(57)【要約】【課題】  この発明は、減速時にフューエルカットを行う内燃機関の制御装置に関し、フューエルカットに伴うオイル消費量および触媒劣化の双方を十分に抑制し、更に、フューエルカットからの復帰時に即座に安定した運転状態を実現することを目的とする。【解決手段】  内燃機関の減速時にフューエルカットを実行する。気筒毎に２つの吸気弁２６を配置する。吸気弁２６の両弁作動モードと片弁停止モードを瞬時に切り換える可変動弁機構３２を設ける。フューエルカット中は両弁作動モードを実現して内部EGR量を十分に確保する。フューエルカットからの復帰時に片弁停止モードに切り換えて、内部EGR量を瞬時に減少させる。フューエルカット中は、スロットル開度TAを絞って空気量を少量とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の減速時にフューエルカットを行うフューエルカット手段と、
排気ガス再循環量が多量となる第１環境と、排気ガス再循環量が少量となる第２環境とを切り換えることのできるEGR環境切換手段と、
フューエルカットの実行中に前記第１環境を実現し、フューエルカットからの復帰時に前記第２環境を実現する切換制御手段と、
フューエルカットの実行中に、アイドル運転時に比して、吸入空気量を少なく制御する吸入空気量制御手段と、
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】
前記切換制御手段は、フューエルカットの開始直前に実現される軽負荷領域において、前記第２環境を実現することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記内燃機関の吸気弁および排気弁の少なくとも一方は、気筒毎に複数配置されており、
気筒毎に複数配置されている前記弁の少なくとも１つを対象として、リフト量および作用角の少なくとも一方を変化させる可変動弁機構を備え、
前記第１環境は、前記可変動弁機構が、通常の大リフトおよび大作用角を実現する環境であり、
前記第２環境は、前記可変動弁機構が、前記対象のリフト量および作用角の少なくとも一方を、前記大リフト或いは前記大作用角に比して小さな小リフト或いは小作用角とする環境、または前記対象を停止状態とする環境であることを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
気筒毎に配置されている全ての吸気弁および全ての排気弁の少なくとも一方を対象として、リフト量および作用角の少なくとも一方を変化させる可変動弁機構を備え、
前記第１環境は、前記可変動弁機構が、通常の大リフトおよび大作用角を実現する環境であり、
前記第２環境は、前記可変動弁機構が、前記対象のリフト量および作用角の少なくとも一方を、前記大リフト或いは前記大作用角に比して小さな小リフト或いは小作用角とする環境であることを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記第２環境は、前記可変動弁機構が、前記対象のリフト量および作用角の少なくとも一方を、前記大リフト或いは前記大作用角に比して小さな小リフト或いは小作用角とする環境であり、
機関回転数がサージング判定値以上である場合に、前記第２環境の実現を禁止するサージング防止手段を備えることを特徴とする請求項３または４記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
内燃機関の吸気ポートの近傍に配置され、筒内に流入する空気の流れを制御する吸気流制御弁を備え、
前記第１環境は、前記吸気流制御弁が、大通気面積を確保する環境であり、
前記第２環境は、前記吸気流制御弁が、通気面積を、前記大通気面積に比して小さくする環境であることを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
内燃機関の負荷を検出する負荷検出手段を備え、
前記切換制御手段は、フューエルカットからの復帰時に、判定値を超える負荷が生じている場合には、前記第１環境の実現を許容する高負荷時対応手段を含むことを特徴とする請求項３乃至６の何れか１項記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
内燃機関の排気通路に配置され、排気ガスの流れを制御する排気遮断弁を備え、
前記第２環境は、前記排気遮断弁が、大通気面積を確保する環境であり、
前記第１環境は、前記排気遮断弁が、通気面積を、前記大通気面積に比して小さくする環境であることを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の制御装置。
【請求項９】
内燃機関の圧縮比を可変とする圧縮機可変機構を備え、
前記第１環境は、前記圧縮比可変機構が、低圧縮比を実現する環境であり、
前記第２環境は、前記圧縮比可変機構が、前記低圧縮比に比して大きな高圧縮比を実現する環境であることを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１０】
内燃機関のストロークを可変とするストローク可変機構を備え、
前記第１環境は、前記ストローク可変機構が、小ストロークを実現する環境であり、
前記第２環境は、前記ストローク可変機構が、前記小ストロークに比して大きな大ストロークを実現する環境であることを特徴とする請求項１または２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】
この発明は、内燃機関の制御装置に係り、特に、減速時にフューエルカットを行う内燃機関を制御する装置として好適な内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特開２００２−２２７６７１号公報には、内燃機関の減速時におけるオイル消費量増大（オイル上がり）の防止と、その減速時における触媒の劣化抑制とを両立するように、内燃機関のバルブタイミングおよびバルブリフト量を最適化する技術が開示されている。
【０００３】
内燃機関においては、スロットル開度が閉じられた場合に、つまり、運転者によって減速が要求された場合に、一般に、燃費特性の改善のためフューエルカットが実行される。このため、内燃機関の減速時には、吸気管内部が大きく負圧化すると共に、吸気通路から排気通路にかけて燃料を含まない空気が流通する。
【０００４】
吸気管内部に大きな負圧が生ずると、その影響により、内燃機関の筒内圧力も負圧化され易い。そして、筒内圧力が負圧化されると、所謂オイル上がりやオイル下がりにより、内燃機関のオイル消費量が増大する。このため、オイル消費量を抑える観点より、内燃機関の減速時における吸気管圧力は、過度に負圧化させないことが望ましい。この要求は、例えば、減速時の吸入空気量を増加させることにより充足することができる。
【０００５】
一方、内燃機関の排気通路に配置される触媒は、高温環境化でリーンなガスの供給を受けることにより劣化し易いという特性を有している。このため、フューエルカット中における触媒の劣化を抑制するうえでは、内燃機関の減速時における流通空気量を少量とすることが望まれる。
【０００６】
上述した従来のシステムは、バルブタイミングとバルブリフト量とを最適化することにより、内燃機関の減速時に、吸気管圧力を過度に負圧化させることなく流通空気量を抑制しようとするものである。このため、このシステムは、減速フューエルカットの実行に伴うオイル消費量の増大を抑え、かつ、触媒の劣化を抑制するうえで、優れた特性を有している。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−２２７６７１号公報
【特許文献２】特開平１０−２９９５１８号公報
【特許文献３】特開平１０−１１５２３４号公報
【特許文献４】特開２００４−５２６７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記従来のシステムは、吸気負圧の抑制と、流通空気量の抑制という背反する事柄を、バルブの特性調整のみにより、つまり、単一のアクチュエータの特性調整のみにより両立しようとするものである。この点、上記従来のシステムは、オイル消費量の抑制および触媒の劣化防止の両面において、未だ改良の余地を残すものであった。
【０００９】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、内燃機関の安定な運転特性を損なうことなく、フューエルカットに伴うオイル消費量および触媒劣化の双方を十分に抑制し、更に、フューエルカットからの復帰時に即座に安定した運転状態を実現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目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の制御装置であって、
内燃機関の減速時にフューエルカットを行うフューエルカット手段と、
排気ガス再循環量が多量となる第１環境と、排気ガス再循環量が少量となる第２環境とを切り換えることのできるEGR環境切換手段と、
フューエルカットの実行中に前記第１環境を実現し、フューエルカットからの復帰時に前記第２環境を実現する切換制御手段と、
フューエルカットの実行中に、アイドル運転時に比して、吸入空気量を少なく制御する吸入空気量制御手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１１】
また、第２の発明は、第１の発明において、前記切換制御手段は、フューエルカットの開始直前に実現される軽負荷領域において、前記第２環境を実現することを特徴とする。
【００１２】
また、第３の発明は、第１または第２の発明において、
前記内燃機関の吸気弁および排気弁の少なくとも一方は、気筒毎に複数配置されており、
気筒毎に複数配置されている前記弁の少なくとも１つを対象として、リフト量および作用角の少なくとも一方を変化させる可変動弁機構を備え、
前記第１環境は、前記可変動弁機構が、通常の大リフトおよび大作用角を実現する環境であり、
前記第２環境は、前記可変動弁機構が、前記対象のリフト量および作用角の少なくとも一方を、前記大リフト或いは前記大作用角に比して小さな小リフト或いは小作用角とする環境、または前記対象を停止状態とする環境であることを特徴とする。
【００１３】
また、第４の発明は、第１または第２の発明において、
気筒毎に配置されている全ての吸気弁および全ての排気弁の少なくとも一方を対象として、リフト量および作用角の少なくとも一方を変化させる可変動弁機構を備え、
前記第１環境は、前記可変動弁機構が、通常の大リフトおよび大作用角を実現する環境であり、
前記第２環境は、前記可変動弁機構が、前記対象のリフト量および作用角の少なくとも一方を、前記大リフト或いは前記大作用角に比して小さな小リフト或いは小作用角とする環境であることを特徴とする。
【００１４】
また、第５の発明は、第３または第４の発明において、
前記第２環境は、前記可変動弁機構が、前記対象のリフト量および作用角の少なくとも一方を、前記大リフト或いは前記大作用角に比して小さな小リフト或いは小作用角とする環境であり、
機関回転数がサージング判定値以上である場合に、前記第２環境の実現を禁止するサージング防止手段を備えることを特徴とする。
【００１５】
また、第６の発明は、第１または第２の発明において、
内燃機関の吸気ポートの近傍に配置され、筒内に流入する空気の流れを制御する吸気流制御弁を備え、
前記第１環境は、前記吸気流制御弁が、大通気面積を確保する環境であり、
前記第２環境は、前記吸気流制御弁が、通気面積を、前記大通気面積に比して小さくする環境であることを特徴とする。
【００１６】
また、第７の発明は、第３乃至第６の発明の何れかにおいて、
内燃機関の負荷を検出する負荷検出手段を備え、
前記切換制御手段は、フューエルカットからの復帰時に、判定値を超える負荷が生じている場合には、前記第１環境の実現を許容する高負荷時対応手段を含むことを特徴とする。
【００１７】
また、第８の発明は、第１または第２の発明において、
内燃機関の排気通路に配置され、排気ガスの流れを制御する排気遮断弁を備え、
前記第２環境は、前記排気遮断弁が、大通気面積を確保する環境であり、
前記第１環境は、前記排気遮断弁が、通気面積を、前記大通気面積に比して小さくする環境であることを特徴とする。
【００１８】
また、第９の発明は、第１または第２の発明において、
内燃機関の圧縮比を可変とする圧縮機可変機構を備え、
前記第１環境は、前記圧縮比可変機構が、低圧縮比を実現する環境であり、
前記第２環境は、前記圧縮比可変機構が、前記低圧縮比に比して大きな高圧縮比を実現する環境であることを特徴とする。
【００１９】
また、第１０の発明は、第１または第２の発明において、
内燃機関のストロークを可変とするストローク可変機構を備え、
前記第１環境は、前記ストローク可変機構が、小ストロークを実現する環境であり、
前記第２環境は、前記ストローク可変機構が、前記小ストロークに比して大きな大ストロークを実現する環境であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
第１の発明によれば、フューエルカットの実行中に、排気ガス再循環量（以下、「EGR量」とする）が多量に生ずる第１環境を実現しつつ、吸入空気量をアイドル時に比して少なくすることができる。吸入空気量が少ないと、触媒に流入する空気量が少量となり、触媒の劣化を抑制することができる。また、EGR量が多量であれば、吸入空気量が少なくても、吸気管圧力が過剰に負圧化するのを避けることができる。このため、本発明によれば、オイル消費量の抑制と触媒保護との両立を図ることができる。また、本発明によれば、フューエルカットからの復帰時には、第１環境を第２環境に即座に切り換えることができる。第２環境の下では、EGR量が少量となるため、安定した燃焼状態を得ることができる。このため、本発明によれば、フューエルカットからの復帰時に、安定した運転状態を速やかに実現することができる。
【００２１】
第２の発明によれば、フューエルカットの開始直前に実現される軽負荷領域において、第２環境が形成される。第２環境の下では、EGR量が少量となるため、安定した燃焼状態を実現することができる。更に、本発明によれば、フューエルカットの開始と共に、第２環境が第１環境に切り換えられ、EGR量の増量が図られる。このため、本発明によれば、運転状態の悪化を伴うことなく、適切にフューエルカットへの移行を実現することができる。
【００２２】
第３の発明によれば、吸気弁または排気弁の少なくとも一方は、気筒毎に複数設けられている。フューエルカットの実行中は、全ての弁が大リフト、大作用角で作動する（第１環境）。この場合、大きなバルブオーバーラップが発生して、内部EGR量が多量に発生する。一方、フューエルカットからの復帰時には、気筒毎に複数設けられた弁の少なくとも１つが小リフトまたは小作用角で作動するか、或いは停止状態となる（第２環境）。この場合、その弁についてバルブオーバーラップが減少することから、内部EGR量は減少する。このため、本発明によれば、フューエルカットからの復帰時に、瞬時に内部EGR量を減らすことができ、復帰時における運転状態を安定化させることができる。
【００２３】
第４の発明によれば、フューエルカットからの復帰時には、気筒毎に配置されている全ての吸気弁および全ての排気弁の少なくとも一方が、小リフト・小作用角で作動される（第２環境）。この場合、フューエルカットの終了に伴い、個々の気筒におけるバルブオーバーラップを大きく減らして内部EGR量を顕著に減少させることができる。このため、本発明によれば、フューエルカットからの復帰後に、速やかに安定した運転状態を実現することができる。
【００２４】
第５の発明によれば、フューエルカットからの復帰時に、機関回転数がサージング判定値以上である場合には、第２環境が実現されるのを、つまり、可変動弁機構が吸気弁または排気弁のリフト量および作用角を小さくするのを禁止することができきる。小リフト、小作用角での動作領域は、バルブスプリングの反力が小さいため、この領域で弁を高周波運動させると、サージングが生ずる。本発明によれば、フューエルカットからの復帰時にこのようなサージングが生ずるのを確実に防ぐことができる。
【００２５】
第６の発明によれば、フューエルカットの実行中は、吸気通路に大通気面積が確保される（第１環境）。この場合、吸気通路への既燃ガスの逆流が妨げられないため、内部EGR量が多量となる。一方、フューエルカットからの復帰時には、吸気通路の通気面積が小さくなり（第２環境）、既燃ガスの逆流が生じ難くなる。その結果、フューエルカットからの復帰時には、内部EGR量が段階的に減少して、安定した運転状態が速やかに実現される。
【００２６】
第７の発明によれば、フューエルカットからの復帰時に、判定値を超える負荷が生じている場合には、第１環境の実現、つまり、内部EGRの発生し易い環境の実現が許容される。軽負荷の領域で内部EGRが多量に発生すると、筒内での燃焼が損なわれ、内燃機関の運転状態が不安定になる。これに対して、高負荷の領域では、内部EGRが増えてもそのような不安定化は生じない。他方、内燃機関に高い出力を発生させるためには、ある程度のバルブオーバーラップを発生させ、また、吸気系の通気抵抗を小さくすることが必要である。つまり、第３乃至第６の発明において、第１環境を作り出すことが必要である。本発明によれば、そのような要求が生ずる場合には、フューエルカットからの復帰時であっても、第１環境を作り出すことができる。このため、本発明によれば、フューエルカットからの復帰直後に高負荷運転が要求される場合に、その高負荷運転を円滑に実現することができる。
【００２７】
第８の発明によれば、フューエルカットからの復帰時には排気通路に大通気面積が確保される（第２環境）。また、フューエルカットの実行中は、排気通路の通気面積が、大通気面積に比して小さなものとされる（第１環境）。排気通路の通気面積が小さいと、排気が妨げられることから内部EGR量が多量となる。そして、フューエルカットからの復帰に伴ってその通気面積が拡大されると、排気抵抗が減少して、内部EGR量が少量となる。このため、本発明によれば、フューエルカットからの復帰時に、安定した運転状態を速やかに実現することができる。
【００２８】
第９の発明によれば、フューエルカットの実行中は、低圧縮比が実現され（第１環境）、フューエルカットからの復帰時に高圧縮比が実現される。排気行程の終了時に筒内に残留するガス量は、圧縮比が低いほど多量になる。従って、内部EGR量も、圧縮比が低いほど多量となる。このため、本発明によれば、フューエルカットからの復帰時に、内部EGR量を段階的に減量することができ、その結果、安定した運転状態を速やかに実現することができる。
【００２９】
第１０の発明によれば、フューエルカットの実行中は小ストロークが実現され（第１環境）、フューエルカットからの復帰時に大ストロークが実現される。排気行程の終了時に筒内に生ずる残留ガス量と、その後の吸気行程で生ずる吸入ガス量との比（残留ガス量／吸入ガス量）は、ストロークが小さいほど大きくなる。そして、その比は、吸気行程の終了時における内部EGRの比率と相関を有している。従って、本発明によれば、フューエルカットの実行中に内部EGRの比率を高め、また、フューエルカットからの復帰時に、その比率を段階的に下げることができる。このため、本発明によれば、フューエルカットからの復帰時に、安定した運転状態を速やかに実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
実施の形態１．
［システム構成の説明］
図１は、本発明の実施の形態１の構成を説明するための図を示す。図１に示すように、本実施形態のシステムは、内燃機関１０を備えている。内燃機関１０には、吸気通路１２および排気通路１４が連通している。
【００３１】
吸気通路１２には、内燃機関１０に流入する吸入空気量Gaを検出するためのエアフロメータ１６が配置されている。エアフロメータ１６の下流には、スロットル弁１８が配置されている。スロットル弁１８は、アクセル開度に基づいてスロットルモータ２０により駆動される電子制御式のバルブである。スロットル弁１８の近傍には、スロットル開度TAを検出するためのスロットルポジションセンサ２２、およびアクセル開度AAを検出するためのアクセルポジションセンサ２４が配置されている。
【００３２】
内燃機関１０は、複数の気筒を有する多気筒式の機関であり、図１は、そのうちの一気筒の断面を示している。内燃機関１０が備える個々の気筒には、吸気通路１２に通じる吸気ポート、および排気通路１４に通じる排気ポートが設けられている。本実施形態における内燃機関１０は、気筒毎に２つの吸気弁２６と２つの排気弁２８とを備えている。吸気ポートは、２つの吸気弁２６にそれぞれに通じるように二股に分岐している。同様に、排気ポートも、２つの排気弁２８に通じるように二股に分岐している。
【００３３】
吸気ポートには、燃料噴射弁３０が配置されている。燃料噴射弁３０は、二股に分かれた分岐路のそれぞれに燃料を噴射することができるように、つまり、２つの吸気弁２６のそれぞれに向けて燃料を噴射することができるように構成されている。
【００３４】
吸気弁２６および排気弁２８は、それぞれ可変動弁(VVT)機構３２，３４により駆動される。可変動弁機構３２，３４は、それぞれ、クランク軸の回転と同期して吸気弁２８および排気弁３０を開閉させると共に、それらの開弁特性、具体的には、開弁時期、作用角、およびリフト量を変更することができる。特に、可変動弁機構３２，３４は、通常の大リフト量および大作用角を実現する第１の状態と、リフト量ゼロの状態（つまり停止状態）、或いはリフト量および作用角が十分に小さい状態（第２の状態）とを瞬時に切り換える機能を有している。この機能を実現するための構成は公知であるため（例えば、特開２００１−２６３０１５号公報等参照）、ここではその詳細な説明は省略する。
【００３５】
また、本実施形態において、可変動弁機構３２は、２つの吸気弁２６の開弁特性を、それぞれ独立に変化させることができるように構成されている。同様に、可変動弁機構３４は、２つの排気弁２８の開弁特性を、それぞれ独立に変化させることができるように構成されている。このため、本実施形態のシステムによれば、２つの吸気弁２６が共に大リフト・大作用角で作動する状態と、一方の吸気弁２６のみが停止或いは小リフト・小作用角で作用する状態とを瞬時に切り換えることができる。同様に、本実施形態のシステムによれば、２つの排気弁２８が共に大リフト・大作用角で作動する状態と、一方の排気弁２８のみが停止或いは小リフト・小作用角で作用する状態とを瞬時に切り換えることができる。
【００３６】
内燃機関１０は、クランク軸の近傍にクランク角センサ３６を備えている。クランク角センサ３６は、クランク軸が所定回転角だけ回転する毎に、Hi出力とLo出力を反転させるセンサである。クランク角センサ３６の出力によれば、クランク軸の回転位置や回転速度、更には、機関回転数NEなどを検知することができる。
【００３７】
内燃機関１０の排気通路１４には、排気ガスを浄化するための上流触媒(SC)３８および下流触媒(UF)４０が直列に配置されている。また、上流触媒３８の上流には、その位置で排気空燃比を検出するための空燃比センサ４２が配置されている。更に、上流触媒３８と下流触媒４０との間には、その位置の空燃比がリッチであるかリーンであるかに応じた信号を発生する酸素センサ４４が配置されている。
【００３８】
図１に示すシステムは、ECU(Electronic Control Unit)５０を備えている。ECU５０には、上述した各種センサやアクチュエータが接続されている。ECU５０は、それらのセンサ出力に基づいて、内燃機関１０の運転状態を制御することができる。
【００３９】
［実施の形態１の特徴］
（F/Cの実行に伴う課題）
本実施形態のシステムは、内燃機関１０の運転中にスロットル開度TAがアイドル開度とされた場合に、燃料の噴射を停止する処理、つまり、フューエルカット(F/C)を実行する。F/Cの実行中は、スロットル弁１８が閉じられていることから、吸気管圧力PMが大きく負圧化し易い。この際、吸気管圧力PMが許容限界値を超えて負圧化すると、内燃機関１０においてオイル上がり（ピストン周囲から燃焼室へのオイルの進入）やオイル下がり（バルブステム周囲から燃焼室へのオイルの進入）が発生し、オイル消費量が増大する事態が生ずる。
【００４０】
上述した吸気管圧力PMの負圧化は、スロットル開度TAを大きくすることにより回避することができる。従って、F/Cの実行中に、スロットル開度TAを基本のアイドル開度TA0（低回転領域でのアイドル開度）より大きな開度に保てば、吸気管圧力PMを許容限界値より高圧に保ち、オイル上がりやオイル下がりの発生を防ぐことが可能である。
【００４１】
しかしながら、F/Cの実行中は、燃料噴射が行われないことから、触媒（上流触媒３８および下流触媒４０）に流れ込むガスは極端にリーンに偏ったものとなる。そして、高温の触媒にリーンなガスが流入すると、触媒の劣化が進行し易い。このため、F/Cの開始後にスロットル開度TAを開いてリーンガスの流通量を増やすと、オイル消費量の増加は防げるものの、上流触媒３８および下流触媒４０の劣化が促進されることとなる。
【００４２】
ところで、吸気管圧力PMは、スロットル弁１８の下流におけるガス量が多いほど大気圧に近づく。そして、そのガス量は、スロットル弁１８を通過する新気ガスの量が多いほど多量となると同時に、内部EGR量が多いほど多量となる。このため、内部EGR量が十分に多量であれば、スロットル開度TAが如何に小さくても、吸気管圧力PMの過剰な負圧化は避けることができる。
【００４３】
更に、内部EGR量を十分に確保した状態でスロットル開度TAを絞れば、筒内の既燃ガス比率を十分に高めることができる。そして、F/Cの実行中にそのような状態が実現されれば、触媒に流入するガスの極端なリーン化を避けることができる。従って、F/Cの実行中に、内部EGR量を十分に確保したうえでスロットル開度TAを絞れば、オイル消費量の抑制と、触媒の劣化抑制という背反する２つの要求を同時に満たすことが可能である。
【００４４】
図１に示すシステムによれば、例えば、可変動弁機構３２，３４を駆動して吸気弁２６の開弁位相を進角させることにより、或いは排気弁２８の開弁位相を遅角させることにより、バルブオーバーラップの期間、つまり、吸気弁２６と排気弁２８が共に開弁状態となる期間を伸ばすことができる。そして、バルブオーバーラップの期間を伸ばせば、吸気弁２６の開弁後に吸気通路１４に逆流する既燃ガス量を増やし内部EGR量を増やすことができる。このため、本実施形態のシステムにおいて、F/Cの実行中に、十分なバルブオーバーラップが生ずるように可変動弁機構３２，３４を作動させることは、オイル消費量の抑制と触媒劣化の抑制とを両立するうえで有効な制御の一つである。
【００４５】
しかしながら、バルブオーバーラップに十分な変化が生ずるように可変動弁機構３２，３４を作動させるには、ある程度の作動時間が必要である。このため、F/Cの開始前にバルブオーバーラップが十分に小さい状態であったとすると、F/Cの開始後、その作動時間が経過するまでの間に、十分な内部EGR量が確保できない事態が生ずる。そして、この期間中は、オイル消費量の抑制と触媒劣化の抑制を両立することはできない。
【００４６】
更に、大きなバルブオーバーラップをF/Cの終了時まで維持するとすれば、F/Cからの復帰直後は、内部EGRが多量に発生する環境が維持されることになる。そして、F/Cからの復帰時に多量の内部EGRが生じていると、内燃機関１０の運転状態は不安定になり易い。この傾向は、特に、F/Cからの復帰後に軽負荷での運転が求められる場合に顕著である。
【００４７】
本実施形態における内燃機関１０は、上述したように、各気筒に配置されている２つの吸気弁２６の作用角およびリフト量を、吸気弁毎に瞬時に変化させることができる。このため、本実施形態のシステムにおいては、２つの吸気弁２６が共に通常の大リフト・大作用角で作動する両弁作動モードと、一方の吸気弁２６のみが停止或いは小リフト・小作用角で作動する片弁停止または小リフトモード（以下、小リフトを含めて「片弁停止」と称す）とを瞬時に切り換えることができる。
【００４８】
両弁作動モードによれば、２つの吸気弁２６の双方においてバルブオーバーラップが確保されるため、内部EGRを多量に発生させるのに適した環境（第１環境）が実現される。一方、片弁停止モードでは、バルブオーバーラップが一方の吸気弁２６でしか生じないため、内部EGRが発生し難い環境（第２環境）が実現される。そして、バルブオーバーラップが双方の吸気弁２６で生ずるか、一方の吸気弁２６においてのみ生ずるかは、個々のサイクルで発生する内部EGRの量に直接影響を与える要素であるため、両弁作動モードと片弁停止モードとが切り換わると、内部EGRの量は、遅延を伴うことなく、その直後のサイクルから即座に変化する。
【００４９】
このため、F/Cの実行、およびF/Cからの復帰に合わせて、両弁作動モードと片弁停止モードとを切り換えることとすれば、F/Cの実行中に十分な内部EGR量を確保し、かつ、F/Cからの復帰時に、瞬時に内部EGR量を減少させることが可能である。
【００５０】
図２は、上記の観点より、本実施形態において行われるモードの切り換えを説明するための図である。より具体的には、図２（Ａ）は、F/Cの実行中に実現される両弁作動モードでの吸気弁２６および排気弁２８のリフト変化を示す。また、図２（Ｂ）は、F/Cからの復帰時に実現される片弁停止モードでのリフト変化を示す。
【００５１】
図２（Ａ）に示すように、本実施形態のシステムは、F/Cの実行中は、両弁作動モードで吸気弁２６および排気弁２８を作動させる。この場合、２つの吸気弁２６と２つの排気弁２８は、共に大リフト・大作用角で作動し、双方の吸気弁２６においてバルブオーバーラップが発生する。本実施形態において、吸気弁２６および排気弁２８の開弁特性は、このような作動環境下では内部EGR量が多量に発生するように定められている。このため、本実施形態のシステムによれば、F/Cの実行中に内部EGRを多量に発生させることができる。
【００５２】
図２（Ｂ）に示すように、本実施形態のシステムは、F/Cからの復帰時には、吸気弁２６の作動モードを片弁停止モードに切り換える。この場合、バルブオーバーラップが一方の吸気弁２６でしか生じないため、内燃EGR量が発生し難い状態となる。このため、本実施形態のシステムによれば、F/Cからの復帰が図られると同時に、個々の気筒で生ずる内部EGR量を、瞬時に、大幅に減少させることができる。
【００５３】
また、本実施形態のシステムは、通常の運転中は、高負荷領域では両弁作動モードを採用し、軽負荷領域では片弁停止モードを採用する。高負荷領域では、内部EGRの発生し易い第１環境が形成されても、燃焼が不安定になることはない。むしろ、この領域では、出力トルクを確保するうえで、ある程度のバルブオーバーラップが発生していることが望ましい。一方、軽負荷領域で第１環境が形成されると、内部EGR量が過剰となって燃焼が不安定になり易い。このため、この領域では、内部EGRの発生し難い第２環境が形成されることが望ましい。
【００５４】
通常の運転中に、負荷の大きさに応じて上記の如く作動モードを切り換えることによれば、F/Cの開始前に、内燃機関１０の運転状態が不安定になるのを避けることができる。また、上述した規則によれば、高負荷運転からF/Cが開始された場合には、両弁作動モードが維持されることにより、F/Cの開始後に、遅滞なく十分な内部EGR量を確保することができる。更に、軽負荷運転からF/Cが開始された場合には、片弁停止モードから両弁作動モードへの切り換えが行われることにより、やはり、F/Cの開始後に遅滞なく十分な内部EGR量を発生させることができる。このため、本実施形態のシステムによれば、F/Cの実行前後の運転状態を何ら悪化させることなく、F/Cの実行中に、十分な内部EGR量を発生させることが可能である。
【００５５】
本実施形態のシステムは、F/Cの実行状態に合わせて吸気弁２６の作動モードを上記の如く切り換えると共に、F/Cの実行状態に合わせて、スロットル開度TAの制御をも実行する。つまり、F/Cの開始と同時にスロットル開度TAをアイドル開度より絞り込み、F/Cからの復帰に合わせてその開度TAを通常の要求値に戻す処理を行う。その結果、本実施形態のシステムによれば、F/Cの前後において、何ら運転状態を不安定化させることなく、F/Cの実行に伴うオイル消費量の増加、および触媒の劣化進行を、共に十分に抑制することができる。
【００５６】
［実施の形態１における具体的処理］
図３は、上記の機能を実現するために本実施形態においてECU５０が実行するルーチンのフローチャートである。図３に示すルーチンでは、先ず、機関回転数NE、負荷率KL、スロットル開度TA等、内燃機関１０の状態を表す変数が取り込まれる（ステップ１００）。ここで、負荷率klは、スロットル開度TAを全開とした時に得られる吸入空気量と、実吸入空気量Gaとの比率であり、エアフロメータ１６の出力等に基づいて取得することができる。
【００５７】
次に、減速F/C条件が成立しているか否かが判別される（ステップ１０２）。より具体的には、ここでは、スロットル開度TAが基本アイドル開度TA0まで閉じられているかが判別される。
【００５８】
スロットル開度TAが基本アイドル開度TA0より大きい場合は、減速F/C条件の不成立が認められる。この場合は、更に、今回の処理サイクルが、F/Cからの復帰直後に起動されたものであるかが判別される（ステップ１０４）。ECU５０は、F/Cからの復帰が図られた場合に、その復帰後の時間を計数するカウンタを有している。ここでは、そのカウンタによる計数時間が、復帰直後判定時間に達しているか否かが判断される。
【００５９】
F/Cの実行前、或いはF/Cの実行後十分な時間が経過した時点では、上記ステップ１０４において、F/C復帰直後の判別が否定される。この場合は、内燃機関１０の運転状態に応じて、吸気弁２６の作動モードが決定される（ステップ１０６）。具体的には、NE，KL，TAに基づいて、内燃機関１０の運転領域が所定の高負荷領域であると判断される場合には、両弁作動モードが選択され、一方、その運転領域が軽負荷領域であると判断される場合には、片弁停止モードが選択される。
【００６０】
次に、スロットル開度TAが、アクセル開度AAに応じて制御される（ステップ１０８）。その後、F/Cの実行が禁止された状態であることを表すべく、F/C実行フラグXFCに０がセットされた後（ステップ１１０）、今回の処理サイクルが終了される。以上の処理によれば、内燃機関１０は、運転者のアクセル操作量に応じた運転状態を実現する。
【００６１】
運転者によってスロットル弁１８が基本アイドル開度まで閉じられると、ステップ１０２において減速F/C条件の成立（TA≦TA0の成立）が認められる。図３に示すルーチンでは、この場合、即座に吸気弁２６の作動モードが両弁作動モードとされる（ステップ１１２）。その結果、内部EGR量が十分に発生する第１環境が形成され、スロットル開度TAが絞られても、吸気管圧力MVが過度に負圧化しない状況が作り出される。
【００６２】
次に、開度拡大補正値kfcta1にゼロがセットされ（ステップ１１４）、更に、開度絞り補正値kfcta2が機関回転数NEに基づいて設定される（ステップ１１６）。
【００６３】
本実施形態において、ECU５０は、減速運転時におけるスロットル開度TAの目標値（目標ta）を、次式により算出する。
目標ta＝基本アイドル開度TA0＋開度拡大補正値kfcta1−開度絞り補正値kfcta2
・・・（１）
【００６４】
上記（１）式によれば、開度拡大補正値kfcta1を大きな値とするほど、減速運転時における目標taを大きくすることができ、一方、開度絞り補正値kfcta2を大きな値とするほど、その目標taを小さくすることができる。上記の処理によれば、kfcta1がゼロとされ、かつ、kfcta2がゼロでない値に設定されるため、目標taを、基本アイドル開度TA0より小さな値とすることができる。
【００６５】
図４は、上記ステップ１１６において参照される開度絞り補正値kfcta2のマップを示す。このマップは、機関回転数NEが高いほど開度絞り補正値kfcta2が大きな値となり、また、機関回転数NEがアイドル回転数の近傍値となると、開度絞り補正値kfcta2が最小値０となるように定められている。このため、上記ステップ１１６の処理によれば、機関回転数NEが高い領域で、目標taを、基本アイドル開度TA0に比して小さな値に設定し、NEが低下するのに伴って、目標taを、基本アイドル開度TA0に近づけることができる。
【００６６】
図３に示すルーチンでは、次に、機関回転数NEがF/C開始回転数Cより高いか否かが判別される（ステップ１１８）。その結果、NE＞Cの成立が認められた場合は、F/C実行フラグXFCに１がセットされる（ステップ１２０）。
【００６７】
ECU５０は、他のルーチンにより、F/C実行フラグXFCの状態を監視しており、XFC＝１の成立が認められる場合にF/Cを実行する。このため、上記ステップ１２０の処理が実行されると、以後、内燃機関１０においてF/Cが開始される。
【００６８】
次に、スロットル開度TAが目標taと一致するように、スロットル弁１８が制御される（ステップ１２２）。その結果、F/Cが開始された後、機関回転数NEが高い領域では、スロットル開度TAが、基本アイドル開度TA0に比して絞り込まれた状態となる。
【００６９】
本実施形態のシステムでは、F/Cが開始されると同時に、両弁作動モードの実現により、内部EGR量を十分に確保することのできる第１環境が形成される。この状態でスロットル開度TAが絞り込まれると、吸気管圧力MVの過剰な負圧化を阻止しつつ、触媒に流れ込む空気の量を少量に絞ることができる。このため、本実施形態のシステムによれば、F/Cの開始後、遅滞なく、オイル消費量を抑制し、かつ、触媒劣化を抑制することのできる状態を作り出すことができる。
【００７０】
F/Cの開始後、機関回転数NEは、やがてF/C開始回転数Cを下回る。そして、NEがCを下回ると、上記ステップ１１８において、NE＞Cの不成立が判断される。この場合、次に、F/C実行フラグXFCに１がセットされているか否かが判断される（ステップ１２４）。ここで、XFC＝１が成立しないと判断された場合は、F/Cの開始以前から機関回転数NEがF/C開始回転数Cを下回っていたと判断できる。つまり、この場合は、スロットル弁１８は基本アイドル開度より絞られたと判定されたものの、実際にF/Cを開始するだけの条件が整っていなかったと判断することができる。この場合は、以後、通常運転を継続するべくステップ１０８，１１０の処理が実行される。
【００７１】
一方、XFC＝１の成立が認められた場合は、機関回転数NEが、F/Cの開始後にF/C開始回転数Cを下回ったと判断することができる。機関回転数NE済であると判断できる。この場合は、次に、機関回転数NEがF/C終了回転数Dまで低下しているか否かが判別される（ステップ１２６）。
【００７２】
機関回転数NEがF/C終了回転数Dより大きいと判別された場合は、未だF/Cの終了条件が不成立であると判断できる。この場合は、再び上記ステップ１２２の処理が実行される。一方、機関回転数NEが、F/C終了回転数Dより大きくないと判断された場合は、F/Cからの復帰条件が成立したと判断され、以後、通常の運転状態を実現するべく、ステップ１０８，１１０の処理が順次実行される。
【００７３】
F/Cからの復帰が図られた後、一定の期間は、ECU５０において、「F/C復帰直後」との判断がなされる。つまり、その期間中は、再び減速F/C条件が成立しない限り、ステップ１０４において、F/C復帰直後の判断が肯定される。この場合、次に、内燃機関１０の負荷KLが軽負荷判定値Aより小さいか、および、機関回転数NEが軽負荷判定回数Bより低いがが判別される（ステップ１２８）。
【００７４】
その結果、KL＜A、およびNE＜Bの双方が不成立と判断された場合は、内燃機関１０に対して高負荷領域での運転が要求されていると判断できる。この場合は、吸気弁２６の作動モードを、内燃機関１０の運転状態に応じて決定するべく、ステップ１０６の処理が実行される。
【００７５】
一方、KL＜AおよびNE＜Bの何れかが成立すると判断された場合は、軽負荷での運転が要求されていると判断できる。この場合は、内部EGR量を少量とする必要があるため、片弁停止モードが実現されるように、吸気弁２６の可変動弁機構３２が駆動される（ステップ１３０）。
【００７６】
以上の処理によれば、F/Cからの復帰後に、軽負荷での運転が要求される場合には、両弁作動モードを片弁停止モードに切り換えることにより、速やかに内部EGRを減少させることができる。このため、本実施形態のシステムによれば、F/Cの実行中は、最後まで十分な内部EGR量を発生させておきながら、F/Cからの復帰後に、内部EGR量が過剰であることが原因で内燃機関１０の安定性が損なわれるのを確実に防止することができる。
【００７７】
更に、吸気弁２６が片弁停止モードで駆動される場合は、両弁作動モードによる場合に比して、筒内に気流の乱れが発生し易く、その結果、混合気のミキシングが促進され易い。このため、片弁停止モードによれば筒内での燃焼性を改善することができ、仮に、F/Cからの復帰時に内部EGR量が多量に発生したとしても、失火を回避することができる。これらの理由により、本実施形態のシステムでは、F/Cからの復帰時に、早期に安定運転を回復することが可能である。
【００７８】
ところで、上述した実施の形態１においては、高負荷領域からスロットル弁１８が全閉とされた場合には、両弁作動モードを維持したままF/Cを開始することとしているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、減速時におけるF/Cは、スロットル弁が閉じられた後、吸入空気量GAの減少に合わせて燃料噴射量を十分に減少させた後の開始されるのが通常である。この場合、F/Cの開始前に、必然的に軽負荷領域での運転が生ずる。このため、吸気弁２６の作動モードは、その軽負荷領域において、一旦片弁停止モードに切り換えることとしてもよい。つまり、F/Cの開始時には、常に、片弁停止モードを経て両弁作動モードを開始することとしてもよい。
【００７９】
また、上述した実施の形態１においては、両弁作動モードと片弁停止モードの切り換えを、吸気弁２６を対象として行うこととしているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、作動モードの切り換えは、排気弁２８を対象として行うこととしても、或いは、吸気弁２６と排気弁２８の双方を対象として行うこととしてもよい。
【００８０】
また、上述した実施の形態１においては、F/Cの実行中に、スロットル開度を制御することにより吸入空気量を制御することとしているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、F/C中の空気量は、アイドルスピードコントロールバルブ（ISCV）を制御することにより、或いは、可変動弁機構３２により吸気弁２６の作用角やリフト量を変化させることにより、制御することとしてもよい。
【００８１】
尚、上述した実施の形態１においては、可変動弁機構３２が前記第１の発明における「EGR環境切換手段」に相当していると共に、ECU４０が、減速時にF/Cを実行することにより前記第１の発明における「フューエルカット手段」が、ステップ１０２および１３０の処理を実行することにより前記第１の発明における「切換制御手段」が、ステップ１２２の処理を実行することにより前記第１の発明における「吸入空気量制御手段」が、それぞれ実現されている。
【００８２】
また、上述した実施の形態１においては、ECU５０が、ステップ１２８の処理を実行することにより前記第７の発明における「負荷検出手段」が、ステップ１２８に続いてステップ１０６の処理を実行することにより前記第７の発明における「高負荷時対応手段」が、それぞれ実現されている。
【００８３】
実施の形態２．
［実施の形態２の特徴］
次に、図５および図６を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。本実施形態のシステムは、図１に示すハードウェア構成を用いて、ECU５０に、後述する図６に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
【００８４】
図５は、本実施形態における吸気弁２６および排気弁２８の作動モードを説明するための図である。より具体的には、図５（Ａ）は、F/Cの実行中に採用される両弁作動モードでのリフト変化を示す。また、図５（Ｂ）は、F/Cからの復帰時に採用される両弁小リフト・小作用角モードでのリフト変化を示す。
【００８５】
図５（Ａ）に示すように、本実施形態のシステムは、F/Cの実行中は、実施の形態１の場合と同様に、吸気弁２６および排気弁２８の双方を、両弁作動モードで駆動する。そして、本実施形態のシステムは、図５（Ｂ）に示すように、F/Cからの復帰時には、吸気弁２６を、両弁小リフト・小作用角モードで駆動する。
【００８６】
ここで、吸気弁２６の「両弁小リフト・小作用角モード」とは、２つの吸気弁２６を、通常の大リフト・大作用角に比して小さな小リフト・小作用角で作動させるモードである。両弁小リフト・小作用角モードによれば、両弁作動モードの場合に比して、２つの吸気弁２６の双方において、バルブオーバーラップの期間を短縮し、また、オーバーラップ期間中におけるバルブの開度を小さくすることができる。
【００８７】
内部EGRは、バルブオーバーラップの期間中に、排気通路１４に排出された排気ガスが、吸気通路１２に吹き戻されることにより発生する。吸気弁２６が両弁小リフト・小作用角モードで駆動される場合は、吸気通路１２に向かうガスの吹き戻しが遮られるため、内部EGRが発生し難い。このため、本実施形態のシステムによれば、実施の形態１の場合と同様に、F/Cからの復帰時に、内部EGR量を、瞬時に大きく減少させることができる。
【００８８】
内部EGR量は、吸気弁２６を両弁小リフト・小作用角モードで駆動する他、２つの吸気弁２６の双方を共に停止させることによっても減少させることができる。しかしながら、この場合は、筒内の負圧が過剰となってオイル上がりやオイル下がりが生じ易くなると共に、吸気通路１２に負圧が導かれなくなり、ブレーキシステムのブースタ負圧が低下する事態が生ずる。両弁小リフト・小作用角モードによれば、このような不都合の発生を阻止しつつ、内部EGRが少量となる第２環境を確実に作り出すことができる。
【００８９】
更に、吸気弁２６が両弁小リフト・小作用角モードで駆動される場合は、両弁作動モードによる場合に比して、吸気行程における吸気の流速が早くなり、その結果、混合気のミキシングが促進され易い。このため、両弁小リフト・小作用角モードによれば筒内での燃焼性を改善することができ、仮に、F/Cからの復帰時に内部EGR量が多量に生じていたとしても、失火を回避することができる。これらの理由により、本実施形態のシステムでは、F/Cからの復帰時に、早期に安定運転を回復することが可能である。
【００９０】
［実施の形態２における具体的処理］
図６は、上記の機能を実現するためにECU５０が実行するルーチンのフローチャートである。尚、図６において、上記図３に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
【００９１】
図６に示すルーチンは、ステップ１０６，１１２および１３０が、それぞれステップ１４０，１４２および１４４に置き換えられている点を除いて、図３に示すルーチンと同様である。このルーチンによれば、F/Cの開始前は、ステップ１４０の処理により吸気弁２６の作動モードが決定される。ここでは、内燃機関１０の運転状態に応じて、高負荷領域では両弁作動モード（大リフト・大作用角）が採用され、また、軽負荷領域では両弁小リフト・小作用角モードが採用される。
【００９２】
また、F/Cの実行中は、ステップ１４２の処理により、吸気弁２６の作動モードが両弁作動モード（大リフト・大作用角）とされる。そして、F/Cからの復帰時は、ステップ１２８および１４４の処理により、高負荷運転が要求されない限り、両弁小リフト・小作用角モードが採用される。
【００９３】
以上の動作によれば、実施の形態１の場合と同様に、F/Cの実行中には、内部EGR量を十分に確保し、F/Cからの復帰時に、原則として内部EGR量を瞬時に十分に減量させることができる。このため、本実施形態のシステムによっても、実施の形態１の場合と同様に、F/Cの前後において、何ら運転状態を不安定化させることなく、F/Cの実行に伴うオイル消費量の増加、および触媒の劣化進行を、共に十分に抑制することができる。
【００９４】
ところで、上述した実施の形態２においては、両弁作動モードと両弁小リフト・小作用角モードの切り換えを、吸気弁２６を対象として行うこととしているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、作動モードの切り換えは、排気弁２８を対象として行うこととしても（図７参照）、或いは、吸気弁２６と排気弁２８の双方を対象として行うこととしてもよい（図８参照）。
【００９５】
また、上述した実施の形態２においては、両弁作動モードと両弁小リフト・小作用角モードとが切り換えられることにより、リフトのピーク位置に変化が生じないこととされているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、可変動弁機構３２，３４は、それらのモードが切り換えられることにより、バルブオーバーラップの変化がより顕著になるように、吸気弁２６の開弁位相を遅角させ、或いは排気弁２８の開弁位相を進角させるものであってもよい（図９参照）。この場合、内部EGRの発生環境をより顕著に変化させることが可能となる。
【００９６】
更に、上述した実施の形態２では、内部EGRが発生し易い第１環境と、内部EGRが発生し難い第２環境とを切り換えるために、吸気弁２６のリフト量と作用角の双方を変化させることとしているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、可変動弁機構３２，３４は、リフト量のみ、或いは作用角のみを変化させるものであり、作動モードを切り換えることにより、リフト量のみ、或いは作用角のみを変化させることとしてもよい。
【００９７】
尚、上述した実施の形態２においては、２つの吸気弁２６のそれぞれに対応する可変動弁機構３２が、前記第４の発明における「可変動弁機構」に相当している。
【００９８】
実施の形態３．
［実施の形態３の特徴］
次に、図１０を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。本実施形態のシステムは、図１に示すハードウェア構成を用いて、ECU５０に、後述する図１０に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
【００９９】
本実施形態のシステムは、実施の形態２の場合と同様に、F/Cからの復帰時に、吸気弁２６の作動モードを、両弁小リフト・小作用角モードに切り換える。吸気弁２６は、バルブスプリングによって閉弁方向に付勢されており、カムの作用力を受けて開弁する。その際、バルブスプリングはリフト量に応じた反力を発生する。そして、吸気弁２６が小リフトで開弁する場合には、バルブスプリングの発する反力は、小さなものとなる。
【０１００】
吸気弁２６が大リフトで開弁し、バルブスプリングが大きな反力を発生する場合は、高回転領域でも、吸気弁２６とカムの同期を維持することができる。しかしながら、バルブスプリングの発する反力が小さい場合は、高回転領域で両者の同期を維持することが困難となり、所謂バルブサージングが発生することがある。このため、本実施形態のシステムは、F/Cからの復帰時に、機関回転数NEがサージ判定値Bを超えている場合には、両弁小リフト・小作用角モードでの駆動を禁止して、バルブサージングの発生を防ぐこととした。
【０１０１】
［実施の形態３における具体的処理］
図１０は、上記の機能を実現するためにECU５０が実行するルーチンのフローチャートである。尚、図１０において、上記図６に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
【０１０２】
図１０に示すルーチンは、ステップ１０４とステップ１２８の間にステップ１５０が挿入されている点を除き、図６に示すルーチンと同一である。すなわち、このルーチンによれば、ステップ１０４の処理により、F/Cからの復帰直後であることが判断された場合に、機関回転数NEが、サージ判定値Bより低いか否かが判断される（ステップ１５０）。
【０１０３】
そして、NE＜Bの不成立が判定された場合、つまり、機関回転数NEが超高回転であると判断された場合は、ステップ１２８の判定を経ることなく、ステップ１４０の処理が実行される。ステップ１４０では、機関回転数NEがサージ判定値B以上である場合は、吸気弁２６の作動モードが両弁作動モード（大リフト・大作用角）に決定される。このため、本実施形態のシステムによれば、F/Cからの復帰時に、吸気弁２６が小リフト・小作用角で作動され、その結果、バルブサージングが発生するのを確実に阻止することができる。
【０１０４】
一方、上記ステップ１５０において、機関回転数NEがサージ判定値Bより低いと判断された場合は、高負荷運転が要求されていない限り（ステップ１２８参照）、吸気弁２６の作動モードが両弁小リフト・小作用角モードとされる（ステップ１４４参照）。その結果、内部EGR量が瞬間的に低減され、F/Cからの迅速な復帰が実現される。
【０１０５】
以上説明した通り、図１０に示すルーチンによれば、F/Cからの復帰時にバルブサージングが生ずるのを確実に阻止することができる。また、このルーチンによれば、実施の形態２の場合と同様に、F/Cの実行状態に合わせて、適切に内部EGR量を瞬時に増減させることができる。このため、本実施形態のシステムによれば、実施の形態２の場合に比して、更に、内燃機関１０の状態を安定化させることができる。
【０１０６】
ところで、上述した実施の形態３では、吸気弁２６の作動モードを、両弁作動モードと両弁小リフト・小作用角モードとの間で切り換えることを前提としているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、本発明は、高回転領域で小リフト動作を禁止するためのものであり、作動モードの切り換えは、排気弁２８を対象として行われるものであってもよい。また、禁止される作動モードは、小リフトを伴うものであれば、大作用角を伴っていても良く、更には、片弁だけを小リフト作動させるものであってもよい。
【０１０７】
尚、上述した実施の形態３においては、ECU５０が、上記ステップ１５０の処理を実行することにより前記第５の発明における「サージング防止手段」が実現されている。
【０１０８】
実施の形態４．
［実施の形態４の特徴］
次に、図１１乃至図１５を参照して、本発明の実施の形態４について説明する。本実施形態のシステムは、図１に示すハードウェア構成を用いて、ECU５０に、後述する図１１に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
【０１０９】
上述した実施の形態１乃至３のシステムは、片弁停止や小リフト作動を利用して内部EGRの発生環境を急変させることとしている。内部EGRの発生環境は、このような手法による他、吸気弁２６或いは排気弁２８の開弁位相を変化させることにより、オーバーラップ量を変えることでも変化させることができる。そして、片弁停止や小リフト作動の利用に加えて、開弁位相の変化をも利用することとすれば、実施の形態１乃至３の場合に比して、更に大きく内部EGR量の発生環境を変化させることができる。そこで、本実施形態では、実施の形態１の制御に、つまり、両弁作動モードと片弁停止モードを切り換えることにより内部EGRの発生環境を切り換える制御に、F/Cの実行状況に合わせて排気弁２８の開弁位相を変化させる制御を組み合わせることとした。
【０１１０】
［実施の形態４における具体的処理］
図１１は、上述した制御を実現するために本実施形態においてECU５０が実行するルーチンのフローチャートである。このルーチンは、図３に示すルーチンに対して、ステップ１６０〜１７２を挿入することにより構成されている。以下、図１１において、図３に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
【０１１１】
すなわち、図１１に示すルーチンにおいては、ステップ１００において、機関回転数NEや機関負荷KLが取り込まれた後に、排気弁２８の通常目標バルブタイミングvt1が算出される（ステップ１６０）。通常目標バルブタイミングvt1は、F/C中でない通常の運転時におけるバルブタイミングの目標値である。ECU５０は、図１２に示すように、通常目標バルブタイミングvt1を、機関回転数NEと負荷率KLとの関係で定めたマップを記憶している。ここでは、そのマップを参照することによりその値vt1が算出される。
【０１１２】
F/Cが開始される前は、ステップ１０２において、減速F/C条件の成立が否定される。その後、ステップ１０４，１０６の処理を経て、排気弁２８の実バルブタイミングが通常目標バルブタイミングvt1と一致するように、可変動弁機構３４が制御される（ステップ１６２）。その結果、内燃機関１０の通常運転に適したバルブタイミングが実現される。
【０１１３】
図１１に示すルーチン中、ステップ１０２において減速F/C条件の成立が認められた場合は、第１環境を形成するべく、先ず、ステップ１１２において吸気弁２６の作動モードが両弁作動モードとされる。次に、排気弁２８の減速時目標バルブタイミングvt2が算出される（ステップ１６４）。減速時目標バルブタイミングvt2は、減速F/Cの実行中に、内部EGR量をより多く発生させることを目的として設定されるバルブタイミングである。
【０１１４】
図１３は、減速時目標バルブタイミングvt2を算出するためにECU５０が記憶しているマップの一例を示す。図１３に示すマップにおいて、減速時目標バルブタイミングvt2は、機関回転数NEとの関係で定められている。より具体的には、減速時目標バルブタイミングvt2は、アイドル回転数付近で０となり、機関回転数NEが高くなるほど大きな値（最大値２０）となるように定められている。
【０１１５】
上述した通常目標バルブタイミングvt1は、負荷率KLが１０％以下となる領域では、常に０とされる（図１２参照）。減速時目標バルブタイミングvt2は、負荷率KLが１０％より低い状況下で用いられる目標値であるが、その値は、アイドル回転数付近を除いて０でない値とされる（図１３）。つまり、減速時目標バルブタイミングvt2は、機関回転数NEが高くなるに連れて、通常目標バルブタイミングvt1に比して大きな値になるように設定されている。
【０１１６】
本実施形態のシステムは、バルブタイミングVVTが大きな値になるほどバルブオーバーラップ期間が長くなるように構成されている。そして、内部EGR量は、バルブオーバーラップ期間が長いほど多量となる。このため、バルブタイミングが減速時目標バルブタイミングvt2とされる場合は、機関回転数NEが高いほど、長期に渡るバルブオーバーラップ期間が確保され、機関回転数NEが低くなるに連れてバルブオーバーラップ期間が短縮されることになる。
【０１１７】
図１１に示すルーチンでは、次に、実バルブタイミングvttが、判定値α°CAを超えているか否かが判別される（ステップ１６６）。可変動弁機構３４に対して減速時目標バルブタイミングvt2の実現を要求する指令が発せられた後、現実に減速時目標バルブタイミングvt2が実現されるまでには、ある程度のアクチュエータ作動時間が必要である。つまり、本実施形態のシステムでは、減速時目標バルブタイミングvt2が定められた後、内部EGR量がvt2に対応する量に増加するまでには、ある程度の時間が必要である。本ステップ１６６で用いられるvtt＞α°CAなる条件は、実質的には、所望の内部EGR量が確保される程度に実バルブタイミングvttが変化したかを判断するための条件である。
【０１１８】
図１４は、判定値αを設定するためにECU５０が記憶しているマップの一例である。つまり、ECU５０は、図１４に示すマップを参照して、判定値αを設定する。図１４に示すマップによれば、判定値αは、低NE領域では最小値に維持され、中NE領域ではNEに対して比例的に増減し、また、高NE領域では最大値に維持される。低NE領域では、さほど大きなバルブオーバーラップを必要とせずに過剰な吸気負圧の発生を回避することが可能である。一方、高NE領域では、過度の吸気負圧の発生を防ぐためには大きなバルブオーバーラップが必要である。図１４に示すマップによれば、それらの事情の相違に応じて、全NE領域において、過不足のない判定値αを設定することが可能である。
【０１１９】
図１１に示すルーチン中、上記ステップ１６６において、vtt＞α°CAの不成立が認められた場合は、内部EGR量が未だ十分に増加していないと判断することができる。この場合は、先ず、開度拡大補正値kfcta1が算出され（ステップ１６８）、次に、開度絞り補正値kfcta2に０がセットされる（ステップ１７０）。
【０１２０】
ECU５０は、実施の形態１の場合と同様に、スロットル開度TAの目標値（目標ta）を、上記（１）式（目標ta＝TA0＋kfcta1−kfcta2）に従って算出する。この式によれば、目標taは、開度拡大補正係数kfcta1が大きいほど大きな値となり、一方、開度絞り補正値kfcta2が大きいほど小さな値となる。
【０１２１】
図１５は、開度拡大補正値kfcta1を算出するためにECU５０が記憶しているマップの一例を示す。上記ステップ１６８では、このマップを参照することにより開度拡大補正値kfcta1が算出される。このマップによれば、開度拡大補正値kfcta1は、機関回転数NEが高いほど大きな値に設定され、機関回転数NEがアイドル回転数の近傍値である場合には最小値０に設定される。従って、上記ステップ１６８および１７０の処理によれば、目標taは、機関回転数NEが高いほど、基本アイドル開度TA0に比して大きな値に設定されることになる。
【０１２２】
以後、ステップ１１８，１２４および１２６の処理により、F/Cの実行が要求される間は、先ず、実バルブタイミングvttを減速時目標バルブタイミングvt2とするための制御が実行される（ステップ１７２）。次いで、ステップ１２２において、スロットル開度TAが上記の目標taに制御される。
【０１２３】
上記の処理によれば、実バルブタイミングvttがαに達するまでは、つまり、内部EGR量が十分に発生するまでは、スロットル開度TAを、基本スロットル開度TA0以上に維持することができる。このため、本実施形態のシステムによれば、排気弁２８の開弁位相が十分に変化する以前に、過剰な吸気負圧が発生してオイル消費量が増加するのを、確実に防止することができる。
【０１２４】
実バルブタイミングvttがαに達した後は、ステップ１６６の判別に続いて、ステップ１１４，１１６および１２２の処理が実行される。その結果、スロットル開度TAは、基本スロットル開度TA0以下に絞られる。vtt＞αが成立する状況下では、内部EGR量が十分に確保されているため、スロットル開度TAを絞っても、吸気負圧が過剰になることはない。このため、上記の状況が形成された後は、オイル消費量の抑制と、触媒劣化の抑制とが、共に実現される。
【０１２５】
以上説明した通り、図１１に示すルーチンによれば、F/Cの実行状態に応じて排気弁２８の開弁位相を変化させることにより、内部EGRの発生環境を変化させることができる。また、このルーチンによれば、実施の形態１の場合と同様に、両弁作動モードと片弁停止モードとを切り換えることによっても内部EGR量の発生環境を変化させることができる。このため、本実施形態のシステムによれば、実施の形態１乃至３の場合に比して、第１環境と第２環境との差を、より大きく確保することができ、オイル消費量の抑制と、触媒劣化の抑制とを両立するうえで、制御の自由度をより大きく確保することができる。
【０１２６】
ところで、上述した実施の形態４では、開弁位相を変化させる対象が排気弁２８に限定されているが、その対象は、吸気弁２６であってもよい。また、上述した実施の形態４では、F/Cの実行状態に合わせて排気弁２８の開弁位相を変化させる制御を、実施の形態１の制御に組み合わせることとしているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、開弁位相を変化させる制御は、実施の形態２または３の制御と組み合わせることとしてもよい。
【０１２７】
実施の形態５．
［実施の形態５の特徴］
次に、図１６および図１７を参照して、本発明の実施の形態５について説明する。図１６は、本実施形態の内燃機関１０が備える吸気流制御弁の構成と機能を説明するための図である。ここで、吸気流制御弁とは、吸気通路１２の内部に配置され、筒内に流れ込む空気の流れを制御するための弁機構である。
【０１２８】
本実施形態において、内燃機関１０は、具体的には、吸気流制御弁としてターンブル制御弁６０を備えている。図１６（Ａ）に示すように、ターンブル制御弁６０は、回転軸６２を中心軸として回動することができ、その一部に切り欠き部分６４を備えている。
【０１２９】
図１６（Ｂ）は、ターンブル制御弁６０が、吸気ポートの内部で閉弁状態とされた様子を示している。ターンブル制御弁６０は、閉弁状態となることで、吸気ポート内の有効通気面積を、ほぼ切り欠き部分６４の面積に減少させる。また、閉弁状態からほぼ９０度回転することにより、吸気ポート内の有効通気面積を最大とする開弁状態となる。
【０１３０】
本実施形態のシステムは、多量の空気が必要となる高負荷領域ではターンブル制御弁６０を開弁状態とする。この場合、大きな通気面積が確保されるため、十分な吸入空気量を確保することができる。また、本実施形態のシステムは、さほど空気量が必要とされない軽負荷領域では、ターンブル制御弁６０を閉弁状態とする。
【０１３１】
ターンブル制御弁６０を閉弁状態とすると、図１６（Ｂ）に示すように、筒内に渦流を発生させることができ、燃料と空気の混合状態を改善することができる。このため、本実施形態のシステムによれば、軽負荷領域において、良好な燃焼性を得ることができる。
【０１３２】
ところで、内部EGRの発生に関する環境は、ターンブル制御弁６０を開閉させることによっても切り換えることができる。すなわち、ターンブル制御弁６０が閉弁状態である場合は、筒内から吸気通路１２に流入する既燃ガスの吹き戻しが制限される。一方、ターンブル制御弁６０が開いていれば、そのような制限が生じないため、既燃ガスの吹き戻しが生じ易い。このため、ターンブル制御弁６０を開弁状態とすると、内部EGRが発生し易い第１環境が形成され、一方、ターンブル制御弁６０を閉弁状態とすると、内部EGRが発生し難い第２環境が形成される。そこで、本実施形態では、F/Cの実行中はターンブル制御弁６０を開弁し、F/Cからの復帰時に、原則としてターンブル制御弁６０を閉弁状態とすることにより、第１環境から第２環境への切り換えを実現することとした。
【０１３３】
［実施の形態５における具体的処理］
図１７は、F/Cの実行状況に合わせてターンブル制御弁６０の状態を変えることにより、第１環境と第２環境との切り換えを実現するべくECU５０が実行するルーチンのフローチャートである。このルーチンは、ステップ１０６，１１２，１２８および１３０が、それぞれステップ１８０，１８２，１８４または１８６に置き換えられている点を除き、図３に示すルーチンと同様である。
【０１３４】
すなわち、図１７に示すルーチンによれば、F/Cが開始される以前は、ステップ１０４の処理に続いて、吸気流制御弁、つまり、ターンブル制御弁６０が、内燃機関１０の運転状態に応じて開状態または閉状態とされる（ステップ１８０）。具体的には、NE，KL，TAに基づいて、内燃機関１０の運転領域が所定の高負荷領域であると判断される場合には、ターンブル制御弁６０が開状態とされ、一方、その運転領域が軽負荷領域であると判断される場合には、ターンブル制御弁６０が閉状態とされる。
【０１３５】
車両の運転者によってスロットル弁１８が閉じられると、ステップ１０２において、減速F/C条件の成立が認められる。図１７に示すルーチンによれば、この場合、次に、ターンブル制御弁６０を開状態とする処理が実行される（ステップ１８２）。このため、本実施形態のシステムによれば、F/Cの開始が要求された時点で、即座に、吸気ポートの有効通気面積を最大にして、内部EGRが発生し易い第１環境を作り出すことができる。
【０１３６】
運転者によってアクセルペダルが踏み込まれると、スロットル弁１８が開いて、減速F/C条件が不成立となる。この場合、ステップ１０２に続いてステップ１０４の処理が実行される。F/Cの終了後、所定の期間は、ステップ１０４において復帰直後の判断がなされる。この場合、次に、内燃機関１０の負荷KLが軽負荷判定値Aより小さいか否かが判断される（ステップ１８４）。
【０１３７】
その結果、負荷KLが判定値Aより小さくないと判断された場合は、F/Cからの復帰直後から、大きな出力が要求されている、つまり、多量の吸入空気量Gaの流通が要求されていると判断できる。この場合は、所望の空気量が確保できるように、ステップ１８０の処理により、ターンブル制御弁６０の開閉状態が制御される。
【０１３８】
一方、上記ステップ１８４において、負荷KLが判定値Aより小さいと判断された場合は、ターンブル制御弁６０が閉状態とされる（ステップ１８６）。その結果、吸気ポートの有効通気面積が小さくなって、内部EGRが発生し難い第２環境が実現されると共に、筒内にターンブル流が発生して、燃料と空気の混合を促進するのに適した状態が実現される。そして、この状態は、高負荷運転が要求されない限り、F/Cからの復帰が要求された後、所定の期間に渡って継続する。
【０１３９】
以上説明した通り、本実施形態のシステムによれば、F/Cの実行状態に合わせてターンブル制御弁６０を開閉させることにより、F/Cの開始が要求されると同時に第１環境を形成し、また、F/Cからの復帰が要求されると同時に、原則として、第２環境を形成することができる。このため、本実施形態のシステムによっても、第１または第２実施形態の場合と同様に、オイル消費量の抑制、触媒劣化の抑制、および良好なF/Cからの復帰の全てを実現することができる。
【０１４０】
ところで、上述した実施の形態５では、吸気流制御弁がターンブル制御弁６０に限定されているが、その構成はこれに限定されるものではない。すなわち、吸気流制御弁は、吸入空気の流れを制御する弁機構であり、吸気通路１２の有効通気面積を変化させ得るものであれば良く、例えば、閉状態とされることで筒内にスワール流を発生させるスワール制御弁であってもよい。
【０１４１】
また、上述した実施の形態５においては、高負荷領域からスロットル弁１８が全閉とされた場合には、ターンブル制御弁６０が開状態に維持されたままF/Cが開始されることとなるが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、減速時におけるF/Cは、スロットル弁が閉じられた後、F/Cの開始前に、必然的に軽負荷領域での運転が生ずる。このため、ターンブル制御弁６０は、その軽負荷領域において、一旦閉状態に切り換えることとしてもよい。つまり、F/Cの開始時には、常に、ターンブル制御弁６０を閉じた状態から開状態とすることとしてもよい。
【０１４２】
尚、上述した実施の形態５においては、ターンブル制御弁６０が、前記第６の発明における「吸気流制御弁」に相当しており、ターンブル制御弁６０が開いた状態が前記第６の発明における「第１環境」に、ターンブル制御弁６０が閉じた状態が前記第６の発明における「第２環境」に、それぞれ相当している。
【０１４３】
実施の形態６．
［実施の形態６の特徴］
次に、図１８を参照して、本発明の実施の形態６について説明する。本実施形態のシステムは、図１に示すハードウェア構成に、排気遮断弁を追加すると共に、ECU５０に、後述する図１８に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
【０１４４】
排気遮断弁は、内燃機関１０の排気通路１４に配置され、開状態で排気通路１４を導通させ、また、閉状態で排気通路１４を遮断する弁機構である。排気遮断弁が閉じられると、排気圧が上昇して、内燃機関１０において排気ブレーキ力が発生する。排気遮断弁は、一般に、制動力が要求される状況下で、上述した排気ブレーキ力を発生させるために用いられる。
【０１４５】
ところで、内部EGRの発生に関する環境は、排気管圧力の高低に応じて変化する。つまり、バルブオーバーラップの期間中に排気通路１４から吸気通路１２に吹き戻される既燃ガスの量は、排気管圧力が高いほど多量となる。従って、排気管圧力が高いほど内部EGRは発生し易くなり、排気管圧力が低いほど、内部EGRは発生し難くなる。そこで、本実施形態のシステムは、F/Cの実行状態に合わせて排気遮断弁を開閉させることにより、内部EGRの発生し易い第１環境と、内部EGRの発生し難い第２環境との切り換えを実現することとした。
【０１４６】
［実施の形態６における具体的処理］
図１８は、上記の機能を実現するためにECU５０が実行するルーチンのフローチャートである。このルーチンは、ステップ１０６および１１２が、それぞれステップ１９０および１９２に置き換えられている点、および、ステップ１２８および１３０が、ステップ１９４に置き換えられている点を除いて、図３に示すルーチンと同様である。
【０１４７】
すなわち、図１８に示すルーチンによれば、F/Cが開始される以前は、ステップ１０４の処理に続いて、排気遮断弁が、車両の運転状態に応じて開状態または閉状態とされる（ステップ１９０）。具体的には、排気ブレーキが要求されている場合には排気遮断弁が閉状態とされ、それ以外の場合には、排気遮断弁が開状態とされる。排気遮断弁がこのように制御されることにより、内燃機関１０は、運転者の意図に応じた駆動力、或いは制動力を発生する。
【０１４８】
スロットル弁１８が閉じられて、減速F/C条件が成立した場合は、ステップ１０２の処理に続いて、排気遮断弁が閉状態とされる（ステップ１９２）。排気遮断弁が閉じられると、排気管圧力が上昇して内部EGR量が即座に増加する。このため、上記の処理によれば、F/Cの開始が要求された後速やかに、内部EGR量を十分に確保することができる。従って、本実施形態のシステムによっても、上述した実施の形態１〜５と同様に、F/Cの実行中に、オイル消費量の抑制と触媒劣化の抑制とを共に実現することができる。
【０１４９】
F/Cの実行中にスロットル弁１８が開かれると、F/Cからの復帰が図られる。この場合、図１８に示すルーチンでは、ステップ１０４においてF/C復帰直後の判定が下され、次いで、排気遮断弁が開状態とされる（ステップ１９４）。排気遮断弁が開かれると、排気管圧力が低下して内部EGR量が瞬時に減少する。このため、本実施形態のシステムによれば、F/Cからの復帰時に安定した運転状態を得ることができる。
【０１５０】
ところで、上述した実施の形態５では、吸気流制御弁（具体的にはターンブル制御弁６０）を開閉させることにより第１環境と第２環境の切り換えを実現することとしている。つまり、F/C時には、吸気流制御弁を閉じることにより内部EGR量を確保することとしている。吸気流制御弁に設けられている切り欠き部分６４は、軽負荷時に必要な吸入空気量を流通させるうえでは、通気の妨げにはならない程度の大きさを有している。このため、F/Cの実行中に吸気流制御弁を閉状態としても、吸入空気量を抑制する効果は得られない。
【０１５１】
これに対して、排気遮断弁は、排気通路１４の内部をほぼ完全に閉塞する弁機構である。このため、F/C中に排気遮断弁を閉じれば、内部EGR量を確保するうえで好適な第１環境を作り出すことができると共に、触媒に流れ込む空気の量を、ほぼ完全にカットすることができる。このため、本実施形態のシステムによれば、第１環境と第２環境との切り換えに関して実施の形態５の場合と同等の機能を実現しつつ、実施の形態５の場合に比して更に効果的に触媒の劣化を抑制することができる。
【０１５２】
実施の形態７．
［実施の形態７の特徴］
次に、図１９を参照して、本発明の実施の形態７について説明する。本実施形態のシステムは、上述した実施の形態５のシステムにおいて、ECU５０に、後述する図１９に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
【０１５３】
上述した実施の形態５および６のシステムは、吸気流制御弁、或いは排気遮断弁を開閉させることにより内部EGRの発生環境を急変させることとしている。本実施形態のシステムは、このような手法に、吸気弁２６或いは排気弁２８の開弁位相を変化させる手法、つまり、バルブオーバーラップ期間を変化させる手法を組み合わせて、内部EGR量の発生環境をより大きく変化させる点に特徴を有している。
【０１５４】
［実施の形態７における具体的処理］
図１９は、上述した制御を実現するために本実施形態においてECU５０が実行するルーチンのフローチャートである。このルーチンは、図１７に示すルーチンに対して、ステップ１６０〜１７０を挿入することにより構成されている。また、ステップ１６０〜１７２は、図１１に示すルーチンに含まれるものとそれぞれ同様である。
【０１５５】
図１９に示すルーチンによれば、F/Cの実行状態に応じて排気弁２８の開弁位相を変化させることにより、内部EGRの発生環境を変化させることができる。また、このルーチンによれば、実施の形態５の場合と同様に、吸気流制御弁を開閉させることによっても内部EGR量の発生環境を変化させることができる。このため、本実施形態のシステムによれば、実施の形態５の場合に比して、第１環境と第２環境との差を、より大きく確保することができ、オイル消費量の抑制と、触媒劣化の抑制とを両立するうえで、制御の自由度をより大きく確保することができる。
【０１５６】
ところで、上述した実施の形態７では、開弁位相を変化させる対象が排気弁２８に限定されているが、その対象は、吸気弁２６であってもよい。また、上述した実施の形態７では、F/Cの実行状態に合わせて排気弁２８の開弁位相を変化させる制御を、実施の形態５のシステムに組み合わせることとしているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、開弁位相を変化させる制御は、実施の形態６のシステムと組み合わせることとしてもよい。
【０１５７】
実施の形態８．
［実施の形態８の特徴］
次に、図２０を参照して、本発明の実施の形態８について説明する。本実施形態のシステムは、図１に示すハードウェア構成において、内燃機関１０に、圧縮比可変機構を組み込むと共に、ECU５０に、後述する図２０に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
【０１５８】
圧縮比可変機構は、内燃機関１０の燃焼室の容積を変化させることにより、圧縮比を変化させる機構であり、その構造は、例えば、特開昭６３−１８１４２号公報に開示されている。圧縮比可変機構の構造自体は、本発明の特徴ではないため、ここでは、その構造の詳細な説明は省略する。
【０１５９】
圧縮比可変機構を備える内燃機関１０においては、燃焼室の容積、つまり、ピストンが上死点に位置する際に筒内に確保される容積を小さくすることで圧縮比を高めることができる。そして、排気行程の終了後に筒内に残存する既燃ガスの量は、燃焼室の容積が小さいほど少量となる。従って、本実施形態のシステムでは、圧縮比を低くすることで内部EGRの発生し易い第１環境を実現し、また、圧縮比を高くすることで内部EGRの発生し難い第２環境を実現することができる。
【０１６０】
［実施の形態８における具体的処理］
図２０は、上記の原理を利用して、F/Cの実行中に第１環境を実現し、また、F/Cからの復帰時に第２環境を実現するべく本実施形態においてECU５０が実行するルーチンのフローチャートである。このルーチンは、ステップ１０６および１１２が、それぞれステップ２００および２０２に置き換えられている点、および、ステップ１２８および１３０が、ステップ２０４に置き換えられている点を除いて、図３に示すルーチンと同様である。
【０１６１】
すなわち、図２０に示すルーチンによれば、F/Cが開始される以前は、ステップ１０４の処理に続いて、可変圧縮機構が、機関回転数NE、機関負荷KL、およびスロットル開度ta等に応じた状態に制御される（ステップ１９０）。その結果、内燃機関１０において、所望の運転状態に適合する圧縮比が実現される。
【０１６２】
スロットル弁１８が閉じられて、減速F/C条件が成立した場合は、ステップ１０２の処理に続いて、低圧縮比制御が実行される（ステップ２０２）。具体的には、ここでは、燃焼室の容積が最大となるように可変圧縮機構が制御される。その結果、内部EGRが発生し易い第１環境が即座に形成される。このため、本実施形態のシステムによっても、上述した実施の形態１〜５と同様に、F/Cの実行中に、オイル消費量の抑制と触媒劣化の抑制とを共に実現することができる。
【０１６３】
F/Cの実行中にスロットル弁１８が開かれると、F/Cからの復帰が図られる。この場合、図２０に示すルーチンでは、ステップ１０４においてF/C復帰直後の判定が下され、次いで、高圧縮制御が実行される（ステップ２０４）。具体的には、燃焼室の容積を最小とするように可変圧縮機構が制御される。その結果、既燃ガスの残留量が減少して、内部EGR量が瞬時に減少する。このため、本実施形態のシステムによれば、F/Cからの復帰時に安定した運転状態を得ることができる。
【０１６４】
以上説明したように、図２０に示すルーチンによれば、内燃機関の圧縮比を変化させることにより、第１環境と第２環境とを切り換えることができる。そして、圧縮比の切り換えは、瞬時に行うことができるため、本実施形態のシステムによっても、上述した他の実施形態の場合と同様に、オイル消費量の抑制と触媒の劣化抑制とを両立しつつ、F/Cからの安定した復帰を実現することができる。
【０１６５】
実施の形態９．
［実施の形態９の特徴］
次に、図２１を参照して、本発明の実施の形態９について説明する。本実施形態のシステムは、図１に示すハードウェア構成において、内燃機関１０に、ストローク可変機構を組み込むと共に、ECU５０に、後述する図２１に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
【０１６６】
ストローク可変機構は、内燃機関１０のストロークを変化させる機構であり、その構造は、例えば、特開２００３−１５５９５１号公報に開示されている。ストローク可変機構の構造自体は、本発明の特徴ではないため、ここでは、その構造の詳細な説明は省略する。
【０１６７】
内燃機関１０のストローク、つまり、ピストンが往復運動する距離を変化させるにあたっては、例えば、下死点の位置を維持して上死点の位置を変化させる手法や、その逆の手法が考えられる。前者の場合は、ストロークを変化させることにより、燃焼室の容積が変化することとなり、実質的には、上述した圧縮比可変機構を作動させるのと同様の状態変化が作り出されることになる。従って、この場合は、ストロークが小さくされ、その結果、残留ガス量が増えることにより、内部EGRの生じ易い第１環境が実現される。また、ストロークが大きくされ、その結果、残留ガス量が減ることにより、内部EGRが生じ難い第２環境が実現される。
【０１６８】
一方、上死点の位置が固定され、ストロークの変化に伴って下死点の位置が変わる機構の場合は、ストロークの変化に関わらず、燃焼室の容積は一定となる。従って、この場合は、排気行程後に筒内に残存する残留ガス量自体は、ストロークの大きさに影響を受けない。但し、この場合は、吸気行程において筒内に吸入される新気ガスの量が、ストロークに応じて変化する。具体的には、ストロークが小さいほど新規ガスは少量となり、ストロークが大きいほど新規ガスは多量となる。そして、内部EGRの割合は、新規ガス量が少ないほど大きくなり、他方、新規ガス量が多いほど小さくなる。このため、この場合においても、やはり、ストロークが小さい場合に第１環境が形成され、ストロークが大きい場合に第２環境が形成されることになる。
【０１６９】
以上説明した通り、ストローク可変機構によれば、ストロークを変化させることにより、内部EGRの発生環境を変化させることができる。また、ストローク可変機構によれば、ストロークの大小を、瞬時に切り換えることができる。このため、本実施形態のシステムによれば、F/Cの実行状態に合わせてストローク可変機構の状態を変化させることにより、F/Cの実行中、およびF/Cからの復帰時に、大きな遅れを伴うことなく、内部EGRの発生環境をそれぞれ所望の環境とすることができる。
【０１７０】
［実施の形態９における具体的処理］
図２１は、上記の機能を実現するべく本実施形態においてECU５０が実行するルーチンのフローチャートである。このルーチンは、ステップ１０６および１１２が、それぞれステップ２１０および２１２に置き換えられている点、および、ステップ１２８および１３０が、ステップ２１４に置き換えられている点を除いて、図３に示すルーチンと同様である。
【０１７１】
すなわち、図２１に示すルーチンによれば、F/Cが開始される以前は、ステップ１０４の処理に続いて、ストローク可変機構が、機関回転数NE、機関負荷KL、およびスロットル開度ta等に応じた状態に制御される（ステップ１９０）。その結果、内燃機関１０において、所望の運転状態に適合するストロークが実現される。
【０１７２】
スロットル弁１８が閉じられて、減速F/C条件が成立した場合は、ステップ１０２の処理に続いて、小ストローク制御が実行される（ステップ２１２）。具体的には、ここでは、ストロークが最小になるようにストローク可変機構が制御される。その結果、内部EGRが発生し易い第１環境が即座に形成される。このため、本実施形態のシステムによっても、上述した実施の形態１〜５と同様に、F/Cの実行中に、オイル消費量の抑制と触媒劣化の抑制とを共に実現することができる。
【０１７３】
F/Cの実行中にスロットル弁１８が開かれると、F/Cからの復帰が図られる。この場合、図２１に示すルーチンでは、ステップ１０４においてF/C復帰直後の判定が下され、次いで、大ストローク制御が実行される（ステップ２１４）。具体的には、ストロークが最大となるようにストローク可変機構が制御される。その結果、内部EGRが発生し難い第２環境が即座に形成される。このため、本実施形態のシステムによれば、F/Cからの復帰時に安定した運転状態を得ることができる。
【０１７４】
以上説明したように、図２１に示すルーチンによれば、内燃機関のストロークを変化させることにより、第１環境と第２環境とを切り換えることができる。そして、ストロークの切り換えは、瞬時に行うことができるため、本実施形態のシステムによっても、上述した他の実施形態の場合と同様に、オイル消費量の抑制と触媒の劣化抑制とを両立しつつ、F/Cからの安定した復帰を実現することができる。
【０１７５】
実施の形態１０．
［実施の形態１０の特徴］
次に、図２２を参照して、本発明の実施の形態１０について説明する。本実施形態のシステムは、上述した実施の形態８のシステムにおいて、ECU５０に、後述する図２２に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
【０１７６】
上述した実施の形態８および９のシステムは、圧縮比可変機構、或いはストローク可変機構の状態を切り換えることにより内部EGRの発生環境を急変させることとしている。本実施形態のシステムは、このような手法に、吸気弁２６或いは排気弁２８の開弁位相を変化させる手法、つまり、バルブオーバーラップ期間を変化させる手法を組み合わせて、内部EGR量の発生環境をより大きく変化させる点に特徴を有している。
【０１７７】
［実施の形態１０における具体的処理］
図２２は、上述した制御を実現するために本実施形態においてECU５０が実行するルーチンのフローチャートである。このルーチンは、図２０に示すルーチンに対して、ステップ１６０〜１７０を挿入することにより構成されている。また、ステップ１６０〜１７２は、図１１に示すルーチンに含まれるものとそれぞれ同様である。
【０１７８】
図２２に示すルーチンによれば、F/Cの実行状態に応じて排気弁２８の開弁位相を変化させることにより、内部EGRの発生環境を変化させることができる。また、このルーチンによれば、実施の形態８の場合と同様に、圧縮比を変化させることによっても内部EGR量の発生環境を変化させることができる。このため、本実施形態のシステムによれば、実施の形態８の場合に比して、第１環境と第２環境との差を、より大きく確保することができ、オイル消費量の抑制と、触媒劣化の抑制とを両立するうえで、制御の自由度をより大きく確保することができる。
【０１７９】
ところで、上述した実施の形態１０では、開弁位相を変化させる対象が排気弁２８に限定されているが、その対象は、吸気弁２６であってもよい。また、上述した実施の形態１０では、F/Cの実行状態に合わせて排気弁２８の開弁位相を変化させる制御を、実施の形態８のシステムに組み合わせることとしているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、開弁位相を変化させる制御は、実施の形態９のシステムと組み合わせることとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１８０】
【図１】本発明の実施の形態１の構成を説明するための図である。
【図２】本発明の実施の形態１において行われるモードの切り換えを説明するための図である。
【図３】本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図４】図３に示すルーチン中で参照される開度絞り補正値kfcta2のマップである。
【図５】本発明の実施の形態２における吸気弁および排気弁の作動モードを説明するための図である。
【図６】本発明の実施の形態２において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図７】本発明の実施の形態２で用いられる吸気弁および排気弁の作動モードの第１変形例を説明するための図である。
【図８】本発明の実施の形態２で用いられる吸気弁および排気弁の作動モードの第２変形例を説明するための図である。
【図９】本発明の実施の形態２で用いられる吸気弁および排気弁の作動モードの第３変形例を説明するための図である。
【図１０】本発明の実施の形態３において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図１１】本発明の実施の形態４において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図１２】図１１に示すルーチン中で参照される通常目標バルブタイミングvt1のマップである。
【図１３】図１１に示すルーチン中で参照される減速時目標バルブタイミングvt2のマップである。
【図１４】図１１に示すルーチン中で参照される判定値αのマップである。
【図１５】図１１に示すルーチン中で参照される開度拡大補正値kfcta1のマップである。
【図１６】本発明の実施の形態５のシステムが備える吸気流制御弁の構成を説明するための図である。
【図１７】本発明の実施の形態５において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図１８】本発明の実施の形態６において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図１９】本発明の実施の形態７において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図２０】本発明の実施の形態８において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図２１】本発明の実施の形態９において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図２２】本発明の実施の形態１０において実行されるルーチンのフローチャートである。
【符号の説明】
【０１８１】
１０  内燃機関
１２  吸気通路
１４  排気通路
３８  上流触媒
４０  下流触媒
５０  ECU(Electronic Control Unit)
６０  ターンブル制御弁
F/C  フューエルカット
PM  吸気管圧力
EGR  排気ガス再循環
TA  スロットル開度
TA0  基本アイドル開度
NE  機関回転数
Ga  吸入空気量
KL  負荷率
kfcta1  開度拡大補正値
kfcta2  開度絞り補正値
vt1  通常目標バルブタイミング
vt2  減速時目標バルブタイミング
α  判定値
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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