JP6222210B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関する。

従来、吸気側可変バルブタイミング機構および排気側可変バルブタイミング機構を備える内燃機関の制御装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

このような内燃機関は、吸気側可変バルブタイミング機構および排気側可変バルブタイミング機構により、クランクシャフトに対する吸気カムシャフトおよび排気カムシャフトの回転位相を変化させることによって、吸気バルブおよび排気バルブのバルブタイミングを可変するように構成されている。そして、内燃機関の運転状態に応じて、吸気バルブおよび排気バルブのオーバーラップ期間が制御されることにより、出力の向上、燃費の向上および排気エミッションの低減などを図ることが可能である。

そして、特許文献１の内燃機関の制御装置では、加速運転から定常運転に移行する際に、オーバーラップ期間がゼロにされていた状態から、排気バルブのバルブタイミングを所定量だけ進角するとともに、吸気バルブのバルブタイミングを所定量よりも大きく進角する。これにより、筒内圧力が高い状態で排気バルブが開くので、内部ＥＧＲ量を増加することが可能である。

特開２００７−３２５１５号公報

ここで、吸気側可変バルブタイミング機構および排気側可変バルブタイミング機構を備える内燃機関では、初期状態（運転開始前）のときに、排気バルブのバルブタイミングが最進角位置に設定され、吸気バルブのバルブタイミングが最遅角位置に設定される。このため、初期状態のときに、オーバーラップ期間が負の値で最小、すなわちマイナスオーバーラップ期間が最大になっている。なお、マイナスオーバーラップとは、排気バルブが閉じてから吸気バルブが開くまでの間に吸気バルブおよび排気バルブの両方が閉状態になる期間が存在することをいう。

そして、このような内燃機関の制御装置では、運転状態に応じてベースマップから吸気バルブおよび排気バルブの目標位相角と目標オーバーラップ期間とを算出し、その目標位相角と実位相角との偏差がなくなるように吸気側可変バルブタイミング機構および排気側可変バルブタイミング機構が制御される。

なお、排気バルブの目標位相角とは、排気バルブの初期位置（最進角位置）からの目標とされる遅角量であり、吸気バルブの目標位相角とは、吸気バルブの初期位置（最遅角位置）からの目標とされる進角量である。また、ベースマップから算出される各目標値（以下、「ベースマップ値」ともいう）は、運転状態に応じた燃費最適点となる値である。

このように燃費最適点となる目標位相角に基づいてバルブタイミングを制御する場合には、たとえば、吸気バルブおよび排気バルブのバルブタイミングが進角されるときに、図８に示すように、作動方向がオーバーラップを減少させる側である排気バルブの追従遅れなどに起因して、実際のオーバーラップ期間が目標オーバーラップ期間を過渡的に超えるおそれがある。

そこで、吸気バルブおよび排気バルブのバルブタイミングが進角されるときに、作動方向がオーバーラップを増加させる側である吸気バルブの目標位相角をベースマップ値よりも低い値に設定することにより、実際のオーバーラップ期間が目標オーバーラップ期間を超えないようにすることが考えられる。しかしながら、目標位相角をベースマップ値よりも低くすると、吸気バルブのバルブタイミングが燃費最適点に収束するのに時間を要する。

なお、吸気バルブおよび排気バルブのバルブタイミングが遅角されるときについても同様の課題が存在する。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、実際のオーバーラップ期間が目標オーバーラップ期間を超えるのを抑制しながら、バルブタイミングをベースマップ値に収束しやすくすることが可能な内燃機関の制御装置を提供することである。

本発明による内燃機関の制御装置は、吸気バルブのバルブタイミングを可変する吸気側可変バルブタイミング機構と、排気バルブのバルブタイミングを可変する排気側可変バルブタイミング機構とを備える内燃機関を制御するものであり、第１算出手段と、第２算出手段と、第１目標位相角設定手段と、第２目標位相角設定手段とを備える。第１算出手段は、内燃機関の回転速度および負荷率に基づいて、吸気バルブおよび排気バルブの目標位相角と目標オーバーラップ期間とを算出するように構成されている。第２算出手段は、吸気バルブおよび排気バルブのバルブタイミングが進角される場合に、目標オーバーラップ期間および排気バルブの実位相角に基づいて吸気バルブの目標位相角を算出するように構成されている。第１目標位相角設定手段は、吸気バルブおよび排気バルブのバルブタイミングが進角される場合に、排気バルブの目標位相角として第１算出手段により算出された値を設定するとともに、吸気バルブの目標位相角として第２算出手段により算出された値を設定するように構成されている。第２目標位相角設定手段は、吸気バルブおよび排気バルブのバルブタイミングが進角される場合において、排気バルブが閉じてから吸気バルブが開くまでの間に吸気バルブおよび排気バルブの両方が閉状態になるマイナスオーバーラップ時に、排気バルブおよび吸気バルブの目標位相角として第１算出手段により算出された値を設定するように構成されている。

なお、排気バルブの目標位相角とは、排気バルブの初期位置（最進角位置）からの目標とされる遅角量であり、吸気バルブの目標位相角とは、吸気バルブの初期位置（最遅角位置）からの目標とされる進角量である。また、排気バルブの実位相角とは、排気バルブの実際の位相角（初期位置からの遅角量）である。また、オーバーラップ期間とは、吸気バルブおよび排気バルブの両方が開状態になる角度範囲（期間）であり、目標オーバーラップ期間はその目標値である。すなわち、オーバーラップ期間が正の値であれば、吸気バルブおよび排気バルブの両方が開状態になる期間が存在し、オーバーラップ期間が負の値であれば、吸気バルブおよび排気バルブの両方が閉状態になる期間が存在する。

このように構成することによって、第１算出手段により、運転状態に応じてベースマップから吸気バルブの目標位相角（ベースマップ値）を算出するとともに、第２算出手段により、ベースマップ値以下の吸気バルブの目標位相角を算出することができる。そして、吸気バルブおよび排気バルブのバルブタイミングが進角される場合におけるオーバーラップ時には、吸気バルブの目標位相角として第２算出手段により算出された値を設定することにより、実際のオーバーラップ期間が目標オーバーラップ期間を超えるのを抑制することができる。また、吸気バルブおよび排気バルブのバルブタイミングが進角される場合におけるマイナスオーバーラップ時には、吸気バルブの目標位相角として第１算出手段により算出された値を設定することにより、吸気バルブのバルブタイミングをベースマップ値に収束しやすくすることができる。したがって、吸気バルブおよび排気バルブのバルブタイミングが進角される場合に、実際のオーバーラップ期間が目標オーバーラップ期間を超えるのを抑制しながら、吸気バルブのバルブタイミングをベースマップ値に収束しやすくすることができる。

上記内燃機関の制御装置において、吸気バルブおよび排気バルブのバルブタイミングが進角される場合に、第１算出手段により算出された吸気バルブの目標位相角と、排気バルブの実位相角とに基づいて、マイナスオーバーラップ時であるか否かを判断する判断手段を備えていてもよい。

このように構成すれば、マイナスオーバーラップ時であるか否かを容易に判断することができる。

上記内燃機関の制御装置において、第２算出手段は、吸気バルブおよび排気バルブのバルブタイミングが遅角される場合に、目標オーバーラップ期間および吸気バルブの実位相角に基づいて排気バルブの目標位相角を算出するように構成され、第１目標位相角設定手段は、吸気バルブおよび排気バルブのバルブタイミングが遅角される場合に、排気バルブの目標位相角として第２算出手段により算出された値を設定するとともに、吸気バルブの目標位相角として第１算出手段により算出された値を設定するように構成され、第２目標位相角設定手段は、吸気バルブおよび排気バルブのバルブタイミングが遅角される場合において、マイナスオーバーラップ時に、排気バルブおよび吸気バルブの目標位相角として第１算出手段により算出された値を設定するように構成されていてもよい。なお、吸気バルブの実位相角とは、吸気バルブの実際の位相角（初期位置からの進角量）である。

このように構成すれば、吸気バルブおよび排気バルブのバルブタイミングが遅角される場合に、実際のオーバーラップ期間が目標オーバーラップ期間を超えるのを抑制しながら、排気バルブのバルブタイミングをベースマップ値に収束しやすくすることができる。

この場合において、吸気バルブおよび排気バルブのバルブタイミングが遅角される場合に、第１算出手段により算出された排気バルブの目標位相角と、吸気バルブの実位相角とに基づいて、マイナスオーバーラップ時であるか否かを判断する判断手段を備えていてもよい。

このように構成すれば、マイナスオーバーラップ時であるか否かを容易に判断することができる。

上記内燃機関の制御装置において、第２算出手段は、吸気バルブおよび排気バルブのバルブタイミングが進角される場合に、目標オーバーラップ期間と排気バルブの実位相角とバルブ振れ角度とに基づいて吸気バルブの目標位相角を算出するように構成されていてもよい。なお、バルブ振れ角度とは、吸気バルブおよび排気バルブの開閉動作に伴い周期的に増減するカム反力により変動する吸気バルブおよび排気バルブの角度範囲であって、たとえば予め設定された値である。

このように構成すれば、吸気バルブおよび排気バルブのバルブタイミングが進角される場合に、カム反力によって吸気バルブおよび排気バルブが変動したとしても、実際のオーバーラップ期間が目標オーバーラップ期間を超えるのを抑制することができる。

上記第２算出手段がバルブ振れ角度に基づいて吸気バルブの目標位相角を算出する内燃機関の制御装置において、吸気バルブおよび排気バルブのバルブタイミングが進角される場合に、第１算出手段により算出された吸気バルブの目標位相角と、排気バルブの実位相角と、バルブ振れ角度とに基づいて、マイナスオーバーラップ時であるか否かを判断する判断手段を備えていてもよい。

このように構成すれば、バルブ振れ角度を考慮してマイナスオーバーラップ時であるか否かを判断することができる。

上記第２算出手段がバルブ振れ角度に基づいて吸気バルブの目標位相角を算出する内燃機関の制御装置において、第２算出手段は、吸気バルブおよび排気バルブのバルブタイミングが遅角される場合に、目標オーバーラップ期間と吸気バルブの実位相角とバルブ振れ角度とに基づいて排気バルブの目標位相角を算出するように構成され、第１目標位相角設定手段は、吸気バルブおよび排気バルブのバルブタイミングが遅角される場合に、排気バルブの目標位相角として第２算出手段により算出された値を設定するとともに、吸気バルブの目標位相角として第１算出手段により算出された値を設定するように構成され、第２目標位相角設定手段は、吸気バルブおよび排気バルブのバルブタイミングが遅角される場合において、マイナスオーバーラップ時に、排気バルブおよび吸気バルブの目標位相角として第１算出手段により算出された値を設定するように構成されていてもよい。

このように構成すれば、吸気バルブおよび排気バルブのバルブタイミングが遅角される場合に、カム反力によって吸気バルブおよび排気バルブが変動したとしても、実際のオーバーラップ期間が目標オーバーラップ期間を超えるのを抑制することができる。

この場合において、吸気バルブおよび排気バルブのバルブタイミングが遅角される場合に、第１算出手段により算出された排気バルブの目標位相角と、吸気バルブの実位相角と、バルブ振れ角度とに基づいて、マイナスオーバーラップ時であるか否かを判断する判断手段を備えていてもよい。

このように構成すれば、バルブ振れ角度を考慮してマイナスオーバーラップ時であるか否かを判断することができる。

本発明による内燃機関の制御装置は、吸気バルブのバルブタイミングを可変する吸気側可変バルブタイミング機構と、排気バルブのバルブタイミングを可変する排気側可変バルブタイミング機構とを備える内燃機関を制御するものであり、第１算出手段と、第２算出手段と、第１目標位相角設定手段と、第２目標位相角設定手段とを備える。第１算出手段は、内燃機関の回転速度および負荷率に基づいて、吸気バルブおよび排気バルブの目標位相角と目標オーバーラップ期間とを算出するように構成されている。第２算出手段は、吸気バルブおよび排気バルブのバルブタイミングが遅角される場合に、目標オーバーラップ期間および吸気バルブの実位相角に基づいて排気バルブの目標位相角を算出するように構成されている。第１目標位相角設定手段は、吸気バルブおよび排気バルブのバルブタイミングが遅角される場合に、排気バルブの目標位相角として第２算出手段により算出された値を設定するとともに、吸気バルブの目標位相角として第１算出手段により算出された値を設定するように構成されている。第２目標位相角設定手段は、吸気バルブおよび排気バルブのバルブタイミングが遅角される場合において、排気バルブが閉じてから吸気バルブが開くまでの間に吸気バルブおよび排気バルブの両方が閉状態になるマイナスオーバーラップ時に、排気バルブおよび吸気バルブの目標位相角として第１算出手段により算出された値を設定するように構成されている。

本発明の内燃機関の制御装置によれば、実際のオーバーラップ期間が目標オーバーラップ期間を超えるのを抑制しながら、バルブタイミングをベースマップ値に収束しやすくすることができる。

本発明の第１実施形態によるＥＣＵにより制御されるエンジンの一例を示した概略構成図である。 図１の吸気側ＶＶＴ機構およびそれを制御する吸気側ＯＣＶを説明するための図である。 図１のＥＣＵの構成を示したブロック図である。 第１実施形態におけるバルブタイミングの目標位相角設定制御を説明するためのフローチャートである。 第１実施形態において、吸気バルブおよび排気バルブのバルブタイミングが進角される場合におけるオーバーラップ時の開閉タイミングの一例を示した図である。 第１実施形態において、吸気バルブおよび排気バルブのバルブタイミングが進角される場合におけるマイナスオーバーラップ時の開閉タイミングの一例を示した図である。 本発明の第２実施形態におけるバルブタイミングの目標位相角設定制御を説明するためのフローチャートである。 従来例における吸気バルブおよび排気バルブのバルブタイミングが進角される場合の開閉タイミングの一例を示した図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の実施形態では、車両に搭載されるエンジン（内燃機関）１を制御するＥＣＵ４００に本発明を適用した場合について説明する。

（第１実施形態）
−エンジン−
エンジン１は、図１に示すように、たとえばポート噴射型４気筒ガソリンエンジンであって、シリンダブロック１ａ内にピストン１ｃが設けられている。ピストン１ｃはコネクティングロッド１６を介してクランクシャフト１５に連結されている。なお、図１はエンジン１の１気筒の構成のみを示している。

また、シリンダブロック１ａの上端にはシリンダヘッド１ｂが取り付けられており、このシリンダヘッド１ｂとピストン１ｃとの間に燃焼室１ｄが形成されている。エンジン１の燃焼室１ｄには点火プラグ３が配置されている。点火プラグ３の点火タイミングはイグナイタ４によって調整される。

エンジン１のシリンダブロック１ａの下部にはオイルパン１８が設けられている。このオイルパン１８に貯留された潤滑油は、エンジン１の運転時に、オイルストレーナ２０（図２参照）を介してオイルポンプ１９によって汲み上げられて、エンジン１内の各部の潤滑・冷却等に使用される。また、この潤滑油は、後述する吸気側ＶＶＴ機構１００ｉｎおよび排気側ＶＶＴ機構１００ｅｘの作動油としても利用される。なお、オイルポンプ１９は、たとえば、エンジン１のクランクシャフト１５の回転によって駆動される機械式ポンプである。

クランクシャフト１５にはシグナルロータ１７が取り付けられ、そのシグナルロータ１７の近傍にはクランクポジションセンサ３７が配置されている。このクランクポジションセンサ３７は、クランクシャフト１５の回転位置を検出するために設けられている。また、エンジン１のシリンダブロック１ａには冷却水の温度を検出する水温センサ３１が配置されている。

エンジン１の燃焼室１ｄには吸気通路１１および排気通路１２が接続されている。吸気通路１１には、エアクリーナ７、吸入空気量を計測するエアフロメータ３２、吸入空気温度を計測する吸気温センサ３３、および、吸入空気量を調整するための電子制御式のスロットルバルブ５などが配置されている。スロットルバルブ５はスロットルモータ６によって駆動される。スロットルバルブ５の開度はスロットル開度センサ３６によって検出される。排気通路１２には、排気ガス中の酸素濃度を検出するＯ₂センサ３４および触媒コンバータ（三元触媒）８が配置されている。

吸気通路１１と燃焼室１ｄとの間には吸気バルブ１３が設けられ、排気通路１２と燃焼室１ｄとの間には排気バルブ１４が設けられている。これら吸気バルブ１３および排気バルブ１４の開閉駆動は、クランクシャフト１５の回転がタイミングベルト等を介して伝達される吸気カムシャフト２１および排気カムシャフト２２の各回転によって行われる。吸気カムシャフト２１の端部には吸気バルブ１３のバルブタイミングを可変とする吸気側ＶＶＴ機構１００ｉｎが設けられ、排気カムシャフト２２の端部には排気バルブ１４のバルブタイミングを可変とする排気側ＶＶＴ機構１００ｅｘが設けられている。吸気側ＶＶＴ機構１００ｉｎおよび排気側ＶＶＴ機構１００ｅｘの詳細については後述する。

また、吸気カムシャフト２１および排気カムシャフト２２の近傍にはそれぞれ吸気側カムポジションセンサ３８および排気側カムポジションセンサ３９が配置されている。吸気側カムポジションセンサ３８は、吸気カムシャフト２１の回転位置を検出するために設けられ、排気側カムポジションセンサ３９は、排気カムシャフト２２の回転位置を検出するために設けられている。

吸気通路１１には燃料噴射用のインジェクタ（燃料噴射弁）２が配置されている。このインジェクタ２から噴射された燃料は吸入空気と混合されて混合気となって燃焼室１ｄに導入される。燃焼室１ｄに導入された混合気は点火プラグ３にて点火されて燃焼・爆発する。この混合気の燃焼・爆発によりピストン１ｃが往復運動してクランクシャフト１５が回転する。

−ＶＶＴ機構−
次に、吸気側ＶＶＴ機構１００ｉｎおよびそれを制御する吸気側ＯＣＶ（オイルコントロールバルブ）２００ｉｎについて説明する。なお、排気側ＶＶＴ機構１００ｅｘおよび排気側ＯＣＶ２００ｅｘは、それぞれ、吸気側ＶＶＴ機構１００ｉｎおよび吸気側ＯＣＶ２００ｉｎと略同様に構成されているため、それらについての説明は省略する。

吸気側ＶＶＴ機構１００ｉｎは、図２に示すように、ベーンロータ１０１と、ベーンロータ１０１を収容するハウジング１０２とを備えている。ベーンロータ１０１は、吸気カムシャフト２１（図１参照）に連結されている。ハウジング１０２にはタイミングプーリ１０２ａが設けられ、そのタイミングプーリ１０２ａは、図示しないタイミングベルトを介してクランクシャフト１５（図１参照）に連結されている。ハウジング１０２の内部には、ベーンロータ１０１のベーン１０１ａによって仕切られる進角側油圧室１１１および遅角側油圧室１１２が形成されている。

そして、吸気側ＶＶＴ機構１００ｉｎでは、進角側油圧室１１１内の油圧と遅角側油圧室１１２内の油圧とに応じてベーンロータ１０１がハウジング１０２に対して相対的に回動する。すなわち、進角側油圧室１１１内の油圧を遅角側油圧室１１２内の油圧よりも高くすると、吸気カムシャフト２１の回転位相はクランクシャフト１５の回転位相に対して進められる（進角）。これとは逆に、遅角側油圧室１１２内の油圧を進角側油圧室１１１の油圧よりも高くすると、吸気カムシャフト２１の回転位相はクランクシャフト１５の回転位相に対して遅らされる（遅角）。このように、クランクシャフト１５に対する吸気カムシャフト２１の回転位相の調整によって吸気バルブ１３のバルブタイミングが可変となる。

吸気側ＶＶＴ機構１００ｉｎには、進角側油圧室１１１と遅角側油圧室１１２とに供給する作動油の油圧を制御する吸気側ＯＣＶ２００ｉｎが接続されている。

吸気側ＯＣＶ２００ｉｎには、オイルポンプ１９によってオイルパン１８から汲み上げられた潤滑油（作動油）がオイル供給通路１３１を介して供給される。吸気側ＯＣＶ２００ｉｎは、進角側通路１２１を介して進角側油圧室１１１に接続され、遅角側通路１２２を介して遅角側油圧室１１２に接続されている。また、吸気側ＯＣＶ２００ｉｎには２つのオイル排出通路１３２および１３３が接続されている。吸気側ＯＣＶ２００ｉｎは電磁駆動式の流量制御弁であり、ＥＣＵ４００（図３参照）によって制御される。

吸気側ＯＣＶ２００ｉｎは、ケーシング２０１の内部に往復移動可能に配設されたスプール２０２と、スプール２０２を一方側に付勢する圧縮コイルばね２０３と、圧縮コイルばね２０３の付勢力に抗してスプール２０２を他方側に移動させるための電磁ソレノイド２０４とを備えている。

そして、吸気側ＯＣＶ２００ｉｎでは、スプール２０２が移動することによって、進角側通路１２１および遅角側通路１２２に対する作動油の給排量が変化することにより、進角側油圧室１１１および遅角側油圧室１１２内の油圧を調整することが可能である。

−ＥＣＵ−
次に、エンジン１を制御するＥＣＵ４００について説明する。

ＥＣＵ４００は、図３に示すように、ＣＰＵ４０１と、ＲＯＭ４０２と、ＲＡＭ４０３と、バックアップＲＡＭ４０４と、入力インターフェース４０５と、出力インターフェース４０６と、これらを接続するバス４０７とを備えている。なお、ＥＣＵ４００は、本発明の「第１算出手段」、「第２算出手段」、「第１目標位相角設定手段」、「第２目標位相角設定手段」および「判断手段」の一例であり、ＣＰＵ４０１がＲＯＭ４０２に記憶されたプログラムを実行することによりこれらが実現される。

ＣＰＵ４０１は、ＲＯＭ４０２に記憶された各種制御プログラムやマップなどに基づいて演算処理を実行する。ＲＯＭ４０２には、各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップなどが記憶されている。ＲＡＭ４０３は、ＣＰＵ４０１による演算結果や各種センサの検出結果などを一時的に記憶するメモリである。バックアップＲＡＭ４０４は、イグニッションをオフする際に保存すべきデータなどを記憶する不揮発性のメモリである。

入力インターフェース４０５には、水温センサ３１、エアフロメータ３２、吸気温センサ３３、Ｏ₂センサ３４、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ３５、スロットル開度センサ３６、クランクポジションセンサ３７、吸気側カムポジションセンサ３８、排気側カムポジションセンサ３９、および、車速を検出する車速センサ３０などが接続されている。

出力インターフェース４０６には、インジェクタ２、イグナイタ４、スロットルモータ６、吸気側ＯＣＶ２００ｉｎ、および、排気側ＯＣＶ２００ｅｘなどが接続されている。

そして、ＥＣＵ４００は、各種センサの出力信号に基づいて、スロットルモータ６の駆動制御（スロットル開度制御）、インジェクタ２の燃料噴射制御および点火プラグ３の点火時期制御などを含むエンジン１の各種制御を実行する。

また、ＥＣＵ４００は、エンジン１の運転状態に応じて吸気側ＶＶＴ機構１００ｉｎおよび排気側ＶＶＴ機構１００ｅｘを制御する。具体的には、ＥＣＵ４００は、エンジン１の運転状態に基づいて吸気バルブ１３および排気バルブ１４の目標位相角を設定し、その目標位相角と実位相角（実際の位相角）との偏差がなくなるように吸気側ＯＣＶ２００ｉｎおよび排気側ＯＣＶ２００ｅｘを制御する。

ここで、エンジン１では、初期状態（運転開始前）のときに、排気バルブ１４のバルブタイミングが最進角位置に設定され、吸気バルブ１３のバルブタイミングが最遅角位置に設定されている。このため、初期状態のときに、オーバーラップ期間が負の値で最小、すなわちマイナスオーバーラップ期間が最大になっている。なお、マイナスオーバーラップとは、排気バルブが閉じてから吸気バルブが開くまでの間に吸気バルブおよび排気バルブの両方が閉状態になる期間が存在することをいう。

なお、排気バルブ１４の目標位相角とは、排気バルブ１４の初期位置（最進角位置）からの目標とされる遅角量であり、吸気バルブ１３の目標位相角とは、吸気バルブ１３の初期位置（最遅角位置）からの目標とされる進角量である。

−バルブタイミングの目標位相角設定制御−
次に、図４を参照して、ＥＣＵ４００により実行されるバルブタイミングの目標位相角設定制御について説明する。なお、以下のフローは、ＥＣＵ４００により所定の時間間隔毎に繰り返し実行される。

まず、図４のステップＳＴ１において、各種情報が取得される。たとえば、エアフロメータ３２から吸入空気量が取得され、クランクポジションセンサ３７の検出結果に基づいてエンジン１の回転速度（単位時間あたりの回転数）が算出される。また、クランクポジションセンサ３７および吸気側カムポジションセンサ３８の検出結果に基づいて吸気バルブ１３の実位相角ＩｎＦＰＡが算出され、クランクポジションセンサ３７および排気側カムポジションセンサ３９の検出結果に基づいて排気バルブ１４の実位相角ＥｘＦＰＡが算出される。

次に、ステップＳＴ２において、エンジン１の運転状態に応じてベースマップから吸気バルブ１３および排気バルブ１４の目標位相角と目標オーバーラップ期間とが算出される。具体的には、エンジン１の回転速度と負荷率とをパラメータとする第１のベースマップから吸気バルブ１３の目標位相角（ベースマップ値）ＩｎＴＰＡを算出するとともに、エンジン１の回転速度と負荷率とをパラメータとする第２のベースマップから目標オーバーラップ期間ＴＯＰＡを算出する。そして、以下の式（１）から排気バルブ１４の目標位相角（ベースマップ値）ＥｘＴＰＡを算出する。すなわち、排気バルブ１４のベースマップ値ＥｘＴＰＡとは、吸気バルブ１３のベースマップ値ＩｎＴＰＡと目標オーバーラップ期間ＴＯＰＡとを用いて算出される算出値である。

ＥｘＴＰＡ＝ＴＯＰＡ−（ＩｎＴＰＡ＋ＩＯＰＡ）・・・（１）
なお、式（１）において、ＩＯＰＡは、初期状態のオーバーラップ期間（角度範囲）であり負の値である。また、初期状態のオーバーラップ期間ＩＯＰＡと、第１および第２のベースマップとは、たとえばＲＯＭ４０２に記憶されている。負荷率は、エンジン１への最大吸入空気量に対する現在の運転状態における吸入空気量の割合であり、たとえば、吸入空気量およびエンジン１の回転速度に基づいて算出される。

このステップＳＴ２で算出された各目標値（吸気バルブ１３のベースマップ値ＩｎＴＰＡ、排気バルブ１４のベースマップ値ＥｘＴＰＡおよび目標オーバーラップ期間ＴＯＰＡ）は、運転状態に応じた燃費最適点となる値であり、本発明の「第１算出手段により算出された値」に相当する。

次に、ステップＳＴ３において、吸気側ＶＶＴ機構１００ｉｎが進角側に変位するか否かが判断される。なお、吸気側ＶＶＴ機構１００ｉｎが進角側に変位するか否かは、吸気バルブ１３の目標位相角と実位相角とに基づいて判断される。すなわち、ステップＳＴ１で算出された吸気バルブ１３の実位相角ＩｎＦＰＡと、ステップＳＴ２で算出された吸気バルブ１３の目標位相角ＩｎＴＰＡとを比較し、目標位相角ＩｎＴＰＡが実位相角ＩｎＦＰＡよりも大きい場合に進角側に変位すると判断する。そして、吸気側ＶＶＴ機構１００ｉｎが進角側に変位する場合には、ステップＳＴ４に移る。その一方、吸気側ＶＶＴ機構１００ｉｎが進角側に変位しない（遅角側に変位する）場合には、ステップＳＴ５に移る。

次に、ステップＳＴ４において、排気側ＶＶＴ機構１００ｅｘが進角側に変位するか否かが判断される。なお、排気側ＶＶＴ機構１００ｅｘが進角側に変位するか否かは、排気バルブ１４の目標位相角と実位相角とに基づいて判断される。すなわち、ステップＳＴ１で算出された排気バルブ１４の実位相角ＥｘＦＰＡと、ステップＳＴ２で算出された排気バルブ１４の目標位相角ＥｘＴＰＡとを比較し、目標位相角ＥｘＴＰＡが実位相角ＥｘＦＰＡよりも小さい場合に進角側に変位すると判断する。そして、排気側ＶＶＴ機構１００ｅｘが進角側に変位する場合には、ステップＳＴ６に移る。その一方、排気側ＶＶＴ機構１００ｅｘが進角側に変位しない（遅角側に変位する）場合には、ステップＳＴ９に移る。

また、ステップＳＴ５において、排気側ＶＶＴ機構１００ｅｘが進角側に変位するか否かが判断される。なお、排気側ＶＶＴ機構１００ｅｘが進角側に変位するか否かは、ステップＳＴ４と同様の方法で判断される。そして、排気側ＶＶＴ機構１００ｅｘが進角側に変位する場合には、ステップＳＴ９に移る。その一方、排気側ＶＶＴ機構１００ｅｘが進角側に変位しない（遅角側に変位する）場合には、ステップＳＴ１０に移る。

［吸気バルブおよび排気バルブのバルブタイミングが進角される場合］
そして、吸気バルブ１３および排気バルブ１４のバルブタイミングが進角される場合（ステップＳＴ３およびＳＴ４でＹｅｓ）には、ステップＳＴ６において、吸気バルブ１３の目標位相角が再計算される。これは、オーバーラップを増加させる側の吸気バルブ１３の目標位相角としてベースマップ値ＩｎＴＰＡを用いると、オーバーラップを減少させる側の排気バルブ１４の追従遅れなどに起因して、実際のオーバーラップ期間ＦＯＰＡが目標オーバーラップ期間ＴＯＰＡを超えるおそれがあるためである。つまり、後述するように、実際のオーバーラップ期間ＦＯＰＡが目標オーバーラップ期間ＴＯＰＡを超えるのを抑制するために、オーバーラップを増加させる側の吸気バルブ１３の目標位相角が再計算される。吸気バルブ１３の目標位相角は以下の式（２）により算出される。

ＩｎＴＰＡ２＝ＴＯＰＡ−（ＥｘＦＰＡ＋ＩＯＰＡ）・・・（２）
なお、式（２）において、ＩｎＴＰＡ２は、再計算された吸気バルブ１３の目標位相角である。この目標位相角ＩｎＴＰＡ２は、図５に示すように、ベースマップ値ＩｎＴＰＡ以下の値であり、本発明の「第２算出手段により算出された値」に相当する。

この式（２）では、たとえば、吸気バルブ１３の実位相角ＩｎＦＰＡが目標位相角（ベースマップ値）ＩｎＴＰＡに到達する前に、実際のオーバーラップ期間ＦＯＰＡが目標オーバーラップ期間ＴＯＰＡに到達した場合には、排気バルブ１４の実位相角ＥｘＦＰＡの変位を待ち、その実位相角ＥｘＦＰＡの変位に連れて目標位相角ＩｎＴＰＡ２がベースマップ値ＩｎＴＰＡに近づくようになっている。そして、排気バルブ１４の実位相角ＥｘＦＰＡが目標位相角（ベースマップ値）ＥｘＴＰＡになると、吸気バルブ１３の目標位相角ＩｎＴＰＡ２がベースマップ値ＩｎＴＰＡになる。すなわち、再計算された目標位相角ＩｎＴＰＡ２は、排気バルブ１４の実位相角ＥｘＦＰＡに対して、実際のオーバーラップ期間ＦＯＰＡが目標オーバーラップ期間ＴＯＰＡを超えない範囲で許容できる吸気バルブ１３の目標値である。

その後、ステップＳＴ７において、マイナスオーバーラップ時であるか否かが判断される。具体的には、以下の式（３）が成立するか否かが判断され、式（３）が成立しない場合に、マイナスオーバーラップ時であると判断される。そして、マイナスオーバーラップ時である場合には、ステップＳＴ９に移る。その一方、マイナスオーバーラップ時ではない（オーバーラップ時である）場合には、ステップＳＴ８に移る。

ＩｎＴＰＡ≧−ＩＯＰＡ−ＥｘＦＰＡ・・・（３）
なお、式（３）では、図６に示すように、初期状態の負のオーバーラップ期間ＩＯＰＡの範囲内から排気バルブ１４の実位相角ＥｘＦＰＡを差し引いて残った領域内に、吸気バルブ１３の目標位相角ＩｎＴＰＡが位置するか否かを判定し、その領域内に目標位相角ＩｎＴＰＡが位置する場合に式（３）が不成立となりマイナスオーバーラップ時であると判定される。

そして、図５に示すように、オーバーラップ時（ステップＳＴ７でＮｏ）には、ステップＳＴ８において、オーバーラップを増加させる側の吸気バルブ１３の目標位相角として、ステップＳＴ６で再計算された目標位相角ＩｎＴＰＡ２が設定され、オーバーラップを減少させる側の排気バルブ１４の目標位相角として、ステップＳＴ２で算出されたベースマップ値ＥｘＴＰＡが設定される。つまり、吸気バルブ１３および排気バルブ１４のバルブタイミングが進角される状況におけるオーバーラップ時には、実際のオーバーラップ期間ＦＯＰＡが目標オーバーラップ期間ＴＯＰＡを超えないように、吸気バルブ１３の目標位相角として、ベースマップ値ＩｎＴＰＡ以下の再計算された目標位相角ＩｎＴＰＡ２が設定される。

なお、オーバーラップ時では、吸気バルブ１３の目標位相角の下限ガード値として−ＩＯＰＡ−ＥｘＦＰＡが設定されており、必要以上に抑制された値にならないようになっている。すなわち、吸気バルブ１３の再計算された目標位相角ＩｎＴＰＡ２が、下限ガード値（−ＩＯＰＡ−ＥｘＦＰＡ）よりも低い場合には、吸気バルブ１３の目標位相角として下限ガード値が設定される。なお、ＩＯＰＡは初期状態のオーバーラップ期間であり、ＥｘＦＰＡは排気バルブ１４の実位相角である。

その一方、図６に示すように、マイナスオーバーラップ時（ステップＳＴ７でＹｅｓ）には、ステップＳＴ９において、吸気バルブ１３の目標位相角として、ステップＳＴ２で算出されたベースマップ値ＩｎＴＰＡが設定され、排気バルブ１４の目標位相角として、ステップＳＴ２で算出されたベースマップ値ＥｘＴＰＡが設定される。つまり、吸気バルブ１３および排気バルブ１４のバルブタイミングが進角される状況におけるマイナスオーバーラップ時には、吸気バルブ１３の目標位相角に制限をかける必要がないことから、吸気バルブ１３の目標位相角としてベースマップ値ＩｎＴＰＡが設定される。

［吸気バルブおよび排気バルブのバルブタイミングが遅角される場合］
そして、吸気バルブ１３および排気バルブ１４のバルブタイミングが遅角される場合（ステップＳＴ３およびＳＴ５でＮｏ）には、ステップＳＴ１０において、排気バルブ１４の目標位相角が再計算される。これは、オーバーラップを増加させる側の排気バルブ１４の目標位相角としてベースマップ値ＥｘＴＰＡを用いると、オーバーラップを減少させる側の吸気バルブ１３の追従遅れなどに起因して、実際のオーバーラップ期間ＦＯＰＡが目標オーバーラップ期間ＴＯＰＡを超えるおそれがあるためである。つまり、後述するように、実際のオーバーラップ期間ＦＯＰＡが目標オーバーラップ期間ＴＯＰＡを超えるのを抑制するために、オーバーラップを増加させる側の排気バルブ１４の目標位相角が再計算される。排気バルブ１４の目標位相角は以下の式（４）により算出される。

ＥｘＴＰＡ２＝ＴＯＰＡ−（ＩｎＦＰＡ＋ＩＯＰＡ）・・・（４）
なお、式（４）において、ＥｘＴＰＡ２は、再計算された排気バルブ１４の目標位相角である。この目標位相角ＥｘＴＰＡ２は、ベースマップ値ＥｘＴＰＡ以下の値であり、本発明の「第２算出手段により算出された値」に相当する。

この式（４）では、たとえば、排気バルブ１４の実位相角ＥｘＦＰＡが目標位相角（ベースマップ値）ＥｘＴＰＡに到達する前に、実際のオーバーラップ期間ＦＯＰＡが目標オーバーラップ期間ＴＯＰＡに到達した場合には、吸気バルブ１３の実位相角ＩｎＦＰＡの変位を待ち、その実位相角ＩｎＦＰＡの変位に連れて目標位相角ＥｘＴＰＡ２がベースマップ値ＥｘＴＰＡに近づくようになっている。そして、吸気バルブ１３の実位相角ＩｎＦＰＡが目標位相角（ベースマップ値）ＩｎＴＰＡになると、排気バルブ１４の目標位相角ＥｘＴＰＡ２がベースマップ値ＥｘＴＰＡになる。すなわち、再計算された目標位相角ＥｘＴＰＡ２は、吸気バルブ１３の実位相角ＩｎＦＰＡに対して、実際のオーバーラップ期間ＦＯＰＡが目標オーバーラップ期間ＴＯＰＡを超えない範囲で許容できる排気バルブ１４の目標値である。

その後、ステップＳＴ１１において、マイナスオーバーラップ時であるか否かが判断される。具体的には、以下の式（５）が成立するか否かが判断され、式（５）が成立しない場合に、マイナスオーバーラップ時であると判断される。そして、マイナスオーバーラップ時である場合には、ステップＳＴ９に移る。その一方、マイナスオーバーラップ時ではない（オーバーラップ時である）場合には、ステップＳＴ１２に移る。

ＥｘＴＰＡ≧−ＩＯＰＡ−ＩｎＦＰＡ・・・（５）
なお、式（５）では、初期状態の負のオーバーラップ期間ＩＯＰＡの範囲内から吸気バルブ１３の実位相角ＩｎＦＰＡを差し引いて残った領域内に、排気バルブ１４の目標位相角ＥｘＴＰＡが位置するか否かを判定し、その領域内に目標位相角ＥｘＴＰＡが位置する場合に式（５）が不成立となりマイナスオーバーラップ時であると判定される。

そして、オーバーラップ時（ステップＳＴ１１でＮｏ）には、ステップＳＴ１２において、オーバーラップを増加させる側の排気バルブ１４の目標位相角として、ステップＳＴ１０で再計算された目標位相角ＥｘＴＰＡ２が設定され、オーバーラップを減少させる側の吸気バルブ１３の目標位相角として、ステップＳＴ２で算出されたベースマップ値ＩｎＴＰＡが設定される。つまり、吸気バルブ１３および排気バルブ１４のバルブタイミングが遅角される状況におけるオーバーラップ時には、実際のオーバーラップ期間ＦＯＰＡが目標オーバーラップ期間ＴＯＰＡを超えないように、排気バルブ１４の目標位相角として、ベースマップ値ＥｘＴＰＡ以下の再計算された目標位相角ＥｘＴＰＡ２が設定される。

なお、オーバーラップ時では、排気バルブ１４の目標位相角の下限ガード値として−ＩＯＰＡ−ＩｎＦＰＡが設定されており、必要以上に抑制された値にならないようになっている。すなわち、排気バルブ１４の再計算された目標位相角ＥｘＴＰＡ２が、下限ガード値（−ＩＯＰＡ−ＩｎＦＰＡ）よりも低い場合には、排気バルブ１４の目標位相角として下限ガード値が設定される。なお、ＩＯＰＡは初期状態のオーバーラップ期間であり、ＩｎＦＰＡは吸気バルブ１３の実位相角である。

その一方、マイナスオーバーラップ時（ステップＳＴ１１でＹｅｓ）には、ステップＳＴ９において、吸気バルブ１３の目標位相角として、ステップＳＴ２で算出されたベースマップ値ＩｎＴＰＡが設定され、排気バルブ１４の目標位相角として、ステップＳＴ２で算出されたベースマップ値ＥｘＴＰＡが設定される。つまり、吸気バルブ１３および排気バルブ１４のバルブタイミングが遅角される状況におけるマイナスオーバーラップ時には、排気バルブ１４の目標位相角に制限をかける必要がないことから、排気バルブ１４の目標位相角としてベースマップ値ＥｘＴＰＡが設定される。

［吸気バルブのバルブタイミングが進角され、排気バルブのバルブタイミングが遅角される場合］
そして、吸気バルブ１３のバルブタイミングが進角され、排気バルブ１４のバルブタイミングが遅角される場合（ステップＳＴ３でＹｅｓ、ステップＳＴ４でＮｏ）には、吸気バルブ１３および排気バルブ１４のバルブタイミングがオーバーラップ期間を増加させる側に変位するため、実際のオーバーラップ期間ＦＯＰＡが目標オーバーラップ期間ＴＯＰＡを超えることがない。このため、ステップＳＴ９において、吸気バルブ１３の目標位相角として、ステップＳＴ２で算出されたベースマップ値ＩｎＴＰＡが設定され、排気バルブ１４の目標位相角として、ステップＳＴ２で算出されたベースマップ値ＥｘＴＰＡが設定される。

［吸気バルブのバルブタイミングが遅角され、排気バルブのバルブタイミングが進角される場合］
そして、吸気バルブ１３のバルブタイミングが遅角され、排気バルブ１４のバルブタイミングが進角される場合（ステップＳＴ３でＮｏ、ステップＳＴ５でＹｅｓ）には、吸気バルブ１３および排気バルブ１４のバルブタイミングがオーバーラップ期間を減少させる側に変位するため、ステップＳＴ９において、吸気バルブ１３の目標位相角として、ステップＳＴ２で算出されたベースマップ値ＩｎＴＰＡが設定され、排気バルブ１４の目標位相角として、ステップＳＴ２で算出されたベースマップ値ＥｘＴＰＡが設定される。

なお、第１実施形態において、ＥＣＵ４００によりステップＳＴ２が実行されることによって本発明の「第１算出手段」が実現され、ＥＣＵ４００によりステップＳＴ６またはＳＴ１０が実行されることによって本発明の「第２算出手段」が実現される。また、ＥＣＵ４００によりステップＳＴ８またはＳＴ１２が実行されることによって本発明の「第１目標位相角設定手段」が実現され、ＥＣＵ４００によりステップＳＴ９が実行されることによって本発明の「第２目標位相角設定手段」が実現される。また、ＥＣＵ４００によりステップＳＴ７またはＳＴ１１が実行されることによって本発明の「判断手段」が実現される。

−効果−
第１実施形態では、上記のように、運転状態（たとえば、エンジン１の回転速度および負荷率）に応じてベースマップから吸気バルブ１３の目標位相角（ベースマップ値）ＩｎＴＰＡを算出するとともに、吸気バルブ１３および排気バルブ１４のバルブタイミングが進角される場合に、オーバーラップ期間を増加させる側に変位する吸気バルブ１３の目標位相角として、ベースマップ値ＩｎＴＰＡ以下の目標位相角ＩｎＴＰＡ２を算出（再計算）するように構成されている。

このように構成することによって、吸気バルブ１３および排気バルブ１４のバルブタイミングが進角される場合におけるオーバーラップ時には、吸気バルブ１３の目標位相角として再計算された目標位相角ＩｎＴＰＡ２を設定することにより、実際のオーバーラップ期間ＦＯＰＡが目標オーバーラップ期間ＴＯＰＡを超えるのを抑制することができる。また、吸気バルブ１３および排気バルブ１４のバルブタイミングが進角される場合におけるマイナスオーバーラップ時には、吸気バルブ１３の目標位相角としてベースマップ値ＩｎＴＰＡを設定することにより、吸気バルブ１３のバルブタイミングをベースマップ値ＩｎＴＰＡに収束しやすくすることができる。すなわち、マイナスオーバーラップ時には、オーバーラップ時とは異なり、吸気バルブ１３の目標位相角を制限する必要がないので、目標位相角としてベースマップ値ＩｎＴＰＡを設定する。したがって、吸気バルブ１３および排気バルブ１４のバルブタイミングが進角される場合に、実際のオーバーラップ期間ＦＯＰＡが目標オーバーラップ期間ＴＯＰＡを超えるのを抑制しながら、吸気バルブ１３のバルブタイミングをベースマップ値ＩｎＴＰＡに収束しやすくすることができる。その結果、燃費の向上を図ることができる。

また、第１実施形態では、運転状態（たとえば、エンジン１の回転速度および負荷率）に応じてベースマップから排気バルブ１４の目標位相角（ベースマップ値）ＥｘＴＰＡを算出するとともに、吸気バルブ１３および排気バルブ１４のバルブタイミングが遅角される場合に、オーバーラップ期間を増加させる側に変位する排気バルブ１４の目標位相角として、ベースマップ値ＥｘＴＰＡ以下の目標位相角ＥｘＴＰＡ２を算出（再計算）するように構成されている。

このように構成することによって、吸気バルブ１３および排気バルブ１４のバルブタイミングが遅角される場合におけるオーバーラップ時には、排気バルブ１４の目標位相角として再計算された目標位相角ＥｘＴＰＡ２を設定することにより、実際のオーバーラップ期間ＦＯＰＡが目標オーバーラップ期間ＴＯＰＡを超えるのを抑制することができる。また、吸気バルブ１３および排気バルブ１４のバルブタイミングが遅角される場合におけるマイナスオーバーラップ時には、排気バルブ１４の目標位相角としてベースマップ値ＥｘＴＰＡを設定することにより、排気バルブ１４のバルブタイミングをベースマップ値ＥｘＴＰＡに収束しやすくすることができる。すなわち、マイナスオーバーラップ時には、オーバーラップ時とは異なり、排気バルブ１４の目標位相角を制限する必要がないので、目標位相角としてベースマップ値ＥｘＴＰＡを設定する。したがって、吸気バルブ１３および排気バルブ１４のバルブタイミングが遅角される場合に、実際のオーバーラップ期間ＦＯＰＡが目標オーバーラップ期間ＴＯＰＡを超えるのを抑制しながら、排気バルブ１４のバルブタイミングをベースマップ値ＥｘＴＰＡに収束しやすくすることができる。その結果、排気エミッションの低減を図ることができる。

また、第１実施形態では、上記した式（３）が成立するか否かを判断することによって、容易に、マイナスオーバーラップ時であるか否かを判断することができる。同様に、上記した式（５）が成立するか否かを判断することによって、容易に、マイナスオーバーラップ時であるか否かを判断することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態によるバルブタイミングの目標位相角設定制御について説明する。なお、エンジン１およびそれを制御するＥＣＵ４００などは、第１実施形態と略同様に構成されているため、重複する部分についての説明は省略する。

ここで、吸気カムシャフト２１が吸気バルブ１３を開閉駆動する際に、吸気バルブ１３の開閉動作に伴いカム反力（バルブスプリングから受ける力）が周期的に増減し、その増減するカム反力が吸気側ＶＶＴ機構１００ｉｎに作用する。同様に、排気カムシャフト２２が排気バルブ１４を開閉駆動する際に、排気バルブ１４の開閉動作に伴いカム反力が周期的に増減し、その増減するカム反力が排気側ＶＶＴ機構１００ｅｘに作用する。

そして、吸気側ＶＶＴ機構１００ｉｎに増減するカム反力が作用すると、吸気バルブ１３が所定の角度範囲で変動する（目標位相角に対する実位相角の振れが発生する）場合があり、排気側ＶＶＴ機構１００ｅｘに増減するカム反力が作用すると、排気バルブ１４が所定の角度範囲で変動する場合がある。このように、吸気バルブ１３および排気バルブ１４のバルブタイミングにおいて目標位相角に対する実位相角の振れが生じた場合には、実際のオーバーラップ期間が目標オーバーラップ期間を超え、内部ＥＧＲ量が過多になるおそれがある。

そこで、第２実施形態では、カム反力に起因するバルブ振れ角度を考慮して目標位相角を設定することにより、カム反力によって吸気バルブ１３および排気バルブ１４が変動したとしても、実際のオーバーラップ期間が目標オーバーラップ期間を超えるのを抑制するようになっている。

次に、図７を参照して、第２実施形態によるバルブタイミングの目標位相角設定制御について説明する。なお、図７のフローは、ＥＣＵ４００により所定の時間間隔毎に繰り返し実行される。また、ステップＳＴ１〜ＳＴ５は、第１実施形態と同様であるため説明を省略する。

［吸気バルブおよび排気バルブのバルブタイミングが進角される場合］
吸気バルブ１３および排気バルブ１４のバルブタイミングが進角される場合（ステップＳＴ３およびＳＴ４でＹｅｓ）には、ステップＳＴ６ａにおいて、吸気バルブ１３の目標位相角が再計算される。第２実施形態では、カム反力に起因するバルブ振れ角度を考慮した吸気バルブ１３の目標位相角が算出される。吸気バルブ１３の目標位相角は以下の式（６）により算出される。

ＩｎＴＰＡ３＝ＴＯＰＡ−（ＥｘＦＰＡ＋（ＩＯＰＡ＋ＯＳＰＡ））・・・（６）
なお、式（６）において、ＩｎＴＰＡ３は、再計算された吸気バルブ１３の目標位相角である。この目標位相角ＩｎＴＰＡ３は、ベースマップ値ＩｎＴＰＡ以下の値であり、本発明の「第２算出手段により算出された値」に相当する。ＴＯＰＡは、ステップＳＴ２で算出された目標オーバーラップ期間であり、ＩＯＰＡは、初期状態のオーバーラップ期間である。ＥｘＦＰＡは、ステップＳＴ１で算出された排気バルブ１４の実位相角である。

ＯＳＰＡは、バルブ振れ角度であり、たとえば、カム反力に起因する吸気バルブ１３の振れ角度（変動する角度範囲）と、カム反力に起因する排気バルブ１４の振れ角度とを合計した値である。なお、バルブ振れ角度ＯＳＰＡは、吸気バルブ１３の振れ角度と排気バルブ１４の振れ角度との合計値に所定のマージン（余裕代）が加算されていてもよい。また、バルブ振れ角度ＯＳＰＡは、たとえば、エンジン１の諸元などに応じて予め設定された値であり、ＲＯＭ４０２に記憶されている。

この式（６）で算出される目標位相角ＩｎＴＰＡ３は、上記した式（２）で算出される第１実施形態の目標位相角ＩｎＴＰＡ２に比べて、バルブ振れ角度ＯＳＰＡ分だけ小さい値になる。すなわち、再計算された目標位相角ＩｎＴＰＡ３は、カム反力に起因して吸気バルブ１３および排気バルブ１４に振れ（変動）が生じたとしても、実際のオーバーラップ期間ＦＯＰＡが目標オーバーラップ期間ＴＯＰＡを超えないように設定された値である。

そして、ステップＳＴ７ａにおいて、マイナスオーバーラップ時であるか否かが判断される。具体的には、以下の式（７）が成立するか否かが判断され、式（７）が成立しない場合に、マイナスオーバーラップ時であると判断される。そして、マイナスオーバーラップ時である場合には、ステップＳＴ９ａに移る。その一方、マイナスオーバーラップ時ではない（オーバーラップ時である）場合には、ステップＳＴ８ａに移る。

ＩｎＴＰＡ≧−（ＩＯＰＡ＋ＯＳＰＡ）−ＥｘＦＰＡ・・・（７）
なお、式（７）において、ＩｎＴＰＡは、ステップＳＴ２で算出された吸気バルブ１３の目標位相角（ベースマップ値）である。このステップＳＴ７ａでは、カム反力に起因する吸気バルブ１３および排気バルブ１４の振れ（変動）によってオーバーラップする可能性がある場合にはオーバーラップ時であると判断するようになっている。

そして、オーバーラップ時（ステップＳＴ７ａでＮｏ）には、ステップＳＴ８ａにおいて、オーバーラップを増加させる側の吸気バルブ１３の目標位相角として、ステップＳＴ６ａで再計算された目標位相角ＩｎＴＰＡ３が設定され、オーバーラップを減少させる側の排気バルブ１４の目標位相角として、ステップＳＴ２で算出されたベースマップ値ＥｘＴＰＡが設定される。

なお、オーバーラップ時では、吸気バルブ１３の目標位相角の下限ガード値として−ＩＯＰＡ−ＥｘＦＰＡが設定されており、必要以上に抑制された値にならないようになっている。すなわち、吸気バルブ１３の再計算された目標位相角ＩｎＴＰＡ３が、下限ガード値（−ＩＯＰＡ−ＥｘＦＰＡ）よりも低い場合には、吸気バルブ１３の目標位相角として下限ガード値が設定される。

その一方、マイナスオーバーラップ時（ステップＳＴ７ａでＹｅｓ）には、ステップＳＴ９ａにおいて、吸気バルブ１３の目標位相角として、ステップＳＴ２で算出されたベースマップ値ＩｎＴＰＡが設定され、排気バルブ１４の目標位相角として、ステップＳＴ２で算出されたベースマップ値ＥｘＴＰＡが設定される。

［吸気バルブおよび排気バルブのバルブタイミングが遅角される場合］
そして、吸気バルブ１３および排気バルブ１４のバルブタイミングが遅角される場合（ステップＳＴ３およびＳＴ５でＮｏ）には、ステップＳＴ１０ａにおいて、排気バルブ１４の目標位相角が再計算される。第２実施形態では、カム反力に起因するバルブ振れ角度を考慮した排気バルブ１４の目標位相角が算出される。排気バルブ１４の目標位相角は以下の式（８）により算出される。

ＥｘＴＰＡ３＝ＴＯＰＡ−（ＩｎＦＰＡ＋（ＩＯＰＡ＋ＯＳＰＡ））・・・（８）
なお、式（８）において、ＥｘＴＰＡ３は、再計算された排気バルブ１４の目標位相角である。この目標位相角ＥｘＴＰＡ３は、ベースマップ値ＥｘＴＰＡ以下の値であり、本発明の「第２算出手段により算出された値」に相当する。ＩｎＦＰＡは、ステップＳＴ１で算出された吸気バルブ１３の実位相角である。

この式（８）で算出される目標位相角ＥｘＴＰＡ３は、上記した式（４）で算出される第１実施形態の目標位相角ＥｘＴＰＡ２に比べて、バルブ振れ角度ＯＳＰＡ分だけ小さい値になる。すなわち、再計算された目標位相角ＥｘＴＰＡ３は、カム反力に起因して吸気バルブ１３および排気バルブ１４に振れ（変動）が生じたとしても、実際のオーバーラップ期間ＦＯＰＡが目標オーバーラップ期間ＴＯＰＡを超えないように設定された値である。

その後、ステップＳＴ１１ａにおいて、マイナスオーバーラップ時であるか否かが判断される。具体的には、以下の式（９）が成立するか否かが判断され、式（９）が成立しない場合に、マイナスオーバーラップ時であると判断される。そして、マイナスオーバーラップ時である場合には、ステップＳＴ９ａに移る。その一方、マイナスオーバーラップ時ではない（オーバーラップ時である）場合には、ステップＳＴ１２ａに移る。

ＥｘＴＰＡ≧−（ＩＯＰＡ＋ＯＳＰＡ）−ＩｎＦＰＡ・・・（９）
なお、式（９）において、ＥｘＴＰＡは、ステップＳＴ２で算出された排気バルブ１４の目標位相角（ベースマップ値）である。このステップＳＴ１１ａでは、カム反力に起因する吸気バルブ１３および排気バルブ１４の振れ（変動）によってオーバーラップする可能性がある場合にはオーバーラップ時であると判断するようになっている。

そして、オーバーラップ時（ステップＳＴ１１ａでＮｏ）には、ステップＳＴ１２ａにおいて、オーバーラップを増加させる側の排気バルブ１４の目標位相角として、ステップＳＴ１０ａで再計算された目標位相角ＥｘＴＰＡ３が設定され、オーバーラップを減少させる側の吸気バルブ１３の目標位相角として、ステップＳＴ２で算出されたベースマップ値ＩｎＴＰＡが設定される。

なお、オーバーラップ時では、排気バルブ１４の目標位相角の下限ガード値として−ＩＯＰＡ−ＩｎＦＰＡが設定されており、必要以上に抑制された値にならないようになっている。すなわち、排気バルブ１４の再計算された目標位相角ＥｘＴＰＡ３が、下限ガード値（−ＩＯＰＡ−ＩｎＦＰＡ）よりも低い場合には、排気バルブ１４の目標位相角として下限ガード値が設定される。

その一方、マイナスオーバーラップ時（ステップＳＴ１１ａでＹｅｓ）には、ステップＳＴ９ａにおいて、吸気バルブ１３の目標位相角として、ステップＳＴ２で算出されたベースマップ値ＩｎＴＰＡが設定され、排気バルブ１４の目標位相角として、ステップＳＴ２で算出されたベースマップ値ＥｘＴＰＡが設定される。

［吸気バルブのバルブタイミングが進角され、排気バルブのバルブタイミングが遅角される場合］
そして、吸気バルブ１３のバルブタイミングが進角され、排気バルブ１４のバルブタイミングが遅角される場合（ステップＳＴ３でＹｅｓ、ステップＳＴ４でＮｏ）には、吸気バルブ１３および排気バルブ１４のバルブタイミングがオーバーラップ期間を増加させる側に変位するため、実際のオーバーラップ期間ＦＯＰＡが目標オーバーラップ期間ＴＯＰＡを超えることがない。このため、ステップＳＴ９ａにおいて、吸気バルブ１３の目標位相角として、ステップＳＴ２で算出されたベースマップ値ＩｎＴＰＡが設定され、排気バルブ１４の目標位相角として、ステップＳＴ２で算出されたベースマップ値ＥｘＴＰＡが設定される。

［吸気バルブのバルブタイミングが遅角され、排気バルブのバルブタイミングが進角される場合］
そして、吸気バルブ１３のバルブタイミングが遅角され、排気バルブ１４のバルブタイミングが進角される場合（ステップＳＴ３でＮｏ、ステップＳＴ５でＹｅｓ）には、吸気バルブ１３および排気バルブ１４のバルブタイミングがオーバーラップ期間を減少させる側に変位するため、ステップＳＴ９ａにおいて、吸気バルブ１３の目標位相角として、ステップＳＴ２で算出されたベースマップ値ＩｎＴＰＡが設定され、排気バルブ１４の目標位相角として、ステップＳＴ２で算出されたベースマップ値ＥｘＴＰＡが設定される。

なお、第２実施形態において、ＥＣＵ４００によりステップＳＴ６ａまたはＳＴ１０ａが実行されることによって本発明の「第２算出手段」が実現される。また、ＥＣＵ４００によりステップＳＴ８ａまたはＳＴ１２ａが実行されることによって本発明の「第１目標位相角設定手段」が実現され、ＥＣＵ４００によりステップＳＴ９ａが実行されることによって本発明の「第２目標位相角設定手段」が実現される。また、ＥＣＵ４００によりステップＳＴ７ａまたはＳＴ１１ａが実行されることによって本発明の「判断手段」が実現される。

−効果−
第２実施形態では、上記のように、吸気バルブ１３および排気バルブ１４のバルブタイミングが進角される場合に、目標オーバーラップ期間ＴＯＰＡおよび排気バルブ１４の実位相角ＥｘＦＰＡに加えてバルブ振れ角度ＯＳＰＡを用いて、オーバーラップ期間を増加させる側に変位する吸気バルブ１３の目標位相角ＩｎＴＰＡ３を算出（再計算）するように構成されている。そして、吸気バルブ１３および排気バルブ１４のバルブタイミングが進角される場合におけるオーバーラップ時には、吸気バルブ１３の目標位相角として再計算された目標位相角ＩｎＴＰＡ３を設定するように構成されている。

このように構成することによって、オーバーラップを増加させる側の吸気バルブ１３について、第１実施形態に比べてバルブ振れ角度ＯＳＰＡ分だけ小さい目標位相角ＩｎＴＰＡ３を設定することにより、カム反力によって吸気バルブ１３および排気バルブ１４が変動したとしても、実際のオーバーラップ期間ＦＯＰＡが目標オーバーラップ期間ＴＯＰＡを超えるのを抑制することができる。したがって、内部ＥＧＲ量が過多になるのを抑制することができる。

また、第２実施形態では、吸気バルブ１３および排気バルブ１４のバルブタイミングが遅角される場合に、目標オーバーラップ期間ＴＯＰＡおよび吸気バルブ１３の実位相角ＩｎＦＰＡに加えてバルブ振れ角度ＯＳＰＡを用いて、オーバーラップ期間を増加させる側に変位する排気バルブ１４の目標位相角ＥｘＴＰＡ３を算出（再計算）するように構成されている。そして、吸気バルブ１３および排気バルブ１４のバルブタイミングが遅角される場合におけるオーバーラップ時には、排気バルブ１４の目標位相角として再計算された目標位相角ＥｘＴＰＡ３を設定するように構成されている。

このように構成することによって、オーバーラップを増加させる側の排気バルブ１４について、第１実施形態に比べてバルブ振れ角度ＯＳＰＡ分だけ小さい目標位相角ＥｘＴＰＡ３を設定することにより、カム反力によって吸気バルブ１３および排気バルブ１４が変動したとしても、実際のオーバーラップ期間ＦＯＰＡが目標オーバーラップ期間ＴＯＰＡを超えるのを抑制することができる。したがって、内部ＥＧＲ量が過多になるのを抑制することができる。

また、第２実施形態では、バルブ振れ角度ＯＳＰＡを考慮してマイナスオーバーラップ時であるか否かを判断することによって、カム反力に起因する吸気バルブ１３および排気バルブ１４の振れ（変動）によってオーバーラップする可能性がある場合に、オーバーラップ時であると判断することができる。

なお、第２実施形態のその他の効果は、第１実施形態と同様である。

（他の実施形態）
なお、今回開示した実施形態は、すべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、本発明の技術的範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

たとえば、第１実施形態では、吸気バルブ１３および排気バルブ１４のバルブタイミングが進角される場合におけるマイナスオーバーラップ時に、吸気バルブ１３の目標位相角としてベースマップ値ＩｎＴＰＡを設定し、かつ、吸気バルブ１３および排気バルブ１４のバルブタイミングが遅角される場合におけるマイナスオーバーラップ時に、排気バルブ１４の目標位相角としてベースマップ値ＥｘＴＰＡを設定する例を示したが、これに限らず、吸気バルブ１３および排気バルブ１４のバルブタイミングが進角される場合におけるマイナスオーバーラップ時に、吸気バルブ１３の目標位相角としてベースマップ値ＩｎＴＰＡを設定すれば、吸気バルブ１３および排気バルブ１４のバルブタイミングが遅角される場合におけるマイナスオーバーラップ時に、排気バルブ１４の目標位相角として再計算された目標位相角ＥｘＴＰＡ２を設定するようにしてもよい。同様に、吸気バルブ１３および排気バルブ１４のバルブタイミングが遅角される場合におけるマイナスオーバーラップ時に、排気バルブ１４の目標位相角としてベースマップ値ＥｘＴＰＡを設定すれば、吸気バルブ１３および排気バルブ１４のバルブタイミングが進角される場合におけるマイナスオーバーラップ時に、吸気バルブ１３の目標位相角として再計算された目標位相角ＩｎＴＰＡ２を設定するようにしてもよい。

また、第１実施形態では、吸気側ＶＶＴ機構１００ｉｎが吸気側ＯＣＶ２００ｉｎによって制御される例を示したが、これに限らず、吸気側ＶＶＴ機構が電動式であってもよい。なお、排気側ＶＶＴ機構１００ｅｘについても同様である。

また、第１実施形態では、吸気バルブ１３および排気バルブ１４の作用角が一定である例を示したが、これに限らず、吸気バルブおよび排気バルブの作用角が可変であってもよい。

また、第１実施形態では、エンジン１の回転速度および負荷率に基づいてベースマップ値を算出する例を示したが、これに限らず、エンジンの回転速度および負荷率に加えて、その他のパラメータを考慮してベースマップ値を算出するようにしてもよい。

また、第１実施形態では、吸気バルブ１３の目標位相角を再計算した後に、マイナスオーバーラップ時か否かを判断する例を示したが、これに限らず、マイナスオーバーラップ時か否かを判断し、マイナスオーバーラップ時ではない場合に、吸気バルブの目標位相角を再計算するようにしてもよい。すなわち、図４のフローチャートは、一例であってその手順に限定されるものではない。

また、第１実施形態では、エンジン１が４気筒ガソリンエンジンである例を示したが、これに限らず、エンジンがディーゼルエンジンなどであってもよいし、エンジンの気筒数や形式（Ｖ型や水平対向型等）はどのようなものであってもよい。

また、第１実施形態では、オイルポンプ１９が機械式である例を示したが、これに限らず、オイルポンプが電動式であってもよい。

また、第１実施形態では、吸気バルブ１３のベースマップ値ＩｎＴＰＡと目標オーバーラップ期間ＴＯＰＡとに基づいて排気バルブ１４のベースマップ値ＥｘＴＰＡが算出される例を示したが、これに限らず、排気バルブのベースマップ値がマップから導出されるようにしてもよい。また、排気バルブの目標位相角と目標オーバーラップ期間とをマップから導出し、その結果を用いて吸気バルブの目標位相角を算出するようにしてもよい。

なお、上記した第１実施形態の変形例を第２実施形態に適用してもよい。

また、第２実施形態では、バルブ振れ角度ＯＳＰＡが予め設定された値である例を示したが、これに限らず、バルブ振れ角度がエンジンの運転状態に応じて算出される算出値であってもよい。

本発明は、吸気側可変バルブタイミング機構および排気側可変バルブタイミング機構を備える内燃機関を制御する内燃機関の制御装置に利用可能である。

１ エンジン（内燃機関）
１３ 吸気バルブ
１４ 排気バルブ
１００ｉｎ 吸気側ＶＶＴ機構（吸気側可変バルブタイミング機構）
１００ｅｘ 排気側ＶＶＴ機構（排気側可変バルブタイミング機構）
４００ ＥＣＵ（内燃機関の制御装置）

Claims (9)

1. 吸気バルブのバルブタイミングを可変する吸気側可変バルブタイミング機構と、排気バルブのバルブタイミングを可変する排気側可変バルブタイミング機構とを備える内燃機関の制御装置であって、
   内燃機関の回転速度および負荷率に基づいて、前記吸気バルブおよび前記排気バルブの目標位相角と目標オーバーラップ期間とを算出する第１算出手段と、
   前記吸気バルブおよび前記排気バルブのバルブタイミングが進角される場合に、前記目標オーバーラップ期間および前記排気バルブの実位相角に基づいて前記吸気バルブの目標位相角を算出する第２算出手段と、
   前記吸気バルブおよび前記排気バルブのバルブタイミングが進角される場合に、前記排気バルブの目標位相角として前記第１算出手段により算出された値を設定するとともに、前記吸気バルブの目標位相角として前記第２算出手段により算出された値を設定する第１目標位相角設定手段と、
   前記吸気バルブおよび前記排気バルブのバルブタイミングが進角される場合において、前記排気バルブが閉じてから前記吸気バルブが開くまでの間に前記吸気バルブおよび前記排気バルブの両方が閉状態になるマイナスオーバーラップ時に、前記排気バルブおよび前記吸気バルブの目標位相角として前記第１算出手段により算出された値を設定する第２目標位相角設定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. 請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記吸気バルブおよび前記排気バルブのバルブタイミングが進角される場合に、前記第１算出手段により算出された吸気バルブの目標位相角と、前記排気バルブの実位相角とに基づいて、マイナスオーバーラップ時であるか否かを判断する判断手段を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
3. 請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記第２算出手段は、前記吸気バルブおよび前記排気バルブのバルブタイミングが遅角される場合に、前記目標オーバーラップ期間および前記吸気バルブの実位相角に基づいて前記排気バルブの目標位相角を算出するように構成され、
   前記第１目標位相角設定手段は、前記吸気バルブおよび前記排気バルブのバルブタイミングが遅角される場合に、前記排気バルブの目標位相角として前記第２算出手段により算出された値を設定するとともに、前記吸気バルブの目標位相角として前記第１算出手段により算出された値を設定するように構成され、
   前記第２目標位相角設定手段は、前記吸気バルブおよび前記排気バルブのバルブタイミングが遅角される場合において、マイナスオーバーラップ時に、前記排気バルブおよび前記吸気バルブの目標位相角として前記第１算出手段により算出された値を設定するように構成され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、
   前記吸気バルブおよび前記排気バルブのバルブタイミングが遅角される場合に、前記第１算出手段により算出された排気バルブの目標位相角と、前記吸気バルブの実位相角とに基づいて、マイナスオーバーラップ時であるか否かを判断する判断手段を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
5. 請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記第２算出手段は、前記吸気バルブおよび前記排気バルブのバルブタイミングが進角される場合に、前記目標オーバーラップ期間と前記排気バルブの実位相角とバルブ振れ角度とに基づいて前記吸気バルブの目標位相角を算出するように構成されていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
6. 請求項５に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記吸気バルブおよび前記排気バルブのバルブタイミングが進角される場合に、前記第１算出手段により算出された吸気バルブの目標位相角と、前記排気バルブの実位相角と、前記バルブ振れ角度とに基づいて、マイナスオーバーラップ時であるか否かを判断する判断手段を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
7. 請求項５または６に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記第２算出手段は、前記吸気バルブおよび前記排気バルブのバルブタイミングが遅角される場合に、前記目標オーバーラップ期間と前記吸気バルブの実位相角と前記バルブ振れ角度とに基づいて前記排気バルブの目標位相角を算出するように構成され、
   前記第１目標位相角設定手段は、前記吸気バルブおよび前記排気バルブのバルブタイミングが遅角される場合に、前記排気バルブの目標位相角として前記第２算出手段により算出された値を設定するとともに、前記吸気バルブの目標位相角として前記第１算出手段により算出された値を設定するように構成され、
   前記第２目標位相角設定手段は、前記吸気バルブおよび前記排気バルブのバルブタイミングが遅角される場合において、マイナスオーバーラップ時に、前記排気バルブおよび前記吸気バルブの目標位相角として前記第１算出手段により算出された値を設定するように構成されていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
8. 請求項７に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記吸気バルブおよび前記排気バルブのバルブタイミングが遅角される場合に、前記第１算出手段により算出された排気バルブの目標位相角と、前記吸気バルブの実位相角と、前記バルブ振れ角度とに基づいて、マイナスオーバーラップ時であるか否かを判断する判断手段を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
9. 吸気バルブのバルブタイミングを可変する吸気側可変バルブタイミング機構と、排気バルブのバルブタイミングを可変する排気側可変バルブタイミング機構とを備える内燃機関の制御装置であって、
   内燃機関の回転速度および負荷率に基づいて、前記吸気バルブおよび前記排気バルブの目標位相角と目標オーバーラップ期間とを算出する第１算出手段と、
   前記吸気バルブおよび前記排気バルブのバルブタイミングが遅角される場合に、前記目標オーバーラップ期間および前記吸気バルブの実位相角に基づいて前記排気バルブの目標位相角を算出する第２算出手段と、
   前記吸気バルブおよび前記排気バルブのバルブタイミングが遅角される場合に、前記排気バルブの目標位相角として前記第２算出手段により算出された値を設定するとともに、前記吸気バルブの目標位相角として前記第１算出手段により算出された値を設定する第１目標位相角設定手段と、
   前記吸気バルブおよび前記排気バルブのバルブタイミングが遅角される場合において、前記排気バルブが閉じてから前記吸気バルブが開くまでの間に前記吸気バルブおよび前記排気バルブの両方が閉状態になるマイナスオーバーラップ時に、前記排気バルブおよび前記吸気バルブの目標位相角として前記第１算出手段により算出された値を設定する第２目標位相角設定手段とを備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。

Images