(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
往復動するピストンと共に燃焼室を規定する気筒、前記燃焼室内へ導入される空気が通過する吸気通路、および、該吸気通路を燃焼室から遮断可能で且つクランクシャフトにより駆動される吸気弁、を有する内燃機関と、前記吸気通路に配設されたスロットル弁と、前記クランクシャフトにより駆動される前記吸気弁の閉弁時期を制御する吸気閉弁時期可変機構と、前記スロットル弁下流の前記吸気通路に開口して該吸気通路にガスを導入するガス通路と、該ガス通路のガス流量を制御するガス流量制御弁と、を備えた内燃機関システムの制御方法であって、
前記内燃機関における機関負荷と機関速度とからなる機関運転状態が高負荷低速側の第１運転領域にあるときに、各気筒サイクルにおいて、当該機関速度において空気充填量が最大となる時期よりも遅角側に設定される遅閉じ範囲内で前記吸気弁を閉じる遅閉じ工程と、
前記機関運転状態が前記第１運転領域よりも低負荷ないし高速側の第２運転領域にあるときに、各気筒サイクルにおいて、当該機関速度において空気充填量が最大となる時期よりも進角側に設定され且つ前記遅閉じ範囲から離間した早閉じ範囲内で前記吸気弁を閉じる早閉じ工程と、
前記機関運転状態が前記第１運転領域と前記第２運転領域との間で移行するときに、前記吸気弁の閉弁時期が前記遅閉じ範囲と前記早閉じ範囲との間で移行するように前記吸気閉弁時期可変機構を制御するとともに、前記スロットル弁を一時的に閉方向に駆動する運転領域移行工程と、
前記運転領域移行工程の実行中を判定する実行中判定工程と、
前記運転領域移行工程の終了を判定する終了判定工程と、
前記運転領域移行工程の実行中を判定したとき、前記ガス流量制御弁を第１所定開度に制御する工程と、
前記運転領域移行工程の終了を判定したとき、前記ガス流量制御弁を前記第１所定開度よりも大きい第２所定開度に制御する工程と、を備えていることを特徴とする内燃機関システムの制御方法。
【請求項２】
請求項１記載の内燃機関システムの制御方法において、
前記終了判定工程は、前記運転領域移行工程の開始から所定時間経過したときに、前記運転領域移行工程終了と判定する工程であることを特徴とする内燃機関システムの制御方法。
【請求項３】
請求項１記載の内燃機関システムの制御方法において、
前記運転領域移行工程は、前記吸気弁の閉弁時期が前記遅閉じ範囲から前記早閉じ範囲へ移行するときにおいては、各気筒サイクルにおいて、当該機関速度において空気充填量が最大となる時期よりも進角側で前記吸気弁を閉じる場合に、前記吸気弁の閉弁時期の進角に連れて前記スロットル弁の開度を増大させるとともに、前記吸気弁の閉弁時期が前記早閉じ範囲から前記遅閉じ範囲へ移行するときにおいては、各気筒サイクルにおいて、当該機関速度において空気充填量が最大となる時期よりも遅角側で前記吸気弁を閉じる場合に、前記吸気弁の閉弁時期の遅角に連れて前記スロットル弁の開度を増大させるスロットル開度増大工程を含み、
前記終了判定工程は、前記運転領域移行工程における前記スロットル開度増大工程において、前記スロットル弁の開度が所定の判定開度を超えて増大したときに、前記運転領域移行工程終了と判定する工程であることを特徴とする内燃機関システムの制御方法。
【請求項４】
請求項３記載の内燃機関システムの制御方法において、
前記所定の判定開度は、機関速度が高いほど大きいことを特徴とする内燃機関システムの制御方法。
【請求項５】
請求項１記載の内燃機関システムの制御方法において、
前記終了判定工程は、前記吸気弁の閉弁時期が前記遅閉じ範囲から前記早閉じ範囲へ移行する前記運転領域移行工程においては、前記吸気弁の閉弁時期が各気筒サイクルにおいて所定の第１判定閉弁時期よりも進角したときに、前記運転領域移行工程終了と判定し、前記吸気弁の閉弁時期が前記早閉じ範囲から前記遅閉じ範囲へ移行する前記運転領域移行工程においては、前記吸気弁の閉弁時期が各気筒サイクルにおいて所定の第２判定閉弁時期よりも遅角したときに、前記運転領域移行工程終了と判定する工程であることを特徴とする内燃機関システムの制御方法。
【請求項６】
請求項５記載の内燃機関システムの制御方法において、
前記所定の第１および第２判定閉弁時期は、機関速度が高いほど、各気筒サイクルにおいて遅角することを特徴とする内燃機関システムの制御方法。
【請求項７】
往復動するピストンと共に燃焼室を規定する気筒、前記燃焼室内へ導入される空気が通過する吸気通路、および、該吸気通路を燃焼室から遮断可能で且つクランクシャフトにより駆動される吸気弁、を有する内燃機関と、前記吸気通路に配設されたスロットル弁と、前記スロットル弁を駆動するスロットルアクチュエータと、前記クランクシャフトにより駆動される前記吸気弁の閉弁時期を制御する吸気閉弁時期可変機構と、前記スロットル弁下流の前記吸気通路に開口して該吸気通路にガスを導入するガス通路と、該ガス通路のガス流量を制御するガス流量制御弁と、該ガス流量制御弁を駆動するガス流量制御アクチュエータと、前記スロットルアクチュエータ、前記吸気閉弁時期可変機構および前記ガス流量制御アクチュエータを制御する制御器と、を備えた内燃機関システムであって、
前記制御器は、
前記内燃機関における機関負荷と機関速度とからなる機関運転状態が高負荷低速側の第１運転領域にあるときには、各気筒サイクルにおいて、当該機関速度において空気充填量が最大となる時期よりも遅角側に設定される遅閉じ範囲内で前記吸気弁が閉じるように前記吸気閉弁時期可変機構を制御し、且つ、
前記機関運転状態が前記第１運転領域よりも低負荷ないし高速側の第２運転領域にあるときには、各気筒サイクルにおいて、当該機関速度において空気充填量が最大となる時期よりも進角側に設定され且つ前記遅閉じ範囲から離間した早閉じ範囲内で前記吸気弁が閉じるように前記吸気閉弁時期可変機構を制御し、且つ、
前記機関運転状態が前記第１運転領域と前記第２運転領域との間で移行するときに、前記吸気弁の閉弁時期が前記遅閉じ範囲と前記早閉じ範囲との間で移行し且つ前記スロットル弁が一時的に閉方向に作動する運転領域移行動作が生じるように前記吸気閉弁時期可変機構および前記スロットルアクチュエータを制御し、且つ、
前記運転領域移行動作の実行中を判定し、且つ、
前記運転領域移行動作の終了を判定し、且つ、
前記運転領域移行動作の実行中を判定したときには、前記ガス流量制御弁が第１所定開度になるように前記ガス流量制御アクチュエータを制御し、且つ、
前記運転領域移行動作の終了を判定したときには、前記ガス流量制御弁が前記第１所定開度よりも大きい第２所定開度になるように前記ガス流量制御アクチュエータを制御するものである、
ことを特徴とする内燃機関システム。
【請求項８】
請求項７記載の内燃機関システムにおいて、
前記ガス通路は、前記内燃機関の排気通路に連通していることを特徴とする内燃機関システム。
【請求項９】
請求項７記載の内燃機関システムにおいて、
前記ガス通路は、蒸発燃料吸収容器を介して大気に連通していることを特徴とする内燃機関システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関、スロットル弁、吸気閉弁時期可変機構、スロットル弁下流の吸気通路に開口して該吸気通路にガスを導入するガス通路、および、該ガス通路のガス流量を制御するガス流量制御弁を備えた内燃機関システムの制御方法およびその内燃機関システムに関する技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えば特許文献１に示されているように、吸気弁のリフト量を目標空気充填量の増大に応じて大きくし、これに伴ない吸気弁の閉弁時期（吸気閉弁時期ともいう）を遅らせることで、気筒空気量を制御するようにすることが知られている。これにより、スロットル弁による空気量制御により生じるポンプ損失を抑制して、機関運転効率を向上させることができるようになる。
【０００３】
一方、機関運転効率を高めるために、膨張比を高めることが知られている。膨張比を高めると、必然的に圧縮比が高くなる。そのため、高負荷低速領域において、異常燃焼が発生しやすくなる。この異常燃焼を防止するためには、気筒空気充填量を低下させることが有効である。そこで、例えば特許文献２に示されているように、有効圧縮比を低下させれば、ポンプ損失を増大することなしに空気充填量を低下させることができる。この有効圧縮比を低下させるには、吸気閉弁時期を、当該機関速度において空気充填量が最大となる時期に対して進角側または遅角側に離間させることで達成される。
【０００４】
また、従来より、スロットル弁下流の吸気通路には、排気通路から排気を吸気通路へ還流するための排気還流通路や、蒸発燃料吸収容器（キャニスタ）から、そこに蓄えられた蒸発燃料をパージするためのパージ通路などのガス通路が開口していることは、よく知られている。このガス通路には、該ガス通路のガス流量を制御するガス流量制御弁が設けられており、このガス流量制御弁は、機関運転状態に応じたガス流量が吸気通路に導入されるように制御される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２６４８０４号公報
【特許文献２】特開２００１−１５９３４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、高負荷低速領域からは、通常、高負荷中速領域へと短期間に移行する。それに伴ない、空気充填量が最大となる吸気閉弁時期が高速で遅角する。これに対応して、高負荷低速領域に移行した時点で予め、吸気閉弁時期を遅らせることで、機関の加速性能を高く保つことが可能となる。
【０００７】
従って、有効圧縮比を低下させるべく、低負荷から中負荷にかけての低速領域では、空気充填量が最大となる吸気閉弁時期よりも進角側に設定される早閉じ範囲内で、目標吸気量の増大に応じて遅角する時期に吸気弁を閉じる一方、高負荷低速領域では、空気充填量が最大となる吸気閉弁時期よりも遅角側に設定され且つ前記早閉じ範囲から離間した遅閉じ範囲内で、吸気弁を閉じるようにすることが望ましい。これにより、要求空気量が大きく変化すると、互いに離間した早閉じ範囲と遅閉じ範囲との間を、吸気閉弁時期が移行することになる。
【０００８】
ここで、吸気弁は、一般的には、クランクシャフトにより駆動されて開閉する。すなわち、吸気弁の開閉駆動は、クランクシャフトに同期して回転するカムシャフト等のシャフトを介して行われる。このような動弁機構において、吸気閉弁時期を変化させるためには、連続的に変化させることが不可避となる。このため、吸気閉弁時期を、早閉じ範囲と遅閉じ範囲との間で移行させるには、その両範囲の間を連続的に変化させて移行する必要があり、この結果、その移行時に、空気充填量が最大となる時期になる瞬間が生じる。このとき、空気充填量が過剰となるので、それを防止するために、スロットル弁を絞ることによって、吸気圧を低下させることが考えられる。
【０００９】
しかしながら、遅閉じ範囲と早閉じ範囲との間の移行中において、吸気閉弁時期を制御しかつスロットル弁を一時的に閉じる制御を行う際に、吸気通路に排気や蒸発燃料のガスを導入しようとする場合には、以下のような問題がある。すなわち、スロットル弁下流の吸気通路内の圧力（負圧）は予測することが可能であり、機関運転状態に応じて予め設定されたガス流量が得られるように、その予測した圧力からガス流量制御弁の開度が決められるが、スロットル弁下流の吸気通路内の圧力を正確に予測することは難く、また、スロットル弁やガス流量制御弁を駆動するアクチュエータの応答速度の設計値からの誤差もあることから、スロットル弁下流の吸気通路内の実際の圧力とガス流量制御弁の実際の開度とに応じて定まる実際のガス流量が、機関運転状態に応じて予め設定されたガス流量から大きくずれる可能性がある。このようにガス流量を正確に制御することが困難であるため、吸気通路に導入されるガス流量が過剰になる可能性があり、ガス流量が過剰になると、有効圧縮比が過大になって、異常燃焼を生じる虞れがある。
【００１０】
この結果、遅閉じ範囲と早閉じ範囲との間の移行時において、吸気通路に排気や蒸発燃料のガスを導入する場合には、ガス流量の過剰による有効圧縮比過大の可能性があることから、その分だけスロットル弁をより絞り気味にして、有効圧縮比の過大を防止するようにすることが考えられる。
【００１１】
しかし、絞り気味のスロットル弁開度を前提にして、制御パラメータを設定すると、ポンプ損失が増大して、機関運転効率を低下させる可能性がある。
【００１２】
本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、吸気弁の閉弁時期を早閉じ範囲と遅閉じ範囲とに設定し、該閉弁時期の遅閉じ範囲と早閉じ範囲との間の移行中にスロットル弁を絞る場合に、開き気味のスロットル弁開度に設定することができるようにして、ポンプ損失を出来る限り低減しようとすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記の目的を達成するために、本発明では、往復動するピストンと共に燃焼室を規定する気筒、前記燃焼室内へ導入される空気が通過する吸気通路、および、該吸気通路を燃焼室から遮断可能で且つクランクシャフトにより駆動される吸気弁、を有する内燃機関と、前記吸気通路に配設されたスロットル弁と、前記クランクシャフトにより駆動される前記吸気弁の閉弁時期を制御する吸気閉弁時期可変機構と、前記スロットル弁下流の前記吸気通路に開口して該吸気通路にガスを導入するガス通路と、該ガス通路のガス流量を制御するガス流量制御弁と、を備えた内燃機関システムの制御方法を対象として、前記内燃機関における機関負荷と機関速度とからなる機関運転状態が高負荷低速側の第１運転領域にあるときに、各気筒サイクルにおいて、当該機関速度において空気充填量が最大となる時期よりも遅角側に設定される遅閉じ範囲内で前記吸気弁を閉じる遅閉じ工程と、前記機関運転状態が前記第１運転領域よりも低負荷ないし高速側の第２運転領域にあるときに、各気筒サイクルにおいて、当該機関速度において空気充填量が最大となる時期よりも進角側に設定され且つ前記遅閉じ範囲から離間した早閉じ範囲内で前記吸気弁を閉じる早閉じ工程と、前記機関運転状態が前記第１運転領域と前記第２運転領域との間で移行するときに、前記吸気弁の閉弁時期が前記遅閉じ範囲と前記早閉じ範囲との間で移行するように前記吸気閉弁時期可変機構を制御するとともに、前記スロットル弁を一時的に閉方向に駆動する運転領域移行工程と、前記運転領域移行工程の実行中を判定する実行中判定工程と、前記運転領域移行工程の終了を判定する終了判定工程と、前記運転領域移行工程の実行中を判定したとき、前記ガス流量制御弁を第１所定開度に制御する工程と、前記運転領域移行工程の終了を判定したとき、前記ガス流量制御弁を前記第１所定開度よりも大きい第２所定開度に制御する工程と、を備えるようにした。
【００１４】
このことにより、機関運転状態が第１運転領域と第２運転領域との間で移行するときに、吸気弁の閉弁時期（吸気閉弁時期）が遅閉じ範囲と早閉じ範囲との間で移行するとともに、スロットル弁が一時的に閉方向に作動する。この運転領域移行工程の実行時には、ガス流量制御弁の開度が、運転領域移行工程の終了の判定がなされたときに比べて小さく制御されて、ガス流量が低下する。これにより、ガス流量を正確に制御できなくても、吸気通路に導入されるガス流量の過剰による有効圧縮比の過大を防止することができる。従って、吸気閉弁時期が遅閉じ範囲と早閉じ範囲との間で移行する際に、開き気味のスロットル弁開度を前提として、制御パラメータ（スロットル弁開度や吸気閉弁時期等）の設定を行なうことが可能となる。よって、ポンプ損失を低減することができて、機関運転効率を高く保つことが可能となる。
【００１５】
前記終了判定工程は、前記運転領域移行工程の開始から所定時間経過したときに、前記運転領域移行工程終了と判定する工程であってもよい。
【００１６】
すなわち、運転領域移行の開始から終了までの時間はほぼ決まっているので、その時間よりも僅かに長い時間に所定時間を設定しておけば、運転領域移行工程終了の判定を容易に且つ確実に行うことができ、よって、スロットル弁が絞られた状態で有効圧縮比が過大となるのを確実に防止することができる。
【００１７】
前記運転領域移行工程は、前記吸気弁の閉弁時期が前記遅閉じ範囲から前記早閉じ範囲へ移行するときにおいては、各気筒サイクルにおいて、当該機関速度において空気充填量が最大となる時期よりも進角側で前記吸気弁を閉じる場合に、前記吸気弁の閉弁時期の進角に連れて前記スロットル弁の開度を増大させるとともに、前記吸気弁の閉弁時期が前記早閉じ範囲から前記遅閉じ範囲へ移行するときにおいては、各気筒サイクルにおいて、当該機関速度において空気充填量が最大となる時期よりも遅角側で前記吸気弁を閉じる場合に、前記吸気弁の閉弁時期の遅角に連れて前記スロットル弁の開度を増大させるスロットル開度増大工程を含み、前記終了判定工程は、前記運転領域移行工程における前記スロットル開度増大工程において、前記スロットル弁の開度が所定の判定開度を超えて増大したときに、前記運転領域移行工程終了と判定する工程であってもよい。
【００１８】
これにより、前記所定の判定開度を、ガス流量増大動作を行っても有効圧縮比が過大にならないような開度（つまり移行が実質的に終了したと見做せる開度）に設定しておくことで、スロットル弁がそのような開度に開放されたのを確認してから、ガス流量増大動作を行なうことができる。
【００１９】
前記所定の判定開度は、機関速度が高いほど大きいことが好ましい。
【００２０】
このことにより、気筒空気充填量が過大になる可能性が高い高速ほど大きなスロットル開度になるまでガス流量増大動作を行わないようにすることで、有効圧縮比が過大となるのを確実に防止することができる。
【００２１】
前記終了判定工程は、前記吸気弁の閉弁時期が前記遅閉じ範囲から前記早閉じ範囲へ移行する前記運転領域移行工程においては、前記吸気弁の閉弁時期が各気筒サイクルにおいて所定の第１判定閉弁時期よりも進角したときに、前記運転領域移行工程終了と判定し、前記吸気弁の閉弁時期が前記早閉じ範囲から前記遅閉じ範囲へ移行する前記運転領域移行工程においては、前記吸気弁の閉弁時期が各気筒サイクルにおいて所定の第２判定閉弁時期よりも遅角したときに、前記運転領域移行工程終了と判定する工程であってもよい。
【００２２】
これにより、前記所定の第１および第２判定閉弁時期を、気筒空気充填量が充分に低下する時期に設定しておくことで、吸気弁の閉弁時期がそのような時期になったことを確認してから、ガス流量増大動作を行なうことができる。
【００２３】
前記所定の第１および第２判定閉弁時期は、機関速度が高いほど、各気筒サイクルにおいて遅角することが好ましい。
【００２４】
このことで、機関速度が高いほど、同一の空気充填量となる吸気閉弁時期が遅角するのに合わせて、所定の第１および第２判定閉弁時期を遅角することができ、吸気弁の閉弁時期が、このように機関速度が高いほど遅角した判定閉弁時期になるまでガス流量増大動作を行わないようにすることで、有効圧縮比が過大となるのを確実に防止することができる。
【００２５】
本発明の別の態様は、往復動するピストンと共に燃焼室を規定する気筒、前記燃焼室内へ導入される空気が通過する吸気通路、および、該吸気通路を燃焼室から遮断可能で且つクランクシャフトにより駆動される吸気弁、を有する内燃機関と、前記吸気通路に配設されたスロットル弁と、前記スロットル弁を駆動するスロットルアクチュエータと、前記クランクシャフトにより駆動される前記吸気弁の閉弁時期を制御する吸気閉弁時期可変機構と、前記スロットル弁下流の前記吸気通路に開口して該吸気通路にガスを導入するガス通路と、該ガス通路のガス流量を制御するガス流量制御弁と、該ガス流量制御弁を駆動するガス流量制御アクチュエータと、前記スロットルアクチュエータ、前記吸気閉弁時期可変機構および前記ガス流量制御アクチュエータを制御する制御器と、を備えた内燃機関システムであり、前記制御器は、前記内燃機関における機関負荷と機関速度とからなる機関運転状態が高負荷低速側の第１運転領域にあるときには、各気筒サイクルにおいて、当該機関速度において空気充填量が最大となる時期よりも遅角側に設定される遅閉じ範囲内で前記吸気弁が閉じるように前記吸気閉弁時期可変機構を制御し、且つ、前記機関運転状態が前記第１運転領域よりも低負荷ないし高速側の第２運転領域にあるときには、各気筒サイクルにおいて、当該機関速度において空気充填量が最大となる時期よりも進角側に設定され且つ前記遅閉じ範囲から離間した早閉じ範囲内で前記吸気弁が閉じるように前記吸気閉弁時期可変機構を制御し、且つ、前記機関運転状態が前記第１運転領域と前記第２運転領域との間で移行するときに、前記吸気弁の閉弁時期が前記遅閉じ範囲と前記早閉じ範囲との間で移行し且つ前記スロットル弁が一時的に閉方向に作動する運転領域移行動作が生じるように前記吸気閉弁時期可変機構および前記スロットルアクチュエータを制御し、且つ、前記運転領域移行動作の実行中を判定し、且つ、前記運転領域移行動作の終了を判定し、且つ、前記運転領域移行動作の実行中を判定したときには、前記ガス流量制御弁が第１所定開度になるように前記ガス流量制御アクチュエータを制御し、且つ、前記運転領域移行動作の終了を判定したときには、前記ガス流量制御弁が前記第１所定開度よりも大きい第２所定開度になるように前記ガス流量制御アクチュエータを制御するものであるとする。
【００２６】
この構成により、前記内燃機関システムの制御方法と同様の作用効果が得られる。
【００２７】
前記ガス通路は、前記内燃機関の排気通路に連通しているものであってもよく、蒸発燃料吸収容器（キャニスタ）を介して大気に連通しているものであってもよい。
【発明の効果】
【００２８】
以上説明したように、本発明の内燃機関システムの制御方法および内燃機関システムによると、機関運転状態が第１運転領域と第２運転領域との間で移行するときに、吸気弁の閉弁時期が遅閉じ範囲と早閉じ範囲との間で移行し且つスロットル弁が一時的に閉方向に作動する運転領域移行動作が生じるようにするとともに、運転領域移行動作の実行中を判定したとき、ガス流量制御弁を第１所定開度に制御し、運転領域移行動作の終了を判定したとき、ガス流量制御弁を前記第１所定開度よりも大きい第２所定開度に制御するようにしたことにより、スロットル弁の一時的閉作動制御中に、ガス流量の過剰による有効圧縮比の過大を防止することができ、吸気弁の閉弁時期の遅閉じ範囲と早閉じ範囲との間の移行時に、開き気味のスロットル弁開度を前提として、制御パラメータの設定を行なうことが可能となり、よって、ポンプ損失を低減することができて、高い機関運転効率を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施形態に係る内燃機関システムの概略構成図である。
【図２】前記内燃機関システムにおける蒸発燃料パージシステムの概略構成図である。
【図３】図１の実施形態に係る吸気弁駆動機構の具体的な構成を示す斜視図である。
【図４】前記吸気弁駆動機構の要部を示す断面図であり、（Ａ）は大リフト制御状態においてバルブリフト量が０のときを示し、（Ｂ）は大リフト制御状態においてバルブリフト量が最大のときを示し、（Ｃ）は小リフト制御状態においてバルブリフト量が０のときを示し、（Ｄ）は小リフト制御状態においてバルブリフト量が最大のときを示す。
【図５】前記吸気弁駆動機構の設定例を示す図である。
【図６】制御ユニットによるエンジンの制御例を示すフローチャートである。
【図７】制御ユニットによるエンジンの制御例を示すフローチャートである。
【図８】図６のフローチャートにおいて運転領域を判定するための制御マップの例を示す特性図である。
【図９】図６のフローチャートによって設定される早閉じモードでの吸気弁閉タイミング（吸気弁の閉弁時期）の制御例を示す図である。
【図１０】図６のフローチャートによって設定される早閉じモードでのスロットル開度の制御例を示す図である。
【図１１】図６のフローチャートによる遅角遷移モードでの制御例を示すタイミングチャートである。
【図１２】図７のフローチャートによって設定される遅閉じモードでの吸気弁閉タイミング（吸気弁の閉弁時期）の制御例を示す図であり、（Ａ）はスロットル開度を並行して制御する場合を示し、（Ｂ）はスロットル開度を一定に維持する場合を示す。
【図１３】図７のフローチャートによって設定される遅閉じモードでのスロットル開度の制御例を示す図であり、（Ａ）はスロットル開度を並行して制御する場合を示し、（Ｂ）はスロットル開度を一定に維持する場合を示す。
【図１４】図７のフローチャートによる進角遷移モードでの制御例を示すタイミングチャートである。
【図１５】図６および図７のフローチャートを実行した制御例を示す吸気弁閉タイミング（吸気弁の閉弁時期）と目標空気充填量との関係のグラフであり、（Ａ）は遅閉じモードでの吸気弁閉タイミングの制御において、スロットル開度を並行して制御する場合を示し、（Ｂ）は遅閉じモードでの吸気弁閉タイミングの制御において、スロットル開度を一定に維持する場合を示す。
【図１６】エンジン回転速度に対する所定の判定開度の変化を示すグラフである。
【図１７】エンジン回転速度に対する所定の第１および第２判定タイミングの変化を示すグラフである。
【図１８】制御ユニットの、遅角遷移モードおよび進角遷移モードにおけるＥＧＲ量およびパージ量の制御処理動作を示すフローチャートである。
【図１９】車両の減速時において、遅閉じモードから進角遷移モードを経由して早閉じモードへ移行する場合の吸入空気量の変化、パージ弁アクチュエータへ出力するパージ弁開度信号のデューティ比の変化、および、このデューティ比の変化によるパージ量の変化の一例を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
【００３１】
図１は、本発明の実施形態に係る内燃機関システムの概略構成図である。
【００３２】
図１を参照して、同内燃機関システムは、エンジン１、エンジン１に付随する様々なアクチュエータ、様々なセンサ、および該センサからの信号に基づきアクチュエータを制御する制御器としての制御ユニット１００を有する。
【００３３】
エンジン１は、火花点火式内燃機関であって、４つの気筒１１を有するものであるが、いかなる数の気筒１１を有するものであってもよい。エンジン１は、自動車等の車両に搭載され、そのクランクシャフト１４は、前記車両に搭載された動力伝達装置（変速機やディファレンシャル機構）を介して前記車両の車輪（駆動輪）に連結されており、エンジン１の動力が、動力伝達装置によって車輪に伝達されて、車両を推進する。
【００３４】
エンジン１は、１３以上の幾何学的圧縮比を持ち、この幾何学的圧縮比は、１４以上１６以下であるのが好ましい。幾何学的圧縮比が大きいということは、膨張比が大きいことを意味するので、幾何学的圧縮比が大きいほど、エンジン１の運転効率は上がる。そこで、本実施形態では、幾何学的圧縮比を１３以上に設定し、点火リタード等の方法によってノッキングを回避しつつ高トルクと燃費の大幅な低減とを図ることとしている。
【００３５】
尤も、圧縮比が高いほど、異常燃焼発生の可能性が高まるので、有効圧縮比を小さくする、すなわち、気筒空気充填量を下げる必要が生じる。そうなると、気筒容積の割に得られる出力が低下するために、エンジン１の重量比で見たときの効率は低下し、また、エンジン１の、車両のエンジンルーム内への搭載性に問題が生じる。従って、幾何学的圧縮比の上限は、１６以下にするのが好ましい。
【００３６】
エンジン１は、シリンダブロック１２と、その上に載置されるシリンダヘッド１３とを備えており、それらの内部に、後述のピストン１５と共に燃焼室１７を規定する４つの気筒１１が形成されている。周知のように、シリンダブロック１２には、ジャーナルやベアリング等によりクランクシャフト１４が回転自在に支持されており、このクランクシャフト１４がピストン１５に対し、コネクティングロッド１６を介して連結されている。
【００３７】
ピストン１５は、各気筒１１内に摺動自在に嵌挿されて燃焼室１７を区画している。シリンダヘッド１３には、気筒１１毎に２つの吸気ポート１８（図１には１つのみ示す）が形成されて、それぞれ燃焼室１７に連通している。同様に、シリンダヘッド１３には、気筒１１毎に２つの排気ポート１９（図１には１つのみ示す）が形成されて、それぞれ燃焼室１７に連通している。シリンダヘッド１３には、吸気弁２１および排気弁２２が、それぞれ、吸気ポート１８および排気ポート１９を燃焼室１７から遮断（閉）可能なように配設されている。吸気弁２１は、動弁装置としての吸気弁駆動機構３０により、排気弁２２は排気弁駆動機構４０により、それぞれ駆動されて、所定のタイミングで往復動して、吸気ポート１８および排気ポート１９をそれぞれ開閉するものである。
【００３８】
吸気弁駆動機構３０は、後述のインナシャフト１０５を有し、排気弁駆動機構４０は、排気カムシャフト４１を有する。インナシャフト１０５および排気カムシャフト４１は、クランクシャフト１４により、周知のチェーン／スプロケット機構等の動力伝達機構を介して、該クランクシャフト１４に同期して駆動される。この動力伝達機構は、周知のように、クランクシャフト１４が二回転する間に、インナシャフト１０５および排気カムシャフト４１が一回転するように構成される。吸気弁２１および排気弁２２は、インナシャフト１０５および排気カムシャフト４１によりそれぞれ駆動される、つまりクランクシャフト１４により、該クランクシャフト１４に同期して駆動されることになる。尚、吸気弁駆動機構３０については、後に詳細に説明する。
【００３９】
インナシャフト１０５の位相角は、位相センサ３５により検出され、その位相センサ３５による検出信号θVCT_Aが制御ユニット１００に入力される。
【００４０】
シリンダヘッド１３における各気筒１１の中心軸線上には、点火プラグ５１が配設されている。この点火プラグ５１は、例えばねじ等の周知の構造によってシリンダヘッド１３に取り付けられている。点火プラグ５１による点火を行わせる点火システム５２は、制御ユニット１００からの制御信号ＳＡDを受けて、点火プラグ５１が所望の点火タイミングで火花を発生するよう、それに通電する。
【００４１】
シリンダヘッド１３の一側（図例では吸気側）には、燃料噴射弁５３が、例えばブラケットを使用する等の周知の構造で取り付けられている。この燃料噴射弁５３の先端は、上下方向については２つの吸気ポート１８の下方に、また、水平方向についてはそれら２つの吸気ポート１８の中間に位置して、燃焼室１７内に臨んでいる。
【００４２】
燃料噴射弁５３に燃料を供給する燃料供給システム５４は、図示は省略するが、燃料噴射弁５３に燃料を昇圧して供給する高圧ポンプと、この高圧ポンプに燃料タンクから燃料を送給する配管やホース等と、燃料噴射弁５３を駆動する電気回路とを備えている。この電気回路は、制御ユニット１００からの制御信号ＦＰDを受けて燃料噴射弁５３のソレノイドを作動させ、所定のタイミングで所望量の燃料を燃焼室１７内に噴射させる。
【００４３】
吸気ポート１８は、吸気マニホールド５５内の吸気経路５５ｂ（吸気ポート１８と共に、燃焼室１７内へ導入される空気が通過する吸気通路を構成する）によってサージタンク５５ａに連通している。図示しないエアクリーナからの吸気流は、スロットルボデー５６を通過してサージタンク５５ａに供給される。スロットルボデー５６にはスロットル弁５７が配置されており、周知のようにサージタンク５５ａに向かう吸気流を絞って、その流量を調整する。そして、スロットルアクチュエータ５８が、制御ユニット１００からの制御信号ＴＶＯDを受けて、スロットル弁５７を駆動してその開度（以下、スロットル開度という）を調整する。
【００４４】
排気ポート１９は、排気マニホールド６０内の排気経路によって周知のように排気管内の通路に連通している。排気マニホールド６０よりも下流の排気通路には、一つ以上の触媒コンバータ６１を有する排気ガス浄化システムが配置される。触媒コンバータ６１は、周知の三元触媒、リーンＮＯｘ触媒、酸化触媒等とすることができ、それ以外にも、特定の燃料制御手法による排気ガス浄化の目的にかなうものであれば、いかなるタイプの触媒としてもよい。
【００４５】
また、排気ガスの一部を吸気系に循環させる（以下、ＥＧＲともいう）ために、吸気マニホールド５５（スロットル弁５７よりも下流側）と排気マニホールド６０との間がＥＧＲパイプ６２（排気還流通路）によって接続されている。排気側の圧力は吸入側よりも高いので、排気ガスの一部は、ＥＧＲパイプ６２を介して吸気マニホールド５５に流れ込むようになり（この流れ込むガスをＥＧＲガスと呼ぶ）、吸気マニホールド５５から燃焼室１７に吸入される新気と混ざることになる。ＥＧＲパイプ６２にはＥＧＲ弁６３が配設され、ＥＧＲガスの流量を調整するようになっている。そして、ＥＧＲ弁アクチュエータ６４が、制御ユニット１００からの制御信号ＥＧＲOPENを受けて、ＥＧＲ弁６３を駆動してその開度を調整する。
【００４６】
本実施形態では、図２に示すように、蒸発燃料パージシステムが設けられている。この蒸発燃料パージシステムは、内部に活性炭等の吸着剤を収容したキャニスタ８１（蒸発燃料吸収容器）を備えている。このキャニスタ８１は、接続管８３を介して燃料タンク８２と接続され、キャニスタ８１の内部と燃料タンク８２内とが連通している。また、キャニスタ８１は、パージ管８４を介して、スロットル弁５７下流の前記吸気通路（吸気マニホールド５５内の吸気経路５５ｂ）と接続されている。このパージ管８４は、キャニスタ８１を介して大気に連通している。これにより、接続管８３もキャニスタ８１を介して大気に連通していることになる。
【００４７】
前記パージ管８４には、パージ弁８５が配設され、蒸発燃料のパージ流量を調整するようになっている。そして、パージ弁アクチュエータ８６が、制御ユニット１００からの制御信号ＰＵＲを受けて、パージ弁８５を駆動してその開度を調整する。パージ弁アクチュエータ８６は、デューティソレノイドからなり、制御信号ＰＵＲに応じたデューティ比でもってパージ弁８５を駆動する。
【００４８】
燃料タンク８２内の蒸発燃料は、接続管８３を介してキャニスタ８１内部へ流動し、キャニスタ８１は、その蒸発燃料を吸着剤に吸着して蓄える。蒸発燃料以外の空気は、大気中に放出される。そして、エンジン１の運転中にパージ弁８５が開かれると、吸気経路５５ｂ内の負圧によって、キャニスタ８１に蓄えられた蒸発燃料がパージ管８４を介して吸気経路５５ｂに導入される。
【００４９】
前記ＥＧＲパイプ６２（内燃機関の排気通路に連通）およびパージ管８４（キャニスタ８１を介して大気に連通）は、本発明のガス通路に相当し、ＥＧＲ弁６３およびパージ弁８５は、本発明のガス流量制御弁に相当し、ＥＧＲ弁アクチュエータ６４およびパージ弁アクチュエータ８６は、本発明のガス流量制御アクチュエータに相当する。
【００５０】
制御ユニット１００は、周知のマイクロコンピュータをベースとするコントローラであって、プログラムを実行する中央算出処理装置（ＣＰＵ）と、例えばＲＡＭやＲＯＭにより構成されてプログラムおよびデータを格納するメモリと、電気信号の入出力をする入出力（Ｉ／Ｏ）バスとを備えている。
【００５１】
制御ユニット１００は、エアフローセンサ７１から吸気流量ＡＦ、吸気圧センサ７２から吸気マニホールド圧ＭＡＰ、クランク角センサ７３からクランク角パルス信号、というように種々の入力を受け入れる。制御ユニット１００は、例えば、クランク角パルス信号に基づいて、エンジン回転速度（以下、機関速度ともいう）ＮENGを計算する。また、制御ユニット１００は、酸素濃度センサ７４から排気ガスの酸素濃度ＥＧＯについての入力も受け入れる。さらに、アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセル開度センサ７５からのアクセル開度信号αを受け入れる。また、制御ユニット１００は、自動変速機５の変速機構４の出力軸の回転速度を検出する車速センサ７６からの車速信号ＶＳＰを受け入れる。
【００５２】
より具体的に、制御ユニット１００は、前記のような入力に基づいて、以下のようなエンジン１の制御パラメータを計算する。例えば、所望のスロットル開度ＴＶＯ、燃料噴射量ＦＰ、点火タイミングＳＡ、バルブ位相角θVCT、ＥＧＲ量ＱEGR（ＥＧＲガス流量）、蒸発燃料のパージ量ＱPUR（パージガス流量）等である。そして、それら制御パラメータに基づいて、対応する制御信号として、スロットル開度信号ＴＶＯD、燃料噴射パルス信号ＦＰD、点火パルス信号ＳＡD、バルブ位相角信号θVCT_D、、ＥＧＲ開度信号ＥＧＲOPENおよびパージ弁開度信号ＰＵＲDを、スロットルアクチュエータ５８、燃料供給システム５４、点火システム５２、後述の吸気カムシャフト位相可変機構３２、ＥＧＲ弁アクチュエータ６４、およびパージ弁アクチュエータ８６にそれぞれ出力する。
【００５３】
前記ＥＧＲ量ＱEGR（ＥＧＲ弁６３の開度）および前記パージ量ＱPUR（パージ弁８５の開度）は、各々、エンジン運転状態に応じて予め設定されていて、それぞれＥＧＲベースマップおよびパージベースマップとして前記メモリに記憶されており、制御ユニット１００は、所望のＥＧＲ量ＱEGRおよびパージ量ＱPURを、エンジン運転状態に応じて、それぞれＥＧＲベースマップおよびパージベースマップから求める。
【００５４】
次に、図３および図４を参照して、本実施形態に係る吸気弁駆動機構３０の詳細について説明する。図３は、図１の実施形態に係る吸気弁駆動機構３０の具体的な構成を示す斜視図であり、図４は、図１の吸気弁駆動機構３０の要部を示す断面図である。図４において、（Ａ）は大リフト制御状態においてバルブリフト量が０のときを示し、（Ｂ）は大リフト制御状態においてバルブリフト量が最大のときを示し、（Ｃ）は小リフト制御状態においてバルブリフト量が０のときを示し、（Ｄ）は小リフト制御状態においてバルブリフト量が最大のときを示している。
【００５５】
本実施形態の吸気弁駆動機構３０は、吸気カムシャフト位相可変機構（可変カムタイミングメカニズム；以下、ＶＣＴ機構という）３２を備えており、これはチェーンドライブ機構によってクランクシャフト１４に駆動連結されている。このチェーンドライブ機構は、ドリブンスプロケット１０４の他に、図示しないが、クランクシャフト１４のドライブスプロケットと、それら両スプロケットに巻き掛けられたチェーンとを備える。
【００５６】
ＶＣＴ機構３２は、ドリブンスプロケット１０４に一体に回転するように固定されたケースと、それに収容され且つインナシャフト１０５に一体に回転するように固定されたロータとを有する。ケースとロータとの間には複数の液圧室が、インナシャフト１０５の中心軸Ｘ（図４に示す）の周りに（周方向に）並んで形成される。そして、ポンプにより加圧された液体（例えばエンジンオイル）が各々の液圧室に選択的に供給されて、互いに対向する液圧室の間に圧力差を形成する。
【００５７】
ＶＣＴ機構３２を制御するＶＣＴ制御ユニットとして機能する制御ユニット１００が、ＶＣＴ機構３２の電磁バルブ３２ａに制御信号θVCT_Dを出力し、この制御信号θVCT_Dを受けて、電磁バルブ３２ａが液圧のデューティ制御をすることで、前記液圧室に供給する液体の流量や圧力等を調整する。これにより、スプロケット１０４とインナシャフト１０５との間の実際の位相差が変更され、それによって、周知のようにインナシャフト１０５の所望の回転位相が達成される。なお、制御ユニット１００とは別構成の制御ユニットでＶＣＴ制御ユニットを構成してもよい。
【００５８】
インナシャフト１０５は、図４（Ａ）〜（Ｄ）に示すように各々の気筒１１に対応して一体的に設けられたディスク形状の偏心カム１０６を有する。この偏心カム１０６は、インナシャフト１０５の軸芯（中心軸Ｘ）から偏心して設けられ、ＶＣＴ機構３２により規定される位相で回転する。この偏心カム１０６の外周にはリング状アーム１０７の内周が回転自在に嵌め合わされており、インナシャフト１０５がその中心軸Ｘ周りに回転すると、リング状アーム１０７は、同じ中心軸Ｘの回りを公転しながら偏心カム１０６の中心の周りを回動する。
【００５９】
また、前記インナシャフト１０５には、気筒１１毎にロッカーコネクタ１１０が配設されている。このロッカーコネクタ１１０は円筒状で、インナシャフト１０５に外挿されて同軸に軸支され、換言すれば、その中心軸Ｘ周りに回動可能に支持されている一方、該ロッカーコネクタ１１０の外周面はベアリングジャーナルとされ、シリンダヘッド１３に配設されたベアリングキャップ（図示せず）によって回転可能に支持されている。
【００６０】
前記ロッカーコネクタ１１０の両端には、第１および第２のロッカーカム１１１、１１２がそれぞれ一体的に設けられている。両者の構成は同じなので、図４（Ａ）〜（Ｄ）にはロッカーカム１１１について示すが、このロッカーカム１１１は、カム面１１１ａと円周状のベース面１１１ｂとを有し（図４（Ｄ）参照）、それらはいずれもタペット１１５の上面に摺接するようになっている。ロッカーカム１１１は、連続的には回転せず、揺動運動することを除いては、一般的な吸気弁駆動機構のカムと同様にタペット１１５を押圧してバルブを開くものである。タペット１１５はバルブスプリング１１６で支えられている。バルブスプリング１１６は、周知のように保持器１１７、１１８の間に支持されている。
【００６１】
再度、図３を参照すると、インナシャフト１０５およびロッカーカム部品１１０〜１１２の組立体と並んで、その上方にコントロールシャフト１２０が配置されている。このコントロールシャフト１２０は、図示しないベアリングによって回転可能に支持されており、その長手方向の中央付近には、外周面から突出する同軸状のウォームギヤ１２１が一体的に設けられている。
【００６２】
ウォームギヤ１２１はウォーム１２２と噛合している。このウォーム１２２は、可変バルブリフト機構（ＶＶＬ）のアクチュエータである例えばステッピングモータ１２３の出力軸に固定されている。そして、制御ユニット１００からの制御信号（バルブリフト量信号）θVVL_Dを受けたステッピングモータ１２３の作動により、コントロールシャフト１２０を所望の位置に回動させることができる。こうして回動されるコントロールシャフト１２０には、気筒１１毎のコントロールアーム１３１が取り付けられており、これらコントロールアーム１３１は、コントロールシャフト１２０の回動によって一体的に回動される。
【００６３】
また、そうして回動されるコントロールアーム１３１は、コントロールリンク１３２によってリング状アーム１０７に連結されている。すなわち、コントロールリンク１３２の一端部は、コントロールピボット１３３によってコントロールアーム１３１の先端部に回転自在に連結され、該コントロールリンク１３２の他端部は、コモンピボット１３４によってリング状アーム１０７に回転自在に連結されている。
【００６４】
ここで、コモンピボット１３４は、前記のようにコントロールリンク１３２の他端部をリング状アーム１０７に連結するとともに、このリング状アーム１０７を貫通してそれをロッカーリンク１３５の一端部にも回転自在に連結している。そして、このロッカーリンク１３５の他端部が、ロッカーピボット１３６によってロッカーカム１１１に回転自在に連結されており、これによりリング状アーム１０７の回転がロッカーカム１１１に伝えられるようになっている。
【００６５】
より具体的に、インナシャフト１０５が回転して、これと一体に偏心カム１０６が回転するとき、図４（Ａ）および（Ｃ）に示すように偏心カム１０６が下側に位置すれば、リング状アーム１０７も下側に位置するようになり、一方、図４（Ｂ）および（Ｄ）に示すように偏心カム１０６が上側に位置すれば、リング状アーム１０７も上側に位置するようになる。
【００６６】
その際、リング状アーム１０７とコントロールリンク１３２とを連結するコモンピボット１３４の位置は、コントロールピボット１３３の位置と、偏心カム１０６およびリング状アーム１０７の共通中心位置との、３者相互の位置関係によって規定されるから、図示のようにコントロールピボット１３３の位置が変化しない（コントロールシャフト１２０が回動しない）とすれば、コモンピボット１３４は、偏心カム１０６およびリング状アーム１０７の共通中心周りの回転のみに対応して概略上下に往復動作するようになる。
【００６７】
そのようなコモンピボット１３４の往復動作は、ロッカーリンク１３５によって第１のロッカーカム１１１に伝えられ、該第１のロッカーカム１１１を、ロッカーコネクタ１１０で連結された第２のロッカーカム１１２と共に中心軸Ｘ周りに揺動させる。こうして揺動するロッカーカム１１１は、図４（Ｂ）および（Ｃ）に示すように、カム面１１１ａがタペット１１５の上面に接触する間は、当該タペット１１５をバルブスプリング１１６のばね力に抗して押し下げ、このタペット１１５が吸気弁２１を押し下げて、吸気ポート１８を開かせる。
【００６８】
一方、図４（Ａ）および（Ｄ）に示すように、ロッカーカム１１１のベース面１１１ｂがタペット１１５の上面に接触するとき、タペット１１５は押し下げられない。これは、中心軸Ｘを中心とするロッカーカム１１１のベース面１１１ｂの半径が、その中心軸Ｘとタペット１１５の上面との間隔以下に設定されているからである。
【００６９】
上述の如きコントロールピボット１３３と、コモンピボット１３４と、偏心カム１０６およびリング状アーム１０７の共通中心との相互の位置関係において、コントロールピボット１３３の位置が変化すれば、これにより３者相互の位置関係に変化が生じ、コモンピボット１３４は前記とは異なる軌跡を描いて往復動作するようになる。
【００７０】
よって、ステッピングモータ１２３の作動によりコントロールシャフト１２０およびコントロールアーム１３１を回転させて、コントロールピボット１３３の位置を変えることにより、ロッカーカム１１１，１１２の揺動範囲を変更することができる。例えば、コントロールアーム１３１を図４において時計回りに回動させて、コントロールピボット１３３を、図４（Ａ）に示す位置から図４（Ｃ）に示すように左斜め上側にずらすと、ロッカーカム１１１の揺動範囲は、相対的にベース面１１１ｂがタペット１１５の上面に接触する傾向の強いものとなる。
【００７１】
図５は、本実施形態に係る吸気弁駆動機構３０の設定例を示す図である。
【００７２】
図５を参照して、本実施形態では、上述した吸気弁駆動機構３０およびこれに関連する構成部品（特にＶＣＴ機構３２および可変バルブリフト機構）により、バルブリフト量θVVLは、例えばθVVL_minからθVVL_maxまでの範囲で、各気筒１１への目標空気充填量ＣＥの増加に応じて増大するように制御されるとともに、吸気弁２１の閉弁時期（吸気弁閉タイミングともいう）は、バルブリフト量θVVLの増大に応じてθVCT_minからθVCT_maxの範囲で連続的に遅角する。吸気弁２１の開弁時期および閉弁時期は、必要に応じていかなる組合せも可能であり、例えば、バルブリフト量を０にするいわゆるロストモーション動作も可能である。このように吸気弁駆動機構３０（特にＶＣＴ機構３２および可変バルブリフト機構）は、吸気弁２１の閉弁時期を制御する吸気閉弁時期可変機構を構成することになる。
【００７３】
本実施形態では、例えばエンジン回転速度ＮENGが１５００ｒｐｍの時の吸気行程において吸気弁２１を開閉する際、吸気弁２１の開弁時期については、殆どの運転領域で排気上死点直前（クランク角度で例えば２０°ＣＡ）から開弁を開始し、エンジン１の要求トルク（目標トルクＴＱ）に応じて閉弁時期を変更するようにしている。
【００７４】
ここで、本実施形態では、吸気弁２１の閉弁時期として、当該エンジン回転速度ＮENGにおいて目標空気充填量ＣＥが最大となる吸気弁閉タイミングよりも進角側に設定される第１閉弁タイミング範囲ＩＶＣ1st（早閉じ範囲に相当）と、当該エンジン回転速度ＮENGにおいて目標空気充填量ＣＥが最大となる吸気弁閉タイミングよりも遅角側に設定され且つ前記第１閉弁タイミング範囲ＩＶＣ1stから離間した第２閉弁タイミング範囲ＩＶＣ2nd（遅閉じ範囲に相当）とが設定されており、吸気弁２１が第１閉弁タイミング範囲ＩＶＣ1stで閉じるように運転される早閉じモードＭEIVCと、吸気弁２１が第２閉弁タイミング範囲ＩＶＣ2ndで閉じるように運転される遅閉じモードＭLIVCと、運転モードを遅閉じモードＭLIVCから早閉じモードＭEIVCに切り換える進角遷移モードＭTR-Aと、運転モードを早閉じモードＭEIVCから遅閉じモードＭLIVCに切り換える遅角遷移モードＭTR-Rとを設定可能に構成されている。なお、第１および第２閉弁タイミング範囲ＩＶＣ1st，ＩＶＣ2ndは、当該エンジン回転速度ＮENGにおいて目標空気充填量ＣＥが最大となる吸気弁閉タイミングを挟んで進角側および遅角側にそれぞれ設定されており、詳しくは後述するように、必ずしも吸気下死点を基準として設定されるものではない（後述する図１５参照）。
【００７５】
前記遅閉じモードＭLIVCは、エンジン１における機関負荷（要求負荷、つまり目標空気充填量ＣＥと言い換えることができる）と機関速度（エンジン回転速度ＮENG）とからなるエンジン運転状態（機関運転状態）が高負荷低速側の運転領域（第１運転領域に相当）にあるときに選択されるモードであり、この遅閉じモードＭLIVCでは、吸気弁２１のバルブリフト量θVVLを大きくし、このバルブリフト量θVVLに対応して吸気弁閉タイミングを例えば吸気下死点よりも遅角する。以下、前記高負荷低速側の運転領域のことを、遅閉じ運転領域という。
【００７６】
一方、前記早閉じモードＭEIVCは、前記エンジン運転状態が前記遅閉じ運転領域よりも低負荷ないし高速側の運転領域（第２運転領域に相当）にあるときに選択されるモードであり、この早閉じモードＭEIVCでは、吸気弁２１のバルブリフト量θVVLを小さくし、このバルブリフト量θVVLに対応して吸気弁閉タイミングを例えば吸気下死点よりも進角する。以下、前記遅閉じ運転領域よりも低負荷ないし高速側の運転領域のことを、早閉じ運転領域という。
【００７７】
なお、本実施形態では、後述の如く、運転モードの切換にヒステリシスを設けているために、遅閉じ運転領域から早閉じ運転領域への切換え時と、早閉じ運転領域から遅閉じ運転領域への切換え時とで、両運転領域が変化することになる（図８参照）。
【００７８】
前述の如く、早閉じモードＭEIVCが設定される第１閉弁タイミング範囲ＩＶＣ1stは、遅閉じモードＭLIVCが設定される第２閉弁タイミング範囲ＩＶＣ2ndよりも進角し且つ離間している。これら閉弁タイミング範囲ＩＶＣ1st，ＩＶＣ2ndの間には、遅閉じモードＭLIVCおよび早閉じモードＭEIVCでは吸気弁２１が閉じることのない中間閉弁タイミング範囲ＩＶＣIMが設定されている。後述の如く、遅角遷移モードＭTR-Rおよび進角遷移モードＭTR-Aにおいて、吸気弁閉タイミングが中間閉弁タイミング範囲ＩＶＣIMとなる。
【００７９】
次に、上述のような運転モードを設定している理由について説明する。
【００８０】
エンジン１の出力を高め、燃費を低減するために膨張比を高くする一方で、異常燃焼発生を抑制するために、吸気弁２１の閉弁時期を吸気下死点よりも進角または遅角させて、有効圧縮比を低くする方法として、吸気弁２１の閉弁時期を吸気下死点よりも進角する早閉じでエンジン１を運転制御する場合には、図４（Ａ）および（Ｂ）から明らかなように、ロッカーカム１１１の揺動量は、小さくなり、バルブスプリング１１６の抵抗も小さくなるので、低負荷側では好ましいものとなる。しかし、要求負荷の増加に応じて、機関速度が上昇するのに連れて、所定の気筒空気充填量を得るための吸気弁２１の閉弁時期は遅角する。また、機関速度上昇に伴い、気筒内の混合気の流動性が高まる等の理由により異常燃焼発生可能性は低くなるので、目標とする吸気弁閉タイミングの進角側への制限量は低下する。従って、吸気弁閉タイミングＩＶＣを、機関速度上昇に伴い高い速度で遅角させる必要がある。しかしながら、吸気弁駆動機構３０の応答遅れにより、吸気弁２１の閉弁時期を目標に沿って高い速度で遅角させることは困難であるので、実際の吸気弁閉タイミングが、目標とする吸気弁閉タイミングよりも進角側となって、気筒空気充填量の低下を招く虞れがある。
【００８１】
他方、吸気弁閉タイミングＩＶＣを、当該エンジン回転速度ＮENGにおいて気筒空気充填量が最大となるタイミングよりも遅角側に設定した場合、ピストン１５が下死点に移動するまで気筒１１内に空気を導入する。更に下死点を越えてピストン１５が上昇中に、気筒内の空気を吸気通路内に戻すことで有効圧縮比を低減する。これを実現するためには、吸気弁２１のバルブリフト量および動弁範囲を最大値近傍まで大きく設定する必要があり（図５参照）、機械的損失が大きくなる懸念がある。
【００８２】
そこで、本実施形態では、第１閉弁タイミング範囲ＩＶＣ1stと第２閉弁タイミング範囲ＩＶＣ2ndとを設定し、高圧縮比エンジンにおいて、可及的に連続的な運転領域で膨張比を高めるとともに、異常燃焼懸念の高い中間閉弁タイミング範囲ＩＶＣIMでは、ノッキング対策を講じることによって、プリイグニション等の異常燃焼を回避しつつ、出力の向上と燃費の低減とを図ることとしているのである。
【００８３】
このような構成を実現するため、本実施形態では、図６および図７のフローチャートが実行されるように設定されている。
【００８４】
図６および図７は、本発明の実施形態に係るエンジン１の制御例を示すフローチャートである。
【００８５】
まず、図６を参照して、制御ユニット１００は、最初に諸設定の初期化を実行する（ステップＳ１）。この初期化において、制御ユニット１００は、現在の運転モードＭを早閉じモードＭEIVCに設定する。
【００８６】
次いで、制御ユニット１００は、アクセル開度センサ７５からのアクセル開度信号α、クランク角パルス信号に基づくエンジン回転速度ＮENG、車速センサ７６からの車速信号ＶＳＰを読み取りまたは算出し、これらの情報に基づいて、目標トルクＴＱを算出する（ステップＳ２）。
【００８７】
次いで、制御ユニット１００は、目標トルクＴＱおよびエンジン回転速度ＮENGに基づき、燃料噴射量ＦＰ（或いは空燃比）、目標空気充填量ＣＥ、ＥＧＲ量ＱEGR、パージ量ＱPURおよび点火タイミングＳＡを算出する（ステップＳ３）。
【００８８】
次いで、制御ユニット１００は、予め前記メモリに記憶された制御マップＭ１のデータを読み取り、この制御マップＭ１に基づいて目標空気充填量ＣＥとエンジン回転速度ＮENGの値とに適合する現在の運転領域Ｒを判定する（ステップＳ４）。この結果、制御ユニット１００は、運転領域Ｒを図８に示すように判定する。
【００８９】
図８は、図６のフローチャートにおいて判定される運転領域の例を示す特性図である。
【００９０】
図８に示すように、本実施形態では、エンジン回転速度ＮENGに比例する特性線Ｌ１，Ｌ２（機関速度毎に定めた所定空気充填量（所定負荷）であるとも言える）を設定し、特性線Ｌ１に対して高負荷低速側である遅閉じ運転領域ＲLIVC（特性線Ｌ１上も含む）、つまり目標空気充填量が前記所定空気充填量以上である（要求負荷が前記所定負荷以上である）遅閉じ運転領域ＲLIVCでは遅閉じモードＭLIVCが、特性線Ｌ２に対して低負荷ないし高速側の早閉じ運転領域ＲＥIVC、つまり目標空気充填量が前記所定空気充填量よりも少ない（要求負荷が前記所定負荷よりも小さい）早閉じ運転領域ＲＥIVCでは、早閉じモードＭEIVCが、それぞれ選定されるように設定されている。図示の例において、特性線Ｌ１と特性線Ｌ２との間の過渡領域ＲTRは、ヒステリシスを設けて運転モードの切換に用いられる領域であり、早閉じ運転領域ＲEIVCから要求負荷が高くなっても、特性線Ｌ１に達するか又は特性線Ｌ１を越えるまでは、運転モードは早閉じモードＭEIVCが維持され、遅閉じ運転領域ＲLIVCから要求負荷が低くなっても、特性線Ｌ２を越えるまでは、運転モードは遅閉じモードMLIVCが維持される。なお、ヒステリシスを設ける必要は必ずしもないが、過渡的で不安定な進角遷移モードＭTR-Aや遅角遷移モードＭTR-Rが生じる機会を出来る限り少なくするためには、ヒステリシスを設けることが好ましい。
【００９１】
図６を参照して、制御ユニット１００は、現在の運転モードＭが早閉じモードＭEIVCであるか否かを判定する（ステップＳ５）。仮に運転モードＭが早閉じモードＭEIVCである場合、制御ユニット１００は、さらに現在の目標空気充填量ＣＥおよびエンジン回転速度ＮENGに基づき現在の運転領域Ｒを判定し、現在の運転領域Ｒが遅閉じ運転領域ＲLIVC以外であるか、すなわち要求負荷に基づく吸気弁閉タイミングＩＶＣが第２閉弁タイミング範囲ＩＶＣ2nd以外にあるか否かを判定する（ステップＳ６）。現在の運転領域Ｒが遅閉じ運転領域ＲLIVC以外である場合、制御ユニット１００は、運転モードＭを早閉じモードＭEIVCに設定する（ステップＳ７）。次いで、制御ユニット１００は、この早閉じモードＭEIVCでの目標空気充填量ＣＥ、エンジン回転速度ＮENGに基づき、吸気弁２１のバルブリフト量θVVL、吸気弁２１の開弁期間θVCT、スロットル開度ＴＶＯを算出し（ステップＳ８）、この算出したバルブリフト量θVVL、開弁期間θVCTおよびスロットル開度ＴＶＯ、並びにステップＳ３で算出した燃料噴射量ＦＰ、ＥＧＲ量ＱEGR、パージ量ＱPURおよび点火タイミングＳＡにそれぞれ対応する制御信号θVVL-D、θVCT-D、ＴＶＯD、ＦＰD、ＥＧＲOPEN、ＰＵＲDおよびＳＡDを出力することによって、吸気弁駆動機構３０やスロットル弁５７の各アクチュエータを制御する（ステップＳ９）。その後、ステップＳ２に移行し、上述した制御を繰り返す。
【００９２】
図９は、図６のフローチャートによって設定される早閉じモードＭEIVCでの吸気弁閉タイミングの制御例を示す図である。
【００９３】
図９を参照して、同図に示した制御例では、運転領域Ｒが遅閉じ運転領域ＲLIVC以外、すなわち吸気弁１２の閉弁時期が第１閉弁タイミング範囲ＩＶＣ1stで運転される場合、エンジン回転速度ＮENGが高くなるほど、吸気弁２１の閉弁時期は遅角する。また、目標空気充填量ＣＥが増加するほど、吸気弁２１の閉弁時期は遅角する。この結果、第１閉弁タイミング範囲ＩＶＣ1stで運転される場合では、吸気弁２１の閉弁時期が遅角することによって、空気充填量ＣＥを増加させ、要求トルクに見合うトルクを出力できるようになっている。
【００９４】
図１０は、図６のフローチャートによって設定される早閉じモードＭEIVCでのスロットル開度の制御例を示す図である。
【００９５】
図１０を参照して、同図に示した制御例では、特性線Ｌ１と平行にエンジン回転速度ＮENGに比例する特性線Ｌ３を低負荷側に設定している。特性線Ｌ３は、図８に示す特性線Ｌ２よりも低負荷ないし高速側であってもよく、特性線Ｌ２と同じかまたは特性線Ｌ２に対して高負荷ないし低速側であってもよい。この特性線Ｌ３に対して低負荷ないし高速側の運転領域では、スロットル開度ＴＶＯは、全開になっており、目標空気充填量ＣＥは、専ら、吸気弁２１の閉弁時期で制御されるようになっている。このため、充分な空気充填量ＣＥを確保し、ポンプ損失が生じないように制御することが可能になる。他方、特性線Ｌ１と特性線Ｌ３との間では、要求負荷が高まるに連れて、或いはエンジン回転速度ＮENGが低減するのに連れて、スロットル開度ＴＶＯを小さくするように制御される。このため、エンジン運転状態が、低中負荷中高速運転領域から運転モードＭを遅閉じモードＭLIVCに設定する必要のある高負荷低速運転領域に近づくに連れて、スロットル弁５７下流における、吸気ポート１８を含む吸気通路内の圧力を低減する。これにより、高圧縮比エンジンを採用した本実施形態において、運転モードＭを切り換える過渡的で不安定な運転領域であっても、吸気弁閉タイミングの変化に伴い一時的に気筒空気充填量が過大となることを抑制して、プリイグニション等の異常燃焼を回避することができる。
【００９６】
次に、図６を参照して、ステップＳ６において、現在の運転領域Ｒが遅閉じ領域ＲLIVCである場合（ステップＳ６においてＮＯの場合）、制御ユニット１００は、運転モードＭを遅角遷移モードＭTR-Rに設定する（ステップＳ１０）。次いで、制御ユニット１００は、所定のカウント時間ＣTR-Rをカウント値ＣTRとして設定し（ステップＳ１１）、この遅角遷移モードＭTR-Rでの目標空気充填量ＣＥ、エンジン回転速度ＮENGに基づき、吸気弁２１のバルブリフト量θVVL、吸気弁２１の開弁期間θVCT、ＥＧＲ量ＱEGR、パージ量ＱPURおよびスロットル開度ＴＶＯを算出する（ステップＳ１２）。所定のカウント時間ＣTR-Rを設けているのは、吸気弁駆動機構３０による吸気弁閉タイミング設定が切り換わるまでの間、一時的に目標空気充填量ＣＥを低減してプリイグニション等の異常燃焼を回避するためである。
【００９７】
ステップＳ１２が実行された後は、ステップＳ９に移行することにより、遅角遷移モードＭTR-Rで算出したバルブリフト量θVVL、開弁期間θVCT、ＥＧＲ量ＱEGR、パージ量ＱPURおよびスロットル開度ＴＶＯ、並びにステップＳ３で算出した燃料噴射量ＦＰおよび点火タイミングＳＡにそれぞれ対応する制御信号θVVL-D、θVCT-D、ＥＧＲOPEN、ＰＵＲD、ＴＶＯD、ＦＰDおよびＳＡDを出力することによって、吸気弁駆動機構３０やスロットル弁５７の各アクチュエータを制御する。その後、ステップＳ２に移行し、上述した制御を繰り返す。なお、前記遅角遷移モードＭTR-RにおけるＥＧＲ量ＱEGRおよびパージ量ＱPURについては後に詳細に説明する。
【００９８】
図１１は、図６のフローチャートによる遅角遷移モードＭTR-Rでの制御例を示すタイミングチャートである。
【００９９】
図１１に示すように、遅角遷移モードＭTR-Rでの制御が実行されると、その開始タイミングｔ０からカウント値ＣTRがデクリメントされ（図７のステップＳ２７参照）、タイミングｔ２で終了する。吸気弁駆動機構３０は、カウントを開始したタイミングｔ０から吸気弁閉タイミングを第２閉弁タイミング範囲ＩＶＣ2ndに移動するために、遅角を開始する。この遅角遷移モードＭTR-Rにおいては、スロットルアクチュエータ５８がスロットル弁５７を一時的に閉方向に駆動して、吸気通路内の圧力を低下させる。すなわち、当該エンジン回転速度ＮENGにおいて目標空気充填量ＣＥが最大となる吸気弁閉タイミングよりも進角側で吸気弁２１を閉じる場合には、スロットル開度ＴＶＯが、吸気弁２１の閉弁時期が遅角するのに連れて（例えば遅角に比例して）低減し、当該エンジン回転速度ＮENGにおいて目標空気充填量ＣＥが最大となる吸気弁閉タイミングよりも遅角側で吸気弁２１を閉じる場合には、スロットル開度ＴＶＯが、吸気弁２１の閉弁時期が遅角するのに連れて増大する。これにより、当該気筒１１において、吸気弁２１がプリイグニション等の異常燃焼が懸念される中間閉弁タイミング範囲ＩＶＣIMに入り込んだとしても、スロットル弁５７の一時的閉作動による吸気通路内の圧力の低下によって異常燃焼が防止される。
【０１００】
吸気弁閉タイミングの遷移は、カウントの終了タイミングｔ２よりも早いタイミングｔ１で終了するように、諸元が設定される。すなわち、このタイミングｔ１を経過した時点では、ステップＳ１２で設定されるＥＧＲ量ＱEGRおよびスロットル開度ＴＶＯが、遅閉じモードＭLIVCと同様の値に切り換えられる。このため、タイミングｔ１を経過した時点では、未だ遅角遷移モードＭTR-Rではあるが、運転モードの遷移は実際には終了していることになる。
【０１０１】
次に、図６に示したフローチャートのステップＳ５において、制御ユニット１００に設定されている運転モードＭが早閉じモードＭEIVCではなかった場合（ステップＳ５において、ＮＯの場合）の制御例について、図７に示すフローチャートを参照しながら説明する。
【０１０２】
運転モードＭが早閉じモードＭEIVCではなかった場合、制御ユニット１００は、さらに運転モードＭが遅閉じモードＭLIVCであるか否かを判定する（ステップＳ２０）。仮に運転モードＭが遅閉じモードＭLIVCである場合、制御ユニット１００は、さらに現在の目標空気充填量ＣＥおよびエンジン回転速度ＮENGに基づき運転領域Ｒを判定し、現在の運転領域Ｒが早閉じ運転領域ＲＥIVC以外であるか、すなわち要求負荷に基づく吸気弁閉タイミングＩＶＣが第１閉弁タイミング範囲ＩＶＣ1st以外にあるか否かを判定する（ステップＳ２１）。現在の運転領域Ｒが早閉じ運転領域ＲＥIVC以外である場合、制御ユニット１００は、運転モードＭを遅閉じモードＭLIVCに設定する（ステップＳ２２）。次いで、制御ユニット１００は、この遅閉じモードＭLIVCでの目標空気充填量ＣＥおよびエンジン回転速度ＮENGに基づき、吸気弁２１のバルブリフト量θVVL、吸気弁２１の開弁期間θVCT、スロットル開度ＴＶＯを算出し（ステップＳ２３）、この算出したバルブリフト量θVVL、開弁期間θVCTおよびスロットル開度ＴＶＯ、並びにステップＳ３で算出した燃料噴射量ＦＰ、ＥＧＲ量ＱEGR、パージ量ＱPURおよび点火タイミングＳＡにそれぞれ対応する制御信号θVVL-D、θVCT-D、ＴＶＯD、ＦＰD、ＥＧＲOPEN、ＰＵＲDおよびＳＡDを出力することによって、吸気弁駆動機構３０やスロットル弁５７の各アクチュエータを制御する（ステップＳ９）。その後、ステップＳ２に移行し、上述した制御を繰り返す。
【０１０３】
図１２は、図７のフローチャートによって設定される遅閉じモードＭLIVCでの吸気弁閉タイミングの制御例を示す図であり、図１３は、図７のフローチャートによって設定される遅閉じモードＭLIVCでのスロットル開度の制御例を示す図である。各図において、（Ａ）は目標空気充填量ＣＥに応じてスロットル開度を並行して制御する場合であり、（Ｂ）はスロットル開度を一定に維持する場合である。
【０１０４】
図１２（Ａ）および図１３（Ａ）を参照して、第２閉弁タイミング範囲ＩＶＣ2ndで吸気弁２１が閉じる場合において、スロットル開度ＴＶＯを変更しながら目標空気充填量ＣＥを制御する場合には、目標空気充填量ＣＥの増減に拘わらず、吸気弁閉タイミングを一定にし、スロットル弁５７下流における、吸気ポート１８を含む吸気通路内の圧力を制御することで、気筒空気充填量が変化する。
【０１０５】
他方、図１２（Ｂ）および図１３（Ｂ）に示すように、機関速度が一定の条件のもとでスロットル開度ＴＶＯを一定に維持し、目標空気充填量ＣＥが増加するに連れて吸気弁閉タイミングを進角させる場合には、吸気弁閉タイミングが第２閉弁タイミングＩＶＣ2nd内で進角するに連れて、そのときの最大気筒空気充填量が得られる吸気弁閉タイミングに近づくので、気筒空気充填量が制御される。その際に、スロットル開度ＴＶＯは比較的大きな値で一定に維持され、吸気通路内の圧力が高く維持されるので、ポンプ損失が低い状態が維持される。
【０１０６】
図１２（Ａ）および（Ｂ）の何れの場合においても、エンジン回転速度ＮENGが高くなるほど、吸気弁２１の閉弁時期は遅角する。また、図１３（Ａ）および（Ｂ）の何れの場合においても、エンジン回転速度ＮENGが高くなるほど、スロットル開度ＴＶＯは、大きく制御される。これは、エンジン回転速度ＮENGが高くなるほど、吸気慣性力が増加し、当該エンジン回転速度ＮENGにおいて目標空気充填量ＣＥが最大となる吸気弁閉タイミングが遅角することに対応しているのであり、この制御によって、所要の目標空気充填量ＣＥを確保することができるのである。
【０１０７】
次に、図７を参照して、ステップＳ２１において、現在の要求負荷に基づく吸気弁閉タイミングＩＶＣが第１閉弁タイミング範囲ＩＶＣ1stにある場合（ステップＳ２１において、ＮＯの場合）、制御ユニット１００は、運転モードＭを進角遷移モードＭTR-Aに設定する（ステップＳ２４）。次いで、制御ユニット１００は、所定のカウント時間ＣTR-Aをカウント値ＣTRとして設定し（ステップＳ２５）、この進角遷移モードＭTR-Aでの目標空気充填量ＣＥおよびエンジン回転速度ＮENGに基づき、吸気弁２１のバルブリフト量θVVL、吸気弁２１の開弁期間θVCT、ＥＧＲ量ＱEGR、パージ量ＱPURおよびスロットル開度ＴＶＯを算出する（ステップＳ２６）。
【０１０８】
ステップＳ２６が実行された後は、ステップＳ９に移行することにより、進角遷移モードＭTR-Aで算出したバルブリフト量θVVL、開弁期間θVCT、ＥＧＲ量ＱEGR、パージ量ＱPURおよびスロットル開度ＴＶＯ、並びにステップＳ３で算出した燃料噴射量ＦＰおよび点火タイミングＳＡにそれぞれ対応する制御信号θVVL-D、θVCT-D、ＥＧＲOPEN、ＰＵＲD、ＴＶＯD、ＦＰDおよびＳＡDを出力することによって、吸気弁駆動機構３０やスロットル弁５７の各アクチュエータを制御する。その後、ステップＳ２に移行し、上述した制御を繰り返す。なお、前記進角遷移モードＭTR-AにおけるＥＧＲ量ＱEGRおよびパージ量ＱPURについては後に詳細に説明する。
【０１０９】
図１４は、図７のフローチャートによる進角遷移モードＭTR-Aでの制御例を示すタイミングチャートである。
【０１１０】
図１４に示すように、進角遷移モードＭTR-Aでの制御が実行されると、その開始タイミングｔ０からカウント値ＣTRがデクリメントされ（図７のステップＳ２７参照）、タイミングｔ２で終了する。吸気弁駆動機構３０は、カウントを開始したタイミングｔ０から吸気弁閉タイミングを第１閉弁タイミング範囲ＩＶＣ1stに移動するために、進角を開始する。この進角遷移モードＭTR-Aにおいては、スロットルアクチュエータ５８がスロットル弁５７を一時的に閉方向に駆動して、吸気通路内の圧力を低下させる。すなわち、当該エンジン回転速度ＮENGにおいて目標空気充填量ＣＥが最大となる吸気弁閉タイミングよりも遅角側で吸気弁２１を閉じる場合には、スロットル開度ＴＶＯが、吸気弁２１の閉弁時期が進角するのに連れて（例えば進角に比例して）低減し、当該エンジン回転速度ＮENGにおいて目標空気充填量ＣＥが最大となる吸気弁閉タイミングよりも進角側で吸気弁２１を閉じる場合には、スロットル開度ＴＶＯが、吸気弁２１の閉弁時期が進角するのに連れて増大する。これにより、当該気筒１１において、吸気弁２１がプリイグニション等の異常燃焼が懸念される中間閉弁タイミング範囲ＩＶＣIMに入り込んだとしても、スロットル弁５７の一時的閉作動による吸気通路内の圧力の低下によって異常燃焼が防止される。
【０１１１】
吸気弁閉タイミングの遷移は、カウントの終了タイミングｔ２よりも早いタイミングｔ１で終了するように、諸元が設定される。すなわち、このタイミングｔ１を経過した時点では、ステップＳ２６で設定されるＥＧＲ量ＱEGRおよびスロットル開度ＴＶＯが、早閉じモードＭEIVCと同様の値に切り換えられる。このため、タイミングｔ１を経過した時点では、未だ進角遷移モードＭTR-Aではあるが、運転モードの遷移は実際には終了していることになる。
【０１１２】
次に、図７のフローチャートにおいて、制御ユニット１００に設定されている運転モードＭが遅閉じモードＭLIVCではなかった場合（ステップＳ２０において、ＮＯの場合）、運転モードＭは、遅角遷移モードＭTR-Rおよび進角遷移モードＭTR-Aのうちの何れかである。
【０１１３】
そこで、本実施形態では、まず、制御ユニット１００がカウント値ＣTRをデクリメントし（ステップＳ２７）、運転モードＭが進角遷移モードＭTR-Aであるか否かを判定する（ステップＳ２８）。
【０１１４】
仮に運転モードＭが進角遷移モードＭTR-Aである場合、制御ユニット１００は、カウント値ＣTRが０よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ２９）。仮にカウント値ＣTRが０よりも大きい場合、制御ユニット１００は、ステップＳ２６以降の制御を実行する。これにより、進角遷移モードＭTR-Aでの運転制御が継続される。
【０１１５】
ステップＳ２９において、カウント値ＣTRが０以下である場合、既に吸気弁駆動機構３０による吸気弁２１の運転モード切換は完全に終了しているので、ステップＳ７以降のステップに移行して、運転モードＭを早閉じモードＭEIVCに切り換え、上述した早閉じモードでの運転制御を繰り返す。
【０１１６】
ステップＳ２８において、運転モードＭが遅角遷移モードＭTR-Rである場合、制御ユニット１００は、カウント値ＣTRが０よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ３０）。仮にカウント値ＣTRが０よりも大きい場合、制御ユニット１００は、ステップＳ１２以降の制御を実行する。これにより、遅角遷移モードＭTR-Rでの運転制御が継続される。他方、ステップＳ３０において、カウント値ＣTRが０以下である場合、既に吸気弁駆動機構３０による吸気弁２１の運転モード切換は完全に終了しているので、ステップＳ２２以降のステップに移行して、運転モードＭを遅閉じモードＭLIVCに切り換え、上述した遅閉じモードでの運転制御を繰り返す。
【０１１７】
図１５は、図６および図７のフローチャートを実行した制御例を示す吸気弁閉タイミングと目標空気充填量ＣＥとの関係のグラフである。図１５において、（Ａ）は遅閉じモードＭLIVCでの吸気弁閉タイミングの制御において、スロットル開度を並行して制御する場合、（Ｂ）は遅閉じモードＭLIVCでの吸気弁閉タイミングの制御において、スロットル開度を一定に維持する場合である。
【０１１８】
図１５（Ａ）を参照して、遅閉じモードＭLIVCでの吸気弁閉タイミングの制御において、スロットル開度を並行して制御する場合、吸気弁２１の閉弁時期を最も進角側に固定して目標空気充填量ＣＥを制御することができるので、早閉じモードＭEIVCから遅閉じモードＭLIVCへ切り換える時の変位量（図４におけるコントロールシャフト１２０の回動角度）も最小となり、早閉じモードＭEIVCからの切り換えに要する時間を可及的に短くすることができる。
【０１１９】
他方、図１５（Ｂ）を参照して、遅閉じモードＭLIVCでの吸気弁閉タイミングの制御において、スロットル開度を一定に維持する場合、早閉じモードＭEIVCから遅閉じモードＭLIVCへ切り換える時の変位量（図４におけるコントロールシャフト１２０の回動角度）は最大となるが、吸気通路内の圧力を高く維持することができるので、ポンプ損失を最小のものとし、高い出力を維持することができる。
【０１２０】
何れの場合においても、エンジン回転速度ＮENGが上昇するにつれて、吸気弁閉タイミングが遅角するので、エンジン回転速度ＮENGが高いほど第１閉弁タイミング範囲ＩＶＣ1stと第２閉弁タイミング範囲ＩＶＣ2ndとの間の中間閉弁タイミング範囲ＩＶＣIMが小さくなり、ある回転速度（例えば、２５００ｒｐｍ）以上では、専ら第２閉弁タイミング範囲ＩＶＣ2ndで吸気弁２１が閉じることとなり、運転モードＭの切り換えは不要となる。
【０１２１】
次に、前記遅角遷移モードＭTR-Rおよび進角遷移モードＭTR-A（両モードとも本発明の運転領域移行工程に相当する）におけるＥＧＲ量ＱEGRおよびパージ量ＱPURについて説明する。
【０１２２】
遅閉じモードＭLIVCおよび早閉じモードＭEIVCでは、ＥＧＲ量ＱEGRは、前記ＥＧＲベースマップによるエンジン運転状態に応じた値（本発明の第２所定開度に相当するものであって、以下、ＥＧＲベースマップ値という）に設定され、パージ量ＱPURは、前記パージベースマップによるエンジン運転状態に応じた値（本発明の第２所定開度に相当するものであって、以下、パージベースマップ値という）に設定される。
【０１２３】
これに対し、遅角遷移モードＭTR-Rおよび進角遷移モードＭTR-Aでは、ＥＧＲ量ＱEGRは、前記ＥＧＲベースマップ値よりも小さい値（本発明の第１所定開度に相当するものであって、以下、遷移モードＥＧＲ制御値という）に設定され、パージ量ＱPURは、前記パージベースマップ値よりも小さい値（本発明の第１所定開度に相当するものであって、以下、遷移モードパージ制御値という）に設定される。
【０１２４】
前記遷移モードＥＧＲ制御値および遷移モードパージ制御値は、一定の値であってもよく（０であってもよい）、ＥＧＲベースマップ値およびパージベースマップ値から所定値だけ小さい値であってもよい。
【０１２５】
本実施形態では、進角遷移モードＭTR-Aであっても、スロットル開度ＴＶＯが吸気弁２１の閉弁時期の進角に連れて増大する期間に、スロットル開度ＴＶＯが所定の判定開度ＴＶＯＣＰＬを超えて増大したときには、遅角遷移モードＭTR-A終了と判定する。また、同様に、遅角遷移モードＭTR-Rであっても、スロットル開度ＴＶＯが吸気弁２１の閉弁時期の遅角に連れて増大する期間に、スロットル開度ＴＶＯが前記所定の判定開度ＴＶＯＣＰＬを超えて増大したときには、遅角遷移モードＭTR-A終了と判定する。前記所定の判定開度ＴＶＯＣＰＬは、運転モードの遷移が実際に終了する時点（図１１および図１４のタイミングｔ１）の少し前に相当する開度であって、運転モードの遷移が実質的に終了したと見做せる開度である。この所定の判定開度ＴＶＯＣＰＬは、図１６に示すように、エンジン回転速度ＮENGが増大するのに連れて大きくなる（例えばエンジン回転速度ＮENGに比例して大きくなる）ようにすることが好ましい。進角遷移モードＭTR-Aと遅角遷移モードＭTR-Aとで、終了判定のための判定開度を異ならせることも可能である。
【０１２６】
なお、本実施形態では、前記スロットル開度ＴＶＯが前記所定の判定開度を超えて増大したときに、念のために、進角遷移モードＭTR-Aでは、吸気弁閉タイミングＩＶＣが各気筒サイクルにおいて所定の第１判定タイミングＩＶＣＣＰＬ1（所定の第１判定閉弁時期に相当）よりも進角したか否かを判定し、遅角遷移モードＭTR-Rでは、吸気弁閉タイミングＩＶＣが各気筒サイクルにおいて所定の第２判定タイミングＩＶＣＣＰＬ2（所定の第２判定閉弁時期に相当）よりも遅角したか否かを判定する。そして、進角遷移モードＭTR-Aで、吸気弁閉タイミングＩＶＣが各気筒サイクルにおいて所定の第１判定タイミングＩＶＣＣＰＬ1よりも進角したときに、進角遷移モードＭTR-A終了と判定し、遅角遷移モードＭTR-Rで、吸気弁閉タイミングＩＶＣが各気筒サイクルにおいて所定の第２判定タイミングＩＶＣＣＰＬ2よりも遅角したときに、遅角遷移モードＭTR-R終了と判定する。前記所定の第１および第２判定タイミングＩＶＣＣＰＬ1，ＩＶＣＣＰＬ2は、前記所定の判定開度ＴＶＯＣＰＬと同様に、運転モードの遷移が実際に終了する時点の少し前に相当するタイミングであって、気筒空気充填量が充分に低下するタイミング（運転モードの遷移が実質的に終了したと見做せるタイミング）である。これら判定タイミングＩＶＣＣＰＬ1，ＩＶＣＣＰＬ2も、図１７に示すように、エンジン回転速度ＮENGが増大するのに連れて、各気筒サイクルにおいて遅角したタイミング（エンジン回転速度ＮENGに比例して遅角したタイミング）となるようにすることが好ましい。
【０１２７】
遷移モード終了の判定のために、前記のようにスロットル開度ＴＶＯおよび吸気弁閉タイミングＩＶＣの両方を判定する必要は必ずしもなく、いずれか一方のみを判定するようにしてもよい。
【０１２８】
或いは、スロットル開度ＴＶＯや吸気弁閉タイミングＩＶＣを判定するのではなくて、遷移モードの開始から所定時間経過したときに、遷移モード終了と判定するようにしてもよい。前記所定時間は、前記所定のカウント時間ＣTR-Rと同じであって、運転モードの遷移が確実に終了する時間である。すなわち、図７のフローチャートのステップＳ２９でＮＯと判定されたとき、又は、ステップＳ３０でＮＯと判定されたときに、遷移モード終了と判定することになる。
【０１２９】
ここで、制御ユニット１００の、遅角遷移モードＭTR-Rおよび進角遷移モードＭTR-AにおけるＥＧＲ量ＱEGRおよびパージ量ＱPURの制御処理動作を図１８のフローチャートに基づいて説明する。
【０１３０】
最初のステップＳ５１で、各種信号を読み込み、次のステップＳ５２で、現在の運転モードＭが進角遷移モードＭTR-A又は遅角遷移モードＭTR-Rであるか否かを判定する。このステップＳ５２の判定がＮＯであるときには、そのままリターンする一方、ステップＳ５２の判定がＹＥＳであるときには、ステップＳ５３に進む。
【０１３１】
ステップＳ５３では、今回読み込まれたスロットル開度ＴＶＯから前回読み込まれたスロットル開度ＴＶＯを引いた値であるΔＴＶＯが正であるか否かを判定する。すなわち、進角遷移モードＭTR-Aにおいては、当該エンジン回転速度ＮENGにおいて目標空気充填量ＣＥが最大となる吸気弁閉タイミングよりも進角側で吸気弁２１を閉じる場合に、スロットル開度ＴＶＯが、吸気弁２１の閉弁時期が進角するのに連れて増大し、遅角遷移モードＭTR-Rにおいては、当該エンジン回転速度ＮENGにおいて目標空気充填量ＣＥが最大となる吸気弁閉タイミングよりも遅角側で吸気弁２１を閉じる場合に、スロットル開度ＴＶＯが、吸気弁２１の閉弁時期が遅角するのに連れて増大することになるが、その吸気弁２１の閉弁時期の増大期間であるか否かを判定する。
【０１３２】
前記ステップＳ５３の判定がＹＥＳであるときには、ステップＳ５４に進む一方、ステップＳ５３の判定がＮＯであるときには、ステップＳ５６に進む。
【０１３３】
ステップＳ５４では、スロットル開度ＴＶＯが所定の判定開度ＴＶＯＣＰＬ（図１６に示すように、エンジン回転速度ＮENGに対応する値）を超えて増大したか否かを判定する。このステップＳ５４の判定がＹＥＳであるときには、ステップＳ５５に進む一方、ステップＳ５４の判定がＮＯであるときには、ステップＳ５６に進む。
【０１３４】
ステップＳ５５では、進角遷移モードＭTR-Aにおいては、吸気弁閉タイミングＩＶＣが各気筒サイクルにおいて所定の第１判定タイミングＩＶＣＣＰＬ1（図１７に示すように、エンジン回転速度ＮENGに対応するタイミング）よりも進角したか否かを判定し、遅角遷移モードＭTR-Rにおいては、吸気弁閉タイミングＩＶＣが各気筒サイクルにおいて所定の第２判定タイミングＩＶＣＣＰＬ2（図１７に示すように、エンジン回転速度ＮENGに対応するタイミング）よりも遅角したか否かを判定する。このステップＳ５５の判定がＹＥＳであるときには、そのままリターンする一方、ステップＳ５５の判定がＮＯであるときには、ステップＳ５６に進む。
【０１３５】
ステップＳ５６では、ＥＧＲ量ＱEGRを前記遷移モードＥＧＲ制御値に設定し、この遷移モードＥＧＲ制御値に対応するＥＧＲ開度信号ＥＧＲOPENをＥＧＲ弁アクチュエータ６４に出力する。
【０１３６】
次のステップＳ５７では、パージ量ＱPURを前記遷移モードパージ制御値に設定し、この遷移モードパージ制御値に対応するパージ弁開度信号ＰＵＲD（デューティ比）をパージ弁アクチュエータ８６に出力し、しかる後にリターンする。
【０１３７】
図１９は、車両の減速時において、遅閉じモードＭLIVCから進角遷移モードＭTR-Aを経由して早閉じモードＭEIVCへ移行する場合の吸入空気量の変化、パージ弁アクチュエータ８６へ出力するパージ弁開度信号ＰＵＲDのデューティ比の変化、および、このデューティ比の変化によるパージ量の変化の一例を示す。
【０１３８】
遅閉じモードＭLIVCでは、パージ量ＱPURがパージベースマップ値に設定され、吸入空気量の減少に伴ってパージ量も減少する。そして、進角遷移モードＭTR-Aになると、パージ量ＱPURが遷移モードパージ制御値に設定される。本例では、パージ量ＱPURが０に設定され、前記デューティ比が０とされる、つまりパージ弁８５の開度が０とされる（パージ弁８５が完全に閉じられる）。これにより、パージ量が遅れて０になる。なお、図１９では、パージ量ＱPURを遷移モードパージ制御値に設定しないでパージベースマップ値に設定する場合の前記デューティ比の変化を二点鎖線で示す。
【０１３９】
進角遷移モードＭTR-Aが終了して早閉じモードＭEIVCになると、パージ量ＱPURが再びパージベースマップ値に設定される。
【０１４０】
従って、本実施形態では、遅角遷移モードＭTR-Rおよび進角遷移モードＭTR-Aにおいて、スロットルアクチュエータ５８がスロットル弁５７を一時的に閉方向に駆動して、吸気通路内の圧力を低下させるので、空気充填量が過剰にならず、異常燃焼を防止することができる。
【０１４１】
ここで、遅角遷移モードＭTR-Rおよび進角遷移モードＭTR-Aにおいて、吸気通路に排気および蒸発燃料のガスを導入する場合、スロットル弁５７下流の吸気通路内の圧力を正確に予測することは難く、また、ＥＧＲ弁アクチュエータ６４やパージ弁アクチュエータ８６の応答速度の設計値からの誤差もあることから、そのガス流量を正確に制御することが困難となる。そのため、吸気通路に導入されるガス流量が過剰になる可能性があり、ガス流量が過剰になると、有効圧縮比が過大になって、異常燃焼を生じる虞れがある。
【０１４２】
そこで、スロットル弁５７をより絞り気味にして、有効圧縮比の過大を防止するようにすることが考えられるが、このようにすると、ポンプ損失が増大して、機関運転効率を低下させる可能性がある。
【０１４３】
しかし、本実施形態では、遅角遷移モードＭTR-Rおよび進角遷移モードＭTR-Aの実行中（厳密には、遷移モードの開始から、運転モードの遷移が実質的に終了したと見做せるタイミングまで）を判定したときには、ＥＧＲ量ＱEGRが、前記ＥＧＲベースマップ値よりも小さい遷移モードＥＧＲ制御値に設定されるとともに、パージ量ＱPURが、前記パージベースマップ値よりも小さい遷移モードパージ制御値に設定され、遅角遷移モードＭTR-Rおよび進角遷移モードＭTR-Aの終了を判定したときには、ＥＧＲ量ＱEGRが前記ＥＧＲベースマップ値に設定されるとともに、パージ量ＱPURが前記パージベースマップ値に設定されるので、スロットル弁５７の一時的閉作動制御中に、ガス流量の過剰による有効圧縮比の過大を防止することができる。従って、遅角遷移モードＭTR-Rおよび進角遷移モードＭTR-Aにおいて、開き気味のスロットル弁開度を前提として、制御パラメータ（スロットル弁開度や吸気弁閉タイミング等）の設定を行なうことが可能となる。よって、ポンプ損失を低減することができて、エンジン１の運転効率を高く保つことが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【０１４４】
本発明は、内燃機関、スロットル弁、吸気閉弁時期可変機構、スロットル弁下流の吸気通路に開口して該吸気通路にガスを導入するガス通路、および、該ガス通路のガス流量を制御するガス流量制御弁を備えた内燃機関システムの制御方法およびその内燃機関システムに有用であり、特に、吸気弁の閉弁時期を遅閉じ範囲と早閉じ範囲との間で移行するときに、スロットル弁を一時的に絞る場合に有用である。
【符号の説明】
【０１４５】
１      エンジン（火花点火式内燃機関）
１１    気筒
１４    クランクシャフト
１５    ピストン
１７    燃焼室
１８    吸気ポート（吸気通路）
２１    吸気弁
３０    吸気弁駆動機構（吸気閉弁時期可変機構）
５５ｂ  吸気マニホールドの吸気経路（吸気通路）
５７    スロットル弁
５８    スロットルアクチュエータ
６３    ＥＧＲ弁（ガス流量制御弁）
６４    ＥＧＲ弁アクチュエータ（ガス流量制御アクチュエータ）
８５    パージ弁（ガス流量制御弁）
８６    パージ弁アクチュエータ（ガス流量制御アクチュエータ）
１００  制御ユニット（制御器）
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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