(57)【要約】【課題】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、その移行中に内燃機関のトルク過渡応答性が低下するのを抑制する。【解決手段】応答速度判定工程において判定される吸気閉弁時期可変機構の応答速度が所定速度以上であることが確認される前では（ステップＳ５６の判定がＮＯであるとき）、各気筒サイクルにおいて、遅閉じ範囲内および早閉じ範囲内のうちのいずれか一方の範囲内で吸気弁を閉じ（ステップＳ５５）、応答速度が所定速度以上であることが確認された場合には（ステップＳ５６の判定がＹＥＳであるとき）、機関運転状態に応じて遅閉じ工程、早閉じ工程および運転領域移行工程を実行する（ステップＳ６０）。【選択図】図１５
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【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、を備えた内燃機関システムの制御方法であって、
前記吸気閉弁時期可変機構の応答速度の大きさを判定する応答速度判定工程と、
前記応答速度判定工程において判定される前記吸気閉弁時期可変機構の応答速度が所定速度以上であることが確認される前では、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、および、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、のうちのいずれか一方の範囲内で、前記吸気弁を閉じる確認前工程と、
前記応答速度判定工程において判定される前記吸気閉弁時期可変機構の応答速度が所定速度以上であることが確認された場合には、
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、各気筒サイクルにおいて、前記遅閉じ範囲内で前記吸気弁を閉じる遅閉じ工程、
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、前記早閉じ範囲内で前記吸気弁を閉じる早閉じ工程、および、
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、
を実行する確認後工程と、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、
前記確認前工程は、前記応答速度判定工程において前記吸気閉弁時期可変機構の応答速度が所定速度以上であることが確認される前では、各気筒サイクルにおいて、前記早閉じ範囲内で前記吸気弁を閉じる工程であり、
前記応答速度判定工程は、前記内燃機関の温度が所定温度未満であるときから、該温度が該所定温度以上となり且つ前記応答速度が前記所定速度以上であることが確認されるまで実行され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、
前記確認後工程において、前記応答速度判定工程で判定される前記吸気閉弁時期可変機構の応答速度が小さいほど、前記運転領域移行工程開始時における前記吸気弁の閉弁時期を、当該機関速度において空気充填量が最大となる時期に近付け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】
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、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、
前記吸気閉弁時期可変機構の応答速度の大きさを判定する応答速度判定工程と、を備え、
前記応答速度判定工程で判定される前記吸気閉弁時期可変機構の応答速度が小さいほど、前記運転領域移行工程開始時における前記吸気弁の閉弁時期を、当該機関速度において空気充填量が最大となる時期に近付け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５】
請求項３又は４記載の内燃機関システムの制御方法において、
前記応答速度判定工程で判定される前記吸気閉弁時期可変機構の応答速度が小さいほど、前記運転領域移行工程における前記スロットル弁の開度を小さく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６】
請求項３〜５のいずれか１つに記載の内燃機関システムの制御方法において、
前記応答速度判定工程は、前記運転領域移行工程で実行され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】
請求項６記載の内燃機関システムの制御方法において、
前記応答速度判定工程が前記前記運転領域移行工程で実行される場合において、前記応答速度の大きさが判定される前の、前記運転領域移行工程開始時における前記吸気弁の閉弁時期が、該応答速度の大きさが判定された後の該閉弁時期よりも、当該機関速度において空気充填量が最大となる時期から離間し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８】
請求項６記載の内燃機関システムの制御方法において、
前記応答速度判定工程が前記前記運転領域移行工程で実行される場合において、前記応答速度の大きさが判定される前の、前記運転領域移行工程における前記スロットル弁の開度が、該応答速度の大きさが判定された後の該開度よりも小さ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９】
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、前記スロットルアクチュエータおよび前記吸気閉弁時期可変機構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、
前記吸気閉弁時期可変機構の応答速度の大きさを判定し、且つ、
前記判定される前記吸気閉弁時期可変機構の応答速度が所定速度以上であることが確認される前では、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、および、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、のうちのいずれか一方の範囲内で、前記吸気弁を閉じるように前記吸気閉弁時期可変機構を制御し、且つ、
前記判定される前記吸気閉弁時期可変機構の応答速度が所定速度以上であることが確認された場合には、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、各気筒サイクルにおいて、前記遅閉じ範囲内で前記吸気弁を閉じるように前記吸気閉弁時期可変機構を制御する一方、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、前記早閉じ範囲内で前記吸気弁を閉じ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１０】
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、前記スロットルアクチュエータおよび前記吸気閉弁時期可変機構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、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、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、
前記吸気閉弁時期可変機構の応答速度の大きさを判定し、且つ、
前記応答速度判定工程で判定される前記吸気閉弁時期可変機構の応答速度が小さいほど、前記運転領域移行工程開始時における前記吸気弁の閉弁時期を、当該機関速度において空気充填量が最大となる時期に近付けるものである、
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、スロットル弁および吸気閉弁時期可変機構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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【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】
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
このように早閉じ範囲と遅閉じ範囲との間の移行中に、吸気閉弁時期を制御するのと同時に、スロットル弁を一時的に閉じる制御を行う場合、吸気閉弁時期を制御するためのアクチュエータおよびスロットル弁を駆動するためのアクチュエータのうち、応答速度が最も遅いものに合わせて制御を行う必要がある。ここで、例えば内燃機関の温度が低くて潤滑油の粘性が高い状態では、吸気閉弁時期を制御するためのアクチュエータの応答速度の方が低くなる。このため、内燃機関の温度が低い状態では、早閉じ範囲と遅閉じ範囲との間の移行期間（移行に要する時間）が長くなる。
【０００９】
このように長くなった移行期間中においては、要求空気量が更に変化し易く、要求空気量が更に変化すると、各制御パラメータの時間関数から推定される空気充填量や有効圧縮比が、実際の値と大きくずれる可能性が高くなる。この結果、噴射された燃料に対して空気が過剰となるか又は不足して、内燃機関の出力トルクが要求トルクからずれてしまい、十分なトルク過渡応答性を得ることができなくなるという問題がある。
【００１０】
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、その移行中に内燃機関のトルク過渡応答性が低下するのを抑制しようとすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記の目的を達成するために、本発明では、以下のような第１の内燃機関システムの制御方法が提供される。すなわち、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、を備えた内燃機関システムの制御方法であって、前記吸気閉弁時期可変機構の応答速度の大きさを判定する応答速度判定工程と、前記応答速度判定工程において判定される前記吸気閉弁時期可変機構の応答速度が所定速度以上であることが確認される前では、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、および、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、のうちのいずれか一方の範囲内で、前記吸気弁を閉じる確認前工程と、前記応答速度判定工程において判定される前記吸気閉弁時期可変機構の応答速度が所定速度以上であることが確認された場合には、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、各気筒サイクルにおいて、前記遅閉じ範囲内で前記吸気弁を閉じる遅閉じ工程、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、前記早閉じ範囲内で前記吸気弁を閉じる早閉じ工程、および、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、を実行する確認後工程と、を備えているものとする。
【００１２】
このことにより、吸気閉弁時期可変機構の応答速度が所定速度よりも小さくて運転領域移行工程にかかる時間が長くなるような場合には、吸気弁の閉弁時期（吸気閉弁時期）が、遅閉じ範囲内および早閉じ範囲内のうちのいずれか一方の範囲内に固定されて、吸気閉弁時期の遅閉じ範囲と早閉じ範囲との間の移行が行われない。一方、吸気閉弁時期可変機構の応答速度が前記所定速度以上となれば、吸気閉弁時期が、機関運転状態に応じて遅閉じ範囲又は早閉じ範囲とされ、遅閉じ範囲と早閉じ範囲との間の移行時には、スロットル弁が一時的に閉じられて、空気充填量が過剰になるのを防止することができる。このときの移行に要する時間は短くて済む。従って、遅閉じ範囲と早閉じ範囲との間の移行に要する時間が長いために該移行中に要求空気量が更に変化するというような現象は起こり難く、この結果、移行中に内燃機関のトルク過渡応答性が低下するのを回避することができる。また、確認前工程では、移行が行われないので、スロットル弁が一時的に閉じられことはなく、確認後工程でスロットル弁が一時的に閉じられても、その時間は短いので、ポンプ損失増大による機関運転効率の低下を抑制することができる。
【００１３】
ここで、特に内燃機関の始動時は、吸気閉弁時期を遅閉じ範囲とすることで、吸気弁のリフト量も大きくなって、十分な空気充填量を確保することができ、始動後も、吸気閉弁時期可変機構の応答速度が所定速度以上であることが確認されるまでは、吸気閉弁時期を遅閉じ範囲とすることで、内燃機関の暖機を促進させることができる。すなわち、吸気閉弁時期を遅閉じ範囲に固定した場合には、機関運転状態が第２運転領域になると、遅閉じ範囲で、要求負荷（目標空気充填量）が小さくなることに対応するためにスロットル弁を絞る必要があり、このことは、ポンプ損失による機関運転効率の悪化により燃費には不利となるが、内燃機関の暖機促進には有利となる。
【００１４】
一方、吸気閉弁時期を早閉じ範囲に固定した場合には、第１運転領域の一部を含む広い運転領域において、スロットル弁を全開にした状態又は少し絞った状態で、吸気閉弁時期の調整により空気充填量を制御することができ、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。
【００１５】
前記確認前工程は、前記応答速度判定工程において前記吸気閉弁時期可変機構の応答速度が所定速度以上であることが確認される前では、各気筒サイクルにおいて、前記早閉じ範囲内で前記吸気弁を閉じる工程であり、前記応答速度判定工程は、前記内燃機関の温度が所定温度未満であるときから、該温度が該所定温度以上となり且つ前記応答速度が前記所定速度以上であることが確認されるまで実行されることが好ましい。
【００１６】
すなわち、内燃機関の温度が低いときには、通常、吸気閉弁時期可変機構の応答速度が所定速度未満となり、内燃機関の温度が上昇する過程で吸気閉弁時期可変機構の応答速度が所定速度以上となる。このため、応答速度判定工程を、内燃機関の温度が所定温度（吸気閉弁時期可変機構の応答速度が所定速度以上となるような温度ないしそれよりも僅かに低い温度）未満であるときから、該温度が該所定温度以上となり且つ前記応答速度が前記所定速度以上であることが確認されるまで実行することで、吸気閉弁時期可変機構の応答速度が所定速度以上であることの確認を効率良く行える。そして、内燃機関の温度が低い状態では、吸気閉弁時期を遅閉じ範囲へ移行する必要性が低く、また、異常燃焼発生の可能性が低い早閉じ範囲においては吸気閉弁時期を比較的遅角させることができるので、吸気閉弁時期を早閉じ範囲に固定しても大きな問題はなく、しかも、スロットル弁の開度を小さくする必要がなくて、機関運転効率を向上させることができる。
【００１７】
前記確認後工程において、前記応答速度判定工程で判定される前記吸気閉弁時期可変機構の応答速度が小さいほど、前記運転領域移行工程開始時における前記吸気弁の閉弁時期を、当該機関速度において空気充填量が最大となる時期に近付けることが好ましい。
【００１８】
これにより、吸気閉弁時期可変機構の応答速度が所定速度以上であることが確認された後であっても、吸気閉弁時期可変機構の応答速度が小さい（遅い）ほど、運転領域移行工程開始時における吸気閉弁時期が、当該機関速度において空気充填量が最大となる時期に近付く。すなわち、遅閉じ範囲から早閉じ範囲への移行時には、応答速度が小さいほど、遅閉じ範囲が、当該機関速度において空気充填量が最大となる時期の側へ拡がって、遅閉じ範囲と早閉じ範囲との間の範囲が狭くなる。また、早閉じ範囲から遅閉じ範囲への移行時には、応答速度が小さいほど、早閉じ範囲が、当該機関速度において空気充填量が最大となる時期の側へ拡がって、遅閉じ範囲と早閉じ範囲との間の範囲が狭くなる。この結果、応答速度に関係なく、遅閉じ範囲と早閉じ範囲との間の移行に要する時間が短時間で安定するようになる。よって、確認後工程においても、移行中に内燃機関のトルク過渡応答性が低下するのを出来る限り回避することができるとともに、ポンプ損失増大による機関運転効率の低下を出来る限り抑制することができる。
【００１９】
本発明の第２の内燃機関システムの制御方法として、以下のようにしてもよい。すなわち、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、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、前記吸気閉弁時期可変機構の応答速度の大きさを判定する応答速度判定工程と、を備え、前記応答速度判定工程で判定される前記吸気閉弁時期可変機構の応答速度が小さいほど、前記運転領域移行工程開始時における前記吸気弁の閉弁時期を、当該機関速度において空気充填量が最大となる時期に近付けるものとする。
【００２０】
このことにより、吸気閉弁時期可変機構の応答速度が小さい（遅い）ほど、運転領域移行工程開始時における吸気閉弁時期が、当該機関速度において空気充填量が最大となる時期に近付く。すなわち、遅閉じ範囲から早閉じ範囲への移行時には、応答速度が小さいほど、遅閉じ範囲が、当該機関速度において空気充填量が最大となる時期の側へ拡がって、遅閉じ範囲と早閉じ範囲との間の範囲が狭くなる。また、早閉じ範囲から遅閉じ範囲への移行時には、応答速度が小さいほど、早閉じ範囲が、当該機関速度において空気充填量が最大となる時期の側へ拡がって、遅閉じ範囲と早閉じ範囲との間の範囲が狭くなる。この結果、応答速度に関係なく、移行に要する時間が短時間で安定するようになる。従って、吸気閉弁時期可変機構の応答速度が小さい状況下で、遅閉じ範囲と早閉じ範囲との間の移行を行っても、その移行に要する時間を、応答速度が大きい場合と同じ程度に短くすることができる。よって、遅閉じ範囲と早閉じ範囲との間の移行中に要求空気量が更に変化して内燃機関のトルク過渡応答性が低下するのを出来る限り抑制することができる。また、その移行中にスロットル弁の一時的閉作動に伴うポンプ損失増大による機関運転効率の低下を出来る限り抑制することができる。
【００２１】
前記第１および第２の内燃機関システムの制御方法において、前記応答速度判定工程で判定される前記吸気閉弁時期可変機構の応答速度が小さいほど、前記運転領域移行工程開始時における前記吸気弁の閉弁時期を、当該機関速度において空気充填量が最大となる時期に近付ける場合、前記応答速度判定工程で判定される前記吸気閉弁時期可変機構の応答速度が小さいほど、前記運転領域移行工程における前記スロットル弁の開度を小さくすることが好ましい。
【００２２】
これにより、遅閉じ範囲と早閉じ範囲との間の移行中に空気充填量が過大になるのを防止することができる。
【００２３】
また、前記第１および第２の内燃機関システムの制御方法において、前記応答速度判定工程で判定される前記吸気閉弁時期可変機構の応答速度が小さいほど、前記運転領域移行工程開始時における前記吸気弁の閉弁時期を、当該機関速度において空気充填量が最大となる時期に近付ける場合、前記応答速度判定工程は、前記運転領域移行工程で実行されることが好ましい。
【００２４】
すなわち、運転領域移行工程では、吸気閉弁時期可変機構を比較的広範囲で且つ高速で駆動することができるので、吸気閉弁時期可変機構の応答速度の大きさをかなり正確に判定（計算）することができるようになる。
【００２５】
前記応答速度判定工程が前記前記運転領域移行工程で実行される場合において、前記応答速度の大きさが判定される前の、前記運転領域移行工程開始時における前記吸気弁の閉弁時期が、該応答速度の大きさが判定された後の該閉弁時期よりも、当該機関速度において空気充填量が最大となる時期から離間していることが好ましい。
【００２６】
こうすることで、応答速度の大きさが判定される前では、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からより離間して、空気充填量が過剰になるのを確実に防止することができる。
【００２７】
また、前記応答速度判定工程が前記前記運転領域移行工程で実行される場合において、前記応答速度の大きさが判定される前の、前記運転領域移行工程における前記スロットル弁の開度が、該応答速度の大きさが判定された後の該開度よりも小さいことが好ましい。
【００２８】
このことにより、応答速度の大きさが判定される前では、スロットル弁の開度をより小さくして、空気充填量が過剰になるのを確実に防止することができる。
【００２９】
本発明の、前記第１の内燃機関システムの制御方法に対応する別の態様は、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、前記スロットルアクチュエータおよび前記吸気閉弁時期可変機構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、前記吸気閉弁時期可変機構の応答速度の大きさを判定し、且つ、前記判定される前記吸気閉弁時期可変機構の応答速度が所定速度以上であることが確認される前では、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、および、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、のうちのいずれか一方の範囲内で、前記吸気弁を閉じるように前記吸気閉弁時期可変機構を制御し、且つ、前記判定される前記吸気閉弁時期可変機構の応答速度が所定速度以上であることが確認された場合には、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、各気筒サイクルにおいて、前記遅閉じ範囲内で前記吸気弁を閉じるように前記吸気閉弁時期可変機構を制御する一方、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、前記早閉じ範囲内で前記吸気弁を閉じ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するものであるとする。
【００３０】
この構成により、前記第１の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。
【００３１】
また、本発明の、前記第２の内燃機関システムの制御方法に対応する別の態様は、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、前記スロットルアクチュエータおよび前記吸気閉弁時期可変機構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、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、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、前記吸気閉弁時期可変機構の応答速度の大きさを判定し、且つ、前記応答速度判定工程で判定される前記吸気閉弁時期可変機構の応答速度が小さいほど、前記運転領域移行工程開始時における前記吸気弁の閉弁時期を、当該機関速度において空気充填量が最大となる時期に近付けるものであるとする。
【００３２】
この構成により、前記第２の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。
【発明の効果】
【００３３】
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、応答速度判定工程において判定される吸気閉弁時期可変機構の応答速度が所定速度以上であることが確認される前では、各気筒サイクルにおいて、遅閉じ範囲内および早閉じ範囲内のうちのいずれか一方の範囲内で吸気弁を閉じるようにするか、又は、応答速度判定工程で判定される吸気閉弁時期可変機構の応答速度が小さいほど、運転領域移行工程開始時における吸気弁の閉弁時期を、当該機関速度において空気充填量が最大となる時期に近付けるようにしたことにより、遅閉じ範囲と早閉じ範囲との間の移行中に要求空気量が更に変化して内燃機関のトルク過渡応答性が低下するのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【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】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３】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４】前記吸気弁駆動機構の設定例を示す図である。
【図５】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】図５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８】図５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９】図５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１０】図５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１１】図６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１２】図６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１３】図６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１４】図５および図６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１５】制御ユニットの、トルク過渡応答性低下を抑制するための第１例に係る処理動作を示すフローチャートである。
【図１６】制御ユニットの、トルク過渡応答性低下を抑制するための第２例に係る処理動作を示すフローチャートである。
【図１７】制御ユニットの、トルク過渡応答性低下を抑制するための第３例に係る処理動作を示すフローチャートである。
【図１８】｜ΔＩＶＣA−ΔＩＶＣA_D｜と補正量との関係を示すマップである。
【図１９】吸気閉弁時期可変機構の応答速度による特性線Ｌ１，Ｌ２の変化を示す図７相当図である。
【図２０】吸気閉弁時期可変機構の応答速度による吸気弁閉タイミングおよびスロットル弁の変化を示す図１３相当のタイミングチャートである。
【図２１】吸気閉弁時期可変機構の応答速度による吸気弁閉タイミングおよびスロットル弁の変化を示す図１０相当のタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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）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、およびＥＧＲ開度信号ＥＧＲOPEN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、およびＥＧＲ弁アクチュエータ６４にそれぞれ出力する。
【００５４】
次に、図２および図３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２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３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３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３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３（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３（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３（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２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３（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３（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３（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３（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３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３（Ａ）に示す位置から図３（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４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４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。そして、ＶＣＴ機構３２の電磁バルブ３２ａおよび可変バルブリフト機構のステッピングモータ１２３が、吸気弁２１の閉弁時期を制御するためのアクチュエータに相当する。
【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１４参照）。
【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７参照）。
【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３（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４参照）、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５および図６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５および図６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５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、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７に示すように判定する。
【００８９】
図７は、図５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７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５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８は、図５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８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９は、図５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９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７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５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、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。
【００９８】
図１０は、図５のフローチャートによる遅角遷移モードＭTR-R（本発明の運転領域移行工程に相当）での制御例を示すタイミングチャートである。
【００９９】
図１０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６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】
また、遅角遷移モードＭTR-Rにおいて、ＥＧＲ弁アクチュエータ６４がＥＧＲ弁６３を一時的に開方向に駆動して、ＥＧＲ弁６３の開度（ＥＧＲ量ＱEGR）を増大させる。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、ＥＧＲ量ＱEGR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）増大し、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、ＥＧＲ量ＱEGRが、吸気弁２１の閉弁時期が遅角するのに連れて低減する。前記ＥＧＲ弁６３の一時的開動作により、筒内残留ガスである内部ＥＧＲよりも低温の外部ＥＧＲが筒内に導入されるので、より確実に異常燃焼を回避することが可能になる。
【０１０１】
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。
【０１０２】
次に、図５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６に示すフローチャートを参照しながら説明する。
【０１０３】
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。
【０１０４】
図１１は、図６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１２は、図６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。
【０１０５】
図１１（Ａ）および図１２（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。
【０１０６】
他方、図１１（Ｂ）および図１２（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。
【０１０７】
図１１（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、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。
【０１０８】
次に、図６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およびスロットル開度ＴＶＯを算出する（ステップＳ２６）。
【０１０９】
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、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。
【０１１０】
図１３は、図６のフローチャートによる進角遷移モードＭTR-A（本発明の運転領域移行工程に相当）での制御例を示すタイミングチャートである。
【０１１１】
図１３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６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。
【０１１２】
また、進角遷移モードＭTR-Aにおいて、ＥＧＲ弁アクチュエータ６４がＥＧＲ弁６３を一時的に開方向に駆動して、ＥＧＲ弁６３の開度（ＥＧＲ量ＱEGR）を増大させる。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、ＥＧＲ量ＱEGR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）増大し、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、ＥＧＲ量ＱEGRが、吸気弁２１の閉弁時期が進角するのに連れて低減する。前記ＥＧＲ弁６３の一時的開動作により、筒内残留ガスである内部ＥＧＲよりも低温の外部ＥＧＲが筒内に導入されるので、より確実に異常燃焼を回避することが可能になる。
【０１１３】
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。
【０１１４】
次に、図６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。
【０１１５】
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）。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
図１４は、図５および図６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１４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。
【０１２０】
図１４（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３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。
【０１２１】
他方、図１４（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３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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
上述した図５および図６におけるエンジン１の運転モードＭの切り換えに関する制御（以下、通常制御という）は、前記吸気閉弁時期可変機構の応答速度、つまり吸気弁閉タイミングの変化速度が速い前提で実行されるものである。すなわち、エンジン１の始動後間もないときのようにエンジン１の温度が低くて潤滑油の粘性が高いときには、吸気閉弁時期可変機構の応答速度が遅くなって、第１閉弁タイミング範囲ＩＶＣ1st（早閉じ範囲）と第２閉弁タイミング範囲ＩＶＣ2nd（遅閉じ範囲）との間の移行に要する時間（運転領域移行工程の期間）が長くなり、その長くかかる移行中においては要求空気量が更に変化し易く、要求空気量が更に変化すると、各制御パラメータの時間関数から推定される空気充填量や有効圧縮比が、実際の値と大きくずれる可能性が高くなる。この結果、噴射された燃料に対して空気が過剰となるか又は不足して、内燃機関の出力トルクが要求トルクからずれてしまい、十分なトルク過渡応答性を得ることができなくなるという問題がある。
【０１２４】
そこで、本実施形態では、以下の第１例〜第３例で説明する対策を講じて、前記移行中にエンジン１のトルク過渡応答性が低下するのを抑制する。
【０１２５】
（第１例）
本例では、制御ユニット１００が、吸気閉弁時期可変機構の応答速度の大きさを判定して、その判定される吸気閉弁時期可変機構の応答速度が所定速度以上であることが確認される前では、各気筒サイクルにおいて、第２閉弁タイミング範囲ＩＶＣ2nd内で吸気弁２１を閉じるようにする（本発明の確認前工程に相当）。エンジン１の始動時も、第２閉弁タイミング範囲ＩＶＣ2nd内で吸気弁２１を閉じる。一方、前記判定される吸気閉弁時期可変機構の応答速度が所定速度以上であることが確認された場合には、前記通常制御を実行する（本発明の確認後工程に相当）。
【０１２６】
この制御ユニット１００の処理動作を、図１５のフローチャートに基づいて説明する。
【０１２７】
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、エンジン１の始動が完了したか否かを判定する。
【０１２８】
前記ステップＳ５２の判定がＮＯであるときには、ステップＳ５３に進んで、運転モードＭを遅閉じ始動モードＭLIVC_STARTに設定する。この遅閉じ始動モードＭLIVC_STARTでは、吸気弁閉タイミングを、第２閉弁タイミング範囲ＩＶＣ2ndの中で最大に遅角したタイミングとする。これにより、エンジン１の始動時に、十分な空気充填量を確保する。
【０１２９】
一方、前記ステップＳ５２の判定がＹＥＳであるときには、ステップＳ５４に進んで、エンジン水温ＴENG（水温センサにより検出されて制御ユニット１００に入力される）が所定閾値Ｔ１以上であるか否かを判定する。この所定閾値Ｔ１は、吸気閉弁時期可変機構の応答速度が前記所定速度以上となるような温度ないしそれよりも僅かに低い温度に設定されている。
【０１３０】
前記ステップＳ５４の判定がＮＯであるときには、ステップＳ５５に進んで、運転モードＭを遅閉じセーフモードＭLIVC_SAFEに設定する。この遅閉じセーフモードＭLIVC_SAFEでは、エンジン運転状態が早閉じ運転領域になっても、早閉じモードＭEIVCへの移行はなされず、遅閉じモードＭLIVCに固定された状態となる。すなわち、エンジン運転状態が遅閉じ運転領域であれば、前記通常制御時の遅閉じモードＭLIVCと同様の制御となるが、エンジン運転状態が早閉じ運転領域になっても、遅閉じモードＭLIVCのままであり、この遅閉じモードＭLIVCで、目標空気充填量ＣＥが少なくなることに対応するために、通常制御時の遅閉じモードＭLIVCよりもスロットル弁５７を絞ることになる。このことは、ポンプ損失による機関運転効率の悪化により燃費には不利となるが、エンジン１の暖機促進には有利となる。
【０１３１】
一方、前記ステップＳ５４の判定がＹＥＳであるときには、ステップＳ５６に進んで、吸気閉弁時期可変機構の応答速度が所定速度以上であるか否かを判定する。
【０１３２】
前記ステップＳ５６の判定がＮＯであるとき（応答速度が求まっていないときを含む）には、ステップＳ５７に進んで、吸気閉弁時期可変機構の応答速度を確認可能な状況にあるか否かを判定する。すなわち、運転モードＭを、応答速度を求めるために吸気弁閉タイミングを第２閉弁タイミング範囲ＩＶＣ2nd内で強制的に変化させる応答速度確認モードＭLIVC_CHECKに設定してもエンジン１の運転上問題がない状況にあるか否かを判定する。
【０１３３】
前記ステップＳ５７の判定がＮＯであるときには、ステップＳ５４の判定がＮＯであるときと同様に、ステップＳ５５に進んで、運転モードＭを遅閉じセーフモードＭLIVC_SAFEに設定し、しかる後にリターンする。
【０１３４】
一方、前記ステップＳ５７の判定がＹＥＳであるときには、ステップＳ５８に進んで、運転モードＭを前記応答速度確認モードＭLIVC_CHECKに設定し、次のステップＳ５９で、吸気弁閉タイミングの変化からその変化速度（つまり吸気閉弁時期可変機構の応答速度）を演算し、しかる後にリターンする。
【０１３５】
前記ステップＳ５６の判定がＹＥＳであるときには、ステップＳ６０に進んで、前記通常制御を実行する。すなわち、エンジン運転状態が早閉じ運転領域にあるか遅閉じ運転領域にあるかに応じて、運転モードＭを、早閉じモードＭEIVC、遅閉じモードＭLIVC、進角遷移モードＭTR-A、および、遅角遷移モードＭTR-Rのいずれかに設定する。ステップＳ６０の後は、リターンする。
【０１３６】
なお、図１５のフローチャートでは、吸気閉弁時期可変機構の応答速度を求めるために、運転モードＭを応答速度確認モードＭLIVC_CHECKに設定するようにしたが、それに代えて、後述の第２例の如く、遅閉じセーフモードＭLIVC_SAFEでの制御によって吸気弁閉タイミングが変化する毎にその変化速度を求めるようにしてもよい。
【０１３７】
前記制御ユニット１００の処理動作により、エンジン水温が所定閾値よりも低い状態（潤滑油の粘度が高い状態）、又は、エンジン水温が所定閾値以上であっても、吸気閉弁時期可変機構の応答速度が所定速度未満であるときには、運転モードＭが遅閉じセーフモードＭLIVC_SAFEに設定される。そして、エンジン水温が所定閾値以上となって、吸気閉弁時期可変機構の応答速度が所定速度以上であることが確認されると、前記通常制御が実行される。
【０１３８】
従って、本例では、エンジン水温が低くて、吸気閉弁時期可変機構の応答速度が所定速度よりも小さいために運転領域移行工程にかかる時間が長くなるような場合には、吸気弁２１の閉弁時期が、第２閉弁タイミング範囲ＩＶＣ2nd内に固定されて、第１閉弁タイミング範囲ＩＶＣ1stへの移行が行われず、吸気閉弁時期可変機構の応答速度が所定速度以上となれば、前記通常制御が実行される。このときの、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との間の移行に要する時間は短くて済む。この結果、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との間の移行中に要求空気量が更に変化してエンジン１のトルク過渡応答性が低下するのを抑制することができる。また、前記確認後にスロットル弁５７が一時的に閉じられても、その時間は短いので、ポンプ損失増大による機関運転効率の低下を抑制することができる。
【０１３９】
（第２例）
本例では、制御ユニット１００が、吸気閉弁時期可変機構の応答速度の大きさを判定して、その判定される吸気閉弁時期可変機構の応答速度が所定速度以上であることが確認される前では、各気筒サイクルにおいて、第１閉弁タイミング範囲ＩＶＣ1st内で吸気弁２１を閉じるようにする（本発明の確認前工程に相当）。エンジン１の始動時も、第１閉弁タイミング範囲ＩＶＣ1st内で吸気弁２１を閉じる。一方、前記判定される吸気閉弁時期可変機構の応答速度が所定速度以上であることが確認された場合には、前記通常制御を実行する（本発明の確認後工程に相当）。
【０１４０】
この制御ユニット１００の処理動作を、図１６のフローチャートに基づいて説明する。
【０１４１】
最初のステップＳ７１で、各種信号を読み込み、次のステップＳ７２で、エンジン１の始動が完了したか否かを判定する。
【０１４２】
前記ステップＳ７２の判定がＮＯであるときには、ステップＳ７３に進んで、運転モードＭを早閉じ始動モードＭEIVC_STARTに設定する。この早閉じ始動モードＭEIVC_STARTでは、吸気弁閉タイミングを、第１閉弁タイミング範囲ＩＶＣ1stの中で最大に遅角した吸気弁閉タイミングとする。これにより、エンジン１の始動時に、出来る限り空気充填量を確保する。
【０１４３】
一方、前記ステップＳ７２の判定がＹＥＳであるときには、ステップＳ７４に進んで、エンジン水温ＴENGが所定閾値Ｔ１（前記第１例の所定閾値Ｔ１と同じ値）以上であるか否かを判定する。エンジン水温ＴENGは、エンジン１の温度に相当しており、ステップＳ７４の判定は、エンジン１の温度が所定温度以上であるか否かの判定に相当する。
【０１４４】
前記ステップＳ７４の判定がＮＯであるときには、ステップＳ７５に進んで、運転モードＭを早閉じセーフモードＭEIVC_SAFEに設定する。この早閉じセーフモードＭEIVC_SAFEでは、エンジン運転状態が遅閉じ運転領域になっても、遅閉じモードＭLIVCへの移行はなされず、早閉じモードＭEIVCに固定された状態となる。すなわち、エンジン運転状態が早閉じ運転領域であれば、前記通常制御時の早閉じモードＭEIVCと同様の制御となるが、エンジン運転状態が遅閉じ運転領域になっても、早閉じモードＭEIVCのままであり、この早閉じモードＭEIVCで、目標空気充填量ＣＥが多くなることに対応するために、通常制御時の早閉じモードＭEIVCよりも吸気弁閉タイミングを遅角しかつスロットル弁５７を開けることになる。なお、要求負荷が最大ないしそれに近い運転領域は、早閉じモードＭEIVCで対応することができず、その場合には、出力が低下することになる。但し、エンジン水温が低い状態で、そのような運転領域になることは殆どなく、大きな問題とはならない。
【０１４５】
ステップＳ７５の次に進むステップＳ７６では、今回検出された、吸気弁閉タイミングの変化速度ΔＩＶＣ＿ｎが、現時点までに検出された、吸気弁閉タイミングの変化速度の最大値ΔＩＶＣmaxよりも大きいか否かを判定する。
【０１４６】
前記ステップＳ７６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Ｓ７６の判定がＹＥＳであるときには、ステップＳ７７に進んで、今回検出された変化速度ΔＩＶＣ＿ｎを最大値ΔＩＶＣmaxとし、しかる後にステップＳ７８に進む。
【０１４７】
ステップＳ７８では、前記最大値ΔＩＶＣmaxが、早閉じセーフモード解除のための変化速度閾値ΔＩＶＣTH以上であるか否かを判定する。すなわち、吸気閉弁時期可変機構の応答速度が前記所定速度以上であるか否かを判定する。
【０１４８】
前記ステップＳ７８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Ｓ７８の判定がＹＥＳであるときには、ステップＳ７９に進んで、早閉じセーフモード解除フラグＦ１を１に設定し、しかる後にリターンする。
【０１４９】
前記ステップＳ７４の判定がＹＥＳであるときには、ステップＳ８０に進んで、前記早閉じセーフモード解除フラグＦ１が１に設定されているか否かを判定する。
【０１５０】
前記ステップＳ８０の判定がＮＯであるときには、前記ステップＳ７４の判定がＮＯであるときと同様に、ステップＳ７５に進む一方、ステップＳ７８の判定がＹＥＳであるときには、ステップＳ８１に進んで、前記通常制御を実行し、しかる後にリターンする。
【０１５１】
前記制御ユニット１００の処理動作により、エンジン１の始動完了後間もない、エンジン水温が低い状態（潤滑油の粘度が高い状態）では、運転モードＭが早閉じセーフモードＭEIVC_SAFEに設定される。そして、エンジン水温が所定閾値よりも高くなり且つ吸気閉弁時期可変機構の応答速度が前記所定速度以上となると、前記通常制御が実行される。
【０１５２】
また、エンジン水温ＴENGが所定閾値Ｔ１未満であるとき（エンジン１の温度が所定温度未満であるとき）から、エンジン水温ＴENGが所定閾値Ｔ１以上となり（エンジン１の温度が所定温度以上となり）且つ吸気閉弁時期可変機構の応答速度が所定速度以上であることが確認されるまで、吸気閉弁時期可変機構の応答速度の大きさが判定されるが、前記確認後の通常制御では、前記応答速度が所定速度以上であるものとして、本例では、応答速度の大きさは判定されない。
【０１５３】
従って、本例では、エンジン水温が低くて、吸気閉弁時期可変機構の応答速度が所定速度よりも小さいために運転領域移行工程にかかる時間が長くなるような場合には、吸気弁２１の閉弁時期が、第１閉弁タイミング範囲ＩＶＣ1st内に固定されて、第２閉弁タイミング範囲ＩＶＣ2ndへの移行が行われない。この結果、前記第１例と同様に、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との間の移行中に要求空気量が更に変化してエンジン１のトルク過渡応答性が低下するのを抑制することができる。また、その移行時におけるポンプ損失増大による機関運転効率の低下を抑制することができる。
【０１５４】
なお、エンジン１の始動時は遅閉じ始動モードＭLIVC_STARTとし、その始動完了後に早閉じセーフモードＭEIVC_SAFEに移行するか、又は、始動完了後に遅閉じセーフモードＭLIVC_SAFEとし、エンジン水温ＴENGが、前記所定閾値Ｔ１よりも小さい第２所定閾値Ｔ２になったときに、早閉じセーフモードＭEIVC_SAFEに移行し、エンジン水温ＴENGが所定閾値Ｔ１以上となり且つ吸気閉弁時期可変機構の応答速度が所定速度以上となる前は、第２例の如く、早閉じセーフモードＭEIVC_SAFEを維持し、エンジン水温ＴENGが所定閾値Ｔ１以上となり且つ吸気閉弁時期可変機構の応答速度が所定速度以上であることが確認されると、前記通常制御を実行するようにしてもよい。この場合、遅閉じ始動モードＭLIVC_START又は遅閉じセーフモードＭLIVC_SAFEから早閉じセーフモードＭEIVC_SAFEへの移行に要する時間は、長くかかる可能性が高いが、エンジン水温がかなり低い状態であるため、その移行中に要求空気量が大きく変化することが殆どなく、問題はない。また、その移行中は、スロットル弁５７を出来る限り絞ることで、異常燃焼を防止することができる。
【０１５５】
（第３例）
本例では、前記第２例と同様に、吸気閉弁時期可変機構の応答速度が所定速度以上であることが確認される前では、各気筒サイクルにおいて、第１閉弁タイミング範囲ＩＶＣ1st内で吸気弁２１を閉じる一方、吸気閉弁時期可変機構の応答速度が所定速度以上であることが確認された場合には、前記通常制御を実行するが、この通常制御の進角遷移モードＭTR-Aおよび遅角遷移モードＭTR-R（つまり確認後工程における運転領域移行工程）において、吸気閉弁時期可変機構の応答速度の大きさを判定して、その応答速度が小さいほど、運転領域移行工程開始時における吸気弁２１の閉弁時期を、当該機関速度において空気充填量が最大となる時期に近付けるようにする。すなわち、図７で説明した特性線Ｌ１を、前記応答速度が小さいほど高負荷ないし低速側へ移動させ、特性線Ｌ２を、前記応答速度が小さいほど低負荷ないし高速側へ移動させる。
【０１５６】
この制御ユニット１００の処理動作を、図１７のフローチャートに基づいて説明する。なお、図１７のフローチャートのステップＳ１０１〜Ｓ１１１は、前記第２例に係る図１６のフローチャートのステップＳ７１〜Ｓ８１とそれぞれ同様であるので、その説明は省略する。
【０１５７】
ステップＳ１１１にて通常制御が実行された後のステップＳ１１２では、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。このステップＳ１１２の判定がＹＥＳであるときには、ステップＳ１１３に進んで、今回検出された、進角遷移モードＭTR-Aにおける吸気弁閉タイミングの変化速度ΔＩＶＣA_nが、現時点までに検出された、進角遷移モードＭTR-Aにおける吸気弁閉タイミングの変化速度の最大値ΔＩＶＣAよりも大きいか否かを判定する。
【０１５８】
前記ステップＳ１１３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Ｓ１１３の判定がＹＥＳであるときには、ステップＳ１１４に進んで、今回検出された変化速度ΔＩＶＣA_nを最大値ΔＩＶＣAとし、しかる後にステップＳ１１５に進む。
【０１５９】
ステップＳ１１５では、前記特性線Ｌ２を修正する。すなわち、前記最大値ΔＩＶＣAから、進角遷移モードＭTR-Aにおける吸気弁閉タイミングの変化速度に関する設計速度の最大値ΔＩＶＣA_Dを引いた値の絶対値｜ΔＩＶＣA−ΔＩＶＣA_D｜を計算し、図１８に示す如く、｜ΔＩＶＣA−ΔＩＶＣA_D｜と補正量との関係を示すマップ（予め前記メモリに記憶されている）を用いて、その計算した絶対値｜ΔＩＶＣA−ΔＩＶＣA_D｜から補正量を求める。この補正量は、吸気弁閉タイミングの変化速度が前記設計速度の最大値である場合に対応したＬ２基準線（図１９に一点鎖線で示す）に対する、特性線Ｌ２の低負荷ないし高速側へのずれ量である。吸気弁閉タイミングの変化速度（吸気閉弁時期可変機構の応答速度）が小さい（遅い）ほど補正量が大きくなって、図１９に示すように、特性線Ｌ２が低負荷ないし高速側に移動することになる。これにより、次に進角遷移モードＭTR-Aが開始される際の吸気弁閉タイミングは、図２０に示すように、吸気弁閉タイミングの変化速度（吸気閉弁時期可変機構の応答速度）が小さい（遅い）ほど、進角側に移動することになる。つまり、第２閉弁タイミング範囲ＩＶＣ2ndが、当該機関速度において空気充填量が最大となる時期の側（進角側）へ拡がって、中間閉弁タイミング範囲ＩＶＣIMが狭くなる。なお、進角遷移モードＭTR-Aが開始される際の吸気弁閉タイミングが進角側に移動することに対応して、異常燃焼を防止するべく、進角側に移動するほど、進角遷移モードＭTR-Aが開始される際のスロットル弁５７の開度が小さくされる。
【０１６０】
ステップＳ１１５に続くステップＳ１１６では、前記絶対値｜ΔＩＶＣA−ΔＩＶＣA_D｜に基づいて、吸気弁２１のバルブリフト量θVVL、吸気弁２１の開弁期間θVCTおよびスロットル開度ＴＶＯを修正する。すなわち、図２０に示すように、次回の進角遷移モードＭTR-Aにおいて、吸気弁閉タイミングの変化速度（吸気閉弁時期可変機構の応答速度）が小さい（遅い）ほど、吸気弁閉タイミングを進角側にするとともにスロットル弁５７の開度を小さくする。ステップＳ１１６の後は、リターンする。
【０１６１】
前記ステップＳ１１２の判定がＮＯであるときには、ステップＳ１１７に進んで、運転モードＭが遅角遷移モードＭTR-Rであるか否かを判定する。このステップＳ１１７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Ｓ１１７の判定がＹＥＳであるときには、ステップＳ１１８に進んで、今回検出された、遅角遷移モードＭTR-Rにおける吸気弁閉タイミングの変化速度ΔＩＶＣR_nが、現時点までに検出された、遅角遷移モードＭTR-Rにおける吸気弁閉タイミングの変化速度の最大値ΔＩＶＣRよりも大きいか否かを判定する。
【０１６２】
前記ステップＳ１１８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Ｓ１１８の判定がＹＥＳであるときには、ステップＳ１１９に進んで、今回検出された変化速度ΔＩＶＣR_nを最大値ΔＩＶＣRとし、しかる後にステップＳ１２０に進む。
【０１６３】
ステップＳ１２０では、前記特性線Ｌ１を修正する。すなわち、前記最大値ΔＩＶＣRから、遅角遷移モードＭTR-Rにおける吸気弁閉タイミングの変化速度に関する設計速度の最大値ΔＩＶＣR_Dを引いた値の絶対値｜ΔＩＶＣR−ΔＩＶＣR_D｜を計算し、｜ΔＩＶＣR−ΔＩＶＣR_D｜と補正量との関係を示す、図１８と同様のマップ（予め前記メモリに記憶されている）を用いて、その計算した絶対値から補正量を求める。この補正量は、吸気弁閉タイミングの変化速度が前記設計速度の最大値である場合に対応したＬ１基準線（図１９に一点鎖線で示す）に対する、特性線Ｌ１の高負荷ないし低速側へのずれ量である。吸気弁閉タイミングの変化速度（吸気閉弁時期可変機構の応答速度）が小さい（遅い）ほど補正量が大きくなって、図１９に示すように、特性線Ｌ１が高負荷ないし低速側に移動することになる。これにより、次に遅角遷移モードＭTR-Rが開始される際の吸気弁閉タイミングは、図２１に示すように、吸気弁閉タイミングの変化速度（吸気閉弁時期可変機構の応答速度）が小さい（遅い）ほど、遅角側に移動することになる。つまり、第１閉弁タイミング範囲ＩＶＣ1stが、当該機関速度において空気充填量が最大となる時期の側（進角側）へ拡がって、中間閉弁タイミング範囲ＩＶＣIMが狭くなる。なお、遅角遷移モードＭTR-Rが開始される際の吸気弁閉タイミングが遅角側に移動することに対応して、異常燃焼を防止するべく、遅角側に移動するほど、遅角遷移モードＭTR-Rが開始される際のスロットル弁５７の開度が小さくされる。
【０１６４】
ステップＳ１２０に続くステップＳ１２１では、前記絶対値｜ΔＩＶＣR−ΔＩＶＣR_D｜に基づいて、吸気弁２１のバルブリフト量θVVL、吸気弁２１の開弁期間θVCTおよびスロットル開度ＴＶＯを修正する。すなわち、図２１に示すように、次回の遅角遷移モードＭTR-Rにおいて、吸気弁閉タイミングの変化速度（吸気閉弁時期可変機構の応答速度）が小さい（遅い）ほど、吸気弁閉タイミングを遅角側にするとともにスロットル弁５７の開度を小さくする。ステップＳ１２１の後は、リターンする。
【０１６５】
前記制御ユニット１００の処理動作により、通常制御の進角遷移モードＭTR-Aおよび遅角遷移モードＭTR-R（つまり確認後工程における運転領域移行工程）において、吸気閉弁時期可変機構の応答速度の大きさを判定して、その応答速度が小さいほど、運転領域移行工程開始時における吸気弁２１の閉弁時期が、当該機関速度において空気充填量が最大となる時期に近付いて、中間閉弁タイミング範囲ＩＶＣIMが狭くなる。この結果、吸気閉弁時期可変機構の応答速度に関係なく、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との間の移行に要する時間が短時間で安定するようになる。よって、通常制御における前記移行中にトルク過渡応答性が低下するのを出来る限り抑制することができるようになる。
【０１６６】
ここで、通常制御を実行しても、進角遷移モードＭTR-A又は遅角遷移モードＭTR-Rとならない場合には、吸気閉弁時期可変機構の応答速度の大きさを判定することができない。この場合、応答速度の大きさが判定される前の、運転領域移行工程開始時における吸気弁２１の閉弁時期は、該応答速度の大きさが判定された後の該閉弁時期よりも、当該機関速度において空気充填量が最大となる時期から離間していることが好ましい。これは、安全性を考慮して、空気充填量が過剰になるのを確実に防止するためである。
【０１６７】
また、同様の理由で、前記応答速度の大きさが判定される前の、運転領域移行工程におけるスロットル弁５７の開度は、該応答速度の大きさが判定された後の該開度よりも小さいことが好ましい。
【０１６８】
なお、本例では、吸気閉弁時期可変機構の応答速度が所定速度以上であることが確認される前では、前記第２例と同様に、各気筒サイクルにおいて、第１閉弁タイミング範囲ＩＶＣ1st内で吸気弁２１を閉じるようにするようにしたが、前記第１例の如く、各気筒サイクルにおいて、第２閉弁タイミング範囲ＩＶＣ2nd内で吸気弁２１を閉じるようにしてもよい。
【０１６９】
また、本例では、通常制御の進角遷移モードＭTR-Aおよび遅角遷移モードＭTR-R（運転領域移行工程）において、吸気閉弁時期可変機構の応答速度の大きさを判定するようにしたが、これに代えて、或いは、これに加えて、通常制御の早閉じモードＭEIVCおよび遅閉じモードＭLIVCにおいて、吸気閉弁時期可変機構の応答速度の大きさを判定するようにしてもよい。
【０１７０】
以上のように、本例では、通常制御においても、吸気閉弁時期可変機構の応答速度の大きさを判定して、その応答速度が小さいほど、運転領域移行工程開始時における吸気弁２１の閉弁時期を、当該機関速度において空気充填量が最大となる時期に近付けるので、本例の所定閾値Ｔ１としての値を、第２例の所定閾値Ｔ１よりも小さくすることが可能になる。すなわち、吸気閉弁時期可変機構の応答速度が小さい（遅い）状態で通常制御を実行したとしても、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との間の移行に要する時間は、応答速度が大きい（速い）場合とほぼ同じになり、その移行中にエンジン１のトルク過渡応答性が低下するのを出来る限り回避することができる。
【０１７１】
このような観点から、エンジン１の始動完了後に、早閉じモードや遅閉じモードに固定することなく、始動完了後直ぐに通常制御を行うようにしてもよい。そして、この通常制御において、吸気閉弁時期可変機構の応答速度の大きさを判定して、その応答速度が小さいほど、運転領域移行工程開始時における吸気弁２１の閉弁時期を、当該機関速度において空気充填量が最大となる時期に近付けるようにする。これにより、前述の如く、吸気閉弁時期可変機構の応答速度に関係なく、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との間の移行に要する時間を短時間で安定させることができる。なお、エンジン１の始動時は、前記遅閉じ始動モードＭLIVC_STARTに設定するのが好ましいが、前記早閉じ始動モードＭEIVC_STARTに設定してもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１７２】
本発明は、内燃機関、スロットル弁および吸気閉弁時期可変機構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】
【０１７３】
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
１００  制御ユニット（制御器）
【図１】
2011043145.tif 000003
【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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【図２０】
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【図２１】
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