(57)【要約】【課題】排気通路の温度ないしは排気マニホールドの壁部の温度が低い状態でも、排気通路内で未燃焼のＨＣを燃焼させてＨＣ排出量を低減することを可能にし、さらには排気ガス浄化触媒の温度を上昇させることを可能にする手段を提供する。【解決手段】吸気バルブ１２及び排気バルブ１３に対してバルブタイミング可変機構１５、１８が設けられたエンジンＥのＡＷＳ運転時において、冷間状態では、排気バルブタイミング可変機構１８を制御することにより、排気バルブ１３の開閉時期が遅角させられ、吸気バルブ１２と排気バルブ１３の開弁期間のオーバーラップ期間が拡大され、排気マニホールド２６ないし排気通路２５内の排気ガスが燃焼室５に還流させられ、排気ガス中のＨＣは燃焼室５内で燃焼させられる。これにより、ＨＣ排出量が低減され、さらには排気ガス温度ひいては排気ガス浄化触媒の温度が高められる。【選択図】図１
2009243359.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気の温度状態を判別する排気温度状態判別手段と、
上記排気温度状態判別手段が排気の温度状態が低温状態であると判定した場合、吸気バルブの開弁期間と排気バルブの開弁期間とがオーバーラップする期間を拡大させるバルブタイミング制御手段とを備えていることを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項２】
該エンジンが、点火装置と、該点火装置の点火時期を制御する点火制御手段とを備えていて、
上記排気温度状態判別手段が排気の温度状態が低温状態であると判定した場合、上記バルブタイミング制御手段は、排気バルブの閉弁時期を遅角させることにより、吸気バルブの開弁期間と排気バルブの開弁期間とがオーバーラップする期間を拡大させることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの制御装置。
【請求項３】
該エンジンは、所定の遅角条件が成立したときに点火時期を遅角させるよう構成されていて、
上記排気温度状態判別手段が排気の温度状態が低温状態であると判定した場合、上記点火制御手段は上記点火時期の遅角を抑制することを特徴とする請求項２に記載のエンジンの制御装置。
【請求項４】
上記遅角条件は、排気ガス浄化触媒が低温状態となっていることであることを特徴とする請求項３に記載のエンジンの制御装置。
【請求項５】
吸気バルブは、その開弁期間が圧縮行程にかかるよう構成されていて、
上記バルブタイミング制御手段は、上記排気温度状態判別手段が排気の温度状態が低温状態であると判定した場合、吸気バルブの開閉時期を進角させることにより、吸気バルブの開弁期間と排気バルブの開弁期間とがオーバーラップする期間を拡大させることを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項６】
上記排気温度状態判別手段は、排気マニホールドの温度が所定の基準温度以下であるときに排気の温度状態が低温状態であると判定することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の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、吸気バルブ及び排気バルブの開閉時期を変化させるバルブタイミング可変機構を備えたエンジンの制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、自動車用のエンジンでは、炭化水素を主成分とするガソリン等の燃料と空気とを含む混合物を燃焼室内で燃焼させ、燃焼により生じたガスすなわち排気ガスを、排気通路を介してエンジン外に排出するようにしている。かかるエンジンにおいては、排気ガス中に、燃料の燃焼によって生じるＮＯｘ（窒素酸化物）及びＣＯ（一酸化炭素）と、未燃焼燃料であるＨＣ（炭化水素）とが含まれている。そこで、エンジンの排気通路には、通常、排気ガス中の大気汚染物質を浄化する排気ガス浄化触媒を備えた排気ガス浄化装置が設けられる。ここで、排気ガス浄化触媒は、一般に、その温度が活性化温度以上になっていなければ、排気ガスを有効に浄化することができない。
【０００３】
そこで、排気ガス中に含まれるＨＣを排気通路内で燃焼（後燃え）させることにより、ＨＣ排出量の低減を図るとともに、その燃焼熱により排気ガス温度を高めて排気ガス浄化触媒の昇温を図るようにしたエンジンが提案されている（例えば、特許文献１参照）。なお、このようなＨＣの後燃えは、排気通路内に別途空気（２次空気）を供給しなくても生じる。
【特許文献１】特開２００７−１１３４６９号公報（段落［００２７］、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、エンジンの冷機時等において、排気通路の温度とくに排気マニホールドの壁部の温度が低い状態では、排気ガスから排気マニホールドへの放熱量が多いので、排気ガスの温度が低下してしまう。このため、ＨＣの燃焼ないしは酸化反応が起こりにくくなり、ＨＣの後燃えが十分に起こらず、ＨＣ排出量が増加し、また排気ガス浄化触媒の昇温が不十分となるといった問題がある。
【０００５】
本発明は、上記従来の問題を解決するためになされたものであって、エンジンの冷機時等において、排気通路の温度ないしは排気マニホールドの壁部の温度が低い状態でも、排気通路内の未燃焼のＨＣを燃焼させてＨＣ排出量を低減することを可能にし、さらには排気ガス浄化触媒の温度を上昇させることを可能にする手段を提供することを解決すべき課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するためになされた本発明に係るエンジンの制御装置は、排気の温度状態を判別する排気温度状態判別手段と、排気温度状態判別手段が排気の温度状態が低温状態（冷間状態）であると判定した場合、吸気バルブの開弁期間と排気バルブの開弁期間とがオーバーラップする期間（以下「両バルブ開弁オーバーラップ期間」という。）を拡大させるバルブタイミング制御手段とを備えていることを特徴とするものである。
【０００７】
本発明に係るエンジンの制御装置において、エンジンが、点火装置と、該点火装置の点火時期を制御する点火制御手段とを備えている場合は、排気温度状態判別手段が排気の温度状態が低温状態であると判定したときに、バルブタイミング制御手段が、排気バルブの閉弁時期を遅角させること（すなわち、排気バルブ遅閉じ）により両バルブ開弁オーバーラップ期間を拡大させるようになっているのが好ましい。
【０００８】
本発明に係るエンジンの制御装置において、エンジンが、所定の遅角条件が成立したときに点火時期を遅角（リタード）させるよう構成されている場合は、排気温度状態判別手段が排気の温度状態が低温状態であると判定したときに、点火制御手段が点火時期の遅角を抑制するようになっているのが好ましい。この場合、遅角条件としては、例えば、排気ガス浄化触媒が低温状態（冷間状態）となっていることなどが挙げられる。
【０００９】
本発明に係るエンジンの制御装置において、吸気バルブの開弁期間が圧縮行程にかかる（またがる）よう構成されている場合、バルブタイミング制御手段は、排気温度状態判別手段が排気の温度状態が低温状態であると判定したときに、吸気バルブの開閉時期（ないしは、閉弁時期）を進角させることにより両バルブ開弁オーバーラップ期間を拡大させるようになっているのが好ましい。
【００１０】
本発明に係る制御装置において、排気温度状態判別手段は、排気マニホールドの温度が所定の基準温度以下であるときに排気の温度状態が低温状態であると判定する（排気マニホールドの温度が該基準温度より高いときには、排気の温度状態が温間（高温）状態であると判定する）ようになっているのが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係るエンジンの制御装置によれば、排気の温度状態が低温状態であり排気通路内でＨＣの後燃えが起こりにくい状況下では、両バルブ開弁オーバーラップ期間が拡大される。これにより、ＨＣを含む排気ガスを燃焼室内に還流させて（戻して）、排気ガス中のＨＣを燃焼室内で燃焼させることができる。このため、ＨＣの排出量を低減することができる。また、燃焼室に戻って燃焼するＨＣの燃焼熱により排気ガスの温度が上昇するので、排気ガス浄化触媒の温度を上昇させることができる。
【００１２】
本発明に係るエンジンの制御装置において、バルブタイミング制御手段が排気バルブを遅閉じにすることにより両バルブ開弁オーバーラップ期間を拡大させるようになっている場合は、両バルブ開弁オーバーラップ期間が、主としてピストンが下降する吸気行程で生じる。これにより、排気通路内の排気ガスを、より多く燃焼室内に還流させることができる。このため、より多くのＨＣを燃焼室内に戻して燃焼させることができる。したがって、ＨＣの排出量をより効果的に低減することができ、また排気ガス浄化触媒の温度をより効果的に上昇させることができる。
【００１３】
本発明に係るエンジンの制御装置において、排気の温度状態が低温状態であるとき、すなわち燃焼室内の温度（気筒内温度）が低温であるときに、点火時期の遅角が抑制されるようになっている場合は、点火時期の遅角に起因して失火が発生するのを防止することができる。また、一般に、排気ガス浄化触媒を備えたエンジンでは、排気ガス浄化触媒が低温状態であるとき（触媒冷間時）には、その早期活性化を図るために点火時期が遅角させられる。このため、上記遅角条件が、排気ガス浄化触媒が低温状態となっていることである場合は、この点火時期の遅角に起因して失火が発生するのを防止することができる。
【００１４】
本発明に係るエンジンの制御装置において、吸気バルブの開弁期間が（通常時には）圧縮行程にかかるよう構成され、吸気バルブの開閉時期（ないしは、閉弁時期）を進角させることにより両バルブ開弁オーバーラップ期間を拡大するようになっている場合は、圧縮行程において有効圧縮比を高めることができる。さらに、両バルブ開弁オーバーラップ期間の拡大により排気ガスの燃焼室への還流量を増加させることができ、燃焼室内の温度（気筒内温度）を上昇させることができる。これにより、失火を抑制しつつ点火時期を十分に遅角させることが可能となる。
【００１５】
一般に、排気マニホールドが十分高温になっていないときには、排気通路（排気管）には温度の低い部分が存在し、排気通路内におけるＨＣの後燃えが起こりにくい。そこで、本発明に係るエンジンの制御装置において、排気マニホールドの温度が所定の基準温度以下であるときに排気の温度状態が低温状態であると判定するようになっている場合は、排気通路がＨＣの後燃えに適した状態になっているか否かを適切に判定することができる。このため、排気の温度状態が低温状態であるときに、排気通路内のＨＣをより有効に燃焼させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、添付の図面を参照しつつ、本発明の実施の形態１、２を具体的に説明する。図１は、本発明に係る制御装置を備えた気筒内噴射型の火花点火式エンジンＥ（以下、略して「エンジンＥ」という。）のシステム構成を示している。エンジンＥは４気筒エンジンであるが、図１では１つの気筒のみを示し、他の気筒の図示は省略している。なお、本発明は４気筒エンジンに限定されるものではなく、４気筒以外の多気筒エンジン（例えば、６気筒エンジン、８気筒エンジン…）にも適用することができる。また、エンジンＥは気筒内噴射型のエンジンであるが、本発明は、吸気ポートに燃料が噴射されるポート噴射型のエンジンにも適用することができる。
【００１７】
（実施の形態１）
図１に示すように、エンジンＥの本体部は、シリンダヘッド１とシリンダブロック２とで構成されている。エンジンＥは４気筒４サイクルエンジンであり、第１〜第４の４つの気筒３を備えている。このエンジンＥにおいては、各気筒３が所定の位相差をもって膨張、排気、吸気、圧縮の各行程からなるサイクルを繰り返すようになっており、これらのサイクルは、第１気筒、第３気筒、第４気筒、第２気筒の順にクランク角で１８０°（１８０°ＣＡ）の位相差で繰り返される。
【００１８】
各気筒３内にはピストン４が嵌挿され、ピストン４の上方に燃焼室５が形成されている。ピストン４はコネクチングロッド６等を備えた連結機構を介してクランクシャフト７に連結されている。各気筒３の燃焼室５の頂部には点火プラグ８が設けられ、プラグ先端部は燃焼室５内に臨んでいる。燃焼室５の側方には、燃焼室５内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁９が設けられている。燃料噴射弁９は、詳しくは図示していないが、ニードル弁及びソレノイドを内蔵し、パルス信号が入力され、そのパルス入力時期にパルス幅に対応する時間だけ駆動されて開弁し、その開弁時間に応じた量の燃料を噴射する。燃料噴射弁９は、点火プラグ８付近に向けて燃料を噴射するように配置されている。なお、燃料噴射弁９には、図示していないが、燃料ポンプによって燃料供給通路等を介して燃料が供給され、かつ、圧縮行程における燃焼室内の圧力よりも高い圧力で燃料を噴射するようになっている。
【００１９】
各気筒３の燃焼室５に対して吸気ポート１０及び排気ポート１１が開口し、両ポート１０、１１にそれぞれ吸気バルブ１２及び排気バルブ１３が設けられている。そして、各気筒３の吸気バルブ１２及び排気バルブ１３の開閉時期は、各気筒３が所定の位相差で膨張・排気・吸気・圧縮の４行程からなるサイクルを繰り返すように設定されている。
【００２０】
ここで、吸気バルブ１２は、吸気バルブカム１４によって、クランクシャフト７と同期して所定のタイミングで開閉される。そして、吸気バルブカム１４に対して、機械式の吸気バルブタイミング可変機構１５（ＶＶＴ）が設けられている。この吸気バルブタイミング可変機構１５は、後で説明するコントロールユニットＣによって制御される。詳しくは図示していないが、吸気バルブタイミング可変機構１５は、クランクシャフト７と連動するカムプーリとカムシャフトとの間に設けられ、クランクシャフト７に対するカムシャフトの位相を機械的に変更することにより、開弁期間は一定としつつ、所定の角度範囲内（例えば、クランク角で−６０°〜＋６０°の範囲内）で、開弁時期及び閉弁時期を変更することができるようになっている。なお、このような吸気バルブタイミング可変機構１５は、一般に知られているので、その具体的な構造の図示及び説明は省略する。
【００２１】
他方、排気バルブ１３は、排気バルブカム１７によって所定のタイミングで開閉される。そして、排気バルブカム１７に対して、機械式の排気バルブタイミング可変機構１８（ＶＶＴ）が設けられている。この排気バルブタイミング可変機構１８は、後で説明するコントロールユニットＣによって制御される。詳しくは図示していないが、排気バルブタイミング可変機構１８は、クランクシャフト７と連動するカムプーリとカムシャフトとの間に設けられ、クランクシャフト７に対するカムシャフトの位相を機械的に変更することにより、開弁期間は一定としつつ、所定の角度範囲内（例えば、クランク角で−６０°〜＋６０°の範囲内）で、開弁時期及び閉弁時期を変更することができるようになっている。なお、このような排気バルブタイミング可変機構１８は、一般に知られているので、具体的な構造の図示及び説明は省略する。
【００２２】
吸気ポート１０には、燃料燃焼用の空気を燃焼室５に供給する吸気通路２０が接続されている。詳しくは図示していないが、この吸気通路２０は、燃焼室５に吸入される空気（以下「吸入空気」という。）の流れ方向にみて、上流側では単一の通路（共通吸気通路）であるが、下流側では分岐し、各通路（分岐吸気通路）はそれぞれ対応する気筒３の吸気ポート１０に接続されている。そして、吸気通路２０の上流側の部分（共通吸気通路）には、吸入空気の流れ方向にみて、上流側から順に、吸入空気中のダスト等を除去するエアクリーナ（図示せず）、吸入空気の流量を検出するエアフローセンサ３１（図２参照）、スロットル弁２１を備えたスロットルボディ２２、吸入空気の流れを安定させるサージタンク（図示せず）等が設けられている。
【００２３】
また、吸気通路２０のサージタンクより下流側の部分（分岐吸気通路）には、それぞれ、各気筒に個別のタンブルスワールコントロールバルブ２３（ＴＳＣＶ）が設けられている。このタンブルスワールコントロールバルブ２３は、詳しくは図示していいないが、その開度を変えることにより、対応する気筒３の燃焼室５に生成されるタンブル（縦渦）及びスワール（横渦）の強度を調節ないしは制御する。
【００２４】
また、エンジンＥには、燃焼室５内で発生した燃焼ガスすなわち排気ガスをエンジン外（大気中）に排出するための排気通路２５（共通排気通路）が設けられている。排気ガスの流れ方向にみて、排気通路２５の上流端は排気マニホールド２６に接続され、この排気マニホールド２６は、気筒３毎に分岐して各気筒３の排気ポート１１に接続されている。
【００２５】
さらに、排気通路２５には、排気ガスを浄化するために、例えばＨＣ及びＣＯを酸化して浄化する酸化触媒（例えば、白金、ロジウム、パラジウム等からなる触媒）とＮＯｘを還元して浄化する還元触媒（白金、バリウム等からなる触媒）とを含む排気ガス浄化触媒を備えた排気ガス浄化装置２８が設けられている。この排気ガス浄化触媒は、その温度が活性化温度（例えば、２００〜２５０℃）以上であるときに、触媒作用ないしは排気ガス浄化作用を有効に発揮する。
【００２６】
以下、エンジンＥの制御システムを説明する。
図２に示すように、エンジンＥには、その運転状態に関する各種情報を収集するために種々のセンサが設けられている。例えば、吸入空気の流量を検出するエアフローセンサ３１、クランクシャフト７の回転数すなわちエンジン回転数を検出するエンジン回転数センサ３２、クランク角を検出するクランク角センサ３３、スロットル弁２１の開度を検出するスロットル開度センサ３４、エンジン水温（エンジン温度）を検出する水温センサ３５、排気マニホールド２６の温度を検出する第１温度センサ３６、排気ガス浄化装置２８のやや上流における排気ガスの温度を検出する第２温度センサ３７等が設けられている。これらの各センサ３１〜３７の検出信号は、エンジンＥの制御情報としてコントロールユニットＣに入力される。
【００２７】
コントロールユニットＣは、課題を解決するための手段の欄に記載された「排気温度状態判別手段」、「バルブタイミング制御手段」及び「点火制御手段」を含むエンジンＥの総合的な制御手段である。詳しくは図示していないが、コントロールユニットＣは、制御信号の入出力を行う入出力部（インターフェース）、データや制御情報等を記憶する記憶部（ＲＯＭ、ＲＡＭ等）、各種演算処理を行う中央処理装置（ＣＰＵ）、タイマ、カウンタ等を備えたコンピュータである。
【００２８】
そして、コントロールユニットＣは、前記各センサ３１〜３７等によって検出された各種データに基づいて、点火プラグ８、燃料噴射弁９、吸気バルブタイミング可変機構１５、排気バルブタイミング可変機構１８、スロットル弁２１等を制御ないしは駆動することにより、通常の点火時期制御、燃料噴射制御、吸気バルブ１２及び排気バルブ１３の通常の開閉タイミング制御等の普通のエンジン制御を行う。さらにコントロールユニットＣは、エンジンＥないしは排気系の温度状態に応じて吸気バルブ１２及び排気バルブ１３の開閉時期及び点火プラグ８の点火時期を変えることにより排気通路２５ないしは排気マニホールド２６内の排気ガス中のＨＣを燃焼させてＨＣの排出量を低減するとともに、排気ガス浄化触媒の温度を高めるための制御（以下「バルブタイミング制御」という。）を行うようになっている。しかしながら、普通のエンジン制御については、その制御手法は当業者にはよく知られており、またこのような普通のエンジン制御は本発明の要旨とするところでもないので、その説明を省略する。
【００２９】
以下、図３に示すフローチャートに従って、コントロールユニットＣによって実行される、実施の形態１に係るバルブタイミング制御の制御手順を具体的に説明する。図３に示すように、このバルブタイミング制御が開始されると、まずステップＳ１でＡＷＳ運転が行われているか否か、すなわちＡＷＳ実行条件が成立しているか否かが判定される。ここで、「ＡＷＳ（アクセルレーテッド・ウオームアップ・システム）」とは、エンジン始動時に吸入空気の供給量を増量するためのシステムである。図示していないが、ＡＷＳは、スロットル弁２１をバイパスするバイパスエア通路と、該バイパスエア通路に配置されたＡＷＳバルブ（制御弁）とを有し、冷間始動時には、このＡＷＳバルブを開いて吸入空気の供給量を増量するとともに、点火プラグ８の点火時期を大幅にリタード（遅角）させ、排気ガスの温度を高めて排気ガス浄化触媒の活性化を早めて排気ガスの浄化を促進するシステムである。
【００３０】
そして、ＡＷＳ実行条件は、例えば、下記の各条件をすべて満たすときに成立する。
（１）エンジン水温が所定値（例えば４０゜Ｃ）以下である。
（２）エンジン回転数が所定値（例えば１０００ｒｐｍ）以上である。
（３）アイドル時（スロットル弁全閉）である。
（４）変速機がニュートラルである。
なお、ＡＷＳ運転においては、ＡＷＳ実行条件が成立しているときには、ＡＷＳバルブが所定時間（例えば、１５秒）だけ開弁され、排気ガスの温度を高められて排気ガス浄化触媒の活性化が早められ、排気ガスの浄化が促進される。ただし、ＡＷＳ実行条件が成立しなくなったときには、ＡＷＳバルブが閉弁される。
【００３１】
かくして、ステップＳ１でＡＷＳ運転が行われていると判定された場合（ＹＥＳ）、すなわちＡＷＳ実行条件が成立していると判定された場合は、ステップＳ２で排気温度が基準温度Ｔより高いか否かが判定され、判定定結果に応じて、温間状態用の制御ルーチン（ステップＳ３〜Ｓ４）又は冷間状態用の制御ルーチン（ステップＳ５〜Ｓ６）が実行される。ここで、排気温度としては、第１温度センサ３６によって検出される排気マニホールド２６の温度が用いられる。なお、ステップＳ１でＡＷＳ運転が行われていないと判定された場合（ＮＯ）、すなわちＡＷＳ実行条件が成立していると判定された場合は、通常のエンジン制御（通常運転）が行われるので、以下の全てのステップＳ２〜Ｓ６をスキップする。
【００３２】
ステップＳ２で排気温度が基準温度Ｔより高いと判定された場合（ＹＥＳ）、すなわち排気通路２５ないしは排気マニホールド２６が温間状態にある場合は、ステップＳ３で、吸気バルブタイミング可変機構１５ないしは排気バルブタイミング可変機構１８を制御することにより、吸気バルブ１２及び排気バルブ１３の開閉時期が、通常の時期に設定される。
【００３３】
図５に示すように、この場合、排気バルブ１３の開弁期間と吸気バルブ１２の開弁期間とがオーバーラップする期間、すなわち両バルブ開弁オーバーラップ期間は縮小されたものとなる。なお、図５中において、グラフＬ１（破線）及びグラフＬ３（実線）は、それぞれ、ステップＳ３で設定される排気バルブ１３及び吸気バルブ１２の弁開度ないしは開閉時期を示している。続いて、ステップＳ４で、点火プラグ８の点火時期のリタード量（遅角量）が、ＡＷＳ運転時における所定のリタード量に設定される。すなわち、点火時期のリタード量は、とくには抑制されない。この後、ステップＳ１に復帰する（リターン）。
【００３４】
図５から明らかなとおり、この場合は、両バルブ開弁オーバーラップ期間が非常に短いので、排気マニホールド２６ないし排気通路２５内の排気ガスの燃焼室５への還流量は比較的少ない。このため、未燃焼のＨＣはほぼ全て排気マニホールド２６ないし排気通路２５に排出される。他方、排気マニホールド２６及び排気通路２５は温間状態となっているので、排気ガスが有する熱はほとんど排気マニホールド２６又は排気通路２５に放出されない。したがって、排気ガスの温度は高温状態を維持し、排気ガス中のＨＣは、排気マニホールド２６内又は排気通路２５内で燃焼し（後燃え）、ＨＣの排出量が低減されるとともに、その燃焼熱により排気ガスの温度が上昇する。
【００３５】
また、点火時期がＡＷＳ運転時用の比較的大きいリタード量とされているので、燃料ないしは混合気の着火タイミングの遅れにより、排気ガス温度が上昇する。かくして、ＨＣの後燃えによる排気ガスの温度上昇と着火タイミングの遅れによる排気ガスの温度上昇とが相まって、排気ガスの温度が十分に上昇し、排気ガス浄化装置２８内の排気ガス浄化触媒の昇温が促進され、あるいは高温状態が維持される。これにより、排気ガス浄化触媒の触媒活性が高まり、排気ガスの浄化率が高められる。
【００３６】
他方、ステップＳ２で排気温度が基準温度Ｔ以下であると判定された場合（ＮＯ）、すなわち排気通路２５ないしは排気マニホールド２６が冷間状態にあると判定された場合は、ステップＳ５で、排気バルブタイミング可変機構１８を制御することにより、排気バルブ１３の開閉時期ないしは閉弁時期が、所定のクランク角度（例えば、クランク角で２０〜６０°）だけ遅角される。
【００３７】
図５に示すように、この場合、両バルブ開弁オーバーラップ期間は拡大されたものとなる。なお、図５中において、グラフＬ２（実線）及びグラフＬ３（実線）は、それぞれ、ステップＳ５で設定される排気バルブ１３及び吸気バルブ１２の弁開度ないしは開閉時期を示している。続いて、ステップＳ６で、点火プラグ８の点火時期のリタード量（遅角量）が抑制され、点火時期はＡＷＳ運転時における所定のリタード量よりもやや進角した状態となる。この後、ステップＳ１に復帰する（リターン）。
【００３８】
図５から明らかなとおり、この場合は、両バルブ開弁オーバーラップ期間がかなり長いので、排気マニホールド２６ないし排気通路２５内のＨＣを含む排気ガスが燃焼室５内に還流させられ、排気ガス中のＨＣが次の点火時に燃焼室５内で燃焼させられる。このため、ＨＣの排出量が低減される。また、燃焼室５に戻って燃焼するＨＣの燃焼熱により排気ガスの温度が上昇するので、排気ガス浄化装置２８内の排気ガス浄化触媒の昇温が促進され、あるいは高温状態が維持される。これにより、排気ガス浄化触媒の触媒活性が高まり、排気ガスの浄化率が高められる。
【００３９】
また、ステップＳ５では、排気バルブ１３の開閉時期ないしは閉弁時期を遅角すること（遅閉じ）により両バルブ開弁オーバーラップ期間を拡大させるようにしているので、両バルブ開弁オーバーラップ期間は、主としてピストン４が下降する吸気行程で生じる。これにより、排気マニホールド２６ないし排気通路２５内の排気ガスを、より多く燃焼室５内に還流させることができる。このため、より多くのＨＣを燃焼室５内に戻して燃焼させることができる。したがって、ＨＣの排出量をより効果的に低減することができ、また排気ガス浄化触媒の温度をより効果的に上昇させることができる。
【００４０】
図７に、本発明の実施の形態１に係るバルブタイミング制御を行った場合における、ＡＷＳのオン・オフ状態（グラフＧ１）、排気バルブ１３の閉弁時期（グラフＧ２、Ｇ２’）、点火プラグ８の点火時期（Ｇ３、Ｇ３’）、排気ガス浄化触媒上流の排気ガスの温度（グラフＧ４、Ｇ４’）及びＨＣ濃度（グラフＧ５、Ｇ５’）、並びに、エンジン水温（グラフＧ６）の時間に対する変化特性を示す。なお、図７において、グラフＧ２〜Ｇ５（実線）は実施の形態１に係るバルブタイミング制御を行う本発明に係るエンジンＥについてのデータであり、グラフＧ２’〜Ｇ５’（破線）は従来のエンジンについてのデータである。
【００４１】
図７に示す例では、時刻ｔ１でＡＷＳ実行条件が成立してＡＷＳ運転が開始され、時刻ｔ３でＡＷＳ運転が終了している。そして、時刻ｔ１〜ｔ２の期間は冷間状態であり、ステップＳ５〜Ｓ６が実行されている。また、時刻ｔ２〜ｔ３の期間は温間状態であり、ステップＳ３〜Ｓ４が実行されている。図７に示す例では、冷間状態から温間状態に移行し、排気バルブ１３の開閉時期ないしは閉弁時期の遅角が解除され（すなわち進角され）、両バルブ開弁オーバーラップ期間が縮小される際には、排気バルブ１３の開閉時期ないしは閉弁時期は、その急激な変化を避けるため、徐々に進角させられている。図７から明らかなとおり、本発明に係るエンジンＥでは、従来のエンジンに比べて、排気ガス浄化触媒上流の排気ガスの温度は高くなり（グラフＧ４、Ｇ４’）、また排気ガス浄化触媒上流の排気ガスのＨＣ濃度は低くなっている（グラフＧ５、Ｇ５’）。
【００４２】
なお、前記のとおり、図３に示すバルブタイミング制御では、排気温度として、第１温度センサ３６によって検出される排気マニホールド２６の温度が用いられている。しかしながら、排気温度として第２温度センサ３７によって検出される排気通路２５内の排気ガスの温度を用いてもよい。
【００４３】
また、第１温度センサ３６によって検出される排気マニホールド２６の温度を用いるのでなく、エンジンＥの諸元に基づいて推定（予測）された排気マニホールド温度を排気温度として用いてもよい。この場合、排気マニホールド温度は、およそ次のような手順で推定される。すなわち、予めコントロールユニットＣのＲＯＭに記憶されているエンジンＥの諸元（圧縮比、Ｓ／Ｂ比、オーバーラップ等）や、各種センサ３１〜３７等によって検出されるエンジンＥの運転状態を示す各種パラメータ、例えばエンジン回転数、空燃比、体積効率、点火時期等に基づいて排気ガス温度が推定される。
【００４４】
さらに、ノックセンサ（図示せず）で検知されたノッキング発生回数から使用燃料がレギュラーガソリンであるか、又はハイオクガソリンであるかが判定され、この判定結果により排気ガス温度の推定値が補正される。そして、補正された排気ガス温度の推定値と、予めＲＯＭに記憶されている排気系伝熱要素情報、例えば熱容量、熱抵抗、排気管表面積等とに基づいて、排気マニホールド温度が推定される。
【００４５】
以上、本発明の実施の形態１に係るバルブタイミング制御によれば、エンジンＥの始動時ないしは冷機時等において、排気通路２５の温度ないしは排気マニホールド２６の壁部の温度が低い状態でも、排気マニホールド２６内ないしは排気通路２５内の未燃焼のＨＣを燃焼させてＨＣ排出量を低減することができ、かつ排気ガス浄化触媒の温度を高めることができる。
【００４６】
（実施の形態２）
以下、本発明に実施の形態２を説明する。しかしながら、実施の形態２に係るエンジンの構成は実施の形態１に係るエンジンＥと同一であり、実施の形態２は、実施の形態１とはバルブタイミング制御の制御形態が異なるだけである。また、実施の形態２に係るバルブタイミング制御は、実施の形態１に係るバルブタイミング制御のステップＳ５〜Ｓ６に代えてステップＳ１５〜Ｓ１６を設けた点で相違するだけであり、その他のステップの内容は同一である。そこで、説明の重複を避けるため、以下では、実施の形態１にかかるバルブタイミング制御と異なる点のみを説明する。なお、図４に示すフローチャートにおいて、図３に示すフローチャートと同一内容のステップには、同一のステップ番号が付されている。
【００４７】
図４に示すように、実施の形態２に係るバルブタイミング制御では、ステップＳ２で排気温度が基準温度Ｔ以下であると判定された場合（ＮＯ）、すなわち排気通路２５ないしは排気マニホールド２６が冷間状態にあると判定された場合は、ステップＳ１５で、吸気バルブタイミング可変機構１５を制御することにより、吸気バルブ１２の開閉時期ないしは閉弁時期が、所定のクランク角度（例えば、クランク角で２０〜６０°）だけ進角させられる（吸気バルブ早閉じ）。
【００４８】
図６に示すように、この場合、両バルブ開弁オーバーラップ期間は拡大されたものとなる。図６中において、グラフＭ１（実線）及びグラフＭ２（実線）は、それぞれ、ステップＳ１５で設定される排気バルブ１３及び吸気バルブ１２の弁開度ないしは開閉時期を示している。なお、グラフＭ３は、温間状態（ステップＳ３〜Ｓ４実行時）における吸気バルブ１２の弁開度ないしは開閉時期を示している。この場合、吸気バルブ１２の閉弁時期は圧縮行程にかかっている。続いて、ステップＳ１６で、点火プラグ８の点火時期のリタード量（遅角量）が、ＡＷＳ運転時における所定のリタード量に設定される。すなわち、点火時期のリタード量は、とくには抑制されない。この後、ステップＳ１に復帰する（リターン）。
【００４９】
図６から明らかなとおり、冷間状態においては、両バルブ開弁オーバーラップ期間がかなり長いので、排気マニホールド２６ないし排気通路２５内のＨＣを含む排気ガスが燃焼室５内に還流させられ、排気ガス中のＨＣが次の点火時に燃焼室５内で燃焼させられる。このため、ＨＣの排出量が低減される。また、燃焼室５に戻って燃焼するＨＣの燃焼熱により排気ガスの温度が上昇するので、排気ガス浄化装置２８内の排気ガス浄化触媒の昇温が促進され、あるいは高温状態が維持される。これより、排気ガス浄化触媒の触媒活性が高まり、排気ガスの浄化率が高められる。
【００５０】
また、ステップＳ１５では、吸気バルブ１２の開閉時期ないしは閉弁時期を進角させること（吸気バルブ早閉じ）により両バルブ開弁オーバーラップ期間を拡大させるようにしているので、圧縮行程において有効圧縮比を高めることができる。すなわち、吸気バルブ１２の閉弁時期を進角させることにより両バルブオーバーラップ期間が拡大するとともに、吸気行程における吸気バルブ１２の開弁期間が減少し、吸気バルブ１２ないしは吸気ポート１０から抜け出る混合気の量が減少するので、有効圧縮比が上昇し、点火時期のリタード量を多くしても失火しなくなる。さらに、両バルブ開弁オーバーラップ期間の拡大により排気ガスの燃焼室への還流量を増加させることができ、燃焼室５内の温度（気筒内温度）を上昇させることができる。これにより、ステップＳ１６で、失火を抑制しつつ点火時期を十分に（最大限に）リタードさせることができる。
【００５１】
その他の点については、実施の形態１と同様である。かくして、実施の形態２によれば、エンジンＥの始動時ないしは冷機時等において、排気通路２５の温度ないしは排気マニホールド２６の壁部の温度が低い状態でも、排気マニホールド２６内ないしは排気通路２５内の未燃焼のＨＣを燃焼させてＨＣ排出量を低減することができ、かつ排気ガス浄化触媒の温度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の実施の形態１又は実施の形態２に係るエンジンのシステム構成を示す一部断面正面図である。
【図２】図１に示すエンジンの制御システムの構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係るバルブタイミング制御の制御手順を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態２に係るバルブタイミング制御の制御手順を示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施の形態１に係るエンジンの吸気バルブ及び排気バルブの開閉時期を示す図である。
【図６】本発明実施の形態２に係るエンジンの吸気バルブ及び排気バルブの開閉時期を示す図である。
【図７】実施の形態１に係るバルブタイミング制御を行った場合における、ＡＷＳのオン・オフ状態、排気バルブ閉弁時期、点火プラグの点火時期、排気ガス浄化触媒上流の排気ガスの温度及びＨＣ濃度、並びに、エンジン水温の時間に対する変化特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５３】
Ｅ  エンジン、Ｃ  コントロールユニット、１  シリンダヘッド、２  シリンダブロック、３  気筒、４  ピストン、５  燃焼室、６  コネクチングロッド、７  クランクシャフト、８  点火プラグ、９  燃料噴射弁、１０  吸気ポート、１１  排気ポート、１２  吸気バルブ、１３  排気バルブ、１４  吸気バルブカム、１５  吸気バルブタイミング可変機構、１７  排気バルブカム、１８  排気バルブタイミング可変機構、２０  吸気通路、２１  スロットル弁、２２  スロットルボディ、２３  タンブルスワールコントロールバルブ、２５  排気通路、２６  排気マニホールド、２８  排気ガス浄化装置、３１  エアフローセンサ、３２  エンジン回転数センサ、３３  クランク角センサ、３４  スロットル開度センサ、３５  エンジン水温センサ、３６  第１温度センサ、３７  第２温度センサ。
【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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