JP2007177768A

JP2007177768A - 吸気量制御装置

Info

Publication number: JP2007177768A
Application number: JP2005379939A
Authority: JP
Inventors: Hibiki Kamiura; 響上浦
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-12-28
Filing date: 2005-12-28
Publication date: 2007-07-12

Abstract

【課題】気筒間における吸気量のバラツキを抑制することのできる吸気量制御装置を提供する。
【解決手段】この装置は、複数の気筒を有する内燃機関に適用されて、各吸気バルブの作用角の可変制御とスロットルバルブの開度の可変制御との協働制御を通じて吸気量を調節する。複数の気筒に対応する吸気バルブの作用角のバラツキ度合いを検出して、その検出したバラツキ度合いが所定レベル以上になったときにその旨の履歴を記憶する。上記履歴が記憶されているときには（実線で示す）、同履歴が記憶されていないときと比較して（一点鎖線で示す）、上記作用角の可変制御における作用角下限値ＶＬｇｄとして大きい角度を設定する。
【選択図】図６

Description

本発明は、吸気バルブの作用角の可変制御とスロットルバルブ開度の可変制御との協働制御を通じて内燃機関の吸気量を調節する吸気量制御装置に関する。

近年、内燃機関に、吸気バルブの作用角（開弁されてから閉弁されるまでのクランク角）を機関運転条件に応じて変更する作用角変更機構を搭載することが提案されている。こうした内燃機関では、吸気バルブの作用角を小さくすることによって、燃焼室内に吸入される空気量を減少させることができる。この場合、スロットルバルブを絞ることで吸気量を減少させる場合と比較して、ポンピング損失を小さくすることができるため、より低出力（低空気量）で運転可能となり、燃費性能を向上することができる。

また、そうした作用角の可変制御に併せて、機関吸気通路の途中に設けられたスロットルバルブの開度の可変制御を実行し、それらの協働制御を通じて吸気量を調節する装置も提案されている。

ところで、同一の作用角変更機構が用いられる場合であっても、これを単に内燃機関に組み付けると、同作用角変更機構の製造公差や組み付け公差などにより、吸気バルブの作用角は異なったものとなる。これは吸気量を異なる量にすることとなり、特に多気筒の内燃機関に適用される装置にあっては気筒間において吸気量にバラツキを生じさせてしまう。そして、そうした気筒間における吸気量のバラツキは内燃機関の運転状態を不安定なものとする一因となる。

そのため作用角変更機構としては通常、その作動量と作用角との関係を調整することの可能な構造のものが採用される（例えば特許文献１参照）。そして、その組み付け時において上記関係の調整が行われて、上記吸気量のバラツキが抑制される。
特開２００５−２０１０７７号公報

ここで上記従来の装置では、作用角変更機構の組み付け時における調整を通じて前述した吸気量のバラツキを抑制することが可能になる。とはいえ、作用角変更機構の全作動領域にわたって全ての吸気バルブについて同作用角変更機構の作動量とそれに見合う吸気バルブの作用角とを完全に一致させることは極めて困難であり、気筒間における吸気バルブの作用角、ひいては吸気量にバラツキが残ることは避けられない。

また、吸気バルブの作用角は吸気バルブ自身の経時変化や作用角変更機構の経時変化、同吸気バルブへのデポジット付着等によって変化してしまうために、そうした作用角の変化によって気筒間における吸気量のバラツキが生じることや、同バラツキが大きくなることが避けられない。

本発明は、そうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、気筒間における吸気量のバラツキを抑制することのできる吸気量制御装置を提供することにある。

以下、上記目的を達成するための手段およびその作用効果について説明する。
請求項１に記載の発明は、複数の気筒を有する内燃機関に適用されて、それら気筒に対応する吸気バルブの作用角の可変制御とスロットルバルブの開度の可変制御との協働制御を通じて吸気量を調節する空気量制御装置において、前記複数の気筒に対応する吸気バルブの作用角のバラツキ度合いを検出して、該検出したバラツキ度合いが所定レベル以上になったときにその旨の履歴を記憶し、同履歴が記憶されているときには、該履歴が記憶されていないときと比較して、前記作用角の可変制御における最小作用角として大きい角度を設定することをその要旨とする。

ここで各気筒の吸気量は、吸気バルブの上流側および下流側の圧力差と同吸気バルブの作用角とに基づき定まる。そのため、複数の気筒に対応する吸気バルブの作用角にバラツキが生じている場合には、上記圧力差が大きいときほど、気筒間における吸気量のバラツキが大きくなると云える。

一方、協働制御にあっては、吸気量同一の条件の下で作用角として大きい角度が設定されると、その分だけスロットルバルブの開度（スロットル開度）として小さい角度が設定され、これにより吸気通路におけるスロットルバルブよりも下流側における吸気圧力（スロットル下流圧力）が低くなる。

上記構成によれば、気筒間における吸気バルブの作用角のバラツキ度合いが大きくなったときに、作用角の小さい角度への変更を制限してスロットル下流圧力が過度に高くなることを抑制することができる。そのため上記圧力差を小さくすることができ、気筒間における吸気量のバラツキを抑制することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の吸気量制御装置において、前記履歴が記憶されているときの前記最小作用角を機関回転速度に基づき設定することをその要旨とする。

吸気バルブの作用角およびスロットル開度が同一であっても、機関回転速度が異なる場合には、吸気量が異なった量となる。そのため協働制御にあっては、機関回転速度に見合う態様で吸気バルブの作用角およびスロットル開度が設定される。したがって、前記スロットル下流圧力は機関回転速度に応じて変化する圧力であると云える。

この点、上記構成によれば、そうした機関回転速度に応じたかたちで、スロットル下流圧力が不要に高くなることを適正に抑制することができる。
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の吸気量制御装置において、前記履歴が記憶されているときの前記最小作用角として機関回転速度が高いほど大きい角度を設定することをその要旨とする。

吸気バルブの作用角が同一であっても、機関回転速度が高いときほど吸気バルブの開弁時間は短くなる。そのため通常、上記協働制御は、機関回転速度が高く多量の吸気が必要であるときほどスロットル下流圧力が高くなるように実行される。したがって、機関回転速度が高いときほど前記圧力差が大きくなり易く、吸気バルブの作用角にバラツキが生じた場合における気筒間の吸気量のバラツキが大きくなり易いと云える。

この点、上記構成によれば、そうした傾向に合わせて最小作用角を設定することができ、スロットル下流圧力が不要に高くなることをより適正に抑制することができる。
なお前記最小作用角として大きい角度を設定するための構成は、請求項４に記載の発明によるように、前記作用角の可変制御についてその小作用角側の制御限界値を定め、前記履歴が記憶されているときには、前記履歴が記憶されていないときよりも大作用角側の値を前記制御限界値として設定するといった構成により実現することができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の吸気量制御装置において、当該吸気量制御装置は、機関回転速度の単位時間当たりの変動量の気筒間におけるバラツキ度合いを検出して、該検出したバラツキ度合いが所定レベル以上になったときにその旨の履歴を前記履歴として記憶するものであり、同履歴が複数記憶されているときには、該履歴が一つのみ記憶されているときより大きい角度を前記最小作用角として設定することをその要旨とする。

ここで気筒間における吸気量のバラツキを確実に抑えるためには、最小作用角を十分に大きい角度に設定して、スロットル下流圧力を低く抑えるようにすればよい。しかしながら、協働制御の実行される装置にあって内燃機関の燃費性能の向上を図るためには、吸気バルブの作用角を極力小さく設定することが望ましい。

この点、上記構成によれば、機関回転速度の変動量のバラツキ度合いが大きくなったときに最小作用角を大きい角度に変更してその後における同バラツキを一旦抑え、機関回転速度の変動量のバラツキ度合いが再度大きくなったときに最小作用角を更に大きい角度に変更するといったように、最小作用角を二段階に分けて変更することができる。これにより、作用角のバラツキ度合いの増大に合わせて上記最小作用角を変更することができ、上記吸気量のバラツキを適正に抑制しつつ、内燃機関の燃費性能の低下を抑制することができる。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の吸気量制御装置において、前記吸気バルブの開弁時期を変更する開弁時期変更機構を備えて同開弁時期の可変制御を実行し、前記履歴が記憶されているときには、該履歴が記憶されていないときと比較して、前記開弁時期を遅角側の時期に設定することをその要旨とする。

また、請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の吸気量制御装置において、前記履歴が記憶されているときの前記開弁時期を、そのときに設定される前記最小作用角と前記履歴が記憶されていないと仮定したときに設定される目標作用角とに基づいて設定することをその要旨とする。

また、請求項８に記載の発明は、請求項１〜７のいずれか一項に記載の吸気量制御装置において、前記内燃機関の排気バルブの閉弁時期を変更する閉弁時期変更機構を備えて同閉弁時期の可変制御を実行し、前記履歴が記憶されているときには、該履歴が記憶されていないときと比較して、前記閉弁時期を進角側の時期に設定することをその要旨とする。

また、請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の吸気量制御装置において、前記履歴が記憶されているときの閉弁時期を、そのときに設定される前記最小作用角と前記履歴が記憶されていないと仮定したときに設定される目標作用角とに基づいて設定することをその要旨とする。

請求項６または８に記載の発明の構成によれば、最小作用角の変更に伴うバルブオーバラップ期間の拡大を抑制することができる。そのため、内燃機関の排気通路から燃焼室へと再循環される排気の量の増加を抑制することができ、機関運転状態の不安定化を抑制することができる。

なお同請求項８に記載の発明の構成を請求項６に記載の構成に適用することにより、バルブオーバラップ期間の拡大を抑制するための構成の設定自由度を格段に高くすることができる。

請求項７または９に記載の発明の構成によれば、吸気バルブの開弁時期（請求項７）あるいは排気バルブの閉弁時期（請求項９）を、そのときに設定される最小作用角と前記履歴が記憶されていないと仮定した場合に設定される目標作用角との関係に基づいて、言い換えれば、作用角の制限度合いに応じて設定することができ、バルブオーバラップ期間の不要な拡大を的確に抑制することができる。

請求項１０に記載の発明は、複数の気筒を有する内燃機関に適用されて、その吸気通路におけるスロットルバルブよりも下流側の吸気圧力についての目標圧力を設定し、同目標圧力と実際の吸気圧力とが一致するように、前記複数の気筒に対応する吸気バルブの作用角の可変制御と前記スロットルバルブの開度の可変制御との協働制御を実行して吸気量を調節する空気量制御装置において、前記各気筒に対応する吸気バルブの作用角のバラツキ度合いを検出して、該検出したバラツキ度合いが所定レベル以上になったときにその旨の履歴を記憶し、同履歴が記憶されているときには、該履歴が記憶されていないときと比較して、前記協働制御における前記吸気圧力についての最高圧力として低い圧力を設定することをその要旨とする。

ここで各気筒の吸気量は、吸気バルブの上流側および下流側の圧力差と同吸気バルブの作用角とに基づき定まる。そのため、複数の気筒に対応する吸気バルブの作用角にバラツキが生じている場合には、吸気バルブの上流側と下流側との圧力差が大きいときほど、気筒間における吸気量のバラツキが大きくなると云える。

この点、上記構成では、気筒間における吸気バルブの作用角のバラツキ度合いが大きくなったときに、吸気通路におけるスロットルバルブよりも下流側における吸気圧力（スロットル下流圧力）の高い圧力側への変更が制限される。したがって上記構成によれば、上記圧力差を小さくすることができ、気筒間における吸気量のバラツキを抑制することができる。

請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載の吸気量制御装置において、前記履歴が記憶されているときの前記最高圧力を機関回転速度に基づき設定することをその要旨とする。

吸気バルブの作用角およびスロットル開度が同一であっても、機関回転速度が異なる場合には、スロットル下流圧力および吸気量が異なった量となる。そのため協働制御にあっては、機関回転速度に見合う態様で前記スロットル下流圧力についての目標圧力が設定される。上記構成によれば、そうした機関回転速度に応じたかたちで、スロットル下流圧力が不要に高くなることを適正に抑制することができる。

請求項１２に記載の発明は、請求項１１に記載の吸気量制御装置において、前記履歴が記憶されているときと同履歴が記憶されていないと仮定したときとの間における前記最高圧力の差が機関回転速度の高いほど大きくなるように、前記履歴が記憶されているときの前記最高圧力を設定することをその要旨とする。

吸気バルブの作用角が同一であっても、機関回転速度が高いときほど吸気バルブの開弁時間が短くなる。そのため通常、上記協働制御にあっては前記スロットル下流圧力が、機関回転速度が高く多量の吸気が必要であるときほど高くなるように制御される。したがって、機関回転速度が高いときほど前記圧力差が大きくなり易く、吸気バルブの作用角にバラツキが生じた場合における気筒間の吸気量のバラツキが大きくなり易いと云える。

この点、上記構成によれば、そうした傾向に合わせて前記最高圧力を設定することができ、スロットル下流圧力が不要に高くなることをより適正に抑制することができる。
なお、前記最高圧力として低い圧力を設定するための構成は、請求項１３に記載の発明によるように、前記履歴が記憶されているときに、協働制御における目標圧力の高圧力側の制御限界値を設定するといった構成により実現することができる。

請求項１４に記載の発明は、請求項１０〜１３のいずれか一項に記載の吸気量制御装置において、当該吸気量制御装置は、機関回転速度の単位時間当たりの変動量の気筒間におけるバラツキ度合いを検出して、該検出したバラツキ度合いが所定レベル以上になったときにその旨の履歴を前記履歴として記憶するものであり、同履歴が複数記憶されているときには、該履歴が一つのみ記憶されているときより低い圧力を前記最高圧力として設定することをその要旨とする。

ここで気筒間における吸気量のバラツキを確実に抑えるためには、最高圧力を十分に低い圧力に設定して、スロットル下流圧力を低く抑えるようにすればよい。しかしながら、協働制御の実行される装置にあって内燃機関の燃費性能の向上を図るためには、吸気バルブの作用角を小さく設定してスロットル下流圧力を極力高く設定することが望ましい。

この点、上記構成によれば、機関回転速度の変動量のバラツキ度合いが大きくなったときに最高圧力を低い圧力に変更してその後における同バラツキを一旦抑え、機関回転速度の変動量のバラツキ度合いが再度大きくなったときに最高圧力を更に低い圧力に変更するといったように、最高圧力を二段階に分けて変更することができる。これにより、作用角のバラツキ度合いの増大に合わせて上記最高圧力を変更することができ、上記吸気量のバラツキを適正に抑制しつつ、内燃機関の燃費性能の低下を抑制することができる。

請求項１５に記載の発明は、請求項１０〜１４のいずれか一項に記載の吸気量制御装置において、前記吸気バルブの開弁時期を変更する開弁時期変更機構を備えて同開弁時期の可変制御を実行し、前記履歴が記憶されているときには、該履歴が記憶されていないときと比較して、前記開弁時期を遅角側の時期に設定することをその要旨とする。

また、請求項１６に記載の発明は、請求項１５に記載の吸気量制御装置において、前記履歴が記憶されているときの開弁時期を、そのときに設定される前記最高圧力と前記履歴が記憶されていないと仮定したときに設定される前記目標圧力とに基づいて設定することをその要旨とする。

また、請求項１７に記載の発明は、請求項１０〜１６のいずれか一項に記載の吸気量制御装置において、前記内燃機関の排気バルブの閉弁時期を変更する閉弁時期変更機構を備えて同閉弁時期の可変制御を実行し、前記履歴が記憶されているときには、該履歴が記憶されていないときと比較して、前記閉弁時期を進角側の時期に設定することをその要旨とする。

また、請求項１８に記載の発明は、請求項１７に記載の吸気量制御装置において、前記履歴が記憶されているときの閉弁時期を、そのときに設定される前記最高圧力と前記履歴が記憶されていないと仮定したときに設定される前記目標圧力とに基づいて設定することをその要旨とする。

請求項１５または１７に記載の発明の構成によれば、最高圧力の変更に伴うバルブオーバラップ期間の拡大を抑制することができる。そのため、内燃機関の排気通路から燃焼室へと再循環される排気の量の増加を抑制することができ、機関運転状態の不安定化を抑制することができる。

なお同請求項１７に記載の発明の構成を請求項１５に記載の構成に適用することにより、バルブオーバラップ期間の拡大を抑制するための構成の設定自由度を格段に高くすることができる。

請求項１６または１８に記載の発明の構成によれば、吸気バルブの開弁時期（請求項１６）あるいは排気バルブの閉弁時期（請求項１８）を、そのときに設定される最高圧力と前記履歴が記憶されていないと仮定した場合に設定される目標圧力とに基づいて、言い換えれば、スロットル下流圧力の制限度合いに応じて設定することができ、バルブオーバラップ期間の不要な拡大を的確に抑制することができる。

（第１の実施の形態）
以下、本発明を具体化した第１の実施の形態について説明する。
図１に、本実施の形態にかかる吸気量制御装置が適用される内燃機関の概略構成を示す。

同図１に示すように、内燃機関１０の吸気通路１２には、スロットル機構１４が設けられている。このスロットル機構１４は、スロットルバルブ１６とスロットルモータ１８とを備えている。そして、このスロットルモータ１８の駆動制御を通じてスロットルバルブ１６の開度（スロットル開度ＴＡ）が調節され、これにより吸気通路１２を通じて燃焼室２０内に吸入される空気の量（筒内吸気量）が調節される。また、上記吸気通路１２にはインジェクタ２２が設けられている。このインジェクタ２２は吸気通路１２内に燃料を噴射する。

内燃機関１０の燃焼室２０では、吸入空気と噴射燃料とからなる混合気が点火されて燃焼する。この燃焼によってピストン２４が往復移動し、クランクシャフト２６が回転する。そして、燃焼後の混合気は排気として燃焼室２０から排気通路２８に送り出される。

内燃機関１０において、吸気通路１２と燃焼室２０との間は吸気バルブ３０の開閉動作によって連通・遮断され、燃焼室２０と排気通路２８との間は排気バルブ３２の開閉動作によって連通・遮断される。また、吸気バルブ３０はクランクシャフト２６の回転が伝達される吸気カムシャフト３４の回転に伴って開閉動作し、排気バルブ３２は同じくクランクシャフト２６の回転が伝達される排気カムシャフト３６の回転に伴い開閉動作する。

吸気カムシャフト３４には吸気側バルブタイミング変更機構３８が設けられている。この吸気側バルブタイミング変更機構３８は、クランクシャフト２６の回転角（クランク角）に対する吸気カムシャフト３４の相対回転角を調節して、吸気バルブ３０のバルブタイミング（吸気バルブタイミングＶＴｉ）を進角または遅角させるものである。なお、この吸気側バルブタイミング変更機構３８は、例えば油圧制御弁などのアクチュエータ４０を通じて同機構３８に作用する油圧を制御することにより作動される。図２は、吸気側バルブタイミング変更機構３８の作動による吸気バルブタイミングＶＴｉの変更態様を示している。同図２から分かるように、吸気バルブタイミングＶＴｉの変更では、吸気バルブ３０の作用角ＶＬｉ（開弁されてから閉弁されるまでのクランク角）を一定に保持した状態で同吸気バルブ３０の開弁時期および閉弁時期が共に進角または遅角される。

排気カムシャフト３６には排気側バルブタイミング変更機構４２が設けられている。この排気側バルブタイミング変更機構４２は、クランク角に対する排気カムシャフト３６の相対回転角を調節して、排気バルブ３２のバルブタイミング（排気バルブタイミングＶＴｅ）を進角または遅角させるものである。なお、この排気側バルブタイミング変更機構４２は、例えば油圧制御弁などのアクチュエータ４４を通じて同機構４２に作用する油圧を制御することにより作動される。また、排気側バルブタイミング変更機構４２の作動による排気バルブタイミングＶＴｅの変更では、上述した吸気バルブ３０の変更態様と同様に、排気バルブ３２の作用角を一定に保持した状態で同排気バルブ３２の開弁時期および閉弁時期が共に進角または遅角される。

吸気カムシャフト３４と吸気バルブ３０との間には作用角変更機構４６が設けられている。この作用角変更機構４６は、吸気バルブ３０の作用角ＶＬｉを機関運転状態に応じて可変設定するものであり、電動モータ等のアクチュエータ４８の駆動制御を通じて作動する。この作用角変更機構４６の作動による吸気バルブ３０の作用角ＶＬｉの変更態様を図３に示す。同図３から分かるように、作用角変更機構４６の作動によって、吸気バルブ３０の作用角ＶＬｉは最大リフト量に同期して変化し、例えば作用角ＶＬｉが小さくなるほど最大リフト量も小さくなる。この作用角ＶＬｉが大きくなるということは、吸気バルブ３０の開弁時期と閉弁時期とが互いに遠ざかるということであり、吸気バルブ３０の開弁期間が長くなるということを意味する。

なお内燃機関１０は複数の気筒（具体的には４つの気筒♯１，♯２，♯３，♯４）を有するものであり、上記スロットルバルブ１６や、吸気側バルブタイミング変更機構３８、排気側バルブタイミング変更機構４２、並びに作用角変更機構４６としては全気筒♯１〜♯４共通のものが設けられている。

内燃機関１０は、例えばマイクロコンピュータを有して構成される電子制御装置５０を備えている。電子制御装置５０には、内燃機関１０の運転状態を検出するための各種センサの検出信号が取り込まれている。そうした各種センサとしては、例えばクランクシャフト２６の回転速度（機関回転速度ＮＥ）を検出するためのクランクセンサや、アクセルペダル（図示略）の踏み込み量（アクセル踏み込み量ＡＣＣ）を検出するためのアクセルセンサが設けられている。また、吸気通路１２を流れる吸入空気の量（通路吸気量ＧＡ）を検出するための吸気量センサや、吸気通路１２における上記スロットルバルブ１６よりも下流側の吸気圧力（スロットル下流圧力ＰＭ）を検出するための圧力センサが設けられている。さらに、吸気バルブタイミングＶＴｉ（詳しくは吸気側バルブタイミング変更機構３８の作動量）を検出するための位置センサや、排気バルブタイミングＶＴｅ（詳しくは排気側バルブタイミング変更機構４２の作動量）を検出するための位置センサが設けられている。その他、吸気バルブ３０の作用角ＶＬｉ（詳しくは作用角変更機構４６の作動量）を検出するための作用角センサ等も設けられている。

電子制御装置５０は、各種センサの検出信号をもとに各種の演算を行い、その演算結果に基づいてスロットル機構１４や、インジェクタ２２、吸気側バルブタイミング変更機構３８、排気側バルブタイミング変更機構４２、並びに作用角変更機構４６の作動制御などといった機関制御を実行する。

本実施の形態では、そうした機関制御のうち、筒内吸気量の調節にかかる制御（吸気量制御）が以下のように実行される。
本実施の形態では、エアクリーナや、吸気管、サージタンク、吸気マニホールド等により構成された吸気通路１２および、スロットルバルブ１６、吸気バルブ３０からなる機関吸気系をモデル化した物理モデルが構築されている。そして、その物理モデルを通じて機関運転状態に見合う筒内吸気量（後述する要求筒内吸気量Ｔｋｌ）と実際の筒内吸気量とが一致するようになる各種の制御目標値が算出される。詳しくは、アクセル踏み込み量ＡＣＣ、機関回転速度ＮＥ、筒内吸気量、スロットル下流圧力、スロットルバルブ１６の開度、吸気バルブ３０の作用角、吸気バルブタイミング、排気バルブタイミングを変数とするモデル式が予め定められ、同モデル式を通じて各種制御目標値が算出される。なお各種の制御目標値としては以下の各値が挙げられる。
・スロットル開度ＴＡについての制御目標値（目標スロットル開度Ｔｔａ）。
・吸気バルブ３０の作用角ＶＬｉについての制御目標値（目標作用角Ｔｖｌ）。
・吸気バルブタイミングＶＴｉについての制御目標値（目標吸気バルブタイミングＴｖｔｉ）。
・排気バルブタイミングＶＴｅについての制御目標値（目標排気バルブタイミングＴｖｔｅ）。

なお前記モデル式は、具体的には以下のような概念に基づき定められている。
筒内吸気量は、吸気バルブ３０の作用角ＶＬｉの可変制御（作用角制御）とスロットル開度ＴＡの可変制御（スロットル制御）との協働制御を通じて調節される。ここで内燃機関１０にあってはスロットル開度ＴＡが大きいほど、また吸気バルブ３０の作用角ＶＬｉが大きいほど筒内吸気量が多くなる。そのため本実施の形態の協働制御では基本的に、要求される筒内吸気量（上記要求筒内吸気量Ｔｋｌ）の多い高負荷領域ほど、スロットル開度ＴＡが大きくなるようにスロットル制御が実行され、吸気バルブ３０の作用角ＶＬｉが大きくなるように作用角制御が実行される。また本実施の形態の協働制御では、要求筒内吸気量Ｔｋｌが同一の条件下にあって、吸気バルブ３０の作用角ＶＬｉとして大きい角度が設定されるときにはスロットル開度ＴＡとして相対的に小さい開度が設定され、これとは逆に同作用角ＶＬｉとして小さい角度が設定されるときにはスロットル開度ＴＡとして相対的に大きい開度が設定される。

また作用角制御を通じて吸気バルブ３０の作用角ＶＬｉを小さくして筒内吸気量を減少させることにより、スロットル制御を通じてスロットルバルブ１６を絞って筒内吸気量を減少させる場合と比較して、ポンピング損失を小さくすることができ、内燃機関１０の燃費性能を向上することができる。そのため本実施の形態の協働制御では、吸気バルブ３０の作用角ＶＬｉが極力小さい角度に設定される。

さらに吸気通路１２から燃焼室２０内に吸入空気を効率よく導入するために、吸気側バルブタイミング変更機構３８の作動制御（吸気バルブタイミング制御）が実行される。
図４に、吸気バルブ３０および排気バルブ３２の変位態様の一例を示す。同図４に示すように、吸気バルブタイミング制御は、基本的に、吸気バルブ３０の作用角ＶＬｉの小さい低負荷領域ほど吸気バルブタイミングＶＴｉが進角側の時期になるように実行される。これは以下のような理由による。

吸気バルブタイミングＶＴｉを変更せずに吸気バルブ３０の作用角ＶＬｉのみを小さくすると、同吸気バルブ３０の開弁時期が遅角側に変化してしまい（図３参照）、燃焼室２０への吸入空気の導入開始が遅くなってしまう。しかも、吸気バルブ３０の開弁時期が上死点よりも遅角側になると、ピストン２４が上死点を超えてから吸気バルブ３０が開弁されるまでの期間において、吸気バルブ３０および排気バルブ３２が共に閉弁された状態でピストン２４が下降することとなり、損失が生じるようになる。そのため、吸気バルブタイミング制御では、そうした損失の発生或いは増大を極力抑えることの可能なように吸気バルブ３０の開弁時期を設定するべく、吸気バルブ３０の作用角ＶＬｉが小さいときほど吸気バルブタイミングＶＴｉを進角側の時期に設定するようにしている。

さらに、燃焼室２０から排気通路２８に排気を効率よく送り出すために、排気側バルブタイミング変更機構４２の作動制御（排気バルブタイミング制御）が実行される。この排気バルブタイミング制御では、機関回転速度ＮＥが高いときほどバルブオーバラップ期間（吸気バルブ３０および排気バルブ３２が共に開弁されている期間）が長くなるように排気バルブタイミングＶＴｅが調節される。

一方、本実施の形態では、機関制御のうち、燃料噴射量の調節にかかる制御が以下のように実行される。
すなわち先ず、通路吸気量ＧＡやスロットル下流圧力ＰＭに基づき筒内吸気量が推定され、その推定された筒内吸気量に対して燃焼室２０内での燃焼に供される混合気の空燃比が所望の比率（ここでは理論空燃比）となる燃料噴射量が目標噴射量Ｔｑとして算出される。そして、この目標噴射量Ｔｑと実際の燃料噴射量とが一致するように上記インジェクタ２２の作動が制御される。

さて、内燃機関１０にあっては、作用角変更機構４６の製造公差や組み付け公差などによって、気筒♯１〜♯４間における吸気バルブ３０の実際の作用角、ひいては筒内吸気量にバラツキが生じることが避けられない。しかも各吸気バルブ３０の実際の作用角はそれら吸気バルブ３０や作用角変更機構４６の経時変化や各吸気バルブ３０へのデポジット付着等によって変化してしまうために、そうした作用角の変化によって上記筒内吸気量のバラツキが大きくなることも避けられない。そして、そうした筒内吸気量のバラツキは、気筒♯１〜♯４間における混合気の空燃比にバラツキを生じさせて、内燃機関１０の運転状態を不安定なものとする一因となり好ましくない。

ここで筒内吸気量は、吸気バルブ３０の上流側（具体的には、吸気通路１２におけるスロットルバルブ１６よりも下流側）および下流側（具体的には、燃焼室２０）の圧力差と吸気バルブ３０の作用角とによって定まる。したがって、吸気バルブ３０の作用角にバラツキが生じた場合には、上記圧力差が大きいときほど、具体的には、スロットル下流圧力ＰＭが高いときほど筒内吸気量のバラツキが大きくなる。

本実施の形態の協働制御にあっては、筒内吸気量が同一の条件の下で目標作用角Ｔｖｌとして大きい角度が設定されると、その分だけ目標スロットル開度Ｔｔａとして小さい角度が設定されて、スロットル下流圧力ＰＭが低くなる。

この点をふまえ、本実施の形態では、各気筒♯１〜♯４に対応する吸気バルブ３０の作用角のバラツキ度合いを検出し、そのバラツキ度合いが所定レベル以上になったときにその旨の履歴を記憶するようにしている。そして、同履歴が記憶されているときには、同履歴が記憶されていないときと比較して、作用角制御における作用角ＶＬｉの最小値として大きい角度を設定するようにしている。

これにより吸気バルブ３０の作用角のバラツキ度合いが大きくなったときに、作用角ＶＬｉの小さい角度への変更が制限されてスロットル下流圧力ＰＭの上昇が抑えられ、上記圧力差が小さくなって筒内吸気量のバラツキが抑制される。

以下、上記吸気量制御にかかる処理について図５を参照しつつ説明する。
なお図５は、吸気量制御の制御構造のうち各制御目標値の算出処理にかかる部分の制御構造を概念的に示したフローチャートであり、各制御目標値の実際の算出は前述したモデル式に基づく演算により行われる。

図５に示すように、この処理では先ず、アクセル踏み込み量ＡＣＣおよび機関回転速度ＮＥに基づいて前記要求筒内吸気量Ｔｋｌが算出される（ステップＳ１００）。その後、その要求筒内吸気量Ｔｋｌおよび機関回転速度ＮＥに基づいて、目標作用角Ｔｖｌ、目標吸気バルブタイミングＴｖｔｉ、目標排気バルブタイミングＴｖｔｅ、スロットル下流圧力ＰＭについての制御目標値（目標圧力Ｔｐｍ）がそれぞれ算出される（ステップＳ１０２）。

その後、吸気バルブ３０の作用角のバラツキ度合いが所定レベル以上になった履歴が記憶されているか否かが判断される（ステップＳ１０４）。ここではフラグＦ１が「１」に操作されていることをもって、上記履歴が記憶されていると判断される。

このフラグＦ１は、本処理とは別の所定周期毎に実行される処理（フラグ操作処理）によって次のように操作される。気筒♯１〜♯４間において吸気バルブ３０の作用角に差が生じると、筒内吸気量に差が生じて機関トルクに差が生じるために、これによる機関運転状態の変化として機関回転速度ＮＥの変動態様に差異が生じるようになる。この点をふまえ、上記フラグ操作処理では、機関回転速度ＮＥの単位時間当たりの変動量（具体的には、各気筒♯１〜♯４の燃焼行程の所定クランク角範囲における機関回転速度ＮＥの上昇量）が検出され、検出された各変動量の最大値と最小値との差が上記作用角のバラツキ度合いの指標値として用いられる。そして、上記差が所定値以上になったことをもって、吸気バルブ３０の作用角のバラツキ度合いが所定レベル以上になったと判断され、このときフラグＦ１が「１」に操作される。なお、フラグＦ１の初期値は「０」である。

そして、上記履歴が記憶されている場合には（ステップＳ１０４：ＹＥＳ）、機関回転速度ＮＥに基づいて作用角下限値ＶＬｇｄが算出される（ステップＳ１０６）。
この作用角下限値ＶＬｇｄは上記目標作用角Ｔｖｌについての小作用角側の制御限界値であり、作用角制御では作用角下限値ＶＬｇｄを下回らないように目標作用角Ｔｖｌが設定される。作用角下限値ＶＬｇｄとしては、前記履歴が記憶されていないときには、吸気バルブ３０の作用角ＶＬｉが異常に小さくなることを防止するべく、作用角変更機構４６の可動部がその動作規制ストッパに当接するようになる作用角よりも若干大きい角度が設定されている。本実施の形態では、前記履歴が記憶されているときに、同履歴が記憶されていないときより大作用角側の値に上記作用角下限値ＶＬｇｄを変更することにより、前記最小値として大きい角度を設定するようにしている。

図６に、上記履歴が記憶されているときに設定される作用角下限値ＶＬｇｄと機関回転速度ＮＥとの関係を示す。同図６に実線で示すように、上記履歴が記憶されているときには作用角下限値ＶＬｇｄとして、機関回転速度ＮＥが高いときほど大作用角側の角度が算出される。なお、同図６の一点鎖線は、上記履歴が記憶されていないときの上記関係を示している。このように作用角下限値ＶＬｇｄを算出するようにしたのは以下の理由による。

吸気バルブ３０の作用角ＶＬｉおよびスロットル開度ＴＡが同一であっても、機関回転速度ＮＥが異なる場合には、スロットル下流圧力ＰＭおよび筒内吸気量が異なる。そのため上記協働制御にあっては、機関回転速度ＮＥに見合う態様で目標作用角Ｔｖｌおよび目標スロットル開度Ｔｔａが設定される。したがって、スロットル下流圧力ＰＭは機関回転速度ＮＥに応じて変化する圧力であると云える。

また吸気バルブ３０の作用角ＶＬｉが同一であっても機関回転速度ＮＥが高いときほど吸気バルブ３０の開弁時間が短くなるため、上記協働制御は、機関回転速度ＮＥが高く多量の吸気が必要であるときほどスロットル下流圧力ＰＭが高くなるように実行される。したがって、機関回転速度ＮＥが高いときほど前記圧力差が大きくなり易く、吸気バルブ３０の作用角にバラツキが生じた場合における気筒♯１〜♯４間における筒内吸気量のバラツキが大きくなり易い。

図７に、機関回転速度ＮＥが一定の条件下での要求筒内吸気量Ｔｋｌと各気筒♯１〜♯４の空燃比との関係、および同要求筒内吸気量Ｔｋｌとスロットル下流圧力ＰＭとの関係をそれぞれ示す。

同図７から明らかなように、機関回転速度ＮＥが一定の条件の下で要求筒内吸気量Ｔｋｌを増加させた場合には、スロットル下流圧力ＰＭが高くなり、これにより前記圧力差が大きくなって、気筒♯１〜♯４間における筒内吸気量のバラツキ量（最大値−最小値）が大きくなる。しかしながら、このとき要求筒内吸気量Ｔｋｌ（≒各気筒♯１〜♯４の筒内吸気量の総量）も増加するため、筒内吸気量のバラツキ率（（最大値−最小値）／（筒内吸気量の総量））についてはこれが殆ど大きくならない。よって、この場合には気筒♯１〜♯４間における混合気の空燃比のバラツキについてはこれが殆ど増大しない。

図８に、要求筒内吸気量Ｔｋｌが一定の条件下での機関回転速度ＮＥと各気筒♯１〜♯４の混合気の空燃比との関係、および同機関回転速度ＮＥとスロットル下流圧力ＰＭとの関係をそれぞれ示す。

同図８から明らかなように、要求筒内吸気量Ｔｋｌが一定の条件下で機関回転速度ＮＥを高くした場合にも、スロットル下流圧力ＰＭが高くなり、前記圧力差が大きくなって気筒♯１〜♯４間における筒内吸気量のバラツキ量が大きくなる。そして、この場合には要求筒内吸気量Ｔｋｌが一定であるために、気筒♯１〜♯４間における筒内吸気量のバラツキ率が大きくなって混合気の空燃比のバラツキが増大するようになる。しかも、そうした空燃比のバラツキは機関回転速度ＮＥが高くなるほど大きくなる。

こうした空燃比のバラツキを抑えるためには、作用角下限値ＶＬｇｄを十分に大きい角度に設定して、スロットル下流圧力ＰＭの上昇を抑えるようにすればよい。ただし、前述したように内燃機関１０の燃費性能の向上を図るためには、吸気バルブ３０の作用角ＶＬｉを極力小さく設定することが望ましい。

そのため本実施の形態では、機関回転速度ＮＥが低く上記空燃比のバラツキが小さい領域では小作用角に対応する値を作用角下限値ＶＬｇｄとして設定し、機関回転速度ＮＥが高く空燃比のバラツキが大きい領域では大作用角に対応する値を作用角下限値ＶＬｇｄとして設定して、内燃機関１０の安定運転と燃費性能向上との両立を図るようにしている。

なお本実施の形態では、吸気バルブ３０の作用角のバラツキ度合いが所定レベル以上になった履歴が記憶されている場合において上述した要件を満たす作用角下限値ＶＬｇｄと機関回転速度ＮＥとの関係が実験やシミュレーションを通じて求められ、前記モデル式に組み込まれている。

そのように作用角下限値ＶＬｇｄを算出した後（図５のステップＳ１０６）、同作用角下限値ＶＬｇｄおよび目標作用角Ｔｖｌに基づいて、目標圧力Ｔｐｍについての補正量（圧力補正量Ｋｐｍ）と目標吸気バルブタイミングＴｖｔｉについての遅角補正量（吸気バルブタイミング補正量Ｋｖｔｉ）とがそれぞれ算出される（ステップＳ１０８）。

上記圧力補正量Ｋｐｍは、作用角下限値ＶＬｇｄによって目標作用角Ｔｖｌが制限される場合にその制限による圧力上昇分を目標圧力Ｔｐｍに反映させるための補正量である。また上記吸気バルブタイミング補正量Ｋｖｔｉは、作用角下限値ＶＬｇｄによる目標作用角Ｔｖｌの制限に起因してバルブオーバラップ期間が不要に拡大することを回避するための補正量である。

それら圧力補正量Ｋｐｍおよび吸気バルブタイミング補正量Ｋｖｔｉは、具体的には作用角下限値ＶＬｇｄと目標作用角Ｔｖｌとの関係に応じて以下のように算出される。
すなわち、目標作用角Ｔｖｌが作用角下限値ＶＬｇｄ以上であるときには（Ｔｖｌ≧ＶＬｇｄ）、目標作用角Ｔｖｌが作用角下限値ＶＬｇｄによって制限されないために、圧力補正量Ｋｐｍおよび吸気バルブタイミング補正量Ｋｖｔｉとしてそれぞれ「０」が算出される。

一方、目標作用角Ｔｖｌが作用角下限値ＶＬｇｄよりも小さいときには（Ｔｖｌ＜ＶＬｇｄ）、目標作用角Ｔｖｌが作用角下限値ＶＬｇｄによって制限されるために、それらの差（＝ＶＬｇｄ−Ｔｖｌ）が大きいほど大きい正の数が圧力補正量Ｋｐｍおよび吸気バルブタイミング補正量Ｋｖｔｉとしてそれぞれ算出される。

このように本実施の形態では、圧力補正量Ｋｐｍおよび吸気バルブタイミング補正量Ｋｖｔｉが、作用角下限値ＶＬｇｄによるガード処理が実行される以前の目標作用角Ｔｖｌ、言い換えれば、前記履歴が記憶されていないと仮定した場合の目標作用角Ｔｖｌと作用角下限値ＶＬｇｄとの関係に基づいて、目標作用角Ｔｖｌの制限度合いに応じたかたちで算出される。

なお本実施の形態では、目標作用角Ｔｖｌ、要求筒内吸気量Ｔｋｌおよび圧力補正量Ｋｐｍの関係や、目標作用角Ｔｖｌ、要求筒内吸気量Ｔｋｌおよび吸気バルブタイミング補正量Ｋｖｔｉの関係について、上記履歴が記憶されている場合に上述した要件を満たすようになる関係が実験やシミュレーションを通じて各別に求められ、前記モデル式に組み込まれている。

このように各補正量が算出された後（ステップＳ１０８）、圧力補正量Ｋｐｍを加算することによって（Ｔｐｍ←Ｔｐｍ＋Ｋｐｍ）目標圧力Ｔｐｍが補正・更新され、吸気バルブタイミング補正量Ｋｖｔｉを加算することによって（Ｔｖｔｉ←Ｔｖｔｉ＋Ｋｖｔｉ）目標吸気バルブタイミングＴｖｔｉが補正・更新される（ステップＳ１１０）。

なお前記履歴が記憶されていない場合には（ステップＳ１０４：ＮＯ）、作用角下限値ＶＬｇｄを算出する処理（ステップＳ１０６）、目標圧力Ｔｐｍを補正する処理および目標吸気バルブタイミングＴｖｔｉを遅角補正する処理（ステップＳ１０８，Ｓ１１０）が実行されない。

その後、作用角下限値ＶＬｇｄによる目標作用角Ｔｖｌのガード処理が実行される。ここでは、目標作用角Ｔｖｌが作用角下限値ＶＬｇｄよりも小さいときには（ステップＳ１１２：ＹＥＳ）目標作用角Ｔｖｌとして作用角下限値ＶＬｇｄが設定され（ステップＳ１１４）、目標作用角Ｔｖｌが作用角下限値ＶＬｇｄ以上であるときには（ステップＳ１１２：ＮＯ）目標作用角Ｔｖｌが変更されない。

そして、機関回転速度ＮＥ、要求筒内吸気量Ｔｋｌ、および目標圧力Ｔｐｍに基づいて、目標スロットル開度Ｔｔａが算出された後（ステップＳ１１６）、各制御目標値を算出する処理は一旦終了される。

以下、上述したように各制御目標値を算出することによる作用について図９を参照しつつ説明する。
吸気バルブ３０の作用角のバラツキ度合いが所定レベル以上になると、その後において作用角下限値ＶＬｇｄが大作用角側の値に変更される。そして、目標作用角Ｔｖｌが作用角下限値ＶＬｇｄよりも小さい場合、言い換えれば、スロットル下流圧力ＰＭが高くなるために前記空燃比のバラツキが大きくなるおそれがある場合には、図９（ａ）に示すように、目標作用角Ｔｖｌが作用角下限値ＶＬｇｄに変更されて、吸気バルブ３０の作用角ＶＬｉの小さい角度への変更が制限される。なお図９（ａ）において、実線は上記履歴が記憶されているときの上記作用角ＶＬｉの設定態様の一例を示し、一点鎖線は上記履歴が記憶されていないときにおける同作用角ＶＬｉの設定態様の一例を示している。

そのため、吸気バルブ３０の作用角のバラツキ度合いが所定レベル以上になる以前と比べてスロットル下流圧力ＰＭの上昇が抑えられ、吸気バルブ３０の上流側と下流側との圧力差が小さくなって気筒♯１〜♯４間における筒内吸気量のバラツキが抑制される。これにより前記空燃比のバラツキが小さくなってトルク変動が抑えられ、内燃機関１０の運転状態の安定化が図られる。

また目標作用角Ｔｖｌが作用角下限値ＶＬｇｄに変更される場合には、これに併せて目標吸気バルブタイミングＴｖｔｉが補正されて、図９（ｂ）に示すように、吸気バルブタイミングＶＴｉが遅角される。なお図９（ｂ）において、実線は上記履歴が記憶されているときにおける吸気バルブタイミングＶＴｉの設定態様の一例を示し、一点鎖線は上記履歴が記憶されていないときにおける同吸気バルブタイミングＶＴｉの設定態様の一例を示している。このように吸気バルブタイミングＶＴｉを補正することにより、吸気バルブ３０の開弁時期が遅角側の時期に設定されて、作用角下限値ＶＬｇｄによる目標作用角Ｔｖｌの変更に伴うバルブオーバラップ期間の拡大が抑制される。したがって、内燃機関１０の排気通路２８から燃焼室２０へと再循環される排気の量（ＥＧＲ量）の増加が抑制されて、機関運転状態の不安定化が抑制される。

以上説明したように、本実施の形態によれば、以下に記載する効果が得られるようになる。
（１）吸気バルブ３０の作用角のバラツキ度合いが所定レベル以上になったときにその旨の履歴を記憶し、同履歴が記憶されているときには、同履歴が記憶されていないときと比較して、大作用角側の値を作用角下限値ＶＬｇｄとして設定するようにした。そのため、吸気バルブ３０の作用角のバラツキ度合いが大きくなったときに、作用角ＶＬｉの小さい角度への変更を制限してスロットル下流圧力ＰＭが過度に上昇することを抑制することができる。したがって前記圧力差を小さくすることができ、気筒♯１〜♯４間における筒内吸気量のバラツキを抑制することができる。

（２）前記履歴が記憶されているときの作用角下限値ＶＬｇｄを機関回転速度ＮＥに基づき設定するようにした。そのため、機関回転速度ＮＥに応じて変化するスロットル下流圧力ＰＭが不要に高くなることを適正に抑制することができる。

（３）前記履歴が記憶されているときの作用角下限値ＶＬｇｄとして、機関回転速度ＮＥが高いほど大作用角側の値を設定するようにした。そのため、機関回転速度ＮＥが高いほど気筒♯１〜♯４間における筒内吸気量のバラツキが大きくなり易いといった傾向に合わせて作用角下限値ＶＬｇｄを設定することができ、スロットル下流圧力ＰＭが不要に高くなることをより適正に抑制することができる。

（４）目標作用角Ｔｖｌが作用角下限値ＶＬｇｄに変更される場合に、これに併せて目標吸気バルブタイミングＴｖｔｉを遅角補正するようにしたために、目標作用角Ｔｖｌの変更に伴うＥＧＲ量の増加を抑制することができ、機関運転状態の不安定化を抑制することができる。

（５）吸気バルブタイミング補正量Ｋｖｔｉを、前記ガード処理が実行される以前の目標作用角Ｔｖｌ、言い換えれば、前記履歴が記憶されていないと仮定した場合の目標作用角Ｔｖｌと作用角下限値ＶＬｇｄとに基づいて算出するようにした。そのため、吸気バルブタイミングＶＴｉを目標作用角Ｔｖｌの制限度合いに応じて設定することができ、バルブオーバラップ期間の不要な拡大を的確に抑制することができる。

（第２の実施の形態）
以下、本発明を具体化した第２の実施の形態について説明する。
本実施の形態と第１の実施の形態とは、吸気量制御にかかる処理の処理態様が異なる。

以下、本実施の形態の吸気量制御にかかる処理について、第１の実施の形態との相違点を中心に図１０を参照しつつ説明する。
なお図１０は、本実施の形態にかかる吸気量制御の制御構造のうち各制御目標値の算出処理にかかる部分の制御構造を概念的に示したフローチャートであり、各制御目標値の実際の算出は前述したモデル式に基づく演算により行われる。

この処理では先ず、第１の実施の形態と同様に、要求筒内吸気量Ｔｋｌ、目標作用角Ｔｖｌ、目標吸気バルブタイミングＴｖｔｉ、目標排気バルブタイミングＴｖｔｅ、目標圧力Ｔｐｍがそれぞれ算出される（図５のステップＳ１００，Ｓ１０２参照）。

その後、図１０に示すように、吸気バルブ３０の作用角のバラツキ度合いが所定レベル以上になった履歴が記憶されているか否かが判断される（ステップＳ２００，Ｓ２０２）。なお本実施の形態では、上記履歴が一つのみ記憶されているか、あるいは同履歴が二つ記憶されているかが併せて判断される。そうした判断は、本処理とは別の所定周期毎に実行されるフラグ操作処理によって操作される二つのフラグＦ１，Ｆ２の操作態様に基づいて行われる。

本実施の形態にかかるフラグ操作処理は次のように実行される。このフラグ操作処理にあっても、第１の実施の形態にかかるフラグ操作処理と同様に、機関回転速度ＮＥの単位時間当たりの変動量（具体的には、各気筒♯１〜♯４の燃焼行程の所定クランク角範囲における機関回転速度ＮＥの上昇量）が検出され、検出された各変動量の最大値と最小値との差が前記作用角のバラツキ度合いの指標値として用いられる。そして、本実施の形態のフラグ操作処理では、上記差が最初に所定値以上になったときにフラグＦ１が「１」に操作され、同操作に伴って上記差が一旦小さくなった後において同差が再度所定値以上になったときにフラグＦ２が「１」に操作される。なお各フラグＦ１，Ｆ２の初期値は共に「０」である。

このように操作されるフラグＦ１，Ｆ２が共に「０」である場合には上記作用角のバラツキ度合いが所定レベル以上になった履歴が記憶されていないと判断される。また、フラグＦ１が「１」であってフラグＦ２が「０」である場合には上記履歴が一つのみ記憶されていると判断され、フラグＦ１，Ｆ２が共に「１」である場合には上記履歴が二つ記憶されていると判断される。

そして、上記履歴が一つのみ記憶されている場合には（ステップＳ２００：ＹＥＳ且つステップＳ２０２：ＮＯ）、本処理が以下のように実行される。
すなわち先ず、機関回転速度ＮＥに基づいて作用角下限値ＶＬｇｄが算出される（ステップＳ２０４）。図１１の実線Ｌ１に、上記履歴が一つのみ記憶されているときに設定される作用角下限値ＶＬｇｄと機関回転速度ＮＥとの関係を示す。なお同図１１の一点鎖線は、上記履歴が記憶されていないときの上記関係を示している。同図１１に示すように、上記履歴が一つのみ記憶されているときには作用角下限値ＶＬｇｄとして、同履歴が記憶されていないときよりも大作用角側の角度であって機関回転速度ＮＥが高いときほど大作用角側の角度が算出される。

また、そのように算出された作用角下限値ＶＬｇｄおよび目標作用角Ｔｖｌに基づいて、前記圧力補正量Ｋｐｍと前記吸気バルブタイミング補正量Ｋｖｔｉとがそれぞれ算出される（図１０のステップＳ２０６）。具体的には、目標作用角Ｔｖｌが作用角下限値ＶＬｇｄ以上であるときには（Ｔｖｌ≧ＶＬｇｄ）、それら圧力補正量Ｋｐｍおよび吸気バルブタイミング補正量Ｋｖｔｉとして「０」がそれぞれ算出される。また目標作用角Ｔｖｌが作用角下限値ＶＬｇｄよりも小さいときには（Ｔｖｌ＜ＶＬｇｄ）、それら圧力補正量Ｋｐｍおよび吸気バルブタイミング補正量Ｋｖｔｉとして、目標作用角Ｔｖｌと作用角下限値ＶＬｇｄとの差（＝ＶＬｇｄ−Ｔｖｌ）が大きいほど大きい正の数がそれぞれ算出される。

更に、圧力補正量Ｋｐｍを加算することによって（Ｔｐｍ←Ｔｐｍ＋Ｋｐｍ）目標圧力Ｔｐｍが補正・更新され、吸気バルブタイミング補正量Ｋｖｔｉを加算することによって（Ｔｖｔｉ←Ｔｖｔｉ＋Ｋｖｔｉ）目標吸気バルブタイミングＴｖｔｉが補正・更新される（ステップＳ２０８）。

一方、上記履歴が二つ記憶されている場合には（ステップＳ２００：ＹＥＳ且つステップＳ２０２：ＹＥＳ）、本処理が以下のように実行される。
先ず、機関回転速度ＮＥに基づいて作用角下限値ＶＬｇｄが算出される（ステップＳ２１０）。図１１の実線Ｌ２に、上記履歴が二つ記憶されているときに設定される作用角下限値ＶＬｇｄと機関回転速度ＮＥとの関係を示す。同図１１に示すように、上記履歴が二つ記憶されているときには作用角下限値ＶＬｇｄとして、同履歴が一つのみ記憶されているとき（同図の実線Ｌ１参照）よりも更に大作用角側の角度であって機関回転速度ＮＥが高いときほど大作用角側の角度が算出される。

また、そのように算出された作用角下限値ＶＬｇｄおよび目標作用角Ｔｖｌに基づいて、圧力補正量Ｋｐｍと吸気バルブタイミング補正量Ｋｖｔｉとがそれぞれ算出される（図１０のステップＳ２１２）。具体的には、目標作用角Ｔｖｌが作用角下限値ＶＬｇｄ以上であるときには（Ｔｖｌ≧ＶＬｇｄ）、それら圧力補正量Ｋｐｍおよび吸気バルブタイミング補正量Ｋｖｔｉとして「０」が算出される。また目標作用角Ｔｖｌが作用角下限値ＶＬｇｄよりも小さいときには（Ｔｖｌ＜ＶＬｇｄ）、それら圧力補正量Ｋｐｍおよび吸気バルブタイミング補正量Ｋｖｔｉとして、目標作用角Ｔｖｌと作用角下限値ＶＬｇｄとの差（＝ＶＬｇｄ−Ｔｖｌ）が大きいほど大きい正の数が算出される。

これに併せて、作用角下限値ＶＬｇｄおよび目標作用角Ｔｖｌに基づいて、目標排気バルブタイミングＴｖｔｅについての進角補正量（排気バルブタイミング補正量Ｋｖｔｅ）が算出される。

この吸気バルブタイミング補正量Ｋｖｔｉは、作用角下限値ＶＬｇｄによる目標作用角Ｔｖｌの制限に起因してバルブオーバラップ期間が不要に拡大することを回避するための補正量であり、具体的には作用角下限値ＶＬｇｄと目標作用角Ｔｖｌとの関係に応じて以下のように算出される。

すなわち、目標作用角Ｔｖｌが作用角下限値ＶＬｇｄ以上であるときには（Ｔｖｌ≧ＶＬｇｄ）、目標作用角Ｔｖｌが作用角下限値ＶＬｇｄによって制限されないため、排気バルブタイミング補正量Ｋｖｔｅとして「０」が算出される。

一方、目標作用角Ｔｖｌが作用角下限値ＶＬｇｄよりも小さいときには（Ｔｖｌ＜ＶＬｇｄ）、目標作用角Ｔｖｌが作用角下限値ＶＬｇｄによって制限されるために、それらの差（＝ＶＬｇｄ−Ｔｖｌ）が大きいほど大きい正の数が排気バルブタイミング補正量Ｋｖｔｅとして算出される。

このように本実施の形態では排気バルブタイミング補正量Ｋｖｔｅが、作用角下限値ＶＬｇｄによるガード処理が実行される以前の目標作用角Ｔｖｌ、言い換えれば、上記履歴が記憶されていないと仮定した場合の目標作用角Ｔｖｌと作用角下限値ＶＬｇｄとの関係に基づいて、目標作用角Ｔｖｌの制限度合いに応じたかたちで算出される。

その後、圧力補正量Ｋｐｍを加算することによって（Ｔｐｍ←Ｔｐｍ＋Ｋｐｍ）目標圧力Ｔｐｍが補正・更新され、吸気バルブタイミング補正量Ｋｖｔｉを加算することによって（Ｔｖｔｉ←Ｔｖｔｉ＋Ｋｖｔｉ）目標吸気バルブタイミングＴｖｔｉが補正・更新される（ステップＳ２１４）。加えて、排気バルブタイミング補正量Ｋｖｔｅを減算することによって（Ｔｖｔｅ←Ｔｖｔｅ−Ｋｖｔｅ）目標排気バルブタイミングＴｖｔｅが補正・更新される。

なお本実施の形態では以下の各関係について、上記履歴が一つのみ記憶されている場合および同履歴が二つ記憶されている場合においてそれぞれ上述した要件を満たすようになる関係が実験やシミュレーションを通じて各別に求められ、前記モデル式に組み込まれている。
・機関回転速度ＮＥと作用角下限値ＶＬｇｄとの関係。
・目標作用角Ｔｖｌ、要求筒内吸気量Ｔｋｌおよび圧力補正量Ｋｐｍの関係。
・目標作用角Ｔｖｌ、要求筒内吸気量Ｔｋｌおよび吸気バルブタイミング補正量Ｋｖｔｉの関係。

また、目標作用角Ｔｖｌ、要求筒内吸気量Ｔｋｌおよび排気バルブタイミング補正量Ｋｖｔｅの関係についても、上記履歴が二つ記憶されている場合において上述した要件を満たすようになる関係が実験やシミュレーションを通じて各別に求められ、前記モデル式に組み込まれている。

他方、上記履歴が記憶されていない場合には（ステップＳ２００：ＮＯ）、作用角下限値ＶＬｇｄを算出する処理や、目標圧力Ｔｐｍを補正する処理、目標吸気バルブタイミングＴｖｔｉを遅角補正する処理、目標排気バルブタイミングＴｖｔｅを進角補正する処理はいずれも実行されない。

その後、第１の実施の形態と同様に、作用角下限値ＶＬｇｄによる目標作用角Ｔｖｌのガード処理が実行されるとともに、機関回転速度ＮＥ、要求筒内吸気量Ｔｋｌ、および目標圧力Ｔｐｍに基づいて目標スロットル開度Ｔｔａが算出されて（図５のステップＳ１１２〜Ｓ１１６参照）、各制御目標値を算出する処理は一旦終了される。

以下、上述したように各制御目標値を算出することによる作用について図１２を参照しつつ説明する。
先ず、機関回転速度ＮＥの変動量の差が初めて所定値以上になってその旨の履歴が記憶されると（フラグＦ１←「１」）、その後において作用角下限値ＶＬｇｄが大作用角側の値に変更される。そして、目標作用角Ｔｖｌが作用角下限値ＶＬｇｄよりも小さい場合、言い換えれば、スロットル下流圧力ＰＭが高くなるために前記空燃比のバラツキが大きくなるおそれがある場合には、図１２（ａ）に実線Ｌ３で示すように目標作用角Ｔｖｌが作用角下限値ＶＬｇｄに変更されて、吸気バルブ３０の作用角ＶＬｉの小さい角度への変更が制限される。なお図１２（ａ）の一点鎖線は、上記履歴が記憶されていない場合における上記作用角ＶＬｉの設定態様の一例を示している。

これにより、機関回転速度ＮＥの変動量の差が所定値以上になる以前と比べてスロットル下流圧力ＰＭの上昇が抑えられ、吸気バルブ３０の上流側と下流側との圧力差が小さくなって筒内吸気量のバラツキが抑制される。そのため前記空燃比のバラツキが小さくなってトルク変動が抑えられ、内燃機関１０の運転状態の安定化が図られる。

また、これに併せて目標吸気バルブタイミングＴｖｔｉが補正されて、吸気バルブタイミングＶＴｉが遅角される。これにより、吸気バルブ３０の開弁時期が遅角側の時期に設定されて、作用角下限値ＶＬｇｄによる目標作用角Ｔｖｌの制限に伴うバルブオーバラップ期間の拡大が抑制される。したがって、内燃機関１０の排気通路２８から燃焼室２０へと再循環される排気の量（ＥＧＲ量）の増加が抑制されて、機関運転状態の不安定化が抑制される。

更に、本実施の形態では、そのように内燃機関１０の運転状態の安定化が図られた後において再度機関回転速度ＮＥの変動量の差が所定値以上になり、その旨の履歴が記憶されると（フラグＦ２←「１」）、その後において作用角下限値ＶＬｇｄが更に大作用角側の値に変更される。そして、目標作用角Ｔｖｌが作用角下限値ＶＬｇｄよりも小さい場合には、図１２（ａ）に実線Ｌ４で示すように、目標作用角Ｔｖｌが作用角下限値ＶＬｇｄに変更される。すなわち、この場合には上記作用角ＶＬｉの小角度側への変更制限が強化される。

そのため、このとき吸気バルブ３０の作用角のバラツキ度合いが大きくなっているとはいえ、作用角下限値ＶＬｇｄの再度の変更を通じてスロットル下流圧力ＰＭの上昇がより大きく抑えられ、上記圧力差が十分に小さくなって筒内吸気量のバラツキが抑制される。したがって、この場合にも内燃機関１０の運転状態の安定化が適正に図られる。

また、そのように作用角下限値ＶＬｇｄが再度変更される際には、これに併せて図１２（ｂ）に示すように、目標吸気バルブタイミングＴｖｔｉの補正を通じて吸気バルブタイミングＶＴｉが遅角されるとともに、目標排気バルブタイミングＴｖｔｅの補正を通じて排気バルブタイミングＶＴｅが進角される。なお図１２（ｂ）は吸気バルブタイミングＶＴｉおよび排気バルブタイミングＶＴｅの設定態様の一例を示しており、その実線は補正後における同設定態様を示し、一点鎖線は補正前における同設定態様を示している。

このように補正することにより、吸気バルブ３０の開弁時期が遅角側の時期に設定されるとともに排気バルブ３２の閉弁時期が進角側の時期に設定されて、作用角下限値ＶＬｇｄによる目標作用角Ｔｖｌの変更に伴うバルブオーバラップ期間の拡大が抑制される。

ここで前述したように、気筒♯１〜♯４間における吸気量のバラツキを確実に抑えるためには、作用角下限値ＶＬｇｄを十分に大きい角度に設定して、スロットル下流圧力ＰＭを低く抑えるようにすればよい。ただし、これも前述したように、協働制御の実行される装置にあって内燃機関の燃費性能の向上を図るためには、吸気バルブの作用角を極力小さく設定することが望ましい。

本実施の形態では、機関回転速度ＮＥの変動量の差が大きくなったときに作用角下限値ＶＬｇｄを大きい角度に変更してその後における同差を一旦抑え、同差が再度大きくなったときに作用角下限値ＶＬｇｄを更に大きい角度に変更するといったように、作用角下限値ＶＬｇｄが二段階に分けて変更される。そのため、吸気バルブ３０の作用角のバラツキ度合いの増大に合わせて上記作用角下限値ＶＬｇｄを変更することができ、前記筒内吸気量のバラツキ抑制および内燃機関１０の安定運転を図りつつ、内燃機関１０の燃費性能の低下を抑制することができる。

特に、作用角下限値ＶＬｇｄが再度変更される場合には、作用角下限値ＶＬｇｄによって目標作用角Ｔｖｌが制限される際にその制限度合いが大きくなるために、バルブオーバラップ期間の拡大量が大きくなるおそれがある。この点、本実施の形態では、吸気バルブタイミングＶＴｉを遅角補正することに加えて、排気バルブタイミングＶＴｅを進角補正するようにしたために、高い自由度をもって的確にバルブオーバラップ期間の拡大を抑制することができ、機関運転状態の不安定化を的確に抑制することができる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、先の（１）〜（５）に記載した効果に加えて、以下の（６）〜（８）に記載する効果が得られるようになる。
（６）機関回転速度ＮＥの単位時間当たりの変動量の気筒♯１〜♯４間における差が所定値以上になった履歴が二つ記憶されているときには、同履歴が一つのみ記憶されているときより大作用角側の値を作用角下限値ＶＬｇｄとして設定するようにした。そのため、前記筒内吸気量のバラツキ抑制および内燃機関１０の安定運転を図りつつ、内燃機関１０の燃費性能の低下を抑制することができる。

（７）目標作用角Ｔｖｌが作用角下限値ＶＬｇｄに変更される場合に、これに併せて目標排気バルブタイミングＴｖｔｅを進角補正するようにしたために、目標作用角Ｔｖｌの変更に伴うＥＧＲ量の増加を抑制することができ、機関運転状態の不安定化を抑制することができる。

（８）排気バルブタイミング補正量Ｋｖｔｅを、前記ガード処理が実行される以前の目標作用角Ｔｖｌ、言い換えれば、前記履歴が記憶されていないと仮定した場合の目標作用角Ｔｖｌと作用角下限値ＶＬｇｄとに基づいて算出するようにした。そのため、排気バルブタイミングＶＴｅを目標作用角Ｔｖｌの制限度合いに応じて設定することができ、バルブオーバラップ期間の不要な拡大を的確に抑制することができる。

（第３の実施の形態）
以下、本発明を具体化した第３の実施の形態について説明する。
本実施の形態と第１および第２の実施の形態とは、吸気量制御にかかる処理の処理態様が異なる。

具体的には、第１および第２の実施の形態では、前記吸気バルブ３０の作用角のバラツキ度合いが所定レベル以上になった履歴が記憶されているときに、同履歴が記憶されていないときと比較して、前記作用角制御における最小作用角が大きい角度に設定される。これに対し、本実施の形態では、上記履歴が記憶されているときに、同履歴が記憶されていないときと比較して、前記スロットル下流圧力ＰＭの最高圧力を低い圧力に設定するようにしている。

以下、上記吸気量制御にかかる処理について図１３を参照しつつ説明する。
なお図１３は、本実施の形態にかかる吸気量制御の制御構造のうち各制御目標値の算出処理にかかる部分の制御構造を概念的に示したフローチャートであり、各制御目標値の実際の算出は前述したモデル式に基づく演算により行われる。

図１３に示すように、この処理では先ず、アクセル踏み込み量ＡＣＣおよび機関回転速度ＮＥに基づいて前記要求筒内吸気量Ｔｋｌが算出される（ステップＳ１００）。また、その要求筒内吸気量Ｔｋｌおよび機関回転速度ＮＥに基づいて、目標作用角Ｔｖｌ、目標吸気バルブタイミングＴｖｔｉ、目標排気バルブタイミングＴｖｔｅ、目標圧力Ｔｐｍがそれぞれ算出される（ステップＳ１０２）。

その後、吸気バルブ３０の作用角のバラツキが所定レベル以上になった履歴があるか否かが判断される（ステップＳ１０４）。ここでは前記フラグＦ１が「１」に操作されていることをもって、上記履歴があると判断される。

そして、上記履歴がある場合には（ステップＳ１０４：ＹＥＳ）、要求筒内吸気量Ｔｋｌおよび機関回転速度ＮＥに基づいて圧力上限値ＰＭｇｄが算出される（ステップＳ３００）。

この圧力上限値ＰＭｇｄは上記目標圧力Ｔｐｍについての高圧力側の制御限界値であり、吸気量制御にあっては圧力上限値ＰＭｇｄを上回らないように目標圧力Ｔｐｍが設定される。本実施の形態では、上記履歴が記憶されているときに上記圧力上限値ＰＭｇｄを設定して目標圧力Ｔｐｍの上昇を制限することによって、上記最高圧力を、同履歴が記憶されていないときより低い圧力に設定するようにしている。

圧力上限値ＰＭｇｄは、具体的には、上記履歴が記憶されていないと仮定した場合に取り得るスロットル下流圧力ＰＭの最高圧力と上記圧力上限値ＰＭｇｄとの差が機関回転速度ＮＥの高いときほど大きくなるように算出される。なお、要求筒内吸気量Ｔｋｌが多いときほどスロットル下流圧力ＰＭが高いために、上記圧力上限値ＰＭｇｄとしては、そうした要求筒内吸気量Ｔｋｌに応じた値が算出される。

このように圧力上限値ＰＭｇｄを算出するようにしたのは以下の理由による。
前述したように、スロットル下流圧力ＰＭは機関回転速度ＮＥに応じて変化する圧力であり、また機関回転速度ＮＥが高いときほど吸気バルブ３０の上流側と下流側との圧力差が大きくなり易く、吸気バルブ３０の作用角にバラツキが生じた場合における気筒♯１〜♯４間における筒内吸気量のバラツキが大きくなり易い。

また、これも前述したように、機関回転速度ＮＥが一定の条件下で要求筒内吸気量Ｔｋｌを増加させた場合には、気筒♯１〜♯４間における筒内吸気量のバラツキ量が大きくなるとはいえ、筒内吸気量のバラツキ率は殆ど大きくならず、気筒♯１〜♯４間における混合気の空燃比のバラツキも殆ど増大しない。

これに対し、要求筒内吸気量Ｔｋｌが一定の条件下で機関回転速度ＮＥを高くした場合には、気筒♯１〜♯４間における筒内吸気量のバラツキ量が大きくなってそのバラツキ率も大きくなり、気筒♯１〜♯４間における混合気の空燃比のバラツキが増大するようになる。しかも、そうした空燃比のバラツキは機関回転速度ＮＥが高くなるほど大きくなる。

こうした空燃比のバラツキを抑えるためには、圧力上限値ＰＭｇｄを十分に低い圧力に設定して、スロットル下流圧力ＰＭの上昇を抑えるようにすればよい。しかしながら、内燃機関１０の燃費性能の向上を図るためには、吸気バルブ３０の作用角ＶＬｉを極力小さく設定してスロットル下流圧力ＰＭを高くすることが望ましい。

こうした実情をふまえ、本実施の形態では上記圧力上限値ＰＭｇｄとして、機関回転速度ＮＥが低く上記空燃比のバラツキが小さい領域では目標圧力Ｔｐｍに対する制限度合いの比較的小さい値が設定され、機関回転速度ＮＥが高く空燃比のバラツキが大きい領域では目標圧力Ｔｐｍに対する制限度合いが大きい値が設定される。これにより、内燃機関１０の安定運転と燃費性能向上との両立が図られる。

なお本実施の形態では、吸気バルブ３０の作用角のバラツキ度合いが所定レベル以上になった履歴がある場合において上述した要件を満たす圧力上限値ＰＭｇｄ、機関回転速度ＮＥ、および要求筒内吸気量Ｔｋｌの関係が実験やシミュレーションを通じて求められ、前記モデル式に組み込まれている。

そのように圧力上限値ＰＭｇｄを算出した後（ステップＳ３００）、同圧力上限値ＰＭｇｄおよび目標圧力Ｔｐｍに基づいて、目標作用角Ｔｖｌについての補正量（作用角補正量Ｋｖｌ）と、目標吸気バルブタイミングＴｖｔｉについての遅角補正量（吸気バルブタイミング補正量Ｋｖｔｉ）とがそれぞれ算出される（ステップＳ３０２）。

上記作用角補正量Ｋｖｌは、圧力上限値ＰＭｇｄによって目標圧力Ｔｐｍが制限された場合にその制限を実現可能な作用角ＶＬｉの増大分を目標作用角Ｔｖｌに反映させる補正量である。また上記吸気バルブタイミング補正量Ｋｖｔｉは、圧力上限値ＰＭｇｄによる目標圧力Ｔｐｍの制限に起因してバルブオーバラップ期間が不要に拡大することを回避するための補正量である。

それら作用角補正量Ｋｖｌおよび吸気バルブタイミング補正量Ｋｖｔｉは、具体的には圧力上限値ＰＭｇｄと目標圧力Ｔｐｍとの関係に応じて以下のように算出される。
すなわち、目標圧力Ｔｐｍが圧力上限値ＰＭｇｄ以下であるときには（Ｔｐｍ≦ＰＭｇｄ）、目標圧力Ｔｐｍが圧力上限値ＰＭｇｄによって制限されないため、作用角補正量Ｋｖｌおよび吸気バルブタイミング補正量Ｋｖｔｉとしてそれぞれ「０」が算出される。

一方、目標圧力Ｔｐｍが圧力上限値ＰＭｇｄよりも大きいときには（Ｔｐｍ＞ＰＭｇｄ）、目標圧力Ｔｐｍが圧力上限値ＰＭｇｄによって制限されるために、それらの差（Ｔｐｍ−ＰＭｇｄ）が大きいほど大きい正の数が作用角補正量Ｋｖｌおよび吸気バルブタイミング補正量Ｋｖｔｉとしてそれぞれ算出される。

このように本実施の形態では、作用角補正量Ｋｖｌおよび吸気バルブタイミング補正量Ｋｖｔｉが、圧力上限値ＰＭｇｄによるガード処理が実行される以前の目標圧力Ｔｐｍ、言い換えれば、前記履歴が記憶されていないと仮定した場合の目標圧力Ｔｐｍと圧力上限値ＰＭｇｄとの関係に基づいて、同目標圧力Ｔｐｍの制限度合いに応じたかたちでそれぞれ算出される。

なお本実施の形態では、目標圧力Ｔｐｍ、圧力上限値ＰＭｇｄおよび作用角補正量Ｋｖｌの関係や、目標圧力Ｔｐｍ、圧力上限値ＰＭｇｄおよび吸気バルブタイミング補正量Ｋｖｔｉの関係について、上記履歴が記憶されている場合において上述した要件を満たすようになる関係が実験やシミュレーションを通じて各別に求められ、前記モデル式に組み込まれている。

このように各補正量が算出された後（ステップＳ３０２）、作用角補正量Ｋｖｌを加算することによって（Ｔｖｌ←Ｔｖｌ＋Ｋｖｌ）目標作用角Ｔｖｌが補正・更新され、吸気バルブタイミング補正量Ｋｖｔｉを加算することによって（Ｔｖｔｉ←Ｔｖｔｉ＋Ｋｖｔｉ）目標吸気バルブタイミングＴｖｔｉが補正・更新される（ステップＳ３０４）。

その後、圧力上限値ＰＭｇｄによる目標圧力Ｔｐｍのガード処理が実行される。ここでは、目標圧力Ｔｐｍが圧力上限値ＰＭｇｄよりも大きいときには（ステップＳ３０６：ＹＥＳ）目標圧力Ｔｐｍとして圧力上限値ＰＭｇｄが設定され（ステップＳ３０８）、目標圧力Ｔｐｍが圧力上限値ＰＭｇｄ以下であるときには（ステップＳ３０６：ＮＯ）目標圧力Ｔｐｍが変更されない。

なお前記履歴が記憶されていない場合には（ステップＳ１０４：ＮＯ）、圧力上限値ＰＭｇｄを算出する処理（ステップＳ３００）、目標作用角Ｔｖｌを補正する処理および目標吸気バルブタイミングＴｖｔｉを遅角補正する処理（ステップＳ３０２，Ｓ３０４）、目標圧力Ｔｐｍのガード処理（ステップＳ３０６，Ｓ３０８）がいずれも実行されない。

以下、上述したように各制御目標値を算出することによる作用について説明する。
吸気バルブ３０の作用角のバラツキ度合いが所定レベル以上になると、その後において圧力上限値ＰＭｇｄが低圧側の値に変更される。そして、目標圧力Ｔｐｍが圧力上限値ＰＭｇｄよりも高い場合、言い換えれば、スロットル下流圧力ＰＭが高くなるために前記空燃比のバラツキが大きくなるおそれがある場合には、目標圧力Ｔｐｍが圧力上限値ＰＭｇｄに変更される。そして、これに伴って吸気バルブ３０の作用角ＶＬｉが大きい角度に変更されるとともにスロットル開度ＴＡが小さい開度に変更される。

そのため、吸気バルブ３０の作用角のバラツキ度合いが所定レベル以上になる以前と比べてスロットル下流圧力ＰＭの上昇が抑えられ、吸気バルブ３０の上流側と下流側との圧力差が小さくなって筒内吸気量のバラツキが抑制される。これにより前記空燃比のバラツキが小さくなってトルク変動が抑えられ、内燃機関１０の運転状態の安定化が図られる。

また目標圧力Ｔｐｍが圧力上限値ＰＭｇｄに変更される場合には、これに併せて目標吸気バルブタイミングＴｖｔｉが補正されて、吸気バルブタイミングＶＴｉが遅角される。そのため、このとき圧力上限値ＰＭｇｄによる目標圧力Ｔｐｍの変更に伴って吸気バルブ３０の作用角ＶＬｉが大きい角度に変更されるとはいえ、吸気バルブ３０の開弁時期が遅角側の時期に設定されて、バルブオーバラップ期間の拡大が抑制される。したがって、内燃機関１０の排気通路２８から燃焼室２０へと再循環される排気の量（ＥＧＲ量）の増加が抑制されて、機関運転状態の不安定化が抑制される。

以上説明したように、本実施の形態によれば、以下に記載する効果が得られるようになる。
（１）吸気バルブ３０の作用角のバラツキ度合いが所定レベル以上になったときにその旨の履歴を記憶し、同履歴が記憶されているときには、圧力上限値ＰＭｇｄを設定するようにした。そのため、吸気バルブ３０の作用角のバラツキ度合いが大きくなったときに、スロットル下流圧力ＰＭが過度に上昇することを抑制することができる。したがって前記圧力差を小さくすることができ、気筒♯１〜♯４間における筒内吸気量のバラツキを抑制することができる。

（２）圧力上限値ＰＭｇｄを機関回転速度ＮＥに基づき設定するようにした。そのため、機関回転速度ＮＥに応じて変化するスロットル下流圧力ＰＭが不要に高くなることを適正に抑制することができる。

（３）圧力上限値ＰＭｇｄを、上記履歴が記憶されていないと仮定したときに取り得るスロットル下流圧力ＰＭの最高圧力と同圧力上限値ＰＭｇｄとの差が機関回転速度ＮＥの高いときほど大きくなるように算出した。そのため、機関回転速度ＮＥが高いほど気筒♯１〜♯４間における筒内吸気量のバラツキが大きくなり易いといった傾向に合わせて圧力上限値ＰＭｇｄを設定することができ、スロットル下流圧力ＰＭが不要に高くなることをより適正に抑制することができる。

（４）目標圧力Ｔｐｍが圧力上限値ＰＭｇｄに変更される場合に、これに併せて目標吸気バルブタイミングＴｖｔｉを遅角補正するようにしたために、目標圧力Ｔｐｍの変更に伴うＥＧＲ量の増加を抑制することができ、機関運転状態の不安定化を抑制することができる。

（５）吸気バルブタイミング補正量Ｋｖｔｉを、前記ガード処理が実行される以前の目標圧力Ｔｐｍ、言い換えれば、前記履歴が記憶されていないと仮定した場合の目標圧力Ｔｐｍと圧力上限値ＰＭｇｄとに基づいて算出するようにした。そのため、吸気バルブタイミングＶＴｉを目標圧力Ｔｐｍの制限度合いに応じて設定することができ、バルブオーバラップ期間の不要な拡大を的確に抑制することができる。

（その他の実施の形態）
なお、上記各実施の形態は、以下のように変更して実施してもよい。
・第１の実施の形態において、前記履歴が記憶されているときに目標吸気バルブタイミングＴｖｔｉを遅角補正することに併せて、あるいは代えて、目標排気バルブタイミングＴｖｔｅを進角補正するようにしてもよい。

・第２の実施の形態において、前記履歴が二つ記憶されているときに、目標排気バルブタイミングＴｖｔｅを所定の時期に設定するようにしてもよい。この所定の時期としては、例えば排気バルブ３２の閉弁時期が圧縮上死点になる時期や、排気バルブタイミングＶＴｅが最も進角側の時期となる時期を設定することができる。そうした構成によっても、目標作用角Ｔｖｌの制限に伴うバルブオーバラップ期間の拡大を抑制することができる。

・第１および第２の実施の形態において、内燃機関１０の低回転領域（機関回転速度ＮＥ＜所定速度ＮＥａ）において、作用角下限値ＶＬｇｄを算出せず、前記路歴が記憶されていないときと同一の値を作用角下限値ＶＬｇｄとしてもよい。ここで通常、内燃機関の低回転領域ではスロットル下流圧力が低いために吸気バルブの上流側と下流側との圧力差が小さい。そのため内燃機関によっては、そうした低回転領域において気筒間における吸気量のバラツキが生じ難い場合があるばかりか、第１或いは第２の実施の形態のように作用角下限値ＶＬｇｄを変更したとしても、その変更によって得られる効果がごく小さい、あるいは得られない場合がある。上記構成によれば、そうした内燃機関の低回転領域において作用角下限値ＶＬｇｄを算出する構成を省略することができる。

・第１および第２の実施の形態において、内燃機関１０の高回転領域（機関回転速度ＮＥ＞所定速度ＮＥｂ）において、作用角下限値ＶＬｇｄを算出せず、前記路歴が記憶されていないときと同一の値を作用角下限値ＶＬｇｄとしてもよい。ここで内燃機関によっては、その高回転領域において、多少のドライバビリティの低下を許容してでも、大きな機関トルクを得たいといった要求のある場合がある。上記構成によれば、そうした内燃機関の高回転領域において作用角下限値ＶＬｇｄを算出する構成を省略することができる。

・第１および第２の実施の形態において、前記履歴が記憶されているときに作用角下限値ＶＬｇｄを算出することに代えて、作用角下限値ＶＬｇｄとして固定値を設定するようにしてもよい。同構成によっても、上記固定値として十分に大きい角度を設定することにより、気筒♯１〜♯４間における筒内吸気量のバラツキを抑制することができる。

・第１および第２の実施の形態では、前記履歴が記憶されていないときにも作用角下限値ＶＬｇｄが設定されている内燃機関１０にあって、前記履歴が記憶されているときに作用角下限値ＶＬｇｄを変更するようにした。これに代えて、前記履歴が記憶されていないときに作用角下限値ＶＬｇｄが設定されていない内燃機関にあって、前記履歴が記憶されているときに作用角下限値ＶＬｇｄを新たに設定するようにしてもよい。

・第１および第２の実施の形態において、作用角下限値ＶＬｇｄを変更、設定することに代えて、目標作用角Ｔｖｌを増大補正するようにしてもよい。要は、吸気バルブ３０の作用角ＶＬｉについて、その作用角制御における最小作用角を変更することができればよい。

・第３の実施の形態において、機関回転速度ＮＥの変動量の差が初めて大きくなったときに圧力上限値ＰＭｇｄを設定してその後における同差を一旦抑え、同差が再度大きくなったときに圧力上限値ＰＭｇｄを低い圧力に変更するといったように、圧力上限値ＰＭｇｄを二段階に分けて設定するようにしてもよい。同構成によれば、前述した作用角下限値ＶＬｇｄを二段階に分けて変更するようにした構成（第２の実施の形態）による効果に準じた効果を得ることができる。具体的には、吸気バルブ３０の作用角のバラツキ度合いの増大に合わせて上記圧力上限値ＰＭｇｄを変更することができ、前記筒内吸気量のバラツキ抑制および内燃機関１０の安定運転を図りつつ、内燃機関の燃費性能の低下を抑制することができる。

・第３の実施の形態において、内燃機関１０の低回転領域（機関回転速度ＮＥ＜所定速度ＮＥａ）において圧力上限値ＰＭｇｄを設定しないようにしてもよい。ここで通常、内燃機関の低回転領域ではスロットル下流圧力が低いために吸気バルブの上流側と下流側との圧力差が小さい。そのため内燃機関によっては、そうした低回転領域において気筒間における吸気量のバラツキが生じ難い場合があるばかりか、第３の実施の形態のように圧力上限値ＰＭｇｄを設定したとしても、その設定によって得られる効果がごく小さい、あるいは得られない場合がある。上記構成によれば、そうした内燃機関の低回転領域において圧力上限値ＰＭｇｄを設定する構成を省略することができる。

・第３の実施の形態において、内燃機関１０の高回転領域（機関回転速度ＮＥ＞所定速度ＮＥｂ）において圧力上限値ＰＭｇｄを設定しないようにしてもよい。同構成によれば、高回転領域において多少のドライバビリティの低下を許容してでも大きな機関トルクを得たいといった要求のある内燃機関にあって、その高回転領域において圧力上限値ＰＭｇｄを設定する構成を省略することができる。

・第３の実施の形態において、前記履歴が記憶されているときに機関回転速度ＮＥに基づき算出した圧力上限値ＰＭｇｄを設定することに代えて、圧力上限値ＰＭｇｄとして固定値を設定するようにしてもよい。同構成によっても、上記固定値として十分に低い圧力を設定することにより、気筒♯１〜♯４間における筒内吸気量のバラツキを抑制することができる。

・第３の実施の形態では、前記履歴が記憶されていないときに圧力上限値ＰＭｇｄが設定されていない内燃機関１０にあって、前記履歴が記憶されているときに圧力上限値ＰＭｇｄを新たに設定するようにした。これに代えて、前記履歴が記憶されていないときにも圧力上限値ＰＭｇｄが設定されている内燃機関にあって、前記履歴が記憶されているときに圧力上限値ＰＭｇｄを変更するようにしてもよい。

・第３の実施の形態において、圧力上限値ＰＭｇｄを設定することに代えて、目標圧力Ｔｐｍを低減補正するようにしてもよい。要は、目標圧力Ｔｐｍについてその最高圧力を低下させることができればよい。

・第３の実施の形態において、前記履歴が記憶されているときに目標吸気バルブタイミングＴｖｔｉを遅角補正することに併せて、あるいは代えて、目標排気バルブタイミングＴｖｔｅを進角補正するようにしてもよい。

・第１の実施の形態にかかる吸気量制御と第３の実施の形態にかかる吸気量制御とを併せて実行するようにしてもよい。また第２の実施の形態にかかる吸気量制御と第３の実施の形態にかかる吸気量制御とを併せて実行するようにしてもよい。さらに、そうした構成にあっては、機関回転速度ＮＥに応じて各実施の形態に対応する吸気量制御を切り替えつつ実行することも可能である。

・各実施の形態において、前記履歴が記憶されているときに目標吸気バルブタイミングＴｖｔｉを遅角補正する際の補正態様は任意に変更可能である。例えば吸気バルブタイミング補正量Ｋｖｔｉを算出することなく要求筒内吸気量Ｔｋｌおよび機関回転速度ＮＥから目標吸気バルブタイミングＴｖｔｉを直接算出するようにし、その算出態様を、前記履歴が記憶されていないときと同履歴が記憶されているときとで異ならせるようにしてもよい。要は、作用角下限値ＶＬｇｄによって目標作用角Ｔｖｌが制限される際に（第１の実施の形態または第２の実施の形態）、あるいは圧力上限値ＰＭｇｄによって目標圧力Ｔｐｍが制限される際に（第３の実施の形態）、吸気バルブ３０の開弁時期が圧縮上死点に近づくように吸気バルブタイミングＶＴｉを変更するようにすればよい。

・各実施の形態において、ＥＧＲ量の増加に伴う機関運転状態の不安定化が許容範囲内に抑えられるのであれば、目標吸気バルブタイミングＴｖｔｉの遅角補正や、目標排気バルブタイミングＴｖｔｅの進角補正を必ずしも実行しなくてもよい。

・各実施の形態において、気筒♯１〜♯４間における作用角のバラツキ度合いを検出する方法は、任意に変更可能である。具体的には、例えば以下のように機関回転速度ＮＥの単位時間当たりの変動量についての指標値を検出してこれを作用角のバラツキ度合いの判定に用いる方法を採用することができる。
・各気筒♯１〜♯４での燃焼に供される混合気の空燃比を各別に検出してそれら空燃比のバラツキ度合いが所定レベル以上になったことをもって、上記作用角のバラツキ度合いが所定レベル以上になったことを判定する方法。
・気筒♯１〜♯４間におけるトルク差を抑制するべく特定の機関制御量（例えば機関点火時期）に補正が加えられる内燃機関にあってその補正量のバラツキ度合いが所定レベル以上になったことをもって、上記作用角のバラツキ度合いが所定レベル以上になったことを判定する方法。

また、各気筒♯１〜♯４の実際の作用角を各別に検出しこれを作用角のバラツキ度合いの判定に用いる方法を採用することもできる。
・本発明は、二つ或いは三つの気筒を有する内燃機関や、五つ以上の気筒を有する内燃機関にも適用することができる。

本発明の第１の実施の形態が適用される内燃機関の概略構成を示す略図。吸気側バルブタイミング可変機構の作動に基づく吸気バルブのバルブタイミングの変化態様を示すグラフ。作動角可変機構の作動に基づく吸気バルブの作用角の変化態様を示すグラフ。吸気バルブ及び排気バルブの変位態様の一例を示すグラフ。第１の実施の形態にかかる各制御目標値を算出する処理の処理手順を概念的に示したフローチャート。第１の実施の形態での作用角下限値と機関回転速度との関係を示す略図。機関回転速度一定の条件下での要求筒内吸気量および混合気の空燃比の関係と要求筒内吸気量およびスロットル下流圧力の関係とを示すグラフ。要求筒内吸気量一定の条件下での機関回転速度および混合気の空燃比の関係と機関回転速度およびスロットル下流圧力の関係とを示すグラフ。第１の実施の形態における（ａ）吸気バルブの作用角の補正態様の一例および（ｂ）吸気バルブタイミングの補正態様の一例を示すグラフ。本発明の第２の実施の形態にかかる各制御目標値を算出する処理の処理手順を概念的に示したフローチャート。第２の実施の形態での作用角下限値と機関回転速度との関係を示す略図。第２の実施の形態における（ａ）吸気バルブの作用角の補正態様の一例および（ｂ）各バルブタイミングの補正態様の一例を示すグラフ。本発明の第３の実施の形態にかかる各制御目標値を算出する処理の処理手順を概念的に示したフローチャート。

符号の説明

１０…内燃機関、１２…吸気通路、１４…スロットル機構、１６…スロットルバルブ、１８…スロットルモータ、２０…燃焼室、２２…インジェクタ、２４…ピストン、２６…クランクシャフト、２８…排気通路、３０…吸気バルブ、３２…排気バルブ、３４…吸気カムシャフト、３６…排気カムシャフト、３８…開弁時期変更機構としての吸気側バルブタイミング変更機構、４０，４４，４８…アクチュエータ、４２…閉弁時期変更機構としての排気側バルブタイミング変更機構、４６…作用角変更機構、５０…電子制御装置。

Claims

複数の気筒を有する内燃機関に適用されて、それら気筒に対応する吸気バルブの作用角の可変制御とスロットルバルブの開度の可変制御との協働制御を通じて吸気量を調節する空気量制御装置において、
前記複数の気筒に対応する吸気バルブの作用角のバラツキ度合いを検出して、該検出したバラツキ度合いが所定レベル以上になったときにその旨の履歴を記憶し、同履歴が記憶されているときには、該履歴が記憶されていないときと比較して、前記作用角の可変制御における最小作用角として大きい角度を設定する
ことを特徴とする吸気量制御装置。
請求項１に記載の吸気量制御装置において、
前記履歴が記憶されているときの前記最小作用角を機関回転速度に基づき設定する
ことを特徴とする吸気量制御装置。
請求項２に記載の吸気量制御装置において、
前記履歴が記憶されているときの前記最小作用角として機関回転速度が高いほど大きい角度を設定する
ことを特徴とする吸気量制御装置。
請求項１〜３のいずれか一項に記載の吸気量制御装置において、
前記作用角の可変制御についてその小作用角側の制御限界値を定め、前記履歴が記憶されているときには、前記最小作用角として大きい角度を設定するために、前記履歴が記憶されていないときよりも大作用角側の値を前記制御限界値として設定する
ことを特徴とする吸気量制御装置。
請求項１〜４のいずれか一項に記載の吸気量制御装置において、
当該吸気量制御装置は、機関回転速度の単位時間当たりの変動量の気筒間におけるバラツキ度合いを検出して、該検出したバラツキ度合いが所定レベル以上になったときにその旨の履歴を前記履歴として記憶するものであり、同履歴が複数記憶されているときには、該履歴が一つのみ記憶されているときより大きい角度を前記最小作用角として設定する
ことを特徴とする吸気量制御装置。
前記吸気バルブの開弁時期を変更する開弁時期変更機構を備えて同開弁時期の可変制御を実行し、前記履歴が記憶されているときには、該履歴が記憶されていないときと比較して、前記開弁時期を遅角側の時期に設定する
請求項１〜５のいずれか一項に記載の吸気量制御装置。
請求項６に記載の吸気量制御装置において、
前記履歴が記憶されているときの前記開弁時期を、そのときに設定される前記最小作用角と前記履歴が記憶されていないと仮定したときに設定される目標作用角とに基づいて設定する
ことを特徴とする吸気量制御装置。
前記内燃機関の排気バルブの閉弁時期を変更する閉弁時期変更機構を備えて同閉弁時期の可変制御を実行し、前記履歴が記憶されているときには、該履歴が記憶されていないときと比較して、前記閉弁時期を進角側の時期に設定する
請求項１〜７のいずれか一項に記載の吸気量制御装置。
請求項８に記載の吸気量制御装置において、
前記履歴が記憶されているときの閉弁時期を、そのときに設定される前記最小作用角と前記履歴が記憶されていないと仮定したときに設定される目標作用角とに基づいて設定する
ことを特徴とする吸気量制御装置。
複数の気筒を有する内燃機関に適用されて、その吸気通路におけるスロットルバルブよりも下流側の吸気圧力についての目標圧力を設定し、同目標圧力と実際の吸気圧力とが一致するように、前記複数の気筒に対応する吸気バルブの作用角の可変制御と前記スロットルバルブの開度の可変制御との協働制御を実行して吸気量を調節する空気量制御装置において、
前記各気筒に対応する吸気バルブの作用角のバラツキ度合いを検出して、該検出したバラツキ度合いが所定レベル以上になったときにその旨の履歴を記憶し、同履歴が記憶されているときには、該履歴が記憶されていないときと比較して、前記協働制御における前記吸気圧力についての最高圧力として低い圧力を設定する
ことを特徴とする吸気量制御装置。
請求項１０に記載の吸気量制御装置において、
前記履歴が記憶されているときの前記最高圧力を機関回転速度に基づき設定する
ことを特徴とする吸気量制御装置。
請求項１１に記載の吸気量制御装置において、
前記履歴が記憶されているときと同履歴が記憶されていないと仮定したときとの間における前記最高圧力の差が機関回転速度の高いほど大きくなるように、前記履歴が記憶されているときの前記最高圧力を設定する
ことを特徴とする吸気量制御装置。
請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の吸気量制御装置において、
前記履歴が記憶されているときに、前記最高圧力として低い圧力を設定するべく、前記協働制御における前記目標圧力の高圧力側の制御限界値を設定する
ことを特徴とする吸気量制御装置。
請求項１０〜１３のいずれか一項に記載の吸気量制御装置において、
当該吸気量制御装置は、機関回転速度の単位時間当たりの変動量の気筒間におけるバラツキ度合いを検出して、該検出したバラツキ度合いが所定レベル以上になったときにその旨の履歴を前記履歴として記憶するものであり、同履歴が複数記憶されているときには、該履歴が一つのみ記憶されているときより低い圧力を前記最高圧力として設定する
ことを特徴とする吸気量制御装置。
前記吸気バルブの開弁時期を変更する開弁時期変更機構を備えて同開弁時期の可変制御を実行し、前記履歴が記憶されているときには、該履歴が記憶されていないときと比較して、前記開弁時期を遅角側の時期に設定する
請求項１０〜１４のいずれか一項に記載の吸気量制御装置。
請求項１５に記載の吸気量制御装置において、
前記履歴が記憶されているときの開弁時期を、そのときに設定される前記最高圧力と前記履歴が記憶されていないと仮定したときに設定される前記目標圧力とに基づいて設定する
ことを特徴とする吸気量制御装置。
前記内燃機関の排気バルブの閉弁時期を変更する閉弁時期変更機構を備えて同閉弁時期の可変制御を実行し、前記履歴が記憶されているときには、該履歴が記憶されていないときと比較して、前記閉弁時期を進角側の時期に設定する
請求項１０〜１６のいずれか一項に記載の吸気量制御装置。
請求項１７に記載の吸気量制御装置において、
前記履歴が記憶されているときの閉弁時期を、そのときに設定される前記最高圧力と前記履歴が記憶されていないと仮定したときに設定される前記目標圧力とに基づいて設定する
ことを特徴とする吸気量制御装置。