WO2019198320A1 - 内燃機関の制御装置、および、制御方法 - Google Patents

内燃機関の制御装置、および、制御方法 Download PDF

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WO2019198320A1
WO2019198320A1 PCT/JP2019/004573 JP2019004573W WO2019198320A1 WO 2019198320 A1 WO2019198320 A1 WO 2019198320A1 JP 2019004573 W JP2019004573 W JP 2019004573W WO 2019198320 A1 WO2019198320 A1 WO 2019198320A1
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valve
target
internal combustion
combustion engine
intake
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PCT/JP2019/004573
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浩雲 石
飯星　洋一
貴文 荒川
鈴木　邦彦
豊原　正裕
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日立オートモティブシステムズ株式会社
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
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Definitions

  • the present invention relates to a control device that controls air-fuel mixture combustion in a combustion chamber of an internal combustion engine (engine), and in particular, the amount of air taken in by the internal combustion engine by changing the opening timing of the intake and exhaust valves and the internal EGR.
  • the present invention relates to a control device for an internal combustion engine provided with a variable phase valve timing mechanism for highly accurate control, and a control method therefor.
  • variable phase valve timing mechanism that varies the valve opening timing and valve lift amount of intake valves and exhaust valves tend to be generalized.
  • This variable phase valve timing mechanism is improved in technology from the viewpoints of increasing the degree of freedom of control, expanding the operation range, and improving the response.
  • variable phase valve timing mechanism has been developed that can continuously and variably control the valve lift, and this allows the pump to control the amount of air sucked into the cylinder with an intake valve instead of a throttle valve.
  • Internal combustion engines that have realized loss reduction and Miller cycle have been developed.
  • a control device for an internal combustion engine having a variable valve which is filled based on at least the rotational speed, the absolute pressure of intake air, the absolute pressure of air or the absolute pressure of exhaust gas, and the variable valve control amount.
  • Means for calculating efficiency means for calculating an EGR amount based on at least the rotational speed, absolute intake pressure, atmospheric absolute pressure or exhaust absolute pressure, and variable valve control amount; and means for calculating the fuel injection amount based on at least the charging efficiency
  • a control device for an internal combustion engine characterized by comprising means for calculating an ignition timing based on at least the rotational speed, the charging efficiency, and the EGR amount.
  • variable phase valve timing mechanism of Patent Document 1 is based on the high altitude conditions (under low pressure) based on the overlap period of the intake / exhaust valve opening as described in FIGS. 4 and 5 and paragraphs 0029 to 0033 of the same document. ) Or in-cylinder intake air amount and internal EGR (Exhaust Gas Recirculation) under low altitude conditions (under standard atmospheric pressure 101.3 [kPa]), and control the fuel injection amount and ignition timing based on them. ing.
  • Patent Document 1 it is not considered to control the in-cylinder intake air amount (or the opening degree of the throttle valve) under the low pressure condition based on the length of the overlap period of the intake / exhaust valve opening. Therefore, since an appropriate in-cylinder intake air amount is not supplied under a low pressure condition, the generated torque of the internal combustion engine may be excessive or insufficient with respect to the target torque.
  • the present invention provides a control device and a control method for accurately controlling the generated torque of an internal combustion engine, regardless of whether it is under high altitude conditions or low altitude conditions, in an internal combustion engine equipped with a variable phase valve timing mechanism. There is to do.
  • a control device for an internal combustion engine of the present invention includes a combustion cylinder, a throttle valve disposed in an intake passage of the combustion cylinder, an intake valve disposed in an intake port of the combustion cylinder, A control device for controlling an internal combustion engine comprising: an exhaust valve disposed at an exhaust port of the combustion cylinder; and a variable phase valve timing mechanism that varies a valve opening timing of the intake valve and the exhaust valve.
  • a control unit that changes the opening degree of the throttle valve based on a change in pressure, and reduces the opening degree of the throttle valve as the overlap period of the opening of the intake valve and the exhaust valve is longer. It was.
  • the desired charging efficiency can be maintained and the target torque can be generated accurately.
  • the fuel efficiency of the internal combustion engine can be improved, and the durability and reliability of an external device such as a transmission can be improved.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a peripheral configuration of an internal combustion engine according to an embodiment.
  • the block diagram which shows the control block of the control apparatus which concerns on one Example.
  • the figure explaining the overlap of the valve opening of an intake valve and an exhaust valve at the time of the phase advance angle of an intake valve.
  • the graph explaining the relationship between the overlap period and the charging efficiency when the rotational speed of the internal combustion engine and the intake pressure are constant, by comparing the lowland condition and the highland condition.
  • the figure which shows the problem of the control which does not consider the length of an overlap period at the time of the change of atmospheric pressure.
  • the control block diagram of the throttle valve control which concerns on one Example.
  • the figure which shows the effect of the control which considered the length of the overlap period at the time of the change of atmospheric pressure.
  • the flowchart which shows the control flow of the throttle valve control apparatus which concerns on one Example.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of an internal combustion engine 10 and its control device 23 according to this embodiment.
  • the dotted line in a figure has shown the input signal to the control apparatus 23, and the dashed-dotted line has shown the output signal from the control apparatus 23.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of an internal combustion engine 10 and its control device 23 according to this embodiment.
  • the dotted line in a figure has shown the input signal to the control apparatus 23, and the dashed-dotted line has shown the output signal from the control apparatus 23.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of an internal combustion engine 10 and its control device 23 according to this embodiment.
  • the dotted line in a figure has shown the input signal to the control apparatus 23
  • the dashed-dotted line has shown the output signal from the control apparatus 23.
  • an intake valve 27a, an exhaust valve 27b, and a spark plug 30 are provided in the combustion cylinder 18 of the internal combustion engine 10.
  • An intake port that opens and closes the intake valve 27 a communicates with the intake passage 19
  • an exhaust port that opens and closes the exhaust valve 27 b communicates with the exhaust passage 11.
  • a supercharger 12 is installed between the exhaust passage 11 and the intake passage 19.
  • the supercharger 12 realizes a supercharging function that increases the air density of the intake gas by using the flow of exhaust gas of the internal combustion engine 10 and supplies it to the internal combustion engine 10, and receives the flow of exhaust gas.
  • the turbine is configured to rotate, a shaft that transmits the rotational torque of the turbine, and a compressor that compresses the intake gas using the rotational torque of the shaft.
  • the supercharger 12 also includes a waste gate valve 33 that opens and closes an exhaust side bypass passage that bypasses the turbine, and an air bypass valve 34 that opens and closes an intake side bypass passage that bypasses the compressor.
  • an air cleaner 20 that removes dust and the like contained in fresh air to be sucked and an air flow sensor 24 that detects a fresh air flow rate Qa that has passed through the air cleaner 20 are installed on the upstream side of the supercharger 12.
  • a pre-catalyst 13, a main catalyst 14, and a particle removal filter 15 are provided on the downstream side of the supercharger 12.
  • the pre-catalyst 13 and the main catalyst 14 purify the exhaust gas by reducing or oxidizing it.
  • the particle removal filter 15 purifies particulate matter that cannot be purified by a catalyst.
  • a part of the exhaust gas purified by the pre-catalyst 13 is taken into the EGR pipe 16 branched on the downstream side of the pre-catalyst 13, cooled by the gas cooler 17, and then returned to the intake passage 19 on the upstream side of the supercharger 12. It is.
  • the upstream side of the supercharger 12 is a portion where the intake gas flows into the supercharger 12. In this way, part of the exhaust gas after purification is recirculated to the intake passage 19 via the EGR pipe 16 and merged with fresh air from the outside.
  • An intercooler 31 for cooling the intake gas is disposed in the intake passage 19 on the downstream side of the supercharger 12.
  • the flow rate Qegr of the EGR gas returning from the EGR pipe 16 to the intake passage 19 can be adjusted by controlling the opening degree ⁇ egr of the EGR valve 21.
  • By controlling the flow rate of the EGR gas it is possible to reduce the combustion temperature of the air-fuel mixture in the combustion cylinder 18 to reduce the discharge amount of nitrogen oxide (NOx) and to reduce the pump loss.
  • a differential pressure sensor 22 is attached to the EGR pipe 16 so as to straddle the EGR valve 21, and a difference (differential pressure) between the pressure on the front side (upstream side) and the pressure on the rear side (downstream side) of the EGR valve 21. ⁇ Pegr) is detected.
  • the control device 23 controls the internal combustion engine 10 and is also called an ECU (Engine Control Unit).
  • the control device 23 includes hardware such as an arithmetic device 231 such as a CPU, a main storage device 232 such as a semiconductor memory, an auxiliary storage device 233 such as a hard disk, a communication device 234, and a bus 235 connecting them to each other.
  • the arithmetic unit executes the program stored in the main storage device while referring to the database recorded in the auxiliary storage device, thereby realizing various functions to be described later with reference to FIGS. However, in the following description, such well-known operations are omitted as appropriate.
  • the atmospheric pressure sensor 40 detects the atmospheric absolute pressure Patm around the internal combustion engine 10 and notifies the control device 23 of it.
  • the atmospheric absolute pressure Patm is measured by the atmospheric pressure sensor 40 attached to the control device 23 or the internal combustion engine 10, but even if the atmospheric absolute pressure Patm is measured by a pressure sensor provided on the upstream side of the throttle valve 25.
  • the pressure in the intake collector 26 coincides with the atmospheric absolute pressure Patm, and the atmospheric pressure is detected by the pressure sensor in the intake collector 26.
  • the absolute pressure Patm may be measured.
  • a pressure sensor 32 is provided between the supercharger 12 and the combustion cylinder 18 to detect the pressure in the intake collector 26 downstream of the throttle valve 25 or the pressure in the intake passage 19 leading to the combustion cylinder 18. Then, the control device 23 is notified as the downstream pressure Pdn of the throttle valve 25 (also referred to as “intake pipe pressure”).
  • the intake gas flow rate Qth flowing from the intake passage 19 to the combustion cylinder 18 changes the intake valve 27a by changing the actuator ⁇ that changes the opening degree ⁇ th of the throttle valve 25 or the variable phase valve timing ⁇ vtt of the intake valve 27a and the exhaust valve 27b.
  • the variable phase valve timing mechanism 27 that varies the overlap period of the opening of the exhaust valve 27b is controlled.
  • the control device 23 of the present embodiment realizes the intake gas target flow rate Qth trgt based on the depression amount ⁇ acc detected by the accelerator pedal sensor 28, the rotational speed Ne of the internal combustion engine 10 detected by the rotational speed sensor 29, and the like.
  • the actuator of the throttle valve 25, the variable phase valve timing mechanism 27, the waste gate valve 33 of the supercharger 12, the actuator of the air bypass valve 34, and the like are controlled.
  • the control device 23 realizes the target EGR rate Regr based on the downstream pressure Pdn detected by the pressure sensor 32, the opening degree ⁇ th of the throttle valve 25, the fresh air flow rate Qa detected by the air flow rate sensor 24, and the like.
  • the actuator (electric motor) of the EGR valve 21 and the throttle valve 25 is controlled.
  • the control device 23 includes a target torque calculation unit 23a, a fresh air target flow rate calculation unit 23b, a target EGR rate calculation unit 23c, an intake EGR gas flow rate calculation unit 23d, an intake gas target flow rate calculation unit 23e, and a throttle valve.
  • Target opening calculation unit 23f atmospheric pressure correction unit 23i, throttle front / rear target environment calculation unit 23j, waste gate valve target opening calculation unit 23k, air bypass valve target opening calculation unit 23l, intake / exhaust valve target timing calculation unit 23m, It has an EGR gas target flow rate calculation unit 23g and an EGR valve target opening degree calculation unit 23h.
  • the target torque calculation unit 23a calculates the target torque Trq to be output by the internal combustion engine 10 based on the depression amount ⁇ acc detected by the accelerator pedal sensor 28 and the rotational speed Ne of the internal combustion engine 10 detected by the rotational speed sensor 29. .
  • This target torque Trq may be obtained by an arithmetic expression, and if it is desired to increase the calculation speed, it is obtained by a table (hereinafter referred to as “map”) that summarizes the relationship between the rotational speed Ne, the stepping amount ⁇ acc, and the target torque Trq. May be.
  • the obtained target torque Trq is sent to the fresh air target flow rate calculation unit 23b.
  • the fresh air target flow rate calculation unit 23b calculates a fresh air target flow rate Qatrgt necessary for realizing the target torque Trq based on the rotational speed Ne and the target torque Trq.
  • the fresh air target flow rate Qatrgt may be obtained by an arithmetic expression, or may be obtained from a map on the basis of the values of the rotational speed Ne and the target torque Trq in order to increase the operation speed.
  • the obtained fresh air target flow rate Qatrgt is sent to an intake gas target flow rate calculation unit 23e, an EGR gas target flow rate calculation unit 23g, which will be described later, and the like.
  • the target EGR rate calculation unit 23c calculates the target EGR rate Regr based on the rotational speed Ne and the target torque Trq.
  • This target EGR rate Regr may be obtained from an arithmetic expression, or may be obtained from a map based on the values of the rotational speed Ne and the target torque Trq in order to increase the operation speed.
  • the obtained target EGR rate Regr is sent to an EGR gas target flow rate calculation unit 23g described later.
  • the intake EGR gas flow rate calculation unit 23d includes the current fresh air flow rate Qa detected by the air flow rate sensor 24, the opening degree ⁇ egr of the EGR valve 21, the differential pressure ⁇ Pegr detected by the differential pressure sensor 22, the opening degree ⁇ th of the throttle valve 25, Based on the rotational speed Ne or the like, the flow amount of EGR gas from the EGR valve 21 to the passage through the throttle valve 25 is determined based on the operation delay time (dead time) of the EGR valve 21, the passage length of the EGR pipe 16 and the intake passage 19.
  • the intake EGR gas flow rate Qth egr that finally passes through the throttle valve 25 is estimated. This estimation can be performed by the following method, for example.
  • a calculation area divided into two upstream and downstream of the throttle valve 25 is set. Then, the EGR valve passage EGR gas flow rate Qegr is calculated based on the differential pressure ⁇ Pegr of the differential pressure sensor 22 attached so as to straddle the EGR valve 21 and the opening degree ⁇ egr of the EGR valve 21. Next, the fresh air flow rate Qa and the EGR valve passing EGR gas flow rate Qegr are summed, and the compressor passing gas flow rate and the EGR rate of the supercharger 12 are calculated.
  • the pressure, temperature and mass in the upstream region of the throttle valve 25 are calculated using the compressor passing gas flow rate and the intake gas flow rate Qth passing through the throttle valve 25 calculated in the previous calculation cycle.
  • the throttle intake gas flow rate passing through the throttle valve 25 of the calculation cycle is calculated.
  • the intake EGR gas flow rate Qth egr passing through the throttle valve 25 is calculated using the intake gas flow rate Qth of the throttle valve 25 in the current calculation cycle and the EGR rate calculated in the previous calculation cycle.
  • the estimation of the intake EGR gas flow rate Qth egr can be obtained by constructing the above-described physical model.
  • the physical model is arbitrary, and in short, the intake EGR gas flow rate Qth egr is estimated. I hope you can.
  • the obtained intake EGR gas flow rate Qth egr is sent to the intake gas target flow rate calculation unit 23e.
  • the intake gas target flow rate calculation unit 23e uses the fresh air target flow rate Qa trgt obtained by the fresh air target flow rate calculation unit 23b and the intake EGR gas flow rate Qth egr obtained by the intake EGR gas flow rate calculation unit 23d, and uses the following equation: 1, the target flow rate Qth trgt of the intake gas passing through the throttle valve 25 is calculated.
  • the obtained intake gas target flow rate Qth trgt is sent to the throttle valve target opening degree calculation unit 23f.
  • the throttle valve target opening calculation unit 23f calculates the target opening ⁇ th trgt of the throttle valve 25 based on the intake gas target flow rate Qth trgt and controls the actuator of the throttle valve 25.
  • this target opening degree ⁇ th trgt may be obtained by an arithmetic expression, and if it is desired to increase the computation speed, it may be obtained from a map based on the value of the throttle passage gas target flow rate Qth trgt .
  • the throttle valve target opening calculating section 23f of the present embodiment calculates the target opening [theta] th trgt according to the calculation equation that defines the relationship between the intake gas target flow rate Qth trgt and target opening [theta] th trgt an input signal It was supposed to be. Further, the throttle valve target opening calculating section 23f of this example was intended to determine the target opening [theta] th trgt accordance with a map defining a relationship between intake gas target flow rate Qth trgt and target opening [theta] th trgt an input signal.
  • the target opening degree ⁇ th trgt of the throttle valve 25 is determined in consideration of the output of the throttle front / rear target environment calculation unit 23j, which will be described later in detail.
  • the throttle front / rear target environment calculation unit 23j includes a fresh air target flow rate Qatrgt calculated by the fresh air target flow rate calculation unit 23b, an upstream pressure correction gain GPup, a downstream pressure correction gain GPdn calculated by the atmospheric pressure correction unit 23i, and Based on the rotational speed Ne, the upstream target temperature Tup trgt , the upstream target pressure Pup trgt , and the downstream target pressure Pdn trgt of the throttle valve 25 are calculated.
  • control device 23 for the internal combustion engine of the present embodiment uses the upstream target pressure Pup trgt and the downstream target pressure Pdn trgt of the throttle valve 25 corrected based on the atmospheric absolute pressure Patm or the overlap period, It is assumed that a target environment calculation unit 23j before and after the throttle that is transmitted to the valve target opening calculation unit 23f is provided.
  • the intake / exhaust valve target timing calculation unit 23m calculates the intake valve target timing ⁇ in-vvt based on the fresh air target flow rate Qa trgt , the downstream target pressure Pdn trgt calculated by the throttle front / rear target environment calculation unit 23j , and the rotational speed Ne. trgt , exhaust valve target timing ⁇ ex-vvt trgt is calculated. These timings may be obtained by an arithmetic expression, and when the operation speed is desired to be increased, the timing may be obtained from a map based on the value of the fresh air target flow rate Qatrgt .
  • the waste gate valve target opening calculation unit 23k is based on the downstream pressure Pdn detected by the pressure sensor 32, and the upstream target pressure Pup trgt and the downstream target pressure Pdn trgt determined by the throttle front / rear target environment calculation unit 23j.
  • the target opening ⁇ wg trgt of the waste gate valve 33 is calculated.
  • This target opening ⁇ wg trgt may be obtained by an arithmetic expression, and if it is desired to increase the operation speed, it may be obtained from a map based on the value of the upstream target pressure Pup trgt or the downstream target pressure Pdn trgt. .
  • the air bypass valve target opening degree calculation unit 231 calculates the target opening degree ⁇ ab trgt of the air bypass valve based on the downstream pressure Pdn, the upstream target pressure Pup trgt, and the downstream target pressure Pdn trgt .
  • the target opening degree ⁇ ab trgt may be obtained by an arithmetic expression, and if it is desired to increase the computation speed, it may be obtained from a map based on the value of the upstream target pressure Pup trgt or the downstream target pressure Pdn trgt. .
  • the EGR gas target flow rate calculation unit 23g uses the fresh air target flow rate Qatrgt and the target EGR rate Regr obtained by the target EGR rate calculation unit 23c, and the EGR gas target flow rate passing through the EGR valve 21 according to the following equation 2.
  • Qegr trgt is calculated.
  • the obtained EGR gas target flow rate Qegr trgt is sent to the EGR valve target opening degree calculation unit 23h.
  • EGR valve target opening calculating section 23h based on the EGR gas target flow rate Qegr trgt calculated in EGR gas target flow rate calculation unit 23g, and controls the actuator of the EGR valve 21 to calculate the EGR valve target opening ⁇ egr trgt.
  • the EGR valve target opening degree ⁇ egr trgt may be obtained by an arithmetic expression, and when the calculation speed is desired to be increased, it may be obtained from a map based on the value of the EGR gas target flow rate Qegr trgt .
  • the air bypass valve target opening degree ⁇ ab trgt is obtained based on the upstream target pressure Pup trgt or the downstream target pressure Pdn trgt , and the supercharger is supplied to the intake gas.
  • Bypass 12 compressors As a result, the desired downstream target pressure Pdn trgt can be realized, and the target torque Trq can be generated accurately.
  • FIG. 3 illustrates a change in the length of the overlap period of the opening of the intake valve 27a and the exhaust valve 27b when the phase of the intake valve 27a is advanced when the internal combustion engine 10 is a 4-stroke engine.
  • the horizontal axis indicates the bottom dead center (BDC), the exhaust process, the top dead center (TDC), the intake process, the bottom dead center (BDC), and the compression process, and the vertical axis indicates The valve lift amounts of the intake valve 27a and the exhaust valve 27b are shown.
  • the valve control is performed so that the overlap period of the valve opening occurs under the partial load condition, and the internal EGR is generated by once blowing the exhaust gas back to the intake side.
  • the internal EGR increases, the pump loss under the partial load condition can be further reduced, and the combustion gas temperature can be further reduced, so that the nitrogen oxide (NOx) in the exhaust gas can be further reduced.
  • the intake / exhaust valve target timing calculation unit 23m of the present embodiment is characterized in that the overlap period is set across the exhaust process and the intake process of the internal combustion engine.
  • FIG. 4 shows the length of the overlap period (horizontal axis) and charging efficiency (vertical axis) of the intake and exhaust valves when the rotational speed Ne of the internal combustion engine 10 and the downstream pressure Pdn of the throttle valve 25 are kept constant. It is a figure explaining the relationship of an axis
  • the charging efficiency is a value obtained by dividing the fresh air mass sucked into the combustion cylinder 18 by the air mass in the standard state corresponding to the stroke volume, and the higher this value, the higher the ratio of fresh air. ing.
  • the charging efficiency increases in the high altitude condition (under low pressure) compared to the low altitude condition (under normal pressure). This is because, under low pressure, the pressure on the side of the exhaust passage 11 communicating with the outside air is relatively low, and the exhaust gas flowing to the side of the exhaust passage 11 is increased, so the amount of internal EGR blown back to the intake collector 26 side is reduced. This is because the proportion of fresh air in the intake gas increases.
  • the increase in filling efficiency increases as the overlap period is longer under high altitude conditions (low pressure conditions) than under low altitude conditions (normal pressure conditions).
  • the overlap period is short, the amount of decrease in the internal EGR amount is limited to the portion caused by the clearance volume, so that the amount of decrease is relatively small, and the amount of increase in filling efficiency is similarly small.
  • the charging efficiency varies when the opening degree ⁇ th of the throttle valve 25 is controlled ignoring the length of the overlap period of the valve opening. There is a risk that the realization accuracy of the target torque Trq will deteriorate.
  • the downstream pressure Pdn is constant regardless of the atmospheric absolute pressure Patm (FIG. 5 (a)), and the overlap period of the intake / exhaust valve opening is a threshold (for example, 20 degrees). ) Greater than (for example, 25 degrees) (FIG. 5B), if the target opening degree ⁇ th trgt of the throttle valve 25 is set without considering the length of the overlap period (FIG. 5C), Since the actual charging efficiency becomes excessive as the atmospheric absolute pressure Patm decreases (FIG. 5D), the generated torque of the internal combustion engine 10 becomes excessive due to the excess of the actual charging efficiency (FIG. 5E).
  • the target opening degree ⁇ th trgt of the throttle valve 25 is set without considering the shortness of the overlap period.
  • FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration for adjusting the target opening degree ⁇ th trgt of the throttle valve 25 in accordance with the length of the overlap period of the valve opening, and the downstream pressure reflecting the length of the overlap period
  • the downstream target pressure Pdn trgt is corrected with the correction gain GPdn, and the target opening degree ⁇ th trgt of the throttle valve 25 is calculated.
  • Each of the target torque calculation unit 23a, the fresh air target flow rate calculation unit 23b, the intake gas target flow rate calculation unit 23e, the throttle valve target opening calculation unit 23f, and the throttle front / rear target environment calculation unit 23j has been described with reference to FIG. Therefore, the overlapping description will be omitted, and the atmospheric pressure correction unit 23i will be described mainly.
  • a thick line is a part corresponding to the function of the atmospheric pressure correction unit 23i.
  • the atmospheric pressure correction unit 23i first, a pressure ratio Rp between the atmospheric absolute pressure Patm and the standard atmospheric pressure (101.3 kPa) is obtained.
  • the pressure ratio Rp is directly used as the upstream pressure correction gain GPup, and the pressure ratio Rp, the intake valve timing ⁇ in-vvt, and the exhaust valve timing ⁇ ex-vvt are input to calculate the downstream pressure correction gain GPdn. Since the length of the overlap period is obtained from the intake valve timing ⁇ in-vvt and the exhaust valve timing ⁇ ex-vvt, the downstream pressure correction gain GPdn reflects the length of the overlap period.
  • the throttle front / rear target environment calculation unit 23j multiplies the upstream side pressure correction gain GPup by the upstream side target pressure Pup trgt, and multiplies the downstream side pressure correction gain GPdn by the downstream side target pressure Pdn trgt.
  • High altitude correction (low pressure correction) is performed on the input signal of the opening calculation unit 23f.
  • the upstream target pressure Pup trgt ′ reflecting the atmospheric absolute pressure Patm
  • the downstream target pressure Pdn reflecting the atmospheric absolute pressure Patm and the length of the overlap period.
  • the throttle front / rear target environment calculation unit 23j uses the upstream target pressure Pup trgt corrected using the upstream pressure correction gain GPup based on the ratio Rp between the atmospheric absolute pressure Patm and the standard atmospheric pressure to the throttle.
  • the information is transmitted to the valve target opening calculation unit 23f.
  • the throttle front / rear target environment calculation unit 23j of the present embodiment corrects the downstream target corrected using the downstream pressure correction gain GPdn based on the ratio Rp between the atmospheric absolute pressure Patm and the standard atmospheric pressure and the length of the overlap period.
  • the pressure Pdn trgt is transmitted to the throttle valve target opening calculation unit 23f.
  • the downstream pressure correction gain GPdn is calculated to be small, and the throttle valve 25
  • the amount of closing of the opening degree ⁇ th is controlled to be reduced (the opening degree ⁇ th is increased).
  • the downstream pressure correction gain GPdn is calculated to be large, and the closing amount of the opening ⁇ th of the throttle valve 25 is increased (the opening ⁇ th is reduced). To make it smaller).
  • FIG. 7 is a diagram for explaining the effect of the high altitude correction of the present embodiment described above.
  • the opening degree ⁇ th of the throttle valve 25 is set in consideration of the overlap period in FIG. 7 (b).
  • FIG. 7B shows a situation in which the length of the overlap period exceeds the threshold value, and the opening degree ⁇ th of the throttle valve 25 decreases according to the length (FIG. 7C). ).
  • Such a control unlike the example of FIG. 5, can avoid the problem that the actual charging efficiency becomes excessive or insufficient with respect to the target charging efficiency (FIG. 7 (d)).
  • the control accuracy of the generated torque of 10 can be maintained high (FIG. 7 (e)).
  • Step S1 First, in step S1, the control device 23 reads the throttle valve opening ⁇ th, the rotational speed Ne, the atmospheric absolute pressure Patm, the accelerator pedal opening ⁇ acc, the variable phase valve timing ⁇ vtt, and the like from various sensors. When all these inputs necessary for the physical model are read, the process proceeds to step S2.
  • Step S2 the control device 23 executes processing up to the calculation of the upstream target pressure Pup trgt and the downstream target pressure Pdn trgt by the throttle front / rear target environment calculation unit 23j .
  • the target torque calculation unit 23a calculates a target torque Trq
  • the fresh air target flow rate calculation unit 23b calculates a fresh air target flow rate Qatrgt .
  • the throttle front / rear target environment calculation unit 23j calculates the upstream target pressure Pup trgt and the downstream target pressure Pdn trgt .
  • step S3 the atmospheric pressure correction unit 23i obtains a pressure ratio Rp between the atmospheric absolute pressure Patm and the standard atmospheric pressure 101.3 [kPa].
  • step S4 the control device 23 determines whether the overlap period exceeds a threshold value (for example, 20 degrees). If it exceeds the threshold, the process proceeds to step S5, and if it is equal to or less than the threshold, the process proceeds to step S6.
  • a threshold value for example, 20 degrees
  • Step S5 the control device 23 performs control so that the opening degree ⁇ th of the throttle valve 25 is reduced.
  • the downstream target pressure Pdn trgt ′ corrected by the downstream pressure correction gain GPdn is calculated by the throttle front / rear target environment calculation unit 23j, and after the high altitude correction by the throttle valve target opening calculation unit 23f.
  • the target opening degree ⁇ th trgt is calculated, and the opening degree ⁇ th of the throttle valve 25 is reduced accordingly.
  • the process proceeds to return to end the processing in the current calculation cycle. When the next calculation cycle is reached, the processing from S1 is executed again.
  • the target opening degree ⁇ th trgt of the throttle valve 25 is made smaller as the overlap period of the opening timing of the intake / exhaust valve is longer.
  • the difference between the target charging efficiency and the actual charging efficiency can be suppressed even under high altitude conditions where the atmospheric pressure is low, and the target torque Trq And the error can be suppressed.
  • the control device 23 for an internal combustion engine of the present embodiment calculates the target opening [theta] th trgt of the throttle valve 25, the throttle valve target opening calculation for controlling the throttle valve 25 on the basis of the target opening degree [theta] th trgt 23f, and an intake / exhaust valve target timing calculation unit 23m that calculates a target timing for opening the intake valve 27a and the exhaust valve 27b and controls the variable phase valve timing mechanism 27 based on the target timing.
  • the throttle valve target opening degree calculation unit 23f is a target for reducing the opening degree of the throttle valve 25 as the overlap period between the intake valve 27a and the exhaust valve 27b calculated by the intake / exhaust valve target timing calculation unit 23m is longer.
  • step S6 the control device 23 performs control so as to increase the opening degree ⁇ th of the throttle valve 25.
  • the downstream target pressure Pdn trgt ′ corrected by the downstream pressure correction gain GPdn is calculated by the throttle front / rear target environment calculation unit 23j, and after the high altitude correction by the throttle valve target opening calculation unit 23f.
  • Target opening degree ⁇ th trgt is calculated, and the opening degree ⁇ th of the throttle valve 25 is increased accordingly. Thereafter, the process shifts to return and the processing is temporarily stopped. When the next calculation cycle is reached, the processing from S1 is executed again.
  • the control apparatus for the internal combustion engine of the present embodiment includes the combustion cylinder 18, the throttle valve 25 disposed in the intake passage 19 of the combustion cylinder 18, and the intake valve 27 a disposed in the intake port of the combustion cylinder 18.
  • a control device 23 that controls the internal combustion engine 10 that includes an exhaust valve 27b disposed at the exhaust port of the combustion cylinder 18 and a variable phase valve timing mechanism 27 that varies the opening timing of the intake valve 27a and the exhaust valve 27b.
  • the opening degree ⁇ th of the throttle valve 25 is changed based on the change in the atmospheric absolute pressure Patm, and the longer the overlap period of the opening of the intake valve 27a and the exhaust valve 27b, which is variable by the variable phase valve timing mechanism 27, is increased.
  • a control unit for reducing the opening degree ⁇ th of the throttle valve 25 is provided.
  • the throttle valve 25 is controlled in accordance with the change in the overlap period, so that the actual charging efficiency is excessive or insufficient with respect to the target charging efficiency. Can be avoided, and the control accuracy of the torque generated by the internal combustion engine can be improved. This also improves the durability and reliability of external devices such as transmissions.
  • the throttle valve opening ⁇ th is controlled in consideration of the length of the overlap period of the intake / exhaust valve opening and the atmospheric absolute pressure Patm, so that the charging is performed regardless of the variation in the atmospheric absolute pressure Patm.
  • the efficiency was maintained at a desired value, and the target torque was generated accurately.
  • the increase in filling efficiency increases as the overlap period is longer under high altitude conditions (low pressure conditions) than under low altitude conditions (normal pressure conditions).
  • the shorter the length the smaller the increase in filling efficiency. From this, it can be seen that the charging efficiency can be controlled by controlling the overlap period.
  • the intake / exhaust valve target timing calculation unit 23m of the present embodiment employs the intake / exhaust valve timing necessary for realizing the desired charging efficiency in accordance with the input opening ⁇ th of the throttle valve 25 and the atmospheric absolute pressure Patm.
  • ⁇ vvt is calculated, and the intake valve target timing ⁇ in-vvt trgt is advanced based on this.
  • the advance amount of the intake valve target timing ⁇ in-vvt trgt is increased and away from the bottom dead center (BDC)
  • the intake valve target timing ⁇ in-vvt trgt Decrease the advance angle and bring it closer to bottom dead center (BDC).
  • the advance amount may be obtained by an arithmetic expression, or may be obtained from a map based on the length of the overlap period and the value of the atmospheric absolute pressure Patm in order to increase the operation speed.
  • the downstream pressure Pdn which is the pressure in the intake collector 26 coincides with the atmospheric absolute pressure Patm. Therefore, the atmospheric absolute pressure Patm measured by the pressure sensor 32 in the intake collector 26 is used.
  • the advance amount calculation in the intake / exhaust valve target timing calculation unit 23m can be executed.
  • the control device 23 of this embodiment advances the valve opening timing of the intake valve 27a and keeps it away from the bottom dead center (BDC) as the overlap period is longer. It was.
  • the desired charging efficiency can be maintained and the target torque can be accurately generated regardless of the variation in the atmospheric absolute pressure Patm.
  • the throttle valve opening ⁇ th is controlled in consideration of the length of the overlap period of the intake / exhaust valve opening and the atmospheric absolute pressure Patm, so that the atmospheric absolute pressure Patm is reduced. Regardless of the fluctuation, the charging efficiency was maintained at a desired value, and the target torque was accurately generated.
  • the opening ⁇ wg of the waste gate valve 33 is controlled in accordance with the length of the overlap period of the intake and exhaust valve opening and the atmospheric absolute pressure Patm.
  • the desired charging efficiency is maintained and the target torque can be accurately generated regardless of the change in the atmospheric absolute pressure Patm.
  • the rotational speed of the supercharger 12 can be controlled by controlling the opening degree ⁇ wg. It can be seen that the charging efficiency can be controlled by controlling the opening degree ⁇ wg of the waste gate valve 33 because the suction gas pressure and the charging efficiency also change due to the change in the rotational speed of the supercharger 12.
  • the waste gate valve target valve opening calculation unit 23k of the present embodiment in order to achieve a desired filling efficiency in accordance with the input overlap length of the intake and exhaust valves and the atmospheric absolute pressure Patm.
  • the target opening degree ⁇ wg trgt of the waste gate valve 33 necessary for the calculation is calculated, and the waste gate valve 33 is controlled using this. Specifically, the longer the overlap period, the larger the target opening ⁇ wg trgt and increase the number of revolutions of the supercharger 12, and the shorter the overlap period, the smaller the target opening ⁇ wg trgt and the lower the target opening ⁇ wg trgt . Reduce the number of revolutions.
  • the target opening degree ⁇ wg trgt may be obtained by an arithmetic expression, or may be obtained from a map based on the length of the overlap period and the value of the atmospheric absolute pressure Patm in order to increase the operation speed.
  • the control device 23 of the present embodiment opens the waste gate valve 33 as the overlap period is longer.
  • the desired charging efficiency can be maintained and the target torque can be accurately generated regardless of the variation in the atmospheric absolute pressure Patm.
  • control method according to each embodiment described above includes, for example, an output signal (waveform) from an ECU of an automobile on which the internal combustion engine is mounted, and a drive signal (waveform) of a waste gate valve and an air bypass valve. Etc. can be confirmed.
  • the internal combustion engine used in each of the above-described embodiments has been described on the premise of a spark ignition type internal combustion engine having an ignition plug, but the present invention is not limited to this, and a compression ignition type internal combustion engine (
  • the present invention can be applied to a diesel engine or a premixed compression ignition internal combustion engine).
  • this invention is not limited to the above-mentioned Example, Various modifications are included.
  • the above-described embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations described.
  • a part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment.

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Abstract

可変位相弁タイミング機構を備えた内燃機関において、高地条件、または低地条件であっても内燃機関の目標トルクを精度良く発生することができる新規な内燃機関の制御装置とその制御方法を提供する。　燃焼気筒と、該燃焼気筒の吸気通路に配置されたスロットル弁と、前記燃焼気筒の吸気口に配置された吸気弁と、前記燃焼気筒の排気口に配置された排気弁と、前記吸気弁および前記排気弁の開弁タイミングを可変する可変位相弁タイミング機構と、を備える内燃機関を制御する制御装置であって、大気絶対圧の変化に基づいて前記スロットル弁の開度を変化させるとともに、前記吸気弁と前記排気弁の開弁のオーバーラップ期間が長い程、前記スロットル弁の開度を小さくする制御部を備えたことを特徴とする内燃機関の制御装置。

Description

内燃機関の制御装置、および、制御方法
　本発明は、内燃機関（エンジン）の燃焼室での混合気燃焼を制御する制御装置に係り、特に、吸排気弁の開弁タイミングを変えることで内燃機関が吸入する空気量と、内部ＥＧＲを高精度に制御する可変位相弁タイミング機構を備えた内燃機関の制御装置と、その制御方法に関するものである。
　近年の自動車用内燃機関では、吸気弁や排気弁の開弁タイミングや弁リフト量を可変する可変位相弁タイミング機構を備えた内燃機関が一般化する傾向にある。この可変位相弁タイミング機構は、制御自由度の増加や動作範囲の拡大、応答性の向上などの観点で技術の向上が図られている。
　特に、弁リフト量を連続的に可変制御できる可変位相弁タイミング機構が開発されており、これによってシリンダへ吸入される空気量を、スロットル弁を代替して吸気弁にて制御することで、ポンプ損失の低減やミラーサイクルを実現した内燃機関が開発されている。
　例えば、特許文献１の請求項１には、「可変バルブを備えた内燃機関の制御装置であって、少なくとも回転速度と吸気絶対圧と大気絶対圧または排気絶対圧と可変バルブ制御量にもとづき充填効率を演算する手段と、少なくとも回転速度と吸気絶対圧と大気絶対圧または排気絶対圧と可変バルブ制御量にもとづきＥＧＲ量を演算する手段と、少なくとも前記充填効率にもとづき燃料噴射量を演算する手段と、少なくとも前記回転速度と前記充填効率と前記ＥＧＲ量にもとづき点火時期を演算する手段を備えること、を特徴とする内燃機関の制御装置」が開示されている。
特開２０１０－８４５４９号公報
　特許文献１の可変位相弁タイミング機構は、同文献の図４、図５や段落００２９～００３３等で説明されるように、吸排気弁の開弁のオーバーラップ期間に基づき、高地条件（低圧下）または低地条件（標準大気圧101.3[kPa]下）での筒内吸入空気量や内部ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation、排気再循環）を計量し、それらに基づいて燃料噴射量や点火タイミングを制御している。
　しかしながら、特許文献１では、吸排気弁の開弁のオーバーラップ期間の長さに基づき、低圧条件下での筒内吸入空気量（あるいはスロットル弁の開度）を制御することは考慮されておらず、低圧条件下で適切な筒内吸入空気量を供給するものではないため、内燃機関の発生トルクが目標トルクに対して過剰や過少となる恐れがある。
　そこで、本発明では、可変位相弁タイミング機構を備えた内燃機関において、高地条件下または低地条件下の何れであっても、内燃機関の発生トルクを精度良く制御できる制御装置とその制御方法を提供することにある。
　上記課題を解決するために、本発明の内燃機関の制御装置は、燃焼気筒と、該燃焼気筒の吸気通路に配置されたスロットル弁と、前記燃焼気筒の吸気口に配置された吸気弁と、前記燃焼気筒の排気口に配置された排気弁と、前記吸気弁および前記排気弁の開弁タイミングを可変する可変位相弁タイミング機構と、を備える内燃機関を制御する制御装置であって、大気絶対圧の変化に基づいて前記スロットル弁の開度を変化させるとともに、前記吸気弁と前記排気弁の開弁のオーバーラップ期間が長い程、前記スロットル弁の開度を小さくする制御部を備えたものとした。
　本発明によれば、内燃機関の周囲の大気圧が変化した場合であっても、所望の充填効率を維持し、目標トルクを正確に発生させることができる。これにより、内燃機関の燃費向上、トランスミッション等の外部デバイスの耐久性及び信頼性の向上が可能となる。
一実施例に係る内燃機関の周辺構成を示す概略図。 一実施例に係る制御装置の制御ブロックを示すブロック図。 吸気弁の位相進角時の、吸気弁と排気弁の開弁のオーバーラップを説明する図。 内燃機関の回転速度と吸気圧が一定時の、オーバーラップ期間と充填効率の関係を、低地条件と高地条件を比較して説明するグラフ。 大気圧の変化時に、オーバーラップ期間の長さを考慮しない制御の問題を示す図。 一実施例に係るスロットル弁制御の制御ブロック図。 大気圧の変化時に、オーバーラップ期間の長さを考慮した制御の効果を示す図。 一実施例に係るスロットル弁制御装置の制御フローを示すフローチャート。 一実施例に係る制御装置のブロック図。
　以下、本発明の実施例について、図面を用いて詳細に説明する。なお、各図において、同一構成には同一符号を付し、重複部分は重複説明を省略する。また、本発明は以下の実施例に限定されることなく、本発明の技術的な概念の中で種々の変形例や応用例をもその範囲に含むものである。
　図１から図８を参照して、実施例１の内燃機関の制御装置および制御方法について説明する。
　図１は、本実施例に係る内燃機関１０の構成とその制御装置２３を示す概略図である。
なお、図中の点線は、制御装置２３への入力信号を示しており、一点鎖線は、制御装置２３からの出力信号を示している。
　ここに示すように、内燃機関１０の燃焼気筒１８内には、吸気弁２７ａと、排気弁２７ｂと、点火プラグ３０が設けられている。吸気弁２７ａが開閉する吸気口は吸気通路１９に連通しており、排気弁２７ｂが開閉する排気口は排気通路１１に連通している。排気通路１１と吸気通路１９の間には、過給機１２が設置されている。
　この過給機１２は、内燃機関１０の排気ガスの流れを利用して吸入ガスの空気密度を高めてから内燃機関１０に供給する過給機能を実現するものであり、排気ガスの流れを受けて回転するタービンと、タービンの回転トルクを伝達するシャフトと、シャフトの回転トルクを利用して吸入ガスを圧縮する圧縮機等で構成される。また、過給機１２は、タービンを迂回する排気側バイパス通路を開閉するウェイストゲート弁３３と、圧縮機を迂回する吸気側バイパス通路を開閉するエアバイパス弁３４も備えている。
　吸気通路１９には、過給機１２の上流側に、吸入する新気に含まれる塵埃等を除去するエアクリーナ２０と、エアクリーナ２０を通過した新気流量Ｑaを検出する空気流量センサ２４が設置され、過給機１２の下流側に、後述するスロットル弁２５や吸気コレクタ２６等が設置されている。
　排気通路１１には、過給機１２の下流側に、プリ触媒１３、メイン触媒１４、粒子除去フィルタ１５が設けられている。プリ触媒１３とメイン触媒１４は、排気ガスを還元または酸化して浄化するものである。粒子除去フィルタ１５は、触媒で浄化できない粒子状物質を浄化するものである。
　プリ触媒１３が浄化した排気ガスの一部は、プリ触媒１３の下流側で分岐するＥＧＲ配管１６に取り込まれ、ガスクーラ１７で冷却された後、過給機１２の上流側の吸気通路１９に戻される。過給機１２の上流側とは、吸入ガスが過給機１２へ流入する部分である。
このようにして、浄化後の排気ガスの一部をＥＧＲ配管１６経由で吸気通路１９に還流し、外部からの新気に合流する。なお、過給機１２の下流側の吸気通路１９には、吸入ガスを冷却するインタークーラ３１が配置されている。
　ＥＧＲ配管１６から吸気通路１９に還流するＥＧＲガスの流量Ｑegrは、ＥＧＲ弁２１の開度θegrを制御することで調整できる。このＥＧＲガスの流量制御により、燃焼気筒１８での混合気の燃焼温度を低下させて、窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出量を削減できるとともに、ポンプ損失の低減等を図ることができる。また、ＥＧＲ配管１６には、ＥＧＲ弁２１を跨ぐように差圧センサ２２が取り付けられており、ＥＧＲ弁２１の前側（上流側）の圧力と後側（下流側）の圧力の差分（差圧ΔＰegr）を検知している。
　制御装置２３は、内燃機関１０を制御するものであり、ＥＣＵ（Engine Control Unit）とも呼ばれるものである。この制御装置２３は、ＣＰＵ等の演算装置２３１、半導体メモリ等の主記憶装置２３２、ハードディスク等の補助記憶装置２３３、通信装置２３４、および、それらを相互に接続するバス２３５などのハードウェアを備えており、補助記憶装置に記録されたデータベースを参照しながら、主記憶装置に記憶されたプログラムを演算装置が実行することで、図２、図６等を用いて後述する各種の機能を実現するが、以下では、このような周知動作を適宜省略しながら説明する。
　大気圧センサ４０は、内燃機関１０回りの大気絶対圧Ｐatmを検出して制御装置２３に通知する。本実施例では、制御装置２３または内燃機関１０に取り付けた大気圧センサ４０で大気絶対圧Ｐatmを測定するが、スロットル弁２５の上流側に設けた圧力センサによって大気絶対圧Ｐatmを測定しても良いし、内燃機関１０の始動時やスロットル弁２５が全開となったときに、吸気コレクタ２６内の圧力が大気絶対圧Ｐatmと一致しているとみなして、吸気コレクタ２６内の圧力センサで大気絶対圧Ｐatmを測定しても良い。
　過給機１２と燃焼気筒１８の間には、圧力センサ３２が設けられており、スロットル弁２５の下流の吸気コレクタ２６内の圧力、或いは、燃焼気筒１８へ通じる吸気通路１９内の圧力を検出し、スロットル弁２５の下流側圧力Ｐdn（「吸気管圧力」とも言う）として制御装置２３に通知する。吸気通路１９から燃焼気筒１８に流れる吸入ガス流量Ｑthは、スロットル弁２５の開度θthを変化させるアクチュエータや、吸気弁２７ａ、排気弁２７ｂの可変位相弁タイミングθvttを変化させることで、吸気弁２７ａ、排気弁２７ｂの開弁のオーバーラップ期間を可変する可変位相弁タイミング機構２７により制御される。
　本実施例の制御装置２３は、アクセルペダルセンサ２８が検出する踏込量θaccや回転数センサ２９が検出する内燃機関１０の回転数Ｎe等に基づいて、吸入ガス目標流量Ｑthtrgtを実現するように、スロットル弁２５のアクチュエータ、可変位相弁タイミング機構２７、過給機１２のウェイストゲート弁３３やエアバイパス弁３４のアクチュエータ等を制御する。また、制御装置２３は、圧力センサ３２が検出した下流側圧力Ｐdn、スロットル弁２５の開度θth、空気流量センサ２４が検出した新気流量Ｑa等に基づいて、目標ＥＧＲ率Ｒegrを実現するように、ＥＧＲ弁２１やスロットル弁２５のアクチュエータ（電動モータ）を制御する。
　次に、図２を用いて、制御装置２３の制御ブロックを説明する。ここに示すように、制御装置２３は、目標トルク算出部２３ａ、新気目標流量算出部２３ｂ、目標ＥＧＲ率算出部２３ｃ、吸入ＥＧＲガス流量算出部２３ｄ、吸入ガス目標流量算出部２３ｅ、スロットル弁目標開度算出部２３ｆ、大気圧補正部２３ｉ、スロットル前後目標環境算出部２３ｊ、ウェイストゲート弁目標開度算出部２３ｋ、エアバイパス弁目標開度算出部２３ｌ、吸排気弁目標タイミング算出部２３ｍ、ＥＧＲガス目標流量算出部２３ｇ、及び、ＥＧＲ弁目標開度算出部２３ｈを有している。
　目標トルク算出部２３ａは、アクセルペダルセンサ２８が検出した踏込量θaccと、回転数センサ２９が検出した内燃機関１０の回転数Ｎeに基づいて、内燃機関１０が出力すべき目標トルクＴrqを算出する。この目標トルクＴrqは演算式で求めても良いし、演算速度を速めたい場合は、回転数Ｎe、踏込量θacc、目標トルクＴrqの関係を纏めたテーブル（以下、「マップ」と称する）によって求めても良い。求めた目標トルクＴrqは、新気目標流量算出部２３ｂに送られる。
　新気目標流量算出部２３ｂは、回転数Ｎeと目標トルクＴrqに基づき、目標トルクＴrqを実現するために必要な新気目標流量Ｑatrgtを算出する。この新気目標流量Ｑatrgtは演算式で求めても良いし、演算速度を速めたい場合は、回転数Ｎeと目標トルクＴrqの値を基にマップから求めても良い。求めた新気目標流量Ｑatrgtは、後述の吸入ガス目標流量算出部２３ｅ、及び、ＥＧＲガス目標流量算出部２３ｇ等に送られる。
　目標ＥＧＲ率算出部２３ｃは、回転数Ｎeと目標トルクＴrqに基づき、目標ＥＧＲ率Ｒegrを算出する。この目標ＥＧＲ率Ｒegrは演算式で求めても良いし、演算速度を速めたい場合は、回転数Ｎeと目標トルクＴrqの値を基にマップから求めても良い。求めた目標ＥＧＲ率Ｒegrは、後述のＥＧＲガス目標流量算出部２３ｇに送られる。
　吸入ＥＧＲガス流量算出部２３ｄは、空気流量センサ２４が検出した現在の新気流量Ｑa、ＥＧＲ弁２１の開度θegr、差圧センサ２２が検出した差圧ΔＰegr、スロットル弁２５の開度θth、回転数Ｎe等に基づいて、ＥＧＲ弁２１からスロットル弁２５を通過するまでのＥＧＲガスの流動量を、ＥＧＲ弁２１の動作遅れ時間（無駄時間）や、ＥＧＲ配管１６や吸気通路１９の通路長による流動遅れ時間等を考慮して算出し、最終的にスロットル弁２５を通過する吸入ＥＧＲガス流量Ｑthegrを推定する。この推定は、例えば次のような方法で行うことができる。
　先ず、スロットル弁２５の上流と下流の２つに分割した演算領域を設定する。そして、ＥＧＲ弁２１を跨ぐように取り付けられた差圧センサ２２の差圧ΔＰegrとＥＧＲ弁２１の開度θegrに基づいてＥＧＲ弁通過ＥＧＲガス流量Ｑegrを算出する。次に、新気流量ＱaとＥＧＲ弁通過ＥＧＲガス流量Ｑegrを合計し、過給機１２の圧縮機通過ガス流量、及びＥＧＲ率を算出する。
　そして、圧縮機通過ガス流量と前回の演算周期で算出したスロットル弁２５を通過する吸入ガス流量Ｑthを用いて、スロットル弁２５の上流領域の圧力、温度、質量を算出し、これに基づいて今回の演算周期のスロットル弁２５を通過するスロットル吸入ガス流量を算出する。最後に、今回の演算周期のスロットル弁２５の吸入ガス流量Ｑthと前回の演算周期で演算したＥＧＲ率を用いて、スロットル弁２５を通過する吸入ＥＧＲガス流量Ｑthegrを算出する。
　この吸入ＥＧＲガス流量Ｑthegrの推定については、上述した物理モデルを構築して求めることができるが、その物理モデルは任意であり、要はスロットル弁２５を通過する吸入ＥＧＲガス流量Ｑthegrを推定することができれば良い。求めた吸入ＥＧＲガス流量Ｑthegrは、吸入ガス目標流量算出部２３ｅに送られる。
　吸入ガス目標流量算出部２３ｅは、新気目標流量算出部２３ｂで求めた新気目標流量Ｑatrgtと、吸入ＥＧＲガス流量算出部２３ｄで求めた吸入ＥＧＲガス流量Ｑthegrを用いて、以下の式１により、スロットル弁２５を通過する吸入ガスの目標流量Ｑthtrgtを算出する。求めた吸入ガス目標流量Ｑthtrgtは、スロットル弁目標開度算出部２３ｆに送られる。
　Ｑthtrgt　＝　Ｑatrgt　＋　Ｑthegr　…　（式１）
　スロットル弁目標開度算出部２３ｆは、吸入ガス目標流量Ｑthtrgtに基づいて、スロットル弁２５の目標開度θthtrgtを算出してスロットル弁２５のアクチュエータを制御する。この場合も、この目標開度θthtrgtは演算式で求めても良いし、演算速度を速めたい場合は、スロットル通過ガス目標流量Ｑthtrgtの値を基にマップから求めても良い。
　以上の通り、本実施例のスロットル弁目標開度算出部２３ｆは、入力信号である吸入ガス目標流量Ｑthtrgtと目標開度θthtrgtの関係を規定する演算式に従って目標開度θthtrgtを算出するものとした。また、本実施例のスロットル弁目標開度算出部２３ｆは、入力信号である吸入ガス目標流量Ｑthtrgtと目標開度θthtrgtの関係を規定するマップに従って目標開度θthtrgtを求めるものとした。
　なお、ここでは、スロットル前後目標環境算出部２３ｊの出力も考慮してスロットル弁２５の目標開度θthtrgtを決定するが、この詳細は後述する。
　大気圧補正部２３ｉは、大気圧センサ４０が検知した大気絶対圧Ｐatmと可変位相弁タイミング機構２７の吸排気弁タイミングθvvtに基づいて、スロットル弁２５の上流側圧力補正ゲインＧＰupと、下流側圧力補正ゲインＧＰdnを算出する。なお、これらゲインの算出方法は図６、図８を用いて後述する。
　スロットル前後目標環境算出部２３ｊは、新気目標流量算出部２３ｂで算出した新気目標流量Ｑatrgt、大気圧補正部２３ｉで算出した上流側圧力補正ゲインＧＰup、下流側圧力補正ゲインＧＰdn、および、回転数Ｎeに基づいて、スロットル弁２５の上流側目標温度Ｔuptrgt、上流側目標圧力Ｐuptrgt、下流側目標圧力Ｐdntrgtを算出する。
　以上の通り、本実施例の内燃機関の制御装置２３は、大気絶対圧Ｐatmまたはオーバーラップ期間に基づいて補正した、スロットル弁２５の上流側目標圧力Ｐuptrgtと下流側目標圧力Ｐdntrgtを、スロットル弁目標開度算出部２３ｆに送信するスロットル前後目標環境算出部２３ｊを備えたものとした。
　吸排気弁目標タイミング算出部２３ｍは、新気目標流量Ｑatrgt、スロットル前後目標環境算出部２３ｊで算出した下流側目標圧力Ｐdntrgt、および、回転数Ｎeに基づいて、吸気弁目標タイミングθin-vvttrgt、排気弁目標タイミングθex-vvttrgtを算出する。これらのタイミングは演算式で求めても良いし、演算速度を速めたい場合は、新気目標流量Ｑatrgtの値を基にマップから求めても良い。
　ウェイストゲート弁目標開度算出部２３ｋは、圧力センサ３２が検知した下流側圧力Ｐdn、および、スロットル前後目標環境算出部２３ｊで求めた上流側目標圧力Ｐuptrgtや下流側目標圧力Ｐdntrgtに基づいて、ウェイストゲート弁３３の目標開度θwgtrgtを算出する。この目標開度θwgtrgtは演算式で求めても良いし、演算速度を速めたい場合は、上流側目標圧力Ｐuptrgt、或は下流側目標圧力Ｐdntrgtの値を基にマップから求めても良い。
　エアバイパス弁目標開度算出部２３ｌは、下流側圧力Ｐdn、および、上流側目標圧力Ｐuptrgtや下流側目標圧力Ｐdntrgtに基づいて、エアバイパス弁の目標開度θabtrgtを算出する。この目標開度θabtrgtは演算式で求めても良いし、演算速度を速めたい場合は、上流側目標圧力Ｐuptrgt、或は下流側目標圧力Ｐdntrgtの値を基にマップから求めても良い。
　ＥＧＲガス目標流量算出部２３ｇは、新気目標流量Ｑatrgtと、目標ＥＧＲ率算出部２３ｃで求めた目標ＥＧＲ率Ｒegrを用いて、以下の式２により、ＥＧＲ弁２１を通過するＥＧＲガス目標流量Ｑegrtrgtを算出する。求めたＥＧＲガス目標流量Ｑegrtrgtは、ＥＧＲ弁目標開度算出部２３ｈに送られる。
　Ｑegrtrgt　＝　Ｑatrgt　×　Ｒegr　／　（１　－　Ｒegr）　…　（式２）
　ＥＧＲ弁目標開度算出部２３ｈは、ＥＧＲガス目標流量算出部２３ｇで算出したＥＧＲガス目標流量Ｑegrtrgtに基づいて、ＥＧＲ弁目標開度θegrtrgtを算出してＥＧＲ弁２１のアクチュエータを制御する。この場合も、このＥＧＲ弁目標開度θegrtrgtは演算式で求めても良いし、演算速度を速めたい場合は、ＥＧＲガス目標流量Ｑegrtrgtの値を基にマップから求めても良い。
　以上の構成の本実施例においては、低過給領域では、上流側目標圧力Ｐuptrgtまたは下流側目標圧力Ｐdntrgtに基づいて、エアバイパス弁目標開度θabtrgtを求め、吸入ガスに過給機１２の圧縮機を迂回させる。これによって、所望の下流側目標圧力Ｐdntrgtを実現でき、目標トルクＴrqを正確に発生させることができる。
　次に、図３から図７を用いて、本実施例の制御装置２３によるスロットル弁制御の作用、効果の詳細について説明する。
　図３は、内燃機関１０が４ストロークエンジンである場合に、吸気弁２７ａの位相を進角させた場合の、吸気弁２７ａと排気弁２７ｂの開弁のオーバーラップ期間の長さの変化を説明する図であり、横軸は、下死点（ＢＤＣ）、排気工程、上死点（ＴＤＣ）、吸気工程、下死点（ＢＤＣ）、圧縮工程の各工程を示しており、縦軸は、吸気弁２７ａと排気弁２７ｂの弁リフト量を示している。
　ここに示すように、吸気弁２７ａの位相を進角側に変化させ、下死点（ＢＤＣ）から遠ざけると、吸気弁２７ａと排気弁２７ｂの開弁のオーバーラップ期間（図中では「O/L期間」）が増加する。可変位相弁タイミング機構２７を備えた内燃機関１０では、部分負荷条件において、開弁のオーバーラップ期間が生じるように弁制御され、排気ガスを一旦、吸気側へ吹き返すことで内部ＥＧＲを生じさせる。内部ＥＧＲが増加すると、部分負荷条件でのポンプ損失を更に低減でき、燃焼ガス温度を更に低減できるため、排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を更に低減できる。
　以上の通り、本実施例の吸排気弁目標タイミング算出部２３ｍは、オーバーラップ期間を、内燃機関の排気工程と吸気工程に跨って設定することを特徴とするものとした。
　図４は、内燃機関１０の回転数Ｎeとスロットル弁２５の下流側圧力Ｐdnを一定に保持した場合の、吸排気弁の開弁のオーバーラップ期間の長さ（横軸）と充填効率（縦軸）の関係を説明する図であり、低地条件（常圧下）を実線で示し、高地条件（低圧下）を破線で示している。なお、充填効率は、燃焼気筒１８に吸気された新気質量を、行程容積相当の標準状態での空気質量で除した値であり、この値が高いほど、新気の割合が高いことを示している。
　吸気管圧力に相当する下流側圧力Ｐdnが一定に保持されている場合、高地条件（低圧下）では低地条件（常圧下）に比べ充填効率が増加する。これは、低圧下では外気に連通する排気通路１１側の圧力が相対的に低くなり、排気通路１１側に流れる排気ガスが増えるため、吸気コレクタ２６側へ吹き返される内部ＥＧＲ量が減少し、その分、吸入ガス中の新気の割合が高まるからである。
　このような作用があるため、高地条件下（低圧条件下）では低地条件下（常圧条件下）に比べ、オーバーラップ期間が長いほど、充填効率の増加が大きくなる。一方、オーバーラップ期間が短いと、内部ＥＧＲ量の低下分はすきま容積に起因する部分に限られるために、その減少幅は相対的に小さくなり、充填効率の増加幅も同様に小さくなる。
　したがって、可変位相弁を利用して充填効率を制御する内燃機関１０では、開弁のオーバーラップ期間の長さを無視して、スロットル弁２５の開度θthを制御すると、充填効率にバラつきが生じ、目標トルクＴrqの実現精度が悪化する恐れがある。
　例えば、図５に示すように、下流側圧力Ｐdnが大気絶対圧Ｐatmに拘わらず一定であり（図５（ａ））、かつ、吸排気弁の開弁のオーバーラップ期間が閾値（例えば２０度）より大きい（例えば２５度）場合（図５（ｂ））、このオーバーラップ期間の長さを考慮せずに、スロットル弁２５の目標開度θthtrgtを設定すると（図５（ｃ））、大気絶対圧Ｐatmが小さくなるほど、実充填効率が過剰となるため（図５（ｄ））、実充填効率の過剰により、内燃機関１０の発生トルクも過剰となる（図５（ｅ））。
　一方、吸排気弁のオーバーラップ期間が閾値（例えば２０度）より小さい場合（例えば１５度）、このオーバーラップ期間の短さを考慮せずに、スロットル弁２５の目標開度θthtrgtを設定すると、図示は省略するが、大気絶対圧Ｐatmが小さくなるほど、実充填効率が過少となるため、実充填効率の過少により、内燃機関１０の発生トルクも過少となる。
　このように、オーバーラップ期間の長さを考慮しない場合は、大気絶対圧Ｐatmが小さくなるほど（高地に行くほど）、実充填効率が過剰または過少となる可能性が高まるため、実際の発生トルク（実トルク）が目標トルクＴrqに対して過剰または過少になる不具合が発生する可能性が高まる。
　このような実充填効率の過剰状態や過少状態が発生すると、目標トルクＴrqに対する発生トルクの制御精度が悪化し、場合によってはトランスミッションの破損等による製品の耐久性と信頼性も悪化する恐れがある。
　これに対して、本実施例においては、吸排気弁の開弁のオーバーラップ期間の長さが変化しても、実充填効率（新気流量）を一定に保持できるように、オーバーラップ期間の変化に応じてスロットル弁２５の開度θthを変化させる補正制御を行うこととした。
　図６は、開弁のオーバーラップ期間の長さに応じてスロットル弁２５の目標開度θthtrgtを調整する構成を説明するブロック図であり、オーバーラップ期間の長さを反映させた下流側圧力補正ゲインＧＰdnで下流側目標圧力Ｐdntrgtを補正し、スロットル弁２５の目標開度θthtrgtを算出するものである。なお、目標トルク算出部２３ａ、新気目標流量算出部２３ｂ、吸入ガス目標流量算出部２３ｅ、スロットル弁目標開度算出部２３ｆ、スロットル前後目標環境算出部２３ｊの各々は、図２等で説明済みであるので、これらの重複説明を省略し、大気圧補正部２３ｉについて重点的に説明する。
　図６では、太線が大気圧補正部２３ｉの機能に該当する部位である。大気圧補正部２３ｉでは、まず、大気絶対圧Ｐatmと標準大気圧（101.3kPa）の圧力比Ｒpを求める。次に、圧力比Ｒpをそのまま上流側圧力補正ゲインＧＰupとすると共に、圧力比Ｒp、吸気弁タイミングθin-vvt、排気弁タイミングθex-vvtを入力として、下流側圧力補正ゲインＧＰdnを算出する。吸気弁タイミングθin-vvtと排気弁タイミングθex-vvtからはオーバーラップ期間の長さが求まるので、下流側圧力補正ゲインＧＰdnは、オーバーラップ期間の長さが反映されたものとなる。
　その後、スロットル前後目標環境算出部２３ｊでは、上流側圧力補正ゲインＧＰupを上流側目標圧力Ｐuptrgtに乗算し、下流側圧力補正ゲインＧＰdnを下流側目標圧力Ｐdntrgtに乗算することで、スロットル弁目標開度算出部２３ｆの入力信号に対する高地補正（低圧補正）を行う。この結果、スロットル前後目標環境算出部２３ｊからは、大気絶対圧Ｐatmが反映された上流側目標圧力Ｐuptrgt’と、大気絶対圧Ｐatmとオーバーラップ期間の長さが反映された下流側目標圧力Ｐdntrgt’が出力される。
　以上の通り、本実施例のスロットル前後目標環境算出部２３ｊは、大気絶対圧Ｐatmと標準大気圧の比Ｒpに基づく上流側圧力補正ゲインＧＰupを用いて補正した上流側目標圧力Ｐuptrgtを、スロットル弁目標開度算出部２３ｆに送信するものとした。
　また、本実施例のスロットル前後目標環境算出部２３ｊは、大気絶対圧Ｐatmと標準大気圧の比Ｒpと、オーバーラップ期間の長さに基づく下流側圧力補正ゲインＧＰdnを用いて補正した下流側目標圧力Ｐdntrgtを、スロットル弁目標開度算出部２３ｆに送信するものとした。
　例えば、オーバーラップが無い場合（またはオーバーラップ期間が短い場合）は、内部ＥＧＲ量の低下分はすきま容積に起因する部分に限られるため、下流側圧力補正ゲインＧＰdnを小さく算出し、スロットル弁２５の開度θthの閉じる量を減らす（開度θthを大きくする）ように制御する。一方、開弁のオーバーラップが長い場合、内部ＥＧＲ量の低下分も大きくなるため、下流側圧力補正ゲインＧＰdnを大きく算出し、スロットル弁２５の開度θthの閉じる量を増やす（開度θthを小さくする）ように制御する。
　図７は、上述した本実施例の高地補正の効果を説明する図である。図７（ａ）に示すように、大気絶対圧Ｐatmに比例して下流側圧力Ｐdnが変化する場合に、図７（ｂ）のオーバーラップ期間を考慮して、スロットル弁２５の開度θthを制御する。図７（ｂ）は、オーバーラップ期間の長さが閾値を超えている状況を示しており、その長さに応じて、スロットル弁２５の開度θthが小さくなっている（図７（ｃ））。このような制御により、図５の例とは異なり、実充填効率が目標充填効率に対して過剰または過少になる不具合を回避できるため（図７（ｄ））、高地条件下においても、内燃機関１０の発生トルクの制御精度を高く維持することができる（図７（ｅ））。
　次に、図８を用いて、上述した本実施例の制御フローを簡単に説明する。この制御フローは開弁のオーバーラップ期間を踏まえてスロットル弁２５の目標開度θthtrgtを制御するものであり、所定の演算周期毎に繰り返し実行されるものである。
（ステップＳ１）
　先ず、ステップＳ１では、制御装置２３は、各種センサから、スロットル弁開度θth、回転数Ｎe、大気絶対圧Ｐatm、アクセルペダル開度θacc、可変位相弁タイミングθvtt等を読み込む。物理モデルに必要なこれらの入力を全て読み込むとステップＳ２に移行する。
（ステップＳ２）
　ステップＳ２では、制御装置２３は、スロットル前後目標環境算出部２３ｊによる、上流側目標圧力Ｐuptrgtと下流側目標圧力Ｐdntrgtの算出までの処理を実行する。具体的には、ステップＳ１で読み込んだ入力に基づいて、目標トルク算出部２３ａは目標トルクＴrqを算出し、新気目標流量算出部２３ｂは新気目標流量Ｑatrgtを算出する。そして、それらに基づいて、スロットル前後目標環境算出部２３ｊは、上流側目標圧力Ｐuptrgtと下流側目標圧力Ｐdntrgtを算出する。上流側目標圧力Ｐuptrgtと下流側目標圧力Ｐdntrgtが求まると、ステップＳ３に移行する。
（ステップＳ３）
　ステップＳ３では、大気圧補正部２３ｉは、大気絶対圧Ｐatmと標準大気圧101. 3[kPa]の圧力比Ｒpを求める。圧力比Ｒpが求まるとステップＳ４３に移行する。
（ステップＳ４）
　ステップＳ４では、制御装置２３は、オーバーラップ期間が閾値（例えば２０度）を超えるかを判定する。閾値を超える場合はステップＳ５へ移行し、閾値以下である場合はステップＳ６へ移行する。
（ステップＳ５）
　ステップＳ５では、制御装置２３は、スロットル弁２５の開度θthを小さくするように制御する。具体的には、スロットル前後目標環境算出部２３ｊにて、下流側圧力補正ゲインＧＰdnによる補正後の下流側目標圧力Ｐdntrgt’を算出し、スロットル弁目標開度算出部２３ｆにて、高地補正後の目標開度θthtrgtを算出し、これに従って、スロットル弁２５の開度θthを小さくする。その後、リターンに移行して今回の演算周期での処理を終了し、次の演算周期になれば、Ｓ１からの処理を再び実行する。
　ここで、本実施例では、吸排気弁の開弁タイミングのオーバーラップ期間が長いほど、スロットル弁２５の目標開度θthtrgtを小さくする。この結果、図７の（ｃ）から（ｅ）に示したように、大気圧の低い高地条件下であっても、目標充填効率と実充填効率の差を抑制することができ、目標トルクＴrqとの誤差を抑制することができる。
　以上の通り、本実施例の内燃機関の制御装置２３は、スロットル弁２５の目標開度θthtrgtを算出し、この目標開度θthtrgtに基づいてスロットル弁２５を制御するスロットル弁目標開度算出部２３ｆと、吸気弁２７ａと排気弁２７ｂを開弁する目標タイミングを算出し、この目標タイミングに基づいて可変位相弁タイミング機構２７を制御する吸排気弁目標タイミング算出部２３ｍと、を備えており、スロットル弁目標開度算出部２３ｆは、吸排気弁目標タイミング算出部２３ｍが算出した吸気弁２７ａと排気弁２７ｂの開弁のオーバーラップ期間が長い程、スロットル弁２５の開度を小さくする目標開度θthtrgtを算出するものとした。
（ステップＳ６）
　ステップＳ６では、制御装置２３は、スロットル弁２５の開度θthを大きくするように制御する。具体的には、スロットル前後目標環境算出部２３ｊにて、下流側圧力補正ゲインＧＰdnによる補正後の下流側目標圧力Ｐdntrgt’を算出し、スロットル弁目標開度算出部２３ｆにて、高地補正後の目標開度θthtrgtを算出し、これに従って、スロットル弁２５の開度θthを大きくする。その後、リターンに移行して処理を一旦停止し、次の演算周期になれば、Ｓ１からの処理を再び実行する。
　以上の通り、本実施例の内燃機関の制御装置は、燃焼気筒１８と、燃焼気筒１８の吸気通路１９に配置されたスロットル弁２５と、燃焼気筒１８の吸気口に配置された吸気弁２７ａと、燃焼気筒１８の排気口に配置された排気弁２７ｂと、吸気弁２７ａおよび排気弁２７ｂの開弁タイミングを可変する可変位相弁タイミング機構２７と、を備える内燃機関１０を制御する制御装置２３であって、大気絶対圧Ｐatmの変化に基づいてスロットル弁２５の開度θthを変化させるとともに、可変位相弁タイミング機構２７により可変する吸気弁２７ａと排気弁２７ｂの開弁のオーバーラップ期間が長い程、スロットル弁２５の開度θthを小さくする制御部を備えたものとした。
　以上説明したように、本実施例によれば、大気圧が変化した場合に、オーバーラップ期間の変化に応じてスロットル弁２５を制御するため、実充填効率が目標充填効率に対して過剰または過少になる不具合を回避することができ、内燃機関の発生トルクの制御精度を向上することができる。これにより、トランスミッション等の外部デバイスの耐久性や信頼性も向上する。
　次に、本発明の実施例２の内燃機関の制御装置および制御方法について説明する。なお、実施例１と共通する点は重複説明を省略する。
　実施例１では、吸排気弁の開弁のオーバーラップ期間の長さと大気絶対圧Ｐatmを考慮して、スロットル弁の開度θthを制御することで、大気絶対圧Ｐatmの変動に拘わらず、充填効率を所望値に維持し、目標トルクを正確に発生させていた。
　これに対し、本実施例では、吸排気弁の開弁のオーバーラップ期間の長さと大気絶対圧Ｐatmに応じて、吸気弁２７ａの位相を制御することで、実施例１と同様に、大気絶対圧Ｐatmの変動に拘わらず、所望の充填効率を維持し、目標トルクを正確に発生できるようにする。
　図４を用いて説明したように、高地条件下（低圧条件下）では低地条件下（常圧条件下）に比べ、オーバーラップ期間が長いほど、充填効率の増加が大きくなり、オーバーラップ期間が短いほど、充填効率の増加が小さくなるという性質がある。このことから、オーバーラップ期間を制御することで、充填効率を制御できることが分かる。
　そこで、本実施例の吸排気弁目標タイミング算出部２３ｍでは、入力されたスロットル弁２５の開度θthと大気絶対圧Ｐatmに応じて、所望の充填効率を実現するために必要な吸排気弁タイミングθvvtを算出し、これに基づいて吸気弁目標タイミングθin-vvttrgtを進角させる。具体的には、オーバーラップ期間が長いほど吸気弁目標タイミングθin-vvttrgtの進角量を大きくし下死点（ＢＤＣ）から遠ざけ、オーバーラップ期間が短いほど吸気弁目標タイミングθin-vvttrgtの進角量を小さくし下死点（ＢＤＣ）に近づける。なお、この進角量は演算式で求めても良いし、演算速度を速めたい場合は、オーバーラップ期間の長さと大気絶対圧Ｐatmの値を基にマップから求めても良い。
　特に、スロットル弁２５の全開時には、吸気コレクタ２６内の圧力である下流側圧力Ｐdnが大気絶対圧Ｐatmと一致するので、吸気コレクタ２６内の圧力センサ３２で測定した大気絶対圧Ｐatmを利用して吸排気弁目標タイミング算出部２３ｍでの進角量演算を実行することができる。
　以上の通り、本実施例の制御装置２３は、スロットル弁２５が全開された場合に、オーバーラップ期間が長い程、吸気弁２７ａの開弁タイミングを進角し下死点（ＢＤＣ）から遠ざけるものとした。
　これにより、本実施例の構成によっても、大気絶対圧Ｐatmの変動に拘わらず、所望の充填効率を維持し、目標トルクを正確に発生させることができる。
　次に、本発明の実施例２の内燃機関の制御装置および制御方法について説明する。なお、実施例１と共通する点は重複説明を省略する。
　実施例１では、低過給領域において、吸排気弁の開弁のオーバーラップ期間の長さと大気絶対圧Ｐatmを考慮して、スロットル弁の開度θthを制御することで、大気絶対圧Ｐatmの変動に拘わらず、充填効率を所望値に維持し、目標トルクを正確に発生させていた。
　これに対し、本実施例では、過給領域において、吸排気弁の開弁のオーバーラップ期間の長さと大気絶対圧Ｐatmに応じて、ウェイストゲート弁３３の開度θwgを制御することで、実施例１と同様に、大気絶対圧Ｐatmの変動に拘わらず、所望の充填効率を維持し、目標トルクを正確に発生できるようにする。
　図２から明らかなように、ウェイストゲート弁３３の開度θwgを大きくすると、過給機１２のタービンを迂回する排気ガス量が増え、開度θwgを小さくすると、タービンを通過する排気ガス量が増えるため、開度θwgの制御により、過給機１２の回転数を制御できる。過給機１２の回転数の変動により、吸入ガスの圧力も変動し、充填効率も変動するため、ウェイストゲート弁３３の開度θwgを制御することで、充填効率を制御できることが分かる。
　そこで、本実施例のウェイストゲート弁目標バルブ開度算出部２３ｋでは、入力された吸排気弁の開弁のオーバーラップ期間の長さと大気絶対圧Ｐatmに応じて、所望の充填効率を実現するために必要なウェイストゲート弁３３の目標開度θwgtrgtを算出し、これを用いて、ウェイストゲート弁３３を制御する。具体的には、オーバーラップ期間が長いほど目標開度θwgtrgtを大きくして過給機１２の回転数を増やし、オーバーラップ期間が短いほど目標開度θwgtrgtを小さくして過給機１２の回転数を減らす。なお、この目標開度θwgtrgtは演算式で求めても良いし、演算速度を速めたい場合は、オーバーラップ期間の長さと大気絶対圧Ｐatmの値を基にマップから求めても良い。
　以上の通り、本実施例の制御装置２３は、過給機１２を利用した過給領域では、オーバーラップ期間が長い程、ウェイストゲート弁３３を開弁するものとした。
　これにより、本実施例の構成によっても、大気絶対圧Ｐatmの変動に拘わらず、所望の充填効率を維持し、目標トルクを正確に発生させることができる。
　なお、以上で説明した各実施例による制御方法の実施の有無は、例えば、内燃機関が搭載される自動車のＥＣＵからの出力信号（波形）やウェイストゲート弁、エアバイパス弁の駆動信号（波形）等から確認することができる。
　また、上述した各実施例で使用する内燃機関は、点火プラグを備える火花点火方式の内燃機関を前提に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、圧縮着火方式の内燃機関（例えば、ディーゼル機関、或いは予混合圧縮着火方式の内燃機関）に適用することも可能である。
　尚、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
１０　内燃機関、
１１　排気通路、
１２　過給機、
１３　プリ触媒、
１４　メイン触媒、
１５　粒子除去フィルタ、
１６　ＥＧＲ配管、
１７　ガスクーラ、
１８　燃焼気筒、
１９　吸気通路、
２０　エアクリーナ、
２１　ＥＧＲ弁、
２２　差圧センサ、
２３　制御装置、
２３ａ　目標トルク算出部、
２３ｂ　新気目標流量算出部、
２３ｃ　目標ＥＧＲ率算出部、
２３ｄ　吸入ＥＧＲガス流量算出部、
２３ｅ　吸入ガス目標流量算出部、
２３ｆ　スロットル弁目標開度算出部、
２３ｇ　ＥＧＲガス目標流量算出部、
２３ｈ　ＥＧＲ弁目標開度算出部、
２３ｉ　大気圧補正部、
２３ｊ　スロットル前後目標環境算出部、
２３ｋ　ウェイストゲート弁目標開度算出部、
２３ｌ　エアバイパス弁目標開度算出部、
２３ｍ　吸排気弁目標タイミング算出部
２４　空気流量センサ、
２５　スロットル弁、
２６　吸気コレクタ（吸気配管）、
２７　可変位相弁タイミング機構、
２７ａ　吸気弁、
２７ｂ　排気弁、
２８　アクセルペダルセンサ、
２９　回転数センサ、
３０　点火プラグ、
３１　インタークーラ、
３２　圧力センサ、
３３　ウェイストゲート弁、
３４　エアバイパス弁、
４０　大気圧センサ

Claims (13)

  1. 　燃焼気筒と、
    　該燃焼気筒の吸気通路に配置されたスロットル弁と、
    　前記燃焼気筒の吸気口に配置された吸気弁と、
    　前記燃焼気筒の排気口に配置された排気弁と、
    　前記吸気弁および前記排気弁の開弁タイミングを可変する可変位相弁タイミング機構と、
    　を備える内燃機関を制御する制御装置であって、
    　大気絶対圧の変化に基づいて前記スロットル弁の開度を変化させるとともに、
    　前記可変位相弁タイミング機構により可変する前記吸気弁と前記排気弁の開弁のオーバーラップ期間が長い程、前記スロットル弁の開度を小さくする制御部を備えたことを特徴とする内燃機関の制御装置。
  2. 　請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、
    　前記スロットル弁の目標開度を算出し、該目標開度に基づいて前記スロットル弁を制御するスロットル弁目標開度算出部と、
    　前記吸気弁と前記排気弁を開弁する目標タイミングを算出し、該目標タイミングに基づいて前記可変位相弁タイミング機構を制御する吸排気弁目標タイミング算出部と、
    　を備えており、
    　前記スロットル弁目標開度算出部は、前記吸排気弁目標タイミング算出部が算出した前記吸気弁と前記排気弁の開弁のオーバーラップ期間が長い程、前記スロットル弁の開度を小さくする目標開度を算出することを特徴とする内燃機関の制御装置。
  3. 　請求項２に記載の内燃機関の制御装置において、
    　前記大気絶対圧または前記オーバーラップ期間に基づいて補正した、前記スロットル弁の上流側目標圧力と下流側目標圧力を、前記スロットル弁目標開度算出部に送信するスロットル前後目標環境算出部を備えていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
  4. 　請求項３に記載の内燃機関の制御装置において、
    　前記スロットル前後目標環境算出部は、前記大気絶対圧と標準大気圧の比に基づく上流側圧力補正ゲインを用いて補正した前記上流側目標圧力を、前記スロットル弁目標開度算出部に送信することを特徴とする内燃機関の制御装置。
  5. 　請求項３に記載の内燃機関の制御装置において、
    　前記スロットル前後目標環境算出部は、前記大気絶対圧と標準大気圧の比と、前記オーバーラップ期間の長さに基づく下流側圧力補正ゲインを用いて補正した前記下流側目標圧力を、前記スロットル弁目標開度算出部に送信することを特徴とする内燃機関の制御装置。
  6. 　請求項２に記載の内燃機関の制御装置において、
    　前記吸排気弁目標タイミング算出部は、前記オーバーラップ期間を、前記内燃機関の排気工程と吸気工程に跨って設定することを特徴とする内燃機関の制御装置。
  7. 　請求項２に記載の内燃機関の制御装置において、
    　前記スロットル弁目標開度算出部は、入力信号と前記目標開度の関係を規定する演算式に従って前記目標開度を算出することを特徴とする内燃機関の制御装置。
  8. 　請求項２に記載の内燃機関の制御装置において、
    　前記スロットル弁目標開度算出部は、入力信号と前記目標開度の関係を規定するマップに従って前記目標開度を求めることを特徴とする内燃機関の制御装置。
  9. 　請求項２に記載の内燃機関の制御装置において、
    　前記吸排気弁目標タイミング算出部は、前記スロットル弁が全開された場合に、前記オーバーラップ期間が長い程、前記吸気弁の開弁タイミングを進角し下死点から遠ざける目標タイミングを算出することを特徴とする内燃機関の制御装置。
  10. 　請求項２に記載の内燃機関の制御装置において、
    　前記内燃機関は、更に、
    　排気ガスの流れを受けて回転するタービンと、
    　該タービンの回転トルクを伝達するシャフトと、
    　該シャフトの回転トルクを利用して吸入ガスを圧縮する圧縮機と、
    　前記タービンを迂回する排気側バイパス通路を開閉するウェイストゲート弁と、
    　前記圧縮機を迂回する吸気側バイパス通路を開閉するエアバイパス弁と、
    　を有する過給機を備えており、また、
    　前記ウェイストゲート弁の目標開度を算出し、該目標開度を基に前記ウェイストゲート弁の開度を制御するウェイストゲート弁目標開度算出部を備えており、
    　該ウェイストゲート弁目標開度算出部は、前記過給機を利用した過給領域では、前記オーバーラップ期間が長い程、前記ウェイストゲート弁を開弁することを特徴とする内燃機関の制御装置。
  11. 　燃焼気筒と、該燃焼気筒の吸気通路に配置されたスロットル弁と、前記燃焼気筒の吸気口に配置された吸気弁と、前記燃焼気筒の排気口に配置された排気弁と、前記吸気弁および前記排気弁の開弁タイミングを可変する可変位相弁タイミング機構と、を備える内燃機関を制御する制御方法であって、
    　大気絶対圧の変化に基づいて前記スロットル弁の開度を変化させるとともに、
    　前記吸気弁と前記排気弁の開弁のオーバーラップ期間が長い程、前記スロットル弁の開度を小さくすることを特徴とする内燃機関の制御方法。
  12. 　請求項１１に記載の内燃機関の制御方法において、
    　前記スロットル弁が全開された場合に、前記オーバーラップ期間が長い程、前記吸気弁の開弁タイミングを進角し下死点から遠ざけることを特徴とする内燃機関の制御方法。
  13. 　請求項１１に記載の内燃機関の制御方法において、
    　過給領域において、前記オーバーラップ期間が長い程、過給機のウェイストゲート弁を開弁することを特徴とする内燃機関の制御方法。
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