(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気バルブの位相および排気バルブの位相を個別に変更可能な可変動弁装置を制御する制御手段と、
第１軸に前記吸気バルブの位相を対応付けかつ前記第１軸と直交する第２軸に前記排気バルブの位相を対応づけたマップであって、前記第１軸上の前記吸気バルブの位相の値と前記第２軸上の前記排気バルブの位相の値とから定まる点が前記マップ上に複数個備えられ、複数個の前記点にそれぞれ内燃機関の負荷の値が対応付けられており、前記第１軸と前記第２軸とからなる平面上で互いに異なる座標を持つ複数の点に等しい負荷の値が対応付けられたマップと、
前記内燃機関の目標負荷を計算する計算手段と、
前記目標負荷の値と前記マップ上の負荷の値とを比較することで、前記マップ上において前記目標負荷と等しい負荷が設定された点である等負荷点を、複数個特定する手段と、
前記可変動弁装置の駆動中において前記制御手段が前記可変動弁装置に設定している前記吸気バルブの位相である第１吸気位相および前記排気バルブの位相である第１排気位相を特定し、前記第１吸気位相および前記第１排気位相に対応する前記マップ上の現在点を特定する手段と、
前記複数個の前記等負荷点それぞれと前記現在点との間の、前記マップ上における二点間距離を計算する手段と、
計算して求めた複数の前記二点間距離のうち、最も小さい二点間距離となる等負荷点を、目標点として選択する選択手段と、
前記目標点を前記マップと照合することで、前記目標点の前記第１軸成分から決まる前記吸気バルブの位相である第２吸気位相と、前記目標点の前記第２軸成分から決まる前記排気バルブの位相である第２排気位相とを、前記マップから読み出す手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記第１吸気位相と前記第２吸気位相との差分である第１差分だけ前記第２吸気位相に向かって前記吸気バルブの位相を変更しかつ前記第１排気位相と前記第２排気位相との差分である第２差分だけ前記第２排気位相に向かって前記排気バルブの位相を変更するように前記可変動弁装置を制御する可変動弁装置付内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記マップ上における予め定めた時間内に前記可変動弁装置で変更できる前記吸気バルブの位相変更量の限度である吸気位相変更限度幅と予め定めた時間内に前記可変動弁装置で変更できる前記排気バルブの位相変更量の限度である排気位相変更限度幅とを予め記憶した手段をさらに備え、
前記制御手段は、
前記第１差分が前記吸気位相変更限度幅の半分以下であるときには前記第１差分だけ前記吸気バルブの位相を変更するように前記可変動弁装置を制御し、
前記第１差分が前記吸気位相変更限度幅の半分を超えているときには前記吸気位相変更限度幅の半分だけ前記吸気バルブの位相を変更するように前記可変動弁装置を制御し、
前記第２差分が前記排気位相変更限度幅の半分以下である場合には前記第２差分だけ前記排気バルブの位相を変更するように前記可変動弁装置を制御し、
前記第２差分が前記排気位相変更限度幅の半分を超えている場合には、前記排気位相変更限度幅の半分だけ前記排気バルブの位相を変更するように前記可変動弁装置を制御する請求項１に記載の可変動弁装置付内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変動弁装置付内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、特開２００９−２２８４８１号公報に開示されているように、吸気バルブと排気バルブのバルブ開閉特性をそれぞれ可変とする可変動弁装置を備えた内燃機関が知られている。この種の可変動弁装置においては、過渡運転時などにおいて、これら各バルブそれぞれの目標バルブ開閉特性を設定する。上記の公報では、エンジン回転数やエンジン負荷に応じて、燃費や出力の観点により最適な吸気バルブ位相角、排気バルブ位相角をそれぞれ算出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２２８４８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
可変動弁装置においては、要求される目標吸入空気量等を速やかに実現できるように、吸気バルブ及び排気バルブのバルブ開閉特性変更量の決定およびこれに基づく制御がなされることが好ましい。しかしながら、上記のような吸気バルブと排気バルブを別々に制御する可変動弁装置では、それぞれのバルブ開閉特性をどのように決定するかが問題となりやすい。
【０００５】
目標吸入空気量や目標負荷が与えられた場合、吸気バルブのバルブ開閉特性と排気バルブのバルブ開閉特性の組み合わせ方は、必ずしも一義的ではない。つまり、ある目標状態へ到達するための吸気バルブと排気バルブのバルブ開閉特性の組は、複数個存在しうる。このように複数の候補がある場合、どのようにして吸気バルブと排気バルブのバルブ開閉特性の組を選択、決定するかが問題となる。
【０００６】
また、吸気バルブの駆動を考慮せずに排気バルブの目標バルブ開閉特性およびそれを実現する目標制御量を決定したり、逆に排気バルブの駆動を考慮せずに吸気バルブの目標バルブ開閉特性およびそれを実現する目標制御量を決定したりする処理を実行する場合が想定される。この場合、吸入空気量や負荷率等について、目標値と実際の値との一致が取れなくなって制御がハンチングしたり、ハンチングに至らなくとも制御上の安定性が低下したりするなどの弊害が生じうる。
【０００７】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、吸気バルブおよび排気バルブのバルブ開閉特性を個別に変更可能な可変動弁装置を備える内燃機関において、制御安定性に配慮しつつバルブ特性の変更の目標値を設定することができる可変動弁装置付内燃機関の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】
【０００８】
第１の発明にかかる可変動弁装置付内燃機関の制御装置は、
吸気バルブの位相および排気バルブの位相を個別に変更可能な可変動弁装置を制御する制御手段と、
第１軸に前記吸気バルブの位相を対応付けかつ前記第１軸と直交する第２軸に前記排気バルブの位相を対応づけたマップであって、前記第１軸上の前記吸気バルブの位相の値と前記第２軸上の前記排気バルブの位相の値とから定まる点が前記マップ上に複数個備えられ、複数個の前記点にそれぞれ内燃機関の負荷の値が対応付けられており、前記第１軸と前記第２軸とからなる平面上で互いに異なる座標を持つ複数の点に等しい負荷の値が対応付けられたマップと、
前記内燃機関の目標負荷を計算する計算手段と、
前記目標負荷の値と前記マップ上の負荷の値とを比較することで、前記マップ上において前記目標負荷と等しい負荷が設定された点である等負荷点を、複数個特定する手段と、
前記可変動弁装置の駆動中において前記制御手段が前記可変動弁装置に設定している前記吸気バルブの位相である第１吸気位相および前記排気バルブの位相である第１排気位相を特定し、前記第１吸気位相および前記第１排気位相に対応する前記マップ上の現在点を特定する手段と、
前記複数個の前記等負荷点それぞれと前記現在点との間の、前記マップ上における二点間距離を計算する手段と、
計算して求めた複数の前記二点間距離のうち、最も小さい二点間距離となる等負荷点を、目標点として選択する選択手段と、
前記目標点を前記マップと照合することで、前記目標点の前記第１軸成分から決まる前記吸気バルブの位相である第２吸気位相と、前記目標点の前記第２軸成分から決まる前記排気バルブの位相である第２排気位相とを、前記マップから読み出す手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記第１吸気位相と前記第２吸気位相との差分である第１差分だけ前記第２吸気位相に向かって前記吸気バルブの位相を変更しかつ前記第１排気位相と前記第２排気位相との差分である第２差分だけ前記第２排気位相に向かって前記排気バルブの位相を変更するように前記可変動弁装置を制御する。
【０００９】
第２の発明は、第１の発明において、
前記マップ上における予め定めた時間内に前記可変動弁装置で変更できる前記吸気バルブの位相変更量の限度である吸気位相変更限度幅と予め定めた時間内に前記可変動弁装置で変更できる前記排気バルブの位相変更量の限度である排気位相変更限度幅とを予め記憶した手段をさらに備え、
前記制御手段は、
前記第１差分が前記吸気位相変更限度幅の半分以下であるときには前記第１差分だけ前記吸気バルブの位相を変更するように前記可変動弁装置を制御し、
前記第１差分が前記吸気位相変更限度幅の半分を超えているときには前記吸気位相変更限度幅の半分だけ前記吸気バルブの位相を変更するように前記可変動弁装置を制御し、
前記第２差分が前記排気位相変更限度幅の半分以下である場合には前記第２差分だけ前記排気バルブの位相を変更するように前記可変動弁装置を制御し、
前記第２差分が前記排気位相変更限度幅の半分を超えている場合には、前記排気位相変更限度幅の半分だけ前記排気バルブの位相を変更するように前記可変動弁装置を制御する。
【発明の効果】
【００１２】
第１の発明にかかる可変動弁装置付内燃機関の制御装置によれば、バルブ開閉特性と排気バルブのバルブ開閉特性の組み合わせ方が複数あっても変更時間の低減という設定指針に従って決定が可能なので、制御安定性に配慮しつつバルブ特性の変更の目標値を設定することができる。
【００１３】
第２の発明によれば、制御安定性を確保しつつ、実現可能な範囲内で、早期に目標負荷へと到達することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる可変動弁装置付内燃機関の制御装置の構成を、これが適用される可変動弁装置付の内燃機関システム構成とともに説明するための全体構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１にかかる可変動弁装置付内燃機関の制御装置によって解決されるべき課題を説明するための図である。
【図３】本発明の実施の形態１にかかる可変動弁装置付内燃機関の制御装置によって解決されるべき課題を説明するための図である。
【図４】本発明の実施の形態１にかかる可変動弁装置付内燃機関の制御装置が備える等ＫＬマップ群を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態１にかかる可変動弁装置付内燃機関の制御装置が備える等ＫＬマップの平面図である。
【図６】本発明の実施の形態１にかかる可変動弁装置付内燃機関の制御装置においてＥＣＵ５０が実行するルーチンのフローチャートである。
【図７】本発明の実施の形態１にかかる具体的処理の内容を説明するための図である。
【図８】本発明の実施の形態１にかかる具体的処理の内容を説明するための図である。
【図９】本発明の実施の形態１にかかる具体的処理の内容を説明するための図である。
【図１０】本発明の実施の形態１にかかる具体的処理の内容を説明するための図である。
【図１１】本発明の実施の形態１にかかる具体的処理の内容を説明するための図である。
【図１２】本発明の実施の形態１にかかる具体的処理の内容を説明するための図である。
【図１３】本発明の実施の形態２にかかる可変動弁装置付内燃機関の制御装置の動作を説明するための図である。
【図１４】本発明の実施の形態２にかかる可変動弁装置付内燃機関の制御装置の動作を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
実施の形態１．
［実施の形態１の構成］
図１は、本発明の実施の形態１にかかる可変動弁装置付内燃機関の制御装置の構成を、これが適用される可変動弁装置付の内燃機関システム構成とともに説明するための全体構成図である。本実施の形態の内燃機関システムは、ガソリンエンジン１０を備えている。エンジン１０の各気筒には、ピストン１２が設けられており、ピストン１２により燃焼室１４が形成されている。また、ピストン１２は、エンジン１０の出力軸であるクランク軸１６に連結されている。図１には便宜上１つの気筒のみが図示されているが、実際には、エンジン１０は直列４気筒ガソリンエンジンである。車両搭載用のエンジンは多くの場合複数の気筒を備えており、エンジン１０もこれと同様に複数の気筒を備えたものである。
【００１８】
エンジン１０は、各気筒に吸入空気を吸込む吸気通路１８と、各気筒から排気ガスを排出する排気通路２０とを備えている。吸気通路１８には、吸入空気量を検出するエアフローセンサ２２と、電子制御式のスロットルバルブ２４とが設けられている。スロットルバルブ２４は、アクセル開度等に基いて駆動され、吸入空気量を調整する。また、各気筒には、吸気ポートに燃料を噴射する燃料噴射弁２６と、燃焼室１４に設けられた点火プラグ２７と、吸気通路１８を筒内に対して開，閉する吸気バルブ２８と、排気通路２０を筒内に対して開，閉する排気バルブ３０とが設けられている。また、エンジン１０は、排気圧を利用して吸入空気を過給する過給機３２を備えている。過給機３２は、排気通路２０に設けられたタービン３４と、吸気通路１８に設けられたコンプレッサ３６とを有している。そして、過給機３２の作動時には、タービン３４が排気圧を受けて回転することによりコンプレッサ３６を駆動し、これによりコンプレッサ３６が吸入空気を過給する。
【００１９】
また、エンジン１０は、位相可変機構３８と、作用角可変機構４０とを備えている。位相可変機構３８および作用角可変機構４０が、エンジン１０の可変動弁装置である。位相可変機構３８は、吸気バルブ２８の位相（開閉タイミング）を可変に設定する吸気バルブ位相可変機構と、これとは別に、排気バルブ３０の位相（開閉タイミング）を可変に設定する排気バルブ位相可変機構と、を構成している。作用角可変機構４０は、吸気バルブ２８の作用角（開弁期間）及びリフト量を可変に設定する吸気バルブ作用角可変機構と、これとは別に、排気バルブ３０の作用角（開弁期間）及びリフト量を可変に設定する排気バルブ作用角可変機構とを構成している。
【００２０】
本実施の形態では、位相可変機構３８により吸気バルブ２８および排気バルブ３０の位相をそれぞれ個別に進角または遅角させ、また、作用角可変機構４０により吸気バルブ２８および排気バルブ３０の作用角及びリフト量を個別に増大または減少させることができる。
【００２１】
さらに、本実施の形態のシステムは、クランク角センサ４２及び吸気圧センサ４４を含むセンサ系統と、エンジン１０の運転状態を制御するＥＣＵ(Electronic Control Unit)５０とを備えている。まず、センサ系統について説明すると、クランク角センサ４２は、クランク軸１６の回転に同期した信号を出力するもので、ＥＣＵ５０は、この出力に基いてエンジン回転数（機関回転数）及びクランク角を検出することができる。吸気圧センサ４４は、吸入空気の圧力（過給圧）を検出するものである。
【００２２】
また、センサ系統には、前記センサ２４，４２，４４に加えて、車両やエンジンの制御に必要な各種のセンサ（例えばエンジン冷却水の温度を検出する水温センサ、排気空燃比を検出する空燃比センサ、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ、カムシャフトの回転角を検出するカム角センサ等）が含まれており、これらのセンサはＥＣＵ５０の入力側に接続されている。ＥＣＵ５０の出力側には、スロットルバルブ２４、燃料噴射弁２６、点火プラグ２７、位相可変機構３８、作用角可変機構４０等を含む各種のアクチュエータが接続されている。
【００２３】
そして、ＥＣＵ５０は、エンジンの運転情報をセンサ系統により検出し、その検出結果に基いて各アクチュエータを駆動することにより、運転制御を行う。具体的には、クランク角センサ４２の出力に基いてエンジン回転数とクランク角とを検出し、エアフローセンサ２２により吸入空気量を算出する。また、吸入空気量、エンジン回転数等に基いてエンジンの負荷（負荷率）を算出する。そして、クランク角に基いて燃料噴射時期や点火時期を決定し、これらの時期が到来したときには、燃料噴射弁２６や点火プラグ２７を駆動する。これにより、筒内で混合気を燃焼させ、エンジンを運転することができる。さらに、ＥＣＵ５０は、位相可変機構３８、作用角可変機構４０を駆動することにより、吸気バルブ２８の位相、作用角及びリフト量を制御する。
【００２４】
［実施の形態１の動作］
（実施の形態１の課題）
図２および図３は、本発明の実施の形態１にかかる可変動弁装置付内燃機関の制御装置によって解決されるべき課題を説明するための図である。図２は、目標空気量（以下、目標ＫＬ）と吸気バルブ２８の位相との関係を示した図である図２（ａ）と、目標ＫＬと排気バルブ３０の位相との関係を示した図である図２（ｂ）とを含む。
【００２５】
エンジン１０の過渡時に、吸気バルブ２８および排気バルブ３０のそれぞれのバルブ開閉特性をどのようにして決定するかが問題となる。すなわち、過渡時に吸気バルブ２８のバルブ開閉特性と排気バルブ３０のバルブ開閉特性を修正する場合に、それらの特性の組み合わせ方には自由度がある。吸気バルブ２８のバルブ開閉特性と排気バルブ３０のバルブ開閉特性の一方または双方が異なっていても、等しい負荷ＫＬが実現されるバルブ開弁特性の組み合わせが想定される。図３は、等ＫＬライン６２、６４、６６を示す図である。図３は、等高線の要領で等ＫＬライン（図３では６２、６４、６６のみ図示）を図示したものである。このような等ＫＬライン上の何れの点を取るように吸気バルブ２８と排気バルブ３０のバルブ開閉特性（位相）を決定すべきか、その決定方針をどのように定めるか問題となる。
【００２６】
一例として、吸気バルブ２８の駆動を考慮せずに、排気バルブ３０の目標バルブ開閉特性およびそれを実現する目標制御量を決定する場合が想定される。その一方で、逆に、排気バルブ３０の駆動を考慮せずに、吸気バルブ２８の目標バルブ開閉特性およびそれを実現する目標制御量を決定する場合も想定される。例えば、現在のバルブ開閉特性（位相）が、等ＫＬマップ上の点６８にあるとする（定常では適合値）。その後、目標ＫＬの変化に応じて、等ＫＬライン６４上の点を目標としてバルブ開閉特性の変更（つまり位相変更）を実施しようとしたとする。例えば点７０や点７２を狙うことが考えられる。この場合に、吸気バルブ２８と排気バルブ３０の目標バルブ開閉特性の影響を相互に考慮していないと、目標である等ＫＬライン６４を通り過ぎて点８０に至る程度の進角量および遅角量を、目標点として設定するおそれがある。そうすると、今度は点８０を基準として、再び等ＫＬライン６４上のある点を目標として遅角量および進角量が決定される。しかしながら、ここで前回と同じように、目標とする等ＫＬライン６４を通り過ぎる程度の進角量および遅角量が決定されるおそれがあり、こういった事態が繰り返されてハンチングが発生してしまう。
【００２７】
（実施の形態１にかかる制御）
実施の形態１では、過渡において目標ＫＬを達成するために吸気バルブ２８および排気バルブ３０を同時に操作しようとするときに、下記の手法によって吸気バルブ２８および排気バルブ３０の制御目標値を決定する。本手法は、目標ＫＬを入力情報として、目標ＫＬに応じたＶＶＴ制御目標値、つまりバルブ開閉特性の変更量を決定する制御手法である。バルブ開閉特性の変更量には、位相、リフト量、および開閉弁量が含まれる。「開閉弁量」の変更とは、バルブの開弁時期は固定してバルブが閉じる時期を制御する機構において、そのバルブが閉じる時期を調節することである。本実施の形態では一例として位相を変更する場合について説明する。
【００２８】
図４は、本発明の実施の形態１にかかる可変動弁装置付内燃機関の制御装置が備える等ＫＬマップ群５８を示す図である。実施の形態１では、エンジン１０について等ＫＬマップ群５８があらかじめ作成されており、ＥＣＵ５０が等ＫＬマップ群５８を記憶しているものとする。等ＫＬマップ群５８は、上述した等ＫＬマップを、吸気圧に応じて複数個備えている。図４では、説明の便宜上、特定の吸気圧における等ＫＬマップ６０を透視して図示している。
【００２９】
それぞれの等ＫＬマップは、吸気バルブ２８の開閉特性（位相）を横軸とし且つ排気バルブ３０の開閉特性（位相）を縦軸として、それぞれのバルブ開閉特性情報により実現される負荷ＫＬとの関係を、負荷ＫＬの等しい領域ごとに等ＫＬラインで区分して定めたものである。等高線の要領で等ＫＬラインが規定されている。
【００３０】
図５は、本発明の実施の形態１にかかる可変動弁装置付内燃機関の制御装置が備える等ＫＬマップ６０の平面図である。図６では、便宜上、等ＫＬライン６２、６４、６６のみ図示しているが、実際にはより多数の等ＫＬラインが含まれている。等ＫＬマップ６０上の一つの点に応じて、吸気バルブ２８および排気バルブ３０のそれぞれの位相が定められている。このように、等ＫＬマップは、エンジン１０の負荷ＫＬの値と、吸気バルブ２８の位相および排気バルブ３０の位相の組とを定めたマップである。この等ＫＬマップ上での二点間の距離は、一方の点から他方の点まで吸気バルブ２８および排気バルブ３０のそれぞれの位相の変更に要する変更期間を表している。各等ＫＬマップごとにインテークマニホールド圧が一定であるものとして作成している。実施の形態１では、ＥＣＵ５０が、吸気圧センサ４４の出力に基づいて等ＫＬマップ群５８のなかから現在の吸気圧に応じた等ＫＬマップ６０を選択する。
【００３１】
次いで、ＥＣＵ５０は、アクセル開度センサの出力に基づいて目標ＫＬを算出し、等ＫＬマップ６０上においてその目標ＫＬ対応する等ＫＬラインを特定する処理を実行する。実施の形態１では、一例として、等ＫＬライン６４が特定されたものとする。
実施の形態１では、現時点のバルブ開閉特性（バルブタイミング、位相）が点６８にあるもとする。実施の形態１では、目標とする等ＫＬライン６４上で点６８に最も近い点７４を、目標とする。最も近い点７４の選択は、等ＫＬマップ６０上における、点６８と、等ＫＬライン６４上の各点との間の距離を比較すればよい。
【００３２】
等ＫＬマップ６０上の点が定まると、これに応じて、吸気バルブ２８および排気バルブ３０のそれぞれの位相が定まる。従って、等ＫＬマップ６０上における現在の点（例えば点６８）と目標ＫＬに対応する等ＫＬライン（例えば点６４）とが特定されれば、吸気バルブ２８および排気バルブ３０のそれぞれについて、一義的に、最短変更時間となる位相角変化量（図５の「Ａ」および「Ｂ」）を特定することができる。
【００３３】
以上説明したように、実施の形態１にかかる可変動弁装置付内燃機関の制御装置によれば、目標ＫＬ、吸気バルブ２８および排気バルブ３０の位相、および変更時間との関係を規定したマップを用いて、制御安定性を確保しつつバルブ特性の変更の目標値を設定することができる。
【００３４】
また、吸気バルブ２８と排気バルブ３０の位相に様々な組み合わせが想定されるなかで、目標とすべき位相の組を一義的に決定することができる。つまり、等ＫＬマップ６０上の同一区分（同一の等ＫＬライン）に含まれる位相のうち、目標ＫＬに応じた選択候補が複数想定されるなかで、変更期間が最小となる位相を目標値として一義的に決定することができる。よって、変更時間を最短とし、さらに制御の安定性も確保される。
【００３５】
さらに、設定した目標値に従って位相可変機構３８の制御が行われることで、ハンチングが抑制され、制御安定性を向上させることができる。より短い変更期間で、目標ＫＬを実現するように、吸気バルブ２８および排気バルブ３０の位相を変更することができる。目標ＫＬを実現するバルブ開閉特性へと早期にバルブ開閉特性を変更することができるので、過渡レスポンスが向上する。
【００３６】
［実施の形態１の具体的処理］
図６は、本発明の実施の形態１にかかる可変動弁装置付内燃機関の制御装置においてＥＣＵ５０が実行するルーチンのフローチャートである。図７〜図１２は、本発明の実施の形態１にかかる具体的処理の内容を説明するための図である。
【００３７】
図６のルーチンでは、先ず、ＥＣＵ５０が、スロットル開度等から目標トルクを算出する処理を実行する（ステップＳ１００）。
【００３８】
次に、ＥＣＵ５０が、目標トルクとエンジン回転数ＮＥ等から、目標ＫＬを算出する処理を実行する（ステップＳ１０２）。
【００３９】
次に、ＥＣＵ５０が、現在のインテークマニホールド圧（吸気圧）に応じた等ＫＬマップを選択する処理を実行する（ステップＳ１０４）。具体的には、吸気圧センサ４４の出力値に基づいて、ＥＣＵ５０のＲＯＭに記憶した等ＫＬマップ群５８の中から、現在の吸気圧に応じた等ＫＬマップを読み出す処理が実行される。本実施の形態では、等ＫＬマップ６０を読み出すものとする。
【００４０】
次に、ＥＣＵ５０が、目標ＫＬライン上で最も近い点を目標バルブタイミング（目標バルブ開閉特性）として設定する処理を実行する（ステップＳ１０６）。図７を参照して説明すると、先ず、等ＫＬマップ６０上で、目標ＫＬに応じた等ＫＬラインが選択される。ここでは一例として等ＫＬライン６６が選択される。次に、現在の位相に応じた等ＫＬマップ６０上の点（図７の点６８）が特定される。次いで、点６８との間で最短距離となる、等ＫＬライン６６上の点として点７６が算出される。この点７６が、「目標ＫＬライン上で最も近い点」であり、この点７６に対応するＩＮ−ＶＶＴ軸上の位相およびＥＸ−ＶＶＴ軸上の位相が、目標バルブタイミングとして設定される。
【００４１】
次に、ＥＣＵ５０が、現在のバルブタイミングから次の更新時間までに目標バルブタイミングに到達可能かどうかを判定する処理を実行する（ステップＳ１０８）。実施の形態１では、更新時間は、８ｍｓとする。ＥＣＵ５０は、８ｍｓ以内に、点６８から上記の目標バルブタイミング（点７６）へと位相を変更できるかどうかを判定する。
ここでは、図８を参照して説明する。図８の破線８０は、点６８を中心として、位相可変機構３８が８ｍｓ以内に変更できる位相の最大範囲を表している。この破線８０で囲まれた領域を、変更可能範囲８２と称す。変更可能範囲８２は、位相可変機構３８のハードウェア性能等（可動速度）によって定まる。本実施の形態では、進角側への可動速度と遅角側への可動速度が同一であるものとして説明する。変更可能範囲８２は、「ＩＮ位相変更限度幅」と、「Ｅｘ位相変更限度幅」という２つの幅で決定される。「ＩＮ位相変更限度幅」とは、位相可変機構３８のうち吸気バルブ位相変更機構が８ｍｓ以内に変更できる位相の幅である。「Ｅｘ位相変更限度幅」は、位相可変機構３８のうち排気バルブ位相変更機構が８ｍｓ以内に変更できる位相の幅である。本実施の形態では、ＥＣＵ５０が、この変更可能範囲８０の情報を判定用の数値として記憶装置（ＲＡＭ、ＲＯＭ等）にあらかじめ記憶しているものとする。
現在の点６８から等ＫＬマップ６０上における次の目標バルブタイミング点が、変更可能範囲８２に収まっていないと、位相可変機構３８が次回の更新時までにその目標バルブタイミングを実現することができない。ステップＳ１０８は、このような観点から実行される判定処理である。
今回のルーチンでは、前述したように、点６８から上記の目標バルブタイミング（点７６）へと位相を変更しようとしている。この場合、点７６は、変更可能範囲８２の範囲内には存在していない。従って、ステップＳ１０８の判定結果は、不成立（Ｎｏ）となる。
【００４２】
ステップＳ１０８の条件が不成立（Ｎｏ）であった場合には、ＥＣＵ５０が、吸気バルブ位相可変機構（Ｅｘ−ＶＶＴ）が、目標バルブタイミングに到達可能かどうかを判定する処理を実行する（ステップＳ１１２）。このステップでは、ＥＣＵ５０が、点６８と点７６との間のＩＮ−ＶＶＴ軸方向の値が、「ＩＮ位相限度幅の半分の値」以下であるか否かを判定する処理を実行する。今回のルーチンでは、「点６８と点７６との間のＩＮ−ＶＶＴ軸方向の値」が「ＩＮ位相限度幅の半分の値」よりも大きい。つまり、ＩＮ−ＶＶＴ軸方向成分について見た場合、点７６は、点６８の変更可能範囲８２を超えている。この場合、ステップＳ１１２の判定結果は、不成立（Ｎｏ）となる。
【００４３】
ステップＳ１１２の条件が不成立（Ｎｏ）であった場合には、ＥＣＵ５０が、排気バルブ位相可変機構（Ｅｘ−ＶＶＴ）が、目標バルブタイミングに到達可能かどうかを判定する処理を実行する（ステップＳ１１４）。このステップでは、ＥＣＵ５０が、点６８と点７６との間のＥｘ−ＶＶＴ軸方向の値が、「Ｅｘ位相限度幅の半分の値」以下であるか否かを判定する処理を実行する。今回のルーチンでは、「点６８と点７６との間のＥｘ−ＶＶＴ軸方向の値」が「Ｅｘ位相限度幅の半分の値」よりも小さい。つまり、Ｅｘ−ＶＶＴ軸方向成分について見た場合、点７６は、点６８の変更可能範囲８２の内側にある。この場合、ステップＳ１１４の判定結果は、成立（Ｙｅｓ）となる。
【００４４】
ステップＳ１１４の条件が成立（Ｙｅｓ）であった場合には、ＥＣＵ５０が、排気バルブ位相可変機構（Ｅｘ−ＶＶＴ）を目標に向かって動かし、吸気バルブ位相可変機構（ＩＮ−ＶＶＴ）は最大距離だけ動かすための処理を実行する（ステップＳ１１８）。
図９を用いて説明すると、変更可能範囲８２の範囲内において、点７６のＥＸ−ＶＶＴ方向位置に合致する程度に排気バルブ３０についての位相変更が行われる。一方、吸気バルブ２８の位相については、変更可能範囲８２の最大距離（つまりは線８０の限度）だけその位相変更が行われる。その結果、位相変更後にはバルブタイミングは点７７に移動する。その後今回のルーチンが終了し、処理がリターンする。次回以降のルーチンで、更に点７７をスタート地点として同様の処理が実行されることで、最終的に目標バルブタイミング（点７６）へと到達することができる。
【００４５】
ステップＳ１０８の条件が成立（Ｙｅｓ）であった場合には、ＥＣＵ５０が、目標点に向かって吸気バルブ２８および排気バルブ３０の位相可変機構３８を制御する処理を実行する（ステップＳ１１０）。図１０を用いて、この処理が実行される場合を説明する。
図１０では、点７８が目標バルブタイミングとして設定されている。この点７８は、変更可能範囲８２の範囲内に収まっており、この場合、ステップＳ１０８の条件が成立（Ｙｅｓ）する。そこで、ＥＣＵ５０は、点７８へ移動するように、吸気バルブ２８の進角および排気バルブ３０の遅角を行う。その後、今回のルーチンが終了し、処理がリターンする。
【００４６】
ステップＳ１１２の条件が成立（Ｙｅｓ）であった場合には、ＥＣＵ５０が、ＥＣＵ５０が、吸気バルブ位相可変機構（ＩＮ−ＶＶＴ）を目標に向かって動かし、排気バルブ位相可変機構（ＥＸ−ＶＶＴ）は最大距離だけ動かすための処理を実行する（ステップＳ１１６）。
ここでは、便宜上、図１１を用いてステップＳ１１６の制御を実行する場面の一例を説明する。図１１に示す等ＫＬマップは、目標バルブタイミングの点と変更可能範囲８２との関係を説明するための模式図であるため、等ＫＬラインは省略している。図１１では、点８６が現在の等ＫＬマップ上の点であり、点８８が目標バルブタイミングの点であるものとする。この場合、目標バルブタイミングに対応する点８８が、ＥＸ−ＶＶＴ軸方向に変更可能範囲８２をはみ出すほどに、現在の点よりもＥＸ−ＶＶＴ遅角側（図でいえば、等ＫＬマップの紙面上側）に位置している。一方、吸気バルブ２８の位相については、変更可能範囲８２の範囲内において、点８８のＥＸ−ＶＶＴ方向位置に合致する程度に、その位相変更が行われる。その結果、等ＫＬマップ上の点が、点８８から点９０へと移動する。
その後、今回のルーチンが終了し、処理がリターンする。次回以降のルーチンで、移動後の点をスタート地点として再度同様の処理が実行されることで、最終的に目標バルブタイミング（点８８）へと到達することができる。
【００４７】
ステップＳ１１４の条件が不成立（Ｎｏ）であった場合には、ＥＣＵ５０が、排気バルブ位相可変機構（Ｅｘ−ＶＶＴ）および吸気バルブ位相可変機構（ＩＮ−ＶＶＴ）を、最大距離だけ動かすための処理を実行する（ステップＳ１２０）。
ここでは、便宜上、図１２を用いてステップＳ１２０の制御を実行する場面の一例を説明する。図１２に示す等ＫＬマップは、目標バルブタイミング（位相）の点と変更可能範囲８２との関係を説明するための模式図であるため、等ＫＬラインは省略している。図１２では、点８６が現在の等ＫＬマップ上の点であり、点９２が目標バルブタイミングの点であるものとする。目標バルブタイミングに対応する点９２が、ＥＸ−ＶＶＴ軸方向およびＩＮ−ＶＶＴ軸方向の両方において、変更可能範囲８２をはみ出すほどに、現在の点８６よりも等ＫＬマップの紙面右上方向に位置している。この場合、吸気バルブ２８および排気バルブ３０の位相について、変更可能範囲８２の最大距離（つまり矩形の破線８０の頂点）までその位相変更が行われる。その結果、位相変更後にはバルブタイミングはつまり矩形の破線８０の頂点９４に移動する。その後今回のルーチンが終了し、処理がリターンする。次回以降のルーチンで、移動後の点をスタート地点として再度同様の処理が実行されることで、最終的に目標バルブタイミングへと到達することができる。
【００４８】
以上説明した具体的処理のうち、特にステップＳ１００〜Ｓ１０６の処理によれば、目標ＫＬ、吸気バルブ２８および排気バルブ３０の位相、および変更時間との関係を規定したマップを用いて、制御安定性を確保しつつバルブ特性の変更の目標値を設定することができる。
この設定した目標値に従って位相可変機構３８の制御が行われることで、短い変更期間で、目標ＫＬを実現するように、吸気バルブ２８および排気バルブ３０の位相を変更することができる。
【００４９】
また、上述した具体的処理のうち、ステップＳ１０８〜Ｓ１２０の処理によれば、位相可変機構３８が上記の設定目標値に従うことを基本としつつ、更新時間（変更可能範囲８２）との関係でバルブタイミング到達がさせることができない場合にも適切に対処することができる。つまり、目標となる点の等ＫＬマップ上の位置に応じて、ＩＮ−ＶＶＴ軸成分とＥＸ−ＶＶＴ軸成分のそれぞれに分けて、吸気バルブ２８の位相変更量と排気バルブ３０の位相変更量とを、変更可能範囲８２の範囲内において一義的に決定することができる。従って、制御安定性を確保しつつ、実現可能な範囲内で、早期に目標ＫＬへと到達することができる。
【００５１】
なお、実施の形態１は等ＫＬマップ６０を関数として用いているが、本発明を実現するためのバルブ開閉特性記憶形態は、マップに限られるものではない。等ＫＬマップと同様の内容を数式（方程式）で表現し、現在のバルブタイミングの点と等ＫＬラインとの最短距離を計算するようにしてもよい。
【００５２】
なお、実施の形態１では、現時点のバルブ開閉特性と変更先のバルブ開閉特性の実現との間の変更期間が最小となる１つの点（図７では、点７６）を、目標バルブタイミングとして設定している。しかしながら、本発明は、必ずしも変更期間が最小となる点を設定する形態に限られるものではなく、「変更期間が最小付近となる点」を設定してもよい。例えば、等ＫＬライン上で、「最小変更期間よりも所定期間ΔＴだけ変更期間が長めになる点」を、目標バルブタイミングの点として選択してもよい。このようにしても、等ＫＬライン上の無数の組み合わせの中から、変更期間を短くするという指針に従って、目標とすべきバルブ開閉特性の候補を絞り込むことができる。
【００５３】
なお、実施の形態１にかかるエンジン１０は、過給機３２を備える過給エンジンでもある。過給エンジンの過給領域においては、バルブが動く速度に比べて、インテークマニホールド圧の変化が非常に遅い。このような場合において、実施の形態１にかかる可変動弁装置付内燃機関の制御装置がより高い効果を発揮する。すなわち、過給領域ではスロットル全開およびウエストゲートバルブ（ＷＧＶ）でトルク制御を行っている状態が、ポンピングロスが小さく、最も燃費が良い。実施の形態１により可変動弁装置によるバルブ開閉特性制御がより迅速に行われれば、それにより吸入空気量を早期に増加できるため、過給圧の立ち上がりも早くなる。
【００５４】
実施の形態２．
図１３および図１４は、本発明の実施の形態２にかかる可変動弁装置付内燃機関の制御装置の動作を説明するための図であり、実施の形態２において用いられる等ＫＬマップ１００を示す図である。
実施の形態２にかかる可変動弁装置付内燃機関の制御装置は、実施の形態１と同様の図１に示す内燃機関システムに適用されるものとする。ただし、実施の形態２においては、図１の内燃機関システムのうち、位相可変機構３８の構成が実施の形態１と相違するものとする。実施の形態２では、位相可変機構３８が、吸気バルブ位相可変機構が電動式であり、排気バルブ位相可変機構が油圧式であるものとし、両者はその動作速度が相違しているものとする。
【００５５】
図１４（ａ）は、吸気バルブ位相可変機構と排気バルブ位相可変機構とで可動速度が同じである場合（実施の形態１と同じ場合）における、位相変更可能範囲を示す模式図である。一方、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）の場合よりも吸気バルブ位相可変機構の可動速度が大きい場合における、吸気バルブおよび排気バルブの位相の変更可能範囲の相違を説明するための模式図である。図１４（ａ）および図１４（ｂ）では、現在のバルブタイミングに対応する点を点２０２とする。点２０２に対して、破線２０４、２０６は、それぞれの場合において、位相可変機構３８が８ｍｓ以内に変更できる位相の最大範囲を表している。
【００５６】
図１４（ａ）と図１４（ｂ）を比較すると、図１４（ｂ）のほうが、ＩＮ−ＶＶＴ軸方向の幅が大きい。これは、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）の場合よりも吸気バルブ位相可変機構の可動速度が大きいからである。実施の形態２では、このような可動速度の相違に対処しつつ共通の等ＫＬマップを用いるために、下記の補正を行う。
【００５７】
実施の形態２では、等ＫＬマップ６０のうちＩＮ−ＶＶＴ軸の値を、下記の式で補正する。
Ｌ  ＝  （目標IN-VVT  −  現在IN-VVT）  ×  EX-VVT可動速度  ／  IN-VVT可動速度
【００５８】
現在のバルブタイミングと目標バルブタイミングとの間の等ＫＬマップ上の距離を、吸気バルブ位相可変機構と排気バルブ位相可変機構の動作速度の比によって補正することにより、補正後の距離Ｌが算出されている。等ＫＬマップ６０に対して上記の式を適用することで等ＫＬマップ１００が得られており、図１３に示すように等ＫＬマップ１００は「修正ＩＮ−ＶＶＴ」を備えている。図１３に示す等ＫＬマップ１００は、等ＫＬマップ６０を上記の補正式に従って補正することにより得られたマップである。等ＫＬライン１１２、１１４、１１６は、等ＫＬマップ６０の等ＫＬライン６２、６４、６６が補正されたものである。仮に、等ＫＬマップ６０では、図１３の「軸修正前」の破線矢印が、点１１８から等ＫＬライン１１４への最小距離であったものとする。これに対し、補正後には、「軸修正後」の実線矢印が、等ＫＬライン１１４への最小距離を表すことになる。
【００５９】
このように、実施の形態２によれば、実施の形態における等ＫＬマップ６０に表された変更期間の基本値を、吸気バルブ２８および排気バルブ３０の位相変更速度に基づいて補正することができ、等ＫＬマップ１００を得ることができる。これにより、位相変更速度に合致するように等ＫＬマップを修正することができる。
【００６０】
なお、上記の式ではＩＮ−ＶＶＴ軸を補正する例を記載したが、ＥＸ−ＶＶＴ軸を補正しても良い。また、実施の形態１でも述べたとおり、バルブ開閉特性の変更量には、位相、リフト量、作用角、および開閉弁量などが含まれるため、これらについての可動速度が相違する場合にも同様に速度比に基づく補正を行えばよい。
【符号の説明】
【００６１】
１０  エンジン
１２  ピストン
１４  燃焼室
１６  クランク軸
１８  吸気通路
２０  排気通路
２２  エアフローセンサ
２４  スロットルバルブ
２６  燃料噴射弁
２７  点火プラグ
２８  吸気バルブ
３０  排気バルブ
３２  過給機
３４  タービン
３６  コンプレッサ
３８  位相可変機構
４０  作用角可変機構
４２  クランク角センサ
４４  吸気圧センサ
５８  等ＫＬマップ群
６０  等ＫＬマップ
【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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