(57)【要約】【課題】機関バルブの開特性を連続的に可変とする可変動弁機構を備えた内燃機関において、過渡的に制御量が制限値を越えてしまうことを回避する。【解決手段】吸気バルブのバルブ作動角の中心位相を連続的に可変とする中心位相可変機構と、吸気バルブのバルブ作動角を連続的に可変とする作動角可変機構とを備えた機関において、前記各可変機構の操作量と伝達関数とに基づき、吸気バルブの開時期ＩＶＯの変化を予測する。前記予測した開時期ＩＶＯが進角限界を超えている場合には、各可変機構のうち応答時定数が小さい側の制御目標の変化を小さく制限する。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関バルブの開特性を連続的に可変とする可変動弁機構を備えた内燃機関の可変動弁制御装置であって、
前記可変動弁機構の操作量に基づいて前記可変動弁機構の制御量の変化を予測する予測手段と、
前記予測された制御量が制限値を越える場合に、前記可変動弁機構の動作を、前記制御量が前記制限値を超えないように制限する動作制限手段と、
を含んで構成されたことを特徴とする内燃機関の可変動弁制御装置。
【請求項２】
前記予測手段が、前記可変動弁機構における操作量と制御量との関係を示す伝達関数に基づいて、前記制御量の変化を予測することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の可変動弁制御装置。
【請求項３】
前記予測手段が予測する制御量が、吸気バルブの開時期及び／又は排気バルブの閉時期であることを特徴とする請求項１又は２記載の内燃機関の可変動弁制御装置。
【請求項４】
前記可変動弁機構として、機関バルブのバルブ作動角の中心位相を連続的に可変とする中心位相可変機構と、前記機関バルブのバルブ作動角を連続的に可変とする作動角可変機構とを備え、
前記予測手段が、前記中心位相可変機構及び前記作動角可変機構で開特性が可変とされる前記機関バルブのバルブタイミングを予測し、
前記動作制限手段が、前記予測されたバルブタイミングが制限値を越えるときに、前記中心位相可変機構と前記作動角可変機構とのうち応答時定数のより小さい側の可変機構の目標値の変化を小さく制限することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の内燃機関の可変動弁制御装置。
【請求項５】
前記動作制限手段が、前記中心位相可変機構と前記作動角可変機構とのうち応答時定数のより大きい側の可変機構における制御量の変化に応じて、応答時定数のより小さい側の可変機構の目標値の制限量を変化させることを特徴とする請求項４記載の内燃機関の可変動弁制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機関バルブの開特性を連続的に可変とする可変動弁機構を備えた内燃機関の可変動弁制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、吸気バルブのバルブ作動角及びバルブリフト量を連続的に変化させるリフト・作動角可変機構と、前記吸気バルブのバルブ作動角の中心位相を連続的に変化させる中心位相可変機構と、を備えた内燃機関において、バルブリフト量・バルブ作動角及び中心位相の変更量がそれぞれ所定の閾値を超えている場合に、リフト・作動角可変機構と中心位相可変機構との一方を先に駆動した後、他方を駆動することが記載されている。
【０００３】
上記の駆動制御によると、吸気バルブの開特性の切り換え途中で、開特性が不正になることを防止できる。
【特許文献１】特開２００１−２８０１６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、例えば、吸気バルブのバルブリフト量及びバルブ作動角を増大変化させるのに並行して、前記吸気バルブのバルブ作動角の中心位相を遅角変化させ、吸気バルブの開時期を殆ど変化させることなく、バルブリフト量及びバルブ作動角を増大させる場合に、中心位相を要求角度だけ遅角させるのに要する時間に対して、バルブリフト量を要求値にまで増大させるのに要する時間が短いと、中心位相の遅角変化に対してバルブリフト量の増大が先行し、結果的に、吸気バルブの開時期が一旦進角方向に変化してから遅角変化し、最終目標に収束することになる。
【０００５】
従って、吸気バルブのバルブリフト量及びバルブ作動角と、中心位相とを同時に変化させる場合に、開時期の過進角が一時的に発生し、これによって、バルブオーバーラップが過大となって残留ガスが増え、燃焼安定性が損なわれる可能性がある。
これに対し、中心位相を遅角変化させてから、バルブリフト量及びバルブ作動角を増大させるようにすれば、吸気バルブの開時期が過渡的に大きく進角してしまうことを防止することができる。
【０００６】
しかし、上記のように、中心位相の遅角制御を先に実行し、後からバルブリフト量の増大制御を行わせるようにすると、加速要求に対してバルブリフト量（吸入空気量）の増大変化が遅れることになり、加速レスポンスを悪化させることになってしまう。
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、機関バルブの開特性の変化を過剰に遅らせることなく、過渡的に制御量が制限値を越えてしまうことを回避できる内燃機関の可変動弁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】
【０００７】
そのため、本発明に係る内燃機関の可変動弁制御装置は、機関バルブの開特性を連続的に可変とする可変動弁機構の操作量に基づいて前記可変動弁機構の制御量の変化を予測し、前記予測された制御量が制限値を越える場合に、前記可変動弁機構の動作を、前記制御量が前記制限値を超えないように制限するようにした。
【発明の効果】
【０００８】
上記発明によると、可変動弁機構の操作量に基づき、過渡的な制御量（例えばバルブタイミング）の変化を予測し、予測した制御量が制限値を越える場合には、可変動弁機構の動作を制限することで、制御量が制限値を越えないようにする。
例えば、機関バルブの中心位相の遅角制御と、機関バルブのバルブリフト量の増大制御とを同時に行わせる場合に、中心位相の遅角変化に対してバルブリフト量の増大変化が先行することで、バルブタイミング（例えば吸気バルブの開時期）が過渡的に過進角する場合に、係るバルブタイミングの過進角を操作量から予測し、過進角が発生しないように予め可変動弁機構の動作を制限する。
【０００９】
従って、過渡的に制御量が制限値を越えることを抑止又は防止することができ、機関バルブの開特性を変化させる過渡運転時に、燃焼性が悪化することを抑止又は防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に本発明の実施の形態を説明する。
図１は、実施形態における車両用内燃機関のシステム構成図である。
図１において、内燃機関（ガソリンエンジン）１０１の吸気管１０２には、スロットルモータ１０３ａでスロットルバルブ１０３ｂを開閉駆動する電子制御スロットル１０４が介装され、該電子制御スロットル１０４及び吸気バルブ１０５を介して、燃焼室１０６内に空気が吸入される。
【００１１】
また、各気筒の吸気バルブ１０５上流側の吸気ポート１３０には、電磁式の燃料噴射弁１３１が設けられ、該燃料噴射弁１３１は、エンジンコントロールユニット１１４から送られる噴射パルス信号の噴射パルス幅に比例する量の燃料（ガソリン）を噴射する。
そして、燃焼室１０６内に空気と共に吸引された燃料は、図示省略した点火プラグによる火花点火によって着火燃焼する。
【００１２】
尚、燃焼室内に直接燃料を噴射させる筒内直接噴射式内燃機関であっても良い。
燃焼室１０６内の燃焼排気は、排気バルブ１０７を介して燃焼室１０６内から排出され、フロント触媒コンバータ１０８及びリア触媒コンバータ１０９で浄化された後、大気中に放出される。
前記排気バルブ１０７は、排気カムシャフト１１０に軸支されるカム１１１によって開閉駆動されるが、クランクシャフト１２０に対する前記排気カムシャフト１１０の回転位相を変化させることで、排気バルブ１０７のバルブ作動角の中心位相を連続的に変化させる中心位相可変機構１１３ｂが設けられている。
【００１３】
即ち、排気バルブ１０７は、一定のバルブリフト量，バルブ作動角を保持して開閉駆動されるものの、前記中心位相可変機構１１３ｂによって、バルブ作動角の中心位相が連続的に進角・遅角変化し、排気バルブ１０７の開時期ＥＶＯ及び閉時期ＥＶＣが変化する。
一方、前記吸気バルブ１０５は、排気側に設けられるものと同じ機構である中心位相可変機構１１３ａによって、クランクシャフト１２０に対する吸気カムシャフト３の回転位相が変更されることで、バルブ作動角の中心位相が連続的に可変制御されると共に、リフト・作動角可変機構１１２によってバルブリフト量及びバルブ作動角が連続的に可変制御される。
【００１４】
上記中心位相可変機構１１３ａ，１１３ｂ及びリフト・作動角可変機構１１２が、本実施形態において機関バルブの開特性を連続的に可変とする可変動弁機構に相当する。
マイクロコンピュータを内蔵するエンジンコントロールユニット１１４は、予め記憶されたプログラムに従った演算処理によって、燃料噴射量，点火時期，目標トルク，目標マニホールド圧などを設定すると共に、これらに基づいて燃料噴射弁１３１，点火コイル用のパワートランジスタ，電子制御スロットル１０４，リフト・作動角可変機構１１２及び中心位相可変機構１１３ａ，１１３ｂに操作量（制御信号）を出力する。
【００１５】
前記エンジンコントロールユニット１１４には、内燃機関１０１の吸入空気流量ＱＡを検出するエアフローセンサ１１５、車両の運転者が操作するアクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度）ＡＣＣを検出するアクセルペダルセンサ１１６、クランクシャフト１２０の基準回転位置毎にクランク角信号ＣＡＳを出力するクランク角センサ１１７、スロットルバルブ１０３ｂの開度ＴＶＯを検出するスロットルセンサ１１８、内燃機関１０１の冷却水温度ＴＷを検出する水温センサ１１９、吸気カムシャフト３の基準回転位置毎にカム信号ＣＡＭＩＮを出力する吸気カムセンサ１３２、前記排気カムシャフト１１０の基準回転位置毎にカム信号ＣＡＭＥＸを出力する排気カムセンサ１３３などからの検出信号が入力される。
【００１６】
図２は、吸気バルブ１０５のバルブリフト量及びバルブ作動角を連続的に可変とするリフト・作動角可変機構１１２の構造を示す斜視図である。
前記吸気バルブ１０５の上方に、前記クランクシャフト１２０によって回転駆動される吸気カムシャフト３が気筒列方向に沿って回転可能に支持されている。
前記吸気カムシャフト３には、吸気バルブ１０５のバルブリフタ１０５ａに当接して吸気バルブ１０５を開閉駆動する揺動カム４が相対回転可能に外嵌されている。
【００１７】
前記吸気カムシャフト３と揺動カム４との間には、吸気バルブ１０５のバルブ作動角及びバルブリフト量を連続的に変更するためのリフト・作動角可変機構１１２が設けられている。
また、前記吸気カムシャフト３の一端部には、クランクシャフト１２０に対する前記吸気カムシャフト３の回転位相を変化させることにより、吸気バルブ１０５のバルブ作動角の中心位相を連続的に変更する中心位相可変機構１１３ａが配設されている。
【００１８】
前記リフト・作動角可変機構１１２は、図２及び図３に示すように、吸気カムシャフト３に偏心して固定的に設けられる円形の駆動カム１１と、この駆動カム１１に相対回転可能に外嵌するリング状リンク１２と、吸気カムシャフト３と略平行に気筒列方向へ延びる制御軸１３と、この制御軸１３に偏心して固定的に設けられた円形の制御カム１４と、この制御カム１４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１２の先端に連結されたロッカアーム１５と、このロッカアーム１５の他端と揺動カム４とに連結されたロッド状リンク１６と、を有している。
【００１９】
前記制御軸１３は、モータ１７等のアクチュエータによりギヤ列１８を介して所定の制御範囲内で回転駆動される。
上記の構成により、クランクシャフト１２０に連動して吸気カムシャフト３が回転すると、駆動カム１１を介してリング状リンク１２がほぼ並進移動すると共に、ロッカアーム１５が制御カム１４の軸心周りに揺動し、ロッド状リンク１６を介して揺動カム４が揺動して吸気バルブ１０５が開閉駆動される。
【００２０】
また、前記モータ１７を駆動制御して制御軸１３の回転角度を変化させることにより、ロッカアーム１５の揺動中心となる制御カム１４の軸心位置が変化して揺動カム４の姿勢が変化する。
これにより、吸気バルブ１０５のバルブ作動角の中心位相が略一定のままで、吸気バルブ１０５のバルブ作動角及びバルブリフト量が連続的に変化する。
【００２１】
尚、バルブ作動角及びバルブリフト量が連続的に変化すると同時、バルブ作動角の中心位相が変化するように構成したリフト・作動角可変機構１１２であってもよい。
エンジンコントロールユニット１１４には、前記制御軸１３の回転角を検出する角度センサ１３４からの検出信号が入力され、目標のリフト量に対応する目標角度位置に前記制御軸１３を回動させるべく、前記角度センサ１３４の検出結果に基づいて前記モータ１７の通電制御デューティをフィードバック制御する。
【００２２】
尚、前記制御軸１３を回転駆動するアクチュエータとして、モータ１７に代えて油圧アクチュエータを用いることができる。
図４は、吸気バルブ１０５のバルブ作動角の中心位相を可変とする前記中心位相可変機構１１３ａの構造を示す。
前記中心位相可変機構１１３ａは、クランクシャフト１２０によりタイミングチェーンを介して回転駆動されるカムスプロケット５１（タイミングスプロケット）と、前記吸気カムシャフト３の端部に固定されてカムスプロケット５１内に回転自在に収容された回転部材５３と、該回転部材５３をカムスプロケット５１に対して相対的に回転させる油圧回路５４と、カムスプロケット５１と回転部材５３との相対回転位置を所定位置で選択的にロックするロック機構６０とを備えている。
【００２３】
前記カムスプロケット５１は、外周にタイミングチェーン（又はタイミングベルト）が噛合する歯部を有する回転部（図示省略）と、該回転部の前方に配置されて前記回転部材５３を回転自在に収容するハウジング５６と、該ハウジング５６の前後開口を閉塞するフロントカバー，リアカバー（図示省略）とから構成される。
前記ハウジング５６は、前後両端が開口形成された円筒状を呈し、内周面には、横断面台形状を呈し、それぞれハウジング５６の軸方向に沿って設けられる４つの隔壁部６３が９０°間隔で突設されている。
【００２４】
前記回転部材５３は、吸気カムシャフト３の前端部に固定されており、円環状の基部７７の外周面に９０°間隔で４つのベーン７８ａ，７８ｂ，７８ｃ，７８ｄが設けられている。
前記第１〜第４ベーン７８ａ〜７８ｄは、それぞれ断面が略逆台形状を呈し、各隔壁部６３間の凹部に配置され、前記凹部を回転方向の前後に隔成し、ベーン７８ａ〜７８ｄの両側と各隔壁部６３の両側面との間に、進角側油圧室８２と遅角側油圧室８３を構成する。
【００２５】
前記ロック機構６０は、ロックピン８４が、回転部材５３の初期位置において係合孔（図示省略）に係入するようになっている。
前記油圧回路５４は、進角側油圧室８２に対して油圧を給排する第１油圧通路９１と、遅角側油圧室８３に対して油圧を給排する第２油圧通路９２との２系統の油圧通路を有し、この両油圧通路９１，９２には、供給通路９３とドレン通路９４ａ，９４ｂとがそれぞれ通路切り換え用の電磁切換弁９５を介して接続されている。
【００２６】
前記供給通路９３には、オイルパン９６内の油を圧送する機関駆動のオイルポンプ９７が設けられている一方、ドレン通路９４ａ，９４ｂの下流端がオイルパン９６に連通している。
前記第１油圧通路９１は、回転部材５３の基部７７内に略放射状に形成されて各進角側油圧室８２に連通する４本の分岐路９１ｄに接続され、第２油圧通路９２は、各遅角側油圧室８３に開口する４つの油孔９２ｄに接続される。
【００２７】
前記電磁切換弁９５は、内部のスプール弁体が各油圧通路９１，９２と供給通路９３及びドレン通路９４ａ，９４ｂとを相対的に切り換え制御するようになっている。
前記エンジンコントロールユニット１１４は、前記電磁切換弁９５を駆動する電磁アクチュエータ９９に対する通電量を、ディザ信号が重畳されたデューティ制御信号（操作量）に基づいて制御する。
【００２８】
中心位相可変機構１１３ａにおいては、電磁アクチュエータ９９にデューティ比（オン時間割合）０％の制御信号（ＯＦＦ信号）を出力すると、オイルポンプ４７から圧送された作動油は、第２油圧通路９２を通って遅角側油圧室８３に供給されると共に、進角側油圧室８２内の作動油が、第１油圧通路９１を通って第１ドレン通路９４ａからオイルパン９６内に排出されるようにしてある。
【００２９】
従って、中心位相可変機構１１３ａにおいては、電磁アクチュエータ９９にデューティ比０％の制御信号（ＯＦＦ信号）を出力すると、遅角側油圧室８３の内圧が高くなる一方で、進角側油圧室８２の内圧が低くなり、回転部材５３は、ベーン７８ａ〜７８ｂを介して最大遅角側に回転し、この結果、吸気バルブ１０５の開期間（バルブ作動角の中心位相）がピストン位置に対して相対的に遅角変化する。
【００３０】
即ち、中心位相可変機構１１３ａの電磁アクチュエータ９９への通電を遮断すると、吸気バルブ１０５のバルブ作動角の中心位相は遅角変化し、最終的には、最遅角位置で停止する。
また、中心位相可変機構１１３ａにおいて、電磁アクチュエータ９９にデューティ比１００％の制御信号（ＯＮ信号）を出力すると、作動油は、第１油圧通路９１を通って進角側油圧室８２内に供給されると共に、遅角側油圧室８３内の作動油が第２油圧通路９２及び第２ドレン通路９４ｂを通ってオイルパン９６に排出され、遅角側油圧室８３が低圧になる。
【００３１】
このため、中心位相可変機構１１３ａにおいて、デューティ比１００％の制御信号（ＯＮ信号）を出力すると、回転部材５３は、ベーン７８ａ〜７８ｄを介して進角側へ最大に回転し、これによって、吸気バルブ１０５の開期間（バルブ作動角の中心位相）がピストン位置に対して相対的に進角変化する。
排気側の中心位相可変機構１１３ｂは、前記吸気側の中心位相可変機構１１３ａと基本的に同じ構造のものであるが、電磁アクチュエータ９９をオフしたときに、遅角側油圧室８３の内圧が低く、進角側油圧室８２の内圧が高くなるように構成されている。
【００３２】
即ち、中心位相可変機構１１３ｂにおいては、デューティ比０％の制御信号（ＯＦＦ信号）を出力すると、遅角側油圧室８３の内圧が低くなる一方で、進角側油圧室８２の内圧が高くなり、回転部材５３は、ベーン７８ａ〜７８ｂを介して最大進角側に回転し、この結果、排気バルブ１０７の開期間（バルブ作動角の中心位相）がピストン位置に対して相対的に進角変化する。
【００３３】
即ち、中心位相可変機構１１３ｂの電磁アクチュエータ９９への通電を遮断すると、排気バルブ１０７のバルブ作動角の中心位相は進角変化し、最終的には、最進角位置で停止する。
一方、中心位相可変機構１１３ｂにおいて、デューティ比１００％の制御信号（ＯＮ信号）を出力すると、排気バルブ１０７の開期間（バルブ作動角の中心位相）がピストン位置に対して相対的に遅角変化する。
【００３４】
従って、吸気側の中心位相可変機構１１３ａの初期位置（電磁アクチュエータ９９をオフしたときのデフォルト位置）は最遅角位置であり、排気側の中心位相可変機構１１３ｂの初期位置は最進角位置に設定され、前記中心位相可変機構１１３ａ，１１３ｂが共に初期位置であるときに、バルブオーバーラップが最小になるように設定されている。
尚、吸気バルブ１０５の作動角・リフト量を連続的に可変とするためのリフト・作動角可変機構１１２、吸気バルブ１０５・排気バルブ１０７のバルブ作動角の中心位相を連続的に可変とする中心位相可変機構１１３ａ，１１３ｂは、上記の図２〜４に示したものに限定されない。
【００３５】
例えば、バルブ作動角の中心位相を連続的に可変とする中心位相可変機構としては、上記のベーン式の他、歯車を用いてクランクシャフト１２０に対し前記吸気カムシャフト３や排気カムシャフト１１０を相対回転させる機構などを用いることができ、更に、油圧アクチュエータの他、モータや電磁ブレーキをアクチュエータとして用いる機構を採用できる。
【００３６】
また、例えば、吸気側の中心位相可変機構１１３ａとして上記のベーン式の機構を採用する一方で、排気側の中心位相可変機構１１３ｂとして電磁ブレーキ式の機構を採用するなど、吸気側と排気側とで異なる機構の中心位相可変機構を用いることができる。
前記エンジンコントロールユニット１１４は、機関運転条件に基づいて、前記吸気バルブ１０５のバルブ作動角・バルブリフト量の目標値に相当する制御軸１３の目標回転角を演算し、角度センサ１３４で検出される制御軸１３の実際の回転角（制御量）が前記目標回転角に近づくように、前記モータ１７のオンデューティ（操作量）をフィードバック制御する。
【００３７】
また、前記エンジンコントロールユニット１１４は、機関運転条件に基づいてバルブ作動角の中心位相の目標値（吸気側の目標進角量・排気側の目標遅角量）を、前記吸気バルブ１０５・排気バルブ１０７についてそれぞれに演算し、クランク角センサ１１７及びカムセンサ１３２，１３３で検出される前記吸気バルブ１０５・排気バルブ１０７それぞれの実際の中心位相（制御量）が、前記目標値に近づくように、中心位相可変機構１１３ａ，１１３ｂの各電磁アクチュエータ９９に出力する制御信号のデューティ比（操作量）をそれぞれにフィードバック制御する。
【００３８】
尚、前述のように、吸気側の中心位相可変機構１１３ａにおいては、電磁アクチュエータ９９をオフすることで、初期位置（デフォルト位置）である最遅角位置に戻り、排気側の中心位相可変機構１１３ｂにおいては、電磁アクチュエータ９９をオフすることで、初期位置（デフォルト位置）である最進角位置に戻るようになっている。
このため、吸気側の中心位相可変機構１１３ａについては、中心位相の目標が最遅角位置からの進角量（進角角度）として設定され、排気側の中心位相可変機構１１３ｂについては、中心位相の目標が最進角位置からの遅角量（遅角角度）として設定されるようになっている。
【００３９】
図５は、中心位相可変機構１１３ａ及びリフト・作動角可変機構１１２による吸気バルブ１０５の開特性の変化を示す。
同図に示すように、リフト・作動角可変機構１１２を動作させると、矢印（イ）に示すように、吸気バルブ１０５のバルブ作動角の中心位相が略一定のままで、吸気バルブ１０５のバルブ作動角及びバルブリフト量の双方が連続的に増減変化する。
【００４０】
一方、中心位相可変機構１１３ａを動作させると、矢印（ロ）に示すように、吸気バルブ１０５のバルブ作動角及びバルブリフト量が一定のままで、吸気バルブ１０５のバルブ作動角の中心位相が進遅角変化する。
ところで、上記のリフト・作動角可変機構１１２及び中心位相可変機構１１３ａ，１１３ｂを同時に駆動制御して、吸気バルブ１０５及び排気バルブ１０７の開特性を変化させる場合に、両機構１１２，１１３の時定数（応答速度）の差によって、吸気バルブ１２の開時期ＩＶＯが過渡的に大きく進角されると同時に、排気バルブ１０７の閉時期ＥＶＣの進角が遅れ、これによってバルブオーバーラップが過渡的に過大になって燃焼安定性が悪化する可能性がある。
【００４１】
例えば、図６に示す例は、中心位相可変機構１１３ａ，１１３ｂの応答時定数がリフト・作動角可変機構１１２の応答時定数よりも大きい場合に、排気バルブ１０７のバルブタイミングを進角する要求と同時に、吸気バルブ１０５のバルブタイミングを遅角しかつ吸気バルブ１０５のバルブリフト量を増大させる要求が発生した場合を示す。
ここで、中心位相可変機構１１３ａ，１１３ｂの時定数がリフト・作動角可変機構１１２の時定数よりも大きいと、吸気バルブ１０５のバルブタイミングの遅角変化及び排気バルブ１０７のバルブタイミングの進角変化に対して、吸気バルブ１０５のリフト量の増大変化が先行して進むことになる。
【００４２】
その結果、吸気バルブ１０５の開時期ＩＶＯの目標は、変更前よりも遅角側であるのに、リフト量の増大に伴って一旦変更前よりも進角した後に、中心位相可変機構１１３ａによる中心位相の遅角制御によって、本来の目標開時期ＩＶＯまで遅角されることになる。
即ち、中心位相の遅角変化分の２倍の角度だけバルブ作動角が増大変化すれば、吸気バルブ１０５の開時期ＩＶＯが一定のままバルブリフト量が増大変化することになるが、バルブリフト量の増大変化代が、中心位相の遅角変化分の２倍を超えることで、吸気バルブ１０５の開時期ＩＶＯは一時的に進角変化することになる。
【００４３】
尚、本実施形態では、前記リフト・作動角可変機構１１２がモータ１７で動作するのに対し、中心位相可変機構１１３ａ，１１３ｂが油圧で動作するために、中心位相可変機構１１３ａ，１１３ｂの応答時定数が、リフト・作動角可変機構１１２の応答時定数よりも大きく、バルブリフト量・バルブ作動角が目標まで変化した後に、中心位相が遅れて目標に到達する傾向を示し、目標の変化幅が大きいほど遅れ時間は長くなる。
【００４４】
更に、排気バルブ１０７の閉時期ＥＶＣは要求に従って進角制御されるが、係る進角制御が、やはり吸気バルブ１０５のリフト量の増大に対して遅れるため、吸気バルブ１０５の開時期ＩＶＯがリフト量の増大に伴って変更後の目標よりも進角するときに、排気バルブ１０７の閉時期ＥＶＣの進角は充分に進行していないことになる。
従って、本来は、吸気バルブ１０５のバルブリフト量を増大させると同時に、バルブオーバーラップを減少させる目標変化時であるのに、過渡的にバルブオーバーラップが変更前よりも大きくなり、シリンダ内の残留ガスが増大して燃焼が不安定になってしまう。
【００４５】
そこで、本実施形態では、前記エンジンコントロールユニット１１４が、図７のフローチャートに示す処理を実行することで、過渡的にバルブオーバーラップが過大になってしまうことを抑止又は防止する。
図７のフローチャートに示すルーチンは、一定時間毎に繰り返し実行されるようになっており、まず、ステップＳ１では、リフト・作動角可変機構１１２及び中心位相可変機構１１３ａ，１１３ｂの操作量（制御デューティ）から、吸気バルブ１０５のバルブ作動角の中心位相・バルブ作動角の変化及び排気バルブ１０７のバルブ作動角の中心位相の変化を予測する。
【００４６】
前記エンジンコントロールユニット１１４には、前記リフト・作動角可変機構１１２及び中心位相可変機構１１３ａ，１１３ｂそれぞれにおける操作量と制御量との関係を数式的に表現する伝達関数が予め記憶されており、前記伝達関数に操作量（制御デューティ）を入力することで、出力として制御量が得られ、操作量に対する制御量（リフト・作動角及び中心位相）の変化を予測できるようになっている。
【００４７】
即ち、前記伝達関数は、前記リフト・作動角可変機構１１２及び中心位相可変機構１１３ａ，１１３ｂの信号伝達特性を示すモデルであり、ある操作量を与えたときに、どのように制御量（リフト・作動角及び中心位相）が変化するかを、シミュレーションできるようになっている。
尚、前記制御量を、制御軸１３の角度やベーン角度とすることができ、また、バルブリフト量・バルブ作動角、進角量、遅角量を制御量とすることができる。
【００４８】
前記伝達関数Ｇは、一般的な２次遅れ系として、例えば下式で表される。
【００４９】
【数１】
2010024877.tif 000003
【００５０】
ここで、ζは減衰比、ωnは固有周波数を示す。
また、前記伝達関数（モデル）は、同定実験によって構築され、テスト信号（テスト用の操作量）を前記リフト・作動角可変機構１１２及び中心位相可変機構１１３ａ，１１３ｂに与え、このときのリフト・作動角及び中心位相の動きを検出し、このときの入出力データの相関から特定される。
【００５１】
前記ステップＳ１では、前記リフト・作動角可変機構１１２及び中心位相可変機構１１３ａ，１１３ｂそれぞれに対応する伝達関数に、そのときの制御デューティ比（操作量）を入力し、伝達関数の出力から、吸気バルブ１０５のバルブ作動角の中心位相、吸気バルブ１０５のバルブ作動角及び排気バルブ１０７のバルブ作動角の中心位相（制御量）の変化を予測する。
【００５２】
尚、伝達関数に基づいて予測する制御量は、現時刻から所定時間だけ先の時点、又は、先の予測区間内での値であり、どの時点での制御量を予測するかは、デューティ比の演算・出力周期や、前記リフト・作動角可変機構１１２及び中心位相可変機構１１３ａ，１１３ｂの過渡応答（応答時定数）などに基づき適合される。
また、前記リフト・作動角可変機構１１２及び中心位相可変機構１１３ａ，１１３ｂのフィードバック制御の停止時には、前記伝達関数に基づく制御量の予測を停止する。これは、フィードバック制御の停止時に、別の制御系によって前記リフト・作動角可変機構１１２及び中心位相可変機構１１３ａ，１１３ｂが制御される場合があり、その場合、前記伝達関数に基づいて制御量を正しく予測できなくなるためである。
【００５３】
前記リフト・作動角可変機構１１２及び中心位相可変機構１１３ａ，１１３ｂのフィードバック制御が停止される場合とは、実バルブリフト量や実バルブタイミングを検出するセンサの出力特性を学習するために制御量を所定値に設定する場合や、冷却水温度（機関温度）が高温・低温になったり機関回転速度が低回転になったりして可変機構の駆動許可条件の温度域・回転速度域から外れた場合や、中心位相可変機構１１３ａ，１１３ｂのクリーニングモードに切り換った場合などである。
【００５４】
前記クリーニングモードとは、中心位相可変機構１１３ａ，１１３ｂに対する異物の噛み込みなどの解消又は予防を図るために、制御量を設定するモードであって、例えば、電磁アクチュエータ９９に与えるデューティ信号のデューティ比の増減変化を所定パターンで繰り返すようにする。
ステップＳ１で、吸気バルブ１０５のバルブ作動角の中心位相・バルブ作動角の変化及び排気バルブ１０７のバルブ作動角の中心位相の変化を予測すると、ステップＳ２へ進み、該予測結果に対応する吸気バルブ１０５の予測開時期ＩＶＯ及び排気バルブ１０７の予測閉時期ＥＶＣを求める。
【００５５】
換言すれば、ステップＳ１及びステップＳ２において、リフト・作動角可変機構１１２及び中心位相可変機構１１３ａ，１１３ｂの操作量から、吸気バルブ１０５の開時期ＩＶＯ及び排気バルブ１０７の閉時期ＥＶＣの将来的な変化を予測する（予測手段）。
前記吸気バルブ１０５の予測開時期ＩＶＯは、予測した中心位相から予測したバルブ作動角の半分の角度だけ進角したクランク角度位置として求められ、前記排気バルブ１０７の予測閉時期ＥＶＣは、予測した中心位相から固定値であるバルブ作動角の半分の角度だけ遅角したクランク角度位置として求められる。
【００５６】
具体的には、前記吸気バルブ１０５の予測開時期ＩＶＯは、中心位相可変機構１１３ａによる中心位相の予測進角量と、中心位相可変機構１１３ａが最遅角位置であるときの中心位相と、吸気バルブ１０５の予測バルブ作動角とに基づき、下式に従って演算される。
予測開時期ＩＶＯ＝最遅角位置時の中心位相−予測進角量−予測作動角／２
ここで、最遅角位置時の中心位相は、上死点ＴＤＣからの遅角角度（＞０）として示され、中心位相可変機構１１３ａの動作によって最遅角位置よりも中心位相が進角するので、「最遅角位置時の中心位相−予測進角量」は、上死点ＴＤＣから、予測される中心位相までの遅角角度となる。
【００５７】
そして、吸気バルブ１０５の作動角の半分の角度だけ予測中心位相から進角した位置が開時期ＩＶＯとなるから、「最遅角位置時の中心位相−予測進角量」から予測作動角／２を減算した値が予測開時期ＩＶＯとなり、予測開時期ＩＶＯがマイナス角度である場合には、予測開時期ＩＶＯが上死点ＴＤＣ前であることを示し、予測開時期ＩＶＯがプラス角度である場合には、予測開時期ＩＶＯが上死点ＴＤＣ後であることを示す。
【００５８】
従って、予測開時期ＩＶＯの値が大きいほど、開時期ＩＶＯが遅く、バルブオーバーラップとしては小さいことになる。
また、前記排気バルブ１０７の予測閉時期ＥＶＣは、中心位相可変機構１１３ｂが最進角位置であるときの閉時期ＥＶＣと、中心位相可変機構１１３ｂによる中心位相の予測遅角量とに基づき、下式に従って演算される。
【００５９】
予測閉時期ＥＶＣ＝最進角時の閉時期ＥＶＣ＋予測遅角量
ここで、閉時期ＥＶＣは、上死点からの角度で示し、上死点後をプラスで、上死点前をマイナスで示すものとする。
従って、予測閉時期ＥＶＣは、中心位相可変機構１１３ｂによって中心位相の遅角されるほど、より大きな値となる。換言すれば、予測閉時期ＥＶＣの値が小さいほど、閉時期ＥＶＣが早く、バルブオーバーラップとしては小さいことになる。
【００６０】
次のステップＳ３では、内燃機関１０１の運転状態に基づいて、吸気バルブ１０５の開時期ＩＶＯの制限値（許容最大進角位置）ＬＩＶＯ及び排気バルブ１０７の閉時期ＥＶＣの制限値（許容最大遅角位置）ＬＥＶＣを演算する。
前記運転状態とは、例えば、機関負荷，機関回転速度，機関温度（冷却水温度）などであり、機関負荷は、スロットル開度、シリンダ吸入空気量、基本燃料噴射量（基本燃料噴射パルス幅）、吸気負圧などで代表させることができる。
【００６１】
前記制限値ＬＩＶＯ，ＬＥＶＣは、そのときの運転状態で燃焼安定性を確保できる開時期ＩＶＯ及び閉時期ＥＶＣの進角・遅角限界を示すものであり、換言すれば、制限値ＬＩＶＯは、開時期ＩＶＯの許容最小値を示し、制限値ＬＥＶＣは、閉時期ＥＶＣの許容最大値を示す。
そして、制限値ＬＩＶＯ，ＬＥＶＣは、前記開時期ＩＶＯ及び閉時期ＥＶＣを変化させたときの燃焼安定性の変化を検出する実験の結果に基づいて予め適合され、例えば、機関負荷と機関回転速度とを変数とするマップに記憶される。
【００６２】
ここで、吸気バルブ１０５の開時期ＩＶＯが前記制限値ＬＩＶＯを超えて進角した場合（開時期ＩＶＯ＜制限値ＬＩＶＯである場合）、及び／又は、排気バルブ１０７の閉時期ＥＶＣが前記制限値ＬＥＶＣを超えて遅角した場合（閉時期ＥＶＣ＞制限値ＬＥＶＣである場合）、換言すれば、バルブオーバーラップ量がそのときの運転条件における許容限界を超えて大きくなった場合には、燃焼が許容限界を超えて不安定になるものと推定される。
【００６３】
一方、吸気バルブ１０５の開時期ＩＶＯが前記制限値ＬＩＶＯよりも遅角側である場合（開時期ＩＶＯ≧制限値ＬＩＶＯである場合）、及び、排気バルブ１０７の閉時期ＥＶＣが前記制限値ＬＥＶＣよりも進角側である場合（閉時期ＥＶＣ≦制限値ＬＥＶＣである場合）、換言すれば、バルブオーバーラップ量がそのときの運転条件における許容限界よりも小さい場合には、必要充分な燃焼安定性が確保されるものと推定される。
【００６４】
ステップＳ４では、現時刻における吸気バルブ１０５の実開時期ＩＶＯが制限値ＬＩＶＯ以上で（実開時期ＩＶＯ≧制限値ＬＩＶＯ）、かつ、現時刻における排気バルブ１０７の実閉時期ＥＶＣが制限値ＬＥＶＣ以下（実閉時期ＥＶＣ≦制限値ＬＥＶＣ）であるかを判別する。
前記実開時期ＩＶＯは、前記角度センサ１３４で検出された制御軸１３の回転角から求められる吸気バルブ１０５の実際のバルブ作動角と、クランク角センサ１１７及びカムセンサ１３２で検出される吸気バルブ１０５の実際の中心位相（クランクシャフト１２０に対する吸気カムシャフト３の回転位相）とから演算される値であり、前記予測開時期ＩＶＯと同様に、上死点ＴＤＣ前の開時期ＩＶＯはマイナスの角度で示され、上死点ＴＤＣ後の開時期はプラスの角度で示される。
【００６５】
一方、前記実閉時期ＥＶＣは、クランク角センサ１１７及びカムセンサ１３３で検出される排気バルブ１０７の実際の中心位相（クランクシャフト１２０に対する排気カムシャフト１１０の回転位相）と、一定値である排気バルブ１０７のバルブ作動角とから演算される値であり、前記予測閉時期ＥＶＣと同様に、上死点ＴＤＣ前の閉時期ＥＶＣはマイナスの角度で示され、上死点ＴＤＣ後の閉時期はプラスの角度で示される。
【００６６】
現時刻における吸気バルブ１０５の実開時期ＩＶＯが制限値ＬＩＶＯ以上で、かつ、現時刻における排気バルブ１０７の実閉時期ＥＶＣが制限値ＬＥＶＣ以下である場合には、ステップＳ５を迂回してステップＳ６へ進む。
即ち、吸気バルブ１０５の実開時期ＩＶＯが制限値ＬＩＶＯに一致するか、制限値ＬＩＶＯよりも遅角側であり、かつ、排気バルブ１０７の実閉時期ＥＶＣが制限値ＬＥＶＣに一致するか、制御値ＬＥＶＣよりも進角側である場合には、現時刻の実開時期ＩＶＯ及び実閉時期ＥＶＣでの運転で、燃焼安定性を確保できると判断し、前記実開時期ＩＶＯ及び実閉時期ＥＶＣを変更するための処理を行うことなく、ステップＳ６へ進む。
【００６７】
一方、現時刻における吸気バルブ１０５の実開時期ＩＶＯが制限値ＬＩＶＯ未満であるか、及び／又は、現時刻における排気バルブ１０７の実閉時期ＥＶＣが制限値ＬＥＶＣを超えている場合には、前記実開時期ＩＶＯ及び実閉時期ＥＶＣを変更すべく、ステップＳ５へ進む。
即ち、吸気バルブ１０５の実開時期ＩＶＯが制限値ＬＩＶＯよりも進角側であるか、及び／又は、排気バルブ１０７の実閉時期ＥＶＣが制御値ＬＥＶＣよりも遅角側である場合には、現時刻の実開時期ＩＶＯ及び実閉時期ＥＶＣでの運転では、バルブオーバーラップが過大で燃焼が不安定になる可能性があるので、実開時期ＩＶＯ・実閉時期ＥＶＣが制限値ＬＩＶＯ，ＬＥＶＣを超えないようにするために、ステップＳ５へ進む。
【００６８】
吸気バルブ１０５の実開時期ＩＶＯが制限値ＬＩＶＯよりも進角側（実開時期ＩＶＯ＜制限値ＬＩＶＯ）である場合、ステップＳ５では、リフト・作動角可変機構１１２の目標値の制限値である作動角目標制限値（最大バルブ作動角）を、以下のようにして設定する。
作動角目標制限値＝（最遅角時の中心位相−進角操作量−ＬＩＶＯ）×２
前記「最遅角時の中心位相」は、前記中心位相可変機構１１３ａの初期状態（ＯＦＦ状態）での吸気バルブ１０５の中心位相であり、上死点ＴＤＣからの角度で示される。
【００６９】
前記進角操作量は、中心位相可変機構１１３ａの動作による中心位相の進角変化分であり、「最遅角時の中心位相−進角操作量」は、現時刻での中心位相を、上死点ＴＤＣからの角度で示すものである。
そして、吸気バルブ１０５の現時刻での中心位相から、制限値ＬＩＶＯを減算した結果は、そのときの実中心位相で、開時期ＩＶＯが制限値ＬＩＶＯと一致するバルブ作動角の半分の値であり、これを２倍することで、そのときの実中心位相で、開時期ＩＶＯが制限値ＬＩＶＯと一致するバルブ作動角が求まり、該バルブ作動角を作動角目標制限値（最大バルブ作動角）とする。
【００７０】
ここで、作動角目標制限値（最大バルブ作動角）以下にバルブ作動角を制御すれば、開時期ＩＶＯは制限値ＬＩＶＯを越えて進角することはない。
そこで、そのときのリフト・作動角可変機構１１２の目標値（目標バルブ作動角）と、前記作動角目標制限値（最大バルブ作動角）とを比較し、そのときのリフト・作動角可変機構１１２の目標バルブ作動角が、前記作動角目標制限値を上回る場合には、前記作動角目標制限値を、前記リフト・作動角可変機構１１２の目標値に設定する。
【００７１】
即ち、前記作動角目標制限値を上限値として、リフト・作動角可変機構１１２の目標バルブ作動角を前記上限値以下に制限する処理を行う。
従って、例えば、吸気バルブ１０５のバルブ作動角の中心位相を遅角させ、かつ、バルブリフト量・バルブ作動角を増大変化させる場合、中心位相が実際に遅角変化し、制限値ＬＩＶＯと中心位相との間の角度が増大すると、前記作動角目標制限値がより大きくなり、バルブ作動角の目標値としてより大きな値が設定されることが許容されるようになる。
【００７２】
本実施形態の場合、リフト・作動角可変機構１１２の時定数よりも中心位相可変機構１１３ａの時定数が大きく、例えば、吸気バルブ１０５のバルブ作動角の中心位相を遅角させ、かつ、バルブリフト量・バルブ作動角を増大変化させる場合には、バルブリフト量・バルブ作動角の増大変化が先行し、後から中心位相の遅角変化が追従することになり、中心位相が充分に遅角変化していない状態で、バルブ作動角が大きくなってしまうと、吸気バルブ１０５の開時期ＩＶＯが、過渡的に制限値ＬＩＶＯを越えて進角してしまう可能性がある。
【００７３】
そこで、応答時定数の大きな中心位相の変化に対応させて、バルブ作動角を増大変化させるように、中心位相が遅角変化するに従って、より大きなバルブ作動角目標が設定されることを許容するようにしてある。
上記のようにして、バルブ作動角の目標を小さく制限すれば、吸気バルブ１０５の開時期ＩＶＯが、過渡的に制限値ＬＩＶＯを越えて進角してしまうことを抑止又は防止しつつ、中心位相の遅角変化に対応してバルブ作動角・バルブリフト量を連続的に増大変化させることができ、トルクレスポンス（加速応答）を大きく悪化させることがない。
【００７４】
尚、リフト・作動角可変機構１１２の応答時定数よりも中心位相可変機構１１３ａの応答時定数が小さい場合には、例えば、バルブリフト量の減少と中心位相の進角とを同時に行わせる場合に、中心位相の進角に対してバルブリフトの減少が遅れ、中心位相は目標まで進角しているのに、遅れてバルブリフトが減少して、吸気バルブ１０５の開時期ＩＶＯが、過渡的に制限値ＬＩＶＯを越えて進角してしまう可能性がある。
【００７５】
そこで、上記のような特性の場合には、実際のバルブリフトの減少に見合う進角量以下に、中心位相の進角目標の変化を制限することで、吸気バルブ１０５の開時期ＩＶＯが、過渡的に制限値ＬＩＶＯを越えて進角してしまうこと、換言すれば、バルブオーバーラップが許容限界を超えて大きくなることを抑止又は防止できる。
即ち、リフト・作動角可変機構１１２と中心位相可変機構１１３ａとのうち、応答時定数の小さい側（応答が速い側）の機構について、その目標値変化を制限することで、応答が遅い側の制御量の変化に対応させ、一方が先行して制御量を変化させてしまうことがないようにする。
【００７６】
一方、排気バルブ１０７の実閉時期ＥＶＣが制御値ＬＥＶＣよりも遅角側である場合には、排気側の中心位相可変機構１１３ｂの目標値（目標遅角量）の制限値である中心位相制限値（最大遅角量）を以下のようにして設定する。
中心位相制限値＝制限値ＬＥＶＣ−最進角時のＥＶＣ
排気バルブ１０７の閉時期ＥＶＣは、上死点ＴＤＣからの角度で示され、上死点ＴＤＣ前はマイナス、上死点ＴＤＣ後はプラスの値として示されるから、前記中心位相制限値は、最進角時のＥＶＣから制限値ＬＥＶＣまでの遅角変化量を示し、換言すれば、前記中心位相制限値は、排気バルブ１０７の閉時期ＥＶＣを制限値ＬＥＶＣに一致させるための中心位相可変機構１１３ｂの遅角目標である。
【００７７】
そして、前記中心位相制限値と、前記中心位相可変機構１１３ｂにおける中心位相の遅角目標とを比較し、遅角目標が前記中心位相制限値よりも大きい場合には、遅角目標に前記中心位相制限値を設定し、中心位相制限値（最大遅角量）以下に、前記中心位相可変機構１１３ｂにおける中心位相の遅角目標を制限する。
これにより、排気バルブ１０７の閉時期ＥＶＣが、過渡的に制限値ＬＥＶＣを越えて遅角してしまうこと、換言すれば、バルブオーバーラップが許容限界を超えて大きくなることを抑止又は防止できる。
【００７８】
尚、吸気バルブ１０５の実開時期ＩＶＯが制限値ＬＩＶＯよりも進角側であり、かつ、排気バルブ１０７の実閉時期ＥＶＣが制御値ＬＥＶＣよりも遅角側である場合には、前記作動角目標制限値によるリフト・作動角可変機構１１２の制御目標の制限、及び、前記中心位相制限値による中心位相可変機構１１３ｂの制御目標の制限を、双方共に実行する。
ステップＳ６では、ステップＳ２で予測した予測開時期ＩＶＯが制限値ＬＩＶＯ以上で、かつ、ステップＳ２で予測した予測閉時期ＥＶＣが制限値ＬＥＶＣ以下であるかを判別する。
【００７９】
前記予測開時期ＩＶＯ及び前記予測閉時期ＥＶＣは、上死点ＴＤＣからの角度であって、上死点ＴＤＣ前はマイナスの角度で示され、上死点ＴＤＣ後はプラスの角度で示される。
吸気バルブ１０５の予測開時期ＩＶＯが制限値ＬＩＶＯ以上で、かつ、排気バルブ１０７の予測閉時期ＥＶＣが制限値ＬＥＶＣ以下である場合には、ステップＳ７を迂回して本ルーチンを終了させる。
【００８０】
即ち、吸気バルブ１０５の予測開時期ＩＶＯが、制限値ＬＩＶＯに一致するか、又は、制限値ＬＩＶＯよりも遅角側であり、かつ、排気バルブ１０７の予測閉時期ＥＶＣが、制限値ＬＥＶＣに一致するか、又は、制御値ＬＥＶＣよりも進角側である場合には、将来的に、燃焼安定性を損ねるようなバルブオーバーラップの一時的な拡大は生じないと判断されるため、制御目標の制限は行わない。
【００８１】
一方、吸気バルブ１０５の予測開時期ＩＶＯが制限値ＬＩＶＯ未満であるか、及び／又は、排気バルブ１０７の予測閉時期ＥＶＣが制限値ＬＥＶＣを超えている場合には、ステップＳ７（動作制限手段）へ進み、制御目標の制限を行う。
即ち、吸気バルブ１０５の予測開時期ＩＶＯが制限値ＬＩＶＯよりも進角側であるか、及び／又は、排気バルブ１０７の予測閉時期ＥＶＣが制御値ＬＥＶＣよりも遅角側である場合には、将来的にバルブオーバーラップが過大となって燃焼が不安定になると予測されるので、実開時期ＩＶＯ・実閉時期ＥＶＣが制限値ＬＩＶＯ，ＬＥＶＣを超えないようにするために、ステップＳ７へ進み、制御目標を予め制限する。
【００８２】
ステップＳ７における制御目標の制限は、前記ステップＳ５と同様にして行われるので、以下では詳細な説明は省略する。
吸気バルブ１０５の予測開時期ＩＶＯが制限値ＬＩＶＯよりも進角側である場合、リフト・作動角可変機構１１２の目標値の制限値を、以下のようにして設定する。
作動角目標制限値＝（最遅角時の中心位相−進角操作量−ＬＩＶＯ）×２
そして、そのときのリフト・作動角可変機構１１２の目標値と、前記作動角目標制限値とを比較し、そのときのリフト・作動角可変機構１１２の目標バルブ作動角が、前記作動角目標制限値を上回る場合には、前記作動角目標制限値を、前記リフト・作動角可変機構１１２の目標値に設定する。
【００８３】
即ち、前記作動角目標制限値を上限値として、リフト・作動角可変機構１１２の目標値を前記上限値以下に制限する処理を行う。
従って、例えば、吸気バルブ１０５のバルブ作動角の中心位相を遅角させ、かつ、バルブリフト量・バルブ作動角を増大変化させる場合、中心位相が実際に遅角変化し、制限値ＬＩＶＯと中心位相との間の角度が増大すると、前記作動角目標制限値がより大きくなり、バルブ作動角の目標値としてより大きな値が設定されることが許容されるようになる。
【００８４】
上記のように、予測開時期ＩＶＯに基づいてリフト・作動角可変機構１１２の目標値を制限すれば、将来的に開時期ＩＶＯが制限値ＬＩＶＯを越えて進角してしまうことを見越して、目標値を制限するので、実際に制限値ＬＩＶＯを越えて進角していることを検出してから制限を加える場合のような遅れがなく、制限値ＬＩＶＯを越えないようにするための処理をより早い時期から開始させることができるため、より確実かつ効果的に、開時期ＩＶＯが制限値ＬＩＶＯを越えて進角してしまうことを抑止又は防止できる。
【００８５】
そして、開時期ＩＶＯが制限値ＬＩＶＯを越えて進角してしまうことを抑止又は防止できれば、過渡的にバルブオーバーラップが過大となることを抑止又は防止でき、過渡運転時における燃焼安定性を維持できる。
尚、リフト・作動角可変機構１１２の時定数よりも中心位相可変機構１１３ａの時定数が小さい場合には、実際のバルブリフトの減少に見合う進角量以下に、中心位相の進角目標を制限することで、吸気バルブ１０５の開時期ＩＶＯが、将来的に制限値ＬＩＶＯを越えて進角してしまうことを抑止又は防止できる。
【００８６】
一方、排気バルブ１０７の予測閉時期ＥＶＣが制御値ＬＥＶＣよりも遅角側である場合には、排気側の中心位相可変機構１１３ｂの目標値の制限値を以下のようにして設定する。
中心位相制限値＝制限値ＬＥＶＣ−最進角時のＥＶＣ
そして、前記中心位相制限値と、前記中心位相可変機構１１３ｂにおける中心位相の遅角目標とを比較し、遅角目標が前記中心位相制限値よりも大きい場合には、遅角目標を前記中心位相制限値に設定し、中心位相制限値（最大遅角量）以下に、前記中心位相可変機構１１３ｂにおける中心位相の遅角目標を制限する。
【００８７】
この場合も、排気バルブ１０７の閉時期ＥＶＣが制御値ＬＥＶＣよりも遅角することを予測して、前記中心位相可変機構１１３ｂにおける中心位相の遅角目標を制限するので、実閉時期ＥＶＣが制御値ＬＥＶＣよりも遅角したことを検出してから制限を加える場合のような遅れがなく、制限値ＬＥＶＣを越えないようにするための処理をより早い時期から開始させることができるため、より確実かつ効果的に、閉時期ＥＶＣが制限値ＬＥＶＣを越えて遅角してしまうことを抑止又は防止できる。
【００８８】
上記のようにして、開時期ＩＶＯが制限値ＬＩＶＯを越えて進角してしまうこと、更に、閉時期ＥＶＣが制限値ＬＥＶＣを越えて遅角してしまうことを抑止又は防止できれば、過渡的にバルブオーバーラップが過大となることを抑止又は防止でき、過渡運転時における燃焼安定性を維持できる。
尚、吸気バルブ１０５の予測開時期ＩＶＯが制限値ＬＩＶＯよりも進角側であり、かつ、排気バルブ１０７の予測閉時期ＥＶＣが制御値ＬＥＶＣよりも遅角側である場合には、前記作動角目標制限値によるリフト・作動角可変機構１１２の制御目標の制限、及び、前記中心位相制限値による中心位相可変機構１１３ｂの制御目標の制限を、双方共に実行する。
【００８９】
図８のフローチャートは、リフト・作動角可変機構１１２の制御目標の制限、中心位相可変機構１１３ｂの制御目標の制限について、継続・解除を制御するプログラムを示す。
ステップＳ１１では、実開時期ＩＶＯから余裕代α（＞０）を減算した結果が、制限値ＬＩＶＯ以上であり、かつ、実閉時期ＥＶＣに余裕代β（＞０）を加算した結果が、制限値ＬＥＶＣ以下であるか否かを判断する。
【００９０】
前記実開時期ＩＶＯの値が大きいほど、吸気バルブ１０５の開時期ＩＶＯはより遅いことを示すから、実開時期ＩＶＯ−余裕代α≧制限値ＬＩＶＯが成立する場合には、制限値ＬＩＶＯで示される開時期ＩＶＯの進角限界よりも、余裕代α以上に実開時期ＩＶＯが遅角していることになる。
換言すれば、実開時期ＩＶＯから更に余裕代αだけ進角しても、実開時期ＩＶＯは制限値ＬＩＶＯを超えず、余裕代α以上の進角代が残されていることになる。
【００９１】
また、閉時期ＥＶＣの値が小さいほど、排気バルブ１０７の閉時期ＥＶＣがより早いことを示すから、制限値ＬＥＶＣ≧実閉時期ＥＶＣ＋余裕代βが成立する場合には、制限値ＬＥＶＣで示される閉時期ＥＶＣの遅角限界よりも、余裕代β以上に実閉時期ＥＶＣが進角していることになる。
換言すれば、実閉時期ＥＶＣから更に余裕代βだけ遅角しても、実閉時期ＥＶＣは制限値ＬＥＶＣを超えず、余裕代β以上の遅角代が残されていることになる。
【００９２】
上記のように、実開時期ＩＶＯ及び実閉時期ＥＶＣが、それぞれ制限値を超えず、かつ、制限値ＬＩＶＯ，ＬＥＶＣから充分に離れている場合には、ステップＳ１２へ進んで、リフト・作動角可変機構１１２の制御目標の制限、及び、中心位相可変機構１１３ｂの制御目標の制限を解除し、機関運転条件に応じて設定される制御目標をそのまま用いて、リフト・作動角可変機構１１２及び中心位相可変機構１１３ｂを制御させるようにする。
【００９３】
一方、実開時期ＩＶＯ−余裕代α＜制限値ＬＩＶＯ、及び／又は、制限値ＬＥＶＣ＜実閉時期ＥＶＣ＋余裕代βである場合には、ステップＳ１３へ進み、リフト・作動角可変機構１１２の制御目標の制限、及び、中心位相可変機構１１３ｂの制御目標の制限を継続させる。
即ち、実開時期ＩＶＯが制限値ＬＩＶＯ以上に進角している場合、実開時期ＩＶＯが制限値ＬＩＶＯよりも遅角側であるものの、その遅角量が余裕代αよりも小さい場合、実閉時期ＥＶＣが制限値ＬＥＶＣ以上に遅角している場合、実閉時期ＥＶＣが制限値ＬＥＶＣよりも進角側であるものの、その進角量が余裕代βよりも小さい場合のうちのいずれか１つが成立している間は、リフト・作動角可変機構１１２の制御目標の制限、及び、中心位相可変機構１１３ｂの制御目標の制限を継続させる。
【００９４】
従って、制御目標を制限した結果、実開時期ＩＶＯが制限値ＬＩＶＯよりも遅角側となり、かつ、実閉時期ＥＶＣが制限値ＬＥＶＣよりも進角側となっても、直ちに制限を解除せず、制限値ＬＩＶＯ，ＬＥＶＣから充分に離れてから制限を解除し、再度、実開時期ＩＶＯが制限値ＬＩＶＯ以上に進角するか、及び／又は、実閉時期ＥＶＣが制限値ＬＥＶＣ以上に遅角した場合に、制御目標に対する制限を加える。
【００９５】
これにより、制御目標が制限される状態と、制御目標の制限が解除される状態との間で、頻繁な切り換り（ハンチング）が発生することを抑止できる。
また、実開時期ＩＶＯ及び実閉時期ＥＶＣに基づいて制御目標の制限を継続するか解除するかを判断させることで、実開時期ＩＶＯが制限値ＬＥＶＣ以上に進角し、また、実閉時期ＥＶＣが制限値ＬＥＶＣ以上に遅角してしまうことを確実に防止できる。
【００９６】
予測開時期ＩＶＯや予測閉時期ＥＶＣが制限値から充分に離れていることに基づいて制限解除を判断させる場合、制限を加えた制御目標に基づく操作量から将来的な開時期ＩＶＯ及び閉時期ＥＶＣを予測するから、実際の開時期ＩＶＯや閉時期ＥＶＣが予測値に追い付いていない状態で制限を解除してしまうことになり、制限解除を判断した時点では、実開時期ＩＶＯ及び／又は実閉時期ＥＶＣが制限値を越えている可能性がある。
【００９７】
このため、予測値から制限解除を判断させる構成とした場合には、実開時期ＩＶＯ及び実閉時期ＥＶＣが制限値を越えている状態で、制御目標の制限が一旦解除されてしまう可能性がある。
これに対し、実開時期ＩＶＯ及び実閉時期ＥＶＣに基づいて制御目標の制限を解除するか否かを判断させるようにすれば、制御目標の制限によって実際に開時期ＩＶＯ・閉時期ＥＶＣが制限値を越えないようになってから、制御目標の制限を解除することになり、制限解除を適切に判断できる。
【００９８】
尚、前記余裕代α，βは、制御のハンチングを防止しつつ、過剰に制御目標の制限が継続されることを回避できるように、予め実験やシミュレーションの結果に基づいて適合され、余裕代αと余裕代βとを同じ値に設定してもよいし、余裕代αと余裕代βとを異なる値に設定することができ、更に、機関の運転状態によって可変に設定することができる。
上記実施形態では、内燃機関１０１において、吸気バルブ１０５と排気バルブ１０７との双方に可変動弁機構を備えるようにしたが、吸気バルブ１０５と排気バルブ１０７とのいずれか一方にのみ可変動弁機構を備える機関であってもよい。
【００９９】
また、前記バルブタイミング（開時期ＩＶＯ，閉時期ＥＶＣ）が制限値を超えないようにするための、可変動弁機構の動作を制限するための手段としては、制御目標を制限・補正することの他、操作量・制御ゲインの変更・補正や、制御量（リフト量・回転位相）の検出結果を補正してフィードバック制御に用いることなどが含まれ、更に、制限状態として、可変動弁機構の動作を停止させたり、制御目標に近づく方向とは逆方向に可変動弁機構を駆動したり、制御目標に向かう動作にブレーキをかけることなどが含まれる。
【０１００】
更に、前記バルブタイミング（開時期ＩＶＯ，閉時期ＥＶＣ）が制限値を超えないように可変動弁機構の動作を制限した場合、特に加速時に動作制限した場合に、シリンダ吸入空気量の増大変化が妨げられ、加速応答が非制限時に比べて低下する場合には、点火時期の進角補正、燃料噴射量の増量補正などを行うことでトルクを増大補正し、加速応答を維持させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】実施形態における車両用内燃機関のシステム図。
【図２】実施形態における吸気バルブの可変動弁機構を示す斜視図。
【図３】実施形態におけるリフト・作動角可変機構を示す図。
【図４】実施形態における中心位相可変機構を示す図。
【図５】実施形態における吸気バルブのリフト・バルブ作動角・バルブ作動角の中心位相の変化特性を示す線図。
【図６】実施形態におけるリフト・作動角可変機構及び中心位相可変機構を動作させた場合のバルブタイミングの変化を示す線図。
【図７】実施形態におけるリフト・作動角可変機構及び中心位相可変機構の制御目標の制限処理を示すフローチャート。
【図８】実施形態におけるリフト・作動角可変機構及び中心位相可変機構の制御目標の制限の解除処理を示すフローチャート。
【符号の説明】
【０１０２】
３…吸気カムシャフト、１３…制御軸、９９…電磁アクチュエータ、１０１…内燃機関、１０４…電子制御スロットル、１０５…吸気バルブ、１０７…排気バルブ、１１２…リフト・作動角可変機構、１１３ａ，１１３ｂ…中心位相可変機構、１１４…エンジンコントロールユニット、１１６…アクセルペダルセンサ、１１７…クランク角センサ、１２０…クランクシャフト、１３２…吸気カムセンサ、１３３…排気カムセンサ、１３４…角度センサ
【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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