(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンに設けられる吸気弁の少なくとも閉弁時期を変更可能な油圧式の吸気バルブタイミング変更手段と、エンジンの回転に伴って油圧を発生して上記吸気バルブタイミング変更手段に油圧を供給する油圧供給手段とを備えたエンジンの制御装置であって、
エンジンがアイドル運転されている場合に、エンジン回転数をその目標値である目標アイドル回転数となるように上記吸気バルブタイミング変更手段を含むエンジンの各部を制御するアイドル回転数変更手段を備え、
上記吸気バルブタイミング変更手段は、供給された油圧が予め設定された基準油圧未満の場合に吸気弁の閉弁時期を所定の時期に保持する一方、油圧が上記基準油圧以上となると吸気弁の閉弁時期の保持を解除するロック機構を有し、
上記アイドル回転数変更手段は、大気圧に基づいて上記目標アイドル回転数を変更可能であって、大気圧が予め設定された基準圧力よりも小さい場合の目標アイドル回転数を、大気圧が上記基準圧力以上の場合の目標アイドル回転数よりも高く、かつ、上記吸気バルブタイミング変更手段に供給される油圧が上記基準油圧となるようにエンジンが上記油圧供給手段を駆動させることができるエンジン回転数よりも大きい値にすることを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のエンジンの制御装置において、
大気圧を検出する大気圧検出手段を備え、
上記アイドル回転数変更手段は、上記大気圧検出手段の検出値に基づいて上記目標アイドル回転数を変更することを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のエンジンの制御装置において、
上記アイドル回転数変更手段は、大気圧が予め設定された第２基準圧力から上記基準圧力に向けて低くなるほど上記目標アイドル回転数を大きくすることを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のエンジンの制御装置において、
上記ロック機構は、上記吸気弁の閉弁時期を、当該吸気弁の閉弁可能な時期のうち最も遅角側の時期に保持することを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載のエンジンの制御装置において、
エンジンにより駆動されて発電を行うオルタネータを備え、
上記アイドル回転数変更手段は、エンジン回転数が上記目標アイドル回転数となるように上記吸気バルブタイミング変更手段によって吸気弁の閉弁時期を変更する場合において、エンジン回転数が上記目標アイドル回転数に対して予め設定された所定量以上不足しているときには、上記オルタネータの発電量を低減することを特徴とするエンジンの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸気弁の閉弁時期を変更可能な手段を備えたエンジンの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、エンジンにおいて、吸気弁を開閉駆動する吸気カムシャフトと、エンジンのクランクシャフトとの位相を変更して、吸気弁のバルブタイミングを変更するものが用いられている。
【０００３】
この吸気弁のバルブタイミングを変更する装置としては、エンジンの回転に伴って油圧を発生するポンプから油圧の供給を受けて上記位相を変更する油圧式のものが広く用いられている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、クランクシャフトに連結されるハウジング部材と、吸気カムシャフトに連結されるベーンロータとを備え、ハウジング部材とベーンとの間にポンプから作動油が供給される油圧室が形成された装置であって、この油室内の作動油圧を変更することで、ベーンロータとハウジング部材との位相、すなわち、吸気カムシャフトとクランクシャフトとの位相を変更するものが開示されている。
【０００５】
ここで、このような油圧式の吸気バルブタイミング変更装置では、エンジンの回転数が低くこれに伴いポンプから供給される油圧が低いと、上記ベーンロータが振動して好ましくない。そこで、このような装置では、特許文献１に開示されているように、エンジンの回転数が低い場合に、ベーンロータをハウジング部材に固定するロック機構を設け、これによりベーンロータの移動を禁止することが行われている。このロック機構は、吸気バルブタイミング変更装置に供給された油圧が所定値以下になるとベーンロータをハウジング部材に固定し、油圧が所定より高い場合にのみベーンロータの移動を許容するものであり、これにより、エンジンの回転数が低い場合にベーンロータが振動するのを回避している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−６０５０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
燃費性能の観点から、アイドル運転時のエンジン回転数すなわち目標アイドル回転数はより低い方が好ましい。
【０００８】
しかしながら、本発明者らは、上記のように吸気バルブタイミング変更装置が上記のようなロック機構を有する油圧式であるとともに、ロック機構を含む吸気バルブタイミング変更装置に供給される油圧がエンジンの回転に伴って生成されるものを用いた場合において、目標アイドル回転数を単純に低く抑えると、大気圧が所定値未満となった際にエンジン回転数を目標アイドル回転数に維持することができず、エンジン挙動が不安定になるおそれがあることを突き止めた。
【０００９】
具体的には、大気圧が所定値以上であって空気密度が十分に高い運転条件下では、エンジンに係る負荷が高くなっても吸気弁のバルブタイミングを変更することなく、例えば、吸気通路に設けられたスロットルバルブの開度変更等によりエンジン回転数を目標アイドル回転数にすることができる。しかしながら、大気圧が所定値未満であって空気密度が低い運転条件下では、エンジンに係る負荷が高くなること等によって、エンジン回転数を目標回転数に維持するために吸気弁のバルブタイミング、詳細には吸気弁の閉弁時期を変更せねばならない場合がある。すなわち、吸気弁の閉弁時期を変更しない状態では、エンジン回転数が目標アイドル回転数よりも低い回転数となってしまうため、吸気弁の閉弁時期を変更して吸気量を増大させて、これによりエンジン回転数を高める必要が生じる場合がある。ところが、吸気バルブタイミング変更手段が上記のように構成されたものの場合には、エンジン回転数が低いために吸気バルブタイミング変更手段に十分な油圧を供給できず、吸気弁の閉弁時期の変更ができなくなり、エンジン回転数を目標アイドル回転数に維持できなくなるおそれがある。
【００１０】
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、燃費性能を確保しつつ、大気圧が低い運転条件下においてもエンジン挙動を安定させることのできるエンジン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】
【００１１】
上記課題を解決するためのものとして、本発明は、エンジンに設けられる吸気弁の少なくとも閉弁時期を変更可能な油圧式の吸気バルブタイミング変更手段と、エンジンの回転に伴って油圧を発生して上記吸気バルブタイミング変更手段に油圧を供給する油圧供給手段とを備えたエンジンの制御装置であって、エンジンがアイドル運転されている場合に、エンジン回転数をその目標値である目標アイドル回転数となるように上記吸気バルブタイミング変更手段を含むエンジンの各部を制御するアイドル回転数変更手段を備え、上記吸気バルブタイミング変更手段は、供給された油圧が予め設定された基準油圧未満の場合に吸気弁の閉弁時期を所定の時期に保持する一方、油圧が上記基準油圧以上となると吸気弁の閉弁時期の保持を解除するロック機構を有し、上記アイドル回転数変更手段は、大気圧に基づいて上記目標アイドル回転数を変更可能であって、大気圧が予め設定された基準圧力よりも小さい場合の目標アイドル回転数を、大気圧が上記基準圧力以上の場合の目標アイドル回転数よりも高く、かつ、上記吸気バルブタイミング変更手段に供給される油圧が上記基準油圧となるようにエンジンが上記油圧供給手段を駆動させることができるエンジン回転数よりも大きい値にすることを特徴とするものである（請求項１）。
【００１２】
本発明によれば、吸気バルブタイミング変更手段が、ロック機構を有する油圧式であり、かつ、この油圧がエンジンにより生成されるよう構成されたものにおいて、燃費性能を確保しつつエンジン挙動が不安定になるのをより確実に回避することができる。
【００１３】
具体的には、本発明では、大気圧が高い場合には目標アイドル回転数すなわちアイドル時のエンジン回転数が低く抑えられる。そのため、燃費性能を確保することができる。一方、大気圧が低い場合には、目標アイドル回転数すなわちアイドル時のエンジン回転数が、吸気弁の閉弁時期の保持を解除できる油圧を確保できる値よりも高くされる。そのため、大気圧が低く空気密度が低い場合であってエンジン挙動を安定させるために吸気弁の開弁時期の変更が必要となる可能性の高い場合において、吸気バルブタイミング変更手段に供給される油圧を確保することができ、ロック機構による吸気弁の閉弁時期の保持を解除して吸気弁の閉弁時期の変更によって、エンジン挙動を安定させることができる。
【００１４】
本発明において、大気圧を検出する大気圧検出手段を備え、上記アイドル回転数変更手段は、上記大気圧検出手段の検出値に基づいて上記目標アイドル回転数を変更するのが好ましい（請求項２）。
【００１５】
このようにすれば、大気圧検出手段によって直接大気圧が検出され、この検出値に応じて目標アイドル回転数が変更されるため、エンジン挙動が不安定になるのをより確実に回避することができる。
【００１６】
また本発明において、上記アイドル回転数変更手段は、大気圧が予め設定された第２基準圧力から上記基準圧力に向けて低くなるほど上記目標アイドル回転数を大きくするのが好ましい（請求項３）。
【００１７】
このようにすれば、アイドル時のエンジン回転数が大気圧の変化に伴って急変することなく徐々に変化するため、運転者がこの回転数の急変によって違和感を覚えるのを回避することができる。
【００２０】
ここで、特に、上記ロック機構が、上記吸気弁の閉弁時期を、当該吸気弁の閉弁可能な時期のうち最も遅角側の時期に保持するように構成されている場合には、この保持が解除されず吸気弁の閉弁時期を変更できないことに伴いエンジンの回転数が低下してエンジン挙動が不安定になる可能性が高い。そのため、このような構成に本発明を用いればより効果的である（請求項４）。
【００２１】
また、本発明において、エンジンにより駆動されて発電を行うオルタネータを備え、上記アイドル回転数変更手段は、エンジン回転数が上記目標アイドル回転数となるように上記吸気バルブタイミング変更手段によって吸気弁の閉弁時期を変更する場合において、エンジン回転数が上記目標アイドル回転数に対して予め設定された所定量以上不足しているときには、上記オルタネータの発電量を低減するのが好ましい（請求項５）。
【００２２】
このようにすれば、エンジン回転数の目標アイドル回転数に対する不足量が大きく油圧がまだ十分に高められていないことに伴って吸気弁の閉弁時期が十分に変更できない場合であっても、オルタネータの発電量が低下されることによりエンジンを安定して回転させることができ、エンジンの挙動が不安定になるのをより確実に回避することができる。
【発明の効果】
【００２３】
以上説明したように、本発明のエンジンの制御装置によれば、アイドル運転時において、燃費性能を確保しつつエンジン挙動が不安定になるのをより確実に回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態にかかるエンジンシステムの概略図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる制御系統を示したブロック図である。
【図３】大気圧と目標アイドル回転数との関係を示したグラフである。
【図４】吸気閉弁時期と軸トルクおよび大気圧との関係を示したグラフである。
【図５】本発明の一実施形態に係るアイドル回転数の制御の流れを示したフローチャートである。
【図６】従来の制御を実施したときの各パラメータの時間変化を示した図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る制御を実施したときの各パラメータの時間変化を示した図である。
【図８】大気圧と目標アイドル回転数との関係の他の例を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
（１）エンジンシステムの全体構成
図１は、本発明の制御装置が適用されるエンジンシステムの一実施形態を示す図である。本図に示されるエンジンは、走行用の動力源として車両に搭載される４サイクルの多気筒ガソリンエンジンである。具体的に、このエンジンは、複数の気筒２（図１では、１つのみを示している）を有するエンジン本体１と、エンジン本体１に空気を導入するための吸気通路３０と、エンジン本体１で生成された排気ガスを排出するための排気通路３５とを備えている。
【００２６】
エンジン本体１は、気筒２が内部に形成されたシリンダブロック３と、シリンダブロック３の上側に設けられたシリンダヘッド４と、シリンダヘッド４の上側に設けられたカムキャップ５と、気筒２に往復摺動可能に挿入されたピストン１１とを有している。
【００２７】
ピストン１１の上方には燃焼室１０が形成されており、燃焼室１０には、後述するインジェクタ１２（図２参照）から噴射されるガソリンを主成分とする燃料が供給される。そして、供給された燃料が燃焼室１０で燃焼し、その燃焼による膨張力で押し下げられたピストン１１が上下方向に往復運動するようになっている。
【００２８】
ピストン１１は、エンジン本体１の出力軸であるクランクシャフト１５とコネクティングロッド１４を介して連結されており、上記ピストン１１の往復運動に応じてクランクシャフト１５が中心軸回りに回転するようになっている。
【００２９】
クランクシャフト１５には、オイルポンプ（油圧供給手段）４０が連結されている。このオイルポンプ４０は、後述する吸気ＶＶＴ２９等に油圧を供給するためのものである。オイルポンプ４０は、クランクシャフト１５の回転すなわちエンジン本体１の回転に伴って駆動され、この回転量に応じた油圧を発生する。オイルポンプ４０と吸気ＶＶＴ２９との間には、油圧を調整する調整バルブ４１（以下、ＯＣＶ（Ｏｉｌ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｖａｌｖｅ）という）が設けられており、このＯＣＶ４１により、吸気ＶＶＴ２９に供給される最終的な油圧が、オイルポンプ４０の吐出圧以下の範囲で変更される。
【００３０】
また、クランクシャフト１５には、ベルト等を介して、オルタネータ４７が連結されている。オルタネータ４７は、フィールドコイルの電流を制御して発電量を調節するレギュレータ回路を内蔵しており、運転条件等に応じて設定される発電量の目標値に基づいてクランクシャフト１５から駆動力を得て交流電流を発電する。
【００３１】
シリンダヘッド４には、気筒２の燃焼室１０に向けて燃料（ガソリン）を噴射するインジェクタ１２と、インジェクタ１２から噴射された燃料と空気との混合気に対し火花放電による点火エネルギーを供給する点火プラグ１３とが設けられている。
【００３２】
シリンダヘッド４には、吸気通路３０から供給される空気を各気筒２の燃焼室１０に導入するための吸気ポート６と、各気筒２の燃焼室１０で生成された排気ガスを排気通路３５に導出するための排気ポート７と、吸気ポート６を通じた吸気の導入を制御するために吸気ポート６の燃焼室１０側の開口を開閉する吸気弁８と、排気ポート７からのガス排出を制御するために排気ポート７の燃焼室１０側の開口を開閉する排気弁９とが設けられている。なお、当実施形態では、各気筒２に対してそれぞれ２つの吸気ポート６および吸気弁８が設けられるとともに、同じく各気筒２に対してそれぞれ２つの排気ポート７および排気弁９が設けられている。
【００３３】
吸気通路３０は、各気筒２の２つの吸気ポート６とそれぞれ連通する独立吸気通路３１と、各独立吸気通路３１の上流端部（吸気の流れ方向上流側の端部）に共通に接続されたサージタンク３２と、サージタンク３２から上流側に延びる１本の吸気管３３とを有している。
【００３４】
吸気管３３の途中部には、エンジン本体１に導入される吸気の流量を調節する開閉可能なスロットルバルブ３４ａが設けられている。吸気管３３には、スロットルバルブ３４ａを駆動するためのバルブアクチュエータ３４ｂが設けられており、スロットルバルブ３４ａは、バルブアクチュエータ３４ｂにより開閉される。吸気管３３のうちスロットルバルブ３４ａよりも上流側の部分には、エアクリーナ３５が設けられている。
【００３５】
（２）吸気弁の駆動機構
次に、吸気弁８を開閉させるための機構について、説明する。
【００３６】
シリンダヘッド４には、吸気弁８を開閉させるための吸気カムシャフト２８ａと、この吸気カムシャフト２８ａと一体に回転するように設けられた吸気カム部（不図示）とを含む吸気側動弁機構２８が設けられている。吸気カムシャフト２８ａは、クランクシャフト１５の回転に連動して回転するよう構成されており、吸気弁８は、クランクシャフト１５の回転に伴い吸気カムシャフト２８ａが回転すると吸気カム部によって周期的に下方に押圧されて、開閉する。
【００３７】
本実施形態では、上記吸気側動弁機構２８に、吸気バルブタイミング可変機構２９（吸気バルブタイミング変更手段、以下、吸気ＶＶＴ（Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｖａｌｖｅ  Ｔｉｍｉｎｇ）という）が設けられており、この吸気ＶＶＴ２９により吸気弁８の開弁開始時期および吸気弁８の閉弁時期が変更される。なお、本実施形態では、吸気ＶＶＴ２９は、吸気弁８の開弁期間を一定に保持した状態で吸気弁の開弁開始時期および閉弁閉時期を変更する。
【００３８】
吸気ＶＶＴ２９は、油圧式であって、油圧ポンプ４０から供給される油圧によって駆動され、この油圧に応じて吸気弁８の開弁開始時期および閉弁時期（以下、適宜、開閉時期という）を変更する。吸気ＶＶＴ２９には、吸気弁８の閉弁時期（開閉時期）を保持するロック機構が設けられている。このロック機構は、ロック機構（吸気ＶＶＴ２９）に供給される油圧が予め設定された基準油圧Ｐｏｉｌ＿ｍｉｎ未満において吸気弁８の開弁開始時期を所定の基準開弁時期に固定（保持）するとともに吸気弁８の閉弁時期を所定の基準時期に固定（保持）し、油圧が基準油圧Ｐｏｉｌ＿ｍｉｎ以上になるとこれらの固定を解除するものである。従って、本実施形態では、吸気ＶＶＴ２９は、供給される油圧が基準油圧Ｐｏｉｌ＿ｍｉｎ以上の場合にのみ吸気弁８の閉弁時期（開閉時期）を変更できる。
【００３９】
このような吸気ＶＶＴ２９としては、例えば、特開平９−６０５０８号公報に開示されているものを適用すればよく、ここでは、その構造について簡単な説明のみを行う。
【００４０】
吸気ＶＶＴ２９は、チェーンおよびチェーンスプロケットを介してクランクシャフトと一体に回転するハウジング部材と、このハウジング部材の内側に配置されてカムシャフトと一体に回転するベーンロータとを備える。ハウジング部材には、ベーンロータとその回転方向において対向するシューが設けられており、シューとベーンロータとの間には、作動油が供給される油圧室が区画されている。ベーンロータは、この油圧室に供給される作動油の油圧に応じてシューおよびシューハウジングに対して回転し、これによりクランクシャフトとベーンロータすなわちカムシャフトのとの位相が変更される。
【００４１】
吸気ＶＶＴ２９には、ロック機構として、シューハウジングに形成されたロック孔に嵌合してベーンロータを所定の位置（吸気弁８の閉弁時期が基準時期となる位置）で固定（ロック）するロックピンと、このロックピンをロック孔に嵌合する方向に付勢するばね部材とが設けられている。このロック機構では、上記基準油圧Ｐｏｉｌ＿ｍｉｎ以上の油圧が供給されることで、ばね部材の付勢力に抗してロックピンがロック孔から抜け出し、ベーンロータの移動が可能となる。
【００４２】
このロック機構は、始動時等のエンジン回転数が低い運転条件下において、ベーンロータがハウジング部材にぶつかり騒音が発生するという問題、また、吸気弁８の開閉時期が安定しないという問題が生じるのを回避するためのものである。すなわち、ロック機構が設けられていない場合には、エンジン回転数が低い運転条件下では油圧ポンプ４０から供給される油圧が安定しないことに伴い、ベーンロータの動きが安定せず、上記のようにベーンロータがハウジング部材にぶつかる、また、吸気開閉時期が安定しないという問題が生じるが、上記ロック機構が設けられていれば、ベーンロータをハウジング部材に固定することができ、上記問題を回避することができる。
【００４３】
吸気弁８の閉弁時期の固定時期である上記基準時期は、始動性等に応じて適宜設定されればよい。すなわち、始動時には、ロック機構により吸気弁８の閉弁時期がこの基準時期に固定されるため、この基準時期として、始動性を確保できる時期に設定されればよい。本実施形態では、この基準時期は、吸気ＶＶＴ２９によって変更可能な吸気弁８の閉弁時期のうち最も遅角側の時期に設定されているとともに、エンジン本体１に吸入される空気量（吸気量）が最大となる吸気弁８の閉弁時期よりも遅角側の時期（例えば、上死点よりも所定量遅角側の時期）に設定されている。
【００４４】
（３）制御系統
次に、エンジンの制御系統について説明する。当実施形態のエンジンは、その各部が図１および図２に示されるＥＣＵ（エンジン制御ユニット）５０によって統括的に制御される。ＥＣＵ５０は、周知のとおり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成されるマイクロプロセッサである。
【００４５】
エンジンおよび車両には、その各部の状態量を検出するための複数のセンサが設けられており、各センサからの情報がＥＣＵ５０に入力されるようになっている。
【００４６】
例えば、シリンダブロック３には、クランクシャフト１５の回転角度（クランク角）および回転速度を検出するクランク角センサＳＮ１が設けられている。このクランク角センサＳＮ１は、クランクシャフト１５と一体に回転するクランクプレートの回転に応じてパルス信号を出力するものであり、このパルス信号に基づいて、クランクシャフト１５の回転角度および回転速度すなわちエンジン回転数が特定されるようになっている。
【００４７】
カムキャップ５にはカム角センサＳＮ２が設けられている。カム角センサＳＮ２は、吸気カムシャフト２８ａと一体に回転するシグナルプレートの歯の通過に応じてパルス信号を出力するものであり、吸気カムシャフト２８ａとクランクシャフトとの位相差を検出する。この検出信号により、吸気弁８の閉弁時期（開閉時期）が特定されるとともに、この検出信号とクランク角センサＳＮ１からのパルス信号とに基づいて、どの気筒が何行程にあるかという気筒判別情報が特定される。
【００４８】
吸気通路３０のうちサージタンク３２とスロットルバルブ３４ａとの間には、各気筒２に導入される空気量を検出する吸気量センサＳＮ３が設けられている。
【００４９】
車両には、運転者により操作される図外のアクセルペダルの開度（アクセル開度）を検出するアクセル開度センサＳＮ４（図２参照）が設けられている。また、大気圧を検出する大気圧センサＳＮ５が設けられている。本実施形態では、大気圧センサＳＮ５は、ＥＣＵ５０に内蔵されている。
【００５０】
ＥＣＵ５０は、これらのセンサＳＮ１〜ＳＮ５と電気的に接続されており、それぞれのセンサから入力される信号に基づいて、上述した各種情報（エンジン回転数、吸気弁８の閉弁時期（開閉時期）および気筒情報、吸気量、アクセル開度、大気圧）を取得する。
【００５１】
そして、ＥＣＵ５０は、上記各センサＳＮ１〜ＳＮ５からの入力信号に基づいて種々の判定や演算等を実行しつつ、エンジンの各部を制御する。すなわち、ＥＣＵ５０は、インジェクタ１２、点火プラグ１３、スロットルバルブ３４ａ、吸気ＶＶＴ２９（ＯＣＶ）、オルタネータ４７（レギュレータ回路）と電気的に接続されており、上記演算の結果等に基づいて、これらの機器にそれぞれ駆動用の制御信号を出力する。
【００５２】
（４）アイドル回転数制御
ＥＣＵ５０は、アイドル運転時のエンジン回転数を制御するために、機能的に、アイドル回転数制御部（アイドル回転数変更手段）５１を有している。
【００５３】
また、アイドル回転数制御部５１は、機能的に、目標アイドル回転数決定部５１ａと、アイドル回転数変更部５１ｂとを有している。
【００５４】
目標アイドル回転数決定部５１ａは、アイドル時のエンジン回転数の目標値である目標アイドル回転数を決定するものである。この目標アイドル回転数決定部５１ａは、大気圧に基づいて目標アイドル回転数を変更し、大気圧Ｐａｔｍが予め設定された基準圧力Ｐａｔｍ＿Ｌよりも小さい場合の目標アイドル回転数を、大気圧Ｐａｔｍが上記基準圧力Ｐａｔｍ＿Ｌ以上の場合の目標アイドル回転数よりも高い値にする。
【００５５】
本実施形態では、目標アイドル回転数決定部５１ａは、図３に示したグラフのように、大気圧に応じて目標アイドル回転数Ｎｉｄｌｅ＿ｔｒｇを変更する。なお、図３は、横軸を大気圧Ｐａｔｍ、縦軸を目標アイドル回転数Ｎｉｄｌｅ＿ｔｒｇとしたグラフであって、横軸は、右にいくほど低圧となる。
【００５６】
具体的には、目標アイドル回転数決定部５１ａは、大気圧Ｐａｔｍが基準圧力Ｐａｔｍ＿Ｌ未満の場合は、目標アイドル回転数Ｎｉｄｌｅ＿ｔｒｇを低圧用アイドル回転数Ｎｉｄｌｅ＿ｔｒｇ＿Ｌ一定とし、基準圧力Ｐａｔｍ＿Ｌよりも高い第２基準圧力Ｐａｔｍ＿Ｈ以上の場合は、目標アイドル回転数Ｎｉｄｌｅ＿ｔｒｇを高圧用アイドル回転数Ｎｉｄｌｅ＿ｔｒｇ＿Ｈ一定とする。そして、基準圧力Ｐａｔｍ＿Ｌよりも高く第２基準圧力Ｐａｔｍ＿Ｈよりも低い場合には、目標アイドル回転数Ｎｉｄｌｅ＿ｔｒｇを、高圧用アイドル回転数Ｎｉｄｌｅ＿ｔｒｇ＿Ｈから低圧用アイドル回転数Ｎｉｄｌｅ＿ｔｒｇ＿Ｌに向けて、大気圧Ｐａｔｍが低くなるほど高くなるように決定する。
【００５７】
上記低圧用アイドル回転数Ｎｉｄｌｅ＿ｔｒｇ＿Ｌは、吸気ＶＶＴ２９（詳細には、吸気ＶＶＴ２９のロック機構）に供給される油圧を基準油圧Ｐｏｉｌ＿ｍｉｎとするエンジン回転数、すなわち、ロック機構によるロックを解除して吸気ＶＶＴ２９による吸気弁８の閉弁時期（開閉時期）の変更を可能とするエンジン回転数である吸気ＶＶＴ作動開始回転数Ｎ＿ｏｉｌよりも大きい値に設定されている。
【００５８】
また、上記基準圧力Ｐａｔｍ＿Ｌは、エンジンに加えられる外部負荷が最大となっても吸気弁８の閉弁時期を最遅角側の時期（以下、適宜、最遅角時期という）としたままで正常運転できる大気圧の下限値である下限圧、よりも低い値に設定されている。
【００５９】
図４用いて具体的に説明する。図４は、横軸を吸気弁８の閉弁時期（吸気閉弁時期）ＩＶＣとし、縦軸をエンジンの軸トルクとしたものであり、大気圧が低い場合と大気圧が高い場合とのこれら関係をそれぞれ示したものである。これら各線は、スロットルバルブ３４ａを全開にするとともに、点火時期をエンジンの軸トルクが最大となる時期にしたときのものである。また、これら各線は、エンジン回転数が、上記高圧用アイドル回転数Ｎｉｄｌｅ＿ｔｒｇ＿Ｈ付近のときのものである。
【００６０】
これら各線に示されるように、吸気弁８の閉弁時期ＩＶＣが基準時期である最遅角時期から進角されるほど吸気量は大きくなり軸トルクは大きくなる。
【００６１】
図４のラインＬ１は、エンジンに外部（エンジンによって駆動される、オルタネータ、コンプレッサー（エアコン）、トルコン、オイルポンプ等）から加えられる負荷が最大となったときのトルク換算量を示したものである。
【００６２】
上記ラインＬ１と高大気圧側のラインＬ＿Ｈとの比較から明らかなように、大気圧が十分に高く空気密度が高い場合には、吸気弁８の閉弁時期がロック機構により保持される基準時期（本実施形態では最遅角時期）ＩＶＣ＿０であっても、エンジンから出力される軸トルクは、外部負荷の最大量よりも十分に大きくなる。そのため、大気圧が十分に高い場合には、外部負荷が最大となった状態で、吸気弁８の閉弁時期を基準時期ＩＶＣ＿０としても、エンジンを安定して回転させることができる。
【００６３】
一方、ラインＬ１と低大気圧側のラインＬ＿Ｌとを比較すると、大気圧が低い場合には空気密度が小さいことに伴ってエンジンから出力される軸トルクが小さくなるため、吸気弁８の閉弁時期が基準時期ＩＶＣ＿０の状態（図４の点Ａ）では、エンジンの軸トルクが、外部負荷量（ラインＬ１）よりも小さくなってしまう。そのため、この場合には、吸気弁８の閉弁時期を基準時期ＩＶＣ＿０よりも進角側にしない限り、エンジンを安定して回転させることができなくなる。すなわち、上記のとおり、このラインＬ＿Ｌは、スロットルバルブ３４ａおよび点火時期をエンジンの軸トルクが最大となるように制御したときのラインであるため、エンジンの軸トルクを外部負荷の最大量よりも大きくして確実にエンジンを安定して回転させるためには、吸気弁８の閉弁時期を基準時期ＩＶＣ＿０よりも進角側にする必要がある。
【００６４】
上記下限圧は、このように、吸気弁８の閉弁時期を基準時期ＩＶＣ＿０よりも進角させない限りエンジン本体を安定して回転させることができない大気圧の上限値であり、吸気弁８の閉弁時期を基準時期ＩＶＣ＿０としたときのエンジンの軸トルクと外部負荷の最大トルクとがほぼ一致するような大気圧である。そして、上記基準圧力Ｐａｔｍ＿Ｌは、この下限圧よりもわずかに高い値に設定されている。
【００６５】
アイドル回転数変更部５１ｂは、アイドル時のエンジン回転数を、アイドル回転数制御部５１で決定された目標アイドル回転数に制御するものである。
【００６６】
ここで、上記のように、大気圧が下限圧よりも高い場合には、目標アイドル回転数ひいてはエンジン回転数は、吸気ＶＶＴ作動開始回転数Ｎ＿ｏｉｌよりも小さい値となり、吸気弁８の閉弁時期は上記基準時期に保持される。
【００６７】
そのため、大気圧が下限圧以上の場合には、アイドル回転数変更部５１ｂは、エンジン回転数が目標アイドル回転数となるように、スロットルバルブの開度（吸気量）およびこれに応じて燃料噴射量を変更するとともに、点火時期を変更し、吸気弁８の閉弁時期（開閉時期）は変更しない。
【００６８】
一方、大気圧が下限圧未満の場合には、目標アイドル回転数ひいてはエンジン回転数が吸気ＶＶＴ作動開始回転数Ｎ＿ｏｉｌ以上となるため、吸気ＶＶＴ２９によって吸気弁８の閉弁時期(開閉時期)が変更可能となる。そこで、大気圧が基準圧力Ｐａｔｍ＿Ｌ以下の場合には、エンジン回転数が目標アイドル回転数となるように、スロットルバルブの開度と、燃料噴射量と、点火時期に加えて、吸気弁８の閉弁時期（開閉時期）を変更する。
【００６９】
具体的には、アイドル回転数変更部５１ｂは、目標アイドル回転数に応じて予め設定されたこれらパラメータの基準値、すなわち、スロットルバルブの基準開度と、基準点火時期と、基準吸気閉弁時期（基準吸気開閉時期）とをマップで記憶しており、このマップから目標アイドル回転数に応じた基準値を抽出するとともに、この基準値を、目標アイドル回転数と実際のエンジン回転数との差に応じて補正して、これらパラメータの最終的な値を決定し、インジェクタ１２、スロットルバルブ３４ａ（バルブアクチュエータ３４ｂ）、点火プラグ１３、吸気ＶＶＴ２９（ＯＣＶ）に、この最終的な値に対応する指令信号を出力する。
【００７０】
また、本実施形態では、アイドル回転数変更部５１ｂは、吸気ＶＶＴ２９によって吸気弁８の閉弁時期（開閉時期）を変更させる場合において、実際のエンジン回転数が目標アイドル回転数に対して所定値以上低い場合には、吸気弁８の閉弁時期（開閉時期）を変更させつつ、オルタネータ２９からエンジンに加えられる負荷を低下させる。このオルタネータ負荷の低下は、吸気弁８の閉弁時期が、上記のようにして設定された最終的な閉弁時期（開閉時期）に到達するまで実施し、吸気弁８の開弁時期（開閉時期）が最終的な閉弁時期（開閉時期）に到達するとオルタネータ負荷の低下制御を停止し、オルタネータ２９を要求電力に応じて駆動する。なお、吸気弁８の閉弁時期（開閉時期）が最終的な時期に到達したか否かは、上記カム角センサＳＮ２の検出値等に基づいて判定される。なお、オルタネータの負荷すなわちオルタネータ４７による発電量を低下した場合には、この低下した分の電力量はバッテリ等により補われる。
【００７１】
以上のアイドル回転数制御部５１によるアイドル回転数の制御の流れを図５のフローチャートに示す。
【００７２】
まず、ステップＳ１にて、アクセル開度が全閉か否か、すなわち、アイドル運転状態か否かが判定される。この判定は、アクセルペダルセンサＳＮ４の検出値に基づいて行われる。
【００７３】
この判定がＮＯの場合は、ステップＳ１を繰り返し、ＹＥＳの場合にはステップＳ２に進む。
【００７４】
ステップＳ２では、大気圧センサＳＮ５の検出値が読み込まれる。すなわち、本実施形態では、上記アイドル回転数決定部５１ａにて目標アイドル回転数を決定するための大気圧として、大気圧センサＳＮ５の検出値が用いられており、ステップＳ２では、この大気圧センサＳＮ５の検出値の読み込みが行われる。
【００７５】
次に、ステップＳ３では、ステップＳ２で読み込まれた大気圧センサＳＮ５の検出値である大気圧に応じて、目標アイドル回転数が決定される。本実施形態では、図３に示す大気圧と目標アイドル回転数のマップが、アイドル回転数決定部５１ａに記憶されており、このマップから大気圧に対応する値が目標アイドル回転数として決定される。すなわち、大気圧Ｐａｔｍが基準圧力Ｐａｔｍ＿Ｌ未満の場合には、目標アイドル回転数Ｎｉｄｅｌ＿ｔｒｇが、吸気ＶＶＴ２９による吸気弁８の閉弁時期（開閉時期）の変更が可能となる吸気ＶＶＴ作動開始回転数Ｎ＿ｏｉｌよりも高い値に設定された低圧用アイドル回転数Ｎｉｄｌｅ＿ｔｒｇ＿Ｌに設定され、大気圧Ｐａｔｍが基準圧力Ｐａｔｍ＿Ｈ以上の場合には、目標アイドル回転数Ｎｉｄｅｌ＿ｔｒｇが、この低圧用アイドル回転数Ｎｉｄｌｅ＿ｔｒｇ＿Ｌよりも低い値に設定される。特に、大気圧Ｐａｔｍが第２基準圧力Ｐａｔｍ＿Ｌ以上の場合には、より低回転数側に設定された高圧用アイドル回転数Ｎｉｄｌｅ＿ｔｒｇ＿Ｈに設定される。
【００７６】
次に、ステップＳ４では、実際のエンジン回転数（実エンジン回転数）の読み込みが行われる。具体的には、クランク角センサＳＮ１の検出値に基づいて特定されたエンジン回転数が読み込まれる。
【００７７】
次に、ステップＳ５にて、大気圧が下限圧以上か否かが判定される。
【００７８】
ステップＳ５の判定がＹＥＳであって大気圧が下限圧力以上の場合は、ステップＳ６に進む。ステップＳ６では、エンジン回転数が目標アイドル回転数となるように、スロットルバルブ３４ａの開度、燃料噴射量、点火時期が変更される。
【００７９】
一方、ステップＳ５の判定がＮＯであって大気圧が下限圧未満の場合は、ステップＳ７に進む。ステップＳ７では、エンジン回転数が目標アイドル回転数となるように、スロットルバルブ３４ａの開度、燃料噴射量、点火時期に加えて、吸気弁８の閉弁時期（開閉時期）が変更される。
【００８０】
ステップＳ７の後に進むステップＳ８では、回転量の不足量、すなわち、目標アイドル回転数と実際のエンジン回転数との差が所定値以上、かつ、吸気弁８の閉弁時期（開閉時期）が目標アイドル回転数を実現するように設定された最終的な時期に到達していない、という状態であるか否かが判定される。この判定がＮＯであって、回転量の不足量が所定値未満である、あるいは、吸気弁８の閉弁時期（開閉時期）が最終的な時期に到達している場合には、ステップＳ１０に進む。一方、この判定がＹＥＳである場合には、ステップＳ９に進み、オルタネータの発電量を低下させてエンジンに加えられるオルタネータ負荷を低下させる。
【００８１】
以上の制御は、アクセル開度が全閉でありアイドル状態が継続している間中、繰り返し実施される。すなわち、ステップＳ６、Ｓ９の後は、再びステップＳ１に戻る。
【００８２】
（５）作用等
以上のように、本実施形態では、大気圧Ｐａｔｍが基準圧力Ｐａｔｍ＿Ｌ以上の場合には、アイドル時のエンジン回転数が比較的低い値である高圧用アイドル回転数Ｎｉｄｌｅ＿ｔｒｇ＿Ｈに制御されるため、エンジンの過度な駆動を回避して燃費性能を高めることができるとともに、大気圧Ｐａｔｍが基準圧力Ｐａｔｍ＿Ｌ未満の場合には、アイドル時のエンジン回転数が、吸気ＶＶＴ２９による吸気弁８の閉弁時期（開閉時期）の変更が可能となる吸気ＶＶＴ作動開始回転数Ｎ＿ｏｉｌよりも高い値に設定された低圧用アイドル回転数Ｎｉｄｌｅ＿ｔｒｇ＿Ｌに制御されるため、吸気ＶＶＴ２９による吸気弁８の閉弁時期（開閉時期）の変更ができないことに伴いエンジン回転数が低下してエンジン挙動が不安定になるという事態を回避することができる。
【００８３】
図６および図７を用いて具体的に説明する。これら図６、７は、大気圧が基準圧力未満の低圧時におけるアイドル運転時の各パラメータの時間変化を示したものである。図６は、本実施形態に係るアイドル回転数制御を実施しなかった場合であって、低大気圧時においても目標アイドル回転数を吸気ＶＶＴ作動開始回転数Ｎ＿ｏｉｌよりも低い回転数に設定した場合の図であり、図７は、本実施形態に係るアイドル回転数制御を実施した場合の図である。
【００８４】
図６に示すように、本実施形態に係るアイドル回転数制御を実施せず目標アイドル回転数が吸気ＶＶＴ作動開始回転数Ｎ＿ｏｉｌよりも低く設定されている場合であっても、時刻ｔ１までであってエンジンに外部（オルタネータ等）から加えられる負荷である外部負荷が比較的小さい場合には、エンジン回転数を目標アイドル回転数に制御することができる。しかしながら、目標アイドル回転数がこのように設定されている場合には、吸気ＶＶＴ２９（ロック機構）に供給される油圧は、ロック機構による吸気開弁時期の固定を解除可能な基準油圧Ｐｏｉｌ＿ｍｉｎに到達しないため、吸気ＶＶＴ２９による吸気弁８の閉弁時期（開閉時期）の変更はできない。そのため、時刻ｔ１において、外部負荷が増大すると、エンジン回転数を目標アイドル回転数に維持するようスロットルバルブ３４ａの開度が全開とされるが、大気圧が低く空気密度が小さいために、このスロットルバルブ３４ａの開度変更および点火時期の変更（不図示）だけではエンジン回転数を維持することができず、エンジン回転数が低下し、エンジン挙動が不安定（例えば停止等）になる。
【００８５】
これに対して、図７に示すように、本実施形態では、目標アイドル回転数が吸気ＶＶＴ作動開始回転数Ｎ＿ｏｉｌよりも高く設定されているため、吸気ＶＶＴ２９（ロック機構）に供給される油圧を、常時、上記基準油圧Ｐｏｉｌ＿ｍｉｎ以上に確保することができる。そのため、時刻ｔ１において、外部負荷が増大した場合であっても、スロットルバルブ３４ａの開度変更等と合わせて吸気弁８の閉弁時期ＩＶＣを変更することができ、これにより、エンジン回転数が低下するのを回避して安定してエンジンを回転させることができる。
【００８６】
しかも、本実施形態では、回転量の不足量が所定値以上であり、かつ、吸気弁８の閉弁時期が最終的な閉弁時期に到達していない場合には、オルタネータ負荷が低下される。そのため、吸気弁８の閉弁時期が最終的な閉弁時期に到達していない状態（例えば図７の時刻ｔ２までの間）で、予期せぬ原因（燃焼室内の水分量の変動に伴う燃焼状態の悪化等）でエンジン回転数が吸気ＶＶＴ作動開始回転数Ｎ＿ｏｉｌ未満に低下した場合であっても、オルタネータ負荷の低下により、エンジン回転数を吸気ＶＶＴ作動開始回転数Ｎ＿ｏｉｌ以上に維持することができ、これにより、吸気弁８の閉弁時期をより確実に所定の時期に変更することができる。そのため、エンジン回転数をより確実に目標アイドル回転数に制御してエンジン挙動を安定化させることができる。
【００８７】
ここで、上記実施形態では、目標アイドル回転数を決定するための大気圧の情報を、大気圧センサＳＮ５の検出値から得る場合について説明したが、大気圧の情報を得るための具体的な手順はこれに限らない。例えば、吸気通路３０に、吸気通路３０内の圧力を検出する吸気圧センサを設け、この吸気圧センサの検出値に基づいて大気圧を推定してもよい。また、高度計を用いて、その検出値から大気圧を推定してもよい。ただし、上記のように、大気圧センサＳＮ５を設け、この大気圧センサＳＮ５により直接大気圧を検出するようにすれば、上記のような推定手順が不要となり構成を簡素化することができるとともに、より精度よく大気圧を検出して目標アイドル回転数をより適正に設定することができる。
【００８８】
また、上記実施形態では、大気圧が基準圧力Ｐａｔｍ＿Ｌよりも高く第２基準圧力Ｐａｔｍ＿Ｈよりも低い場合には、目標アイドル回転数Ｎｉｄｌｅ＿ｔｒｇを、高圧用アイドル回転数Ｎｉｄｌｅ＿ｔｒｇ＿Ｈから低圧用アイドル回転数Ｎｉｄｌｅ＿ｔｒｇ＿Ｌに向けて、大気圧Ｐａｔｍが低くなるほど高くなるように決定する場合について説明したが、図８に示すように、大気圧が基準圧力Ｐａｔｍ＿Ｌ以上の領域において、目標アイドル回転数Ｎｉｄｌｅ＿ｔｒｇを、高圧用アイドル回転数Ｎｉｄｌｅ＿ｔｒｇ＿Ｈ一定にするよう構成してもよい。このようにすれば、より広い運転領域においてアイドル時のエンジン回転数を低く抑えることができ燃費性能を高めることができる。一方、このように構成した場合には、基準圧力Ｐａｔｍ＿Ｌ前後においてアイドル時のエンジン回転数が急激に変化してしまい、運転者が違和感を覚えるおそれがある。そのため、上記実施形態のようにすれば、運転者が違和感を覚えるのを回避して運転性を高めることができる。
【００８９】
また、上記実施形態では、ロック機構によって吸気弁８の閉弁時期が最遅角時期に固定される場合について説明したが、この固定時期はこれに限らない。ただし、このように、最遅角時期に固定されている場合には、吸気弁８の閉弁時期を変更しないと、大気圧が低く空気密度が低くなるのに伴い吸気量が不足してエンジン挙動が不安定になる可能性が高くなる。そのため、このような場合に本実施形態に係る制御を実施すれば、より効果的である。
【００９０】
また、上記実施形態では、ガソリンエンジンに本発明の制御装置を適用した例について説明したが、本発明の制御装置が適用可能なエンジンの形式はこれに限られない。例えば、ディーゼルエンジン、エタノール燃料エンジンやＬＰＧエンジン等、他種の内燃機関を対象としてもよい。
【符号の説明】
【００９１】
１  エンジン本体
８  吸気弁
９  排気弁
２９  吸気ＶＶＴ（吸気バルブタイミング変更手段）
４０  オイルポンプ（油圧供給手段）
３４ａ  スロットルバルブ
５１  アイドル回転数制御部（アイドル回転数変更手段）
ＳＮ５  大気圧センサ
【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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