(57)【要約】【課題】  開弁特性を変更可能な多気筒内燃機関において、排気エミッションの悪化を防止しつつ気筒間のトルク差を抑制し得る制御装置を提供する。【解決手段】  吸気弁２及び排気弁３の少なくとも一方の開弁特性を制御する開弁特性制御手段９を備えた多気筒内燃機関１の制御装置であって、気筒間の吸気量差を推定し、推定された該吸気量差に応じて上記開弁特性の制御範囲を制限する、多気筒内燃機関の制御装置を提供する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気弁及び排気弁の少なくとも一方の開弁特性を制御する開弁特性制御手段を備えた多気筒内燃機関の制御装置であって、
気筒間の吸気量差を推定し、推定された該吸気量差に応じて上記開弁特性の制御範囲を制限する、多気筒内燃機関の制御装置。
【請求項２】
推定された吸気量差に加え、該吸気量差の推定時における機関回転数及び開弁特性を考慮して上記開弁特性の制御範囲を制限する、請求項１に記載の多気筒内燃機関の制御装置。
【請求項３】
上記開弁特性として作用角が制御される多気筒内燃機関の制御装置であって、その吸気量差を推定した時の作用角が大きいほど、作用角の制御範囲の下限値が大きくなるように設定されている、請求項１または２に記載の多気筒内燃機関の制御装置。
【請求項４】
上記開弁特性としてバルブリフト量が制御される多気筒内燃機関の制御装置であって、その吸気量差を推定した時のバルブリフト量が大きいほど、バルブリフト量の制御範囲の下限値が大きくなるように設定されている、請求項１から３の何れか一項に記載の多気筒内燃機関の制御装置。
【請求項５】
上記開弁特性として作用角及び／またはバルブリフト量が制御される多気筒内燃機関の制御装置であって、推定された上記吸気量差が大きいほど、作用角及び／またはバルブリフト量の制御範囲の下限値が大きくなるように設定されている、請求項１または２に記載の多気筒内燃機関の制御装置。
【請求項６】
上記開弁特性として作用角及び／またはバルブリフト量が制御される多気筒内燃機関の制御装置であって、上記開弁特性の制御範囲を制限することは、上記作用角及び／またはバルブリフト量の制御の際に目標作用角及び／または目標バルブリフト量を所定補正量だけ大きくなるように補正することによって行われ、該補正量は補正前の上記目標作用角及びまたは目標バルブリフト量が大きいほど小さくなるように設定されている、請求項１または２に記載の多気筒内燃機関の制御装置。
【請求項７】
上記補正量は、推定された上記吸気量差が大きいほど大きくなるように設定されている、請求項６に記載の多気筒内燃機関の制御装置。
【請求項８】
吸気弁及び排気弁の少なくとも一方の開閉タイミングを変更せしめる開閉タイミング変更手段を更に備えると共に、上記開弁特性として作用角及び／またはバルブリフト量が制御される多気筒内燃機関の制御装置であって、上記開弁特性の制御範囲を制限することは、上記作用角及び／またはバルブリフト量の制御の際に目標作用角及び／または目標バルブリフト量を所定補正量だけ大きくなるように補正することによって行われる多気筒内燃機関の制御装置において、
補正後の目標作用角及び／または目標バルブリフト量とした場合における吸気弁と排気弁が共に開いている期間の長さが、補正前の目標作用角及び／または目標バルブリフト量とした場合における吸気弁と排気弁が共に開いている期間の長さに近づくまたは一致するように吸気弁及び排気弁の少なくとも一方の開閉タイミングが変更せしめられる、請求項１または２に記載の多気筒内燃機関の制御装置。
【請求項９】
更に、補正後の目標作用角及び／または目標バルブリフト量とした場合における吸気弁と排気弁が共に開いている期間の時期が、補正前の目標作用角及び／または目標バルブリフト量とした場合における吸気弁と排気弁が共に開いている期間の時期に近づくまたは一致するように吸気弁及び排気弁の少なくとも一方の開閉タイミングが変更せしめられる、請求項８に記載の多気筒内燃機関の制御装置。
【請求項１０】
吸気弁及び排気弁の少なくとも一方の開閉タイミングを変更せしめる開閉タイミング変更手段を更に備えると共に、上記開弁特性として作用角及び／またはバルブリフト量が制御される多気筒内燃機関の制御装置であって、上記開弁特性の制御範囲を制限することは、上記作用角及び／またはバルブリフト量の制御の際に目標作用角及び／または目標バルブリフト量を所定補正量だけ大きくなるように補正することによって行われる多気筒内燃機関の制御装置において、
補正後の目標作用角及び／または目標バルブリフト量とした場合における吸気弁と排気弁が共に開いている期間の長さが、補正前の目標作用角及び／または目標バルブリフト量とした場合における吸気弁と排気弁が共に開いている期間の長さよりも短くなるように吸気弁及び排気弁の少なくとも一方の開閉タイミングが変更せしめられる、請求項１または２に記載の多気筒内燃機関の制御装置。
【請求項１１】
上記の吸気弁と排気弁が共に開いている期間の長さを短くする程度は、上記目標作用角及び／または目標バルブリフト量を補正して上記作用角及び／またはバルブリフト量の制御を行うようにすることによって吸気量制御のために必要となる吸気圧変化の大きさに応じて設定される、請求項１０に記載の多気筒内燃機関の制御装置。
【請求項１２】
気筒間の吸気量差の推定が、各気筒への分岐吸気通路よりも上流側に設けられた吸気量検出手段によって検出された吸気量に基づいて行われ、上記吸気量検出手段による吸気量の検出は複数の気筒の吸気弁が開いている時期が重ならない開弁特性である時に実施される、請求項１から１１の何れか一項に記載の多気筒内燃機関の制御装置。
【請求項１３】
上記吸気量検出手段は吸気圧センサを含んでいる、請求項１２に記載の多気筒内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多気筒内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、スロットル弁に加えて、吸気弁や排気弁の作用角やバルブリフト量等の開弁特性を制御する装置を備え、スロットル弁開度と共に上記開弁特性をも制御して燃焼室内に吸入される空気量（以下、「吸気量」と言う）を制御するようにした内燃機関が開発され、公知となっている。
【０００３】
一方、従来より多気筒内燃機関においては、弁部分に関する組み付け公差や機差、あるいは弁部分の摩耗やデポジット付着等のために、気筒間の吸気量にばらつきが生じ、それによってトルク変動が発生したり、排気エミッションが悪化したりする問題がある。そしてこのような問題は、上記のような開弁特性を制御して吸気量を制御するタイプの多気筒内燃機関においても同様に生じる場合があり、特にその影響は吸気圧が同じであれば吸気量が少なくなるような開弁特性である場合ほど、つまり、例えば吸気弁の作用角やバルブリフト量が小さい場合ほど大きくなることがわかっている。
【０００４】
より具体的には、例えば吸気弁に同じ量のデポジットが付着している場合、実際の吸気量の目標吸気量からのずれは、同じ目標吸気量に対して作用角やバルブリフト量を小さくして吸気を行った場合の方が作用角やバルブリフト量を大きくして吸気を行った場合に比べ大きくなる。そしてその結果、上記トルク変動等への影響も作用角やバルブリフト量が小さいほど大きくなる。
【０００５】
上記のような問題に対し、特許文献１には開弁特性を制御して吸気量を制御するタイプの多気筒内燃機関において、気筒間のトルク差を求め、気筒毎に燃料噴射量や点火時期を補正して気筒間のトルク差を小さくしようとする技術が開示されている。また、この文献には、実際の吸気量と目標吸気量とのずれが吸気弁の作用角が小さい場合ほど大きくなるのに対応して、上記燃料噴射量等の補正が吸気弁の作用角が小さい場合ほど大きくなるように設定すること等も開示されている。
【０００６】
更に、特許文献２には、バルブリフト量を可変作動させる作動機構を備えた内燃機関の可変動弁装置において、バルブリフト量が極めて小さい領域（極低リフト制御域）においては気筒間の吸気量差が顕著に現れるため、そのような極低リフト制御域を使用しないようにした構成が開示されている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−３０３１８７号公報
【特許文献２】特開２００１−１７３４６９号公報
【特許文献３】特開２０００−３１０１４６号公報
【特許文献４】特開平４−１９３４２号公報
【特許文献５】特開平１−１８７３６６号公報
【特許文献６】特開２００２−１５５７７９号公報
【特許文献７】特開２００２−２１３２６３号公報
【特許文献８】特開２００１−１５２８８９号公報
【特許文献９】特開２００２−３０３１９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１のように気筒間のトルク差を減少させるべく燃料噴射量や点火時期が制御されると排気エミッションの悪化を招く可能性がある。特に作用角及び／またはリフト量が小さくなる運転領域では排気エミッションが悪化し易いという問題がある。
【０００９】
また、上記特許文献２のように、無条件にバルブリフト量の小さい領域を使用しないようにしてしまうと、運転状態（機関回転数等）や運転環境（温度、気圧等）によってバルブリフト量が小さくても気筒間の吸気量差が充分に小さくなる場合にも上記領域が使用されないこととなり、バルブリフト量を制御して吸気量を制御することによる効果（例えば燃費の向上等）が無意味に低減されてしまう可能性がある。
【００１０】
本発明は上記したような問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、吸気弁及び／または排気弁の開弁特性を変更可能な多気筒内燃機関において、排気エミッションの悪化を招かず、且つ開弁特性を制御して吸気量を制御することによる効果をできるだけ保持しつつ気筒間の吸気量差に起因して発生するトルク変動を抑制し得る制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上記課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に記載された多気筒内燃機関の制御装置を提供する。
１番目の発明は、吸気弁及び排気弁の少なくとも一方の開弁特性を制御する開弁特性制御手段を備えた多気筒内燃機関の制御装置であって、気筒間の吸気量差を推定し、推定された該吸気量差に応じて上記開弁特性の制御範囲を制限する、多気筒内燃機関の制御装置を提供する。
【００１２】
多気筒内燃機関において生じるトルク変動を減少させる方法としては、気筒毎に燃料噴射量や点火時期を補正する方法が考えられるが、この方法では排気エミッションが悪化する可能性がある。一方、多気筒内燃機関においてトルク変動を引き起こす気筒間のトルク差は、一般に気筒間の吸気量差に起因して生じ、また、その吸気量差は機関回転数の他、開弁特性にも影響を受ける。すなわち、気筒間の吸気量差の生じ易い開弁特性と、生じ難い開弁特性とが存在する。したがって、開弁特性の制御範囲を比較的気筒間の吸気量差の生じ難い開弁特性の範囲に制限すれば、気筒間の吸気量差に起因するトルク変動を低減することが可能である。ただこの場合、開弁特性の制御範囲を制限して小さくすると開弁特性を制御して吸気量を制御することによる効果（例えば燃費の向上等）が低減してしまう場合がある。
【００１３】
１番目の発明では、推定された上記気筒間の吸気量差に応じて上記開弁特性の制御範囲に対する制限が決定されるので、実際に生じている気筒間の吸気量差、すなわちそれに起因するトルク変動及び排気エミッションの程度に応じて開弁特性の制御範囲を制限することができる。これにより、排気エミッションの悪化を招かず、且つ開弁特性を制御して吸気量を制御することによる効果をできるだけ保持しつつ気筒間の吸気量差に起因するトルク変動を抑制することができる。また、気筒間の吸気量差が低減されるので、排気エミッションの改善も図ることができる。
【００１４】
なお、ここで、推定された気筒間の吸気量差に応じて開弁特性の制御範囲を制限することには、推定された吸気量差が所定吸気量差以上となった時に、吸気量差が所定吸気量差未満である時には行われていなかった制御範囲の制限が行われるようになる場合も含まれるものとする。また、本明細書において開弁特性とは、作用角及びバルブリフト量の一方、もしくは両方を意味する。
【００１５】
２番目の発明では１番目の発明において、推定された吸気量差に加え、該吸気量差の推定時における機関回転数及び開弁特性を考慮して上記開弁特性の制御範囲を制限する。
上述したように、気筒間の吸気量差は、その時の機関回転数及び開弁特性に影響を受ける。したがって、同じ吸気量差であってもそれらを推定した時の機関回転数や開弁特性が異なれば、その吸気量差の持つ意味（すなわち、その吸気量差が示している異常の程度）は異なることになる。
【００１６】
２番目の発明においては、推定された上記吸気量差と、その吸気量差を推定した時の機関回転数並びに上記開弁特性を考慮して上記開弁特性の制御範囲に対する制限が決定されるので、吸気量差の推定された時の機関回転数や開弁特性にかかわらず、その吸気量差の持つ意味（すなわち、その吸気量差が示している異常の程度）を正確に反映して上記制御範囲の制限を決定することができる。つまり、２番目の発明によれば、任意の機関回転数及び任意の開弁特性の時に上記吸気量差を推定して、上記制御範囲の制限を決定することができる。
【００１７】
そして２番目の発明によっても、実際に生じている気筒間の吸気量差、すなわちそれに起因するトルク変動及び排気エミッションの程度に応じて開弁特性の制御範囲を制限することができる。そしてこれにより、排気エミッションの悪化を招かず、且つ開弁特性を制御して吸気量を制御することによる効果をできるだけ保持しつつ気筒間の吸気量差に起因して発生するトルク変動を抑制することができると共に、気筒間の吸気量差に起因する排気エミッション悪化の低減を図ることができる。
【００１８】
３番目の発明では１番目または２番目の発明において、上記開弁特性として作用角が制御され、その吸気量差を推定した時の作用角が大きいほど、作用角の制御範囲の下限値が大きくなるように設定されている。すなわち例えば、同じ吸気量差が推定された場合、その吸気量差を推定した時の作用角が大きいほど、その後の作用角の制御範囲の下限値が大きくなるように設定される。
【００１９】
上記開弁特性として作用角が制御される場合、作用角が小さくなるほど上記気筒間の吸気量差は生じ易い。したがって、３番目の発明のようにすることによって、気筒間の吸気量差を許容範囲内にするための上記開弁特性の制御範囲に対する制限が適切に決定され得る。これにより、排気エミッションの悪化を招かず、且つ開弁特性を制御して吸気量を制御することによる効果をできるだけ保持しつつ気筒間の吸気量差に起因して発生するトルク変動を抑制することができると共に、気筒間の吸気量差に起因する排気エミッション悪化の低減を図ることができる。
【００２０】
４番目の発明では１番目から３番目の何れかの発明において、上記開弁特性としてバルブリフト量が制御され、その吸気量差を推定した時のバルブリフト量が大きいほど、バルブリフト量の制御範囲の下限値が大きくなるように設定されている。すなわち例えば、同じ吸気量差が推定された場合、その吸気量差を推定した時のバルブリフト量が大きいほど、その後のバルブリフト量の制御範囲の下限値が大きくなるように設定される。
【００２１】
上記開弁特性としてバルブリフト量が制御される場合、バルブリフト量が小さくなるほど上記気筒間の吸気量差は生じ易い。したがって、４番目の発明のようにすることによって、気筒間の吸気量差を許容範囲内にするための上記開弁特性の制御範囲に対する制限が適切に決定され得る。これにより、排気エミッションの悪化を招かず、且つ開弁特性を制御して吸気量を制御することによる効果をできるだけ保持しつつ気筒間の吸気量差に起因して発生するトルク変動を抑制することができると共に、気筒間の吸気量差に起因する排気エミッション悪化の低減を図ることができる。
【００２２】
５番目の発明では１番目または２番目の発明において、上記開弁特性として作用角及び／またはバルブリフト量が制御される多気筒内燃機関の制御装置であって、推定された上記吸気量差が大きいほど、作用角及び／またはバルブリフト量の制御範囲の下限値が大きくなるように設定されている。
５番目の発明によっても、３番目または４番目の発明とほぼ同様の作用及び効果を得ることができる。
【００２３】
６番目の発明では１番目または２番目の発明において、上記開弁特性として作用角及び／またはバルブリフト量が制御される多気筒内燃機関の制御装置であって、上記開弁特性の制御範囲を制限することは、上記作用角及び／またはバルブリフト量の制御の際に目標作用角及び／または目標バルブリフト量を所定補正量だけ大きくなるように補正することによって行われ、該補正量は補正前の上記目標作用角及びまたは目標バルブリフト量が大きいほど小さくなるように設定されている。
【００２４】
作用角及び／またはバルブリフト量が比較的大きい場合には、吸気量差が大きくても、その吸気量差の要因としての弁部分に関する組み付け公差や機差、あるいは弁部分の摩耗やデポジット付着の影響は小さいと考えられる。
したがって、６番目の発明のようにすれば、必要以上に上記開弁特性の制御範囲を制限することを抑制し、より適切な制限を行うようにすることができる。そしてこれにより、排気エミッションの悪化を招かず、且つ開弁特性を制御して吸気量を制御することによる効果をできるだけ保持しつつ気筒間の吸気量差に起因して発生するトルク変動を抑制することができると共に、気筒間の吸気量差に起因する排気エミッション悪化の低減を図ることができる。
【００２５】
７番目の発明では６番目の発明において、上記補正量は、推定された上記吸気量差が大きいほど大きくなるように設定されている。
７番目の発明によれば、上記開弁特性の制御範囲を更に適切に制限することができ、６番目の発明とほぼ同様の作用及び効果を得ることができる。
【００２６】
８番目の発明では１番目または２番目の発明において、吸気弁及び排気弁の少なくとも一方の開閉タイミングを変更せしめる開閉タイミング変更手段を更に備えると共に、上記開弁特性として作用角及び／またはバルブリフト量が制御される多気筒内燃機関の制御装置であって、上記開弁特性の制御範囲を制限することは、上記作用角及び／またはバルブリフト量の制御の際に目標作用角及び／または目標バルブリフト量を所定補正量だけ大きくなるように補正することによって行われ、補正後の目標作用角及び／または目標バルブリフト量とした場合における吸気弁と排気弁が共に開いている期間の長さが、補正前の目標作用角及び／または目標バルブリフト量とした場合における吸気弁と排気弁が共に開いている期間の長さに近づくまたは一致するように吸気弁及び排気弁の少なくとも一方の開閉タイミングが変更せしめられる。
【００２７】
目標作用角及び／または目標バルブリフト量を補正して作用角及び／またはバルブリフト量を制御することによって吸気弁と排気弁が共に開いている期間（バルブオーバーラップ）の長さが長くなると、燃焼室内に残留する既燃ガスの量が増加して燃焼が悪化し、トルク変動の悪化及び失火が起こる場合がある。
これに対し、８番目の発明によれば、補正後の目標作用角及び／または目標バルブリフト量とした場合におけるバルブオーバーラップの長さが、補正前の目標作用角及び／または目標バルブリフト量とした場合におけるバルブオーバーラップの長さに近づくまたは一致するように吸気弁及び排気弁の少なくとも一方の開閉タイミングが変更せしめられる。そしてこれにより、上記開弁特性の制御範囲を制限すること、すなわち上記作用角及び／またはバルブリフト量の制御の際に目標作用角及び／または目標バルブリフト量を所定補正量だけ大きくなるように補正することによって起こり得るトルク変動の悪化及び失火を抑制することができる。
【００２８】
９番目の発明では８番目の発明において、更に、補正後の目標作用角及び／または目標バルブリフト量とした場合における吸気弁と排気弁が共に開いている期間の時期が、補正前の目標作用角及び／または目標バルブリフト量とした場合における吸気弁と排気弁が共に開いている期間の時期に近づくまたは一致するように吸気弁及び排気弁の少なくとも一方の開閉タイミングが変更せしめられる。
【００２９】
目標作用角及び／または目標バルブリフト量を補正して作用角及び／またはバルブリフト量を制御することによって吸気弁と排気弁が共に開いている期間（バルブオーバーラップ）の時期が変化すると、燃焼室内に残留する既燃ガスの量が増加して燃焼が悪化しトルク変動の悪化及び失火が起こったり、逆に燃焼室内に残留する既燃ガスの量が減少して燃費が悪化したりする場合がある。
【００３０】
これに対し、９番目の発明によれば、補正後の目標作用角及び／または目標バルブリフト量とした場合におけるバルブオーバーラップの時期が、補正前の目標作用角及び／または目標バルブリフト量とした場合におけるバルブオーバーラップの時期に近づくまたは一致するように吸気弁及び排気弁の少なくとも一方の開閉タイミングが変更せしめられる。そしてこれにより、上記開弁特性の制御範囲を制限すること、すなわち上記作用角及び／またはバルブリフト量の制御の際に目標作用角及び／または目標バルブリフト量を所定補正量だけ大きくなるように補正することによって起こり得るトルク変動の悪化等の上記不都合の発生を抑制することができる。
【００３１】
１０番目の発明では１番目または２番目の発明において、吸気弁及び排気弁の少なくとも一方の開閉タイミングを変更せしめる開閉タイミング変更手段を更に備えると共に、上記開弁特性として作用角及び／またはバルブリフト量が制御される多気筒内燃機関の制御装置であって、上記開弁特性の制御範囲を制限することは、上記作用角及び／またはバルブリフト量の制御の際に目標作用角及び／または目標バルブリフト量を所定補正量だけ大きくなるように補正することによって行われ、補正後の目標作用角及び／または目標バルブリフト量とした場合における吸気弁と排気弁が共に開いている期間の長さが、補正前の目標作用角及び／または目標バルブリフト量とした場合における吸気弁と排気弁が共に開いている期間の長さよりも短くなるように吸気弁及び排気弁の少なくとも一方の開閉タイミングが変更せしめられる。
【００３２】
吸気量（燃焼室内に吸入される新気量）が開弁特性である作用角及び／またはバルブリフト量と吸気圧との協調制御によって制御されている場合において、作用角及び／またはバルブリフト量の制御の際に目標作用角及び／または目標バルブリフト量が大きくなるように補正される場合、同じ目標吸気量を維持するためには、例えばスロットル弁を閉側に制御する等して吸気圧を低減する必要がある。そしてこのように吸気圧を低減すると、その影響で、吸気弁と排気弁が共に開いている期間（バルブオーバーラップ）の長さを目標作用角及び／または目標バルブリフト量を補正する前の長さと同じにしても上記残留既燃ガス量が増加する恐れがある。つまり、吸気圧が低下した分だけ既燃ガスが燃焼室内に残留し易くなるのである。
【００３３】
これに対し、１０番目の発明では、補正後の目標作用角及び／または目標バルブリフト量とした場合におけるバルブオーバーラップの長さが、補正前の目標作用角及び／または目標バルブリフト量とした場合におけるバルブオーバーラップの長さよりも短くなるように吸気弁及び排気弁の少なくとも一方の開閉タイミングが変更せしめられる。そしてこのようにすることで吸気圧が低下することによって残留既燃ガス量が増加するのを抑制することができ、それによって吸気量を目標吸気量としつつ上記開弁特性の制御範囲を制限すること、すなわち上記作用角及び／またはバルブリフト量の制御の際に目標作用角及び／または目標バルブリフト量を所定補正量だけ大きくなるように補正することによって起こり得るトルク変動等の不都合をより確実に抑制することができる。
【００３４】
１１番目の発明では１０番目の発明において、上記の吸気弁と排気弁が共に開いている期間の長さを短くする程度は、上記目標作用角及び／または目標バルブリフト量を補正して上記作用角及び／またはバルブリフト量の制御を行うようにすることによって吸気量制御のために必要となる吸気圧変化の大きさに応じて設定される。
【００３５】
上記既燃ガスが燃焼室内に残留し易くなる程度は、上記目標作用角及び／または目標バルブリフト量を補正して上記作用角及び／またはバルブリフト量の制御を行うようにすることによって吸気量制御のために必要となる吸気圧変化（吸気圧低下）の大きさに応じて決まると考えられる。したがって、１１番目の発明のようにすることによって、上記目標作用角及び／または目標バルブリフト量に対する補正を行って上記作用角及び／またはバルブリフト量の制御を行っている場合の残留既燃ガス量を上記目標作用角及び／または目標バルブリフト量に対する補正を行わずに上記作用角及び／またはバルブリフト量の制御を行っている場合の残留既燃ガス量に近づける、または一致させることができる。そしてこれにより、上記開弁特性の制御範囲を制限すること、すなわち上記作用角及び／またはバルブリフト量の制御の際に目標作用角及び／または目標バルブリフト量を所定補正量だけ大きくなるように補正することによって起こり得るトルク変動等の不都合をより確実に抑制することができると共に、必要以上にバルブオーバーラップの長さを短くしてポンプ損失が増加してしまう等の不都合が発生するのを抑制することができる。
【００３６】
１２番目の発明では１番目から１１番目の何れかの発明において、気筒間の吸気量差の推定が、各気筒への分岐吸気通路よりも上流側に設けられた吸気量検出手段によって検出された吸気量に基づいて行われ、上記吸気量検出手段による吸気量の検出は複数の気筒の吸気弁が開いている時期が重ならない開弁特性である時に実施される。
【００３７】
１２番目の発明のように、吸気量検出手段による吸気量の検出を複数の気筒の吸気弁が開いている時期が重ならない開弁特性である時に実施するようにすると、各気筒への分岐吸気通路毎に吸気量検出手段を設けなくても精度良く各気筒の吸気量を検出することが可能となる。これにより、正確に吸気量差を推定することができるので、その吸気量差に応じて上記開弁特性の制御範囲を制限することにより、各請求項に記載の発明の効果を充分且つ確実に得ることが可能となる。
【００３８】
１３番目の発明では１２番目の発明において、上記吸気量検出手段は吸気圧センサを含んでいる。
気筒間の吸気量差を推定するための方法には、例えば、機関回転数変動に基づいて推定する方法や空燃比の変化に基づいて推定する方法等がある。しかしながら、これらの方法で推定した吸気量差には気筒毎の燃料噴射量の差の影響が含まれているため、これらの方法で得られた吸気量差に応じて上記開弁特性の制御範囲を制限しても、各請求項に記載の発明の効果が充分に得られない可能性がある。
【００３９】
これに対し、本発明では吸気圧センサを含む吸気量検出手段によって検出された吸気量に基づいて気筒間の吸気量差の推定が行われるため、気筒毎の燃料噴射量の差の影響を排除した、より正確な吸気量差を得ることができる。したがって、その吸気量差に応じて上記開弁特性の制御範囲を制限することにより、各請求項に記載の発明の効果を充分且つ確実に得ることが可能となる。
【発明の効果】
【００４０】
各請求項に記載の発明は、開弁特性を制御する開弁特性制御手段を備えた多気筒内燃機関において、排気エミッションの悪化を招かず、且つ開弁特性を制御して吸気量を制御することによる効果をできるだけ保持しつつ気筒間の吸気量差に起因して発生するトルク変動を抑制することができるという共通の効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。尚、図面において、同一又は類似の構成要素には共通の参照番号を付す。
図１は本発明の内燃機関の制御装置の一実施形態の概略構成図、図２は図１に示した内燃機関の制御装置の吸気系等の平面図である。図１及び図２において、１は内燃機関本体、２は吸気弁、３は排気弁である。図２から明らかなように、本実施形態における内燃機関は四気筒内燃機関であり、図２中の＃１〜＃４はそれぞれ第一気筒から第四気筒を示している。
【００４２】
図１において、８は気筒内に形成された燃焼室、９はバルブリフト量を変更するためのバルブリフト量変更装置である。つまり、バルブリフト量変更装置９を作動することにより、吸気弁２のバルブリフト量を制御することができる。本実施形態ではバルブリフト量変更装置９によって吸気弁２のバルブリフト量が変更されると、それに伴って、吸気弁２の開口面積が変更されることになる。本実施形態の吸気弁２では、バルブリフト量が増加されるにしたがって吸気弁２の開口面積が増加するようになっている。また、後述するように本実施形態ではバルブリフト量変更装置９によって吸気弁２のバルブリフト量が変更されると、それに伴って、吸気弁２の作用角も変更される。
【００４３】
１５は燃料噴射弁、１６は吸気弁２のバルブリフト量及び作用角を検出するためのセンサ、１７は機関回転数を検出するためのセンサである。１８は吸気圧を検出するための吸気圧センサ、１９はエアフローメータ、２０は内燃機関冷却水の温度を検出するための冷却水温センサ、２１は吸気温を検出するための吸気温センサ、２２はＥＣＵ（電子制御装置）である。５０はシリンダ、５１は各気筒への分岐吸気通路を構成する下流側吸気管、５２は上流側吸気管、５３はサージタンク、５４は排気管、５５は点火栓、５６はスロットル弁、５７は排気ガス空燃比を検出するための空燃比センサである。
【００４４】
本実施形態において、燃料噴射弁１５はＥＣＵ２２に接続されており、ＥＣＵ２２からの信号によって噴射される燃料量や噴射時期を制御することができる。同様に、点火栓５５もＥＣＵ２２に接続されており、ＥＣＵ２２からの信号によって点火時期を制御することができる。また、スロットル弁５６の開度はアクセルペダルの踏込み量（以下、「アクセル踏込み量」と言う）とは無関係に変更することができ、スロットル弁開度を調整することで吸気圧が制御される。
【００４５】
図３はバルブリフト量変更装置９が作動されるのに伴って吸気弁２のバルブリフト量が変化する様子を示した図である。図３に示すように、バルブリフト量変更装置９によって吸気弁２のバルブリフト量が連続的に変更せしめられる。また本実施形態では、バルブリフト量変更装置９が作動されるのに伴って、吸気弁２の開弁期間も変更せしめられる。つまり、吸気弁２の作用角も変更せしめられる。詳細には、吸気弁２のバルブリフト量が増加せしめられるのに伴って、吸気弁２の作用角が増加せしめられる（実線→破線→一点鎖線）。したがって、バルブリフト量変更装置９によって、バルブリフト量と作用角を制御することができ、本実施形態においてバルブリフト量変更装置９は開弁特性制御手段を構成する。
【００４６】
更に本実施形態では、バルブリフト量変更装置９が作動されるのに伴って、吸気弁２のバルブリフト量がピークとなるタイミングも変更せしめられる。詳細には、吸気弁２のバルブリフト量が増加せしめられるのに伴って、吸気弁２のバルブリフト量がピークとなるタイミングが遅角せしめられる（実線→破線→一点鎖線）。
【００４７】
以上のように本実施形態では、開弁特性制御手段であるバルブリフト量変更装置９によって吸気弁２の開弁特性を制御することができ、スロットル弁５６によって吸気圧を制御することができる。そして通常はこの開弁特性と吸気圧とを協調制御することによって、燃焼室８内に吸入される空気量、すなわち吸気量が制御される。
【００４８】
ところで、多気筒内燃機関においては、弁部分に関する組み付け公差や機差、あるいは弁部分の摩耗やデポジット付着等のために、気筒間の吸気量にばらつきが生じ、それによってトルク変動が発生したり、排気エミッションが悪化したりする問題がある。そしてこのような問題は、本実施形態のような開弁特性を制御して吸気量を制御するタイプの多気筒内燃機関においても同様に生じる場合があり、特にその影響は吸気圧が同じであれば吸気量が少なくなるような開弁特性である場合ほど、つまり、例えば吸気弁２の作用角やバルブリフト量が小さい場合ほど大きくなることがわかっている。
【００４９】
上記のようなトルク変動の問題に対しては、気筒間のトルク差を求め、気筒毎に燃料噴射量や点火時期を補正して気筒間のトルク差を小さくする方法も考えられるが、燃料噴射量や点火時期を補正して気筒間のトルク差を小さくする場合には排気エミッションが悪化する可能性がある。例えば、燃料噴射量のみでトルク変動を抑制させようとした場合には各気筒の空燃比が不均一になるため触媒による浄化率が低下する可能性がある。また、燃料噴射量の補正により各気筒の空燃比を均一化した上で点火時期を補正してトルク変動を抑制しようとした場合には未燃ＨＣの排出量が増加する可能性がある。これらの現象は、作用角・リフト量が小さくなる運転領域で顕著となる。
【００５０】
そこで、本実施形態では、気筒間の吸気量差が開弁特性、すなわちバルブリフト量と作用角に大きな影響を受けることを考慮して、後述するような方法によってバルブリフト量及び作用角の制御範囲に対する制限を決定し、気筒間の吸気量差に基づいて生じる気筒間のトルク差に起因するトルク変動を容易且つ確実に低減するようにする。なお、上述の説明からも明らかなように本実施形態では開弁特性であるバルブリフト量と作用角に一定の関係があるので、以下の制御範囲に対する制限を決定する方法の説明では開弁特性としてバルブリフト量を用いて説明する。
【００５１】
図４は、上記バルブリフト量の制御範囲に対する制限を決定する方法の一つを実施するための制御ルーチンを示すフローチャートである。本制御ルーチンはＥＣＵ２２により一定時間毎の割込みによって実施される。本制御ルーチンがスタートすると、まずステップ１０１において、気筒間の吸気量差の推定を行う条件が成立しているか否かが判定される。この条件は、内燃機関が予め定めた所定の機関回転数及び所定のバルブリフト量で運転されている場合に成立するものである。気筒間の吸気量差を推定する際には機関回転数及びバルブリフト量が一定となる定常運転状態となっていることが好ましいので、例えば、上記所定の機関回転数及び所定のバルブリフト量は、上記内燃機関が暖機後のアイドリング運転時にとる機関回転数及びバルブリフト量とされ得る。
【００５２】
ステップ１０１において、上記条件が成立していないと判定された場合には本制御ルーチンは終了し、上記条件が成立していると判定された場合にはステップ１０３に進む。ステップ１０３においては気筒間の吸気量差の推定がなされる。気筒間の吸気量差を推定するための方法には様々なものが考えられるが、例えば、機関回転数変動に基づいて推定する方法、空燃比の変化に基づいて推定する方法、吸気圧の変化に基づいて推定する方法等がある。ここで、これらの方法について簡単に説明しておく。
【００５３】
まず機関回転数変動に基づいて推定する方法であるが、これには機関回転数を検出するためのセンサ１７が利用される。すなわち、本実施形態ではセンサ１７により機関回転数の経時変化が求められるので、これをクランク角度との関係で解析することにより各気筒（＃１〜＃４）における爆発に対応する回転数の変動（例えば各気筒における点火直前の機関回転数と点火後のピーク回転数との差）を求めることができる。そしてこれに基づいて各気筒の吸気量を推定することができ、その各気筒に対して得られた吸気量の中の最大値と最小値との差を計算することで気筒間の吸気量差を求めることができる。
【００５４】
次に空燃比の変化に基づいて推定する方法であるが、これには排気ガス空燃比を検出するための空燃比センサ５７が利用される。すなわち、本実施形態では空燃比センサ５７により排気ガス空燃比の経時変化が求められるので、これをクランク角度との関係で解析することにより各気筒における空燃比を求めることができる。そしてこれに基づいて各気筒の吸気量を推定することができ、その各気筒に対して得られた吸気量の中の最大値と最小値との差を計算することで気筒間の吸気量差を求めることができる。
【００５５】
最後に吸気圧の変化に基づいて推定する方法であるが、この方法によれば上述の二つの方法よりも正確に気筒間の吸気量差が推定できると考えられる。すなわち、上述した機関回転数変動に基づいて推定する方法や空燃比の変化に基づいて推定する方法では推定した吸気量差に気筒毎の燃料噴射量の差の影響が含まれてしまうが、吸気圧の変化に基づいて推定する方法ではこの影響を排除することができる。そのため、より正確な吸気量差を得ることができると考えられるのである。
【００５６】
吸気圧の変化に基づいて推定する方法には、吸気圧を検出するための吸気圧センサ１８が利用される。すなわち、例えば吸気圧センサ１８が各気筒への分岐吸気通路を構成する下流側吸気管５１のそれぞれに設けられ、各下流側吸気管５１内の圧力を検出するようになっている場合には、各吸気圧センサ１８によって求められる吸気圧の変化（吸気圧低下量）に基づいて各気筒の吸気量を推定することができ、その各気筒に対して得られた吸気量の中の最大値と最小値との差を計算することで気筒間の吸気量差を求めることができる。
【００５７】
あるいは、吸気圧センサ１８が上記下流側吸気管５１よりも上流側、例えばサージタンク５３に設けられ、同サージタンク５３内の圧力を検出するようになっていてもよい。この場合、吸気圧センサ１８によりサージタンク５３内の圧力の経時変化が求められるので、これをクランク角度との関係で解析することにより各気筒に対応する吸気圧変化（サージタンク内の圧力低下量）を求めることができる。そしてこれに基づいて各気筒の吸気量を推定することができ、その各気筒に対して得られた吸気量の中の最大値と最小値との差を計算することで気筒間の吸気量差を求めることができる。
【００５８】
なお、この場合、上記吸気圧センサ１８によるサージタンク内圧力の検出は、複数の気筒の吸気弁が開いている時期が重ならない開弁特性（バルブリフト量や作用角）である時に実施されるようにするのが好ましい。これは例えば、四気筒内燃機関の場合には作用角が１８０°未満である時であり、このような時に検出を行うことで検出された吸気圧変化を正確に各気筒に対応させることができ、各気筒の吸気量をより精度良く推定することが可能となる。
【００５９】
また、例えば、上述したような各方法で推定される各気筒の吸気量と、その時の運転状態で定まる基準吸気量との差を求めれば、どの気筒で吸気量が多く、どの気筒で吸気量が少ないかも求めることができる。そして、本実施形態では推定された各気筒の吸気量の中の最大値と最小値との差を計算することで気筒間の吸気量差を求めることとしているが、他の実施形態では上記のようにして得られる基準吸気量との差に基づいて、気筒間の吸気量のばらつきを表す他の値を求め、上記気筒間の吸気量差の代わりに用いるようにしてもよい。
【００６０】
以上のような方法の何れかにより気筒間の吸気量差が推定されると、ステップ１０５に進み、ステップ１０３で推定した上記吸気量差に応じて、その後のバルブリフト量制御における制御範囲の下限値が決定される。このバルブリフト量制御における制御範囲の下限値の決定には例えば図５（ａ）に示されたようなマップが用いられる。このマップは上記所定の機関回転数及び所定のバルブリフト量の場合に対応して事前に作成されるものであるが、上記所定の機関回転数及び所定のバルブリフト量以外の運転条件においても気筒間の吸気量差が、許容できる排気エミッション及びトルク変動の範囲に対応する吸気量差の許容範囲内になるようにするバルブリフト量の下限値を示すものである。
【００６１】
図５（ａ）に示したように、上記バルブリフト量の下限値はステップ１０３において推定される気筒間の吸気量差が大きいほど大きくなる傾向がある。これは気筒間の吸気量差がバルブリフト量が小さいほど生じ易いためである。このようなマップを適切に作成することにより、気筒間の吸気量差を許容範囲内にするためのバルブリフト量の制御範囲に対する制限が適切に決定され得る。なお、このような上記バルブリフト量の下限値を決定するためのマップとして、図５（ｂ）に示すようにステップ１０３において推定される気筒間の吸気量差が大きくなるにしたがい、上記バルブリフト量の下限値がステップ状に大きくなるようにされているマップを用いてもよい。
【００６２】
ステップ１０５においてバルブリフト量の下限値が決定されると、その後の吸気量の制御においてバルブリフト量の制御範囲が上記下限値以上に制限されることになるが、スロットル弁５６による吸気圧制御との協調制御によって全気筒の総吸気量（すなわち、内燃機関の吸気量）は目標吸気量へと制御され得る。すなわち、本来バルブリフト量が上記下限値よりも小さくなることで実現していた吸気量は、スロットル弁５６の開度をより閉側に制御することで実現される。
【００６３】
以上のように、この方法よれば、実際に生じている気筒間の吸気量差、すなわちそれに起因するトルク変動及び排気エミッションの程度に応じてバルブリフト量の制御範囲を制限することができる。これにより、排気エミッションの悪化を招かず、且つ開弁特性を制御して吸気量を制御することによる効果をできるだけ保持しつつ気筒間の吸気量差に起因するトルク変動を抑制することができる。また、気筒間の吸気量差が低減されるので、排気エミッションの改善も図ることができる。
【００６４】
そして上記のようなバルブリフト量の制御範囲を制限することによってトルク変動を低減する方法は、気筒毎に燃料噴射量や点火時期を補正することによってトルク変動を低減する方法に比べて、どの気筒でどの程度のトルクの過不足が生じているかを特定する必要がないために容易であり、また燃料噴射量や点火時期の誤補正が生じないために確実である。
【００６５】
次に図６を参照しつつ、トルク変動の低減及び排気エミッションの悪化抑制を図るためのバルブリフト量の制御範囲に対する制限を決定する別の方法について説明する。図６は、この方法を実施するための制御ルーチンを示すフローチャートである。本制御ルーチンはＥＣＵ２２により一定時間毎の割込みによって実施される。本制御ルーチンがスタートすると、まずステップ２０１において、その時の機関回転数及びバルブリフト量における気筒間の吸気量差の推定が行われる。ここで気筒間の吸気量差は、図４の制御ルーチンのステップ１０３に関連して説明したような方法によって推定される。
【００６６】
ステップ２０１で気筒間の吸気量差の推定が行われると、ステップ２０３に進み、バルブリフト量の下限値を決定するためのマップの選定が行われる。ここでのマップの選定は、ステップ２０１で気筒間の吸気量差の推定を行った時の機関回転数に基づいて行われる。これは気筒間の吸気量差が機関回転数の影響を受けるため、同じ吸気量差であってもそれらを推定した時の機関回転数が異なれば、その吸気量差の持つ意味（すなわち、その吸気量差が示している異常の程度）は異なることになるので、気筒間の吸気量差からバルブリフト量の下限値を決定する際には機関回転数を考慮する必要があるからである。
【００６７】
選定されるマップは例えば図７に示したようなものである。これは各機関回転数に対応して事前に作成されるものであるが、想定される運転条件において気筒間の吸気量差が、許容できるトルク変動及び排気エミッションの範囲に対応する吸気量差の許容範囲内になるようにするバルブリフト量の下限値を示すものである。図７に示したマップは、気筒間の吸気量差の推定を行った時の機関回転数がＲであった場合のものであり、横軸が気筒間の吸気量差の推定を行った時のバルブリフト量、縦軸がステップ２０１で推定された気筒間の吸気量差である。曲線ａ、ｂ、ｃ、ｄはそれぞれ、同じバルブリフト量下限値となる点を結んだものであり、曲線ａのバルブリフト量下限値が一番小さく、ｂ、ｃ、ｄと次第に大きくなる。すなわち、図７に示したマップ上には、バルブリフト量の制御範囲の下限値が、バルブリフト量が同じ場合には推定された上記吸気量差が大きいほど大きくなるように設定され、同じ吸気量差に対してはその吸気量差を推定した時のバルブリフト量が大きいほど大きくなるように設定されている。これはバルブリフト量が小さくなるほど上記気筒間の吸気量差が生じ易いためである。このようなマップを適切に作成することにより、気筒間の吸気量差を許容範囲内にするためのバルブリフト量の制御範囲に対する制限が適切に決定され得る。
【００６８】
ステップ２０３でマップが選定されるとステップ２０５に進み、ステップ２０３で選定したマップに基づいて上記バルブリフト量の下限値が決定される。そして、ステップ２０５においてバルブリフト量の下限値が決定されると、その後の吸気量の制御においてバルブリフト量の制御範囲が上記下限値以上に制限されることになる。なお、上述したように、バルブリフト量の制御範囲が制限されてもスロットル弁５６による吸気圧制御との協調制御によって吸気量制御は問題なく実施され得る。
【００６９】
以上のように、この方法よれば、推定された上記吸気量差と、その吸気量差を推定した時の機関回転数及びバルブリフト量を考慮してバルブリフト量の制御範囲に対する制限が決定されるので、上記吸気量差が推定された時の機関回転数やバルブリフト量にかかわらず、その吸気量差の持つ意味（すなわち、その吸気量差が示している異常の程度）を正確に反映して上記制御範囲の制限を決定することができる。つまり、この方法によれば、任意の機関回転数及び任意のバルブリフト量の時に上記吸気量差を推定して、上記制御範囲の制限を決定することができる。なお、他の実施形態では、上記気筒間の吸気量差の推定を実施する際の機関回転数とバルブリフト量の何れかを特定し、使用するマップの数の減少を図ってもよい。
【００７０】
また、この方法によっても、実際に生じている気筒間の吸気量差、すなわちそれに起因するトルク変動及び排気エミッションの程度に応じてバルブリフト量の制御範囲を制限することができる。そしてこれにより、排気エミッションの悪化を招かず、且つ開弁特性を制御して吸気量を制御することによる効果をできるだけ保持しつつ気筒間の吸気量差に起因して発生するトルク変動を抑制することができると共に、気筒間の吸気量差に起因する排気エミッション悪化の低減を図ることができる。更に、この方法も図４を参照しつつ説明した方法と同様、バルブリフト量の制御範囲を制限することによってトルク変動を低減するものであるので、気筒毎に燃料噴射量や点火時期を補正することによってトルク変動を低減する場合に比べて、トルク変動を容易且つ確実に低減することができる。
【００７１】
次に、本発明の他の実施形態について説明する。この実施形態は上述した実施形態と共通する部分を多く有しており、共通する部分については原則として説明を省略する。この実施形態は図１及び図２に示された構成によって実施され得る。この実施形態では、上述した他の実施形態における開弁特性の制御範囲の制限が、開弁特性の制御の際に目標開弁特性を所定補正量だけ補正することによって行われる。
【００７２】
すなわち、開弁特性としてバルブリフト量を例にとると、この実施形態では、気筒間の吸気量差がある場合には目標バルブリフト量が所定補正量だけ大きくなるように補正されるようになっている。そしてこれにより、バルブリフト量が通常時よりも大きなバルブリフト量に制御されることになるので、上述の他の実施形態において制御範囲の下限値が大きくなるように変更したのとほぼ同様の効果を得ることができる。すなわち、排気エミッションの悪化を招かずに気筒間の吸気量差に起因して発生するトルク変動を抑制すること及び気筒間の吸気量差に起因する排気エミッション悪化の低減を図ることが可能となる。
【００７３】
以下、この実施形態についてより詳細に説明する。なお、ここでも開弁特性としてバルブリフト量を用いて説明するが、本実施形態においてもバルブリフト量と作用角には一定の関係があり、作用角についても同様に考えることができる。
【００７４】
図８は、この実施形態におけるバルブリフト量を制御する方法について説明するためのフローチャートである。このフローチャートで示される制御ルーチンはＥＣＵ２２により一定時間毎の割り込みによって実施される。本制御ルーチンがスタートすると、まずステップ３０１において、気筒間の吸気量差Ｄの推定を行う条件が成立しているか否かが判定される。そして、上記条件が成立していないと判定された場合には本制御ルーチンは終了し、上記条件が成立していると判定された場合にはステップ３０３に進んで、気筒間の吸気量差Ｄの推定がなされる。これらステップ３０１及び３０３における制御内容は、図４の制御ルーチンのステップ１０１及び１０３の制御内容と同様である。
【００７５】
ステップ３０３において気筒間の吸気量差Ｄが求められると、ステップ３０５に進む。ステップ３０５では、ステップ３０３で求められた吸気量差Ｄが、予め定められた基準吸気量差ＳＤと比較される。そして、上記吸気量差Ｄが上記基準吸気量差ＳＤ未満であれば、気筒間の吸気量差は許容範囲内にあってばらつきはないと判定してステップ３０７に進む。一方、上記吸気量差Ｄが上記基準吸気量差ＳＤ以上であれば、気筒間の吸気量差が許容範囲内になくばらつきがあると判定してステップ３０９に進む。
【００７６】
ここで、上記基準吸気量差ＳＤは、ステップ３０１の吸気量差推定実施条件が成立している場合において推定される気筒間吸気量差Ｄと比較して、他の運転条件の場合も含め、その内燃機関の気筒間吸気量差が許容範囲内にあるか否か（すなわち、ばらつきの有無）を判定するための基準値として予め定められるものである。この基準吸気量差ＳＤは、上記吸気量差推定実施条件が異なれば、異なる値とされ、例えば、上記吸気量差推定実施条件のバルブリフト量が大きいほど、大きな値となる傾向がある。
【００７７】
ステップ３０５において、気筒間の吸気量差にばらつきはないと判定されステップ３０７に進んだ場合には、目標バルブリフト量ＬＭに対する補正は行わないこととされる。すなわち、この場合には、通常通り、内燃機関の運転状態等から求められる目標バルブリフト量ＬＭｂをそのまま用いてバルブリフト量の制御が実施される。
【００７８】
一方、ステップ３０５において気筒間の吸気量差にばらつきがあると判定されステップ３０９に進んだ場合には、内燃機関の運転状態等から通常求められる目標バルブリフト量ＬＭｂに対して補正が行われ、補正後の目標バルブリフト量を用いてバルブリフト量の制御を行うようにされる。すなわち、ここでは、通常の目標バルブリフト量ＬＭｂに一定の補正量Ｃを加えて目標バルブリフト量ＬＭが補正される。つまり、これによって目標バルブリフト量ＬＭは補正量Ｃだけ大きくなるように補正される。その結果、バルブリフト量が通常時よりも大きなバルブリフト量で制御されることになり、上述した実施形態において制御範囲の下限値が大きくなるように変更したのとほぼ同様の効果を得ることができる。なお、この場合、目標バルブリフト量ＬＭの上限値を予め定めておき、もとの目標バルブリフト量ＬＭｂが大きく、補正量Ｃを加えると上記上限値を超えてしまう場合には、目標バルブリフト量ＬＭが上記上限値になるようにしておくことが好ましい。
【００７９】
次に、バルブリフト量を制御する他の方法について説明する。図９はこの方法を説明するためのフローチャートである。このフローチャートで示される制御ルーチンはＥＣＵ２２により一定時間毎の割り込みによって実施される。本制御ルーチンがスタートすると、ステップ４０１、４０３と進むが、本制御ルーチンのステップ４０１及び４０３における制御内容は、図４の制御ルーチンのステップ１０１及び１０３、または、図８の制御ルーチンのステップ３０１及び３０３の制御内容と同様であるので、ここでは説明を省略する。
【００８０】
本制御ルーチンでは、ステップ４０３において気筒間の吸気量差Ｄが求められると、ステップ４０５に進み、目標バルブリフト量ＬＭに対する補正量Ｘが上記吸気量差Ｄに応じて決定される。すなわち、この補正量Ｘの決定には、例えば図１０に示されたようなマップが使用される。図１０のマップは、ステップ４０１の吸気量差推定実施条件が成立している場合において推定される気筒間吸気量差Ｄと、その気筒間吸気量差Ｄが求められた場合に適切な補正量Ｘとを対応させたものであり、事前に作成しておく。図１０の例では、求められた気筒間吸気量差Ｄが大きいほど、補正量Ｘが大きくなるようにされている。また、このマップは上記吸気量差推定実施条件が異なれば、異なるものが用いられることになる。
【００８１】
ステップ４０５で、補正量Ｘが決定されるとステップ４０７に進み、内燃機関の運転状態等から通常求められる目標バルブリフト量ＬＭｂを補正量Ｘだけ補正した目標バルブリフト量（補正後の目標バルブリフト量）を用いてバルブリフト量の制御が行われるようになる。すなわち、この場合、通常の目標バルブリフト量ＬＭｂにステップ４０５で求められた補正量Ｘを加えることで目標バルブリフト量ＬＭが補正される。そして、これによって目標バルブリフト量ＬＭは補正量Ｘだけ大きくなるように補正される。この結果、バルブリフト量が通常時よりも大きなバルブリフト量で制御されることになり、先述した実施形態において制御範囲の下限値が大きくなるように変更したのとほぼ同様の効果を得ることができる。また、この方法では補正量Ｘの大きさは気筒間空気量差Ｄの大きさに応じて決定されるので、開弁特性を制御して吸気量を制御することによる効果をできるだけ保持することができる。なお、この場合にも目標バルブリフト量ＬＭの上限値を予め定めておき、もとの目標バルブリフト量ＬＭｂが大きく、補正量Ｘを加えると上記上限値を超えてしまう場合には、目標バルブリフト量ＬＭが上記上限値になるようにしておくことが好ましい。
【００８２】
次に、バルブリフト量を制御する更に他の方法について説明する。図１１はこの方法を説明するためのフローチャートである。このフローチャートで示される制御ルーチンはＥＣＵ２２により一定時間毎の割り込みによって実施される。本制御ルーチンは、基本的に図８の制御ルーチンと同じである。すなわち、本制御ルーチンのステップ５０１、５０３、５０５及び５０７における制御内容は、図８の制御ルーチンのステップ３０１、３０３、３０５及び３０７の制御内容とそれぞれ同様であり、ここでは説明を省略する。
【００８３】
そして本制御ルーチンにおいても、ステップ３０５に対応するステップ５０５で気筒間の吸気量差Ｄが基準吸気量差ＳＤ以上であると判定された場合、すなわち吸気量差Ｄが許容範囲内になくばらつきがあると判定された場合には、ステップ３０９に対応するステップ５０９に進み、内燃機関の運転状態等から通常求められる目標バルブリフト量ＬＭｂを補正してその補正後の目標バルブリフト量を用いてバルブリフト量の制御が行われるようにされる。但し、この方法においては、この補正に用いられる補正量Ｙが補正前の目標バルブリフト量ＬＭｂに応じて決定されるようになっている。
【００８４】
すなわち、この補正量Ｙは、例えば図１２に示すようなマップを用いて決定される。図１２のマップは、内燃機関の運転状態等から通常求められる目標バルブリフト量（すなわち、補正前の目標バルブリフト量）ＬＭｂと、その補正前の目標バルブリフト量ＬＭｂに対して適切な補正量Ｙとを対応させたものであり、事前に作成しておく。図１２の例では、補正前の目標バルブリフト量ＬＭｂが大きいほど、補正量Ｙが小さくなるようにされている。これは、バルブリフト量が比較的大きい場合には、吸気量差が大きくても、その吸気量差の要因としての弁部分に関する組み付け公差や機差、あるいは弁部分の摩耗やデポジット付着の影響は小さいと考えられるからであり、このようにすることで必要以上に開弁特性の制御範囲を制限することを抑制することが可能となる。
【００８５】
以上の説明からも明らかなように、この方法においてステップ５０９に進み目標バルブリフト量ＬＭを補正してバルブリフト量の制御が行われる場合には、バルブリフト量の制御の際に、内燃機関の運転状態等から通常通り目標バルブリフト量ＬＭｂが求められた後、図１２のようなマップに基づいて、その目標バルブリフト量ＬＭｂに対応する補正量Ｙが求められ、その補正量Ｙをもとの目標バルブリフト量ＬＭｂに加えて目標バルブリフト量ＬＭが補正される。そして、この補正後の目標バルブリフト量を用いてバルブリフト量の制御が実施される。
【００８６】
このようにすることによって、バルブリフト量が通常時よりも大きなバルブリフト量に制御されるようにすることができ、先述した実施形態において制御範囲の下限値が大きくなるように変更したのとほぼ同様の効果を得ることができる。また、この方法では補正量Ｙの大きさが補正前の目標バルブリフト量ＬＭｂに応じて決定されるので、補正量Ｙを求めるマップを適切に設定することで必要以上にバルブリフト量の制御範囲を制限することを抑制し、開弁特性を制御して吸気量を制御することによる効果をできるだけ保持することができる。
【００８７】
次に、バルブリフト量を制御する更に他の方法について説明する。図１３はこの方法を説明するためのフローチャートである。このフローチャートで示される制御ルーチンはＥＣＵ２２により一定時間毎の割り込みによって実施される。本制御ルーチンは、基本的に図９の制御ルーチンと同じである。すなわち、本制御ルーチンのステップ６０１及び６０３における制御内容は、図９の制御ルーチンのステップ４０１及び４０３の制御内容とそれぞれ同様であり、ここでは説明を省略する。
【００８８】
本制御ルーチンにおいて、ステップ４０３に対応するステップ６０３で気筒間の吸気量差Ｄが求められると、ステップ６０５に進み、そこで目標バルブリフト量ＬＭに対する補正量Ｚを求めるためのマップが選定される。すなわち、この方法では、例えば図１４にＺ１、Ｚ２、Ｚ３で示さていれるようなマップが予め作成されており、ステップ６０５においてこのような複数のマップから上記吸気量差Ｄに応じて一つのマップが選定される。
【００８９】
図１４に示される各マップは、基本的に図１２に示されたマップと同様のものであり、内燃機関の運転状態等から通常求められる目標バルブリフト量ＬＭｂと、その補正前の目標バルブリフト量ＬＭｂに対して適切な補正量Ｚとを対応させたものである。そして、各マップはＺ１、Ｚ２、Ｚ３と進むにしたがってより大きな気筒間の吸気量差Ｄが推定された場合に適切な補正量Ｚを提供するようにされている。したがって、図１４に示されたマップの例では、ステップ６０３で推定された気筒間の吸気量差Ｄが大きいほど、Ｚ３側のマップが選定されることになる。なお、ここではＺ１〜Ｚ３という三つのマップから選定する場合を例にとって説明したが、二つまたは四つ以上のマップを用いるようにしてもよい。そして何れの場合においても、ステップ６０３で推定された気筒間の吸気量差Ｄが大きいほど、大きな補正量Ｚが得られるマップが選定されるようにされる。
【００９０】
ステップ６０５において補正量Ｚを求めるためのマップが選定されると、ステップ６０７に進み、ステップ６０５で選定されたマップを用いて目標バルブリフト量ＬＭを補正してバルブリフト量の制御を行うようにされる。すなわち、この方法において目標バルブリフト量ＬＭを補正してバルブリフト量の制御が行われる場合には、バルブリフト量の制御の際に、内燃機関の運転状態等から通常通り目標バルブリフト量ＬＭｂが求められた後、ステップ６０５で選定されたマップに基づいて、その目標バルブリフト量ＬＭｂに対応する補正量Ｚが求められ、その補正量Ｚをもとの目標バルブリフト量ＬＭｂに加えて目標バルブリフト量ＬＭが補正される。そして、この補正後の目標バルブリフト量を用いてバルブリフト量の制御が実施される。
【００９１】
このようにすることによって、バルブリフト量が通常時よりも大きなバルブリフト量に制御されるようにすることができ、先述した実施形態において制御範囲の下限値が大きくなるように変更したのとほぼ同様の効果を得ることができる。また、この方法では補正量Ｚの大きさが気筒間の吸気量差Ｄ及び補正前の目標バルブリフト量ＬＭｂに応じて決定されるので、必要以上にバルブリフト量の制御範囲を制限することを抑制し、開弁特性を制御して吸気量を制御することによる効果をできるだけ保持することができる。
【００９２】
なお、上述した実施形態では、バルブリフト量変更装置９が吸気弁２側のみに設けられているが、他の実施形態においてはバルブリフト量変更装置が排気弁３側に設けられてもよいし、吸気弁２側および排気弁３側の両方に設けられてもよい。そして、この場合、排気弁についても作用角やバルブリフト量が小さくなると気筒内の残留排気ガスが多くなるために吸気量が減り、作用角やバルブリフトが小さいほど気筒間の吸気量差が生じ易いと考えられることから、排気弁に対して上述した実施形態の吸気弁の場合と同様の手法を適用することで、より一層のトルク変動の低減を図ることが可能であると考えられる。
【００９３】
また、上述した実施形態では、開弁特性である作用角とバルブリフト量に一定の関係があったが、他の実施形態では作用角とバルブリフト量とを互いに独立に変更するようにしても良く、作用角のみもしくはバルブリフト量のみを変更しても良い。
【００９４】
ところで、上述した各実施形態のように、トルク変動の低減等を目的としてバルブリフト量（及び／または作用角）が大きくなるように補正されると、それに伴って吸気弁と排気弁が共に開いている期間（バルブオーバーラップ）の長さが長くなる場合がある（図１５参照）。そして、このようにバルブオーバーラップの長さが長くなると、吸気量（燃焼室内に吸入される新気量）はバルブリフト量（及び／または作用角）と吸気圧との協調制御によって目標吸気量へと制御されても、燃焼室内に残留する既燃ガスの量（内部ＥＧＲガス量）が増加して燃焼が悪化し、トルク変動の悪化及び失火が起こる場合がある。また、バルブリフト量（及び／または作用角）の補正に伴ってバルブオーバーラップの時期が変化することも考えられ、この場合には上述の残留既燃ガス量の増加によるトルク変動の悪化や失火の他、残留既燃ガス量の減少による燃費悪化が生じる場合もある。
【００９５】
そこで、次にこのような問題が発生するのを抑制するようにした実施形態について説明する。なお、ここでも開弁特性としてバルブリフト量を用いて説明するが、以下で説明する実施形態においてもバルブリフト量と作用角には一定の関係があり、作用角についても同様に考えることができる。
【００９６】
図１６はこの実施形態の概略構成図である。図１６の構成は基本的に図１に示された構成と同じであり、共通する部分については原則として説明を省略する。図１６に示した構成を図１に示した構成と比較すると、図１６の構成には、吸気弁２に開閉タイミングを変更せしめる開閉タイミング変更装置１０が設けられている点で異なっている。また、図１６の構成には吸気弁２の開閉タイミングを検出するための開閉タイミングセンサ２３も設けられている。
【００９７】
このような構成によって、本実施形態においては吸気弁２のバルブリフト量を変更できると共に、その開閉タイミングも変更することができる。そして、このことを利用して本実施形態では、バルブリフト量が補正された場合におけるバルブオーバーラップの長さ及び時期が、バルブリフト量を補正する前のバルブオーバーラップの長さ及び時期に近づくまたは一致するようにされる。
【００９８】
より具体的には、目標バルブリフト量の補正量が決定された時に、その補正量（または補正後の目標バルブリフト量）に応じて、補正後の目標バルブリフト量とした場合におけるバルブオーバーラップの長さ及び時期が、補正前の目標バルブリフト量とした場合におけるバルブオーバーラップの長さ及び時期に近づくまたは一致する開閉タイミングが求められ、目標バルブリフト量を補正したバルブリフト量制御を実施するのと同時に開閉タイミングもその求められた開閉タイミングに変更するようにする。
【００９９】
図１７は、このようにしてバルブリフト量を補正し、開閉タイミングを変更した場合の一例について示している。図１７に示した例では、吸気弁２のバルブリフト量の補正と同時に開閉タイミングが遅角され、補正後のバルブリフト量とした場合におけるバルブオーバーラップの長さ及び時期が、補正前のバルブリフト量である場合におけるバルブオーバーラップの長さ及び時期と一致するようにされている。
【０１００】
この例からも明らかなように、本実施形態のように排気弁３のバルブリフト量及び開閉タイミングが固定されている場合、吸気弁２の開閉タイミングを適切に設定することで、補正後のバルブリフト量とした場合におけるバルブオーバーラップの長さと時期の両方を、補正前のバルブリフト量である場合と一致させることが可能である。
そして、このようにすることによって、目標バルブリフト量を補正してバルブリフト量制御を実施することによってバルブオーバーラップの長さ及び時期が変化せしめられ、残留既燃ガス量が変化して生じ得る上述したような不都合（トルク変動の悪化等）の発生を抑制することができる。
【０１０１】
なお、以上では開閉タイミング変更装置１０が吸気弁２に設けられている場合を説明したが、開閉タイミング変更装置が排気弁３に設けられている場合においても、排気弁３の開閉タイミングを適切に設定することで、吸気弁２のバルブリフト量を補正した場合におけるバルブオーバーラップの長さを、バルブリフト量を補正する前と一致させることが可能である。そしてこの場合にも、目標バルブリフト量を補正してバルブリフト量制御を実施することによってバルブオーバーラップの長さが変化せしめられ残留既燃ガス量が変化して生じ得るトルク変動の悪化等を抑制することができる。
【０１０２】
また、他の実施形態では、バルブリフト量が補正された場合におけるバルブオーバーラップの長さが、バルブリフト量を補正する前のバルブオーバーラップの長さよりも短くなるようにして、上記のような目標バルブリフト量を補正してバルブリフト量制御を実施することによって残留既燃ガス量が変化して生じ得るトルク変動等の不都合をより確実に抑制するようにしてもよい。
すなわち、上述したように吸気量（燃焼室内に吸入される新気量）が開弁特性であるバルブリフト量と吸気圧との協調制御によって制御されている場合において、バルブリフト量の制御の際に目標バルブリフト量が大きくなるように補正される場合、同じ目標吸気量を維持するためには、例えばスロットル弁を閉側に制御する等して吸気圧を低減する必要がある。そしてこのように吸気圧を低減すると、その影響で、バルブオーバーラップの長さをバルブリフト量を補正する前のバルブオーバーラップの長さと同じにしても上記残留既燃ガス量が増加する恐れがある。つまり、吸気圧が低下した分だけ既燃ガスが燃焼室内に残留し易くなるのである。
【０１０３】
したがって、このような場合には、バルブリフト量が補正された場合におけるバルブオーバーラップの長さが、バルブリフト量を補正する前のバルブオーバーラップの長さよりも短くなるようにして、吸気圧が低下することによって残留既燃ガス量が増加するのを抑制することが好ましい。
【０１０４】
より具体的には、目標バルブリフト量の補正量が決定された時に、その補正量（または補正後の目標バルブリフト量）に応じて、補正後の目標バルブリフト量とした場合におけるバルブオーバーラップの長さが、補正前の目標バルブリフト量とした場合におけるバルブオーバーラップの長さよりも短くなる開閉タイミングが求められ、目標バルブリフト量を補正したバルブリフト量制御を実施するのと同時に開閉タイミングもその求められた開閉タイミングに変更するようにする。
【０１０５】
そしてこのようにすることによって、吸気圧が低下することによって残留既燃ガス量が増加するのを抑制することができるので、吸気量を目標吸気量としつつ、目標バルブリフト量を補正してバルブリフト量制御を実施することによって残留既燃ガス量が変化して生じ得るトルク変動等の不都合をより確実に抑制することができる。
【０１０６】
また、この場合、上記バルブオーバーラップの長さを短くする程度は、上記目標バルブリフト量を補正してバルブリフト量の制御を行うようにすることによって吸気量制御のために必要となる吸気圧変化（吸気圧低下）の大きさに応じて設定されるようにするのが好ましい。これは上記既燃ガスが燃焼室内に残留し易くなる程度が上記目標バルブリフト量を補正してバルブリフト量の制御を行うようにすることによって吸気量制御のために必要となる吸気圧変化（吸気圧低下）の大きさに応じて決まると考えられるためである。
【０１０７】
したがって、このようにすることによって、上記目標バルブリフト量に対する補正を行ってバルブリフト量の制御を行っている場合の残留既燃ガス量を上記目標バルブリフト量に対する補正を行わずにバルブリフト量の制御を行っている場合の残留既燃ガス量に近づける、または一致させることができる。そしてこれにより、上記バルブリフト量の制御の際に目標バルブリフト量を所定補正量だけ大きくなるように補正することによって起こり得るトルク変動等の不都合をより確実に抑制することができると共に、必要以上にバルブオーバーラップの長さを短くしてポンプ損失が増加してしまう等の不都合が発生するのを抑制することができる。
【０１０８】
また、更に別の実施形態においては、開閉タイミング変更装置が吸気弁２と排気弁３の両方に設けられていてもよい。この場合には、バルブオーバーラップの長さ及び時期を変更することができるので、バルブリフト量の補正に伴って、補正後のバルブオーバーラップの長さ及び時期を燃費やトルク変動等を考慮して最適になるように再設定するようにしてもよい。
【０１０９】
すなわち、バルブリフト量の補正量が決定された時に、その補正量（または補正後のバルブリフト量）に応じて、バルブリフト量が補正された場合におけるバルブオーバーラップの長さ及び時期を燃費やトルク変動等を考慮して最適にする吸気弁２及び排気弁３のそれぞれの開閉タイミングが求められ、バルブリフト量を補正するのと同時に開閉タイミングもその求められた開閉タイミングに変更するようにする。そしてこのようにすれば、バルブリフト量の補正に伴って燃費やトルク変動の改善を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】図１は、本発明の内燃機関の制御装置の一実施形態の概略構成図である。
【図２】図２は、図１に示した内燃機関の制御装置の吸気系等の平面図である。
【図３】図３は、バルブリフト量変更装置が作動されるのに伴って吸気弁のバルブリフト量が変化する様子を示した図である。
【図４】図４は、トルク変動を低減するためのバルブリフト量の制御範囲に対する制限を決定する方法を示すフローチャートである。
【図５】図５は、図４のフローチャートで示された方法で使用されるバルブリフト量の制御範囲の下限値を決定するためのマップである。
【図６】図６は、トルク変動を低減するためのバルブリフト量の制御範囲に対する制限を決定する別の方法を示すフローチャートである。
【図７】図７は、図６のフローチャートで示された方法で使用されるバルブリフト量の制御範囲の下限値を決定するためのマップである。
【図８】図８は、本発明の一実施形態におけるバルブリフト量を制御する方法について説明するためのフローチャートである。
【図９】図９は、バルブリフト量を制御する他の方法について説明するためのフローチャートである。
【図１０】図１０は、図９のフローチャートを用いて説明された方法で使用される補正量Ｘを決定するためのマップである。
【図１１】図１１は、バルブリフト量を制御する更に他の方法について説明するためのフローチャートである。
【図１２】図１２は、図１１のフローチャートを用いて説明された方法で使用される補正量Ｙを決定するためのマップである。
【図１３】図１３は、バルブリフト量を制御する更に他の方法について説明するためのフローチャートである。
【図１４】図１４は、図１３のフローチャートを用いて説明された方法で使用される補正量Ｚを決定するためのマップである。
【図１５】図１５は、吸気弁のバルブリフト量を補正することによってバルブオーバーラップの長さ等が変化する様子を示した図である。
【図１６】図１６は、本発明の内燃機関の制御装置の他の実施形態の概略構成図である。
【図１７】図１７は、図１６に示した構成を有する実施形態において、吸気弁のバルブリフト量を補正すると共に開閉タイミングを変更した場合について示した図である。
【符号の説明】
【０１１１】
１…内燃機関本体
２…吸気弁
３…排気弁
８…気筒内の燃焼室
９…バルブリフト量変更装置
１０…開閉タイミング変更装置
５６…スロットル弁
５７…空燃比センサ
【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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