(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気弁の開閉時期を連続的に可変制御し得る吸気側可変動弁機構と、
排気弁の開閉時期を連続的に可変制御し得る排気側可変動弁機構と、
を備える内燃機関の制御装置において、
クランク角によって変化する吸気弁を通過するガス量の特性線を算出する吸気弁通過ガス量特性線算出手段と、
排気弁を通過するガス量の特性線を算出する排気弁通過ガス量特性線算出手段と、
ピストン上死点位置近傍における筒内総ガス変化量の特性線を算出する筒内総ガス変化量特性線算出手段と、
クランク角によって変化する吸気通路から筒内に流入するガス量の特性線を算出する流入ガス量特性線算出手段と、
前記吸気弁通過ガス量特性線と前記流入ガス量特性線とに基づいて筒内から吸気通路へ吹き返すガス量を算出する吹返ガス量算出手段と、
を備え、
前記流入ガス量特性線算出手段は、前記排気弁通過ガス量特性線と前記筒内総ガス変化量特性線との交点、又は前記筒内総ガス変化量特性線上で前記筒内総ガス変化量がゼロになる点におけるクランク角を実効上死点とし、この実効上死点と排気弁閉時期における前記筒内総ガス変化量特性線上の点とを含む直線を前記流入ガス量特性線とすることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記流入ガス量特性線算出手段は、前記排気弁通過ガス量特性線と前記筒内総ガス変化量特性線とが交差する場合には、前記排気弁通過ガス量特性線と前記筒内総ガス変化量特性線との交点におけるクランク角を実効上死点とし、前記排気弁通過ガス量特性線と前記筒内総ガス変化量特性線とが交差しない場合には、前記筒内総ガス変化量特性線上で前記筒内総ガス変化量がゼロになる点におけるクランク角を実効上死点とすることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記吹返ガス量算出手段は、吸気弁開時期が前記実効上死点より進角側にある場合には、吸気弁開時期における前記吸気弁通過ガス量特性線上の点と前記実効上死点とを結ぶ直線と、前記吸気弁通過ガス量特性線と前記流入ガス量特性線とで囲まれる面積を吹返ガス量として算出し、吸気弁開時期が前記実効上死点より遅角側にある場合には、筒内から吸気通路へ吹き返すガスはないと判定することを特徴とする請求項１または２に記載の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、エンジンの制御装置に関し、特に、吸気弁及び排気弁のバルブタイミングを連続的に変化させる可変動弁機構を備え、吸気弁及び排気弁がいずれも開弁しているバルブオーバーラップ期間を有する運転条件が設定されたエンジンにおいて、筒内から吸気通路に吹き返す排気の量である吹き返しガス量を正確、かつ簡易に算出するとともに、これを反映させて、より精度の高いエンジン制御を実現するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの排気性能や出力を向上させるための技術として、バルブタイミングを変化させる可変動弁機構を設け、運転状態に応じたバルブタイミングに変更するよう制御するものが知られている。このような可変動弁機構によるバルブタイミング制御では、吸気弁の作動角を拡大させたり、作動角の中心位相を進角させたりすることで、吸気弁及び排気弁がいずれも開弁している、いわゆるバルブオーバーラップ期間が形成されることがある。この場合、筒内から吸気通路内に向けて排気の吹き返しが発生する。そして、バルブオーバーラップ期間が長くなると、この吹き返しの量も多くなり、吸入空気量に対して制御上無視することのできないほどの量になる場合もある。
【０００３】
そこで、バルブオーバーラップ期間の吸気弁通過流量、同じく排気弁通過流量、筒内空気量変化特性に基づいて吹き返し量を算出する技術が、特許文献１、特許文献２、特許文献３に開示されている。
【特許文献１】特開２００７−２５５２０１号公報
【特許文献２】特開２００７−２５５２０２号公報
【特許文献３】特開２００７−２５５２０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１等では吸気側にのみ可変動弁機構を備え、排気弁のバルブタイミングは固定されている場合を想定している。このため、バルブオーバーラップ期間における吸気弁通過流量及び排気弁通過流量、そして筒内空気量変化の３つの特性の組み合わせは限定的であり、この限定的な組み合わせの中で吸気の吹き返し量を算出するものであった。また、吹き返しが生じるのはバルブオーバーラップ期間であるという前提があった。
【０００５】
しかしながら、排気側にも可変動弁機構を設けてバルブタイミングを変化させる場合には、上記３つの特性が特許文献１等で想定していなかった組み合わせとなることもある。そして、特許文献１等に開示された方法では吹き返し量を算出できなくなる場合も生じ得る。例えば排気弁閉時期と吸気弁開時期がいずれもピストン上死点位置より進角側にあれば、バルブオーバーラップ期間がなくても吸気弁が開弁したときに吹き返しが生じるが、このときの吹き返し量を算出することができない。
【０００６】
そこで、本発明では吸気弁及び排気弁のバルブタイミングが変化する場合に、筒内から吸気通路内への吹き返し量を精度よく算出することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の内燃機関の制御装置は、吸気弁の開閉時期を連続的に可変制御し得る吸気側可変動弁機構と、排気弁の開閉時期を連続的に可変制御し得る排気側可変動弁機構と、を備える内燃機関の制御装置であって、さらに、クランク角によって変化する吸気弁を通過するガス量の特性線を算出する吸気弁通過ガス量特性線算出手段と、排気弁を通過するガス量の特性線を算出する排気弁通過ガス量特性線算出手段と、ピストン上死点位置近傍における筒内総ガス変化量の特性線を算出する筒内総ガス変化量特性線算出手段と、クランク角によって変化する吸気通路から筒内に流入するガス量の特性線を算出する流入ガス量特性線算出手段と、吸気弁通過ガス量特性線と流入ガス量特性線とに基づいて筒内から吸気通路へ吹き返すガス量を算出する吹返ガス量算出手段と、を備える。そして、流入ガス量特性線算出手段は、前記排気弁通過ガス量特性線と前記筒内総ガス変化量特性線との交点、又は前記筒内総ガス変化量特性線上で前記筒内総ガス変化量がゼロになる点におけるクランク角を実効上死点とし、この実効上死点と排気弁閉時期における前記筒内総ガス変化量特性線上の点とを含む直線を前記流入ガス量特性線とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、吸気弁開時期または排気弁閉時期に関わらず、吹返ガス量を算出することができる。これにより、残ガス量や筒内に流入する新気量の推定精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１０】
図１は、本発明の一実施形態に係る火花点火エンジン（以下、単に「エンジン」という。）１の構成を示している。
【００１１】
エンジン１の吸気通路１０１には、スロットル弁１０２が設置されている。このスロットル弁１０２により吸気通路１０１に導入される空気の量を制御し、吸入空気量を制御することも可能であるが、本実施形態では、吸入空気量の制御を主に、後述する吸気弁１０４の作動特性の変更によることとし、スロットル弁１０２は、この作動特性の変更による制御の前提となる吸気圧力Ｐｍの制御に採用する。
【００１２】
また、吸気通路１０１には、燃料供給用のインジェクタ１０３が設置されている。このインジェクタ１０３により、制御された吸入空気量のもとで所定の当量比を達成するのに必要な量の燃料が噴射される。吸気通路１０１のポート部１０１ａには、ポペット型の吸気弁１０４が設置されている。この吸気弁１０４は、その上方に配置された動弁装置（以下「吸気動弁装置」という。）１０５により駆動され、この吸気弁１０４の弁開期間に、吸入空気及び燃料の混合気が筒内に導入される。本実施形態では、吸気動弁装置１０５により、吸気弁１０４の作動角（以下「吸気作動角」という。）及びリフト量、ならびに吸気作動角の中心位相（以下「作動中心角」という。）を連続的に変更することができる。
【００１３】
エンジン本体において、シリンダヘッドＨには、燃焼室の上部略中央に臨ませて点火プラグ１０６が設置されている。筒内に導入された混合気に対し、この点火プラグ１０６により点火が行われる。
【００１４】
燃焼後、発生した排気は、排気通路１０７に送り出される。排気通路１０７のポート部１０７ａには、ポペット型の排気弁１０８が設置されている。この排気弁１０８は、その上方に配置された排気動弁装置１０９により駆動され、この排気弁１０８の弁開期間に、排気の送出が行われる。
【００１５】
排気動弁装置１０９は、吸気動弁装置１０５と同様に、排気弁１０８の作動角（以下「排気作動角」という。）及びリフト量、ならびに排気作動角の中心位相（以下「作動中心角」という。）を連続的に変更することができる。
【００１６】
吸気動弁装置１０５、排気動弁装置１０９及びスロットル弁１０２等の動作は、電子制御ユニットとして構成されるエンジンコントローラ（以下「ＥＣＵ」という。）２０１により制御される。
【００１７】
ＥＣＵ２０１には、アクセルペダルの踏込量（アクセル開度ＡＰＯを示す。）を検出するアクセルセンサ２１１の検出信号、及びクランクシャフトの回転位置を検出するクランク角センサ２１２の検出信号（ＥＣＵ２０１は、これに基づいてエンジン回転数ＮＥを算出する。）が入力されるとともに、吸気通路１０１内（ここでは、サージタンク内）の圧力（以下「吸気圧力」という。）Ｐｍを検出する吸気圧力センサ２１３の検出信号、吸気通路１０１内の温度Ｔｍを検出する吸気温度センサ２１４の検出信号、排気通路１０７内の圧力（以下「排気圧力」という。）Ｐｅを検出する排気圧力センサ２１５の検出信号、及び排気通路１０７内の温度Ｔｅを検出する排気温度センサ２１６の検出信号等が入力される。
【００１８】
ＥＣＵ２０１は、入力した各種の検出信号をもとに、吸気動弁装置１０５により吸気作動角及び作動中心角を、排気動弁装置１０９により排気作動角及び作動中心角を、スロットル弁１０２によりスロットル開度を夫々制御する。
【００１９】
なお、本実施形態では、ＥＣＵ２０１がシリンダ吸入空気量を検出する機能を備えており、ＥＣＵ２０１は、スロットル開度の制御に際し、筒内に実際に吸入された空気の量をシリンダ吸入空気量Ｑｃｙｌとして算出する。
【００２０】
図２は、本実施形態に係る吸気動弁装置１０５の構成を示している。なお、ここでは吸気動弁装置１０５について説明するが、排気動弁装置１０９も同様の構成である。
【００２１】
この吸気動弁装置１０５は、作動角変更機構Ａと中心角変更機構Ｂとを含んで構成される。
【００２２】
吸気弁１０４の上方に駆動軸１５１が気筒列方向に延在させて設置されており、この駆動軸１５１に揺動カム１５２が相対回転可能に取り付けられている。この揺動カム１５２は、吸気弁１０４のリフタ１４１と当接し、このリフタ１４１を介して吸気弁１０４を上下に駆動する。作動角変更機構Ａは、駆動軸１５１と揺動カム１５２とを繋ぐ後述するリンクの姿勢を変化させて、吸気作動角を変更するものである。他方、中心角変更機構Ｂは、駆動軸１５１のクランクシャフト（図示せず。）に対する位相を変化させることで、作動中心角を変更するものである。
【００２３】
ここで、前者の作動角変更機構Ａの作動原理について、図３を参照して説明する。
【００２４】
作動角変更機構Ａは、駆動軸１５１に固定された円形の偏心駆動カム１５３と、この偏心駆動カム１５３に相対回転可能に外嵌するリング状リンク１５４と、駆動軸１５１と平行に配置された制御軸１５５と、この制御軸１５５に固定された円形の偏心制御カム１５６と、この偏心制御カム１５６に相対回転可能に外嵌し、一端でリング状リンク１５４と連結するロッカーアーム１５７と、このロッカーアーム１５７を揺動カム１５２と連結するロッド状リンク１５８とを含んで構成される。制御軸１５５は、電磁アクチュエータ１６１がギア列１６２を駆動することにより回転する。
【００２５】
この作動角変更機構Ａの動作は、次のようである。クランクシャフトに連動して駆動軸１５１が回転すると、これに伴うリング状リンク１５４の往復動作に併せ、ロッカーアーム１５７が偏心制御カム１５６の軸心周りで揺動し、ロッド状リンク１５８により揺動カム１５２を駆動する。また、電磁アクチュエータ１６１により制御軸１５５を回転させることで、偏心制御カム１５６の軸心位置が変化し、ロッカーアーム１５７の回転中心が変位して、吸気作動角（及びリフト量）が連続的に変化する。
【００２６】
このため、電磁アクチュエータ１６１により制御軸１５５を操作することで、吸気作動角を連続的に変更することができる。
【００２７】
なお、中心角変更機構Ｂには、駆動軸１５１のカムスプロケットに対する位相を変化させ得る、公知のいかなる可変動弁装置が採用されてよい。本実施形態では、カムスプロケットと駆動軸１５１との間に中間ギアを介装して、これらの間にヘリカルギア列を形成し、中間ギアを前後させることにより駆動軸１５１の相対位相を変化させるものを採用している。
【００２８】
次に、以下、本実施形態に係るＥＣＵ２０１の構成及びこれが行う制御（主に、吹返ガス量Ｍｉｆｂの測定）の内容について説明する。
【００２９】
ＥＣＵ２０１が行う制御は、簡単には次のようである。ＥＣＵ２０１は、アクセル操作量ＡＰＯ及びエンジン回転数ＮＥ等の運転条件に基づいてエンジン１が発生すべき目標トルクｔＴｅを演算及び設定するとともに、設定したｔＴｅに基づいて吸気動弁装置１０５及びスロットル弁１０２を作動させる。
【００３０】
すなわち、ＥＣＵ２０１は、目標トルクｔＴｅを達成するのに必要な吸入空気量として目標新気量ｔＱｃｙｌを算出するとともに、算出したｔＱｃｙｌに基づいて吸気作動角及び作動中心角の各目標値を設定し、吸気動弁装置１０５を作動させる。
【００３１】
ＥＣＵ２０１は、制御された作動特性のもと、吹返ガス量Ｍｉｆｂを算出して、これを考慮した実際の吸入空気量Ｑｃｙｌを検出するとともに、目標新気量ｔＱｃｙｌと検出したＱｃｙｌとの間に生じた乖離を、スロットル弁１０２の操作により吸気圧力を増減させて解消する。
【００３２】
次に、ＥＣＵ２０１のうち吹返ガス量Ｍｉｆｂの測定に関する部分の構成及びその動作について説明する。
【００３３】
図４は、ある運転状態における、吸気弁１０４及び排気弁１０８のバルブ開口面積及び吸気弁１０４を通過するガスの流量（吸気弁通過ガス量ｄＭｉｎ）の変化を、クランク角θとの関係で示した図である。
【００３４】
吸気弁通過ガス量ｄＭｉｎはバルブ開口面積と流量係数との積で表され、バルブ開口面積はバルブリフト量に比例するので、吸気弁通過ガス量ｄＭｉｎはバルブリフト量に比例する。このため、図４の吸気弁１０４及び排気弁１０８のバルブ開口面積の変化を表わす曲線は、筒内からの吹き返しを考慮しなければ、それぞれの弁を通過するガス流量の変化と比例関係にある。排気弁通過ガス流量ｄＭｅｘについても同様である。
【００３５】
しかし、図４では、吸気弁１０４の開時期（図中のＩＶＯ）が排気弁１０８の閉時期（図中のＥＶＣ）よりも先にあり、ＩＶＯからＥＶＣまでは、吸気弁１０４と排気弁１０８の両方が開弁状態となる、いわゆるバルブオーバーラップ状態となる。
【００３６】
このため、吸気弁１０４を開弁したときには、図４中の領域Ｍのように筒内から吸気ポート１０１ａへガスが吹き返すこととなり、吸気弁通過ガス量ｄＭｉｎの変化と吸気弁１０４のバルブ開口面積の変化は異なる特性となる。
【００３７】
吹き返しにより吸気通路１０１に流出した排気は、吸気行程中に筒内に吸い戻され、次のサイクルに持ち越されることとなる。このように、排気の吹き返しにより次のサイクルにおける吸入空気量に吹返ガス量Ｍｉｆｂ（図４に斜線で示す。）に相当する分の減少を来すことから、高精度なエンジン制御を実現するうえでこの吹返ガス量Ｍｉｆｂの正確な評価が必要とされることは、既述の通りである。また、排気の吹き返しにより、いわゆる内部ＥＧＲの効果が得られ、ピストン上死点位置近傍における筒内温度に変化を来すことからも、吹返ガス量Ｍｉｆｂの正確な評価が必要とされる。なお、ピストン上死点とは、ピストン位置が最も高くなる時期のことをいい、後述する実効上死点ＴＤＣＲとは区別する。
【００３８】
そこで、以下に説明する方法により吹返ガス量Ｍｉｆｂを算出する。
【００３９】
図５（I）〜（Ｖ）は、吹返ガス量Ｍｉｆｂの算出方法を説明するための図であり、縦軸は筒内に流入する吸気量、横軸はクランク角である。ここではエンジン１の運転領域全体で吸入空気の流れが理論的にチョークして、吸入空気が音速で筒内に流入するものとする。このため、図５（I）〜（Ｖ）の吸気弁通過ガス量及び排気弁通過ガス量の特性線は、図４の吸気弁１０４及び排気弁１０８のバルブ開口面積の特性線に所定の係数を乗じた形状になる。
【００４０】
なお、吸気弁１０４及び排気弁１０８のバルブ前後差圧を求め、これに基づいてより詳細な特性線を作成するようにしてもよい。
【００４１】
図５（Ｉ）の特性線Ｌ１は排気弁通過ガス量の特性線である。そして、吸気弁１０４のバルブ開口面積の変化の特性を表わす曲線を横軸に対して反転させて得られる特性線Ｌ３は、筒内から吸気通路１０１へ吹き返すガス量の特性を表わしている。
【００４２】
また、筒内に関する状態量について、気体の状態方程式により次の関係が成立する。なお、筒内ガスの質量をＭ（＝Ｍｃｙｌ）と、筒内圧力をＰ（＝Ｐｃｙｌ）と、筒内容積をＶ（＝Ｖｃｙｌ）と、筒内ガスのガス定数をＲと、筒内温度をＴ（＝Ｔｃｙｌ）とする。
【００４３】
Ｍ＝ＰＶ／（ＲＴ）・・・（１）
式（１）の両辺をクランク角θで偏微分することで、更に次の関係が得られる。
【００４４】
ｄＭ／ｄθ＝（（Ｐ・ｄＶ／ｄθ）＋Ｖ・ｄＰ／ｄθ）／ＲＴ  ・・・（２）
この式（２）は、吸気弁通過ガス量ｄＭｉｎと排気弁通過ガス量ｄＭｅｘとの和、つまり吸気通路１０１から筒内への流入、筒内から吸気通路１０１への吹き返し、及び筒内から排気通路１０７への排出により変化する筒内ガス量の変化の特性（以下、筒内ガス総変化量）を表わしている。そこで、式（２）に基づいて、筒内ガス総変化量の特性線Ｌ２を作成する。
【００４５】
次に、図５（II）に示すように、特性線Ｌ１と特性線Ｌ２との交点Ｌ２ａと、ＥＶＣにおける特性線Ｌ２上の点Ｌ２ｂと、を求める。
【００４６】
交点Ｌ２ａでは、筒内ガス総変化量ｄＭ／ｄθと排気弁通過ガス量ｄＭｅｘとが等しいので、吸気弁通過ガス量ｄＭｉｎはゼロである。つまり、交点Ｌ２ａのクランク角は実効上死点ＴＤＣＲを表わしている。実効上死点ＴＤＣＲとは、筒内から吸気通路１０１へ吹き返すガス量がゼロになる時期、つまり吸気通路１０１から筒内への空気の吸入が実際に開始される時期のことをいう。
【００４７】
一方、ＥＶＣでは排気弁通過ガス量ｄＭｅｘはゼロになるので、筒内ガス総変化量ｄＭ／ｄθと吸気弁通過ガス量ｄＭｉｎとが等しくなる。
【００４８】
したがって、吸気弁通過ガス量ｄＭｉｎの特性線は、上記の実効上死点ＴＤＣＲにおける横軸上の点と点Ｌ２ｂの２点を通過することになる。そこで、図５（III）に示すように、点Ｌ２ｂから実効上死点ＴＤＣＲにおける横軸上の点を通過して特性線Ｌ３に到達する直線を作成する。この直線は、吸気弁１０４を通過して筒内に流入するガス量の特性線である（以下、この直線を特性線Ｌ４という）。特性線Ｌ４を特性線Ｌ３との交点までしか伸ばさないのは、吸気弁通過ガス量ｄＭｉｎには音速による制限があり、特性線Ｌ３との交点よりＩＶＯ側のクランクアングルでは、特性線Ｌ３を超えるガス量が吸気弁１０４を通過することはないからである。
【００４９】
上記のように特性線Ｌ３と特性線Ｌ４を作成したら、図５（IV）に太線で示すように、ＩＶＯから特性線Ｌ４との交点までは特性線Ｌ３に沿い、この交点からは特性線Ｌ４に沿う特性線Ｌ５を作成する。この特性線Ｌ５が吸気弁通過ガス量ｄＭｉｎの特性線である。
【００５０】
したがって、特性線Ｌ５と、筒内に流入する吸気量がクランク角によらずゼロの場合の直線（図５の横軸）とで囲まれる部分（図５（Ｖ）に斜線を付した領域）の面積が吹返ガス量Ｍｉｆｂとなる。そこで、この面積を演算する。
【００５１】
図６は、上記の演算をブロック図に示したものである。なお、図６では、特性線Ｌ１、Ｌ３を直線近似している。これは、特性線Ｌ１、Ｌ３の吹返ガス量Ｍｉｆｂの演算にかかわる部分が、図５（Ｉ）〜（Ｖ）に示したように直線近似できるためである。このように直線近似することにより、演算負荷を低減することができる。
【００５２】
図６のブロックＢ６１では、吸気弁開時期ＩＶＯ、排気弁閉時期ＥＶＣ、排気圧力Ｐｅ、及び筒内圧力Ｐｃｙｌに基づいて特性線Ｌ１を作成する。ブロックＢ６２では、筒内圧力Ｐｃｙｌ及びエンジン回転速度ＮＥに基づいて筒内ガス総変化量の特性線Ｌ２を作成する。ブロックＢ６３では、吸気弁開時期ＩＶＯ、吸気圧力Ｐｍ、及び筒内圧力Ｐｃｙｌに基づいて吸気弁１０４のバルブ開口面積変化の特性線を求め、これを反転して特性線Ｌ３を作成する。
【００５３】
ブロックＢ６４では、ブロックＢ６１で作成した特性線Ｌ１とブロックＢ６２で作成した特性線Ｌ２とを用いて、実効上死点ＴＤＣＲを求める。続くブロックＢ６５では、図５（II）、（III）の手順に従って特性線Ｌ４を作成する。
【００５４】
そして、ブロックＢ６６では、ブロックＢ６３で作成した特性線Ｌ３と、ブロックＢ６５で作成した特性線Ｌ４とを用いて、吹返ガス量Ｍｉｆｂを演算する。
【００５５】
以上により本実施形態では、次のような効果を得ることができる。
【００５６】
（１）吸気側及び排気側にそれぞれ可変動弁機構としての吸気動弁装置１０５、排気動弁装置１０９を備えるエンジン１の制御装置において、吸気弁１０４を通過するガス量の特性線Ｌ３を算出する手段と、吸気通路１０１から筒内に流入するガス量の特性線Ｌ４を算出する手段と、特性線Ｌ３と特性線Ｌ４とに基づいて筒内から吸気通路へ吹き返す吹返ガス量Ｍｉｆｂを算出する手段と、を備えるので、吸気弁１０４の開時期または排気弁１０８の閉時期に関わらず、吹返ガス量Ｍｉｆｂを算出することができる。これにより、残ガス量や筒内に流入する新気量の推定精度を向上させることができる。
【００５７】
（２）排気弁を通過するガス量の特性線Ｌ１を算出する手段と、ピストン上死点位置近傍における筒内ガス総変化量の特性線Ｌ２を算出する手段と、を備え、特性線Ｌ１と特性線Ｌ２との交点、又は特性線Ｌ２上で筒内総ガス変化量がゼロになる点におけるクランク角を実効上死点ＴＤＣＲとし、この実効上死点ＴＤＣＲとＥＶＣにおける特性線Ｌ２上の点とを含む直線を特性線Ｌ４とするので、バルブタイミングによらず、筒内に流入するガス量についての特性線Ｌ４を算出することができる。
【００５８】
（３）特性線Ｌ１と特性線Ｌ２との交点Ｌ２ａにおけるクランク角を実効上死点ＴＤＣＲとするので、吸気弁１０４の開時期または排気弁１０８の閉時期に関わらず、吸気弁１０４を通過するガスの向きが切り替わるクランク角を算出することができる。
【００５９】
（４）ＩＶＯが実効上死点ＴＤＣＲより進角側にある場合には、ＩＶＯにおける特性線Ｌ３上の点と実効上死点ＴＤＣＲとを結ぶ直線と、特性線Ｌ３と特性線Ｌ４とで囲まれる面積を吹返ガス量Ｍｉｆｂとして算出するので、吹返ガス量Ｍｉｆｂを精度よく算出することができる。
【００６０】
第２実施形態について説明する。本実施形態は、基本的な構成は第１実施形態と同様であるが、バルブタイミングが異なる。具体的には、図７に示すように排気弁１０８が閉弁してから吸気弁１０４が開弁する。つまり、バルブオーバーラップ期間がなく、いわゆるマイナスオーバーラップ期間を有している。
【００６１】
排気動弁装置１０９を備えない場合、つまりＥＶＣが固定の場合には、マイナスオーバーラップ期間を有するバルブタイミングにすると、一般的にＩＶＯはピストン上死点より２０度以上遅角した位置になる。この場合には、ＩＶＯ付近で筒内容積は膨張過程にあり、筒内圧は低下中なので、ＩＶＯ時における筒内圧は吸気通路１０１内の圧力より低いものと仮定することができる。このため、筒内から吸気通路１０１への吹き返しはなかった。
【００６２】
しかしながら、排気動弁装置１０９を備える場合には、マイナスオーバーラップ期間を有し、かつＩＶＯがピストン上死点位置近傍またはピストン上死点位置以前となるバルブタイミングになることも想定し得る。例えば、ＩＶＯがピストン上死点位置前であると、吸気弁１０４が開弁した後に、筒内圧が上昇から低下に切り換わることになる。このため、筒内圧の方が吸気通路１０１内圧力より高くなり、筒内から吸気通路１０４に排気が吹き返す状況が生じ得る。
【００６３】
図８は、上記のようにマイナスオーバーラップ期間を有し、ＩＶＯがピストン上死点位置近傍またはピストン上死点位置前にある場合の、吹返ガス量Ｍｉｆｂを算出するための演算のブロック図である。ブロックＢ８１〜Ｂ８３は図６のブロックＢ６１〜Ｂ６３と同様である。
【００６４】
ブロックＢ８４では、図６のブロックＢ６４と異なり、特性線Ｌ１と特性線Ｌ２との交点が存在しない。これは、マイナスオーバーラップ期間を有するため、排気弁１０８が開いている間は筒内総ガス変化量が負の値となるからである。そこで、特性線Ｌ２と横軸との交点、つまり筒内総ガス量変化量がゼロになるクランク角を求める。この点が実効上死点ＴＤＣＲである。
【００６５】
ブロックＢ８５では、特性線Ｌ２を、吸気通路１０１から筒内に流入する空気量の特性線Ｌ４とする。これは、すでに排気弁１０８が閉弁しているので、筒内総ガス量の変化は、すべて吸気弁１０４を通過するガス量によるものだからである。
【００６６】
ブロックＢ８６では、図６のブロックＢ６６と同様に、特性線Ｌ３、特性線Ｌ４及び筒内に吸入するガス量がクランク角によらずゼロの場合の直線（横軸）とで囲まれる部分（ブロックＢ８６の斜線部分）の面積を演算し、これを吹返ガス量Ｍｉｆｂとする。
【００６７】
以上により本実施形態では、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、特性線Ｌ２上で筒内総ガス変化量がゼロになる点におけるクランク角を実効上死点ＴＤＣＲとするので、特性線Ｌ１と特性線Ｌ２とが交差しなくても、実効上死点ＴＤＣＲを算出することができる。
【００６８】
第３実施形態について説明する。本実施形態は、基本的な構成は第１実施形態と同様であるが、バルブタイミングが異なる。具体的には、図９に示すようにバルブオーバーラップ期間はあるが、ピストン上死点位置が排気弁１０８の閉弁後にある。
【００６９】
排気動弁装置１０９を備えない場合、つまりＥＶＣが固定の場合に、バルブオーバーラップ期間を有するバルブタイミングを設定するときには、一般的にＥＶＣは、排気の慣性等を考慮してピストン上死点後２０度付近に設定する。このため、図６のブロックＢ６４のように、特性線Ｌ１と特性線Ｌ２とが交差する。
【００７０】
しかしながら、排気動弁装置１０９を備える場合には、バルブオーバーラップ期間を有し、かつＥＶＣがピストン上死点位置前になるバルブタイミングを設定し得る。この場合、ピストン上死点位置付近、特にピストン上死点位置以前で、筒内総ガス変化量が負の値となること、つまり筒内から吸気通路１０１へのガスの吹き返しが生じ得る。
【００７１】
図１０は、このような場合の吹返ガス量Ｍｉｆｂを演算するためのブロック図である。ブロックＢ１０１〜Ｂ１０５は図８のブロックＢ８１〜Ｂ８５と同様であり、ブロックＢ１０６も特性線Ｌ３、特性線Ｌ４及び筒内に吸入するガス量がクランク角によらずゼロの場合の直線（横軸）とで囲まれる部分の形状は異なるが、演算内容はブロックＢ８６と同様である。
【００７２】
以上により本実施形態では、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。特に、排気動弁装置１０９が可変動弁機構でない場合には想定できなかったようなバルブタイミングであっても、吹返ガス量Ｍｉｆｂを算出することができる。
【００７３】
第４実施形態について説明する。本実施形態は、基本的な構成は第１実施形態と同様であるが、バルブタイミングが異なる。具体的には、図１１に示すようにピストン上死点直後にＩＶＯ及びＥＶＣがある。
【００７４】
図１２は、本実施形態の吹返ガス量Ｍｉｆｂを演算するためのブロック図である。ブロックＢ１２１〜Ｂ１２６の内容は、ブロックＢ１２６で特性線Ｌ２と特性線Ｌ３が交差していない点を除けば、図６のブロックＢ６１〜Ｂ６６と同様である。
【００７５】
このように、吹返ガス量Ｍｉｆｂを特性線Ｌ３、特性線Ｌ４及び筒内に吸入するガス量がクランク角によらずゼロの場合の直線（横軸）とで囲まれる部分の面積として算出するので、特性線Ｌ２と特性線Ｌ３とが交差しなくても吹返ガス量Ｍｉｆｂを算出することができる。
【００７６】
ここで、図１３に示すようにピストン上死点からＩＶＯまでの間隔が図１１よりも大きくなり、図１４のブロックＢ１４６に示すように、ＩＶＯが実効上死点ＴＤＣＲより遅角側になる場合を考える。この場合には、特性線Ｌ３、特性線Ｌ４及び筒内に吸入するガス量がクランク角によらずゼロの場合の直線（横軸）とで囲まれる部分が存在しなくなる。すなわち、筒内から吸気通路１０１への吹き返しがなくなる。したがって、ＩＶＯが実効上死点ＴＤＣＲより遅角側にある場合には、吹返ガス量Ｍｉｆｂはゼロであると判定する。なお、図１４のブロック図は図１２と同様の演算を行うものである。
【００７７】
以上により本実施形態では、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、ＩＶＯが実効上死点ＴＤＣＲより遅角側にある場合には、吹返ガス量Ｍｉｆｂはゼロであると判定するので、吹返ガス量Ｍｉｆｂの有無を適切に判断することができる。
【００７８】
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲に記載の技術的思想の範囲内で様々な変更を成し得ることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】第１実施形態を適用するシステムの構成図である。
【図２】可変動弁機構の概略構成図である。
【図３】作動角可変機構の動作を説明するための図である。
【図４】吸気弁及び排気弁のバルブ開口面積及び吸気弁通過ガス量の変化を、クランク角θとの関係で示した図である。
【図５】（I）〜（Ｖ）は、吹返ガス量の算出方法を説明するための図である。
【図６】第１実施形態の吹返ガス量算出制御のブロック図である。
【図７】第２実施形態のバルブタイミング図である。
【図８】第２実施形態の吹返ガス量算出制御のブロック図である。
【図９】第３実施形態のバルブタイミング図である。
【図１０】第３実施形態の吹返ガス量算出制御のブロック図である。
【図１１】第４実施形態のバルブタイミング図である。
【図１２】第４実施形態の吹返ガス量算出制御のブロック図である。
【図１３】第４実施形態のバルブタイミングの他の例を示す図である。
【図１４】第４実施形態の吹返ガス量算出制御の他の例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００８０】
１    エンジン
１０１  吸気通路
１０２  スロットル弁
１０３  インジェクタ
１０４  吸気弁
１０５  吸気動弁装置
１０６  点火プラグ
１０７  排気通路
１０８  排気弁
１０９  排気動弁装置
１５１  駆動軸
１５２  揺動カム
１５３  偏心駆動カム
１５４  リング状リンク
１５５  制御軸
１５６  偏心制御カム
１５７  ロッカーアーム
１５８  ロッド状リンク
１６１  電磁アクチュエータ
１６２  ギア列
２０１  エンジンコントローラ
２１１  アクセルセンサ
２１２  クランク角センサ
２１３  吸気圧力センサ
２１４  吸気温度センサ
２１５  排気圧力センサ
Ａ      吸気動弁装置及び排気動弁装置の作動角変更機構
Ｂ      吸気動弁装置及び排気動弁装置の中心角変更機構
【図１】
0005077072.tif 000002
【図２】
0005077072.tif 000003
【図３】
0005077072.tif 000004
【図４】
0005077072.tif 000005
【図５】
0005077072.tif 000006
【図６】
0005077072.tif 000007
【図７】
0005077072.tif 000008
【図８】
0005077072.tif 000009
【図９】
0005077072.tif 000010
【図１０】
0005077072.tif 000011
【図１１】
0005077072.tif 000012
【図１２】
0005077072.tif 000013
【図１３】
0005077072.tif 000014
【図１４】
0005077072.tif 000015