(57)【要約】【課題】吸気バルブや該吸気バルブのバルブ作動特性を可変とする可変動弁機構の温度特性に基づく吸入空気量の変動に伴う機関トルクの変動を防止する。【解決手段】吸気バルブのバルブリフト量を可変とする可変動弁機構を備えた機関において、目標体積流量比に基づいて吸気バルブの基本開口面積を算出する一方、検出した実バルブリフト量から開口面積を求め、これを機関温度及び実バルブリフト量に応じた開口面積変化量で補正して実際の開口面積を算出する。前記基本開口面積ＴＡＡＶＥＬ０と実開口面積ＲＥＡＡＶＥＬとの偏差を算出して、この偏差を前記基本開口面積に加算して最終的な目標開口面積とし、これを目標バルブリフト量ＴＧＶＥＬに変換する。そして、吸気バルブのバルブリフト量が前記目標バルブリフト量となるように可変動弁機構を制御する。【選択図】図１３
2004197658.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関の吸気バルブのバルブ作動特性を可変とする可変動弁機構を備えた内燃機関の制御装置であって、
機関温度を検出する機関温度検出手段と、
目標吸入空気量に基づいて前記可変動弁機構を制御する制御手段と、
検出した機関温度に応じて、前記吸気バルブ又は前記可変動弁機構の有する温度特性に基づく吸入空気量の変動を補償する補償手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記可変動弁機構は、バルブリフト量を可変とする構成を含み、
前記補償手段は、前記温度特性に基づくバルブリフト量の変化によって生じる吸入空気量の変動を補償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】
前記補償手段は、前記バルブリフト量が増大する方向に変化するときは、機関出力を低減させ、前記バルブリフト量が減少する方向に変化するときは、機関出力を増大させることを特徴とする請求項２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、吸気バルブのバルブ作動特性を可変とする可変動弁機構を備えた内燃機関の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、吸気バルブ・排気バルブのバルブリフト量を連続的に可変とする構成の可変動弁機構が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この可変動弁機構は、カム軸と略平行に配設された制御軸と、該制御軸の外周に偏心して固定された制御カムと、該制御カムに揺動自在に軸支されたロッカアームと、前記カム軸の回転に応じて前記ロッカアームの一端部を揺動駆動するリンクアーム・偏心カムと、前記ロッカアームの他端部に連係して揺動し吸気バルブ・排気バルブを開閉動作させる揺動カムと、前記制御軸を回転駆動する電磁アクチュエータと、を備える。
【０００４】
そして、上記公報には記載されていないが、作動角センサで検出される前記制御軸の実作動角を、要求のバルブ開特性に対応する目標作動角に一致させるように、前記電磁アクチュエータをフィードバック制御するように構成されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−１４１３２１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、吸気バルブ・排気バルブを含めた可変動弁機構の各要素が、熱変形（熱膨張、熱収縮）してバルブクリアランス等が変化してしまった場合や機関温度によって前記作動角センサの出力特性が変化した場合には、上記のように、検出した前記制御軸の実作動角を目標作動角に制御したとしても所望のバルブリフト量を得られないという問題がある。
【０００７】
特に、バルブリフト量の小さい領域では、前記バルブクリアランス等の変化によってシリンダ吸入空気量が大きく影響してしまい、要求される機関トルクが得られなくなるという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、可変動弁機構の温度特性によって生じる吸入空気量の変動を補償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。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明に係る内燃機関の制御装置は、目標吸入空気量に基づいて吸気バルブのバルブ作動特性を可変とする可変動弁機構を制御する一方、検出した機関温度に応じて、前記吸気バルブ又は前記可変動弁機構の有する温度特性に基づく吸入空気量の変動を補償するようにした。
【００１０】
かかる構成によると、吸気バルブが目標バルブ作動特性になるように可変動動弁機構によって制御されるが、機関温度により変化する吸気バルブ又は可変動弁機構の熱変形（膨張、収縮）やセンサ類の出力特性によって、実際のバルブ作動特性が前記目標バルブ作動特性と異なることによる吸入空気量の変動を補償するので、吸入空気量の変動に伴う機関トルク変動を抑制して、運転状態に応じて要求される機関トルクを得ることができる。
【００１１】
また、請求項２に係る発明は、前記可変動弁機構が吸気バルブのバルブリフト量を可変とする構成を含み、前記温度特性に基づくバルブリフト量の変化によって生じる吸入空気量の変動を補償するようにした。
【００１２】
このようにすれば、前記熱変形やセンサ出力特性の影響によってバルブリフト量の変化し、吸入吸気量が変動した場合でも、機関トルクの変動を抑制できる。さらにまた、請求項３に係る発明は、前記バルブリフト量が増大する方向に変化するときは、機関出力を低減させ、前記バルブリフト量が減少する方向に変化するときは、機関出力を増大させるようにした。
【００１３】
バルブリフト量が増大する方向に変化すれば吸入空気量も増加することになるから、その分を相殺させるべく機関出力を低減させるように、逆に、バルブリフト量が減少する方向に変化すれば吸入空気量も減少することになるから、その分を補うべく機関出力を増大させることで、機関トルクの変動を抑制すると共に、要求される機関トルクを得ることができる。
【００１４】
【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。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。
【００１５】
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、フロント触媒１０８及びリア触媒１０９で浄化された後、大気中に放出される。
前記吸気バルブ１０５は、可変バルブ作動角／リフト機構（ＶＥＬ）１１２によってバルブリフト量及びバルブ作動角が連続的に変えられると共に、可変バルブタイミング機構ＶＴＣ１１３によってバルブタイミングが連続的に変えられるようになっている。なお、バルブリフト量とバルブ作動角とは、一方の特性が決まれば他方の特性も決まるように同時に変えられる。
【００１６】
一方、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によって一定のバルブリフト量及びバルブ作動角を保って開閉駆動される。
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）１１４には、アクセル開度ＡＶＯを検出するアクセルペダルセンサＡＰＳ２０１、前記吸気通路１０２の上流部で空気量Ｑａを検出するエアフローメータ２０２、クランク軸１２０から回転信号Ｎｅを取り出すクランク角センサ２０３、スロットル弁１０３ｂの開度ＴＶＯを検出するスロットルセンサ２０４、機関１０１の冷却水温度Ｔｗを検出する水温センサ２０５、スロットル弁１０３ｂより下流側の吸気マニホールド圧ｐｍを検出する吸気圧センサ２０６等の各種センサ類からの検出信号が入力される。
【００１７】
そして、スロットル弁１０３ｂの開度及び吸気バルブ１０５の作動特性によって、目標負圧（目標Ｂｏｏｓｔ）を発生させつつ、アクセル開度に対応する目標吸入空気量が得られるように、アクセルペダルセンサＡＰＳ２０１で検出されるアクセルペダルの開度ＡＰＯ等に応じて前記電子制御スロットル１０４、前記ＶＥＬ１１２及び前記ＶＴＣ１１３を制御する。
【００１８】
また、各気筒の吸気バルブ１０５上流側の吸気ポート１３０には、電磁式の燃料噴射弁１３１が設けられ、該燃料噴射弁１３１は、前記Ｃ／Ｕ１１４からの噴射パルス信号によって開弁駆動され、所定圧力に調整された燃料を噴射供給する。燃焼室１０６に臨む点火栓１３２は、前記Ｃ／Ｕ１１４からの点火信号によって駆動され、燃焼室１０６内の混合気に火花点火を行う。
【００１９】
ここで、前記ＶＥＬ１１２及びＶＴＣ１１３の構造を詳細に説明する。但し、これらは一例であり、これに限るものではない。
まず、ＶＥＬ１１２について説明する。本実施形態における前記ＶＥＬ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（前記駆動軸）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１１０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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。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。
【００２６】
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。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。
【００２７】
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。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。
【００２８】
前記制御軸１６は、図１０に示すように、一端部に設けられたアクチュエータ（ＤＣサーボモータ）１２１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いる。そして、前記制御軸１６の作動角を前記アクチュエータ１２１で変化させることによって、制御カム１７の軸心Ｐ１に対する制御軸１６の軸心Ｐ２の位置を変化し、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）。
【００２９】
より具体的に説明すると、図１０において、前記ＤＣサーボモータ１２１は、その回転軸が前記制御軸１６に平行となるよう配置されており、該回転軸の先端には、第１かさ歯車１２２が軸支されている。
【００３０】
前記制御軸１６の先端には、一対のステー１２３ａ、１２３ｂが固定されており、該一対のステー１２３ａ、１２３ｂの先端部の間にはナット１２４が固定されている。
【００３１】
また、前記ナット１２４に噛み合わされるネジ棒１２５の端部には、前記第１かさ歯車１２２と噛み合う第２かさ歯車１２６が軸支されており、前記ＤＣサーボモータ１２１の回転が前記ネジ棒１２５に伝達されるようになっている。
【００３２】
そして、前記ＤＣサーボモータ１２１によってネジ棒１２５が回転し、該ネジ棒１２５に噛み合うナット１２４の位置がネジ棒１２５の軸方向に変位することで制御軸１６が回転される。なお、ナット１２４の位置が第２かさ歯車１２６に近づく方向が、バルブリフト量が小さくなる方向となっており、逆に、ナット１２４の位置を第２かさ歯車１２６から遠ざかる方向が、バルブリフト量が大きくなる方向となっている。これにより、極めて微少リフト量又はリフト量０から広い範囲の間でバルブリフト量を連続的に可変とすることができるようになっている。
【００３３】
また、前記制御軸１６の先端には、図１０に示すように、該制御軸１６の作動角を検出するポテンショメータ式の作動角センサ２０９が設けられており、該作動角センサ２０９で検出される実作動角（ＲＥＶＥＬ）が目標作動角（ＴＧＶＥＬ）に一致するように、前記Ｃ／Ｕ１１４が前記ＤＣサーボモータ１２１をフィードバック制御する。
【００３４】
次に、ＶＴＣ１１３について説明する。本実施形態におけるＶＴＣ１１３は、ベーン式の可変バルブタイミング機構であり、クランク軸に対するカム軸の回転位相を変化させてバルブ作動角一定のままバルブタイミングを制御する。図１１において、ＶＴＣ１１３は、クランク軸１２０によりタイミングチェーンを介して回転駆動されるカムスプロケット５１（タイミングスプロケット）と、吸気側カム軸１３の端部に固定されてカムスプロケット５１内に回転自在に収容された回転部材５３と、該回転部材５３をカムスプロケット５１に対して相対的に回転させる油圧回路５４と、カムスプロケット５１と回転部材５３との相対回転位置を所定位置で選択的にロックするロック機構６０とを備えている。
【００３５】
前記カムスプロケット５１は、外周にタイミングチェーン（又はタイミングベルト）が噛合する歯部を有する回転部（図示省略）と、該回転部の前方に配置されて前記回転部材５３を回転自在に収容するハウジング５６と、該ハウジング５６の前後開口を閉塞するフロントカバー、リアカバー（図示省略）とから構成される。
【００３６】
前記ハウジング５６は、前後両端が開口形成された円筒状を呈しており、その内周面には、それぞれハウジング５６の軸方向に沿って設けられた略台形状の４つの隔壁部６３が９０°間隔で突設されている。
【００３７】
前記回転部材５３は、吸気側カム軸１３の前端部に固定されており、円環状の基部７７の外周面に９０°間隔で第１〜第４ベーン７８ａ〜７８ｄが設けられている。
【００３８】
前記第１〜第４ベーン７８ａ〜７８ｄは、それぞれ前記隔壁部６３と逆の台形状を呈しており、各隔壁部６３間の凹部に配置されて該凹部を回転方向の前後に隔成する。前記第１〜第４ベーン７８ａ〜７８ｄそれぞれの両側と各隔壁部６３の両側面との間には、進角側油圧室８２と遅角側油圧室８３とが形成される。
【００３９】
前記ロック機構６０は、ロックピン８４が、前記回転部材５３の最大遅角側の回動位置（基準作動状態）において係合孔（図示省略）に係入することで回転部材５３をロックするようになっている。
【００４０】
前記油圧回路５４は、前記進角側油圧室８２に対して油圧を給排する第１油圧通路９１と、遅角側油圧室８３に対して油圧を給排する第２油圧通路９２と、の２系統の油圧通路を有し、この両油圧通路９１、９２には、供給通路９３とドレン通路９４ａ、９４ｂとが、それぞれ通路切り換え用の電磁切換弁９５を介して接続されている。
【００４１】
前記供給通路９３には、オイルパン９６内の油を圧送するエンジン駆動のオイルポンプ９７が設けられており、また、ドレン通路９４ａ、９４ｂの下流端がオイルパン９６に連通している。
【００４２】
前記第１油圧通路９１は、前記回転部材５３の基部７７内に略放射状に形成されて各進角側油圧室８２に連通する４本の分岐路９１ｄに接続され、第２油圧通路９２は、各遅角側油圧室８３に開口する４つの油孔９２ｄに接続される。
【００４３】
前記電磁切換弁９５は、内部のスプール弁体が各油圧通路９１、９２と、供給通路９３及びドレン通路９４ａ、９４ｂと、を相対的に切り換え制御するようになっている。
【００４４】
そして、前記Ｃ／Ｕ１１４は、前記電磁切換弁９５を駆動する電磁アクチュエータ９９に対する通電量を、ディザ信号が重畳されたデューティ制御信号に基づいて制御する。
【００４５】
例えば、電磁アクチュエータ９９にデューティ比０％の制御信号（ＯＦＦ信号）を出力すると、オイルポンプ４７から圧送された作動油は、第２油圧通路９２を通って遅角側油圧室８３に供給されると共に、進角側油圧室８２内の作動油が、第１油圧通路９１を通って第１ドレン通路９４ａからオイルパン９６内に排出される。従って、遅角側油圧室８３の内圧が高、進角側油圧室８２の内圧が低となって、回転部材５３は、ベーン７８ａ〜７８ｂを介して最大遅角側に回転し、これにより、吸気バルブ１０５の開期間（開時期及び閉時期）が遅くなる。
【００４６】
一方、電磁アクチュエータ９９にデューティ比１００％の制御信号（ＯＮ信号）を出力すると、作動油は、第１油圧通路９１を通って進角側油圧室８２内に供給されると共に、遅角側油圧室８３内の作動油が第２油圧通路９２及び第２ドレン通路９４ｂを通ってオイルパン９６に排出され、遅角側油圧室８３が低圧になる。従って、前記回転部材５３は、ベーン７８ａ〜７８ｄを介して進角側へ最大に回転し、これにより、吸気バルブ１０５の開期間（開時期及び閉時期）が早くなる。
【００４７】
以上の構成において、前記Ｃ／Ｕ１１４は、前記ＶＥＬ１１２によって吸気バルブ１０５のバルブリフト量を制御することで吸入空気量制御を実行しつつ、燃料噴射制御及び点火時期制御を実行する。
【００４８】
前記燃料噴射制御は、具体的には、以下のようにして行う。
まず、前記エアフローメータ２０２からの信号に基づいて検出される空気量Ｑａと、前記クランク角センサ２０３からの信号に基づいて検出される機関回転速度Ｎｅとから、次式のようにして理論空燃比相当の基本燃料噴射量Ｔｐを算出する。
【００４９】
Ｔｐ＝Ｋ・Ｑａ／Ｎｅ （Ｋは定数）
そして、次式のようにして最終的な燃料噴射量Ｔｉを算出して、算出した燃料噴射量Ｔｉに相当する噴射パルス信号を機関（エンジン）回転に同期した所定のタイミングで前記燃料噴射弁１３１に出力して燃料噴射を実行する。
【００５０】
Ｔｉ＝Ｔｐ×ＴＧＬＭＤ×α（ＴＧＬＭＤ：目標空燃比、α：空燃比フィードバック補正係数）
また、点火時期制御は、機関回転速度Ｎｅと前記スロットルセンサ２０４からの信号に基づいて検出されるスロットル開度ＴＶＯとに基づいて、（これらをパラメータとして）あらかじめ定めたマップを参照することにより点火時期ＡＤＶを算出し、この点火時期ＡＤＶを前記点火栓１３２に出力することにより行う。
【００５１】
ここで、図１２に示すように、前記作動角センサ２０９で検出される制御軸１６の作動角を同一の作動角とした場合（同一のバルブリフト量となるようにＶＥＬ１１２を制御した場合）でも、機関温度によっては、実際のバルブリフト量が変化してしまうことが判明した（本実施形態では、機関温度が高いほどバルブリフト量が小さくなる）。
【００５２】
かかる変化には、前記吸気バルブ１０５及びＶＥＬ１１２を構成する各要素の温度特性による変化（熱変形によるバルブクリアランスの変化や前記作動角センサ２０９の出力特性の変動等）が含まれると考えられるが、かかる変化分を考慮した制御を行わないと、ＶＥＬ１１２による吸入空気量制御が精度よく行えず、機関トルクも変動してしまうことになる。
【００５３】
そこで、本実施形態では、かかる温度特性によってバルブリフト量が変化することに伴う吸入空気量（機関出力トルク）の変動を補償するため、後述するように、前記ＶＥＬ１１２の目標作動角、スロットル弁１０３ｂの目標開度、燃料噴射量又は点火時期といった機関制御量のいずれかを機関温度に応じて補正し、補正後の機関制御量に基づいて機関を制御するようにしている。
【００５４】
以下、Ｃ／Ｕ１１４によって実行される本発明の制御について説明する。
なお、以下の説明では、ＶＥＬ１１２の温度特性によって機関温度が高くなるほどバルブリフト量が小さくなる場合を例に説明しているが、例えば、ＶＥＬ１１２の温度特性によって異なる傾向（例えば、機関温度が高くなるほどバルブリフト量が大きくなる）の場合には、適宜それに応じた補正を行うものとする。
【００５５】
図１３〜図１６は、前記吸入空気量の変動に対する補償制御の第１実施形態を示し、前記温度特性を考慮して前記ＶＥＬ１１２の目標作動角（目標バルブリフト量）を設定するようにしたものである。
【００５６】
図１３は、第１実施形態における前記ＶＥＬ１１２の目標作動角ＴＧＶＥＬの設定を示すブロック図である。図１３において、目標体積流量比演算部３０１では、以下のようにして内燃機関１０１の目標体積流量比ＴＱＨ０ＳＴ（目標吸入空気量）を算出する。
【００５７】
まず、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（アイドル時要求空気量）を算出する。
【００５８】
そして、前記要求空気量Ｑ０とＩＳＣ要求空気量ＱＩＳＣと合計を、全要求空気量Ｑとして求め（Ｑ＝Ｑ０＋ＱＩＳＣ）、この全要求空気量Ｑを、機関回転速度Ｎｅ及び有効排気量（シリンダ総容積）ＶＯＬ＃で除算することで、要求空気量（ＲＥＱＧＡＳ）相当の目標体積流量比ＴＱＨ０ＳＴ（＝Ｑ／（Ｎｅ・ＶＯＬ＃））を算出する。
【００５９】
そして、補正部３０２において、前記目標体積流量比ＴＱＨ０ＳＴをスロットル弁１０３ｂの開度に応じて発生する吸気バルブ１０５の上流圧に対応させたものとするため、及び、吸気バルブ１０５の閉弁タイミング（ＩＶＣ）によって変化する有効シリンダ容積に対応させたものとするため、吸気バルブの上流圧に応じた補正及び吸気バルブの閉弁タイミングに応じた補正を行ってＴＱＨ０ＳＴ１とする。
【００６０】
第１変換部３０３では、補正後の目標体積流量比ＴＱＨ０ＳＴ１を、図に示すような変換テーブルを用いて状態量ＶＡＡＮＶ（Ａ／Ｎ／Ｖ特性）に変換し、第１乗算部３０４にて機関回転速度Ｎｅ、第２乗算部３０５にて排気量ＶＯＬ＃を乗算して基本目標バルブ開口面積ＴＡＡＶＥＬ０とする。なお、上記変換テーブルは、圧縮性流体の一次元定常流れの式に基づいて、体積流量比ＱＨ０とＡ／Ｎ／Ｖ特性との関係をあらかじめ求めて作成したものである。
【００６１】
一方、開口面積変換部３０６では、図に示すような変換テーブルを用いて作動角センサ２０９の検出した実作動角（バルブリフト量）ＲＥＶＥＬをバルブ開口面積ＲＥＡＡＶＥＬ０に変換する。なお、かかる変換テーブルは、ＶＥＬ１１２の作動角と開口面積との関係をあらかじめ求めて作成したものである。
【００６２】
また、開口面積変化量算出部３０７では、機関温度ｔｅｍｐ（冷却水温度Ｔｗ又は油温）及び実作動角ＲＥＶＥＬに基づいて、図に示すようなマップを参照して前記吸気バルブ１０５又はＶＥＬ１１２の温度特性に基づく開口面積変化量ｄＡＡＶＥＬを算出する。なお、かかるマップは、機関温度に応じて変化する開口面積分をあらかじめ求めて作成したものである。
【００６３】
前記開口面積変化量ｄＡＡＶＥＬは、切換出力部３０８に出力され、該切換出力部３０８では、前記実作動角ＲＥＶＥＬに応じて出力を切り換える。すなわち、実作動角ＲＥＶＥＬが所定値ＬＭＶＥＬ＃以下である場合には、前記開口面積変化量ｄＡＡＶＥＬを出力し、実作動角ＲＥＶＥＬが所定値ＬＭＶＥＬ＃を超えるときは、０を出力する。このようにするのは、バルブリフト量がある程度大きい場合は、機関温度によるバルブリフト量変化の吸入空気量の変動に対する影響が無視できる程度になるからであり、この結果、実作動角ＲＥＶＥＬが所定値ＬＭＶＥＬ＃以下の場合にのみ、吸入空気量変動の補償が行われることになる。
【００６４】
第１加算部３０９では、前記バルブ開口面積ＲＥＡＡＶＥＬ０に前記開口面積変化量ｄＡＡＶＥＬを加算する。なお、本実施形態では、機関温度が高くなるほど（同じ作動角であっても）バルブリフト量が小さくなるので前記開口面積変化量ｄＡＡＶＥＬは負の値（＜０）として設定されることになる。
【００６５】
第３乗算部３１０では、更に、開口面積回転補正値ＫＨＯＳＮＥを乗算して実バルブ開口面積ＲＥＡＡＶＥＬとする。かかる開口面積補正値ＫＨＯＳＮＥを乗算するのは、ＶＥＬ１１２の特性上、機関回転速度Ｎｅの上昇によって慣性力が増加してバルブ開口面積が増えてしまうことを考慮した補正を行うためである。なお、ここで用いる開口面積補正値ＫＨＯＳＮＥは、開口面積補正値設定部３１１において、実作動角ＲＥＶＥＬと機関回転速度Ｎｅとに基づいて、あらかじめ作成した図に示すようなマップを参照して設定される。
【００６６】
前記基本目標バルブ開口面積ＴＡＡＶＥＬ０及び前記実バルブ開口面積ＲＥＡＡＶＥＬは減算部３１１に出力され、該減算部３１１では、その偏差ＥＡＡＶＥＬ（＝ＴＡＡＶＥＬ０−ＲＥＡＡＶＥＬ）を算出した後、第２加算部３１２において、前記基本目標バルブ開口面積ＴＡＡＶＥＬ０に前記偏差ＥＡＡＶＥＬを加算して目標バルブ開口面積ＴＡＡＶＥＬとする。
【００６７】
そして、第２変換部３１３では、前記目標バルブ開口面積ＴＧＡＡＶＥＬを図に示すような変換テーブルを用いて目標作動角ＴＧＶＥＬに変換し、この目標作動角ＴＧＶＥＬを出力する。
【００６８】
これにより、ＶＥＬ１１２の実作動角ＲＥＶＥＬは、前記目標作動角ＴＧＶＥＬとなるように前記ＶＥＬ１１２のアクチュエータ２０１が駆動され、前記実バルブ開口面積ＲＥＡＡＶＥＬが目標バルブ開口面積ＴＧＡＡＶＥＬへと制御されることになる。この結果、熱変形等の温度特性に基づくバルブリフト量の変化分を考慮してＶＥＬ１１２を制御することができるので精度のよい吸入空気量制御を実行できる。なお、上記制御において、前記目標体積流量比ＴＱＨ０ＳＴに基づいて算出される基本目標バルブ開口面積ＴＧＡＡＶＥＬ０に偏差ＥＡＡＶＥＬを加算して目標バルブ開口面積ＴＧＡＡＶＥＬとしたのは、良好な応答性を確保するためである。
【００６９】
図１４は、第１実施形態における前記ＶＴＣ１１３の目標位相角ＴＧＶＴＣの設定を示すブロック図である。図１４において、ＶＴＣ目標角度演算部３２１では、前記目標体積流量比ＴＱＨ０ＳＴ及び機関回転速度Ｎｅに基づいて、図に示すようなあらかじめ作成したマップを参照して前記ＶＴＣ１１３における目標位相ＴＧＶＴＣ（目標進角量）を算出し、この目標位相ＴＧＶＴＣを出力する。
【００７０】
これにより、現在の回転位相ＶＴＣＮＯＷが前記目標位相ＴＧＶＴＣとなるように、前記ＶＴＣ１１３の電磁アクチュエータ９９に対する通電量が制御されることになる。ここで、前記目標体積流量比ＴＱＨ０ＳＴが大きく、かつ、機関回転速度Ｎｅが高いほど、バルブタイミングが遅角側となる目標位相角ＴＧＶＴＣが設定されるようになっている。
【００７１】
図１５は、第１実施形態におけるスロットル弁１０３ｂの目標開度ＴＤＴＶＯの設定を示すブロック図である。図１５において、第１変換部３３１では、図に示すような変換テーブルを用いて、前記目標体積流量比ＴＱＨ０ＳＴを状態量ＡＡＮＶ０に変換する。なお、かかる状態量ＡＡＮＶ０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。
【００７２】
次に、第１乗算部３３２及び第２乗算部３３３において、前記状態量ＡＡＮＶ０に機関回転速度Ｎｅ、排気量ＶＯＬ＃がそれぞれ乗算され、基本スロットル開口面積ＴＶＯＡＡ０とする。なお、かかる基本スロットル開口面積ＴＶＯＡＡ０は、吸気バルブ１０５が基準のバルブ作動特性（以下、これをＳｔｄ．バルブ作動特性という）であるときに要求されるスロットル開口面積である。
【００７３】
第３乗算部３３４では、前記基本スロットル開口面積ＴＶ０ＡＡ０に、吸気バルブ開度補正値ＫＡＶＥＬを乗算することにより、実際の吸気バルブ１０５の作動特性（すなわち、前記Ｓｔｄ．バルブ作動特性から変化）に応じた補正を行って、スロットル開口面積ＴＶＯＡＡとする。なお、前記吸気バルブ開度補正値ＫＡＶＥＬの設定については後述する（図１６参照）。
【００７４】
そして、第２変換部３３５では、図に示すような変化テーブルを用いて、前記スロットル開口面積ＴＶＯＡＡをスロットル弁１０３ｂの目標開度（角度）ＴＤＴＶＯに変換し、この目標開度ＴＤＴＶＯを出力する。これにより、スロットル弁１０３ｂの開度が前記目標開度ＴＤＴＶＯとなるように、前記電子制御スロットル１０４が制御され、目標負圧を発生させる。
【００７５】
図１６は、前記吸気バルブ開度補正値ＫＡＶＥＬの算出を示すブロック図である。この吸気バルブ開度補正値ＫＡＶＥＬは、吸気バルブ１０５の作動特性が（Ｓｔｄ．バルブ作動特性から）変化しても一定の空気量を確保するために設定されるもので、具体的には、以下のようにして算出される。
【００７６】
まず、スロットル弁１０３ｂを通過する空気流量Ｑｔｈ（ｔ）（ｋｇ／ｓｅｃ）は、次式（１）、（２）のように表すことができる。
【００７７】
【数１】
2004197658.tif 000003
【００７８】
但し、Ｐａ：大気圧（Ｐａ）、Ｐｍ：マニホールド圧（Ｐａ）、Ｔａ：外気温度（Ｋ）、Ａｔ：スロットル開口面積（ｍ2）である。
これより、吸気バルブ１０５の作動特性が変化（例えば、状態０→状態１に変化）しても空気量を一定にするためには、次式（３）が成立する必要がある。
【００７９】
【数２】
2004197658.tif 000004
【００８０】
但し、Ｐａ：大気圧、Ｔａ：外気温、Ｐｍ０：Ｓｔｄ．バルブ作動特性時の目標マニホールド圧、Ｐｍ１：バルブ作動特性変化後の目標マニホールド圧、Ａｔ０：Ｓｔｄ．バルブ作動特性時のスロットル弁開口面積、Ａｔ１：バルブ作動特性変化後のスロットル開口面積である。
【００８１】
従って、この場合のＳｔｄ．バルブ作動特性時のスロットル開口面積Ａｔ０とバルブ作動特性変化後（すなわち、ＶＥＬ１１２動作時）のスロットル開口面積との関係は、次式（４）のようになり、これが、吸気バルブ開度補正値ＫＡＶＥＬである。
【００８２】
【数３】
2004197658.tif 000005
【００８３】
そこで、まず、基準圧力比算出部３４１では、前記Ｓｔｄ．バルブ作動特性における目標マニホールド圧Ｐｍ０と大気圧Ｐａとの比（Ｐｍ０／Ｐａ；基準圧力比）を、目標体積流量比ＴＱＨ０ＳＴと機関回転速度Ｎｅに基づいて、図中に示すように、あらかじめ全性能的に割り付けられたマップを参照して求める。
【００８４】
そして、ＫＰＡ０算出部３４２おいて、前記基準圧力比（Ｐｍ０／Ｐａ）に基づいて、図に示すようなテーブルＴＢＬＫＰＡ０を検索してＫＰＡ０を算出する。なお、前記ＫＰＡ０は、次式（５）で表せるものであり、前記式（４）の分子に相当する。
【００８５】
【数４】
2004197658.tif 000006
【００８６】
一方、ＫＰＡ１算出部３４３では、目標圧力比（Ｐｍ０／Ｐａ）に基づいて、図に示すテーブルＴＢＬＫＰＡ１を検索してＫＰＡ１を算出する。なお、前記ＫＰＡ１は、次式（６）で表せるものであり、前記式（４）の分母に相当する。
【００８７】
【数５】
2004197658.tif 000007
【００８８】
そして、除算部３４４において、前記ＫＰＡ０をＫＰＡ１で除算して吸気バルブ開度補正値ＫＡＶＥＬ（＝ＫＰＡ０／ＫＰＡ１）を算出し、これを前記第３乗算部（図１５のブロック３３４）に出力する。
【００８９】
図１７〜図１８は、前記吸入空気量の変動に対する補償制御の第２実施形態を示し、前記ＶＥＬ１１２の目標バルブタイミングを補正するようにしたものである。
【００９０】
図１７は、第２実施形態における前記ＶＥＬ１１２の目標作動角ＴＧＶＥＬの設定を示すブロック図である。図１７において、ブロック４０１から４０５までは、前記第１実施形態における図１３のブロック３０１から３０５までと同様である。ただし、本実施形態では、算出した目標バルブ開口面積ＴＡＡＶＥＬ(第１実施形態の基本目標バルブ開口面積ＴＡＡＶＥＬ０に相当する）をそのまま第２変換部４０６に出力し、該第２変換部４０６において、前記目標バルブ開口面積ＴＡＡＶＥＬを目標作動角ＴＧＶＥＬに変換し、この目標作動角ＴＧＶＥＬを出力する。
【００９１】
図１８は、第２実施形態における前記ＶＴＣ１１３の目標位相角ＴＧＶＴＣの設定を示すブロック図である。図１８において、ブロック４１１から４１５までは、前記第１実施形態における図１３のブロック３０６から３１１までと同様である。そして、算出した実バルブ開口面積ＲＥＡＡＶＥＬを第１除算部４１６において機関回転速度Ｎｅで除算し、第２除算部４１７において排気量ＶＯＬ＃で除算して状態量ＲＥＶＡＡＮＶ（Ａ／Ｎ／Ｖ特性）に変換する。
【００９２】
変換部４１８では、前記状態量ＲＥＶＡＡＮＶを、図に示すような変換テーブルを用いて実際の吸入空気量（ＲＥＡＬＧＡＳ）相当の体積流量比（実体積流量比）ＲＥＱＨ０に変換する。なお、かかる変換テーブルは、圧縮性流体の一次元定常流れの式に基づいて、体積流量比ＱＨ０とＡ／Ｎ／Ｖ特性との関係をあらかじめ求めて作成したものである。
【００９３】
除算部４１９では、目標吸入空気量相当の目標体積流量比ＴＱＨ０ＳＴを前記実体積流量比ＲＥＱＨ０で除算して体積流量比変化割合ＧＡＩＮＴＱＨ０（＝ＴＱＨ０ＳＴ／ＲＥＱＨ０）を算出する。
【００９４】
乗算部４２０では、目標体積流量比ＴＱＨ０ＳＴに前記体積流量変化割合ＧＡＩＮＴＱＨ０を乗算して、最終的な目標体積流量比ＴＱＨ０ＳＴ１を算出する。
そして、ＶＴＣ目標角度演算部４２１（前記第１実施形態における図１３のブロック３２１と同様）において、前記最終的な目標体積流量比ＴＱＨ０ＳＴ１及び機関回転速度Ｎｅとに基づいて図に示すようなあらかじめ作成したマップを参照して前記ＶＴＣ１１３における目標位相角ＴＧＶＴＣ（目標進角量）を算出し、この目標位相角ＴＧＶＴＣを出力する。
【００９５】
これにより、熱変形等の温度特性に基づくバルブリフト量の変化に伴う吸入空気量の変動分を考慮してＶＴＣ１１３を制御できるので、吸入空気量制御の精度を向上できる。
【００９６】
なお、本実施形態におけるスロットル弁１０３ｂの目標開度ＴＤＴＶＯの設定については、前記第１実施形態と同様であるので説明を省略する（図１５、図１６参照）。
【００９７】
図１９は、前記吸入空気量の変動に対する補償制御の第３実施形態を示し、スロットル弁１０３ｂの目標開度を補正するようにしたものである。
本実施形形態において、ＶＥＬ１１２の目標作動角ＴＧＶＥＬは、前記第２実施形態における図１７と同様に設定し、ＶＴＣ１１３の目標位相角ＴＧＶＴＣは、前記第１実施形態における図１４と同様に設定するものとする。
【００９８】
図１９は、第３実施形態におけるスロットル弁１０３ｂの目標角度を設定するブロック図である。図１９において、ブロック５０１から５１０までは、前記第２実施形態における図１８のブロック４１１から４２０までと同様である。
【００９９】
また、ブロック５１１から５１５までは、目標体積流量比ＴＱＨ０ＳＴが、これに前記体積流量比変化割合ＧＡＩＮＴＱＨ０を乗算した最終的な目標体積流量比ＴＱＨ０ＳＴ１となっていることを除き、前記第１実施形態における図１５のブロック３３１から３３５と同様である。
【０１００】
これにより、熱変形等の温度特性に基づくバルブリフト量の変化に伴う吸入空気量の変動分を考慮して電子制御スロットル１０４を制御できるので、吸入吸気量制御の精度を向上できる。
【０１０１】
図２０は、前記吸入空気量の変動に対する補償制御の第４実施形態を示し、前記基本燃料噴射量Ｔｐ及び点火時期ＩＴを補正するようにしたものである。
本実施形態において、ＶＥＬ１１２の目標作動角ＴＧＶＥＬは、前記第２実施形態における図１７と同様に設定し、ＶＴＣ１１３の目標位相角ＴＧＶＴＣは、前記第１実施形態における図１４と同様に設定し、スロットル弁１０３ｂの目標角度ＴＤＴＶＯは、前記第１実施形態の図１５と同様に設定するものとする。
【０１０２】
図２０において、ブロック６０１から６０８までは、前記第２実施形態における図１８のブロック４１１から４１８まで（及び前記第３実施形態における図１９のブロック５０１から５０８まで）と同様である。
【０１０３】
そして、減算部６０９において、前記目標体積流量比ＴＱＨ０ＳＴと前記実体積流量比ＲＥＱＨ０との偏差ＥＱＨ０（＝ＴＱＨ０ＳＴ−ＲＥＱＨ０）を算出し、該偏差ＥＱＨ０を燃料噴射量補正部５６０及び点火時期補正部６１１に出力する。
【０１０４】
燃料噴射量補正部６１０では、前記偏差ＥＱＨ０に基づいて基本燃料噴射量Ｔｐを補正する。具体的には、前記偏差ＥＱＨ０＜０の場合は、実際の吸入空気量が目標吸入空気量よりも多くなっているので、基本燃料噴射量Ｔｐを減量するように、前記偏差ＥＱＨＯ＞０の場合は、実際の吸入空気量が目標吸入空気量よりも少なくなっているので、基本燃料噴射量Ｔｐを増量するように補正する。そして、かかる補正が行われた後、最終的な燃料噴射量Ｔｉが算出される。これにより、熱変形等の温度特性によるバルブリフト量の変化に伴って吸入空気量が変動しても、要求された機関トルクを確保できる。
【０１０５】
一方、点火時期補正部６１１では、前記偏差ＥＱＨ０に基づいて点火時期ＩＴの補正を行う。具体的には、前記偏差ＥＱＨ０＜０の場合は、実際の吸入空気量が目標吸入空気量よりも多くなっており、要求される機関トルクよりも大きなトルクを発生してしまうため、その分を相殺するように、点火時期ＡＤＶを遅角させる。これにより、熱変形等の温度特性に基づくバルブリフト量の変化に伴って吸入空気量が増大しても、機関トルクの変動を防止して要求された機関を確実に得ることができる。
【０１０６】
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１から請求項３のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置において、前記補償手段は、目標吸入空気量に基づいて設定されるバルブリフト量、バルブタイミング、機関の吸気通路の介装されたスロットル弁の開度、燃料噴射量又は点火時期のいずれかを補正することにより前記吸入空気量の変動を補償することを特徴とする。
【０１０７】
このようにすれば、吸気バルブ又は可変動弁機構の各要素の熱変形等に伴う吸入空気量の変動及び機関出力の変動を効果的に相殺できる。
（ロ）請求項２、３又は上記（イ）のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置において、前記補償手段は、バルブリフト量が所定値以下のときにのみ、前記吸入空気量の変動を補償することを特徴とする。
【０１０８】
バルブリフト量がある程度以上大きくなると、バルブリフト量の変化による吸入空気量変動が比較的小さくなることから、補償制御を必要最小限に抑えることができ、制御の簡素化、容易化を図ることができる。
（ハ）請求項２、３、上記（イ）又は（ロ）のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置において、前記可変動弁機構は、バルブリフト量を０又はその近傍の微少バルブリフト量まで連続的に可変とするものであることを特徴とする。
【０１０９】
このようにすれば、可変動弁機構による吸入空気量制御を広範囲に行うことができると共に、バルブリフト量の変化による吸入空気量変動が大きくなる微少バルブリフト領域において、前記補償制御を効果的に実行できる。
（ニ）請求項１〜請求項３、上記（イ）〜（ハ）のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置において、前記可変動弁機構は、クランク軸に同期して回転する駆動軸と、前記駆動軸に固定された駆動カムと、揺動することで前記吸気バルブを開閉作動する揺動カムと、一端で前記駆動カム側と連係し他端で前記揺動カム側と連係する伝達機構と、前記伝達機構の姿勢を変化させる制御カムを有する制御軸と、前記制御軸を回動するアクチュエータと、を含んで構成され、前記アクチュエータにより前記制御軸を回動制御することにより吸気バルブのバルブリフト量を連続的に変化させることを特徴とする。
【０１１０】
このようにすれば、アクチュエータによって制御軸を回動制御することで、吸気バルブのバルブリフト量を連続的に変化させて吸入空気量制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における内燃機関のシステム構成図。
【図２】実施の形態における可変バルブ作動角／リフト機構（ＶＥＬ）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機構の平面図。
【図５】上記ＶＥＬに使用される偏心カムの斜視図。
【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てバルブリフト特性図。
【図９】上記ＶＥＬの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】実施の形態における可変バルブタイミング機構（ＶＴＣ）を示す断面図。
【図１２】吸気バルブ又はＶＥＬの温度特性に基づくバルブリフト量の変化を示す図。
【図１３】第１実施形態におけるＶＥＬの目標作動角ＴＧＶＥＬの設定を示すブロック図。
【図１４】第１実施形態におけるＶＴＣの目標位相角ＴＧＶＴＣの設定を示すブロック図。
【図１５】第１実施形態におけるスロットル弁の目標開度ＴＤＴＶＯの設定を示すブロック図。
【図１６】上記スロットル弁の目標開度ＴＤＴＶＯの設定に用いる吸気バルブ開度補正値ＫＡＶＥＬの算出を示すブロック図。
【図１７】第２実施形態におけるＶＥＬの目標作動角ＴＧＶＥＬの設定を示すブロック図。
【図１８】第２実施形態におけるＶＴＣの目標位相角ＴＧＶＴＣの設定を示すブロック図。
【図１９】第３実施形態におけるスロットル弁の目標開度ＴＤＴＶＯの設定を示すブロック図。
【図２０】第４実施形態における燃料噴射量Ｔｉの設定及び点火時期ＡＤＶの設定を示すブロック図。
【符号の説明】
１０１…内燃機関、１０５…吸気バルブ、１０７…排気バルブ、１１２…可変バルブ作動角／リフト機構（ＶＥＬ）、１１３…可変バルブタイミング機構（ＶＴＣ）、１１４…コントロールユニット（Ｃ／Ｕ）、１２７…作動角センサ、２０３…クランク角センサ、２０４…カムセンサ、２０５…水温センサ、２０６…吸気圧センサ
【図１】
2004197658.tif 000008
【図２】
2004197658.tif 000009
【図３】
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【図４】
2004197658.tif 000011
【図５】
2004197658.tif 000012
【図６】
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【図７】
2004197658.tif 000014
【図８】
2004197658.tif 000015
【図９】
2004197658.tif 000016
【図１０】
2004197658.tif 000017
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2004197658.tif 000020
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2004197658.tif 000023
【図１７】
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【図１８】
2004197658.tif 000025
【図１９】
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【図２０】
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