(57)【要約】【課題】内燃機関の運転を負荷に応じてアトキンソンサイクルとオットーサイクルのいずれかで制御して燃焼効率を改善すると共に、特性の変更時の機関の出力段差を抑制するにした内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】吸気バルブの位相角とリフト量を複数の特性の間で変更すると共に、負荷に応じてアトキンソンサイクルまたはオットーサイクルで制御する内燃機関において、運転状態を検出し（Ｓ１０）、運転状態から目標吸気量を算出し（Ｓ１２）、目標吸気量に基づいて圧縮比の目標値を算出し（Ｓ１４）、それを実現するために吸気バブルの複数の特性の変更が必要か判定し（Ｓ２０）、必要と判断されるとき、特性の間で吸気量が一致するクランク角度を機関回転数に基づいて目標位相角ΘＶＴＣｓｗとして算出し（Ｓ２６）、その位相角で特性の変更を許可する（Ｓ２８からＳ３２）。【選択図】図４
2014020265.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランクシャフトに対するカムシャフトの位相角として規定される吸気バルブの燃焼室を開閉する角度を変更可能な位相角変更機構と前記吸気バルブの位相角とリフト量とを複数の特性に従って変更可能なリフト量変更変機構とからなるバルブ変更機構と、内燃機関の負荷に応じて前記バルブ変更機構を動作させて前記内燃機関の運転を膨張比に対して実効圧縮比を下げるアトキンソンサイクルと前記膨張比と前記圧縮比が等しいオットーサイクルのいずれかで制御するようにした内燃機関の制御装置において、前記負荷と機関回転数を少なくとも含む前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、前記検出された運転状態に基づいて前記内燃機関の目標吸気量を算出する目標吸気量算出手段と、少なくとも前記算出された目標吸気量に基づいて前記圧縮比の目標値を算出する圧縮比目標値算出手段と、前記算出された圧縮比の目標値を実現するために前記吸気バブルの複数の特性の変更が必要か否か判定する特性変更要否判定手段と、前記特性の変更が必要と判断されるとき、前記特性の間で吸気量が一致するクランク角度を前記検出された機関回転数に基づいて目標位相角として算出する目標位相角算出手段と、前記算出された目標位相角において前記特性の変更を許可する特性変更許可手段とを備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記目標位相角算出手段は、前記検出された機関回転数が増加するほど遅角するように前記目標位相角を算出することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は内燃機関の制御装置に関し、より詳しくは吸気バルブの位相角とリフト量などを規定する特性の変更時の出力段差を抑制するようにした内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１記載の技術において、クランクシャフトに対するカムシャフトの位相を変更する油圧モータと、カムシャフトに取り付けられる第１のカムとそれより低リフト低開角（バルブリフト量と開弁角度区間が小さい）の第２のカムのいずれかを動作させる油圧機構とからなる変更機構を備え、要求出力の増大に応じて吸気バルブの位相角を遅角化させると共に、第２のカムから第１のカムに切替えるように可変機構を制御する内燃機関の制御装置が提案されている。
【０００３】
特許文献１記載の技術にあっては上記のように構成することで、カムの切替時の機関の出力段差を抑制しながら燃費性能の向上を図るように意図している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１８０３０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
内燃機関の運転において吸気を圧縮する容積比（圧縮比）と膨張比が等しいオットーサイクルでは圧縮比を上げるほど熱効率が上昇するが、通常のガソリン機関では圧縮比を上げ過ぎるとノッキングが発生してしまう。またポンプ損失は負荷が低下するにつれて増大することから、低負荷域での熱効率は高負荷域に比して低い。
【０００６】
その点で、機械圧縮比を上げる一方、吸気バルブ閉じ角度を遅らせて吸気量を減少させ、実効圧縮比をオットーサイクルと同様に抑えることで、ノッキングを回避しつつ、実質的に熱効率を支配する膨張比（機械圧縮比）を高めるようにしたアトキンソンサイクル（「ミラーサイクル」とも呼ばれる）が知られている。
【０００７】
通常、アトキンソンサイクルは吸気バルブの閉じ角度を遅らせて一旦吸入した空気を排出することで吸気量が低減するように制御されるが（以下これを「遅閉じアトキンソン」という）、吸気バルブの閉じ角度を早めることでも吸気量を制御することができる（以下これを「早閉じアトキンソン」という）。
【０００８】
一般的な遅閉じアトキンソンに加え、早閉じアトキンソンも利用することによってアトキンソンサイクルの利用範囲を増やすことができ、低負荷域のみならず中負荷域での熱効率を向上させることも可能となる。
【０００９】
そこで、上記した油圧機構の第１、第２のカム（特性）を変更することで負荷に応じて内燃機関の運転をアトキンソンサイクルとオットーサイクルのいずれかで制御して低負荷域から中負荷域での熱効率を向上させて全体的に燃焼効率を改善することが考えられる。
【００１０】
しかしながら、早閉じアトキンソンでは機関回転数が増加するにつれて吸気量は減少する一方、遅閉じアトキンソンでは機関回転数が増加するにつれて吸気量は増加することから、特性の変更（カムの切替時）に機関の出力段差を生じてしまう。しかしながら、上記した特許文献１記載の技術はその点について何等開示するものではなかった。
【００１１】
従って、この発明の目的は上記した課題を解決し、内燃機関の運転を負荷に応じてアトキンソンサイクルとオットーサイクルのいずれかで制御して燃焼効率を改善すると共に、特性の変更時の機関の出力段差を抑制するにした内燃機関の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の目的を解決するために、請求項１にあっては、クランクシャフトに対するカムシャフトの位相角として規定される吸気バルブの燃焼室を開閉する角度を変更可能な位相角変更機構と前記吸気バルブの位相角とリフト量とを複数の特性に従って変更可能なリフト量変更変機構とからなるバルブ変更機構と、内燃機関の負荷に応じて前記バルブ変更機構を動作させて前記内燃機関の運転を膨張比に対して実効圧縮比を下げるアトキンソンサイクルと前記膨張比と前記圧縮比が等しいオットーサイクルのいずれかで制御するようにした内燃機関の制御装置において、前記負荷と機関回転数を少なくとも含む前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、前記検出された運転状態に基づいて前記内燃機関の目標吸気量を算出する目標吸気量算出手段と、少なくとも前記算出された目標吸気量に基づいて前記圧縮比の目標値を算出する圧縮比目標値算出手段と、前記算出された圧縮比の目標値を実現するために前記吸気バブルの複数の特性の変更が必要か否か判定する特性変更要否判定手段と、前記特性の変更が必要と判断されるとき、前記特性の間で吸気量が一致するクランク角度を前記検出された機関回転数に基づいて目標位相角として算出する目標位相角算出手段と、前記算出された目標位相角において前記特性の変更を許可する特性変更許可手段とを備える如く構成した。
【００１３】
請求項２に係る内燃機関の制御装置にあっては、前記目標位相角算出手段は、前記検出された機関回転数が増加するほど遅角するように前記目標位相角を算出する如く構成した。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１にあっては、負荷に応じてバルブ変更機構を動作させて内燃機関の運転をアトキンソンサイクルとオットーサイクルのいずれかで制御する内燃機関の制御装置において、負荷と機関回転数を少なくとも含む内燃機関の運転状態を検出し、検出された運転状態に基づいて内燃機関の目標吸気量を算出し、算出された目標吸気量に基づいて圧縮比の目標値を算出し、算出された圧縮比の目標値を実現するために吸気バブルの複数の特性の変更が必要か否か判定し、特性の変更が必要と判断されるとき、特性の間で吸気量が一致するクランク角度を検出された機関回転数に基づいて目標位相角として算出すると共に、算出された目標位相角において特性の変更を許可する如く構成したので、バルブ変更機構を動作させて例えば低負荷域から中負荷域においてアトキンソンサイクルで運転することでポンプ損失を低減でき、低負荷域から中負荷域での熱効率を向上させることができ、全体的に内燃機関の燃焼効率を改善することができる。
【００１５】
また、算出された圧縮比の目標値を実現するために吸気バブルの複数の特性の変更が必要と判断されるとき、複数の特性の間で吸気量が一致するクランク角度を目標位相角として算出すると共に、その目標位相角において特性の変更を許可する如く構成したので、機関の出力に段差が生じるのを確実に抑制することができる。
【００１６】
即ち、機関回転数が増加するにつれて早閉じアトキンソンでは吸気量は減少する一方、遅閉じアトキンソンでは増加するため、吸気量が同一となる位相角が存在するが、発明者の知見した限り、その位相角は機関回転数ＮＥにより異なることが判明した。
【００１７】
その知見に鑑み、この発明にあっては、アトキンソンサイクルを利用して低負荷域から中負荷域での熱効率を向上させると共に、特性の間で吸気量が一致するクランク角度を検出された機関回転数に基づいて目標位相角として算出し、その目標位相角において特性の変更を許可する如く構成したので、上記した特性の変更、換言すれば２種のアトキンソンの変更による吸気量の増減を効果的に相殺することができ、よって機関の出力に段差が生じるのを確実に抑制することができる。
【００１８】
請求項２に係る内燃機関の制御装置にあっては、検出された機関回転数が増加するほど遅角するように目標位相角を算出する如く構成したので、上記した効果に加え、機関の出力に段差が生じるのを一層確実に抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、添付図面に即してこの発明に係る内燃機関の制御装置を実施するための最良の形態について説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】この発明の実施例に係る内燃機関の制御装置を全体的に示す概略図である。
【図２】図１に示すバルブ変更機構の２種のカムによる吸気バルブの開閉位相角とリフト量を示す説明図である。
【図３】図１に示すバルブ変更機構の２種のカムの切替を示す説明図である。
【図４】図１装置の動作を示すフロー・チャートである。
【図５】図４フロー・チャートの処理で算出される目標吸気量の特性を示す説明図である。
【図６】図４フロー・チャートの処理で算出される圧縮比の目標値（目標実効圧縮比）の特性を示す説明図である。
【図７】図４フロー・チャートの処理で算出される目標位相角ΘＶＴＣの特性を示す説明図である。
【図８】図４フロー・チャートの処理で算出される切替時ＶＴＣ位相角ΘＶＴＣｓｗの特性を示す説明図である。
【図９】図１に示すバルブ変更機構のエンジン回転数ＮＥに対する２種のカムの１回転当たりの吸気量の特性の相違を示す説明図である。
【図１０】同様に図１に示すバルブ変更機構のエンジン回転数ＮＥに対する２種のカムの１回転当たりの吸気量の特性の相違を示す説明図である。
【図１１】図１０に示す特性のクランク角度に対するそれらのリフト量を示す説明図である。
【図１２】図４フロー・チャートの処理を示すタイム・チャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、添付図面に即してこの発明に係る内燃機関の制御装置を実施するための形態を説明する。
【実施例】
【００２２】
図１はこの発明の実施例に係る内燃機関の制御装置を全体的に示す概略図である。
【００２３】
図１において、符号１０は、車両（図示せず）に搭載される、４気筒（シリンダ）４サイクルの内燃機関（１気筒のみ図示。以下「エンジン」という）を示す。エンジン１０において、エアクリーナ（図示せず）から吸入される吸気は吸気管１２を流れ、スロットルバルブ１４で流量を調節されて吸気マニホルド１６を流れ、２個の吸気バルブ（１個のみ図示）２０が開弁（開放）されるとき、燃焼室２２に流入する。
【００２４】
スロットルバルブ１４は、車両運転席床面に配置されたアクセルペダル２４との機械的な接続を絶たれ、ＤＢＷ（Drive By Wire）機構２６で開閉が制御される。即ち、スロットルバルブ１４はアクチュエータ（電動モータ）２６ａに接続され、アクチュエータ２６ａで駆動されて開閉する。
【００２５】
吸気バルブ２０の手前の吸気ポート１６ａにはインジェクタ（燃料噴射弁）３０が配置される。インジェクタ３０には、燃料タンク３４に貯留されるガソリン燃料がタンク内部に配置された燃料ポンプ３４ａで汲み上げられ、燃料供給管３６を介して圧送される。
【００２６】
インジェクタ３０はドライバ（駆動回路。図示せず）を通じてＥＣＵ（Electronic Control Unit。電子制御ユニット）５４に電気的に接続され、ＥＣＵ５４から開弁（開放）時間を示す駆動信号がドライバ５２を通じて供給されると開弁し、開弁時間に応じた燃料を吸気ポート１６ａに噴射する。噴射された燃料は、流入した空気と混合して混合気を生成する。
【００２７】
燃焼室２２には点火プラグ５６が配置される。点火プラグ５６はイグナイタなどからなる点火装置６０に接続される。点火装置６０はＥＣＵ５４からドライバ５２を介して点火信号が供給されると、点火プラグ５６の電極間に火花放電を生じさせる。混合気はそれによって着火されて燃焼し、燃焼室２２の内部に摺動自在に収容されるピストン６２を下方に駆動する。
【００２８】
燃焼室２２が形成されるシリンダブロック６４の内部には、ピストン６２に接続され、ピストン６２の上下運動を回転運動に変換するクランクシャフト（図示せず）が収容される。
【００２９】
燃焼によって生じた排気（排ガス）は、２個の排気バルブ７０が開弁するとき、排気ポート７２を通って排気マニホルド７４から排気管７６に流れる。排気管７６には触媒装置（図示せず）が配置され、排気は触媒装置でＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘなどの有害成分を除去されてエンジン外の大気に放出される。
【００３０】
シリンダヘッド６４ａにはバルブ変更機構（以下「ＶＴＣ」という）８０が設けられる。ＶＴＣ８０はクランクシャフトに対するカムシャフト（共に図示せず）の位相を示す角度として規定される吸気バルブ２０の燃焼室２２を開閉する位相角を変更可能な油圧モータからなるＶＴＣ変更機構と、吸気バルブ２０の開閉位相角とリフト量とを複数の特性（カム）に従って変更可能なＶＴＥＣ変更機構とからなる。
【００３１】
ＶＴＥＣ変更機構は油圧機構からなり、油圧を給排されるとき、カムシャフトに取り付けられた２種のカムをピンで連結・開放することで、それらのカムのプロフィールを相違させるように構成される。尚、ＶＴＣ８０の詳細は特許文献１に記載されているので、これ以上の説明は省略する。
【００３２】
図２はそれら２種のカムによる吸気バルブ２０の開閉位相角とリフト量を示す説明図、図３はそれらの切替（変更）を示す説明図である。図２に示す如く、カムＡはカムＢに比して低リフト（吸気バルブ２０のリフト量が小さい）で低開角（開弁角度区間がに短い）設定されると共に、カムＡとカムＢは最も遅角された状態（２）（３）で吸気量（換言すれば実効圧縮比）が同一（より正確にはほぼ同一）となるように設定される。
【００３３】
後述するＥＣＵの指示に従い、ＶＴＣ８０は、低負荷域の吸気量が少なくて良い状況では、カムＡを用いると共に、アトキンソンサイクルで開閉位相角を進角、具体的には閉じ位相角を下死点よりも大きく進角させる早閉じアトキンソンとして吸気量を減少させると共に、圧縮比を下げてポンプ損失を低減させる（図２の（１））。
【００３４】
ＶＴＣ８０はまた、図２の（１）に示す状態から負荷が高くなるにつれて（２）に示す状態に向けて徐々に開閉位相角を遅角、具体的には閉じ位相角を下死点に接近させ、吸気量と有効圧縮比を徐々に増加させる。図２の（１）から（２）までの状態が前記した早閉じアトキンソンに相当する。
【００３５】
ＶＴＣ８０は、図２の（２）に示す状態まで負荷、吸気量、有効圧縮比が増加したとき、リフト量変更機構を動作させてカムＡからカムＢに切替える、換言すれば特性を変更する（図２の（３））。
【００３６】
ＶＴＣ８０は、図２の（３）に示す状態ではアトキンソンサイクルで開閉位相角を遅角、具体的には閉じ位相角を下死点よりも大きく遅角させ、圧縮行程に入っても吸気バルブ２０を開放したままとする（吸気が噴き戻される）ことで、吸気量を減少させると共に、圧縮比も低下させる。図２の（３）の状態が前記した「遅閉じアトキンソン」に相当する。
【００３７】
ＶＴＣ８０は、図２の（３）に示す状態から負荷が高くなるにつれて（４）に示す状態に向けて徐々に開閉位相角を進角、具体的には閉じ位相角を下死点に接近させ、吸気量と有効圧縮比を徐々に増加させる。図２の（４）の状態が最もエンジン出力が高くなるオットーサイクルに相当する。
【００３８】
図３はカムの切替を示す説明図であるが、図示の如く、（１）と（２）の間、あるいは（３）と（４）の間で位相角を変更することで吸気量（換言すれば実効圧縮比）が変化しないように構成される。さらに、カムＡとカムＢは最遅角状態（２）（３）で吸気量がほぼ同一となるように設定されることから、後述するようにその位相角で切替えることで吸気量が変化しないように構成される。
【００３９】
図１の説明に戻ると、エンジン１０のクランクシャフトの付近にはパルサと磁気ピックアップとからなるクランク角センサ８２が配置され、気筒判別信号と、各気筒のＴＤＣ（上死点）あるいはその付近のクランク角度を示すＴＤＣ信号と、ＴＤＣ信号を細分してなるＣＲＫ信号を出力する。
【００４０】
エアクリーナの付近には温度検出素子を備えたエアフローメータ８４が配置され、エアクリーナから吸入される空気（吸気）量Ｑと吸気温度ＴＡに応じた信号を出力する。
【００４１】
吸気管１２においてスロットルバルブ１４の下流にはＭＡＰセンサ８６が配置され、吸気管内圧力ＰＢＡを絶対圧で示す信号を出力すると共に、ＤＢＷ機構２６にはスロットル開度センサ９０が配置され、スロットルバルブ１４の位置（スロットル開度ΘＴＨ）に応じた信号を出力する。
【００４２】
エンジン１０のクランクケース６４ａに形成された冷却水通路（図示せず）には水温センサ９２が配置されてエンジン冷却水温（エンジン温度）ＴＷに応じた信号を出力すると共に、その付近にはノッキングセンサ９４が配置され、ノッキングに起因してエンジン１０に生じる振動に応じた信号を出力する。
【００４３】
排気系において触媒装置の上流にはＡ／Ｆセンサ（広域空燃比センサ）９６が配置され、理論空燃比からリッチあるいはリーンに至るまでの広い範囲において排気中の酸素濃度、換言すれば実際の空燃比ＫＡＣＴを示す信号を出力する。
【００４４】
アクセルペダル２４の付近にはアクセル開度センサ１０４が設けられ、運転者のアクセルペダル踏み込み量を示すアクセル開度ＡＰに応じた信号を出力する。ドライブシャフト（図示せず）の付近には車速センサ１０６が設けられ、ドライブシャフトの所定角回転当たりにパルス信号を出力する。
【００４５】
上記したセンサ群の出力は、ＥＣＵ５４に入力される。ＥＣＵ５４はマイクロコンピュータからなり、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，Ｉ／Ｆなどを備える。ＥＣＵ５４は入力信号の内、クランク角センサ８２の出力（ＣＲＫ信号）と車速センサ１０６の出力の時間間隔を計測してエンジン回転数ＮＥと車速Ｖを算出（検出）する。
【００４６】
またＥＣＵ５４は、ＶＴＣ８０のＶＴＣ変更機構とＶＴＥＣ変更機構の動作からＶＴＣ８０においてＶＴＥＣ状態（選択されているカムＡ，Ｂの判別）とその位相角ΘＶＴＣを検出する。
【００４７】
図４はＥＣＵ５４の動作を示すフロー・チャートである。図示のプログラムは所定のクランク角度で実行される。
【００４８】
以下説明すると、Ｓ１０においてエンジン１０の運転状態を検出し、Ｓ１２に進み、検出されたエンジン１０の運転状態に基づいてエンジン１０の目標吸気量を算出する。
【００４９】
より具体的には、検出されたアクセル開度ＡＰとエンジン回転数ＮＥから予め設定された特性（マップ）を検索してエンジン１０の要求出力を算出し、その値に定数を乗じると共に、エンジン回転数ＮＥで除算して要求トルクを算出する。
【００５０】
次いで算出された要求トルクとエンジン回転数ＮＥとから予め設定された特性（マップ）を検索して目標吸気量、即ち、要求トルクＰＣＭＤを実現するのに必要な吸気量を目標吸気量として算出する。
【００５１】
図５にその特性を示す。図示の如く、目標吸気量は、要求トルクが増加すると共に、エンジン回転数ＮＥが増加するほど増加するように算出される。
【００５２】
図４フロー・チャートの処理にあっては次いでＳ１４に進み、算出された目標吸気量に基づいて圧縮比の目標値を算出する。即ち、算出された目標吸気量を実現するのに必要な圧縮比の目標値を算出する。
【００５３】
より具体的には、算出された目標吸気量と、検出された吸気管内圧力ＰＢＡとエンジン回転数ＮＥとから予め設定された特性（マップ）を検索して圧縮比の目標値を算出する。尚、この実施例においてはオットーサイクルと実効圧縮比を制御するアトキンソンサイクルの間でエンジン１０の運転を切り替えることから、圧縮比の目標値を以下「目標実効圧縮比」という。
【００５４】
図６にその特性を示す。図示の如く、目標実効圧縮比は、目標吸気量が増加する一方、吸気管内圧力ＰＢＡが増加するほど増加すると共に、エンジン回転数ＮＥが増加するほど増加するように設定される。
【００５５】
次いでＳ１６に進み、検出されたエンジン回転数ＮＥと、ＶＴＣ８０の動作（即ち、選択されているカムＡ（あるいはカムＢ）の判別。ＶＴＥＣ状態）と、選択されているカムについて検出された位相角ΘＶＴＣを取得する（読み込む）。
【００５６】
次いでＳ１８に進み、Ｓ１４で算出された目標実効圧縮比から目標ＶＴＥＣ状態を算出（即ち、カムＡ（あるいはカムＢ）のどちらが選択されるべきかを判別）すると共に、目標位相角ΘＶＴＣ（目標ΘＶＴＣ）を算出する。
【００５７】
図７は目標実効圧縮比に対する目標位相角ΘＶＴＣの特性を示す説明図である。同図（ａ）はカムＡでの特性を示し、この場合、目標位相角ΘＶＴＣは実効圧縮比が増加するにつれて最進角から最遅角に向けて減少（図２に示すクランク角度において右方向に遅角）するように設定される。
【００５８】
また、同図（ｂ）はカムＢの特性を示し、この場合、目標位相角ΘＶＴＣは実効圧縮比が増加するにつれて最遅角から最進角に向けて増加（図２に示すクランク角度において左方向に進角）するように設定される。
【００５９】
図７（ａ）（ｂ）から明らかな如く、カムＡ，Ｂの目標位相角ΘＶＴＣは最遅角を経由して連続するように設定される。Ｓ１８の処理においては算出された目標実効圧縮比から図示の特性に従って対応する目標位相角ΘＶＴＣを算出する。
【００６０】
次いでＳ２０に進み、検出されたＶＴＥＣ状態が算出された目標ＶＴＥＣ状態と同一か、換言すれば、カムＡ，Ｂの間の切替が不要か否か判断し、肯定されるときはＳ２２に進み、目標位相角ΘＶＴＣを設定、即ち、Ｓ１８で算出された目標位相角ΘＶＴＣとなるようにＶＴＣ８０の動作を制御する。
【００６１】
次いでＳ２４に進み、カムＡ，Ｂの間の切替が不要なことから、ＶＴＥＣ切替許可フラグをＯＦＦ（ビットを０にリセット）する。これによりＶＴＣ８０のＶＴＥＣ変更機構によってカムの切替（変更）は行われない。
【００６２】
他方、Ｓ２０で否定されるときはＳ２６に進み、検出されたエンジン回転数ＮＥから切替時ＶＴＣ位相角ΘＶＴＣｓｗを算出して目標位相角ΘＶＴＣとする。
【００６３】
図８はエンジン回転数ＮＥに対する切替時ＶＴＣ位相角ΘＶＴＣｓｗの特性を示す説明図である。図示の如く、切替時ＶＴＣ位相角ΘＶＴＣｓｗはエンジン回転数ＮＥが増加するにつれて増加（図２に示すクランク角度において左方向に進角）するように設定される。
【００６４】
Ｓ２６の処理においては検出されたエンジン回転数ＮＥから図示の特性に従って対応する切替時ＶＴＣ位相角ΘＶＴＣｓｗを算出して目標位相角ΘＶＴＣと置き換える。
【００６５】
次いでＳ２８に進み、検出された位相角ΘＶＴＣが切替時ＶＴＣ位相角ΘＶＴＣｓｗより大きいか、即ち、図２のクランク角度において右方向の遅角側に大きいか否か判断する。
【００６６】
Ｓ２８で肯定されるときは検出位相角が目標位相角を既に越えてしまっていることからＳ３０に進み、切替時ＶＴＣ位相角ΘＶＴＣｓｗを検出された位相角ΘＶＴＣに置き換える。
【００６７】
次いでＳ３２に進み、ＶＴＥＣ切替許可フラグをＯＮ（ビットを１にセット）する。これによりＶＴＣ８０のＶＴＥＣ変更機構によってカムが切替（変更）される。
【００６８】
尚、前記したようにカムＡとカムＢは最遅角状態（２）（３）で実効圧縮比がほぼ同一となるように設定されると共に、図７（ａ）（ｂ）から明らかな如く、カムがＡからＢ（あるいはＢからＡ）に切り替えられるときは一致する最遅角、図２の（２）（３）の間で切り替えられることから、図３に示す如く、カムの切替（特性の変更）のときに吸気量（換言すれば、実効圧縮比）は変化せず、よってエンジン１０の出力（トルク）に段差が生じることがない。
【００６９】
一方、Ｓ２８で否定されるときはＳ３４に進み、検出された位相角ΘＶＴＣと切替時ＶＴＣ位相角ΘＶＴＣｓｗが等しいか否か判断し、否定されるときはフラグをＯＦＦするためにＳ２４に進む一方、肯定されるときはＳ３２に進む。
【００７０】
図９と図１０はエンジン回転数ＮＥに対するカムＡ（早閉じアトキンソンを実現する）とカムＢ（遅閉じアトキンソンを実現する）の１回転当たりの吸気量の特性の相違を示す説明図、図１１はクランク角度に対するそれらのリフト量を示す説明図である。
【００７１】
図９から図１１を参照して図４フロー・チャートの処理を説明すると、図９に示す如く、エンジン回転数ＮＥが増加するにつれて早閉じアトキンソンでは吸気量は減少する一方、遅閉じアトキンソンでは増加するため、吸気量が同一となる位相角が存在する。
【００７２】
この実施例ではカムＡ，Ｂを切り替えることで運転を切り替えていることから、カムＡ，Ｂにおいても吸気量が同一となる位相角が存在する。即ち、図９に示す如く、早閉じアトキンソンを実現するカムＡではエンジン回転数ＮＥが増加するにつれて吸気量は減少する一方、遅閉じアトキンソンを実現するカムＢでは増加する。
【００７３】
これは、早閉じアトキンソンでは吸気バルブ２０の閉じ角度を早めることで吸気量を制御することから、エンジン回転数ＮＥが増加すると開弁時間が短くなり、１回転当たりの吸気量は減少するためである。一方、吸気バルブ２０を早めに開けて一旦吸入した空気を吐出することで吸気量が制御する遅閉じアトキンソンではエンジン回転数ＮＥが増加すると、吐出吸気量が減少するため、１回転当たりの吸気量は増加するからである。
【００７４】
従って、図９の左側に示される特性が一致するエンジン回転数でカムＡとカムＢの切替を行えば吸気量が変化しないが、同図の右側に示されるエンジン回転数で切替を行うと吸気量が大きく変化する。
【００７５】
より具体的には、図１０と図１１に示す如く、例えばあるエンジン回転数ＮＥ１でカムＡとカムＢの吸気量が同一となるＶＴＣ位相角をΘＶＴＣｓｗ１とすると、ＮＥ１より高いエンジン回転数ＮＥ２でＶＴＣ位相角ΘＶＴＣｓｗ１においてカムＡでは吸気量が減少し、カムＢでは増加するため、吸気量に差が生じてしまう。
【００７６】
そこで、発明者は知見を重ねた結果、エンジン回転数ＮＥの増加に応じてＶＴＣ位相角ΘＶＴＣｓｗ１を遅角させてΘＶＴＣｓｗ２としてカムＡの吸気量を増加、カムＢの吸気量を減少させることで、エンジン回転数ＮＥ２においてもカムＡとカムＢの吸気量を同一にできることを見出した。さらに高回転であるＮＥ３となった場合も、ＶＴＣ位相角ΘＶＴＣｓｗ１を遅角させてΘＶＴＣｓｗ３とすることでカムＡとカムＢの吸気量を同一にできることも見出した。
【００７７】
これは、位相角ΘＶＴＣを増加させることで早閉じアトキンソンでは吸気量を増加させ、遅閉じアトキンソンでは吸気量を減少させることから、課題の現象とは反対の作用を与えることができるからである。
【００７８】
この発明はかかる知見に基づいてなされたものであり、この特性を図８に示す如く、エンジン回転数ＮＥに対してテーブル化し、ＶＴＣ８０においてＶＴＣ位相角を制御することでエンジン回転数ＮＥの全ての領域においてカム切替時のエンジン１０の出力段差を抑制するようにした。
【００７９】
尚、この実施例では高回転領域で切替時の位相角ΘＶＴＣが最大となるため、それに対応できる構造とする。  
【００８０】
図１２は図４フロー・チャートの処理を示すタイム・チャートである。
【００８１】
同図（ａ）はＶＴＣ位相角ΘＶＴＣをエンジン回転数ＮＥで補正しない場合、同図（ｂ）は補正した場合を示す。同図（ａ）（ｂ）の対比から、（ｂ）の場合にはトルク（エンジン１０の出力）の段差が解消されていることが理解できよう。
【００８２】
上記した如く、この実施例にあっては、クランクシャフトに対するカムシャフトの位相角として規定される吸気バルブ２０の燃焼室２２を開閉する角度（位相角ΘＶＴＣ）を変更可能な位相角変更機構と前記吸気バルブ２０の位相角とリフト量とを複数の特性（カムＡ，Ｂ）に従って変更可能なリフト量変更変機構とからなるバルブ変更機構（ＶＴＣ）８０と、内燃機関（エンジン）１０の負荷に応じて前記バルブ変更機構を動作させて前記内燃機関の運転を膨張比に対して実効圧縮比を下げるアトキンソンサイクルと前記膨張比と前記圧縮比が等しいオットーサイクルのいずれかで制御するようにした内燃機関の制御装置において、前記負荷と機関回転数（エンジン回転数）ＮＥを少なくとも含む前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段（ＥＣＵ５４，Ｓ１０）と、前記検出された運転状態に基づいて前記内燃機関の目標吸気量を算出する目標吸気量算出手段（ＥＣＵ５４，Ｓ１２）と、少なくとも前記算出された目標吸気量に基づいて前記圧縮比の目標値を算出する圧縮比目標値算出手段（ＥＣＵ５４，Ｓ１４）と、前記算出された圧縮比の目標値（目標実効圧縮比）を実現するために前記吸気バブル２０の複数の特性（カムＡ，Ｂ）の変更が必要か否か判定する特性変更要否判定手段（ＥＣＵ５４，Ｓ２０）と、前記特性の変更が必要と判断されるとき、前記特性の間で吸気量が一致するクランク角度を前記検出された機関回転数に基づいて目標位相角（切替時ＶＴＣ位相角ΘＶＴＣｓｗ）として算出する目標位相角算出手段（ＥＣＵ５４，Ｓ２６）と、前記算出された目標位相角において前記特性の変更を許可する特性変更許可手段（ＥＣＵ５４，Ｓ２８からＳ３２）とを備える如く構成したので、ＶＴＣ８０を動作させて例えば低負荷域から中負荷域においてアトキンソンサイクルで運転することでポンプ損失を低減でき、低負荷域から中負荷域での熱効率を向上させることができ、全体的にエンジン１０の燃焼効率を改善することができる。
【００８３】
また、算出された圧縮比の目標値を実現するために吸気バブル２０の複数の特性（カムＡ，Ｂ）の変更が必要と判断されるとき、複数の特性の間で吸気量が一致するクランク角度を目標位相角（切替時ＶＴＣ位相角ΘＶＴＣｓｗ）として算出すると共に、その目標位相角において特性の変更を許可する如く構成したので、エンジン１０の出力に段差が生じるのを確実に抑制することができる。
【００８４】
即ち、エンジン回転数ＮＥが増加するにつれて早閉じアトキンソンでは吸気量は減少する一方、遅閉じアトキンソンでは増加するため、吸気量が同一となる位相角が存在するが、発明者の知見した限り、その位相角はエンジン回転数ＮＥにより異なることが判明した。
【００８５】
その知見に鑑み、この発明にあっては、アトキンソンサイクルを利用して低負荷域から中負荷域での熱効率を向上させると共に、特性の間で吸気量が一致するクランク角度を検出されたエンジン回転数ＮＥに基づいて目標位相角（切替時ＶＴＣ位相角ΘＶＴＣｓｗ）として算出し、その目標位相角において特性の変更を許可する如く構成したので、上記した特性の変更、換言すれば２種のアトキンソンの変更による吸気量の増減を効果的に相殺することができ、よってエンジン１０の出力に段差が生じるのを確実に抑制することができる。
【００８６】
また、前記目標位相角算出手段は、図８に示す如く、前記検出された機関回転数（エンジン回転数）ＮＥが増加するほど遅角するように前記目標位相角（切替時ＶＴＣ位相角ΘＶＴＣｓｗ）を算出する如く構成したので、上記した効果に加え、エンジン１０の出力に段差が生じるのを一層確実に抑制することができる。
【００８７】
尚、上記において、図８に示す特性は、テーブル化することなく、エンジン回転数に応じてその都度算出するようにしても良い。
【００８８】
またエンジン１０やＶＴＣ８０の構成は例示であり、この発明はそれに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００８９】
１０  内燃機関（エンジン）、１４  スロットルバルブ、２０  吸気バルブ、２２  燃焼室、２６  ＤＢＷ機構、３０  インジェクタ、３４  燃料タンク、５４  ＥＣＵ（電子制御ユニット）、５６  点火プラグ（点火手段）、６０  点火装置（点火手段）、８０  ＶＴＣ（バルブ変更機構）、８２  クランク角センサ、８４  エアフローメータ、８６  ＭＡＰセンサ、９０  スロットル開度センサ、９６  Ａ／Ｆセンサ、１０４  アクセル開度センサ
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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