(57)【要約】【課題】気筒内に燃料を直接噴射する内燃機関において、吸気バルブ及びその近傍に堆積するデポジットによって吸気量が影響を受けるのを抑制する。【解決手段】電子制御装置は、エンジンの運転状態に応じた目標作用角に基づき作用角可変機構を制御する。また、電子制御装置は、吸気バルブ及びその近傍に堆積するデポジットの堆積量をエンジンの運転状態に基づき推定し（ステップ１１０）、その推定した堆積量が所定値αよりも多いとき、目標作用角をエンジンの運転状態に応じた値よりも小さな値（パージ作用角）に変更する（ステップ１２０，１３０）。この変更により、吸気バルブの開弁時における吸気通路の実開口面積を、目標作用角を縮小しない場合の実開口面積よりも減少させ、吸気バルブの開弁に伴い吸気通路から気筒内へ流入する空気の流速を増大させ、デポジットを吹き飛ばす。【選択図】      図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気バルブの最大リフト量、及び前記吸気バルブの開弁に関わる吸気カムの作用角の少なくとも一方のバルブ特性を機関運転状態に応じて可変とするバルブ特性可変機構を備えるとともに、気筒内に燃料を直接噴射する内燃機関に適用される制御装置であって、
前記吸気バルブ及びその近傍に堆積するデポジットの量を推定する堆積量推定手段と、
前記堆積量推定手段により推定された堆積量が所定値よりも多いとき、前記吸気バルブのバルブ特性を機関運転状態に応じたバルブ特性よりも縮小させるバルブ特性縮小手段と
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記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機関運転状態に応じて変更することによりバルブオーバラップを可変とするバルブタイミング可変機構と、
前記バルブ特性縮小手段によるバルブ特性の縮小に際し、吸気上死点よりも進角側での前記バルブタイミング可変機構によるバルブオーバラップを制限するバルブオーバラップ制限手段と
をさらに備える請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記バルブオーバラップ制限手段は、前記バルブタイミング可変機構による前記吸気バルブの開弁時期を吸気上死点よりも遅角させることにより前記バルブオーバラップを制限する請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸気バルブの最大リフト量、及び吸気バルブの開弁に関わる吸気カムの作用角の少なくとも一方のバルブ特性を可変とするバルブ特性可変機構を備えるとともに、気筒内に燃料を直接噴射する内燃機関に適用される制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の一形態として、気筒（燃焼室）内に燃料を直接噴射し、この燃料と空気との混合気を火花により着火及び燃焼させ、その燃焼に伴い生じた燃焼ガスによりピストンを往復動させるようにした筒内噴射式内燃機関が知られている。
【０００３】
また、近年では、吸気バルブの最大リフト量、及び吸気バルブの開弁に関わる吸気カムの作用角の少なくとも一方のバルブ特性を可変としたバルブ特性可変機構を内燃機関に搭載することが提案・実用化されている（例えば、特許文献１参照）。この技術によれば、例えば内燃機関の低回転低負荷域では、吸気バルブの作用角（最大リフト量）を小さくして吸気量を少なくすることで、スロットルバルブの開度制御によって生ずるポンピングロスを小さくし、燃費の向上を図ることができる。また、内燃機関の高回転高負荷域では作用角（最大リフト量）を大きくし、吸気充填効率の向上により出力の増加を確保することができる。
【特許文献１】特開２００１−２６３０１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、前述した筒内噴射式内燃機関では、燃料が完全に燃焼されずスス等の微粒子（ＰＭ）が燃焼室内で生成される場合がある。すなわち、気筒内に直接噴射された燃料は、同気筒内で霧化するほかピストンの頂面等に液状に付着する。これらの燃料は全て燃焼されるべきであるが、実際には、気筒内の酸素が主として霧化した燃料の燃焼に使用されてしまい、ピストン等に付着した燃料が完全に燃焼されず微粒子となって気筒内を浮遊することがある。この微粒子は、吸気バルブ及び排気バルブがともに開弁する期間（バルブオーバラップ）が吸気上死点よりも進角側（排気行程後期）にあると、その期間に、既燃ガスとともに気筒から吸気通路に吹き返される。そして、吹き返された既燃ガス中の微粒子が吸気バルブの傘部や、吸気通路の気筒における開口部等に付着・堆積し、いわゆるデポジットを形成する。そして、このデポジットにより、吸気バルブの開弁に伴う吸気通路の実開口面積が減少し、吸気量が減少する。
【０００５】
こうした現象は、上記バルブ特性可変機構を搭載した内燃機関において、同機構を通じて吸気バルブの作用角（最大リフト量）を小さくしたときに特に問題となりやすい。これは、本来通過すべき吸気量に対し、デポジットの堆積に伴う吸気量の減少分の占める割合（影響度合い）が、作用角の大きな場合に比べ非常に大きくなるからである。
【０００６】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、筒内に燃料を直接噴射する内燃機関において、吸気バルブ等に堆積するデポジットによって吸気量が影響を受けるのを抑制す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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明では、吸気バルブの最大リフト量、及び前記吸気バルブの開弁に関わる吸気カムの作用角の少なくとも一方のバルブ特性を機関運転状態に応じて可変とするバルブ特性可変機構を備えるとともに、気筒内に燃料を直接噴射する内燃機関に適用される制御装置であって、前記吸気バルブ及びその近傍に堆積するデポジットの量を推定する堆積量推定手段と、前記堆積量推定手段により推定された堆積量が所定値よりも多いとき、前記吸気バルブのバルブ特性を機関運転状態に応じたバルブ特性よりも縮小させるバルブ特性縮小手段とを備えるとする。
【０００８】
上記の構成によれば、内燃機関の運転時には、吸気バルブが機関運転状態に応じたバルブ特性（最大リフト量及び作用角の少なくとも一方）で開閉するようにバルブ特性可変機構が制御される。
【０００９】
こうしたバルブ特性可変機構の制御に際し、堆積量推定手段では、吸気バルブ及びその近傍に堆積するデポジットの量が推定される。そして、推定されたデポジットの堆積量が所定値よりも多くなると、吸気バルブのバルブ特性が、バルブ特性縮小手段により機関運転状態に応じたバルブ特性よりも縮小させられる。この縮小により、吸気バルブの開弁時における吸気通路の実開口面積が、縮小されない場合の実開口面積よりも減少する。吸気バルブの開弁に伴い吸気通路から気筒内へ流入する空気の流速が増大し、上記デポジットがこの空気の流れによって吹き飛ばされやすくなる。デポジットが吹き飛ばされてその堆積量が減少すれば、デポジットによる上記実開口面積、ひいては吸気量の減少分が少なくなる。このように、請求項１に記載の発明によれば、デポジットによって吸気量が影響を受けるのを抑制することが可能となる。
【００１０】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、前記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機関運転状態に応じて変更することによりバルブオーバラップを可変とするバルブタイミング可変機構と、前記バルブ特性縮小手段によるバルブ特性の縮小に際し、吸気上死点よりも進角側での前記バルブタイミング可変機構によるバルブオーバラップを制限するバルブオーバラップ制限手段とをさらに備えるとする。
【００１１】
上記の構成によれば、内燃機関の運転時には、バルブタイミング可変機構の制御を通じて、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が機関運転状態に応じて変更され、両バルブがともに開く期間であるバルブオーバラップが調整される。
【００１２】
ここで、気筒内に燃料を直接噴射する内燃機関では、吸気上死点よりも進角側でバルブオーバラップがあると、内燃機関の運転に伴い生成した微粒子が既燃ガスとともに気筒から吸気通路に吹き返され、これがデポジットの生成の原因となる。
【００１３】
この点、請求項２に記載の発明では、バルブ特性縮小手段によるバルブ特性の縮小に際し、吸気上死点よりも進角側でのバルブタイミング可変機構によるバルブオーバラップがバルブオーバラップ制限手段によって制限される。この制限により、バルブ特性の縮小の際には、吸気上死点よりも進角側でのバルブオーバラップに起因する上記微粒子の吸気通路への吹き返しが抑制される。そのため、デポジットの新たな生成を抑制したうえで、上記バルブ特性の縮小によりデポジットの堆積量を減少させることができる。このように、請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果と相俟って、デポジットにより吸気量が影響を受けるのを一層抑制することが可能となる。
【００１４】
請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の発明において、前記バルブオーバラップ制限手段は、前記バルブタイミング可変機構による前記吸気バルブの開弁時期を吸気上死点よりも遅角させることにより前記バルブオーバラップを制限するものとする。
【００１５】
上記の構成によれば、バルブ特性縮小手段によるバルブ特性の縮小に際し、前記バルブタイミング可変機構による吸気バルブの開弁時期が吸気上死点よりも遅角される。この遅角により、排気バルブの閉弁時期に拘らず吸気上死点よりも進角側でのバルブオーバラップがなくなる。その結果、バルブオーバラップに起因する微粒子の吸気通路への吹き返しがなくなり、請求項２に記載の効果をより確実に奏することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を具体化した一実施形態について、図面を参照して説明する。
図１に示すように、車両には、内燃機関として筒内噴射式のガソリンエンジン（以下、単にエンジンという）１１が搭載されている。エンジン１１は、ピストン１３が往復動可能に収容された複数の気筒（シリンダ）１２を有している。
【００１７】
気筒１２毎の燃焼室１７には、スロットルバルブ１８、サージタンク１９、吸気マニホルド２１等を有する吸気通路２２が接続されている。エンジン１１の外部の空気は、吸気通路２２の各部を順に通過して燃焼室１７に吸入される。スロットルバルブ１８は吸気通路２２の途中に回動可能に設けられており、電動モータ等からなるスロットル用のアクチュエータ２３によって駆動される。アクチュエータ２３は、運転者によるアクセルペダル２４の踏込み操作等に応じて作動し、スロットルバルブ１８を回動させる。吸気通路２２を流れる空気の量（吸気量）は、スロットルバルブ１８の回動角度（スロットル開度）等に応じて変化する。
【００１８】
また、燃焼室１７には、排気マニホルド２５、触媒コンバータ２０等を有する排気通路２６が接続されている。燃焼室１７で生じた燃焼ガスは、排気通路２６の各部を順に通ってエンジン１１の外部へ排出される。
【００１９】
エンジン１１には、吸気通路２２の気筒１２における開口部を開閉する吸気バルブ２７と、排気通路２６の気筒１２における開口部を開閉する排気バルブ２８とが気筒１２毎に設けられている。吸気バルブ２７の略上方には、吸気カム３１Ａを有する吸気カムシャフト３１が設けられ、また排気バルブ２８の略上方には排気カムシャフト３２が設けられている。これらの吸・排気カムシャフト３１，３２は、クランクシャフト１６の回転が伝達されて回転する。この回転に伴い吸・排気カムシャフト３１，３２は吸・排気バルブ２７，２８を押下げる。この押下げにより、吸・排気通路２２，２６の気筒１２における各開口部が開放される。
【００２０】
エンジン１１には、電磁式の燃料噴射弁３３が気筒１２毎に取付けられている。各燃料噴射弁３３は通電により開弁し、対応する燃焼室１７に高圧燃料を噴射供給する。燃料噴射弁３３から噴射された燃料は、燃焼室１７内に吸入された空気と混ざり合って混合気となる。
【００２１】
エンジン１１には、点火プラグ３４が気筒１２毎に取付けられている。各点火プラグ３４は、イグナイタ３５からの点火信号に基づいて作動する。点火プラグ３４には、点火コイル３６から出力される高電圧が印加される。そして、前記混合気は点火プラグ３４の火花放電によって着火され、爆発・燃焼する。このときに生じた高温高圧の燃焼ガスによりピストン１３が往復動される。ピストン１３の往復運動は、コネクティングロッド１５によって回転運動に変換された後、エンジン１１の出力軸であるクランクシャフト１６に伝達される。この伝達によりクランクシャフト１６が回転されて、エンジン１１の駆動力（出力トルク）が得られる。燃焼によって生じたガス（排気）は、排気バルブ２８の開弁にともない排気通路２６に排出される。
【００２２】
エンジン１１には、クランクシャフト１６に対する吸・排気カムシャフト３１，３２の相対回転位相をそれぞれ変化させることにより、吸・排気バルブ２７，２８のバルブタイミングをクランク角（クランクシャフト１６の回転角）に対して連続的に変更するためのバルブタイミング可変機構３７，３８が設けられている。
【００２３】
吸気バルブ２７のバルブタイミングは、例えば、図２に示すように開弁時期ＩＶＯ及び閉弁時期ＩＶＣで表すことができる。同様に、排気バルブ２８のバルブタイミングは、同図２に示すように、開弁時期ＥＶＯ及び閉弁時期ＥＶＣで表すことができる。吸気バルブ２７のバルブタイミングは、吸気バルブ２７の開弁期間（開弁時期ＩＶＯから閉弁時期ＩＶＣまでの期間）が一定に保持された状態で進角又は遅角させられる。同様に、排気バルブ２８のバルブタイミングは、排気バルブ２８の開弁期間（開弁時期ＥＶＯから閉弁時期ＥＶＣまでの期間）が一定に保持された状態で進角又は遅角させられる。
【００２４】
そして、図２において二点鎖線で示すように、吸気バルブ２７のバルブタイミング及び排気バルブ２８のバルブタイミングの少なくとも一方が変化すると、吸気バルブ２７及び排気バルブ２８がともに開弁している期間（吸気バルブ２７の開弁時期ＩＶＯから排気バルブ２８の閉弁時期ＥＶＣまでの期間、以下バルブオーバラップＯ／Ｌという）が変化する。仮に、排気バルブ２８のバルブタイミングを一定とすると、バルブオーバラップＯ／Ｌは吸気バルブ２７のバルブタイミングを最も遅角させたときに最小となり、同バルブタイミングを進角させるほど大きくなる。
【００２５】
また、図１に示すようにエンジン１１には、吸気バルブ２７のバルブ特性を変更するバルブ特性可変機構として作用角可変機構３９が設けられている。作用角可変機構３９は、吸気バルブ２７の作用角をバルブ特性として連続的に可変とする機構であり、電動モータ等の作用角可変用のアクチュエータ４１によって駆動される。ここで、作用角は、図３に示すように、吸気カム３１Ａの回転（図３ではクランク角で表現）について、吸気バルブ２７の開弁時期ＩＶＯから閉弁時期ＩＶＣまでの角度範囲である。本実施形態では、作用角可変機構３９により、吸気バルブ２７の最大リフト量もまたバルブ特性として連続的に変更される。最大リフト量は、吸気バルブ２７が最も下方まで移動（リフト）したときの吸気バルブ２７の移動量である。これらの作用角及び最大リフト量は、作用角可変機構３９によって互いに同期して変化させられ、例えば、作用角が小さくなるほど最大リフト量も小さくなる。作用角が小さくなるに従い、吸気バルブ２７の開弁時期ＩＶＯと閉弁時期ＩＶＣとが互いに近寄って開弁期間が短くなり、各気筒１２に吸入される空気の量（吸気量）が少なくなる。
【００２６】
このように、スロットル開度の調整に加え、吸気バルブ２７の作用角の調整によっても吸気量を調整可能であることから、同一の吸気量を様々なスロットル開度及び作用角の組合わせで実現することが可能である。例えば、吸気バルブ２７の作用角を大きくするときにはスロットル開度を相対的に小さくし、逆に作用角を小さくするときにはスロットル開度を相対的に大きくすることで気筒１２への吸気量を一定に保持することが可能である。なお、吸気量の調整に際し、作用角を小さくすることにより吸気量を低減させる場合には、スロットルバルブ１８を絞ってスロットル開度を小さくすることで吸気量を低減する場合と比較して、ポンピングロスを小さくすることができる。そのため、エンジン１１の出力ロスを抑えることが可能となり、燃費を向上させることができる。
【００２７】
さらに、図１に示すように、車両には、各部の状態を検出するセンサが種々取付けられている。これらのセンサとしては、例えばクランク角センサ４２、カム角センサ４３，４４、回転角センサ４５、エアフロメータ４６、スロットルセンサ４７、吸気圧センサ４８、アクセルセンサ４９等が用いられている。
【００２８】
クランク角センサ４２は、クランクシャフト１６が一定角度回転する毎にパルス状の信号を発生する。この信号は、クランクシャフト１６の回転角度であるクランク角や、単位時間当りのクランクシャフト１６の回転速度であるエンジン回転速度の算出等に用いられる。カム角センサ４３，４４は、吸・排気カムシャフト３１，３２の回転角度（カム角）をそれぞれ検出する。回転角センサ４５は、吸気バルブ２７のバルブ特性（作用角及び最大リフト量）を検出すべく、アクチュエータ４１の回転角度を検出する。エアフロメータ４６は、吸気通路２２を流れる空気の量を検出し、スロットルセンサ４７はスロットル開度を検出する。吸気圧センサ４８は、吸気通路２２のスロットルバルブ１８よりも下流の圧力（吸気圧）を検出し、アクセルセンサ４９は運転者によるアクセルペダル２４の踏込み量を検出する。
【００２９】
車両には、前記各種センサ４２〜４９の検出信号に基づいて、エンジン１１等の各部を制御する電子制御装置５１が設けられている。電子制御装置５１はマイクロコンピュータを中心として構成されており、中央処理装置（ＣＰＵ）が、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）に記憶されている制御プログラム、初期データ、制御マップ等に従って演算処理を行い、その演算結果に基づいて各種制御を実行する。ＣＰＵによる演算結果は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）において一時的に記憶される。
【００３０】
電子制御装置５１は、例えば燃料噴射弁３３に対する通電を制御することで、同燃料噴射弁３３からの燃料噴射を制御する。この燃料噴射制御では、エンジン回転速度及びエンジン負荷といったエンジン１１の運転状況に基づき、混合気の空燃比を所定の値とするための燃料の噴射量が基本噴射量（基本噴射時間）として算出される。エンジン負荷は、例えばエンジン１１の吸気量、又はそれに関係するパラメータ（例えば、スロットル開度、アクセル踏込み量等）に基づき求められる。こうして求められた基本噴射量に対し、各センサからの信号に基づき補正が行われることにより、空燃比がエンジン１１の運転状況に応じた値にされる。そして、補正後の噴射量に対応する時間、燃料噴射弁３３に通電される。この通電により燃料噴射弁３３が開弁して、上記補正後の噴射量の燃料が噴射される。
【００３１】
また、電子制御装置５１は、バルブタイミング可変機構３７，３８をそれぞれ制御することで、吸・排気バルブ２７，２８のバルブタイミングを制御する。このバルブタイミング制御では、エンジン１１の運転状況、例えばエンジン回転速度、エンジン負荷等に基づき、吸・排気バルブ２７，２８のバルブタイミングについての制御目標である目標バルブタイミングがそれぞれ算出される。そして、クランク角センサ４２及びカム角センサ４３，４４の検出結果に基づき把握される吸・排気バルブ２７，２８の実際のバルブタイミングが、対応する目標バルブタイミングとなるように、バルブタイミング可変機構３７，３８がそれぞれ制御される。これらの制御により、吸・排気バルブ２７，２８のバルブタイミングが、エンジン１１の運転状況に応じて適切なタイミングにそれぞれ制御される。
【００３２】
さらに、上述したように、スロットル開度の調整に加え、吸気バルブ２７の作用角の調整によっても気筒１２への吸気量の調整が可能であることから、電子制御装置５１は、作用角及びスロットル開度を協調制御することで、気筒１２への実際の吸気量を、エンジン１１の運転状態に応じた吸気量（目標吸気量）に収束させる。
【００３３】
この制御に際しては、エンジン１１の運転状態、例えばアクセル踏込み量、エンジン回転速度等に基づき目標吸気量が算出され、この目標吸気量を実現するための制御目標として、目標作用角及び目標スロットル開度がそれぞれ算出される。そして、目標作用角を指令値として作用角可変用のアクチュエータ４１に対する通電が制御され、目標スロットル開度を指令値としてスロットル用のアクチュエータ２３に対する通電が制御される。
【００３４】
ところで、上記バルブタイミング制御では、図４及び図５に示すように、吸気上死点（ＴＤＣ）よりも進角側にバルブオーバラップＯ／Ｌがあると、燃焼室１７内で生成された微粒子が既燃ガスとともに燃焼室１７から吸気通路２２に吹き返される。この微粒子が吸気バルブ２７の傘部２７Ａ及びその近傍に付着してデポジット３０（図９参照）を形成し、気筒１２内へ吸入される空気の量（吸気量）に影響を及ぼすおそれがある。ここでの近傍には、気筒１２における吸気通路２２の開口部が含まれる。そこで、本実施形態では、吸気バルブ２７の作用角及び吸・排気バルブ２７，２８のバルブタイミングの制御を通じて、デポジット３０の堆積量を減少させるとともに新たなデポジット３０の生成を抑制する処理（デポジット抑制処理）を行うようにしている。
【００３５】
図６のフローチャートは、電子制御装置５１によって行われる上記抑制処理の内容（デポジット抑制ルーチン）を示している。
このデポジット抑制ルーチンでは、電子制御装置５１はまずステップ１１０において、吸気バルブ２７の傘部２７Ａ及びその近傍におけるデポジット３０の堆積量を推定する。デポジット３０の堆積量を推定する方法は種々考えられるが、ここでは、エンジン回転速度、スロットル開度、作用角等を同一とした場合、吸気圧と吸気量との間に一定の相関関係が見られること、及びこの関係がデポジット３０の堆積量に応じて変化することに着目して、堆積量の推定を行うようにしている。
【００３６】
上記推定に際しては、デポジット３０が堆積していない状態での吸気圧と吸気量との関係を、予め実験等によって求めておく。そして、吸気圧センサ４８によって検出される実際の吸気圧を読込み、この吸気圧に対応する吸気量を、上記吸気圧及び吸気量の関係に基づき求める。一方、エアフロメータ４６によって検出される実際の吸気量を読込む。デポジット３０が堆積していなければ、エアフロメータ４６による吸気量と、上記吸気圧との関係から算出した吸気量とは同一となるはずである。これに対し、デポジット３０が堆積していると両吸気量が異なり、デポジット３０の堆積量が多くなるに従い、エアフロメータ４６による吸気量は、吸気圧との関係から算出した吸気量から乖離してゆく。この乖離度合いとデポジット３０の堆積量とは対応関係にある。そこで、この関係を予め実験等によって求めておき、上記両吸気量の偏差に基づきデポジット３０の堆積量を推定するようにしている。
【００３７】
続いて、ステップ１２０において、上記ステップ１１０で推定したデポジット３０の堆積量が所定値αよりも多いかどうかを判定する。ここでの所定値αとしては、デポジット３０が吸気量に及ぼす影響について許容できる範囲の上限値、又はそれよりも若干小さな値が用いられる。この所定値αは予め実験等により求められ、電子制御装置５１に記憶されている。
【００３８】
上記ステップ１２０の判定条件が満たされていないと、デポジット３０が問題となるほど堆積しておらずこれを減少させる処理が不要であると考えられることから、デポジット抑制ルーチンの一連の処理を終了する。これに対し同判定条件が満たされていると、ステップ１３０において、作用角可変機構３９による作用角の制御に際し別途算出された目標作用角を縮小させる処理を行う。ここでは、図７及び図８に示すように、目標作用角を所定のパージ作用角に強制的に変更する。なお、パージ作用角としては、例えば吸気バルブ２７の開弁時における吸気通路２２の開口部から気筒１２への空気の流速を、その空気の流れによってデポジット３０を吹き飛ばすことのできる程度まで高め得る値が用いられる。このパージ作用角は予め実験等により求められ、電子制御装置５１に記憶されている。こうしたパージ作用角としては、例えば、作用角可変機構３９が採り得る作用角の最小値、又はそれよりも若干大きな値を用いることができる。そして、この変更後の値が、最終的に作用角可変機構３９に指令される目標作用角とされる。
【００３９】
従って、この目標作用角に基づく作用角可変機構３９の制御により、吸気バルブ２７の作用角が強制的にパージ作用角まで縮小されると、吸気バルブ２７の開弁時における吸気通路２２の実開口面積Ａ（図９参照）が、作用角を縮小しない場合に比べて減少する。この減少により、吸気バルブ２７の開弁に伴い吸気通路２２から気筒１２内へ流入する空気の流速が増大し、上記デポジット３０が上記空気によって吹き飛ばされやすくなる。
【００４０】
次に、図６のステップ１４０において、バルブタイミング可変機構３７，３８による各バルブタイミングの制御に際し別途算出された目標バルブタイミング（開弁時期ＩＶＯ、閉弁時期ＥＶＣ）に基づき、バルブオーバラップＯ／Ｌが吸気上死点（ＴＤＣ）よりも進角側にあるかどうかを判定する。例えば、（ｉ）吸気バルブ２７の開弁時期ＩＶＯが吸気上死点よりも進角側にあること、（ii）排気バルブ２８の閉弁時期ＥＶＣが上記開弁時期ＩＶＯよりも遅角側にあること、の両者がともに満たされているかどうかを判定する。（ｉ），（ii）の両方の条件が満たされている場合にのみ、バルブオーバラップＯ／Ｌが吸気上死点よりも進角側にあることとする。
【００４１】
上記ステップ１４０の判定条件が満たされていると、ステップ１５０において、吸気バルブ２７の開弁時期ＩＶＯが吸気上死点よりも遅角側となるように、吸気バルブ２７の目標バルブタイミングを遅角側に補正する。これに合わせ、排気バルブ２８の目標バルブタイミングを、上記吸気バルブ２７の目標バルブタイミングの遅角量と同量遅角補正する。そして、これらの補正後の値が、最終的にバルブタイミング可変機構３７，３８にそれぞれ指令される目標バルブタイミングとされる。従って、これらの目標バルブタイミングに基づくバルブタイミング可変機構３７，３８の制御により、バルブオーバラップＯ／Ｌがその大きさ（角度）を維持しつつ吸気上死点よりも遅角側に移る。そして、ステップ１５０の処理を経た後、ステップ１６０へ移行する。
【００４２】
一方、上記ステップ１４０の判定条件が満たされていないと、すなわちバルブオーバラップＯ／Ｌが吸気上死点よりも進角側にないと、上記ステップ１５０の処理を経ることなくステップ１６０へ移行する。
【００４３】
ステップ１６０では、上記吸気バルブ２７についての目標作用角を変更してから（パージ作用角を目標作用角として設定してから）所定時間Ｔが経過したかどうかを判定する。ここでの所定時間Ｔとしては、例えば吸気バルブ２７の傘部２７Ａ等に堆積しているデポジット３０が空気の流れによって吹き飛ばされる可能性が高くなる値が用いられる。この所定時間Ｔは予め実験等により求められ、電子制御装置５１に記憶されている。
【００４４】
そして、上記ステップ１６０の判定条件が満たされていないと前記ステップ１４０へ戻り、満たされているとステップ１７０において、上述したステップ１１０と同様にしてデポジット３０の堆積量を推定する。また、ステップ１８０において、上記ステップ１７０で推定したデポジット３０の堆積量が所定値βよりも多いかどうかを判定する。所定値βとしては、上記ステップ１２０における所定値αよりも小さな値が用いられる。
【００４５】
ここで、ステップ１８０の判定条件が満たされていると、吸気バルブ２７の目標作用角の強制縮小により開弁時における吸気通路２２の実開口面積Ａを小さくしたものの空気の流れによる吹き飛ばし効果がさほど発揮されておらず、作用角の縮小のみによってはデポジット３０を減少させることが難しいと考えられる。そのため、この場合には、ステップ１９０に移行し、車室内に設けられた警告ランプ（図示略）を点灯する等して、異常である旨を運転者に報知する。そして、このステップ１９０の処理を経た後に、デポジット抑制ルーチンを終了する。これに対し、ステップ１８０の判定条件が満たされていないと、デポジット３０が減少していることから上記ステップ１９０の処理を行うことなく、デポジット抑制ルーチンを終了する。
【００４６】
本実施形態では、上記デポジット抑制ルーチンにおけるステップ１１０の処理が堆積量推定手段に相当し、ステップ１３０の処理がバルブ特性縮小手段に相当し、ステップ１５０の処理がバルブオーバラップ制限手段に相当する。
【００４７】
以上詳述した本実施形態によれば、次の効果が得られる。
（１）吸気バルブ２７及びその近傍に堆積するデポジット３０の量を吸気圧、吸気量等のエンジン運転状態に基づいて推定する（ステップ１１０）。推定した堆積量が所定値αよりも多いと、そのときのエンジン運転状態に応じた目標作用角よりも小さな値であるパージ作用角を目標作用角として設定している（ステップ１２０，１３０）。この目標作用角に基づいて作用角可変機構３９を制御することで吸気バルブ２７の作用角が縮小し、これに伴い、吸気バルブ２７の開弁時における吸気通路２２の実開口面積Ａが、上記目標作用角を縮小しない場合の実開口面積Ａよりも減少する。この減少により、吸気バルブ２７の開弁に伴い吸気通路２２から気筒１２内へ流入する空気の流速が増大し、デポジット３０が吹き飛ばされやすくなる。従って、この空気の流れによりデポジット３０を吹き飛ばすことができれば、デポジット３０の堆積量を減少させ、デポジット３０による上記実開口面積Ａ、ひいては吸気量の減少分を少なくすることが可能となる。このように、吸気バルブ２７の作用角を縮小させることで、デポジット３０によって吸気量が影響を受けるのを抑制することが可能となる。
【００４８】
（２）上記（１）に関連して、エンジン１１に設けられた作用角可変機構３９を利用し、これの制御により吸気バルブ２７の作用角を縮小させてデポジット３０を減少させるようにしている。そのため、デポジット３０を減少させるために特別な機構を設けなくてすむ。
【００４９】
（３）上記作用角の縮小に際し、吸気上死点よりも進角側でのバルブオーバラップＯ／Ｌを制限することで、吸気バルブ２７の作用角の縮小時には、吸気上死点よりも進角側でのバルブオーバラップＯ／Ｌに起因する微粒子の吸気通路２２への吹き返しを抑制するようにしている。そのため、デポジット３０の新たな生成を抑制したうえで、上記作用角の縮小によりデポジット３０の堆積量を減少させることができる。このように、上記（１）の効果と相俟って、デポジット３０により吸気量が影響を受ける不具合を一層抑制することが可能となる。
【００５０】
（４）上記バルブオーバラップＯ／Ｌの制限に際し、吸気バルブ２７の目標バルブタイミングを、開弁時期ＩＶＯが吸気上死点よりも遅角側となるように補正するとともに、その遅角補正量と同量、排気バルブ２８の目標バルブタイミングを遅角補正している。これらの補正後の目標バルブタイミングに基づいてバルブタイミング可変機構３７，３８をそれぞれ制御することで、吸気バルブ２７を吸気上死点よりも遅角側で開弁させ、排気バルブ２８をそれよりも遅れて閉弁させている。そのため、吸気上死点前のバルブオーバラップＯ／Ｌに起因する微粒子の吸気通路２２への吹き返しをなくし、上記（３）の効果をより確実なものとすることができる。なお、この効果は、少なくとも開弁時期ＩＶＯが吸気上死点よりも遅角側となるように、吸気バルブ２７の目標バルブタイミングを補正することで得られる。
【００５１】
なお、本発明は次に示す別の実施形態に具体化することができる。
・前記実施形態では、バルブオーバラップＯ／Ｌが吸気上死点よりも進角側にある場合、吸気バルブ２７の開弁時期ＩＶＯ、及び排気バルブ２８の閉弁時期ＥＶＣがそれぞれ同角度ずつ遅くなるように各目標バルブタイミングを補正した。これに対し、吸気バルブ２７の開弁時期ＩＶＯのみが吸気上死点よりも遅角側となるように、同吸気バルブ２７の目標バルブタイミングのみを補正してもよい。このようにしても、微粒子の吸気通路２２への吹き返しをなくし、デポジット３０の不要な堆積を抑制することができる。
【００５２】
・推定されるデポジット３０の堆積量が所定値αよりも多いときに設定される目標作用角は、必ずしも上述したパージ作用角でなくてもよく、そのときのエンジン運転状態に応じた目標作用角よりも小さいことを条件に上記目標作用角を適宜変更可能である。このように変更した場合には、パージ作用角を目標作用角として設定した場合ほどではないものの、吸気バルブ２７の開弁時における吸気通路２２の実開口面積Ａが減少する。そのため、吸気通路２２から気筒１２内へ流入する空気の流速を増大させる効果、デポジット３０を吹き飛ばす効果が期待できる。
【００５３】
・推定されるデポジット３０の堆積量が所定値αよりも多く、かつ吸気バルブ２７の開弁時期ＩＶＯが吸気上死点よりも進角側にあるときの同吸気バルブ２７の目標バルブタイミングは、必ずしも同開弁時期を吸気上死点よりも遅角側としたものでなくてもよい。そのときのエンジン運転状態に応じた開弁時期ＩＶＯよりも遅くなるような目標バルブタイミングとしてもよい。このようにした場合であっても、吸気上死点よりも進角側におけるバルブオーバラップＯ／Ｌが小さくなり、目標バルブタイミングを補正しない場合よりも吸気の吹き返しやデポジット３０の堆積を抑制することが可能である。
【００５４】
・デポジット抑制ルーチン（図６）のステップ１２０，１８０の判定処理に用いられる所定値α，β、ステップ１６０の判定処理に用いられる所定時間Ｔは、それぞれ一定値でもよいし、またエンジン１１の運転状態に応じて変化する可変値としてもよい。
【００５５】
・バルブ特性可変機構は、最大リフト量及び作用角のうち少なくとも一方を吸気バルブ２７のバルブ特性として変更するものであってもよい。
・本発明は、次の条件を満たす筒内噴射式内燃機関にも適用可能である。（ａ）スロットルバルブ１８によらず、バルブ特性可変機構のみによって吸気量を調整するようにした筒内噴射式内燃機関。（ｂ）バルブタイミング可変機構３７，３８の少なくとも一方を割愛した筒内噴射式内燃機関。（ｃ）吸気バルブ２７のバルブ特性を可変とするバルブ特性可変機構だけでなく、排気バルブ２８のバルブ特性を可変とするバルブ特性可変機構をも備えた筒内噴射式内燃機関。
【００５６】
・バルブ特性可変機構として、前記実施形態で用いたものとは異なるタイプを用いてもよい。例えば、吸気カムシャフトの吸気カムを軸方向にプロフィールが変化する三次元カムとし、この吸気カムシャフトをアクチュエータにより軸方向に変位させることにより、バルブ特性をエンジンの運転状態に応じて変化させるようにしたものを、バルブ特性可変機構として用いてもよい。要は、吸気バルブのバルブ特性をエンジンの運転状態に応じて可変制御できるものであればよい。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明を具体化した一実施形態についてその構成を示す略図。
【図２】バルブタイミング可変機構による吸・排気バルブのバルブタイミングの変化態様を示すグラフ。
【図３】吸気バルブのバルブ特性の変化態様を示すグラフ。
【図４】バルブオーバラップの少なくとも一部を吸気上死点よりも進角側に設定した場合において、吸・排気バルブのバルブ特性及びバルブタイミングを示すグラフ。
【図５】図４における吸・排気バルブの各開弁期間を示すダイヤグラム。
【図６】デポジットを抑制する処理の手順を示すフローチャート。
【図７】吸気バルブの作用角を縮小し、かつバルブオーバラップを吸気上死点よりも遅角側に設定した場合において、吸・排気バルブのバルブ特性及びバルブタイミングを示すグラフ。
【図８】図７における吸・排気バルブの各開弁期間を示すダイヤグラム。
【図９】エンジンにおける吸気バルブ及びその周辺箇所を示す部分拡大断面図。
【符号の説明】
【００５８】
１１…ガソリンエンジン（内燃機関）、１２…気筒、２２…吸気通路、２７…吸気バルブ、２８…排気バルブ、３０…デポジット、３１Ａ…吸気カム、３７，３８…バルブタイミング可変機構、３９…作用角可変機構（バルブ特性可変機構）、５１…電子制御装置（堆積量推定手段、バルブ特性縮小手段、バルブオーバラップ制限手段）、ＩＶＯ…吸気バルブの開弁時期、Ｏ／Ｌ…バルブオーバラップ、α…所定値。
【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】
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【図９】
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