(57)【要約】    【課題】  内燃機関の始動直後における吸気弁の最大リフト量制御をより適切に行い、良好な排気特性を得ることができる内燃機関の制御装置を提供する。    【解決手段】  機関始動後に空燃比センサ２３が活性化したと判定され、空燃比フィードバック制御実行条件が成立する時刻ｔ１において吸気弁の下限リフト量ＬＦＴＭＩＮが第１リフト量ＬＦＴ１より小さな第２リフト量ＬＦＴ２に変更される。時刻ｔ１より前では空燃比センサ２３に出力に基づく空燃比フィードバック制御を行うことができないので、下限リフト量ＬＦＴＭＩＮを時刻ｔ１以後より大きな第１リフト量ＬＦＴ１に設定しておくことにより、空燃比のずれを抑制し、排気特性の悪化を防止する。時刻ｔ１において下限リフト量ＬＦＴＭＩＮを小さくすることにより、排気浄化触媒２１の活性化が早められる。【選択図】  図５
2011047296.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気弁の最大リフト量を変更するリフト量変更手段と、前記機関の排気系に設けられた空燃比センサとを備える内燃機関の制御装置において、
前記空燃比センサの活性化を判定するセンサ活性化判定手段と、
前記空燃比センサの活性化を含む所定フィードバック制御実行条件が成立するときに、前記機関に供給する混合気の空燃比を前記空燃比センサの出力に応じてフィードバック制御する空燃比制御手段と、
前記機関の始動直後に前記所定フィードバック制御実行条件が成立したと判定される第１時点において、前記最大リフト量の下限値をより小さな値に変更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】
前記機関の排気系には排気を浄化する排気浄化触媒が設けられており、
前記排気浄化触媒の活性化を判定する触媒活性化判定手段をさらに備え、
前記吸入空気量制御手段は、前記機関の始動直後に前記排気浄化触媒が活性化したと判定される第２時点において、前記最大リフト量の下限値をさらに小さな値に変更することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記機関の吸気系にはスロットル弁が設けられており、
前記吸入空気量制御手段は、前記第１時点の前は前記最大リフト量を一定値に固定し、前記スロットル弁の開度を変更することにより前記機関の吸入空気量を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記吸入空気量制御手段は、前記第１時点から第２時点までの期間では、前記吸気弁の最大リフト量を第１所定下限値以上の範囲で変化させることにより、前記吸入空気量を制御し、前記第２時点の後は、前記吸気弁の最大リフト量を前記第１所定下限値より小さい第２所定下限値以上の範囲で変化させることにより、前記吸入空気量を制御することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記機関は複数の気筒を備え、
前記複数の気筒のそれぞれに対応する気筒別空燃比を、前記空燃比センサの出力に基づいて推定する気筒別空燃比推定手段をさらに備え、
前記空燃比制御手段は、推定される気筒別空燃比が目標空燃比と一致するように前記複数の気筒のそれぞれに供給する燃料量を制御することを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記吸入空気量制御手段は、
前記機関の吸気圧を検出する吸気圧センサと、
目標吸気圧を算出する目標吸気圧算出手段と、
前記吸気圧センサにより検出される吸気圧が前記目標吸気圧と一致するように前記スロットル弁を制御するスロットル弁制御手段とを備え、
前記目標吸気圧算出手段は、前記第２時点において前記目標吸気圧をより大きな値に変更することを特徴とする請求項３または４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】
本発明は内燃機関の制御装置に関し、特に吸気弁の最大リフト量を変更可能な動弁機構を備える内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、吸気弁の最大リフト量を変更可能な可変リフト量動弁機構と、スロットル弁と備えた内燃機関の制御装置が示されている。この制御装置によれば、スロットル弁の開度を調節することにより吸入空気量を制御するスロットル運転と、吸気弁の最大リフト量を調節することにより吸入空気量を制御するノンスロットル運転とが選択的に行われる。具体的には、機関始動直後において機関排気系に設けられた排気浄化触媒の暖機完了前はスロットル運転が行われ、排気浄化触媒の暖機が完了すると、ノンスロットル運転に切り換えられる。これにより、暖機完了前はスロットル運転により排気浄化触媒の暖機を促進する効果が得られ、暖機完了後はノンスロットル運転により燃費の低減が図られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−７７８２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の制御装置では、スロットル運転中における吸気弁の最大リフト量は比較的小さな値に固定される。可変リフト量動弁機構は、最大リフト量が小さいときに、最大リフト量の所望値からのずれ（所望値からのずれ量の割合）あるいは気筒毎のばらつきが大きくなる傾向がある。したがって、スロットル運転中における吸気弁の最大リフト量は比較的大きな値に設定することが望ましいが、特許文献１の装置ではこの点が考慮されていない。
【０００５】
また排気浄化触媒の浄化性能を最適化するために、空燃比センサにより検出される空燃比を目標空燃比に一致させる空燃比フィードバック制御が、通常行われる。ところが、機関始動直後は空燃比センサが活性化していないため、直ちに空燃比フィードバック制御を開始することができない。よって、この点も考慮して吸気弁の最大リフト量制御を行う必要があるが、特許文献１の制御装置ではこの点は全く考慮されていない。
したがって、特許文献１の制御装置では、機関始動直後において排気特性が悪化する可能性がある。
【０００６】
本発明は上述した点に着目してなされたものであり、機関の始動直後における吸気弁の最大リフト量制御をより適切に行い、良好な排気特性を得ることが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】
【０００７】
上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、内燃機関の吸気弁の最大リフト量（ＬＦＴ）を変更するリフト量変更手段（４１）と、前記機関の排気系に設けられた空燃比センサ（２３）とを備える内燃機関の制御装置において、前記空燃比センサ（２３）の活性化を判定するセンサ活性化判定手段と、前記空燃比センサ（２３）の活性化を含む所定フィードバック制御実行条件が成立するときに、前記機関に供給する混合気の空燃比を前記空燃比センサ（２３）の出力に応じてフィードバック制御する空燃比制御手段と、前記機関の始動直後に前記所定フィードバック制御実行条件が成立したと判定される第１時点（ｔ１）において、前記最大リフト量の下限値（ＬＦＴＭＩＮ）をより小さな値（ＬＦＴ２）に変更する吸入空気量制御手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、前記機関の排気系には排気を浄化する排気浄化触媒（２２）が設けられており、前記排気浄化触媒（２２）の活性化を判定する触媒活性化判定手段をさらに備え、前記吸入空気量制御手段は、前記機関の始動直後に前記排気浄化触媒（２２）が活性化したと判定される第２時点（ｔ３）において、前記最大リフト量の下限値（ＬＦＴＭＩＮ）をさらに小さな値（ＬＦＴ３）に変更することを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置において、前記機関の吸気系にはスロットル弁（３）が設けられており、前記吸入空気量制御手段は、前記第１時点（ｔ１）の前は前記最大リフト量を一定値（ＬＦＴ１）に固定し、前記スロットル弁の開度（ＴＨ）を変更することにより前記機関の吸入空気量を制御することを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の内燃機関の制御装置において、前記吸入空気量制御手段は、前記第１時点（ｔ１）から第２時点（ｔ３）までの期間では、前記吸気弁の最大リフト量（ＬＦＴ）を第１所定下限値（ＬＦＴ２）以上の範囲で変化させることにより、前記吸入空気量を制御し、前記第２時点（Ｔ３）の後は、前記吸気弁の最大リフト量を前記第１所定下限値（ＬＦＴ２）より小さい第２所定下限値（ＬＦＴ３）以上の範囲で変化させることにより、前記吸入空気量を制御することを特徴とする。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、請求項１から４の何れか１項に記載の内燃機関の制御装置において、前記機関は複数の気筒を備え、前記複数の気筒のそれぞれに対応する気筒別空燃比（ＫＡＣＴ＃Ｎ）を、前記空燃比センサ（２３）の出力に基づいて推定する気筒別空燃比推定手段をさらに備え、前記空燃比制御手段は、推定される気筒別空燃比（ＫＡＣＴ＃Ｎ）が目標空燃比（ＫＣＭＤ）と一致するように前記複数の気筒のそれぞれに供給する燃料量（ＴＯＵＴ＃Ｎ）を制御することを特徴とする。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、請求項３または４に記載の内燃機関の制御装置において、前記吸入空気量制御手段は、前記機関の吸気圧（ＰＢＡ）を検出する吸気圧センサと、目標吸気圧（ＰＢＡＣＭＤ）を算出する目標吸気圧算出手段と、前記吸気圧センサにより検出される吸気圧（ＰＢＡ）が前記目標吸気圧（ＰＢＡＣＭＤ）と一致するように前記スロットル弁（３）を制御するスロットル弁制御手段とを備え、前記目標吸気圧算出手段は、前記第２時点（ｔ３）において前記目標吸気圧（ＰＢＡＣＭＤ）をより大きな値に変更することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に記載の発明によれば、機関始動直後に所定フィードバック制御実行条件が成立したと判定される第１時点において、吸気弁の最大リフト量の下限値がより小さな値に変更される。すなわち、第１時点より前の方が第１時点後より、最大リフト量の下限値が大きな値に設定される。これは、最大リフト量の所望値からのずれは、最大リフト量が小さいほど相対的に大きくなることを考慮したものであり、第１時点より前では空燃比センサの出力に基づくフィードバック制御を行うことができないので、最大リフト量の下限値を第１時点後より大きな値に設定しておくことにより、空燃比のずれを抑制し、排気特性の悪化を防止することができる。機関の始動直後はアイドル運転状態にある可能性が高く、アイドル運転状態では吸気弁の最大リフト量は下限値に設定されるので、顕著な効果が得られる。
【００１４】
請求項２に記載の発明によれば、機関の始動直後に排気浄化触媒が活性化したと判定される第２時点において、最大リフト量の下限値がさらに小さな値に変更される。排気浄化触媒を備えている場合には、所定フィードバック制御実行条件が成立した時点（第１時点）において、該成立前に比較して最大リフト量の下限値を小さくすることにより、混合気の筒内流動によって燃焼性が向上し、空燃比をリーン化するとともに点火時期をリタードできるので排気温度を上昇させ排気浄化触媒の活性化を早める効果が得られる。燃焼室にシュラウドが設けられている機関では、最大リフト量を下限値に設定することでスワールが発生し、リーン空燃比での燃焼性向上効果が顕著なものとなる。一方、排気浄化触媒が活性化する時点（第２時点）より前は、該活性化後に比較して最大リフト量の下限値を大きくすることにより、吸気負圧を増加させてポンピングロスを増加させ、排気温度を上昇させて排気浄化触媒の浄化性能を早期に高めることができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明によれば、第１時点の前は最大リフト量は一定値に固定され、スロットル弁の開度を変更することにより吸入空気量が制御される。したがって、吸気弁の最大リフト量のずれに起因する排気特性の悪化を抑制することができる。
【００１６】
請求項４に記載の発明によれば、第１時点から第２時点までの期間では、吸気弁の最大リフト量が第１所定下限値以上の範囲で変化させることにより、吸入空気量が制御され、第２時点の後は、吸気弁の最大リフト量を第１所定下限値より小さい第２所定下限値以上の範囲で変化させることにより、吸入空気量が制御される。吸気弁の最大リフト量の変更によって吸入空気量制御を行うことにより、運転者が加速を意図した場合の制御応答性を向上させつつ、請求項１及び２の下限値の設定によってアイドル運転状態における排気特性の悪化を防止できる。
【００１７】
請求項５に記載の発明によれば、複数の気筒のそれぞれに対応する気筒別空燃比が、空燃比センサの出力に基づいて推定され、推定される気筒別空燃比が目標空燃比と一致するように複数の気筒のそれぞれに供給する燃料量が制御されるので、吸気弁のリフト量の気筒毎のばらつきに起因する排気特性の悪化を回避でき、排気浄化触媒の活性化前からアイドル運転状態における低リフト量の運転を実行できる。
【００１８】
請求項６に記載の発明によれば、吸気圧センサにより検出される吸気圧が目標吸気圧と一致するようにスロットル弁が制御され、第２時点の後に目標吸気圧がより大きな値に変更される。すなわち第２時点前（排気浄化触媒媒活性化前）は、目標吸気圧が第２時点後より小さい値に設定され、スロットル弁によるポンピングロスが増加する。これにより、排気温度が上昇し、排気浄化触媒を活性化が早められる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態にかかる内燃機関及びその制御装置の構成を示す図である。
【図２】図１に示す弁作動特性可変装置の構成を示す図である。
【図３】図２に示す第１弁作動特性可変機構の概略構成を説明するための図である。
【図４】吸気弁の弁作動特性を示す図である。
【図５】本実施形態における制御の概要を説明するための図である。
【図６】吸入空気量制御のフローチャートである。
【図７】図６の処理で実行されるリフト量運転のフローチャートである。
【図８】図７の処理で実行されるリフト量指令値算出処理のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態にかかる内燃機関とその制御装置の構成を示す図であり、図２は弁作動特性可変装置の構成を示す図である。図１において、例えば４気筒を有する内燃機関（以下単に「エンジン」という）１は、吸気弁及び排気弁と、これらを駆動するカムを備えるとともに、吸気弁の弁リフト量（最大リフト量）及び開角（開弁期間）を連続的に変更する第１弁作動特性可変機構４１と、吸気弁を駆動するカムの、クランク軸回転角度を基準とした作動位相を連続的に変更するカム位相可変機構としての第２弁作動特性可変機構４２とを有する弁作動特性可変装置４０を備えている。第２弁作動特性可変機構４２により吸気弁を駆動するカムの作動位相が変更され、吸気弁の作動位相が変更される。
【００２１】
エンジン１の吸気管２の途中にはスロットル弁３が配されている。また、スロットル弁３にはスロットル弁開度（ＴＨ）センサ４が連結されており、当該スロットル弁３の開度に応じた電気信号を出力して電子コントロールユニット（以下（ＥＣＵ）という）５に供給する。スロットル弁３には、スロットル弁３を駆動するアクチュエータ７が接続されており、アクチュエータ７は、ＥＣＵ５によりその作動が制御される。吸気管２のスロットル弁３の上流側には、吸入空気量ＧＡＩＲ［ｇ／ｓｅｃ］を検出する吸入空気量センサ１３が設けられており、その検出信号はＥＣＵ５に供給される。
【００２２】
燃料噴射弁６はエンジン１とスロットル弁３との間かつ吸気管２の図示しない吸気弁の少し上流側に各気筒毎に設けられており、各噴射弁は図示しない燃料ポンプに接続されていると共にＥＣＵ５に電気的に接続されて当該ＥＣＵ５からの信号により燃料噴射弁６の開弁時間が制御される。
【００２３】
エンジン１の各気筒の点火プラグ１５は、ＥＣＵ５に接続されており、ＥＣＵ５は点火プラグ１５に点火信号を供給し、点火時期制御を行う。
スロットル弁３の下流には吸気圧ＰＢＡを検出する吸気圧センサ８及び吸気温ＴＡを検出する吸気温センサ９が取付けられている。またエンジン１の本体には、エンジン冷却水温ＴＷを検出するエンジン冷却水温センサ１０が取り付けられている。これらのセンサの検出信号は、ＥＣＵ５に供給される。
【００２４】
エンジン１の排気管２１には、排気浄化触媒２２が設けられ、排気浄化触媒２２の上流側及び下流側にそれぞれ空燃比センサ２３及び酸素濃度センサ２４が設けられている。空燃比センサ２３及び酸素濃度センサ２４の検出信号は、ＥＣＵ５に供給される。
【００２５】
ＥＣＵ５には、エンジン１のクランク軸（図示せず）の回転角度を検出するクランク角度位置センサ１１及び、エンジン１の吸気弁を駆動するカムが固定されたカム軸の回転角度を検出するカム角度位置センサ１２が接続されており、クランク軸の回転角度及びカム軸の回転角度に応じた信号がＥＣＵ５に供給される。クランク角度位置センサ１１は、一定クランク角周期毎（例えば６度周期）に１パルス（以下「ＣＲＫパルス」という）と、クランク軸の所定角度位置を特定するパルスを発生する。また、カム角度位置センサ１２は、エンジン１の特定の気筒の所定クランク角度位置でパルス（以下「ＣＹＬパルス」という）と、各気筒の吸入行程開始時の上死点（ＴＤＣ）でパルス（以下「ＴＤＣパルス」という）を発生する。これらのパルスは、燃料噴射時期、点火時期等の各種タイミング制御及びエンジン回転数（エンジン回転速度）ＮＥの検出に使用される。なお、カム角度位置センサ１２より出力されるＴＤＣパルスと、クランク角度位置センサ１１より出力されるＣＲＫパルスとの相対関係からカム軸の実際の作動位相ＣＡＩＮが検出される。
【００２６】
ＥＣＵ５には、エンジン１によって駆動される車両のアクセルペダルの踏み込み量（以下「アクセルペダル操作量」という）ＡＰを検出するアクセルセンサ３１、当該車両の走行速度（車速）ＶＰを検出する車速センサ３２、及び大気圧ＰＡを検出する大気圧センサ３３が接続されている。これらのセンサの検出信号は、ＥＣＵ５に供給される。
【００２７】
弁作動特性可変装置４０は、図２に示すように、吸気弁の最大リフト量及び開角（以下単に「リフト量」という）を連続的に変更する第１弁作動特性可変機構４１と、吸気弁の作動位相を連続的に変更する第２弁作動特性可変機構４２と、吸気弁のリフト量ＬＦＴを連続的に変更するためのモータ４３と、吸気弁の作動位相を連続的に変更するために、その開度が連続的に変更可能な電磁弁４４とを備えている。吸気弁の作動位相を示すパラメータとして、上記カム軸の作動位相ＣＡＩＮが用いられる。電磁弁４４には、オイルパン４６の潤滑油がオイルポンプ４５により、加圧されて供給される。なお、第２弁作動特性可変機構４２の具体的な構成は、例えば特開２０００−２２７０１３号公報に示されている。
【００２８】
第１弁作動特性可変機構４１は、図３（ａ）に示すように、カム５２が設けられたカム軸５１と、シリンダヘッドに軸５５ａを中心として揺動可能に支持されるコントロールアーム５５と、コントロールアーム５５を揺動させるコントロールカム５７が設けられたコントロール軸５６と、コントロールアーム５５に支軸５３ｂを介して揺動可能に支持されるとともに、カム５２に従動して揺動するサブカム５３と、サブカム５３に従動し、吸気弁６０を駆動するロッカアーム５４とを備えている。ロッカアーム５４は、コントロールアーム５５内に揺動可能に支持されている。
【００２９】
サブカム５３は、カム５２に当接するローラ５３ａを有し、カム軸５１の回転により、軸５３ｂを中心として揺動する。ロッカアーム５４は、サブカム５３に当接するローラ５４ａを有し、サブカム５３の動きが、ローラ５４ａを介して、ロッカアーム５４に伝達される。
【００３０】
コントロールアーム５５は、コントロールカム５７に当接するローラ５５ｂを有し、コントロール軸５６の回動により軸５５ａを中心として揺動する。図３（ａ）に示す状態では、サブカム５３の動きはロッカアーム５４にほとんど伝達されないため、吸気弁６０はほぼ全閉の状態を維持する。一方同図（ｂ）に示す状態では、サブカム５３の動きがロッカアーム５４を介して吸気弁６０に伝達され、吸気弁６０の上限リフト量ＬＦＴＭＡＸ（例えば１２ｍｍ）まで開弁する。
【００３１】
したがって、モータ４３によりコントロール軸５６を回動させることにより、吸気弁６０のリフト量ＬＦＴを連続的に変更することがきる。本実施形態では、第１弁作動特性可変機構４１に、コントロール軸５６の回転角度（以下「ＣＳ角度」という）ＣＳＡを検出するコントロール軸回転角度センサ（以下「ＣＳ角度センサ」という）１４が設けられており、検出されるＣＳ角度ＣＳＡからリフト量ＬＦＴが算出される。
なお、第１弁作動特性可変機構４１の詳細な構成は、特開２００８−２５４１８号公報に示されている。
【００３２】
第１弁作動特性可変機構４１により、図４（ａ）に示すように吸気弁のリフト量ＬＦＴ（及び開角）が変更される。また第２弁作動特性可変機構４２により、吸気弁は、同図（ｂ）に実線Ｌ３及びＬ４で示す特性を中心として、カムの作動位相ＣＡＩＮの変化に伴って破線Ｌ１，Ｌ２で示す最進角位相から、一点鎖線Ｌ５，Ｌ６で示す最遅角位相までの間の位相で駆動される。
【００３３】
また本実施形態では、エンジン１の燃焼室には、吸気弁のリフト量が小さいときにスワールを発生させるためのシュラウドが設けられている。燃焼室内にシュラウドを設ける技術は、例えば特開昭５９−７７３０号公報に示されるように周知である。
【００３４】
ＥＣＵ５は各種センサからの入力信号波形を整形し、電圧レベルを所定レベルに修正し、アナログ信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を有する入力回路、中央演算処理ユニット（以下「ＣＰＵ」という）、ＣＰＵで実行される演算プログラム及び演算結果等を記憶する記憶回路のほか、アクチュエータ７、燃料噴射弁６、モータ４３、電磁弁４４に駆動信号を供給する出力回路等から構成される。
【００３５】
ＥＣＵ５のＣＰＵは、上記センサの検出信号に応じて、スロットル弁３の開度制御、エンジン１に供給する燃料量（燃料噴射弁６の開弁時間）の制御、モータ４３及び電磁弁４４による弁作動特性（吸入空気量）の制御、並びに点火時期制御を行う。より具体的には、主としてアクセルペダル操作量ＡＰに応じてエンジン１の要求吸入空気量ＧＡＩＲＣＭＤが算出され、吸入空気量ＧＡＩＲが要求吸入空気量ＧＡＩＲＣＭＤと一致するように、スロットル弁の目標開度ＴＨＣＭＤ及び吸気弁の目標リフト量ＬＦＴＣＭＤが算出される。そして、スロットル弁開度ＴＨ及び吸気弁リフト量ＬＦＴが、それぞれ目標開度ＴＨＣＭＤ及び吸気弁の目標リフト量ＬＦＴＣＭＤと一致するようにアクチュエータ７及びモータ４３が駆動される。
【００３６】
燃料噴射弁６による燃料噴射量ＴＯＵＴ＃Ｎ（Ｎ＝１〜４）は、下記式（１）により算出される。＃Ｎは気筒毎に算出されるパラメータであることを示すものであり、＃１，＃２，＃３，及び＃４は、それぞれ第１気筒から第４気筒に対応することを示す。
ＴＯＵＴ＃Ｎ＝ＴＩＭ×ＫＣＭＤ×ＫＡＦ＃Ｎ×ＫＣＲ            （１）
【００３７】
式（１）のＴＩＭは吸入空気量ＧＡＩＲに応じて算出される基本燃料量であり、吸入空気量ＧＡＩＲに対応する空燃比が例えば理論空燃比となるように設定される。ＫＣＭＤは、空燃比Ａ／Ｆの逆数、すなわち燃空比Ｆ／Ａに比例し、理論空燃比のとき「１．０」をとる目標当量比である。目標当量比ＫＣＭＤは、基本的にはエンジン回転数ＮＥ及び吸気圧ＰＢＡなどのエンジン運転状態に応じて算出され、酸素濃度センサ２４の検出信号ＳＶＯ２に応じて補正される。この酸素濃度センサ２４の検出信号ＳＶＯ２に応じた目標当量比ＫＣＭＤの補正を、以下「サブフィードバック制御」という。
【００３８】
ＫＡＦ＃Ｎ（Ｎ＝１〜４）は、気筒毎に算出される空燃比補正係数であり、空燃比センサ２３の出力に基づいて推定される気筒別当量比ＫＡＣＴ＃Ｎが、目標当量比ＫＣＭＤと一致するように適応制御器またはＰＩＤ制御器を用いて算出される。ＫＣＲは、空燃比補正係数ＫＡＦ＃Ｎ以外の補正係数、例えばエンジン冷却水温ＴＷに応じた冷却水温補正係数、吸気温ＴＡに応じた吸気温補正係数などの積である。
【００３９】
複数気筒の混合気の空燃比（当量比）を、１つの空燃比センサ出力から推定し、推定した気筒毎の空燃比に応じて気筒毎の空燃比補正係数ＫＡＦ＃Ｎを算出する気筒別空燃比フィードバック制御は周知であり、例えば特開平１０−７３０４０号公報などに示されている。
【００４０】
気筒別空燃比フィードバック制御を行うことにより、吸気弁のリフト量が気筒毎にばらついている場合でも、各気筒の空燃比を正確に制御することができる。
【００４１】
図５は、本実施形態におけるエンジン始動直後の制御を説明するためのタイムチャートである。
【００４２】
図５（ａ）〜図５（ｅ）は、それぞれ空燃比センサ活性化フラグＦＬＡＦ、空燃比フィードバック制御フラグＦＬＡＦＦＢ、酸素濃度センサ活性化フラグＦＳＯ２、サブフィードバック制御フラグＦＳＯ２ＦＢ、及び触媒活性化フラグＦＣＡＴが「１」に設定される時期が示されている。すなわち、時刻ｔ０にエンジンの始動が完了（完爆）すると、時刻ｔ１において空燃比センサ２３が活性化したと判定され、同時に空燃比フィードバック制御の実行条件が成立したと判定され、空燃比センサ活性化フラグＦＬＡＦ及び空燃比フィードバック制御フラグＦＬＡＦＦＢがともに「１」に設定される。
【００４３】
空燃比フィードバック制御実行条件は、以下の１）〜４）の条件が満たされるときに成立すると判定される。条件２）〜４）は、エンジン始動直後においては通常は（極寒冷状態で始動された場合を除き）満たされるため、空燃比センサ２３が活性化した時点で空燃比フィードバック制御実行条件が成立する。なお本実施形態では、空燃比センサ２３の活性化は、センサ内部抵抗値が所定値以下となったことにより判定される。
１）空燃比センサ２３が活性化していること
２）エンジン冷却水温ＴＷが所定低水温（例えば−１８℃）以上であること
３）燃料カット運転が行われていないこと
４）目標当量比ＫＣＭＤが「１．０」以下であること
【００４４】
酸素濃度センサ２４は、空燃比センサ２３より遅れて時刻ｔ２に活性化したと判定され、酸素濃度センサ活性化フラグＦＳＯ２が「１」に設定される。時刻ｔ３において排気浄化触媒２２が活性化したと判定され、触媒活性化フラグＦＣＡＴが「１」に設定されるとともに、サブフィードバック制御実行条件が成立した判定され、サブフィードバック制御ＦＳＯ２ＦＢが「１」に設定される。本実施形態では、完爆時点（ｔ０）から所定時間経過したとき（ｔ３）に排気浄化触媒２２が活性化したと判定される。
【００４５】
図５（ｆ）〜図５（ｉ）は、それぞれ吸気弁のリフト量ＬＦＴ、スロットル弁開度ＴＨ、目標ゲージ圧ＰＢＣＭＤ、及び点火時期ＩＧの推移であって、エンジンがアイドル状態に維持されたときの典型的な推移を示す。時刻ｔ０からｔ１までの間は、スロットル運転が実行され、時刻ｔ１以後はリフト量運転が実行されるので、以下スロットル運転とリフト量運転とに分けて、制御手法を詳細に説明する。
【００４６】
（１）スロットル運転
スロットル運転では、吸入空気量の制御は基本的にはスロットル弁開度を変更することにより行われ、吸気弁のリフト量ＬＦＴは第１リフト量ＬＦＴ１に固定される。これは、リフト量ＬＦＴを小さくすると、リフト量の気筒間のばらつき、あるいは設計値（所望値）からのずれが相対的に大きくなり、空燃比の所望値からずれが大きくなる可能性があることを考慮したものである。すなわち、比較的大きな第１リフト量ＬＦＴ１に固定することにより、空燃比のずれを抑制することができる。第１リフト量ＬＦＴ１は、リフト量ＬＦＴの所望値からのずれの影響を許容できる最小のリフト量に設定される。
【００４７】
アイドル運転状態では、スロットル弁開度ＴＨは第１開度ＴＨ１に設定され、エンジン回転数ＮＥが目標回転数ＮＯＢＪと一致するように点火時期ＩＧが制御される。アクセルペダルが踏み込まれると、スロットル弁開度ＴＨが第１開度ＴＨ１から増加方向に制御される。
【００４８】
ゲージ圧ＰＢ（＝ＰＢＡ−ＰＡ）を目標ゲージ圧ＰＢＣＭＤと一致させるスロットル弁開度制御は行われないので、図５（ｈ）はスロットル運転中については、アイドル運転状態における平均的なゲージ圧ＰＢ（第１ゲージ圧ＰＢ１）を示している。スロットル運転中は、リフト量ＬＦＴは、比較的大きな第１リフト量ＬＦＴ１に固定されるので、ゲージ圧ＰＢは比較的小さくなり、ポンピングロスが増加する。これにより、排気温度を高め、空燃比センサ２３、酸素濃度センサ２４及び排気浄化触媒２２の活性化を早める効果が得られる。
【００４９】
（２）リフト量運転
リフト量運転では、吸入空気量の制御は基本的にはリフト量ＬＦＴを変更することにより行われ、スロットル弁開度ＴＨはゲージ圧ＰＢが目標ゲージ圧ＰＢＣＭＤと一致するように制御される。したがって、アクセルペダルが踏み込まれると、図５（ｆ）に示した第２リフト量ＬＦＴ２または第３リフト量ＬＦＴ３を下限値として、リフト量ＬＦＴが変更される。
【００５０】
（ａ）時刻ｔ１からｔ３までの期間
アイドル運転状態では、吸気弁リフト量ＬＦＴは、空燃比フィードバック制御フラグＦＬＡＦＦＢが「１」に設定されると（時刻ｔ１）、速やかに第１リフト量ＬＦＴ１より小さい第２リフト量ＬＦＴ２に変更される。第２リフト量ＬＦＴ２は、排気温度を高める効果が最も大きくなるように設定されている。排気浄化触媒２２の活性化を早めるためである。目標ゲージ圧ＰＢＣＭＤは、アイドル回転を維持しつつ、排気温度昇温効果が最も高くなる値である第２ゲージ圧ＰＢ２（＞ＰＢ１）に設定される。したがって、スロットル弁開度ＴＨはスロットル運転中より大きくなる（ＴＨ２＞ＴＨ１）。
【００５１】
またアイドル運転状態では、点火時期ＩＧはエンジン回転数ＮＥが目標回転数ＮＯＢＪと一致するように制御される。吸入空気量は、スロットル運転中より増量されるので、点火時期ＩＧは図５（ｉ）に示すようにスロットル運転中より遅角され、排気温度昇温効果が高められる。
【００５２】
なお、上述した特許文献１では、リフト量運転（ノンスロットル運転）と比較してスロットル運転の方が排気温度昇温効果が高くなる旨記載されているが、その点はエンジン及び可変リフト量動弁機構（弁作動特性可変機構）の作動特性に依存しており、本実施形態においてはリフト量ＬＦＴの下限値を比較的小さな第２リフト量ＬＦＴ２に設定し、リフト量運転を行うことにより、燃焼安定性を高めて空燃比のリーン化制御及び点火時期の遅角制御を実行可能とし、排気温度昇温効果を高めることができる。
【００５３】
（ｂ）時刻ｔ３以後
排気浄化触媒２２が活性化すると（時刻ｔ３）、目標ゲージ圧ＰＢＣＭＤが第２ゲージ圧ＰＢ２から第３ゲージ圧ＰＢ３に変更され、リフト量ＬＦＴの下限値をさらに第３リフト量ＬＦＴ３まで低下させるとともに、スロットル弁開度ＴＨを小さくする（ＴＨ３）。リフト量ＬＦＴの下限値を低下させることで吸気圧ＰＢが高くなるので、吸気圧ＰＢを目標吸気圧ＰＢＣＭＤ（＝ＰＢ３、弱負圧）に維持するためにスロットル弁開度ＴＨを小さくする必要があるからである。このように時刻ｔ３以後は、リフト量ＬＦＴの可変範囲を広くして燃費優先の運転が行われる。リフト量ＬＦＴは、基本的には要求吸入空気量ＧＡＩＲＣＭＤ及びエンジン回転数ＮＥに応じて制御され、アイドル運転状態では要求吸入空気量ＧＡＩＲＣＭＤ及び目標回転数ＮＯＢＪに応じて制御される。
また点火時期ＩＧについては、エンジン運転状態に応じた通常制御が行われる。
【００５４】
図６〜図８は上述した制御を実行する処理のフローチャートであり、この処理は、ＥＣＵ５のＣＰＵで所定時間毎に実行される。
【００５５】
図６のステップＳ１１では、空燃比フィードバック制御フラグＦＬＡＦＦＢが「１」であるか否かを判別し、その答が否定（ＮＯ）である間は、上述したスロットル運転を行う（ステップＳ１２）。空燃比フィードバック制御フラグＦＬＡＦＦＢが「１」に設定されると、リフト量運転に移行する（ステップＳ１３）。
【００５６】
図７は、リフト量運転における制御処理のフローチャートである。
ステップＳ２１では、触媒活性化フラグＦＣＡＴが「１」であるか否かを判別し、その答が否定（ＮＯ）である間（時刻ｔ１〜ｔ３）は、ステップＳ２２に進み、下限リフト量ＬＦＴＭＩＮを第２リフト量ＬＦＴ２に設定するとともに、目標ゲージ圧ＰＢＣＭＤを第２ゲージ圧ＰＢ２に設定する。一方、触媒活性化フラグＦＣＡＴが「１」であるときは（時刻ｔ３以後）、下限リフト量ＬＦＴＭＩＮを第３リフト量ＬＦＴ３に設定するとともに、目標ゲージ圧ＰＢＣＭＤを第３ゲージ圧ＰＢ３に設定する（ステップＳ２３）。
【００５７】
ステップＳ２４では、図８に示すＬＦＴＣＭＤ算出処理を実行し、目標リフト量ＬＦＴＣＭＤを算出する。ステップＳ２５では、ゲージ圧ＰＢが目標ゲージ圧ＰＢＣＭＤと一致するように、例えばＰＩＤ制御によってスロットル弁の目標開度ＴＨＣＭＤを算出する。
【００５８】
図８は、図７のステップＳ２４で実行されるＬＦＴＣＭＤ算出処理のフローチャートである。
ステップＳ３１では、アイドルフラグＦＩＤＬが「１」であるか否かを判別する。アイドルフラグＦＩＤＬは、エンジン１がアイドル運転状態にあるとき「１」に設定される。ステップＳ３１の答が肯定（ＹＥＳ）であって、すなわちエンジン１がアイドル運転状態にあるときは、触媒活性化フラグＦＣＡＴが「１」であるか否かを判別する（ステップＳ３２）。
【００５９】
ステップＳ３２の答が否定（ＮＯ）である間（時刻ｔ１〜ｔ３）は、ステップＳ３３に進み、目標リフト量ＬＦＴＣＭＤを下限リフト量ＬＦＴＭＩＮに設定する。一方、触媒活性化フラグＦＣＡＴが「１」であるときは（時刻ｔ３以後）、要求吸入空気量ＧＡＩＲＣＭＤ及び目標回転数ＮＯＢＪに応じて目標リフト量ＬＦＴＣＭＤを算出する（ステップＳ３４）。これにより、エンジン回転数ＮＥが目標回転数ＮＯＢＪと一致するようにリフト量ＬＦＴが制御される。
【００６０】
ステップＳ３１の答が否定（ＮＯ）であって、エンジン１がアイドル運転状態以外の運転状態にあるときは、要求吸入空気量ＧＡＩＲＣＭＤ及びエンジン回転数ＮＥに応じて目標リフト量ＬＦＴＣＭＤを算出する（ステップＳ３５）。
【００６１】
ステップＳ３６では、目標リフト量ＬＦＴＣＭＤが下限リフト量ＬＦＴＭＩＮより小さいか否かを判別し、その答が否定（ＮＯ）であるときは直ちに処理を終了する。目標リフト量ＬＦＴＣＭＤが下限リフト量ＬＦＴＭＩＮより小さいときは、目標リフト量ＬＦＴＣＭＤを下限リフト量ＬＦＴＭＩＮに設定する（ステップＳ３７）。
【００６２】
なお、ステップＳ３４及びＳ３５においては、さらに大気圧ＰＡに応じた目標リフト量ＬＦＴＣＭＤの補正を行うことが望ましく、より具体的には例えば特開２００８−１８４９１９号公報に示された制御手法が適用される。
【００６３】
図６〜図８の処理により、エンジンがアイドル運転状態にあるときは、図５に示したようにスロットル弁開度ＴＨ及び吸気弁リフト量ＬＦＴが制御される。またアクセルペダルが踏み込まれると、スロットル運転においてはスロットル弁開度ＴＨが、図５に示した値を下限値としてアクセルペダル操作量ＡＰに応じた値に制御され、リフト量運転ではリフト量ＬＦＴが、図５に示した値を下限値としてアクセルペダル操作量ＡＰに応じた値に制御される。なお、図６〜図８は制御内容に概要を説明するためのフローチャートであり、目標リフト量ＬＦＴＣＭＤ及び目標ゲージ圧ＰＢＣＭＤを変更する際に、急激な変化を回避するための過渡制御（図５においてリフト量ＬＦＴ及び目標ゲージ圧ＰＢＣＭＤを徐々に変化させる制御）は、省略されている。
【００６４】
以上のように本実施形態では、エンジンの始動直後に空燃比センサ２３が活性化したと判定され、空燃比フィードバック制御実行条件が成立する時刻ｔ１において吸気弁の下限リフト量ＬＦＴＭＩＮが第１リフト量ＬＦＴ１からより小さな第２リフト量ＬＦＴ２に変更される。すなわち、時刻ｔ１より前のスロットル運転中は、リフト量運転開始後より、下限リフト量ＬＦＴＭＩＮが大きな値に設定される。リフト量ＬＦＴの所望値からのずれは、リフト量ＬＦＴが小さいほど相対的に大きくなる（ずれ量ΔＬＦＴのリフト量ＬＦＴに対する比率が大きくなる）ことを考慮したものであり、時刻ｔ１より前では空燃比センサ２３に出力に基づく空燃比フィードバック制御を行うことができないので、下限リフト量ＬＦＴＭＩＮを時刻ｔ１後より大きな値に設定しておくことにより、空燃比のずれを抑制し、排気特性の悪化を防止することができる。本実施形態では、リフト量ＬＦＴが第１リフト量ＬＦＴ１（＝ＬＦＴＭＩＮ）に固定され、上記効果が得られる。
【００６５】
またエンジン始動後に排気浄化触媒２２が活性化したと判定される時刻ｔ３において、下限リフト量ＬＦＴＭＩＮが第２リフト量ＬＦＴ２より小さい第３リフト量ＬＦＴ３に変更される。空燃比センサ２３が活性化し、空燃比フィードバック制御が実行可能となる時刻ｔ１において下限リフト量ＬＦＴＭＩＮを小さくすることにより、混合気の筒内流動によって燃焼性が向上し、空燃比をリーン化するとともに点火時期をリタードできるので排気温度を上昇させ、排気浄化触媒２２の活性化を早める効果が得られる。本実施形態では燃焼室にシュラウドが設けられているので、リフト量ＬＦＴを下限リフト量ＬＦＴＭＩＮに設定することでスワールが発生し、リーン空燃比での燃焼性向上効果が顕著なものとなる。一方、排気浄化触媒２２が活性化する時刻ｔ３より前は、該活性化後に比較して下限リフト量ＬＦＴＭＩＮを大きくすることにより、スロットル弁開度ＴＨを比較的小さな値に制御し、吸気負圧を増加させてポンピングロスを増加させ、排気温度を上昇させて排気浄化触媒の浄化性能を早期に高めることができる。
【００６６】
時刻ｔ１からｔ３の期間では、吸気弁リフト量ＬＦＴを第２リフト量ＬＦＴ２以上の範囲で変化させることにより、吸入空気量が制御され、時刻ｔ３以後は、吸気弁リフト量ＬＦＴを、第２リフト量ＬＦＴ２より小さい第３リフト量ＬＦＴ３以上の範囲で変化させることにより、吸入空気量が制御される。リフト量運転によって吸入空気量制御を行うことにより、運転者が加速を意図した場合の制御応答性を向上させつつ、アイドル運転状態における排気特性の悪化を防止できる。
【００６７】
また気筒別当量比ＫＡＣＴ＃Ｎが、空燃比センサ２３の出力に基づいて推定され、推定される気筒別当量比ＫＡＣＴ＃Ｎが目標当量比ＫＣＭＤと一致するように各気筒の燃料噴射量が制御されるので、吸気弁リフト量ＬＦＴの気筒毎のばらつきに起因する排気特性の悪化を回避でき、排気浄化触媒２２の活性化前からアイドル運転状態における低リフト量の運転を実行できる。
【００６８】
また検出されるゲージ圧ＰＢが目標ゲージ圧ＰＢＣＭＤと一致するようにスロットル弁開度ＴＨが制御され、時刻ｔ３において目標ゲージ圧ＰＢＣＭＤがより大きな値に変更される。すなわち時刻ｔ３より前（排気浄化触媒媒活性化前）は、目標ゲージ圧ＰＢＣＭＤが、時刻ｔ３以後より小さい値に設定され、スロットル弁によるポンピングロスが増加する。これにより、排気温度が上昇し、排気浄化触媒を活性化が早められる。
【００６９】
本実施形態では、第１弁作動特性可変機構４１がリフト量変更手段に相当し、アクチュエータ７がスロットル弁制御手段の一部を構成し、ＥＣＵ５が、センサ活性化判定手段、吸入空気量制御手段、触媒活性化判定手段、気筒別空燃比推定手段、空燃比制御手段、目標吸気圧算出手段、及びスロットル弁制御手段の一部を構成する。
【００７０】
なお本発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上述した実施形態では、リフト量運転中はゲージ圧ＰＢが目標ゲージ圧ＰＢＣＭＤと一致するようにスロットル弁開度ＴＨを制御するようにしたが、目標ゲージ圧ＰＢＣＭＤに代えて、吸気圧ＰＢＡの目標値である目標吸気圧ＰＢＡＣＭＤ（＝ＰＢＣＭＤ＋ＰＡ）を設定し、吸気圧ＰＢＡが目標吸気圧ＰＢＡＣＭＤと一致するようにスロットル弁開度ＴＨを制御するようにしてもよい。
【００７１】
また本発明は、クランク軸を鉛直方向とした船外機などのような船舶推進機用エンジンなどの制御にも適用が可能である。
【符号の説明】
【００７２】
１  内燃機関
３  スロットル弁
５  電子制御ユニット（センサ活性化判定手段、吸入空気量制御手段、触媒活性化判定手段、気筒別空燃比推定手段、空燃比制御手段、目標吸気圧算出手段、スロットル弁制御手段）
６  燃料噴射弁
７  アクチュエータ（スロットル弁制御手段）
２２  排気浄化触媒
２３  空燃比センサ
４１  第１弁作動特性可変機構（リフト量変更手段）
【図１】
2011047296.tif 000003
【図２】
2011047296.tif 000004
【図３】
2011047296.tif 000005
【図４】
2011047296.tif 000006
【図５】
2011047296.tif 000007
【図６】
2011047296.tif 000008
【図７】
2011047296.tif 000009
【図８】
2011047296.tif 000010