(57)【要約】【課題】吸気バルブ及び排気バルブについてそれぞれのバルブ特性を可変とする可変機構を各備え、これらのうち前記吸気バルブについての可変機構は同吸気バルブの作動角を可変とするものである内燃機関において、ポンピングロスの増大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。【解決手段】電子制御装置は、吸気バルブの作動角が所定作動角よりも小さいとき、そうでないときに比して排気バルブの閉弁時期を遅角させることで吸気行程における排気バルブの開弁期間ｔｅを増大させる。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気バルブ及び排気バルブについてそれぞれのバルブ特性を可変とする可変機構を各備え、これらのうち前記吸気バルブについての可変機構は同吸気バルブの作動角を可変とするものである内燃機関の制御装置であって、
前記吸気バルブの作動角が所定作動角よりも小さいとき、そうでないときに比して前記排気バルブの閉弁時期を遅角させることで吸気行程における同排気バルブの開弁期間を増大させる制御手段を備える
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記排気バルブについての可変機構は同排気バルブの作動角中心を可変とするものであり、
前記制御手段は前記排気バルブの閉弁時期を遅角させるに関しこれを同排気バルブの作動角中心を遅角させることにより行う
請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
当該内燃機関は、前記吸気バルブの作動角とスロットルバルブの開度との協調制御により吸入空気量の調整を行うものであり、
前記制御手段による前記排気バルブの閉弁時期の遅角は、吸気負圧が所定負圧よりも大気圧に近い値であることを条件に許容される
請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記所定負圧はアイドル運転時の吸気負圧に設定されている
請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記排気バルブの閉弁時期を機関回転速度が高いほど遅角側に設定する
請求項１〜４のいずれか一項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、吸気バルブ及び排気バルブについてそれぞれのバルブ特性を可変とする可変機構を各備え、これらのうち前記吸気バルブについての可変機構は同吸気バルブの作動角を可変とするものである内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関に適用されるシステムとして、吸気バルブの作動角を可変とする可変機構を通じて該作動角を可変制御するものが実用されている（例えば、特許文献１参照）。こうしたシステムを採用する内燃機関では、吸気バルブの作動角を小さくすることで、燃焼室内に吸入される空気量を低減することができる。
【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】
【０００３】
ところで、図６に示されるように、吸気バルブ及び排気バルブを備えた内燃機関においては、吸気バルブの開弁時期（閉弁状態から開弁状態に切り替わる時期）や排気バルブの閉弁時期（開弁状態から閉弁状態に切り替わる時期）が排気上死点時期（ピストンが排気上死点に位置する時期）ＴＤＣｅに近接して設定される。例えば同図に例示される線図２０１ｉ，２０１ｅにおいては、吸気バルブの開弁時期が排気上死点時期ＴＤＣｅよりも進角側（排気行程内）に設定され、また、排気バルブの閉弁時期が同排気上死点時期ＴＤＣｅよりも遅角側（吸気行程内）に設定されている。そしてこの例においては、線図２５１に示されるようにピストンが排気上死点から下死点に向かって移動することによって燃焼室内の圧力が排気マニホールド内の圧力Ｐｍｅから吸気マニホールド内の圧力（吸気負圧）Ｐｍｉにまで低下している。
【０００４】
このように、排気行程から吸気行程にかけては、吸気バルブ及び排気バルブの開閉やピストンの移動によって、燃焼室内の圧力が排気マニホールド内の圧力Ｐｍｅと同程度の高さから吸気負圧Ｐｍｉと同程度の高さへと推移する。
【０００５】
ここで、吸気バルブの作動角を可変制御する上記のような可変機構を備えた内燃機関においては、例えば線図２０２ｉに示されるように、上記作動角が小さくされると吸気バルブの開弁時期が遅角側にシフトされることとなる。この開弁時期の遅角側へのシフトが生じると、排気上死点時期ＴＤＣｅにおける吸気バルブのリフト量（着座状態からの移動量）が減少して吸気抵抗が増大することとなる。
【０００６】
こうした場合、燃焼室内においては、例えば線図２５２のように上記ピストンの移動に伴い吸気負圧Ｐｍｉを下回るほどの過度な圧力低下が生じることがある。この低下した燃焼室内の圧力はその後吸気バルブのリフト量の増大に伴い吸気負圧Ｐｍｉと同程度の高さにまで上昇復帰するものの、内燃機関においては上記過度な圧力低下が生じたことによってポンピングロスが過度に増大されてしまうこととなる。
【０００７】
本発明は、上述したような可変機構を備える内燃機関においてポンピングロスの増大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をその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
先ず、請求項１に係る発明は、吸気バルブ及び排気バルブについてそれぞれのバルブ特性を可変とする可変機構を各備え、これらのうち前記吸気バルブについての可変機構は同吸気バルブの作動角を可変とするものである内燃機関の制御装置であって、前記吸気バルブの作動角が所定作動角よりも小さいとき、そうでないときに比して前記排気バルブの閉弁時期を遅角させることで吸気行程における同排気バルブの開弁期間を増大させる制御手段を備えることをその要旨とする。
【０００９】
上記構成によれば、排気バルブの閉弁時期の遅角を通じて、吸気行程における同排気バルブの開弁期間、即ち同行程の開始時期である排気上死点時期（ピストンが排気上死点に位置する時期）から同行程での排気閉弁時期（排気バルブが開弁状態から閉弁状態に切り替わる時期）までの期間が増大される（「０」からの増大を含む）。これにより、吸気行程において排気ポート側から燃焼室内に導入される排ガスが増量されるため、同燃焼室においては、吸気負圧（吸気マニホールドにおける負圧）を下回るほどの過度な圧力低下が生じ難くなる。
【００１０】
従って、例えば、こうした圧力低下の過度分（上記圧力低下において吸気負圧よりも低下した分）に相関するポンピングロスの過度分（上記圧力低下の過度分の発生により生じる分）の大きさが許容範囲内に収まるように上記吸気バルブの「所定作動角」を設定することで、こうしたポンピングロスの過度分に起因する悪影響を効率的に抑制することができる。
【００１１】
ところで、ピストンの往復移動に基づきクランクシャフトを回転させる内燃機関では一般に、ピストンの移動速度が上下死点において最低になるとともに、上下死点からピストンがその往復移動範囲の中間点に近づくほど上記移動速度は高くなる。即ち、ピストンが排気上死点から上記中間点に近づくほど、燃焼室内への単位時間あたりの排ガス導入量が増えるようになることから、本発明のように排気バルブの閉弁時期を遅角させるようにすることで、上記過度なポンピングロスの発生を効率よく抑制することができるようになる。
【００１２】
こうした排気バルブの閉弁時期の遅角に関しては、例えば請求項２に記載の発明によるように、請求項１に記載の発明において、前記排気バルブについての可変機構は同排気バルブの作動角中心を可変とするものであり、前記制御手段は前記排気バルブの閉弁時期を遅角させるに関しこれを同排気バルブの作動角中心を遅角させることにより行う、といった態様を採用することができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、当該内燃機関は、前記吸気バルブの作動角とスロットルバルブの開度との協調制御により吸入空気量の調整を行うものであり、前記制御手段による前記排気バルブの閉弁時期の遅角は、吸気負圧が所定負圧よりも大気圧に近い値であることを条件に許容されることをその要旨とする。
【００１４】
吸気行程においては、吸気抵抗を小さく抑えることで、燃焼室内の圧力が吸気負圧を大きく下回る（大気圧から負圧側に離間する）のを回避することができる。即ち、こうした吸気負圧を下回るような過度な圧力低下が生じるのを抑制することができる。そしてこうした抑制がなされることにより、吸気行程におけるポンピングロスは吸気負圧の大きさにほぼ応じたものに抑えられる（過度分が抑えられる）ようになる。
【００１５】
しかしながら、こうした状態から吸気バルブの作動角の減少により吸気行程の吸気抵抗が増大した場合には、燃焼室内において吸気負圧を下回るほどの過度な圧力低下が生じ易くなる。これが生じた場合、上記圧力低下におけるピーク圧（大気圧から負圧側に最も離間したときの圧力値）と吸気負圧との差分（上記圧力低下の過度分）に相関するポンピングロスの過度分が生じることとなる。
【００１６】
本発明のようにスロットルバルブの開度の制御を通じて吸入空気量の調整を行う内燃機関にあっては、その開度の変更により吸気負圧が変化する。そのため、例えば上記ピーク圧が吸気負圧よりも低い状況では、この吸気負圧の変化に伴って上記ピーク圧と吸気負圧との差、ひいてはポンピングロスの過度分の大きさも変化することとなる。
【００１７】
例えば、スロットルバルブの開度が大きく設定されることで吸気負圧が小（大気圧に近い値）となった場合にはポンピングロスの過度分が大きくなり、逆にスロットルバルブの開度が小さく設定されることで吸気負圧が大（大気圧から離間した値）となった場合にはポンピングロスの過度分が小さくなる。
【００１８】
ところで、吸気行程における排気バルブの開弁期間の増大は、一方で内部ＥＧＲ量の増大を招くことから、この内部ＥＧＲ量が過大となることによる悪影響（例えば機関回転速度の変動等）を抑制するには、上記排気バルブの閉弁時期の遅角に関して不必要なものを禁止することが望ましい。
【００１９】
従ってこうした場合には、例えば、ポンピングロスの過度分が小さくなるような状況、即ち吸気負圧の大きいときに、上記排気バルブの閉弁時期の遅角が禁止されるようにすれば、ポンピングロスの過度分を小さく維持しつつ内部ＥＧＲ量の増大を抑えることができるようになる。また、逆にポンピングロスの過度分が大きくなるような状況、即ち吸気負圧の小さいときには、上記排気バルブの閉弁時期の遅角を許容することで、こうしたポンピングロスの過度分の増大を抑制することができるようになる。
【００２０】
こうした点から、本発明においては、制御手段による排気バルブの閉弁時期の遅角を、吸気負圧が所定負圧よりも小（大気圧に近い値）であることを条件に許容するようにしている。従って、上記過度なポンピングロスの増大の抑制と、内部ＥＧＲ量の増大の抑制との両立を図ることができるようになる。
【００２１】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記所定負圧はアイドル運転時の吸気負圧に設定されていることをその要旨とする。
アイドル運転時には吸入空気量がほぼ最小となるため、仮にこうした状況下で上記制御手段による排気バルブの閉弁時期の遅角が許容されると内部ＥＧＲ量率が過大になり易く、これに伴う上記悪影響も到底無視できないものとなる。その点、本発明によればアイドル運転時には上記制御手段による排気バルブの閉弁時期の遅角が禁止されるようになるため、こうした悪影響を抑制できるようになる。
【００２２】
また、アイドル運転時にはスロットルバルブの開度がほぼ最小に設定されるため吸気負圧がほぼ最大（大気圧から離間する側にほぼ最大）となる。即ち、上記所定負圧をこうしたほぼ最大の吸気負圧に設定することで、上記アイドル運転時を除いた、スロットルバルブの開度制御による吸気負圧の変動範囲のほぼ全域に亘ってポンピングロスの過度分の増大を抑制することができるようになる。
【００２３】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の発明において、前記制御手段は、前記排気バルブの閉弁時期を機関回転速度が高いほど遅角側に設定することをその要旨とする。
【００２４】
例えば、燃焼室内の気体が同室の内壁面を介した外部からの熱伝達によって加熱されたり、同内壁面とピストンの外周面との隙間を介して外部から同室内に空気が流入したりした場合には、これらによって燃焼室内の圧力が高められることとなる。
【００２５】
上記加熱に関してはその加熱時間が長いほど上記燃焼室内の圧力が高くなる傾向にあり、そして上記空気の流入に関してはピストンの移動速度が遅いほど流入し易くなる、即ち上記燃焼室内の圧力が高くなる傾向にある。また、上記加熱時間は機関回転速度が低いほど長くなる傾向にあり、ピストンの移動速度については機関回転速度が低いほど低くなる傾向にある。即ち、燃焼室内の圧力は、機関回転速度が低いほど高くなり易く、換言すれば、機関回転速度が高いほど高くなり難いものとなる。従って、燃焼室内の圧力低下に関しては機関回転速度が高いほど抑制され難いものとなり、その結果、機関回転速度が高いほど上記圧力低下の度合が顕著なものになり易くなる。
【００２６】
その点、本発明では、機関回転速度が高いほど排気バルブの閉弁時期を遅角側に設定するようにしたため、吸気行程における同排気バルブの開弁期間がより増大されて、機関回転速度が高いときであれ上記圧力低下が好適に抑制されるようになる。
【００２７】
また、本発明では、制御手段により排気バルブの閉弁時期が遅角される際に、機関回転速度が低いほど上記閉弁時期が遅角側と反対側、即ち進角側に設定されることとなるため、機関回転速度が低いとき（低速運転時）の内部ＥＧＲ量の増大を抑制することができるようになる。従って、内部ＥＧＲ量率が過大となり易い上記低速運転時において、この内部ＥＧＲ量の増大に伴う悪影響（例えば機関回転速度の変動やエンジンストール等）の発生を抑制できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明を具体化した一実施形態を、図１〜図５を参照して詳細に説明する。
図１は、本実施形態の適用される車載用の内燃機関１０の模式構造を示している。同図に示すように内燃機関１０は大きくは、吸気通路１１、燃焼室１２及び排気通路１３を備えて構成されている。
【００２９】
内燃機関１０の吸気通路１１には、その内部の空気流量を検出するエアフローメータ１４、及びその内部の流路面積を変更して空気流量を変更するスロットルバルブ１５が配設されており、吸気バルブ１６を介して燃焼室１２に接続されている。燃焼室１２は、排気バルブ１７を介して排気通路１３に接続されている。吸気バルブ１６及び排気バルブ１７は、内燃機関１０の回転に応じて駆動され、燃焼室１２に対して吸気通路１１及び排気通路１３を開閉する。
【００３０】
燃焼室１２には吸気通路１１を通じて空気が吸入される。この空気と、図示しない燃料噴射弁から噴射された燃料とからなる混合気に対し点火プラグ１８による点火が行われると、同混合気が燃焼してピストン１９が往復移動し、機関出力軸であるクランクシャフトが回転する。そして、燃焼後の混合気は排ガスとして燃焼室１２から排気通路１３に送り出される。排気通路１３には三元触媒からなる排気浄化触媒２０が内蔵されており、燃焼室１２からの排ガスが浄化されるようになっている。
【００３１】
この内燃機関１０の排気バルブ１７の動弁系にはバルブタイミング可変機構（ＶＴ可変機構）２１が設けられ、また、吸気バルブ１６の動弁系には作動角可変機構２２が設けられている。
【００３２】
バルブタイミング可変機構２１は、図２（ａ）に示すように、排気バルブ１７の作動角中心（即ち排気バルブ１７を駆動するカムの作用角中心）φを連続的に変更させる機構として構成されている。この内燃機関１０では、バルブタイミング可変機構２１として、クランクシャフトに対するカムシャフトの相対回転位相を変更することで、上記作動角中心φを変更する機構が採用されている。
【００３３】
また作動角可変機構２２は、図２（ｂ）に示すように、吸気バルブ１６の作動角θを連続的に変更させる機構として構成されている。なお同図（ｂ）に示されるように、この作動角可変機構２２では、作動角θの増大／減少に併せて吸気バルブ１６の最大リフト量も増大／減少されるようになっている。また、同可変機構２２では、作動角θの増大／減少に併せて吸気バルブ１６の開弁時期（吸気バルブ１６が閉弁状態から開弁状態に切り替わる時期）が進角／遅角されるようになっている。この場合、例えば、作動角θが増大されたときには上記開弁時期が進角され、逆に作動角θが減少されたときには上記開弁時期が遅角される。
【００３４】
以上のように構成された内燃機関１０における燃料噴射制御や点火時期制御を始めとする各種制御は、電子制御装置３０により行われる。電子制御装置３０は、内燃機関１０の制御に係る各種演算処理を実施する中央演算装置（ＣＰＵ）、制御用のプログラムやデータの記録された読込専用メモリ（ＲＯＭ）、上記ＣＰＵの演算結果やセンサ等から入力されたデータが記録されるランダムアクセスメモリ、外部との間で信号を授受するための入・出力ポート等を備えて構成されている。
【００３５】
電子制御装置３０の入力ポートには、上記エアフローメータ１４に加え、スロットルバルブ１５に設けられたスロットルセンサやバルブタイミング可変機構２１に設けられたＶＴセンサ、及び作動角可変機構２２に設けられた作動角センサが接続されている。上記スロットルセンサはスロットルバルブ１５の開度（スロットル開度）Ｔａを検出する。上記ＶＴセンサは現在の排気バルブ１７の作動角中心φを検出する。また上記作動角センサは現在の吸気バルブ１６の作動角θを検出する。
【００３６】
更に、上記入力ポートには、アクセルポジションセンサ３１やクランク角センサ３２、水温センサ３３が接続されている。アクセルポジションセンサ３１はアクセルの踏み込み量を検出する。クランク角センサ３２はクランクシャフトの回転速度、即ち機関回転速度Ｎｅを検出する。水温センサ３３は内燃機関１０の冷却水の温度（機関冷却水温）を検出する。この他にも上記入力ポートには、内燃機関１０の運転状況や車両の走行状況を検出する各種センサが接続されている。
【００３７】
電子制御装置３０の出力ポートには、上記スロットルバルブ１５、点火プラグ１８、バルブタイミング可変機構２１及び作動角可変機構２２を始め、内燃機関１０の制御に用いられる各種アクチュエータが接続されている。電子制御装置３０は、上記各種センサの検出結果に基づき、これらアクチュエータを駆動制御することで、内燃機関１０の各種制御を行っている。
【００３８】
例えば、作動角中心φや作動角θといったバルブ特性についての制御は、次の態様で行われている。即ち、電子制御装置３０は先ず、アクセルポジションセンサ３１やクランク角センサ３２により検出されたアクセルペダルの踏み込み量や機関回転速度Ｎｅ等に基づいて、現在の機関運転状態に適した排気バルブ１７の作動角中心φや吸気バルブ１６の作動角θの目標値を算出する。そして電子制御装置３０は、上記ＶＴセンサ及び作動角センサより検出される現状の排気バルブ１７の作動角中心φや吸気バルブ１６の作動角θが、上記算出された各々の目標値と一致するようにバルブタイミング可変機構２１及び作動角可変機構２２をフィードバック制御する。これにより、現状の機関運転状態に応じて最適な各バルブ１６，１７のバルブ特性が得られるようにしている。
【００３９】
ところで、上述のように構成された本内燃機関１０においては、燃焼室１２に導入される空気量（吸入空気量）が、作動角可変機構２２による吸気バルブ１６の作動角θの変更に伴って変化する。そのため、電子制御装置３０は、スロットルバルブ１５の開度制御を作動角θの可変制御に連動して行うようにしている（作動角θとスロットル開度Ｔａとの協調制御）。これにより、作動角可変機構２２による吸気バルブ１６の作動角θの変更に拘わらず、必要なだけの吸入空気量が確保されるようになっている。
【００４０】
なお、本実施形態においては、アイドル運転時にスロットル開度Ｔａが最小に調節されるようになっている。
次に、本実施形態の特徴的な構成について説明する。
【００４１】
吸気行程においては、吸気抵抗を小さく抑えることで、燃焼室内圧（燃焼室１２内の圧力）Ｐｃが吸気負圧（吸気マニホールドにおける負圧）Ｐｍｉを大きく下回る（大気圧から負圧側に離間する）のを回避することができる。即ち、こうした吸気負圧Ｐｍｉを下回るような過度な圧力低下が生じるのを抑制することができる。そしてこうした抑制がなされることにより、吸気行程におけるポンピングロスは吸気負圧Ｐｍｉの大きさにほぼ応じたものに抑えられるようになる、即ち吸気負圧Ｐｍｉよりも低下する分（以下これを「圧力低下の過度分」と称する）が抑えられるようになる。
【００４２】
しかしながら、こうした状態から吸気バルブ１６の作動角θの減少により開弁時期が遅角側にシフトされることで吸気抵抗が増大した場合には、吸気負圧Ｐｍｉを下回るほどの過度な燃焼室内圧Ｐｃの低下が生じ易くなる。この場合、ポンピングロスにおいても、この燃焼室内圧Ｐｃ低下におけるピーク圧（大気圧から負圧側に最も離間したときの圧力値）Ｐｃｍｉｎと吸気負圧Ｐｍｉとの差分である上記「圧力低下の過度分」に相関する過度分が生じることとなる。
【００４３】
そこで本実施形態では、こうした燃焼室内圧Ｐｃの過度な低下に伴うポンピングロスの増大を抑制すべく、電子制御装置３０を通じ、吸気バルブ１６の作動角θに応じて排気バルブ１７の作動角中心φを遅角させる「作動角中心遅角処理」を行うようにしている。
【００４４】
この「作動角中心遅角処理」は、上記作動角中心φの遅角を通じて、吸気行程における排気バルブ１７の開弁期間ｔｅ、即ち排気上死点時期（ピストン１９が排気上死点に位置する時期）ＴＤＣｅから同行程での排気閉弁時期（排気バルブ１７が開弁状態から閉弁状態に切り替わる時期）までの期間の増大を図るものである。即ち「作動角中心遅角処理」は上記吸気行程における排気バルブ１７の開弁期間ｔｅの増大を通じて、排気上死点からのピストン１９の移動に伴い排気ポート側から燃焼室１２内に導入される排ガスを増量させることにより、燃焼室内圧Ｐｃ低下の抑制を図るものである。
【００４５】
以下、こうした制御処理の手順について図３のフローチャートを参照しつつ説明する。このフローチャートで示される制御ルーチンは電子制御装置（制御手段）３０を通じて例えば所定時間毎の時間割り込みにて実行される。
【００４６】
この制御ルーチンでは先ず、ステップＳ１１０において吸気バルブ１６の作動角θが所定作動角θ１よりも小さいか否かの判定がなされる。本実施形態では、この所定作動角θ１を、上記「圧力低下の過度分」に相関する「ポンピングロスの過度分」の大きさを許容範囲内に収めることのできる値に設定している。即ち、所定作動角θ１は上記「ポンピングロスの過度分」の大きさが許容限度となるときの値とされている。
【００４７】
従って、上記ステップＳ１１０において作動角θが所定作動角θ１よりも小さい旨の判定がなされた場合（ステップＳ１１０：ＹＥＳ）には、上記「ポンピングロスの過度分」を許容範囲内に収めることができないほどに吸気バルブ１６の開弁時期が排気上死点時期ＴＤＣｅから遅角側に離間しているとして、処理がステップＳ１２０に移行される。
【００４８】
なお、このステップＳ１１０での判定結果がＮＯ、即ち吸気バルブ１６の作動角θが所定作動角θ１以上である旨の判定がなされた場合には、上記「ポンピングロスの過度分」が許容範囲から外れるほどには吸気バルブ１６の開弁時期が遅角しておらず、上記「作動角中心遅角処理」は不要であるとして本制御ルーチンでの処理が一旦終了される。
【００４９】
ステップＳ１２０では、吸気負圧Ｐｍｉが所定負圧Ｐｍｉ２よりも小さいか否か、即ち吸気負圧Ｐｍｉが所定負圧Ｐｍｉ２よりも大気圧に近い（高い）か否かの判定がなされる。因みに本実施形態では、吸気負圧Ｐｍｉに関し、これをエアフローメータ１４、スロットルセンサ、クランク角センサ３２、及び作動角センサの検出結果、即ち吸気通路１１内の空気流量、スロットル開度Ｔａ、機関回転速度Ｎｅ、作動角θ等に基づいて推定するようにしている。
【００５０】
そしてこの判定結果がＹＥＳ、即ち吸気負圧Ｐｍｉが所定負圧Ｐｍｉ２よりも小さい旨の判定がなされたとき、処理がステップＳ１３０に移行される、即ち上記「作動角中心遅角処理」が許容される。逆に判定結果がＮＯ、即ち吸気負圧Ｐｍｉが所定負圧Ｐｍｉ２と同じか或いはこれよりも大きい（大気圧から遠い）旨の判定がなされたときには、上記「作動角中心遅角処理」が許容されることなく本制御ルーチンの処理が一旦終了される、換言すれば、上記「作動角中心遅角処理」が禁止される。
【００５１】
本実施形態においてこのように吸気負圧Ｐｍｉの大きさに応じて「作動角中心遅角処理」の許容と禁止とを切り換えるようにしたのは、次に述べることからである。
即ち、スロットル開度Ｔａの制御を通じて吸入空気量の調整を行う本実施形態にあっては、そのスロットル開度Ｔａの変更により吸気負圧Ｐｍｉが変化する。そのため、例えば上記ピーク圧Ｐｃｍｉｎが吸気負圧Ｐｍｉよりも低い状況では、この吸気負圧Ｐｍｉの変化に伴って上記「圧力低下の過度分」の大きさも変化することとなる。
【００５２】
例えば、スロットル開度Ｔａが大きく設定されることで吸気負圧Ｐｍｉが小（大気圧に近い値）となった場合には上記「圧力低下の過度分」が大きくなり、逆にスロットル開度Ｔａが小さく設定されることで吸気負圧Ｐｍｉが大（大気圧から離間した値）となった場合には上記「圧力低下の過度分」が小さくなる。
【００５３】
一方、吸気行程での排気バルブ１７の開弁期間ｔｅの増大は、内部ＥＧＲ量の増大を招くことから、この内部ＥＧＲ量が過大となることによる悪影響（例えば機関回転速度の変動等）を抑制するには、上記開弁期間ｔｅの増大に関して不必要なものを禁止することが望ましい。
【００５４】
従ってこうした場合には、例えば、「ポンピングロスの過度分」が小さくなるような状況、即ち吸気負圧Ｐｍｉの大きい（低い）ときに、上記「作動角中心遅角処理」が禁止されるようにすれば、「ポンピングロスの過度分」を小さく維持しつつ内部ＥＧＲ量の増大を抑えることができるようになる。また、逆に「ポンピングロスの過度分」が大きくなるような状況、即ち吸気負圧Ｐｍｉの小さい（高い）ときには、上記「作動角中心遅角処理」を許容することで、こうした「ポンピングロスの過度分」の増大を抑制することができるようになる。
【００５５】
即ちステップＳ１２０判定処理は、こうした「ポンピングロスの過度分」の増大についての抑制と、過度な内部ＥＧＲ量の増大についての抑制との両立を図るべく設けられたものなのである。
【００５６】
ところで、アイドル運転時には吸入空気量がほぼ最小となるため、仮にこうした状況下で上記「作動角中心遅角処理」が許容されると内部ＥＧＲ量率が過大になり易く、これに伴う上記悪影響も到底無視できないものとなる。こうした点から本実施形態では、上記所定負圧Ｐｍｉ２を、アイドル運転時の吸気負圧Ｐｍｉと等しい値に設定している。即ち、こうした設定により、アイドル運転時のような吸入空気量の少ないときにおける上記「作動角中心遅角処理」の禁止を図ることによって、上記した悪影響を抑制するようにしている。
【００５７】
また、アイドル運転時にはスロットル開度Ｔａがほぼ最小に設定されるため吸気負圧Ｐｍｉがほぼ最大（大気圧から離間する側にほぼ最大）となる。即ち本実施形態では、上記所定負圧Ｐｍｉ２をこうしたほぼ最大の吸気負圧Ｐｍｉと等しい値に設定することで、上記アイドル運転時を除いた、スロットルバルブの開度制御による吸気負圧Ｐｍｉの変動範囲のほぼ全域に亘って「ポンピングロスの過度分」の増大の抑制を図るようにしている。
【００５８】
上記したようにステップＳ１３０の「作動角中心遅角処理」においては、バルブタイミング可変機構２１を通じて排気バルブ１７の閉弁時期を遅角させることにより吸気行程における同排気バルブ１７の開弁期間ｔｅの増大が図られる。本実施形態では、この「作動角中心遅角処理」において、機関回転速度Ｎｅが高いほど排気バルブ１７の閉弁時期が遅角側に設定されるようになっている。以下、この設定処理について説明する。
【００５９】
例えば、燃焼室１２内の気体が同室１２の内壁面を介した外部からの熱伝達によって加熱されたり、同内壁面とピストン１９の外周面との隙間を介して外部から同室１２内に空気が流入したりした場合には、これらによって燃焼室内圧Ｐｃが高められることとなる。
【００６０】
上記加熱に関してはその加熱時間が長いほど燃焼室内圧Ｐｃが高くなる傾向にあり、そして上記空気の流入に関してはピストン１９の移動速度が遅いほど流入し易くなる、即ち燃焼室内圧Ｐｃが高くなる傾向にある。また、上記加熱時間は機関回転速度Ｎｅが低いほど長くなる傾向にあり、ピストン１９の移動速度については機関回転速度Ｎｅが低いほど低くなる傾向にある。即ち、燃焼室内圧Ｐｃは、機関回転速度Ｎｅが低いほど高くなり易く、換言すれば、機関回転速度Ｎｅが高いほど高くなり難いものとなる。従って、燃焼室１２内の圧力低下に関しては機関回転速度Ｎｅが高いほど抑制され難いものとなり、その結果、機関回転速度Ｎｅが高いほど上記圧力低下の度合が顕著なものになり易くなる。
【００６１】
即ち本実施形態では、こうした機関回転速度Ｎｅの違いに基づく圧力低下の度合の違いに対応すべく、排気バルブ１７の閉弁時期を機関回転速度Ｎｅに応じて設定するようにしている。上記のようにこの設定においては、機関回転速度Ｎｅが高いほど排気バルブ１７の閉弁時期を遅角側に設定することで、吸気行程における排気バルブ１７の開弁期間ｔｅを機関回転速度Ｎｅに応じて増大させて、機関回転速度Ｎｅが高いときの上記圧力低下に対する抑制効果の向上を図るようにしている。
【００６２】
なお、上記「作動角中心遅角処理」においては、例えば、排気バルブ１７の閉弁時期が吸気バルブ１６の現状の作動角θと上記所定作動角θ１との差に応じた時期となるように、目標となる作動角中心φ（目標作動角中心）を可変設定してもよい。この場合、例えば、吸気バルブ１６の現状の作動角θが所定作動角θ１を大きく下回っているほど（上記作動角θと所定作動角θ１との差が大きいほど）上記目標作動角中心がより遅角側の値となるようにこれを可変設定する。これによれば、吸気バルブ１６の開弁時期が遅角側にあるほど排気バルブ１７の閉弁時期が遅角側に設定されるようになるため、上記「ポンピングロスの過度分」を好適に抑制できるようになる。
【００６３】
また、例えば、吸気バルブ１６の作動角θの減少速度（減少方向への単位時間あたりの変化量）に応じて排気バルブ１７の閉弁時期の変化速度（遅角側への単位時間あたりの変化量）を変更するようにしてもよい。これによれば、例えば、上記作動角θの減少速度が高いほど上記排気バルブ１７の閉弁時期の変化速度が高くなるようにこれらの関係を設定することで、上記「ポンピングロスの過度分」を好適に抑制できるようになる。
【００６４】
また、例えば、上記所定作動角θ１に関して、これを排気バルブ１７の閉弁時期に応じた値に可変設定するようにしてもよい。この場合、例えば、上記排気バルブ１７の閉弁時期が遅角側にあるほど所定作動角θ１を小さく設定するようにする。これによれば、吸気バルブ１６の作動角θが上記小さく設定された所定作動角θ１よりも更に小さくならない限り上記「作動角中心遅角処理」が開始されないため、排気バルブ１７の閉弁時期が過大に遅角されるのを回避することができ、内部ＥＧＲ量が過大となることが防止されるようになる。
【００６５】
以下、本実施形態における制御態様例について、図４及び図５を用いて説明する。なお図４は、スロットルバルブ１５の開度制御を通じて吸気負圧Ｐｍｉが上記所定負圧Ｐｍｉ２よりも小さい（大気圧に近い）小吸気負圧Ｐｍｉ１に調節されたときの例を示すものである。そして図５はアイドル運転時、即ち吸気負圧Ｐｍｉが上記所定負圧Ｐｍｉ２に調節されたときの例を示すものである。これら両図における線図１０１ｉは、吸気バルブ１６の作動角θが所定作動角θ１を下回った状態を示している。
【００６６】
先ず図４について説明する。同図において実線で示される線図１０１ｅ、線図１５１は吸気バルブ１６の作動角θが所定作動角θ１を下回ったために上記「作動角中心遅角処理」が実行された例である。他方、破線で示される線図１０２ｅ、線図１５２は上記の例に対する比較例であり、吸気バルブ１６の作動角θが所定作動角θ１を下回っていないために上記「作動角中心遅角処理」が実行されていない態様を示したものである。
【００６７】
この比較例では、排気上死点からのピストン１９の移動に伴い燃焼室内圧Ｐｃが排気マニホールド内の圧力Ｐｍｅから小吸気負圧Ｐｍｉ１を越えて大きく低下している。即ちピーク圧Ｐｃｍｉｎが大きく小吸気負圧Ｐｍｉ１を下回っている。このピーク圧Ｐｃｍｉｎと小吸気負圧Ｐｍｉ１との差は、上記「圧力低下の過度分」に相当する。即ちこの差の絶対値が大きいほど「圧力低下の過度分」、ひいては「ポンピングロスの過度分」が大きいものとなる。
【００６８】
これに対し実線（線図１０１ｅ、線図１５１）で示される例では、上記「作動角中心遅角処理」により排気バルブ１７の作動角中心φが上記比較例に比して遅角されることで同バルブ１７の閉弁時期が遅角されている。これにより吸気行程における排気バルブ１７の開弁期間ｔｅが増大されて、上記圧力Ｐｍｅからの燃焼室内圧Ｐｃの低下開始時期が遅角側にシフトされている。そして吸気バルブ１６のリフト量の増大とともに燃焼室内圧Ｐｃが上記圧力Ｐｍｅから小吸気負圧Ｐｍｉ１に向けてこれを大きく下回ることなく低下されている。即ち、「圧力低下の過度分」、ひいては「ポンピングロスの過度分」が抑えられることとなる。
【００６９】
図５に示す例では、上記したように吸気負圧Ｐｍｉが所定負圧Ｐｍｉ２に調節されている。また、この例では、排気上死点からのピストン１９の移動に伴う燃焼室１２内の圧力低下において、燃焼室内圧Ｐｃがアイドル運転時の吸気負圧Ｐｍｉ（この例では所定負圧Ｐｍｉ２）より低く（負圧側に大きく）なるようなことが極力生じないように吸気バルブ１６の作動角θ（即ち同バルブ１６の開弁時期）の変更範囲に制限が設けられている。即ち同図の例においては、吸気バルブ１６の作動角θに最小限度が設けられることで、同バルブ１６の開弁時期にも遅角側の限度が設定されることとなって、これにより上記アイドル運転時の吸気負圧Ｐｍｉを下回るような燃焼室内圧Ｐｃ低下の発生が抑制されるようになっている。
【００７０】
なお、同図において実線で示される線図１１１ｅ、線図１６１は、吸気バルブ１６の作動角θが所定作動角θ１を下回ったにも拘わらず吸気負圧Ｐｍｉが所定負圧Ｐｍｉ２と等しい状態にあるがために上記「作動角中心遅角処理」が禁止された例である。他方、破線で示される線図１１２ｅ、線図１６２は上記の例に対する比較例であり、上記図３のフローチャートにおけるステップＳ１２０処理を省略したものである。即ち、この比較例は、図３のフローチャートが適用される上記実線（線図１１１ｅ、線図１６１）の例とは異なり、吸気バルブ１６の作動角θが所定作動角θ１よりも低いことを条件として強制的に上記「作動角中心遅角処理」が実行されるものである。
【００７１】
図５に示される実線及び破線双方の例では、上記作動角θの最小限度が設定されていることにより、燃焼室内圧Ｐｃは排気上死点からのピストン１９の移動によって上記排気マニホールド内の圧力Ｐｍｅから所定負圧Ｐｍｉ２を下回ることなくこれに向かって低下している。この場合、燃焼室内圧Ｐｃが吸気負圧Ｐｍｉを下回らないことから、「ポンピングロスの過度分」は皆無となる。
【００７２】
ここで仮に、燃焼室内圧Ｐｃが吸気負圧Ｐｍｉ（この場合、所定負圧Ｐｍｉ２と等しい）よりも低下されるように吸気バルブ１６の作動角θを上記最小限度より更に小さくした場合には「ポンピングロスの過度分」が生じることとなる。しかし、こうした場合であれ、同図５の例は図４の例に比較して、吸気バルブ１６の作動角θ即ち開弁時期に差がなければ、もとより吸気負圧Ｐｍｉの差（所定負圧Ｐｍｉ２と小吸気負圧Ｐｍｉ１との差）に相当する分だけ「ポンピングロスの過度分」は小さい。また、こうした過度分を除いたポンピングロスの大きさに関しては、上記吸気負圧Ｐｍｉの差に相当する分だけ、同図５の例の方が図４の例に比較して大きくなる。
【００７３】
こうしたことから、上記過度分を除いたポンピングロスに対する同過度分の大きさの比率（以下これを過度率と称する）は、図５の例の方が図４の例に比較して著しく小さくなる。即ち、吸気負圧Ｐｍｉが大きい（低い）値に調節されるほど、上記過度率が小さくなり、ひいては上記「作動角中心遅角処理」が実行されることによるメリットが薄れることになる。従って、図５に示される例のように過度率の小さい態様においては、例えば破線（線図１１２ｅ、線図１６２）で示される比較例のように上記「作動角中心遅角処理」が実行されたとしても、これによるメリットは必ずしも大きいとは言えない。
【００７４】
また、一方で上記「作動角中心遅角処理」の実行は内部ＥＧＲ量の増大を招く。アイドル運転時のような吸入空気量の少ないときには、こうした内部ＥＧＲ量の増大に伴う内部ＥＧＲ量率の増大が顕著なものとなり易く、その悪影響が際立つこととなる。即ち、こうしたことからも、吸気負圧Ｐｍｉが大きい（低い）ほど上記「作動角中心遅角処理」が実行されることのメリットが薄れることになる。
【００７５】
従って、本実施形態のように、吸気負圧Ｐｍｉが大きい（低い）ときに上記「作動角中心遅角処理」が禁止されるようにしたことで、過度なポンピングロスの抑制と、内部ＥＧＲ量の増大に対するその抑制との両立が好適に図られるようになるのである。
【００７６】
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
（１）吸気バルブ１６の作動角θが所定作動角θ１よりも小さいときには、そうでないときに比して排気バルブ１７の閉弁時期が遅角され、これにより吸気行程における同バルブ１７の開弁期間ｔｅが増大される。その結果、吸気行程において排気ポート側から燃焼室１２内に導入される排ガスが増量されるため、燃焼室内圧Ｐｃにおいては、吸気負圧Ｐｍｉを下回るほどの過度な低下が生じ難くなる。
【００７７】
従って、この「圧力低下の過度分」に相関する「ポンピングロスの過度分」の大きさを許容範囲内に収めることができるように上記所定作動角θを設定することで、こうした「ポンピングロスの過度分」に起因する悪影響を効率的に抑制することができる。
【００７８】
ところで、ピストン１９の往復移動に基づきクランクシャフトを回転させる内燃機関１０においては、ピストン１９の移動速度が上下死点において最低になるとともに、上下死点からピストン１９がその往復移動範囲の中間点に近づくほど上記移動速度は高くなる。即ち、ピストン１９が排気上死点から上記中間点に近づくほど、燃焼室１２内への単位時間あたりの排ガス導入量が増えるようになることから、本実施形態のように排気バルブ１７の閉弁時期を遅角させるようにすることで、上記過度なポンピングロスの発生を効率よく抑制することができるようになる。
【００７９】
（２）上記「作動角中心遅角処理」は、吸気負圧Ｐｍｉが所定負圧Ｐｍｉ２よりも大気圧に近い値であることを条件に許容される。これによれば、例えば、「ポンピングロスの過度分」が小さくなるような状況、即ち吸気負圧Ｐｍｉの大きいときに上記「作動角中心遅角処理」が禁止されるようになることから、「ポンピングロスの過度分」を小さく維持しつつ内部ＥＧＲ量の増大を抑えることができるようになる。また、逆に「ポンピングロスの過度分」が大きくなるような状況、即ち吸気負圧Ｐｍｉの小さいときに上記「作動角中心遅角処理」が許容されるようになることから、こうした「ポンピングロスの過度分」の増大を抑制することができるようになる。従って、上記過度なポンピングロスの発生の抑制と、内部ＥＧＲ量の増大の抑制との両立を図ることができるようになる。
【００８０】
（３）所定負圧Ｐｍｉ２はアイドル運転時の吸気負圧Ｐｍｉに設定されている。アイドル運転時には吸入空気量がほぼ最小となるため、仮にこうした状況下で上記「作動角中心遅角処理」が許容されると内部ＥＧＲ量率が過大になり易く、これに伴う悪影響も到底無視できないものとなる。その点、本実施形態によればアイドル運転時には上記「作動角中心遅角処理」が禁止されるようになるため、こうした悪影響を抑制できるようになる。
【００８１】
また、アイドル運転時にはスロットル開度Ｔａがほぼ最小に設定されるため吸気負圧Ｐｍｉがほぼ最大となる。即ち、上記所定負圧Ｐｍｉ２をこうしたほぼ最大の吸気負圧Ｐｍｉに設定することで、上記アイドル運転時を除いた、スロットルバルブ１５の開度制御による吸気負圧Ｐｍｉの変動範囲のほぼ全域に亘って「ポンピングロスの過度分」の増大を抑制することができるようになる。
【００８２】
（４）上記「作動角中心遅角処理」においては、機関回転速度Ｎｅが高いほど排気バルブ１７の閉弁時期が遅角側に設定される。燃焼室１２内の圧力低下に関しては機関回転速度Ｎｅが高いほど抑制され難いものとなり、その結果、機関回転速度Ｎｅが高いほど上記圧力低下の度合が顕著なものになり易くなる。その点、本実施形態によれば、機関回転速度Ｎｅが高いときには吸気行程における排気バルブ１７の開弁期間ｔｅがより増大されて、上記圧力低下が好適に抑制されるようになる。
【００８３】
また、本実施形態では、上記「作動角中心遅角処理」が行われる際に、機関回転速度Ｎｅが低いほど排気バルブ１７の閉弁時期が遅角側と反対側に、即ち進角側に設定されることとなるため、機関回転速度Ｎｅが低いとき（低速運転時）の内部ＥＧＲ量の増大を抑制することができるようになる。従って、内部ＥＧＲ量率が過大となり易い上記低速運転時において、この内部ＥＧＲ量の増大に伴う悪影響（例えば機関回転速度Ｎｅの変動やエンジンストール等）の発生を抑制できるようになる。
【００８４】
なお、実施の形態は上記に限定されるものではなく、例えば、以下の様態としてもよい。
・上記実施形態では、「作動角中心遅角処理」において排気バルブ１７の閉弁時期を機関回転速度Ｎｅが高いほど遅角側に設定するようにしたが、こうした設定は必須ではなく、例えば機関回転速度Ｎｅに応じた上記閉弁時期の可変設定が行われない態様としてもよい。
【００８５】
・例えば図４の例では、排気バルブ１７の閉弁時期が既に吸気行程内にある状態から更に該閉弁時期を遅角させるべく「作動角中心遅角処理」を実行したが、これに限らず、例えば該閉弁時期が排気行程内にある状態から排気上死点時期ＴＤＣｅを越えて吸気行程内にシフトさせるべく「作動角中心遅角処理」を実行するようにしてもよい。
【００８６】
・上記実施形態では、「作動角中心遅角処理」の実行を許容するか否かの条件に用いられた上記所定負圧Ｐｍｉ２をアイドル運転時の吸気負圧Ｐｍｉに設定したが、これに限らず、例えば、このアイドル運転時の吸気負圧Ｐｍｉよりも小さい（高い）値に設定してもよい。
【００８７】
・上記実施形態では、吸気負圧Ｐｍｉが所定負圧Ｐｍｉ２よりも大気圧に近い（小さい）値であることを条件に「作動角中心遅角処理」の実行を許容するようにしたが、こうした条件の設定は必須ではなく、例えば吸気バルブ１６の作動角θが所定作動角θ１よりも小さいことのみ条件として「作動角中心遅角処理」の実行を許容してもよい。
【００８８】
・上記実施形態では、吸気バルブ１６の作動角θとスロットル開度Ｔａとの協調制御により吸入空気量の調整を行うようにしたが、こうした調整は必須ではなく、例えば、上記作動角θによってのみ吸入空気量の調整を行う内燃機関において本発明を適用してもよい。
【００８９】
・上記実施形態では、排気バルブ１７の閉弁時期の進角・遅角に関し、これを同バルブ１７の作動角中心φの進角／遅角を通じて行うようにしたが、これに限らず、例えば、排気バルブ１７についての作動角を可変とする可変機構を設け、この作動角の減少／増大を通じて行うようにしてもよい。この場合、例えば上記作動角を減少させることで上記閉弁時期を進角させることができ、上記作動角を増大させることで上記閉弁時期を遅角させることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】一実施形態の内燃機関の制御系を示す模式図。
【図２】同実施形態に適用されるＶＴ可変機構（ａ）及び作動角可変機構（ｂ）のバルブ特性の可変態様を示す図。
【図３】同実施形態におけるポンピングロスの増大を抑制するための制御に関するフローチャート。
【図４】同実施形態における制御態様の一例を示す図。
【図５】同実施形態における制御態様の一例を示す図。
【図６】従来における吸気バルブの作動角（リフト量）と燃焼室内圧との関係を示す図。
【符号の説明】
【００９１】
１０…内燃機関、１５…スロットルバルブ、１６…吸気バルブ、１７…排気バルブ、２１…バルブタイミング可変機構、２２…作動角可変機構、３０…制御手段を構成する電子制御装置、θ…作動角、θ１…所定作動角、φ…作動角中心、Ｎｅ…機関回転速度、Ｐｍｉ…吸気負圧、Ｐｍｉ２…所定負圧、Ｔａ…スロットル開度、ｔｅ…吸気行程における排気バルブの開弁期間。
【図１】
2006118441.tif 000003
【図２】
2006118441.tif 000004
【図３】
2006118441.tif 000005
【図４】
2006118441.tif 000006
【図５】
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【図６】
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