JP2009085075A - 内燃機関の吸入空気量制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】吸気バルブのリフト特性による吸入空気量の制御誤差、及び、吸気絞り弁の開度による吸入空気量の制御誤差を、相互に影響を受けることなく学習できるようにする。
【解決手段】吸気圧が所定値未満であれば、吸気絞り弁を通過する吸入空気の流速が略音速であると判断し、前記吸気圧が前記所定値以上であれば、吸気絞り弁を通過する吸入空気の流速が非音速であると判断する。そして、流速が略音速であるときには、吸気絞り弁の開度から推定される吸入空気量と実際の吸入空気量との偏差に基づいて、開度検出値を補正するための補正値を学習し、流速が非音速であるときには、吸気バルブを通過する吸入空気の流速が略音速になるように、吸気バルブの最大バルブリフト量を学習用のリフト量に切り換え、吸気バルブの開口面積から推定される吸入空気量と実際の吸入空気量との偏差に基づいて、リフト量検出値を補正するための補正値を学習する。
【選択図】図７

Description

本発明は、吸気バルブのリフト特性、及び、前記吸気バルブ上流の吸気通路に介装される吸気絞り弁の開度を制御して、機関の吸入空気量を制御する内燃機関の吸入空気量制御装置に関する。

特許文献１には、エアフローセンサで検出される吸入空気量（質量流量）と、スロットルセンサで検出されるスロットル開度に基づき演算される吸入空気量（体積流量）とから、前記スロットルセンサによる開度検出値を補正するための補正値を学習することで、スロットルセンサのばらつきや経時劣化を補正して、開度検出の精度を確保することが記載されている。
特開平８−０７４６５０号公報

ところで、スロットルバルブと共に、吸気バルブのリフト特性（最大バルブリフト量や作動角の中心位相など）を可変とする可変動弁機構を備えた内燃機関では、前記リフト特性によっても機関の吸入空気量が変化するので、スロットル開度を高精度に制御できたとしても、リフト特性のばらつきによって吸入空気量にばらつきが生じてしまうと共に、スロットル開度と吸入空気量との相関を学習するときに、リフト特性のばらつきの影響を受けると、学習精度が低下してしまうという問題が生じる。

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、吸気バルブのリフト特性による吸入空気量の制御誤差、及び、吸気絞り弁の開度による吸入空気量の制御誤差を、相互に影響を受けることなく学習できるようにして、スロットルバルブと共に、吸気バルブのリフト特性を可変とする可変動弁機構を備えた内燃機関における吸入空気量の制御精度を向上させることを目的とする。

そのため請求項１記載の発明では、吸気絞り弁を通過する吸入空気の流速が略音速となる条件であるときに、前記吸気絞り弁の開度による吸入空気量の制御誤差を学習させ、前記吸気絞り弁を通過する吸入空気の流速が非音速となる条件であるときに、吸気バルブのリフト特性による吸入空気量の制御誤差を学習させるようにした。
上記発明によると、吸気絞り弁を通過する吸入空気の流速が略音速であるか否かによって、吸気絞り弁の開度による吸入空気量の制御誤差を学習させるか、吸気バルブのリフト特性による吸入空気量の制御誤差を学習させるかが切り換えられる。

吸気絞り弁を通過する吸入空気の流速が略音速であるときには、吸入空気量が吸気絞り弁の開度（開口面積）によって制御され、吸気絞り弁の下流側に配置される吸気バルブのリフト特性に影響されないため、吸気絞り弁の開度による吸入空気量の制御誤差を高精度に学習させることができる。
一方、吸気絞り弁を通過する吸入空気の流速が音速でないときには、吸気バルブのリフト特性によって吸入空気量が変化するので、吸気バルブのリフト特性と吸入空気量との相関を学習させることができる。

請求項２記載の発明では、請求項１記載の発明において、吸気バルブのリフト特性を学習用のリフト特性に切り換えて、吸気バルブのリフト特性による吸入空気量の制御誤差を学習させるようにした。
上記発明によると、吸気バルブのリフト特性による吸入空気量の制御誤差を学習させるときに、リフト特性を学習に最適な特性に切り換える。

請求項３記載の発明では、請求項２記載の発明において、前記学習用のリフト特性を、吸気バルブを通過する吸入空気の流速が略音速となるリフト特性とするようにした。
上記発明によると、吸気バルブを通過する吸入空気の流速が略音速であれば、吸気バルブの開口面積によって吸入空気量が決定されることになる。
請求項４記載の発明では、請求項３記載の発明において、吸気バルブのリフト特性を可変とする可変動弁機構が、吸気バルブの最大バルブリフト量を可変とする可変リフト機構を含み、前記最大バルブリフト量を、可変範囲の最小値付近に制御することで、吸気バルブを通過する吸入空気の流速を略音速とするようにした。

上記発明によると、吸気バルブの最大バルブリフト量が可変とされる場合に、最大バルブリフト量を小さくして、吸気バルブを通過する吸入空気の流速が略音速になるようにする。
請求項５記載の発明では、請求項１〜４のいずれか１つに記載の発明において、前記リフト特性に基づきそのときの吸入空気量の基準値を設定し、該基準値と実際の吸入空気量との偏差を算出するようにした。

上記発明によると、吸気バルブのリフト特性に基づきそのときの吸入空気量の基準値を設定し、この基準値と実際の吸入空気量との偏差を、リフト特性に基づく吸入空気量制御の制御誤差として算出する。
請求項６記載の発明では、請求項５記載の発明において、吸気バルブのリフト特性を可変とする可変動弁機構が、吸気バルブの最大バルブリフト量を可変とする可変リフト機構と、吸気バルブの作動角の中心位相を可変とする可変バルブタイミング機構とを含み、吸気バルブの最大バルブリフト量及び中心位相に基づいてそのときの吸入空気量を推定するようにした。

上記発明によると、吸気バルブの最大バルブリフト量及び中心位相がそれぞれに可変制御される場合に、吸入空気量の基準値を、吸気バルブの最大バルブリフト量及び中心位相に基づいて設定する。
請求項７記載の発明では、請求項５又は６記載の発明において、排気バルブの作動角の中心位相を可変とする排気側可変バルブタイミング機構を備え、吸気バルブのリフト特性と共に、排気バルブの作動角の中心位相に基づいてそのときの吸入空気量の基準値を設定するようにした。

上記発明によると、吸気バルブのリフト特性が可変とされると共に、排気バルブの作動角の中心位相が可変とされる場合に、吸入空気量の基準値を、吸気バルブのリフト特性及び排気バルブの作動角の中心位相に基づいて設定し、前記基準値に対する実際値の偏差を制御誤差とする。
請求項８記載の発明では、請求項１〜７のいずれか１つに記載の発明において、吸気バルブのリフト特性を可変とする可変動弁機構が、吸気バルブの最大バルブリフト量を可変とする可変リフト機構と、吸気バルブの作動角の中心位相を可変とする可変バルブタイミング機構とを含み、吸気バルブの最大バルブリフト量による吸入空気量の制御誤差、及び、吸気バルブの作動角の中心位相による吸入空気量の制御誤差をそれぞれ個別に学習するようにした。

上記発明によると、スロットル通過吸入空気の流速が非音速であるときに、吸気バルブの最大バルブリフト量による吸入空気量の制御誤差、及び、吸気バルブの作動角の中心位相による吸入空気量の制御誤差をそれぞれ個別に学習する。
請求項９記載の発明では、請求項８記載の発明において、吸気バルブの最大バルブリフト量による吸入空気量の制御誤差を学習してから、吸気バルブの作動角の中心位相による吸入空気量の制御誤差を学習するようにした。

上記発明によると、スロットル通過吸入空気の流速が非音速であるときに、吸気バルブのリフト特性による吸入空気量の制御誤差を学習するに当たって、まず、吸気バルブの最大バルブリフト量による吸入空気量の制御誤差を学習し、その後、吸気バルブの作動角の中心位相による吸入空気量の制御誤差を学習する。
請求項１０記載の発明では、請求項８又は９記載の発明において、吸気バルブを通過する吸入空気の流速が略音速の条件で、吸気バルブの最大バルブリフト量による吸入空気量の制御誤差を学習し、吸気バルブを通過する吸入空気の流速が非音速の条件で、吸気バルブの作動角の中心位相による吸入空気量の制御誤差を学習するようにした。

上記発明によると、吸気バルブを通過する吸入空気の流速が略音速であるときには、吸入空気量が吸気バルブの開口面積に依存して変化するので、吸気バルブの最大バルブリフト量による吸入空気量の制御誤差を学習させ、吸気バルブを通過する吸入空気の流速が非音速であるときには、吸入空気量が吸気バルブの作動角の中心位相（開閉時期）に依存して変化するので、吸気バルブの作動角の中心位相による吸入空気量の制御誤差を学習させる。

請求項１１記載の発明では、請求項１〜１０のいずれか１つに記載の発明において、吸気絞り弁を通過する吸入空気の流速が略音速となる条件で、吸気絞り弁の開度から設定される吸入空気量の基準値とそのときの実際の吸入空気量との偏差を算出するようにした。
上記発明によると、吸気絞り弁の開度から設定される吸入空気量の基準値と、実際の吸入空気量との偏差は、吸気絞り弁の開度に基づく吸入空気量の制御誤差を示すことになる。

請求項１２記載の発明では、請求項１〜１１のいずれか１つに記載の発明において、吸気絞り弁を通過する吸入空気の流速が略音速となる条件であるか否かを、吸気絞り弁と前記吸気バルブとの間における吸気圧に基づいて判断するようにした。
上記発明によると、吸気絞り弁の上流側は大気圧であるから、吸気絞り弁を通過する吸入空気の流速が略音速となるときの吸気圧を特定し、吸気圧が前記特定される領域内の値であるか否かによって、吸気絞り弁を通過する吸入空気の流速が略音速であるか否かを判断する。

請求項１３記載の発明では、請求項１〜１２のいずれか１つに記載の発明において、吸気絞り弁の開度による吸入空気量の制御誤差、及び、吸気バルブのリフト特性による吸入空気量の制御誤差を経験していることを条件として、内燃機関の空燃比を目標空燃比に補正するための学習補正値の更新を許可するようにした。
上記発明によると、吸気絞り弁の開度による吸入空気量の制御誤差、及び、前記吸気バルブのリフト特性による吸入空気量の制御誤差の学習を行い、吸入空気量制御の精度が確保されてから、空燃比を補正するための学習補正値の更新を許可する。

以下に本発明の実施の形態を説明する。
図１は、実施形態における車両用内燃機関のシステム構成図である。
図１において、内燃機関１０１の吸気管１０２には、スロットルモータ１０３ａでスロットルバルブ（吸気絞り弁）１０３ｂを開閉する電子制御スロットル装置１０４が介装され、該電子制御スロットル装置１０４及び下流の吸気バルブ１０５を介して、燃焼室１０６内に空気が吸入される。

また、各気筒の吸気バルブ１０５上流側の吸気ポート１３０には、燃料噴射弁１３１が設けられる。
前記燃料噴射弁１３１には、所定圧に調整された燃料が供給され、エンジンコントロールモジュール（ＥＣＭ）１１４から送られる噴射パルス信号の噴射パルス幅（開弁時間）に比例する量の燃料を噴射する。

そして、燃焼室１０６内の混合気は、図示省略した点火プラグによる火花点火によって着火燃焼する。
尚、燃料噴射弁１３１が燃焼室１０６内に直接燃料を噴射する筒内直接噴射式内燃機関とすることができ、また、火花点火式内燃機関に代えて圧縮自己着火式内燃機関とすることができる。

燃焼室１０６内の燃焼排気は、排気バルブ１０７を介して排出され、フロント触媒コンバータ１０８及びリア触媒コンバータ１０９で浄化された後、大気中に放出される。
前記排気バルブ１０７は、排気側カムシャフト１１０に設けられたカム１１１によって一定の最大バルブリフト量，バルブ作動角及びバルブタイミングを保って開閉駆動される。

一方、吸気バルブ１０５のリフト特性は、可変動弁機構としての可変リフト機構１１２及び可変バルブタイミング機構１１３によって可変とされる
前記可変リフト機構１１２は、吸気バルブ１０５の最大バルブリフト量をバルブ作動角と共に連続的に可変する機構であって、最大バルブリフト量を増大（減少）変化させるとこれに伴ってバルブ作動角も同時に増大（減少）変化させる機構である。

また、可変バルブタイミング機構１１３は、クランクシャフト１２０に対して後述する吸気バルブ駆動軸３の回転位相を変化させることで、吸気バルブ１０５のバルブ作動角の中心位相を連続的に進遅角変化させる機構である。
マイクロコンピュータを内蔵するエンジンコントロールモジュール１１４は、予め記憶されたプログラムに従った演算処理によって、燃料噴射量（噴射パルス幅），点火時期，目標吸入空気量，目標吸気管負圧を設定すると共に、これらに基づいて燃料噴射弁１３１，点火コイル用のパワートランジスタ（図示省略），電子制御スロットル装置１０４，可変リフト機構１１２及び可変バルブタイミング機構１１３に制御信号を出力する。

尚、内燃機関１０１の燃料噴射量・点火時期を制御するユニットと、可変リフト機構１１２及び可変バルブタイミング機構１１３によって吸気バルブ１０５のリフト特性を制御するユニットとを個別に備えることができる。
前記エンジンコントロールモジュール１１４には、各種センサからの検出信号が入力される。

前記各種センサとしては、内燃機関１０１の吸入空気量（質量流量）を検出するホットワイヤ式のエアフローセンサ１１５、車両の運転者が操作するアクセルペダルの開度を検出するアクセルセンサ１１６、クランクシャフト１２０に支持させたシグナルプレートに設けた被検出部を検出することで、単位クランク角毎に単位クランク角信号ＰＯＳを出力するクランク角センサ１１７、スロットルバルブ１０３ｂの開度ＴＶＯを検出するスロットルセンサ１１８、エンジン１０１の冷却水温度を検出する水温センサ１１９、後述する吸気バルブ駆動軸３に支持されたシグナルプレートに設けた被検出部を検出することで、前記吸気バルブ駆動軸３の基準回転位置毎にカム信号を出力するカムセンサ１３２、大気圧を検出する大気圧センサ１３５、スロットルバルブ１０３ｂ下流の吸気管内圧を検出する吸気圧センサ１３６、前記フロント触媒コンバータ１０８の上流側に配置され、排気中の酸素濃度から空燃比を検出する空燃比センサ１３７などが設けられている。

前記単位クランク角信号ＰＯＳは、内燃機関１０１の気筒間における行程位相差（点火間隔）に相当するクランク角度（４気筒で１８０°ＣＡ）毎に歯抜けを生じるように、シグナルプレート上の前記被検出部が設定されており、前記単位クランク角信号ＰＯＳの歯抜け位置を、単位クランク角信号ＰＯＳの出力周期に基づいて検出することで、前記行程位相差毎の基準クランク角位置ＲＥＦを検出することができるようになっている。

そして、前記カムセンサ１３２からのカム信号と、前記基準クランク角位置ＲＥＦとの位相差から、前記可変バルブタイミング機構１１３によるバルブタイミング（作動角の中心位相）の進遅角量が検出される。
また、内燃機関１０１の回転速度ＮＥは、基準クランク角位置ＲＥＦの検出間隔時間に基づいて検出される。

図２は、前記可変リフト機構１１２の構造を示す斜視図である。但し、可変リフト機構１１２は、図２に示した構造のものに限定されない。
本実施形態の内燃機関１０１は、各気筒に一対の吸気バルブ１０５がそれぞれ設けられており、これら吸気バルブ１０５の上方に、前記クランクシャフト１２０によって回転駆動される吸気バルブ駆動軸３が気筒列方向に沿って回転可能に支持されている。

前記吸気バルブ駆動軸３には、吸気バルブ１０５のバルブリフタ１０５ａに当接して吸気バルブ１０５を開閉駆動する揺動カム４が相対回転可能に外嵌されている。
前記吸気バルブ駆動軸３と揺動カム４との間に、吸気バルブ１０５の作動角及びバルブリフト量を連続的に変更するための可変リフト機構１１２が設けられている。
尚、図２では、一対の吸気バルブ１０５について、一方にのみ可変リフト機構１１２を図示し、他方については図示を省略してある。

前記吸気バルブ駆動軸３の一端部には、クランクシャフト１２０に対する前記吸気バルブ駆動軸３の回転位相を変化させることにより、吸気バルブ１０５の作動角の中心位相を連続的に変更する可変バルブタイミング機構１１３が配設されている。
前記可変リフト機構１１２は、図２及び図３に示すように、吸気バルブ駆動軸３に偏心して固定的に設けられる円形の駆動カム１１と、この駆動カム１１に相対回転可能に外嵌するリング状リンク１２と、吸気バルブ駆動軸３と略平行に気筒列方向へ延びる制御軸１３と、この制御軸１３に偏心して固定的に設けられた円形の制御カム１４と、この制御カム１４に相対回転可能に外嵌すると共に、一端がリング状リンク１２の先端に連結されたロッカアーム１５と、このロッカアーム１５の他端と揺動カム４とに連結されたロッド状リンク１６と、を有している。

前記制御軸１３は、モータ１７によりギア列１８を介して回転駆動されるが、制御軸１３と一体的に設けられるストッパ１３ａが固定側に当接することで、予め設定された最小リフト位置・最小作動角位置（以下では、単に最小リフト位置という）に相当する角度位置でそれ以上のリフト・作動角減少側への回動が制限されるようになっている。
上記の構成により、クランクシャフト１２０に連動して吸気バルブ駆動軸３が回転すると、駆動カム１１を介してリング状リンク１２がほぼ並進移動すると共に、ロッカアーム１５が制御カム１４の軸心周りに揺動し、ロッド状リンク１６を介して揺動カム４が揺動して吸気バルブ１０５が開閉駆動される。

また、前記モータ１７を駆動制御して制御軸１３の回転角度を変化させることにより、ロッカアーム１５の揺動中心となる制御カム１４の軸心位置が変化して揺動カム４の姿勢が変化する。
これにより、吸気バルブ１０５の作動角の中心位相が略一定のままで、吸気バルブ１０５の作動角及び最大バルブリフト量が連続的に変化する。

エンジンコントロールモジュール１１４には、前記制御軸１３の回転角を検出する角度センサ１３３からの検出信号が入力され、目標バルブリフト量に対応する目標角度位置に前記制御軸１３を回動させるべく、前記角度センサ１３３の検出結果に基づいて前記モータ１７の電流の向き及び大きさがフィードバック制御される。
次に、前記可変バルブタイミング機構１１３の構成を、図４に基づいて説明する。

本実施形態では、可変バルブタイミング機構１１３として、ベーン式の可変バルブタイミング機構を採用しているが、ベーン式に限定されるものではなく、電磁リターダを用いたものなど公知の種々の機構を採用できる。
前記ベーン式の可変バルブタイミング機構１１３は、クランクシャフト１２０によりタイミングチェーンを介して回転駆動されるカムスプロケット５１（タイミングスプロケット）と、吸気バルブ駆動軸３の端部に固定されてカムスプロケット５１内に回転自在に収容された回転部材５３と、該回転部材５３をカムスプロケット５１に対して相対的に回転させる油圧回路５４と、カムスプロケット５１と回転部材５３との相対回転位置を所定位置で選択的にロックするロック機構６０とを備えている。

前記カムスプロケット５１は、外周にタイミングチェーン（又はタイミングベルト）が噛合する歯部を有する回転部（図示省略）と、該回転部の前方に配置されて前記回転部材５３を回転自在に収容するハウジング５６と、該ハウジング５６の前後開口を閉塞するフロントカバー，リアカバー（図示省略）とから構成される。
前記ハウジング５６は、前後両端が開口形成された円筒状を呈し、内周面には、横断面台形状を呈し、それぞれハウジング５６の軸方向に沿って設けられる４つの隔壁部６３が９０°間隔で突設されている。

前記回転部材５３は、吸気バルブ駆動軸３の前端部に固定されており、円環状の基部７７の外周面に９０°間隔で４つのベーン７８ａ，７８ｂ，７８ｃ，７８ｄが設けられている。
前記第１〜第４ベーン７８ａ〜７８ｄは、それぞれ断面が略逆台形状を呈し、各隔壁部６３間の凹部に配置され、前記凹部を回転方向の前後に隔成し、ベーン７８ａ〜７８ｄの両側と各隔壁部６３の両側面との間に、進角側油圧室８２と遅角側油圧室８３を構成する。

前記ロック機構６０は、ロックピン８４が、回転部材５３の最大遅角側の回動位置（基準作動状態）において係合孔（図示省略）に係入するようになっている。
前記油圧回路５４は、進角側油圧室８２に対して油圧を給排する第１油圧通路９１と、遅角側油圧室８３に対して油圧を給排する第２油圧通路９２との２系統の油圧通路を有し、この両油圧通路９１，９２には、供給通路９３とドレン通路９４ａ，９４ｂとがそれぞれ通路切り換え用の電磁切換弁９５を介して接続されている。

前記供給通路９３には、オイルパン９６内の油を圧送する機関駆動のオイルポンプ９７が設けられている一方、ドレン通路９４ａ，９４ｂの下流端がオイルパン９６に連通している。
前記第１油圧通路９１は、回転部材５３の基部７７内に略放射状に形成されて各進角側油圧室８２に連通する４本の分岐路９１ｄに接続され、第２油圧通路９２は、各遅角側油圧室８３に開口する４つの油孔９２ｄに接続される。

前記電磁切換弁９５は、内部のスプール弁体が各油圧通路９１，９２と供給通路９３及びドレン通路９４ａ，９４ｂとを相対的に切り換え制御するようになっている。
前記エンジンコントロールモジュール１１４は、前記電磁切換弁９５を駆動する電磁アクチュエータ９９に対する通電量を、デューティ制御信号に基づいて制御する。
例えば、電磁アクチュエータ９９にデューティ比０％の制御信号（ＯＦＦ信号）を出力すると、オイルポンプ４７から圧送された作動油は、第２油圧通路９２を通って遅角側油圧室８３に供給されると共に、進角側油圧室８２内の作動油が、第１油圧通路９１を通って第１ドレン通路９４ａからオイルパン９６内に排出される。

従って、遅角側油圧室８３の内圧が高、進角側油圧室８２の内圧が低となって、回転部材５３は、ベーン７８ａ〜７８ｂを介して最大遅角側に回転し、この結果、吸気バルブ１０５の開期間（開時期及び閉時期）が遅くなる。
一方、電磁アクチュエータ９９にデューティ比１００％の制御信号（ＯＮ信号）を出力すると、作動油は、第１油圧通路９１を通って進角側油圧室８２内に供給されると共に、遅角側油圧室８３内の作動油が第２油圧通路９２及び第２ドレン通路９４ｂを通ってオイルパン９６に排出され、遅角側油圧室８３が低圧になる。

このため、回転部材５３は、ベーン７８ａ〜７８ｄを介して進角側へ最大に回転し、これによって、吸気バルブ１０５の開期間（開時期及び閉時期）が早くなる。
次に、前記エンジンコントロールモジュール１１４による電子制御スロットル装置１０４，可変リフト機構１１２及び可変バルブタイミング機構１１３の制御（吸入空気量制御）を詳細に説明する。

図５は、前記エンジンコントロールモジュール１１４による、可変リフト機構１１２の制御目標値（目標バルブリフト量）ＴＧＶＥＬ、及び、可変バルブタイミング機構１１３の制御目標値（目標進角量）ＴＧＶＴＣの演算処理を示すブロック図である。
前記エンジンコントロールモジュール１１４は、前記制御目標値（目標リフト量）ＴＧＶＥＬに基づいて可変リフト機構１１２をフィードバック制御し、前記制御目標値（目標進角量）ＴＧＶＴＣに基づいて可変バルブタイミング機構１１３をフィードバック制御する（制御手段）。

図５において、ＴＧＶＥＬ演算部３０１及びＴＧＶＴＣ演算部３０２には、それぞれ機関回転速度速ＮＥ及び目標体積流量比ＴＱＨ０ＳＴ（目標吸入空気量）が入力される。
前記機関回転速度ＮＥは、前記クランク角センサ１１７からの検出信号に基づいて算出された値である。
また、目標体積流量比ＴＱＨ０ＳＴは、アクセル開度ＡＰＯ及び機関回転速度ＮＥに基づいて求められる要求空気量Ｑを、機関回転速度ＮＥ及び有効排気量（シリンダ総容積）ＶＯＬ＃で除算することで算出される（ＴＱＨ０ＳＴ＝Ｑ／（Ｎｅ・ＶＯＬ＃））。

前記ＴＧＶＥＬ演算部３０１では、目標体積流量比ＴＱＨ０ＳＴが大きく、かつ、機関回転速度ＮＥが高いほど、吸気バルブ１０５の最大バルブリフト量がより大きくなるような制御目標値ＴＧＶＥＬを算出する。
前記ＴＧＶＴＣ演算部３０２では、目標体積流量比ＴＱＨ０ＳＴが大きく、かつ、機関回転速度ＮＥが高いほど、吸気バルブ１０５のバルブ作動角の中心位相が遅角されるように制御目標値ＴＧＶＴＣを算出する。

図６は、前記エンジンコントロールモジュール１１４による目標スロットル開度ＴＧＴＶＯの演算処理を示すブロック図である。
図６において、第１変換部４０１では、図中に示すような変換テーブルを用いて、前記目標体積流量比ＴＱＨ０ＳＴを状態量ＡＡＮＶ０に変換する。
前記状態量ＡＡＮＶ０は、スロットルバルブ開口面積を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、ＡＡＮＶ０＝Ａｔ／（Ｎｅ・ＶＯＬ＃）で表されるデータである。

次に、第１乗算部４０２及び第２乗算部４０３において、前記状態量ＡＡＮＶ０に機関回転速度ＮＥ、排気量ＶＯＬ＃がそれぞれ乗算されることで、前記状態量ＡＡＮＶ０が基本スロットル開口面積ＴＶＯＡＡ０に変換される。
尚、前記基本スロットル開口面積ＴＶＯＡＡ０は、吸気バルブ１０５のリフト特性（バルブリフト・バルブタイミング）が、基準のリフト特性であるときに要求されるスロットル開口面積である。

第３乗算部４０４では、前記基本スロットル開口面積ＴＶ０ＡＡ０に、補正値ＫＡＶＥＬを乗算することにより、実際の吸気バルブ１０５のリフト特性に応じた補正を施す。
前記補正値ＫＡＶＥＬは、吸気バルブ１０５の作動特性が変化しても一定の空気量を確保するために設定されるもので、具体的には、以下のようにして算出される。
まず、基準圧力比算出部４１０では、前記吸気バルブ１０５のリフト特性が前記基準特性であるときの目標マニホールド圧Ｐｍ０と大気圧Ｐａとの比（Ｐｍ０／Ｐａ）を、目標体積流量比ＴＱＨ０ＳＴと機関回転速度ＮＥに基づいて求める。

そして、ＫＰＡ０算出部４１１において、前記圧力比（Ｐｍ０／Ｐａ）に基づいて、図中に示すテーブルＴＢＬＫＰＡ０を検索して係数ＫＰＡ０を算出する。
一方、目標圧力比設定部４１２では、前記可変リフト機構１１２が制御目標値ＴＧＶＥＬに制御されたときの目標圧力比（Ｐｍ１／Ｐａ）を、目標体積流量比ＴＱＨ０ＳＴと機関回転速度ＮＥに基づいて設定する。

そして、ＫＰＡ１算出部４１３において、前記圧力比（Ｐｍ１／Ｐａ）に基づいて、図中に示すテーブルＴＢＬＫＰＡ１を検索して係数ＫＰＡ１を算出する。
除算部４１４では、前記ＫＰＡ０をＫＰＡ１で除算して補正値ＫＡＶＥＬ（ＫＡＶＥＬ＝ＫＰＡ０／ＫＰＡ１）を算出し、これを前記第３乗算部４０４に出力する。
前記第３乗算部４０４において補正値ＫＡＶＥＬで補正されたスロットル開口面積ＴＶＯＡＡ０は、第２変換部４０５に出力される。

前記第２変換部４０５では、図中に示すような変換テーブルを用いて、前記スロットル開口面積ＴＶＯＡＡ０をスロットルバルブ１０３ｂの目標スロットル開度ＴＧＴＶＯに変換して出力する。
前記エンジンコントロールモジュール１１４は、前記目標スロットル開度ＴＧＴＶＯに基づいて電子制御スロットル装置１０４をフィードバック制御する（制御手段）。

ここで、吸気バルブ１０５・スロットルバルブ１０３ｂの汚れや、吸気バルブ１０５のリフト特性（最大バルブリフト量及び作動角の中心位相）・スロットル開度を検出するセンサの出力ばらつきなどがあると、前記各目標値ＴＧＶＥＬ，ＴＧＶＴＣ，ＴＧＴＶＯに制御しても要求空気量を得ることができなくなってしまう。
そこで、エンジンコントロールモジュール１１４は、吸気バルブ１０５のリフト特性による吸入空気量制御の誤差、及び、スロットルバルブ１０３ｂの開度による吸入空気量制御の誤差を検出し、該検出結果に基づいて、吸気バルブ１０５のリフト特性制御、及び、スロットルバルブ１０３ｂの開度制御を補正するための補正値を学習する機能を有しており、係る学習補正機能を以下に説明する。

図７のフローチャートは、前記学習補正機能の第１実施形態を示す。
まず、ステップＳ５０１では、学習の許可条件の検出を行う。
具体的には、電子制御スロットル装置１０４，可変リフト機構１１２及び可変バルブタイミング機構１１３の診断結果を読み込み、また、内燃機関１０１が定常運転状態であるか否か、補機負荷の変化がないか否かを検出し、更に、内燃機関１０１が完暖状態であるか否かを検出する。

ステップＳ５０２では、学習の許可条件が成立しているか否かを判断する。
本実施形態では、電子制御スロットル装置１０４，可変リフト機構１１２及び可変バルブタイミング機構１１３が全て正常であり、かつ、内燃機関１０１が定常運転状態であって補機負荷の変化がなく、更に、内燃機関１０１が完暖状態である場合に、学習許可条件が成立していると判断する。

尚、後述する学習は、内燃機関１０１が始動されてから停止されるまでのワントリップ間で１回乃至数回行われれば充分であるので、既に、所定回数の学習を経験している場合に、学習許可条件が非成立であると判断させることができる。
学習許可条件が成立していない場合には、ステップＳ５０３へ進み、電子制御スロットル装置１０４，可変リフト機構１１２及び可変バルブタイミング機構１１３を、各目標値ＴＧＶＥＬ，ＴＧＶＴＣ，ＴＧＴＶＯに基づいて通常に制御する。

一方、前記学習許可条件が成立している場合には、ステップＳ５０４へ進み、吸気圧センサ１３６で検出されるスロットルバルブ１０３ｂと吸気バルブ１０５との間の吸気圧（ブースト）ＰＢが所定圧（例えば−３５８．５mmHg）以上であるか否かを判断する。
前記所定圧は、スロットルバルブ１０３ｂを通過する吸入空気の流速が略音速になるか否かを判断するための閾値であり、吸気圧ＰＢが前記所定圧未満であれば、スロットルバルブ１０３ｂを通過する吸入空気の流速が略音速になっていると推定し、逆に、吸気圧ＰＢが前記所定圧以上であるときには、スロットルバルブ１０３ｂを通過する吸入空気の流速は非音速であるものと推定する。

尚、前記所定圧は、大気圧に基づいて可変に設定させることができ、更には、大気圧と吸気圧ＰＢとの比率（スロットルの前後圧）に基づいて、前記スロットルバルブ１０３ｂを通過する吸入空気の流速が略音速になる条件であるか否かを判断させることができる。
吸気圧ＰＢが前記所定圧未満であって、スロットルバルブ１０３ｂを通過する吸入空気の流速が略音速になっていると推定される場合には、ステップＳ５０５へ進む。

ステップＳ５０５では、スロットルバルブ１０３ｂの開度（開口面積）による吸入空気量制御の誤差を検出する（第１学習手段）。
スロットルバルブ１０３ｂを通過する吸入空気の流速が略音速である条件では、内燃機関１０１の吸入空気量が、スロットルバルブ１０３ｂの開口面積で決まり、吸入空気量が吸気バルブ１０５のリフト特性に影響を受けず、スロットル開度による吸入空気量制御の誤差を高精度に学習させることができる。

そこで、ステップＳ５０５では、そのときのスロットル開度ＴＶＯから推定される吸入空気量（基準値）と、エアフローセンサ１１５で検出される実際の吸入空気量とを比較して、その偏差に基づいてスロットル開度制御の補正値を設定し、該補正値による補正によって要求空気量が得られるスロットル開度に制御されるようにする。
即ち、スロットル開度ＴＶＯから推定される吸入空気量（基準値）と、エアフローセンサ１１５で検出された実際の吸入空気量とに差がある場合には、スロットルバルブ１０３ｂの汚れやスロットルセンサ１１８のばらつきなどを原因として、実際のスロットルバルブ１０３ｂの開口面積が目標開度ＴＧＴＶＯに見合った値になっていないことによって、目標開度（目標開口面積）に見合う吸入空気量が実際には得られていないことになり、前記目標開度ＴＧＴＶＯに基づいてそのまま制御しても目標空気量が得られないことになる。

そこで、前記推定吸入空気量（基準値）と実際の吸入空気量との偏差の解消を図り、スロットル開度の制御によって目標空気量が制度良く得られるようにするものであり、詳細には、図８のフローチャートに従って学習が行われる。
まず、ステップＳ６０１では、目標開度ＴＧＴＶＯから推定される吸入空気量（設計値）と、エアフローセンサ１１５で検出された実際の吸入空気量との偏差を、実空気量ばらつき（Ｑばらつき）として算出する（実空気量ばらつき＝設計吸入空気量−実吸入空気量）。

前記設計値（基準値）としての吸入空気量を、予めスロットル開度ＴＶＯに対応して記憶するテーブルを備え（図９参照）、そのときの目標開度ＴＧＴＶＯに対応する設計値（基準値）を前記テーブルから検索させ、該検索結果から、エアフローセンサ１１５で検出された実際の吸入空気量を減算し、その結果を、実空気量ばらつきにセットする。
尚、前記設計値を、高度（大気圧）や大気温度に基づいて補正することができる。

ステップＳ６０２では、前記実空気量ばらつきの絶対値が、予め記憶されている許容値を超えているか否かを判断する。
前記実空気量ばらつきの絶対値が許容値以下であり、設計値（基準値）と実際値とに偏差があってもその偏差が充分に小さい場合には、スロットル制御の補正値を更新することなく、本ルーチンを終了させる。

これにより、補正値がハンチングして、補正制御が不安定になることが防止する。
一方、前記実空気量ばらつきの絶対値が許容値を超えている場合には、前記実空気量ばらつきが許容値以内になるように補正値を修正すべく、ステップＳ６０３以降へ進む。
ステップＳ６０３では、前記実空気量ばらつきに予め記憶されたゲインＧ１を乗算して、その結果をＴＶＯ修正値とする。

次いで、ステップＳ６０４では、前回までのＴＶＯ学習補正値に前記ＴＶＯ修正値を加算して、ＴＶＯ学習補正値を更新し記憶させる。
ステップＳ６０５では、スロットルセンサ１１８の検出角度から前記更新記憶したＴＶＯ学習補正値を減算した結果を、ＴＶＯ制御実角度とし、このＴＶＯ制御実角度と目標角度ＴＧＴＶＯとの比較に基づいて、電子制御スロットル装置１０４がフィードバック制御されるようにする（補正手段）。

例えば、スロットルバルブ１０３ｂの汚れによって、開度に対する開口面積が減少変化すると、前記実空気量ばらつきはプラスの値に算出され、結果、スロットル開度の検出値がマイナス補正されることになり、開度検出値を補正しない場合に比べてより高開度に制御されることになる。
従って、前記汚れによるスロットル開口面積の減少分が、スロットル開度をより大きく補正することで相殺されることになり、前記汚れによって吸入空気量が目標よりも少なくなってしまうことを防止でき、スロットル開度によって吸入空気量を高精度に制御できるようになる。

また、上記のＴＶＯ学習補正値の更新が、スロットルバルブ１０３ｂを通過する吸入空気の流速が略音速であって、吸気バルブ１０５のリフト特性に吸入空気量が影響を受けない状態で求めた設計値（基準値）と実際値との偏差に基づいて行われるから、吸気バルブ１０５のリフト特性に影響を受けることなく、スロットルバルブ１０３ｂの開度による吸入空気量制御の誤差を高精度に求めることができる。

尚、上記では、実空気量ばらつきに基づいて設定した補正値によって、スロットルセンサ１１８の検出角度を補正するようにしたが、目標開度ＴＧＴＶＯを補正することで、実際の吸入空気量を設計値（基準値）に近づけることができる。
一方、ステップＳ５０４で、吸気圧ＰＢが前記所定圧以上であると判断された場合には、スロットルバルブ１０３ｂを通過する吸入空気の流速は非音速であって、この場合は、吸入空気量は吸気バルブ１０５のリフト特性（最大バルブリフト量・作動角の中心位相）に影響を受けて変化することになる。

従って、スロットルバルブ１０３ｂの開度による吸入空気量制御の誤差を高精度に学習できる状態ではないので、ステップＳ５０６以降へ進んで、可変リフト機構１１２によって可変とされる最大バルブリフト量による吸入空気量制御の誤差を検出させる（第２学習手段）。
まず、ステップＳ５０６では、可変リフト機構１１２によって可変とされる最大バルブリフト量を、学習用のリフト量に強制的に制御する。

具体的には、目標バルブリフト量ＴＧＶＥＬを前記図５のブロック図に従って設定される値から、前記学習用のリフト量に切り換えることで、学習用リフト量に制御されるようにする。
最大バルブリフト量（吸気バルブ１０５の開口面積）による吸入空気量制御の誤差を精度良く学習させるには、吸気バルブ１０５を通過する吸入空気の流速が略音速になるようにすることが好ましいので、前記学習用のリフト量としては、例えば、最大バルブリフト量の可変範囲の最小値（前記制御軸１３の回転がストッパで制限される角度位置）、若しくは、最大バルブリフト量の可変範囲の低リフト領域内に設定される所定リフト量とする。

吸気バルブ１０５を通過する吸入空気の流速が略音速であれば、吸気バルブ１０５の閉時期（バルブタイミング）が吸入空気量に大きく影響することがなく、吸気バルブ１０５の最大バルブリフト量（開口面積）によって吸入空気量が決まるので、最大バルブリフト量による吸入空気量制御の誤差を精度良く学習できる。
尚、前記ステップＳ５０６において最大バルブリフト量を強制的に低下させる場合には、許可条件としてアイドルを含む所定の低負荷域であるか否かを判断し、低負荷領域であるときに学習用リフト量への切換えを許可する。

また、アイドル運転時に、学習のために最大バルブリフト量を強制的に低下させる場合には、アイドル回転速度を目標回転速度に一致させるためのアイドル回転フィードバック制御を、スロットル開度の調整で行い、最大バルブリフト量の低下による回転変動を防止する。
また、ステップＳ５０６における学習用リフト量への変更によって、吸気バルブ１０５を通過する吸入空気の流速を略音速にすることができない場合には、可変バルブタイミング機構１１３によって可変とされる作動角の中心位相を、最遅角位置に強制的に動かして、中心位相の違いによって実際の吸入空気量にばらつきが発生することを回避し、学習精度が確保されるようにする。

ステップＳ５０７では、吸気バルブ１０５の最大バルブリフト量が学習用のリフト量に収束したか否かを判断する。
そして、吸気バルブ１０５の最大バルブリフト量が実際に学習用のリフト量に収束すると、ステップＳ５０８へ進み、最大バルブリフト量による吸入空気量制御の誤差を検出させる。

ステップＳ５０８における学習の詳細は、図１０のフローチャートに示される。
図１０のフローチャートにおいて、ステップＳ７０１では、目標リフト量ＴＧＶＥＬ等から推定される吸入空気量（設計値）と、エアフローセンサ１１５で検出された実際の吸入空気量との差を、実空気量ばらつき（Ｑばらつき）として算出する。
前記設計値（基準値）としての吸入空気量は、図１１に示すように、目標リフト量（制御軸１３の目標角度）ＴＧＶＥＬ，目標進角量ＴＧＶＴＣ，機関回転速度ＮＥ，吸気圧ＰＢ（スロットル開度）に基づいて算出される。

図１１に示す設計値（基準値）の演算処理では、吸気バルブ１０５を通過する吸入空気の流速が略音速でない場合であっても、そのときの運転条件での吸入空気量（設計値）を求めることができる。
そして、前記設計値（基準値）から、エアフローセンサ１１５で検出された実際の吸入空気量を減算し、その結果を、実空気量ばらつきにセットする。

ステップＳ７０２では、前記実空気量ばらつきの絶対値が予め記憶されている許容値を超えているか否かを判断する。
前記実空気量ばらつきの絶対値が許容値以下であり、設計値（基準値）と実際値とに偏差があってもその偏差が充分に小さい場合には、最大バルブリフト量制御における補正値の更新を行うことなく、本ルーチンを終了させる。

これにより、後述する学習補正値がハンチングして、補正制御が不安定になることが防止される。
一方、前記実空気量ばらつきの絶対値が許容値を超えている場合には、前記実空気量ばらつきが許容値以内になるように、最大バルブリフト量制御における補正値を修正すべく、ステップＳ７０３以降へ進む。

ステップＳ７０３では、前記実空気量ばらつきに予め記憶されたゲインＧ２を乗算して、その結果をＶＥＬ修正値とする。
次いで、ステップＳ７０４では、前回までのＶＥＬ学習補正値に前記ＶＥＬ修正値を加算して、ＶＥＬ学習補正値を更新し記憶させる。
ステップＳ７０５では、角度センサ１３３の検出角度から前記ＶＥＬ学習補正値を減算した結果を、ＶＥＬ制御実角度とし、このＶＥＬ制御実角度と目標角度ＴＧＶＥＬとの比較に基づいて、可変リフト機構１１２がフィードバック制御されるようにする（補正手段）。

尚、前記制御軸１３の角度の増大方向が、最大バルブリフト量の増大方向であるものとする。
例えば、吸気バルブ１０５・可変リフト機構１１２のばらつきや経時劣化によって、目標バルブリフト量に対する実際のバルブ開口面積が減少変化すると、前記実空気量ばらつきはプラスの値に算出され、結果、制御軸１３の角度の検出値がマイナス補正されることになり、角度検出値を補正しない場合に比べて制御軸１３の角度がより大きな角度に制御されることで、最大バルブリフト量がより大きな値に補正されることになる。

従って、吸気バルブ１０５・可変リフト機構１１２のばらつきや劣化により吸気バルブ１０５の開口面積にばらつきが生じても、吸気バルブ１０５の最大バルブリフト量（開口面積）を、設計値（基準値）の吸入空気量が得られる値に制御することができ、最大バルブリフト量の制御による吸入空気量の制御精度を向上させることができる。
尚、角度センサ１３３の検出角度を前記ＶＥＬ学習補正値で補正する代わりに、制御軸１３の目標角度（目標バルブリフト量）を補正することで、実際の吸入空気量を設計値（基準値）に近づけることができる。

ステップＳ５０９では、前述したスロットルバルブ１０３ｂの開度による吸入空気量制御の誤差学習（ＴＶＯ学習補正値の更新）、及び、吸気バルブ１０５の最大バルブリフト量（リフト特性）による吸入空気量制御の誤差学習（ＶＥＬ学習補正値の更新）を経験したか否かを判断する。
尚、前記学習の経験は、イグニッションスイッチがＯＮされてからＯＦＦされるまでの１トリップ間における経験とすることができる他、所定の走行時間・走行距離の間における経験とすることができ、更に、ＴＶＯ学習補正値・ＶＥＬ学習補正値を１回でも更新した場合に経験したと判断させることができる他、ＴＶＯ学習補正値・ＶＥＬ学習補正値が収束した時点で経験したと判断させることができる。

そして、双方の学習を経験している場合には、ステップＳ５１０へ進んで、空燃比学習を許可（実行）させ、双方の学習を経験していない場合には、ステップＳ５１０を迂回して本ルーチンを終了させることで、空燃比学習を禁止する。
前記空燃比学習とは、実際の空燃比を目標空燃比に近づけるべく燃料噴射量を補正するための空燃比補正値を更新可能に記憶し、前記空燃比センサ１３７で検出された実際の空燃比に基づいて前記空燃比補正値を更新することを示し、前記空燃比補正値は、例えば機関の運転状態（機関負荷・機関回転速度）で区分される複数の運転領域毎に個別に設定される。そして、前記空燃比学習が許可されていない状態では、前記空燃比補正値の更新が禁止される。

スロットルバルブ１０３ｂの開度による吸入空気量制御の誤差、及び、吸気バルブ１０５の最大バルブリフト量（リフト特性）による吸入空気量制御の誤差の学習を経験していない状態で、前記空燃比学習を行わせると、その後に吸入空気量学習が行われることによって、空燃比学習を行った運転条件と吸入空気量学習後の運転条件とにずれが生じ、空燃比制御性が低下してしまう。

そこで、吸入空気量学習を経験してから空燃比学習を行わせ、空燃比制御性が低下することを未然に防止できるようにしている。
図１２のフローチャートは、前記空燃比学習の処理を示すものであり、まず、ステップＳ１３０１では、内燃機関１０１が定常運転状態であるか否かを、スロットル開度の変化などから判断する。

そして、定常運転状態でない場合（加減速状態である場合）には、後述の空燃比学習を行うことなく、そのまま本ルーチンを終了させ、定常運転状態であれば、ステップＳ１３０２へ進む。
ステップＳ１３０２では、空燃比学習の許可条件が成立しているか否かを判断する。
具体的には、吸入空気量学習を経験していて、かつ、ブローバイガスやキャニスタパージが停止している場合に、空燃比学習の許可条件が成立していると判断する。

尚、吸入空気量学習を経験していてこと以外の許可条件は、上記の条件に限定されるものではなく、例えば、空燃比センサ１３７が活性していること、所定の機関負荷・回転速度領域であることなどを判断させても良い。
また、吸入空気量学習の許可条件と空燃比学習の許可条件とを同一とすることができる。

ステップＳ１３０２で空燃比学習の許可条件が成立していないと判断された場合には、後述の空燃比学習を行うことなく、そのまま本ルーチンを終了させ、空燃比学習の許可条件が成立していれば、ステップＳ１３０３へ進む。
ステップＳ１３０３では、そのときの空燃比フィードバック補正値ＡＦＡＬＰを最新の空燃比学習値ＡＦＧＡＫＵにセットし、空燃比フィードバック補正値ＡＦＡＬＰを基準値である1.0にリセットする。

前記空燃比フィードバック補正値ＡＦＡＬＰは、目標空燃比と空燃比センサ１３７で検出される実際の空燃比との偏差に基づく比例・積分・微分動作によって算出される。
ステップＳ１３０４では、空燃比学習マップへの前記空燃比学習値ＡＦＧＡＫＵの更新記憶を行わせる。
前記空燃比学習マップは、図１３に示すように、機関負荷を代表する基本燃料噴射量ＴＰと機関回転速度ＮＥとで複数に区分される運転領域毎（例えば、８×８の６４領域）に前記空燃比学習値ＡＦＧＡＫＵを書き換え可能に記憶するものであり、ステップＳ１３０４では、前記複数の運転領域のうち、現在の機関負荷（基本燃料噴射量ＴＰ）及び機関回転速度ＮＥが該当する運転領域に対して、ステップＳ１３０３で求めた空燃比学習値ＡＦＧＡＫＵを更新記憶させる。

図１４のフローチャートは、燃料噴射量の設定処理を示し、ステップＳ１４０１では、前記基本燃料噴射量ＴＰを算出する。
前記基本燃料噴射量ＴＰは、機関回転速度Ｎｅ、エアフローセンサ１１５で検出される吸入空気量Ｑａ、及び、燃料噴射弁１３１の流量特性から予め設定されている係数Ｋに基づき、ＴＰ＝Ｑａ／ＮＥ＊Ｋとして算出される。

尚、前記基本燃料噴射量ＴＰは、理論空燃比の混合気を形成するのに要する燃料量として算出されるようにしてある。
ステップＳ１４０２では、前記空燃比学習マップからそのときの基本燃料噴射量ＴＰ及び機関回転速度ＮＥが該当する運転領域に記憶されている空燃比学習値ＡＦＧＡＫＵを読み出す。

ステップＳ１４０３では、前述のように、目標空燃比と空燃比センサ１３７で検出される実際の空燃比との偏差に基づく比例・積分・微分動作によって算出される空燃比フィードバック補正値ＡＦＡＬＰを読み込む。
ステップＳ１４０４では、そのときの目標当量比（目標空燃比）を読み込む。
機関負荷を代表する基本燃料噴射量ＴＰと機関回転速度ＮＥとで複数に区分される運転領域毎に、前記目標当量比（目標空燃比）を記憶した空燃比マップが予め備えられ、該空燃比マップからそのときの基本燃料噴射量ＴＰ及び機関回転速度ＮＥが該当する領域の目標当量比（目標空燃比）を読み出すようになっている。

ステップＳ１４０５では、最終的な燃料噴射量ＴＩを、下式に従って算出する。
ＴＩ＝ＴＰ×目標当量比×（ＡＦＡＬＰ＋ＡＦＧＡＫＵ−１）＋ＴＳ
上式で、ＴＳは、燃料噴射弁１３１の開弁遅れに対する補正分であり、燃料噴射弁１３１の電源電圧（バッテリ電圧）に基づいて設定される。
図１５のフローチャートは、吸入空気量の学習補正機能の第２実施形態を示す。

図１５のフローチャートにおいて、ステップＳ８０１〜ステップＳ８０５の各ステップは、前記第１実施形態を示す図７のフローチャートにおけるステップＳ５０１〜ステップＳ５０５と同様な処理を行う。
そして、ステップＳ８０４において、吸気圧センサ１３６で検出されるスロットルバルブ１０３ｂと吸気バルブ１０５との間の吸気圧（ブースト）ＰＢが所定圧（例えば−３５８．５mmHg）以上であると判断されて、ステップＳ８０６へ進むと、現在の運転状態において、吸気バルブ１０５を通過する吸入空気の流速が略音速であるか否かを判断する。

尚、前記所定圧（例えば−３５８．５mmHg）は、スロットルバルブを通過する吸入空気が略音速となる値として設定される。
前記略音速であるか否かの判断は、そのときの吸気圧（ブースト）ＰＢ、最大バルブリフト量、機関回転速度等に基づいて行われる。
そして、吸気バルブ１０５を通過する吸入空気の流速が略音速であれば、ステップＳ８０７へ進み、吸気バルブ１０５の最大バルブリフト量（リフト特性）による吸入空気量制御誤差の学習（ＶＥＬ学習補正値の更新）を、前記図１０のフローチャートに従って行わせる（第２学習手段）。

一方、吸気バルブ１０５を通過する吸入空気の流速が非音速であれば、ステップＳ８０８へ進み、吸気バルブ１０５の作動角の中心位相（リフト特性）による吸入空気量制御の誤差の学習（ＶＴＣ学習補正値の更新）を、図１６のフローチャートに従って行わせる（第２学習手段）。
吸気バルブ１０５を通過する吸入空気の流速が略音速の状態では、吸入空気量は、吸気バルブ１０５の最大バルブリフト量（開口面積）によって変化し、中心位相（吸気バルブ１０５の閉時期）には影響されないので、最大バルブリフト量（開口面積）による吸入空気量制御の誤差を高精度に学習できる。

また、吸気バルブ１０５を通過する吸入空気の流速が非音速の状態では、吸入空気量が吸気バルブ１０５の作動角の中心位相の変化による閉時期の変化によって変化するようになるので、中心位相による吸入空気量制御の誤差の学習を行わせることで、吸気バルブ１０５の開口面積及び中心位相による吸入空気量の制御精度を共に向上させることができる。

図１６のフローチャートにおいて、ステップＳ９０１では、目標進角値ＴＧＶＴＣ等から推定される吸入空気量（設計値）と、エアフローセンサ１１５で検出された実際の吸入空気量との差を、実空気量ばらつきとして算出する。
前記設計値（基準値）としての吸入空気量は、前記図１１に示すように、目標リフト量（制御軸１３の目標角度）ＴＧＶＥＬ，目標進角量ＴＧＶＴＣ，機関回転速度ＮＥ，吸気圧ＰＢ（スロットル開度）に基づいて算出され、該設計値（基準値）から、エアフローセンサ１１５で検出された実際の吸入空気量を減算し、その結果を、実空気量ばらつきにセットする。

ステップＳ９０２では、前記実空気量ばらつきの絶対値が許容値を超えているか否かを判断する。
前記実空気量ばらつきの絶対値が許容値以下であり、設計値（基準値）と実際値とに偏差があってもその偏差が充分に小さい場合には、中心位相制御における補正値の更新を行うことなく、本ルーチンを終了させる。

これにより、後述する学習補正値がハンチングして、補正制御が不安定になることが防止される。
一方、前記実空気量ばらつきの絶対値が許容値を超えている場合には、前記実空気量ばらつきが許容値以内になるように、中心位相制御における補正値を修正すべく、ステップＳ９０３以降へ進む。

ステップＳ９０３では、前記実空気量ばらつきに予め記憶されたゲインＧ３を乗算して、その結果をＶＴＣ修正値とする。
次いで、ステップＳ９０４では、前回までのＶＴＣ学習補正値に前記ＶＴＣ修正値を加算して、ＶＴＣ学習補正値を更新し記憶させる。
ステップＳ９０５では、センサにより検出された実際の進角値から前記ＶＴＣ学習補正値を加算した結果を、ＶＴＣ制御実角度とし、このＶＴＣ制御実角度と目標進角値ＴＧＶＴＣとの比較に基づいて、可変バルブタイミング機構１１３がフィードバック制御されるようにする。

前記作動角の中心位相は、最遅角位置からの進角量で示される。
例えば、設計吸入空気量よりも実際の吸入空気量が少なく、前記実空気量ばらつきはプラスの値に算出されると、ＶＴＣ制御実角度は、より進角側に補正されることになり、ＶＴＣ学習補正値で検出値を補正しない場合に比べてより遅角側に制御される結果、吸気バルブ１０５の閉時期ＩＶＣが下死点ＢＤＣに近づき、吸入空気量が増大されることになる。

尚、前記ＶＴＣ学習補正値で中心位相の検出結果を補正する代わりに、目標進角値を補正することで、実際の吸入空気量を設計値（基準値）に近づけることができる。
ステップＳ８０９及びステップＳ８１０では、前記ステップＳ５０９及びステップＳ５１０と同様に、スロットルバルブ１０３ｂの開度による吸入空気量制御の誤差の学習（ＴＶＯ学習補正値の更新）、吸気バルブ１０５の最大バルブリフト量（リフト特性）による吸入空気量制御の誤差の学習（ＶＥＬ学習補正値の更新）、及び、吸気バルブ１０５の作動角の中心位相（リフト特性）による吸入空気量制御の誤差の学習（ＶＴＣ学習補正値の更新）を経験していることを条件として、空燃比学習を許可する。

前記空燃比学習の処理、及び、空燃比学習値を用いた燃料噴射量ＴＩの演算処理は、前記第１実施形態において図１２〜図１４を参照して説明したものと同様にして行われる。
図１７のフローチャートは、吸入空気量の学習補正機能の第３実施形態を示す。
第３実施形態では、図１５のフローチャートに示した第２実施形態に対して、吸気バルブ１０５の作動角の中心位相（リフト特性）による吸入空気量制御の誤差の学習を行う条件として、吸気バルブ１０５を通過する吸入空気の流速が非音速であることに加えて、吸気バルブ１０５の最大バルブリフト量（リフト特性）による吸入空気量制御の誤差の学習を経験済みであることを判断させるようにしてある。

即ち、ステップＳ１００１〜ステップＳ１００７は、前記ステップＳ８０１〜ステップＳ８０７と同様な処理を行い、ステップＳ１００６で、吸気バルブ１０５を通過する吸入空気の流速が非音速であると判断されると、ステップＳ１００８へ進む。
ステップＳ１００８では、吸気バルブ１０５の最大バルブリフト量（リフト特性）による吸入空気量制御の誤差の学習が経験済みであるか否かを判断する。

図１８に示すように、吸気バルブの開口面積に対する吸気バルブ通過空気量の特性は、３つの領域で異なる特性を示す。
まず、吸気バルブ１０５を通過する吸入空気の流速が略音速である開口面積の小さい領域Ａでは、吸入空気量は、吸気バルブ１０５の最大バルブリフト量（開口面積）によって変化する。

一方、吸気バルブ１０５の開口面積の最大値付近となる領域Ｃでは、開口面積よりも吸気バルブ１０５の閉時期ＩＶＣの変化によって吸入空気量が変化し、領域Ａと領域Ｃとで挟まれる領域Ｂでは、吸気バルブ１０５の開口面積と閉時期ＩＶＣとの双方に影響されて吸入空気量が変化する。
ここで、領域Ｂ，Ｃは共に、吸気バルブ１０５を通過する吸入空気の流速が非音速の条件であるから、ステップＳ１００６の判別で吸気バルブ１０５を通過する吸入空気の流速が非音速の条件であると判断されたときに、そのままステップＳ１００９の中心位相による吸入空気量制御の誤差学習を実行すると、領域Ｂで学習される可能性がある。

しかし、領域Ｂは、前述のように、吸気バルブ１０５の開口面積と閉時期ＩＶＣとの双方に影響されて吸入空気量が変化するから、吸気バルブ１０５の最大バルブリフト量（開口面積）による吸入空気量の制御誤差を学習していない場合には、最大バルブリフトの制御誤差を、中心位相の制御誤差として誤学習してしまうことになる。
これに対し、最大バルブリフト量（開口面積）による吸入空気量の制御誤差を学習済みであれば、領域Ｂにおける設計吸入空気量と実際値との誤差は、中心位相（閉時期）の制御誤差によるものであることになって、誤学習を回避できる。

そこで、第３実施形態では、ステップＳ１００６で、吸気バルブ１０５を通過する吸入空気の流速が非音速であると判断され、かつ、ステップＳ１００８で、最大バルブリフト量（開口面積）による吸入空気量の制御誤差が学習済みであると判断されたときに、ステップＳ１００９へ進んで、中心位相（閉時期）による吸入空気量制御の誤差を学習させる。

一方、最大バルブリフト量（開口面積）による吸入空気量の制御誤差が学習済みでない場合には、たとえ吸気バルブ１０５を通過する吸入空気の流速が非音速であっても、中心位相（閉時期）による吸入空気量制御の誤差学習を禁止する。
これにより、最大バルブリフト量（開口面積）による吸入空気量の制御誤差と、中心位相（閉時期）による吸入空気量制御の誤差を共に高精度に学習させることができる。

ステップＳ１０１０及びステップＳ１０１１では、前記ステップＳ５０９及びステップＳ５１０と同様に、スロットルバルブ１０３ｂの開度による吸入空気量制御の誤差の学習（ＴＶＯ学習補正値の更新）、吸気バルブ１０５の最大バルブリフト量（リフト特性）による吸入空気量制御の誤差の学習（ＶＥＬ学習補正値の更新）、及び、吸気バルブ１０５の作動角の中心位相（リフト特性）による吸入空気量制御の誤差の学習（ＶＴＣ学習補正値の更新）を経験していることを条件として、空燃比学習を許可する。

前記空燃比学習の処理、及び、空燃比学習値を用いた燃料噴射量ＴＩの演算処理は、前記第１実施形態において図１２〜図１４を参照して説明したものと同様にして行われる。
図１９は、吸入空気量の学習補正機能の第４実施形態を示す。
図１９のフローチャートにおいて、ステップＳ１１０１〜ステップＳ１１０５の各ステップは、前記第１実施形態を示す図７のフローチャートにおけるステップＳ５０１〜ステップＳ５０５と同様な処理を行う。

そして、ステップＳ１１０４において、吸気圧センサ１３６で検出されるスロットルバルブ１０３ｂと吸気バルブ１０５との間の吸気圧（ブースト）ＰＢが所定圧（例えば−３５８．５mmHg）以上である（非音速）と判断されて、ステップＳ１１０６へ進むと、吸気バルブ１０５の最大バルブリフト量による吸入空気量制御の誤差の学習（ＶＥＬ学習補正値の更新）を経験済みであるか否かを判断する。

ステップＳ１１０６で経験済みでないと判断された場合には、ステップＳ１１０７，ステップＳ１１０８に進んで、最大バルブリフト量による吸入空気量制御の誤差の学習を行わせ、ステップＳ１１０６で経験済みであると判断された場合には、ステップＳ１１０９，ステップＳ１１１０へ進んで、中心位相（閉時期）による吸入空気量制御の誤差を学習させる。

これは、第３実施形態で説明したように、中心位相（閉時期）による吸入空気量制御の誤差を学習させるときに、最大バルブリフト量による吸入空気量制御の誤差分を含めて学習してしまうことを防止するためである。
前記ステップＳ１１０７，ステップＳ１１０８では、第１実施形態における前記ステップＳ５０６〜ステップＳ５０８と同様にして、最大バルブリフト量を学習用の値に切り換えて、最大バルブリフト量による吸入空気量制御の誤差を学習させる。

即ち、最大バルブリフト量を学習用のリフト量に切り換え、学習用のリフト量に収束すると、そのときの運転条件から推定される吸入空気量の設計値（基準値）とセンサで検出された実際の吸入空気量との偏差に基づき、ＶＥＬ学習補正値を更新し、更新結果を記憶する。
一方、ステップＳ１１０９では、吸気バルブ１０５の作動角の中心位相を、学習用の中心位相に強制的に切り換える。

前記学習用の中心位相は、可変バルブタイミング機構１１３による可変範囲のうちの最遅角位置とする。
尚、前述のように、吸気バルブ１０５を通過する吸入空気の流速が略音速（領域Ａ）であると、吸入空気量は吸気バルブ１０５の最大バルブリフト量で決まり、バルブタイミング（閉時期）の影響を受けないので、バルブタイミング（閉時期）による吸入空気量制御の誤差を学習させることができない。

そこで、吸気バルブ１０５を通過する吸入空気の流速が略音速になるときには、強制的に最大バルブリフトを増大させて、吸気バルブ１０５を通過する吸入空気の流速が非音速になるようにする。
バルブタイミングが学習用の中心位相（最遅角位置）に収束すると、ステップＳ１１１０へ進み、中心位相による吸入空気量制御の誤差を学習させる。

具体的には、前述の図１６のフローチャートに従って、吸入空気量の設計値（基準値）と実際の吸入空気量との偏差に基づいてＶＴＣ学習補正値の更新し、該ＶＴＣ学習補正値で中心位相の検出値を補正させることで、中心位相に対応する設計値（基準値）の吸入空気量が得られるようにする。
ステップＳ１１１１及びステップＳ１１１２では、前記ステップＳ５０９及びステップＳ５１０と同様に、スロットルバルブ１０３ｂの開度による吸入空気量制御の誤差の学習（ＴＶＯ学習補正値の更新）、吸気バルブ１０５の最大バルブリフト量（リフト特性）による吸入空気量制御の誤差の学習（ＶＥＬ学習補正値の更新）、及び、吸気バルブ１０５の作動角の中心位相（リフト特性）による吸入空気量制御の誤差の学習（ＶＴＣ学習補正値の更新）を経験していることを条件として、空燃比学習を許可する。

前記空燃比学習の処理、及び、空燃比学習値を用いた燃料噴射量ＴＩの演算処理は、前記第１実施形態において図１２〜図１４を参照して説明したものと同様にして行われる。
上記第４の実施形態においても、最大バルブリフト量による吸入空気量の制御誤差が、中心位相による吸入空気量の制御誤差として誤学習されることを防止でき、また、学習用の最大バルブリフト量及び中心位相に切り換えて学習させるので、学習できる条件を待つ必要がなく、学習を速やかに進行させることができる。

ところで、上記実施形態では、前記排気バルブ１０７は、一定の最大バルブリフト量，バルブ作動角及びバルブタイミングを保って開閉駆動されるものとしたが、図２０に示すように、クランクシャフト１２０に対する排気側カムシャフト１１０の回転位相を変化させる可変バルブタイミング機構１３８が設けられる機関１０１においても、上記の各実施形態と同様にして、吸入空気量学習を行わせることができる。

前記可変バルブタイミング機構１３８は、図２１に示すように、クランクシャフト１２０と同期して回転するスプロケット２２５に固定され、このスプロケット２２５と一体的に回転する第１回転体２２１と、ボルト２２２ａにより前記排気側カムシャフト１１０の一端に固定され、排気側カムシャフト１１０と一体的に回転する第２回転体２２２と、ヘリカルスプライン２２６により第１回転体２２１の内周面と第２回転体２２２の外周面とに噛合する筒状の中間ギア２２３と、を有している。

前記中間ギア２２３は、ネジ２２８を介してドラム２２７が連結されており、このドラム２２７と中間ギア２２３との間にねじりスプリング２２９が介装されている。
前記中間ギア２２３は、ねじりスプリング２２９によって遅角方向（図の左方向）へ付勢されており、電磁リターダ２２４に電圧を印加して磁力を発生すると、ドラム２２７及びネジ２２８を介して進角方向（図の右方向）へ動かされる。

この中間ギア２２３の軸方向位置に応じて、回転体２２１，２２２の相対位相が変化して、クランクシャフト１２０に対する排気側カムシャフト１１０の回転位相が変化し、排気バルブ１０７の作動角の中心位相が連続的に変化する。
前記電磁リターダ２２４は、前記エンジンコントロールモジュール１１４からの制御信号により駆動制御される。

上記のように、可変バルブタイミング機構１３８によって排気バルブ１０７の作動角の中心位相（開閉時期）が変更される場合には、排気バルブ１０７のバルブタイミングによる充填効率の変化などによって吸入空気量が変化するので、設計吸入空気量の演算においては、図２２に示すように、排気バルブ１０７の作動角の中心位相を入力データに付加することで、設計吸入空気量を精度良く演算させることができる。

尚、内燃機関１０１は、直列機関に限定されず、水平対向やＶ型などの複数のバンクを備える機関であっても良い。
また、水平対向やＶ型などの機関であって、複数のバンクを備え、バンク毎に、電子制御スロットル装置１０４、可変リフト機構１１２・可変バルブタイミング機構１１３を備える場合には、前記吸入空気量の制御誤差を、バンク間における実際の吸入空気量の偏差として検出し、各バンクでの吸入空気量が一致するように、バンク毎にスロットル開度、最大バルブリフト量、中心位相を補正させることができる。

上記構成とすれば、各バンクでの吸入空気量ばらつきを解消して、回転変動の発生等を防止できる。

実施形態における車両用内燃機関のシステム図。 実施形態における可変リフト機構の詳細を示す斜視図。 前記可変リフト機構の作動角変更機構を示す断面図。 実施形態における可変バルブタイミング機構の詳細を示す断面図。 実施形態における目標バルブリフト量及び目標バルブタイミングの演算処理を示すブロック図。 実施形態における目標スロットル開度の演算処理を示すブロック図。 吸入空気量学習の第１実施形態を示すフローチャート。 スロットル開度による吸入空気量制御の誤差学習を示すフローチャート。 スロットルバルブの通過空気が略音速であるときのスロットル開度と吸入空気量との相関を示す線図。 吸気バルブの最大バルブリフト量による吸入空気量制御の誤差学習を示すフローチャート。 吸入空気量の設計値の演算を示すブロック図。 空燃比学習処理を示すフローチャート。 空燃比学習値を書き換え可能に記憶する空燃比学習マップを示す図。 燃料噴射量の演算処理を示すフローチャート。 吸入空気量学習の第２実施形態を示すフローチャート。 吸気バルブの作動角の中心位相による吸入空気量制御の誤差学習を示すフローチャート。 吸入空気量学習の第３実施形態を示すフローチャート。 吸気バルブの開口面積と吸気バルブの通過空気量との相関を示す線図。 吸入空気量学習の第４実施形態を示すフローチャート。 排気バルブの可変バルブタイミング機構を備える車両用内燃機関のシステム図。 排気バルブの可変バルブタイミング機構を示す断面図。 排気バルブの可変バルブタイミング機構を備える場合での吸入空気量の設計値の演算を示すブロック図。

符号の説明

３…吸気バルブ駆動軸、１３…制御軸、１７…モータ、１０１…内燃機関、１０３ａ…スロットルモータ、１０３ｂ…スロットルバルブ、１０４…電子制御スロットル装置、１０５…吸気バルブ、１１２…可変リフト機構、１１３…可変バルブタイミング機構、１１４…エンジンコントロールモジュール、１１５…エアフローセンサ、１１６…アクセルペダルセンサ、１１７…クランク角センサ、１２０…クランクシャフト、１３２…カムセンサ、１３３…角度センサ、１３５…大気圧センサ、１３６…吸気圧センサ、１３７…空燃比センサ

Claims (13)

1. 吸気バルブのリフト特性を可変とする可変動弁機構と、
   前記吸気バルブ上流の吸気通路に介装される吸気絞り弁と、
   前記吸気バルブのリフト特性及び前記吸気絞り弁の開度を制御して、機関の吸入空気量を制御する制御手段と、
   前記吸気絞り弁を通過する吸入空気の流速が略音速となる条件であるときに、前記吸気絞り弁の開度による吸入空気量制御の誤差を学習する第１学習手段と、
   前記吸気絞り弁を通過する吸入空気の流速が非音速となる条件であるときに、前記吸気バルブのリフト特性による吸入空気量制御の誤差を学習する第２学習手段と、
   前記第１学習手段及び第２学習手段による学習結果に基づいて、前記制御手段による前記吸気バルブのリフト特性及び前記吸気絞り弁の開度の制御を補正する補正手段と、
   を含んで構成されたことを特徴とする内燃機関の吸入空気量制御装置。
2. 前記第２学習手段が、前記吸気バルブのリフト特性を学習用のリフト特性に切り換えて、前記吸気バルブのリフト特性による吸入空気量制御の誤差を学習することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の吸入空気量制御装置。
3. 前記第２学習手段が、前記学習用のリフト特性が、前記吸気バルブを通過する吸入空気の流速が略音速となるリフト特性であることを特徴とする請求項２記載の内燃機関の吸入空気量制御装置。
4. 前記可変動弁機構が、前記吸気バルブの最大バルブリフト量を可変とする可変リフト機構を含み、
   前記第２学習手段が、前記最大バルブリフト量を、可変範囲の最小値付近に制御することで、前記吸気バルブを通過する吸入空気の流速を略音速とすることを特徴とする請求項３記載の内燃機関の吸入空気量制御装置。
5. 前記第２学習手段が、前記リフト特性に基づきそのときの吸入空気量の基準値を設定し、前記基準値と実際の吸入空気量との偏差を算出することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の内燃機関の吸入空気量制御装置。
6. 前記可変動弁機構が、前記吸気バルブの最大バルブリフト量を可変とする可変リフト機構と、前記吸気バルブの作動角の中心位相を可変とする可変バルブタイミング機構とを含み、
   前記第２学習手段が、吸気バルブの最大バルブリフト量及び中心位相に基づいてそのときの吸入空気量の基準値を設定することを特徴とする請求項５記載の内燃機関の吸入空気量制御装置。
7. 排気バルブの作動角の中心位相を可変とする排気側可変バルブタイミング機構を備え、
   前記第２学習手段が、前記吸気バルブのリフト特性と共に、前記排気バルブの作動角の中心位相に基づいてそのときの吸入空気量の基準値を設定することを特徴とする請求項５又は６記載の内燃機関の吸入空気量制御装置。
8. 前記可変動弁機構が、前記吸気バルブの最大バルブリフト量を可変とする可変リフト機構と、前記吸気バルブの作動角の中心位相を可変とする可変バルブタイミング機構とを含み、
   前記第２学習手段が、前記吸気バルブの最大バルブリフト量による吸入空気量制御の誤差、及び、前記吸気バルブの作動角の中心位相による吸入空気量制御の誤差をそれぞれ個別に学習することを特徴とする特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の内燃機関の吸入空気量制御装置。
9. 前記第２学習手段が、前記吸気バルブの最大バルブリフト量による吸入空気量制御の誤差を学習してから、前記吸気バルブの作動角の中心位相による吸入空気量制御の誤差を学習することを特徴とする請求項８記載の内燃機関の吸入空気量制御装置。
10. 前記第２学習手段が、前記吸気バルブを通過する吸入空気の流速が略音速の条件で、前記吸気バルブの最大バルブリフト量による吸入空気量制御の誤差を学習し、前記吸気バルブを通過する吸入空気の流速が非音速の条件で、前記吸気バルブの作動角の中心位相による吸入空気量制御の誤差を学習することを特徴とする請求項８又は９記載の内燃機関の吸入空気量制御装置。
11. 前記第１学習手段が、前記吸気絞り弁を通過する吸入空気の流速が略音速となる条件で、前記吸気絞り弁の開度から設定される吸入空気量の基準値とそのときの実際の吸入空気量との偏差を算出することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１つに記載の内燃機関の吸入空気量制御装置。
12. 前記第１及び第２学習手段が、前記吸気絞り弁を通過する吸入空気の流速が略音速となる条件であるか否かを、前記吸気絞り弁と前記吸気バルブとの間における吸気圧に基づいて判断することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１つに記載の内燃機関の吸入空気量制御装置。
13. 前記第１及び第２学習手段による学習を経験していることを条件として、前記内燃機関の空燃比を目標空燃比に補正するための学習補正値の更新を許可する空燃比学習許可手段を設けたことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１つに記載の内燃機関の吸入空気量制御装置。

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