(57)【要約】【課題】過渡時のバルブリフト特性が定常時の最良燃費の特性から離れることを抑制し、過渡時の燃費向上を図る。【解決手段】アクセル操作により目標トルクｔＴｅが上昇したときに、過渡の初期は第１可変動弁機構によって作動角が変化し、過渡の後期は第２可変動弁機構によって中心角が変化するが、過渡変化の途中で定常時の理想的な特性からずれないように、ＶＴＣ制御領域に入ったら作動角の目標値に所定量上乗せして第１可変動弁機構による作動角の変更速度を速め、その間、第２可変動弁機構を停止させる。作動角が目標値に達したら、第２可変動弁機構を通常時よりも速い変更速度で動かす。これにより、最大リフト点の推移が、定常時の理想的な特性に近付く。【選択図】  図１５
2004232467.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気弁の作動角を連続的に変更可能な第１可変動弁機構と、上記作動角の中心角を連続的に変更可能な第２可変動弁機構と、を備え、低負荷側の第１負荷領域では主に上記作動角を変更して吸入空気量を調整するとともに高負荷側の第２負荷領域では主に上記中心角を変更して吸入空気量を調整するようにした内燃機関の吸気弁駆動制御装置において、
負荷に応じて目標作動角を設定する目標作動角設定手段と、
負荷が上記第２負荷領域にありかつ上記作動角が上記目標作動角に到達していないとき、上記第１可変動弁機構の作動角変更速度を通常時よりも大きくする作動角変更速度補正手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の吸気弁駆動制御装置。
【請求項２】
吸気弁の作動角を連続的に変更可能な第１可変動弁機構と、上記作動角の中心角を連続的に変更可能な第２可変動弁機構と、を備え、低負荷側の第１負荷領域では主に上記作動角を変更して吸入空気量を調整するとともに高負荷側の第２負荷領域では主に上記中心角を変更して吸入空気量を調整するようにした内燃機関の吸気弁駆動制御装置において、
負荷に応じて目標作動角を設定する目標作動角設定手段と、
負荷が上記第２負荷領域にありかつ上記作動角が上記目標作動角に到達していないとき、上記第２可変動弁機構の中心角変更速度を通常時よりも小さくする中心角変更速度補正手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の吸気弁駆動制御装置。
【請求項３】
吸気弁の作動角を連続的に変更可能な第１可変動弁機構と、上記作動角の中心角を連続的に変更可能な第２可変動弁機構と、を備え、低負荷側の第１負荷領域では主に上記作動角を変更して吸入空気量を調整するとともに高負荷側の第２負荷領域では主に上記中心角を変更して吸入空気量を調整するようにした内燃機関の吸気弁駆動制御装置において、
負荷に応じて目標作動角を設定する目標作動角設定手段と、
負荷が上記第２負荷領域にありかつ上記作動角が上記目標作動角に到達していないとき、上記第１可変動弁機構の作動角変更速度を通常時よりも大きくする作動角変更速度補正手段と、
この作動角変更速度の補正中は上記第２可変動弁機構の中心角変更速度を通常時よりも小さくする中心角変更速度補正手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の吸気弁駆動制御装置。
【請求項４】
吸気弁の作動角を連続的に変更可能な第１可変動弁機構と、上記作動角の中心角を連続的に変更可能な第２可変動弁機構と、を備え、低負荷側の第１負荷領域では主に上記作動角を変更して吸入空気量を調整するとともに高負荷側の第２負荷領域では主に上記中心角を変更して吸入空気量を調整するようにした内燃機関の吸気弁駆動制御装置において、
負荷に応じて目標中心角を設定する目標中心角設定手段と、
負荷が上記第１負荷領域にありかつ上記中心角が上記目標中心角に到達していないとき、上記第２可変動弁機構の中心角変更速度を通常時よりも大きくする中心角変更速度補正手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の吸気弁駆動制御装置。
【請求項５】
吸気弁の作動角を連続的に変更可能な第１可変動弁機構と、上記作動角の中心角を連続的に変更可能な第２可変動弁機構と、を備え、低負荷側の第１負荷領域では主に上記作動角を変更して吸入空気量を調整するとともに高負荷側の第２負荷領域では主に上記中心角を変更して吸入空気量を調整するようにした内燃機関の吸気弁駆動制御装置において、
負荷に応じて目標中心角を設定する目標中心角設定手段と、
負荷が上記第１負荷領域にありかつ上記中心角が上記目標中心角に到達していないとき、上記第１可変動弁機構の作動角変更速度を通常時よりも小さくする作動角変更速度補正手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の吸気弁駆動制御装置。
【請求項６】
吸気弁の作動角を連続的に変更可能な第１可変動弁機構と、上記作動角の中心角を連続的に変更可能な第２可変動弁機構と、を備え、低負荷側の第１負荷領域では主に上記作動角を変更して吸入空気量を調整するとともに高負荷側の第２負荷領域では主に上記中心角を変更して吸入空気量を調整するようにした内燃機関の吸気弁駆動制御装置において、
負荷に応じて目標中心角を設定する目標中心角設定手段と、
負荷が上記第１負荷領域にありかつ上記中心角が上記目標中心角に到達していないとき、上記第２可変動弁機構の中心角変更速度を通常時よりも大きくする中心角変更速度補正手段と、
この中心角変更速度の補正中は上記第１可変動弁機構の作動角変更速度を通常時よりも小さくする作動角変更速度補正手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の吸気弁駆動制御装置。
【請求項７】
上記作動角変更速度もしくは上記中心角変更速度の補正を、目標作動角もしくは目標中心角の補正により行うことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の内燃機関の吸気弁駆動制御装置。
【請求項８】
上記作動角変更速度もしくは上記中心角変更速度の補正を、アクチュエータの制御ゲインの補正により行うことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の内燃機関の吸気弁駆動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、内燃機関の吸気弁の動弁機構として、吸気弁の作動角を変更する第１可変動弁機構と作動角の中心角を変更する第２可変動弁機構とを備えてなる内燃機関の吸気弁駆動制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の低速低負荷時における燃費の改善や安定した運転性並びに高速高負荷時における吸気充填効率の向上による十分な出力の確保、などのために、吸気弁の作動角やその中心角を機関運転状態に応じて変えることができる吸気弁駆動制御装置が従来から種々提案されている。
【０００３】
特許文献１および特許文献２は、いずれも本出願人が先に提案したものであるが、吸気弁の可変動弁機構として、吸気弁のリフト・作動角を同時にかつ連続的に拡大，縮小可能なリフト・作動角可変機構と、リフトの中心角の位置を連続的に遅進させる位相可変機構と、を備え、機関運転状態に応じて、吸気弁の作動角とその中心角とを、互いに独立して適切に可変制御することにより、燃費の改善や出力の向上を図った技術が開示されている。
【０００４】
このように２つの可変動弁機構を備えた吸気弁駆動制御装置では、運転状態に応じて、それぞれの目標値が与えられ、これに沿って各可変動弁機構が制御されることになる。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−２６３１０５号公報
【０００６】
【特許文献２】
特開２００２−２５６９０５号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このように機関運転状態に応じて、吸気弁の作動角およびその中心角を互いに独立して適切に可変制御しようとする場合、運転状態が急に変化するとき、例えば、要求負荷が低負荷域から高負荷域へ比較的速い速度で変化する過渡状態においては、リフト・作動角可変機構と位相可変機構の双方が目標値を追従しようと動作するが、リフト・作動角可変機構と位相可変機構とのそれぞれの応答性が異なるため、その変化の途中では、定常状態で求めた燃費の良い設定に必ずしもならない。従って、目標とする燃費性能を得られない可能性がある。
【０００８】
特に、バルブオーバラップや有効圧縮比を左右する吸気弁開時期および吸気弁閉時期は、作動角と中心角との組み合わせにより決定されるが、過渡の態様により、変化の途中で２つの可変動弁機構が同時に動く状態があると、定常状態で定めた最良燃費の設定からずれてしまい、例えば、期待していたほどの残留ガスが吸気に取り込まれず、そのためポンピングロスの低減が図れずに、目標とする燃費性能を得られない、といった可能性がある。
【０００９】
この発明は、過渡時の各可変動弁機構の動作速度を補正することで、過渡変化中の燃費のより一層の向上を図ることを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る内燃機関の吸気弁駆動制御装置は、吸気弁の作動角を連続的に変更可能な第１可変動弁機構と、上記作動角の中心角を連続的に変更可能な第２可変動弁機構と、を備えており、低負荷側の第１負荷領域では主に上記作動角を変更して吸入空気量を調整するとともに高負荷側の第２負荷領域では主に上記中心角を変更して吸入空気量を調整するように構成されている。
【００１１】
そして、第１の発明では、負荷に応じて目標作動角を設定する目標作動角設定手段と、負荷が上記第２負荷領域にありかつ上記作動角が上記目標作動角に到達していないとき、上記第１可変動弁機構の作動角変更速度を通常時よりも大きくする作動角変更速度補正手段と、を備えている。
【００１２】
また、第２の発明では、負荷が上記第２負荷領域にありかつ上記作動角が上記目標作動角に到達していないとき、上記第２可変動弁機構の中心角変更速度を通常時よりも小さくする中心角変更速度補正手段を備えている。
【００１３】
上記の作動角変更速度の補正や中心角変更速度の補正は、目標作動角もしくは目標中心角を補正することにより行うことができる。あるいは、アクチュエータの制御ゲインの補正により行うこともできる。
【００１４】
さらに、第３の発明では、負荷に応じて目標中心角を設定する目標中心角設定手段と、負荷が上記第１負荷領域にありかつ上記中心角が上記目標中心角に到達していないとき、上記第２可変動弁機構の中心角変更速度を通常時よりも大きくする中心角変更速度補正手段と、を備えている。
【００１５】
また、第４の発明では、負荷が上記第１負荷領域にありかつ上記中心角が上記目標中心角に到達していないとき、上記第１可変動弁機構の作動角変更速度を通常時よりも小さくする作動角変更速度補正手段を備えている。
【００１６】
上記の第１の発明および第２の発明は、要求負荷が比較的速い速度で増加したときの過渡変化に対応するものである。以下、これを説明する。
【００１７】
図１，図２は、前述した特許文献１に開示されている第１，第２可変動弁機構による作動角およびその中心角の制御の設定例を示すもので、機関の負荷（トルク）および回転速度をパラメータとする吸気弁の作動角（実線）およびその中心角（一点鎖線）の特性を三次元マップの形で示している。図１の矢印Ｃは作動角の増加方向を表しており、矢印Ｄは中心角の進角方向を表している。また、図３は、図２のＦ１〜Ｆ４時の作動角（吸気弁開時期、閉時期）を示す。
【００１８】
低負荷域▲１▼では、負荷の増加に応じて、作動角を略一定として中心角を進角させる（Ｆ１→Ｆ２）。中負荷域▲２▼では、負荷の増加に応じて、中心角を略一定として作動角を増加させる（Ｆ２→Ｆ３）。高負荷域▲３▼では、負荷の増加に応じて、作動角を略一定として中心角を遅角させる（Ｆ３→Ｆ４）。
【００１９】
低負荷域の中でも特に負荷の小さい極低負荷時には、吸気弁の閉時期が相対的に下死点側に遅角しており、これにより有効圧縮比が増し、燃焼の安定化が図られる。吸気弁の開時期は相対的に上死点から離れるように遅角しており、開弁時の差圧が増してガス流動が強化され、燃焼の安定化が図られるとともに、作動角が抑制され、フリクションの低減を図ることができる。
【００２０】
また、低負荷域では、負荷の増加に伴って、吸気弁の閉時期が相対的に下死点から離れるように進角するため、必要な空気量に対するスロットル弁開度が増してポンピングロスが低減され、燃費の向上が図られる。そして吸気弁の開時期が相対的に上死点側へ進角するため、ポンピングロスが低減され、燃費の向上を図ることができる。
【００２１】
中負荷域では、負荷の増加に伴って、開時期が進角して排気弁とのバルブオーバラップが増加することにより、残留ガスが吸気に取り込まれて、ポンピングロスの低減化が図られる。このバルブオーバラップの増加による吸入空気中の新気の減少は、閉時期が遅角することにより補うことができる。従って、安定した燃焼を確保しつつ、燃費の改善を図ることができる。
【００２２】
高負荷域では、負荷の増加に伴って、開時期を相対的に遅角させて上死点側へ戻すことにより、バルブオーバラップによる残留ガスの割合を低減しつつ、閉時期を下死点側へ適宜に遅角させて充填効率を向上させることにより、出力トルクの向上を図ることができる。
【００２３】
しかしながら、要求負荷が低負荷域から高負荷域へ比較的早い速度で変化する過渡状態においては、前述したように、第１，第２可変動弁機構それぞれの応答性が異なるため、定常状態で定めた燃費の良い設定に必ずしもならない。
【００２４】
説明を容易にするため、図４に示すように、低〜中負荷域（第１負荷領域）では第１可変動弁機構のみを操作し、中〜高負荷域（第２負荷領域）では第２可変動弁機構のみを操作する設定を想定する。例えば、第１可変動弁機構としては、図５（ａ）に示すように、作動角とともにリフトが拡大・縮小する機構とすると、最大リフト点は、作動角の増加に伴って高くなる。また第２可変動弁機構では、図５（ｂ）に示すように、中心角の位相が変化するが、負荷の増加に対し中心角が遅角するとすると、最大リフト点も遅角する。従って、この単純化した設定例では、低負荷から高負荷へ徐々に変化したときに、吸気弁の最大リフト点は、図６に示すように推移する。つまり、負荷の増加に伴って最初は第１可変動弁機構（ＶＥＬと略称する）のみが作動して最大リフト点は徐々に高リフトとなり、次に、第２可変動弁機構（ＶＴＣと略称する）のみが作動して徐々に遅角する。
【００２５】
このような定常状態で理想的な設定に対し、要求負荷が低負荷域から高負荷域へ比較的速い速度で変化する過渡状態を考えると、図７に示すように、（ａ）の運転者のアクセル操作に対し、（ｂ）の線ｂ２のようにトルク目標値ｔＴｅが与えられる。ここでは、アクセルと同等の目標値演算ではトルク応答が過敏すぎる場合を想定しているので、トルク目標値ｔＴｅは、線ｂ１で示すアクセル操作による要求トルク値に遅れ処理を施したものとなる。そして、アクチュエータの遅れなどにより、最終的な実トルクは、線ｂ３に示すように変化する。上記のトルク目標値に応じて、過渡初期は作動角のみが変化し（ｃ）、過渡後期は中心角のみが変化する（ｄ）。なお、（ｃ）および（ｄ）において、線ｃ２，ｄ２がそれぞれの目標値、線ｃ３，ｄ３が実値を示す。また線ｃ１，ｄ１は、（ｂ）の線ｂ１に対応するそれぞれの仮想の特性である。（ｃ），（ｄ）の線ｃ２，ｄ２で示す目標値の関係のように、仮に、ある負荷（第１負荷領域と第２負荷領域の境界）までは作動角のみを変化させ、それ以上の負荷では中心角のみを変化させるように設定したとしても、各動弁機構の応答性に起因して、それぞれの実際の変化を示す線ｃ３，ｄ３の関係から明らかなように、第１，第２可変動弁機構の双方が同時に動いている領域が存在する。この結果、最大リフト点の推移を見ると、図８の点線で示すような特性となり、定常状態での理想的な設定と異なってしまうのである。その結果、例えば、期待していたほどの残留ガスが吸気に取り込まれない、等の事態が生じる。
【００２６】
図９に等トルク線として示すように、同一トルクを実現するための作動角および中心角の設定は、多数存在する。そして、その中でも、リフト・作動角が大きく、かつ中心角が上死点寄りの設定の方が、燃費が良い。また、第１，第２可変動弁機構は、必ずしも常に応答性限界の速度で動作しているのではない。
【００２７】
そこで、第１の発明では、上記のような過渡時に、第１，第２可変動弁機構の双方が同時に動いている領域において、第１可変動弁機構の作動角変更速度を通常時よりも大きくすることで、点線で示した特性を、図１０の実線に示すように、定常状態での理想的な設定により近付けることができる。従って、補正無しの場合と同等のトルク応答性を確保しながら、燃費の向上を期待できる。
【００２８】
また、第２の発明では、逆に、第２可変動弁機構の中心角変更速度を通常時よりも小さくすることで、上記と同様に、点線で示した特性を、図１０の実線に示すように、定常状態での理想的な設定により近付けることができる。
【００２９】
第３の発明および第４の発明は、要求負荷が比較的速い速度で減少したときの過渡変化に対応するものである。この場合も、補正無しであれば、実際の作動角および中心角の設定が定常状態での理想的な設定から離れてしまうが、第３の発明のように、第２可変動弁機構の中心角変更速度を通常時よりも大きくし、あるいは、第４の発明のように、第１可変動弁機構の作動角変更速度を通常時よりも小さくすることで、定常状態での理想的な設定により近付けることができる。
【００３０】
【発明の効果】
この発明に係る内燃機関の吸気弁駆動制御装置によれば、作動角を変更する第１可変動弁機構とその中心角を変更する第２可変動弁機構とが同時に動きうる過渡時に、作動角および中心角の変化途中の特性を、定常状態で定めた燃費最良の特性により近付けることができ、一層の燃費向上を達成することができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の好ましい実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００３２】
図１１は、この発明に係る内燃機関の吸気弁駆動制御装置のシステム構成を示す構成説明図であって、内燃機関１は、吸気弁２と排気弁３とを有し、かつ吸気弁２の動弁機構として、吸気弁２のリフト・作動角を連続的に拡大・縮小させる（図５（ａ）参照）ことが可能な第１可変動弁機構（ＶＥＬ）５および作動角の中心角を連続的に遅進させる（図５（ｂ）参照）ことが可能な第２可変動弁機構（ＶＴＣ）６を備えている。また、吸気通路７には、モータ等のアクチュエータにより開度が制御される電子制御スロットル弁（ＥＴＣ）８が設けられている。これらの第１，第２可変動弁機構５，６および電子制御スロットル弁８は、エンジンコントローラ（ＥＣＭ）９によって制御される。すなわち、アクセル開度センサ（ＡＰＳ）１０（図１２参照）、クランク角センサ１１、吸入負圧（Ｂｏｏｓｔ）センサ１２、等の検出信号がエンジンコントローラ９に入力され、該エンジンコントローラ９は、アクセル開度ＡＰＯ、エンジン回転数Ｎｅ、吸入負圧Ｂｏｏｓｔ等に基づいて、運転者が要求するトルクを発生するように、目標作動角ｔＶＥＬ、目標中心角ｔＶＴＣ、目標スロットル開度ｔＴＶＯを決定し、各機構のアクチュエータを駆動する。上記第１可変動弁機構５および第２可変動弁機構６は、その機械的な構成は公知であり、例えば、上述した特許文献１に記載の装置と同様の構成を有している。従って、その詳細な説明は省略する。
【００３３】
なお、図示は省略するが、通常の内燃機関と同様に、燃料制御系や点火系を備えており、エアフロメータ（ＡＦＭ）１３の出力に基づいて内燃機関１の吸入空気量を算出し、適切な燃料量を図示せぬ燃料噴射弁より噴射するとともに、適切な点火時期に図示せぬ点火栓によって点火を行うようになっている。
【００３４】
図１２は、図１１のエンジンコントローラ９の概要を機能ブロック図として示したものであり、図１３は、さらに詳細に示した機能ブロック図である。以下、これを各ブロック毎に説明する。
【００３５】
目標トルク演算部２１は、内燃機関にどの位のトルクを発生させるか決定する（但し、トルクの代わりに、体積効率、体積流量比、空気量などのパラメータでも良い）。一例としては、アクセル開度ＡＰＯとエンジン回転数Ｎｅを入力とし、両者に従って、目標エンジントルクマップ３１（図１７参照）より目標エンジントルクｔＴｅｍを求める。この目標エンジントルクｔＴｅｍは、応答補正処理部３２によって補正され、目標トルクｔＴｅとして出力される。すなわち、吸気弁２を直接制御して空気量を制御する内燃機関においては、通常の内燃機関に比べてトルク応答性（特にエンジン低速領域での応答性）が高すぎる場合が考えられるため、ここでトルク応答性を調整する。
【００３６】
一例としては、エンジン回転数に依存した時定数ｔａｕＴｅを図１８に示すようなテーブルで与え、これによって、次式のように１次遅れ処理を施す手法が考えられる。
【００３７】
【数１】
ｔＴｅ  ＝  ｔＴｅｍ  ×  ｔａｕＴｅ  ＋  ｔＴｅ（ｏ）  ×  （  １  −  ｔａｕＴｅ  ）
ここで、ｔＴｅ（ｏ）は、目標トルクｔＴｅの前回演算値である。
【００３８】
得られた目標トルクｔＴｅは、吸気弁操作量演算部２２およびスロットル操作量演算部２３へ与えられる。
【００３９】
吸気弁操作量演算部２２では、目標トルクｔＴｅを実現するための吸気弁の操作量を決定する。
【００４０】
ここで、吸気弁の操作量のパラメータとしては、便宜上、作動角と中心角とを用いるが、他の同等のパラメータでも良い。なお、実際のアクチュエータを制御するためには、作動角、中心角では設定できないため、変換が必要である。
【００４１】
吸気弁操作量演算部２２は、一例としては、目標トルク演算部２１で求めた要求トルクｔＴｅとエンジン回転数Ｎｅを入力とし、両者に従って、所定の作動角マップ３３および中心角マップ３４より、要求の作動角および中心角をそれぞれ求める。
【００４２】
過渡補正判定部３５では、算出した要求作動角および要求中心角と現在の作動角および中心角より、第１可変動弁機構５および第２可変動弁機構６が過渡状態であるか否か、つまり過渡補正が必要か否かを判定する。一例としては、各々の目標値と実値の偏差が所定値以上の場合を過渡状態とする。
【００４３】
作動角応答補正処理部３６では、過渡補正判定部３５にて過渡補正が必要と判断された場合に、第１可変動弁機構５が通常の目標値追従よりも速く動くような目標値設定を行う。つまり、第１可変動弁機構５の作動角変更速度を通常時よりも大きくする。
【００４４】
同様に、中心角応答補正処理部３７では、過渡時の中心角変更速度の補正を行う。具体的には、過渡補正判定部３５にて過渡補正が必要と判断された場合で、かつ作動角応答補正処理部３６にて第１可変動弁機構５の作動角変更速度の補正処理を行っている場合には、第２可変動弁機構６が通常の目標値追従よりも遅く動くような目標値設定を行う。つまり、第２可変動弁機構６の中心角変更速度を通常時よりも小さくする。これに対し、過渡補正判定部３５にて過渡補正が必要と判断された場合で、かつ作動角応答補正処理部３６にて第１可変動弁機構５の作動角変更速度の補正処理を行っていない場合には、第２可変動弁機構６が通常の目標値追従よりも速く動くような目標値設定を行う。つまり、第２可変動弁機構６の中心角変更速度を通常時よりも大きくする。
【００４５】
ＶＥＬ目標値演算部３８では、上記作動角応答補正処理部３６を介して与えられた補正後の目標作動角を基に、第１可変動弁機構５のアクチュエータ制御用のパラメータに変換を行う。同様に、ＶＴＣ目標値演算部３９では、上記中心角応答補正処理部３７を介して与えられた補正後の目標中心角を基に、第２可変動弁機構６のアクチュエータ制御用のパラメータに変換を行う。
【００４６】
第１可変動弁機構５は、アクチュエータにより回転位置が制御されるコントロールシャフト角度と作動角との関係があらかじめ分かっているので（図１９参照）、この関係を用いてＶＥＬ制御目標値（ｔＶＥＬ）を演算する。
【００４７】
第２可変動弁機構６については、次式のように、初期中心角と目標中心角との差から制御目標値（ｔＶＴＣ）を演算する。
【００４８】
【数２】
ｔＶＴＣ  ＝初期中心角（ｅｘ．１２０ｄｅｇ）−目標中心角（ｔＣＥＮＴＥＲ）
このようにして得られたＶＥＬ制御目標値（ｔＶＥＬ）とＶＴＣ制御目標値（ｔＶＴＣ）は、それぞれ第１，第２可変動弁機構５，６のアクチュエータに送られる。
【００４９】
スロットル操作量演算部２３では、目標トルク演算部２１で決定した目標トルクを実現するための吸入負圧の設定、およびこの吸入負圧を実現するためのスロットル弁８の操作量を決定する。
【００５０】
燃費向上のためには、吸入負圧は極力減らした設定とするのが良いが、キャニスタのパージやブローバイガスの処理などの都合上、ある程度の吸入負圧が必要であるので、例えば基本的な目標吸入負圧を、−５０ｍｍＨｇ〜−１００ｍｍＨｇ程度とする。しかしながら、最大トルクを要求されるような運転条件では、吸入負圧は不要なので、目標吸入負圧を０ｍｍＨｇとする。
【００５１】
一例としては、目標トルク演算部２１で求めた要求エンジントルクとエンジン回転数を入力とし、両者に従って、図２０に示すような特性の目標Ｂｏｏｓｔマップ４０より目標吸入負圧ｔＢＯＯＳＴを求める。
【００５２】
目標スロットル開度演算部４１は、目標吸入負圧ｔＢＯＯＳＴに基づいて電子制御スロットル弁８のアクチュエータに目標スロットル開度ｔＴＶＯを出力する。一例として、得られた目標吸入負圧ｔＢＯＯＳＴと吸入負圧センサ１２で検出した実吸入負圧ｒＢＯＯＳＴとの差を用いて、目標吸入負圧を実現するようにスロットル弁開度をフィードバック制御する。具体的には、次式に示すように、目標吸入負圧ｔＢＯＯＳＴに対し実吸入負圧ｒＢＯＯＳＴが所定値（ｄＢＯＯＳＴ）以上下回る場合には、目標スロットル開度を所定値（ｄＴＶＯ）だけ開方向に制御し、目標吸入負圧ｔＢＯＯＳＴに対し実吸入負圧ｒＢＯＯＳＴが所定値（ｄＢＯＯＳＴ）以上上回る場合には、目標スロットル開度を所定値（ｄＴＶＯ）だけ閉方向に制御する。なお、ｔＴＶＯ（ｏ）は、前回値である。
【００５３】
【数３】
ｔＢＯＯＳＴ−ｒＢＯＯＳＴ≧ｄＢＯＯＳＴ  →  ｔＴＶＯ＝ｔＴＶＯ（ｏ）＋ｄＴＶＯ
ｒＢＯＯＳＴ−ｔＢＯＯＳＴ≧ｄＢＯＯＳＴ  →  ｔＴＶＯ＝ｔＴＶＯ（ｏ）−ｄＴＶＯ
その他の手法としては、スロットル弁開度に関しても、要求エンジントルクとエンジン回転数を入力としてマップ状に設定し、フィードフォワード方式で与えても良い。
【００５４】
次に、上記の吸気弁操作量演算部２２の主要部をソフトウェア的に処理する場合のフローチャートを図１４に示す。
【００５５】
まずステップ１で、前述したように所定のマップから要求作動角（ｔＥＶＥＮＴ）および要求中心角（ｔＣＥＮＴＥＲ）を求める。次に、ステップ２で、ＶＴＣ制御領域（第２負荷領域に相当する）であるか否か判定する。このＶＴＣ制御領域は、主に中心角の変更により吸入空気量を調整する運転領域であり、比較的高負荷側に設定される。ＶＴＣ制御領域でなければ、後述するステップ１１へ進む。ＶＴＣ制御領域であれば、ステップ３で、次式のように、実作動角ｒＥＶＥＮＴと目標作動角ｔＥＶＥＮＴの偏差が所定値（ｄｅｆＥＶＥＮＴ）以上であるか否かを判定する。
【００５６】
【数４】
｜ｒＥＶＥＮＴ  −  ｔＥＶＥＮＴ  ｜≧  ｄｅｆＥＶＥＮＴ
ここで所定値（ｄｅｆＥＶＥＮＴ）以上の場合は過渡状態と判断してステップ４へ進み、所定値未満の場合は、第１可変動弁機構５は定常状態であると判断して後述するステップ７へ進む。
【００５７】
ステップ４では、過渡補正中であることを示す過渡補正フラグｆＫＡＴＯを「１」にセットする。
【００５８】
ステップ５では、第１可変動弁機構５を通常時よりも速く動かすために、目標作動角を補正する（ｔＥＶＥＮＴ←ｔＥＶＥＮＴｈｏｓ）。補正法の一例としては、次式のように、目標作動角に所定の補正量（ｔＥＶＥＮＴｕｐ）を上乗せする方法が考えられる。ここで、上乗せする補正量（ｔＥＶＥＮＴｕｐ）は、補正前の目標作動角ｔＥＶＥＮＴと実作動角ｒＥＶＥＮＴとの差分を用いて、図２１に示すような特性のテーブルを用いて決定する手法が一例として考えられる。
【００５９】
【数５】
ｔＥＶＥＮＴｈｏｓ  ＝  ｔＥＶＥＮＴ  ＋  ｔＥＶＥＮＴｕｐ
第１可変動弁機構５を速く動かしている間、第２可変動弁機構６は停止している必要があるので、ステップ６において、次式のように現在の中心角の実値（ｒＣＥＮＴＥＲ）を補正後目標値（ｔＣＥＮＴＥＲｈｏｓ）とする。
【００６０】
【数６】
ｔＣＥＮＴＥＲｈｏｓ  ＝  ｒＣＥＮＴＥＲ
なお、第２可変動弁機構６を完全に停止せず、第２可変動弁機構６を通常時よりも遅く動かすようにしてもよい。
【００６１】
一方、ステップ７では、中心角の制御状態を判定する。すなわち、次式のように実中心角ｒＣＥＮＴＥＲと目標中心角ｔＣＥＮＴＥＲの偏差が所定値（ｄｅｆＣＥＮＴＥＲ）以上か否かを判定する。
【００６２】
【数７】
ｒＣＥＮＴＥＲ  −  ｔＣＥＮＴＥＲ  ≧  ｄｅｆＣＥＮＴＥＲ
所定値以上の場合は過渡状態と判断しステップ８へ進み、所定値未満の場合は定常状態と判断しステップ１１へ進む。
【００６３】
ステップ８では、このように中心角のみ偏差が大きい状態が、単に中心角のみを操作する負荷領域（ＶＴＣ制御領域）であるために作動角の偏差が無いのか、あるいは、作動角の過渡補正を実施した結果、作動角の偏差が無くなっているのかを判定する。具体的には、過渡補正フラグｆＫＡＴＯが「１」であるか否かを判定する。
【００６４】
ｆＫＡＴＯ＝０の場合には、中心角のみを操作する負荷領域であるために作動角の偏差が無い、と判断し、ステップ１１へ進む。
【００６５】
これに対し、ｆＫＡＴＯ＝１の場合には、過渡補正を実施した結果、作動角の偏差が無くなったものと判断し、中心角の過渡補正を実施するために、ステップ９を経てステップ１０へ進む。ステップ９では、次式のように、目標作動角の補正つまり上乗せ（ｔＥＶＥＮＴｕｐ）を終了する。
【００６６】
【数８】
ｔＥＶＥＮＴｈｏｓ  ＝  ｔＥＶＥＮＴ
過渡補正により作動角が目標値に到達した後、中心角を速く動かす必要があるので、ステップ１０で、その補正を行う。補正法の一例としては、次式のように、補正後目標値（ｔＣＥＮＴＥＲｈｏｓ）を補正前の目標中心角ｔＣＥＮＴＥＲに向けて１次遅れで追従させる方法が考えられる。なお、このときの応答時定数（ｔａｕＣＥＮＴＥＲ）は、補正前の目標中心角ｔＣＥＮＴＥＲと実中心角ｒＣＥＮＴＥＲとの差分に基づき、図２２に示すような特性のテーブルによって決定する。
【００６７】
【数９】
ｔＣＥＮＴＥＲｈｏｓ＝ｔＣＥＮＴＥＲ×ｔａｕＣＥＮＴＥＲ＋ｔＣＥＮＴＥＲｈｏｓ（ｏ）×（１−ｔａｕＣＥＮＴＥＲ  ）
ステップ２でＶＴＣ制御領域外の場合、あるいは、第１可変動弁機構５および第２可変動弁機構６の双方が定常である場合には、ステップ１１で、過渡補正フラグ（ｆＫＡＴＯ）を「０」にクリアし、かつステップ１２，１３で、過渡補正のための目標作動角および目標中心角の補正を終了する。
【００６８】
次に、上記の処理による作用を図１５を用いて説明する。これは、前述の図７に対応しており、説明を容易にするために、低〜中負荷域では第１可変動弁機構５のみを操作し、中〜高負荷域では第２可変動弁機構６のみを操作するような設定を仮定する。このときの吸気弁の最大リフト点の推移（定常での特性）は、図１６の線５１のような形となる。
【００６９】
このような設定において、運転者がアクセルペダルを急に踏み込み、（ａ）のように、要求負荷が低負荷域から高負荷域へ比較的速い速度で変化する過渡状態を考える。
【００７０】
（ｂ）のように、トルク要求（線ｂ２）は、アクセル操作から求まる要求トルク値（線ｂ１）に遅れ処理を施したものとし、この値に応じて、過渡初期は（ｃ）の線ｃ２のように作動角のみ目標値が変化し、過渡後期は（ｄ）の線ｄ２のように中心角のみ目標値が変化する。この結果、過渡中期において、第１可変動弁機構５および第２可変動弁機構６の双方が動こうとする領域が存在する（図のタイミングＡ）。
【００７１】
このとき、上述した過渡補正フラグ（ｆＫＡＴＯ）が「１」にセットされ（ステップ４）、線ｃ４のように、作動角目標値が上乗せ補正される（ステップ５）。さらに中心角目標値は、線ｄ４のように、そのときの実中心角に保持される（ステップ６）ため、中心角は変化しない。
【００７２】
これにより、実作動角は線ｃ５のように速やかに変化していき、やがて当初の目標値に到達する。この時点で第１可変動弁機構５が定常状態と判断され（ステップ３）、作動角目標値の上乗せ補正が終了する（ステップ９）。そして、中心角の補正後目標値（ｔＣＥＮＴＥＲｈｏｓ）は、線ｄ５のように、中心角目標値（ｔＣＥＮＴＥＲ）に向かって速やかに増加する（ステップ１０）。従って、実中心角は、線ｄ６のように変化する。
【００７３】
中心角が目標値に到達すると、定常状態と判断され（ステップ７）、過渡補正フラグ（ｆＫＡＴＯ）がクリアされる（ステップ１１）。
【００７４】
このような処理の結果、最大リフト点の推移は、図１６の線５２で示す補正前の特性と異なり、線５１で示す定常目標値とほぼ一致した形で推移する。従って、期待していた通りの残留ガスが吸気に取り込まれ、ポンピングロスの低減が達成されるため、目標とする燃費性能が過渡時においても得られる。
【００７５】
上記実施例では、制御目標値を補正することで、作動角や中心角の変更速度を補正しているが、第１可変動弁機構５や第２可変動弁機構６の制御ゲインを補正することで、作動角変更速度や中心角変更速度を変えることもできる。図２３は、このように過渡補正のために制御ゲインを補正するようにした実施例を示している。図示するように、過渡補正判定部３５の出力に基づいて制御ゲインを補正する作動角応答ゲイン補正処理部６１および中心角応答ゲイン補正処理部６２を備えており、第１可変動弁機構５および第２可変動弁機構６に対し、それぞれの制御目標値とともに、応答ゲインが出力される。
【００７６】
また、上記実施例では、過渡として負荷の上昇時を対象とした補正を行う例を説明したが、本発明は、負荷の減少時に、同様に過渡補正を行うように構成することもできる。図２４は、このような制御の場合のフローチャートを示す。なお、この場合、制御ブロック図としては、図１３と同様となる。
【００７７】
図２４のフローチャートは、基本的には図１４のフローチャートと類似しており、以下、主に前述した図１４のフローチャートと異なる点について説明する。
【００７８】
まずステップ１で、前述したように所定のマップから要求作動角（ｔＥＶＥＮＴ）および要求中心角（ｔＣＥＮＴＥＲ）を求める。次に、ステップ２で、ＶＥＬ制御領域（第１負荷領域に相当する）であるか否か判定する。このＶＥＬ制御領域は、主に作動角の変更により吸入空気量を調整する運転領域であり、比較的低負荷側に設定される。ＶＥＬ制御領域でなければ、ステップ１１へ進む。
【００７９】
ＶＥＬ制御領域であれば、ステップ３で、実中心角ｒＣＥＮＴＥＲと目標中心角ｔＣＥＮＴＥＲの偏差が所定値（ｄｅｆＣＥＮＴＥＲ）以上か否かを判定する。
【００８０】
ここで所定値（ｄｅｆＣＥＮＴＥＲ）以上の場合は過渡状態（負荷の減少）と判断してステップ４へ進み、過渡補正フラグｆＫＡＴＯを「１」にセットする。所定値未満の場合は、第２可変動弁機構６は定常状態であると判断してステップ７へ進む。
【００８１】
ステップ５では、第２可変動弁機構６を速く動かすために、目標中心角を補正する（ｔＣＥＮＴＥＲ←ｔＣＥＮＴＥＲｈｏｓ）。第２可変動弁機構６を速く動かしている間、第１可変動弁機構５は停止している必要があるので、ステップ６において、現在の作動角の実値（ｒＥＶＥＮＴ）を補正後目標値（ｔＥＶＥＮＴｈｏｓ）とする。なお、第１可変動弁機構５を完全に停止せず、通常時よりも遅く動かすようにしてもよい。
【００８２】
一方、ステップ７では、作動角の制御状態を判定する。すなわち、実作動角ｒＥＶＥＮＴと目標作動角ｔＥＶＥＮＴの偏差が所定値（ｄｅｆＥＶＥＮＴ）以上であるか否かを判定する。所定値以上の場合は過渡状態と判断しステップ８へ進み、所定値未満の場合は定常状態と判断しステップ１１へ進む。
【００８３】
ステップ８では、このように作動角のみ偏差が大きい状態が、単に作動角のみを操作する負荷領域（ＶＥＬ制御領域）であるために中心角の偏差が無いのか、あるいは、中心角の過渡補正を実施した結果、中心角の偏差が無くなっているのかを判定する。具体的には、過渡補正フラグｆＫＡＴＯが「１」であるか否かを判定する。
【００８４】
ｆＫＡＴＯ＝０の場合には、作動角のみを操作する負荷領域であるために中心角の偏差が無い、と判断し、ステップ１１へ進む。
【００８５】
これに対し、ｆＫＡＴＯ＝１の場合には、過渡補正を実施した結果、中心角の偏差が無くなったものと判断し、作動角の過渡補正を実施するために、ステップ９で中心角の過渡補正を終了し、かつステップ１０へ進む。
【００８６】
ステップ１０では、第１可変動弁機構５により作動角を速く動かすために、目標作動角を補正する。
【００８７】
最後に、ステップ１１で、過渡補正フラグ（ｆＫＡＴＯ）を「０」にクリアし、かつステップ１２，１３で、過渡補正のための目標作動角および目標中心角の補正を終了する。
【００８８】
図２５は、上記のような制御による負荷減少の際の作動角や中心角の変化を示している。この負荷減少時には、単純化した例では、ある負荷（ＶＴＣ制御領域とＶＥＬ制御領域との境界）までは中心角のみが操作され、それ以降は作動角のみが操作される。本発明の過渡補正により、ＶＥＬ制御領域に入ったときに▲１▼のように中心角の目標値が低くなり、中心角変更速度が大きくなる。中心角が定常の目標値に達するまでは、第１可変動弁機構５は停止している。中心角が定常の目標値に達したら、▲２▼のように、第１可変動弁機構５が通常時よりも速い速度でもって動くことになる。
【００８９】
なお、前述した図２３の実施例と同様に、作動角や中心角の変更速度の補正を、制御ゲインの補正により実現することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】作動角および中心角の制御の設定例を示す特性図。
【図２】負荷上昇時の代表的な点を併せて示した図１と同様の特性図。
【図３】図２の各点での作動角を示すグラフ。
【図４】作動角および中心角の単純化した制御マップの一例を示す特性図。
【図５】第１可変動弁機構および第２可変動弁機構によるバルブリフト特性の変化を示す特性図。
【図６】負荷に対する最大リフト点の推移を示す特性図。
【図７】従来における負荷上昇時の作動角、中心角等の変化を示すタイムチャート。
【図８】負荷上昇時の最大リフト点の推移を示す特性図。
【図９】等トルク線と最大リフト点の軌跡との関係を示す特性図。
【図１０】本発明による最大リフト点の推移を示す特性図。
【図１１】本発明に係る内燃機関の吸気弁駆動制御装置のシステム構成図。
【図１２】エンジンコントローラの機能ブロック図。
【図１３】さらに詳細を示す機能ブロック図。
【図１４】図１３の主要部に相当するフローチャート。
【図１５】本発明による負荷上昇時の作動角、中心角等の変化を示すタイムチャート。
【図１６】最大リフト点の推移を示す特性図。
【図１７】目標エンジントルクマップを示す特性図。
【図１８】時定数ｔａｕＴｅのテーブルの特性図。
【図１９】作動角とコントロールシャフト角度との関係を示す特性図。
【図２０】目標吸入負圧の特性図。
【図２１】作動角上乗せ量ｔＥＶＥＮＴｕｐの特性図。
【図２２】中心角応答時定数ｔａｕＣＥＮＴＥＲの特性図。
【図２３】制御ゲインを補正する実施例を示す機能ブロック図。
【図２４】負荷減少時の過渡補正の処理を示すフローチャート。
【図２５】負荷減少時のタイムチャート。
【符号の説明】
１…内燃機関
２…吸気弁
５…第１可変動弁機構
６…第２可変動弁機構
８…電子制御スロットル弁
９…エンジンコントローラ
【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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【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】
2004232467.tif 000021
【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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