(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気弁の開閉時期、及び／又は前記内燃機関の排気弁の開閉時期を調整する弁開閉時期調整機構を備えた内燃機関に適用され、
外気の温度を取得する外気温度取得手段と、
少なくとも前記外気温度に基づいて、前記吸気弁、及び前記排気弁が共に閉弁している期間である負のバルブオーバーラップ期間を形成するように前記弁開閉時期調整機構を制御する負のバルブオーバーラップ期間形成制御を実行するか否かを判定し、前記負のバルブオーバーラップ期間形成制御が実行されると判定された場合に前記負のバルブオーバーラップ期間形成制御を実行する実行手段と、
を備えた内燃機関の制御装置であって、
前記実行手段は、
前記外気温度に係わる条件を含まない所定条件を満たす場合に、前記負のバルブオーバーラップ期間形成制御として、前記負のバルブオーバーラップ期間を前記内燃機関の運転状態に応じた第１パターンに決定する第１制御を実行する第１実行手段と、
前記所定条件を満たさない場合であって、前記外気温度が第１閾値よりも低い場合に、前記負のバルブオーバーラップ期間形成制御として、前記負のバルブオーバーラップ期間を前記第１パターンにおいて形成され得る最長の期間よりも長い期間である第２パターンに決定する第２制御を実行する第２実行手段と、
を備えた内燃機関の制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関の冷却水の温度を取得する冷却水温度取得手段を備え、
前記第２実行手段は、
前記所定条件を満たさない場合であって、前記外気温度が前記第１閾値よりも低い場合であり、前記冷却水温度が第２閾値よりも低い場合に、前記第２制御を実行するように構成された内燃機関の制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の内燃機関の制御装置において、
前記第２実行手段は、
前記所定条件を満たさない場合であって、前記外気温度が前記第１閾値よりも低い場合であって、前記冷却水温度が前記第２閾値以上である場合であり、前記冷却水温度が下降傾向にある場合にも、前記第２制御を実行するように構成された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、吸気弁の開閉時期、及び／又は排気弁の開閉時期を調整する弁開閉時期調整機構を備えた内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
弁開閉時期調整機構を備えた内燃機関の制御装置の一つとして、排気行程中にて内燃機関の吸気弁及び排気弁が共に閉弁している期間（以下、この期間を「負のバルブオーバーラップ期間」と称呼する。）が形成されるように、弁開閉時期調整機構を制御するものが知られている。以下、この制御を「負のバルブオーバーラップ期間形成制御」と称呼する。この負のバルブオーバーラップ期間形成制御を実行する制御装置は、例えば、下記特許文献１に記載されている。
【特許文献１】特開２００１−３５５４６２号公報
【０００３】
上記負のバルブオーバーラップ期間中には、高温の既燃ガスが燃焼室内に閉じ込められて、ピストンの上昇に伴って圧縮される。圧縮される既燃ガスから燃焼室を構成する部材へ熱が伝達されることで、同部材の温度（即ち、内燃機関の冷却水の温度）が上昇し得る。
【０００４】
従って、例えば、内燃機関の運転状態が、運転速度が小さく、且つ、負荷が小さい状態である場合において、上記負のバルブオーバーラップ期間形成制御を利用することが考えられる。これは、内燃機関の運転状態が上述のような状態であっても、冷却水温度を高くすることができ、燃焼室内にて安定した燃焼を達成させ得ることに基づく。
【０００５】
係る観点から、上記特許文献１に記載の制御装置は、「内燃機関の運転速度、及び内燃機関の負荷が共に小さい」という条件が満たされた場合に、上記負のバルブオーバーラップ期間形成制御を実行すると判定されるようになっている。一方、上記条件が満たされない場合には、上記負のバルブオーバーラップ期間形成制御を実行しないと判定されるようになっている。即ち、上記制御装置では、上記条件が満たされない場合には冷却水温度が低下し難い（冷却水温度が上昇し易い）ものとして、上記条件が設定されている。
【０００６】
ところで、内燃機関の運転状態が上記条件を満たさない状態である場合において、外気の温度が低い場合について考える。ここで、上記特許文献１に記載の制御装置では、上記負のバルブオーバーラップ期間形成制御を実行するか否かの判定において、外気温度が考慮されていない。従って、この場合、上記負のバルブオーバーラップ期間形成制御が実行されない。
【０００７】
この結果、上述のような場合に、冷却水温度が低下していく（冷却水温度が上昇し難くなる）事態が発生し得る。このため、例えば、運転者からのヒータの要求があるときに、冷却水温度がヒータ要求を満足するための温度（以下、「ヒータ要求温度」とも称呼する。）よりも低い温度に推移したり、ヒータ要求温度に迅速に到達できないという問題がある。
【０００８】
外気温度が低い場合であっても、冷却水温度の低下を抑制し、また冷却水温度の上昇度合いを大きくするためには、外気温度を考慮して上記負のバルブオーバーラップ期間形成制御を実行するか否かが判定されるべきである。
【発明の開示】
【０００９】
従って、本発明の目的は、外気温度を考慮して上記負のバルブオーバーラップ期間形成制御を実行するか否かを判定する内燃機関の制御装置を提供することにある。
【００１０】
本発明に係る制御装置は、内燃機関の吸気弁の開閉時期、及び／又は前記内燃機関の排気弁の開閉時期を調整する弁開閉時期調整機構を備えた内燃機関に適用される。
【００１１】
本発明に係る制御装置の特徴は、外気の温度を取得する外気温度取得手段と、少なくとも前記外気温度に基づいて上記負のバルブオーバーラップ期間形成制御を実行するか否かを判定し前記負のバルブオーバーラップ期間形成制御が実行されると判定された場合に前記負のバルブオーバーラップ期間形成制御を実行する実行手段と、を備えたことにある。
【００１２】
ここにおいて、「外気の温度」は、内燃機関を取り囲む空気の温度を意味している。
【００１３】
上記構成によれば、外気温度が低い場合に、上記負のバルブオーバーラップ期間形成制御を実行すると判定され得る。従って、外気温度が低い場合であっても、冷却水温度の低下を抑制し、また冷却水温度の上昇度合いを大きくすることができる。
【００１４】
このため、例えば、外気温度が低い場合であっても、運転者からのヒータの要求があるときに、上記ヒータ要求温度以上の温度に推移させることができる。また、冷却水温度を、上記ヒータ要求温度に迅速に到達させることができる。
【００１５】
また、上記負のバルブオーバーラップ期間形成制御の実行により冷却水温度の低下を抑制し、また冷却水温度の上昇度合いを大きくする場合、例えば、燃焼温度の上昇（即ち、負荷の増大、点火時期の調整等）による場合に比して、内燃機関の出力変動が小さい。従って、上記構成によれば、ドライバビリティの悪化を抑制しつつ、冷却水温度の低下を抑制し、また冷却水温度の上昇度合いを大きくすることができる。
【００１６】
本発明に係る制御装置においては、例えば、前記実行手段が、前記外気温度に係わる条件を含まない所定条件を満たす場合に前記負のバルブオーバーラップ期間形成制御として前記負のバルブオーバーラップ期間を第１パターンに従って決定する第１制御を実行する第１実行手段と、前記所定条件を満たさない場合であって前記外気温度が第１閾値よりも低い場合に前記負のバルブオーバーラップ期間形成制御として前記負のバルブオーバーラップ期間を第２パターンに従って決定する第２制御を実行する第２実行手段と、を備えていてもよい。
【００１７】
これによれば、前記所定条件が満たされない場合であっても、外気温度が低い場合には、第２制御が実行されて負のバルブオーバーラップ期間が形成され得る。従って、上記構成によっても、外気温度が低い場合であっても、冷却水温度の低下を抑制し、また冷却水温度の上昇度合いを大きくすることができる。
【００１８】
この場合、第２制御の第２パターンを、第１制御の第１パターンと同じものとしてもよいし、異なるものとしてもよい。また、運転者によるヒータ要求があること、及びアクセル操作量が所定の操作量よりも小さいことを、上記第２制御の実行条件に加えてもよい。これは、ヒータ要求がない場合、又は、アクセル操作量が大きい場合には、負のバルブオーバーラップ期間形成制御を実行する必要性が小さいことに基づく。
【００１９】
また、本発明に係る制御装置においては、前記内燃機関の冷却水の温度を取得する冷却水温度取得手段を備え、前記第２実行手段が、前記所定条件を満たさない場合であって前記外気温度が前記第１閾値よりも低い場合であり前記冷却水温度が第２閾値よりも低い場合に、前記第２制御を実行するように構成されることが好適である。
【００２０】
これにより、外気温度が低い場合であっても、第２閾値よりも低い冷却水温度を第２閾値に迅速に到達させることができる。また、上記構成によれば、冷却水温度が第２閾値以上である場合、第２制御の実行を禁止することができる。従って、第２制御が不必要に実行される機会を小さくすることができる。この結果、負のバルブオーバーラップ期間の形成による燃費の低下等を抑制することができる。
【００２１】
この場合においても、運転者によるヒータ要求があること、及びアクセル操作量が所定の操作量よりも小さいことを、上記第２制御の実行条件に加えてもよい。
【００２２】
また、本発明に係る制御装置においては、前記第２実行手段が、前記所定条件を満たさない場合であって前記外気温度が前記第１閾値よりも低い場合であって前記冷却水温度が前記第２閾値以上である場合であり前記冷却水温度が下降傾向にある場合にも、前記第２制御を実行するように構成されることがより好適である。
【００２３】
これによれば、第２閾値以上の冷却水温度であって、下降傾向にある冷却水温度が、第２閾値よりも低い温度となる前に第２制御が実行され得る。従って、下降傾向にあった冷却水温度の低下が抑制されて、第２閾値よりも低い温度となることが抑制され得る。この場合においても、運転者によるヒータ要求があること、及びアクセル操作量が所定の操作量よりも小さいことを、上記第２制御の実行条件に加えてもよい。
【００２４】
本発明に係る制御装置においては、例えば、前記実行手段が、前記内燃機関の運転状態を表すパラメータの値の範囲を前記外気温度が第１温度である場合よりも前記外気温度が前記第１温度よりも低い第２温度である場合の方が大きくなるように決定する決定手段を備え、前記パラメータの値が前記範囲内の場合に前記負のバルブオーバーラップ期間形成制御を実行するように構成されてもよい。
【００２５】
より具体的には、前記決定手段が、前記外気温度が第１閾値以上である場合に前記範囲を第１範囲に決定し前記外気温度が前記第１閾値よりも低い場合に前記範囲を前記第１範囲よりも大きい第２範囲に決定するように構成されてもよい。
【００２６】
これによれば、外気温度が低い場合、（負のバルブオーバーラップ期間形成制御を実行するための）前記内燃機関の運転状態を表すパラメータの値の範囲が第２範囲に決定され得る。従って、上記パラメータの値が上記範囲内のものとなる機会が大きくなり得る。この結果、外気温度が低い場合であっても、上記負のバルブオーバーラップ期間形成制御が実行され得、冷却水温度の低下を抑制し、また冷却水温度の上昇度合いを大きくすることができる。
【００２７】
この場合において、運転者によるヒータ要求があること、及びアクセル操作量が所定の操作量よりも小さいことを、上記第２範囲の決定条件に加えてもよい。
【００２８】
また、本発明に係る制御装置においては、前記内燃機関の冷却水の温度を取得する冷却水温度取得手段を備え、前記決定手段が、前記外気温度が前記第１閾値よりも小さい場合であって前記冷却水温度が第２閾値よりも小さい場合に前記範囲を前記第２範囲に決定するように構成されることが好適である。
【００２９】
これによっても、外気温度が低い場合であっても、第２閾値よりも低い冷却水温度を第２閾値に迅速に到達させることができる。また、冷却水温度が第２閾値以上である場合、前記範囲を第２範囲に決定することを禁止できる。従って、これによっても、負のバルブオーバーラップ期間が不必要に形成される機会を小さくすることができ、燃費の低下等を抑制することができる。
【００３０】
この場合においても、運転者によるヒータ要求があること、及びアクセル操作量が所定の操作量よりも小さいことを、上記第２範囲の決定条件に加えてもよい。
【００３１】
また、本発明に係る制御装置においては、前記決定手段が、前記外気温度が前記第１閾値よりも低い場合であって前記冷却水温度が前記第２閾値以上である場合であり前記冷却水温度が下降傾向にある場合にも、前記範囲を前記第２範囲に決定するように構成されることがより好適である。
【００３２】
これによれば、第２閾値以上の冷却水温度であって、下降傾向にある冷却水温度が、第２閾値よりも低い温度となる前に、前記範囲が第２範囲に決定され得る。従って、これによっても、冷却水温度が第２閾値よりも低い温度となることが抑制され得る。この場合においても、運転者によるヒータ要求があること、及びアクセル操作量が所定の操作量よりも小さいことを、上記第２範囲の決定条件に加えてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
（第１実施形態）
以下、本発明による内燃機関の制御装置の第１実施形態について図面を参照しつつ説明する。
【００３４】
図１は、本発明の第１実施形態に係る制御装置を火花点火式多気筒（４気筒）の内燃機関１０に適用したシステムの概略構成を示している。この内燃機関１０は、シリンダブロック、シリンダブロックロワーケース、及びオイルパン等を含むシリンダブロック部２０を備えている。シリンダブロック部２０の上には、シリンダヘッド部３０が固定されている。また、内燃機関１０の吸気系統４０、及び排気系統５０は、シリンダブロック部２０へのガソリン混合気の供給、及びシリンダブロック部２０からの排ガスの外部への放出をそれぞれ行うようになっている。
【００３５】
シリンダブロック部２０は、クランク軸２１、オイルポンプ２２等を備えている。クランク軸２１は、ピストンの往復動により回転するようになっている。オイルポンプ２２は、クランクケースの側面の所定位置に配置されていて、クランクケース内に貯留されているエンジンオイルを後述する可変吸気タイミング装置（以下、「ＩｎＶＶＴ装置」とも称呼する。）３２、可変排気タイミング装置（以下、「ＥｘＶＶＴ装置」とも称呼する。）３４等に向けて圧送するようになっている。
【００３６】
シリンダヘッド部３０は、吸気弁３１、ＩｎＶＶＴ装置３２、排気弁３３、ＥｘＶＶＴ装置３４等を備えている。前記弁開閉時期調整機構は、ＩｎＶＶＴ装置３２、及びＥｘＶＶＴ装置３４を備えている。
【００３７】
図２は、内燃機関１０における動弁系の概略構成を示した図である。ＩｎＶＶＴ装置３２及びＥｘＶＶＴ装置３４は、吸気弁３１及び排気弁３３をそれぞれ駆動するインテークカムシャフト３２ａ及びエキゾーストカムシャフト３４ａと、ハウジング部材３２ｂ，３４ｂと、ロータ部材３２ｃ，３４ｃとを備えている。
【００３８】
ロータ部材３２ｃ，３４ｃは、インテークカムシャフト３２ａ及びエキゾーストカムシャフト３４ａと同軸的かつ一体回転可能にインテークカムシャフト３２ａ及びエキゾーストカムシャフト３４ａの一端側にそれぞれ配置されている。また、ロータ部材３２ｃ，３４ｃは、ハウジング部材３２ｂ，３４ｂと同軸的かつ相対回転可能にハウジング部材３２ｂ，３４ｂ内にそれぞれ収容されている。
【００３９】
ハウジング部材３２ｂ，３４ｂ、及びクランク軸２１は、それぞれのスプロケット部を介してタイミングチェーンにより図２の実線の矢印の方向に沿って一体回転可能に連結されている。
【００４０】
また、ハウジング部材３２ｂ，３４ｂの内部へ向けて、インテークカムシャフト３２ａ及びエキゾーストカムシャフト３４ａ内部に形成された通路、及びオイルポンプ２２を介して、クランクケース内からエンジンオイルが供給されるようになっている。ハウジング部材３２ｂ，３４ｂの内部へのエンジンオイルの供給・排出により、ロータ部材３２ｃ，３４ｃが、ハウジング部材３２ｂ，３４ｂに対して図２の破線で示した矢印Ａ（進角側）及び矢印Ｂ（遅角側）の方向に沿ってそれぞれ相対回転するようになっている。また、ハウジング部材３２ｂ，３４ｂに対するロータ部材３２ｃ，３４ｃ（即ち、インテークカムシャフト３２ａ及びエキゾーストカムシャフト３４ａ）の相対位相角度が、所定の相対位相角度にて固定されるようになっている。これにより、吸気弁３１の開閉時期、及び排気弁３３の開閉時期が調整されるようになっている。以上説明したように、内燃機関１０は、上述のように構成された動弁系を備えている。
【００４１】
また、シリンダヘッド部３０は、インジェクタ３５を備えている。インジェクタ３５は、燃料（本例では、ガソリン）を吸気ポート内に噴射するようになっている。
【００４２】
吸気系統４０は、吸気通路の開口断面積を可変とするスロットル弁等を備えている。また、排気系統５０は、排気通路に触媒等を備えている。
【００４３】
一方、このシステムは、熱線式エアフローメータ６１、インテークカムポジションセンサ６２、エキゾーストカムポジションセンサ６３、クランクポジションセンサ６４、水温センサ６５、アクセル開度センサ６６、及び外気温度センサ６７を備えている。
【００４４】
熱線式エアフローメータ６１は、吸気管内を流れる吸入空気の単位時間あたりの空気流量（質量流量）を検出するようになっている。本例では、検出される空気流量と後述する運転速度NEとに基づいて、筒内吸入新気量Mcが推定される。
【００４５】
インテークカムポジションセンサ６２及びエキゾーストカムポジションセンサ６３は、インテークカムシャフト３２ａ及びエキゾーストカムシャフト３４ａが９０°回転する毎に（即ち、クランク軸２１が１８０°回転する毎に）一つのパルスを有する信号（Ｇ２信号）をそれぞれ発生するようになっている。これらの信号に基づいて、吸気弁３１の実際の開閉時期及び排気弁３３の実際の開閉時期が検出されるようになっている。
【００４６】
クランクポジションセンサ６４は、内燃機関１０の運転速度NEを検出するようになっている。水温センサ６５は、内燃機関１０の冷却水温度THWを検出するようになっている。アクセル開度センサ６６は、運転者によって操作されるアクセルペダル８１の操作量を検出するようになっている。外気温度センサ６７は、外気温度THAを検出するようになっている。
【００４７】
更に、このシステムは、ＣＰＵ等から構成されるＥＣＵ（電気制御装置）７１を備えている。ＥＣＵ７１は、上記センサ６１〜６７、及び後述するヒータスイッチ８２と電気的に接続されている。また、ＥＣＵ７１は、ＣＰＵにセンサ６１〜６７、及びヒータスイッチ８２からの信号を供給するとともに、ＣＰＵの指示に応じてオイルポンプ２２、ＩｎＶＶＴ装置３２、ＥｘＶＶＴ装置３４、インジェクタ３５等に駆動信号を送出する。
【００４８】
また、このシステムは、図示しない空調装置におけるヒータスイッチ８２を備えている。ヒータスイッチ８２は、運転者のヒータ要求に応じて操作されるようになっている。ヒータスイッチ８２が「Ｏｎ」に操作された場合、ＥＣＵ７１は、図示しないヒータコアへ冷却水が供給されるように、冷却水流路を構成するバルブ等に駆動信号を送出するようになっている。
【００４９】
（制御の概要）
次に、第１実施形態に係る制御装置の制御の概要について説明する。
【００５０】
本例では、吸気弁３１及び排気弁３３の実際の開閉時期が、吸気弁３１及び排気弁３３の開閉時期の目標値に近づく（一致する）ように、ＩｎＶＶＴ装置３２及びＥｘＶＶＴ装置３４がＥＣＵ７１によりフィードバック制御される。また、吸気弁３１及び排気弁３３の開閉時期の目標値は、運転速度NE、及び筒内吸入新気量Mcに基づいて決定される。
【００５１】
図３は、上記吸気弁３１及び排気弁３３の開閉時期の目標値と、運転速度NE及び筒内吸入新気量Mcとの関係を規定するテーブルを示した図である。本例では、原則的には、運転速度NEと、筒内吸入新気量Mcと、このテーブルと、に基づいて上記目標値が決定される。以下、このテーブルを「通常時制御テーブル」とも称呼する。
【００５２】
より具体的には、運転速度NE及び筒内吸入新気量Mcが、所定の第１速度NE1及び所定の第１新気量Mc1よりもそれぞれ小さい場合、吸気弁３１の開弁時期の目標値が吸入上死点に対応する時期に決定される。また、この場合、排気弁３３の閉弁時期の目標値が上記吸入上死点に対応する時期よりもクランク角度にて所定間隔だけ進角側の時期に決定される。
【００５３】
これにより、排気行程にて吸気弁３１及び排気弁３３が共に閉弁している期間（以下、「負のバルブオーバーラップ期間」と称呼する。）が形成される。負のバルブオーバーラップ期間に亘って高温の既燃ガスが圧縮されて、同既燃ガスから燃焼室を構成する部材へ熱が伝達される。
【００５４】
以下、負のバルブオーバーラップ期間を形成するようにＩｎＶＶＴ装置３２及びＥｘＶＶＴ装置３４に指示する制御を、「排気弁早閉じ制御」とも称呼する。この排気弁早閉じ制御が、前記負のバルブオーバーラップ期間形成制御に対応する。また、上記通常時制御テーブル中において、NE＜NE1、且つ、Mc＜Mc1である領域であって、微細なドットで示した領域を、「排気弁早閉じ制御領域」とも称呼する。
【００５５】
なお、上記排気弁早閉じ制御領域では、運転速度NEが小さいほど、また、筒内吸入新気量Mcが小さいほど、排気弁３３の閉弁時期の目標値がより進角側の時期となるように（即ち、吸気弁３１の開弁時期と排気弁３３の閉弁時期とのクランク角度間隔がより大きくなるように）決定される。以下、運転速度NE及び筒内吸入新気量Mcが、上記排気弁早閉じ制御領域内にある場合において実行される上記排気弁早閉じ制御を、「通常時排気弁早閉じ制御」とも称呼する。
【００５６】
上述のように排気弁早閉じ制御が実行されるのは、運転速度NE及び筒内吸入新気量Mcが小さい場合に、負のバルブオーバーラップ期間の形成により燃焼室を構成する部材の温度（即ち、冷却水温度THW）を上昇させ得ることに基づく。従って、運転速度NE及び筒内吸入新気量Mcが小さい場合であっても、例えば、燃焼室内での燃焼を安定させることができる。
【００５７】
一方、運転速度NE及び筒内吸入新気量Mcが、それぞれ上記所定の第１速度NE1及び上記所定の第１新気量Mc1以上である場合、排気弁３３の閉弁時期の目標値が、吸気弁３１の開弁時期の目標値よりも遅角側の時期に決定される。これにより、排気行程及び吸気行程にて吸気弁３１及び排気弁３３が共に開弁している期間が形成される。なお、この場合、吸気弁３１及び排気弁３３の開閉時期の目標値、及び吸気弁３１及び排気弁３３が共に開弁している期間の長さは、運転速度NE及び筒内吸入新気量Mcに応じて調整されるようになっている。
【００５８】
これは、運転速度NE及び筒内吸入新気量Mcが大きい場合には、外気温度THAが低外気温でない基準外気温度である状態にて、上記負のバルブオーバーラップ期間を形成するまでもなく冷却水温度THWが上昇し易いことに基づく。即ち、本例では、上記所定の第１速度NE1及び所定の第１新気量Mc1は、外気温度THAが上記基準外気温度である状態にて、冷却水温度THWが下降傾向とならない運転速度NE及び筒内吸入新気量Mcの範囲内の最小値にそれぞれ設定されている。
【００５９】
ところで、NE≧NE1、且つ、Mc≧Mc1である状態（即ち、運転速度NE及び筒内吸入新気量Mcが、上記排気弁早閉じ制御領域外にある場合）において、外気温度THAが低い場合（具体的には、外気温度THAが上記基準外気温度よりも低い場合）を考える。この場合、冷却水温度THWが低下していく（又は、冷却水温度THWが上昇し難くなる）事態が発生し得る。
【００６０】
このため、運転者からのヒータ要求があるときに、上記ヒータ要求温度以上であった冷却水温度THWが同ヒータ要求温度よりも低い温度に推移するという事態が発生し得る。また、上記ヒータ要求温度よりも低い冷却水温度THWが、同ヒータ要求温度に迅速に到達できないという事態が発生し得る。
【００６１】
係る事態の発生を抑制するために、本例では、運転速度NE及び筒内吸入新気量Mcが上記排気弁早閉じ制御領域外にある場合であって、外気温度THAが低い等の所定の条件が成立した場合には、上記「通常時排気弁早閉じ制御」とは別に、負のバルブオーバーラップ期間を形成するための排気弁早閉じ制御が実行される。以下、この場合に実行される排気弁早閉じ制御を、「低外気温時排気弁早閉じ制御」とも称呼する。以上が、第１実施形態に係る制御装置の制御の概要である。
【００６２】
（低外気温時排気弁早閉じ制御）
次に、上記低外気温時排気弁早閉じ制御について、図４に示したフローチャートを参照しながら説明する。
【００６３】
ＥＣＵ７１のＣＰＵは、内燃機関１０の燃焼サイクル中の所定の時期が到来するごとに、図４にフローチャートにより示したルーチンの処理を実行するようになっている。従って、ルーチンの所定の実行時期が到来すると、上記ＣＰＵはステップ４００から処理を開始してステップ４０５に進み、上記通常時排気弁早閉じ制御条件が成立しているか否かを判定する。
【００６４】
ここで、通常時排気弁早閉じ制御条件は、運転速度NE及び筒内吸入新気量Mcが、上記排気弁早閉じ制御領域内にある場合（即ち、内燃機関１０の運転状態が、NE＜NE1、且つ、Mc＜Mc1である状態の場合）に満たされる。即ち、通常時排気弁早閉じ制御条件は、前記外気温度に係わる条件を含まない所定条件に対応する。
【００６５】
従って、上記通常時排気弁早閉じ制御条件が成立する場合、上記ＣＰＵはステップ４０５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ４１０に進み、上記通常時排気弁早閉じ制御を実行する。そして、上記ＣＰＵはステップ４９５に進んで、本ルーチンの処理を一旦終了する。
【００６６】
この通常時排気弁早閉じ制御では、上記通常時制御テーブルにより、運転速度NEが小さいほど、また、筒内吸入新気量Mcが小さいほど、負のバルブオーバーラップ期間がより長くなるように形成される。この負のバルブオーバーラップ期間の形成パターンが前記第１パターンに対応し、上記通常時排気弁早閉じ制御が前記第１制御に対応する。また、ステップ４０５，４１０が前記第１実行手段の一部に対応する。
【００６７】
一方、上記通常時排気弁早閉じ制御条件が成立しない場合、上記ＣＰＵはステップ４０５にて「Ｎｏ」と判定してステップ４１５に進み、運転者からのヒータ要求があり、且つ、運転者からの加速要求がないか否かを判定する。
【００６８】
ここにおいて、「ヒータ要求がある」ということは、現時点においてヒータスイッチ８２が「Ｏｎ」に操作されていることを意味する。また、「加速要求がない」ということは、現時点におけるアクセル操作量が、上記所定の第１新気量Mc1よりも所定量だけ大きい新気量Mc2（以下、「第２新気量Mc2」と称呼する。）に対応するアクセル操作量よりも小さいことを意味する。
【００６９】
上記ステップ４１５内に記載の条件が成立しない場合、上記ＣＰＵはステップ４１５にて「Ｎｏ」と判定して直ちにステップ４９５に進んで、本ルーチンの処理を一旦終了する。従って、この場合、「NE≧NE1、且つ、Mc≧Mc1」であるため、上記通常時制御テーブルにより、負のバルブオーバーラップ期間が形成されないようにＩｎＶＶＴ装置３２及びＥｘＶＶＴ装置３４が制御される。
【００７０】
このように排気弁早閉じ制御を実行しないのは、ヒータ要求がない場合、冷却水温度THWを上昇させる、又は、冷却水温度THWの低下を抑制する必要性が小さいという観点に基づく。また、ヒータ要求がある場合であっても、加速要求がある場合には、将来的に冷却水温度THWが上昇し得る可能性が大きいという観点に基づく。
【００７１】
一方、上記ステップ４１５内に記載の条件が成立する場合、上記ＣＰＵはステップ４１５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ４２０に進んで、外気温度THAが低外気温度であるか否かを判定する。
【００７２】
ここにおいて、「外気温度THAが低外気温度である」ということは、現時点における外気温度THAが、筒内吸入新気量Mcが上記第２新気量Mc2である場合において冷却水温度THWが下降傾向とならない、外気温度THAの範囲内の最低温度（前記第１閾値に対応）よりも低いことを意味する。
【００７３】
上記ステップ４２０内に記載の条件が成立しない場合、上記ＣＰＵはステップ４２０にて「Ｎｏ」と判定して直ちにステップ４９５に進んで、本ルーチンの処理を一旦終了する。従って、この場合も、上記通常時制御テーブルにより、負のバルブオーバーラップ期間が形成されないようにＩｎＶＶＴ装置３２及びＥｘＶＶＴ装置３４が制御される。
【００７４】
一方、上記ステップ４２０内に記載の条件が成立する場合、上記ＣＰＵはステップ４２０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ４２５に進んで、冷却水温度THWが低冷却水温度であるか否かを判定する。
【００７５】
ここにおいて、「冷却水温度THWが低冷却水温度である」ということは、現時点における冷却水温度THWが、上記ヒータ要求温度（前記第２閾値に対応）よりも低いことを意味する。
【００７６】
上記ステップ４２５内に記載の条件が成立する場合、上記ＣＰＵはステップ４２５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ４３０に進んで、上記低外気温時排気弁早閉じ制御を実行する。そして、上記ＣＰＵはステップ４９５に進んで、本ルーチンの処理を一旦終了する。
【００７７】
この低外気温時排気弁早閉じ制御では、吸気弁３１及び排気弁３３の開閉時期の目標値が、上記通常時制御テーブルによることなく一定値（一定のクランク角度）に決定される。より具体的には、本例では、低外気温時排気弁早閉じ制御にて形成される負のバルブオーバーラップ期間が、上記通常時制御テーブルにより形成される負のバルブオーバーラップ期間のうちで最も長い期間（即ち、運転速度NE及び筒内吸入新気量Mcが想定される運転状態の範囲内における最小値である場合の負のバルブオーバーラップ期間）よりも長い期間となるように、上記目標値が決定されるようになっている。この負のバルブオーバーラップ期間の形成パターンが前記第２パターンに対応し、上記低外気温時排気弁早閉じ制御が前記第２制御に対応する。
【００７８】
一方、上記ステップ４２５内に記載の条件が成立しない場合、上記ＣＰＵはステップ４２５にて「Ｎｏ」と判定してステップ４３５に進む。これは、外気温度THAが低外気温度である場合であっても、冷却水温度THWが上記ヒータ要求温度以上である場合には、冷却水温度THWを上昇させる必要性が小さいという観点に基づく。
【００７９】
ステップ４３５に進んだ上記ＣＰＵは、冷却水温度THWの上昇率がゼロより小さいか否かを判定する。ここにおいて、「冷却水温度THWの上昇率がゼロより小さい」ということは、現時点における（上記ヒータ要求温度以上の）冷却水温度THWが、現時点から所定回数前の本ルーチン実行時における冷却水温度THWよりも低いことを意味している。
【００８０】
上記ステップ４３５内に記載の条件が成立する場合、上記ＣＰＵはステップ４３５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ４３０に進んで、上記低外気温時排気弁早閉じ制御を実行する。
【００８１】
このように排気弁早閉じ制御を実行するのは、冷却水温度THWが上記ヒータ要求温度以上である場合であっても、冷却水温度THWが下降傾向にある場合には、冷却水温度THWの低下を抑制することが好ましいという観点に基づく。このように冷却水温度THWが下降傾向となる事態は、運転速度NE及び筒内吸入新気量Mcが低下して小さい状態が継続した場合に発生し易く、特に、外気温度THAが低いほど上記下降傾向は顕著となる。
【００８２】
一方、上記ステップ４３５内に記載の条件が成立しない場合、上記ＣＰＵはステップ４３５にて「Ｎｏ」と判定して直ちにステップ４９５に進み、本ルーチンの処理を一旦終了する。これらのステップ４０５，４２０，４２５，４３０，４３５が、前記第２実行手段の一部に対応する。
【００８３】
以上、説明したように、本発明による内燃機関の制御装置の第１実施形態によれば、外気温度THAに係わる条件を含まない通常時排気弁早閉じ制御条件が成立した場合に、通常時排気弁早閉じ制御が実行される。この通常時排気弁早閉じ制御では、通常時制御テーブルにより、運転速度NE及び筒内吸入新気量Mcが小さいほど負のバルブオーバーラップ期間がより長い期間に形成される。
【００８４】
一方、上記通常時排気弁早閉じ制御条件が成立しない場合であって、外気温度THAが低外気温度である場合であり、冷却水温度THWが低冷却水温度である場合には、低外気温時排気弁早閉じ制御が実行される。この低外気温時排気弁早閉じ制御では、上記通常時排気弁早閉じ制御において形成され得る最長の負のバルブオーバーラップ期間よりも長い、負のバルブオーバーラップ期間（クランク角度にて一定）が形成される。
【００８５】
これにより、冷却水温度THWが上記ヒータ要求温度よりも低い場合において、外気温度THAが低い場合であっても、冷却水温度THWを上昇度合いが大きくなり得る。従って、この場合、冷却水温度THWを上記ヒータ要求温度に迅速に到達させることができる。
【００８６】
また、上記通常時排気弁早閉じ制御条件が成立しない場合であって、外気温度THAが低外気温度である場合であり、冷却水温度THWが低冷却水温度でない場合には、原則的に、上記低外気温時排気弁早閉じ制御が実行されない。これにより、排気弁早閉じ制御が不必要に実行される機会が小さくなり得る。従って、負のバルブオーバーラップ期間の形成による燃費の低下を抑制することができる。
【００８７】
ここで、上記冷却水温度THWが低冷却水温度でない場合であっても、冷却水温度THWが下降傾向にある場合には、上記低外気温時排気弁早閉じ制御が実行される。これにより、ヒータ要求温度以上である冷却水温度THWの低下を抑制することができる。従って、この場合、冷却水温度THWが上記ヒータ要求温度よりも低い温度に推移することを抑制することができる。
【００８８】
本発明は上記第１実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、上記第１実施形態においては、低外気温時排気弁早閉じ制御として、負のバルブオーバーラップ期間をクランク角度にて一定となるように形成していたが、これに代えて、負のバルブオーバーラップ期間を可変としてもよい。
【００８９】
この場合、例えば、上記ＣＰＵが上記ステップ４３０に進むごとに、同ステップ４３０内にて負のバルブオーバーラップ期間が所定期間ずつ増大していくように（即ち、排気弁３３の閉弁時期の目標値が所定クランク角度ずつより進角側の時期となっていくように）、負のバルブオーバーラップ期間を形成してもよい。また、上記ステップ４３０内にて、外気温度THAが低いほど、負のバルブオーバーラップ期間が長くなるように排気弁３３の閉弁時期の目標値をより進角側の時期に決定してもよい。
【００９０】
また、上記第１実施形態においては、上記ＣＰＵが上記ステップ４３０に進んだときに、負のバルブオーバーラップ期間を１回形成するようになっているが、これに代えて、低外気温時排気弁早閉じ制御の実行条件が成立した後の所定期間に亘って、負のバルブオーバーラップ期間を複数回形成するようにしてもよい。
【００９１】
この場合、例えば、外気温度THAが低いほど、負のバルブオーバーラップ期間の形成回数を大きくしてもよい。また、外気温度THA等のパラメータに係わらず、負のバルブオーバーラップ期間の形成回数を一定の回数としてもよい。
【００９２】
加えて、上記第１実施形態においては、上記通常時排気弁早閉じ制御と、上記低外気温時排気弁早閉じ制御とで、負のバルブオーバーラップ期間の形成パターンを異ならせているが、これに代えて、両制御において同一の形成パターンを用いてもよい。この場合、例えば、両制御とも、負のバルブオーバーラップ期間がクランク角度にて一定の所定間隔となるように、同期間を形成してもよい。
【００９３】
（第２実施形態）
次に、本発明による内燃機関の制御装置の第２実施形態について説明する。この第２実施形態は、外気温度THAが低外気温度である等の所定の条件が成立する場合、上記負のバルブオーバーラップ期間を形成するか否かを、上記通常時制御テーブルに比して上記排気弁早閉じ領域が大きいテーブル（以下、このテーブルを「低外気温時制御テーブル」と称呼する。）を用いて判定する点についてのみ、上記第１実施形態と異なる。
【００９４】
以下、第２実施形態の上記第１実施形態と異なる点について、図４に対応する図５に示したフローチャートを参照しながら説明する。なお、図５のステップにおいて、図４のステップと同一のものについては、同一のステップ番号を付して詳細な説明を省略する。
【００９５】
ルーチンの所定の実行時期が到来すると、第２実施形態のＥＣＵ７１が備えるＣＰＵはステップ５００から処理を開始してステップ４１５以降の処理を実行する。ステップ４１５，４２０，４３５のうち何れかにおいて「Ｎｏ」と判定された場合、上記ＣＰＵはステップ５０５に進み上記通常時制御テーブルと同一のテーブルを選択する（図３を参照）。
【００９６】
一方、ステップ４１５，４２０，４２５の何れにおいても「Ｙｅｓ」と判定された場合、又は、ステップ４２５においてのみ「Ｎｏ」と判定され且つステップ４３５にて「Ｙｅｓ」と判定された場合、上記ＣＰＵはステップ５１０に進み上記低外気温時制御テーブルを選択する。
【００９７】
図６は、上記低外気温時制御テーブルを示した図３に対応する図である。この低外気温時制御テーブルでは、運転速度NE及び筒内吸入新気量Mcが、上記第１速度NE1よりも大きい所定の第２速度NE2及び上記第１実施形態における第２新気量Mc2、よりもそれぞれ小さい場合、上述した通常時制御テーブルと同様、負のバルブオーバーラップ期間を形成するように吸気弁３１及び排気弁３３の開閉時期の目標値が決定される。
【００９８】
ここにおいて、本例では、上記所定の第２速度NE2は、外気温度THAが想定される最も低い温度である状態にて、冷却水温度THWが低下しない運転速度NEの範囲内の最小値に設定されている。
【００９９】
上記低外気温時制御テーブルにおいては、NE＜NE2、且つ、Mc＜Mc2である領域が上記排気弁早閉じ制御領域となる（図６の微細なドットで示す部分を参照）。また、この排気弁早閉じ制御領域内においては、運転速度NE及び筒内吸入新気量Mcが小さいほど、負のバルブオーバーラップ期間がより長くなるように形成される。
【０１００】
本例では、上記通常時制御テーブルにおける排気弁早閉じ制御領域が、前記第１範囲に対応し、上記低外気温時制御テーブルにおける排気弁早閉じ制御領域が、前記第２範囲に対応する。また、これらのステップ４２０，４２５，４３５，５０５，５１０が前記決定手段の一部に対応する。
【０１０１】
上記通常時制御テーブル及び上記低外気温時制御テーブルのうちの一方を選択した上記ＣＰＵは、次に、ステップ５１５に進んで、排気弁早閉じ制御条件が成立しているか否かを判定する。ここで、排気弁早閉じ制御条件は、運転速度NE及び筒内吸入新気量Mcが、上記選択されたテーブルの排気弁早閉じ制御領域内にある場合に満たされる。
【０１０２】
従って、上記通常時制御テーブルが選択された場合には、内燃機関１０の運転状態が、NE＜NE1、且つ、Mc＜Mc1である状態の場合に、上記ＣＰＵはステップ５１５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ５２０に進み、上記排気弁早閉じ制御を実行した後、ステップ５９５に進んで本ルーチンの処理を一旦終了する。
【０１０３】
一方、上記低外気温時制御テーブルが選択された場合には、内燃機関１０の運転状態が、NE＜NE2、且つ、Mc＜Mc2である状態の場合に、上記ＣＰＵはステップ５１５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ５２０に進み、上記排気弁早閉じ制御を実行する。このように、上記低外気温時制御テーブルが選択された場合、上記通常時制御テーブルに比して上記排気弁早閉じ領域が大きい。
【０１０４】
このため、運転速度NE及び筒内吸入新気量Mcが、通常時制御テーブルにおける排気弁早閉じ制御領域外のものであっても、低外気温時制御テーブルにおける排気弁早閉じ制御領域内のものであれば排気弁早閉じ制御が実行される。従って、上記第１実施形態と同様、外気温度THAが低い場合であっても、冷却水温度THWの低下を抑制し得、また、冷却水温度THWの上昇度合いを大きくすることができる。
【０１０５】
他方、排気弁早閉じ制御条件が成立しない場合、上記ＣＰＵはステップ５１５にて「Ｎｏ」と判定して直ちにステップ５９５に進み、本ルーチンの処理を一旦終了する。この場合、上記通常時制御テーブル、又は上記低外気温時制御テーブルにより、負のバルブオーバーラップ期間が形成されないようにＩｎＶＶＴ装置３２及びＥｘＶＶＴ装置３４が制御される。
【０１０６】
以上、説明したように、本発明による内燃機関の制御装置の第２実施形態では、通常時制御テーブルと低外気温時制御テーブルとが備えられている。外気温度THAが低外気温度である等の所定の条件が満たされない場合、上記２つのテーブルのうちから通常時制御テーブルが選択される。一方、上記所定の条件が満たされる場合には、上記２つのテーブルのうちから低外気温時制御テーブルが選択される。そして、選択されたテーブルに基づいて、排気弁早閉じ制御を実行するか否かが判定される。
【０１０７】
ここで、上記通常時制御テーブルに比して、上記低外気温時制御テーブルにおける排気弁早閉じ制御領域は大きい。従って、外気温度THAが低外気温度である場合、内燃機関１０の運転状態が、通常時制御テーブルにおける排気弁早閉じ制御領域外のものである場合であっても、排気弁早閉じ制御が実行され得る。これにより、上記第２実施形態によれば、上記第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
【０１０８】
また、上記第１実施形態では、上記通常時排気弁早閉じ制御条件が成立しない場合であって、外気温度THAが低外気温度である等の所定の条件が満たされる場合には、運転速度NEの大きさに係わらず排気弁早閉じ制御が実行されていた。
【０１０９】
これに対して、第２実施形態では、外気温度THAが低外気温度である等の所定の条件が満たされて、低外気温時制御テーブルが選択された場合であっても、運転速度NEが上記所定の第２速度NE以上である場合には、排気弁早閉じ制御が実行されない。従って、上記第１実施形態に比して、排気弁早閉じ制御が不必要に実行される機会を小さくすることができる。この結果、上記第１実施形態に比して、負のバルブオーバーラップ期間の形成による燃費の低下を抑制することができる。
【０１１０】
本発明は上記第２実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、上記第２実施形態においては、通常時制御テーブルと低外気温時制御テーブルとの２つのテーブルのうちから１つのテーブルが選択されているが、これに代えて、運転速度NE及び筒内吸入新気量Mcと、吸気弁３１及び排気弁３３の開閉時期と、の関係を規定するテーブルを３つ以上備え、この３つ以上のテーブルのうちから１つのテーブルが選択されてもよい。
【０１１１】
この場合、例えば、上記３つ以上のテーブルは、同テーブルの排気弁早閉じ制御領域の大きさがそれぞれ異なるように構成され、外気温度THAが低いほど、排気弁早閉じ制御領域がより大きいテーブルを選択するようにしてもよい。
【０１１２】
また、上記各実施形態においては、通常時制御テーブル（及び、低外気温時制御テーブル）として、運転速度NEと、筒内吸入新気量Mcとを引数とするものが用いられているが、これに代えて、引数として更に冷却水温度THWを追加したテーブルが用いられてもよい。
【０１１３】
また、上記各実施形態においては、冷却水温度THWが低冷却水温度でない場合、冷却水温度THWが下降傾向であるか否かを直ちに判定されるようになっているが、これに代えて、冷却水温度THWが低冷却水温度でない場合であっても、冷却水温度THWが上記ヒータ要求温度に比して十分に高い場合には、上記判定を行うことなく排気弁早閉じ制御を実行しないようにしてもよい。
【０１１４】
これは、上記ヒータ要求温度に比して冷却水温度THWが十分に高い場合には、冷却水温度THWが下降傾向等にある場合であっても、冷却水温度THWが上記ヒータ要求温度を下回り難い。従って、この場合、排気弁早閉じ制御を実行する必要性が小さいという観点に基づく。
【０１１５】
この場合、例えば、図４、又は、図５のフローチャートにおけるステップ４２５とステップ４３５との間に、冷却水温度THWが、上記ヒータ要求温度よりも所定温度（例えば、５℃）だけ高い温度よりも低いか否かを判定するステップを新たに挿入してもよい。そして、このステップにて「Ｙｅｓ」と判定される場合ＣＰＵがステップ４９５に直ちに進み（又は、ステップ５０５に直ちに進んで通常時制御テーブルを選択し）、「Ｎｏ」と判定される場合にはステップ４３５に進むようにしてもよい。
【０１１６】
また、上記各実施形態においては、上記ステップ４３５の判定における冷却水温度THWが下降傾向にある場合として、現時点における冷却水温度THWが、現時点から所定回数前のルーチン実行時における冷却水温度THWよりも低い場合が用いられているが、これに代えて、現時点における冷却水温度THWの時間微分値が負の値である場合が用いられてもよい。
【０１１７】
この場合、時間微分値としては、例えば、今回のルーチン実行時における冷却水温度THWを前回のルーチン実行時におけるものから減じた値をルーチン実行間隔に対応する時間で除した値が用いられてもよい。
【０１１８】
また、上記各実施形態においては、排気弁早閉じ制御を実行するためのルーチンに、ステップ４２５，４３５がそれぞれ備えられているが、ステップ４３５、又は、ステップ４２５，４３５が備えられていなくてもよい。
【０１１９】
加えて、上記各実施形態において排気弁早閉じ制御を実行するためのルーチンとして、図４、又は、図５に示したルーチンが用いられているが、これらに代えて、運転速度NE、筒内吸入新気量Mc、外気温度THA、冷却水温度THW、及び冷却水温度THWの上記時間微分値と、吸気弁３１及び排気弁３３の開閉時期の目標値と、の関係を規定するテーブルが備えられたルーチンであって、上記図４、又は、図５に示したルーチンの奏する作用・効果と同等のものが得られるルーチンが用いられてもよい。
【０１２０】
この場合、例えば、現時点における、運転速度NE、筒内吸入新気量Mc、外気温度THA、冷却水温度THW、及び冷却水温度THWの上記時間微分値が、それぞれ上記テーブルにおける排気弁早閉じ制御領域内のものである場合に、排気弁早閉じ制御を実行するようにしてもよい。また、上記テーブルは、外気温度THA及び冷却水温度THWが低いほど、負のバルブオーバーラップ期間が長くなるように吸気弁３１及び排気弁３３の開閉時期の目標値が決定されるよう構成されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１２１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る制御装置を内燃機関に適用したシステム全体の概略構成図である。
【図２】図１に示した内燃機関の動弁システムの概略構成図である。
【図３】図１に示した電気制御装置のＣＰＵが参照する、内燃機関の運転速度及び筒内吸入新気量と、吸気弁及び排気弁の開閉時期の目標値との関係を規定したテーブル（通常時制御テーブル）を示した図である。
【図４】図１に示した電気制御装置のＣＰＵが実行する、負のバルブオーバーラップ期間を形成するための制御である排気弁早閉じ制御の実行のためのプログラムを示したフローチャートである。
【図５】本発明の第２実施形態に係る制御装置のＣＰＵが実行する、排気弁早閉じ制御の実行のためのプログラムを示したフローチャートである。
【図６】本発明の第２実施形態に係る制御装置のＣＰＵが参照する、内燃機関の運転速度及び筒内吸入新気量と、吸気弁及び排気弁の開閉時期の目標値との関係を規定したテーブル（低外気温時制御テーブル）を示した図である。
【符号の説明】
【０１２２】
１０…内燃機関、３１…吸気弁、３２…ＩｎＶＶＴ装置、３３…排気弁、３４…ＥｘＶＶＴ装置、６５…水温センサ、６７…外気温度センサ、７１…電気制御装置。
【図１】
0005007656.tif 000002
【図２】
0005007656.tif 000003
【図３】
0005007656.tif 000004
【図４】
0005007656.tif 000005
【図５】
0005007656.tif 000006
【図６】
0005007656.tif 000007