(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気バルブまたは排気バルブの作動特性を連続的に可変にする可変動弁装置を備える内燃機関の制御装置において、
前記可変動弁装置の目標作動状態に応じてシリンダ残留ガス相関パラメータ（ＰＩＥＧＲ１）を算出する手段と、
前記可変動弁装置の実際の作動状態の前記目標作動状態への収束割合を算出する手段と、
前記シリンダ残留ガス相関パラメータ（ＰＩＥＧＲ１）と前記収束割合とに基づいて、シリンダに導入される新気吸気量を算出する手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記新気吸気量を算出する手段が、前記シリンダ残留ガス相関パラメータ（ＰＩＥＧＲ１）に対し、前記収束割合に基づいて位相遅れ補正を施すことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記新気吸気量を算出する手段が、前記収束割合に基づき設定される加重重みに基づき前記シリンダ残留ガス相関パラメータ（ＰＩＥＧＲ１）を加重平均することを特徴とする請求項２記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記可変動弁装置の基準作動状態に対応する基準シリンダ残留ガス相関パラメータ（ＰＩＥＧＲ０）を算出する手段を備え、
前記新気吸気量を算出する手段が、前記シリンダ残留ガス相関パラメータ（ＰＩＥＧＲ１）と、前記基準シリンダ残留ガス相関パラメータ（ＰＩＥＧＲ０）と、前記収束割合とに基づき補間演算を行うことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
基準シリンダ残留ガス相関パラメータ（ＰＩＥＧＲ０）を算出する手段が、前記シリンダ残留ガス相関パラメータの変曲点及び／又は極値に対応する作動状態を前記基準の作動状態とすることを特徴とする請求項４記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記可変動弁装置の目標作動状態が機関負荷と機関回転速度とに応じて決定される構成であって、
前記シリンダ残留ガス相関パラメータ（ＰＩＥＧＲ１）を算出する手段が、機関負荷と機関回転速度とに応じてシリンダ残留ガス相関パラメータを記憶するマップとして、機関負荷及び機関回転速度に対応する目標作動状態に制御されたときのシリンダ残留ガス相関パラメータを記憶するマップを備え、前記マップからそのときの機関負荷及び機関回転速度に対応するシリンダ残留ガス相関パラメータを検索することで、目標作動状態に対応するシリンダ残留ガス相関パラメータ（ＰＩＥＧＲ１）を算出することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記可変動弁装置がバルブタイミングを連続的に可変とする装置であって、バルブタイミングの進角量を前記作動状態とすることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
前記算出された新気吸気量に基づいて点火時期及び／又は燃料噴射量を決定する手段を備えたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の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、内燃機関の制御装置に関し、詳しくは、バルブタイミング及び／又はバルブリフト及び／又は作動角を可変にする可変動弁装置を備える内燃機関において、新気吸気量に応じた機関の制御技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、機関の吸気管負圧と機関回転速度とから基本燃料噴射量を求める構成のＤジェトロ方式と呼ばれる電子制御燃料噴射装置が知られている（特開昭５９−２０６６２４号公報等参照）。また、吸・排気バルブのバルブタイミング及び／又はバルブリフト及び／又は作動角を可変にする可変動弁装置が知られており、例えば、特開平１０−０６８３０６号公報に開示されるものでは、クランクシャフトに対するカムシャフトの位相を調整することで、バルブタイミングを進・遅角制御する構成となっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記Ｄジェトロ方式の電子制御燃料噴射装置において、吸気管圧力（ブースト）は、吸入新気分圧力とシリンダ残留ガス圧力との総圧力として検出されるが、可変動弁装置を組み合わせた場合、バルブタイミング及び／又はバルブリフト及び／又は作動角が変更されることでシリンダ残留ガス圧力が変化するため、同じ吸気管圧力でもそのときの可変動弁装置の作動状態によって吸気管圧力のうちの吸入新気分圧力が不明となり、真の吸入新気分圧力（新気吸気量）に見合った噴射量をできなくなって、空燃比ずれが生じてしまうという問題があった。
【０００４】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、吸気バルブまたは排気バルブの作動特性の変更に伴うシリンダ残留ガス圧力の変化に対応して新気吸気量を正しく検出することができるようにして、機関の制御精度を向上させることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
そのため、請求項１記載の発明は、吸気バルブまたは排気バルブの作動特性を連続的に可変にする可変動弁装置を備える内燃機関の制御装置において、前記可変動弁装置の目標作動状態に応じてシリンダ残留ガス相関パラメータ（ＰＩＥＧＲ１）を算出する手段と、前記可変動弁装置の実際の作動状態の前記目標作動状態への収束割合を算出する手段と、前記シリンダ残留ガス相関パラメータ（ＰＩＥＧＲ１）と前記収束割合とに基づいて、シリンダに導入される新気吸気量を算出する手段と、を備えることを特徴とする。
【０００６】
かかる構成によると、可変動弁装置の作動状態の変化に対応できるように、そのときの目標作動状態に応じてシリンダ残留ガス相関パラメータ（ＰＩＥＧＲ１）を演算させるが、目標の変化に対して実際の作動状態は遅れて変化し、目標と実際の作動状態との間には過渡的に偏差を生じる。そこで、目標作動状態に応じて演算したシリンダ残留ガス相関パラメータ（ＰＩＥＧＲ１）に、実際の作動状態の応答遅れに対応する補正を施すことで、実際の作動状態に見合ったシリンダ残留ガス相関パラメータを求める。ここで、実際の作動状態の目標値に対する収束割合（収束割合＝実際の作動状態／目標作動状態）に基づき、目標値に対応して演算されるシリンダ残留ガス相関パラメータ（ＰＩＥＧＲ１）をそのときの実際の作動状態に対応する値に補正する。そして、実際の作動状態に対応するシリンダ残留ガス相関パラメータから新気吸気量が算出される。
【０００７】
請求項２記載の発明では、前記新気吸気量を算出する手段が、前記シリンダ残留ガス相関パラメータ（ＰＩＥＧＲ１）に対し、前記収束割合に基づいて位相遅れ補正を施すことを特徴とする。かかる構成によると、実際の作動状態が目標の変化に対して遅れて追従することから、目標値に対応して演算されるシリンダ残留ガス相関パラメータ（ＰＩＥＧＲ１）に対し、収束割合に基づき位相遅れ補正を施して、実際の作動状態の応答遅れに対応させる。
【０００８】
請求項３記載の発明では、前記新気吸気量を算出する手段が、前記収束割合に基づき設定される加重重みに基づき前記シリンダ残留ガス相関パラメータ（ＰＩＥＧＲ１）を加重平均することを特徴とする。かかる構成によると、目標値に対応して演算されたシリンダ残留ガス相関パラメータ（ＰＩＥＧＲ１）を加重平均することで、目標値に対する実際の作動状態の遅れに対応するための位相遅れ補正を施し、実際の作動状態に対応するシリンダ残留ガス相関パラメータを求める。
【０００９】
請求項４記載の発明では、前記可変動弁装置の基準作動状態に対応する基準シリンダ残留ガス相関パラメータ（ＰＩＥＧＲ０）を算出する手段を備え、前記新気吸気量を算出する手段が、前記シリンダ残留ガス相関パラメータ（ＰＩＥＧＲ１）と、前記基準シリンダ残留ガス相関パラメータ（ＰＩＥＧＲ０）と、前記収束割合とに基づき補間演算を行うことを特徴とする。かかる構成によると、予め設定される基準の作動状態であると仮定した場合の基準シリンダ残留ガス相関パラメータ（ＰＩＥＧＲ０）と、そのときの目標作動状態に対応するシリンダ残留ガス相関パラメータ（ＰＩＥＧＲ１）と、前記収束割合とに基づく補間演算により、実際の作動状態に対応するシリンダ残留ガス相関パラメータが演算され、実際の作動状態が目標に収束すれば、目標作動状態に対応して演算されたシリンダ残留ガス相関パラメータ（ＰＩＥＧＲ１）が、そのまま実際の作動状態に対応するシリンダ残留ガス相関パラメータ（ＰＩＥＧＲ）として設定されることになる。
【００１０】
請求項５記載の発明では、基準シリンダ残留ガス相関パラメータ（ＰＩＥＧＲ０）を算出する手段が、前記シリンダ残留ガス相関パラメータの変曲点及び／又は極値に対応する作動状態を前記基準の作動状態とすることを特徴とする。かかる構成によると、変曲点及び／又は極値（極大値・極小値）における基準シリンダ残留ガス相関パラメータ（ＰＩＥＧＲ０）と、目標作動状態に対応するシリンダ残留ガス相関パラメータ（ＰＩＥＧＲ１）と、前記収束割合とに基づく補間演算により、実際の作動状態に対応するシリンダ残留ガス相関パラメータ（ＰＩＥＧＲ）が求められる。
【００１１】
請求項６記載の発明では、前記可変動弁装置の目標作動状態が機関負荷と機関回転速度とに応じて決定される構成であって、前記シリンダ残留ガス相関パラメータ（ＰＩＥＧＲ１）を算出する手段が、機関負荷と機関回転速度とに応じてシリンダ残留ガス相関パラメータを記憶するマップとして、機関負荷及び機関回転速度に対応する目標作動状態に制御されたときのシリンダ残留ガス相関パラメータを記憶するマップを備え、前記マップからそのときの機関負荷及び機関回転速度に対応するシリンダ残留ガス相関パラメータを検索することで、目標作動状態に対応するシリンダ残留ガス相関パラメータ（ＰＩＥＧＲ１）を算出することを特徴とする。かかる発明によると、そのときの機関負荷及び機関回転速度に対応するシリンダ残留ガス相関パラメータをマップから検索することで、目標作動状態に対応するシリンダ残留ガス相関パラメータ（ＰＩＥＧＲ１）が求められ、この目標作動状態に対応するシリンダ残留ガス相関パラメータ（ＰＩＥＧＲ１）を、実際の作動状態の目標値に対する収束割合に基づいて補正することで、過渡状態におけるシリンダ残留ガス相関パラメータが求められる。
【００１２】
請求項７記載の発明では、前記可変動弁装置がバルブタイミングを連続的に可変とする装置であって、バルブタイミングの進角量を前記作動状態とする構成とした。かかる構成によると、可変動弁装置がバルブタイミングを進角制御する構成であり、目標作動状態を目標進角量とし、実際の作動状態を実際の進角量として、実際の進角量に対応するシリンダ残留ガス相関パラメータ（新気吸気量）が求められる。
【００１３】
請求項８記載の発明では、前記算出された新気吸気量に基づいて点火時期及び／又は燃料噴射量を決定する手段を備えたことを特徴とする。かかる構成によると、可変動弁装置の目標作動状態に対応して演算されたシリンダ残留ガス相関パラメータに基づき実際の作動状態に対応するシリンダ残留ガス相関パラメータを求め、この実際の作動状態に対応するシリンダ残留ガス相関パラメータに基づく新気吸気量から、点火時期及び／又は燃料噴射量が決定される。
【００１４】
【発明の効果】
請求項１，６記載の発明によると、可変動弁装置の目標作動状態に対応するシリンダ残留ガス相関パラメータに対し、実際の作動状態の応答遅れに対応する補正を、実際の作動状態の目標作動状態への収束割合に基づき施して、最終的に新気吸気量を求めるので、可変動弁装置の過渡状態においても実際の作動状態に見合ったシリンダ残留ガス相関パラメータから新気吸気量を求めることができるという効果がある。
【００１５】
請求項２，３記載の発明によると、目標作動状態に対応して求めたシリンダ残留ガス相関パラメータに位相遅れ補正を施す（加重平均する）ことで、目標変化に対して遅れる実際の作動状態に対応するシリンダ残留ガス相関パラメータを簡易に求めることができるという効果がある。
【００１６】
請求項４記載の発明によると、目標作動状態に遅れて変化する実際の作動状態に対応するシリンダ残留ガス相関パラメータを、目標作動状態におけるシリンダ残留ガス相関パラメータと、基準の作動状態に応じた基準シリンダ残留ガス相関パラメータと、前記収束割合とに基づく補間演算によって容易に求めることができるという効果がある。
【００１７】
請求項５記載の発明によると、変曲点及び／又は極値（極小値・極大値）を補間演算の基準点とすることができ、実際の作動状態に対応するシリンダ残留ガス相関パラメータを補間演算によって精度良く求めることができるという効果がある。
【００１８】
請求項７記載の発明によると、可変動弁装置の目標作動状態に対する実際の作動状態の応答遅れに対応しつつ、バルブタイミングの変化に見合ったシリンダ残留ガス相関パラメータが求められ、請求項８記載の発明によると、実際の新気吸気量に対応して燃料噴射量を制御し、また、点火時期を制御できるという効果がある。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を説明する。図１は実施の形態における内燃機関のシステム構成図である。この図１において、車両に搭載される内燃機関１の各気筒の燃焼室には、エアクリーナ２，吸気通路３，モータで開閉駆動される電子制御式スロットル弁４を介して空気が吸入される。
【００２０】
各気筒の燃焼室内に燃料（ガソリン）を直接噴射する電磁式の燃料噴射弁５が設けられており、該燃料噴射弁５から噴射される燃料と前記吸入される空気とによって燃焼室内に混合気が形成される。燃料噴射弁５は、コントロールユニット２０から出力される噴射パルス信号によりソレノイドに通電されて開弁し、所定圧力に調圧された燃料を噴射する。そして、噴射された燃料は、吸気行程噴射の場合は燃焼室内に拡散して均質な混合気を形成し、また圧縮行程噴射の場合は点火栓６回りに集中的に層状の混合気を形成する。燃焼室内に形成される混合気は、点火栓６により着火燃焼する。
【００２１】
但し、内燃機関１を上記の直接噴射式ガソリン機関に限定するものではなく、吸気ポートに燃料を噴射する構成の機関であっても良い。機関１からの排気は排気通路７より排出され、該排気通路７には排気浄化用の触媒８が介装されている。また、燃料タンク９にて発生した蒸発燃料を燃焼処理する蒸発燃料処理装置が設けられている。
【００２２】
キャニスタ１０は、密閉容器内に活性炭などの吸着剤１１を充填したもので、燃料タンク９から延設される蒸発燃料導入管１２が接続されている。従って、燃料タンク９にて発生した蒸発燃料は、前記蒸発燃料導入管１２を通って、キャニスタ１０に導かれ吸着捕集される。また、キャニスタ１０には、新気導入口１３が形成されると共に、パージ配管１４が導出され、前記パージ配管１４には、コントロールユニット２０からの制御信号によって開閉が制御されるパージ制御弁１５が介装される。
【００２３】
上記構成において、パージ制御弁１５が開制御されると、機関１の吸入負圧がキャニスタ１０に作用する結果、新気導入口１３から導入される空気によってキャニスタ１０の吸着剤１１に吸着されていた蒸発燃料がパージされ、パージエアがパージ配管１４を通って吸気通路３のスロットル弁４下流に吸入され、その後、機関１の燃焼室内で燃焼処理される。
【００２４】
また、可変動弁装置４０が、吸気側のカムシャフト４１に設けられている。前記可変動弁装置４０は、クランクシャフトに対するカムシャフト４１の位相を変化させることで、作動角一定のまま吸気バルブのバルブタイミングを変化させるものであり、可変動弁装置４０を作動させることで非作動時の最遅角位置から吸気バルブのバルブタイミングが進角され、排気バルブの開期間と吸気バルブの開期間とが重なる期間であるバルブオーバーラップ量が増大するようになっている。
【００２５】
前記可変動弁装置４０として、本実施形態ではベーン式の可変動弁装置を使用する。前記ベーン式の可変動弁装置は、図２に示すように、クランクシャフト（図示省略）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、カムシャフト４１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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。前記回転部材５３は、カムシャフト４１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。
【００２８】
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。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。
【００２９】
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。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。
【００３０】
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。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。
【００３１】
コントロールユニット２０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。
【００３２】
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、吸気バルブの開時期が遅くなり、排気バルブとのオーバーラップが小さくなる。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。
【００３３】
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、吸気バルブの開時期が早くなり（進角され）、排気バルブとのオーバーラップが大きくなる。前記コントロールユニット２０は、カムスプロケット５１とカムシャフトとの回転位相（進角量）の検出値ＶＴＣＮＯＷと、運転状態（負荷・回転）に応じて設定した目標値ＶＴＣＴＲＧ（目標進角量）とを一致させるためのフィードバック補正分ＰＩＤＤＴＹを比例・積分・微分（ＰＩＤ）動作によって設定し、所定のベースデューティ比ＢＡＳＥＤＴＹ（中立制御値）とフィードバック補正分ＰＩＤＤＴＹとの加算結果を最終的なデューティ比ＶＴＣＤＴＹとし、該デューティ比ＶＴＣＤＴＹの制御信号を電磁アクチュエータ９９に出力する。
【００３４】
つまり、前記回転位相を遅角方向へ変化させる必要がある場合には、前記フィードバック補正分ＰＩＤＤＴＹによりデューティ比が減少され、オイルポンプ９７から圧送された作動油が遅角側油圧室８３に供給されると共に、進角側油圧室８２内の作動油がオイルパン９６内に排出されるようになり、逆に、前記回転位相を進角方向へ変化させる必要がある場合には、前記フィードバック補正分ＰＩＤＤＴＹによりデューティ比が増大され、作動油が進角側油圧室８２内に供給されると共に、遅角側油圧室８３内の作動油がオイルパン９６に排出されるようになる。そして、前記回転位相を現状の状態に保持する場合には、前記フィードバック補正分ＰＩＤＤＴＹの絶対値が減ることで、ベースデューティ比付近のデューティ比に戻るよう制御される。
【００３５】
但し、可変動弁装置４０を上記構成のベーン式可変動弁装置に限定するものではなく、他の構成でバルブタイミングを可変とする可変動弁装置であっても良いし、また、バルブタイミングと共に、又は、バルブタイミングを変化させることなくバルブリフト及び／又は作動角を可変とする可変動弁装置であっても良い。また、可変動弁装置４０が、吸気バルブに代えて又は吸気バルブの共に、排気バルブのバルブタイミング及び／又はバルブリフト及び／又は作動角を可変とする構成であっても良い。
【００３６】
コントロールユニット２０は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，Ａ／Ｄ変換器及び入出力インターフェイス等を含んで構成されるマイコンを備え、各種センサからの入力信号を受け、これらに基づいて演算処理して、燃料噴射弁５，点火栓６，パージ制御弁１５及び可変動動弁装置４０などの作動を制御する。前記各種センサとして、機関１のクランク角を検出するクランク角センサ２１、カム軸から気筒判別信号を取り出すカムセンサ２２が設けられており、前記クランク角センサ２１からの信号に基づき機関の回転速度Ｎｅが算出される。
【００３７】
この他、吸気コレクタ部１７で機関１の吸入負圧（吸気管圧力）を検出するブーストセンサ２３、アクセルペダルの踏込み量（アクセル開度）ＡＰＳを検出するアクセルセンサ２４、スロットル弁４の開度ＴＶＯを検出するスロットルセンサ２５、機関１の冷却水温Ｔｗを検出する水温センサ２６、排気中の酸素濃度に応じて燃焼混合気の空燃比を検出する空燃比センサ２７、車速ＶＳＰを検出する車速センサ２８などが設けられている。
【００３８】
前記コントロールユニット２０は、前記ブーストセンサ２３で検出される吸入負圧ＰＢ（吸気管圧力）とクランク角センサ２１からの信号に基づき算出される機関回転速度Ｎｅに基づき、新気吸入空気量に見合った基本燃料噴射量を演算し、該基本燃料噴射量に応じて燃料噴射弁５を制御する。具体的には、基本燃料噴射量Ｔｐを、定数KCOND、吸入負圧ＰＢ、シリンダ残留ガス相関パラメータPIEGR、吸気温補正値KTAHOSに基づき、
Ｔｐ＝KCOND×（ＰＢ−PIEGR）×KTAHOS
として算出する。
【００３９】
前記シリンダ残留ガス相関パラメータPIEGRは、ブーストセンサ２３で検出される吸入負圧のうちの新気吸入割合（新気吸入効率）で変化するシリンダ残留ガス圧力に相当するものであり、ＰＢ−PIEGRとして吸入新気分圧力（新気吸気量）が求められることになる。前記シリンダ残留ガス相関パラメータPIEGRは、図３に示すようにして算出される。図３において、最遅角時補正値演算部１０１には、予め吸入負圧ＰＢ（機関負荷）及び機関回転速度Ｎｅに対応してバルブタイミングの最遅角時（基準作動状態）の基準シリンダ残留ガス相関パラメータPIEGR０を記憶する最遅角時マップが備えられており、該最遅角時マップを参照してそのときの吸入負圧ＰＢ（機関負荷）及び機関回転速度Ｎｅに対応する基準シリンダ残留ガス相関パラメータPIEGR０を検索する。前記マップは、バルブタイミングを最遅角に固定した状態での運転条件の変化による新気吸入割合の変化を示すものである。
【００４０】
一方、目標時補正値演算部１０２には、吸入負圧ＰＢ（機関負荷）及び機関回転速度Ｎｅに対応する前記可変動動弁装置４０の目標進角量ＶＴＣＴＲＧ（目標作動状態）に対応してシリンダ残留ガス相関パラメータPIEGR１を記憶する目標進角時マップが備えられており、該目標進角時マップを参照してそのときの吸入負圧ＰＢ（機関負荷）及び機関回転速度Ｎｅに対応するシリンダ残留ガス相関パラメータPIEGR１を検索する。前記マップは、運転条件（負荷・回転）毎に、そのときの運転条件に対応する目標値にバルブタイミングが制御された状態での新気吸入割合を示すものである。
【００４１】
補間演算部１０３は、前記基準シリンダ残留ガス相関パラメータPIEGR０・シリンダ残留ガス相関パラメータPIEGR１、目標進角量ＶＴＣＴＲＧ（目標作動状態）及び実際の進角量ＶＴＣＮＯＷ（実際の作動状態）を入力し、これらに基づく補間演算により、そのときの実際の進角量ＶＴＣＮＯＷ（実際の作動状態）に対応するシリンダ残留ガス相関パラメータPIEGRを求める。
【００４２】
前記実際の進角量ＶＴＣＮＯＷは、カムセンサ２２からの検出信号とクランク角センサ２１からの検出信号との角度位相差として求められ、可変動弁装置４０の非作動状態（基準作動状態）での位置である最遅角位置（初期位置）を０°で示し、該最遅角位置からの進角量がＶＴＣＮＯＷとして求められるようにしてある。
【００４３】
前記補間演算は、以下の式に従って行われる。
PIEGR＝PIEGR０＋（PIEGR１−PIEGR０）×VTCNOW／VTCTRG
上記演算によると、実際の進角量ＶＴＣＮＯＷの目標ＶＴＣＴＲＧへの収束割合を示すＶＴＣＮＯＷ／ＶＴＣＴＲＧが、実際の進角量ＶＴＣＮＯＷが目標ＶＴＣＴＲＧに一致していて「１」であれば、PIEGR＝PIEGR１となる。
【００４４】
一方、目標進角量ＶＴＣＴＲＧの変化に対して実際の進角量ＶＴＣＮＯＷは応答が遅れるから、例えば目標進角量ＶＴＣＴＲＧが増大変化すると、過渡的に収束割合ＶＴＣＮＯＷ／ＶＴＣＴＲＧが１よりも小さくなり、このＶＴＣＮＯＷ／ＶＴＣＴＲＧをPIEGR１−PIEGR０に乗算することで、実際の進角量ＶＴＣＮＯＷに対応するシリンダ残留ガス相関パラメータPIEGR（新気吸入割合）が直線補間によって求められることになる。
【００４５】
上記のように、目標進角量ＶＴＣＴＲＧのときのシリンダ残留ガス相関パラメータPIEGR１と、最遅角時のときの基準シリンダ残留ガス相関パラメータPIEGR０とに基づく直線補間で、実際の進角量ＶＴＣＮＯＷでのシリンダ残留ガス相関パラメータPIEGRを求める構成であれば、可変動弁装置４０における目標進角量ＶＴＣＴＲＧの切換えに対応して適正なシリンダ残留ガス相関パラメータPIEGRを設定できると共に、バルブタイミングの過渡変化時においても実際の進角量ＶＴＣＮＯＷに対応したシリンダ残留ガス相関パラメータPIEGRを設定でき、実際の吸入新気分圧力に見合った燃料噴射量が設定でき、空燃比制御精度を維持できる。
【００４６】
また、例えば吸入負圧ＰＢ及び機関回転速度Ｎｅに応じて点火時期を演算する構成の場合には、前記シリンダ残留ガス相関パラメータPIEGRから点火時期の補正係数を演算し、吸入負圧ＰＢ及び機関回転速度Ｎｅから求めた点火時期を、前記補正係数で補正設定する構成とすれば良く、また、ブーストセンサ２３で検出された吸入負圧ＰＢをシリンダ残留ガス相関パラメータPIEGRだけ減算補正し、該補正後の吸入負圧ＰＢに基づいて点火時期を演算させるようにすると良い。
【００４７】
また、可変動弁装置４０がバルブリフトを可変とする構成である場合には、基準のバルブリフト量（例えば最少リフト量）に固定される場合の基準シリンダ残留ガス相関パラメータPIEGR０を演算させると共に、目標のバルブリフト量でのシリンダ残留ガス相関パラメータPIEGR１を演算させ、これらとバルブリフト量の収束割合とによる直線補間で、実際のバルブリフト量に対応するシリンダ残留ガス相関パラメータPIEGRを求める構成とすれば良い。
【００４８】
尚、前記シリンダ残留ガス相関パラメータPIEGRに対して、背圧や大気圧による補正を施すようにしても良い。ところで、上記のように直線補間により可変動弁装置４０の実際の作動状態に対応するシリンダ残留ガス相関パラメータPIEGRを求める構成の場合、作動状態（進角量）の変化に対してシリンダ残留ガス相関パラメータPIEGR（新気吸入割合）が変曲点や極値（極大値・極小値）をもつ場合には、直線補間の精度が悪化してしまう。
【００４９】
そこで、前記変曲点や極値（極大値・極小値）をもつ場合に対応してシリンダ残留ガス相関パラメータPIEGRを演算する実施形態を、図４に従って説明する。図４において、マップ補正値演算部１１１には、前記最遅角時補正値演算部１０１に備えられたマップと同様に最遅角時（基準作動状態）のシリンダ残留ガス相関パラメータPIEGRを記憶する最遅角時マップ、及び、目標時補正値演算部１０２に備えられたマップと同様に、運転条件毎の目標進角量ＶＴＣＴＲＧ（目標作動状態）に対応してシリンダ残留ガス相関パラメータPIEGRを記憶する目標進角時マップが備えられると共に、運転条件毎に進角量変化に対してシリンダ残留ガス相関パラメータPIEGR（新気吸入割合）が変曲点となる進角量ＶＴＣＭＩＤでのシリンダ残留ガス相関パラメータPIEGRを記憶する変曲点マップが備えられる。
【００５０】
ここでは、進角量変化に対してシリンダ残留ガス相関パラメータPIEGR（新気吸入割合）が１つの変曲点をもつものとして１つの変曲点マップが備えられる。マップ選択部１１２は、前記最遅角時マップ，目標進角時マップ及び変曲点マップの中から、直線補間に用いる２つのマップを選択する。具体的には、下記ａの条件が成立するときには、最遅角時マップ及び変曲点マップを選択し、下記ｂの条件が成立するときには、変曲点マップ及び目標進角時マップを選択する。
【００５１】
ａ：０≦ＶＴＣＮＯＷ＜ＶＴＣＭＩＤ
ｂ：ＶＴＣＭＩＤ≦ＶＴＣＮＯＷ≦ＶＴＣＴＲＧ
即ち、実際の進角量ＶＴＣＮＯＷが、最遅角状態である０（第１の基準作動状態）から変曲点（第２の基準作動状態）までの間であるときには、最遅角時に対応するシリンダ残留ガス相関パラメータPIEGRと変曲点の進角量ＶＴＣＭＩＤに対応するシリンダ残留ガス相関パラメータPIEGRとから、実際の進角量ＶＴＣＮＯＷに対応するシリンダ残留ガス相関パラメータPIEGRを直線補間で求める。また、目標進角量ＶＴＣＴＲＧが、変曲点の進角量ＶＴＣＭＩＤよりも大きく、実際の進角量ＶＴＣＮＯＷが進角量ＶＴＣＭＩＤと目標進角量ＶＴＣＴＲＧとの間であるときには、変曲点の進角量ＶＴＣＭＩＤに対応するシリンダ残留ガス相関パラメータPIEGRと目標進角量ＶＴＣＴＲＧに対応するシリンダ残留ガス相関パラメータPIEGRとから、実際の進角量ＶＴＣＮＯＷに対応するシリンダ残留ガス相関パラメータPIEGRを直線補間で求める。
【００５２】
上記マップ選択部１１２によるマップ選択結果は、前記マップ補正値演算部１１１に出力され、選択されたマップそれぞれからそのときの負荷（ＰＢ）及び回転に対応するシリンダ残留ガス相関パラメータPIEGR０，PIEGR１を検索して出力する。尚、最遅角時マップ及び変曲点マップが選択されるときには、最遅角時マップの検索結果をPIEGR０とし、変曲点マップの検索結果をPIEGR１として出力する一方、変曲点マップ及び目標進角時マップが選択されるときには、変曲点マップの検索結果をPIEGR０とし、目標進角時マップの検索結果をPIEGR１として出力するようにしてある。
【００５３】
マップ補正値演算部１１２から出力されるシリンダ残留ガス相関パラメータPIEGR０，PIEGR１は、補間演算部１１３に入力され、該補間演算部１１３では、前記ａ，ｂのいずれの条件が成立しているか、換言すれば、どのマップが選択されたかによって、以下の補間演算式のいずれか一方を選択し、実際の進角量ＶＴＣＮＯＷに対応するシリンダ残留ガス相関パラメータPIEGRを直線補間で求める。
【００５４】
ａ条件成立時（最遅角時マップ及び変曲点マップ選択時）
PIEGR＝PIEGR０＋（PIEGR１−PIEGR０）×VTCNOW／VTCMID
ｂ条件成立時（変曲点マップ及び目標進角時マップ選択時）
PIEGR＝PIEGR０＋（PIEGR１−PIEGR０）×VTCNOW／VTCTRG
尚、進角量変化に対してシリンダ残留ガス相関パラメータPIEGR（新気吸入割合）が１つの極値（極大値又は極小値）をもつ場合にも、上記と同様にして実際の進角量ＶＴＣＮＯＷに対応するシリンダ残留ガス相関パラメータPIEGRを直線補間で求めることができる。また、進角量変化に対してシリンダ残留ガス相関パラメータPIEGR（新気吸入割合）が複数の変曲点及び／又は極値（極大値又は極小値）をもつ場合には、その変曲点又は極値となる進角量ＶＴＣＭＩＤ毎にシリンダ残留ガス相関パラメータを記憶するマップを備えるようにすることで、直線補間の演算精度を維持でき、更に、３つ以上のマップから検索したシリンダ残留ガス相関パラメータPIEGRに基づき曲線補間を行って、実際の進角量ＶＴＣＮＯＷに対応するシリンダ残留ガス相関パラメータPIEGRを求めるようにしても良い。
【００５５】
次に、図５に従って、目標進角量ＶＴＣＴＲＧに対応するシリンダ残留ガス相関パラメータPIEGRに対する位相遅れ補正によって、実際の進角量ＶＴＣＮＯＷに対応するシリンダ残留ガス相関パラメータPIEGRを求める実施の形態を説明する。図５において、最遅角時補正値演算部１２１には、予め吸入負圧ＰＢ（機関負荷）及び機関回転速度Ｎｅに対応して最遅角時（基準作動状態）の基準シリンダ残留ガス相関パラメータPIEGR０を記憶する最遅角時マップが備えられており、該最遅角時マップを参照してそのときの吸入負圧ＰＢ（機関負荷）及び機関回転速度Ｎｅに対応する基準シリンダ残留ガス相関パラメータPIEGR０を検索する。
【００５６】
一方、目標時補正値演算部１２２には、吸入負圧ＰＢ（機関負荷）及び機関回転速度Ｎｅに対応する前記可変動動弁装置４０の目標進角量ＶＴＣＴＲＧ（目標作動状態）に対応してシリンダ残留ガス相関パラメータPIEGR１を記憶する目標進角時マップが備えられており、該目標進角時マップを参照してそのときの吸入負圧ＰＢ（機関負荷）及び機関回転速度Ｎｅに対応するシリンダ残留ガス相関パラメータPIEGR１を検索する。
【００５７】
補正値切換え部１２３には、前記可変動動弁装置４０の作動許可フラグ＃ｆＶＴＣＫＴが入力され、作動許可フラグ＃ｆＶＴＣＫＴが１であって前記可変動動弁装置４０の作動が許可される状態では、前記目標進角時マップから検索されたシリンダ残留ガス相関パラメータPIEGR１をシリンダ残留ガス相関パラメータPIEGRａとして出力し、作動許可フラグ＃ｆＶＴＣＫＴが０であって前記可変動動弁装置４０の作動が許可されず最遅角状態に保持される状態では、前記最遅角時マップから検索されたシリンダ残留ガス相関パラメータPIEGR０をシリンダ残留ガス相関パラメータPIEGRａとして出力する。
【００５８】
過渡位相補正部１２４は、前記補正値切換え部１２３から出力されるシリンダ残留ガス相関パラメータPIEGRａを加重平均することで、目標進角量ＶＴＣＴＲＧの変化に対する実際の進角量ＶＴＣＮＯＷの遅れに対応するための位相遅れ補正を施し、実際の進角量ＶＴＣＮＯＷに対応するシリンダ残留ガス相関パラメータPIEGRを求める。具体的には、下式に従ってシリンダ残留ガス相関パラメータPIEGRａを加重平均する。
【００５９】
PIEGR＝（１−VTCTK）×PIEGRｚ＋VTCTK×PIEGRａ
上式において、VTCTKは加重重みを示す値であり、また、PIEGRｚは、加重平均値PIEGRの前回値である。前記加重重みVTCTKは、目標への収束割合を示すＶＴＣＮＯＷ／ＶＴＣＴＲＧに基づきテーブルを参照して設定される。
【００６０】
上記構成によると、目標進角量ＶＴＣＴＲＧに対応して求められるシリンダ残留ガス相関パラメータPIEGRａが加重平均されることで、目標進角量ＶＴＣＴＲＧの変化に対して遅れて変化する実際の進角量ＶＴＣＮＯＷに対応するシリンダ残留ガス相関パラメータPIEGRが求められる。また、目標進角量ＶＴＣＴＲＧ（目標進角量ＶＴＣＴＲＧに対応するシリンダ残留ガス相関パラメータPIEGR）のステップ的な変化に対して、実際の進角量ＶＴＣＮＯＷに対応するシリンダ残留ガス相関パラメータPIEGRを１次遅れ系で推定するので、進角量に対するシリンダ残留ガス相関パラメータPIEGR（新気吸入割合）の変化が直線的でない場合に、高い精度で実際の進角量ＶＴＣＮＯＷに対応するシリンダ残留ガス相関パラメータPIEGRを求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態における内燃機関のシステム構成図。
【図２】実施形態におけるベーン式可変動弁装置を示す断面図。
【図３】シリンダ残留ガス相関パラメータの演算処理の第１実施形態を示すブロック図。
【図４】シリンダ残留ガス相関パラメータの演算処理の第２実施形態を示すブロック図。
【図５】シリンダ残留ガス相関パラメータの演算処理の第３実施形態を示すブロック図。
【符号の説明】
１…内燃機関
３…吸気通路
４…スロットル弁
５…燃料噴射弁
６…点火栓
２０…コントロールユニット
２７…空燃比センサ
４０…可変動弁装置
【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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