JPH05209552A - エンジンの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 エンジンの運転状態に応じて稀薄燃焼運転と
通常運転とを適宜切換制御するにあたって、エンジンの
有効圧縮比を稀薄燃焼運転に適した圧縮比と通常運転に
適した圧縮比とに切換えることができる耐久信頼性の高
いエンジンの制御装置を提供する。 【構成】 各種センサ類８，１６，１８，２０でエンジ
ン２の運転状態を検知し、稀薄燃焼可能な場合には空燃
比を理論空燃比よりもリーンに設定し、また稀薄燃焼不
可能な場合には理論空燃比の近傍に設定して空燃比制御
ユニット１４で燃料噴射弁１２の作動を制御する。ま
た、バルブタイミング制御ユニット２４で吸気カム切換
機構２４の作動を制御し、リーン制御時には非リーン制
御時よりも吸気弁の閉弁時期を下死点に近づけてエンジ
ンの有効圧縮比を高める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エンジンの運転状態を
検知して、所定のリーン制御実行条件成立時に空燃比を
理論空燃比よりもリーン側に制御する一方、リーン制御
実行条件不成立時に空燃比を理論空燃比の近傍でリッチ
に制御するエンジンの制御装置に係わり、特に、空燃比
がリッチに制御される通常運転時のエミッション性能の
向上と、リーンに制御される稀薄燃焼運転時の燃焼安定
性の向上との両立を可及的に図ったエンジンの制御装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、回転数や吸入空気量等からエ
ンジンの運転状態を検知して、稀薄燃焼運転が可能な所
定条件が成立した時には当該エンジンに供給する混合気
の空燃比を理論空燃比（Ａ／Ｆ＝１４．７）よりもリー
ン側に制御してその燃費の向上を図る一方、上記所定条
件が成立しない通常運転時には前記空燃比を理論空燃比
の近傍にリッチに制御して、三元触媒等による排気浄化
性能を確保しつつ十分な出力を得るようにしたエンジン
の制御技術が、例えば特開昭５９−２０８１４１号公報
等で公知になっている。

【０００３】また、エンジンの運転状態に応じて吸・排
気弁のバルブタイミングを可変させることにより、当該
エンジンの低回転領域から高回転領域に亘ってエンジン
の吸気充填効率を向上させて十分な出力を確保するエン
ジンの制御技術も既に公知になっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、エンジンを
稀薄燃焼運転させる場合、その稀薄燃焼下におけるエン
ジンの燃焼効率と燃焼安定性とを十分に確保するために
は、混合気の圧縮比は空燃比を理論空燃比の近傍に保っ
てリッチに燃焼させる通常運転時に比較して高く設定す
る必要がある。

【０００５】しかしながら、稀薄燃焼に適した高めの圧
縮比にエンジンを設定してしまうと、通常運転時におけ
る燃焼速度が必要以上に速くなって、ＮＯx エミッショ
ンの悪化や異常燃焼によるエンジンの損傷を招くと言っ
た問題が発生してしまう。このため、従来にあっては稀
薄燃焼下における空燃比を燃焼安定性と熱効率並びに燃
費との面で十分に高い効果が得られる程までリーン化さ
せることができなかった。

【０００６】尚、エンジンを稀薄燃焼に適した高めの圧
縮比に設定した場合において、通常運転時の燃焼速度を
緩慢にする方法として、点火時期を遅らせる，混合
気をよりリッチ化させる，と言った２つの方法が考えら
れるが、点火時期を遅らせて燃焼速度の緩慢化を図るよ
うにすると排気ガス温度が上昇して排気系に損傷を与え
やすくなってしまうし、また混合気をよりリッチ化させ
て燃焼速度の緩慢化並びに排気ガス温度の低下とを図る
ようにすると燃費の悪化やＨＣエミッションの悪化等の
弊害が発生してしまうことになり、共に有効な対策とは
なり得ない。

【０００７】すなわち、エンジンの出力性能と燃費性能
との両立をより高度に達成するには、エンジンの運転状
態に応じて稀薄燃焼運転と通常運転とを適宜切換制御す
るに際して、エンジンの有効圧縮比を稀薄燃焼運転に適
した圧縮比と通常運転に適した圧縮比とに切換える制御
も同時に行うようにすれば良い。

【０００８】ここで、エンジンの有効圧縮比を可変させ
る機構としては、コンロッドとクランクシャフト或いは
コンロッドとピストンとの連結部の相対位置を変更し
て、燃焼室容積を増減するようにした機構が知られてい
るが（実開昭６１−１９２５４１号公報等）、このよう
な有効圧縮比の可変機構は爆発圧力を直に受ける部分に
設けるものなので、現状ではその耐久信頼性等の面で問
題があり実用的ではない。

【０００９】そこで、本出願人は上記の事情に鑑み、吸
・排気弁のバルブタイミング可変手段を利用して吸気弁
の閉弁時期を制御することで有効圧縮比を可変し得るこ
とに着目し、本発明を創案するに至った。

【００１０】すなわち、本発明の目的は、エンジンの出
力と燃費との両立を図るために、エンジンの運転状態に
応じて稀薄燃焼運転と通常運転とを適宜切換制御するに
あたって、エンジンの有効圧縮比を稀薄燃焼運転に適し
た圧縮比と通常運転に適した圧縮比とに切換える制御も
同時に行うことができ、しかも耐久信頼性の高いエンジ
ンの制御装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明に係るエンジンの制御装置は、エンジンの
運転状態を検知して、所定のリーン制御実行条件成立時
に空燃比を理論空燃比よりもリーン側に設定して制御す
る一方、リーン制御実行条件不成立時に空燃比を理論空
燃比の近傍にリッチに設定して制御する空燃比制御手段
と、該空燃比制御手段による空燃比のリーン制御時にエ
ンジンの有効圧縮比を高めるべく吸気弁の閉弁時期を下
死点に近づける一方、非リーン制御時にエンジンの有効
圧縮比を低めるべく該閉弁時期を下死点から離すバルブ
タイミング可変制御手段と、を備えたことを特徴とす
る。

【００１２】また、前記バルブタイミング可変制御手段
は、吸気弁の駆動用カムを低圧縮比用カムと高圧縮比用
カムとに切換え可能な吸気カム切換機構と、該切換機構
の作動を制御するバルブタイミング制御ユニットとから
構成し、該低圧縮比用カムには吸気弁を上死点前から開
弁させて下死点後に閉弁させるバルブリフト特性を付与
するとともに、該高圧縮比用カムには該低圧縮比用カム
に比較して開弁時期が上死点に近く、かつ閉弁時期が下
死点に近いバルブリフト特性を付与し、該バルブタイミ
ング制御ユニットには、前記リーン制御時に吸気弁の駆
動用カムを高圧縮比用カムに切換える一方、非リーン制
御時に前記駆動用カムを低圧縮比用カムに切換える機能
を付与することが望ましい。

【００１３】あるいは、前記バルブタイミング可変制御
手段は、カムシャフトの位相角を変更可能な位相角変更
機構と、該位相角変更機構の作動を制御するバルブタイ
ミング制御ユニットとから構成し、該バルブタイミング
制御ユニットには前記リーン制御時にカムシャフトの位
相角を進角させて吸気弁の閉弁時期を下死点に近付ける
一方、非リーン制御時に前記位相角を遅角させて前記閉
弁時期を下死点から離す機能を付与することが望まし
い。

【００１４】

【作用】上記構成の本発明によれば、検知したエンジン
の運転状態が稀薄燃焼運転可能な所定のリーン制御実行
条件を満足している場合には、空燃比制御手段はエンジ
ンに供給する混合気の空燃比を理論空燃比よりもリーン
側に設定して燃料供給量を制御するとともに、バルブタ
イミング可変手段は吸気弁の閉弁時期を下死点に近づけ
てピストンの有効圧縮ストロークを長くし、もってエン
ジンの有効圧縮比を高める。また、上記リーン制御実行
条件を満足していない場合には、空燃比制御手段はエン
ジンに供給する混合気の空燃比をリッチに理論空燃比の
近傍に設定して燃料供給量を制御するとともに、バルブ
タイミング可変手段は吸気弁の閉弁時期を下死点から離
してピストンの有効圧縮ストロークを短くし、もってエ
ンジンの有効圧縮比を低くする。

【００１５】また、吸気弁の閉弁時期を変更するための
機構に、吸気弁駆動用カムの切換機構を採用して、リー
ン制御時に閉弁時期を下死点に近づけるとともに開弁時
期を上死点に近づけるようにすると、排気弁とのオーバ
ーラップ期間を縮小して、内部ＥＧＲの低減化による燃
焼安定性の向上も図れる。

【００１６】

【実施例】以下に、本発明の好適な一実施例を添付図面
に基づき詳述する。

【００１７】図１は本発明に係わるエンジンの制御装置
が備え付けられたＤＯＨＣエンジンの概略構成を示す。
同図において、２はエンジンであり、このエンジン２の
吸気通路４にはその上流側からエアクリーナ６，エアー
フローメータ８，スロットルバルブ１０，燃料噴射弁１
２が順次設けられている。

【００１８】上記燃料噴射弁１２は、マイクロコンピュ
ータでなる空燃比制御ユニット１４の出力側に接続され
て、これに内蔵されたソフトプログラムに従ってエンジ
ン２の運転状態に応じてその作動が制御されるようにな
っており、この空燃比制御ユニット１４の入力側には上
記エアフローメータ８他、エンジン回転センサ１６、冷
却水温センサ１８、空燃比センサ２０等のエンジン２の
運転状態を検出するための各種センサ類が接続されてい
る。つまり、各種センサ類８，１６，１８，２０，…と
空燃比制御ユニット１４並びに燃料噴射弁１２等により
空燃比制御手段が構成されている。

【００１９】また、空燃比制御ユニット１４にはこれか
ら信号を受けて、エンジン２の吸・排気弁２ａ，２ｂの
開閉タイミングを制御するバルブタイミング可変制御手
段が接続されている。このバルブタイミング可変制御手
段は上記空燃比制御ユニット１４に接続されてこれより
信号を受けるバルブタイミング制御ユニット２２を有
し、このバルブタイミング制御ユニット２２の出力側に
はこの制御ユニット２２によって各々その作動が制御さ
れる吸気カム切換機構２４と吸気カムシャフトの位相角
変更機構２６並びに排気カムシャフトの位相角変更機構
２８とが接続されている。

【００２０】図２は上記吸気カム切換機構２４の具体的
な一例を示すもので、この吸気カム切換機構２４は、ス
プライン状に形成された吸気カムシャフト２４０と、こ
のカムシャフト２４０に固着された高圧縮比用カム２４
１と、この吸気カムシャフト２４０上を摺動して高圧縮
比用カム２４１に近設離間移動可能な低圧縮比用カム２
４２と、高圧縮比用カム２４１側に設けられて低圧縮比
用カム２４２をこれより離間させるように付勢するスプ
リング２４３と、このスプリング２４３の付勢力に抗し
て低圧縮比用カム２４２を高圧縮比用カム２４１側に移
動させて当接させる油圧プランジャー２４４と、カムシ
ャフト２４０に穿設形成されて油圧プランジャー２４４
に作動油を供給する給油通路２４５と、前記バルブタイ
ミング制御ユニット２２によって駆動制御されて給油通
路２４５に供給する作動油の油圧を調整する図外の油圧
調整手段とから主になる。

【００２１】高圧縮比用カム２４１は吸気バルブ２ａの
上端部に設けられた油圧タペット２４６に摺接する位置
に固定配置され、低圧縮比用カム２４２は高圧縮比用カ
ム２４１に近接すると上記タペット２４６に摺接し、離
間するとこのタペット２４６から離脱するようになって
いる。

【００２２】また、高圧縮比用カム２４１のカムプロフ
ィールはピストンの上死点（ＴＤＣ）でバルブリフトを
開始して下死点（ＢＤＣ）でバルブリフトを終了するよ
うになっている一方、低圧縮比用カム２４２のカムプロ
フィールは上死点前からバルブリフトを開始して下死点
後にバルブリフトを終了するようになっていて、高圧縮
比用カム２４１のカムプロフィールは低圧縮比用カム２
４２のカムプロフィールに内包される形状に形成されて
おり、低圧縮比用カム２４２がタペット２４６に摺接す
ると吸気バルブ２ａはこの低圧縮比用カム２４２によっ
て開閉駆動されるようになっている。

【００２３】図３は吸気カムシャフトの位相角変更機構
２６の具体的な一例を示し、図４はこの位相角変更機構
２６の概略構成図を示す。位相角変更機構２６は、図外
のタイミングベルトを介してクランクシャフト回転を入
力するタイミングギア３１２と、図外の吸気弁２ａを駆
動する吸気カムシャフト２４０との間に配置し、タイミ
ングギア３１２の内周に嵌合するアドバンシングプレー
ト３１６と、このアドバンシングプレート３１６の内周
に螺合するドラム３１８と、このドラム３１８を一定回
転方向に付勢するリターンスプリング３２０と、カムシ
ャフト２４０に固設するハブ３２２とを備えて概略構成
される。

【００２４】前記タイミングギア３１２の内周には第１
爪部材３１２ａを一体に突設すると共に、前記アドバン
シングプレート３１６の外周には第１係合溝３１６ａを
形成し、この第１係合溝３１６ａに前記第１爪部材３１
２ａが摺動可能に係合することにより、タイミングギア
３１２とアドバンシングプレート３１６とは、軸方向の
相対移動を可能にしつつ相対回転が規制される。

【００２５】前記アドバンシングプレート３１６の内周
には雌ねじ３１６ｂを形成すると共に、前記ドラム３１
８の外周に雄ねじ３１８ａを形成し、これら雌ねじ３１
６ｂと雄ねじ３１８ａとを螺合する。そして、アドバン
シングプレート３１６とドラム３１８とを相対回転する
ことにより、前記雌ねじ３１６ｂおよび雄ねじ３１８ａ
を介してアドバンシングプレート３１６はドラム３１８
に対して軸方向に移動する。

【００２６】一方、前記リターンスプリング３２０は渦
巻きスプリングとして構成し、その内周端部３２０ａを
前記ドラム３１８に係止すると共に、外周端部３２０ｂ
を前記ハブ３２２に係止し、このリターンスプリング３
２０によりドラム３１８を一方の回転方向に付勢する。

【００２７】前記ハブ３２２の外周には第２爪部材３２
２ａを一体に突設すると共に、前記アドバンシングプレ
ート３１６の外周に第２係合溝３１６ｃを形成し、この
第２係合溝３１６ｃに前記第２爪部材３２２ａが摺動可
能に係合することにより、これらアドバンシングプレー
ト３１６とハブ３２２とは、軸方向の相対移動を可能に
しつつ相対回転が規制される。

【００２８】また、前記ドラム３１８の内周に摩擦ドラ
ム３２４を圧入固定すると共に、この摩擦ドラム３２４
の内周に一対のブレーキシュー３２６，３２６ａを対向
配置する。そして、このブレーキシュー３２６，３２６
ａを、リンク３２８，３２８ａを介してソレノイドアク
チュエータ３３０に連動することにより、これら摩擦ド
ラム３２４，ブレーキシュー３２６，３２６ａおよびソ
レノイドアクチュエータ３３０により電磁ブレーキ３３
２を構成する。

【００２９】ここで、本実施例にあっては図４に示した
ように、前記第１爪部材３１２ａを軸方向に対して傾斜
してヘリカル角θ1 を持たせると共に、前記第２爪部材
３２２ａを同様に軸方向に傾斜してヘリカル角θ2 を持
たせる。尚、これらヘリカル角θ1 およびθ2 は軸方向
に対して互いに逆関係に設定する。

【００３０】以上の位相角変更機構２６にあっては、電
磁ブレーキ３３２のソレノイドアクチュエータ３３０に
電圧を印加（オン信号入力）して励磁することにより、
ブレーキシュー３２６，３２６ａは摩擦ドラム２４の内
周に圧接して制動状態となる。一方、ソレノイドアクチ
ュエータ３３０に印加した電圧を遮断（オフ信号入力）
して消磁することにより、ブレーキシュー３２６，３２
６ａは摩擦ドラム３２４から離反して非制動状態とな
る。

【００３１】前記電磁ブレーキ３３２が制動状態になる
と、摩擦ドラム３２４と一体の前記ドラム３１８は、前
記アドバンシングプレート３１６に対して回転遅れを生
ずる。すると、雌ねじ３１６ｂと雄ねじ３１８ａを介し
てアドバンシングプレート３１６は軸方向（図１中右方
向）に移動するが、このとき、第１爪部材３１２ａおよ
び第２爪部材３２２ａを共に傾斜させてヘリカル角θ1
およびθ2 を設定してあるため、前記アドバンシングプ
レート３１６および前記ハブ３２２はそれぞれタイミン
グギア３１２に対して同一方向に相対回転して進角す
る。このとき、ハブ３２２はリターンスプリング３２０
の付勢力に抗して回転する。

【００３２】従って、タイミングギア３１２とハブ３２
２とは、前記第１爪部材３１２ａのヘリカル角θ1 で決
定される相対回転量と第２爪部材３２２ａのヘリカル角
θ2で決定される相対回転量とを合わせた回転量をもっ
て相対回転することになる。このため、タイミングギア
３１２に入力したクランクシャフト回転をカムシャフト
２４０に伝達する間において、前記タイミングギア３１
２とハブ３２２との間の相対回転量は、そのままカムシ
ャフト２４０の回転変位量として伝達され、吸気弁２ａ
のバルブタイミングを変化することができる。

【００３３】一方、前記電磁ブレーキ３３２が非制動状
態になると、ドラム３１８はリターンスプリング３２０
の付勢力で逆方向に回転して、アドバンシングプレート
３１６を図３中左方向に移動し、図示する初期位置に復
帰させる。従って、このアドバンシングプレート３１６
の復帰移動に伴って、タイミングギア３１２とハブ３２
２とは逆方向に相対回転し、カムシャフト２４０の位相
を初期状態に設定する。

【００３４】尚、排気カムシャフトの位相角変更機構２
８も上記吸気カムシャフトの位相角変更機構２６と全く
同様に構成されている。

【００３５】ところで、空燃比制御ユニット１４は各種
センサ類８，１６，１８，２０から入力される情報信号
に基づいてエンジン２の運転状態を検知し、その運転状
態が所定のリーン制御実行条件を満足していると、エン
ジン２に供給する混合気の空燃比を理論空燃比よりもリ
ーン側に設定して燃料噴射弁１２の作動を制御する一
方、リーン制御実行条件が満足されていないと、空燃比
を理論空燃比の近傍にリッチに設定して燃料噴射弁１２
の作動を制御する。

【００３６】また、バルブタイミング制御ユニット２２
は空燃比制御ユニット１４からの信号を受けて、リーン
制御実行時にはエンジン２の有効圧縮比を高めるべく、
また非リーン制御実行時には上記有効圧縮比を低めるべ
く、吸気カム切換機構２４と吸気カムシャフト位相角変
更機構２６並びに排気カムシャフト位相角変更機構２８
との作動を制御する。

【００３７】図６は空燃比制御ユニット１４とバルブタ
イミング制御ユニット２２とによって実行される制御内
容の概要を示すフローチャートであり、図示するように
まず各種センサ類８，１６，１８，２０，…からの信号
を読み込んでエンジンの運転状態を検知すると共に（Ｓ
１０）、吸入空気流量Ｑａとエンジン回転数とから吸気
充填率ＣＥを算出し（Ｓ２０）、この吸気充填率ＣＥか
ら理論空燃比に制御するために必要な燃料噴射弁１２の
基本駆動信号Ｔｍを算出する（Ｓ３０）。

【００３８】次に、リーン制御を実行するための負荷条
件が満足されているか否かを判断する（Ｓ４０）。この
負荷条件は、吸気充填率ＣＥとエンジン回転数との関係
で規定された所定のリーン制御実行領域内に、算出した
吸気充填率ＣＥと検出したエンジン回転数とがともに含
まれているか否かで判断され、そのリーン制御実行領域
は予め空燃比制御ユニット１４にマップとして内蔵され
ている。

【００３９】負荷条件が満足されていると（Ｓ４０，Ｙ
ｅｓ）、次にリーン制御実行条件の水温条件、すなわち
冷却水温度が所定値ＴＨＷＬ以上になっているか否かを
判断する（Ｓ５０）。

【００４０】そして、ステップＳ５０での判断がＮｏの
場合、並びに上記ステップＳ４０での判断がＮｏの場合
には、ステップＳ１１０に進み、空燃比が理論空燃比の
近傍でリッチになるように、基本駆動信号Ｔｍに通常運
転時における補正係数Ｃを乗じてリッチ時の実駆動信号
Ｔｉ（＝Ｔｍ＊Ｃ）を算出した後、吸気カム切換機構２
４のアクチュエータ（油圧調整手段）と吸気カムシャフ
ト位相角変更機構２６のソレノイドアクチュエータ，並
びに排気カムシャフト位相角変更機構２８のソレノイド
アクチュエータに対して低圧縮比バルブタイミングの信
号を出力する（Ｓ１２０）と共に、燃料噴射弁１２に実
駆動信号Ｔｉ（＝Ｔｍ＊Ｃ）を出力する（Ｓ１３０）。

【００４１】ここで、吸気カム切換機構２４のアクチュ
エータ（油圧調整手段）に低圧縮比バルブタイミングの
信号が入力されると、このアクチュエータ（油圧調整手
段）は作動油の供給油圧を高圧側に切換え、プランジャ
ー２４４を伸長作動させて低圧縮比用カム２４２を吸気
バルブ２ａの油圧タペットに係合させ、吸気バルブ２ａ
をこの低圧縮比用カム２４２で開閉駆動させる。また、
吸気カムシャフト位相角変更手段２６のソレノイドアク
チュエータ３３０に低圧縮比バルブタイミングの信号
（電圧ＯＮ）が入力されると、吸気カムシャフト２４０
は進角側にセットされる。またさらに、排気カムシャフ
ト位相角変更機構２８のソレノイドアクチュエータに低
圧縮比バルブタイミング信号（電圧ＯＦＦ）が入力され
ると、排気カムシャフトは遅角側にセットされる。

【００４２】つまり、このときの吸気弁２ａのバルブリ
フト特性は、図５中に破線Ａで示す如く上死点前から開
弁され始めて下死点後に閉じられるようになり、その吸
気弁２ａが遅閉される分だけピストンの有効圧縮ストロ
ークＳａが短くなってエンジンの有効圧縮比が低くな
る。一方、排気バルブ２ｂのバルブリフト特性は同図中
に破線Ｂで示す如く下死点前から開弁され始めて上死点
後に閉じられるようになり、吸気弁２ａと排気弁２ｂと
には非リーン制御時の通常運転時に適した所定のオーバ
ーラップ期間が設定される。

【００４３】一方、上記ステップＳ５０での判断がＹｅ
ｓで冷却水温が所定値ＴＨＷＬ以上になっていれば、空
燃比のリーン制御が行われることになるが、その前に次
のステップＳ６０でエンジン回転数が所定回転数Ｎｃよ
り高い高回転領域にあるか否かを判断する。そして、こ
の判断がＮｏでエンジン回転が低回転領域にあると、ス
テップＳ７０に進み、空燃比が理論空燃比よりもリーン
になるように、基本駆動信号Ｔｍに通常運転時における
補正係数Ｃとリーン補正係数ＣＬＥＡＮとを乗じてリー
ン時の実駆動信号Ｔｉ（＝Ｔｍ＊Ｃ＊ＣＬＥＡＮ）を算
出した後、吸気カム切換機構２４のアクチュエータ（油
圧調整手段）と吸気カムシャフト位相角変更機構２６の
ソレノイドアクチュエータ，並びに排気カムシャフト位
相角変更機構２８のソレノイドアクチュエータに対して
低回転高圧縮比バルブタイミングの信号を出力する（Ｓ
８０）と共に、燃料噴射弁１２に実駆動信号Ｔｉ（＝Ｔ
ｍ＊Ｃ＊ＣＬＥＡＮ）を出力する（Ｓ１３０）。

【００４４】ここで、吸気カム切換機構２４のアクチュ
エータ（油圧調整手段）に低回転高圧縮比バルブタイミ
ングの信号が入力されると、このアクチュエータ（油圧
調整手段）は作動油の供給油圧を低圧側に切換え、プラ
ンジャー２４４をスプリング２４３で押し戻して低圧縮
比用カム２４２を吸気バルブ２ａの油圧タペットから離
脱させ、吸気バルブ２ａを高圧縮比用カム２４１で開閉
駆動させる。また、吸気カムシャフト位相角変更手段２
６のソレノイドアクチュエータ３３０に低回転高圧縮比
バルブタイミングの信号（電圧ＯＮ）が入力されると、
吸気カムシャフト２４０は進角側にセットされる。また
さらに、排気カムシャフト位相角変更機構２８のソレノ
イドアクチュエータに低回転高圧縮比バルブタイミング
信号（電圧ＯＮ）が入力されると、排気カムシャフトは
進角側にセットされる。

【００４５】つまり、このときの吸気弁２ａのバルブリ
フト特性は、図５中に実線Ｃで示す如くほぼ上死点から
開弁され始めてほぼ下死点で閉じられるようになり、ピ
ストンの有効圧縮ストロークＳｃが長くなってエンジン
の有効圧縮比が高くなる。一方、排気バルブ２ｂのバル
ブリフト特性は同図中に実線Ｄで示す如く進角されて下
死点前から開弁され始めてほぼ上死点で閉じられるよう
になり、吸気弁２ａと排気弁２ｂとにはオーバーラップ
期間が殆どなくなって、内部ＥＧＲの低減による燃焼の
安定化が図られる。

【００４６】また、上記ステップＳ６０での判断がＹｅ
ｓでエンジン回転が高回転領域にあると、ステップＳ９
０（Ｓ７０と同じ）に進み、空燃比が理論空燃比よりも
リーンになるように、基本駆動信号Ｔｍに通常運転時に
おける補正係数Ｃとリーン補正係数ＣＬＥＡＮとを乗じ
てリーン時の実駆動信号Ｔｉ（＝Ｔｍ＊Ｃ＊ＣＬＥＡ
Ｎ）を算出した後、吸気カム切換機構２４のアクチュエ
ータ（油圧調整手段）と吸気カムシャフト位相角変更機
構２６のソレノイドアクチュエータ，並びに排気カムシ
ャフト位相角変更機構２８のソレノイドアクチュエータ
に対して高回転高圧縮比バルブタイミングの信号を出力
する（Ｓ１００）と共に、燃料噴射弁１２に実駆動信号
Ｔｉ（＝Ｔｍ＊Ｃ＊ＣＬＥＡＮ）を出力する（Ｓ１３
０）。

【００４７】ここで、吸気カム切換機構２４のアクチュ
エータ（油圧調整手段）に高回転高圧縮比バルブタイミ
ングの信号が入力されると、このアクチュエータ（油圧
調整手段）は低回転高圧縮比の場合と同様に、作動油の
供給油圧を低圧側に切換え、吸気バルブ２ａを高圧縮比
用カム２４１で開閉駆動させる。また、吸気カムシャフ
ト位相角変更手段２６のソレノイドアクチュエータ３３
０に高回転高圧縮比バルブタイミングの信号（電圧ＯＦ
Ｆ）が入力されると、吸気カムシャフト２４０は遅角側
にセットされる。また、排気カムシャフト位相角変更機
構２８のソレノイドアクチュエータに高回転高圧縮比バ
ルブタイミング信号（電圧ＯＮ）が入力されると、低回
転高圧縮比の場合と同様に排気カムシャフトは進角側に
セットされる。

【００４８】つまり、高回転高圧縮比の場合には、図５
中に一点鎖線Ｅで示す如く吸気弁２ａのバルブリフト特
性を低回転高圧縮比のときよりも若干遅角側にシフトさ
せることにより、高回転時における吸気の慣性過給作用
を利用して吸気充填効率の向上を図る。また、このよう
に吸気弁２ａの閉弁時期を若干遅らせても、ピストンの
有効圧縮ストロークＳｅは殆ど変わらないので、エンジ
ン２の有効圧縮比は高く保ち得る。

【００４９】尚、上記実施例では吸気弁駆動用カムを低
圧縮比用カムと高圧縮比用カムとに切換可能な吸気カム
切換機構を用いて、エンジンの有効圧縮比を変更するよ
うにしているが、本発明は基本的には空燃比のリーン制
御時における吸気弁の閉弁時期を非リーン制御時よりも
下死点に近づけることで有効圧縮比を高めれば良く、従
って吸気カムシャフトに位相角変更機構を取付けてリー
ン制御時には非リーン制御時よりもその閉弁時期を下死
点に近づけることだけで、有効圧縮比を変更するように
しても良い。

【００５０】また、本発明は上記実施例のＤＯＨＣエン
ジンに限定されることはなくＳＯＨＣエンジンにも適用
できる。そしてこの場合にも、吸気弁と排気弁とを駆動
する単一のカムシャフトに位相角変更機構を取付けて、
リーン制御時に吸気弁の閉弁時期を下死点に近づけるよ
うにしても良いし、カムシャフトに低圧縮比用と高圧縮
比用の２つの吸気弁駆動用カムを設けておいてこれらを
適宜切換えるようにしても良い。そして、カムの切換機
構としてはカム自体を移動させる機構のものでも良い
し、ロッカアーム側を移動させる機構のものであっても
良い。更には、位相角変更機構と吸気カム切換機構との
双方を設けて、カムの切換えにより圧縮比の変更を行
い、かつ位相角変更機構で排気弁のバルブタイミングを
進角させてオーバーラップをなくすようにしても良い。
また、位相角変更機構には差動遊星歯車機構などを採用
しても良い。

【００５１】

【発明の効果】以上実施例で詳細に説明したように、本
発明に係るエンジンの制御装置によれば、次のような優
れた効果を発揮する。

【００５２】（１）エンジンの運転状態を検知して、そ
の状態が稀薄燃焼可能である場合にはエンジンに供給す
る混合気の空燃比を理論空燃比よりもリーン側に設定し
て制御する一方、稀薄燃焼不可能な場合には空燃比を理
論空燃比の近傍でリッチに制御するにあたって、リーン
制御時には非リーン制御時よりもエンジンの有効圧縮比
を高めるので、稀薄燃焼下における空燃比を燃焼安定性
と熱効率並びに燃費との面で十分に高い効果が得られる
までリーン化させることができるばかりか、非リーン制
御される通常運転時のエミションの悪化や異常燃焼の発
生を可及的に防止できる。

【００５３】（２）エンジンの有効圧縮比を可変させる
機構として、コンロッドとクランクシャフト或いはコン
ロッドとピストンとの連結部の相対位置を変更して燃焼
室容積を増減するようにした機構を用いることなく、吸
気弁の閉弁時期を変えることでエンジンの有効圧縮比を
変更させるので、圧縮比を変更させるための機構部分に
はエンジンの爆発圧力が作用することがなく、信頼耐久
性の面で優れる。

【００５４】（３）吸気カムを切換えて吸気弁のバルブ
タイミングを変更するようにすれば、稀薄燃焼時に吸気
弁の閉弁時期を下死点に近づけられるばかりか、その開
弁時期も上死点に近づけられるので、吸気弁と排気弁と
のオーバーラップ期間を縮小して内部ＥＧＲを低減させ
ることができ、燃焼安定性の可及的な向上が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わるエンジンの制御装置の概略構成
図である。

【図２】図１中に示す吸気カム切換機構の一例を示すず
である。

【図３】図１中に示される吸気カムシャフト位相角変更
機構の一例を示す図である。

【図４】図３の要部を示す概略構成図である。

【図５】本発明に係わるエンジンの制御よる作用を説明
する図である。

【図６】本発明に係わるエンジンの制御装置による制御
内容の一例を概略的に示すフローチャートである。

【符号の説明】

２ エンジン ２ａ 吸気弁 ８ エアフローメータ １２ 燃料噴射弁 １４ 空燃比制御ユニット １６ エンジン回転センサ １８ 水温センサ ２０ 空燃比センサ ２２ バルブタイミング制御ユニット ２４ 吸気カム切換機構 ２６ （吸気）カムシャフト位相角変更機構 ２４０ （吸気）カムシャフト ２４１ 高圧縮比用カム ２４２ 低圧縮比用カム

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンの運転状態を検知して、所定の
   リーン制御実行条件成立時に空燃比を理論空燃比よりも
   リーン側に設定するリーン制御手段を備える一方、リー
   ン制御実行条件不成立時に空燃比を理論空燃比の近傍に
   リッチに設定する非リーン制御手段を備える空燃比制御
   手段と、 該空燃比制御手段による空燃比のリーン制御時に、エン
   ジンの有効圧縮比を高めるべく吸気弁の閉弁時期を下死
   点に近づける一方、非リーン制御時にエンジンの有効圧
   縮比を低めるべく該閉弁時期を下死点から離すバルブタ
   イミング可変制御手段と、 を備えたことを特徴とするエンジンの制御装置。
2. 【請求項２】 前記バルブタイミング可変制御手段が、 吸気弁の駆動用カムを低圧縮比用カムと高圧縮比用カム
   とに切換え可能な吸気カム切換機構と、 該切換機構の作動を制御するバルブタイミング制御ユニ
   ットと、からなり、 該低圧縮比用カムは吸気弁を上死点前から開弁させて下
   死点後に閉弁させるバルブリフト特性を有するととも
   に、 該高圧縮比用カムは該低圧縮比用カムに比較して開弁時
   期が上死点に近く、かつ閉弁時期が下死点に近いバルブ
   リフト特性を有し、 該バルブタイミング制御ユニットは、前記リーン制御時
   に吸気弁の駆動用カムを高圧縮比用カムに切換える一
   方、非リーン制御時に前記駆動用カムを低圧縮比用カム
   に切換える機能を有する、 ことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの制御装
   置。
3. 【請求項３】 前記バルブタイミング可変制御手段が、 カムシャフトの位相角を変更可能な位相角変更機構と、 該位相角変更機構の作動を制御するバルブタイミング制
   御ユニットと、からなり、 該バルブタイミング制御ユニットは前記リーン制行時に
   カムシャフトの位相角を進角させて吸気弁の閉弁時期を
   下死点に近付ける一方、非リーン制御時に前記位相角を
   遅角させて前記閉弁時期を下死点から離す機能を有す
   る、 ことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの制御装
   置。