(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノッキングが発生したときにノッキングを抑制するようにした内燃機関の制御装置において、機関吸気通路内にスロットル弁が配置され、ノッキングが発生したときに、可変動弁機構によって吸気弁の開口面積を減少させ、ノッキングが更に継続する場合に、可変動弁機構によって吸気弁の開口面積を更に減少させると共にスロットル弁開度を増加させることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
ノッキングが発生したときにノッキングを抑制するようにした内燃機関の制御装置において、吸気弁及び排気弁の少なくとも一方の作用角を変更するための可変動弁機構を設けると共に機関吸気通路内にスロットル弁を配置し、ノッキングが発生したときに、吸気弁の作用角を減少させると共にスロットル弁開度を増加させることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項３】
ノッキングが発生したときに、吸気弁の閉弁時期を進角させると共にスロットル弁開度を増加させることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
ノッキングが発生したときに、吸気弁の開弁時期を遅角させると共にスロットル弁開度を増加させることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
ノッキングが発生したときに、吸気弁及び排気弁のバルブオーバラップ期間を減少させると共にスロットル弁開度を増加させることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
ノッキングが発生したときにノッキングを抑制するようにした内燃機関の制御装置において、吸気弁及び排気弁の少なくとも一方の作用角を変更するための可変動弁機構を設けると共に機関吸気通路内にアイドルスピードコントロールバルブを配置し、ノッキングが発生したときに、吸気弁の作用角を減少させると共にアイドルスピードコントロールバルブ開度を増加させ、吸気弁及び排気弁のバルブオーバラップ期間を減少させることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項７】
ノッキングが発生したときに、吸気弁の閉弁時期を進角させると共にアイドルスピードコントロールバルブ開度を増加させることを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
ノッキングが発生したときに、吸気弁の開弁時期を遅角させると共にアイドルスピードコントロールバルブ開度を増加させることを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項９】
ノッキングが発生したときにノッキングを抑制するようにした内燃機関の制御装置において、ノッキングが発生したときに、可変動弁機構によって吸気弁の閉弁時期を進角させると共に吸入空気量の減少に伴うトルク変動を抑制するために吸気弁の開口面積を増加させ、ノッキングが発生したときの吸気弁の前記開口面積は、吸気弁の開弁時期と、進角後の吸気弁の閉弁時期と、要求吸入空気量とに基づき決定されることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項１０】
前記要求吸入空気量は、機関回転数と、吸気管圧力と、吸気弁の開弁時期と、進角前の吸気弁の閉弁時期と、増加前の吸気弁の開口面積とに基づき決定されることを特徴とする請求項９に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１１】
ノッキングが発生したときにノッキングを抑制するようにした内燃機関の制御装置において、ノッキングが発生したときに、可変動弁機構によって吸気弁の開弁時期を遅角させると共に吸入空気量の減少に伴うトルク変動を抑制するために吸気弁の開口面積を増加させ、ノッキングが発生したときの吸気弁の前記開口面積は、遅角後の吸気弁の開弁時期と、吸気弁の閉弁時期と、要求吸入空気量とに基づき決定されることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項１２】
前記要求吸入空気量は、機関回転数と、吸気管圧力と、遅角前の吸気弁の開弁時期と、吸気弁の閉弁時期と、増加前の吸気弁の開口面積とに基づき決定されることを特徴とする請求項１１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１３】
前記要求吸入空気量が実現されるように、スロットル弁開度を決定することを特徴とする請求項９から１２のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１４】
ノッキングが発生したときにノッキングを抑制するようにした内燃機関の制御装置において、機関吸気通路内にアイドルスピードコントロールバルブが配置され、ノッキングが発生したときに、可変動弁機構によって吸気弁の開口面積を減少させ、ノッキングが更に継続する場合に、可変動弁機構によって吸気弁の開口面積を更に減少させると共に吸入空気量の減少に伴うトルク変動を抑制するためにアイドルスピードコントロールバルブ開度を増加させ、ノッキングが発生したときに減少させた吸気弁の開口面積に対して、機関回転数と、吸気管圧力と、吸気弁の開弁時期と、吸気弁の閉弁時期と、減少前の吸気弁の開口面積に基づき決定された要求吸入空気量が実現されるように、アイドルスピードコントロールバルブ開度が決定されることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項１５】
ノッキングが発生したときにノッキングを抑制するようにした内燃機関の制御装置において、吸気弁及び排気弁の少なくとも一方の作用角を変更するための可変動弁機構を設けると共に機関吸気通路内にアイドルスピードコントロールバルブを配置し、ノッキングが発生したときに、吸気弁及び排気弁の少なくとも一方の作用角を変更すると共にトルク変動を抑制するためにアイドルスピードコントロールバルブ開度を変更し、ノッキングが発生したときに変更した吸気弁及び排気弁の少なくとも一方の作用角に対して、機関回転数と、吸気管圧力と、変更前の吸気弁及び排気弁の作用角とに基づき決定された要求吸入空気量が実現されるように、アイドルスピードコントロールバルブ開度が決定され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】
【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、詳しくは吸気弁及び排気弁の少なくとも一方の開口面積又は作用角を変更する可変動弁機構を備えた内燃機関の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ノッキングが発生したときにノッキングを抑制するようにした内燃機関の制御装置が知られている。この種の内燃機関の制御装置の例としては、例えば特開平１１−３６９０６号公報に記載されたものがある。特開平１１−３６９０６号公報に記載された内燃機関の制御装置では、ノッキングが発生したときに吸気弁の作用角を変更することによってノッキングを抑制するように内燃機関が制御されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
特開平１１−３６９０６号公報には、吸気弁の作用角を変更することによってノッキングを抑制する方法については開示されているものの、吸排気弁の開口面積を変更することによってノッキングを抑制する方法について開示されていない。つまり、特開平１１−３６９０６号公報に記載された内燃機関の制御装置では、ノッキングを抑制するために、吸排気弁の開口面積については考慮されていない。ところが、本発明者の実験により、吸排気弁の開口面積を変更することによってノッキングが抑制されることが発見されたのである。従って、本発明は特開平１１−３６９０６号公報に開示された方法とは異なる方法によってノッキングを抑制することができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【０００４】
また、特開平１１−３６９０６号公報に記載された内燃機関の制御装置では、ノッキングが発生したときに実圧縮比を低下させることによってノッキングが抑制されるものの、実圧縮比が低下せしめられるのに伴ってトルク変動が生じてしまう。一方、特開平１１−３６９０６号公報に記載された内燃機関の制御装置では、実圧縮比が低下せしめられるのに伴って発生するトルク変動について考慮がなされていない。従って、特開平１１−３６９０６号公報に記載された内燃機関の制御装置によっては、トルク変動を抑制しつつノッキングを抑制することができない。従って、本発明はトルク変動を抑制しつつノッキングを抑制することができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明によれば、ノッキングが発生したときにノッキングを抑制するようにした内燃機関の制御装置において、機関吸気通路内にスロットル弁が配置され、ノッキングが発生したときに、可変動弁機構によって吸気弁の開口面積を減少させ、ノッキングが更に継続する場合に、可変動弁機構によって吸気弁の開口面積を更に減少させると共にスロットル弁開度を増加させることを特徴とする内燃機関の制御装置が提供される。
【００１４】
請求項１に記載の内燃機関の制御装置では、ノッキングが発生したときに吸気弁の開口面積が減少せしめられる。そのため、気筒内に吸入される吸入空気の流速が上昇するのに伴って筒内乱れが増加し、その結果、燃焼後半の燃焼速度が増加せしめられてノッキングが抑制される。更に、請求項１に記載の内燃機関の制御装置では、ノッキングが発生したときに、特開平１１−３６９０６号公報に記載された内燃機関の制御装置のようにトルク変動を考慮することなく吸気弁の作用角を変更することが回避される。そのため、特開平１１−３６９０６号公報に記載された内燃機関の制御装置のようにトルク変動を考慮することなく吸気弁の作用角が変更せしめられるのに伴って実圧縮比が低下し、その結果、トルク変動が生じてしまうのが抑制される。すなわち、トルク変動を抑制しつつノッキングを抑制することができる。
【００１５】
請求項１に記載の発明によれば、ノッキングが発生したときにノッキングを抑制するようにした内燃機関の制御装置において、機関吸気通路内にスロットル弁が配置され、ノッキングが発生したときに、可変動弁機構によって吸気弁の開口面積を減少させ、ノッキングが更に継続する場合に、可変動弁機構によって吸気弁の開口面積を更に減少させると共にスロットル弁開度を増加させることを特徴とする内燃機関の制御装置が提供される。
【００１６】
請求項１に記載の内燃機関の制御装置では、ノッキングが発生したときに吸気弁の開口面積が減少せしめられてもノッキングが更に継続する場合に、吸気弁の開口面積が更に減少せしめられる。そのため、吸入空気が有する内部エネルギが運動エネルギに変換されるのに伴って吸入空気温が低下せしめられ、ノッキングが抑制される。その上、ピストンが下降するにもかかわらず十分な吸入空気が供給されないのに伴って筒内圧及び吸入空気温が低下せしめられ、ノッキングが更に抑制される。更に、そのようにノッキングが更に継続する場合に、機関吸気通路内に配置されたスロットル弁のスロットル弁開度が増加せしめられる。そのため、気筒内に吸入される吸入空気量の減少に伴うトルク変動を抑制することができる。つまり、ノッキングが発生したときに吸気弁の開口面積が減少せしめられたにもかかわらずノッキングが更に継続する場合であっても、トルク変動を抑制しつつノッキングを抑制することができる。
【００１９】
請求項２に記載の発明によれば、ノッキングが発生したときにノッキングを抑制するようにした内燃機関の制御装置において、吸気弁及び排気弁の少なくとも一方の作用角を変更するための可変動弁機構を設けると共に機関吸気通路内にスロットル弁を配置し、ノッキングが発生したときに、吸気弁の作用角を減少させると共にスロットル弁開度を増加させることを特徴とする内燃機関の制御装置が提供される。
【００２２】
請求項２に記載の内燃機関の制御装置では、ノッキングが発生したときに吸気弁の作用角が減少せしめられると共にスロットル弁開度が増加せしめられる。つまり、ノッキングが発生したときに、吸気弁の作用角が減少せしめられるため、例えば吸気弁の閉弁時期が進角される場合には実圧縮比が低下せしめられてノッキングが抑制され、例えば吸気弁の開弁時期が遅角される場合には吸気弁及び排気弁のバルブオーバラップ期間が減少せしめられて内部ＥＧＲ率が低下せしめられ、その結果、圧縮上死点時の筒内ガス温度の上昇が抑制されてノッキングが抑制される。更に、吸気弁の作用角が減少せしめられると共にスロットル弁開度が増加せしめられるため、特開平１１−３６９０６号公報に記載された内燃機関の制御装置のようにトルク変動を考慮することなく吸気弁の作用角が変更せしめられるのに伴って実圧縮比が低下し、その結果、トルク変動が生じてしまうのが抑制される。すなわち、トルク変動を抑制しつつノッキングを抑制することができる。
【００２３】
請求項３に記載の発明によれば、ノッキングが発生したときに、吸気弁の閉弁時期を進角させると共にスロットル弁開度を増加させることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置が提供される。
【００２４】
請求項３に記載の内燃機関の制御装置では、ノッキングが発生したときに吸気弁の閉弁時期が進角せしめられると共にスロットル弁開度が増加せしめられる。つまり、ノッキングが発生したときに吸気弁の閉弁時期が進角せしめられるため、実圧縮比が低下せしめられてノッキングが抑制される。更に、吸気弁の閉弁時期が進角せしめられると共にスロットル弁開度が増加せしめられるため、特開平１１−３６９０６号公報に記載された内燃機関の制御装置のようにトルク変動を考慮することなく吸気弁の閉弁時期が変更せしめられるのに伴って実圧縮比が低下し、その結果、トルク変動が生じてしまうのが抑制される。すなわち、トルク変動を抑制しつつノッキングを抑制することができる。
【００２５】
請求項４に記載の発明によれば、ノッキングが発生したときに、吸気弁の開弁時期を遅角させると共にスロットル弁開度を増加させることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置が提供される。
【００２６】
請求項４に記載の内燃機関の制御装置では、ノッキングが発生したときに吸気弁の開弁時期が遅角せしめられると共にスロットル弁開度が増加せしめられる。つまり、ノッキングが発生したときに吸気弁の開弁時期が遅角せしめられるため、吸気弁及び排気弁のバルブオーバラップ期間が減少せしめられて内部ＥＧＲ率が低下せしめられ、その結果、圧縮上死点時の筒内ガス温度の上昇が抑制されてノッキングが抑制される。更に、吸気弁の開弁時期が遅角せしめられると共にスロットル弁開度が増加せしめられるため、特開平１１−３６９０６号公報に記載された内燃機関の制御装置のようにトルク変動を考慮することなく吸気弁の開弁時期が変更せしめられるのに伴って実圧縮比が低下し、その結果、トルク変動が生じてしまうのが抑制される。すなわち、トルク変動を抑制しつつノッキングを抑制することができる。
【００２７】
請求項５に記載の発明によれば、ノッキングが発生したときに、吸気弁及び排気弁のバルブオーバラップ期間を減少させると共にスロットル弁開度を増加させることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置が提供される。
【００２８】
請求項５に記載の内燃機関の制御装置では、ノッキングが発生したときに吸気弁及び排気弁のバルブオーバラップ期間が減少せしめられると共にスロットル弁開度が増加せしめられる。つまり、ノッキングが発生したときに吸気弁及び排気弁のバルブオーバラップ期間が減少せしめられるため、内部ＥＧＲ率が低下せしめられて圧縮上死点時の筒内ガス温度の上昇が抑制され、その結果、ノッキングが抑制される。更に、吸気弁及び排気弁のバルブオーバラップ期間が減少せしめられると共にスロットル弁開度が増加せしめられるため、特開平１１−３６９０６号公報に記載された内燃機関の制御装置のようにトルク変動を考慮することなく吸気弁及び排気弁のバルブオーバラップ期間が変更せしめられる、つまり、吸気弁の開弁時期が変更せしめられるのに伴って実圧縮比が低下し、その結果、トルク変動が生じてしまうのが抑制される。すなわち、トルク変動を抑制しつつノッキングを抑制することができる。
【００２９】
請求項６に記載の発明によれば、ノッキングが発生したときにノッキングを抑制するようにした内燃機関の制御装置において、吸気弁及び排気弁の少なくとも一方の作用角を変更するための可変動弁機構を設けると共に機関吸気通路内にアイドルスピードコントロールバルブを配置し、ノッキングが発生したときに、吸気弁の作用角を減少させると共にアイドルスピードコントロールバルブ開度を増加させ、吸気弁及び排気弁のバルブオーバラップ期間を減少させることを特徴とする内燃機関の制御装置が提供される。
【００３２】
請求項６に記載の内燃機関の制御装置では、ノッキングが発生したときに吸気弁の作用角が減少せしめられると共にアイドルスピードコントロールバルブ開度が増加せしめられる。つまり、ノッキングが発生したときに、吸気弁の作用角が減少せしめられるため、例えば吸気弁の閉弁時期が進角される場合には実圧縮比が低下せしめられてノッキングが抑制され、例えば吸気弁の開弁時期が遅角される場合には吸気弁及び排気弁のバルブオーバラップ期間が減少せしめられて内部ＥＧＲ率が低下せしめられ、その結果、圧縮上死点時の筒内ガス温度の上昇が抑制されてノッキングが抑制される。更に、吸気弁の作用角が減少せしめられると共にアイドルスピードコントロールバルブ開度が増加せしめられるため、特開平１１−３６９０６号公報に記載された内燃機関の制御装置のようにトルク変動を考慮することなく吸気弁の作用角が変更せしめられるのに伴って実圧縮比が低下し、その結果、トルク変動が生じてしまうのが抑制される。すなわち、トルク変動を抑制しつつノッキングを抑制することができる。また、ノッキングが発生したときに吸気弁及び排気弁のバルブオーバラップ期間が減少せしめられる。つまり、ノッキングが発生したときに吸気弁及び排気弁のバルブオーバラップ期間が減少せしめられるため、内部ＥＧＲ率が低下せしめられて圧縮上死点時の筒内ガス温度の上昇が抑制され、その結果、ノッキングが抑制される。更に、吸気弁及び排気弁のバルブオーバラップ期間が減少せしめられると共にアイドルスピードコントロールバルブ開度が増加せしめられるため、特開平１１−３６９０６号公報に記載された内燃機関の制御装置のようにトルク変動を考慮することなく吸気弁及び排気弁のバルブオーバラップ期間が変更せしめられる、つまり、吸気弁の開弁時期が変更せしめられるのに伴って実圧縮比が低下し、その結果、トルク変動が生じてしまうのが抑制される。すなわち、トルク変動を抑制しつつノッキングを抑制することができる。
【００３３】
請求項７に記載の発明によれば、ノッキングが発生したときに、吸気弁の閉弁時期を進角させると共にアイドルスピードコントロールバルブ開度を増加させることを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の制御装置が提供される。
【００３４】
請求項７に記載の内燃機関の制御装置では、ノッキングが発生したときに吸気弁の閉弁時期が進角せしめられると共にアイドルスピードコントロールバルブ開度が増加せしめられる。つまり、ノッキングが発生したときに吸気弁の閉弁時期が進角せしめられるため、実圧縮比が低下せしめられてノッキングが抑制される。更に、吸気弁の閉弁時期が進角せしめられると共にアイドルスピードコントロールバルブ開度が増加せしめられるため、特開平１１−３６９０６号公報に記載された内燃機関の制御装置のようにトルク変動を考慮することなく吸気弁の閉弁時期が変更せしめられるのに伴って実圧縮比が低下し、その結果、トルク変動が生じてしまうのが抑制される。すなわち、トルク変動を抑制しつつノッキングを抑制することができる。
【００３５】
請求項８に記載の発明によれば、ノッキングが発生したときに、吸気弁の開弁時期を遅角させると共にアイドルスピードコントロールバルブ開度を増加させることを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の制御装置が提供される。
【００３６】
請求項８に記載の内燃機関の制御装置では、ノッキングが発生したときに吸気弁の開弁時期が遅角せしめられると共にアイドルスピードコントロールバルブ開度が増加せしめられる。つまり、ノッキングが発生したときに吸気弁の開弁時期が遅角せしめられるため、吸気弁及び排気弁のバルブオーバラップ期間が減少せしめられて内部ＥＧＲ率が低下せしめられ、その結果、圧縮上死点時の筒内ガス温度の上昇が抑制されてノッキングが抑制される。更に、吸気弁の開弁時期が遅角せしめられると共にアイドルスピードコントロールバルブ開度が増加せしめられるため、特開平１１−３６９０６号公報に記載された内燃機関の制御装置のようにトルク変動を考慮することなく吸気弁の開弁時期が変更せしめられるのに伴って実圧縮比が低下し、その結果、トルク変動が生じてしまうのが抑制される。すなわち、トルク変動を抑制しつつノッキングを抑制することができる。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を用いて本発明の実施形態について説明する。
【００４０】
図１は本発明の内燃機関の制御装置の第一の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詳細図である。図１及び図２において、１は内燃機関、２は吸気弁、３は排気弁、４は吸気弁を開閉させるためのカム、５は排気弁を開閉させるためのカム、６は吸気弁用カム４を担持しているカムシャフト、７は排気弁用カム５を担持しているカムシャフトである。図３は図１に示した吸気弁用カム及びカムシャフトの詳細図である。図３に示すように、本実施形態のカム４のカムプロフィルは、カムシャフト中心軸線の方向に変化している。つまり、本実施形態のカム４は、図３の左端のノーズ高さが右端のノーズ高さよりも大きくなっている。すなわち、本実施形態の吸気弁２のバルブリフト量は、バルブリフタがカム４の左端と接しているときよりも、バルブリフタがカム４の右端と接しているときの方が小さくなる。
【００４１】
図１及び図２の説明に戻り、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に吸気弁２に対してカム４をカムシャフト中心軸線の方向に移動させ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、カム４の左端（図３）においてカム４とバルブリフタとを接触させたり、カム４の右端（図３）においてカム４とバルブリフタとを接触させたりすることができる。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従って吸気弁２の開口面積が増加するようになっている。１０はバルブリフト量変更装置９を駆動するためのドライバ、１１は吸気弁２の開弁期間を変更することなく吸気弁の開閉タイミングをシフトさせるための開閉タイミングシフト装置である。つまり、開閉タイミングシフト装置１１を作動することにより、吸気弁２の開閉タイミングを進角側にシフトさせたり、遅角側にシフトさせたりすることができる。１２は開閉タイミングシフト装置１１を作動するための油圧を制御するオイルコントロールバルブである。尚、本実施形態における可変動弁機構には、バルブリフト量変更装置９及び開閉タイミングシフト装置１１の両者が含まれることになる。
【００４２】
１３はクランクシャフト、１４はオイルパン、１５は燃料噴射弁、１６は吸気弁２のバルブリフト量及び開閉タイミングシフト量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は気筒内に吸入空気を供給する吸気管内の圧力を検出するための吸気管圧センサ、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は気筒内に供給される吸入空気の吸気管内における温度を検出するための吸入空気温センサ、２２はノッキングを検出するためのノックセンサ、２３はＥＣＵ（電子制御装置）である。５０はシリンダ、５１，５２は吸気管、５３はサージタンク、５４は排気管、５５は点火栓、５６はアクセルペダル開度とは無関係に開度が変更せしめられるスロットル弁である。
【００４３】
図４は図１に示したバルブリフト量変更装置等の詳細図である。図４において、３０は吸気弁用カムシャフト６に連結された磁性体、３１は磁性体３０を左側に付勢するためのコイル、３２は磁性体３０を右側に付勢するための圧縮ばねである。コイル３１に対する通電量が増加されるに従って、カム４及びカムシャフト６が左側に移動する量が増加し、吸気弁２のバルブリフト量が減少せしめられることになる。
【００４４】
図５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５に示すように、コイル３１に対する通電量が減少されるに従って、吸気弁２のバルブリフト量が増加せしめられる（実線→破線→一点鎖線）。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）。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）。
【００４５】
図６は図１に示した開閉タイミングシフト装置等の詳細図である。図６において、４０は吸気弁２の開閉タイミングを進角側にシフトさせるための進角側油路、４１は吸気弁２の開閉タイミングを遅角側にシフトさせるための遅角側油路、４２はオイルポンプである。進角側油路４０内の油圧が増加されるに従い、吸気弁２の開閉タイミングが進角側にシフトせしめられる。つまり、クランクシャフト１３に対するカムシャフト６の回転位相が進角せしめられる。一方、遅角側油路４１の油圧が増加されるに従い、吸気弁２の開閉タイミングが遅角側にシフトせしめられる。つまり、クランクシャフト１３に対するカムシャフト６の回転位相が遅角せしめられる。
【００４６】
図７は開閉タイミングシフト装置が作動されるのに伴って吸気弁の開閉タイミングがシフトする様子を示した図である。図７に示すように、進角側油路４０内の油圧が増加されるに従って吸気弁２の開閉タイミングが進角側にシフトされる（実線→破線→一点鎖線）。このとき、吸気弁２の開弁期間は変更されない、つまり、吸気弁２が開弁している期間の長さは変更されない。
【００４７】
図８は本実施形態の変形例の図２と同様の図である。図８において、図２に示した参照番号と同一の参照番号は、図２に示した部品又は部分と同一の部品又は部分を示している。５６’はアクセルペダルの開度に応じて開度が変更せしめられるスロットル弁、５７はアイドルスピードコントロール通路、５８はアイドルスピードコントロールバルブである。
【００４８】
上述した本実施形態及びその変形例において、ノッキングが発生し、そのノッキングがノックセンサ２２によって検出されたとき、バルブリフト量変更装置９によって吸気弁２の作用角が減少せしめられると、実圧縮比が低下し、ノッキングが抑制される。ところが、吸気弁２の作用角が減少せしめれる結果、気筒内に吸入される吸入空気量が減少してしまうと、それに伴ってトルク変動が生じてしまう。そこで本実施形態では、トルク変動を抑制しつつノッキングを抑制するために、後述するようにバルブリフト量変更装置９によって吸気弁２の閉弁タイミングを進角させて吸気弁２の作用角が減少せしめられると共に、バルブリフト量変更装置９によって吸気弁２のバルブリフト量を増加させて吸気弁２の開口面積が増加せしめられる。
【００４９】
図９及び図１０は本実施形態のノッキング回避制御方法を示したフローチャートである。このルーチンは所定時間間隔で実行される。図９及び図１０に示すように、このルーチンが開始されると、まずステップ１００においてセンサ１７の出力値に基づいて算出された機関回転数が読み込まれる。次いでステップ１０１では、吸気管圧センサ１８の出力値に基づいて算出された吸気管内の圧力が読み込まれる。次いでステップ１０２では、センサ１６の出力値に基づいて算出された吸気弁２の開弁タイミングが読み込まれる。次いでステップ１０３では、センサ１６の出力値に基づいて算出された吸気弁２の閉弁タイミングが読み込まれる。次いでステップ１０４では、センサ１６の出力値に基づいて算出された吸気弁２のバルブリフト量最大値が読み込まれる。
【００５０】
次いでステップ１０５では、ノックセンサ２２の出力値が読み込まれる。次いでステップ１０６では、機関回転数と吸気管内の圧力と吸気弁２の開弁タイミングと吸気弁の閉弁タイミングと吸気弁２のバルブリフト量最大値と図１１〜図１４に示す関係とに基づいて１回転当たりに気筒内に吸入される吸入空気量ＧＮが算出される。図１１は１回転当たりに気筒内に吸入される吸入空気量ＧＮと吸気弁２のバルブリフト量最大値ＬＦＴＭａｘと吸気管内の圧力ＰＭとの関係を示した図である。図１１に示すように、ステップ１０６において算出される１回転当たりに気筒内に吸入される吸入空気量ＧＮは、バルブリフト量最大値ＬＦＴＭａｘが大きくなるに従って大きくなり、また、吸気管内の圧力ＰＭが高くなるに従って大きくなる。
【００５１】
図１２は１回転当たりに気筒内に吸入される吸入空気量ＧＮと作用角ＶＡと吸気管内の圧力ＰＭとの関係を示した図である。図１２に示すように、ステップ１０６において算出される１回転当たりに気筒内に吸入される吸入空気量ＧＮは、作用角ＶＡが大きくなるに従って、つまり、吸気弁２の開弁タイミングと閉弁タイミングとの時間間隔が長くなるに従って大きくなる。図１３は１回転当たりに気筒内に吸入される吸入空気量ＧＮと作用角ＶＡと吸気弁２の開閉タイミングＶＴとの関係を示した図である。図１３に示すように、ステップ１０６において算出される１回転当たりに気筒内に吸入される吸入空気量ＧＮは、開閉タイミングＶＴが遅角されるに従って大きくなる。図１４は１回転当たりに気筒内に吸入される吸入空気量ＧＮと機関回転数ＮＥとの関係を示した図である。図１４に示すように、ステップ１０６において算出される１回転当たりに気筒内に吸入される吸入空気量ＧＮは、機関回転数ＮＥが中速のときにピークとなる。
【００５２】
図９及び図１０の説明に戻り、次いでステップ１０７では、吸気弁２の閉弁タイミングと図１５に示す関係とに基づいて実圧縮比εが算出される。図１５は実圧縮比εと吸気弁の閉弁タイミングとの関係を示した図である。図１５に示すように、実圧縮比は、吸気弁２の閉弁タイミングが吸気下死点付近にあるときにピークとなり、それよりも進角されても遅角されても小さくなる。図９及び図１０の説明に戻り、次いでステップ１０８では、機関回転数ＮＥと１回転当たりに気筒内に吸入される吸入空気量ＧＮと実圧縮比εと図１６及び図１７に示す関係とに基づいて基本点火時期ＡＢＳＥが算出される。図１６は実圧縮比εが比較的小さいときにおける基本点火時期ＡＢＳＥと１回転当たりに気筒内に吸入される吸入空気量ＧＮと機関回転数ＮＥとの関係を示した図である。図１６に示すように、基本点火時期ＡＢＳＥは、１回転当たりに気筒内に吸入される吸入空気量ＧＮが少なくなるに従って進角せしめられ、また、機関回転数ＮＥが高くなるに従って進角せしめられる。図１７は実圧縮比εが比較的大きいときにおける基本点火時期ＡＢＳＥと１回転当たりに気筒内に吸入される吸入空気量ＧＮと機関回転数ＮＥとの関係を示した図である。図１６及び図１７に示すように、基本点火時期ＡＢＳＥは実圧縮比εが大きくなるに従って遅角せしめられる。
【００５３】
図９及び図１０の説明に戻り、次いでステップ１０９では、図９及び図１０に示すルーチンが前回実行されたときに後述するステップ１１２、ステップ１１６又はステップ１１８において算出された最終点火時期ＡＯＰ（以下、「前回の最終点火時期ＡＯＰ０」という）の進角量が、基本点火時期ＡＢＳＥの進角量よりも大きいか否かが判断される。ＹＥＳのときにはステップ１１０に進み、ＮＯのときにはステップ１１０に進むことなくステップ１１１に進む。ステップ１１０では、前回の最終点火時期ＡＯＰ０が基本点火時期ＡＢＳＥによって置換される（ＡＯＰ０←ＡＢＳＥ）。次いでステップ１１１では、ノックセンサ２２の出力値に基づいてノッキングが発生しているか否かが判断される。ＹＥＳのときにはステップ１１２に進み、ＮＯのときにはステップ１１４に進む。ステップ１１２では、今回の最終点火時期ＡＯＰの進角量が前回の最終点火時期ＡＯＰ０の進角量よりも所定量Ｋ１だけ減少せしめられる（ＡＯＰ←ＡＯＰ０−Ｋ１）。つまり、今回の最終点火時期ＡＯＰが前回の最終点火時期ＡＯＰ０よりも遅角せしめられる。次いでステップ１１３では、今回の最終点火時期ＡＯＰと基本点火時期ＡＢＳＥとの差分の絶対値と図１８に示す関係とに基づいて目標実圧縮比ｔεが算出される。図１８は目標実圧縮比ｔεと、今回の最終点火時期ＡＯＰと基本点火時期ＡＢＳＥとの差分の絶対値との関係を示した図である。図１８に示すように、目標実圧縮比ｔεは、今回の最終点火時期ＡＯＰと基本点火時期ＡＢＳＥとの差分の絶対値が大きくなるに従って小さくなる。
【００５４】
図９及び図１０の説明に戻り、ステップ１１４では、基本点火時期ＡＢＳＥの進角量が前回の最終点火時期ＡＯＰ０の進角量よりも大きいか否かが判断される。ＹＥＳのときにはステップ１１５に進み、ＮＯのときにはステップ１１７に進む。ステップ１１５では、図９及び図１０に示すルーチンが前回実行されたときにステップ１１３、ステップ１１５又はステップ１１７において算出された実圧縮比ｔε（以下、「前回の目標実圧縮比ｔε０」という）によって目標実圧縮比ｔεが置換される（ｔε←ｔε０）。次いでステップ１１６では、今回の最終点火時期ＡＯＰの進角量が前回の最終点火時期ＡＯＰ０の進角量よりも所定量Ｋ２だけ増加せしめられる（ＡＯＰ←ＡＯＰ０＋Ｋ２）。つまり、今回の最終点火時期ＡＯＰが前回の最終点火時期ＡＯＰ０よりも進角せしめられる。一方、ステップ１１７では、目標実圧縮比ｔεが、前回の目標実圧縮比ｔε０と所定量Ｋ３との和によって置換される（ｔε←ｔε０＋Ｋ３）。次いでステップ１１８では、今回の最終点火時期ＡＯＰが、目標実圧縮比ｔεに対応する基本点火時期ＡＢＳＥによって置換される。
【００５５】
次いでステップ１１９では、ステップ１１３、ステップ１１５又はステップ１１７において算出された目標実圧縮比ｔεが実圧縮比下限値εｍｉｎ（図１８参照）より大きいか否かが判断される。ＮＯのときにはステップ１２０に進み、ＹＥＳのときにはステップ１２０に進むことなくステップ１２１に進む。ステップ１２０では、目標実圧縮比ｔεが実圧縮比下限値εｍｉｎによって置換される（ｔε←εｍｉｎ）。
【００５６】
次いでステップ１２１では、後述する方法に従って吸気弁２の閉弁タイミングＩＶＣが算出される。図１９はステップ１２１において実行されるサブルーチンを示したフローチャートである。このサブルーチンが開始されると、まずステップ１５０では、このステップを実行する時点における目標実圧縮比ｔεと図１５に示した関係とに基づいて基本吸気弁閉弁タイミングＢＳＩＶＣが算出される。次いでステップ１５１では、ノックセンサ２２の出力値に基づいてノッキングが発生しているか否かが判断される。ＹＥＳのときにはステップ１５２に進み、ＮＯのときにはステップ１５３に進む。ステップ１５２では、最終的な吸気弁閉弁タイミングＩＶＣの進角量が、基本吸気弁閉弁タイミングＢＳＩＶＣの進角量よりも所定量Ｋ４だけ増加せしめられる（ＩＶＣ←ＢＳＩＶＣ＋Ｋ４）。つまり、吸気弁閉弁タイミングＩＶＣが進角せしめられる。一方、ステップ１５３では、最終的な吸気弁閉弁タイミングＩＶＣが基本吸気弁閉弁タイミングＢＳＩＶＣによって置換される（ＩＶＣ←ＢＳＩＶＣ）。つまり、吸気弁閉弁タイミングＩＶＣは進角せしめられない。
【００５７】
図９及び図１０の説明に戻り、次いでステップ１２２では、ステップ１２１において算出された吸気弁閉弁タイミングＩＶＣと１回転当たりに気筒内に吸入される吸入空気量ＧＮとに基づいて吸気弁開弁タイミングＩＶＯが算出される。次いでステップ１２３では、後述する方法に従って吸気弁リフト量最大値ＬＦＴＭａｘが算出される。図２０はステップ１２３において実行されるサブルーチンを示したフローチャートである。このサブルーチンが開始されると、まずステップ１６０では、ステップ１２１において算出された吸気弁閉弁タイミングＩＶＣと１回転当たりに気筒内に吸入される吸入空気量ＧＮとに基づいて基本吸気弁リフト量最大値ＢＳＬＦＴＭａｘが算出される。次いでステップ１６１では、ノックセンサ２２の出力値に基づいてノッキングが発生しているか否かが判断される。ＹＥＳのときにはステップ１６２に進み、ＮＯのときにはステップ１６３に進む。ステップ１６２では、最終的な吸気弁リフト量最大値ＬＦＴＭａｘが、基本吸気弁リフト量最大値ＢＳＬＦＴＭａｘよりも所定量Ｋ５だけ増加せしめられる（ＬＦＴＭａｘ←ＢＳＬＦＴＭａｘ＋Ｋ５）。つまり、吸気弁２のバルブリフト量が増加せしめられる。一方、ステップ１６３では、最終的な吸気弁リフト量最大値ＬＦＴＭａｘが基本吸気弁リフト量最大値ＢＳＬＦＴＭａｘによって置換される（ＬＦＴＭａｘ←ＢＳＬＦＴＭａｘ）。つまり、吸気弁２のバルブリフト量は増加せしめられない。図９及び図１０の説明に戻り、次いでステップ１２４では、ステップ１０６において算出された１回転当たりに気筒内に吸入される吸入空気量ＧＮに基づいて、その値を達成するためのスロットル弁開度ＳＴが算出される。
【００５８】
図２１は本実施形態における吸気弁２のバルブリフト量とクランク角度との関係を示した図である。図２１において、破線は図９及び図１０に示した制御が実行される前の吸気弁２のバルブリフト量を示しており、実線は図９及び図１０に示した制御が実行された後の吸気弁２のバルブリフト量を示している。図２１に示すように、本実施形態ではノッキングが発生したとき、上述した図１９のステップ１５２が実行されて吸気弁２の閉弁タイミングが進角せしめられると共に、図２０のステップ１６２が実行されることによって吸気弁２のバルブリフト量が増加されて吸気弁２の開口面積が増加せしめられる。
【００５９】
本実施形態によれば、ステップ１５２において吸気弁２の閉弁タイミングが進角せしめられるため、実圧縮比が低下せしめられて圧縮上死点時の筒内ガス温度の上昇が抑制され、その結果、ノッキングが抑制される。更に、ステップ１６２において吸気弁２の開口面積が増加せしめられるため、気筒内に吸入される吸入空気量の減少が抑制されるのに伴ってトルク変動が抑制される。すなわち、トルク変動を抑制しつつノッキングを抑制することができる。
【００６０】
以下、本発明の内燃機関の制御装置の第二の実施形態について説明する。本実施形態の構成は、後述する点を除き、上述した第一の実施形態の構成とほぼ同様である。本実施形態では、図１０に示したステップ１２１を実行するために図１９に示したサブルーチンが実行される代わりに、後述するサブルーチンが実行される。このサブルーチンでは、まず、図１９に示したステップ１５０と同様に基本吸気弁閉弁タイミングＢＳＩＶＣが算出される。次いで、ノッキングが発生しているか否かにかかわらず、最終的な吸気弁閉弁タイミングＩＶＣが基本吸気弁閉弁タイミングＢＳＩＶＣによって置換される（ＩＶＣ←ＢＳＩＶＣ）。つまり、吸気弁閉弁タイミングＩＶＣは進角せしめられない。
【００６１】
次いで図１０に示したステップ１２２が実行される代わりに、図２２に示すサブルーチンが実行される。図２２は吸気弁の開弁タイミングを算出するためのサブルーチンを示したフローチャートである。このサブルーチンが開始されると、まずステップ１７０では、吸気弁閉弁タイミングＩＶＣと１回転当たりに気筒内に吸入される吸入空気量ＧＮとに基づいて基本吸気弁開弁タイミングＢＳＩＶＯが算出される。次いでステップ１７１では、ノックセンサ２２の出力値に基づいてノッキングが発生しているか否かが判断される。ＹＥＳのときにはステップ１７２に進み、ＮＯのときにはステップ１７３に進む。ステップ１７２では、最終的な吸気弁開弁タイミングＩＶＯの進角量が、基本吸気弁開弁タイミングＢＳＩＶＯよりも所定量Ｋ６だけ減少せしめられる（ＩＶＯ←ＢＳＩＶＯ−Ｋ６）。つまり、吸気弁２の開弁タイミングが遅角せしめられる。一方、ステップ１７３では、最終的な吸気弁開弁タイミングＩＶＯが基本吸気弁開弁タイミングＢＳＩＶＯによって置換される（ＩＶＯ←ＢＳＩＶＯ）。つまり、吸気弁２の開弁タイミングは遅角せしめられない。
【００６２】
図２３は本実施形態における吸気弁２及び排気弁３のバルブリフト量とクランク角度との関係を示した図である。図２３において、破線は上述した制御が実行される前の吸気弁２のバルブリフト量を示しており、実線は上述した制御が実行された後の吸気弁２のバルブリフト量を示しており、一点鎖線は排気弁３のバルブリフト量を示している。図２３に示すように、本実施形態ではノッキングが発生したとき、上述した図２２のステップ１７２が実行されて吸気弁２の開弁タイミングが遅角せしめられる。つまり、吸気弁２及び排気弁３のバルブオーバラップ期間が減少せしめられる。更に、図２０のステップ１６２が実行されることによって吸気弁２のバルブリフト量が増加されて吸気弁２の開口面積が増加せしめられる。
【００６３】
本実施形態によれば、ステップ１７２において吸気弁２の開弁タイミングが遅角せしめられるため、吸気弁２及び排気弁３のバルブオーバラップ期間が減少せしめられ、それゆえ、内部ＥＧＲ率が低下せしめられて圧縮上死点時の筒内ガス温度の上昇が抑制され、その結果、ノッキングが抑制される。更に、ステップ１６２において吸気弁２の開口面積が増加せしめられるため、気筒内に吸入される吸入空気量の減少が抑制されるのに伴ってトルク変動が抑制される。すなわち、トルク変動を抑制しつつノッキングを抑制することができる。
【００６４】
以下、本発明の内燃機関の制御装置の第三の実施形態について説明する。本実施形態の構成は、図１〜図７に示した第一の実施形態の構成とほぼ同様である。図２４は本実施形態のノッキング回避制御方法を示したフローチャートである。このルーチンは所定時間間隔で実行される。図２４に示すように、このルーチンが開始されると、まずステップ２００においてノックセンサ２２の出力値に基づいてノッキングが発生しているか否かが判断される。ＹＥＳのときにはステップ２０１に進み、ＮＯのときにはこのルーチンを終了する。ステップ２０１では、第一段階の制御が既に実行されたか否かが判断される。ＮＯのときにはステップ２０２に進み、ＹＥＳのとき、つまり、第一段階の制御が実行されたにもかかわらずノッキングが依然として継続しているときにはステップ２０３に進む。
【００６５】
ステップ２０２では、第一段階の制御が実行される。具体的には、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減少せしめられる。その結果、気筒内に吸入される吸入空気の流速が上昇するのに伴って筒内乱れが増加し、燃焼後半の燃焼速度が増加せしめられてノッキングが抑制されることになる。ステップ２０３では、第二段階の制御が既に実行されたか否かが判断される。ＮＯのときにはステップ２０４に進み、ＹＥＳのとき、つまり、第二段階の制御が実行されたにもかかわらずノッキングが依然として継続しているときにはステップ２０５に進む。ステップ２０４では、第二段階の制御が実行される。具体的には、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更に減少せしめられる。その結果、気筒内に吸入される吸入空気の流速が音速近くまで上昇せしめられ、吸入空気が有する内部エネルギが運動エネルギに変換せしめられて吸入空気温が低下せしめられ、ノッキングが更に抑制されることになる。ステップ２０５では、第三段階の制御が既に実行されたか否かが判断される。ＮＯのときにはステップ２０６に進み、ＹＥＳのとき、つまり、第三段階の制御が実行されたにもかかわらずノッキングが依然として継続しているときにはステップ２０７に進む。
【００６６】
ステップ２０６では、第三段階の制御が実行される。具体的には、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更に減少せしめられる。その結果、ピストンが下降するにもかかわらず十分な吸入空気が供給されなくなり、筒内圧及び吸入空気温が低下せしめられ、ノッキングが更に抑制される。更に、吸気弁２のバルブリフト量が更に減少せしめられるのに伴って気筒内に吸入される吸入空気量が減少しないようにスロットル弁５６の開度が増加せしめられる。その結果、気筒内に吸入される吸入空気量の減少に伴うトルク変動が抑制される。一方、ステップ２０７では、点火時期が遅角せしめられる。
【００６７】
図２５は本実施形態における吸気弁２及び排気弁３のバルブリフト量とクランク角度との関係を示した図である。図２５において、一点鎖線はステップ２０２による第一段階の制御が実行される前の吸気弁２のバルブリフト量を示しており、二点鎖線はステップ２０２による第一段階の制御が実行されたときの吸気弁２のバルブリフト量を示しており、破線はステップ２０４による第二段階の制御が実行されたときの吸気弁２のバルブリフト量を示しており、実線はステップ２０６による第三段階の制御が実行されたときの吸気弁２のバルブリフト量を示している。図２５に示すように、本実施形態ではノッキングが発生したとき、制御の段階が進むに従って吸気弁２のバルブリフト量が減少せしめられるが、吸気弁２の作用角はほぼ一定の値に維持されている。
【００６８】
本実施形態によれば、ノッキングが発生したときにステップ２０２において吸気弁２のバルブリフト量が減少せしめられ、吸気弁２の開口面積が減少せしめられる。そのため、気筒内に吸入される吸入空気の流速が上昇するのに伴って筒内乱れが増加し、その結果、燃焼後半の燃焼速度が増加せしめられてノッキングが抑制される。更に本実施形態によれば、ノッキングが発生したときにステップ２０２において吸気弁２のバルブリフト量が減少せしめられて吸気弁２の開口面積が減少せしめられてもノッキングが更に継続する場合に、ステップ２０４において吸気弁２のバルブリフト量が更に減少せしめられて吸気弁２の開口面積が更に減少せしめられる。そのため、吸入空気が有する内部エネルギが運動エネルギに変換されるのに伴って吸入空気温が低下せしめられ、ノッキングが抑制される。
【００６９】
その上、本実施形態によれば、ノッキングが発生したときにステップ２０２及びステップ２０４において吸気弁２のバルブリフト量が減少せしめられて吸気弁２の開口面積が減少せしめられてもノッキングが更に継続する場合に、ステップ２０６において吸気弁２のバルブリフト量が更に減少せしめられて吸気弁２の開口面積が更に減少せしめられる。そのため、ピストンが下降するにもかかわらず十分な吸入空気が供給されないのに伴って筒内圧及び吸入空気温が低下せしめられ、ノッキングが更に抑制される。更に、ステップ２０６においてスロットル弁開度が増加せしめられるため、気筒内に吸入される吸入空気量の減少に伴うトルク変動を抑制することができる。つまり、ノッキングが発生したときに吸気弁の開口面積が減少せしめられたにもかかわらずノッキングが更に継続する場合であっても、トルク変動を抑制しつつノッキングを抑制することができる。
【００７０】
以下、本発明の内燃機関の制御装置の第三の実施形態の変形例について説明する。本変形例の構成は、後述する点を除き、上述した第三の実施形態の構成とほぼ同様である。本変形例では、図２に示したスロットル弁５６の代わりに図８に示したスロットル弁５６’及びアイドルスピードコントロールバルブ５８が配置され、図２４のステップ２０６においてスロットル弁開度が増加せしめられる代わりにアイドルスピードコントロールバルブ開度が増加せしめられる。
【００７１】
本変形例によれば、第三の実施形態と同様に、ノッキングが発生したときにステップ２０２及びステップ２０４において吸気弁２のバルブリフト量が減少せしめられて吸気弁２の開口面積が減少せしめられてもノッキングが更に継続する場合に、ステップ２０６において吸気弁２のバルブリフト量が更に減少せしめられて吸気弁２の開口面積が更に減少せしめられる。そのため、ピストンが下降するにもかかわらず十分な吸入空気が供給されないのに伴って筒内圧及び吸入空気温が低下せしめられ、ノッキングが更に抑制される。更に、ステップ２０６においてアイドルスピードコントロールバルブ開度が増加せしめられるため、気筒内に吸入される吸入空気量の減少に伴うトルク変動を抑制することができる。つまり、ノッキングが発生したときに吸気弁の開口面積が減少せしめられたにもかかわらずノッキングが更に継続する場合であっても、トルク変動を抑制しつつノッキングを抑制することができる。すなわち、第三の実施形態とほぼ同様の効果を奏することができる。
【００７２】
以下、本発明の内燃機関の制御装置の第四の実施形態について説明する。本実施形態の構成は、後述する点を除き、上述した第一の実施形態の構成とほぼ同様である。本実施形態では、図１０に示したステップ１２３を実行するために図２０に示したサブルーチンが実行される代わりに、後述するサブルーチンが実行される。このサブルーチンでは、まず、図２０に示したステップ１６０と同様に基本吸気弁リフト量最大値ＢＳＬＦＴＭａｘが算出される。次いで、ノッキングが発生しているか否かにかかわらず、最終的な吸気弁リフト量最大値ＬＦＴＭａｘが基本吸気弁リフト量最大値ＢＳＬＦＴＭａｘによって置換される（ＬＦＴＭａｘ←ＢＳＬＦＴＭａｘ）。つまり、吸気弁リフト量最大値ＬＦＴＭａｘは増加せしめられない。
【００７３】
次いで図１０に示したステップ１２４が実行される代わりに、図２６に示すサブルーチンが実行される。図２６はスロットル弁５６（図２）の開度を算出するためのサブルーチンを示したフローチャートである。このサブルーチンが開始されると、まずステップ２５０では、吸気弁閉弁タイミングＩＶＣと１回転当たりに気筒内に吸入される吸入空気量ＧＮとに基づいて基本スロットル弁開度ＢＳＳＴが算出される。次いでステップ２５１では、ノックセンサ２２の出力値に基づいてノッキングが発生しているか否かが判断される。ＹＥＳのときにはステップ２５２に進み、ＮＯのときにはステップ２５３に進む。ステップ２５２では、最終的なスロットル弁開度ＳＴが、基本スロットル弁開度ＢＳＳＴよりも所定量Ｋ７だけ増加せしめられる（ＳＴ←ＢＳＳＴ＋Ｋ７）。つまり、スロットル弁５６の開度が増加せしめられる。一方、ステップ２５３では、最終的なスロットル弁開度ＳＴが基本スロットル弁開度ＢＳＳＴによって置換される（ＳＴ←ＢＳＳＴ）。つまり、スロットル弁５６の開度は増加せしめられない。
【００７４】
図２７は本実施形態における吸気弁２のバルブリフト量とクランク角度との関係を示した図である。図２７において、破線は上述した制御が実行される前の吸気弁２のバルブリフト量を示しており、実線は上述した制御が実行された後の吸気弁２のバルブリフト量を示している。図２７に示すように、本実施形態ではノッキングが発生したとき、上述した図１９のステップ１５２が実行されて吸気弁２の閉弁タイミングが進角せしめられると共に、図２６のステップ２５２が実行されることによってスロットル弁５６の開度が増加せしめられる。
【００７５】
本実施形態によれば、ノッキングが発生したときに図１９のステップ１５２において吸気弁２の閉弁タイミングが進角せしめられるため、実圧縮比が低下せしめられてノッキングが抑制される。更に、ノッキングが発生したときに図１９のステップ１５２において吸気弁２の閉弁タイミングが進角せしめられると共に図２６のステップ２５２においてスロットル弁開度が増加せしめられるため、特開平１１−３６９０６号公報に記載された内燃機関の制御装置のようにトルク変動を考慮することなく吸気弁２の閉弁タイミングが変更せしめられるのに伴って実圧縮比が低下し、その結果、トルク変動が生じてしまうのが抑制される。すなわち、トルク変動を抑制しつつノッキングを抑制することができる。
【００７６】
以下、本発明の内燃機関の制御装置の第四の実施形態の変形例について説明する。本変形例の構成は、後述する点を除き、上述した第四の実施形態の構成とほぼ同様である。本変形例では、図２に示したスロットル弁５６の代わりに図８に示したスロットル弁５６’及びアイドルスピードコントロールバルブ５８が配置され、図２６のステップ２５２においてスロットル弁開度が増加せしめられる代わりにアイドルスピードコントロールバルブ開度が増加せしめられる。
【００７７】
本変形例によれば、ノッキングが発生したときに図１９のステップ１５２において吸気弁２の閉弁タイミングが進角せしめられるため、実圧縮比が低下せしめられてノッキングが抑制される。更に、図１９のステップ１５２において吸気弁２の閉弁タイミングが進角せしめられると共に上述したステップにおいてアイドルスピードコントロールバルブ５６’の開度が増加せしめられるため、特開平１１−３６９０６号公報に記載された内燃機関の制御装置のようにトルク変動を考慮することなく吸気弁２の閉弁タイミングが変更せしめられるのに伴って実圧縮比が低下し、その結果、トルク変動が生じてしまうのが抑制される。すなわち、トルク変動を抑制しつつノッキングを抑制することができる。つまり、第四の実施形態とほぼ同様の効果を奏することができる。
【００７８】
以下、本発明の内燃機関の制御装置の第五の実施形態について説明する。本実施形態の構成は、後述する点を除き、上述した第二の実施形態の構成とほぼ同様である。本実施形態では、図１０に示したステップ１２３を実行するために図２０に示したサブルーチンが実行される代わりに後述するサブルーチンが実行される。このサブルーチンでは、まず、図２０に示したステップ１６０と同様に基本吸気弁リフト量最大値ＢＳＬＦＴＭａｘが算出される。次いで、ノッキングが発生しているか否かにかかわらず、最終的な吸気弁リフト量最大値ＬＦＴＭａｘが基本吸気弁リフト量最大値ＢＳＬＦＴＭａｘによって置換される（ＬＦＴＭａｘ←ＢＳＬＦＴＭａｘ）。つまり、吸気弁リフト量最大値ＬＦＴＭａｘは増加せしめられない。
【００７９】
次いで図１０に示したステップ１２４が実行される代わりに、図２６に示したサブルーチンが実行される。このサブルーチンが開始されると、まずステップ２５０では、吸気弁閉弁タイミングＩＶＣと１回転当たりに気筒内に吸入される吸入空気量ＧＮとに基づいて基本スロットル弁開度ＢＳＳＴが算出される。次いでステップ２５１では、ノックセンサ２２の出力値に基づいてノッキングが発生しているか否かが判断される。ＹＥＳのときにはステップ２５２に進み、ＮＯのときにはステップ２５３に進む。ステップ２５２では、最終的なスロットル弁開度ＳＴが、基本スロットル弁開度ＢＳＳＴよりも所定量Ｋ７だけ増加せしめられる（ＳＴ←ＢＳＳＴ＋Ｋ７）。つまり、スロットル弁５６の開度が増加せしめられる。一方、ステップ２５３では、最終的なスロットル弁開度ＳＴが基本スロットル弁開度ＢＳＳＴによって置換される（ＳＴ←ＢＳＳＴ）。つまり、スロットル弁５６の開度は増加せしめられない。
【００８０】
図２８は本実施形態における吸気弁２及び排気弁３のバルブリフト量とクランク角度との関係を示した図である。図２８において、破線は上述した制御が実行される前の吸気弁２のバルブリフト量を示しており、実線は上述した制御が実行された後の吸気弁２のバルブリフト量を示しており、一点鎖線は排気弁３のバルブリフト量を示している。図２８に示すように、本実施形態ではノッキングが発生したとき、上述した図２２のステップ１７２が実行されて吸気弁２の開弁タイミングが遅角せしめられる。つまり、吸気弁２及び排気弁３のバルブオーバラップ期間が減少せしめられる。更に、図２６のステップ２５２が実行されることによってスロットル弁５６の開度が増加せしめられる。
【００８１】
本実施形態によれば、ノッキングが発生したときに図２０のステップ１７２において吸気弁２の開弁タイミングが遅角せしめられるため、吸気弁２及び排気弁３のバルブオーバラップ期間が減少せしめられて内部ＥＧＲ率が低下せしめられ、その結果、圧縮上死点時の筒内ガス温度の上昇が抑制されてノッキングが抑制される。更に、図２０のステップ１７２において吸気弁２の開弁タイミングが遅角せしめられると共に図２６のステップ２５２においてスロットル弁５６の開度が増加せしめられるため、特開平１１−３６９０６号公報に記載された内燃機関の制御装置のようにトルク変動を考慮することなく吸気弁２の開弁タイミングが変更せしめられるのに伴って実圧縮比が低下し、その結果、トルク変動が生じてしまうのが抑制される。すなわち、トルク変動を抑制しつつノッキングを抑制することができる。
【００８２】
以下、本発明の内燃機関の制御装置の第五の実施形態の変形例について説明する。本変形例の構成は、後述する点を除き、上述した第五の実施形態の構成とほぼ同様である。本変形例では、図２に示したスロットル弁５６の代わりに図８に示したスロットル弁５６’及びアイドルスピードコントロールバルブ５８が配置され、図２６のステップ２５２においてスロットル弁開度が増加せしめられる代わりにアイドルスピードコントロールバルブ開度が増加せしめられる。
【００８３】
本変形例によれば、ノッキングが発生したときに図２２のステップ１７２において吸気弁２の開弁タイミングが遅角せしめられるため、吸気弁２及び排気弁３のバルブオーバラップ期間が減少せしめられて内部ＥＧＲ率が低下せしめられ、その結果、圧縮上死点時の筒内ガス温度の上昇が抑制されてノッキングが抑制される。更に、図２２のステップ１７２において吸気弁２の開弁タイミングが遅角せしめられると共に上述したステップにおいてアイドルスピードコントロールバルブ５８の開度が増加せしめられるため、特開平１１−３６９０６号公報に記載された内燃機関の制御装置のようにトルク変動を考慮することなく吸気弁２の開弁タイミングが変更せしめられるのに伴って実圧縮比が低下し、その結果、トルク変動が生じてしまうのが抑制される。すなわち、トルク変動を抑制しつつノッキングを抑制することができる。つまり、第五の実施形態とほぼ同様の効果を奏することができる。
【００８４】
尚、トルク変動を抑制しつつノッキングを抑制するために、上述した実施形態では吸気弁の開口面積、開弁タイミング、閉弁タイミングが変更されているが、他の実施形態では、その目的を達成するために排気弁の開口面積、開弁タイミング、閉弁タイミングを変更することも可能である。つまり、本発明は、吸気弁のみならず排気弁にも適用可能である。
【００８５】
また上述した実施形態では、バルブリフト量変更装置９によって吸気弁の開口面積、開弁タイミング、閉弁タイミングが変更されているが、他の実施形態では、例えば電磁駆動装置によって吸気弁又は排気弁の開口面積、開弁タイミング、閉弁タイミングを変更することも可能である。
【００９０】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、気筒内に吸入される吸入空気の流速が上昇するのに伴って筒内乱れが増加し、その結果、燃焼後半の燃焼速度が増加せしめられてノッキングが抑制される。更に、特開平１１−３６９０６号公報に記載された内燃機関の制御装置のようにトルク変動を考慮することなく吸気弁の作用角が変更せしめられるのに伴って実圧縮比が低下し、その結果、トルク変動が生じてしまうのが抑制される。すなわち、トルク変動を抑制しつつノッキングを抑制することができる。
【００９１】
請求項１に記載の発明によれば、吸入空気が有する内部エネルギが運動エネルギに変換されるのに伴って吸入空気温が低下せしめられ、ノッキングが抑制される。その上、ピストンが下降するにもかかわらず十分な吸入空気が供給されないのに伴って筒内圧及び吸入空気温が低下せしめられ、ノッキングが更に抑制される。更に、そのようにノッキングが更に継続する場合に、気筒内に吸入される吸入空気量の減少に伴うトルク変動を抑制することができる。つまり、ノッキングが発生したときに吸気弁の開口面積が減少せしめられたにもかかわらずノッキングが更に継続する場合であっても、トルク変動を抑制しつつノッキングを抑制することができる。
【００９３】
請求項２に記載の発明によれば、例えば吸気弁の作用角を減少させることにより実圧縮比を低下せしめ、ノッキングを抑制することができる。更に、特開平１１−３６９０６号公報に記載された内燃機関の制御装置のようにトルク変動を考慮することなく吸気弁の作用角が変更せしめられるのに伴って実圧縮比が低下し、その結果、トルク変動が生じてしまうのが抑制される。すなわち、トルク変動を抑制しつつノッキングを抑制することができる。また、例えば吸気弁の閉弁時期が進角される場合には実圧縮比が低下せしめられてノッキングが抑制され、例えば吸気弁の開弁時期が遅角される場合には吸気弁及び排気弁のバルブオーバラップ期間が減少せしめられて内部ＥＧＲ率が低下せしめられ、その結果、圧縮上死点時の筒内ガス温度の上昇が抑制されてノッキングが抑制される。更に、特開平１１−３６９０６号公報に記載された内燃機関の制御装置のようにトルク変動を考慮することなく吸気弁の作用角が変更せしめられるのに伴って実圧縮比が低下し、その結果、トルク変動が生じてしまうのが抑制される。すなわち、トルク変動を抑制しつつノッキングを抑制することができる。
【００９５】
請求項３に記載の発明によれば、実圧縮比が低下せしめられてノッキングが抑制される。更に、特開平１１−３６９０６号公報に記載された内燃機関の制御装置のようにトルク変動を考慮することなく吸気弁の閉弁時期が変更せしめられるのに伴って実圧縮比が低下し、その結果、トルク変動が生じてしまうのが抑制される。すなわち、トルク変動を抑制しつつノッキングを抑制することができる。
【００９６】
請求項４に記載の発明によれば、吸気弁及び排気弁のバルブオーバラップ期間が減少せしめられて内部ＥＧＲ率が低下せしめられ、その結果、圧縮上死点時の筒内ガス温度の上昇が抑制されてノッキングが抑制される。更に、特開平１１−３６９０６号公報に記載された内燃機関の制御装置のようにトルク変動を考慮することなく吸気弁の開弁時期が変更せしめられるのに伴って実圧縮比が低下し、その結果、トルク変動が生じてしまうのが抑制される。すなわち、トルク変動を抑制しつつノッキングを抑制することができる。
【００９７】
請求項５に記載の発明によれば、内部ＥＧＲ率が低下せしめられて圧縮上死点時の筒内ガス温度の上昇が抑制され、その結果、ノッキングが抑制される。更に、特開平１１−３６９０６号公報に記載された内燃機関の制御装置のようにトルク変動を考慮することなく吸気弁及び排気弁のバルブオーバラップ期間が変更せしめられる、つまり、吸気弁の開弁時期が変更せしめられるのに伴って実圧縮比が低下し、その結果、トルク変動が生じてしまうのが抑制される。すなわち、トルク変動を抑制しつつノッキングを抑制することができる。
【００９９】
請求項６に記載の発明によれば、例えば吸気弁の閉弁時期が進角される場合には実圧縮比が低下せしめられてノッキングが抑制され、例えば吸気弁の開弁時期が遅角される場合には吸気弁及び排気弁のバルブオーバラップ期間が減少せしめられて内部ＥＧＲ率が低下せしめられ、その結果、圧縮上死点時の筒内ガス温度の上昇が抑制されてノッキングが抑制される。更に、特開平１１−３６９０６号公報に記載された内燃機関の制御装置のようにトルク変動を考慮することなく吸気弁の作用角が変更せしめられるのに伴って実圧縮比が低下し、その結果、トルク変動が生じてしまうのが抑制される。すなわち、トルク変動を抑制しつつノッキングを抑制することができる。また、内部ＥＧＲ率が低下せしめられて圧縮上死点時の筒内ガス温度の上昇が抑制され、その結果、ノッキングが抑制される。更に、特開平１１−３６９０６号公報に記載された内燃機関の制御装置のようにトルク変動を考慮することなく吸気弁及び排気弁のバルブオーバラップ期間が変更せしめられる、つまり、吸気弁の開弁時期が変更せしめられるのに伴って実圧縮比が低下し、その結果、トルク変動が生じてしまうのが抑制される。すなわち、トルク変動を抑制しつつノッキングを抑制することができる。
【０１００】
請求項７に記載の発明によれば、実圧縮比が低下せしめられてノッキングが抑制される。更に、特開平１１−３６９０６号公報に記載された内燃機関の制御装置のようにトルク変動を考慮することなく吸気弁の閉弁時期が変更せしめられるのに伴って実圧縮比が低下し、その結果、トルク変動が生じてしまうのが抑制される。すなわち、トルク変動を抑制しつつノッキングを抑制することができる。
【０１０１】
請求項８に記載の発明によれば、吸気弁及び排気弁のバルブオーバラップ期間が減少せしめられて内部ＥＧＲ率が低下せしめられ、その結果、圧縮上死点時の筒内ガス温度の上昇が抑制されてノッキングが抑制される。更に、特開平１１−３６９０６号公報に記載された内燃機関の制御装置のようにトルク変動を考慮することなく吸気弁の開弁時期が変更せしめられるのに伴って実圧縮比が低下し、その結果、トルク変動が生じてしまうのが抑制される。すなわち、トルク変動を抑制しつつノッキングを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の内燃機関の制御装置の第一の実施形態の概略構成図である。
【図２】図１に示した内燃機関の制御装置の吸気系等の詳細図である。
【図３】図１に示した吸気弁用カム及びカムシャフトの詳細図である。
【図４】図１に示したバルブリフト量変更装置等の詳細図である。
【図５】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６】図１に示した開閉タイミングシフト装置等の詳細図である。
【図７】開閉タイミングシフト装置が作動されるのに伴って吸気弁の開閉タイミングがシフトする様子を示した図である。
【図８】第一の実施形態の変形例の図２と同様の図である。
【図９】第一の実施形態のノッキング回避制御方法を示したフローチャートである。
【図１０】第一の実施形態のノッキング回避制御方法を示したフローチャートである。
【図１１】１回転当たりに気筒内に吸入される吸入空気量ＧＮと吸気弁２のバルブリフト量最大値ＬＦＴＭａｘと吸気管内の圧力ＰＭとの関係を示した図である。
【図１２】１回転当たりに気筒内に吸入される吸入空気量ＧＮと作用角ＶＡと吸気管内の圧力ＰＭとの関係を示した図である。
【図１３】１回転当たりに気筒内に吸入される吸入空気量ＧＮと作用角ＶＡと吸気弁２の開閉タイミングＶＴとの関係を示した図である。
【図１４】１回転当たりに気筒内に吸入される吸入空気量ＧＮと機関回転数ＮＥとの関係を示した図である。
【図１５】実圧縮比εと吸気弁の閉弁タイミングとの関係を示した図である。
【図１６】実圧縮比εが比較的小さいときにおける基本点火時期ＡＢＳＥと１回転当たりに気筒内に吸入される吸入空気量ＧＮと機関回転数ＮＥとの関係を示した図である。
【図１７】実圧縮比εが比較的大きいときにおける基本点火時期ＡＢＳＥと１回転当たりに気筒内に吸入される吸入空気量ＧＮと機関回転数ＮＥとの関係を示した図である。
【図１８】目標実圧縮比ｔεと、今回の最終点火時期ＡＯＰと基本点火時期ＡＢＳＥとの差分の絶対値との関係を示した図である。
【図１９】ステップ１２１において実行されるサブルーチンを示したフローチャートである。
【図２０】ステップ１２３において実行されるサブルーチンを示したフローチャートである。
【図２１】第一の実施形態における吸気弁２のバルブリフト量とクランク角度との関係を示した図である。
【図２２】吸気弁の開弁タイミングを算出するためのサブルーチンを示したフローチャートである。
【図２３】第二の実施形態における吸気弁２及び排気弁３のバルブリフト量とクランク角度との関係を示した図である。
【図２４】第三の実施形態のノッキング回避制御方法を示したフローチャートである。
【図２５】第三の実施形態における吸気弁２及び排気弁３のバルブリフト量とクランク角度との関係を示した図である。
【図２６】スロットル弁５６（図２）の開度を算出するためのサブルーチンを示したフローチャートである。
【図２７】第四の実施形態における吸気弁２のバルブリフト量とクランク角度との関係を示した図である。
【図２８】第五の実施形態における吸気弁２及び排気弁３のバルブリフト量とクランク角度との関係を示した図である。
【符号の説明】
１…内燃機関
２…吸気弁
３…排気弁
４，５…カム
６，７…カムシャフト
８…気筒内の燃焼室
９…バルブリフト量変更装置
１１…開閉タイミングシフト装置
１８…吸気管圧センサ
１９…エアフローメータ
２２…ノックセンサ
５６，５６’…スロットル弁
５８…アイドルスピードコントロールバルブ
【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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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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