(57)【要約】      （修正有）【課題】各可変機構の目標値を制限することなく、吸気弁とピストンとの干渉を回避する。【解決手段】吸気弁のバルブリフト特性を可変とする２つの可変動弁機構と、ピストン上死点位置を変化させる可変圧縮比機構とを有し、各機構のアクチュエータは、通常は、機関運転状態に応じて設定された目標値へ向けて駆動制御される。所定の演算間隔毎に各アクチュエータの実作動位置を検出し（Ｓ１１）、この実作動位置及びその作動速度や作動方向を考慮して、排気上死点近傍におけるピストンと吸気弁との最小のピストン−バルブ間距離ΔＰＢを予測する（Ｓ１２）。このΔＰＢが所定のしきい値ΔＰＢｓより小さいかを判定し（Ｓ１３）、小さい場合、ピストン−バルブ間距離が小さくなる方向に作動するアクチュエータの作動を制限する。【選択図】図６
2010203269.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気又は排気の弁のバルブリフト特性あるいは内燃機関のピストン上死点位置を変化させる少なくとも２つの可変機構と、各可変機構を駆動する少なくとも２つのアクチュエータと、を備え、機関運転状態に応じて設定された目標値へ向けて各アクチュエータが駆動制御される内燃機関の制御装置において、
上記弁のバルブリフト特性又はピストン上死点位置に対応する各アクチュエータの実作動位置を検出又は推定する実作動位置検出手段と、
各アクチュエータの実作動位置と、その作動速度及び作動方向と、に基づいて、排気上死点近傍における上記ピストンと弁との最小のピストン−バルブ間距離を予測する予測手段と、
上記ピストン−バルブ間距離が所定のしきい値より小さい場合、少なくとも一つのアクチュエータの作動を制限する制限手段と、
を有することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
上記予測手段による予測及び上記制限手段による制限が、所定の演算間隔毎に行われることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
上記予測手段は、各アクチュエータの複数の演算時期における実作動位置を用いて、排気上死点を含む所定のクランク角範囲における最小のピストン−バルブ間距離を算出することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
上記制限手段は、作動方向がピストン−バルブ間距離の小さくなる方向のアクチュエータのうち、ピストン−バルブ間距離に関する応答速度の速いアクチュエータの作動を制限することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
上記可変機構が、内燃機関のピストンのピストン上死点位置の変化を伴い機関圧縮比を可変とする可変圧縮比機構と、吸気又は排気の弁のバルブリフト特性を変化させる可変動弁機構と、を含んでいることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
吸気又は排気の弁のバルブリフト特性あるいは内燃機関のピストン上死点位置を変化させる少なくとも２つの可変機構と、各可変機構を駆動する少なくとも２つのアクチュエータと、を備え、機関運転状態に応じて設定された目標値へ向けて各アクチュエータが駆動制御される内燃機関の制御方法において、
所定の演算間隔毎に各アクチュエータの実作動位置を検出又は推定し、
複数の演算時期での各アクチュエータの実作動位置を用いて、排気上死点近傍における上記ピストンと弁との最小のピストン−バルブ間距離を予測し、
このピストン−バルブ間距離が所定のしきい値より小さい場合、少なくとも一つのアクチュエータの作動を制限する、
ことを特徴とする内燃機関の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変圧縮比機構や可変動弁機構を備えた内燃機関の制御に関し、特に、ピストンと吸気又は排気の弁との干渉を回避する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の低速低負荷時における燃費の改善や安定した運転性並びに高速高負荷時における吸気充填効率の向上による十分な出力の確保、などのために、吸気弁あるいは排気弁のバルブリフト特性を可変とする可変動弁機構や、内燃機関のピストンの上死点位置を変化させることによって機関圧縮比を可変とする可変圧縮比機構が、従来から種々提案されている。
【０００３】
特許文献１には、このような可変圧縮比機構と可変動弁機構とを併用する場合に、ピストンと吸気弁との干渉を回避するように、実際のバルブリフト特性に応じて目標圧縮比を制限する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１２０４６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１のように、ピストンと弁とが干渉することのないように、可変圧縮比機構と可変動弁機構の目標値をそれぞれ設定したとしても、実際の制御処理は所定（有限）の演算間隔毎に行われることから、機関加速時など、機関負荷や機関回転数の変化に応じて機関圧縮比やバルブリフト特性が変化する過渡期には、個々のアクチュエータの応答速度の相違によって、過渡的にピストンと弁とが接近することがある。例えば、加速時のように、可変動弁機構により吸気弁のリフト作動角を大きくしつつ可変圧縮比機構により機関圧縮比（ピストン上死点位置）を低くする場合、吸気弁のリフト作動角の増加に対して機関圧縮比の低下が遅れると、過渡的にピストンと吸気弁とが接近することとなる。従って、比較的大きな安全代を見込んで各々の目標値が設定されることとなり、それだけ目標値の設定範囲が狭められ、所期の燃費・出力向上効果が低下する、という問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明に係る内燃機関は、吸気又は排気の弁のバルブリフト特性あるいは内燃機関のピストン上死点位置を変化させる少なくとも２つの可変機構と、各可変機構を駆動する少なくとも２つのアクチュエータと、を備える。各アクチュエータは、通常、機関負荷や機関回転数などの機関運転状態に応じて設定された目標値へ向けてそれぞれ駆動制御される。
【０００７】
そして本発明では、バルブリフト特性又はピストン上死点位置に対応する各アクチュエータの実作動位置を検出又は推定し、各アクチュエータの実作動位置と、その作動速度及び作動方向と、に基づいて、排気上死点近傍における上記ピストンと弁とのピストン−バルブ間距離を予測し、この予測されたピストン−バルブ間距離が所定のしきい値より小さい場合、少なくとも一つのアクチュエータの作動を一時的に制限する。具体的には、アクチュエータの作動を一時的に停止し、あるいは作動速度を抑制し、あるいは作動方向を反転させる。
【０００８】
上記の『排気上死点近傍』とは、内燃機関においてピストンと吸気弁・排気弁とが最も近づくタイミング（クランク角）を含む範囲であり、例えば排気上死点を含む所定のクランク角範囲（例えば±９０°）である。
【０００９】
すなわち本発明は、可変機構のアクチュエータの目標値を制限するのではなく、加速時や減速時などの機関回転数や機関負荷の変化に伴って各アクチュエータの目標値が変化する場合に、各アクチュエータの作動速度の相違に起因して、過渡的にピストンと弁とが排気上死点近傍で過度に接近する状況を予測し、その場合には目標値へ向けて駆動制御されているアクチュエータのうち、その作動方向がピストン−バルブ間距離を縮める方向のアクチュエータの作動を一時的に制限するものであって、最終的には全てのアクチュエータが目標値へ向けて駆動制御されることとなる。従って、目標値の設定範囲を狭めることなく、ピストンと弁との干渉を抑制又は回避することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ピストンと弁との干渉を回避しつつ、過度に大きな安全代を見込まずに目標値を設定することが可能となるため、実現可能なバルブリフト特性や機関圧縮比の可変範囲を幅広く確保し、所期の燃費・出力向上効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施例に係る可変圧縮比機構を示す断面対応図。
【図２】上記実施例の２つの可変動弁機構を示す斜視図。
【図３】機関圧縮比の目標値設定用の制御マップを示す特性図。
【図４】吸気作動角の目標値設定用の制御マップを示す特性図。
【図５】吸気中心角の目標値設定用の制御マップを示す特性図。
【図６】本実施例に係るピストン−バルブ干渉回避制御の流れを示すフローチャート。
【図７】機関加速時における吸気作動角や吸気中心角の変化を示す説明図。
【図８】機関減速時における吸気作動角や吸気中心角の変化を示す説明図。
【図９】クランク角信号，Ｒｅｆ信号及びＰｈａｓｅ信号を示す説明図。
【図１０】演算間隔設定用の制御マップを示す特性図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。本実施例の内燃機関には、ピストン３と吸気弁又は排気弁とのピストン−バルブ間距離に影響を及ぼす可変機構５０，５１，５２として、ピストン３の上死点位置を変化させることで機関圧縮比を可変とする可変圧縮比機構５０と、吸気弁５３のバルブリフト特性を変化させる２つの可変動弁機構５１，５２と、が設けられている。
【００１３】
図１に示すように、可変圧縮比機構５０は、複リンク式ピストン−クランク機構を利用したもので、シリンダブロック１のシリンダ２内のピストン３にピストンピン４を介して一端が連結されたアッパリンク５と、このアッパリンク５の他端に連結ピン６を介して連結されるとともに、クランクシャフト７のクランクピン８に回転可能に連結されたロアリンク９と、このロアリンク９のクランクピン８周りの回転の自由度を制限するために該ロアリンク９にさらに連結ピン１０を介して一端が連結され、かつ他端がシリンダブロック１などの内燃機関本体に揺動可能に支持されたコントロールリンク１１と、を備えており、上記コントロールリンク１１の揺動支持位置が制御軸１２の偏心カム部１３によって可変制御される構成となっている。上記制御軸１２はクランクシャフト７と平行に配置され、かつシリンダブロック１に回転自在に支持されている。そして、この制御軸１２は、歯車機構１４を介して、電動モータからなる可変圧縮比アクチュエータ１５によって回転方向に駆動され、その回転位置が変更・保持される。可変圧縮比アクチュエータ１５は制御部としてのコントロールユニット５４により駆動制御される。
【００１４】
上記構成の可変圧縮比機構５０では、上記制御軸１２の回転位置つまり偏心カム部１３の位置によってコントロールリンク１１下端の揺動支持位置が変化し、ロアリンク９の初期の姿勢が変わるため、これに伴ってピストン３の上死点位置、ひいては機関圧縮比が変化する。上記可変圧縮比アクチュエータ１５の実作動位置として、制御軸１２の回転位置が可変圧縮比用制御軸センサ１６により検出され、コントロールユニット５４に送られる。
【００１５】
図２は、吸気弁５３のバルブリフト特性を変更可能な２つの可変動弁機構５１，５２として、吸気弁５３のバルブリフト量と作動角（開閉期間）の双方を連続的に拡大・縮小させることが可能な第１可変動弁機構５１と、吸気弁の作動角の中心角（クランク角に対するリフトカーブ全体の位相）を連続的に遅進させることが可能な第２可変動弁機構５２と、を示している。
【００１６】
リフト・作動角を変更可能な第１可変動弁機構５１は、内燃機関のクランクシャフトにより駆動される駆動軸２２と、この駆動軸２２に固定された偏心カム２３と、シリンダヘッドに回転自在に支持された制御軸３２と、この制御軸３２に偏心して設けられた偏心カム部３８と、この偏心カム部３８に揺動自在に支持されたロッカアーム２６と、吸気弁５３のバルブリフタ（又はタペット）３０に当接する揺動カム２９と、を備えている。上記偏心カム２３とロッカアーム２６とはリンクアーム２４によって連係され、ロッカアーム２６と揺動カム２９とは、リンク部材２８によって連係されている。
【００１７】
上記ロッカアーム２６は、略中央部が上記偏心カム部３８によって揺動可能に支持されており、その一端部に、連結ピン２５を介して上記リンクアーム２４のアーム部が連結しているとともに、他端部に、連結ピン２７を介して上記リンク部材２８の上端部が連結している。上記偏心カム部３８は、制御軸３２の軸心から偏心しており、従って、制御軸３２の角度位置に応じてロッカアーム２６の揺動中心は変化する。
【００１８】
上記揺動カム２９は、駆動軸２２の外周に嵌合して回転自在に支持されており、側方へ延びた端部に、連結ピン３７を介して上記リンク部材２８の下端部が連結している。この揺動カム２９の下面には、駆動軸２２と同心状の円弧をなす基円面と、該基円面から所定の曲線を描いて延びるカム面と、が連続して形成されており、これらの基円面ならびにカム面が、揺動カム２９の揺動位置に応じてバルブリフタ３０の上面に当接する。
【００１９】
上記制御軸３２は、一端部に設けられた第１可変動弁アクチュエータ３３によって所定角度範囲内で回転するように構成されている。この第１可変動弁アクチュエータ３３は、例えばウォームギア３５を介して制御軸３２を駆動する電動モータからなり、コントロールユニット５４からの制御信号によって駆動制御される。第１可変動弁アクチュエータ３３の実作動位置として、制御軸３２の回転角度が可変動弁用制御軸センサ３４によって検出される。
【００２０】
この第１可変動弁機構５１によれば、上記制御軸３２の回転角度位置に応じて吸気弁５３のリフトならびに作動角が、両者同時に、連続的に拡大，縮小し、このリフト・作動角の大小変化に伴い、吸気弁５３の開時期と閉時期とがほぼ対称に変化する。リフト・作動角の大きさは、制御軸３２の回転角度によって一義的に定まるので、上記制御軸センサ３４の検出値により、そのときの実際のリフト・作動角が示されることになる。
【００２１】
一方、吸気中心角を変更可能な第２可変動弁機構５２は、上記駆動軸２２の前端部に設けられたスプロケット４２と、このスプロケット４２と上記駆動軸２２とを、所定の角度範囲内において相対的に回転させる第２可変動弁アクチュエータ４３と、から構成されている。上記スプロケット４２は、図示せぬタイミングチェーンもしくはタイミングベルトを介して、クランクシャフト７に連動している。上記第２可変動弁アクチュエータ４３は、本実施例では油圧式の回転型アクチュエータからなり、コントロールユニット５４からの制御信号によって図示せぬ油圧制御弁を介して駆動制御される。この第２可変動弁アクチュエータ４３の作用によって、スプロケット４２と駆動軸２２とが相対的に回転し、バルブリフトにおける吸気中心角が遅進する。つまり、リフト特性の曲線自体は変わらずに、全体が進角もしくは遅角する。また、この変化も、連続的に得ることができる。第２可変動弁アクチュエータ４３の実作動位置として、駆動軸２２の回転位置が駆動軸センサ３６によって検出される。
【００２２】
コントロールユニット５４には、機関運転状態として、機関回転数（機関回転速度）の他、上記のセンサ１６，３４，３６により検出される各アクチュエータ１５，３３，４３の実作動位置などが入力されている。また、アクセルペダル開度は要求トルク（機関負荷）に変換されて、コントロールユニット５４に指令値として送られる。コントロールユニット５４は、これらの信号に基づいて、燃料噴射制御や点火時期制御などを行う他、例えば図３〜図５に示す制御マップを参照して、上述した各可変機構５０，５１，５２による機関圧縮比，吸気作動角及び吸気中心角の目標値を設定し、この目標値に対応する指令信号を各アクチュエータ１５，３３，４３へ送信し、各アクチュエータ１５，３３，４３を目標値へ向けて駆動制御する。
【００２３】
図３〜図５に示すように、各可変機構５０，５１，５２による機関圧縮比，吸気作動角及び吸気中心角の目標値は、燃費が最良となるように、機関負荷及び機関回転数に基づいて設定される。具体的には、低回転・低負荷側では、機関圧縮比を高圧縮比側の設定とすることで有効圧縮比を高めつつ、吸気作動角を小作動角側，吸気中心角を進角側の設定とし、吸気弁早閉じによるミラーサイクル化により燃費向上や排気損失の低減等を図る。機関回転数や機関負荷が高くなると、これに伴い、機関圧縮比を低くしてノッキングの発生を抑制・回避しつつ、吸気作動角を大きくし、かつ、吸気中心角を進角していくことで、吸気充填効率を向上させる。
【００２４】
このような図３〜図５に示す制御マップにより定められる可変機構の３つの目標値は、機関負荷と機関回転数により定まる各運転点において、ピストン３と吸気弁５３とが干渉することのないように、つまりピストンと吸気弁との距離すなわちピストン−バルブ間距離が所定のマージン以下とならないように、予め設定されている。しかしながら、機関加速時や機関減速時のように、機関負荷や機関回転数の変化に伴って機関圧縮比，吸気作動角及び吸気中心角の目標値が変化する過渡期には、各可変機構のアクチュエータのピストン−バルブ間距離に関する応答速度（各アクチュエータの作動によるピストン−バルブ間距離の変化速度）の相違に起因して、過渡的にピストン３と吸気弁５３とが過度に接近するおそれがある。
【００２５】
そこで本実施例では、このような過渡的なピストン３と吸気弁５３との干渉を回避するための干渉回避制御を行う。図６は、この干渉回避制御の流れを示すフローチャートである。本ルーチンは機関運転中に所定の演算間隔毎（例えば１０ｍｓ毎、あるいは所定クランク角毎）に繰り返し実行される。
【００２６】
ステップＳ１１では、上記の各センサ１６，３４，３６により検出される各可変機構５０，５１，５２のアクチュエータ１５，３３，４３の実作動位置が読み込まれる。これら実作動位置は、その演算時期（クランク角）と関連づけてコントロールユニット５４内のメモリに逐次記憶される。
【００２７】
そして、ステップＳ１２では、各アクチュエータ１５，３３，４３の実作動位置の他、その実作動位置の作動速度及び作動方向を考慮して、ピストン−バルブ間距離が最も短くなる排気上死点近傍での最小のピストン−バルブ間距離ΔＰＢを予測する。このピストン−バルブ間距離ΔＰＢの具体的な予測手法については、後述する。続くステップＳ１３では、排気上死点近傍での最小のピストン−バルブ間距離ΔＰＢが予め設定された所定のしきい値（マージン）ΔＰＢｓより小さいかを判定する。ピストン−バルブ間距離ΔＰＢがしきい値ΔＰＢｓ以上であれば、ピストン３と吸気弁５３とが干渉するおそれがないと判断し、アクチュエータの作動を制限することなく、又はアクチュエータの作動が既に制限されている場合には制限を解除して、本ルーチンを終了する。一方、ピストン−バルブ間距離ΔＰＢがしきい値ΔＰＢｓよりも小さければ、ピストン３と吸気弁５３とが接近し過ぎていると判断し、ステップＳ１４へ進む。
【００２８】
ステップＳ１４では、ピストン−バルブ間距離ΔＰＢを拡大するために、所定のアクチュエータの作動を制限する。つまり、作動方向がピストン−バルブ間距離を縮小させる方向であるアクチュエータの少なくとも一つの作動を停止し、作動速度を抑制し、あるいは作動方向を反転させる（ピストン−バルブ間距離を拡大させる方向に駆動する）。例えば、アクチュエータの作動方向がピストン−バルブ間距離の小さくなる方向のアクチュエータのうち、ピストン−バルブ間距離に関する応答速度（各アクチュエータの作動によるピストン−バルブ間距離の変化速度）が最も速いアクチュエータの作動を制限する。
【００２９】
図７及び図８を参照して、符号Ｌ１は等空気量ラインを表しており、高回転・高負荷側ほど吸入空気量が大きくなる。符号Ｌ２は機関圧縮比毎のピストンと吸気弁のピストン−バルブ干渉ラインを示している。
【００３０】
図７に示すように、運転者によるアクセル操作により低回転・低負荷側の運転点Ｐ１から高回転・高負荷側の運転点Ｐ２へと移行する急加速時には、吸気作動角の目標値が増加し、吸気中心角の目標値が遅角し、機関圧縮比の目標値が低下する。ここで、吸気中心角の遅角と機関圧縮比の低下はピストン−バルブ間距離ΔＰＢが大きくなる方向である一方、吸気作動角の増加はピストン−バルブ間距離ΔＰＢが小さくなる方向である。従って、このような加速時には、第１可変動弁アクチュエータ３３による吸気作動角の増加を制限する。これによって、図７の特性Ｌ２に示すように、アクチュエータの動作を制限しない場合（Ｌ１）に比して、吸気作動角の増加が抑制され、吸気作動角が遅れて立ち上がる形となり、最終的な目標値を何ら制限することなく、過渡的なピストンと吸気弁との干渉を確実に回避することができる。
【００３１】
一方、図８に示すように、高回転・高負荷側の運転点Ｐ３から低回転・低負荷側の運転点Ｐ４への減速時には、上記加速時とは逆に、吸気作動角の目標値が低下し、吸気中心角の目標値が進角し、機関圧縮比の目標値が上昇する。吸気中心角の進角と機関圧縮比の上昇はピストン−バルブ間距離ΔＰＢが小さくなる方向であり、吸気作動角の低下はピストン−バルブ間距離ΔＰＢが大きくなる方向である。従って、このような減速時には、アクチュエータの作動方向がピストン−バルブ間距離の小さくなる方向のアクチュエータ１５，４３のうち、最も応答速度の速いアクチュエータ、例えば本実施例では第２可変動弁アクチュエータ４３の作動を制限する。あるいは、アクチュエータの作動方向がピストン−バルブ間距離の小さくなる方向のアクチュエータ１５，４３の両方の作動を制限するようにしても良い。
【００３２】
上述したアクチュエータの作動制限は、最終的な目標値を制限するものではなく、あくまで、目標値へ向けて駆動・制御されるアクチュエータの作動を一時的に制限するものである。例えば本実施例では、演算間隔毎に、排気上死点近傍でのピストン−バルブ間距離ΔＰＢを予測し、このΔＰＢがしきい値ΔＰＢｓよりも小さいかを判定し、小さい場合に所定のアクチュエータの作動を制限し、ΔＰＢがしきい値ΔＰＢｓ以上であれば作動の制限が解除され、全てのアクチュエータが制限を受けることなく目標値へ向けて駆動・制御されることとなる。従って、目標値を何ら制限することなく、その制御範囲を幅広く確保した上で、加速時や減速時における過渡的なピストンと吸気弁との干渉を確実に回避することができる。
【００３３】
次に、上記ステップＳ１３での最小のピストン−バルブ間距離ΔＰＢの具体的な予測手法について説明する。
＜１＞演算時期から排気上死点までの時間の演算
・点火時期，燃料噴射時期等の基準となる信号としては、図９に示すように、Ｒｅｆ信号，Ｐｈａｓｅ信号，クランク角信号の３つがある。各信号はそれぞれセンサにより検出され、Ｒｅｆ信号及びクランク角信号によりクランクシャフトのクランク角が検出され、Ｐｈａｓｅ信号により駆動軸２２（可変動弁機構のない内燃機関の場合にはカムシャフト）の回転位置が検出される。
・機関始動時に所定の演算を行うことにより、コントロールユニット５４はクランク角信号に対する各気筒の圧縮上死点の情報を記憶している。
・４気筒エンジンの点火順序は、１→３→４→２であるので、圧縮上死点を迎えた気筒の２つ後の点火順の気筒が排気上死点となる。
・一例として、
１番気筒が圧縮上死点を迎えた後の演算時期で、次に排気上死点を迎えるまでの時間を求める場合、
次に排気上死点を迎える気筒を＃３Ｃｙｌ
機関回転数をｎ［ｒｐｍ］
演算時期（クランク角）をθｃａｎ［ｄｅｇＣＡ］
＃３Ｃｙｌの排気上死点時期（クランク角）をθ３ｔｄｃｆ［ｄｅｇＣＡ］
とすると、演算時期から排気上死点までの時間ｔ［ｓ］は、
ｔ［ｓ］＝［＜θ３ｔｄｃｆ＞−＜θｃａｎ＞］×６０／ｎ／３６０
となる。
＜２＞ピストン−バルブ間距離ΔＰＢの算出方法
・各アクチュエータについて、コントロールユニット５４内のメモリに記憶されている演算時期の直前の複数回の実作動位置のデータを用い、実作動位置及びその作動速度と作動方向とを考慮して、実アクチュエータの実作動位置の予測線を求める。例えば、各アクチュエータの実作動位置として、吸気中心角に対応する回転位置θｖｔｃ，吸気作動角に対応する回転位置θｖｅｌｃｓ，機関圧縮比に対応する回転位置θｖｃｒｃｓを、過去の所定の（例えば４回分の）演算時期（クランク角信号時期）の実作動位置のデータからラグランジュ補間により補間処理することにより、各アクチュエータの予測線を作成する。
・各アクチュエータについて、上記の予測線と時間ｔとを用いて、次の排気上死点における実作動位置θｖｔｃ，θｖｅｌｃｓ，θｖｃｒｃｓを求める。
・各アクチュエータについて、上記次の排気上死点における実作動位置θｖｔｃ，θｖｅｌｃｓ，θｖｃｒｃｓとクランク角とから、関数またはマップ（またはこれらの併用）で、排気上死点での吸気弁のリフトカーブとピストンの軌跡を求め、両者が最も接近するバルブ−ピストン間距離を求める。
・吸気弁とピストンとが最も接近するタイミングが排気上死点の前後にずれることを考慮して、排気上死点近傍の所定のクランク角範囲、例えば排気上死点±９０ｄｅｇの範囲で、クランク角信号（２°ＣＡ）毎に、上記排気上死点の場合と同様にしてピストン−バルブ間距離を算出する。そして、これら所定のクランク角範囲にわたって算出した複数のピストン−バルブ間距離の最小値を最小のピストン−バルブ間距離ΔＰＢとして求める。
【００３４】
なお、ピストン−バルブ間距離ΔＰＢの予測手法としてはこれに限られるものではない。また、各可変機構の構造などから、ピストンと吸気弁とが最も接近する可能性のあるクランク角範囲がより狭い範囲に限られる場合、この狭い範囲でのピストン−バルブ間距離の最小値を求めればよい。
【００３５】
このように、最小のピストン−バルブ間距離ΔＰＢの予測に際しては、演算時期における各アクチュエータの実作動位置だけでなく、コントロールユニット５４に記憶されている直前の実作動位置を利用し、その作動速度（変化速度）や作動方向をも考慮して、排気上死点近傍での実作動位置を推定しているために、最小のピストン−バルブ間距離ΔＰＢを精度良く予測することができる。
【００３６】
上記実施例では、図６に示す干渉回避制御ルーチンを機関運転中には常に実行するようにしているが、ピストンと吸気弁とが干渉するおそれのある機関運転状態、つまり機関加速時や機関減速時等の過渡状態であるかを機関回転速度や機関負荷の変化から判定し、このような過渡状態の場合にのみ干渉回避制御ルーチンを行うようにしても良い。
【００３７】
また、機関運転状態に応じて、図６に示す干渉回避制御ルーチンを実行する演算間隔（時間刻み）を変更するようにしても良い。例えば図１０に示す制御マップを参照し、機関回転速度の変化率と機関トルク（負荷）の変化率とから演算間隔を求めるようにしても良い。同図に示すように、急加速時や急減速時など、回転速度の変化率が大きい場合やトルクの変化率が大きい場合には、演算間隔を小さくすることで、より細かい演算間隔でピストン−バルブ間距離ΔＰＢを演算し、ピストン−バルブ間距離ΔＰＢの予測精度を向上させることがでる。
【００３８】
上記実施例の変更例として、図６のステップＳ１４では、ピストン−バルブ間距離ΔＰＢの大きさに応じて、アクチュエータの作動の制限度合いを変更し、つまりピストン−バルブ間距離ΔＰＢが大きくなる（しきい値ΔＰＢｓに近づく）ほど制限度合いが小さくなるように、制限するアクチュエータの数を減らしたり、アクチュエータの作動速度の低下幅を小さくするようにしても良い。この場合、ピストンと吸気弁との過度な接近を抑制しつつ、アクチュエータの制限の度合いをより適切なものとし、運転性への跳ね返りを抑制することができる。
【００３９】
上記実施例ではピストン上死点位置又はバルブリフト特性を可変とする可変機構として３つの可変機構５０〜５２を用いているが、２つ以上の可変機構を有する内燃機関にも同様に本発明を適用することができる。また、排気弁側に可変動弁機構を適用した内燃機関にも、上記実施例と同様に本発明を適用することができる。更に、可変動弁機構として、上記実施例ではリフト・作動角を可変とする第１可変動弁機構とその中心角を可変とする第２可変動弁機構とを別々に設けているが、リフト・作動角とその中心角の双方が連続的に変化する可変動弁機構のみを用いるようにしても良い。また、各アクチュエータの実作動位置の検出手法としては、上記のセンサ１６，３４，３６を用いたものに限らず、例えばセンサを用いることなく吸入空気量の変化などから推定しても良い。
【符号の説明】
【００４０】
３…ピストン
１６…可変圧縮比用制御軸センサ（実作動位置検出手段）
３４…可変動弁用制御軸センサ（実作動位置検出手段）
３６…駆動軸センサ（実作動位置検出手段）
５０…可変圧縮比機構
５１…第１可変動弁機構
５２…第２可変動弁機構
５３…吸気弁
５４…コントロールユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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