(57)【要約】【課題】燃焼を支配する着火遅れは、混合気の温度、圧力、混合気の状態によって変化する。これらの変化に伴う燃焼の変化を検出して、可変吸排気バルブシステムによって、有効圧縮比を加減し、混合気の温度、圧力、混合気の状態の変化による着火遅れの最適値からのずれを補償し、燃焼の特性値の目標値からの偏差を最小にし、燃焼を常に最適に制御するのが本発明の課題である。【解決手段】エンジン５０２の操作量として、ＶＶＣ５０１の操作量（ＥＶＯ，ＥＶＣ，ＩＶＯ，ＩＶＣ、及び、それぞれのバルブのリフト特性）、燃料噴射システム５０２の操作量（燃料噴射量、燃料噴射タイミング）を、ドライバーの要求（アクセルペダルの踏み込み量と車速によって決定される）に応じて協調制御する際に、検出された燃焼の特性値に基づきエンジンモデル５０２によって操作量を修正する。【選択図】図１０
2007113485.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出された内燃機関の燃焼に関する燃焼特性値が運転操作によって決定される目標特性値になるように可変吸排気バルブシステムの操作量を制御することを特徴とする内燃機関の制御方法。
【請求項２】
前記内燃機関の制御方法において、可変吸排気バルブの開閉タイミングおよびまたはリフト量を制御することにより前記可変吸排気バルブシステムの操作量を制御することを特徴とする第１項記載の内燃機関の制御方法。
【請求項３】
前記内燃機関の制御方法において、前記検出された燃焼特性値をベースに動的補償手段によって前記可変吸排気バルブシステムの操作量を推定し、ドライバーの要求に対して、前記推定操作量を用いて前記可変吸排気バルブシステムを制御することを特徴とする、第１項記載の内燃機関の制御方法。
【請求項４】
前記内燃機関の制御方法において、前記動的補償手段によって、前記可変吸排気バルブシステムと燃料噴射システムの操作量を推定し、ドライバーの要求に対して、前記推定操作量を用いて前記可変吸排気バルブシステムと前記燃料噴射システムの操作量を制御することを特徴とする、第３項記載の内燃機関の制御方法。
【請求項５】
予混合圧縮自着火燃焼方式を採用したエンジンの制御方法において、前記燃焼特性値をベースに前記動的補償手段によって前記可変吸排気バルブシステムおよび前記燃料噴射システムの操作量を推定し、運転モードを予混合圧縮着火燃焼からディーゼル燃焼或いはガソリン燃焼に切り換える際に、あるいはディーゼル燃焼或いはガソリン燃焼から予混合圧縮着火燃焼の運転モードに切り換える際に、前記推定量を用いて前記可変吸排気バルブシステムと前記燃料噴射システムの操作量を制御することを特徴とする、第４項記載の内燃機関の制御方法。
【請求項６】
前記内燃機関の制御方法において、前記動的補償手段によって前記可変吸排気バルブシステムの操作量を推定し、ドライバーの要求に対して、前記推定操作量を用いて前記可変吸排気バルブシステムを制御し、あわせて排気還流バルブの操作量、或いは過給システムの操作量、或いは排気還流バルブの操作量と過給システムの操作量を協調制御することを特徴とする、第３項記載の内燃機関の制御方法。
【請求項７】
検出された内燃機関の燃焼に関する燃焼特性値が運転操作によって決定される目標燃焼特性値になるように、可変吸排気バルブの開閉特性又はリフト特性を変更することによって可変吸排気バルブシステムの操作量を制御する内燃機関の制御装置において、動的補償手段を有し、前記検出された燃焼特性値をベースに前記動的補償手段によって前記可変吸排気バルブシステムの操作量を推定し、アクセルペダルの踏み込み量に応じて、前記推定操作量を用いて、前記吸排気バルブシステムを制御する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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸気バルブ、排気バルブの可変吸排気バルブシステム（ＶＶＣ）を具備した内燃機関に係り、特に４ストロークおよび２ストロークのガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、予混合圧縮着火エンジンなどの内燃機関に用いるのに好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の吸気バルブ、排気バルブのリフト、タイミングを運転状態によって変える可変吸排気バルブシステム（以下ＶＶＣと称する）は、内燃機関の充填効率、有効圧縮比、残留ガスの量を制御し、内燃機関の燃焼性能、動力性能、エミッション性能を向上するため、近年、広く利用されている。ガソリンエンジンでは、予混合気を点火プラグで着火している。ディーゼルエンジン、或いは、予混合圧縮着火エンジンでは、エンジンの圧縮行程に伴って生じるガスの温度上昇によって、噴射された燃料を自着火している。
【０００３】
燃焼を支配する着火遅れは、混合気の温度、圧力、混合気の状態（乱れの度合い、燃料の性状）によって変化する。ＶＶＣによって、有効圧縮比を加減し、混合気の温度、圧力、混合気の状態の変化による着火遅れの最適値からのずれを補償し、燃焼を常に最適に制御している。
【０００４】
燃焼は有効圧縮比の他に、混合気の温度、燃焼室の熱力学的、流体力学的特性（過給圧力、過給温度、冷却系の冷却特性、シリンダ内面への残渣物のデポジット量、燃料の噴霧パターン、混合気のスワールの強さ、残留ガスの量、外部排気還流（ＥＧＲ）量など）に影響される。また、同じ吸気バルブの閉じタイミングでも、圧縮始めの混合気の温度、圧力、ＥＧＲ量によって有効圧縮比が異なる。
【０００５】
始動時に有効圧縮比を高めて、着火性を向上させ、始動後は、有効圧縮比を下げ、機械的な損失を低減する方法も提案されている。
【０００６】
ディーゼルエンジンにおいて、運転状態に応じて吸気バルブの閉じタイミングを調整して有効圧縮比を制御し、燃焼を最適化する方法も提案されている。また、ガソリンエンジンにおいて、シリンダの圧力を測定して、予混合圧縮着火エンジンのモデル制御における制御変数を適合させる方法も提案されている。また、バルブタイミングの製造ばらつきや経時変化を補償するように、燃焼状態を計測して、燃料の噴射条件を適合させる方法も提案されている。
【０００７】
従来技術に関する特許文献としては、特開平１-３１５６３１号公報（特許文献１）が挙げられる。また、可変動バルブ機構としては、非特許文献１に開示されているような、油圧で動作するロータリベーンなどがある。また、ハイブリッド自動車では、エンジンのＶＶＣを利用して、トルクの急変を防止することが非特許文献に開示されている。
【０００８】
【特許文献１】特開平１-３１５６３１号公報
【非特許文献１】赤坂、三浦、ガソリンエンジン：燃費及び排出ガス低減に貢献する可変動バルブ機構の技術動向、自動車技術  Ｖｏｌ．５９，  Ｎｏ．２，  ２００５，  ｐｐ３３−３８
【非特許文献２】Ｈ．Ｋａｎａｉ，  Ｋ．Ｈｉｒｏｓｅ，  Ｔ．  Ｕｅｄａ，  Ｋ．Ｙｍａｇｕｃｈｉ，Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｅｎｇｉｎｅ  ｓｔａｒｔｉｎｇ  ｖｉｂｒａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  ｐａｒｅｌｌｅｌ  ｈｙｂｒｉｄ  ｓｙｓｔｅｍ，  ＪＳＡＥ  ９８３３４６７，Ｍａｙ，  １９９８
【非特許文献３】Ｙ．Ｍｕｒａｔａ，Ａｃｈｉｅｖｅｍｅｎｔ  ｏｆ  Ｍｅｄｉｕｍ  Ｓｐｅｅｄ  ａｎｄ  Ｌｏａｄ  Ｐｒｅｉｍｉｘｅｄ  Ｄｉｅｓｅｌ  Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ  ｗｉｔｈ  Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｔｉｍｉｎｇ，  ２００５  ＪＳＡＥ  Ａｎｎｕａｌ  Ｃｏｎｇｒｅｓｓ，  Ｎｏ．  ２０００５５１６７，  Ｙｏｋｏｈａｍａ，  Ｊａｐａｎ，  Ｍａｙ  １８．２００５）
【非特許文献４】Ｊ．Ｓｔｏｋｅｓ，ｅｔ．ａｌ．，Ｇａｓｏｌｉｎｅ  Ｅｎｇｉｎｅ  Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ  ｗｉｔｈ  Ｔｗｉｎ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｌｉｆｔ  （ＴＭＶＬ）Ｖａｌｖｅｔａｉｎ，  Ｓａｔｇｅ  １：  ＳＩ  ａｎｄ  ＣＡＩ  Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ  ｗｉｔｈ  Ｐｏｒｔ  Ｆｕｅｌ  Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ，ＳＡＥ  Ｐａｐｅｒ  ２００５−０１−０７５２，  ＳＡＥ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，Ａｐｒｉｌ  １１−１４，  ２００５
【非特許文献５】Ｈ．  Ｋａｋｕｙａ，  ｅｔ．ａｌ．，  Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ  ｏｆ  Ｇａｓｏｌｉｎｅ  ＨＣＣＩ  Ｅｎｇｉｎｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｓｙｓｔｅｍ，  ２００５  ＪＳＡＥ  Ａｎｎｕａｌ  Ｃｏｎｇｒｅｓｓ，  Ｎｏ．  ２００５５１８４，  Ｙｏｋｏｈａｍａ，  Ｊａｐａｎ，  Ｍａｙ  １８，  ２００５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、従来のＶＶＣを有する内燃機関では、内燃機関の燃焼の特性値を検出して、ＶＶＣの操作量を決定していないので、燃料の性状などの変化に伴う燃焼の特性値の目標値からの偏差を修正することができない。それによって、エンジンの動力性能、エミッション性能の劣化を招いている。
【００１０】
燃焼を支配する着火遅れは、混合気の温度、圧力、混合気の状態（乱れの度合い、燃料の性状）によって変化する。これらの変化に伴う燃焼の変化を検出して、ＶＶＣによって、有効圧縮比を加減し、混合気の温度、圧力、混合気の状態の変化による着火遅れの最適値からのずれを補償し、燃焼の特性値の目標値からの偏差を最小にし、燃焼を常に最適に制御するのが本発明の課題である。
【００１１】
特許文献１では、ステッピングモータを用いて位相可変機構（以下ＶＴＣと称する）を駆動するＶＶＣが開示されている。ステピングモータの電流がオフのときは、位相可変機構が正常に動作した場合、自動的に吸気バルブの閉じタイミング（以下ＩＶＣと称する）が下死点（以下ＢＤＣと称する）に近い位置（クランク角度でＢＤＣ後２０度）になり、ステッピングモータの電流をオンすると、ＢＤＣより遅れた位置（クランク角度でＢＤＣ後６０度）に制御されるようになっている。
始動時に、ＩＶＣをＢＤＣに近い位置に設定し、始動後に、ＩＶＣを遅らせることは開示されているが、クランキング時にも有効圧縮比が高い状態にあり、始動時の不具合を解決するには至らない。ＩＶＣは、燃焼状態にかかわらず、固定の操作量に設定されており、燃焼の特性値の目標値からの偏差を最小にするのは困難である。
【００１２】
非特許文献１には、種々のＶＶＣが提示されている。ＶＴＣ、リフト可変機構（以下ＶＥＬと称する）は、エレクトロニクスコントロールユニット(以下ＥＣＵと称する)の出力、すなわち電気信号で動く電気的制御手段（電動モータ、電磁石）によって直接駆動される。あるいは、電気的制御手段で動作する油圧パワー手段によって間接的に駆動される。しかし、ＶＶＣの操作量は、燃焼状態にかかわらず、固定の操作量に設定されており、燃焼の特性値の目標値からの偏差を最小にするのは困難である。
【００１３】
非特許文献２には、始動時のＩＶＣを遅らせて、エンジンの充填空気量を低減し、エンジンの発生トルクの急激な上昇を防止する方法が開示されている。しかし、ＶＶＣの操作量は、燃焼状態のいかんにかかわらず、固定の操作量に設定されており、燃焼の特性値の目標値からの偏差を最小にするのは困難である。
【００１４】
非特許文献３には、ディーゼルエンジンにおいて、運転状態に応じて吸気バルブの閉じタイミングを調節して有効圧縮比を制御し、燃焼を最適にする方法が開示されている。しかし、ＶＶＣの操作量は、燃焼状態のいかんにかかわらず、固定の操作量に設定されており、燃焼の特性値の目標値からの偏差を最小にするのは困難である。
【００１５】
非特許文献4には、ガソリンエンジンにおいて、シリンダの圧力を測定する予混合圧縮着火エンジンのモデル制御において、制御変数を適合させる方法が開示されている。しかし、ＶＶＣの操作量、燃料噴射システの操作量は、燃焼状態のいかんにかかわらず、協調制御されてはいなく、それぞれ独立に設定されており、燃焼の特性値の目標値からの偏差を最小にするのは困難である。
【００１６】
非特許文献５には、バルブタイミングの製造ばらつきや経時変化を補償するように、燃焼状態を計測して、燃料の噴射条件を適合させる方法が開示されている。しかし、ＶＶＣの操作量、燃料噴射システの操作量は、燃焼状態のいかんにかかわらず、協調制御されてはいなく、それぞれ独立に設定されており、燃焼の特性値の目標値からの偏差を最小にするのは困難である。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
（１）上述の課題を解決するため、ある局面において、本発明は、検出された燃焼の特性値が目標値になるようにＶＶＣの操作量を制御することを特徴とする内燃機関の制御方法である。つまり、燃焼特性値は、例えば、着火遅れに関するものであり、この特性値の検出値を運転操作に基づく目標値となるように、吸排気バルブの開閉特性（開閉時間や開閉タイミングなど）及びリフト特性に関する制御量を制御するものである。
より具体的には、シリンダ圧力などから求められる、熱発生割合が５０％になるクランク角度などの燃焼特性値が目標値になるように、ＶＶＣの操作量（吸気バルブ、排気バルブの開閉のタイミングなどのバルブの開閉特性、及びまたはそれぞれのバルブのリフト特性）を制御する。
これによって、燃料の性状の変動などによる、燃焼の特性値の最適値からのずれを補償し、内燃機関の動力性能とエミッション性能（すす、ＮＯｘなど）の双方を満足することができる。
【００１８】
（２）上述の課題を解決するため、ある局面において、本発明は、前記内燃機関の制御方法において、燃焼の特性値から、動的補償手段（エンジンモデル、テーブル参照など）によって、ＶＶＣの操作量を推定し、ドライバーの要求（アクセルペダルの踏み込み量と車速によって把握できる）に対して、遅れなくＶＶＣの操作量を制御することを特徴とする内燃機関の制御方法である。動的補償手段、たとえば、エンジンモデルには、運転状態に応じた燃焼特性値の目標値があらかじめ組み込まれており、現在の燃焼の特性値と格納されている燃焼の特性値をベースに操作量を決定する。
これによって、過渡運転時の燃焼の特性値の目標値からの偏差が最小になり燃料の性状の変動などによる、燃焼の特性値の最適値からのずれを補償し、過渡運転時の内燃機関の動力性能とエミッション性能（すす、ＮＯｘなど）の双方を満足することができる。
【００１９】
（３）上述の課題を解決するため、ある局面において、本発明は、前記内燃機関の制御方法において、動的補償手段、例えば、エンジンモデルによって、ＶＶＣおよび燃料噴射システムの操作量を推定し、ドライバーの要求に対して、遅れなくＶＶＣと燃料噴射システムの操作量を同時に制御することを特徴とする内燃機関の制御方法である。ＶＶＣの操作に伴う空気質量の変化、空気比の変動による燃焼の特性値の目標値からの偏差を、ＶＶＣの操作と燃料噴射システムの操作を同時に実施することによって最小にする。
これによって、前記吸気バルブの状態が変化した場合にも、燃料噴射量、噴射タイミングがリアルタイムで修正されるので、燃焼を不安定さおよびすすの発生を未然に防止し、エンジンの動力性能とエミッション性能の双方を満足することができる。
【００２０】
（４）上述の課題を解決するため、ある局面において、本発明は、前記内燃機関の制御方法において、予混合圧縮自着火燃焼方式を採用したエンジンで、動的補償手段、例えば、エンジンモデルによって、ＶＶＣ、燃料噴射システムの操作量を推定し、運転モードを予混合圧縮着火燃焼からディーゼル燃焼或いはガソリン燃焼に切り換える際に、あるいはディーゼル燃焼或いはガソリン燃焼から予混合圧縮着火燃焼の運転モードに切り換える際に、遅れなくＶＶＣと燃料噴射システムの操作量を同時に制御することを特徴とする内燃機関の制御方法である。
これによって、運転モードを切り換えるときの燃焼の特性値の目標値からの偏差が最小になり、燃料の性状の変動などによる燃焼の特性値の最適値からのずれを補償し、過渡運転時の内燃機関の動力性能とエミッション性能（すす、ＮＯｘなど）の双方を満足することができる。
【００２１】
（５）上述の課題を解決するため、ある局面において、本発明は、前記内燃機関の制御方法において、動的補償手段、例えば、エンジンモデルによって、ＶＶＣの操作量を推定し、遅れなくＶＶＣの操作量、ＥＧＲの操作量、或いは過給システムの操作量、或いはＥＧＲの操作量と過給システムの操作量を協調制御することを特徴とする内燃機関の制御方法である。
これによって、ＥＧＲ、過給システムを具備した内燃機関においての燃焼の特性値の目標値からの偏差が最小になり、燃料の性状の変動などによる、燃焼の特性値の最適値からのずれを補償し、過渡運転時の内燃機関の動力性能とエミッション性能（すす、ＮＯｘなど）の双方を満足することができる。
【００２２】
（６）上述の課題を解決するため、ある局面において、本発明は、前記内燃機関の制御装置において、ＶＣＣシステムを具備した内燃機関において、検出された燃焼の特性値をベースに動的補償手段、たとえば、エンジンモデルやテーブル参照によって、ＶＶＣの操作量を推定し、ドライバーの要求に対して、遅れなくＶＶＣの操作量を制御することを特徴とする内燃機関の制御装置である。操作の遅れによるエミッション性能の低下（未燃炭化水素の排出）を防止し、燃料経済性と燃焼の安定性を両立させることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の一実施態様によれば、ＶＶＣを具備した内燃機関において、燃料の性状の変動などによる燃焼の特性値の最適値からのずれを補償し、内燃機関の動力性能とエミッション性能（すす、ＮＯｘなど）の双方を満足させることができる。
【００２４】
また、過渡運転時の燃焼の特性値の目標値からの偏差が最小になり、燃料の性状の変動などによる、燃焼の特性値の最適値からのずれを補償し、過渡運転時の内燃機関の動力性能とエミッション性能（すす、ＮＯｘなど）の双方を満足させることができる。
【００２５】
また、前記吸気バルブの状態が変化した場合にも、燃料噴射量、噴射タイミングがリアルタイムで修正されるので、燃焼を不安定、すすの発生を未然に防止し、エンジンの動力性能とエミッション性能の双方を満足させることができる。
【００２６】
さらに、運転モードを予混合圧縮自着火燃焼に切り換えるときの燃焼の特性値の目標値からの偏差が最小になり燃料の性状の変動などによる、燃焼の特性値の最適値からのずれを補償し、過渡運転時の内燃機関の動力性能とエミッション性能（すす、ＮＯｘなど）の双方を満足させることができる。
【００２７】
また、ＥＧＲ、過給システムを具備した内燃機関においての燃焼の特性値の目標値からの偏差が最小になり、燃料の性状の変動などによる燃焼の特性値の最適値からのずれを補償し、過渡運転時の内燃機関の動力性能とエミッション性能（すす、ＮＯｘなど）の双方を満足させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の一実施例について図を用いて説明する。まず、４ストロークエンジンのＶＶＣについて、図１を参照しながら説明する。エンジン１のクランク軸２は、図中、時計方向に回転している。ビストン３が、最も下に位置する状態が、ＢＤＣの状態で、クランク角度で、１８０度とする。クランク軸２が回転し、ピストン３が、最も高い位置に達したときが、上死点（以下ＴＤＣと称する）の状態で、このときのクランク角度は３６０度である。
【００２９】
通常のディーゼル燃焼の場合は、燃料は、圧縮行程において、燃料噴射バルブ４から、シリンダ内に噴射され、ガスの高温によって自着火し、燃焼する。予混合圧縮着火の場合は、吸気行程に、噴射バルブ４から燃料を噴射し、シリンダの充填空気と良く混合しておく。残留ガス分を多くし、混合気の温度を高める。ピストン３が上昇すると、シリンダ内の予混合気の温度、圧力が上昇し、混合気が自着火、燃焼に至る。噴射バルブ４の燃料噴射量、燃料噴射タイミングは、クランク角センサ５の信号に応じ、ＥＣＵ６によって制御される。
ガソリン予混合燃焼の場合は、点火プラグ(図示していない)によって混合気に着火し、火炎伝播によって燃焼が進行する。点火プラグの点火タイミングは、クランク角センサ５の信号に応じ、ＥＣＵ６によって制御される。
【００３０】
始動時には、スタータ７をクランク軸２に結合させ、クランク軸２を回転させる。ハイブリッドエンジンの場合は、スタータ７の代わりに、モータ発電機でエンジン１を回動する。さらに、始動時には、ディーゼル燃焼ではグロープラグ８に電流を印加し、グロープラグ８の温度を高めて、燃料の蒸発を促進し、自着火を支援する。排気の一酸化炭素、炭化水素、すす、窒素酸化物などの有害成分は、触媒コンバータ３０１によって浄化する。
【００３１】
吸気バルブ９と排気バルブ１０は、エンジン１の上部に配置され、それぞれ、吸気カム１１、排気カム１２によって駆動される。カム１１，１２の代わりに、油圧ピストン、電磁石によって直接、吸気バルブ９と排気バルブ１０を駆動するＶＶＣを用いることもできる。吸気カム１１は、ＶＴＣ１３を介して、カム軸タイミングプーリ１４に接続されている。ＶＴＣの代わりにＶＥＬを用いてもよい。
クランク軸２の回転は、タイミングベルト、或いはタイミングチェーンなどを介して、カム軸タイミングプーリ１４に伝えられる。排気カム１２は、直接、カム軸タイミングプーリ１４に接続されている。または、ＶＴＣ１３を介して、カム軸タイミングプーリ１４に接続される。或いは、吸気カム１１とは独立したＶＴＣを介して、カム軸タイミングプーリ１４に接続される。
【００３２】
水温センサ１５の信号は、ＥＣＵ６に入力される。ＶＴＣのカム軸センサ１６の信号もＥＣＵ６に入力される。クランク軸２が回転すると、その２分の１の回転で、カム軸タイミングプーリ１４が回転し、ＶＴＣ１３の定められたクランク角センサ５とカム軸センサ１６との位相差をもって、吸気カム１１が回転し、２回転に一回、吸気バルブ９の開動作を行い、空気をシリンダに吸入する。
また、カム軸タイミングプーリ１４が回転すると、それに接続されている排気カム１２が回転し、２回転に一回、排気バルブ１２の開動作を行い、既燃ガスをシリンダから排出する。吸気バルブ９の上流の吸気システム２０には、吸入空気量を測定するためのエアフローセンサ１７、ターボチャージャ１８、及び排気還流バルブ（ＥＧＲ）１９が配置されている。
【００３３】
ＶＴＣは、クランキングと同時に作動可能な可変位相手段である。油圧ベーン機構を有するＶＴＣは、エンジン１のオイルポンプの油圧によって動作するので、クランキング時、油圧が低下し、動作が不確定になる場合がある。このときは、別置きの電動の油圧ポンプ装置３０２によって、キースイッチオンと同時に油圧をＶＴＣに供給する。
【００３４】
エンジン１には、シリンダの圧力を検出する圧力センサ３０３が取り付けられている。この圧力センサ３０３の信号は、ＥＣＵ６に入力される。圧力センサ３０３で測定されるシリンダ圧力は、燃焼していないときは、ピストン３がＴＤＣに達するまで混合気が圧縮され、その後ピストン３の下降とともに混合が膨張するので図２の破線で示すごとく、ＴＤＣの位置で圧力が最も高くなる。混合気が燃焼した場合は、図２の実線で示すごとく、Ａ点で着火し、燃焼を開始し圧力が急激に上昇する。その後ピストン３に仕事を与えて、ＴＤＣ後は、次第に圧力が低下する。
【００３５】
この燃焼圧力と圧縮圧力の差のサイクル中の積算がエンジン１の仕事になる。この差が大きくなるように、噴射タイミングや点火タイミングを制御することが行われている。ただし、燃焼圧力の上昇が急激過ぎると、ノックが生じるので、ノックがおきない範囲で、仕事が最大になるよう制御される。また、エミッション（窒素酸化物の濃度など）からの要請からも最大仕事は制約を受ける。
【００３６】
燃焼の評価には、図２に示す熱発生割合が用いられる。これは、シリンダ圧力から計算によって求めることができる。熱発生割合が５０％のときのクランク角度ＣＡ５０が、早すぎるときはノッキングが生じ、遅すぎるときは燃焼が緩慢になり、いずれの場合も熱効率が低下する。
燃焼特性値は、たとえば、着火遅れに関するものであり、本発明の実施例においては、この特性値の検出値を運転操作に基づく目標値になるように、吸排気バルブの開閉動作（開閉時期や開閉タイミングなど）及びまたはリフト特性に関する制御量を制御するものである。
【００３７】
燃焼の特性値としては、より具体的には、
（１）ピーク圧力(図２のＰの点)
（２）ピーク圧力の位置（Ｐ点のクランク角度）
（３）圧力上昇率の最大値
（４）圧力上昇率が最大になるクランク角度
（５）図示平均有効圧力（仕事）
（６）燃焼開始時期（図２のＡ点）
（７）熱発生割合の５％、５０％(図２のＣＡ５０)、及び９５％の位置
（８）最大熱発生率
（９）吸気のブースト圧力（過給圧）
（１０）ノック指数（燃料の自着火遅れの逆数の積分値）
等がある。
【００３８】
また、燃焼に直接関与する変数としては、上記した、シリンダ圧力のほかに、
(a)シリンダヘッドの振動
(b)クランク軸の回転速度の変動
(c)燃焼に伴うイオン電流
(d)発光強度
等があげられる。これらの変数からも燃焼の特性値を導出することができる。本発明においては、これらの特性値が目標値に近づくようにＶＶＣを制御する。
【００３９】
図３にＶＶＣ制御の実施例を示す。ブロック５０２は、実際のエンジンである。このエンジン５０２のシリンダ圧力を検出し、フィードバック素子５０３に入力し、実際のＣＡ５０を求める。このＣＡ５０を、目標値のＣＡ５０Ｒと比較し、偏差値をブロック５０１のＶＶＣに入力する。ここで、操作量、たとえば、吸気バルブの閉じタイミング（以下ＩＶＣと称する）を決定し、操作する。これによって、エンジン５０２のＣＡ５０は、目標値のＣＡ５０Ｒに制御され、燃料の性状などの変化による熱発生の目標値からの偏差を修正し、エミッションと動力性能の双方を満足させることができる。
【００４０】
図３の実施例では、エンジン５０２のシリンダ圧力をみて、フィードバック素子５０３で、特性値を計算し、その後、ＶＶＣ５０１によって操作量を決定するので遅れが存在し、過渡運転時のＣＡ５０の偏差値を解消することができない恐れもある。
これを解消する手段としては、図４に示すごとく、動的補償手段、例えば、エンジンモデル５０４を用いた手段が用いられる。また、ＶＶＣ５０１には、フィードフォワードの機能が付加される。実際のＣＡ５０と目標のＣＡ５０Ｒの偏差値をベースに、モデルによって次のアクセル踏み込み量Ｌ、車速Ｖに対する、ＶＶＣの操作量Ｕｖ‘  を推定し、これをＶＶＣ５０１に送る。これによって、ＶＶＣ５０１は、アクセルペダル踏み込み量Ｌ、車速Ｖの変化に対して遅れなく、修正された操作量Ｕｖを決定することができる。
【００４１】
動的制御手段としては、エンジンモデル５０４では、数式で制御アルゴリズムが記載されているが、制御変数をＬとＶによって区分けされる二次元のテーブルを用いて記述し、テーブルを参照して制御するテーブル参照手段も用いることができる。
【００４２】
エンジンモデル５０４の動作を図５に示す。ステップ５１１で、ステップ５１０で検出されたシリンダ圧力からＣＡ５０の計算を実施する。ステップ５１４で、ステップ５１２のカム軸センサ１６から得られるバルブタイミング、リフトの情報をもとに、ＣＡ５０Ｒをあらかじめ格納さているテーブルから参照する。ステップ５１５で、ＣＡ５０とＣＡ５０Ｒを比較する。
【００４３】
この比較結果をベースに、ステップ５１６で、ＶＶＣの操作量Ｕｖを決めている関数を補正する。この関数は、エンジンモデル５０４内に数式の形で組み込まれる。この関数が、ステップ５１５の情報をもとにリアルタイムで修正されるので、次のアクセルペダルＬ、車速Ｖに対するＶＶＣの操作量の予測値は、燃焼の特性値ＣＡ５０が過渡運転時においても、目標値ＣＡ５０Ｒになるように設定される。
【００４４】
ステップ５１６では、ＶＶＣの操作量Ｕｖは、Ｌ．Ｖの値に対し、関数によって演算される。関数の代わりに、Ｌ，Ｖに対する二次元のテーブルで、Ｕｖを与えることもできる。
ステップ５１５の情報によって、テーブルの中の数値が修正される。
【００４５】
図６は、排気バルブの閉じタイミングをステップ的に、ＴＤＣからＴＤＣ後４０クランク角度に変えた場合の、経時変化に対する圧縮始めの混合気の温度と、エンジンのトルクの変化を示す。閉じタイミングを切換えた直後の温度は、前のサイクルの影響を受けているので、実線で示すごとく、その後の定常状態の温度より高くなっている。このため、ノックが生じ、実線で示すごとくトルクが低下している。
【００４６】
図３に示した単純なフィードバック制御では、この過渡時の偏差値を解消することができない恐れがある。図４に示した、エンジンモデル５０３を付加した制御システムで制御を行うことによって、この偏差値を予測することができるようになり、偏差値が０になるような操作量を、あらかじめ、運転状態の指令値(例えば、アクセルペダルの踏み込み量)から決定することができる。したがって、破線のように、温度の一時的な上昇、トルクの一時的な低下を解消することができる。
【００４７】
エンジン１の燃焼の安定状態には、水温の他に、燃料性状（燃焼の着火性を示すセタン価など）、吸気温度、残留ガスの割合、ＥＧＲ、過給圧などが影響する。
暖機完了後の回転速度、負荷に応じた上記の特性値をあらかじめ測定し、図４のエンジンモデル５０４に格納しておき、実際の特性値がこれらの特性値に近づいたら、燃焼が安定した状態に達したと判定し、ディーゼルエンジンにおいては始動時の強制的な進角をやめて、ＶＴＣを遅角側に制御することができる。
【００４８】
これによって、始動時の性能を向上でき、かつ、暖機完了後の燃料経済性を高めることができる。このとき、進角状態における変数の目標値または規定値をあらかじめ、対象のエンジンにおいて測定しておき、エンジンモデル５０４に格納しておく必要がある。これらの燃焼に関与する変数は、燃料噴射タイミング、燃料噴射量の制御にも使用される。
【００４９】
図７において、ステップ３８０で、回転速度、アクセルペダル踏み込み量を検出し、これをもとに、ステップ３８１で、燃料噴射量、燃料噴射タイミングを決定する。次に、ステップ３８２で、ステップ３８３の燃焼圧力などの燃焼変数の測定結果をもとに燃焼特性値を求め、燃料噴射量、燃料噴射タイミングを修正する。さらに、ステップ３８４で、ステップ３８５での燃焼変数の測定結果をもとに、燃焼の安定状態を判定し、ＶＴＣ遅角または進角制御と、燃料噴射量、燃料噴射タイミングの修正を行う。
【００５０】
これによって、燃料の性状などが変化した場合でも、燃料噴射量、燃料噴射タイミング、吸排気バルブタイミングを、エンジンの状態変化に適応することができ、すすの発生が防止できる。また、ＶＴＣ遅角または進角制御も、エンジン１の燃焼の安定状態にリアルタイムで適応することができる。
【００５１】
図８において、始動開始のａ点でＶＴＣ位相を遅角し、圧縮圧力を下げ、クランキング回転数を高める。クランキング回転数が４００ｒｐｍに達したら(ｂ点)、ＶＴＣ位相を進角し、圧縮比を高めて、エンジンの着火を容易にする。ｃ点で着火し、その後エンジン回転速度は急激に立ち上がり、アイドルの設定回転数に達する。ｄ点で、エンジン１の暖機が完了したものとして、ＶＴＣの進角を止め、有効圧縮比を下げて、エンジンの機械的な仕事を低減し、正味の熱効率を向上させる。
【００５２】
従来は、暖機の状態を検出していないので、あらかじめ設定したｄまで、Ａの曲線のように進角の状態を維持していた。これに対して、本発明においては、Ｂの曲線のごとく、燃焼の安定状態に応じた、遅角制御を行うことによって、余分な進角状態を回避することができる。
【００５３】
図８において、燃焼が安定状態に達した(例えば水温が６０℃になった)ｄ点で、Ａ曲線のごとく、ＶＴＣを遅角状態にし、進角状態を解除する。また、Ｂ曲線のように、燃焼の安定状態に応じて、徐々に遅角状態に制御することもできる。このときのＶＴＣの位置は、図８に示すごとく、クランキング時のＶＴＣよりは早く、始動暖機時のＶＴＣよりは遅い。
これによって、燃焼に支障のない程度まで有効圧縮比を低下させて、圧縮仕事を低下させ、また、摩擦に起因するエンジン１の機械的損失を低減させるこれによって、燃料の経済性を向上させ、かつ、窒素酸化物のエミッションを低下させる。また、燃焼騒音を低減することができる。このとき、吸気バルブの閉じタイミングＩＶＣは、エンジンの回転速度、負荷に応じて最適に制御される。
【００５４】
図９に、通常運転時の４ストロークディーゼルエンジンにおける、吸気バルブ９と排気バルブ１０の開閉のタイミングを示す。排気バルブ１０は、排気行程の始め、クランク角度１８０度付近で開かれる。このタイミングをＥＶＯとする。排気バルブ１０は、排気行程の終わりに閉じられる。このタイミングをＥＶＣとする。吸気バルブ９は、吸気行程の始め、クランク角度０度の近くで開かれる。このタイミングをＩＶＯとする。吸気バルブ９は吸気行程の終わりのＢＤＣの近くで、閉じられる。このタイミングをＩＶＣと称する。
【００５５】
圧縮行程の終わりごろ、燃料が噴射され、ＴＤＣの前後で自着火が生じる。ＩＶＣをＢＤＣより早めると、シリンダに充填されるガスの量が低下し、有効圧縮比が低下する。また、ＩＶＣをＢＤＣより遅らせると、シリンダに充填されたガスが、再度、吸気システム２０の方に戻され、シリンダの充填ガスの質量が低下し、有効圧縮比が低下する。
【００５６】
ディーゼルエンジンでエミッションを改善するためには、大量の残留ガスによって、燃焼を遅らせ、混合気を均一にして、すすの発生、ＮＯｘの生成を抑制するのが効果的である。大量の残留ガスを得る方法としては、図１のＥＧＲバルブ１９の開度を大きくする。また、ＥＶＣを早めて、大量の既燃ガスをシリンダに閉じこめる。通常は、ＥＧＲとＥＶＣを運転状態によって協調制御し、残留ガスの量を調節している。残留ガスの量に応じて、空気量も変化する。したがって、燃焼を最適化するためには、燃料の噴射量、噴射タイミング、ＶＶＣの制御は同時に行わなければならない。
【００５７】
図１０に示すごとく、エンジン５０２の操作量としては、５０１のＶＶＣの操作量Ｕｖ（ＥＶＯ，ＥＶＣ，ＩＶＯ，ＩＶＣ、及び、それぞれのバルブのリフト特性）、燃料噴射システム５０２の操作量Ｕｆ（燃料噴射量、燃料噴射タイミング）がある。これらの操作量Ｕｖ，Ｕｆは、アクセルペダルの踏み込み量Ｌと車速Ｖによって決定されるが、ＣＡ５０，ＣＡ５０Ｒの情報をベースにエンジンモデル５０４によって修正される。
【００５８】
燃焼を支配する燃焼特性値の一つであるシリンダ圧力から計算されるノック指数は、図１１に示すごとく、ＩＶＣが早くなると、圧縮比が高くなる。また、燃料の性状によって、オクタン価が高い燃料ではＡのごとくノック指数が低く、セタン価が高い燃料では、Ｂのごとく高くなる。市販のガソリンスタンドで、個々のエンジンの燃料の性状を抑えることは困難であるので、ＩＶＣをＡの燃料に設定している場合は、燃料のＢに対しては、ノック指数が高くなる。また、ＩＶＣをＢの燃料に設定している場合は、燃料Ａに対しては、ノック指数が低くなる。ノック指数が、１より大きすぎても、小さすぎても、熱効率が低下する。
【００５９】
本発明においては、シリンダの圧力からノック指数を把握し、ノック指数が１になるように、曲線Ａ，或いは曲線Ｂを用いて、ＩＶＣをオンボードで設定することができる。したがって、燃料の性状の変化による効率、性能の低下を回避することができる。すなわち、燃焼を支配する着火遅れは、混合気の温度、圧力、混合気の状態によって変化するが、本発明においては、これらの着火遅れの偏差を補正することができる。
【００６０】
図１１に示すごとく、ＩＶＣが遅くなると，一旦吸入された空気が吸気系に戻されるので、空気質量が小さくなる。燃料噴射量をこの空気質量の変化に応じて制御しないと、燃料／空気比が変化し、エミッション特性が劣化する。このため、本発明の１実施例においては、ＩＶＣを制御すると同時に、燃料噴射量を修正し、動力性能とエミッション性能の両立を図っている。
【００６１】
２ストロークエンジンの場合は、図１２に示すごとく、１回転（３６０度）でサイクルが完了するので、クランク角度１８０度の間に、４ストロークに相当する吸気行程と、圧縮行程が行われる。次の１８０度で、膨張行程と排気行程が行われる。ＴＤＣの前で、自着火が行われる。一回転に一回、吸気バルブ９と排気バルブ１０の開動作が行われるので、２ストロークの場合は、図１において、カム軸タイミングプーリ１４は、クランク軸２と同じ回転数で駆動される。その他の要素は、４ストロークの場合の要素を流用することができる。
【００６２】
ＩＶＣをＢＤＣに近づけると、ガスの質量が多い状態で圧縮されるので、有効圧縮比が高くなる。また、ＩＶＣをＢＤＣに対して遅らせると、吸気システム２０の圧力が一定の場合、シリンダに充填されるガスの量が低下し、有効圧縮比が低下する。
ここで、ＩＶＣの値によって、エンジン１の充填空気量が異なる。ＩＶＣが遅れるときは、充填空気量が小さい。したがって、燃料噴射量を、ＩＶＣの値に応じて制御する必要がある。これには、カム軸センサ１６、或いは空気流量センサであるエアフローセンサ１７の信号によって、燃料噴射量を補正し、すすの発生を防止する。
【００６３】
燃料噴射バルブ４から噴射する燃料質量は、エアフローセンサ１７の空気量、アクセルペダルの踏み込み量、エンジンの回転数の信号に応じて制御される。また、排気還流バルブ１９、ターボチャージャ１８の状態も考慮して、燃料質量、燃料噴射のタイミングが決定される。当然、吸気バルブのＩＶＣ，ＩＶＯが変化すると、噴射量、噴射タイミングを変更する必要がある。
【００６４】
このため、カム軸センサ１６の信号が、ＥＣＵ６に入力され、ＶＴＣの位相、すなわち、ＩＶＣの位置によって、燃料噴射量が変更される。ディーゼルエンジンの一ストロークの噴射では、パイロット、前、主、後、ポスト噴射に分けて、燃料が噴射される。この噴射のパターンは、運転状態によって変化する。図１０の燃料噴射システム５０５において、操作量である燃料噴射パターンは、ＩＶＣの関数として与えられる。ＩＶＣの変化は、即座に、燃料噴射パターン（噴射量、噴射回数など）に反映される。
【００６５】
自動車等の車両において、エンジン１のトルクが急に増大すると、駆動軸のねじれ振動によって車体が振動し、乗員に不快感を与える。これを防止するため、図１３においては、クランキング時は、ＶＴＣの位相を遅角状態に設定し、クランキング回転数が４００ｒｐｍになったｂ点からＶＴＣを徐々に進角状態に制御する。
ＶＴＣが、所定の進角状態になったｃ点で、燃料噴射を開始し、さらに、燃焼特性値をみながらｃ１点までＶＴＣの進角状態を進め、吸入空気を増して、エンジン１のトルクを徐々に上げる。これと同時に、燃料噴射量、噴射タイミングを適切に制御する。ｄ点で、エンジン１の暖機が完了した時点で、ＶＴＣの進角状態を解消し、燃焼特性値によって決定されるＶＴＣに設定して、有効圧縮比を下げて、燃料経済性を向上させる。
【００６６】
エンジンの１のトルクは、燃料噴射量によってほぼ決定されるが、空気質量も同時に変化させる必要がある。したがって、本発明の１実施例においては、このような過渡運転時においても、図１０に示したごとくＶＶＣ５０１と燃料噴射システム５０５は協調制御される。
【００６７】
ハイブリッド自動車などにおいて、エンジン１の暖機後も頻繁に停止、始動を繰り返す。再始動の場合は、エンジン１が暖機完了の状態にあるので、図１３において、進角しなくても燃焼が安定する状態にあるので、進角の過程を省略し、Ｂ曲線で示したように、経過時間と共に、燃焼特性値をみながら、徐々に、有効圧縮比が低い遅角状態から、暖機後の遅角状態に移行する。
これによって、燃料噴射開始時のトルクの急激な上昇による、車両の振動、騒音を防止することができる。これによって、クランキング時のスタータ（ハイブリッドの場合はモータ発電機）の電力を低減することができる。
【００６８】
エンジンの有効圧縮比は、ＶＴＣのような位相可変手段のほかに、リフト可変手段でも制御することができる。ＶＴＣにおいては、図１４に示すように、クランキング時は、リフトを最大に設定し、ＩＶＣを遅らせ、圧縮仕事を低減させる。回転速度が４００ｒｐｍに達したら、リフトを最小に設定し、ＩＶＣを進め、最進角の状態にし、燃焼を確実にする。さらにエンジン１の暖機が完了し、燃焼が安定した時点で、燃焼特性値をみながら、リフトを中間の位置に設定し、ＩＶＣを遅らせ、機械的損失を低減し、燃料経済性を向上させる。
【００６９】
予混合圧縮着火燃焼は、図１５に示すごとく、回転数及び負荷が低い運転状態で実現される。回転数が高く、また、負荷が高い場合は、シリンダの中の燃料の濃度が高くなり、燃焼が過度に急激になり、ノッキングを生じる。このため、負荷が高く、回転数が高い場合は、ディーゼルエンジンに見られるような通常の圧縮着火燃焼に切り換える。
ディーゼル燃焼は、混合気の温度が低い状態でも、安定な燃焼を図ることができる。予混合圧縮着火燃焼の場合は、燃料の濃度が希薄であるので、混合気の温度が低いと、失火しやすい。混合気の温度を高めるには、有効圧縮比を高めるのが有効である。したがって、始動時のほかに、予混合圧縮着火燃焼の領域でも、燃焼特性値をみながら、ＶＶＣは進角状態に制御される。
【００７０】
ガソリンエンジンの場合も、回転数及び負荷が低い運転状態で、予混合圧縮着火燃焼が実現される。回転数が高く、負荷が高い場合は、シリンダの中の燃料の濃度が高くなり、燃焼が急激になり、ノッキングを生じるので、通常のガソリン燃焼（火花点火）に切り換える。この切換に際し、ＶＶＣの操作量が変化する。従来の制御では、燃焼特性値を考慮していないので、図６の実線で示したごとく、切換に際して動力性能が低下していた。これに対して、本発明の１実施例においては、エンジンのモデルを付加した図１０の制御システムによって、操作量が協調制御されるので、切換時の動力性能の劣化を防止することができる。
【００７１】
圧縮着火エンジン、予混合圧縮自着火燃焼では、図１に示したようなグロープラグ８、或いは、吸気システムに電気ヒータを設け、空気、或いは燃料を加熱し、ＶＶＣの制御と組み合わせて、始動時燃焼を促進し、始動、予混合圧縮着火を支援することが行われる場合がある。グロープラグ８、或いは電気ヒータに消費される電力は、数アンペアと大きいので、クランキング中にこれに電力を供給すると、クランキング回転数が低下し、始動性が低下する恐れがある。
【００７２】
図１６に示したごとく、ステップ３９１でキースイッチをＯＮし、ステップ３９２でグロープラグ、或いはヒータをＯＮにし、電力を供給する。その後、ステップ３９３でスタータスイッチをＯＮにすると同時に、ステップ３９４で、グロープラグ、ヒータをＯＦＦにするか、供給電力を低減する。ステップ３９５でエンジン回転数が４００ｒｐｍを越えると、ステップ３９６で、ＶＶＣ制御と組み合わせて、グロープラグ、ヒータをＯＮし、燃料噴射を開始する。このとき、図８に示したように吸気バルブ９を進角状態にすることができる。ステップ３９７で、エンジン回転数が６００ｒｐｍ以上になると、ステップ３９８でグロープラグ、ヒータをＯＦＦ状態にする。
【００７３】
この動作によって、クランキング中のグロープラグ８、或いは電気ヒータへの電力供給が一次低減されるので、スタータ５への電力供給が確保され、始動性、予混合圧縮自着火の性能を向上することができる。
【００７４】
過給によって、空気質量、燃料噴射量を増して、エンジンの出力を増すことは、公知である。図１７に示すごとく、同じＥＧＲ率で、過給圧力を高めると、空気の質量が大きくなり、結果として、燃料噴射量を増すことができ、エンジンの出力が増大する。同じ過給圧力で、ＥＧＲを増すと、空気質量が低下し、出力が低下する。ＮＯｘの低減のためには、ＥＧＲを２０％程度確保する必要がある。
【００７５】
図１８において、過給システム（ＥＧＲシステムを含む）５０６は、燃料噴射システム５０５、ＶＶＣ５０１、エンジンモデル５０４と接続され、協調制御され、過給システム５０６の操作量（過給機の回転速度、ウェストゲートの開度、タービンノズルの開度など）、ＥＧＲの操作量（図1のＥＧＲバルブ１９の開度）が決定される。したがって、ＥＧＲと過給圧力の関係は、ＥＧＲの温度が変化した場合でも、ＶＶＣ制御による、残留ガスの調節と組み合わせて、常に最適に維持される。したがって、エミッションと出力を両立することができる。
【００７６】
図１９の協調制御制御システムにおいて、ＶＶＣ５０１の操作量を調節する手段しては、電動式がある。ＶＴＣとしては、図１９に示す電動式のものを使用することもできる。カム軸３１０と、カム軸タイミングプーリ１４の間の位相を、リンク機構３１２を用いて変化させる。リンク機構３１２の半径方向外側は、カム軸タイミングプーリ１４の溝３１３および、渦デスク３１１の溝３１４に沿って摺動する。リンク機構３１２の半径方向内側は、カム軸３１０に接続されている。
【００７７】
渦デスク３１１とカム軸タイミングプーリ１４の相対角度が変化すると、リンク機構３１２の外側の半径位置が変化し、カム軸タイミングプーリ１４とカム軸３１０の位相が変化する。渦デスク３１１のカム軸３１０に対する相対角度を変化する方法には、種々の方法があるが、ここでは、ヒステリシスモータ３１５によって、ヒステリシス部材３１６に無接触で回転モーメントを発生させて、カム軸タイミングプーリ１４と渦デスク３１１の相対角度を変化させている。電動式であるので、バッテリの電圧が規定以上であれば、クランキング時から確実に可変動バルブシステムを動作することができる。
【００７８】
ヒステリシスモータ３１１の印加電流を増すと、ヒステリシス部材３１６のモーメントが増加し、渦デス３１１を付勢ばねに逆らって回転させ、電流に応じて位相を連続的に変化することができる。カム軸センサ１６の信号をもとに、電流を閉ループ制御し、位相を所定の値に制御する。
【００７９】
図２０は、ＶＴＣの他の実施例である。カム軸３１０と、カム軸タイミングプーリ１４の位相は、スプライン機構３２０によって変えられる。スプライン機構３２０には、多数の斜め溝が設けられており、スプライン機構３２０を左右に移動すると、位相を変化することができる。モータ３２１の回転を回転変位変換機構３２２によって、往復動運動に変換してスプライン機構３２０が制御される。モータ３２１は、エンジン１のヘッドに固定されている。或いは、カム軸タイミングプリーリ１４上に固定されている。
【００８０】
エンジン１のヘッドに固定されているときは、回転変位直線運動変換機構３２２に軸受が配置されており、モータ３１２の動きは、軸受を介して回転しているスプライン機構３２０の左右の運動に変換される。これによって、ＶＴＣの機能が電気的にクランキングと同時に実現される。
カム軸センサ１６の信号をもとに、モータ３１２の回転を閉ループ制御し、ＶＴＣの位相を所定の値に制御する。モータ３１２としては、直流モータ、ステッピングモータ、永久磁石を用いた同期モータなどを用いることができる。回転変位直線運動変換機構３２２の減速が大きい場合、クランキングの前にあらかじめ、ＶＴＣを遅角の状態にし、クランキング中、バッテリ電圧が低下した状態でもこの状態を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の一実施例の内燃機関の制御装置の構成図である。
【図２】本実施例の燃焼の特性値の線図である。
【図３】本実施例の燃焼の特性値を用いた制御装置の構成図である。
【図４】本発明の他の実施例の燃焼の特性値を用いた制御装置の構成図である。
【図５】本発明の他の実施例の燃焼の特性値を用いた制御装置の説明図である。
【図６】本実施例の経過時間に対する温度とトルクの変化を示す線図である。
【図７】本実施例に用いる始動時の可変吸排気バルブシステムの制御のフローを示す図である。
【図８】本発明の実施例の経過時間に対する可変吸排気バルブシステムの進角、遅角を示す特性図である。
【図９】本実施例に用いる４ストロークの場合の吸気バルブ、排気バルブの開閉時期を示す線図である。
【図１０】本発明の他の実施例の燃焼の特性値を用いた、可変吸排気バルブシステムと燃料噴射システムとを協調させた制御装置の構成図である。
【図１１】本発明の実施例の吸気バルブ閉じクランク角度に対するノック指数、空気質量の変化を示す特性図である。
【図１２】本発明の実施例に用いる２ストロークの場合の吸気バルブ、排気バルブの開閉時期を示す線図である。
【図１３】本発明の他の実施例の経過時間に対する可変吸排気バルブシステムの進角、遅角を示す特性図である。
【図１４】本発明の一実施例のクランク角度に対する吸気弁（バルブ）のリフトの変化を示す特性図である。
【図１５】本発明の他の実施例の回転数と負荷に対する予混合圧縮着火燃焼と圧縮着火(ディーゼル燃焼)の領域を示す線図である。
【図１６】本発明の実施例のグロープラグ、電気ヒータの制御のフローを示す図である。
【図１７】本発明の実施例の過給圧とＥＧＲに対する空気質量の変化を示す線図である。
【図１８】本発明の他の実施例の燃焼の特性値を用いた、過給システム、可変吸排気バルブシステムと燃料噴射システムとを協調させた制御装置の構成図である。
【図１９】本発明の一実施例の可変給排気バルブシステムの構成図である。
【図２０】本発明の他の実施例の可変給排気バルブシステムの構成図である。
【符号の説明】
【００８２】
１…エンジン、２…クランク軸、３…ピストン、４…燃料噴射バルブ、５…クランク角センサ、６…エレクトロニクスコントロールユニット（ＥＣＵ）、７…スタータ、８…グロープラグ、９…吸気バルブ、１０…排気バルブ、１１…吸気カム、１２…排気カム、１３…可変動バルブシステム（ＶＴＣ）、１４…カム軸タイミングプーリ、１５…水温センサ、１６…カム軸センサ、１７…エアフローセンサ、１８…ターボチャージャ、１９…排気還流バルブ（ＥＧＲ）
【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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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