JP2001065370A - 内燃機関の吸入空気量制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トルク段差を発生することなく、吸気絞り弁
制御と吸気弁開閉時期制御との２つの吸気量制御方式の
切換を行なう。 【解決手段】 機関の吸気通路１０１に配設され、目標
開度となるように開度が制御されるスロットル弁１０５
と、吸気通路１０１と燃焼室１１０との間に配設され、
目標閉時期となるように閉時期が制御される吸気弁１１
１とを備える。エンジンコントロールモジュール（ＥＣ
Ｍ）１２０は、主にスロットル弁１０５の開度を制御し
て吸入空気量を制御する第１の制御方式または主に吸気
弁１１１の閉時期を制御して吸入空気量を制御する第２
の制御方式のいずれか一方を選択し、定常目標閉時期と
定常目標吸気通路内圧力とに基づいて、スロットル弁１
０５の目標開度を算出し、目標機関トルクと実吸気通路
内圧力とに基づいて、吸気弁１１１の目標閉時期を算出
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の吸入空
気量制御装置に係り、特に、吸気弁の開閉時期を制御し
て出力を制御することができる内燃機関の吸入空気量制
御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、電磁駆動の吸排気弁を備えた
内燃機関がある。例えば、特開平１０−３１１２３１号
公報に示されるように、内燃機関の吸排気弁を電磁力に
より駆動し、内燃機関の稼働状況に応じて吸排気弁の開
閉時期を可変とするシステムが知られている。このよう
なシステムでは、吸気絞り弁を持たないか、あるいは、
吸気絞りを極小さくして、吸気管内圧力を大気圧に近い
状態とし、吸気弁の開弁期間で吸入空気量の制御を行っ
ている。これにより、従来の吸気絞り弁で吸入空気量制
御を行う機関と比較して吸気損失（ポンピングロス）を
低減し、燃料消費率を低下させることが可能である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような開閉時期を
可変とした吸排気弁を備えた機関においては、吸気管内
圧力を概ね大気圧として運転した場合には、従来の吸気
絞り弁で吸気量制御を行なう機関に比べて機関に吸入さ
れる混合気の流速が下がる為に燃焼室内の流動が低下
し、燃焼安定度が下がる場合がある。また、燃料タンク
の蒸発燃料を吸着したキャニスターを再生するために吸
気管に所定の負圧を発生させる場合がある。

【０００４】このように、吸気管内に所定の負圧を発生
させる必要性から、吸気管に吸気絞り弁を設けて、例え
ば、冷機時等の燃焼状態が悪化するような条件において
は、吸気絞りによって吸入空気量制御を行なって、比較
的吸気管内圧力が小さい状態とし、混合気の流速を高め
て燃焼状態を良好に保ちながら運転し、一方、暖気後に
おいて吸気絞りを極小さくして、吸気管内圧力を大気圧
に近い状態に保ち、吸排気弁の開閉時期制御による吸入
空気量制御を行ない燃料消費率を低下させる、という運
転を行なうことが考えられる。

【０００５】しかしながら、上記従来の稼働中に吸気絞
り弁制御と吸気弁開閉時期制御との２種類の方式の吸入
空気量制御を行なう機関においては、その制御方式を切
り換える際に機関出力に段差を生じ、運転性が悪化する
という問題点が生じる。

【０００６】この機関出力の段差が生じることの原因と
して、まず第一に、吸気絞り弁によって吸入空気量制御
を行なう場合と、吸気管内圧力を大気圧に近い状態とし
て吸排気弁の開閉時期を用いて吸入空気量制御を行なう
場合では、ポンプロスや燃焼効率が異なるので所定の機
関出力を得るために必要な空気量が異なる上に、吸気量
制御方式を切り換えた際には吸気管内圧力が過渡的に変
化するので必要な空気量が過渡的に変化するということ
が挙げられる。

【０００７】また、第二に、吸気絞り弁で吸気量制御を
行なう場合と、吸排気弁の開閉時期で吸気量制御を行な
う場合では吸気量制御の応答性が異なることである。即
ち、前者の場合には、吸気絞り弁から吸気弁までの容積
が遅延要素として作用するので、目標吸入空気量に対し
て実際の吸入空気量は遅れをもって変化するのに対し
て、後者の場合には、目標吸入空気量に対して実際の吸
入空気量の遅れが無いことである。

【０００８】以上の問題点に鑑み本発明の目的は、トル
ク段差を発生することなく、吸気絞り弁制御と吸気弁開
閉時期制御との２つの吸気量制御方式の切換を稼働中に
行なうことのできる内燃機関の制御装置を提供すること
である。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
請求項１に記載の発明は、機関の吸気通路に配設され、
目標開度となるように開度が制御されるスロットル弁
と、前記吸気通路と機関の燃焼室との間に配設され、目
標閉時期となるように閉時期が制御される吸気弁と、主
に前記スロットル弁の開度を制御して吸入空気量を制御
する第１の制御方式または主に前記吸気弁の閉時期を制
御して吸入空気量を制御する第２の制御方式のいずれか
一方を選択する制御方式選択手段と、機関の運転条件に
基づいて、機関トルクの定常目標値を示す定常目標機関
トルクを算出する定常目標機関トルク算出手段と、前記
定常目標機関トルクに基づいて、この定常目標機関トル
クに対し所定の遅れをもって追随する目標機関トルクを
算出する目標機関トルク算出手段と、前記第１の制御方
式が選択されているときに、前記吸気弁の閉時期の定常
目標値を示す定常目標閉時期を基準閉時期に設定する定
常目標閉時期設定手段と、前記第１の制御方式が選択さ
れているときに、前記定常目標機関トルクと前記定常目
標閉時期とに基づいて、前記吸気通路内の圧力の定常目
標値を示す定常目標吸気通路内圧力を算出する定常目標
吸気通路内圧力算出手段と、前記第２の制御方式が選択
されているときに、前記定常目標吸気通路内圧力を基準
圧力に設定する定常目標吸気通路内圧力設定手段と、前
記第２の制御方式が選択されているときに、前記目標機
関トルクと前記定常目標吸気通路内圧力とに基づいて、
前記定常目標閉時期を算出する定常目標閉時期算出手段
と、前記吸気通路内の実際の圧力を示す実吸気通路内圧
力を取得する実吸気通路内圧力取得手段と、前記定常目
標閉時期と前記定常目標吸気通路内圧力とに基づいて、
前記目標開度を算出する目標開度算出手段と、前記目標
機関トルクと前記実吸気通路内圧力とに基づいて、前記
目標閉時期を算出する目標閉時期算出手段と、を備えた
ことを要旨とする内燃機関の吸入空気量制御装置であ
る。

【００１０】上記目的を達成するため請求項２に記載の
発明は、請求項１に記載の内燃機関の吸入空気量制御装
置において、吸入空気の充填効率が最大となる吸気弁の
閉時期を前記基準閉時期とすることを要旨とする。

【００１１】上記目的を達成するため請求項３に記載の
発明は、請求項１に記載の内燃機関の吸入空気量制御装
置において、大気圧近傍の圧力を前記基準圧力とするこ
とを要旨とする。

【００１２】上記目的を達成するため請求項４に記載の
発明は、請求項１に記載の内燃機関の吸入空気量制御装
置において、前記基準閉時期に基づいて、前記スロット
ル弁の開度変化に対する前記吸気通路内の圧力変化の応
答遅れの時定数を示す第１応答時定数を算出する第１応
答時定数算出手段をさらに備え、前記目標機関トルク算
出手段は、前記定常目標機関トルクに対し前記第１応答
時定数の一次遅れ処理を施して前記目標機関トルクを算
出することを要旨とする。

【００１３】上記目的を達成するため請求項５に記載の
発明は、請求項１に記載の内燃機関の吸入空気量制御装
置において、前記目標閉時期に基づいて、前記スロット
ル弁の開度変化に対する前記吸気通路内の圧力変化の応
答遅れの時定数を示す第２応答時定数を算出する第２応
答時定数算出手段をさらに備え、前記実吸気通路内圧力
取得手段は、前記定常目標吸気通路内圧力に対し前記第
２応答時定数の一次遅れ処理を施して前記実吸気通路内
圧力を取得することを要旨とする。

【００１４】上記目的を達成するため請求項６に記載の
発明は、請求項１に記載の内燃機関の吸入空気量制御装
置において、前記実吸気通路内圧力取得手段は、前記吸
気通路内の実際の圧力を検出する圧力センサを含んで構
成されることを要旨とする。

【００１５】上記目的を達成するため請求項７に記載の
発明は、機関の吸気通路に配設され、目標開度となるよ
うに開度が制御されるスロットル弁と、前記吸気通路と
機関の燃焼室との間に配設され、目標閉時期となるよう
に閉時期が制御される吸気弁と、主に前記スロットル弁
の開度を制御して吸入空気量を制御する第１の制御方式
または主に前記吸気弁の閉時期を制御して吸入空気量を
制御する第２の制御方式の何れか一方を選択する制御方
式選択手段と、機関の運転条件に基づいて、前記第１の
制御方式選択時の吸入空気量の定常目標値を示す定常目
標吸入空気量を算出する定常目標吸入空気量算出手段
と、前記定常目標吸入空気量に基づいて、前記第２の制
御方式選択時の吸入空気量の目標値を示す目標吸入空気
量を算出する目標吸入空気量算出手段と、前記第１の制
御方式が選択されているときに、前記定常目標吸入空気
量に基づいて、前記目標開度を算出する目標開度算出手
段と、前記第１の制御方式が選択されているときに、前
記目標閉時期を基準閉時期に設定する目標閉時期設定手
段と、前記第２の制御方式が選択されているときに、前
記目標開度を前記吸気通路内の圧力が基準圧力となる所
定開度に設定する目標開度設定手段と、前記第２の制御
方式が選択されているときに、前記目標吸入空気量に基
づいて、前記目標閉時期を算出する目標閉時期算出手段
と、を備えたことを要旨とする内燃機関の吸入空気量制
御装置である。

【００１６】上記目的を達成するため請求項８に記載の
発明は、請求項７に記載の内燃機関の吸入空気量制御装
置において、吸入空気の充填効率が最大となる吸気弁の
閉時期を前記基準閉時期とすることを要旨とする。

【００１７】上記目的を達成するため請求項９に記載の
発明は、請求項７に記載の内燃機関の吸入空気量制御装
置において、大気圧近傍の圧力を前記基準圧力とするこ
とを要旨とする。

【００１８】上記目的を達成するため請求項１０に記載
の発明は、請求項７に記載の内燃機関の吸入空気量制御
装置において、前記基準閉時期に基づいて、前記スロッ
トル弁の開度変化に対する吸入空気量変化の応答遅れの
時定数を示す第１応答時定数を算出する第１応答時定数
算出手段と、前記定常目標吸入空気量に対し前記第１応
答時定数の一次遅れ処理を施して前記第１の制御方式選
択時の実際の吸入空気量を示す実吸入空気量を算出する
実吸入空気量算出手段とをさらに備え、前記目標吸入空
気量算出手段は、前記実吸入空気量をポンピングロス低
下分の補正を施して前記目標吸入空気量を算出すること
を要旨とする。

【００１９】上記目的を達成するため請求項１１に記載
の発明は、請求項７に記載の内燃機関の吸入空気量制御
装置において、前記基準閉時期に基づいて、前記スロッ
トル弁の開度変化に対する吸入空気量変化の応答遅れの
時定数を示す第１応答時定数を算出する第１応答時定数
算出手段と、前記定常目標吸入空気量に対し前記第１応
答時定数の一次遅れ処理を施して前記第１の制御方式選
択時の実際の吸入空気量を示す実吸入空気量を算出する
実吸入空気量算出手段とをさらに備え、前記目標吸入空
気量算出手段は、前記実吸入空気量に燃焼効率悪化分の
補正を加えて前記目標吸入空気量を算出することを要旨
とする。

【００２０】上記目的を達成するため請求項１２に記載
の発明は、請求項７に記載の内燃機関の吸入空気量制御
装置において、制御方式の選択切換時の吸入空気量の目
標値を示す制御方式切換時目標吸入空気量を算出する制
御方式切換時目標吸入空気量算出手段と、制御方式の選
択が切り換えられたときに、前記制御方式切換時目標吸
入空気量に基づいて、制御方式切換時の前記目標閉時期
を算出する制御方式切換時目標閉時期算出手段とをさら
に備えたことを要旨とする。

【００２１】上記目的を達成するため請求項１３に記載
の発明は、請求項１２に記載の内燃機関の吸入空気量制
御装置において、前記基準閉時期に基づいて、前記スロ
ットル弁の開度変化に対する吸入空気量変化の応答遅れ
の時定数を示す第１応答時定数を算出する第１応答時定
数算出手段と、前記定常目標吸入空気量に対し前記第１
応答時定数の一次遅れ処理を施して前記第１の制御方式
選択時の実際の吸入空気量を示す実吸入空気量を算出す
る実吸入空気量算出手段とをさらに備え、前記制御方式
切換時目標吸入空気量算出手段は、前記目標吸入空気量
と前記実吸入空気量とに基づいて前記制御方式切換時目
標吸入空気量を算出することを要旨とする。

【００２２】上記目的を達成するため請求項１４に記載
の発明は、請求項１３に記載の内燃機関の吸入空気量制
御装置において、前記目標閉時期に基づいて、前記スロ
ットル弁の開度変化に対する前記吸気通路内の圧力変化
の応答遅れの時定数を示す第２応答時定数を算出する第
２応答時定数算出手段をさらに備え、前記制御方式切換
時目標吸入空気量算出手段は、制御方式が前記第１の制
御方式から前記第２の制御方式へ切り換えられたとき
に、切り換え直前の前記実吸入空気量と切り換え後の前
記目標吸入空気量に対し前記第２応答時定数の一次遅れ
処理を施して前記制御方式切換時目標吸入空気量を算出
することを要旨とする。

【００２３】上記目的を達成するため請求項１５に記載
の発明は、請求項１３に記載の内燃機関の吸入空気量制
御装置において、前記目標閉時期に基づいて、前記スロ
ットル弁の開度変化に対する前記吸気通路内の圧力変化
の応答遅れの時定数を示す第２応答時定数を算出する第
２応答時定数算出手段をさらに備え、前記制御方式切換
時目標吸入空気量算出手段は、制御方式が前記第２の制
御方式から前記第１の制御方式へ切り換えられたとき
に、切り換え直前の前記目標吸入空気量と切り換え後の
前記実吸入空気量に対し前記第２応答時定数の一次遅れ
処理を施して前記制御方式切換時目標吸入空気量を算出
することを要旨とする。

【００２４】上記目的を達成するため請求項１６に記載
の発明は、請求項１４または１５に記載の内燃機関の吸
入空気量制御装置において、前記第１の制御方式が選択
されているときに、前記定常目標吸入空気量に基づい
て、前記吸気通路内の圧力の定常目標値を示す定常目標
吸気通路内圧力を算出する定常目標吸気通路内圧力算出
手段と、前記第２の制御方式が選択されているときに、
前記定常目標吸気通路内圧力を前記基準圧力に設定する
定常目標吸気通路内圧力設定手段と、前記制御方式切換
時目標吸入空気量と前記定常目標吸気通路内圧力とに基
づいて、前記吸気通路内の圧力が前記定常目標吸気通路
内圧力と一致していると仮定した場合に吸入空気量が前
記制御方式切換時目標吸入空気量と一致する前記吸気弁
の閉時期を示す仮閉時期を算出する仮閉時期算出手段と
をさらに備え、前記制御方式切換時目標閉時期算出手段
は、前記仮閉時期に対し前記第２応答時定数の一次遅れ
処理を施して制御方式切換時の前記目標閉時期を算出す
ることを要旨とする。

【００２５】上記目的を達成するため請求項１７に記載
の発明は、請求項１２に記載の内燃機関の吸入空気量制
御装置において、吸気通路内の実際の圧力を示す実吸気
通路内圧力を検出する圧力センサをさらに備え、前記制
御方式切換時目標閉時期算出手段は、前記制御方式切換
時目標吸入空気量と前記実吸気通路内圧力とに基づい
て、制御方式切換時の前記目標閉時期を算出することを
要旨とする。

【００２６】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、主に前記
スロットル弁の開度を制御して吸入空気量を制御する第
１の制御方式または主に前記吸気弁の閉時期を制御して
吸入空気量を制御する第２の制御方式の何れの制御方式
が選択されているかに関わらず、定常目標機関トルクに
基づいてスロットル弁開度または吸気弁閉時期を制御す
るようにしたので、機関運転者の操作に対する機関のト
ルク特性、即ち、操作に対するトルク応答性と操作量に
対する発生トルクの大きさを常に等しくすることができ
るという効果がある。

【００２７】さらに、目標機関トルクと実吸気通路内圧
力とに基づいて吸気弁の目標閉時期を算出しているの
で、制御方式の切り換え時には、トルク段差を生じて運
転性を悪化させることなく２つの制御方式を切り換える
ことが出来るという効果がある。

【００２８】請求項２記載の発明によれば、吸入空気の
充填効率が最大となる吸気弁の閉時期を基準閉時期とし
たので、第１の制御方式選択時における機関トルクを大
きくすることができる。

【００２９】請求項３記載の発明によれば、第２の制御
方式選択時に吸気通路内の圧力の定常目標値を大気圧近
傍の圧力としているので、ポンピングロスがなくなり、
第２の制御方式選択時における燃料消費率を第１の制御
方式選択時の燃料消費率よりも大幅に低下させることが
できる。

【００３０】請求項４記載の発明によれば、前記基準時
期に基づいてスロットル弁の開度変化に対する吸気通路
内の圧力変化の応答遅れを示す第１応答遅れ時定数を用
いて目標トルクを算出しているので、機関運転者の操作
に対する機関のトルク応答性を比較的簡単な演算で常に
等しくすることが可能である。

【００３１】請求項５記載の発明によれば、前記目標閉
時期に基づいてスロットル弁の開度変化に対する吸気通
路内の圧力変化の応答遅れを示す第２応答遅れ時定数を
用いて実吸気通路内圧力を取得しているので、機関運転
者の操作量に対する機関の発生トルクの大きさを比較的
簡単な演算で常に等しくすることが可能である。

【００３２】請求項６記載の発明によれば、吸気通路内
の実際の圧力を圧力センサで検出しているので、新たな
センサが必要となるものの、機関の発生トルクの大きさ
を常に等しくするための演算が請求項５記載の発明より
さらに簡単となる。

【００３３】請求項７記載の発明によれば、主に前記ス
ロットル弁の開度を制御して吸入空気量を制御する第１
の制御方式または主に前記吸気弁の閉時期を制御して吸
入空気量を制御する第２の制御方式の何れの制御方式が
選択されているかに関わらず、定常目標吸入空気量に基
づいてスロットル弁開度または吸気弁閉時期を制御する
ようにしたので、機関運転者の操作に対する機関のトル
ク特性、即ち、操作に対するトルク応答性と操作量に対
する発生トルクの大きさを常に等しくすることができる
という効果がある。

【００３４】さらに、目標吸入空気量に基づいて吸気弁
の目標閉時期を算出しているので、制御方式の切り換え
時には、トルク段差を生じて運転性を悪化させることな
く２つの制御方式を切り換えることが出来るという効果
がある。

【００３５】請求項８記載の発明によれば、吸入空気の
充填効率が最大となる吸気弁の閉時期を基準閉時期とし
たので、第１の制御方式選択時における機関トルクを大
きくすることができる。

【００３６】請求項９記載の発明によれば、第２の制御
方式選択時に吸気通路内の圧力の定常目標値を大気圧近
傍の圧力としているので、ポンピングロスがなくなり、
第２の制御方式選択時における燃料消費率を第１の制御
方式選択時の燃料消費率よりも大幅に低下させることが
できる。

【００３７】請求項１０，１１記載の発明によれば、前
記基準時期に基づいてスロットル弁の開度変化に対する
吸入空気量変化の応答遅れを示す第１応答遅れ時定数を
用いて実吸入空気量を算出しているので、機関運転者の
操作に対する機関のトルク特性を比較的簡単な演算で常
に等しくすることが可能となる。

【００３８】請求項１２記載の発明によれば、制御方式
切換時目標吸入空気量算出手段により制御方式切り換え
時の吸入空気量目標値を算出し、この吸入空気量目標値
に基づいて制御方式切換時の吸気弁の目標閉時期を算出
するようにしたので、第１及び第２の制御方式の切り換
え時にトルク段差を生じさせることなく２つの制御方式
を切り換えることが可能である。

【００３９】請求項１３記載の発明によれば、目標吸入
空気量と、定常目標吸入空気量に対して吸入空気量変化
の応答遅れを示す第１応答時定数により一次遅れ処理を
施した実吸入空気量とに基づいて制御方式切換時目標吸
入空気量を算出するようにしたので、第１及び第２の制
御方式の切り換え時にトルク段差を生じさせることなく
２つの制御方式を切り換えることが可能である。

【００４０】請求項１４，１５，１６記載の発明によれ
ば、吸気通路内の圧力変化の応答遅れの時定数を示す第
２応答時定数を用いて、制御方式切換時の実吸入空気量
と目標吸入空気量とに対して一次遅れ処理を施して制御
方式切換時目標吸入空気量を算出するようにしたので、
制御方式の切り換え時にトルク段差が生じるのを回避す
るための演算を比較的簡単にすることができる。

【００４１】請求項１７記載の発明によれば、吸気通路
内の実際の圧力を圧力センサで検出しているので、新た
なセンサが必要となるものの、制御方式の切り換え時に
トルク段差が生じるのを回避するための演算が請求項１
４，１５，１６記載の発明よりさらに簡単となる。

【００４２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づき詳細に説明する。図１は、本発明に係る内燃機
関の吸入空気量制御装置の一実施の形態を採用した内燃
機関の構成図である。

【００４３】機関の吸気通路１０１には、上流側からエ
アクリーナ１０２，エアフロセンサ１０３，ストッロル
チャンバ１０４が配設されている。スロットルチャンバ
１０４の内部に収められたスロットル弁１０５は、スロ
ットルアクチュエータ１０６によってその開度を調整す
ることが可能である。ストットルチャンバ１０４の下流
側は吸気コレクタ１０７に接続されており、この吸気コ
レクタ１０７から気筒毎の吸気通路１０８が分岐形成さ
れている。

【００４４】この吸気通路１０８にインジェクタ１０９
が配設されており、このインジェクタ１０９から吸気通
路１０８内へ燃料が噴射供給される。吸気通路１０８と
燃焼室１１０との間に配設される吸気弁１１１は、電磁
アクチュエータ１１２によって開閉駆動されるようにな
っている。これと同様に、排気通路１１３と燃焼室１１
０との間に配設される排気弁１１４も電磁アクチュエー
タ１１５で開閉駆動されるようになっている。排気通路
１１３へ排出された排気ガスは、触媒１１６によって浄
化された後大気へ放出される。１１７は点火プラグであ
る。

【００４５】機関を運転する際の各種の制御は、エンジ
ンコントロールモジュール１２０（以下、ＥＣＭ１２
０）によって行われる。ＥＣＭ１２０は入力ポート１２
１、マイクロプロセッサ１２２、メモリ１２３、出力ポ
ート１２４等から構成されている。メモリ１２３は、マ
イクロプロセッサ１２２が実行する制御プログラムや各
種の制御マップ、制御データ等を記憶しているＲＯＭ
と、制御プログラム実行中に一時的に情報の記憶を行う
ＲＡＭとから構成されている。

【００４６】ＥＣＭ１２０には、エアフロセンサ１０３
が検出した吸入空気量を示す信号の他、クランク角セン
サ１２５が検出したクランク角度を示す信号、アクセル
開度センサ１２６が検出したアクセル開度を示す信号、
水温センサ１２７が検出した冷却水温を示す信号、空燃
比センサ１２８が検出した排気ガスの空燃比を示す信
号、圧力センサ１２９が検出した吸気コレクタ１０７内
の圧力を示す信号等が送られ、これらの信号は入力ポー
ト１２１を介して読み込まれ、マイクロプロセッサ１２
２が実行する演算処理に使用される。この演算処理によ
って得られた各種の制御信号は、出力ポート１２４を介
してスロットルアクチュエータ１０６、インジェクタ１
０９、電磁アクチュエータ１１２、１１５、点火プラグ
１１７へ送られる。

【００４７】またＥＣＭ１２０は、スロットルアクチュ
エータ１０６を介して、スロットル弁１０５が目標開度
となるように開度を制御するとともに、電磁アクチュエ
ータ１１２を介して吸気弁１１１の閉時期が目標閉時期
となるように制御する。

【００４８】さらに、ＥＣＭ１２０は、主にスロットル
弁１０５の開度を制御して吸入空気量を制御する第１の
制御方式または主に吸気弁１１１の閉時期を制御して吸
入空気量を制御する第２の制御方式のいずれか一方を選
択する制御方式選択手段と、機関の運転条件に基づい
て、機関トルクの定常目標値を示す定常目標機関トルク
を算出する定常目標機関トルク算出手段と、前記定常目
標機関トルクに基づいて、この定常目標機関トルクに対
し所定の遅れをもって追随する目標機関トルクを算出す
る目標機関トルク算出手段と、第１の制御方式が選択さ
れているときに、吸気弁１１１の閉時期の定常目標値を
示す定常目標閉時期を基準閉時期に設定する定常目標閉
時期設定手段と、第１の制御方式が選択されているとき
に、定常目標機関トルクと定常目標閉時期とに基づい
て、吸気通路１０１内の圧力の定常目標値を示す定常目
標吸気通路内圧力を算出する定常目標吸気通路内圧力算
出手段と、第２の制御方式が選択されているときに、定
常目標吸気通路内圧力を基準圧力に設定する定常目標吸
気通路内圧力設定手段と、第２の制御方式が選択されて
いるときに、目標機関トルクと定常目標吸気通路内圧力
とに基づいて、定常目標閉時期を算出する定常目標閉時
期算出手段と、吸気通路１０１内の実際の圧力を示す実
吸気通路内圧力を取得する実吸気通路内圧力取得手段
と、定常目標閉時期と定常目標吸気通路内圧力とに基づ
いて、目標開度を算出する目標開度算出手段と、目標機
関トルクと実吸気通路内圧力とに基づいて、目標閉時期
を算出する目標閉時期算出手段とを兼ねるものである。

【００４９】スロットルアクチュエータ１０６はＥＣＭ
１２０からの目標開度信号を受けて作動し、スロットル
弁１０５の開度を目標開度に一致させる。インジェクタ
１０９はＥＣＭ１２０からの燃料噴射信号を受けて作動
し、燃焼室１１０内に形成される混合気の空燃比が所定
の空燃比（例えば理論空燃比）となるような量の燃料を
所定の時期に噴射する。点火プラグ１１７はＥＣＭから
の点火信号を受けて作動し、所定の時期に火花点火を実
行する。

【００５０】電磁アクチュエータ１１２、１１５は、Ｅ
ＣＭ１２０からの目標開閉時期信号を受けて作動し、吸
気弁１１１、排気弁１１４を所定の時期に開閉する。こ
の電磁アクチュエータ１１２、１１５の構造を、図２を
用いて以下に説明する。図２の電磁アクチュエータは、
電磁アクチュエータ１１２、１１５の何れにも適用可能
である。すなわち、図中のバルブ２０２は、吸気弁１１
１、排気弁１１４の何れでも良い。

【００５１】図２において、２０１はエンジンのシリン
ダヘッド、２０２はバルブである。バルブ２０２はシリ
ンダヘッド２０１に対して摺動可能になっているものと
する。バルブ２０２の軸部にはバルブリテーナ２０３が
固定されている。バルブリテーナ２０３とシリンダヘッ
ド２０１の間にはバルブスプリング２０４が圧縮されて
装着されており、このためバルブ２０２はシリンダヘッ
ド２０１のポート２０１ａを閉じる方向（閉弁方向）に
付勢されることになる。

【００５２】シリンダヘッド２０１には装置の筐体であ
る２０５，２０６および２０７が固定されている。筐体
内には電磁石２０８および２０９が設けられている。電
磁石２０８および２０９は直接筐体２０６および２０７
に固定されて設置されている。

【００５３】電磁石２０８，２０９にはそれぞれ電気コ
イル２０８ａ，２０９ａが設けられており、各電気コイ
ル２０８ａ，２０９ａには図外の駆動回路により所望の
タイミングで電流が流される。その場合には、電磁石の
吸引面２０８ｂ，２０９ｂが吸引力を発生することにな
る。

【００５４】電磁石２０８および２０９の中心部にはシ
ャフト２１０が摺動可能に設置されている。シャフト２
１０の中間部分には電磁石２０８の吸引面２０８ｂと電
磁石２０９の吸引面２０９ｂとの間に軟磁性体からなる
可動板２１１が固定されている。また、シャフト２１０
のシリンダヘッド２０１と反対側の端部にはスプリング
シート２１４が固定されており、筐体に固定されたスプ
リングカバー２１６との間に圧縮されて設置された開弁
スプリング２１５の作用により、シャフト２１０は開弁
方向（図の下向き）に付勢されている。

【００５５】シャフト２１０はバルブ２０２の軸部と同
軸上に設けられており、シャフト２１０のシリンダヘッ
ド側の端部はバルブ２０２の軸の頂面２０２ａと対向し
ている。そのためシャフト２１０に開弁方向（図の下向
き）の力が作用した場合には、シャフト２１０がバルブ
２０２を押し、バルブ２０２を開弁することになり、逆
にシャフト２１０が閉弁方向（図の上向き）に移動した
場合には、バルブ２０２はポート２０１ａを塞ぐまで閉
弁方向に変位することになる。このようにして、電磁石
２０８，２０９の吸引動作により、バルブの開閉を可能
にしている。

【００５６】２１７はシャフト２０２の変位を計測する
センサであり、例えばポテンショメータを使用してシャ
フト２０２の変位を検出し、この検出信号によりバルブ
の開閉状態を図外の駆動制御回路へ伝えるようになって
いる。

【００５７】次に、本実施形態の吸入空気量制御につい
て説明する。本実施形態では、吸気弁１１１の閉時期を
基準閉時期とした状態でスロットル弁１０５の開度調整
によって吸入空気量を制御する第１の制御方式と、吸気
通路１０８部の圧力を基準圧力とした状態で吸気弁１１
１の閉時期調整によって吸入空気量を制御する第２の制
御方式とを選択的に切り換えて実行するようにしてい
る。なお、吸気弁１１１の開時期は常に所定時期（例え
ば吸気ＴＤＣ）に固定され、排気弁１１４の開・閉時期
も常に所定時期に固定されているものとする。

【００５８】第１の制御方式によれば、吸気通路１０８
部の圧力が大気圧よりも低下するので、この吸気通路１
０８内へ噴射供給される燃料が気化し易くなる他、燃焼
室１１０内のガス流動が比較的強くなる。このため、第
１の制御方式は機関の燃焼安定度を確保するのに有利な
制御方式である。一方、第２の制御方式において基準圧
力をほぼ大気圧とすれば、部分負荷運転時のポンピング
ロスを大幅に低下させることが可能となり、非常に燃費
の良い運転を行うことができる。また、第１の制御方式
ではスロットル弁１０５の開度調整に対して実際の吸入
空気量の変化に遅れが生じる一方、第２の制御方式では
吸気弁１１１の閉時期調整に対して実際の吸入空気量の
変化に遅れが生じないという違いもある。

【００５９】図３は、ＥＣＭ１２０内のマイクロプロセ
ッサ１２２が実行する吸入空気量制御プログラムを示す
フローチャートであり、例えば、１０ｍｓｅｃ周期で定
期的に実行されるものとする。

【００６０】ステップ１（以下、Ｓ１のように表記す
る）では、機関運転条件としてのアクセル開度ＡＰＳと
機関回転速度Ｎｅとに基づいて定常目標機関トルクｓｔ
Ｔｅを算出する。具体的には、ＡＰＳ、Ｎｅに対応させ
てｓｔＴｅを記憶させてある制御マップから値をルック
アップする。定常目標機関トルクｓｔＴｅは機関トルク
の定常目標値を示す。

【００６１】すなわち、定常状態（ＡＰＳ、Ｎｅが変化
しない状態）における機関トルクはいずれ定常目標機関
トルクｓｔＴｅに収束することになる。なお、このステ
ップで使用するアクセル開度ＡＰＳと機関回転速度Ｎｅ
は、この制御プログラムとは別にマイクロプロセッサ１
２２が実行する制御プログラム内でアクセル開度Ｎｅ
は、この制御プログラムとは別にマイクロプロセッサ１
２２が実行する制御プログラム内でアクセル開度センサ
１２６，クランク角センサ１２５からの信号に基づいて
算出され、メモリ１２３に記憶されているものとする。

【００６２】Ｓ２では、機関回転速度Ｎｅに基づいて吸
気弁１１１の基準閉時期ＩＶＣｂを算出する。具体的に
は、Ｎｅに対応させてＩＶＣｂを記憶させてある制御テ
ーブルから値をルックアップする。基準閉時期ＩＶＣｂ
は、吸気充填効率を最大とする吸気弁閉時期であり、基
本的には吸気ＢＤＣ付近の時期となるが、機関回転速度
Ｎｅが大きくなるとＢＤＣを過ぎてから吸気弁１１１を
閉じた方が吸気充填効率が大きくなるので、この点を考
慮するためにＮｅからＩＶＣｂを算出するようにしてい
る。

【００６３】Ｓ３では、基準閉時期ＩＶＣｂに基づいて
吸気通路内圧力の応答時定数Ｔａを算出する。具体的に
は、ＩＶＣｂに対応させてＴａを記憶させてある制御テ
ーブルから値をルックアップする。応答時定数Ｔａは、
スロットル弁１０５の開閉動作に対する吸気通路１０８
内の圧力の応答遅れの特性を示す時定数であり、吸気弁
１１１の閉時期が基準閉時期ＩＶＣｂとなっている場合
の値である。この応答遅れ特性は、主に吸気弁１１１の
閉時期の影響を受けて変化するが、他にも機関回転速度
や機関負荷（吸入空気量）の影響も受けるので、これら
のパラメータも考慮してＴａを算出するようにすれば精
度が高くなる。

【００６４】Ｓ４では、Ｓ１で算出した定常目標機関ト
ルクｓｔＴｅに対して応答時定数Ｔａの一次遅れ処理を
施して目標機関トルクｔＴｅを算出する。このような方
法で算出した目標機関トルクｔＴｅの変化特性は、吸気
弁１１１の閉時期を基準閉時期ＩＶＣｂとした状態でス
ロットル弁１０５の開度を変化させたときに機関が発生
するトルクの変化特性と一致することになる。

【００６５】Ｓ５では、第１の制御方式が選択されてい
るか否かを判断する。制御方式の選択は、この制御プロ
グラムとは別にマイクロプロセッサ１２２が実行する制
御プログラムで行われており、例えば、冷却水温が低く
機関の暖機が完了していないようなとき、あるいは機関
の回転変動が大きいときなどは第１の制御方式を選択
し、それ以外のときは第２の制御方式を選択するように
なっている。

【００６６】Ｓ５で第１の制御方式が選択されていると
判断された場合はＳ６からＳ７へ処理を進め、第１の制
御方式が選択されていない（第２の制御方式を選択中）
と判断された場合はＳ８からＳ９へ処理を進める。

【００６７】Ｓ６では、吸気弁１１１の定常目標閉時期
ｓｔＩＶＣを基準閉時期ＩＶＣｂとする。定常目標閉時
期ｓｔＩＶＣは、吸気弁１１１の閉時期の定常目標値で
ある。

【００６８】Ｓ７では、定常目標機関トルクｓｔＴｅと
定常目標閉時期ｓｔＩＶＣとに基づいて定常目標吸気通
路内圧力ｓｔＰを算出する。定常目標吸気通路内圧力ｓ
ｔＰは、吸気通路１０８内の圧力の定常目標値であり、
吸気弁１１１の閉時期がｓｔＩＶＣに一致している状態
で機関の発生トルクがｓｔＴｅとなるときの吸気通路１
０８内の圧力である。ここで行われる演算について以下
に説明する。

【００６９】機関トルクは、燃料の燃焼によって発生す
るトルクからポンピングロスによる損失トルクを差し引
いたものとなる。また、燃料の燃焼によって発生するト
ルクの大きさは燃焼室１１０内に吸入される空気量で決
まる。よって、これらの間には以下の式（１）に示す関
係が成立する。

【００７０】

【数１】 機関トルク＝ｆ（吸入空気量、ポンピングロストルク） …（１） 吸入空気量は、吸気通路１０８内の圧力と吸気弁１１１
が開弁している時間で決まる。本実施形態では吸気弁１
１１の閉時期のみを可変としており、吸気弁閉時期に応
じて吸気弁１１１の開弁時間が決まる。よって、これら
の間には以下の式（２）に示す関係が成立する。

【００７１】

【数２】 吸入空気量＝ｆ（吸気通路内圧力、吸気弁閉時期） …（２） ポンピングロストルクは、吸気通路内圧力と吸入空気量
で決まる。よって、これらの間には以下の式（３）に示
す関係が成立する。

【００７２】

【数３】 ホンピングロストルク＝ｆ（吸気通路内圧力、吸入空気量） …（３） 以上のように、機関トルク、吸入空気量、ポンピングロ
ストルク、吸気通路内圧力、吸気弁閉時期の間に、式
（１）〜（３）の３つの関係式が成立するので、５つの
値のうち２つを決定すれば残りの値を求めることができ
る。

【００７３】Ｓ７は、先に決定した機関トルクと吸気弁
閉時期から吸気通路内圧力を求める演算を行うものであ
る。なお、具体的な算出方法としては、３つの式を直接
解くようにしても良いし、予め演算を行った結果を制御
マップに記憶させておき、記憶値をルックアップするよ
うにしても良い。

【００７４】第２の制御方式が選択されているときに実
行されるＳ８では、定常目標吸気通路内圧力ｓｔＰを基
準圧力Ｐｂとする。ポンピングロストルクの最小化を図
る場合は基準圧力Ｐｂを大気圧とすれば良いが、キャニ
スタに補集された蒸発燃料を吸気通路内へ吸引する必要
がある等の理由から、ここでは大気圧よりもわずかに低
い圧力（例えば、大気圧に対し−５０ｍｍＨｇ）を基準
圧力Ｐｂとする。

【００７５】Ｓ９では、目標機関トルクｔＴｅと定常目
標吸気通路内圧力ｓｔＰとに基づいて定常目標閉時期ｓ
ｔＩＶＣを算出する。ここでは、吸気通路１０８内の圧
力がｓｔＰに一致している状態で機関の発生トルクがｓ
ｔＴｅとなるときの吸気弁１１１の閉時期を定常目標閉
時期ｓｔＩＶＣとして算出する。ここで行われる演算
も、前述の３つの関係式に基づく演算である。

【００７６】Ｓ１０では、定常目標閉時期ｓｔＩＶＣと
定常目標吸気通路内圧力ｓｔＰとに基づいて目標スロッ
トル開度ｔＴＶＯを算出する。吸気通路内圧力、吸気弁
閉時期、スロットル開度の間には、定常状態では一定の
関係が成立するので、この関係に基づいてスロットル弁
１０５の目標開度を算出する。ここで算出された目標ス
ロットル開度ｔＴＶＯに応じて目標開度信号が生成さ
れ、この信号がスロットルアクチュエータ１０６へ送ら
れる。

【００７７】Ｓ１１では、吸気弁１１１の目標閉時期ｔ
ＩＶＣの前回値ｔＩＶＣｚに基づいて吸気通路内圧力の
応答時定数Ｔｂを算出する。具体的には、ｔＩＢＣに対
応させてＴｂを記憶させてある制御テーブルから値をル
ックアップする。

【００７８】Ｓ１２では、Ｓ７あるいはＳ８で算出した
定常目標吸気通路内圧力ｓｔＰに対し応答時定数Ｔｂの
一次遅れ処理を施して実吸気通路内圧力ｒＰを算出す
る。実吸気通路内圧力ｒＰは、吸気通路１０８内の実際
の圧力を示す値である。なお、圧力センサ１２９が十分
な精度と応答性を有している場合は、このセンサ出力か
らｒＰを求めるようにしても良い。この場合、本ステッ
プおよびＳ１１は不要となる。

【００７９】Ｓ１３では、目標機関トルクｔＴｅと実吸
気通路内圧力ｒＰとに基づいて目標閉時期ｔＩＶＣを算
出する。ここで行われる演算も、前述の３つの関係式に
基づく演算である。ここで算出された目標閉時期ｔＩＶ
Ｃに応じて目標閉時期信号が生成され、この信号が電磁
アクチュエータ１１２へ送られる。

【００８０】図４は、吸入空気量の制御方式を第１の制
御方式から第２の制御方式へ切り換える場合のタイムチ
ャートであり、図５は、第２の制御方式から第１の制御
方式へ切り換える場合のタイムチャートである。

【００８１】図４において、時刻ｔ０までは定常状態が
維持されており、定常目標機関トルクｓｔＴｅと目標機
関トルクｔＴｅ、定常目標吸気通路内圧力ｓｔＰと実吸
気通路内圧力ｒＰ、定常目標閉時期ｓｔＩＶＣと目標閉
時期ｔＩＶＣはそれぞれ一致した状態にある。特に、第
１の制御方式による運転中であるから、吸気弁１１１の
閉時期は基準閉時期ＩＶＣｂとなっている。

【００８２】時刻ｔ０においてアクセル開度ＡＰＳがス
テップ状に増加すると、これに応じて定常目標機関トル
クｓｔＴｅもステップ状に増加する。これに対し、目標
機関トルクｔＴｅは一次遅れで定常目標機関トルクｓｔ
Ｔｅに漸近する値として算出される。このときの時定数
はＴａである。

【００８３】時刻ｔ０からｔ１の間は、引き続き第１の
制御方式が選択されている状態なので、定常目標閉時期
ｓｔＩＶＣは基準閉時期ＩＶＣｂのままである。この定
常目標閉時期ｓｔＩＶＣとステップ状に増加した定常目
標機関トルクｓｔＴｅとから定常目標吸気通路内圧力ｓ
ｔＰを算出するので、定常目標吸気通路内圧力ｓｔＰも
ｔ０の時点でステップ状に増加する。同様に、定常目標
閉時期ｓｔＩＶＣとステップ状に増加した定常目標吸気
通路内圧力ｓｔＰとから算出する目標スロットル開度ｔ
ＴＶＯもｔ０の時点でステップ状に増加する。

【００８４】実吸気通路内圧力ｒＰは、一次遅れで定常
目標吸気通路内圧力ｓｔＰに漸近する値として算出され
る。このとき、実際の機関では、スロットル弁１０５の
開度増加に追随して吸気通路１０８内の圧力が徐々に増
加しているところであり、実吸気通路内圧力ｒＰは実際
の吸気通路１０８内の圧力とほぼ一致するはずである。

【００８５】目標閉時期ｔＩＶＣは、常に目標機関トル
クｔＴｅと実吸気通路内圧力ｒＰとから算出されるよう
になっており、目標閉時期ｔＩＶＣを強制的に基準閉時
期ＩＶＣｂに設定することはないが、結果的には基準閉
時期ＩＶＣｂ近傍の時期に維持される。これは、もとも
との目標機関トルクｔＴｅの算出方法から見て当然の結
果である。

【００８６】時刻ｔ１において吸入空気量の制御方式が
第１の制御方式から第２の制御方式へ切り換わると、定
常目標吸気通路内圧力ｓｔＰは基準圧力Ｐｂに設定され
る。この定常目標吸気通路内圧力ｓｔＰと増加途中の目
標機関トルクｔＴｅとから定常目標閉時期ｓｔＩＶＣを
算出するので、定常目標閉時期ｓｔＩＶＣはｔ１の時点
でステップ状に早められた後、徐々に遅れ側へ変化す
る。このような定常目標閉時期ｓｔＩＶＣの変化を受
け、目標スロットル開度ｔＴＶＯはｔ１の時点でステッ
プ状に増加した後、徐々に増加する。

【００８７】実吸気通路内圧力ｒＰは、再びステップ状
に増加した定常目標吸気通路内圧力ｓｔＰに一次遅れで
漸近する値として算出する。このときの実吸気通路内圧
力ｒＰも実際の吸気通路１０８内の圧力とほぼ一致する
はずであるが、目標機関トルクｔＴｅの変化特性とは全
く異なる特性で変化することになる。しかしながら、目
標機関トルクｔＴｅと実吸気通路内圧力ｒＰとから算出
される目標閉時期ｔＩＶＣが徐々に早まるので、機関が
発生するトルクは目標機関トルクｔＴｅと一致すること
になる。

【００８８】一方、図５においても、時刻ｔ４までは定
常状態が維持されており、定常目標機関トルクｓｔＴｅ
と目標機関トルクｔＴｅ、定常目標吸気通路内圧力ｓｔ
Ｐと実吸気通路内圧力ｒＰ、定常目標閉時期ｓｔＩＶＣ
と目標閉時期ｔＩＶＣはそれぞれ一致した状態にある。
ただし、第２の制御方式による運転中であるから、吸気
通路１０８内の圧力が基準圧力Ｐｂに一致した状態とな
っている。

【００８９】時刻ｔ４からｔ５の間は、引き続き第２の
制御方式が選択されている状態なので、定常目標吸気通
路内圧力ｓｔＰは基準圧力Ｐｂのままである。この定常
目標吸気通路内圧力ｓｔＰと徐々に増加する目標機関ト
ルクｔＴｅとから定常目標閉時期ｓｔＩＶＣを算出する
ので、定常目標閉時期ｓｔＩＶＣもｔ４の時点から徐々
に遅れ側へ変化する。同様に、定常目標吸気通路内圧力
ｓｔＰと徐々に増加する定常目標閉時期ｓｔＩＶＣとか
ら算出する目標スロットル開度ｔＴＶＯもｔ４の時点か
ら徐々に増加する。この間、実吸気通路内圧力ｒＰは基
準圧力Ｐｂのまま不変であるから、定常目標閉時期ｓｔ
ＩＶＣがそのまま目標閉時期ｔＩＶＣとして算出され
る。

【００９０】時刻ｔ５において吸入空気量の制御方式が
第２の制御方式から第１の制御方式へ切り換わると、定
常目標閉時期ｓｔＩＶＣは基準閉時期ＩＶＣｂに設定さ
れる。この定常目標閉時期ｓｔＩＶＣと定常目標機関ト
ルクｓｔＴｅとから定常目標吸気通路内圧力ｓｔＰを算
出するので、定常目標吸気通路内圧力ｓｔＰはｔ５の時
点でステップ状に減少する。このような定常目標吸気通
路内圧力ｓｔＰの変化を受け、目標スロットル開度ｔＴ
ＶＯもｔ５の時点でステップ状に減少する。

【００９１】実吸気通路内圧力ｒＰは、ステップ状に減
少した定常目標吸気通路内圧力ｓｔＰに一次遅れで漸近
する値として算出される。このときの実吸気通路内圧力
ｒＰも実際の吸気通路１０８内の圧力とほぼ一致するは
ずである。ここでは、目標機関トルクｔＴｅと実吸気通
路内圧力ｒＰとから算出される目標閉時期ｔＩＶＣが徐
々に遅れ側に変化し、機関が発生するトルクは目標機関
トルクｔＴｅと一致する。

【００９２】以上のように、第１の制御方式が選択され
ている場合、第２の制御方式からの切り換え直後を除い
て吸気弁１１１の閉時期が基準閉時期ＩＶＣｂとなり、
スロットル弁１０５の開度調整によって吸入空気量、す
なわち機関の発生トルクが制御される。一方、第２の制
御方式が選択されている場合、第１の制御方式から切り
換え直後を除いて吸気通路１０８内の圧力が基準圧力Ｐ
ｂとなり、吸気弁１１１の閉時期調整によって吸入空気
量が制御される。

【００９３】また、機関が発生するトルクは常に目標機
関トルクｔＴｅと一致し、吸入空気量の制御方式の切り
換え前後でトルクが急変することはない。なお、図４，
図５ではアクセル開度ＡＰＳが変化した直後の通過状態
において制御方式の切り換えが発生した場合について説
明したが、定常状態での運転中に制御方式の切り換えが
発生してもトルクの急変がないのはもちろんである。

【００９４】次に、本発明の第２の実施の形態を図面に
基づき詳細に説明する。内燃機関の構成は図１，図２に
示した構成と同一であり、ＥＣＭ１２０内のマイクロプ
ロセッサ１２２が実行する制御プログラムだけが先の実
施形態と異なっている。

【００９５】図６は、例えば１０ｍｓｅｃ周期で定期的
に実行されるメイン制御プログラムを示すフローチャー
トであり、定常目標吸入空気量ｓｔＱＨ０１を算出する
Ｓ６００、実吸入空気量ｒＱＨ０１を算出するＳ７０
０、定常目標吸気通路内圧力ｓｔＰを算出するＳ８０
０、目標吸入空気量ｔＱＨ０２を算出するＳ９００、吸
入空気量制御方式切換ときの目標吸入空気量ｔＱＨ０３
を算出するＳ１０００、目標スロットル開度ｔＴＶＯを
算出するＳ１１００、目標閉時期ｔＩＶＣを算出するＳ
１２００からなっている。以下、各ステップ内での詳細
な処理を説明する。

【００９６】図７は、図６のＳ６００で実行されるサブ
プログラムを示すフローチャートである。

【００９７】Ｓ６０１では、アイドル保持空気量Ｑｉを
算出する。このアイドル保持空気量Ｑｉは、機関回転速
度をアイドル設定回転速度に維持するための空気量やエ
アコン等の補機負荷に対応するトルクを得る為の空気量
を含んでいる。

【００９８】Ｓ６０２では、アイドル保持空気量Ｑｉに
基づいてアイドル保持分スロットル開口面積Ａｉを算出
する。具体的には、アイドル保持空気量Ｑｉに対しソニ
ック流量でのスロットル通過流量とスロットル開口面積
との関係を示す係数を乗じたものをアイドル保持分スロ
ットル開口面積Ａｉとする。

【００９９】Ｓ６０３では、アクセル開度ＡＰＳに基づ
いてドライバ要求出力分スロットル開口面積Ａａを算出
する。具体的には、ＡＰＳに対応させてＡａを記憶させ
てある制御テーブル（図８）から値をルックアップす
る。

【０１００】Ｓ６０４では、アイドル保持分スロットル
開口面積Ａｉとドライバ要求出力分スロットル開口面積
Ａａとを加算してスロットル開口面積Ａを算出する。Ｓ
６０５では、スロットル開口面積Ａを機関回転速度Ｎｅ
と機関の排気量Ｖで除算してパラメータＡＮＶを算出す
る。

【０１０１】Ｓ６０６では、パラメータＡＮＶに基づい
て体積流量比ＱＨ０を算出する。具体的には、ＡＮＶに
対応させてＱＨ０を記憶させてある制御テーブル（図
９）から値をルックアップする。体積流量比ＱＨ０は機
関の行程容積に対する吸入空気量の標準状態での体積を
示す値であり、図９の制御テーブルには、例えば吸気弁
１１１を吸気ＴＤＣで開弁して吸気ＢＤＣを閉弁した場
合の体積流量比が記憶されている。なお、本実施形態で
は、吸入空気量としてこの体積流量比を使用する。

【０１０２】Ｓ６０７では、定常目標吸入空気量ｓｔＱ
Ｈ０１を体積流量比ＱＨ０とする。定常目標吸入空気量
ｓｔＱＨ０１は、第１の制御方式選択時の吸入空気量の
定常目標値である。すなわち、第１の制御方式選択時の
定常状態における吸入空気量はいずれ定常目標吸入空気
量ｓｔＱＨ０１に収束することになる。

【０１０３】図１０は、図６のＳ７００で実行されるサ
ブプログラムを示すフローチャートである。Ｓ７０１で
は、応答時定数Ｔａを算出する。この応答時定数Ｔａ
は、先の実施形態の応答時定数Ｔａと同じものである。

【０１０４】Ｓ７０２では、図７のＳ６０７で算出した
定常目標吸入空気量ｓｔＱＨ０１に対し応答時定数Ｔａ
の一次遅れ処理を施して実吸入空気量ｒＱＨ０１を算出
する。実吸入空気量ｒＱＨ０１は、第１の制御方式で運
転しているときの実際の吸入空気量を示す値である。

【０１０５】図１１は、図６のＳ８００で実行されるサ
ブプログラムを示すフローチャートである。

【０１０６】Ｓ８０１では、第１の制御方式が選択され
ているか否かを判断する。Ｓ８０１で第１の制御方式が
選択されていると判断された場合はＳ８０２へ処理を進
め、定常目標吸入空気量ｓｔＱＨ０１と機関回転速度Ｎ
ｅとに基づいて定常目標吸気通路内圧力ｓｔＰを算出す
る。具体的には、ｓｔＱＨ０１とＮｅとに対応させてｓ
ｔＰを記憶させてある制御マップから値をルックアップ
する。定常目標吸気通路内圧力ｓｔＰは、吸気通路１０
８内の圧力の定常目標値を示す値である。

【０１０７】Ｓ８０１で第１の制御方式が選択されてい
ない（第２の制御方式を選択中）と判断された場合はＳ
８０３へ処理を進め、定常目標吸気通路内圧力ｓｔＰを
基準圧力Ｐｂとする。なお、冷却水温等の機関運転条件
に応じてＰｂを変化させるようにしても良い。

【０１０８】図１２は、図６のＳ９００で実行されるサ
ブプログラムを示すフローチャートである。

【０１０９】Ｓ９０１では、第１の制御方式と第２の制
御方式のポンピングロスの差分を補正するための補正係
数ＰＵＭＰ１を算出する。補正係数ＰＵＭＰ１は、第１
の制御方式と第２の制御方式とで機関が同じトルクを出
力する空気量を予め実験を行って測定し、その変化率の
データに基づいて作成した制御マップから値をルックア
ップすることで求められることができる。

【０１１０】Ｓ９０２では、第１の制御方式と第２の制
御方式の燃焼効率の差分を補正するための補正係数ｋを
算出する。補正係数ｋは、第１の制御方式と第２の制御
方式と出機関が同じトルクを出力する空気量を予め実験
を行って測定し、その変化率のデータに基づいて作成し
た制御マップから値をルックアップすることで求められ
ることができる。

【０１１１】Ｓ９０３では、図１０のＳ７０２で算出し
た実吸入空気量ｒＱＨ０１を補正係数ＰＵＭＰ１とｋと
で補正し、目標吸入空気量ｔＱＨ０２を算出する。目標
吸入空気量ｔＱＨ０２は、第２の制御方式選択時の吸入
空気量の目標値を示す値である。第２の制御方式による
運転中は、吸入空気量を目標吸入空気量ｔＱＨ０２に一
致させることで第１の制御方式による運転中と等しいト
ルクを発生させることができ、かつ、アクセル操作に対
するトルクの応答性も等しくすることができる。

【０１１２】図１３は、図６のＳ１０００で実行される
サブプログラムを示すフローチャートである。

【０１１３】Ｓ１００１では、応答時定数Ｔｂを算出す
る。この応答時定数Ｔｂは、先の実施形態の応答時定数
Ｔｂと同じものである。Ｓ１００２では、第１の制御方
式が選択されているか否かを判断する。Ｓ１００３で
は、前回本プログラムを実行したとき第２の制御方式が
選択されていたか否かを判断する。

【０１１４】Ｓ１００２，Ｓ１００３の判断がいずれも
ＹＥＳであるとき、すなわち、第２の制御方式から第１
の制御方式への切り換えが行われたときはＳ１００４へ
処理を進め、吸入空気量制御方式切り換え時の目標吸入
空気量ｔＱＨ０３を目標吸入空気量ｔＱＨ０２の前回算
出値ｔＱＨ０２（ｏｌｄ）とする。すなわち、第２の制
御方式から第１の制御方式への切り換えが行われたとき
は切り換え直前の目標吸入空気量ｔＱＨ０２を初期値と
して以降の目標吸入空気量ｔＱＨ０３を算出する。

【０１１５】Ｓ１００２の判断がＹＥＳでＳ１００３の
判断がＮＯであるとき、すなわち第１の制御方式が継続
して選択されているときはＳ１００５へ処理を進め、実
吸入空気量ｒＱＨ０１に対して応答時定数Ｔｂの一次遅
れ処理を施して目標吸入空気量ｔＱＨ０３を算出する。

【０１１６】Ｓ１００６では前回本プログラムを実行し
たとき第１の制御方式が選択されていたか否かを判断す
る。

【０１１７】Ｓ１００２の判断がＮＯでＳ１００６の判
断がＹＥＳであるとき、すなわち、第１の制御方式から
第２の制御方式への切り換えが行われたときはＳ１００
７へ処理を進め、吸入空気量制御方式切り換え時の目標
吸入空気量ｔＱＨ０３を実吸入空気量ｒＱＨ０１の前回
算出値ｒＱＨ０１（ｏｌｄ）とする。すなわち、第１の
制御方式から第２の制御方式への切り換えが行われたと
きは切り換え直前の実吸入空気量ｒＱＨ０１を初期値と
して以降の目標吸入空気量ｔＱＨ０３を算出する。

【０１１８】Ｓ１００２、Ｓ１００６の判断が何れもＮ
Ｏであるとき、すなわち第２の制御方式が継続して選択
されているときはＳ１００８へ処理を進め、目標吸入空
気量ｔＱＨ０２に対して応答時定数Ｔｂの一次遅れ処理
を施して目標吸入空気量ｔＱＨ０３を算出する。

【０１１９】図１４は、図６のＳ１１００で実行される
サブプログラムを示すフローチャートである。

【０１２０】Ｓ１１０１では、第１の制御方式が選択さ
れているか否かを判断する。本ステップの判断がＹＥＳ
である場合は続いてＳ１１０２、Ｓ１１０３を実行し、
本ステップの判断がＮＯである場合はＳ１１０４からＳ
１１０６を実行する。

【０１２１】Ｓ１１０２では、定常目標空気量ｓｔＱＨ
０１に基づいてパラメータＡＮＶｍを算出する。具体的
は、ｓｔＱＨ０１に対応させてＡＮＶｍを記憶させてあ
る制御テーブル（図１５）から値をルックアップする。
パラメータＡＮＶｍは、第１の制御方式において設定す
る吸気弁閉時期とした場合におけるスロットル開口面積
Ａを機関回転速度Ｎｅと機関の排気量Ｖで除算した値を
示す。

【０１２２】Ｓ１１０３では、パラメータＡＮＶｍに機
関回転速度Ｎｅと機関の排気量Ｖを乗じてスロットル開
口面積Ａｔを算出する。

【０１２３】Ｓ１１０４では、定常目標吸気通路内圧力
ｓｔＰに基づいて係数Ｃを算出する。具体的には、ｓｔ
Ｐに対応させてＣを記憶させてある制御テーブル（図１
６）から値をルックアップする。吸気通路内圧力を一定
とした場合、スロットル開口面積Ａを機関回転速度Ｎｅ
と機関の排気量Ｖで除算した値と体積流量比との間には
比例関係が成立する。このときの比例係数が係数Ｃであ
る。なお、ここで使用される定常目標吸気通路内圧力ｓ
ｔＰは図１１のＳ８０３で設定されたｓｔＰ（＝Ｐｂ）
である。

【０１２４】Ｓ１１０５では、目標吸入空気量ｔＱＨ０
２に係数Ｃを乗じてパラメータＡＮＶｅを算出する。パ
ラメータＡＮＶｅは、第２の制御方式におけるスロット
ル開口面積Ａを機関回転速度Ｎｅと機関の排気量Ｖで除
算した値を示す。Ｓ１１０６では、パラメータＡＮＶｅ
に機関回転速度Ｎｅと機関の排気量Ｖを乗じてスロット
ル開口面積Ａｔを算出する。

【０１２５】Ｓ１１０７では、Ｓ１１０３またはＳ１１
０６で算出したスロットル開口面積Ａｔに基づいて目標
スロットル開度ｔＴＶＯを算出する。具体的には、Ａｔ
に対応させてｔＴＶＯを記憶させてある制御テーブル
（図１７）から値をルックアップする。

【０１２６】図１８では、図６のＳ１２００実行される
サブプログラムを示すフローチャートである。

【０１２７】Ｓ１２０１では、第１の制御方式が選択さ
れているか否かを判断する。Ｓ１２０１で第１の制御方
式が選択されていると判断された場合はＳ１２０２へ処
理を進め、吸入空気量制御の切り換えが行われてからの
経過時間が所定時間εを越えているか否かを判断する。

【０１２８】Ｓ１２０２で経過時間がεを越えていると
判断された場合はＳ１２０３へ処理を進め、目標閉時期
ｔＩＶＣを基準閉時期ＩＶＣｂとする。

【０１２９】経過時間がεを越えていない場合はＳ１２
０４へ処理を進め、定常目標吸気通路内圧力ｓｔＰに基
づいて最大吸入空気量ＱＨ０ｍａｘを算出する。具体的
には、ｓｔＰに対応させてＱＨ０ｍａｘを記憶させてあ
る制御テーブル（図１９）から値をルックアップする。
最大吸入空気量ＱＨ０ｍａｘは、吸気通路１０８内の圧
力が定常目標吸気通路内圧力ｓｔＰと一致している状態
で吸入することができる最大の空気量を示す値である。
なお、ここで使用される定常目標吸気通路内圧力ｓｔＰ
は図１１のＳ８０２で算出されたｓｔＰである。

【０１３０】Ｓ１２０５では、ＴＤＣからＢＤＣまでの
クランク角度である１８０°に目標吸入空気量ｔＱＨ０
３と最大吸入空気量ＱＨ０ｍａｘとの比を乗じて吸気弁
開弁期間ＩＶＰを算出する。

【０１３１】Ｓ１２０６では、吸気弁開弁期間ＩＶＰに
基づいて吸気弁１１１の仮閉時期ＩＶＣ０を算出する。
仮閉時期ＩＶＣ０は、吸気通路１０８内の圧力が定常目
標吸気通路内圧力ｓｔＰとなっている場合に吸入空気量
が目標吸入空気量ｔＱＨ０３となる吸気弁１１１の閉時
期を示す値である。

【０１３２】Ｓ１２０７では、仮閉時期ＩＶＣ０に対し
応答時定数Ｔｂの一次遅れ処理を施して目標閉時期ｔＩ
ＶＣを算出する。この処理により、実際の吸入空気量が
目標吸入空気量ｔＱＨ０３と一致することになる。

【０１３３】Ｓ１２０１で第１の制御方式が選択されて
いない（第２の制御方式を選択中）と判断された場合は
Ｓ１２０８へ処理を進め、定常目標吸気通路内圧力ｓｔ
Ｐに基づいて最大吸入空気量ＱＨ０ｍａｘを算出する。
この算出はＳ１２０４で行われる処理と同じであるが、
ここで使用される定常目標吸気通路内圧力ｓｔＰは図１
１のＳ８０３で設定されたｓｔＰ（＝Ｐｂ）である。

【０１３４】Ｓ１２０９では、吸入空気量制御の切り換
えが行われてからの経過時間が所定時間εを越えている
か否かを判断する。Ｓ１２０９で経過時間がεを越えて
いると判断された場合はＳ１２１０へ処理を進め、１８
０°に目標吸入空気量ｔＱＨ０２と最大吸入空気量ＱＨ
０ｍａｘとの比を乗じて吸気弁開弁期間ＩＶＰを算出す
る。

【０１３５】Ｓ１２１１では、吸気弁開弁期間ＩＶＰに
基づいて吸気弁１１１の仮閉時期ＩＶＣ０を算出する。
Ｓ１２１２では、仮閉時期ＩＶＣ０をそのまま目標閉時
期ｔＩＶＣとする。

【０１３６】経過時間がεを越えていない場合はＳ１２
１３へ処理を進め、１８０°に目標吸入空気量ｔＱＨ０
３と最大吸入空気量ＱＨ０ｍａｘとの比を乗じて吸気弁
開弁期間ＩＶＰを算出する。

【０１３７】Ｓ１２１４では、吸気弁開弁期間ＩＶＰに
基づいて吸気弁１１１の仮閉時期ＩＶＣ０を算出する。
Ｓ１２１５では、仮閉時期ＩＶＣ０に対し応答時定数Ｔ
ｂの一次遅れ処理を施して目標閉時期ｔＩＶＣを算出す
る。

【０１３８】図２０は、吸入空気量の制御方式を第１の
制御方式から第２の制御方式へ切り換える場合のタイム
チャートであり、図２１は、第２の制御方式から第１の
制御方式へ切り換える場合のタイムチャートである。

【０１３９】図２０において、まず第１の制御方式にお
ける時刻ｔ０において、アクセル開度ＡＰＳがステップ
状に増加したとする。これにより第１の制御方式におけ
る定常目標吸入空気量ｓｔＱＨ０１もステップ状に増加
するが、実際に吸入される空気量は、実吸入空気量ｒＱ
Ｈ０１に示すように遅れて追随する。目標スロットル開
度ｔＴＶＯは、ｔ０の直後にステップ状に増加した定常
目標吸入空気量ｓｔＱＨ０１に応じてステップ的に増加
する。

【０１４０】このとき、目標吸入空気量ｔＱＨ０２は、
実吸入空気量ｒＱＨ０１の増加に応じて増加するが、そ
の漸近線は定常目標吸入空気量ｓｔＱＨ０１より少ない
位置にある。これは切換時の出力を一定に保持するのに
必要な空気量が異なるためである。

【０１４１】次いで時刻ｔ１において、吸入空気量制御
の切り換え条件が成立し、第１の制御方式から第２の制
御方式への切り換えが開始されたとする。

【０１４２】吸入空気量制御方式切換時の目標吸入空気
量ｔＱＨ０３は、切換開始点（ｔ１）の直前の実吸入空
気量ｒＱＨ０１を初期値として、応答時定数Ｔｂを有す
る吸気通路内圧力の変化特性に合わせて、目標吸入空気
量ｔＱＨ０２に漸近するよう算出される。また、目標閉
時期ｔＩＶＣも、応答時定数Ｔｂを有する吸気通路内圧
力の変化特性に合わせて算出される。

【０１４３】一方、図２１においては、切換開始点（ｔ
５）の直前の目標吸入空気量ｔＱＨ０２を初期値とし
て、応答時定数Ｔｂを有する吸気通路内圧力の変化特性
に合わせて、実吸入空気量ｒＱＨ０１に漸近するよう切
り換え時の目標吸入空気量ｔＱＨ０３が算出される。

【０１４４】また、目標スロットル開度ｔＴＶＯの演算
においては、吸入空気量制御の切り換えに合わせて、定
常目標吸入空気量ｓｔＱＨ０１と目標吸入空気量ｔＱＨ
０２を切り換えて、その目標吸入空気量に基づいて開度
演算を行う。

【０１４５】次に、本発明の第３の実施の形態を図面に
基づき詳細に説明する。この実施形態は、第２の実施形
態に対し目標閉時期ｔＩＶＣを算出するサブプログラム
（図６のＳ１２００）の処理内容だけが異なっている。
図２２に示すこのサブプログラムは、圧力センサ１２９
が十分な精度と応答性を有している場合に使用できる。

【０１４６】Ｓ１２２１では、圧力センサ１２９の信号
から求めた実吸気通路内圧力ｒＰに基づいて最大吸入空
気量ＱＨ０ｍａｘを算出する。ここで使用する制御テー
ブルは、第２の実施形態において使用した図１９に示す
テーブルと同じものである。ただし、吸気通路１０８内
の実際の圧力から最大吸入空気量ＱＨ０ｍａｘを求める
ので、この最大吸入空気量ＱＨ０ｍａｘは機関が実際に
吸入可能な最大の空気量を示す値となる。

【０１４７】Ｓ１２２２では、第１の制御方式が選択さ
れているか否かを判断する。Ｓ１２２３では、吸入空気
量制御の切り換えが行われてからの経過時間が所定時間
εを越えているか否かを判断する。

【０１４８】Ｓ１２２４では、目標閉時期ｔＩＶＣを基
準閉時期ＩＶＣｂとする。Ｓ１２２５では、ＴＤＣから
ＢＤＣまでのクランク角度である１８０°に目標吸入空
気量ｔＱＨ０３と最大吸入空気量ＱＨ０ｍａｘとの比を
乗じて吸気弁開弁期間ＩＶＰを算出する。

【０１４９】Ｓ１２２６では、吸気弁開弁期間ＩＶＰに
基づいて目標閉時期ｔＩＶＣを算出する。この実施形態
では、第２の実施形態と異なり、仮閉時期ＩＶＣ０を求
めることなく吸気弁開弁期間ＩＶＰから直接目標閉時期
ｔＩＶＣを算出することができる。

【０１５０】Ｓ１２２７では、吸入空気量制御の切り換
えが行われてからの経過時間が所定時間εを越えている
か否かを判断する。Ｓ１２２８では、１８０°に目標吸
入空気量ｔＱＨ０２と最大吸入空気量ＱＨ０ｍａｘとの
比を乗じて吸気弁開弁期間ＩＶＰを算出する。

【０１５１】Ｓ１２２９では、吸気弁開弁期間ＩＶＰに
基づいて目標閉時期ｔＩＶＣを算出する。Ｓ１２３０で
は、１８０°に目標吸入空気量ｔＱＨ０３と最大吸入空
気量ＱＨ０ｍａｘとの比を乗じて吸気弁開弁期間ＩＶＰ
を算出する。Ｓ１２３１では、吸気弁開弁期間ＩＶＰに
基づいて目標閉時期ｔＩＶＣを算出する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る内燃機関の吸入空気量制御装置を
適用した内燃機関の構成を示すシステム構成図である。

【図２】本発明における吸排気弁の構成の一実施形態を
示す断面図である。

【図３】第１実施形態におけるエンジンコントロールモ
ジュール（ＥＣＭ）内のマイクロプロセッサが実行する
吸入空気量制御プログラムを示すフローチャートであ
る。

【図４】第１実施形態における吸入空気量の制御方式を
第１の制御方式から第２の制御方式へ切り換える際の
（ａ）アクセル開度、（ｂ）機関トルク、（ｃ）吸気通
路内圧力、（ｄ）吸気弁閉時期、（ｅ）スロットル開度
をそれぞれ示すタイムチャートである。

【図５】第１実施形態における吸入空気量の制御方式を
第２の制御方式から第１の制御方式へ切り換える際の
（ａ）アクセル開度、（ｂ）機関トルク、（ｃ）吸気通
路内圧力、（ｄ）吸気弁閉時期、（ｅ）スロットル開度
をそれぞれ示すタイムチャートである。

【図６】第２実施形態におけるエンジンコントロールモ
ジュール（ＥＣＭ）内のマイクロプロセッサが実行する
吸入空気量制御プログラムを示す概略フローチャートで
ある。

【図７】第２実施形態における定常目標吸入空気量ｔＱ
Ｈ０１算出サブプログラムの動作を説明するフローチャ
ートである。

【図８】アクセル開度ＡＰＳに対応してドライバ要求出
力分スロットル開口面積Ａａを記憶した制御テーブルの
例を示すグラフである。

【図９】パラメータＡＮＶに対応して体積流量比ＱＨ０
を記憶した制御テーブルの例を示すグラフである。

【図１０】第２実施形態における実吸入空気量ｒＱＨ０
１算出サブプログラムの動作を説明するフローチャート
である。

【図１１】第２実施形態における定常目標吸気通路内圧
力ｓｔＰ算出サブプログラムの動作を説明するフローチ
ャートである。

【図１２】第２実施形態における目標吸入空気量ｔＱＨ
０２算出サブプログラムの動作を説明するフローチャー
トである。

【図１３】第２実施形態における吸入空気量制御方式切
換ときの目標吸入空気量ｔＱＨ０３算出サブプログラム
の動作を説明するフローチャートである。

【図１４】第２実施形態における目標スロットル開度ｔ
ＴＶＯ算出サブプログラムの動作を説明するフローチャ
ートである。

【図１５】定常目標空気量ｓｔＱＨ０１に対応してパラ
メータＡＮＶｍを記憶した制御テーブルの例を示すグラ
フである。

【図１６】定常目標吸気通路内圧力ｓｔＰに対応して係
数Ｃを記憶した制御テーブルの例を示すグラフである。

【図１７】スロットル開口面積Ａｔに対応して目標スロ
ットル開度ｔＴＶＯを記憶した制御テーブルの例を示す
グラフである。

【図１８】第２実施形態における目標閉時期ｔＩＶＣ算
出サブプログラムの動作を説明するフローチャートであ
る。

【図１９】定常目標吸気通路内圧力ｓｔＰに対応して最
大吸入空気量ＱＨ０ｍａｘを記憶した制御テーブルの例
を示すグラフである。

【図２０】第２実施形態における吸入空気量の制御方式
を第１の制御方式から第２の制御方式へ切り換える際の
（ａ）アクセル開度、（ｂ）吸入空気量、（ｃ）吸気通
路内圧力、（ｄ）吸気弁閉時期、（ｅ）スロットル開度
をそれぞれ示すタイムチャートである。

【図２１】第２実施形態における吸入空気量の制御方式
を第２の制御方式から第１の制御方式へ切り換える際の
（ａ）アクセル開度、（ｂ）吸入空気量、（ｃ）吸気通
路内圧力、（ｄ）吸気弁閉時期、（ｅ）スロットル開度
をそれぞれ示すタイムチャートである。

【図２２】第３実施形態における目標閉時期ｔＩＶＣ算
出サブプログラムの動作を説明するフローチャートであ
る。

【符号の説明】

１０１ 吸気通路 １０２ エアクリーナ １０３ エアフロセンサ １０４ スロットルチャンバ １０５ スロットル弁 １０６ スロットルアクチュエータ １０７ 吸気コレクタ １０８ 吸気通路 １０９ インジェクタ １１０ 燃焼室 １１１ 吸気弁 １１２ 電磁アクチュエータ １１３ 排気通路 １１４ 排気弁 １１５ 電磁アクチュエータ １１６ 触媒 １１７ 点火プラグ １２０ エンジンコントロールモジュール（ＥＣＭ） １２１ 入力ポート １２２ マイクロプロセッサ １２３ メモリ １２４ 出力ポート １２５ クランク角センサ １２６ アクセル開度センサ １２７ 水温センサ １２８ 空燃比センサ １２９ 圧力センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｄ 11/10 Ｆ０２Ｄ 11/10 Ｆ 41/04 ３１０ 41/04 ３１０Ｃ ３２０ ３２０ 43/00 ３０１ 43/00 ３０１Ｋ ３０１Ｚ 45/00 ３６４ 45/00 ３６４Ａ ３６４Ｇ

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 機関の吸気通路に配設され、目標開度と
   なるように開度が制御されるスロットル弁と、 前記吸気通路と機関の燃焼室との間に配設され、目標閉
   時期となるように閉時期が制御される吸気弁と、 主に前記スロットル弁の開度を制御して吸入空気量を制
   御する第１の制御方式または主に前記吸気弁の閉時期を
   制御して吸入空気量を制御する第２の制御方式のいずれ
   か一方を選択する制御方式選択手段と、 機関の運転条件に基づいて、機関トルクの定常目標値を
   示す定常目標機関トルクを算出する定常目標機関トルク
   算出手段と、 前記定常目標機関トルクに基づいて、この定常目標機関
   トルクに対し所定の遅れをもって追随する目標機関トル
   クを算出する目標機関トルク算出手段と、 前記第１の制御方式が選択されているときに、前記吸気
   弁の閉時期の定常目標値を示す定常目標閉時期を基準閉
   時期に設定する定常目標閉時期設定手段と、 前記第１の制御方式が選択されているときに、前記定常
   目標機関トルクと前記定常目標閉時期とに基づいて、前
   記吸気通路内の圧力の定常目標値を示す定常目標吸気通
   路内圧力を算出する定常目標吸気通路内圧力算出手段
   と、 前記第２の制御方式が選択されているときに、前記定常
   目標吸気通路内圧力を基準圧力に設定する定常目標吸気
   通路内圧力設定手段と、 前記第２の制御方式が選択されているときに、前記目標
   機関トルクと前記定常目標吸気通路内圧力とに基づい
   て、前記定常目標閉時期を算出する定常目標閉時期算出
   手段と、 前記吸気通路内の実際の圧力を示す実吸気通路内圧力を
   取得する実吸気通路内圧力取得手段と、 前記定常目標閉時期と前記定常目標吸気通路内圧力とに
   基づいて、前記目標開度を算出する目標開度算出手段
   と、 前記目標機関トルクと前記実吸気通路内圧力とに基づい
   て、前記目標閉時期を算出する目標閉時期算出手段と、 を備えたことを特徴とする内燃機関の吸入空気量制御装
   置。
2. 【請求項２】 吸入空気の充填効率が最大となる吸気弁
   の閉時期を前記基準閉時期とすることを特徴とする請求
   項１に記載の内燃機関の吸入空気量制御装置。
3. 【請求項３】 大気圧近傍の圧力を前記基準圧力とする
   ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の吸入空気
   量制御装置。
4. 【請求項４】 前記基準閉時期に基づいて、前記スロッ
   トル弁の開度変化に対する前記吸気通路内の圧力変化の
   応答遅れの時定数を示す第１応答時定数を算出する第１
   応答時定数算出手段をさらに備え、 前記目標機関トルク算出手段は、前記定常目標機関トル
   クに対し前記第１応答時定数の一次遅れ処理を施して前
   記目標機関トルクを算出することを特徴とする請求項１
   に記載の内燃機関の吸入空気量制御装置。
5. 【請求項５】 前記目標閉時期に基づいて、前記スロッ
   トル弁の開度変化に対する前記吸気通路内の圧力変化の
   応答遅れの時定数を示す第２応答時定数を算出する第２
   応答時定数算出手段をさらに備え、 前記実吸気通路内圧力取得手段は、前記定常目標吸気通
   路内圧力に対し前記第２応答時定数の一次遅れ処理を施
   して前記実吸気通路内圧力を取得することを特徴とする
   請求項１に記載の内燃機関の吸入空気量制御装置。
6. 【請求項６】 前記実吸気通路内圧力取得手段は、前記
   吸気通路内の実際の圧力を検出する圧力センサを含んで
   構成されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関
   の吸入空気量制御装置。
7. 【請求項７】 機関の吸気通路に配設され、目標開度と
   なるように開度が制御されるスロットル弁と、 前記吸気通路と機関の燃焼室との間に配設され、目標閉
   時期となるように閉時期が制御される吸気弁と、 主に前記スロットル弁の開度を制御して吸入空気量を制
   御する第１の制御方式または主に前記吸気弁の閉時期を
   制御して吸入空気量を制御する第２の制御方式の何れか
   一方を選択する制御方式選択手段と、 機関の運転条件に基づいて、前記第１の制御方式選択時
   の吸入空気量の定常目標値を示す定常目標吸入空気量を
   算出する定常目標吸入空気量算出手段と、 前記定常目標吸入空気量に基づいて、前記第２の制御方
   式選択時の吸入空気量の目標値を示す目標吸入空気量を
   算出する目標吸入空気量算出手段と、 前記第１の制御方式が選択されているときに、前記定常
   目標吸入空気量に基づいて、前記目標開度を算出する目
   標開度算出手段と、 前記第１の制御方式が選択されているときに、前記目標
   閉時期を基準閉時期に設定する目標閉時期設定手段と、 前記第２の制御方式が選択されているときに、前記目標
   開度を前記吸気通路内の圧力が基準圧力となる所定開度
   に設定する目標開度設定手段と、 前記第２の制御方式が選択されているときに、前記目標
   吸入空気量に基づいて、前記目標閉時期を算出する目標
   閉時期算出手段と、 を備えたことを特徴とする内燃機関の吸入空気量制御装
   置。
8. 【請求項８】 吸入空気の充填効率が最大となる吸気弁
   の閉時期を前記基準閉時期とすることを特徴とする請求
   項７に記載の内燃機関の吸入空気量制御装置。
9. 【請求項９】 大気圧近傍の圧力を前記基準圧力とする
   ことを特徴とする請求項７に記載の内燃機関の吸入空気
   量制御装置。
10. 【請求項１０】 前記基準閉時期に基づいて、前記スロ
    ットル弁の開度変化に対する吸入空気量変化の応答遅れ
    の時定数を示す第１応答時定数を算出する第１応答時定
    数算出手段と、 前記定常目標吸入空気量に対し前記第１応答時定数の一
    次遅れ処理を施して前記第１の制御方式選択時の実際の
    吸入空気量を示す実吸入空気量を算出する実吸入空気量
    算出手段とをさらに備え、 前記目標吸入空気量算出手段は、前記実吸入空気量をポ
    ンピングロス低下分の補正を施して前記目標吸入空気量
    を算出することを特徴とする請求項７に記載の内燃機関
    の吸入空気量制御装置。
11. 【請求項１１】 前記基準閉時期に基づいて、前記スロ
    ットル弁の開度変化に対する吸入空気量変化の応答遅れ
    の時定数を示す第１応答時定数を算出する第１応答時定
    数算出手段と、 前記定常目標吸入空気量に対し前記第１応答時定数の一
    次遅れ処理を施して前記第１の制御方式選択時の実際の
    吸入空気量を示す実吸入空気量を算出する実吸入空気量
    算出手段とをさらに備え、 前記目標吸入空気量算出手段は、前記実吸入空気量に燃
    焼効率悪化分の補正を加えて前記目標吸入空気量を算出
    することを特徴とする請求項７に記載の内燃機関の吸入
    空気量制御装置。
12. 【請求項１２】 制御方式の選択切換時の吸入空気量の
    目標値を示す制御方式切換時目標吸入空気量を算出する
    制御方式切換時目標吸入空気量算出手段と、 制御方式の選択が切り換えられたときに、前記制御方式
    切換時目標吸入空気量に基づいて、制御方式切換時の前
    記目標閉時期を算出する制御方式切換時目標閉時期算出
    手段とをさらに備えたことを特徴とする請求項７に記載
    の内燃機関の吸入空気量制御装置。
13. 【請求項１３】 前記基準閉時期に基づいて、前記スロ
    ットル弁の開度変化に対する吸入空気量変化の応答遅れ
    の時定数を示す第１応答時定数を算出する第１応答時定
    数算出手段と、 前記定常目標吸入空気量に対し前記第１応答時定数の一
    次遅れ処理を施して前記第１の制御方式選択時の実際の
    吸入空気量を示す実吸入空気量を算出する実吸入空気量
    算出手段とをさらに備え、 前記制御方式切換時目標吸入空気量算出手段は、前記目
    標吸入空気量と前記実吸入空気量とに基づいて前記制御
    方式切換時目標吸入空気量を算出することを特徴とする
    請求項１２に記載の内燃機関の吸入空気量制御装置。
14. 【請求項１４】 前記目標閉時期に基づいて、前記スロ
    ットル弁の開度変化に対する前記吸気通路内の圧力変化
    の応答遅れの時定数を示す第２応答時定数を算出する第
    ２応答時定数算出手段をさらに備え、 前記制御方式切換時目標吸入空気量算出手段は、制御方
    式が前記第１の制御方式から前記第２の制御方式へ切り
    換えられたときに、切り換え直前の前記実吸入空気量と
    切り換え後の前記目標吸入空気量に対し前記第２応答時
    定数の一次遅れ処理を施して前記制御方式切換時目標吸
    入空気量を算出することを特徴とする請求項１３に記載
    の内燃機関の吸入空気量制御装置。
15. 【請求項１５】 前記目標閉時期に基づいて、前記スロ
    ットル弁の開度変化に対する前記吸気通路内の圧力変化
    の応答遅れの時定数を示す第２応答時定数を算出する第
    ２応答時定数算出手段をさらに備え、 前記制御方式切換時目標吸入空気量算出手段は、制御方
    式が前記第２の制御方式から前記第１の制御方式へ切り
    換えられたときに、切り換え直前の前記目標吸入空気量
    と切り換え後の前記実吸入空気量に対し前記第２応答時
    定数の一次遅れ処理を施して前記制御方式切換時目標吸
    入空気量を算出することを特徴とする請求項１３に記載
    の内燃機関の吸入空気量制御装置。
16. 【請求項１６】 前記第１の制御方式が選択されている
    ときに、前記定常目標吸入空気量に基づいて、前記吸気
    通路内の圧力の定常目標値を示す定常目標吸気通路内圧
    力を算出する定常目標吸気通路内圧力算出手段と、 前記第２の制御方式が選択されているときに、前記定常
    目標吸気通路内圧力を前記基準圧力に設定する定常目標
    吸気通路内圧力設定手段と、 前記制御方式切換時目標吸入空気量と前記定常目標吸気
    通路内圧力とに基づいて、前記吸気通路内の圧力が前記
    定常目標吸気通路内圧力と一致していると仮定した場合
    に吸入空気量が前記制御方式切換時目標吸入空気量と一
    致する前記吸気弁の閉時期を示す仮閉時期を算出する仮
    閉時期算出手段とをさらに備え、 前記制御方式切換時目標閉時期算出手段は、前記仮閉時
    期に対し前記第２応答時定数の一次遅れ処理を施して制
    御方式切換時の前記目標閉時期を算出することを特徴と
    する請求項１４または１５に記載の内燃機関の吸入空気
    量制御装置。
17. 【請求項１７】 吸気通路内の実際の圧力を示す実吸気
    通路内圧力を検出する圧力センサをさらに備え、 前記制御方式切換時目標閉時期算出手段は、前記制御方
    式切換時目標吸入空気量と前記実吸気通路内圧力とに基
    づいて、制御方式切換時の前記目標閉時期を算出するこ
    とを特徴とする請求項１２に記載の内燃機関の吸入空気
    量制御装置。