JP2003184587A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】可変動弁機構（ＶＥＬ）により吸入空気量制御
を行う内燃機関において、可変動弁機構とスロットル弁
とを協調させた制御を適切に行う。 【解決手段】内燃機関の制御装置において、機関の少な
くとも吸気バルブのバルブ作動特性を可変する可変動弁
機構と、機関の目標トルク相当の目標体積流量比を算出
する目標体積流量演算部ａと、前記目標体積流量比に基
づいて可変動弁機構（ＶＥＬ）の目標バルブ作動特性を
設定するＶＥＬ目標作動特性演算部ｂと、前記目標吸入
空気量とバルブ作動特性に基づいて吸気通路に設けられ
たスロットル弁の目標スロットル開度を設定する目標ス
ロットル開度演算部ｃと、を備え、実際の可変動弁機構
の作動特性が前記ＶＥＬ目標作動特性となるように制御
し、実際のスロットル弁開度が前記目標スロットル開度
となるように制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、可変動弁機構によ
り吸入空気量制御を行うと共に、該可変動弁機構を補助
するため又は要求負圧を発生させるためにスロットル弁
の制御を併用する内燃機関の制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、吸気バルブ・排気バルブのバ
ルブリフト量及びバルブ作動角を連続的に変える構成の
可変バルブ機構が知られている（特開２００１−０１２
２６２号公報参照）。この可変バルブ機構は、カム軸と
略平行に配設された制御軸と、該制御軸の外周に偏心し
て固定された制御カムと、該制御カムに揺動自在に軸支
されたロッカアームと、前記カム軸の回転に応じて前記
ロッカアームの一端部を揺動駆動するリンクアーム・偏
心カムと、前記ロッカアームの他端部に連係して揺動し
て吸・排気バルブを開動作させる揺動カムと、前記制御
軸を回転駆動するＤＣサーボモータと、を備える。

【０００３】そして、作動角センサで検出される前記制
御軸の実際の作動角を、要求のバルブ開特性に対応する
目標作動角に一致させるべく、前記ＤＣサーボモータを
フィードバック制御するよう構成される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記可変バ
ルブ機構により吸入空気量を制御しようとする場合、以
下の点が問題となる。 （１）キャニスタパージ及びブローバイガスの処理のた
めに、吸気通路内に負圧を発生させることができない。

【０００５】（２）前記可変バルブ機構には、機構上最
小作動角特性があるため、条件によっては、可変バルブ
機構のみでは吸入空気量制御が行えない場合がある。従
って、前記可変バルブ機構により吸入空気量を制御する
場合には、可変動弁機構の制御とスロットル弁の制御と
を併用することが必要となるが、これらをどのようにし
て制御するかが問題となる。

【０００６】本発明は、上記問題に鑑みなされたもので
あり、可変バルブ機構とスロットル弁とを適切に協調制
御することにより、吸入空気量制御及び要求負圧の確保
共に実現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。

【０００７】

【課題を解決するための手段】そのため、本発明に係る
内燃機関の制御装置は、機関の少なくとも吸気バルブの
バルブ作動特性を可変する可変動弁機構と、機関の運転
状態に応じて目標トルク相当の目標吸入空気量を設定す
る目標吸入空気量設定手段と、前記目標吸入空気量に基
づいて前記可変動弁機構の目標バルブ作動特性を設定す
る目標バルブ作動特性設定手段と、実際のバルブ作動特
性が前記目標バルブ作動特性に収束するように前記可変
動弁機構の駆動を制御する可変動弁機構駆動手段と、前
記目標吸入空気量とバルブ作動特性に基づいて吸気通路
に設けられたスロットル弁の目標スロットル開度を設定
する目標スロットル開度設定手段と、実際のスロットル
弁開度が前記目標スロットル開度に収束するように前記
スロットル弁を制御するスロットル弁制御手段と、を備
えることを特徴とする。

【０００８】請求項２に係る発明は、前記目標吸入空気
量設定手段がアクセル開度と機関回転速度とに基づいて
前記目標トルク相当の目標吸入空気量を設定することを
特徴とする。請求項３に係る発明は、前記目標バルブ作
動特性設定手段が機関の目標体積流量比と前記可変動弁
機構で制御可能な体積流量比の下限値とを比較して大き
い方を可変動弁機構に要求される要求体積流量比として
設定し、該要求体積流量比に基づいて可変動弁機構の目
標バルブ作動特性を設定することを特徴とする。

【０００９】請求項４に係る発明は、前記下限値が機関
回転速度に基づいて算出されることを特徴とする。請求
項５に係る発明は、前記目標バルブ作動特性設定手段
が、前記要求体積流量比を吸気バルブに要求される要求
開口面積に変換するバルブ開口面積変換手段と、前記要
求開口面積を機関の運転状態に応じて補正する開口面積
補正手段と、補正後の開口面積をバルブ作動特性に変換
するバルブ作動特性変換手段と、を備え、前記バルブ作
動特性変換手段により変換されたバルブ作動特性を目標
バルブ作動特性として設定することを特徴とする。

【００１０】請求項６に係る発明は、前記目標バルブ作
動特性設定手段が、前記バルブ作動特性変換手段により
変換されたバルブ作動特性と前記可変動弁機構で吸入空
気量制御可能なバルブ作動特性の上限値とを比較する比
較手段を更に備え、前記変換されたバルブ作動特性が前
記上限値以上であるときには、該上限値を目標バルブ作
動特性として設定することを特徴とする。

【００１１】請求項７に係る発明は、前記上限値が機関
回転速度に基づいて算出されることを特徴とする。請求
項８に係る発明は、前記開口面積補正手段が、前記要求
開口面積を実際の吸気バルブの閉弁タイミングに応じて
補正することを特徴とする。請求項９に係る発明は、前
記開口面積補正手段が、前記要求開口面積を吸気バルブ
上流側の吸気圧力に応じて補正することを特徴とする。

【００１２】請求項１０に係る発明は、前記開口面積補
正手段が、前記目標体積流量比が前記可変動弁機構で制
御可能な体積流量比の下限値以下である場合には、前記
吸気バルブ上流側の吸気圧力に応じた補正を行わないこ
とを特徴とする。請求項１１に係る発明は、前記開口面
積補正手段が、前記要求開口面積を機関回転速度に応じ
て補正することを特徴とする。

【００１３】請求項１２に係る発明は、前記目標スロッ
トル開度設定手段が、機関の目標体積流量比を吸気バル
ブが基準バルブ作動特性であるときに要求されるスロッ
トル要求開口面積に変換するスロットル開口面積変換手
段と、前記スロットル要求開口面積を実際の吸気バルブ
のバルブ作動特性に応じて補正するスロットル開口面積
補正手段と、補正後のスロットル開口面積をスロットル
弁開度に変換するスロットル開度変換手段と、を備える
ことを特徴とする。

【００１４】請求項１３に係る発明は、前記スロットル
開口面積補正手段が、吸気バルブが前記基準バルブ作動
特性であるときの吸気バルブ上流側の吸気圧力と大気圧
の比と、実際の吸気バルブバルブ上流側の吸気圧力と大
気圧の比と、に基づいて補正係数を算出し、算出した補
正係数を用いて前記スロットル要求開口面積を補正する
ことを特徴とする。

【００１５】請求項１４に係る発明は、前記実際の吸気
バルブ上流側の吸気圧力と大気圧との比は、実際に機関
に吸入される実吸入空気量と、スロットル弁を全開とし
たときに機関に吸入される全開時吸入空気量と、機関の
運転状態に応じて設定される新気割合と、に基づいて算
出されることを特徴とする。請求項１５に係る発明は、
前記可変動弁機構が、クランク軸に同期して回転する駆
動軸と、該駆動軸の固定された駆動カムと、揺動するこ
とでバルブを開閉作動する揺動カムと、一端で前記駆動
カム側と連係し他端で前記揺動カム側と連係する伝達機
構と、該伝達機構の姿勢を変化させる制御カムを有する
制御軸と、該制御軸を回動するアクチュエータと、を含
んで構成され、前記アクチュエータによって前記制御軸
を回動制御することによりバルブリフト量を可変するこ
とを特徴とする。

【００１６】

【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、機関の運
転状態に応じて所望とする目標トルク相当の目標吸入空
気量を設定し、設定した目標吸入空気量に基づいて設定
される目標バルブ作動特性となるように可変動弁機構を
駆動すると共に、前記目標吸入空気量とバルブ作動特性
とに基づいて設定される目標スロットル開度となるよう
にスロットル弁を制御するので、可変動弁機構によって
吸入空気量制御を実行しつつ、可変動弁機構のみで吸入
空気量制御が行えない場合や負圧要求がある場合におい
ては、併せてスロットル弁を制御し、各運転状態に対応
した適切な可変動弁制御及びスロットル制御を行うこと
ができる。

【００１７】請求項２に係る発明によれば、アクセル開
度と機関回転速度とに基づいて目標吸入空気量を設定す
るので、運転状態に応じて要求される目標吸入空気量を
適切に設定できる。請求項３に係る発明によれば、機関
の目標体積流量比と前記可変動弁機構で制御可能な体積
流量比の下限値とを比較して大きい方を可変動弁機構に
要求される要求体積流量比として設定し、該要求体積流
量比を可変動弁機構の目標バルブ作動特性に変換するの
で、運転状態にかかわらず可変動弁機構の目標バルブ作
動特性を設定でき、可変動弁機構を主体とした吸入空気
量制御が実行できる。

【００１８】請求項４に係る発明によれば、可変動弁機
構で吸入空気量制御可能な体積流量比の下限値を機関回
転速度に基づいて算出するので、各運転状態に対応して
前記要求体積流量比を適切に設定できる。請求項５に係
る発明によれば、前記要求体積流量比に応じたバルブ要
求開口面積を設定し、該要求開口面積を機関の運転状態
に応じて補正した補正後の開口面積をバルブ作動特性に
変換して目標バルブ作動特性を設定するので、目標バル
ブ作動特性が精度よく設定でき、可変動弁機構による吸
入空気量制御の精度を向上できる。

【００１９】請求項６に係る発明によれば、前記可変動
弁機構による吸入空気量制御を行いつつ、体積効率を高
く維持できる。すなわち、圧縮流体の式は、バルブ前後
の圧力比がほとんどない状態（バルブが全開に近い状
態）では正確さに欠けるため、可変動弁機構による吸入
空気量制御の精度が低下することになる。一方、バルブ
が全開に近い状態においては、できるだけ体積効率が確
保できるバルブ作動特性を設定することが望まれる。従
って、可変動弁機構による吸入空気量制御が可能なバル
ブ作動特性の限界値をバルブ作動特性の上限値として設
定し、変換したバルブ作動特性がこの上限値以上となる
場合には、該上限値を目標バルブ作動特性として設定す
る。これにより、吸入空気量制御を可能な限り実行しつ
つ、体積効率を最大限確保することができる。

【００２０】請求項７に係る発明によれば、前記可変動
弁機構で吸入空気量制御可能なバルブ作動特性の上限値
を機関回転速度に基づいて算出するので、各運転状態に
対応して前記上限値を適切に設定できる。請求項８に係
る発明によれば、前記要求開口面積を実際の吸気バルブ
の閉弁タイミングに応じて補正するので、有効シリンダ
容積の変化を考慮しつつ、目標吸入空気量を確保するた
めのバルブ開口面積を精度よく設定できる。

【００２１】請求項９に係る発明によれば、前記要求開
口面積を吸気バルブ上流側の吸気圧力に応じて補正する
ので、スロットル弁を制御に伴い発生する負圧分を考慮
しつつ、目標吸入空気量を確保するためのバルブ開口面
積を精度よく設定できる。請求項１０に係る発明によれ
ば、前記目標体積流量比が前記可変動弁機構で制御可能
な体積流量比の下限値以下である場合には、前記吸気バ
ルブ上流側の吸気圧力に応じた補正を行わないので、吸
気バルブ上流側の吸気圧力にかかわらず、可変動弁機構
によって体積流量比を前記下限値へと制御できる。

【００２２】請求項１１に係る発明によれば、前記要求
開口面積を機関回転速度に応じて補正するので、機関回
転速度の上昇に伴う慣性力の影響を考慮しつつ、目標吸
入空気量を確保するためのバルブ開口面積を精度よく設
定できる。請求項１２に係る発明によれば、機関の目標
体積流量比を吸気バルブが基準バルブ作動特性であると
きに要求されるスロットル要求開口面積に変換し、該ス
ロットル要求開口面積を実際の吸気バルブのバルブ作動
特性に応じて補正した補正後のスロットル開口面積をス
ロットル弁開度に変換するので、可変動弁機構の制御
（駆動）状態に対応したスロットル弁開度を設定でき
る。これにより、可変動弁機構とスロットル弁を協調さ
せた吸入空気量制御が精度よく実行できる。

【００２３】請求項１３に係る発明によれば、吸気バル
ブが前記基準バルブ作動特性であるときの吸気バルブ上
流側の吸気圧力と大気圧の比と、実際の吸気バルブバル
ブ上流側の吸気圧力と大気圧の比と、に基づいて補正係
数を算出し、算出した補正係数を用いて前記スロットル
要求開口面積を補正するので、実際の吸気バルブの作動
特性に対応したスロットル開口面積を適切に設定でき
る。

【００２４】請求項１４に係る発明によれば、吸気マニ
ホールド圧力を実際に検出することなく（すなわち、吸
気マニホールド圧力を検出するセンサのないシステムに
おいても）前記補正係数の算出に用いる実際の吸気バル
ブ上流側の吸気圧力と大気圧との比を容易に算出でき
る。請求項１５に係る発明によれば、アクチュエータに
よって制御軸の作動角を変化させることによりバルブリ
フト量及びバルブ作動角を連続的に変化させ、可変動弁
機構を主体とした吸入空気量制御が実行できる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図に基
づいて説明する。図１は、車両用内燃機関の構成図であ
る。図１において、内燃機関１０１の吸気通路１０２に
は、スロットルモータ１０３ａでスロットル弁１０３ｂ
を開閉駆動する電子制御スロットル１０４が介装されて
おり、該電子制御スロットル１０４及び吸気バルブ１０
５を介して、燃焼室１０６内に空気が吸入される。

【００２６】燃焼排気は、燃焼室１０６から排気バルブ
１０７を介して排出され、排気浄化触媒１０８により浄
化された後、マフラー１０９を介して大気中に放出され
る。前記排気バルブ１０７は、排気側カム軸１１０に軸
支されたカム１１１によって一定のバルブリフト量及び
バルブ作動角を保ったまま駆動されるが、吸気バルブ１
０５は、可変バルブ機構（ＶＥＬ）１１２によってバル
ブリフト量及びバルブ作動角が連続的に変えられるよう
になっている。

【００２７】また、吸気側カム軸１１３の端部には、ク
ランク軸に対するカム軸の回転位相を変化させることで
バルブリフト量を固定したままバルブの開閉タイミング
を連続的に可変する公知の構成の可変バルブタイミング
機構（ＶＴＣ）１１４が設けられている。マイクロコン
ピュータを内蔵するコントロールユニット（Ｃ／Ｕ）１
１５には、アクセル開度センサＡＰＳ１１６、吸入空気
量（質量流量）Ｑａを検出するエアフローメータ１１
７、クランク軸から回転信号Ｎｅを取り出すクランク角
センサ１１８、吸気側カム軸１１３の回転位置を検出す
るカムセンサ１１９、スロットル弁１０３ｂの開度ＴＶ
Ｏを検出するスロットルセンサ１２０、シリンダ内の燃
焼圧を検出する燃焼圧センサ１２１等からの各種検出信
号が入力される。

【００２８】そして、コントロールユニット（Ｃ／Ｕ）
１１５は、前記クランク角センサ１１８及びカムセンサ
１１９の検出信号に基づき、クランク軸に対する吸気側
カム軸１１３の回転位相（ＶＴＣＮＯＷ）を検出して吸
気バルブ１０５の開閉タイミングを検出すると共に、運
転状態に応じて目標進角値又は遅角値（ＴＲＧＶＴＣ）
を設定し、吸気側カム軸の回転位相が前記目標進角値又
は遅角値（ＴＲＧＶＴＣ）となるよう可変バルブタイミ
ング機構（ＶＴＣ）１１４を制御することで吸気バルブ
１０５の開閉タイミングを制御する。

【００２９】また、スロットル弁１０３ｂの開度及び吸
気バルブ１０５の開特性によって、アクセル開度に対応
する吸入空気量が得られるように、アクセル開度センサ
ＡＰＳ１１６で検出されるアクセル開度ＡＰＯに応じて
前記電子制御スロットル１０４及び可変バルブ機構（Ｖ
ＥＬ）１１２の駆動を制御する。具体的には、前記可変
バルブ機構（ＶＥＬ）１１２によりバルブリフト量（及
びバルブ作動角）を制御することで吸入空気量を制御し
つつ、キャニスタパージ及びブローバイガスの処理のた
めに一定の負圧（目標Ｂｏｏｓｔ：例えば−５０ｍｍＨ
ｇ）を発生させるようにスロットル弁１０３ｂの開度を
制御する。

【００３０】但し、負圧要求のない運転条件では、スロ
ットル弁１０３ｂを全開に保持して、可変バルブ機構
（ＶＥＬ）１１２のみで吸入空気量を制御する、いわゆ
るスロットルレス制御を行う。また、前記可変バルブ機
構（ＶＥＬ）１１２のみでは吸入空気量を制御できない
場合においては、可変バルブ機構（ＶＥＬ）１１２の駆
動を制御すると共に、前記スロットル弁１０３ｂの開度
制御を行う。

【００３１】ここで、前記可変バルブ機構（ＶＥＬ）１
１２の構造について説明する。可変バルブ機構（ＶＥ
Ｌ）は、図２〜図４に示すように、一対の吸気バルブ１
０５、１０５と、シリンダヘッド１１のカム軸受１４に
回転自在に支持された中空状のカム軸１３と、該カム軸
１３に軸支された回転カムである２つの偏心カム１５、
１５と、前記カム軸１３の上方位置に同じカム軸受１４
に回転自在に支持された制御軸１６と、該制御軸１６に
制御カム１７を介して揺動自在に支持された一対のロッ
カアーム１８、１８と、各吸気バルブ１０５、１０５の
上端部にバルブリフター１９、１９を介して配置された
一対のそれぞれ独立した揺動カム２０、２０とを備えて
いる。

【００３２】前記偏心カム１５、１５とロッカアーム１
８、１８とは、リンクアーム２５、２５によって連係さ
れ、ロッカアーム１８、１８と揺動カム２０、２０と
は、リンク部材２６、２６によって連係されている。前
記偏心カム１５は、図５に示すように、略リング状を呈
し、小径なカム本体１５ａと、該カム本体１５ａの外端
面に一体に設けられたフランジ部１５ｂとからなり、内
部軸方向にカム軸挿通孔１５ｃが貫通形成されていると
共に、カム本体１５ａの軸心Ｘがカム軸１３の軸心Ｙか
ら所定量だけ偏心している。また、前記偏心カム１５
は、カム軸１３に対し前記バルブリフター１９に干渉し
ない両外側にカム軸挿通孔１５ｃを介して圧入固定され
ていると共に、カム本体１５ａの外周面１５ｄが同一の
カムプロフィールに形成されている。

【００３３】前記ロッカアーム１８は、図４に示すよう
に、略クランク状に屈曲形成され、中央の基部１８ａが
制御カム１７に回転自存に支持されている。また、基部
１８ａの外端部に突設された一端部１８ｂには、リンク
アーム２５の先端部と連結するピン２１が圧入されるピ
ン孔１８ｄが貫通形成されている一方、基部１８ａの内
端部に突設された他端部１８ｃには、各リンク部材２６
の後述する一端部２６ａと連結するピン２８が圧入され
るピン孔１８ｅが形成されている。

【００３４】前記制御カム１７は、円筒状を呈し、制御
軸１６外周に固定されていると共に、図２に示すように
軸心Ｐ１位置が制御軸１６の軸心Ｐ２からαだけ偏心し
ている。前記揺動カム２０は、図２及び図６、図７に示
すように略横Ｕ字形状を呈し、略円環状の基端部２２に
カム軸１３が嵌挿されて回転自在に支持される支持孔２
２ａが貫通形成されていると共に、ロッカアーム１８の
他端部１８ｃ側に位置する端部２３にピン孔２３ａが貫
通形成されている。

【００３５】また、該揺動カム２０の下面には、基端部
２２側の基円面２４ａと該基円面２４ａから端部２３端
縁側に円弧状に延びるカム面２４ｂとが形成されてお
り、該基円面２４ａとカム面２４ｂとが、揺動カム２０
の揺動位置に応じて各バルブリフター１９の上面所定位
置に当接するようになっている。すなわち、図８に示す
バルブリフト特性からみると、図２に示すように基円面
２４ａの所定角度範囲θ１がベースサークル区間にな
り、また、カム面２４ｂの前記ベースサークル区間θ１
から所定角度範囲θ２が所謂ランプ区間となり、更に、
カム面２４ｂのランプ区間θ２から所定角度範囲θ３が
リフト区間になるように設定されている。

【００３６】前記リンクアーム２５は、円環状の基部２
５ａと、該基部２５ａの外周面所定位置に突設された突
出端２５ｂとを備え、基部２５ａの中央位置には、前記
偏心カム１５のカム本体１５ａの外周面に回転自在に嵌
合する嵌合穴２５ｃが形成されている一方、突出端２５
ｂには、前記ピン２１が回転自在に挿通するピン孔２５
ｄが貫通形成されている。なお、前記リンクアーム２５
と偏心カム１５とによって揺動駆動部材が構成される。

【００３７】前記リンク部材２６は、所定長さの直線状
に形成され、円形状の両端部２６ａ、２６ｂには前記ロ
ッカアーム１８の他端部１８ｃと揺動カム２０の端部２
３の各ピン孔１８ｄ、２３ａに圧入した各ピン２８、２
９の端部が回転自在に挿通するピン挿通孔２６ｃ、２６
ｄが貫通形成されている。 なお、各ピン２１、２８、
２９の一端部には、リンクアーム２５やリンク部材２６
の軸方向の移動を規制するスナップリング３０、３１、
３２が設けられている。

【００３８】前記制御軸１６は、図１０に示すように、
一端部に設けられたＤＣサーボモータ等のアクチュエー
タ２０１によって所定回転角度範囲内で回転駆動される
ようになっており、前記制御軸１６の作動角を前記アク
チュエータ２０１で変化させることで、吸気バルブ１０
５、１０５のバルブリフト量及びバルブ作動角が連続的
に変化する（図９参照）。すなわち、図１０において、
アクチュエータ（ＤＣサーボモータ）２０１の回転は、
伝達部材２０２を介してネジ切り加工が施された軸１０
３に伝達され、該軸２０３が通されたナット２０４の軸
方向位置が変化する。そして、制御軸１６の先端の取り
付けられ、その一端が前記ナット２０４に固定された一
対のステー部材２０５ａ、２０５ｂにより制御軸１６が
回転する。

【００３９】なお、本実施形態では、図に示すように、
ナット２０４の位置を前記伝達部材２０２に近づけるこ
とでバルブリフト量を小さくし、逆に、ナット２０４の
位置を前記伝達部材２０２から遠ざけることでバルブリ
フト量を大きくする。また、前記制御軸１６の先端に
は、該制御軸１６の作動角（ＶＥＬ作動角）ＶＳＣ−Ａ
ＮＧＬを検出するポテンショメータ式の作動角センサ２
０６（調整位置センサ）が設けられており、該作動角セ
ンサ２０６で検出される実際のＶＥＬ作動角ＶＳＣ−Ａ
ＮＧＬが、目標ＶＥＬ作動角ＴＧＶＥＬに一致するよう
に、前記コントロールユニット（Ｃ／Ｕ）１１５が前記
アクチュエータ（ＤＣサーボモータ）２０１をフィード
バック制御する。

【００４０】次に、前記コントロールユニット（Ｃ／
Ｕ）１１５による吸入空気量制御（トルク制御）につい
て説明する。 図１１に示すように、本実施形態におけ
るコントロールユニット（Ｃ／Ｕ）１１５は、目標体積
流量比演算部ａ、ＶＥＬ目標作動角演算部ｂ及び目標ス
ロットル開度演算部ｃを含んで構成される。まず、前記
目標体積流量比演算部ａにおける演算処理について説明
する。

【００４１】前記目標体積流量比演算部ａは、目標トル
ク相当の目標体積流量比ＴＱＨ０ＳＴを算出する。具体
的には、アクセル開度ＡＰＯ及び機関回転速度Ｎｅに対
応する（あるいは、アクセル開度ＡＰＯ及び機関回転速
度Ｎｅに基づき設定される目標トルクが得られるよう
な）要求空気量（機関要求空気量）Ｑ０を算出する一
方、アイドル回転速度制御（ＩＳＣ）で要求されるＩＳ
Ｃ要求空気量ＱＩＳＣを算出する。そして、前記機関要
求空気量Ｑ０に、前記ＩＳＣ要求空気量ＱＩＳＣを加算
して全要求空気量（吸入空気量）Ｑ（＝Ｑ０＋ＱＩＳ
Ｃ）を算出し、これを機関回転速度Ｎｅ、排気量（シリ
ンダ総容積）ＶＯＬ＃で順次除算することにより、目標
体積流量比ＴＱＨ０ＳＴ（＝Ｑ／（Ｎｅ・ＶＯＬ＃））
を算出する。

【００４２】次に、前記ＶＥＬ目標作動角演算部ｂにお
ける演算処理について説明する。前記ＶＥＬ目標作動角
演算部ｂは、前記目標体積流量比ＴＱＨ０ＳＴに基づい
て、圧縮流体式をベースに、前記目標体積流量比ＴＱＨ
０ＳＴを逆変換することで目標バルブ開口面積ＴＶＥＬ
ＡＡを算出する。そして、該目標バルブ開口面積ＴＶＥ
ＬＡＡに基づき算出される目標作動角ＴＧＶＥＬ０と前
記可変バルブ機構１１２の最大作動角ＶＥＬＨＬＭＴと
を比較して最終的な目標作動角ＴＧＶＥＬを設定する。

【００４３】（ｂ−１）可変バルブ機構（ＶＥＬ）１１
２の目標作動角の設定 図１２に具体的な制御ブロック図を示す。図１２におい
て、Ａ部では、前記目標体積流量比ＴＱＨ０ＳＴと最小
体積流量比ＱＨ０ＬＭＴとを比較して大きい方を選択
し、可変バルブ機構ＶＥＬ１１２で実現すべき体積流量
比（以下、ＶＥＬ実現体積流量比という）ＴＱＨ０ＶＥ
Ｌを設定する。なお、前記最小体積流量比ＱＨ０ＬＭＴ
は、可変バルブ機構（ＶＥＬ）１１２によって実現可能
（制御可能）な最小体積流量比（すなわち、ＶＥＬ作動
角が最小のときの体積流量比）であり、ａ１部におい
て、機関回転速度Ｎｅに基づき図に示すようなテーブル
ＴＱＨ０ＬＭＴを検索することにより算出する。

【００４４】Ｂ部では、前記ＶＥＬ実現体積流量比ＴＱ
Ｈ０ＶＥＬを、以下のようにしてバルブ開口面積Ａｖ相
当の状態量ＶＡＣＤＮＶ＝Ａｖ・Ｃｄ／Ｎ／Ｖ（バルブ
開口面積・損失係数／回転速度／排気量）を求める。ま
ず、吸気バルブ１０５を通過する空気流量（すなわち、
シリンダ吸入空気量）Ｑｃ（ｔ）（ｋｇ／ｓｅｃ）は、
圧縮性流体の一次元定常流れの式より次式（１）、
（２）のように表すことができる。

【００４５】

【数１】 なお、Ｒ：気体定数（＝２８７）（Ｊ／（Ｋｇ・
Ｋ））、γ：比熱比（＝１．４）、Ｃｄ：吸気バルブ流
量損失係数、Ａｖ：吸気バルブ開口面積（ｍ²）、Ｐ
０：吸気バルブ上流圧（例えば、吸気マニホールド圧Ｐ
ｍ）（Ｐａ）、Ｐｃ：吸気バルブ下流圧（すなわち、シ
リンダ内圧）（Ｐａ）、Ｔ０：吸気バルブ上流温度（例
えば、吸気マニホールド温度Ｔｍ）（Ｋ）である。

【００４６】前記ＶＥＬ実現体積流量比ＴＱＨ０ＶＥＬ
は、吸気バルブ１０５を通過させる空気量を機関（エン
ジン）回転速度Ｎｅ、排気量ＶＯＬ＃で除算したもので
あるから、同様にして次式（３）、（４）のように表す
ことができる。

【００４７】

【数２】 従って、バルブ上流温度Ｔｍ、バルブ上流圧Ｐｍ及びシ
リンダ内圧Ｐｃが分かれば、Ｃｄ・Ａｖ／（Ｎｅ・ＶＯ
Ｌ＃）を算出することでＡ・Ｃｄ／Ｎ／Ｖ特性に変換で
き、バルブ開口面積Ａｖに相当する状態量ＶＡＣＤＮＶ
を求めることができる。

【００４８】そこで、本実施形態では、図に示すような
テーブルＴＶＡＣＤＮＶをあらかじめ作成しておき、前
記ＶＥＬ実現体積流量比ＴＱＨ０ＶＥＬに基づいて、該
テーブルを検索することでＡ・Ｃｄ／Ｎ／Ｖ特性への変
換を行っている。なお、前記テーブルＴＶＡＣＤＮＶ
は、例えば以下のようにして作成する。すなわち、前記
ＶＥＬ実現体積流量比ＴＱＨ０ＶＥＬは、非チョーク時
においては、上記式（３）よりＣｄ・Ａｖ／（Ｎｅ・Ｖ
ＯＬ＃）及びバルブ前後差圧比（Ｐｃ／Ｐ０）に応じた
値として、チョーク時においては、上記式（４）よりＣ
ｄ・Ａｖ／（Ｎｅ・ＶＯＬ＃）に比例した値となること
が判るので、シミュレーションや実験等によりＴＱＨ０
ＶＥＬとＣｄ・Ａｖ／（Ｎｅ・ＶＯＬ＃）との相関を求
めることで作成する。

【００４９】そして、以上のようにして求めたＶＡＣＤ
ＮＶに、Ｃ部において機関回転速度Ｎｅを、Ｄ部におい
て排気量ＶＯＬ＃を乗算し、流量特性ＴＶＥＬＡＡ０
（＝Ａｖ・Ｃｄ）を算出する。これが、基本的に吸気バ
ルブに要求される開口面積（以下、要求バルブ開口面積
という）とする。Ｅ部では、前記要求バルブ開口面積Ｔ
ＶＥＬＡＡ０のＶＴＣ補正を行う。具体的には、前記要
求バルブ開口面積ＴＶＥＬＡＡ０を、吸気バルブの閉弁
タイミングに応じたバルブタイミング補正値ＫＨＯＳＩ
ＶＣで除算してＴＶＥＬＡＡ１を算出する。これは、吸
気バルブのバルブタイミング（閉弁タイミングＩＶＣ）
を進角させると有効シリンダ容積が減少し、同じバルブ
開口面積であっても体積流量比が減少するため、これに
対応させるように前記基本バルブ開口面積ＴＶＥＬＡＡ
０を補正するものである。なお、バルブタイミング補正
値ＫＨＯＳＩＶＣの設定は後述する。

【００５０】Ｆ部では、Ｅ部において算出したＴＶＥＬ
ＡＡ１に吸気バルブ上流圧（以下、単にバルブ上流圧と
いう）に応じた補正を行う。具体的には、前記ＴＶＥＬ
ＡＡ１にバルブ上流圧補正値ＫＭＡＮＩＰを乗算してＴ
ＶＥＬＡＡ２を算出する。これは、スロットル開度に応
じて発生する負圧により体積流量比も変化するため、か
かる変化に対応したバルブ開口面積を求めるものであ
る。スロットル弁１０３ｂを全開とするスロットルレス
時においては、バルブ上流圧が大気圧となるので不要で
あるが、実際には、パージ等の負圧要求によりスロット
ルを絞るため必要となる。なお、かかるバルブ上流圧補
正値ＫＭＡＮＩＰの設定については後述する。

【００５１】Ｇ部では、Ｆ部において算出されたＴＶＥ
ＬＡＡ２に機関回転速度Ｎｅに応じた補正を行う。具体
的には、前記ＴＶＥＬＡＡ２をＶＥＬ開口面積回転補正
値ＫＨＯＳＮＥで除算してＴＶＥＬＡＡを算出する。こ
れは、可変バルブ機構（ＶＥＬ）１１２の特性上、機関
回転速度Ｎｅの上昇により慣性力が増加し、同一のＶＥ
Ｌ作動角であってもバルブリフト量（バルブ開口面積）
が増えてしまうため、その分の補正を行うものである。
ここで算出されたＴＶＥＬＡＡが目標バルブ開口面積で
ある。かかる補正に用いるＶＥＬ開口面積回転補正値Ｋ
ＨＯＳＮＥは、ｇ１部において、機関回転速度Ｎｅに基
づき図に示すようなテーブルＴＫＨＯＳＮＥを検索する
ことにより算出する。

【００５２】Ｈ部では、前記目標バルブ開口面積ＴＶＥ
ＬＡＡに基づき、図に示すようなテーブルＴＴＧＶＥＬ
０を用いて、前記目標バルブ開口面積ＴＶＥＬＡＡをＶ
ＥＬ作動角ＴＧＶＥＬ０に変換する。すなわち、バルブ
の開口面積からＶＥＬ作動角は一義的に求めることがで
きるので、前記テーブルＴＴＧＶＥＬ０をあらかじめ設
定しておくことで、バルブ開口面積をＶＥＬ作動角に変
換できる。

【００５３】なお、前記目標バルブ開口面積ＴＶＥＬＡ
Ａは流量特性として算出されたものであるので、バルブ
流量損失係数Ｃｄを含んだ状態となっているが、かかる
バルブ流量損失係数Ｃｄはバルブリフト量によって決定
されるため、前記テーブルＴＴＧＶＥＬ０（バルブ開口
面積―バルブ作動角変換テーブル）を設定する際に、該
バルブ流量損失係数Ｃｄ分もあらかじめ含めておくよう
にする。

【００５４】そして、Ｉ部では、Ｈ部で変換したＶＥＬ
作動角ＴＧＶＥＬ０と可変バルブ機構（ＶＥＬ）１１２
で吸入空気量制御が可能なＶＥＬ作動角の上限値、すな
わち、最大ＶＥＬ作動角ＶＥＬＨＬＭＴとを比較して、
目標ＶＥＬ作動角ＴＧＶＥＬを設定する。具体的には、
図に示すように、ＴＧＶＥＬ０≧ＶＥＬＨＬＭＴであれ
ば、ＶＥＬＨＬＭＴを目標ＶＥＬ作動角ＴＧＶＥＬとし
て設定し、ＴＧＶＥＬ０＜ＶＥＬＨＬＭＴであれば、Ｔ
ＧＶＥＬ０を目標ＶＥＬ作動角ＴＧＶＥＬとして設定す
る。

【００５５】なお、前記最大ＶＥＬ作動角ＶＥＬＨＬＭ
Ｔは、ｉ１部において、機関回転速度Ｎｅに基づきテー
ブル基づき図に示すようなテーブルＴＶＥＬＨＬＭＴを
検索することにより算出する。この結果、コントロール
ユニットＣ／Ｕ１１５は、実際のＶＥＬ作動角ＶＥＬＣ
ＯＭが前記目標ＶＥＬ作動角ＴＧＶＥＬとなるように、
前記アクチュエータ２０１を制御することになる。

【００５６】（ｂ−２）バルブタイミング補正値ＫＨＯ
ＳＩＶＣの設定 ここで、図１２のＥ部において用いるバルブタイミング
補正値ＫＨＯＳＩＶＣの設定について説明する。図１３
に制御ブロック図を示す。図１３において、ｅ１部で
は、前記可変バルブタイミング機構（ＶＴＣ）１１４が
動作していないとき、すなわち、ＶＴＣ最遅角時におけ
る吸気バルブの閉弁タイミング（以下、ＩＶＣという）
の角度Ｖ０ＩＶＣを、前記可変バルブ機構（ＶＥＬ）１
１２及び可変バルブタイミング機構（ＶＴＣ）１１４の
作動角ＶＳＣ−ＡＮＧＬに基づき、図に示すようなテー
ブルＴＶ０ＩＶＣを参照して求める。

【００５７】次に、ｅ２部において、前記Ｖ０ＩＶＣか
ら吸気側カム軸の回転位相ＶＴＣＮＯＷを減算すること
で、実際のＩＶＣ角度ＲＥＡＬＩＶＣを求める。そし
て、ｅ３部において、前記実際のＩＶＣ角度ＲＥＡＬＩ
ＶＣに基づき、図に示すようなテーブルＴＫＨＯＳＩＶ
Ｃを検索してバルブタイミング補正値ＫＨＯＳＩＶＣを
設定し、図１２のＥ部に出力する。

【００５８】なお、かかるバルブタイミング補正値ＫＨ
ＯＳＩＶＣには、（１）静的補正（有効シリンダ容積減
少分の補正）、（２）動的補正（機関回転中は、ＩＶＣ
時の有効シリンダ相当容積の空気量を吸入できないこと
を考慮し、バルブリフト量によって有効シリンダ相当容
積を０〜１００％の範囲で可変とする）、（３）バルブ
オーバーラップ分の補正（吸気バルブ１０５の開弁タイ
ミングＩＶＯに応じた補正）も含まれる（すなわち、前
記テーブルＴＫＨＯＳＩＶＣは、以上の（１）〜（３）
の要因を含めて設定される）。

【００５９】（ｂ−３）バルブ上流圧補正値ＫＭＡＮＩ
Ｐの設定 次に、図１２のＦ部で用いるバルブ上流圧補正値ＫＭＡ
ＮＩＰの設定について説明する。図１４に制御ブロック
図を示す。まず、スロットル弁１０３ｂを絞ることによ
りバルブ上流圧（吸気マニホールド内圧力）が変化（Ｐ
ｍ０→Ｐｍ１）しても吸気バルブ１０５を通過する空気
量を一定とするには、圧縮性流体の一次元定常流れの式
より次式（５）、（６）が成立する必要がある。

【００６０】

【数３】 但し、Ｐｍ０：スロットル弁全開時のバルブ上流圧（吸
気マニホールド圧≒大気圧）、Ｐｍ１：目標Ｂｏｏｓｔ
時のバルブ上流圧（吸気マニホールド圧）、Ｐｃ０：ス
ロットル弁全開時のバルブ下流圧（≒シリンダ内圧）、
Ｐｃ１：目標Ｂｏｏｓｔ時のバルブ下流圧（≒シリンダ
内圧）、Ａｖ０：スロットル弁全開時の吸気バルブ開口
面積、Ａ１：目標Ｂｏｏｓｔ時の吸気バルブ開口面積で
ある。

【００６１】従って、バルブ上流圧が大気圧（Ｐｍ０）
のときのバルブ開口面積Ａ０に対するバルブ上流圧補正
値ＫＭＡＮＩＰは、次式（７）、（８）のようになる。

【００６２】

【数４】 従って、バルブ上流圧補正値ＫＭＡＮＩＰは、チョーク
時においては、大気圧／目標Ｂｏｏｓｔ（マニホールド
圧）により一義的に決まる。また、（Ｐｃ０／Ｐｍ０）
≒（Ｐｃ１／Ｐｍ１）になると考えられるため、非チョ
ーク時においても大気圧／目標Ｂｏｏｓｔが支配的とな
り、いずれの場合においても、バルブ上流圧補正値ＫＭ
ＡＮＩＰを大気圧／目標Ｂｏｏｓｔとすることができ
る。

【００６３】そこで、本実施形態においては、図１４の
ｆ１部において、バルブ上流圧補正値ＫＭＡＮＩＰとし
て大気圧／目標Ｂｏｏｓｔ（目標マニホールド圧）を１
点定数で設定（例えば、１０１．３ＫＰａ／８８ＫＰ
ａ）し、これを図１２のＦ部に出力するようにした。但
し、前記目標体積流量ＴＱＨ０ＳＴが前記最小体積流量
比ＱＨ０ＬＭＴ以下の場合、すなわち、Ａ部において最
小体積流量比ＱＨ０ＬＭＴが選択された場合は、バルブ
上流圧の如何にかかわらず最終的に最小体積流量比ＱＨ
０ＬＭＴ相当のバルブ作動角が得られるようにバルブ上
流圧補正値ＫＭＡＮＩＰとして１．０を出力するように
した。

【００６４】次に、前記目標スロットル開度演算部ｃに
おける演算処理について説明する。目標スロットル開度
演算部ｃは、吸気バルブ１０５が基準のバルブ作動特性
（本実施形態では、前記可変バルブ機構（ＶＥＬ）１１
２が作動してないときとする。以下、Ｓｔｄ．バルブ作
動特性という）であるときに要求されるスロットル弁の
開口面積（以下、スロットル要求開口面積という）ＴＶ
ＯＡＡ０を算出し、これを実際の（制御された）吸気バ
ルブのバルブ作動特性変化に応じて補正して目標スロッ
トル開口面積ＴＶＯＡＡを算出する。そして、該目標ス
ロットル開口面積ＴＶＯＡＡに基づいて目標スロットル
開度ＴＤＴＶＯを設定する。

【００６５】（ｃ−１）目標スロットル開度ＴＤＴＶＯ
の設定 図１５に制御ブロック図を示す。図１５において、Ｊ部
では、Ｓｔｄ．バルブ作動特性時に要求されるスロット
ル弁の開口面積Ａｔに相当する状態量ＴＡＤＮＶ０を算
出する。具体的には、前記目標体積流量比ＴＱＨ０ＳＴ
に基づいて、図に示すような変換テーブルＴＴＡＤＮＶ
０を検索することによりＴＡＤＮＶ０を算出する。な
お、前記状態量ＴＡＤＮＶ０は、スロットル弁開口面積
をＡｔ、機関回転速度をＮｅ、排気量（シリンダ容積）
をＶＯＬ＃としたときにＡｔ／（Ｎｅ・ＶＯＬ＃）で表
されるものである。

【００６６】そして、算出したＴＡＤＮＶ０に、Ｋ部に
おいて機関回転速度Ｎｅを、Ｌ部において排気量ＶＯＬ
＃を乗算し、Ｓｔｄ．バルブ作動特性時におけるスロッ
トル要求開口面積ＴＶＯＡＡ０を算出する。Ｍ部では、
算出したスロットル要求開口面積ＴＶＯＡＡ０に、実際
の吸気バルブ１０５の作動特性、すなわち、作動特性の
変化に応じた補正を行う。具体的には、前記スロットル
要求開口面積ＴＶＯＡＡに吸気バルブ開度補正値ＫＡＶ
ＥＬを乗算して目標スロットル開口面積ＴＶＯＡＡを算
出する。なお、吸気バルブ開度補正値ＫＡＶＥＬの設定
については後述する。

【００６７】Ｎ部では、算出した目標スロットル開口面
積ＴＡＶＯＡＡに基づいて、図に示すような変換テーブ
ルＴＴＤＴＶＯを検索して目標スロットル開度ＴＤＴＶ
Ｏを設定する。この結果、コントロールユニット（Ｃ／
Ｕ）１１５は、実際のスロットル弁１０３ｂの開度が前
記目標スロットル開度ＴＤＴＶＯに収束するように前記
電子制御スロットル１０４を制御することになる。

【００６８】（ｃ−２）吸気バルブ開度補正値ＫＡＶＥ
Ｌの設定 ここで、図１５のＭ部で用いる吸気バルブ開度補正値Ｋ
ＡＶＥＬの設定について説明する。図１６に制御ブロッ
ク図を示す。まず、スロットル弁１０３ｂを通過する空
気流量Ｑｔｈ（ｔ）（ｋｇ／ｓｅｃ）は、圧縮性流体の
一次元定常流れの式より次式（９）、（１０）のように
表すことができる。

【００６９】

【数５】 但し、Ｐａ：大気圧（Ｐａ）、Ｐｍ：マニホールド圧
（Ｐａ）、Ｔａ：外気温度（Ｋ）、Ａｔ：スロットル開
口面積（ｍ²）である。これより、吸気バルブ１０５の
作動特性が変化（状態０→状態１）しても空気量を一定
にするためには、次式（１１）が成立する必要がある。

【００７０】

【数６】 但し、Ｐａ：大気圧、Ｔａ：外気温、Ｐｍ'０：Ｓｔ
ｄ．バルブ作動特性時の吸気マニホールド圧、Ｐｍ'
１：可変バルブ機構（ＶＥＬ）作動時の吸気マニホール
ド圧、Ａｔ０：Ｓｔｄ．バルブ作動特性時のスロットル
弁開口面積、Ａｔ１：可変バルブ機構（ＶＥＬ）作動時
のスロットル開口面積である。

【００７１】従って、Ｓｔｄ．バルブ作動特性時のスロ
ットル開口面積Ａｔ０に対する吸気バルブ開度補正値Ｋ
ＡＶＥＬは、次式（１２）のようになる。

【００７２】

【数７】 そこで、本実施形態では、図１６のｍ１部において、Ｓ
ｔｄ．バルブ作動特性時の圧力比（Ｐｍ'０／Ｐａ）
を、目標体積流量比ＴＱＨ０ＳＴと機関回転速度Ｎｅに
基づいて図に示すようなあらかじめ全性能的に割り付け
られたマップを参照して求める。

【００７３】そして、ｍ２部において、前記Ｓｔｄ．バ
ルブ作動特性時の圧力比（Ｐｍ'／Ｐａ）に基づいて、
図に示すテーブルＴＢＬＫＰＡ０を検索して係数ＫＰＡ
０を算出する。なお、かかる係数ＫＰＡ０は、次式（１
３）で表せるものであり、前記式（１２）の分子の値に
相当する。

【００７４】

【数８】 また、可変動弁機構（ＶＥＬ）１１２作動時の圧力比
（Ｐｍ'１／Ｐａ）は、以下のようにして算出する。ま
ず、シリンダ内に吸入される空気量（実吸入空気量）Ｑ
ａｃｙｌは、新気割合をηとすると次式（１４）で表す
ことができる。

【００７５】

【数９】 従って、圧力比（Ｐｍ'１／Ｐａ）は以下のようにな
る。

【００７６】

【数１０】 但し、「ＴＰ」は、前記シリンダに吸入される空気量
（実吸入空気量）Ｑａｃｙｌであり、「ＴＰ１００」
は、スロットル弁１０３ｂ全開時においてシリンダに吸
入される空気量でＴＰ１００＝（ＶＯＬ・Ｐａ）／（Ｒ
・Ｔａ）で算出されるものである。また、「ＶＯＬ」
は、吸気バルブ１０５の各バルブ作動特性における有効
シリンダ容積である。

【００７７】従って、前記ＴＰ、ＴＰ１００及び新気割
合ηを求めることで、吸気マニホールド圧力Ｐｍ'を検
出することなく圧力比（Ｐｍ'１／Ｐａ）が算出でき
る。そこで、本実施形態では、図１３のｍ３部におい
て、スロットル弁１０３ｂ全開時の各バルブ作動特性に
おける吸気バルブ１０５通過体積流量比ＷＱＨ０ＶＥＬ
に変換定数ＴＰＧＡＩＮ＃を乗算することでＴＰ１００
を算出する。なお、ここで用いる体積流量比ＷＱＨ０Ｖ
ＥＬの算出については後述する。

【００７８】また、ｍ４部において、新気割合ηを、ス
ロットル弁１０３ｂが絞られている時の各バルブ作動特
性における吸気バルブ１０５通過体積流量比ＲＱＨ０Ｖ
ＥＬ（＝実機関体積流量比）と機関回転速度Ｎｅに基づ
いて、図に示すようなあらかじめ全性能的に割り付けら
れたマップを参照して算出する。なお、ここで用いる体
積流量比ＲＱＨ０ＶＥＬの算出については後述する。

【００７９】但し、前記新気割合ηは、上記のようにし
て算出するものに限られず、例えば運転状態に基づいて
推定するようにしてもよい。そして、ｍ５部において実
吸入空気量「ＴＰ」に前記新気割合ηを乗算して「ＴＰ
１００・η」を算出し、ｍ６部において「ＴＰ／（ＴＰ
１００．η）」を算出する。これが、可変動弁機構（Ｖ
ＥＬ）１１２作動時の圧力比（Ｐｍ'１／Ｐａ）であ
る。

【００８０】更に、ｍ７部では、この可変動弁機構（Ｖ
ＥＬ）１１２作動時の圧力比（Ｐｍ'／Ｐａ）に基づい
て、図に示すテーブルＴＫＰＡ１を検索して係数ＫＰＡ
１を算出する。かかる係数ＫＰＡ１は、次式（１６）で
表せるものであり、前記式（１２）の分母の値に相当す
る。

【００８１】

【数１１】 ｍ８部では、ｍ２部で算出した係数ＫＡＰ０を、ｍ７部
で算出した係数ＫＡＰ１で除算することで吸気バルブ開
度補正値ＫＡＶＥＬを設定し、図１５のＭ部に出力す
る。

【００８２】（ｃ−３）スロットル弁１０３ｂ全開時の
吸気バルブ１０５通過体積流量比ＷＱＨ０ＶＥＬ及び実
機関体積流量比ＲＱＨ０ＶＥＬの算出 かかる算出は、可変バルブ機構（ＶＥＬ）１１２及び可
変バルブタイミング機構（ＶＴＣ）１１４の作動角から
吸気バルブ１０５の開口面積を求め、これを体積流量比
に変換して行う。図１７に制御ブロック図を示す。

【００８３】ｍ１０部では、前記可変バルブ機構（ＶＥ
Ｌ）１１２及び可変バルブタイミング機構（ＶＴＣ）１
１４の作動角から求まる可変バルブ機構（ＶＥＬ）１１
２の実際の角度ＶＥＬＲＥＡＬに基づいて、図に示すよ
うなテーブルＴＡＡＶＥＬ０を検索して吸気バルブ１０
５の開口面積ＡＡＶＥＬ０を算出する。ｍ１１部では、
図１２のＧ部と同様に、機関回転速度Ｎｅに応じてＶＥ
Ｌ開口面積回転補正を行い、ＡＡＶＥＬを算出する。

【００８４】そして、算出したＡＡＶＥＬを、ｍ１２部
において機関回転速度Ｎｅで除算し、ｍ１３部において
排気量（シリンダ容積）ＶＯＬ＃で除算して、Ａ／Ｎ／
Ｖ特性とする。ｍ１４部では、図に示すようなテーブル
ＴＷＨ０ＶＥＬ０を検索して、Ａ／Ｎ／Ｖ特性を体積流
量比ＷＨ０ＶＥＬ０へと変換する。

【００８５】そして、ｍ１５部において、図１２のＥ部
と同様にＶＴＣ補正を行い、スロットル弁１０３ｂ全開
時の吸気バルブ１０５通過体積流量比ＷＱＨ０ＶＥＬを
算出して、図１６のｍ３部へ出力する。一方、ｍ１６部
では、ｍ１１部で算出したＡＡＶＥＬに、実際の吸気マ
ニホールド圧Ｐｍと大気圧Ｐａの比（Ｐｍ／Ｐａ）を乗
算してＡＡＶＥＬ'を算出する。

【００８６】そして、このＡＡＶＥＬ'を、ｍ１７部に
おいて機関回転速度Ｎｅで除算し、ｍ１８部において排
気量（シリンダ容積）ＶＯＬ＃で除算して、Ａ／Ｎ／Ｖ
特性とする。ｍ１９部では、ｍ１４部と同様に、図に示
すようなテーブルＴＲＨ０ＶＥＬ０を検索して、Ａ／Ｎ
／Ｖ特性を体積流量比ＲＨ０ＶＥＬ０へと変換する。

【００８７】そして、ｍ２０部において、ｍ１５部（図
１２のＥ部）と同様にＶＴＣ補正を行い、実体積流量比
ＲＱＨ０ＶＥＬを算出して、図１６のｍ４部へ出力す
る。以上説明したように、可変バルブ機構（ＶＥＬ）１
１２と前記電子制御スロットル１０４とを協調させた制
御を行うので、可変バルブ機構（ＶＥＬ）１１２による
吸入空気量制御（トルク制御）を可能にしつつ、可変バ
ルブ機構（ＶＥＬ）のみでは対応できない負圧要求に対
しては、電子制御スロットル１０４を制御し、運転状態
に応じて最適な制御を実現できる。

【００８８】なお、前記可変バルブ機構は、上述した構
成のものに限定するものではなく、他の構成によるもの
であってもよく、また、吸気バルブ１０５のバルブ作動
特性を可変するものに限られず、排気バルブ１０７のバ
ルブ作動特性を吸気バルブ１０５と共に可変するもので
あってもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態における機関の構成図。

【図２】本発明の実施形態における可変バルブ機構ＶＥ
Ｌの断面図（図３のＡ−Ａ断面図）。

【図３】上記可変バルブ機構ＶＥＬの側面図。

【図４】上記可変バルブ機構ＶＥＬの平面図。

【図５】上記可変バルブ機構ＶＥＬに使用される偏心カ
ムを示す斜視図。

【図６】上記可変バルブ機構ＶＥＬの低リフト時の作用
を示す断面図（図３のＢ−Ｂ断面図）。

【図７】上記可変バルブ機構ＶＥＬの高リフト時の作用
を示す断面図（図３のＢ−Ｂ断面図）。

【図８】上記可変バルブ機構ＶＥＬにおける揺動カムの
基端面とカム面に対応したバルブリフト特性図。

【図９】上記可変バルブ機構ＶＥＬのバルブタイミング
とバルブリフトの特性図。

【図１０】上記可変バルブ機構ＶＥＬにおける制御軸の
回転駆動機構を示す斜視図。

【図１１】本実施形態における吸入空気量（トルク）制
御を示す全体ブロック図。

【図１２】可変バルブ機構ＶＥＬの目標作動角演算を示
すブロック図。

【図１３】吸気バルブの閉弁タイミングに応じた補正の
ためのバルブタイミング補正値ＫＨＯＳＩＶＣの設定を
示すブロック図。

【図１４】吸気バルブ上流側の吸気圧に応じた補正のた
めのバルブ上流圧補正値ＫＭＡＮＩＰの設定を示す図。

【図１５】目標スロットル開度演算を示すブロック図。

【図１６】吸気バルブ開度補正値ＫＡＶＥＬの設定を示
すブロック図。

【図１７】スロットル弁全開時の吸気バルブ通過体積流
量比ＷＱＨ０ＶＥＬ及び実際の吸気バルブ通過体積流量
比ＲＱＨ０ＶＥＬの算出を示すブロック図。

【符号の説明】

１３ カム軸 １５ 偏心カム（揺動駆動部材） １６ 制御軸 １７ 制御カム １８ ロッカアーム ２０ 揺動カム ２５ リンクアーム（揺動駆動部材） １０１ 内燃機関 １０４ 電子制御スロットル １０５ 吸気バルブ １１２ 可変バルブ機構（ＶＥＬ） １１４ 可変バルブタイミング機構（ＶＴＣ） １１５ コントロールユニット（Ｃ／Ｕ） １１６ アクセル開度センサ １１７ エアフローメータ １１８ クランク角センサ １１９ カムセンサ １２０ スロットルセンサ １２１ 燃焼圧センサ ２０１ アクチュエータ（ＤＣサーボモータ） ２０６ 作動角センサ

───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｅ 41/04 ３１０ 41/04 ３１０Ｃ ３２０ ３２０ 41/14 ３２０ 41/14 ３２０Ｃ 41/18 41/18 Ｚ 43/00 ３０１ 43/00 ３０１Ｋ ３０１Ｚ 45/00 ３１２ 45/00 ３１２Ｐ Ｆターム(参考） 3G018 AB05 AB07 AB17 BA19 BA32 CA15 DA03 DA11 DA19 DA70 DA82 EA02 EA11 EA16 EA31 EA32 EA35 FA01 FA06 FA07 GA02 GA06 GA07 3G065 AA00 DA04 FA12 GA05 GA41 GA46 KA36 3G084 BA04 BA05 BA23 DA01 DA02 DA04 EA03 EA11 EB08 EB12 EC04 EC07 FA01 FA02 FA07 FA10 FA11 FA21 FA33 FA39 3G092 AA01 AA11 AB02 BA01 BA05 DA01 DA02 DA03 DA05 DA09 DA10 DC03 DG08 EA01 EA02 EA03 EA04 EA06 EA11 EC02 EC06 EC09 FA02 FA11 FA25 HA01Z HA04Z HA05Z HA06Z HA13X HA13Z HC01Z HE01Z HE04Z HE08Z HG08Z 3G301 HA01 HA19 JA01 JA02 LA03 LA07 LC04 NA07 NA09 NC02 ND02 ND07 ND45 NE01 NE06 NE11 NE12 NE14 PA01Z PA07Z PA09Z PA10Z PA11Z PC01Z PE01Z PE04Z PE10A PE10Z

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】機関の少なくとも吸気バルブのバルブ作動
   特性を可変する可変動弁機構と、 機関の運転状態に応じて目標トルク相当の目標吸入空気
   量を設定する目標吸入空気量設定手段と、 前記目標吸入空気量に基づいて前記可変動弁機構の目標
   バルブ作動特性を設定する目標バルブ作動特性設定手段
   と、 実際のバルブ作動特性が前記目標バルブ作動特性に収束
   するように前記可変動弁機構の駆動を制御する可変動弁
   機構駆動手段と、 前記目標吸入空気量とバルブ作動特性に基づいて吸気通
   路に設けられたスロットル弁の目標スロットル開度を設
   定する目標スロットル開度設定手段と、 実際のスロットル弁開度が前記目標スロットル開度に収
   束するように前記スロットル弁を制御するスロットル弁
   制御手段と、 を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 【請求項２】前記目標吸入空気量設定手段は、アクセル
   開度と機関回転速度とに基づいて前記目標トルク相当の
   目標吸入空気量を設定することを特徴とする請求項１記
   載の内燃機関の制御装置。
3. 【請求項３】前記目標バルブ作動特性設定手段は、機関
   の目標体積流量比と前記可変動弁機構で吸入空気量制御
   可能な体積流量比の下限値とを比較して大きい方を可変
   動弁機構に要求される要求体積流量比として設定し、該
   要求体積流量比に基づいて可変動弁機構の目標バルブ作
   動特性を設定することを特徴とする請求項１又は請求項
   ２記載の内燃機関の制御装置。
4. 【請求項４】前記下限値は、機関回転速度に基づいて算
   出されることを特徴とする請求項３記載の内燃機関の制
   御装置。
5. 【請求項５】前記目標バルブ作動特性設定手段は、 前記要求体積流量比を吸気バルブに要求される要求開口
   面積に変換するバルブ開口面積変換手段と、 前記要求開口面積を機関の運転状態に応じて補正する開
   口面積補正手段と、 補正後の開口面積をバルブ作動特性に変換するバルブ作
   動特性変換手段と、 を備え、 前記バルブ作動特性変換手段により変換されたバルブ作
   動特性を目標バルブ作動特性として設定することを特徴
   とする請求項３又は請求項４記載の内燃機関の制御装
   置。
6. 【請求項６】前記目標バルブ作動特性設定手段は、 前記バルブ作動特性変換手段により変換されたバルブ作
   動特性と前記可変動弁機構で吸入空気量制御可能なバル
   ブ作動特性の上限値とを比較する比較手段を更に備え、 前記変換されたバルブ作動特性が前記上限値以上である
   ときには、該上限値を目標バルブ作動特性として設定す
   ることを特徴とする請求項５記載の内燃機関の制御装
   置。
7. 【請求項７】前記上限値は、機関回転速度に基づいて算
   出されることを特徴とする請求項６記載の内燃機関の制
   御装置。
8. 【請求項８】前記開口面積補正手段は、前記要求開口面
   積を実際の吸気バルブの閉弁タイミングに応じて補正す
   ることを特徴とする請求項５から請求項７のいずれか１
   つに記載の内燃機関の制御装置。
9. 【請求項９】前記開口面積補正手段は、前記要求開口面
   積を吸気バルブ上流側の吸気圧力に応じて補正すること
   を特徴とする請求項５から請求項８のいずれか１つに記
   載の内燃機関の制御装置。
10. 【請求項１０】前記開口面積補正手段は、前記目標体積
    流量比が前記可変動弁機構で制御可能な体積流量比の下
    限値以下である場合には、前記吸気バルブ上流側の吸気
    圧力に応じた補正を行わないことを特徴とする請求項９
    記載の内燃機関の制御装置。
11. 【請求項１１】前記開口面積補正手段は、前記要求開口
    面積を機関回転速度に応じて補正することを特徴とする
    請求項５から請求項１０のいずれか１つに記載の内燃機
    関の制御装置。
12. 【請求項１２】前記目標スロットル開度設定手段は、 機関の目標体積流量比を吸気バルブが基準バルブ作動特
    性であるときに要求されるスロットル要求開口面積に変
    換するスロットル開口面積変換手段と、 前記スロットル要求開口面積を実際の吸気バルブのバル
    ブ作動特性に応じて補正するスロットル開口面積補正手
    段と、 補正後のスロットル開口面積をスロットル弁開度に変換
    するスロットル開度変換手段と、 を備えることを特徴とする請求項１から請求項１１のい
    ずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
13. 【請求項１３】前記スロットル開口面積補正手段は、吸
    気バルブが前記基準バルブ作動特性であるときの吸気バ
    ルブ上流側の吸気圧力と大気圧との比と、実際の吸気バ
    ルブ上流側の吸気圧力と大気圧との比と、に基づいて補
    正係数を算出し、算出した補正係数を用いて前記スロッ
    トル要求開口面積を補正することを特徴とする請求項１
    ２記載の内燃機関の制御装置。
14. 【請求項１４】前記実際の吸気バルブ上流側の吸気圧力
    と大気圧との比は、実際に機関に吸入される実吸入空気
    量と、スロットル弁を全開としたときに機関に吸入され
    る全開時吸入空気量と、機関の運転状態に応じて設定さ
    れる新気割合と、に基づいて算出されることを特徴とす
    る請求項１３記載の内燃機関の制御装置。
15. 【請求項１５】前記可変動弁機構は、 クランク軸に同期して回転する駆動軸と、 該駆動軸の固定された駆動カムと、 揺動することでバルブを開閉作動する揺動カムと、 一端で前記駆動カム側と連係し他端で前記揺動カム側と
    連係する伝達機構と、 該伝達機構の姿勢を変化させる制御カムを有する制御軸
    と、 該制御軸を回動するアクチュエータと、を含んで構成さ
    れ、 前記アクチュエータによって前記制御軸を回動制御する
    ことによりバルブリフト量を可変することを特徴とする
    請求項１から請求項１４のいずれか１つに記載の可変動
    弁機構の制御装置。