JP4758770B2 - 内燃機関の吸入空気量制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の吸入空気量を制御する装置に関する。

近年、吸気バルブや排気バルブといった機関バルブのバルブ特性を可変とする可変バルブ機構を備えた内燃機関が実用化されている。そうした可変バルブ機構としては、例えばバルブタイミングを可変とするバルブタイミング可変機構や、バルブの最大リフト量を可変とするリフト量可変機構、あるいは特許文献１に記載されるように、バルブの最大リフト量及び開弁期間を可変とする機構などがある。

特に、特許文献１に記載の可変バルブ機構のように、吸気バルブの最大リフト量や開弁期間を連続的に変化させることができるものでは、それらバルブ特性の変更を通じて燃焼室に導入される吸入空気量を大きく変化させることができ、同バルブ特性の変更を通じて吸入空気量を調量することが可能となっている。
特開２００１−２６３０１５号公報

ところで、機関出力は、吸気の充填効率（所定の大気状態のもとで実際に吸入された新気の重量と標準大気状態のもとで行程容積を占める新気の重量との比）に応じた吸入空気量に対応して変化し、この吸入空気量を吸気バルブの最大リフト量や開弁期間の変更を通じて調量する場合には、例えば以下のような調量態様が考えられる。

まず、所定の機関運転状態において実現可能な吸気の最大充填効率と機関に対する要求負荷とに基づいて当該要求負荷に応じた目標吸入空気量を設定する。より具体的には、上記最大充填効率に対し、現在の要求負荷率（例えばアクセル操作量の最大値に対する現状値の割合等）を反映させて、その要求負荷率に応じた要求充填効率を算出し、その要求充填効率に相当する吸入吸気量を目標吸入空気量として設定する。そして、その目標吸入空気量が得られるようにバルブ特性を変更することにより、要求負荷に応じた吸入空気量を確保することができる。

ここで、上記最大充填効率が適切に設定されていない場合、より具体的には上記最大充填効率が実際の最大充填効率よりも低く設定されている場合には、機関に対する要求負荷が最大となったときに、吸入可能な空気量を最大限確保することができなくなり、例えば機関出力を十分に高めることができなくなってしまうおそれがある。

本発明は、こうした実状に鑑みてなされたものであり、その目的は、最大充填効率を適切に設定することにより、吸入可能な空気量を最大限確保することができる内燃機関の吸入空気量制御装置を提供することにある。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、吸気バルブのバルブ特性を可変とする可変バルブ機構を備え、所定の機関運転状態における吸気の最大充填効率と機関に対する要求負荷とに基づいて目標吸入空気量を設定し、当該目標吸入空気量に応じて前記バルブ特性を可変設定する内燃機関の吸入空気量制御装置において、可変とされる前記バルブ特性は吸気バルブの最大リフト量であり、最大吸入空気量が得られる当該最大リフト量の値を、機関回転速度が低いときほど小さくなるように算出するとともに、その算出される最大リフト量の値が小さくなるほど前記最大充填効率を低い値に設定することをその要旨とする。
同構成では、所定の機関運転状態における吸気の最大充填効率と機関に対する要求負荷とに基づいて目標吸入空気量を設定し、当該目標吸入空気量に応じてバルブ特性を可変設定することにより、要求負荷に応じた吸入空気量を確保するようにしている。
ここで、吸入空気量はバルブ特性の変化に応じて増減するのであるが、最大吸入空気量が得られるバルブ特性の値、換言すれば最大充填効率が得られるバルブ特性の値は機関回転速度に応じて変化することを本発明者は見出した。
特に、前記可変とされるバルブ特性が吸気バルブの最大リフト量である場合には、機関回転速度が低いときほど、最大吸入空気量が得られる最大リフト量の値は小さくなる傾向にあり、同最大リフト量の値が小さいときほど最大充填効率は低い値になる。
そこで、同構成では、可変とされる前記バルブ特性は吸気バルブの最大リフト量であり、最大吸入空気量が得られる当該最大リフト量の値を、機関回転速度が低いときほど小さくなるように算出するようにしており、これにより最大吸入空気量が得られるバルブ特性の値を適切に算出することができるようになる。そして、その算出される最大リフト量の値が小さくなるほど前記最大充填効率を低い値に設定するようにしている。
従って、同構成によれば、吸気バルブの最大リフト量が可変とされる場合において、最大充填効率を実際の最大充填効率に合わせて適切に設定することができるようになり、もって吸入可能な空気量を最大限確保することができるようになる。

請求項２に記載の発明は、吸気バルブのバルブ特性を可変とする可変バルブ機構を備え、所定の機関運転状態における吸気の最大充填効率と機関に対する要求負荷とに基づいて目標吸入空気量を設定し、当該目標吸入空気量に応じて前記バルブ特性を可変設定する内燃機関の吸入空気量制御装置において、可変とされる前記バルブ特性は吸気バルブの開弁期間であり、最大吸入空気量が得られる当該開弁期間の値を、機関回転速度が低いときほど短くなるように算出するとともに、その算出される開弁期間の値が短くなるほど前記最大充填効率を低い値に設定することをその要旨とする。
同構成では、所定の機関運転状態における吸気の最大充填効率と機関に対する要求負荷とに基づいて目標吸入空気量を設定し、当該目標吸入空気量に応じてバルブ特性を可変設定することにより、要求負荷に応じた吸入空気量を確保するようにしている。
ここで、吸入空気量はバルブ特性の変化に応じて増減するのであるが、最大吸入空気量が得られるバルブ特性の値、換言すれば最大充填効率が得られるバルブ特性の値は機関回転速度に応じて変化することを本発明者は見出した。
特に、前記可変とされるバルブ特性が吸気バルブの開弁期間である場合には、機関回転速度が低いときほど、最大吸入空気量が得られる開弁期間の値は短くなる傾向にあり、同開弁期間の値が短いときほど最大充填効率は低い値になる。
そこで、同構成では、可変とされる前記バルブ特性は吸気バルブの開弁期間であり、最大吸入空気量が得られる当該開弁期間の値を、機関回転速度が低いときほど短くなるように算出するようにしており、これにより最大吸入空気量が得られるバルブ特性の値を適切に算出することができるようになる。そして、その算出される開弁期間の値が短くなるほど前記最大充填効率を低い値に設定するするようにしている。
従って、同構成によれば、吸気バルブの開弁期間が可変とされる場合において、最大充填効率を実際の最大充填効率に合わせて適切に設定することができるようになり、もって吸入可能な空気量を最大限確保することができるようになる。

以下、本発明にかかる内燃機関の吸入空気量制御装置を具体化した一実施形態について、図１〜図８を併せ参照して説明する。
図１は、本実施形態におけるエンジン１の構成を示している。

この図１に示されるように、エンジン１は、シリンダブロック２やシリンダヘッド３等を備えて構成されており、そのシリンダブロック２にはシリンダ２１が設けられている。このシリンダ２１内には、ピストン２２が往復動可能に収容されている。また、シリンダ２１内には、シリンダ２１の内周面、ピストン２２の頂面、及びシリンダヘッド３に囲まれた燃焼室２３が区画形成されている。

シリンダヘッド３には、吸気ポート３１及び排気ポート３２が設けられている。吸気ポート３１には吸気管３３が接続されており、排気ポート３２には排気管３４が接続されている。吸気ポート３１と燃焼室２３との連通及び遮断は、吸気バルブ３５の開閉動作によって行われ、排気ポート３２と燃焼室２３との連通及び遮断は、排気バルブ３６の開閉動作によって行われる。また、吸気ポート３１には、同吸気ポート３１内に向けて燃料を噴射するインジェクタ３９が設けられている。

シリンダヘッド３において燃焼室２３の頂部を形成する箇所には、燃料と空気との混合体である混合気を火花着火する点火プラグ３７が配置されている。
吸気管３３の途中にはサージタンク４０が設けられており、このサージタンク４０よりも吸気上流側には、燃焼室２３に導入される空気の量を調整するスロットル弁３８が設けられている。

シリンダヘッド３には、吸気バルブ３５や排気バルブ３６といった機関バルブのバルブ特性を可変とする可変バルブ機構５が備えられている。この可変バルブ機構５は、吸気バルブタイミング可変機構５１、排気バルブタイミング可変機構５２、及びリフト量可変機構５３から構成されている。

吸気バルブタイミング可変機構５１は、吸気バルブ３５を駆動するカムシャフトとエンジン１のクランクシャフトとの相対回転位相を変更する機構であって、同機構の駆動を通じて吸気バルブ３５のバルブタイミング（吸気バルブタイミングＩＮＶＴ）は連続的に変更される。このバルブタイミングの変更により、吸気バルブ３５の開弁時期（吸気バルブ開弁時期ＩＶＯ）及び閉弁時期（吸気バルブ閉弁時期ＩＶＣ）は同じクランク角度だけ進角または遅角される。すなわち、図２に示すように、吸気バルブ３５の開弁期間ＩＶＯＴが一定に維持された状態で、吸気バルブ開弁時期ＩＶＯ及び吸気バルブ閉弁時期ＩＶＣが進角方向、あるいは遅角方向に変更される。

排気バルブタイミング可変機構５２は、排気バルブ３６を駆動するカムシャフトとエンジン１のクランクシャフトとの相対回転位相を変更する機構であって、同機構の駆動を通じて排気バルブ３６のバルブタイミング（排気バルブタイミングＥＸＶＴ）は連続的に変更される。このバルブタイミングの変更により、排気バルブ３６の開弁時期（排気バルブ開弁時期ＥＶＯ）及び閉弁時期（排気バルブ閉弁時期ＥＶＣ）は同じクランク角度だけ進角または遅角される。すなわち、図３に示すように、排気バルブ３６の開弁期間ＥＶＯＴが一定に維持された状態で、排気バルブ開弁時期ＥＶＯ及び排気バルブ閉弁時期ＥＶＣが進角方向、あるいは遅角方向に変更される。

リフト量可変機構５３は、吸気バルブ３５のバルブリフト量の最大値（以下、最大リフト量ＶＬという）と、吸気バルブ３５の作用角ＩＮＣＡＭとを連続的に変更する機構である。なお、吸気バルブ３５の作用角ＩＮＣＡＭとは、当該吸気バルブ３５の開弁期間ＩＶＯＴに一致する値である。

図４に示すように、リフト量可変機構５３の駆動を通じて、吸気バルブ３５の最大リフト量ＶＬは、最も大きい最大リフト量ＶＬである上限リフト量ＶＬｍａｘから最も小さい最大リフト量ＶＬである下限リフト量ＶＬｍｉｎまでの間で連続的に変更される。また、この最大リフト量ＶＬの連続的な変更に同期して、吸気バルブ３５の作用角ＩＮＣＡＭも連続的に変更される。より具体的には、上限リフト量ＶＬｍａｘにおいて作用角ＩＮＣＡＭは最大となり、最大リフト量ＶＬが小さくなるほど作用角ＩＮＣＡＭも短くなっていく。そして、下限リフト量ＶＬｍｉｎにおいて作用角ＩＮＣＡＭは最小となる。

こうした最大リフト量ＶＬや作用角ＩＮＣＡＭ（開弁期間ＩＶＯＴ）の変化によって、燃焼室２３に導入される吸入空気量は大きく変化する。特に、吸気バルブ３５は燃焼室２３の直近に設けられているため、最大リフト量ＶＬや作用角ＩＮＣＡＭの変更を通じて吸入空気量の調量を行うと、スロットル弁３８の開度調整による吸入空気量の調量と比較して、燃焼室２３に導入される吸入空気量を速やかに変化させることができる等といった効果が得られる。そこで、本実施形態では、スロットル弁３８の開度調整のみならず、リフト量可変機構５３によるバルブ特性（最大リフト量ＶＬや作用角ＩＮＣＡＭ）の変更を通じて吸入空気量の調量を行うようにもしている。

エンジン１の燃料噴射制御、点火時期制御、スロットル弁３８の開度制御、及び可変バルブ機構５の駆動制御等、各種制御は電子制御装置９によって行われる。
この電子制御装置９は、エンジン制御にかかる演算処理を実行する中央処理装置（ＣＰＵ）、エンジン制御に必要なプログラムや各種の情報を記憶するためのメモリ、外部との信号の入出力を行うための入力ポート及び出力ポートを備えている。この入力ポートには機関運転状態を検出する次のような各種センサが接続されている。

吸気管３３にあってスロットル弁３８の上流側に設けられる吸入空気量センサ９１は、吸気管３３内を通過する空気の量を検出する。クランク角センサ９２は、クランクシャフトの回転角度、すなわちクランク角度を検出し、この検出信号に基づいて機関回転速度ＮＥが算出される。スロットル開度センサ９３は、スロットル弁３８の開度（スロットル開度ＴＡ）を検出する。吸気バルブタイミングセンサ９４は吸気バルブタイミングＩＮＶＴを検出し、排気バルブタイミングセンサ９５は排気バルブタイミングＥＸＶＴを検出する。リフト量センサ９６は、吸気バルブ３５の最大リフト量ＶＬを検出する。また、吸気温センサ９７は、吸気管３３内を通過する空気の温度（吸気温）を検出し、アクセルセンサ９８はアクセルペダルの操作量（アクセル操作量ＡＣＣＰ）を検出する。

他方、出力ポートには、点火プラグ３７、スロットル弁３８、インジェクタ３９、吸気バルブタイミング可変機構５１、排気バルブタイミング可変機構５２、及びリフト量可変機構５３等の駆動回路などが接続されている。

電子制御装置９は、機関に対する要求負荷に応じた目標吸入空気量ＧＡｐを設定し、その設定された目標吸入空気量ＧＡｐが得られるように吸入空気量の調量機構、すなわち上記スロットル弁３８や可変バルブ機構５の駆動を制御する。

ところで、機関出力は、吸気の充填効率（所定の大気状態のもとでシリンダ２１内に実際に吸入された新気の重量Ｇｓと、標準大気状態のもとで行程容積を占める新気の重量Ｇｈとの比であり、充填効率＝Ｇｓ／Ｇｈ×１００（％））に応じた吸入空気量に対応して変化する。そこで本実施形態では、機関に対する要求負荷に応じた目標吸入空気量を、所定の機関運転状態において実現可能な吸気の最大充填効率（充填効率の最大値）と機関に対する要求負荷とに基づいて設定するようにしている。より具体的には、所定の機関運転状態における最大充填効率に対し、現在の要求負荷率（例えばアクセル操作量ＡＣＣＰの最大値に対する現在のアクセル操作量ＡＣＣＰの割合等）を反映させて、その要求負荷率に応じた要求充填効率を算出し、その要求充填効率に相当する吸入吸気量を目標吸入空気量ＧＡｐとして設定するようにしている。そして、可変バルブ機構５によって変更される各種バルブ特性は、その目標吸入空気量ＧＡｐに応じた値に変更され、これにより要求負荷に応じた吸入空気量が確保される。

ここで、上記最大充填効率が適切に設定されていないと、より具体的には上記最大充填効率が実際の最大充填効率よりも低く設定されてしまうと、機関に対する要求負荷が最大となったときに、吸入可能な空気量を最大限確保することができなくなり、例えば機関出力を十分に高めることができなくなってしまうおそれがある。

そこで本発明者は、上記最大充填効率を実際の最大充填効率に合わせて適切に設定するべく鋭意研究を行い、その結果、最大吸入空気量が得られる最大リフト量ＶＬの値、換言すれば最大充填効率が得られる最大リフト量ＶＬの値は機関回転速度に応じて変化することを見出した。

図５に、異なる機関回転速度ＮＥａ、ＮＥｂ、及びＮＥｃ（ＮＥａ＜ＮＥｂ＜ＮＥｃ）において、それぞれ最大リフト量ＶＬを下限リフト量ＶＬｍｉｎから上限リフト量ＶＬｍａｘまで変化させたときの吸入空気量の変化態様を示す。

この図５に示されるように、機関回転速度ＮＥｃにおける最大吸入空気量ＧＡｍａｘｃよりも、機関回転速度ＮＥｂにおける最大吸入空気量ＧＡｍａｘｂの方がその値は小さくなり、同最大吸入空気量ＧＡｍａｘｂよりも、機関回転速度ＮＥａにおける最大吸入空気量ＧＡｍａｘａの方がその値は小さくなる。すなわち、機関回転速度が低くなるほど、最大吸入空気量は減少する。

また、各機関回転速度における吸入空気量の変化態様に示されるごとく、所定の機関回転速度においては、最大リフト量ＶＬが大きくなるにつれて吸入空気量は増大していき、あるピーク点を超えると逆に吸入空気量は減少していく。このように、所定の機関回転速度において最大吸入空気量が得られる最大リフト量ＶＬ（以下、吸気最大リフト量ＶＬｇという）は、必ずしもその上限リフト量ＶＬｍａｘではなく、同上限リフト量ＶＬｍａｘと下限リフト量ＶＬｍｉｎとの間の値となることが確認された。

さらに、上記最大吸入空気量ＧＡｍａｘｃが得られる吸気最大リフト量ＶＬｇｃの値よりも、上記最大吸入空気量ＧＡｍａｘｂが得られる吸気最大リフト量ＶＬｇｂの値の方が小さく、また、同吸気最大リフト量ＶＬｇｂの値よりも、上記最大吸入空気量ＧＡｍａｘａが得られる吸気最大リフト量ＶＬｇａの値の方が小さくなることも確認された。すなわち、機関回転速度が低いときほど、吸気最大リフト量ＶＬｇの値は小さくなる傾向にあり、機関回転速度に対応して変化する同吸気最大リフト量ＶＬｇの値が小さいときほど最大吸入空気量は小さくなる、換言すれば最大充填効率は低い値になることを本発明者は見出した。

そこで、本実施形態では、吸気最大リフト量ＶＬｇの値が機関回転速度に応じて変化することを考慮して上記目標吸入空気量ＧＡｐの設定処理を行うようにしており、これにより最大充填効率を適切に設定して、吸入可能な空気量を最大限確保することができるようにしている。

図６に、その目標吸入空気量ＧＡｐの設定にかかる処理手順を示す。なお、本処理は、電子制御装置９によって所定期間毎に繰り返し実行される。
本処理が開始されるとまず、現在の機関回転速度ＮＥに基づいて上記吸気最大リフト量ＶＬｇ、すなわち現在の機関回転速度ＮＥにおいて最大吸入空気量が得られる最大リフト量ＶＬが算出される（Ｓ１００）。ここでは、先の図５に示したような機関回転速度ＮＥと吸気最大リフト量ＶＬｇとの対応関係を考慮し、図７に示すごとく、機関回転速度ＮＥが低いときほど吸気最大リフト量ＶＬｇの値は小さくなるように、当該吸気最大リフト量ＶＬｇは設定される。

次に、その設定された吸気最大リフト量ＶＬｇに対応した最大充填効率Ｒｍａｘが設定される（Ｓ１１０）。ここでは、先の図５に示したような機関回転速度ＮＥ、吸気最大リフト量ＶＬｇ、及び最大吸入空気量の対応関係を考慮し、図８に示すごとく、機関回転速度ＮＥに対応して変化する吸気最大リフト量ＶＬｇの値が小さいときほど最大充填効率Ｒｍａｘの値が低くなるように、当該最大充填効率Ｒｍａｘは設定される。なお、最大充填効率Ｒｍａｘは、最大リフト量ＶＬのみならず機関回転速度によっても変化するのであるが、上記吸気最大リフト量ＶＬｇは、機関回転速度ＮＥに基づいて設定される値であるため、当該吸気最大リフト量ＶＬｇに基づいて設定される最大充填効率Ｒｍａｘは、ステップＳ１００における機関回転速度ＮＥに応じた値として設定される。

次に、アクセル操作量ＡＣＣＰから算出される要求負荷率Ｌ、及び上記設定される最大充填効率Ｒｍａｘに基づいて目標吸入空気量ＧＡｐが設定される（Ｓ１２０）。ここで、要求負荷率Ｌは、次式（１）に基づいて算出される。

要求負荷率Ｌ＝ＡＣＣＰｎ／ＡＣＣＰｍａｘ …（１）
ACCPｎ：現在のアクセル操作量ＡＣＣＰ
ACCPmax：アクセルペダルを最大にまで踏み込んだときのアクセル操作量ＡＣＣＰ

また、目標吸入空気量ＧＡｐは次式（２）及び次式（３）に基づいて設定される。

要求充填効率Ｒｄ＝要求負荷率Ｌ×最大充填効率Ｒｍａｘ …（２）
目標吸入空気量ＧＡｐ＝｛要求充填効率Ｒｄ／１００｝×Ｇｈ …（３）
Ｇｈ：標準大気状態のもとで行程容積を占める新気の重量

なお、上記算出される目標吸入空気量ＧＡｐを各種の係数にて補正すれば、要求負荷に応じた目標吸入空気量の算出精度をさらに高めることも可能である。

こうして目標吸入空気量ＧＡｐが設定されると、同目標吸入空気量ＧＡｐ及び機関回転速度ＮＥに基づいて吸気バルブタイミング可変機構５１の目標制御値である目標吸気バルブタイミングＩＮＶＴｐ、及び排気バルブタイミング可変機構５２の目標制御値である目標排気バルブタイミングＥＸＶＴｐが算出される。また、同目標吸入空気量ＧＡｐ及び機関回転速度ＮＥに基づいてリフト量可変機構５３の目標制御値である目標リフト量ＶＬｐも算出される。

そして、吸気バルブタイミングＩＮＶＴが目標吸気バルブタイミングＩＮＶＴｐとなるように吸気バルブタイミング可変機構５１の駆動が制御されるとともに、排気バルブタイミングＥＸＶＴが目標排気バルブタイミングＥＸＶＴｐとなるように排気バルブタイミング可変機構５２の駆動が制御される。また、最大リフト量ＶＬが目標リフト量ＶＬｐとなるようにリフト量可変機構５３の駆動が制御される。

このように可変バルブ機構５によって変更される各種バルブ特性が、目標吸入空気量ＧＡｐに応じた値に変更され、これにより要求負荷に応じた吸入空気量が確保される。
以上説明した本実施形態によれば、次のような効果を得ることができる。

（１）吸気の最大充填効率Ｒｍａｘと機関に対する要求負荷（要求負荷率Ｌ）とに基づいて目標吸入空気量ＧＡｐを設定し、当該目標吸入空気量ＧＡｐに応じて吸気バルブ３５のバルブ特性を可変設定することにより、要求負荷に応じた吸入空気量を確保するようにしている。

ここで、吸入空気量はバルブ特性の変化に応じて増減するのであるが、最大吸入空気量が得られるバルブ特性の値、換言すれば最大充填効率Ｒｍａｘが得られるバルブ特性の値は機関回転速度ＮＥに応じて変化することを本発明者は見出した。

そこで、本実施形態では、最大吸入空気量が得られるバルブ特性の値を機関回転速度ＮＥに基づいて算出するようにしており、これにより最大吸入空気量が得られるバルブ特性の値を適切に算出することができるようになる。そして、その算出されるバルブ特性の値に対応させて最大充填効率Ｒｍａｘを可変設定するようにしている。従って、同構成によれば、上記最大充填効率Ｒｍａｘを実際の最大充填効率に合わせて適切に設定することができるようになり、もって吸入可能な空気量を最大限確保することができるようになる。

（２）可変とされるバルブ特性が吸気バルブ３５の最大リフト量ＶＬである場合には、機関回転速度ＮＥが低いときほど、上記吸気最大リフト量ＶＬｇの値（最大吸入空気量が得られる最大リフト量ＶＬの値）は小さくなる傾向にあり、同吸気最大リフト量ＶＬｇの値が小さいときほど最大充填効率Ｒｍａｘは低い値になる。

そこで、本実施形態では、吸気バルブ３５の最大リフト量が可変とされるエンジン１において、上記吸気最大リフト量ＶＬｇの値を、機関回転速度ＮＥが低いときほど小さくなるように算出するとともに、その算出される上記吸気最大リフト量ＶＬｇの値が小さくなるほど上記最大充填効率Ｒｍａｘを低い値に設定するようにしている。そのため、吸気バルブ３５の最大リフト量ＶＬが可変とされる場合において、最大充填効率Ｒｍａｘを適切に設定することができるようになる。

なお、上記実施形態は以下のように変更して実施することもできる。
・最大充填効率Ｒｍａｘ及び要求負荷率Ｌに基づいて同要求負荷率Ｌに応じた要求充填効率Ｒを算出し、その要求充填効率Ｒに相当する吸入吸気量を目標吸入空気量ＧＡｐとして設定するようにした。この他、標準大気状態のもとで行程容積を占める新気の重量Ｇｈと最大充填効率Ｒｍａｘとに基づき、当該最大充填効率Ｒｍａｘが設定された機関回転速度ＮＥでの最大吸入空気量を算出する。そしてこの算出される最大吸入空気量と上記要求負荷率Ｌとに基づいて要求負荷に対応した吸入空気量を求め、この求められた吸入空気量を上記目標吸入空気量ＧＡｐとして設定するようにしてもよい。

・上記リフト量可変機構５３は、吸気バルブ３５の最大リフト量ＶＬ及び開弁期間ＩＶＯＴをともに可変とする機構であったが、最大リフト量ＶＬのみを可変とする機構であっても本発明は同様に適用することができる。

・上記リフト量可変機構５３が駆動されると、最大リフト量ＶＬ及び作用角ＩＮＣＡＭの変更が同期して行われ、最大リフト量ＶＬが大きくなるほど作用角ＩＮＣＡＭも大きくなり、吸入空気量は増大するようになる。そのため、吸入空気量の調量に際しては、最大リフト量ＶＬが目標リフト量となるようにリフト量可変機構５３の駆動を制御するようにしているが、これに代えて、作用角ＩＮＣＡＭが目標作用角となるようにリフト量可変機構５３の駆動を制御するようにしてもよい。

そして、最大リフト量ＶＬと同様に、最大吸入空気量が得られる作用角ＩＮＣＡＭの値、換言すれば最大充填効率が得られる作用角ＩＮＣＡＭの値も機関回転速度ＮＥに応じて変化することを本発明者は確認している。より具体的には、機関回転速度ＮＥが低いときほど、最大吸入空気量が得られる作用角ＩＮＣＡＭの値は小さくなる傾向にあり、同作用角ＩＮＣＡＭの値が小さいときほど最大充填効率Ｒｍａｘは低い値になる。換言すれば、機関回転速度ＮＥが低いときほど、最大吸入空気量が得られる吸気バルブ３５の開弁期間ＩＶＯＴの値は短くなる傾向にあり、同開弁期間ＩＶＯＴの値が短いときほど最大充填効率Ｒｍａｘは低い値になることを確認している。そこで、最大吸入空気量が得られる当該開弁期間ＩＶＯＴの値を、機関回転速度ＮＥが低いときほど短くなるように算出する。そして、その算出される開弁期間ＩＶＯＴの値が短くなるほど上記最大充填効率Ｒｍａｘを低い値に設定する、といったように最大充填効率Ｒｍａｘを可変設定することにより、吸気バルブ３５の開弁期間ＩＶＯＴが可変とされる場合でも、最大充填効率Ｒｍａｘを適切に設定することができるようになる。従って、この場合にも上記（１）に記載した効果と同様な効果を得ることができる。

なお、この変形例は、上記リフト量可変機構５３が、吸気バルブ３５の開弁期間ＩＶＯＴのみを可変とする機構であっても同様に適用することができる。
・上記可変バルブ機構５は、吸気バルブ３５のバルブタイミングを変更する吸気バルブタイミング可変機構５１、排気バルブ３６のバルブタイミングを変更する排気バルブタイミング可変機構５２、及び吸気バルブ３５の最大リフト量ＶＬと開弁期間ＩＶＯＴとを変更するリフト量可変機構５３から構成されていた。この他、上記可変バルブ機構５が、吸気バルブタイミング可変機構５１や排気バルブタイミング可変機構５２を備えていない場合であっても、本発明は同様に適用することができる。

本発明にかかる内燃機関の吸入空気量制御装置を具体化した一実施形態について、これが適用されるエンジンの構成を示す概略図。 同実施形態の吸気バルブタイミング可変機構による吸気バルブタイミングの変更態様を示す模式図。 同実施形態の排気バルブタイミング可変機構による排気バルブタイミングの変更態様を示す模式図。 同実施形態のリフト量可変機構による吸気バルブの最大リフト量及び作用角（開弁期間）の変更態様を示す模式図。 異なる機関回転速度において最大リフト量を変化させたときの吸入空気量の変化態様を示すグラフ。 同実施形態における目標吸入空気量設定処理についてその処理手順を示すフローチャート。 機関回転速度と吸気最大リフト量との対応関係を示すグラフ。 吸気最大リフト量と最大充填効率との対応関係を示すグラフ。

符号の説明

１…エンジン、２…シリンダブロック、３…シリンダヘッド、５…可変バルブ機構、９…電子制御装置、２１…シリンダ、２２…ピストン、２３…燃焼室、３１…吸気ポート、３２…排気ポート、３３…吸気管、３４…排気管、３５…吸気バルブ、３６…排気バルブ、３７…点火プラグ、３８…スロットル弁、３９…インジェクタ、４０…サージタンク、５１…吸気バルブタイミング可変機構、５２…排気バルブタイミング可変機構、５３…リフト量可変機構、９１…吸入空気量センサ、９２…クランク角センサ、９３…スロットル開度センサ、９４…吸気バルブタイミングセンサ、９５…排気バルブタイミングセンサ、９６…リフト量センサ、９７…吸気温センサ、９８…アクセルセンサ。

Claims (2)

1. 吸気バルブのバルブ特性を可変とする可変バルブ機構を備え、所定の機関運転状態における吸気の最大充填効率と機関に対する要求負荷とに基づいて目標吸入空気量を設定し、当該目標吸入空気量に応じて前記バルブ特性を可変設定する内燃機関の吸入空気量制御装置において、
   可変とされる前記バルブ特性は吸気バルブの最大リフト量であり、最大吸入空気量が得られる当該最大リフト量の値を、機関回転速度が低いときほど小さくなるように算出するとともに、その算出される最大リフト量の値が小さくなるほど前記最大充填効率を低い値に設定する
   ことを特徴とする内燃機関の吸入空気量制御装置。
2. 吸気バルブのバルブ特性を可変とする可変バルブ機構を備え、所定の機関運転状態における吸気の最大充填効率と機関に対する要求負荷とに基づいて目標吸入空気量を設定し、当該目標吸入空気量に応じて前記バルブ特性を可変設定する内燃機関の吸入空気量制御装置において、
   可変とされる前記バルブ特性は吸気バルブの開弁期間であり、最大吸入空気量が得られる当該開弁期間の値を、機関回転速度が低いときほど短くなるように算出するとともに、その算出される開弁期間の値が短くなるほど前記最大充填効率を低い値に設定する
   ことを特徴とする内燃機関の吸入空気量制御装置。

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