(57)【要約】【課題】燃焼形態が変化する過渡時においても良好な燃費を維持することができるエンジンの制御装置を提供する。【解決手段】ＥＣＵ１００は、目標バルブタイミングθit，θetに収束する過渡時のバルブタイミングθi，θeが燃費の悪いバルブタイミング領域Ｂを通過し得る不連続領域Ａにエンジン運転状態（エンジン回転数Ｎｅ、吸入空気量Ｇｎ）があり、且つ、現在のバルブタイミングθi，θeが目標バルブタイミングθit，θet側から見て燃費の悪いバルブタイミング領域Ｂ以遠に位置するとき、目標バルブタイミングθit，θetへの収束を遅延させる仮目標バルブタイミングθit’，θet’を設定し、バルブタイミングθi，θeを仮バルブタイミングθit’，θet’に収束させる。【選択図】図１
2012062827.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンのクランク角に対するカム角の回転位相を進角または遅角させてバルブタイミングを変更する可変バルブタイミング機構を吸気側の動弁系或いは排気側の動弁系の少なくとも一方に有するエンジンの制御装置であって、
エンジン運転状態に応じた目標バルブタイミングを設定する目標バルブタイミング設定手段と、
前記可変バルブタイミング機構を駆動制御してバルブタイミングを前記目標バルブタイミングに収束させる駆動制御手段と、
前記目標バルブタイミングに収束する過渡時のバルブタイミングが燃費の悪いバルブタイミング領域を通過し得る不連続領域に前記エンジン運転状態があり、且つ、現在のバルブタイミングが前記目標バルブタイミング側から見て前記燃費の悪いバルブタイミング領域以遠に位置すると判定したとき、前記目標バルブタイミングへの収束を遅延させる仮目標バルブタイミングを設定する仮目標バルブタイミング設定手段と、を備え、
前記駆動制御手段は、前記仮目標バルブタイミングが設定されているとき、バルブタイミングを前記仮目標バルブタイミングに収束させることを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項２】
前記可変バルブタイミング機構を前記吸気側の動弁系及び前記排気側の動弁系に有するエンジンの制御装置であって、
前記仮目標バルブタイミング設定手段は、前記吸気側の動弁系及び前記排気側の動弁系に対する前記各目標バルブタイミングについてそれぞれ前記仮目標バルブタイミングを設定することを特徴とする請求項１記載のエンジンの制御装置。
【請求項３】
前記可変バルブタイミング機構を前記吸気側の動弁系及び前記排気側の動弁系に有するエンジンの制御装置であって、
前記仮目標バルブタイミング設定手段は、前記吸気側の動弁系或いは前記排気側の動弁系のうち選択された何れか一方の前記目標バルブタイミングについて前記仮目標バルブタイミングを設定することを特徴とする請求項１記載のエンジンの制御装置。
【請求項４】
前記仮目標バルブタイミング設定手段は、前記吸気側の動弁系に対する前記目標バルブタイミングが前記燃費の悪いバルブタイミング領域よりも進角側にあるとき、前記吸気側の動弁系に対する前記目標バルブタイミングについて前記仮目標バルブタイミングを設定し、
前記吸気側の動弁系に対する前記目標バルブタイミングが前記燃費の悪いバルブタイミング領域よりも遅角側にあるとき、前記排気側の動弁系に対する前記目標バルブタイミングについて前記仮目標バルブタイミングを設定することを特徴とする請求項３記載のエンジンの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンのクランク角に対するカム角の回転位相を進角または遅角させる可変バルブタイミング機構を有するエンジンの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エンジンの動弁系においては、クランク角に対するカム角の回転位相を進角または遅角させる可変バルブタイミング機構を備えたものが実用化されている。このような機構は、吸気側の動弁系或いは排気側の動弁系の少なくとも一方に設けられ、該当する動弁系のバルブタイミングを連続的に変更することが可能となっている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
そして、この種の機構を備えたエンジンでは、例えば、吸気バルブの閉弁タイミングを遅角化することによるアトキンソンサイクル（ミラーサイクル）を実現した燃焼形態や、吸気バルブと排気バルブの開弁のオーバーラップを拡大させることによる内部ＥＧＲ（排気ガス再循環）を活用した燃焼形態等の各種燃焼形態がエンジン運転状態に応じて適宜切り換えられ、燃費の向上等が実現される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】２００７−２１１６４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、一般に、エンジン運転状態の変化に伴って燃焼形態が切り換えられる際には、バルブタイミングが大きく変更される。具体的には、例えば、吸気弁のバルブタイミングを変更可能なエンジンの制御において、アトキンソンサイクルを用いた燃焼形態から、内部ＥＧＲを活用した燃焼形態へとエンジンの燃焼形態が切り換えられる場合、吸気弁のバルブタイミングは遅角側から進角側へと不連続的に大きく変更される。同様に、例えば内部ＥＧＲを活用した燃焼形態からアトキンソンサイクルを用いた燃焼形態へとエンジンの燃料形態が切り換えられる場合、吸気弁のバルブタイミングは進角側から遅角側へと不連続的に大きく変更される。
【０００６】
ここで、このように燃焼形態が切り替わる過渡的なエンジン運転状態において設定可能な各燃焼形態の各バルブタイミングは、燃費の悪化が懸念されるバルブタイミング領域を中心とした略対極の領域に設定される場合が多い。従って、エンジンの燃焼形態が切り替わる過渡時においては、通常、バルブタイミングが燃費の悪い領域を横切ることとなり、燃費が悪化する傾向にある。このようなバルブタイミングの推移に伴う燃費の悪化は一時的なものであれば特に問題とならないが、例えば、エンジン運転状態が過渡的な運転状態に留まる等して、２つの燃焼形態が交互に切り替わるハンチングが発生した場合、燃費の悪い領域にバルブタイミングが収束する等して無視できないレベルまで燃費を低下させる虞がある。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、燃焼形態が変化する過渡時においても良好な燃費を維持することができるエンジンの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】
【０００８】
本発明は、エンジンのクランク角に対するカム角の回転位相を進角または遅角させてバルブタイミングを変更する可変バルブタイミング機構を吸気側の動弁系或いは排気側の動弁系の少なくとも一方に有するエンジンの制御装置であって、エンジン運転状態に応じた目標バルブタイミングを設定する目標バルブタイミング設定手段と、前記可変バルブタイミング機構を駆動制御してバルブタイミングを前記目標バルブタイミングに収束させる駆動制御手段と、前記目標バルブタイミングに収束する過渡時のバルブタイミングが燃費の悪いバルブタイミング領域を通過し得る不連続領域に前記エンジン運転状態があり、且つ、現在のバルブタイミングが前記目標バルブタイミング側から見て前記燃費の悪いバルブタイミング領域以遠に位置すると判定したとき、前記目標バルブタイミングへの収束を遅延させる仮目標バルブタイミングを設定する仮目標バルブタイミング設定手段と、を備え、前記駆動制御手段は、前記仮目標バルブタイミングが設定されているとき、バルブタイミングを前記仮目標バルブタイミングに収束させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のエンジンの制御装置によれば、燃焼形態が変化する過渡時においても良好な燃費を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係わり、可変バルブタイミング機構付エンジンの全体構成図
【図２】同上、可変バルブタイミングについての説明図
【図３】同上、目標バルブタイミング設定用マップを示す説明図
【図４】同上、バルブタイミング制御ルーチンを示すフローチャート
【図５】同上、実バルブタイミングと目標バルブタイミング及び仮目標バルブタイミングとの関係を示す説明図
【図６】同上、実バルブタイミングの推移の一例を示す説明図
【図７】本発明の第２の実施形態に係わり、バルブタイミング制御ルーチンを示すフローチャート
【図８】同上、実バルブタイミングと目標バルブタイミング及び仮目標バルブタイミングとの関係を示す説明図
【図９】同上、実バルブタイミングの推移の一例を示す説明図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の形態を説明する。図面は本発明の第１の実施形態に係わり、図１は可変バルブタイミング機構付エンジンの全体構成図、図２は可変バルブタイミングについての説明図、図３は目標バルブタイミング設定用マップを示す説明図、図４はバルブタイミング制御ルーチンを示すフローチャート、図５は実バルブタイミングと目標バルブタイミング及び仮目標バルブタイミングとの関係を示す説明図、図６は実バルブタイミングの推移の一例を示す説明図である。
【００１２】
図１において、符号１は、可変バルブタイミング機構付きエンジン（以下、単に「エンジン」と略記する）である。図１において、エンジン１は、シリンダブロック１ａがクランク軸１ｂを中心として左右２つのバンク（図の右側が左バンク、左側が右バンク）の気筒群に分割される水平対向エンジンを示している。
【００１３】
先ず、エンジン１の吸排気系について説明する。エンジン１のシリンダブロック１ａの左右両バンクには、シリンダヘッド２がそれぞれ設けられている。シリンダヘッド２の各吸気ポートには、インテークマニホルド３が連通され、このインテークマニホルド３の各気筒の吸気ポート直上流に、インジェクタ１１が配設されている。なお、シリンダヘッド２のアック気筒には、放電電極を燃焼室に露呈する点火プラグ１２が配設されている。
【００１４】
インテークマニホルド３は、各気筒の吸気通路が集合するエアチャンバ４を介してスロットルチャンバ５に連通されている。スロットルチャンバ５には、スロットルアクチュエータ１０によって駆動されるスロットルバルブ５ａが介装されている。さらに、スロットルチャンバ５の上流には、吸気管６を介してエアクリーナ７が取り付けられ、このエアクリーナ７に接続されるエアインテーク通路にチャンバ８が連通されている。
【００１５】
一方、シリンダヘッド２の各排気ポートには、エキゾーストマニホルド１４が連通され、このエキゾーストマニホルド１４の集合部に排気管１５が連通されている。排気管１５には触媒コンバータ１６が介装され、マフラ１７に連通されている。
【００１６】
次に、エンジン１の動弁系について説明する。エンジン１の左右バンクの各シリンダヘッド２内には、それぞれ吸気カム軸１９、排気カム軸２０が配設され、各カム軸１９，２０にクランク軸１ｂの回転が伝達される。このクランク軸１ｂの吸気カム軸１９、排気カム軸２０への回転の伝達は、クランク軸１ｂに固設されたクランクプーリ２１、タイミングベルト２２、吸気カム軸１９に介装された吸気カムプーリ２３、排気カム軸２０に固設された排気カムプーリ２４等を介して行われる。そして、吸気カム軸１９に設けられた吸気カム、及び排気カム軸２０に設けられた排気カムにより、それぞれクランク軸１ｂと２対１の回転角度に維持される各カム軸１９，２０の回転に基づいて、吸気弁２５、排気弁２６が開閉駆動される。
【００１７】
また、左右バンクの各動弁系には、例えば、吸気カム軸１９のクランク軸１ｂに対する回転位相（変位角）を連続的に変更する油圧駆動式の可変バルブタイミング機構２７inと、排気カム軸２０のクランク軸１ｂに対する回転位相を連続的に変更する油圧駆動式の可変バルブタイミング機構２７exとが設けられている。
【００１８】
吸気側の可変バルブタイミング機構２７inは、吸気カム軸１９と吸気カムプーリ２３との間に設けられ、カム角制御弁２８inによって制御される油圧により吸気カムプーリ２３と吸気カム軸１９とを相対回転させる。一方、排気側の可変バルブタイミング機構２７exは、排気カム軸２０と排気カムプーリ２４との間に設けられ、カム角制御弁２８exによって制御される油圧により排気カムプーリ２４と排気カム軸２０とを相対回転させる。
【００１９】
吸気側の可変バルブタイミング機構２７in、排気側の可変バルブタイミング機構２７exは、略同様の構成であり、吸気側の可変バルブタイミング機構２７inで代表して説明すると、可変バルブタイミング機構２７inは、概略的には、吸気カムプーリ２３に一体回転可能に連結されるハウジング（図示せず）内に、吸気カム軸１９の先端に取り付けられたロータ（図示せず）を収納して構成されている。そして、可変バルブタイミング機構２７inは、ロータを油圧によって相対回転させることで、吸気カムプーリ２３に対する吸気カム軸１９の相対回転位相を変更し、吸気弁２５のバルブタイミングを変更する（図２参照）。なお、本実施形態において、可変バルブタイミング機構２７inは、例えば、吸気弁２５のバルブタイミング（位相）を遅角側に２０〜３０［ｄｅｇ］の範囲内で連続的に変更可能であり、可変バルブタイミング機構２７exは、例えば、排気弁２６のバルブタイミング（位相）を遅角側に３０〜５０［ｄｅｇ］の範囲内で連続的に変更可能である。
【００２０】
次に、エンジン１の状態を検出するためのセンサ類について説明する。スロットルチャンバ５のスロットルバルブ５ａには、スロットルバルブ５ａの開度を検出するスロットルセンサ３０が介装され、吸気管６のエアクリーナ７の直下流には、吸入空気量センサ３１が介装されている。一方、排気管１５の触媒コンバータ１６の上下流側には、空燃費センサ３２，３３がそれぞれ配設されている。
【００２１】
また、シリンダブロック１ａのクランク軸１ｂに軸着するクランクロータ３４の外周に、クランク角センサ３５が対設され、シリンダブロック１ａの左右両バンクを連通する冷却水通路３６に水温センサ３７が臨まされると共に、シリンダブロック１ａ下部のオイルパン１ｃに油温センサ２９が臨まされている。さらに、シリンダブロック１ａには、左バンク或いは左バンクで発生するノッキングによってシリンダブロック１ａに伝わる振動を検出するピエゾ式センサ等からなるノックセンサ３８が配設されている。
【００２２】
また、吸気側の可変バルブタイミング機構２７inの作動位置を検出するためのセンサとして、吸気カム軸１９の後端に固設されたカムロータ３９の外周に、吸気カム位置検出用のカム位置センサ４０が対設されている。さらに、排気側の可変バルブタイミング機構２７exの作動位置を検出するためのセンサとして、排気カム軸２０の後端に固設されたカムロータ４１の外周に、排気カム位置検出用のカム位置センサ４２が対設されている。
【００２３】
以上の各センサ類の出力信号は、エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）１００に入力されて処理され、エンジン運転状態が検出される。ＥＣＵ１００は、予め内部に格納されている制御プログラムに従って、各センサ類・スイッチ類等からの信号を処理し、前述のインジェクタ１１、スロットルアクチュエータ１０、吸気側の可変バルブタイミング機構２７inのカム角制御弁２８in、排気側の可変バルブタイミング機構２７exのカム角制御弁２８ex等に対する制御量を演算し、燃料噴射制御、点火時期制御、スロットル制御、バルブタイミング制御等のエンジン制御を行う。
【００２４】
ここで、バルブタイミング制御において、ＥＣＵ１００は、基本的には、エンジン運転状態に基づいて吸気カム軸１９及び排気カム軸２０の回転位相の各制御目標値である目標バルブタイミングθit，θetを設定すると共に、クランク角センサ３５から出力されるクランク角を表すクランクパルスとカム位置センサ４０，４２から出力されるカム位置を表すカム位置パルスとから、クランク軸１ｂの実際の回転角との位相差であるバルブタイミング（実バルブタイミング）θi，θeを算出する。そして、バルブタイミングθi，θeが目標バルブタイミングθit，θetに収束するよう、カム角制御弁２８in，２８exをデューティ制御により駆動し、可変バルブタイミング機構２７in，２７exをフィードバック制御する。
【００２５】
具体的に説明すると、ＥＣＵ１００には、例えば、エンジン運転状態に応じて目標バルブタイミングθit，θetを設定するための目標バルブタイミング設定用マップが予め設定されて格納されている。例えば、図３に示すように、この目標バルブタイミング設定用マップは、エンジン運転状態を示すパラメータのうちエンジン回転数Ｎｅと吸入空気量Ｇｎ（エンジン負荷）をパラメータとするマップであり、マップ上に所定ピッチ毎に設定された各格子点Ｔ上には、吸，排気弁２５，２６に対する目標バルブタイミングθit，θetが格納されている。ＥＣＵ１００は、基本的には、このマップを参照して設定された目標バルブタイミングθit，θetに基づいてカム角制御弁２８in，２８exの制御を行うことにより、燃費を最良とするための種々の燃焼形態を実現する。例えば、エンジン１が所定の中負荷域では、吸気弁２５のバルブタイミングθiが進角側に制御されると共に、排気弁２６のバルブタイミングθeが遅角側に制御され、内部ＥＧＲを活用した燃焼形態が実現される。また、例えば、エンジン１が所定の軽負荷域では、吸気弁２５のバルブタイミングθiが遅角側に制御されると共に、排気弁２６のバルブタイミングθeが進角側に制御され、アトキンソンサイクルを用いた燃焼形態が実現される。
【００２６】
ところで、上述のようにエンジン運転状態に応じて各種燃焼形態が切り替わる場合、その切り換えの過渡時の燃費が悪化する場合がある。これは、各燃焼形態が、燃費の悪化するバルブタイミング領域を回避した周辺部に設定されるためであり、例えば、内部ＥＧＲを実現可能なバルブタイミングとアトキンソンサイクルを実現可能なバルブタイミングとは、燃費の悪化が懸念されるバルブタイミング領域を中心とした略対極に位置するためである。従って、燃焼形態が切り換えられる過渡的なエンジン運転領域においてハンチング等が発生すると（例えば、目標バルブタイミングθit，θetが内部ＥＧＲ側とアトキンソンサイクル側とで交互にスイッチングされると）、実際のバルブタイミングθi，θeが燃費の悪い領域に収束されてしまう場合がある。
【００２７】
そこで、例えば、図３に示すように、目標バルブタイミング設定用マップ上には、バルブタイミングθi，θeを目標バルブタイミングθit，θetに収束させる過渡時に燃費を悪化させ得る領域（不連続領域Ａ）が予め実験やシミュレーション等によって求められ、設定されている。そして、ＥＣＵ１００は、エンジン運転状態が不連続領域Ａにあるか否かを調べ、不連続領域Ａにあると判定した場合には、バルブタイミングθi，θeの目標バルブタイミングθit，θetへの収束を一時的に遅延させることにより、ハンチング等に起因する燃費の落ち込みを防止する。
【００２８】
すなわち、ＥＣＵ１００は、エンジン運転状態が不連続領域Ａにあり、且つ、現在のバルブタイミングθi，θeと目標バルブタイミングθit，θetとの差が設定閾値以上であるとき、バルブタイミングθi，θeの目標バルブタイミングθit，θetへの収束を遅延させるための仮目標バルブタイミングθit’，θet’を設定する。そして、仮目標バルブタイミングθit’，θet’を設定した場合、ＥＣＵ１００は、カム角制御弁２８in，２８exをデューティ制御により駆動し、バルブタイミングθi，θeを仮目標バルブタイミングθit’，θet’へと収束させる。
【００２９】
ここで、本実施形態において、現在のバルブタイミングθi，θeと目標バルブタイミングθit，θetの差とは、例えば、図５（ａ），（ｂ）に示すように、横軸を吸気弁２５の遅角量、縦軸を排気弁２６の遅角量とするΘi−Θe座標平面上での角度差｜ΔΘ｜（すなわち、座標平面上に（θi，θe）で規定される点と（θit，θet）で規定される点との直線距離）をいう。
【００３０】
また、例えば、図５（ａ），（ｂ）に示すように、エンジン設計等に際し、エンジン運転状態が不連続領域Ａある場合にΘi−Θe座標平面上で燃費を悪化させるバルブタイミング領域Ｂが予め実験やシミュレーション等に基づいて求められている。そして、各不連続領域Ａにおける角度差｜ΔΘ｜に対する閾値Θ０は、このバルブタイミング領域Ｂに基づいて予め設定される。具体的には、閾値Θ０は、例えば、目標バルブタイミングθit，θetと領域Ｂ上の点（バルブタイミング）との角度差の最大値よりも大きい値に設定されている。換言すれば、閾値Θ０は、Θi−Θe座標平面上において、目標バルブタイミングθit，θetに収束する過渡時のバルブタイミングθi，θeが、目標バルブタイミングθit，θet側から見て領域Ｂ以遠に存在するか否かを判定するための閾値に設定されている。なお、エンジン運転状態が不連続領域Ａにある場合に設定可能な２つの燃焼形態は、燃費を悪化させるバルブタイミング領域Ｂを中心として略対称なバルブタイミングによって実現されるので、一方の燃焼形態から他方の燃焼形態に切り換えられる場合、或いは、他方の燃焼形態から一方の燃焼形態に切り換えられる場合の何れの場合であっても、所定に設定された閾値Θ０と角度差｜ΔΘ｜との単純な比較によって、バルブタイミングθi，θeが領域Ｂ以遠に存在するか否かの判定を行うことが可能となる。
【００３１】
また、本実施形態において、仮目標バルブタイミングθit’としては、例えば、現在のバルブタイミングθiと目標バルブタイミングθitとの１０％点が設定され、仮目標バルブタイミングθet’としては、例えば、現在のバルブタイミングθeと目標バルブタイミングθetとの１０％点が設定される。換言すれば、各仮目標バルブタイミングθit’，θet’は、目標バルブタイミングθit，θetへの収束の過渡時において、所定時間（所定制御周期）の間、バルブタイミングθi，θeを目標バルブタイミングθit，θet側から見て領域Ｂ以遠に留まらせるための目標値として設定されている。
【００３２】
このように、本実施形態において、ＥＣＵ１００は、目標バルブタイミング設定手段、駆動制御手段、及び、仮目標バルブタイミング設定手段としての各機能を実現する。
【００３３】
次に、ＥＣＵ１００で実行されるバルブタイミング制御について、図４に示すバルブタイミング制御ルーチンのフローチャートに従って説明する。このルーチンは、設定時間毎に実行されるもので、ルーチンがスタートすると、ＥＣＵ１００は、先ず、ステップＳ１０１において、クランク角センサ３５、吸入空気量センサ３１等からの出力信号に基づき、エンジン運転状態を示すパラメータとしてエンジン回転数Ｎｅ、吸入空気量Ｇｎ等を取得する。
【００３４】
続くステップＳ１０２において、ＥＣＵ１００は、例えば、エンジン回転数Ｎｅ及び吸入空気量Ｇｎを用い、図３に示す目標バルブタイミング設定用マップを参照して、吸，排気弁２５，２６に対する目標バルブタイミングθit，θetを演算する。
【００３５】
続くステップＳ１０３において、ＥＣＵ１００は、クランク角センサ３５及びカム位置センサ４０，４２等からの出力信号に基づき、現在の吸，排気弁２５，２６のバルブタイミングθi，θeを演算する。
【００３６】
そして、ステップＳ１０４に進むと、ＥＣＵ１００は、エンジン運転状態（エンジン回転数Ｎｅ、吸入空気量Ｇｎ）が、例えば、図３に示すマップ上の不連続領域Ａにあるか否かを調べる。
【００３７】
そして、ステップＳ１０４において、エンジン運転状態が不連続領域Ａにないと判定した場合、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１０７に進む。
【００３８】
一方、ステップＳ１０４において、エンジン運転状態が不連続領域Ａにあると判定した場合、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１０５に進み、現在のバルブタイミングθi，θeと目標バルブタイミングθit，θetとの差が設定値以上であるか否かを調べる。すなわち、ＥＣＵ１００は、バルブタイミングθi，θeと目標バルブタイミングθit，θetの差として、例えば、図５（ａ），（ｂ）に示すように、Θi−Θe座標平面上での角度差｜ΔΘ｜を求め、この角度差｜ΔΘ｜が設定閾値Θ０以上であるか否かを調べる。
【００３９】
そして、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１０５において、角度差|ΔΘ｜が設定閾値Θ０未満であると判定した場合（例えば、図５（ａ）参照）にはステップＳ１０７に進み、角度差｜ΔΘ｜が設定閾値Θ０以上であると判定した場合（例えば、図５（ｂ）参照）にはステップＳ１０６に進む。
【００４０】
ステップＳ１０５からステップＳ１０６に進むと、ＥＣＵ１００は、現在のバルブタイミングθi，θeと目標バルブタイミングθit，θetとの関係に基づいて仮目標バルブタイミングθit’，θet’を設定した後、ステップＳ１０７に進む。すなわち、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１０６において、例えば、図５（ａ）に示すように、現在のバルブタイミングθiと目標バルブタイミングθitとの１０％点を仮目標バルブタイミングθit’として設定し、現在のバルブタイミングθeと目標バルブタイミングθetとの１０％点を仮目標バルブタイミングθet’として設定する。
【００４１】
そして、ステップＳ１０４、ステップＳ１０５、或いは、ステップＳ１０６からステップＳ１０７に進むと、ＥＣＵ１００は、吸，排気弁２５，２６に対するバルブタイミング制御を行った後、ルーチンを抜ける。すなわち、仮目標バルブタイミングθit’が設定されていない場合、ＥＣＵ１００は、バルブタイミングθiが目標バルブタイミングθitに収束するよう、カム角制御弁２８inをデューティ制御により駆動し、可変バルブタイミング機構２７inをフィードバック制御する。一方、仮目標バルブタイミングθit’が設定されている場合、ＥＣＵ１００は、バルブタイミングθiが仮目標バルブタイミングθit’に収束するよう、カム角制御弁２８inをデューティ制御により駆動し、可変バルブタイミング機構２７inをフィードバック制御する。また、仮目標バルブタイミングθet’が設定されていない場合、ＥＣＵ１００は、バルブタイミングθeが目標バルブタイミングθetに収束するよう、カム角制御弁２８exをデューティ制御により駆動し、可変バルブタイミング機構２７exをフィードバック制御する。一方、仮目標バルブタイミングθet’が設定されている場合、ＥＣＵ１００は、バルブタイミングθeが仮目標バルブタイミングθet’に収束するよう、カム角制御弁２８exをデューティ制御により駆動し、可変バルブタイミング機構２７exをフィードバック制御する。
【００４２】
このような実施形態によれば、目標バルブタイミングθit，θetに収束する過渡時のバルブタイミングθi，θeが燃費の悪いバルブタイミング領域Ｂを通過し得る不連続領域Ａにエンジン運転状態（エンジン回転数Ｎｅ、吸入空気量Ｇｎ）があり、且つ、現在のバルブタイミングθi，θeが目標バルブタイミングθit，θet側から見て燃費の悪いバルブタイミング領域Ｂ以遠に位置するとき、目標バルブタイミングθit，θetへの収束を遅延させる仮目標バルブタイミングθit’，θet’を設定し、バルブタイミングθi，θeを仮バルブタイミングθit’，θet’に収束させることにより、燃焼形態が変化する過渡時においても良好な燃費を維持することができる。
【００４３】
すなわち、仮目標バルブタイミングθit’，θet’の設定によって、エンジン運転状態が不連続領域Ａにあるときの目標バルブタイミングθit，θetへのバルブタイミングθi，θeの収束速度を遅延させることにより、目標バルブタイミングθit，θetが２つの燃焼形態間で交互に切り替わるハンチング等が発生した場合においても、燃焼形態を何れか一方の燃焼形態に留まらせることができ、バルブタイミングθi，θeが燃費の悪いバルブタイミング領域Ｂ内に収束する等の不具合を解消することができる。
【００４４】
例えば、図５（ａ），（ｂ）及び図６に示すように、エンジン運転状態が不連続領域Ａ（図３参照）にあり、エンジン１の燃焼形態がアトキンソンサイクルを利用した燃焼形態から内部ＥＧＲを増加させる燃焼形態へと変化する過渡時において、角度差｜ΔΘ｜が設定閾値Θ０以上である場合には、仮目標バルブタイミングθit’が領域Ｂに対して遅角側に設定され、仮目標バルブタイミングθet’が領域Ｂに対して進角側に設定される。これにより、仮にハンチング等が発生した場合にも、バルブタイミングθiは領域Ｂ内に収束されることなく領域Ｂの遅角側に保持され、バルブタイミングθeは領域Ｂ内に収束されることなく領域Ｂの進角側に保持される（例えば、図６中のタイミングt0〜t3間の推移を参照）。そして、角度差｜ΔΘ｜が設定閾値Θ０未満となった場合、仮目標バルブタイミングθit’，θet’が設定されないため、バルブタイミングθi，θeは速やかに目標バルブタイミングθit，θetへと収束され（例えば、図６中のタイミングt3〜t4間の推移を参照）、燃焼形態が切り換えられる。そして、一旦燃焼形態が切り換えられると、上述と逆の作用により、仮目標バルブタイミングθit’が領域Ｂに対して進角側に設定され、仮目標バルブタイミングθet’が領域Ｂに対して遅角側に設定される。これにより、仮にハンチング等が発生した場合にも、バルブタイミングθiは領域Ｂ内に収束されることなく領域Ｂの進角側に保持され、バルブタイミングθeは領域Ｂ内に収束されることなく領域Ｂの遅角側に保持される。
【００４５】
なお、上述の実施形態において、エンジン１は、吸気側と排気側とにそれぞれ可変バルブタイミング機構２７in，２７exを備えているが、吸気側と排気側の何れか一方に可変バルブタイミング機構を備えているエンジンにも適用が可能である。
【００４６】
次に、図７乃至図９は本発明の第２の実施形態に係わり、図７はバルブタイミング制御ルーチンを示すフローチャート、図８は実バルブタイミングと目標バルブタイミング及び仮目標バルブタイミングとの関係を示す説明図、図９は実バルブタイミングの推移の一例を示す説明図である。なお、上述の第１の実施形態においては、吸気側及び排気側について同時に仮目標バルブタイミングθit’，θet’を設定したのに対し、本実施形態においては、吸気側或いは排気側のうち予め設定された条件に基づいて選択された何れか一方についてのみ仮目標バルブタイミングθit’或いはθet’を設定する点が主として異なる。その他、上述の第１の実施形態と同様の点については説明を省略する。
【００４７】
具体的に説明すると、本実施形態においてＥＣＵ１００は、エンジン運転状態が不連続領域Ａにあり、且つ、現在のバルブタイミングθi，θeと目標バルブタイミングθit，θetとの角度差｜ΔΘ｜が設定閾値Θ０以上である場合において、吸気側の動弁系に対する目標バルブタイミングθitが燃費の悪いバルブタイミング領域Ｂよりも進角側にあるときは、吸気側の動弁系に対する目標バルブタイミングθitに対してのみ、仮目標バルブタイミングθit’を設定する（図８（ａ）参照）。逆に、吸気側の動弁系に対する目標バルブタイミングθitが燃費の悪いバルブタイミング領域Ｂよりも遅角側にあるときは、排気側の動弁系に対する目標バルブタイミングθetに対してのみ、仮目標バルブタイミングθet’を設定する。
【００４８】
これは、エンジン運転状態が不連続領域Ａにある場合において、一般に、アトキンソンサイクルを利用した燃焼形態は吸気弁２５のバルブタイミングθiが遅角側に制御されると共に排気弁２６のバルブタイミングθeが進角側に制御されることにより実現され、内部ＥＧＲを増加させる燃焼形態は吸気弁２５のバルブタイミングθiが進角側に制御されると共に排気弁２６のバルブタイミングθeが遅角側に制御されることにより実現されることに鑑みたものである。
【００４９】
そして、上述の関係からも明らかなように、例えば、燃焼形態がアトキンソンサイクルを利用した燃焼形態から内部ＥＧＲを増加させる燃焼形態へと切り換えられる過渡時には、吸気側の動弁系の動作のみを遅延させることにより、燃費の悪いバルブタイミング領域Ｂを迂回させながらの燃焼形態の切り換えが実現される。逆に、例えば、燃焼形態が内部ＥＧＲを増加させる燃焼形態からアトキンソンサイクルを利用した燃焼形態へと切り換えられる過渡時には、排気側の動弁系の動作のみを遅延させることにより、燃費の悪いバルブタイミング領域Ｂを迂回させながらの燃焼形態の切り換えが実現される。また、各燃焼形態間でハンチング等が発生した場合にも、迂回経路を燃費の悪いバルブタイミング領域Ｂに対して同一側の経路とすることができる。
【００５０】
次に、ＥＣＵ１００で実行されるバルブタイミング制御について、図７に示すバルブタイミング制御ルーチンのフローチャートに従って説明する。このルーチンは、設定時間毎に実行されるもので、ルーチンがスタートすると、ＥＣＵ１００は、先ず、ステップＳ２０１において、クランク角センサ３５、吸入空気量センサ３１等からの出力信号に基づき、エンジン運転状態を示すパラメータとしてエンジン回転数Ｎｅ、吸入空気量Ｇｎ等を取得する。
【００５１】
続くステップＳ２０２において、ＥＣＵ１００は、例えば、エンジン回転数Ｎｅ及び吸入空気量Ｇｎを用い、目標バルブタイミング設定用マップを参照して、吸，排気弁２５，２６に対する目標バルブタイミングθit，θetを演算する。
【００５２】
続くステップＳ２０３において、ＥＣＵ１００は、クランク角センサ３５及びカム位置センサ４０，４２等からの出力信号に基づき、現在の吸，排気弁２５，２６のバルブタイミングθi，θeを演算する。
【００５３】
そして、ステップＳ２０４に進むと、ＥＣＵ１００は、エンジン運転状態（エンジン回転数Ｎｅ、吸入空気量Ｇｎ）が、例えば、不連続領域Ａにあるか否かを調べる。
【００５４】
そして、ステップＳ２０４において、エンジン運転状態が不連続領域Ａにないと判定した場合、ＥＣＵ１００は、ステップＳ２０９に進む。
【００５５】
一方、ステップＳ２０４において、エンジン運転状態が不連続領域Ａにあると判定した場合、ＥＣＵ１００は、ステップＳ２０５に進み、現在のバルブタイミングθi，θeと目標バルブタイミングθit，θetとの差が設定値以上であるか否かを調べる。すなわち、ＥＣＵ１００は、バルブタイミングθi，θeと目標バルブタイミングθit，θetの差として、例えば、Θi−Θe座標平面上での角度差｜ΔΘ｜を求め、この角度差｜ΔΘ｜が設定閾値Θ０以上であるか否かを調べる。
【００５６】
そして、ＥＣＵ１００は、ステップＳ２０５において、角度差|ΔΘ｜が設定閾値Θ０未満であると判定した場合にはステップＳ２０９に進み、角度差｜ΔΘ｜が設定閾値Θ０以上であると判定した場合にはステップＳ２０６に進む。
【００５７】
ステップＳ２０５からステップＳ２０６に進むと、ＥＣＵ１００は、吸気側の目標バルブタイミングθitが領域Ｂに対して遅角側に位置するか否か（すなわち、現在の燃焼形態がアトキンソンサイクルを利用した燃焼形態であるか否か）を調べる。
【００５８】
そして、ＥＣＵ１００は、ステップＳ２０６において、目標バルブタイミングθitが遅角側にあると判定した場合にはステップＳ２０７に進み、目標バルブタイミングθitが進角側にあると判定した場合にはステップＳ２０８に進む。
【００５９】
ステップＳ２０６からステップＳ２０７に進むと、ＥＣＵ１００は、現在のバルブタイミングθiと目標バルブタイミングθitとの関係に基づいて仮目標バルブタイミングθit’を設定した後、ステップＳ２０９に進む。すなわち、ＥＣＵ１００は、ステップＳ２０７において、例えば、図８（ａ）に示すように、現在のバルブタイミングθiと目標バルブタイミングθitとの１０％点を仮目標バルブタイミングθit’として設定する。
【００６０】
一方、ステップＳ２０６からステップＳ２０８に進むと、ＥＣＵ１００は、現在のバルブタイミングθeと目標バルブタイミングθetとの関係に基づいて仮目標バルブタイミングθet’を設定した後、ステップＳ２０９に進む。すなわち、ＥＣＵ１００は、ステップＳ２０８において、現在のバルブタイミングθeと目標バルブタイミングθetとの１０％点を仮目標バルブタイミングθet’として設定する。
【００６１】
そして、ステップＳ２０４、ステップＳ２０５、ステップＳ２０７、或いは、ステップＳ２０８からステップＳ２０９に進むと、ＥＣＵ１００は、吸，排気弁２５，２６に対するバルブタイミング制御を行った後、ルーチンを抜ける。すなわち、仮目標バルブタイミングθit’が設定されていない場合、ＥＣＵ１００は、バルブタイミングθiが目標バルブタイミングθitに収束するよう、カム角制御弁２８inをデューティ制御により駆動し、可変バルブタイミング機構２７inをフィードバック制御する。一方、仮目標バルブタイミングθit’が設定されている場合、ＥＣＵ１００は、バルブタイミングθiが仮目標バルブタイミングθit’に収束するよう、カム角制御弁２８inをデューティ制御により駆動し、可変バルブタイミング機構２７inをフィードバック制御する。また、仮目標バルブタイミングθet’が設定されていない場合、ＥＣＵ１００は、バルブタイミングθeが目標バルブタイミングθetに収束するよう、カム角制御弁２８exをデューティ制御により駆動し、可変バルブタイミング機構２７exをフィードバック制御する。一方、仮目標バルブタイミングθet’が設定されている場合、ＥＣＵ１００は、バルブタイミングθeが仮目標バルブタイミングθet’に収束するよう、カム角制御弁２８exをデューティ制御により駆動し、可変バルブタイミング機構２７exをフィードバック制御する。
【００６２】
このような実施形態によれば、例えば、アトキンソンサイクルを利用した燃焼形態と内部ＥＧＲを増加させる燃焼形態との切り換えの過渡時には、燃費の悪いバルブタイミング領域Ｂを迂回させながら燃焼形態を切り換えるので、目標バルブタイミングθit，θetが２つの燃焼形態間で交互に切り替わるハンチング等が発生した場合においても、バルブタイミングθi，θeが燃費の悪いバルブタイミング領域Ｂ内に収束する等の不具合を解消することができる。
【００６３】
例えば、図８（ａ），（ｂ）及び図９に示すように、エンジン運転状態が不連続領域Ａにあり、エンジン１の燃焼形態がアトキンソンサイクルを利用した燃焼形態から内部ＥＧＲを増加させる燃焼形態へと変化する過渡時において、角度差｜ΔΘ｜が設定閾値Θ０以上である場合には、仮目標バルブタイミングθit’が領域Ｂに対して遅角側に設定される。これにより、バルブタイミングθi，θeは領域Ｂから大きくオフセットされる（例えば、図９のタイミングt0〜t3間の推移を参照）。これにより、仮にハンチング等が発生した場合にも、バルブタイミングθi，θeの領域Ｂ内への収束が回避される。そして、角度差｜ΔΘ｜が設定閾値Θ０未満となった場合、バルブタイミングθi，θeは速やかに目標バルブタイミングθit，θetへと収束され（例えば、図９中のタイミングt3〜t4間の推移を参照）、燃焼形態が切り換えられる。そして、一旦燃焼形態が切り換えられると、上述と逆の作用により、仮目標バルブタイミングθet’が領域Ｂに対して遅角側に設定される。これにより、仮にハンチング等が発生した場合にも、バルブタイミングθi，θeは領域Ｂ内に収束されることなく領域Ｂから大きくオフセットされる。
【符号の説明】
【００６４】
１  …  エンジン
１９  …  吸気カム軸
２０  …  排気カム軸
２１  …  クランクプーリ
２２  …  タイミングベルト
２３  …  吸気カムプーリ
２４  …  排気カムプーリ
２５  …  吸気弁
２６  …  排気弁
２７in  …  可変バルブタイミング機構
２７ex  …  可変バルブタイミング機構
２８in  …  カム角制御弁
２８ex  …  カム角制御弁
３１  …  吸入空気量センサ
３４  …  クランクロータ
３５  …  クランク角センサ
３９  …  カムロータ
４０  …  カム位置センサ
４１  …  カムロータ
４２  …  カム位置センサ
１００  …  エンジン制御ユニット（目標バルブタイミング設定手段、駆動制御手段、仮目標バルブタイミング設定手段）
【図１】
2012062827.tif 000003
【図２】
2012062827.tif 000004
【図３】
2012062827.tif 000005
【図４】
2012062827.tif 000006
【図５】
2012062827.tif 000007
【図６】
2012062827.tif 000008
【図７】
2012062827.tif 000009
【図８】
2012062827.tif 000010
【図９】
2012062827.tif 000011