JP2010024908A - 車両用の内燃機関を制御する方法及び内燃機関システム - Google Patents

Abstract

【課題】車両用のエンジンにおけるトラクション制御を、良好な応答性でもって確実にかつ適切に行うことを可能にする手段を提供する。
【解決手段】エンジン１のエンジン制御ユニット１００は、第１モードでは、アクセル開度に応じて定まる目標空気量の空気が燃焼室１７内に充填されるように、吸気弁２１のリフト量及び閉弁タイミングと、スロットル開度とを制御する。第２モードでは、トラクション制御時における要求トルクに応じて定まる目標空気量の空気が燃焼室１７内に充填されるように、吸気弁２１のリフト量及び閉弁タイミングと、スロットル開度とが制御される。同一空気量に対し、第２モードにおける吸気弁２１のリフト量は第１モードにおける吸気弁２１のリフト量よりも大きい値に設定され、第２モードにおけるスロットル開度が第１モードにおけるスロットル開度よりも小さい値に設定されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両用の内燃機関を制御する方法と、車両用の内燃機関システムとに関するものである。

一般に、車両用の火花点火式エンジン（内燃機関）では、吸気通路に配設されたスロットル弁を開閉することにより燃焼室への空気の供給量、ひいてはエンジンの出力トルクを制御するようにしている。また、かかるエンジンでは、吸気弁が開かれる吸気行程で燃焼室内に空気が吸入されるようになっているが、この吸気弁の変位特性、例えば該吸気弁のリフト量あるいは閉弁時期を変えることにより、燃焼室に吸入される空気の量を制御することができる。

そこで、スロットル弁の開度（以下「スロットル開度」という。）を制御するとともに、吸気弁の変位特性を制御することにより、燃焼室内に吸入される空気の量、ひいては出力トルクをより精密に制御するようにしたエンジンが提案されている（例えば、特許文献１参照）。なお、特許文献１に開示されたエンジンでは、ドライバの要求に応じて吸気弁のリフト量及びスロットル弁の開度を制御する一方、変速機のシフト時に、吸入空気量を低下させるために吸気弁のリフト量とスロットル弁の開度とを制御するようにしている。
特開２００７−１５４８３２号公報（段落［００２２］、図１）

ところで一方、ドライバの要求ないしは意図とは無関係なエンジンの出力トルクの制御（以下「ドライバ非関与制御」という。）、例えば走行時に車輪がスリップしたときにエンジンの出力トルクを一時的に低下させることにより車輪（駆動輪）の駆動力を低減してスリップを抑制するといったトラクション制御を行うようにした車両も知られているが、このようなドライバ非関与制御ではエンジンの出力トルクを低下させる際に良好ないしは迅速な応答性が要求される。

そこで、理論的には応答性が最も良好であると考えられる、吸気弁の変位特性（例えば、吸気弁のリフト量、閉弁時期等）の制御により、エンジンの出力トルクを低下させるといった対応が考えられる。しかしながら、吸気弁の変位特性を制御するアクチュエータは、エンジン本体に取り付けられるので厳しい熱的条件に晒される。このため、良好な応答性が要求されるドライバ非関与制御の場合は、ドライバの要求ないしは意図に従ってエンジンの出力トルクが制御される場合とは異なり、吸気弁の変位特性の変更による制御は必ずしも有効ないしは得策ではないといった問題がある。

本発明は、上記従来の問題を解決するためになされたものであって、車両用のエンジンないしは内燃機関におけるトラクション制御等のドライバ非関与制御を、良好な応答性でもって確実にかつ適切に行うことを可能にする手段を提供することを解決すべき課題とする。

上記課題を解決するためになされた本発明に係る、クランクシャフトにより駆動され該クランクシャフトの回転に同期して往復動作を行って吸気通路と燃焼室との間の連通部を開閉する吸気弁と、吸気通路に配置されたスロットル弁とを有する車両用の内燃機関を制御する方法（以下「内燃機関制御方法」という。）では、第１モードと第２モードとを設けている。第１モードでは、車両のドライバの要求トルクに応じて定まる目標空気量の空気が燃焼室内に充填されるように、吸気弁のリフト量及びスロットル弁の開度を制御する。第２モードでは、車両のドライバ以外のもの（例えば、車両制御装置）からの要求トルクに応じて定まる目標空気量の空気が燃焼室内に充填されるように、吸気弁のリフト量及びスロットル弁の開度を制御する。そして、この内燃機関制御方法では、同一空気量に対し、第２モードにおける吸気弁のリフト量と第１モードにおける吸気弁のリフト量とを、第２モードでは第１モードよりも燃焼室内へ流入する空気の流量が大きくなるように設定し、かつ、第２モードにおけるスロットル弁の開度を、第１モードにおけるスロットル弁の開度よりも小さく設定する。

本発明に係る内燃機関制御方法においては、第１モード及び第２モードで、吸気弁のリフト量の制御とともに又はリフト量の制御に代えて、吸気弁の閉弁時期を制御するようにしてもよい。この場合、同一空気量に対し、第２モードにおける吸気弁の閉弁時期と第１モードにおける吸気弁の閉弁時期とを、第２モードでは第１モードよりも燃焼室内へ流入する空気の流量が大きくなるように設定し、かつ、第２モードにおけるスロットル弁の開度を、第１モードにおけるスロットル弁の開度よりも小さく設定するのが好ましい。

本発明に係る内燃機関制御方法においては、第２モードの制御を実行するときに要求トルクを低下させ、第２モードの制御の終了後に要求トルクを上昇（又は復帰）させるようにしてもよい。第２モードの制御の実行の前後で、第１モードの制御を実行するようにしてもよい。また、第２モードで、目標空気量により定まるスロットル弁の開度に対して進み補正を加えた補正開度を目標値としてスロットル弁を制御するようにしてもよい。

本発明に係る内燃機関制御方法においては、第２モードの制御の実行時において実際の出力トルクが要求トルクよりも大きいときには、燃焼室に供給する燃料の量を減少させ、及び／又は、点火時期を遅角させてもよい。また、目標空気量が大きいほど、吸気弁のリフト量を大きくし、又は、吸気弁の閉弁時期を進角させてもよい。

本発明に係る内燃機関システムは、車両用内燃機関と制御器とを備えている。ここで、車両用内燃機関は、クランクシャフトにより駆動され該クランクシャフトの回転に同期して往復動作を行って吸気通路と燃焼室との間の連通部を開閉する吸気弁と、吸気弁のリフト量を変更するリフト量可変機構と、吸気通路に配置されたスロットル弁とを有している。制御器は、第１モードでは車両のドライバの要求トルクに応じて定まる目標空気量の空気が燃焼室内に充填される一方、第２モードでは車両のドライバ以外のものからの要求トルクに応じて定まる目標空気量の空気が燃焼室内に充填されるように、リフト量可変機構及びスロットル弁を制御する。この内燃機関システムには、同一空気量に対して、第２モードにおける吸気弁のリフト量が第１モードにおける吸気弁のリフト量よりも大きく設定され、第２モードにおけるスロットル弁の開度が第１モードにおけるスロットル弁の開度よりも小さく設定されている。

本発明に係る内燃機関システムにおいては、リフト量可変機構に加えて又はこれに代えて、吸気弁の位相を変更する位相可変機構を設け、制御器がリフト量可変機構に加えて又はこれに代えて位相可変機構を制御するようにしてもよい。この場合、同一空気量に対して、第２モードにおける吸気弁の閉弁時期が第１モードにおける吸気弁の閉弁時期よりも早く設定され、第２モードにおけるスロットル開度が第１モードにおけるスロットル開度よりも小さく設定されているのが好ましい。

本発明に係る内燃機関制御方法又は内燃機関システムによれば、比較的応答性に対する要求が小さい、車両のドライバの要求により気筒空気量を制御する際には、吸気管圧力が比較的高く設定される。この場合、ポンプ損失低減により、内燃機関の運転効率を向上させることができる。他方、車両のドライバ以外のものからの要求により気筒空気量を制御する際には、熱負荷が比較的小さいスロットル弁により吸気管圧力を低下することにより気筒空気量を制御することになる。これにより、良好な応答性が要求される場面で、確実にかつ適切に空気量の制御を行なうことができる。かくして、車両用の内燃機関におけるトラクション制御等のドライバ非関与制御を、良好な応答性でもって確実にかつ適切に行うことができる。

（実施の形態１）
以下、添付の図面を参照しつつ本発明の実施の形態１を具体的に説明する。
図１は、本発明の実施の形態１に係る内燃機関システムの構成を示す模式図である。図１に示すように、内燃機関システムＳは、エンジン１（内燃機関）と、エンジン１に付設された種々のアクチュエータと、種々のセンサと、これらのセンサからの信号に基づいて各アクチュエータを制御するエンジン制御ユニット１００（制御器）とを備えている。

エンジン１は、例えば、ガソリン、エタノール、ＬＰＧ又は水素等を燃料とする火花点火式の４サイクル４気筒エンジンであって、図示していないが、第１〜第４の４つの気筒１１（シリンダ）を有する。なお、本発明において、エンジン１は４気筒エンジンに限定されるものではなく、いかなる数の気筒を有するものであってもよい。エンジン１は、自動車等の車両に搭載され、そのクランクシャフト１４は、変速機（図示せず）を介して駆動輪（図示せず）に連結され、車両を推進する。エンジン１の幾何学的圧縮比は１３以上であるのが好ましく、１４以上かつ１６以下であるのがとくに好ましい。

エンジン１は、その幾何学的圧縮比が大きいほど膨張比が大きくなり、機関効率は高くなる。そこで、実施の形態１では、幾何学的圧縮比を１３以上に設定し、点火時期のリタード等によりノッキングの発生を回避しつつ高トルクと燃費の大幅な低減とを図るようにしている。また、幾何学的圧縮比が高いほどプリイグニッションやノッキングなどの異常燃焼が発生する可能性が高くなるので、有効圧縮比を小さくして充填効率を低下させることも必要である。しかしながら、有効圧縮比を小さくすると、気筒１１の単位容積当たりの出力が低下し、内燃機関システムＳの重量比で見たときの効率は低下する。さらに、エンジン１を車両に搭載する際に、エンジンルーム内でのレイアウト性ないしは搭載性に問題が生じる。このような諸般の事情を考慮すれば、幾何学的圧縮比の上限は１６とするのが好ましい。

エンジン１は、シリンダブロック１２と、その上に配置されたシリンダヘッド１３とを備えており、これらの内部に４つの気筒１１が形成されている。シリンダブロック１２内には、クランクシャフト１４が回転自在に支持されている。クランクシャフト１４は、各気筒１１のピストン１５に、それぞれのコネクティングロッド１６等からなる連結機構を介して連結されている。

各気筒１１において、ピストン１５は該気筒１１内に摺動自在に嵌挿され、燃焼室１７を画成している。シリンダヘッド１３には、吸気ポート１８及び排気ポート１９が気筒１１毎に２つずつ（図１中では１つずつ図示）形成されている。両ポート１８、１９は、それぞれ燃焼室１７と連通している。吸気ポート１８及び排気ポート１９に対して、それぞれ、これらのポート１８、１９と燃焼室１７とを遮断又は遮閉することができる吸気弁２１及び排気弁２２が配設されている。吸気弁２１及び排気弁２２は、それぞれ、吸気弁駆動機構３０及び排気弁駆動機構４０により駆動され、所定のタイミングで往復動作を行って、吸気ポート１８及び排気ポート１９を開閉する。

吸気弁駆動機構３０は吸気カムシャフト３１を有し、他方排気弁駆動機構４０は排気カムシャフト４１を有している。両カムシャフト３１、４１は、それぞれ、周知のチェーン／スプロケット機構等の動力伝達機構を介して、クランクシャフト１４によって回転駆動される。このエンジン１の動力伝達機構は、クランクシャフト１４が２回転する間に両カムシャフト３１、４１が１回転するように構成されている。吸気カムシャフト３１の位相角は、カム位相センサ７０によって検出され、その検出信号θ_{ＶＶＴ Ａ}がエンジン制御ユニット１００に入力される。また、吸気弁２１のリフト量θ_{ＶＶＬ Ａ}もエンジン制御ユニット１００に入力される。

点火プラグ５１は、シリンダヘッド１３に取り付けられている。点火システム５２は、エンジン制御ユニット１００からの制御信号ＳＡを受けて、点火プラグ５１に、所望の点火タイミングで火花が発生するよう通電する。燃料噴射弁５３は、シリンダヘッド１３の一方の側面（吸気側）に取り付けられている。燃料噴射弁５３の先端部は、上下方向に関して２つの吸気ポート１８の下方に位置する一方、水平方向に関して２つの吸気ポート１８の中間部に位置し、燃焼室１７内に臨んでいる。

燃料供給システム５４は、図示していないが、燃料を昇圧して燃料噴射弁５３に供給する高圧ポンプと、燃料タンク内の燃料を高圧ポンプに供給する配管及びホース等と、燃料噴射弁５３を駆動する電気回路とを備えている。この電気回路は、エンジン制御ユニット１００からの制御信号ＦＰを受けて燃料噴射弁５３のソレノイドを作動させ、所定のタイミングで燃料噴射弁５３に所定量の燃料を噴射させる。

吸気ポート１８は、吸気マニホールド５５内の吸気通路５５ｂを介して、吸入空気（燃料燃焼用の空気）の流れを安定させるサージタンク５５ａに接続されている。エアクリーナ（図示せず）からの吸入空気は、スロットルボデー５６を通ってサージタンク５５ａに供給される。スロットルボデー５６内にはスロットル弁５７が配置されている。スロットル弁５７は、サージタンク５５ａに向かう吸入空気を絞ってその流量を制御又は調整する。スロットルアクチュエータ５８は、エンジン制御ユニット１００からの制御信号ＴＶＯを受けて、スロットル弁５７の開度を制御又は調整する。

排気ポート１９は、排気マニホールド６０内の排気通路を介して排気管内の排気通路と連通している。排気マニホールド６０よりも下流側の排気通路には、１つ又は複数の触媒コンバータ６１を有する排気ガス浄化システムが配設されている。触媒コンバータ６１には、三元触媒、リーンＮＯｘ触媒、酸化触媒等の排気ガス浄化触媒が用いられている。なお、排気ガス浄化の目的に合致するものであれば、これらの触媒以外のいかなるタイプの触媒を用いてもよい。

吸気マニホールド５５と排気マニホールド６０とは、ＥＧＲパイプ６２を介して互いに連通し、これにより排気ガスの一部がＥＧＲガスとして吸気系に還流させられる。ＥＧＲパイプ６２には、該ＥＧＲパイプ６２を通って吸気系に還流するＥＧＲガスの流量を制御又は調整するためのＥＧＲバルブ６３が設けられている。ＥＧＲバルブ６３は、ＥＧＲバルブアクチュエータ６４によって駆動される。ＥＧＲバルブアクチュエータ６４は、ＥＧＲバルブ６３の開度が、エンジン制御ユニット１００によって算出されたＥＧＲ開度ＥＧＲ_ＯＰＥＮとなるようにＥＧＲバルブ６３を駆動する。これにより、ＥＧＲガスの流量が適切に制御又は調整される。

エンジン制御ユニット１００は、コンピュータ又はマイクロコンピュータを備えた内燃機関システムＳないしはエンジン１の総合的な制御器であって、プログラムに従って演算等の処理を実行する中央処理装置（ＣＰＵ）と、ＲＡＭ及びＲＯＭ等を有しプログラム及びデータを格納するメモリと、エンジン制御ユニット１００への電気信号の入出力経路となる入出力バス（Ｉ／Ｏバス）とを備えている。

エンジン制御ユニット１００には、制御情報として、カム位相センサ７０によって検出される吸気カムシャフト３１のバルブ位相角θ_{ＶＶＴ Ａ}、吸気弁２１のリフト量θ_{ＶＶＬ Ａ}、エアフローセンサ７１によって検出される吸入空気流量ＡＦ、吸気圧センサ７２によって検出される吸気マニホールド圧ＭＡＰ（吸気圧）、クランク角センサ７３によって検出されるクランク角パルス信号等の各種信号が入力される。そして、エンジン制御ユニット１００は、例えば、クランク角パルス信号に基づいて、エンジン回転速度Ｎ_ＥＮＧを算出する。さらに、エンジン制御ユニット１００には、酸素濃度センサ７４（例えば、リニア酸素濃度センサ）によって検出される排気ガスの酸素濃度ＥＧＯ（ひいては空燃比）と、アクセルペダル６９の踏み込み量すなわちアクセル開度を検出するアクセル開度センサ７５から出力されるアクセル制御信号αと、変速機の出力軸（図示せず）の回転速度ひいては車速を検出する車速センサ７６から出力される車速信号ＶＳＰとが入力される。

エンジン制御ユニット１００は、これに入力された上記種々の制御情報に基づいて、エンジン１の種々の制御パラメータを算出する。例えば、適切なスロットル開度ＴＶＯ、燃料噴射量ＦＰ、点火タイミングＳＡ、バルブ位相角θ_ＶＶＴ、リフト量θ_ＶＶＬ等を算出する。そして、これらの制御パラメータに基づいて、これらに対応する制御信号として、スロットル制御信号ＴＶＯ、燃料噴射パルス信号ＦＰ、点火パルス信号ＳＡ、バルブ位相角信号θ_ＶＶＴ、リフト量信号θ_ＶＶＬ等を、スロットルアクチュエータ５８、燃料供給システム５４、点火システム５２、吸気カムシャフト３１の位相可変機構３２、リフト量可変機構３３等に出力する。

次に、図２及び図３を参照しつつ、実施の形態１に係る吸気弁駆動機構３０を詳細に説明する。図２は、図１に示す内燃機関システムＳのエンジン１の吸気弁駆動機構３０の具体的な構成を示す斜視図である。また、図３（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ、図２に示す吸気弁駆動機構３０の要部を示す断面図である。なお、図３（ａ）は大リフト量制御状態において吸気弁２１のリフト量が０の状態を示し、図３（ｂ）は大リフト量制御状態において吸気弁２１のリフト量が最大の状態を示し、図３（ｃ）は小リフト量制御状態において吸気弁２１のリフト量が０の状態を示し、図３（ｄ）は小リフト量制御状態において吸気弁２１のリフト量が最大の状態を示している。

図２及び図３（ａ）〜（ｄ）に示すように、吸気弁駆動機構３０は、吸気弁２１の変位特性を調整する変位調整機構を備えている。この変位調整機構は、クランクシャフト１４に対する吸気カムシャフト３１の回転位相を変更することができる位相可変機構３２（以下「ＶＶＴ機構３２」という。）と、吸気弁２１のリフト量（バルブリフト量）を連続的に変更することができるリフト量可変機構３３（以下「ＶＶＬ機構３３」という。）とで構成されている。ＶＶＴ機構３２は、チェーンドライブ機構によってクランクシャフト１４に駆動連結されている。チェーンドライブ機構は、図示していないが、ドリブンスプロケット１０４の他に、クランクシャフト１４のドライブスプロケットと、これらの両スプロケットに巻き掛けられたチェーンとを備えている。

ＶＶＴ機構３２は、ドリブンスプロケット１０４に固定され該ドリブンスプロケット１０４と一体回転するケースと、このケースに収容されるとともにインナシャフト１０５に固定され該インナシャフト１０５と一体回転するロータとを有している。詳しくは図示していないが、ケースとロータとの間に複数の液圧室が設けられ、これらの液圧室は中心軸Ｘのまわりに、周方向に並んで形成されている。そして、ポンプにより加圧された液体（例えば、エンジンオイル）が各液圧室に選択的に供給され、互いに対向する液圧室の間に圧力差が形成される。なお、このＶＶＴ機構３２は液圧式であるが、電磁式又は機械式のＶＶＴ機構を用いてもよい。

エンジン制御ユニット１００はＶＶＴ機構３２の電磁バルブ３２ａにバルブ位相角信号θ_ＶＶＴ（制御信号）を出力し、電磁バルブ３２ａはこのバルブ位相角信号θ_ＶＶＴを受けて液圧のデューティ制御を行い、液圧室に供給する液体の流量、圧力等を制御又は調整する。かくして、ドリブンスプロケット１０４とインナシャフト１０５との間の実際の位相差が変更され、これによりインナシャフト１０５の所望の回転位相が達成される。なお、エンジン制御ユニット１００と別体の、ＶＶＴ機構３２を制御するためのＶＶＴ制御ユニットを設けてもよい。

ＶＶＬ機構３３は、各気筒１１に対応してインナシャフト１０５に設けられたディスク形状の偏心カム１０６を有している。これらの偏心カム１０６は、インナシャフト１０５の軸芯から偏心して設けられ、ＶＶＴ機構３２により決定される位相で回転する。この偏心カム１０６の外周には、リング状アーム１０７が回転自在に嵌め合わされている。ここで、インナシャフト１０５がその中心軸Ｘのまわりに回転すると、リング状アーム１０７は、中心軸Ｘのまわりを公転しながら、偏心カム１０６の中心のまわりで回動する。

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

ロッカーコネクタ１１０には、第１及び第２のロッカーカム１１１、１１２が一体的に設けられている。両ロッカーカム１１１、１１２の構成は同一であるので、図３（ａ）〜（ｄ）では、第１のロッカーカム１１１のみを示し、第２のロッカーカム１１２の図示は省略している。第１のロッカーカム１１１は、カム面１１１ａと円周状のベース面１１１ｂとを有し（図３（ｄ）参照）、カム面１１１ａ及びベース面１１１ｂは、いずれもタペット１１５の上面に摺接するようになっている。第１のロッカーカム１１１は、連続的には回転せず、揺動運動することを除いては、一般的な吸気弁駆動機構のカムと同様にタペット１１５を押圧して吸気弁２１を開くものである。タペット１１５は、バルブスプリング１１６によって支持されている。バルブスプリング１１６は、２つの保持器１１７、１１８（図３（ｂ）参照）の間に支持されている。

インナシャフト１０５とロッカーコネクタ１１０と両ロッカーカム１１１、１１２とからなる組立体と並行して、該組立体の上方に、コントロールシャフト１２０が配設されている。このコントロールシャフト１２０は、ベアリング（図示せず）によって回転可能に支持され、その長手方向の中央付近には、外周面から突出する同軸状のウォームギヤ１２１が一体的に設けられている。

ウォームギヤ１２１はウォーム１２２と噛み合っている。このウォーム１２２は、ＶＶＬ機構３３のアクチュエータであるステッピングモータ１２３の出力軸に固定されている。このため、エンジン制御ユニット１００からリフト量信号θ_ＶＶＬ）（制御信号）を受けたステッピングモータ１２３の作動により、コントロールシャフト１２０を所望の位置に回動させることができる。こうして回動されるコントロールシャフト１２０には、気筒１１毎のコントロールアーム１３１が取り付けられ、これらコントロールアーム１３１は、コントロールシャフト１２０の回動に伴って一体的に回動させられる。

また、コントロールアーム１３１は、コントロールリンク１３２を介してリング状アーム１０７に連結されている。すなわち、コントロールリンク１３２の一方の端部は、コントロールピボット１３３によってコントロールアーム１３１の先端部に回転自在に連結されている。また、コントロールリンク１３２の他方の端部は、コモンピボット１３４によって、リング状アーム１０７に回転自在に連結されている。

ここで、コモンピボット１３４は、前記のとおりコントロールリンク１３２の前記他方の端部をリング状アーム１０７に連結するとともに、このリング状アーム１０７を貫通してこれをロッカーリンク１３５の一方の端部にも回転自在に連結している。そして、ロッカーリンク１３５の他方の端部は、ロッカーピボット１３６によって第１のロッカーカム１１１に回転自在に連結されている。これにより、リング状アーム１０７の回転がロッカーカム１１１に伝達される。

具体的には、インナシャフト１０５が回転して、これと一体に偏心カム１０６が回転するときに、図３（ａ）、（ｃ）に示すように偏心カム１０６が下側に位置すれば、リング状アーム１０７も下側に位置する。他方、図３（ｂ）、（ｄ）に示すように、偏心カム１０６が上側に位置すれば、リング状アーム１０７も上側に位置する。その際、リング状アーム１０７とコントロールリンク１３２とを連結するコモンピボット１３４の位置は、コントロールピボット１３３の位置と、偏心カム１０６及びリング状アーム１０７の共通中心位置との、３者相互の位置関係によって決定される。したがって、コントロールピボット１３３の位置が変化しない場合、すなわちコントロールシャフト１２０が回動しない場合は、コモンピボット１３４は、偏心カム１０６及びリング状アーム１０７の共通中心のまわりの回転のみに対応して、おおむね上下に往復動作を行う。

このようなコモンピボット１３４の往復動作は、ロッカーリンク１３５によって第１のロッカーカム１１１に伝達される。これにより、第１のロッカーカム１１１は、ロッカーコネクタ１１０で連結された第２のロッカーカム１１２とともに、中心軸Ｘのまわりに揺動する。かくして、揺動するロッカーカム１１１は、図３（ｂ）、（ｃ）に示すように、カム面１１１ａがタペット１１５の上面に接触する間は、このタペット１１５をバルブスプリング１１６のばね力に抗して押し下げる。これにより、タペット１１５が吸気弁２１を押し下げ、その結果吸気ポート１８が開かれる。

他方、図３（ａ）、（ｃ）に示すように、ロッカーカム１１１のベース面１１１ｂがタペット１１５の上面に接触する場合、タペット１１５は押し下げられない。これは、中心軸Ｘを中心とするロッカーカム１１１のベース面１１１ｂの半径が、その中心軸Ｘとタペット１１５の上面との間隔以下に設定されているからである。このようなコントロールピボット１３３と、コモンピボット１３４と、偏心カム１０６及びリング状アーム１０７の共通中心との間の相互の位置関係において、コントロールピボット１３３の位置が変化すれば、これにより３者相互の位置関係に変化が生じ、コモンピボット１３４は前記とは異なる軌跡を描いて往復動作を行うようになる。

したがって、ステッピングモータ１２３の作動によりコントロールシャフト１２０及びコントロールアーム１３１を回転させて、コントロールピボット１３３の位置を変えることにより、両ロッカーカム１１１、１１２の揺動範囲を変更することができる。例えば、コントロールアーム１３１を、図３における位置関係において時計回りに回動させ、コントロールピボット１３３を図３（ａ）に示す位置から図３（ｃ）に示すように左斜め上側にずらせると、ロッカーカム１１１の揺動範囲は、相対的にベース面１１１ｂがタペット１１５の上面に接触する傾向の強いものとなる。

図４は、内燃機関システムＳないしはエンジン１の吸気弁駆動機構３０における吸気弁２１の変位特性ないしは動作特性（吸気弁２１のリフト量及び開閉タイミング）の設定例を示す図である。図４に示すように、吸気弁駆動機構３０及びこれに関連する各部品により、吸気弁２１のリフト量θ_ＶＶＬは、例えばθ_{ＶＶＬ ｍｉｎ}からθ_{ＶＶＬ ｍａｘ}までの範囲で、目標気筒空気量（各気筒１１に充填される空気量の目標値）の増加に応じて増加するように制御される。他方、吸気弁２１の閉弁タイミングθ_ＶＶＴは、リフト量θ_ＶＶＬの増加に応じてθ_{ＶＶＴ ｍｉｎ}からθ_{ＶＶＴ ｍａｘ}の範囲で遅角させられる。具体的には、この内燃機関システムＳでは、例えばエンジン回転速度Ｎ_ＥＮＧが１５００ｒｐｍの場合、吸気行程において吸気弁２１を開閉する際、吸気弁２１の開弁タイミングについては、ほとんどの運転領域で排気上死点直前から開弁を開始し、要求トルクに応じて閉弁タイミング（閉弁時期）を変更するようにしている。

また、この内燃機関システムＳでは、吸気弁２１の閉弁タイミングに関して、早閉じ運転モードＭ_ＥＩＶＣと、遅閉じ運転モードＭ_ＬＩＶＣとを設けている。ここで、早閉じ運転モードＭ_ＥＩＶＣは、気筒空気量（気筒に充填される空気量）が少ない低負荷時に選択されるモードであり、遅閉じ運転モードＭ_ＬＩＶＣは、気筒空気量が多い高負荷時に選択されるモードである。早閉じ運転モードＭ_ＥＩＶＣでは、時々刻々のエンジン回転速度Ｎ_ＥＮＧにおいて充填効率が最大となる吸気弁閉タイミングよりも進角側に設定される第１閉弁タイミング範囲ＩＮＣ_１ｓｔで吸気弁２１が閉じられる。他方、遅閉じ運転モードＭ_ＬＩＶＣでは、エンジン回転速度Ｎ_ＥＮＧにおいて充填効率が最大となる閉弁タイミングよりも遅角側に閉弁タイミングが設定され、かつ、第１閉弁タイミング範囲ＩＮＣ_１ｓｔから離間した第２閉弁タイミング範囲ＩＮＣ_２ｎｄで吸気弁２１が閉じられる。

図４から明らかなとおり、遅閉じ運転モードＭ_ＬＩＶＣが設定される第２閉弁タイミング範囲ＩＮＣ_２ｎｄは、早閉じ運転モードが設定される第１閉弁タイミング範囲ＩＮＣ_１ｓｔよりも遅角し、かつ離間している。したがって、両閉弁タイミング範囲ＩＮＣ_１ｓｔ、ＩＮＣ_２ｎｄ間には、定常運転時であれば吸気弁２１が閉じることのない中間閉弁タイミング範囲（異常燃焼懸念範囲）ＩＮＣ_ＩＭが存在する。この中間閉弁タイミング範囲ＩＮＣ_ＩＭの中の下死点ＢＤＣ付近に、充填効率が最大となる吸気弁２１の閉弁タイミングが存在する。

なお、このような運転モードを設定する理由は、およそ次のとおりである。すなわち、吸気弁２１を早閉じにした場合、図３（ｃ）、（ｄ）から明らかなように、ロッカーカム１１１の揺動量は小さくなり、バルブスプリング１１６の抵抗も小さくなるので、このような運転は低負荷側では好ましい。しかし、要求負荷の増加に伴って吸気弁２１の閉弁タイミングを吸気下死点付近まで遅角させると、高圧縮比のエンジン１ではプリイグニション、ノッキング等の異常燃焼が生じる可能性が高まる。また、異常燃焼が懸念される運転領域を単純に回避して吸気弁２１を早閉じにした場合、要求負荷が高いときには気筒空気量を確保することができず、必要な出力を得ることができない。

他方、吸気弁２１を遅閉じにした場合、ピストン１５が下死点に移動するまで気筒１１内に空気を導入することができるので、有効圧縮比が低くなるところで吸気弁２１を閉じても充分な気筒空気量を確保することができる。他面、図３（ａ）、（ｂ）から明らかなように、低速低負荷時の目標気筒空気量が小さい運転領域では、吸気弁２１のリフト量ないしはリフト範囲を最大値近傍まで大きく設定する必要があるので、機械的損失が大きくなるなどといった不具合が生じる。

そこで、この内燃機関システムＳでは、連続的な運転領域で可及的に膨張比を高めつつ、異常燃焼を回避するとともに、ポンプ損失の低減、目標気筒空気量が小さい運転領域での機械的損失の低減、目標気筒空気量が大きい運転領域での出力確保等を図るため、第１閉弁タイミング範囲ＩＮＣ_１ｓｔと第２閉弁タイミング範囲ＩＮＣ_２ｎｄとを設定している。また、早閉じ運転モードＭ_ＥＩＶＣから遅閉じ運転モードＭ_ＬＩＶＣへの移行、あるいは遅閉じ運転モードＭ_ＬＩＶＣから早閉じ運転モードＭ_ＥＩＶＣへの移行が行われるときには、吸気弁２１の閉弁タイミングが中間閉弁タイミング範囲ＩＮＣ_ＩＭを通るが、このときには吸気圧力を低くすることにより、空気過剰になる傾向を抑制するようにしている。

図５は、運転モード設定のための運転領域の例を示す特性図である。図５に示すように、この内燃機関システムＳでは、高負荷側の特性Ｌ１より高負荷側である運転領域Ｒ_ＬＩＶＣでは遅閉じ運転モードＭ_ＬＩＶＣが設定され、低負荷側の特性Ｌ２より低負荷側である運転領域Ｒ_ＥＩＶＣでは、早閉じ運転モードＭ_{ＥＩＶＩＣ}が設定される。図５中において、特性Ｌ１と特性Ｌ２の間の運転領域Ｒ_ＴＲは、ヒステリシスを設けて運転モードの切換に用いられる領域である。このため、運転領域Ｒ_ＥＩＶＣから要求負荷が高くなっても、特性Ｌ１を越えるまでは、運転モードは早閉じ運転モードＭ_ＥＩＶＣが維持される。他方、運転領域Ｒ_ＬＩＶＣから要求負荷が低くなっても、特性Ｌ２を越えるまでは、運転モードは運転領域Ｒ_ＬＩＶＣが維持される。

前記のとおり、エンジン制御ユニット１００は、内燃機関システムＳないしはエンジン１の総合的な制御装置であって、前記各センサ７０〜７６等によって検出される各種制御情報に基づいて、ＶＶＴ機構３２（電磁バルブ３２ａ）、ＶＶＬ機構３３、点火プラグ５１（点火システム５２）、燃料噴射弁５３（燃料供給システム５４）、スロットル弁５３（スロットルアクチュエータ５４）、ＥＧＲバルブ６３等を制御ないしは駆動することにより、燃料噴射制御、点火時期制御、ＥＧＲ制御等の普通のエンジン制御を行うとともに、本発明に係る、要求トルクに応答して吸気弁２１の変位特性及びスロットル弁５３の開度を調整するといった制御（以下「要求トルク応答制御」という。）を行うようになっている。しかしながら、普通のエンジン制御については、その制御手法は当業者によく知られており、またこのような普通のエンジン制御は本発明の要旨とするところでもないのでその説明を省略し、以下では主として本発明に係る要求トルク応答制御を説明する。

図６は、エンジン制御ユニット１００による要求トルク応答制御の制御アルゴリズムを示すブロック図である。図６に示すように、エンジン制御ユニット１００は、機能的にみれば、目標トルク演算部Ｂ１と、目標図示平均有効圧力演算部Ｂ２（以下「目標Ｐｉ演算部Ｂ２」という。）と、目標空気充填量演算部Ｂ３（以下「目標ＣＥ演算部Ｂ３」という。）と、目標ブースト演算部Ｂ４と、目標吸気弁閉弁タイミング範囲演算部Ｂ５（以下「目標ＩＮＣ演算部Ｂ５」という。）と、目標充填効率演算部Ｂ６（以下「目標ηｖｐ演算部Ｂ６」という。）と、目標スロットル開度演算部Ｂ７（以下「目標ＴＶＯ演算部Ｂ７」という。）と、目標リフト量演算部Ｂ８（以下「目標ＶＶＬ演算部Ｂ８」という。）と、目標吸気弁閉弁タイミング演算部Ｂ９（以下「目標ＶＶＴ演算部Ｂ９」という。）とで構成されている。

かくして、目標トルク演算部Ｂ１は、アクセル開度（アクセル制御信号α）とエンジン回転数（エンジン回転速度信号Ｎ_ＥＮＧ）とに基づいてエンジン１の目標トルクを算出する。目標Ｐｉ演算部Ｂ２は、目標トルク演算部Ｂ１によって算出された目標トルクと、エンジン１の機械抵抗及びポンプロスとに基づいて目標図示平均有効圧力（目標Ｐｉ）を算出する。具体的には、目標トルクとトルク損失となる機械抵抗及びポンプロスとの和（合計）である実際にエンジン１が生成すべき目標燃焼トルク（目標気筒空気量）に対応する目標図示平均有効圧力を算出する。

目標ＣＥ演算部Ｂ３は、目標Ｐｉ演算部Ｂ２によって算出された目標図示平均有効圧力と、エンジン回転数とに基づいて目標空気充填量（目標ＣＥ）を算出する。目標ブースト演算部Ｂ４は、目標Ｐｉ演算部Ｂ２によって算出された目標図示平均有効圧力と、エンジン回転数と、トラクション実行フラグとに基づいて目標ブーストを算出する。トラクション実行フラグは、車両のトラクション制御が実行されているときにはその値が「１」となり、このトラクション制御が終了したときにその値が「０」に戻されるフラグである。なお、車両のトラクション制御は、エンジン１によって駆動されている車両の駆動輪がスリップしたときにエンジン１の出力トルクを一時的に低下させることにより該駆動輪の駆動力を低減してスリップを抑制又は抑止するといった制御であり、よく知られた普通の制御手法により行われるので、その詳しい説明は省略する。

目標ＩＮＣ演算部Ｂ５は、目標Ｐｉ演算部Ｂ２によって算出された目標図示平均有効圧力と、エンジン回転数と、トラクション実行フラグとに基づいて吸気弁２１の目標閉弁タイミング範囲（目標ＩＮＣ）を算出する。目標ηｖｐ演算部Ｂ６は、目標ＣＥ演算部Ｂ３によって算出された目標空気充填量と、目標ブースト演算部Ｂ４によって算出された目標ブーストとに基づいて目標充填効率又は目標体積効率（目標ηｖｐ）を算出する。

目標ＴＶＯ演算部Ｂ７は、目標ＣＥ演算部Ｂ３によって算出された目標空気充填量と、目標ηｖｐ演算部Ｂ６によって算出された目標充填効率又は目標体積効率と、エンジン回転数とに基づいて目標スロットル開度（目標ＴＶＯ）を算出する。目標ＶＶＬ演算部Ｂ８は、目標ＩＮＣ演算部Ｂ５によって算出された吸気弁２１の目標閉弁タイミング範囲と、目標ηｖｐ演算部Ｂ６によって算出された目標充填効率又は目標体積効率と、エンジン回転数とに基づいて目標リフト量（目標ＣＶＶＬリフト量）を算出する。目標ＶＶＴ演算部Ｂ９は、目標ＩＮＣ演算部Ｂ５によって算出された目標閉弁タイミング範囲と、目標ＶＶＬ演算部Ｂ８によって算出された目標リフト量とに基づいて目標吸気弁閉弁タイミング位相角（目標ＶＶＴ位相角）を算出する。

以下、演算部Ｂ１〜Ｂ９を備えたエンジン制御ユニット１００によって実行される要求トルク応答制御の概要を説明する。この要求トルク応答制御では、要求トルクが車両のドライバの要求ないしは意思に起因するものであるか否かに応じて、第１モードの制御又は第２モードの制御が行われる。すなわち、エンジン制御ユニット１００自体の判断によるトラクション制御等の特別なトルク制御が行われていない通常の運転時には第１モードの制御が行われる一方、このような特別なトルク制御が行われているときには第２モードの制御が行われる。なお、この実施の形態１では、このような特別な制御としてトラクション制御が行われる場合を例にとって要求トルク応答制御の制御手法を説明しているが、本発明において、このような特別なトルク制御がトラクション制御に限定されるものではない。

具体的には、第１モードでは、基本的にはアクセル開度すなわち車両のドライバの要求トルクに応じて定まる目標空気量の空気が燃焼室１７内に充填されるように、吸気弁２１のリフト量と、吸気弁閉弁タイミング位相角と、スロットル開度とが制御される。他方、第２モードでは、トラクション制御時におけるエンジン制御ユニット１００自体の要求トルクに応じて定まる目標空気量の空気が燃焼室１７内に充填されるように、吸気弁２１のリフト量と、吸気弁閉弁タイミング位相角と、スロットル開度とが制御される。なお、トラクション制御が開始されると、要求トルクは低くなる。すなわち、第１モードの制御中に第２モードの制御が開始されると、要求トルクが低下させられ、第２モードの制御が終了して第１モードの制御に復帰したきには、要求トルクは上昇（復帰）させられる。

そして、この要求トルク応答制御では、同一空気量に対し、第２モードでは第１モードよりも燃焼室１７内へ流入する空気の流量が大きくなるように第２モードにおける吸気弁２１のリフト量が第１モードにおける吸気弁２１のリフト量よりも大きい値に設定され、かつ、第２モードにおけるスロットル開度が第１モードにおけるスロットル開度よりも小さい値に設定されている。

この要求トルク応答制御では、第２モードの制御が行われるときには、スロットル弁５７は、目標空気量により定まるスロットル開度に対して進み補正を加えた補正開度を目標値として制御される。また、第２モードの制御の実行時において実際の出力トルクが要求トルクよりも大きいときには、出力トルクを迅速に低下させるために、燃焼室１７に供給する燃料の量を減少させられ、及び／又は、点火時期が遅角させられ、エンジン１の出力トルクが低下させられる。さらに、目標空気量が大きいほど、吸気弁２１のリフト量が大きい値に設定され、及び／又は、吸気弁２１の閉弁タイミングが進角させられる。

以下、図７に示すフローチャートを参照しつつ、エンジン制御ユニット１００によって実行される実施の形態１に係る要求トルク応答制御の制御手法の一例を具体的に説明する。なお、図７に示すフローチャートには記載されていないが、この内燃機関システムＳないしはエンジン１では、要求トルク応答制御と同時に、燃料噴射量制御及び点火時期制御が行われる。

図７に示すように、この要求トルク応答制御においては、制御が開始されると（スタート）、まずステップＳ１で各種信号が制御情報として読み込まれる。例えば、各センサ７０〜７６等によって検出される吸気カムシャフト位相角、吸入空気流量、吸気マニホールド圧、クランク角パルス信号、排気ガスの酸素濃度、アクセル開度、車速等に対応する各信号（図１参照）と、エンジン制御ユニット１００自体によって生成又は算出されるトラクションフラグ値、エンジン回転数等に対応する各信号とが読み込まれる。

続いて、ステップＳ２で、アクセル開度（アクセル制御信号α）とエンジン回転数（エンジン回転速度信号Ｎ_ＥＮＧ）とに基づいてエンジン１の目標トルクが算出される。なお、この目標トルクとエンジン回転数とに基づいて、燃料噴射弁５３の燃料噴射量及び点火プラグ５１の点火時期が設定される。そして、ステップＳ３で、ステップＳ２で算出された目標トルクと、機械抵抗及びポンプロスに起因する損失トルクとの和である、エンジン１が実際に生成すべき目標燃焼トルクに対応する目標図示平均有効圧力（目標Ｐｉ）が算出される。さらに、ステップＳ４で、ステップＳ３で算出された目標図示平均有効圧力と、エンジン回転数とに基づいて目標空気充填量（目標ＣＥ）が算出される。

次に、ステップＳ５で、トラクション実行フラグの値が「１」であるか否か、すなわちトラクション制御実行中であるか否かが判定される。なお、トラクション制御実行中は、車両のスリップ状態等に応じたトルクダウン要求に従って、通常の運転状態よりも低い要求トルクが設定される。例えば、駆動輪のスリップ度合いが大きいほど要求トルクは低くなる。

ステップＳ５で、トラクション実行フラグの値が「１」でないと判定された場合（ＮＯ）、すなわちトラクション制御が実行されていない通常の運転状態の場合（通常時）は、ステップＳ６で、基本的には車両のドライバの要求トルクに相応する通常時用の目標ブーストが算出される。この場合は、この後のステップＳ８及びステップＳ１０〜Ｓ１４で、通常時用の目標ブーストに基づいて第１モードの制御が行われることになる。

他方ステップＳ５で、トラクション実行フラグの値が「１」であると判定された場合（ＹＥＳ）、すなわちトラクション制御実行中である場合（トラクション制御時）は、ステップＳ７でトラクション制御時用の目標ブーストが算出される。この場合は、この後のステップＳ９〜Ｓ１４で、トラクション制御時用の目標ブーストに基づいて第２モードの制御が行われることになる。ここで、トラクション制御実行中は、通常の運転時よりも低い目標ブーストが設定されるが、従来の制御手法ではトラクション制御実行中も通常時用のブーストが設定される（図８参照）。

このようにステップＳ６又はステップＳ７で通常時用又はトラクション制御時用の目標ブーストが算出された後、通常時であるかそれともトラクション制御時であるかに応じて、ステップＳ８又はステップＳ９で、ステップＳ３で算出された目標図示平均有効圧力と、エンジン回転数とに基づいて、通常時用又はトラクション制御時用の吸気弁２１の目標閉弁タイミング範囲（目標ＩＮＣ）が算出される。

次に、ステップＳ１０で、ステップＳ４で算出された目標空気充填量と、ステップＳ６又はステップＳ７で算出された目標ブーストとに基づいて、モード（第１モード又は第２モード）に応じた目標充填効率又は目標体積効率（目標ηｖｐ）が算出される。続いて、ステップＳ１１で、ステップＳ４で算出された目標空気充填量と、ステップＳ１０で算出された目標充填効率又は目標体積効率と、エンジン回転数とに基づいて、モードに応じた目標スロットル開度（目標ＴＶＯ）が算出される。

さらに、ステップＳ１２で、ステップＳ８又はステップＳ９で算出された通常時用又はトラクション制御時用の吸気弁２１の目標閉弁タイミング範囲と、ステップＳ１０で算出された目標充填効率又は目標体積効率と、エンジン回転数とに基づいて、モードに応じた目標リフト量（目標ＣＶＶＬリフト量）が算出される。続いて、ステップＳ１３で、ステップＳ８又はステップＳ９で算出された通常時用又はトラクション制御時用の目標閉弁タイミング範囲と、ステップＳ１２で算出された目標リフト量とに基づいて、モードに応じた目標吸気弁閉弁タイミング位相角（目標ＶＶＴ位相角）が算出される。

この後、ステップＳ１４で、ステップＳ１１で算出された目標スロットル開度と、ステップＳ１２で算出された目標リフト量と、ステップＳ１３で算出された目標吸気弁閉弁タイミング位相角とに基づいて、該目標値が実現されるよう、スロットルアクチュエータ５８と、ＶＶＴ機構３２（電磁バルブ３２ａ）と、ＶＶＬ機構３３とが駆動される。なお、これと同時に、所定のタイミングで、燃料噴射弁５３による燃料噴射及び点火プラグ５１による混合気の点火が行われる。

具体的には、信号θ_ＶＶＴがＶＶＴ機構３２に出力され、吸気カムシャフト３１のクランクシャフト１４に対する位相が信号θ_ＶＶＴに対応した値となるように、ＶＶＴ機構３２が動作する。そして、信号θ_ＶＶＬがＶＶＬ機構３３に出力され、吸気弁２１のリフト量が信号θ_ＶＶＬに対応した値となるように、ＶＶＬ機構３３が動作する。また、信号ＴＶＯがスロットルアクチュエータ５８に出力され、スロットル弁５７の開度ＴＶＯが信号ＴＶＯに対応した値となるように、スロットルアクチュエータ５８が動作する。

なお、燃料噴射量信号ＦＰが燃料システム５４に出力され、１気筒サイクル当りＦＰに対応した量の燃料が燃料噴射弁５３から噴射される。また、点火時期信号ＳＡが点火システム５２に出力され、気筒サイクル中の信号ＳＡに対応した時期に、点火プラグ５１が火花を生成して、燃焼室１７内の混合気に点火する。これにより、必要とされる量の空気、燃料からなる混合気が、適切な時期に着火して燃焼させられ、目標トルクがエンジン１から出力される。

図８は、実施の形態１に係る要求トルク応答制御が行われている車両において、時刻ｔ_１でトラクション制御が開始され、時刻ｔ_２でトラクション制御が終了して通常の運転状態に復帰した場合における要求トルク、ブースト、スロットル開度、吸気弁２１のリフト量（ＣＶＶＬリフト）及びトルク（ないしは空気充填量ＣＥ）の時間に対する変化特性を示すグラフである。なお、図８において実線のグラフは実施の形態１に係る要求トルク応答制御が行われている場合の状態を示し、破線のグラフは従来のトラクション制御が行われている場合の状態を示している。

図８から明らかなとおり、実施の形態１に係る要求トルク応答制御では、トラクション制御実行中（時刻ｔ_１〜時刻ｔ_２）、すなわち第２モードの制御が行われているときには、通常時、すなわち第１モードの制御が行われているときよりも低い要求トルクが設定される。そして、目標ブーストは通常時よりも低く設定される。このため、スロットル開度は通常時よりも小さく設定され、他方目標リフト量は通常時よりも大きく設定される。

その結果、エンジン１の出力トルク（実線）は、時刻ｔ_１でトラクション制御が開始された後、従来の制御（破線）に比べて迅速に低下し、時刻ｔ_２でトラクション制御が終了した後、従来の制御（破線）に比べて迅速に上昇ないしは復帰する。すなわち、実施の形態１に係る要求トルク応答制御によれば、従来の制御に比べて、トラクション制御実行時におけるトルクダウン要求に対する実際のトルクの応答性が良好となる。このため、車両のトラクション制御を、良好な応答性でもって確実にかつ適切に行うことができる。

（実施の形態２）
以下、図９〜図１２を参照しつつ、本発明の実施の形態２を説明する。しかしながら、実施の形態２に係る内燃機関システムＳ’ないしはエンジン１’の構成、機能及び制御システム等は、実施の形態１に係る内燃機関システムＳないしはエンジン１と多くの共通点を有するので、説明の重複を避けるため、以下では主として実施の形態１と異なる点を説明する。なお、図９に示す内燃機関システムＳ’において、図１に示す内燃機関システムＳの構成要素と構成及び機能が共通する構成要素には同一番号が付されている。

図９に示すように、実施の形態２に係る内燃機関システムＳ’では、吸気弁駆動機構３０の吸気弁２１の変位調整機構は、クランクシャフト１４に対する吸気カムシャフト３１の回転位相を変更することができるＶＶＴ機構３２（位相可変機構）及び電磁バルブ３２ａを備えているが、吸気弁２１のリフト量を変更するＶＶＬ機構（リフト量可変機構）は備えていない。その他の点については、実施の形態１に係る内燃機関システムＳの構成と実質的に同一である。

実施の形態２に係るＶＶＴ機構３２の構成及び機能は、実施の形態１に係るエンジン１におけるＶＶＴ機構３２と実質的に同一である。すなわち、実施の形態２に係るＶＶＴ機構３２は、吸気バルブ２１のバルブタイミングを変更するためのものであり、吸気カムシャフト３１と同軸に配置されてクランクシャフト１４により直接駆動される被駆動軸と吸気カムシャフト３１との間の位相差を変更することにより、クランクシャフト１４と吸気カムシャフト３１との間の位相差を変更する。ＶＶＴ機構３２としては、例えば、実施の形態１の場合と同様の液圧式機構や、被駆動軸と吸気カムシャフト３１との間に設けられた電磁石を有し該電磁石に電力を付与することにより位相差を変更する電磁式機構等を用いることができる。

そして、ＶＶＴ機構３２は、エンジン制御ユニット１００により算出された吸気バルブ２１のバルブタイミングに基づいて、位相差を変更する。ＶＶＴ機構３２は、吸気バルブ２１の開弁期間及びリフト量つまりバルブ・プロファイルは一定に保ったまま、位相差を変更することにより、吸気バルブ２１の開弁タイミングと閉弁タイミング（ＩＶＣ）とを変更する。また、吸気カムシャフト３１の位相角は、カム位相センサ７０によって検出され、その信号θ_{ＩＶＣ Ａ}はエンジン制御ユニット１００に送信される。

なお、図１０に示すように、一般的には、気筒１１内の空気充填量ＣＥは、吸気弁２１の閉弁タイミングＩＶＣが下死点（ＢＤＣ）よりやや遅角したところで最も大きくなり、これより遅角側では気筒１１内の空気が吸気ポート側１８へ吹き返されるので減少する。

図１１は、実施の形態２に係る内燃機関システムＳ’におけるエンジン制御ユニット１００による要求トルク応答制御の制御アルゴリズムを示すブロック図である。図１１に示すように、このエンジン制御ユニット１００では、吸気弁２１のリフト量は制御されないので、目標ＶＶＬ演算部は設けられていない。そして、目標ＶＶＴ演算部Ｂ９は、目標ＩＮＣ演算部Ｂ５によって算出された目標閉弁タイミング範囲と、目標ηｖｐ演算部Ｂ６によって算出された目標充填効率又は目標体積効率とに基づいて目標吸気弁閉弁タイミング位相角を算出する。その他の点については、実施の形態１に係るエンジン制御ユニット１００の場合と実質的に同一である。

以下、図１２に示すフローチャートを参照しつつ、エンジン制御ユニット１００によって実行される実施の形態２に係る要求トルク応答制御の制御手法を具体的に説明する。なお、図１２に示すフローチャートには記載されていないが、この内燃機関システムＳ’ないしはエンジン１’でも、実施の形態１の場合と同様に、要求トルク応答制御と同時に、燃料噴射量制御及び点火時期制御が行われる。

図１２に示すように、この要求トルク応答制御においては、制御が開始されると（スタート）、まずステップＳ２１で、実施の形態１の場合（ステップＳ１）と同様に各種信号が制御情報として読み込まれる。続いて、ステップＳ２２で、実施の形態１の場合（ステップＳ２）と同様に、エンジン１の目標トルクが算出される。なお、この目標トルクとエンジン回転数とに基づいて、燃料噴射弁５３の燃料噴射量及び点火プラグ５１の点火時期が設定される。

次に、ステップＳ２３、Ｓ２４で、それぞれ、実施の形態１の場合（ステップＳ３、Ｓ４）と同様に、目標図示平均有効圧力（目標Ｐｉ）及び目標空気充填量（目標ＣＥ）が算出される。続いて、ステップＳ２５〜Ｓ２７で、実施の形態１の場合（ステップＳ５〜Ｓ７）と同様に、トラクション実行フラグの値が「１」であるか否かに応じて、通常時用（第１モード）又はトラクション制御時用（第２モード）の目標ブーストが算出される。そして、ステップＳ２８又はステップＳ２９で、実施の形態１の場合（ステップＳ８、Ｓ９）と同様に、通常時用又はトラクション制御時用の吸気弁２１の目標閉弁タイミング範囲（目標ＩＮＣ）が算出される。さらに、ステップＳ３０で、実施の形態１の場合（ステップＳ１０）と同様に、目標充填効率又は目標体積効率（目標ηｖｐ）が算出される。続いて、ステップＳ３１で、実施の形態１の場合（ステップＳ１１）と同様に、目標スロットル開度（目標ＴＶＯ）が算出される。

さらに、ステップＳ３２で、ステップＳ２８又はステップＳ２９で算出された通常時用又はトラクション制御時用の目標閉弁タイミング範囲と、ステップＳ３０で算出された目標充填効率又は目標体積効率とに基づいて目標吸気弁閉弁タイミング位相角（目標ＶＶＴ位相角）が算出される。この後、ステップＳ３３で、ステップＳ３１で算出された目標スロットル開度と、ステップＳ３２で算出された目標吸気弁閉弁タイミング位相角とに基づいて、該目標値が実現されるよう、スロットルアクチュエータ５８と、ＶＶＴ機構３２（電磁バルブ３２ａ）とが駆動される。

具体的には、信号θ_ＶＶＴがＶＶＴ機構３２に出力され、吸気カムシャフト３１のクランクシャフト１４に対する位相が信号θ_ＶＶＴに対応した値となるように、ＶＶＴ機構３２が動作する。そして、信号ＴＶＯがスロットルアクチュエータ５８に出力され、スロットル弁５７の開度ＴＶＯが信号ＴＶＯに対応した値となるように、スロットルアクチュエータ５８が動作する。なお、実施の形態１の場合と同様に、燃料が燃料噴射弁５３から噴射され、燃焼室１７内の混合気が点火され、必要とされる量の空気及び燃料からなる混合気が、適切な時期に着火して燃焼させられ、目標トルクがエンジン１から出力される。

かくして、実施の形態２に係る内燃機関システムＳ’ないしは要求トルク応答制御によっても、従来の制御に比べて、トラクション制御実行時におけるトルクダウン要求に対する実際のトルクの応答性が良好となる。このため、車両のトラクション制御を、良好な応答性でもって確実にかつ適切に行うことができる。

本発明の実施の形態１に係る内燃機関システムの構成を示す模式図である。 図１に示す内燃機関システムの吸気弁駆動機構の構成を示す斜視図である。 （ａ）〜（ｄ）は、それぞれ、図２に示す吸気弁駆動機構の一部断面立面図である。 図１に示す内燃機関システムの吸気弁駆動機構における吸気弁の変位特性の設定例を示すグラフである。 エンジン回転速度と目標気筒空気量をパラメータとする、早閉じモードが設定される領域と遅閉じモードが設定される領域とを示す図である。 図１に示す内燃機関システムのエンジン制御ユニットの制御アルゴリズムを示すブロック図である。 エンジン制御ユニットによる実施の形態１に係る要求トルク応答制御の制御手法を示すフローチャートである。 実施の形態１に係る要求トルク応答制御が行われている車両における要求トルク、ブースト、スロットル開度、吸気弁のリフト量及びトルクの時間に対する変化特性を示すグラフである。 本発明の実施の形態２に係る内燃機関システムの構成を示す模式図である。 実施の形態２に係るエンジンにおける吸気弁の閉弁タイミングと空気充填量の関係を示すグラフである。 図９に示す内燃機関システムのエンジン制御ユニットの制御アルゴリズムを示すブロック図である。 エンジン制御ユニットによる実施の形態２に係る要求トルク応答制御の制御手法を示すフローチャートである。

符号の説明

Ｓ 内燃機関システム、Ｓ’ 内燃機関システム、１ エンジン、１’ エンジン、１１ 気筒、１４ クランクシャフト、１７ 燃焼室、２１ 吸気弁、２２ 排気弁、３０ 吸気弁駆動機構、３１ カムシャフト、３２ 位相可変機構（ＶＶＴ機構）、３３ リフト量可変機構（ＶＶＬ機構）、５６ スロットルボデー、５７ スロットル弁、１００ エンジン制御ユニット。

Claims (11)

1. クランクシャフトにより駆動され該クランクシャフトの回転に同期して往復動作を行って吸気通路と燃焼室との間の連通部を開閉する吸気弁と、上記吸気通路に配置されたスロットル弁とを有する車両用の内燃機関を制御する方法であって、
   車両のドライバの要求トルクに応じて定まる目標空気量の空気が上記燃焼室内に充填されるように上記吸気弁のリフト量及び上記スロットル弁の開度を制御する第１モードと、車両のドライバ以外のものからの要求トルクに応じて定まる目標空気量の空気が上記燃焼室内に充填されるように上記吸気弁のリフト量及び上記スロットル弁の開度を制御する第２モードとを設け、
   同一空気量に対し、第２モードにおける上記吸気弁のリフト量と第１モードにおける上記吸気弁のリフト量とを、第２モードでは第１モードよりも上記燃焼室内へ流入する空気の流量が大きくなるように設定し、かつ、第２モードにおける上記スロットル弁の開度を第１モードにおける上記スロットル弁の開度よりも小さく設定することを特徴とする内燃機関を制御する方法。
2. クランクシャフトにより駆動され該クランクシャフトの回転に同期して往復動作を行って吸気通路と燃焼室との間の連通部を開閉する吸気弁と、上記吸気通路に配置されたスロットル弁とを有する車両用の内燃機関を制御する方法であって、
   車両のドライバの要求トルクに応じて定まる目標空気量の空気が上記燃焼室内に充填されるように上記吸気弁の閉弁時期及び上記スロットル弁の開度を制御する第１モードと、車両のドライバ以外のものからの要求トルクに応じて定まる目標空気量の空気が上記燃焼室内に充填されるように上記吸気弁の閉弁時期及び上記スロットル弁の開度を制御する第２モードとを設け、
   同一空気量に対し、第２モードにおける上記吸気弁の閉弁時期と第１モードにおける上記吸気弁の閉弁時期とを、第２モードでは第１モードよりも上記燃焼室内へ流入する空気の流量が大きくなるように設定し、かつ、第２モードにおける上記スロットル弁の開度を第１モードにおける上記スロットル弁の開度よりも小さく設定することを特徴とする内燃機関を制御する方法。
3. 第２モードの制御を実行するときに要求トルクを低下させ、第２モードの制御の終了後に要求トルクを上昇させることを特徴とする、請求項１又は２に記載の内燃機関を制御する方法。
4. 第２モードの制御の実行の前後で、第１モードの制御を実行することを特徴とする、請求項３に記載の内燃機関を制御する方法。
5. 第２モードにおいては、目標空気量により定まる上記スロットル弁の開度に対して進み補正を加えた補正開度を目標値として上記スロットル弁を制御することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１つに記載の内燃機関を制御する方法。
6. 第２モードの制御の実行時において実際の出力トルクが要求トルクよりも大きいときには、上記燃焼室に供給する燃料の量を減少させることを特徴とする、請求項５に記載の内燃機関を制御する方法。
7. 第２モードの制御の実行時において実際の出力トルクが要求トルクよりも大きいときには、点火時期を遅角させることを特徴とする、請求項４又は５に記載の内燃機関を制御する方法。
8. 目標空気量が大きいほど上記吸気弁のリフト量を大きくすることを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関を制御する方法。
9. 目標空気量が大きいほど上記吸気弁の閉弁時期を進角させることを特徴とする、請求項２に記載の内燃機関を制御する方法。
10. クランクシャフトにより駆動され該クランクシャフトの回転に同期して往復動作を行って吸気通路と燃焼室との間の連通部を開閉する吸気弁と、上記吸気弁のリフト量を変更するリフト量可変機構と、上記吸気通路に配置されたスロットル弁とを有する内燃機関と、
    第１モードでは車両のドライバの要求トルクに応じて定まる目標空気量の空気が上記燃焼室内に充填される一方、第２モードでは車両のドライバ以外のものからの要求トルクに応じて定まる目標空気量の空気が上記燃焼室内に充填されるように、上記リフト量可変機構及び上記スロットル弁を制御する制御器とを備えている内燃機関システムであって、
    同一空気量に対して、第２モードにおける上記吸気弁のリフト量が第１モードにおける上記吸気弁のリフト量よりも大きく設定され、第２モードにおける上記スロットル弁の開度が第１モードにおける上記スロットル弁の開度よりも小さく設定されていることを特徴とする内燃機関システム。
11. クランクシャフトにより駆動され該クランクシャフトの回転に同期して往復動作を行って吸気通路と燃焼室との間の連通部を開閉する吸気弁と、上記吸気弁の位相を変更する位相可変機構と、上記吸気通路に配置されたスロットル弁とを有する内燃機関と、
    第１モードでは車両のドライバの要求トルクに応じて定まる目標空気量の空気が上記燃焼室内に充填される一方、第２モードでは車両のドライバ以外のものからの要求トルクに応じて定まる目標空気量の空気が上記燃焼室内に充填されるように、上記位相可変機構及び上記スロットル弁を制御する制御器とを備えている内燃機関システムであって、
    同一空気量に対して、第２モードにおける上記吸気弁の閉弁時期が第１モードにおける上記吸気弁の閉弁時期よりも早く設定され、第２モードにおける上記スロットル弁の開度が第１モードにおける上記スロットル弁の開度よりも小さく設定されていることを特徴とする内燃機関システム。

Images