JP2007085211A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アイドル回転速度制御中のＦ／Ｂ制御対象の切換に伴う回転速度変化を防止する。
【解決手段】吸気弁のリフト・作動角を連続的に変更可能な可変動弁機構（ＶＥＬ）を備えるとともに、吸入負圧を制御するための負圧制御弁を有する。アイドル運転中は、負圧制御弁の開度を大として、リフト・作動角側をフィードバック（Ｆ／Ｂ）制御するが、吸入負圧を強くするスロットリング要求があったら、リフト・作動角をフィードフォワード（Ｆ／Ｆ）制御により大とし、負圧制御弁側をＦ／Ｂ制御する。このとき、実際の負圧制御弁開度が閾値よりも大きなｔ１からｔ２の間は、リフト・作動角のＦ／Ｂ制御を継続し、負圧制御弁開度をＦ／Ｆ制御する。この段階では、リフト・作動角の方が吸入空気量に対する感度が高いので、負圧制御弁開度の応答遅れを確実に相殺し、吸入空気量の変化ひいてはアイドル回転速度の変化を防止できる。
【選択図】図１７

Description

この発明は、アイドル回転速度の制御を行う内燃機関の制御装置、特に、吸気弁のバルブリフト特性を可変制御可能な可変動弁装置によって吸入空気量の制御を達成するようにした内燃機関における制御装置に関する。

ガソリン機関においては、一般に吸気通路中に設けたスロットル弁の開度制御によって吸気量を制御しているが、良く知られているように、この種の方式では、特にスロットル弁開度の小さな中低負荷時におけるポンピングロスが大きい、という問題がある。これに対し、吸気弁の開閉時期やリフト量を変化させることで、スロットル弁に依存せずに吸気量を制御しようとする試みが以前からなされており、この技術を利用して、ディーゼル機関と同様に吸気系にスロットル弁を具備しないいわゆるスロットルレスの構成を実現することが提案されている。

特許文献１は、本出願人が先に提案した吸気弁の可変動弁装置を示しており、吸気弁のリフト・作動角を同時にかつ連続的に拡大，縮小可能な第１可変動弁機構（リフト・作動角可変機構）と、作動角の中心角を連続的に遅進させることが可能な第２可変動弁機構（位相可変機構）と、を備え、両者を独立して制御することにより、種々のリフト特性に可変制御し得る技術が開示されている。この種の可変動弁機構によれば、スロットル弁の開度制御に依存せずにシリンダ内に流入する空気量を可変制御することが可能であり、特に負荷の小さな領域において、いわゆるスロットルレス運転ないしはスロットル弁の開度を十分に大きく保った運転を実現でき、ポンピングロスの大幅な低減が図れる。そして、特許文献１の装置では、アイドル運転時には、バルブリフト量を微小量とすることで、吸入空気量を精度良く制御するようにしている。

なお、特許文献１のように吸気弁のバルブリフト特性の可変制御により吸入空気量を制御するように構成した場合、スロットル弁を具備しない完全なスロットルレスの構成であると、吸気系に負圧が発生しないため、例えば、ブローバイガスやキャニスタからのパージガスなどを吸気系に還流させる既存のシステムが利用できなくなったり、種々のアクチュエータなどの駆動源としても利用されている負圧が容易に得られない、といった新たな課題が派生する。そのため、吸気通路にいわゆる電子制御スロットル弁を負圧制御弁として設け、その開度制御と組み合わせることで、略一定の負圧を確保しつつ吸気弁のバルブリフト特性による吸入空気量の制御を実現することも検討されている。

例えば、負圧を利用するキャニスタのパージにおいては、吸入負圧がある程度ないと要求されるパージ量を確保できないが、特許文献２においては、吸入空気量の制御のために、吸気弁の開閉時期を制御する方式と吸気絞り弁の開度を制御する方式とを切り換えることで、吸入負圧が小さい状態と吸入負圧が大きい状態とに切り換えられるようになっており、その切り換え時の目標値をフィードフォワード制御により与えることが開示されている。
特開２００３−７４３１８号公報 特開２００１−２２１０９４号公報

しかしながら可変動弁機構等における実際のアクチュエータには応答遅れならびに応答速度限界があり、目標値を実現するまでには時間的な遅れがある。また、この応答遅れはアクチュエータの形式などによっても大幅に異なる。さらにエンジンの運転状態、個体差、大気圧などの環境条件の違い、などにより要求される各アクチュエータの目標値も異なってくる。

従って、吸入負圧が小さい状態から大きい状態へ、あるいは、大きい状態から小さい状態への切り換え時に、目標値設定を、単に切り換え要求に従ってフィードフォワード制御によって与えるのでは、要求される空気量を実現できず、アイドル回転数が大きく乱れる可能性がある。

この発明は、吸気弁のリフト・作動角の少なくとも一方を連続的に変更可能な可変動弁機構と、吸気通路に介装され、かつ開度が連続的に変化する負圧制御弁と、内燃機関がアイドル状態であることを検出するアイドル判定手段と、を備え、アイドル状態において、目標回転速度を維持するように、上記可変動弁機構および上記負圧制御弁のいずれか一方をフィードバック制御するとともに他方をフィードフォワード制御し、かつ条件に応じて、吸入負圧が大きい状態と吸入負圧が小さい状態とに切り換える内燃機関の制御装置において、吸入負圧が大きい状態と吸入負圧が小さい状態との間の切換時に、吸入空気量に相当するパラメータの現在値と、上記可変動弁機構および上記負圧制御弁の少なくとも一方の現在位置と、に基づいて、いずれをフィードバック制御するかを決定することを特徴とする。具体的には、例えば、現在の可変動弁機構のアクチュエータ位置および負圧制御弁のアクチュエータ位置において、同一回転数を実現するための各々の位置の変化幅が相対的に小さい方をフィードバック制御の対象として選択する。

つまり、そのときの可変動弁機構もしくは負圧制御弁の制御位置ならびに吸入空気量の下で、相対的に制御性が高い方をフィードバック制御の対象として選択することで、僅かなアクチュエータの動作で大きな吸入空気量変化が得られる。従って、吸入負圧が大きい状態と吸入負圧が小さい状態との間の切換時に、吸入空気量の変化を可及的に抑制し、アイドル回転数の変化を抑制することができる。

吸入空気量に相当するパラメータとしては、吸入空気量そのものを用いることができるほか、例えば、内燃機関の現在の推定トルクを用いることができる。

この発明によれば、例えばキャニスタのパージなどのために、吸入負圧が大きい状態と吸入負圧が小さい状態との間で切換を行った際に、相対的に制御性が高い方を用いてフィードバック制御がなされるので、吸入空気量の変化ひいてはアイドル回転数の変動を抑制できる。

以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、この発明に係る内燃機関の制御装置のシステム構成を示す構成説明図であって、自動車用の内燃機関１は、吸気弁３と排気弁４とを有し、かつ吸気弁３の動弁機構として、吸気弁３のリフト・作動角を両者同時に連続的に拡大・縮小させることが可能な第１可変動弁機構５および作動角の中心角を連続的に遅進させることが可能な第２可変動弁機構６を備えている。また、吸気通路７には、モータ等のアクチュエータにより開度が制御される電子制御スロットル弁型の負圧制御弁２が設けられている。ここで、上記負圧制御弁２は、吸気通路７内に、ブローバイガスの処理などのために必要な僅かな負圧（例えば−５０ｍｍＨｇ）を発生させる目的で設けられており、吸入空気量の調整は、高負荷域（第２制御領域）および後述するアイドル時を除き、基本的に、上記第１，第２可変動弁機構５，６により吸気弁３のリフト特性を変更することで行われる。すなわち、図２に概略を示すように、低〜中負荷領域においては、燃費向上のために、中心角（ＶＴＣ）を上死点寄り（設定値：大）とし、内部還流を促進するとともに、作動角（ＶＥＬ）はトルク要求に応じて徐々に大作動角（設定値：大）側にする。第１制御領域内では、吸気負圧（Boost）を所定値に保つように、負圧制御弁開度ＢＣＶは、通常エンジン（可変動弁機構ではなくスロットル弁開度で吸入空気量を制御するもの：図中にStd-Engとして示す）の特性に比較して、開き気味の特性となる。また中〜高負荷領域においては、トルク確保のために、中心角を下死点寄り（設定値：小）とし、内部還流を減少させるとともに、作動角は大作動角（設定値：大）側で一定とする。第２制御領域つまりバルブリフト特性の操作によって空気量が増加しない高負荷領域に達したら、バルブリフト特性はその状態で固定され、吸気負圧（Boost）を減少させてトルクを発生させるように、負圧制御弁開度ＢＣＶが通常エンジンと同様に開いていくことになる。

また、燃料噴射弁８が吸気通路７に配設されており、上記のように吸気弁３等により調整された吸入空気量に応じた量の燃料が、この燃料噴射弁８から噴射される。従って、内燃機関１の出力は、第１，第２可変動弁機構５，６および負圧制御弁２により吸入空気量を調整することによって制御される。

上記のコントロールユニット１０は、運転者により操作されるアクセルペダルに設けられたアクセル開度センサ１１からのアクセル開度信号ＡＰＯと、エンジン回転速度センサ１２からの回転速度信号Ｎｅと、吸入空気量センサ１３からの吸入空気量信号Ｑと、を受け取り、これらの信号に基づいて、目標スロットル弁開度、燃料噴射量、点火時期、作動角目標値、中心角目標値をそれぞれ演算する。そして、要求の燃料噴射量および点火時期を実現するように燃料噴射弁８および点火プラグ９を制御するとともに、作動角目標値および中心角目標値を実現するための制御信号を、第１可変動弁機構５のアクチュエータおよび第２可変動弁機構６のアクチュエータへそれぞれ出力し、かつ負圧制御弁２の開度を制御する。なお、上記第１可変動弁機構５および第２可変動弁機構６は、その機械的な構成は公知であり、例えば、上述した特許文献１に記載の装置と同様の構成を有している。従って、その詳細な説明は省略する。

負圧制御弁２の目標開度および第１，第２可変動弁機構５，６の目標値は、いずれも、アクセル開度ＡＰＯと回転速度Ｎｅとをパラメータとして対応する値を割り付けたマップから求められる。図３は、負圧制御弁２の目標開度を定めたＢＣＶマップの一例を示し、図４は、第１可変動弁機構５の目標値を定めた目標作動角マップの一例を示し、図５は、第２可変動弁機構６の目標値を定めた目標中心角マップの一例を示す。

次に、図６は、上記コントロールユニット１０による吸入空気量制御（アイドル回転速度制御を含む）の内容を機能ブロック図として示したものであり、以下、これを説明する。

図のアイドル状態判定部Ｂ１は、アクセル開度ＡＰＯとエンジン回転速度Ｎｅと車速とに基づいて、アイドル状態であるか否かの判定を行う。これは、例えば、図７のフローチャートに示すように、アクセル開度ＡＰＯが所定値以下（ステップ１）、回転速度Ｎｅが所定の上限および下限の範囲内（ステップ２）、車速が所定値以下（ステップ３）、の３つの条件を満たしたときに、アイドルと判定（ステップ４）し、それ以外のときは、非アイドルと判定（ステップ５）する。

ノンスロ−スロットリング切換要求判定部Ｂ２は、吸入負圧が大きい状態と小さい状態との間の切換を行う要求があるか否かの判定を行う。なお、「スロットリング」とは負圧制御弁２の開度が小さい状態つまり吸入負圧が大きい状態を意味し、「ノンスロ（ノンスロットリングの略）」とは負圧制御弁２の開度が大きい状態つまり吸入負圧が小さい状態を意味する。本実施例では、例えば、キャニスタのパージが必要なときに「スロットリング」状態とすべき要求があるものとしており、図示せぬ空燃比センサの出力、燃料噴射制御における空燃比補正係数、および図示せぬキャニスタにおけるパージ弁の開度、がそれぞれ入力され、これに基づいて切換要求の有無を判定する。例えば図８に示すフローチャートのように、空燃比フィードバック制御（λコントロール）中であること（ステップ１）、キャニスタのパージ中であること（ステップ２）、空燃比補正係数が所定値以下であること（ステップ３）、の３つの条件を満たしたときに、「スロットリング」状態とすべき要求があると判定（ステップ４）し、それ以外のときは、この要求がない（ステップ５）ものと判定する。周知のように、上記空燃比補正係数は、パージガス濃度を間接的に示す。なお、他の制御でパージガス濃度推定などを実施している場合はその結果を流用しても良い。

ノンスロ−スロットリング切換判定部Ｂ３は、切換要求に対し実際に切換を行うか否かの判定を行う。図９のフローチャートに示すように、アイドル状態（ステップ１）でかつスロットリング要求があり（ステップ２）、さらに第２可変動弁機構６による中心角ＶＴＣが所定範囲内にある（ステップ３）場合に、「スロットリング」つまり負圧制御弁２の開度減少を許可し、それ以外では、「スロットリング」を不許可とする。

フィードバック（図中ではＦ／Ｂと略記する）対象判定部Ｂ４は、負圧制御弁２と第１可変動弁機構５のいずれをフィードバック制御の対象とするかを判定するものであり、スロットリング要求の有無、吸入空気量とＶＥＬ実値（第１可変動弁機構５によるリフト・作動角の現在値ないしはそのアクチュエータの現在位置）もしくは負圧制御弁２開度の実値（負圧制御弁２開度の現在値ないしはそのアクチュエータの現在位置）との予め定めた関係、を用いて、フィードバック制御の対象を決定する。

図１０は、その処理の一例を示すフローチャートであり、まずステップ１では、ノンスロットリング要求のままか否かを判定し、ＹＥＳであれば、ステップ２へ進む。ステップ２では、現在のフィードバック制御の対象が第１可変動弁機構５であるか否かを判定する。なお、基本的に、「ノンスロットリング」状態では、負圧制御弁２開度をフィードフォワード制御により大として、第１可変動弁機構５側をフィードバック制御することによりアイドル回転速度制御を実現し、他方、「スロットリング」状態では、第１可変動弁機構５をフィードフォワード制御により「ノンスロットリング」時よりも相対的に大きなリフト・作動角に維持して、負圧制御弁２側をフィードバック制御することによりアイドル回転速度制御を実現するようになっている。従って、ステップ２でＹＥＳであれば、「スロットリング」状態から「ノンスロットリング」状態への切換中では無いと判断し、ステップ３へ進み、フィードバック制御の対象を第１可変動弁機構５側のままに維持して、本ルーチンを終了する。ステップ２でＮＯであれば、「スロットリング」状態から「ノンスロットリング」状態への切換中であると判断し、ステップ４へ進む。

ステップ４では、図１１に示すような予め設定した吸入空気量と負圧制御弁２開度および第１可変動弁機構５のリフト・作動角（ＶＥＬ）との関係から、どちらをフィードバック制御の対象とするかを決定する。図１１における「等Ｑライン」は、吸入空気量がある一定の値Ｑとなる負圧制御弁２開度とリフト・作動角（ＶＥＬ）との組み合わせを示している。つまり、吸入空気量がある一定の値Ｑとなる負圧制御弁２開度とリフト・作動角（ＶＥＬ）との組み合わせは無数にあり、図示するように、負圧制御弁２開度が大きい条件では、一定の吸入空気量Ｑが得られるリフト・作動角は小さく、リフト・作動角が大きい条件では、一定の吸入空気量Ｑが得られる負圧制御弁２開度は小さくなる。ここで、ステップ４では、そのときの実際のリフト・作動角の値（ＶＥＬ）を、図１１の閾値Ａと大小比較し、閾値Ａよりも大きければ、「ノンスロットリング」状態への切換初期状態と判断してステップ６へ進み、負圧制御弁（図中では、ＢＣＶと略記する）２をフィードバック制御の対象として選択し、本ルーチンを終了する。なお、このとき、第１可変動弁機構５には、フィードフォワード制御により、「ノンスロットリング」状態に適した値（相対的に小さなリフト・作動角の値）が目標値として与えられるので、実際のリフト・作動角（ＶＥＬ）も徐々に小さくなる。ステップ４で、実際のリフト・作動角の値（ＶＥＬ）が閾値Ａ以下であれば、ステップ３へ進み、第１可変動弁機構５をフィードバック制御の対象として選択し、本ルーチンを終了する。すなわち、「ノンスロットリング」状態への切換後、フィードフォワード制御により減少する実際のリフト・作動角（ＶＥＬ）の値が閾値Ａとなるまでは負圧制御弁２がフィードバック制御され、閾値Ａ以下となった時点で、フィードバック制御の対象が、負圧制御弁２から第１可変動弁機構５へと切り換えられる。同時に、負圧制御弁２は、フィードフォワード制御により、「ノンスロットリング」状態に適した目標値（相対的に大きな開度）が与えられる。

一方、ステップ１でＮＯの場合は、ステップ５へ進み、現在のフィードバック制御の対象が負圧制御弁２であるか否かを判定する。このステップ５でＹＥＳであれば、「ノンスロットリング」状態から「スロットリング」状態への切換中では無いと判断し、ステップ６へ進み、フィードバック制御の対象を負圧制御弁２側のままに維持して、本ルーチンを終了する。ステップ５でＮＯであれば、「ノンスロットリング」状態から「スロットリング」状態への切換中であると判断し、ステップ７へ進む。

ステップ７は、前述したステップ４と類似しており、図１１に示すような予め設定した吸入空気量と負圧制御弁２開度および第１可変動弁機構５のリフト・作動角（ＶＥＬ）との関係から、どちらをフィードバック制御の対象とするかを決定する。ここでは、そのときの実際の負圧制御弁２の開度を、図１１の閾値Ｂと大小比較し、閾値Ｂよりも大きければ、「スロットリング」状態への切換初期状態と判断してステップ３へ進み、第１可変動弁機構５をフィードバック制御の対象として選択し、本ルーチンを終了する。なお、このとき、負圧制御弁２には、フィードフォワード制御により、「スロットリング」状態に適した値（相対的に小さな開度）が目標値として与えられるので、実際の開度も徐々に小さくなる。ステップ７で、実際の負圧制御弁２開度が閾値Ｂ以下であれば、ステップ６へ進み、負圧制御弁２をフィードバック制御の対象として選択し、本ルーチンを終了する。すなわち、「スロットリング」状態への切換後、フィードフォワード制御により減少する負圧制御弁２開度が閾値Ｂとなるまでは第１可変動弁機構５がフィードバック制御され、閾値Ｂ以下となった時点で、フィードバック制御の対象が、第１可変動弁機構５から負圧制御弁２へと切り換えられる。同時に、第１可変動弁機構５は、フィードフォワード制御により、「スロットリング」状態に適した目標値（相対的に大きなリフト・作動角）が与えられる。

ここで、図１１について説明を加えると、図１１では、「等Ｑライン」を代表的に１本のみ示しているが、実際には、吸入空気量Ｑ毎に等高線状に示すことができる。上記の閾値Ａ，Ｂは、各吸入空気量Ｑ毎に定まり、従って、全体として、境界線Ｌのように示すことができる。つまり、この境界線Ｌよりも右下側の領域では、負圧制御弁２がフィードバック制御の対象として選択され、左上側の領域では、第１可変動弁機構５がフィードバック制御の対象として選択される。図１２は、それぞれの領域における制御対象の制御性（感度）を説明するための説明図であって、前述したように、吸入空気量がある一定の値Ｑとなる負圧制御弁２開度とリフト・作動角（ＶＥＬ）との組み合わせは無数にあるが、吸入負圧を大とする「スロットリング」状態（特に定常状態）では、領域Ｃ付近の特性で運転され、吸入負圧を小とする「ノンスロットリング」状態（特に定常状態）では、領域Ｄ付近の特性で運転されることになる。ここで、図示するように、吸入空気量Ｑが一定の条件の下で、負圧制御弁（ＢＣＶ）２開度を一定量変化させた場合に、対応するリフト・作動角（ＶＥＬ）の変化幅は、領域Ｃでは非常に大きく、領域Ｄでは非常に小さい。つまり、領域Ｃ付近では負圧制御弁２開度の方がリフト・作動角（ＶＥＬ）よりも相対的に制御感度が高く、従って、負圧制御弁２開度を僅かに変化させるだけで吸入空気量Ｑの大きな変化が得られる。また逆に、領域Ｄ付近では、リフト・作動角（ＶＥＬ）の方が負圧制御弁２よりも相対的に制御感度が高く、従って、リフト・作動角を僅かに変化させるだけで吸入空気量Ｑの大きな変化が得られる。このように、前述の図１１の境界線Ｌは、２つの制御対象のどちらが感度が高いかを示すものとなる。

なお、上記の境界線Ｌ付近での制御のハンチングを回避するために、図１３に示すように、閾値Ａ，Ｂに適当なヒステリシスを与えるようにしてもよい。すなわち、両者の感度（変化幅）の点から定まる上述の境界線Ｌを挟んで、ヒステリシスを加えた実際の切換線Ｌ１，Ｌ２を設定し、この切換線Ｌ１，Ｌ２を矢印の方向に横切ったときに、フィードバック制御の対象の切換を行うのである。

次に、図６のブロックＢ５は、第１可変動弁機構５のフィードバック制御時の目標値を求めるＶＥＬフィードバック目標値算出部であり、ブロックＢ６は、第１可変動弁機構５のフィードフォワード制御時の目標値を求めるＶＥＬフィードフォワード目標値算出部であり、前述したフィードバック対象判定部Ｂ４の判定結果に基づき、切換部Ｂ７を介して、いずれかの目標値が最終的なリフト・作動角目標値ｔＶＥＬとして選択される。

同様に、図６のブロックＢ８は、負圧制御弁２のフィードバック制御時の目標値を求めるＢＣＶフィードバック目標値算出部であり、ブロックＢ９は、負圧制御弁２のフィードフォワード制御時の目標値を求めるＢＣＶフィードフォワード目標値算出部であり、前述したフィードバック対象判定部Ｂ４の判定結果に基づき、切換部Ｂ１０を介して、いずれかの目標値が最終的な開度目標値ｔＢＣＶとして選択される。

図１４は、ＶＥＬフィードバック目標値算出部Ｂ５およびＢＣＶフィードバック目標値算出部Ｂ８の処理をフローチャートとして示したものであり、まずステップ１で、それぞれのフィードバック制御要求の有無を判定し、フィードバック制御要求があれば、ステップ２で、現在の実際の回転速度Ｎｅと目標アイドル回転速度との偏差の関数として、それぞれの制御目標値（リフト・作動角目標値もしくは負圧制御弁開度目標値）を求め、フィードバック制御要求がなければ、ステップ３で、現在のリフト・作動角（ＶＥＬ）もしくは負圧制御弁２開度を、目標値として維持する。なお、ステップ３で求めた目標値は、実際には使用されない（切換部Ｂ７，Ｂ１０で選択されることがない）が、次のフィードバック制御開始時に目標値が急変しないように、常に現在値を保持している。

また、図１５は、ＶＥＬフィードフォワード目標値算出部Ｂ６およびＢＣＶフィードフォワード目標値算出部Ｂ９の処理をフローチャートとして示したものであり、ステップ１で、「ノンスロットリング」状態とする要求があるか否かを判定し、ＹＥＳであれば、ステップ２で、「ノンスロットリング」状態に適したそれぞれの目標値を求める。また、ＮＯであれば、ステップ３で、「スロットリング」状態に適したそれぞれの目標値を求める。なお、図１６に示すように、「ノンスロットリング」状態に適した目標値は、例えば、ＢＣＶ１およびＶＥＬ１のようになり、「スロットリング」状態に適した目標値は、例えば、ＢＣＶ２およびＶＥＬ２のようになる。

図１７は、上記のような実施例における作用を示すタイムチャートであって、アイドル運転中に、時刻ｔ１〜ｔ３の間、（ａ）のように、パージガスの処理のために吸入負圧を大とする要求（スロットリング要求）が出力された場合の例を示す。（ｂ）には、リフト・作動角（ＶＥＬ）の変化を、その制御状態（フィードバック制御であるかフィードフォワード制御であるか）とともに示し、（ｃ）には、負圧制御弁２の開度の変化を、その制御状態（フィードバック制御であるかフィードフォワード制御であるか）とともに示す。アイドル運転中は、基本的には、ポンピングロス低減のために、「ノンスロットリング」状態で運転されるので、時刻ｔ１より以前では、図示するように、リフト・作動角がフィードバック制御され、負圧制御弁開度がフィードフォワード制御されている。時刻ｔ１でスロットリング要求が出されると、負圧制御弁２のフィードフォワード制御による目標値が、図のｃ１からｃ２へと変化し、これに遅れて、実際の負圧制御弁開度が徐々に低下する。このとき、第１可変動弁機構５はフィードバック制御が継続され、吸入負圧の増加に抗して目標アイドル回転速度を維持するように、リフト・作動角が増加する（符号Ｅで示す部分）が、前述したように、この条件では、リフト・作動角の方が吸入空気量に与える感度が高いので、負圧制御弁２の応答遅れによる吸入空気量の過渡的な増加ひいてはアイドル回転速度の上昇が回避される。そして、時刻ｔ２において、実際の負圧制御弁開度が前述した閾値Ｂを下回ることにより、フィードバック制御の対象が負圧制御弁２側に切り換えられる。同時に、第１可変動弁機構５には、フィードフォワード制御による目標値がｂ１のように与えられ、実際のリフト・作動角が、この目標値ｂ１に向かって変化する。

時刻ｔ３においてノンスロットリング要求が終了したときも同様であり、リフト・作動角の目標値は、フィードフォワード制御によりｂ１からｂ２へと変化し、これに遅れて、実際のリフト・作動角が徐々に減少する。負圧制御弁２側は、フィードバック制御が継続され、リフト・作動角の減少に抗してアイドル回転速度を維持するように、負圧制御弁開度が増加する（符号Ｆで示す部分）が、この条件では、負圧制御弁開度の方が吸入空気量に与える感度が高いので、第１可変動弁機構５の応答遅れによる吸入空気量の過渡的な増加ひいてはアイドル回転速度の上昇が回避される。そして、時刻ｔ４において、実際のリフト・作動角が前述した閾値Ａを下回ることにより、フィードバック制御の対象が第１可変動弁機構５側に切り換えられる。同時に、負圧制御弁２には、フィードフォワード制御による目標値がｃ３のように与えられる。

図１８は、参考例として、スロットリング要求の有無と同時に、フィードバック制御の対象を切り換えた場合の作用を示している。つまり、スロットリング要求が出力されたｔ１の時点で、第１可変動弁機構５がフィードバック制御からフィードフォワード制御に切り換えられ、負圧制御弁２がフィードフォワード制御からフィードバック制御となる。この場合、符号Ｇで示すように、ｔ１直後に負圧制御弁開度がフィードバック制御により低下していくが、この段階では、負圧制御弁開度の変化が吸入空気量に与える影響は相対的に小さく、リフト・作動角の方が支配的となるので、リフト・作動角の応答遅れを負圧制御弁開度のフィードバック制御により相殺することができず、過渡的な吸入空気量の増加ひいてはアイドル回転速度の上昇が生じる。時刻ｔ３でスロットリング要求が消失したときも同様であり、負圧制御弁開度はフィードフォワード制御による目標値変化に対し遅れて追従し、リフト・作動角は、ｔ３の時点からフィードバック制御となるが、符号Ｈで示す部分では、リフト・作動角の変化が吸入空気量に与える影響は相対的に小さく、負圧制御弁開度の方が支配的となるので、やはり過渡的な吸入空気量の増加ひいてはアイドル回転速度の上昇が生じる。

ところで、前述した図１１の境界線Ｌの関係は、負圧制御弁２や第１可変動弁機構５のアクチュエータの応答速度に大きな差異がないことを前提としており、図１２を用いて説明したように、同一吸入空気量Ｑの下での負圧制御弁開度の変化幅（これをＢＣＶ変化幅とする）とリフト・作動角の変化幅（これをＶＥＬ変化幅とする）との大小関係から、「ＢＣＶ変化幅＞ＶＥＬ変化幅」であれば、第１可変動弁機構５をフィードバック制御対象とし、「ＢＣＶ変化幅≦ＶＥＬ変化幅」であれば、負圧制御弁２をフィードバック制御対象としている。

しかし、実際には、各々のアクチュエータの応答速度はある程度異なるので、各々の応答速度を考慮することが、より望ましい。つまり、負圧制御弁２のアクチュエータの応答速度（これをＢＣＶ変化速度とする）と第１可変動弁機構５のアクチュエータの応答速度（これをＶＥＬ変化速度とする）との比（ＢＣＶ変化速度／ＶＥＬ変化速度）を上記ＶＥＬ変化幅に乗じて、これをＢＣＶ変化速度と大小比較すればよい。

さらに、上記リフト・作動角はシリンダの直前位置で変化するのに対し、負圧制御弁開度は上流側で変化するので、それぞれの空気応答速度に差が生じる。従って、各々の空気応答速度を考慮することが、より望ましい。つまり、負圧制御弁開度の空気応答速度（これをＢＣＶ空気速度とする）とリフト・作動角の空気応答速度（これをＶＥＬ空気速度とする）との比（ＢＣＶ空気速度／ＶＥＬ空気速度）を上記ＶＥＬ変化速度に乗じて、これをＢＣＶ変化幅と大小比較すればよい。なお、上記のアクチュエータの応答速度比を併せて乗じるようにしてもよい。

この発明に係る内燃機関の制御装置のシステム構成を示す構成説明図。 アクセル開度を増加させていったときの各パラメータの変化を概略的に示した特性図。 ＢＣＶマップの特性図。 作動角マップの特性図。 中心角マップの特性図。 この発明の一実施例を示す機能ブロック図。 アイドル状態判定部Ｂ１のフローチャート。 ノンスロ−スロットリング切換要求判定部Ｂ２のフローチャート。 ノンスロ−スロットリング判定部Ｂ３のフローチャート。 フィードバック対象判定部Ｂ４のフローチャート。 負圧制御弁開度とリフト・作動角と吸入空気量との関係を示す特性図。 各々の制御感度を説明するための図１１と同様の特性図。 閾値にヒステリシスを付与した場合の切換線を示す同様の特性図。 フィードバック目標値算出部Ｂ５，Ｂ８のフローチャート。 フィードフォワード目標値算出部Ｂ６，Ｂ９のフローチャート。 フィードフォワード目標値の例を示す図１１と同様の特性図。 本実施例による作用の一例を示すタイムチャート。 参考例による作用の一例を示すタイムチャート。

符号の説明

２…負圧制御弁
５…第１可変動弁機構
６…第２可変動弁機構
１０…コントロールユニット
１１…アクセル開度センサ

Claims (6)

1. 吸気弁のリフト・作動角の少なくとも一方を連続的に変更可能な可変動弁機構と、吸気通路に介装され、かつ開度が連続的に変化する負圧制御弁と、内燃機関がアイドル状態であることを検出するアイドル判定手段と、を備え、アイドル状態において、目標回転速度を維持するように、上記可変動弁機構および上記負圧制御弁のいずれか一方をフィードバック制御するとともに他方をフィードフォワード制御し、かつ条件に応じて、吸入負圧が大きい状態と吸入負圧が小さい状態とに切り換える内燃機関の制御装置において、
   吸入負圧が大きい状態と吸入負圧が小さい状態との間の切換時に、吸入空気量に相当するパラメータの現在値と、上記可変動弁機構および上記負圧制御弁の少なくとも一方の現在位置と、に基づいて、いずれをフィードバック制御するかを決定することを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 吸入空気量に相当するパラメータとして、内燃機関の現在の推定トルクを用いることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. いずれをフィードバック制御するかを決定するための閾値に、ヒステリシスが設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 現在の可変動弁機構のアクチュエータ位置および負圧制御弁のアクチュエータ位置において、同一回転数を実現するための各々の位置の変化幅が相対的に小さい方をフィードバック制御の対象として選択することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
5. いずれをフィードバック制御するかの決定の際に、両者のアクチュエータの応答速度比を加味することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
6. さらに上記可変動弁機構と上記負圧制御弁の空気応答速度比を加味することを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の制御装置。