JP5287664B2

JP5287664B2 - 内燃機関の制御装置

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Publication number: JP5287664B2
Application number: JP2009249808A
Authority: JP
Inventors: 浩一冨田; 雅之高垣
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2009-10-30
Filing date: 2009-10-30
Publication date: 2013-09-11
Anticipated expiration: 2029-10-30
Also published as: JP2011094545A

Description

本発明は排気通路に排気浄化触媒が設けられている内燃機関の制御装置に関する。

図７に示す内燃機関１の排気通路２には、エンジン１から排気通路２を介して排気される排気ガスを浄化するための三元触媒などの排気浄化触媒３が設けられている。そして、かかる内燃機関１では、インジェクタ７からの燃料噴射を停止するフューエルカット中に多くの空気（酸素）が排気浄化触媒３に排出されて、排気浄化触媒３が酸素過剰状態になると、一時的に排気浄化触媒３の排気浄化性能が低下してしまうおそれがあるため、これを防止する必要がある。

これに対し、特許文献１にはフューエルカット中に排気浄化触媒が酸素過剰状態になるのを抑制することができる内燃機関の制御装置が開示されている。これは、フューエルカット中に内燃機関の制御装置（ＥＣＵ）によって吸気バルブ４の動弁装置８を制御することにより、動弁特性を変更して、排気行程中に吸気バルブ４を開弁させることにより（好ましくは開弁と同時に吸気バルブのリフト量を排気バルブのリフト量よりも大きくすることにより）、気筒５内の空気の多くを矢印Ａの如く吸気通路６へ排出させて、矢印Ｂの如く排気通路２へ排出される空気の量を抑制する、という技術である。これにより、フューエルカット中に排気浄化触媒３が酸素過剰状態になるのを抑制することができる。

特開２００８−０７５５６９号公報

しかしながら、特許文献１に開示されている内燃機関の制御装置の場合には、排気行程中に吸気バルブ４を開弁可能な特別な可変動弁機構８（電磁駆動式の可変動弁機構等）が必要であり、通常の可変動弁機構では実現が困難である。

従って本発明は上記の事情に鑑み、特別な可変動弁機構を用いなくても、フューエルカット中に排気浄化触媒が酸素過剰状態になるのを防止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課題とする。

上記課題を解決する第１発明の内燃機関の制御装置は、気筒の燃焼室に吸気ポートを介して接続される吸気通路と、前記吸気通路に設けられるスロットルバルブと、前記気筒の燃焼室に排気ポートを介して接続される排気通路と、前記吸気ポートを開閉する吸気バルブと、前記排気ポートを開閉する排気バルブと、前記燃焼室と前記スロットルバルブとの間の前記吸気通路の負圧を検出する圧力検出手段と、前記排気通路に設けられる排気浄化触媒とを有する内燃機関の制御装置であって、
前記吸気通路と前記排気通路を繋ぐ空気還流通路と、前記空気還流通路に設けられる空気還流バルブと、前記吸気バルブ又は前記排気バルブの少なくともどちらか一方にバルブのリフト量を変更する可変動弁機構とを備え、
前記内燃機関のフューエルカット時に、前記圧力検出手段で第１所定負圧よりも大きい負圧を検出したときには前記空気還流バルブを開け、さらに前記第１所定負圧よりも大きい第２所定負圧より大きい負圧を検出したときには前記空気還流バルブを開けた状態で前記可変動弁機構にてバルブのリフト量を、通常可変動弁制御時のリフト量に比べて小さくさせることを特徴とする。

また、第２発明の内燃機関の制御装置は、第１発明の内燃機関の制御装置において、
前記気筒を複数備え、
前記内燃機関のフューエルカット時に、前記可変動弁機構を制御して、何れかの前記気筒における前記吸気バルブの動作と、その他の前記気筒における前記排気バルブの動作とを同期させる動作同期制御を行なうことを特徴とする。

第１発明の内燃機関の制御装置によれば、気筒の燃焼室に吸気ポートを介して接続される吸気通路と、前記吸気通路に設けられるスロットルバルブと、前記気筒の燃焼室に排気ポートを介して接続される排気通路と、前記吸気ポートを開閉する吸気バルブと、前記排気ポートを開閉する排気バルブと、前記燃焼室と前記スロットルバルブとの間の前記吸気通路の負圧を検出する圧力検出手段と、前記排気通路に設けられる排気浄化触媒とを有する内燃機関の制御装置であって、前記吸気通路と前記排気通路を繋ぐ空気還流通路と、前記空気還流通路に設けられる空気還流バルブと、前記吸気バルブ又は前記排気バルブの少なくともどちらか一方にバルブのリフト量を変更する可変動弁機構とを備え、前記内燃機関のフューエルカット時に、前記圧力検出手段で第１所定負圧よりも大きい負圧を検出したときには前記空気還流バルブを開け、さらに前記第１所定負圧よりも大きい第２所定負圧より大きい負圧を検出したときには前記空気還流バルブを開けた状態で前記可変動弁機構にてバルブのリフト量を、通常可変動弁制御時のリフト量に比べて小さくさせることを特徴としているため、フューエルカット中に空気が空気還流通路に還流されて循環することにより、排気浄化触媒へ流出される空気の量が低減される。従って、フューエルカット中に排気浄化触媒が酸素過剰状態になるのを抑制することができ、しかも、この酸素過剰状態の抑制を、特別な可変動弁機構を用いることなく、実現することができる。また、燃焼室とスロットルバルブとの間の負圧に応じて空気還流バルブを制御するため、適正な負圧を確保することができ、負圧不足やスロットルバルブ前後の圧力差により閉じているスロットバルブの隙間から新規の空気が流入することを抑制できる。
また、空気還流バルブと可変動弁機構とが協同することによりきめ細かい制御が行えるとともに、空気還流通路の還流に適した開閉特性とすることにより排気浄化触媒が酸素過剰状態になるのを更に抑制することができる。
また、空気還流バルブが開状態でもバルブの開閉特性を変更することで燃焼室とスロットルバルブとの間の負圧を制御することができる。従って、負圧不足やスロットルバルブ前後の圧力差により閉じているスロットバルブの隙間から新規の空気が流入することを抑制し、より確実に排気浄化触媒が酸素過剰状態になるのを抑制することができる。
また、フューエルカット中にリフト量を小さくすることにより、吸気通路から燃焼室に流入する空気を少なくすることができる。従って、内燃機関の吸気側の負圧が小さくなり、スロットルバルブの前後における前記負圧と大気圧との差圧が小さくなるため、フューエルカット中に全閉となっているスロットルバルブの隙間を通って負圧領域に流入する新規な空気の量が少なくなり、排気浄化触媒へ流出する空気の量も少なくなることから、より確実に排気浄化触媒が酸素過剰状態になるのを抑制することができる。

第２発明の内燃機関の制御装置によれば、第１発明の内燃機関の制御装置において、前記気筒を複数備え、前記内燃機関のフューエルカット時に、前記可変動弁機構を制御して、何れかの前記気筒における前記吸気バルブの動作と、その他の前記気筒における前記排気バルブの動作とを同期させる動作同期制御を行なうことを特徴としているため、フューエルカット中に吸気バルブの動作と排気バルブの動作が同期（開期間が一致）することによって、空気が、より円滑に効率よく還流（循環）される。従って、より確実に排気浄化触媒が酸素過剰状態になるのを抑制することができ、しかも、可変動弁機構には、特別な可変動弁機構に限らず、通常の可変動弁機構を適用することができる。

本発明の実施の形態例に係る内燃機関の制御装置（ＥＣＵ）及び前記制御装置によって制御される内燃機関の構成を示す図である。前記内燃機関の制御装置（ＥＣＵ）によって通常可変動弁制御を行っているとき動弁特性（リフトカーブ）を示す図である。前記内燃機関の制御装置（ＥＣＵ）の処理手順を示すフローチャートである。前記内燃機関の制御装置（ＥＣＵ）によってフューエルカット中にＥＧＲ開弁制御のみを行ったときの内燃機関の状態を示す図である。前記内燃機関の制御装置（ＥＣＵ）によってフューエルカット中に負圧抑制可変動弁制御を行っているとき動弁特性（リフトカーブ）を示す図である。前記内燃機関の制御装置（ＥＣＵ）によってフューエルカット中にＥＧＲ開弁制御と負圧抑制可変動弁制御とを行なったときの内燃機関の状態を示す図である。従来の内燃機関の制御装置（ＥＣＵ）によってフューエルカット中に動弁制御を行ったときの内燃機関の状態を示す図である。

以下、本発明の実施の形態例を図面に基づき詳細に説明する。

図１に示すように、内燃機関（以下、エンジンとも称する）１１は、車両に走行用駆動源として搭載されている４サイクル式のレシプロエンジンであり、複数（例えば４気筒エンジンの場合には４つ）の気筒１２が形成されたシリンダブロック１３と、吸気側のインテークマニホールド１７と排気側のエキゾーストマニホールド３１とが接続されているシリンダヘッド１６と有している。なお、図１には１つの気筒１２に関する構成のみを示しているが、その他の気筒１２に関する構成も図１と同様である。

各気筒１２にはピストン２３が往復動可能に挿入され、このピストン２３の上面と気筒１２の内面とシリンダヘッド１６の内面とによって燃焼室２４が形成されている。ピストン２３はコンロッド２５を介してクランクシャフト２６に連結されている。インテークマニホールド１７には、吸気ポートを介して各気筒１２の燃焼室２４に通じる吸気分岐通路１４が形成され、これら複数（例えば４気筒の場合には４つ）の吸気分岐通路１４は吸気方向の上流側で互いに連通している。エキゾーストマニホールド３１には、排気ポートを介して各気筒１２の燃焼室２４に通じる排気分岐通路１５が形成され、これら複数（例えば４気筒の場合には４つ）の排気分岐通路１５は排気方向の下流側で互いに連通している。

各吸気分岐通路１４には燃料を噴射するインジェクタ２２が設けられている。排気分岐通路１５（エキゾーストマニホールド３１）を含め排気方向下流側は、排気通路３３となる。この排気通路３３に三元触媒などの排気浄化触媒２１が設けられている。

吸気分岐通路１４を含め吸気方向上流側は、吸気通路１８となる。この吸気通路１８には、吸気通路１８を開閉して吸気量を調整するためのスロットルバルブ２０と、吸気を浄化するためのエアフィルタ１９とが設けられている。

燃焼室２４には、吸気分岐通路１４の出口（吸気ポート）を開閉する吸気バルブ２７と、排気分岐通路１５の入口（排気ポート）を開閉するための排気バルブ２８と、点火プラグ２９とが設けられている。そして、吸気バルブ２７は第１の可変動弁機構３０Ａによって開閉駆動され、排気バルブ２８は第２の可変動弁機構３０Ｂによって開閉駆動されるようになっている。可変動弁機構３０Ａ，３０Ｂは吸気バルブ２７と排気バルブ２８のリフト量と動作タイミングをそれぞれ調整可能なものである。

この可変動弁機構３０Ａ，３０Ｂとしては、電磁駆動式の可変動弁機構などのような特別な可変動弁機構に限らず、通常の可変動弁機構を適用することができる。通常の可変動弁機構としては、例えば、カム軸とクランク軸の位相差を変更可能なものや、高リフト用カムと低リフト用カムの切り替えが可能なものや、ロッカーアームのレバー比を変化させることができるものなどの各種の可変バルブタイミング機構のなかから、適宜のものを採用することができる。

また、エンジン１１には、排気ガス再循環（ＥＧＲ）装置４１も設けられている。このＥＧＲ装置４１はＥＧＲパイプ４２とＥＧＲバルブ４３とを有してなるものである。ＥＧＲパイプ４２は吸気通路１８（インテークマニホールド１７）と排気通路３３（エキゾーストマニホールド３１）とを繋いでいる。なお、ＥＧＲパイプ４２と吸気通路１８（インテークマニホールド１７）との接続部は、複数の吸気分岐通路１４の連通部（接続部）の吸気方向上流側に位置している。ＥＧＲパイプ４２と排気通路３３（エキゾーストマニホールド３１）との接続部は、複数の排気分岐通路１５の連通部（接続部）の排気方向下流側に位置している。

ＥＧＲバルブ４３はＥＧＲパイプ４２を開閉するものであり、通常、ＥＧＲ制御を行うときに開けられる。ＥＧＲバルブ４２が開くと、各気筒１２（各燃焼室２４）から各排気分岐通路１５に排出された排気ガスの一部が、ＥＧＲパイプ４２を通って、各吸気分岐通路１４へ還流されて、循環する。そして、詳細は後述するが、フューエルカット（Ｆ／Ｃ）中には、ＥＧＲパイプ４２は空気還流パイプ（空気還流通路）として機能し、ＥＧＲバルブ４３は空気還流バルブとして機能する。

また、車両には各種の制御を行うための電子制御ユニット（ＥＣＵ）５１が搭載されている。このＥＣＵ５１はエンジン１１の制御装置としても機能し、吸気バルブ２７と排気バルブ２８（可変動弁機構３０Ａ，３０Ｂ）の動作制御（通常可変動弁制御、負圧抑制可変動弁制御）や、ＥＧＲバルブ４３の動作制御（ＥＧＲ開弁制御、ＥＧＲ閉弁制御）などを行なう。

詳述すると、ＥＣＵ５１にはスロットルセンサ５２の検出信号と、回転センサ５３の検出信号と、圧力センサ５４の検出信号などが入力されるようになっている。

ドライバーがアクセルペダル（図示省略）を踏み込んでいないとき、スロットルバルブ２０は全閉であり、ドライバーがアクセルペダルを踏み込むと、その踏み込み量に応じてスロットルバルブ２０の開度が変化する。そして、スロットルセンサ５２では、このスロットルバルブ２０の開度を検出して、このスロットルバルブ開度の検出信号をＥＣＵ５１へ出力する。回転センサ５３では、エンジン１１（例えばクランクシャフト２６）の回転数を検出して、このエンジン回転数の検出信号をＥＣＵ５１へ出力する。

また、詳細な図示は省略するが、車両には、フットブレーキ（油圧式ブレーキ）の制動補助装置であるブレーキブースタ５５が設けられている。このブレーキブースタ５５は、ブレーキペダルとフットブレーキのマスタシリンダとの間に設けられており、エンジン１１の吸気側（インテークマニホールド１７）から負圧供給路３２を介して供給される負圧を、ブレーキ負圧として利用することにより、このブレーキ負圧と大気圧との差によってブレーキペダルの踏力を軽減する装置である。そして、圧力センサ５４では、このブレーキブースタ５５のブレーキ負圧、即ち燃焼室２４とスロットルバルブ２０との間の吸気通路１８の負圧を検出して（圧力検出手段）、このブレーキ負圧の検出信号をＥＣＵ５１へ出力する。

ＥＣＵ５１では、通常時、即ちＦ／Ｃ状態ではないとき、スロットルセンサ５２で検出したスロットルバルブ開度などに基づいて、インジェクタ２２から吸気通路２２内への燃料噴射タイミング及び燃料噴射量の制御や、点火プラグ２９の点火タイミングの制御や、可変動弁機構３０Ａ，３０Ｂの動作制御による吸気バルブ２７及び排気バルブ２８のリフト量や動作タイミングの制御（通常可変動弁制御）などを行う。

図２にはエンジン１１が４気筒の場合の通常可変動弁制御による吸気バルブ２７及び排気バルブ２８の動弁特性（リフトカーブ）を示している。図２の縦軸はリフト量、横軸はクランク角である。図２において、♯１が第１の気筒１２における動弁特性（リフトカーブ）、♯２が第２の気筒１２における動弁特性（リフトカーブ）、♯３が第１の気筒１２における動弁特性（リフトカーブ）、♯４が第１の気筒１２における動弁特性（リフトカーブ）である。

図２に示すように、ＥＣＵ５１によって通常可変動弁制御が行なわれているときには、各気筒１２の吸気バルブ２７を開くタイミングが吸気行程のクランク角０°のタイミングよりも少し早められており、各気筒１２において、吸気バルブ２７の開期間の一部と排気バルブ２８の開期間の一部とが重なっている。

そして、ＥＣＵ５１では、Ｆ／Ｃ状態を検知し、且つ、ブレーキ負圧の条件が成立したとき、ＥＧＲ開弁制御及び負圧抑制可変動弁制御を行なう。ＥＣＵ５１によるこれらの制御内容を、図３のフローチャートに基づいて説明する。なお、図３のフローチャートの各ステップにはＳ１〜Ｓ１０の符号を付した。

図３に示すように、ＥＣＵ５１では、処理が開始（START)されると、まず、ステップＳ１でＦ／Ｃ状態か否かの判定を行なう。ステップＳ１では、スロットルセンサ５２で検出されたスロットルバルブ開度が０％（スロットルバルブ２０が全閉）であり（即ちアクセルＯＦＦであり）、且つ、回転センサ５３で検出されたエンジン回転数が所定回転数以上であるという条件が成立したときには、Ｆ／Ｃ状態である（Yes）と判定し、前記条件が成立しないときには、Ｆ／Ｃ状態ではない（No）と判定する（Ｆ／Ｃ状態検出手段）。

ステップＳ１でＦ／Ｃ状態ではない（No）と判定した場合には、処理を終了（END）する。一方、ステップＳ１でＦ／Ｃ状態である（Yes）と判定した場合には、次にステップＳ２で、圧力センサ５４で検出されたブレーキ負圧の値が、第１所定負圧値よりも大きいか（ブレーキ圧力＞第１所定負圧値）否かを判定する。なお、このブレーキ負圧の値が第１所定負圧値よりも大きいとは、ブレーキ負圧を絶対圧力で表した値のほうが、第１所定負圧値を絶対圧力で表した値よりも小さいことを意味する。

ステップＳ２でブレーキ負圧の値が第１所定負圧値よりも大きくない（No）と判定した場合には、ステップＳ１に戻る。即ち、ブレーキ負圧が極端に小さいときには、ブレーキ負圧を確保するためにＥＧＲバルブ４３の開弁を遅らせる。

そして、ステップＳ２でブレーキ負圧の値が第１所定負圧値よりも大きい（Yes）と判定した場合には、次にステップＳ３でＥＧＲ開弁制御を行なうことにより、ＥＧＲバルブ４３を全開にする。なお、このときのＥＧＲバルブ４３は全開に限らず、必要に応じて、開度を調整し、エンジン１１の吸気側（インテークマニホールド５５）の負圧を確保するようにしてもよい。ＥＧＲバルブ４３は全開にすることが望ましいが、全開でなくとも、後述する本発明の効果は失われない。

ＥＧＲバルブ４３を開くと、図４に矢印Ｃで示すように、気筒２（燃焼室２４）から排気分岐通路１５へ排出された空気が、エンジン１１のポンピング作用により（Ｆ／Ｃ状態になってもピストン２３の往復動は継続するためポンピング作用が生じる）、大気圧領域の排気通路３３（インテークマニホールド１７）側から、ＥＧＲパイプ４２を通って、負圧領域の吸気通路１８（エキゾーストマニホールド３１）側へ還流されて、循環する。その結果、排気浄化触媒２１へ流出される空気の量が低減されるため、排気浄化触媒２１が酸素過剰状態になるのを抑制することができる。

しかし、ＥＧＲバルブ４３を開くだけでは、ＥＧＲパイプ４２の還流量が大きくてＥＧＲパイプ４２で発生する圧損が大きくなるため、エンジン１１の吸気側（インテークマニホールド１７）の負圧が大きい。吸気側の負圧が大きいと、スロットルバルブ２０の前後における前記負圧と大気圧との差圧が大きくなるため、スロットルバルブ２０の隙間を通って、図４に矢印Ｄで示すように新規な空気が、吸気側（負圧領域）に流入し易くなる。即ち、Ｆ／Ｃ状態でスロットルバルブ２０が全閉になっていても、スロットルバルブ２０と吸気通路１８の間には前記隙間が生じているため、前記差圧が大きい場合には、前記隙間を通って負圧領域に流入する新規な空気の量が多くなってしまう。新規な空気の流入量が多くなると、この新規な空気も含めた全ての空気をＥＧＲパイプ４２で還流することができないため、図４に矢印Ｅで示すように空気が排気浄化触媒２１へも流出され易くなってしまう。

従って、図３のステップＳ４以降の処理では、かかる問題点を解決することなどを目的としている。

ステップＳ４では、圧力センサ５４で検出されたブレーキ負圧の値が、第２所定負圧値よりも大きいか（ブレーキ圧力＞第２所定負圧値）否かを判定する。なお、このブレーキ負圧の値が第２所定負圧値よりも大きいとは、ブレーキ負圧を絶対圧力で表した値のほうが、第２所定負圧値を絶対圧力で表した値よりも小さいことを意味する。また、第２所定負圧値は第２所定負圧値よりも大きい（第２所定負圧値＞第１所定負圧値）。即ち、第２所定負圧値を絶対圧力で表した値のほうが、第１所定負圧値を絶対圧力で表した値よりも小さい。

ステップＳ４でブレーキ負圧の値が第２所定負圧値よりも大きくない（No）と判定した場合には、次にステップＳ５で、圧力センサ５４で検出されたブレーキ負圧の値が、第１所定負圧値よりも大きいか（ブレーキ圧力＞第１所定負圧値）否かを判定する。

ステップＳ５でブレーキ負圧の値が第１所定負圧値よりも大きくない（No）と判定した場合には、ＥＧＲバルブ４３の開弁作動か、ブレーキ操作によりブレーキ負圧が極端に小さくなったため、次にステップＳ６で、ＥＧＲ閉弁制御と通常可変動弁制御とし負圧の確保を行なう。即ち、ＥＧＲ閉弁制御により、ＥＧＲバルブ４３を全閉にして、ＥＧＲパイプ４２における空気の還流を停止する。また、通常可変動弁制御により、図２に示すような吸気バルブ２７及び排気バルブ２８の動弁特性（リフトカーブ）とする。なお、このとき、既に通常可変動弁制御が行なわれていれば、そのまま通常可変動弁制御が継続し、負圧抑制可変動弁制御が行なわれていれば、通常可変動弁制御に切り替える（即ち、吸気バルブ２７及び排気バルブ２の動弁特性を、負圧抑制可変動弁制御を行なう前の状態に戻す）。ステップＳ６でＥＧＲ閉弁制御及び通常可変動弁制御を実施後は、ステップＳ１に戻る。

一方、ステップＳ５でブレーキ負圧の値が第１所定負圧値よりも大きい（Yes）と判定した場合には、ブレーキ負圧が少し小さいとき、つまり適正な負圧であるため、次にステップＳ７で通常可変動弁制御を行なう。即ち、ステップＳ３で実施したＥＧＲ開弁制御はステップＳ７でもそのまま継続し（即ちＥＧＲ閉弁制御は行なわず）、ステップＳ７では通常可変動弁制御のみを行なう。通常可変動弁制御により、図２に示すような吸気バルブ２７及び排気バルブ２８の動弁特性（リフトカーブ）とする。なお、このときにも、既に通常可変動弁制御が行なわれていれば、そのまま通常可変動弁制御が継続し、負圧抑制可変動弁制御が行なわれていれば、通常可変動弁制御に切り替える（即ち、吸気バルブ２７及び排気バルブ２の動弁特性を、負圧抑制可変動弁制御を行なう前の状態に戻す）。ステップＳ７で通常可変動弁制御を実施後は、ステップＳ９へ進む。

そして、前述のステップＳ４でブレーキ負圧の値が第２所定負圧値よりも大きい（Yes）と判定した場合には、次にステップＳ８で、負圧抑制可変動弁制御を行なう。このとき、ＥＣＵ５１では、負圧抑制可変動弁制御として、動作同期制御とリフト量制御とを行なう。動作同期制御は、何れかの気筒１２の吸気バルブ２７の動作と、その他の気筒１２の排気バルブ２８の動作とを同期（前記吸気バルブ２７と前記排気バルブ２８の開期間を一致）させる制御である。リフト量制御は、各気筒１２の吸気バルブ２７及び排気バルブ２８のリフト量を減少させる制御である。

この制御の内容を図５に基づいて詳述する。図５にはエンジン１１が４気筒の場合の負圧抑制可変動弁制御（動作同期制御及びリフト量制御）による吸気バルブ２７及び排気バルブ２８の動弁特性（リフトカーブ）を示している。図５の縦軸はリフト量、横軸はクランク角である。図５において、♯１が第１の気筒１２における動弁特性（リフトカーブ）、♯２が第２の気筒１２における動弁特性（リフトカーブ）、♯３が第１の気筒１２における動弁特性（リフトカーブ）、♯４が第１の気筒１２における動弁特性（リフトカーブ）である。

図５に示すように、動作同期制御では、第１（♯１）〜第４（♯４）の各気筒１２における吸気バルブ２７の可変動弁機構３０Ａを制御することにより、図２に示す通常可変動弁制御の場合に比べて、第１（♯１）〜第４（♯４）の各気筒１２における吸気バルブ２７の動作タイミング（開期間）を調整する（図示例の場合には遅延させる）ことにより、何れかの気筒１２における吸気バルブ２７の動作と、その他の気筒１２における排気バルブ２８の動作とを同期（前記吸気バルブ２７と前記排気バルブ２８の開期間を一致）させる。

即ち、図示例では、第１（♯１）の気筒１２における吸気バルブ２７の動作と、第３（♯３）の気筒１２における排気バルブ２８の動作とを同期させ（前記吸気バルブ２７と排気バルブ２８の開期間を一致させ）、第３（♯３）の気筒１２における吸気バルブ２７の動作と、第４（♯４）の気筒１２における排気バルブ２８の動作とを同期させ（前記吸気バルブ２７と前記排気バルブ２８の開期間を一致させ）、第２（♯２）の気筒１２における排気バルブ２８の動作と、第４（♯４）の気筒１２における吸気バルブ２７の動作とを同期させ（前記吸気バルブ２７と前記排気バルブ２８の開期間を一致させ）、第１（♯１）の気筒１２における排気バルブ２８の動作と、第２（♯２）の気筒１２における吸気バルブ２７の動作とを同期させる（前記吸気バルブ２７と前記排気バルブ２８の開期間を一致させる）。

図２に示す通常可変動弁制御においては、第１（♯１）の気筒１２における吸気バルブ２７の動作と、第３（♯３）の気筒１２における排気バルブ２８の動作とが同期しておらず、第３（♯３）の気筒１２における吸気バルブ２７の動作と、第４（♯４）の気筒１２における排気バルブ２８の動作も同期しておらず、第２（♯２）の気筒１２における排気バルブ２８の動作と、第４（♯４）の気筒１２における吸気バルブ２７の動作も同期しておらず、第１（♯１）の気筒１２における排気バルブ２８の動作と、第２（♯２）の気筒１２における吸気バルブ２７の動作も同期していない。

従って、図２に矢印で示す各時点では、第３（♯３）の気筒１２における排気バルブ２８は開いているが、第１（♯１）の気筒１２における吸気バルブ２７は閉まっており、第４（♯４）の気筒１２における排気バルブ２８は開いているが、第３（♯３）の気筒１２における吸気バルブ２７は閉まっており、第２（♯２）の気筒１２における排気バルブ２８は開いているが、第４（♯４）の気筒１２における吸気バルブ２７は閉まっており、第１（♯１）の気筒１２における排気バルブ２８は開いているが、第２（♯２）の気筒１２における吸気バルブ２７は閉まっているため、空気が還流しにくい。

これに対して図５に示す負圧抑制可変動弁制御では、上記の如く、第１（♯１）の気筒１２における吸気バルブ２７の動作と、第３（♯３）の気筒１２における排気バルブ２８の動作とを同期させ、第３（♯３）の気筒１２における吸気バルブ２７の動作と、第４（♯４）の気筒１２における排気バルブ２８の動作とを同期させ、第２（♯２）の気筒１２における排気バルブ２８の動作と、第４（♯４）の気筒１２における吸気バルブ２７の動作とを同期させ、第１（♯１）の気筒１２における排気バルブ２８の動作と、第２（♯２）の気筒１２における吸気バルブ２７の動作とを同期させるため、空気が還流し易くなる。

また、図５に示すように、リフト量制御では、第１（♯１）〜第４（♯４）の各気筒１２における吸気バルブ２７のリフト量を、一点鎖線（仮想線）で示す通常可変動弁制御時のリフト量に比べて、点線で示すリフト量のように小さくし、第１（♯１）〜第４（♯４）の各気筒１２における排気バルブ２８のリフト量も、二点鎖線で示す通常可変動弁制御時のリフト量に比べて、実線で示すリフト量のように小さくする。

図６に示すように、リフト量制御によって吸気バルブ２７と排気バルブ２８のリフト量を小さくすると、矢印Ｃの如く大気圧領域の排気通路３３側から、ＥＧＲパイプ４２を通って、負圧領域の吸気通路１８側へ還流される空気の還流量が、少なくなる。ＥＧＲパイプ４２における空気の還流量が少なくなれば、ＥＧＲパイプ４２で発生する圧損は小さくなる。ＥＧＲパイプ４２で発生する圧損が小さくなれば、エンジン１１の吸気側（インテークマニホールド１７）の負圧は小さくなる。吸気側の負圧が小さくなれば、スロットルバルブ２０の前後における前記負圧と大気圧との差圧が小さくなるため、矢印Ｄの如くスロットルバルブ２０の隙間を通って吸気側（負圧領域）に流入する新規な空気の量は、少なくなる。新規な空気の流入量が少なくなれば、矢印Ｅの如く排気浄化触媒２１へ流出する空気の量も、少なくなる。

図３に基づいて更にＥＣＵ５１の処理内容を説明すると、ステップＳ８で負圧抑制可変動弁制御（動作同期制御、リフト量制御）を実施後は、ステップＳ９へ進む。ステップＳ９ではＦ／Ｃ状態か否かの判定を行なう。ステップＳ９では、ステップＳ１の場合と同様に、スロットルセンサ５２で検出されるスロットルバルブ開度が０％（スロットルバルブ２０が全閉）であり（即ちアクセルＯＦＦであり）、且つ、回転センサ５３で検出されるエンジン回転数が所定回転数以上であるという条件が成立したとき、Ｆ／Ｃ状態である（Yes）と判定し、前記条件が成立しないとき、Ｆ／Ｃ状態ではない（No）と判定する。

ステップＳ９でＦ／Ｃ状態である（Yes）と判定した場合には、ステップＳ４に戻る。一方、ステップＳ９でＦ／Ｃ状態ではない（No）と判定した場合には、次にステップＳ１０で、ＥＧＲ閉弁制御と通常可変動弁制御とを行なう。即ち、ＥＧＲ閉弁制御により、ＥＧＲバルブ４３を全閉にして、ＥＧＲパイプ４２における空気の還流を停止する。また、通常可変動弁制御により、図２に示すような吸気バルブ２７及び排気バルブ２８の動弁特性（リフトカーブ）とする。このときにも、既に通常可変動弁制御が行なわれていれば、そのまま通常可変動弁制御が継続し、負圧抑制可変動弁制御が行なわれていれば、通常可変動弁制御に切り替える。

ステップＳ１０でＥＧＲ閉弁制御及び通常可変動弁制御を実施後は、処理を終了（END）する。

以上のように、本実施の形態例の内燃機関の制御装置によれば、複数の気筒１２と、気筒１２の燃焼室にそれぞれ接続されて互いに連通している吸気分岐通路１４を含む吸気通路１８と、吸気通路１８に設けられたスロットルバルブ２０と、気筒１２の燃焼室２４にそれぞれ接続されて互いに連通している排気分岐通路１５を含む排気通路３３と、吸気ポートを開閉する吸気バルブ２７と、排気ポートを開閉する排気バルブ２８と、吸気バルブ２７を開閉駆動する第１の可変動弁機構３０Ａと、排気バルブ２８を開閉駆動する第２の可変動弁機構３０Ａと、吸気通路１８と排気通路３３を繋いだＥＧＲパイプ４２（空気還流パイプ）と、ＥＧＲパイプ４２に設けられたＥＧＲバルブ４３（空気還流バルブ）と、排気通路３３に設けられた排気浄化触媒２１とを有する内燃機関（エンジン）１１を制御する制御装置（ＥＣＵ５１）であって、Ｆ／Ｃ状態を検出するＦ／Ｃ状態検出手段（スロットルセンサ５２、回転センサ５３、ステップＳ１）と、エンジン１１の吸気側の負圧を利用するブレーキブースタ５５のブレーキ負圧を検出する圧力センサ５４とを有しており、Ｆ／Ｃ状態検出手段でＦ／Ｃ状態を検出した後、圧力センサ５４で検出したブレーキ負圧の値が第１所定負圧値よりも大きいときには、ＥＧＲバルブ４３を開けることより、気筒１２から排気分岐通路１５に排出された空気を、ＥＧＲパイプ４２で還流させて、循環させるＥＧＲ開弁制御を行なうことを特徴としているため、Ｆ／Ｃ中に空気がＥＧＲパイプ４２で還流されて循環することにより、排気浄化触媒２１へ流出される空気の量が低減される。従って、Ｆ／Ｃ中に排気浄化触媒２１が酸素過剰状態になるのを抑制することができ、しかも、この酸素過剰状態の抑制を、特別な可変動弁機構を用いることなく、実現することができる。
そして更には、ブレーキ負圧の値が第１所定負圧値よりも大きいときにＥＧＲ開弁制御が行なわれるため、ブレーキ負圧の値を考慮して、ブレーキブースタ５２の機能に支障のない適切なタイミングで開弁制御を行なうことができる。

また、本実施の形態例の内燃機関の制御装置によれば、Ｆ／Ｃ状態検出手段でＦ／Ｃ状態を検出した後、圧力センサ５４で検出したブレーキ負圧の値が、第１所定負圧値よりも大きな第２所定負圧値よりも大きいときには、第１の可変動弁機構３０Ａを制御して、何れかの気筒１２における吸気バルブ２７の動作と、その他の気筒１２における排気バルブ２８の動作とを同期させる動作同期制御を行なうことを特徴としているため、Ｆ／Ｃ中に吸気バルブ２７の動作と排気バルブ２８の動作が同期（開期間の一致）することによって、空気が、より円滑に効率よく還流（循環）する。従って、より確実に排気浄化触媒２１が酸素過剰状態になるのを抑制することができ、しかも、第１の可変動弁機構３０Ａや第２の可変動弁機構３０Ｂには、特別な可変動弁機構に限らず、通常の可変動弁機構を適用することができる。
そして更には、ブレーキ負圧の値が第２所定負圧値よりも大きいときに動作同期制御が行なわれるため、ブレーキ負圧の値を考慮して、ブレーキブースタ５５の機能に支障のない適切なタイミングで動作同期制御を行なうことができる。
なお、本実施の形態例では、吸気バルブ２７と排気バルブ２８の両方に可変動弁機構を適用しているが、どちらか一方のみに可変動弁機構を適用してもよい。この場合、吸気バルブ２７の動作と排気バルブ２８の動作が同期に制約が生じるが、他方の可変動弁機構をはずすことができるためコスト，重量やレイアウトに対して有利である。

また、本実施の形態例の内燃機関の制御装置によれば、Ｆ／Ｃ状態検出手段でＦ／Ｃ状態を検出した後、圧力センサ５４で検出したブレーキ負圧の値が、第１所定負圧値よりも大きな第２所定負圧値よりも大きときには、第１の可変動弁機構３０Ａ及び第２の可変動弁機構３０Ｂを制御して、吸気バルブ２７のリフト量と排気バルブ２８のリフト量とを小さくするリフト量制御を行なうことを特徴としているため、Ｆ／Ｃ中にリフト量を小さくすることにより、吸気通路１８から燃焼室２４に流入する空気を少なくすることができる。従って、エンジン１１の吸気側の負圧が小さくなり、スロットルバルブ２０の前後における前記負圧と大気圧との差圧が小さくなるため、Ｆ／Ｃ中に全閉となっているスロットルバルブ２０の隙間を通って負圧領域に流入する新規な空気の量が少なくなり、排気浄化触媒２１へ流出する空気の量も少なくなることから、より確実に排気浄化触媒２１が酸素過剰状態になるのを抑制することができる。しかも、第１の可変動弁機構３０Ａや第２の可変動弁機構３０Ｂには、特別な可変動弁機構に限らず、通常の可変動弁機構を適用することができる。
そして更には、ブレーキ負圧の値が第２所定負圧値よりも大きいときにリフト量制御が行なわれるため、ブレーキ負圧の値を考慮して、ブレーキブースタ５５の機能に支障のない適切なタイミングでリフト量制御を行なうことができる。
なお、本実施の形態例では、吸気バルブ２７と排気バルブ２８の両方に可変動弁機構を適用しているが、どちらか一方のみに可変動弁機構を適用してもよい。吸気バルブ２７に適用すれば、吸気バルブ２７のリフト量が小さくなるため、燃焼室２４に流れ込む空気を制限できる。逆に排気バルブ２８に適用すれば、排気バルブ２８のリフト量が小さくなるため、吸気通路１８から燃焼室２４に流入した空気が排気通路に流れ出すのを制限でき、結果的に吸気通路１８から燃焼室２４に流れ込む空気量を抑制できる。

また、上記では、動作同期制御の際、吸気バルブ２７の可変動弁機構３０Ａを制御して、吸気バルブ２７の動作タイミング（開期間）を調整することにより、吸気バルブ２７の動作と排気バルブ２８の動作とを同期させているが、これに限定するものではなく、例えば通常可変動弁制御時の吸気バルブ２７と排気バルブ２８の動弁特性などによっては、排気バルブ２８の可変動弁機構３０Ｂを制御して、排気バルブ２８の動作タイミング（開期間）を調整することにより、吸気バルブ２７と排気バルブ２８の動作を同期させるようにしてもよい。

本発明は内燃機関の制御装置に関するものであり、排気浄化触媒やＥＧＲ装置を備えた車両用エンジンなどの内燃機関の制御に適用して有用なものである。

１１内燃機関（エンジン）
１２気筒
１３シリンダブロック
１４吸気分岐通路
１５排気分岐通路
１６シリンダヘッド
１７インテークマニホールド
１８吸気通路
１９エアフィルタ
２０スロットルバルブ
２１排気浄化触媒
２２インジェクタ
２３ピストン
２４燃焼室
２５コンロッド
２６クランクシャフト
２７吸気バルブ
２８排気バルブ
２９点火プラグ
３０Ａ，３０Ｂ可変動弁機構
３１エキゾーストマニホールド
３２負圧供給路
３３排気通路
４１ＥＧＲ装置
４２ＥＧＲパイプ
４３ＥＧＲバルブ
５１ＥＣＵ
５２スロットルセンサ
５３回転センサ
５４圧力センサ
５５ブレーキブースタ

Claims

気筒の燃焼室に吸気ポートを介して接続される吸気通路と、前記吸気通路に設けられるスロットルバルブと、前記気筒の燃焼室に排気ポートを介して接続される排気通路と、前記吸気ポートを開閉する吸気バルブと、前記排気ポートを開閉する排気バルブと、前記燃焼室と前記スロットルバルブとの間の前記吸気通路の負圧を検出する圧力検出手段と、前記排気通路に設けられる排気浄化触媒とを有する内燃機関の制御装置であって、
前記吸気通路と前記排気通路を繋ぐ空気還流通路と、前記空気還流通路に設けられる空気還流バルブと、前記吸気バルブ又は前記排気バルブの少なくともどちらか一方にバルブのリフト量を変更する可変動弁機構とを備え、
前記内燃機関のフューエルカット時に、前記圧力検出手段で第１所定負圧よりも大きい負圧を検出したときには前記空気還流バルブを開け、さらに前記第１所定負圧よりも大きい第２所定負圧より大きい負圧を検出したときには前記空気還流バルブを開けた状態で前記可変動弁機構にてバルブのリフト量を、通常可変動弁制御時のリフト量に比べて小さくさせることを特徴とする内燃機関の制御装置。
請求項１に記載する内燃機関の制御装置において、
前記気筒を複数備え、
前記内燃機関のフューエルカット時に、前記可変動弁機構を制御して、何れかの前記気筒における前記吸気バルブの動作と、その他の前記気筒における前記排気バルブの動作とを同期させる動作同期制御を行なうことを特徴とする内燃機関の制御装置。