気弁２７および排気弁２８が設けられたエンジン１１について、つまり１つの吸気弁と１つの排気弁とが設けられたエンジン１１について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、前方吸気弁および後方吸気弁と、前方排気弁および後方排気弁とが設けられたエンジンであってもよい。
また、上述の実施形態においては、燃料噴射装置であるインジェクタ２１は吸気ポート１９に設けられる場合を記載したが、これに限定されるものではない。例えば、シリンダ１４内にインジェクタを設けてもよい。即ち、燃焼室内噴射型のエンジンに本発明を適用してもよい。
【００６１】
また、上述の実施形態においては、吸気弁２７が開かれるよりも以前に吸気ポート１９内に燃料噴射を１回行なう場合を記載したが、これに限定されるものではない。例えば、吸気ポート１９内に燃料噴射を数回行なってもよい。
また、上述の実施形態においては、吸気行程中に燃料噴射を１回行なう場合を記載したが、これに限定されるものではない。例えば、吸気行程中に燃料噴射を数回行なってもよい。
【００６２】
また、上述の実施形態においては、エンジン１１の運転状態が「低回転低負荷」である場合、ＶＶＴコントローラ５３は、排気弁２８について、その開弁時期ＥＯが膨張行程中となり、且つ、その閉弁時期ＥＣが排気行程中となり、吸気弁２７について、その開弁時期ＩＯが吸気行程中となり、且つ、その閉弁時期ＩＣが圧縮行程中となり、吸気弁２７と排気弁２８とがともに閉じる状態（ネガティブオーバラップ状態）が、排気行程ＴＤＣを含み排気行程と吸気行程とにまたがって設定されるように（図４の符号ＴNVOL１参照）、吸気弁２７および排気弁２８の各バルブ位相を変更する場合について記載したが、これに限定されるものではない。例えば、ＶＶＴコントローラ５３は、ネガティブオーバラップ状態が、排気行程中から排気行程ＴＤＣまで設定されるように、吸気弁２７および排気弁２８のバルブ位相を変更するようにしてもよい。
【００６３】
また、上述の実施形態においては、エンジン１１の運転状態が「低回転高負荷」である場合、ＶＶＴコントローラ５３は、排気弁２８について、その開弁時期ＥＯが膨張行程中となり、且つ、その閉弁時期ＥＣが排気行程中となり、吸気弁２７について、その開弁時期ＩＯが排気行程中となり、且つ、その閉弁時期ＩＣが圧縮行程中となり、吸気弁２７と排気弁２８とがともに開く状態（バルブオーバラップ状態）が、排気行程中に設定されるように（図５の符号ＴVOL１参照）、吸気弁２７および排気弁２８の各バルブ位相を変更する場合について記載したが、これに限定されるものではない。例えば、ＶＶＴコントローラ５３は、吸気弁２７と排気弁２８とのバルブオーバラップ状態が、排気行程と吸気行程とにまたがって設定されるように、あるいは、吸気行程中に設定されるようにバルブ位相を変更するようにしてもよい。
【００６４】
また、上述の実施形態においては、エンジン１１の運転状態が「高回転低高負荷」である場合、ＶＶＴコントローラ５３が、排気弁２８について、その開弁時期ＥＯが膨張行程中となり、且つ、その閉弁時期ＥＣが吸気行程中となるようにバルブ位相を変更する場合について説明した。また、ＶＶＴコントローラ５３が、吸気弁２７について、その開弁時期ＩＯが排気行程ＴＤＣとなり、且つ、その閉弁時期ＩＣが圧縮行程中となるように、バルブ位相を変更する場合について説明した。そして、ＶＶＴコントローラ５３は、吸気弁２７と排気弁２８とがともに開く状態（バルブオーバラップ状態）が、吸気行程中に設定されるように（図６の符号ＴVOL２参照）、吸気弁２７および排気弁２８の各バルブ位相を変更する場合について説明した。しかしながら、本発明はこのような場合に限定するものではない。
【００６５】
例えば、ＶＶＴコントローラ５３は、吸気弁２７と排気弁２８とのバルブオーバラップ状態が、排気行程と吸気行程とにまたがって設定されるように、あるいは、排気行程中に設定されるようにバルブ位相を変更するようにしてもよい。
また、上述の実施形態において、点火タイミング制御部５４は、圧縮行程ＴＤＣ近傍で主点火を行ない、エンジン１１の運転状態が「低回転低負荷」である場合には、排気行程ＴＤＣ近傍で副点火を行なうように点火プラグ１８による点火タイミングを制御する場合について記載したが、これに限定されるものではない。例えば、主点火を圧縮行程ＴＤＣで行い、副点火を排気行程ＴＤＣで行なうように点火プラグ１８による点火タイミングを制御するようにしてもよい。
【００６６】
また、上述の実施形態においては説明を省略したが、エンジン１１の運転状態が「低回転低負荷」で、排気行程中にネガティブオーバラップ状態を設定し、副点火制御を実行する場合は、吸気空燃比を通常時よりもリーン化することが好ましい。これにより、ＥＧＲガス中に含まれる酸素量を比較的多くすることが可能となり、副点火実行後に生じる爆発のエネルギーを増大させることが可能となる。
【００６７】
また、上述の実施形態においては、エンジン１１の運転状態が「低回転低負荷」の時に、ＶＶＴコントローラ５３によって吸気弁２７と排気弁２８とがネガティブオーバラップ状態となり、点火タイミング制御部５４がこのネガティブオーバラップ状態中に副点火制御を行なう場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、エンジン１１の運転状態が「低回転高負荷」や「高回転低高負荷」の時に、ネガティブオーバラップ状態となるように吸気弁２７と排気弁２８とを制御し、このネガティブオーバラップ状態中に副点火制御を行なうようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明は、車両の製造産業などに利用可能である。
本発明は、自動車産業や動力出力装置の製造産業などにも利用可能である。
【符号の説明】
【００６９】
１０  車両
１１  ガソリンエンジン（エンジン）
１２  シリンダヘッド
１３  シリンダブロック
１４  シリンダ
１５  ピストン
１５ａ  頂面
１６  燃焼室
１７  ペントルーフ
１８  点火プラグ
１９  吸気ポート
２１  インジェクタ（燃料噴射手段）
２２  吸気マニホールド
２３  排気ポート
２４  排気マニホールド
２５  スロットルバルブ
２６  スロットルバルブ開度センサ
２７  吸気弁
２８  排気弁
２９  吸気カムシャフト
３１  排気カムシャフト
３２  吸気側ＶＶＴ機構（吸気弁制御機構）
３３  排気側ＶＶＴ機構（排気弁制御機構）
５０  ＥＣＵ(Electric Control Unit)
５１  エンジン回転数演算部（回転数検出手段）
５２  エンジン負荷演算部（負荷検出手段）
５３  ＶＶＴコントローラ（バルブタイミング制御手段）
５４  点火タイミング制御部（点火タイミング制御手段）
５５  燃料噴射制御部（燃料噴射制御手段）
５６  統合制御マップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0005381758.tif 000009
【図９】
0005381758.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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