JP4823948B2 - エンジンの制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、サージ発生と判定したときは可変バルブタイミング機構により吸気弁の開閉タイミングを遅角させると共に点火時期を進角させてサージングの発生を回避或いは抑制するエンジンの制御装置に関する。

従来、排気ターボ過給機や機械式過給機を代表とする過給機を併設するエンジンでは、過給圧を高くするとノック限界が低下しノックが発生し易くなる。ノック限界の低下を回避する手段として点火時期を遅角させる制御が行われるが、点火時期の遅角化が進むと燃焼の着火遅れが生じるため、通常の点火時期による着火に較べて、筒内圧のピーク値が低下し、筒内圧ピーク時のタイミングが遅れてしまう問題がある。これらの現象は、燃焼サイクル毎に発生するため、各気筒間における筒内圧のピーク値、及び筒内圧ピーク時のタイミングのばらつきが大きくなってしまう。

このような気筒間の燃焼のばらつきはトルク変動を招き、このトルク変動によってサージングが発生する。サージングの発生を回避する手段としては、
（１）実圧縮比（実際の圧縮圧）を低減させて、点火時期を進角させる。
（２）設定過給圧を低下させる。
（３）空燃比をリッチ化させて、点火時期を進角させる。
（４）燃焼速度を速くし、ノック限界を上げる。
等が考えられる。

この中で、（４）を実現するためには、エンジン自体の設計変更が要求されるため、実現性に乏しい。又、（１）、（３）による対策では、燃費を悪化させてしまう懸念がある。一方、（２）による対策では、エンジンのレスポンスを含む動力性能が低下してしまう問題がある。

又、吸気弁と排気弁との少なくとも一方の開閉タイミングを可変する可変バルブタイミング（ＶＶＴ）機構を備える過給機付きエンジンでは、例えば特許文献１（特開昭６１-１８７５２号公報）、特許文献２（特開昭６１-１９０１４７号公報）、特許文献３（特開平６-３３０７７６号公報）、特許文献４（特開２００４-３６０５５２公報）に開示されているように、吸気タイミングを制御することで、ノックの発生を回避する技術が提案されている。

すなわち、特許文献１では、エンジン回転数と過給圧とのマップにより吸気遅角量を設定し、各気筒の吸気弁の開弁タイミングの遅角量を調整することでノックの発生を回避する技術が開示されている。

又、特許文献２には、過給機が作動中は吸気タイミングを遅角させてノックの発生を回避し、過給機が停止中は吸気タイミングを進角させる技術が開示されている。特許文献３には、エンジン回転数が低速域、或いは高速域においては吸気タイミングを遅角させ、中速域では吸気タイミングを進角させてノックの発生を抑制する技術が開示されている。更に、特許文献４には、高負荷領域においては負荷が高いほど有効圧縮体積が増大するように吸気タイミングを制御して、ノックの発生を抑制する技術が開示されている。
特開昭６１-１８７５２号公報 特開昭６１-１９０１４７号公報 特開平６-３３０７７６号公報 特開２００４-３６０５５２公報

上述した各特許文献に開示されている技術では、その何れもがノックが発生した場合に、吸気弁の開閉タイミングを遅角させてノックの発生を抑制するようにしているが、サージングが発生した場合の対応策が考慮されていない。

図１２にエンジン回転数Ｎｅとスロットル弁全開時における目標過給圧との関係を示す。符号Ｐｉはインターセプトポイントであり、この領域よりも高いエンジン回転数領域では過給圧の上昇が制限される。サージングは、過給圧の上昇する過渡時に発生し易く、破線で示すサージ発生限界ラインと実線で示す過渡時の目標過給圧とで囲まれたハッチングで示す領域がサージ発生領域となり、特に、インターセプトポイントＰｉ付近で大きなサージングが発生する。

吸気弁の開閉タイミングは、過給圧がサージ発生領域にある場合であっても、動力性能や過給圧レスポンスの向上を考慮した場合、進角させる（吸気弁閉のタイミングを早くする）ことで、体積効率を高くして、トルク上昇を図ることが望ましい。しかし、このような領域では、サージングが発生し易いため、現実には過給圧を下げ、場合によっては空燃比のリッチ化を図り、サージングの発生を抑制している。

その結果、動力性能や過給圧レスポンスが低下、或いは空燃比の過剰なリッチ化により、エンジン本来の有するポテンシャルを充分に引き出すことができないばかりか、燃費が悪化する不都合がある。

本発明は、上記事情に鑑み、サージングの発生を回避或いは抑制しながら、動力性能や過給レスポンスを向上させることができると共に、燃費向上を図ることのできるエンジンの制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本明は、吸気弁の開閉タイミングを可変させる可変バルブタイミング機構と過給機とを備えたエンジンの制御装置において、エンジン運転状態に基づき点火時期を設定する点火時期制御手段と、前記過給機による過給圧が予め設定したサージ発生領域にあるか否かを判定するサージ発生領域判定手段と、前記サージ発生領域判定手段で前記過給圧が前記サージ発生領域にあると判定したときは、前記可変バルブタイミング機構による前記吸気弁の開閉タイミングを遅角補正すると共に前記点火時期制御手段による点火時期を進角補正する点火時期・開閉タイミング補正手段と、-エンジン運転状態に基づき目標過給圧を設定する目標過給圧設定手段と、実際の過給圧を検出する過給圧検出手段と、前記目標過給圧と前記実際の過給圧との差分から算出した差圧が予め設定した設定差圧以下か否かを判定する差圧判定手段とを備え、前記点火時期・開閉タイミング補正手段は、前記差圧判定手段で前記差圧が前記設定差圧以下で且つ前記サージ発生領域判定手段で実際の過給圧が前記サージ発生領域から外れていると判定したときは、前記可変バルブタイミング機構による前記吸気弁の開閉タイミングを進角補正すると共に前記点火時期制御手段による点火時期を遅角補正することを特徴とする。

本発明によれば、サージが発生したと判定し、或いは過給圧がサージ発生領域にあると判定したときは、可変バルブタイミング機構による吸気弁の開閉タイミングを遅角補正すると共に点火時期を進角補正するようにしたので、サージングの発生を回避或いは抑制しながら、動力性能を向上させ、又、過給機が備えられている場合は過給レスポンスを向上させることができる。更に、空燃比をリッチ化することなくサージングの発生を回避、或いは抑制したので燃費の向上を図ることができる。

以下、図１〜図１１に基づいて本発明の一実施形態を説明する。図１に可変バルブタイミング機構付きエンジンの全体構成図を示す。

図１の符号１はエンジン本体であり、図においては、ＤＯＨＣ水平対向型４気筒ガソリンエンジンを示す。このエンジン１のシリンダブロック１ａの左右両バンクには、シリンダヘッド２がそれぞれ設けられ、各シリンダヘッド２に、各気筒に連通する吸気ポート２ａと排気ポート２ｂとが形成されている。

エンジン１の吸気系として、各吸気ポート２ａに吸気マニホルド３が分岐された状態で連通され、この各吸気マニホルド３の上流の集合部がエアチャンバ４に連通されている。このエアチャンバ４の上流側に、スロットル弁５ａを介装するスロットルチャンバ５が連通されている。このスロットル弁５ａは、スロットルアクチュエータ１１に連設されており、後述する電子制御装置（ＥＣＵ）６０からの駆動信号に基づいて開閉動作される電子制御スロットル装置（ＥＴＣ）を構成している。

更に、このスロットルチャンバ５の上流にインタークーラ６が介装され、このインタークーラ６の上流に吸気管７が連通されており、この吸気管７の上流側にエアクリーナ８が介装されている。又、吸気管７の中途に、過給機の一例である排気ターボ過給機１７のコンプレッサ１７ｂが介装されている。更に、エアクリーナ８の上流にエアインテークチャンバ９が連通されている。

又、吸気マニホルド３の各気筒の吸気ポート２ａの直上流にインジェクタ１２が配設され、シリンダヘッド２の各気筒毎に点火プラグ１３が配設されている。尚、点火プラグ１３は、イグナイタ内蔵点火コイル１４（図２参照）の二次巻線側に接続されている。

一方、エンジン１の排気系としては、シリンダヘッド２の各排気ポート２ｂに連通する排気マニホルド１５により排気が合流され、排気マニホルド１５の集合部に排気管１６が連通されている。この排気管１６に排気ターボ過給機１７のタービン１７ａが介装され、その下流に、触媒１８、マフラ１９が配設されて大気に開放される。排気ターボ過給機１７は、タービン１７ａに導入する排気のエネルギによりコンプレッサ１７ｂが回転駆動され、空気を吸入、加圧して過給するもので、タービン１７ａ側に、ダイヤフラム式アクチュエータからなるウエストゲート弁作動用アクチュエータ２０を備えたウエストゲート弁２１が設けられている。

ウエストゲート弁作動用アクチュエータ２０は、ダイヤフラムにより２室に仕切られ、一方が過給圧制御用デューティソレノイド弁Ｄ．ＳＯＬに連通する圧力室を形成し、他方がウエストゲート弁２１を閉方向に付勢するスプリングを収納すると共にダイヤフラムとウエストゲート弁２１とを連設するロッドが延出されるスプリング室を形成しており、スプリング室が大気に解放されている。

又、過給圧制御用デューティソレノイド弁Ｄ．ＳＯＬは、ウエストゲート弁作動用アクチュエータ２０の圧力室、及び排気ターボ過給機１７のコンプレッサ１７ｂ下流の吸気管７にオリフィス２２を介して連通するポートと、コンプレッサ１７ｂ上流の吸気管７に連通するポートとを有する電磁二方弁であり、後述する電子制御装置６０（図２参照）から出力される制御信号のデューティ比に応じてコンプレッサ１７ｂ上流の吸気管７に連通するポートの弁開度が調節される。このポートの弁開度によりコンプレッサ１７ｂの上流側の圧力と下流側の圧力とが調圧されてウエストゲート弁作動用アクチュエータ２０の圧力室に制御圧が供給され、ウエストゲート弁２１の開度が調節されて過給圧が制御される。

一方、左右バンクの各シリンダヘッド２内に、それぞれ吸気カム軸２４、排気カム軸２５が配設され、クランク軸２３の回転が、各吸気カム軸２４、各排気カム軸２５に、クランク軸２３に固設されたクランクプーリ２６、タイミングベルト２７、吸気カム軸２４に介装された吸気カムプーリ２８、排気カム軸２５に固設された排気カムプーリ２９等を介して伝達される。そして、吸気カム軸２４に設けられた吸気カム（図示せず）、及び排気カム軸２５に設けられた排気カム（図示せず）により、それぞれクランク軸２３と２対１の回転角度に維持される各カム軸２４，２５の回転に基づいて、吸気弁３０、排気弁３１が開閉駆動される。

左右バンクに設けられている各吸気カム軸２４と吸気カムプーリ２８との間に、吸気カムプーリ２８と吸気カム軸２４とを相対回動してクランク軸２３に対する吸気カム軸２４の回転位相（変位角）を連続的に変更する油圧駆動式の可変バルブタイミング機構３２がそれぞれ配設されている。この可変バルブタイミング機構３２により吸気弁３０の開閉タイミングがエンジン運転状態に応じて可変設定される。尚、以下においては、吸気側に設けられている可変バルブタイミング機構３２を、便宜的に吸気ＶＶＴ機構３２と称する。又、この可変バルブタイミング機構３２は、各排気カム軸２５と排気カムプーリ２９との間にも介装されていても良い。

又、各バンクに設けられている吸気ＶＶＴ機構３２にはオイルフロー制御弁４１Ｒ，４１Ｌが備えられている。この各オイルフロー制御弁４１Ｒ，４１Ｌは、オイルポンプ（図示せず）を介して供給されるオイルパン１ｃに貯留されているオイルを油圧源とする作動油圧を調整するもので、後述する電子制御装置（ＥＣＵ）６０からの駆動信号によって制御動作される。

オイルフロー制御弁４１Ｒ，４１Ｌは、例えばＥＣＵ６０により、デューティ制御或いはリニア制御されるスプール弁であり、通電電流に比例してオイルフロー制御弁４１Ｒ，４１Ｌのスプールが軸方向に移動し、吸気ＶＶＴ機構３２の進角室（進角作動の油圧室）、遅角室（遅角作動の油圧室）に連通する各ポートを切換えてオイルの流れ方向を切換える。同時にパッセージの開度を調整し、吸気ＶＶＴ機構３２の進角室、遅角室に供給する油圧の大きさを調整することで、吸気弁３０の開閉タイミングを所定に進角、或いは遅角動作させる。尚、吸気ＶＶＴ機構３２の詳細な構成については、本出願人が先に提出した特開２００２−２６６６８６号公報に詳述されている。

又、クランク軸２３にクランクロータ４８が軸着されている。クランクロータ４８の外周方向に、このクランクロータ４８の外周に所定クランク角毎に形成されている突起を検出してクランク角を表すクランクパルスを出力するクランク角センサ４９が配設されている。更に、各バンクに設けられている吸気カム軸２４の後端にカムロータ５０が各々軸着されている。このカムロータ５０の外周方向に、カムロータ５０の外周に等角度毎に形成されている複数の突起を検出してカム位置を表すカム位置パルスを出力するカム位置センサ５１Ｒ，５１Ｌが配設されている。

このクランク角センサ４９で検出したクランクパルス、及びカム位置センサ５１Ｒ，５１Ｌで検出した各カム位置パルスはＥＣＵ６０に入力される。ＥＣＵ６０は、入力されたクランクパルスとカム位置パルスとに基づいて基準クランク角に対する吸気カム位置の変位角（実バルブタイミング）を算出し、この実バルブタイミングがエンジン運転状態に基づき設定した目標バルブタイミングに収束するよう吸気ＶＶＴ機構３２をフィードバック制御する。

次に、エンジン運転状態を検出するためのセンサ類について説明する。吸気管７のエアクリーナ８の直下流に、吸気管７を流れる吸気の質量流量から吸入空気量を検出する吸入空気量センサ５２が臨まされている。スロットル弁５ａに、スロットル開度を検出するスロットル開度センサ５３が連設されている。更に、エアチャンバ４にスロットル弁５ａ下流の吸気管圧力を絶対圧で検出する吸気管圧力センサ５４が臨まされている。更に、エンジン１のシリンダブロック１ａに、ノック検出手段としてのノックセンサ５５が取付けられ、シリンダブロック１ａの左右両バンクを連通する冷却水通路１ｂに冷却水温センサ５６が臨まされている。

又、各気筒に連通する排気マニホルド１５の合流部に、排気ガス中の空燃比を検出する空燃比センサ５７が臨まされている。更に、一方のバンクに設けた吸気カムプーリ２８の裏面に気筒判別センサ５８が対設されている。この気筒判別センサ５８に対峙する吸気カムプーリ２８の裏面の外周側には気筒判別用の突起（図示せず）が各気筒の圧縮上死点に対応する位置に形成されており、この突起を気筒判別センサ５８で検出することで、点火対象気筒が判別される。吸気ＶＶＴ機構３２が動作すると、各気筒の圧縮上死点を基準として、吸気弁３０の開閉タイミングが所定に進角或いは遅角される。

ＥＣＵ６０は、クランク角センサ４９で検出したクランクパルスの入力間隔時間に基づいてエンジン回転数Ｎｅを算出し、又、各気筒の燃焼行程順（例えば、＃１気筒→＃３気筒→＃２気筒→＃４気筒）と、気筒判別センサ５８で検出した気筒判別パルスとに基づいて、点火対象気筒等の気筒判別を行う。更に、ＥＣＵ６０は、クランク角センサ４９で検出したクランクパルス、及び、カム位置センサ５１Ｒ，５１Ｌで検出したカム位置パルスに基づいて基準クランク角に対する吸気カム位置の実変位角（実バルブタイミング）を算出する。

ＥＣＵ６０は、これら各種センサ・スイッチ類からの信号を処理して各種アクチュエータ類に対する制御量を演算し、燃料噴射制御、点火時期制御、過給圧制御、吸気弁３０に対するバルブタイミング制御等を行う。

図２に示すように、ＥＣＵ６０は、ＣＰＵ６１、ＲＯＭ６２、ＲＡＭ６３、バックアップＲＡＭ６４、カウンタ・タイマ群６５、Ｉ／Ｏインターフェース６６がバスラインを介して接続されるマイクロコンピュータを中心として構成され、各部に安定化電源を供給する定電圧回路６７、Ｉ／Ｏインターフェース６６に接続される駆動回路６８、Ａ／Ｄ変換器６９等の周辺回路が内蔵されている。尚、カウンタ・タイマ群６５は、各種のソフトウエアカウンタ・タイマとして用いられる。

定電圧回路６７は電源リレー７０の第１のリレー接点を介してバッテリ７１に接続されている。電源リレー７０は、そのリレーコイルの一端が接地され、リレーコイルの他端が駆動回路６８に接続されている。尚、電源リレー７０の第２のリレー接点には、バッテリ７１から各アクチュエータに電源を供給するための電源線が接続されている。又、バッテリ７１には、イグニッションスイッチ７２の一端が接続され、このイグニッションスイッチ７２の他端がＩ／Ｏインターフェース６６の入力ポートに接続されている。又、定電圧回路６７は、直接、バッテリ７１に接続されており、イグニッションスイッチ７２のＯＮが検出されて電源リレー７０の接点が閉になると、ＥＣＵ６０内の各部へ電源を供給する一方、イグニッションスイッチ７２のＯＮ，ＯＦＦに拘らず、常時、バックアップＲＡＭ６４にバックアップ用の電源を供給する。

又、Ｉ／Ｏインターフェース６６の入力ポートには、ノックセンサ５５、クランク角センサ４９、気筒判別センサ５８、カム位置センサ５１Ｒ，５１Ｌ、車速を検出する車速センサ５９、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ７６等が接続され、更に、Ａ／Ｄ変換器６９を介して、吸入空気量センサ５２、スロットル開度センサ５３、吸気管圧力センサ５４、冷却水温センサ５６、空燃比センサ５７等が接続されると共に、バッテリ電圧ＶBが入力されてモニタされる。一方、Ｉ／Ｏインターフェース６６の出力ポートには、スロットルアクチュエータ１１、インジェクタ１２、過給圧制御用デューティソレノイド弁Ｄ．ＳＯＬ、オイルフロー制御弁４１Ｒ，４１Ｌ、電源リレー７０のリレーコイルが駆動回路６８を介して接続されると共に、イグナイタ内蔵点火コイル１４が接続されている。

ＣＰＵ６１では、ＲＯＭ６２に記憶されている制御プログラムに従って、Ｉ／０インターフェース６６を介して入力されるセンサ・スイッチ類からの検出信号、及びバッテリ電圧等を処理し、ＲＡＭ６３に格納される各種データ、及びバックアップＲＡＭ６４に格納されている各種学習値データ、ＲＯＭ６２に記憶されている固定データ等に基づき、インジェクタ１２、イグナイタ内蔵点火コイル１４、スロットルアクチュエータ１１、過給圧制御用デューティソレノイド弁Ｄ．ＳＯＬ、オイルフロー制御弁４１Ｒ，４１Ｌ等に対する制御量を演算し、燃料噴射制御、点火時期制御、スロットル開度制御、過給圧制御、バルブタイミング制御等のエンジン制御を行う。

そして、点火時期制御においては、エンジン回転数Ｎｅと燃料噴射制御において演算する基本燃料噴射量等に基づき求めたエンジン負荷Ｌｏに基づき基本点火時期を設定し、この基本点火時期をエンジン運転状態に基づいて設定した補正量で補正して、最終的な点火時期を演算し、所定タイミングで出力する。そして、ノックが発生した場合は、点火時期を所定に遅角させてノックの発生を抑制する。

又、過給圧制御では、エンジン回転数Ｎｅとスロットル開度θｔｈとに基づき目標過給圧を設定し、過給圧検出手段としての吸気管圧力センサ５４で検出した吸気管圧力（実過給圧）が目標過給圧に収束するように、過給圧制御用デューティソレノイド弁Ｄ．ＳＯＬの開度を制御することで、ウエストゲート弁作動用アクチュエータ２０の圧力室に導入される制御圧を調整して過給圧を制御する。

更に、バルブタイミング制御では、エンジン負荷Ｌｏとエンジン回転数Ｎｅとに基づいて目標バルブタイミングＶＴＴＧＴを設定し、実バルブタイミングＶＴが目標バルブタイミングＶＴＴＧＴに収束するように、オイルフロー制御弁４１Ｒ，４１Ｌの動作を制御する。その際、サージングが発生した場合は、バルブタイミング制御による吸気ＶＶＴ機構３２による吸気弁３０の開閉タイミングと点火時期制御とを有機的に制御してサージングの発生を抑制する。

ＥＣＵ６０で実行される点火時期制御、バルブタイミング制御は、具体的には、図４〜図９に示すフローチャートに従って処理される。

図４には点火時期制御ルーチンが示されている。尚、このルーチンで実行される処理が点火時期制御手段に相当する。このルーチンはイグニッションスイッチ７２をＯＮした後、設定演算周期毎に実行され、先ず、ステップＳ１で、基本点火時期ＡＤＶＢＡＳＥを算出する。基本点火時期ＡＤＶＢＡＳＥは、エンジン回転数Ｎｅとエンジン負荷Ｌｏとに基づき、基本点火時期マップ（図示せず）を補間計算付で参照して算出するもので、この基本点火時期ＡＤＶＢＡＳＥは、エンジン回転数Ｎｅが高くなるに従い進角され、且つエンジン負荷Ｌｏが大きくなるに従い遅角させる方向に設定される。尚、エンジン負荷Ｌｏとして、本実施形態では吸入空気量Ｑとエンジン回転数Ｎｅとに基づいて設定する基本燃料噴射量Ｔｐを採用しているが、このエンジン負荷Ｌｏとしてスロットル開度θｔｈを適用しても良い。

その後、ステップＳ２へ進み、点火時期遅角補正量ＴＴＲＮＫを、次の式（１）から設定する。
ＴＴＲＮＫ←ＴＲＮＫ＋ＴＳＮＫ…（１）
ここで、ＴＲＮＫはノック遅角補正量、ＴＳＮＫは点火時期サージ補正量である。

ノック補正量ＴＲＮＫは、ノックが発生した場合に点火時期を遅角補正する補正量であり、図５に示すノック補正量設定ルーチンで設定される。点火時期サージ補正量ＴＳＮＫは、サージングが発生した場合に、点火時期を進角補正する補正量であり、図７、図８に示すサージ発生前点火時期補正量／ＶＶＴ補正量設定ルーチン、及び図９に示すサージ発生後点火時期補正量／ＶＶＴ補正量設定ルーチンで設定される。尚、これらのルーチンで実行される処理については後述する。

その後、ステップＳ３へ進むと、基本点火時期ＡＤＶＢＡＳＥに点火時期遅角補正量ＴＴＲＮＫを加算して、最終点火時期ＡＤＶＳを算出して（ＡＤＶＳ←ＡＤＶＢＡＳＥ＋ＴＴＲＮＫ）、ルーチンを抜ける。尚、この最終点火時期ＡＤＶＳは、実際には、基本点火時期ＡＤＶＢＡＳＥを、上述したノックやサージングに基づき設定される点火時期遅角補正量ＴＴＲＮＫによるフィードバック補正以外に、冷却水温センサ５６で検出した冷却水温に基づいて設定する水温補正量等のフィードフォワード補正等の各種補正項にて補正されて設定される。

又、最終点火時期ＡＤＶＳは、所定のレジスタにセットされ、そのタイミングで、点火対象気筒のイグナイタ内蔵点火コイル１４に対して点火信号が出力され、各気筒の燃焼室に臨まされている点火プラグから点火火花を発生させて、燃焼室に充満している混合気に着火させる。尚、図１０に示すように、本実施形態による点火時期制御では、所定進角方向に基準クランク角が設定されており、この基準クランク角を０[°CA(クランク角度)]として点火時期が設定される。従って、点火時期遅角補正量ＴＴＲＮＫが増加するに従い点火時期は遅角補正される。

次に、図５に示すノック補正量設定ルーチンで実行される処理について説明する。このルーチンは、上述した点火時期制御ルーチンのステップＳ２で読込まれるノック補正量ＴＲＮＫを設定する。

先ず、ステップＳ１１で、ノックセンサ５５からの出力信号に基づいてノック発生の有無を調べる。ノックが発生しているか否かは、例えば、ノックセンサ５５から出力される振動波形を統計処理等して得られるノック強度と所定のノック判定レベルとを比較し、ノック強度がノック判定レベルを超えたときノック発生と判定する。

そして、ノック発生と判定した場合、ステップＳ１２へ進み、ノック無しと判定した場合、ステップＳ１３へ進む。

ノック発生と判定されて、ステップＳ１２へ進むと、ノックセンサ５５からの出力信号に基づき算出したノック強度に応じた遅角量ＲＮＫを設定する。この遅角量ＲＮＫは、ノックを抑制するために点火時期を漸次的に遅角させる際の増分値となるもので、ノック強度が小さいとき（ノックが弱いとき）には小さな値に設定され、ノック強度が大きい程（ノックが強い程）、大きな値に設定される。本実施形態では、この遅角量ＲＮＫをノック強度をパラメータとしてテーブル検索により設定しているが、ノック強度に基づく計算式から算出するようにしても良い。尚、このステップでの処理が、サージ判定手段に対応している。

次いで、ステップＳ１４へ進み、現在のノック補正量ＴＲＮＫに、ステップＳ１２で設定した遅角量ＲＮＫを加算して、新たなノック補正量ＴＲＮＫを設定する（ＴＲＮＫ←ＲＮＫ＋ＴＲＮＫ）。

その後、ステップＳ１５へ進み、更新後のノック補正量ＴＲＮＫが閾値ＡＲに達したか否かを調べる。この閾値ＡＲは固定値であり、予めシミュレーション或いは実験等により、エンジンの出力低下、排気温度の上昇、燃費悪化等を必要最小限に抑えることのできる値を求めて、ＲＯＭ６２に固定データとして記憶されている。

そして、ＴＲＮＫ＜ＡＲのときはルーチンを抜ける。又、ＴＲＮＫ≧ＡＲのときは、ステップＳ１６へ進み、ノック補正量ＴＲＮＫを閾値ＡＲで設定して（ＴＲＮＫ←ＡＲ）、ルーチンを抜ける。従って、この閾値ＡＲがノック補正量ＴＲＮＫの遅角側のリミッタとして機能する。

一方、点火時期の遅角補正により、ステップＳ１１においてノック発生無しと判定した場合は、ステップＳ１３へ進み、ノック補正量ＴＲＮＫを設定値Ｂだけ減少させ（ＴＲＮＫ←ＴＲＮＫ−Ｂ）、ノック抑制のために遅角した点火時期を徐々に進角側へ戻す。設定値Ｂは、予めシミュレーション或いは実験等により、点火時期の急激な進角化によるショックの発生を回避して円滑に通常状態の点火時期に移行させ得る適正値を求め、ＲＯＭ６２に固定データとして記憶されている。

その後、ステップＳ１７へ進み、ノック補正量ＴＲＮＫが設定値ＣＲ未満になったか否かを調べる。設定値ＣＲは、ノック発生していない運転状態での点火時期に復帰したことを判断するための値であり、０又は０近辺の値である、本実施形態においてはＣＲ＝０であり、ＴＲＮＫ＞ＣＲのときは、そのままルーチンを抜ける。又、ＴＲＮＫ≦ＣＲのときは、ステップＳ１８へ進み、ノック補正量ＴＲＮＫを設定値ＣＲで設定して（ＴＲＮＫ←ＣＲ）、ルーチンを抜ける。従って、この設定値ＣＲがノック補正量ＴＲＮＫの進角側のリミッタとして機能する。

又、図６に示す吸気ＶＶＴ制御ルーチンが、イグニッションスイッチ７２をＯＮした後、設定演算周期毎に実行される。尚、このルーチンで実行される処理が、吸気可変タイミングバルブ制御手段に対応している。

このルーチンでは、先ず、ステップＳ２１で、エンジン負荷Ｌｏ（本実施形態では基本燃料噴射量Ｔｐ）とエンジン回転数Ｎｅとに基づいてバルブタイミングマップ（図示せず）を補間計算付きで参照し、目標バルブタイミング（目標変位角）ＶＴＴＧＴを設定する。尚、図１０に示すように、目標バルブタイミングＶＴＴＧＴは、最遅角位置を基準（ＶＴＴＧＴ＝０[°CA]）とし、値が増加するに従い次第に進角するように設定されている。

又、変位角はクランク軸２３に対する吸気カム軸２４の回転位相量であり、最遅角位置を変位角＝０[°CA]としている。従って、本実施形態において「遅角させる」とは、現在の変位角を減少させることを云う。図３に吸気ＶＶＴ機構３２の開閉タイミングを最遅角位置（変位角＝０[°CA]）から次第に進角させたときの進角量と筒内の吸気実圧縮比（圧縮圧）との関係を示す。エンジン回転数を一定とした場合、最遅角位置から開閉タイミングを次第に進角させると、吸気閉タイミングが早くなることから圧縮開始が早くなり、筒内の吸気実圧縮比（圧縮圧）が上昇する。

バルブタイミング制御においては、低負荷低回転のアイドル運転においては、目標バルブタイミングＶＴＴＧＴを最遅角位置（ＶＴＴＧＴ＝０[°CA]）として、吸気弁３０の開閉タイミングを最遅角位置に制御し、排気弁３１と吸気弁３０とのオーバラップをなくして、筒内の圧縮圧を低下させると共に体積効率を低下させて、アイドル回転の安定化を図る。又、中負荷運転では、目標バルブタイミングＶＴＴＧＴを小〜中の進角量に設定し、吸気弁３０の開閉タイミングを進角側で制御し、排気弁３１と吸気弁３０とのオーバラップ量を大きくして、内部ＥＧＲ量（筒内に残留される排気ガス量）を増加させると共に体積効率を高くすることで、エンジンのポンピングロスを低減して燃費の向上を図る。一方、高負荷運転では、目標バルブタイミングＶＴＴＧＴを進角量大に設定して吸気弁３０の開閉タイミングを中負荷域よりも進角側で制御し、排気弁３１と吸気弁３０とのオーバラップ量を更に増加させて体積効率をより高めると共に掃気効率を高めて、エンジン出力を向上させる。更に、高回転になると、目標バルブタイミングＶＴＴＧＴを進角量小として吸気弁３０の開閉タイミングを遅角側に制御し、吸気閉タイミングを遅らせることで慣性過給を利用し体積効率向上を図る。

次いで、ステップＳ２２へ進むと、クランク角センサ４９から出力されるクランクパルスとカム位置センサ５１Ｒ（５１Ｌ）から出力されるカム位置パルスとに基づき、クランク軸２３に対する吸気カム軸２４の実バルブタイミング（実変位角）ＶＴを算出する。この実バルブタイミングは、最遅角位置が変位角＝０[°CA]であり、進角するに従い値が増加される。

その後、ステップＳ２３へ進み、ＶＶＴサージ補正量ＶＴＲＮを読込む。このＶＶＴサージ補正量ＶＴＲＮは、サージングが発生した場合に、バルブタイミングＶＶＴを遅角補正する補正量である。このＶＶＴサージ補正量ＶＴＲＮは、図７、図８に示すサージ発生前点火時期補正量／ＶＶＴ補正量設定ルーチン、及び図９に示すサージ発生後点火時期補正量／ＶＶＴ補正量設定ルーチンで設定される。尚、これらのルーチンで実行される処理については後述する。

そして、ステップＳ２４で、次の式（２）から制御電流値ＩＶＴを算出する。
ＩＶＴ←ＩＶＴＨ＋Ｋ・（ＶＴＴＧＴ−ＶＴ）＋ＶＴＲＮ…（２）
ここで、ＩＶＴＨはオイルフロー制御弁４１Ｒ（４１Ｌ）の保持電流値、（ＶＴＴＧＴ−ＶＴ）は目標バルブタイミングＶＴＴＧＴと実バルブタイミングＶＴとの偏差、（Ｋ・（ＶＴＴＧＴ−ＶＴ））は比例ゲインＫを上記差分に乗算したフィードバック電流値である。

この保持電流値ＩＶＴＨは、吸気ＶＶＴ機構３２を進角側にも遅角側にも変位させず、所定の目標バルブタイミングに収束した定常状態に保持するための電流値である。又、制御電流値ＩＶＴは、保持電流値ＩＶＴＨを基準として目標バルブタイミングＶＴＴＧＴと実バルブタイミングＶＴとの偏差に応じたフィードバック電流値（Ｋ・(ＶＴＴＧＴ−ＶＴ)）、及びＶＶＴサージ補正量ＶＴＲＮにより増減される値である（例えば、ＩＶＴ＝１００ｍＡ〜１０００ｍＡ）。

その後、ステップＳ２５で、制御電流値ＩＶＴをセットして、ルーチンを抜ける。ＥＣＵ６０は、制御電流値ＩＶＴに対応する制御電流を駆動回路６８を介してオイルフロー制御弁４１Ｒ（４１Ｌ）へ出力する。

吸気ＶＶＴ制御では、ＶＶＴサージ補正量ＶＴＲＮが一定の場合、目標バルブタイミングＶＴＴＧＴに対し、実バルブタイミングＶＴが遅角している場合（ＶＴＴＧＴ＞ＶＴ）、オイルフロー制御弁４１Ｒ（４１Ｌ）の制御電流値ＩＶＴが増加され、吸気カムプーリ２８に対する吸気カム軸２４の回転位相、すなわちクランク軸２３に対する吸気カム軸２４の回転位相（変位角）が進角され、吸気カム軸２４の吸気カム（図示せず）によって駆動される吸気弁３０の開閉タイミングが進角される。又、逆に、目標バルブタイミングＶＴＴＧＴに対し、実バルブタイミングＶＴが進角しているとき（ＴＴＧＴ＜ＶＴ）には、オイルフロー制御弁４１Ｒ（４１Ｌ）の制御電流値ＩＶＴが減少され、吸気カムプーリ２８に対する吸気カム軸２４の回転位相、すなわちクランク軸２３に対する吸気カム軸２４の回転位相（変位角）が遅角化され、吸気カム軸２４の吸気カム（図示せず）によって駆動される吸気弁３０の開閉タイミングが遅角される。

そして、実バルブタイミングＶＴが目標バルブタイミングＶＴＴＧＴに収束すると（ＶＴＴＧＴ≒ＶＴ）、フィードバック電流値が０となってオイルフロー制御弁４１Ｒ（４１Ｌ）のスプール４１ｇが進角側オイル通路３９及び遅角側オイル通路４０を閉塞する位置に移動し、可変バルブタイミング機構３２のベーンロータ３３が停止・保持される。

次に、図７、図８に示すサージ発生前点火時期補正量／ＶＶＴ補正量設定ルーチンについて説明する。尚、このルーチンで実行される処理が、点火時期・開閉タイミング補正手段に対応している。

このルーチンは、イグニッションスイッチ７２をＯＮした後、設定演算周期毎に実行される。先ず、ステップＳ３１でサージングが発生したか否かを調べる。サージ発生の有無は、エンジンの燃焼変動要素を示すパラメータとしてのエンジン回転数Ｎｅの演算周期毎の変動幅（エンジン回転変動幅）ΔＮｅと予め設定されているサージ判定閾値（図１１(c)参照）と比較して、このエンジン回転変動幅ΔＮｅがサージ判定閾値を越えたときサージ発生と判定する。尚、サージ発生の判定は燃焼圧変動等、サージングを発生させる各種変動要素、或いはサージングに起因して発生する各種変動要素に基づいて行うことができる。

そして、サージ発生有りと判定した場合はルーチンを抜ける。一方、サージ発生無しと判定した場合は、ステップＳ３２へ進む。

そして、ステップＳ３２へ進むと、図示しない過給圧制御において、エンジン回転数Ｎｅとスロットル開度θｔｈ等、エンジン運転状態を検出するパラメータに基づいてマッブ検索などにて設定されている目標過給圧Ｐｏを読込む。尚、このステップでの処理が目標過給圧設定手段に対応する。

その後、ステップＳ３３で、吸気管圧力センサ５４で検出した実過給圧Ｐｔを読込み、更に、ステップＳ３４でサージ発生過給圧Ｐｓｒを読込む。サージ発生過給圧Ｐｓｒは、エンジン回転数Ｎｅに基づきテーブル検索或いは計算式から求める。ＲＯＭ６２には、図１２に破線で示す、エンジン回転数Ｎｅ後毎のサージ発生過給圧Ｐｓｒのテーブルデータ或いは一次式が格納されている。

その後、ステップＳ３５へ進むと、目標過給圧Ｐｏと実過給圧Ｐｔとの差分ΔＰを算出する。次いで、ステップＳ３６で、この差分ΔＰの絶対値｜ΔＰ｜と不感帯判定差圧Ｐｓとを比較する。尚、このステップＳ３５，Ｓ３６での処理が差圧判定手段に対応している。

そして、｜ΔＰｓ｜≦Ｐｓのときは、実過給圧Ｐｔが目標過給圧Ｐｏの不感帯領域内にあると判定し、ステップＳ３７へ進む。又、｜ΔＰｓ｜＞Ｐｓのときは、実過給圧Ｐｔが目標過給圧Ｐｏに収束する過渡状態にあると判定し、ステップＳ４０へ分岐する。

ステップＳ３７へ進むと、実過給圧Ｐｔとサージ発生過給圧Ｐｓｒとを比較し、実過給圧Ｐｔがサージ発生領域（図１２のハッチングで示す領域）にあるか否か調べる。そして、Ｐｔ≦Ｐｓｒのサージ発生領域から外れている場合は、ルーチンを抜ける。従って、この場合、前回設定した点火時期サージ補正量ＴＳＮＫ、及びＶＶＴサージ補正量ＶＴＲＮが維持される。尚、このステップでの処理がサージ発生領域判定手段に対応している。

一方、Ｐｔ＞Ｐｓｒの実過給圧Ｐｔがサージ発生領域にある場合は、ステップＳ３８へ進む。ステップＳ３８では、ＶＶＴサージ補正量ＶＴＲＮからＶＶＴ進角補正量ＴＲＮを減算して、ＶＶＴサージ補正量ＶＴＲＮを遅角補正し（ＶＴＲＮ←ＶＴＲＮ−ＴＲＮ）、ルーチンを抜ける。このＶＶＴサージ補正量ＶＴＲＮは、上述した式（２）において、制御電流値ＩＶＴを算出する際に読込まれる。その結果、制御電流値ＩＶＴはＶＶＴ進角補正量ＴＲＮ分だけ遅角されて、吸気弁３０の開閉タイミングが遅角される。

次いで、ステップＳ３９へ進み、現在の点火時期サージ補正量ＴＳＮＫから点火時期補正量ＳＮＫを減算して、点火時期サージ補正量ＴＳＮＫを進角補正する（ＴＳＮＫ←ＴＳＮＫ−ＳＮＫ）。この点火時期サージ補正量ＴＳＮＫは、上述した式（１）において、点火時期遅角補正量ＴＴＲＮＫを算出する際に読込まれるため、点火時期遅角補正量ＴＴＲＮＫは点火時期補正量ＳＮＫ分だけ進角される。従って、最終点火時期ＡＤＶＳは、点火時期補正量ＳＮＫ分だけ進角される。尚、この点火時期補正量ＳＮＫは固定値である。

このように、ノックを回避するために最終点火時期ＡＤＶＳを遅角補正した結果、未だサージングは発生していないが、実過給圧Ｐｔがサージ発生領域にあるときは、吸気ＶＶＴ機構３２により吸気弁３０の開閉タイミングを遅角方向へ移動させて、吸気実圧縮比（圧縮圧）を低下させると共に体積効率を低下させ、一方、最終点火時期ＡＤＶＳは進角されるので、サージングの発生が未然に防止されると共に、燃焼変動が最小限となり、良好なエンジン出力を得ることができる。

一方、ステップＳ３６からステップＳ４０へ分岐すると、実過給圧Ｐｔと目標過給圧Ｐｏとを比較し、Ｐｔ＜Ｐｏ、すなわち、Ｐｔ＋ΔＰ＜Ｐｏの場合は、ステップＳ４１へ進み、Ｐｔ＋ΔＰ≧Ｐｏの場合はルーチンを抜ける。

ステップＳ４１へ進むと、実過給圧Ｐｔとサージ発生過給圧Ｐｓｒとを比較し、実過給圧Ｐｔがサージ発生領域（図１２のハッチングで示す領域）にあるか否かを調べる。そして、Ｐｔ＞Ｐｓｒのサージ発生領域にある場合はルーチンを抜ける。従って、この場合、前回設定した点火時期サージ補正量ＴＳＮＫ、及びＶＶＴサージ補正量ＶＴＲＮが維持される。尚、この場合、実過給圧Ｐｔが、特に大きなサージングの発生するインターセプトポイントＰｉ（図１２参照）付近にあるときは、吸気弁３０の開閉タイミングを遅角すると共に、点火時期を進角させるようにしても良い。このような制御を行うことで、インターセプトポイントＰｉ付近では、多少のサージ発生は許容されるが、排気ターボ過給機１７の過給圧とは無関係に制御しているので、良好な動力性能及び過給レスポンスを得ることができる。すなわち、より具体的には、現在の点火時期サージ補正量ＴＳＮＫから点火時期補正量ＳＮＫを減算して、新たな点火時期サージ補正量ＴＳＮＫを設定する（ＴＳＮＫ←ＴＳＮＫ−ＳＮＫ）。

そして、この点火時期サージ補正量ＴＳＮＫで、点火時期遅角補正量ＴＴＲＮＫを点火時期補正量ＳＮＫ分だけ進角させると共に、ＶＶＴサージ補正量ＶＴＲＮからＶＶＴ進角補正量ＴＲＮを減算し、新たなＶＶＴサージ補正量ＶＴＲＮを設定して（ＶＴＲＮ←ＶＴＲＮ−ＴＲＮ）、吸気弁３０の開閉タイミングを遅角するようにしても良い。

一方、Ｐｔ≦Ｐｓｒの実過給圧Ｐｔがサージ発生領域に無い場合は、ステップＳ４２へ進む。ステップＳ４２へ進むと、現在の点火時期サージ補正量ＴＳＮＫに点火時期補正量ＳＮＫを加算して、点火時期サージ補正量ＴＳＮＫを遅角補正する（ＴＳＮＫ←ＴＳＮＫ＋ＳＮＫ）。この点火時期サージ補正量ＴＳＮＫは、上述した式（１）において、点火時期遅角補正量ＴＴＲＮＫを算出する際に読込まれるため、点火時期遅角補正量ＴＴＲＮＫは点火時期補正量ＳＮＫ分だけ遅角方向に設定される。従って、最終点火時期ＡＤＶＳは、点火時期補正量ＳＮＫ分だけ遅角される。

次いで、ステップＳ４３へ進み、ＶＶＴサージ補正量ＶＴＲＮに、ＶＶＴ進角補正量ＴＲＮを加算し、ＶＶＴサージ補正量ＶＴＲＮを進角補正して（ＶＴＲＮ←ＶＴＲＮ＋ＴＲＮ）、ルーチンを抜ける。このＶＶＴサージ補正量ＶＴＲＮは、上述した式（２）において、制御電流値ＩＶＴを算出する際に読込まれ、制御電流値ＩＶＴが、ＶＶＴ進角補正量ＴＲＮ分だけ進角され、その分、吸気弁３０の開閉タイミングが進角される。

ノックを回避するために最終点火時期ＡＤＶＳを遅角補正した結果、未だサージングは発生していないが、実過給圧Ｐｔが目標過給圧Ｐｏよりも低く、且つサージ発生領域に無いときは、吸気ＶＶＴ機構３２により吸気弁３０の開閉タイミングを進角させると共に点火時期を遅角させることで、体積効率が高くなり且つ内部ＥＧＲ量が増加して、動力性能及び過給レスポンスの向上を図ることができる。

すなわち、最終点火時期ＡＤＶＳは、ノックを回避するために遅角補正されているが、過給レスポンスを向上させるためには、排気ターボ過給機１７の過給圧制御を犠牲にせず、多少のサージングの発生は許容しつつ最終点火時期ＡＤＶＳを更に遅角させてノックの発生を回避し、更に、吸気弁３０の開閉タイミングを進角させて内部ＥＧＲ量を増加させたほうが好ましい。

尚、ステップＳ４２で設定した点火時期サージ補正量ＴＳＮＫに基づいて最終点火時期ＡＤＶＳが遅角され、且つステップＳ４３で設定したＶＶＴサージ補正量ＶＴＲＮに基づいて吸気ＶＶＴ機構３２の動作により吸気弁３０の開閉タイミングが進角された結果、実過給圧Ｐｔが目標過給圧Ｐｏに近づくと共に、サージ発生領域に入った場合は、ステップＳ３８へ進み、点火時期サージ補正量ＴＳＮＫが進角補正される。その結果、最終点火時期ＡＤＶＳが進角され、且つステップＳ３９で、ＶＶＴサージ補正量ＶＴＲＮが遅角補正されて、吸気ＶＶＴ機構３２により吸気弁３０の開閉タイミングが遅角されるため、吸気実圧縮比が低下して体積効率が低下し、サージングの発生が抑制される。

次に、図９に示すサージ発生後点火時期補正量／ＶＶＴ補正量設定ルーチンについて説明する。尚、このルーチンで実行される処理が、点火時期・開閉タイミング補正手段に対応している。このルーチンは、イグニッションスイッチ７２をＯＮした後、設定演算周期毎に実行される。

先ず、ステップＳ５１でサージングが発生したか否かを、上述したステップＳ３１と同様の方法で調べる。そして、サージ発生有りと判定した場合はステップＳ５２へ進む、一方、サージ発生無しと判定したと場合はルーチンを抜ける。

ステップＳ５２へ進むと、現在の点火時期サージ補正量ＴＳＮＫから点火時期補正量ＳＮＫを減算し、点火時期サージ補正量ＴＳＮＫを進角補正する（ＴＳＮＫ←ＴＳＮＫ−ＳＮＫ）。この点火時期サージ補正量ＴＳＮＫは、上述した式（１）において、点火時期遅角補正量ＴＴＲＮＫを算出する際に読込まれるため、この点火時期サージ補正量ＴＳＮＫ分だけ最終点火時期ＡＤＶＳが進角される。

次いで、ステップＳ５３へ進み、ＶＶＴサージ補正量ＶＴＲＮからＶＶＴ進角補正量ＴＲＮを減算し、ＶＶＴサージ補正量ＶＴＲＮを遅角補正して（ＶＴＲＮ←ＶＴＲＮ−ＴＲＮ）、ルーチンを抜ける。このＶＶＴサージ補正量ＶＴＲＮは、上述した式（２）において、制御電流値ＩＶＴを算出する際に読込まれる。従って、制御電流値ＩＶＴはＶＶＴ進角補正量ＴＲＮ分だけ減少されるため吸気弁３０の開閉タイミングが遅角される。

従って、サージングが検出された場合、吸気ＶＶＴ機構３２により吸気弁３０の開閉タイミングを遅角方向へ移動させて、吸気実圧縮比（圧縮圧）を低下させ、且つ体積効率を低下させると共に、最終点火時期ＡＤＶＳを進角させるので、サージングの発生を直ちに抑制することができる。

このように、ノックを回避するために最終点火時期ＡＤＶＳを遅角補正した結果、サージングが発生した場合は、吸気ＶＶＴ機構３２により吸気弁３０の開閉タイミングを直ちに遅角させると共に点火時期を進角させ、サージングの発生を抑制することで、過給圧を下げることなくサージングの発生を抑制することが可能となる。更に、過給圧を下げることでサージングの対策を行うようにしたので、動力性能及び過給レスポンスの向上を図ることができる。

尚、上述したような点火時期とＶＶＴ機構との有機的な制御によっても、サージングの発生が抑制できない場合は、目標過給圧Ｐｏを低下させ、且つ燃料噴射量を増量させるなどして空燃比をリッチ化させて、サージングの発生を抑制するようにしても良い。この場合、過給圧制御と空燃比制御とは、点火時期とＶＶＴ機構との有機的な制御の中で行うので、過給圧制御と空燃比制御とを単独で行う場合に比し、過給圧の低減幅、及び空燃比のリッチ幅は少なくなり、排気ガスの悪化並びに燃費の低下を防ぐことができる。

又、吸気ＶＶＴ機構３２に加えて、排気ＶＶＴ機構を備えるエンジンでは、吸気ＶＶＴ機構３２により吸気弁３０の開閉タイミングを遅角させたとき、排気ＶＶＴ機構による排気弁３１の開閉タイミングの進角量を変更させることで、体積効率が多少低下しても、排気同調及び排気干渉を変化させ、且つ燃焼状態を良好な方向（点火時期を進角させる等）へ変化させることで、更なるサージング対策を行うことが可能となる。

次に、図１１に示すタイミングチャートに従い、ＥＣＵ６０で実行される吸気ＶＶＴ制御、及び点火時期制御について例示する。

先ず、従来の吸気ＶＶＴ制御、及び点火時期制御について説明する。同図に実線で示すように、エンジン回転数Ｎｅの上昇に従い、排気ターボ過給機１７の過給圧（実過給圧）Ｐｔが上昇してサージ発生領域に突入しても、ノックが検出されるまでは、同図（ｄ），（ｅ）に示すように、吸気ＶＶＴ機構３２による吸気弁３０の開閉タイミングを徐々に遅角させ、且つ点火時期を徐々に進角させている。従って、同図（ｂ），（ｃ）に示すように、サージ発生領域ではエンジン回転数Ｎｅが変動してサージが発生してしまう。

これに対し、本実施形態では、同図に破線で示すように、排気ターボ過給機１７の過給圧（実過給圧）Ｐｔがサージ判定閾値に達した場合、吸気ＶＶＴ機構３２による吸気弁３０の開閉タイミングを遅角させることで、吸気実圧縮比（圧縮圧）を低下させてサージの発生を回避或いは抑制し、且つ、点火時期を進角させることで燃焼の改善を図ることができる。

以上説明したように、本実施形態では、排気ターボ過給機１７の過給圧とは無関係に、吸気ＶＶＴ機構３２による吸気弁３０の開閉タイミング、及び点火時期を制御することで、サージングの発生を回避するようにしたので、相対的に過給圧を上げることが可能となり、動力性能のより一層の向上を図ることができる。又、空燃比をリッチ化することなくサージングの発生を回避、或いは抑制するようにしたので、燃費向上を実現することができる。

尚、本発明は、上述した実施形態に限るものではなく、例えば過給機は、排気ターボ過給機１７に限らず、電動式過給機、エンジンの出力軸等によって駆動される機械式過給機であっても良い。又、本発明は、過給機の制御とは無関係に行うため、自然吸気式エンジンに適用することも可能である。

可変バルブタイミング機構付きエンジンの全体構成図 電子制御系の回路構成図 吸気ＶＶＴ機構の開閉タイミングを示す進角量と筒内の吸気実圧縮比との関係を示す特性図 点火時期制御ルーチンを示すフローチャート ノック補正量設定ルーチンを示すフローチャート 吸気ＶＶＴ制御ルーチンを示すフローチャート サージ発生前点火時期補正量／ＶＶＴ補正量設定ルーチンを示すフローチャート（その１） サージ発生前点火時期補正量／ＶＶＴ補正量設定ルーチンを示すフローチャート（その２） サージ発生後点火時期補正量／ＶＶＴ補正量設定ルーチンを示すフローチャート 点火時期の遅角方向と吸気ＶＶＴ機構で設定される目標バルブタイミングの進角方向とを示す説明図 （ａ）は過給機の過給圧とサージ発生領域との関係を示すタイムチャート、（ｂ）はサージ発生領域内でのエンジン回転数の変動を示すタイムチャート、（ｃ）はサージ発生領域内でのエンジン回転変動幅を示すタイムチャート、（ｄ）はサージ発生領域内での吸気ＶＶＴ機構による吸気弁の進角量を示すタイムチャート、（ｅ）はサージ発生領域内での点火時期を示すタイムチャート エンジン回転数とスロットル弁全開時における目標過給圧との関係を示すタイムチャート

符号の説明

１…エンジン、
１７…排気ターボ過給機、
３０…吸気弁、
３２…可変バルブタイミング機構、
５４…吸気管圧力センサ、
５５…ノックセンサ、
５７…空燃比センサ、
６０…電子制御装置、
ΔＮｅ…エンジン回転変動幅、
ΔＰ…差分、
ＡＤＶＳ…最終点火時期、
ＩＶＴ…制御電流値、
Ｌｏ…エンジン負荷、
Ｎｅ…エンジン回転数、
Ｐｉ…インターセプトポイント、
Ｐｏ…目標過給圧、
Ｐｓｒ…サージ発生過給圧、
Ｐｔ…実過給圧、
ＲＮＫ…遅角量、
ＳＮＫ…点火時期補正量、
ＴＲＮ…進角補正量、
ＴＲＮＫ…ノック補正量、
ＴＳＮＫ…点火時期サージ補正量、
ＴＴＲＮＫ…点火時期遅角補正量、
ＶＴ…実バルブタイミング、
ＶＴＲＮ…サージ補正量、
ＶＴＴＧＴ…目標バルブタイミング

Claims (1)

1. 吸気弁の開閉タイミングを可変させる可変バルブタイミング機構と過給機とを備えたエンジンの制御装置において、
   エンジン運転状態に基づき点火時期を設定する点火時期制御手段と、
   前記過給機による過給圧が予め設定したサージ発生領域にあるか否かを判定するサージ発生領域判定手段と、
   前記サージ発生領域判定手段で前記過給圧が前記サージ発生領域にあると判定したときは、前記可変バルブタイミング機構による前記吸気弁の開閉タイミングを遅角補正すると共に前記点火時期制御手段による点火時期を進角補正する点火時期・開閉タイミング補正手段と、
   エンジン運転状態に基づき目標過給圧を設定する目標過給圧設定手段と、
   実際の過給圧を検出する過給圧検出手段と、
   前記目標過給圧と前記実際の過給圧との差分から算出した差圧が予め設定した設定差圧以下か否かを判定する差圧判定手段と
   を備え、
   前記点火時期・開閉タイミング補正手段は、前記差圧判定手段で前記差圧が前記設定差圧以下で且つ前記サージ発生領域判定手段で実際の過給圧が前記サージ発生領域から外れていると判定したときは、前記可変バルブタイミング機構による前記吸気弁の開閉タイミングを進角補正すると共に前記点火時期制御手段による点火時期を遅角補正する
   ことを特徴とするエンジンの制御装置。

Images