JP4275143B2 - 内燃機関の点火時期制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、点火時期を制御する内燃機関の点火時期制御装置に関する。

従来の内燃機関の点火時期制御装置として、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。この内燃機関には、吸気弁を開閉するとともに、吸気弁の最大リフトを変更する可変動弁機構が設けられている。この内燃機関では、この最大リフトを可変動弁機構により制御することによって、吸入空気量が制御される。また、この従来の制御装置では、次のようにして点火時期を決定する。すなわち、内燃機関の回転数および吸入空気量を検出するとともに、検出された回転数に応じて、その回転数のときに吸入可能な吸入空気量の最大値（以下「最大吸入空気量」という）を算出する。また、検出された吸入空気量と算出された最大吸入空気量との比を算出するとともに、この比および回転数に応じて、点火時期を決定する。

一方、可変動弁機構として、例えば、図７に示すように、最大リフトＬｉｆｔｉｎが大きいほど、吸気弁の開弁タイミングがより早くなるとともに、閉弁タイミングがより遅くなるタイプのものが知られている。図３５は、このタイプの可変動弁機構を用いた場合の点火時期の制御例を示している。同図に示すように、最大リフトＬｉｆｔｉｎが大きいほど、吸入空気量が大きくなるとともに、出力トルクが大きくなるのに伴い、ノッキングが発生しやすくなるため、これを回避するために、点火時期はより遅角側に決定される。

また、点火時期は、最大リフトＬｉｆｔｉｎが第１所定値Ｌａのときには、所定の第１点火時期Ｉａに決定され、Ｌａ以上のときには、Ｌｉｆｔｉｎが大きいほど、より進角側に決定されるとともに、第１所定値Ｌａよりも大きな第２所定値Ｌｂのときには、より進角側の所定の第２点火時期Ｉｂに決定される。これは、次の理由による。すなわち、上記のように、最大リフトＬｉｆｔｉｎが大きいほど、吸気弁の開弁タイミングがより早くなることによって、気筒内に残留する排ガス（以下「内部ＥＧＲガス」という）の量が増大するとともに、閉弁タイミングがより遅くなることによって、気筒内から吸気管に戻される戻し空気の量が増大する。このように、内部ＥＧＲガス量の増大により、燃焼温度が低下するのに伴ってシリンダ壁温が低下することで、混合気の温度が低下することと、戻し空気量の増大により内燃機関の圧縮比が低下することによって、ノッキングが発生しにくくなるためである。

また、上記のように、最大リフトＬｉｆｔｉｎ≧第１所定値Ｌａでは、Ｌｉｆｔｉｎが大きいほど、戻し空気量が増大するものの、点火時期が進角側に決定されることによって、内燃機関の燃焼効率が向上することにより、内燃機関の出力トルクはさらに増大する。さらに、戻し空気量が増大することにより、最大リフトＬｉｆｔｉｎが第２所定値Ｌｂのときの実質的な吸入空気量は、第１所定値Ｌａのときの吸入空気量と等しい所定値ＧＲＥＦになる。その結果、図３６に示すように、吸入空気量が所定値ＧＲＥＦのときには、それに適した点火時期として、第１および第２の点火時期Ｉａ，Ｉｂの２つの点火時期が存在する。

これに対して、前述した従来の点火時期制御装置では、点火時期を吸入空気量に応じて決定する。このため、吸入空気量が上記の所定値ＧＲＥＦのときに、ノッキングの発生を回避するために、より遅角側の第１点火時期Ｉａを点火時期として決定した場合、実際の最大リフトＬｉｆｔｉｎが第２所定値Ｌｂのときには、進角側の第２点火時期Ｉｂに決定しても、ノッキングが発生しないにもかかわらず、点火時期が遅角側の第１点火時期Ｉａに決定されることによって、高い燃焼効率が得られず、内燃機関の出力トルクが低下してしまう。

このような不具合を回避するために、例えば、最大リフトＬｉｆｔｉｎおよび回転数に応じて、点火時期を制御することが考えられる。しかし、その場合には、次のような問題が生じてしまう。すなわち、点火時期を最大リフトＬｉｆｔｉｎに応じたマップ検索で決定する場合、内燃機関の負荷が高く、ノッキングが発生しやすい最大リフトＬｉｆｔｉｎの領域（以下「ノックリフト領域」という）では、ノッキングの発生を回避するために、点火時期のマップ値が設定される格子点の数をより多く設定する必要がある。一方、最大リフトＬｉｆｔｉｎが同じであっても、吸入空気量は回転数に応じて変化するため、図３７に示すように、回転数が低〜高において、ノックリフト領域（破線で囲んだ領域）は、互いに異なる領域になり、全体として広範囲な領域になる。その結果、広範囲なノックリフト領域に対して、上記のようなマップ値の設定を行わなければならず、マップ値の設定数（黒丸で示す格子点の数）が過大になり、必要とする点火時期制御装置のメモリ容量が過大になることによって、点火時期制御装置の製造コストが増大してしまう。

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、点火時期を制御するためのデータを記憶するメモリの容量を削減でき、それにより、製造コストを削減することができる内燃機関の点火時期制御装置を提供することを目的とする。

特開２００５−３１５１６１号公報

上記の目的を達成するため、請求項１に係る発明は、点火時期Ｉｇｌｏｇを制御する内燃機関３の点火時期制御装置１であって、内燃機関３の回転数を検出する回転数検出手段（実施形態における（以下、本項において同じ）クランク角センサ２０、ＥＣＵ２）と、検出された回転数ＮＥに応じ、内燃機関３がその回転数ＮＥにあるときに出力可能な最大トルクを表す最大トルクパラメータ（最大平均有効圧力Ｐｍｅ＿ｍａｘ）を算出する最大トルクパラメータ算出手段（ＥＣＵ２、ステップ４１、図２１、図２２）と、内燃機関３から出力されている出力トルクを表す出力トルクパラメータ（正味平均有効圧力Ｐｍｅ）を算出する出力トルクパラメータ算出手段（ＥＣＵ２、ステップ４２、図２３〜図２８）と、算出された最大トルクパラメータおよび出力トルクパラメータの一方と他方との比であるトルク比（正規化平均有効圧力Ｋｐｍｅ）を算出するトルク比算出手段（ＥＣＵ２、ステップ４３）と、内燃機関３の回転数および算出されたトルク比に応じて、点火時期Ｉｇｌｏｇを決定する点火時期決定手段（ＥＣＵ２、ステップ４４、４５、図２９〜図３４）と、を備え、点火時期決定手段は、内燃機関３のクランクシャフト３ｄに対する、吸気弁４を駆動するための吸気カムシャフト５の相対的な位相（カム位相Ｃａｉｎ）が、最遅角（最遅角値Ｃａｉｎｒｔ）から最遅角よりも進角側の所定の中間位相（中間値Ｃａｉｎｒｅｆ）にあり、かつ、内燃機関３の圧縮比Ｃｒが低圧縮比（最小値Ｃｒｍｉｎ）である場合において、トルク比で表される内燃機関３の負荷が、内燃機関３の回転数に応じた所定値（第１所定値Ｋｐｍｅ１、第２所定値Ｋｐｍｅ２）よりも低いときに、内燃機関３の負荷が高いほど、点火時期Ｉｇｌｏｇをより遅角側に決定し、内燃機関３の回転数が所定回転数（第３回転数ＮＥ３）よりも低く、かつ、内燃機関３の負荷が所定値以上のときに、内燃機関３の負荷が高いほど、点火時期Ｉｇｌｏｇをより進角側に決定する（図２９、図３１）ことを特徴とする。

この内燃機関の点火時期制御装置によれば、検出された回転数に応じて、内燃機関がその回転数にあるときに出力可能な最大トルクを表す最大トルクパラメータが、最大トルクパラメータ算出手段により算出される。また、内燃機関の出力トルクを表す出力トルクパラメータが、出力トルクパラメータ算出手段により算出されるとともに、これらの最大トルクパラメータおよび出力トルクパラメータの一方と他方との比であるトルク比が、トルク比算出手段により算出される。さらに、算出されたトルク比と回転数に応じて、点火時期が点火時期決定手段により、決定される。

上記のように、トルク比は、そのときの回転数での最大トルクおよび出力トルクの一方と他方との比として算出されるので、内燃機関の出力トルクが最大トルクに近く、ノッキングが発生しやすい高負荷域では、回転数にかかわらず、値１に近くなる。したがって、ノッキングが発生しやすいトルク比の領域は、前述したノックリフト領域と異なり、回転数にかかわらず、値１を含む値１付近の領域になる。したがって、例えば、トルク比および回転数をパラメータとして設定したマップを用いて点火時期を決定する場合、前述した最大リフトをパラメータとする場合と比較して、マップ値を詳細に設定するトルク比の範囲を狭めることができる。その結果、設定するマップ値の数を削減できるので、必要とする点火時期制御装置のメモリ容量を削減できるとともに、マップ作成のための工数を削減できることによって、点火時期制御装置の製造コストを削減することができる。
また、内燃機関のクランクシャフトに対する吸気カムシャフトの相対的な位相が、最遅角から最遅角よりも進角側の所定の中間位相にあり、かつ、内燃機関の圧縮比が低圧縮比である場合において、トルク比で表される内燃機関の負荷が、内燃機関の回転数に応じた所定値よりも低いときには、点火時期は、内燃機関の負荷が高いほど、より遅角側に決定される。さらに、この場合において、内燃機関の回転数が所定回転数よりも低く、かつ、内燃機関の負荷が所定値以上のときには、点火時期は、内燃機関の負荷が高いほど、より進角側に決定される。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の内燃機関３の点火時期制御装置１において、内燃機関３には、内燃機関３の吸気弁４の最大リフトＬｉｆｔｉｎ、吸気弁４の開弁タイミング、および閉弁タイミングの少なくとも１つを変更可能な可変動弁機構（可変式吸気動弁機構４０）が設けられており、可変動弁機構の動作状態を表す動作状態パラメータ（最大リフトＬｉｆｔｉｎ、カム位相Ｃａｉｎ）を検出する動作状態パラメータ検出手段（回動角センサ２２、カム角センサ２３、ＥＣＵ２）をさらに備え、最大トルクパラメータおよび出力トルクパラメータの少なくとも一方は、検出された動作状態パラメータに応じて算出される（ステップ４１、４２、図２１〜図２８）ことを特徴とする。

可変動弁機構は吸気弁の最大リフト、開弁タイミングおよび閉弁タイミングの少なくとも１つを変更するので、その動作状態が変化すると、吸入空気量が変化することによって、出力トルクおよび最大トルクが変化する。本発明によれば、検出した可変動弁機構の動作状態を表す動作状態パラメータに応じて、最大トルクパラメータおよび／または出力トルクパラメータを算出するので、実際の可変動弁機構の動作状態に応じて、点火時期を適切に決定することができる。

また、例えば、可変動弁機構が、前述したような、最大リフトが大きいほど、吸気弁の開弁タイミングが早くなり、閉弁タイミングが遅くなるタイプの場合には、吸入空気量を用いる前述した従来の場合と異なり、図３５から明らかなように、同一の出力トルクに対して適正な２つの点火時期が存在するような現象は、生じない。したがって、トルク比および回転数に応じて点火時期を決定することにより、適正な点火時期が常に得られるので、最適な燃焼効率を得ることができ、十分な出力トルクを安定して確保することができる。

請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載の内燃機関３の点火時期制御装置１において、内燃機関３には、内燃機関３の圧縮比Ｃｒを変更可能な可変圧縮比機構８０が設けられており、圧縮比Ｃｒを表す圧縮比パラメータ（圧縮比Ｃｒ）を検出する圧縮比パラメータ検出手段（制御角センサ２４、ＥＣＵ２）をさらに備え、最大トルクパラメータおよび出力トルクパラメータの少なくとも一方は、検出された圧縮比パラメータに応じて算出される（ステップ４１、４２、図２１〜図２８）ことを特徴とする。

この構成によれば、圧縮比の変化に応じて出力トルクおよび最大トルクが変化する場合に、実際の圧縮比に応じて、点火時期を適切に決定することができる。

以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について説明する。図１および図３は、本実施形態による点火時期制御１を適用した内燃機関（以下「エンジン」という）３を示している。

エンジン３は、例えば、４組の気筒３ａおよびピストン３ｂ（１組のみ図示）を有する直列４気筒タイプのガソリンエンジンであり、車両（図示せず）に搭載されている。エンジン３は、気筒３ａごとに設けられた、吸気ポートおよび排気ポートをそれぞれ開閉する吸気弁４および排気弁７と、吸気弁４を駆動するための、吸気カムシャフト５および吸気カム６を有する可変式吸気動弁機構４０（可変動弁機構）と、排気弁７を駆動するための、排気カムシャフト８および排気カム９を有する排気動弁機構３０と、圧縮比Ｃｒを変更する可変圧縮比機構８０と、点火プラグ１０（図２参照）と、を備えている。

吸気弁４のステム４ａは、ガイド４ｂに摺動自在に嵌合しており、このガイド４ｂは、シリンダヘッド３ｃに固定されている。吸気弁４には、図４に示すように、上下のスプリングシート４ｃ，４ｄと、これらの間に設けられたバルブスプリング４ｅが設けられており、吸気弁４は、このバルブスプリング４ｅにより、閉弁方向に付勢されている。

吸気カムシャフト５および排気カムシャフト８はそれぞれ、ホルダ（図示せず）を介して、シリンダヘッド３ｃに回動自在に取り付けられている。この吸気カムシャフト５の一端部には、吸気スプロケット（図示せず）が同軸に配置され、回転自在に設けられている。この吸気スプロケットは、タイミングベルト（図示せず）を介してクランクシャフト３ｄに連結され、後述する可変カム位相機構７０を介して吸気カムシャフト５に連結されている。以上の構成により、吸気カムシャフト５は、クランクシャフト３ｄが２回転するごとに１回転する。また、吸気カム６は、気筒３ａごとに、吸気カムシャフト５と一体に設けられている。

可変式吸気動弁機構４０は、吸気カムシャフト５の回転に伴って、各気筒３ａの吸気弁４を開閉駆動するとともに、吸気弁４の最大リフトＬｉｆｔｉｎおよびバルブタイミングを無段階に変更するものであり、その詳細については、後述する。本実施形態では、最大リフトＬｉｆｔｉｎが動作状態パラメータに相当する。

また、排気弁７のステム７ａは、ガイド７ｂに摺動自在に嵌合しており、このガイド７ｂは、シリンダヘッド３ｃに固定されている。さらに、排気弁７には、上下のスプリングシート７ｃ，７ｄと、これらの間に設けられたバルブスプリング７ｅが設けられている。排気弁７は、このバルブスプリング７ｅにより、閉弁方向に付勢されている。

排気カムシャフト８は、これと一体の排気スプロケット（図示せず）を有し、この排気スプロケットおよびタイミングベルトを介してクランクシャフト３ｄに連結されており、それにより、クランクシャフト３ｄが２回転するごとに１回転する。さらに、排気カム９は、気筒３ａごとに、排気カムシャフト８と一体に設けられている。

排気動弁機構３０は、ロッカアーム３１を有しており、このロッカアーム３１が排気カム９の回転に伴って回動することにより、バルブスプリング７ｅの付勢力に抗しながら、排気弁７を開閉する。

前述した点火プラグ１０は、気筒３ａごとに設けられ、シリンダヘッド３ｃに取り付けられている。点火プラグ１０は、点火時期制御装置１の後述するＥＣＵ２からの駆動信号により点火時期Ｉｇｌｏｇに応じたタイミングで高電圧が加えられ、次に遮断されることによって放電し、それにより、各気筒３ａ内で混合気の点火が行われる。

また、エンジン３には、クランク角センサ２０（回転数検出手段）および水温センサ２１が設けられている。クランク角センサ２０は、マグネットロータおよびＭＲＥピックアップで構成されており、クランクシャフト３ｄの回転に伴い、いずれもパルス信号であるＣＲＫ信号およびＴＤＣ信号をＥＣＵ２に出力する。ＣＲＫ信号は、所定クランク角（例えば１０゜）ごとに出力され、ＥＣＵ２は、このＣＲＫ信号に基づき、エンジン３の回転数（以下「エンジン回転数」という）ＮＥを算出する。また、ＴＤＣ信号は、各気筒３ａのピストン３ｂが吸気行程のＴＤＣ位置よりも若干、手前の所定のクランク角位置にあることを表す信号であり、所定クランク角ごとに出力される。

また、水温センサ２１は、例えばサーミスタなどで構成されており、エンジン水温ＴＷを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。このエンジン水温ＴＷは、エンジン３のシリンダブロック３ｈ内を循環する冷却水の温度である。

さらに、エンジン３の吸気管１２では、スロットル弁機構が省略されているとともに、その吸気通路１２ａが大口径に形成されており、それにより、流動抵抗が通常のエンジンよりも小さくなるように設定されている。

次に、前述した可変式吸気動弁機構４０について説明する。この可変式吸気動弁機構４０は、図４に示すように、吸気カムシャフト５、吸気カム６、可変バルブリフト機構５０および可変カム位相機構７０などで構成されている。

この可変バルブリフト機構５０は、吸気カムシャフト５の回転に伴って吸気弁４を開閉駆動するとともに、最大リフトＬｉｆｔｉｎを所定の最大値Ｌｉｆｔｉｎｍａｘと最小値Ｌｉｆｔｉｎｍｉｎとの間で無段階に変更するものであり、気筒３ａごとに設けられた四節リンク式のロッカアーム機構５１と、これらのロッカアーム機構５１を同時に駆動するリフトアクチュエータ６０（図５参照）を有している。

各ロッカアーム機構５１は、ロッカアーム５２および上下のリンク５３，５４などで構成されている。この上リンク５３の一端部は、上ピン５５を介して、ロッカアーム５２の上端部に回動自在に取り付けられるとともに、他端部は、ロッカアームシャフト５６に回動自在に取り付けられている。このロッカアームシャフト５６は、図示しないホルダを介して、シリンダヘッド３ｃに取り付けられている。

また、ロッカアーム５２の上ピン５５上には、ローラ５７が回動自在に設けられている。このローラ５７は、吸気カム６のカム面に当接しており、吸気カム６が回転する際、そのカム面に案内されながら吸気カム６上を転動する。これにより、ロッカアーム５２は上下方向に駆動されるとともに、上リンク５３が、ロッカアームシャフト５６を中心として回動する。

さらに、ロッカアーム５２の吸気弁４側の端部には、アジャストボルト５２ａが取り付けられている。このアジャストボルト５２ａは、吸気カム６の回転に伴ってロッカアーム５２が上下方向に移動すると、バルブスプリング４ｅの付勢力に抗しながら、ステム４ａを上下方向に駆動し、吸気弁４を開閉する。

また、下リンク５４の一端部は、下ピン５８を介して、ロッカアーム５２の下端部に回動自在に取り付けられており、下リンク５４の他端部には、連結軸５９が回動自在に取り付けられている。下リンク５４は、この連結軸５９を介して、リフトアクチュエータ６０の後述する短アーム６５に連結されている。

一方、リフトアクチュエータ６０は、図５に示すように、モータ６１、ナット６２、リンク６３、長アーム６４および短アーム６５などを備えている。このモータ６１は、ＥＣＵ２に接続され、エンジン３のヘッドカバー３ｇの外側に配置されている。モータ６１の回転軸は、雄ねじが形成されたねじ軸６１ａになっており、このねじ軸６１ａに、ナット６２が螺合している。このナット６２は、リンク６３を介して、長アーム６４に連結されている。このリンク６３の一端部は、ピン６３ａを介して、ナット６２に回動自在に取り付けられ、他端部は、ピン６３ｂを介して、長アーム６４の一端部に回動自在に取り付けられている。

また、長アーム６４の他端部は、回動軸６６を介して短アーム６５の一端部に取り付けられている。この回動軸６６は、断面円形に形成され、エンジン３のヘッドカバー３ｇを貫通しているとともに、これに回動自在に支持されている。この回動軸６６の回動に伴い、長アーム６４および短アーム６５はこれと一体に回動する。

さらに、短アーム６５の他端部には、前述した連結軸５９が回動自在に取り付けられており、これにより、短アーム６５は、連結軸５９を介して、下リンク５４に連結されている。

次に、以上のように構成された可変バルブリフト機構５０の動作について説明する。可変バルブリフト機構５０では、ＥＣＵ２から後述するリフト制御入力Ｕ＿Ｌｉｆｔｉｎがリフトアクチュエータ６０に入力されると、ねじ軸６１ａが回転し、それに伴うナット６２の移動により、長アーム６４および短アーム６５が回動軸６６を中心として回動するとともに、この短アーム６５の回動に伴って、ロッカアーム機構５１の下リンク５４が、下ピン５８を中心として回動する。すなわち、リフトアクチュエータ６０により、下リンク５４が駆動される。

その際、ＥＣＵ２の制御により、短アーム６５の回動範囲は、図５（ａ）に示す最大リフト位置と図５（ｂ）に示す最小リフト位置との間に規制され、それにより、下リンク５４の回動範囲も、図４に実線で示す最大リフト位置と、図４に２点鎖線で示す最小リフト位置との間に規制される。

下リンク５４が最大リフト位置にある場合、ロッカアームシャフト５６、上下のピン５５，５８および連結軸５９によって構成される四節リンクでは、上ピン５５および下ピン５８の中心間の距離が、ロッカアームシャフト５６および連結軸５９の中心間の距離よりも長くなるように構成されており、それにより、図６（ａ）に示すように、吸気カム６が回転すると、これとローラ５７との当接点の移動量よりも、アジャストボルト５２ａの移動量の方が大きくなる。

一方、下リンク５４が最小リフト位置にある場合、上記四節リンクでは、上ピン５５および下ピン５８の中心間の距離が、ロッカアームシャフト５６および連結軸５９の中心間の距離よりも短くなるように構成されており、それにより、図６（ｂ）に示すように、吸気カム６が回転すると、これとローラ５７との当接点の移動量よりも、アジャストボルト５２ａの移動量の方が小さくなる。

以上により、吸気弁４は、下リンク５４が最大リフト位置にあるときには、最小リフト位置にあるときよりも大きな最大リフトＬｉｆｔｉｎで開弁する。具体的には、吸気カム６の回転中、吸気弁４は、下リンク５４が最大リフト位置にあるときには、図７の実線で示すリフト曲線に従って開弁し、最大リフトＬｉｆｔｉｎは、その最大値Ｌｉｆｔｉｎｍａｘを示す。一方、下リンク５４が最小リフト位置にあるときには、図７の２点鎖線で示すリフト曲線に従って開弁し、最大リフトＬｉｆｔｉｎは、その最小値Ｌｉｆｔｉｎｍｉｎを示す。

したがって、可変バルブリフト機構５０では、アクチュエータ６０を介して、下リンク５４を最大リフト位置と最小リフト位置との間で回動させることにより、最大リフトＬｉｆｔｉｎを、最大値Ｌｉｆｔｉｎｍａｘと最小値Ｌｉｆｔｉｎｍｉｎとの間で無段階に変化させることができる。

なお、図７に示すように、可変バルブリフト機構５０では、その機構上、最大リフトＬｉｆｔｉｎが大きいほど、吸気弁４の開弁タイミングは、より早くなるとともに、閉弁タイミングはより遅くなり、その開弁時間が長くなる。

また、可変バルブリフト機構５０には、図示しないロック機構が設けられており、このロック機構により、リフト制御入力Ｕ＿Ｌｉｆｔｉｎが後述する故障時用値Ｕ＿Ｌｉｆｔｉｎ＿ｆｓに設定されているときや、断線などによりＥＣＵ２からのリフト制御入力Ｕ＿Ｌｉｆｔｉｎがリフトアクチュエータ６０に入力されないときには、可変バルブリフト機構５０の動作がロックされる。すなわち、可変バルブリフト機構５０による最大リフトＬｉｆｔｉｎの変更が禁止され、最大リフトＬｉｆｔｉｎが最小値Ｌｉｆｔｉｎｍｉｎに保持される。なお、この最小値Ｌｉｆｔｉｎｍｉｎは、カム位相Ｃａｉｎが後述するロック値に保持されかつ圧縮比Ｃｒが最小値Ｃｒｍｉｎに保持されている場合において、吸入空気量として後述する所定の故障時用値Ｇｃｙｌ＿ｆｓを確保できるような値に設定されている。この所定の故障時用値Ｇｃｙｌ＿ｆｓは、停車中はアイドル運転やエンジン始動を適切に行うことができると同時に、走行中は低速走行状態を維持できるような値に設定されている。

さらに、エンジン３には、回動角センサ２２（動作状態パラメータ検出手段）が設けられており（図２参照）、この回動角センサ２２は、回動軸６６すなわち短アーム６５の回動角を検出して、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。ＥＣＵ２は、この回動角センサ２２の検出信号に基づき、最大リフトＬｉｆｔｉｎを算出する。

次に、前述した可変カム位相機構７０について説明する。この可変カム位相機構７０は、吸気カムシャフト５のクランクシャフト３ｄに対する相対的な位相（以下「カム位相」という）Ｃａｉｎを無段階に進角側または遅角側に変更するものであり、吸気カムシャフト５の吸気スプロケット側の端部に設けられている。図８に示すように、可変カム位相機構７０は、ハウジング７１、３枚羽根式のベーン７２、油圧ポンプ７３および電磁弁機構７４などを備えている。本実施形態では、カム位相Ｃａｉｎが動作状態パラメータに相当する。

このハウジング７１は、吸気カムシャフト５の吸気スプロケットと一体に構成されており、互いに等間隔に形成された３つの隔壁７１ａを有している。ベーン７２は、吸気カムシャフト５の吸気スプロケット側の端部に同軸に取り付けられ、吸気カムシャフト５から外方に放射状に延びているとともに、ハウジング７１内に回転可能に収容されている。また、ハウジング７１では、隔壁７１ａとベーン７２との間に、３つの進角室７５および３つの遅角室７６が形成されている。

油圧ポンプ７３は、クランクシャフト３ｄに連結された機械式のものであり、クランクシャフト３ｄが回転すると、それに伴って、エンジン３のオイルパン３ｅに蓄えられた潤滑用のオイルを、油路７７ｃを介して吸い込むとともに、これを昇圧した状態で、油路７７ｃを介して電磁弁機構７４に供給する。

電磁弁機構７４は、スプール弁機構７４ａおよびソレノイド７４ｂを組み合わせたものであり、進角油路７７ａおよび遅角油路７７ｂを介して、進角室７５および遅角室７６にそれぞれ接続されており、油圧ポンプ７３から供給された油圧を、進角油圧Ｐａｄおよび遅角油圧Ｐｒｔとして、進角室７５および遅角室７６にそれぞれ出力する。電磁弁機構７４のソレノイド７４ｂは、ＥＣＵ２から後述する位相制御入力Ｕ＿Ｃａｉｎが入力された際、スプール弁機構７４ａのスプール弁体を、位相制御入力Ｕ＿Ｃａｉｎに応じて所定の移動範囲内で移動させることにより、進角油圧Ｐａｄおよび遅角油圧Ｐｒｔをいずれも変化させる。

以上の構成の可変カム位相機構７０では、油圧ポンプ７３の作動中、電磁弁機構７４が制御入力Ｕ＿Ｃａｉｎに応じて作動することにより、進角油圧Ｐａｄが進角室７５に、遅角油圧Ｐｒｔが遅角室７６にそれぞれ供給され、それにより、ベーン７２とハウジング７１との間の相対的な位相が進角側または遅角側に変更される。その結果、前述したカム位相Ｃａｉｎが、最遅角値Ｃａｉｎｒｔ（例えばカム角０゜に相当する値）と最進角値Ｃａｉｎａｄ（例えばカム角５５゜分に相当する値）の間で連続的に変化し、それにより、吸気弁４のバルブタイミングは、図９に実線で示す最遅角タイミングと、図９に２点鎖線で示す最進角タイミングとの間で、無段階に変更される。

なお、可変カム位相機構７０には、図示しないロック機構が設けられており、このロック機構により、油圧ポンプ７３からの供給油圧が低いとき、位相制御入力Ｕ＿Ｃａｉｎが後述する故障時用値Ｕ＿Ｃａｉｎ＿ｆｓに設定されているとき、および断線などにより位相制御入力Ｕ＿Ｃａｉｎが電磁弁機構７４に入力されないときには、可変カム位相機構７０の動作がロックされる。すなわち、可変カム位相機構７０によるカム位相Ｃａｉｎの変更が禁止され、カム位相Ｃａｉｎが所定のロック値に保持される。この所定のロック値は、前述したように、最大リフトＬｉｆｔｉｎが最小値Ｌｉｆｔｉｎｍｉｎに保持され、かつ圧縮比Ｃｒが最小値Ｃｒｍｉｎに保持されている場合において、吸入空気量として所定の故障時用値Ｇｃｙｌ＿ｆｓを確保できるような値に設定されている。

以上のように、可変式吸気動弁機構４０では、可変バルブリフト機構５０により、最大リフトＬｉｆｔｉｎが無段階に変更されるとともに、可変カム位相機構７０により、カム位相Ｃａｉｎすなわち吸気弁４のバルブタイミングが、前述した最遅角タイミングと最進角タイミングとの間で無段階に変更される。

一方、吸気カムシャフト５の可変カム位相機構７０と反対側の端部には、カム角センサ２３（動作状態パラメータ検出手段）（図２参照）が設けられている。このカム角センサ２３は、例えばマグネットロータおよびＭＲＥピックアップで構成されており、吸気カムシャフト５の回転に伴い、パルス信号であるＣＡＭ信号を所定のカム角（例えば１゜）ごとにＥＣＵ２に出力する。ＥＣＵ２は、このＣＡＭ信号および前述したＣＲＫ信号に基づき、カム位相Ｃａｉｎを算出する。

次に、図１０を参照しながら、前述した可変圧縮比機構８０について説明する。この可変圧縮比機構８０は、ピストン３ｂの上死点位置すなわちピストン３ｂのストロークを変更することにより、圧縮比Ｃｒを所定の最大値Ｃｒｍａｘと最小値Ｃｒｍｉｎとの間で無段階に変更するものであり、ピストン３ｂとクランクシャフト３ｄの間に連結された複合リンク機構８１と、複合リンク機構８１の動きを制御するための制御軸８５と、制御軸８５を駆動するための圧縮比アクチュエータ８７などで構成されている。本実施形態では、圧縮比Ｃｒが圧縮比パラメータに相当する。

複合リンク機構８１は、上リンク８２、下リンク８３および制御リンク８４などで構成されている。上リンク８２は、いわゆるコンロッドに相当するものであり、その上端部がピストンピン３ｆを介してピストン３ｂに回動自在に連結され、下端部がピン８３ａを介して、下リンク８３の一端部に回動自在に連結されている。

下リンク８３は、三角形状のものであり、上リンク８２との連結端部以外の２つの端部はそれぞれ、クランクピン８３ｂを介してクランクシャフト３ｄに、制御ピン８３ｃを介して制御リンク８４の一端部に回動自在に連結されている。以上の構成により、ピストン３ｂの往復運動が、複合リンク機構８１を介してクランクシャフト３ｄに伝達され、クランクシャフト３ｄの回転運動に変換される。

また、制御軸８５は、クランクシャフト３ｄと同様に、図中の奥行き方向に延びており、シリンダブロック３ｈに回動自在に支持された回動軸部８５ａと、これと一体の偏心軸部８５ｂおよびアーム８６を備えている。この偏心軸部８５ｂには、制御リンク８４の下端部が回動自在に連結されている。また、アーム８６の先端部は、フォーク部８６ａになっており、このフォーク部８６ａには、圧縮比アクチュエータ８７の駆動軸８７ｂの先端部が回動自在に連結されている。

圧縮比アクチュエータ８７は、モータおよび減速機構（いずれも図示せず）を組み合わせたものであり、これらを内蔵するケーシング８７ａと、このケーシング８７ａから出没する方向に移動可能な駆動軸８７ｂなどを備えている。この圧縮比アクチュエータ８７では、ＥＣＵ２からの後述する圧縮比制御入力Ｕ＿Ｃｒによって、モータが正逆回転方向に駆動されると、駆動軸８７ｂが、ケーシング８７ａから最も突出する低圧縮比位置（図１０（ａ）に示す位置）と、ケーシング８７ａ側に最も退避する高圧縮比位置（図１０（ｂ）に示す位置）との間で移動する。

以上の構成により、この可変圧縮比機構８０では、アクチュエータ８７の駆動軸８７ｂが、低圧縮比位置から高圧縮比位置側に移動すると、アーム８６を介して、制御軸８５が回動軸部８５ａを中心として図中の反時計回りに回動するように駆動され、それに伴い、偏心軸部８５ｂが下方に移動する。それにより、制御リンク８４全体が押し下げられるのに伴い、下リンク８３がクランクピン８３ｂを中心として図中の時計回りに回動するとともに、上リンク８２がピストンピン３ｆを中心として図中の反時計回りに回動する。

一方、上記とは逆に、アクチュエータ８７の駆動軸８７ｂが、高圧縮比位置から低圧縮比位置側に移動すると、回動軸部８５ａが図中の時計回りに回動し、それに伴い、偏心軸部８５ｂが上方に移動することで、制御リンク８４全体が押し上げられる。これにより、上記とは全く逆の動作により、下リンク８３が、反時計回りに回動するとともに、上リンク８２が時計回りに回動する。

以上により、駆動軸８７ｂが高圧縮比位置側にあるほど、ピストンピン３ｆ、上ピン８３ａおよびクランクピン８３ｂが直線状に近くなることで、ピストン３ｂが上死点に到達したときのピストンピン３ｆとクランクピン８３ｂとの直線距離が長くなり、燃焼室の容積が小さくなることによって、圧縮比Ｃｒが高くなる。また、ピストン３ｂの下死点位置が上死点側に移動することによって、ピストン３ｂのストローク（行程）が短くなり、エンジン３の排気量が小さくなる。

以上のように、可変圧縮比機構８０では、制御軸８５の回動角を変更することにより、圧縮比Ｃｒが前述した所定の最大値Ｃｒｍａｘと最小値Ｃｒｍｉｎとの間で無段階に変更される。

なお、可変圧縮比機構８０には、図示しないロック機構が設けられており、このロック機構により、圧縮比制御入力Ｕ＿Ｃｒが後述する故障時用値Ｕ＿Ｃｒ＿ｆｓに設定されているとき、および断線などにより圧縮比制御入力Ｕ＿Ｃｒが圧縮比アクチュエータ８７に入力されないときには、可変圧縮比機構８０の動作がロックされる。すなわち、可変圧縮比機構８０による圧縮比Ｃｒの変更が禁止され、圧縮比Ｃｒが最小値Ｃｒｍｉｎに保持される。この最小値Ｃｒｍｉｎは、前述したように、最大リフトＬｉｆｔｉｎが最小値Ｌｉｆｔｉｎｍｉｎに保持され、かつカム位相Ｃａｉｎが所定のロック値に保持されている場合において、吸入空気量として所定の故障時用値Ｇｃｙｌ＿ｆｓを確保できるような値に設定されている。

また、エンジン３には、制御軸８５の付近に、制御角センサ２４（圧縮比パラメータ検出手段）が設けられており（図２参照）、この制御角センサ２４は、制御軸８５の回動角を表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。ＥＣＵ２は、この制御角センサ２４の検出信号に基づき、圧縮比Ｃｒを算出する。

さらに、図２に示すように、ＥＣＵ２には、アクセル開度センサ２５およびイグニッション・スイッチ（以下「ＩＧ・ＳＷ」という）２６が接続されている。このアクセル開度センサ２５は、車両のアクセルペダル（図示せず）の踏み込み量（以下「アクセル開度」という）ＡＰを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。また、ＩＧ・ＳＷ２６は、イグニッションキー（図示せず）の操作によりＯＮ／ＯＦＦされるとともに、そのＯＮ／ＯＦＦ状態を表す信号をＥＣＵ２に出力する。

ＥＣＵ２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭおよびＩ／Ｏインターフェース（いずれも図示せず）などからなるマイクロコンピュータで構成されている。また、ＥＣＵ２は、前述した各種のセンサ２０〜２５の検出信号およびＩＧ・ＳＷ２６のＯＮ／ＯＦＦ信号などに応じて、エンジン３の運転状態を判別するとともに、判別した運転状態に応じて、各種の制御を実行する。

具体的には、ＥＣＵ２は、可変バルブリフト機構５０、可変カム位相機構７０および可変圧縮比機構８０を介して、最大リフトＬｉｆｔｉｎ、カム位相Ｃａｉｎおよび圧縮比Ｃｒをそれぞれ制御する。以下、可変バルブリフト機構５０、可変カム位相機構７０および可変圧縮比機構８０を総称して、「３つの可変機構」という。また、ＥＣＵ２は、点火時期Ｉｇｌｏｇを制御する点火時期制御処理を実行する。本実施形態では、ＥＣＵ２が、回転数検出手段、最大トルクパラメータ算出手段、出力トルクパラメータ算出手段、トルク比算出手段、点火時期決定手段、動作状態パラメータ検出手段、および圧縮比パラメータ検出手段に相当する。

図１１は、最大リフトＬｉｆｔｉｎ、カム位相Ｃａｉｎおよび圧縮比Ｃｒを制御する可変機構制御処理を示している。本処理は、所定時間（例えば５ｍｓｅｃ）ごとに実行される。まず、ステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）では、可変機構故障フラグＦ＿ＶＤＮＧが「１」であるか否かを判別する。この可変機構故障フラグＦ＿ＶＤＮＧは、故障判定処理（図示せず）において、３つの可変機構の少なくとも１つが故障していると判定されたときに、「１」にセットされるものである。

この答がＮＯで、３つの可変機構がいずれも正常であるときには、エンジン始動フラグＦ＿ＥＮＧＳＴＡＲＴが「１」であるか否かを判別する（ステップ２）。このエンジン始動フラグＦ＿ＥＮＧＳＴＡＲＴは、判定処理（図示せず）において、エンジン回転数ＮＥおよびＩＧ・ＳＷ２６の検出信号に応じて、エンジン始動制御中すなわちクランキング中であるか否かを判定することによりセットされるものである。具体的には、エンジン始動フラグＦ＿ＥＮＧＳＴＡＲＴは、エンジン始動制御中のときに「１」にセットされる。

ステップ２の答がＹＥＳで、エンジン始動制御中のときには、目標最大リフトＬｉｆｔｉｎ＿ｃｍｄを、エンジン水温ＴＷに応じ、図１２に示すテーブルを検索することによって算出する（ステップ３）。このテーブルでは、目標最大リフトＬｉｆｔｉｎ＿ｃｍｄは、エンジン水温ＴＷが所定値ＴＷＲＥＦ１よりも高い範囲では、エンジン水温ＴＷが低いほど、より大きな値に設定されるとともに、ＴＷ≦ＴＷＲＥＦ１の範囲では、所定値Ｌｉｆｔｉｎαに設定されている。これは、エンジン水温ＴＷが低い場合、可変バルブリフト機構５０のフリクションが増大するので、それを補償するためである。

次いで、目標カム位相Ｃａｉｎ＿ｃｍｄを、エンジン水温ＴＷに応じ、図１３に示すテーブルを検索することによって算出する（ステップ４）。このテーブルでは、目標カム位相Ｃａｉｎ＿ｃｍｄは、エンジン水温ＴＷが所定値ＴＷＲＥＦ２よりも高い範囲では、エンジン水温ＴＷが低いほど、より遅角側の値に設定されるとともに、ＴＷ≦ＴＷＲＥＦ２の範囲では、所定値Ｃａｉｎαに設定されている。これは、エンジン水温ＴＷが低い場合、カム位相Ｃａｉｎをエンジン水温ＴＷが高い場合よりも遅角側に制御し、吸気弁４と排気弁７とのバルブオーバーラップを小さくすることで、吸気流速を上昇させ、燃焼の安定化を図るためである。

次に、目標圧縮比Ｃｒ＿ｃｍｄを所定の始動時用値Ｃｒ＿ｃｍｄ＿ｃｒｋに設定する（ステップ５）。この始動時用値Ｃｒ＿ｃｍｄ＿ｃｒｋは、クランキング中のエンジン回転数ＮＥを上昇させ、未燃ＨＣの発生を抑制できるような低圧縮比側の値に設定されている。

次いで、最大リフトＬｉｆｔｉｎが目標最大リフトＬｉｆｔｉｎ＿ｃｍｄになるように、所定のフィードバック制御アルゴリズムによって、リフト制御入力Ｕ＿Ｌｉｆｔｉｎを算出する（ステップ６）。次に、カム位相Ｃａｉｎが目標カム位相Ｃａｉｎ＿ｃｍｄになるように、所定のフィードバック制御アルゴリズムによって、位相制御入力Ｕ＿Ｃａｉｎを算出する（ステップ７）。次いで、圧縮比Ｃｒが目標圧縮比Ｃｒ＿ｃｍｄになるように、所定のフィードバック制御アルゴリズムによって、圧縮比制御入力Ｕ＿Ｃｒを算出した（ステップ８）後、本処理を終了する。

一方、前記ステップ２の答がＮＯで、エンジン始動制御中でないときには、アクセル開度ＡＰが所定値ＡＰＲＥＦよりも小さいか否かを判別する（ステップ９）。この所定値ＡＰＲＥＦは、アクセルペダルが踏み込まれていないことを判別するためのものであり、アクセルペダルが踏み込まれていないことを判別可能な値（例えば１゜）に設定されている。

この答がＹＥＳで、アクセルペダルが踏み込まれていないときには、触媒暖機タイマの計時値Ｔｃａｔが所定値Ｔｃａｔｌｍｔよりも小さいか否かを判別する（ステップ１０）。この触媒暖機タイマは、触媒暖機制御の実行時間を計時するものであり、アップカウント式のタイマで構成されている。なお、触媒暖機制御は、排気管１３に設けられた排ガス浄化用の触媒（図示せず）を活性化するために行われるものである。

このステップ１０の答がＹＥＳで、Ｔｃａｔ＜Ｔｃａｔｌｍｔのとき、すなわち、触媒暖機制御の実行中のときには、目標最大リフトＬｉｆｔｉｎ＿ｃｍｄを、触媒暖機タイマの計時値Ｔｃａｔおよびエンジン水温ＴＷに応じ、図１４に示すマップを検索することによって算出する（ステップ１１）。同図において、ＴＷ１〜ＴＷ３は、エンジン水温ＴＷの所定値である（ＴＷ１＜ＴＷ２＜ＴＷ３）。

このマップでは、目標最大リフトＬｉｆｔｉｎ＿ｃｍｄは、エンジン水温ＴＷが低いほど、より大きな値に設定されている。これは、エンジン水温ＴＷが低いほど、触媒の活性化に要する時間が長くなるので、排ガスボリュームを大きくすることで、触媒の活性化に要する時間を短縮するためである。これに加えて、このマップでは、目標最大リフトＬｉｆｔｉｎ＿ｃｍｄは、触媒暖機タイマの計時値Ｔｃａｔが小さい領域では、計時値Ｔｃａｔが大きいほど、より大きな値に設定され、実行時間Ｔｃａｔが大きい領域では、計時値Ｔｃａｔが大きいほど、より小さな値に設定されている。これは、触媒暖機制御の実行時間が長くなるのに伴い、エンジン３の暖機が進むことで、フリクションが低下した場合には、吸入空気量を低減しないと、エンジン回転数ＮＥを目標値に維持するために点火時期が過剰にリタード制御された状態となり、燃焼状態が不安定になってしまうので、それを回避するためである。

次いで、目標カム位相Ｃａｉｎ＿ｃｍｄを、触媒暖機タイマの計時値Ｔｃａｔおよびエンジン水温ＴＷに応じ、図１５に示すマップを検索することによって算出する（ステップ１２）。

このマップでは、目標カム位相Ｃａｉｎ＿ｃｍｄは、エンジン水温ＴＷが低いほど、より進角側の値に設定されている。これは、エンジン水温ＴＷが低いほど、上述したように触媒の活性化に要する時間が長くなるので、吸入空気量を増大させることで、触媒の活性化に要する時間を短縮するためである。これに加えて、このマップでは、目標カム位相Ｃａｉｎ＿ｃｍｄは、触媒暖機タイマの計時値Ｔｃａｔが小さい領域では、計時値Ｔｃａｔが大きいほど、より遅角側の値に設定され、計時値Ｔｃａｔが大きい領域では、計時値Ｔｃａｔが大きいほど、より進角側の値に設定されている。これは、図１４の説明で述べたのと同じ理由による。

次に、目標圧縮比Ｃｒ＿ｃｍｄを所定の暖機制御用値Ｃｒ＿ｃｍｄ＿ａｓｔに設定した（ステップ１３）後、前記ステップ６以降を実行する。この暖機制御用値Ｃｒ＿ｃｍｄ＿ａｓｔは、触媒の活性化に要する時間を短縮すべく、熱効率を低下させ、排ガス温度を高めるために、低圧縮比側の値に設定されている。

一方、前記ステップ９または１０の答がＮＯのとき、すなわち、アクセルペダルが踏み込まれているとき、またはＴｃａｔ≧Ｔｃａｔｌｍｔであるときには、目標最大リフトＬｉｆｔｉｎ＿ｃｍｄを、エンジン回転数ＮＥおよびアクセル開度ＡＰに応じ、図１６に示すマップを検索することによって算出する（ステップ１４）。同図において、ＡＰ１〜ＡＰ３は、アクセル開度ＡＰの第１〜第３の所定値（ＡＰ１＜ＡＰ２＜ＡＰ３）である。

このマップでは、目標最大リフトＬｉｆｔｉｎ＿ｃｍｄは、エンジン回転数ＮＥが高いほど、またはアクセル開度ＡＰが大きいほど、より大きな値に設定されている。これは、エンジン回転数ＮＥが高いほど、またはアクセル開度ＡＰが大きいほど、エンジン３に対する要求出力が大きいことで、より大きな吸入空気量が要求されることによる。

次いで、目標カム位相Ｃａｉｎ＿ｃｍｄを、エンジン回転数ＮＥおよびアクセル開度ＡＰに応じ、図１７に示すマップを検索することによって算出する（ステップ１５）。このマップでは、目標カム位相Ｃａｉｎ＿ｃｍｄは、アクセル開度ＡＰが小さくかつ中回転域にあるときには、それ以外のときよりも進角側の値に設定されている。これは、そのような運転状態では、内部ＥＧＲガス量を増加させることによって、ポンピングロスを減少することで、燃費を向上させるためである。

次に、目標圧縮比Ｃｒ＿ｃｍｄを、エンジン回転数ＮＥおよびアクセル開度ＡＰに応じ、図１８に示すマップを検索することによって算出する（ステップ１６）とともに、前記ステップ６以降を実行する。このマップでは、目標圧縮比Ｃｒ＿ｃｍｄは、エンジン回転数ＮＥが高いほど、またはアクセル開度ＡＰが大きいほど、より小さな値に設定されている。これは、負荷が高いほど、ノッキングが発生しやすくなるので、圧縮比Ｃｒを低圧縮比側に制御することによって、点火時期が過剰にリタード制御されることによる燃焼効率の低下を回避しながら、ノッキングの発生を防止するためである。

一方、前記ステップ１の答がＹＥＳで、３つの可変機構の少なくとも１つが故障しているときには、リフト制御入力Ｕ＿Ｌｉｆｔｉｎを所定の故障時用値Ｕ＿Ｌｉｆｔｉｎ＿ｆｓに、位相制御入力Ｕ＿Ｃａｉｎを所定の故障時用値Ｕ＿Ｃａｉｎ＿ｆｓに、圧縮比制御入力Ｕ＿Ｃｒを所定の故障時用値Ｕ＿Ｃｒ＿ｆｓにそれぞれ設定した（ステップ１７）後、本処理を終了する。これにより、前述したように、最大リフトＬｉｆｔｉｎが最小値Ｌｉｆｔｉｎｍｉｎに、カム位相Ｃａｉｎが所定のロック値に、圧縮比Ｃｒが最小値Ｃｒｍｉｎにそれぞれ保持され、それにより、停車中はアイドル運転やエンジン始動を適切に実行できると同時に、走行中は低速走行状態を維持できる。

次に、図１９を参照しながら、点火時期Ｉｇｌｏｇを制御する点火時期制御処理について説明する。本処理は、ＴＤＣ信号の発生に同期して実行される。まず、ステップ２１では、前述した可変機構故障フラグＦ＿ＶＤＮＧが「１」であるか否かを判別する。この答がＹＥＳで、３つの可変機構の少なくとも１つが故障しているときには、故障時用値Ｉｇ＿ｆｓを算出する（ステップ２２）とともに、算出した故障時用値Ｉｇ＿ｆｓを点火時期Ｉｇｌｏｇとして設定し（ステップ２３）、本処理を終了する。なお、故障時用値Ｉｇ＿ｆｓは、エンジン回転数ＮＥが所定の故障時目標回転数（例えば２０００ｒｐｍ）になるように、所定のフィードバック制御アルゴリズムによって算出される。

一方、上記ステップ２１の答がＮＯで、３つの可変機構がいずれも正常であるときには、前述したエンジン始動フラグＦ＿ＥＮＧＳＴＡＲＴが「１」であるか否かを判別する（ステップ２４）。この答がＹＥＳで、エンジン始動制御中のときには、点火時期Ｉｇｌｏｇを、所定の始動時用値Ｉｇ＿ｃｒｋ（例えばＢＴＤＣ１０゜）に設定し（ステップ２５）、本処理を終了する。

一方、ステップ２４の答がＮＯで、エンジン始動制御中でないときには、アクセル開度ＡＰが前記ステップ９で用いた所定値ＡＰＲＥＦよりも小さいか否かを判別する（ステップ２６）。この答がＹＥＳで、アクセルペダルが踏み込まれていないときには、前述した触媒暖機タイマの計時値Ｔｃａｔが所定値Ｔｃａｔｌｍｔ（例えば３０ｓｅｃ）よりも小さいか否かを判別する（ステップ２７）。

この答がＹＥＳで、触媒暖機制御の実行中のときには、触媒暖機用値Ｉｇ＿ａｓｔを算出する（ステップ２８）。この触媒暖機用値Ｉｇ＿ａｓｔは、エンジン回転数ＮＥが所定の触媒暖機用の目標回転数（例えば１８００ｒｐｍ）になるように、所定のフィードバック制御アルゴリズムによって算出される。次いで、算出した触媒暖機用値Ｉｇ＿ａｓｔを、点火時期Ｉｇｌｏｇとして設定し（ステップ２９）、本処理を終了する。

一方、上記ステップ２６または２７の答がＮＯのとき、すなわちアクセルペダルが踏み込まれているとき、または、Ｔｃａｔ≧Ｔｃａｔｌｍｔのときには、通常点火時期制御処理を実行し（ステップ３０）、本処理を終了する。

図２０は、この通常点火時期制御処理を示している。まず、ステップ４１では、最大平均有効圧力Ｐｍｅ＿ｍａｘを算出する。この最大平均有効圧力Ｐｍｅ＿ｍａｘは、そのときのエンジン回転数ＮＥで出力可能なエンジン３の正味平均有効圧力の最大値である。この正味平均有効圧力は、エンジン３の軸出力に対応する１燃焼サイクル当たりの仕事量を、エンジン３の総行程容積で割った値である。本実施形態では、この最大平均有効圧力Ｐｍｅ＿ｍａｘが最大トルクパラメータに相当する。

具体的には、最大平均有効圧力Ｐｍｅ＿ｍａｘは、エンジン回転数ＮＥ、カム位相Ｃａｉｎおよび圧縮比Ｃｒに応じ、Ｐｍｅ＿ｍａｘマップを検索することによって算出される。このＰｍｅ＿ｍａｘマップは、最大リフトＬｉｆｔｉｎが最大値Ｌｉｆｔｉｎｍａｘのときに得られる正味平均有効圧力を、エンジン回転数ＮＥ、カム位相Ｃａｉｎおよび圧縮比Ｃｒに応じ、実験により求め、マップ化したものである。また、Ｐｍｅ＿ｍａｘマップは、圧縮比Ｃｒが最小値Ｃｒｍｉｎのときの図２１のＣｒｍｉｎ用のマップと、圧縮比Ｃｒが最大値Ｃｒｍａｘのときの図２２のＣｒｍａｘ用のマップによって構成されている。また、これらのマップはそれぞれ、カム位相Ｃａｉｎが最遅角値Ｃａｉｎｒｔ、最進角値Ｃａｉｎａｄ、および最遅角値Ｃａｉｎｒｔと最進角値Ｃａｉｎａｄの間の所定の中間値Ｃａｉｎｒｅｆのときの３つのマップで構成されている。

これらのマップでは、最大平均有効圧力Ｐｍｅ＿ｍａｘは、エンジン回転数ＮＥが中程度の中回転域において、最も大きな値に設定されている。また、Ｐｍｅ＿ｍａｘは、基本的には、カム位相Ｃａｉｎが進角側にあるほど、より小さな値に設定されている。これは、Ｃａｉｎが進角側にあるほど、吸気弁４の開弁タイミングが早いことによって、内部ＥＧＲガス量が多くなり、吸入空気量ＱＡがより小さくなるためである。

また、上記の例外として、中回転域では、最遅角値Ｃａｉｎｒｔ用のＰｍｅ＿ｍａｘは、中間値Ｃａｉｎｒｅｆ用のそれよりも小さな値に設定されている。これは、中回転域でＣａｉｎ＝Ｃａｉｎｒｔの場合には、Ｃａｉｎ＝Ｃａｉｎｒｅｆの場合と比較して、吸気弁４の閉弁タイミングが遅いことによって、気筒３ａ内から吸気管１２に戻される戻し空気の量が多くなり、充填効率が低下するためである。なお、高回転域では、吸気の慣性が大きいため、カム位相Ｃａｉｎが最遅角値Ｃａｉｎｒｔの場合に、上記のような吸気の戻り（以下「吸気戻り」という）は発生せず、それにより、充填効率が最も大きくなることから、最大平均有効圧力Ｐｍｅ＿ｍａｘは、最も大きな値に設定されている。

また、Ｃｒｍｉｎ用のＰｍｅ＿ｍａｘは、全体として、Ｃｒｍａｘ用のそれよりも大きな値に設定されている。これは、前述したように、圧縮比Ｃｒが低いほど、排気量がより大きいためである。なお、圧縮比Ｃｒが最小値Ｃｒｍｉｎと最大値Ｃｒｍａｘの間にあるとき、また、カム位相Ｃａｉｎが、最遅角値Ｃａｉｎｒｔ、中間値Ｃａｉｎｒｅｆ、および最進角値Ｃａｉｎａｄの間にあるときには、最大平均有効圧力Ｐｍｅ＿ｍａｘは、補間演算によって算出される。

次いで、正味平均有効圧力Ｐｍｅを、エンジン回転数ＮＥ、最大リフトＬｉｆｔｉｎ、カム位相Ｃａｉｎ、および圧縮比Ｃｒに応じ、Ｐｍｅマップを検索することによって算出する（ステップ４２）。この正味平均有効圧力Ｐｍｅは、エンジン３の軸出力に対応する１燃焼サイクル当たりの仕事量を、エンジン３の総行程容積で割った値である。本実施形態では、この正味平均有効圧力Ｐｍｅが出力トルクパラメータに相当する。

図２３〜図２８に示すように、このＰｍｅマップは、３つのカム位相Ｃａｉｎ（最遅角値Ｃａｉｎｒｔ、中間値Ｃａｉｎｒｅｆおよび最進角値Ｃａｉｎａｄ）と、２つの圧縮比Ｃｒ（最小値Ｃｒｍｉｎおよび最大値Ｃｒｍａｘ）との組合せに対してそれぞれ設定された６つのマップで構成されている。また、これらのマップはそれぞれ、最大リフトＬｉｆｔｉｎが最大値Ｌｉｆｔｉｎｍａｘ、最小値Ｌｉｆｔｉｎｍｉｎ、および最大値Ｌｉｆｔｉｎｍａｘと最小値Ｌｉｆｔｉｎｍｉｎの間の所定の中間値Ｌｉｆｔｉｎｒｅｆのときの３つのマップで構成されている。また、これらのマップでは、正味平均有効圧力Ｐｍｅは、エンジン回転数ＮＥ、カム位相Ｃａｉｎおよび圧縮比Ｃｒに対して、上述した最大平均有効圧力Ｐｍｅ＿ｍａｘと同様に設定されている。さらに、Ｐｍｅは、Ｌｉｆｔｉｎが大きいほど、吸入空気量が大きくなるため、より大きな値に設定されている。

なお、圧縮比Ｃｒが最小値Ｃｒｍｉｎと最大値Ｃｒｍａｘの間にあるとき、カム位相Ｃａｉｎが、最遅角値Ｃａｉｎｒｔ、中間値Ｃａｉｎｒｅｆ、および最進角値Ｃａｉｎａｄの間にあるとき、また、最大リフトＬｉｆｔｉｎが、最小値Ｌｉｆｔｉｎｍｉｎ、中間値Ｌｉｆｔｉｎｒｅｆおよび最大値Ｌｉｆｔｉｎｍａｘの間にあるときには、正味平均有効圧力Ｐｍｅは、補間演算によって算出される。

次に、正味平均有効圧力Ｐｍｅを最大平均有効圧力Ｐｍｅ＿ｍａｘで除算することによって、正規化平均有効圧力Ｋｐｍｅ（＝Ｐｍｅ／Ｐｍｅ＿ｍａｘ）を算出する（ステップ４３）。本実施形態では、この正規化平均有効圧力Ｋｐｍｅがトルク比に相当する。次いで、算出した正規化平均有効圧力Ｋｐｍｅと、エンジン回転数ＮＥ、カム位相Ｃａｉｎ、および圧縮比Ｃｒに応じ、Ｉｇｌｏｇマップを検索することによって、点火時期のマップ値Ｉｇｌｏｇ＿ｍａｐを算出する（ステップ４４）。次に、算出したマップ値Ｉｇｌｏｇ＿ｍａｐを点火時期Ｉｇｌｏｇとして設定し（ステップ４５）、本処理を終了する。

図２９〜図３４に示すように、このＩｇｌｏｇマップは、Ｐｍｅマップと同様、Ｃａｉｎ＝Ｃａｉｎｒｔ，ＣａｉｎｒｅｆおよびＣａｉｎａｄと、Ｃｒ＝ＣｒｍｉｎおよびＣｒｍａｘとの組合せに対して設定された６つのマップで構成されている。また、これらのマップはそれぞれ、エンジン回転数ＮＥが所定の第１〜第３回転数ＮＥ１〜ＮＥ３（ＮＥ１＜ＮＥ２＜ＮＥ３）のときの３つのマップで構成されている。各図において、正規化平均有効圧力Ｋｐｍｅが値１以下の所定の高負荷域（破線で囲んだ領域）は、ノッキングが発生しやすいノック領域に相当しており、この領域では、マップ値Ｉｇｌｏｇ＿ｍａｐが設定される格子点の数は、他の領域と比較して、多くなるように設定されている。

以下、図２９〜図３４を参照しながら、各マップで設定されるマップ値Ｉｇｌｏｇ＿ｍａｐの傾向について説明する。まず、図２９に示すＣａｉｎ＝Ｃａｉｎｒｔ＆Ｃｒ＝Ｃｒｍｉｎ（最遅角・低圧縮比）用のマップでは、エンジン回転数ＮＥがより低い第１回転数ＮＥ１の場合には、正規化平均有効圧力Ｋｐｍｅがノック領域内の第１所定値Ｋｐｍｅ１よりも小さい領域において、マップ値Ｉｇｌｏｇ＿ｍａｐは、Ｋｐｍｅが大きいほど、すなわち、負荷が高いほど、ノッキングの発生を回避するために、より遅角側に設定されている。

また、ＮＥ＝ＮＥ１の場合、Ｋｐｍｅ≧Ｋｐｍｅ１の領域では、上記とは逆に、マップ値Ｉｇｌｏｇ＿ｍａｐは、正規化平均有効圧力Ｋｐｍｅが大きいほど、より進角側に設定されている。これは、次の理由による。ＫｐｍｅがＫｐｍｅ１以上の領域、すなわち、高負荷域では、前述したように、大きな吸入空気量を得るために、最大リフトＬｉｆｔｉｎが大きな値に制御される。この場合、図７の吸気弁４のリフト曲線から明らかなように、吸気弁４の開弁タイミングが早くなることにより内部ＥＧＲガス量が増大するとともに、閉弁タイミングが遅くなることにより戻し空気量が増大することによって、ノッキングが発生しにくくなるためである。

さらに、エンジン回転数ＮＥが中程度の第２回転数ＮＥ２の場合には、マップ値Ｉｇｌｏｇ＿ｍａｐは、上記のＮＥ＝ＮＥ１の場合と同じ理由から、それと同じ傾向で設定され、Ｋｐｍｅ＜第２所定値Ｋｐｍｅ２の領域では、Ｋｐｍｅが大きいほど遅角側に設定されるとともに、第２所定値Ｋｐｍｅ２以上の領域では、Ｋｐｍｅが大きいほど進角側に設定されている。また、図２９に示されるようにＩｇｌｏｇ＿ｍａｐが遅角側から進角側に切り換わる第２所定値Ｋｐｍｅ２が、ＮＥ＝ＮＥ１のときの第１所定値Ｋｐｍｅ１よりも大きいのは、ＮＥ＝ＮＥ１のときと比較して、ＮＥが高いことによって、吸気の慣性が大きいことにより戻し空気量が小さいことと、充填効率が高いことにより混合気の温度が内部ＥＧＲガスの影響により低下しにくいことによる。

また、エンジン回転数ＮＥがより高い第３回転数ＮＥ３の場合には、マップ値Ｉｇｌｏｇ＿ｍａｐは、正規化平均有効圧力Ｋｐｍｅの全領域にわたり、Ｋｐｍｅが大きいほど、ノッキングの発生を回避するために、より遅角側の値に設定されている。これは、ＮＥ＝ＮＥ３のときには、１燃焼サイクルの周期が短いことによって、冷却水によるシリンダブロック３ｈの温度（以下「シリンダ壁温」という）の冷却度合が低くく、また、前述したように、吸気の慣性が大きいことにより吸気戻りが発生しないためである。

さらに、ＮＥ＝ＮＥ１〜ＮＥ３の間で比較すると、マップ値Ｉｇｌｏｇ＿ｍａｐは、正規化平均有効圧力Ｋｐｍｅが値０に近い低負荷域では、エンジン回転数ＮＥが高いほど、より遅角側に設定されている。これは、低負荷域では、ＮＥが高いほど、充填効率が高く、また、１燃焼サイクルの周期が短いことによりシリンダ壁温が高いことによって、圧縮行程時の混合気の温度（以下「圧縮時混合気温度」という）が高く、それにより、ノッキングが発生しやすいためである。また、Ｋｐｍｅが第３所定値Ｋｐｍｅ３（Ｋｐｍｅ２）と第２所定値Ｋｐｍｅ２との間の領域、すなわち中〜高負荷域において、ＮＥ＝ＮＥ１およびＮＥ＝ＮＥ２（低・中回転時）の場合には、ＮＥ＝ＮＥ３の場合（高回転時）よりも、Ｉｇｌｏｇ＿ｍａｐは遅角側に設定されている。これは、中〜高負荷域において、高回転時には、吸気の流速に対して吸気行程に要する時間が短くなることによって充填効率が低下するのに対し、低・中回転時には、吸気の流速と吸気行程に要する時間とのバランスが良く、それにより、充填効率が高いことで、ノッキングが発生しやすいためである。

次に、図３０に示すＣａｉｎ＝Ｃａｉｎｒｔ＆Ｃｒ＝Ｃｒｍａｘ（最遅角・高圧縮比）用のマップについて説明する。このマップでは、ＮＥ＝ＮＥ１，ＮＥ２およびＮＥ３のいずれの場合にも、マップ値Ｉｇｌｏｇ＿ｍａｐは、正規化平均有効圧力Ｋｐｍｅの全領域において、Ｋｐｍｅが大きいほど、より遅角側に設定されている。これは、圧縮比Ｃｒが高いことにより、内部ＥＧＲガス量や戻し空気量が増大する前に、ノッキングが発生しやすくなるためである。また、Ｉｇｌｏｇ＿ｍａｐは、エンジン回転数ＮＥが高いほど、より遅角側に設定されている。これは、ＮＥが高いほど、充填効率が高いことと、１燃焼サイクルの周期が短いことによって、圧縮時混合気温度が高く、ノッキングが発生しやすいためである。

さらに、マップ値Ｉｇｌｏｇ＿ｍａｐは、基本的には、図２９に示す低圧縮比の場合と比較して、圧縮比Ｃｒが高いことにより、圧縮時混合気温度が高く、ノッキングが発生しやすいため、遅角側に設定されている。なお、ＮＥ＝ＮＥ１，ＮＥ２の場合における、ノック領域に限っては、Ｉｇｌｏｇ＿ｍａｐは、図２９の場合と比較して、進角側に設定されている。これは、前述したように、圧縮比Ｃｒが最大値Ｃｒｍａｘの場合には、最小値Ｃｒｍｉｎの場合と比較して、正味平均有効圧力Ｐｍｅおよび最大平均有効圧力Ｐｍｅ＿ｍａｘが小さく、それにより、正規化平均有効圧力Ｋｐｍｅが同じでも、Ｐｍｅすなわち負荷が小さく、ノッキングが発生しにくいためである。

次に、図３１に示すＣａｉｎ＝Ｃａｉｎｒｅｆ＆Ｃｒ＝Ｃｒｍｉｎ（中間位相・低圧縮比）用のマップについて説明する。このマップでは、マップ値Ｉｇｌｏｇ＿ｍａｐは、前述したカム位相Ｃａｉｎのみが異なる図２９のＣａｉｎ＝Ｃａｉｎｒｔ＆Ｃｒ＝Ｃｒｍｉｎ（最遅角・低圧縮比）用のマップの場合とほぼ同様に設定されている。以下、この図２９のマップと比較しながら、それと異なる設定内容を中心として説明する。

正規化平均有効圧力Ｋｐｍｅが値０に近い低負荷域では、マップ値Ｉｇｌｏｇ＿ｍａｐは、図２９の場合よりも進角側に設定されている。これは、カム位相Ｃａｉｎが最遅角値Ｃａｉｎｒｔの場合と比較して、Ｃａｉｎが進角側にあり、吸気弁４の開弁タイミングが早いことにより、内部ＥＧＲガス量が多いことによって、圧縮時混合気温度が低く、混合気の燃焼速度が低いためである。なお、ＮＥ＝ＮＥ３（高回転時）の場合には、Ｉｇｌｏｇ＿ｍａｐは、Ｋｐｍｅの全領域において、図２９の場合よりも進角側に設定されている。これは、高回転時には、図２９の場合よりも、充填効率が低く、ノッキングが発生しにくいためである。

また、ノック領域において、ＮＥ＝ＮＥ２（中回転時）の場合には、図２９の場合と比較して、充填効率が高いので、ノッキングの発生を回避するために、マップ値Ｉｇｌｏｇ＿ｍａｐは遅角側に設定されている。さらに、ＮＥ＝ＮＥ１，ＮＥ２（低・中回転時）の場合には、図２９の場合と比較して、充填効率が高く、ノッキングが発生しやすいため、正規化平均有効圧力Ｋｐｍｅの増大に対するＩｇｌｏｇ＿ｍａｐの遅角化の度合が大きくなっている。また、それに応じて、内部ＥＧＲガスなどの影響によるＩｇｌｏｇ＿ｍａｐの進角化の度合も大きくなっている。なお、本実施形態では、第３回転数ＮＥ３が所定回転数に相当し、第１および第２の所定値Ｋｐｍｅ１，Ｋｐｍｅ２が、所定値に相当する。また、本実施形態では、最遅角値Ｃａｉｎｒｔが最遅角に、中間値Ｃａｉｎｒｅｆが所定の中間位相に、最小値Ｃｒｍｉｎが低圧縮比に、それぞれ相当する。

次に、図３２に示すＣａｉｎ＝Ｃａｉｎｒｅｆ＆Ｃｒ＝Ｃｒｍａｘ（中間位相・高圧縮比）用のマップについて説明する。このマップでは、マップ値Ｉｇｌｏｇ＿ｍａｐは、前述したカム位相Ｃａｉｎのみが異なる図３０のＣａｉｎ＝Ｃａｉｎｒｔ＆Ｃｒ＝Ｃｒｍａｘ（最遅角・高圧縮比）用のマップの場合とほぼ同様に設定されている。以下、この図３０のマップと比較しながら、それと異なる設定内容を中心として説明する。

正規化平均有効圧力Ｋｐｍｅが値０に近い低負荷域では、図３０の場合と比較して、カム位相Ｃａｉｎが進角側にあり、内部ＥＧＲガス量が多いことにより、混合気の燃焼速度が低いため、マップ値Ｉｇｌｏｇ＿ｍａｐは、進角側に設定されている。また、ノック領域において、ＮＥ＝ＮＥ２（中回転時）の場合には、図３０の場合と比較して、充填効率が高いので、Ｉｇｌｏｇ＿ｍａｐは、ノッキングの発生を回避するために、遅角側に設定されている。

次に、図３３および図３４にそれぞれ示す、Ｃａｉｎ＝Ｃａｉｎａｄ＆Ｃｒ＝Ｃｒｍｉｎ（最進角・低圧縮比）用、およびＣａｉｎ＝Ｃａｉｎａｄ＆Ｃｒ＝Ｃｒｍａｘ（最進角・高圧縮比）用のマップについて説明する。これらのマップでは、マップ値Ｉｇｌｏｇ＿ｍａｐは、前述した図２９〜図３２のカム位相Ｃａｉｎが最遅角値Ｃａｉｎｒｔおよび中間値Ｃａｉｎｒｅｆの場合よりも進角側に設定されている。これは、ＣａｉｎがＣａｉｎａｄにあるときには、吸気弁４の開弁タイミングが早いことにより、内部ＥＧＲガス量が多いことで、燃焼が安定しないため、点火時期Ｉｇｌｏｇを進角側に設定することによって、燃焼を安定させるためである。

また、正規化平均有効圧力Ｋｐｍｅが値１以下の所定の高負荷域（二点鎖線で囲んだ領域）では、Ｋｐｍｅが大きいほど、最大リフトＬｉｆｔｉｎが大きいことにより、吸気管４の開弁タイミングがさらに早まることによって、内部ＥＧＲガス量が非常に多くなり、それにより、ノッキングは発生しないものの、燃焼が悪化しやすくなる。このため、この高負荷域では、前述したノック領域と同様、マップ値Ｉｇｌｏｇ＿ｍａｐが設定される格子点の数は、他の領域よりも多く設定されている。また、この高負荷域では、Ｉｇｌｏｇ＿ｍａｐは、図２９〜図３２の場合と異なり、Ｋｐｍｅが大きいほど、より進角側に設定されている。

また、ＮＥ＝ＮＥ２（中回転時）の場合には、充填効率が最も高いことにより混合気が燃焼しやすいため、遅角側に設定されている。さらに、ＮＥ＝ＮＥ１（低回転時）の場合には、マップ値Ｉｇｌｏｇ＿ｍａｐは、ＮＥ＝ＮＥ３（高回転時）の場合よりも進角側に設定されている。これは、ＮＥ＝ＮＥ１の場合には、ＮＥ＝ＮＥ３の場合と比較して、気筒３ａ内の吸気の流動が小さいことにより、燃焼速度が低いため、点火時期Ｉｇｌｏｇを進角側に設定することによって、燃焼速度を高め、燃焼効率を向上させるためである。さらに、Ｃｒ＝Ｃｒｍａｘの場合には、Ｃｒ＝Ｃｒｍｉｎの場合と比較して、圧縮比Ｃｒが高いことにより、圧縮時の混合気の温度が高く、燃焼しやすいため、より遅角側に設定されている。

なお、圧縮比Ｃｒが最小値Ｃｒｍｉｎと最大値Ｃｒｍａｘの間にあるとき、カム位相Ｃａｉｎが、最遅角値Ｃａｉｎｒｔ、中間値Ｃａｉｎｒｅｆ、および最進角値Ｃａｉｎａｄの間にあるとき、また、最大リフトＬｉｆｔｉｎが、最小値Ｌｉｆｔｉｎｍｉｎ、中間値Ｌｉｆｔｉｎｒｅｆおよび最大値Ｌｉｆｔｉｎｍａｘの間にあるときには、マップ値Ｉｇｌｏｇ＿ｍａｐは、補間演算によって算出される。

以上のように、本実施形態によれば、正規化平均有効圧力Ｋｐｍｅおよびエンジン回転数ＮＥをパラメータとして、点火時期のマップ値Ｉｇｌｏｇ＿ｍａｐを設定するので、図２９〜図３２に示すように、ノッキングが発生しやすいノック領域が、エンジン回転数ＮＥにかかわらず、値１を含むその付近の領域になる。したがって、前述した最大リフトＬｉｆｔｉｎをパラメータとする場合と比較して、設定するマップ値Ｉｇｌｏｇ＿ｍａｐの数（黒丸で示す格子点の数）を削減できるので、必要とする点火時期制御装置１のメモリ容量を削減できるとともに、マップ作成のための工数を削減できることによって、点火時期制御装置１の製造コストを削減することができる。また、同じ理由により、吸入空気量に応じて点火時期Ｉｇｌｏｇを決定する前述した従来の場合と異なり、適正な点火時期が常に得られるので、最適な燃焼効率を得ることができ、十分な出力トルクを安定して確保することができる。

さらに、カム位相Ｃａｉｎおよび圧縮比Ｃｒに応じて、最大平均有効圧力Ｐｍｅ＿ｍａｘを算出するとともに、最大リフトＬｉｆｔｉｎ、カム位相Ｃａｉｎ、および圧縮比Ｃｒに応じて、正味平均有効圧力Ｐｍｅを算出するので、可変式吸気動弁機構４０の動作状態および実際の圧縮比Ｃｒに応じて、点火時期Ｉｇｌｏｇを適切に設定することができる。

なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。実施形態では、最大リフトＬｉｆｔｉｎなどに応じて、正味平均有効圧力Ｐｍｅを推定しているが、例えば、気筒３ａ内の圧力やエンジン３の軸トルクをセンサにより検出し、検出したこれらのパラメータに基づいて、正味平均有効圧力Ｐｍｅを算出してもよい。また、実施形態では、トルク比として、正味平均有効圧力Ｐｍｅと最大平均有効圧力Ｐｍｅ＿ｍａｘとの比を用いているが、その逆数を用いてもよい。さらに、実施形態では、最大リフトＬｉｆｔｉｎ、カム位相Ｃａｉｎ、および圧縮比Ｃｒに応じて、正味平均有効圧力Ｐｍｅおよび最大平均有効圧力Ｐｍｅ＿ｍａｘの双方を算出しているが、これらの一方を算出してもよいことはもちろんである。

また、実施形態では、出力トルクを表す出力トルクパラメータ、および圧縮比を表す圧縮比パラメータとして、正味平均有効圧力Ｐｍｅおよび圧縮比Ｃｒをそれぞれ用いているが、他の適当なパラメータ、例えば、図示平均有効圧力および目標圧縮比Ｃｒ＿ｃｍｄを、それぞれ用いてもよい。さらに、実施形態では、可変動弁機構の動作状態を表す動作状態パラメータとして、最大リフトＬｉｆｔｉｎおよびカム位相Ｃａｉｎを用いているが、他の適当なパラメータ、例えば、目標最大リフトＬｉｆｔｉｎ＿ｃｍｄおよび目標カム位相Ｃａｉｎ＿ｃｍｄを用いてもよい。

また、実施形態は、エンジン３に３つの可変機構を設けた例であるが、これらの可変機構がまったく設けられていなくてもよく、あるいは、その数が１または２でもよい。さらに、実施形態の可変式吸気動弁機構４０は、吸気弁４の開・閉弁タイミングの双方を変更するタイプのものであるが、例えば、ソレノイドなどを用いることによって、最大リフトＬｉｆｔｉｎが一定のままで開・閉弁タイミングの一方のみを変更するタイプのものでもよい。その場合にも、本実施形態による前述した効果を同様に得ることができる。また、実施形態では、最大リフトＬｉｆｔｉｎが大きいほど、吸気弁４の開弁タイミングが早くなるとともに、閉弁タイミングが遅くなる可変バルブリフト機構５０を用いているが、最大リフトＬｉｆｔｉｎを変更しても、吸気弁４の開・閉弁タイミングが変化しないタイプのものを用いてもよい。

さらに、実施形態は、本発明を車両に搭載されたエンジン３に適用した例であるが、本発明はこれに限らず、クランク軸を鉛直方向に配置した船外機などのような船舶推進機用エンジンを含む、様々な産業用の内燃機関に適用することができる。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。

本実施形態による点火時期制御装置を適用したエンジンを概略的に示す図である。 本実施形態による点火時期制御装置の概略構成を示すブロック図である。 可変式吸気動弁機構および排気動弁機構を概略的に示す断面図である。 可変式吸気動弁機構の可変バルブリフト機構を概略的に示す断面図である。 リフトアクチュエータを、（ａ）短アームが最大リフト位置にある場合において、（ｂ）最小リフト位置にある場合において、それぞれ示す図である。 吸気弁の開弁状態を、（ａ）可変バルブリフト機構の下リンクが最大リフト位置にある場合において、（ｂ）最小リフト位置にある場合において、それぞれ示す図である。 吸気弁のリフト曲線を、可変バルブリフト機構の下リンクが最大リフト位置にある場合（実線）において、最小リフト位置にある場合（２点鎖線）において示す図である。 可変カム位相機構を模式的に示す図である。 吸気弁のリフト曲線を、カム位相が最遅角値に設定されている場合（実線）において、最進角値に設定されている場合（２点鎖線）において示す図である。 （ａ）圧縮比が低圧縮比に設定されているときの可変圧縮比機構などを模式的に示す図と、（ｂ）圧縮比が高圧縮比に設定されているときの可変圧縮比機構における制御軸および圧縮比アクチュエータ付近の構成を示す図である。 可変機構制御処理を示すフローチャートである。 エンジン始動時用の目標最大リフトＬｉｆｔｉｎ＿ｃｍｄの算出に用いるテーブルの一例である。 エンジン始動時用の目標カム位相Ｃａｉｎ＿ｃｍｄの算出に用いるテーブルの一例である。 触媒暖機制御時用の目標最大リフトＬｉｆｔｉｎ＿ｃｍｄの算出に用いるマップの一例である。 触媒暖機制御時用の目標カム位相Ｃａｉｎ＿ｃｍｄの算出に用いるマップの一例である。 通常時用の目標最大リフトＬｉｆｔｉｎ＿ｃｍｄの算出に用いるマップの一例を示す図である。 通常時用の目標カム位相Ｃａｉｎ＿ｃｍｄの算出に用いるマップの一例を示す図である。 通常時用の目標圧縮比Ｃｒ＿ｃｍｄの算出に用いるマップの一例を示す図である。 点火時期制御処理を示すフローチャートである。 図１９の処理で実行される通常点火時期制御処理のサブルーチンを示すフローチャートである。 図２０の処理で用いられるＣｒ＝Ｃｒｍｉｎ用のＰｍｅ＿ｍａｘマップの一例である。 図２０の処理で用いられるＣｒ＝Ｃｒｍａｘ用のＰｍｅ＿ｍａｘマップの一例である。 図２０の処理で用いられるＣａｉｎ＝Ｃａｉｎｒｔ＆Ｃｒ＝Ｃｒｍｉｎ用のＰｍｅマップの一例である。 図２０の処理で用いられるＣａｉｎ＝Ｃａｉｎｒｔ＆Ｃｒ＝Ｃｒｍａｘ用のＰｍｅマップの一例である。 図２０の処理で用いられるＣａｉｎ＝Ｃａｉｎｒｅｆ＆Ｃｒ＝Ｃｒｍｉｎ用のＰｍｅマップの一例である。 図２０の処理で用いられるＣａｉｎ＝Ｃａｉｎｒｅｆ＆Ｃｒ＝Ｃｒｍａｘ用のＰｍｅマップの一例である。 図２０の処理で用いられるＣａｉｎ＝Ｃａｉｎａｄ＆Ｃｒ＝Ｃｒｍｉｎ用のＰｍｅマップの一例である。 図２０の処理で用いられるＣａｉｎ＝Ｃａｉｎａｄ＆Ｃｒ＝Ｃｒｍａｘ用のＰｍｅマップの一例である。 図２０の処理で用いられるＣａｉｎ＝Ｃａｉｎｒｔ＆Ｃｒ＝Ｃｒｍｉｎ用のＩｇｌｏｇ＿ｍａｐマップの一例である。 図２０の処理で用いられるＣａｉｎ＝Ｃａｉｎｒｔ＆Ｃｒ＝Ｃｒｍａｘ用のＩｇｌｏｇ＿ｍａｐマップの一例である。 図２０の処理で用いられるＣａｉｎ＝Ｃａｉｎｒｅｆ＆Ｃｒ＝Ｃｒｍｉｎ用のＩｇｌｏｇ＿ｍａｐマップの一例である。 図２０の処理で用いられるＣａｉｎ＝Ｃａｉｎｒｅｆ＆Ｃｒ＝Ｃｒｍａｘ用のＩｇｌｏｇ＿ｍａｐマップの一例である。 図２０の処理で用いられるＣａｉｎ＝Ｃａｉｎａｄ＆Ｃｒ＝Ｃｒｍｉｎ用のＩｇｌｏｇ＿ｍａｐマップの一例である。 図２０の処理で用いられるＣａｉｎ＝Ｃａｉｎａｄ＆Ｃｒ＝Ｃｒｍａｘ用のＩｇｌｏｇ＿ｍａｐマップの一例である。 従来の点火時期の制御例を説明するための図である。 吸入空気量と点火時期の関係を示す図である。 最大リフトＬｉｆｔｉｎおよび内燃機関の回転数に応じて点火時期をマップ化した場合のマップの一例である。

符号の説明

１ 点火時期制御装置
２ ＥＣＵ（回転数検出手段、最大トルクパラメータ算出手段、出力トルクパラメータ
算出手段、トルク比算出手段、点火時期決定手段、動作状態パラメータ検
出手段、圧縮比パラメータ検出手段）
３ エンジン
３ｄ クランクシャフト
４ 吸気弁
５ 吸気カムシャフト
２０ クランク角センサ（回転数検出手段）
２２ 回動角センサ（動作状態パラメータ検出手段）
２３ カム角センサ（動作状態パラメータ検出手段）
２４ 制御角センサ（圧縮比パラメータ検出手段）
４０ 可変式吸気動弁機構（可変動弁機構）
８０ 可変圧縮比機構
ＮＥ エンジン回転数
Ｐｍｅ＿ｍａｘ 最大平均有効圧力（最大トルクパラメータ）
Ｐｍｅ 正味平均有効圧力（出力トルクパラメータ）
Ｋｐｍｅ 正規化平均有効圧力（トルク比）
Ｉｇｌｏｇ 点火時期
Ｌｉｆｔｉｎ 最大リフト（動作状態パラメータ）
Ｃａｉｎ カム位相（動作状態パラメータ）
Ｃｒ 圧縮比（圧縮比パラメータ）
ＮＥ３ 第３回転数（所定回転数）
Ｋｐｍｅ１ 第１所定値（所定値）
Ｋｐｍｅ２ 第２所定値（所定値）
Ｃａｉｎｒｔ 最遅角値（最遅角）
Ｃａｉｎｒｅｆ 中間値（所定の中間位相）
Ｃｒｍｉｎ 最小値（低圧縮比）

Claims (3)

1. 点火時期を制御する内燃機関の点火時期制御装置であって、
   前記内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段と、
   当該検出された回転数に応じ、前記内燃機関が前記回転数にあるときに出力可能な最大トルクを表す最大トルクパラメータを算出する最大トルクパラメータ算出手段と、
   前記内燃機関から出力されている出力トルクを表す出力トルクパラメータを算出する出力トルクパラメータ算出手段と、
   前記算出された最大トルクパラメータおよび出力トルクパラメータの一方と他方との比であるトルク比を算出するトルク比算出手段と、
   前記内燃機関の回転数および前記算出されたトルク比に応じて、前記点火時期を決定する点火時期決定手段と、を備え、
   当該点火時期決定手段は、前記内燃機関のクランクシャフトに対する、吸気弁を駆動するための吸気カムシャフトの相対的な位相が、最遅角から当該最遅角よりも進角側の所定の中間位相にあり、かつ、前記内燃機関の圧縮比が低圧縮比である場合において、前記トルク比で表される前記内燃機関の負荷が、前記内燃機関の回転数に応じた所定値よりも低いときに、当該内燃機関の負荷が高いほど、前記点火時期をより遅角側に決定し、前記内燃機関の回転数が所定回転数よりも低く、かつ、前記内燃機関の負荷が前記所定値以上のときに、前記内燃機関の負荷が高いほど、前記点火時期をより進角側に決定することを特徴とする内燃機関の点火時期制御装置。
2. 前記内燃機関には、当該内燃機関の吸気弁の最大リフト、当該吸気弁の開弁タイミング、および閉弁タイミングの少なくとも１つを変更可能な可変動弁機構が設けられており、
   前記可変動弁機構の動作状態を表す動作状態パラメータを検出する動作状態パラメータ検出手段をさらに備え、
   前記最大トルクパラメータおよび前記出力トルクパラメータの少なくとも一方は、前記検出された動作状態パラメータに応じて算出されることを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関の点火時期制御装置。
3. 前記内燃機関には、当該内燃機関の圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構が設けられており、
   前記圧縮比を表す圧縮比パラメータを検出する圧縮比パラメータ検出手段をさらに備え、
   前記最大トルクパラメータおよび前記出力トルクパラメータの少なくとも一方は、前記検出された圧縮比パラメータに応じて算出され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点火時期制御装置。

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