(57)【要約】【課題】冷間始動時の燃料デポジットの堆積を抑制しつつＨＣ等の未燃燃料の排出量を抑制することができる内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】制御装置２７は、内燃機関の暖機が完了するまでの間において、ＶＶＴ５０を作動させる作動領域Ｒ１と作動させない非作動領域Ｒ２とを設定すると共に、作動領域Ｒ１を画定する作動開始温度と作動終了温度とを内燃機関の冷間始動時の冷却水の水温に応じて設定する。【選択図】図３
2009013817.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気バルブ及び排気バルブの少なくとも一方の開閉タイミングを変更可能な可変動弁機構を備えた内燃機関の制御装置であって、
内燃機関の暖機が完了するまでの間において、前記可変動弁機構を作動させる作動領域と作動させない非作動領域とを設定すると共に、前記作動領域を画定する作動開始温度と作動終了温度とを前記内燃機関の冷間始動時の冷却水の温度に応じて設定する作動温度設定手段を有する、ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記作動温度設定手段は、内燃機関の停止時における冷却水の温度を考慮して、次回の始動時における前記作動終了温度を設定する、ことを特徴とする請求項１に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】
内燃機関において、暖機後よりも燃焼室温度が低い状態である冷間始動時直後に、内燃機関の負荷が増加すると、炭化水素（ＨＣ）が多くなる。排気バルブ及び吸気バルブの少なくとも一方に可変動弁機構（ＶＶＴ）を備えた内燃機関（例えば、特許文献１〜４等参照）では、冷間始動時直後からＶＶＴを作動させ、排気バルブと吸気バルブとのオーバラップ量を増やせば、冷間始動時直後のＨＣの発生量を低減できる。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１３２３９８号公報
【特許文献２】特開２００６−２９１７４７号公報
【特許文献３】特開２００６−２９９９１７号公報
【特許文献４】特開２００４−２５１１５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、冷間始動時直後のＨＣの発生量を低減するために、ＶＶＴを作動させて排気バルブと吸気バルブとの開弁期間のオーバラップ量を増やすと、吸気ポートへの燃料吹き返しにより、吸気ポート内へ燃料デポジットが堆積するという問題がある。いわゆる直噴式の内燃機関においては、いわゆるポート噴射式の内燃機関よりも燃料デポジットの堆積が発生しやすい。
【０００５】
本発明は、上記の事情に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、冷間始動時直後のＨＣの発生量を低減しつつ、吸気ポート内への燃料デポジットの堆積を抑制可能な内燃機関の制御装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る内燃機関の制御装置は、吸気バルブ及び排気バルブの少なくとも一方の開閉タイミングを変更可能な可変動弁機構を備えた内燃機関の制御装置であって、内燃機関の暖機が完了するまでの間において、前記可変動弁機構を作動させる作動領域と作動させない非作動領域とを設定すると共に、前記作動領域を画定する作動開始温度と作動終了温度とを前記内燃機関の冷間始動時の冷却水の温度に応じて設定する作動温度設定手段を有する、ことを特徴とする。
この構成によれば、内燃機関の暖機が完了するまでの間に、可変動弁機構の作動領域及び非作動領域を設けることにより、ＨＣの発生量を低減しつつ吸気ポート内への燃料デポジットの堆積を低減でき、さらに、内燃機関の冷間始動時の冷却水の温度に応じて作動領域及び非作動領域を規定することで、より適切に吸気ポート内への燃料デポジットの堆積を低減できる。
【０００７】
上記構成において、前記作動温度設定手段は、内燃機関の停止時における冷却水の温度を考慮して、次回の始動時における作動終了温度を設定する、構成を採用できる。
この構成によれば、内燃機関の停止時における冷却水の温度を考慮することで、より一層適切に吸気ポート内への燃料デポジットの堆積を低減できる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、冷間始動時直後のＨＣの発生量を低減しつつ、吸気ポート内への燃料デポジットの堆積を抑制可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の最良の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る制御装置が適用された内燃機関の構成を示す図である。
図１において、エンジン１０は、燃料であるガソリンを燃料噴射弁１１から燃焼室１２内に直接噴射し、点火プラグ１３によって着火させる型式のものである。燃焼室１２にそれぞれ臨む吸気ポート１４および排気ポート１５が形成されたシリンダヘッド１６には、吸気ポート１４を開閉する吸気弁１７および排気ポート１５を開閉する排気弁１８を含む動弁機構と、燃焼室１２内の混合気を着火させる点火プラグ１３とが組み込まれ、さらにこの点火プラグ１３に火花を発生させるイグニッションコイル１９が搭載されている。
【００１０】
また、シリンダヘッド１６の上方には、吸気弁１７及び排気弁１８の開閉タイミングをそれぞれ変更可能な可変動弁機構（ＶＶＴ）５０が設けられている。ＶＶＴ５０は、制御装置２７からの制御信号により予め規定された目標変位角マップに従って作動し、排気弁１８と吸気弁１７との開弁期間のオーバラップ量を増加させる。尚、ＶＶＴ５０の構造については、周知であるので詳細説明を省略する。
【００１１】
吸気ポート１４に連通するようにシリンダヘッド１６に連結されて吸気ポート１４と共に吸気通路２０を区画形成する吸気管２１の上流端側には、大気中に含まれる塵埃などを除去して吸気通路２０に導くためのエアクリーナ２２が設けられている。このエアクリーナ２２よりも下流側に位置する吸気管２１の部分には、運転者によって操作される図示しないアクセルペダルの踏み込み量に基づき、スロットルアクチュエータ２３によって開度が調整されるスロットル弁２４が組み込まれている。
【００１２】
吸気通路２０を通る空気流量を検出してこれを制御装置２７に出力するエアフローメータ２９が、途中にサージタンク２８が形成された吸気管２１に取り付けられている。また、吸気管２１には、サージタンク２８の圧力を検出してこれを制御装置２７に出力する吸気圧センサ３０が取り付けられている。
【００１３】
排気ポート１５に連通するようにシリンダヘッド１６に連結されて排気ポート１５と共に排気通路３１を区画形成する排気管３２の途中には、燃焼室１２内での混合気の燃焼により生成する有害物質を無害化する三元触媒３３が組み込まれている。
【００１４】
エアクリーナ２２を通って吸気管２１から燃焼室１２内に供給される空気は、燃料噴射弁１１から燃焼室１２内に噴射される燃料と混合気を形成し、点火プラグ１３の火花により着火して燃焼し、これによって生成する排気ガスが三元触媒３３を通って排気管３２から大気中に排出される。
【００１５】
ピストン３４が往復動するシリンダブロック３５には、このシリンダブロック３５に形成されたウォータジャケット３６内の冷却水の温度を検出してこれを制御装置２７に出力する水温センサ３７と、ピストン３４がコンロッド３８を介して連結されるクランク軸３９の回転角、つまりクランク角を検出してこれを制御装置２７に出力するクランク角センサ４０が取り付けられている。このクランク角センサ４０によるクランク角に基づいてエンジン回転数が求められる。
【００１６】
制御装置２７は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄ変換器、入力インタフェース、出力インタフェース等のハードウエアと所要のソフトウエアで構成され、エンジン１０を制御すると共に作動温度設定手段を構成する。具体的には、２９、３０、４０等から各種信号を受け、出力インタフェースから電気配線を介して信号を、燃料噴射弁１１、イグニッションコイル１９、スロットルアクチュエータ２３、ＶＶＴ５０などに出力して、これらの作動を制御するようになっている。
【００１７】
次に、図２ないし図４を参照してエンジン１０の冷間始動時のＶＶＴ５０の制御の一例について説明する。
ここで、図２は、制御装置２７において実行される、ＶＶＴ５０の作動許可を判定するＶＶＴ作動許可判定ルーチンの処理を示すフローチャートである。また、図３は冷間始動時のＶＶＴ５０の作動領域と非作動領域の一例を示す図である。図４はエンジン１０の停止時における冷却水の水温を考慮した始動時におけるＶＶＴ作動終了温度の設定方法の一例を説明するための図である。
【００１８】
先ず、図２に示すように、水温センサ３７から得られるエンジン１０の始動時の冷却水の温度（始動時水温）が所定の温度範囲内（例えば、２０〜７０℃）にあるかを判断する(ステップＳ１)。この温度範囲は、エンジン１０の冷間始動時にＶＶＴ５０を作動させることがあり得る温度範囲である。尚、エンジン１０の冷間始動時にＶＶＴ５０を作動させることを冷間ＶＶＴと呼ぶことにする。
【００１９】
ステップＳ１において、始動時水温が所定の温度範囲内にない場合には、冷却水の温度が暖機後ＶＶＴ作動水温（例えば、８０℃）以上か判断する(ステップＳ６)。ここで、暖機後ＶＶＴ作動水温とは、エンジン１０の暖機が完了した状態で、ＶＶＴ５０を予め規定された目標変位角マップにしたがってＶＶＴ５０を作動させるための最低水温である。始動時水温が暖機後ＶＶＴ作動水温を越える場合には、暖機後ＶＶＴの作動が許可され（ステップＳ７）、ＶＶＴ５０が通常の作動をする。
【００２０】
ステップＳ１において、始動時水温が所定の温度範囲内にある場合には、検出した始動時水温より、冷間ＶＶＴ終了水温下限値（Ｂ）と冷間ＶＶＴ終了水温上限値（Ｃ）とを設定する(ステップＳ２)。
ここで、図３を参照すると、本実施形態においては、エンジン１０の暖機が完了するまでの間において、ＶＶＴ５０を作動させる作動領域Ｒ１と作動させない非作動領域Ｒ２とが設定されている。
低温側の作動領域Ｒ１と高温側の非作動領域Ｒ２とに分けることにより、作動領域Ｒ１では、ＶＶＴ５０の作動により、ＨＣの発生量を低減でき、非作動領域Ｒ２では、ＶＶＴ５０が作動しないので、吸気ポート１４内への燃料デポジットの堆積を抑制できる。尚、高温側の非作動領域Ｒ２では、温度が比較的高いことからＨＣの発生量が少なく、作動領域Ｒ１のみで冷間始動時直後のＨＣの発生量を十分に低減できる。
【００２１】
図３から分かるように、冷間ＶＶＴ終了水温下限値（Ｂ）は始動時水温に応じて作動領域Ｒ１の下限（作動開始温度）を画定している。冷間ＶＶＴ終了水温上限値（Ｃ）は作動領域Ｒ１の上限（作動終了温度）を画定していると共に、非作動領域Ｒ２の下限を画定している。
また、図３から分かるように、冷間ＶＶＴ終了水温下限値（Ｂ）（すなわち、作動開始温度）と冷間ＶＶＴ終了水温上限値（Ｃ）（すなわち、作動終了温度）とは、始動時水温が高くなるに応じて共に高くなり、また、始動時水温が高いほど、冷間ＶＶＴ終了水温下限値（Ｂ）と冷間ＶＶＴ終了水温上限値（Ｃ）との温度差は小さくなっている（すなわち、始動時水温が高いほど作動領域Ｒ１が非作動領域Ｒ２に対して狭まる）。
始動時水温が高いほど、冷間ＶＶＴ終了水温下限値（Ｂ）と冷間ＶＶＴ終了水温上限値（Ｃ）との温度差を小さくする理由は、始動時水温が高ければ冷間始動時直後のＨＣの発生量は少なく、狭い温度範囲で冷間ＶＶＴを作動させれば、ＨＣの発生量を十分に低減できるからである。逆に、非作動領域Ｒ２を十分に確保することにより、吸気ポート１４内への燃料デポジットの堆積をより確実に抑制できる。
【００２２】
検出した始動時水温が、例えば、３０℃の場合には、冷間ＶＶＴ終了水温下限値（Ｂ）は約３５℃、冷間ＶＶＴ終了水温上限値（Ｃ）は約５０℃となり、始動時水温が５０℃の場合には、下限値（Ｂ）は約５５℃、上限値（Ｃ）は約６０℃となる。
【００２３】
次いで、今回の冷間ＶＶＴ終了水温（Ｄ）を設定する（ステップＳ３）。
冷間ＶＶＴ終了水温（Ｄ）とは、エンジン１０の停止時における冷却水の温度（エンジン停止時水温）を考慮して設定される次回の始動時における冷間ＶＶＴの作動終了温度であり、冷間ＶＶＴ終了水温下限値（Ｂ）と冷間ＶＶＴ終了水温上限値（Ｃ）との間の値に設定される。すなわち、エンジン１０の始動後、暖機が完了する前に、エンジン１０が停止されることが繰り返されると、非作動領域Ｒ２を図３に示したような範囲で確保することができず、吸気ポート１４内への燃料デポジットの堆積を抑制できなくなる。
【００２４】
このため、本実施形態では、エンジン停止時水温を考慮して、冷間ＶＶＴの作動を終了させる水温（Ｄ）を、下限値（Ｂ）と上限値（Ｃ）との間で調整する。すなわち、基本的には、下限値（Ｂ）と上限値（Ｃ）とによって作動領域Ｒ１と非作動領域Ｒ２とを画定しつつ、エンジン停止時水温を考慮して作動領域Ｒ１と非作動領域Ｒ２の範囲を調整することにより、冷間始動時のＨＣの発生量の低減と吸気ポート１４内への燃料デポジットの堆積の抑制を両立させる。
【００２５】
具体的には、今回の冷間ＶＶＴ終了水温を（Ｄ２）、前回の冷間ＶＶＴ終了水温を（Ｄ１）、エンジン停止時水温を（Ｅ）、始動時水温を（Ｆ）とすると、今回の冷間ＶＶＴ終了水温（Ｄ２）は次式（１）、（２）により規定される。
【００２６】
（Ｄ２）＝（Ｄ１）＋（Ａ）…（１）
（Ａ）＝｛（Ｅ）−（Ｄ１）｝−｛（Ｄ１）−（Ｆ）｝−α…（２）
【００２７】
但し、αは定数（例えば、１０℃）であり、また、今回の冷間ＶＶＴ終了水温を（Ｄ２）は、下限値（Ｂ）と上限値（Ｃ）とによりガード処理される。
【００２８】
ここで、図４を参照して冷間ＶＶＴ終了水温（Ｄ）についてさらに説明すると、1トリップ目において始動時水温（Ｆ）が２５℃、エンジン停止時水温（Ｅ）が５５℃、前回の冷間ＶＶＴ終了水温（Ｄ１）が４７．５℃である条件を想定すると、（Ａ）は、（２）式より−２５となり、今回の冷間ＶＶＴ終了水温（Ｄ２）は、２２．５℃となるが、下限値（Ｂ）によりガード処理されるので、今回（次トリップ）の冷間ＶＶＴ終了水温（Ｄ２）は、３０℃となる。
そして、２トリップ目においては、３０℃まで冷間ＶＶＴが作動する。３〜５トリップ目においても、同様に、エンジン停止時水温（Ｅ）に応じて、今回の冷間ＶＶＴ終了水温（Ｄ２）が調整される。
これにより、冷間始動時において、作動領域Ｒ１と非作動領域Ｒ２とが確実に確保される。
【００２９】
ステップＳ３において今回の冷間ＶＶＴ終了水温（Ｄ２）が設定されると、エンジン１０の冷却水の水温と冷間ＶＶＴ終了水温（Ｄ２）とを比較し（ステップＳ４）、冷間ＶＶＴ終了水温（Ｄ２）未満の場合には、冷間ＶＶＴの作動が許可される（ステップＳ５）。
【００３０】
上記実施形態では、ＶＶＴ５０が吸気弁と排気弁の双方に設けられた場合を想定して説明したが、これに限定されるわけではなく、いずれか一方にのみ設けられている場合にも本発明を適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施形態に係る制御装置が適用された内燃機関の構成を示す図である。
【図２】制御装置による処理の一例を示すフローチャートである。
【図３】冷間始動時のＶＶＴの作動領域と非作動領域の一例を示す図である。
【図４】エンジンの停止時における冷却水の水温を考慮した始動時における作動終了温度の設定方法の一例を説明するための図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０…エンジン１０
１１…燃料噴射弁
１２…燃焼室
１３…点火プラグ
１４…吸気ポート
１５…排気ポート
１６…シリンダヘッド
１７…吸気弁
１８…排気弁
１９…イグニッションコイル
２０…吸気通路
２１…吸気管
２７…制御装置
２８…サージタンク
２９…エアフローメータ
３０…吸気圧センサ
３４…ピストン
３５…シリンダブロック
３６…ウォータジャケット
３７…水温センサ
３８…コンロッド
３９…クランク軸
４０…クランク角センサ
５０…可変動弁機構（ＶＶＴ）
【図１】
2009013817.tif 000003
【図２】
2009013817.tif 000004
【図３】
2009013817.tif 000005
【図４】
2009013817.tif 000006