(57)【要約】【課題】可変動弁機構の作動状態と内部ＥＧＲ量の変化との関係に基づく機関制御を、容易且つ適切に行うことのできる内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】可変動弁機構を備える内燃機関に適用された機関制御用の電子制御装置は、可変動弁機構の作動に伴う内部ＥＧＲ量の変化に応じて点火時期の補正を行う。この点火時期の補正に際し、実バルブオーバーラップ量ｒｅａｌＯＬの平方数と目標バルブオーバーラップ量ｔＯＬの平方数との比と、機関回転速度ＮＥ及び機関負荷率ＫＬから求められたベース補正量ＡＶＶＴｂとの乗算することで、点火時期のＶＶＴ補正量ＡＶＶＴが算出される。【選択図】      図６
2004251183.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸排気弁のバルブオーバーラップ状態を可変とする可変動弁機構によって内部ＥＧＲ量を調整可能な内燃機関に適用されて、該可変動弁機構の作動に伴う内部ＥＧＲ量の変化に応じて所定の機関制御量を補正する内燃機関の制御装置において、
前記所定の機関制御量の補正に係る補正量を、実内部ＥＧＲ量と目標内部ＥＧＲ量との比に基づき算出する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
吸排気弁のバルブオーバーラップ状態を可変とする可変動弁機構の可変動弁機構を備える内燃機関に適用されて、該可変動弁機構の作動に伴う内部ＥＧＲ量の変化に応じて所定の機関制御量を補正する内燃機関の制御装置において、
前記所定の機関制御量の補正に係る補正量を、実バルブオーバーラップ面積と目標バルブオーバーラップ面積との比に基づき算出する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項３】
吸排気弁のバルブオーバーラップ状態を可変とする可変動弁機構の可変動弁機構を備える内燃機関に適用されて、該可変動弁機構の作動に伴う内部ＥＧＲ量の変化に応じて所定の機関制御量を補正する内燃機関の制御装置において、
前記所定の機関制御量の補正に係る補正量を、実バルブオーバーラップ量の平方数と目標バルブオーバーラップ量の平方数との比に基づき算出する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項４】
吸排気弁のバルブオーバーラップ状態を可変とする可変動弁機構を備える内燃機関に適用され、そのバルブオーバーラップ状態の変更を通じて内部ＥＧＲ量を制御する内燃機関の制御装置において、
前記吸排気弁のバルブオーバーラップ面積が、実内部ＥＧＲ量に対する目標内部ＥＧＲ量の比率と実バルブオーバーラップ面積との乗算値となるように前記可変動弁機構の制御を行う
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項５】
吸排気弁のバルブオーバーラップ状態を可変とする可変動弁機構を備える内燃機関に適用され、そのバルブオーバーラップ状態の変更を通じて内部ＥＧＲ量を制御する内燃機関の制御装置において、
前記吸排気弁のバルブオーバーラップ量が、実内部ＥＧＲ量に対する目標内部ＥＧＲ量の比の平方根と実バルブオーバーラップ量との乗算値となるように前記可変動弁機構を制御する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項６】
吸排気弁のバルブオーバーラップ状態を可変とする可変動弁機構を備える内燃機関に適用されて、そのバルブオーバーラップ状態の変更を通じて内部ＥＧＲ量を制御する内燃機関の制御装置において、
機関回転速度及び機関負荷より一義的に設定される基本バルブオーバーラップ面積、及び吸排気弁のバルブオーバーラップ面積がその基本バルブオーバーラップ面積であるときの内部ＥＧＲ量である基本内部ＥＧＲ量、及び内部ＥＧＲ量の制御目標値である目標内部ＥＧＲ量に基づいて、前記基本内部ＥＧＲ量に対する前記目標内部ＥＧＲ量の比と前記基本バルブオーバーラップ面積との乗算値を前記バルブオーバーラップ面積の制御目標値として前記可変動弁機構を制御して、前記内部ＥＧＲ量の制御を行う
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項７】
吸排気弁のバルブオーバーラップ状態を可変とする可変動弁機構を備える内燃機関に適用されて、そのバルブオーバーラップ状態の変更を通じて内部ＥＧＲ量を制御する内燃機関の制御装置において、
機関回転速度及び機関負荷より一義的に設定される基本バルブオーバーラップ量、及び吸排気弁のバルブオーバーラップ量がその基本バルブオーバーラップ量であるときの内部ＥＧＲ量である基本内部ＥＧＲ量、及び内部ＥＧＲ量の制御目標値である目標内部ＥＧＲ量に基づいて、前記基本内部ＥＧＲ量に対する前記目標内部ＥＧＲ量の比の平方根と前記基本バルブオーバーラップ量との乗算値を前記バルブオーバーラップ量の制御目標値として前記可変動弁機構を制御して、前記内部ＥＧＲ量の制御を行う
ことを特徴とする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、吸排気弁のバルブオーバーラップ状態を可変とする可変動弁機構を備える内燃機関の制御を行う制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、吸気効率の向上、ＮＯｘ低減による排気エミッションの向上、及び内部ＥＧＲの導入に応じたポンピング損失の低減による燃費性能の向上などを目的として、吸排気弁のバルブ特性を機関運転状況に応じて可変とする可変動弁機構付きの内燃機関が実用されている。例えば車載内燃機関では、吸排気弁の開閉時期、すなわちバルブタイミングを可変とする可変バルブタイミング機構や、吸排気弁のバルブリフト量を可変とする可変バルブリフト機構などが、可変動弁機構として広く採用されている。
【０００３】
この種の内燃機関では、吸排気弁のバルブオーバーラップ状態の変化等の可変動弁機構の作動に応じて、シリンダ内に存在する内部ＥＧＲ量が増減する。そのため、可変動弁機構の作動に応じた内部ＥＧＲ量の変化を考慮して、点火時期等の機関制御量の設定を行う必要がある。従来、そうした可変動弁機構の作動に応じた内部ＥＧＲ量の変化を考慮した点火時期の設定を行う内燃機関の制御装置として、特許文献１に記載の制御装置が知られている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−２０９８９５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
内部ＥＧＲ量は、機関回転速度、機関負荷、及び可変動弁機構の作動状態に応じて複雑に変化するが、上記従来の制御装置では、可変動弁機構の作動状態と内部ＥＧＲ量の変化との関係が明確とされておらず、内部ＥＧＲ量の変化に対して適切な点火時期の設定を行うことが困難となっている。
【０００６】
なお、可変動弁機構の作動が内部ＥＧＲ量の変化をもたらすことから、可変動弁機構の作動により、内部ＥＧＲ量を制御することも可能であると考えられるが、上記関係が不明確である以上、内部ＥＧＲ量を高い精度で制御するには無理がある。
【０００７】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、可変動弁機構の作動状態と内部ＥＧＲ量の変化との関係に基づく機関制御を、容易且つ適切に行うことの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】
以下、上述した目的を達成するための手段及びその作用効果を記載する。
請求項１に記載の発明は、吸排気弁のバルブオーバーラップ状態を可変とする可変動弁機構によって内部ＥＧＲ量を調整可能な内燃機関に適用されて、該可変動弁機構の作動に伴う内部ＥＧＲ量の変化に応じて所定の機関制御量を補正する内燃機関の制御装置において、前記所定の機関制御量の補正に係る補正量を、実内部ＥＧＲ量と目標内部ＥＧＲ量との比に基づき算出することをその要旨とする。
【０００９】
上記構成では、例えば吸気弁及び排気弁の少なくとも一方のバルブタイミングやバルブリフト量を可変とする等の可変動弁機構によって、吸排気弁のバルブオーバーラップが可変とされている。こうした可変動弁機構の作動により吸排気弁のバルブオーバーラップが変更されると、内燃機関の内部ＥＧＲ量が変化する。そしてその結果、例えば点火時期、スロットル開度、燃料噴射量、燃料噴射時期、外部ＥＧＲ量のような、内部ＥＧＲ量の変化による影響を受ける機関制御量の適合値も変化する。
【００１０】
このとき上記構成では、内部ＥＧＲ量の現状値である実内部ＥＧＲ量と、可変動弁機構の作動量がその制御目標に収束しているときの内部ＥＧＲ量である目標内部ＥＧＲ量との比に基づき算出された補正量にて、そうした機関制御量の補正が行われる。すなわち、上記構成では、可変動弁機構の作動による内部ＥＧＲ量の変化度合いを示す指標値として、内部ＥＧＲ量の変化量ではなく、目標内部ＥＧＲ量に対する実内部ＥＧＲ量の比率を用いて所定の機関制御量に対する補正が行われる。そのため、内部ＥＧＲ量の変化が与える影響分が、より容易且つ的確に機関制御量の補正に反映されるようになる。したがって上記構成によれば、可変動弁機構の作動に伴う内部ＥＧＲ量の変化に応じた機関制御量の補正を、容易且つ的確に行うことができる。
【００１１】
また請求項２に記載の発明は、吸排気弁のバルブオーバーラップ状態を可変とする可変動弁機構の可変動弁機構を備える内燃機関に適用されて、該可変動弁機構の作動に伴う内部ＥＧＲ量の変化に応じて所定の機関制御量を補正する内燃機関の制御装置において、前記所定の機関制御量の補正に係る補正量を、実バルブオーバーラップ面積と目標バルブオーバーラップ面積との比に基づき算出することをその要旨とする。
【００１２】
式（２１）に示されるように、実内部ＥＧＲ量と目標内部ＥＧＲ量との比は、実バルブオーバーラップ面積と目標バルブオーバーラップ面積との比に等しいと云うことができる。そのため、上記構成のように、可変動弁機構の作動に伴う内部ＥＧＲ量の変化に応じた所定の機関制御量に対する補正量を、実バルブオーバーラップ面積と目標バルブオーバーラップ面積との比に基づき算出することで、可変動弁機構の作動に伴う内部ＥＧＲ量の変化に応じた機関制御量の補正を、容易且つ的確に行うことができる。
【００１３】
また請求項３に記載の発明は、吸排気弁のバルブオーバーラップ状態を可変とする可変動弁機構の可変動弁機構を備える内燃機関に適用されて、該可変動弁機構の作動に伴う内部ＥＧＲ量の変化に応じて所定の機関制御量を補正する内燃機関の制御装置において、前記所定の機関制御量の補正に係る補正量を、実バルブオーバーラップ量の平方数と目標バルブオーバーラップ量の平方数との比に基づき算出することをその要旨とする。
【００１４】
バルブオーバーラップ面積は、バルブオーバーラップ量の平方数に比例すると近似することができる。よって式（２２）に示されるように、実内部ＥＧＲ量と目標内部ＥＧＲ量との比は、実バルブオーバーラップ量の平方数と目標バルブオーバーラップ量の平方数との比に等しいと云える。したがって上記構成のように、可変動弁機構の作動に伴う内部ＥＧＲ量の変化に応じた所定の機関制御量に対する補正量を、実バルブオーバーラップ量の平方数と目標バルブオーバーラップ量の平方数との比に基づき算出することで、可変動弁機構の作動に伴う内部ＥＧＲ量の変化に応じた機関制御量の補正を、容易且つ的確に行うことができる。
【００１５】
また請求項４に記載の発明は、吸排気弁のバルブオーバーラップ状態を可変とする可変動弁機構を備える内燃機関に適用され、そのバルブオーバーラップ状態の変更を通じて内部ＥＧＲ量を制御する内燃機関の制御装置において、前記吸排気弁のバルブオーバーラップ面積が、実内部ＥＧＲ量に対する目標内部ＥＧＲ量の比率と実バルブオーバーラップ面積との乗算値となるように前記可変動弁機構の制御を行うことをその要旨とする。
【００１６】
式（２１）に示されるように、実内部ＥＧＲ量と目標内部ＥＧＲ量との比は、実バルブオーバーラップ面積と目標バルブオーバーラップ面積との比に等しいと云うことができる。そのため、上記構成のように吸排気弁のバルブオーバーラップ面積が、実内部ＥＧＲ量に対する目標内部ＥＧＲ量の比と実バルブオーバーラップ面積との乗算値となるように可変動弁機構を制御すれば、内部ＥＧＲ量を目標内部ＥＧＲ量とすることができる。よって上記構成によれば、可変動弁機構の作動制御に基づき、内部ＥＧＲ量を高精度に調整することができる。
【００１７】
また請求項５に記載の発明は、吸排気弁のバルブオーバーラップ状態を可変とする可変動弁機構を備える内燃機関に適用され、そのバルブオーバーラップ状態の変更を通じて内部ＥＧＲ量を制御する内燃機関の制御装置において、前記吸排気弁のバルブオーバーラップ量が、実内部ＥＧＲ量に対する目標内部ＥＧＲ量の比の平方根と実バルブオーバーラップ量との乗算値となるように前記可変動弁機構を制御することをその要旨とする。
【００１８】
式（２２）に示されるように、実内部ＥＧＲ量と目標内部ＥＧＲ量との比は、実バルブオーバーラップ量の平方数と目標バルブオーバーラップ量の平方数との比に等しいと云うことができる。上記構成のように吸排気弁のバルブオーバーラップ量が、実内部ＥＧＲ量に対する目標内部ＥＧＲ量の比の平方根と実バルブオーバーラップ量との乗算値となるように可変動弁機構を制御すれば、内部ＥＧＲ量を目標内部ＥＧＲ量とすることができる。よって上記構成によれば、可変動弁機構の作動制御に基づき、内部ＥＧＲ量を高精度に調整することができる。
【００１９】
また請求項６に記載の発明は、吸排気弁のバルブオーバーラップ状態を可変とする可変動弁機構を備える内燃機関に適用されて、そのバルブオーバーラップ状態の変更を通じて内部ＥＧＲ量を制御する内燃機関の制御装置において、機関回転速度及び機関負荷より一義的に設定される基本バルブオーバーラップ面積、及び吸排気弁のバルブオーバーラップ面積がその基本バルブオーバーラップ面積であるときの内部ＥＧＲ量である基本内部ＥＧＲ量、及び内部ＥＧＲ量の制御目標値である目標内部ＥＧＲ量に基づいて、前記基本内部ＥＧＲ量に対する前記目標内部ＥＧＲ量の比と前記基本バルブオーバーラップ面積との乗算値を前記バルブオーバーラップ面積の制御目標値として前記可変動弁機構を制御して、前記内部ＥＧＲ量の制御を行うことをその要旨とする。
【００２０】
式（２１）等からは、式（２７）に示される関係が導き出せる。この関係に基づけば、内部ＥＧＲ量を目標内部ＥＧＲ量とするために必要なバルブオーバーラップ面積は、基本内部ＥＧＲ量に対する目標内部ＥＧＲ量の比と基本バルブオーバーラップ面積との乗算値として求めることができる。よって上記構成によれば、可変動弁機構の作動制御に基づき、内部ＥＧＲ量を高精度に調整することができる。
【００２１】
また請求項７に記載の発明は、吸排気弁のバルブオーバーラップ状態を可変とする可変動弁機構を備える内燃機関に適用されて、そのバルブオーバーラップ状態の変更を通じて内部ＥＧＲ量を制御する内燃機関の制御装置において、機関回転速度及び機関負荷より一義的に設定される基本バルブオーバーラップ量、及び吸排気弁のバルブオーバーラップ量がその基本バルブオーバーラップ量であるときの内部ＥＧＲ量である基本内部ＥＧＲ量、及び内部ＥＧＲ量の制御目標値である目標内部ＥＧＲ量に基づいて、前記基本内部ＥＧＲ量に対する前記目標内部ＥＧＲ量の比の平方根と前記基本バルブオーバーラップ量との乗算値を前記バルブオーバーラップ量の制御目標値として前記可変動弁機構を制御して、前記内部ＥＧＲ量の制御を行うことをその要旨とする。
【００２２】
式（２２）等からは、式（２８）に示される関係が導き出せる。この関係に基づけば、内部ＥＧＲ量を目標内部ＥＧＲ量とするために必要なバルブオーバーラップ量は、基本内部ＥＧＲ量に対する目標内部ＥＧＲ量の比の平方根と基本バルブオーバーラップ量との乗算値として求めることができる。よって上記構成によれば、可変動弁機構の作動制御に基づき、内部ＥＧＲ量を高精度に調整することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、本発明の内燃機関の制御装置を具体化した第１実施形態を、図を参照して詳細に説明する。
【００２４】
図１に示すように、本実施形態の適用される内燃機関１０には、機関運転状況を検出する各種センサ類が配設されている。例えば内燃機関１０の出力軸であるクランクシャフトの近傍には、クランク角センサ２１が設けられている。また吸気側及び排気側のカムシャフトの近傍には、カム角センサ２２ｍ，２２ｅがそれぞれ設けられている。更に内燃機関１０の吸気管には、吸気管圧力センサ２３、及び流量センサであるエアフローメータ２４がそれぞれ配設されている。これらセンサ類の検出信号は、内燃機関１０の各種制御を司る電子制御装置２０に入力されている。
【００２５】
電子制御装置２０は、そうしたセンサ類の検出信号に基づき機関運転状況を把握している。例えばクランク角センサ２１の検出信号からは、クランクシャフトの回転位相、すなわちクランク角が求められ、更に機関回転速度ＮＥが算出される。また各カム角センサ２２ｍ，２２ｅの検出信号からは、吸気側及び排気側のカムシャフトの回転位相、すなわちカム角がそれぞれ求められる。更に吸気管圧力センサ２３の検出信号からは吸気管圧力Ｐｍが、エアフローメータ２４の検出信号からは吸入空気量ＧＡがそれぞれ求められている。
【００２６】
そして電子制御装置２０は、上記のようなセンサ類の検出結果から把握される機関運転状況に基づいて内燃機関１０の各種制御を実施している。例えば電子制御装置２０は、機関運転状況に応じて内燃機関１０のインジェクタ１２や点火プラグ１４、スロットルバルブ１３に指令信号を出力して、燃料噴射制御や点火時期制御、吸入空気量制御を行っている。
【００２７】
この内燃機関１０は、吸気弁及び排気弁のバルブタイミングをそれぞれ可変とする２つの可変動弁機構１１ｍ，１１ｅを備える可変動弁機構付きの内燃機関として構成されている。本実施形態では、可変動弁機構１１ｍ，１１ｅとして、機関出力軸出であるクランクシャフトに対する吸気側及び排気側のカムシャフトの相対回転位相を変更することで吸気弁及び排気弁のバルブタイミングを可変とする機構が採用されている。
【００２８】
電子制御装置２０は、そうした可変動弁機構１１ｍ，１１ｅの駆動制御に基づき吸排気弁のバルブタイミングを可変とするバルブタイミング制御を実施する。本実施形態でのバルブタイミング制御は、電子制御装置２０により、以下の手順で行われている。
【００２９】
まず、機関回転速度ＮＥと機関負荷とに基づいて、吸気弁及び排気弁のバルブタイミングの制御目標値である目標バルブタイミングｔＶＴｍ，ｔＶＴｅがそれぞれ算出される。そして上記カム角センサ２２ｍ，２２ｅによってそれぞれ検出される吸排気弁の実バルブタイミングｒｅａｌＶＴｍ，ｒｅａｌＶＴｅが、その求められた目標バルブタイミングｔＶＴｍ，ｔＶＴｅとなるように可変動弁機構１１ｍ，１１ｅを駆動させる。
【００３０】
なお本実施形態では、吸排気弁のバルブタイミングを、図２に示す進角量（ＶＴｍ）及び遅角量（ＶＴｅ）を用いて表している。すなわち吸気弁のバルブタイミングＶＴｅは、可変動弁機構１１ｍによるバルブタイミングの変更範囲のうちで、吸気弁の開閉が最も遅くなる最遅角位置を基準とし、その最遅角位置からの進角量［°ＣＡ］で表される。また排気弁のバルブタイミングＶＴｅは、可変動弁機構１１ｅによるバルブタイミングの変更範囲のうちで、排気弁の開閉が最も早くなる最進角位置を基準とし、その最遅角位置からの遅角量［°ＣＡ］で表される。
【００３１】
こうして吸排気弁のバルブタイミングが変更されると、内部ＥＧＲ量が増減して最適な点火時期が変化する。そこで本実施形態では、可変動弁機構１１ｍ，１１ｅによる吸排気弁のバルブタイミングの変更に伴う内部ＥＧＲ量の変化を考慮して、点火時期の補正を行っている。以下、そうした本実施形態での点火時期の補正態様について説明する。
【００３２】
［内部ＥＧＲ量ＭｅｇｒＡＬＬの算出］
まずここで、任意の機関運転状態における内部ＥＧＲ量ＭｅｇｒＡＬＬの算出について説明する。上記のように内部ＥＧＲ量ＭｅｇｒＡＬＬは、機関回転速度ＮＥ及び機関負荷に加え、更に可変動弁機構１１ｍ，１１ｅの作動状況に応じても変化する。そうした内部ＥＧＲ量ＭｅｇｒＡＬＬの変化は、以下に述べるように、吸排気弁のバルブオーバーラップ面積ＡＯＬ、或いはバルブオーバーラップ量ＯＬを用いることで、容易且つ的確に把握することができる。
【００３３】
（シリンダ内での既燃ガスの挙動）
ここで内燃機関１０のシリンダ内での既燃ガスの挙動について考察する。
燃料の燃焼によりシリンダ内で発生した既燃ガスは、排気弁の開弁に応じて排気管へと排出される（図３−Ａ参照）。その後、吸気弁が開かれてバルブオーバーラップが開始されると、排気管圧力Ｐｅと吸気管圧力Ｐｍとの差圧により、排気管からシリンダ内に既燃ガスが吹き返されるようになる（図３−Ｃ参照）。このとき一部の既燃ガスはシリンダ内を吹き抜けて吸気管内に流入するが、そうした既燃ガスはその後の吸気行程において、新気と共にシリンダ内に再導入される。ここでは、こうした吸気弁開後のバルブオーバーラップ期間に、排気管からの吹き返しによりシリンダ内に導入される既燃ガスを「吹返し既燃ガス」といい、その量を「吹返し既燃ガス量Ｍｅｇｒ２」という。
【００３４】
一方、吸気弁開直前には、ある程度の量の既燃ガスが、排気管に排出されることなくシリンダ内に残留している（図３−Ｂ参照）。そうした既燃ガスの一部は、そのままシリンダ内に留まり続け、残りの部分は、バルブオーバーラップ中の排気の吹返しにより吸気管内に一旦流出した後、吸気行程中にシリンダ内に再導入される。よって、吸気弁開直前までシリンダ内に残留した既燃ガスは、いずれにせよ、そのすべてが燃焼時にシリンダ内に存在することとなる。ここでは、そうした吸気弁の開直前のシリンダ内に残留した既燃ガスを「残留既燃ガス」といい、その量を「残留既燃ガス量Ｍｅｇｒ１」という。
【００３５】
したがって燃焼時にシリンダ内に存在する内部ＥＧＲ量ＭｅｇｒＡＬＬは、式（１）に示すように、残留既燃ガス量Ｍｅｇｒ１と吹返し既燃ガス量Ｍｅｇｒ２との和として求めることができる。
【００３６】
【数１】
2004251183.tif 000003
（残留既燃ガス量Ｍｅｇｒ１の算出）
残留既燃ガス量Ｍｅｇｒ１は、式（２）に示されるような吸気弁開直前のシリンダ内の状態に基づく気体状態方程式で表すことができる。ここでＰｍ：吸気管圧力、Ｐｅ：排気管圧力、Ｒｅ：既燃ガスの気体定数、Ｔｅ：排気温度、Ｖ：吸気弁開直前のシリンダ容積をそれぞれ示している。
【００３７】
【数２】
2004251183.tif 000004
更に吸気弁開直前のシリンダ容積Ｖは、吸気弁開時期Ｔｏｐｅｎ（ＢＴＤＣ）、シリンダボア径ｒｂ、ピストンのストロークＳ、ピストンが上死点にあるときの燃焼室の容積、すなわちクリアランス容積Ｖｃに基づき、式（３）にて求められる。
【００３８】
【数３】
2004251183.tif 000005
上式（３）においてシリンダボア径ｒｂ、ストロークＳ、及びクリアランス容積Ｖｃは、設計諸元等により決まる定数である。そのため、吸排気弁のバルブタイミングを可変とする可変動弁機構を備える内燃機関の場合、シリンダ容積Ｖは、吸気弁開時期Ｔｏｐｅｎの関数ｆ２（Ｔｏｐｅｎ）として求めることができる。
【００３９】
（吹返し既燃ガス量Ｍｅｇｒ２の算出）
バルブオーバーラップ期間には、排気管圧力Ｐｅと吸気管圧力Ｐｍとの差圧により、排気管から吸気管に向けて既燃ガスが流れ、シリンダ内に排気管の既燃ガスが吹き返されるようになる。このときの既燃ガスの流通経路では、吸排気弁の開口は、流路面積の局所的に狭められた絞りとなっている。したがって、このときの既燃ガスの流れの様相は、図４のようなモデルで表すことができ、その流量Ｑは、絞りの流量算出式を用いて求めることができる。
【００４０】
ここでは、そうした絞りの流量算出式として、式（４）を用いている。ここで、κ：既燃ガスの比熱比、μ：流量係数、Ａ：バルブ開口面積をそれぞれ示している。
【００４１】
【数４】
2004251183.tif 000006
上式（４）のΦ（Ｐｍ／Ｐｅ）は、１／（κ＋１）＜Ｐｍ／Ｐｅのとき、式（５）で表される。
【００４２】
【数５】
2004251183.tif 000007
一方、１／（κ＋１）≧Ｐｍ／Ｐｅのときには、上式（４）のΦ（Ｐｍ／Ｐｅ）は式（６）で表される。
【００４３】
【数６】
2004251183.tif 000008
よって、排気の吹返しによりシリンダ内に導入される既燃ガスの量、すなわち吹返し既燃ガス量Ｍｅｇｒ２は、そうした絞りの既燃ガス流量のバルブオーバーラップ期間における時間積分値として求めることができる。更に吸気管圧力Ｐｍ、排気管圧力Ｐｅ、排気温度Ｔｅ、及び既燃ガスの比熱比κは、急激に変化することはないため、バルブオーバーラップ中のそれらの値は一定と見なすことができる。そのため、吹返し既燃ガス量Ｍｅｇｒ２は、有効バルブ開口面積μＡ（＝流量係数μ×バルブ開口面積Ａ）の時間積分値Σ（μＡ）に比例する値として求めることができる。よって吹返し既燃ガス量Ｍｅｇｒ２は、式（７）で表すことができる。
【００４４】
【数７】
2004251183.tif 000009
（有効バルブ開口面積の時間積分値Σ（μＡ）の算出）
バルブオーバーラップ期間の排気の吹返しに際して、図５−Ａに示すように、吸気弁の有効バルブ開口面積μｉ  Ａｉ  が排気弁の有効バルブ開口面積μｅ  Ａｅよりも小さいときには、吸気弁が絞りとして機能する。また図５−Ｂに示すように、排気弁の有効バルブ開口面積μｅ  Ａｅ  が吸気弁の有効バルブ開口面積μｉ  Ａｉ  よりも小さいときには、排気弁が絞りとして機能する。すなわち、排気弁及び吸気弁のうち、有効バルブ開口面積μＡの小さい方が絞りとして機能することとなる。したがって、有効バルブ開口面積の時間積分値Σ（μＡ）は、式（８）で表される。
【００４５】
【数８】
2004251183.tif 000010
ここで吸気弁、排気弁の流量係数が同じと見なせるのであれば（μｉ  ＝μｅ  ＝μ）、同式（８）は更に式（９）のように表すことができる。なお式（９）の右辺括弧内は、図６にハッチングで示されるバルブリフト曲線の部分の面積、すなわちバルブオーバーラップ時間面積を示している。
【００４６】
【数９】
2004251183.tif 000011
ここで吸気弁や排気弁の開閉時期、すなわちバルブタイミングを可変とする可変動弁機構を備える内燃機関の場合、上記バルブオーバーラップ時間面積は、吸排気弁のバルブタイミングの設定状況に応じて変化する。ただし、瞬時毎の有効バルブ開口面積μＡは、カムプロフィール等の設計諸元により決まるため、上記時間積分値Σ（μＡ）を、吸排気弁のバルブオーバーラップ量ＯＬと機関回転速度ＮＥの関数として求めることができる。すなわち有効バルブ開口面積μＡをクランク角について積分すれば、バルブオーバーラップ量ＯＬのみによる関数ｆ１（ＯＬ）が得られるようになる。そして、そのクランク角積分値を機関回転速度ＮＥで除算すれば、バルブオーバーラップ時間面積を、すなわち有効バルブ開口面積の時間積分値Σ（μＡ）を求めることができる。したがって上式（９）は、式（１０）により表すことができる。更にこの式（１０）を上式（７）に代入すれば、式（１１）が得られる。
【００４７】
【数１０】
2004251183.tif 000012
【００４８】
【数１１】
2004251183.tif 000013
（内部ＥＧＲ量ＭｅｇｒＡＬＬの算出）
燃焼時にシリンダ内に存在する内部ＥＧＲ量ＭｅｇｒＡＬＬは、上式（２）により表される残留既燃ガス量Ｍｅｇｒ１と上式（１１）により表される吹返し既燃ガス量Ｍｅｇｒ２との和として、式（１２）により求められるようになる。
【００４９】
【数１２】
2004251183.tif 000014
なお排気管圧力Ｐｅ及び排気温度Ｔｅは、機関運転状態より推定可能であり、機関回転速度ＮＥと機関負荷との関数として求めることができる。したがって、排気管圧力Ｐｅ、及び排気温度Ｔｅを常に計測、又は推定しないのであれば、例えば機関負荷率ＫＬ（全負荷ＷＯＴに対する現在の負荷の割合）、吸入空気量ＧＡ、吸気管圧力Ｐｍ等のような機関負荷を表すパラメータと機関回転速度ＮＥとの関数としてそれらを求めるようにすれば良い。
【００５０】
例えば機関負荷の指標値として吸気管圧力Ｐｍを用いた場合、上式（１１）は式（１３）に示すように、バルブオーバーラップ量ＯＬ、機関回転速度ＮＥ、及び吸気管圧力Ｐｍの関数として表すことができる。図７は、そうした関数ｆ３（ＮＥ，Ｐｍ）の設定態様の一例を示している。
【００５１】
【数１３】
2004251183.tif 000015
また同様に上式（２）の｛Ｐｅ／（Ｒｅ・Ｔｅ）｝を機関回転速度ＮＥ、及び吸気管圧力Ｐｍの関数ｆ４（ＮＥ，Ｐｍ）として与えると、残留既燃ガス量Ｍｅｇｒ１は式（１４）で表すことができる。
【００５２】
【数１４】
2004251183.tif 000016
このような場合、内部ＥＧＲ量ＭｅｇｒＡＬＬは、式（１５）に示すように、機関回転速度ＮＥ、吸気管圧力Ｐｍ、バルブオーバーラップ量ＯＬ、吸気弁開時期Ｔｏｐｅｎの関数により求めることができる。
【００５３】
【数１５】
2004251183.tif 000017
［点火時期のＶＶＴ補正量ＡＶＶＴの算出］
以上のように任意の機関運転状況における内部ＥＧＲ量は、機関回転速度ＮＥ、吸気管圧力Ｐｍ、及び吸排気弁のバルブオーバーラップ量ＯＬ（或いはバルブオーバーラップ面積ＡＯＬ）等を用いて表されることが確かめられた。この関係からは、以下のような、可変動弁機構１１ｍ，１１ｅの作動に応じた内部ＥＧＲ量の変化に応じた点火時期の補正態様が導き出される。
【００５４】
図８は、任意の機関回転速度、及び機関負荷における内部ＥＧＲ量の変化に応じた最適な点火時期ｔＳＡの変化態様を示している。同図８に示すように内部ＥＧＲ量が増大すれば、最適な点火時期ｔＳＡはより早い時期となる。これは、内部ＥＧＲ量の増大に応じてシリンダ内の燃料の燃焼速度が低下すること、等による。
【００５５】
さて、吸排気弁のバルブタイミングが、機関回転速度及び機関負荷から一義的に求められるのであれば、内部ＥＧＲ量も機関回転速度及び機関負荷より一義的に求めることができる。しかしながら機関運転中には、吸排気弁のバルブタイミングの変更に伴う可変動弁機構１１ｍ，１１ｅの応答遅れ等のため、実バルブタイミングＶＴｍ，ＶＴｅが目標バルブタイミングｔＶＴｍ，ｔＶＴｅと不一致となることがある。よって、点火時期をそのときの内部ＥＧＲ量に即して適正に補正するには、そうした実バルブタイミングＶＴｍ，ＶＴｅと目標バルブタイミングｔＶＴｍ，ｔＶＴｅとのずれによる内部ＥＧＲ量の変化を考慮する必要がある。
【００５６】
ここで内部ＥＧＲ量が”０”であるときの最適な点火時期を「基準点火時期ｔＳＡ０」といい、吸排気弁の実バルブタイミングＶＴｍ，ＶＴｅが目標バルブタイミングｔＶＴｍｂ，ｔＶＴｅｂにあるときの内部ＥＧＲ量を「目標内部ＥＧＲ量ｔＥＧＲ」という。また内部ＥＧＲ量が目標内部ＥＧＲ量ｔＥＧＲであるときの最適な点火時期ｔＳＡｂと上記基準点火時期ｔＳＡ０との差を「ベース補正量ＡＶＶＴｂ」という。これら「基準点火時期ｔＳＡ０」、「目標内部ＥＧＲ量ｔＥＧＲ」、及び「ベース補正量ＡＶＶＴｂ」はいずれも、機関回転速度と機関負荷とから一義的に求めることができる。また「目標内部ＥＧＲ量ｔＥＧＲ」、「ベース補正量ＡＶＶＴｂ」の機関回転速度及び機関負荷に対する相関関係は、予め実験等により求めておくことができる。
【００５７】
これらの「基準点火時期ｔＳＡ０」、「目標内部ＥＧＲ量ｔＥＧＲ」、及び「ベース補正量ＡＶＶＴｂ」を用いれば、上記点火時期ｔＳＡｂは、式（１６）で表すことができる。
【００５８】
【数１６】
2004251183.tif 000018
更に同図８に示されるように、最適な点火時期ｔＳＡと内部ＥＧＲ量とが線形関係にあるとすれば、可変動弁機構１１ｍ，１１ｅの作動による内部ＥＧＲ量の変化に応じた点火時期の補正量であるＶＶＴ補正量ＡＶＶＴを、式（１７）に示すように与えることができる。すなわち、ＶＶＴ補正量ＡＶＶＴを、内部ＥＧＲ量の現状値である実内部ＥＧＲ量ｒｅａｌＥＧＲと、上記目標内部ＥＧＲ量ｔＥＧＲとの比ｒｅｇｒ（＝ｒｅａｌＥＧＲ／ｔＥＧＲ）に比例した値として与えることができる。
【００５９】
【数１７】
2004251183.tif 000019
ここで、任意の機関運転状況での内部ＥＧＲ量ＭｅｇｒＡＬＬは、上式（１）に示されるように残留既燃ガス量Ｍｅｇｒ１と吹返し既燃ガス量Ｍｅｇｒ２との和として表すことができる。よって上記比ｒｅｇｒは、式（１８）のように表すことができる。なお式（１８）において、「ｒｅａｌＭｅｇｒ１」及び「ｒｅａｌＭｅｇｒ２」は、残留既燃ガス量、及び吹返し既燃ガス量の現状値をそれぞれ示している。また「ｔＭｅｇｒ１」及び「ｔＭｅｇｒ２」は、吸排気弁のバルブタイミングがその目標バルブタイミングｔＶＴｍ，ｔＶＴｅに収束されているときの残留既燃ガス量、及び吹返し既燃ガス量をそれぞれ示している。
【００６０】
【数１８】
2004251183.tif 000020
なお、吸気弁開時にシリンダ内に存在する残留既燃ガスは、非常に高温でガス密度が低いことから、一般に残留既燃ガス量Ｍｅｇｒ１は、吹返し既燃ガス量Ｍｅｇｒ２に比して著しく小さい値となる（Ｍｅｇｒ１＜＜Ｍｅｇｒ２）。よって上記のような比をとった場合、上式（１８）は、式（１９）のように近似することができる。
【００６１】
【数１９】
2004251183.tif 000021
ここで上式（１３）に示される吹返し既燃ガス量Ｍｅｇｒ２に係る式を、上式（１９）に代入すれば、式（２０）が得られる。なお式（２０）において「ｒｅａｌＯＬ」、「ｒｅａｌＮＥ」及び「ｒｅａｌＰｍ」は、バルブオーバーラップ量、機関回転速度、及び吸気管圧力の現状値をそれぞれ示している。また「ｔＯＬ」、「ｔＮＥ」及び「ｔＰｍ」は、吸排気弁のバルブタイミングがその目標バルブタイミングｔＶＴｍ，ｔＶＴｅに収束されているときのバルブオーバーラップ量、機関回転速度、及び吸気管圧力をそれぞれ示している。
【００６２】
【数２０】
2004251183.tif 000022
一方、吸排気弁のバルブタイミングの過渡的な変化は、機関回転速度ＮＥ、及び吸気管圧力Ｐｍに直ちに影響を与える訳ではないため、バルブタイミング変更中の機関回転速度ＮＥ、及び吸気管圧力Ｐｍは、ほぼ一定と見なすことができる。よって、ｒｅａｌＮＥ＝ｔＮＥ、ｒｅａｌＰｍ＝ｔＰｍとなり、上式（２０）は更に式（２１）のように簡易化できる。
【００６３】
【数２１】
2004251183.tif 000023
なお上述したように関数ｆ１（ＯＬ）は、吸排気弁のバルブオーバーラップ面積ＡＯＬを示している。よって、上記比ｒｅｇｒは、バルブオーバーラップ面積の現状値である実バルブオーバーラップ面積ｒｅａｌＡＯＬと、吸排気弁のバルブタイミングがその制御目標に収束されているときのバルブオーバーラップ面積である目標バルブオーバーラップ面積ｔＡＯＬとの比として表すことができる。
【００６４】
一方、図９に示すように、バルブオーバーラップ量ＯＬが変化しても、オーバーラップ部分ＡＯＬ１、ＡＯＬ２の形状は、ほぼ相似となっている。そこでオーバーラップ部分ＡＯＬ１、ＡＯＬ２の形状がバルブオーバーラップ量の変化に拘わらず相似であると見なせば、任意のバルブオーバーラップ量ＯＬについて、バルブオーバーラップ面積ＡＯＬは、そのバルブオーバーラップ量ＯＬの二乗に比例するとの近似が可能である。よって上式（２１）は、更に式（２２）のように表すことができる。
【００６５】
【数２２】
2004251183.tif 000024
式（２１）、（２２）を上式（１７）に代入すれば、式（２３）、（２４）が得られる。すなわち、点火時期のＶＶＴ補正量ＡＶＶＴは、実バルブオーバーラップ面積ｒｅａｌＡＯＬと目標バルブオーバーラップ面積ｔＡＯＬとの比、或いは実バルブオーバーラップ量ｒｅａｌＯＬの平方数と目標バルブオーバーラップ量ｔＯＬの平方数との比に基づいて求めることができる。
【００６６】
【数２３】
2004251183.tif 000025
【００６７】
【数２４】
2004251183.tif 000026
図１０は、上式（２４）により示される、特定の機関回転速度及び特定の機関負荷における点火時期のＶＶＴ補正量ＡＶＶＴとバルブオーバーラップ量ＯＬとの関係を示している。同図１０に示されるように、機関回転速度、機関負荷が一定のときのＶＶＴ補正量ＡＶＶＴは、実バルブオーバーラップ量ｒｅａｌＯＬの平方数に比例した値となる。
【００６８】
本実施形態では、電子制御装置２０は、点火時期の設定に際して、上式（２４）を用いて算出されたＶＶＴ補正量ＡＶＶＴによる点火時期の補正を行っている。以下、そうした本実施形態でのＶＶＴ補正量ＡＶＶＴの算出態様について、図１１を併せ参照して説明する。
【００６９】
図１１は、ＶＶＴ補正量ＡＶＶＴの算出に係る処理態様をブロック図として示したものである。同図に示すように本処理においては、上述したバルブタイミング制御において設定された吸排気弁の目標バルブタイミングｔＶＴｍ，ｔＶＴｅより、目標バルブオーバーラップ量ｔＯＬが算出される。上記のようにバルブタイミング制御においては、目標バルブタイミングｔＶＴｍ，ｔＶＴｅは、機関回転速度ＮＥ及び機関負荷率ＫＬに基づき算出されている。同図の例では、機関回転速度ＮＥ及び機関負荷率ＫＬと吸排気弁の目標バルブタイミングｔＶＴｍ，ｔＶＴｅとの相関関係がそれぞれ記憶された演算マップＭ０１，Ｍ０２を用いて、目標バルブタイミングｔＶＴｍ，ｔＶＴｅが算出されている。
【００７０】
またこれとともに、カム角センサ２２ｍ，２２ｅの検出結果から吸排気弁の実バルブタイミングＶＴｍ，ＶＴｅが求められる。そして求められた吸排気弁の実バルブタイミングＶＴｍ，ＶＴｅに基づき、実バルブオーバーラップ量ｒｅａｌＯＬが算出される。
【００７１】
更に機関回転速度ＮＥ、及び機関負荷率ＫＬに基づいて、上記ベース補正量ＡＶＶＴｂが算出される。ここでは、ベース補正量ＡＶＶＴｂの算出は、機関回転速度ＮＥ及び機関負荷率ＫＬとベース補正量ＡＶＶＴｂとの相関関係が記憶された演算マップＭ０３を用いて行われている。
【００７２】
上記のように算出されたベース補正量ＡＶＶＴｂ、目標バルブオーバーラップ量ｔＯＬ、及び実バルブオーバーラップ量ｒｅａｌＯＬから、上式（２４）に従ってＶＶＴ補正量ＡＶＶＴが算出される。そしてその算出されたＶＶＴ補正量ＡＶＶＴを用いて点火時期の補正が行われる。これにより、可変動弁機構１１ｍ，１１ｅの作動に伴う内部ＥＧＲ量の変化に応じた適切な点火時期の設定がなされることとなる。
【００７３】
以上説明した本実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）本実施形態では、実バルブオーバーラップ量ｒｅａｌＯＬの平方数と目標バルブオーバーラップ量ｔＯＬの平方数との比に基づいて点火時期のＶＶＴ補正量ＡＶＶＴを算出している。ここで、上記平方数の比は、上式（２２）に示されるように、実内部ＥＧＲ量ｒｅａｌＥＧＲと目標内部ＥＧＲ量ｔＥＧＲとの比を表している。そのため、上記算出されたＶＶＴ補正量ＡＶＶＴを用いることで、可変動弁機構１１ｍ，１１ｅの作動に伴う内部ＥＧＲ量の変化に応じた点火時期の補正を容易且つ適切に行うことができる。
【００７４】
なお、内部ＥＧＲ量の増減に応じてシリンダ内に導入される新気の量が変化するため、新気の量の厳密な制御が求められる場合などには、内部ＥＧＲ量の変化に応じて吸入空気量やスロットル開度を補正することがある。またそうした新気導入量の変化に対応した空燃比の制御等のため、内部ＥＧＲ量の変化に応じた燃料噴射量の補正が必要となることがある。更に内部ＥＧＲ量の変化による燃焼状態の変化への対応等のため、内部ＥＧＲ量の変化に応じた燃料噴射時期の補正が必要となることや、外部ＥＧＲを行う内燃機関でのシリンダ内に存在する既燃ガス量の制御等のため、内部ＥＧＲ量の変化に応じた外部ＥＧＲ量の補正が必要となることがある。
【００７５】
このような可変動弁機構の作動に伴う内部ＥＧＲ量の変化の影響を受ける、点火時期以外の機関制御量の補正についても、実バルブオーバーラップ面積と目標バルブオーバーラップ面積との比や、実バルブオーバーラップ量の平方数と目標バルブオーバーラップ量の平方数との比に基づき算出することもできる。
【００７６】
（第２実施形態）
続いて、本発明の内燃機関の制御装置を具体化した第２実施形態を、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００７７】
上式（２１）によれば、実内部ＥＧＲ量ｒｅａｌＥＧＲと目標内部ＥＧＲ量ｔＥＧＲとの比ｒｅｇｒ  が、実バルブオーバーラップ面積ｒｅａｌＡＯＬと目標バルブオーバーラップ面積ｔＡＯＬとの比に等しいことが示されている。また上式（２２）によれば、同比ｒｅｇｒ  が、更に実バルブオーバーラップ量ｒｅａｌＯＬの平方数と目標バルブオーバーラップ量ｔＯＬの平方数との比に等しいことが示されている。これらの関係からは、次の式（２５）、（２６）の関係が導き出せる。すなわち内部ＥＧＲ量ＭｅｇｒＡＬＬは、バルブオーバーラップ面積ＡＯＬに比例し、又はバルブオーバーラップ量ＯＬの平方数に比例する。ここで「ｋ１」、「ｋ２」はそれぞれ、所定の定数を示している。
【００７８】
【数２５】
2004251183.tif 000027
【００７９】
【数２６】
2004251183.tif 000028
これらの関係により、可変動弁機構１１ｍ，１１ｅの作動状態、特にその作動に応じて設定されるバルブオーバーラップ面積ＡＯＬやバルブオーバーラップ量ＯＬと、内部ＥＧＲ量との関係を的確に把握することができる。例えば図１２に示すように、内部ＥＧＲ量ＭｅｇｒＡＬＬを現状の１／４に減量する場合には、バルブオーバーラップ量ＯＬを現状の１／２とすれば良い。
【００８０】
よって、次の（ａ）、（ｂ）のように可変動弁機構１１ｍ，１１ｅを制御することで、容易且つ確実に内部ＥＧＲ量を目標内部ＥＧＲ量ｔＥＧＲへと調整することができる。
（ａ）吸排気弁のバルブオーバーラップ面積ＡＯＬが、実内部ＥＧＲ量ｒｅａｌＥＧＲに対する目標内部ＥＧＲ量ｔＥＧＲの比と実バルブオーバーラップ面積ｒｅａｌＡＯＬとの乗算値となるように可変動弁機構１１ｍ，１１ｅを制御する。
（ｂ）吸排気弁のバルブオーバーラップ量ＯＬが、実内部ＥＧＲ量ｒｅａｌＥＧＲに対する目標内部ＥＧＲ量ｔＥＧＲの比の平方根と実バルブオーバーラップ量ｒｅａｌＯＬとの乗算値となるように可変動弁機構１１ｍ，１１ｅを制御する。
【００８１】
また、上式（２５）、（２６）からは、次の式（２７）、（２８）に示される関係を導き出すことができる。ここで基本バルブオーバーラップ面積ｂａｓｅＡＯＬ、基本バルブオーバーラップ量ｂａｓｅＯＬ、及び基本ＥＧＲ量ｂａｓｅＥＧＲは、吸排気弁が基本目標バルブタイミングｔｂＶＴｍ，ｔｂＶＴｅにあるときのバルブオーバーラップ面積、バルブオーバーラップ量、及び内部ＥＧＲ量をそれぞれ示している。
【００８２】
【数２７】
2004251183.tif 000029
【００８３】
【数２８】
2004251183.tif 000030
基本バルブオーバーラップ面積ｂａｓｅＡＯＬ、基本バルブオーバーラップ量ｂａｓｅＯＬは、基本目標バルブタイミングｔｂＶＴｍ，ｔｂＶＴｅによって一義的に決まるため、機関回転速度、機関負荷から一義的に求めることができる。また基本ＥＧＲ量ｂａｓｅＥＧＲも、機関回転速度及び機関負荷から一義的に決めることができ、予め実験等で求めておくこともできる。
【００８４】
こうした式（２７）、（２８）によれば、内部ＥＧＲ量を所望の値とするために必要なバルブオーバーラップ面積、及びバルブオーバーラップ量を容易且つ適切に求めることができる。すなわち、同式（２７）又は式（２８）により算出された目標バルブオーバーラップ面積ｔＡＯＬ又は目標バルブオーバーラップ量ｔＯＬが得られるように可変動弁機構１１ｍ，１１ｅを制御すれば、高精度の内部ＥＧＲ量の調整を容易に行うことができる。
【００８５】
以下、そうした内部ＥＧＲ量の調整を、内部ＥＧＲのリミット制御に適用した例を説明する。
図１３に、本実施形態での「内部ＥＧＲのリミット制御ルーチン」のフローチャートを示す。本ルーチンの処理は、定時割り込み処理として電子制御装置２０により周期的に実行される。
【００８６】
本ルーチンに処理が移行されると、まずステップ１００において、吸排気弁の基本目標バルブタイミングｔｂＶＴｍ，ｔｂＶＴｅがそれぞれ算出される。ここでの算出は、予め電子制御装置２０に記憶された、機関回転速度ＮＥと機関負荷とに基づく演算マップを用いて行われる。また同ステップ１００において、算出された基本目標バルブタイミングｔｂＶＴｍ，ｔｂＶＴｅから基本バルブオーバーラップ量ｂａｓｅＯＬが算出される。基本バルブオーバーラップ量ｂａｓｅＯＬは、吸排気弁のバルブタイミングが共に基本目標バルブタイミングｔｂＶＴｍ，ｔｂＶＴｅにあるときのバルブオーバーラップ量を示している。
【００８７】
ステップ１１０では、機関回転速度ＮＥ及び機関負荷率ＫＬに基づき、基本ＥＧＲ量ｂａｓｅＥＧＲが算出される。基本ＥＧＲ量ｂａｓｅＥＧＲは、吸排気弁のバルブタイミングが基本目標バルブタイミングｔｂＶＴｍ，ｔｂＶＴｅとなっていることを前提とした現状の機関回転速度ＮＥ及び機関負荷率ＫＬでの内部ＥＧＲ量を示している。
【００８８】
ステップ１２０では、機関回転速度ＮＥの推移に基づいて内燃機関１０のトルク変動量ΔＴＬが算出される。そしてステップ１３０において、その算出されたトルク変動量ΔＴＬが判定値α以上であるか否かが判定される。判定値αは、許容されるトルク変動量ΔＴＬの上限値よりも、すなわち燃焼の不安定化を示すトルク変動量ΔＴＬの下限値よりも若干小さい値に設定されている。
【００８９】
ここでトルク変動量ΔＴＬが判定値α以上であれば（ステップ１３０において「ＹＥＳ」）、ステップ１４０において、内部ＥＧＲ減量値ΔＥＧＲに所定値γが加算される。またトルク変動量ΔＴＬが判定値α未満であれば（ステップ１３０において「ＮＯ」）、ステップ１５０において、内部ＥＧＲ減量値ΔＥＧＲから所定値βが減算される。この所定値βは、所定値γに比して小さい値が設定されている。
【００９０】
内部ＥＧＲ減量値ΔＥＧＲは、基本ＥＧＲ量ｂａｓｅＥＧＲから減らすべき内部ＥＧＲの量を示している。ちなみに内部ＥＧＲ減量値ΔＥＧＲが負の値となるときには、内部ＥＧＲ量が基本ＥＧＲ量ｂａｓｅＥＧＲよりも増やされる。
【００９１】
こうして内部ＥＧＲ減量値ΔＥＧＲが設定されると、続くステップ１６０において、式（２９）に基づいて、基本ＥＧＲ量ｂａｓｅＥＧＲ及び内部ＥＧＲ減量値ΔＥＧＲから目標内部ＥＧＲ量ｔＥＧＲが算出される。
【００９２】
【数２９】
2004251183.tif 000031
図１４に、以上の処理による目標内部ＥＧＲ量ｔＥＧＲの設定態様の一例を示す。同図に示すように、目標内部ＥＧＲ量ｔＥＧＲは、トルク変動量ΔＴＬが判定値α未満であるときには、所定値βずつ徐々に増やされる。一方、内部ＥＧＲ量が過剰となり、燃焼が不安定となってトルク変動量ΔＴＬが判定値α以上となると（同図の時刻ｔ１，ｔ２）、目標内部ＥＧＲ量ｔＥＧＲは所定値γ分、大きく減らされる。これにより、目標内部ＥＧＲ量ｔＥＧＲは、燃焼の不安定化を招かない内部ＥＧＲ量の範囲の上限近傍まで増大されるようになる。
【００９３】
よって、内部ＥＧＲ量がこの目標内部ＥＧＲ量ｔＥＧＲとなるように可変動弁機構１１ｍ，１１ｅを制御すれば、好ましい燃焼状態が維持できる範囲内で、できるだけ多くの内部ＥＧＲを導入して、燃料消費率の低減や排気エミッション性能の向上を図ることができる。そうした内部ＥＧＲ量の調整に必要な可変動弁機構１１ｍ，１１ｅの目標バルブタイミングｔＶＴｍ，ｔＶＴｅの算出は、続くステップ１７０及び１８０で行われる。
【００９４】
ステップ１７０では、次の式（３０）を用いてリミット補正量ΔＯＬが算出される。このリミット補正量ΔＯＬは、図１５に示すように、基本バルブオーバーラップ量ｂａｓｅＯＬと目標バルブオーバーラップ量ｔＯＬとの差（ｂａｓｅＯＬ−ｔＯＬ）を示している。
【００９５】
【数３０】
2004251183.tif 000032
続くステップ１８０では、このリミット補正量ΔＯＬだけバルブオーバーラップ量が少なくなるように基本目標バルブタイミングｔｂＶＴｍ，ｔｂＶＴｅを補正して最終的な目標バルブタイミングｔＶＴｍ，ｔＶＴｅが算出される。ここでは、排気弁の基本目標バルブタイミングｔｂＶＴｅをリミット補正量ΔＶＴだけ進角側に補正してその最終的な目標バルブタイミングｔＶＴｅとしている（ｔＶＴｅ＝ｂａｓｅＶＴｅ＋ΔＯＬ）。その一方、吸気弁については、基本目標バルブタイミングｔｂＶＴｍがそのまま最終的な目標バルブタイミングｔＶＴｍとされている（ｔＶＴｍ＝ｂａｓｅＶＴｍ）。
【００９６】
電子制御装置２０は、こうして吸排気弁の最終的な目標バルブタイミングｔＶＴｍ，ｔＶＴｅを設定して本ルーチンの処理を一旦終了する。こうして設定された最終的な目標バルブタイミングｔＶＴｍ，ｔＶＴｅに基づき可変動弁機構１１ｍ，１１ｅが制御されると、吸排気弁のバルブオーバーラップ量ＯＬが上記目標バルブオーバーラップ量ｔＯＬとなり、内部ＥＧＲ量が上記算出された目標内部ＥＧＲ量ｔＥＧＲに調整されるようになる。
【００９７】
以上説明した本実施形態によれば、次の効果を奏することができる。
（１）本実施形態では、基本ＥＧＲ量ｂａｓｅＥＧＲに対する目標内部ＥＧＲ量ｔＥＧＲの比の平方根と基本バルブオーバーラップ量ｂａｓｅＯＬとの乗算値である目標バルブオーバーラップ量ｔＯＬが得られるように可変動弁機構１１ｍ，１１ｅを制御している。そしてこれにより、内部ＥＧＲ量を目標内部ＥＧＲ量ｔＥＧＲに調整するようにしている。このように本実施形態では、式（２２）等に示される内部ＥＧＲ量とバルブオーバーラップ量との関係に基づき可変動弁機構１１ｍ，１１ｅを制御して内部ＥＧＲ量を調整している。そのため、内部ＥＧＲ量の調整を高精度に行うことができる。
【００９８】
以上の各実施形態は、以下のように変更して実施することもできる。
・図１１の算出ロジックでは、実バルブオーバーラップ量ｒｅａｌＯＬ及び目標バルブオーバーラップ量ｔＯＬに基づき、式（２４）を用いてＶＶＴ補正量ＡＶＶＴを算出しているが、その算出に式（２３）を用いるようにしても良い。このときの実バルブオーバーラップ面積ｒｅａｌＡＯＬ及び目標バルブオーバーラップ面積ｔＡＯＬは、吸排気弁のバルブタイミングの目標値や現状値から求めることができる。こうした場合、バルブオーバーラップ面積ＡＯＬがバルブオーバーラップ量ＯＬの平方数に比例すると見なすことができない構成にも、その適用が可能となる。
【００９９】
・図１３の内部ＥＧＲのリミット制御ルーチンでは、式（２８）に示されるバルブオーバーラップ量と内部ＥＧＲ量との関係に基づいて、吸排気弁の目標バルブタイミングｔＶＴｍ，ｔＶＴｅを算出している。この算出を、式（２７）に示されるバルブオーバーラップ面積と内部ＥＧＲ量との関係に基づいて行うようにしても良い。こうした場合には、バルブオーバーラップ面積ＡＯＬがバルブオーバーラップ量ＯＬの平方数に比例すると見なすことができない構成にも、その適用が可能となる。
【０１００】
・第１実施形態でのＶＶＴ補正量ＡＶＶＴの算出を、式（１５）等を用いて実内部ＥＧＲ量ｒｅａｌＥＧＲ及び目標内部ＥＧＲ量ｔＥＧＲをそれぞれ求め、式（１７）に示されるように実内部ＥＧＲ量ｒｅａｌＥＧＲと目標内部ＥＧＲ量ｔＥＧＲとの比に基づいて行うようにしても良い。
【０１０１】
・第２実施形態での内部ＥＧＲ量の調整に係る可変動弁機構の制御は、可変動弁機構によるバルブオーバーラップ状態の変更を通じて内部ＥＧＲ量の調整を行う制御であれば、内部ＥＧＲのリミット制御以外の制御にも同様、或いはそれに準じた態様で適用することができる。いずれにせよ、式（２１）、（２２）に示される関係に基づき可変動弁機構１１ｍ，１１ｅの制御を行えば、高精度の内部ＥＧＲ量の調整を容易に行うことができる。
【０１０２】
・上記各実施形態では、吸排気弁のバルブタイミングをそれぞれ可変とする２つの可変動弁機構１１ｍ，１１ｅを備える内燃機関１０への本発明の適用例を示したが、吸排気弁のいずれか一方のみに可変動弁機構を備える内燃機関に本発明をすることもできる。また、バルブリフト量を可変とする機構等の他のタイプの可変動弁機構を備える内燃機関にも本発明の適用は可能である。要は、可変動弁機構により吸排気弁のバルブオーバーラップ状態が可変とされる内燃機関であれば、本発明を適用することができる。
【０１０３】
上記各実施形態及びその変更例から把握される技術的思想を、以下に列記する。
（イ）機関回転速度及び機関負荷より設定された基本目標作動量に基づいて、吸排気弁のバルブオーバーラップ状態を可変とする可変動弁機構を備え、その可変動弁機構の作動により内部ＥＧＲ量を変更する内燃機関に適用されて、該可変動弁機構の作動に伴う内部ＥＧＲ量の変化に応じて所定の機関制御量を補正する内燃機関の制御装置において、機関回転速度及び機関負荷より算出されたベース補正量に対して、実内部ＥＧＲ量と目標内部ＥＧＲ量との比を乗算して、前記所定の機関制御量の補正に係る補正量を算出することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【０１０４】
（ロ）機関回転速度及び機関負荷より設定された基本目標作動量に基づいて、吸排気弁のバルブオーバーラップ状態を可変とする可変動弁機構を備える内燃機関に適用されて、該可変動弁機構の作動に伴う内部ＥＧＲ量の変化に応じて所定の機関制御量を補正する内燃機関の制御装置において、機関回転速度及び機関負荷より算出されたベース補正量に対して、実バルブオーバーラップ面積と目標バルブオーバーラップ面積との比をそのベース補正量に乗算して、前記所定の機関制御量の補正に係る補正量を算出することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【０１０５】
（ハ）機関回転速度及び機関負荷より設定された基本目標作動量に基づいて、吸排気弁のバルブオーバーラップ状態を可変とする可変動弁機構を備える内燃機関に適用されて、該可変動弁機構の作動に伴う内部ＥＧＲ量の変化に応じて所定の機関制御量を補正する内燃機関の制御装置において、機関回転速度及び機関負荷より算出されたベース補正量に対して、実バルブオーバーラップ量の平方数と目標バルブオーバーラップ量の平方数との比を乗算して、前記所定の機関制御量の補正に係る補正量を算出することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【０１０６】
（ニ）前記機関制御量は、点火時期である請求項１〜３、及び上記（イ）〜（ハ）のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
（ホ）前記機関制御量は、吸入空気量である請求項１〜３、及び上記（イ）〜（ハ）のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【０１０７】
（ヘ）前記機関制御量は、燃料噴射量である請求項１〜３、及び上記（イ）〜（ハ）のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
（ト）前記機関制御量は、燃料噴射時期である請求項１〜３、及び上記（イ）〜（ハ）のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【０１０８】
（チ）前記機関制御量は、外部ＥＧＲ量である請求項１〜３、及び上記（イ）〜（ハ）のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
（リ）前記目標内部ＥＧＲ量は、当該機関のトルク変動の度合いに応じて算出される請求項４〜７のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態についてその全体構造を示す模式図。
【図２】同実施形態のバルブタイミングの設定例を示すグラフ。
【図３】内燃機関における既燃ガスの挙動を示す模式図。
【図４】排気管からの既燃ガスの吹返しについてのモデル図。
【図５】排気管から吹き返す既燃ガスの挙動を示す模式図。
【図６】吸排気弁のバルブリフト量の推移を示すグラフ。
【図７】関数ｆ３（ＮＥ，Ｐｍ）の設定例を示すグラフ。
【図８】内部ＥＧＲ量と最適な点火時期との対応関係例を示すグラフ。
【図９】バルブオーバーラップ量の変化に応じたバルブリフト曲線の変化を示すグラフ。
【図１０】実バルブオーバーラップ量とＶＶＴ補正量との関係を示すグラフ。
【図１１】第１実施形態でのＶＶＴ補正量算出ロジックのブロック図。
【図１２】バルブオーバーラップ量に応じた内部ＥＧＲ量の変化を示すグラフ。
【図１３】第２実施形態における内部ＥＧＲのリミット制御ルーチンのフローチャート。
【図１４】同ルーチンによる目標ＥＧＲ量の制御例を示すタイムチャート。
【図１５】バルブオーバーラップ量に応じた内部ＥＧＲ量の変化を示すグラフ。
【符号の説明】
１０…内燃機関、１１ｍ，１１ｅ…可変動弁機構、１２…インジェクタ、１３…スロットルバルブ、１４…点火プラグ、２０…電子制御装置、２１…クランク角センサ、２２ｍ，２２ｅ…カム角センサ、２３…吸気管圧力センサ、２４…エアフローメータ。
【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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