JP2007113440A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 熱害アイドル時に、プレイグニッション等の異常燃焼の発生を効果的に防止する。
【解決手段】 始動時又はアイドル運転時に要求されるバルブタイミングを設定するが（Ｓ２、Ｓ４）、吸気温度Ｔａがしきい値以上か否かを判定する（Ｓ５、Ｓ６）。吸気温度Ｔａ≧しきい値で、熱害状態のときは、吸気温度Ｔａに応じて、遅角量ＲＤを設定し、その分、吸気バルブ閉時期ＩＶＣを遅角側に補正し、エンジンの有効圧縮比を低下させる（Ｓ７、Ｓ８）。
【選択図】 図１２

Description

本発明は、機関の始動時又はアイドル運転時の熱害対策のための制御装置に関する。

特許文献１には、冷却水温度や吸気温度が高い熱害アイドル運転時に、アイドル回転数の不安定化やエンストの発生を防止するため、エアコン（詳しくは機関によるエアコン用コンプレッサの駆動）を停止することで、目標とするアイドル回転数を維持できるようにすることが記載されている。
特開平９−２４２５８８号公報

上記特許文献１に記載の技術では、エアコンを停止してアイドル回転数を確保しているが、エアコンを停止した状態でも、吸気温度が高い場合には点火プラグによる着火の前に自己着火をしてしまう所謂プレイグニッションが発生してしまう可能性があり、エアコン等の外部負荷停止だけでは不十分であった。
また、プレイグニッションを回避すべく目標アイドル回転数を高く設定すると、アイドル回転数の増大による燃費の悪化や機関作動音の上昇の原因となるという問題があった。

また、エアコンの停止は、搭乗者にエアコンの故障と誤認識される恐れがあり、商品性が低下するという問題もあった。
本発明は、このような実状に鑑み、プレイグニッション等の異常燃焼の発生を効果的に防止できるようにすることを目的とする。

このため、本発明では、機関の始動時又はアイドル運転時に、機関の温度状態に基づいて異常燃焼の発生しやすい条件が成立しているか否かを判定し、前記条件が成立しているときに、機関の有効圧縮比を低下させる構成とする。
これによれば、プレイグニッション等の異常燃焼の発生条件が成立したときに、有効圧縮比を低下させることで、シリンダ内温度の上昇を抑制でき、異常燃焼の発生を未然に防止できる。

また、アイドル回転数を増大させずに異常燃焼を防止できるので、燃費の悪化や機関作動音の上昇を防止でき、しかも、エアコンなどの外部負荷を停止させることないので、商品性も向上する。
より具体的には、前記条件が成立しているときに、吸気バルブの閉時期を機関の始動時又はアイドル運転時に要求される時期よりも遅角側に制御する構成とする。

これによれば、吸気バルブ閉時期の遅角制御を実施することで、有効圧縮比を簡単かつ確実に低下させ、シリンダ内温度の上昇を抑制して異常燃焼の発生を未然に防止することができる。
ここで、前記吸気バルブの閉時期の遅角側への制御は、機関の温度状態に応じて、可変設定することにより、最適な遅角量を設定でき、過補正による燃焼効率の低下を防止できる。

尚、機関の温度状態は、吸気温度、冷却水温度、潤滑油温度、更にはシリンダ内温度吸気温度などから検出できる。

以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の一実施形態を示すエンジン（直噴火花点火式内燃機関）のシステム図である。
エンジンにおいて、シリンダヘッド１、シリンダブロック２及びピストン３によって画成される燃焼室４は、吸気バルブ５を介して吸気通路６と接続され、また排気バルブ７を介して排気通路８と接続されている。吸気バルブ５及び排気バルブ７の開閉時期は、それぞれ、可変動弁装置９、１０により制御可能である。

エンジンの吸気通路６には、上流側から、エアクリーナ１１、電制スロットル弁１２、コレクタ１３が設けられ、コレクタ１３から各気筒へ分岐している。電制スロットル弁１２は、エンジンコントロールユニット（以下ＥＣＵという）２０からの信号により作動するステップモータ等により開度制御されて、吸入空気量を制御する。
エンジンの燃焼室４には、燃料噴射弁１４と点火プラグ１５とが設置されている。

燃料噴射弁１４は、ＥＣＵ２０からエンジン回転に同期して出力される噴射パルス信号によりソレノイドに通電されて開弁し、所定圧力に調圧された燃料を噴射するようになっている。これにより燃焼室４内に混合気を形成する。
点火プラグ１５は、ＥＣＵ２０からの点火信号に基づくタイミングで、混合気に点火して、燃焼させる。

このエンジン（直噴火花点火式内燃機関）での運転モードには、均質運転モードと成層運転モードとがあり、均質運転モードでは、吸気行程にて燃料噴射を行い、燃焼室４の全体に均質な混合気を形成することで、ストイキ又はリーン空燃比（Ａ／Ｆ＝２０〜３０）での均質燃焼を行わせる。これに対し、成層運転モードでは、圧縮行程後半にて燃料噴射を行い、燃焼室４内の点火プラグ１５の周囲に成層化された混合気塊を形成することで、全体としては極めてリーンな空燃比（Ａ／Ｆ＝３０〜４０）で成層燃焼を行わせる。

燃焼後の排気は、排気バルブ７を介して、排気通路８へ排出される。排気通路８には、排気浄化触媒１６が設けられている。
ＥＣＵ２０には、クランク角センサ２１及び気筒判別センサ（図示せず）から信号が入力されており、これらの信号よりクランク角位置と共にエンジン回転数Ｎｅを検出可能である。また、アクセルペダルセンサ２２により検出されるアクセル開度ＡＰＯ、熱線式エアフローメータ２３により検出される吸入空気量Ｑａ、水温センサ２４により検出されるエンジン冷却水温度Ｔｗ、吸気温センサ２５により検出される吸気温度Ｔａなどが入力されている。この他、イグニッションスイッチ及びスタータスイッチを有するエンジンキースイッチ２６からも信号が入力されている。

ＥＣＵ２０は、これらの入力信号に基づいてエンジン運転条件を検出し、これに応じて、電制スロットル弁１２の開度、燃料噴射弁１４の燃料噴射時期及び燃料噴射量、点火プラグ１５の点火時期を制御する他、可変動弁装置９、１０により吸排気バルブ５、７の開閉時期などを制御する。
次に、吸気バルブ５及び排気バルブ７の可変動弁装置９、１０について説明する。但し、これらは同一構造であるので、吸気バルブ５の可変動弁装置９について、代表して説明する。

吸気バルブ５の可変動弁装置９としては、吸気バルブ５のバルブ作動角（開期間）及びリフト量を連続的に可変制御可能なバルブ作動角及びリフト量可変装置（ＶＥＬ装置）と、吸気バルブ５のバルブタイミング（バルブ作動角の中心位相）を連続的に可変制御可能なバルブタイミング可変装置（ＶＴＣ装置）とが設けられている。
図２及び図３により説明する。

吸気バルブ５（１気筒につき２つ設けられる）の端部のバルブリフタ４０の上方には、図外のクランク軸に連動して軸周りに回転駆動されるカム軸４１が気筒列方向に延在している。このカム軸４１の外周には、吸気バルブ５に対応して揺動カム４２が揺動可能に外嵌されており、この揺動カム４２がバルブリフタ４０に当接してこれを押圧することにより、吸気バルブ５が図外のバルブスプリングのバネ力に抗して開閉駆動される。

ここにおいて、カム軸４１と揺動カム４２との間で、両者４１、４２を機械的に連携するリンクの姿勢を変化させて、吸気バルブ５のバルブ作動角（開期間）及びリフト量を連続的に可変制御可能なバルブ作動角及びリフト量可変装置（ＶＥＬ装置）が設けられている。
ＶＥＬ装置は、カム軸４１に偏心して設けられてカム軸４１と一体的に回転する駆動カム４３と、この駆動カム４３の外周に相対回転可能に外嵌するリング状リンク４４と、カム軸４１と略平行に気筒列方向へ延在する制御軸４５と、この制御軸４５に偏心して設けられて制御軸４５と一体的に回転する制御カム４６と、この制御カム４６の外周に相対回転可能に外嵌すると共に、一端がリング状リンク４４の先端と相対回転可能に連結されたロッカアーム４７と、このロッカアーム４７の他端と揺動カム４２の先端とに回転可能に連結され、両者４７、４２を機械的に連携するロッド状リンク４８と、を有している。

上記のカム軸４１及び制御軸４５は、軸受ブラケットを介してエンジンのシリンダヘッド側へ回転可能に支持されている。制御軸４５の一端にはバルブ作動角変更用の電磁アクチュエータ（ＶＥＬソレノイド）４９の出力端が接続されており、このＶＥＬソレノイド４９によって制御軸４５が所定の制御角度範囲内で軸周りに回転駆動されると共に、所定の回転位相に保持される。

このような構成により、クランク軸に連動してカム軸４１が回転すると、駆動カム４３を介してリング状リンク４４が実質的に並進作動すると共に、ロッカアーム４７が制御カム４６周りを揺動し、ロッド状リンク４８を介して揺動カム４２が揺動して、吸気バルブ５が開閉駆動される。
また、ＶＥＬソレノイド４９により制御軸４５を回動することにより、ロッカアーム４７の揺動中心となる制御カム４６の中心位置が変化して、各リンク４４、４８等の姿勢が変化し、揺動カム４２の揺動角度範囲が変化する。これにより、バルブ作動角の中心位相が略一定のままで、バルブ作動角及びリフト量が連続的に変化する。より具体的には、制御軸４５を一方向へ回動することにより、バルブ作動角及びリフト量が増加し、他方向へ回動することによりバルブ作動角及びリフト量が減少するようになっている。

従って、ＥＣＵ２０からの信号で、ＶＥＬソレノイド４９の通電量をデューティ制御することで、制御軸４５の回転位相を変更して、吸気バルブ５のバルブ作動角及びリフト量を変更することができ、これによりバルブ作動角及びリフト量可変装置（ＶＥＬ装置；ＶＥＬソレノイド４９）が構成される。
一方、カム軸４１は、図示しないクランク軸の回転がタイミングベルトによりスプロケット３０２に入力されて駆動されるが、スプロケット３０２とカム軸４１との間に、これらの回転位相を制御可能な電磁アクチュエータ（ＶＴＣソレノイド）３２４が装着されている。

従って、ＥＣＵ２０からの信号で、ＶＴＣソレノイド３２４の通電量をデューティ制御することで、クランク軸とカム軸４１との回転位相を変更して、吸気バルブ５のバルブタイミング（バルブ作動角の中心位相）を変更することができ、これによりバルブタイミング可変装置（ＶＴＣ装置；ＶＴＣソレノイド３２４）が構成される。
ＶＴＣ装置について、更に詳しく説明する。

ＶＴＣ装置は、カム軸に軸支される第１回転体と、該第１回転体と同軸に配置されクランク軸に同期して回転する第２回転体と、第１回転体と第２回転体との組付角をアクチュエータによって連続的に変化させる組付角操作機構と、を備え、前記組付角を変化させることで、クランク軸に対するカム軸の相対位相を連続的に可変とする。
図４〜図１０により説明する。

図４に示すように、ＶＴＣ装置は、カム軸４１の前端部に必要に応じて相対回動できるように組付けられ、図示しないクランク軸にタイミングベルトを介して連係されるスプロケット３０２を外周に有する駆動リング３０３（駆動回転体、第２回転体）と、この駆動リング３０３とカム軸４１の前方側（図４中左側）に配置されて、両者３０３、３０１の組付角を操作する組付角操作機構３０４と、この組付角操作機構３０４のさらに前方側に配置されて、同機構３０４を駆動する操作力付与手段３０５と、エンジンのシリンダヘッド及びヘッドカバーの前面に跨って取付けられて組付角操作機構３０４と操作力付与手段３０５の前面と周域を覆う図外のＶＴＣカバーと、を備えている。

駆動リング３０３は、段差状の挿通孔３０６を備えた短軸円筒状に形成され、この挿通孔３０６部分が、カム軸４１の前端部に結合された従動軸部材３０７（従動回転体、第１回転体）に回転可能に組付けられている。
そして、駆動リング３０３の前面（カム軸４１と逆側の面）には、図５に示すように、対面する平行な側壁を有する３個の径方向溝３０８（径方向ガイド）が駆動リング３０３のほぼ半径方向に沿うように形成されている。

また、従動軸部材３０７は、図４に示すように、カム軸４１の前端部に突き合わされる基部側外周に拡径部が形成されると共に、その拡径部よりも前方側の外周面に放射状に突出する３つのレバー３０９が一体に形成され、軸芯部を貫通するボルト３１０によってカム軸４１に結合されている。
各レバー３０９には、リンク３１１の基端がピン３１２によって軸支連結され、各リンク３１１の先端には前記各径方向溝３０８に摺動自由に係合する円柱状の突出部３１３が一体に形成されている。

各リンク３１１は、突出部３１３が対応する径方向溝３０８に係合した状態において、ピン３１２を介して従動軸部材３０７に連結されているため、リンク３１１の先端側が外力を受けて径方向溝３０８に沿って変位すると、駆動リング３０３と従動軸部材３０７とはリンク３１１の作用によって突出部３１３の変位に応じた方向及び角度だけ相対回動する。

また、各リンク３１１の先端部には、軸方向前方側に開口する収容穴３１４が形成され、この収容穴３１４に、後述する渦巻き溝３１５（渦巻き状ガイド）に係合する球面突起３１６ａを有する係合ピン３１６（転動部材）と、この係合ピン３１６を前方側（渦巻き溝３１５側）に付勢するコイルばね３１７とが収容されている。
尚、本実施形態においては、リンク３１１の先端の突出部３１３と係合ピン３１６、コイルばね３１７等とによって径方向に変位可能な可動案内部が構成されている。

一方、従動軸部材３０７のレバー３０９の突設位置よりも前方側には、円板状のフランジ壁３１８ａを有する中間回転体３１８が、軸受３３１を介して回転自在に支持されている。
この中間回転体３１８のフランジ壁３１８ａの後面側には、断面半円状の前述の渦巻き溝３１５が形成され、この渦巻き溝３１５に、前記各リンク３１１の先端の係合ピン３１６が転動自在に案内係合されている。

渦巻き溝３１５の渦巻きは、駆動リング３０３の回転方向に沿って次第に縮径するように形成されている。
従って、各リンク３１１先端の係合ピン３１６が渦巻き溝３１５に係合した状態において、中間回転体３１８が駆動リング３０３に対して遅れ方向に相対回転すると、リンク３１１の先端部は径方向溝３０８に案内されつつ、渦巻き溝３１５の渦巻き形状に誘導されて半径方向内側に移動し、逆に、中間回転体３１８が進み方向に相対変位すると、半径方向外側に移動する。

本実施形態の組付角操作機構３０４は、以上説明した駆動リング３０３の径方向溝３０８、リンク３１１、突出部３１３、係合ピン３１６、レバー３０９、中間回転体３１８、渦巻き溝３１５等によって構成されている。
この組付角操作機構３０４は、操作力付与手段３０５から中間回転体３１８にカム軸４１に対する相対的な回動操作力が入力されると、その操作力が渦巻き溝３１５と係合ピン３１６の係合部を通してリンク３１１の先端を径方向に変位させ、このときリンク３１１とレバー３０９の作用によって駆動リンク３０３と従動軸部材３０７に相対的な回動力を伝達する。

一方、操作力付与手段３０５は、中間回転体３１８を駆動リング３０３の回転方向に付勢するゼンマイばね３１９と、中間回転体３１８を駆動リング３０３の回転方向と逆方向に付勢すべく制動する機構であるヒステリシスブレーキ３２０と、を備えてなり、エンジンの運転状態に応じてヒステリシスブレーキ３２０の制動力を適宜制御することにより、中間回転体３１８を駆動リング３０３に対して相対回動させ、或いは、この両者の回動位置を維持するようになっている。

ゼンマイばね３１９は、駆動リング３０３に一体に取付けられた円筒部材３２１にその外周端部が結合される一方で、内周端部が中間回転体３１８の円筒状の基部に結合され、全体が中間回転体３１８のフランジ壁３１８ａの前方側スペースに配置されている。
一方、ヒステリシスブレーキ３２０は、中間回転体３１８の前端部にリテーナプレート３２２を介して取付けられた有底円筒状のヒステリシスリング３２３と、非回転部材である図外のＶＴＣカバーに回転を規制される状態で取付けられた磁界制御手段としての電磁コイル３２４と、電磁コイル３２４の磁気を誘導する磁気誘導部材であるコイルヨーク３２５と、を備え、電磁コイル３２４がエンジンの運転状態に応じて前記ＥＣＵ２０によって通電制御されるようになっている。

ヒステリシスリング３２３は、図８に示すように、外部の磁界の変化に対して位相遅れをもって磁束力が変化する特性（磁気的ヒステリシス特性）を持つヒステリシス材（半硬質材）によって形成され、外周側の円筒壁３２３ａ部分が前記コイルヨーク３２５によって制動作用を受けるようになっている。
コイルヨーク３２５は、電磁コイル３２４を取り囲むように全体が略円筒形状に形成され、その内周面が軸受３２８を介して従動軸部材３０７の先端部に回転可能に支持されている。

そして、コイルヨーク３２５の後部面側（中間回転体３１８側）には、磁気入出部分が円筒状の隙間をもって向かい合うように周面状の一対の対向面３２６、３２７が形成されている。
また、図６に示すように、コイルヨーク３２５の両対向面３２６、３２７には夫々円周方向に沿って複数の凹凸が連続して形成され、これら凹凸のうちの凸部３２６ａ、３２７ａが磁極（磁界発生部）をなすようになっている。

そして、一方の対向面３２６の凸部３２６ａと他方の対向面３２７の凸部３２７ａは円周方向に交互に配置され、対向面３２６、３２７相互の近接する凸部３２６ａ、３２７ａがすべて円周方向にずれている。
従って、両対向面３２６、３２７の近接する凸部３２６ａ、３２７ａ間には、電磁コイル３２４の励磁によって、図９に示すような円周方向に傾きをもった向きの磁界が発生する。

そして、両対向面３２６、３２７間の隙間には前記ヒステリシスリング３２３の円筒壁３２３ａが非接触状態で介装されている。
ここで、このヒステリシスブレーキ３２０の作動原理を図１０によって説明する。
尚、図１０（ａ）は、ヒステリシスリング３２３（ヒステリシス材）に最初に磁界をかけた状態を示し、図１０（ｂ）は、上記（ａ）の状態からヒステリシスリング３２３を変位（回転）させた状態を示す。

図１０（ａ）の状態においては、コイルヨーク３２５の対向面３２６、３２７間の磁界の向き（対向面３２７の凸部３２７ａから他方の対向面３２６の凸部３２７ａに向かう磁界の向き）に沿うようにヒステリシスリング３２３内に磁束の流れが生じる。
この状態からヒステリシスリング３２３が図１０（ｂ）に示すように外力Ｆを受けて移動すると、外部磁界内をヒステリシスリング３２３が変位することになるため、このときヒステリシスリング３２３の内部の磁束は位相遅れをもち、ヒステリシスリング３２３の内部の磁束の向きは対向面３２６、３２７間の磁界の向きに対してずれる（傾斜する）ことになる。

従って、対向面３２７の凸部３２７ａからヒステリシスリング３２３に入る磁束の流れ（磁力線）と、ヒステリシスリング３２３から他方の対向面３２６の凸部３２６ａに向かう磁束の流れ（磁力線）が歪められ、このとき、この磁束の流れの歪みを矯正するような引き合い力が対向面３２６、３２７とヒステリシスリング３２３の間に作用し、その引き合い力がヒステリシスリング３２３を制動する抗力Ｆ’として働く。

前記ヒステリシスブレーキ３２０は、以上のようにヒステリシスリング３２３が対向面３２６、３２７間の磁界内を変位するときに、ヒステリシスリング３２３の内部の磁束の向きと磁界の向きのずれによって制動力を発生するものであるが、その制動力は、ヒステリシスリング３２３の回転速度（対向面３２６、３２７とヒステリシスリング３２３の相対速度）に関係なく、磁界の強さ、即ち、電磁コイル３２４の励磁電流の大きさに略比例した一定の値となる。

本実施形態に係るＶＴＣ装置は以上のような構成となっており、ヒステリシスブレーキ３２０の電磁コイル３２４の励磁をオフにすると、ゼンマイばね３１９の付勢力によって中間回転体３１８が駆動リング３０３に対してエンジン回転方向に最大限回転し、係合ピン３１６が渦巻き溝３１５の外周側端面３１５ａに突き当たる位置で規制され、この位置がＶＴＣ装置の機構上で変更し得る相対位相の最遅角位置となる（図５参照）。

この状態から電磁コイル３２４の励磁をオンにすると、ゼンマイばね３１９の力に抗する制動力が中間回転体３１８に付与されて、中間回転体３１８が駆動リング３０３に対して逆方向に回転し、それによってリンク３１１の先端の係合ピン３１６が渦巻き溝３１５に誘導されることでリンク３１１の先端部が径方向溝３０８に沿って変位し、リンク３１１の作用によって駆動リング３０３と従動軸部材３０７の組付角が進角側に変更される。

そして、前記電磁コイル３２４の励磁電流を増大して制動力を増大していくと、ついには係合ピン３１６が渦巻き溝３１５の内周側端面３１５ｂに突き当たる位置で規制され、この位置がＶＴＣ装置の機構上で変更し得る相対位相の最進角位置となる（図７参照）。
この状態から電磁コイル３２４の励磁電流が減少して制動力が減少すると、ゼンマイばね３１９の付勢力によって中間回転体３１８が正方向に戻り回転し、渦巻き溝３１５による係合ピン３１６の誘導によってリンク３１１が上記と逆方向に揺動し、駆動リング３０３と従動軸部材３０７の組付角が遅角側に変更される。

このように、このＶＴＣ装置によって可変されるクランク軸に対するカム軸４１の相対位相（吸気バルブ５の作動角の中心位相）は、電磁コイル３２４の励磁電流値を制御してヒステリシスブレーキ３２０の制動力を制御することによって任意に変更され、ゼンマイばね３１９の力とヒステリシスブレーキ３２０の制動力のバランスによってその位相を保持することができる。

従って、前記電磁コイル３２４がＶＴＣ装置のバルブタイミング変更用の電磁アクチュエータ（ＶＴＣソレノイド）を構成する。
更に、本実施形態のＶＴＣ装置には、駆動リング３０３側に支持されるロックピン３５１を、渦巻き溝３１５が形成される中間回転体３１８に設けられたピン穴３５２に嵌合させることで、駆動リング３０３に対する中間回転体３１８の相対回転を制限して、係合ピン３１６の径方向溝３０８における位置を固定し、以って、ロックピン３５１とピン穴３５２との嵌合位置で決められる中間位相にロックするロック機構が設けられている。

前記中間位相とは最遅角位置よりも進角される始動時に要求される相対位相である。
前記ロックピン３５１は、ばね力によって中間回転体３１８に向けて突出する方向に付勢されており、ＥＣＵ２０で制御される別の電磁アクチュエータ３５３（又は電磁弁で供給油圧が制御される油圧アクチュエータ）により、前記ばね力に抗して駆動リング３０３側に引き戻されるようになっている。

中間回転体３１８がゼンマイばね３１９によって最遅角側に付勢されていることから、前記ロック機構による非ロック状態で、かつ、ヒステリシスブレーキ３２０の制動力が働かないエンジンの停止時（キースイッチのＯＦＦ時）であるときには、最遅角位置に戻ることになる。すなわち、初期状態（エンジンの停止中）にてバルブタイミングが最遅角位置をとる。

しかし、前記ロック機構によってロックを行えば、エンジンの停止中に、始動時に要求される相対位相に対応する位置に固定されることになり、次回の始動時には、ロック状態のまま始動させれば、始動時に要求される相対位相（バルブタイミング）でのエンジン運転を始動開始時から実現できることになる。
次に、ＥＣＵ２０による上記の可変動弁装置９（ＶＥＬ装置及びＶＴＣ装置）を用いた本発明に係るバルブタイミング制御について説明する。

図１１はＥＣＵ２０の構成図である。
ＥＣＵ２０は、制御プログラムに従って演算処理を実行するＣＰＵ１０１、前記制御プログラムや制御上の各種データ（テーブルデータ、マップデータを含む）を格納したＲＯＭ１０２、ＣＰＵ１０１での演算結果や各種センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するＲＡＭ１０３、エンジンキースイッチのＯＦＦ後もＲＡＭ上の必要なデータを記憶保持するためのバックアップＲＡＭ１０４を有している。そして、ＣＰＵ１０１、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３、バックアップＲＡＭ１０４は、双方向バス１０５を介して互いに接続されると共に、入力インターフェース１０６及び出力インターフェース１０７と接続されている。

入力インターフェース１０６には、前述のクランク角センサ２１、アクセルペダルセンサ２２、エアフローメータ２３、水温センサ２４、吸気温センサ２５、エンジンキースイッチ２６等が接続されている。そして、これらセンサからの信号がアナログ信号である場合には、図示しないＡ／Ｄコンバータによってデジタル信号に変換した後、入力する。
出力インターフェース１０７には、前述の電制スロットル弁１２、燃料噴射弁１４、点火プラグ１５、ＶＥＬ装置（ＶＥＬソレノイド４９）、ＶＴＣ装置（ＶＴＣソレノイド３２４）等が適宜の駆動回路を介して接続されており、これらは、ＣＰＵ１０１において実行された制御プログラムの演算結果に基づいて作動制御される。

図１２は、ＥＣＵ２０により実行される吸気バルブ閉時期補正を含むバルブタイミング制御ルーチンのフローチャートであり、所定時間毎の定時割込みで実行される。
Ｓ１では、エンジン運転条件を検出する。
Ｓ２では、検出されたエンジン運転条件に基づいて、始動時又はアイドル運転時か否かを判定する。

始動時又はアイドル運転時でない場合は、Ｓ３へ進み、エンジン回転数Ｎｅ及び負荷Ｔｐに応じてバルブタイミングを定めたマップを参照することで、運転条件に応じたバルブタイミング（吸気バルブ開時期ＩＶＯ、吸気バルブ閉時期ＩＶＣ）を設定し、本ルーチンを終了する。尚、負荷として、一般的には、基本燃料噴射量Ｔｐ＝Ｋ・Ｑａ／Ｎｅ（Ｋは定数）を用いるが、アクセル開度ＡＰＯ、スロットル開度ＴＶＯ、エンジントルクなどを用いてもよい、
始動時又はアイドル運転時の場合は、Ｓ４へ進み、始動時又はアイドル運転時に要求されるバルブタイミング（吸気バルブ開時期ＩＶＯ、吸気バルブ閉時期ＩＶＣ）を設定する。尚、Ｓ３で用いたマップを参照して、求めてもよい。

始動時又はアイドル運転時の場合は、更に、Ｓ５へ進んで、吸気温センサにより検出される吸気温度Ｔａを読込み、Ｓ６で、吸気温度Ｔａが所定のしきい値以上、すなわち吸気温度Ｔａが高い熱害状態（プレイグニッション等の異常燃焼の発生しやすい状態）か否かを判定する。従って、前記しきい値は熱害判定温度である。
吸気温度Ｔａ＜しきい値の場合は、バルブタイミングの補正の必要はないので、Ｓ４で設定されたバルブタイミングを維持して、本ルーチンを終了する。

吸気温度Ｔａ≧しきい値で、熱害状態の場合は、Ｓ７へ進み、予め定めた図１３に示すようなテーブルを参照し、吸気温度Ｔａに応じて吸気バルブ閉時期ＩＶＣの遅角量（遅角補正量）ＲＤを設定する。ここで、吸気温度Ｔａが高いほど、熱害が大きいことから、有効圧縮比をより低下させるべく、遅角量ＲＤを大きく設定する。
Ｓ７の後は、Ｓ８へ進み、Ｓ７で設定された遅角量ＲＤの分、吸気バルブ閉時期ＩＶＣを遅角補正して（ＩＶＣ＝ＩＶＣ＋ＲＤ）、本ルーチンを終了する。

始動時又はアイドル運転時に要求される通常のバルブタイミングに対し、吸気バルブ閉時期ＩＶＣが遅角側に補正された場合は、可変動弁装置（ＶＥＬ装置及びＶＴＣ装置）により図１４に示されるように制御される。
図１４において、吸気バルブのリフト特性（実線示）ａは、始動又はアイドル運転時に要求される通常のバルブタイミングである。これに対し、吸気バルブ閉時期ＩＶＣが遅角側に補正された場合は、ＶＥＬ装置により、バルブ作動角を大きくする（これに伴ってリフト量も大きくする）と共に、ＶＴＣ装置により、バルブ作動角の中心位相を遅らせる。これにより、吸気バルブのリフト特性をａ→ｂに変更、すなわち、吸気バルブ開時期ＩＶＯを略一定に保持したまま、吸気バルブ閉時期ＩＶＣを遅角させることができる。

このように、エンジンの始動時又はアイドル運転時に、エンジンの温度状態（吸気温度Ｔａ）に基づいて異常燃焼の発生しやすい条件（Ｔａ≧しきい値）が成立しているか否かを判定し、前記条件が成立しているときに、吸気バルブの閉時期ＩＶＣをエンジンの始動時又はアイドル運転時に要求される時期よりも遅角側に制御することにより、圧縮開始を遅らせて、有効圧縮比を低下させることができ、シリンダ内温度の上昇を抑制して、プレイグニッション等の異常燃焼の発生を未然に防止することができる。

また、前記吸気バルブの閉時期ＩＶＣの遅角側への制御は、エンジンの温度状態（吸気温度Ｔａ）に応じ、温度が高いほどより遅角して有効圧縮比をより低下させるように、遅角量ＲＤを可変設定することにより、最適な遅角量ＲＤを設定でき、過補正による燃焼効率の低下を防止できる。
また、アイドル回転数を増大させずに異常燃焼を防止できるので、燃費の悪化やエンジン作動音の上昇を防止でき、しかも、エアコンなどの外部負荷を停止させることないので、商品性も向上する。

図１５には上記制御のタイムチャートを示している。
図１５において、点線は常温の場合、実線が熱害時（温度≧しきい値）である。
常温（点線示）の場合、熱害判定はオフで、遅角量ＲＤも０であり、吸気バルブ閉時期ＩＶＣは要求値に保持される。
熱害時（実線示）の場合、熱害判定がオンとなり、遅角量（遅角補正量）ＲＤが大きく設定され、また温度上昇と共に更に大となる。この結果、吸気バルブ閉時期ＩＶＣも遅角側に補正され、温度上昇と共に更に遅角される。

尚、上記実施形態では、熱害判定のため、エンジンの温度状態として、吸気温センサにより吸気温度Ｔａを検出するようにしたが、水温センサにより検出されるエンジンの冷却水温度Ｔｗを用い、これに基づいて熱害判定及び遅角量設定を行うようにしてもよい。
エンジンの冷却水温度（水温）Ｔｗを用いる場合のフローチャートを図１６に示している。図１２のフローとは、Ｓ５’、Ｓ６’、Ｓ７’の部分が相違する。

Ｓ５’では、水温センサにより検出される冷却水温度Ｔｗを読込む。
Ｓ６’では、冷却水温度Ｔｗが所定のしきい値以上、すなわち冷却水温度Ｔｗが高い熱害状態（プレイグニッション等の異常燃焼の発生しやすい状態）か否かを判定する。
Ｓ７’では、冷却水温度Ｔｗ≧しきい値で、熱害状態の場合に、予め定めた図１７に示すようなテーブルを参照し、冷却水温度Ｔｗに応じて吸気バルブ閉時期ＩＶＣの遅角量（遅角補正量）ＲＤを設定する。ここで、冷却水温度Ｔｗが高いほど、熱害が大きいことから、有効圧縮比をより低下させるべく、遅角量ＲＤを大きく設定する。

エンジンの温度状態としては、この他、エンジンの潤滑油温度（油温）を検出するようにしてもよいし、可能であれば、シリンダ内温度を直接的に検出、もしくは間接的に推定演算するようにしてもよい。
また、上記実施形態では、エンジンの温度状態（吸気温度Ｔａ、冷却水温度Ｔｗ）に応じて、遅角量ＲＤを可変設定しており、これにより、より的確に制御できることはもちろんであるが、エンジンの温度状態にかかわらず、遅角量ＲＤを一定にし、熱害発生条件にて一律に遅角するようにして、制御を簡素化してもよい。

また、上記実施形態では、可変動弁装置として、ＶＥＬ装置とＶＴＣ装置とを用いているが、ＶＥＬ装置及びＶＴＣ装置については、上記実施形態の構造のものに限るものではない。
また、上記実施形態では、可変動弁装置として、ＶＥＬ装置とＶＴＣ装置とを用いて、吸気バルブ開時期ＩＶＯを略一定としたまま、吸気バルブ閉時期ＩＶＣのみを遅角させているが、これに限らず、ＶＥＬ装置を廃止し、ＶＴＣ装置のみを用いて、バルブタイミングを全体的に遅角させることにより、吸気バルブ開時期ＩＶＯと共に閉時期ＩＶＣを遅角させるようにしてもよい。

この場合のバルブリフト特性を図１８に示す。
図１８において、吸気バルブのリフト特性（実線示）ａは、始動又はアイドル運転時に要求される通常のバルブタイミングである。これに対し、吸気バルブ閉時期ＩＶＣが遅角側に補正された場合は、ＶＴＣ装置により、バルブ作動角の中心位相を遅らせる。これにより、吸気バルブのリフト特性をａ→ｂに変更、すなわち、吸気バルブ開時期ＩＶＯと共に、吸気バルブ閉時期ＩＶＣを遅角させる。

このようにしても、プレイグニッション等の異常燃焼の発生しやすい条件にて、吸気バルブ閉時期ＩＶＣをエンジンの始動時又はアイドル運転時に要求される時期よりも遅角側に制御することにより、圧縮開始を遅らせて、有効圧縮比を低下させることができ、シリンダ内温度の上昇を抑制して、プレイグニッション等の異常燃焼の発生を未然に防止することができる。但し、吸気バルブ開時期ＩＶＯの遅角が運転性に悪影響を及ぼさないような範囲となるように、遅角量を制限する必要はある。

また、可変動弁装置として、吸排気バルブを電磁アクチュエータにより直接（カム軸を用いることなく）駆動する電磁駆動弁装置（ＥＭＶ装置）を用いてもよい。
また、上記実施形態では、吸気バルブの閉時期を遅角側に制御することにより、エンジンの有効圧縮比を低下させているが、エンジンの圧縮比を変更できる可変圧縮比機構を備える場合は、これを利用することができる。可変圧縮比機構としては、ピストンのストローク量を可変とするものなど種々のものが提案されている。

最後に、上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術思想について、以下にその効果と共に記載する。
（イ）機関の始動時又はアイドル運転時に、機関の温度状態に基づいて異常燃焼の発生しやすい条件が成立しているか否かを判定し、前記条件が成立していると判定したときに、吸気バルブの閉時期を機関の始動時又はアイドル運転時に要求される時期よりも遅角側に制御する内燃機関の制御装置において、電磁駆動式の可変動弁装置を備え、この可変動弁装置により吸気バルブの閉時期を制御する構成とする。

これによれば、電磁駆動式の可変動弁装置によって吸気バルブの閉時期を制御するので、始動直後から精度の高い制御を行うことが可能となる。
（ロ）機関の始動時又はアイドル運転時に、機関の温度状態に基づいて異常燃焼の発生しやすい条件が成立しているか否かを判定し、前記条件が成立していると判定したときに、吸気バルブの閉時期を機関の始動時又はアイドル運転時に要求される時期よりも遅角側に制御する内燃機関の制御装置において、初期状態（機関の停止中）にてバルブタイミングが最遅角位置をとる可変動弁装置を備え、この可変動弁装置により吸気バルブの閉時期を制御する構成とする。

これによれば、始動時に熱害回避のため吸気バルブの閉時期を遅角側に制御する場合に、初めから最遅角位置になっているので、始動直後から応答良く制御することができる。また、始動時の応答性が悪い可変動弁装置であっても、始動直後から精度の高い制御を行うことができる。
尚、可変動弁装置として、上記実施形態で示したような、カム軸に軸支される第１回転体と、該第１回転体と同軸に配置されクランク軸に同期して回転する第２回転体と、第１回転体と第２回転体との組付角をアクチュエータによって連続的に変化させる組付角操作機構と、を備え、前記組付角を変化させることで、クランク軸に対するカム軸の相対位相を連続的に可変とすると共に、前記第１回転体と前記第２回転体との組付角を所定の中間角度にロックすることで前記相対位相を所定の中間位相にロックするロック機構を備えたＶＴＣ装置を用いる場合は、前記ロック機構のＯＮ・ＯＦＦ制御のみで、通常始動時の中間位置（ロック位置）と熱害始動時の最遅角位置（非ロック位置）とを簡単にとることができる。

（ハ）機関の始動時又はアイドル運転時に、機関の温度状態に基づいて異常燃焼の発生しやすい条件が成立しているか否かを判定し、前記条件が成立していると判定したときに、吸気バルブの閉時期を機関の始動時又はアイドル運転時に要求される時期よりも遅角側に制御する内燃機関の制御装置において、前記機関の温度状態として、吸気温度を検出する構成とする。また、機関の温度状態に応じて、遅角量を可変設定する場合も、吸気温度を用いる。

これによれば、熱害度合を的確に捉えることができる。
（ニ）機関の始動時又はアイドル運転時に、機関の温度状態に基づいて異常燃焼の発生しやすい条件が成立しているか否かを判定し、前記条件が成立していると判定したときに、吸気バルブの閉時期を機関の始動時又はアイドル運転時に要求される時期よりも遅角側に制御する内燃機関の制御装置において、前記機関の温度状態として、冷却水温度を検出する構成とする。また、機関の温度状態に応じて、遅角量を可変設定する場合も、冷却水温度を用いる。

これによれば、機関制御に必須の水温センサを用いて実施可能となる（吸気温センサの廃止が可能となる）。

本発明の一実施形態を示すエンジンのシステム図 可変動弁装置の構成図 図２の要部断面図 ＶＴＣ装置の詳細構造を示す断面図 図４のＡ−Ａ線に沿う断面図 図４のＢ−Ｂ線に沿う断面図 ＶＴＣ装置の作動状態を示す図５と同様の断面図 ヒステリシス材の磁束密度−磁界特性を示すグラフ 図６の部分拡大断面図 図９の部品を直線状に展開した模式図であり、初期状態（ａ）とヒステリシスリングが回転したとき（ｂ）の磁束の流れを示す図 ＥＣＵの構成図 本発明に係るバルブタイミング制御のフローチャート 吸気温度による遅角量設定用テーブルを示す図 ＶＥＬ装置とＶＴＣ装置とを用いた場合のバルブリフト特性図 バルブタイミング制御のタイムチャート 冷却水温度による場合のバルブタイミング制御のフローチャート 冷却水温度による遅角量設定用テーブルを示す図 ＶＴＣ装置のみを用いた場合のバルブリフト特性図

符号の説明

４…燃焼室、５…吸気バルブ、６…吸気通路、７…排気バルブ、８…排気通路、９、１０…可変動弁装置、１２…電制スロットル弁、１４…燃料噴射弁、１５…点火プラグ、２０…ＥＣＵ、２１…クランク角センサ、２２…アクセルペダルセンサ、２４…水温センサ、２５…吸気温センサ、４１…カム軸、４９…ＶＥＬソレノイド、３０２…スプロケット、３２４…ＶＴＣソレノイド

Claims (3)

1. 機関の始動時又はアイドル運転時に、機関の温度状態に基づいて異常燃焼の発生しやすい条件が成立しているか否か判定し、
   前記条件が成立していると判定したときに、機関の有効圧縮比を低下させることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 機関の始動時又はアイドル運転時に、機関の温度状態に基づいて異常燃焼の発生しやすい条件が成立しているか否かを判定し、
   前記条件が成立していると判定したときに、吸気バルブの閉時期を機関の始動時又はアイドル運転時に要求される時期よりも遅角側に制御することを特徴とする内燃機関の制御装置。
3. 前記吸気バルブの閉時期の遅角側への制御は、機関の温度状態に応じて、遅角量を可変設定することを特徴とする請求項２記載の内燃機関の制御装置。