(57)【要約】【課題】エンジンの吸気バルブや排気バルブのバルブ制御量（バルブリフト量、バルブタイミング等）を目標エンジン性能が得られる適正値に制御する。【解決手段】筒内圧力センサで検出した筒内圧力ＣＰに基づいて実吸気ポンプ損失ＩＮＬＯＳＳと実排気ポンプ損失ＥＸＬＯＳＳを算出し、その時のエンジン運転状態において許容される範囲内で実吸気ポンプ損失ＩＮＬＯＳＳを最小にするように目標吸気ポンプ損失ＴＧＩＮＬＯＳＳを設定すると共に、目標排気ポンプ損失ＴＧＥＸＬＯＳＳを例えば０に設定する。そして、実吸気ポンプ損失ＩＮＬＯＳＳを目標吸気ポンプ損失ＴＧＩＮＬＯＳＳに一致させるように吸気バルブリフト量ＶＶＬｉｎと吸気バルブタイミングＶＶＴｉｎを補正し、実排気ポンプ損失ＥＸＬＯＳＳを目標排気ポンプ損失ＴＧＥＸＬＯＳＳに一致させるように排気バルブリフト量ＶＶＬｅｘと排気バルブタイミングＶＶＴｅｘを補正する。【選択図】　図１６
2004100471.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気バルブ及び／又は排気バルブのバルブ制御量を可変する可変バルブ機構を備えた内燃機関の制御装置において、
内燃機関の少なくとも１つの気筒の筒内圧力を検出又は推定する筒内圧力検出手段と、
前記筒内圧力に基づいて前記内燃機関のポンプ損失又はこれと相関関係にあるパラメータ（以下これらを「ポンプ損失パラメータ」と総称する）を算出するポンプ損失算出手段と、
前記ポンプ損失パラメータを所定の目標値に一致させるように前記可変バルブ機構を制御するポンプ損失制御手段と
を備えていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記筒内圧力検出手段は、前記内燃機関の少なくとも１つの気筒に設けられた筒内圧力センサであることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記ポンプ損失算出手段は、前記筒内圧力と筒内容積との関係を示す指圧線図において前記筒内圧力が排気圧力に対して負圧になる領域の面積を前記ポンプ損失パラメータとして算出することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記ポンプ損失算出手段は、排気圧力と所定クランク角における前記筒内圧力との差を前記ポンプ損失パラメータとして算出することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記ポンプ損失パラメータの目標値は、前記内燃機関の運転状態において許容される範囲内で前記ポンプ損失パラメータを最小にするように設定されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記ポンプ損失パラメータの目標値は、前記ポンプ損失パラメータを所定値以上にするように設定されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記ポンプ損失制御手段は、吸気行程で発生するポンプ損失を制御する場合には前記吸気バルブのバルブ制御量を可変し、膨脹行程から排気行程で発生するポンプ損失を制御する場合には前記排気バルブのバルブ制御量を可変することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
前記ポンプ損失パラメータの目標値は、前記内燃機関の減速運転時に前記ポンプ損失パラメータを増加させるように設定されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の吸気バルブ及び／又は排気バルブのバルブ制御量を可変する可変バルブ機構を備えた内燃機関の制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、車両に搭載される内燃機関においては、出力向上、燃費節減、排気エミッション低減等を目的として、吸気バルブや排気バルブのバルブタイミング、リフト量、作用角（開弁期間）等のバルブ制御量を可変する可変バルブ制御装置を採用したものが増加しつつある。
【０００３】
一般に、このような可変バルブ制御装置では、エンジン運転状態等に応じてマップ等により吸気バルブや排気バルブの目標バルブ制御量を設定し、吸気バルブや排気バルブの実バルブ制御量を目標バルブ制御量に制御することで、内燃機関の目標性能を確保するようにしている。
【０００４】
例えば、極低負荷時に、吸気バルブの開弁タイミングを吸気上死点よりも遅角側に設定した目標開弁位置に制御することで、吸気行程中に吸気バルブが開弁する前にピストンの下降によって筒内圧力を負圧にするように低下させ、これにより吸気バルブ開弁時の吸気流速を上昇させて筒内混合気の流動特性を向上させ、燃焼状態を安定させるようにしたものがある。また、低負荷時に、吸気バルブの開弁タイミングを吸気上死点付近に設定した目標開弁位置まで進角制御することで、吸気行程中の筒内圧力の低下量（負圧量）を少なくしてポンプ損失を低減し、燃費を向上させるようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−２６３１０５号公報（第６頁等）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の可変バルブ制御装置では、吸気バルブや排気バルブの実バルブ制御量を目標バルブ制御量に制御することで、内燃機関の目標性能を確保するようにしているため、何等かの原因で、実バルブ制御量を検出するセンサ（例えば実リフト量を検出するリフトセンサ）の検出誤差が大きくなったり、バルブ制御量の基準位置（例えばバルブタイミングの最遅角位置）の学習値の誤差が大きくなったりすると、実バルブ制御量を目標バルブ制御量に精度良く制御できなくなって、内燃機関の目標性能を達成することができなくなってしまう。また、実バルブ制御量を検出するセンサを用いる場合は、そのセンサが故障すると、可変バルブ制御を行うことができなくなってしまう。
【０００７】
本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、従ってその目的は、吸気バルブや排気バルブのバルブ制御量を内燃機関の目標性能が得られる適正値に制御することができる内燃機関の制御装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１の内燃機関の制御装置は、内燃機関の少なくとも１つの気筒の筒内圧力を筒内圧力検出手段により検出又は推定し、その筒内圧力に基づいて内燃機関のポンプ損失又はこれと相関関係にあるパラメータ（以下これらを「ポンプ損失パラメータ」と総称する）をポンプ損失算出手段により算出し、そのポンプ損失パラメータを所定の目標値に一致させるように可変バルブ機構をポンプ損失制御手段によって制御するようにしたものである。
【０００９】
この構成では、内燃機関のポンプ損失によって内燃機関の諸性能が変化することに着目して、実際に算出したポンプ損失パラメータを目標値に一致させるように可変バルブ機構を制御するので、内燃機関の目標性能が得られる適正なポンプ損失となるように吸気バルブや排気バルブのバルブ制御量を制御することができ、出力向上、燃費節減、排気エミッション低等に貢献することができる。
【００１０】
この場合、請求項２のように、筒内圧力検出手段として、内燃機関の少なくとも１つの気筒に設けられた筒内圧力センサを用いるようにすると良い。このようにすれば、筒内圧力センサにより実際の筒内圧力を精度良く検出することができるので、筒内圧力に基づいて算出するポンプ損失パラメータの算出精度を向上させることができる。
【００１１】
また、ポンプ損失パラメータの算出方法の具体例としては、請求項３のように、筒内圧力（指圧）と筒内容積との関係を示す指圧線図（ＰＶ線図）において、筒内圧力が排気圧力に対して負圧になる領域の面積をポンプ損失パラメータとして算出すると良い。このようにすれば、ポンプ損失の総量を精度良く現わしたポンプ損失パラメータを算出することができる。
【００１２】
或は、請求項４のように、排気圧力と所定クランク角における筒内圧力との差をポンプ損失パラメータとして算出するようにしても良い。排気圧力と、その排気圧力に対して筒内圧力が負圧になる領域の筒内圧力との差によってポンプ損失が変化するので、排気圧力と、その排気圧力に対して筒内圧力が負圧になる所定クランク角における筒内圧力との差をポンプ損失パラメータとして算出すれば、ポンプ損失を反映したポンプ損失パラメータを算出することができる。この場合、筒内圧力が排気圧力に対して負圧になる領域の面積をポンプ損失パラメータとして算出する場合に比べて、ポンプ損失パラメータを算出する際の演算負荷を軽減することができる利点がある。
【００１３】
また、請求項５のように、ポンプ損失パラメータの目標値は、内燃機関の運転状態において許容される範囲内でポンプ損失パラメータを最小にするように設定すると良い。このようにすれば、内燃機関の運転に悪影響を及ぼすことなく適正な運転状態を確保しながら、ポンプ損失を最小にして燃費を向上させることができる。
【００１４】
或は、請求項６のように、ポンプ損失パラメータの目標値は、ポンプ損失パラメータを所定値以上にするように設定するようにしても良い。このようにすれば、吸気行程で発生するポンプ損失（吸気ポンプ損失）を増加させて、吸気行程中の筒内圧力を負圧にするように低下させることができ、これにより吸気バルブ開弁時の吸気流速を上昇させて筒内混合気の流動特性を向上させ、燃焼状態を安定させることができる。
【００１５】
一般に、ポンプ損失は吸気行程で発生する他、アイドル運転時等の低負荷時には、膨張行程の終了前に筒内圧力が排気圧力よりも低くなって、膨張行程後半から排気行程前半にかけてポンプ損失（排気ポンプ損失）が発生することがある。
【００１６】
そこで、請求項７のように、吸気行程で発生するポンプ損失を制御する場合には吸気バルブのバルブ制御量を可変し、膨張行程から排気行程で発生するポンプ損失を制御する場合には排気バルブのバルブ制御量を可変するようにすると良い。これにより、吸気行程で発生するポンプ損失と、膨張行程から排気行程で発生するポンプ損失とを独立して制御することができる。
【００１７】
また、請求項８のように、ポンプ損失パラメータの目標値は、内燃機関の減速運転時にポンプ損失パラメータを増加させるように設定しても良い。このようにすれば、減速運転時のエンジンブレーキ性能をポンプ損失の増加によって向上させることができる。また、減速運転時は、吸入空気量が減少して燃焼状態が悪化しやすいが、ポンプ損失の増加によって燃焼状態を安定化させてドライバビリティ向上効果やエンスト防止効果も得ることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
《実施形態（１）》
以下、本発明の実施形態（１）を図１乃至図１６に基づいて説明する。まず、図１に基づいてエンジン制御システム全体の概略構成を説明する。内燃機関であるエンジン１１の吸気管１２の最上流部には、エアクリーナ１３が設けられ、このエアクリーナ１３の下流側に、吸入空気量を検出するエアフロメータ１４が設けられている。このエアフロメータ１４の下流側には、ＤＣモータ等によって開度調節されるスロットルバルブ１５とスロットル開度を検出するスロットル開度センサ１６とが設けられている。
【００１９】
更に、スロットルバルブ１５の下流側には、サージタンク１７が設けられ、このサージタンク１７に、吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサ１８が設けられている。また、サージタンク１７には、エンジン１１の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド１９が設けられ、各気筒の吸気マニホールド１９の吸気ポート近傍に、それぞれ燃料を噴射する燃料噴射弁２０が取り付けられている。また、エンジン１１のシリンダヘッドには、各気筒毎に点火プラグ２１が取り付けられ、各点火プラグ２１の火花放電によって筒内の混合気に着火される。
【００２０】
また、エンジン１１の吸気バルブ２８と排気バルブ２９には、それぞれバルブリフト量を可変する可変吸気バルブリフト機構３０と可変排気バルブリフト機構３１が設けられている。更に、吸気バルブ２８と排気バルブ２９には、それぞれバルブタイミング（開閉タイミング）を可変する可変吸気バルブタイミング機構と可変排気バルブタイミング機構（いずれも図示せず）が設けられている。
【００２１】
一方、エンジン１１の排気管２２には、排出ガス中のＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘ等を浄化する三元触媒等の触媒２３が設けられ、この触媒２３の上流側に、排出ガスの空燃比又はリッチ／リーン等を検出する排出ガスセンサ２４（空燃比センサ、酸素センサ等）が設けられている。また、エンジン１１のシリンダブロックには、冷却水温を検出する水温センサ２５や、エンジン１１のクランク軸が一定クランク角（例えば３０℃Ａ）回転する毎にパルス信号を出力するクランク角センサ２６が取り付けられている。このクランク角センサ２６の出力信号に基づいてクランク角やエンジン回転速度が検出される。
【００２２】
更に、エンジン１１の少なくとも１つの気筒には、筒内圧力（指圧）を検出する筒内圧力センサ４２（筒内圧力検出手段）が設けられている。或は、少なくとも１つの気筒の点火プラグ２１を、筒内圧力センサ付きの点火プラグとしても良い。
【００２３】
前述した各種センサの出力は、エンジン制御回路（以下「ＥＣＵ」と表記する）２７に入力される。このＥＣＵ２７は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭ（記憶媒体）に記憶された各種のエンジン制御プログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて燃料噴射弁２０の燃料噴射量や点火プラグ２１の点火時期を制御する。
【００２４】
次に、図２乃至図５に基づいて可変吸気バルブリフト機構３０の構成を説明する。尚、可変排気バルブリフト機構３１は、可変吸気バルブリフト機構３０と実質的に同一構成であるため、説明を省略する。
【００２５】
図２に示すように、吸気バルブ２８を駆動するためのカムシャフト３２とロッカーアーム３３との間に、リンクアーム３４が設けられ、このリンクアーム３４の上方に、ステッピングモータ等のモータ４１で回動駆動されるコントロールシャフト３５が設けられている。コントロールシャフト３５には、偏心カム３６が一体的に回動可能に設けられ、この偏心カム３６の軸心に対して偏心した位置に、リンクアーム３４が支持軸（図示せず）を介して揺動可能に支持されている。このリンクアーム３４の中央部には、揺動カム３８が設けられ、この揺動カム３８の側面が、カムシャフト３２に設けられたカム３７の外周面に当接している。また、リンクアーム３４の下端部には、押圧カム３９が設けられ、この押圧カム３９の下端面が、ロッカーアーム３３の中央部に設けられたローラ４０の上端面に当接している。
【００２６】
これにより、カムシャフト３２の回転によってカム３７が回転すると、そのカム３７の外周面形状に追従してリンクアーム３４の揺動カム３８が左右に移動して、リンクアーム３４が左右に揺動する。リンクアーム３４が左右に揺動すると、押圧カム３９が左右に移動するため、押圧カム３９の下端面形状に応じてロッカーアーム３３のローラ４０が上下に移動して、ロッカーアーム３３が上下に揺動する。このロッカーアーム３３の上下動によって吸気バブル２８が上下動するようになっている。
【００２７】
一方、コントロールシャフト３５の回転によって偏心カム３６が回転すると、リンクアーム３４の支持軸の位置が移動して、リンクアーム３４の押圧カム３９とロッカーアーム３３のローラ４０との初期の接触点位置（図３、図４参照）が変化する。また、図２に示すように、リンクアーム３４の押圧カム３９の下端面は、左側部分にロッカーアーム３３の押圧量が０（吸気バルブ２８のバルブリフト量が０）となるような曲率でベース曲面３９ａが形成され、このベース曲面３９ａから右方に向かうに従ってロッカーアーム３３の押圧量が大きくなる（吸気バルブ２８のバルブリフト量が大きくなる）ような曲率で押圧曲面３９ｂが形成されている。
【００２８】
図３に示すように、吸気バルブ２８のバルブリフト量を大きくする高リフトモードの場合には、コントロールシャフト３５の回転によってリンクアーム３４の押圧カム３９とロッカーアーム３３のローラ４０との初期の接触点位置を右方に移動させる。これにより、カム３７の回転によって押圧カム３９が左右に移動したときに押圧カム３９の下端面のうちローラ４０に接触する区間が右方に移動するため、ロッカーアーム３３の最大押圧量が大きくなって吸気バルブ２８の最大バルブリフト量が大きくなると共に、ロッカーアーム３３が押圧される期間が長くなって吸気バブル２８の開弁期間が長くなる。
【００２９】
一方、図４に示すように、吸気バルブ２８のバルブリフト量を小さくする低リフトモードの場合には、コントロールシャフト３５の回転によってリンクアーム３４の押圧カム３９とロッカーアーム３３のローラ４０との初期の接触点位置を左方に移動させる。これにより、カム３７の回転によって押圧カム３９が左右に移動したときに押圧カム３９の下端面のうちローラ４０に接触する区間が左方に移動するため、ロッカーアーム３３の最大押圧量が小さくなって吸気バルブ２８の最大バルブリフト量が小さくなると共に、ロッカーアーム３３が押圧される期間が短くなって吸気バブル２８の開弁期間が短くなる。
【００３０】
以上説明した可変吸気バルブリフト機構３０では、モータ４１でコントロールシャフト３５を回転させてリンクアーム３４の押圧カム３９とロッカーアーム３３のローラ４０との初期の接触点位置を連続的に移動させれば、図５に示すように、全気筒の吸気バルブ２８の最大バルブリフト量と開弁期間（以下単に「バルブリフト量」という）を一括して連続的に可変することができる。
【００３１】
ＥＣＵ２７は、ＲＯＭに記憶された可変バルブ制御プログラム（図示せず）を実行することで、アクセル開度やエンジン運転状態等に基づいて可変吸気バルブリフト機構３０を制御して、吸気バルブ２８のバルブリフト量を連続的に可変して吸入空気量を制御する。尚、可変吸気バルブリフト機構３０と可変吸気バルブタイミング機構を併用したシステムの場合には、バルブリフト量とバルブタイミングの両方を連続的に可変して吸入空気量を制御するようにしても良い。
【００３２】
また、ＥＣＵ２７は、後述するポンプ損失制御用の各ルーチンを実行することで、筒内圧力センサ４２で検出した筒内圧力ＣＰ（指圧）に基づいてエンジン１１の吸気行程で発生する実吸気ポンプ損失ＩＮＬＯＳＳ（図１３参照）と膨張行程後半から排気行程前半で発生する実排気ポンプ損失ＥＸＬＯＳＳ（図１３参照）を算出する。そして、実吸気ポンプ損失ＩＮＬＯＳＳを目標吸気ポンプ損失ＴＧＩＮＬＯＳＳに一致させるように、吸気バルブ２８のバルブリフト量ＶＶＬｉｎとバルブタイミングＶＶＴｉｎを補正し、実排気ポンプ損失ＥＸＬＯＳＳを目標排気ポンプ損失ＴＧＥＸＬＯＳＳに一致させるように、排気バルブ２９のバルブリフト量ＶＶＬｅｘとバルブタイミングＶＶＴｅｘを補正する。
以下、本実施形態（１）でＥＣＵ２７が実行するポンプ損失制御用の各ルーチンの処理内容を説明する。
【００３３】
［ポンプ損失制御ベースルーチン］
図６に示すポンプ損失制御ベースルーチンは、イグニッションスイッチ（図示せず）のオン後に所定周期で実行され、特許請求の範囲でいうポンプ損失制御手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ１０１で、可変バルブ制御を実行中であるか否かを判定する。可変バルブ制御を実行中でなければ、そのまま本ルーチンを終了する。
【００３４】
一方、可変バルブ制御を実行中であると判定された場合には、ステップ１０２に進み、筒内圧力センサ４２で検出した筒内圧力ＣＰを読み込む。そして、次のステップ１０３で、後述する図１２に示す実ポンプ損失算出ルーチンを実行して、吸気行程で発生する実吸気ポンプ損失ＩＮＬＯＳＳと、膨張行程から排気行程で発生する実排気ポンプ損失ＥＸＬＯＳＳを算出する。
【００３５】
この後、ステップ１０４に進み、後述する図１４に示す目標ポンプ損失算出ルーチンを実行して、目標吸気ポンプ損失ＴＧＩＮＬＯＳＳと目標排気ポンプ損失ＴＧＥＸＬＯＳＳを算出する。
【００３６】
そして、次のステップ１０５で、実吸気ポンプ損失ＩＮＬＯＳＳと目標吸気ポンプ損失ＴＧＩＮＬＯＳＳとの偏差ΔＩＮＬＯＳＳと、実排気ポンプ損失ＥＸＬＯＳＳと目標排気ポンプ損失ＴＧＥＸＬＯＳＳとの偏差ΔＥＸＬＯＳＳを算出する。
ΔＩＮＬＯＳＳ＝ＩＮＬＯＳＳ−ＴＧＩＮＬＯＳＳ
ΔＥＸＬＯＳＳ＝ＥＸＬＯＳＳ−ＴＧＥＸＬＯＳＳ
【００３７】
この後、ステップ１０６に進み、図７に示す吸気バルブリフト変更量ΔＶＶＬｉｎのマップを検索して、現在の実吸気ポンプ損失ＩＮＬＯＳＳと目標吸気ポンプ損失ＴＧＩＮＬＯＳＳとの偏差ΔＩＮＬＯＳＳに応じた吸気バルブリフト変更量ΔＶＶＬｉｎを算出し、この吸気バルブリフト変更量ΔＶＶＬｉｎを用いて吸気バルブリフト量ＶＶＬｉｎを次式により補正する。
ＶＶＬｉｎ＝ＶＶＬｉｎ＋ΔＶＶＬｉｎ
【００３８】
ここで、図７に示す吸気バルブリフト変更量ΔＶＶＬｉｎのマップは、実吸気ポンプ損失ＩＮＬＯＳＳと目標吸気ポンプ損失ＴＧＩＮＬＯＳＳとの偏差ΔＩＮＬＯＳＳが０のときに吸気バルブリフト変更量ΔＶＶＬｉｎが０となり、偏差ΔＩＮＬＯＳＳが０よりも大きくなるほど吸気バルブリフト変更量ΔＶＶＬｉｎが大きくなり、偏差ΔＩＮＬＯＳＳが０よりも小さくなるほど吸気バルブリフト変更量ΔＶＶＬｉｎが０よりも小さくなるように設定されている。
【００３９】
この後、ステップ１０７に進み、図８に示す吸気バルブタイミング進角量ΔＶＶＴｉｎのマップを検索して、現在の実吸気ポンプ損失ＩＮＬＯＳＳと目標吸気ポンプ損失ＴＧＩＮＬＯＳＳとの偏差ΔＩＮＬＯＳＳに応じた吸気バルブタイミング進角量ΔＶＶＴｉｎを算出し、この吸気バルブタイミング進角量ΔＶＶＴｉｎを用いて吸気バルブタイミングＶＶＴｉｎを次式により補正する。
ＶＶＴｉｎ＝ＶＶＴｉｎ＋ΔＶＶＴｉｎ
【００４０】
ここで、図８に示す吸気バルブタイミング進角量ΔＶＶＴｉｎのマップは、実吸気ポンプ損失ＩＮＬＯＳＳと目標吸気ポンプ損失ＴＧＩＮＬＯＳＳとの偏差ΔＩＮＬＯＳＳが０のときに吸気バルブタイミング進角量ΔＶＶＴｉｎが０となり、偏差ΔＩＮＬＯＳＳが０よりも大きくなるほど吸気バルブタイミング進角量ΔＶＶＴｉｎが大きくなり、偏差ΔＩＮＬＯＳＳが０よりも小さくなるほど吸気バルブタイミング進角量ΔＶＶＴｉｎが０よりも小さくなるように設定されている。
【００４１】
この後、ステップ１０８に進み、図９に示す排気バルブリフト変更量ΔＶＶＬｅｘのマップを検索して、現在の実排気ポンプ損失ＥＸＬＯＳＳと目標排気ポンプ損失ＴＧＥＸＬＯＳＳとの偏差ΔＥＸＬＯＳＳに応じた排気バルブリフト変更量ΔＶＶＬｅｘを算出し、この排気バルブリフト変更量ΔＶＶＬｅｘを用いて排気バルブリフト量ＶＶＬｅｘを次式により補正する。
ＶＶＬｅｘ＝ＶＶＬｅｘ＋ΔＶＶＬｅｘ
【００４２】
ここで、図９に示す排気バルブリフト変更量ΔＶＶＬｅｘのマップは、実排気ポンプ損失ＥＸＬＯＳＳと目標排気ポンプ損失ＴＧＥＸＬＯＳＳとの偏差ΔＥＸＬＯＳＳが０以下の領域で排気バルブリフト変更量ΔＶＶＬｅｘが０となり、偏差ΔＥＸＬＯＳＳが０よりも大きくなるほど排気バルブリフト変更量ΔＶＶＬｅｘが０よりも小さくなるように設定されている。
【００４３】
この後、ステップ１０９に進み、図１０に示す排気バルブタイミング進角量ΔＶＶＴｅｘのマップを検索して、現在の実排気ポンプ損失ＥＸＬＯＳＳと目標排気ポンプ損失ＴＧＥＸＬＯＳＳとの偏差ΔＥＸＬＯＳＳに応じた排気バルブタイミング進角量ΔＶＶＴｅｘを算出し、この排気バルブタイミング進角量ΔＶＶＴｅｘを用いて排気バルブタイミング量ＶＶＴｅｘを補正する。
ＶＶＴｅｘ＝ＶＶＴｅｘ＋ΔＶＶＴｅｘ
【００４４】
ここで、図１０に示す排気バルブタイミング進角量ΔＶＶＴｅｘのマップは、実排気ポンプ損失ＥＸＬＯＳＳと目標排気ポンプ損失ＴＧＥＸＬＯＳＳとの偏差ΔＥＸＬＯＳＳが０以下の領域で排気バルブタイミング進角量ΔＶＶＴｅｘが０となり、偏差ΔＥＸＬＯＳＳが０よりも大きくなるほど排気バルブタイミング進角量ΔＶＶＴｅｘが０よりも小さくなるように設定されている。
【００４５】
以上の処理により、図１１に示すように、偏差ΔＩＮＬＯＳＳが０よりも大きくなるほど（つまり実吸気ポンプ損失ＩＮＬＯＳＳが目標吸気ポンプ損失ＴＧＩＮＬＯＳＳに対して大きくなるほど）、吸気バルブリフト量ＶＶＬｉｎを大きくすると共に、吸気バルブタイミングＶＶＴｉｎを進角する（吸気バルブ２８の開弁タイミングを進角する）。これにより、吸気行程中の筒内圧力ＣＰの低下量（負圧量）を小さくして、吸気行程付近で筒内圧力ＣＰが排気圧力に対して負圧になる領域の面積（図１３参照）を小さくし、実吸気ポンプ損失ＩＮＬＯＳＳを小さくする。
【００４６】
一方、偏差ΔＩＮＬＯＳＳが０よりも小さくなるほど（つまり実吸気ポンプ損失ＩＮＬＯＳＳが目標吸気ポンプ損失ＴＧＩＮＬＯＳＳに対して小さくなるほど）、吸気バルブリフト量ＶＶＬｉｎを小さくすると共に、吸気バルブタイミングＶＶＴｉｎを遅角する（吸気バルブ２８の開弁タイミングを遅角する）。これにより、吸気行程中の筒内圧力ＣＰの低下量（負圧量）を大きくして、吸気行程付近で筒内圧力ＣＰが排気圧力に対して負圧になる領域の面積（図１３参照）を大きくし、実吸気ポンプ損失ＩＮＬＯＳＳを大きくする。
【００４７】
また、偏差ΔＥＸＬＯＳＳが０よりも大きくなるほど（つまり実排気ポンプ損失ＥＸＬＯＳＳが目標排気ポンプ損失ＴＧＥＸＬＯＳＳに対して大きくなるほど）、排気バルブリフト量ＶＶＬｅｘを小さくすると共に、排気バルブタイミングＶＶＴｅｘを遅角する（排気バルブ２９の開弁タイミングを遅角する）。これにより、排気行程初期の筒内圧力ＣＰを低下させて、膨張行程後半から排気行程前半にかけて筒内圧力ＣＰが排気圧力に対して負圧になる領域の面積（図１３参照）を小さくして、実排気ポンプ損失ＥＸＬＯＳＳを小さくする。
【００４８】
［実ポンプ損失算出ルーチン］
図１２に示す実ポンプ損失算出ルーチンは、図６のステップ１０３で起動されるサブルーチンであり、特許請求の範囲でいうポンプ損失算出手段としての役割を果たす。
【００４９】
本ルーチンが起動されると、まず、ステップ２０１で、クランク角センサ２６の出力信号から検出した現在のクランク角θを読み込んだ後、ステップ２０２に進み、現在のクランク角θに対応する筒内圧力ＣＰ（θ）を読み込むと共に、現在のクランク角θに対応する筒内容積Ｖ（θ）を算出して読み込む。
【００５０】
この後、ステップ２０３に進み、図１３に示すように、筒内圧力ＣＰと筒内容積Ｖとの関係を示す指圧線図（ＰＶ線図）において、圧縮行程の指圧線が排気行程の指圧線を横切るときのクランク角θ１　と、排気行程の指圧線が圧縮行程の指圧線を横切るときのクランク角θ２　を次のようにして求める。
【００５１】
圧縮行程中の筒内圧力ＣＰ（θ１　）＝排気行程中の筒内圧力ＣＰ（θ２　）と、圧縮行程中の筒内容積Ｖ（θ１　）＝排気行程中の筒内容積Ｖ（θ２　）の両条件を満たす圧縮行程中のクランク角θ１　と排気行程中のクランク角θ２　を求める。
【００５２】
この後、ステップ２０４に進み、クランク角θ２　からクランク角θ１　まで筒内圧力ＣＰ（θ）を積算して吸気行程付近で筒内圧力ＣＰが排気圧力（ほぼ大気圧）に対して負圧になる領域の面積を求め、それを実吸気ポンプ損失ＩＮＬＯＳＳ（ポンプ損失パラメータ）とする。
【００５３】
【数１】
2004100471.tif 000003
【００５４】
但し、筒内容積Ｖの減少時（排気行程時と圧縮行程時）には、筒内圧力ＣＰをマイナス値（ＣＰ＝−ＣＰ）として積算する。実吸気ポンプ損失ＩＮＬＯＳＳは絶対値（プラス値）として求める。
【００５５】
この後、ステップ２０５に進み、膨張行程中の筒内圧力ＣＰ（θ３　）＝排気行程中の筒内圧力ＣＰ（θ４　）と、膨張行程中の筒内容積Ｖ（θ３　）＝排気行程中の筒内容積Ｖ（θ４　）の両条件を満たす膨張行程中のクランク角θ３　と排気行程中のクランク角θ４　が存在するか否かを判定する。これにより、図１３に示すように、筒内圧力ＣＰと筒内容積Ｖとの関係を示す指圧線図において、膨張行程の指圧線と排気行程の指圧線とが交差しているか否かを判定する。
【００５６】
その結果、クランク角θ３　、θ４　が存在する（つまり膨張行程の指圧線と排気行程の指圧線とが交差している）と判定された場合には、ステップ２０６に進み、クランク角θ３　からクランク角θ４　まで筒内圧力ＣＰ（θ）を積算して膨張行程後半から排気行程前半にかけて筒内圧力ＣＰが排気圧力に対して負圧になる領域の面積を求め、それを実排気ポンプ損失ＥＸＬＯＳＳ（ポンプ損失パラメータ）とする。
【００５７】
【数２】
2004100471.tif 000004
【００５８】
但し、筒内容積Ｖの減少時（排気行程時）には、筒内圧力ＣＰをマイナス値（ＣＰ＝−ＣＰ）として積算する。実排気ポンプ損失ＥＸＬＯＳＳは絶対値（プラス値）として求める。
【００５９】
［目標ポンプ損失算出ルーチン］
図１４に示す目標ポンプ損失算出ルーチンは、図６のステップ１０４で起動されるサブルーチンである。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ３０１で、エンジン運転状態の情報として、例えばエンジン回転速度ＮＥと吸入空気量ＧＡを読み込む。
【００６０】
この後、ステップ３０２に進み、図１５に示す目標吸気ポンプ損失ＴＧＩＮＬＯＳＳのマップを検索して、現在のエンジン運転状態（例えばエンジン回転速度ＮＥと吸入空気量ＧＡ）に応じた目標吸気ポンプ損失ＴＧＩＮＬＯＳＳを算出する。この図１５に示す目標吸気ポンプ損失ＴＧＩＮＬＯＳＳのマップは、現在のエンジン運転状態において許容される範囲内で実吸気ポンプ損失ＩＮＬＯＳＳを最小にするように目標吸気ポンプ損失ＴＧＩＮＬＯＳＳが設定されている。
そして、次のステップ３０３で、目標排気ポンプ損失ＴＧＥＸＬＯＳＳを「０」に設定する。
【００６１】
以上説明した本実施形態（１）のポンプ損失制御の実行例を図１６に示すタイムチャートを用いて説明する。
エンジン１１の１サイクル毎（７２０℃Ａ毎）に筒内圧力センサ４２で検出した筒内圧力ＣＰに基づいて実吸気ポンプ損失ＩＮＬＯＳＳと実排気ポンプ損失ＥＸＬＯＳＳを算出する。
【００６２】
そして、実吸気ポンプ損失ＩＮＬＯＳＳと目標吸気ポンプ損失ＴＧＩＮＬＯＳＳとの偏差ΔＩＮＬＯＳＳに応じて、吸気バルブリフト量ＶＶＬｉｎと吸気バルブタイミングＶＶＴｉｎを補正し、実吸気ポンプ損失ＩＮＬＯＳＳを目標吸気ポンプ損失ＴＧＩＮＬＯＳＳに近づける。
【００６３】
更に、実排気ポンプ損失ＥＸＬＯＳＳと目標排気ポンプ損失ＴＧＥＸＬＯＳＳとの偏差ΔＥＸＬＯＳＳに応じて、排気バルブリフト量ＶＶＬｅｘと排気バルブタイミングＶＶＴｅｘを補正し、実排気ポンプ損失ＥＸＬＯＳＳを目標排気ポンプ損失ＴＧＥＸＬＯＳＳに近づける。
【００６４】
以上説明した本実施形態（１）では、エンジン１１のポンプ損失によってエンジン性能が変化することに着目して、筒内圧力ＣＰに基づいて算出した実吸気ポンプ損失ＩＮＬＯＳＳや実排気ポンプ損失ＥＸＬＯＳＳを、目標吸気ポンプ損失ＴＧＩＮＬＯＳＳや目標排気ポンプ損失ＴＧＥＸＬＯＳＳに一致させるように、吸気バルブ２８や排気バルブ２９のバルブ制御量（バルブリフト量とバルブタイミング）を補正するようにしたので、エンジン１１の目標性能が得られる適正なポンプ損失となるように吸気バルブ２８や排気バルブ２９のバルブ制御量を制御することができる。このため、実リフト量を検出するリフトセンサの検出誤差やバルブタイミングの最遅角位置の学習値の誤差が大きくなったとしても、吸気バルブ２８や排気バルブ２９のバルブ制御量をエンジン１１の目標性能が得られる適正値に制御することができる。
【００６５】
しかも、本実施形態（１）では、エンジン１１の少なくとも１つの気筒に筒内圧力センサ４２を設けるようにしたので、筒内圧力センサ４２により実際の筒内圧力ＣＰを精度良く検出することができ、筒内圧力ＣＰに基づいて算出する実吸気ポンプ損失ＩＮＬＯＳＳや実排気ポンプ損失ＥＸＬＯＳＳの算出精度を向上させることができる。
【００６６】
また、本実施形態（１）では、筒内圧力ＣＰと筒内容積Ｖとの関係を示す指圧線図において、吸気行程付近で筒内圧力ＣＰが排気圧力に対して負圧になる領域の面積を実吸気ポンプ損失ＩＮＬＯＳＳとして算出し、膨張行程後半から排気行程前半にかけて筒内圧力ＣＰが排気圧力に対して負圧になる領域の面積を実排気ポンプ損失ＥＸＬＯＳＳとして算出するようにしたので、ポンプ損失の総量を精度良く反映した実吸気ポンプ損失ＩＮＬＯＳＳ、実排気ポンプ損失ＥＸＬＯＳＳを算出することができる。
【００６７】
また、本実施形態（１）では、目標吸気ポンプ損失ＴＧＩＮＬＯＳＳは、エンジン運転状態において許容される範囲内で実吸気ポンプ損失ＩＮＬＯＳＳを最小にするように設定したので、エンジン１１の運転に悪影響を及ぼすことなく適正な運転状態を確保しながら、実吸気ポンプ損失ＩＮＬＯＳＳを最小にして燃費を向上させることができる。
【００６８】
また、本実施形態（１）では、実吸気ポンプ損失ＩＮＬＯＳＳを制御する場合に吸気バルブ２８のバルブ制御量を可変し、実排気ポンプ損失ＥＸＬＯＳＳを制御する場合に排気バルブ２９のバルブ制御量を可変するようにしたので、実吸気ポンプ損失ＩＮＬＯＳＳと実排気ポンプ損失ＥＸＬＯＳＳとを独立して制御することができ、実吸気ポンプ損失ＩＮＬＯＳＳと実排気ポンプ損失ＥＸＬＯＳＳをそれぞれ目標吸気ポンプ損失ＴＧＩＮＬＯＳＳと目標排気ポンプ損失ＴＧＥＸＬＯＳＳに精度良く制御することができる。
【００６９】
《実施形態（２）》
上記実施形態（１）では、吸気行程付近で筒内圧力ＣＰが排気圧力に対して負圧になる領域の面積を実吸気ポンプ損失ＩＮＬＯＳＳ（ポンプ損失パラメータ）として算出するようにしたが、図１７及び図１８に示す本発明の実施形態（２）では、排気圧力と吸気行程中の所定クランク角（吸気バルブ２８の目標開弁位置θｔｇ）における筒内圧力ＣＰとの差を実吸気ポンプ損失ＩＮＬＯＳＳ（ポンプ損失パラメータ）として算出するようにしている。
【００７０】
［実ポンプ損失算出ルーチン］
本実施形態（２）で実行する図１７に示す実ポンプ損失算出ルーチンでは、まず、ステップ４０１で、吸気バルブ２８の目標開弁位置θｔｇを読み込んだ後、ステップ４０２に進み、吸気バルブ２８の目標開弁位置θｔｇにおける筒内容積Ｖ（θｔｇ）＝排気行程中の筒内容積Ｖ（θ５　）となる排気行程中のクランク角θ５　（図１８参照）を算出する。
【００７１】
この後、ステップ４０３に進み、排気行程中のクランク角θ５　における筒内圧力ＣＰ（θ５　）と吸気行程中の吸気バルブ２８の目標開弁位置θｔｇにおける筒内ＣＰ（θｔｇ）との差を求め、それを実吸気ポンプ損失ＩＮＬＯＳＳ（図１８参照）とする。
ＩＮＬＯＳＳ＝ＣＰ（θ５　）−ＣＰ（θｔｇ）
更に、本実施形態（２）では、この実吸気ポンプ損失ＩＮＬＯＳＳを所定値以上にするように目標吸気ポンプ損失ＴＧＩＮＬＯＳＳを設定する。
【００７２】
以上説明した本実施形態（２）では、排気圧力と所定クランク角（吸気バルブ２８の目標開弁位置θｔｇ）における筒内圧力ＣＰとの差を実吸気ポンプ損失ＩＮＬＯＳＳとして算出するようにしたので、筒内圧力ＣＰが排気圧力に対して負圧になる領域の面積を実吸気ポンプ損失ＩＮＬＯＳＳとして算出する場合に比べて、ＥＣＵ２７で実吸気ポンプ損失ＩＮＬＯＳＳを算出する際の演算負荷を軽減することができる。
【００７３】
また、本実施形態（２）では、実吸気ポンプ損失ＩＮＬＯＳＳ、つまり、排気圧力と吸気バルブ２８の目標開弁位置θｔｇにおける筒内ＣＰ（θｔｇ）との差を所定値以上にするように目標吸気ポンプ損失ＴＧＩＮＬＯＳＳを設定するようにしたので、吸気バルブ２８の開弁時の吸気流速を上昇させて筒内混合気の流動特性を向上させることができて、燃焼状態を安定させることができる。
【００７４】
しかしながら、本実施形態（２）おいて、エンジン運転状態において許容される範囲内で実吸気ポンプ損失ＩＮＬＯＳＳ（排気圧力と所定クランク角における筒内ＣＰとの差）を最小又は小さくするように目標吸気ポンプ損失ＴＧＩＮＬＯＳＳを設定するようにしても良い。
【００７５】
また、前記実施形態（１）において、実吸気ポンプ損失ＩＮＬＯＳＳ（排気圧力に対して筒内ＣＰが負圧になる領域の面積）を所定値以上にするように目標吸気ポンプ損失ＴＧＩＮＬＯＳＳを設定するようにしても良い。
【００７６】
また、前記各実施形態（１）、（２）において、エンジン１１の減速運転時に実ポンプ損失を増加させるように目標ポンプ損失を設定するようにしても良い。このようにすれば、減速運転時のエンジンブレーキ性能をポンプ損失の増加によって向上させることができる。また、減速運転時は、吸入空気量が減少して燃焼状態が悪化しやすいが、ポンプ損失の増加によって燃焼状態を安定させてドライバビリティ向上効果やエンスト防止効果も得ることができる。
【００７７】
また、前記各実施形態（１）、（２）では、筒内圧力センサ４２で筒内圧力を検出するようにしたが、吸気バルブ２８や排気バルブ２９のバルブ制御量（バルブリフト量やバルブタイミング）、吸気管圧力、吸入空気量等に基づいて筒内圧力を推定するようにしても良い。
【００７８】
また、前記各実施形態（１）、（２）では、可変吸気バルブリフト機構３０、可変排気バルブリフト機構３１、可変吸気バルブタイミング機構、可変排気バルブタイミング機構を全て備えたシステムに本発明を適用したが、可変吸気バルブリフト機構３０、可変排気バルブリフト機構３１、可変吸気バルブタイミング機構、可変排気バルブタイミング機構のうちの少なくとも１つ以上を備えたシステムに本発明を適用しても良い。
【００７９】
また、前記各実施形態（１）、（２）では、可変吸気バルブ制御による吸入空気量制御を行うシステムに本発明を適用したが、スロットルバルブ制御による吸入空気量制御を行うシステムに本発明を適用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態（１）におけるエンジン制御システム全体の概略構成図
【図２】可変吸気バルブリフト機構の正面図
【図３】可変吸気バルブリフト機構の高リフトモード時の動作を説明するための図
【図４】可変吸気バルブリフト機構の高リフトモード時の動作を説明するための図
【図５】可変吸気バルブリフト機構によるバルブリフト量の連続可変動作を説明するためのバルブリフト特性図
【図６】実施形態（１）のポンプ損失制御ベースルーチンの処理の流れを示すフローチャート
【図７】吸気バルブリフト変更量ΔＶＶＬｉｎのマップを概念的に示す図
【図８】吸気バルブタイミング進角量ΔＶＶＴｉｎのマップを概念的に示す図
【図９】排気バルブリフト変更量ΔＶＶＬｅｘのマップを概念的に示す図
【図１０】排気バルブタイミング進角量ΔＶＶＴｅｘのマップを概念的に示す図
【図１１】吸気バルブと排気バルブのバルブリフト量及びバルブタイミングの補正方法を説明するためのバルブ特性図
【図１２】実施形態（１）の実ポンプ損失算出ルーチンの処理の流れを示すフローチャート
【図１３】実施形態（１）の実ポンプ損失の算出方法の説明に用いる筒内圧力ＣＰと筒内容積Ｖとの関係の一例を示す指圧線図
【図１４】実施形態（１）の目標ポンプ損失算出ルーチンの処理の流れを示すフローチャート
【図１５】目標ポンプ損失ＴＧＩＮＬＯＳＳのマップを概念的に示す図
【図１６】実施形態（１）のポンプ損失制御の実行例を示すタイムチャート
【図１７】実施形態（２）の実ポンプ損失算出ルーチンの処理の流れを示すフローチャート
【図１８】実施形態（２）の実ポンプ損失の算出方法の説明に用いる筒内圧力ＣＰと筒内容積Ｖとの関係の一例を示す指圧線図
【符号の説明】
１１…エンジン（内燃機関）、１２…吸気管、１４…エアフロメータ、１５…スロットルバルブ、１８…吸気管圧力センサ、２０…燃料噴射弁、２１…点火プラグ、２２…排気管、２４…排出ガスセンサ、２６…クランク角センサ、２７…ＥＣＵ（ポンプ損失制御手段，ポンプ損失算出手段）、２８…吸気バルブ、２９…排気バルブ、３０…可変吸気バルブリフト機構、３１…可変排気バルブリフト機構、４２…筒内圧力センサ（筒内圧力検出手段）。
【図１】
2004100471.tif 000005
【図２】
2004100471.tif 000006
【図３】
2004100471.tif 000007
【図４】
2004100471.tif 000008
【図５】
2004100471.tif 000009
【図６】
2004100471.tif 000010
【図７】
2004100471.tif 000011
【図８】
2004100471.tif 000012
【図９】
2004100471.tif 000013
【図１０】
2004100471.tif 000014
【図１１】
2004100471.tif 000015
【図１２】
2004100471.tif 000016
【図１３】
2004100471.tif 000017
【図１４】
2004100471.tif 000018
【図１５】
2004100471.tif 000019
【図１６】
2004100471.tif 000020
【図１７】
2004100471.tif 000021
【図１８】
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