(57)【要約】【課題】揮発性の低い重質燃料の使用時にも燃焼の安定性を確保しながらも、機関始動時の排気エミッションの向上を図ることのできる内燃機関の制御方法及び制御装置を提供する。【解決手段】電子制御ユニット１５は、始動開始からクランキング解除までの第１期間における吸気バルブ作用角を中作用角に設定するとともに、クランキング解除からファーストアイドルの開始までの第２期間における吸気バルブ作用角を小作用角に設定し、更にファーストアイドルの開始からその終了までの第３期間における吸気バルブ作用角を第１期間よりも小さく、且つ第２期間よりも大きい角度に設定する。また電子制御ユニット１５は、第２及び第３期間に燃料の始動時増量の大幅削減を実施する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気バルブのバルブ作用角を可変とする作用角可変機構を備える内燃機関の制御を行う方法であって、
機関始動の開始からクランキング解除までの第１期間における前記吸気バルブのバルブ作用角を中作用角に設定する行程と、
クランキング解除からファーストアイドルの開始までの第２期間における前記吸気バルブのバルブ作用角を小作用角に設定するとともに、燃料の始動時増量を、機関温度に基づき設定される値よりも小さい値に設定する行程と、
を通じて機関始動時の内燃機関の制御を行う
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記第２期間に、点火時期の遅角制御を実施する
請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記ファーストアイドルの開始から触媒の暖機完了までの第３期間における前記吸気バルブのバルブ作用角を前記第１期間よりも小さく、且つ前記第２期間よりも大きい角度に設定するとともに、燃料の始動時増量を、機関温度に基づき設定される値よりも小さい値に設定する行程を備える
請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記第３期間に、点火時期の遅角制御を実施する
請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記触媒の暖機完了後の前記吸気バルブのバルブ作用角を前記第１期間よりも大きい作用角に設定する行程を更に備える
請求項３又は４に記載の内燃機関の制御方法。
【請求項６】
吸気バルブのバルブ作用角を可変とする作用角可変機構を備える内燃機関の制御装置において、
機関始動の開始からクランキング解除までの第１期間における前記吸気バルブのバルブ作用角を中作用角に設定するとともに、クランキング解除からファーストアイドルの開始までの第２期間における前記吸気バルブのバルブ作用角を小作用角に設定する作用角設定手段と、
前記第２期間に、燃料の始動時増量を、機関温度に基づき設定される値よりも小さい値に設定する始動時増量削減手段と、
を備える内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記第２期間に、点火時期の遅角制御を実施する点火時期遅角手段を備える
請求項６に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
前記作用角設定手段は、前記ファーストアイドルの開始から触媒の暖機完了までの第３期間における前記吸気バルブのバルブ作用角を前記第１期間よりも小さく、且つ前記第２期間よりも大きい角度に設定し、
前記始動時増量削減手段は、前記第３期間の燃料の始動時増量を、機関温度に基づき設定される値よりも小さい値に設定する
ことを特徴とする請求項６又は７に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項９】
前記第３期間に、点火時期の遅角制御を実施する点火時期遅角手段を備える
請求項８に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１０】
前記作用角設定手段は、前記触媒の暖機完了後の吸気バルブのバルブ作用角を前記第１期間よりも大きい作用角に設定する
請求項８又は９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、吸気バルブのバルブ作用角を可変とする作用角可変機構を備える内燃機関の制御を行う方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関に搭載される機構として機関バルブ（吸排気バルブ）のバルブ作用角を可変とする作用角可変機構が実用され、普及されている。そして機関始動期間の吸気バルブのバルブ作用角を制御することで、始動性や始動時エミッションの向上を図る技術が複数提案されている。
【０００３】
例えば特許文献１には、過給機を備えるポート噴射式の内燃機関において、機関始動直後のブースト圧の未発達期間における吸気バルブのバルブ作用角を小さくする技術が記載されている。この技術では、上記未発達期間の吸気バルブのバルブ作用角の縮小により、吸気をチョークして吸気流速を高め、燃料の気化を促進するようにしている。
【０００４】
また特許文献２には、クランキング中の吸気バルブのバルブ作用角を小さくして燃焼室内の充填空気量を減らすことで、内燃機関の始動時ショックを抑える技術が記載されている。
【０００５】
更に特許文献３には、機関始動の開始から暖機完了までの期間における吸気バルブのバルブ作用角を小さくすることで、吸気流速を高め、燃料の気化を促進するとともに、燃料の壁面付着を抑制して未燃ＨＣを削減する技術が記載されている。
【０００６】
加えて特許文献４には、クランキング中の吸気バルブのバルブ作用角を小作用角に設定するとともに、クランキング解除から暖機完了迄の期間の吸気バルブのバルブ作用角を中作用角に設定することで、始動性の向上と暖機の促進とを図る技術が記載されている。
【０００７】
一方、特許文献５に、冷間始動時の吸排気バルブのバルブオーバーラップ量を大きくすることで、吸気バルブ側への吹き返しを高めて吸気ポートの暖機を促進することで、燃料の壁面付着を防ぎ、燃料を安定して燃焼させるようにすることで、機関始動時の排気エミッションの改善を図る技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−１３３６４８号公報
【特許文献２】特開２００７−０７１０８３号公報
【特許文献３】特開２００８−１９６３８４号公報
【特許文献４】特開２００６−２４１９９７号公報
【特許文献５】特開２００１−１３２５０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記従来の文献５における機関始動時の吸排気バルブのバルブオーバーラップ量の拡大によれば、機関始動の開始時に限っていえば、排気エミッションは確かに改善されるようになる。しかしながら、バルブオーバーラップ量を拡大した状態を継続すれば、内部ＥＧＲが増大してしまい、燃焼性が悪化してしまうようになる。こうした場合にも、揮発性の高い軽質燃料の使用時であれば、問題なく機関運転を行うことが可能である。しかしながら、揮発性の低い重質燃料の使用時に内部ＥＧＲ量を増大すれば、燃焼が悪化して、ヘジテーションやアイドル不安定、失火などが発生し易くなる。そのため、バルブオーバーラップ量の拡大による機関始動時の排気エミッションの改善は、重質燃料との両立が困難であり、その効果には自ずと限界があった。
【００１０】
また上記文献１〜４の技術についても、内燃機関の始動性を十分確保することが困難であったり、十分に良好な排気エミッションの確保が困難であったりするなど、未だ改善の余地が残されたものとなっている。
【００１１】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、揮発性の低い重質燃料の使用時にも燃焼の安定性を確保しながらも、機関始動時の排気エミッションの向上を図ることのできる内燃機関の制御方法及び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】
【００１２】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、吸気バルブのバルブ作用角を可変とする作用角可変機構を備える内燃機関の制御を行う方法において、次の２つの行程１）、２）を通じて機関始動時の内燃機関の制御を行うようにしている。
１）機関始動の開始からクランキング解除までの第１期間における吸気バルブのバルブ作用角を中作用角に設定する行程。
２）クランキング解除からファーストアイドルの開始までの第２期間における吸気バルブのバルブ作用角を小作用角に設定するとともに、燃料の始動時増量を、機関温度に基づき設定される値よりも小さい値に設定する行程。
【００１３】
上記方法では、機関始動の開始からクランキングの解除までの第１期間には、吸気バルブのバルブ作用角が中作用角に設定される。こうした第１期間において吸気バルブのバルブ作用角を小さくすれば、燃焼室内に吸入されるときの吸気の流速が高くなり、燃料の気化が促進されるため、内燃機関の始動性が向上されるようになる。ただし、吸気バルブのバルブ作用角を小さくすれば、吸気バルブの閉じ時期は早くなる。そこで閉じ時期が吸気下死点より早まるように吸気バルブのバルブ作用角を小さくすれば、圧縮比が増大するようになる。そして、完爆の開始前のこの期間には、前回のサイクルに供給された燃料が燃焼せずに燃焼室内に残っていることがあり、圧縮比が高くなると、そうした燃料が点火前に自己着火してしまう、いわゆるプレイグニッションが生じ易くなる。そこで、上記方法では、こうした第１期間の吸気バルブを、始動性の向上とプレイグニッションの回避との両立が図られる中庸なバルブ作用角に設定するようにしている。
【００１４】
一方、上記方法では、クランキングの解除からファーストアイドルの開始までの第２期間には、吸気バルブのバルブ作用角が小作用角に設定されるようになる。こうした第２期間の吸気バルブのバルブ作用角を小さくすれば、吸気バルブの開き時期が遅くなる。ここで開き時期が吸気上死点よりも遅くなるまで吸気バルブのバルブ作用角を小さくすれば、吸気バルブ開弁時の燃焼室内を負圧とすることができ、燃焼室内に吸入される吸気の流速を高めることができるようになる。
【００１５】
ところで、機関始動時には、燃料噴射量の始動時増量が行われている。この始動時増量は、次の目的で行われるものとなっている。すなわち、機関始動時には、燃焼室内の温度が低く、供給した燃料の少なからぬ部分が、空気に混合されずにシリンダ等の壁面に付着してしまう。そのため、機関始動時には、供給した燃料の量に対しての、実際に燃焼に供される燃料の量の比率が小さくなり、平常通りに燃料を供給すれば、燃焼に供される燃料の量が不足することになる。そこで機関始動時には、燃料の増量を行って、壁面付着により不足する燃料を補填するようにしている。なお一般に始動時増量は、機関温度に基づいて行われ、機関温度が低いほど、燃料の増量代が大きくなるように実施される。
【００１６】
さて、上記のように上記方法では、第２期間における吸気バルブのバルブ作用角が小さく設定され、それにより、吸気の流速を高めるようにしている。吸気の流速が高められれば、燃料の気化が促進され、燃料の壁面付着を少なくすることができるようになる。そのため、燃料の始動時増量を少なくすることができ、燃料供給の総量を減らせば、排ガスの有害成分の排出量を減らすことができるようになる。
【００１７】
こうした場合、吸気の流速を高めることで、気化し難い重質燃料の使用時であれ、良好な燃焼性を確保可能となる。したがって上記方法では、揮発性の低い重質燃料の使用時にも燃焼の安定性を確保しながらも、機関始動時の排気エミッションの向上を図ることができるようになる。
【００１８】
上記方法では、吸気バルブのバルブ作用角を小さくし、吸気の流速を高めることで、上記第２期間における燃焼体力が向上されている。そのため、このときの点火時期をある程度に遅角しても、良好な燃焼状態を維持できる。そこで請求項２によるように、こうした第２期間に点火時期の遅角制御を実施することとすれば、排ガス温度を高めることが可能となり、触媒の暖機を促進することができるようになる。また点火時期の遅角化によれば、燃料の燃焼時期が遅くなり、より多くの燃料を燃焼させることができるため、排気エミッションの向上に貢献することができるようにもなる。
【００１９】
一方、ファーストアイドルの開始後においても、吸気バルブのバルブ作用角を小さくし、燃料の始動時増量を削減することで、排気エミッションの向上を図ることができる。ただし、ファーストアイドルの開始後の期間においては、シリンダ壁面温度がある程度に高まっているため、上記第２期間と同程度に吸気バルブのバルブ作用角を小さくすると、燃焼速度が高くなり過ぎてしまい、燃料の燃え残りが多くなる。また吸気バルブの開き時期が吸気上死点を大幅に過ぎるまで吸気バルブのバルブ作用角を小さくすると、ポンプロスが大きくなる。ファーストアイドルの期間はある程度に長いため、こうしたポンプロスの増大が燃費の悪化に与える影響は無視し得ないものとなる。
【００２０】
そこで請求項３に記載の内燃機関の制御装置では、ファーストアイドルの開始から触媒の暖機完了までの第３期間における吸気バルブのバルブ作用角を、第１期間よりも小さく、且つ第２期間よりも大きい角度に設定するとともに、燃料の始動時増量を、機関温度に基づき設定される値よりも小さい値に設定する行程を備えるようにしている。こうした場合、燃焼室内に吸入される吸気の流速を適度に高めて良好な燃焼を確保することができるようになる。また吸気バルブのバルブ作用角の縮小に伴うポンプロスの増大をある程度に抑え、燃費の悪化を抑制することができるようにもなる。
【００２１】
ちなみに、こうした第３期間においても、請求項４によるように、点火時期の遅角制御を実施するようにすれば、排ガス温度を高めて触媒の暖機を促進することができるようになる。また点火時期の遅角化によれば、燃料の燃焼時期が遅くなり、より多くの燃料を燃焼させることができるため、排気エミッションの向上に貢献することができるようにもなる。
【００２２】
ファーストアイドルの完了後、すなわち触媒の暖機完了後の期間には、シリンダ等の壁面温度も高くなり、揮発性の低い重質燃料でも、十分に気化させることができるようになる。そこでそうした時期には、吸気バルブのバルブ作用角を上記第１期間よりも更に大きくして、吸排気バルブのバルブオーバーラップ量を増大し、内部ＥＧＲを増大させることで、排気エミッションの向上を図ることができるようになる。そのため、請求項５によるように、触媒の暖機完了後の吸気バルブのバルブ作用角を第１期間よりも大きい作用角に設定する行程を更に備えるようにすれば、触媒の暖機完了後の排気エミッションについても、向上することが可能となる。
【００２３】
上記課題を解決するため、請求項６に記載の発明は、吸気バルブのバルブ作用角を可変とする作用角可変機構を備える内燃機関の制御装置において、次の各手段１）、２）を備えるようにしている。
１）機関始動の開始からクランキング解除までの第１期間における吸気バルブのバルブ作用角を中作用角に設定するとともに、クランキング解除からファーストアイドルの開始までの第２期間における吸気バルブのバルブ作用角を小作用角に設定する作用角設定手段。
２）上記第２期間に、燃料の始動時増量を、機関温度に基づき設定される値よりも小さい値に設定する始動時増量削減手段。
【００２４】
かかる構成では、機関始動の開始からクランキングの解除までの第１期間には、吸気バルブのバルブ作用角が中作用角に設定されるようになり、始動性の向上とプレイグニッションの回避との両立を図ることができるようになる。またクランキングの解除からファーストアイドルの開始までの第２期間には、吸気バルブのバルブ作用角が小作用角に設定されるようになり、それにより、始動時増量の大幅削減を可能とすることができるようになる。しかも、この第２期間には、吸気バルブのバルブ作用角の縮小により、燃焼室内に流入する吸気の流速が高められたことで、揮発性の低い重質燃料でも、十分に気化されるようになる。したがって上記構成では、揮発性の低い重質燃料の使用時にも燃焼の安定性を確保しながらも、機関始動時の排気エミッションの向上を図ることができるようになる。
【００２５】
上記構成では、吸気バルブのバルブ作用角を小さくし、吸気の流速を高めることで、上記第２期間における燃焼体力が向上されている。そのため、このときの点火時期をある程度に遅角しても、良好な燃焼状態を維持できる。そこで請求項７によるように、こうした第２期間に点火時期の遅角制御を実施する点火時期遅角手段を備えるようにすれば、排ガス温度を高めることが可能となり、触媒の暖機を促進することができるようになる。また点火時期の遅角化によれば、燃料の燃焼時期が遅くなり、より多くの燃料を燃焼させることができるため、排気エミッションの向上に貢献することができるようにもなる。
【００２６】
一方、ファーストアイドルの開始後においても、吸気バルブのバルブ作用角を小さくし、燃料の始動時増量を削減することで、排気エミッションの向上を図ることができる。ただし、ファーストアイドルの開始後の期間においては、シリンダ壁面温度がある程度に高まっているため、上記第２期間と同程度に吸気バルブのバルブ作用角を小さくすると、燃焼速度が高くなり過ぎてしまい、燃料の燃え残りが多くなる。また吸気バルブの開き時期が吸気上死点を大幅に過ぎるまで吸気バルブのバルブ作用角を小さくすると、ポンプロスが大きくなる。ファーストアイドルの期間はある程度に長いため、こうしたポンプロスの増大が燃費の悪化に与える影響は無視し得ないものとなる。
【００２７】
そこで請求項８に記載の内燃機関の制御装置では、ファーストアイドルの開始から触媒の暖機完了までの第３期間における吸気バルブのバルブ作用角を第１期間よりも小さく、且つ第２期間よりも大きい角度に設定するように上記作用角設定手段を構成している。またそうした第３期間の燃料の始動時増量についても、機関温度に基づき設定される値よりも小さい値に設定するように始動時増量削減手段を構成している。こうした場合、燃焼室内に吸入される吸気の流速を適度に高めて良好な燃焼を確保することができるようになる。また吸気バルブのバルブ作用角の縮小に伴うポンプロスの増大をある程度に抑え、燃費の悪化を抑制することができるようにもなる。
【００２８】
ちなみに、請求項９によるように、第３期間に点火時期の遅角制御を実施する点火時期遅角手段を備えるようにすれば、こうした第３期間においても、排ガス温度を高めて触媒の暖機を促進することができるようになる。また点火時期の遅角化によれば、燃料の燃焼時期が遅くなり、より多くの燃料を燃焼させることができるため、排気エミッションの向上に貢献することができるようにもなる。
【００２９】
ファーストアイドルの完了後、すなわち触媒の暖機完了後の期間には、シリンダ等の壁面温度も高くなり、揮発性の低い重質燃料でも、十分に気化させることができるようになる。そこでそうした時期には、吸気バルブのバルブ作用角を上記第１期間よりも更に大きくして、吸排気バルブのバルブオーバーラップ量を増大し、内部ＥＧＲを増大させることで、排気エミッションの向上を図ることができるようになる。そのため、請求項１０によるように、触媒の暖機完了後の吸気バルブのバルブ作用角を上記第１期間よりも大きい作用角に設定すべく作用角設定手段を構成すれば、触媒の暖機完了後の排気エミッションについても、向上することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の内燃機関の制御方法及び制御装置の一実施形態について全体構成を模式的に示す略図。
【図２】同実施形態に採用される作用角可変機構によるバルブ作用角の可変態様を示すグラフ。
【図３】同実施形態の制御方法及び制御装置による機関始動期間の内燃機関の制御態様の一例を示すタイムチャート。
【図４】同実施形態におけるイグニッションスイッチのオンから通常制御への移行迄の機関制御の手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の内燃機関の制御方法及び制御装置を具体化した一実施形態を、図１〜図４を参照して詳細に説明する。
図１は、本実施の形態に係る内燃機関の制御装置の全体構成を示している。同図に示すように内燃機関の吸気通路１には、その上流側から順に、吸入空気量を検出するエアフローメーター２、吸入空気量を調節するスロットルバルブ３、燃料を噴射するインジェクター４が設けられ、吸気バルブ５を介して燃焼室７に接続されている。なお本実施の形態の適用される内燃機関では、吸気バルブ５のバルブ作用角を可変とする作用角可変機構６が設けられている。一方、燃焼室７は、内部に導入された燃料と空気の混合気を火花点火する点火プラグ８を備えるとともに、排気バルブ９を介して排気通路１０に接続されている。排気通路１０は、排ガスを浄化する触媒の担持された触媒コンバーター１１を備えている。
【００３２】
こうした内燃機関の出力軸であるクランクシャフト１２は、機関始動時に始動用モーター１３に連結されるようになっている。なおクランクシャフト１２の近傍には、その回転速度、すなわち機関回転速度を検出するＮＥセンサー１４が設けられている。
【００３３】
以上のように構成された内燃機関は、電子制御ユニット１５により制御されている。電子制御ユニット１５は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）、読込専用メモリー（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリー（ＲＡＭ）及び入出力ポート（Ｉ／Ｏ）を備えるコンピューターユニットとして構成されている。ここでＣＰＵは、機関制御に係る各種演算処理を実施し、ＲＯＭは、制御用のプログラムやデータを記憶する。またＲＡＭは、ＣＰＵの演算結果やセンサーの検出結果を一時的に記憶し、Ｉ／Ｏは外部との信号の入出力を媒介する。こうした電子制御ユニット１５の入力ポートには、上記のエアフローメーター２やＮＥセンサー１４を始め、内燃機関の運転状態を検出する各種センサーの検出信号が入力されている。また電子制御ユニット１５の出力ポートには、上記のスロットルバルブ３やインジェクター４、作用角可変機構６、点火プラグ８を始めとするアクチュエーターの駆動回路が接続されている。
【００３４】
こうした電子制御ユニット１５は、機関制御の一環として吸気バルブ５のバルブ作用角の可変制御を実施する。それにより、機関運転中に吸気バルブ５のバルブ作用角は、その時々の内燃機関の運転状況に応じて、図２に示されるような態様で、拡大・縮小されている。なお、バルブ作用角が拡大されると、吸気バルブ５の開弁時期は早くなり、閉弁時期は遅くなる。またバルブ作用角が縮小されると、吸気バルブ５の開弁時期は遅くなり、閉弁時期は早くなる。
【００３５】
次に、以上の如く構成された本実施の形態における機関始動時の制御について説明する。図３は、機関始動の開始後の機関回転速度、吸気バルブ作用角、点火時期及び燃料の始動時増量の推移を示している。
【００３６】
なお、機関始動の開始から暖機完了までの期間には、燃料の始動時増量が行われる。一般に燃料の始動時増量は、冷却水温より把握される機関温度に応じて行われ、機関温度が低いときほど、燃料の増量代が大きくなるように実施される。ただし、本実施の形態では、後述するように、始動期間中の一時期において、そうした燃料の始動時増量の大幅な削減を行うようにしている。
【００３７】
さて同図の時刻ｔ０にイグニッションスイッチがオンとされて機関始動が開始されると、クランキング、すなわちクランクシャフト１２と始動用モーター１３との連結が行われ、内燃機関は始動用モーター１３の動力により回転されるようになる。なお、ここでは、機関始動の開始からクランキングが解除される時刻ｔ１までの期間を「第１期間」と記載する。
【００３８】
この第１期間において電子制御ユニット１５は、吸気バルブ５のバルブ作用角を中作用角に設定する。こうした第１期間において吸気バルブ５のバルブ作用角を小さくすれば、燃焼室７内に吸入されるときの吸気の流速が高くなり、燃料の気化が促進されるため、内燃機関の始動性が向上されるようになる。ただし、吸気バルブ５のバルブ作用角を小さくすれば、吸気バルブと閉じ時期が早くなる。そこで閉じ時期が吸気下死点より早まるまで吸気バルブ５のバルブ作用角を小さくすれば、圧縮比が増大するようになる。そして、完爆の開始前のこの期間には、前回のサイクルに供給された燃料が燃焼せずに燃焼室７内に残っていることがあり、圧縮比が高くなると、そうした燃料が点火前に自己着火してしまう、いわゆるプレイグニッションが生じ易くなる。そこで、本実施の形態では、こうした第１期間の吸気バルブ５を、始動性の向上とプレイグニッションの回避との両立が図られる中庸なバルブ作用角に設定するようにしている。
【００３９】
さて時刻ｔ１には、内燃機関が完爆状態に移行して、クランキングが解除されている。ここでは、この時刻ｔ１からファーストアイドルが開始される時刻ｔ２までの期間を「第２期間」と記載する。
【００４０】
この第２期間において電子制御ユニット１５は、吸気バルブ５のバルブ作用角を小作用角に設定する。また電子制御ユニット１５は、燃料の始動時増量を、機関温度に基づき設定される本来の値よりも大幅に小さい値に設定している。更に電子制御ユニット１５は、こうした第２期間に点火時期遅角制御を実施して、点火時期を大幅に遅角するようにもしている。
【００４１】
こうした第２期間の吸気バルブ５のバルブ作用角を小さくすれば、吸気バルブ５の開き時期が遅くなる。ここで開き時期が吸気上死点よりも遅くなるまで吸気バルブ５のバルブ作用角を小さくすれば、吸気バルブ５の開弁時の燃焼室７内を負圧とすることができ、燃焼室７内に吸入される吸気の流速を高めることができるようになる。
【００４２】
一方、機関始動時には、燃料噴射量の始動時増量が行われている。上記のように始動時増量は、シリンダ等の壁面への燃料の付着分を補填する目的で行われている。ここで本実施の形態では、上記第２期間における吸気バルブ５のバルブ作用角を小さく設定することで、吸気の流速を高めて燃料の気化を促進し、燃料の壁面付着を少なくするようにしている。そのため、燃料の始動時増量を少なくすることができ、燃料供給の総量を減らせば、排ガスの有害成分の排出量を減らすことができるようになる。
【００４３】
また第２期間には、吸気バルブ５のバルブ作用角を小さくし、吸気の流速を高めることで燃料の燃焼体力が向上されている。そのため、このときの点火時期をある程度に遅角しても、良好な燃焼状態を維持できる。そこで本実施の形態では、こうした第２期間に点火時期の遅角制御を実施するようにしている。こうして点火時期を遅角すれば、排ガス温度を高めることが可能となり、触媒の暖機を促進することができるようになる。また点火時期の遅角化によれば、燃料の燃焼時期が遅くなり、より多くの燃料を燃焼させることができるため、排気エミッションの向上に貢献することができるようにもなる。
【００４４】
さて時刻ｔ２にファーストアイドルが開始されると、電子制御ユニット１５は、機関回転速度をファーストアイドル回転速度とすべく、機関回転速度のフィードバック制御を開始する。ここでは、この時刻ｔ２からファーストアイドルが終了する時刻ｔ３までの期間を「第３期間」と記載する。
【００４５】
この第３期間において電子制御ユニット１５は、吸気バルブ５のバルブ作用角を、第２期間のときよりも若干大きい作用角に設定する。ただし、このときの吸気バルブ作用角は、第１期間のときよりも小さい角度となっている。また電子制御ユニット１５は、第２期間より開始した、点火時期の大幅遅角と始動時増量の大幅削減とを、この第３期間においても継続する。
【００４６】
ファーストアイドルの開始後においても、吸気バルブ５のバルブ作用角を小さくし、燃料の始動時増量を削減することで、排気エミッションの向上を図ることができる。ただし、ファーストアイドルの開始後の期間においては、シリンダ壁面温度が高まっているため、上記第２期間と同程度に吸気バルブ５のバルブ作用角を小さくすると、燃焼速度が高くなり過ぎてしまい、燃料の燃え残りが多くなる。また吸気バルブ５の開き時期が吸気上死点を大幅に過ぎるまで吸気バルブ５のバルブ作用角を小さくすると、ポンプロスが大きくなる。ファーストアイドルの期間はある程度に長いため、こうしたポンプロスの増大が燃費の悪化に与える影響は無視し得ないものとなる。
【００４７】
そこで本実施の形態では、ファーストアイドルの開始から触媒の暖機完了までの第３期間における吸気バルブ５のバルブ作用角を、第１期間よりも小さく、且つ第２期間よりも大きい角度に設定するとともに、燃料の始動時増量を、機関温度に基づき設定される値よりも小さい値に設定する行程を備えるようにしている。こうした場合、燃焼室７内に吸入される吸気の流速を適度に高めて良好な燃焼を確保することができるようになる。また吸気バルブ５のバルブ作用角の縮小に伴うポンプロスの増大をある程度に抑え、燃費の悪化を抑制することができるようにもなる。
【００４８】
さらに本実施の形態では、こうした第３期間においても、点火時期の遅角制御を実施することで、排ガス温度を高めて触媒の暖機を促進するようにしている。また点火時期の遅角化によれば、燃料の燃焼時期が遅くなり、より多くの燃料を燃焼させることができるため、排気エミッションの更なる向上に寄与することができるようにもなる。
【００４９】
一方、時刻ｔ３にファーストアイドルが終了すると、電子制御ユニット１５は、第２期間より開始された点火時期の大幅遅角と始動時増量の大幅削減とを終了する。また電子制御ユニット１５は、吸気バルブ５のバルブ作用角を大作用角に設定する。吸気バルブ作用角を大きくすると、吸排気バルブのバルブオーバーラップが大きくなって、燃焼室７内に大量の内部ＥＧＲが導入されるようになる。このときには、内燃機関の暖機もある程度に進行しており、燃焼室７内の温度が高まっている。そのため、内部ＥＧＲの大量導入を行っても、十分な燃焼性を担保することができるようになっている。そして内部ＥＧＲの大量導入によっては、排気エミッションの向上を図ることができる。なお、ここでの吸気バルブ５の大作用設定は、内燃機関の暖機が完了するまで継続されるようになっている。
【００５０】
図４は、こうした本実施の形態における機関始動の開始から内燃機関の暖機の完了までの機関制御の流れを示している。こうした始動期間における機関制御は、電子制御ユニット１５により実施されるものとなっている。
【００５１】
さてイグニッションスイッチがオンとされて上記第１期間が開始されると、ステップＳ１００において、吸気バルブ５のバルブ作用角が中作用角に設定される。このときの吸気バルブ作用角の設定は、クランキングが解除されるまで継続される。
【００５２】
クランキングが解除され、上記第２期間が開始されると（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、ステップＳ１０２において、吸気バルブ５が小作用角に設定される。またステップＳ１０３において、点火時期の大幅遅角が実施され、更にステップＳ１０４において、燃料の始動時増量の大幅削減が実施される。そして、その状態がファーストアイドルの開始まで継続される。
【００５３】
ファーストアイドルが開始されて、上記第３期間が開始されると（Ｓ１０５：ＹＥＳ）、ステップＳ１０６において、吸気バルブ５のバルブ作用角がやや小さい角度に設定される。このときの吸気バルブ作用角は、ステップＳ１００にて設定される第１期間の吸気バルブ作用角よりは小さく、ステップＳ１０２において設定される第２期間の吸気バルブ作用角よりは若干大きい角度とされる。この状態は、ファーストアイドルの終了まで継続される。
【００５４】
触媒の暖機が完了してファーストアイドルが終了すると（Ｓ１０８：ＹＥＳ）、ステップＳ１０８において、吸気バルブ５が大作用角に設定される。また第２期間から継続された点火時期の大幅遅角がステップＳ１０９にて解除され、同じく第２期間から継続された燃料の始動時増量の大幅削減もステップＳ１１０にて解除される。ここでの吸気バルブ５の大作用角化は、内燃機関の暖機が完了するまで継続される。そして内燃機関の暖機が完了すると（Ｓ１１１：ＹＥＳ）、始動時制御が終了して、通常の機関制御が開始される。
【００５５】
なお、こうした本実施の形態では、電子制御ユニット１５が、上記作用角設定手段、点火時期遅角手段、及び始動時増量削減手段に相当する構成となっている。
以上の本実施の形態の内燃機関の制御装置によれば、以下のような効果を奏することができるようになる。
【００５６】
（１）本実施の形態では、機関始動の開始からクランキング解除までの第１期間における吸気バルブ５のバルブ作用角を中作用角に設定するようにしている。そのため、始動性の向上とプレイグニッションの回避との両立を図ることができるようになる。
【００５７】
（２）本実施の形態では、クランキング解除からファーストアイドルの開始までの第２期間における吸気バルブ５のバルブ作用角を小作用角に設定するとともに、燃料の始動時増量を、機関温度に基づき設定される値よりも小さい値に設定するようにしている。第２期間の吸気バルブ５のバルブ作用角を小さくすれば、吸気バルブ５の開き時期が遅くなり、吸気バルブ開弁時の燃焼室内を負圧とすることができ、燃焼室７内に吸入される吸気の流速を高めることができるようになる。吸気の流速が高められれば、燃料の気化が促進され、燃料の壁面付着を少なくすることができ、燃料の始動時増量を削減可能となる。そして燃料供給の総量を減らせば、排ガスの有害成分の排出量を減らすことができるようになる。こうした場合、吸気の流速を高めることで、気化し難い重質燃料の使用時であれ、良好な燃焼性を確保可能となる。したがって本実施の形態では、揮発性の低い重質燃料の使用時にも燃焼の安定性を確保しながらも、機関始動時の排気エミッションの向上を図ることができるようになる。
【００５８】
（３）本実施の形態では、第２及び第３期間に点火時期の遅角制御を実施するようにしている。こうして第２及び第３期間に点火時期の遅角制御を実施すれば、排ガス温度を高めることが可能となり、触媒の暖機を促進することができるようになる。また点火時期の遅角化によれば、燃料の燃焼時期が遅くなり、より多くの燃料を燃焼させることができるため、排気エミッションの向上に貢献することができるようにもなる。
【００５９】
（４）本実施の形態では、触媒の暖機完了後の吸気バルブのバルブ作用角を第１期間よりも大きい作用角に設定するようにしている。ファーストアイドルの完了後、すなわち触媒の暖機完了後の期間には、シリンダ等の壁面温度も高くなり、揮発性の低い重質燃料でも、十分に気化させることができるようになる。そこでそうした時期には、吸気バルブ５のバルブ作用角を上記第１期間よりも更に大きくして、吸排気バルブのバルブオーバーラップ量を増大して内部ＥＧＲを増大させることで、排気エミッションの向上を図ることができるようになる。そのため、本実施の形態によれば、触媒の暖機完了後の排気エミッションについても、向上することが可能となる。
【００６０】
なお、上記実施の形態は、以下のように変更して実施することもできる。
・上記実施の形態では、触媒の暖機完了後の吸気バルブ５のバルブ作用角を第１期間よりも大きい作用角に設定することで、内部ＥＧＲを増大して触媒暖機完了後の排気エミッションを向上するようにしていた。ただし、吸気バルブ５を大バルブ作用角に設定せずとも、触媒の暖機完了後の排気エミッションを十分に良好とすることができるのであれば、触媒の暖機完了後の吸気バルブ５のバルブ作用角の設定は、これに限らず適宜に変更しても良い。
【００６１】
・上記実施の形態では、第２及び第３期間に点火時期の遅角制御を実施するようにしていた。もっとも、そうした遅角制御を実施せずとも、触媒の暖機を十分に行える場合などには、第２及び第３期間における点火時期の遅角制御の実施を省略するようにしても良い。
【００６２】
・上記実施の形態では、第３期間における吸気バルブ５のバルブ作用角を第１期間よりも小さく、且つ第２期間よりも大きい角度に設定するとともに、燃料の始動時増量を、機関温度に基づき設定される値よりも小さい値に設定するようにしていた。こうした制御を実施せずとも、排気エミッションを十分に良好とすることができるのであれば、ファーストアイドル開始後の吸気バルブ５のバルブ作用角制御や燃料の始動時増量の実施態様は、これに限らず適宜に変更しても良い。
【符号の説明】
【００６３】
１…吸気通路、２…エアフローメーター、３…スロットルバルブ、４…インジェクター、５…吸気バルブ、６…作用角可変機構、７…燃焼室、８…点火プラグ、９…排気バルブ、１０…排気通路、１１…触媒コンバーター、１２…クランクシャフト、１３…始動用モーター、１４…ＮＥセンサー、１５…電子制御ユニット（作用角設定手段、点火時期遅角手段、始動時増量削減手段）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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