JP3975683B2 - 電磁駆動弁を有する内燃機関 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車などに搭載される内燃機関のトルクを制御する技術に関し、特に吸気弁及び排気弁を電磁力によって開閉駆動する電磁駆動式動弁機構を備えた内燃機関のトルクを制御する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車などに搭載される内燃機関では、吸排気弁の開閉駆動に起因した機械損失の防止、吸気のポンピング損失の防止、正味熱効率の向上等を目的として、吸気弁及び排気弁の開閉タイミングを任意に変更可能な動弁機構の開発が進められている。
【０００３】
上記した動弁機構としては、例えば、磁性体からなり吸気排気弁に連動して進退動作するアーマチャと、励磁電流が印加されたときに前記アーマチャを閉弁方向へ吸引する閉弁用電磁石と、励磁電流が印加されたときに前記アーマチャを開弁方向へ吸引する開弁用電磁石と、前記アーマチャを閉弁方向へ付勢する閉弁側戻しばねと、前記アーマチャを開弁方向へ付勢する開弁側戻しばねとを備えた電磁駆動式の動弁機構が知られている。
【０００４】
このような電磁駆動式動弁機構によれば、従来の動弁機構のように機関出力軸（クランクシャフト）の回転力を利用して吸排気弁を開閉駆動させる必要がないため、吸排気弁の駆動に起因した機関出力の損失が防止される。
【０００５】
更に、上記したような電磁駆動装置によれば、従来の動弁機構のように機関出力軸の回転と連動して吸排気弁を開閉駆動する必要がなく、開弁用電磁石と閉弁用電磁石に対する励磁電流の印加タイミングを変更することによって吸排気弁を任意の時期に開閉させることが可能となるため、吸気絞り弁（スロットル弁）を用いることなく各気筒の吸入空気量を制御することが可能となる。この結果、スロットル弁に起因した吸気のポンピング損失が抑制される。
【０００６】
一方、上記したような電磁駆動式動弁機構では、各気筒内で混合気が燃焼された際に発生する燃焼圧力、言い換えれば各気筒で発生されるトルクを内燃機関の運転状態や車両の走行条件等に応じて精度良く制御することも重要である。
【０００７】
このような要求に対し、従来では、特開平１０−３７７２７号公報に記載されているような多気筒エンジンの吸・排気弁制御装置が提案されている。
前記したような多気筒エンジンの吸・排気弁制御装置は、内燃機関の各気筒毎に設けられた電磁式吸・排気弁をエンジン動作状態に応じて各々自動開閉制御する多気筒エンジンの吸・排気制御装置において、各々の気筒に吸入される吸入空気量が互いに等しくなるように吸気弁又は排気弁の開閉タイミングを補正することにより、全ての気筒内で発生するトルクを均一化しようとするものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記したような多気筒エンジンの吸・排気弁制御装置では、全ての気筒のトルクを均一にしつつ内燃機関全体のトルクが制御されているため、内燃機関全体のトルクを増減させる場合には、全気筒のトルクが一括して増減されることになり、その際のトルクの増減幅が大きくなり易く、加減速ショック等を誘発する場合がある。
【０００９】
また、上記したような多気筒エンジンの吸・排気弁制御装置では、内燃機関とこの内燃機関に併設される変速機とが互いの作動状態に応じて制御されていないため、内燃機関およびまたは変速機の作動状態に起因して車両の加減速ショックなどが発生する場合がある。
【００１０】
本発明は、上記したような事情に鑑みてなされたものであり、電磁力を利用して吸排気弁を開閉駆動する電磁駆動式動弁機構を備えた内燃機関において、１気筒単位にトルクを制御することができる技術を提供することにより、内燃機関の運転状態およびまたは車両の走行条件などに応じた精度の高いトルク制御を実現することを目的とする。
【００１１】
本発明の他の目的は、電磁力を利用して吸排気弁を開閉駆動する電磁駆動式動弁機構を備えた内燃機関において、内燃機関と変速機との一方を他方の作動状態に応じて制御することができる技術を提供することにより、より精度の高いトルク制御を実現することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記したような課題を解決するために以下のような手段を採用した。
先ず、第１の発明に係る電磁駆動弁を有する内燃機関は、
電磁力を利用して内燃機関の吸気弁及び排気弁を開閉駆動する電磁駆動式動弁機構と、
前記内燃機関に要求される目標機関トルクに従って１気筒当たりに要求される目標気筒トルクを算出する目標気筒トルク算出手段と、
前記目標気筒トルク算出手段によって算出された目標気筒トルクに従って吸気弁およびまたは排気弁の開閉タイミングを決定するバルブタイミング決定手段と、
前記バルブタイミング決定手段によって決定された開閉タイミングに従って前記電磁駆動式動弁機構を制御する弁制御手段と、
を備えることを特徴としている。
【００１３】
このように構成された電磁駆動弁を有する内燃機関では、内燃機関の運転状態や該内燃機関を搭載した車両の走行条件などをパラメータとして目標機関トルクが決定されると、その目標機関トルクに基づいて１気筒当たりに要求される目標気筒トルクが算出され、次いで目標気筒トルクに従って吸気弁およびまたは排気弁の開閉タイミングが決定される。
【００１４】
この場合、各気筒の吸気弁およびまたは排気弁は、１気筒当たりに要求される目標気筒トルクに基づいて決定された開閉タイミングで開閉駆動されることになり、各気筒が目標気筒トルクに応じたトルクを発生することになる。すなわち、内燃機関のトルクは、気筒単位に制御されることになる。
【００１５】
この結果、内燃機関のトルクがきめ細かく制御されることになり、例えば、内燃機関のトルクを増減させる場合には、各気筒のトルクを燃焼順序（点火順序）に従って徐々に増減させることにより、内燃機関のトルクをリニアに増減させることも可能となる。
【００１６】
尚、目標気筒トルク算出手段は、内燃機関の全ての気筒の目標気筒トルクを個々の気筒別に算出するようにしてもよい。この場合、バルブタイミング決定手段は、目標気筒トルク算出手段によって算出された気筒別の目標気筒トルクに従って、全ての気筒の吸気弁およびまたは排気弁の開閉タイミングを気筒別に決定することになる。
【００１７】
ここで、内燃機関の目標トルクは、例えば、機関負荷や内燃機関の回転数等をパラメータとして決定される基本目標トルクを、種々の補正要素を考慮して補正された値である。
【００１８】
上記した補正要素としては、自動変速機（Ａ／Ｔ）の変速に伴う加減速ショックの発生を抑制するための加減速ショック抑制トルク、エアコンディショナ用のコンプレッサのように内燃機関の出力の一部を利用して作動する補機類の作動と非作動との切り換えに伴う加減速ショックの発生を抑制するための加減速ショック抑制トルク、無段変速機（ＣＶＴ）の慣性モーメントの大きさに起因した加減速ショックの発生を抑制するための加減速ショック抑制トルク、内燃機関を搭載した車両の走行速度が所定の上限値に達した際の減速制御に伴うショックを抑制するための減速ショック抑制トルク等を例示することができる。
【００１９】
また、第１の発明に係る電磁駆動弁を有する内燃機関は、上記した、電磁駆動式動弁機構、目標気筒トルク算出手段、バルブタイミング決定手段、弁制御手段に加え、目標気筒トルク算出手段によって算出された目標気筒トルクに従って、各気筒の燃料噴射量およびまたは燃料噴射時期を決定する燃料噴射制御手段を更に備えるようにしてもよい。
【００２０】
これは、目標気筒トルクに従って各気筒の吸気弁およびまたは排気弁の開閉タイミングが決定されると、各気筒の吸入空気量が互いに異なる場合も考えられるため、そのような場合には各気筒の燃料噴射量は、個々の気筒の吸入空気量に見合った量とする必要があるからである。
【００２１】
また、第１の発明に係る電磁駆動弁を有する内燃機関は、上記した、電磁駆動式動弁機構、目標気筒トルク算出手段、バルブタイミング決定手段、弁制御手段に加え、内燃機関の吸気通路に設けられて該吸気通路内を流れる空気量を調節する吸気絞り弁と、目標気筒トルク算出手段によって算出された目標気筒トルクに従って吸気絞り弁の開度を決定する吸気絞り弁開度決定手段とを更に備えるようにしてもよい。
【００２２】
この場合、電磁駆動式動弁機構と吸気絞り弁とを併用して内燃機関の吸入空気量、言い換えれば内燃機関の負荷を制御することが可能となり、目標気筒トルクを実現する上で必要となる気筒別の吸入空気量をより正確に確保することが可能となる。
【００２３】
また、第１の発明に係る電磁駆動弁を有する内燃機関は、上記した、電磁駆動式動弁機構、目標気筒トルク算出手段、バルブタイミング決定手段、弁制御手段に加え、内燃機関の吸気通路内に発生する吸気管負圧の大きさを検出する吸気管負圧検出手段を更に備えるようにしてもよい。
【００２４】
この場合、前記バルブタイミング決定手段は、前記目標気筒トルク算出手段によって算出された目標気筒トルクと前記吸気管負圧検出手段によって検出された吸気管負圧の大きさとに基づいて、吸気弁およびまたは排気弁の開閉タイミングを決定することになる。
【００２５】
これは、車両の制動装置を構成するブレーキブースタや内燃機関の排気の一部を吸気系へ還流する排気再循環装置（ＥＧＲ装置）等のように、吸気管負圧を作動源として動作する装置に対して、所望の吸気管負圧を供給しつつ内燃機関のトルクを制御するためである。
【００２８】
また、第２の発明に係る電磁駆動弁を有する内燃機関は、電磁力を利用して内燃機関の吸気弁と排気弁との少なくとも一方を開閉駆動する電磁駆動式動弁機構と、前記内燃機関の出力軸に接続され、変速比を変更可能な変速機と、前記内燃機関に要求される目標機関トルクと前記変速機の作動状態に従って内燃機関の全気筒の目標気筒トルクを個々の気筒別に算出する目標気筒トルク算出手段と、前記目標気筒トルク算出手段によって算出された目標気筒トルクに従って全気筒の吸気弁およびまたは排気弁の開閉タイミングを決定するバルブタイミング決定手段と、前記バルブタイミング決定手段によって決定された気筒別の開閉タイミングに従って前記電磁駆動式動弁機構を制御する弁制御手段と、を備えるようにしてもよい。
【００２９】
この場合、内燃機関の吸気弁と排気弁との少なくとも一方の開閉タイミングが変速機の作動状態に対応した開閉タイミングとなるように電磁駆動式動弁機構が制御されることになる。その結果、電磁駆動式動弁機構は、変速機の作動状態に応じて作動するようになり、変速機の作動に伴う加減速ショックの発生等を抑制し易くなる。

【００３０】
また、第２の発明において、変速機としては、慣性トルクを有するとともに変速比を自動的に変更可能な自動変速機や、慣性トルクを有するとともに変速比を連続的に無段階で変更可能な無段変速機などを例示することができる。このように変速機が慣性トルクを有する場合に、吸気弁と排気弁の少なくとも一方の開閉タイミングが変速機の作動状態に対応した開閉タイミングとなるように制御されると、変速機の慣性トルクに伴う加減速ショックを抑制することも容易となる。
【００３１】
また、第２の発明に係る電磁駆動弁を有する内燃機関は、変速機の作動に伴う加減速ショックの抑制に要する加減速ショック抑制トルクを算出する加減速ショック抑制トルク算出手段を更に備えるようにしてもよい。この場合、吸気弁と排気弁との少なくとも一方の開閉タイミングが前記の加減速ショック抑制トルクを発生させるのに適した開閉タイミングとなるように電磁駆動式動弁機構が制御されることが好ましい。
【００３２】
その際、目標気筒トルク算出手段は、前記目標機関トルクに加減速ショック抑制トルク算出手段によって算出された加減速ショック抑制トルクを加算して内燃機関のトルクスケジュールを決定するとともに、前記トルクスケジュールに従って前記内燃機関の全気筒の目標トルクを個々の気筒別に算出するようにしてもよい。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る内燃機関の具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。
【００３４】
図１は、本発明に係る内燃機関を搭載した車両のパワートレーンの概略構成を示す図である。
図１において、前記車両のパワートレーンは、車両の駆動源たる内燃機関（Ｅ／Ｇ）１と、前記内燃機関（Ｅ／Ｇ）１の機関出力軸（クランクシャフト）に接続され該クランクシャフトの回転トルクを増幅させるトルクコンバータ（Ｔ／Ｃ）１０１と、前記トルクコンバータ（Ｔ／Ｃ）１０１の出力軸に接続され該出力軸の回転速度を連続的且つ無段階に変速する無段変速機（ＣＶＴ）１０２と、無段変速機（ＣＶＴ）１０２の出力軸に接続されたプロペラシャフト１０３と、プロペラシャフト１０３と接続され該プロペラシャフト１０３の回転トルクをドライブシャフト１０５を介して駆動輪たる車輪１０６へ伝達するディファレンシャルギヤ１０４とを備えている。
【００３５】
前記した無段変速機（ＣＶＴ）１０２としては、回転軸方向へ移動自在な可動回転体と固定回転体とを組み合わせてなる可変プーリを２つ備えるとともに、これら２つの可変プーリを連結するベルトと、油圧を利用して各可変プーリの可動回転体を変位させて各可変プーリの溝幅を変化させることによりベルトの巻き掛け半径を変更するアクチュエータとを備え、一方の可変プーリの回転軸をトルクコンバータ（Ｔ／Ｃ）１０１の出力軸と連結し、他方の可変プーリの回転軸をプロペラシャフト１０３と連結して構成されるベルト式の無段変速機（ＣＶＴ）を例示することができる。
【００３６】
上記したようなベルト式の無段変速機（ＣＶＴ）では、図示しないアクチュエータがベルトの張力を一定に維持しつつ各可変プーリの溝幅（言い換えれば、ベルトの巻き掛け半径）を変更することにより、トルクコンバータ（Ｔ／Ｃ）１０１の出力軸に対するプロペラシャフト１０３の変速比を連続的に変更することが可能である。
【００３７】
また、無段変速機（ＣＶＴ）１０２の他の例としては、トロイダル面を備えた一対のディスクの間にパワーローラを介在させ、パワーローラを傾動させて該パワーローラとディスクとの接触点の半径を変化させることによりディスク間の変速比を変更するトロイダル式の無段変速機（ＣＶＴ）１０２を例示することもできる。
【００３８】
前記した無段変速機（ＣＶＴ）１０２には、該無段変速機（ＣＶＴ）１０２の入力軸の回転速度に対応した電気信号を出力する入力側回転速度センサ２０１と、該無段変速機（ＣＶＴ）１０２の出力軸の回転速度に対応した電気信号を出力する出力側回転速度センサ２０２とが取り付けられている。
【００３９】
次に、内燃機関（Ｅ／Ｇ）１は、複数の気筒２１を備えたガソリンエンジンであり、図２に示すように、複数の気筒２１及び冷却水路１ｃが形成されたシリンダブロック１ｂと、このシリンダブロック１ｂの上部に固定されたシリンダヘッド１ａとを備えている。
【００４０】
前記シリンダブロック１ｂには、機関出力軸たるクランクシャフト２３が回転自在に支持され、このクランクシャフト２３は、各気筒２１内に摺動自在に装填されたピストン２２と連結されている。
【００４１】
各気筒２１のピストン２２の上方には、ピストン２２の頂面とシリンダヘッド１ａの壁面とに囲まれた燃焼室２４が形成されている。前記シリンダヘッド１ａには、燃焼室２４に臨むよう点火栓２５が取り付けられ、この点火栓２５には、該点火栓２５に駆動電流を印加するためのイグナイタ２５ａが接続されている。
【００４２】
前記シリンダヘッド１ａには、２つの吸気ポート２６の開口端と２つの排気ポート２７の開口端とが燃焼室２４に臨むよう形成されるとともに、その噴孔が吸気ポート２６に臨むよう燃料噴射弁３２が取り付けられている。
【００４３】
前記シリンダヘッド１ａには、前記吸気ポート２６の各開口端を開閉する吸気弁２８が進退自在に設けられている。各吸気弁２８には、励磁電流が印加されたときに発生する電磁力を利用して前記吸気弁２８を進退駆動する電磁駆動機構３０（以下、吸気側電磁駆動機構３０と記す）が取り付けられている。
【００４４】
前記シリンダヘッド１ａには、前記排気ポート２７の各開口端を開閉する排気弁２９が進退自在に設けられている。各排気弁２９には、励磁電流が印加されたときに発生する電磁力を利用して前記排気弁２９を進退駆動する電磁駆動機構３１（以下、排気側電磁駆動機構３１と記す）が取り付けられている。
【００４５】
ここで、吸気側電磁駆動機構３０と排気側電磁駆動機構３１の具体的な構成について述べる。尚、吸気側電磁駆動機構３０と排気側電磁駆動機構３１とは同様の構成であるため、吸気側電磁駆動機構３０のみを例に挙げて説明する。
【００４６】
図３は吸気側電磁駆動機構３０の構成を示す断面図である。図３において内燃機関（Ｅ／Ｇ）１のシリンダヘッド１ａは、シリンダブロック１ｂの上面に固定されるロアヘッド１０と、このロアヘッド１０の上部に設けたアッパヘッド１１とを備えている。
【００４７】
前記ロアヘッド１０には、各気筒２１に対応した吸気ポート２６が形成され、各吸気ポート２６の燃焼室２４側の開口端には、吸気弁２８の弁体２８ａが着座する弁座１２が設けられている。
【００４８】
ロアヘッド１０には、各吸気ポート２６の内壁面からこのロアヘッド１０の上面にかけて断面円形の貫通孔が形成され、この貫通孔には、この貫通孔に挿通される吸気弁２８の弁軸２８ｂを進退自在に保持する筒状のバルブガイド１３が挿入されている。
【００４９】
アッパヘッド１１には、第１コア３０１及び第２コア３０２が嵌入される断面円形のコア取付孔１４が設けられ、このコア取付孔１４は前記バルブガイド１３と軸心が同一となる位置にある。コア取付孔１４は下部が径大に形成され、その上部の径小部１４ａと下部の径大部１４ｂを備えている。
【００５０】
前記径小部１４ａには、軟磁性体からなる環状の第１コア３０１と第２コア３０２とが所定の間隙３０３をおいて軸方向に直列に嵌挿されている。これらの第１コア３０１の上端と第２コア３０２の下端には、それぞれフランジ３０１ａとフランジ３０２ａが形成されており、第１コア３０１は上方から、また第２コア３０２は下方からそれぞれコア取付孔１４に嵌挿され、フランジ３０１ａとフランジ３０２ａがコア取付孔１４の縁部に当接することにより第１コア３０１と第２コア３０２の位置決めがされて、前記間隙３０３が所定の距離に保持されるようになっている。
【００５１】
第１コア３０１の上方には、筒状のアッパキャップ３０５が設けられている。このアッパキャップ３０５は、その下端に形成されたフランジ部３０５ａにボルト３０４を貫通させてアッパヘッド１１上面に固定されている。この場合、フランジ部３０５ａを含むアッパキャップ３０５の下端が第１コア３０１の上面周縁部に当接した状態で固定されることになり、その結果、第１コア３０１がアッパヘッド１１に固定されることになる。
【００５２】
一方、第２コア３０２の下部には、コア取付孔１４の径大部１４ｂと略同径の外径を有する環状体からなるロアキャップ３０７が設けられている。このロアキャップ３０７にはボルト３０６が貫通し、そのボルト３０６により前記径小部１４ａと径大部１４ｂの段部における下向きの段差面に固定されている。この場合、ロアキャップ３０７が第２コア３０２の下面周縁部に当接した状態で固定されることになり、その結果、第２コア３０２がアッパヘッド１１に固定されることになる。
【００５３】
前記第１コア３０１の前記間隙３０３側の面に形成された溝部には、第１の電磁コイル３０８が把持されており、前記第２コア３０２の間隙３０３側の面に形成された溝部には第２の電磁コイル３０９が把持されている。その際、第１の電磁コイル３０８と第２の電磁コイル３０９とは、前記間隙３０３を介して向き合う位置に配置されるものとする。
【００５４】
前記間隙３０３には、該間隙３０３の内径より径小な外径を有する環状の軟磁性体からなるアーマチャ３１１が配置されている。このアーマチャ３１１の中空部には、該アーマチャ３１１の軸心に沿って上下方向に延出した円柱状のアーマチャシャフト３１０が固定されている。このアーマチャシャフト３１０は、その上端が前記第１コア３０１の中空部を通ってその上方のアッパキャップ３０５内まで至るとともに、その下端が第２コア３０２の中空部を通ってその下方の径大部１４ｂ内に至るよう形成され、前記第１コア３０１及び前記第２コア３０２によって軸方向へ進退自在に保持されている。
【００５５】
前記アッパキャップ３０５内に延出したアーマチャシャフト３１０の上端部には、円板状のアッパリテーナ３１２が接合されるとともに、前記アッパキャップ３０５の上部開口部にはアジャストボルト３１３が螺着され、これらアッパリテーナ３１２とアジャストボルト３１３との間には、アッパスプリング３１４が介在している。尚、前記アジャストボルト３１３と前記アッパスプリング３１４との当接面には、前記アッパキャップ３０５の内径と略同径の外径を有するスプリングシート３１５が介装されている。
【００５６】
一方、前記径大部１４ｂ内に延出したアーマチャシャフト３１０の下端部には、吸気弁２８の弁軸２８ｂの上端部が当接している。前記弁軸２８ｂの上端部の外周には、円盤状のロアリテーナ２８ｃが接合されており、そのロアリテーナ２８ｃの下面とロアヘッド１０の上面との間には、ロアスプリング３１６が介在している。
【００５７】
このように構成された吸気側電磁駆動機構３０では、第１の電磁コイル３０８及び第２の電磁コイル３０９に励磁電流が印加されていないときは、アッパスプリング３１４からアーマチャシャフト３１０に対して下方向（すなわち、吸気弁２８を開弁させる方向）への付勢力が作用するとともに、ロアスプリング３１６から吸気弁２８に対して上方向（すなわち、吸気弁２８を閉弁させる方向）への付勢力が作用し、その結果、アーマチャシャフト３１０及び吸気弁２８が互いに当接して所定の位置に弾性支持された状態、いわゆる中立状態に保持されることになる。
【００５８】
尚、アッパスプリング３１４とロアスプリング３１６の付勢力は、前記アーマチャ３１１の中立位置が前記間隙３０３において前記第１コア３０１と前記第２コア３０２との中間の位置に一致するよう設定されており、構成部品の初期公差や経年変化等によってアーマチャ３１１の中立位置が前記した中間位置からずれた場合には、アーマチャ３１１の中立位置が前記した中間位置と一致するようアジャストボルト３１３によって調整することが可能になっている。
【００５９】
また、前記アーマチャシャフト３１０及び前記弁軸２８ｂの軸方向の長さは、前記アーマチャ３１１が前記間隙３０３の中間位置に位置するときに、前記弁体２８ａが全開側変位端と全閉側変位端との中間の位置（以下、中開位置と称する）となるように設定されている。
【００６０】
前記した吸気側電磁駆動機構３０では、第１の電磁コイル３０８に励磁電流が印加されると、第１コア３０１と第１の電磁コイル３０８とアーマチャ３１１との間に、アーマチャ３１１を第１コア３０１側へ変位させる方向の電磁力が発生し、第２の電磁コイル３０９に励磁電流が印加されると、第２コア３０２と第２の電磁コイル３０９とアーマチャ３１１との間にアーマチャ３１１を前記第２コア３０２側へ変位させる方向の電磁力が発生する。
【００６１】
従って、上記した吸気側電磁駆動機構３０では、第１の電磁コイル３０８と第２の電磁コイル３０９とに交互に励磁電流が印加されることにより、アーマチャ３１１が進退し、以て弁体２８ａが開閉駆動されることになる。その際、第１の電磁コイル３０８及び第２の電磁コイル３０９に対する励磁電流の印加タイミングと励磁電流の大きさを変更することにより、吸気弁２８の開閉タイミングを制御することが可能となる。
【００６２】
ここで、図２に戻り、前記内燃機関（Ｅ／Ｇ）１の各吸気ポート２６は、該内燃機関（Ｅ／Ｇ）１のシリンダヘッド１ａに取り付けられた吸気枝管３３の各枝管と連通している。前記吸気枝管３３は、吸気の脈動を抑制するためのサージタンク３４に接続されている。前記サージタンク３４には、吸気管３５が接続され、吸気管３５は、吸気中の塵や埃等を取り除くためのエアクリーナボックス３６と接続されている。
【００６３】
前記吸気管３５には、該吸気管３５内を流れる空気の質量（吸入空気質量）に対応した電気信号を出力するエアフローメータ４４が取り付けられている。前記吸気管３５において前記エアフローメータ４４より下流の部位には、該吸気管３５内を流れる吸気の流量を調整するスロットル弁３９が設けられている。このスロットル弁３９は、本発明に係る吸気絞り弁の一実施態様である。
【００６４】
前記スロットル弁３９には、ステッパモータ等からなり印加電力の大きさに応じて前記スロットル弁３９を開閉駆動するスロットル用アクチュエータ４０と、前記スロットル弁３９の開度に対応した電気信号を出力するスロットルポジションセンサ４１と、アクセルペダル４２に機械的に接続され該アクセルペダル４２の操作量に対応した電気信号を出力するアクセルポジションセンサ４３とが取り付けられている。
【００６５】
一方、前記内燃機関（Ｅ／Ｇ）１の各排気ポート２７は、前記シリンダヘッド１ａに取り付けられた排気枝管４５の各枝管と連通している。前記排気枝管４５は、排気浄化触媒４６を介して排気管４７に接続され、排気管４７は、下流にて図示しないマフラーと接続されている。
【００６６】
前記排気枝管４５には、該排気枝管４５内を流れる排気の空燃比、言い換えれば排気浄化触媒４６に流入する排気の空燃比に対応した電気信号を出力する空燃比センサ４８が取り付けられている。
【００６７】
前記排気浄化触媒４６は、例えば、該排気浄化触媒４６に流入する排気の空燃比が理論空燃比近傍の所定の空燃比であるときに排気中に含まれる炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯx）を浄化する三元触媒、該排気浄化触媒４６に流入する排気の空燃比がリーン空燃比であるときは排気中に含まれる窒素酸化物（ＮＯx）を吸蔵し、流入排気の空燃比が理論空燃比もしくはリッチ空燃比であるときは吸蔵していた窒素酸化物（ＮＯx）を放出しつつ還元・浄化する吸蔵還元型ＮＯx触媒、該排気浄化触媒４６に流入する排気の空燃比が酸素過剰状態にあり且つ所定の還元剤が存在するときに排気中の窒素酸化物（ＮＯx）を還元・浄化する選択還元型ＮＯx触媒、もしくは上記した各種の触媒を適宜組み合わせてなる触媒である。
【００６８】
また、内燃機関（Ｅ／Ｇ）１は、クランクシャフト２３の端部に取り付けられたタイミングロータ５１ａとタイミングロータ５１ａ近傍のシリンダブロック１ｂに取り付けられた電磁ピックアップ５１ｂとからなるクランクポジションセンサ５１と、内燃機関（Ｅ／Ｇ）１の内部に形成された冷却水路１ｃを流れる冷却水の温度を検出すべくシリンダブロック１ｂに取り付けられた水温センサ５２とを備えている。
【００６９】
このように構成されたパワートレーンには、無段変速機（ＣＶＴ）１０２及びトルクコンバータ（Ｔ／Ｃ）１０１を制御するための電子制御ユニット（Electronic Control Unit：ＥＣＵ、以下、ＣＶＴ−ＥＣＵと称する）２００や、内燃機関（Ｅ／Ｇ）１を制御するための電子制御ユニット（Electronic Control Unit：ＥＣＵ、以下、Ｅ−ＥＣＵと称する）２０等からなる制御ユニットが併設されている。
【００７０】
前記したＣＶＴ−ＥＣＵ２００には、前述した入力側回転速度センサ２０１、出力側回転速度センサ２０２等の各種センサが電気配線を介して接続されるとともに、無段変速機（ＣＶＴ）１０２に内蔵された図示しない変速用アクチュエータやトルクコンバータ（Ｔ／Ｃ）１０１に内蔵されてロックアップクラッチの係合と非係合とを切り換えるロックアップ用アクチュエータ（図示せず）等が電気配線を介して接続され、ＣＶＴ−ＥＣＵ２００が各種センサの出力信号をパラメータとして無段変速機（ＣＶＴ）１０２の変速制御やトルクコンバータ（Ｔ／Ｃ）１０１のロックアップクラッチの係合と非係合との切換制御を行うことが可能となっている。
【００７１】
一方、前記したＥ−ＥＣＵ２０には、前述したスロットルポジションセンサ４１、アクセルポジションセンサ４３、エアフローメータ４４、空燃比センサ４８、クランクポジションセンサ５１、水温センサ５２等の各種センサが電気配線を介して接続され、各センサの出力信号がＥ−ＥＣＵ２０に入力されるようになっている。
【００７２】
更に、前記Ｅ−ＥＣＵ２０には、イグナイタ２５ａ、吸気側電磁駆動機構３０、排気側電磁駆動機構３１、燃料噴射弁３２、スロットル用アクチュエータ４０等が電気配線を介して接続され、Ｅ−ＥＣＵ２０が各種センサの出力信号値をパラメータとしてイグナイタ２５ａ、吸気側電磁駆動機構３０、排気側電磁駆動機構３１、燃料噴射弁３２、スロットル用アクチュエータ４０等を制御することが可能になっている。
【００７３】
前記したＣＶＴ−ＥＣＵ２００とＥ−ＥＣＵ２０とは、通信回線を介して接続され、相互に信号を送受信することによって内燃機関（Ｅ／Ｇ）１と無段変速機（ＣＶＴ）１０２とを協調制御することが可能となっている。
【００７４】
ＣＶＴ−ＥＣＵ２００とＥ−ＥＣＵ２０との協調制御では、先ず、Ｅ−ＥＣＵ２０がアクセルポジションセンサ４３の出力信号値（アクセル開度）と、出力側回転速度センサ２０２の出力信号値から換算される車両の走行速度（車速）とをパラメータとして、車両に要求される駆動力（目標車両駆動力）を算出する。
【００７５】
Ｅ−ＥＣＵ２０は、前記目標車両駆動力と前記車速とに加え、エアコンディショナ用コンプレッサ等のように内燃機関（Ｅ／Ｇ）１の出力の一部を利用して作動される補機類の作動状態をパラメータとして、内燃機関（Ｅ／Ｇ）１に要求される出力（目標機関出力）を算出する。
【００７６】
続いて、Ｅ−ＥＣＵ２０は、前記目標機関出力を達成する上で、排気エミッション及び燃料消費量が最も少なくなるように目標機関回転数と目標機関トルクを決定する。Ｅ−ＥＣＵ２０は、前記目標機関回転数をＣＶＴ−ＥＣＵ２００へ送信する。
【００７７】
ＣＶＴ−ＥＣＵ２００は、Ｅ−ＥＣＵ２０からの目標機関回転数を受信すると、その目標機関回転数と車速とをパラメータとして無段変速機（ＣＶＴ）１０２の変速スケジュールを決定する。
【００７８】
一方、Ｅ−ＥＣＵ２０は、前記目標機関トルクに、内燃機関（Ｅ／Ｇ）１の機関回転数に応じて定まる内燃機関（Ｅ／Ｇ）１の慣性トルク（機関慣性トルク）と、無段変速機（ＣＶＴ）１０２の入力軸の回転数に応じて定まるＣＶＴ慣性トルクと、トルクコンバータ（Ｔ／Ｃ）１０１におけるロックアップクラッチの係合と非係合との切り換え動作やＣＶＴ−ＥＣＵ２００の変速動作に起因して発生する加減速ショックを抑制するための加減速ショック抑制トルクと、図示しないトラクション制御ユニットやＡＢＳ制御ユニット等からの加減速要求に起因して発生する加減速ショックを抑制するための加減速ショック抑制トルクと、車両の走行速度が所定の上限値に達した際に発生する減速要求に起因した減速ショックを抑制するための減速ショック抑制トルクとを加算して、所定期間（例えば、クランクシャフト２３が２回転する期間）のトルクスケジュールを決定する。
【００７９】
尚、上記したような種々の加減速ショック抑制トルクは、予め実験的に求められた値であり、Ｅ−ＥＣＵ２０に内蔵されたＲＯＭ又はＣＶＴ−ＥＣＵ２００に内蔵されたＲＯＭにマップとして記憶されるようにしてもよい。
【００８０】
このようにして変速スケジュール及びトルクスケジュールが決定されると、ＣＶＴ−ＥＣＵ２００が前記変速スケジュールに基づいて無段変速機（ＣＶＴ）１０２の変速制御を実行するとともに、Ｅ−ＥＣＵ２０が前記トルクスケジュールに基づいて本実施の形態の要旨となる気筒別のトルク制御を実行することになる。
【００８１】
以下では、本実施の形態に係る気筒別トルク制御について述べる。
Ｅ−ＥＣＵ２０は、気筒別トルク制御を実行するにあたり、図４に示すようなトルク制御ルーチンを実行する。この気筒別トルク制御ルーチンは、Ｅ−ＥＣＵ２０に内蔵されたＲＯＭに予め記憶されているルーチンであり、所定時間（例えば、クランクシャフト２３が７２０°回転する度）に繰り返し実行されるルーチンである。
【００８２】
気筒別トルク制御ルーチンでは、Ｅ−ＥＣＵ２０は、Ｓ４０１において、最新のトルクスケジュールを入力する。
【００８３】
Ｓ４０２では、Ｅ−ＥＣＵ２０は、前記Ｓ４０１で入力した最新のトルクスケジュールに基づいて、作動させるべき気筒２１（作動気筒２１）及び休止させるべき気筒２１（休止気筒２１）を決定する。
【００８４】
Ｓ４０３では、Ｅ−ＥＣＵ２０は、前記作動気筒２１に要求される目標気筒トルクを個々の作動気筒別に決定する。
例えば、内燃機関（Ｅ／Ｇ）１のトルクを増加させるべくトルクスケジュールが決定されている場合には、Ｅ−ＥＣＵ２０は、各作動気筒２１のトルクが点火順序に従って徐々に増加するように個々の作動気筒２１の目標気筒トルクを決定する。
【００８５】
また、内燃機関（Ｅ／Ｇ）１のトルクを減少させるべくトルクスケジュールが決定されている場合には、Ｅ−ＥＣＵ２０は、個々の作動気筒２１のトルクが点火順序に従って徐々に減少するように個々の作動気筒２１の目標気筒トルクを決定する。
【００８６】
Ｓ４０４では、Ｅ−ＥＣＵ２０は、吸気側電磁駆動機構３０と排気側電磁駆動機構３１と燃料噴射弁３２とイグナイタ２５ａとスロットル用アクチュエータ４０との各々に対する制御信号値を決定する。
【００８７】
その際、Ｅ−ＥＣＵ２０は、図５に示すような制御信号値算出処理ルーチンに従って、吸気側電磁駆動機構３０、排気側電磁駆動機構３１、燃料噴射弁３２、イグナイタ２５ａ、スロットル用アクチュエータ４０に対する制御信号値を決定することになる。
【００８８】
制御信号値算出処理ルーチンでは、Ｅ−ＥＣＵ２０は、先ずＳ５０１において、排気浄化触媒４６が既に活性状態にあるか否かを判別する。
排気浄化触媒４６の活性状態を判定する方法としては、内燃機関（Ｅ／Ｇ）１が始動された時点から現時点に至るまでの運転時間が所定時間以上であれば排気浄化触媒４６が活性状態にあると判定する方法、内燃機関（Ｅ／Ｇ）１が始動された時点から現時点に至るまでの吸入空気量の積算値が所定量以上であれば排気浄化触媒４６が活性状態にあると判定する方法、排気浄化触媒４６に該排気浄化触媒４６の床温に対応した電気信号を出力する触媒温度センサを取り付け、その触媒温度センサの出力信号値（触媒床温）が所定の活性温度以上であれば排気浄化触媒４６が活性状態にあると判定する方法等を例示することができる。
【００８９】
前記Ｓ５０１において排気浄化触媒４６が活性状態にあると判定した場合は、Ｅ−ＥＣＵ２０は、Ｓ５０２へ進み、該Ｅ−ＥＣＵ２０のＲＡＭに設定された吸気管負圧発生フラグ記憶領域に“１”が記憶されていないか否かを判別する。
【００９０】
前記した吸気管負圧発生フラグ記憶領域は、例えば、図示しないブレーキブースタに負圧を供給する必要が生じた場合、図示しない燃料タンクで発生した蒸発燃料を内燃機関（Ｅ／Ｇ）１の吸気系へ還流させる必要が生じた場合等のように、サージタンク３４内に吸気管負圧を発生させる必要が生じた場合には“１”が記憶され、サージタンク３４内に吸気管負圧を発生させる必要がない場合には“０”が記憶される領域である。
【００９１】
前記Ｓ５０２において前記吸気管負圧発生フラグ記憶領域に“１”が記憶されていないと判定した場合、すなわち前記吸気管負圧発生フラグ記憶領域に“０”が記憶されている場合には、Ｅ−ＥＣＵ２０は、Ｓ５０３へ進み、機関回転数やアクセルポジションセンサ４３の出力信号値（アクセル開度）等から内燃機関（Ｅ／Ｇ）１の運転状態が低負荷運転領域にあるか否かを判別する。
【００９２】
前記Ｓ５０３において内燃機関（Ｅ／Ｇ）１の運転状態が低負荷運転領域にあると判定した場合は、Ｅ−ＥＣＵ２０は、Ｓ５０４へ進み、目標気筒トルクを満たしつつ内燃機関（Ｅ／Ｇ）１の燃料消費量が最も少なくなるように、吸気側電磁駆動機構３０、排気側電磁駆動機構３１、スロットル用アクチュエータ４０、燃料噴射弁３２、及び、イグナイタ２５ａの各々に対する制御量を決定する。
【００９３】
すなわち、Ｅ−ＥＣＵ２０は、各気筒２１で燃焼される混合気の空燃比が酸素過剰な空燃比（リーン空燃比）となり、且つ、排気ポート２７から燃焼室２４を介して吸気ポート２６へ排気を還流させる、いわゆる内部ＥＧＲの量が多くなるように制御量を決定する。
【００９４】
例えば、Ｅ−ＥＣＵ２０は、
（１）スロットル弁開度：
吸気のポンピングロスを防止するために全開に設定
（２）燃料噴射量：
目標気筒トルクに相当する量に設定
（３）点火時期：
最もトルクが出やすい時期（すなわち、混合気の燃焼によって発生する燃焼圧力がクランクシャフト２３の回転トルクに変換される効率が最も高くなる時期）に設定
（４）吸気弁開弁時期：
内部ＥＧＲ量が増加する時期（例えば、直前の排気行程で燃焼室２４内に残留した既燃ガスを吸気ポート２６へ吹き出させないために比較的遅い時期）
（５）吸気弁閉弁時期：
燃焼が不安定とならない範囲で充填効率が最大となる時期に設定
（６）排気弁開弁時期：
混合気の燃焼によって発生した燃焼圧力がピストン２２の下降動作に効果的に反映される時期（例えば排気下死点近傍）に設定
（７）排気弁閉弁時期：
内部ＥＧＲ量が増加する時期（例えば、既燃ガスの一部を燃焼室２４内に残留させるために比較的早い時期）に設定
されるように、吸気側電磁駆動機構３０、排気側電磁駆動機構３１、スロットル用アクチュエータ４０、燃料噴射弁３２、及び、点火栓２５の制御量を決定する。
【００９５】
また、前記Ｓ５０３において内燃機関（Ｅ／Ｇ）１の運転状態が低負荷運転領域にないと判定した場合、言い換えれば、内燃機関（Ｅ／Ｇ）１の運転状態が中・高負荷運転領域にあると判定した場合は、Ｅ−ＥＣＵ２０は、Ｓ５０５へ進み、各気筒２１の燃焼室２４内の温度を低下させて窒素酸化物（ＮＯx）の発生量を減少させるように、吸気側電磁駆動機構３０、排気側電磁駆動機構３１、スロットル用アクチュエータ４０、燃料噴射弁３２、及び、イグナイタ２５ａの各々に対する制御量を決定する。
【００９６】
すなわち、Ｅ−ＥＣＵ２０は、内部ＥＧＲ量を増加させ、混合気の空燃比を燃料過剰な空燃比（リッチ空燃比）とし、更に各気筒２１の圧縮比を低下させるように各制御量を決定する。
【００９７】
例えば、Ｅ−ＥＣＵ２０は、
（１）スロットル弁３９開度：
必要最低限の吸気が確保できる範囲内で最小となる開度に設定
（２）燃料噴射量：
目標気筒トルクに相当する量に設定
（３）点火時期：
燃焼圧力が低くなるよう遅角した時期に設定
（４）吸気弁２８開弁時期：
内部ＥＧＲ量が増加する時期（例えば、直前の排気行程で燃焼室２４内に残留した既燃ガスを吸気ポート２６へ吹き出させないために比較的遅い時期）
（５）吸気弁２８閉弁時期：
圧縮比が低下する時期（例えば、吸気下死点後の遅い時期）に設定
（６）排気弁２９開弁時期：
高温の既燃ガスが早期に排出されるよう比較的早い時期に設定
（７）排気弁２９閉弁時期：
内部ＥＧＲ量が増加する時期（例えば、既燃ガスの一部を燃焼室２４内に残留させるために比較的早い時期）に設定
されるように、吸気側電磁駆動機構３０、排気側電磁駆動機構３１、スロットル用アクチュエータ４０、燃料噴射弁３２、及び、点火栓２５の制御量を決定する。
【００９８】
尚、内燃機関（Ｅ／Ｇ）１の運転状態が中・高負荷運転領域にあるときに、車両の走行速度が所定の上限値に達すると、Ｅ−ＥＣＵ２０は、車両の走行速度が前記上限値以下となるように目標気筒トルクを減量補正し、補正後の目標気筒トルクに従って、吸気側電磁駆動機構３０、排気側電磁駆動機構３１、スロットル用アクチュエータ４０、燃料噴射弁３２、及び、イグナイタ２５ａの各々に対する制御信号値を決定するようにしてもよい。
【００９９】
また、前記Ｓ５０２において前記吸気管負圧発生フラグ記憶領域に“１”が記憶されていると判定した場合は、Ｅ−ＥＣＵ２０は、Ｓ５０６へ進み、スロットル弁３９下流の吸気通路（サージタンク３４）に所望の吸気管負圧が発生するようにスロットル用アクチュエータ４０を制御するとともに、吸気側電磁駆動機構３０、排気側電磁駆動機構３１、燃料噴射弁３２、及び、イグナイタ２５ａの各々に対する制御量を決定する。
【０１００】
例えば、Ｅ−ＥＣＵ２０は、
（１）スロットル弁３９開度：
吸気管負圧が必要負圧となる開度に設定
（２）燃料噴射量：
目標気筒トルクに相当する量に設定
（３）点火時期：
トルクが最も出やすい時期に設定
（４）吸気弁２８開弁時期：
吸気管負圧が発生し易い時期（例えば、吸気上死点）に設定
（５）吸気弁２８閉弁時期：
吸気管負圧が発生し易い時期（例えば、吸気下死点）に設定
（６）排気弁２９開弁時期：
排気効率およびまたは機関出力が高くなる時期（例えば、排気下死点）に設定
（７）排気弁２９閉弁時期：
排気効率およびまたは機関出力が高くなる時期（例えば、排気上死点）に設定されるように、吸気側電磁駆動機構３０、排気側電磁駆動機構３１、スロットル用アクチュエータ４０、燃料噴射弁３２、及び、点火栓２５の制御量を決定する。
【０１０１】
ところで、スロットル弁３９の開度を全開位置に固定した上で吸排気弁２８、２９の開閉タイミングを変更することにより内燃機関（Ｅ／Ｇ）１の吸入空気量を制御する、いわゆるノンスロットル運転制御では、サージタンク３４内の圧力（吸気管圧力）が常に略大気圧となるため、吸気管圧力が略大気圧であることを前提にして吸排気弁２８、２９の開閉タイミングを制御すれば、内燃機関（Ｅ／Ｇ）１の吸入空気量を所望の量とすることが可能である。
【０１０２】
しかしながら、吸気管負圧を発生させる必要が生じた場合のように、スロットル弁３９の開度と吸排気弁２８、２９の開閉タイミングとの双方を制御して内燃機関（Ｅ／Ｇ）１の吸入空気量を制御する必要が生じた場合には、実際の吸気管圧力に応じて吸排気弁２８、２９の開閉タイミングを制御する必要がある。
【０１０３】
そこで、サージタンク３４に圧力センサを取り付け、スロットル弁３９の開度と吸排気弁２８、２９の開閉タイミングとの双方を制御して内燃機関（Ｅ／Ｇ）１の吸入空気量を制御する必要が生じた場合には、Ｅ−ＥＣＵ２０は、前記圧力センサの出力信号値（実際の吸気管圧力）に基づいて吸排気弁２８、２９の開閉タイミングを制御するようにしてもよい。
【０１０４】
次に、前記Ｓ５０１において排気浄化触媒４６が活性状態にないと判定した場合は、Ｅ−ＥＣＵ２０は、Ｓ５０７へ進み、排気中に含まれる未燃燃料成分（ＨＣ）の量が低減されるように、吸気側電磁駆動機構３０、排気側電磁駆動機構３１、スロットル用アクチュエータ４０、燃料噴射弁３２、及び、イグナイタ２５ａの各々に対する制御量を決定する。
【０１０５】
すなわち、Ｅ−ＥＣＵ２０は、混合気の空燃比がリーン空燃比となり、吸気管負圧の低下によって燃料の霧化が促進されるとともに、排気の逆流によって吸気枝管３３及び吸気ポート２６内の雰囲気温度が上昇するように各制御量を決定する。
【０１０６】
例えば、Ｅ−ＥＣＵ２０は、
（１）スロットル弁３９開度：
必要最低限の吸気が確保できる範囲内で最小となる開度に設定
（２）燃料噴射量：
目標気筒トルクに相当する量に設定
（３）点火時期：
最もトルクが出やすい時期に設定
（４）吸気弁２８開弁時期：
吸気ポート２６から燃焼室２４内へ流入する吸気の流速が最も早くなる時期（例えば、ポンピングロスが許容量を越えない範囲で最も遅い時期）
（５）吸気弁２８閉弁時期：
圧縮比が最も高くなる時期（例えば、吸気下死点）に設定
（６）排気弁２９開弁時期：
混合気の燃焼期間が長くなるように比較的遅い時期に設定
（７）排気弁２９閉弁時期：
排気の一部が吸気ポート２６及び吸気枝管３３へ逆流するように比較的遅い時期に設定
されるように、吸気側電磁駆動機構３０、排気側電磁駆動機構３１、スロットル用アクチュエータ４０、燃料噴射弁３２、及び、点火栓２５の制御量を決定する。
【０１０７】
尚、前述した制御量算出処理ルーチンでは、排気浄化触媒４６が未活性状態にあるときに、排気中に含まれる未燃燃料成分を低減させるべくＨＣ低減制御を実行する例について述べたが、排気浄化触媒４６の早期活性化を図るべく触媒暖機制御を実行するようにしても良い。
【０１０８】
その場合の触媒暖機制御では、Ｅ−ＥＣＵ２０は、例えば、各気筒２１から排出される排気の温度が高くなるように、吸気側電磁駆動機構３０、排気側電磁駆動機構３１、スロットル用アクチュエータ４０、燃料噴射弁３２、及び、点火栓２５の制御量を決定するようにしてもよい。
【０１０９】
例えば、Ｅ−ＥＣＵ２０は、
（１）スロットル弁３９開度：
混合気の燃焼が不安定とならない範囲で最大の吸気を確保できる開度に設定
（２）燃料噴射量：
目標気筒トルクに相当する量に設定
（３）点火時期：
混合気の燃焼が不安定とならない範囲内で最も遅角した時期に設定
（４）吸気弁２８開弁時期：
ＥＧＲ量が少なくなる時期に設定
（５）吸気弁２８閉弁時期：
吸気下死点近傍に設定
（６）排気弁２９開弁時期：
高温の既燃ガスを排出するために比較的早い時期に設定
（７）排気弁２９閉弁時期：
燃焼室２４内に残留する既燃ガス量が最も少なくなる時期に設定
されるように、吸気側電磁駆動機構３０、排気側電磁駆動機構３１、スロットル用アクチュエータ４０、燃料噴射弁３２、及び、点火栓２５の制御量を決定するようにしてもよい。
【０１１０】
このようにＥ−ＥＣＵ２０が図５に示すような制御量算出処理ルーチンを実行することにより、本発明に係るバルブタイミング決定手段、燃料噴射時期制御手段、及び吸気絞り弁開度決定手段が実現されることになる。
【０１１１】
ここで図４のトルク制御ルーチンに戻り、Ｅ−ＥＣＵ２０は、前述したＳ４０４の制御信号値算出処理を実行し終えると、Ｓ４０５へ進み、前記Ｓ４０４で決定された制御信号値に従って、個々の作動気筒２１の吸気側電磁駆動機構３０と排気側電磁駆動機構３１と燃料噴射弁３２とイグナイタ２５ａとを制御するとともに、スロットル用アクチュエータ４０を制御する。更に、Ｅ−ＥＣＵ２０は、休止気筒２１の吸気弁２８及び排気弁２９が全閉となり且つ燃料噴射弁３２及び点火栓２５の作動が停止されるように、休止気筒２１の吸気側電磁駆動機構３０と排気側電磁駆動機構３１と燃料噴射弁３２とイグナイタ２５ａとを制御する。
【０１１２】
このようにＥ−ＥＣＵ２０が図４に示すような気筒別トルク制御ルーチンを実行することにより、本発明に係る目標気筒トルク算出手段及び弁制御手段が実現されることになる。
【０１１３】
以上の述べた実施の形態では、吸気弁２８及び排気弁２９の開閉タイミングを気筒別に独立して制御することができるため、内燃機関（Ｅ／Ｇ）１のトルクを気筒単位に制御することが可能となる。
【０１１４】
このような制御によれば、例えば、内燃機関（Ｅ／Ｇ）１のトルクを増加させる場合に、全ての気筒２１のトルクを一括して増加させると、図６に示すように内燃機関（Ｅ／Ｇ）１のトルクが段階的に増加することになるが、個々の気筒２１別にトルクを増加させると、図７に示すように内燃機関（Ｅ／Ｇ）１のトルクを比較的リニアに増加させることができ、ドライバビリィティを向上させることが可能である。
【０１１５】
更に、本実施の形態では、内燃機関（Ｅ／Ｇ）１の慣性トルク、無段変速機（ＣＶＴ）１０２の慣性トルク、加減速ショック抑制トルクを考慮して目標気筒トルクを算出しているため、無段変速機（ＣＶＴ）１０２の慣性トルクや変速動作に起因した加減速ショックの発生を抑制することが可能となり、ドライバビリィティを一層向上させることが可能となる。
【０１１６】
また、本実施の形態では、目標気筒トルクを実現する際に、吸排気弁２８、２９の開閉タイミングに加えて、燃料噴射量、スロットル弁開度、及び、点火時期を制御することにより、内燃機関（Ｅ／Ｇ）１のトルク制御の精度を一層高めることができる。
【０１１７】
＜他の実施の形態＞
上記した実施の形態では、個々の気筒２１別に目標気筒トルクを設定する例について述べたが、本実施の形態では、任意の時期に１気筒分の目標気筒トルクを設定する例について述べる。
【０１１８】
全ての気筒２１に関して気筒別の目標気筒トルクを設定する場合には、１サイクル中（クランクシャフト２３が２回転する期間）に気筒数分の目標気筒トルクを設定する必要があるため、Ｅ−ＥＣＵ２０の演算負荷が高くなる。特に、クランクシャフト２３の回転速度が高くなる高回転運転時には、単位時間当たりのＥ−ＥＣＵ２０の演算負荷が非常に高くなる。
【０１１９】
そこで、本実施の形態では、任意の時期に１気筒分の目標気筒トルクを設定し、設定された目標気筒トルクを適当な気筒２１（例えば、全ての気筒２１の中で最初に吸気行程を迎える気筒２１）へ割り当てるようにした。
【０１２０】
具体的には、Ｅ−ＥＣＵ２０は、先ず、図８に示すようなバルブタイミング決定制御ルーチンを実行する。このバルブタイミング決定制御ルーチンは、所定の周期で繰り返し実行されるルーチンである。
【０１２１】
前記した所定の周期は、例えば、内燃機関（Ｅ／Ｇ）１の運転サイクルと非同期に決定される一定の周期であって、且つ、内燃機関（Ｅ／Ｇ）１が高回転運転状態にあるときにクランクシャフト２３が２回転するのに要する時間より短い周期に設定されるようにしてもよい。
【０１２２】
バルブタイミング決定ルーチンでは、Ｅ−ＥＣＵ２０は、先ず、Ｓ８０１において、前述の実施の形態で述べたＣＶＴ−ＥＣＵ２００との協調制御によって算出された最新の目標機関トルクと内燃機関（Ｅ／Ｇ）１の機関回転数とを読み出す。
【０１２３】
Ｓ８０２では、Ｅ−ＥＣＵ２０は、前記Ｓ８０１で読み出された目標機関トルクに従って作動気筒２１と休止気筒２１とを決定する。
Ｓ８０３では、Ｅ−ＥＣＵ２０は、１つ当たりの作動気筒２１に要求される目標気筒トルクを算出する。
【０１２４】
Ｓ８０４では、Ｅ−ＥＣＵ２０は、前記Ｓ８０３で算出された目標気筒トルクに従って、吸気側電磁駆動機構３０と排気側電磁駆動機構３１と燃料噴射弁３２とイグナイタ２５ａとスロットル用アクチュエータ４０との各々に対する制御信号値を１気筒分だけ決定する。
【０１２５】
吸気側電磁駆動機構３０と排気側電磁駆動機構３１と燃料噴射弁３２とイグナイタ２５ａとスロットル用アクチュエータ４０とに対する制御信号の算出方法は、前述した実施の形態と同様であるため省略する。
【０１２６】
Ｓ８０５では、Ｅ−ＥＣＵ２０は、前記Ｓ８０４で算出された各種の制御信号値を該Ｅ−ＥＣＵ２０に内蔵されたＲＡＭに記憶し、本ルーチンの実行を終了する。
【０１２７】
このようなバルブタイミング決定制御ルーチンをＥ−ＥＣＵ２０が実行することにより、ＲＡＭに記憶される制御信号値が所定周期毎に更新されることになる。
【０１２８】
一方、Ｅ−ＥＣＵ２０は、上記のバルブタイミング決定制御ルーチンとは別途に図９に示すような気筒別トルク制御ルーチンを実行する。この気筒別トルク制御ルーチンは、内燃機関（Ｅ／Ｇ）１の運転サイクルと同期した所定の周期毎（例えば、クランクポジションセンサ５１が所定数のパルス信号を出力する度）に実行されるルーチンである。
【０１２９】
気筒別トルク制御ルーチンでは、Ｅ−ＥＣＵ２０は、先ずＳ９０１において、クランクポジションセンサ５１の出力信号に基づいてクランクシャフト２３の実際の回転位置（実クランク角）を判別する。
【０１３０】
Ｓ９０２では、Ｅ−ＥＣＵ２０は、前記Ｓ９０１で判別された実クランク角と、全ての気筒２１のバルブタイミング決定時期（クランク角で表される値）とを比較して、実クランク角とバルブタイミング決定時期とが一致する気筒２１が存在するか否かを判別する。
【０１３１】
ここで、バルブタイミング決定時期は、予め各気筒２１毎に決定されている時期であって、例えば、各気筒２１が吸気行程となる直前の時期（排気行程もしくは膨張行程）に設定されている。
【０１３２】
前記Ｓ９０２において実クランク角とバルブタイミング決定時期とが一致する気筒２１が存在しないと判定した場合は、Ｅ−ＥＣＵ２０は、本ルーチンの実行を一旦終了する。
【０１３３】
一方、前記Ｓ９０２において実クランク角とバルブタイミング決定時期とが一致する気筒２１が存在すると判定した場合は、Ｅ−ＥＣＵ２０は、Ｓ９０３へ進む。
【０１３４】
Ｓ９０３では、Ｅ−ＥＣＵ２０は、前記Ｓ９０２において実クランク角とバルブタイミング決定時期とが一致すると判定された気筒２１が作動気筒２１であるか、あるいは休止気筒２１であるかを判別する。
【０１３５】
前記Ｓ９０３においてバルブタイミング決定時期の気筒２１が休止気筒２１であると判定された場合は、Ｅ−ＥＣＵ２０は、Ｓ９０６へ進み、前記休止気筒２１の運転を休止させるべく休止制御を実行する。
【０１３６】
休止制御では、例えば、Ｅ−ＥＣＵ２０は、前記休止気筒２１をポンプ作動させない場合は、例えば、吸気弁２８と排気弁２９との少なくとも一方を全閉状態に保持すべく吸気側電磁駆動機構３０及び排気側電磁駆動機構３１を制御するとともに、燃料噴射及び点火を禁止すべく燃料噴射弁３２及びイグナイタ２５ａを制御する。
【０１３７】
また、前記休止気筒２１をポンプ作動させる場合には、Ｅ−ＥＣＵ２０は、例えば、該休止気筒２１の吸気行程で吸気弁２８が開弁するとともに排気行程で排気弁２９が開弁するよう吸気側電磁駆動機構３０及び排気側電磁駆動機構３１を制御するとともに、燃料噴射及び点火を禁止すべく燃料噴射弁３２及びイグナイタ２５ａを制御する。
【０１３８】
前記したＳ９０６の処理を実行し終えると、Ｅ−ＥＣＵ２０は、本ルーチンの実行を一旦終了する。
一方、前記Ｓ９０３においてバルブタイミング決定時期の気筒２１が作動気筒２１であると判定された場合は、Ｅ−ＥＣＵ２０は、Ｓ９０４へ進み、前述したバルブタイミング決定制御ルーチンによって決定された最新の制御信号値を該Ｅ−ＥＣＵ２０のＲＡＭから読み出す。
【０１３９】
Ｓ９０５では、Ｅ−ＥＣＵ２０は、前記作動気筒２１の吸気側電磁駆動機構３０と排気側電磁駆動機構３１と燃料噴射弁３２と点火栓２５とを前記Ｓ９０４で読み出された制御信号値に従って制御するとともに、スロットル用アクチュエータ４０を前記Ｓ９０４で読み出された制御信号値に従って制御する。
【０１４０】
前記したＳ９０５の処理を実行し終えたＥ−ＥＣＵ２０は、本ルーチンの実行を一旦終了する。
このような気筒別トルク制御ルーチンをＥ−ＥＣＵ２０が実行することにより、
内燃機関（Ｅ／Ｇ）１の運転サイクルと非同期に設定された１気筒分の目標気筒トルクが適当な気筒２１に割り当てられることになる。
【０１４１】
従って、本実施の形態によれば、Ｅ−ＥＣＵ２０は、内燃機関（Ｅ／Ｇ）１の運転サイクルと非同期な周期で１気筒分の目標気筒トルクを設定すればよいので、Ｅ−ＥＣＵ２０の演算負荷を低減させることが可能となる。
【０１４２】
また、バルブタイミング決定制御の実行周期を最適化することにより、例えば、１サイクルの所要時間が長くなる低回転運転領域ではバルブタイミング決定制御が１サイクル中に気筒数と同数回実行され、１サイクルの所要時間が短くなる高回転運転領域ではバルブタイミング決定制御が１サイクル中に１回〜２回実行されるようにすることも可能である。
【０１４３】
この場合、低回転運転領域では、内燃機関（Ｅ／Ｇ）１のトルクが１気筒単位で制御され、高回転運転領域では、内燃機関（Ｅ／Ｇ）１のトルクが複数気筒単位で制御されることになる。
【０１４４】
ここで、高回転運転領域では、低回転運転領域に比して気筒間の点火間隔が短くなるため、複数気筒単位に内燃機関（Ｅ／Ｇ）１のトルクが制御されても、ドライバビリィティが悪化することはない。
【０１４５】
【発明の効果】
第１の発明に係る電磁駆動弁を有する内燃機関では、内燃機関や該内燃機関を搭載した車両の走行条件などをパラメータとして目標機関トルクが決定されると、その目標機関トルクに従って各気筒で発生すべき目標気筒トルクが算出され、次いで目標気筒トルクに従って各気筒の吸気弁およびまたは排気弁の開閉タイミングが決定され、以て各気筒の電磁駆動式動弁機構が制御されることになる。
【０１４６】
この結果、各気筒の吸気弁およびまたは排気弁は、目標気筒トルクに従って決定された開閉タイミングで開閉駆動されることになり、各気筒が目標気筒トルクに応じたトルクを発生することになる。
【０１４７】
従って、第１の発明に係る電磁駆動弁を有する内燃機関によれば、内燃機関のトルクを気筒毎に制御することが可能となり、内燃機関の運転状態およびまたは車両の走行条件などに応じた精度の高いトルク制御が実現されることになる。
【０１４８】
第２の発明に係る電磁駆動弁を有する内燃機関では、電磁駆動式動弁機構と変速機の一方が他方の作動状態に応じて制御されることになり、その結果、電磁駆動式動弁機構と変速機とが相互に連携して作動するようになる。
【０１４９】
従って、第２の発明に係る電磁駆動弁を有する内燃機関によれば、内燃機関およびまたは変速機の作動に伴う加減速ショック等の発生を抑制することが可能となり、より精度の高いトルク制御が実現され、以てドライバビリティを向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明にかかる内燃機関を搭載した車両のパワートレーン系の概略構成を示す図
【図２】 内燃機関（Ｅ／Ｇ）の構成を示す図
【図３】 吸気側電磁駆動機構の構成を示す図
【図４】 気筒別トルク制御ルーチンを示すフローチャート図
【図５】 制御量算出処理ルーチンを示すフローチャート図
【図６】 全ての気筒をまとめてトルク制御した場合のトルクの変化を示す図
【図７】 個々の気筒別にトルク制御した場合のトルクの変化を示す図
【図８】 他の実施の形態におけるバルブタイミング決定制御ルーチンを示すフローチャート図
【図９】 他の実施の形態における気筒別トルク制御ルーチンを示すフローチャート図
【符号の説明】
１・・・・内燃機関
２０・・・ＥＣＵ
２６・・・吸気ポート
２７・・・排気ポート
２８・・・吸気弁
２９・・・排気弁
３０・・・吸気側電磁駆動機構
３１・・・排気側電磁駆動機構
３３・・・吸気枝管
３４・・・サージタンク
３５・・・吸気管
３６・・・エアクリーナボックス
３９・・・スロットル弁
４０・・・スロットル用アクチュエータ
４１・・・スロットルポジションセンサ
４２・・・アクセルペダル
４３・・・アクセルポジションセンサ
１０２・・無段変速機（ＣＶＴ）
２００・・ＣＶＴ−ＥＣＵ

Claims (4)

1. 電磁力を利用して内燃機関の吸気弁と排気弁との少なくとも一方を開閉駆動する電磁駆動式動弁機構と、
   前記内燃機関の出力軸に接続され、変速比を変更可能な変速機と、
   前記内燃機関に要求される目標機関トルクと前記変速機の作動状態に従って内燃機関の全気筒の目標気筒トルクを個々の気筒別に算出する目標気筒トルク算出手段と、
   前記目標気筒トルク算出手段によって算出された目標気筒トルクに従って全気筒の吸気弁およびまたは排気弁の開閉タイミングを決定するバルブタイミング決定手段と、
   前記バルブタイミング決定手段によって決定された気筒別の開閉タイミングに従って前記電磁駆動式動弁機構を制御する弁制御手段と、
   を備えることを特徴とする電磁駆動弁を有する内燃機関。
2. 前記変速機は、慣性トルクを有するとともに、変速比を自動的に変更可能な自動変速機であることを特徴とする請求項１に記載の電磁駆動弁を有する内燃機関。
3. 前記変速機は、慣性トルクを有するとともに、変速比を連続的に無段階で変更可能な無段変速機であることを特徴とする請求項１に記載の電磁駆動弁を有する内燃機関。
4. 前記変速機の作動に伴う加減速ショックの抑制に要する加減速ショック抑制トルクを算出する加減速ショック抑制トルク算出手段を更に備え、
   前記目標気筒トルク算出手段は、前記目標機関トルクに前記加減速ショック抑制トルク算出手段によって算出された加減速ショック抑制トルクを加算して前記内燃機関のトルクスケジュールを決定するとともに、前記トルクスケジュールに従って前記内燃機関の全気筒の目標トルクを個々の気筒別に算出することを特徴とする請求項１に記載の電磁駆動弁を有する内燃機関。

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