(57)【要約】【課題】吸気バルブ及び排気バルブの作動特性を可変制御する可変動弁機構を備えた内燃機関において、バルブオーバーラップ時の吹き返しガス量を精度良く推定する。【解決手段】吸気バルブのバルブリフト量（ＶＣＳ−ＡＮＧＬ）及び開弁タイミングＩＶＯに基づいて、バルブオーバーラップ時のバルブ開口面積ＡＷｍを算出する。更に、前記バルブ開口面積ＡＷｍを基本吹き返しガス量Ｗｍ０に変換するテーブルを、排気バルブの閉弁タイミングＥＶＣ毎に用意し、そのときの閉弁タイミングＥＶＣに対応する特性で、前記バルブ開口面積ＡＷｍを基本吹き返しガス量Ｗｍ０に変換する。そして、前記基本吹き返しガス量Ｗｍ０を、吸気圧Ｐｍ及び機関回転速度Ｎｅに応じて補正して、最終的な吹き返しガス量Ｗｍを算出する。【選択図】  図１５
2004176669.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関の吸気バルブ及び排気バルブの作動特性を可変制御する可変動弁機構を備えた内燃機関において、
前記可変動弁機構により可変制御される前記吸気バルブの開弁タイミング，前記排気バルブの閉弁タイミング及び前記吸気バルブのバルブリフト量に基づいて、バルブオーバーラップ時における吹き返しガス量を演算することを特徴とする内燃機関の残留ガス量推定装置。
【請求項２】
前記吸気バルブの開弁タイミング及びバルブリフト量に基づいて基本の吹き返しガス量を演算し、該基本の吹き返しガス量を前記排気バルブの閉弁タイミングに応じて補正した結果を前記吹き返しガス量とすることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の残留ガス量推定装置。
【請求項３】
機関の実吸入空気量に基づいて前記排気バルブが基準の閉弁タイミングであるときの残留ガス量を演算し、この残留ガス量を前記排気バルブの実際の閉弁タイミングに応じて補正して基本残留ガス量とする一方、
該基本残留ガス量に前記吹き返しガス量を加算した結果を、機関の残留ガス量とすることを特徴とする請求項１又は２記載の内燃機関の残留ガス量推定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、機関の吸気バルブ及び排気バルブのバルブ作動特性を可変する可変動弁機構を備えた内燃機関において、残留ガス量としての吹き返しガス量を推定する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、機関の残留ガス量を推定するものとして、特許文献１に記載されたものがある。
【０００３】
このものは、排気バルブの閉弁タイミングを可変制御できる可変動弁機構を備えた内燃機関において、排気バルブの閉弁タイミングと機関回転速度とに基づいて残留ガス量の基本値を算出し、バルブオーバーラップがないときは、この基本値を残留ガス量として推定する一方、バルブオーバーラップ時においては、前記基本値を、オーバーラップ時間とその中心クランク角位置、及び吸気圧に応じたバルブオーバーラップ時の吹き返し分で増量補正して、残留ガス量を推定している。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２２１１０５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、吸気バルブのバルブリフト量を変化させる可変動弁機構を備える場合には、オーバーラップ時間とその中心クランク角位置とが同じであっても、吸気バルブのバルブリフト量の変化によるバルブ開口面積の違いによって吹き返しガス量が変化するため、上記従来技術では、吹き返し分の残留ガス量を精度良く推定することができないという問題があった。
【０００６】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、吸気バルブのバルブリフト量が可変とされる場合であっても、バルブオーバーラップ時における吹き返しガス量を精度良く推定できる内燃機関の残留ガス量推定装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そのため、請求項１記載の発明では、可変動弁機構により可変制御される吸気バルブの開弁タイミング，排気バルブの閉弁タイミング及び吸気バルブのバルブリフト量に基づいて、バルブオーバーラップ時における吹き返しガス量を演算する構成とした。
【０００８】
上記構成によると、吸気バルブの開弁タイミング及び排気バルブの閉弁タイミングから求められるバルブオーバーラップ期間と、バルブオーバーラップ時のバルブ開口面積を変化させることになる吸気バルブのバルブリフト量とに基づいて、バルブオーバーラップ時における吹き返しガス量を演算する。
【０００９】
従って、バルブオーバーラップ期間の変化、及び、バルブオーバーラップ時におけるバルブ開口面積の変化に対応して、吹き返しガス量を精度良く推定できる。
【００１０】
請求項２記載の発明では、吸気バルブの開弁タイミング及びバルブリフト量に基づいて基本の吹き返しガス量を演算し、該基本の吹き返しガス量を排気バルブの閉弁タイミングに応じて補正した結果を吹き返しガス量とする構成とした。
【００１１】
上記構成によると、排気バルブが基準の閉弁タイミングであると仮定したときの吹き返しガス量を、吸気バルブの開弁タイミング及びバルブリフト量に基づいて基本値として演算し、該基本値を、排気バルブの実際の閉弁タイミングに応じて補正することで、吹き返しガス量を求める。
【００１２】
従って、吸気バルブの開弁タイミング及びバルブリフト量の変化に応じて基本の吹き返し量を推定でき、更に、該基本値を排気バルブの閉弁タイミングに応じて補正することで、排気バルブの閉弁タイミングの変化に対応して吹き返しガス量を精度良く推定できる。
【００１３】
請求項３記載の発明では、機関の実吸入空気量に基づいて排気バルブが基準の閉弁タイミングであるときの残留ガス量を演算し、この残留ガス量を排気バルブの実際の閉弁タイミングに応じて補正して基本残留ガス量とする一方、該基本残留ガス量に前記吹き返しガス量を加算した結果を、機関の残留ガス量とする構成とした。
【００１４】
上記構成によると、バルブオーバーラップとは無関係な排気バルブの閉弁タイミングによる基本残留ガス量に、バルブオーバーラップ時における吹き返しガス量を加算して、機関の残留ガス量が求められる。
【００１５】
従って、バルブオーバーラップ時の吹き返し量に対するバルブ開口面積の影響、及び、排気弁バルブの閉弁タイミングにおけるピストン位置で定まる有効シリンダ容積の変化による基本残留ガス量の変動を考慮して、機関の残留ガス量を精度よく推定できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
図１は、車両用内燃機関の構成図である。
【００１７】
図１において、内燃機関１０１の吸気通路１０２には、スロットルモータ１０３ａでスロットル弁１０３ｂを開閉駆動する電子制御スロットル１０４が介装されており、該電子制御スロットル１０４及び吸気バルブ１０５を介して、燃焼室１０６内に空気が吸入される。
【００１８】
燃焼排気は、燃焼室１０６から排気バルブ１０７を介して排出され、排気浄化触媒１０８により浄化された後、マフラー１０９を介して大気中に放出される。前記排気バルブ１０７は、排気側カム軸１１０に軸支されたカム１１１によってバルブリフト量及びバルブ作動角を一定に保ったまま駆動されるが、吸気バルブ１０５は、可変動弁機構としてのＶＥＬ（Ｖａｒｉａｂｌｅ  ｖａｌｖｅ  Ｅｖｅｎｔ  ａｎｄ  Ｌｉｆｔ  機構）１１２によってバルブリフト量が作動角と共に連続的に変えられるようになっている。
【００１９】
また、吸気側カム軸１１３及び排気側カム軸１１０の端部には、それぞれクランク軸に対するカム軸の回転位相を変化させることで、作動角一定のままバルブの開閉タイミングを連続的に変化させる可変動弁機構としてのＶＴＣ（Ｖａｌｖｅ  Ｔｉｍｉｎｇ  Ｃｏｎｔｒｏｌ機構）１１４が設けられている。
【００２０】
マイクロコンピュータを内蔵するコントロールユニット（Ｃ／Ｕ）１１５には、アクセル開度センサＡＰＳ１１６、機関の吸入空気量（質量流量）Ｑａを検出するエアフローメータ１１７、クランク軸の回転信号を出力するクランク角センサ１１８、吸気側カム軸１１３及び排気側カム軸１１０それぞれの回転位置を検出するカムセンサ１１９ａ，１１９ｂ、スロットル弁１０３ｂの開度ＴＶＯを検出するスロットルセンサ１２０、シリンダ内の燃焼圧を検出する燃焼圧センサ１２１等からの検出信号が入力される。
【００２１】
そして、コントロールユニット（Ｃ／Ｕ）１１５は、前記クランク角センサ１１８及びカムセンサ１１９の検出信号に基づき、クランク軸に対する吸気側カム軸１１３の回転位相（ＶＴＣＮＯＷ１）及び排気側カム軸１１０の回転位相（ＶＴＣＮＯＷ２）をそれぞれ検出して、吸気バルブ１０５の開閉タイミング及び排気バルブ１０７の開閉タイミングを検出すると共に、運転状態に応じてそれぞれの目標値（ＴＧＶＴＣ１、ＴＧＶＴＣ２）を設定する。
【００２２】
そして、吸気側カム軸１１３及び排気側カム軸１１０の回転位相が、前記それぞれの目標値となるようにＶＴＣ１１４を制御することで、吸気バルブ１０５及び排気バルブ１０７の開閉タイミング（作動特性）を目標に制御する。
【００２３】
また、スロットル弁１０３ｂの開度及び吸気バルブ１０５のバルブリフト量（作動特性）とによって、アクセル開度に対応する吸入空気量が得られるように、アクセル開度センサＡＰＳ１１６で検出されるアクセル開度ＡＰＯ等に応じて前記電子制御スロットル１０４及びＶＥＬ１１２を制御する。
【００２４】
具体的には、前記ＶＥＬ１１２により吸気バルブ１０５のバルブリフト量（及びバルブ作動角）を制御することで吸入空気量を目標に制御しつつ、キャニスタパージ及びブローバイガスの処理のために一定の吸入負圧（目標Ｂｏｏｓｔ：例えば−５０ｍｍＨｇ）を発生させるように、スロットル弁１０３ｂの開度を制御する。
【００２５】
但し、負圧要求のない運転条件では、スロットル弁１０３ｂを全開に保持して、ＶＥＬ１１２のみで吸入空気量を制御する、いわゆるスロットルレス制御を行う。
【００２６】
また、前記ＶＥＬ１１２のみでは吸入空気量を絞りきれない場合においては、ＶＥＬ１１２の駆動を制御すると共に、前記スロットル弁１０３ｂの閉制御を併用する。
【００２７】
ここで、前記ＶＥＬ１１２の構造について説明する。
ＶＥＬ１１２は、図２〜図４に示すように、一対の吸気バルブ１０５、１０５と、シリンダヘッド１１のカム軸受１４に回転自在に支持された中空状のカム軸１３と、該カム軸１３に軸支された回転カムである２つの偏心カム１５、１５と、前記カム軸１３の上方位置に同じカム軸受１４に回転自在に支持された制御軸１６と、該制御軸１６に制御カム１７を介して揺動自在に支持された一対のロッカアーム１８、１８と、各吸気バルブ１０５、１０５の上端部にバルブリフター１９、１９を介して配置された一対のそれぞれ独立した揺動カム２０、２０とを備えている。
【００２８】
前記偏心カム１５、１５とロッカアーム１８、１８とは、リンクアーム２５、２５によって連係され、ロッカアーム１８、１８と揺動カム２０、２０とは、リンク部材２６、２６によって連係されている。
【００２９】
前記偏心カム１５は、図５に示すように、略リング状を呈し、小径なカム本体１５ａと、該カム本体１５ａの外端面に一体に設けられたフランジ部１５ｂとからなり、内部軸方向にカム軸挿通孔１５ｃが貫通形成されていると共に、カム本体１５ａの軸心Ｘがカム軸１３の軸心Ｙから所定量だけ偏心している。
【００３０】
また、前記偏心カム１５は、カム軸１３に対し前記バルブリフター１９に干渉しない両外側にカム軸挿通孔１５ｃを介して圧入固定されていると共に、カム本体１５ａの外周面１５ｄが同一のカムプロフィールに形成されている。
【００３１】
前記ロッカアーム１８は、図４に示すように、略クランク状に屈曲形成され、中央の基部１８ａが制御カム１７に回転自存に支持されている。
また、基部１８ａの外端部に突設された一端部１８ｂには、リンクアーム２５の先端部と連結するピン２１が圧入されるピン孔１８ｄが貫通形成されている一方、基部１８ａの内端部に突設された他端部１８ｃには、各リンク部材２６の後述する一端部２６ａと連結するピン２８が圧入されるピン孔１８ｅが形成されている。
【００３２】
前記制御カム１７は円筒状を呈し、制御軸１６外周に固定されていると共に図２に示すように軸心Ｐ１位置が制御軸１６の軸心Ｐ２からαだけ偏心している。前記揺動カム２０は、図２及び図６、図７に示すように略横Ｕ字形状を呈し、略円環状の基端部２２にカム軸１３が嵌挿されて回転自在に支持される支持孔２２ａが貫通形成されていると共に、ロッカアーム１８の他端部１８ｃ側に位置する端部２３にピン孔２３ａが貫通形成されている。
【００３３】
また、該揺動カム２０の下面には、基端部２２側の基円面２４ａと該基円面２４ａから端部２３端縁側に円弧状に延びるカム面２４ｂとが形成されており、該基円面２４ａとカム面２４ｂとが、揺動カム２０の揺動位置に応じて各バルブリフター１９の上面所定位置に当接するようになっている。
【００３４】
すなわち、図８に示すバルブリフト特性からみると、図２に示すように基円面２４ａの所定角度範囲θ１がベースサークル区間になり、また、カム面２４ｂの前記ベースサークル区間θ１から所定角度範囲θ２が所謂ランプ区間となり、更に、カム面２４ｂのランプ区間θ２から所定角度範囲θ３がリフト区間になるように設定されている。
【００３５】
前記リンクアーム２５は、円環状の基部２５ａと、該基部２５ａの外周面所定位置に突設された突出端２５ｂとを備え、基部２５ａの中央位置には、前記偏心カム１５のカム本体１５ａの外周面に回転自在に嵌合する嵌合穴２５ｃが形成されている一方、突出端２５ｂには、前記ピン２１が回転自在に挿通するピン孔２５ｄが貫通形成されている。
【００３６】
なお、前記リンクアーム２５と偏心カム１５とによって揺動駆動部材が構成される。
前記リンク部材２６は、所定長さの直線状に形成され、円形状の両端部２６ａ、２６ｂには前記ロッカアーム１８の他端部１８ｃと揺動カム２０の端部２３の各ピン孔１８ｄ、２３ａに圧入した各ピン２８、２９の端部が回転自在に挿通するピン挿通孔２６ｃ、２６ｄが貫通形成されている。
【００３７】
なお、各ピン２１、２８、２９の一端部には、リンクアーム２５やリンク部材２６の軸方向の移動を規制するスナップリング３０、３１、３２が設けられている。
【００３８】
前記制御軸１６は、図１０に示すように、一端部に設けられたＤＣサーボモータ等のアクチュエータ２０１によって所定回転角度範囲内で回転駆動されるようになっており、前記制御軸１６の作動角を前記アクチュエータ２０１で変化させることで、吸気バルブ１０５、１０５のバルブリフト量及びバルブ作動角が連続的に変化する（図９参照）。
【００３９】
すなわち、図１０において、アクチュエータ（ＤＣサーボモータ）２０１の回転は、伝達部材２０２を介してネジ切り加工が施された軸１０３に伝達され、該軸２０３が通されたナット２０４の軸方向位置が変化する。
【００４０】
そして、制御軸１６の先端の取り付けられ、その一端が前記ナット２０４に固定された一対のステー部材２０５ａ、２０５ｂにより制御軸１６が回転する。
なお、本実施形態では、図に示すように、ナット２０４の位置を前記伝達部材２０２に近づけることでバルブリフト量を小さくし、逆に、ナット２０４の位置を前記伝達部材２０２から遠ざけることでバルブリフト量を大きくする。
【００４１】
また、前記制御軸１６の先端には、該制御軸１６の作動角（ＶＥＬ作動角）ＶＣＳ−ＡＮＧＬを検出するポテンショメータ式の作動角センサ２０６（調整位置センサ）が設けられており、該作動角センサ２０６で検出される実際のＶＥＬ作動角ＶＣＳ−ＡＮＧＬが、目標ＶＥＬ作動角（ＴＧＶＥＬ）に一致するように、前記コントロールユニット（Ｃ／Ｕ）１１５が前記アクチュエータ（ＤＣサーボモータ）２０１をフィードバック制御する。
【００４２】
一方、前記ＶＴＣ１１４としては、クランク軸に対するカム軸の回転位相を変化させる構成の公知の可変バルブタイミング機構を用いることができ、例えば、特開２００１−０４１０１３号公報に開示される、リンクアームのスライド部が係合する渦巻き状ガイドが形成されたガイドプレートを電磁ブレーキの制動力で相対回転させることで、カム軸の回転位相を変化させる構成のものや、ハウジングに対するベーンの相対回転位置を油圧で変化させることで、カム軸の回転位相を変化させる構成のものなどを用いる。
【００４３】
次に、前記コントロールユニット（Ｃ／Ｕ）１１５による吸入空気量制御について説明する。
図１１は、吸入空気量制御の全体構成を示す図である。
【００４４】
図１１に示すように、前記コントロールユニット（Ｃ／Ｕ）１１５は、目標体積流量比演算部ａと、ＶＥＬ目標作動角演算部ｂ及びＶＴＣ目標角度演算部ｃと、目標スロットル開度演算部ｄと、を含んで構成される。
【００４５】
以下、それぞれの演算処理について順に説明する。
（ａ）前記目標体積流量比演算部ａにおける演算処理
この目標体積流量比演算部ａは、機関の目標トルク相当の目標体積流量比ＴＱＨ０ＳＴを算出する。
【００４６】
具体的には、アクセル開度ＡＰＯ及び機関回転速度Ｎｅに対応する要求空気量Ｑ０を算出する一方、アイドル回転速度制御ＩＳＣで要求されるＩＳＣ要求空気量ＱＩＳＣを算出する。
【００４７】
そして、前記機関要求空気量Ｑ０に、前記ＩＳＣ要求空気量ＱＩＳＣを加算して全要求空気量Ｑ（＝Ｑ０＋ＱＩＳＣ）を算出し、更に、この全要求空気量Ｑを機関回転速度Ｎｅ、排気量（シリンダ総容積）ＶＯＬ＃で除算することにより、目標トルク相当の目標体積流量比ＴＱＨ０ＳＴ（＝Ｑ／（Ｎｅ・ＶＯＬ＃））を算出する。
（ｂ）前記ＶＥＬ目標角度演算部ｂにおける演算処理
このＶＥＬ目標作動角演算部ｂでは、まず、前記目標体積流量比演算部ａで算出された目標体積流量比ＴＱＨ０ＳＴに、バルブ上流圧補正，ＩＶＣ（吸気バルブ１０５の閉弁タイミング）補正及び残留ガス補正を施して、ＶＥＬ１１２で実現すべき体積流量比ＴＱＨ０ＶＥＬを算出する。
【００４８】
そして、この体積流量比ＴＱＨ０ＶＥＬを目標バルブ開口面積ＴＶＥＬＡＡに変換し、これより目標作動角ＴＧＶＥＬ０を求める。
そして、この目標作動角ＴＧＶＥＬ０と、ＶＥＬ１１２の最大作動角ＶＥＬＨＬＭＴと、を比較して最終的なＶＥＬ目標作動角ＴＧＶＥＬを設定する。
【００４９】
以下、詳細に説明する。
（ｂ−１）ＶＥＬ１１２の目標作動角の設定
図１２に具体的な制御ブロック図を示す。
【００５０】
図１２において、Ａ部では、前記目標体積流量比ＴＱＨ０ＳＴと最小体積流量比ＱＨ０ＬＭＴとの大きい方を選択して、ＶＥＬ１１２で実現すべき基本体積流量比ＴＱＨ０ＶＥＬ０とする。
【００５１】
ここで、前記最小体積流量比ＱＨ０ＬＭＴは、ＶＥＬ１１２で制御可能な（実現可能な）最小体積流量比、すなわち、ＶＥＬ作動角ＶＣＳ−ＡＮＧＬが最小のときの体積流量比であり、図中のａ１部に示すようなテーブルＴＱＨ０ＬＭＴを機関回転速度Ｎｅに基づいて検索することにより算出する。
【００５２】
Ｂ部では、バルブ上流圧補正を行う。
具体的には、前記基本体積流量比ＴＱＨ０ＶＥＬ０を、ｂ１部で設定されるバルブ上流圧補正値ＫＭＡＮＩＰで除算してＴＱＨ０ＶＥＬ１とする。
【００５３】
かかる補正を行うのは、スロットル開度に応じて発生する負圧により吸入できる体積流量（吸気量）も変化するので、前記全要求吸気量Ｑを確保するためには、この変化分を考慮してバルブ作動特性（バルブ開口面積）を設定する必要があるからである。
【００５４】
なお、前記バルブ上流圧補正値ＫＭＡＮＩＰの設定については、後述する（図１３参照）。
Ｃ部では、ＩＶＣ補正を行う。
【００５５】
具体的には、前記バルブ上流圧補正を行った体積流量比ＴＱＨ０ＶＥＬ１を、吸気バルブ１０５の閉弁タイミング（ＩＶＣ）及びバルブリフト量に応じてｃ１部で設定されるＩＶＣ補正値ＫＨＯＳＩＶＣ（≦１）で除算してＴＱＨ０ＶＥＬ２とする。
【００５６】
かかる補正を行うのは、吸気バルブ１０５の閉弁タイミングＩＶＣが進角することで有効シリンダ容積が減少して吸気量も変化するので、前記全要求吸気量Ｑを確保するためには、この減少分（＝ＩＶＣ時のＶｃｙｌ／ＢＤＣ時のＶｃｙｌ）を考慮してバルブ作動特性を設定する必要があるからである。
【００５７】
また、バルブリフト量が極めて低い領域とそれ以外の領域とでは「バルブリフト量−吸気量特性」が異なるため、前記全要求吸気量Ｑを確保するためにはこれを考慮してバルブ作動特性を設定する必要もあるからである。
【００５８】
なお、前記ＩＶＣ補正値ＫＨＯＳＩＶＣの設定については後述する（図１４参照）。
Ｄ部では、残留ガス補正を行う。
【００５９】
具体的には、前記バルブ上流圧補正及びＩＶＣ補正を行った体積流量比ＴＱＨ０ＶＥＬ２を、残留ガス量に応じてｄ１部で設定された残留ガス補正値ＫＲＥＳで除算してＴＱＨ０ＶＥＬとする。
【００６０】
ここで算出されたＴＱＨ０ＶＥＬが、ＶＥＬ１１２で実現すべき体積流量比である（以下、これをＶＥＬ実現体積流量比という）。
かかる補正を行うのは、残留ガス量が多くなれば、同じ有効シリンダ容積であっても吸気量が減少してしまうので、前記全要求吸気量Ｑを確保するためにはこれを考慮してバルブ作動特性を設定する必要があるからである。
【００６１】
なお、前記残留ガス補正値ＫＲＥＳの設定については後述する（図１５参照）。
Ｅ部では、バルブ開口面積Ａｖ相当の状態量ＶＡＡＣＤＮＶ（＝Ａｖ・Ｃｄ／Ｎｅ／ＶＯＬ＃＝バルブ開口面積・損失係数／回転速度／排気量）を算出する。
【００６２】
具体的には、前記ＶＥＬ実現体積流量比ＴＱＨ０ＶＥＬに基づいて、図に示すようなテーブルＴＶＡＡＣＤＭＶを検索することにより行う。
そして、Ｅ部において算出した状態量ＶＡＡＣＤＮＶに、Ｆ部において機関回転速度Ｎｅを、Ｇ部において排気量ＶＯＬ＃をそれぞれ乗算し、流量特性ＴＶＥＬＡＡ０（＝Ａｖ・Ｃｄ）を算出する。
【００６３】
なお、前記流量特性ＴＶＥＬＡＡ０が、吸気バルブ１０５に要求される開口面積相当値（以下、要求バルブ開口面積という）である。
Ｈ部では、バルブ開口面積回転補正を行う。
【００６４】
具体的には、算出した要求バルブ開口面積ＴＶＥＬＡＡ０を、ＶＥＬ開口面積回転補正値ＫＨＯＳＮＥで除算してＴＶＥＬＡＡを算出する。
かかる補正を行うのは、ＶＥＬ１１２の特性上、機関回転速度Ｎｅが一定値以上になると慣性力も増加し、同一のＶＥＬ作動角であってもバルブリフト量（すなわち、バルブ開口面積）が増えてしまうため、その分を考慮してバルブ開口面積を正確に算出するためである。
【００６５】
なお、前記ＶＥＬ開口面積回転補正値ＫＨＯＳＮＥは、機関回転速度Ｎｅに基づいて、図中ｈ１部に示すようなテーブルＴＫＨＯＳＮＥを検索して算出する。そして、ここで算出したＴＶＥＬＡＡが、吸気バルブ１０５の目標バルブ開口面積相当値（以下、目標バルブ開口面積という）となる。
【００６６】
次に、Ｉ部では、図に示すような変換テーブルＴＴＧＶＥＬ０（バルブ開口面積−バルブ作動角変換テーブル）を用いて、前記目標バルブ開口面積ＴＶＥＬＡＡをＶＥＬ作動角ＴＧＶＥＬ０に変換する。
【００６７】
すなわち、バルブの開口面積からＶＥＬ作動角は一義的に求めることができるので、前記変換テーブルＴＴＧＶＥＬ０をあらかじめ設定しておくことで、バルブ開口面積をＶＥＬ作動角に容易に変換できる。
【００６８】
なお、前記テーブルＴＴＧＶＥＬ０には、バルブ損失係数Ｃｄ分も含めてある。
Ｊ部では、変換したＶＥＬ作動角ＴＧＶＥＬ０と、ＶＥＬ１１２で吸入空気量制御が可能なＶＥＬ作動角の上限値、すなわち、最大ＶＥＬ作動角ＶＥＬＨＬＭＴと、を比較し、目標ＶＥＬ作動角ＴＧＶＥＬを設定する。
【００６９】
具体的には、図に示すように、ＴＧＶＥＬ０≧ＶＥＬＨＬＭＴであれば、ＶＥＬＨＬＭＴを目標ＶＥＬ作動角ＴＧＶＥＬとして設定し、ＴＧＶＥＬ０＜ＶＥＬＨＬＭＴであれば、ＴＧＶＥＬ０を目標ＶＥＬ作動角ＴＧＶＥＬとして設定する。
【００７０】
なお、前記最大ＶＥＬ作動角ＶＥＬＨＬＭＴは、機関回転速度Ｎｅに基づいて、あらかじめ設定した図中のｊ１部に示すようなテーブルＴＶＥＬＨＬＭＴを検索して算出する。
【００７１】
これにより、吸入空気量制御を可能な限り実行しつつ、体積効率を最大限確保することができる。
そして、コントロールユニットＣ／Ｕ１１５は、実際のＶＥＬ作動角ＶＣＳ−ＡＮＧＬが前記目標ＶＥＬ作動角ＴＧＶＥＬとなるように、ＶＥＬ１１２を制御する。
（ｂ−２）バルブ上流圧補正値ＫＭＡＮＩＰの設定
図１２のｂ１部で実行されるバルブ上流圧補正値ＫＭＡＮＩＰの設定について説明する。
【００７２】
バルブ上流圧補正値ＫＭＡＮＩＰは、チョーク時においては「目標Ｂｏｏｓｔ（マニホールド圧）／大気圧Ｐａ」により一義的に決まる。
また、非チョーク時においても、「スロットル全開時のバルブ下流圧Ｐｃ０／スロットル全開時のバルブ上流圧Ｐｍ０≒目標Ｂｏｏｓｔ時のバルブ下流圧Ｐｃ１／目標Ｂｏｏｓｔ時のバルブ上流圧Ｐｍ１」になると考えられるため、「目標Ｂｏｏｓｔ／大気圧」が支配的となる。
【００７３】
従って、いずれの場合においても、バルブ上流圧補正値ＫＭＡＮＩＰを「目標Ｂｏｏｓｔ／大気圧」として設定できることになる。
そこで、本実施形態においては、図１３に示すように、バルブ上流圧補正値ＫＭＡＮＩＰとして「目標Ｂｏｏｓｔ（目標マニホールド圧）／大気圧」を定数（例えば、８８ＫＰａ／１０１．３ＫＰａ）として設定し、これを図１２のＢ部に出力するようにした。
【００７４】
但し、前記目標体積流量ＴＱＨ０ＳＴが前記最小体積流量比ＱＨ０ＬＭＴ以下の場合、すなわち、図１２のＡ部において最小体積流量比ＱＨ０ＬＭＴが選択された場合は、バルブ上流圧の如何にかかわらず最終的に最小体積流量比ＱＨ０ＬＭＴ相当のバルブ作動角が得られるように、バルブ上流圧補正値ＫＭＡＮＩＰとして１．０を図１２のＢ部に出力する。
（ｂ−３）ＩＶＣ補正値ＫＨＯＳＩＶＣの設定
図１２のｃ１部において実行されるＩＶＣ補正値ＫＨＯＳＩＶＣの設定について説明する。
【００７５】
本実施形態におけるＩＶＣ補正値ＫＨＯＳＩＶＣの設定は、まず、吸気バルブ１０５の閉弁タイミングＩＶＣに基づき、バルブタイミング補正値ＨＩＶＣ（≦１）を算出する一方、吸気バルブ１０５のバルブリフト量に基づきバルブリフト量補正値ＨＬＩＦＴ（≧１）を算出し、前記バルブタイミング補正値ＨＩＶＣにバルブリフト量補正値ＨＬＩＦＴを乗算することにより行う。
【００７６】
以下、図１４の制御ブロック図に従って説明する。
図１４において、ｃ１０部では、前記ＶＥＬ１１２の作動角ＶＣＳ−ＡＮＧＬに基づいて、あらかじめ設定したテーブルＴＶ０ＩＶＣを検索して、前記ＶＴＣ１１４が動作していないときの（すなわち、ＶＴＣ最遅角時の）吸気バルブ１０５の閉弁タイミングＶ０ＩＶＣ（ＩＶＣ角度）を算出する。
【００７７】
ｃ１１部では、算出したＶ０ＩＶＣから吸気側カム軸１１３の回転位相（すなわち、ＶＴＣ１１４の作動角）ＶＴＣＮＯＷ１を減算することで、吸気バルブ１０５の実際の閉弁タイミングＲＥＡＬＩＶＣ（実ＩＶＣ角度）を算出する。
【００７８】
ｃ１２部では、算出した実際の閉弁タイミングＲＥＡＬＩＶＣに基づいて図に示すようなテーブルＴＨＩＶＣを検索して、吸気バルブ１０５の閉弁タイミングＩＶＣに応じたバルブタイミング補正値ＨＩＶＣ（≦１）を算出する。
【００７９】
なお、テーブルＴＨＩＶＣに示すように、バルブタイミング補正値ＨＩＶＣは、閉弁タイミングＩＶＣが進角側にあるほど小さく設定され、前記基本体積流量比ＴＱＨ０ＶＥＬ０は増大補正されることになる。
【００８０】
一方、ｃ１３部では、前記ＶＥＬ１１２の作動角ＶＣＳ−ＡＮＧＬに基づいて、図に示すようなテーブルＴＨＬＦＴ検索して吸気バルブ１０５のバルブリフト量に応じたバルブリフト量補正値ＨＬＩＦＴ（≧１）を算出する。
【００８１】
なお、テーブルＴＨＬＩＦＴに示すように、バルブリフト量補正値ＨＬＩＦＴは、バルブリフト量が所定量を下回る領域においてバルブリフト量が低いほど大きく設定され、前記基本体積流量比ＴＱＨ０ＶＥＬ０は減少補正されることになる。
【００８２】
そして、ｃ１４部において、前記バルブタイミング補正値ＨＩＶＣにバルブリフト量補正値ＨＬＩＦＴを乗算することでＩＶＣ補正値ＫＨＯＳＩＶＣを算出し、図１２のＣ部に出力する。
（ｂ−４）残留ガス補正値ＫＲＥＳの設定
図１２のｄ１部において実行される残留ガス補正値ＫＲＥＳの設定について説明する。
【００８３】
本実施形態における残留ガス補正値ＫＲＥＳの設定は、バルブオーバーラップ時の吹き返しガス量Ｗｍと筒内残留ガス量Ｗｃｙｌとを算出し、これらを合算して全残留ガス量Ｗとする。
【００８４】
そして、残留ガス率ＲＥＳ（＝Ｗ／（Ｑａ＋Ｗ））を算出し、この残留ガス率ＲＥＳに基づいてテーブルを検索することにより行う。
以下、図１５の制御ブロック図に従って説明する。
【００８５】
図１５において、ｄ１０部では、吸気バルブ１０５の開弁タイミングＩＶＯとＶＥＬ１１２の作動角ＶＣＳ−ＡＮＧＬ（バルブリフト量）とに基づいて、あらかじめ設定したマップを参照して、バルブオーバーラップ時のバルブ開口面積ＡＷｍを算出する。
【００８６】
尚、前記バルブ開口面積ＡＷｍは、排気バルブ１０７の閉弁タイミングＥＶＣが基準タイミングに固定される場合の値として、あらかじめマップに記憶されている。
【００８７】
ｄ１１部では、算出したバルブ開口面積ＡＷｍに基づいて、あらかじめ設定したテーブルＴＷｍを検索してバルブオーバーラップ時の基本吹き返しガス量Ｗｍ０を算出する。
【００８８】
前記テーブルＴＷｍは、排気バルブ１０７の閉弁タイミングＥＶＣ毎に複数設定されており、例えば、そのときの閉弁タイミングＥＶＣに最も近い２つのテーブルＴＷｍを選択し、該選択したテーブルＴＷｍそれぞれから検索した基本吹き返しガス量Ｗｍ０に基づく補間演算によって、そのときの閉弁タイミングＥＶＣに対応する基本吹き返しガス量Ｗｍ０を求める。
【００８９】
なお、この基本吹き返しガス量Ｗｍ０は、所定の基準状態（例えばＮｅ＝１２００ｒｐｍ、Ｐｍ＝１３．３ＫＰａ）におけるバルブ開口面積ＡＷｍに応じた吹き返しガス量としてあらかじめ求めたものであり、係る基準状態における吸気バルブ１０５の開弁タイミングＩＶＯ、吸気バルブ１０５のバルブリフト量及び排気バルブ１０７の閉弁タイミングＥＶＣから推定される値である。
【００９０】
従って、吸気バルブ１０５の開弁タイミングＩＶＯ及び排気バルブ１０７の閉弁タイミングＥＶＣで決まるバルブオーバーラップ期間の変化、更に、吸気バルブ１０５のバルブリフト量の変化による開口面積の変化に対応して、基本吹き返しガス量Ｗｍ０が精度良く推定されることになる。
【００９１】
尚、上記図１５に示す構成では、バルブ開口面積ＡＷｍをバルブオーバーラップ時の基本吹き返しガス量Ｗｍ０に変換するテーブルを、排気バルブ１０７の閉弁タイミングＥＶＣ毎に複数設定することで、排気バルブ１０７の閉弁タイミングＥＶＣの変化に対応して基本吹き返しガス量Ｗｍ０が求められるようにしたが、図１６に示すようにして、排気バルブ１０７の閉弁タイミングＥＶＣに応じた推定を行わせることができる。
【００９２】
図１６に示す例では、ｄ１１部で、バルブ開口面積ＡＷｍを、１つのテーブルＴＷｍによってバルブオーバーラップ時の基本吹き返しガス量Ｗｍ０に変換する一方、ｄ１１−１部で排気バルブ１０７の閉弁タイミングＥＶＣに応じた補正値ＨＯＳＲＥＳＥを設定し、ｄ１１−２部で、前記基本吹き返しガス量Ｗｍ０に前記補正値ＨＯＳＲＥＳＥを加算して、排気バルブ１０７の閉弁タイミングＥＶＣの変化に応じた補正を、基本吹き返しガス量Ｗｍ０に施すようにしてある。
【００９３】
上記構成によれば、図１５に示す実施形態に比べて推定精度は低下するものの、推定制御の構成を簡略化でき、また、マッチングコストを削減できる。
尚、排気バルブ１０７側にもＶＥＬ１１２が設けられる場合には、前記図１５のｄ１１部が、バルブ開口面積ＡＷｍと排気バルブ１０７のバルブリフト量とから基本吹き返しガス量Ｗｍ０を求めるマップを、排気バルブ１０７の閉弁タイミングＥＶＣ毎に複数備える構成とすれば良く、また、図１６のｄ１１−２部が、排気バルブ１０７の閉弁タイミングＥＶＣ及びバルブリフト量から、補正値ＨＯＳＲＥＳＥを設定する構成とすれば良い。
【００９４】
ｄ１２では、前記基本吹き返し量Ｗｍ０に対して吸気圧補正を行う。
具体的には、前記基本吹き返し量Ｗｍ０に吸気バルブ上流圧（マニホールド圧：Ｂｏｏｓｔ）Ｐｍに応じた吸気圧補正値ＫＰＭＰＥを乗算してＷｍ１を算出する。
【００９５】
なお、前記吸気圧補正値ＫＰＭＰＥは、図中ｄ２１部に示すように、マニホールド圧Ｐｍに基づいてあらかじめ設定したテーブルＴＫＰＭＰＥを検索して算出する。
【００９６】
ｄ１３部では、前記基本吹き返し量Ｗｍ１に回転速度補正を行う。
具体的には、前記吸気圧補正を行った基本吹き返し量Ｗｍ１に、図中ｄ２２部において機関回転速度Ｎｅに基づいて算出した回転速度補正値ＫＨＯＳＮＥＭを乗算して吹き返し量Ｗｍを算出する。
【００９７】
一方、ｄ１４部では、バルブオーバーラップがない状態における作動ガス量ＲＱＨ０ＶＥＬ１（これが、本発明に係る実吸入空気量に相当する。以下、実機関基本体積流量比という）に基づいて、あらかじめ設定したテーブルＴＷｔｄｃを検索して、前記基準状態において排気バルブ１０７の閉弁タイミングＥＶＣを基準時（例えば、最進角時）としたときの残留ガス量Ｗｔｄｃを算出する。
【００９８】
なお、前記実機関基本体積流量比ＲＱＨ０ＶＥＬ１の算出については後述する（図２１のｑ３７部参照）。
ｄ１５部では、排気バルブ１０７の実際の閉弁タイミングＥＶＣに基づいてテーブルＴＷｅｖｃを検索することにより、残留ガス量変動分（増量分）Ｗｅｖｃを算出する。
【００９９】
これは、排気バルブの１０７の閉弁タイミングＥＶＣにおけるピストン位置で定まる有効シリンダ容積の変化（これに伴う残留ガス量の変化）を考慮するためである。
【０１００】
ｄ１６部では、前記排気バルブ１０７の閉弁タイミングＥＶＣを基準時としたときの残留ガス量Ｗｔｄｃに、前記残留ガス変動分Ｗｅｖｃを加算してＷｔｄｃ０とする。
【０１０１】
ｄ１７部では、前記Ｗｔｄｃ０に回転速度補正を行って基本残留ガス量Ｗｃｙｌを算出する。
なお、前記回転速度補正は、例えば、機関回転速度Ｎｅに基づいて図中ｄ２３部に示すテーブルＴＫＨＯＳＮＥＥを検索して算出した回転速度補正値ＫＨＯＳＮＥＥを前記Ｗｔｄｃ０に乗算することにより行う。
【０１０２】
ｄ１８部では、前記吹き返しガス量Ｗｍと前記基本残留ガス量Ｗｃｙｌとを加算して全残留ガス量Ｗを算出する。
このように、全残留ガス量Ｗを推定（算出）するに際し、前記吹き返しガス量Ｗｍにおいては吸気バルブ１０５の開弁タイミングＩＶＯ及びバルブリフト量（ＶＣＳ−ＡＮＧＬ）、更に、排気バルブ１０７の閉弁タイミングＥＶＣを考慮することでバルブ開口面積ＡＷｍによって変動する吹き返し量を精度よく算出できる。
【０１０３】
また、基本残留ガス量Ｗｃｙｌにおいては、排気バルブ１０７の閉弁タイミングＥＶＣを考慮することで、有効シリンダ容積の変化に伴って変動する基本残留ガス量を精度よく算出できるので、これらを加算した機関の全残留ガス量Ｗも精度よく推定（算出）できることになる。
【０１０４】
ｄ１９部では、全残留ガス量Ｗと吸入空気量（新気量）Ｑａとに基づいて、残留ガス率ＲＥＳ（＝Ｗ／（Ｗ＋Ｑａ））を算出する。
そして、ｄ２０部では、算出した残留ガス率ＲＥＳに基づいて、あらかじめ設定したテーブルＴＫＲＥＳを検索して残留ガス補正値ＫＲＥＳ（≦１）を設定し、図１２のＤ部に出力する。
【０１０５】
なお、テーブルＴＫＲＥＳに示すように、残留ガス補正値ＫＲＥＳは、残留ガス率ＲＥＳ大きいほど小さく設定され、前記基本体積流量比ＴＱＨＶＥＬ０（ＴＱＨ０ＶＥＬ１）は増大補正されることになる。
（ｃ）ＶＴＣ目標角度演算部ｃにおける演算処理
ＶＴＣ目標角度演算部ｃは、ＮＯｘ低減量がバルブオーバーラップ（Ｏ／Ｌ）によって決定されるため、あらかじめ運転領域毎の要求ＮＯｘ低減量に基づき目標オーバーラップ量（Ｏ／Ｌ量）を確保するための吸気バルブ１０５の開弁タイミングＩＶＯ及び排気バルブ１０７の閉弁タイミングＥＶＣを割り付けたマップを作成しておく（Ｋ部に示すＩＶＯマップ及びＥＶＣマップ）。
【０１０６】
そして、かかるマップを参照し、前記目標ＶＥＬ作動角ＴＧＶＥＬを考慮しつつ吸気バルブ１０５の目標ＶＴＣ作動角ＴＧＶＴＣ１を設定すると共に、排気バルブ１０７の目標ＶＴＣ作動角ＴＧＶＴＣ２を設定する。
【０１０７】
以下、図１７を参照して詳細に説明する。
図１７において、Ｋ部では、前記目標体積流量比ＴＱ０ＨＳＴと機関回転速度Ｎｅに基づいて、あらかじめ設定したＩＶＯマップ及びＥＶＣマップを参照して吸気バルブ１０５の目標開弁タイミングＴＧＩＶＯを算出すると共に、排気バルブ１０７の目標閉弁タイミングＴＧＥＶＣを算出して目標作動角（目標ＶＴＣ作動角）ＴＧＶＴＣ２を設定する。
【０１０８】
Ｌ部では、前記ＶＥＬ目標作動角ＴＧＶＥＬ（図１２参照）に基づいて、あらかじめ設定したテーブルＴＶ０ＩＶＯを検索し、前記ＶＥＬ１１２が目標ＶＥＬ作動角ＴＧＶＥＬに制御された場合におけるＶＴＣ最遅角時の吸気バルブ１０５の開弁タイミングＶ０ＩＶＯを算出する。
【０１０９】
Ｍ部では、前記目標開弁タイミングＴＧＩＶＯからＶＴＣ最遅角時の開弁タイミングＶ０ＩＶＯを減算することで、ＶＥＬ１１２が目標ＶＥＬ作動角ＴＧＶＥＬに制御された場合を考慮した吸気バルブ１０５の目標作動角（目標ＶＴＣ作動角）ＴＧＶＴＣ１を算出する。
【０１１０】
そして、コントロールユニットＣ／Ｕ１１５は、吸気バルブ１０５及び排気バルブ１０７の実際のＶＴＣ作動角（ＶＴＣＮＯＷ１、２）が、それぞれ前記目標ＶＴＣ作動角ＴＧＶＴＣ１又はＴＧＶＴＣ２となるように、吸気側及び排気側それぞれのＶＴＣ１１４を制御する。
（ｄ）目標スロットル開度演算部ｄにおける演算処理
目標スロットル開度演算部ｄは、吸気バルブ１０５が基準のバルブ作動特性のときに要求されるスロットル弁１０３ｂの開口面積（以下、これをスロットル要求開口面積という）ＴＶＯＡＡ０を算出し、これを実際の吸気バルブのバルブ作動特性変化に応じて補正して目標スロットル開口面積ＴＶＯＡＡを算出する。
【０１１１】
そして、該目標スロットル開口面積ＴＶＯＡＡに基づいて目標スロットル開度ＴＤＴＶＯを設定する。
尚、本実施形態では、吸気バルブ１０５の基準バルブ作動特性を、ＶＥＬ１１２が作動していないときとし、これを、Ｓｔｄ．バルブ作動特性と称するものとする。
（ｄ−１）目標スロットル開度ＴＤＴＶＯの設定
図１８に制御ブロック図を示す。
【０１１２】
図１８において、Ｎ部では、Ｓｔｄ．バルブ作動特性時に要求されるスロットル弁の開口面積Ａｔに相当する状態量ＴＡＤＮＶ０を算出する。
具体的には、前記目標体積流量比ＴＱＨ０ＳＴに基づいて、あらかじめ設定した変換テーブルＴＴＡＤＮＶ０を検索することによりＴＡＤＮＶ０を算出する。
【０１１３】
なお、前記状態量ＴＡＤＮＶ０は、スロットル弁開口面積をＡｔ、機関回転速度をＮｅ、排気量（シリンダ容積）をＶＯＬ＃としたときにＡｔ／（Ｎｅ・ＶＯＬ＃）で表されるものである。
【０１１４】
そして、算出したＴＡＤＮＶ０に、Ｏ部において機関回転速度Ｎｅを、Ｐ部において排気量ＶＯＬ＃をそれぞれ乗算し、Ｓｔｄ．バルブ作動特性時におけるスロットル要求開口面積ＴＶＯＡＡ０を算出する。
【０１１５】
Ｑ部では、算出したスロットル要求開口面積ＴＶＯＡＡ０に、吸気バルブ１０５の作動特性の変化に応じた補正を行う。
具体的には、前記スロットル要求開口面積ＴＶＯＡＡに、ｑ１部で算出される吸気バルブ開度補正値ＫＡＶＥＬを乗算して目標スロットル開口面積ＴＶＯＡＡを算出する。
【０１１６】
なお、前記吸気バルブ開度補正値ＫＡＶＥＬの算出については後述する（図１９参照）。
Ｒ部では、算出した目標スロットル開口面積ＴＶＯＡＡに基づいて、あらかじめ設定した変換テーブルＴＴＶＯＡＡを検索して目標スロットル開度ＴＤＴＶＯを算出する。
【０１１７】
そして、コントロールユニット（Ｃ／Ｕ）１１５は、実際のスロットル弁１０３ｂの開度が、前記目標スロットル開度ＴＤＴＶＯに収束するように前記電子制御スロットル１０４を制御する。
（ｄ−２）吸気バルブ開度補正値ＫＡＶＥＬの算出
図１８中のｑ１部で算出される吸気バルブ開度補正値ＫＡＶＥＬの設定を、図１９の制御ブロック図に基づいて説明する。
【０１１８】
図１９のｑ１０部において、Ｓｔｄ．バルブ作動特性時の圧力比（マニホールド圧Ｐｍ０／大気圧Ｐａ）を、目標体積流量比ＴＱＨ０ＳＴと機関回転速度Ｎｅに基づいて、マップを参照して求める。
【０１１９】
次に、ｑ１１部では、前記Ｓｔｄ．バルブ作動特性時の圧力比（Ｐｍ０／Ｐａ）に基づいて、あらかじめ設定したテーブルＴＫＰＡ０を検索して係数ＫＰＡ０を算出する。
【０１２０】
一方、ｑ１２部においては、ＶＥＬ１１２作動時の圧力比（マニホールド圧Ｐｍ１／大気圧Ｐａ）に基づいて、あらかじめ設定したテーブルＴＫＰＡ１を検索してＫＰＡ１を算出する。
【０１２１】
なお、ＶＥＬ１１２作動時の圧力比（Ｐｍ１／Ｐａ）の算出については後述する（図２０参照）。
そして、ｑ１３部において、前記係数ＫＡＰ０を係数ＫＡＰ１で除算することで吸気バルブ開度補正値ＫＡＶＥＬを算出し、図１８のＱ部に出力する。
（ｄ−３）ＶＥＬ作動時の圧力比（Ｐｍ１／Ｐａ）の算出
図１９のｑ１２部で用いるＶＥＬ作動時の圧力比（Ｐｍ１／Ｐａ）の算出は、図２０の制御ブロック図に従って行われる。
【０１２２】
図２０のｑ２０部において、スロットル弁１０３ｂ全開時の吸気バルブ１０５の各バルブ作動特性における吸気バルブ１０５通過体積流量比（以下、全開時体積流量比という）ＷＱＨ０ＶＥＬ、変換定数ＴＰＧＡＩＮ＃を乗算することでＴＰ１００を算出する。
【０１２３】
なお、前記全開時体積流量比ＷＱＨ０ＶＥＬの算出については後述する（図２１参照）。
また、ｑ２１部において、新気割合ηを、実際の各バルブ作動特性における吸気バルブ１０５通過体積流量比（以下、実機関体積流量比という）ＲＱＨ０ＶＥＬと機関回転速度Ｎｅに基づいてマップを参照して算出する。
【０１２４】
なお、前記実機関体積流量比ＲＱＨ０ＶＥＬの算出については後述する（図２１参照）。
そして、ｑ２２部において、実吸入空気量「ＴＰ」に前記新気割合ηを乗算して「ＴＰ１００・η」を算出し、更に、ｑ２３部において「ＴＰ／（ＴＰ１００．η）」を算出して（これが、ＶＥＬ作動時の圧力比（Ｐｍ１／Ｐａ）である）、前記図１９のｑ１２部に出力する。
（ｄ−４）全開時体積流量比ＷＱＨ０ＶＥＬ及び実機関体積流量比ＲＱＨ０ＶＥＬの算出
かかる算出は、ＶＥＬ１１２の作動角ＶＣＳ−ＡＮＧＬに基づいて吸気バルブ１０５の開口面積を求め、これを体積流量比に変換することにより行う。
【０１２５】
図２１に制御ブロック図を示す。
図２１において、ｑ３０部では、ＶＥＬ１１２の実作動角ＶＣＳ−ＡＮＧＬに基づいて、あらかじめ設定したテーブルＴＡＡＶＥＬ０を検索して吸気バルブ１０５の開口面積ＡＡＶＥＬ０を算出する。
【０１２６】
ｑ３１部では、図１２のＨ部と同様に、機関回転速度Ｎｅに応じてＶＥＬ開口面積回転補正を行いＡＡＶＥＬとする。
そして、算出したＡＡＶＥＬを、ｑ３２部、ｑ３３部においてそれぞれ機関回転速度Ｎｅ、排気量（シリンダ容積）ＶＯＬ＃で除算して、Ａ／Ｎ／Ｖ特性とする。
【０１２７】
ｑ３４部では、あらかじめ設定した変換テーブルＴＷＱＨ０ＶＥＬ０を検索して、Ａ／Ｎ／Ｖ特性を全開時基本体積流量比ＷＱＨ０ＶＥＬ０へと変換する。
そして、ｑ３５部，３６部において、この全開時基本体積流量比ＷＱＨ０ＶＥＬ０に対して、図１２のＣ部，Ｄ部と同様に、ＩＶＣ補正，残留ガス補正を行い、全開時通過体積流量比ＷＱＨ０ＶＥＬとし、図２０のｑ２０部へ出力する。
【０１２８】
一方、ｑ３６部では、ｑ３４部で変換した全開時基本体積流量比ＷＱＨ０ＶＥＬ０に対して、図１２にＢ部と同様に、バルブ上流圧補正を行ってＲＱＨ０ＶＥＬ０とし、更にｑ３７部においてＩＶＣ補正を行い、実機関基本体積流量比ＲＱＨ０ＶＥＬ１を算出する（これが、図１５において、基本残留ガス量Ｗｃｙｌの算出に用いられる実吸入空気量に相当するものである）。
【０１２９】
そして、ｑ３８部において、更に残留ガス補正を行って、実機関体積流量比ＲＱＨ０ＶＥＬを算出し、図２０のｑ２１部へ出力する。
以上説明したように、本実施形態においては、ＶＥＬ１１２と電子制御スロットル１０４とを協調させた制御を行うので、ＶＥＬ１１２による吸入空気量制御（トルク制御）を可能にしつつ、ＶＥＬ１１２のみでは対応できない負圧要求に対しては、電子制御スロットル１０４を制御し、運転状態に応じて最適な制御を実現できる。
【０１３０】
また、吸気バルブ１０５及び排気バルブ１０７のバルブ作動特性を制御してＮＯｘの低減を図ると共に、機関の残留ガス量を考慮して吸気バルブ１０５の目標バルブ作動特性を設定するので、ＶＥＬ１１２による吸入空気量制御（トルク制御）を精度よく実現できる。
【０１３１】
ここで、本実施形態の特徴として、機関の残留ガス量に含まれる吹き返しガス量の推定に際し、バルブオーバーラップ時の吸気バルブ１０５の開弁タイミングＩＶＯ及びバルブリフト量ＶＣＳ−ＡＮＧＬや排気バルブ１０７の閉弁タイミングＥＶＣについても考慮するので、吸気バルブ及び排気バルブのバルブ作動特性を可変制御するＶＥＬ１１２及びＶＴＣ１１４を備えた内燃機関においても、吹き返しガス量を精度よく推定できる。
【０１３２】
更に、上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術的思想について、以下にその効果と共に記載する。
（イ）請求項３記載の内燃機関の残留ガス量推定装置において、前記実吸入空気量が、吸気バルブのバルブ作動特性に基づいて算出されることを特徴とする内燃機関の残留ガス量推定装置。
【０１３３】
このようにすれば、実際の筒内吸入空気量に基づいて基本残留ガス量を算出できることになるので、エアフローメータの検出値等を用いた場合に生じる応答遅れを回避して、残留ガス量の推定精度を向上できる。
（ロ）請求項１〜３のいずれか１つに記載の内燃機関の残留ガス量推定装置において、前記吹き返しガス量が、吸気圧と機関回転速度との少なくとも一方に応じて補正されることを特徴とする内燃機関の残留ガス量推定装置。
【０１３４】
このようにすれば、所定の基準状態における吹き返しガス量を基本吹き返しガス量として算出すると共に、この基本吹き返しガス量を、吸気圧及び／又は機関回転速度に応じて設定される補正値によって補正することで、演算処理を容易なものにしつつ、吸気圧，機関回転速度の影響を考慮して正確な吹き返しガス量（吹き返し分の残留ガス量）を算出できる。
（ハ）機関の吸気バルブ及び排気バルブの作動特性を可変制御する可変動弁機構を備えた内燃機関において、
前記可変動弁機構により可変制御される前記吸気バルブの開弁タイミング，前記排気バルブの閉弁タイミング，前記吸気バルブのバルブリフト量及び前記排気バルブのバルブリフト量に基づいて、バルブオーバーラップ時における吹き返しガス量を演算することを特徴とする内燃機関の残留ガス量推定装置。
【０１３５】
このようにすれば、吸気バルブと共に排気バルブのバルブリフト量が可変制御される構成において、バルブオーバーラップ時における吸気バルブ及び排気バルブのバルブリフト量の違いによるバルブ開口面積の変化に応じて、吹き返しガス量を精度良く推定できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態における機関の構成図。
【図２】本発明の実施形態におけるＶＥＬ（Ｖａｒｉａｂｌｅ  ｖａｌｖｅ  Ｅｖｅｎｔ  ａｎｄ  Ｌｉｆｔ  機構）の断面図（図３のＡ−Ａ断面図）。
【図３】上記ＶＥＬの側面図。
【図４】上記ＶＥＬの平面図。
【図５】上記ＶＥＬに使用される偏心カムを示す斜視図。
【図６】上記ＶＥＬの低リフト時の作用を示す断面図（図３のＢ−Ｂ断面図）。
【図７】上記ＶＥＬの高リフト時の作用を示す断面図（図３のＢ−Ｂ断面図）。
【図８】上記ＶＥＬにおける揺動カムの基端面とカム面に対応したバルブリフト特性図。
【図９】上記ＶＥＬによるバルブタイミングとバルブリフトの特性図。
【図１０】上記ＶＥＬにおける制御軸の回転駆動機構を示す斜視図。
【図１１】実施形態における吸入空気量制御を示す全体ブロック図。
【図１２】ＶＥＬの目標作動角演算を示すブロック図。
【図１３】バルブ上流圧補正値ＫＭＡＮＩＰの設定を示す図。
【図１４】ＩＶＣ補正値ＫＨＯＳＩＶＣの設定を示すブロック図。
【図１５】残留ガス補正値ＫＲＥＳの設定（残留ガス率、残留ガス量の推定）を示すブロック図。
【図１６】残留ガス補正値ＫＲＥＳの設定（残留ガス率、残留ガス量の推定）を示すブロック図。
【図１７】ＶＴＣ（Ｖａｌｖｅ  Ｔｉｍｉｎｇ  Ｃｏｎｔｒｏｌ機構）の目標作動角演算を示すブロック図。
【図１８】目標スロットル開度の設定演算を示すブロック図。
【図１９】吸気バルブ開度補正値ＫＡＶＥＬの算出を示すブロック図。
【図２０】ＶＥＬ作動時の圧力比（Ｐｍ１／Ｐａ）算出を示すブロック図。
【図２１】全開時体積流量比ＷＱＨ０ＶＥＬ及び実機関体積流量比ＲＱＨ０ＶＥＬの算出を示すブロック図。
【符号の説明】
１０１…内燃機関、１０５…吸気バルブ、１０７…排気バルブ、１１２…ＶＥＬ（Ｖａｒｉａｂｌｅ  ｖａｌｖｅ  Ｅｖｅｎｔ  ａｎｄ  Ｌｉｆｔ  機構）、１１４…ＶＴＣ（Ｖａｌｖｅ  Ｔｉｍｉｎｇ  Ｃｏｎｔｒｏｌ機構）、１１４…コントロールユニット（Ｃ／Ｕ）
【図１】
2004176669.tif 000003
【図２】
2004176669.tif 000004
【図３】
2004176669.tif 000005
【図４】
2004176669.tif 000006
【図５】
2004176669.tif 000007
【図６】
2004176669.tif 000008
【図７】
2004176669.tif 000009
【図８】
2004176669.tif 000010
【図９】
2004176669.tif 000011
【図１０】
2004176669.tif 000012
【図１１】
2004176669.tif 000013
【図１２】
2004176669.tif 000014
【図１３】
2004176669.tif 000015
【図１４】
2004176669.tif 000016
【図１５】
2004176669.tif 000017
【図１６】
2004176669.tif 000018
【図１７】
2004176669.tif 000019
【図１８】
2004176669.tif 000020
【図１９】
2004176669.tif 000021
【図２０】
2004176669.tif 000022
【図２１】
2004176669.tif 000023