(57)【要約】    【課題】  可変とされる吸気バルブの作動角中心が一定クランク角毎に検出される間において、吸気バルブの開閉時期が限界を超える作動角に制御されることを回避する。    【解決手段】  作動角中心の検出周期に間における中心位相の変化を推定し、検出された中心位相と推定値とのより進角側を基準に吸気バルブの開時期が進角限界内になるように、かつ、検出された中心位相と推定値とのより遅角側を基準に吸気バルブの閉時期が遅角限界内になるように、作動角の制御目標を制限する。【選択図】  図１２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を変化させることで機関バルブの作動角の中心位相を可変にする可変バルブタイミング機構を少なくとも備えた内燃機関の可変動弁制御装置において、
前記クランクシャフト及びカムシャフトの基準回転位置の検出信号に基づいて前記中心位相を検出すると共に、該検出周期の間における中心位相の変化を推定し、
前記基準回転位置の検出信号に基づいて検出された中心位相及び前記推定値に基づいて、前記機関バルブの開特性の制御値を制限することを特徴とする内燃機関の可変動弁制御装置。
【請求項２】
前記可変バルブタイング機構と共に、前記機関バルブの作動角を可変にする可変動弁機構を備え、
前記機関バルブの開閉時期が、前記基準回転位置の検出信号に基づき検出された中心位相と推定値とのいずれにおいても限界値内になるように、前記機関バルブの作動角の制御目標を制限することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の可変動弁制御装置。
【請求項３】
前記基準回転位置の検出信号に基づき検出された中心位相と推定値とのより進角している方を基準として、機関バルブの開時期が進角限界を超えないように、前記作動角の制御目標を制限すると共に、
前記基準回転位置の検出信号に基づき検出された中心位相と推定値とのより遅角している方を基準として、機関バルブの閉時期が遅角限界を超えないように、前記作動角の制御目標を制限することを特徴とする請求項２記載の内燃機関の可変動弁制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機関バルブの作動角の中心位相を少なくとも可変に制御する内燃機関の可変動弁制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を変化させることによって、機関バルブの作動角の中心位相を可変にする可変バルブタイング機構が開示されると共に、前記クランクシャフト及びカムシャフトの基準回転位置の検出信号に基づいて前記中心位相を検出する構成が開示されている。
【特許文献１】特開２０００−２９７６８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記のように、クランクシャフト及びカムシャフトの基準回転位置の検出信号に基づいて、機関バルブの中心位相を検出する構成では、一定のクランク角度毎に中心位相が検出されることになる。
このため、低回転時には、中心位相の検出結果を用いる制御の実行周期よりも中心位相の検出周期が長くなり、この結果、中心位相が更新される間で実際とは異なる中心位相に基づいて制御が行われることになる。
【０００４】
例えば、吸気バルブの作動角の中心位相を、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を変化させることによって可変とする可変バルブタイミング機構と、前記吸気バルブのバルブリフト量及び作動角を可変にする可変動弁機構とを備える場合、吸気バルブの開閉時期を、シリンダ残留ガス量や有効排気量などの要求に基づく限界内に制限するためには、可変バルブタイミング機構による中心位相の変化に応じて作動角を制御する必要が生じる。
【０００５】
しかし、上記のように、中心位相の検出周期が長くなると、実際の中心位相とは異なる値に基づいて開閉時期の限界を超えるか否かの判断が行なわれることになり、これによって開閉時期の限界を超える作動角に制御されてしまう可能性があるという問題があった。
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、作動角の中心位相の検出周期が長くなっても、機関バルブの開特性を運転要求に対応して制御できる内燃機関の可変動弁制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そのため請求項１記載の発明では、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を変化させることで機関バルブの作動角の中心位相を可変にする可変バルブタイミング機構を少なくとも備えた内燃機関の可変動弁制御装置において、前記クランクシャフト及びカムシャフトの基準回転位置の検出信号に基づいて前記中心位相を検出すると共に、該検出周期の間における中心位相の変化を推定し、前記基準回転位置の検出信号に基づいて検出された中心位相及び前記推定値に基づいて、機関バルブの開特性の制御値を制限する構成とした。
【０００７】
かかる構成によると、クランクシャフト及びカムシャフトの基準回転位置の検出信号に基づく中心位相の検出は、一定のクランク角度毎に行なわれることになるので、該検出周期の間において中心位相の変化を推定させる。
そして、前記検出値及び推定値に基づいて機関バルブの開特性の制御値を制限することで、クランクシャフト及びカムシャフトの基準回転位置の検出信号に基づく中心位相の検出が一定のクランク角度毎に行なわれても、その間で、機関バルブの開特性が要求される限界を超え、運転性が悪化することを回避する。
【０００８】
請求項２記載の発明では、前記可変バルブタイング機構と共に、前記機関バルブの作動角を可変にする可変動弁機構を備え、前記機関バルブの開閉時期が、前記基準回転位置の検出信号に基づき検出された中心位相と推定値とのいずれにおいても限界値内になるように、前記機関バルブの作動角の制御目標を制限する構成とした。
かかる構成によると、基準回転位置の検出信号に基づき検出した中心位相と推定値との双方で、機関バルブの開閉時期が限界値を超えることがないように、作動角の制御目標（最大値）を制限する。
【０００９】
従って、クランクシャフト及びカムシャフトの基準回転位置の検出信号に基づく中心位相の検出が一定のクランク角度毎に行なわれても、その間で、機関バルブの開閉時期が限界を超えるような作動角に制御されることを回避できる。
請求項３記載の発明では、前記基準回転位置の検出信号に基づき検出された中心位相と推定値とのより進角している方を基準として、機関バルブの開時期が進角限界を超えないように、前記作動角の制御目標を制限すると共に、前記基準回転位置の検出信号に基づき検出された中心位相と推定値とのより遅角している方を基準として、機関バルブの閉時期が遅角限界を超えないように、前記作動角の制御目標を制限する構成とした。
【００１０】
かかる構成によると、基準回転位置の検出信号に基づき検出した中心位相と推定値とのより遅角している方、即ち、機関バルブの閉時期がより遅角限界に近いと判断される方を基準として、機関バルブの閉時期が遅角限界を超えるか否かを判断させ、また、基準回転位置の検出信号に基づき検出した中心位相と推定値とのより進角している方、即ち、機関バルブの開時期がより進角限界に近いと判断される方を基準として、機関バルブの開時期が進角限界を超えるか否かを判断させ、前記閉時期の遅角限界及び開時期の進角限界を超えないように機関バルブの作動角を制限する。
【００１１】
従って、クランクシャフト及びカムシャフトの基準回転位置の検出信号に基づく中心位相の検出が一定のクランク角度毎に行なわれても、その間で、機関バルブの開時期が進角限界を超えたり、機関バルブの閉時期が遅角限界を超えたりすることを回避できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は、実施形態における車両用内燃機関のシステム構成図である。
図１において、内燃機関１０１の吸気管１０２には、スロットルモータ１０３ａでスロットルバルブ１０３ｂを開閉駆動する電子制御スロットル１０４が介装され、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。
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。
【００１３】
前記排気バルブ１０７は、排気側カムシャフト１１０に軸支されたカム１１１によって一定のバルブリフト量，バルブ作動角及びバルブタイミングを保って開閉駆動される。
一方、吸気バルブ１０５側には、吸気バルブ１０５のバルブリフト量を作動角と共に連続的に可変するＶＥＬ（Variable valve Event and Lift）機構１１２が設けられる。
前記ＶＥＬ機構１１２が、本実施形態における可変動弁機構に相当する。
【００１４】
更に、吸気バルブ１０５側には、クランクシャフトに対する吸気側カムシャフトの回転位相を変化させることで、吸気バルブ１０５のバルブ作動角の中心位相を連続的に可変するＶＴＣ（Variable valve Timing Control）機構１１３が設けられる。
前記ＶＴＣ機構１１３が、本実施形態における可変バルブタイミング機構に相当する。
マイクロコンピュータを内蔵するエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）１１４は、要求トルクに対応する要求吸入空気量や要求シリンダ残留ガス率等が得られるように、ＶＥＬ機構１１２及びＶＴＣ機構１１３を制御する一方、要求の吸入負圧が得られるように、前記電子制御スロットル１０４を制御する。
【００１５】
前記ＥＣＵ１１４には、内燃機関１０１の吸入空気量を検出するエアフローメータ１１５、アクセル開度を検出するアクセルペダルセンサ１１６、クランクシャフト１２０の基準回転位置毎にクランク角信号を出力するクランク角センサ１１７、スロットルバルブ１０３ｂの開度ＴＶＯを検出するスロットルセンサ１１８、内燃機関１０１の冷却水温度を検出する水温センサ１１９、カムシャフト１３の基準回転位置毎にカム信号を出力するカムセンサ１３２からの検出信号が入力される。
【００１６】
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ＥＣＵ１１４からの噴射パルス信号によって開弁駆動され、前記噴射パルス信号の噴射パルス幅（開弁時間）に比例する量の燃料を噴射する。
図２〜図４は、前記ＶＥＬ機構１１２の構造を詳細に示すものである。
【００１７】
図２〜図４に示すＶＥＬ機構１１２は、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シャフト１３（駆動軸）と、該カムシャフト１３に軸支された回転カムである２つの偏心カム１５，１５（駆動カム）と、前記カムシャフト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。
【００１８】
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。
上記ロッカアーム１８，１８，リンクアーム２５，２５，リンク部材２６，２６が伝達機構を構成する。
【００１９】
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、内部軸方向にカムシャフト挿通孔１５ｃが貫通形成されていると共に、カム本体１５ａの軸心Ｘがカムシャフト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、カムシャフト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。
【００２０】
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に回転自在に支持されている。
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。
【００２１】
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にカムシャフト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。
【００２２】
また、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。
即ち、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、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。
【００２３】
また、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。
更に、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。
【００２４】
尚、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。
上記構成において、制御軸１６の軸心Ｐ２と制御カム１７の軸心Ｐ１との位置関係によって、図６，７に示すように、バルブリフト量が変化することになり、前記制御軸１６を回転駆動させることで、制御カム１７の軸心Ｐ１に対する制御軸１６の軸心Ｐ２の位置を変化させる。
【００２５】
前記制御軸１６は、図１０に示すような構成によって、ストッパにより制限される所定回転角度範囲内でＤＣサーボモータ（アクチュエータ）１２１により回転駆動されるようになっており、前記制御軸１６の角度を前記アクチュエータ１２１で変化させることで、吸気バルブ１０５のバルブリフト量及びバルブ作動角が、前記ストッパで制限される最大バルブリフト量と最小バルブリフト量との間の可変範囲内で連続的に変化する（図９参照）。
【００２６】
図１０において、ＤＣサーボモータ１２１は、その回転軸が制御軸１６と平行になるように配置され、回転軸の先端には、かさ歯車１２２が軸支されている。
一方、前記制御軸１６の先端に一対のステー１２３ａ，１２３ｂが固定され、一対のステー１２３ａ，１２３ｂの先端部を連結する制御軸１６と平行な軸周りに、ナット１２４が揺動可能に支持される。
【００２７】
前記ナット１２４に噛み合わされるネジ棒１２５の先端には、前記かさ歯車１２２に噛み合わされるかさ歯車１２６が軸支されており、ＤＣサーボモータ１２１の回転によってネジ棒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が回転されるようになっている。
ここで、ナット１２４の位置をかさ歯車１２６に近づける方向が、バルブリフト量が小さくなる方向で、逆に、ナット１２４の位置をかさ歯車１２６から遠ざける方向が、バルブリフト量が大きくなる方向となっている。
【００２８】
前記制御軸１６の先端には、図１０に示すように、制御軸１６の角度を検出するポテンショメータ式の角度センサ１２７が設けられており、該角度センサ１２７で検出される実際の角度が目標角度（目標バルブリフト量相当値）に一致するように、前記ＥＣＵ１１４が前記ＤＣサーボモータ１２１をフィードバック制御する。
また、前記制御軸１６の外周に突出形成したストッパ部材１２８が、固定側の受け部材（図示省略）に対してバルブリフトの増大方向及び減少方向の双方で当接することで、制御軸１６の回転範囲が規制され、これにより最小バルブリフト量及び最大バルブリフト量が規定されるようになっている。
【００２９】
次に、前記ＶＴＣ機構１１３の構成を、図１１に基づいて説明する。
本実施形態におけるＶＴＣ機構１１３は、ベーン式の可変バルブタイミング機構であり、クランクシャフト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、吸気側カムシャフト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。
【００３０】
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。
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、内周面には、横断面台形状を呈し、それぞれハウジング５６の軸方向に沿って設けられる４つの隔壁部６３が９０°間隔で突設されている。
【００３１】
前記回転部材５３は、吸気側カム軸１４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４つのベーン７８ａ，７８ｂ，７８ｃ，７８ｄが設けられている。
前記第１〜第４ベーン７８ａ〜７８ｄは、それぞれ断面が略逆台形状を呈し、各隔壁部６３間の凹部に配置され、前記凹部を回転方向の前後に隔成し、ベーン７８ａ〜７８ｄの両側と各隔壁部６３の両側面との間に、進角側油圧室８２と遅角側油圧室８３を構成する。
【００３２】
前記ロック機構６０は、ロックピン８４が、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）に係入するようになっている。
前記油圧回路５４は、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。
【００３３】
前記供給通路９３には、オイルパン９６内の油を圧送する機関駆動のオイルポンプ９７が設けられている一方、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。
前記第１油圧通路９１は、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。
【００３４】
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。
前記ＥＣＵ１１４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。
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。
【００３５】
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、この結果、吸気バルブ１０５の開期間（開時期及び閉時期）が遅くなる。
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。
【００３６】
このため、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、これによって、吸気バルブ１０５の開期間（開時期及び閉時期）が早くなる。
尚、吸気バルブ１０５のバルブリフト量を可変とする可変動弁機構、及び、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を変化させることで吸気バルブ１０５の作動角の中心位相を可変とする可変バルブタイミング機構を、上記構成のＶＥＬ機構１１２，ＶＴＣ機構１１３に限定するものでないことは明らかである。
【００３７】
前記ＥＣＵ１１４は、前述のように、要求吸入空気量や要求シリンダ残留ガス率等が得られるようにＶＥＬ機構１１２及びＶＴＣ機構１１３を制御し、吸気バルブ１０５のバルブタイミング，作動角，バルブリフト量を調整する。
ここで、クランク角センサ１１７から出力されるクランク角信号とカムセンサ１３２から出力されるカム信号との位相差を計測することで、吸気バルブの作動角の中心位相を検出し、該検出結果に基づいてＶＥＬ機構１１２及びＶＴＣ機構１１３を制御する。
【００３８】
前記クランク角センサ１１７，カムセンサ１３２を用いた中心位相の検出は、センサから検出信号が出力される毎、即ち、一定のクランク角度毎に行なわれることになるため、係る検出周期の間では、中心位相の過渡状態において実際の中心位相と検出結果との間にずれを生じる。
従って、センサによる検出結果での中心位相に基づいてＶＥＬ機構１１２を制御して吸気バルブ１０５の作動角を調整すると、吸気バルブ１０５の開時期及び閉時期が過渡的に限界を超えて進角又は遅角され、シンリダ残留ガス量や有効排気量の要求を満たすことができなく可能性がある。
【００３９】
そこで、本実施形態では、図１２及び図１３のフローチャートに示すルーチンによって、吸気バルブ１０５の作動角のリミッタを設定し、図１４のフローチャートに示すルーチンによって吸気バルブ１０５の作動角目標に制限を加える構成としてある。
図１２，図１３のフローチャートに示すルーチンにおいて、まず、ステップＳ１では、前記クランク角センサ１１７，カムセンサ１３２を用いた中心位相の検出周期の間における中心位相の変化を推定する。
【００４０】
前記推定は、ＶＴＣ機構１１３の電磁アクチュエータ９９に対するデューティ制御信号（操作信号）と実際の中心位相との関係を数式的に表現する伝達関数を予め設定し、該伝達関数に基づきそのときのデューティ制御信号から中心位相を求め、該伝達関数に基づき求めた中心位相の変化から、前記検出周期の間における回転位相を推定する。
また、クランクシャフトとカムシャフトとの回転位相の変化に連動して出力が変化する回転位相センサを設け、前記クランク角センサ１１７，カムセンサ１３２を用いて回転位相を検出された時点からの回転位相の変化分を前記回転位相センサの検出結果に基づいて求め、前記クランク角センサ１１７，カムセンサ１３２を用いた検出周期の間における回転位相を推定させるようにしても良い。
【００４１】
前記回転位相センサで検出される回転位相の絶対値にばらつきがあっても、回転位相の変化分は比較的精度良く求めることができるので、前記クランク角センサ１１７，カムセンサ１３２を用いて検出された回転位相を基準としてその後の変化分を回転位相センサで検出させる構成であれば、前記クランク角センサ１１７，カムセンサ１３２を用いた検出周期の間における回転位相を精度良く推定させることができる。
【００４２】
更に、クランクシャフト及びカムシャフトの角度位置を任意のタイミングでそれぞれに検出できるセンサを設け、これらセンサで検出されるクランクシャフト及びカムシャフトの角度位置の比較に基づいて、前記クランク角センサ１１７，カムセンサ１３２を用いた検出周期の間における回転位相を推定させることも可能である。
ステップＳ２では、前記クランク角センサ１１７，カムセンサ１３２を用いて検出された中心位相と、前記ステップＳ１で求めた推定値とを比較する。
【００４３】
そして、ステップＳ３では、前記クランク角センサ１１７，カムセンサ１３２を用いて検出された中心位相に対して、前記ステップＳ１で求めた推定値の方が進角しているか否かを判別する。
推定値の方が進角している場合には、ステップＳ４へ進む。
ステップＳ４では、前記中心位相が推定値である状態においてＶＥＬ機構１１２を目標（目標作動角）に制御したときの吸気バルブ１０５の開時期ＩＶＯ（推定ＩＶＯ）が、シリンダ残留ガス要求量から決定される開時期ＩＶＯの進角限界（ＩＶＯリミッタ）よりも進角側であるか否かを判別する。
【００４４】
推定ＩＶＯがＩＶＯリミッタよりも進角側であるときには、ステップＳ５へ進み、中心位相が推定値である状態において、吸気バルブ１０５の開時期ＩＶＯをＩＶＯリミッタ位置とするための作動角を、以下の式に基づいて算出する。
作動角＝（最遅角時の中心位相−推定の進角量−ＩＶＯリミッタ）×２
上記の「最遅角時の中心位相」は、ＶＴＣ機構１１３を最遅角側に制御したときの吸気バルブ１０５の作動角の中心位相であって、本実施形態では圧縮ＴＤＣからのクランク角度として表し、例えば４７０°ＣＡとする。
【００４５】
また、「推定の進角量」は、前記「最遅角時の中心位相」に対する前記推定値の進角量であり、クランク角度で示される。
従って、「最遅角時の中心位相−推定の進角量」は、中心位相の推定値の圧縮ＴＤＣからのクランク角度を示す。
更に、「ＩＶＯリミッタ」は、前記残ガス要求量から決定される開時期ＩＶＯの進角限界であって、圧縮ＴＤＣからのクランク角度として示される。
【００４６】
従って、「最遅角時の中心位相−推定の進角量−ＩＶＯリミッタ」は、推定された中心位相で吸気バルブ１０５の開時期ＩＶＯをＩＶＯリミッタとするための作動角の半分に相当し、これを２倍することで作動角の最大値となる。
ここで、ステップＳ５で求めた作動角以内になるようにＶＥＬ機構１１２の制御目標を制限すれば、実際の中心位相がより進角側である前記推定値になっていたとしても、吸気バルブ１０５の開時期ＩＶＯが進角限界を超えて進角されてしまうことが回避される。
【００４７】
一方、ステップＳ４で、推定ＩＶＯがＩＶＯリミッタよりも進角側ではないと判断されたときには、ステップＳ６へ進む。
ステップＳ６では、クランク角センサ１１７，カムセンサ１３２を用いて検出される中心位相の状態においてＶＥＬ機構１１２を目標（目標作動角）に制御したときの吸気バルブ１０５の閉時期ＩＶＣ（検出ＩＶＣ）が、有効排気量の要求から決定される閉時期ＩＶＣの遅角限界（ＩＶＣリミッタ）よりも遅角側であるか否かを判別する。
【００４８】
即ち、ステップＳ６へ進んだ場合には、クランク角センサ１１７，カムセンサ１３２を用いて検出される中心位相が推定値よりも遅角側であり、実際の中心位相がクランク角センサ１１７，カムセンサ１３２を用いて検出される中心位相と一致している場合に、吸気バルブ１０５の閉時期ＩＶＣが遅角限界を超えて遅角されている可能性がある。
そこで、ステップＳ６では、クランク角センサ１１７，カムセンサ１３２を用いて検出される中心位相を基準に、吸気バルブ１０５の閉時期ＩＶＣが遅角限界を超えて遅角されているか否かを判別し、遅角限界を超えていると判断されると、ステップＳ７へ進んで、クランク角センサ１１７，カムセンサ１３２を用いて検出される中心位相の状態であっても、閉時期ＩＶＣが遅角限界を超えることがない作動角最大値を演算する。
【００４９】
具体的には、下式によって前記作動角最大値を演算する。
作動角＝（ＩＶＣリミッタ−最遅角時の中心位相＋検出の進角量）×２
ここで、「ＩＶＣリミッタ」は、前記有効排気量の要求から決定される閉時期ＩＶＣの遅角限界であって、圧縮ＴＤＣからのクランク角度として示される。
また、「検出の進角量」は、クランク角センサ１１７，カムセンサ１３２を用いて検出される中心位相の「最遅角時の中心位相」に対する進角量であり、クランク角度で示される。
【００５０】
そして、「ＩＶＣリミッタ−最遅角時の中心位相」は、中心位相を最遅角した場合に、吸気バルブ１０５の閉時期ＩＶＣをＩＶＣリミッタとするための作動角の半分に相当し、これに「検出の進角量」を加算することで、クランク角センサ１１７，カムセンサ１３２を用いて検出される中心位相の状態において、吸気バルブ１０５の閉時期ＩＶＣをＩＶＣリミッタとするための作動角の半分が求められ、これを２倍することで、最大作動角が求まる。
【００５１】
ステップＳ８では、予め記憶された制御軸１６の角度と作動角との相関を示すテーブルを参照して、前記ステップＳ５又はステップＳ７で求めた最大作動角を、制御軸１６の目標角度のリミット値に変換する。
また、ステップＳ３で、中心位相の推定値の方が進角している状態ではないと判断されたとき、即ち、クランク角センサ１１７，カムセンサ１３２を用いて検出される中心位相が推定値と同じか又はより進角側であるときには、ステップＳ９へ進む。
【００５２】
ステップＳ９では、クランク角センサ１１７，カムセンサ１３２を用いて検出される中心位相の状態においてＶＥＬ機構１１２を目標（目標作動角）に制御したときの吸気バルブ１０５の開時期ＩＶＯ（検出ＩＶＯ）が、シリンダ残留ガス要求量から決定される開時期ＩＶＯの進角限界（ＩＶＯリミッタ）よりも進角側であるか否かを判別する。
ステップＳ９で、検出ＩＶＯがＩＶＯリミッタよりも進角側であると判断されると、ステップＳ１０へ進み、下式によって最大作動角を求める。
【００５３】
作動角＝（最遅角時の中心位相−検出の進角量−ＩＶＯリミッタ）×２
ステップＳ９へ進んだ場合には、クランク角センサ１１７，カムセンサ１３２を用いて検出される中心位相がより進角しているので、前記ステップＳ５における最大作動角の演算で用いた「推定の進角量」に代えて「検出の進角量」を用いて、最大作動角を演算させる。
【００５４】
一方、ステップＳ９で、検出ＩＶＯがＩＶＯリミッタよりも進角側ではないと判断されると、より遅角側である推定中心位相である場合に、吸気バルブ１０５の閉時期ＩＶＣが遅角限界を超える可能性があると判断して、ステップＳ１１へ進む。
ステップＳ１１では、前記中心位相が推定値である状態においてＶＥＬ機構１１２を目標（目標作動角）に制御したときの吸気バルブ１０５の閉時期ＩＶＣ（推定ＩＶＣ）が、有効排気量の要求から決定される閉時期ＩＶＣの遅角限界（ＩＶＣリミッタ）よりも遅角側であるか否かを判別する。
【００５５】
そして、推定ＩＶＣがＩＶＣリミッタよりも遅角側である場合には、ステップＳ１２へ進み、下式によって最大作動角を求める。
作動角＝（ＩＶＣリミッタ−最遅角時の中心位相＋推定の進角量）×２
ステップＳ１２へ進んだ場合には、中心位相の推定値がより遅角しているので、前記ステップＳ７における最大作動角の演算で用いた「検出の進角量」に代えて「推定の進角量」を用いて、最大作動角を演算させる。
【００５６】
ステップＳ１３では、前記ステップＳ８と同様に、前記ステップＳ１０又はステップＳ１２で求めた最大作動角を、制御軸１６の目標角度のリミット値に変換する。
図１４のフローチャートは、前記ステップＳ８又はステップＳ１３で設定された目標角度のリミット値に基づき、ＶＥＬ機構１１２の制御目標を制限する処理を示す。
図１４のフローチャートにおいて、ステップＳ２１では、要求吸入空気量等に基づいて算出された制御軸１６の目標角度が、前記リミット値を超えているか否か、換言すれば、目標作動角が最大作動角よりも大きいか否かを判別する。
【００５７】
そして、制御軸１６の目標角度がリミット値を超えていると判断されると、ステップＳ２２へ進み、制御軸１６の最終目標角度に前記リミット値を設定する。
これにより、クランク角センサ１１７，カムセンサ１３２を用いた中心位相の検出周期の間であっても、吸気バルブ１０５の開時期ＩＶＯが進角限界を超え、また、閉時期ＩＶＣが遅角限界を超えて制御されてしまうことを回避できる。
【００５８】
一方、制御軸１６の目標角度がリミット値を超えていない場合には、ステップＳ２３へ進み、要求吸入空気量等に基づいて算出された制御軸１６の目標角度を最終的な目標値にそのまま設定する。
ステップＳ２４では、ステップＳ２２，ステップＳ２３で設定された最終的な目標値に制御軸１６の角度を一致させるべく、前記ＤＣサーボモータ１２１をフィードバック制御する。
【００５９】
尚、上記実施形態では、吸気バルブ１０５側にＶＥＬ機構１１２，ＶＴＣ機構１１３を備える構成としたが、排気バルブ１０７側にＶＥＬ機構１１２，ＶＴＣ機構１１３を備える構成において、排気バルブ１０７の閉時期・開時期が遅角限界・進角限界を超えないように、排気バルブ１０７の作動角を制限する構成とすることができる。
ここで、上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術思想について、以下にその効果と共に記載する。
（イ）請求項２又は３記載の内燃機関の可変動弁制御装置において、
前記機関バルブが吸気バルブであって、前記開時期の進角限界が、シリンダ残留ガス量の要求に基づいて設定され、前記閉時期の遅角限界が有効排気量の要求に基づいて設定されることを特徴とする内燃機関の可変動弁制御装置。
【００６０】
かかる構成によると、基準回転位置の検出結果に基づいて一定のクランク角毎に中心位相が検出される間において、吸気バルブの開時期が進角限界を超えることで、シリンダ残留ガス量が要求を超えて多くなることを回避でき、また、吸気バルブの閉時期が遅角限界を超えることで有効排気量が要求よりも小さくなってしまうことが回避される。
（ロ）請求項１〜３のいずれか１つに記載の内燃機関の可変動弁制御装置において、
クランクシャフトとカムシャフトとの回転位相の変化に連動して出力が変化する回転位相センサを備え、
前記クランクシャフト及びカムシャフトの基準回転位置の検出信号に基づいて検出される中心位相からの変化分を、前記回転位相センサの検出結果に基づいて推定することを特徴とする内燃機関の可変動弁制御装置。
【００６１】
かかる構成によると、基準回転位置の検出信号に基づく中心位相の検出周期の間における回転位相の変化を、回転位相センサで検出される回転位相の変化から推定するので、前記検出周期の間における回転位相を精度良く推定できる。
（ハ）請求項１〜３のいずれか１つに記載の内燃機関の可変動弁制御装置において、
前記可変バルブタイミング機構の操作信号と所定の伝達関数とに基づいて前記中心位相の変化を推定することを特徴とする内燃機関の可変動弁制御装置。
【００６２】
かかる構成によると、可変バルブタイミング機構に操作信号が出力してから所定の遅れをもって徐々に変化する実際の中心位相の特性を伝達関数で近似し、基準回転位置の検出信号に基づく中心位相の検出が行なわれる間における中心位相の変化を推定する。
（ニ）請求項３記載の内燃機関の可変動弁制御装置において、
前記基準とする中心位相と開時期の進角限界又は閉時期の遅角限界から、作動角の最大値を求め、該最大値以下になるように、前記可変動弁機構による作動角を制限する構成とした。
【００６３】
かかる構成によると、基準とする中心位相と開時期の進角限界又は閉時期の遅角限界との角度差は、開時期を進角限界とするか又は閉時期を遅角限界とする場合の作動角の半分の角度に相当するから、前記角度差の２倍が最大作動角に相当することになり、該最大作動角以内になるように、可変動弁機構の目標作動角を制限することで、開時期が進角限界を超えず、また、閉時期が遅角限界を超えないようにできる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】実施形態における内燃機関のシステム構成図。
【図２】ＶＥＬ（Variable valve Event and Lift）機構を示す断面図（図３のＡ−Ａ断面図）。
【図３】上記ＶＥＬ機構の側面図。
【図４】上記ＶＥＬ機構の平面図。
【図５】上記ＶＥＬ機構に使用される偏心カムを示す斜視図。
【図６】上記ＶＥＬ機構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機構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機構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機構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機構における制御軸の回転駆動機構を示す斜視図。
【図１１】ＶＴＣ（Variable valve Timing Control）機構を示す縦断面図。
【図１２】ＶＥＬ機構の目標リミット値を設定するルーチンを示すフローチャート。
【図１３】ＶＥＬ機構の目標リミット値を設定するルーチンを示すフローチャート。
【図１４】ＶＥＬ機構の目標値のリミット処理を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００６５】
１３…カムシャフト、１６…制御軸、１０１…内燃機関、１０４…電子制御スロットル、１０５…吸気バルブ、１１２…ＶＥＬ機構（可変動弁機構）、１１３…ＶＴＣ機構（可変バルブタイミング機構）、１１４…エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）、１１７…クランク角センサ、１２０…クランクシャフト、１２１…ＤＣサーボモータ、１２７…角度センサ、１３２…カムセンサ
【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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