(57)【要約】    【課題】  内燃機関の高負荷運転状態における吸気弁リフト量制御及びスロットル弁開度制御を適切に実行し、内部排気還流量の増加を抑制しつつ、所期の機関出力性能を実現することができる吸気制御装置を提供する。    【解決手段】  第１高負荷制御領域ＲＷＯＴ１では、目標リフト量ＡＬＣＭＤが第１高負荷リフト量ＡＬＣＭＤＭに維持されるとともに、目標吸入空気量ＧＡＩＲＣＭＤに応じて目標ゲージ圧ＰＢＧＡＣＭＤが設定され、ゲージ圧ＰＢＧＡが目標ゲージＰＢＧＡと一致するようにスロットル弁開度ＴＨが制御される。より高負荷側の第２高負荷制御領域ＲＷＯＴ２では、目標ゲージ圧ＰＢＧＡＣＭＤが「０」に設定され、スロットル弁開度ＴＨが最大開度に維持されるとともに、目標吸入空気量ＧＡＩＲＣＭＤに応じて吸気弁リフト量ＬＦＴが制御される。【選択図】  図６
2011112027.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気弁のリフト量を連続的に変更可能なリフト量可変機構と、前記機関の吸気通路に設けられたスロットル弁とを備える内燃機関の吸気制御装置において、
前記機関の目標吸入空気量を算出する目標吸入空気量算出手段と、
前記目標吸入空気量に応じて前記吸気弁のリフト量及び前記スロットル弁の開度を制御するデバイス制御手段とを備え、
前記デバイス制御手段は、
前記目標吸入空気量が第１閾値以下である第１領域では、前記リフト量を所定下限値に維持するとともに、前記目標吸入空気量に応じて前記スロットル弁開度を制御し、
前記目標吸入空気量が前記第１閾値より大きくかつ前記第１閾値より大きい第２閾値以下である第２領域では、前記機関の吸気圧が基準吸気圧に維持されるように前記スロットル弁開度を制御するとともに、前記目標吸入空気量に応じて前記リフト量を制御し、
前記目標吸入空気量が前記第２閾値より大きくかつ前記第２閾値より大きい第３閾値以下である第３領域では、前記リフト量を前記第２領域における最大リフト量に維持するとともに、前記目標吸入空気量に応じて前記スロットル弁開度を制御し、
前記目標吸入空気量が前記第３閾値より大きい第４領域では、前記スロットル弁開度を最大開度に維持するとともに、前記目標吸入空気量に応じて前記リフト量を制御することを特徴とする内燃機関の吸気制御装置。
【請求項２】
前記吸気弁の作動位相を連続的に変更可能な作動位相可変機構と、
前記目標吸入空気量に応じて前記作動位相を制御する作動位相制御手段とをさらに備え、
前記作動位相制御手段は、前記第３及び第４領域においては、前記目標吸入空気量の変化に対する前記作動位相の変化率が一定となるように前記作動位相制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の吸気制御装置。
【請求項３】
前記デバイス制御手段は、前記第４領域におけるリフト量上限値を、前記機関の気筒に吸入される空気量が最大となるリフト量より大きな値に設定することを特徴とする請求項１または２に記載の吸気制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の吸気制御装置に関し、特に吸気弁のリフト量を連続的に変更可能なリフト量可変機構を備える内燃機関の吸気制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、内燃機関の吸気弁のリフト量を連続的に変更可能なリフト量可変機構と、吸気通路に設けられたスロットル弁とを備える吸気制御装置が示されている。この特許文献１の図３２には、機関の高負荷運転状態では目標吸入空気量の増加に対して、吸気弁目標リフト量及び目標ゲージ圧がともに増加するように制御する点が示されている。すなわち、機関の高負荷運転状態では目標吸入空気量の増加に対して、吸気弁リフト量及びスロットル弁開度が共に増加するように制御される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２１５３３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
機関の高負荷運転状態において、目標吸入空気量の増加に伴って、吸気弁リフト量及びスロットル弁開度をともに増加させる制御を行うと、スロットル弁開度が全開に達するまでは吸気圧が大気圧より低いため、内部排気還流量が増加してサージが発生するおそれがある。
【０００５】
内部排気還流量の増加を抑制するために、吸気弁の作動位相を変更することが考えられるが、高負荷運転状態では急加速に適した作動位相とすることが必要であるため、内部排気還流抑制のための制御を新たに追加すると、制御が複雑化し、機関の加速性能（出力トルク性能）が本来の性能より低下することがある。
【０００６】
本発明はこの点に着目してなされたものであり、機関の高負荷運転状態における吸気弁リフト量制御及びスロットル弁開度制御を適切に実行し、内部排気還流量の増加を抑制しつつ、所期の機関出力性能を実現することができる吸気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】
上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、内燃機関の吸気弁のリフト量（ＬＦＴ）を連続的に変更可能なリフト量可変機構（４１）と、前記機関の吸気通路に設けられたスロットル弁（３）とを備える内燃機関の吸気制御装置において、前記機関の目標吸入空気量（ＧＡＩＲＣＭＤ）を算出する目標吸入空気量算出手段と、前記目標吸入空気量（ＧＡＩＲＣＭＤ）に応じて前記吸気弁のリフト量（ＬＦＴ）及び前記スロットル弁の開度（ＴＨ）を制御するデバイス制御手段とを備え、前記デバイス制御手段は、前記目標吸入空気量（ＧＡＩＲＣＭＤ）が第１閾値（ＧＣＹＬＬＯＷ）以下である第１領域（ＲＰＧ）では、前記リフト量を所定下限値（ＡＬＭＩＮ）に維持するとともに、前記目標吸入空気量（ＧＡＩＲＣＭＤ）に応じて前記スロットル弁開度（ＴＨ）を制御し、前記目標吸入空気量（ＧＡＩＲＣＭＤ）が前記第１閾値（ＧＣＹＬＬＯＷ）より大きくかつ前記第１閾値より大きい第２閾値（ＧＣＹＬＭＡＸＬ）以下である第２領域（ＲＬＦＴ）では、前記機関の吸気圧（ＰＢＡ）が基準吸気圧（ＰＢＡＳＴＤ）に維持されるように前記スロットル弁開度（ＴＨ）を制御するとともに、前記目標吸入空気量（ＧＡＩＲＣＭＤ）に応じて前記リフト量（ＬＦＴ）を制御し、前記目標吸入空気量（ＧＡＩＲＣＭＤ）が前記第２閾値（ＧＣＹＬＭＡＬ）より大きくかつ前記第２閾値より大きい第３閾値（ＧＣＹＬＭＡＸＭ）以下である第３領域（ＲＷＯＴ１）では、前記目標リフト量（ＬＦＴ）を前記第２領域における最大リフト量（ＡＬＣＭＤＭ）に維持するとともに、前記目標吸入空気量（ＧＡＩＲＣＭＤ）に応じて前記スロットル弁開度（ＴＨ）を制御し、前記目標吸入空気量（ＧＡＩＲＣＭＤ）が前記第３閾値（ＧＣＹＬＭＡＸＭ）より大きい第４領域（ＲＷＯＴ２）では、前記スロットル弁開度（ＴＨ）を最大開度に維持するとともに、前記目標吸入空気量（ＧＡＩＲＣＭＤ）に応じて前記リフト量（ＬＦＴ）を制御することを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の吸気制御装置において、前記吸気弁の作動位相（ＣＡＩＮ）を連続的に変更可能な作動位相可変機構（４２）と、前記目標吸入空気量（ＧＡＩＲＣＭＤ）に応じて前記作動位相（ＣＡＩＮ）を制御する作動位相制御手段とをさらに備え、前記作動位相制御手段は、前記第３及び第４領域（ＲＷＯＴ２，ＲＷＯＴ２）においては、前記目標吸入空気量（ＧＡＩＲＣＭＤ）の変化に対する前記作動位相（ＣＡＩＮ）の変化率が一定となるように前記作動位相制御を行うことを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の吸気制御装置において、前記デバイス制御手段は、前記第４領域（ＲＷＯＴ２）におけるリフト量上限値（ＡＬＣＭＤＨ）を、前記機関の気筒に吸入される空気量が最大となるリフト量（ＬＦＴＭＡＰ）より大きな値に設定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、目標吸入空気量が第１閾値以下である第１領域では、リフト量が所定下限値に維持されるとともに、目標吸入空気量に応じてスロットル弁開度が制御され、目標吸入空気量が第１閾値より大きくかつ第２閾値以下である第２領域では、吸気圧が基準吸気圧に維持されるようにスロットル弁開度が制御されるとともに、目標吸入空気量に応じてリフト量が制御され、目標吸入空気量が第２閾値より大きくかつ第３閾値以下である第３領域では、リフト量が第２領域における最大リフト量に維持されるとともに、目標吸入空気量に応じてスロットル弁開度が制御され、目標吸入空気量が第３閾値より大きい第４領域では、スロットル弁開度が最大開度に維持されるとともに、目標吸入空気量に応じてリフト量が制御される。上記第３及び第４領域が高負荷運転領域に相当し、第３領域でスロットル弁開度を目標吸入空気量の増加に伴って増加させ、第４領域で吸気弁リフト量を目標吸入空気量の増加に伴って増加させる制御を行うことにより、機関の高負荷運転領域において、吸気負圧を早期に解消して内部排気還流量の増加を抑制しつつ、吸気弁作動位相制御が複雑化することを回避し、所期の機関出力性能を実現することができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明によれば、第３及び第４領域においては、目標吸入空気量の変化に対する作動位相の変化率が一定となるように作動位相制御が行われるので、吸気弁作動位相制御の応答性が悪化することなく、円滑な制御を実現することができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明によれば、第４領域におけるリフト量上限値が、機関の気筒に吸入される空気量が最大となるリフト量より大きな値に設定される。高負荷運転領域では、通常はノッキングを回避するために点火時期が最適点火時期（ＭＢＴ：Minimum spark advance for Best Torque）より遅角側に設定されるが、リフト量上限値を吸入空気量が最大となるリフト量より大きな値に設定することにより、実効圧縮比を低下させて点火時期を最適点火時期に近づけることが可能となる。その結果、機関出力トルクをより増加させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態にかかる内燃機関及びその制御装置の構成を示す図である。
【図２】図１に示す弁作動特性可変装置の構成を示す図である。
【図３】図２に示す第１弁作動特性可変機構の概略構成を説明するための図である。
【図４】吸気弁及び排気弁の作動特性を示す図である。
【図５】吸気制御の概要を説明するための図である。
【図６】図５の一部をより詳細に示す図である。
【図７】高負荷運転状態における最大リフト量に設定を説明するための図である。
【図８】吸気弁の目標リフト量（ＡＬＣＭＤ）及び目標作動位相（ＣＡＩＮＣＭＤ）、並びに目標ゲージ圧（ＰＢＧＡＣＭＤ）の算出に適用されるパラメータを算出する処理のフローチャートである。
【図９】図８の処理で参照されるマップを示す図である。
【図１０】図８の処理で参照されるマップ及びテーブルを示す図である。
【図１１】目標リフト量算出処理のフローチャートである。
【図１２】図１１の処理における補間演算を説明するための図である。
【図１３】目標ゲージ算出処理のフローチャートである。
【図１４】図１３の処理における補間演算を説明するための図である。
【図１５】目標作動位相算出処理のフローチャートである。
【図１６】図１５の処理における補間演算を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態にかかる内燃機関とその制御装置の構成を示す図であり、図２は弁作動特性可変装置の構成を示す図である。図１において、例えば４気筒を有する内燃機関（以下単に「エンジン」という）１は、吸気弁及び排気弁と、これらを駆動するカムを備えるとともに、弁作動特性可変装置４０を備えている。弁作動特性可変装置４０は、吸気弁のリフト量（最大リフト量）及び開角（開弁期間）を連続的に変更する第１弁作動特性可変機構４１と、吸気弁を駆動するカムの、クランク軸回転角度を基準とした作動位相を連続的に変更するカム位相可変機構としての第２弁作動特性可変機構４２と、排気弁のリフト量及び開角（開弁機関）を２段階に切り換える第３弁作動特性可変機構４７とを有する。第２弁作動特性可変機構４２により吸気弁を駆動するカムの作動位相が変更され、吸気弁の作動位相が変更される。
【００１５】
エンジン１の吸気通路２の途中にはスロットル弁３が配されている。また、スロットル弁３にはスロットル弁開度（ＴＨ）センサ４が連結されており、当該スロットル弁３の開度に応じた電気信号を出力して電子コントロールユニット（以下（ＥＣＵ）という）５に供給する。スロットル弁３には、スロットル弁３を駆動するアクチュエータ７が接続されており、アクチュエータ７は、ＥＣＵ５によりその作動が制御される。吸気通路２のスロットル弁３の上流側には、吸入空気量ＧＡＩＲ［ｇ／ｓｅｃ］を検出する吸入空気量センサ１３が設けられており、その検出信号はＥＣＵ５に供給される。
【００１６】
燃料噴射弁６は吸気弁の少し上流側に各気筒毎に設けられており、各噴射弁は図示しない燃料ポンプに接続されていると共にＥＣＵ５に電気的に接続されて当該ＥＣＵ５からの信号により燃料噴射弁６の開弁時間が制御される。エンジン１の各気筒の点火プラグ１５は、ＥＣＵ５に接続されており、ＥＣＵ５は点火プラグ１５に点火信号を供給し、点火時期制御を行う。
【００１７】
スロットル弁３の下流には吸気圧ＰＢＡを検出する吸気圧センサ８及び吸気温ＴＡを検出する吸気温センサ９が取付けられている。またエンジン１の本体には、エンジン冷却水温ＴＷを検出するエンジン冷却水温センサ１０が取り付けられている。これらのセンサの検出信号は、ＥＣＵ５に供給される。
【００１８】
ＥＣＵ５には、エンジン１のクランク軸（図示せず）の回転角度を検出するクランク角度位置センサ１１及び、エンジン１の吸気弁を駆動するカムが固定されたカム軸の回転角度を検出するカム角度位置センサ１２が接続されており、クランク軸の回転角度及びカム軸の回転角度に応じた信号がＥＣＵ５に供給される。クランク角度位置センサ１１は、一定クランク角周期毎（例えば６度周期）に１パルス（以下「ＣＲＫパルス」という）と、クランク軸の所定角度位置を特定するパルスを発生する。また、カム角度位置センサ１２は、エンジン１の特定の気筒の所定クランク角度位置でパルス（以下「ＣＹＬパルス」という）と、各気筒の吸入行程開始時の上死点（ＴＤＣ）でパルス（以下「ＴＤＣパルス」という）を発生する。これらのパルスは、燃料噴射時期、点火時期等の各種タイミング制御及びエンジン回転数（エンジン回転速度）ＮＥの検出に使用される。なお、カム角度位置センサ１２より出力されるＴＤＣパルスと、クランク角度位置センサ１１より出力されるＣＲＫパルスとの相対関係からカム軸の実際の作動位相ＣＡＩＮが検出される。
【００１９】
ＥＣＵ５には、エンジン１によって駆動される車両のアクセルペダルの踏み込み量（以下「アクセルペダル操作量」という）ＡＰを検出するアクセルセンサ３１、当該車両の走行速度（車速）ＶＰを検出する車速センサ３２、及び大気圧ＰＡを検出する大気圧センサ３３が接続されている。これらのセンサの検出信号は、ＥＣＵ５に供給される。
【００２０】
弁作動特性可変装置４０は、図２に示すように、吸気弁の最大リフト量及び開角（以下単に「リフト量」という）を連続的に変更する第１弁作動特性可変機構４１と、吸気弁の作動位相を連続的に変更する第２弁作動特性可変機構４２と、吸気弁のリフト量を連続的に変更するためのモータ４３と、吸気弁の作動位相を連続的に変更するために、その開度が連続的に変更可能な電磁弁４４と、排気弁のリフト量及び開角（開弁期間）を２段階に切り換える第３弁作動特性可変機構４７と、排気弁のリフト量及び開角を２段階に切り換えるための電磁弁４８とを備えている。吸気弁の作動位相を示すパラメータとして、上記カム軸の作動位相ＣＡＩＮが用いられる。電磁弁４４及び４８には、オイルパン４６の潤滑油がオイルポンプ４５により、加圧されて供給される。なお、第２弁作動特性可変機構４２の具体的な構成は、例えば特開２０００−２２７０１３号公報に示されている。また第３弁作動特性可変機構４７は、市販車に採用されており、その構成は周知である。
【００２１】
第１弁作動特性可変機構４１は、図３（ａ）に示すように、カム５２が設けられたカム軸５１と、シリンダヘッドに軸５５ａを中心として揺動可能に支持されるコントロールアーム５５と、コントロールアーム５５を揺動させるコントロールカム５７が設けられたコントロール軸５６と、コントロールアーム５５に支軸５３ｂを介して揺動可能に支持されるとともに、カム５２に従動して揺動するサブカム５３と、サブカム５３に従動し、吸気弁６０を駆動するロッカアーム５４とを備えている。ロッカアーム５４は、コントロールアーム５５内に揺動可能に支持されている。
【００２２】
サブカム５３は、カム５２に当接するローラ５３ａを有し、カム軸５１の回転により、軸５３ｂを中心として揺動する。ロッカアーム５４は、サブカム５３に当接するローラ５４ａを有し、サブカム５３の動きが、ローラ５４ａを介して、ロッカアーム５４に伝達される。
【００２３】
コントロールアーム５５は、コントロールカム５７に当接するローラ５５ｂを有し、コントロール軸５６の回動により軸５５ａを中心として揺動する。図３（ａ）に示す状態では、サブカム５３の動きはロッカアーム５４にほとんど伝達されないため、吸気弁６０はほぼ全閉の状態を維持する。一方同図（ｂ）に示す状態では、サブカム５３の動きがロッカアーム５４を介して吸気弁６０に伝達され、吸気弁６０は上限リフト量ＬＦＴＭＡＸ（例えば１２ｍｍ）まで開弁する。
【００２４】
したがって、モータ４３によりコントロール軸５６を回動させることにより、吸気弁６０のリフト量ＬＦＴを連続的に変更することがきる。本実施形態では、第１弁作動特性可変機構４１に、コントロール軸５６の回転角度（以下「ＣＳ角度」という）ＣＳＡを検出するコントロール軸回転角度センサ（以下「ＣＳ角度センサ」という）１４が設けられており、検出されるＣＳ角度ＣＳＡがリフト量ＬＦＴを示すパラメータとして使用される。
【００２５】
なお、第１弁作動特性可変機構４１の詳細な構成は、特開２００８−２５４１８号公報に示されている。
第１弁作動特性可変機構４１により、図４（ａ）に実線で示すように吸気弁のリフト量ＬＦＴ（及び開角）が変更される。また第３弁作動特性可変機構４７により、図４（ａ）に破線で示すように排気弁のリフト量（及び開角）が２段階に変更される。
【００２６】
第２弁作動特性可変機構４２により、吸気弁は、同図（ｂ）に実線Ｌ１３及びＬ１４で示す特性を中心として、カムの作動位相ＣＡＩＮの変化に伴って破線Ｌ１１，Ｌ１２で示す最進角位相から、一点鎖線Ｌ１５，Ｌ１６で示す最遅角位相までの間の位相で駆動される。なお、以下の説明では「ＣＡＩＮ」を吸気弁作動位相という。吸気弁作動位相ＣＡＩＮは、最遅角位相を基準とした進角量で示される。
【００２７】
ＥＣＵ５は各種センサからの入力信号波形を整形し、電圧レベルを所定レベルに修正し、アナログ信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を有する入力回路、中央演算処理ユニット（以下「ＣＰＵ」という）、ＣＰＵで実行される演算プログラム及び演算結果等を記憶する記憶回路のほか、アクチュエータ７、燃料噴射弁６、モータ４３、電磁弁４４、４８に駆動信号を供給する出力回路等から構成される。
【００２８】
ＥＣＵ５のＣＰＵは、上記センサの検出信号に応じて、スロットル弁３の開度制御、燃料噴射制御（燃料噴射弁６による燃料噴射時期及び燃料噴射時間の制御）、及びモータ４３、電磁弁４４、４８による弁作動特性の制御を行う。
【００２９】
図５は本実施形態における吸入空気量制御の概要を説明するための図であり、図５（ａ）（ｂ）及び（ｃ）は、それぞれ目標吸入空気量ＧＡＩＲＣＭＤと、目標ゲージ圧ＰＢＧＡＣＭＤ、目標リフト量ＡＬＣＭＤ、及び目標作動位相ＣＡＩＮＣＭＤとの関係を示す。
【００３０】
目標吸入空気量ＧＡＩＲＣＭＤが低負荷境界空気量ＧＣＹＬＬＯＷ以下である運転状態では、吸気弁の目標リフト量ＡＬＣＭＤが下限リフト量ＡＬＭＩＮに維持され、ゲージ圧ＰＢＧＡ（＝ＰＢＡ−ＰＡ）が目標ゲージ圧ＰＢＧＡＣＭＤと一致するように、スロットル弁３の開度ＴＨが制御される。以下この制御を行う領域を「ゲージ圧制御領域ＲＰＧ」という。
【００３１】
また目標吸入空気量ＧＡＩＲＣＭＤが低負荷境界空気量ＧＣＹＬＬＯＷより大きくかつ、第１高負荷空気量ＧＣＹＬＭＡＸＬ以下である運転状態では、目標ゲージ圧ＰＢＧＡＣＭＤは、基準ゲージ圧ＰＢＧＡＳＴＤ（例えば−１３．３ｋＰａ（−１００ｍｍＨｇ））に維持され、吸気弁のリフト量ＬＦＴを変更することにより、吸入空気量が制御される。以下この制御を行う領域を「リフト量制御領域ＲＬＦＴ」という。
【００３２】
なお、目標作動位相ＣＡＩＮＣＭＤは、ゲージ圧制御領域ＲＰＧ内の低負荷側で低負荷作動位相ＣＡＩＮＭＩＮに設定される。また目標吸入空気量ＧＡＩＲＣＭＤが低負荷境界空気量ＧＣＹＬＬＯＷの近傍の所定範囲内にあるときは、目標作動位相ＣＡＩＮＣＭＤは、目標吸入空気量ＧＡＩＲＣＭＤの増加に伴って増加するように設定される。また、リフト量制御領域ＲＬＦＴでは、目標作動位相ＣＡＩＮＣＭＤが基準作動位相ＣＡＩＮＣＭＤＭに達すると、目標吸入空気量ＧＡＩＲＣＭＤがそれ以上増加しても基準作動位相ＣＡＩＮＣＭＤＭに維持される。
【００３３】
また目標吸入空気量ＧＡＩＲＣＭＤが第１高負荷空気量ＧＣＹＬＭＡＸＬより大きく、かつ第２高負荷空気量ＧＣＹＬＭＡＸＭ以下である運転状態では、目標リフト量ＡＬＣＭＤは第１高負荷リフト量ＡＬＣＭＤＭに設定されるとともに、目標ゲージ圧ＰＢＧＡＣＭＤが目標吸入空気量ＧＡＩＲＣＭＤの増加に伴って増加するように制御される（最大値は「０」）。以下この制御を行う領域を「第１高負荷制御領域ＲＷＯＴ１」という。
【００３４】
目標吸入空気量ＧＡＩＲＣＭＤが第２高負荷空気量ＧＣＹＬＭＡＸＭ以上である運転状態では、目標ゲージ圧ＰＢＧＡＣＭＤは「０」に設定され、目標リフト量ＡＬＣＭＤが目標吸入空気量ＧＡＩＲＣＭＤの増加に伴って増加するように制御される（後述する第２高負荷リフト量ＡＬＣＭＤＨを上限値とする）。以下この制御を行う領域を「第２高負荷制御領域ＲＷＯＴ２」という。
また目標作動位相ＣＡＩＮＣＭＤは、第１及び第２高負荷制御領域ＲＷＯＴ１，ＲＷＯＴ２において、目標吸入空気量ＧＡＩＲＣＭＤの増加に伴って減少するように制御される。
【００３５】
図６は、第１及び第２高負荷制御領域ＲＷＯＴ１，ＲＷＯＴ２をより詳細に説明するための図であり、図５と同様に、目標吸入空気量ＧＡＩＲＣＭＤと、目標ゲージ圧ＰＢＧＡＣＭＤ、目標リフト量ＡＬＣＭＤ、及び目標作動位相ＣＡＩＮＣＭＤとの関係が示されている。
【００３６】
第１高負荷制御領域ＲＷＯＴ１では、目標リフト量ＡＬＣＭＤは、エンジン回転数ＮＥ及び吸気弁作動位相ＣＡＩＮに応じて算出される第１高負荷リフト量ＡＬＣＭＤＭに設定され、目標ゲージ圧ＰＢＧＡＣＭＤは、基準ゲージ圧ＰＢＧＡＳＴＤと、最大ゲージ圧である「０」との間で、目標吸入空気量ＧＡＩＲＣＭＤに応じた補間演算により、算出される。
【００３７】
第２高負荷制御領域ＲＷＯＴ２では、目標ゲージ圧ＰＢＧＡＣＭＤは最大ゲージ圧「０」に設定され、目標リフト量ＡＬＣＭＤは、第１高負荷リフト量ＡＬＣＭＤＭと、第２高負荷リフト量ＡＬＣＭＤＨとの間で、目標吸入空気量ＧＡＩＲＣＭＤに応じた補間演算により、算出される。第１高負荷リフト量ＡＬＣＭＤＭに対応する吸入空気量が第２高負荷空気量ＧＣＹＬＭＡＸＭであり、第２高負荷リフト量ＡＬＣＭＤＨに対応する吸入空気量が第３高負荷空気量ＧＣＹＬＭＡＸＨである。なお、第２高負荷リフト量ＡＬＣＭＤＨは、エンジン回転数ＮＥ及び吸気弁作動位相ＣＡＩＮに応じて算出され、１ＴＤＣ期間あたりの吸入空気量（気筒吸入空気量）が最大となるリフト量より若干大きな値に設定される。
【００３８】
また目標作動位相ＣＡＩＮＣＭＤは、図６（ｃ）に示すように、第１及び第２高負荷制御領域ＲＷＯＴ１，ＲＷＯＴ２では、基準作動位相ＣＡＩＮＣＭＤＭと、高負荷作動位相ＣＡＩＮＣＭＤＨとの間で、目標吸入空気量ＧＡＩＲＣＭＤに応じた補間演算により、算出される。
【００３９】
図７は、エンジン回転数ＮＥ及び吸気弁作動位相ＣＡＩＮが一定である状態において、吸気弁リフト量ＬＦＴと、気筒吸入空気量ＧＡＩＲＣＹＬとの関係を示す図であり、曲線Ｌ２１及びＬ２２は、それぞれゲージ圧ＰＢＧＡが基準ゲージ圧ＰＢＧＡＳＴＤ及び「０」に設定された状態に対応する。曲線Ｌ２２上の点Ａが、第２高負荷リフト量ＡＬＣＭＤＨに対応する動作点であり、第２高負荷リフト量ＡＬＣＭＤＨは、気筒吸入空気量ＧＡＩＲＣＹＬが最大となる動作点Ｂに対応するリフト量ＬＦＴＭＡＰより若干大きな値に設定されている。なお、曲線Ｌ２１上の動作点Ｃに対応するリフト量が第１高負荷リフト量ＡＬＣＭＤＭに相当する。
【００４０】
第２高負荷制御領域ＲＷＯＴ２では、通常はノッキングを回避するために点火時期が最適点火時期（ＭＢＴ）より遅角側に設定されるが、リフト量上限値である第２高負荷リフト量ＡＬＣＭＤＨを気筒吸入空気量が最大となるリフト量ＬＦＴＭＡＰより大きな値に設定することにより、実効圧縮比を低下させて点火時期を最適点火時期に近づけることが可能となり、エンジン出力トルクをより増加させることができる。
【００４１】
図８は、上述した第１〜第３高負荷空気量ＧＣＹＬＭＡＸＬ，ＧＣＹＬＭＡＸＭ，ＧＣＹＬＭＡＸＨ，第１及び第２高負荷リフト量ＡＬＣＭＤＭ，ＡＬＣＭＤＨ，基準作動位相ＣＡＩＮＣＭＤＭ，及び高負荷作動位相ＣＡＩＮＣＭＤＨを算出する処理のフローチャートである。この処理は、ＥＣＵ５のＣＰＵで所定時間毎に実行される。
【００４２】
ステップＳ１１では、エンジン回転数ＮＥ及び吸気弁作動位相ＣＡＩＮに応じて図９（ａ）に示すＧＣＹＬＭＡＸＬマップを検索し、第１高負荷空気量ＧＣＹＬＭＡＸＬを算出する。図９（ａ）に示す所定作動位相ＣＡＩＮ１〜ＣＡＩＮ４は、ＣＡＩＮ１＜ＣＡＩＮ２＜ＣＡＩＮ３＜ＣＡＩＮ４なる関係を満たし、ＧＣＹＬＭＡＸＬマップは、吸気弁作動位相ＣＡＩＮが増加するほど、第１高負荷空気量ＧＣＹＬＭＡＸＬが増加するように設定されている。第１高負荷空気量ＧＣＹＬＭＡＸＬは、リフト量制御領域ＲＬＦＴにおける最大リフト量に相当するように設定されている。
【００４３】
ステップＳ１２では、エンジン回転数ＮＥ及び吸気弁作動位相ＣＡＩＮに応じて図９（ｂ）に示すＧＣＹＬＭＡＸＭマップを検索し、第２高負荷空気量ＧＣＹＬＭＡＸＭを算出する。ＧＣＹＬＭＡＸＭマップは、吸気弁作動位相ＣＡＩＮが増加するほど、第２高負荷空気量ＧＣＹＬＭＡＸＭが増加するように設定されている。
【００４４】
ステップＳ１３では、エンジン回転数ＮＥ及び吸気弁作動位相ＣＡＩＮに応じて図９（ｃ）に示すＧＣＹＬＭＡＸＨマップを検索し、第３高負荷空気量ＧＣＹＬＭＡＸＨを算出する。ＧＣＹＬＭＡＸＨマップは、吸気弁作動位相ＣＡＩＮが増加するほど、第３高負荷空気量ＧＣＹＬＭＡＸＨが増加するように設定されている。
【００４５】
ステップＳ１４では、エンジン回転数ＮＥ及び吸気弁作動位相ＣＡＩＮに応じて図１０（ａ）に示すＡＬＣＭＤＭマップを検索し、第１高負荷リフト量ＡＬＣＭＤＭを算出する。ＡＬＣＭＤＭマップは、吸気弁作動位相ＣＡＩＮが増加するほど、第１高負荷リフト量ＡＬＣＭＤＭが増加するように設定されている。
【００４６】
ステップＳ１５では、エンジン回転数ＮＥ及び吸気弁作動位相ＣＡＩＮに応じて図１０（ｂ）に示すＡＬＣＭＤＨマップを検索し、第２高負荷リフト量ＡＬＣＭＤＨを算出する。ＡＬＣＭＤＨマップは、吸気弁作動位相ＣＡＩＮが増加するほど、第２高負荷リフト量ＡＬＣＭＤＨが増加するように設定されている。
【００４７】
ステップＳ１６では、エンジン回転数ＮＥに応じて図１０（ｃ）に示すＣＡＩＮＣＭＤＭテーブルを検索し、基準作動位相ＣＡＩＮＣＭＤＭを算出する。
ステップＳ１７では、エンジン回転数ＮＥに応じて図１０（ｄ）に示すＣＡＩＮＣＭＤＨテーブルを検索し、高負荷作動位相ＣＡＩＮＣＭＤＨを算出する。
【００４８】
図１１は、目標リフト量ＡＬＣＭＤを算出する処理のフローチャートである。この処理はＥＣＵ５のＣＰＵで所定時間毎に実行される。
ステップＳ２１では、目標吸入空気量ＧＡＩＲＣＭＤが第１高負荷空気量ＧＣＹＬＭＡＸＬより大きいか否かを判別する。この答が否定（ＮＯ）であるときは、通常目標リフト量算出処理を実行し、上述したＲＬＦＴ領域またはＲＰＧ領域における目標リフト量ＡＬＣＭＤの算出を行う（ステップＳ２２）。なお、目標吸入空気量ＧＡＩＲＣＭＤは、アクセルペダル操作量ＡＰ及びエンジン回転数ＮＥに応じて算出される基本目標吸入空気量を空気密度補正を行うことにより算出され、アクセルペダル操作量ＡＰにほぼ比例する。
【００４９】
目標吸入空気量ＧＡＩＲＣＭＤが第１高負荷空気量ＧＣＹＬＭＡＸＬより大きいときは、ステップＳ２３に進み、目標吸入空気量ＧＡＩＲＣＭＤが第２高負荷空気量ＧＣＹＬＭＡＸＭより大きいか否かを判別する。ステップＳ２３の答が否定（ＮＯ）、すなわち目標吸入空気量ＧＡＩＲＣＭＤが第１高負荷空気量ＧＣＹＬＭＡＸＬより大きく第２高負荷空気量ＧＣＹＬＭＡＸＭ以下であるときは（第１高負荷制御領域ＲＷＯＴ１では）、目標リフト量ＡＬＣＭＤを第１高負荷リフト量ＡＬＣＭＤＭに設定する（ステップＳ２４）。
【００５０】
ステップＳ２３の答が肯定（ＹＥＳ）、すなわち目標吸入空気量ＧＡＩＲＣＭＤが第２高負荷空気量ＧＣＹＬＭＡＸＭより大きいときは（第２高負荷制御領域ＲＷＯＴ２では）、図１２に示すように第１高負荷リフト量ＡＬＣＭＤＭと、第２高負荷リフト量ＡＬＣＭＤＨとの間で目標吸入空気量ＧＡＩＲＣＭＤに応じた補間演算を行い、目標リフト量ＡＬＣＭＤを算出する。具体的には、下記式（１）により、算出される。
【数１】
2011112027.tif 000003
【００５１】
図１３は、目標ゲージ圧ＰＢＧＡＣＭＤを算出する処理のフローチャートである。この処理はＥＣＵ５のＣＰＵで所定時間毎に実行される。
ステップＳ３１では、目標吸入空気量ＧＡＩＲＣＭＤが第１高負荷空気量ＧＣＹＬＭＡＸＬより大きいか否かを判別する。この答が否定（ＮＯ）であるときは、通常目標ゲージ圧算出処理を実行し、上述したＲＬＦＴ領域またはＲＰＧ領域における目標ゲージ圧ＰＢＧＡＣＭＤの算出を行う（ステップＳ３２）。
【００５２】
目標吸入空気量ＧＡＩＲＣＭＤが第１高負荷空気量ＧＣＹＬＭＡＸＬより大きいときは、ステップＳ３３に進み、図１４に示すように基準ゲージ圧ＰＢＧＡＳＴＤと、最大ゲージ圧である「０」との間で目標吸入空気量ＧＡＩＲＣＭＤに応じた補間演算を行い、目標ゲージ圧ＰＢＧＡＣＭＤを算出する。具体的には、下記式（２）により、算出される。
【数２】
2011112027.tif 000004
【００５３】
図１５は、目標作動位相ＣＡＩＮＣＭＤを算出する処理のフローチャートである。この処理はＥＣＵ５のＣＰＵで所定時間毎に実行される。
ステップＳ４１では、目標吸入空気量ＧＡＩＲＣＭＤが第１高負荷空気量ＧＣＹＬＭＡＸＬより大きいか否かを判別する。この答が否定（ＮＯ）であるときは、通常目標作動位相算出処理を実行し、上述したＲＬＦＴ領域またはＲＰＧ領域における目標作動位相ＣＡＩＮＣＭＤの算出を行う（ステップＳ４２）。
【００５４】
目標吸入空気量ＧＡＩＲＣＭＤが第１高負荷空気量ＧＣＹＬＭＡＸＬより大きいときは、ステップＳ４３に進み、図１６に示すように基準作動位相ＣＡＩＮＣＭＤＭと、高負荷作動位相ＣＡＩＮＣＭＤＨとの間で目標吸入空気量ＧＡＩＲＣＭＤに応じた補間演算を行い、目標作動位相ＣＡＩＮＣＭＤを算出する。具体的には、下記式（３）により、算出される。
【数３】
2011112027.tif 000005
【００５５】
ＥＣＵ５は、実際のリフト量ＬＦＴ，スロットル弁開度ＴＨ，及び吸気弁作動位相ＣＡＩＮが、算出された目標リフト量ＡＬＣＭＤ，目標ゲージ圧ＰＢＧＡＣＭＤ，及び目標作動位相ＣＡＩＮＣＭＤと一致するように、モータ４３、アクチュエータ７、及び電磁弁４４の駆動制御を行う。
【００５６】
以上のように本実施形態では、目標吸入空気量ＧＡＩＲＣＭＤが第１高負荷空気量ＧＣＹＬＭＡＸＬより大きくかつ第２高負荷空気量ＧＣＹＬＭＡＸＭ以下である第１高負荷制御領域ＲＷＯＴ１では、目標リフト量ＡＬＣＭＤがリフト量制御領域ＲＬＦＴにおける最大リフト量に相当する第１高負荷リフト量ＡＬＣＭＤＭに維持されるとともに、目標吸入空気量ＧＡＩＲＣＭＤに応じて目標ゲージ圧ＰＢＧＡＣＭＤが設定され、ゲージ圧ＰＢＧＡが目標ゲージＰＢＧＡと一致するようにスロットル弁開度ＴＨが制御される。また目標吸入空気量ＧＡＩＲＣＭＤが第２高負荷空気量ＧＣＹＬＭＡＸＭより大きい第２高負荷制御領域ＲＷＯＴ２では、目標ゲージ圧ＰＢＧＡＣＭＤが「０」に設定され、スロットル弁開度ＴＨが最大開度に維持されるとともに、目標吸入空気量ＧＡＩＲＣＭＤに応じて吸気弁リフト量ＬＦＴが制御される。これにより、高負荷制御領域ＲＷＯＴ１，ＲＷＯＴ２において、ゲージ圧ＰＢＧＡが負圧である状態を早期に解消して内部排気還流量の増加を抑制しつつ、吸気弁作動位相制御が複雑化することを回避し、所期のエンジン出力性能を実現することができる。
【００５７】
また第１及び第２高負荷制御領域ＲＷＯＴ１，ＲＷＯＴ２では、基準作動位相ＣＡＩＮＣＭＤＭと、高負荷作動位相ＣＡＩＮＣＭＤＨとの間で、目標吸入空気量ＧＡＩＲＣＭＤに応じた線形補間演算により、目標作動位相ＣＡＩＮＣＭＤが算出されるので、吸気弁作動位相制御の応答性が悪化することなく、円滑な制御を実現することができる。
【００５８】
本実施形態では、第１弁作動特性可変機構４１及び第２弁作動特性可変機構４２がそれぞれリフト量可変機構及び作動位相可変機構に相当し、アクチュエータ７及びモータ４３がデバイス制御手段の一部を構成し、電磁弁４４が作動位相制御手段の一部を構成し、ＥＣＵ５が、目標吸入空気量算出手段、デバイス制御手段の一部、及び作動位相制御手段の一部を構成する。
【００５９】
なお本発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上述した実施形態では、検出されるゲージ圧ＰＢＧＡが目標ゲージ圧ＰＢＧＡＣＭＤと一致するようにスロットル弁開度ＴＨを制御するようにしたが、吸気圧ＰＢＡが目標吸気圧ＰＢＡＣＭＤ（＝ＰＢＧＡＣＭＤ＋ＰＡ）と一致するようにスロットル弁開度ＴＨを制御するようにしてもよい。その場合には、上述した目標ゲージ圧算出処理（図１３）は、目標吸気圧算出処理とする。また、リフト量制御領域ＲＬＦＴでは、目標吸気圧ＰＢＡＣＭＤが基準吸気圧ＰＢＡＳＴＤ（＝ＰＢＧＡＳＴＤ＋ＰＡ）に設定される。
【００６０】
また本発明は、クランク軸を鉛直方向とした船外機などのような船舶推進機用エンジンなどの吸気制御にも適用が可能である。
【符号の説明】
【００６１】
１  内燃機関
２  吸気通路
３  スロットル弁
５  電子制御ユニット（目標吸入空気量算出手段、デバイス制御手段、作動位相制御手段）
７  アクチュエータ（デバイス制御手段）
４１  第１弁作動特性可変機構（リフト量可変機構）
４２  第２弁作動特性可変機構（作動位相可変機構）
４３  モータ（デバイス制御手段）
４４  電磁弁（作動位相制御手段）
【図１】
2011112027.tif 000006
【図２】
2011112027.tif 000007
【図３】
2011112027.tif 000008
【図４】
2011112027.tif 000009
【図５】
2011112027.tif 000010
【図６】
2011112027.tif 000011
【図７】
2011112027.tif 000012
【図８】
2011112027.tif 000013
【図９】
2011112027.tif 000014
【図１０】
2011112027.tif 000015
【図１１】
2011112027.tif 000016
【図１２】
2011112027.tif 000017
【図１３】
2011112027.tif 000018
【図１４】
2011112027.tif 000019
【図１５】
2011112027.tif 000020
【図１６】
2011112027.tif 000021