(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気弁の開閉動作を任意に制御可能な可変動弁装置を備え、吸気弁の閉時期を制御して吸入空気量を制御する第１の吸入空気量制御手段と、吸気弁の閉時期を固定し、吸気通路に設けたスロットル弁の開度を制御して吸入空気量を制御する第２の吸入空気量制御手段とを備える可変動弁エンジンにおいて、
エンジン回転数及び負荷に応じて与える点火時期を、前記第１の吸入空気量制御手段による制御中と、前記第２の吸入空気量制御手段による制御中とで、エンジン回転数及び負荷が同じであっても、異ならせる点火時期制御手段を設けたことを特徴とする可変動弁エンジンの点火時期制御装置。
【請求項２】
前記点火時期制御手段は、前記第１の吸入空気量制御手段による制御中に、前記第２の吸入空気量制御手段の制御中に比べ、点火時期を進角させることを特徴とする請求項１記載の可変動弁エンジンの点火時期制御装置。
【請求項３】
前記点火時期制御手段は、前記第１の吸入空気量制御手段による制御中の点火時期と、前記第２の吸入空気量制御手段による制御中の点火時期とを別々に持つことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の可変動弁エンジンの点火時期制御装置。
【請求項４】
前記点火時期制御手段は、前記第１の吸入空気量制御手段による制御中の点火時期と、前記第２の吸入空気量制御手段による制御中の点火時期とのうち、いずれか一方の点火時期を持ち、前記一方の点火時期を補正して、他方の点火時期を算出することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の可変動弁エンジンの点火時期制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸気弁の開閉動作を任意に制御可能な可変動弁装置を備える可変動弁エンジンの点火時期制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、可変動弁装置、例えば電磁駆動装置を用いて、吸気弁及び排気弁を駆動し、これらの開閉動作を任意に制御するものがある（特開平８−２０００２５号公報、特開平１０−３７７２７号公報参照）。
【０００３】
更に、近年は、ポンプロスの低減による燃費向上を目的として、吸気弁の閉時期を制御（早閉じ制御）することにより、吸入空気量を制御して、ノンスロットル運転を行うものが注目され、その開発が進められている。この場合、スロットル弁は無いか、吸気通路内に微少な負圧を得る目的で補助的に装着される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、運転条件によっては、吸気弁の閉時期を下死点近傍に固定し、吸気通路に設けたスロットル弁の開度を制御して吸入空気量を制御した方が良い場合があり、吸気弁による吸入空気量の制御と、スロットル弁による吸入空気量の制御とを使い分けることが考えられている。
【０００５】
上記のように、吸気弁による吸入空気量の制御と、スロットル弁による吸入空気量の制御とを使い分ける場合、吸気弁による吸入空気量の制御時には、低負荷側で、吸入空気量を小さくすべく、吸気弁の閉時期が早くなって、吸気弁の開時間が短くなるため、ポート流速が発達せず、シリンダ内のガス流動の弱化を生じ、また、吸気弁の早閉じ後の断熱膨張等により、シリンダ内混合気の温度低下を生じることから、スロットル弁による吸入空気量の制御時に比べ、燃焼速度が低下し、また、吸気管圧力（負圧）が異なることも、燃焼速度に大きく影響を及ぼす。
【０００６】
よって、吸気弁による吸入空気量の制御中と、スロットル弁による吸入空気量の制御中とで、同じ点火時期を与えてしまうと、運転性、燃費等に大きな影響を与える。
【０００７】
本発明は、このような点に鑑み、可変動弁エンジンにおいて、吸気弁による吸入空気量の制御と、スロットル弁による吸入空気量の制御とを使い分ける場合に、点火時期を最適に制御して、運転性、燃費等を改善することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１に係る発明では、図１に示すように、吸気弁の開閉動作を任意に制御可能な可変動弁装置を備え、吸気弁の閉時期を制御して吸入空気量を制御する第１の吸入空気量制御手段と、吸気弁の閉時期を固定し、吸気通路に設けたスロットル弁の開度を制御して吸入空気量を制御する第２の吸入空気量制御手段とを備える可変動弁エンジンにおいて、エンジン回転数及び負荷に応じて与える点火時期を、前記第１の吸入空気量制御手段による制御中と、前記第２の吸入空気量制御手段による制御中とで、エンジン回転数及び負荷が同じであっても、異ならせる点火時期制御手段を設けて、可変動弁エンジンの点火時期制御装置を構成する。
【０００９】
請求項２に係る発明では、前記点火時期制御手段は、前記第１の吸入空気量制御手段による制御中に、前記第２の吸入空気量制御手段の制御中に比べ、点火時期を進角させることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に係る発明では、前記点火時期制御手段は、前記第１の吸入空気量制御手段による制御中の点火時期と、前記第２の吸入空気量制御手段による制御中の点火時期とを別々に持つことを特徴とする。
【００１１】
請求項４に係る発明では、前記点火時期制御手段は、前記第１の吸入空気量制御手段による制御中の点火時期と、前記第２の吸入空気量制御手段による制御中の点火時期とのうち、いずれか一方の点火時期を持ち、前記一方の点火時期を補正して、他方の点火時期を算出することを特徴とする。
【００１２】
【発明の効果】
請求項１に係る発明によれば、吸気弁による吸入空気量の制御中と、スロットル弁による吸入空気量の制御中とで、異なる点火時期を与えることにより、両者の燃焼速度の違いに的確に対応して、運転性、燃費等を改善し得る。
【００１３】
請求項２に係る発明によれば、吸気弁による吸入空気量の制御中に、スロットル弁による吸入空気量の制御中に比べ、点火時期を進角させることで、吸気弁による吸入空気量の制御中の燃焼速度の低下に対し、最適な方向に点火時期を制御できる。
【００１４】
請求項３に係る発明によれば、吸気弁による吸入空気量の制御中の点火時期と、スロットル弁による吸入空気量の制御中の点火時期とを別々に持つことで、それぞれ最適に設定できる。
【００１５】
請求項４に係る発明によれば、吸気弁による吸入空気量の制御中の点火時期と、スロットル弁による吸入空気量の制御中の点火時期とのうち、いずれか一方の点火時期を持ち、他方の点火時期については補正により得ることで、簡素化できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を説明する。
図２は本発明の一実施形態を示す可変動弁エンジンのシステム図である。
【００１７】
エンジン１の各気筒のピストン２により画成される燃焼室３には、点火栓４を囲むように、電磁駆動式の吸気弁５及び排気弁６を備えている。７は吸気通路、８は排気通路である。
【００１８】
吸気弁５及び排気弁６の電磁駆動装置（可変動弁装置）の基本構造を図３に示す。弁体２０の弁軸２１にプレート状の可動子２２が取付けられており、この可動子２２はスプリング２３，２４により中立位置に付勢されている。そして、この可動子２２の下側に開弁用電磁コイル２５が配置され、上側に閉弁用電磁コイル２６が配置されている。
【００１９】
従って、開弁させる際は、上側の閉弁用電磁コイル２６への通電を停止した後、下側の開弁用電磁コイル２５に通電して、可動子２２を下側へ吸着することにより、弁体２０をリフトさせて開弁させる。逆に、閉弁させる際は、下側の開弁用電磁コイル２５への通電を停止した後、上側の閉弁用電磁コイル２６に通電して、可動子２２を上側へ吸着することにより、弁体２０をシート部に着座させて閉弁させる。
【００２０】
図２に戻って、吸気通路７には、全気筒共通の集合部に、電制スロットル弁９が設けられている。
吸気通路７にはまた、各気筒毎の吸気ポート部分に、電磁式の燃料噴射弁１０が設けられている。
【００２１】
ここにおいて、吸気弁５、排気弁６、電制スロットル弁９、燃料噴射弁１０及び点火栓４の作動は、コントロールユニット１１により制御され、このコントロールユニット１１には、エンジン回転に同期してクランク角信号を出力しこれによりクランク角位置と共にエンジン回転数Ｎｅを検出可能なクランク角センサ１２、アクセル開度（アクセルペダル踏込み量）ＡＰＯを検出するアクセルペダルセンサ（アクセル全閉でＯＮとなるアイドルスイッチを含む）１３、吸気通路７のスロットル弁９上流にて吸入空気量Ｑａを計測するエアフローメータ１４、エンジン冷却水温Ｔｗを検出する水温センサ１５等から、信号が入力されている。
【００２２】
このエンジン１では、通常は、ポンプロスの低減による燃費向上を目的として、電磁駆動式の吸気弁５及び排気弁６の開閉動作を制御、特に吸気弁５の開時期ＩＶＯを上死点近傍に設定して、吸気弁５の閉時期ＩＶＣを可変制御することにより吸入空気量を制御して、実質的にノンスロットル運転を行う。この場合、電制スロットル弁９は、全開、又は吸気通路７内に微少な負圧を得る程度の開度に設定する。
【００２３】
一方、特定運転条件、例えば、アイドル運転時（アイドルスイッチＯＮ）、及び、冷機時（水温Ｔｗが所定値以下）には、吸気弁５の閉時期ＩＶＣを下死点近傍に固定し、電制スロットル弁９の開度ＴＶＯを可変制御することにより吸入空気量を制御する。
【００２４】
燃料噴射弁１０の燃料噴射時期及び燃料噴射量は、エンジン運転条件に基づいて制御するが、燃料噴射量は、基本的には、エアフローメータ１４により計測される吸入空気量Ｑａに基づいて、所望の空燃比となるように制御する。
【００２５】
点火栓４による点火時期は、エンジン運転条件に基づいて制御するが、通常運転条件での電磁駆動式の吸気弁５による吸入空気量の制御時と、特定運転条件での電制スロットル弁９による吸入空気量の制御時とで、互いに異なる点火時期を与える。
【００２６】
次に、吸気弁５（吸気弁開時期ＩＶＯ、閉時期ＩＶＣ）、スロットル弁９（スロットル開度ＴＶＯ）、及び、点火時期の制御について、更に詳細に、フローチャートにより説明する。
【００２７】
図４は第１実施形態のフローチャートである。
ステップ１（図にはＳ１と記す。以下同様）では、アクセル開度ＡＰＯとエンジン回転数Ｎｅとに基づいて、マップを参照して、要求トルク相当の目標空気量Ｑｔを演算する。但し、アイドル運転時（アイドルスイッチＯＮ）の場合は、エンジン回転数Ｎｅと目標アイドル回転数Ｎｉｄｌｅとの偏差ΔＮｅ＝Ｎｅ−Ｎｉｄｌｅに基づいて、該偏差がマイナス側のときは、増量方向、プラス側のときは、減量方向に、目標空気量Ｑｔを補正する。
【００２８】
ステップ２では、運転条件を判定する。すなわち、特定運転条件かそれ以外の通常運転条件かを判定する。ここで、前記特定運転条件は、例えば、アイドル運転時（アイドルスイッチＯＮ）、及び、冷機時（水温Ｔｗが所定値以下）とする。この部分が運転条件判定手段に相当する。
【００２９】
通常運転条件の場合は、ステップ３へ進み、スロットル開度ＴＶＯを全開近傍（全開又は微少な負圧を得る程度の開度）に固定する。
そして、ステップ４へ進み、ステップ３でのスロットル開度条件下で、目標空気量Ｑｔを得るように、バルブタイミングを演算する。すなわち、吸気弁開時期ＩＶＯを上死点近傍に固定する一方、目標空気量Ｑｔを得るように、目標空気量Ｑｔから、テーブルを参照して、吸気弁閉時期ＩＶＣを演算し、制御する。ここで、目標空気量Ｑｔが小さい程、吸気弁閉時期ＩＶＣを上死点側に設定し、目標空気量Ｑｔが大きい程、吸気弁閉時期ＩＶＣを下死点側に設定する。このステップ３，４の部分が第１の吸入空気量制御手段に相当する。
【００３０】
そして、ステップ５へ進み、点火時期を、吸気弁５による吸入空気量の制御時に合わせ、スロットル弁９による吸入空気量の制御時に比べ、進角側のＡに設定する。
【００３１】
進角側に設定するのは、吸気弁５による吸入空気量の制御時には、低負荷側で、吸入空気量を小さくすべく、吸気弁閉時期ＩＶＣが早くなって、吸気弁５の開時間が短くなるため、ポート流速が発達せず、シリンダ内のガス流動の弱化を生じ、また吸気弁５の早閉じ後の断熱膨張等により、シリンダ内混合気の温度低下を生じることから、スロットル弁９による吸入空気量の制御時に比べ、燃焼速度が低下するからである。
【００３２】
ここでの点火時期Ａは、具体的には、図６に示すようなマップにより、エンジン回転数Ｎｅと負荷（目標空気量Ｑｔ）とによって与え、燃焼速度の低下の度合が大きい低負荷側でより進角させる。
【００３３】
特定運転条件の場合は、ステップ６へ進み、バルブタイミングを固定する。すなわち、吸気弁開時期ＩＶＯを上死点近傍に固定し、吸気弁閉時期ＩＶＣを下死点近傍に固定する。
【００３４】
そして、ステップ７へ進み、ステップ６でのバルブタイミング条件下で、目標空気量Ｑｔを得るように、スロットル開度ＴＶＯを演算する。すなわち、目標空気量Ｑｔとエンジン回転数Ｎｅとから、マップを参照して、スロットル開度ＴＶＯを演算し、制御する。具体的には、Ｑｔ／Ｎｅに対し比例的にスロットル開度ＴＶＯを設定する。このステップ６，７の部分が第２の吸入空気量制御手段に相当する。
【００３５】
そして、ステップ８へ進み、点火時期を、スロットル弁９による吸入空気量の制御時に合わせ、吸気弁５による吸入空気量の制御時に比べ、遅角側のＢに設定する。
【００３６】
遅角側に設定するのは、スロットル弁９による吸入空気量の制御時には、燃焼速度の低下を生じないからである。
ここでの点火時期Ｂは、具体的には、図６とは別のマップにより、エンジン回転数Ｎｅと負荷（目標空気量Ｑｔ）とによって与える。
【００３７】
本実施形態では、ステップ５，８の部分が点火時期制御手段に相当する。
尚、実際の点火時期の制御に際しては、点火時期Ａ又はＢを基本点火時期として、これにノック補正等の各種補正を加えて、最終的な点火時期を決定する。
【００３８】
図５は第２実施形態のフローチャートである。
ステップ１，２，３，４，６，７の部分は、第１実施形態（図４）と同じである。
【００３９】
通常運転条件にて、ステップ３，４で、スロットル開度ＴＶＯを全開近傍に固定し、目標空気量Ｑｔを得るように吸気弁閉時期ＩＶＣを制御する場合は、ステップ５’にて、点火時期補正量＝０とする。
【００４０】
そして、ステップ９へ進み、点火時期＝Ａ−補正量とする。この場合、ステップ５’にて点火時期補正量＝０であるので、点火時期＝Ａとなる。
すなわち、点火時期を、吸気弁５による吸入空気量の制御時に合わせ、スロットル弁９による吸入空気量の制御時に比べ、進角側のＡに設定する。
【００４１】
吸気弁５による吸入空気量の制御時には、低負荷側で、吸入空気量を小さくすべく、吸気弁閉時期ＩＶＣが早くなって、吸気弁５の開時間が短くなるため、ポート流速が発達せず、シリンダ内のガス流動の弱化を生じ、また吸気弁５の早閉じ後の断熱膨張等により、シリンダ内混合気の温度低下を生じることから、スロットル弁９による吸入空気量の制御時に比べ、燃焼速度が低下するからである。
【００４２】
ここでの点火時期Ａは、具体的には、図６に示すようなマップにより、エンジン回転数Ｎｅと負荷（目標空気量Ｑｔ）とによって与え、燃焼速度の低下の度合が大きい低負荷側でより進角させる。
【００４３】
特定運転条件にて、ステップ６，７で、吸気弁閉時期ＩＶＣを下死点近傍に固定し、目標空気量Ｑｔを得るようにスロットル開度ＴＶＯを制御する場合は、ステップ８’にて、点火時期補正量＝Ｃとする。
【００４４】
そして、ステップ９へ進み、点火時期＝Ａ−補正量とする。この場合、ステップ８’にて点火時期補正量＝Ｃであるので、点火時期＝Ａ−Ｃとなる。
すなわち、点火時期を、スロットル弁９による吸入空気量の制御時に合わせ、吸気弁５による吸入空気量の制御時に比べ、遅角側に補正する。
【００４５】
スロットル弁９による吸入空気量の制御時には、燃焼速度の低下を生じないからである。
ここでの遅角側補正量Ｃは、具体的には、図７に示すようなマップにより、エンジン回転数Ｎｅと負荷（目標空気量Ｑｔ）とによって与え、点火時期Ａを図６のマップで燃焼速度の低下の度合が大きい低負荷側でより進角させた分、低負荷側でより大きくする。
【００４６】
本実施形態では、ステップ５’，８’，９の部分が点火時期制御手段に相当する。
尚、以上の実施形態では、可変動弁装置として、電磁駆動式のものを用いたが、油圧駆動式のもの等を用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の構成を示す機能ブロック図
【図２】本発明の実施形態を示す可変動弁エンジンのシステム図
【図３】吸排気弁の電磁駆動装置の基本構造図
【図４】第１実施形態のフローチャート
【図５】第２実施形態のフローチャート
【図６】点火時期マップを示す図
【図７】補正量マップを示す図
【符号の説明】
１  エンジン
４  点火栓
５  電磁駆動式の吸気弁
６  電磁駆動式の排気弁
７  吸気通路
８  排気通路
９  燃料噴射弁
１０  電制スロットル弁
１１  コントロールユニット
１２  クランク角センサ
１３  アクセルペダルセンサ
１４  エアフローメータ
１５  水温センサ
【図１】
0003614060.tif 000002
【図２】
0003614060.tif 000003
【図３】
0003614060.tif 000004
【図４】
0003614060.tif 000005
【図５】
0003614060.tif 000006
【図６】
0003614060.tif 000007
【図７】
0003614060.tif 000008