(57)【要約】【課題】過給機と可変バルブタイミング機構とを備える内燃機関の低回転域において、エミッションの悪化抑制と高負荷時の出力確保とを、高い次元で両立することのできる内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】過給機を備えた内燃機関において、吸気弁および排気弁の開閉時期を変更可能な動弁機構と、内燃機関の低回転域において、運転条件に応じて吸気弁および排気弁の目標開閉時期を設定する目標開閉時期設定手段と、目標開閉時期に基づいて、動弁機構を制御する制御手段と、を備える。目標開閉時期は、過給機が駆動されない負圧域で設けられた、吸気弁および排気弁のオーバーラップ期間が、中低負荷過給域では縮小されように設定される。更に、要求負荷の大きい高負荷過給域では、中低負荷過給域で縮小されたオーバーラップ期間が拡大されるように目標開閉時期が設定される。【選択図】図３
2008157057.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
過給機を備えた内燃機関において、
吸気弁および排気弁の開閉時期を変更可能な動弁機構と、
前記内燃機関の低回転域において、運転条件に応じて前記吸気弁および前記排気弁の目標開閉時期を設定する目標開閉時期設定手段と、
前記目標開閉時期に基づいて、前記動弁機構を制御する制御手段と、を備え、
前記目標開閉時期設定手段は、
前記過給機が駆動されない負圧域と、前記過給機が駆動される過給域とで異なる目標開閉時期を設定し、更に前記過給域では、要求負荷が大きい高負荷過給域と、それ以外の中低負荷過給域とで異なる目標開閉時期を設定する手段であって、
前記負圧域では、前記吸気弁および前記排気弁が共に開弁しているオーバーラップ期間が設けられるように前記目標開閉時期を設定し、
前記中低負荷過給域では、前記負圧域において設けられたオーバーラップ期間が縮小されるように前記目標開閉時期を設定し、
前記高負荷過給域では、前記低負荷過給域において縮小されたオーバーラップ期間が拡大されるように前記目標開閉時期を設定することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記目標開閉時期設定手段は、
前記負圧域では、前記内燃機関の要求負荷が大きいほど、前記オーバーラップ期間が大きくなるように前記目標開閉時期を設定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。
【請求項３】
前記過給域は、前記内燃機関の吸気管圧力が正圧となる運転領域であることを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記目標開閉時期設定手段は、
前記中低負荷過給域では、前記内燃機関の機関回転数が小さいほど、前記オーバーラップ期間が縮小されるように前記目標開閉時期を設定することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記内燃機関のスロットル開度が所定の判定値より大きい場合に、前記内燃機関の運転領域が前記高負荷過給域であると判定する判定手段と、
前記内燃機関の機関回転数が小さいほど、前記判定値を小さい値として算出する判定値算出手段と、
を更に備えることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記高負荷過給域は、要求負荷が前記内燃機関の全負荷近傍となる運転領域であることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記過給域において、
前記吸気弁および前記排気弁の実開閉時期を取得する実開閉時期取得手段と、
目標空燃比と実空燃比の偏差に基づいて、前記内燃機関に供給される混合気が目標空燃比となるように空燃比フィードバック制御を行うとともに、前記フィードバック制御時の空燃比のズレを補正するための空燃比学習を行う空燃比学習制御手段と、
前記目標開閉時期と前記実開閉時期との偏差が所定量を超えた場合に、前記空燃比学習を禁止する禁止手段と、
を更に備えることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項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係り、特に、過給機と可変バルブタイミング機構とを備える内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特開平５−２９６０７０号公報に開示されるように、低回転の過給域において、吸気バルブおよび排気バルブが共に開弁されている期間（以下、「オーバーラップ期間」と称す）を小さくするようにした装置が知られている。この装置では、より具体的には、バルブタイミング可変機構を備え、低回転域における吸気バルブの閉タイミングを、高回転域の閉タイミングよりも遅角側に制御する。低回転域ではオーバーラップ期間が高回転域に比して相対的に長いため、特に過給機付きエンジンにおいては燃料の排気ポートへの吹き抜けの問題が顕著に表れる。このため、低回転域のオーバーラップ期間を小さくすることとすれば、かかる領域での燃料の吹き抜けに起因する空燃比の変動を抑制することができ、燃費を向上させることができる。
【０００３】
【特許文献１】特開平５−２９６０７０号公報
【特許文献２】特開平３−２６８１６号公報
【特許文献３】特公平６−２１５７９号公報
【特許文献４】特開２００３−８３１３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、オーバーラップ期間を小さくするために吸気バルブを遅閉じとした場合、吸気の慣性力が小さい低回転域では、シリンダ内の吸気の一部が吸気ポートへ吹き返してしまう。このため、吸気の充填効率が低下して、特に高負荷域において出力が低下するなどの問題が生じる可能性があった。
【０００５】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、過給機を有する内燃機関の低回転域において、エミッションの悪化抑制と高負荷時の出力確保とを、高い次元で両立することのできる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】
【０００６】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の制御装置であって、
過給機を備えた内燃機関の低回転域において、
吸気弁および排気弁の開閉時期を変更可能な動弁機構と、
前記内燃機関の低回転域において、運転条件に応じて前記吸気弁および前記排気弁の目標開閉時期を設定する目標開閉時期設定手段と、
前記目標開閉時期に基づいて、前記動弁機構を制御する制御手段と、を備え、
前記目標開閉時期設定手段は、
前記過給機が駆動されない負圧域と、前記過給機が駆動される過給域とで異なる目標開閉時期を設定し、更に前記過給域では、要求負荷が大きい高負荷過給域と、それ以外の中低負荷過給域とで異なる目標開閉時期を設定する手段であって、
前記負圧域では、前記吸気弁および前記排気弁が共に開弁しているオーバーラップ期間が設けられるように前記目標開閉時期を設定し、
前記中低負荷過給域では、前記負圧域において設けられたオーバーラップ期間が縮小されるように前記目標開閉時期を設定し、
前記高負荷過給域では、前記低負荷過給域において縮小されたオーバーラップ期間が拡大されるように前記目標開閉時期を設定することを特徴とする。
【０００７】
また、第２の発明は、第１の発明において、
前記目標開閉時期設定手段は、
前記負圧域では、前記内燃機関の要求負荷が大きいほど、前記オーバーラップ期間が大きくなるように前記目標開閉時期を設定することを特徴とする。
【０００８】
また、第３の発明は、第１または２の発明において、
前記過給域は、前記内燃機関の吸気管圧力が正圧となる運転領域であることを特徴とする。
【０００９】
また、第４の発明は、第１乃至３の何れか１つの発明において、
前記目標開閉時期設定手段は、
前記中低負荷過給域では、前記内燃機関の機関回転数が小さいほど、前記オーバーラップ期間が縮小されるように前記目標開閉時期を設定することを特徴とする。
【００１０】
また、第５の発明は、第１乃至４の何れか１つの発明において、
前記内燃機関のスロットル開度が所定の判定値より大きい場合に、前記内燃機関の運転領域が前記高負荷過給域であると判定する判定手段と、
前記内燃機関の機関回転数が小さいほど、前記判定値を小さい値として算出する判定値算出手段と、
を更に備えることを特徴とする。
【００１１】
また、第６の発明は、第１乃至５の何れか１つの発明において、
前記高負荷過給域は、要求負荷が前記内燃機関の全負荷近傍となる運転領域であることを特徴とする。
【００１２】
また、第７の発明は、第１乃至６の何れか１つの発明において、
前記過給域において、
前記吸気弁および前記排気弁の実開閉時期を取得する実開閉時期取得手段と、
目標空燃比と実空燃比の偏差に基づいて、前記内燃機関に供給される混合気が目標空燃比となるように空燃比フィードバック制御を行うとともに、前記フィードバック制御時の空燃比のズレを補正するための空燃比学習を行う空燃比学習制御手段と、
前記目標開閉時期と前記実開閉時期との偏差が所定量を超えた場合に、前記空燃比学習を禁止する禁止手段と、
を更に備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
第１の発明によれば、過給機が駆動されていない低回転の負圧域において、ポンピングロス低減のために拡大されていたオーバーラップ期間が、過給域においては縮小される。これにより、過給域で問題となる燃料および吸気の吹き抜けが抑制され、燃費向上を図るとともに、排気エミッションの悪化を抑制することができる。一方、オーバーラップ期間が縮小されると、吸気弁の閉じタイミングが遅閉じとなる。低回転域において吸気弁が遅閉じとなると、吸気の吹き返し量が増大し体積効率が低下するため、特に、高負荷が要求される高負荷過給域においては要求負荷に対応する出力を発揮することができない。このため、本発明によれば、高負荷過給域については、オーバーラップ期間が拡大される。これにより、過給域において、排気エミッションの悪化抑制と、高負荷要求に応じた出力確保を高い次元で両立させることができる。
【００１４】
また、要求負荷が大きいほど筒内に吸入される空気量が増大するため、ポンピングロスによる効率低下の影響が大きくなる。第２の発明によれば、過給機が駆動されていない負圧域において、要求負荷が大きいほど、オーバーラップ期間が拡大されるので、ポンピングロスを効果的に低減し、燃費を向上させることができる。
【００１５】
また、吸気管圧力が正圧となると吸気および燃料の吹き抜け量が増大する。第３の発明によれば、内燃機関の備える過給機が駆動され、吸気管圧力が正圧となる運転領域が過給域とされるので、かかる領域のオーバーラップ期間が縮小されることにより、効果的に吹き抜けを抑制することができ、燃費向上を図るとともに、排気エミッションの悪化を抑制することができる。
【００１６】
また、機関回転数が大きいほど実質的なオーバーラップ期間が短くなるため、燃料および吸気の吹き抜けは発生し難くなる。第４の発明によれば、オーバーラップ期間が縮小される低過給域において、内燃機関の機関回転数が大きいほどオーバーラップ期間が拡大される。これにより、吹き抜けによる排気エミッションの悪化を効果的に抑制しつつ、ポンピングロスを効果的に低減し燃費向上を図ることができる。
【００１７】
また、機関回転数が小さいのであれば、スロットル開度が全開とならなくても高負荷要求に対応するための吸入空気量を確保することができる。第５の発明によれば、判定値が、機関回転数が小さいほど小さな値とされるので、機関回転数が小さいほどスロットル開度が小さい値において高負荷過給域であることを判定することができる。
【００１８】
第６の発明によれば、要求負荷が内燃機関の全負荷近傍、すなわち、最大トルク時の負荷近傍である場合に、負荷過給域の運転領域として判定することができる。
【００１９】
第７の発明によれば、低回転の過給域において、内燃機関の吸気弁および排気弁の開閉時期の目標値と実測値とが比較されることにより、動弁機構の応答遅れ、或いは異常等の有無が確認される。応答遅れ等が発生している状況においては、オーバーラップ期間の縮小が正確に行われないため、エミッションが悪化するおそれがある。このため、本発明によれば、応答遅れ等が発生している場合には、空燃比フィードバック制御における空燃比学習を禁止することにより、空燃比学習の誤学習を防止することができ、誤ったフィードバック制御によるエミッションの悪化を効果的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】
【００２０】
以下、図面に基づいてこの発明のいくつかの実施の形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。なお、以下の実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００２１】
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としての制御装置が適用された内燃機関の概略構成を示す図である。本実施の形態にかかる内燃機関（エンジン）１０は、火花点火式の４ストロークエンジンである。図１に示すとおり、エンジン１０の排気側には、各気筒から排出される排気ガスを集合させる排気マニホールド１２が接続されている。排気マニホールド１２の出口には、排気管１４が接続されている。排気管１４の途中には、排気浄化触媒１６が配置されている。また、排気管１４における排気浄化触媒１６の上流には、排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサ１８が配置されている。空燃比センサ１８は、排気ガス中の酸素濃度をリニアに検出するセンサであって、排気浄化触媒１６に流入する排気ガス中の酸素濃度に基づいて、エンジン１０で燃焼に付された混合気の空燃比を検出するセンサである。また、排気管１４における排気浄化触媒１６の下流には、酸素センサ２０が配置されている。酸素センサ２０は、排気ガス中の酸素濃度が所定値よりも大きいか小さいかを検出するためのセンサである。
【００２２】
エンジン１０の吸気側には、各気筒に吸入空気を分配するための吸気マニホールド２２が接続されている。吸気マニホールド２２の入口には、空気を大気中から取り込んで吸気マニホールド２２に導くための吸気管２４が接続されている。吸気管２４の入口には、エアクリーナ２６が取り付けられている。また、吸気管２４のエアクリーナ２６の下流近傍には、吸入空気量Gaを検出するエアフロメータ５２が設置されている。また、吸気マニホールド２２の上流には、スロットル２８が設けられている。
【００２３】
吸気管２４におけるスロットル２８の上流には、ターボ過給機３２が設けられている。ターボ過給機３２は、コンプレッサ３４とタービン３６とから構成されている。タービン３６は、排気マニホールド１２から排気浄化触媒１６に至る排気管１４の途中に設けられている。コンプレッサ３４とタービン３６とは連結軸によって一体に連結され、コンプレッサ３４はタービン３６が排気ガスから受ける排気エネルギによって回転駆動される。吸気管２４におけるコンプレッサ３４の下流には、コンプレッサ３４によって過給された空気を冷却するインタークーラ３８が設けられている。
【００２４】
エンジン１０の総合制御は、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)５０により行われる。ＥＣＵ５０の出力部には、スロットル２８や、図示しない種々のアクチュエータが接続されている。ＥＣＵ５０の入力部には、エアフロメータ５２、アクセル開度センサ５４、エンジン回転数センサ５６、車速センサ５８等の種々のセンサ類が接続されている。これらセンサ５２、５４、５６、５８から入力される吸入空気量Ga(g/s)、エンジン回転数NE(rpm)、アクセル開度ACCP(%)、車速SPD(m/s)は、何れもエンジン制御に係る情報として用いられる。ＥＣＵ５０は、入力された各種の情報に基づいて、所定のプログラムに従って各機器を駆動する。
【００２５】
図２は、図１に示すシステムにおける内燃機関１０の一つの気筒の断面を示す図である。以下、図２を参照して、内燃機関１０について更に説明する。図２に示すとおり、エンジン１０は内部にピストン６０が配置されたシリンダブロック６２と、シリンダブロック６２に組み付けられたシリンダヘッド６４を備えている。シリンダブロック６２およびシリンダヘッド６４の内壁とピストン６０の上面とで囲まれる空間は、燃焼室６６を形成している。
【００２６】
吸気マニホールド２２には、吸気ポート６８に燃料を噴射するためのインジェクタ７０が設けられている。また、吸気ポート６８と燃焼室６６との接続部には、吸気ポート６８と燃焼室６６との連通状態を制御する吸気弁７２が設けられている。吸気弁７２には、そのバルブタイミングを可変制御する吸気バルブタイミング制御装置７４が備えられている。一方、排気ポート７６と燃焼室６６との接続部には、排気ポート７６と燃焼室６６との連通状態を制御する排気弁７８が設けられている。排気弁７８には、そのバルブタイミングを可変制御する排気バルブタイミング制御装置８０が備えられている。本実施形態では、吸気バルブタイミング制御装置７４および排気バルブタイミング制御装置８０として、クランク軸８２に対するカム軸（図示略）の位相角を変化させることで、作用角は一定のまま開閉タイミングを進角或いは遅角する可変バルブタイミング機構（ＶＶＴ）が用いられているものとする。以下、吸気バルブタイミング制御装置７４および排気バルブタイミング制御装置８０を、それぞれ、単に「ＶＶＴ７４」 および「ＶＶＴ８０」と称す。ＶＶＴ７４、８０は、それぞれＥＣＵ５０に接続されている。
【００２７】
［実施の形態１の動作］
次に、図３を参照して、本実施形態の動作について説明する。本実施形態のシステムは、エンジン１０の運転条件に基づいてＶＶＴ７４を駆動制御することにより、オーバーラップ期間を拡大させることができる。より具体的には、ＶＶＴ７４の変位量［CA］（以下、「ＶＶＴ値」と称す）を進角するほど、作用角一定のまま吸気弁７２の開閉タイミングを進角させることができ、オーバーラップ期間を拡大させることができる。尚、ＶＶＴ７４の代わりに、或いはＶＶＴ７４と合わせてＶＶＴ８０を駆動制御することとして、オーバーラップ期間を変化させることとしてもよい。
【００２８】
（負圧域におけるＶＶＴ変位量の制御）
図３は、エンジン１０の機関回転数NEが一定（例えば、NE=2000rpm）である場合の、負荷率klに対するＶＶＴ値を示す図である。この図に示すとおり、ターボ過給機３２が駆動していない負圧域において、アイドル運転等の極低負荷運転時は、ＶＶＴ７４を駆動制御することによるオーバーラップ期間の拡大は行われず、燃焼ガスが吸気ポート６８および燃焼室６６に吹き返す量を抑えることとしている。これにより、燃焼が安定するため、燃費を向上させることができる。
【００２９】
しかしながら、オーバーラップ期間が小さいと、負荷が大きくなるにつれ、次第にポンピングロスの影響が大きくなり燃費が悪化してしまう。このため、図３に示すとおり、負圧域においては、要求負荷が大きくなるほどオーバーラップ期間が大きくなるようにＶＶＴ値が徐々に進角される。これにより、ポンピングロスを低減することができ、燃費の向上を図ることができる。また、燃焼室６６内に残留する燃焼ガス量が増大するため、燃焼によるＮＯｘの発生を低減することができ、排気エミッションの悪化を抑制することができる。
【００３０】
（過給域におけるＶＶＴ変位量の制御）
本実施形態の内燃機関１０はターボ過給機３２を備えている。ここで、負荷が高くなりターボ過給機３２が駆動されると、吸気管圧力が正圧となる過給域となる。かかる領域において、図３に点線で示すとおり、上記負圧域と同様に、オーバーラップ期間が大きくなるようにＶＶＴ値が進角されると、燃料および吸気の吹き抜けによるエミッション悪化が問題となる。より具体的には、吸気の吹き抜けが発生すると、吸気の一部が排気ポート７６に吹き抜けてしまうため、燃焼室６６の燃焼Ａ／Ｆはリッチとなる。しかしながら、空燃比フィードバック制御においては、空燃比センサ１８により検出される排気Ａ／Ｆ値、つまり、吹き抜けた吸気の影響が重畳したＡ／Ｆ値により制御されるため、常にリッチ燃焼が行われてしまい、燃費の低下や、排気浄化触媒１６の浄化効率低下によるエミッションの悪化を招いてしまう。
【００３１】
また、燃料の吹き抜けが発生すると、燃料の一部が排気ポート７６に吹き抜けるため、空燃比センサ１８により検出される排気Ａ／Ｆはリーンとなる。このため、空燃比フィードバック制御においては燃料増量制御が行われ、Ａ／Ｆ学習値のズレや、エミッションの悪化を招いてしまう。
【００３２】
そこで、燃料および吸気の吹き抜けが問題となる過給域においては、図３に実線で示すとおり、オーバーラップ期間が抑制されるようにＶＶＴ値が遅角される。これにより、過給域における燃料および吸気の吹き抜けを効果的に抑制することができ、エミッションの悪化抑制、および燃費の向上を図ることができる。
【００３３】
（ＷＯＴ域におけるＶＶＴ変位量の制御）
上述した過給域のオーバーラップ期間の抑制制御により、過給域における燃料および吸気の吹き抜けを効果的に抑制することができる。しかしながら、オーバーラップ期間が抑制されると高負荷要求への対応が困難となる。すなわち、ＶＶＴ値が遅角されると、吸気弁７２の閉じタイミングが遅閉じとなるため、燃焼室６６に吸入された空気の一部が吸気ポート６８へ吹き返し、体積効率が低下してしまう。このため、全負荷（最大トルクを発揮しうる負荷）近傍の高負荷要求に対しては、スロットル２８を全開としても要求負荷に対応する出力を発揮することができないこととなる。
【００３４】
そこで、本実施の形態においては、図３に示すとおり、出力が低下してしまう全負荷近傍の運転領域（例えば、最大トルクの８０％以上の領域、以下、「ＷＯＴ域」と称す）の吸気弁７２が早閉じとなるように、ＶＶＴ７４を制御することとする。より具体的には、ＶＶＴ値を進角させることにより、吸気弁７２の開閉タイミングが進角される。これにより、吸気弁７２を早閉じとすることができ、ＷＯＴ域において体積効率を向上させ、出力低下を抑制することができる。このように、ＷＯＴ域のオーバーラップ期間を拡大することにより、過給域における排気エミッションの悪化抑制と、高負荷要求に応じた出力確保を効果的に両立させることができる。
【００３５】
尚、過給域のオーバーラップ期間が抑制されている状況においては、ＷＯＴ域の要求負荷を出力することができないため、エンジン負荷率klに基づいて、ＷＯＴ域の運転領域判定を行うことができない。このため、ＷＯＴ域は要求負荷等から決定される機関回転数NEとスロットル開度TAに基づいて判定される。
【００３６】
［実施の形態１における具体的処理］
次に、図４乃至図８を参照して、本実施の形態において実行する処理の具体的内容について説明する。図４は、ＥＣＵ５０が上述した機能を実現するために実行するルーチンのフローチャートである。
【００３７】
図４に示すルーチンでは、先ず、スロットル開度TA、エンジン負荷率kl、機関回転数NEが取り込まれる（ステップ１００）。ここでは、具体的には、エアフロメータ５２、アクセル開度センサ５４、エンジン回転数センサ５６、車速センサ５８から検出された信号等に基づいて算出された値が取り込まれる。
【００３８】
次に、ＶＶＴ７４の進角量である目標ＶＶＴ値(vvt)が算出される（ステップ１０２）。図５は、目標ＶＶＴ値(vvt)を算出するためにＥＣＵ５０が記憶しているマップを示す。ここでは、具体的には、上記ステップ１００において取り込まれた機関回転数NE、およびエンジン負荷率klに対応する目標ＶＶＴ値(vvt)が算出される。
【００３９】
次に、エンジン１０の運転領域が過給域か否かが判定される（ステップ１０４）。ここでは、具体的には、上記ステップ１００において取り込まれた負荷率klと判定値αとの大小が比較される。判定値αは、エンジン１０の過給域を判定するために予め設定された値（例えば、α＝８０［％］）が使用される。
【００４０】
上記ステップ１０４において、負荷率kl＞判定値αの成立が認められた場合には、次のステップに移行し、エンジン１０の運転領域がＷＯＴ域か否かが判定される（ステップ１０６）。ここでは、具体的には、上記ステップ１００において取り込まれたスロットル開度TAと判定値βとの大小が比較される。
【００４１】
図６は、判定値βを算出するためにＥＣＵ５０が記憶しているマップを示す。上記ステップ１０６において、判定値βは、このマップに従って算出される。ここで、機関回転数NEが小さい場合には、スロットル開度TAが全開（１００[％]）でなくてもスロットル全開相当の吸入空気量を確保することができる。このため、このマップにおいては、判定値βが、機関回転数NEが小さいほど小さな値とされるように規定されている。
【００４２】
上記ステップ１０８において、機関回転数NE＜判定値βの成立が認められた場合には、エンジン１０の運転領域はＷＯＴ域ではない過給域であると判定されたこととなる。かかる場合には、次のステップに移行し、ＶＶＴ７４の遅角量である吹き返し抑制ＶＶＴ遅角量(kvvt)が算出される（ステップ１０８）。図７は、ＶＶＴ遅角量(kvvt)を算出するためにＥＣＵ５０が記憶しているマップを示す。ここでは、具体的には、上記ステップ１００において取り込まれた機関回転数NE、およびエンジン負荷率klに対応するＶＶＴ遅角量(kvvt)が算出される。
【００４３】
一方、上記ステップ１０４において、負荷率kl＞判定値αの成立が認められない場合には、次のステップに移行し、ＶＶＴ遅角量(kvvt)がゼロとして算出される（ステップ１１０）。
【００４４】
図４に示すルーチンでは、次に、最終目標ＶＶＴ値(VT)が算出される（ステップ１１２）。ここでは、具体的には、以下の演算式（１）に、上記ステップ１０２において算出された目標ＶＶＴ値(vvt)と、上記ステップ１０８または１１０において算出されたＶＶＴ遅角量(kvvt)とが代入され、最終目標ＶＶＴ値(VT)が算出される。
最終目標ＶＶＴ値(VT)＝ 目標ＶＶＴ値(vvt)−ＶＶＴ遅角量(kvvt)  ・・・（１）
【００４５】
一方、上記ステップ１０８において、機関回転数NE＜判定値βの成立が認められない場合には、エンジン１０の運転領域はＷＯＴ域であると判定されたこととなる。かかる場合には、次のステップに移行し、ＷＯＴ域におけるＶＶＴ７４の進角量であるＷＯＴ要求ＶＶＴ値(vvtwot)が算出される（ステップ１１４）。図８は、ＷＯＴ要求ＶＶＴ値(vvtwot)を算出するためにＥＣＵ５０が記憶しているマップを示す。ここでは、具体的には、上記ステップ１００において取り込まれた機関回転数NEに対応するＶＶＴ進角量(vvtwot)が算出される。
【００４６】
次に、ＷＯＴ域における最終目標ＶＶＴ値(VT)が算出される（ステップ１１６）。ここでは、具体的には、上記ステップ１１４において算出されたＷＯＴ要求ＶＶＴ値(vvtwot)が最終目標ＶＶＴ値(VT)とされる。
【００４７】
次に、ＶＶＴ７４が、最終目標ＶＶＴ値(VT)に制御される（ステップ１１８）。ここでは、具体的には、上記ステップ１１２または１１６において算出された最終目標ＶＶＴ値(VT)に基づいてＶＶＴ７４が駆動制御され、本ルーチンは終了される。
【００４８】
以上説明したとおり、本実施の形態１によれば、最終目標ＶＶＴ値(VT)をエンジン１０の運転領域毎に、すなわち、負圧域、過給域、およびＷＯＴ域においてそれぞれ算出することができる。これにより、負圧域におけるポンピングロス低減、過給域における吹き抜け抑制、およびＷＯＴ域における吹き返し抑制を効果的に行うことができ、排気エミッションの悪化抑制と高負荷要求に対する出力確保とを高い次元で両立させることができる。
【００４９】
ところで、上述した実施の形態１においては、算出された負荷率klと判定値αとを比較することにより、運転領域が過給域か否かの判定をすることとしているが、過給域の判定はこれに限られない。すなわち、吸気管圧力を測定或いは推定し、かかる圧力が正圧となった場合に過給域を判定してもよいし、要求負荷および種々の運転条件から過給域を推定することとしてもよい。
【００５０】
また、上述した実施の形態１においては、算出されたスロットル開度TAと機関回転数NEをパラメータとする判定値βとを比較することにより、運転領域がＷＯＴ域か否かの判定をすることとしているが、ＷＯＴ域の判定はこれに限られない。すなわち、要求負荷等から算出される運転条件から判定するのであれば、スロットル開度TAに限らず、他の運転条件に基づいて判定することとしてもよい。
【００５１】
また、上述した実施の形態１においては、吸気バルブタイミング制御装置７４および排気バルブタイミング制御装置８０として、可変バルブタイミング機構（ＶＶＴ）が用いられているが、バルブタイミング制御装置は特にこれに限定されず、電磁駆動弁などの公知の機構を用いた装置を用いることとしてもよい。
【００５２】
また、上述した実施の形態１においては、先ず、図５に示すマップに従い目標ＶＶＴ値(vvt)を算出した後に、過給域である場合に限り、図７に示すマップに従い吹き返し抑制ＶＶＴ値(kvvt)を算出し、最終的に上式（１）に代入することにより、最終目標ＶＶＴ値(VT)を算出することとしている。しかしながら、最終目標ＶＶＴ値(VT)を算出する手法はこれに限られない。すなわち、図７に規定する吹き返し抑制遅角量(kvvt)を予め図５に示すマップに組み込み、かかるマップを使用することとしても、上述した実施の形態１と同様に最終目標ＶＶＴ値(VT)を算出することができる。
【００５３】
より具体的には、上述した図４に示すフローチャートのステップ１０２において、図５に示すマップに吹き返し抑制ＶＶＴ値(kvvt)が予め組み込まれたマップが使用される。これにより、ステップ１０８に示す吹き返し抑制遅角量(kvvt)が重畳された目標ＶＶＴ値(vvt)が算出されるので、ステップ１０４に示す過給域判定が不要となる。
【００５４】
尚、上述した実施の形態１においては、ＶＶＴ７４、７８が前記第１の発明における「動弁機構」に、過給域が前記第１の発明における「中低負荷過給域」に、ＷＯＴ域が前記第１の発明における「高負荷過給域」に、それぞれ相当している。また、ＥＣＵ５０が、上記ステップ１１２または１１４の処理を実行することにより、前記第１の発明における「目標開閉時期設定手段」が、上記ステップ１１８の処理を実行することにより、前記第１の発明における「制御手段」が、それぞれ実現されている。
【００５５】
また、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ５０が、上記ステップ１０６の処理を実行することにより、前記第５の発明における「判定手段」が、実現されている。
【００５６】
実施の形態２．
［実施の形態２の特徴］
次に、図９を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態のシステムは、図１および図２に示すハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ５０に後述する図９に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
【００５７】
（空燃比フィードバック制御）
本実施の形態２のシステムにおいては、空燃比のフィードバック制御および空燃比学習が行われる。より具体的には、空燃比センサ１８の出力信号に基づいて、実際の空燃比が目標空燃比に一致するようにインジェクタ７０から噴射される燃料噴射量を制御するメインフィードバック制御が行われる。
【００５８】
また、メインフィードバック制御時には、実空燃比と目標空燃比の偏差に基づいて、メインフィードバック制御時の定常的な空燃比ズレを補正するための空燃比学習が行われる。メインフィードバック制御量に定常的な誤差をも含めることとすると、その値が適正値に更新されるまでに長い期間が必要となる。このため、空燃比学習を導入して、その定常的誤差分を移し替えると、メインフィードバック制御量の更新に要する時間を短縮することができる。
【００５９】
空燃比学習では、メインフィードバック制御の実行に関わる種々の要素に重畳している定常的な誤差分が、学習値として学習される。より具体的には、適当なタイミングで、メインフィードバック制御量の平均的な値をメインフィードバック学習量に移し替える処理が行われる。
【００６０】
また、メインフィードバック制御および空燃比学習が行われている状況下においても、空燃比がリッチ側あるいはリーン側に偏ることがある。かかる状況が継続すると、ＮＯｘ等の未浄化成分を排気浄化触媒１６において浄化できず、エミッションが悪化するおそれがある。そこで、本実施の形態２においては、酸素センサ２０の出力信号に基づいて、排気浄化触媒１６を通過した排気ガスの空燃比が目標空燃比に一致するようにメインフィードバック制御を補完するサブフィードバック制御が行われる。
【００６１】
また、サブフィードバック制御においても、メインフィードバック制御と同様に、空燃比学習が行われる。このように、空燃比フィードバック制御および空燃比学習が正常に行われていれば、実空燃比を常に目標空燃比近傍に制御することができ、エミッションの悪化を効果的に抑制することができる。
【００６２】
（ＶＶＴ変位量の制御）
ここで、本実施の形態２においては、実施の形態１と同様のＶＶＴ制御が行われる。より具体的には、エンジン１０の運転領域が低回転の過給域である場合において、算出された最終目標ＶＶＴ値(VT)に基づいて、オーバーラップが縮小されるようにＶＶＴ７４が駆動制御される。これにより、過給域における吹き抜け抑制を効果的に行うことができ、排気エミッションの悪化を抑制することができる。
【００６３】
しかしながら、ＶＶＴ制御においては、ＶＶＴ７４の応答遅れや異常等が発生する場合があり、最終目標ＶＶＴ値(VT)と実ＶＶＴ値との間にズレが発生してしまう。かかる場合においては、ＶＶＴ制御が正確に行われていないため実空燃比が乱れてしまい、誤った空燃比学習が行われるおそれがある。
【００６４】
そこで、本実施の形態２においては、ＶＶＴ制御が実行される低回転の過給域において、ＶＶＴ制御が正確に行われていない場合には、空燃比学習を禁止することとする。これにより、空燃比学習の誤学習を防止することができ、誤ったフィードバック制御によるエミッションの悪化を効果的に抑制することができる。
【００６５】
［実施の形態２における具体的処理］
次に、図９を参照して、本実施の形態において実行する処理の具体的内容について説明する。図９は、ＥＣＵ５０が上述した機能を実現するために実行するルーチンのフローチャートである。
【００６６】
図９に示すルーチンでは、先ず、ＶＶＴ７４が、最終目標ＶＶＴ値(VT)に制御される（ステップ２００）。ここでは、具体的には、図４に示すステップ１００乃至１１８の処理が実行され、算出された最終目標ＶＶＴ値(VT)に基づいてＶＶＴ７４が駆動制御される。      
【００６７】
次に、実ＶＶＴ値(tv)が取得される（ステップ２０２）。次いで、最終目標ＶＶＴ値(VT)と実ＶＶＴ値(tv)との偏差(Δvvt)が算出される（ステップ２０４）。ここでは、具体的には、上記ステップ２００において算出された最終目標ＶＶＴ値(VT)と、上記ステップ２０２において取得された実ＶＶＴ値(tv)との偏差が算出される。
【００６８】
次に、現在、空燃比フィードバック制御が実行されているか否かが判定される（ステップ２０６）。エンジンの始動時や高負荷時等のように、オープンループ制御が行われている場合には、空燃比が乱れるおそれがあるため、空燃比学習が禁止される（ステップ２１４）ここでは、具体的には、上述したメインフィードバック学習、およびサブフィードバック学習が共に禁止される。
【００６９】
一方、上記ステップ２０６において、空燃比フィードバック制御中と判定された場合には、次に、エンジン１０の運転領域が過給域か否かが判定される（ステップ２０８）。ここでは、具体的には、図４に示すステップ１０４と同様の処理が実行される。
【００７０】
上記ステップ２０８において、負荷率kl＞判定値αの成立が認められない場合には、エンジン１０の運転領域が負圧域であるため、次のステップに移行し、空燃比学習が許可される（ステップ２１６）。一方、上記ステップ２０８において、負荷率kl＞判定値αの成立が認められた場合には、次のステップに移行し、現在の機関回転数NEが所定の低回転域か否かが判定される（ステップ２１０）。ここでは、具体的には、上記ステップ２００において取り込まれた機関回転数NEが、低回転を判定するための判定値として設定された所定値γより小さいか否かが判定される。
【００７１】
上記ステップ２１０において、機関回転数NE＜所定値γの成立が認められない場合には、ステップ２１６に移行し、空燃比学習が許可される。一方、上記ステップ２１０において、機関回転数NE＜所定値γの成立が認められた場合には、次のステップに移行し、最終目標ＶＶＴ値(VT)と実ＶＶＴ値(tv)との偏差(Δvvt)が所定値Ｆより大きいか否かが判定される（ステップ２１２）。ここでは、具体的には、上記ステップ２０４において算出された偏差(Δvvt)が、ＶＶＴ制御の応答遅れとして許容し得る範囲であるかが判定される。偏差(Δvvt)＞所定値Ｆの成立が認められない場合には、ＶＶＴ制御の応答遅れとしては許容範囲であると判断されたこととなるため、ステップ２１６に進み、空燃比学習が許可される。
【００７２】
一方、偏差(Δvvt)＞所定値Ｆの成立が認められた場合には、ＶＶＴ制御の応答遅れとしては許容範囲外であり、空燃比が乱れるおそれがあるため、ステップ２１４に進み、空燃比学習が禁止される。
【００７３】
以上説明したとおり、本実施の形態２によれば、エンジン１０が低回転の過給域において、空燃比フィードバック制御を実行している状況において、ＶＶＴ制御の応答遅れが発生している場合に、空燃比学習を禁止することができる。これにより、空燃比学習の誤学習を防止することができ、誤ったフィードバック制御によるエミッションの悪化を効果的に抑制することができる。
【００７４】
ところで、上述した実施の形態２においては、算出された負荷率klと判定値αとを比較することにより、運転領域が過給域か否かの判定をすることとしているが、過給域の判定はこれに限られない。すなわち、吸気管圧力を測定或いは推定し、かかる圧力が正圧となった場合に過給域を判定してもよいし、要求負荷および種々の運転条件から過給域を推定することとしてもよい。
【００７５】
また、上述した実施の形態２においては、吸気バルブタイミング制御装置７４および排気バルブタイミング制御装置８０として、可変バルブタイミング機構（ＶＶＴ）が用いられているが、バルブタイミング制御装置は特にこれに限定されず、電磁駆動弁などの公知の機構を用いた装置を用いることとしてもよい。
【００７６】
尚、上述した実施の形態２においては、ＥＣＵ５０が、上記ステップ２０２の処理を実行することにより、前記第７の発明における「実開閉時期取得手段」が、上記ステップ２１４の処理を実行することにより、前記第７の発明における「禁止手段」が、上記ステップ２１６の処理を実行することにより、前記第７の発明における「空燃比学習制御手段」が、それぞれ実現されている。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。
【図２】図１に示すシステムにおけるエンジンの一つの気筒の断面を示す図である。
【図３】機関回転数NEが一定である場合の、負荷率klに対するＶＶＴ値を示した図である。
【図４】本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図５】負荷率klおよび機関回転数NEをパラメータとして、目標ＶＶＴ値(vvt)を算出するためのマップである。
【図６】機関回転数NEをパラメータとして、判定値βを算出するためのマップである。
【図７】負荷率klおよび機関回転数NEをパラメータとして、吹き返し抑制ＶＶＴ遅角量(kvvt)を算出するためのマップである。
【図８】機関回転数NEをパラメータとして、ＷＯＴ要求ＶＶＴ値(vvtwot)を算出するためのマップである。
【図９】本発明の実施の形態２において実行されるルーチンのフローチャートである。
【符号の説明】
【００７８】
１０  内燃機関（エンジン）
１２  排気マニホールド
１４  排気管
１６  排気浄化触媒
１８  空燃比センサ
２０  酸素センサ
２２  吸気マニホールド
２４  吸気管
２６  エアクリーナ
２８  スロットル
３２  ターボ過給機
３４  コンプレッサ
３６  タービン
３８  インタークーラ
５２  エアフロメータ
５４  アクセル開度センサ
５６  エンジン回転数センサ
５８  車速センサ
６０  ピストン
６２  シリンダブロック
６４  シリンダヘッド
６６  燃焼室
６８  吸気ポート
７０  インジェクタ
７２  吸気弁
７４  吸気バルブタイミング制御装置（ＶＶＴ）
７６  排気ポート
７８  排気弁
８０  排気バルブタイミング制御装置（ＶＶＴ）
８２  クランク軸
ACCP  アクセル開度
Ga  吸入空気量
kl  負荷率
NE  機関回転数
SPD  車速
TA  スロットル開度
【図１】
2008157057.tif 000003
【図２】
2008157057.tif 000004
【図３】
2008157057.tif 000005
【図４】
2008157057.tif 000006
【図５】
2008157057.tif 000007
【図６】
2008157057.tif 000008
【図７】
2008157057.tif 000009
【図８】
2008157057.tif 000010
【図９】
2008157057.tif 000011