JP4765703B2 - 可変動弁機構の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンの吸気弁の作動特性を可変制御する可変動弁機構の制御装置に関し、特に、吸気弁の目標作動特性を簡易に設定する技術に関する。

エンジンにおける吸入空気量の制御として、スロットル弁の制御によらず、主として吸気弁の作動特性（開閉時期及びリフト量（リフト特性））を可変制御することで、目標トルクとなるような吸入空気量（シリンダ吸入空気量）を実現しようとするものがある（特許文献１）。
特開２００２−２５６９０５号公報

しかし、上記従来の技術のように吸気弁の作動特性によって吸入空気量を制御する場合には、作動特性のみならず運転条件等によっても吸入空気量の変化が大きいことから、エンジン運転条件毎の緻密な適合が必要となるため、マップを多用（次元数の増大を含む）せざるを得ず、演算負荷が増大するという問題がある。
また、吸気弁の作動特性を可変制御する構成では、吸気弁の開期間と排気弁の開期間とが重なり合うバルブオーバーラップ期間を制御することで、燃焼室内の残留ガス量（内部ＥＧＲ量）を増大させて排気エミッション（ＮＯｘ排出量）の低減を図ることも可能であり、その実現も望まれるところであるが、残留ガス量を増加し過ぎると燃焼が不安定となってしまうことから、残留ガス量、すなわち、バルブオーバーラップ期間（吸気弁の作動特性）を高精度に制御する必要があり、吸気弁の作動特性制御に関して、さらなるマップの多用や演算負荷の増大を招いてしまうおそれがある。

このように、吸気弁の作動特性制御については、マップの多用を回避し、演算負荷の小さな制御手法（目標作動特性の演算手法等）が望まれていた。
本発明は、このような実情に鑑みなされたものであり、吸気弁の作動特性を制御するに際し、マップの多用を回避し、演算負荷を軽減できる可変動弁機構の制御装置を提供することを目的とする。

このため、本発明は、エンジンの吸気弁の作動特性を可変制御する可変動弁機構の制御装置であって、エンジン運転条件に基づいて、シリンダ内に残留させる残留ガス量の目標値である目標残留ガス量を設定する目標残留ガス量設定手段と、前記目標残留ガス量を達成するように前記吸気弁の目標開時期を設定し、設定した目標開時期に基づいて前記可変動弁機構を制御する制御手段と、を含んで構成され、前記制御手段は、前記吸気弁の開時期からバルブオーバーラップ期間中にシリンダ内への吸入が実際に開始される時期である実効上死点までの期間にバルブオーバーラップ期間中の所定時期における吸気弁通過ガス量を乗算した値を２で除算する、バルブオーバーラップ期間中にシリンダ内から吸気ポートへと吹き返すガスの量である吹き返しガス量を算出するための演算式を有し、前記目標残留ガス量から算出した目標吹き返しガス量と、前記演算式とに基づいて、前記吸気弁の目標開時期を算出することを特徴とする。

本発明では、シリンダにおけるガスの（吸気弁、排気弁を介した）出入りの実際の物理現象に即してバルブオーバーラップ期間中の吹き返しガス量を算出するモデル（演算式）を構築し、このモデル（演算式）を利用して吸気弁の目標開時期を設定（算出）する。これにより、吸気弁の開時期制御（目標開時期の設定）に際し、エンジン運転条件毎に設定されたマップ等は不要であり、比較的簡単な演算処理のみで済むという効果がある。なお、上記モデル（演算式）としては、例えば、バルブオーバーラップ期間中の吸気弁通過ガス量、シリンダ内への吸入が実際に開始される実効上死点等を算出した上で、吸気弁開時期から実効上点までの期間、及びあらかじめ設定した所定時期における吸気弁通過ガス量を用いて吹き返しガス量を推定するものがあり、このような演算式と、運転条件に応じて設定される目標吹き返しガス量とに基づいて吸気弁の目標開時期を設定している（すなわち、演算式から目標吹き返しガス量を実現する吸気弁開時期を算出（逆算）するようにしている）。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る内燃機関（エンジン）１の概略構成を示している。
図１において、エンジン１の吸気通路１０１には、吸気上流側から電子制御式のスロットル弁１０２、燃料噴射弁１０３及び吸気弁１０４が配設されている。ここでは、各気筒の吸気ポート１０１ａに燃料噴射弁１０３が設けられる、いわゆるＭＰＩ方式を採用しているが、筒内に直接燃料を噴射する方式（直噴エンジン）としてもよい。

スロットル弁１０２は、その開度（スロットル開度）に応じて吸入空気量を制御することが可能である。但し、本実施形態では、主として吸気弁１０４の作動特性を可変（制御）することで吸入空気量を制御することとし、スロットル弁１０２は補助的に用いるようにしている。燃料噴射弁１０３は、入力される噴射信号によって開弁駆動され、制御された吸入空気量のもとで所定の当量比を達成するのに必要な量の燃料を噴射する。そして、吸気弁１０４が開駆動されることにより、吸入空気及び燃料の混合気が筒内（シリンダ内）に導入される。なお、吸気弁１０４は、その上方に設けられた動弁機構１０５によって開閉駆動される。

この動弁機構１０５は、図２に示すように、吸気弁１０４のリフト特性（リフト量）及び作動角を連続的に変更できるＶＥＬ機構１０５ａと、吸気弁１０４の作動角の中心位相を連続的に変更できるＶＴＣ機構１０５ｂと、を含んで構成されている。
ＶＥＬ機構１０５ａは、図２、３に示すように、クランクシャフトの回転に連動して回転し、気筒列方向に延びる駆動軸１５１と、この駆動軸１５１の外周に相対回転可能に取り付けられ、バルブリフタ１４１を介して吸気弁１０４を開閉駆動する揺動カム１５２と、駆動軸１５１の外周に固定された偏心カム１５３と、この偏心カム１５３に相対回転可能に外嵌するリング状リンク１５４と、駆動軸１５１と略平行に設けられた制御軸１５５と、この制御軸の外周に偏心して固定された制御カム１５６と、この制御カム１５６に相対回転可能に外嵌し、その一端でリング状リンク１５４と連携（連結）されたロッカアーム１５７と、このロッカアーム１５７の他端と揺動カム１５２とを連携（連結）するロッド状リンク１５８とを含んで構成される。そして、電磁アクチュエータ１６１によってギヤ列１６２を介して制御軸１５５を回転させることにより、ロッカアーム１５７の揺動中心が変化して、吸気弁１０４のリフト特性及び作動角を連続的に変化させるものである。

ＶＴＣ機構１０５ｂは、クランクシャフトに対する駆動軸１５１の回転位相を変化させるものであり、公知の、いわゆるバルブタイミング制御機構を用いることができる。詳細な説明は省略するが、ここでは、クランクシャフトと同期して回転するカムスプロケット１６３と駆動軸１５１との間に中間ギヤを介装してヘリカルギヤ列を形成し、中間ギヤを前後方向（軸方向）に移動させることにより、駆動軸１５１のカムスプロケット１６３（クランクシャフト)に対する回転位相を変化させるようにしている。

再び図１に戻って、シリンダヘッドＨには、燃焼室１０９の上部中央に臨ませて点火プラグ１０６が設けられており、この点火プラグ１０６によって、筒内に導入された混合気への点火が行われる。
燃焼排気は、燃焼室１０９から排気弁１０８を介して排気通路１０７に排出され、図示しない排気浄化触媒等によって浄化された後、大気中に放出される。なお、排気弁１０８は、排気側カム軸１１０に設けられた駆動カム１１１によって、その作動角（リフト特性）及び作動角の中心位相が一定のまま開閉駆動される。もちろん、吸気弁１０４側と同様の動弁機構（異なる構成のものであってもよい）を設けて、その作動角、リフト及び／又は作動角の中心位相を変更可能としてもよい。

マイクロコンピュータを内蔵するエンジンコントローラ（ＥＣＵ）２０１には、アクセル開度（アクセル操作量）ＡＰＯを検出するアクセルセンサ２１１、クランクシャフトの回転位置を検出するクランク角センサ２１２、吸気通路１０１内の圧力（ここでは、吸気コレクタ内圧力であり、以下「吸気圧力」という）Ｐｍを検出する吸気圧力センサ２１３、吸気通路１０１内の温度（すなわち、吸気弁１０４の吸気上流側の空気温度のことであり、以下「吸気温度」という）Ｔｍを検出する吸気温度センサ２１４、及び排気通路１０７内の圧力（以下「排気圧力」という）Ｐｅを検出する排気圧力センサ２１５、排気通路１０内の温度（以下「排気温度」という）Ｔｅを検出する排気温度センサ２１６等の各種センサから検出信号が入力される。なお、エンジン回転速度Ｎｅはクランク角センサ２１２の検出結果に基づいて算出される。

そして、ＥＣＵ２０１は、アクセル開度ＡＰＯやエンジン回転速度Ｎｅ等のエンジン運転条件に基づいて各種のエンジン制御を実行するとともに、動弁機構１０５の制御も実行する。かかる動弁機構１０５の制御には、吸気弁１０４の開時期制御（以下「開時期制御」という」と、吸気弁１０４のリフト特性及び作動角制御（以下単に「リフト特性制御」という）とが含まれる。ここで簡単に説明しておくと、本実施形態に係る開時期制御は、ＮＯｘ排出量の低減や燃費の向上等を図るために、エンジン運転条件に基づいて目標残留ガス量（内部ＥＧＲ量）ｔＱ_ＲＥＳを設定し、この目標残留ガス量ｔＱ_ＲＥＳが得られるよう（を達成するよう）に吸気弁１０４の開時期ＩＶＯを制御するものである。また、本実施形態に係るリフト特性制御は、エンジン運転条件に基づいてエンジン１が発生すべきトルク（目標トルク）ｔＴＥを演算し、この目標トルクｔＴＥを達成するのに必要な目標新気量（目標トルク相当の目標新気量）ｔＱｃｙｌを算出し、この目標新気量ｔＱｃｙｌに基づいて吸気弁１０４のリフト特性（及び作動角）を制御するものである。

以下、本実施形態における開時期制御、リフト特性制御について順に説明するが、その前に、かかる制御において特に重要な値（実効上死点ＴＤＣＲ、吹き返しガス量Ｑ_ＩＦＢ、実効ＩＶＣ、ＩＶＣオフセット量ＩＶＣＯＦＳ等）を説明しておく。
図４は、（ａ）吸気弁１０４及び排気弁１０８の作動特性（リフト特性をそれぞれＶＬＩＦＴｉ、ＶＬＩＦＴｅと記す）と、（ｂ）単位クランク角当たりのシリンダ流入ガス量（シリンダ吸入空気量）ＤＬＴＱとを示している。

バルブオーバーラップ時（吸気弁開時期ＩＶＯから排気弁閉時期ＥＶＣまでの期間）の初期段階においては、シリンダ内の残留ガスが吸気弁１０４を経て吸気ポートへと吹き返す。この吹き返したガス（以下「吹き返しガス」という）の量Ｑ_ＩＦＢは、単位クランク角当たりのシリンダ内流入ガス量（単に「シリンダ吸入空気量」ともいう）ＤＬＴＱが「負」となっている期間の積算値である（すなわち、図中の「Ａ」で示す部分に相当する）。その後、このシリンダ内から吸気ポートへの吹き返しが終了し、シリンダ内へと空気（ガス）が吸入され始める。本実施形態では、この吹き返しから流入に切り換わる時（すなわち、シリンダ吸入空気量ＤＬＱが「負」から「正」に転じるクランク角であり、実際の吸気行程開始時期に相当する）を実効上死点ＴＤＣＲとしている。この実効上死点ＴＤＣＲは、シリンダ内圧力Ｐｃが低下して吸気圧力Ｐｍに一致する点（時期）でもある。

そして、この実効上死点ＴＤＣＲ以降においては、上記吹き返しガスも新気とともにシリンダ内に吸入されることになる。このため、吸気行程開始から吸気行程終了までのシリンダ内流入ガス量（シリンダ吸入空気量）Ｑｃｙｌ０は、図に示すように、吹き返しガス量Ｑ_ＩＦＢとシリンダ吸入新気量Ｑｖｙｌ（図中の「Ｂ」で示す部分に相当する）との和となる。なお、図からも明らかなように、実際には、吸気弁閉時期ＩＶＣよりも前にシリンダ内への空気（ガス）の吸入が終了する。このシリンダ内への空気（ガス）の吸入が終了するとき（言い換えると、シリンダ内で吸入空気の圧縮が実質的に開始される時期）が、実際の吸気行程終了時期に相当するのであり、この時期を実効閉時期ＩＶＣＲとしている。そして、この実効閉時期ＩＶＣＲの、設定上の吸気弁閉時期ＩＶＣからのオフセット量を「ＩＶＣオフセット量ＩＶＣＯＦＳ」としている。

ここで、本実施形態においては、シリンダ内圧力Ｐｃ、実効上死点ＴＤＣＲ、吹き返しガス量Ｑ_ＩＦＢを以下のようにして算出することで、演算負荷の軽減を図っている。
Ａ．実効上死点ＴＤＣＲの算出
（１）シリンダ内圧力の近似
まず、本実施形態においては、図５に示すように、バルブオーバーラップ期間中（ＩＶＯ〜ＥＶＣ）のおけるシリンダ内圧力Ｐｃは、吸気弁開時期ＩＶＯから排気弁閉時期ＥＶＣにかけて、排気圧力Ｐｅから吸気圧力Ｐｍに直線的に変化するものと近似する。これにより、バルブオーバーラップ期間中の各時期におけるシリンダ圧力Ｐｃは、かかる近似に基づいて容易に算出されることになる。

（２）近似特性線Ｌ１（本発明に係る第１近似特性線に相当する）の設定
バルブオーバーラップ期間の後半における排気弁通過ガス量（ここでは、単位クランク角辺りのガス量とする。以下同じ）ＤＱｅｘの特性を近似的に表す近似特性線Ｌ１は、バルブオーバーラップ期間の後半における複数の時期及びこの複数の時期のそれぞれにおける排気弁通過ガス量ＤＱｅｘに基づいて設定する。

本実施形態では、近似特性線Ｌ１の設定に関する複数の時期として、図６に示すように、排気弁閉時期ＥＶＣの点Ａ、及び吸気弁開時期ＩＶＯから排気弁閉時期ＥＶＣまでを略３：１に内分する時期ＣＡ１の点Ｂの２つの点（時期）を採用している。点Ａ（排気弁閉時期ＥＶＣ）を採用するのは、排気弁通過ガス量ＤＱｅｘａが０であるので演算が簡素化できるからである。一方、点Ｂについては、排気弁通過ガス量のクランク角ＣＡに対する線形性が認められる範囲内の点（時期）として実験等により決定したものである。なお、排気弁通過ガス量ＤＱｅｘは、排気弁１０８の開口面積が小さい場合は、この開口面積に比例する特性を有することから、上記実験等に代えて、排気弁１０８のリフト特性ＶＬＩＦＴｅがクランク角ＣＡに対して直線的に変化（減少）する領域を特定し、この領域内の任意の点を選択して点Ｂとしてもよい（したがって、ＩＶＯからＥＶＣを３：１に内分する時期に限られない）。点Ｂにおける排気弁通過ガス量ＤＱｅｘｂは、次式（１）により算出する。

ここで、Ａｅｖは点Ｂにおける排気弁開口面積である。また、Ｒｅは排気のガス定数、κｅは排気の比熱比であり、いずれも目標当量比ＴＦＢＹＡに基づいて算出することができる。なお、Δｔは所定クランク角Δθを時間換算した値であり、ここではΔｔ＝Δθ／（６・Ｎｅ）の演算式によって算出される。そして、点Ａ（ＥＶＣ、０）と点Ｂ（ＣＡ１、ＤＱｅｘｂ）とを通る直線を近似特性線Ｌ１として設定する。

（３）近似特性線Ｌ２（本発明に係る第２近似特性線に相当する）の設定
バルブオーバーラップ期間中のシリンダ内ガス量変化分の特性を近似的に表す近似特性線Ｌ２は、バルブオーバーラップ期間中の複数の時期及びこの複数の時期のそれぞれにおけるシリンダ内ガス量変化分ＤＬＴＭに基づいて設定する。
本実施形態では、近似特性線Ｌ２の設定に関する複数の時期として、図７に示すように、シリンダ内容積Ｖｃが最も小さくなる時期である上死点（設定上の上死点であり、以下「幾何上死点」という）の点Ｃ、吸気弁開時期ＩＶＯの点Ｄの２つの点（時期）を採用している。幾何上死点ＴＤＣにおけるシリンダ内ガス量変化分ＤＬＴＭ_ＴＤＣは０であり、吸気弁開時期ＩＶＯにおけるＤＬＴＭ_ＩＶＯは次式（２）を用いて算出する。ここでは、シリンダ内温度を排気温度Ｔｅで近似し、ガス定数としては排気のガス定数Ｒｅを用いる。これは、幾何上死点ＴＤＣまでは、シリンダ内が排気で占められているからである。

ここで、Ｐｃは吸気弁開時期ＩＶＯにおけるシリンダ内圧力であり、上述した近似（図５）から求めることができ、Ｖｃは吸気弁開時期ＩＶＯにおけるシリンダ内容積Ｖｃであり、幾何学的に算出可能である。また、シリンダ内圧力Ｐｃ、シリンダ内容積Ｖｃの時間当たりの変化率ｄＰｃ、ｄＶｃは、クランク角当たりの変化率に、エンジン回転速度Ｎｅに応じた係数を乗算することにより得られる。そして、点Ｃ（ＴＤＣ、０）、点Ｄ（ＩＶＯ、ＤＬＴＭ_ＩＶＯ）を通る直線を近似特性線Ｌ２として設定する。以上のようにして２つの近似特性線Ｌ１、Ｌ２を設定したら、その交点Ｅを特定し、交点Ｅの時期を実効上死点ＴＤＣＲとして算出する（図７参照）。

Ｂ．吹き返しガス量Ｑ_ＩＦＢの算出
（４）近似特性線Ｌ３（本発明に係る第３近似特性線に相当する）の設定
バルブオーバーラップ期間の前半における吸気弁通過ガス量ＤＱｉｎの特性を近似的に表す近似特性線Ｌ３は、バルブオーバーラップ期間の前半における複数の時期及びこの複数の時期のそれぞれにおける吸気弁通過ガス量ＤＱｉｎに基づいて設定する。

本実施形態では、近似特性線Ｌ３の設定に関する複数の時期として、図８に示すように、吸気弁開時期ＩＶＯの点Ｆ、及び吸気弁開時期ＩＶＯから排気弁閉時期ＥＶＣまでを約１：１に内分する時期ＣＡ２の点Ｇの２つの点（時期）を採用している。点Ｆ（吸気弁開時期ＩＶＯ）を採用するのは、吸気弁通過ガス量ＤＱｉｎｔが０であるので演算が簡素化できるからである。一方、点Ｇについては、吸気弁通過ガス量のクランク角ＣＡに対する線形性が認められる範囲内の点（時期）として実験等により決定したものである。なお、排気弁通過ガス量ＤＱｅｘと同様に、吸気弁通過ガス量ＤＱｉｎも吸気弁１０４の開口面積が小さい場合は、この開口面積に比例する特性を有することから、上記実験等に代えて、吸気弁１０４のリフト特性ＶＬＩＦＴｅがクランク角ＣＡに対して直線的に変化（減少）する領域を特定し、この領域内の任意の点を選択して点Ｇとしてもよい（ＩＶＯからＥＶＣを１：１に内分する時期に限られない）。なお、点Ｇにおける吸気弁通過ガス量ＤＱｉｎｇは、この時期の吸気弁開口面積をＡｉｖとして次式（３）により算出される。

そして、点Ｆ（ＩＶＯ、０）と点Ｇ（ＣＡ２、ＤＱｉｎｇ）とを通る直線を近似特性線Ｌ３として設定する。このとき、近似特性線Ｌ３の横軸（Ｘ軸）に対する角度αを吸気弁通過ガス量変化度（バルブオーバーラップ期間前半の吸気弁通過ガス量変化度であり、吹き返しガス量変化度を意味する）として求めておく（なお、図中の特性線Ｌ３′は、吸気弁通過ガスの向きを考慮しない吸気弁通過ガス量（すなわち、絶対値）を示している）。

（５）近似特性線Ｌ４（本発明に係る第４近似特性線に相当する）の設定
バルブオーバーラップ期間の前半における排気弁通過ガス量ＤＱｅｘの特性を近似的に表す近似特性線Ｌ４は、バルブオーバーラップ期間の前半における複数の時期及びこの複数の時期のそれぞれにおける排気弁通過ガス量ＤＱｅｘに基づいて設定する。
本実施形態では、近似特性線Ｌ４の設定に関する複数の時期として、図９に示すように、吸気弁開時期ＩＶＯの点Ｄ、及び近似特性線Ｌ２とＬ３との交点Ｈと同じ時期ＣＡ３である点Ｉの２つの点（時期）を採用している。点Ｄを採用するのは、吸気弁開時期ＩＶＯでは吸気弁通過ガス量が０であるため、排気弁通過ガス量ＤＱｅｘがシリンダ内ガス量変化分ＤＬＴＭと等しくなるからである。また、点Ｉを採用するのは、近似特性線Ｌ２とＬ３との交点Ｈは、シリンダ内ガス量変化分ＤＬＴＭのすべてが吸気弁通過ガス量ＤＱｉｎとなる時期を示しており、この時期における排気弁通過ガス量ＤＱｅｘは０となるからである。そして、点Ｄ（ＩＶＯ、ＤＬＴＭ_ＩＶＯ）と点Ｉ（ＣＡ３、０）とを通る直線を近似特性線Ｌ４として設定する。

（６）近似特性線Ｌ５の設定
バルブオーバーラップ期間の後半における吸気弁通過ガス量ＤＱｉｎの特性を近似的に表す近似特性線Ｌ５は、バルブオーバーラップ期間の後半における複数の時期及びこの複数の時期のそれぞれにおける吸気通過ガス量ＤＱｉｎに基づいて設定する。
本実施形態では、近似特性線Ｌ５の設定に関する複数の時期として、図１０に示すように、近似特性線Ｌ１とＬ４との交点Ｊと同じ時期ＣＡ４で近似特性線Ｌ３上にある点Ｋ、及び実効上死点ＴＤＣＲの点Ｍの２つの点（時期）を採用している。交点Ｊはバルブオーバーラップ期間が前半から後半へと切り換わる時期を示しているから、点Ｋはバルブオーバーラップ期間の後半開始時の吸気弁通過ガス量ＤＱｉｎを示すことになり、実効上死点ＴＤＣＲはシリンダ内への実際の吸入が開始される時期であるから、吸気弁通過ガス量ＤＱｉｎは０になる（負から正へと切り換わる）。そして、バルブオーバーラップ期間の後半における吸気弁通過ガス量は点Ｋから点Ｍへと直線的に変化するものと近似して、点Ｋと点Ｍとを通る直線を近似特性線Ｌ５として設定する。

（７）吹き返しガス量Ｑ_ＩＦＢの算出（近似）
本実施形態では、図１１に示すように、近似特性線Ｌ３、Ｌ５及び横軸（Ｘ軸：シリンダ内流入ガス量＝０）により囲まれる領域の面積（三角形ＦＫＭの面積：ハッチングで示す領域）を吹き返しガス量Ｑ_ＩＦＢとする。したがって、吹き返しガス量Ｑ_ＩＦＢは次式（４）により算出される。かかる式（４）が本発明に係る（吹き返しガス量を算出するための）演算式に相当する。

式（４）において、ＤＱｉｎ（ＣＡ４）は時期ＣＡ４（すなわち、バルブオーバーラップ期間が前半から後半へと切り換わる時期）における吸気弁通過ガス量であり、本発明に係る所定時期における吸気弁通過ガス量に相当するものである（但し、これに限るものではない）。
図１２は、以上のようにして算出した吹き返しガス量（近似）と実際の吹き返しガス量（図４のＸ部に相当する部分である）とを比較したものである。このように、比較的簡単な演算式（式（４））を用いて近似したものであるが、実際の吹き返しガス量の挙動に非常に近いことが確認できる。つまり、吹き返しガス量Ｑ_ＩＦＢ、実効上死点ＴＤＣＲ、吸気弁開時期ＩＶＯ及びＤＱｉｎ（ＣＡ４における吸気弁通過ガス量）は、上記式（４）の関係を有しており、そのうちの３つの値が分かれば、上記式（４）より残りの値も求めることが可能であることを示している。

Ｃ．開時期制御（目標吸気弁開時期ｔＩＶＯの設定）
次に、本実施形態に係る開時期制御について説明する。
本実施形態に係る開時期制御は、エンジン運転条件に基づいて設定される目標新気量ｔＱｃｙｌ０及び目標残留ガス率ｔＲＥＧＲ（％）から目標残留ガス量ｔＱ_ＲＥＳを算出し、この目標残留ガス量ｔＱ_ＲＥＳからすきま容積部ガス量Ｑ_ＧＡＰを減算して目標吹き返しガス量ｔＱ_ＩＦＢとする。そして、この目標吹き返しガス量ｔＱ_ＩＦＢと上記演算式（４）とに基づいて、該目標吹き返しガス量ｔＱ_ＩＦＢを実現する吸気弁開時期を目標開時期ｔＩＶＯとして算出する。つまり、上記式（４）における吹き返しガス量Ｑ_ＩＦＢを目標吹き返しガス量ｔＱ_ＩＦＢとし、演算式（４）を解くことによって、目標吸気弁開時期ｔＩＶＯを算出するのである。なお、目標残留ガス率ｔＲＥＧＲは、吸気行程終了時におけるシリンダ内の総ガス量に対するシリンダ内残留ガス量の目標割合を示すものである。

図１３は、目標吸気弁開時期ｔＩＶＯを算出するブロック図である。
乗算部Ｂ１１では、エンジン運転条件に応じて設定される目標新気量ｔＱｃｙｌ及び目標残留ガス率ｔＲＥＧＲに基づいて、次式（５）により目標残留ガス量ｔＱ_ＲＥＳを算出する。

残留ガス量Ｑ_ＲＥＳは、バルブオーバーラップ期間中にシリンダ内から吸気ポート１０１ａへと吹き返すガスの量である吹き返しガス量Ｑ_ＩＦＢと、シリンダ内のすきま容積部に残留するすきま容積部ガス量Ｑ_ＧＡＰとを合わせたものであるから、目標残留ガス量ｔＱ_ＲＥＳから目標とする状態におけるすきま容積部ガス量Ｑ_ＧＡＰを減算すれば吹き返しガス量Ｑ_ＩＦＢの目標値である目標吹き返しガス量ｔＱ_ＩＦＢとなる。そこで、減算部Ｂ１２では、目標残留ガス量ｔＱ_ＲＥＳから目標すきま容積部ガス量ｔＱ_ＧＡＰを減算して目標吹き返しガス量ｔＱ_ＩＦＢを算出している。なお、本実施形態における目標すきま容積部ガス量ｔＱ_ＧＡＰは、後述するように、目標実効上死点ｔＴＤＣＲ時にシリンダ内に残るガス量として算出している（すなわち、目標実効上死点ｔＴＤＣＲにおけるシリンダ内容積ＶｔＴＤＣＲをすきま容積としている）。これは、上述したように、実効上死点ＴＤＣＲが実際の吸入が開始される（吹き返しが終了する）時期であることに基づくものである。

目標吸気弁開時期演算部Ｂ１３では、目標吹き返しガス量ｔＱ_ＩＦＢ、目標実効上死点ｔＴＤＣＲ、吸気弁通過ガス量（吹き返しガス量）変化度（変化割合）α、時期ＣＡ４（バルブオーバーラップ期間が前半から後半に切り換わる時期）及び演算式（４）を用いて目標吹き返しガス量ｔＱ_ＩＦＢを達成する吸気弁開時期を目標吸気弁開時期ｔＩＶＯとして算出する。具体的には、図１４及び下式（６）に示すように、（第３近似特性線Ｌ３、第５近似特性線Ｌ５及び横軸（Ｘ軸）を各辺とする）三角形の面積の公式から目標吸気弁開時期ｔＩＶＯと目標実効上死点ｔＴＤＣＲまでの期間（ａ＋ｂ）を算出し、この算出結果を目標実効上死点ｔＴＤＣＲから減算して目標吸気弁開時期ｔＩＶＯとする。なお、ここで用いる目標実効上死点ｔＴＤＣＲ、吸気弁通過ガス量（吹き返しガス量）変化度（変化割合）α及び時期ＣＡ４の算出については後述する（図１５参照）。

図１５は、目標すきま容積部ガス量ｔＱ_ＧＡＰを算出するブロック図である。ここでは、以下のように、目標すきま容積部ガス量ｔＱ_ＧＡＰのほかにも、目標実効上死点ｔＴＤＣＲ、吸気弁通過ガス量変化度α、及びバルブオーバーラップ期間が前半から後半に切り換わる時期ＣＡ４が算出される。
目標吸気圧力設定部Ｂ２１では、エンジン運転条件（Ｎｅ、ＡＰＯ等）に基づいて目標吸気圧力ｔＰｍを設定する。

目標排気圧力算出部Ｂ２２では、吸気圧力Ｐｍが目標吸気圧力ｔＰｍとなったときの排気圧力Ｐｅに相当する目標排気圧力ｔＰｅを算出（推定）する。かかる算出（推定）は後述する（図１６参照）。
目標実効上死点算出部Ｂ２３では、目標吸気圧力ｔＰｍ、目標排気圧力ｔＰｅ、実際の吸気弁開時期（現在の開時期）ＩＶＯ、実際の吸気弁の作動角（リフト特性）θｅｖｅｎｔに基づいて、上述した「Ａ．実効上死点ＴＤＣＲの算出」及び「Ｂ．吹き返しガス量Ｑ_ＩＦＢの算出」における各処理に準じて、目標実効上死点ｔＴＤＣＲ、バルブオーバーラップ期間が前半から後半に切り換わる時期ＣＡ４、及び、吸気弁通過ガス量変化度αを算出する。すなわち、吸気弁の現在の開時期ＩＶＯ（ＲＥＩＶＯ）と現在作動角θｅｖｅｎｔ（ＲＥＶＥＬ）とから現在の吸気弁１０４の作動特性（開閉時期、リフト特性）を把握し（排気弁１０８の作動特性は一定である）、かかる現在の吸気弁１０４の作動特性のもとで、バルブオーバーラップ期間中におけるシリンダ内圧力Ｐｃが、目標排気圧力ｔＰｅから目標吸気圧力ｔＰｍに直線的に変化するものと近似して上記Ａ．Ｂにおける各演算処理を行い、（目標）実効上死点ｔＴＤＣＲ、時期ＣＡ４及び吸気弁通過ガス量変化度αを算出する。そして、ここで算出した目標実効上死点ｔＴＤＣＲをすきま容積算出部Ｂ２４に出力するとともに、目標実効上死点ｔＴＤＣＲ、時期ＣＡ４及び吸気弁通過ガス量変化度αを、図１３の目標吸気弁開時期演算部Ｂ１３に出力する。

すきま容積算出部Ｂ２４では、目標実効上死点ｔＴＤＣＲ時のシリンダ内容積ＶｔＴＤＣＲを算出し、これをすきま容積とする。かかる算出は、目標実効上死点ｔＴＤＣＲに基づいて図に示すようなテーブルを検索することにより行う。
すきま容積部ガス量算出部Ｂ２５では、すきま容積（すなわち、目標実効上死点時におけるシリンダ内容積）ＶｔＴＤＣＲに、吸気圧力が目標吸気圧力となったときの密度（すなわち、目標密度）ｔρを乗算して目標すきま容積部ガス量ｔＱ_ＧＡＰと（＝ＶｔＴＤＣＲ×ｔρ）する。なお、ここでは、全てのガス（すなわち、残留ガスも）が新気であるものとして取り扱い、また、吸気温度は変化しないものとしており、目標（空気）密度ｔρは次式（７）で表すことができる（ｒρ：現在の密度、ｒＰｍ：現在の吸気圧力）。

算出した目標すきま容積部ガス量ｔＱ_ＧＡＰは、図１３の減算部Ｂ１２に出力される。
図１６は、目標排気圧力ｔＰｅを算出（推定）するブロック図であり、図１５の排気圧力算出部Ｂ２２で実行されるものである。
まず、目標排気ガス量算出部Ｂ３１では、エンジン回転速度Ｎｅ、基本燃料噴射パルス幅Ｔｐ及び目標当量比ＴＦＢＹＡに基づき、次式（８）により目標とする状態における排気ガス量（目標排気ガス量）ＭＦＥＸＧを算出する。これは、排気ガス量（質量）＝新気量＋燃料量（質量）との考えに基づくものである。但し、これは一例であり、他の算出方法であってもよい。なお、ＣＹＬＩＮＤＥＲは気筒数である。

ガス定数算出部Ｂ３２では、目標当量比ＴＦＢＹＡに基づき、図に示すようなテーブルを検索して排気のガス定数Ｒｅを算出する。
目標排気圧力算出部Ｂ３３では、目標排気ガス量ＭＦＥＸＧ、排気のガス定数Ｒｅ、バルブオーバーラップ中のガス温度（≒排気温度Ｔｅ）及び大気圧Ｐａｔｍに基づいて、次式（７）により目標排気圧力ｔＰｅを算出する。かかる式（７）は、基本的には、層流域における圧力損失（ハーゲン−ポアゾイユの式により算出）と、乱流域における圧力損失（ダルシー−ワイバッハの式により算出）との和（及び大気圧）によって各部位（触媒等）の圧力損失を求め、各部位の圧力損失と大気圧とを加算することで排気圧力を近似算出するものであり、実験等によってその精度が確認されたものである。

但し、ＫＴＢＦ、ＫＬＭＦはそれぞれ乱流係数、層流係数であり、機種毎（触媒等）によって決まる（適合）値である。このようにして算出された目標排気圧力ｔＰｅは、図１５の目標実効上死点算出部Ｂ２３に出力される。但し、上記式（９）は一例であり、目標とする状態（目標吸気圧力ｔＰｍとなったとき）における排気圧力を目標排気圧力ｔＰｅとして算出（推定）できればどのような方法を用いてもよい。より簡易な例としては、実際の吸気圧力ｒＰｍと排気圧力ｒＰｅとを検出し、この検出した両者の関係から目標吸気圧力ｔＰｍとなったときの排気圧力（目標排気圧力）ｔＰｅを算出するようなことも可能である。

Ｄ．リフト特性制御（目標吸気弁作動角（目標リフト特性）ｔθｅｖｅｎｔの設定）
図１７は、目標吸気弁作動特性ｔθｅｖｅｎｔを設定するブロック図である。
加算部Ｂ１０１では、次式（１０）に示すように、目標新気量ｔＱｃｙｌに目標吹き返しガス量ｔＱ_ＩＦＢを加算して、バルブオーバーラップ期間中にシリンダ内に吸い込まれるガス量に相当する目標シリンダ吸入空気量ｔＱｃｙｌ０とする。

次に、除算部Ｂ１０２は、目標シリンダ吸入空気量ｔＱｃｙｌ０を最大吸入空気量Ｑ_ＭＡＸで除算し、次の変換部Ｂ１０３では、図に示すようなテーブルを用いて、除算部Ｂ１０２の算出結果、すなわち（ｔＱｃｙｌ０／Ｑ_ＭＡＸ）を（ソニック吸入空気量Ｑ_Ｄ／Ｑ_ＭＡＸ）に変換する。
ここで、シリンダ吸入空気量Ｑｃｙｌ０、ソニック吸入空気量Ｑ_Ｄ及び最大吸入空気量Ｑ_ＭＡＸによる（Ｑ_Ｄ／Ｑ_ＭＡＸ）と（Ｑｃｙｌ０／Ｑ_ＭＡＸ）との関係について説明する。

ソニック吸入空気量Ｑ_Ｄは、吸気弁１０４の作動特性に応じた開口面積でソニック流として吸入した場合のシリンダ吸入空気量であり、次式（１１）で算出される。

但し、（ΣＡ）は所定クランク角Δθ毎に検出（算出）される吸気弁開口面積の積分値（総開口面積）である。また、Δｔは、上述したように、所定クランク角Δθを時間換算した値であり、ここではΔｔ＝Δθ／（６・Ｎｅ）の演算式によって算出される。
ここで、吸気弁１０４を通過する吸入空気がソニック流の場合、吸気弁１０４の前後圧力比（Ｐｃ／Ｐｍ）は、常に臨界圧力比（＝｛２／（κ＋１）｝^{（κ／κ−１）}）を示すことになるので固定値（定数）ｑ_{ＳＯＮＩＣ}となる。よって、上記式（１１）は、次式（１２）で表すことができ、本実施形態ではこれを用いる。

かかるソニック吸入空気量Ｑ_Ｄは、具体的には、図１８に示すブロック図により算出される。図１８において、総開口面積算出部Ｂ２１１は、現在吸気弁開時期ＩＶＯ及び吸気弁閉時期ＩＶＣから吸気弁１０４の作動特性（開閉時期及びリフト特性）を把握して実効上死点ＴＤＣＲを算出するとともに（上記「Ａ．実効上死点の算出」参照）、この実効上死点ＴＤＣＲから吸気弁閉時期ＩＶＣまでの吸気弁１０４開期間中における単位クランク角（Δθ）毎の吸気弁開口面積Ａを上記把握した作動特性から算出し、各算出値を積算して総開口面積（ΣＡ）とする。

乗算部Ｂ２１２は、吸気温度Ｔｍと空気のガス定数Ｒａとを乗算し、変換部Ｂ２１３は、図に示すようなテーブルを検索して乗算部Ｂ２１２の算出結果（Ｒａ・Ｔｍ）をその平方根｛√（Ｒａ・Ｔｍ）｝に変換する。さらに、除算部Ｂ２１４は、吸気圧力Ｐｍを前記平方根｛√（Ｒａ・Ｔｍ）｝で除算し、乗算部Ｂ２１５は、除算部Ｂ２１４の算出結果に定数ｑ_{ＳＯＮＩＣ}を乗算する（｛Ｐｍ・ｑ_{ＳＯＮＩＣ}／（√（Ｒａ・Ｔｍ）｝）。

そして、乗算部Ｂ２１６は、総開口面積演算部Ｂ２１１の算出結果（ΣＡ）に乗算部Ｂ２１５の算出結果（｛Ｐｍ・ｑＳＯＮＩＣ／√（Ｒａ・Ｔｍ）｝を乗算し、乗算部Ｂ２１７は、さらに積分間隔時間Δｔ｛＝Δθ／（６・Ｎｅ）｝を乗算する。これにより、上記（１２）式に示すソニック吸入空気量Ｑ_Ｄが算出される。
一方、最大吸入空気量Ｑ_ＭＡＸは、吸気行程開始から終了までのシリンダ行程容積を吸気弁１０４上流側の（吸気）状態で充填した場合のシリンダ吸入空気量であり、次式（１３）で算出される。

但し、ＶＩＶＣは吸気弁閉弁時におけるシリンダ容積であり、ＶＴＤＣは上死点におけるシリンダ容積である。ところで、静的に見れば、上記式（１３）に示すように、吸気弁閉時期におけるシリンダ容積から上死点におけるシリンダ容積を減算した値が（シリンダ）行程容積になるのであるが、上述したように、実際には、実効上死点ＴＤＣＲが吸気行程開始時期（点）であり、実効閉時期ＩＶＣＲが吸気行程終了時期（点）となっている。そのため、本実施形態では、次式（１４）に示すように、上記式（１３）における吸気弁閉弁時シリンダ容積ＶＩＶＣに代えて実効閉時期ＩＶＣＲにおけるシリンダ容積ＶＩＶＣＲを、上死点シリンダ容積ＶＴＤＣに代えて実効上死点ＴＤＣＲにおけるシリンダ容積ＶＴＤＣＲを採用している。

かかる最大吸入空気量Ｑ_ＭＡＸは、具体的には、図１９に示すブロック図により算出される。図１９において、実効閉時期演算部Ｂ２２１は、吸気弁閉時期ＩＶＣからＩＶＣオフセット量ＩＶＣＯＦＳを減算して実効閉時期ＩＶＣＲを算出する。ここで、ＩＶＣオフセット量ＩＶＣＯＦＳは、エンジン回転速度Ｎｅ及び吸気弁１０４のリフト特性ＶＬＩＦＴｉ（例えば、最大リフト特性）に基づいて、図２０に示すようなマップを参照して算出する。ＩＶＣオフセット量ＩＶＣＯＦＳは、エンジン回転速度Ｎｅが高く、リフト特性ＶＬＩＦＴｉが小さいほど大きくなる特性を有している。

実効閉時期シリンダ容積演算部Ｂ２２２は、算出した実効閉時期ＩＶＣＲに基づいて、図に示すようなテーブルを検索して実効閉時期シリンダ容積ＶＩＶＣＲを算出する。なお、ここでは、（設定上の）吸気弁閉時期ＩＶＣからＩＶＣオフセット量ＩＶＣＯＦＳを減算することで実効閉時期ＩＶＣＲを求めるようにしているが、これは一例であり、実際の吸気行程終了時期を実効閉時期ＩＶＣＲとして求めることができれば、他の方法で求めてもよい。

一方、上記「Ａ．実効上死点ＴＤＣＲの算出」に基づいて実効上死点ＴＤＣＲを算出し、実効上死点シリンダ容積演算部Ｂ２２３は、実効上死点ＩＶＣＲに基づき図に示すようなテーブルを検索して実効上死点シリンダ容積ＶＴＤＣＲを算出する。なお、実効上死点ＴＤＣＲの算出方法についてもこれに限られない。
そして、有効行程容積演算部Ｂ２２４は、実効閉時期シリンダ容積ＶＩＶＣＲから実効上死点シリンダ容積ＶＴＤＣＲを減算して実効行程容積（ＶＩＶＣＲ−ＶＴＤＣＲ）を算出し、乗算部Ｂ２２５は、吸気圧力Ｐｍを空気のガス定数Ｒａと吸気温度Ｔｍとの積で除算した｛Ｐｍ／（Ｒａ・Ｔｍ）｝を、実効行程容積（ＶＩＶＣＲ−ＶＴＤＣＲ）に乗算する。これにより、上記（１３）式に示す最大吸入空気量Ｑ_ＭＡＸが算出される。

ここにおいて、吸気弁１０４の作動特性に応じた実際のシリンダ吸入空気量をＱｃｙｌとすると、（ソニック吸入空気量Ｑ_Ｄ／最大吸入空気量Ｑ_ＭＡＸ）と（シリンダ吸入空気量Ｑｃｙｌ０／最大吸入空気量Ｑ_ＭＡＸ）との間に一義的な関係があることが確認されており、この関係をあらかじめ記憶しておけば、一方の値（例えば、Ｑｃｙｌ０／Ｑ_ＭＡＸ）に基づいて、これに対応する他方の値（Ｑ_Ｄ／Ｑ_ＭＡＸ）を直ちに求めることができる（すなわち、変換することができる）。そして、かかる関係を示したものが、上記変換部Ｂ１０３におけるテーブルであり、これにより、除算部Ｂ１０２の算出結果である｛（目標）シリンダ吸入空気量ｔＱｃｙｌ０／最大吸入空気量Ｑ_ＭＡＸ｝を｛（目標）ソニック吸入空気量ｔＱ_Ｄ／最大吸入空気量Ｑ_ＭＡＸ｝へと変換することができる。

再び図１７に戻って、乗算部Ｂ１０４では、変換部Ｂ１０３からの出力値（ｔＱ_Ｄ／Ｑ_ＭＡＸ）に最大吸入空気量Ｑ_ＭＡＸを乗算して目標ソニック吸入空気量ｔＱ_Ｄとする。
ソニック吸入空気量Ｑ_Ｄは上記式（１２）で表されるから、除算部Ｂ１０５にて、上記目標ソニック吸入空気量ｔＱ_Ｄを｛Ｐｍ・ｑ_{ＳＯＮＩＣ}／√（Ｒａ・Ｔｍ）｝で除算し、さらに除算部Ｂ１０６にて、Δｔ｛＝Δθ／（６・Ｎｅ）｝で除算することで、吸気弁１０４の目標総開口面積（ｔΣＡ）とすることができる。この目標総開口面積（ｔΣＡ）は、目標ソニックｔＱ_Ｄを得るための開口面積に相当する。

目標作動角設定部Ｂ１０７では、算出した目標総開口面積（ｔΣＡ）をクランク角単位に換算し、図に示すようなテーブルを検索することで目標吸気弁作動角ｔθｅｖｅｎｔとする（すなわち、開口面積を作動角に変換する）。なお、目標吸気弁作動角ｔθｅｖｅｎｔは、目標総開口面積ｔΣＡが大きいほど、大きな値として設定される。
そして、ＥＣＵ２０１は、吸気弁１０４の実際の開時期及び作動角（リフト特性）が設定された目標吸気弁開時期ｔＩＶＯ、目標吸気弁作動角ｔθｅｖｅｎｔとなるように、前記動弁機構１０５を制御する。

この実施形態によると、次のような効果を得ることができる。
すなわち、本実施形態では、吸気弁開時期ＩＶＯから実効上死点ＴＤＣＲまでの期間、及びバルブオーバーラップ期間が前半から後半へと切り換わる時期ＣＡにおける吸気弁通過ガス量に基づいて、バルブオーバーラップ期間中にシリンダ内から吸気ポートへと吹き返す吹き返しガス量を算出する演算式（式（４））を有し、この演算式と目標残留ガス量から算出した目標吹き返しガス量とに基づいて、目標吸気弁開時期ｔＩＶＯを設定（算出）するようにした（式（６）参照）。このため、マップの多用等を招くことなく、目標吸気開時期ｔＩＶＯを比較的容易に設定することが可能となる。

さらに、本実施形態では、Ｑ_Ｄ／Ｑ_ＭＡＸとＱｃｙｌ０／Ｑ_ＭＡＸとの関係を変換テーブルとして作成しておき、この変換テーブルと目標シリンダ吸入空気量ｔＱｃｙｌ０とにより目標ソニック吸入空気量ｔＱ_Ｄを算出し、算出した目標ソニック吸入空気量ｔＱ_Ｄに基づいて目標吸気作動角ｔθｅｖｅｎｔ（リフト特性）を設定するようにした。このため、目標吸気作動角ｔθｅｖｅｎｔの設定においても、上記変換テーブルを用いることで、マップの多用を回避できる。

以上により、最小限の演算で吸気弁の作動特性（開閉時期、リフト特性）を制御することが可能となる。

本発明の一実施形態に係るエンジンの概略構成を示す図である。 同上吸気弁の動弁機構（ＶＥＬ機構＋ＶＴＣ機構）の構成を示す図である。 同上ＶＥＬ機構の構成を示す図である。 弁作動特性ＶＬＩＦＴ及び単位クランク角当たりのシリンダ吸入空気量ＤＬＴＱの関係を示す図である。 シリンダ内圧力の近似特性線を示す図である。 バルブオーバーラップ期間後半の排気弁通過ガス量の近似特性線（第１近似特性線）を示す図である。 バルブオーバーラップ期間中のシリンダ内ガス量変化分の近似特性線（第２近似特性線）を示す図である。 バルブオーバーラップ期間前半の吸気弁通過ガス量の近似特性線（第３近似特性線）を示す図である。 バルブオーバーラップ期間前半の排気弁通過ガス量の近似特性線（第４近似特性線）を示す図である。 バルブオーバーラップ期間後半の吸気弁通過ガス量の近似特性線（第５近似特性線）を示す図である。 吹き返しガス量（近似）を示す図である。 実際の吹き返しガス量と近似値との関係を示す図である。 目標吸気弁開時期ｔＩＶＯを設定するブロック図である。 目標吸気弁開時期ｔＩＶＯの算出を説明するための図である。 目標すきま容積部ガス量ｔＱ_ＧＡＰを算出するブロック図である。 目標排気圧力ｔＰｅを算出するブロック図である。 吸気弁目標作動角ｔθｅｖｅｎｔを設定するブロック図である。 ソニック吸入空気量ＱＤを算出するブロック図である。 最大吸入空気量ＱＭＡＸを算出するブロック図である。 実効閉時期ＩＶＣＲの設定上の吸気弁閉時期ＩＶＣからのオフセット量であるＩＶＣオフセット量を設定するマップである。

符号の説明

１…エンジン、１０１…吸気通路、１０２…スロットル弁、１０３…インジェクタ、１０４…吸気弁、１０５…動弁機構、１０５ａ…ＶＥＬ機構、１０５ｂ…ＶＴＣ機構、１０６…点火プラグ、１０７…排気通路、１０８…排気弁、１５１…駆動軸、１５２…揺動カム、１５３…偏心駆動カム、１５４…リング状リンク、１５５…制御軸、１５６…偏心制御カム、１５７…ロッカアーム、１５８…ロッド状リンク、１６１…電磁アクチュエータ、２０１…エンジンコントローラ、２１１…アクセルセンサ、２１２…クランク角センサ、２１３…吸気圧力センサ、２１４…吸気温度センサ、２１５…排気圧力センサ、２１６…排気温度センサ

Claims (16)

1. エンジンの吸気弁の作動特性を可変制御する可変動弁機構の制御装置であって、
   エンジン運転条件に基づいて、シリンダ内に残留させる残留ガス量の目標値である目標残留ガス量を設定する目標残留ガス量設定手段と、
   前記目標残留ガス量を達成するように前記吸気弁の目標開時期を設定し、設定した目標開時期に基づいて前記可変動弁機構を制御する制御手段と、
   を含んで構成され、
   前記制御手段は、前記吸気弁の開時期からバルブオーバーラップ期間中にシリンダ内への吸入が実際に開始される時期である実効上死点までの期間にバルブオーバーラップ期間中の所定時期における吸気弁通過ガス量を乗算した値を２で除算する、バルブオーバーラップ期間中にシリンダ内から吸気ポートへと吹き返すガスの量である吹き返しガス量を算出するための演算式を有し、
   前記目標残留ガス量から算出した目標吹き返しガス量と、前記演算式とに基づいて、前記吸気弁の目標開時期を算出することを特徴とする可変動弁機構の制御装置。
2. 前記制御手段は、バルブオーバーラップ期間の後半における複数の時期及びこの複数の時期のそれぞれにおける排気弁通過ガス量に基づいて、バルブオーバーラップ期間後半の排気弁通過ガス量の近似特性線である第１近似特性線を設定するとともに、
   バルブオーバーラップ期間中の複数の時期及びこの複数の時期のそれぞれにおけるシリンダ内ガス量変化分に基づいて、バルブオーバーラップ期間中のシリンダ内ガス量変化分の近似特性線である第２近似特性線を設定し、
   前記第１、第２近似特性線の交点の時期を前記実効上死点として算出することを特徴とする請求項１記載の可変動弁機構の制御装置。
3. 前記制御手段は、バルブオーバーラップ期間の前半における複数の時期及びこの複数の時期のそれぞれにおける吸気弁通過ガス量に基づいて、バルブオーバーラップ期間前半の吸気弁通過ガス量の近似特性線である第３近似特性線を設定するとともに、
   バルブオーバーラップ期間の前半における複数の時期及びこの複数の時期のそれぞれにおける排気弁通過ガス量に基づいて、バルブオーバーラップ期間前半の排気弁通過ガス量の近似特性線である第４近似特性線を設定し、
   前記第１近似特性線と前記第４近似特性線との交点の時期における前記第３近似特性線上の値を、前記所定時期における吸気弁通過ガス量とすることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の可変動弁機構の制御装置。
4. 前記第１近似特性線の設定に際し、排気弁開口面積、排気圧力及びシリンダ内圧力に基づいて前記排気弁通過ガス量を算出することを特徴とする請求項２又は請求項３記載の可変動弁機構の制御装置。
5. 前記第１近似特性線の設定に際し、前記バルブオーバーラップ期間の前半における複数の時期には吸気弁開時期が含まれることを特徴とする請求項２〜４のいずれか一つに記載の可変動弁機構の制御装置。
6. 前記第２近似特性線の設定に際して、シリンダ内圧力及びシリンダ容積に基づいて前記シリンダ内ガス量変化分を算出することを特徴とする請求項２〜５のいずれか一つに記載の可変動弁機構の制御装置。
7. 前記第２近似特性線の設定に際し、前記バルブオーバーラップ期間中の複数の時期には上死点及び吸気弁開時期の少なくとも一方が含まれることを特徴とする請求項２〜６のいずれか一つに記載の可変動弁機構の制御装置。
8. 前記第３近似特性線の設定に際し、吸気弁開口面積、吸気圧力及びシリンダ内圧力に基づいて前記吸気弁通過ガス量を算出することを特徴とする請求項３〜７のいずれか一つに記載の可変動弁機構の制御装置。
9. 前記第３近似特性線の設定に際し、前記バルブオーバーラップ期間の前半における複数の時期には吸気弁開時期が含まれることを特徴とする請求項３〜８のいずれか一つに記載の可変動弁機構の制御装置。
10. 前記第４近似特性線の設定に際し、前記第２近似特性線と前記第３近似特性線との交点の時期における排気弁通過ガス量を０とすることを特徴とする請求項３〜９のいずれか一つに記載の可変動弁機構の制御装置。
11. エンジン運転条件に基づいて目標吸気圧力を設定する目標吸気圧力設定手段と、
    前記目標吸気圧力となったときの排気圧力を目標排気圧力として算出する目標排気圧力算出手段とを更に含んで構成され、
    バルブオーバーラップ期間におけるシリンダ内圧力を、吸気弁開時期から排気弁閉時期にかけて、前記目標排気圧力から前記目標吸気圧力へと直線的に変化するものと近似することを特徴とする請求項４〜８のいずれか一つに記載の可変動弁機構の制御装置。
12. エンジン運転条件に基づいて設定される目標新気量及び目標残留ガス率に基づいて前記目標残留ガス量を算出し、算出した目標残留ガス量からシリンダのすきま容積部に残留するすきま容積部ガス量を減算して前記目標吹き返しガス量とすることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一つに記載の可変動弁機構の制御装置。
13. 前記すきま容積部は、前記実効上死点におけるシリンダ内容積であることを特徴とする請求項１２記載の可変動弁機構の制御装置。
14. 前記可変動弁機構が、前記吸気弁のリフト特性を連続的に変更できるリフト可変機構と、前記吸気弁の作動角の中心位相を連続的に変更できる中心位相可変機構と備え、
    前記制御手段は、エンジン運転条件に基づいて設定される目標新気量に基づいて前記吸気弁の目標リフト特性を設定し、
    前記目標開時期に基づいて前記中心位相可変機構を制御するとともに、前記目標リフト特性に基づいて前記リフト可変機構を制御することを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一つに記載の可変動弁機構の制御装置。
15. 前記制御手段は、前記吸気弁のリフト量に応じた開口面積でソニック流として吸入した場合のシリンダ吸入空気量をソニック吸入空気量Ｑ_D、吸気行程の開始から終了までの行程容積を吸気弁上流側の状態で充填した場合のシリンダ吸入空気量を最大吸入空気量Ｑ_MAX、及び実際のシリンダ吸入空気量をＱｃｙｌとしたときの（Ｑ_D／Ｑ_MAX）と（Ｑｃｙｌ／Ｑ_MAX）と間に設定される関係と、前記目標新気量とに基づいて、該目標新気量に対応する目標ソニック吸入空気量を算出し、
    算出した目標ソニック吸入空気量に基づいて、前記目標リフト特性を設定することを特徴とする請求項１４記載の可変動弁機構の制御装置。
16. 前記目標ソニック吸入空気量から、該目標ソニック吸入空気量を得るための開口面積を算出し、算出した開口面積に基づいて前記目標リフト特性を設定することを特徴とする請求項１４又は請求項１５記載の可変動弁機構の制御装置。

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