(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気弁の開弁時期を調節する吸気弁調整手段と、
上記機関の排気弁の閉弁時期を調節する排気弁調整手段と、
上記吸気弁と排気弁とが共に開弁状態となる実オーバラップ期間を検出する実オーバラップ期間検出手段と、
上記機関の運転状態に応じた吸気弁の目標開弁時期を設定する目標開弁時期設定手段と、
上記機関の運転状態に応じた排気弁の目標閉弁時期を設定する目標閉弁時期設定手段と、
上記機関が冷態始動後のアイドル運転時であって、上記実オーバラップ期間検出手段から検出される実オーバラップ期間が上記目標開弁時期と目標閉弁時期から算出される目標オーバラップ期間に所定の許容値を加えた値に対して長く、且つ、上記排気弁の実閉弁時期が目標閉弁時期より進角側にある場合には上記吸気弁を目標開弁時期に開弁すると共に上記排気弁を実閉弁時期のままに閉弁するよう上記吸気弁調整手段及び排気弁調整手段を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする内燃機関の可変バルブタイミング制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の内燃機関の可変バルブタイミング制御装置において、
実オーバラップ期間が上記目標オーバラップ期間に許容値を加えた値に対して短い場合は上記吸気弁を上記目標開弁時期とすると共に上記排気弁を上記目標閉弁時期とするよう上記両調整手段を同時に作動させることを特徴とする内燃機関の可変バルブタイミング制御装置。
【請求項３】
請求項１記載の内燃機関の可変バルブタイミング制御装置において、
上記機関が冷態状態で始動された場合のアイドル運転時には、上記目標開弁時期設定手段が上記目標開弁時期を温態時よりも進角側に設定し、上記目標閉弁時期設定手段が上記目標閉弁時期を温態時よりも進角側に設定することを特徴とする内燃機関の可変バルブタイミング制御装置。
【請求項４】
内燃機関の吸気弁の開弁時期を調節する吸気弁調整手段と、
上記機関の排気弁の閉弁時期を調節する排気弁調整手段と、
上記吸気弁と排気弁とが共に開弁状態となる実オーバラップ期間を検出する実オーバラップ期間検出手段と、
上記機関の運転状態に応じた吸気弁の目標開弁時期を設定する目標開弁時期設定手段と、
上記機関の運転状態に応じた排気弁の目標閉弁時期を設定する目標閉弁時期設定手段と、
上記機関が冷態始動後のアイドル運転時であって、上記実オーバラップ期間検出手段から検出される実オーバラップ期間が上記目標開弁時期と目標閉弁時期から算出される目標オーバラップ期間に所定の許容値を加えた値に対して長く、且つ、上記排気弁の実閉弁時期が目標閉弁時期より進角側にある場合には上記吸気弁を目標開弁時期に開弁制御すると共に上記排気弁を実閉弁時期のままに閉弁するよう上記吸気弁調整手段及び排気弁調整手段を制御し、上記排気弁の実閉弁時期が目標閉弁時期より遅角側にある場合には上記排気弁を目標閉弁時期に閉弁制御すると共に上記吸気弁を実開弁時期のままに開弁するよう上記吸気弁調整手段及び排気弁調整手段を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする内燃機関の可変バルブタイミング制御装置。
【請求項５】
請求項１又は４記載の内燃機関の可変バルブタイミング制御装置において、
上記機関は筒内燃料噴射式内燃機関であり、冷態始動後のアイドル運転時は少なくとも圧縮行程で燃料を噴射すると共に空燃比を理論空燃比近傍とすることを特徴とする内燃機関の可変バルブタイミング制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、可変バルブタイミング機構を用いて吸排気弁のオーバラップ量を切換えて暖機促進を図る内燃機関の可変バルブタイミング制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内撚機関は温態時には出力向上や燃費低減を図るに適したモードで運転され、その際排気系に装備した触媒装置によって排気ガス中のＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘを無害化して大気に放出している。
ところが、内燃機関が冷態始動された場合、排気ガスや触媒装置の温度が低く、触媒は不活性のため浄化効率を十分に高められない。このため、冷態始動時には触媒の活性化のため暖機促進を優先する運転が必要となり、しかも、この暖機運転中における排気ガス中のＨＣ,ＮＯｘ排出量を抑えるための処理を行う必要がある。
【０００３】
そこで、内燃機関の暖機運転時には、暖機促進を図る上で点火系では点火時期の遅角化により燃焼時期を遅らせて触媒に達する排気ガス温度を高温に維持することが行われている。更に、動弁系では吸排気弁の開閉時期の進角調整やオーバーラップ量の増減調整を行っている。ここで、オーバーラップ量の制御ではエンジン回転数と水温に応じて吸排気弁の目標オーバーラップ量を設定し、同値に実オーバーラップが一致するように可変動弁機構を制御している。
これにより、筒内の既燃ガスを吸気ポート側に押し戻して内部ＥＧＲ機能を発揮させて筒内燃焼を抑制し、未燃燃料を排気管内で後燃えさせ、排ガス温度を高温化し、触媒装置の早期活性化を図ることが提案されており、その一例が、特開平１１−３３６５７４号公報に開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、暖機促進を図る上で吸排気弁のオーバーラップ量の増減調整をしたとしても、経時的にエンジン運転状態が変化するのに応じて目標オーバーラップ量も変動し、切換え修正される。
このように暖機促進のためオーバラップ量を増大させた状態から運転状態の変化に応じて吸気弁及び排気弁の位相、即ち、吸気弁の開弁時期と排気弁の閉弁時期をそれぞれの目標位置に移動させると、その際に、オーバラップ量が過渡的により過大となる状況が発生する恐れがある。オーバラップ量が過渡的に過大となる状況が発生すると、例えば、排気弁の閉弁時期が吸気行程側に過度にオーバラップすると排気効率が低下し、吸気弁の開弁時期が排気行程側に過度にオーバラップすると体積効率が低下し、機関の運転状態が極めて不安定になる問題を生じる。
【０００５】
このように暖機促進を図る上でオーバラップ量を十分な量に確保するとしても、これが過度に大きくなると、機関の運転状態が極めて不安定化し、機関の運転フィーリングが低下することよりその改善が望まれている。
本発明は、以上のような課題に基づき、機関の運転状態の不安定化を招くことなく、暖機促進のため吸排気弁のオーバラップ量を十分な量に確保することができる内燃機関の可変バルブタイミング制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、内燃機関の吸気弁の開弁時期を調節する吸気弁調整手段と、上記機関の排気弁の閉弁時期を調節する排気弁調整手段と、上記吸気弁と排気弁とが共に開弁状態となる実オーバラップ期間を検出する実オーバラップ期間検出手段と、上記機関の運転状態に応じた吸気弁の目標開弁時期を設定する目標開弁時期設定手段と、上記機関の運転状態に応じた排気弁の目標閉弁時期を設定する目標閉弁時期設定手段と、上記機関が冷態始動後のアイドル運転時であって、上記実オーバラップ期間検出手段から検出される実オーバラップ期間が上記目標開弁時期と目標閉弁時期から算出される目標オーバラップ期間に所定の許容値を加えた値に対して長く、且つ、上記排気弁の実閉弁時期が目標閉弁時期より進角側にある場合には上記吸気弁を目標開弁時期に開弁制御すると共に上記排気弁を実閉弁時期のままに閉弁するよう上記吸気弁調整手段及び排気弁調整手段を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする。
このように、機関が冷態始動後のアイドル運転時であって、実オーバラップ期間が目標オーバラップ期間に対して所定範囲を越えて長い場合、即ち目標オーバラップ機関に対して実オーバラップ期間が過大な場合は、燃焼状態が不安定となるが、このような状況であって、排気弁の実閉弁時期が目標閉弁時期より進角側にある場合には上記吸気弁を目標開弁時期に開弁制御すると共に上記排気弁を実閉弁時期のままに閉弁制御するので、この切換え制御中に実オーバラップ期間が過渡的により過大になることを未然に防止することができ過渡時における機関の安定性が向上する。
【０００７】
しかも、上記機関が冷態状態で始動された場合のアイドル運転時に上記制御を実行するので、燃焼が不安定な条件下でも、効果的にアイドル安定性を確保しなから排ガス性能に有利なバルブタイミングを設定できる。この場合、上記制御は冷態始動後の所定期間後に実行するのがより好ましく、冷態始動時の排ガス性能を効果的に向上できる。この場合、目標開弁時期及び目標閉弁時期は機関の温度状態に応じて設定するのが好ましく、冷態始動時の排ガス性能を効果的に向上できる。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１記載の内燃機関の可変バルブタイミング制御装置において、実オーバラップ期間が上記目標オーバラップ期間に許容値を加えた値に対して短い場合は上記吸気弁を上記目標開弁時期とすると共に上記排気弁を上記目標閉弁時期とするよう上記両調整手段を同時に作動させることを特徴とする。
この場合、実オーバラップ期間が目標オーバラップ期間に許容値を加えた値に対して短い場合、即ち目標オーバラップ期間への調整過程で目標オーバラップ期間から大きく外れてオーバラップ期間が過大になる可能性が低い場合は、排気弁と吸気弁の両方を同時に目標時期に制御するので、迅速に目標状態を実現でき制御応答性を向上できる。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１記載の内燃機関の可変バルブタイミング制御装置において、上記機関が冷態状態で始動された場合のアイドル運転時には、上記目標開弁時期設定手段が上記目標開弁時期を温態時よりも進角側に設定し、上記目標閉弁時期設定手段が上記目標閉弁時期を温態時よりも進角側に設定することを特徴とする。
この場合、燃焼安定性を確保し吸気ポートヘの未燃燃料の吹き戻し量を増大させてＨＣ排出量を低減させることかでき、アイドル安定性を確保しながら排ガス性能を効果的に向上できる。
【００１０】
請求項４の発明は、内燃機関の吸気弁の開弁時期を調節する吸気弁調整手段と、上記機関の排気弁の閉弁時期を調節する排気弁調整手段と、上記吸気弁と排気弁とが共に開弁状態となる実オーバラップ期間を検出する実オーバラップ期間検出手段と、上記機関の運転状態に応じた吸気弁の目標開弁時期を設定する目標開弁時期設定手段と、上記機関の運転状態に応じた排気弁の目標閉弁時期を設定する目標閉弁時期設定手段と、上記機関が冷態始動後のアイドル運転時であって、上記実オーバラップ期間検出手段から検出される実オーバラップ期間が上記目標開弁時期と目標閉弁時期から算出される目標オーバラップ期間に所定の許容値を加えた値に対して長く、且つ、上記排気弁の実閉弁時期が目標閉弁時期より進角側にある場合には上記吸気弁を目標開弁時期に開弁制御すると共に上記排気弁を実閉弁時期のままに閉弁制御し、上記排気弁の実閉弁時期が目標閉弁時期より遅角側にある場合には上記排気弁を目標閉弁時期に閉弁制御すると共に上記吸気弁を実開弁時期のままに開弁制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする。
この場合、排気弁の実閉弁時期が目標閉弁時期より進角側にある場合には吸気弁を目標開弁時期に開弁制御すると共に排気弁を実閉弁時期のままに閉弁制御し、排気弁の実閉弁時期が目標閉弁時期より遅角側にある場合には排気弁を目標閉弁時期に閉弁制御すると共に吸気弁を実開弁時期のままに開弁制御するので、この切換え制御中に実オーバラップ期間が過渡的により過大になることを未然に防止することができ過渡時における機関の安定性が向上する。特に、排気弁の実閉弁時期が目標閉弁時期より遅角側にある場合に吸気弁を実開弁時期のままにするため、吸気弁の目標開弁時期への調整が遅れるので吸気ポートヘの未燃燃料の吹き返しによるＨＣ低減効果を引き延ばして得ることができる。
【００１１】
請求項５の発明は、請求項１又は４記載の内燃機関の可変バルブタイミング制御装置において、上記機関は筒内燃料噴射式内燃機関であり、冷態始動後のアイドル運転時は少なくとも圧縮行程で燃料を噴射すると共に空燃比を理論空燃比近傍とすることを特徴とする。
この場合、圧縮行程で燃料を噴射することで安定した燃焼を得ることができ、空燃比を理論空燃比近傍とすることで低回転数化を実現できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施形態としての内燃機関の可変バルブタイミング制御装置と、同装置を装備する内燃機関を示した。
図１に示した内燃機関は筒内噴射式エンジン（以後単にエンジンと記す）１は車両の駆動源として用いられ、その吸気系及び燃料供給系、点火系はコントローラ２によって制御されている。
エンジン１はシリンダブロック３内に複数の燃焼室４（図１では１つのみ記載した）を備え、同燃焼室４内のピストン５のリニア駆動をクランク軸６によって回転力に変換し、図示しない回転駆動系に伝達する。クランク軸ト６にはクランク角センサ７が対設され、クランク角センサ６によりクランク角Δθｃ信号をコントローラ２に出力しており、コントローラ２はクランク角Δθｃ信号に基きエンジン回転数Ｎｅを導出している。
【００１３】
エンジン１のシリンダヘッド８には燃焼室４を開閉する吸排気弁ｖ１、ｖ２、燃料噴射９及び点火プラグ１１が装着される。
この内、燃料噴射弁９には燃料供給系より等圧燃料が供給されており、コントローラ２内の燃料量制御部Ａ１が後述するように、空燃比Ａ／Ｆその他の運転状態より導出した燃料噴射量Ｔｉｎｊ相当のパルス幅の燃料噴射出力Ｄ（Ｔｉｎｊ）を受けて噴射作動をする。
【００１４】
ここでエンジン１は筒内噴射式であり、燃料噴射時期や噴射回数に自由度がある。特に、ここで燃料量制御部Ａ１は圧縮スラントリーンモードでの燃料噴射制御を行う。この圧縮スラントリーンモードでは筒内噴射を圧縮行程で行い、理論空燃比近傍リーン側の空燃比Ａ／Ｆ（たとえば１５，０）を保持して燃焼室４の成層燃焼を行う。この場合、成層混合気の不均一性に起因して、点火プラグ１１近傍のみがリッチ化し、同領域からは高濃度のＣＯが生成され、それ以外のリーンな領域には余剰のＯ２が残存する。したがって、これらの排気ガス中にはＣＯ、Ｏ２が共存し、これが後述の触媒コンバータ２１上で酸化反応し、触媒活性促進に寄与する。
【００１５】
なお、上述の圧縮スラントリーンモードに代えて、吸気行程時（６０％）と圧縮行程時（４０％）とに分けて噴射を行うことで、ノッキングを抑制して出力向上を図れる２段混合モードや、圧縮行程噴射と膨張行程噴射を行うことで排気ガス温度を上昇して暖機促進を早める２段噴射モードを用いることもできる。
点火系の点火プラグ１１は点火回路１２に接続され、点火回路１２はコントローラ２内の点火制御部Ａ２から後述するように点火時期ＩＧＴの信号を受けた際に、同点火時期ＩＧＴに点火出力ＤＩＧを点火プラグ１１に発し、点火駆動する。
【００１６】
吸気系はエアクリーナ１３からの吸気を電子制御式のスロットルバルブ（以後単にＥＴＶ１４と記す）を装備する吸気管１５を介してサージタンク１６に導き、サージタンク１６の吸気を吸気多岐管１７を介し吸気弁ｖ１の開時の燃焼室４に導くことができる。ＥＴＶ１４はコントローラ２内に設けられたスロットル弁駆動部Ａ３から後述するように開弁出力Ｐｏｂｊを受けた際に、同弁開度に切換えるよう構成されている。
ＥＴＶ１４の回転軸にはスロットル開度センサ２０が装着され、これより発せられるスロットル開度θｓ信号はコントローラ２に入力される。更に、吸気管１５には吸入空気量Ｑａを検出するエアフローセンサ１８が装着され、吸入空気量Ｑａ信号はコントローラ２に入力される。
【００１７】
排気系は排気管１９の途中に触媒コンバータ２１を装着し、同触媒コンバータの上流側に空燃比センサ２２を装備する。空燃比センサ２２は排ガス中の酸素濃度相当の空燃比Ａ／Ｆ信号をコントローラ２に出力する。
触媒コンバータ２１は内部に触媒担体２１１を介し三元触媒を配備し、これにより、排気ガスの空燃比Ａ／Ｆをストイキオに調整し、触媒活性化が成された運転域において、排気ガス中のＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘを無害化処理し、大気中に放出できる。
吸排気弁ｖ１、ｖ２を駆動する動弁系はＤＯＨＣ式であり、吸排カム２５、２６を備えた吸排カム軸２３、２４は吸排ＶＶＴ機構２７、２８及び図示しないベルト回転伝達手段を介してクランク軸６の回転を伝達され、回転駆動する。
【００１８】
吸気側ＶＶＴ機構２７は開弁時期θＩｎｐを調節する吸気弁調整手段であり、排気側ＶＶＴ機構２８が閉弁時期θＩｎｐを調節する排気弁調整手段であり、それぞれ、吸排カム軸２３、２４とクランク軸６との間の相対的な回転位相を調整可能な機能を備える（なお、特開昭６１−１９０１１８号公報に一例が開示される）。
【００１９】
吸気側及び排気側ＶＶＴ機構２７、２８は、図示しない電動アクチュエータがコントローラ２の位相切換え出力Ｄ（δθｃ）を受けた際に、単位切換え量δθｃだけクランク軸６に対して吸気側及び排気側カム軸２１，２２を進角側（＋）或いは遅角側（−）に相対的に回動できる。この吸排カム軸２１，２２の位相切換えに合わせて吸排気弁ｖ１、ｖ２の開閉時期が遅角側或いは進角側に切換えられることとなる。
吸排カム軸２３、２４には、各軸の回転位置である開弁時期θＩｎｐ、閉弁時期θＥｘｐを検出するための吸排カム位置センサ２９、３１が設けられる。
【００２０】
コントローラ２はクランク角センサ７より単位クランク角Δθｃ及びエンジン回転数Ｎｅを、スロットル開度センサ２０よりスロットル開度θｓを、エアフローセンサ１８より吸入空気量Ｑａを、空燃比センサ２２より空燃比Ａ／Ｆを、アクセル開度センサ３２よりアクセルペダル踏込量θａを、シリンダブロック３に装着された水温センサ３３より冷却水の水温ｗｔを、車速センサ３４より車速Ｖｃを、それぞれ入力される。
ここで、コントローラ２のスロットル弁駆動部Ａ３は、アクセルペダル開度θａ、車速Ｖｃ、冷却水の水温ｗｔ、等に応じた通常時弁開度Ｐｏｂｊ、或いは暖機時弁開度Ｐｏｂｊを求め、その上で、演算された通常時或いは暖機時弁開度Ｐｏｂｊ相当の各開弁出力Ｄ（Ｐｏｂｊ）をＥＴＶ１４に出力し、吸気量制御処理を行っている。
【００２１】
コントローラ２の燃料量制御部Ａ１は、定常時において、エンジン回転数Ｎｅとアクセルペダル開度θａに応じた基本燃料噴射量Ｔｂを求め、これに空燃比Ａ／Ｆ、水温ｗｔ等の補正値ＴＡ／Ｆ、Ｔｗｔを加えて燃料噴射量Ｔｉｎｊ（＝Ｔｂ＋ＴＡ／Ｆ＋Ｔｗｔ）を導出する。その上で、演算された燃料噴射量Ｔｉｎｊ相当の出力信号Ｄ（Ｔｉｎｊ）を燃料噴射弁９に出力し、燃料噴射量制御を行っている。
コントローラ２の点火制御部Ａ２は、定常時において、アクセルペダル開度θａ等に応じた基本点火時期ＩＧＴｂと運転状態に応じた遅角補正値ΔＩＧより点火時期ＩＧＴを導出する。その上で、演算され点火時期ＩＧＴ相当の出力信号ＤＩＧを点火プラグ１１にそれぞれ出力し点火処理を行っている。
【００２２】
更に、コントローラ２は、実オーバラップ期間検出手段Ｂ１として、吸気弁ｖ１と排気弁ｖ２とが共に開弁状態となるオーバラップ期間ＯＬを検出する。
更に、コントローラ２は、目標開弁時期設定手段Ｂ２として、エンジン１の運転状態に応じた吸気弁ｖ１の目標開弁時期θＩｎｏｂｊを設定し、目標閉弁時期設定手段Ｂ３として、エンジン１の運転状態に応じた排気弁ｖ２の目標閉弁時期θＥｘｏｂｊを設定する。
ここで、エンジン１の吸気弁開時期θＩｎｐ及び排気弁閉時期θＥｘｐに対する、排気ガス中のＮＯｘ，ＴＨＣ（トータル・ＨＣ）の残留量の分布特性を図６（ａ）に、排気ガス温度の分布特性を図６（ｂ）に示した。
【００２３】
図６（ａ）より明らかなように、冷態時（符号☆印参照）においてＮＯｘ，ＴＨＣを共に低減させる場合、温態時（符号○印参照）に対し、吸気弁開時期θＩｎｐ及び排気弁閉時期θＥｘｐを共に進角させることが望ましいことが明らかである。図６（ｂ）より明らかなように、冷態時（符号☆印参照）において排気ガス温度を高温に保持するには吸気弁開時期θＩｎｐ及び排気弁閉時期θＥｘｐを共に進角させることが望ましいことが明らかである。
このように、エンジン１の吸気弁開時期θＩｎｐ及び排気弁閉時期θＥｘｐを共に進角させることが、排気ガス中のＮＯｘ，ＴＨＣ（トータル・ＨＣ）の残留量を共に低減させる上でも、触媒の早期活性化のためにも有効なことが明らかである。
【００２４】
そこで、ここでは水温Ｔｗが暖機判定値（Ｔｗｓ）以上であって、水温Ｔｗに応じたマップ開弁時期θＩｎｐｏがマップＭ１（図２（ａ）参照）により基本的に設定される。ここでマップ開弁時期θＩｎｐｏは水温Ｔｗの上昇に応じて温態時側（符号○印側参照）に接近するよう遅角設定される。
同様に、ここでは水温Ｔｗが暖機判定値（Ｔｗｓ）以上であって、水温Ｔｗに応じたマップ弁閉時期θＥｘｐｏがマップＭ２（図２（ｂ）参照）により基本的に設定される。ここでマップ閉弁時期θＥｘｐｏは水温Ｔｗの上昇に応じて温態時側（符号○印側参照）に接近するよう遅角設定される
更に、コントローラ２はオーバーラップ期間制御手段Ｂ４として、同手段から検出される実オーバラップ期間ＯＬｎが目標開弁時期θＩｎｐｏと目標閉弁時期θＥｘｐｏから算出される目標オーバラップ期間ＯＬｎo（＝θＩｎｐｏ−θＥｘｐｏ）に対して所定範囲αを越えて長い（大きい）場合（図４参照）は吸気弁ｖ１と排気弁ｖ２のうちの一方で目標時期がオーバラップ減少方向となる弁を他方の弁よりも先行して目標時期（θＩｎｏｂｊ或いはθＥｘｏｂｊ）に制御するよう機能する。
なお、ここで所定範囲αはオーバーラップ値の切換え時の修正許容幅であり、ゼロをも含むものとする。
次に、図１の内燃機関の制御装置の作動を図３乃至図５の各弁開時期説明図、コントローラ２の各制御処理で用いる図７のオーバラップ制御ルーチン等に沿って説明する。
【００２５】
コントローラ２はメインスイッチのオンと同時に図示しないメインルーチンに沿ってエンジンの燃料系、点火系、吸気系の制御に続き、図７のオーバラップ制御ルーチンの処理を所定制御サイクル毎に繰り返す。
エンジン１が冷態始動されるとステップｓ１に達し、始動後所定時間、即ち、始動直後の吹き上りが収まり安定したアイドル回転域に達するのを待ち、達した時点で、ステップｓ２に進む。ここではアイドル運転条件が成立するか否か判定する。
【００２６】
ここでは、車速Ｖｃが停車判定値Ｖｃｓ以下で、図示しないアイドルスイッチがオン等のアイドル運転条件が成立するとステップｓ３に、そうでない運転域ではこの回の制御を終了する。
ステップｓ３では、水温Ｔｗが暖機判定値Ｔｗｓ（例えば７２℃）以下の冷態始動域か否かを判断し、冷態始動域ではステップｓ４に暖機完了時にはこの回の制御を終了する。
ステップｓ４では燃料系を圧縮スラントリーンモードでの燃料供給処理を行うようエンジン駆動制御を行う。
【００２７】
ここでコントローラ２の燃料量制御部Ａ１は、圧縮スラントリーンモードを達成可能なように目標空燃比を理論空燃比近傍リーン側の空燃比（たとえば１５，０）に設定し、現在の水温、等より、燃料噴射量ＴｉｎｊをＴｉｎｊ（＝Ｔｂ＋ＴＡ／Ｆ＋Ｔｗｔ）として算出し、同値相当のパルス幅の燃料噴射出力Ｄ（Ｔｉｎｊ）を圧縮行程で出力して燃料噴射弁９を駆動する。これと同時に点火制御部Ａ２は、アイドル運転時の点火時期ＩＧＴに設定し、同点火時期に点火出力ＤＩＧを点火プラグ１１に発し点火駆動することとなる。この圧縮スラントリーンモードでの燃焼制御により、排気ガス中のＣＯ、Ｏ２が触媒コンバータ２１上で酸化反応し、触媒活性促進を図れる。
【００２８】
ステップｓ５に達すると、図３に示すように、吸排カム位置センサ２９、３１より吸気弁ｖ１の実開弁時期θＩｎｐｎと排気弁ｖ２の実閉弁時期θＥｘｐｎが求められ、これらから実オーバラップ期間ＯＬｎ（＝θＩｎｐｎ−θＥｘｐｎ）を算出する。更に、図２（ａ），（ｂ）のマップＭ１，Ｍ２を用い、現在の水温Ｔｗ、エンジン回転数Ｎｅとに応じた吸気弁ｖ１のマップ開弁時期θＩｎｐｏと排気弁ｖ２のマップ閉弁時期θＥｘｐｏを求め、これらより、マップオーバラップ期間（目標位相角）ＯＬｍ（＝θＩｎｐｏ−θＥｘｐｏ）を算出する。
ステップｓ６に達すると、ここでは、実オーバラップ期間ＯＬｎがマップオーバラップ期間（目標位相角）ＯＬｍに許容値αを加えた値に対して、これを下回るか否か判断し、下回るとステップｓ７に、そうでないとステップｓ８に進む。
【００２９】
ステップｓ７では、図３に示すように、実オーバラップ期間ＯＬｎが過度に大きくないことより、ステップｓ５で求めた吸気弁ｖ１のマップ開弁時期θＩｎｐｏを目標開弁時期θＩｎｏｂｊに、排気弁ｖ２のマップ閉弁時期θＥｘｐｏを目標閉弁時期θＥｘｏｂｊにそれぞれ設定する。その上で、両目標値になるように切換えるべく目標開弁時期θＩｎｏｂｊ及び目標閉弁時期θＥｘｏｂｊ相当の位相切換え出力Ｄ（δθｃ）を吸気側及び排気側ＶＶＴ機構２７、２８にそれぞれ出力する。これにより吸排気弁ｖ１、ｖ２の開閉時期が目標開弁時期θＩｎｏｂｊ（＝θＩｎｐｏ）と目標閉弁時期θＥｘｏｂｊ（＝θＥｘｐｏ）に切換えられ、この回の制御が終了する。この場合、図３に示すように、切換え後の大きく修正された実オーバラップ期間ＯＬｎ０（＝ＯＬｍ）が設定される。
【００３０】
実オーバラップ期間ＯＬｎが過度に大きいことより、ステップｓ８に達するとする。ここでは、図４に示すように、排気弁ｖ２の実閉弁時期θＥｘｐｎがマップ閉弁時期θＥｘｐｏ以上、即ち、遅角側にあるか判断し、遅角していると、ステップｓ９に進む。ここでは、算出済みのマップ閉弁時期θＥｘｐｏを今回の目標閉弁時期θＥｘｏｂｊとして設定し、排気弁ｖ２の実閉弁時期θＥｘｐｎを当初のマップ閉弁時期θＥｘｐｏになるように符号ｄ１で示すように切換える。更に、ステップｓ１０では、オーバラップ期間ＯＬがこの切換え中に過度に大きくならないように、吸気弁ｖ１の実開弁時期θＩｎｐｎをそのまま目標開弁時期θＩｎｏｂｊとして設定し、この回の制御が終了する。この場合、図４に示すように、切換え後の小さく修正された実オーバラップ期間ＯＬｎ１が設定されることとなる。
【００３１】
一方、ステップｓ８の判断で、排気弁ｖ２の実閉弁時期θＥｘｐｎがマップ閉弁時期θＥｘｐｏ未満、即ち、進角側にあるとしてステップｓ１１に達するとする。
ステップｓ１１では、図５に示すように、排気弁ｖ２の実閉弁時期θＥｘｐｎがマップ閉弁時期θＥｘｐｏより進角側であり、これを先に切換え修正するとオーバーラップ値が過度に大きくなる可能性がある。一方、吸気弁ｖ１の実開弁時期θＩｎｐｎはマップ開弁時期θＩｎｐｏより小さい、即ち、切換え時に遅角側（オーバーラップ値が小側）である。このため、ここでは吸気弁ｖ１の切換えを先に行う。すなわち、吸気弁ｖ１のマップ開弁時期θＩｎｐｏをここでの目標開弁時期θＩｎｏｂｊとして設定し、その上で、目標値になるように符号ｄ２で示すように切換えるべく目標開弁時期θＩｎｏｂｊ相当の位相切換え出力Ｄ（δθｃ）を吸気側ＶＶＴ機構２７に出力する。
【００３２】
次いで、ステップｓ１２達すると、ここでオーバラップ期間ＯＬがこの切換え中に過度に大きくならないように、排気弁ｖ２の実閉弁時期θＥｘｐｎをそのまま目標閉弁時期θＥｘｏｂｊとして設定し、この回の制御が終了する。この場合、図５に示すように、切換え後の実オーバラップ期間ＯＬｎ２が小さく修正されて設定されることとなる。
【００３３】
このように、ステップｓ９の排気弁ｖ２やステップｓ１１の吸気弁ｖ１ように切換え処理時にオーバラップ期間ＯＬが過大とならないほうの弁を先に切換え処理し、過大となる可能性がある弁、即ち、ステップｓ１０での吸気弁ｖ１やステップｓ１２での排気弁ｖ２は今回の制御では切換えせず、次の制御周期等で、ステップｓ６、７と進んだ際に切換えを行うことを可能としている。
【００３４】
このように、実オーバラップ期間ＯＬｎが目標オーバラップ期間ＯＬｎｏ（ＯＬｍの場合がある）に対して所定範囲を越えて長い場合、即ち目標オーバラップ期間ＯＬｎｏに対して実オーバラップ期間ＯＬｎが過大な場合は、燃焼状態が不安定となるが、このような状況では吸気弁と排気弁のうちの一方で目標時期がオーバラップ減少方向となる弁（ステップｓ９の排気弁ｖ２やステップｓ１１の吸気弁ｖ１）を他方よりも先行して目標時期に制御するので、オーバラップ量ＯＬｎが過渡的により過大になることを未然に防止することができ過渡時における機関の安定性が向上する。
【００３５】
更に、図７のオーバーラップ制御ルーチンはステップｓ１において、冷態始動後の所定期間経過後に実行することより、冷態始動時の排ガス性能を効果的に向上できる。この場合、目標開弁時期及び目標閉弁時期はエンジン１の水温Ｔｗ状態に応じて設定する（ステップｓ３参照）のが好ましく、冷態始動時の排ガス性能を効果的に向上できる。
更に、エンジン１が冷態状態で始動された場合のアイドル運転時に、実オーバラップ期間ＯＬｎが目標オーバラップ期間ＯＬｎｏに対して所定範囲α以下である場合は吸気弁ｖ１を目標開弁時期θＩｎｏｂｊとすると共に排気弁ｖ２を目標閉弁時期θＥｘｏｂｊとするよう吸気側ＶＶＴ機構２７、排気側ＶＶＴ機構２８を同時に作動させる。
【００３６】
この場合、実オーバラップ期間ＯＬｎが目標オーバラップ期間ＯＬｎｏに対して所定範囲α以下である場合、即ち、目標オーバラップ期間への調整過程で目標オーバラップ期間から大きく外れてオーバラップ期間が過大になる可能性が低い場合は、排気弁ｖ２と吸気弁ｖ１の両方を同時に目標時期に制御するので（ステップｓ６、７）、迅速に目標状態を実現でき制御応答性を向上できる。
更に、エンジン１が冷態状態で始動された場合のアイドル運転時において、図３に２点鎖線で示すように、排気弁ｖ２のマップ閉弁時期θＥｘｐｏ１（＝θＥｘｏｂｊ）と吸気弁ｖ１のマップ開弁時期θＩｎｐｏ（＝θＩｎｏｂｊ）とが共に実閉弁時期θＥｘｐｎと実開弁時期θＩｎｐｎより進角側に設定される。この場合、燃焼安定性を確保し吸気ポートヘの未燃燃料の吹き戻し量を増大させてＨＣ排出量を低減させることかでき、アイドル安定性を確保しながら排ガス性能を効果的に向上できる。
【００３７】
更に、実オーバラップ期間ＯＬｎが目標オーバラップ期間ＯＬｎｏに対して所定範囲αを越えて長い場合は、排気弁ｖ２の進角を優先して実行する（ステップｓ８、９に進む場合）。この場合、過渡的なオーバラップの増大を未然に防止してエンジン１の運転安定性を確保できるし、吸気弁ｖ１の目標開弁時期θＩｎｐｏへの調整が遅れるので吸気ポートヘの未燃燃料の吹き返しによるＨＣ低減効果を引き延ばして得ることができる。
更に、エンジン１は筒内噴射式エンジンであり、冷態始動後のアイドル運転時は少なくとも圧縮行程で燃料を噴射する（ステップｓ４での圧縮スラントリーンモードでの燃料供給処理）と共に空燃比Ａ／Ｆを理論空燃比近傍（１５，０近傍）とするとしてもよい（ステップｓ４参照）。この場合、圧縮行程で燃料を噴射することで安定した燃焼を得ることができ、空燃比を理論空燃比近傍とすることで低回転数化を実現できる。
【００３８】
上述のところにおいて、エンジン１は筒内噴射式エンジンとして説明したが、マルチポイントインジェクションタイプのエンジンに本発明を適用でき、同様の作用効果が得られる。
【００３９】
【発明の効果】
以上のように、本発明は、機関が冷態始動後のアイドル運転時であって、実オーバラップ期間が目標オーバラップ期間に対して所定範囲を越えて長い場合、即ち目標オーバラップ機関に対して実オーバラップ期間が過大な場合は、燃焼状態が不安定となるが、このような状況であって、排気弁の実閉弁時期が目標閉弁時期より進角側にある場合には上記吸気弁を目標開弁時期に開弁制御すると共に上記排気弁を実閉弁時期のままに閉弁制御するので、この切換え制御中に実オーバラップ期間が過渡的により過大になることを未然に防止することができ過渡時における機関の安定性が向上する。しかも、上記機関が冷態状態で始動された場合のアイドル運転時に上記制御を実行するので、燃焼が不安定な条件下でも、効果的にアイドル安定性を確保しなから排ガス性能に有利なバルブタイミングを設定できる。
【００４０】
請求項２の発明は、実オーバラップ期間が目標オーバラップ期間に許容値を加えた値に対して短い場合、即ち目標オーバラップ期間への調整過程で目標オーバラップ期間から大きく外れてオーバラップ期間が過大になる可能性が低い場合は、排気弁と吸気弁の両方を同時に目標時期に制御するので、迅速に目標状態を実現でき制御応答性を向上できる。
【００４１】
請求項３の発明は、燃焼安定性を確保し吸気ポートヘの未燃燃料の吹き戻し量を増大させてＨＣ排出量を低減させることかでき、アイドル安定性を確保しながら排ガス性能を効果的に向上できる。
【００４２】
請求項４の発明は、排気弁の実閉弁時期が目標閉弁時期より進角側にある場合には吸気弁を目標開弁時期に開弁制御すると共に排気弁を実閉弁時期のままに閉弁制御し、排気弁の実閉弁時期が目標閉弁時期より遅角側にある場合には排気弁を目標閉弁時期に閉弁制御すると共に吸気弁を実開弁時期のままに開弁制御するので、この切換え制御中に実オーバラップ期間が過渡的により過大になることを未然に防止することができ過渡時における機関の安定性が向上する。特に、排気弁の実閉弁時期が目標閉弁時期より遅角側にある場合に吸気弁を実開弁時期のままにするため、吸気弁の目標開弁時期への調整が遅れるので吸気ポートヘの未燃燃料の吹き返しによるＨＣ低減効果を引き延ばして得ることができる。
【００４３】
請求項５の発明は、圧縮行程で燃料を噴射することで安定した燃焼を得ることができ、空燃比を理論空燃比近傍とすることで低回転数化を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態としての内燃機関の可変バルブタイミング制御装置と同装置を装備するエンジンの概略構成図である。
【図２】図１の可変バルブタイミング制御装置が用いるマップ開弁時期、マップ閉弁時期の設定に用いるマップであり、（ａ）は開弁時期θＩｎｐｏの特性線図、（ｂ）は閉弁時期θＥｘｏｂｊの特性線図である。
【図３】図１の可変バルブタイミング制御装置が制御する吸排気弁の相対的な位相とその位相切換えを説明する図で、実オーバーラップが小さい場合を示す。
【図４】図１の可変バルブタイミング制御装置が制御する吸排気弁の相対的な位相とその位相切換えを説明する図で、特に排気弁の遅角側実オーバーラップが大きい場合を示す。
【図５】本発明の可変バルブタイミング制御装置が制御する吸排気弁の相対的図１の可変バルブタイミング制御装置が制御する吸排気弁の相対的な位相とその位相切換えを説明する図で、特に吸気弁の進角側オーバーラップが大きい場合を示す。
【図６】本発明の可変バルブタイミング制御装置を備えたエンジンの特性線図であり、（ａ）は吸気弁開時期及び排気弁閉時期対する、ＮＯｘ，ＴＨＣの残留量の分布特性を、（ｂ）は排気ガス温度の分布特性を示す。
【図７】図１の可変バルブタイミング制御装置が用いるオーバーラップ制御ルーチンのフローチャートである。
【符号の説明】
１              エンジン
２７            吸気側ＶＶＴ機構
２８            排気側ＶＶＴ機構
ｖ１            吸気弁
ｖ２            排気弁
α              所定範囲
θＩｎｐ        開弁時期
θＩｎｐ        閉弁時期
ＯＬｎ          オーバラップ期間
θＩｎｏｂｊ    目標開弁時期
θＥｘｏｂｊ    排気弁の目標閉弁時期
ＯＬｎｏ        目標オーバラップ期間
Ｂ１            実オーバラップ期間検出手段
Ｂ２            目標開弁時期設定手段
Ｂ３            目標閉弁時期設定手段
Ｂ４            オーバラップ制御手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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