特許 7276589 内燃機関の制御方法および制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-05-10

(45)【発行日】2023-05-18

(54)【発明の名称】内燃機関の制御方法および制御装置

(51)【国際特許分類】

   F02D 23/00 20060101AFI20230511BHJP

   F02D 29/02 20060101ALI20230511BHJP

   F02D 43/00 20060101ALI20230511BHJP

【ＦＩ】

F02D23/00 K

F02D29/02 331Z

F02D43/00 301B

F02D43/00 301R

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2022501378

(86)(22)【出願日】2020-02-20

(86)【国際出願番号】 IB2020000096

(87)【国際公開番号】W WO2021165711

(87)【国際公開日】2021-08-26

【審査請求日】2022-05-12

(73)【特許権者】

【識別番号】000003997

【氏名又は名称】日産自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100086232

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 博通

(74)【代理人】

【識別番号】100092613

【弁理士】

【氏名又は名称】富岡 潔

(72)【発明者】

【氏名】岩渕 良彦

(72)【発明者】

【氏名】吉村 太

【審査官】家喜 健太

(56)【参考文献】

【文献】特開２００５－１８８４８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１７２５６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１７／１２６２７７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１８－１６８７９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－１５９３６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－３２２３３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－３３２９３８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０２Ｄ １３／００ ー ４５／００

Ｆ０１Ｎ ３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも排気弁側に可変動弁機構を有し、排気弁閉時期が上死点よりも遅くかつ吸気弁開時期に対してポジティブオーバラップとなる第１のバルブタイミングと、排気弁閉時期が上死点よりも早い第２のバルブタイミングと、に制御可能であるとともに、過給機を備えた車両用内燃機関の制御方法であって、
触媒が未暖機の触媒暖機運転中に、
過給が行われないアイドル運転を含む低負荷側の第１の運転領域では第１のバルブタイミングとし、
過給が行われる車両の発進加速状況を含む高負荷側の第２の運転領域では第２のバルブタイミングとし、
車両停止中のアイドル時に第１のバルブタイミングに制御されている状態から、車両の発進加速が行われ、吸気圧が大気圧近傍の所定の圧力閾値以上となるか、または、要求負荷が機関回転速度毎に予め設定された所定の負荷閾値以上となったら、第２のバルブタイミングに切り換える、
車両用内燃機関の制御方法。

【請求項2】

上記圧力閾値は、第１のバルブタイミングの下で吸気弁開時期における筒内圧と吸気圧とがバランスする圧力として予め設定されている、
請求項１に記載の車両用内燃機関の制御方法。

【請求項3】

固定もしくは可変制御される吸気弁開時期に対して、第２のバルブタイミングではネガティブオーバラップとなる、
請求項１または２に記載の車両用内燃機関の制御方法。

【請求項4】

触媒暖機運転中は、リタード燃焼を行う、
請求項１～３のいずれかに記載の車両用内燃機関の制御方法。

【請求項5】

第２のバルブタイミングにおける排気弁閉時期は、上死点前２５°ＣＡもしくはこれよりも進角側にある、
請求項１～４のいずれかに記載の車両用内燃機関の制御方法。

【請求項6】

吸気弁と、
排気弁と、
排気系に設けられた触媒と、
少なくとも排気弁側に設けられた可変動弁機構を含み、排気弁閉時期が上死点よりも遅くかつ吸気弁開時期に対してポジティブオーバラップとなる第１のバルブタイミングと、排気弁閉時期が上死点よりも早い第２のバルブタイミングと、を実現可能な動弁装置と、
過給機と、
を備えた車両用内燃機関の制御装置であって、
触媒が未暖機の触媒暖機運転中に、上記動弁装置を、
過給が行われないアイドル運転を含む低負荷側の第１の運転領域では第１のバルブタイミングとし、
過給が行われる車両の発進加速状況を含む高負荷側の第２の運転領域では第２のバルブタイミングとし、
車両停止中のアイドル時に第１のバルブタイミングに制御されている状態から、車両の発進加速が行われ、吸気圧が大気圧近傍の所定の圧力閾値以上となるか、または、要求負荷が機関回転速度毎に予め設定された所定の負荷閾値以上となったら、第２のバルブタイミングに切り換える、
車両用内燃機関の制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、車両用内燃機関において、排気系に設けられた触媒の暖機が完了する前の未燃ＨＣの排出を低減する技術に関し、特に、過給機を備えた内燃機関においてバルブタイミングを適切なものとする制御方法および制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、エンジンのバルブタイミング制御装置として、暖機運転中の極低温時にはバルブオーバラップをポジティブオーバラップ（プラスオーバラップとも呼ばれる）とし、極低温でないときにはネガティブオーバラップ（マイナスオーバラップとも呼ばれる）とするようにした構成が開示されている。また、始動時に排出される未燃ＨＣを低減するために、点火時期をリタードしていわゆるリタード燃焼を行うことが開示されている。

【0003】

この特許文献１は、排気弁側は開時期および閉時期が変化しない固定のバルブタイミングであり、吸気弁側の開時期および閉時期を可変バルブタイミング機構により進角・遅角させることでオーバラップ量を変化させている。

【0004】

機関始動後、アイドル状態でリタード燃焼を行っている状態から車両の発進要求があると、要求負荷の上昇に伴って燃料量が増加する一方、触媒暖機が未完了であっても、出力確保のために、一般にリタード燃焼の終了もしくはリタード量の縮小がなされる。このような場合に、シリンダ壁面に付着した液膜に起因する未燃ＨＣが排気弁を通して排気弁閉時期直前に押し出されてしまう（いわゆるＨＣの二次ピーク）ことにより、エンジンアウトＨＣの値が高くなる。特許文献１は、このようなＨＣの二次ピークに対処したものではない。

【0005】

この発明は、車両が触媒暖機完了前にアイドル状態から発進加速へと移行した場合にも二次ピークによるＨＣ排出の悪化を最小限とし得る内燃機関の制御を提供することを目的としている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２００７－３２４１５号公報

【発明の概要】

【0007】

この発明は、少なくとも排気弁側に可変動弁機構を有し、排気弁閉時期が上死点よりも遅くかつ吸気弁開時期に対してポジティブオーバラップとなる第１のバルブタイミングと、排気弁閉時期が上死点よりも早い第２のバルブタイミングと、に制御可能であるとともに、過給機を備えた車両用内燃機関の制御方法であって、
触媒が未暖機の触媒暖機運転中に、
過給が行われない低負荷側の第１の運転領域では第１のバルブタイミングとし、
過給が行われる高負荷側の第２の運転領域では第２のバルブタイミングとする。
好ましくは、車両停止中のアイドル時には第１のバルブタイミングとし、
車両の発進加速が行われ、吸気圧が大気圧近傍の所定の圧力閾値以上となるか、または、要求負荷が機関回転速度毎に予め設定された所定の負荷閾値以上となったら、第２のバルブタイミングに切り換える。

【0008】

過給が行われない第１の運転領域では、吸気圧つまり吸気弁上流の吸気通路内の圧力がいわゆる負圧であり、従って、第１のバルブタイミングの下での吸気弁開時期における筒内圧は吸気圧よりも高く、吸気弁が開いたときに筒内圧が急激に低下する。そのため、上死点直前付近でいわゆる二次ピークとして開弁中の排気弁を通して排気ポートへ押し出されていたＨＣの少なくとも一部が、吸気弁が開いたときに燃焼室内へ引き戻され、さらにその一部は吸気ポートへと吸い出される。これらの燃焼室内あるいは吸気ポートへ戻ったＨＣは、以後の燃焼サイクルで燃焼される。このような吸入負圧による引き戻し作用により、第１の運転領域例えばアイドル時におけるＨＣの二次ピークが抑制される。

【0009】

一方、高負荷側の第２の運転領域では、過給により吸気圧が高くなるので、上述した排気ポートから燃焼室内あるいは吸気ポートへの引き戻し作用が得られない。この第２の運転領域では、第２のバルブタイミングとなり、排気弁が上死点よりも早期に閉じることで、二次ピークによるＨＣの排出が抑制される。従って、例えば触媒暖機中にアイドル状態からアクセルを踏み込んで発進加速したようなときのＨＣの増加が抑制される。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】この発明の一実施例の車両用内燃機関の構成を示す説明図。

【図2】（ａ）第１のバルブタイミングと（ｂ）第２のバルブタイミングを示す特性図。

【図3】第１のバルブタイミングと第２のバルブタイミングによる負荷とＨＣとの関係を示す特性図。

【図4】二次ピークとなるＨＣに対する第１のバルブタイミングによる引き戻し作用の説明図。

【図5】二次ピークとなるＨＣに対する第２のバルブタイミングによるトラップ作用の説明図。

【図6】引き戻し作用によるＨＣの特性図。

【図7】過給が行われていない第１の運転領域での筒内圧と吸気圧との関係を示した特性図。

【図8】過給が行われている第２の運転領域での筒内圧と吸気圧との関係を示した特性図。

【図9】触媒暖機運転制御の処理の流れを示すフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、この発明の一実施例の制御が適用される車両用内燃機関１の概略的な構成を示す説明図である。内燃機関１は、図示せぬトルクコンバータおよび有段もしくは無段の自動変速機と組み合わされて車両に搭載されており、図示せぬ終減速装置を介して車両の駆動輪を駆動している。

【0012】

内燃機関１は、例えばガソリンを燃料とする４ストロークサイクルの火花点火式内燃機関であって、ピストン２によって形成される燃焼室３の天井壁面に、一対の吸気弁４および一対の排気弁５が配置されているとともに、これらの吸気弁４および排気弁５に囲まれた中央部に点火プラグ６および燃料噴射弁７が配置されている。

【0013】

上記燃料噴射弁７は、駆動パルス信号が印加されることによって開弁する電磁式ないし圧電式の噴射弁であって、駆動パルス信号のパルス幅に実質的に比例した量の燃料を筒内へ噴射する。なお、本発明においては、吸気弁４上流側の吸気ポート８内に燃料を噴射するポート噴射式機関として構成したものであってもよい。

【0014】

上記吸気ポート８に接続された吸気通路９のコレクタ部９ａ上流側には、エンジンコントローラ１０からの制御信号によって開度が制御される電子制御型スロットルバルブ１１が介装されており、さらにその上流側に、ターボ過給機１２のコンプレッサ１２Ａが配設されている。このコンプレッサ１２Ａの上流側に、吸入空気量を検出するエアフロメータ１３ならびにエアクリーナ１４が配設されている。なお、コンプレッサ１２Ａとスロットルバルブ１１との間には、インタークーラ１６が設けられている。コレクタ部９ａには、吸気圧（換言すれば過給圧）を検出する吸気圧センサ１７が配置されている。

【0015】

上記吸気弁４は、該吸気弁４の開閉時期を可変制御できる吸気側可変動弁機構１８を備えている。この吸気側可変動弁機構１８は、吸気弁開時期（ＩＶＯ）および吸気弁閉時期（ＩＶＣ）を個々に独立して変更できるものであってもよく、吸気弁開時期および吸気弁閉時期が一定の作動角でもって同時に遅進する構成のものであってもよい。本実施例では、吸気側カムシャフト（図示せず）のクランクシャフト（図示せず）に対する位相を遅進させる後者の形式のものが用いられている。なお、本発明においては、吸気弁４が可変動弁機構を具備することは必須ではなく、吸気弁開時期および吸気弁閉時期が変化し得ない構成であってもよい。

【0016】

一方、排気弁５が開閉する排気ポート２１に接続された排気通路２２には、ターボ過給機１２のタービン１２Ｂが配置されており、このタービン１２Ｂの下流側に三元触媒からなる触媒２３が介装されている。上記タービン１２Ｂの入口部には、過給圧制御のために、排気の一部をタービン１２Ｂをバイパスして案内するウェストゲートバルブ２４が設けられている。このウェストゲートバルブ２４は、電動アクチュエータ２４ａによって開度が制御される電子制御型の構成である。

【0017】

触媒２３には、当該触媒２３の温度（例えば担体の温度）を検出する触媒温度センサ２５が設けられている。さらに、触媒２３の入口側には、いわゆる排気空燃比を検出するための空燃比センサ２６が設けられている。なお、触媒２３は、１つの触媒として図示されているが、一般に、車両のエンジンルーム内に位置するプリ触媒と車両床下に位置するメイン触媒とから構成されている。

【0018】

上記排気弁５は、該排気弁５の開閉時期を可変制御できる排気側可変動弁機構１９を備えている。この可変動弁機構１９は、排気弁開時期（ＥＶＯ）および排気弁閉時期（ＥＶＣ）を個々に独立して変更できるものであってもよく、排気弁開時期および排気弁閉時期が一定の作動角でもって同時に遅進する構成のものであってもよい。本実施例では、吸気側可変動弁機構１８と同様に、排気側カムシャフト（図示せず）のクランクシャフト（図示せず）に対する位相を遅進させる後者の形式のものが用いられている。

【0019】

燃料噴射弁７による燃料噴射量や噴射時期等は、エンジンコントローラ１０によって制御される。点火プラグ６による点火時期は、同様にエンジンコントローラ１０によって制御される。触媒暖機促進の上で重要な燃焼時期は、主に点火時期によって制御される。つまり、内燃機関１の始動直後など触媒２３の暖機完了前は、点火時期を遅角させたいわゆるリタード燃焼が行われる。空燃比センサ２６を用いた空燃比制御や吸気圧センサ１７および電動ウェストゲートバルブ２４による過給圧制御もエンジンコントローラ１０によって行われる。

【0020】

エンジンコントローラ１０は、このほか、排気側可変動弁機構１９および吸気側可変動弁機構１８を介して、排気弁５の開時期（ＥＶＯ）ならびに閉時期（ＥＶＣ）および吸気弁４の開時期（ＩＶＯ）ならびに閉時期（ＩＶＣ）を制御する。

【0021】

エンジンコントローラ１０には、入力信号として、上述した触媒温度センサ２５や空燃比センサ２６、エアフロメータ１３、吸気圧センサ１７、の検出信号が入力されているほか、クランク角センサ３１、冷却水温センサ３２、アクセルペダル開度センサ３３等の検出信号が入力されている。アクセルペダル開度センサ３３は、運転者によるアクセルペダルの踏込に応じたアクセルペダル開度を検出しており、アクセルペダル開度が０近傍の所定値以下であるときにアイドル状態であると判定することで、いわゆるアイドルスイッチを兼ねている。

【0022】

本実施例の触媒暖機運転中のＨＣの抑制は、ターボ過給機１２による過給圧（吸気圧）に対応した形のバルブタイミングの可変制御によって達成される。

【0023】

図２は、排気側可変動弁機構１９と吸気側可変動弁機構１８とによって実現されるバルブタイミングの特性を示している。

【0024】

図２の（ａ）の制御状態においては、１８０°ＣＡを越える作動角を有する排気弁５の開閉時期が排気側可変動弁機構１９によって相対的に遅角側に制御されており、排気弁閉時期（ＥＶＣ）が上死点（ＴＤＣ）後にあり、排気弁開時期（ＥＶＯ）は下死点（ＢＤＣ）よりも多少進角側にある。吸気弁４の作動角は、例えば１８０°ＣＡを越える比較的大きなものとなっており、吸気側可変動弁機構１８によって相対的に進角側に制御されている。これにより、吸気弁開時期（ＩＶＯ）が上死点（ＴＤＣ）よりも僅かに進角側にあり、吸気弁閉時期（ＩＶＣ）が下死点（ＢＤＣ）よりも遅角側にある。以下では、この図２（ａ）のようなバルブタイミングを、排気弁５および吸気弁４の双方の特性を含めて、「第１のバルブタイミング」と呼ぶ。この第１のバルブタイミングでは、排気弁閉時期と吸気弁開時期とがいわゆるポジティブオーバラップの関係にある。一例では、排気弁閉時期が上死点後（ＡＴＤＣ）５°ＣＡ、吸気弁開時期が上死点前（ＢＴＤＣ）１７°ＣＡであり、従って、オーバラップ量が＋２２°ＣＡである。

【0025】

図２（ｂ）の制御状態においては、排気弁５のバルブタイミングが相対的に進角側に制御されており、排気弁閉時期（ＥＶＣ）が上死点（ＴＤＣ）前にあり、排気弁開時期（ＥＶＯ）は下死点（ＢＤＣ）よりも大きく進角した位置にある。吸気弁４のバルブタイミングは、相対的に遅角側に制御されており、吸気弁開時期（ＩＶＯ）が上死点（ＴＤＣ）よりも遅角側に位置し、吸気弁閉時期（ＩＶＣ）が下死点（ＢＤＣ）よりも大きく遅角した位置にある。以下では、この図２の（ｂ）のようなバルブタイミングを、便宜上、吸気弁４側の特性をも含めて、「第２のバルブタイミング」と呼ぶ。この第２のバルブタイミングでは、排気弁閉時期と吸気弁開時期とが重ならないいわゆるネガティブオーバラップの関係にある。一例では、排気弁閉時期が上死点前（ＢＴＤＣ）２５°ＣＡ、吸気弁開時期が上死点後（ＡＴＤＣ）２５°ＣＡであり、従って、オーバラップ量が－５０°ＣＡである。

【0026】

内燃機関１の始動後、触媒２３の暖機が完了するまでは、触媒２３の暖機促進のために、触媒暖機運転がなされる。この触媒暖機運転においては、燃焼重心が触媒暖機完了後の通常燃焼運転中の燃焼重心よりも遅角側となるように点火時期を遅らせたリタード燃焼が行われる。

【0027】

そして、触媒未暖機の状態において、車両停止中のアイドル運転に代表される低負荷側の第１の運転領域では、バルブタイミングとして、ポジティブオーバラップである第１のバルブタイミングが選択される。

【0028】

他方、触媒２３が未暖機であるにも拘わらず車両を発進・加速した状況に代表される高負荷側の第２の運転領域では、バルブタイミングとして、排気弁閉時期（ＥＶＣ）が上死点前となる第２のバルブタイミングが選択される。

【0029】

ＨＣの排出特性は、排気弁５が開いた瞬間の一次ピークのほかに、前述したように、シリンダ壁面に付着した液膜に起因する未燃ＨＣが排気弁５を通して排気弁５の閉時期直前に押し出されてしまう、いわゆる二次ピークが存在する。上記実施例では、上記のようにバルブタイミングを選択することで、それぞれの状況下で、二次ピークとなるＨＣを適切に抑制できる。

【0030】

図３は、適当な一定の機関回転速度（例えば２０００ｒｐｍ）の下で、第１のバルブタイミングで運転した場合と第２のバルブタイミングで運転した場合の負荷（図示平均有効圧：ＩＭＥＰ）とＨＣとの関係を示している。図示するように、ある負荷Ｓまでは、第２のバルブタイミングよりも第１のバルブタイミングの方がＨＣの排出が少ない。そして、ある負荷Ｓを越えると、両者の関係が逆転し、第１のバルブタイミングよりも第２のバルブタイミングの方がＨＣの排出が少なくなる。従って、負荷Ｓよりも低負荷側の第１の運転領域で第１のバルブタイミングを選択し、負荷Ｓを越えた高負荷側の第２の運転領域で第２のバルブタイミングを選択することで、ＨＣの排出が効果的に抑制される。

【0031】

ここで両者の境界となる負荷Ｓは、後述するように、ターボ過給機１２の存在を前提として、吸気圧が大気圧近傍となる負荷に相当し、換言すれば、第１のバルブタイミングの下で吸気弁開時期における筒内圧と吸気圧とがバランスすることとなる負荷に相当する。ＨＣの排出特性の大小関係が逆転する負荷Ｓは、他の要素によっても多少変動し、従って、例えば機種毎にいわゆる適合により決定する必要がある。仮に、負荷Ｓの吸気圧が大気圧であるとすると、負荷Ｓよりも低負荷側では吸気圧が負圧となり、負荷Ｓよりも高負荷側では吸気圧が過給により正圧となる。

【0032】

「第１の運転領域」および「第２の運転領域」としては、上記のように閾値となる負荷Ｓを境に低負荷側を「第１の運転領域」、高負荷側を「第２の運転領域」としてもよいが、負荷Ｓが変動要素を含むので、これに代えて、図３に付記するように、負荷Ｓ１よりも低負荷側を「第１の運転領域」として第１のバルブタイミングとし、負荷Ｓ２よりも高負荷側を「第２の運転領域」として第２のバルブタイミングとするようにしてもよい。負荷Ｓ１と負荷Ｓ２との間は、いずれのバルブタイミングであってもＨＣの排出に顕著な差異がない中間領域であり、従って、いずれか任意のバルブタイミングとしてもよく、あるいは、第１のバルブタイミングと第２のバルブタイミングとの切換のヒステリシス領域としてもよい。

【0033】

図４は、二次ピークとなるＨＣに対する第１のバルブタイミングによる引き戻し作用の説明図である。特に、吸気圧が負圧であることを前提とした説明図である。図４（ａ）は、排気弁５が開いており、かつピストン２が下死点付近にある状態を示しており、ピストン２の冠面や燃焼室３の壁面に符号５１で示す未燃燃料ないし未燃ＨＣが付着している。この位置からピストン２が上昇していき、上死点に近付くと、図４（ｂ）のように、未燃ＨＣ５１が排気ポート２１へ押し出されていく。図４（ｂ）のタイミングは、バルブオーバラップ期間であり、吸気弁４が開き始めている。この吸気弁４の開弁に伴い、吸気負圧が燃焼室３内に作用する。図４（ｃ）は、バルブオーバラップ期間の終期つまり排気弁５の閉時期直前を示しており、排気ポート２１内の排気圧よりも吸気ポート８側の吸気圧や燃焼室３内の圧力が相対的に低いことで、排気ポート２１内の未燃ＨＣ５１の一部が燃焼室３内に引き戻され、さらに一部は、吸気ポート８内に入る。これらの未燃ＨＣ５１は、後続の燃焼サイクルにおいて燃焼される。

【0034】

図６は、このような引き戻し作用によるＨＣの排出特性を模式的に示した特性図であり、ＨＣの排出量は、二次ピークとして排気上死点近傍で上昇する。しかし、図中に斜線を施して示す部分は、上述した引き戻し作用を受け、実際には排気系へ流出しない。つまり、過給が行われていない第１の運転領域では、第１のバルブタイミングとすることで、吸気ポート８ないし燃焼室３内への引き戻し作用によるＨＣの低減が図れる。

【0035】

図５は、二次ピークとなるＨＣに対する第２のバルブタイミングによるトラップ作用の説明図である。この第２のバルブタイミングが選択される第２の運転領域では、過給により吸気圧が高くなっており、上述した引き戻し作用を得ることができない。第２のバルブタイミングでは、排気弁５を早期に閉じることで二次ピークのＨＣがトラップされる。図５（ａ）は、排気弁５が開いており、かつピストン２が下死点付近にある状態を示しており、ピストン２の冠面や燃焼室３の壁面に符号５１で示す未燃燃料ないし未燃ＨＣが付着している。この位置からピストン２が上昇していくと、未燃ＨＣ５１がピストン２により掻き上げられていくが、上死点に近付く前に排気弁５が閉じられる。図５（ｂ）は、排気弁閉時期を示しており、上死点前に排気弁５が閉じることで二次ピークのＨＣの排出が制限される。このように、過給により吸気圧が高くなっていて上述した引き戻し作用が得られない第２の運転領域では、二次ピークのＨＣを燃焼室３内にトラップすることで、ＨＣの低減が図れる。

【0036】

図７は、過給が行われていない第１の運転領域での筒内圧と吸気圧との関係を示した特性図であり、特に第１のバルブタイミングの下での特性を示している。図示するように、下死点前の排気弁開時期（ＥＶＯ）において排気弁５が開くことで、筒内圧が急激に低下していく。排気弁５が閉じる排気弁閉時期（ＥＶＣ）は上死点後であるが、この排気弁閉時期よりも前の吸気弁開時期（ＩＶＯ）において吸気弁４が開くため、筒内圧は、最終的に吸気圧まで低下する。ここで、図７では、吸気弁開時期において筒内圧は吸気圧よりも十分に高く、この両者の圧力差によって上述した引き戻し作用が得られる。なお、吸気弁開時期と排気弁閉時期との間がバルブオーバラップ期間である。

【0037】

これに対し、図８は、過給が行われている第２の運転領域での筒内圧と吸気圧との関係を示した特性図であり、特に第１のバルブタイミングとした場合の特性を示している。この場合も同様に排気弁開時期から筒内圧が急激に低下していき、最終的に吸気圧に近付くが、過給により吸気圧が高くなっていることにより、吸気弁開時期における筒内圧と吸気圧との差は非常に小さい。従って、第２の運転領域で仮に第１のバルブタイミングとすると、上述した引き戻し作用を得ることができず、二次ピークのＨＣがそのまま排出されてしまう。従って、上記実施例では、このように過給により吸気圧が高くなる条件下では、第２のバルブタイミングとして排気弁５を早期に閉じることで、二次ピークのＨＣの排出を抑制するのである。

【0038】

図９は、エンジンコントローラ１０において実行される触媒暖機運転制御の処理の流れを示すフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、内燃機関１の運転中、繰り返し実行される。ステップ１では、触媒２３の暖機が完了しているか否か、つまり、触媒２３の温度が所定の活性温度に到達しているか否か、を判定する。触媒２３の暖機が完了していれば、ステップ２へ進み、通常の燃焼モードとする。この通常燃焼モードでは、特殊な状況を除き、燃費が最適となるように燃焼時期が制御されるとともに、バルブタイミングが第１のバルブタイミングとなる。第１，第２のバルブタイミングとは異なる燃費を重視した第３のバルブタイミングとしてもよい。

【0039】

触媒２３の暖機が未完了である場合は、ステップ３へ進み、吸気圧センサ１７により検出された吸気圧（過給圧）が大気圧近傍にある所定の圧力閾値以上であるか否かを判定する。圧力閾値は、例えば、第１のバルブタイミングの下で吸気弁開時期における筒内圧と吸気圧とがバランスする圧力として予め設定されている。なお、「バランスする」とは両者が完全に一致する意味ではなく、図７，図８で説明したように、圧力差による引き戻し作用が得られない程度に両者の圧力差が小さい状態を意味している。勿論、吸気弁開時期における筒内圧と吸気圧とが完全に一致する点を圧力閾値としてもよい。圧力閾値は、例えば内燃機関１の機種毎に実験的に求めることができる。そして、圧力閾値は、内燃機関１の回転速度毎に設定することが望ましい。

【0040】

吸気圧が圧力閾値未満であれば、過給が行われていない第１の運転領域であるとみなして、ステップ４へ進んで第１のバルブタイミングを選択する。吸気圧が圧力閾値以上であれば、過給が行われている第２の運転領域であるとみなして、ステップ５へ進んで第２のバルブタイミングを選択する。このようなバルブタイミングの選択により、図４あるいは図５で説明したようなそれぞれの条件に適した二次ピークの未燃ＨＣの排出抑制がなされる。

【0041】

そして、いずれの場合もステップ６へ進み、燃焼重心を比較的大きく遅角させたリタード燃焼を実行する。このように燃焼重心を遅角させることで、排気温度が高く得られ、触媒２３の昇温が促進されるとともに、高い排気温度によりいわゆる後燃えが生じ、未燃ＨＣの排出が低減する。

【0042】

前述したように、車両停止中のアイドル状態であれば、吸気圧は圧力閾値よりも低く、従って、ステップ４へ進んで第１のバルブタイミングとなる。車両の発進加速時には、吸気圧は圧力閾値よりも高く、従って、ステップ５へ進んで第２のバルブタイミングとなる。

【0043】

従って、ステップ３の圧力閾値に基づく判定に代えて、車両停止中のアイドル状態であるか否かの判定を行い、第１のバルブタイミングもしくは第２のバルブタイミングの選択を行うようにしてもよい。

【0044】

あるいは、ステップ３の吸気圧の判定に代えて内燃機関１の要求負荷を負荷閾値と比較するようにしてもよい。負荷閾値は回転速度毎に設定することが望ましい。つまり、車両停止中のアイドル時には第１のバルブタイミングとし、車両の発進加速が行われ、要求負荷が機関回転速度毎に予め設定された所定の負荷閾値以上となったら第２のバルブタイミングに切り換えるようにすることができる。

【0045】

以上、この発明の一実施例を説明したが、この発明は上記実施例にのみ限定されるものではなく、種々の変更が可能である。例えば、上記実施例では、吸気弁４も可変動弁機構を備えているが、吸気弁４のバルブタイミングが固定のものであってもよい。また、排気弁５の可変動弁機構としては、カムシャフトの位相を変化させる可変バルブタイミング機構に限らず、他の形式の機構であってもよい。

【0046】

また、必ずしも第２のバルブタイミングでネガティブオーバラップとなる必要はない。また、第２のバルブタイミングにおける吸気弁開時期は上死点後に限られず、上死点前であってもよい。さらに、触媒の暖機完了は、触媒温度センサ２５を用いずに他の手段ないし方法によって判定するようにしてもよい。

【0047】

過給機としては、実施例のターボ過給機１２に限られず、機械式過給機であってもよい。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】