WO2014013590A1 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

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WO2014013590A1
WO2014013590A1 PCT/JP2012/068360 JP2012068360W WO2014013590A1 WO 2014013590 A1 WO2014013590 A1 WO 2014013590A1 JP 2012068360 W JP2012068360 W JP 2012068360W WO 2014013590 A1 WO2014013590 A1 WO 2014013590A1
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valve timing
valve
target
value
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坂柳　佳宏
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トヨタ自動車株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a control device for an internal combustion engine that is suitably used as, for example, an automobile engine and includes a variable valve timing mechanism.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2004-245082
  • a control device for an internal combustion engine equipped with a VVT Variable Valve Timing system
  • the target valve opening characteristics and the target intake pressure are set in a range that can be realized within a predetermined time, and the VVT is driven so that these target values are realized, whereby the air that is taken into the cylinder The amount is appropriately controlled.
  • the applicant has recognized the following documents including the above-mentioned documents as related to the present invention.
  • Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2004-245082 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2009-057945 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-057573 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-87769
  • the actual air amount taken into the cylinder can be matched with the target value by appropriately controlling the valve timing of the intake valve by VVT control.
  • VVT control when the current air amount is smaller than the target value, the air amount matches the target value by changing the valve timing from the current value to the direction in which the air amount increases. Search for valve timing. When the current air amount is larger than the target value, the search is executed by changing the valve timing in the direction in which the air amount decreases.
  • the air amount characteristic line representing the relationship between the valve timing and the air amount.
  • the correct direction in which the valve timing should be changed cannot be determined based on the change characteristic of the air flow rate at the current valve timing (the gradient of the air flow characteristic line). There is. That is, for example, when the air amount is smaller than the target value, even if the valve timing is changed toward one maximum point where the air amount is maximized, the maximum point where the air amount reaches the target value is May exist in the opposite direction.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and the object of the present invention is to provide a characteristic line representing the relationship between the valve timing and the air amount even when there are a plurality of local maximum points and local minimum points. Another object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine capable of appropriately controlling valve timing and improving operability.
  • the first invention is a valve timing variable means capable of changing the valve timing of the intake valve;
  • a target value of an air amount index that reflects the amount of air in the cylinder is set, a target valve timing that is a target value of the valve timing of the intake valve is calculated based on the target value of the air amount index, and the valve
  • An intake valve control means for controlling the valve timing so that the valve timing of the intake valve coincides with the target valve timing by driving a timing variable means,
  • the intake valve control means includes The maximum valve timing corresponding to the maximum value of the air amount index is maximized when a predetermined operating condition is satisfied in which a plurality of local maximum points exist on the characteristic line representing the relationship between the valve timing of the intake valve and the air amount index.
  • a maximum air amount VT calculating means for calculating the air amount VT;
  • An air amount maximizing means for changing the valve timing of the intake valve toward the maximum air amount VT when the operating condition is satisfied and the maximum value of the air amount index is smaller than the target value; It is characterized by providing.
  • the intake valve control means is configured such that the maximum value of the air amount index is larger than the target value and the target value is greater than the current air amount index in a state where the operating condition is satisfied. If it is larger, air amount increasing means for changing the valve timing of the intake valve toward the maximum air amount VT to a value corresponding to the target value is provided.
  • the intake valve control means is configured such that the maximum value of the air amount index is greater than the target value and the target value is greater than the current air amount index in a state where the operating condition is satisfied.
  • the air amount reducing means for changing the valve timing of the intake valve to a value corresponding to the target value in a direction in which the air amount index decreases.
  • the intake valve control means when the operating condition is satisfied and the difference between the current air amount index and the target value is smaller than a predetermined proximity determination value, There is a proximity search means for changing the valve timing in the direction in which the difference decreases.
  • the valve timing corresponding to the minimum value of the air amount index among the minimum points is set to the minimum air amount VT when a predetermined operating condition in which a plurality of minimum points exist on the characteristic line is satisfied.
  • the valve timing variable means which can change the valve timing of the intake valve
  • a target value of an air amount index that reflects the amount of air in the cylinder is set, a target valve timing that is a target value of the valve timing of the intake valve is calculated based on the target value of the air amount index, and the valve
  • An intake valve control means for controlling the valve timing so that the valve timing of the intake valve coincides with the target valve timing by driving a timing variable means
  • the intake valve control means includes When a predetermined operating condition in which a plurality of local minimum points exist on the characteristic line representing the relationship between the valve timing of the intake valve and the air amount index is satisfied, the minimum value of the air amount index among the minimum points is satisfied.
  • a minimum air amount VT calculating means for calculating a corresponding valve timing as a minimum air amount VT;
  • An air amount minimizing means for changing the valve timing of the intake valve toward the minimum air amount VT when the operating condition is satisfied and the minimum value of the air amount index is larger than the target value; It is characterized by providing.
  • a seventh invention comprises a supercharger that supercharges intake air using the exhaust pressure of an internal combustion engine, It is configured to determine that the operation condition is satisfied when a transitional period from before scavenging occurs to after it occurs.
  • the target value cannot be realized at any maximum point on the characteristic line of the air amount index.
  • the air amount index can reach the maximum value that is the optimum point at the present time. That is, the direction in which the valve timing of the intake valve is changed is determined based on the maximum air amount VT calculated regardless of the change tendency (gradient) of the characteristic line at the present time. Therefore, even when there are a plurality of local maximum points on the characteristic line of the air amount index, it is possible to prevent the valve timing from fitting into a local maximum point that is guided by the gradient of the characteristic line or the like. Thereby, the valve timing can be changed in an appropriate direction, the air amount index can be optimized, and the response and the driving feeling can be improved.
  • the air amount increasing means ignores the maximum point where the air amount index does not reach the target value, and changes the valve timing toward the maximum air amount VT. Thereby, the air amount index can be made equal to the target value.
  • the air amount reducing means changes the valve timing of the intake valve in a direction in which the air amount index decreases so that the air amount index approaches the target value. Thereby, the air amount index can be made equal to the target value.
  • the valve timing of the intake valve is controlled by the method described in any of the first to third aspects of the invention, and the proximity of the current air amount index and the target value is controlled.
  • the proximity search means can be activated. Thereby, the air quantity index can be efficiently optimized according to the situation, and the response can be improved.
  • the valve timing is not optimal due to the change tendency (gradient) of the characteristic line at the present time. Can be prevented.
  • the valve timing of the intake valve can be changed in an appropriate direction, the air amount index can be optimized, and the response and driving feeling can be improved.
  • the valve timing of the intake valve is changed in an appropriate direction to change the air amount index as in the fifth aspect. It can be optimized, and response and driving feeling can be improved.
  • the seventh invention when a transition period from before the occurrence of scavenging to after the occurrence of scavenging has arrived, it is determined that the operating condition is satisfied, and the air amount maximizing means, the air amount increasing means, the air amount decreasing means, Any of the proximity search means can be activated. Therefore, even when a plurality of maximum points (or minimum points) appear on the characteristic line of the air amount index due to scavenging, the air amount index can be stably controlled.
  • Embodiment 1 of this invention It is a whole block diagram for demonstrating the system configuration
  • VVT control by a prior art
  • Embodiment 2 of this invention it is a flowchart which shows an example of the control performed by ECU. It is a characteristic diagram which shows an example of VT optimization control by Embodiment 3 of this invention. In Embodiment 3 of this invention, it is a flowchart which shows an example of the control performed by ECU. It is a characteristic diagram which shows an example of VT optimization control by Embodiment 4 of this invention. In Embodiment 4 of this invention, it is a flowchart which shows an example of the control performed by ECU.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram for explaining a system configuration according to the first embodiment of the present invention.
  • the system according to the present embodiment includes an engine 10 as an internal combustion engine.
  • a combustion chamber 14 is formed by a piston 12, and the piston 12 is connected to a crankshaft 16 of the engine.
  • the engine 10 is connected to the intake port of each cylinder to intake air 18 into the combustion chamber 14 (inside the cylinder), and connected to the exhaust port of each cylinder to discharge exhaust gas from the inside of the cylinder.
  • the exhaust passage 20 is provided.
  • the intake passage 18 is provided with an electronically controlled throttle valve 22 that adjusts the intake air amount and an intercooler 24 that cools the intake air.
  • a catalyst 26 that purifies the exhaust gas is provided in the exhaust passage 20.
  • Each cylinder has a fuel injection valve 28 for injecting fuel into the intake port, an ignition plug 30 for igniting an air-fuel mixture in the cylinder, an intake valve 32 for opening and closing the intake port with respect to the cylinder, and an exhaust port. And an exhaust valve 34 that opens and closes the cylinder with respect to the inside of the cylinder.
  • the engine 10 includes a known turbocharger 36 that supercharges intake air using exhaust pressure.
  • the turbocharger 36 includes a turbine 36 a provided in the exhaust passage 20 and a compressor 36 b provided in the intake passage 18.
  • the compressor 36b is driven by a turbine 36a that rotates by receiving exhaust pressure, and supercharges intake air.
  • the exhaust passage 20 is provided with a bypass passage 38 that bypasses the turbine 36 a and a waste gate valve 40 that adjusts the amount of exhaust gas flowing through the bypass passage 38.
  • the engine 10 includes an intake VVT 42 and an exhaust VVT 44 as valve timing variable means.
  • the intake VVT 42 changes the valve timing (phase) of the intake valve 32, and has a known configuration as described in, for example, Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-87769. More specifically, the intake VVT 42 is disposed between a camshaft provided with a cam for driving the intake valve and a cam pulley that is rotationally driven by a crankshaft. The camshaft and the cam pulley are rotated relative to each other so that the phase of the intake valve 32 is advanced and retarded according to the rotation angle.
  • valve timing varying means used in the present invention is not limited to the VVT, and may have a function of changing at least one of the valve opening timing, valve closing, and phase of the intake valve 32.
  • the exhaust VVT 44 has substantially the same configuration as the intake VVT 42, and changes the valve timing of the exhaust valve 34.
  • the system includes a sensor system including various sensors necessary for controlling the engine 10 and the vehicle, and an ECU (Electronic Control Unit) 60 that controls the operating state of the engine 10.
  • the crank angle sensor 50 outputs a signal synchronized with the rotation of the crankshaft 16.
  • the air flow sensor 52 detects the intake air amount of the engine
  • the intake pressure sensor 54 detects the intake pressure (supercharging pressure) of the engine.
  • the sensor system includes a water temperature sensor for detecting the temperature of the engine cooling water, an accelerator sensor for detecting the accelerator operation amount of the driver, and the like.
  • ECU60 is comprised by the arithmetic processing apparatus provided with memory circuits, such as ROM and RAM, and input-output ports, for example. Each sensor is connected to the input side of the ECU 60. Various actuators including the throttle valve 22, the fuel injection valve 28, the spark plug 30, the WGV 40, the VVT 42, and the like are connected to the output side of the ECU 60.
  • the ECU 60 controls the operation of the engine by driving each actuator based on the engine operation information detected by the sensor system. Specifically, the engine speed (engine speed) NE and the crank angle are detected based on the output of the crank angle sensor 50, and the engine is detected based on the intake air amount detected by the air flow sensor 52 and the engine speed.
  • the load KL is calculated.
  • the fuel injection amount is calculated based on the engine speed, load, water temperature, etc., and the fuel injection timing and ignition timing are determined based on the crank angle.
  • the fuel injection valve 28 is driven when the fuel injection timing comes, and the spark plug 30 is driven when the ignition timing comes. Thereby, the air-fuel mixture is combusted in each cylinder, and the engine 10 is operated.
  • the ECU 60 has a function of executing VT optimization control, which will be described later, and constitutes the intake valve control means of the present embodiment.
  • FIG. 2 is a characteristic diagram showing the behavior of the valve timing of the intake valve in an example of VVT control according to the prior art.
  • a load characteristic line air quantity characteristic line showing a relationship between the valve timing VT of the intake valve and the load KL is described.
  • FIG. 2A shows a case where one maximum point exists in the load characteristic line
  • FIG. 2B shows a case where a plurality (for example, two) maximum points exist in the load characteristic line.
  • the load KL corresponds to an example of the air amount index in the present embodiment, and has a characteristic that the air amount is reflected and increased as the air amount taken into the cylinder increases. .
  • a target value (target KL) of the load KL is set based on the operating state of the engine and the like, and a target value of the valve timing of the intake valve (target valve) is set based on the target KL. Timing). Then, the intake VVT is driven to control the valve timing of the intake valve so that the actual valve timing matches the target valve timing.
  • the valve timing is set to the current value. To increase the load KL. Further, if the current load KL is larger than the target KL, the valve timing is changed in the direction in which the load KL decreases. At this time, the direction in which the load KL increases (decreases) is determined based on, for example, the change characteristic of the load KL (the gradient of the current load characteristic line) obtained by minutely changing the valve timing.
  • the valve timing may be changed in the wrong direction when there are a plurality of maximum points. That is, for example, when a local maximum point where the load KL does not reach the target KL exists in the vicinity of the current valve timing, the valve timing is changed to an incorrect maximum point based on the change characteristic of the current load KL. There is a possibility to change towards. In this case, although there is another optimum maximum point, the control is fitted to the wrong maximum point, the optimum load KL cannot be realized, and the response tends to deteriorate. In addition, when the intake pressure rises from this state and the target maximum point disappears, the VVT operates immediately and the air amount (load) is changed suddenly. is there.
  • VT optimization control is executed when a specific operation state as described below is established while executing VVT control similar to that of the prior art.
  • the valve timing VT of the intake valve 32 is increased, the phase is changed to the advance direction, and when VT is decreased, the phase is changed to the retard direction.
  • the valve timing of the intake valve 32 may be simply expressed as valve timing, VT.
  • FIG. 3 is a characteristic diagram showing an example of VT optimization control according to Embodiment 1 of the present invention.
  • VT optimization control when a specific operation condition in which a plurality of maximum points exist on the load characteristic line is satisfied, a calculation process of a maximum air amount VT and an air amount maximization process which will be described later are executed.
  • the case where the specific operating condition is satisfied includes, for example, a transition period from before to after the occurrence of scavenge (blow-off of fresh air from the intake system to the exhaust system).
  • the ECU 60 detects the occurrence of scavenging based on the length of the valve overlap period in which the intake valve 32 and the exhaust valve 34 are opened, the exhaust air-fuel ratio in this period, and the like. Then, for example, during the period from when scavenging occurs until the state of intake air (flow rate, flow velocity, etc.) becomes a steady state, it is determined that the specific operating condition is satisfied.
  • the maximum air amount VT (VTmax) is calculated when the specific operating condition is satisfied.
  • VTmax is defined as the valve timing corresponding to the maximum value KLmax of the load KL on the load characteristic line shown in FIG. Since the waveform of the load characteristic line changes according to various operating parameters, the ECU 60 stores in advance a multidimensional data map for calculating VTmax based on a plurality of operating parameters. Examples of the operation parameters that serve as arguments in the data map include intake pressure (supercharging pressure) Pm, engine speed NE, and opening degree of the waste gate valve 40. In addition, the ECU 60 stores in advance a data map indicating the relationship between VTmax and the maximum load value KLmax. After the calculation of VTmax, the maximum load value KLmax corresponding to VTmax is calculated based on this data map and the like.
  • the VT optimization control is executed when the specific operating condition is satisfied. As shown in FIG. 3, when the maximum load value KLmax is smaller than the target KL, the valve timing of the intake valve 32 is set. Change toward VTmax. At this time, even if there is a local maximum point in the direction different from the VT change direction (arrow direction) near the current valve timing (VT), the local point is ignored and the VT is changed to the arrow direction. To do. That is, the change tendency (gradient) of the load characteristic line in the current VT is ignored, the VT is changed toward VTmax, and the change operation is terminated when the VT reaches VTmax.
  • the change tendency gradient
  • the target KL cannot be realized at any maximum point on the load characteristic line.
  • the load KL can reach the maximum value KLmax, which is the optimum point at the present time. That is, the direction in which VT is changed is determined based on VTmax calculated regardless of the change tendency (gradient) of the load characteristic line at the present time. Therefore, even when there are a plurality of maximum points on the load characteristic line, it is possible to prevent the VT from fitting into a non-optimal maximum point due to the gradient of the load characteristic line, etc., and to set the VT in an appropriate direction. It is possible to change and optimize the load KL.
  • FIG. 4 is a flowchart showing an example of control executed by the ECU in the first embodiment of the present invention.
  • the routine shown in this figure is repeatedly executed during the operation of the engine, and shows a process when the specific operating condition is satisfied.
  • VTmax at which the load KL is maximum in the current operating state is calculated.
  • step 102 the maximum load value KLmax corresponding to VTmax is calculated.
  • step 104 it is determined whether or not the maximum load value KLmax is smaller than the target KL. If this determination is established, the routine proceeds to step 106 where the valve timing VT of the intake valve 32 is set to VTmax. Change towards. Then, when the VT reaches VTmax, the changing operation is finished. If the determination in step 104 is not established, the process proceeds to step 108, and an appropriate valve timing is searched in the vicinity of the current VT so that the load KL approaches the target KL. More specifically, in step 108, the load KL is calculated while gradually changing the VT, and the VT is changed in a direction in which the difference between the load KL and the target KL decreases. Then, when the difference becomes minimum, the changing operation is finished.
  • FIG. 5 is a timing chart showing the improvement in drivability by the VT optimization control compared to when the control is not executed.
  • This figure shows an example in which the specific operating condition is satisfied in a situation where the turbocharger 36 is activated due to acceleration operation or the like and the supercharging pressure increases. Further, (A) in the figure shows a characteristic line corresponding to when the VT optimization control is executed, and (B) shows a characteristic line corresponding to when the control is not executed.
  • VT optimization control when VT optimization control is not executed, the response is lowered by fitting VT (KL) to a non-optimal maximum point among a plurality of maximum points appearing on the load characteristic line. There is. Further, when this local maximum point disappears due to a change in the driving state or the like, the VT changes suddenly, the intake air amount Ga increases rapidly, and the driving feeling becomes uncomfortable. On the other hand, when the VT optimization control is executed, VTmax that maximizes (optimizes) KL is selected as described above. Therefore, the intake air amount Ga is set as compared with the non-execution of the control. It can be increased quickly and the response can be improved.
  • the VT does not fit at a local maximum point that is not optimal (maximum value)
  • there is no sudden change in the intake air amount Ga due to the disappearance of the local maximum point and drivability can be improved.
  • the above-described effect can be obtained remarkably when a transition period from before the occurrence of scavenging to after the occurrence of scavenging arrives.
  • step 100 in FIG. 4 shows a specific example of the maximum air amount VT calculating means
  • the processing from step 104 to step 106 shows a specific example of the air amount maximizing means.
  • the specific operating condition as an example of the case where the specific operating condition is satisfied, a transition period from before the occurrence of scavenging to after the occurrence is exemplified.
  • the present invention is not limited to this, and when an arbitrary operation state in which a plurality of maximum points appear on the load characteristic line is realized, it is determined that the specific operation condition is satisfied, and VT optimization is performed. It is good also as a structure which performs control.
  • Embodiment 1 although the engine 10 with a supercharger was illustrated, this invention is applicable not only to this but the internal combustion engine which does not have a supercharger.
  • Embodiment 2 a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
  • the present embodiment is characterized in that a process when the maximum value of the air amount index is larger than the target value is added to the configuration and control similar to those of the first embodiment.
  • the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
  • FIG. 6 is a characteristic diagram showing an example of VT optimization control according to the second embodiment of the present invention.
  • the air amount increasing process and the air amount decreasing process described below are executed in the VT optimization control. These processes are selectively used based on the magnitude relationship between the current load KL and the target KL.
  • Air volume increase processing This process is performed when the specific operating condition is satisfied and the maximum load value KLmax is larger than the target KL and the target KL is larger than the current load KL (KLmax> target KL> current load KL).
  • the valve timing of the intake valve 32 is changed to a value corresponding to the target KL toward VTmax. That is, in the air amount increasing process, as in the first embodiment, the load KL is calculated while changing the VT in the direction indicated by the arrow in FIG. 6, and when the calculated value of the load KL reaches the target KL. The VT changing operation is terminated.
  • Air volume reduction processing This process is performed when the specific operating condition is satisfied and the maximum load value KLmax is larger than the target KL and the target KL is smaller than the current KL (KLmax> target KL and the current KL > Target KL).
  • the valve timing of the intake valve 32 is changed in the direction in which the load KL decreases, and the change operation is terminated when the load KL reaches the target KL.
  • FIG. 7 is a flowchart showing an example of control executed by the ECU in the second embodiment of the present invention.
  • the routine shown in this figure is repeatedly executed during the operation of the engine, and shows a process when the specific operating condition is satisfied.
  • processing similar to that in steps 100, 102, and 104 of the first embodiment (FIG. 4) is executed to calculate VTmax and KLmax, and load It is determined whether the maximum value KLmax is smaller than the target KL.
  • step 206 when the determination in step 204 is established, the valve timing VT of the intake valve 32 is changed toward VTmax, and when the VT reaches VTmax, the changing operation is terminated.
  • the process proceeds to step 208 to determine whether or not the target KL is larger than the current load KL. If this determination is established, the routine proceeds to step 206 where the valve timing VT of the intake valve 32 is changed toward VTmax. However, in this case, the change operation is terminated when the load KL reaches the target KL.
  • step 210 an appropriate valve timing is searched in the vicinity of the current VT so that the load KL approaches the target KL. Specifically, in step 210, for example, by determining the increase or decrease of the load KL when the VT is slightly changed, the VT is changed in a direction in which the load KL decreases, and when the load KL reaches the target KL. The change operation ends.
  • step 200 in FIG. 7 shows a specific example of the maximum air amount VT calculating means
  • the processing from step 204 to step 206 shows a specific example of the air amount maximizing means
  • the processing from step 208 to step 206 shows a specific example of the air amount increasing means
  • the processing from step 208 to step 210 shows a specific example of the air amount decreasing means.
  • Embodiment 3 FIG. Next, Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to FIGS.
  • the present embodiment is characterized in that a process when the difference between the current air amount index and the target value is small is added to the same configuration and control as in the first embodiment.
  • the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
  • FIG. 8 is a characteristic diagram showing an example of VT optimization control according to Embodiment 3 of the present invention.
  • the response deteriorates if the VT is changed toward VTmax located farther from the target VT.
  • the following neighborhood search processing is executed in the VT optimization control.
  • This process is performed when the difference ⁇ KL between the current load KL and the target KL is smaller than a predetermined proximity determination value S (S> ⁇ KL) in a state where the specific operating condition is satisfied, and the valve timing of the intake valve 32 is determined. Is changed in the direction in which the difference ⁇ KL decreases.
  • the proximity determination value S is set as a small value that allows the target KL to be achieved quickly even if, for example, the VT is changed in a direction away from VTmax.
  • the proximity search processing can be executed depending on the proximity degree between the current load KL and the target KL while executing the air amount maximization processing described in the first embodiment. it can.
  • the load KL can be efficiently optimized according to the situation, and the response can be improved.
  • FIG. 9 is a flowchart showing an example of control executed by the ECU in the third embodiment of the present invention.
  • the routine shown in this figure is repeatedly executed during the operation of the engine, and shows a process when the specific operating condition is satisfied.
  • the routine shown in FIG. 9 first, in steps 300, 302, and 304, the same processing as in steps 100, 102, and 104 of the first embodiment (FIG. 4) is executed to calculate VTmax and KLmax, and load It is determined whether the maximum value KLmax is smaller than the target KL.
  • step 306 when the determination in step 304 is established, the valve timing VT of the intake valve 32 is changed toward VTmax, and when the VT reaches VTmax, the changing operation is terminated. If the determination in step 304 is not established, the process proceeds to step 308.
  • step 308 determines whether the current VT is at a position away from the target VT. If the determination in step 308 is established, it is considered that the current VT is at a position away from the target VT, so the routine proceeds to step 306, where the valve timing VT of the intake valve 32 is changed toward VTmax. In this case, in step 306, as described in the second embodiment, either the air amount increasing process or the air amount decreasing process is executed based on the magnitude relationship between the current load KL and the target KL. On the other hand, if the determination in step 308 is not established, the current VT is in the vicinity of the target VT, so the process proceeds to step 310 and the above-described vicinity search process is executed. That is, in step 310, an appropriate valve timing is searched in the vicinity of the current VT so that the load KL approaches the target KL.
  • step 300 in FIG. 9 shows a specific example of the maximum air amount VT calculating means
  • the processing from step 304 to step 306 shows a specific example of the air amount maximizing means.
  • the processing from step 308 to step 310 shows a specific example of the neighborhood searching means.
  • Embodiment 4 FIG. Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
  • the present embodiment is characterized in that VT optimization control is applied to a case where there are a plurality of minimum points on the air amount characteristic line (load characteristic line).
  • the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
  • FIG. 10 is a characteristic diagram showing an example of VT optimization control according to the fourth embodiment of the present invention.
  • the VT optimization control can be applied to a case where it is desired to minimize the load KL in a situation where there are a plurality of minimum points on the load characteristic line.
  • the load KL is the practical minimum value among the local minimum points.
  • the valve timing at which KLmin is obtained is calculated as the minimum air amount VT (VTmin).
  • the specific operation state includes, for example, a transition period from before the occurrence of scavenging to after the occurrence.
  • the ECU 60 stores in advance a multidimensional data map for calculating VTmin based on a plurality of operation parameters. As an argument of this data map, the operation parameter similar to the data map used for calculation of the above-mentioned VTmax is mentioned. In addition, the ECU 60 stores in advance a data map indicating the relationship between VTmin and the minimum load value KLmin. After calculating VTmin, the minimum load value KLmin corresponding to VTmin is calculated based on this data map and the like.
  • the valve timing of the intake valve 32 is set to VTmin.
  • a change process air amount minimization process
  • this minimum point is ignored and VT is ignored. Change to the direction of arrow. That is, the VT is changed toward VTmin while ignoring the change tendency (gradient) of the load characteristic line in the current VT.
  • the second air amount increasing process and the second air are performed based on the magnitude relationship between the current load KL and the target KL. Use the amount reduction process properly.
  • the first air amount increasing process and the first air amount decreasing process are the processes described in the second embodiment.
  • the valve timing of the intake valve 32 is changed to the target KL toward VTmin. Change to a value corresponding to.
  • the minimum load value KLmin is larger than the target KL, the target KL cannot be realized at any minimum point on the load characteristic line.
  • the load KL can reach the minimum value KLmin, which is the optimum point at the present time. Therefore, even when there are a plurality of minimum points on the load characteristic line, it is possible to prevent the VT from fitting into a non-optimal minimum point due to the change tendency (gradient) of the load characteristic line at the present time. , VT can be changed in an appropriate direction to optimize load KL.
  • the minimum point where the load KL does not reach the minimum value KLmin can be ignored, and VT can be appropriately changed toward VTmin.
  • the VT can be changed in the direction in which the load KL decreases so that the load KL approaches the target KL. Therefore, the load KL can be made equal to the target KL by these processes.
  • FIG. 11 is a flowchart showing an example of control executed by the ECU in the fourth embodiment of the present invention.
  • the routine shown in this figure is repeatedly executed during the operation of the engine, and shows a process when the specific operating condition is satisfied.
  • the routine shown in FIG. 11 first, in step 400, the above-described VTmax and VTmin are calculated. In step 402, a maximum load value KLmax corresponding to VTmax and a minimum load value KLmin corresponding to VTmin are calculated.
  • step 404 it is determined whether or not the maximum load value KLmax is smaller than the target KL. If this determination is established, the routine proceeds to step 406, where the air amount maximization process described in the first embodiment is executed. On the other hand, if the determination in step 404 is not established, the process proceeds to step 408. In step 408, the current load KL is subtracted from the target KL to calculate the difference ⁇ KL between the two, and it is determined whether or not the difference ⁇ KL is larger than the proximity determination value S. If the determination in step 408 is established, the current VT is considered to be at a position away from the target VT, and the process proceeds to step 406. In step 406, as described in the second embodiment, either the first air amount increasing process or the first air amount decreasing process is executed based on the magnitude relationship between the current load KL and the target KL. To do.
  • step 408 determines whether or not the target KL is smaller than the minimum load value KLmin. If the determination in step 410 is established, the process proceeds to step 412 to execute the air amount minimization process. If the determination in step 410 is not established, the process proceeds to step 414, where it is determined whether or not the difference ⁇ KL is larger than the proximity determination value S ′.
  • the proximity determination value S ′ is set based on the same concept as the proximity determination value S, but may be set to a value different from the proximity determination value S.
  • step 414 If the determination in step 414 is established, it is considered that the current VT is at a position away from the target VT, and the process proceeds to step 412 described above.
  • step 412 based on the magnitude relationship between the current load KL and the target KL, one of the above-described second air amount increase processing and second air amount decrease processing is executed. If the determination in step 414 is not established, the current VT is in the vicinity of the target VT, and the process proceeds to step 416. In step 416, an appropriate valve timing is searched in the vicinity of the current VT so that the load KL approaches the target KL.
  • step 400 in FIG. 11 shows a specific example of the maximum air amount VT calculating means and the minimum air amount VT calculating means. Further, the processing from step 404 to step 406 shows a specific example of the air amount minimizing means.
  • Embodiments 1 to 4 the configuration of each embodiment has been described individually. However, the present invention is not limited to this, and one or more combinations of Embodiments 1 to 4 can be combined. The system may be realized by combining the configurations. Furthermore, in Embodiments 1 to 4, the case where there are two local maximum points (or local minimum points) in the load characteristic line is illustrated, but the present invention is not limited to this, and there are three or more local maximum points (or local minimum points). ) Can also be applied.

Abstract

　この発明は、バルブタイミング（ＶＴ）と空気量との関係を表す特性線に複数の極大点や極小点が存在する場合でも、ＶＴを適切に制御することを目的とする。　エンジン１０は、ＶＶＴ４２，４４等を備える。ＥＣＵ６０は、まず、吸気弁３２のＶＴと負荷ＫＬとの関係を表す負荷特性線に複数の極大点が存在する所定の運転条件が成立した場合に、負荷ＫＬの最大値ＫＬｍａｘに対応するＶＴを最大空気量ＶＴ（ＶＴｍａｘ）として算出する。そして、負荷の最大値ＫＬｍａｘが目標ＫＬよりも小さい場合に、ＶＴをＶＴｍａｘに向けて変化させる。これにより、ＶＴを変更する方向は、現時点での特性線の変化傾向（勾配）等に関係なく算出されたＶＴｍａｘに基いて決定される。従って、空気量指標の特性線に複数の極大点が存在する場合でも、特性線の勾配等に導かれてＶＴが最適ではない極大点に嵌り込むのを防止することができる。

Description

内燃機関の制御装置
　本発明は、例えば自動車用エンジンとして好適に用いられ、バルブタイミングの可変機構を備えた内燃機関の制御装置に関する。
　従来技術として、例えば特許文献１（日本特開２００４－２４５０８２号公報）に開示されているように、ＶＶＴ（Variable Valve Timing system）を備えた内燃機関の制御装置が知られている。従来技術では、目標開弁特性及び目標吸気圧を所定の時間内に実現可能な範囲に設定し、これらの目標値が実現されるようにＶＶＴを駆動することにより、筒内に吸気される空気量を適切に制御する構成としている。
　尚、出願人は、本発明に関連するものとして、上記の文献を含めて、以下に記載する文献を認識している。
日本特開２００４－２４５０８２号公報 日本特開２００９－０５７９４５号公報 日本特開２００６－０５７５７３号公報 日本特開２０００－８７７６９号公報
　上述した従来技術では、ＶＶＴ制御により吸気弁のバルブタイミングを適切に制御することで、筒内に吸気される実際の空気量を目標値と一致させることができる。具体例を挙げると、ＶＶＴ制御では、現在の空気量が目標値よりも少ない場合に、バルブタイミングを現在の値から空気量が増加する方向に変化させることで、空気量が目標値と一致するバルブタイミングを探索する。また、現在の空気量が目標値よりも多い場合には、バルブタイミングを空気量が減少する方向に変化させることで、上記探索を実行する。
　しかしながら、バルブタイミングと空気量との関係を表す空気量特性線には、複数の極大点が存在する場合がある。このような場合の一例としては、過給機付きエンジンにおいて、スカベンジの発生前から発生後に至る過渡期等が挙げられる。空気量特性線に複数の極大点が存在する場合には、現在のバルブタイミングにおける空気量の変化特性（空気量特性線の勾配）に基いて、バルブタイミングを変化させるべき正しい方向を判定できないことがある。即ち、例えば空気量が目標値よりも少ない場合に、空気量が極大化する１つの極大点に向けてバルブタイミングを変化させたとしても、空気量が目標値に到達する極大点は、これと逆向きの方向に存在する可能性がある。
　このため、従来技術では、空気量特性線に複数の極大点が存在する場合に、バルブタイミングが誤った方向に変更されることがあり、これによってレスポンスの悪化や空気量の急変が生じるという問題がある。この問題は、空気量特性線に複数の極小点が存在する場合にも生じるものである。
　本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、本発明の目的は、バルブタイミングと空気量との関係を表す特性線に複数の極大点や極小点が存在する場合でも、バルブタイミングを適切に制御し、運転性を向上させることが可能な内燃機関の制御装置を提供することにある。
　第１の発明は、吸気弁のバルブタイミングを変更可能なバルブタイミング可変手段と、
　筒内の空気量が反映される空気量指標の目標値を設定すると共に、前記吸気弁のバルブタイミングの目標値である目標バルブタイミングを前記空気量指標の目標値に基いて算出し、前記バルブタイミング可変手段を駆動することにより前記吸気弁のバルブタイミングが前記目標バルブタイミングと一致するように当該バルブタイミングを制御する吸気弁制御手段と、を備え、
　前記吸気弁制御手段は、
　前記吸気弁のバルブタイミングと前記空気量指標との関係を表す特性線に複数の極大点が存在する所定の運転条件が成立した場合に、前記空気量指標の最大値に対応するバルブタイミングを最大空気量ＶＴとして算出する最大空気量ＶＴ算出手段と、
　前記運転条件が成立し、かつ、前記空気量指標の最大値が前記目標値よりも小さい場合に、前記吸気弁のバルブタイミングを前記最大空気量ＶＴに向けて変化させる空気量最大化手段と、を備えることを特徴とする。
　第２の発明によると、前記吸気弁制御手段は、前記運転条件が成立した状態で、前記空気量指標の最大値が前記目標値よりも大きく、かつ、前記目標値が現時点の空気量指標よりも大きい場合に、前記吸気弁のバルブタイミングを前記最大空気量ＶＴに向けて前記目標値に対応する値まで変化させる空気量増加手段を備える。
　第３の発明によると、前記吸気弁制御手段は、前記運転条件が成立した状態で、前記空気量指標の最大値が前記目標値よりも大きく、かつ、前記目標値が現時点の空気量指標よりも小さい場合に、前記吸気弁のバルブタイミングを前記空気量指標が減少する方向に向けて前記目標値に対応する値まで変化させる空気量減少手段を備える。
　第４の発明によると、前記吸気弁制御手段は、前記運転条件が成立し、かつ、現時点の空気量指標と前記目標値との差分が所定の近傍判定値よりも小さい場合に、前記吸気弁のバルブタイミングを前記差分が減少する方向に向けて変化させる近傍探索手段を備える。
　第５の発明は、前記特性線に複数の極小点が存在する所定の運転条件が成立した場合に、前記各極小点のうち前記空気量指標の最小値に対応するバルブタイミングを最小空気量ＶＴとして算出する最小空気量ＶＴ算出手段と、
　前記運転条件が成立し、かつ、前記空気量指標の最小値が前記目標値よりも大きい場合に、前記吸気弁のバルブタイミングを前記最小空気量ＶＴに向けて変化させる空気量最小化手段と、を備える。
　第６の発明は、吸気弁のバルブタイミングを変更可能なバルブタイミング可変手段と、
　筒内の空気量が反映される空気量指標の目標値を設定すると共に、前記吸気弁のバルブタイミングの目標値である目標バルブタイミングを前記空気量指標の目標値に基いて算出し、前記バルブタイミング可変手段を駆動することにより前記吸気弁のバルブタイミングが前記目標バルブタイミングと一致するように当該バルブタイミングを制御する吸気弁制御手段と、を備え、
　前記吸気弁制御手段は、
　前記吸気弁のバルブタイミングと前記空気量指標との関係を表す特性線に複数の極小点が存在する所定の運転条件が成立した場合に、前記各極小点のうち前記空気量指標の最小値に対応するバルブタイミングを最小空気量ＶＴとして算出する最小空気量ＶＴ算出手段と、
　前記運転条件が成立し、かつ、前記空気量指標の最小値が前記目標値よりも大きい場合に、前記吸気弁のバルブタイミングを前記最小空気量ＶＴに向けて変化させる空気量最小化手段と、を備えることを特徴とする。
　第７の発明は、内燃機関の排気圧を利用して吸入空気を過給する過給機を備え、
　スカベンジの発生前から発生後に至る過渡期が到来した場合に、前記運転条件が成立したと判定する構成としている。
　第１の発明によれば、空気量指標の最大値が目標値よりも小さい場合には、空気量指標の特性線上の何れの極大点でも目標値を実現することができない。しかし、この場合には、吸気弁の現在のバルブタイミングを最大空気量ＶＴに向けて変更すれば、空気量指標を、現時点での最適点である最大値に到達させることができる。即ち、吸気弁のバルブタイミングを変更する方向は、現時点での特性線の変化傾向（勾配）等に関係なく算出された最大空気量ＶＴに基いて決定される。従って、空気量指標の特性線に複数の極大点が存在する場合でも、特性線の勾配等に導かれてバルブタイミングが最適ではない極大点に嵌り込むのを防止することができる。これにより、バルブタイミングを適切な方向に変更し、空気量指標を最適化することができ、レスポンスや運転感覚を向上させることができる。
　第２の発明によれば、「空気量指標の最大値＞目標値」が成立するので、空気量指標が目標値と等しくなる点が最大空気量ＶＴの周囲に存在する。また、「目標値＞現時点の空気量指標」が成立するので、吸気弁のバルブタイミングを最大空気量ＶＴに向けて変化させれば、空気量指標が目標値と等しくなる点に到達する。従って、空気量増加手段は、空気量指標が目標値に到達しない極大点を無視して、バルブタイミングを最大空気量ＶＴに向けて変化させる。これにより、空気量指標を目標値と等しくすることができる。
　第３の発明によれば、「空気量指標の最大値＞目標値」が成立するので、空気量指標が目標値と等しくなる点が最大空気量ＶＴの周囲に存在する。また、「現時点の空気量指標＞目標値」が成立するので、現時点の空気量指標は、目標値を超えた状態で、空気量指標の最大値の周囲に存在すると考えられる。従って、空気量減少手段は、空気量指標が目標値に近づくように、吸気弁のバルブタイミングを空気量指標が減少する方向に変更する。これにより、空気量指標を目標値と等しくすることができる。
　第４の発明によれば、基本的には、前第１乃至第３の発明の何れかで述べた方法により吸気弁のバルブタイミングを制御しつつ、現時点の空気量指標と目標値との近接度合いによっては、近傍探索手段を作動させることができる。これにより、空気量指標を状況に応じて効率よく最適化し、レスポンスを向上させることができる。
　第５の発明よれば、空気量指標の特性線に複数の極小点が存在する場合でも、現時点での特性線の変化傾向（勾配）等に導かれてバルブタイミングが最適ではない極小点に嵌り込むのを防止することができる。これにより、吸気弁のバルブタイミングを適切な方向に変更し、空気量指標を最適化することができ、レスポンスや運転感覚を向上させることができる。
　第６の発明よれば、空気量指標の特性線に複数の極小点が存在する場合でも、前記第５の発明と同様に、吸気弁のバルブタイミングを適切な方向に変更して空気量指標を最適化することができ、レスポンスや運転感覚を向上させることができる。
　第７の発明よれば、スカベンジの発生前から発生後に至る過渡期が到来した場合には、前記運転条件が成立したと判定し、空気量最大化手段、空気量増加手段、空気量減少手段及び近傍探索手段の何れかを作動させることができる。従って、スカベンジにより空気量指標の特性線に複数の極大点（または極小点）が出現した場合でも、空気量指標を安定的に制御することができる。
本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための全体構成図である。 従来技術によるＶＶＴ制御の一例において、吸気弁のバルブタイミングの挙動を示す特性線図である。 本発明の実施の形態１によるＶＴ最適化制御の一例を示す特性線図である。 本発明の実施の形態１において、ＥＣＵにより実行される制御の一例を示すフローチャートである。 ＶＴ最適化制御による運転性の改善効果を、当該制御の非実行時と比較して示すタイミングチャートである。 本発明の実施の形態２によるＶＴ最適化制御の一例を示す特性線図である。 本発明の実施の形態２において、ＥＣＵにより実行される制御の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態３によるＶＴ最適化制御の一例を示す特性線図である。 本発明の実施の形態３において、ＥＣＵにより実行される制御の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態４によるＶＴ最適化制御の一例を示す特性線図である。 本発明の実施の形態４において、ＥＣＵにより実行される制御の一例を示すフローチャートである。
実施の形態１．
［実施の形態１の構成］
　以下、図１及び図５を参照しつつ、本発明の実施の形態１について説明する。図１は、本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための全体構成図である。本実施の形態のシステムは、内燃機関としてのエンジン１０を備えている。エンジン１０の各気筒には、ピストン１２により燃焼室１４が形成されており、ピストン１２は、エンジンのクランク軸１６に連結されている。また、エンジン１０は、各気筒の吸気ポートに接続されて燃焼室１４内（筒内）に吸入空気を吸込む吸気通路１８と、各気筒の排気ポートに接続されて筒内から排気ガスが排出される排気通路２０とを備えている。吸気通路１８には、吸入空気量を調整する電子制御式のスロットルバルブ２２と、吸入空気を冷却するインタークーラ２４とが設けられている。排気通路２０には、排気ガスを浄化する触媒２６が設けられている。また、各気筒には、吸気ポートに燃料を噴射する燃料噴射弁２８と、筒内の混合気に点火する点火プラグ３０と、吸気ポートを筒内に対して開閉する吸気弁３２と、排気ポートを筒内に対して開閉する排気弁３４とが設けられている。
　また、エンジン１０は、排気圧を利用して吸入空気を過給する公知のターボ過給機３６を備えている。ターボ過給機３６は、排気通路２０に設けられたタービン３６ａと、吸気通路１８に設けられたコンプレッサ３６ｂとにより構成されている。コンプレッサ３６ｂは、排気圧を受けて回転するタービン３６ａにより駆動され、吸入空気を過給する。また、排気通路２０には、タービン３６ａをバイパスするバイパス通路３８と、バイパス通路３８を流れる排気ガスの量を調整するウェイストゲートバルブ４０とが設けられている。
　また、エンジン１０は、バルブタイミング可変手段としての吸気ＶＶＴ４２と、排気ＶＶＴ４４とを備えている。吸気ＶＶＴ４２は、吸気弁３２のバルブタイミング（位相）を変更するもので、例えば日本特開２０００－８７７６９号公報に記載されているような公知の構成を有している。具体的に述べると、吸気ＶＶＴ４２は、吸気弁を駆動するカムが設けられたカムシャフトと、クランク軸により回転駆動されるカムプーリとの間に配置されている。そして、カムシャフトとカムプーリとを相対回転させることにより、その回転角に応じて吸気弁３２の位相を進角及び遅角するように構成されている。なお、本発明に用いるバルブタイミング可変手段は、ＶＶＴに限定されるものではなく、吸気弁３２の開弁時期、閉弁及び位相のうち少なくとも１つを変更する機能を備えていればよい。一方、排気ＶＶＴ４４は、吸気ＶＶＴ４２とほぼ同様の構成を有し、排気弁３４のバルブタイミングを変更するものである。
　次に、システムの制御系統について説明する。本実施の形態のシステムは、エンジン１０や車両の制御に必要な各種のセンサを含むセンサ系統と、エンジン１０の運転状態を制御するＥＣＵ(Electronic Control Unit)６０とを備えている。まず、センサ系統について説明すると、クランク角センサ５０は、クランク軸１６の回転に同期した信号を出力する。また、エアフローセンサ５２はエンジンの吸入空気量を検出し、吸気圧センサ５４は、エンジンの吸気圧（過給圧）を検出する。センサ系統には、この他にも、エンジン冷却水の温度を検出する水温センサ、運転者のアクセル操作量を検出するアクセルセンサ等が含まれている。
　ＥＣＵ６０は、例えばＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶回路と入出力ポートとを備えた演算処理装置により構成されている。ＥＣＵ６０の入力側には、上記各センサがそれぞれ接続されている。ＥＣＵ６０の出力側には、スロットルバルブ２２、燃料噴射弁２８、点火プラグ３０、ＷＧＶ４０、ＶＶＴ４２，４４等を含む各種のアクチュエータが接続されている。そして、ＥＣＵ６０は、センサ系統により検出したエンジンの運転情報に基いて各アクチュエータを駆動し、エンジンの運転制御を行う。具体的には、クランク角センサ５０の出力に基いてエンジン回転数（機関回転数）ＮＥとクランク角とを検出し、エアフローセンサ５２により検出した吸入空気量と、エンジン回転数とに基いてエンジンの負荷ＫＬを算出する。また、エンジン回転数、負荷、水温等に基いて燃料噴射量を算出し、クランク角に基いて燃料噴射時期及び点火時期を決定する。そして、各気筒において、燃料噴射時期が到来した時点で燃料噴射弁２８を駆動し、点火時期が到来した時点で点火プラグ３０を駆動する。これにより、各気筒で混合気を燃焼させ、エンジン１０を運転する。また、ＥＣＵ６０は、後述のＶＴ最適化制御を実行する機能を有し、本実施の形態の吸気弁制御手段を構成している。
［実施の形態１の特徴］
　まず、従来技術による制御の問題点について説明する。図２は、従来技術によるＶＶＴ制御の一例において、吸気弁のバルブタイミングの挙動を示す特性線図である。この図には、吸気弁のバルブタイミングＶＴと負荷ＫＬとの関係を示す負荷特性線（空気量特性線）が記載されている。なお、これらの図は、他の運転条件が一定の場合を前提としたものである。図２（Ａ）は、負荷特性線に１個の極大点が存在する場合を示し、図２（Ｂ）は、負荷特性線に複数（例えば２個）の極大点が存在する場合を示している。また、負荷ＫＬは、本実施の形態における空気量指標の一例に対応するもので、筒内に吸気される空気量が増加するほど、当該空気量が反映されて増加する特性を有している。
　従来技術の一例を挙げると、ＶＶＴ制御では、エンジンの運転状態等に基いて負荷ＫＬの目標値（目標ＫＬ）を設定し、この目標ＫＬに基いて吸気弁のバルブタイミングの目標値（目標バルブタイミング）を算出する。そして、実際のバルブタイミングが目標バルブタイミングと一致するように、吸気ＶＶＴを駆動して吸気弁のバルブタイミングを制御する。具体的に述べると、まず、図２（Ａ）に示すように、極大点が１個だけの場合には、現在（現時点）の負荷ＫＬが目標ＫＬよりも小さければ、バルブタイミングを現在の値から負荷ＫＬが増加する方向に変化させる。また、現在の負荷ＫＬが目標ＫＬよりも大きければ、バルブタイミングを負荷ＫＬが減少する方向に変化させる。このとき、負荷ＫＬが増加（減少）する方向は、例えばバルブタイミングを微小変化させることで得られる負荷ＫＬの変化特性（現在の負荷特性線の勾配）に基いて判定される。
　しかしながら、上記ＶＶＴ制御では、図２（Ｂ）に示すように、複数の極大点が存在する場合に、バルブタイミングを誤った方向に変化させる虞れがある。即ち、例えば負荷ＫＬが目標ＫＬに到達しないような極大点が現在のバルブタイミングの近傍に存在していた場合には、現在の負荷ＫＬの変化特性に基いて、バルブタイミングを間違った極大点に向けて変化させる可能性がある。この場合には、他に最適な極大点が存在するにも拘らず、制御が間違った極大点に嵌ってしまうことになり、最適な負荷ＫＬを実現できず、レスポンスが悪化し易い。また、この状態から吸気圧の上昇等が生じて、目標となっていた極大点が消失すると、ＶＶＴが即座に作動して空気量（負荷）を急変させるので、運転感覚の違和感が生じる場合もある。
（ＶＴ最適化制御）
　このため、本実施の形態では、従来技術と同様のＶＶＴ制御を実行しつつ、以下に述べるような特定の運転状態が成立した場合に、ＶＴ最適化制御を実行する。なお、以下の説明では、例えば吸気弁３２のバルブタイミングＶＴを増加させると位相が進角方向に変更され、ＶＴを減少させると位相が遅角方向に変更されるものとする。また、吸気弁３２のバルブタイミングを、単にバルブタイミング、ＶＴと表記する場合がある。図３は、本発明の実施の形態１によるＶＴ最適化制御の一例を示す特性線図である。ＶＴ最適化制御では、負荷特性線に複数の極大点が存在する特定の運転条件が成立した場合に、後述する最大空気量ＶＴの算出処理と、空気量最大化処理とを実行する。
　ここで、前記特定の運転条件が成立する場合としては、例えばスカベンジ（吸気系から排気系への新気の吹き抜け）の発生前から発生後に至る過渡期等が挙げられる。ＥＣＵ６０は、吸気バルブ３２と排気バルブ３４とが開弁するバルブオーバーラップ期間の長さや、この期間における排気空燃比等に基いてスカベンジの発生を検出する。そして、例えばスカベンジが発生してから吸入空気の状態（流量、流速等）が定常状態となるまでの期間中に、前記特定の運転条件が成立したものと判定する。
（最大空気量ＶＴの算出処理）
　ＶＴ最適化制御では、前記特定の運転条件が成立した場合に、最大空気量ＶＴ（ＶＴｍａｘ）を算出する。ＶＴｍａｘは、図３等に示す負荷特性線上において、負荷ＫＬの最大値ＫＬｍａｘに対応するバルブタイミングとして定義される。負荷特性線の波形は、各種の運転パラメータに応じて変化するので、ＥＣＵ６０には、複数の運転パラメータに基いてＶＴｍａｘを算出するための多次元データマップが予め記憶されている。このデータマップの引数となる運転パラメータとしては、例えば吸気圧（過給圧）Ｐｍ、エンジン回転数ＮＥ、ウェイストゲートバルブ４０の開度等が挙げられる。また、ＥＣＵ６０には、ＶＴｍａｘと負荷の最大値ＫＬｍａｘとの関係を示すデータマップが予め記憶されている。ＶＴｍａｘの算出後には、このデータマップ等に基いてＶＴｍａｘに対応する負荷の最大値ＫＬｍａｘを算出する。
（空気量最大化処理）
　ＶＴ最適化制御は、前記特定の運転条件が成立した場合に実行されるもので、図３に示すように、負荷の最大値ＫＬｍａｘが目標ＫＬよりも小さい場合に、吸気弁３２のバルブタイミングをＶＴｍａｘに向けて変化させる。このとき、仮に現在のバルブタイミング（ＶＴ）の近傍において、ＶＴの変更方向（矢示方向）と異なる方向に極大点が存在しても、この極大点を無視してＶＴを矢示方向に変更する。即ち、現在のＶＴにおける負荷特性線の変化傾向（勾配）を無視して、ＶＴをＶＴｍａｘに向けて変更し、ＶＴがＶＴｍａｘに到達した時点で当該変更動作を終了する。
　上記制御によれば、次のような作用効果を得ることができる。負荷の最大値ＫＬｍａｘが目標ＫＬよりも小さい場合には、負荷特性線上の何れの極大点でも目標ＫＬを実現することができない。しかし、この場合には、現在のＶＴをＶＴｍａｘに向けて変更すれば、負荷ＫＬを、現時点での最適点である最大値ＫＬｍａｘに到達させることができる。即ち、ＶＴを変更する方向は、現時点での負荷特性線の変化傾向（勾配）等に関係なく算出されたＶＴｍａｘに基いて決定される。従って、負荷特性線に複数の極大点が存在する場合でも、負荷特性線の勾配等に導かれてＶＴが最適ではない極大点に嵌り込むのを防止することができ、ＶＴを適切な方向に変更し、負荷ＫＬを最適化することができる。
［実施の形態１を実現するための具体的な処理］
　次に、図４を参照して、上述した制御を実現するための具体的な処理について説明する。図４は、本発明の実施の形態１において、ＥＣＵにより実行される制御の一例を示すフローチャートである。この図に示すルーチンは、エンジンの運転中に繰り返し実行されるもので、前記特定の運転条件が成立した場合の処理を示している。図４に示すルーチンにおいて、まず、ステップ１００では、前述したように、現在の運転状態において負荷ＫＬが最大となるＶＴｍａｘを算出する。そして、ステップ１０２では、ＶＴｍａｘに対応する負荷の最大値ＫＬｍａｘを算出する。
　次に、ステップ１０４では、負荷の最大値ＫＬｍａｘが目標ＫＬよりも小さいか否かを判定し、この判定が成立した場合には、ステップ１０６に移行して吸気弁３２のバルブタイミングＶＴをＶＴｍａｘに向けて変更する。そして、ＶＴがＶＴｍａｘに到達した時点で当該変更動作を終了する。また、ステップ１０４の判定が不成立の場合には、ステップ１０８に移行し、負荷ＫＬが目標ＫＬに近づくように、現在のＶＴの近傍で適切なバルブタイミングを探索する。具体的に述べると、ステップ１０８では、ＶＴを少しずつ変化させながら、負荷ＫＬを算出し、負荷ＫＬと目標ＫＬとの差分が減少する方向にＶＴを変更する。そして、この差分が最小となった時点で当該変更動作を終了する。
　次に、図５を参照して、ＶＴ最適化制御による運転性の改善効果について説明する。図５は、ＶＴ最適化制御による運転性の改善効果を、当該制御の非実行時と比較して示すタイミングチャートである。この図は、加速運転等によりターボ過給機３６が作動して過給圧が上昇する状況において、前記特定の運転条件が成立した場合の一例を示している。また、図中の（Ａ）はＶＴ最適化制御の実行時に対応する特性線を示し、（Ｂ）は当該制御の非実行時に対応する特性線を示している。
　図３に示すように、ＶＴ最適化制御を実行しない場合には、負荷特性線に出現した複数の極大点のうち最適ではない極大点にＶＴ（ＫＬ）が嵌ることにより、レスポンスが低下することがある。また、この極大点が運転状態の変化等により消失すると、ＶＴが急変して吸入空気量Ｇａが急増し、運転感覚に違和感が生じる。これに対し、ＶＴ最適化制御を実行した場合には、前述のようにＫＬを最大化（最適化）するＶＴｍａｘが選択されるので、同制御の非実行時と比較して吸入空気量Ｇａを速やかに増加させ、レスポンスを向上させることができる。また、ＶＴが最適（最大値）ではない極大点に嵌ることがないので、極大点の消失による吸入空気量Ｇａの急変がなくなり、運転性を向上させることができる。特に、過給機付きエンジンにおいて、スカベンジの発生前から発生後に至る過渡期が到来した場合に、上記効果を顕著に得ることができる。
　なお、前記実施の形態１では、図４中のステップ１００が最大空気量ＶＴ算出手段の具体例を示し、ステップ１０４からステップ１０６に至る処理が空気量最大化手段の具体例を示している。また、実施の形態１では、前記特定の運転条件が成立する場合の一例として、スカベンジの発生前から発生後に至る過渡期を例示した。しかし、本発明はこれに限らず、負荷特性線に複数の極大点が出現するような任意の運転状態が実現された場合に、前記特定の運転条件が成立したものと判定してＶＴ最適化制御を実行する構成としてもよい。また、実施の形態１では、過給機付きのエンジン１０を例示したが、本発明はこれに限らず、過給機をもたない内燃機関にも適用されるものである。
実施の形態２．
　次に、図６及び図７を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態では、前記実施の形態１と同様の構成及び制御に対して、空気量指標の最大値が目標値よりも大きい場合の処理を追加したことを特徴としている。なお、本実施の形態では、実施の形態１と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
［実施の形態２の特徴］
　図６は、本発明の実施の形態２によるＶＴ最適化制御の一例を示す特性線図である。この図に示すように、負荷の最大値ＫＬｍａｘが目標ＫＬよりも大きい場合に、前記実施の形態１で述べた制御のみでは、ＶＴが極大点に嵌り込み、目標ＫＬが実現できない可能性がある。このため、本実施の形態では、ＶＴ最適化制御において、以下に述べる空気量増加処理及び空気量減少処理を実行する。これらの処理は、現時点の負荷ＫＬと目標ＫＬとの大小関係に基いて使い分けられるものである。
（空気量増加処理）
　この処理は、前記特定の運転条件が成立した状態で、負荷の最大値ＫＬｍａｘが目標ＫＬよりも大きく、かつ、目標ＫＬが現時点の負荷ＫＬよりも大きい場合（ＫＬｍａｘ＞目標ＫＬ＞現時点の負荷ＫＬ）に実行する。そして、この実行時には、吸気弁３２のバルブタイミングをＶＴｍａｘに向けて目標ＫＬに対応する値まで変化させる。即ち、空気量増加処理では、前記実施の形態１と同様に、ＶＴを図６中の矢示方向に変更しつつ、負荷ＫＬを算出し、負荷ＫＬの算出値が目標ＫＬに到達した時点でＶＴの変更動作を終了する。
　上記処理によれば、「ＫＬｍａｘ＞目標ＫＬ＞現時点の負荷ＫＬ」が成立する場合、即ち、現在のＶＴが図３中の区間Ｘに位置する場合には、次のように考える。まず、「ＫＬｍａｘ＞目標ＫＬ」が成立するので、負荷ＫＬが目標ＫＬと等しくなる点がＶＴｍａｘの周囲に存在する。また、「目標ＫＬ＞現時点の負荷ＫＬ」が成立するので、ＶＴをＶＴｍａｘに向けて変化させれば、負荷ＫＬが目標ＫＬと等しくなる点に到達する。従って、空気量増加処理では、負荷ＫＬが目標ＫＬに到達しない極大点を無視して、ＶＴをＶＴｍａｘに向けて変化させる。これにより、負荷ＫＬを目標ＫＬと等しくすることができ、実施の形態１の効果に加えて、負荷ＫＬの最適化を促進することができる。
（空気量減少処理）
　この処理は、前記特定の運転条件が成立した状態で、負荷の最大値ＫＬｍａｘが目標ＫＬよりも大きく、かつ、目標ＫＬが現時点のＫＬよりも小さい場合（ＫＬｍａｘ＞目標ＫＬ、かつ、現時点のＫＬ＞目標ＫＬ）に実行する。そして、この実行時には、吸気弁３２のバルブタイミングを負荷ＫＬが減少する方向に向けて変更し、負荷ＫＬが目標ＫＬに到達した時点で当該変更動作を終了する。
　上記処理によれば、「ＫＬｍａｘ＞目標ＫＬ、かつ、現時点のＫＬ＞目標ＫＬ」が成立する場合、即ち、現在のＶＴが図３中の区間Ｙに位置する場合には、次のように考える。まず、「ＫＬｍａｘ＞目標ＫＬ」が成立するので、負荷ＫＬが目標ＫＬと等しくなる点がＶＴｍａｘの周囲に存在する。また、「現時点の負荷ＫＬ＞目標ＫＬ」が成立するので、現時点の負荷ＫＬは、目標ＫＬを超えた状態で、ＫＬｍａｘの周囲に存在すると考えられる。このため、空気量減少処理では、負荷ＫＬが目標ＫＬに近づくように、ＶＴを負荷ＫＬが減少する方向に変更する。これにより、負荷ＫＬを目標ＫＬと等しくすることができ、負荷ＫＬの最適化を促進することができる。
［実施の形態２を実現するための具体的な処理］
　次に、図７を参照して、上述した制御を実現するための具体的な処理について説明する。図７は、本発明の実施の形態２において、ＥＣＵにより実行される制御の一例を示すフローチャートである。この図に示すルーチンは、エンジンの運転中に繰り返し実行されるもので、前記特定の運転条件が成立した場合の処理を示している。図７に示すルーチンでは、まず、ステップ２００，２０２，２０４において、実施の形態１（図４）のステップ１００，１０２，１０４と同様の処理を実行することにより、ＶＴｍａｘ及びＫＬｍａｘを算出し、負荷の最大値ＫＬｍａｘが目標ＫＬよりも小さいか否かを判定する。
　次に、ステップ２０６では、ステップ２０４の判定が成立した場合に、吸気弁３２のバルブタイミングＶＴをＶＴｍａｘに向けて変更し、ＶＴがＶＴｍａｘに到達した時点で当該変更動作を終了する。また、ステップ２０４の判定が不成立の場合には、ステップ２０８に移行し、目標ＫＬが現時点の負荷ＫＬよりも大きいか否かを判定する。この判定が成立した場合には、ステップ２０６に移行し、吸気弁３２のバルブタイミングＶＴをＶＴｍａｘに向けて変更する。但し、この場合には、負荷ＫＬが目標ＫＬに到達した時点で当該変更動作を終了する。
　一方、ステップ２０８の判定が不成立の場合には、ステップ２１０に移行する。ステップ２１０では、負荷ＫＬが目標ＫＬに近づくように、現在のＶＴの近傍で適切なバルブタイミングを探索する。具体的に述べると、ステップ２１０では、例えばＶＴを少し変更したときの負荷ＫＬの増減を判定することにより、ＶＴを負荷ＫＬが減少する方向に変更し、負荷ＫＬが目標ＫＬに到達した時点で当該変更動作を終了する。
　なお、前記実施の形態２では、図７中のステップ２００が最大空気量ＶＴ算出手段の具体例を示し、ステップ２０４からステップ２０６に至る処理が空気量最大化手段の具体例を示している。また、ステップ２０８からステップ２０６に至る処理は、空気量増加手段の具体例を示し、ステップ２０８からステップ２１０に至る処理は、空気量減少手段の具体例を示している。
実施の形態３．
　次に、図８及び図９を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。本実施の形態では、前記実施の形態１と同様の構成及び制御に対して、現時点の空気量指標と目標値との差分が小さい場合の処理を追加したことを特徴としている。なお、本実施の形態では、実施の形態１と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
［実施の形態３の特徴］
　図８は、本発明の実施の形態３によるＶＴ最適化制御の一例を示す特性線図である。この図に示すように、現在のＶＴが目標ＫＬに対応するＶＴ（目標ＶＴ）の近傍に位置する場合には、目標ＶＴよりも遠くに位置するＶＴｍａｘに向けてＶＴを変更すると、レスポンスが悪化する可能性がある。このため、本実施の形態では、ＶＴ最適化制御において、下記の近傍探索処理を実行する。
（近傍探索処理）
　この処理は、前記特定の運転条件が成立した状態で、現時点の負荷ＫＬと目標ＫＬとの差分ΔＫＬが所定の近傍判定値Ｓよりも小さい場合（Ｓ＞ΔＫＬ）に、吸気弁３２のバルブタイミングを差分ΔＫＬが減少する方向に変化させる。ここで、近傍判定値Ｓは、例えばＶＴをＶＴｍａｘから離れる方向に変化させても、目標ＫＬを速やかに達成することができるような小さな値として設定される。そして、近傍探索処理の実行時には、ＶＴを変更しつつ、負荷ＫＬ及び差分ΔＫＬを算出し、差分ΔＫＬが零となった時点でＶＴの変更動作を終了する。
　上記処理によれば、基本的には、前実施の形態１で述べた空気量最大化処理を実行しつつ、現時点の負荷ＫＬと目標ＫＬとの近接度合いによっては近傍探索処理を実行することができる。これにより、実施の形態１の効果に加えて、負荷ＫＬを状況に応じて効率よく最適化し、レスポンスを向上させることができる。
［実施の形態３を実現するための具体的な処理］
　次に、図９を参照して、上述した制御を実現するための具体的な処理について説明する。図９は、本発明の実施の形態３において、ＥＣＵにより実行される制御の一例を示すフローチャートである。この図に示すルーチンは、エンジンの運転中に繰り返し実行されるもので、前記特定の運転条件が成立した場合の処理を示している。図９に示すルーチンでは、まず、ステップ３００，３０２，３０４において、実施の形態１（図４）のステップ１００，１０２，１０４と同様の処理を実行することにより、ＶＴｍａｘ及びＫＬｍａｘを算出し、負荷の最大値ＫＬｍａｘが目標ＫＬよりも小さいか否かを判定する。
　次に、ステップ３０６では、ステップ３０４の判定が成立した場合に、吸気弁３２のバルブタイミングＶＴをＶＴｍａｘに向けて変更し、ＶＴがＶＴｍａｘに到達した時点で当該変更動作を終了する。また、ステップ３０４の判定が不成立の場合には、ステップ３０８に移行する。ステップ３０８では、例えば目標ＫＬから現時点の負荷ＫＬを減算することにより、両者の差分ΔＫＬ（＝目標ＫＬ－現時点の負荷ＫＬ）を算出し、差分ΔＫＬが近傍判定値Ｓよりも大きいか否かを判定する。
　ステップ３０８の判定が成立した場合には、現在のＶＴが目標ＶＴから離れた位置にあると考えられるので、ステップ３０６に移行し、吸気弁３２のバルブタイミングＶＴをＶＴｍａｘに向けて変更する。この場合、ステップ３０６では、前記実施の形態２で述べたように、現時点の負荷ＫＬと目標ＫＬとの大小関係に基いて、空気量増加処理及び空気量減少処理の何れかが実行される。一方、ステップ３０８の判定が不成立の場合には、現在のＶＴが目標ＶＴの近傍位置にあるので、ステップ３１０に移行し、前述の近傍探索処理を実行する。即ち、ステップ３１０では、負荷ＫＬが目標ＫＬに近づくように、現在のＶＴの近傍で適切なバルブタイミングを探索する。
　なお、前記実施の形態３では、図９中のステップ３００が最大空気量ＶＴ算出手段の具体例を示し、ステップ３０４からステップ３０６に至る処理が空気量最大化手段の具体例を示している。また、ステップ３０８からステップ３１０に至る処理は、近傍探索手段の具体例を示している。
実施の形態４．
　次に、図１０及び図１１を参照して、本発明の実施の形態４について説明する。本実施の形態では、空気量特性線（負荷特性線）に複数の極小点が存在する場合に対して、ＶＴ最適化制御を適用したことを特徴としている。なお、本実施の形態では、実施の形態１と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
［実施の形態４の特徴］
　図１０は、本発明の実施の形態４によるＶＴ最適化制御の一例を示す特性線図である。この図に示すように、ＶＴ最適化制御は、負荷特性線に複数の極小点が存在する状況において、負荷ＫＬを最小化したい場合にも、適用することができる。具体例を挙げると、このＶＴ最適化制御では、まず、負荷特性線に複数の極小点が存在する特定の運転条件が成立した場合に、前記各極小点のうち負荷ＫＬが実用上の最小値ＫＬｍｉｎとなるバルブタイミングを最小空気量ＶＴ（ＶＴｍｉｎ）として算出する。この場合、特定の運転状態としては、例えばスカベンジの発生前から発生後に至る過渡期等があげられる。
　ＥＣＵ６０には、複数の運転パラメータに基いてＶＴｍｉｎを算出するための多次元データマップが予め記憶されている。このデータマップの引数としては、前記ＶＴｍａｘの算出に用いられるデータマップと同様の運転パラメータが挙げられる。また、ＥＣＵ６０には、ＶＴｍｉｎと負荷の最小値ＫＬｍｉｎとの関係を示すデータマップが予め記憶されている。ＶＴｍｉｎの算出後には、このデータマップ等に基いてＶＴｍｉｎに対応する負荷の最小値ＫＬｍｉｎを算出する。
　また、ＶＴ最適化制御では、前記特定の運転条件が成立し、かつ、負荷の最小値ＫＬｍｉｎが目標ＫＬよりも大きい場合（ＫＬｍｉｎ＞目標ＫＬ）に、吸気弁３２のバルブタイミングをＶＴｍｉｎに向けて変化させる処理（空気量最小化処理）を実行する。この処理では、図１０に示すように、仮に現在のバルブタイミングＶＴの近傍において、ＶＴの変更方向（矢示方向）と異なる方向に極小点が存在しても、この極小点を無視してＶＴを矢示方向に変更する。即ち、現在のＶＴにおける負荷特性線の変化傾向（勾配）を無視して、ＶＴをＶＴｍｉｎに向けて変更する。
　また、負荷の最小値ＫＬｍｉｎが目標ＫＬよりも小さい場合（目標ＫＬ＞ＫＬｍｉｎ）には、現時点の負荷ＫＬと目標ＫＬとの大小関係に基いて、第２の空気量増加処理と第２の空気量減少処理とを使い分ける。なお、第１の空気量増加処理及び第１の空気量減少処理は、前記実施の形態２で説明した処理である。本実施の形態において、第２の空気量増加処理は、現時点の負荷ＫＬが目標ＫＬよりも小さい場合（目標ＫＬ＞現時点の負荷ＫＬ）に、吸気弁３２のバルブタイミングをＶＴｍｉｎに向けて目標ＫＬに対応する値まで変化させる。また、第２の空気量減少処理は、現時点の負荷ＫＬが目標ＫＬよりも大きい場合（現時点の負荷ＫＬ＞目標ＫＬ）に、バルブタイミングを負荷ＫＬが減少する方向に向けて変更し、負荷ＫＬが目標ＫＬに到達した時点で当該変更動作を終了する。
　上記空気量最小化処理によれば、次のような作用効果を得ることができる。負荷の最小値ＫＬｍｉｎが目標ＫＬよりも大きい場合には、負荷特性線上の何れの極小点でも目標ＫＬを実現することができない。しかし、この場合には、現在のＶＴをＶＴｍｉｎに向けて変更すれば、負荷ＫＬを、現時点での最適点である最小値ＫＬｍｉｎに到達させることができる。従って、負荷特性線に複数の極小点が存在する場合でも、現時点での負荷特性線の変化傾向（勾配）等に導かれてＶＴが最適ではない極小点に嵌り込むのを防止することができ、ＶＴを適切な方向に変更して負荷ＫＬを最適化することができる。
　また、第２の空気量増加処理によれば、負荷ＫＬが最小値ＫＬｍｉｎに到達しない極小点を無視して、ＶＴをＶＴｍｉｎに向けて適切に変化させることができる。さらに、第２の空気量減少処理によれば、負荷ＫＬが目標ＫＬに近づくように、ＶＴを負荷ＫＬが減少する方向に変更することができる。従って、これらの処理により、負荷ＫＬを目標ＫＬと等しくすることができる。このように、本実施の形態によれば、負荷特性線に複数の極小点が存在する状況において、負荷ＫＬを最小化したい場合にも、前記実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
［実施の形態４を実現するための具体的な処理］
　次に、図１１を参照して、上述した制御を実現するための具体的な処理について説明する。図１１は、本発明の実施の形態４において、ＥＣＵにより実行される制御の一例を示すフローチャートである。この図に示すルーチンは、エンジンの運転中に繰り返し実行されるもので、前記特定の運転条件が成立した場合の処理を示している。図１１に示すルーチンでは、まず、ステップ４００において、前述したＶＴｍａｘ及びＶＴｍｉｎを算出する。そして、ステップ４０２では、ＶＴｍａｘに対応する負荷の最大値ＫＬｍａｘと、ＶＴｍｉｎに対応する負荷の最小値ＫＬｍｉｎとを算出する。
　次に、ステップ４０４では、負荷の最大値ＫＬｍａｘが目標ＫＬよりも小さいか否かを判定する。この判定が成立した場合には、ステップ４０６に移行し、前記実施の形態１で述べた空気量最大化処理を実行する。また、ステップ４０４の判定が不成立の場合には、ステップ４０８に移行する。ステップ４０８では、目標ＫＬから現時点の負荷ＫＬを減算することにより、両者の差分ΔＫＬを算出し、差分ΔＫＬが近傍判定値Ｓよりも大きいか否かを判定する。そして、ステップ４０８の判定が成立した場合には、現在のＶＴが目標ＶＴから離れた位置にあると考えられるので、ステップ４０６に移行する。ステップ４０６では、前記実施の形態２で述べたように、現時点の負荷ＫＬと目標ＫＬとの大小関係に基いて、第１の空気量増加処理と第１の空気量減少処理の何れかを実行する。
　一方、ステップ４０８の判定が不成立の場合は、負荷特性線に複数の極小点が存在する状況において、負荷ＫＬを最小化したい場合に対応している。この場合には、まず、ステップ４１０に移行し、目標ＫＬが負荷の最小値ＫＬｍｉｎよりも小さいか否かを判定する。そして、ステップ４１０の判定が成立した場合には、ステップ４１２に移行し、前記空気量最小化処理を実行する。また、ステップ４１０の判定が不成立の場合には、ステップ４１４に移行し、差分ΔＫＬが近傍判定値Ｓ′よりも大きいか否かを判定する。近傍判定値Ｓ′は、前記近傍判定値Ｓと同様の考え方により設定されるが、近傍判定値Ｓと異なる値に設定してもよい。
　ステップ４１４の判定が成立した場合には、現在のＶＴが目標ＶＴから離れた位置にあると考えられるので、前述のステップ４１２に移行する。ステップ４１２では、現時点の負荷ＫＬと目標ＫＬとの大小関係に基いて、前述した第２の空気量増加処理と第２の空気量減少処理の何れかを実行する。また、ステップ４１４の判定が不成立の場合には、現在のＶＴが目標ＶＴの近傍位置にあるので、ステップ４１６に移行する。ステップ４１６では、負荷ＫＬが目標ＫＬに近づくように、現在のＶＴの近傍で適切なバルブタイミングを探索する。
　なお、前記実施の形態４では、図１１中のステップ４００が最大空気量ＶＴ算出手段及び最小空気量ＶＴ算出手段の具体例を示している。また、ステップ４０４からステップ４０６に至る処理は、空気量最小化手段の具体例を示している。
　また、実施の形態１乃至４では、各実施の形態の構成を個別に説明したが、本発明はこれに限らず、実施の形態１乃至４のうち組合わせることが可能な１つまたは複数の構成を組合わせてシステムを実現してもよい。さらに、実施の形態１乃至４では、負荷特性線に極大点（または極小点）が２個存在する場合を例示したが、本発明はこれに限らず、３個以上の極大点（または極小点）が存在する場合にも適用することができる。
１０　エンジン（内燃機関）
１２　ピストン
１４　燃焼室
１６　クランク軸
１８　吸気通路
２０　排気通路
２２　スロットルバルブ
２４　インタークーラ
２６　触媒
２８　燃料噴射弁
３０　点火プラグ
３２　吸気弁
３４　排気弁
３６　ターボ過給機
３６ａ　タービン
３６ｂ　コンプレッサ
３８　バイパス通路
４０　ウェイストゲートバルブ
４２　吸気ＶＶＴ（バルブタイミング可変手段）
４４　排気ＶＶＴ
５０　クランク角センサ
５２　エアフローセンサ
５４　吸気圧センサ
６０　ＥＣＵ（吸気弁制御手段）
ＫＬ　負荷（空気量指標）
ＶＴｍａｘ（最大空気量ＶＴ）
ＫＬｍａｘ（空気量指標の最大値）
ＶＴｍｉｎ（最小空気量ＶＴ）
ＫＬｍｉｎ（空気量指標の最小値）

Claims (7)

  1. 　吸気弁のバルブタイミングを変更可能なバルブタイミング可変手段と、
    　筒内の空気量が反映される空気量指標の目標値を設定すると共に、前記吸気弁のバルブタイミングの目標値である目標バルブタイミングを前記空気量指標の目標値に基いて算出し、前記バルブタイミング可変手段を駆動することにより前記吸気弁のバルブタイミングが前記目標バルブタイミングと一致するように当該バルブタイミングを制御する吸気弁制御手段と、を備え、
    　前記吸気弁制御手段は、
    　前記吸気弁のバルブタイミングと前記空気量指標との関係を表す特性線に複数の極大点が存在する所定の運転条件が成立した場合に、前記空気量指標の最大値に対応するバルブタイミングを最大空気量ＶＴとして算出する最大空気量ＶＴ算出手段と、
    　前記運転条件が成立し、かつ、前記空気量指標の最大値が前記目標値よりも小さい場合に、前記吸気弁のバルブタイミングを前記最大空気量ＶＴに向けて変化させる空気量最大化手段と、
    　を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
  2. 　前記吸気弁制御手段は、前記運転条件が成立した状態で、前記空気量指標の最大値が前記目標値よりも大きく、かつ、前記目標値が現時点の空気量指標よりも大きい場合に、前記吸気弁のバルブタイミングを前記最大空気量ＶＴに向けて前記目標値に対応する値まで変化させる空気量増加手段を備えてなる請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
  3. 　前記吸気弁制御手段は、前記運転条件が成立した状態で、前記空気量指標の最大値が前記目標値よりも大きく、かつ、前記目標値が現時点の空気量指標よりも小さい場合に、前記吸気弁のバルブタイミングを前記空気量指標が減少する方向に向けて前記目標値に対応する値まで変化させる空気量減少手段を備えてなる請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置。
  4. 　前記吸気弁制御手段は、前記運転条件が成立し、かつ、現時点の空気量指標と前記目標値との差分が所定の近傍判定値よりも小さい場合に、前記吸気弁のバルブタイミングを前記差分が減少する方向に向けて変化させる近傍探索手段を備えてなる請求項１乃至３のうち何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
  5. 　前記特性線に複数の極小点が存在する所定の運転条件が成立した場合に、前記各極小点のうち前記空気量指標の最小値に対応するバルブタイミングを最小空気量ＶＴとして算出する最小空気量ＶＴ算出手段と、
    　前記運転条件が成立し、かつ、前記空気量指標の最小値が前記目標値よりも大きい場合に、前記吸気弁のバルブタイミングを前記最小空気量ＶＴに向けて変化させる空気量最小化手段と、
    　を備えてなる請求項１乃至４のうち何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
  6. 　吸気弁のバルブタイミングを変更可能なバルブタイミング可変手段と、
    　筒内の空気量が反映される空気量指標の目標値を設定すると共に、前記吸気弁のバルブタイミングの目標値である目標バルブタイミングを前記空気量指標の目標値に基いて算出し、前記バルブタイミング可変手段を駆動することにより前記吸気弁のバルブタイミングが前記目標バルブタイミングと一致するように当該バルブタイミングを制御する吸気弁制御手段と、を備え、
    　前記吸気弁制御手段は、
    　前記吸気弁のバルブタイミングと前記空気量指標との関係を表す特性線に複数の極小点が存在する所定の運転条件が成立した場合に、前記各極小点のうち前記空気量指標の最小値に対応するバルブタイミングを最小空気量ＶＴとして算出する最小空気量ＶＴ算出手段と、
    　前記運転条件が成立し、かつ、前記空気量指標の最小値が前記目標値よりも大きい場合に、前記吸気弁のバルブタイミングを前記最小空気量ＶＴに向けて変化させる空気量最小化手段と、
    　を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
  7. 　内燃機関の排気圧を利用して吸入空気を過給する過給機を備え、
    　スカベンジの発生前から発生後に至る過渡期が到来した場合に、前記運転条件が成立したと判定する構成としてなる請求項１乃至６のうち何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020017095A1 (ja) * 2018-07-20 2020-01-23 株式会社明電舎 アクセル遊び測定装置、アクセル遊び測定方法、プログラム、及び媒体

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20180058350A1 (en) * 2016-08-31 2018-03-01 GM Global Technology Operations LLC Method and apparatus for controlling operation of an internal combustion engine

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000087769A (ja) 1998-09-09 2000-03-28 Toyota Motor Corp 内燃機関のバルブ特性制御装置
JP2004245082A (ja) 2003-02-12 2004-09-02 Toyota Motor Corp 内燃機関の吸気制御装置
JP2006057573A (ja) 2004-08-23 2006-03-02 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関の吸気制御装置
JP2006144724A (ja) * 2004-11-24 2006-06-08 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関の吸気制御装置
JP2006283634A (ja) * 2005-03-31 2006-10-19 Toyota Motor Corp エンジンの制御装置
JP2009057945A (ja) 2007-09-03 2009-03-19 Hitachi Ltd エンジンの制御装置
JP2009127613A (ja) * 2007-11-28 2009-06-11 Toyota Motor Corp 車両の制御装置
JP2011196196A (ja) * 2010-03-17 2011-10-06 Toyota Motor Corp 内燃機関の制御装置

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11117777A (ja) * 1997-10-17 1999-04-27 Hitachi Ltd 内燃機関の制御方法
JP4506493B2 (ja) * 2005-02-08 2010-07-21 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
US7347183B2 (en) * 2005-03-31 2008-03-25 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Control apparatus and control method for engine
JP2007198284A (ja) 2006-01-27 2007-08-09 Hitachi Ltd 車両用内燃機関の吸気管負圧制御装置
JP4639166B2 (ja) 2006-05-18 2011-02-23 本田技研工業株式会社 制御装置
JP4816812B2 (ja) * 2009-02-13 2011-11-16 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000087769A (ja) 1998-09-09 2000-03-28 Toyota Motor Corp 内燃機関のバルブ特性制御装置
JP2004245082A (ja) 2003-02-12 2004-09-02 Toyota Motor Corp 内燃機関の吸気制御装置
JP2006057573A (ja) 2004-08-23 2006-03-02 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関の吸気制御装置
JP2006144724A (ja) * 2004-11-24 2006-06-08 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関の吸気制御装置
JP2006283634A (ja) * 2005-03-31 2006-10-19 Toyota Motor Corp エンジンの制御装置
JP2009057945A (ja) 2007-09-03 2009-03-19 Hitachi Ltd エンジンの制御装置
JP2009127613A (ja) * 2007-11-28 2009-06-11 Toyota Motor Corp 車両の制御装置
JP2011196196A (ja) * 2010-03-17 2011-10-06 Toyota Motor Corp 内燃機関の制御装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2876284A4

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020017095A1 (ja) * 2018-07-20 2020-01-23 株式会社明電舎 アクセル遊び測定装置、アクセル遊び測定方法、プログラム、及び媒体
JP2020012457A (ja) * 2018-07-20 2020-01-23 株式会社明電舎 アクセル遊び測定装置、アクセル遊び測定方法、プログラム、及び媒体
KR20210021095A (ko) * 2018-07-20 2021-02-24 메이덴샤 코포레이션 액셀 여유 측정 장치, 액셀 여유 측정 방법, 프로그램, 및 매체
US11150163B2 (en) 2018-07-20 2021-10-19 Meidensha Corporation Accelerator play measurement device, accelerator play measurement method, program, and medium
KR102325642B1 (ko) 2018-07-20 2021-11-15 메이덴샤 코포레이션 액셀 여유 측정 장치, 액셀 여유 측정 방법, 및 매체

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