(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気弁及び排気弁の少なくとも一方のバルブ開特性を変更するための可変動弁機構を具備する内燃機関の制御装置であって、機関始動時に、実際の機関回転数が目標機関回転数に一致するように可変動弁機構によって吸気弁及び排気弁の少なくとも一方のバルブ開特性を変更する内燃機関の制御装置において、
気筒内に吸入された積算吸入空気量が予め定められた量以下のときには、気筒内に吸入される吸入空気量が少なくなるように吸気弁及び排気弁の少なくとも一方のバルブ開特性を制御し、気筒内に吸入された積算吸入空気量が前記予め定められた量よりも多いときには、気筒内に吸入される吸入空気量が多くなるように吸気弁及び排気弁の少なくとも一方のバルブ開特性を制御することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
機関吸気通路内に配置されたスロットル弁を具備し、気筒内に吸入された積算吸入空気量が、スロットル弁から気筒までの機関吸気通路内の容積に相当する量以下のときには、気筒内に吸入される吸入空気量が少なくなるように吸気弁及び排気弁の少なくとも一方のバルブ開特性を制御し、気筒内に吸入された積算吸入空気量が、スロットル弁から気筒までの機関吸気通路内の容積に相当する量よりも多いときには、気筒内に吸入される吸入空気量が多くなるように吸気弁及び排気弁の少なくとも一方のバルブ開特性を制御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。
【請求項３】
気筒内に吸入される吸入空気量が少なくなるように制御されているときの吸気弁及び排気弁の少なくとも一方のバルブ開特性を、大気圧、スロットル弁から気筒までの機関吸気通路内の圧力、吸入空気温度、機関冷却水温、及び油温のうちの少なくとも一つに基づいて補正することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
機関始動時に、実際の機関回転数が目標機関回転数に一致するように可変動弁機構によって吸気弁及び排気弁の少なくとも一方のバルブ開特性をフィードバック制御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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、吸気弁及び排気弁の少なくとも一方のバルブ開特性を変更するための可変動弁機構を具備する内燃機関の制御装置が知られている。この種の内燃機関の制御装置の例としては、例えば特開平８−２１８８３３号公報に記載されたものがある。特開平８−２１８８３３号公報に記載された内燃機関の制御装置では、機関始動時に、気筒内に吸入される吸入空気量が増加するように吸気弁のバルブ開特性が変更せしめられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、特開平８−２１８８３３号公報に記載された内燃機関の制御装置では、機関始動時であって機関回転数が始動時ピーク回転数に到達する前に、気筒内に吸入される吸入空気量が増加するように吸気弁のバルブ開特性が変更せしめられてしまう。つまり、特開平８−２１８８３３号公報に記載された内燃機関の制御装置では、気筒内に吸入される吸入空気量が増加するように吸気弁のバルブ開特性が変更せしめられる時点が、始動時ピーク回転数に機関回転数が到達した時ではなく、始動時ピーク回転数に機関回転数が到達する前になっている。そのため、増加せしめられた後の吸入空気量に基づいて始動時ピーク回転数が定まってしまい、その結果、機関回転数が始動時ピーク回転数に到達する時に、機関回転数がオーバシュートしてしまっている。
【０００４】
一方で、始動時のエミッション及び燃費を向上させるためには、始動時ピーク回転数を比較的低く抑えることが必要になる。そのために、目標始動時ピーク回転数は比較的低い値に設定される。詳細には、機関回転数が始動時ピーク回転数に到達する時に機関回転数がほとんどオーバシュートしないように、目標始動時ピーク回転数は設定される。従って、上述した特開平８−２１８８３３号公報に記載された内燃機関の制御装置では、機関回転数が始動時ピーク回転数に到達する時に機関回転数がオーバシュートしているため、実際の始動時ピーク回転数が目標始動時ピーク回転数に一致せしめられていないと言える。すなわち、特開平８−２１８８３３号公報に記載された内燃機関の制御装置では、機関始動時に実際の機関回転数を目標機関回転数に一致させることができない。
【０００５】
前記問題点に鑑み、本発明は機関始動時に実際の機関回転数を目標機関回転数に一致させることによって機関始動時の機関回転数のオーバシュートを低減することができる内燃機関の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に記載の発明によれば、吸気弁及び排気弁の少なくとも一方のバルブ開特性を変更するための可変動弁機構を具備する内燃機関の制御装置であって、機関始動時に、実際の機関回転数が目標機関回転数に一致するように可変動弁機構によって吸気弁及び排気弁の少なくとも一方のバルブ開特性を変更する内燃機関の制御装置において、気筒内に吸入された積算吸入空気量が予め定められた量以下のときには、気筒内に吸入される吸入空気量が少なくなるように吸気弁及び排気弁の少なくとも一方のバルブ開特性を制御し、気筒内に吸入された積算吸入空気量が前記予め定められた量よりも多いときには、気筒内に吸入される吸入空気量が多くなるように吸気弁及び排気弁の少なくとも一方のバルブ開特性を制御することを特徴とする内燃機関の制御装置が提供される。
【００１１】
請求項２に記載の発明によれば、機関吸気通路内に配置されたスロットル弁を具備し、気筒内に吸入された積算吸入空気量が、スロットル弁から気筒までの機関吸気通路内の容積に相当する量以下のときには、気筒内に吸入される吸入空気量が少なくなるように吸気弁及び排気弁の少なくとも一方のバルブ開特性を制御し、気筒内に吸入された積算吸入空気量が、スロットル弁から気筒までの機関吸気通路内の容積に相当する量よりも多いときには、気筒内に吸入される吸入空気量が多くなるように吸気弁及び排気弁の少なくとも一方のバルブ開特性を制御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が提供される。
【００１２】
請求項１及び２に記載の内燃機関の制御装置では、機関始動前にスロットル弁と気筒との間の機関吸気通路内に存在していた空気が気筒内に吸入される量はスロットル弁によって制御できず、また、スロットル弁から気筒までの機関吸気通路内に存在していた空気のうち、機関回転数が始動時ピーク回転数に到達する前に気筒内に吸入される吸入空気量に基づいて始動時ピーク回転数が定まることに鑑み、気筒内に吸入された積算吸入空気量が、例えばスロットル弁から気筒までの機関吸気通路内の容積に相当する量のような予め定められた量以下のときには、気筒内に吸入される吸入空気量が少なくなるように吸気弁及び排気弁の少なくとも一方のバルブ開特性が制御され、気筒内に吸入された積算吸入空気量が、例えばスロットル弁から気筒までの機関吸気通路内の容積に相当する量のような予め定められた量よりも多いときには、気筒内に吸入される吸入空気量が多くなるように吸気弁及び排気弁の少なくとも一方のバルブ開特性が制御される。そのため、気筒内に吸入された積算吸入空気量が例えばスロットル弁から気筒までの機関吸気通路内の容積に相当する量のような予め定められた量以下であるか否かに基づくことなく吸入空気量を増加させるようにバルブ開特性が変更せしめられてしまう特開平８−２１８８３３号公報に記載された内燃機関の制御装置とは異なり、実際の始動時ピーク回転数を比較的低い値の目標始動時ピーク回転数に一致させることができ、機関始動時の機関回転数のオーバシュートを低減することができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明によれば、気筒内に吸入される吸入空気量が少なくなるように制御されているときの吸気弁及び排気弁の少なくとも一方のバルブ開特性を、大気圧、スロットル弁から気筒までの機関吸気通路内の圧力、吸入空気温度、機関冷却水温、及び油温のうちの少なくとも一つに基づいて補正することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関の制御装置が提供される。
【００１４】
請求項３に記載の内燃機関の制御装置では、気筒内に吸入される吸入空気量が少なくなるように制御されているときの吸気弁及び排気弁の少なくとも一方のバルブ開特性が、大気圧、スロットル弁から気筒までの機関吸気通路内の圧力、吸入空気温度、機関冷却水温、及び油温のうちの少なくとも一つに基づいて補正される。そのため、気筒内に吸入される吸入空気量が少なくなるように制御されているときの吸気弁及び排気弁の少なくとも一方のバルブ開特性が大気圧等に基づいて補正されない場合に比べ、バルブ開特性を適切に制御することができる。
【００１５】
請求項４に記載の発明によれば、機関始動時に、実際の機関回転数が目標機関回転数に一致するように可変動弁機構によって吸気弁及び排気弁の少なくとも一方のバルブ開特性をフィードバック制御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が提供される。
【００１６】
請求項４に記載の内燃機関の制御装置では、機関始動時に実際の機関回転数が目標機関回転数に一致するように可変動弁機構によって吸気弁及び排気弁の少なくとも一方のバルブ開特性がフィードバック制御される。そのため、バルブ開特性がフィードバック制御されない場合に比べ、機関始動時に実際の機関回転数を目標機関回転数に確実に一致させることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を用いて本発明の実施形態について説明する。尚、以下に説明する内燃機関の制御装置の実施形態のうち、本発明に係る内燃機関の制御装置の実施形態は、第三の実施形態および第四の実施形態であり、その他の第一の実施形態および第二の実施形態は、参考実施形態である。
【００１８】
図１は本発明の内燃機関の制御装置の第一の実施形態の概略構成図、図２は図１に示した内燃機関の制御装置の吸気系等の詳細図である。図１及び図２において、１は内燃機関、２は吸気弁、３は排気弁、４は吸気弁を開閉させるためのカム、５は排気弁を開閉させるためのカム、６は吸気弁用カム４を担持しているカムシャフト、７は排気弁用カム５を担持しているカムシャフトである。図３は図１に示した吸気弁用カム及びカムシャフトの詳細図である。図３に示すように、本実施形態のカム４のカムプロフィルは、カムシャフト中心軸線の方向に変化している。つまり、本実施形態のカム４は、図３の左端のノーズ高さが右端のノーズ高さよりも大きくなっている。すなわち、本実施形態の吸気弁２のバルブリフト量は、バルブリフタがカム４の左端と接しているときよりも、バルブリフタがカム４の右端と接しているときの方が小さくなる。
【００１９】
図１及び図２の説明に戻り、８は気筒内に形成された燃焼室、９はバルブリフト量を変更するために吸気弁２に対してカム４をカムシャフト中心軸線の方向に移動させるためのバルブリフト量変更装置である。つまり、バルブリフト量変更装置９を作動することにより、カム４の左端（図３）においてカム４とバルブリフタとを接触させたり、カム４の右端（図３）においてカム４とバルブリフタとを接触させたりすることができる。バルブリフト量変更装置９によって吸気弁２のバルブリフト量が変更されると、それに伴って、吸気弁２の開口面積が変更されることになる。本実施形態の吸気弁２では、バルブリフト量が増加されるに従って吸気弁２の開口面積が増加するようになっている。１０はバルブリフト量変更装置９を駆動するためのドライバ、１１は吸気弁２の開弁期間を変更することなく吸気弁の開閉タイミングをシフトさせるための開閉タイミングシフト装置である。つまり、開閉タイミングシフト装置１１を作動することにより、吸気弁２の開閉タイミングを進角側にシフトさせたり、遅角側にシフトさせたりすることができる。１２は開閉タイミングシフト装置１１を作動するための油圧を制御するオイルコントロールバルブである。尚、本実施形態における可変動弁機構には、バルブリフト量変更装置９及び開閉タイミングシフト装置１１の両者が含まれることになる。
【００２０】
１３はクランクシャフト、１４はオイルパン、１５は燃料噴射弁、１６は吸気弁２のバルブリフト量及び開閉タイミングシフト量を検出するためのセンサ、１７は機関回転数を検出するためのセンサである。１８は気筒内に吸入空気を供給する吸気管内の圧力を検出するための吸気管圧センサ、１９はエアフローメータ、２０は内燃機関冷却水の温度を検出するための冷却水温センサ、２１は気筒内に供給される吸入空気の吸気管内における温度を検出するための吸入空気温センサ、２２はＥＣＵ（電子制御装置）である。５０はシリンダ、５１，５２は吸気管、５３はサージタンク、５４は排気管、５５は点火栓、５６はアクセルペダル開度とは無関係に開度が変更せしめられるスロットル弁である。
【００２１】
図４は図１に示したバルブリフト量変更装置等の詳細図である。図４において、３０は吸気弁用カムシャフト６に連結された磁性体、３１は磁性体３０を左側に付勢するためのコイル、３２は磁性体３０を右側に付勢するための圧縮ばねである。コイル３１に対する通電量が増加されるに従って、カム４及びカムシャフト６が左側に移動する量が増加し、吸気弁２のバルブリフト量が減少せしめられることになる。
【００２２】
図５はバルブリフト量変更装置が作動されるのに伴って吸気弁のバルブリフト量が変化する様子を示した図である。図５に示すように、コイル３１に対する通電量が減少されるに従って、吸気弁２のバルブリフト量が増加せしめられる（実線→破線→一点鎖線）。また本実施形態では、バルブリフト量変更装置９が作動されるのに伴って、吸気弁２の開弁期間も変更せしめられる。つまり、吸気弁２の作用角も変更せしめられる。詳細には、吸気弁２のバルブリフト量が増加せしめられるのに伴って、吸気弁２の作用角が増加せしめられる（実線→破線→一点鎖線）。更に本実施形態では、バルブリフト量変更装置９が作動されるのに伴って、吸気弁２のバルブリフト量がピークとなるタイミングも変更せしめられる。詳細には、吸気弁２のバルブリフト量が増加せしめられるのに伴って、吸気弁２のバルブリフト量がピークとなるタイミングが遅角せしめられる（実線→破線→一点鎖線）。
【００２３】
図６は図１に示した開閉タイミングシフト装置等の詳細図である。図６において、４０は吸気弁２の開閉タイミングを進角側にシフトさせるための進角側油路、４１は吸気弁２の開閉タイミングを遅角側にシフトさせるための遅角側油路、４２はオイルポンプである。進角側油路４０内の油圧が増加されるに従い、吸気弁２の開閉タイミングが進角側にシフトせしめられる。つまり、クランクシャフト１３に対するカムシャフト６の回転位相が進角せしめられる。一方、遅角側油路４１の油圧が増加されるに従い、吸気弁２の開閉タイミングが遅角側にシフトせしめられる。つまり、クランクシャフト１３に対するカムシャフト６の回転位相が遅角せしめられる。
【００２４】
図７は開閉タイミングシフト装置が作動されるのに伴って吸気弁の開閉タイミングがシフトする様子を示した図である。図７に示すように、進角側油路４０内の油圧が増加されるに従って吸気弁２の開閉タイミングが進角側にシフトされる（実線→破線→一点鎖線）。このとき、吸気弁２の開弁期間は変更されない、つまり、吸気弁２が開弁している期間の長さは変更されない。
【００２５】
上述した本実施形態において、機関始動時（機関回転数が機関アイドル回転数に収束する前の段階をいう。以下同様。）の吸気弁２のバルブリフト量及び作用角と、機関始動後（機関回転数が機関アイドル回転数に収束して安定した後の段階をいう。以下同様。）の吸気弁２のバルブリフト量及び作用角とを同様に制御してしまうと、機関始動前にスロットル弁５６とシリンダ５０との間の吸気管５１，５２内に存在していた空気が機関始動時にシリンダ５０内に一気に吸入されてしまい、その結果、始動時のピーク回転数が機関アイドル回転数よりもはるかに高くなってしまう。つまり、機関始動時に機関回転数がオーバシュートしてしまう。そこで本実施形態では、そのような問題点を解消するために、後述するように吸気弁２のバルブ開特性が制御される。
【００２６】
図８は本実施形態の吸気弁のバルブ開特性変更制御方法を示したフローチャートである。このルーチンは所定時間間隔で実行される。図８に示すように、このルーチンが開始されると、まずステップ１００においてセンサ１７の出力値に基づいて算出された機関回転数が始動時ピーク回転数に到達したか否かが判断される。ＮＯのときにはステップ１０１に進み、ＹＥＳのときにはステップ１０３に進む。ステップ１０１では、機関始動前にスロットル弁５６とシリンダ５０との間の吸気管５１，５２内に存在していた空気が機関始動時にシリンダ５０内に一気に吸入されてしまわないように、バルブリフト量及び作用角が比較的小さい小カムが選択される。具体的には、図５に実線で示したような吸気弁２のバルブ開特性になるようにバルブリフト量変更装置９が制御される。
【００２７】
次いでステップ１０２では、大気圧センサ（図示せず）の出力値に基づいて算出された大気圧、吸気管圧センサ１８の出力値に基づいて算出されたスロットル弁５６よりも下流側の吸気管５１内の圧力、吸入空気温センサ２１の出力値に基づいて算出された吸入空気温、冷却水温センサ２０の出力値に基づいて算出された機関冷却水温、及び、例えば開閉タイミングシフト装置１１を作動する作動油の温度を検出するための油温センサ（図示せず）の出力値に基づいて算出された油温に応じて吸気弁２のバルブリフト量及び作用角が補正される。詳細には、大気圧が低くなるに従って吸気弁２のバルブリフト量及び作用角が大きくなるように補正され、スロットル弁５６よりも下流側の吸気管５１内の圧力が高くなるに従って吸気弁２のバルブリフト量及び作用角が小さくなるように補正される。また、吸入空気温が高くなるに従って吸気弁２のバルブリフト量及び作用角が小さくなるように補正され、冷却水温及び油温が低くなるに従って吸気弁２のバルブリフト量及び作用角が大きくなるように補正される。
【００２８】
一方、ステップ１０３では、機関始動後の機関回転数が目標機関アイドル回転数に一致するように、バルブリフト量及び作用角がステップ１０１において選択されたものよりも大きい大カムが選択される。具体的には、図５に破線で示したような吸気弁２のバルブ開特性になるようにバルブリフト量変更装置９が制御される。
【００２９】
図９は従来の場合と本実施形態とにおける機関始動時の機関回転数と時間との関係を示した図である。図９において、実線は本実施形態の実際の機関回転数を示しており、破線は従来の実際の機関回転数を示している。図９に示すように、機関始動時と機関始動後とで吸気弁２のバルブリフト量及び作用角が同様に設定されている従来の内燃機関の制御装置の場合、時間ｔ０に機関が始動されると、吸気弁２のバルブリフト量及び作用角が比較的大きい値に設定されているため、機関始動前にスロットル弁５６とシリンダ５０との間の吸気管５１，５２内に存在していた空気がシリンダ５０内に一気に吸入されてしまい、その結果、始動時のピーク回転数が機関アイドル回転数よりもはるかに高くなってしまう（時間ｔ１）。一方、機関始動時の吸気弁２のバルブリフト量及び作用角が機関始動後の吸気弁２のバルブリフト量及び作用角よりも小さく設定されている本実施形態の内燃機関の制御装置の場合、時間ｔ０に機関が始動されると、始動時のピーク回転数があまり高くならず、機関回転数のオーバシュートが低減された状態で機関回転数が機関アイドル回転数に収束する（時間ｔ１）。本実施形態では、時間ｔ１に、バルブリフト量及び作用角が小さい状態からバルブリフト量及び作用角が大きい状態に切換わるようにバルブリフト量変更装置１１が作動される。本実施形態の内燃機関の制御装置によって吸気弁２のバルブリフト量及び作用角が制御されることにより、実際の機関回転数の軌跡は、予め定められた目標機関回転数の軌跡とほぼ一致せしめられる。
【００３０】
本実施形態によれば、機関始動時に実際の機関回転数が目標機関回転数に一致するようにバルブリフト量変更装置９によって吸気弁２のバルブ開特性が変更せしめられる。具体的には、機関回転数が始動時ピーク回転数に到達するまで（図９の時間ｔ１まで）は気筒内に吸入される吸入空気量が少なくなるように、図８のステップ１０１において吸気弁２のバルブリフト量及び作用角が小さくされる。そのため、機関回転数が始動時ピーク回転数に到達する以前（図９の時間ｔ１以前）に、気筒内に吸入される吸入空気量が増加せしめられてしまう特開平８−２１８８３３号公報に記載された内燃機関の制御装置とは異なり、図９に示したように実際の始動時ピーク回転数を比較的低い値の目標始動時ピーク回転数にほぼ一致させることができ、機関始動時の機関回転数のオーバシュートを低減することができる。
【００３１】
また本実施形態によれば、ステップ１０２において、気筒内に吸入される吸入空気量が少なくなるように制御されているときの吸気弁２のバルブリフト量及び作用角が、大気圧、スロットル弁５６からシリンダ５０までの吸気管５１内の圧力、吸入空気温度、機関冷却水温、及び油温に基づいて補正される。そのため、気筒内に吸入される吸入空気量が少なくなるように制御されているとき（図９の時間ｔ０から時間ｔ１）の吸気弁２のバルブリフト量及び作用角がそれらに基づいて補正されない場合に比べ、吸気弁２のバルブリフト量及び作用角を適切に制御し、実際の機関回転数を目標機関回転数に一致させることができる。
【００３２】
尚、上述した第一の実施形態では、ステップ１０１及びステップ１０２において吸気弁２のバルブリフト量及び作用角が変更制御されているが、他の実施形態では、吸気弁２のバルブリフト量のみを変更制御することも可能であり、また、吸気弁２の作用角のみを変更制御することも可能である。あるいは、吸気弁２の開弁時期及び／又は吸気弁２の閉弁時期を変更制御することも可能である。いずれにしても、図９の時間ｔ０から時間ｔ１の間にシリンダ５０内に吸入される吸入空気量が時間ｔ１以降にシリンダ５０内に吸入される吸入空気量よりも少なくなるように吸気弁のバルブ開特性が制御されれば、本実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００３３】
また第一の実施形態では、ステップ１０１及びステップ１０２において吸気弁２のバルブリフト量及び作用角を変更することによりシリンダ５０内に吸入される吸入空気量が少なくされているが、他の実施形態では、排気弁３の閉弁時期を遅角して吸気弁２及び排気弁３のバルブオーバラップ量を増加させることによってシリンダ５０内に吸入される吸入空気量を少なくすることも可能である。この実施形態によっても、本実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００３４】
更に第一の実施形態では、ステップ１０１に次いでステップ１０２が実行されているが、他の実施形態では、ステップ１０２を排除することも可能である。この実施形態によっても、ステップ１０１を実行することにより達成される第一の実施形態の効果と同様の効果を奏することができる。
【００３５】
また第一の実施形態では、ステップ１０２において、大気圧、スロットル弁５６よりも下流側の吸気管５１内の圧力、吸入空気温、機関冷却水温、及び油温のすべてに基づいて吸気弁２のバルブリフト量及び作用角が補正されているが、他の実施形態では、これらのうちの少なくともいずれか一つに基づいて吸気弁２のバルブリフト量及び作用角を補正することも可能である。
【００３６】
以下、本発明の内燃機関の制御装置の第二の実施形態について説明する。本実施形態の構成は、後述する点を除き、上述した第一の実施形態の構成とほぼ同様である。従って、第一の実施形態とほぼ同様の効果を奏することができる。図１０は本実施形態の吸気弁のバルブ開特性変更制御方法を示したフローチャートである。第一の実施形態と同様に、このルーチンは所定時間間隔で実行される。図１０に示すように、このルーチンが開始されると、まずステップ１００において、第一の実施形態と同様に、センサ１７の出力値に基づいて算出された機関回転数が始動時ピーク回転数に到達したか否かが判断される。ＮＯのときにはステップ１０１に進み、ＹＥＳのときにはステップ１０３に進む。ステップ１０１では、第一の実施形態と同様に、機関始動前にスロットル弁５６とシリンダ５０との間の吸気管５１，５２内に存在していた空気が機関始動時にシリンダ５０内に一気に吸入されてしまわないように、バルブリフト量及び作用角が比較的小さい小カムが選択される。
【００３７】
次いでステップ１０２では、第一の実施形態と同様に、大気圧センサ（図示せず）の出力値に基づいて算出された大気圧、吸気管圧センサ１８の出力値に基づいて算出されたスロットル弁５６よりも下流側の吸気管５１内の圧力、吸入空気温センサ２１の出力値に基づいて算出された吸入空気温、冷却水温センサ２０の出力値に基づいて算出された機関冷却水温、及び、例えば開閉タイミングシフト装置１１を作動する作動油の温度を検出するための油温センサ（図示せず）の出力値に基づいて算出された油温に応じて吸気弁２のバルブリフト量及び作用角が補正され、ステップ２００に進む。一方、ステップ１０３では、第一の実施形態と同様に、機関始動後の機関回転数が目標機関アイドル回転数に一致するように、バルブリフト量及び作用角がステップ１０１において選択されたものよりも大きい大カムが選択され、ステップ２００に進む。
【００３８】
ステップ２００では、ＥＣＵ２２のＲＯＭ内に予め記憶されている目標機関回転数が読み込まれる。詳細には、例えば異なる機関冷却水温毎に目標機関回転数がそれぞれ設定されている。次いでステップ２０１では、センサ１７の出力値に基づいて実際の機関回転数が算出される。次いでステップ２０２では、実際の機関回転数が目標機関回転数に一致するように吸気弁２のバルブリフト量及び作用角がフィードバック制御される。詳細には、例えば吸気弁２のバルブリフト量及び作用角が図５に実線で示す状態に設定されているときであって、実際の機関回転数が目標機関回転数よりも低いときには、吸入空気量を増加させて実際の機関回転数を増加させるために、吸気弁２のバルブリフト量及び作用角が増加せしめられるように（図５に矢印で示す向きに）バルブリフト量変更装置９が制御される。一方、例えば吸気弁２のバルブリフト量及び作用角が図５に実線で示す状態に設定されているときであって、実際の機関回転数が目標機関回転数よりも高いときには、吸入空気量を減少させて実際の機関回転数を減少させるために、吸気弁２のバルブリフト量及び作用角が減少せしめられるように（図５に矢印で示す向きとは逆向きに）バルブリフト量変更装置９が制御される。本実施形態によれば、ステップ２００からステップ２０２において吸気弁２のバルブリフト量及び作用角がフィードバック制御されるため、吸気弁２のバルブリフト量及び作用角がフィードバック制御されない場合に比べ、機関始動時に実際の機関回転数を目標機関回転数に確実に一致させることができる。
【００３９】
第二の実施形態では、図４に示したようにバルブリフト量変更装置９が電磁駆動されるために油温が比較的低い機関始動直後（図９の時間ｔ０）からバルブリフト量変更装置９のフィードバック制御が行われているが、バルブリフト量変更装置が油圧駆動される他の実施形態では、バルブリフト量変更装置のフィードバック制御の制御性を向上させるために、機関始動直後からではなく、油温がある程度上昇した後からバルブリフト量変更装置のフィードバック制御を開始し、油温が上昇するまではバルブリフト量変更装置のフィードバック制御を行わないようにすることも可能である。油圧駆動されるバルブリフト量変更装置のフィードバック制御をいつから開始するかの判断は、上述したように油温に基づいて行ってもよく、あるいは、機関回転数から推定される油圧に基づいて行ってもよく、また、機関始動時からの推定オイルポンプ積算吐出量に基づいて行うことも可能である。
【００４０】
また第二の実施形態では、ステップ１０１及びステップ１０２において吸気弁２のバルブリフト量及び作用角が変更制御されているが、他の実施形態では、吸気弁２のバルブリフト量のみを変更制御することも可能であり、また、吸気弁２の作用角のみを変更制御することも可能である。あるいは、吸気弁２の開弁時期及び／又は吸気弁２の閉弁時期を変更制御することも可能である。更に第二の実施形態では、ステップ１０１及びステップ１０２において吸気弁２のバルブリフト量及び作用角を変更することによりシリンダ５０内に吸入される吸入空気量が少なくされているが、他の実施形態では、排気弁３の閉弁時期を遅角して吸気弁２及び排気弁３のバルブオーバラップ量を増加させることによってシリンダ５０内に吸入される吸入空気量を少なくすることも可能である。
【００４１】
また第二の実施形態では、ステップ１０１に次いでステップ１０２が実行されているが、他の実施形態では、ステップ１０２を排除することも可能である。更に第二の実施形態では、ステップ１０２において、大気圧、スロットル弁５６よりも下流側の吸気管５１内の圧力、吸入空気温、機関冷却水温、及び油温のすべてに基づいて吸気弁２のバルブリフト量及び作用角が補正されているが、他の実施形態では、これらのうちの少なくともいずれか一つに基づいて吸気弁２のバルブリフト量及び作用角を補正することも可能である。
【００４２】
以下、本発明の内燃機関の制御装置の第三の実施形態について説明する。本実施形態の構成は、後述する点を除き、上述した第一の実施形態の構成とほぼ同様である。従って、第一の実施形態とほぼ同様の効果を奏することができる。図１１は本実施形態の吸気弁のバルブ開特性変更制御方法を示したフローチャートである。第一の実施形態と同様に、このルーチンは所定時間間隔で実行される。図１１に示すように、このルーチンが開始されると、まずステップ３００において、例えば吸気管５１内の圧力、吸入空気温、及び気体の状態方程式から推定算出された機関始動直後からの積算吸入空気量が予め定められた閾値を越えたか否かが判断される。ＮＯのときにはステップ１０１に進み、ＹＥＳのときにはステップ１０３に進む。本実施形態では、上述した閾値は、機関始動前にスロットル弁５６とシリンダ５０との間の吸気管５１，５２内に存在していた空気量に設定されている。ステップ１０１では、第一の実施形態と同様に、機関始動前にスロットル弁５６とシリンダ５０との間の吸気管５１，５２内に存在していた空気が機関始動時にシリンダ５０内に一気に吸入されてしまわないように、バルブリフト量及び作用角が比較的小さい小カムが選択される。
【００４３】
次いでステップ１０２では、第一の実施形態と同様に、大気圧センサ（図示せず）の出力値に基づいて算出された大気圧、吸気管圧センサ１８の出力値に基づいて算出されたスロットル弁５６よりも下流側の吸気管５１内の圧力、吸入空気温センサ２１の出力値に基づいて算出された吸入空気温、冷却水温センサ２０の出力値に基づいて算出された機関冷却水温、及び、例えば開閉タイミングシフト装置１１を作動する作動油の温度を検出するための油温センサ（図示せず）の出力値に基づいて算出された油温に応じて吸気弁２のバルブリフト量及び作用角が補正される。一方、ステップ１０３では、第一の実施形態と同様に、機関始動後の機関回転数が目標機関アイドル回転数に一致するように、バルブリフト量及び作用角がステップ１０１において選択されたものよりも大きい大カムが選択される。
【００４４】
本実施形態における機関始動時の機関回転数と時間との関係は、図９に示した第一の実施形態の場合（図９中の実線）とほぼ同様になる。つまり、本実施形態の内燃機関の制御装置によって吸気弁２のバルブリフト量及び作用角が制御されることによっても、第一の実施形態と同様に、実際の機関回転数の軌跡は、予め定められた目標機関回転数の軌跡とほぼ一致せしめられる。
【００４５】
本実施形態によれば、機関始動時に実際の機関回転数が目標機関回転数に一致するようにバルブリフト量変更装置９によって吸気弁２のバルブ開特性が変更せしめられる。具体的には、シリンダ５０内に吸入された積算吸入空気量が、スロットル弁５６からシリンダ５０までの吸気管５１，５２内の容積に相当する量以下のときには、ステップ１０１においてシリンダ５０内に吸入される吸入空気量が少なくなるように吸気弁２のバルブリフト量及び作用角が小さくされる。一方、シリンダ５０内に吸入された積算吸入空気量が、スロットル弁５６からシリンダ５０までの吸気管５１，５２内の容積に相当する量よりも多いときには、ステップ１０３においてシリンダ５０内に吸入される吸入空気量が多くなるように吸気弁２のバルブリフト量及び作用角が大きくされる。そのため、シリンダ５０内に吸入された積算吸入空気量がスロットル弁５６からシリンダ５０までの吸気管５１，５２内の容積に相当する量以下であるか否かに基づくことなく吸入空気量を増加させるようにバルブ開特性が変更せしめられてしまう特開平８−２１８８３３号公報に記載された内燃機関の制御装置とは異なり、実際の始動時ピーク回転数を比較的低い値の目標始動時ピーク回転数に一致させることができ、機関始動時の機関回転数のオーバシュートを低減することができる。
【００４６】
また本実施形態によれば、第一の実施形態と同様に、ステップ１０２において、気筒内に吸入される吸入空気量が少なくなるように制御されているときの吸気弁２のバルブリフト量及び作用角が、大気圧、スロットル弁５６からシリンダ５０までの吸気管５１内の圧力、吸入空気温度、機関冷却水温、及び油温に基づいて補正される。そのため、第一の実施形態と同様に、気筒内に吸入される吸入空気量が少なくなるように制御されているときの吸気弁２のバルブリフト量及び作用角がそれらに基づいて補正されない場合に比べ、吸気弁２のバルブリフト量及び作用角を適切に制御し、実際の機関回転数を目標機関回転数に一致させることができる。
【００４７】
尚、上述した第三の実施形態では、ステップ１０１及びステップ１０２において吸気弁２のバルブリフト量及び作用角が変更制御されているが、他の実施形態では、吸気弁２のバルブリフト量のみを変更制御することも可能であり、また、吸気弁２の作用角のみを変更制御することも可能である。あるいは、吸気弁２の開弁時期及び／又は吸気弁２の閉弁時期を変更制御することも可能である。また第三の実施形態では、ステップ１０１及びステップ１０２において吸気弁２のバルブリフト量及び作用角を変更することによりシリンダ５０内に吸入される吸入空気量が少なくされているが、他の実施形態では、排気弁３の閉弁時期を遅角して吸気弁２及び排気弁３のバルブオーバラップ量を増加させることによってシリンダ５０内に吸入される吸入空気量を少なくすることも可能である。
【００４８】
更に第三の実施形態では、ステップ１０１に次いでステップ１０２が実行されているが、他の実施形態では、ステップ１０２を排除することも可能である。また第三の実施形態では、ステップ１０２において、大気圧、スロットル弁５６よりも下流側の吸気管５１内の圧力、吸入空気温、機関冷却水温、及び油温のすべてに基づいて吸気弁２のバルブリフト量及び作用角が補正されているが、他の実施形態では、これらのうちの少なくともいずれか一つに基づいて吸気弁２のバルブリフト量及び作用角を補正することも可能である。
【００４９】
以下、本発明の内燃機関の制御装置の第四の実施形態について説明する。本実施形態の構成は、後述する点を除き、上述した第一及び第三の実施形態の構成とほぼ同様である。従って、第一及び第三の実施形態とほぼ同様の効果を奏することができる。図１２は本実施形態の吸気弁のバルブ開特性変更制御方法を示したフローチャートである。第一及び第三の実施形態と同様に、このルーチンは所定時間間隔で実行される。図１２に示すように、このルーチンが開始されると、まずステップ３００において、第三の実施形態と同様に、例えば吸気管５１内の圧力、吸入空気温、及び気体の状態方程式から推定算出された機関始動直後からの積算吸入空気量が予め定められた閾値を越えたか否かが判断される。ＮＯのときにはステップ１０１に進み、ＹＥＳのときにはステップ１０３に進む。本実施形態では第三の実施形態と同様に、上述した閾値は、機関始動前にスロットル弁５６とシリンダ５０との間の吸気管５１，５２内に存在していた空気量に設定されている。ＮＯのときにはステップ１０１に進み、ＹＥＳのときにはステップ１０３に進む。ステップ１０１では、第一及び第三の実施形態と同様に、機関始動前にスロットル弁５６とシリンダ５０との間の吸気管５１，５２内に存在していた空気が機関始動時にシリンダ５０内に一気に吸入されてしまわないように、バルブリフト量及び作用角が比較的小さい小カムが選択される。
【００５０】
次いでステップ１０２では、第一及び第三の実施形態と同様に、大気圧センサ（図示せず）の出力値に基づいて算出された大気圧、吸気管圧センサ１８の出力値に基づいて算出されたスロットル弁５６よりも下流側の吸気管５１内の圧力、吸入空気温センサ２１の出力値に基づいて算出された吸入空気温、冷却水温センサ２０の出力値に基づいて算出された機関冷却水温、及び、例えば開閉タイミングシフト装置１１を作動する作動油の温度を検出するための油温センサ（図示せず）の出力値に基づいて算出された油温に応じて吸気弁２のバルブリフト量及び作用角が補正され、ステップ２００に進む。一方、ステップ１０３では、第一及び第三の実施形態と同様に、機関始動後の機関回転数が目標機関アイドル回転数に一致するように、バルブリフト量及び作用角がステップ１０１において選択されたものよりも大きい大カムが選択され、ステップ２００に進む。
【００５１】
ステップ２００では、第三の実施形態と同様に、ＥＣＵ２２のＲＯＭ内に予め記憶されている目標機関回転数が読み込まれる。次いでステップ２０１では、第三の実施形態と同様に、センサ１７の出力値に基づいて実際の機関回転数が算出される。次いでステップ２０２では、第三の実施形態と同様に、実際の機関回転数が目標機関回転数に一致するように吸気弁２のバルブリフト量及び作用角がフィードバック制御される。本実施形態によれば、上述した第二の実施形態と同様に、ステップ２００からステップ２０２において吸気弁２のバルブリフト量及び作用角がフィードバック制御されるため、吸気弁２のバルブリフト量及び作用角がフィードバック制御されない場合に比べ、機関始動時に実際の機関回転数を目標機関回転数に確実に一致させることができる。
【００５２】
第四の実施形態では、図４に示したようにバルブリフト量変更装置９が電磁駆動されるために油温が比較的低い機関始動直後（図９の時間ｔ０）からバルブリフト量変更装置９のフィードバック制御が行われているが、バルブリフト量変更装置が油圧駆動される他の実施形態では、バルブリフト量変更装置のフィードバック制御の制御性を向上させるために、機関始動直後からではなく、油温がある程度上昇した後からバルブリフト量変更装置のフィードバック制御を開始し、油温が上昇するまではバルブリフト量変更装置のフィードバック制御を行わないようにすることも可能である。油圧駆動されるバルブリフト量変更装置のフィードバック制御をいつから開始するかの判断は、上述したように油温に基づいて行ってもよく、あるいは、機関回転数から推定される油圧に基づいて行ってもよく、また、機関始動時からの推定オイルポンプ積算吐出量に基づいて行うことも可能である。
【００５３】
また第四の実施形態では、ステップ１０１及びステップ１０２において吸気弁２のバルブリフト量及び作用角が変更制御されているが、他の実施形態では、吸気弁２のバルブリフト量のみを変更制御することも可能であり、また、吸気弁２の作用角のみを変更制御することも可能である。あるいは、吸気弁２の開弁時期及び／又は吸気弁２の閉弁時期を変更制御することも可能である。更に第四の実施形態では、ステップ１０１及びステップ１０２において吸気弁２のバルブリフト量及び作用角を変更することによりシリンダ５０内に吸入される吸入空気量が少なくされているが、他の実施形態では、排気弁３の閉弁時期を遅角して吸気弁２及び排気弁３のバルブオーバラップ量を増加させることによってシリンダ５０内に吸入される吸入空気量を少なくすることも可能である。
【００５４】
また第四の実施形態では、ステップ１０１に次いでステップ１０２が実行されているが、他の実施形態では、ステップ１０２を排除することも可能である。更に第四の実施形態では、ステップ１０２において、大気圧、スロットル弁５６よりも下流側の吸気管５１内の圧力、吸入空気温、機関冷却水温、及び油温のすべてに基づいて吸気弁２のバルブリフト量及び作用角が補正されているが、他の実施形態では、これらのうちの少なくともいずれか一つに基づいて吸気弁２のバルブリフト量及び作用角を補正することも可能である。
【００５５】
また上述した実施形態では、バルブリフト量変更装置９によって吸気弁のバルブリフト量及び作用角が変更されているが、他の実施形態では、例えば電磁駆動装置によって吸気弁又は排気弁のバルブリフト量及び作用角を変更することも可能である。
【００５８】
【発明の効果】
請求項１及び２に記載の発明によれば、気筒内に吸入された積算吸入空気量が例えばスロットル弁から気筒までの機関吸気通路内の容積に相当する量のような予め定められた量以下であるか否かに基づくことなく吸入空気量を増加させるようにバルブ開特性が変更せしめられてしまう特開平８−２１８８３３号公報に記載された内燃機関の制御装置とは異なり、実際の始動時ピーク回転数を比較的低い値の目標始動時ピーク回転数に一致させることができ、機関始動時の機関回転数のオーバシュートを低減することができる。
【００５９】
請求項３に記載の発明によれば、気筒内に吸入される吸入空気量が少なくなるように制御されているときの吸気弁及び排気弁の少なくとも一方のバルブ開特性が大気圧等に基づいて補正されない場合に比べ、バルブ開特性を適切に制御することができる。
【００６０】
請求項４に記載の発明によれば、バルブ開特性がフィードバック制御されない場合に比べ、機関始動時に実際の機関回転数を目標機関回転数に確実に一致させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の内燃機関の制御装置の第一の実施形態の概略構成図である。
【図２】図１に示した内燃機関の制御装置の吸気系等の詳細図である。
【図３】図１に示した吸気弁用カム及びカムシャフトの詳細図である。
【図４】図１に示したバルブリフト量変更装置等の詳細図である。
【図５】バルブリフト量変更装置が作動されるのに伴って吸気弁のバルブリフト量が変化する様子を示した図である。
【図６】図１に示した開閉タイミングシフト装置等の詳細図である。
【図７】開閉タイミングシフト装置が作動されるのに伴って吸気弁の開閉タイミングがシフトする様子を示した図である。
【図８】第一の実施形態の吸気弁のバルブ開特性変更制御方法を示したフローチャートである。
【図９】従来の場合と第一の実施形態とにおける機関始動時の機関回転数と時間との関係を示した図である。
【図１０】第二の実施形態の吸気弁のバルブ開特性変更制御方法を示したフローチャートである。
【図１１】第三の実施形態の吸気弁のバルブ開特性変更制御方法を示したフローチャートである。
【図１２】第四の実施形態の吸気弁のバルブ開特性変更制御方法を示したフローチャートである。
【符号の説明】
１…内燃機関
２…吸気弁
３…排気弁
４，５…カム
６，７…カムシャフト
８…気筒内の燃焼室
９…バルブリフト量変更装置
１１…開閉タイミングシフト装置
１７…機関回転数センサ
１８…吸気管圧センサ
１９…エアフローメータ
５０…シリンダ
５１，５２…吸気管
５６…スロットル弁
【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】
0003832239.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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