JP4359672B2 - 内燃機関の可変動弁制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、機関バルブの開特性をアクチュエータにより可変とする複数種の可変動弁機構を備えた内燃機関の可変動弁制御装置に関し、詳しくは、前記開特性の切り換え過渡時における機関の運転性を改善する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、油圧アクチュエータや電動モータなどのアクチュエータを用いて、機関バルブ（吸排気バルブ）の開特性を可変とする可変動弁機構が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１に開示される機関は、吸気バルブのバルブリフト量及び作動角を可変にする第１の可変動弁機構と、吸気バルブの作動角の中心位相を可変にする第２の可変動弁機構とを備えて構成される。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２８０１６７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のように複数種の可変動弁機構を備える場合で、各可変動弁機構で用いるアクチュエータが異なると、その制御応答には大きな違いが生じる。
【０００６】
このため、第１，第２の可変動弁機構双方により開特性を切り換える過渡時に、機関バルブの開閉時期が過渡的に過進角或いは過遅角されてしまい、燃焼性の悪化やトルク応答の遅れが生じるという問題があった。
【０００７】
例えば、バルブリフト量を可変にする第１の可変動弁機構の方が相対的に制御応答が速く、バルブリフト量の増大に対して中心位相の遅角が相対的に遅れると、吸気バルブの開時期が過進角されて、残留ガス量が過剰に増えることになる。
【０００８】
また、バルブリフト量の減少に対して中心位相の遅角が相対的に遅れると、吸気バルブの閉時期が過進角されて有効圧縮比が低下する。
更に、バルブリフト量の減少に対して中心位相の進角が相対的に遅れると、吸気バルブの開時期が過遅角されてシリンダ内負圧が発達してしまうという問題が生じる。
【０００９】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、モータにより駆動され、吸気バルブのバルブリフト量及び作動角を可変とする第１の可変動弁機構と、油圧アクチュエータにより駆動され、前記吸気バルブの作動角の中心位相を可変とする第２の可変動弁機構とを備えた内燃機関において、開特性の切り換え過渡時に残留ガス量や有効排気量などが許容限界を超えることがない内燃機関の可変動弁制御装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
そのため請求項１記載の発明では、第１の可変動弁機構によって吸気バルブのバルブリフト量及び作動角を増大変化させ、かつ、第２の可変動弁機構によって吸気バルブの作動角の中心位相を遅角させる吸気バルブの開特性の切り換え過渡時に、機関運転条件に基づく目標バルブリフト量に対し、増大変化を遅らせる処理を施し、該処理後の目標バルブリフト量に基づいて前記第１の可変動弁機構を制御するようにした。
【００１３】
かかる構成によると、バルブリフト量の増大変化に対して中心位相の遅角が遅れると、バルブリフト量の増大に伴って開時期が過進角されることになってしまうが、目標バルブリフト量に対し、増大変化を遅らせる処理を施すことで、前記開時期の過進角が抑制される。
【００１４】
請求項２記載の発明では、第１の可変動弁機構によって吸気バルブのバルブリフト量及び作動角を減少変化させ、かつ、第２の可変動弁機構によって前記吸気バルブの作動角の中心位相を遅角させる吸気バルブの開特性の切り換え過渡時に、機関運転条件に基づく目標バルブリフト量に対し、減少変化を遅らせる処理を施し、該処理後の目標バルブリフト量に基づいて前記第１の可変動弁機構を制御するようにした。
【００１５】
かかる構成によると、バルブリフト量及び作動角の減少変化に対して、中心位相の遅角制御が遅れると、吸気バルブの閉時期が過進角されることになってしまうが、目標バルブリフト量に対し、減少変化を遅らせる処理を施すことで、前記閉時期の過進角が抑制される。
【００１８】
請求項３乃至５記載の発明では、第１の可変動弁機構及び第２の可変動弁機構の双方によって吸気バルブの開特性を切り換える過渡時に、吸気バルブの開時期又は閉時期の過進角を抑制すべく、機関運転条件に基づく目標バルブリフト量に対し、変化を遅らせる処理を施し、該処理後の目標バルブリフト量に基づいて前記第１の可変動弁機構を制御するようにした。
【００１９】
かかる構成によると、バルブリフト量の変化に対して中心位相の変化が遅れると、開時期又は閉時期が過進角されることになってしまうが、目標バルブリフト量に対し、変化を遅らせる処理を施すことで、前記開時期又は閉時期の過進角が抑制される。
【００３１】
【発明の実施の形態】
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。
【００３２】
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１０３ｂを開閉駆動する電子制御スロットル１０４が介装され、該電子制御スロットル１０４及び吸気バルブ１０５を介して、燃焼室１０６内に空気が吸入される。
【００３３】
燃焼排気は燃焼室１０６から排気バルブ１０７を介して排出され、フロント触媒１０８及びリア触媒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、排気側カム軸１１０に軸支されたカム１１１によって一定のバルブリフト量，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。
【００３４】
一方、吸気バルブ１０５側には、バルブリフト量を作動角と共に連続的に可変制御する第１の可変動弁機構としてのＶＥＬ（Variable valve Event and Lift）機構１１２が設けられる。
【００３５】
更に、吸気バルブ１０５側には、クランク軸に対する吸気側カム軸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可変制御する第２の可変動弁機構としてのＶＴＣ（Variable valve Timing Control）機構１１３が設けられる。
【００３６】
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ユニット（ＥＣＵ）１１４は、アクセル開度に対応する目標吸入空気量が得られるように、前記電子制御スロットル１０４，ＶＥＬ機構１１２及びＶＴＣ機構１１３を制御する。
【００３７】
前記ＥＣＵ１１４には、内燃機関１０１の吸入空気量を検出するエアフローメータ１１５、アクセルペダルセンサＡＰＳ１１６、クランク軸１２０から回転信号を取り出すクランク角センサ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、内燃機関１０１の冷却水温度を検出する水温センサ１１９からの検出信号が入力される。
【００３８】
また、各気筒の吸気バルブ１０５上流側の吸気ポート１３０には、電磁式の燃料噴射弁１３１が設けられ、該燃料噴射弁１３１は、前記ＥＣＵ１１４からの噴射パルス信号によって開弁駆動されると、噴射パルス幅（開弁時間）に比例する量の燃料を噴射する。
【００３９】
図２〜図４は、前記ＶＥＬ機構１１２の構造を詳細に示すものである。
図２〜図４に示すＶＥＬ機構１１２は、一対の吸気バルブ１０５，１０５と、シリンダヘッド１１のカム軸受１４に回転自在に支持された中空状のカム軸１３（駆動軸）と、該カム軸１３に軸支された回転カムである２つの偏心カム１５，１５（駆動カム）と、前記カム軸１３の上方位置に同じカム軸受１４に回転自在に支持された制御軸１６と、該制御軸１６に制御カム１７を介して揺動自在に支持された一対のロッカアーム１８，１８と、各吸気バルブ１０５，１０５の上端部にバルブリフター１９，１９を介して配置された一対のそれぞれ独立した揺動カム２０，２０とを備えている。
【００４０】
前記偏心カム１５，１５とロッカアーム１８，１８とは、リンクアーム２５，２５によって連係され、ロッカアーム１８，１８と揺動カム２０，２０とは、リンク部材２６，２６によって連係されている。
【００４１】
上記ロッカアーム１８，１８，リンクアーム２５，２５，リンク部材２６，２６が伝達機構を構成する。
前記偏心カム１５は、図５に示すように、略リング状を呈し、小径なカム本体１５ａと、該カム本体１５ａの外端面に一体に設けられたフランジ部１５ｂとからなり、内部軸方向にカム軸挿通孔１５ｃが貫通形成されていると共に、カム本体１５ａの軸心Ｘがカム軸１３の軸心Ｙから所定量だけ偏心している。
【００４２】
また、前記偏心カム１５は、カム軸１３に対し前記バルブリフター１９に干渉しない両外側にカム軸挿通孔１５ｃを介して圧入固定されている。
前記ロッカアーム１８は、図４に示すように、略クランク状に屈曲形成され、中央の基部１８ａが制御カム１７に回転自在に支持されている。
【００４３】
また、基部１８ａの外端部に突設された一端部１８ｂには、リンクアーム２５の先端部と連結するピン２１が圧入されるピン孔１８ｄが貫通形成されている一方、基部１８ａの内端部に突設された他端部１８ｃには、各リンク部材２６の後述する一端部２６ａと連結するピン２８が圧入されるピン孔１８ｅが形成されている。
【００４４】
前記制御カム１７は、円筒状を呈し、制御軸１６外周に固定されていると共に、図２に示すように軸心Ｐ１位置が制御軸１６の軸心Ｐ２からαだけ偏心している。
【００４５】
前記揺動カム２０は、図２及び図６，図７に示すように略横Ｕ字形状を呈し、略円環状の基端部２２にカム軸１３が嵌挿されて回転自在に支持される支持孔２２ａが貫通形成されていると共に、ロッカアーム１８の他端部１８ｃ側に位置する端部２３にピン孔２３ａが貫通形成されている。
【００４６】
また、揺動カム２０の下面には、基端部２２側の基円面２４ａと該基円面２４ａから端部２３端縁側に円弧状に延びるカム面２４ｂとが形成されており、該基円面２４ａとカム面２４ｂとが、揺動カム２０の揺動位置に応じて各バルブリフター１９の上面所定位置に当接するようになっている。
【００４７】
即ち、図８に示すバルブリフト特性からみると、図２に示すように基円面２４ａの所定角度範囲θ１がベースサークル区間になり、カム面２４ｂの前記ベースサークル区間θ１から所定角度範囲θ２が所謂ランプ区間となり、更に、カム面２４ｂのランプ区間θ２から所定角度範囲θ３がリフト区間になるように設定されている。
【００４８】
また、前記リンクアーム２５は、円環状の基部２５ａと、該基部２５ａの外周面所定位置に突設された突出端２５ｂとを備え、基部２５ａの中央位置には、前記偏心カム１５のカム本体１５ａの外周面に回転自在に嵌合する嵌合穴２５ｃが形成されている一方、突出端２５ｂには、前記ピン２１が回転自在に挿通するピン孔２５ｄが貫通形成されている。
【００４９】
更に、前記リンク部材２６は、所定長さの直線状に形成され、円形状の両端部２６ａ，２６ｂには前記ロッカアーム１８の他端部１８ｃと揺動カム２０の端部２３の各ピン孔１８ｄ，２３ａに圧入した各ピン２８，２９の端部が回転自在に挿通するピン挿通孔２６ｃ，２６ｄが貫通形成されている。
【００５０】
尚、各ピン２１，２８，２９の一端部には、リンクアーム２５やリンク部材２６の軸方向の移動を規制するスナップリング３０，３１，３２が設けられている。
【００５１】
上記構成において、制御軸１６の軸心Ｐ２と制御カム１７の軸心Ｐ１との位置関係によって、図６，７に示すように、バルブリフト量が変化することになり、前記制御軸１６を回転駆動させることで、制御カム１７の軸心Ｐ１に対する制御軸１６の軸心Ｐ２の位置を変化させる。
【００５２】
前記制御軸１６は、図１０に示すような構成によって、ストッパにより制限される所定回転角度範囲内でＤＣサーボモータ（アクチュエータ）１２１により回転駆動されるようになっており、前記制御軸１６の角度を前記アクチュエータ１２１で変化させることで、吸気バルブ１０５のバルブリフト量及びバルブ作動角が連続的に変化する（図９参照）。
【００５３】
図１０において、ＤＣサーボモータ１２１は、その回転軸が制御軸１６と平行になるように配置され、回転軸の先端には、かさ歯車１２２が軸支されている。一方、前記制御軸１６の先端に一対のステー１２３ａ，１２３ｂが固定され、一対のステー１２３ａ，１２３ｂの先端部を連結する制御軸１６と平行な軸周りに、ナット１２４が揺動可能に支持される。
【００５４】
前記ナット１２４に噛み合わされるネジ棒１２５の先端には、前記かさ歯車１２２に噛み合わされるかさ歯車１２６が軸支されており、ＤＣサーボモータ１２１の回転によってネジ棒１２５が回転し、該ネジ棒１２５に噛み合うナット１２４の位置が、ネジ棒１２５の軸方向に変位することで、制御軸１６が回転されるようになっている。
【００５５】
ここで、ナット１２４の位置をかさ歯車１２６に近づける方向が、バルブリフト量が小さくなる方向で、逆に、ナット１２４の位置をかさ歯車１２６から遠ざける方向が、バルブリフト量が大きくなる方向となっている。
【００５６】
前記制御軸１６の先端には、図１０に示すように、制御軸１６の角度を検出するポテンショメータ式の角度センサ１２７が設けられており、該角度センサ１２７で検出される実際の角度が目標角度に一致するように、前記ＥＣＵ１１４が前記ＤＣサーボモータ１２１をフィードバック制御する。
【００５７】
尚、本実施形態では、角度センサ１２７で認識される制御軸１６の角度が増大する方向が、バルブリフト量及び作動角が大きくなる方向としてある。
次に、前記ＶＴＣ機構１１３の構成を、図１１に基づいて説明する。
【００５８】
本実施形態におけるＶＴＣ機構１１３は、ベーン式の可変バルブタイミング機構であり、クランク軸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、吸気側カム軸１３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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
前記回転部材５３は、吸気側カム軸１４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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
前記ＥＣＵ１１４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、ディザ信号が重畳されたデューティ制御信号に基づいて制御する。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
尚、可変バルブタイミング機構は、上記のベーン式のものに限定されず、例えば、特開２００１−０４１０１３号公報や特開２００１−１６４９５１号公報に開示されるように、電磁クラッチ（電磁ブレーキ）の摩擦制動によってクランク軸に対するカム軸の回転位相を変化させる構成の可変バルブタイミング機構や、特開平９−１９５８４０号公報に開示される油圧によってヘリカルギヤを作動させる方式の可変バルブタイミング機構であっても良い。
【００７４】
前述のように、前記ＥＣＵ１１４は、前記電子制御スロットル１０４，ＶＥＬ機構１１２及びＶＴＣ機構１１３を制御することで、機関１０１の吸入空気量を制御する。
【００７５】
ところで、前述のように、ＶＥＬ機構１１２はアクチュエータとしてＤＣサーボモータ１２１を用いる一方、ＶＴＣ機構１１３はアクチュエータとして油圧アクチュエータを用いる構成であるため、ＶＥＬ機構１１２によるバルブリフト量及び作動角の制御に対して、ＶＴＣ機構１１３による中心位相の制御の応答が遅いという特性を有する。
【００７６】
そして、前記応答性の違いによってバルブリフトの増減変化に対して、中心位相の進角・遅角が遅れ、吸気バルブ１０５の開時期・閉時期が過渡的に過進角・過遅角される可能性がある。
【００７７】
そこで、本実施形態では、図１２の制御ブロック図に示すようにして、前記ＶＥＬ機構１１２を制御するようになっている。
図１２の制御ブロック図において、実トルク演算部１８１では、機関１０１の実発生トルクＴｅを、吸入空気量等から演算する。
【００７８】
残留ガスリミットテーブル１８２は、予め機関回転速度Ｎｅと発生トルクＴｅとに対応する残留ガス許容値RESLIMを記憶しており、前記実トルク演算部１８１で演算された実発生トルクＴｅとそのときの機関回転速度Ｎｅに対応する残留ガス許容値RESLIM（％）を出力する。
【００７９】
前記残留ガス許容値RESLIMは、残留する燃焼ガスの許容最大値である。
一方、実ＥＧＲ率演算部１８３は、実際の残留ガス率RES（％）を演算する。
前記実際の残留ガス率RESは、そのときの吸気バルブ１０５の開時期ＩＶＯ、バルブリフト量、吸入空気量Ｑ，機関回転速度Ｎｅ等から演算される。
【００８０】
前記バルブリフト量は、角度センサ１２７で検出されるＶＥＬ機構１１２の制御軸１６の角度から求められ、前記開時期ＩＶＯは、カムセンサ（図示省略）とクランク角センサ１１７との検出信号から求められるカム軸とクランク軸との間の回転位相差と、前記制御軸１６の角度から求められるバルブ作動角とから算出される。
【００８１】
尚、バルブオーバーラップ角度が同じでも、バルブリフト量が異なって開口面積が異なると、残留ガス量が変化するので、実ＥＧＲ率演算部１８３ではバルブリフト量に応じた補正を施すようにしてある。
【００８２】
偏差演算部１８４では、前記残留ガス許容値RESLIMと実残留ガス率RESとの偏差DLTRESを演算する。
DLTRES＝RESLIM−RES
TGVEL加重平均係数テーブル１８５では、前記ＶＥＬ機構１１２の制御軸１６の目標角度TGVELを加重平均するときに用いる係数KAJURESを、前記偏差DLTRESに応じて設定する。
【００８３】
前記偏差DLTRESは、許容値RESLIMに実際の残留ガス率が近づくほど、小さい値に算出され、前記係数KAJURESは、前記偏差DLTRESが大きくなるほど大きな値に設定され、前記偏差DLTRESが所定値以上では最大値である1.0に固定される。
【００８４】
また、ＶＥＬ−ＥＴＤ部１８６では、アクセル開度等から算出される目標体積流量比や機関回転速度Ｎｅ等からＶＥＬ機構１１２の制御軸１６の目標角度TGVEL0を算出する。
【００８５】
そして、加重平均部１８７では、下式に従って目標角度TGVEL0を加重平均して目標角度TGVELを求める。
TGVEL＝KAJURES＊TGVEL0＋（１−KAJURES）＊TGVEL(-1)
尚、TGVEL(-1)は、目標角度TGVELの前回値である。
【００８６】
前記加重平均部１８７での算出結果は、前記目標角度TGVEL0が一定又は増大変化しているときに、切り換え部１８８を介して最終的な制御目標として出力される。
【００８７】
上記構成によると、許容値RESLIMに実際の残留ガス率が近づくと、前記係数KAJURESがより小さい値に設定され、結果、前回値TGVEL(-1)に対する重み付けが大きくなるから、ＶＥＬ−ＥＴＤ部１８６で演算される目標角度TGVEL0の増大変化に対して、最終的な目標角度TGVELの変化が遅れることになる。
【００８８】
即ち、目標角度TGVEL0（目標バルブリフト量）の増大変化に対して、中心位相の遅角制御が遅れ、吸気バルブ１０５の開時期ＩＶＯが過進角されるようになり、これにより、実際の残留ガス率が大きくなって許容値RESLIMに近づくと、ＶＥＬ機構１１２によるバルブリフト量の増大変化を遅らせる。
【００８９】
これにより、ＶＥＬ機構１１２がＶＴＣ機構１１２によりも応答良く吸気バルブ１０５のバルブリフト量及び作動角を増大変化させることによる開時期ＩＶＯの過進角が抑制される。
【００９０】
一方、有効排気量リミットテーブル１８９は、予め機関回転速度Ｎｅと発生トルクＴｅとに対応する有効排気量許容値VCYLLIMを記憶しており、前記実トルク演算部１９１で演算された実発生トルクＴｅとそのときの機関回転速度Ｎｅに対応する有効排気量許容値VCYLLIMを出力する。
【００９１】
前記有効排気量許容値VCYLLIMは、有効排気量の許容最小値である。
実ＶＣＹＬ演算部１９２では、そのときの吸気バルブ１０５の閉時期ＩＶＣに基づいて有効排気量の実際値RVCYLを演算する。
【００９２】
前記閉時期ＩＶＣは、カムセンサ（図示省略）とクランク角センサ１１７との検出信号から求められるカム軸とクランク軸との間の回転位相差と、前記制御軸１６の角度から求められるバルブ作動角とから算出される。
【００９３】
偏差演算部１９３では、前記有効排気量許容値VCYLLIMと実有効排気量RVCYLとの偏差DLTVCYLを演算する。
DLTVCYL＝RVCYL−VCYLLIM
TGVEL加重平均係数テーブル１９４では、前記ＶＥＬ機構１１２の制御軸１６の目標角度TGVELを加重平均するときに用いる係数KAJUVCYLを、前記偏差DLTVCYLに応じて設定する。
【００９４】
前記偏差DLTVCYLは、許容値VCYLLIMに実際の有効排気量RVCYLが近づくほど、小さい値に算出され、前記係数KAJUVCYLは、前記偏差DLTRESが大きくなるほど大きな値に設定され、前記偏差DLTRESが所定値以上では最大値である1.0に固定される。
【００９５】
また、ＶＥＬ−ＥＴＤ部１９５では、アクセル開度等から算出される目標体積流量比や機関回転速度Ｎｅ等からＶＥＬ機構１１２の制御軸１６の目標角度TGVEL0を算出する。
【００９６】
そして、加重平均部１９６では、下式に従って目標角度TGVEL0を加重平均して目標角度TGVELを求める。
TGVEL＝KAJUVCYL＊TGVEL0＋（１−KAJUVCYL）＊TGVEL(-1)
尚、TGVEL(-1)は、目標角度TGVELの前回値である。
【００９７】
前記加重平均部１９６での算出結果は、前記目標角度TGVEL0が減少変化しているときに、切り換え部１８８を介して最終的な制御目標として出力される。
上記構成によると、許容値VCYLLIMに実際の有効排気量が近づくと、前記係数KAJUVCYLがより小さな値に設定され、結果、前回値TGVEL(-1)に対する重み付けが大きくなるから、ＶＥＬ−ＥＴＤ部１９５で演算される目標角度TGVEL0の減少変化に対して、最終的な目標角度TGVELの変化が遅れることになる。
【００９８】
即ち、目標角度TGVEL0（バルブリフト量及び作動角）の減少変化に対して、中心位相の遅角制御が遅れ、吸気バルブ１０５の閉時期ＩＶＣが過進角されるようになり、これにより、実際の有効排気量が小さくなって許容値VCYLLIMに近づくと、ＶＥＬ機構１１２によるバルブリフト量の減少変化を遅らせる。
【００９９】
これにより、ＶＥＬ機構１１２がＶＴＣ機構１１２によりも応答良く吸気バルブ１０５のバルブリフト量及び作動角を減少変化させることによる閉時期ＩＶＣの過進角が抑制される。
【０１００】
図１３に示す制御ブロック図は、前記ＶＥＬ機構１１２の制御の参考例を示す。
図１３において、中心位相角演算部２０１では、ＶＴＣ機構１１３による中心位相の進角量ＶＴＣＮＯＷと、最遅角時の中心位相の角度（例えば４７０ｄｅｇ）とから、そのときの中心位相の角度位置を求める。
【０１０１】
一方、ＶＥＬ−ＥＴＤ部２０２では、アクセル開度等から算出される目標体積流量比や機関回転速度Ｎｅ等からＶＥＬ機構１１２の制御軸１６の目標角度TGVEL0を算出すると共に、残留ガス量の要求等から目標開時期TGIVO，目標閉時期TGIVCを算出する。
【０１０２】
半作動角演算部２０３，２０４では、中心位相と前記目標開時期TGIVO，目標閉時期TGIVCとの偏差に基づいて、作動角の半分の値を算出する。
前記作動角の半分の値は、乗算器２０５，２０６において２倍されることで、そのときの中心位相及び目標開時期TGIVO，目標閉時期TGIVCに見合うバルブ作動角LMCEVNT，LMOEVNTが求められる。
【０１０３】
作動角・ＶＥＬ角度変換部２０７，２０８では、前記バルブ作動角LMCEVNT，LMOEVNTを、ＶＥＬ機構１１２の制御軸１６の角度VELOLM，VELCLMに変換する。
セレクトロー部２０９では、前記角度VELOLMと目標角度TGVEL0とのうちの小さい方を選択し、目標角度TGVELとして出力する。
【０１０４】
また、セレクトハイ部２１０では、前記角度VELCLMと目標角度TGVEL0とのうちの大きい方を選択し、目標角度TGVELとして出力する。
切り換え部２１１では、前記目標角度TGVEL0が一定又は増大変化しているときに、セレクトロー部２０９における選択結果を出力し、前記目標角度TGVEL0が減少変化しているときに、セレクトハイ部２１０における選択結果を出力する。
【０１０５】
前記角度VELOLMは、そのときの中心位相で目標開時期TGIVOにすることができる作動角に相当し、これを超える大きな作動角に制御されると、実際の開時期IVOが前記目標開時期TGIVOを超えて進角されることになってしまう。
【０１０６】
従って、前記目標角度TGVEL0が増大変化するときに、前記角度VELOLMと目標角度TGVEL0との小さい方を選択すれば、中心位相の遅角制御の遅れによって目標開時期TGIVOを超えて開時期IVOが進角されてしまうことを回避でき、以って、残留ガス量が過大になることを防止できる。
【０１０７】
また、前記角度VELCLMは、そのときの中心位相で目標閉時期TGIVCにすることができる作動角に相当し、これを下回る小さい作動角に制御されると、実際の開時期IVCが前記目標閉時期TGIVCを超えて進角されることになってしまう。
【０１０８】
従って、前記目標角度TGVEL０が減少変化するときに、前記角度VELCLMと目標角度TGVEL0との大きい方を選択すれば、中心位相の遅角制御の遅れによって目標閉時期TGIVCを超えて閉時期IVCが進角されてしまうことを回避でき、以って、有効排気量が過少になることを防止できる。
【０１０９】
図１４に示す制御ブロック図は、前記ＶＥＬ機構１１２の制御の他の参考例を示す。
図１４において、実トルク演算部３０１では、機関１０１の実発生トルクＴｅを演算し、残留ガスリミットテーブル３０２は、前記実発生トルクＴｅと機関回転速度Ｎｅとに対応する残留ガス量の許容値ＲＥＳＬＩＭを出力する。
【０１１０】
前記残留ガス許容値RESLIM（％）は、変換部３０２において、そのときの機関負荷に基づいて残留ガス量W（mg／cycle）に変換される。
更に、前記残留ガス量Wは、残留ガス逆変換部３０４に出力され、ここで、吹き返しによる残留ガス量Wm0が算出される。
【０１１１】
前記残留ガス量Wは、排気バルブ１０７の閉時期EVCにシリンダ内に残留する分Wcylと、バルブオーバーラップにおいて吸気側に吹き返す分Wmとの合計からなる。
【０１１２】
ここで、前記閉時期EVCにシリンダ内に残留する分Wcylは、吸入空気量，閉時期EVCに応じて推定することができるから、前記残留ガス量W及びシリンダ残留分Wcyl、更に、吸気圧・回転速度に応じた補正値に基づいて、吹き返しによる残留ガス量Wm0を求める。
【０１１３】
前記バルブオーバーラップ時の吹き返しによる残留ガス量Wm0は、Ｏ／Ｌ開口面積演算部３０５に出力され、ここで、残留ガス量Wm0に見合うバルブオーバーラップ時のバルブ開口面積ABKFLOWが演算される。
【０１１４】
一方、実IVO演算部３０６では、カムセンサ（図示省略）とクランク角センサ１１７との検出信号から求められるカム軸とクランク軸との間の回転位相差と、前記制御軸１６の角度から求められるバルブ作動角とから、吸気バルブ１０５の実際の開時期RIVOを演算する。
【０１１５】
そして、ＶＥＬ限界値演算部３０７では、前記バルブ開口面積ＡＢＫＦＬＯＷと実開時期ＲＩＶＯとから、残留ガスによるＶＥＬ限界値ＲＥＳＶＥＬＬＭを設定する。
本参考例の場合、排気バルブ１０７の閉時期ＥＶＣは固定であるから、実開時期ＲＩＶＯでバルブオーバーラップ角度が決まり、更に、バルブ開口面積は、バルブリフト量の増大に応じて増加するので、バルブオーバーラップ角度が決まれば、前記バルブ開口面積ＡＢＫＦＬＯＷとするためのバルブリフト量が決まることになる。
【０１１６】
そして、前記バルブ開口面積ABKFLOWは、残留ガス量が許容最大値となるときのバルブ開口面積であるから、前記限界値RESVELLMは、残留ガス量を許容最大値以下とするための最大バルブリフト量に相当する。
【０１１７】
前記ＶＥＬ限界値RESVELLMは、ＶＥＬ−ＥＴＤ演算部３０８で演算された目標角度TGVEL0と共に、セレクトロー部３０９へ入力され、前記ＶＥＬ限界値RESVELLMと目標角度TGVEL0とのうちの小さい方が選択される。
【０１１８】
前記セレクトロー部３０９の出力は、切り換え部３１０によって、目標角度TGVEL0が一定又は増大変化するときに、最終的な制御目標として出力される。
従って、バルブリフト量を増大変化させるときに、中心位相の遅角制御が遅れても、前記バルブ開口面積ABKFLOWを超えるバルブ開口面積になることが回避され、結果、残留ガス量が許容値を超えることを防止できる。
【０１１９】
また、有効排気量リミットテーブル３１１では、実発生トルクＴｅと機関回転速度Ｎｅとから有効排気量の許容値（許容最小値）VCYLLIMを演算する。
閉時期限界演算部３１２では、前記有効排気量の許容値VCYLLIMから、吸気バルブ１０５の閉時期IVCの限界値LIMIVCを演算する。
【０１２０】
一方、ＶＴＣ機構１１３による位相進角値VTCNOWと、最遅角時の中心位相位置とから、中心角位置演算部３１３で、そのときの吸気バルブ１０５の中心位相位置を演算する。
【０１２１】
半作動角演算部３１４では、前記中心位相位置と閉時期IVCの限界値LIMIVCとの偏差として、現在の中心位相位置で閉時期IVCが限界値LIMIVCとなる作動角の半分を求める。
【０１２２】
作動角演算部３１５では、前記作動角の半分を２倍して、有効排気量が許容値VCYLLIMとなる吸気バルブ１０５の作動角LMCEVNTを求める。
ＶＥＬ限界値演算部３１６では、前記作動角LMCEVNTに対応する制御軸１６の角度VELCLMを演算する。
【０１２３】
前記角度VELCLMは、ＶＥＬ−ＥＴＤ演算部３０８で演算された目標角度TGVEL0と共に、セレクトハイ部３１７へ入力され、前記角度VELCLMと目標角度TGVEL0とのうちの大きい方が選択される。
【０１２４】
前記セレクトハイ部３１７の出力は、切り換え部３１０によって、目標角度TGVEL0が減少変化するときに、最終的な制御目標として出力される。
従って、バルブリフト量を減少変化させるときに、中心位相の遅角制御が遅れても、限界値LIMIVCよりも閉時期IVCが進角されることが回避され、結果、有効排気量が最小許容値を下回るようになることを防止できる。
【０１２５】
ところで、上記のように、残留ガス量や有効排気量の要求から、ＶＥＬ機構１１２の目標角度TGVELに制限を加えた場合、図１５に示すように、目標体積流量比から要求される目標角度TGVELの変化方向とは逆方向に、目標を変化させる結果となる場合が生じ、これによってトルク応答が悪化する可能性がある。
【０１２６】
そこで、以下に示すようにして、要求変化方向とは逆方向へ制御目標が変化することを制限することが好ましい。
図１６の制御ブロック図は、前記図１４の制御ブロック図に対して、要求変化方向とは逆方向へ制御目標ＴＧＶＥＬが変化することを制限するための構成を追加した参考例を示すものである。
【０１２７】
図１６の制御ブロック図において、記憶部３２０は、ＶＥＬ−ＥＴＤ演算部３０８で演算された目標角度TGVEL0のステップ変化前の値を記憶する。
そして、逆方向分カット部３２１は、目標角度TGVEL0の増大変化時であれば、ステップ変化前の目標角度TGVEL0よりも小さい目標角度TGVELが前記切り換え部３１０から出力されると、代わりに、前記記憶されているステップ変化前の値を出力する（図１７参照）。
【０１２８】
また、目標角度TGVEL0の減少変化時であれば、前記切り換え部３１０からステップ変化前の目標角度TGVEL0よりも大きい角度TGVELが出力されると、代わりに、前記記憶されているステップ変化前の値を出力する。
【０１２９】
これにより、目標角度TGVEL0の増大変化時であれば、ステップ変化前の目標角度TGVEL0よりも小さい目標角度TGVELが設定されることがなく、目標角度TGVEL0の減少変化時であれば、ステップ変化前の目標角度TGVEL0よりも大きい角度TGVELが設定されることがなく、要求変化に見合った吸気量変化を得ることができる。
【０１３０】
図１８の制御ブロック図は、前記図１４の制御ブロック図に対して、要求変化方向とは逆方向へ制御目標が変化することを制限するための構成を追加した参考例を示すものである。
【０１３１】
図１８の制御ブロック図では、前記切り換え部３１０から出力される制御目標TGVELを加重平均演算部３３０で加重平均し、該加重平均後の制御目標TGVELに従って、ＶＥＬ機構１１２を制御させるようにしてある。
【０１３２】
かかる構成によると、図１９に示すように、目標角度TGVEL0の変化方向とは逆方向への目標変化がなまし補正されるから、逆方向への変化を抑制できることになる。
【０１３３】
尚、逆方向への変化が収束した時点で、前記加重平均処理をキャンセルしても良い。
図２０の制御ブロック図は、前記図１４の制御ブロック図に対して、要求変化方向とは逆方向へ制御目標が変化することを制限するための構成を追加した参考例を示すものである。
【０１３４】
図２０の制御ブロック図では、前記ＶＥＬ−ＥＴＤ部３０８で演算される目標角度TGVEL0を加重平均演算部３４０で加重平均して、その結果を前記セレクトロー部３０９，セレクトハイ部３１７に出力させる構成としてある。
【０１３５】
かかる構成によると、目標角度TGVEL0を加重平均すると、ＶＥＬ機構１１２の制御応答を見掛け上劣化させたことになり（図２１参照）、ＶＴＣ機構１１３によるバルブタイミング制御の遅れを補償するためのＶＥＬ機構１１２側の制御応答の制限要求が縮小するから、大きく逆方向に制御目標TGVELが変化することが抑止される。
【０１３６】
図２２の制御ブロック図は、前記図１４の制御ブロック図に対して、要求変化方向とは逆方向へ制御目標が変化することを制限するための構成を追加した参考例を示すものである。
【０１３７】
図２２の制御ブロック図においては、ＶＥＬ限界値演算部３０７で残留ガスによるＶＥＬ限界値RESVELLMを設定するときに用いる実開時期RIVOに対して、オフセット補正部３５０で所定のオフセット量IVOFFSETを加算する。
【０１３８】
また、閉時期限界演算部３１２で演算された限界値LIMIVCから、オフセット補正部３５１で所定のオフセット量IVCFFSETを減算し、該オフセット補正後の限界値LIMIVCと現時点の中心位相とから作動角LMCEVNTを演算させる。
【０１３９】
尚、本参考例において、実開時期ＲＩＶＯに対してオフセット量ＩＶＯＦＦＳＥＴを加算することは、実開時期ＲＩＶＯを遅角補正することになり、また、限界値ＬＩＭＩＶＣからオフセット量ＩＶＣＦＦＳＥＴを減算することは、限界値ＬＩＭＩＶＣを進角補正することになる。
【０１４０】
そして、実開時期RIVOをオフセット量IVOFFSETだけ遅角補正すれば、実際よりもオーバーラップ量が小さいものとして、ＶＥＬ限界値RESVELLMを設定することになるから、残留ガス量を制限するためのＶＥＬ限界値RESVELLM（バルブリフト量制限値）としては、より大きな値が設定されることになる。
【０１４１】
従って、前記セレクトロー部３０９でＶＥＬ限界値RESVELLMが選択される場合であっても、目標角度TGVELが大きく落ち込むことを抑止でき、特に、目標角度TGVELの増大変化時に減少方向に目標角度TGVELが大きく変化することが回避される（図２３参照）。
【０１４２】
また、限界値LIMIVCをオフセット量IVCFFSETだけ進角補正すれば、作動角としてより小さな値が算出され、結果、有効排気量を許容最小値以上とするためのバルブリフト量の要求も小さくなる。
【０１４３】
従って、前記セレクトハイ部３１７で角度VELCLMが選択される場合であっても、目標角度TGVELが大きく増大変化することを抑止でき、特に、目標角度TGVELの減少変化時に増大方向に目標角度TGVELが大きく変化することが回避される。
【０１４４】
尚、吸気バルブ１０５のバルブリフト量及び作動角を可変にする機構を図２〜図７に示したＶＥＬ機構１１２に限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態における内燃機関のシステム構成図。
【図２】ＶＥＬ（Variable valve Event and Lift）機構を示す断面図（図３のＡ−Ａ断面図）。
【図３】上記ＶＥＬ機構の側面図。
【図４】上記ＶＥＬ機構の平面図。
【図５】上記ＶＥＬ機構に使用される偏心カムを示す斜視図。
【図６】上記ＶＥＬ機構の低リフト時の作用を示す断面図（図３のＢ−Ｂ断面図）。
【図７】上記ＶＥＬ機構の高リフト時の作用を示す断面図（図３のＢ−Ｂ断面図）。
【図８】上記ＶＥＬ機構における揺動カムの基端面とカム面に対応したバルブリフト特性図。
【図９】上記ＶＥＬ機構のバルブタイミングとバルブリフトの特性図。
【図１０】上記ＶＥＬ機構における制御軸の回転駆動機構を示す斜視図。
【図１１】ＶＴＣ（Variable valve Timing Control）機構を示す縦断面図。
【図１２】上記ＶＥＬ機構における制御目標を制限する制御の第１実施形態を示す制御ブロック図。
【図１３】上記ＶＥＬ機構における制御目標を制限する制御の第２実施形態を示す制御ブロック図。
【図１４】上記ＶＥＬ機構における制御目標を制限する制御の第３実施形態を示す制御ブロック図。
【図１５】上記ＶＥＬ機構における制御目標を制限する制御における最終的な制御目標の変化特性を示すタイムチャート。
【図１６】上記ＶＥＬ機構における制御目標を制限する制御の第４実施形態を示す制御ブロック図。
【図１７】上記第４実施形態におけるＶＥＬ機構の制御目標の変化特性を示すタイムチャート。
【図１８】上記ＶＥＬ機構における制御目標を制限する制御の第５実施形態を示す制御ブロック図。
【図１９】上記第５実施形態におけるＶＥＬ機構の制御目標の変化特性を示すタイムチャート。
【図２０】上記ＶＥＬ機構における制御目標を制限する制御の第６実施形態を示す制御ブロック図。
【図２１】上記第６実施形態におけるＶＥＬ機構の制御目標の変化特性を示すタイムチャート。
【図２２】上記ＶＥＬ機構における制御目標を制限する制御の第７実施形態を示す制御ブロック図。
【図２３】上記第７実施形態におけるＶＥＬ機構の制御目標の変化特性を示すタイムチャート。
【符号の説明】
１０１…エンジン、１０４…電子制御スロットル、１０５…吸気バルブ、１０７…排気バルブ、１１２…ＶＥＬ機構、１１３…ＶＴＣ機構、１１４…エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）、１１５…エアフローメータ、１３１…燃料噴射弁
【発明の属する技術分野】
本発明は、機関バルブの開特性をアクチュエータにより可変とする複数種の可変動弁機構を備えた内燃機関の可変動弁制御装置に関し、詳しくは、前記開特性の切り換え過渡時における機関の運転性を改善する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、油圧アクチュエータや電動モータなどのアクチュエータを用いて、機関バルブ（吸排気バルブ）の開特性を可変とする可変動弁機構が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１に開示される機関は、吸気バルブのバルブリフト量及び作動角を可変にする第１の可変動弁機構と、吸気バルブの作動角の中心位相を可変にする第２の可変動弁機構とを備えて構成される。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２８０１６７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のように複数種の可変動弁機構を備える場合で、各可変動弁機構で用いるアクチュエータが異なると、その制御応答には大きな違いが生じる。
【０００６】
このため、第１，第２の可変動弁機構双方により開特性を切り換える過渡時に、機関バルブの開閉時期が過渡的に過進角或いは過遅角されてしまい、燃焼性の悪化やトルク応答の遅れが生じるという問題があった。
【０００７】
例えば、バルブリフト量を可変にする第１の可変動弁機構の方が相対的に制御応答が速く、バルブリフト量の増大に対して中心位相の遅角が相対的に遅れると、吸気バルブの開時期が過進角されて、残留ガス量が過剰に増えることになる。
【０００８】
また、バルブリフト量の減少に対して中心位相の遅角が相対的に遅れると、吸気バルブの閉時期が過進角されて有効圧縮比が低下する。
更に、バルブリフト量の減少に対して中心位相の進角が相対的に遅れると、吸気バルブの開時期が過遅角されてシリンダ内負圧が発達してしまうという問題が生じる。
【０００９】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、モータにより駆動され、吸気バルブのバルブリフト量及び作動角を可変とする第１の可変動弁機構と、油圧アクチュエータにより駆動され、前記吸気バルブの作動角の中心位相を可変とする第２の可変動弁機構とを備えた内燃機関において、開特性の切り換え過渡時に残留ガス量や有効排気量などが許容限界を超えることがない内燃機関の可変動弁制御装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
そのため請求項１記載の発明では、第１の可変動弁機構によって吸気バルブのバルブリフト量及び作動角を増大変化させ、かつ、第２の可変動弁機構によって吸気バルブの作動角の中心位相を遅角させる吸気バルブの開特性の切り換え過渡時に、機関運転条件に基づく目標バルブリフト量に対し、増大変化を遅らせる処理を施し、該処理後の目標バルブリフト量に基づいて前記第１の可変動弁機構を制御するようにした。
【００１３】
かかる構成によると、バルブリフト量の増大変化に対して中心位相の遅角が遅れると、バルブリフト量の増大に伴って開時期が過進角されることになってしまうが、目標バルブリフト量に対し、増大変化を遅らせる処理を施すことで、前記開時期の過進角が抑制される。
【００１４】
請求項２記載の発明では、第１の可変動弁機構によって吸気バルブのバルブリフト量及び作動角を減少変化させ、かつ、第２の可変動弁機構によって前記吸気バルブの作動角の中心位相を遅角させる吸気バルブの開特性の切り換え過渡時に、機関運転条件に基づく目標バルブリフト量に対し、減少変化を遅らせる処理を施し、該処理後の目標バルブリフト量に基づいて前記第１の可変動弁機構を制御するようにした。
【００１５】
かかる構成によると、バルブリフト量及び作動角の減少変化に対して、中心位相の遅角制御が遅れると、吸気バルブの閉時期が過進角されることになってしまうが、目標バルブリフト量に対し、減少変化を遅らせる処理を施すことで、前記閉時期の過進角が抑制される。
【００１８】
請求項３乃至５記載の発明では、第１の可変動弁機構及び第２の可変動弁機構の双方によって吸気バルブの開特性を切り換える過渡時に、吸気バルブの開時期又は閉時期の過進角を抑制すべく、機関運転条件に基づく目標バルブリフト量に対し、変化を遅らせる処理を施し、該処理後の目標バルブリフト量に基づいて前記第１の可変動弁機構を制御するようにした。
【００１９】
かかる構成によると、バルブリフト量の変化に対して中心位相の変化が遅れると、開時期又は閉時期が過進角されることになってしまうが、目標バルブリフト量に対し、変化を遅らせる処理を施すことで、前記開時期又は閉時期の過進角が抑制される。
【００３１】
【発明の実施の形態】
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。
【００３２】
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１０３ｂを開閉駆動する電子制御スロットル１０４が介装され、該電子制御スロットル１０４及び吸気バルブ１０５を介して、燃焼室１０６内に空気が吸入される。
【００３３】
燃焼排気は燃焼室１０６から排気バルブ１０７を介して排出され、フロント触媒１０８及びリア触媒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、排気側カム軸１１０に軸支されたカム１１１によって一定のバルブリフト量，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。
【００３４】
一方、吸気バルブ１０５側には、バルブリフト量を作動角と共に連続的に可変制御する第１の可変動弁機構としてのＶＥＬ（Variable valve Event and Lift）機構１１２が設けられる。
【００３５】
更に、吸気バルブ１０５側には、クランク軸に対する吸気側カム軸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可変制御する第２の可変動弁機構としてのＶＴＣ（Variable valve Timing Control）機構１１３が設けられる。
【００３６】
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ユニット（ＥＣＵ）１１４は、アクセル開度に対応する目標吸入空気量が得られるように、前記電子制御スロットル１０４，ＶＥＬ機構１１２及びＶＴＣ機構１１３を制御する。
【００３７】
前記ＥＣＵ１１４には、内燃機関１０１の吸入空気量を検出するエアフローメータ１１５、アクセルペダルセンサＡＰＳ１１６、クランク軸１２０から回転信号を取り出すクランク角センサ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、内燃機関１０１の冷却水温度を検出する水温センサ１１９からの検出信号が入力される。
【００３８】
また、各気筒の吸気バルブ１０５上流側の吸気ポート１３０には、電磁式の燃料噴射弁１３１が設けられ、該燃料噴射弁１３１は、前記ＥＣＵ１１４からの噴射パルス信号によって開弁駆動されると、噴射パルス幅（開弁時間）に比例する量の燃料を噴射する。
【００３９】
図２〜図４は、前記ＶＥＬ機構１１２の構造を詳細に示すものである。
図２〜図４に示すＶＥＬ機構１１２は、一対の吸気バルブ１０５，１０５と、シリンダヘッド１１のカム軸受１４に回転自在に支持された中空状のカム軸１３（駆動軸）と、該カム軸１３に軸支された回転カムである２つの偏心カム１５，１５（駆動カム）と、前記カム軸１３の上方位置に同じカム軸受１４に回転自在に支持された制御軸１６と、該制御軸１６に制御カム１７を介して揺動自在に支持された一対のロッカアーム１８，１８と、各吸気バルブ１０５，１０５の上端部にバルブリフター１９，１９を介して配置された一対のそれぞれ独立した揺動カム２０，２０とを備えている。
【００４０】
前記偏心カム１５，１５とロッカアーム１８，１８とは、リンクアーム２５，２５によって連係され、ロッカアーム１８，１８と揺動カム２０，２０とは、リンク部材２６，２６によって連係されている。
【００４１】
上記ロッカアーム１８，１８，リンクアーム２５，２５，リンク部材２６，２６が伝達機構を構成する。
前記偏心カム１５は、図５に示すように、略リング状を呈し、小径なカム本体１５ａと、該カム本体１５ａの外端面に一体に設けられたフランジ部１５ｂとからなり、内部軸方向にカム軸挿通孔１５ｃが貫通形成されていると共に、カム本体１５ａの軸心Ｘがカム軸１３の軸心Ｙから所定量だけ偏心している。
【００４２】
また、前記偏心カム１５は、カム軸１３に対し前記バルブリフター１９に干渉しない両外側にカム軸挿通孔１５ｃを介して圧入固定されている。
前記ロッカアーム１８は、図４に示すように、略クランク状に屈曲形成され、中央の基部１８ａが制御カム１７に回転自在に支持されている。
【００４３】
また、基部１８ａの外端部に突設された一端部１８ｂには、リンクアーム２５の先端部と連結するピン２１が圧入されるピン孔１８ｄが貫通形成されている一方、基部１８ａの内端部に突設された他端部１８ｃには、各リンク部材２６の後述する一端部２６ａと連結するピン２８が圧入されるピン孔１８ｅが形成されている。
【００４４】
前記制御カム１７は、円筒状を呈し、制御軸１６外周に固定されていると共に、図２に示すように軸心Ｐ１位置が制御軸１６の軸心Ｐ２からαだけ偏心している。
【００４５】
前記揺動カム２０は、図２及び図６，図７に示すように略横Ｕ字形状を呈し、略円環状の基端部２２にカム軸１３が嵌挿されて回転自在に支持される支持孔２２ａが貫通形成されていると共に、ロッカアーム１８の他端部１８ｃ側に位置する端部２３にピン孔２３ａが貫通形成されている。
【００４６】
また、揺動カム２０の下面には、基端部２２側の基円面２４ａと該基円面２４ａから端部２３端縁側に円弧状に延びるカム面２４ｂとが形成されており、該基円面２４ａとカム面２４ｂとが、揺動カム２０の揺動位置に応じて各バルブリフター１９の上面所定位置に当接するようになっている。
【００４７】
即ち、図８に示すバルブリフト特性からみると、図２に示すように基円面２４ａの所定角度範囲θ１がベースサークル区間になり、カム面２４ｂの前記ベースサークル区間θ１から所定角度範囲θ２が所謂ランプ区間となり、更に、カム面２４ｂのランプ区間θ２から所定角度範囲θ３がリフト区間になるように設定されている。
【００４８】
また、前記リンクアーム２５は、円環状の基部２５ａと、該基部２５ａの外周面所定位置に突設された突出端２５ｂとを備え、基部２５ａの中央位置には、前記偏心カム１５のカム本体１５ａの外周面に回転自在に嵌合する嵌合穴２５ｃが形成されている一方、突出端２５ｂには、前記ピン２１が回転自在に挿通するピン孔２５ｄが貫通形成されている。
【００４９】
更に、前記リンク部材２６は、所定長さの直線状に形成され、円形状の両端部２６ａ，２６ｂには前記ロッカアーム１８の他端部１８ｃと揺動カム２０の端部２３の各ピン孔１８ｄ，２３ａに圧入した各ピン２８，２９の端部が回転自在に挿通するピン挿通孔２６ｃ，２６ｄが貫通形成されている。
【００５０】
尚、各ピン２１，２８，２９の一端部には、リンクアーム２５やリンク部材２６の軸方向の移動を規制するスナップリング３０，３１，３２が設けられている。
【００５１】
上記構成において、制御軸１６の軸心Ｐ２と制御カム１７の軸心Ｐ１との位置関係によって、図６，７に示すように、バルブリフト量が変化することになり、前記制御軸１６を回転駆動させることで、制御カム１７の軸心Ｐ１に対する制御軸１６の軸心Ｐ２の位置を変化させる。
【００５２】
前記制御軸１６は、図１０に示すような構成によって、ストッパにより制限される所定回転角度範囲内でＤＣサーボモータ（アクチュエータ）１２１により回転駆動されるようになっており、前記制御軸１６の角度を前記アクチュエータ１２１で変化させることで、吸気バルブ１０５のバルブリフト量及びバルブ作動角が連続的に変化する（図９参照）。
【００５３】
図１０において、ＤＣサーボモータ１２１は、その回転軸が制御軸１６と平行になるように配置され、回転軸の先端には、かさ歯車１２２が軸支されている。一方、前記制御軸１６の先端に一対のステー１２３ａ，１２３ｂが固定され、一対のステー１２３ａ，１２３ｂの先端部を連結する制御軸１６と平行な軸周りに、ナット１２４が揺動可能に支持される。
【００５４】
前記ナット１２４に噛み合わされるネジ棒１２５の先端には、前記かさ歯車１２２に噛み合わされるかさ歯車１２６が軸支されており、ＤＣサーボモータ１２１の回転によってネジ棒１２５が回転し、該ネジ棒１２５に噛み合うナット１２４の位置が、ネジ棒１２５の軸方向に変位することで、制御軸１６が回転されるようになっている。
【００５５】
ここで、ナット１２４の位置をかさ歯車１２６に近づける方向が、バルブリフト量が小さくなる方向で、逆に、ナット１２４の位置をかさ歯車１２６から遠ざける方向が、バルブリフト量が大きくなる方向となっている。
【００５６】
前記制御軸１６の先端には、図１０に示すように、制御軸１６の角度を検出するポテンショメータ式の角度センサ１２７が設けられており、該角度センサ１２７で検出される実際の角度が目標角度に一致するように、前記ＥＣＵ１１４が前記ＤＣサーボモータ１２１をフィードバック制御する。
【００５７】
尚、本実施形態では、角度センサ１２７で認識される制御軸１６の角度が増大する方向が、バルブリフト量及び作動角が大きくなる方向としてある。
次に、前記ＶＴＣ機構１１３の構成を、図１１に基づいて説明する。
【００５８】
本実施形態におけるＶＴＣ機構１１３は、ベーン式の可変バルブタイミング機構であり、クランク軸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、吸気側カム軸１３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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
前記回転部材５３は、吸気側カム軸１４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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
前記ＥＣＵ１１４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、ディザ信号が重畳されたデューティ制御信号に基づいて制御する。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
尚、可変バルブタイミング機構は、上記のベーン式のものに限定されず、例えば、特開２００１−０４１０１３号公報や特開２００１−１６４９５１号公報に開示されるように、電磁クラッチ（電磁ブレーキ）の摩擦制動によってクランク軸に対するカム軸の回転位相を変化させる構成の可変バルブタイミング機構や、特開平９−１９５８４０号公報に開示される油圧によってヘリカルギヤを作動させる方式の可変バルブタイミング機構であっても良い。
【００７４】
前述のように、前記ＥＣＵ１１４は、前記電子制御スロットル１０４，ＶＥＬ機構１１２及びＶＴＣ機構１１３を制御することで、機関１０１の吸入空気量を制御する。
【００７５】
ところで、前述のように、ＶＥＬ機構１１２はアクチュエータとしてＤＣサーボモータ１２１を用いる一方、ＶＴＣ機構１１３はアクチュエータとして油圧アクチュエータを用いる構成であるため、ＶＥＬ機構１１２によるバルブリフト量及び作動角の制御に対して、ＶＴＣ機構１１３による中心位相の制御の応答が遅いという特性を有する。
【００７６】
そして、前記応答性の違いによってバルブリフトの増減変化に対して、中心位相の進角・遅角が遅れ、吸気バルブ１０５の開時期・閉時期が過渡的に過進角・過遅角される可能性がある。
【００７７】
そこで、本実施形態では、図１２の制御ブロック図に示すようにして、前記ＶＥＬ機構１１２を制御するようになっている。
図１２の制御ブロック図において、実トルク演算部１８１では、機関１０１の実発生トルクＴｅを、吸入空気量等から演算する。
【００７８】
残留ガスリミットテーブル１８２は、予め機関回転速度Ｎｅと発生トルクＴｅとに対応する残留ガス許容値RESLIMを記憶しており、前記実トルク演算部１８１で演算された実発生トルクＴｅとそのときの機関回転速度Ｎｅに対応する残留ガス許容値RESLIM（％）を出力する。
【００７９】
前記残留ガス許容値RESLIMは、残留する燃焼ガスの許容最大値である。
一方、実ＥＧＲ率演算部１８３は、実際の残留ガス率RES（％）を演算する。
前記実際の残留ガス率RESは、そのときの吸気バルブ１０５の開時期ＩＶＯ、バルブリフト量、吸入空気量Ｑ，機関回転速度Ｎｅ等から演算される。
【００８０】
前記バルブリフト量は、角度センサ１２７で検出されるＶＥＬ機構１１２の制御軸１６の角度から求められ、前記開時期ＩＶＯは、カムセンサ（図示省略）とクランク角センサ１１７との検出信号から求められるカム軸とクランク軸との間の回転位相差と、前記制御軸１６の角度から求められるバルブ作動角とから算出される。
【００８１】
尚、バルブオーバーラップ角度が同じでも、バルブリフト量が異なって開口面積が異なると、残留ガス量が変化するので、実ＥＧＲ率演算部１８３ではバルブリフト量に応じた補正を施すようにしてある。
【００８２】
偏差演算部１８４では、前記残留ガス許容値RESLIMと実残留ガス率RESとの偏差DLTRESを演算する。
DLTRES＝RESLIM−RES
TGVEL加重平均係数テーブル１８５では、前記ＶＥＬ機構１１２の制御軸１６の目標角度TGVELを加重平均するときに用いる係数KAJURESを、前記偏差DLTRESに応じて設定する。
【００８３】
前記偏差DLTRESは、許容値RESLIMに実際の残留ガス率が近づくほど、小さい値に算出され、前記係数KAJURESは、前記偏差DLTRESが大きくなるほど大きな値に設定され、前記偏差DLTRESが所定値以上では最大値である1.0に固定される。
【００８４】
また、ＶＥＬ−ＥＴＤ部１８６では、アクセル開度等から算出される目標体積流量比や機関回転速度Ｎｅ等からＶＥＬ機構１１２の制御軸１６の目標角度TGVEL0を算出する。
【００８５】
そして、加重平均部１８７では、下式に従って目標角度TGVEL0を加重平均して目標角度TGVELを求める。
TGVEL＝KAJURES＊TGVEL0＋（１−KAJURES）＊TGVEL(-1)
尚、TGVEL(-1)は、目標角度TGVELの前回値である。
【００８６】
前記加重平均部１８７での算出結果は、前記目標角度TGVEL0が一定又は増大変化しているときに、切り換え部１８８を介して最終的な制御目標として出力される。
【００８７】
上記構成によると、許容値RESLIMに実際の残留ガス率が近づくと、前記係数KAJURESがより小さい値に設定され、結果、前回値TGVEL(-1)に対する重み付けが大きくなるから、ＶＥＬ−ＥＴＤ部１８６で演算される目標角度TGVEL0の増大変化に対して、最終的な目標角度TGVELの変化が遅れることになる。
【００８８】
即ち、目標角度TGVEL0（目標バルブリフト量）の増大変化に対して、中心位相の遅角制御が遅れ、吸気バルブ１０５の開時期ＩＶＯが過進角されるようになり、これにより、実際の残留ガス率が大きくなって許容値RESLIMに近づくと、ＶＥＬ機構１１２によるバルブリフト量の増大変化を遅らせる。
【００８９】
これにより、ＶＥＬ機構１１２がＶＴＣ機構１１２によりも応答良く吸気バルブ１０５のバルブリフト量及び作動角を増大変化させることによる開時期ＩＶＯの過進角が抑制される。
【００９０】
一方、有効排気量リミットテーブル１８９は、予め機関回転速度Ｎｅと発生トルクＴｅとに対応する有効排気量許容値VCYLLIMを記憶しており、前記実トルク演算部１９１で演算された実発生トルクＴｅとそのときの機関回転速度Ｎｅに対応する有効排気量許容値VCYLLIMを出力する。
【００９１】
前記有効排気量許容値VCYLLIMは、有効排気量の許容最小値である。
実ＶＣＹＬ演算部１９２では、そのときの吸気バルブ１０５の閉時期ＩＶＣに基づいて有効排気量の実際値RVCYLを演算する。
【００９２】
前記閉時期ＩＶＣは、カムセンサ（図示省略）とクランク角センサ１１７との検出信号から求められるカム軸とクランク軸との間の回転位相差と、前記制御軸１６の角度から求められるバルブ作動角とから算出される。
【００９３】
偏差演算部１９３では、前記有効排気量許容値VCYLLIMと実有効排気量RVCYLとの偏差DLTVCYLを演算する。
DLTVCYL＝RVCYL−VCYLLIM
TGVEL加重平均係数テーブル１９４では、前記ＶＥＬ機構１１２の制御軸１６の目標角度TGVELを加重平均するときに用いる係数KAJUVCYLを、前記偏差DLTVCYLに応じて設定する。
【００９４】
前記偏差DLTVCYLは、許容値VCYLLIMに実際の有効排気量RVCYLが近づくほど、小さい値に算出され、前記係数KAJUVCYLは、前記偏差DLTRESが大きくなるほど大きな値に設定され、前記偏差DLTRESが所定値以上では最大値である1.0に固定される。
【００９５】
また、ＶＥＬ−ＥＴＤ部１９５では、アクセル開度等から算出される目標体積流量比や機関回転速度Ｎｅ等からＶＥＬ機構１１２の制御軸１６の目標角度TGVEL0を算出する。
【００９６】
そして、加重平均部１９６では、下式に従って目標角度TGVEL0を加重平均して目標角度TGVELを求める。
TGVEL＝KAJUVCYL＊TGVEL0＋（１−KAJUVCYL）＊TGVEL(-1)
尚、TGVEL(-1)は、目標角度TGVELの前回値である。
【００９７】
前記加重平均部１９６での算出結果は、前記目標角度TGVEL0が減少変化しているときに、切り換え部１８８を介して最終的な制御目標として出力される。
上記構成によると、許容値VCYLLIMに実際の有効排気量が近づくと、前記係数KAJUVCYLがより小さな値に設定され、結果、前回値TGVEL(-1)に対する重み付けが大きくなるから、ＶＥＬ−ＥＴＤ部１９５で演算される目標角度TGVEL0の減少変化に対して、最終的な目標角度TGVELの変化が遅れることになる。
【００９８】
即ち、目標角度TGVEL0（バルブリフト量及び作動角）の減少変化に対して、中心位相の遅角制御が遅れ、吸気バルブ１０５の閉時期ＩＶＣが過進角されるようになり、これにより、実際の有効排気量が小さくなって許容値VCYLLIMに近づくと、ＶＥＬ機構１１２によるバルブリフト量の減少変化を遅らせる。
【００９９】
これにより、ＶＥＬ機構１１２がＶＴＣ機構１１２によりも応答良く吸気バルブ１０５のバルブリフト量及び作動角を減少変化させることによる閉時期ＩＶＣの過進角が抑制される。
【０１００】
図１３に示す制御ブロック図は、前記ＶＥＬ機構１１２の制御の参考例を示す。
図１３において、中心位相角演算部２０１では、ＶＴＣ機構１１３による中心位相の進角量ＶＴＣＮＯＷと、最遅角時の中心位相の角度（例えば４７０ｄｅｇ）とから、そのときの中心位相の角度位置を求める。
【０１０１】
一方、ＶＥＬ−ＥＴＤ部２０２では、アクセル開度等から算出される目標体積流量比や機関回転速度Ｎｅ等からＶＥＬ機構１１２の制御軸１６の目標角度TGVEL0を算出すると共に、残留ガス量の要求等から目標開時期TGIVO，目標閉時期TGIVCを算出する。
【０１０２】
半作動角演算部２０３，２０４では、中心位相と前記目標開時期TGIVO，目標閉時期TGIVCとの偏差に基づいて、作動角の半分の値を算出する。
前記作動角の半分の値は、乗算器２０５，２０６において２倍されることで、そのときの中心位相及び目標開時期TGIVO，目標閉時期TGIVCに見合うバルブ作動角LMCEVNT，LMOEVNTが求められる。
【０１０３】
作動角・ＶＥＬ角度変換部２０７，２０８では、前記バルブ作動角LMCEVNT，LMOEVNTを、ＶＥＬ機構１１２の制御軸１６の角度VELOLM，VELCLMに変換する。
セレクトロー部２０９では、前記角度VELOLMと目標角度TGVEL0とのうちの小さい方を選択し、目標角度TGVELとして出力する。
【０１０４】
また、セレクトハイ部２１０では、前記角度VELCLMと目標角度TGVEL0とのうちの大きい方を選択し、目標角度TGVELとして出力する。
切り換え部２１１では、前記目標角度TGVEL0が一定又は増大変化しているときに、セレクトロー部２０９における選択結果を出力し、前記目標角度TGVEL0が減少変化しているときに、セレクトハイ部２１０における選択結果を出力する。
【０１０５】
前記角度VELOLMは、そのときの中心位相で目標開時期TGIVOにすることができる作動角に相当し、これを超える大きな作動角に制御されると、実際の開時期IVOが前記目標開時期TGIVOを超えて進角されることになってしまう。
【０１０６】
従って、前記目標角度TGVEL0が増大変化するときに、前記角度VELOLMと目標角度TGVEL0との小さい方を選択すれば、中心位相の遅角制御の遅れによって目標開時期TGIVOを超えて開時期IVOが進角されてしまうことを回避でき、以って、残留ガス量が過大になることを防止できる。
【０１０７】
また、前記角度VELCLMは、そのときの中心位相で目標閉時期TGIVCにすることができる作動角に相当し、これを下回る小さい作動角に制御されると、実際の開時期IVCが前記目標閉時期TGIVCを超えて進角されることになってしまう。
【０１０８】
従って、前記目標角度TGVEL０が減少変化するときに、前記角度VELCLMと目標角度TGVEL0との大きい方を選択すれば、中心位相の遅角制御の遅れによって目標閉時期TGIVCを超えて閉時期IVCが進角されてしまうことを回避でき、以って、有効排気量が過少になることを防止できる。
【０１０９】
図１４に示す制御ブロック図は、前記ＶＥＬ機構１１２の制御の他の参考例を示す。
図１４において、実トルク演算部３０１では、機関１０１の実発生トルクＴｅを演算し、残留ガスリミットテーブル３０２は、前記実発生トルクＴｅと機関回転速度Ｎｅとに対応する残留ガス量の許容値ＲＥＳＬＩＭを出力する。
【０１１０】
前記残留ガス許容値RESLIM（％）は、変換部３０２において、そのときの機関負荷に基づいて残留ガス量W（mg／cycle）に変換される。
更に、前記残留ガス量Wは、残留ガス逆変換部３０４に出力され、ここで、吹き返しによる残留ガス量Wm0が算出される。
【０１１１】
前記残留ガス量Wは、排気バルブ１０７の閉時期EVCにシリンダ内に残留する分Wcylと、バルブオーバーラップにおいて吸気側に吹き返す分Wmとの合計からなる。
【０１１２】
ここで、前記閉時期EVCにシリンダ内に残留する分Wcylは、吸入空気量，閉時期EVCに応じて推定することができるから、前記残留ガス量W及びシリンダ残留分Wcyl、更に、吸気圧・回転速度に応じた補正値に基づいて、吹き返しによる残留ガス量Wm0を求める。
【０１１３】
前記バルブオーバーラップ時の吹き返しによる残留ガス量Wm0は、Ｏ／Ｌ開口面積演算部３０５に出力され、ここで、残留ガス量Wm0に見合うバルブオーバーラップ時のバルブ開口面積ABKFLOWが演算される。
【０１１４】
一方、実IVO演算部３０６では、カムセンサ（図示省略）とクランク角センサ１１７との検出信号から求められるカム軸とクランク軸との間の回転位相差と、前記制御軸１６の角度から求められるバルブ作動角とから、吸気バルブ１０５の実際の開時期RIVOを演算する。
【０１１５】
そして、ＶＥＬ限界値演算部３０７では、前記バルブ開口面積ＡＢＫＦＬＯＷと実開時期ＲＩＶＯとから、残留ガスによるＶＥＬ限界値ＲＥＳＶＥＬＬＭを設定する。
本参考例の場合、排気バルブ１０７の閉時期ＥＶＣは固定であるから、実開時期ＲＩＶＯでバルブオーバーラップ角度が決まり、更に、バルブ開口面積は、バルブリフト量の増大に応じて増加するので、バルブオーバーラップ角度が決まれば、前記バルブ開口面積ＡＢＫＦＬＯＷとするためのバルブリフト量が決まることになる。
【０１１６】
そして、前記バルブ開口面積ABKFLOWは、残留ガス量が許容最大値となるときのバルブ開口面積であるから、前記限界値RESVELLMは、残留ガス量を許容最大値以下とするための最大バルブリフト量に相当する。
【０１１７】
前記ＶＥＬ限界値RESVELLMは、ＶＥＬ−ＥＴＤ演算部３０８で演算された目標角度TGVEL0と共に、セレクトロー部３０９へ入力され、前記ＶＥＬ限界値RESVELLMと目標角度TGVEL0とのうちの小さい方が選択される。
【０１１８】
前記セレクトロー部３０９の出力は、切り換え部３１０によって、目標角度TGVEL0が一定又は増大変化するときに、最終的な制御目標として出力される。
従って、バルブリフト量を増大変化させるときに、中心位相の遅角制御が遅れても、前記バルブ開口面積ABKFLOWを超えるバルブ開口面積になることが回避され、結果、残留ガス量が許容値を超えることを防止できる。
【０１１９】
また、有効排気量リミットテーブル３１１では、実発生トルクＴｅと機関回転速度Ｎｅとから有効排気量の許容値（許容最小値）VCYLLIMを演算する。
閉時期限界演算部３１２では、前記有効排気量の許容値VCYLLIMから、吸気バルブ１０５の閉時期IVCの限界値LIMIVCを演算する。
【０１２０】
一方、ＶＴＣ機構１１３による位相進角値VTCNOWと、最遅角時の中心位相位置とから、中心角位置演算部３１３で、そのときの吸気バルブ１０５の中心位相位置を演算する。
【０１２１】
半作動角演算部３１４では、前記中心位相位置と閉時期IVCの限界値LIMIVCとの偏差として、現在の中心位相位置で閉時期IVCが限界値LIMIVCとなる作動角の半分を求める。
【０１２２】
作動角演算部３１５では、前記作動角の半分を２倍して、有効排気量が許容値VCYLLIMとなる吸気バルブ１０５の作動角LMCEVNTを求める。
ＶＥＬ限界値演算部３１６では、前記作動角LMCEVNTに対応する制御軸１６の角度VELCLMを演算する。
【０１２３】
前記角度VELCLMは、ＶＥＬ−ＥＴＤ演算部３０８で演算された目標角度TGVEL0と共に、セレクトハイ部３１７へ入力され、前記角度VELCLMと目標角度TGVEL0とのうちの大きい方が選択される。
【０１２４】
前記セレクトハイ部３１７の出力は、切り換え部３１０によって、目標角度TGVEL0が減少変化するときに、最終的な制御目標として出力される。
従って、バルブリフト量を減少変化させるときに、中心位相の遅角制御が遅れても、限界値LIMIVCよりも閉時期IVCが進角されることが回避され、結果、有効排気量が最小許容値を下回るようになることを防止できる。
【０１２５】
ところで、上記のように、残留ガス量や有効排気量の要求から、ＶＥＬ機構１１２の目標角度TGVELに制限を加えた場合、図１５に示すように、目標体積流量比から要求される目標角度TGVELの変化方向とは逆方向に、目標を変化させる結果となる場合が生じ、これによってトルク応答が悪化する可能性がある。
【０１２６】
そこで、以下に示すようにして、要求変化方向とは逆方向へ制御目標が変化することを制限することが好ましい。
図１６の制御ブロック図は、前記図１４の制御ブロック図に対して、要求変化方向とは逆方向へ制御目標ＴＧＶＥＬが変化することを制限するための構成を追加した参考例を示すものである。
【０１２７】
図１６の制御ブロック図において、記憶部３２０は、ＶＥＬ−ＥＴＤ演算部３０８で演算された目標角度TGVEL0のステップ変化前の値を記憶する。
そして、逆方向分カット部３２１は、目標角度TGVEL0の増大変化時であれば、ステップ変化前の目標角度TGVEL0よりも小さい目標角度TGVELが前記切り換え部３１０から出力されると、代わりに、前記記憶されているステップ変化前の値を出力する（図１７参照）。
【０１２８】
また、目標角度TGVEL0の減少変化時であれば、前記切り換え部３１０からステップ変化前の目標角度TGVEL0よりも大きい角度TGVELが出力されると、代わりに、前記記憶されているステップ変化前の値を出力する。
【０１２９】
これにより、目標角度TGVEL0の増大変化時であれば、ステップ変化前の目標角度TGVEL0よりも小さい目標角度TGVELが設定されることがなく、目標角度TGVEL0の減少変化時であれば、ステップ変化前の目標角度TGVEL0よりも大きい角度TGVELが設定されることがなく、要求変化に見合った吸気量変化を得ることができる。
【０１３０】
図１８の制御ブロック図は、前記図１４の制御ブロック図に対して、要求変化方向とは逆方向へ制御目標が変化することを制限するための構成を追加した参考例を示すものである。
【０１３１】
図１８の制御ブロック図では、前記切り換え部３１０から出力される制御目標TGVELを加重平均演算部３３０で加重平均し、該加重平均後の制御目標TGVELに従って、ＶＥＬ機構１１２を制御させるようにしてある。
【０１３２】
かかる構成によると、図１９に示すように、目標角度TGVEL0の変化方向とは逆方向への目標変化がなまし補正されるから、逆方向への変化を抑制できることになる。
【０１３３】
尚、逆方向への変化が収束した時点で、前記加重平均処理をキャンセルしても良い。
図２０の制御ブロック図は、前記図１４の制御ブロック図に対して、要求変化方向とは逆方向へ制御目標が変化することを制限するための構成を追加した参考例を示すものである。
【０１３４】
図２０の制御ブロック図では、前記ＶＥＬ−ＥＴＤ部３０８で演算される目標角度TGVEL0を加重平均演算部３４０で加重平均して、その結果を前記セレクトロー部３０９，セレクトハイ部３１７に出力させる構成としてある。
【０１３５】
かかる構成によると、目標角度TGVEL0を加重平均すると、ＶＥＬ機構１１２の制御応答を見掛け上劣化させたことになり（図２１参照）、ＶＴＣ機構１１３によるバルブタイミング制御の遅れを補償するためのＶＥＬ機構１１２側の制御応答の制限要求が縮小するから、大きく逆方向に制御目標TGVELが変化することが抑止される。
【０１３６】
図２２の制御ブロック図は、前記図１４の制御ブロック図に対して、要求変化方向とは逆方向へ制御目標が変化することを制限するための構成を追加した参考例を示すものである。
【０１３７】
図２２の制御ブロック図においては、ＶＥＬ限界値演算部３０７で残留ガスによるＶＥＬ限界値RESVELLMを設定するときに用いる実開時期RIVOに対して、オフセット補正部３５０で所定のオフセット量IVOFFSETを加算する。
【０１３８】
また、閉時期限界演算部３１２で演算された限界値LIMIVCから、オフセット補正部３５１で所定のオフセット量IVCFFSETを減算し、該オフセット補正後の限界値LIMIVCと現時点の中心位相とから作動角LMCEVNTを演算させる。
【０１３９】
尚、本参考例において、実開時期ＲＩＶＯに対してオフセット量ＩＶＯＦＦＳＥＴを加算することは、実開時期ＲＩＶＯを遅角補正することになり、また、限界値ＬＩＭＩＶＣからオフセット量ＩＶＣＦＦＳＥＴを減算することは、限界値ＬＩＭＩＶＣを進角補正することになる。
【０１４０】
そして、実開時期RIVOをオフセット量IVOFFSETだけ遅角補正すれば、実際よりもオーバーラップ量が小さいものとして、ＶＥＬ限界値RESVELLMを設定することになるから、残留ガス量を制限するためのＶＥＬ限界値RESVELLM（バルブリフト量制限値）としては、より大きな値が設定されることになる。
【０１４１】
従って、前記セレクトロー部３０９でＶＥＬ限界値RESVELLMが選択される場合であっても、目標角度TGVELが大きく落ち込むことを抑止でき、特に、目標角度TGVELの増大変化時に減少方向に目標角度TGVELが大きく変化することが回避される（図２３参照）。
【０１４２】
また、限界値LIMIVCをオフセット量IVCFFSETだけ進角補正すれば、作動角としてより小さな値が算出され、結果、有効排気量を許容最小値以上とするためのバルブリフト量の要求も小さくなる。
【０１４３】
従って、前記セレクトハイ部３１７で角度VELCLMが選択される場合であっても、目標角度TGVELが大きく増大変化することを抑止でき、特に、目標角度TGVELの減少変化時に増大方向に目標角度TGVELが大きく変化することが回避される。
【０１４４】
尚、吸気バルブ１０５のバルブリフト量及び作動角を可変にする機構を図２〜図７に示したＶＥＬ機構１１２に限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態における内燃機関のシステム構成図。
【図２】ＶＥＬ（Variable valve Event and Lift）機構を示す断面図（図３のＡ−Ａ断面図）。
【図３】上記ＶＥＬ機構の側面図。
【図４】上記ＶＥＬ機構の平面図。
【図５】上記ＶＥＬ機構に使用される偏心カムを示す斜視図。
【図６】上記ＶＥＬ機構の低リフト時の作用を示す断面図（図３のＢ−Ｂ断面図）。
【図７】上記ＶＥＬ機構の高リフト時の作用を示す断面図（図３のＢ−Ｂ断面図）。
【図８】上記ＶＥＬ機構における揺動カムの基端面とカム面に対応したバルブリフト特性図。
【図９】上記ＶＥＬ機構のバルブタイミングとバルブリフトの特性図。
【図１０】上記ＶＥＬ機構における制御軸の回転駆動機構を示す斜視図。
【図１１】ＶＴＣ（Variable valve Timing Control）機構を示す縦断面図。
【図１２】上記ＶＥＬ機構における制御目標を制限する制御の第１実施形態を示す制御ブロック図。
【図１３】上記ＶＥＬ機構における制御目標を制限する制御の第２実施形態を示す制御ブロック図。
【図１４】上記ＶＥＬ機構における制御目標を制限する制御の第３実施形態を示す制御ブロック図。
【図１５】上記ＶＥＬ機構における制御目標を制限する制御における最終的な制御目標の変化特性を示すタイムチャート。
【図１６】上記ＶＥＬ機構における制御目標を制限する制御の第４実施形態を示す制御ブロック図。
【図１７】上記第４実施形態におけるＶＥＬ機構の制御目標の変化特性を示すタイムチャート。
【図１８】上記ＶＥＬ機構における制御目標を制限する制御の第５実施形態を示す制御ブロック図。
【図１９】上記第５実施形態におけるＶＥＬ機構の制御目標の変化特性を示すタイムチャート。
【図２０】上記ＶＥＬ機構における制御目標を制限する制御の第６実施形態を示す制御ブロック図。
【図２１】上記第６実施形態におけるＶＥＬ機構の制御目標の変化特性を示すタイムチャート。
【図２２】上記ＶＥＬ機構における制御目標を制限する制御の第７実施形態を示す制御ブロック図。
【図２３】上記第７実施形態におけるＶＥＬ機構の制御目標の変化特性を示すタイムチャート。
【符号の説明】
１０１…エンジン、１０４…電子制御スロットル、１０５…吸気バルブ、１０７…排気バルブ、１１２…ＶＥＬ機構、１１３…ＶＴＣ機構、１１４…エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）、１１５…エアフローメータ、１３１…燃料噴射弁
Claims (5)
- モータにより駆動され、吸気バルブのバルブリフト量及び作動角を可変とする第１の可変動弁機構と、油圧アクチュエータにより駆動され、前記吸気バルブの作動角の中心位相を可変とする第２の可変動弁機構とを備えた内燃機関において、
前記第１の可変動弁機構によって前記吸気バルブのバルブリフト量及び作動角を増大変化させ、かつ、前記第２の可変動弁機構によって前記吸気バルブの作動角の中心位相を遅角させる前記吸気バルブの開特性の切り換え過渡時に、機関運転条件に基づく目標バルブリフト量に対し、増大変化を遅らせる処理を施し、該処理後の目標バルブリフト量に基づいて前記第１の可変動弁機構を制御することを特徴とする内燃機関の可変動弁制御装置。 - モータにより駆動され、吸気バルブのバルブリフト量及び作動角を可変とする第１の可変動弁機構と、油圧アクチュエータにより駆動され、前記吸気バルブの作動角の中心位相を可変とする第２の可変動弁機構とを備えた内燃機関において、
前記第１の可変動弁機構によって前記吸気バルブのバルブリフト量及び作動角を減少変化させ、かつ、前記第２の可変動弁機構によって前記吸気バルブの作動角の中心位相を遅角させる前記吸気バルブの開特性の切り換え過渡時に、機関運転条件に基づく目標バルブリフト量に対し、減少変化を遅らせる処理を施し、該処理後の目標バルブリフト量に基づいて前記第１の可変動弁機構を制御することを特徴とする内燃機関の可変動弁制御装置。 - モータにより駆動され、吸気バルブのバルブリフト量及び作動角を可変とする第１の可変動弁機構と、油圧アクチュエータにより駆動され、前記吸気バルブの作動角の中心位相を可変とする第２の可変動弁機構とを備えた内燃機関において、
前記第１の可変動弁機構及び第２の可変動弁機構の双方によって前記吸気バルブの開特性を切り換える過渡時に、前記吸気バルブの開時期又は閉時期の過進角を抑制すべく、機関運転条件に基づく目標バルブリフト量に対し、変化を遅らせる処理を施し、該処理後の目標バルブリフト量に基づいて前記第１の可変動弁機構を制御することを特徴とする内燃機関の可変動弁制御装置。 - 運転条件に基づいて残留ガス量の許容最大値を設定し、前記バルブリフト量の増大変化時に、該残留ガス量の許容最大値に実際の残留ガス量が近づくほど、前記第１の可変動弁機構における目標バルブリフト量の増大変化をより大きく遅らせることを特徴とする請求項３記載の内燃機関の可変動弁制御装置。
- 運転条件に基づいて有効排気量の許容最小値を設定し、前記バルブリフト量の減少変化時に、前記有効排気量の許容最小値に実際の有効排気量が近づくほど、前記第１の可変動弁機構における目標バルブリフト量の減少変化をより大きく遅らせることを特徴とする請求項３記載の内燃機関の可変動弁制御装置。
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