(57)【要約】【課題】排気弁閉時期を遅角して開弁オーバラップ量を拡大し、これにより広い運転領域に亘って良好なトルク、および滑らかなトルク曲線を得て、ドライバビリティを向上することができるターボ過給機付きエンジンの制御方法および制御装置を提供する。【解決手段】エンジンの要求負荷に応じて開弁オーバラップ量を増加させるターボ過給機付きエンジンにおいて、エンジンの低負荷領域では、吸気弁開時期の進角量を、排気弁閉時期の遅角量よりも多くして、開弁オーバラップ量を増加させ（ステップＳ１６）、エンジンの高負荷領域では、排気弁閉時期の遅角量を、吸気弁開時期の進角量よりも多くして、開弁オーバラップ量を増加させる（ステップＳ１７）。【選択図】図７
2010216464.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの要求負荷に応じて開弁オーバラップ量を増加させるターボ過給機付きエンジンの制御方法であって、
エンジンの低負荷領域では、吸気弁開時期の進角量を、排気弁閉時期の遅角量よりも多くして、開弁オーバラップ量を増加させ、
エンジンの高負荷領域では、排気弁閉時期の遅角量を、吸気弁開時期の進角量よりも多くして、開弁オーバラップ量を増加させることを特徴とするターボ過給機付きエンジンの制御方法。
【請求項２】
過給機のタービン上流における排気路に排気シャッタ弁を備え、
エンジン回転数が低い低速側では上記排気シャッタ弁を絞り、エンジン回転数が高い高速側では上記排気シャッタ弁を開くことを特徴とする請求項１に記載のターボ過給機付きエンジンの制御方法。
【請求項３】
上記低負荷領域における負荷の上限となるしきい値、もしくは高負荷領域における負荷の下限となるしきい値を、エンジン回転数が高くなる程、小さくすることを特徴とする請求項１または２に記載のターボ過給機付きエンジンの制御方法。
【請求項４】
上記低負荷領域における負荷の上限となるしきい値、もしくは高負荷領域における負荷の下限となるしきい値、または上記低速側と高速側とを切り換えるエンジンの回転数のしきい値を、排気ガス温度が高くなる程、小さくすることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のターボ過給機付きエンジンの制御方法。
【請求項５】
エンジンの低負荷領域では、吸気弁閉時期を吸気下死点から所定クランク角だけ離すように設定して、エンジンの有効圧縮比が膨張比と比べて小さくなるように制御し、
この低負荷領域からの加速時における加速初期に、吸気弁閉時期を吸気下死点に近付けるように設定した後、排気弁と吸気弁との開弁オーバラップ量を増加させることを特徴とする請求項１に記載のターボ過給機付きエンジンの制御方法。
【請求項６】
エンジンの低負荷領域における加速時に、異常燃焼が発生し易い環境条件下にあるか否かを判定し、
異常燃焼が発生し易い条件下では、異常燃焼が発生し難い条件下に比べて、同一運転領域における排気弁閉時期の遅角量を多くすることを特徴とする請求項１に記載のターボ過給機付きエンジンの制御方法。
【請求項７】
エンジンの低負荷領域における加速時に、異常燃焼が発生し易い環境条件下にあると判定された場合には、異常燃焼が発生し難い条件下に比べて、同一運転領域における吸気弁開時期の進角量を少なくすると共に、排気弁閉時期の遅角量を多くすることを特徴とする請求項６に記載のターボ過給機付きエンジンの制御方法。
【請求項８】
エンジンの高負荷領域における加速時に、異常燃焼が発生し易い環境条件下にある否かを判定し、
異常燃焼が発生し易い条件下では、異常燃焼が発生し難い条件下に比べて、同一運転領域における排気弁閉時期の遅角量および吸気弁開時期の進角量をそれぞれ少なくすることにより上記吸排気弁の開弁オーバラップ量を低減する特徴とする請求項１に記載のターボ過給機付きエンジンの制御方法。
【請求項９】
エンジンの要求負荷に応じて吸気弁および排気弁の開閉時期を変更することにより開弁オーバラップ量を調節するバルブタイミング変更手段を備えたターボ過給機付きエンジンの制御装置であって、
エンジン負荷（吸気充填効率）を検出する負荷検出手段を備え、
上記バルブタイミング変更手段は、上記負荷検出手段によって検出されたエンジン負荷が低負荷領域である場合に、上記吸排気弁の開弁オーバラップ量を増加させる時、吸気弁開時期の進角量を、排気弁閉時期の遅角量よりも多くして、開弁オーバラップ量を増加させ、
上記エンジン負荷が高負荷領域である場合に、上記吸排気弁の開弁オーバラップ量を増加させる時、排気弁閉時期の遅角量を、吸気弁開時期の進角量よりも多くして、開弁オーバラップ量を増加させるように吸気弁および排気弁の開閉時期を変更することを特徴とするターボ過給機付きエンジンの制御装置。
【請求項１０】
エンジンの低負荷領域における加速時に、異常燃焼が発生し易い環境条件下にある否かを判定する判定手段を備えると共に、
上記バルブタイミング変更手段は、上記判定手段で異常燃焼が発生し易い条件下にあると判定された場合に、異常燃焼が発生し難い条件下に比べて、同一運転領域における吸気弁開時期の進角量を少なくすると共に、排気弁閉時期の遅角量を多くするように吸排気弁の開閉時期を変更することを特徴とする請求項９に記載のターボ過給機付きエンジンの制御装置。
【請求項１１】
エンジンの高負荷領域における加速時に、異常燃焼が発生し易い環境条件下にある否かを判定する判定手段を備えると共に、
上記バルブタイミング変更手段は、上記判定手段で異常燃焼が発生し易い条件下にあると判定された場合に、異常燃焼が発生し難い条件下に比べて、同一運転領域における排気弁閉時期の遅角量および吸気弁開時期の進角量をそれぞれ少なくすることにより上記吸排気弁の開弁オーバラップ量を低減するように吸排気弁の開閉時期を変更することを特徴とする請求項９に記載のターボ過給機付きエンジンの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、エンジンの要求負荷に応じて吸気弁と排気弁とが共に開弁する開弁オーバラップ量を増加させる機能を備えたターボ過給機付きエンジンの制御方法および制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ターボ過給機付きエンジンにおいて、エンジンの要求負荷に応じて吸気弁と排気弁とが共に開弁する開弁オーバラップ量を、図９（ａ）の状態から同図（ｂ）、同図（ｃ）、同図（ｄ）に示すように順次増大させると（但し、図９においては、図示の便宜上、開弁オーバラップ領域をハッチングにて示している）、掃気量が増加し、タービンの回転数が増加するので、これによりコンプレッサの回転数が増加し、吸気充填量が増えて、トルクが増大することが知られている。
【０００３】
吸排気弁の開弁オーバラップ量を増加する際に、吸気弁開時期を進角させる方法と、排気弁閉時期を遅角させる方法と、これらを同時に行う方法とがあり、この場合、エンジンの低速領域においては、吸気弁開時期を進角させると、吸気充填量の面で有利となる。すなわち、吸気弁開時期を進角させるのに対応して吸気弁閉時期も進角させるように構成すれば、一旦、シリンダボア内に吸入された吸気の吹き返しが少なくなるため、吸気充填量の面で有利となることも知られている。
【０００４】
なお、図９において、ＥＶＯは、エキゾースト・バルブ・オープンの略で、排気弁開時期を示し、ＥＶＣは、エキゾースト・バルブ・クローズの略で、排気弁閉時期を示し、ＩＶＯは、インテーク・バルブ・オープンの略で、吸気弁開時期を示し、ＩＶＣは、インテーク・バルブ・クローズの略で、吸気弁閉時期を示す。
【０００５】
そこで、図１０に示すように、バルブタイミングの変化とトルク変動との関係を検証するために、吸気弁開時期ＩＶＯの進角を優先し、その後に排気弁閉時期ＥＶＣを遅角することにより、吸排気弁の開弁オーバラップ量を増加させる場合（図１０の特性ｂ参照）と、吸気弁開時期ＩＶＯの進角と排気弁閉時期ＥＶＣを遅角とを同時に実行することにより、開弁オーバラップ量を増加させる場合（図１０の特性ｄ参照）と、排気弁閉時期ＥＶＣの遅角を優先し、その後に吸気弁開時期ＩＶＯを進角することにより、開弁オーバラップ量を増加させる場合（図１０の特性ｅ参照）との３通りについて実験を行った結果、上記特性ｂにおいて、矢印ｃで示すようなトルクダウンが発生することが明らかになった。なお、図１０は、横軸にクランク角（開弁オーバラップ量に相当）をとり、縦軸にトルクをとって示す特性図である。
【０００６】
上記矢印ｃで示すトルクダウンは、次の理由により発生するものである。つまり、吸気弁開時期を優先して進角させることにより、吸排気弁の開弁オーバラップ量を順次、増大して、掃気量を増やすと、吸気ポートから排気ポートに流れる空気量が増加し、排気が冷やされる。この排気が冷えることで、排気エネルギーが低下し、過給機のタービンを回転させるエネルギーが下がり、これによりトルクダウンが発生する。すなわち、トルクを上げるために、開弁オーバラップ量を増やしているにも拘わらず、矢印ｃで示すようなトルクの低下が生じることにより、滑らかなトルク曲線が得られなる結果、ドライバーに違和感が生じてドライバビリティが悪化するという問題点があった。
【０００７】
一方、下記特許文献１には、吸排気弁の開弁オーバラップ量を増加させるときに、吸気弁開時期の進角量に対して、排気弁閉時期の遅角量を多く設定するものが開示されており、また、特許文献２には、吸排気弁の開弁オーバラップ量を増加させるときに、排気弁閉時期の遅角量に対して、吸気弁開時期の進角化を優先的に行うものが開示されている。しかし、上記特許文献１、２に開示された何れの構成においても、広い運転領域に亘って良好なトルク、および滑らかなトルク曲線を得て、ドライバビリティを向上させるという効果を充分に得ることができなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−４０２７５号公報
【特許文献２】特開２００７−２６３０８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで、この発明は、吸気量が少ない時に吸気弁開時期を進角して、吸気量を効果的に増やしながら、吸排気弁の開弁オーバラップ量を拡大するものであるが、吸気量が多い時に吸気弁開時期を進角し過ぎると、吸気圧が排気圧を上回り、掃気された空気が排気管内に吹き抜けて、排気ガス温度が下がることで、ターボ駆動エネルギーの低下につながり、トルクを下げてしまうことに鑑み、排気弁閉時期を遅角して開弁オーバラップ量を拡大し、これにより広い運転領域に亘って良好なトルク、および滑らかなトルク曲線を得て、ドライバビリティを向上することができるターボ過給機付きエンジンの制御方法および制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明によるターボ過給機付きエンジンの制御方法は、エンジンの要求負荷に応じて開弁オーバラップ量を増加させるターボ過給機付きエンジンの制御方法であって、エンジンの低負荷領域では、吸気弁開時期の進角量を、排気弁閉時期の遅角量よりも多くして、開弁オーバラップ量を増加させ、エンジンの高負荷領域では、排気弁閉時期の遅角量を、吸気弁開時期の進角量よりも多くして、開弁オーバラップ量を増加させるものである。
【００１１】
上記構成によれば、エンジンの低負荷領域（吸気量が少ない時）には、吸気弁開時期を進角して開弁オーバラップ量を拡大することにより、吸気充填量を効果的に増大することができる。また、上記吸気弁開時期の進角に対応させて吸気弁閉時期を進角させることにより、吸気の吹き返しを抑制して吸気量をさらに増やすことも可能である。そして、エンジンの高負荷領域（吸気量が多い時）には、排気弁閉時期を遅角して開弁オーバラップ量を拡大する。これにより、吸気量が多い時に、吸気弁開時期が進角し過ぎることに起因する排気ガス温度の低下、およびターボ駆動エネルギーの低下を防止することができ、広い範囲に亘って良好なトルク、および滑らかなトルク曲線を得て、ドライバビリティの向上を図ることができる。
【００１２】
この発明の一実施形態においては、ターボ過給機のタービン上流における排気路に排気シャッタ弁を備え、エンジン回転数が低い低速側では上記排気シャッタ弁を絞り、エンジン回転数が高い高速側では上記排気シャッタ弁を開くものである。
【００１３】
上記構成によれば、エンジン回転数が低い低速側では、排気シャッタ弁を絞って、タービンに与える排気流速を強め、この動圧過給により、ターボエネルギを確保して、吸気量を増加することができる。しかも、エンジン回転数が高い高速側では、排気シャッタ弁を開くことで、動圧過給能力を下げて吹き抜け空気を減少させ、後燃え量の抑制を図って、排気側の温度上昇を抑えることができる。
【００１４】
因みに、開弁オーバラップ量の増加に伴って掃気量が増加すると、未燃の残留ガスが排気管の中で後燃えすることにより、排気ガス温度が急激に立ち上がって排気ガス温度が過度に上昇し、タービンやセンサ類の耐熱温度を超えて制御不能になる可能性がある。
【００１５】
そこで、この実施形態では、上記のように高速側において排気シャッタ弁を開くことで、後燃え量を抑制して排気ガス温度の上昇を抑制するようにしている。但し、後燃えを中止すると、タービンのトルクを確保できないので、後燃えを中止することなく、排気シャッタ弁を開くことにより、後燃えを抑制し、タービンに流れる排気ガスの流速を弱めて掃気量をコントロールするようにしている。
【００１６】
この発明の一実施形態においては、上記低負荷領域における負荷の上限となるしきい値、もしくは高負荷領域における負荷の下限となるしきい値を、エンジン回転数が高くなる程、小さくするものである。
【００１７】
上記のようにエンジンが低負荷領域にあるか、高負荷領域にあるかを判別するためのしきい値をエンジン回転数に応じて変化させることにより、吸気充填量の増大作用および吸気の吹き返し抑制作用等が、さらに効果的に得られるという利点がある。
【００１８】
この発明の一実施形態においては、上記低負荷領域における負荷の上限となるしきい値、もしくは高負荷領域における負荷の下限となるしきい値、または上記低速側と高速側とを切り換えるエンジンの回転数のしきい値を、排気ガス温度が高くなる程、上記しきい値を小さくするものである。
【００１９】
上記構成によれば、排気ガス温度を加味した制御を実行することにより、吸気充填量の増大作用および吸気の吹き返し抑制作用等が、さらに効果的に得られる。また、排気シャッタ弁を備えたエンジンでは、排気ガス温度が低い時に、ターボエネルギを充分に確保して吸気量を増加することができるとともに、排気ガス温度の低い時に、後燃え量の抑制を図って、排気側の温度上昇を、より効果的に抑えることができる。
【００２０】
また、この発明の一実施形態においては、エンジンの低負荷領域では、吸気弁開時期を吸気下死点から所定クランク角だけ離すように設定して、エンジンの有効圧縮比が膨張比と比べて小さくなるように制御し、この低負荷領域からの加速時における加速初期に、吸気弁閉時期を吸気下死点に近付けるように設定した後、排気弁と吸気弁との開弁オーバラップ量を増加させるものである。
【００２１】
上記構成によれば、エンジンの低負荷時に吸気弁閉時期を吸気下死点よりも進角させ、または吸気弁閉時期を吸気下死点よりも遅角させることにより、エンジンの有効圧縮比を膨張比と比べて小さくすることができるため、ノッキングを抑制しながら熱効率を高めることができると共に、ポンピングロスを低減して燃費を向上させることができる。
【００２２】
この発明の一実施形態においては、エンジンの低負荷領域における加速時に、異常燃焼が発生し易い環境条件下にあるか否かを判定し、異常燃焼が発生し易い条件下では、異常燃焼が発生し難い条件下に比べて、同一運転領域における排気弁閉時期の遅角量を多くするものである。
【００２３】
上記構成によれば、エンジンの低負荷領域からの加速時時における異常燃焼が発生し易い条件下では、排気弁閉時期の遅角量を多くしたため、排気行程における掃気性を向上させることにより、筒内の残留ガスを効果的に押し出して低温の新気を多量に導入し、気筒内温度を充分に低下させることができる。したがって、上記のようにターボ過給機を設けることによりその過給効果で優れた加速性が得られる反面、筒内温度が過度に上昇すること等に起因してプレイグニッションやノッキング等が生じ易い傾向にあるエンジンであっても、その異常燃焼を効果的に防止することができる。
【００２４】
この発明の一実施形態においては、エンジンの低負荷領域における加速時に、異常燃焼が発生し易い環境条件下にあると判定された場合に、異常燃焼が発生し難い条件下に比べて、同一運転領域における吸気弁開時期の進角量を少なくすると共に、排気弁閉時期の遅角量を多くするものである。
【００２５】
上記構成によれば、エンジンの低負荷領域における加速時に、異常燃焼が発生し易い条件下では、異常燃焼が発生し難い条件下に比べて、同一運転領域における吸気弁開時期の進角量を少なくすると共に、排気弁閉時期の遅角量を多くすることにより、排気行程における掃気性を向上させることができるため、筒内の残留ガスを効果的に押し出して低温の新気を多量に導入することができる。したがって、上記のようにターボ過給機を設けることによりその過給効果で優れた加速性が得られる反面、筒内温度が過度に上昇すること等に起因してプレイグニッションやノッキング等が生じ易い傾向にあるエンジンにおいて、異常燃焼が発生し易い条件下で気筒内温度を充分に低下させることにより、異常燃焼をさらに効果的に防止することができる。
【００２６】
この発明の一実施形態においては、エンジンの高負荷領域における加速時に、異常燃焼が発生し易い環境条件下にある否かを判定し、異常燃焼が発生し易い条件下では、異常燃焼が発生し難い条件下に比べて、同一運転領域における排気弁閉時期の遅角量および吸気弁開時期の進角量をそれぞれ少なくすることにより上記吸排気弁の開弁オーバラップ量を低減するものである。
【００２７】
上記構成によれば、気筒内温度が上昇し易いことに起因して異常燃焼が頻繁に発生する傾向があるエンジンの高負荷領域では、排気弁閉時期の遅角量および吸気弁開時期の進角量をそれぞれ少なくして、上記吸排気弁の開弁オーバラップ量を大きく低減することにより、吸気充填量を充分に減少させることができるため、上記異常燃焼の発生を効果的に抑制できるという利点がある。
【００２８】
この発明によるターボ過給機付きエンジンの制御装置は、エンジンの要求負荷に応じて吸気弁および排気弁の開閉時期を変更することにより開弁オーバラップ量を調節するバルブタイミング変更手段を備えたターボ過給機付きエンジンの制御装置であって、エンジン負荷（吸気充填効率）を検出する負荷検出手段を備え、上記バルブタイミング変更手段は、上記負荷検出手段によって検出されたエンジン負荷が低負荷領域である場合に、上記吸排気弁の開弁オーバラップ量を増加させる時、吸気弁開時期の進角量を、排気弁閉時期の遅角量よりも多くして、開弁オーバラップ量を増加させ、上記エンジン負荷が高負荷領域である場合に、上記吸排気弁の開弁オーバラップ量を増加させる時、排気弁閉時期の遅角量を、吸気弁開時期の進角量よりも多くして、開弁オーバラップ量を増加させるものである。
【００２９】
上記構成によれば、上述の負荷検出手段は、エンジン負荷（吸気充填効率）を検出し、上述のバルブタイミング変更手段は、エンジンの要求負荷に応じて吸排気弁の開弁オーバラップ量を変更するが、エンジン負荷が低負荷領域である場合に、吸気弁開時期を進角することにより、吸気の吹き返しを抑制しつつ、吸気量を増やしながら、開弁オーバラップ量を拡大することができる。
【００３０】
また、バルブタイミング変更手段は、エンジン負荷が高負荷領域である場合に、開弁オーバラップ量を増加させる時、排気弁閉時期を遅角して開弁オーバラップ量を拡大する。これにより、吸気量が多い時に、吸気弁開時期が進角し過ぎることに起因する排気ガス温度の低下、およびターボ駆動エネルギーの低下を防止することができ、広い範囲に亘って良好なトルク、および滑らかなトルク曲線を得て、ドライバビリティの向上を図ることができる。
【００３１】
この発明の一実施形態においては、エンジンの低負荷領域における加速時に、異常燃焼が発生し易い環境条件下にある否かを判定する判定手段を備えると共に、上記バルブタイミング変更手段は、上記判定手段で異常燃焼が発生し易い条件下にあると判定された場合に、異常燃焼が発生し難い条件下に比べて、同一運転領域における吸気弁開時期の進角量を少なくすると共に、排気弁閉時期の遅角量を多くするように吸排気弁の開閉時期を変更するものである。
【００３２】
上記構成によれば、異常燃焼が発生し易い条件下では、異常燃焼が発生し難い条件下に比べて、同一運転領域における吸気弁開時期の進角量を少なくすると共に、排気弁閉時期の遅角量を多くすることにより、排気行程における掃気性を向上させることができるため、筒内の残留ガスを効果的に押し出して低温の新気を多量に導入することができる。したがって、上記のようにターボ過給機を設けることによりその過給効果で優れた加速性が得られる反面、筒内温度が過度に上昇すること等に起因してプレイグニッションやノッキング等が生じ易い傾向にあるエンジンにおいて、異常燃焼が発生し易い条件下で気筒内温度を充分に低下させることにより、異常燃焼を効果的に防止することができる。
【００３３】
この発明の一実施形態においては、エンジンの高負荷領域における加速時に、異常燃焼が発生し易い環境条件下にある否かを判定する判定手段を備えると共に、上記バルブタイミング変更手段は、上記判定手段で異常燃焼が発生し易い条件下にあると判定された場合に、異常燃焼が発生し難い条件下に比べて、同一運転領域における排気弁閉時期の遅角量および吸気弁開時期の進角量をそれぞれ少なくすることにより上記吸排気弁の開弁オーバラップ量を低減するように吸排気弁の開閉時期を変更するものである。
【００３４】
上記構成によれば、気筒内温度が上昇し易いことに起因して異常燃焼が頻繁に発生する傾向があるエンジンの高負荷領域では、排気弁閉時期の遅角量および吸気弁開時期の進角量をそれぞれ少なくして、上記吸排気弁の開弁オーバラップ量を大きく低減することにより、吸気充填量を充分に減少させることができるため、上記異常燃焼の発生を効果的に抑制できるという利点がある。
【発明の効果】
【００３５】
この発明によれば、吸気量が少ないエンジンの低負荷時には、吸気弁開時期を進角して、吸気量を効果的に増やしながら、開弁オーバラップ量を拡大するが、吸気量が多いエンジンの高負荷時には、吸気弁開時期を進角し過ぎると、吸気圧か排気圧を上回って掃気された空気が排気管内に吹き抜けて、排気ガス温度が低下することによるターボエネルギの低下につながり、トルクを下げてしまうので、排気弁閉時期を遅角して開弁オーバラップ量を拡大する。これにより、広い運転領域に亘って良好なトルク、滑らかなトルク曲線を得て、ドライバビリティを向上することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明のターボ過給機付きエンジンの制御装置を示す概略構成図である。
【図２】図１で示した構成の排気側を示す部分側断面図である。
【図３】排気シャッタ弁全開時の説明図である。
【図４】制御回路の構成を示すブロック図である。
【図５】ＲＡＭに記憶させたマップの説明図である。
【図６】ターボ過給機付きエンジンの制御方法を示すメインルーチンである。
【図７】ターボ過給機付きエンジンの制御方法を示すサブルーチンである。
【図８】クランク角に対する排気ガス温度および排気シャッタ弁開度の変化を示す制御特性図である。
【図９】吸気弁のリフト量を変化させた状態を示す開時期の進角および排気弁閉時期の遅角による開弁オーバラップ量の変更を示す特性図である。
【図１０】クランク角（開弁オーバラップ量）に対するトルク変動を示す特性図である。
【図１１】吸気弁のリフト量を変化させるように構成した実施例を示す特性図である。
【図１２】ターボ過給機付きエンジンの制御方法における別の実施例を示すフローチャートである。
【図１３】吸気弁開時期の進角量および排気弁閉時期の遅角量を変化させて異常燃焼を抑制する実施例を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
広い運転領域に亘って良好なトルク、および滑らかなトルク曲線を得て、ドライバビリティを向上するという目的を、エンジンの要求負荷に応じて開弁オーバラップ量を増加させる過給機付きエンジンの制御方法において、エンジンの低負荷領域では、吸気弁開時期の進角量を、排気弁閉時期の遅角量よりも多くして、開弁オーバラップ量を増加させ、エンジンの高負荷領域では、排気弁閉時期の遅角量を、吸気弁開時期の進角量よりも多くして、開弁オーバラップ量を増加させるという方法で実現した。
【実施例】
【００３８】
図面は、過給機付きエンジンの制御方法および制御装置を示している。まず、図１を参照して、過給機付きエンジンの制御装置の構成について説明する。この過給機付きエンジンの吸気系には、吸入吸空気を浄化するエアクリーナ１が設けられている。このエアクリーナ１は、フレッシュエアの入口２とエレメント３とを備えている。このエアクリーナ１のエレメント３下流には、該エアクリーナ１から吸入した浄化空気の吸入量（吸気量）を電圧変化として検出するエアフローセンサ４が接続されている。
【００３９】
また、吸気系と排気系との間には、ターボ過給機５が設けられている。このターボ過給機５として、吸気側のコンプレッサハウジング６内にコンプレッサインペラ７を配設し、排気側のタービンハウジング８内にタービンホイール９を配設して、排気側のタービンホイール９と吸気側のコンプレッサインペラ７とを、回転軸１０で連結したものを用いている。このターボ過給機５は、排気ガスでタービンホイール９を回転し、このタービンホイール９でコンプレッサインペラ７を駆動して、自然吸入空気量以上の空気をエンジンに供給するものである。
【００４０】
上述のエアフローセンサ４の下流と、コンプレッサＣＯＭにおけるコンプレッサハウジング６の入口との間を、第１吸気通路１１で連結接続すると共に、コンプレッサハウジング６の出口には、第２吸気通路１２を介してインタクーラ１３の入口を接続している。このインタクーラ１３は、コンプレッサＣＯＭで加圧された空気の温度を下げて、空気密度を上昇させ、吸気充填効率の向上を図るものである。
【００４１】
上述のインタクーラ１３の出口側には、第３吸気通路１４を介して、スロットルボディ１５が接続されている。このスロットルボディ１５のスロットルチャンバ内には、スロットル弁１６が取り付けられると共に、該スロットルボディ１５には、スロットル開度を検出するスロットルセンサ１７が設けられている。
【００４２】
上述のスロットルボディ１５の下流には、第４吸気通路１８を介して、吸気マニホールド１９が接続されている。この吸気マニホールド１９の先端は、エンジン２０の気筒数に対応して複数に分岐されており、吸気マニホールド１９の分岐された部分は、図２に示すように、エンジン２０を構成するシリンダヘッドの吸気ポート２１にそれぞれ接続されている。
【００４３】
図２に示すように、エンジン２０は、上述の吸気ポート２１と、排気ポート２２と、これらの各ポート２１，２２とを適宜連通する燃焼室２３と、ピストン（図示せず）等を備えている。上述の吸気ポート２１および排気ポート２２には、図示しない動弁機構によって開閉操作される吸気弁２４と、排気弁２５とが取り付けられている。
【００４４】
この実施形態では、上記エンジン２０として直列４気筒４サイクルエンジンを例示し、シリンダブロック２６には、図１に示すように、第１〜第４の各気筒２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄが形成されるとともに、シリンダヘッドの排気ポート２２と対応して、第１〜第４の排気通路２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄを備えた排気マニホールド２８が取り付けられている。
【００４５】
ここで、上述の排気マニホールド２８は、その上流側においては４つの独立排気通路（各排気通路２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄ参照）で構成され、合計４つの排気通路２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄのうちの２つの通路２８ｂ，２８ｃがその下流側において集合形成されることにより、下流側においては３つの独立排気通路が構成されている。
【００４６】
上述の排気マニホールド２８の下流には、排気シャッタ弁ハウジング２９の入口が連通接続され、このハウジング２９内には、アクチュエータ３０により駆動される排気シャッタ弁３１が設けられると共に、上記排気シャッタ弁ハウジング２９の出口側は、タービンＴＵＲにおけるタービンハウジング８の入口に接続されている。
【００４７】
つまり、ターボ過給機５のタービンＴＵＲ上流における排気通路としての排気シャッタ弁ハウジングには、排気シャッタ弁３１が設けられている。この排気シャッタ弁３１は、図２に示すように、側面視扇形状に形成され、図２に示す絞り位置と、図３に示す全開位置との間を調整可能に構成されている。
【００４８】
図２に示すように、排気シャッタ弁３１を絞った場合には、タービンＴＵＲに与える排気流速を強めて、動圧過給によりターボ駆動エネルギーを確保し、吸気量を増加するものであり、また図３に示すように、排気シャッタ弁３１を全開にした場合には、その下面３１ａが排気シャッタ弁ハウジング２９による排気通路に抵抗を与えないように、この排気通路の上壁と排気シャッタ弁３１の下面３１ａとが面一状、または略面一状となるように形成されている。
【００４９】
しかも、図１に示すように、エンジン２０のシリンダヘッド部には、エンジン２０の要求負荷に応じて吸気弁２４と排気弁２５とを共に開弁する開弁オーバラップ量を変更可能な吸気バルブタイミング変更手段３２と、排気バルブタイミング手段３３とが設けられている。これらの吸排気双方のバルブタイミング変更手段３２，３３により、バルブタイミング変更手段３４が構成されている。
【００５０】
ここで、上述の吸気バルブタイミング変更手段３２は、吸気弁２４の開弁期間を一定としつつ、図９で示した吸気弁開時期ＩＶＯおよび吸気弁閉時期ＩＶＣを変更する位相式バルブタイミング変更機構ＶＶＴ（ｖａｒｉａｂｌｅ  ｖａｌｖｅ  ｔｉｍｉｎｇ）からなっている。また、上述の排気バルブタイミング手段３３は、排気弁２５の開弁期間を一定としつつ、図９で示した排気弁開時期ＥＶＯおよび排気弁閉時期ＥＶＣを変更する位相式バルブタイミング変更機構ＶＶＴからなっている。なお、図２、図３において、３５は、シリンダヘッドに設けられて燃焼室２３の頂部に火花を発生させる点火プラグである。
【００５１】
図４は、過給機付きエンジンの制御装置における制御回路ブロック図を示し、制御手段としてのＣＰＵ５０は、エンジン回転センサ４１からのエンジン回転数Ｎｅ、エアフローセンサ４からの吸入空気量Ｑ、スロットルセンサ１７からのスロットル開度ＴＶＯ、クランク角センサ４２からのクランク角ＣＡ、排気温センサ４３からの排気ガス温度ｔなどの必要な入力信号に基づき、ＲＯＭ５１に格納されたプログラムに従って、吸気バルブタイミング変更手段３２、排気バルブタイミング変更手段３３およびアクチュエータ３０を駆動制御するように構成されている。上記アクチュエータ３０は、図２、図３で示した排気シャッタ弁３１の開度を制御し、ＲＡＭ５２は、図５で示すマップやＭ１やその他の必要なデータを記憶するものである。
【００５２】
上述のＣＰＵ５０、ＲＯＭ５１およびＲＡＭ５２の三者で、エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）が構成される。上述のエンジン回転センサ４１は、エンジンの回転数Ｎｅを検出する。このエンジン回転センサ４１としては、イグニッションコイルを代用してもよい。
【００５３】
スロットルセンサ１７は、スロットル弁１６の開度ＴＶＯを検出し、またクランク角センサはクランク角ＣＡを検出する。さらに、排気温センサ４３は、ターボ過給機５のタービンＴＵＲの下流と、キャタリスト（図示せず）の上流との間に取り付けられており、この排気温センサ４３により排気管内の排気ガス温度ｔを直接検出する。
【００５４】
図５に示すマップＭ１は、横軸にエンジン回転数Ｎｅをとり、縦軸に要求負荷をとって、低速側の過給運転領域Ｒ１０，Ｒ１１と、低回転低負荷領域Ｒ１２と、高速側の過給運転領域Ｒ２０，Ｒ２１と、高回転低負荷領域Ｒ２２とを区画したマップである。この実施例では、図示の便宜上、ハッチングを施して示す領域Ｒ１０，Ｒ１１，Ｒ１２で排気シャッタ弁３１を絞り制御し、他の領域Ｒ２０，Ｒ２１，Ｒ２２で排気シャッタ弁３１を全開制御するように構成している。
【００５５】
また、図５において、ＷＯＴは、最大負荷トルクを示すものである。ここで、上述のＣＯＰ５０は、吸気充填効率ＣＥ（エンジン負荷）を演算する負荷検出手段（図７に示すフローチャートのステップＳ１２参照）と、この負荷検出手段により検出された吸気充填効率ＣＥに基づいてエンジンが低負荷領域の運転状態あると判別された場合に、上述の吸排気弁２４，２５の開弁オーバラップ量ＯＬを増加させる時、吸気弁開時期ＩＶＯの進角量を、排気弁閉時期ＥＶＣの遅角量よりも多くして、開弁オーバラップ量ＯＬを増加させる第１の開弁オーバラップ量増加手段（図７に示すフローチャートのステップＳ１６参照）と、上記負荷検出手段（ステップＳ１２）によって検出されたエンジン負荷ＣＥに基づいてエンジンが高負荷領域の運転状態あると判別された場合に、上述の吸排気弁２４，２５の開弁オーバラップ量ＯＬを増加させる時、排気弁閉時期ＥＶＣの遅角量を、吸気弁開時期ＩＶＯの進角量よりも多くして、開弁オーバラップ量ＯＬを増加させる第２の開弁オーバラップ量増加手段（図７に示すフローチャートのステップＳ１７参照）とを兼ねるものである。
【００５６】
次に、図６、図７に示すフローチャートを参照して、過給機付きエンジンの制御方法について説明する。図６に示すメインルーチンのステップＳ１で、ＣＰＵ５０は、エンジン回転センサ４１からのエンジン回転数Ｎｅ、エアフローセンサ４からの吸入空気量Ｑ、スロットルセンサ１７からのスロットル開度ＴＶＯ等の必要な入力の読み込みを実行すると共に、エンジン回転数Ｎｅと吸入空気量Ｑとに基づいて吸気充填効率ＣＥ（エンジン負荷）を演算する。
【００５７】
次に、ステップＳ２で、ＣＰＵ５０は、読み取った検出信号の値に基づいて、エンジン２０の目標トルク（図５に示すマップＭ１の要求負荷に相当）を演算する。次に、ステップＳ３で、ＣＰＵ５０は、エンジン回転数Ｎｅと要求負荷とに対応して、領域判定を実行し、低速側の過給運転領域Ｒ１０，Ｒ１１および低回転低負荷領域Ｒ１２であって、図５に示すマップにおいてハッチングを施して示す領域内にあると判定された場合（ＹＥＳ判定時）には、次のステップＳ４に移行する。また、高速側の過給運転領域Ｒ２０、Ｒ２１および高回転低負荷領域Ｒ２２にあると判定された場合（ＮＯ判定時）には、別のステップＳ５に移行する。
【００５８】
上述のステップＳ４で、ＣＵＰ５０は、独立排気絞りモードを実行するが、この制御については、図７のサブルーチンを参照して後述する。一方、上記ステップＳ５で、ＣＵＰ５０は、アクチュエータ３０を介して排気シャッタ弁３１を、図３に示すように全開とする。次のステップＳ６で、ＣＵＰ５０は、通常運転モードを実行した後に、リターンする。なお、ステップＳ６の通常運転モードについて詳述しないが、このステップＳ６では、図７に示す各ステップＳ１５〜Ｓ２１の処理を省略した内容と略同等になる。
【００５９】
次に、図７に示すサブルーチンを参照して、ステップＳ４に相当する制御について詳述する。図７のステップＳ１１で、ＣＵＰ５０は、図６のステップＳ２で演算した目標トルクおよびこれに対応して設定されたた開弁オーバラップ量ＯＬの目標値と、吸入空気量Ｑ、エンジン回転数Ｎｅ、排気ガス温度ｔ等検出値とをそれぞれ読み込む。
【００６０】
次に、ステップＳ１２で、ＣＵＰ５０は、エンジン回転数Ｎｅと吸入空気量Ｑとに基づいて、現行の吸気充填効率ＣＥ（ｉ）を求め、この値をエンジン負荷として設定する。次いで、ステップＳ１３において、ＣＵＰ５０は、上記目標トルクの演算値と、開弁オーバラップ量ＯＬの目標値とに基づき、開弁オーバラップ拡大量（ΔＯＬ）を演算する。次に、ステップＳ１４で、ＣＵＰ５０は、読み込んだエンジン回転数Ｎｅおよび排気ガス温度ｔからエンジン負荷のしきい値ＣＥ１，ＣＥ２を設定する。
【００６１】
ここで、上記しきい値ＣＥ１は、エンジンが低負荷領域にあるか、高負荷領域にある否かを判定するための低負荷領域の上限を示すしきい値（または、高負荷領域の下限を示すしきい値）であり、上記しきい値ＣＥ２は、排気シャッタ弁３１を、絞り制御した状態と、所定開度（但し、全開を含む）に制御した状態とに切り換える負荷のしきい値であって、こらのしきい値ＣＥ１，ＣＥ２は、エンジン回転数Ｎｅが高くなる程、小さい値に設定されると共に、排気ガス温度ｔが高くなる程、小さい値に設定される。
【００６２】
次に、ステップＳ１５において、上記負荷のしきい値ＣＥ１と現行の吸気充填効率ＣＥ（エンジン負荷）（ｉ）とを比較して、ＣＥ１＞ＣＥ（ｉ）の低負荷領域であると判定された場合（ＹＥＳ判定時）に、次のステップＳ１６に移行し、ＣＥ１＜ＣＥ（ｉ）の高負荷領域であると判定された場合（ＮＯ判定時）には、別のステップＳ１７に移行する。
【００６３】
上述のステップＳ１６で、ＣＵＰ５０は、エンジンが低負荷領域であることに対応して、ステップＳ１３で既に演算されている開弁オーバラップ拡大量（ΔＯＬ）まで吸気弁開時期ＩＶＯを進角させる。
【００６４】
一方、上述のステップＳ１７で、ＣＵＰ５０は、エンジンが高負荷領域であることに対応して、ステップＳ１３で既に演算されている開弁オーバラップ拡大量（ΔＯＬ）まで排気弁閉時期ＥＶＣを遅角させる。
【００６５】
すなわち、上記各ステップＳ１１〜Ｓ１７での処理により、ＣＥ１＞ＣＥ（ｉ）の低負荷領域では、吸気弁開時期ＩＶＯの進角量を排気弁閉時期ＥＶＣの遅角量よりも多くして、開弁オーバラップ量ＯＬを増加させ、ＣＥ１＜ＣＥ（ｉ）の高負荷領域では、排気弁閉時期ＥＶＣの遅角量を吸気弁開時期ＩＶＯの進角量よりも多くして、開弁オーバラップ量ＯＬを増加させるものである。
【００６６】
要するに、上記開弁オーバラップ量ＯＬを増加させる際に、図１０に示す切換点Ｐ１までは、吸気弁開時期ＩＶＯの進角を優先し、かつ切換点Ｐ１以降の高負荷側では、排気弁閉時期ＥＶＣの遅角を優先するように、吸気弁２４および排気弁２５の開閉時期を制御することにより、図１０に特性ａで示すように、トルクダウンのない滑らかなトルク曲線を実現できるようにしたものである。
【００６７】
次に、ステップＳ１８において、負荷のしきい値ＣＥ２と現行の吸気充填効率ＣＥ（エンジン負荷）（ｉ）とを比較して、ＣＥ２＞ＣＥ（ｉ）（但し、ＣＥ２＞ＣＥ１）の低負荷状態にあると判定された場合（ＹＥＳ判定時）には、次のステップＳ１９に移行し、ＣＥ２＜ＣＥ（ｉ）の高負荷状態にあると判定され場合（ＮＯ判定時）には、別のステップＳ２０に移行する。
【００６８】
なお、上記ステップＳ１８での負荷の比較による判定処理内容に代えて、エンジン回転数Ｎｅのしきい値ＴＨＲｎｅを設け、このしきい値ＴＨＲｎｅと現行のエンジン回転数Ｎｅ（ｉ）とを比較して、ＴＨＲｎｅ＞Ｎｅ（ｉ）のエンジン回転数Ｎｅが低い低速側ではステップＳ１９に移行し、ＴＨＲｎｅ＜Ｎｅ（ｉ）のエンジン回転数Ｎｅの高い高速側では、ステップＳ２０に移行する構成を採用してもよい。
【００６９】
上述のステップＳ１９で、ＣＵＰ５０は、エンジンの低負荷時（または、エンジン回転数Ｎｅが低い低速時）に対応して、図２に示すように排気シャッタ弁３１を絞り制御し、ターボ過給機５のタービンＴＵＲに与える排気流速を強め、この動圧過給により、ターボ駆動エネルギーを確保して、吸気量を増加する。
【００７０】
一方、上述のステップＳ２０で、ＣＵＰ５０は、エンジンの高負荷時（または、エンジン回転数Ｎｅが高い高速時）に対応して、現行の吸気充填効率ＣＥ（エンジン負荷）（ｉ）および排気ガス温度から排気シャッタ弁３１の開度ＶＥを演算する。
【００７１】
次に、ステップＳ２１で、ＣＵＰ５０は、アクチュエータ３０を介して、排気シャッタ弁３１をステップＳ２０で演算した開度ＶＥまで開く。このため、排気シャッタ弁３１は、図８に示すように切換点Ｐ２までは絞り制御されるが、切換点Ｐ２以降は該排気シャッタ弁３１が所定開度ＶＥ（但し、全開を含む）に開放されるので、動圧過給能力を下げて、吹き抜け空気を減少し、未燃残留ガスの後燃え量を抑制することができる。この制御を実行しない場合には、図８に特性βで示すように排気ガス温度が急激に立ち上がるが、上記制御により図８に特性αで示すごとく排気ガス温度の急上昇を抑えることができる。
【００７２】
このように、上記実施例のターボ過給機付きエンジンの制御方法は、エンジン２０の要求負荷に応じて開弁オーバラップ量ＯＬを増加させるエンジンの制御方法であって、エンジンの低負荷領域では、吸気弁開時期ＩＶＯの進角量を、排気弁閉時期ＥＶＣの遅角量よりも多くして、開弁オーバラップ量ＯＬを増加させ（ステップＳ１６参照）、エンジンの高負荷領域では、排気弁閉時期ＥＶＣの遅角量を、吸気弁開時期ＩＶＯの進角量よりも多くして、開弁オーバラップ量ＯＬを増加させるものである（ステップＳ１７参照）。
【００７３】
この構成によれば、エンジンの低負荷領域（吸気量が少ない時）では、吸気弁開時期ＩＶＯを進角させると共に、これに対応させて吸気弁閉時期ＩＶＣを進角させることにより効果的に吸気充填量を増大させて、要求負荷に応じた出力トルクを得ることができる。しかも、上記吸気弁開時期ＩＶＯの進角に対応させて吸気弁閉時期ＩＶＣを進角させることにより、吸気の吹き返しを抑制しつつ、吸気量を増やしながら、開弁オーバラップ量ＯＬを拡大することができる。また、エンジンの高負荷領域（吸気量が多い時）では、排気弁閉時期ＥＶＣを遅角して開弁オーバラップ量ＯＬを拡大する。これにより、吸気量が多い時に、吸気弁開時期ＩＶＯが進角し過ぎることに起因する排気ガス温度の低下、およびターボ駆動エネルギーの低下を防止することができ、広い範囲に亘って良好なトルク、および滑らかなトルク曲線（図１０の特性ａ参照）を得て、ドライバビリティの向上を図ることができる。
【００７４】
また、上記実施例では、ターボ過給機５のタービンＴＵＲ上流における排気路（排気シャッタ弁ハウジング２９参照）に排気シャッタ弁３１を備え、エンジン回転数Ｎｅが低い低速側では上記排気シャッタ弁３１を絞り（ステップＳ４、ステップＳ１９参照）、エンジン回転数Ｎｅが高い高速側では上記排気シャッタ弁３１を開く（ステップＳ５、Ｓ２１参照）ようにしている。
【００７５】
この構成によれば、エンジン回転数Ｎｅが低い低速側では、排気シャッタ弁３１を絞って、タービンＴＵＲに与える排気流速を強め、この動圧過給により、ターボエネルギを確保して、吸気量を増加することができる。しかも、エンジン回転数Ｎｅが高い高速側では、排気シャッタ弁３１を開くことで、動圧過給能力を下げて吹き抜け空気を減少させ、後燃え量の抑制を図って、排気側の温度上昇を抑えることができる。
【００７６】
因みに、開弁オーバラップ量ＯＬの増加に伴って掃気量が増加すると、未燃の残留ガスが排気管の中で後燃えし、排気ガス温度が急激に立ち上がって（図８の特性β参照）、排気ガス温度が過度に上昇し、タービンＴＵＲやセンサ類（排気温センサ４３、不図示の空燃比センサなど）の耐熱温度を超えて制御不能になる可能性がある。
【００７７】
そこで、この実施形態では、高速側において排気シャッタ弁３１を開くことで、後燃え量を抑制して排気ガス温度の上昇を抑制するようにしている（図８の特性α参照）。但し、後燃えを中止すると、タービンＴＵＲのトルクを確保できないので、後燃えを中止することなく、排気シャッタ弁３１を開くことにより、後燃えを抑制し、タービンＴＵＲに流れる排気ガスの流速を弱めて掃気量をコントロールするようにしている。
【００７８】
さらに、上記低負荷領域における負荷の上限となるしきい値（若しくは高負荷領域における負荷の下限となるしきい値）ＣＥ１を、エンジン回転数Ｎｅが高くなる程を小さくするものである。
【００７９】
この構成によれば、エンジンが低負荷領域にあるか、高負荷領域にあるかを判別するためのしきい値をエンジン回転数Ｎｅに応じて変化させることにより、吸気充填量の増大作用および吸気の吹き返し抑制作用等が、さらに効果的に得られるという利点がある。
【００８０】
加えて、上記低負荷領域における負荷の上限となるしきい値（若しくは高負荷領域における負荷の下限となるしきい値）ＣＥ１と、またはエンジンの低速側と高速側とを切り換えるエンジン回転数Ｎｅのしきい値ＴＨＲｎｅとを設定し、排気ガス温度ｔが高くなる程、上記しきい値ＣＥ１またはＴＨＲｎｅを小さくするようにしてもよい。
【００８１】
この構成によれば、排気ガス温度ｔを加味した制御を実行することにより、吸気充填量の増大作用および吸気の吹き返し抑制作用等が、さらに効果的に得られる。また、排気シャッタ弁３１を備えたエンジンでは、排気ガス温度ｔが低い時に、ターボエネルギを充分に確保して吸気量を増加することができるとともに、排気ガス温度の低い時に、後燃え量の抑制を図って、排気側の温度上昇を、より効果的に抑えることができる。
【００８２】
また、上記実施例に係るターボ過給機付きエンジンの制御装置は、エンジン２０の要求負荷に応じて吸気弁２４と排気弁２５とが共に開弁する開弁オーバラップ量ＯＬを変更可能なバルブタイミング変更手段３４を備えた過給機付きエンジンの制御装置であって、吸気充填効率ＣＥ（エンジン負荷）を検出する負荷検出手段（ステップＳ１２参照）を備え、上記バルブタイミング変更手段３４は、上記負荷検出手段（ステップＳ１２参照）によって検出されたエンジン負荷が所定値よりも低い低負荷領域である場合に、上記吸排気弁２４，２５の開弁オーバラップ量ＯＬを増加させる時、吸気弁開時期ＩＶＯの進角量を、排気弁閉時期ＥＶＣの遅角量よりも多くして、開弁オーバラップ量ＯＬを増加（ステップＳ１６参照）させ、上記エンジン負荷が所定値よりも高い高負荷領域である場合に、上記吸排気弁２４，２５の開弁オーバラップ量ＯＬを増加させる時、排気弁閉時期ＥＶＣの遅角量を、吸気弁開時期ＩＶＯの進角量よりも多くして、開弁オーバラップ量ＯＬを増加（ステップＳ１７参照）させるように吸気弁および排気弁の開閉時期を変更するものである（図１、図７参照）。
【００８３】
この構成によれば、上述の負荷検出手段（ステップＳ１２参照）は、吸気充填効率ＣＥ（エンジン負荷）を検出し、上述のバルブタイミング変更手段３４は、エンジンの要求負荷に応じて吸気弁２４と排気弁２５とが共に開弁する開弁オーバラップ量ＯＬを変更するが、エンジンの低負荷領域では、吸気弁開時期ＩＶＯを進角（ステップＳ１６参照）させることにより効果的に吸気充填量を増大させて、要求負荷に応じた出力トルクを得ることができる。しかも、上記吸気弁開時期ＩＶＯの進角に対応させて吸気弁閉時期ＩＶＣを進角させることにより吸気の吹き返しを抑制しつつ、吸気量を増やしながら、開弁オーバラップ量ＯＬを拡大することができる。
【００８４】
また、バルブタイミング変更手段３４は、エンジン負荷が所定値よりも高い高負荷領域である場合に、開弁オーバラップ量ＯＬを増加させる時、排気弁閉時期ＥＶＣを遅角（ステップＳ１７参照）し、開弁オーバラップ量ＯＬを拡大する。これにより、吸気量が多い時に、吸気弁開時期ＩＶＯが進角し過ぎることに起因する排気ガス温度ｔの低下、およびターボ駆動エネルギーの低下を防止することができ、広い範囲に亘って良好なトルク、および滑らかなトルク曲線（図１０の特性ａ参照）を得て、ドライバビリティの向上を図ることができる。
【００８５】
この発明の構成と、上記実施例との対応において、この発明に係る排気シャッタ弁３１が設けられた排気通路は、実施例の排気シャッタ弁ハウジング２９に形成された排気通路に対応する。
【００８６】
以下同様に、負荷検出手段は、ＣＰＵ制御によるステップＳ１２に対応し、エンジン負荷が低負荷領域である場合に、開弁オーバラップ量を増加させる時、吸気弁開時期の進角量を、排気弁閉時期の遅角量よりも多くして、開弁オーバラップ量を増加させる手段は、第１の開弁オーバラップ量増加手段Ｓ１６に対応する。
【００８７】
また、過給領域における高負荷領域である場合に、開弁オーバラップ量を増加させる時、排気弁閉時期の遅角量を、吸気弁開時期の進角量よりも多くして、開弁オーバラップ量を増加させる手段は、第２の開弁オーバラップ量増加手段Ｓ１７に対応するも、この発明は、上記実施例の構成のみに限定されるものではない。
【００８８】
例えば、上記実施例においては、吸気２弁、排気２弁タイプのエンジンを例示したが、吸気２弁、排気１弁タイプのエンジンであってもよく、またはエンジンの気筒数は４気筒に限定されるものではない。
【００８９】
上記実施例では、図９に示すように、吸気弁２４および排気弁２５の開弁期間を一定としつつその開閉タイミングを可変とする位相式バルブタイミング変更機構ＶＶＴ（ｖａｒｉａｂｌｅ  ｖａｌｖｅ  ｔｉｍｉｎｇ）を備えたエンジンにおいて、低負荷時に吸気弁閉時期ＩＶＣを吸気下死点ＢＤＣよりも遅角側に設定した例について説明したが、後述するようにＣＶＶＬシステムを備えたエンジンにおいて、吸気弁閉時期ＩＶＣを吸気下死点ＢＤＣよりも進角側に設定してもよい。
【００９０】
このようにエンジンの低負荷時に吸気弁閉時期ＩＶＣを吸気下死点ＢＤＣよりも進角させ、または上記図９に示すように吸気弁閉時期ＩＶＣを吸気下死点ＢＤＣよりも遅角させるように構成した場合には、エンジンの有効圧縮比を膨張比と比べて小さくすることにより、ノッキングを抑制しながら熱効率を高めることができると共に、ポンピングロスを低減して燃費を向上させることができる。
【００９１】
そして、エンジンの低負荷領域における通常時には、吸気弁閉時期ＩＶＣを吸気下死点ＢＤＣから所定クランク角だけ離すように設定することにより、エンジンの有効圧縮比を膨張比と比べて小さくするように制御すると共に、この低負荷領域から加速する際の初期に、吸気弁開時期ＩＶＯを進角させて排気弁２５と吸気弁２４との開弁オーバラップ量ＯＬを増加させると共に、これに対応させて吸気弁閉時期ＩＶＣを吸気下死点ＢＤＣに近付けるように構成してもよい。
【００９２】
上記構成によれば、エンジンの低負荷領域では、ポンピングロスを低減しつつ、この低負荷領域から加速する際の初期に、吸気弁開時期ＩＶＯを進角させて開弁オーバラップ量ＯＬを拡大することにより、掃気性を向上させて吸気充填量を効果的に増大させ、かつ吸気弁閉時期ＩＶＣを吸気下死点ＢＤＣに近付けることにより、有効圧縮比を高めて吸気充填量を効果的に増大させることができるとともに、ターボ過給機５の駆動エネルギーを増大させて優れた加速性が得られるという利点がある。
【００９３】
例えば、吸気弁２４のリフト量を変更可能なバルブリフト変更機構、例えばクランクシャフトの回転に関係なく、モータでバルブリフト量を変更し、同時にバルブの開閉タイミングを変更可能なＣＶＶＬ（ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ  ｖａｒｉａｂｌｅ  ｖａｌｖｅ  ｌｉｆｔ）システムを備えるとともに、図１１（ａ）に示すように、吸気弁閉時期ＩＶＣを吸気下死点ＢＤＣから所定クランク角だけ進角方向に離すように設定したエンジンにおいて、エンジンの加速時に要求負荷に応じ、図１１（ｂ）に示すように、吸気弁２５のリフト量ＩＮを増大することにより、吸気弁閉時期ＩＶＣを遅角させて吸気下死点ＢＤＣに近付けた後、図１１（ｃ）に示すように、吸気弁開時期ＩＶＯを進角させることにより、開弁オーバラップ量ＯＬを拡大するようにしてもよい。
【００９４】
上記の構成によれば、エンジンの加速初期に、上記バルブリフト変更機構により吸気弁２５のリフト量を増大させる操作等に応じて吸気弁閉時期ＩＶＣを吸気下死点ＢＤＣに近付けることができるため、吸気の吹き返しを抑制し、または有効圧縮比を高めて吸気充填量を効果的に増やすことにより、要求負荷に対応させてエンジンの出力トルクを効果的に増大させることができる。次いで、上記吸気弁開時期ＩＶＯを進角して開弁オーバラップ量ＯＬを拡大することにより、さらに吸気充填量を増やして要求負荷に対応した充分な出力トルクが得られるという利点がある。
【００９５】
また、例えば吸気弁２４および排気弁２５の開弁期間を一定としつつその開閉タイミングを可変とする位相式バルブタイミング変更機構ＶＶＴを備えたエンジンにおいて、エンジンの加速時に、ノッキング等の異常燃焼が発生し易い環境条件下にある否かを判定する判定手段（下記ステップＳ３４に相当）を設け、その判定結果に応じた制御を実行するように構成してもよい。
【００９６】
すなわち、図１２に示すように、エンジンの運転状態、例えばスロットル開度ＴＶＯ、エンジン回転数Ｎｅおよび吸気温度Ｔｉｎ等を検出した後（ステップＳ３１）、この検出値に基づいて、要求負荷に対応した吸気弁２４および排気弁２５の基本位相角θｖｖｔを演算すると共に（ステップＳ３２）、筒内温度Ｔｃｃを推定する（ステップＳ３３）。次いで、上記筒内温度Ｔｃｃの推定値が予め設定された基準温度Ｔｏよりも高いか否かを判別することにより、ノッキング等の異常燃焼が発生し易い環境条件下にある否かを判定する（ステップＳ３４）。なお、エンジンの燃焼状態は、燃料のオクタン価等の影響も受けるので、これを考慮してエンジンの異常燃焼が発生するか否かを判別することが好ましい。
【００９７】
そして、上記判定手段により異常燃焼が発生し易い条件下にないことが確認された場合、つまり上記ステップＳ３４でＮＯと判定された場合には、ステップＳ３２で演算した基本位相角θｖｖｔに基づいて吸気弁２４および排気弁２５の開閉タイミングＴＭを設定する（ステップＳ３６）、この開閉タイミングＴＭに基づいて吸排気弁２４，２５の開閉制御を実行する（ステップＳ３７）。
【００９８】
一方、上記判定手段により異常燃焼が発生し易い条件下にあることが確認された場合、つまり上記ステップＳ３４でＹＥＳと判定された場合には、異常燃焼が発生し難い条件下に比べて、同一運転領域における吸気弁開時期ＩＶＯおよび排気弁閉時期を補正する補正値θｏｆｆを、上記筒内温度Ｔｃｃの推定値等に基づいて演算し（ステップＳ３５）、上記補正値θｏｆｆとステップＳ３２で演算した基本位相角θｖｖｔとに基づいて吸気弁２４および排気弁２５の開閉タイミングを設定することにより（ステップＳ３６）、上記排気弁閉時期ＥＶＣの遅角量を通常時（異常燃焼が発生し難い条件下にある時）よりも増大させる制御等を実行する（ステップＳ３７）。
【００９９】
例えば、図１３（ａ）に示すように、スロットル開度ＴＶＯに応じて加速状態にあることが確認された場合、通常時には、図１３（ｂ）の線Ａに示すように、加速初期（低負荷領域）から吸気弁開時期ＩＶＯの進角量を大きくして開弁オーバラップ量ＯＬを増大させた後、エンジン負荷が所定値以上となった切換点Ｐ１で、図１３（ｃ）の線Ｃに示すように、排気弁閉時期ＥＶＣの遅角量を大きくして開弁オーバラップ量ＯＬを増大させるように構成されたエンジンにおいて、エンジンの低負荷領域で上記判定手段により異常燃焼が発生し易い環境条件下にあることが確認された場合に、図１３（ｂ）の線Ｂに示すように、吸気弁開時期ＩＶＯの進角量を、線Ａで示す通常時に比べて減少させると共に、図１３（ｃ）の線Ｄに示すように、排気弁閉時期ＥＶＣの遅角量を、線Ｃで示す通常時に比べて増大させる制御を実行する。
【０１００】
上記のようにエンジンの低負荷領域で吸気弁開時期ＩＶＯを進角させる際に、エンジンの異常燃焼が発生し易い環境条件下にあるか否かを判定する判定手段を設け（ステップＳ３４参照）、この判定手段によりエンジンの異常燃焼が発生し易い条件下にあることが確認された場合に、上記排気弁閉時期ＥＶＣの遅角量を通常時（異常燃焼が発生し難い条件下にある時）よりも増大させるように構成した場合には、排気行程における掃気性を向上させることにより、筒内の残留ガスを効果的に押し出して低温の新気を多量に導入することができるため、気筒内温度を充分に低下させることができる。したがって、上記のようにターボ過給機５を設けることによりその過給効果で優れた加速性が得られる反面、筒内温度が過度に上昇すること等に起因してプレイグニッションやノッキング等が生じ易い傾向にあるエンジンであっても、その異常燃焼を効果的に防止することができる。
【０１０１】
しかも、上記実施例では、エンジンの低負荷領域でエンジンの異常燃焼が発生し易い環境条件下にあると判定された場合に、異常燃焼が発生し難い条件下に比べて、同一運転領域における吸気弁開時期ＩＶＯの進角量を少なくしつつ、排気弁閉時期ＥＶＣの遅角量を多くするように構成したため、排気弁閉時期ＥＶＣの遅角に応じて筒内温度の上昇を抑制することにより、異常燃焼の発生を防止できると共に、これと同時に吸気弁開時期ＩＶＯの進角量を少なくすることにより開弁オーバラップ量ＯＬが過度に大きくなるのを防止できるという利点がある。
【０１０２】
特に、位相式バルブタイミング変更機構ＶＶＴを備えたエンジンにおいて、上記制御を実行するように構成した場合には、異常燃焼が発生し易い条件下で吸気弁開時期ＩＶＯの進角量を低減すると、これと同時に吸気弁閉時期ＩＶＯの遅角量も増大されるため、有効圧縮比が低下し、これによってもノッキング等の異常燃焼の発生が効果的に抑制されることになる。
【０１０３】
また、図１３（ｂ），（ｃ）に示すように、エンジンの高負荷領域γにおける加速時に、異常燃焼が発生し易い環境条件下にある否かを判定し、異常燃焼が発生し易い条件下では、異常燃焼が発生し難い条件下に比べて、同一運転領域における排気弁閉時期ＥＶＣの遅角量および吸気弁開時期ＩＶＯの進角量をそれぞれ少なくすることにより上記吸排気弁の開弁オーバラップ量ＯＬを低減するように構成してもよい。
【０１０４】
上記構成によれば、気筒内温度が上昇し易いことに起因して異常燃焼が頻繁に発生する傾向があるエンジンの高負荷領域γでは、排気弁閉時期ＥＶＣの遅角量および吸気弁開時期ＩＶＯの進角量をそれぞれ少なくして、上記吸排気弁の開弁オーバラップ量ＯＬを大きく低減することにより、吸気充填量の増大を抑制することができるため、上記異常燃焼の発生を効果的に抑制できるという利点がある。
【符号の説明】
【０１０５】
５  過給機
２０  エンジン
２４  吸気弁
２５  排気弁
２９  排気シャッタ弁ハウジング（排気通路）
３１  排気シャッタ弁
３４  バルブタイミング変更手段
Ｓ１２  負荷検出手段
Ｓ１６，Ｓ１７  開弁オーバラップ量増加手段
ＴＵＲ  タービン
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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