JP2009057901A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】初期バルブタイミングとして排気バルブの閉弁時期が吸気バルブの開弁時期となる上死点よりも進角側の時期に設定される可変バルブタイミング機構を備える内燃機関にあってもその要求される点火時期を適正に設定する。
【解決手段】制御対象となる内燃機関は、機関始動時の初期バルブタイミング（イニシャル）として排気バルブの閉弁時期が吸気バルブの開弁時となる上死点よりも進角側に設定される可変バルブタイミング機構を備える。この制御装置では、排気バルブの閉弁時期と吸気バルブの開弁時期とが一致するときの点火時期を基準として、この基準よりも排気バルブが進角側で閉弁するときと吸気バルブの開弁期間にオーバーラップする側で閉弁するときとで各別の点火時期補正量が負のオーバーラップ領域及び正のオーバーラップ領域をそれぞれ参照して設定された点火時期補正マップを用いて点火時期を制御する。
【選択図】図５

Description

本発明は、機関バルブである吸気バルブや排気バルブのバルブタイミングを変更可能な可変バルブタイミング機構を備える内燃機関にあって、バルブオーバーラップ量の変更に応じた機関運転状態の制御を行う内燃機関の制御装置に関する。

可変バルブタイミング機構を備え、吸気バルブ及び排気バルブの双方が開弁状態となる期間、いわゆるバルブオーバーラップ量を機関運転状態に応じて変更するようにしたものとしては、例えば特許文献１に記載の制御装置が知られている。こうした制御装置では、例えば中負荷運転時には、バルブオーバーラップ量を増大させて吸気通路への既燃ガスの吹き返し、いわゆる内部ＥＧＲ（排気環流）量を増大させることにより、燃焼温度を低下させてＮＯｘ（窒素酸化物）の排出量の低減を図るようにしている。また、アイドル運転時等の低負荷運転時には、バルブオーバーラップ量を減少させて上記ＥＧＲ量を減少させることにより、燃焼状態を安定させて燃費効率の向上を図るようにしている。

一方、内燃機関の制御装置としては、例えば特許文献２に見られるように、内燃機関の点火時期を制御する装置も広く用いられている。このような制御装置では通常、機関負荷が高いときほど点火時期を遅角させるとともに、機関回転速度が高いときほど点火時期を進角させる制御を行うことによって、ノッキングや混合気の不完全燃焼といった異常燃焼を抑制して機関出力の向上やエミッションの改善を図るようにしている。

そして、上記可変バルブタイミング機構を備える内燃機関にあってそのバルブタイミングを可変制御する装置とこの点火時期を制御する装置とが併用される場合、これも通常は、次のような態様にて、その都度のバルブオーバーラップ量において要求される点火時期補正量を算出するようにしている。すなわち、等しい機関回転速度、等しい吸入負荷率における要求点火時期は上記ＥＧＲ量と相関があり、通常の内燃機関では、バルブオーバーラップ量がほぼ「０」である可変バルブタイミング機構の機関始動時におけるバルブタイミング（初期バルブタイミング）と可変バルブタイミング機構の作動時における点火時期とは線形の関係にある。そこで、バルブオーバーラップ量毎に要求される点火時期補正量を上記初期バルブタイミングでの点火時期を基準として持ち、可変バルブタイミング機構の作動過渡時には、この初期バルブタイミングでの点火時期とその都度の目標バルブタイミングでの点火時期とを線形補間することで、上記要求される点火時期の補正量を求めるようにしている。
特開２００５−８３２８１号公報 特開２００６−９０１９８号公報

ところで近年は、機関の冷間始動時等に排気バルブの閉弁時期を吸気バルブの開弁時期よりも進角側の時期に設定することにより、所定の期間内だけ双方のバルブを閉弁状態に制御可能な可変バルブタイミング機構を備える内燃機関の開発が進められている。このように、排気バルブの閉弁時期が吸気バルブの開弁時期よりも進角側の時期となる、いわば「負のオーバーラップ」が設定可能な内燃機関では、ピストン上死点よりも進角側で排気バルブが閉弁することによって排気行程中に圧縮された既燃ガスがその後の吸気バルブの開弁に伴って急激に吸気通路に吹き返されるようになる。すなわちその結果として、吸気バルブ及び排気バルブの双方が開弁状態となる本来のバルブオーバーラップ状態である、いわば「正のオーバーラップ」を待たずして内部ＥＧＲ量を調整することができるようになる。また、上記圧縮された既燃ガスが急激に吸気通路に吹き返されることにより、吸気通路の内壁に付着している未燃燃料の微粒化が促進されることともなり、ひいては内燃機関としての始動性の改善も併せて図られるようになる。

ただし、このような「負のオーバーラップ」が設定可能な内燃機関、すなわち上記初期バルブタイミングがこの「負のオーバーラップ」を持つように制御される内燃機関では、可変バルブタイミング機構の作動に伴い、初期バルブタイミングから上記「正のオーバーラップ」を持つ状態に移行する過程でＥＧＲ量等の増減傾向が変化する。このため、上記可変バルブタイミング機構の作動過渡時に、その都度のバルブオーバーラップ量において要求される点火時期との線形性が崩れ、こうしたバルブオーバーラップ量に対して適正な点火時期を設定することが困難となっている。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、初期バルブタイミングとして排気バルブの閉弁時期が吸気バルブの開弁時期となる上死点よりも進角側の時期に設定される可変バルブタイミング機構を備える内燃機関にあってもその要求される点火時期を適正に設定することのできる内燃機関の制御装置を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。 請求項１に記載の発明は、排気バルブの閉弁時期が上死点よりも進角側に設定可能な可変バルブタイミング機構を備え、該可変バルブタイミング機構を通じて排気バルブの開弁期間と吸気バルブの開弁期間とがオーバーラップする期間を含むようにバルブタイミングが可変とされることに対応して当該機関のその時々の点火時期を制御する内燃機関の制御装置であって、前記排気バルブの閉弁時期と前記吸気バルブの開弁時期とが一致するときの点火時期を基準として、この基準よりも排気バルブが進角側で閉弁するときと吸気バルブの開弁期間にオーバーラップする側で閉弁するときとで各別の点火時期補正量が設定された点火時期補正マップを用いて前記点火時期を制御することをその要旨とする。

排気バルブの閉弁時期と吸気バルブの開弁時期とが一致するバルブタイミングよりも排気バルブが進角側で閉弁する、いわば「負のオーバーラップ」が設定された場合には、同排気バルブの閉弁時期が進角側となるほど「負のオーバーラップ」の量が大きくなり、排気行程中に圧縮されてその後の吸気バルブの開弁に伴って吸気通路に吹き返される既燃ガスの量、すなわち内部ＥＧＲ量が増加する。一方、排気バルブの閉弁時期と吸気バルブの開弁時期とが一致するバルブタイミングよりも吸気バルブの開弁時期にオーバーラップする側で排気バルブが閉弁する、いわば「正のオーバーラップ」が設定された場合には、「正のオーバーラップ」の量が大きくなるほど、排気行程中に吸気通路に流入する既燃ガスの量、すなわち内部ＥＧＲ量が増加する。したがって、機関始動後、可変バルブタイミング機構を通じて初期バルブタイミングから上記正のオーバーラップを持つ状態に移行する過程で一旦ＥＧＲ量が減少する。そしてその後、この正のオーバーラップ量の増加とともにＥＧＲ量が増加する。このため、従来のように初期バルブタイミングでの点火時期を点火時期補正の基準とした場合には、可変バルブタイミング機構の作動過渡時、その都度のオーバーラップ量において要求される点火時期との線形性が崩れてしまう。

この点、上記構成では、排気バルブの閉弁時期と吸気バルブの開弁時期とが一致するときの点火時期を基準として、この基準よりも排気バルブが進角側で閉弁するとき、すなわち「負のオーバーラップ」が生じるときと吸気バルブの開弁期間にオーバーラップする側で閉弁するとき、すなわち「正のオーバーラップ」が生じるときとで各別の点火時期補正量が設定された点火時期補正マップを用いて点火時期を補正するようにしている。このため、上記負のオーバーラップが生じるときと上記正のオーバーラップが生じるときとで、それぞれ上記基準とする点火時期から見た要求点火時期はその線形性が維持されるようになり、たとえ可変バルブタイミング機構の作動過渡時であれ、この基準とする点火時期から目標バルブタイミングでの点火時期までの間で、その時々のバルブタイミングにおいて要求される点火時期を線形補間することが可能となる。すなわち、排気バルブの閉弁時期が上死点よりも進角側の時期に設定可能な可変バルブタイミング機構を備える内燃機関にあってもその要求される点火時期を適正に設定することができるようになる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、前記吸気バルブの開弁時期は、前記可変バルブタイミング機構を通じて上死点に設定されることをその要旨とする。

同構成によれば、吸気バルブの開弁時期が上死点に設定されることにより、上記基準とする点火時期から見て要求される点火時期の線形性がより正確に維持されるようになり、要求される点火時期も容易に設定することができるようになる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置において、前記点火時期補正マップは、機関回転速度に対応して求められるベース点火時期をもとに前記排気バルブの閉弁時期と前記吸気バルブの開弁時期とが一致するバルブタイミングよりも排気バルブが進角側で閉弁するときと吸気バルブの開弁期間にオーバーラップする側で閉弁するときとで異なる排気環流（ＥＧＲ）量に対してノック限界を超えない範囲で各々見込まれる最小進角点火時期（ＭＢＴ）に最も近い点火時期が補正目標とすべき要求点火時期として吸入負荷率の別に設定されたものであることをその要旨とする。

上記点火時期補正マップは、ある特定の機関回転速度、並びにある特定の吸入負荷率に注目した場合、上記各別の点火時期補正量が設定された各々の領域でそれぞれ内部ＥＧＲ量の推移態様が異なるようになることは上述の通りであるが、同構成によるように、それら領域で異なるＥＧＲ量に対してノック限界を超えない範囲で各々見込まれる最小進角点火時期（ＭＢＴ）に最も近い点火時期を上記補正目標とすべき要求点火時期として設定することとすれば、エミッションの改善はもとより、機関出力そのものの向上を図ることができるようになる。そしてこの場合、上記点火時期の基準となる排気バルブの閉弁時期と吸気バルブの開弁時期とが一致するバルブタイミングよりも排気バルブが進角側で閉弁する領域、すなわち「負のオーバーラップ」が生じる領域と、吸気バルブの開弁時期にオーバーラップする側で閉弁する領域、すなわち「正のオーバーラップ」が生じる領域とで、それらオーバーラップ量に対する上記点火時期補正量の直線性も高く維持されるようになる。このため、例えば上述した可変バルブタイミング機構の作動過渡時、その時々のバルブタイミングにおいて要求される点火時期に対する線形補間もより容易に、しかもより適正になされるようになる。

そして請求項４に記載の発明は、上記請求項３に記載の内燃機関の制御装置において、前記点火時期補正マップは、当該機関のとり得る吸入負荷率の全域に対応して設定されたものであり、前記吸入負荷率が低いほど、前記排気バルブの閉弁時期と前記吸気バルブの開弁時期とが一致するバルブタイミングよりも排気バルブが進角側で閉弁する期間については同排気バルブの閉弁時期が進角側となるほど前記点火時期が進角側に補正されるとともに、前記排気バルブの閉弁時期と前記吸気バルブの開弁時期とが一致するバルブタイミングよりも吸気バルブの開弁期間にオーバーラップする側で排気バルブが閉弁する期間については該オーバーラップ量が大きくなるほど前記点火時期が進角側に補正される態様にて前記点火時期補正量が設定され、前記吸入負荷率が高いほど、前記排気バルブの閉弁時期と前記吸気バルブの開弁時期とが一致するバルブタイミングよりも排気バルブが進角側で閉弁する期間については同排気バルブの閉弁時期が進角側となるほど前記点火時期が遅角側に補正されるとともに、前記排気バルブの閉弁時期と前記吸気バルブの開弁時期とが一致するバルブタイミングよりも吸気バルブの開弁期間にオーバーラップする側で排気バルブが閉弁する期間については該オーバーラップ量が大きくなるほど前記点火時期が遅角側に補正される態様にて前記点火時期補正量が設定されることをその要旨とする。

通常、ＥＧＲを導入すれば、混合気の酸素濃度が低下するとともに、同混合気の温度は上昇するようになる。一方、こうした環境では、吸入負荷率が低いほど、混合気の酸素濃度の低下によって燃焼速度が緩慢となり、また燃焼温度が低くなることから、そのとき要求される点火時期は進角側に変化する。また逆に、吸入負荷率が高いほど、混合気の温度上昇によって燃料が霧化しやすくなり、また燃焼温度が高くなることから、そのとき要求される点火時期はこの場合、遅角側に変化する。

このため、排気バルブの閉弁時期と吸気バルブの開弁時期とが一致するバルブタイミングよりも排気バルブが進角側で閉弁する期間、すなわち「負のオーバーラップ」が生じる期間に着目した場合、吸入負荷率が低いほど、排気バルブの閉弁時期が進角側となって排気行程中に圧縮され、その後の吸気バルブの開弁に伴い吸気通路に吹き返される既燃ガスの量、すなわちＥＧＲ量は増大され、そのとき要求される点火時期が進角側に変化する。また逆に、吸入負荷率が高いほど、排気バルブの閉弁時期が進角側となって排気行程中に圧縮され、その後の吸気バルブの開弁に伴い吸気通路に吹き返される既燃ガスの量であるＥＧＲ量が同様に増大されるものの、そのとき要求される点火時期は遅角側に変化する。他方、排気バルブの閉弁時期と吸気バルブの開弁時期とが一致するバルブタイミングよりも吸気バルブの開弁期間にオーバーラップする側で排気バルブが閉弁する期間、すなわち「正のオーバーラップ」が生じる期間に着目した場合も、吸入負荷率が低いほど、そのオーバーラップ量が大きくなるにつれてＥＧＲ量は増大され、そのとき要求される点火時期が進角側に変化する。そして逆に、吸入負荷率が高いほど、そのオーバーラップ量が大きくなるにつれてＥＧＲ量が同様に増大されるものの、そのとき要求される点火時期は遅角側に変化する。

したがって上記構成によるように、点火時期補正マップが当該機関のとり得る吸入負荷率の全域に対応して設定されているとするときに、同点火時期補正マップにおける上記各別の点火時期補正量が設定された領域の各々をこのように要求される点火時期の推移に対応して設定することとすれば、当該機関の全ての運転領域において上述したエミッションの改善や機関出力の向上を図ることができるようになる。

また、請求項５に記載の発明は、上記請求項３又は４に記載の内燃機関の制御装置において、前記排気バルブの閉弁時期と前記吸気バルブの開弁時期とが一致するバルブタイミングよりも排気バルブが進角側で閉弁する期間での一定量のバルブタイミング推移幅あたりの点火時期補正量をα、前記排気バルブの閉弁時期と前記吸気バルブの開弁時期とが一致するバルブタイミングよりも吸気バルブの開弁期間にオーバーラップする側で排気バルブが閉弁する期間での一定量のバルブタイミング推移幅あたりの点火時期補正量をβとするとき、これら点火時期補正量α及びβが「α＞β」なる関係に設定されることをその要旨とする。

一般に、排気バルブの閉弁時期と吸気バルブの開弁時期とが一致するバルブタイミングよりも吸気バルブの開弁期間にオーバーラップする側で排気バルブが閉弁する場合、すなわち「正のオーバーラップ」が設定される場合には、そのオーバーラップの開始時に燃焼室における既燃ガスが吸気通路と排気通路とに流入するため、同既燃ガスの一部のみが内部ＥＧＲとして燃焼室に残留する。一方、排気バルブの閉弁時期と吸気バルブの開弁時期とが一致するバルブタイミングよりも排気バルブが進角側で閉弁する場合、すなわち「負のオーバーラップ」が設定される場合には、排気バルブが閉弁したときに燃焼室に閉じ込められた既燃ガスが排気通路を通じて排出されることがなく、全て内部ＥＧＲとして燃焼室に残留する。そのため、一定量の「正のオーバーラップ」量が設定された場合に比べ、同じ量の「負のオーバーラップ」量が設定された場合には、内部ＥＧＲ量が相対的に多く、オーバーラップ量の設定に対して要求される点火時期の変化量も顕著になる。さらに、「負のオーバーラップ」が設定される場合には、「正のオーバーラップ」が設定される場合と比較して、オーバーラップ量の変化に伴う空燃混合気の温度の変化が相対的に大きいため、オーバーラップ量の設定に対して要求される点火時期の変化量が更に顕著になる。

この点、上記構成によれば、排気バルブの閉弁時期と吸気バルブの開弁時期とが一致するバルブタイミングよりも排気バルブが進角側で閉弁する期間（「負のオーバーラップ」が生じる期間）での一定量のバルブタイミング推移幅あたりの点火時期補正量をα、排気バルブの閉弁時期と吸気バルブの開弁時期とが一致するバルブタイミングよりも吸気バルブの開弁期間にオーバーラップする側で排気バルブが閉弁する期間（「正のオーバーラップ」が生じる期間）での一定量のバルブタイミング推移幅あたりの点火時期補正量をβとするとき、これら点火時期補正量α及びβが「α＞β」なる関係に設定されるため、より正確にその都度要求される点火時期に追従するかたちで点火時期を補正することができるようになる。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置において、前記可変バルブタイミング機構は、前記排気バルブ及び前記吸気バルブの双方のバルブタイミングを可変とするものであり、それら可変とされる双方のバルブタイミングの協働のもとに、前記点火時期の制御対象となる期間である
ａ．排気バルブの閉弁時期と吸気バルブの開弁時期とが一致する期間、及び
ｂ．排気バルブの閉弁時期と吸気バルブの開弁時期とが一致するバルブタイミングよりも排気バルブが進角側で閉弁する期間、及び
ｃ．排気バルブの閉弁時期と吸気バルブの開弁時期とが一致するバルブタイミングよりも吸気バルブの開弁期間にオーバーラップする側で排気バルブが閉弁する期間、がそれぞれ設定されることをその要旨とする。

同構成によれば、可変バルブタイミング機構による排気バルブ及び吸気バルブの双方のバルブタイミングの変更を通じて、排気バルブの閉弁時期と吸気バルブの開弁時期とが一致する期間、及び排気バルブの閉弁時期と吸気バルブの開弁時期とが一致するバルブタイミングよりも排気バルブが進角側で閉弁する期間（「負のオーバーラップ」が生じる期間）、及び排気バルブの閉弁時期と吸気バルブの開弁時期とが一致するバルブタイミングよりも吸気バルブの開弁期間にオーバーラップする側で排気バルブが閉弁する期間（「正のオーバーラップ」が生じる期間）をそれぞれ容易に設定することができるようになる。

以下、本発明にかかる内燃機関の制御装置の一実施形態について、図１〜図６を参照して説明する。
まず図１に、車輌に搭載される内燃機関及びその制御装置についてその概要を模式的に示す。同図１に示されるように、内燃機関１のシリンダブロック１０の内部にはシリンダ１１が形成されるとともに、このシリンダ１１の内部には同シリンダ１１の延伸方向に沿って往復動可能にピストン１２が設けられている。このピストン１２は、コネクティングロッド１３を介して内燃機関１の出力軸として機能するクランクシャフト１４に接続されている。すなわち、コネクティングロッド１３によってピストン１２の直線運動がクランクシャフト１４の回転運動に変換される。

一方、上記シリンダ１１には、内燃機関の冷却水温を検出するための水温センサ１１１が設けられるとともに、上記クランクシャフト１４の近傍には、同クランクシャフト１４の回転角度を検出するためのクランクセンサ１１２が設けられている。これら水温センサ１１１及びクランクセンサ１１２の検出信号は、マイクロコンピュータを備えて内燃機関１の制御を統括的に実行する電子制御装置１０１に取り込まれる。電子制御装置１０１、特にその中枢となるマイクロコンピュータは、各種制御にかかる制御プログラムやその実行に必要となる各種関数マップ、及びそれに基づく制御結果等を記憶するメモリ１０１ａを備えている。なお、電子制御装置１０１では、上記クランクセンサ１１２による検出信号に基づいてその時々の機関回転速度ＮＥを算出することとなる。

また、上記シリンダブロック１０の上方にはシリンダヘッド２０が組み付けられており、これらシリンダブロック１０、シリンダヘッド２０及びピストン１２によって燃焼室１５が区画されている。シリンダヘッド２０には、この燃焼室１５に接続される吸気ポート２１及び排気ポート２２が形成されるとともに、これらポート２１，２２と燃焼室１５との連通・遮断を切り替える吸気バルブ３０、排気バルブ４０が往復動可能にそれぞれ設けられている。

ここで、吸気バルブ３０の基端部の近傍には、ラッシュアジャスタ３１が設けられるとともに、ラッシュアジャスタ３１と吸気バルブ３０との間にはロッカーアーム３２が架設されている。ロッカーアーム３２は、その一端がラッシュアジャスタ３１に支持されるとともに他端が吸気バルブ３０の基端部に当接されている。また、シリンダヘッド２０に対して回転可能に支持されている吸気カムシャフト３３にはカム３４が形成されている。そして、このカム３４の外周面が上記ロッカーアーム３２の中間部分に設けられたローラ３２ａに当接されている。なお、同吸気バルブ３０にはリテーナ３５が設けられるとともに、このリテーナ３５とシリンダヘッド２０との間にはバルブスプリング３６が設けられており、これによってロッカーアーム３２のローラ３２ａが上記カム３４の外周面に押圧されている。

そしてこの実施形態において、上記吸気カムシャフト３３は、吸気側可変バルブタイミング機構６０を介して上記クランクシャフト１４に連結されており、同クランクシャフト１４の回転に連動して且つ、相対回転位相が変更可能に回転される。機関運転時に、このように吸気カムシャフト３３がクランクシャフト１４の回転に連動して回転されると、上記ロッカーアーム３２はカム３４の回転に基づきラッシュアジャスタ３１により支持される部分を支点として揺動し、これに伴って上記吸気バルブ３０はロッカーアーム３２によって開閉駆動されるようになる。

また、排気バルブ４０側にも、上述した吸気バルブ３０側と同様に、ラッシュアジャスタ４１をはじめ、ロッカーアーム４２、リテーナ４５及びバルブスプリング４６が設けられている。とともに、排気側可変バルブタイミング機構７０を介してクランクシャフト１４の回転に連動して且つ、相対回転位相が変更可能に回転される排気カムシャフト４３にはカム４４が形成されている。そして、機関運転時には、上記吸気バルブ３０側同同様に、排気バルブ４０がカム４４の回転に基づいて開閉駆動される。

一方、吸気ポート２１に接続された吸気通路５０には、スロットルバルブ５１が設けられている。このスロットルバルブ５１の開度は車両のアクセルペダルの踏込量に基づいて変化する。そして、このようにスロットルバルブ５１の開度が変化すると、内燃機関１の吸入空気量、ひいては吸入負荷率ＫＬが変化する。なお、吸入負荷率ＫＬは、最大機関負荷に対する現在の負荷割合を示す値である。

また、吸気通路５０においてスロットルバルブ５１の上流側には、吸入空気量を検出するための空気量センサ１１４が設けられている。この空気量センサ１１４の検出信号も、上記電子制御装置１０１に取り込まれる。

また、シリンダヘッド２０には、燃料供給装置によって供給される燃料を上記吸気ポート２１に噴出するインジェクタ２３が設けられている。このインジェクタ２３によって噴出される燃料は、吸気通路５０を通じて吸入される空気と混合されて燃焼室１５に吸入される。このインジェクタ２３の燃料噴射量及び噴射時期は、電子制御装置１０１により、上記空気量センサ１１４によって検出された吸入空気量等に基づいて制御される。

さらに、シリンダヘッド２０には、燃焼室１５に吸入される空燃混合気に着火する点火プラグ２４が設けられている。この点火プラグ２４の点火時期も電子制御装置１０１により制御される。この点火時期は、通常、その時々の機関回転速度ＮＥ及び吸入負荷率ＫＬにおいてノック限界を超えない範囲で最小進角点火時期（ＭＢＴ）に最も近い点火時期に追従して設定される。なお、この点火時期は、吸入負荷率ＫＬが高いときほど遅角側に変化し、機関回転速度ＮＥが高いときほど進角側に変化する。

また、本実施形態では上述のように、吸気バルブ３０及び排気バルブ４０に対してそれらのバルブタイミングを変更可能な可変バルブタイミング機構を採用するようにしている。以下、この可変バルブタイミング機構についてその構造並びに機能を説明する。

図１に併せて示されるように、可変バルブタイミング機構８０は、吸気バルブ３０のバルブタイミングを変更するための吸気側可変バルブタイミング機構６０及び排気バルブ４０のバルブタイミングを変更するための排気側可変バルブタイミング機構７０によって構成されている。

このうち、吸気側可変バルブタイミング機構６０は、吸気カムシャフト３３の基端部に設けられており、同吸気カムシャフト３３の軸線を中心として所定範囲内で相対的に回転可能なベーン６１とハウジング６２とを備えている。ベーン６１は吸気カムシャフト３３に固定される一方、ハウジング６２はタイミングベルト、又はタイミングチェーンを介してクランクシャフト１４に駆動連結される。ベーン６１とハウジング６２との間には、進角油室６３と遅角油室６４とがそれぞれ複数区画形成されており、これら進角油室６３及び遅角油室６４には、同油室６３，６４に作動油を供給するための作動油供給回路８１が接続されている。

そして、内燃機関１の運転時に、タイミングベルト又はタイミングチェーンによってハウジング６２に伝達されたクランクシャフト１４の回転力は、油室６３，６４の作動油により位相調整されたベーン６１を介して吸気カムシャフト３３に伝達され、これによって吸気カムシャフト３３が、クランクシャフト１４に連動して回転する。

ここで、上記作動油供給回路８１には、進角油室６３及び遅角油室６４への作動油の供給・排出を切替可能な切替機構が設けられている。そして電子制御装置１０１では、内燃機関１の運転状態に基づきこの切替機構を通じてそれら進角油室６３と遅角油室６４とへの作動油の供給・排出を切替えることにより、ベーン６１とハウジング６２との相対位相差を変更して吸気バルブ３０のバルブタイミングを変更する。例えば、進角油室６３に作動油が供給されるとともに、遅角油室６４の作動油が排出されると、ベーン６１がハウジング６２に対して進角側に相対回転し、吸気バルブ３０のバルブタイミングが進角側に変化する。一方、進角油室６３の作動油が排出されるとともに、遅角油室６４に作動油が供給されると、ベーン６１がハウジング６２に対して遅角側に相対回転し、吸気バルブ３０のバルブタイミングが遅角側に変化する。

また、上記ハウジング６２にはスプリングによりベーン６１側に付勢されるロックピン６５が設けられるとともに、ベーン６１にはこのロックピン６５を収容可能な収容孔６６が形成されている。なお、ロックピン６５は吸気バルブ３０のバルブタイミングが最遅角になったときに収容孔６６に係合される。また、吸気バルブ３０のバルブタイミングが最遅角になったときに、吸気バルブ３０の開弁時期ＩＮは上死点となる。ちなみに、収容孔６６には上記作動油供給回路８１が接続されており、この作動油供給回路８１によって収容孔６６に供給される作動油の油圧が所定値以上になったときに、ロックピン６５が作動油によって収容孔６６から圧出され、それらロックピン６５と収容孔６６との係合が解除される。そして、本実施形態では、電子制御装置１０１を通じて内燃機関１が停止する直前に吸気バルブ３０のバルブタイミングが最遅角となるように作動油供給回路８１を制御することにより、ロックピン６５と収容孔６６とが係合されるようにしている。これにより、内燃機関１の次回の始動時、作動油供給回路８１によって供給される作動油の油圧が所定値以上になるまでは吸気バルブ３０のバルブタイミングが最遅角に固定されるようになる。

一方、排気側可変バルブタイミング機構７０は、吸気側と同様にベーン７１及びハウジング７２を有しており、これらベーン７１とハウジング７２との間にも、進角油室７３と遅角油室７４とがそれぞれ複数区画形成されている。そして、電子制御装置１０１が、作動油供給回路８１を通じて排気バルブ４０のバルブタイミングを制御することも吸気側と同様である。ただし、この排気側可変バルブタイミング機構７０は、吸気側とは異なり、ベーン７１に設けられたロックピン７５とハウジング７２に形成された収容孔７６とは、排気バルブ４０のバルブタイミングが最進角になったときに係合される。すなわち本実施形態では、電子制御装置１０１を通じて内燃機関１が停止する直前に排気バルブ４０のバルブタイミングが最進角となるように作動油供給回路８１を制御することにより、ロックピン７５と収容孔７６とが係合されるようにしている。これにより、内燃機関１の次回の始動時、作動油供給回路８１によって供給される作動油の油圧が所定値以上になるまでは排気バルブ４０のバルブタイミングが最進角に固定されるようになる。なお、排気バルブ４０のバルブタイミングがこうして最進角に設定される場合、排気バルブ４０の閉弁時期は上死点よりも進角側となる。

なお、上記吸気カムシャフト３３及び排気カムシャフト４３のそれぞれ近傍には、吸気バルブ３０及び排気バルブ４０の各バルブタイミングを検出するためのカム角センサ６７，７７が設けられている。そして、これらカム角センサ６７，７７の検出信号が電子制御装置１０１に取り込まれることにより、上記吸気バルブ３０、排気バルブ４０のバルブタイミングが電子制御装置１０１によって認識される。電子制御装置１０１では、こうして認識される各バルブタイミングとその都度の機関運転状態とに基づきそれら吸気バルブ３０及び排気バルブ４０の目標バルブタイミングＶＴａを設定することになる。以下、図２を併せ参照して、この電子制御装置１０１による目標バルブタイミングＶＴａの設定態様を詳細に説明する。

図２（ａ）〜（ｃ）は、機関運転状態に応じて異なるバルブタイミングが設定された場合について、クランク角の変化に対応する吸気バルブ３０及び排気バルブ４０のバルブリフト量の推移を示している。

例えば中高負荷運転時には、図２（ａ）に示されるように、電子制御装置１０１は、可変バルブタイミング機構８０を通じて吸気バルブ３０及び排気バルブ４０の双方が開弁状態となる期間、いわゆるバルブオーバーラップの量を増大させるように目標バルブタイミングＶＴａを設定する。これにより、吸気ポート２１への既燃ガスの吹き返し、いわゆる内部ＥＧＲ（排気環流）量が増大するため、燃焼温度が低下してＮＯｘ（窒素酸化物）の排出量の低減を図ることができるようになる。

一方、アイドル運転等、低負荷運転時には、図２（ｂ）に示されるように、電子制御装置１０１は、バルブオーバーラップ量を減少させるように目標バルブタイミングＶＴａを設定する。これにより、燃焼状態を安定させて燃料効率の向上を図ることができるようになる。

また、例えば水温センサ１１１の検出信号等に基づいて機関運転状態が冷間始動状態である旨が判断された場合、電子制御装置１０１は、図２（ｃ）に示される態様にて目標バルブタイミングＶＴａを設定する。すなわち、吸気バルブ３０の開弁時期ＩＮが上死点になるとともに排気バルブ４０の閉弁時期が上死点よりも進角側になる、いわば「負のオーバーラップ」が生じるように目標バルブタイミングＶＴａを設定する。このようにピストン１２が上死点よりも進角側で排気バルブ４０が閉弁することにより、排気行程中に圧縮された既燃ガスがその後の吸気バルブ３０の開弁に伴って急激に吸気ポート２１に吹き返されるようになる。そしてその結果として、吸気バルブ３０及び排気バルブ４０の双方が開弁状態となる本来のバルブオーバーラップ状態である、いわば「正のオーバーラップ」を待たずして内部ＥＧＲ量を調整することができるようになる。また、上記圧縮された既燃ガスが急激に吸気通路に吹き返されることにより、吸気ポート２１の内壁に付着している未燃燃料の微粒化が促進されることともなり、ひいては内燃機関１としての始動性の改善も併せて図られるようになる。

このように「正のオーバーラップ」又は「負のオーバーラップ」を設定しての内部ＥＧＲの導入を図ることにより、燃焼室１５内の混合気の酸素濃度が低下するとともに、同混合気の温度は上昇するようになる。一方、こうした環境では、吸入負荷率ＫＬが低いほど、混合気の酸素濃度の低下によって燃焼速度が緩慢となり、また燃焼温度が低くなることから、そのとき要求される点火時期は進角側に変化する。また逆に、吸入負荷率ＫＬが高いほど、混合気の温度上昇によって燃料が霧化しやすくなり、また燃焼温度が高くなることから、そのとき要求される点火時期はこの場合、遅角側に変化する。なお、通常の内燃機関では、バルブオーバーラップ量がほぼ「０」であるバルブタイミングと可変バルブタイミング機構８０の作動過渡時において要求される点火時期とは線形の関係にある。

図３は、異なる吸入負荷率ＫＬ及び機関回転速度ＮＥの機関運転状態について、吸気バルブ３０の開弁時期ＩＮが上死点に設定されたときに、オーバーラップ量、換言すれば排気バルブ４０のバルブタイミングの変化に対応して要求される点火時期の変化をグラフとして示したものである。

図３に示されるように、吸入負荷率ＫＬが低いほど、排気バルブ４０の閉弁時期と吸気バルブ３０の開弁時期とが一致するバルブタイミングよりも排気バルブ４０が進角側で閉弁するとき、いわば「負のオーバーラップ」期間については、同排気バルブ４０の閉弁時期が進角側となるほど内部ＥＧＲ量は増大され、そのとき要求される点火時期が進角側に変化する。また、排気バルブ４０の閉弁時期と吸気バルブ３０の開弁時期とが一致するバルブタイミングよりも吸気バルブ３０の開弁期間にオーバーラップする側で排気バルブ４０が閉弁するとき、いわば「正のオーバーラップ」期間についても、該オーバーラップ量が大きくなるほどＥＧＲ量は増大され、そのとき要求される点火時期が進角側に変化する。

一方、吸気負荷率が高いほど、上記「負のオーバーラップ期間」については、排気バルブ４０の閉弁時期が進角側となるほど排気行程中での圧縮が促進され、その後の吸気バルブ３０の開弁に伴い吸気通路に吹き返される既燃ガスの量、すなわちＥＧＲ量が増大されるものの、そのとき要求される点火時期は遅角側に変化する。また、上記「正のオーバーラップ期間」についても、該オーバーラップ量が大きくなるほどＥＧＲ量は増大されるものの、そのとき要求される点火時期は遅角側に変化する。

また一般に、「正のオーバーラップ」が設定された場合には、そのオーバーラップの開始時に燃焼室１５における既燃ガスが吸気ポート２１と排気ポート２２とに流入するため、同既燃ガスの一部のみが内部ＥＧＲとして燃焼室１５に残留する。一方、「負のオーバーラップ」が設定された場合には、排気バルブ４０が閉弁したときに燃焼室１５に閉じ込められた既燃ガスが排気ポート２２を通じて排出されることがなく、全て内部ＥＧＲとして燃焼室１５に残留する。そのため、一定量の「正のオーバーラップ」量が設定された場合に比べ、同じ量の「負のオーバーラップ」量が設定された場合には、内部ＥＧＲ量が相対的に多く、オーバーラップ量の設定に対して要求される点火時期の変化量も顕著になる。このため、機関出力の向上及びエミッションの改善を図るうえでは、可変バルブタイミング機構８０の作動過渡時においてこのように変化する点火時期を補正目標とすべき要求点火時期として設定することが望ましい。

一方、上述したように、ここでは内燃機関１が停止する直前に吸気バルブ３０のタイミングがその最遅角に制御されるとともに、排気バルブ４０のタイミングがその最進角側に制御されるため、機関始動時の初期バルブタイミング、いわゆるイニシャルは、「負のオーバーラップ」の量がその制御最大値であるときのバルブタイミングとなる。したがって、このような「正のオーバーラップ」及び「負のオーバーラップ」の双方を持つように制御される内燃機関１では、機関始動後、可変バルブタイミング機構８０を通じてイニシャルから「正のオーバーラップ」を持つ状態に移行する過程で一旦ＥＧＲ量が減少する。そしてその後、この正のオーバーラップ量の増加とともにＥＧＲ量が増加する。このため、従来のようにイニシャルでの点火時期を点火時期補正の基準とした場合には、可変バルブタイミング機構８０の作動過渡時、その都度のオーバーラップ量において要求される点火時期との線形性が崩れ、こうしたバルブオーバーラップ量に対して適正な点火時期を設定することが困難となっている。

そこで、本実施形態では、例えば図４に示すように、等しい機関回転速度ＮＥ、吸入負荷率ＫＬ及び吸気バルブ３０の開弁時期に対応するバルブタイミングと点火時期補正量との関係を示す点火時期補正マップを上記メモリ１０１ａに予め記憶し、可変バルブタイミング機構８０の作動過渡時には、その時々のオーバーラップ量に対応する補正量を読み出して点火時期を線形補間する。同図４に示されるように、このマップにおいて、バルブオーバーラップ量がほぼ「０」であるバルブタイミングと可変バルブタイミング機構８０の作動過渡時における点火時期補正量とは線形の関係にある。そこでここでは、このような関係に着目して、吸気バルブの開弁時期ＩＮが上死点であることを前提に、排気バルブ４０の閉弁時期と吸気バルブ３０の開弁時期とが一致するときの点火時期を点火時期補正の基準とする。そして、この基準よりも排気バルブが進角側で閉弁するとき（上記「負のオーバーラップ期間」）と吸気バルブの開弁期間にオーバーラップする側で閉弁するとき（上記「正のオーバーラップ期間」）とで、図５に示すような各別の点火時期補正量が設定された点火時期補正マップを用いる。なお、この点火時期補正マップは、吸気バルブ３０の開弁時期ＩＮが上死点であることを前提に内燃機関１のとり得る吸入負荷率ＫＬの全域に対応して設定されたものであり、内部ＥＧＲの導入により変化する点火時期を補正目標とすべき要求点火時期として設定している。

すなわち、こうした点火時期補正マップの一部を例示した図５に示されるように、この補正マップでは、等しい機関回転速度ＮＥ、吸入負荷率ＫＬ及び吸気バルブの開弁時期ＩＮに対応して、排気バルブ４０の閉弁時期と吸気バルブ３０の開弁時期とが一致するときの点火時期を境界とする「負のオーバーラップ」領域と「正のオーバーラップ」領域とに区画される。ここで、この負のオーバーラップ領域とは、上述した「負のオーバーラップ」期間に対応する領域であり、また正のオーバーラップ領域は、これも上述した「正のオーバーラップ」期間に対応する領域である。

こうした点火時期補正マップでは上述のように正のオーバーラップ領域と負のオーバーラップ領域とにおいて、それぞれ上記基準から見た要求点火時期は、その線形性が維持されるようになる。このため、たとえ可変バルブタイミング機構８０の作動過渡時であれ、この基準とする点火時期から目標バルブタイミングＶＴａでの点火時期までの間で、その時々のバルブタイミングにおいて要求される点火時期を線形補間することが可能となる。

また、この点火時期補正マップにおいて、負のオーバーラップ期間でのバルブタイミング推移幅δあたりの点火時期補正量をα、正のオーバーラップ期間での一定量のバルブタイミング推移幅δあたりの点火時期補正量をβとするとき、これら点火時期補正量α及びβが「α＞β」なる関係に設定されている。

以下、図６のフローチャートを参照して、電子制御装置１０１による可変バルブタイミング機構８０の作動過渡時の点火時期補正手順を説明する。なお、同図６に示される一連の処理は、電子制御装置１０１に内蔵されるマイクロコンピュータにより所定の制御周期をもって繰り返し実行される。

この処理ではまず、空気量センサ１１４及びクランクセンサ１１２の検出信号に基づいて吸入負荷率ＫＬ及び機関回転速度ＮＥを算出し、それらの少なくとも一方が変化したか否かを判断する（ステップＳ１０）。ここで、吸入負荷率ＫＬ及び機関回転速度ＮＥがいずれも変化していない旨が判断された場合には（ステップＳ１０：ＮＯ）、機関運転状態が定常走行状態である旨判断し、その時点で設定されている点火時期を維持する。

一方、吸入負荷率ＫＬ及び機関回転速度ＮＥの少なくとも一方が変化した旨判断された場合には（ステップＳ１０：ＹＥＳ）、吸入負荷率ＫＬ及び機関回転速度ＮＥに基づき目標バルブタイミングＶＴａをマップ算出する（ステップＳ２０）。ここで、この目標バルブタイミングＶＴａの演算マップは、予めメモリ１０１ａの他の領域に記憶されており、吸入負荷率ＫＬと機関回転速度ＮＥとが与えられることにより、それら吸入負荷率ＫＬ並びに機関回転速度ＮＥに対応して予め適合された目標バルブタイミングＶＴａが読み出されるようになっている。

その後、可変バルブタイミング機構８０を通じて吸気バルブ３０及び排気バルブ４０のバルブタイミングをその算出された目標バルブタイミングＶＴａになるようにそれぞれ変更する（ステップＳ３０）。

そして、空気量センサ１１４及びクランクセンサ１１２の検出信号に基づいて吸入負荷率ＫＬ及び機関回転速度ＮＥを算出して、これら吸入負荷率ＫＬ及び機関回転速度ＮＥに基づいて点火時期のベース値Ｔｂａｓｅをマップ算出する（ステップＳ４０）。ここで、この点火時期のベース値Ｔｂａｓｅの演算マップは、これも予めメモリ１０１ａの他の領域に記憶されたものであり、吸入負荷率ＫＬと機関回転速度ＮＥとが与えられることにより、それら吸入負荷率ＫＬ並びに機関回転速度ＮＥに対応して予め適合された点火時期のベース値Ｔｂａｓｅが読み出されるようになっている。

次に、カム角センサ６７，７７の検出信号に基づいてバルブタイミングの変化を検出し、そのバルブタイミングが上記「正のオーバーラップ」期間にあるか否かを判断する（ステップＳ５０）。ここで、バルブタイミングが「正のオーバーラップ」期間にある旨判断された場合には（ステップＳ５０：ＹＥＳ）、上述した点火時期補正マップの正のオーバーラップ領域を参照するとともに、そのときのオーバーラップ量に基づいて点火時期補正量を算出する。そして、この算出した補正量に基づき、当該時点で要求される点火時期を線形補間する（ステップＳ５１）。一方、バルブタイミングが「負のオーバーラップ」期間にある旨判断された場合には（ステップＳ５０：ＮＯ）、点火時期補正マップの負のオーバーラップ領域を参照するとともに、そのときのオーバーラップ量に基づいて点火時期補正量を算出する。そして、この算出した補正量に基づき、当該時点で要求される点火時期を線形補間する（ステップＳ５２）。

なお、こうした点火時期補正は、吸気バルブ３０の開弁時期ＩＮが上死点であるときにオーバーラップ量の変化に対応して行われるものである。本実施形態では、吸気バルブ３０の開弁時期ＩＮが上死点よりも進角側にある場合には、上記「負のオーバーラップ」が設定されないため、可変バルブタイミング機構８０の作動過渡時、その都度のオーバーラップ量において要求される点火時期との線形性が崩れることがない。したがって、吸気バルブ３０の開弁時期ＩＮが上死点よりも進角側にあるときには、従来と同様の点火時期補正マップに基づいて点火時期補正が行われることとなる。

以上説明した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
（１）排気バルブ４０の閉弁時期と吸気バルブ３０の開弁時期とが一致するときの点火時期を基準として、この基準よりも排気バルブ４０が進角側で閉弁するときと吸気バルブ３０の開弁期間にオーバーラップする側で閉弁するときとで各別の点火時期補正量が設定された点火時期補正マップを用いて点火時期を補正するようにした。このため、「負のオーバーラップ」が生じるときと「正のオーバーラップ」が生じるときとで、それぞれその基準とする点火時期から見た要求点火時期はその線形性が維持されるようになり、たとえ可変バルブタイミング機構８０の作動過渡時であれ、この基準とする点火時期から目標バルブタイミングＶＴａでの点火時期までの間で、その時々のバルブタイミングにおいて要求される点火時期を線形補間することが可能となる。すなわち、初期バルブタイミングとして排気バルブ４０の閉弁時期が吸気バルブ３０の開弁時期となる上死点よりも進角側の時期に設定される可変バルブタイミング機構８０を備える内燃機関１にあってもその要求される点火時期を適正に設定することができるようになる。

（２）負のオーバーラップ領域及び正のオーバーラップ領域で異なるＥＧＲ量に対して各々見込まれる点火時期の変化に基づいて機関点火時期を補正するようにした。これにより、エミッションの改善はもとより、機関出力そのものの向上を図ることができるようになる。そしてこの場合、上記点火時期の基準となる排気バルブ４０の閉弁時期と吸気バルブ３０の開弁時期とが一致するバルブタイミングよりも排気バルブ４０が進角側で閉弁する領域、すなわち「負のオーバーラップ領域」と、吸気バルブ３０の開弁時期にオーバーラップする側で閉弁する領域、すなわち「正のオーバーラップ領域」とで、それらオーバーラップ量に対する上記点火時期補正量の直線性も高く維持されるようになる。このため、例えば上述した可変バルブタイミング機構８０の作動過渡時、その時々のバルブタイミングにおいて要求される点火時期に対する線形補間もより容易に、しかもより適正になされるようになる。

（３）内燃機関１のとり得る吸入負荷率ＫＬの全域に対応して設定される点火時期補正マップを採用するようにした。これにより、同点火時期補正マップにおける負のオーバーラップ領域及び正のオーバーラップ領域の各々をその都度要求される点火時期の推移に対応して設定することとすれば、内燃機関１の全ての運転領域において上述したエミッションの改善や機関出力の向上を図ることができるようになる。

（４）点火時期補正マップにおいて、負のオーバーラップ期間でのバルブタイミング推移幅δあたりの点火時期補正量をα、正のオーバーラップ期間での一定量のバルブタイミング推移幅δあたりの点火時期補正量をβとするとき、これら点火時期補正量α及びβが「α＞β」なる関係に設定されることとした。そのため、より正確にその都度要求される点火時期に追従するかたちで点火時期を補正することができるようになる。

（５）可変バルブタイミング機構８０による排気バルブ４０及び吸気バルブ３０の双方のバルブタイミングの変更を通じて、排気バルブ４０の閉弁時期と吸気バルブ３０の開弁時期とが一致する期間、及び負のオーバーラップ期間、及び正のオーバーラップ期間をそれぞれ設定するようにした。これにより、それら期間をそれぞれ容易に設定することができるようになる。

なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・上記実施形態では、ノック限界を超えない範囲で各々見込まれるＭＢＴに最も近い点火時期が補正目標とすべき要求点火時期として設定された点火時期補正マップに基づいて可変バルブタイミング機構８０の作動過渡時の点火時期を補正するようにした。しかし、こうした点火時期に限らず、負のオーバーラップ領域及び正のオーバーラップ領域においてバルブオーバーラップ量がほぼ「０」であるバルブタイミングと線形の関係を持ち、かつ機関出力の向上及びエミッションの改善を図ることのできる他の点火時期補正量が補正目標とすべき点火時期として設定された点火時期補正マップを採用することもできる。

・上記実施形態では、内燃機関１のとり得る吸入負荷率ＫＬの全域に対応して設定されたこの点火時期補正マップを採用するようにしているが、例えばある特定の吸入負荷率領域において、内部ＥＧＲの変化による要求点火時期の変化が無視できる場合には、その特定の吸入負荷率に対応する部分を除いた点火時期補正マップを採用するようにしてもよい。

・上記実施形態では、吸気バルブ３０及び排気バルブ４０の双方のバルブタイミングを可変とする可変バルブタイミング機構８０を採用するようにした。しかし、例えば吸気バルブ３０の開弁時期ＩＮを上死点よりも進角側に設定することがない内燃機関においては、吸気バルブ３０のバルブタイミングを可変とする吸気側可変バルブタイミング機構６０を割愛する構成とすることもできる。 ・上記実施形態では、吸気バルブ３０の開弁時期ＩＮが上死点となる内燃機関に本発明の制御装置を適用する場合について例示したが、吸気バルブ３０の開弁時期ＩＮが上死点よりも例えば進角側となる内燃機関についても本発明にかかる制御装置は同様に適用することはできる。

・上記実施形態では、機関始動時の初期バルブタイミングとして排気バルブ４０の閉弁時期が上死点よりも進角側に設定可能な可変バルブタイミング機構８０を備え、該可変バルブタイミング機構８０を通じて排気バルブ４０の開弁期間と吸気バルブ３０の開弁期間とがオーバーラップする期間を含むようにバルブタイミングが可変とされることに対応して当該機関のその時々の点火時期を制御する制御装置に本実施形態を適用する場合について例示した。これに限らず、排気バルブ４０の閉弁時期が上死点よりも進角側に設定可能な可変バルブタイミング機構を備え、該可変バルブタイミング機構を通じて排気バルブ４０の開弁期間と吸気バルブ３０の開弁期間とがオーバーラップする期間を含むようにバルブタイミングが可変とされることに対応して当該機関のその時々の点火時期を制御する内燃機関の制御装置であれば、本発明を適用することができる。

この発明にかかる内燃機関の制御装置の一実施形態についてその概要を示す断面及びブロック図。 （ａ）〜（ｃ）は、機関運転状態に応じて異なるバルブタイミングが設定された場合について、それぞれクランク角の変化に対応する吸気バルブ及び排気バルブのバルブリフト量の推移を示すグラフ。 同実施形態において制御対象となる内燃機関の異なる吸入負荷率及び機関回転速度の運転状態について、吸気バルブの開弁時期が上死点に設定されることを条件にオーバーラップ量の変化に対応して要求される点火時期の変化を示すグラフ。 同実施形態の制御装置による可変バルブタイミング機構の作動過渡時における点火時期補正方法を示すブロック図。 同実施形態にかかる制御装置が用いる点火時期補正マップの一部を示すグラフ図。 同実施形態にかかる制御装置による点火時期補正処理についてその処理手順を示すフローチャート。

符号の説明

１…内燃機関、１０…シリンダブロック、１１…シリンダ、１２…ピストン、１３…コネクティングロッド、１４…クランクシャフト、１５…燃焼室、２０…シリンダヘッド、２１…吸気ポート、２２…排気ポート、２３…インジェクタ、２４…点火プラグ、３０…吸気バルブ、３１…ラッシュアジャスタ、３２…ロッカーアーム、３２ａ…ローラ、３３…吸気カムシャフト、３４…カム、３５…リテーナ、３６…バルブスプリング、４０…排気バルブ、４１…ラッシュアジャスタ、４２…ロッカーアーム、４３…排気カムシャフト、４４…カム、４５…リテーナ、４６…バルブスプリング、５０…吸気通路、５１…スロットルバルブ、６０…吸気側可変バルブタイミング機構、６１…ベーン、６２…ハウジング、６３…進角油室、６４…遅角油室、６５…ロックピン、６６…収容孔、６７…カム角センサ、７０…排気側可変バルブタイミング機構、７１…ベーン、７２…ハウジング、７３…進角油室、７４…遅角油室、７５…ロックピン、７６…収容孔、７７…カム角センサ、８０…可変バルブタイミング機構、８１…作動油供給回路、１０１…電子制御装置、１０１ａ…メモリ、１１１…水温センサ、１１２…クランクセンサ、１１４…空気量センサ。

Claims (6)

1. 排気バルブの閉弁時期が上死点よりも進角側に設定可能な可変バルブタイミング機構を備え、該可変バルブタイミング機構を通じて排気バルブの開弁期間と吸気バルブの開弁期間とがオーバーラップする期間を含むようにバルブタイミングが可変とされることに対応して当該機関のその時々の点火時期を制御する内燃機関の制御装置であって、
   前記排気バルブの閉弁時期と前記吸気バルブの開弁時期とが一致するときの点火時期を基準として、この基準よりも排気バルブが進角側で閉弁するときと吸気バルブの開弁期間にオーバーラップする側で閉弁するときとで各別の点火時期補正量が設定された点火時期補正マップを用いて前記点火時期を制御する
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記吸気バルブの開弁時期は、前記可変バルブタイミング機構を通じて上死点に設定される
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
3. 前記点火時期補正マップは、機関回転速度に対応して求められるベース点火時期をもとに前記排気バルブの閉弁時期と前記吸気バルブの開弁時期とが一致するバルブタイミングよりも排気バルブが進角側で閉弁するときと吸気バルブの開弁期間にオーバーラップする側で閉弁するときとで異なる排気環流（ＥＧＲ）量に対してノック限界を超えない範囲で各々見込まれる最小進角点火時期（ＭＢＴ）に最も近い点火時期が補正目標とすべき要求点火時期として吸入負荷率の別に設定されたものである
   請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記点火時期補正マップは、当該機関のとり得る吸入負荷率の全域に対応して設定されたものであり、
   前記吸入負荷率が低いほど、前記排気バルブの閉弁時期と前記吸気バルブの開弁時期とが一致するバルブタイミングよりも排気バルブが進角側で閉弁する期間については同排気バルブの閉弁時期が進角側となるほど前記点火時期が進角側に補正されるとともに、前記排気バルブの閉弁時期と前記吸気バルブの開弁時期とが一致するバルブタイミングよりも吸気バルブの開弁期間にオーバーラップする側で排気バルブが閉弁する期間については該オーバーラップ量が大きくなるほど前記点火時期が進角側に補正される態様にて前記点火時期補正量が設定され、
   前記吸入負荷率が高いほど、前記排気バルブの閉弁時期と前記吸気バルブの開弁時期とが一致するバルブタイミングよりも排気バルブが進角側で閉弁する期間については同排気バルブの閉弁時期が進角側となるほど前記点火時期が遅角側に補正されるとともに、前記排気バルブの閉弁時期と前記吸気バルブの開弁時期とが一致するバルブタイミングよりも吸気バルブの開弁期間にオーバーラップする側で排気バルブが閉弁する期間については該オーバーラップ量が大きくなるほど前記点火時期が遅角側に補正される態様にて前記点火時期補正量が設定される
   請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記排気バルブの閉弁時期と前記吸気バルブの開弁時期とが一致するバルブタイミングよりも排気バルブが進角側で閉弁する期間での一定量のバルブタイミング推移幅あたりの点火時期補正量をα、前記排気バルブの閉弁時期と前記吸気バルブの開弁時期とが一致するバルブタイミングよりも吸気バルブの開弁期間にオーバーラップする側で排気バルブが閉弁する期間での一定量のバルブタイミング推移幅あたりの点火時期補正量をβとするとき、これら点火時期補正量α及びβが
   α＞β
   なる関係に設定される
   請求項３又は４に記載の内燃機関の制御装置。
6. 前記可変バルブタイミング機構は、前記排気バルブ及び前記吸気バルブの双方のバルブタイミングを可変とするものであり、それら可変とされる双方のバルブタイミングの協働のもとに、前記点火時期の制御対象となる期間である
   ａ．排気バルブの閉弁時期と吸気バルブの開弁時期とが一致する期間、及び
   ｂ．排気バルブの閉弁時期と吸気バルブの開弁時期とが一致するバルブタイミングよりも排気バルブが進角側で閉弁する期間、及び
   ｃ．排気バルブの閉弁時期と吸気バルブの開弁時期とが一致するバルブタイミングよりも吸気バルブの開弁期間にオーバーラップする側で排気バルブが閉弁する期間、
   がそれぞれ設定される
   請求項１〜５のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。

Images