(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のクランクシャフトの回転に同期して往復動して吸気通路を気筒から開閉遮断する吸気弁を備えるとともに、該吸気弁の閉タイミングが変更可能となっている内燃機関を制御する方法であって、
所定の低負荷側の運転領域では、吸気弁閉タイミングを充填効率が最大となる吸気弁閉タイミングよりも進角側の第１閉タイミング範囲内に設定する早閉じ運転モードとし、所定の高負荷側の運転領域では、吸気弁閉タイミングを充填効率が最大となる吸気弁閉タイミングよりも遅角側の第２閉タイミング範囲内に設定する遅閉じ運転モードとして、運転モードに応じた吸気弁閉タイミングの制御を行う通常制御ステップと、
上記早閉じ運転モードから目標気筒空気量の増加によって上記遅閉じ運転モードへ移行するときの制御を行う移行制御ステップとを有し、
移行制御ステップは、目標気筒空気量が所定空気量を超えたとき、目標気筒空気量の増加に応じ、吸気弁閉タイミングを遅角させるとともに、吸気圧力をいったん低下させてその後上昇させる処理を行なうものであって、この処理に際し、目標気筒空気量の変化が大きいほど上記所定空気量を小さくすることを特徴とする内燃機関の制御方法。
【請求項２】
内燃機関のクランクシャフトの回転に同期して往復動して吸気通路を気筒から開閉遮断する吸気弁を備えるとともに、該吸気弁の閉タイミングが変更可能となっている内燃機関を制御する方法であって、
所定の低負荷側の運転領域では、吸気弁閉タイミングを充填効率が最大となる吸気弁閉タイミングよりも進角側の第１閉タイミング範囲内に設定する早閉じ運転モードとし、所定の高負荷側の運転領域では、吸気弁閉タイミングを充填効率が最大となる吸気弁閉タイミングよりも遅角側の第２閉タイミング範囲内に設定する遅閉じ運転モードとして、運転モードに応じた吸気弁閉タイミングの制御を行う通常制御ステップと、
上記早閉じ運転モードから目標気筒空気量の増加によって上記遅閉じ運転モードへ移行するときの制御を行う移行制御ステップとを有し、
移行制御ステップは、目標気筒空気量の変化を予測するステップを含み、目標気筒空気量が所定空気量を超えたとき、目標気筒空気量の増加に応じ、吸気弁閉タイミングを遅角させるとともに、吸気圧力をいったん低下させてその後上昇させる処理を行なうものであって、この処理に際し、上記予測された目標気筒空気量の変化が大きいほど上記所定空気量を小さくすることを特徴とする内燃機関の制御方法。
【請求項３】
内燃機関のクランクシャフトの回転に同期して往復動して吸気通路を気筒から開閉遮断する吸気弁を備えるとともに、該吸気弁の閉タイミングが変更可能となっている内燃機関を制御する方法であって、
所定の低負荷側の運転領域では、吸気弁閉タイミングを充填効率が最大となる吸気弁閉タイミングよりも進角側の第１閉タイミング範囲内に設定する早閉じ運転モードとし、所定の高負荷側の運転領域では、吸気弁閉タイミングを充填効率が最大となる吸気弁閉タイミングよりも遅角側の第２閉タイミング範囲内に設定する遅閉じ運転モードとして、運転モードに応じた吸気弁閉タイミングの制御を行う通常制御ステップと、
上記遅閉じ運転モードから目標気筒空気量の減少によって上記早閉じ運転モードへ移行するときの制御を行う移行制御ステップとを有し、
移行制御ステップは、目標気筒空気量が所定空気量以下になったときに、目標気筒空気量の減少に応じ、吸気弁閉タイミングを進角させるとともに、吸気圧力をいったん低下させてその後上昇させる処理を行なうものであって、この処理に際し、目標気筒空気量の変化が大きいほど上記所定空気量を大きくすることを特徴とする内燃機関の制御方法。
【請求項４】
内燃機関のクランクシャフトの回転に同期して往復動して吸気通路を気筒から開閉遮断する吸気弁を備えるとともに、該吸気弁の閉タイミングが変更可能となっている内燃機関を制御する方法であって、
所定の低負荷側の運転領域では、吸気弁閉タイミングを充填効率が最大となる吸気弁閉タイミングよりも進角側の第１閉タイミング範囲内に設定する早閉じ運転モードとし、所定の高負荷側の運転領域では、吸気弁閉タイミングを充填効率が最大となる吸気弁閉タイミングよりも遅角側の第２閉タイミング範囲内に設定する遅閉じ運転モードとして、運転モードに応じた吸気弁閉タイミングの制御を行う通常制御ステップと、
上記遅閉じ運転モードから目標気筒空気量の減少によって上記早閉じ運転モードへ移行するときの制御を行う移行制御ステップとを有し、
移行制御ステップは、目標気筒空気量の変化を予測するステップを含み、目標気筒空気量が所定空気量以下になったときに、目標気筒空気量の減少に応じ、吸気弁閉タイミングを進角させるとともに、吸気圧力をいったん低下させてその後上昇させる処理を行なうものであって、この処理に際し、上記予測された目標気筒空気量の変化が大きいほど上記所定空気量を大きくすることを特徴とする内燃機関の制御方法。
【請求項５】
請求項２又は４記載の内燃機関の制御方法において、予測される目標気筒空気量の変化は、過去の目標気筒空気量の変化に基づいて求められることを特徴とする内燃機関の制御方法。
【請求項６】
内燃機関のクランクシャフトの回転に同期して往復動して吸気通路を気筒から開閉遮断する吸気弁と、該吸気弁の変位特性を調整する変位調整機構と、吸気圧力を調整する吸気圧力調整手段と、これら変位調整機構および吸気圧力調整手段を制御することによって吸気弁閉タイミングおよび吸気圧力を制御する制御器とを備え、
上記制御器は、
所定の低負荷側の運転領域では、吸気弁閉タイミングを充填効率が最大となる吸気弁閉タイミングよりも進角側の第１閉タイミング範囲内に設定する早閉じ運転モードとし、所定の高負荷側の運転領域では、吸気弁閉タイミングを充填効率が最大となる吸気弁閉タイミングよりも遅角側の第２閉タイミング範囲内に設定する遅閉じ運転モードとして、運転モードに応じた吸気弁閉タイミングの制御を行う手段と、
上記早閉じ運転モードから目標気筒空気量の増加によって上記遅閉じ運転モードへ移行するときの制御を行う移行制御手段とを有し、
移行制御手段は、目標気筒空気量が所定空気量を超えたとき、目標気筒空気量の増加に応じ、吸気弁閉タイミングを遅角させるとともに、吸気圧力をいったん低下させてその後上昇させる処理を行ない、かつ、この処理に際し、目標気筒空気量の変化が大きいほど上記所定空気量を小さくするように構成されていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項７】
内燃機関のクランクシャフトの回転に同期して往復動して吸気通路を気筒から開閉遮断する吸気弁と、該吸気弁の変位特性を調整する変位調整機構と、吸気圧力を調整する吸気圧力調整手段と、これら変位調整機構および吸気圧力調整手段を制御することによって吸気弁閉タイミングおよび吸気圧力を制御する制御器とを備え、
上記制御器は、
所定の低負荷側の運転領域では、吸気弁閉タイミングを充填効率が最大となる吸気弁閉タイミングよりも進角側の第１閉タイミング範囲内に設定する早閉じ運転モードとし、所定の高負荷側の運転領域では、吸気弁閉タイミングを充填効率が最大となる吸気弁閉タイミングよりも遅角側の第２閉タイミング範囲内に設定する遅閉じ運転モードとして、運転モードに応じた吸気弁閉タイミングの制御を行う手段と、
上記早閉じ運転モードから目標気筒空気量の増加によって上記遅閉じ運転モードへ移行するときの制御を行う移行制御手段とを有し、
移行制御手段は、目標気筒空気量の変化を予測する機能を備え、目標気筒空気量が所定空気量を超えたとき、目標気筒空気量の増加に応じ、吸気弁閉タイミングを遅角させるとともに、吸気圧力をいったん低下させてその後上昇させる処理を行ない、かつ、この処理に際し、上記予測された目標気筒空気量の変化が大きいほど上記所定空気量を小さくするように構成されていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項８】
内燃機関のクランクシャフトの回転に同期して往復動して吸気通路を気筒から開閉遮断する吸気弁と、該吸気弁の変位特性を調整する変位調整機構と、吸気圧力を調整する吸気圧力調整手段と、これら変位調整機構および吸気圧力調整手段を制御することによって吸気弁閉タイミングおよび吸気圧力を制御する制御器とを備え、
上記制御器は、
所定の低負荷側の運転領域では、吸気弁閉タイミングを充填効率が最大となる吸気弁閉タイミングよりも進角側の第１閉タイミング範囲内に設定する早閉じ運転モードとし、所定の高負荷側の運転領域では、吸気弁閉タイミングを充填効率が最大となる吸気弁閉タイミングよりも遅角側の第２閉タイミング範囲内に設定する遅閉じ運転モードとして、運転モードに応じた吸気弁閉タイミングの制御を行う手段と、
上記遅閉じ運転モードから目標気筒空気量の減少によって上記早閉じ運転モードへ移行するときの制御を行う移行制御手段とを有し、
移行制御手段は、目標気筒空気量が所定空気量以下となったとき、目標気筒空気量の減少に応じ、吸気弁閉タイミングを進角させるとともに、吸気圧力をいったん低下させてその後上昇させる処理を行ない、かつ、この処理に際し、目標気筒空気量の変化が大きいほど上記所定空気量を大きくするように構成されていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項９】
内燃機関のクランクシャフトの回転に同期して往復動して吸気通路を気筒から開閉遮断する吸気弁と、該吸気弁の変位特性を調整する変位調整機構と、吸気圧力を調整する吸気圧力調整手段と、これら変位調整機構および吸気圧力調整手段を制御することによって吸気弁閉タイミングおよび吸気圧力を制御する制御器とを備え、
上記制御器は、
所定の低負荷側の運転領域では、吸気弁閉タイミングを充填効率が最大となる吸気弁閉タイミングよりも進角側の第１閉タイミング範囲内に設定する早閉じ運転モードとし、所定の高負荷側の運転領域では、吸気弁閉タイミングを充填効率が最大となる吸気弁閉タイミングよりも遅角側の第２閉タイミング範囲内に設定する遅閉じ運転モードとして、運転モードに応じた吸気弁閉タイミングの制御を行う手段と、
上記遅閉じ運転モードから目標気筒空気量の減少によって上記早閉じ運転モードへ移行するときの制御を行う移行制御手段とを有し、
移行制御手段は、目標気筒空気量の変化を予測する機能を備え、目標気筒空気量が所定空気量以下となったとき、目標気筒空気量の減少に応じ、吸気弁閉タイミングを進角させるとともに、吸気圧力をいったん低下させてその後上昇させる処理を行ない、かつ、この処理に際し、上記予測された目標気筒空気量の変化が大きいほど上記所定空気量を大きくするように構成されていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項１０】
請求項６乃至９のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置において、上記変位調整機構は、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を変更可能にした位相可変機構と、吸気弁のリフト量を連続的に変更可能にした可変バルブリフト機構とで構成されてい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、内燃機関の制御方法および同装置に関し、概略的には内燃機関の吸気弁閉タイミング設定方法に関し、より具体的には、比較的高い圧縮比を持つ内燃機関に好適な吸気弁閉タイミング設定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
吸気弁のバルブリフト量を運転状態に応じて変更することが、例えば特許文献１に開示されるように、知られている。機関速度が高いほど、吸気慣性力は大きい。従って、空気流量に応じて定まる所定以上のバルブリフト量があるならば、機関速度に応じて遅角する所定タイミングにおいて吸気弁が閉じるときに、充填効率が最大となる。この最大充填効率に対応する所定タイミングから吸気弁閉タイミングが離れるほど、つまり進角または遅角するほど、充填効率が少なくなる。この原理に従い、特許文献１に記載されたカム駆動式の可変動弁装置は、目標気筒空気量の増加に応じてバルブリフト量を増加するとともに、バルブリフト量の増加に応じて吸気弁閉タイミングを遅角するように構成されている。従って、特許文献１の構成では、吸気圧力を高く保った状態（吸気負圧を小さくした状態）で、気筒空気量を目標量に制御することができる。そして、このように吸気圧力を高く保つことで、ポンプ損失を低下させ、機関運転効率を向上することができる。
【０００３】
一方、機関運転効率を高める別の方策として、膨張比を高めることが知られている。膨張比は、ピストンが上死点にあるときの気筒容積に対するピストンが下死点にあるときの気筒容積の比である。従って、膨張比を高めるほど、混合気の持つエネルギーがピストンの仕事により高い効率で変換され、結果的に機関運転効率を向上させることができる。しかし、これは同時に圧縮比を高めることにもなる。
【０００４】
火花点火式内燃機関の圧縮比を高める場合、混合気の自着火やノッキング等の異常燃焼が発生する可能性が高まるという課題がある。それに対処するために、例えば、特許文献２には、自着火が生じやすい運転状態を検出した場合に、吸気弁の閉タイミングを遅角または進角させ、有効圧縮比すなわち充填効率を低減させる方法が開示されている。
【特許文献１】特開２００６−９７６４７号公報
【特許文献２】特開２００１−１５９３４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１と特許文献２の方法を組み合わせて、高膨張比による機関運転効率を高める技術を開発する場合、目標気筒空気量が少ない運転領域では、吸気弁閉タイミングを、当該機関速度において充填効率が最大となるタイミングよりも進角側に設定し（このような設定による閉弁動作を「早閉じ」ともいう）、低負荷運転領域での機械的なロスを抑制するとともに、目標気筒空気量が多い運転領域では、吸気弁閉タイミングを、当該機関速度において充填効率が最大となるタイミングよりも遅角側に設定し（このような設定による閉弁動作を「遅閉じ」ともいう）、高負荷運転領域で充分な気筒空気量を確保することが考えられる。
【０００６】
ところが、早閉じ動作と遅閉じ動作との間で吸気弁閉タイミングがシフトする間は、空気過剰になる傾向が高く、特に、高圧縮比エンジンでは、プリイグニション等の異常燃焼の懸念が高まる。
【０００７】
そこで、吸気弁閉タイミングがシフトする間において空気過剰になる傾向が生じるときに、吸気圧力を低下させることが考えられる。ただしこの場合、吸気圧力を下げるとポンプロスが増大するので、機関運転効率の面からは、吸気圧力を低下させる期間はできるだけ短いことが望ましい。他方、運転条件によっては、例えば目標気筒空気量が急速に変化する場合などには、吸気弁閉タイミングおよび吸気圧力の制御に応答遅れが生じ易く、このような場合に異常燃焼を確実に防止するためには、早めに吸気圧力を低下させるようにすることが望ましい。
【０００８】
本発明は上記の事情に鑑み、早閉じ動作と遅閉じ動作との間で吸気弁閉タイミングがシフトする移行時に、気筒空気量を適切に調整し、異常燃焼を確実に防止することができるとともに、可及的にポンプ損失を低減し、機関運転効率を高めることができる内燃機関の制御方法および同装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明の内燃機関の制御方法は、内燃機関のクランクシャフトの回転に同期して往復動して吸気通路を気筒から開閉遮断する吸気弁を備えるとともに、該吸気弁の閉タイミングが変更可能となっている内燃機関を制御する方法であって、所定の低負荷側の運転領域では、吸気弁閉タイミングを充填効率が最大となる吸気弁閉タイミングよりも進角側の第１閉タイミング範囲内に設定する早閉じ運転モードとし、所定の高負荷側の運転領域では、吸気弁閉タイミングを充填効率が最大となる吸気弁閉タイミングよりも遅角側の第２閉タイミング範囲内に設定する遅閉じ運転モードとして、運転モードに応じた吸気弁閉タイミングの制御を行う通常制御ステップと、上記早閉じ運転モードから目標気筒空気量の増加によって上記遅閉じ運転モードへ移行するときの制御を行う移行制御ステップとを有し、移行制御ステップは、目標気筒空気量が所定空気量を超えたとき、目標気筒空気量の増加に応じ、吸気弁閉タイミングを遅角させるとともに、吸気圧力をいったん低下させてその後上昇させる処理を行なうものであって、この処理に際し、目標気筒空気量の変化が大きいほど上記所定空気量を小さくするようにしたものである。
【００１０】
この方法によると、所定の低負荷側の運転領域では、吸気弁が早閉じとされることにより、吸気圧力を高く保った状態で気筒空気量を目標値に制御することができて、ポンプ損失を低減し得るとともに、バルブ動作量を少なくすることができて、機械損失を低減し得る。一方、所定の高負荷側の運転領域では、吸気弁が遅閉じとされることにより、プリイグニッション等の異常燃焼を回避しつつ、必要な気筒空気量を確保することができる。
【００１１】
また、目標気筒空気量の増加によって早閉じ運転モードから遅閉じ運転モードに移行するときは、吸気弁閉タイミングが早閉じから遅閉じにシフトする途中で、充填効率が最大となる閉タイミングを通過するが、この吸気弁閉タイミングのシフト途中では吸気圧力が低下することにより、気筒空気量が過大になることが防止される。
【００１２】
とくに、上記所定空気量を運転条件に応じて変更するようにしているため、異常燃焼を確実に防止しつつ、可及的に吸気圧力を低下させる期間を短くするように調整することができる。
【００１３】
より具体的に、上記方法では、目標気筒空気量の変化が大きいほど、上記所定空気量を小さくするようにしているため、目標気筒空気量の変化が大きいほど、移行制御の開始が早められて、制御の応答遅れにより異常燃焼が発生するといった事態が確実に防止される。
【００１４】
本発明の制御方法の別の態様は、内燃機関のクランクシャフトの回転に同期して往復動して吸気通路を気筒から開閉遮断する吸気弁を備えるとともに、該吸気弁の閉タイミングが変更可能となっている内燃機関を制御する方法であって、所定の低負荷側の運転領域では、吸気弁閉タイミングを充填効率が最大となる吸気弁閉タイミングよりも進角側の第１閉タイミング範囲内に設定する早閉じ運転モードとし、所定の高負荷側の運転領域では、吸気弁閉タイミングを充填効率が最大となる吸気弁閉タイミングよりも遅角側の第２閉タイミング範囲内に設定する遅閉じ運転モードとして、運転モードに応じた吸気弁閉タイミングの制御を行う通常制御ステップと、上記早閉じ運転モードから目標気筒空気量の増加によって上記遅閉じ運転モードへ移行するときの制御を行う移行制御ステップとを有し、移行制御ステップは、目標気筒空気量の変化を予測するステップを含み、目標気筒空気量が所定空気量を超えたとき、目標気筒空気量の増加に応じ、吸気弁閉タイミングを遅角させるとともに、吸気圧力をいったん低下させてその後上昇させる処理を行なうものであって、この処理に際し、上記予測された目標気筒空気量の変化が大きいほど上記所定空気量を小さくするようにしたものである。
【００１５】
このようにすると、予測される目標気筒空気量の変化に応じて適切な制御が行われる。
【００１６】
本発明の制御方法の別の態様は、内燃機関のクランクシャフトの回転に同期して往復動して吸気通路を気筒から開閉遮断する吸気弁を備えるとともに、該吸気弁の閉タイミングが変更可能となっている内燃機関を制御する方法であって、所定の低負荷側の運転領域では、吸気弁閉タイミングを充填効率が最大となる吸気弁閉タイミングよりも進角側の第１閉タイミング範囲内に設定する早閉じ運転モードとし、所定の高負荷側の運転領域では、吸気弁閉タイミングを充填効率が最大となる吸気弁閉タイミングよりも遅角側の第２閉タイミング範囲内に設定する遅閉じ運転モードとして、運転モードに応じた吸気弁閉タイミングの制御を行う通常制御ステップと、上記遅閉じ運転モードから目標気筒空気量の減少によって上記早閉じ運転モードへ移行するときの制御を行う移行制御ステップとを有し、移行制御ステップは、目標気筒空気量が所定空気量以下になったときに、目標気筒空気量の減少に応じ、吸気弁閉タイミングを進角させるとともに、吸気圧力をいったん低下させてその後上昇させる処理を行なうものであって、この処理に際し、目標気筒空気量の変化が大きいほど上記所定空気量を大きくするようにしたものである。
【００１７】
この態様によると、目標気筒空気量の減少によって遅閉じ運転モードから早閉じ運転モードに移行するときに、吸気弁閉タイミングのシフト途中で吸気圧力が低下することにより、気筒空気量が過大になることを防止することができる。そして、目標気筒空気量の変化が大きいほど上記所定空気量を大きくすることにより、異常燃焼を確実に防止しつつ、可及的に吸気圧力を低下させる期間を短くするように調整することができる。
【００１８】
本発明の制御方法の別の態様は、内燃機関のクランクシャフトの回転に同期して往復動して吸気通路を気筒から開閉遮断する吸気弁を備えるとともに、該吸気弁の閉タイミングが変更可能となっている内燃機関を制御する方法であって、所定の低負荷側の運転領域では、吸気弁閉タイミングを充填効率が最大となる吸気弁閉タイミングよりも進角側の第１閉タイミング範囲内に設定する早閉じ運転モードとし、所定の高負荷側の運転領域では、吸気弁閉タイミングを充填効率が最大となる吸気弁閉タイミングよりも遅角側の第２閉タイミング範囲内に設定する遅閉じ運転モードとして、運転モードに応じた吸気弁閉タイミングの制御を行う通常制御ステップと、上記遅閉じ運転モードから目標気筒空気量の減少によって上記早閉じ運転モードへ移行するときの制御を行う移行制御ステップとを有し、移行制御ステップは、目標気筒空気量の変化を予測するステップを含み、目標気筒空気量が所定空気量以下になったときに、目標気筒空気量の減少に応じ、吸気弁閉タイミングを進角させるとともに、吸気圧力をいったん低下させてその後上昇させる処理を行なうものであって、この処理に際し、上記予測された目標気筒空気量の変化が大きいほど上記所定空気量を大きくするようにしたものである。
【００１９】
なお、予測される目標気筒空気量の変化は、例えば、過去の目標気筒空気量の変化に基づいて求められる。
【００２０】
また、本発明の内燃機関の制御装置は、内燃機関のクランクシャフトの回転に同期して往復動して吸気通路を気筒から開閉遮断する吸気弁と、該吸気弁の変位特性を調整する変位調整機構と、吸気圧力を調整する吸気圧力調整手段と、これら変位調整機構および吸気圧力調整手段を制御することによって吸気弁閉タイミングおよび吸気圧力を制御する制御器とを備え、上記制御器は、所定の低負荷側の運転領域では、吸気弁閉タイミングを充填効率が最大となる吸気弁閉タイミングよりも進角側の第１閉タイミング範囲内に設定する早閉じ運転モードとし、所定の高負荷側の運転領域では、吸気弁閉タイミングを充填効率が最大となる吸気弁閉タイミングよりも遅角側の第２閉タイミング範囲内に設定する遅閉じ運転モードとして、運転モードに応じた吸気弁閉タイミングの制御を行う手段と、上記早閉じ運転モードから目標気筒空気量の増加によって上記遅閉じ運転モードへ移行するときの制御を行う移行制御手段とを有し、移行制御手段は、目標気筒空気量が所定空気量を超えたとき、目標気筒空気量の増加に応じ、吸気弁閉タイミングを遅角させるとともに、吸気圧力をいったん低下させてその後上昇させる処理を行ない、かつ、この処理に際し、目標気筒空気量の変化が大きいほど上記所定空気量を小さくするように構成されているものである。
【００２１】
本発明の制御装置の別の態様は、内燃機関のクランクシャフトの回転に同期して往復動して吸気通路を気筒から開閉遮断する吸気弁と、該吸気弁の変位特性を調整する変位調整機構と、吸気圧力を調整する吸気圧力調整手段と、これら変位調整機構および吸気圧力調整手段を制御することによって吸気弁閉タイミングおよび吸気圧力を制御する制御器とを備え、上記制御器は、所定の低負荷側の運転領域では、吸気弁閉タイミングを充填効率が最大となる吸気弁閉タイミングよりも進角側の第１閉タイミング範囲内に設定する早閉じ運転モードとし、所定の高負荷側の運転領域では、吸気弁閉タイミングを充填効率が最大となる吸気弁閉タイミングよりも遅角側の第２閉タイミング範囲内に設定する遅閉じ運転モードとして、運転モードに応じた吸気弁閉タイミングの制御を行う手段と、上記早閉じ運転モードから目標気筒空気量の増加によって上記遅閉じ運転モードへ移行するときの制御を行う移行制御手段とを有し、移行制御手段は、目標気筒空気量の変化を予測する機能を備え、目標気筒空気量が所定空気量を超えたとき、目標気筒空気量の増加に応じ、吸気弁閉タイミングを遅角させるとともに、吸気圧力をいったん低下させてその後上昇させる処理を行ない、かつ、この処理に際し、上記予測された目標気筒空気量の変化が大きいほど上記所定空気量を小さくするように構成されているものである。
【００２２】
本発明の制御装置の別の態様は、内燃機関のクランクシャフトの回転に同期して往復動して吸気通路を気筒から開閉遮断する吸気弁と、該吸気弁の変位特性を調整する変位調整機構と、吸気圧力を調整する吸気圧力調整手段と、これら変位調整機構および吸気圧力調整手段を制御することによって吸気弁閉タイミングおよび吸気圧力を制御する制御器とを備え、上記制御器は、所定の低負荷側の運転領域では、吸気弁閉タイミングを充填効率が最大となる吸気弁閉タイミングよりも進角側の第１閉タイミング範囲内に設定する早閉じ運転モードとし、所定の高負荷側の運転領域では、吸気弁閉タイミングを充填効率が最大となる吸気弁閉タイミングよりも遅角側の第２閉タイミング範囲内に設定する遅閉じ運転モードとして、運転モードに応じた吸気弁閉タイミングの制御を行う手段と、上記遅閉じ運転モードから目標気筒空気量の減少によって上記早閉じ運転モードへ移行するときの制御を行う移行制御手段とを有し、移行制御手段は、目標気筒空気量が所定空気量以下となったとき、目標気筒空気量の減少に応じ、吸気弁閉タイミングを進角させるとともに、吸気圧力をいったん低下させてその後上昇させる処理を行ない、かつ、この処理に際し、目標気筒空気量の変化が大きいほど上記所定空気量を大きくするように構成されているものである。
【００２３】
本発明の制御装置の別の態様は、内燃機関のクランクシャフトの回転に同期して往復動して吸気通路を気筒から開閉遮断する吸気弁と、該吸気弁の変位特性を調整する変位調整機構と、吸気圧力を調整する吸気圧力調整手段と、これら変位調整機構および吸気圧力調整手段を制御することによって吸気弁閉タイミングおよび吸気圧力を制御する制御器とを備え、上記制御器は、所定の低負荷側の運転領域では、吸気弁閉タイミングを充填効率が最大となる吸気弁閉タイミングよりも進角側の第１閉タイミング範囲内に設定する早閉じ運転モードとし、所定の高負荷側の運転領域では、吸気弁閉タイミングを充填効率が最大となる吸気弁閉タイミングよりも遅角側の第２閉タイミング範囲内に設定する遅閉じ運転モードとして、運転モードに応じた吸気弁閉タイミングの制御を行う手段と、上記遅閉じ運転モードから目標気筒空気量の減少によって上記早閉じ運転モードへ移行するときの制御を行う移行制御手段とを有し、移行制御手段は、目標気筒空気量の変化を予測する機能を備え、目標気筒空気量が所定空気量以下となったとき、目標気筒空気量の減少に応じ、吸気弁閉タイミングを進角させるとともに、吸気圧力をいったん低下させてその後上昇させる処理を行ない、かつ、この処理に際し、上記予測された目標気筒空気量の変化が大きいほど上記所定空気量を大きくするように構成されているものである。
【００２４】
このような制御装置によると、上記変位調整機構、吸気圧力調整手段および制御器により、上述の本発明の制御方法を効果的に実施することができる。
【００２５】
本発明の制御装置において、上記変位調整機構は、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を変更可能にした位相可変機構と、吸気弁のリフト量を連続的に変更可能にした可変バルブリフト機構とで構成されていることが好ましい。
【００２６】
このようにすると、上記変位調整機構により、吸気弁閉タイミングの調整とともにバルブリフト量、開弁期間などを適切に調整することができる。
【発明の効果】
【００２７】
以上説明したように、本発明は、早閉じモードから遅閉じモードへの移行時、または遅閉じモードから早閉じモードへの移行時に、吸気弁閉タイミングをシフトするとともに、吸気圧力をいったん低下させることにより、移行中に気筒空気量が過大になることを防止することができ、とくに運転条件に応じ、異常燃焼を確実に防止しつつ、可及的に吸気圧力を低下させる期間を短くして、ポンプ損失を低減することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、添付図面を参照しながら本発明の好ましい実施の形態について説明する。
【００２９】
図１は、本発明の実施の一形態に係る制御装置を含む内燃機関システムの概略構成図である。
【００３０】
図１を参照して、内燃機関システムは、エンジン１、エンジン１に付随する様々なアクチュエータ、様々なセンサ、およびセンサからの信号に基づきアクチュエータを制御する制御器としてのエンジン制御ユニット１００を有する。
【００３１】
エンジン１は、火花点火式内燃機関であって、第１〜第４の４つの気筒１１、１１、…を有するものであるが、いかなる数の気筒を有するものであってもよい。エンジン１は、自動車等の車両に搭載され、そのクランクシャフト１４は、変速機を介して駆動輪に連結され、車両を推進する。
【００３２】
本実施形態に係るエンジン１は、１３以上の幾何学的圧縮比をもち、幾何学的圧縮比は、１４以上１６以下であるのが好ましい。
【００３３】
すなわち、幾何学的圧縮比が大きいことは、膨張比が大きいことを意味するので、大きいほど、機関効率は上がる。そこで、本実施形態では、幾何学的圧縮比を１３以上に設定し、高トルクと燃費の大幅な低減を図ることとしている。
【００３４】
尤も、圧縮比が高いほど、異常燃焼発生の可能性が高まるので、有効圧縮比を小さくして充填効率を下げる必要が生じる。そうなると、気筒容積の割りに得られる出力が低下するために、機関の重量比で見たときの効率は低下する。他方、エンジン１を自動車等の車両に搭載する際に、エンジンルーム内への搭載性に問題を生じる。従って、幾何学的圧縮比の上限は、１６以下にするのが好ましい。
【００３５】
エンジン１は、シリンダブロック１２と、その上に載置されるシリンダヘッド１３とを備えており、それらの内部に気筒１１、１１、…が形成されている。シリンダブロック１２には、クランクシャフト１４が回転自在に支持されており、このクランクシャフト１４がピストン１５に対し、コネクティングロッド１６を介して連結されている。
【００３６】
ピストン１５は、各気筒１１内に摺動自在に嵌挿されて燃焼室１７を区画している。シリンダヘッド１３には、吸気ポート１８および排気ポート１９が気筒１１毎に２つずつ形成され（図には各１つのみ示す）、それぞれ燃焼室１７に連通している。図に示すように、吸気ポート１８および排気ポート１９に対し、これらを燃焼室１７から遮断（閉）できるように吸気弁２１および排気弁２２が配設されている。吸気弁２１は、動弁装置としての吸気弁駆動機構３０により、排気弁２２は排気弁駆動機構４０により、それぞれ駆動されて、所定のタイミングで往復動し、吸気ポート１８および排気ポート１９を開閉するものである。
【００３７】
吸気弁駆動機構３０は、吸気カムシャフト３１を有し、排気弁駆動機構４０は、排気カムシャフト４１を有する。カムシャフト３１、４１は、クランクシャフト１４により、周知のチェーン／スプロケット機構等の動力伝達機構を介して連結される。動力伝達機構は、周知のように、クランクシャフト１４が二回転する間に、カムシャフト３１、４１が一回転するように構成される。
【００３８】
カムシャフトの位相角は、カム位相センサ３５により検出され、その検出信号θVCT_Aがエンジン制御ユニット１００に入力される。
【００３９】
点火プラグ５１は、シリンダヘッド１３に取り付けられている。点火システム５２は、エンジン制御ユニット１００からの制御信号ＳＡDを受けて、点火プラグ５１が所望の点火タイミングで火花を発生するよう、それに通電する。
【００４０】
燃料噴射弁５３は、シリンダヘッド１３の一側（図例では吸気側）に取り付けられている。燃料噴射弁５３の先端は、上下方向については２つの吸気ポート１８の下方に、また、水平方向についてはそれら２つの吸気ポート１８の中間に位置して、燃焼室１７内に臨んでいる。
【００４１】
燃料供給システム５４は、図示は省略するが、燃料噴射弁５３に燃料を昇圧して供給する高圧ポンプと、この高圧ポンプに燃料タンクから燃料を送給する配管やホース等と、燃料噴射弁５３を駆動する電気回路とを備えている。この電気回路は、エンジン制御ユニット１００からの制御信号ＦＰDを受けて燃料噴射弁５３のソレノイドを作動させ、所定のタイミングで所望量の燃料を噴射させる。
【００４２】
吸気ポート１８は、吸気マニホールド５５内の吸気経路５５ｂによってサージタンク５５ａに連通している。図示しないエアクリーナからの吸気流はスロットルボデー５６を通過してサージタンク５５ａに供給される。スロットルボデー５６にはスロットル弁５７が配置されており、周知のようにサージタンク５５ａに向かう吸気流を絞って、その流量を調整する。スロットルアクチュエータ５８が、エンジン制御ユニット１００からの制御信号ＴＶＯDを受けて、スロットル弁５７の開度を調整する。
【００４３】
排気ポート１９は、排気マニホールド６０内の排気経路によって周知のように排気管内の通路に連通している。排気マニホールド６０よりも下流の排気通路には、一つ以上の触媒コンバータ６１を有する排気ガス浄化システムが配置される。触媒コンバータ６１は、周知の三元触媒、リーンＮＯｘ触媒、酸化触媒等とすることができ、それ以外にも、特定の燃料制御手法による排気ガス浄化の目的にかなうものであれば、いかなるタイプの触媒としてもよい。
【００４４】
エンジン制御ユニット１００には、周知のマイクロコンピュータをベースとするコントローラであって、プログラムを実行する中央算出処理装置（ＣＰＵ）と、例えばＲＡＭやＲＯＭにより構成されてプログラムおよびデータを格納するメモリと、電気信号の入出力をする入出力（Ｉ／Ｏ）バスとを備えている。
【００４５】
エンジン制御ユニット１００は、エアフローセンサ７１から吸気流量ＡＦ、吸気圧センサ７２から吸気マニホールド圧ＭＡＰ、クランク角センサ７３からクランク角パルス信号、というように種々の入力を受け入れる。エンジン制御ユニット１００は、例えば、クランク角パルス信号に基づいて、エンジン回転速度ＮENGを計算する。また、エンジン制御ユニット１００は、酸素濃度センサ７４から排気ガスの酸素濃度ＥＧＯについての入力も受け入れる。さらに、アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセル開度センサ７５からのアクセル制御信号αを受け入れる。またエンジン制御ユニット１００は、変速機の出力軸の回転速度を検出する車速センサ７６からの車速信号ＶＳＰを受け入れる。
【００４６】
より具体的に、エンジン制御ユニット１００は前記のような入力に基づいて、以下のようなエンジン１の制御パラメータを計算する。例えば、所望のスロットル開度ＴＶＯ、燃料噴射量ＦＰ、点火タイミングＳＡ、バルブ位相角θVCT、バルブリフト量θVVL等である。そして、それら制御パラメータに基づいて、対応する制御信号として、スロットル制御信号ＴＶＯD、燃料噴射パルス信号ＦＰD、点火パルス信号ＳＡD、バルブ位相角信号θVCT_D、バルブリフト量信号θVVL_D等を、スロットルアクチュエータ５８、燃料供給システム５４、点火システム５２および吸気カムシャフト位相可変機構３２等に出力する。
【００４７】
次に、図２以下を参照して、本実施形態に係る吸気弁駆動機構３０の詳細について説明する。図２は、図１の実施形態に係る吸気弁駆動機構３０の具体的な構成を示す斜視図であり、図３は、図１の吸気弁駆動機構３０の要部を示す断面図である。図３において、（Ａ）は大リフト制御状態においてバルブリフト量が０のときを示し、（Ｂ）は大リフト制御状態においてバルブリフト量が最大のときを示し、（Ｃ）は小リフト制御状態においてバルブリフト量が０のときを示し、（Ｄ）は小リフト制御状態においてバルブリフト量が最大のときを示している。
【００４８】
本実施形態の吸気弁駆動機構３０は、吸気弁２１の変位特性を調整する変位調整機構を備えている。この変位調整機構は、クランクシャフト１４に対するカムシャフト３１の回転位相を変更可能にした位相可変機構（ＶＣＴ機構）３２と、吸気弁のリフト量を連続的に変更可能にした可変バルブリフト機構（ＶＶＬ機構）３３とで構成されている。
【００４９】
上記ＶＣＴ機構３２はチェーンドライブ機構によってクランクシャフト１４に駆動連結されている。チェーンドライブ機構は、ドリブンスプロケット１０４の他に、図示しないが、クランクシャフト１４のドライブスプロケットと、それら両スプロケットに巻き掛けられたチェーンとを備える。
【００５０】
ＶＣＴ機構３２は、ドリブンスプロケット１０４に一体に回転するように固定されたケースと、それに収容されるとともにインナシャフト１０５に一体に回転するように固定されたロータとを有する。ケースとロータとの間には複数の液圧室が、中心軸Ｘ（図３に示す）の周りに（周方向に）並んで形成される。そして、ポンプにより加圧された液体（例えばエンジンオイル）が各々の液圧室に選択的に供給されて、互いに対向する液圧室の間に圧力差を形成する。
【００５１】
ＶＣＴ制御ユニットとしてのエンジン制御ユニット１００がＶＣＴ機構３２の電磁バルブ３２ａに制御信号（バルブ位相角信号）θVCT_Dを出力し、この制御信号θVCT_Dを受けて、電磁バルブ３２ａが液圧のデューティ制御をすることで、前記液圧室に供給する液体の流量や圧力等を調整する。これによりスプロケット１０４とインナシャフト１０５との間の実際の位相差が変更され、それによって、周知のようにインナシャフト１０５の所望の回転位相が達成される。なお、エンジン制御ユニット１００と別構成のユニットでＶＣＴ制御ユニットを構成してもよい。
【００５２】
ＶＶＬ機構３３は、図３（Ａ）〜（Ｄ）に示すように各々の気筒１１に対応してインナシャフト１０５に設けられたディスク形状のカム１０６を有する。このカム１０６は、インナシャフト１０５の軸芯から偏心して設けられ、ＶＣＴ機構３２により規定される位相で回転する。この偏心カム１０６の外周にはリング状アーム１０７の内周が回転自在に嵌め合わされており、インナシャフト１０５がその中心軸Ｘ周りに回転すると、リング状アーム１０７は、同じ中心軸Ｘの回りを公転しながら偏心カム１０６の中心の周りを回動する。
【００５３】
また、前記インナシャフト１０５には、気筒１１毎にロッカーコネクタ１１０が配設されている。このロッカーコネクタ１１０は円筒状で、インナシャフト１０５に外挿されて同軸に軸支され、換言すれば、その中心軸Ｘ周りに回動可能に支持されている一方、該ロッカーコネクタ１１０の外周面はベアリングジャーナルとされ、シリンダヘッド１３に配設されたベアリングキャップ（図示せず）によって回転可能に支持されている。
【００５４】
前記ロッカーコネクタ１１０には、第１および第２のロッカーカム１１１、１１２が一体的に設けられている。両者の構成は同じなので、図３（Ａ）〜（Ｄ）にはロッカーカム１１１について示すが、このロッカーカム１１１は、カム面１１１ａと円周状のベース面１１１ｂとを有し（図３（Ｄ）参照）、それらはいずれもタペット１１５の上面に摺接するようになっている。ロッカーカム１１１は、連続的には回転せず、揺動運動することを除いては、一般的な吸気弁駆動機構のカムと同様にタペット１１５を押圧してバルブを開くものである。タペット１１５はバルブスプリング１１６で支えられている。バルブスプリング１１６は、周知のように保持器１１７、１１８の間に支持されている。
【００５５】
再度、図２を参照すると、インナシャフト１０５およびロッカーカム部品１１０〜１１２の組立体と並んで、その上方にコントロールシャフト１２０が配置されている。このコントロールシャフト１２０は、図示しないベアリングによって回転可能に支持されており、その長手方向の中央付近には、外周面から突出する同軸状のウォームギヤ１２１が一体的に設けられている。
【００５６】
ウォームギヤ１２１はウォーム１２２と噛合している。このウォーム１２２は、ＶＶＬ機構３３のアクチュエータである例えばステッピングモータ１２３の出力軸に固定されている。よって、エンジン制御ユニット１００からの制御信号（バルブリフト量信号）θVVL_Dを受けたステッピングモータ１２３の作動により、コントロールシャフト１２０を所望の位置に回動させることができる。こうして回動されるコントロールシャフト１２０には、気筒１１毎のコントロールアーム１３１が取り付けられており、これらコントロールアーム１３１は、コントロールシャフト１２０の回動によって一体的に回動される。
【００５７】
また、そうして回動されるコントロールアーム１３１は、コントロールリンク１３２によってリング状アーム１０７に連結されている。すなわち、コントロールリンク１３２の一端部はコントロールピボット１３３によってコントロールアーム１３１の先端部に回転自在に連結され、該コントロールリンク１３２の他端部はコモンピボット１３４によってリング状アーム１０７に回転自在に連結されている。
【００５８】
ここで、コモンピボット１３４は、前記のようにコントロールリンク１３２の他端部をリング状アーム１０７に連結するとともに、このリング状アーム１０７を貫通してそれをロッカーリンク１３５の一端部にも回転自在に連結している。そして、このロッカーリンク１３５の他端部がロッカーピボット１３６によってロッカーカム１１１に回転自在に連結されており、これによりリング状アーム１０７の回転がロッカーカム１１１に伝えられるようになっている。
【００５９】
より具体的に、インナシャフト１０５が回転して、これと一体に偏心カム１０６が回転するとき、図３（Ａ）（Ｃ）に示すように偏心カム１０６が下側に位置すれば、リング状アーム１０７も下側に位置するようになり、一方、図３（Ｂ）（Ｄ）に示すように偏心カム１０６が上側に位置すれば、リング状アーム１０７も上側に位置するようになる。
【００６０】
その際、リング状アーム１０７とコントロールリンク１３２とを連結するコモンピボット１３４の位置は、コントロールピボット１３３の位置と、偏心カム１０６およびリング状アーム１０７の共通中心位置との、３者相互の位置関係によって規定されるから、図示のようにコントロールピボット１３３の位置が変化しない（コントロールシャフト１２０が回動しない）とすれば、コモンピボット１３４は、偏心カム１０６およびリング状アーム１０７の共通中心周りの回転のみに対応して概略上下に往復動作するようになる。
【００６１】
そのようなコモンピボット１３４の往復動作はロッカーリンク１３５によって第１のロッカーカム１１１に伝えられ、該第１のロッカーカム１１１を、ロッカーコネクタ１１０で連結された第２のロッカーカム１１２と共に中心軸Ｘ周りに揺動させる。こうして揺動するロッカーカム１１１は、図３（Ｂ）（Ｃ）に示すように、カム面１１１ａがタペット１１５の上面に接触する間は、当該タペット１１５をバルブスプリング１１６のばね力に抗して押し下げ、このタペット１１５が吸気弁２１を押し下げて、吸気ポート１８を開かせる。
【００６２】
一方、図３（Ａ）（Ｃ）に示すように、ロッカーカム１１１のベース面１１１ｂがタペット１１５の上面に接触するとき、タペット１１５は押し下げられない。これは、中心軸Ｘを中心とするロッカーカム１１１のベース面１１１ｂの半径が、その中心軸Ｘとタペット１１５の上面との間隔以下に設定されているからである。
【００６３】
上述の如きコントロールピボット１３３と、コモンピボット１３４と、偏心カム１０６およびリング状アーム１０７の共通中心との相互の位置関係において、コントロールピボット１３３の位置が変化すれば、これにより３者相互の位置関係に変化が生じ、コモンピボット１３４は前記とは異なる軌跡を描いて往復動作するようになる。
【００６４】
よって、モータ１２３の作動によりコントロールシャフト１２０およびコントロールアーム１３１を回転させて、コントロールピボット１３３の位置を変えることにより、ロッカーカム１１１、１１２の揺動範囲を変更することができる。例えば、コントロールアーム１３１を図３において時計回りに回動させて、コントロールピボット１３３を図３（Ａ）に示す位置から図３（Ｃ）に示すように左斜め上側にずらすと、ロッカーカム１１１の揺動範囲は、相対的にベース面１１１ｂがタペット１１５の上面に接触する傾向の強いものとなる。
【００６５】
図４は、本実施形態に係る吸気弁駆動機構３０の設定例を示す図である。
【００６６】
この図に示すように、本実施形態では、上述した吸気弁駆動機構３０およびこれに関連する構成部品により、バルブリフト量θVVLは、例えばθVVL_minからθVVLmaxまでの範囲で、目標気筒空気量（各気筒１１に充填される空気量の目標値）の増加に応じて増加するように制御されるとともに、吸気弁閉タイミングは、バルブリフト量θVVLの増加に応じてθVCT_minからθVCTmaxの範囲で遅角する。
【００６７】
本実施形態では、例えばエンジン回転速度（機関速度）ＮENGが１５００ｒｐｍの時の吸気行程において吸気弁２１を開閉する際、吸気弁２１の開タイミングについては、殆どの運転領域で排気上死点直前から開弁を開始し、要求トルクに応じて閉タイミングを変更するようにしている。
【００６８】
ここで、本実施形態では、吸気弁２１の閉タイミングとして、当該エンジン回転速度（機関速度）ＮENGにおいて充填効率が最大となる吸気弁閉タイミングよりも進角側に設定される第１閉弁タイミング範囲ＩＶＣ1stと、当該エンジン回転速度（機関速度）ＮENGにおいて充填効率が最大となる吸気弁閉タイミングよりも遅角側に設定され、且つ第１閉弁タイミング範囲ＩＶＣ1stから離間した第２閉弁タイミング範囲ＩＶＣ2ndとが設定されており、吸気弁２１が第１閉弁タイミング範囲ＩＶＣ1stで閉じるように運転される早閉じ運転モードＭEIVCと、吸気弁２１が第２閉弁タイミング範囲ＩＶＣ2ndで閉じるように運転される遅閉じ運転モードＭLIVCとを設定可能に構成されている。
【００６９】
早閉じ運転モードＭEIVCは、気筒空気量（気筒に充填される空気量）が少ない低負荷時に選択されるモードである。他方、遅閉じ運転モードＭLIVCは、気筒空気量が多い高負荷時に選択されるモードである。
【００７０】
ここで、本実施形態において、遅閉じ運転モードＭLIVCが設定される第２閉弁タイミング範囲ＩＶＣ2ndは、早閉じ運転モードＭEIVCが設定される第１閉弁タイミング範囲ＩＶＣ1stよりも遅角し且つ離間している。従って、各閉弁タイミング範囲ＩＶＣ1st、ＩＶＣ2ndの間には、定常運転時であれば吸気弁２１が閉じることのない中間閉弁タイミング範囲（異常燃焼懸念範囲）ＩＶＣIMがあり、この中間閉弁タイミング範囲ＩＶＣIMの中の下死点ＢＤＣ付近に、充填効率が最大となる吸気弁閉タイミングが存在している。
【００７１】
次に、上述のような運転モードを設定している理由について説明する。
【００７２】
エンジン１の出力を高め、燃費を低減するために、吸気弁２１の閉タイミングを吸気下死点よりも進角または遅角させて、膨張比を高くする方法として、吸気弁２１の閉タイミングを吸気下死点よりも進角する早閉じでエンジン１を運転制御する場合には、図３（Ｃ）（Ｄ）から明らかなように、ロッカーカム１１１の揺動量は、小さくなり、バルブスプリング１１６の抵抗も小さくなるので、低負荷側では好ましいものとなる。しかし、要求負荷の増加に応じて、吸気弁２１の閉タイミングを吸気下死点付近まで遅角すると、上述のような高圧縮比に設定されたエンジン１では、プリイグニション等の異常燃焼が生じる可能性が高まる。また、単に、異常燃焼が懸念される運転領域を回避して吸気弁２１の早閉じ制御をすれば、要求負荷が高くなるにつれて気筒空気量を確保できなくなり、必要な出力を得ることができなくなる。
【００７３】
他方、吸気弁閉タイミングＩＶＣを、当該エンジン回転速度ＮENGにおいて充填効率が最大となるタイミングよりも遅角側に設定した場合、ピストン１５が下死点に移動するまで気筒１１内に空気を導入することができるため、有効圧縮比が低減するところで吸気弁２１を閉じても比較的充分な気筒空気量を確保することができる反面、図３（Ａ）（Ｂ）に示したように、低速低負荷時の目標気筒空気量が小さい運転領域では、吸気弁２１のバルブリフト量、動弁範囲を最大値近傍まで大きく設定する必要があり、機械的損失が大きくなる等の不具合を回避することができない。
【００７４】
そこで、本実施形態では、高圧縮比エンジンにおいて、可及的に連続的な運転領域で膨張比を高めつつ、ノッキングを回避するとともに、ポンプ損失低減、目標気筒空気量が小さい運転領域での機械的損失の低減、目標気筒空気量が大きい運転領域での出力確保等のため、上記のように第１閉弁タイミング範囲ＩＶＣ1stと第２閉弁タイミング範囲ＩＶＣ2ndとを設定している。
【００７５】
また、第１閉弁タイミング範囲ＩＶＣ1stとされる早閉じ運転モードＭEIVCから第２閉弁タイミング範囲ＩＶＣ2ndとされる遅閉じ運転モードＭLIVCへの移行、あるいは遅閉じ運転モードＭLIVCから早閉じ運転モードＭEIVCへの移行が行われるときには、吸気弁閉タイミングが中間閉弁タイミング範囲ＩＶＣIMを通るが、このときには吸気圧力が低くされることにより、空気過剰になる傾向が抑制される。
【００７６】
図５は、運転モード設定のための運転領域の例を示す特性図である。
【００７７】
この図に示すように、本実施形態では、高負荷側の特性Ｌ１以上の高負荷側である運転領域ＲLIVCでは遅閉じ運転モードＭLIVCが、低負荷側の特性Ｌ２以下の低負荷側である運転領域ＲEIVCでは、早閉じ運転モードＭEIVCが、それぞれ選定されるように設定されている。図示の例において、特性Ｌ１と特性Ｌ２の間の運転領域ＲTRは、ヒステリシスを設けて運転モードの切換に用いられる領域であり、運転領域ＲEIVCから要求負荷が高くなっても、特性Ｌ１を越えるまでは、運転モードは早閉じ運転モードＭEIVCが維持され、運転領域ＲLIVCから要求負荷が低くなっても、特性Ｌ２を越えるまでは、運転モードは運転領域ＲLIVCが維持される。
【００７８】
運転モードＭ_nowが早閉じ運転モードＭEIVCである場合、例えば図６（Ａ）（Ｂ）に示す制御例で吸気弁閉タイミングＩＶＣやスロットル開度ＴＶＯが制御される。
【００７９】
すなわち、早閉じ運転モードＭEIVCの場合の吸気弁閉タイミングＩＶＣの制御としては、第１閉弁タイミング範囲ＩＶＣ1stの範囲内で、図６（Ａ）のように、エンジン回転速度ＮENGが高くなるほど、吸気弁２１の閉タイミングは遅角する。また、目標気筒空気量が増加するほど、吸気弁２１の閉タイミングは遅角する。この結果、第１閉弁タイミング範囲ＩＶＣ1stで運転される場合では、吸気弁２１の閉タイミングが遅角することによって、充填効率を増加させ、要求トルクに見合うトルクを出力できるようになっている。
【００８０】
早閉じ運転モードＭEIVCの場合のスロットル開度ＴＶＯの制御としては、図６（Ｂ）のように、特性Ｌ１と平行にエンジン回転速度ＮENGに比例する特性Ｌ３が低負荷側に設定され、この特性Ｌ３よりも低負荷側の運転領域では、スロットル開度ＴＶＯは、全開もしくは全開相当になっており、気筒空気量（気筒に充填される空気量）は、専ら、吸気弁２１の閉タイミングで制御されるようになっている。このため、気筒空気量を調整しつつ、ポンプ損失が生じないように制御することが可能になる。他方、特性Ｌ１から特性Ｌ３の間では、要求負荷が高まるにつれて、或いはエンジン回転速度ＮENGが低減するにつれて、スロットル開度ＴＶＯを小さくするように制御される。このため、運転状態が、中高速低中負荷運転領域から運転モードＭを遅閉じ運転モードＭLIVCに設定する必要のある低速高負荷運転領域に近づくにつれて、気筒空気量を低減することができるので、高圧縮比エンジンを採用した本実施形態において、運転モードＭの切り換え点に近い不安定な運転領域であっても、プリイグニション等の異常燃焼を回避しつつ、気筒空気量を調整することができる。なお、特性Ｌ３は、図５の特性Ｌ２よりも低負荷側であってもよく、特性Ｌ２以上であってもよい。
【００８１】
また、運転モードＭ_nowが遅閉じ運転モードＭLIVCである場合、例えば図７（Ａ）（Ｂ）に示す制御例で吸気弁閉タイミングＩＶＣやスロットル開度ＴＶＯが制御される。
【００８２】
すなわち、遅閉じ運転モードＭLIVCの場合の吸気弁閉タイミングＩＶＣの制御としては、第２閉弁タイミング範囲ＩＶＣ2ndの範囲内で、図７（Ａ）のように、エンジン回転速度ＮENGが高くなるほど吸気弁２１の閉タイミングは遅角し、また、目標気筒空気量が増加するほど吸気弁２１の閉タイミングは進角する。一方、スロットル開度ＴＶＯの制御としては、図７（Ｂ）のように、目標気筒空気量の変化に対してはスロットル開度ＴＶＯを一定とし、エンジン回転速度ＮENGが増加するにつれてスロットル開度ＴＶＯを大きくしている。
【００８３】
このようにして遅閉じ運転モードＭLIVCでは、遅閉じによってノッキングを抑制しつつ、所要の気筒空気量を確保することができるようにしている。
【００８４】
図８は、エンジン制御ユニット１００による制御のアルゴリズムを示すブロック図である。
【００８５】
この図に示すように、エンジン制御ユニットは、目標トルク（ＴＱ）演算部２０１、目標燃焼トルク（Ｐｉ_t）演算部２０２、運転領域切換しきい値演算部２０３および制御量演算部２０４を有する。
【００８６】
上記目標トルク演算部２０１は、アクセル開度センサ７５からのアクセル制御信号α、クランク角パルス信号に基づくエンジン回転速度ＮENG、および車速センサ７６からの車速信号ＶＳＰに基づいて、目標トルクＴＱを演算する。目標燃焼トルク演算部２０２は、上記目標トルクＴＱに、トルク損失要素ｐｆを加えて、実際にエンジンが発生すべきトルクである目標燃焼トルクＰｉ_tを演算する。この目標燃焼トルクＰｉ_tは、具体的には図示平均有効圧力Ｐｉの目標値であり、目標気筒空気量に相当する。
【００８７】
運転領域切換しきい値演算部２０３は、前述の図５に示す運転領域のマップ中の運転領域ＲLIVC、ＲTR、ＲEIVCの境界に相当するしきい値、つまり、この図の中の特性ラインＬ１および特性ラインＬ２上でその時のエンジン回転速度ＮENGに応じた値を演算する。
【００８８】
そして、制御量演算部２０４では、運転領域切換しきい値演算部２０３により求められたしきい値と、上記目標燃焼トルクＰｉ_tとから、目標運転領域Ｒ_tを算出するとともに、その目標運転領域Ｒ_tおよび上記目標燃焼トルクＰｉ_t等に基づき、目標ブーストＢｔ_tおよび目標吸気弁閉タイミングＩＶＣ_tを算出する。
【００８９】
さらに、エンジン制御ユニットは、運転モード判別部２０５、移行時制御量演算部２０７、および制御信号出力処理部２０８を有する。
【００９０】
上記運転モード判別部２０５は、現在の運転モードおよび目標運転モードを判別するとともに、運転モードの切換えが必要かどうかを判断する。
【００９１】
運転モードの切換えが必要となったときは、移行時制御量演算部２０７により、目標燃焼トルクＰｉ_t、目標ブーストＢｔ_t、目標吸気弁閉タイミングＩＶＣ_t、吸気マニホールド圧ＭＡＰ、バルブ位相角θVCTおよびバルブリフト量θVVL等の信号に基づき、運転モード移行時における制御量の演算を行う。この場合、目標燃焼トルクＰｉ_tについては後述のように応答制限処理を行い、この応答制限処理後の目標燃焼トルクＰｉ_tに応じて目標ブーストＢｔ_t、目標吸気弁閉タイミングＩＶＣ_t等の制御量が演算される。そして、移行時制御量演算部２０７により演算された運転モード移行時の目標ブーストＢｔ_t、目標吸気弁閉タイミングＩＶＣ_t等の制御量が制御信号出力処理部２０８に与えられる。なお、運転モード移行時以外は、制御量演算２０４で演算された制御量が制御信号出力処理部２０８に与えられる。
【００９２】
制御信号出力処理部２０８は、制御量演算部２０４または移行時制御量演算部２０７により演算された制御量と、エンジン回転数ＮENGおよび目標燃焼トルクＰｉ_tに基づいて求められる燃料噴射量や点火時期の制御量等に基づき、制御信号ＦＰD、ＳＡD、θVVL-D、θVCT-D、ＴＶＯDをそれぞれに応じたアクチュエータに出力する。
【００９３】
上記移行時制御量演算部２０７において行われる運転モード移行時の演算処理を、図９を参照しつつ説明する。
【００９４】
図９は、本実施形態による場合の運転モード移行時の処理を示すものであり、目標トルクＴＱ、エリア判定フラグ、目標トルク応答限界、目標トルクの変化率（傾き）ｄＴＱ、燃焼トルクＰｉ、スロットル開度ＴＶＯ、ブーストＢｔ、吸気弁閉タイミングＩＶＣ、バルブリフト量θVVLおよびバルブ位相角θVCTの時間的変化を示している。燃焼トルクＰｉについては一点鎖線が応答制限処理を施す前の目標値、破線が応答処理を施した後の目標値、実線が実際値である。また、スロットル開度ＴＶＯ、ブーストＢｔ、吸気弁閉タイミングＩＶＣ、バルブリフト量θVCT、バルブ位相角θVVLについては、破線が目標値、実線が実際値である。
【００９５】
この図のように、早閉じ運転モードでは、ポンプ損失低減のため、スロットル開度が一定開度（低速域では全開と同等の吸気流通量を確保し得る開度）に保たれ、ブーストは０（大気圧）とされ、吸気弁閉タイミングＩＶＣは第１タイミング（早閉じ）の範囲内で目標トルク等に応じて調整されている。
【００９６】
早閉じ運転モードにある運転領域からアクセルペダルが踏み込まれることによって目標トルクＴＱが増加すると、それに対応して燃焼トルクＰｉの目標値が増加するが、この目標値が設定値Ｐｉ０に達すると、移行制御手段の機能を果たす処理（移行制御ステップ）が開始される。
【００９７】
移行制御の処理としては、吸気弁閉タイミングＩＶＣが次第に遅角されるとともに、ブーストＢｔが所定圧力までいったん低下し、それから上昇するように制御される。
【００９８】
この場合、燃焼トルクＰｉの変化には応答限界があり、とくに上記の移行制御でブーストＢｔが低くされるときにはトルク応答限界が低下し、目標トルクの変化率ｄＴＱよりも低くなるため、目標トルクＴＱの変化に対応させて燃焼トルクＰｉの目標値を変化させても、実際の燃焼トルクＰｉは目標値に追随し得ず、目標値に対する実際値の応答遅れが大きくなる。
【００９９】
そこで、トルク応答限界が目標トルクの変化率ｄＴＱよりも低くなる期間は、燃焼トルクＰｉの目標値の変化が制限され（破線）、つまり、燃焼トルクＰｉの目標値が目標トルクＴＱに対応した値（一点鎖線）よりも緩やかに変化するように制限される。
【０１００】
移行制御の処理を具体的に説明すると、先ず、ブーストＢｔを低下させるためにスロットル開度ＴＶＯは小さくされる。なお、本実施形態では、スロットル制御の応答性を高めるため、スロットル開度ＴＶＯの目標値は進み補正される。
【０１０１】
また、ブーストＢｔの目標値が所定圧力まで低下するとともに、吸気弁閉タイミングＩＶＣの目標値は遅角され、それに対応してバルブリフト量θVVLおよびバルブ位相角θVVLの目標値が変化する。この場合に、応答制限処理が施された燃焼トルクＰｉに対応してブーストＢｔ、吸気弁閉タイミングＩＶＣ、バルブリフト量θVVLおよびバルブ位相角θVVLの各目標値が変化するため、これらの目標値（破線）に対する実際値（実線）の追随性が高められる。
【０１０２】
吸気弁閉タイミングＩＶＣが所定タイミング（充填効率が最大となる閉タイミング）になるとともに、ブーストＢｔが所定圧力まで低下すると、この制限解除条件が成立したとき、エリア判定フラグが遅閉じに切換えられるとともに、上記応答制限が解除されて、燃焼トルクＰｉの目標値が急速に増加する。そして、スロットル開度ＴＶＯの目標値が大きくされ、ブーストＢｔの目標値が上昇されるとともに、吸気弁閉タイミングＩＶＣが上記所定タイミングよりもさらに遅角される。そして、燃焼トルクＰｉ、ブーストＢｔ、吸気弁閉タイミングＩＶＣ等が移行後の運転モードにおける目標トルク等に応じた値に達すれば、移行制御の処理が終了する。
【０１０３】
このような移行制御の処理において、移行制御の開始条件を与える目標燃焼トルクＰｉ_tの設定値Ｐは、前述の図５中の、特性Ｌ１に相当するしきい値付近に設定されるが、運転条件に応じて変更される。これに伴い、目標ブーストおよび目標吸気弁閉タイミングの時間的変化の特性も、運転条件に応じて変更される。
【０１０４】
以上のようなエンジン制御ユニット１００により行われる処理をフローチャートで示すと、図１０および図１１のようになる。
【０１０５】
まず、図１０を参照して、エンジン制御ユニット１００は、各種信号を読み込み（ステップＳ１）。次いで、アクセル制御信号α、車速信号ＶＳＰおよびエンジン回転速度ＮENGに基づいて、目標トルクＴＱを算出する（ステップＳ２）。さらに、算出された目標トルクＴＱと、予め想定されているトルク損失要素ｐｆとに基づき、目標燃焼トルクＰｉ_tを算出する（ステップＳ３）。このトルク損失要素ｐｆは、機械抵抗やポンプ損失であり、運転状態（エンジン回転速度ＮENGや、筒内温度等）に基づいて予め実験等で求められたデータをマップ化したものである。
【０１０６】
次いで、エンジン制御ユニット１００は、エンジン回転速度ＮENGに基づき、運転領域切換しきい値Ｌ１、Ｌ２を算出する（ステップＳ４）。そして、この運転領域切換しきい値Ｌ１、Ｌ２と目標燃焼トルクＰｉ_t等に基づき、目標運転領域を算出するとともに、目標運転領域に応じた運転モードを判別する（ステップＳ５）。さらに、運転モードと目標燃焼トルクＰｉ_t、エンジン回転速度ＮENG等に基づき、目標ブーストＢｔ_tおよび目標吸気弁閉タイミングＩＶＣ_tを算出する（ステップＳ６）。
【０１０７】
次いで、エンジン制御ユニット１００は、算出されたパラメータに基づき、運転モードの切換が必要か否かを判定する（ステップＳ７）。すなわち、現在の運転モードが早閉じモードであって、目標トルクＴＱの増加により遅閉じモードにすべき運転領域に移行することが予測される場合、あるいは逆に、現在の運転モードが遅閉じモードであって、目標トルクＴＱの減少により早閉じモードにすべき運転領域に移行することが予測される場合には、運転モードの切換が必要と判断する。
【０１０８】
運転モードの切換が不要である場合（ステップＳ７においてＮＯの場合）、エンジン制御ユニット１００は、通常制御ステップに相当する処理として、現在の運転モードＭ_nowに対応する制御信号ＦＰD、ＳＡD、θVVL-D、θVCT-D、ＴＶＯDを出力することによって、吸気弁駆動機構３０やスロットル弁５７の各アクチュエータを制御する（ステップＳ８）。その後、リターンし、ステップＳ１からの処理を繰り返す。
【０１０９】
一方、ステップ７で運転モードの切換が必要であると判定した場合（ステップＳ７においてＹＥＳの場合）、エンジン制御ユニット１００は、移行制御ステップとしての処理（ステップＳ９〜Ｓ１４）を行なう。
【０１１０】
この処理は、概略的には、目標燃焼トルクＰｉ_t（目標気筒空気量に相当）が所定値（所定空気量）を超えたとき、目標燃焼トルクＰｉ_tの増加に応じて吸気弁閉タイミングＩＶＣを遅角させるとともに、ブーストＢｔをいったん低下させてその後上昇させるようにし、この処理に際して上記所定値を運転条件に応じて変更するものである。
【０１１１】
この処理においては運転条件として目標燃焼トルクＰｉ_tの変化（目標気筒空気量の変化）を予測するステップを含み、本実施形態では過去の目標燃焼トルクＰｉ_tの変化から今後の目標燃焼トルクＰｉ_tの変化を予測すべく、過去の所定期間における目標燃焼トルクＰｉ_tの変化率の最大値を演算する（ステップＳ９）。
【０１１２】
そして、本実施形態では、エンジン制御ユニット１００は、後に詳述するように、上記目標燃焼トルクＰｉ_tの変化率の最大値に応じ、目標ブーストおよび目標吸気弁閉タイミングについてそれぞれ内分係数を演算し（ステップＳ１０）、予め設定されている第１，第２の目標ブーストテーブル（図１３中のＢｔＴ１，ＢｔＴ２）から読み出した値と上記内分係数とから目標ブーストＢｔ_tを演算し（ステップＳ１１）、また、第１，第２目標ＩＶＣテーブル（図１３中のＩＶＣＴ１，ＩＶＣＴ２）から読み出した値と上記内分係数とから目標吸気弁閉タイミングＩＶＣ_tを演算する（ステップＳ１２）。そして、ステップＳ１１，Ｓ１２で求められた移行制御中の目標燃焼トルクＰｉ_t、目標ブーストＢｔ_tおよび目標吸気弁閉タイミングＩＶＣ_tやその他の制御量に基づき、制御信号ＦＰD、ＳＡD、θVVL-D、θVCT-D、ＴＶＯDを各アクチュエータに出力する（ステップＳ１３）。
【０１１３】
次いで、エンジン制御ユニット１００は、モード移行が終了したか否かを判定し（ステップＳ１４）、終了していなければステップＳ１１からの処理を繰り返し、終了すればリターンする。
【０１１４】
図１２は、上記フローチャートのステップＳ９〜Ｓ１４で行われる移行制御ステップとしての処理の具体的なアルゴリズムを、ブロック図で示している。
【０１１５】
この図に示すように、エンジン制御ユニット１００は、目標Ｐｉ変化率演算部２１１、タイマリセット判定部２１２、目標Ｐｉ変化率最大値演算部２１３、目標ブースト内分係数演算部２１４、目標ＩＶＣ内分係数演算部２１５、目標ブースト演算部２１６および目標ＩＶＣ演算部２１７を機能的に含んでいる。さらにエンジン制御ユニット１００は、第１目標ブーストテーブルＢｔＴ１、第２目標ブーストテーブルＢｔＴ２、第１目標ＩＶＣテーブルＩＶＣＴ１および第２目標ＩＶＣテーブルＩＶＣＴ２を有している。
【０１１６】
第１，第２目標ブーストテーブルＢｔＴ１，ＢｔＴ２は、図１３の上側に示すように、早閉じモードから遅閉じモードへの移行時における目標燃焼室トルク（目標Ｐｉ）に対する目標ブーストの特性を定めたものであり、また、第１，第２目標ＩＶＣテーブルＩＶＣＴ１，ＩＶＣＴ２は、図１３の下側に示すように、早閉じモードから遅閉じモードへの移行時における目標燃焼トルク（目標Ｐｉ）に対する目標吸気弁閉タイミング（目標ＩＶＣ）の特性を定めたものである。
【０１１７】
これらのテーブルＢｔＴ１，ＢｔＴ２，ＩＶＣＴ１，ＩＶＣＴ２で与えられる特性は、図１３に示すように、目標燃焼トルクの増加に応じ、目標燃焼トルクが所定値を超えると、目標吸気弁閉タイミングが早閉じの範囲から充填効率が最大となる閉タイミングを経て遅閉じの範囲まで遅角するとともに、目標ブーストがいったん所定圧力まで低下してその後上昇するように設定されている。
【０１１８】
これらの特性うち、図１３中に破線で示す第１目標ブーストテーブルＢｔＴ１および第１目標ＩＶＣテーブルＩＶＣＴ１は、燃費重視の特性を示すものであり、移行制御開始点（目標ブーストの圧力低下および吸気弁閉タイミングの遅角が始まる点）の目標燃焼トルクＰｉ０１が、早閉じから遅閉じへの切換わり点の目標燃焼トルクＰｉＸに近い、比較的高トルク側に設定されている。そして、Ｐｉ０１からＰｉＸまで目標燃焼トルクが変化する間に、目標ブーストが所定圧力まで低下するとともに、目標吸気弁閉タイミングが所定閉タイミング（充填効率が最大となる閉タイミング）まで遅角するようにそれぞれの特性が設定されている。
【０１１９】
一方、図１３中に実線で示す第２目標ブーストテーブルＢｔＴ２および第２目標ＩＶＣテーブルＩＶＣＴ２は、レスポンス重視の特性を示すものであり、移行開始点の目標燃焼トルクＰｉ０２が、第１のテーブルＢｔＴ１，ＩＶＣＴ１での移行開始点の目標燃焼トルクＰｉ０１と比べて低く設定され、そのＰｉ０２からＰｉＸまで目標燃焼トルクが変化する間に、目標ブーストが所定圧力まで低下するとともに、目標吸気弁閉タイミングが所定閉タイミング（充填効率が最大となる閉タイミング）まで遅角するようにそれぞれの特性が設定されている。
【０１２０】
図１２に戻って、目標Ｐｉ変化率演算部２１１は、目標燃焼トルクＰｉ_tからその変化率を演算し、タイマリセット判定部２１２は所定時間を設定する図外のタイマがリセットされたときにこれを判定する。また、目標Ｐｉ変化率最大値演算部２１３は、過去の目標Ｐｉ変化に基づいて今後の目標Ｐｉの変化を予測するものであり、本実施形態では直前の所定時間中の目標Ｐｉ変化率の最大値を演算するようにしている。
【０１２１】
図１４によって具体的に説明すると、車速、アクセル開度および目標トルクが同図中に示すように変化する場合、その目標トルクに応じて目標トルク変化率（目標トルク変化率の微分値）が同図中に示すように変化する。そして、算出タイマの値は時間経過に伴って次第に増加し、これが所定の判定値に達したとき（前回リセット時から所定時間が経過したとき）にタイマがリセットされるが、この時点で、リセット直前の所定時間中の目標Ｐｉ変化率の最大値が読み取られて、次のタイマリセット時まで保存され、タイマリセット毎に目標Ｐｉ変化率の最大値が更新される。
【０１２２】
こうして、目標Ｐｉ変化率最大値演算部２１３では、直前の所定時間中の目標Ｐｉ変化率の最大値が求められる。
【０１２３】
図１２中の目標ブースト内分係数演算部２１４および目標ＩＶＣ内分係数演算部２１５では、目標Ｐｉ変化率最大値演算部２１３で求められた目標Ｐｉ変化率から、目標ブーストの内分係数および目標ＩＶＣの内分係数をそれぞれ演算する。そして、目標ブースト演算部２１６では、第１，第２目標ブーストテーブルＢｔＴ１，ＢｔＴ２から目標Ｐｉに応じて求められる値と目標ブーストの内分係数とから目標ブーストを演算する。また、目標ＩＶＣ演算部２１７では、第１，第２目標ＩＶＣテーブルＩＶＣＴ１，ＩＶＣＴ２から目標Ｐｉに応じて求められる値と目標ＩＶＣの内分係数とから目標ＩＶＣを演算する。
【０１２４】
具体的に説明すると、第１，第２目標ブーストテーブルＢｔＴ１，ＢｔＴ２から求められる値をＢｔｔ１，Ｂｔｔ２、内分係数をα（ただし０≦α≦１）とすると、目標ブーストは[α・Ｂｔｔ１＋（１−α）・Ｂｔｔ２]となる。また、第１，第２目標ＩＶＣテーブルＩＶＣＴ１，ＩＶＣＴ２から求められる値をＩＶＣｔ１，ＩＶＣｔ２、内分係数をβ（ただ０≦β≦１）とすると、目標ＩＶＣは[β・ＩＶＣｔ１＋（１−β）・ＩＶＣｔ２]となる。
【０１２５】
そして、目標Ｐｉ変化率の最大値が小さいときは、内分係数α，βが１若しくはそれに近い値とされることにより、目標ブーストおよび目標ＩＶＣは、第１目標ブーストテーブルＢｔＴ１および第１目標ＩＶＣテーブルＩＶＣＴ１から求められる値若しくはそれに近い値となり、目標Ｐｉ変化率の最大値が大きくなるほど、内分係数α，βが小さくされることにより、目標ブーストおよび目標ＩＶＣは、第２目標ブーストテーブルＢｔＴ２および第２目標ＩＶＣテーブルＩＶＣＴ２から求められる値に近づくようにしている。
【０１２６】
以上のような本実施形態の方法および装置によると、目標気筒空気量が所定空気量よりも小さいときは、早閉じ動作によって第１閉弁タイミング範囲ＩＶＣ1st内で吸気弁２１が閉じられる一方、目標気筒空気量が所定空気量以上のときは、遅閉じ動作によって第１閉弁タイミング範囲ＩＶＣ1stよりも遅角し、且つ離間した第２閉弁タイミング範囲ＩＶＣ2nd内で吸気弁２１が閉じられる。従って、目標気筒空気量が比較的小さい運転領域では、早閉じ動作によって、要求される気筒空気量に相応した小さな開弁量によって内燃機関を運転し、過大な動弁動作による機械損失を低減することができるとともに、スロットル弁５７が全開若しくは全開相当の開度とされて吸気圧力が大気圧程度に高くされることでポンプ損失が低減される。
【０１２７】
一方、目標気筒空気量が高い運転領域では、遅閉じ動作によって、プリイグニション等の異常燃焼を回避しつつ、必要な気筒空気量を確保し、高い機関出力を得ることができる。また、目標気筒空気量の高い機関高負荷状態では、機関出力が高まるので、その後エンジン回転速度ＮENGが上昇する可能性が高く、エンジン回転速度ＮENGが高いほど一定の充填効率を得る吸気弁閉タイミングＩＶＣが遅くなるので、遅閉じとすることは高速域での気筒空気量の確保に有利である。また、遅閉じとすることで有効圧縮比を低下させて、ポンプ損失を低減するとともに、高圧縮比に伴う問題の発生を防止しつつ、膨張比を高めて、機関運転効率を向上させることができる。
【０１２８】
また、運転モード移行時、例えば早閉じ運転モードから遅閉じ運転モードへの移行時には、移行制御として、目標気筒空気量に相当する目標燃焼トルクＰｉ_tが所定値を超えたときに、目標燃焼トルクＰｉ_tの増加に応じ、吸気弁閉タイミングＩＶＣを遅角させるとともに、ブーストＢｔをいったん低下させてその後上昇させるようにしているため、吸気弁閉タイミングが所定タイミング（充填効率が最大となる吸気弁閉タイミング）を通過するときに気筒空気量が増大する傾向をブーストＢｔの低下により打ち消して、プリイグニッション等の異常燃焼を防止することができる。
【０１２９】
とくに本実施形態では、運転条件に応じて上記所定値を変更し、具体的には運転条件として今後の目標燃焼トルクＰｉ_tの変化を予測すべく直前の所定期間における目標燃焼トルクＰｉ_tの変化率の最大値を調べ、その値に応じ、上記所定値を含む目標ブーストの変化の特性および目標ＩＶＣの変化の特性を変更している。
【０１３０】
すなわち、目標燃焼トルクＰｉ_tの変化率の最大値が比較的小さいときは、目標ブーストおよび目標ＩＶＣが第１のテーブルＢｔＴ１，ＩＶＣＴ１の特性若しくはこれに近い特性で目標燃焼トルクＰｉ_tに応じて変化するため、第２のテーブルＢｔＴ２，ＩＶＣＴ２の特性若しくはこれに近い特性が用いられる場合と比べ、ブーストが低下している期間が短くなり、ポンプ損失が低減され、運転効率が高められ、燃費性能が向上される。
【０１３１】
一方、目標燃焼トルクＰｉ_tの変化率の最大値が大きいときは、もし目標ブーストおよび目標ＩＶＣが第１のテーブルＢｔＴ１，ＩＶＣＴ１の特性若しくはこれに近い特性にされると、目標燃焼トルクＰｉ_tの変化に対して実ブーストおよび実吸気弁閉タイミングの応答遅れが生じ、モード切換点の目標燃焼トルクに達しても実ブーストが充分に低下していない等により異常燃焼を防止する作用が損なわれる懸念がある。
【０１３２】
これに対し、本実施形態では、目標燃焼トルクＰｉ_tの変化率の最大値が大きいとき、目標ブーストおよび目標ＩＶＣが第２のテーブルＢｔＴ２，ＩＶＣＴ２の特性若しくはこれに近い特性にされることにより、目標燃焼トルクＰｉ_tの変化に応じた目標ブーストおよび目標ＩＶＣの変化に対して実ブーストおよび実ＩＶＣの変化の追随性が高められ、異常燃焼を防止する作用が確実に達成される。
【０１３３】
このように、目標ブーストおよび目標ＩＶＣの変化の特性が運転条件（目標燃焼トルクＰｉ_tの変化率の最大値）に応じて変更されることにより、可及的にポンプ損失を低減しつつ、異常燃焼を確実に防止することができる。
【０１３４】
なお、上記の図９〜図１３に基づくモード移行時の制御についての説明では、早閉じモードから遅閉じモードに移行する場合を例示したが、遅閉じモードから早閉じモードに移行する場合もこれに準ずる。すなわち、遅閉じモードから早閉じモードに移行する場合、目標燃焼トルクＰｉ_tが所定値Ｐｉ０（所定空気量）以下となったときに、目標燃焼トルクＰｉ_tの減少に応じ、吸気弁閉タイミングを進角させるとともに、ブーストをいったん低下させてその後に上昇させる処理を行ない、この処理の際に、上記所定値Ｐｉ０を運転条件、例えば目標燃焼トルクの変化率の最大値に応じて変更するようにし、目標燃焼トルクの変化率の最大値が大きいほど上記所定値Ｐｉ０を大きくする。例えばこの場合も、目標ブーストについて燃費重視とレスポンス重視の２つのテーブルを予め設定し、吸気閉タイミングについても燃費重視とレスポンス重視の２つのテーブルを設定しておいて、目標燃焼トルクの変化率の最大値に応じて求めた内分係数と上記各テーブルとから、目標ブーストおよび目標吸気弁閉タイミングを求めるようにすればよい。
【０１３５】
また、本発明は上記実施形態に限定されず、種々変更可能である。
【０１３６】
例えば、上記実施形態では、モード移行に際し、直前の所定期間内における目標燃焼トルクの変化率の最大値を演算し（図１２、図１３参照）、これもって、予想される今後の目標燃焼トルクの変化に相当する値としているが、上記最大値の代わりに目標燃焼トルクの変化率の平均値等を求めるようにしてもよい。
【０１３７】
また、目標燃焼トルクの変化等の運転条件に応じて目標ブーストおよび目標吸気弁閉タイミングを求める手法として、上記実施形態では、ブーストおよび吸気弁閉タイミングについてそれぞれ内分係数を求め、これと第１，第２のテーブルとから目標ブーストおよび目標吸気弁閉タイミングを演算するようにしているが、演算の仕方はこれに限らず、例えば基本的な目標ブーストおよび目標吸気弁閉タイミングの変化を示すテーブルと目標燃焼トルクの変化等に基づいて求められる補正係数とから目標ブーストおよび目標吸気弁閉タイミングを演算するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１３８】
【図１】本発明の実施の一形態に係る内燃機関の概略構成図である。
【図２】図１の実施形態に係る吸気弁駆動機構の具体的な構成を示す斜視図である。
【図３】図２の吸気弁駆動機構の要部を示す断面図であり、（Ａ）は大リフト制御状態においてバルブリフト量が０のときを示し、（Ｂ）は大リフト制御状態においてバルブリフト量が最大のときを示し、（Ｃ）は小リフト制御状態においてバルブリフト量が０のときを示し、（Ｄ）は小リフト制御状態においてバルブリフト量が最大のときを示している。
【図４】本実施形態に係る吸気弁駆動機構の設定例を示す図である。
【図５】運転領域の設定例を示す特性図である。
【図６】早閉じ運転モードでの制御例を示す図であり、（Ａ）は、吸気弁閉タイミングの制御例、（Ｂ）はスロットル開度の制御例である。
【図７】遅閉じ運転モードでの制御例を示す図であり、（Ａ）は、吸気弁閉タイミングの制御例、（Ｂ）は、スロットル開度の制御例である。
【図８】エンジン制御ユニットによる制御の具体的なアルゴリズムの一例を示すブロック図である。
【図９】移行制御ステップを実行した場合の一例を示すタイミングチャートである。
【図１０】エンジン制御ユニットにより行われる演算制御処理の一例を示すフローチャートである。
【図１１】エンジン制御ユニットにより行われる演算制御処理の一例を示すフローチャートである。
【図１２】図１１のフローチャートのステップＳ９〜Ｓ１４で行われる移行制御ステップとしての処理の具体的なアルゴリズムを示すブロック図である。
【図１３】目標ブーストテーブルおよび目標ＩＶＣテーブルを示す図である。
【図１４】目標Ｐｉ変化率最大値の演算のための処理を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【０１３９】
１  エンジン（内燃機関）
１１  シリンダ
２１  吸気弁
３０  吸気弁駆動機構
３２  位相可変機構
３３  可変バルブリフト機構
５７  スロットル弁
１００  エンジン制御ユニット（制御器）
ＩＶＣ1st  第１閉弁タイミング範囲
ＩＶＣ2nd  第２閉弁タイミング範囲
ＩＶＣIM  中間閉弁タイミング範囲
ＭEIVC  早閉じ運転モード
ＭLIVC  遅閉じ運転モード
ＲEIVC  早閉じモード運転領域
ＲLIVC  遅閉じモード運転領域
ＢｔＴ１  第１目標ブーストテーブル
ＢｔＴ２  第２目標ブーストテーブル
ＩＶＣＴ１  第１目標ＩＶＣテーブル
ＩＶＣＴ２  第２目標ＩＶＣテーブル
【図９】
0005104474.tif 000002
【図１】
0005104474.tif 000003
【図２】
0005104474.tif 000004
【図３】
0005104474.tif 000005
【図４】
0005104474.tif 000006
【図５】
0005104474.tif 000007
【図６】
0005104474.tif 000008
【図７】
0005104474.tif 000009
【図８】
0005104474.tif 000010
【図１０】
0005104474.tif 000011
【図１１】
0005104474.tif 000012
【図１２】
0005104474.tif 000013
【図１３】
0005104474.tif 000014
【図１４】
0005104474.tif 000015