(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
リーンバーンおよび／または外部ＥＧＲが可能な内燃機関と、
前記内燃機関の各気筒に設けられた第１吸気弁および第２吸気弁の双方の作用角を共に可変とする両弁可変状態と、前記第１吸気弁の作用角より前記第２吸気弁の作用角を小さくする片弁小作用角状態とに切り換え可能な吸気可変動弁装置と、
前記内燃機関の運転領域として、高負荷域と、該高負荷域より負荷の小さい低負荷域と、該低負荷域より負荷の小さい極低負荷域とを少なくとも設定する運転領域設定手段と、
前記高負荷域および前記極低負荷域では、前記両弁可変状態で理論空燃比燃焼を行うストイキ両弁可変モードとし、前記低負荷域では、前記片弁小作用角状態でリーンバーンを行うリーン片弁小作用角モード、または、前記片弁小作用角状態で外部ＥＧＲを行うＥＧＲ片弁小作用角モードとする運転モード制御手段と、
を備え、
前記低負荷域は、前記リーン片弁小作用角モードまたは前記ＥＧＲ片弁小作用角モードの方が前記ストイキ両弁可変モードに比して燃料消費率が小さくなる領域であり、
前記極低負荷域は、前記ストイキ両弁可変モードの方が前記リーン片弁小作用角モードまたは前記ＥＧＲ片弁小作用角モードに比して燃料消費率が小さくなる領域であることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記内燃機関の代表温度、または、前記内燃機関の排気通路に設けられた触媒の代表温度を検出または推定する温度取得手段を備え、
前記運転モード制御手段は、前記代表温度が所定温度より低い場合には、前記低負荷域においても前記ストイキ両弁可変モードと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】
ＥＧＲガス温度または吸気温度を検出または推定する温度取得手段を備え、
前記運転モード制御手段は、前記ＥＧＲガス温度または吸気温度が所定温度より高い場合には、前記低負荷域においても前記ストイキ両弁可変モードと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。
【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する。
【背景技術】
【０００２】
特開２００７−１６７６６号公報には、１気筒当たり二つの吸気弁を備えた内燃機関の可変動弁装置であって、両吸気弁の作用角を連続的に可変とする両弁可変状態と、一方の吸気弁の作用角を連続的に可変とし他方の吸気弁の作用角を大作用角に固定する片弁可変状態とに切り換え可能な可変動弁装置が開示されている（同公報の段落００４７〜００４９等参照）。この可変動弁装置は、高負荷高回転領域では、両弁可変状態とされて両吸気弁が大作用角に制御され、その他の領域では、片弁可変状態とされ、一方の吸気弁の作用角が他方の吸気弁の作用角より小さくなるように制御される（同公報の段落００６９、図９等参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１６７６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような可変動弁装置によれば、片弁可変状態のときに二つの吸気弁の作用角に大きな差をつける（この状態を以下「片弁小作用角状態」と称する）ことにより、二つの吸気ポートの流量に大きな差をつけることができる。その結果、高流量の吸気ポートからの流れが、他方の吸気ポートからの流れに打ち勝ち、筒内にスワールが生成される。このため、スワールを強くすることができ、リーンバーン運転あるいはＥＧＲ運転における燃焼改善が図れる。
【０００５】
しかしながら、片弁小作用角状態では、一方の吸気弁が大作用角とされているため、スロットル弁が大きく開いた状態では、筒内に多量の空気が流入する。このため、上記従来の可変動弁装置を備えた内燃機関において、極低負荷状態のときには、スロットル弁の開度を小さくすることによって負荷を調整することが必要となる。その結果、ポンプ損失が増大するので、リーンバーン運転あるいはＥＧＲ運転による燃費改善効果が薄れる。
【０００６】
また、低負荷時に一律にリーンバーン運転あるいはＥＧＲ運転を行うこととすると、燃費、暖機、エミッション、ドライバビリティ等に悪影響が出る場合もある。
【０００７】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、両吸気弁の作用角を共に可変とする両弁可変状態と、一方の吸気弁の作用角より他方の吸気弁の作用角を小さくする片弁小作用角状態とを切り換え可能な吸気可変動弁装置を備えた内燃機関の燃費性能を向上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】
【０００８】
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、
リーンバーンおよび／または外部ＥＧＲが可能な内燃機関と、
前記内燃機関の各気筒に設けられた第１吸気弁および第２吸気弁の双方の作用角を共に可変とする両弁可変状態と、前記第１吸気弁の作用角より前記第２吸気弁の作用角を小さくする片弁小作用角状態とに切り換え可能な吸気可変動弁装置と、
前記内燃機関の運転領域として、高負荷域と、該高負荷域より負荷の小さい低負荷域と、該低負荷域より負荷の小さい極低負荷域とを少なくとも設定する運転領域設定手段と、
前記高負荷域および前記極低負荷域では、前記両弁可変状態で理論空燃比燃焼を行うストイキ両弁可変モードとし、前記低負荷域では、前記片弁小作用角状態でリーンバーンを行うリーン片弁小作用角モード、または、前記片弁小作用角状態で外部ＥＧＲを行うＥＧＲ片弁小作用角モードとする運転モード制御手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、第２の発明は、第１の発明において、
前記内燃機関の代表温度、または、前記内燃機関の排気通路に設けられた触媒の代表温度を検出または推定する温度取得手段を備え、
前記運転モード制御手段は、前記代表温度が所定温度より低い場合には、前記低負荷域においても前記ストイキ両弁可変モードとすることを特徴とする。
【００１０】
また、第３の発明は、第１の発明において、
ＥＧＲガス温度または吸気温度を検出または推定する温度取得手段を備え、
前記運転モード制御手段は、前記ＥＧＲガス温度または吸気温度が所定温度より高い場合には、前記低負荷域においても前記ストイキ両弁可変モードとすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
第１の発明によれば、高負荷域および極低負荷域では、両弁可変状態で理論空燃比燃焼を行うストイキ両弁可変モードとし、低負荷域では、片弁小作用角状態でリーンバーンを行うリーン片弁小作用角モード、または、片弁小作用角状態でＥＧＲを行うＥＧＲ片弁小作用角モードとすることができる。低負荷域では、ストイキ両弁可変モードと比べ、リーン片弁小作用角モードやＥＧＲ片弁小作用角モードの方が冷却損失が少ないため、燃料消費率が少ない。このため、低負荷域においてリーン片弁小作用角モードまたはＥＧＲ片弁小作用角モードとすることにより、低負荷域の燃費性能を向上することができる。一方、極低負荷域においては、リーン片弁小作用角モードやＥＧＲ片弁小作用角モードではスロットリングが必要となってポンプ損失が増大するので、ストイキ両弁可変モードの方が燃料消費率が少なくなる。このため、極低負荷域において、ストイキ両弁可変モードとすることにより、更なる燃費改善が図れる。このように、第１の発明によれば、運転領域に応じて、燃料消費率の最も少ない運転モードを選択することができる。このため、燃費性能を向上することができる。
【００１２】
第２の発明によれば、内燃機関の代表温度、または、内燃機関の排気通路に設けられた触媒の代表温度が所定温度より低い場合には、低負荷域においてもストイキ両弁可変モードとすることができる。リーン片弁小作用角モードやＥＧＲ片弁小作用角モードは、ストイキ両弁可変モードよりも燃焼温度や排気温度が低い。このため、内燃機関や触媒が十分に暖機されていない状態でリーン片弁小作用角モードやＥＧＲ片弁小作用角モードとすると、内燃機関や触媒の暖機が遅れ、燃費、エミッション、ドライバビリティ等に弊害が生ずることがある。第２の発明によれば、内燃機関や触媒が十分に暖機されていない状態では、リーン片弁小作用角モードやＥＧＲ片弁小作用角モードとなることを回避して、ストイキ両弁可変モードとすることができるので、そのような弊害を確実に回避することができる。
【００１３】
第３の発明によれば、ＥＧＲガス温度または吸気温度が所定温度より高い場合には、低負荷域においてもストイキ両弁可変モードとすることができる。ＥＧＲガス温度や吸気温度が高いときにＥＧＲ片弁小作用角モードやリーン片弁小作用角モードとすると、吸気絞りの影響により吸気温が上昇し、ノックが起き易くなる。第３の発明によれば、ＥＧＲガス温度や吸気温度が高いときには、ＥＧＲ片弁小作用角モードやリーン片弁小作用角モードとなることを回避して、ストイキ両弁可変モードとすることができるので、ＥＧＲノックを確実に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
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のシステム構成を説明するための図である。図１に示すように、本発明の実施の形態１のシステムは、例えば車両の動力源として搭載される火花点火式の内燃機関１０を備えている。内燃機関１０の気筒数および気筒配置は特に限定されるものではない。
【００１５】
内燃機関１０の各気筒には、ピストン１２と、吸気弁１４と、排気弁１６と、点火プラグ１８と、筒内（燃焼室内）に直接に燃料を噴射する燃料インジェクタ２２とが設けられている。
【００１６】
この内燃機関１０は、リーンバーンエンジンである。すなわち、内燃機関１０は、筒内の空燃比を理論空燃比（ストイキ）の近傍に制御する理論空燃比燃焼と、筒内の空燃比を理論空燃比より希薄とするリーンバーンとを切換可能になっている。
【００１７】
なお、本発明における内燃機関１０は、図示のような筒内噴射式エンジンに限らず、吸気ポート内に燃料を噴射するポート噴射式エンジンや、筒内噴射とポート噴射とを併用するエンジンであってもよい。
【００１８】
内燃機関１０には、１気筒当たり二つの吸気弁１４が設けられている。以下の説明では、その二つの吸気弁１４を区別する必要がある場合には、第１吸気弁１４ａ、第２吸気弁１４ｂと呼ぶことにする。
【００１９】
内燃機関１０は、吸気弁１４の開弁特性を可変とする吸気可変動弁装置２４を備えている。吸気可変動弁装置２４は、第１吸気弁１４ａおよび第２吸気弁１４ｂの双方の作用角を同時に連続可変とする状態（以下「両弁可変状態」と称する）と、第１吸気弁１４ａの作用角を大作用角に固定し、第２吸気弁１４ｂの作用角のみを連続可変とする状態（以下「片弁可変状態」と称する）とに切換可能になっている。このような機能を実現する吸気可変動弁装置２４の具体的な機構は、特に限定されず、公知の各種の機構（例えば特開２００７−１６７６６号公報に記載された機構）を採用することができる。このため、本明細書では、吸気可変動弁装置２４の具体的機構の説明は省略する。
【００２０】
なお、図示の内燃機関１０は、排気弁１６の開弁特性を可変とする排気可変動弁装置２６も備えているが、本発明では、排気弁１６の開弁特性は、固定であってもよい。
【００２１】
本実施形態の内燃機関１０は、ターボ過給機２８を有している。ターボ過給機２８は、吸気圧縮機２８ａと排気タービン２８ｂとを有している。吸気圧縮機２８ａは、吸気通路３０の途中に配置されており、排気タービン２８ｂは、排気通路３２の途中に配置されている。
【００２２】
吸気圧縮機２８ａより上流側の吸気通路３０には、吸入空気量を検出するエアフローメータ３４が設置されている。吸気圧縮機２８ａの下流側には、吸気圧縮機２８ａで圧縮された吸入空気を冷却するインタークーラ３６が設置されている。インタークーラ３６の下流側には、吸気温度を検出する吸気温センサ３８が設置されている。吸気温センサ３８の下流側には、電子制御式のスロットル弁４０が設置されている。スロットル弁４０の近傍には、スロットル弁４０の開度を検出するスロットルポジションセンサ４２が設置されている。
【００２３】
また、内燃機関１０には、排気通路３２内の排気ガスの一部を吸気通路３０に還流させる、いわゆる外部ＥＧＲ(Exhaust Gas Recirculation)を行うためのＥＧＲ通路４４が設けられている。ＥＧＲ通路４４には、ＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲクーラ４５と、ＥＧＲガス量（ＥＧＲ率）を制御するためのＥＧＲ弁４６と、ＥＧＲクーラ４６を通過したＥＧＲガスの温度を検出するＥＧＲガス温度センサ４７とが設置されている。
【００２４】
排気通路３２には、排気ガスを浄化するための触媒４８が設置されている。触媒４８には、その触媒床温を検出する触媒温度センサ４９が設置されている。
【００２５】
また、本実施形態のシステムは、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)５０と、アクセルペダル位置を検出するアクセルポジションセンサ５２と、内燃機関１０のクランク角度を検出するクランク角センサ５４と、内燃機関１０の冷却水温を検出する水温センサ５６とを更に備えている。吸気温センサ３８、ＥＧＲガス温度センサ４７、触媒温度センサ４９、水温センサ５６等の各種のセンサと、点火プラグ１８、燃料インジェクタ２２、吸気可変動弁装置２４、スロットル弁４０、ＥＧＲ弁４６等の各種アクチュエータは、ＥＣＵ５０に電気的に接続されている。ＥＣＵ５０は、各センサからの信号に基づいて、各アクチュエータの作動を制御することにより、内燃機関１０を制御する。
【００２６】
［実施の形態１の特徴］
吸気可変動弁装置２４を片弁可変状態とした上で第２吸気弁１４ｂの作用角を小さくすると、第１吸気弁１４ａが大作用角となり、第２吸気弁１４ｂが小作用角となるので、両者に作用角差が生ずる。この状態を以下「片弁小作用角状態」と称する。片弁小作用角状態では、第１吸気弁１４ａ側の吸気ポートは高流量となり、第２吸気弁１４ｂ側の吸気ポートは低流量となる。このため、第１吸気弁１４ａ側の吸気ポートからの流れが、第２吸気弁１４ｂ側の吸気ポートからの流れに打ち勝ち、筒内に強いスワールを生成することができる。
【００２７】
本実施形態の内燃機関１０は、吸気可変動弁装置２４を両弁可変状態として理論空燃比燃焼を行う運転モード（以下「ストイキ両弁可変モード」と称する）と、吸気可変動弁装置２４を片弁小作用角状態としてリーンバーンを行う運転モード（以下「リーン片弁小作用角モード」と称する）と、吸気可変動弁装置２４を片弁小作用角状態として外部ＥＧＲを行う運転モード（以下「ＥＧＲ片弁小作用角モード」と称する）とに切り換え可能になっている。
【００２８】
一般に、リーンバーンや外部ＥＧＲを行うと、燃焼速度が遅くなったり燃焼が不安定になったりするなどの燃焼悪化が生じ易い。スワールには、そのような燃焼悪化を改善する効果がある。内燃機関１０では、リーン片弁小作用角モードあるいはＥＧＲ片弁小作用角モードのとき、スワールが強化されるので、良好な燃焼状態が得られる。
【００２９】
また、内燃機関１０では、ストイキ両弁可変モードのとき、両吸気弁１４の作用角を変化させることによって筒内に吸入される空気量を調節することができ、スロットル弁４０によって負荷（トルク）を調整する必要がない。これにより、負荷が小さい場合であっても、スロットル弁４０を大きな開度に維持することができるので、ポンプ損失を小さくすることができる。
【００３０】
なお、ストイキ両弁可変モードにおいて、外部ＥＧＲは、行っても、行わなくても、どちらでもよい。また、ＥＧＲ片弁小作用角モードにおいては、上述したスワール強化による燃焼改善が図れるので、ストイキ両弁可変モードより大量の外部ＥＧＲを行うことが可能である。
【００３１】
以下、本実施の形態１、並びに、後述する実施の形態２および３では、ストイキ両弁可変モードとリーン片弁小作用角モードとを切り替えるものとして説明するが、本発明は、ストイキ両弁可変モードとＥＧＲ片弁小作用角モードとを切り替える場合にも同様に適用可能である。
【００３２】
図２は、本実施形態における内燃機関１０の運転領域と運転モードとの関係を示す図である。本実施形態では、内燃機関１０の運転領域を、高負荷域と、低負荷域と、極低負荷域とに分けている。図２中では、T1およびT2（T1＞T2）を閾値として、トルクがT1以上の領域を高負荷域、トルクがT1より小さくT2以上である領域を低負荷域、トルクがT2より小さい領域を極低負荷域としている。そして、本実施形態では、図２に示すように、高負荷域および極低負荷域では、ストイキ両弁可変モードとし、低負荷域ではリーン片弁小作用角モードとする。
【００３３】
ストイキ両弁可変モードでは、前述したように、両吸気弁１４の作用角を変化させることによって負荷（トルク）を調整する。従って、高負荷域では、両吸気弁１４の作用角は負荷に応じた大空気量が得られるような大作用角とされる。一方、極低負荷域では、両吸気弁１４の作用角は負荷に応じた小空気量に制限できるような小作用角とされる。
【００３４】
図３の上段の図は、低負荷域および極低負荷域におけるトルクと燃料消費率（ＳＦＣ）との関係を示す図である。本実施形態では、トルクがT1以上の高負荷域においては、リーン片弁小作用角モードではトルクを賄うことが困難であるので、ストイキ両弁可変モードとされる。
【００３５】
一方、トルクがT1より小さい低負荷域では、リーン片弁小作用角モードとストイキ両弁可変モードとの両方が実行可能である。しかしながら、図３の上段の図に示すように、トルクがT1より小さい低負荷域では、リーン片弁小作用角モードの方がストイキ両弁可変モードよりも燃料消費率が少ない。この理由は、リーン片弁小作用角モードの方がストイキ両弁可変モードよりも冷却損失が少ないことなどによる。そこで、本実施形態では、前述したように、トルクがT1より小さい低負荷域では、リーン片弁小作用角モードとすることとした。これにより、燃費性能を向上することができる。
【００３６】
ただし、更にトルクが小さい領域になると、同図中の楕円で囲った箇所に示すように、両者の燃料消費率が逆転し、ストイキ両弁可変モードの方が、リーン片弁小作用角モードよりも燃料消費率が少なくなる。この理由は、次のようなものである。
【００３７】
図３の下段の図は、トルクと吸気管圧力との関係を示す図である。前述したように、ストイキ両弁可変モードでは、両吸気弁１４の作用角変化によってトルクを調整することができるので、トルクが小さい領域であっても、スロットル弁４０を大きな開度に維持することができる。このため、同図に示すように、ストイキ両弁可変モードでは、トルクが小さい領域であっても、吸気管圧力を高く保つことができる。
【００３８】
これに対し、リーン片弁小作用モードでは、片側の吸気弁１４（第１吸気弁１４ａ）が大作用角となっているため、トルクが小さい領域では、スロットル弁４０の開度を小さくすることによって筒内に吸入される空気量を制限する必要がある。このため、図３の下段の図に示すように、トルクが小さくなるほど、スロットル弁４０を閉じる必要があるので、吸気管圧力も小さくなる（負圧が大きくなる）。
【００３９】
従って、リーン片弁小作用モードでは、トルクが小さくなるほど、ポンプ損失が増大して、燃料消費率が増大する。このため、図３の上段の図に示すように、トルクがある値（T2）より小さくなると、リーン片弁小作用モードの方がストイキ両弁可変モードよりも燃料消費率が高くなってしまう。そこで、本実施形態では、前述したように、トルクがT2より小さい極低負荷域では、ストイキ両弁可変モードとすることとした。
【００４０】
以上説明したように、本実施形態によれば、内燃機関１０の運転モードを運転領域に応じて図２に示すように切り替えることにより、燃料消費率の最も少ない運転モードを選択することができる。このため、内燃機関１０の燃費性能を向上することができる。
【００４１】
［実施の形態１における具体的処理］
図４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４に示すルーチンによれば、まず、アクセルポジションセンサ５２の信号等に基づいて負荷（例えば要求トルク）Tが算出され、その負荷Tが所定の高負荷側負荷閾値T1より小さいか否かが判別される（ステップ１００）。
【００４２】
上記ステップ１００で、負荷Tが高負荷側負荷閾値T1より小さくない（負荷Tが高負荷側負荷閾値T1以上である）と判別された場合には、高負荷域であると判断できる。そこで、この場合には、ストイキ両弁可変モードでの運転が実行される（ステップ１０２）。このステップ１０２では、両吸気弁１４の作用角は、負荷Tに応じた大作用角となるように制御される。
【００４３】
これに対し、上記ステップ１００で、負荷Tが高負荷側負荷閾値T1より小さいと判別された場合には、次に、負荷Tが所定の低負荷側負荷閾値T2より小さいか否かが判別される（ステップ１０４）。このステップ１０４で、負荷Tが低負荷側負荷閾値T2より小さくない（負荷Tが低負荷側負荷閾値T2以上である）と判別された場合には、低負荷域であると判断できる。そこで、この場合には、リーン片弁小作用角モードでの運転が実行される（ステップ１０６）。このステップ１０６では、負荷Tに応じて、スロットル弁４０の開度が制御される。
【００４４】
一方、上記ステップ１０４で、負荷Tが低負荷側負荷閾値T2より小さいと判別された場合には、極低負荷域であると判断できる。そこで、この場合には、ストイキ両弁可変モードでの運転が実行される（ステップ１０８）。このステップ１０８では、両吸気弁１４の作用角は、負荷Tに応じた小作用角となるように制御される。
【００４５】
以上説明したように、本実施形態によれば、ストイキ両弁可変モードの方がリーン片弁小作用モードよりも燃料消費率が小さくなるような極低負荷域においては、ストイキ両弁可変モードとすることができる。このため、低負荷域と極低負荷域との各々において、燃料消費率の最も少ない運転モードを選択することができるので、優れた燃費性能が得られる。
【００４６】
なお、本実施形態では、図２に示すように、高負荷側負荷閾値T1および低負荷側負荷閾値T2をエンジン回転数にかかわらず一定としているが、本発明では、高負荷側負荷閾値T1および低負荷側負荷閾値T2をエンジン回転数等の関数としてもよい。
【００４７】
また、本実施形態では、内燃機関１０の運転モードが、ストイキ両弁可変モードと、リーン片弁小作用角モードと、ＥＧＲ片弁小作用角モードとの３つの運転モードに切り替え可能であるものとして説明したが、本発明は、リーン片弁小作用角モードおよびＥＧＲ片弁小作用角モードの何れか一方と、ストイキ両弁可変モードとの２つの運転モードに切り替え可能なエンジン、あるいは、上記３つの運転モードに加えて更に他の運転モードに切り替え可能なエンジンにも適用することができる。
【００４８】
また、本実施の形態１および後述する実施の形態２および３における内燃機関は、外部ＥＧＲ装置を備えないものであってもよい。
【００４９】
上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ５０が、図４に示すルーチンの処理を実行することにより前記第１の発明における「運転領域設定手段」および「運転モード制御手段」がそれぞれ実現されている。
【００５０】
実施の形態２．
次に、図５および図６を参照して、本発明の実施の形態２について説明するが、上述した実施の形態１との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を簡略化または省略する。本実施形態は、前述した図１に示すシステムを用いて、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。
【００５１】
［実施の形態２の特徴］
図５は、本実施形態における内燃機関１０の運転領域と運転モードとの関係を示す図である。前述した実施の形態では、低負荷域では、リーン片弁小作用角モードとすることとしていた。これに対し、図５に示すように、本実施形態では、低負荷域のとき、リーン片弁小作用角モードとするか、ストイキ両弁可変モードとするかを、エンジン冷却水温に応じて選択することとした。
【００５２】
リーン片弁小作用角モードは、ストイキ両弁可変モードと比べて燃焼温度が低いので、燃焼室からエンジン冷却水等に伝熱する熱量も少ない。このため、内燃機関１０が十分に暖機されていないときにリーン片弁小作用角モードにすると、暖機が遅れることとなり、その間、冷却損失やフリクションによる機械損失が大きくなる。このため、燃費に不利である。また、十分に暖機されていないときにリーン片弁小作用角モードにすると、着火性が悪くなるために燃焼が悪化し、ドライバビリティにも悪影響が出易い。
【００５３】
そこで、本実施形態では、内燃機関１０が暖機度合いがある程度に達するまでは、低負荷域であっても、リーン片弁小作用角モードにせず、ストイキ両弁可変モードとすることとした。
【００５４】
［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。なお、図６において、図２に示すステップと同一のステップには、同一の符号を付してその説明を省略または簡略化する。
【００５５】
図６に示すルーチンによれば、ステップ１０４で負荷Tが低負荷側負荷閾値T2以上であると判別された場合、すなわち低負荷域であると判断された場合には、次に、水温センサ５６で検出されたエンジン冷却水温Twと、所定のエンジン水温閾値Tw1とが比較される（ステップ１１０）。
【００５６】
上記ステップ１１０において、現在の水温Twが閾値Tw1以上であった場合には、リーン片弁小作用角モードにしても悪影響がない程度まで内燃機関１０の暖機が進んでいると判断できる。そこで、この場合には、リーン片弁小作用角モードでの運転が実行される（ステップ１０６）。
【００５７】
一方、上記ステップ１１０で、現在の水温Twが閾値Tw1より低い場合には、リーン片弁小作用角モードにするには暖機が十分でないと判断できる。そこで、この場合には、ストイキ両弁可変モードでの運転が実行される（ステップ１０８）。
【００５８】
なお、以上説明した実施の形態２では、内燃機関１０の暖機度合いを判断するための代表温度としてエンジン冷却水温を用いたが、暖機度合いの指標となる温度であれば、エンジン冷却水温以外を用いて判断してもよい。
【００５９】
なお、上述した実施の形態２においては、水温センサ５６が前記第２の発明における「温度取得手段」に相当している。また、ＥＣＵ５０が、図６に示すルーチンの処理を実行することにより前記第２の発明における「運転モード制御手段」が実現されている。
【００６０】
実施の形態３．
次に、図７乃至図９を参照して、本発明の実施の形態３について説明するが、上述した実施の形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を簡略化または省略する。本実施形態は、前述した図１に示すシステムを用いて、ＥＣＵ５０に後述する図９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。
【００６１】
［実施の形態３の特徴］
図７は、本実施形態における内燃機関１０の運転領域と運転モードとの関係を示す図である。図７に示すように、本実施形態では、低負荷域のとき、リーン片弁小作用角モードとするか、ストイキ両弁可変モードとするかを、触媒床温に応じて選択することとした。
【００６２】
図８は、リーン片弁小作用角モードの場合と、ストイキ両弁可変モードの場合との排気温度を示す図である。リーン片弁小作用角モードは、ストイキ両弁可変モードと比べて燃焼温度が低いので、図８に示すように、排気ガス温度も低くなる。このため、触媒４８が十分に暖機されていないときにリーン片弁小作用角モードにすると、触媒４８の暖機が遅れることとなり、エミッション面で不利となる。
【００６３】
そこで、本実施形態では、触媒床温がある温度に達するまでは、低負荷域であっても、リーン片弁小作用角モードにせず、ストイキ両弁可変モードとすることとした。
【００６４】
［実施の形態３における具体的処理］
図９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。なお、図９において、図２に示すステップと同一のステップには、同一の符号を付してその説明を省略または簡略化する。
【００６５】
図９に示すルーチンによれば、ステップ１０４で負荷Tが低負荷側負荷閾値T2以上であると判別された場合、すなわち低負荷域であると判断された場合には、次に、触媒温度センサ４９で検出された触媒床温Tcと、所定の触媒床温閾値Tc1とが比較される（ステップ１１２）。
【００６６】
上記ステップ１１２において、現在の触媒床温Tcが触媒床温閾値Tc1以上であった場合には、触媒４８は十分に暖機されており、リーン片弁小作用角モードにしてもエミッション性能に問題はないと判断できる。そこで、この場合には、リーン片弁小作用角モードでの運転が実行される（ステップ１０６）。
【００６７】
一方、上記ステップ１１２で、現在の触媒床温Tcが触媒床温閾値Tc1より低い場合には、触媒４８の暖機が十分でないと判断できる。そこで、この場合には、ストイキ両弁可変モードでの運転が実行される（ステップ１０８）。
【００６８】
なお、以上説明した実施の形態３では、触媒床温Tcを触媒温度センサ４９によって直接に検出しているが、内燃機関１０の運転状態履歴や排気ガス温度等に基づいて触媒床温Tc（触媒代表温度）を推定するようにしてもよい。
【００６９】
上述した実施の形態３においては、触媒温度センサ４９が前記第２の発明における「温度取得手段」に相当している。また、ＥＣＵ５０が、図９に示すルーチンの処理を実行することにより前記第２の発明における「運転モード制御手段」が実現されている。
【００７０】
実施の形態４．
次に、図１０および図１１を参照して、本発明の実施の形態４について説明するが、上述した実施の形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を簡略化または省略する。本実施形態は、前述した図１に示すシステムを用いて、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。
【００７１】
［実施の形態４の特徴］
図１０は、本実施形態における内燃機関１０の運転領域と運転モードとの関係を示す図である。図１０に示すように、本実施形態では、トルクがT1以上の高負荷域およびトルクがT2より小さい極低負荷域では、ストイキ両弁可変モードで運転する。一方、トルクがT2以上T1未満の低負荷域では、ＥＧＲ片弁小作用角モードするか、ストイキ両弁可変モードとするかを、ＥＧＲガス温度に応じて選択することとした。
【００７２】
ＥＧＲ片弁小作用角モードにおいて、ＥＧＲ通路４４を通って吸気通路３０に還流するＥＧＲガスの温度が高い場合（例えば高回転域）には、圧縮端温度が高くなるので、ノック（ＥＧＲノック）が起き易くなる。ノックが起きると、ノックを回避するために点火時期を遅角させる制御が実施されるので、点火時期がＭＢＴ（Minimum advance for the Best Torque）から遠くなり、燃費が悪化する。
【００７３】
そこで、本実施形態では、ＥＧＲガス温度がある温度を超える場合には、低負荷域であっても、ＥＧＲ片弁小作用角モードとせず、ストイキ両弁可変モードとすることとした。ＥＧＲ片弁小作用角モードと比べ、ストイキ両弁可変モードでは、スロットル弁４０による吸気絞りを減少させることができるので、吸気温の上昇を防止することができる。よって、圧縮端温度を低下させることができるので、外部ＥＧＲを行った場合であっても、ＥＧＲノックを確実に抑制することができる。
【００７４】
［実施の形態４における具体的処理］
図１１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。なお、図１１において、図２に示すステップと同一のステップには、同一の符号を付してその説明を省略または簡略化する。
【００７５】
図１１に示すルーチンによれば、ステップ１０４で負荷Tが低負荷側負荷閾値T2以上であると判別された場合、すなわち低負荷域であると判断された場合には、次に、ＥＧＲガス温度センサ４７で検出されたＥＧＲガス温度Tgと、所定のＥＧＲガス温度閾値Tg1とが比較される（ステップ１１４）。
【００７６】
上記ステップ１１４において、現在のＥＧＲガス温度TgがＥＧＲガス温度閾値Tg1以下である場合には、ＥＧＲ片弁小作用角モードにしてもノックが起き易くなることはなく、燃費も悪化しないと判断できる。そこで、この場合には、ＥＧＲ片弁小作用角モードでの運転が実行される（ステップ１１６）。
【００７７】
一方、上記ステップ１１４で、現在のＥＧＲガス温度TgがＥＧＲガス温度閾値Tg1より高い場合には、ＥＧＲ片弁小作用角モードにするとノックが起き易くなるので、ストイキ両弁可変モードが好ましいと判断できる。そこで、この場合には、ストイキ両弁可変モードでの運転が実行される（ステップ１０８）。
【００７８】
なお、以上説明した実施の形態４では、ＥＧＲガス温度TgをＥＧＲガス温度センサ４７によって直接に検出しているが、内燃機関１０の運転状態履歴等に基づいてＥＧＲガス温度Tgを推定するようにしてもよい。
【００７９】
上述した実施の形態４においては、ＥＧＲガス温度センサ４７が前記第３の発明における「温度取得手段」に相当している。また、ＥＣＵ５０が図１１に示すルーチンの処理を実行することにより前記第３の発明における「運転モード制御手段」が実現されている。
【００８０】
実施の形態５．
次に、図１２および図１３を参照して、本発明の実施の形態５について説明するが、上述した実施の形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を簡略化または省略する。本実施形態は、前述した図１に示すシステムを用いて、ＥＣＵ５０に後述する図１３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。
【００８１】
［実施の形態５の特徴］
図１２は、本実施形態における内燃機関１０の運転領域と運転モードとの関係を示す図である。図１２に示すように、本実施形態では、トルクがT1以上の高負荷域およびトルクがT2より小さい極低負荷域では、ストイキ両弁可変モードで運転する。一方、トルクがT2以上T1未満の低負荷域では、ＥＧＲ片弁小作用角モードとするか、ストイキ両弁可変モードとするかを、吸気温度に応じて選択することとした。
【００８２】
ＥＧＲ片弁小作用角モードにおいて、吸気温度が高い場合（例えば、車速が低く、インタークーラ３６に当たる走行風が弱いとき）には、圧縮端温度が高くなるので、ノック（ＥＧＲノック）が起き易くなる。そこで、本実施形態では、吸気温度がある温度を超える場合には、低負荷域であっても、ＥＧＲ片弁小作用角モードとせず、ストイキ両弁可変モードとすることとした。ＥＧＲ片弁小作用角モードと比べ、ストイキ両弁可変モードでは、小作用角側のバルブリフト量が小さくなることによる吸気絞りを減少させることができるので、バルブとの摩擦による吸気温の上昇を防止することができる。よって、圧縮端温度を低下させることができるので、外部ＥＧＲを行った場合であっても、ＥＧＲノックを確実に抑制することができる。
【００８３】
［実施の形態５における具体的処理］
図１３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。なお、図１３において、図２に示すステップと同一のステップには、同一の符号を付してその説明を省略または簡略化する。
【００８４】
図１３に示すルーチンによれば、ステップ１０４で負荷Tが低負荷側負荷閾値T2以上であると判別された場合、すなわち低負荷域であると判断された場合には、次に、吸気温センサ３８で検出された吸気温度Tinと、所定の吸気温度閾値Tin1とが比較される（ステップ１１８）。
【００８５】
上記ステップ１１８において、現在の吸気温度Tinが吸気温度閾値Tin1以下である場合には、ＥＧＲ片弁小作用角モードにしてもノックが起き易くなることはなく、燃費も悪化しないと判断できる。そこで、この場合には、ＥＧＲ片弁小作用角モードでの運転が実行される（ステップ１１６）。
【００８６】
一方、上記ステップ１１８で、現在の吸気温度Tinが吸気温度閾値Tin1より高い場合には、ＥＧＲ片弁小作用角モードを行うとノックが起き易くなるので、ストイキ両弁可変モードが好ましいと判断できる。そこで、この場合には、ストイキ両弁可変モードでの運転が実行される（ステップ１０８）。
【００８７】
上述した実施の形態５においては、吸気温センサ３８が前記第３の発明における「温度取得手段」に相当している。また、ＥＣＵ５０が、図１３に示すルーチンの処理を実行することにより前記第３の発明における「運転モード制御手段」が実現されている。
【００８８】
なお、本実施形態では、低負荷時にＥＧＲ片弁小作用角モードとするかストイキ両弁可変モードとするかを吸気温度Tinに基づいて選択しているが、インタークーラ３６を備えた過給エンジンにおいては、前述したように、吸気温度Tinは車速と相関する。そこで、本発明では、低負荷時にＥＧＲ片弁小作用角モードとするかストイキ両弁可変モードとするかを車速に基づいて選択するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明の実施の形態１のシステム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における内燃機関の運転領域と運転モードとの関係を示す図である。
【図３】トルクと、燃料消費率および吸気管圧力との関係を示す図である。
【図４】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５】本発明の実施の形態２における内燃機関の運転領域と運転モードとの関係を示す図である。
【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３における内燃機関の運転領域と運転モードとの関係を示す図である。
【図８】リーン片弁小作用角モードの場合とストイキ両弁可変モードの場合との排気温度を示す図である。
【図９】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１０】本発明の実施の形態４における内燃機関の運転領域と運転モードとの関係を示す図である。
【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】本発明の実施の形態５における内燃機関の運転領域と運転モードとの関係を示す図である。
【図１３】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。
【符号の説明】
【００９０】
１０  内燃機関
１２  ピストン
１４  吸気弁
１６  排気弁
２２  燃料インジェクタ
２４  吸気可変動弁装置
２８  ターボ過給機
３０  吸気通路
３２  排気通路
３４  エアフローメータ
３８  吸気温センサ
４０  スロットル弁
４４  ＥＧＲ通路
４５  ＥＧＲクーラ
４６  ＥＧＲ弁
４７  ＥＧＲガス温度センサ
４８  触媒
４９  触媒温度センサ
５０  ＥＣＵ
５２  アクセルポジションセンサ
５６  水温センサ
【図１】
0004798091.tif 000002
【図２】
0004798091.tif 000003
【図３】
0004798091.tif 000004
【図４】
0004798091.tif 000005
【図５】
0004798091.tif 000006
【図６】
0004798091.tif 000007
【図７】
0004798091.tif 000008
【図８】
0004798091.tif 000009
【図９】
0004798091.tif 000010
【図１０】
0004798091.tif 000011
【図１１】
0004798091.tif 000012
【図１２】
0004798091.tif 000013
【図１３】
0004798091.tif 000014