JP5304530B2 - 内燃機関システムの制御方法および内燃機関システム - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関、スロットル弁、吸気閉弁時期可変機構および前記内燃機関の動力を車輪に伝達する動力伝達装置を備えた内燃機関システムの制御方法およびその内燃機関システムに関する技術分野に属する。

従来より、例えば特許文献１に示されているように、吸気弁のリフト量を目標空気充填量の増大に応じて大きくし、これに伴ない吸気弁の閉弁時期（吸気閉弁時期ともいう）を遅らせることで、気筒空気量を制御するようにすることが知られている。これにより、スロットル弁による空気量制御により生じるポンプ損失を抑制して、機関運転効率を向上させることができるようになる。

一方、機関運転効率を高めるために、膨張比を高めることが知られている。膨張比を高めると、必然的に圧縮比が高くなる。そのため、高負荷低速領域において、異常燃焼が発生しやすくなる。この異常燃焼を防止するためには、気筒空気充填量を低下させることが有効である。そこで、例えば特許文献２に示されているように、有効圧縮比を低下させれば、ポンプ損失を増大することなしに空気充填量を低下させることができる。この有効圧縮比を低下させるには、吸気閉弁時期を、当該機関速度において空気充填量が最大となる時期に対して進角側または遅角側に離間させることで達成される。

特開２００５−２６４８０４号公報 特開２００１−１５９３４８号公報

ところで、高負荷低速領域からは、通常、高負荷中速領域へと短期間に移行する。それに伴ない、空気充填量が最大となる吸気閉弁時期が高速で遅角する。これに対応して、高負荷低速領域に移行した時点で予め、吸気閉弁時期を遅らせることで、機関の加速性能を高く保つことが可能となる。

従って、有効圧縮比を低下させるべく、低負荷から中負荷にかけての低速領域では、空気充填量が最大となる吸気閉弁時期よりも進角側に設定される早閉じ範囲内で、目標吸気量の増大に応じて遅角する時期に吸気弁を閉じる一方、高負荷低速領域では、空気充填量が最大となる吸気閉弁時期よりも遅角側に設定され且つ前記早閉じ範囲から離間した遅閉じ範囲内で、吸気弁を閉じるようにすることが望ましい。これにより、要求空気量が大きく変化すると、互いに離間した早閉じ範囲と遅閉じ範囲との間を、吸気閉弁時期が移行することになる。

ここで、吸気弁は、一般的には、クランクシャフトにより駆動されて開閉する。すなわち、吸気弁の開閉駆動は、クランクシャフトに同期して回転するカムシャフト等のシャフトを介して行われる。このような動弁機構において、吸気閉弁時期を変化させるためには、連続的に変化させることが不可避となる。このため、吸気閉弁時期を、早閉じ範囲と遅閉じ範囲との間で移行させるには、その両範囲の間を連続的に変化させて移行する必要があり、この結果、その移行時に、空気充填量が最大となる時期になる瞬間が生じる。このとき、空気充填量が過剰となるので、それを防止するために、スロットル弁を絞ることによって、吸気圧を低下させることが考えられる。

しかしながら、遅閉じ範囲から早閉じ範囲への移行時には、自動変速機がシフトアップしたりロックアップしたりして機関速度が低下する可能性があり、このように吸気閉弁時期の移行中に機関速度が低下すると、スロットル弁による吸気絞り効果が低下するため、吸気圧が充分に低下しなくなる可能性がある。このため、遅閉じ範囲から早閉じ範囲への移行時においては、気筒空気充填量の過剰による異常燃焼の発生を確実に防止するべく、スロットル弁をより絞り気味にして、その絞り気味のスロットル弁開度を前提にして、制御パラメータを設定する必要が生じる。この結果、ポンプ損失が増大して、機関運転効率を低下させる可能性がある。

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、吸気弁の閉弁時期を早閉じ範囲と遅閉じ範囲とに設定し、該閉弁時期の遅閉じ範囲から早閉じ範囲への移行中にスロットル弁を絞る場合に、開き気味のスロットル弁開度に設定することができるようにして、ポンプ損失を出来る限り低減しようとすることにある。

前記の目的を達成するために、本発明では、往復動するピストンと共に燃焼室を規定する気筒、前記燃焼室内へ導入される空気が通過する吸気通路、および、該吸気通路を燃焼室から遮断可能で且つクランクシャフトにより駆動される吸気弁、を有する内燃機関と、前記吸気通路に配設されたスロットル弁と、前記クランクシャフトにより駆動される前記吸気弁の閉弁時期を制御する吸気閉弁時期可変機構と、前記内燃機関の動力を車輪に伝達する動力伝達装置と、を備えた内燃機関システムの制御方法を対象として、前記内燃機関における機関負荷と機関速度とからなる機関運転状態が高負荷低速側の第１運転領域にあるときに、各気筒サイクルにおいて、当該機関速度において空気充填量が最大となる時期よりも遅角側に設定される遅閉じ範囲内で前記吸気弁を閉じる遅閉じ工程と、前記機関運転状態が前記第１運転領域よりも低負荷ないし高速側の第２運転領域にあるときに、各気筒サイクルにおいて、当該機関速度において空気充填量が最大となる時期よりも進角側に設定され且つ前記遅閉じ範囲から離間した早閉じ範囲内で前記吸気弁を閉じる早閉じ工程と、前記機関運転状態が前記第１運転領域から前記第２運転領域へ移行するときに、前記吸気弁の閉弁時期が前記遅閉じ範囲から前記早閉じ範囲へ移行するように前記吸気閉弁時期可変機構を制御するとともに、前記スロットル弁を一時的に閉方向に駆動する運転領域移行工程と、前記動力伝達装置による機関速度低下動作の要求の有無を判定する要求有無判定工程と、前記運転領域移行工程の終了を判定する終了判定工程と、前記要求有無判定工程で前記機関速度低下動作の要求が有ると判定したときにおいて、前記終了判定工程での前記運転領域移行工程終了の判定がなされている場合に、機関速度が低下するように前記動力伝達装置を制御する動力伝達装置制御工程と、を備えるようにした。

このことにより、機関運転状態が第１運転領域から第２運転領域へと移行するときに、吸気弁の閉弁時期（吸気閉弁時期）が遅閉じ範囲から早閉じ範囲へ移行するとともに、スロットル弁が一時的に閉方向に作動する。そして、吸気閉弁時期が遅閉じ範囲から早閉じ範囲へ移行する間に、動力伝達装置による機関速度低下動作（自動変速機のシフトアップやロックアップ）の要求が有っても、運転領域移行終了の判定がなされていなければ、動力伝達装置による機関速度低下制御は行われず、運転領域移行終了の判定がなされている場合に行われる。これにより、機関速度低下制御が行われるのは、スロットル弁の一時的閉作動が終了した後となり、この結果、スロットル弁の一時的閉作動制御中に機関速度が低下することはなく、スロットル弁による吸気絞り効果の低下により気筒空気充填量が過剰になるようなことはない。従って、吸気閉弁時期の遅閉じ範囲から早閉じ範囲への移行時に、開き気味のスロットル弁開度を前提として、制御パラメータ（スロットル弁開度や吸気閉弁時期等）の設定を行なうことが可能となる。よって、ポンプ損失を低減することができて、機関運転効率を高く保つことが可能となる。

前記終了判定工程は、前記運転領域移行工程の開始から所定時間経過したときに、前記運転領域移行工程終了と判定する工程であってもよい。

すなわち、運転領域移行の開始から終了までの時間はほぼ決まっているので、その時間よりも僅かに長い時間に所定時間を設定しておけば、運転領域移行工程終了の判定を容易に且つ確実に行うことができ、よって、スロットル弁が絞られた状態で機関速度が低下するのを確実に防止することができる。

前記運転領域移行工程は、各気筒サイクルにおいて、当該機関速度において空気充填量が最大となる時期よりも進角側で前記吸気弁を閉じる場合に、前記吸気弁の閉弁時期の進角に連れて前記スロットル弁の開度を増大させるスロットル開度増大工程を含み、前記終了判定工程は、前記運転領域移行工程における前記スロットル開度増大工程において、前記スロットル弁の開度が所定の判定開度を超えて増大したときに、前記運転領域移行工程終了と判定する工程であってもよい。

これにより、前記所定の判定開度を、スロットル弁による吸気絞り効果への空気流速の影響が小さくなる開度に設定しておくことで、スロットル弁がそのような開度に開放されたのを確認してから、機関速度低下動作を行なうことができる。

前記所定の判定開度は、機関速度が高いほど大きいことが好ましい。

このことにより、吸気絞り効果への影響が大きい高速ほど大きなスロットル開度になるまで機関速度低下動作を遅延することで、気筒空気充填量が過大となるのを確実に防止することができる。

前記終了判定工程は、前記運転領域移行工程において、前記吸気弁の閉弁時期が各気筒サイクルにおいて所定の判定閉弁時期よりも進角したときに、前記運転領域移行工程終了と判定する工程であってもよい。

これにより、前記所定の判定閉弁時期を、気筒空気充填量が充分に低下する時期に設定しておくことで、吸気弁の閉弁時期がそのような時期になったことを確認してから、機関速度低下動作を行なうことができる。

前記所定の判定閉弁時期は、機関速度が高いほど、各気筒サイクルにおいて遅角することが好ましい。

このことで、機関速度が高いほど、同一の空気充填量となる吸気閉弁時期が遅角するのに合わせて、所定の判定閉弁時期を遅角することができ、吸気弁の閉弁時期が、このように機関速度が高いほど遅角した所定の判定閉弁時期になるまで機関速度低下動作を遅延することで、気筒空気充填量が過大となるのを確実に防止することができる。

前記動力伝達装置は、自動変速機を有し、前記動力伝達装置制御工程は、機関速度が低下するように前記動力伝達装置を制御する際、減速比が小さくなるように前記自動変速機を制御する工程を含むものであってもよい。

このことにより、スロットル弁の一時的閉作動制御中に、自動変速機の減速比が小さくなること（シフトアップ）による機関速度の低下を防止することができる。

前記動力伝達装置は、流体式動力伝達機構と、該流体式動力伝達機構の入出力要素を締結可能な摩擦式動力伝達機構とを有し、前記動力伝達装置制御工程は、機関速度が低下するように前記動力伝達装置を制御する際、前記入出力要素間の締結力が高まるように前記摩擦式動力伝達機構を制御する工程を含むものであってもよい。

このことで、スロットル弁の一時的閉作動制御中に、入出力要素間の締結力が高まること（ロックアップ）による機関速度の低下を防止することができる。

本発明の別の態様は、往復動するピストンと共に燃焼室を規定する気筒、前記燃焼室内へ導入される空気が通過する吸気通路、および、該吸気通路を燃焼室から遮断可能で且つクランクシャフトにより駆動される吸気弁、を有する内燃機関と、前記吸気通路に配設されたスロットル弁と、前記スロットル弁を駆動するスロットルアクチュエータと、前記クランクシャフトにより駆動される前記吸気弁の閉弁時期を制御する吸気閉弁時期可変機構と、前記内燃機関の動力を車輪に伝達する動力伝達装置と、前記スロットルアクチュエータ、前記吸気閉弁時期可変機構および前記動力伝達装置を制御する制御器と、を備えた内燃機関システムであり、前記制御器は、前記内燃機関における機関負荷と機関速度とからなる機関運転状態が高負荷低速側の第１運転領域にあるときには、各気筒サイクルにおいて、当該機関速度において空気充填量が最大となる時期よりも遅角側に設定される遅閉じ範囲内で前記吸気弁が閉じるように前記吸気閉弁時期可変機構を制御し、且つ、前記機関運転状態が前記第１運転領域よりも低負荷ないし高速側の第２運転領域にあるときには、各気筒サイクルにおいて、当該機関速度において空気充填量が最大となる時期よりも進角側に設定され且つ前記遅閉じ範囲から離間した早閉じ範囲内で前記吸気弁が閉じるように前記吸気閉弁時期可変機構を制御し、且つ、前記機関運転状態が前記第１運転領域から前記第２運転領域へ移行するときには、前記吸気弁の閉弁時期が前記遅閉じ範囲から前記早閉じ範囲へ移行し且つ前記スロットル弁が一時的に閉方向に作動する運転領域移行動作が生じるように前記吸気閉弁時期可変機構および前記スロットルアクチュエータを制御し、且つ、前記動力伝達装置による機関速度低下動作の要求の有無を判定し、且つ、前記運転領域移行動作の終了を判定し、且つ、前記機関速度低下動作の要求が有ると判定したときにおいて、前記運転領域移行動作終了の判定がなされている場合に、機関速度が低下するように前記動力伝達装置を制御するものであるとする。

この構成により、前記内燃機関システムの制御方法と同様の作用効果が得られる。

以上説明したように、本発明の内燃機関システムの制御方法および内燃機関システムによると、機関運転状態が第１運転領域から第２運転領域へ移行するときに、吸気弁の閉弁時期が遅閉じ範囲から早閉じ範囲へ移行し且つスロットル弁が一時的に閉方向に作動する運転領域移行動作が生じるようにするとともに、動力伝達装置による機関速度低下動作の要求が有ると判定したときにおいて、前記運転領域移行動作終了の判定がなされている場合に、機関速度が低下するように動力伝達装置を制御するようにしたことにより、スロットル弁の一時的閉作動制御中に機関速度が低下することはなく、吸気弁の閉弁時期の遅閉じ範囲から早閉じ範囲への移行時に、開き気味のスロットル弁開度を前提として、制御パラメータの設定を行なうことが可能となり、よって、ポンプ損失を低減することができて、高い機関運転効率を維持することができる。

本発明の実施形態に係る内燃機関システムの概略構成図である。 前記内燃機関システムにおけるエンジンから車輪までの動力伝達装置を概略的に示す平面図である。 図１の実施形態に係る吸気弁駆動機構の具体的な構成を示す斜視図である。 前記吸気弁駆動機構の要部を示す断面図であり、（Ａ）は大リフト制御状態においてバルブリフト量が０のときを示し、（Ｂ）は大リフト制御状態においてバルブリフト量が最大のときを示し、（Ｃ）は小リフト制御状態においてバルブリフト量が０のときを示し、（Ｄ）は小リフト制御状態においてバルブリフト量が最大のときを示す。 前記吸気弁駆動機構の設定例を示す図である。 制御ユニットによるエンジンの制御例を示すフローチャートである。 制御ユニットによるエンジンの制御例を示すフローチャートである。 図６のフローチャートにおいて運転領域を判定するための制御マップの例を示す特性図である。 図６のフローチャートによって設定される早閉じモードでの吸気弁閉タイミング（吸気弁の閉弁時期）の制御例を示す図である。 図６のフローチャートによって設定される早閉じモードでのスロットル開度の制御例を示す図である。 図６のフローチャートによる遅角遷移モードでの制御例を示すタイミングチャートである。 図７のフローチャートによって設定される遅閉じモードでの吸気弁閉タイミング（吸気弁の閉弁時期）の制御例を示す図であり、（Ａ）はスロットル開度を並行して制御する場合を示し、（Ｂ）はスロットル開度を一定に維持する場合を示す。 図７のフローチャートによって設定される遅閉じモードでのスロットル開度の制御例を示す図であり、（Ａ）はスロットル開度を並行して制御する場合を示し、（Ｂ）はスロットル開度を一定に維持する場合を示す。 図７のフローチャートによる進角遷移モードでの制御例を示すタイミングチャートである。 図６および図７のフローチャートを実行した制御例を示す吸気弁閉タイミング（吸気弁の閉弁時期）と目標空気充填量との関係のグラフであり、（Ａ）は遅閉じモードでの吸気弁閉タイミングの制御において、スロットル開度を並行して制御する場合を示し、（Ｂ）は遅閉じモードでの吸気弁閉タイミングの制御において、スロットル開度を一定に維持する場合を示す。 エンジン回転速度に対する所定の判定開度の変化を示すグラフである。 エンジン回転速度に対する所定の判定タイミングの変化を示すグラフである。 制御ユニットの、進角遷移モード終了の判定に関する処理動作を示すフローチャートである。 制御ユニットの変速制御の処理動作を示すフローチャートである。 制御ユニットのロックアップ制御の処理動作を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

図１は、本発明の実施形態に係る内燃機関システムの概略構成図である。

図１を参照して、同内燃機関システムは、エンジン１、エンジン１に付随する様々なアクチュエータ、様々なセンサ、および該センサからの信号に基づきアクチュエータを制御する制御器としての制御ユニット１００を有する。

エンジン１は、火花点火式内燃機関であって、４つの気筒１１を有するものである（図２参照）が、いかなる数の気筒１１を有するものであってもよい。エンジン１は、自動車等の車両に搭載され、そのクランクシャフト１４は、図２に示すように、前記車両に搭載された動力伝達装置２を介して前記車両の車輪７（本実施形態では、駆動輪である左右の前輪）に連結されており、エンジン１の動力が、動力伝達装置２によって車輪７に伝達されて、車両を推進する。

前記動力伝達装置２は、ロックアップクラッチ（摩擦式動力伝達機構）付きのトルクコンバータ３（流体式動力伝達機構）および変速機構４を含む自動変速機５と、ディファレンシャル機構６とを有している。トルクコンバータ３は、図示は省略するが、エンジン１のクランクシャフト１４と接続されてエンジン１の出力が入力されるポンプインペラ（入力要素）と、このポンプインペラに対峙するタービン（出力要素）とを有し、このタービンの回転が変速機構４に出力されるようになっている。そして、前記ロックアップクラッチは、締結により前記ポンプインペラとタービンとを直結する。

前記変速機構４は、図示は省略するが、タービンの回転が入力される入力軸と、ディファレンシャル機構６を介して車輪７に連結される出力軸と、これら入出力軸間に設けられた、例えば遊星歯車機構等の変速歯車機構と、該変速歯車機構の変速比を変更するための複数のクラッチとを有している。そして、本実施形態では、変速機構４は、前記クラッチの締結および解放により、前進第１速から第５速まで変速可能に構成されている。

前記エンジン１は、１３以上の幾何学的圧縮比を持ち、この幾何学的圧縮比は、１４以上１６以下であるのが好ましい。幾何学的圧縮比が大きいということは、膨張比が大きいことを意味するので、幾何学的圧縮比が大きいほど、エンジン１の運転効率は上がる。そこで、本実施形態では、幾何学的圧縮比を１３以上に設定し、点火リタード等の方法によってノッキングを回避しつつ高トルクと燃費の大幅な低減とを図ることとしている。

尤も、圧縮比が高いほど、異常燃焼発生の可能性が高まるので、有効圧縮比を小さくする、すなわち、気筒空気充填量を下げる必要が生じる。そうなると、気筒容積の割に得られる出力が低下するために、エンジン１の重量比で見たときの効率は低下し、また、エンジン１の、車両のエンジンルーム内への搭載性に問題が生じる。従って、幾何学的圧縮比の上限は、１６以下にするのが好ましい。

エンジン１は、シリンダブロック１２と、その上に載置されるシリンダヘッド１３とを備えており、それらの内部に、後述のピストン１５と共に燃焼室１７を規定する４つの気筒１１が形成されている。周知のように、シリンダブロック１２には、ジャーナルやベアリング等によりクランクシャフト１４が回転自在に支持されており、このクランクシャフト１４がピストン１５に対し、コネクティングロッド１６を介して連結されている。

ピストン１５は、各気筒１１内に摺動自在に嵌挿されて燃焼室１７を区画している。シリンダヘッド１３には、気筒１１毎に２つの吸気ポート１８（図１には１つのみ示す）が形成されて、それぞれ燃焼室１７に連通している。同様に、シリンダヘッド１３には、気筒１１毎に２つの排気ポート１９（図１には１つのみ示す）が形成されて、それぞれ燃焼室１７に連通している。シリンダヘッド１３には、吸気弁２１および排気弁２２が、それぞれ、吸気ポート１８および排気ポート１９を燃焼室１７から遮断（閉）可能なように配設されている。吸気弁２１は、動弁装置としての吸気弁駆動機構３０により、排気弁２２は排気弁駆動機構４０により、それぞれ駆動されて、所定のタイミングで往復動して、吸気ポート１８および排気ポート１９をそれぞれ開閉するものである。

吸気弁駆動機構３０は、後述のインナシャフト１０５を有し、排気弁駆動機構４０は、排気カムシャフト４１を有する。インナシャフト１０５および排気カムシャフト４１は、クランクシャフト１４により、周知のチェーン／スプロケット機構等の動力伝達機構を介して、該クランクシャフト１４に同期して駆動される。この動力伝達機構は、周知のように、クランクシャフト１４が二回転する間に、インナシャフト１０５および排気カムシャフト４１が一回転するように構成される。吸気弁２１および排気弁２２は、インナシャフト１０５および排気カムシャフト４１によりそれぞれ駆動される、つまりクランクシャフト１４により、該クランクシャフト１４に同期して駆動されることになる。尚、吸気弁駆動機構３０については、後に詳細に説明する。

インナシャフト１０５の位相角は、位相センサ３５により検出され、その位相センサ３５による検出信号θ_{VCT_A}が制御ユニット１００に入力される。

シリンダヘッド１３における各気筒１１の中心軸線上には、点火プラグ５１が配設されている。この点火プラグ５１は、例えばねじ等の周知の構造によってシリンダヘッド１３に取り付けられている。点火プラグ５１による点火を行わせる点火システム５２は、制御ユニット１００からの制御信号ＳＡ_Dを受けて、点火プラグ５１が所望の点火タイミングで火花を発生するよう、それに通電する。

シリンダヘッド１３の一側（図例では吸気側）には、燃料噴射弁５３が、例えばブラケットを使用する等の周知の構造で取り付けられている。この燃料噴射弁５３の先端は、上下方向については２つの吸気ポート１８の下方に、また、水平方向についてはそれら２つの吸気ポート１８の中間に位置して、燃焼室１７内に臨んでいる。

燃料噴射弁５３に燃料を供給する燃料供給システム５４は、図示は省略するが、燃料噴射弁５３に燃料を昇圧して供給する高圧ポンプと、この高圧ポンプに燃料タンクから燃料を送給する配管やホース等と、燃料噴射弁５３を駆動する電気回路とを備えている。この電気回路は、制御ユニット１００からの制御信号ＦＰ_Dを受けて燃料噴射弁５３のソレノイドを作動させ、所定のタイミングで所望量の燃料を燃焼室１７内に噴射させる。

吸気ポート１８は、吸気マニホールド５５内の吸気経路５５ｂ（吸気ポート１８と共に、燃焼室１７内へ導入される空気が通過する吸気通路を構成する）によってサージタンク５５ａに連通している。図示しないエアクリーナからの吸気流は、スロットルボデー５６を通過してサージタンク５５ａに供給される。スロットルボデー５６にはスロットル弁５７が配置されており、周知のようにサージタンク５５ａに向かう吸気流を絞って、その流量を調整する。そして、スロットルアクチュエータ５８が、制御ユニット１００からの制御信号ＴＶＯ_Dを受けて、スロットル弁５７を駆動してその開度（以下、スロットル開度という）を調整する。

排気ポート１９は、排気マニホールド６０内の排気経路によって周知のように排気管内の通路に連通している。排気マニホールド６０よりも下流の排気通路には、一つ以上の触媒コンバータ６１を有する排気ガス浄化システムが配置される。触媒コンバータ６１は、周知の三元触媒、リーンＮＯｘ触媒、酸化触媒等とすることができ、それ以外にも、特定の燃料制御手法による排気ガス浄化の目的にかなうものであれば、いかなるタイプの触媒としてもよい。

また、排気ガスの一部を吸気系に循環させる（以下、ＥＧＲともいう）ために、吸気マニホールド５５（スロットル弁５７よりも下流側）と排気マニホールド６０との間がＥＧＲパイプ６２によって接続されている。排気側の圧力は吸入側よりも高いので、排気ガスの一部は、ＥＧＲパイプ６２を介して吸気マニホールド５５に流れ込むようになり（この流れ込むガスをＥＧＲガスと呼ぶ）、吸気マニホールド５５から燃焼室１７に吸入される新気と混ざることになる。ＥＧＲパイプ６２にはＥＧＲ弁６３が配設され、ＥＧＲガスの流量を調整するようになっている。そして、ＥＧＲ弁アクチュエータ６４が、制御ユニット１００からの制御信号ＥＧＲ_OPENを受けて、ＥＧＲ弁６３を駆動してその開度を調整する。

制御ユニット１００は、周知のマイクロコンピュータをベースとするコントローラであって、プログラムを実行する中央算出処理装置（ＣＰＵ）と、例えばＲＡＭやＲＯＭにより構成されてプログラムおよびデータを格納するメモリと、電気信号の入出力をする入出力（Ｉ／Ｏ）バスとを備えている。

制御ユニット１００は、エアフローセンサ７１から吸気流量ＡＦ、吸気圧センサ７２から吸気マニホールド圧ＭＡＰ、クランク角センサ７３からクランク角パルス信号、というように種々の入力を受け入れる。制御ユニット１００は、例えば、クランク角パルス信号に基づいて、エンジン回転速度（以下、機関速度ともいう）Ｎ_ENGを計算する。また、制御ユニット１００は、酸素濃度センサ７４から排気ガスの酸素濃度ＥＧＯについての入力も受け入れる。さらに、アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセル開度センサ７５からのアクセル開度信号αを受け入れる。また、制御ユニット１００は、自動変速機５の変速機構４の出力軸の回転速度を検出する車速センサ７６からの車速信号ＶＳＰを受け入れる。

より具体的に、制御ユニット１００は、前記のような入力に基づいて、以下のようなエンジン１の制御パラメータを計算する。例えば、所望のスロットル開度ＴＶＯ、燃料噴射量ＦＰ、点火タイミングＳＡ、バルブ位相角θ_VCT、ＥＧＲ量Ｑ_EGR（ＥＧＲガス流量）等である。そして、それら制御パラメータに基づいて、対応する制御信号として、スロットル開度信号ＴＶＯ_D、燃料噴射パルス信号ＦＰ_D、点火パルス信号ＳＡ_D、バルブ位相角信号θ_{VCT_D}、およびＥＧＲ開度信号ＥＧＲ_OPENを、スロットルアクチュエータ５８、燃料供給システム５４、点火システム５２、後述の吸気カムシャフト位相可変機構３２、およびＥＧＲ弁アクチュエータ６４にそれぞれ出力する。

次に、図３および図４を参照して、本実施形態に係る吸気弁駆動機構３０の詳細について説明する。図３は、図１の実施形態に係る吸気弁駆動機構３０の具体的な構成を示す斜視図であり、図４は、図１の吸気弁駆動機構３０の要部を示す断面図である。図４において、（Ａ）は大リフト制御状態においてバルブリフト量が０のときを示し、（Ｂ）は大リフト制御状態においてバルブリフト量が最大のときを示し、（Ｃ）は小リフト制御状態においてバルブリフト量が０のときを示し、（Ｄ）は小リフト制御状態においてバルブリフト量が最大のときを示している。

本実施形態の吸気弁駆動機構３０は、吸気カムシャフト位相可変機構（可変カムタイミングメカニズム；以下、ＶＣＴ機構という）３２を備えており、これはチェーンドライブ機構によってクランクシャフト１４に駆動連結されている。このチェーンドライブ機構は、ドリブンスプロケット１０４の他に、図示しないが、クランクシャフト１４のドライブスプロケットと、それら両スプロケットに巻き掛けられたチェーンとを備える。

ＶＣＴ機構３２は、ドリブンスプロケット１０４に一体に回転するように固定されたケースと、それに収容され且つインナシャフト１０５に一体に回転するように固定されたロータとを有する。ケースとロータとの間には複数の液圧室が、インナシャフト１０５の中心軸Ｘ（図４に示す）の周りに（周方向に）並んで形成される。そして、ポンプにより加圧された液体（例えばエンジンオイル）が各々の液圧室に選択的に供給されて、互いに対向する液圧室の間に圧力差を形成する。

ＶＣＴ機構３２を制御するＶＣＴ制御ユニットとして機能する制御ユニット１００が、ＶＣＴ機構３２の電磁バルブ３２ａに制御信号θ_{VCT_D}を出力し、この制御信号θ_{VCT_D}を受けて、電磁バルブ３２ａが液圧のデューティ制御をすることで、前記液圧室に供給する液体の流量や圧力等を調整する。これにより、スプロケット１０４とインナシャフト１０５との間の実際の位相差が変更され、それによって、周知のようにインナシャフト１０５の所望の回転位相が達成される。なお、制御ユニット１００とは別構成の制御ユニットでＶＣＴ制御ユニットを構成してもよい。

インナシャフト１０５は、図４（Ａ）〜（Ｄ）に示すように各々の気筒１１に対応して一体的に設けられたディスク形状の偏心カム１０６を有する。この偏心カム１０６は、インナシャフト１０５の軸芯（中心軸Ｘ）から偏心して設けられ、ＶＣＴ機構３２により規定される位相で回転する。この偏心カム１０６の外周にはリング状アーム１０７の内周が回転自在に嵌め合わされており、インナシャフト１０５がその中心軸Ｘ周りに回転すると、リング状アーム１０７は、同じ中心軸Ｘの回りを公転しながら偏心カム１０６の中心の周りを回動する。

また、前記インナシャフト１０５には、気筒１１毎にロッカーコネクタ１１０が配設されている。このロッカーコネクタ１１０は円筒状で、インナシャフト１０５に外挿されて同軸に軸支され、換言すれば、その中心軸Ｘ周りに回動可能に支持されている一方、該ロッカーコネクタ１１０の外周面はベアリングジャーナルとされ、シリンダヘッド１３に配設されたベアリングキャップ（図示せず）によって回転可能に支持されている。

前記ロッカーコネクタ１１０の両端には、第１および第２のロッカーカム１１１、１１２がそれぞれ一体的に設けられている。両者の構成は同じなので、図４（Ａ）〜（Ｄ）にはロッカーカム１１１について示すが、このロッカーカム１１１は、カム面１１１ａと円周状のベース面１１１ｂとを有し（図４（Ｄ）参照）、それらはいずれもタペット１１５の上面に摺接するようになっている。ロッカーカム１１１は、連続的には回転せず、揺動運動することを除いては、一般的な吸気弁駆動機構のカムと同様にタペット１１５を押圧してバルブを開くものである。タペット１１５はバルブスプリング１１６で支えられている。バルブスプリング１１６は、周知のように保持器１１７、１１８の間に支持されている。

再度、図３を参照すると、インナシャフト１０５およびロッカーカム部品１１０〜１１２の組立体と並んで、その上方にコントロールシャフト１２０が配置されている。このコントロールシャフト１２０は、図示しないベアリングによって回転可能に支持されており、その長手方向の中央付近には、外周面から突出する同軸状のウォームギヤ１２１が一体的に設けられている。

ウォームギヤ１２１はウォーム１２２と噛合している。このウォーム１２２は、可変バルブリフト機構（ＶＶＬ）のアクチュエータである例えばステッピングモータ１２３の出力軸に固定されている。そして、制御ユニット１００からの制御信号（バルブリフト量信号）θ_{VVL_D}を受けたステッピングモータ１２３の作動により、コントロールシャフト１２０を所望の位置に回動させることができる。こうして回動されるコントロールシャフト１２０には、気筒１１毎のコントロールアーム１３１が取り付けられており、これらコントロールアーム１３１は、コントロールシャフト１２０の回動によって一体的に回動される。

また、そうして回動されるコントロールアーム１３１は、コントロールリンク１３２によってリング状アーム１０７に連結されている。すなわち、コントロールリンク１３２の一端部は、コントロールピボット１３３によってコントロールアーム１３１の先端部に回転自在に連結され、該コントロールリンク１３２の他端部は、コモンピボット１３４によってリング状アーム１０７に回転自在に連結されている。

ここで、コモンピボット１３４は、前記のようにコントロールリンク１３２の他端部をリング状アーム１０７に連結するとともに、このリング状アーム１０７を貫通してそれをロッカーリンク１３５の一端部にも回転自在に連結している。そして、このロッカーリンク１３５の他端部が、ロッカーピボット１３６によってロッカーカム１１１に回転自在に連結されており、これによりリング状アーム１０７の回転がロッカーカム１１１に伝えられるようになっている。

より具体的に、インナシャフト１０５が回転して、これと一体に偏心カム１０６が回転するとき、図４（Ａ）および（Ｃ）に示すように偏心カム１０６が下側に位置すれば、リング状アーム１０７も下側に位置するようになり、一方、図４（Ｂ）および（Ｄ）に示すように偏心カム１０６が上側に位置すれば、リング状アーム１０７も上側に位置するようになる。

その際、リング状アーム１０７とコントロールリンク１３２とを連結するコモンピボット１３４の位置は、コントロールピボット１３３の位置と、偏心カム１０６およびリング状アーム１０７の共通中心位置との、３者相互の位置関係によって規定されるから、図示のようにコントロールピボット１３３の位置が変化しない（コントロールシャフト１２０が回動しない）とすれば、コモンピボット１３４は、偏心カム１０６およびリング状アーム１０７の共通中心周りの回転のみに対応して概略上下に往復動作するようになる。

そのようなコモンピボット１３４の往復動作は、ロッカーリンク１３５によって第１のロッカーカム１１１に伝えられ、該第１のロッカーカム１１１を、ロッカーコネクタ１１０で連結された第２のロッカーカム１１２と共に中心軸Ｘ周りに揺動させる。こうして揺動するロッカーカム１１１は、図４（Ｂ）および（Ｃ）に示すように、カム面１１１ａがタペット１１５の上面に接触する間は、当該タペット１１５をバルブスプリング１１６のばね力に抗して押し下げ、このタペット１１５が吸気弁２１を押し下げて、吸気ポート１８を開かせる。

一方、図４（Ａ）および（Ｄ）に示すように、ロッカーカム１１１のベース面１１１ｂがタペット１１５の上面に接触するとき、タペット１１５は押し下げられない。これは、中心軸Ｘを中心とするロッカーカム１１１のベース面１１１ｂの半径が、その中心軸Ｘとタペット１１５の上面との間隔以下に設定されているからである。

上述の如きコントロールピボット１３３と、コモンピボット１３４と、偏心カム１０６およびリング状アーム１０７の共通中心との相互の位置関係において、コントロールピボット１３３の位置が変化すれば、これにより３者相互の位置関係に変化が生じ、コモンピボット１３４は前記とは異なる軌跡を描いて往復動作するようになる。

よって、ステッピングモータ１２３の作動によりコントロールシャフト１２０およびコントロールアーム１３１を回転させて、コントロールピボット１３３の位置を変えることにより、ロッカーカム１１１，１１２の揺動範囲を変更することができる。例えば、コントロールアーム１３１を図４において時計回りに回動させて、コントロールピボット１３３を、図４（Ａ）に示す位置から図４（Ｃ）に示すように左斜め上側にずらすと、ロッカーカム１１１の揺動範囲は、相対的にベース面１１１ｂがタペット１１５の上面に接触する傾向の強いものとなる。

図５は、本実施形態に係る吸気弁駆動機構３０の設定例を示す図である。

図５を参照して、本実施形態では、上述した吸気弁駆動機構３０およびこれに関連する構成部品（特にＶＣＴ機構３２および可変バルブリフト機構）により、バルブリフト量θ_VVLは、例えばθ_{VVL_min}からθ_{VVL_max}までの範囲で、各気筒１１への目標空気充填量ＣＥの増加に応じて増大するように制御されるとともに、吸気弁２１の閉弁時期（吸気弁閉タイミングともいう）は、バルブリフト量θ_VVLの増大に応じてθ_{VCT_min}からθ_{VCT_max}の範囲で連続的に遅角する。吸気弁２１の開弁時期および閉弁時期は、必要に応じていかなる組合せも可能であり、例えば、バルブリフト量を０にするいわゆるロストモーション動作も可能である。このように吸気弁駆動機構３０（特にＶＣＴ機構３２および可変バルブリフト機構）は、吸気弁２１の閉弁時期を制御する吸気閉弁時期可変機構を構成することになる。

本実施形態では、例えばエンジン回転速度Ｎ_ENGが１５００ｒｐｍの時の吸気行程において吸気弁２１を開閉する際、吸気弁２１の開弁時期については、殆どの運転領域で排気上死点直前（クランク角度で例えば２０°ＣＡ）から開弁を開始し、エンジン１の要求トルク（目標トルクＴＱ）に応じて閉弁時期を変更するようにしている。

ここで、本実施形態では、吸気弁２１の閉弁時期として、当該エンジン回転速度Ｎ_ENGにおいて目標空気充填量ＣＥが最大となる吸気弁閉タイミングよりも進角側に設定される第１閉弁タイミング範囲ＩＶＣ_1st（早閉じ範囲に相当）と、当該エンジン回転速度Ｎ_ENGにおいて目標空気充填量ＣＥが最大となる吸気弁閉タイミングよりも遅角側に設定され且つ前記第１閉弁タイミング範囲ＩＶＣ_1stから離間した第２閉弁タイミング範囲ＩＶＣ_2nd（遅閉じ範囲に相当）とが設定されており、吸気弁２１が第１閉弁タイミング範囲ＩＶＣ_1stで閉じるように運転される早閉じモードＭ_EIVCと、吸気弁２１が第２閉弁タイミング範囲ＩＶＣ_2ndで閉じるように運転される遅閉じモードＭ_LIVCと、運転モードを遅閉じモードＭ_LIVCから早閉じモードＭ_EIVCに切り換える進角遷移モードＭ_TR-Aと、運転モードを早閉じモードＭ_EIVCから遅閉じモードＭ_LIVCに切り換える遅角遷移モードＭ_TR-Rとを設定可能に構成されている。なお、第１および第２閉弁タイミング範囲ＩＶＣ_1st，ＩＶＣ_2ndは、当該エンジン回転速度Ｎ_ENGにおいて目標空気充填量ＣＥが最大となる吸気弁閉タイミングを挟んで進角側および遅角側にそれぞれ設定されており、詳しくは後述するように、必ずしも吸気下死点を基準として設定されるものではない（後述する図１５参照）。

前記遅閉じモードＭ_LIVCは、エンジン１における機関負荷（要求負荷、つまり目標空気充填量ＣＥと言い換えることができる）と機関速度（エンジン回転速度Ｎ_ENG）とからなるエンジン運転状態（機関運転状態）が高負荷低速側の運転領域（第１運転領域に相当）にあるときに選択されるモードであり、この遅閉じモードＭ_LIVCでは、吸気弁２１のバルブリフト量θ_VVLを大きくし、このバルブリフト量θ_VVLに対応して吸気弁閉タイミングを例えば吸気下死点よりも遅角する。以下、前記高負荷低速側の運転領域のことを、遅閉じ運転領域という。

一方、前記早閉じモードＭ_EIVCは、前記エンジン運転状態が前記遅閉じ運転領域よりも低負荷ないし高速側の運転領域（第２運転領域に相当）にあるときに選択されるモードであり、この早閉じモードＭ_EIVCでは、吸気弁２１のバルブリフト量θ_VVLを小さくし、このバルブリフト量θ_VVLに対応して吸気弁閉タイミングを例えば吸気下死点よりも進角する。以下、前記遅閉じ運転領域よりも低負荷ないし高速側の運転領域のことを、早閉じ運転領域という。

なお、本実施形態では、後述の如く、運転モードの切換にヒステリシスを設けているために、遅閉じ運転領域から早閉じ運転領域への切換え時と、早閉じ運転領域から遅閉じ運転領域への切換え時とで、両運転領域が変化することになる（図８参照）。

前述の如く、早閉じモードＭ_EIVCが設定される第１閉弁タイミング範囲ＩＶＣ_1stは、遅閉じモードＭ_LIVCが設定される第２閉弁タイミング範囲ＩＶＣ_2ndよりも進角し且つ離間している。これら閉弁タイミング範囲ＩＶＣ_1st，ＩＶＣ_2ndの間には、遅閉じモードＭ_LIVCおよび早閉じモードＭ_EIVCでは吸気弁２１が閉じることのない中間閉弁タイミング範囲ＩＶＣ_IMが設定されている。後述の如く、遅角遷移モードＭ_TR-Rおよび進角遷移モードＭ_TR-Aにおいて、吸気弁閉タイミングが中間閉弁タイミング範囲ＩＶＣ_IMとなる。

次に、上述のような運転モードを設定している理由について説明する。

エンジン１の出力を高め、燃費を低減するために膨張比を高くする一方で、異常燃焼発生を抑制するために、吸気弁２１の閉弁時期を吸気下死点よりも進角または遅角させて、有効圧縮比を低くする方法として、吸気弁２１の閉弁時期を吸気下死点よりも進角する早閉じでエンジン１を運転制御する場合には、図４（Ａ）および（Ｂ）から明らかなように、ロッカーカム１１１の揺動量は、小さくなり、バルブスプリング１１６の抵抗も小さくなるので、低負荷側では好ましいものとなる。しかし、要求負荷の増加に応じて、機関速度が上昇するのに連れて、所定の気筒空気充填量を得るための吸気弁２１の閉弁時期は遅角する。また、機関速度上昇に伴い、気筒内の混合気の流動性が高まる等の理由により異常燃焼発生可能性は低くなるので、目標とする吸気弁閉タイミングの進角側への制限量は低下する。従って、吸気弁閉タイミングＩＶＣを、機関速度上昇に伴い高い速度で遅角させる必要がある。しかしながら、吸気弁駆動機構３０の応答遅れにより、吸気弁２１の閉弁時期を目標に沿って高い速度で遅角させることは困難であるので、実際の吸気弁閉タイミングが、目標とする吸気弁閉タイミングよりも進角側となって、気筒空気充填量の低下を招く虞れがある。

他方、吸気弁閉タイミングＩＶＣを、当該エンジン回転速度Ｎ_ENGにおいて気筒空気充填量が最大となるタイミングよりも遅角側に設定した場合、ピストン１５が下死点に移動するまで気筒１１内に空気を導入する。更に下死点を越えてピストン１５が上昇中に、気筒内の空気を吸気通路内に戻すことで有効圧縮比を低減する。これを実現するためには、吸気弁２１のバルブリフト量および動弁範囲を最大値近傍まで大きく設定する必要があり（図５参照）、機械的損失が大きくなる懸念がある。

そこで、本実施形態では、第１閉弁タイミング範囲ＩＶＣ_1stと第２閉弁タイミング範囲ＩＶＣ_2ndとを設定し、高圧縮比エンジンにおいて、可及的に連続的な運転領域で膨張比を高めるとともに、異常燃焼懸念の高い中間閉弁タイミング範囲ＩＶＣ_IMでは、ノッキング対策を講じることによって、プリイグニション等の異常燃焼を回避しつつ、出力の向上と燃費の低減とを図ることとしているのである。

このような構成を実現するため、本実施形態では、図６および図７のフローチャートが実行されるように設定されている。

図６および図７は、本発明の実施形態に係るエンジン１の制御例を示すフローチャートである。

まず、図６を参照して、制御ユニット１００は、最初に諸設定の初期化を実行する（ステップＳ１）。この初期化において、制御ユニット１００は、現在の運転モードＭを早閉じモードＭ_EIVCに設定する。

次いで、制御ユニット１００は、アクセル開度センサ７５からのアクセル開度信号α、クランク角パルス信号に基づくエンジン回転速度Ｎ_ENG、車速センサ７６からの車速信号ＶＳＰを読み取りまたは算出し、これらの情報に基づいて、目標トルクＴＱを算出する（ステップＳ２）。

次いで、制御ユニット１００は、目標トルクＴＱおよびエンジン回転速度Ｎ_ENGに基づき、燃料噴射量ＦＰ（或いは空燃比）、目標空気充填量ＣＥ、ＥＧＲ量Ｑ_EGR、および点火タイミングＳＡを算出する（ステップＳ３）。

次いで、制御ユニット１００は、予め前記メモリに記憶された制御マップＭ１のデータを読み取り、この制御マップＭ１に基づいて目標空気充填量ＣＥとエンジン回転速度Ｎ_ENGの値とに適合する現在の運転領域Ｒを判定する（ステップＳ４）。この結果、制御ユニット１００は、運転領域Ｒを図８に示すように判定する。

図８は、図６のフローチャートにおいて判定される運転領域の例を示す特性図である。

図８に示すように、本実施形態では、エンジン回転速度Ｎ_ENGに比例する特性線Ｌ１，Ｌ２（機関速度毎に定めた所定空気充填量（所定負荷）であるとも言える）を設定し、特性線Ｌ１に対して高負荷低速側である遅閉じ運転領域Ｒ_LIVC（特性線Ｌ１上も含む）、つまり目標空気充填量が前記所定空気充填量以上である（要求負荷が前記所定負荷以上である）遅閉じ運転領域Ｒ_LIVCでは遅閉じモードＭ_LIVCが、特性線Ｌ２に対して低負荷ないし高速側の早閉じ運転領域Ｒ_ＥIVC、つまり目標空気充填量が前記所定空気充填量よりも少ない（要求負荷が前記所定負荷よりも小さい）早閉じ運転領域Ｒ_ＥIVCでは、早閉じモードＭ_EIVCが、それぞれ選定されるように設定されている。図示の例において、特性線Ｌ１と特性線Ｌ２との間の過渡領域Ｒ_TRは、ヒステリシスを設けて運転モードの切換に用いられる領域であり、早閉じ運転領域Ｒ_EIVCから要求負荷が高くなっても、特性線Ｌ１に達するか又は特性線Ｌ１を越えるまでは、運転モードは早閉じモードＭ_EIVCが維持され、遅閉じ運転領域Ｒ_LIVCから要求負荷が低くなっても、特性線Ｌ２を越えるまでは、運転モードは遅閉じモードM_LIVCが維持される。なお、ヒステリシスを設ける必要は必ずしもないが、過渡的で不安定な進角遷移モードＭ_TR-Aや遅角遷移モードＭ_TR-Rが生じる機会を出来る限り少なくするためには、ヒステリシスを設けることが好ましい。

図６を参照して、制御ユニット１００は、現在の運転モードＭが早閉じモードＭ_EIVCであるか否かを判定する（ステップＳ５）。仮に運転モードＭが早閉じモードＭ_EIVCである場合、制御ユニット１００は、さらに現在の目標空気充填量ＣＥおよびエンジン回転速度Ｎ_ENGに基づき現在の運転領域Ｒを判定し、現在の運転領域Ｒが遅閉じ運転領域Ｒ_LIVC以外であるか、すなわち要求負荷に基づく吸気弁閉タイミングＩＶＣが第２閉弁タイミング範囲ＩＶＣ_2nd以外にあるか否かを判定する（ステップＳ６）。現在の運転領域Ｒが遅閉じ運転領域Ｒ_LIVC以外である場合、制御ユニット１００は、運転モードＭを早閉じモードＭ_EIVCに設定する（ステップＳ７）。次いで、制御ユニット１００は、この早閉じモードＭ_EIVCでの目標空気充填量ＣＥ、エンジン回転速度Ｎ_ENGに基づき、吸気弁２１のバルブリフト量θ_VVL、吸気弁２１の開弁期間θ_VCT、スロットル開度ＴＶＯを算出し（ステップＳ８）、この算出したバルブリフト量θ_VVL、開弁期間θ_VCTおよびスロットル開度ＴＶＯ、並びにステップＳ３で算出した燃料噴射量ＦＰ、ＥＧＲ量Ｑ_EGRおよび点火タイミングＳＡにそれぞれ対応する制御信号θ_VVL-D、θ_VCT-D、ＴＶＯ_D、ＦＰ_D、ＥＧＲ_OPENおよびＳＡ_Dを出力することによって、吸気弁駆動機構３０やスロットル弁５７の各アクチュエータを制御する（ステップＳ９）。その後、ステップＳ２に移行し、上述した制御を繰り返す。

図９は、図６のフローチャートによって設定される早閉じモードＭ_EIVCでの吸気弁閉タイミングの制御例を示す図である。

図９を参照して、同図に示した制御例では、運転領域Ｒが遅閉じ運転領域Ｒ_LIVC以外、すなわち吸気弁１２の閉弁時期が第１閉弁タイミング範囲ＩＶＣ_1stで運転される場合、エンジン回転速度Ｎ_ENGが高くなるほど、吸気弁２１の閉弁時期は遅角する。また、目標空気充填量ＣＥが増加するほど、吸気弁２１の閉弁時期は遅角する。この結果、第１閉弁タイミング範囲ＩＶＣ_1stで運転される場合では、吸気弁２１の閉弁時期が遅角することによって、空気充填量ＣＥを増加させ、要求トルクに見合うトルクを出力できるようになっている。

図１０は、図６のフローチャートによって設定される早閉じモードＭ_EIVCでのスロットル開度の制御例を示す図である。

図１０を参照して、同図に示した制御例では、特性線Ｌ１と平行にエンジン回転速度Ｎ_ENGに比例する特性線Ｌ３を低負荷側に設定している。特性線Ｌ３は、図８に示す特性線Ｌ２よりも低負荷ないし高速側であってもよく、特性線Ｌ２と同じかまたは特性線Ｌ２に対して高負荷ないし低速側であってもよい。この特性線Ｌ３に対して低負荷ないし高速側の運転領域では、スロットル開度ＴＶＯは、全開になっており、目標空気充填量ＣＥは、専ら、吸気弁２１の閉弁時期で制御されるようになっている。このため、充分な空気充填量ＣＥを確保し、ポンプ損失が生じないように制御することが可能になる。他方、特性線Ｌ１と特性線Ｌ３との間では、要求負荷が高まるに連れて、或いはエンジン回転速度Ｎ_ENGが低減するのに連れて、スロットル開度ＴＶＯを小さくするように制御される。このため、エンジン運転状態が、低中負荷中高速運転領域から運転モードＭを遅閉じモードＭ_LIVCに設定する必要のある高負荷低速運転領域に近づくに連れて、スロットル弁５７下流における、吸気ポート１８を含む吸気通路内の圧力を低減する。これにより、高圧縮比エンジンを採用した本実施形態において、運転モードＭを切り換える過渡的で不安定な運転領域であっても、吸気弁閉タイミングの変化に伴い一時的に気筒空気充填量が過大となることを抑制して、プリイグニション等の異常燃焼を回避することができる。

次に、図６を参照して、ステップＳ６において、現在の運転領域Ｒが遅閉じ領域Ｒ_LIVCである場合（ステップＳ６においてＮＯの場合）、制御ユニット１００は、運転モードＭを遅角遷移モードＭ_TR-Rに設定する（ステップＳ１０）。次いで、制御ユニット１００は、所定のカウント時間Ｃ_TR-Rをカウント値Ｃ_TRとして設定し（ステップＳ１１）、この遅角遷移モードＭ_TR-Rでの目標空気充填量ＣＥ、エンジン回転速度Ｎ_ENGに基づき、吸気弁２１のバルブリフト量θ_VVL、吸気弁２１の開弁期間θ_VCT、ＥＧＲ量Ｑ_EGRおよびスロットル開度ＴＶＯを算出する（ステップＳ１２）。所定のカウント時間Ｃ_TR-Rを設けているのは、吸気弁駆動機構３０による吸気弁閉タイミング設定が切り換わるまでの間、一時的に目標空気充填量ＣＥを低減してプリイグニション等の異常燃焼を回避するためである。

ステップＳ１２が実行された後は、ステップＳ９に移行することにより、遅角遷移モードＭ_TR-Rで算出したバルブリフト量θ_VVL、開弁期間θ_VCT、ＥＧＲ量Ｑ_EGRおよびスロットル開度ＴＶＯ、並びにステップＳ３で算出した燃料噴射量ＦＰおよび点火タイミングＳＡにそれぞれ対応する制御信号θ_VVL-D、θ_VCT-D、ＥＧＲ_OPEN、ＴＶＯ_D、ＦＰ_DおよびＳＡ_Dを出力することによって、吸気弁駆動機構３０やスロットル弁５７の各アクチュエータを制御する。その後、ステップＳ２に移行し、上述した制御を繰り返す。

図１１は、図６のフローチャートによる遅角遷移モードＭ_TR-Rでの制御例を示すタイミングチャートである。

図１１に示すように、遅角遷移モードＭ_TR-Rでの制御が実行されると、その開始タイミングｔ０からカウント値Ｃ_TRがデクリメントされ（図７のステップＳ２７参照）、タイミングｔ２で終了する。吸気弁駆動機構３０は、カウントを開始したタイミングｔ０から吸気弁閉タイミングを第２閉弁タイミング範囲ＩＶＣ_2ndに移動するために、遅角を開始する。この遅角遷移モードＭ_TR-Rにおいては、スロットルアクチュエータ５８がスロットル弁５７を一時的に閉方向に駆動して、吸気通路内の圧力を低下させる。すなわち、当該エンジン回転速度Ｎ_ENGにおいて目標空気充填量ＣＥが最大となる吸気弁閉タイミングよりも進角側で吸気弁２１を閉じる場合には、スロットル開度ＴＶＯが、吸気弁２１の閉弁時期が遅角するのに連れて（例えば遅角に比例して）低減し、当該エンジン回転速度Ｎ_ENGにおいて目標空気充填量ＣＥが最大となる吸気弁閉タイミングよりも遅角側で吸気弁２１を閉じる場合には、スロットル開度ＴＶＯが、吸気弁２１の閉弁時期が遅角するのに連れて増大する。これにより、当該気筒１１において、吸気弁２１がプリイグニション等の異常燃焼が懸念される中間閉弁タイミング範囲ＩＶＣ_IMに入り込んだとしても、スロットル弁５７の一時的閉作動による吸気通路内の圧力の低下によって異常燃焼が防止される。

また、遅角遷移モードＭ_TR-Rにおいて、ＥＧＲ弁アクチュエータ６４がＥＧＲ弁６３を一時的に開方向に駆動して、ＥＧＲ弁６３の開度（ＥＧＲ量Ｑ_EGR）を増大させる。すなわち、当該エンジン回転速度Ｎ_ENGにおいて目標空気充填量ＣＥが最大となる吸気弁閉タイミングよりも進角側で吸気弁２１を閉じる場合には、ＥＧＲ量Ｑ_EGRが、吸気弁２１の閉弁時期が遅角するのに連れて（例えば遅角に比例して）増大し、当該エンジン回転速度Ｎ_ENGにおいて目標空気充填量ＣＥが最大となる吸気弁閉タイミングよりも遅角側で吸気弁２１を閉じる場合には、ＥＧＲ量Ｑ_EGRが、吸気弁２１の閉弁時期が遅角するのに連れて低減する。前記ＥＧＲ弁６３の一時的開動作により、筒内残留ガスである内部ＥＧＲよりも低温の外部ＥＧＲが筒内に導入されるので、より確実に異常燃焼を回避することが可能になる。

吸気弁閉タイミングの遷移は、カウントの終了タイミングｔ２よりも早いタイミングｔ１で終了するように、諸元が設定される。すなわち、このタイミングｔ１を経過した時点では、ステップＳ１２で設定されるＥＧＲ量Ｑ_EGRおよびスロットル開度ＴＶＯが、遅閉じモードＭ_LIVCと同様の値に切り換えられる。このため、タイミングｔ１を経過した時点では、未だ遅角遷移モードＭ_TR-Rではあるが、運転モードの遷移は実際には終了していることになる。

次に、図６に示したフローチャートのステップＳ５において、制御ユニット１００に設定されている運転モードＭが早閉じモードＭ_EIVCではなかった場合（ステップＳ５において、ＮＯの場合）の制御例について、図７に示すフローチャートを参照しながら説明する。

運転モードＭが早閉じモードＭ_EIVCではなかった場合、制御ユニット１００は、さらに運転モードＭが遅閉じモードＭ_LIVCであるか否かを判定する（ステップＳ２０）。仮に運転モードＭが遅閉じモードＭ_LIVCである場合、制御ユニット１００は、さらに現在の目標空気充填量ＣＥおよびエンジン回転速度Ｎ_ENGに基づき運転領域Ｒを判定し、現在の運転領域Ｒが早閉じ運転領域Ｒ_ＥIVC以外であるか、すなわち要求負荷に基づく吸気弁閉タイミングＩＶＣが第１閉弁タイミング範囲ＩＶＣ_1st以外にあるか否かを判定する（ステップＳ２１）。現在の運転領域Ｒが早閉じ運転領域Ｒ_ＥIVC以外である場合、制御ユニット１００は、運転モードＭを遅閉じモードＭ_LIVCに設定する（ステップＳ２２）。次いで、制御ユニット１００は、この遅閉じモードＭ_LIVCでの目標空気充填量ＣＥおよびエンジン回転速度Ｎ_ENGに基づき、吸気弁２１のバルブリフト量θ_VVL、吸気弁２１の開弁期間θ_VCT、スロットル開度ＴＶＯを算出し（ステップＳ２３）、この算出したバルブリフト量θ_VVL、開弁期間θ_VCTおよびスロットル開度ＴＶＯ、並びにステップＳ３で算出した燃料噴射量ＦＰ、ＥＧＲ量Ｑ_EGRおよび点火タイミングＳＡにそれぞれ対応する制御信号θ_VVL-D、θ_VCT-D、ＴＶＯ_D、ＦＰ_D、ＥＧＲ_OPENおよびＳＡ_Dを出力することによって、吸気弁駆動機構３０やスロットル弁５７の各アクチュエータを制御する（ステップＳ９）。その後、ステップＳ２に移行し、上述した制御を繰り返す。

図１２は、図７のフローチャートによって設定される遅閉じモードＭ_LIVCでの吸気弁閉タイミングの制御例を示す図であり、図１３は、図７のフローチャートによって設定される遅閉じモードＭ_LIVCでのスロットル開度の制御例を示す図である。各図において、（Ａ）は目標空気充填量ＣＥに応じてスロットル開度を並行して制御する場合であり、（Ｂ）はスロットル開度を一定に維持する場合である。

図１２（Ａ）および図１３（Ａ）を参照して、第２閉弁タイミング範囲ＩＶＣ_2ndで吸気弁２１が閉じる場合において、スロットル開度ＴＶＯを変更しながら目標空気充填量ＣＥを制御する場合には、目標空気充填量ＣＥの増減に拘わらず、吸気弁閉タイミングを一定にし、スロットル弁５７下流における、吸気ポート１８を含む吸気通路内の圧力を制御することで、気筒空気充填量が変化する。

他方、図１２（Ｂ）および図１３（Ｂ）に示すように、機関速度が一定の条件のもとでスロットル開度ＴＶＯを一定に維持し、目標空気充填量ＣＥが増加するに連れて吸気弁閉タイミングを進角させる場合には、吸気弁閉タイミングが第２閉弁タイミングＩＶＣ_2nd内で進角するに連れて、そのときの最大気筒空気充填量が得られる吸気弁閉タイミングに近づくので、気筒空気充填量が制御される。その際に、スロットル開度ＴＶＯは比較的大きな値で一定に維持され、吸気通路内の圧力が高く維持されるので、ポンプ損失が低い状態が維持される。

図１２（Ａ）および（Ｂ）の何れの場合においても、エンジン回転速度Ｎ_ENGが高くなるほど、吸気弁２１の閉弁時期は遅角する。また、図１３（Ａ）および（Ｂ）の何れの場合においても、エンジン回転速度Ｎ_ENGが高くなるほど、スロットル開度ＴＶＯは、大きく制御される。これは、エンジン回転速度Ｎ_ENGが高くなるほど、吸気慣性力が増加し、当該エンジン回転速度Ｎ_ENGにおいて目標空気充填量ＣＥが最大となる吸気弁閉タイミングが遅角することに対応しているのであり、この制御によって、所要の目標空気充填量ＣＥを確保することができるのである。

次に、図７を参照して、ステップＳ２１において、現在の要求負荷に基づく吸気弁閉タイミングＩＶＣが第１閉弁タイミング範囲ＩＶＣ_1stにある場合（ステップＳ２１において、ＮＯの場合）、制御ユニット１００は、運転モードＭを進角遷移モードＭ_TR-Aに設定する（ステップＳ２４）。次いで、制御ユニット１００は、所定のカウント時間Ｃ_TR-Aをカウント値Ｃ_TRとして設定し（ステップＳ２５）、この進角遷移モードＭ_TR-Aでの目標空気充填量ＣＥおよびエンジン回転速度Ｎ_ENGに基づき、吸気弁２１のバルブリフト量θ_VVL、吸気弁２１の開弁期間θ_VCT、ＥＧＲ量Ｑ_EGRおよびスロットル開度ＴＶＯを算出する（ステップＳ２６）。

ステップＳ２６が実行された後は、ステップＳ９に移行することにより、進角遷移モードＭ_TR-Aで算出したバルブリフト量θ_VVL、開弁期間θ_VCT、ＥＧＲ量Ｑ_EGRおよびスロットル開度ＴＶＯ、並びにステップＳ３で算出した燃料噴射量ＦＰおよび点火タイミングＳＡにそれぞれ対応する制御信号θ_VVL-D、θ_VCT-D、ＥＧＲ_OPEN、ＴＶＯ_D、ＦＰ_DおよびＳＡ_Dを出力することによって、吸気弁駆動機構３０やスロットル弁５７の各アクチュエータを制御する。その後、ステップＳ２に移行し、上述した制御を繰り返す。

図１４は、図７のフローチャートによる進角遷移モードＭ_TR-A（本発明の運転領域移行工程に相当）での制御例を示すタイミングチャートである。

図１４に示すように、進角遷移モードＭ_TR-Aでの制御が実行されると、その開始タイミングｔ０からカウント値Ｃ_TRがデクリメントされ（図７のステップＳ２７参照）、タイミングｔ２で終了する。吸気弁駆動機構３０は、カウントを開始したタイミングｔ０から吸気弁閉タイミングを第１閉弁タイミング範囲ＩＶＣ_1stに移動するために、進角を開始する。この進角遷移モードＭ_TR-Aにおいては、スロットルアクチュエータ５８がスロットル弁５７を一時的に閉方向に駆動して、吸気通路内の圧力を低下させる。すなわち、当該エンジン回転速度Ｎ_ENGにおいて目標空気充填量ＣＥが最大となる吸気弁閉タイミングよりも遅角側で吸気弁２１を閉じる場合には、スロットル開度ＴＶＯが、吸気弁２１の閉弁時期が進角するのに連れて（例えば進角に比例して）低減し、当該エンジン回転速度Ｎ_ENGにおいて目標空気充填量ＣＥが最大となる吸気弁閉タイミングよりも進角側で吸気弁２１を閉じる場合には、スロットル開度ＴＶＯが、吸気弁２１の閉弁時期が進角するのに連れて増大する。これにより、当該気筒１１において、吸気弁２１がプリイグニション等の異常燃焼が懸念される中間閉弁タイミング範囲ＩＶＣ_IMに入り込んだとしても、スロットル弁５７の一時的閉作動による吸気通路内の圧力の低下によって異常燃焼が防止される。

また、進角遷移モードＭ_TR-Aにおいて、ＥＧＲ弁アクチュエータ６４がＥＧＲ弁６３を一時的に開方向に駆動して、ＥＧＲ弁６３の開度（ＥＧＲ量Ｑ_EGR）を増大させる。すなわち、当該エンジン回転速度Ｎ_ENGにおいて目標空気充填量ＣＥが最大となる吸気弁閉タイミングよりも遅角側で吸気弁２１を閉じる場合には、ＥＧＲ量Ｑ_EGRが、吸気弁２１の閉弁時期が進角するのに連れて（例えば進角に比例して）増大し、当該エンジン回転速度Ｎ_ENGにおいて目標空気充填量ＣＥが最大となる吸気弁閉タイミングよりも進角側で吸気弁２１を閉じる場合には、ＥＧＲ量Ｑ_EGRが、吸気弁２１の閉弁時期が進角するのに連れて低減する。前記ＥＧＲ弁６３の一時的開動作により、筒内残留ガスである内部ＥＧＲよりも低温の外部ＥＧＲが筒内に導入されるので、より確実に異常燃焼を回避することが可能になる。

吸気弁閉タイミングの遷移は、カウントの終了タイミングｔ２よりも早いタイミングｔ１で終了するように、諸元が設定される。すなわち、このタイミングｔ１を経過した時点では、ステップＳ２６で設定されるＥＧＲ量Ｑ_EGRおよびスロットル開度ＴＶＯが、早閉じモードＭ_EIVCと同様の値に切り換えられる。このため、タイミングｔ１を経過した時点では、未だ進角遷移モードＭ_TR-Aではあるが、運転モードの遷移は実際には終了していることになる。

次に、図７のフローチャートにおいて、制御ユニット１００に設定されている運転モードＭが遅閉じモードＭ_LIVCではなかった場合（ステップＳ２０において、ＮＯの場合）、運転モードＭは、遅角遷移モードＭ_TR-Rおよび進角遷移モードＭ_TR-Aのうちの何れかである。

そこで、本実施形態では、まず、制御ユニット１００がカウント値Ｃ_TRをデクリメントし（ステップＳ２７）、運転モードＭが進角遷移モードＭ_TR-Aであるか否かを判定する（ステップＳ２８）。

仮に運転モードＭが進角遷移モードＭ_TR-Aである場合、制御ユニット１００は、カウント値Ｃ_TRが０よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ２９）。仮にカウント値Ｃ_TRが０よりも大きい場合、制御ユニット１００は、ステップＳ２６以降の制御を実行する。これにより、進角遷移モードＭ_TR-Aでの運転制御が継続される。

ステップＳ２９において、カウント値Ｃ_TRが０以下である場合、既に吸気弁駆動機構３０による吸気弁２１の運転モード切換は完全に終了しているので、ステップＳ７以降のステップに移行して、運転モードＭを早閉じモードＭ_EIVCに切り換え、上述した早閉じモードでの運転制御を繰り返す。

ステップＳ２８において、運転モードＭが遅角遷移モードＭ_TR-Rである場合、制御ユニット１００は、カウント値Ｃ_TRが０よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ３０）。仮にカウント値Ｃ_TRが０よりも大きい場合、制御ユニット１００は、ステップＳ１２以降の制御を実行する。これにより、遅角遷移モードＭ_TR-Rでの運転制御が継続される。他方、ステップＳ３０において、カウント値Ｃ_TRが０以下である場合、既に吸気弁駆動機構３０による吸気弁２１の運転モード切換は完全に終了しているので、ステップＳ２２以降のステップに移行して、運転モードＭを遅閉じモードＭ_LIVCに切り換え、上述した遅閉じモードでの運転制御を繰り返す。

図１５は、図６および図７のフローチャートを実行した制御例を示す吸気弁閉タイミングと目標空気充填量ＣＥとの関係のグラフである。図１５において、（Ａ）は遅閉じモードＭ_LIVCでの吸気弁閉タイミングの制御において、スロットル開度を並行して制御する場合、（Ｂ）は遅閉じモードＭ_LIVCでの吸気弁閉タイミングの制御において、スロットル開度を一定に維持する場合である。

図１５（Ａ）を参照して、遅閉じモードＭ_LIVCでの吸気弁閉タイミングの制御において、スロットル開度を並行して制御する場合、吸気弁２１の閉弁時期を最も進角側に固定して目標空気充填量ＣＥを制御することができるので、早閉じモードＭ_EIVCから遅閉じモードＭ_LIVCへ切り換える時の変位量（図４におけるコントロールシャフト１２０の回動角度）も最小となり、早閉じモードＭ_EIVCからの切り換えに要する時間を可及的に短くすることができる。

他方、図１５（Ｂ）を参照して、遅閉じモードＭ_LIVCでの吸気弁閉タイミングの制御において、スロットル開度を一定に維持する場合、早閉じモードＭ_EIVCから遅閉じモードＭ_LIVCへ切り換える時の変位量（図４におけるコントロールシャフト１２０の回動角度）は最大となるが、吸気通路内の圧力を高く維持することができるので、ポンプ損失を最小のものとし、高い出力を維持することができる。

何れの場合においても、エンジン回転速度Ｎ_ENGが上昇するにつれて、吸気弁閉タイミングが遅角するので、エンジン回転速度Ｎ_ENGが高いほど第１閉弁タイミング範囲ＩＶＣ_1stと第２閉弁タイミング範囲ＩＶＣ_2ndとの間の中間閉弁タイミング範囲ＩＶＣ_IMが小さくなり、ある回転速度（例えば、２５００ｒｐｍ）以上では、専ら第２閉弁タイミング範囲ＩＶＣ_2ndで吸気弁２１が閉じることとなり、運転モードＭの切り換えは不要となる。

本実施形態では、前記制御ユニット１００は、前記自動変速機５の変速制御（変速機構４の各クラッチの制御）およびロックアップ制御（トルクコンバータ３のロックアップクラッチの制御）をも行うようになされている。なお、これらの制御は、制御ユニット１００とは別の制御ユニットにより行うようにしてもよい。

具体的には、制御ユニット１００は、入力されたアクセル開度信号αと車速信号ＶＳＰとに基づいて、予め前記メモリに記憶された、アクセル開度αおよび車速ＶＳＰと変速段との関係を示す変速制御マップ（図１９のフローチャートのステップＳ７２参照）を用いて、シフトアップやシフトダウンを行うか否かの変速判定を行うとともに、予め前記メモリに記憶された、アクセル開度αおよび車速ＶＳＰとロックアップとロックアップ領域との関係を示すロックアップ制御マップ（図２０のフローチャートのステップＳ８２参照）を用いて、ロックアップを行うか否かのロックアップ判定を行う。なお、本実施形態では、ロックアップクラッチは、ポンプインペラとタービンとを完全に締結するか、または、完全に解放するかのいずれかの状態にしかならないが、スリップ制御を行うようにしてもよい。

前記変速制御マップには、第１速と第２速との間を切り換えるための１−２速変速制御マップ、第２速と第３速との間を切り換えるための２−３速変速制御マップ、第３速と第４速との間を切り換えるための３−４変速制御マップ、および、第４速と第５速との間を切り換えるための４−５変速制御マップがある。各変速制御マップには、変速段の切換えが行われる境界線がそれぞれ設定されている。また、前記ロックアップ制御マップには、ロックアップを行うロックアップ領域が設定されている。

そして、制御ユニット１００は、前記変速判定においてシフトアップ要求が有ると判定されるか、または、ロックアップ判定においてロックアップ要求が有ると判定されたとき（つまり、動力伝達装置２（自動変速機５）による機関速度低下動作の要求が有ると判定されたとき）において、進角遷移モードＭ_TR-A（運転領域移行工程）の終了の判定がなされている場合に、シフトアップ動作やロックアップ動作を行うように（つまり機関速度が低下するように）自動変速機５を制御する。すなわち、変速比が小さくなるように変速機構４（クラッチ）を制御したり、ポンプインペラとタービンとの間の締結力が高まるようにロックアップクラッチを制御したりする。

一方、シフトアップ要求が有ると判定されるか、または、ロックアップ要求が有ると判定されたときにおいて、進角遷移モードＭ_TR-A（運転領域移行工程）の終了の判定がなされていない場合には、該終了の判定がなされるまで、シフトアップ動作やロックアップ動作を行わない。

前記進角遷移モードＭ_TR-A終了の判定は、進角遷移モードＭ_TR-Aにおいて、スロットル開度ＴＶＯが吸気弁２１の閉弁時期の進角に連れて増大する期間に、スロットル開度ＴＶＯが所定の判定開度ＴＶＯ_ＣＰＬを超えて増大したときになされる。この所定の判定開度ＴＶＯ_ＣＰＬは、運転モードの遷移が実際に終了する時点（図１４のタイミングｔ１）の少し前に相当する開度であって、スロットル弁５７による吸気絞り効果への空気流速の影響が小さくなる開度（運転モードの遷移が実質的に終了したと見做せる開度）である。この所定の判定開度ＴＶＯ_ＣＰＬは、図１６に示すように、エンジン回転速度Ｎ_ENGが増大するのに連れて大きくなる（例えばエンジン回転速度Ｎ_ENGに比例して大きくなる）ようにすることが好ましい。

なお、本実施形態では、前記スロットル開度ＴＶＯが前記所定の判定開度を超えて増大したときに、念のために、吸気弁閉タイミングＩＶＣが各気筒サイクルにおいて所定の判定タイミングＩＶＣ_ＣＰＬ（所定の判定閉弁時期）よりも進角したか否かを判定し、吸気弁閉タイミングＩＶＣが各気筒サイクルにおいて所定の判定タイミングＩＶＣ_ＣＰＬよりも進角したときに、進角遷移モードＭ_TR-A終了と判定する。所定の判定タイミングＩＶＣ_ＣＰＬは、前記所定の判定開度ＴＶＯ_ＣＰＬと同様に、運転モードの遷移が実際に終了する時点の少し前に相当するタイミングであって、気筒空気充填量が充分に低下するタイミング（運転モードの遷移が実質的に終了したと見做せるタイミング）である。この所定の判定タイミングＩＶＣ_ＣＰＬも、図１７に示すように、エンジン回転速度Ｎ_ENGが増大するのに連れて、各気筒サイクルにおいて遅角したタイミング（エンジン回転速度Ｎ_ENGに比例して遅角したタイミング）となるようにすることが好ましい。

遷移モード終了の判定のために、前記のようにスロットル開度ＴＶＯおよび吸気弁閉タイミングＩＶＣの両方を判定する必要は必ずしもなく、いずれか一方のみを判定するようにしてもよい。

或いは、スロットル開度ＴＶＯや吸気弁閉タイミングＩＶＣを判定するのではなくて、進角遷移モードＭ_TR-Aの開始から所定時間経過したときに、進角遷移モードＭ_TR-A終了と判定するようにしてもよい。前記所定時間は、前記所定のカウント時間Ｃ_TR-Rと同じであって、運転モードの遷移が確実に終了する時間である。すなわち、図７のフローチャートのステップＳ２９でＮＯと判定されたときに、進角遷移モードＭ_TR-A終了と判定することになる。

ここで、制御ユニット１００の、前記進角遷移モードＭ_TR-A終了の判定に関する処理動作を図１８のフローチャートに基づいて説明する。

最初のステップＳ５１で、各種信号を読み込み、次のステップＳ５２で、現在の運転モードＭが進角遷移モードＭ_TR-Aであるか否かを判定する。このステップＳ５２の判定がＹＥＳであるときには、ステップＳ５３に進む一方、ステップＳ５２の判定がＮＯであるときには、ステップＳ５８に進む。

ステップＳ５３では、今回読み込まれたスロットル開度ＴＶＯから前回読み込まれたスロットル開度ＴＶＯを引いた値であるΔＴＶＯが正であるか否かを判定する。すなわち、進角遷移モードＭ_TR-Aにおいて、当該エンジン回転速度Ｎ_ENGにおいて目標空気充填量ＣＥが最大となる吸気弁閉タイミングよりも進角側で吸気弁２１を閉じる場合には、スロットル開度ＴＶＯが、吸気弁２１の閉弁時期が進角するのに連れて増大することになるが、その吸気弁２１の閉弁時期の増大期間であるか否かを判定する。

前記ステップＳ５３の判定がＹＥＳであるときには、ステップＳ５４に進む一方、ステップＳ５３の判定がＮＯであるときには、ステップＳ５６に進む。

ステップＳ５４では、スロットル開度ＴＶＯが所定の判定開度ＴＶＯ_ＣＰＬ（図１６に示すように、エンジン回転速度Ｎ_ENGに対応する値）を超えて増大したか否かを判定する。このステップＳ５４の判定がＹＥＳであるときには、ステップＳ５５に進む一方、ステップＳ５４の判定がＮＯであるときには、ステップＳ５６に進む。

ステップＳ５５では、吸気弁閉タイミングＩＶＣが各気筒サイクルにおいて所定の判定タイミングＩＶＣ_ＣＰＬ（図１７に示すように、エンジン回転速度Ｎ_ENGに対応するタイミング）よりも進角したか否かを判定する。このステップＳ５５の判定がＹＥＳであるときには、ステップＳ５８に進む一方、ステップＳ５５の判定がＮＯであるときには、ステップＳ５６に進む。

ステップＳ５６では、変速禁止フラグＦ_{INH_TRNS}が１に設定されているか否かを判定する。このステップＳ５６の判定がＹＥＳであるときには、そのままリターンする一方、ステップＳ５６の判定がＮＯであるときには、ステップＳ５７に進んで、変速禁止フラグＦ_{INH_TRNS}を１に設定し、しかる後にリターンする。

前記ステップＳ５２の判定がＮＯであるとき、および、ステップＳ５５の判定がＹＥＳであるときに進むステップＳ５８では、変速禁止フラグＦ_{INH_TRNS}が０に設定されているか否かを判定する。このステップＳ５８の判定がＹＥＳであるときには、そのままリターンする一方、ステップＳ５８の判定がＮＯであるときには、ステップＳ５９に進んで、変速禁止フラグＦ_{INH_TRNS}を０に設定し、しかる後にリターンする。

前記処理動作により、進角遷移モードＭ_TR-Aにおいて、スロットル開度ＴＶＯが吸気弁２１の閉弁時期の進角に連れて増大する期間に、前記スロットル開度ＴＶＯが所定の判定開度ＴＶＯ_ＣＰＬを超えて増大し、且つ、吸気弁閉タイミングＩＶＣが所定の判定タイミングＩＶＣ_ＣＰＬよりも進角したときに、進角遷移モードＭ_TR-A終了の判定がなされる。すなわち、変速禁止フラグＦ_{INH_TRNS}が０に設定される。また、進角遷移モードＭ_TR-A以外の運転モードであるときにも、変速禁止フラグＦ_{INH_TRNS}が０に設定される。一方、進角遷移モードＭ_TR-Aにおいて進角遷移モードＭ_TR-A終了の判定がなされていない場合には、変速禁止フラグＦ_{INH_TRNS}が１に設定される。

前記変速禁止フラグＦ_{INH_TRNS}は、シフトアップ動作やロックアップ動作を禁止するためのフラグであり、変速禁止フラグＦ_{INH_TRNS}が１に設定されていると、後述の如く、シフトアップ要求やロックアップ要求が有っても、シフトアップ動作やロックアップ動作が禁止されるようになっている。

次に、制御ユニット１００の変速制御の処理動作について、図１９のフローチャートに基づいて説明する。

最初のステップＳ７１で、各種信号を読み込み、次のステップＳ７２で、その読み込んだ信号のうちのアクセル開度信号αおよび車速信号ＶＳＰより、変速制御マップを用いて変速判定を行う。

次のステップＳ７３で、シフトアップ要求が有るか否かを判定する。このステップＳ７３の判定がＮＯであるときには、そのままリターンする一方、ステップＳ７３の判定がＹＥＳであるときには、ステップＳ７４に進む。

ステップＳ７４では、変速禁止フラグＦ_{INH_TRNS}が１に設定されているか否かを判定する。このステップＳ７４の判定がＹＥＳであるときには、そのままリターンする一方、ステップＳ７４の判定がＮＯであるときには、ステップＳ７５に進んで、シフトアップ指令を変速機構４（クラッチを作動させるためのアクチュエータ）へ送信し、しかる後にリターンする。

このように、変速判定によりシフトアップ要求が有ると判定されたときにおいて、変速禁止フラグＦ_{INH_TRNS}が１に設定されている場合（進角遷移モードＭ_TR-A終了の判定がなされていない場合）には、シフトアップ動作が行われず、変速禁止フラグＦ_{INH_TRNS}が０に設定されている場合（進角遷移モードＭ_TR-A終了の判定がなされている場合）に、シフトアップ動作が行われる。

また、制御ユニット１００のロックアップ制御の処理動作について、図２０のフローチャートに基づいて説明する。

最初のステップＳ８１で、各種信号を読み込み、次のステップＳ８２で、その読み込んだ信号のうちのアクセル開度信号αおよび車速信号ＶＳＰより、ロックアップ制御マップを用いてロックアップ判定を行う。

次のステップＳ８３で、ロックアップ要求が有るか否かを判定する。このステップＳ８３の判定がＮＯであるときには、そのままリターンする一方、ステップＳ８３の判定がＹＥＳであるときには、ステップＳ８４に進む。

ステップＳ８４では、変速禁止フラグＦ_{INH_TRNS}が１に設定されているか否かを判定する。このステップＳ８４の判定がＹＥＳであるときには、そのままリターンする一方、ステップＳ８４の判定がＮＯであるときには、ステップＳ８５に進んで、ロックアップ指令をトルクコンバータ３（ロックアップクラッチを作動させるためのアクチュエータ）へ送信し、しかる後にリターンする。

このように、ロックアップ判定によりシフトアップ要求が有ると判定されたときにおいて、変速禁止フラグＦ_{INH_TRNS}が１に設定されている場合（進角遷移モードＭ_TR-A終了の判定がなされていない場合）には、シフトアップ動作が行われず、変速禁止フラグＦ_{INH_TRNS}が０に設定されている場合（進角遷移モードＭ_TR-A終了の判定がなされている場合）に、シフトアップ動作が行われる。

従って、本実施形態では、進角遷移モードＭ_TR-Aにおいて、スロットルアクチュエータ５８がスロットル弁５７を一時的に閉方向に駆動して、吸気通路内の圧力を低下させるので、空気充填量が過剰にならず、異常燃焼を防止することができる（遅角遷移モードＭ_TR-Rにおいても同様）。

ここで、進角遷移モードＭ_TR-Aにおいて、自動変速機５がシフトアップする等して機関速度が低下すると、スロットル弁５７による吸気絞り効果が低下するため、吸気圧が充分に低下しなくなる可能性がある。このため、進角遷移モードＭ_TR-Aにおいては、気筒空気充填量の過剰による異常燃焼の発生を確実に防止するべく、スロットル弁５７をより絞り気味にして、その絞り気味のスロットル開度を前提にして、制御パラメータを設定する必要が生じ、この結果、ポンプ損失が増大して、エンジン１の運転効率を低下させる可能性がある。

しかし、本実施形態では、進角遷移モードＭ_TR-Aにおいて、自動変速機５による機関速度低下動作（シフトアップやロックアップ）の要求が有っても、進角遷移モードＭ_TR-A終了の判定がなされていなければ、自動変速機５による機関速度低下制御は行われず、進角遷移モードＭ_TR-A終了の判定がなされている場合に行われる。この結果、スロットル弁５７の一時的閉作動制御中に機関速度が低下するようなことはなく、スロットル弁５７による吸気絞り効果の低下により気筒空気充填量が過剰になるようなことはない。従って、進角遷移モードＭ_TR-Aにおいて、開き気味のスロットル弁開度（遅角遷移モードＭ_TR-Rで絞るときと略同じスロットル弁開度）を前提として、制御パラメータ（スロットル弁開度や吸気弁閉タイミング等）の設定を行なうことが可能となる。よって、ポンプ損失を低減することができて、エンジン１の運転効率を高く保つことが可能となる。

本発明は、内燃機関、スロットル弁、吸気閉弁時期可変機構および前記内燃機関の動力を車輪に伝達する動力伝達装置を備えた内燃機関システムの制御方法およびその内燃機関システムに有用であり、特に、吸気弁の閉弁時期を遅閉じ範囲から早閉じ範囲へ移行するときに、スロットル弁を一時的に絞る場合に有用である。

１ エンジン（火花点火式内燃機関）
２ 動力伝達装置
３ ロックアップクラッチ付きのトルクコンバータ
５ 自動変速機
１１ 気筒
１４ クランクシャフト
１５ ピストン
１７ 燃焼室
１８ 吸気ポート（吸気通路）
２１ 吸気弁
３０ 吸気弁駆動機構（吸気閉弁時期可変機構）
５５ｂ 吸気マニホールドの吸気経路（吸気通路）
５７ スロットル弁
５８ スロットルアクチュエータ
１００ 制御ユニット（制御器）

Claims (9)

1. 往復動するピストンと共に燃焼室を規定する気筒、前記燃焼室内へ導入される空気が通過する吸気通路、および、該吸気通路を燃焼室から遮断可能で且つクランクシャフトにより駆動される吸気弁、を有する内燃機関と、前記吸気通路に配設されたスロットル弁と、前記クランクシャフトにより駆動される前記吸気弁の閉弁時期を制御する吸気閉弁時期可変機構と、前記内燃機関の動力を車輪に伝達する動力伝達装置と、を備えた内燃機関システムの制御方法であって、
   前記内燃機関における機関負荷と機関速度とからなる機関運転状態が高負荷低速側の第１運転領域にあるときに、各気筒サイクルにおいて、当該機関速度において空気充填量が最大となる時期よりも遅角側に設定される遅閉じ範囲内で前記吸気弁を閉じる遅閉じ工程と、
   前記機関運転状態が前記第１運転領域よりも低負荷ないし高速側の第２運転領域にあるときに、各気筒サイクルにおいて、当該機関速度において空気充填量が最大となる時期よりも進角側に設定され且つ前記遅閉じ範囲から離間した早閉じ範囲内で前記吸気弁を閉じる早閉じ工程と、
   前記機関運転状態が前記第１運転領域から前記第２運転領域へ移行するときに、前記吸気弁の閉弁時期が前記遅閉じ範囲から前記早閉じ範囲へ移行するように前記吸気閉弁時期可変機構を制御するとともに、前記スロットル弁を一時的に閉方向に駆動する運転領域移行工程と、
   前記動力伝達装置による機関速度低下動作の要求の有無を判定する要求有無判定工程と、
   前記運転領域移行工程の終了を判定する終了判定工程と、
   前記要求有無判定工程で前記機関速度低下動作の要求が有ると判定したときにおいて、前記終了判定工程での前記運転領域移行工程終了の判定がなされている場合に、機関速度が低下するように前記動力伝達装置を制御する動力伝達装置制御工程と、を備えていることを特徴とする内燃機関システムの制御方法。
2. 請求項１記載の内燃機関システムの制御方法において、
   前記終了判定工程は、前記運転領域移行工程の開始から所定時間経過したときに、前記運転領域移行工程終了と判定する工程であることを特徴とする内燃機関システムの制御方法。
3. 請求項１記載の内燃機関システムの制御方法において、
   前記運転領域移行工程は、各気筒サイクルにおいて、当該機関速度において空気充填量が最大となる時期よりも進角側で前記吸気弁を閉じる場合に、前記吸気弁の閉弁時期の進角に連れて前記スロットル弁の開度を増大させるスロットル開度増大工程を含み、
   前記終了判定工程は、前記運転領域移行工程における前記スロットル開度増大工程において、前記スロットル弁の開度が所定の判定開度を超えて増大したときに、前記運転領域移行工程終了と判定する工程であることを特徴とする内燃機関システムの制御方法。
4. 請求項３記載の内燃機関システムの制御方法において、
   前記所定の判定開度は、機関速度が高いほど大きいことを特徴とする内燃機関システムの制御方法。
5. 請求項１記載の内燃機関システムの制御方法において、
   前記終了判定工程は、前記運転領域移行工程において、前記吸気弁の閉弁時期が各気筒サイクルにおいて所定の判定閉弁時期よりも進角したときに、前記運転領域移行工程終了と判定する工程であることを特徴とする内燃機関システムの制御方法。
6. 請求項５記載の内燃機関システムの制御方法において、
   前記所定の判定閉弁時期は、機関速度が高いほど、各気筒サイクルにおいて遅角することを特徴とする内燃機関システムの制御方法。
7. 請求項１〜６のいずれか１つに記載の内燃機関システムの制御方法において、
   前記動力伝達装置は、自動変速機を有し、
   前記動力伝達装置制御工程は、機関速度が低下するように前記動力伝達装置を制御する際、減速比が小さくなるように前記自動変速機を制御する工程を含むことを特徴とする内燃機関システムの制御方法。
8. 請求項１〜６のいずれか１つに記載の内燃機関システムの制御方法において、
   前記動力伝達装置は、流体式動力伝達機構と、該流体式動力伝達機構の入出力要素を締結可能な摩擦式動力伝達機構とを有し、
   前記動力伝達装置制御工程は、機関速度が低下するように前記動力伝達装置を制御する際、前記入出力要素間の締結力が高まるように前記摩擦式動力伝達機構を制御する工程を含むことを特徴とする内燃機関システムの制御方法。
9. 往復動するピストンと共に燃焼室を規定する気筒、前記燃焼室内へ導入される空気が通過する吸気通路、および、該吸気通路を燃焼室から遮断可能で且つクランクシャフトにより駆動される吸気弁、を有する内燃機関と、前記吸気通路に配設されたスロットル弁と、前記スロットル弁を駆動するスロットルアクチュエータと、前記クランクシャフトにより駆動される前記吸気弁の閉弁時期を制御する吸気閉弁時期可変機構と、前記内燃機関の動力を車輪に伝達する動力伝達装置と、前記スロットルアクチュエータ、前記吸気閉弁時期可変機構および前記動力伝達装置を制御する制御器と、を備えた内燃機関システムであって、
   前記制御器は、
   前記内燃機関における機関負荷と機関速度とからなる機関運転状態が高負荷低速側の第１運転領域にあるときには、各気筒サイクルにおいて、当該機関速度において空気充填量が最大となる時期よりも遅角側に設定される遅閉じ範囲内で前記吸気弁が閉じるように前記吸気閉弁時期可変機構を制御し、且つ、
   前記機関運転状態が前記第１運転領域よりも低負荷ないし高速側の第２運転領域にあるときには、各気筒サイクルにおいて、当該機関速度において空気充填量が最大となる時期よりも進角側に設定され且つ前記遅閉じ範囲から離間した早閉じ範囲内で前記吸気弁が閉じるように前記吸気閉弁時期可変機構を制御し、且つ、
   前記機関運転状態が前記第１運転領域から前記第２運転領域へ移行するときには、前記吸気弁の閉弁時期が前記遅閉じ範囲から前記早閉じ範囲へ移行し且つ前記スロットル弁が一時的に閉方向に作動する運転領域移行動作が生じるように前記吸気閉弁時期可変機構および前記スロットルアクチュエータを制御し、且つ、
   前記動力伝達装置による機関速度低下動作の要求の有無を判定し、且つ、
   前記運転領域移行動作の終了を判定し、且つ、
   前記機関速度低下動作の要求が有ると判定したときにおいて、前記運転領域移行動作終了の判定がなされている場合に、機関速度が低下するように前記動力伝達装置を制御するものである、
   ことを特徴とする内燃機関システム。

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