JP2008196330A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】、要求トルクが低減されるとき、ガソリン機関１０のクランク軸２８に対するカム軸４２の相対的な回転位相差（ＶＣＴ）を可変とするバルブタイミング可変装置の応答遅れに起因してＶＣＴ目標値に対して実ＶＣＴが進角側にずれ、ひいては燃焼状態が悪化すること。
【解決手段】ガソリン機関１０の要求トルクが低下する際、マップ演算されるＶＣＴ目標値によって実現される燃焼状態を推定し、これが許容範囲内とならないときには、ＶＣＴ目標値をマップ演算される値よりも遅角側に設定する等、ガソリン機関１０の出力制御のために用いるアクチュエータの操作量をフィードフォワード補正する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、内燃機関の出力を制御するためのアクチュエータのうちの特定のアクチュエータの操作量の目標値を前記内燃機関の運転状態に応じて設定する目標値設定手段を備える内燃機関の制御装置に関する。

周知のように、内燃機関の制御に際しては、出力特性（出力トルク、排気特性等）や燃料消費量についての様々な要求を満たすべく、複雑な制御がなされている。すなわち、内燃機関の回転速度及び負荷等に基づき、噴射量や充填効率、還流排気量（ＥＧＲ量）を最適とするように、内燃機関の各種アクチュエータの操作量が予め適合され、これら適合された操作量に基づき各種アクチュエータが操作される。これにより、内燃機関に対する様々な要求を満たすことが可能となる（特許文献１）。
特開２００２−２０６４５６号公報

ところで、上記アクチュエータの操作量の適合は、基本的には、内燃機関の定常運転状態における最適値となるように行われるものの、実際には過渡時における内燃機関の燃焼状態の制約を受ける。すなわち、定常運転状態における最適値によってアクチュエータを操作する場合、内燃機関の過渡運転状態において内燃機関の燃焼状態が許容範囲から外れることがある。このため、過渡運転状態においても内燃機関の燃焼状態が許容範囲内となるように操作量の適合がなされていた。

しかし、この場合、定常状態においてアクチュエータの操作量が最適値からずれることとなるため、内燃機関の出力特性を向上させたり燃料消費量を低減させたりするうえでの障害となる。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、内燃機関の出力を制御するためのアクチュエータのうちの特定のアクチュエータの操作量の目標値を前記内燃機関の運転状態に応じて設定する目標値設定手段を備えるものにあって、目標値をより適切に設定可能な内燃機関の制御装置を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。

請求項１記載の発明は、内燃機関の出力を制御するためのアクチュエータのうちの特定のアクチュエータの操作量の目標値を前記内燃機関の運転状態に応じて設定する目標値設定手段と、前記内燃機関の運転状態に対する要求の変化を検出する検出手段と、前記要求の変化が検出されるとき、前記特定のアクチュエータの応答遅れに起因して前記内燃機関の燃焼状態が許容範囲から外れることを回避すべく、前記内燃機関の出力を制御するための少なくとも１つのアクチュエータの操作量をフィードフォワード補正する補正手段とを備えることを特徴とする。

上記発明では、特定のアクチュエータの応答遅れに起因して内燃機関の燃焼状態が許容範囲から外れると想定される状況下、燃焼状態を許容範囲内とするために、出力を制御するための少なくとも１つのアクチュエータの操作量がフィードフォワード補正される。このため、目標値設定手段による目標値の設定を定常時における最適な値とすることができる。すなわち、目標値の設定に際し、過渡時を考慮せず定常時における最適な値とする場合、過渡時における燃焼状態が許容範囲から外れるおそれがあるが、上記補正手段を備えて過渡状態にあっては定常状態とは異なる操作量の設定に基づく制御を行うことで、過渡時のことを考慮することなく目標値を適合することができる。

なお、フィードフォワード補正の補正対象は、アクチュエータの操作量の指令値（目標値）とすることが望ましい。これにより、アクチュエータに対する操作信号を適切にフィードフォワード補正することができる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記目標値設定手段が前記目標値の設定のために用いる入力に、前記アクチュエータのうちの前記検出手段の検出結果に応じて操作されるものの動作に起因して変化する物理量が含まれることを特徴とする。

上記発明では、目標値設定手段による目標値は、上記物理量の変化に応じて変化することとなる。このため、上記物理量の変化速度が大きいときには、目標値の変化速度も大きくなり、ひいては、特定のアクチュエータの応答遅れの影響が顕著となるおそれがある。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記内燃機関は、火花点火式内燃機関であり、前記検出手段の検出結果に応じて操作されるアクチュエータは、吸気通路内の流路面積を調節する流路面積調節手段であり、前記物理量は、前記内燃機関の吸入空気量であることを特徴とする。

上記発明では、流路面積調節手段の変化速度によっては、吸入空気量が急激に変化することがある。このため、目標値設定手段の設定する目標値が吸入空気量に応じて急激に変化することがあり、特定のアクチュエータの応答遅れが問題となるおそれがある。

請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記補正手段は、吸気通路内の流路面積を調節する流路面積調節手段による流路面積の変化速度を低減させる手段を備えることを特徴とする。

流路面積調節手段による流路面積の変化速度が大きいときには、目標値設定手段によって設定される目標値の変化速度も大きくなる傾向にある。このため、この際には、特定のアクチュエータの操作量の目標値に対する実際の操作量の遅れが顕著となるおそれがあり、ひいては燃焼状態が悪化するおそれがある。この点、上記発明では、流路面積の変化速度を低減させることで、目標値設定手段の設定する目標値の変化速度を低減することができる。このため、特定のアクチュエータの操作量の目標値に対する実際の操作量の遅れが顕著となることを好適に抑制することができ、ひいては燃焼状態が許容範囲から外れることを好適に回避することができる。

請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明において、前記補正手段は、前記流路面積の変化速度の低減に伴う前記内燃機関の出力トルクの変化の遅延を、点火時期の補正によって補償する手段を更に備えることを特徴とする。

流路面積の変化速度を低減させる場合、吸入空気量の変化速度が低減されるため、出力トルクの変化が遅延するおそれがある。一方、点火時期を変化させると出力トルクが変化することは周知である。上記発明では、この点に着目し、点火時期を補正することで、流路面積の変化速度の低減に起因する出力トルクの変化の遅延を好適に補償することができる。

請求項６記載の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の発明において、前記補正手段は、前記要求の変化が検出されるとき、前記特定のアクチュエータの操作量の目標値を、都度の運転状態に応じて前記目標値設定手段が設定する値よりも前記要求の変化に伴って変化していくと想定される側の値に設定する過渡時目標値設定手段を備えることを特徴とする。

特定のアクチュエータの操作量は、その目標値が変化することで変化する。そして、目標値が変化する際に特定のアクチュエータの実際の操作量に応答遅れが生じると、これに起因して燃焼状態が許容範囲から外れるおそれがある。ここで、上記発明では、こうした状況下、操作量の目標値を、その都度の運転状態に応じて目標値設定手段が設定する値よりも、要求の変化に伴って目標値設定手段の設定する値が将来変化していくと想定される側の値に設定する。このため、都度の運転状態に応じて目標値設定手段が設定する値に基づき特定のアクチュエータの操作量を変化させる場合と比較して、操作量を迅速に変化させることが可能となる。このため、特定のアクチュエータの実際の操作量が都度の運転状態に応じて目標値設定手段が設定する値に対して遅延することを好適に抑制又は回避することができ、ひいては燃焼状態が許容範囲から外れることを好適に回避することができる。

請求項７記載の発明は、請求項６記載の発明において、前記過渡時目標値設定手段は、前記要求の変化に伴う前記目標値の変化後の値を予測することで、前記特定のアクチュエータの操作量の目標値を前記予測される値に設定することを特徴とする。

上記発明では、要求が変化するときの上記特定のアクチュエータの操作量の目標値を、要求の変化に伴って目標値設定手段によって設定される目標値の変化後の値についての予測値とする。このため、補正手段による目標値の補正が過大となること等を回避することができる。

請求項８記載の発明は、請求項１〜７のいずれかに記載の発明において、前記特定のアクチュエータは、前記内燃機関の吸気バルブ及び排気バルブの少なくとも一方のバルブ特性を可変とするバルブ特性可変装置であることを特徴とする。

バルブ特性可変装置の操作に遅延が生じるときには、内燃機関の燃焼室内に還流する内部排気還流量（内部ＥＧＲ量）が適切な値から外れること等に起因して燃焼が不安定化しやすい。このため、上記発明は、補正手段の作用効果を好適に奏することができるものとなっている。

請求項９記載の発明は、請求項８記載の発明において、前記内燃機関の吸気バルブ及び排気バルブは、前記内燃機関の出力軸と連動して回転するカム軸の回転動作に伴って開閉するものであり、前記バルブ特性可変装置は、前記内燃機関の出力軸と前記カム軸との相対的な回転位相差を可変とする手段を備えて構成されてなることを特徴とする。

出力軸とカム軸との相対的な回転位相差を変更する際には、比較的大きな力がいるため、バルブ特性可変装置には大きな力が要求される。そして、バルブ特性可変装置の生成可能な力が大きいほど、バルブ特性可変装置が大型化する傾向にある。一方、エンジンシステム内の各部材については、小型化の要求が生じることが常である。このため、バルブ特性可変装置の生成可能な力には、小型化の要求からの制約が加わるのが常である。したがって、目標値設定手段によって設定される目標値の変化速度が大きいときには、バルブ特性可変装置によって調節される操作量に応答遅れが生じやすい。このため、上記要求の変化が検出されるときには、燃焼状態が許容範囲から外れるおそれがある。このため、上記発明は、補正手段の作用効果を特に好適に奏することができる。

請求項１０記載の発明は、請求項１〜９のいずれかに記載の発明において、前記補正手段は、前記要求の変化が検出されるとき、前記目標値設定手段による前記目標値の設定によって実現される前記内燃機関の燃焼状態を推定する推定手段と、該推定手段によって推定される燃焼状態が許容範囲内となるか否かを判断する判断手段と、前記許容範囲から外れると判断されるとき、前記許容範囲内となるように前記少なくとも１つのアクチュエータの操作量をフィードフォワード補正する手段とを備えることを特徴とする。

上記発明では、推定手段と判断手段とを備えることで、補正手段を適切に構成することができる。

請求項１１記載の発明は、請求項１〜１０のいずれかに記載の発明において、前記要求の変化は、前記内燃機関の要求トルクの変化であることを特徴とする。

要求トルクが変化するときには、内燃機関の運転状態が変更される。このため、要求トルクの変化時には、内燃機関の運転状態も過渡状態となり、特定のアクチュエータの操作も変更される傾向にある。このため、特定のアクチュエータの応答遅れに起因して燃焼状態が許容範囲から外れるおそれがある。

請求項１２記載の発明は、請求項１１記載の発明において、前記検出手段は、前記要求トルクの変化を、アクセル操作部材の操作量の検出値に基づき検出することを特徴とする。

要求トルクの変化量や変化速度が大きくなる要因としては、ユーザによるアクセル操作部材の操作に起因するものが主である。この点、上記発明では、ユーザによるアクセル操作部材の操作量の検出値に基づき要求トルクの変化を検出することで、要求トルクが急激に変化する状況を適切に検出することができる。

請求項１３記載の発明は、請求項１〜１２のいずれかに内燃機関の発明において、前記要求の変化は、前記内燃機関の要求トルクの低減側への変化であることを特徴とする。

要求トルクが低減側に変化するときには、各アクチュエータの遅延によりその操作量が高トルク側での値にとどまると、燃焼状態が特に低下するおそれがある。例えば上記請求項８記載の発明のように、特定のアクチュエータをバルブ特性可変装置とする場合、低トルクへの変更に際してバルブ特性が高トルク側での特性にとどまることで、内部排気還流量（内部ＥＧＲ量）が増大する等に起因して燃焼が不安定化しやすい。このため、上記発明は、補正手段による作用効果を特に好適に奏することができるものとなっている。

（第１の実施形態）
以下、本発明にかかる内燃機関の制御装置をガソリン機関の制御装置に適用した第１の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１に、本実施形態にかかるエンジンシステムの全体構成を示す。

図示されるように、ガソリン機関１０において、吸気通路１２にはＤＣモータ等によって開度が調節されることで吸気通路１２内の流路面積を調節するスロットルバルブ１４と、スロットル開度を検出するためのスロットル開度センサ１５とが設けられている。スロットルバルブ１４の上流には、吸入空気量を検出するエアフローメータ１３が設けられている。一方、スロットルバルブ１４の下流側にはサージタンク１６が設けられている。サージタンク１６には、吸気温センサ１７が設けられている。そして、吸気通路１２の下流には、燃料を噴射供給する電磁駆動式の燃料噴射弁１８が取り付けられている。

ガソリン機関１０の吸気通路１２内の空気と燃料との混合気は、吸気バルブ２０の開動作により燃焼室２２内に導入される。ガソリン機関１０のシリンダヘッドには各気筒毎に点火プラグ２４が取り付けられており、点火プラグ２４には、点火コイル等よりなる図示しない点火装置を通じて、所望とする点火時期において高電圧が印加される。この高電圧の印加により、各点火プラグ２４の対向電極間に火花放電が発生し、燃焼室２２内に導入された混合気が着火され燃焼に供される。そして、燃焼エネルギは、ピストン２６を介して、クランク軸２８の回転エネルギに変換される。また、燃焼室２２にて燃焼に供された混合気は、排気バルブ３０の開動作によって、排気通路３２に排出される。なお、クランク軸２８の近傍には、クランク軸２８の回転角度を検出するクランク角センサ２９が設けられている。

上記サージタンク１６と排気通路３２との間には、排気の一部を吸気通路１２に還流させるべく、排気還流通路３４が設けられている。そして、排気還流通路３４には、電磁弁等よりなるＥＧＲバルブ３６が設けられている。ＥＧＲバルブ３６の開度が調節されることにより、排気還流通路３４を通じて吸気通路１２に還流される排気量（ＥＧＲ量）が調節される。

上記吸気バルブ２０及び排気バルブ３０は、クランク軸２８から動力を付与されており、クランク軸２８の２回転を周期として開閉動作する。ただし、本実施形態においては、吸気バルブ２０及び排気バルブ３０は、それぞれバルブタイミング可変機構４０ａ，４０ｂを介してクランク軸２８と連結されている。このため、クランク軸２８の回転角度に対する吸気バルブ２０及び排気バルブ３０の開弁タイミングを可変とすることが可能となっている。

詳しくは、クランク軸２８の動力は、ベルト４３、バルブタイミング可変機構４０ａ，４０ｂ（以下、バルブタイミング可変機構４０）を介してカム軸４２に伝達される。バルブタイミング可変機構４０は、クランク軸２８と機械的に連結される第１の回転体４４と、カム軸４２と機械的に連結される第２の回転体４６とを備えている。そして、本実施形態では、第２の回転体４６が複数の突起部４６ａを備えて且つ、第１の回転体４４内に第２の回転体４６が収納されている。そして、第２の回転体４６の突起部４６ａと第１の回転体４４の内壁とによって、クランク軸２８に対するカム軸４２の相対的な回転角度（回転位相差）を遅角させるための遅角室４８と、同回転位相差を進角させるための進角室５０とが区画形成されている。

バルブタイミング可変機構４０は、遅角室４８及び進角室５０との間のオイルの流出入によって油圧駆動される。このオイルの流出入は、オイルコントロールバルブ（ＯＣＶ６０）によって調節される。

ＯＣＶ６０は、油圧ポンプ７０によって、オイルパン７２内のオイルを、供給経路６１及び遅角経路６２又は進角経路６３を介して遅角室４８又は進角室５０へと供給する。また、ＯＣＶ６０は、遅角室４８又は進角室５０から遅角経路６２又は進角経路６３及び排出経路６４を介してオイルパン７２へとオイルを流出させる。そして、上記遅角経路６２又は進角経路６３と供給経路６１又は排出経路６４との流路面積は、スプール６５によって調節される。すなわち、スプール６５は、スプリング６６によって、図中、左側に押されており且つ、電磁ソレノイド６７によって図中、右側に向かう力が付与される。このため、電磁ソレノイド６７に操作信号を付与して且つ、この操作信号のデューティ（Ｄｕｔｙ）を調節することで、スプール６５の変位量を操作することが可能となる。

なお、バルブタイミング可変機構４０ａ，４０ｂの近傍には、カム軸４２（実際には、吸気カム軸及び排気カム軸）の回転角度を検出するカム角センサ４１ａ，４１ｂが設けられている。

上記エンジンシステムは、更に、アクセルペダル８１の操作量を検出するアクセルセンサ８０を備えている。

一方、電子制御装置（ＥＣＵ９０）は、上記各種センサの検出結果を取り込み、これに基づきガソリン機関１０の出力を制御するものである。図２に、ユーザによりアクセルペダル８１が操作される際におけるガソリン機関１０の出力制御の処理手順を示す。この処理は、ＥＣＵ９０により、例えば所定周期で繰り返し実行される。

この一連の処理では、まずステップＳ１００において、アクセルペダル８１の操作量の検出値に応じたスロットルバルブ１４の開度の目標値（目標開度）を算出する。ここでは、アクセルペダル８１の操作量がユーザによる要求トルクを表現するパラメータとなることに鑑み、要求トルクを満足するように目標開度を算出する。なお、例えばトルクベース制御を行う場合には、アクセルペダルの操作量から算出される要求トルクに、車両の横揺れ防止制御から要求されるトルク等を加味して目標開度を設定すればよい。

続くステップＳ１０２においては、スロットルバルブ１４の開度が目標開度となるようにスロットルバルブ１４を操作する。続くステップＳ１０４においては、クランク角センサ２９の検出値に基づく回転速度と、エアフローメータ１３によって検出される空気量とを取得する。そして、ステップＳ１０６においては、回転速度及び空気量に基づき、１回転あたりの空気量ＧＮを算出する。なお、実際には、エアフローメータ１３近傍の空気流量と燃焼室２２へ流入する空気流量との間には、空気の流動に伴う差が生じるため、周知の手法にてこの差を補償することで空気量ＧＮを燃焼室２２に流入する１回転あたりの空気量とすることが望ましい。

続くステップＳ１０８においては、回転速度と空気量ＧＮとに基づき、クランク軸２８に対するカム軸４２の回転位相差ＶＣＴの目標値（ＶＣＴ目標値）を算出する。ここでは、図３に示すように、回転速度及び空気量ＧＮとＶＣＴ目標値との関係を定めるマップを用いてＶＣＴ目標値をマップ演算する。なお、実際には、図３に示すマップは、吸気バルブ２０及び排気バルブ３０のそれぞれに対応して各別の２つのマップからなる。すなわち、上記ステップＳ１０８においては、吸気バルブ２０及び排気バルブ３０の双方についてのＶＣＴ目標値を各別に算出する。続くステップＳ１１０においては、回転位相差ＶＣＴの検出値（実ＶＣＴ）を取得する。ここでは、クランク角センサ２９の検出値とカム角センサ４１ａ，４１ｂの検出値とに基づき、吸気バルブ２０及び排気バルブ３０の実ＶＣＴを検出する。そして、ステップＳ１１２においては、実ＶＣＴをＶＣＴ目標値に制御すべく、ＯＣＶ６０を操作する。ここで例えば、ＶＣＴ目標値が変化するときには、実ＶＣＴ及びＶＣＴ目標値の差に基づく比例制御によって実ＶＣＴをＶＣＴ目標値にフィードバック制御し、ＶＣＴ目標値が定常状態にある場合には、実ＶＣＴ及びＶＣＴ目標値に基づく積分制御によって実ＶＣＴをＶＣＴ目標値にフィードバック制御すればよい。

続くステップＳ１１４においては、空気量ＧＮ、回転速度ＮＥ、及び実ＶＣＴに基づき、点火時期の目標値を算出する。ここでは例えば、空気量ＧＮ、回転速度ＮＥ、及び実ＶＣＴと点火時期の目標値との関係を定める３次元マップを用いて点火時期の目標値をマップ演算すればよい。そして、ステップＳ１１６においては、点火時期をその目標値とするように点火プラグ２４を操作する。

先の図３に示したマップは、ガソリン機関１０の出力特性（出力トルク、排気特性等）を最適な状態としたり、燃料消費量を最少化したりすべく適合されたものである。この適合は、基本的には、定常状態におけるガソリン機関１０の出力特性を最適化するための値に設定されている。すなわち、例えば図４に例示するように、燃焼安定性が許容上限値を超えない範囲で、出力トルクが最大となるように、ＶＣＴ目標値が適合される。ここで、燃焼安定性は、燃焼室２２内の圧力（筒内圧）の１燃焼サイクルあたりの平均値（平均有効圧）の複数のサンプリング値Ｐｉの平均値に対する標準偏差の百分率によって定まる量であり、値が小さいほど運転状態が安定であることを示している。

ただし、この場合、ガソリン機関１０の過渡状態においては、出力特性を良好に保つことができないおそれがある。以下、これについて説明する。

図５に、吸気バルブ２０の実ＶＣＴとトルク、燃焼安定性との関係を示す。図示されるように、実ＶＣＴが進角するほど、燃焼安定性の値が上昇していき（燃焼が不安定化していき）、許容上限値に近づき、やがてこれを上回る。一方、トルクは実ＶＣＴを進角させるにつれて漸増していき、やがて漸減する。ここで、実ＶＣＴを進角させることでトルクが漸増するのは、ポンピングロスの減少等による。一方、実ＶＣＴがある程度進角となることでトルクが漸減するのは、燃焼が不安定化し失火の発生頻度が上昇すること等による。このため、燃焼安定性が許容上限値内となる範囲でトルクが最大値となるように実ＶＣＴを設定することが望ましい。

ところで、上記燃焼安定性やトルクは、負荷（要求トルク、空気量ＧＮ等）に応じて変化する。すなわち、低負荷となるにつれて燃焼安定性が許容上限値となる実ＶＣＴが遅角側に移行する。また、トルクが最大となる実ＶＣＴも遅角側に移行する。このため、ガソリン機関１０の運転状態が高負荷から低負荷に移行すると、ＶＣＴの最適値も遅角側に移行する。このため、ＶＣＴ目標値は低負荷であるほど遅角側の値に設定されている。

ここで、ガソリン機関１０の運転状態が高負荷運転状態から低負荷運転状態へと急激に変化する場合には、ＶＣＴ目標値も急激に遅角側に変化することとなる。しかし、実ＶＣＴがＶＣＴ目標値に追従するようにＯＣＶ６０の操作がなされたとしても、実ＶＣＴがＶＣＴ目標値に実際に追従するまでには時間を要し、応答遅れが生じるおそれがある。ここで、定常状態において燃焼安定性が許容上限値以下となる範囲で生成されるトルクを最大とするようにＶＣＴ目標値を適合する場合、図６に示すように、ＶＣＴ目標値が急激に変化するときには実ＶＣＴがＶＣＴ目標値よりも進角側となることにより、燃焼安定性が許容上限値を超えるおそれがある。図６（ａ）に、アクセルペダルの操作量の推移を示し、図６（ｂ）に実線にてスロットルバルブ１４の実際の開度の推移を示し、１点鎖線にて目標開度の推移を示す。また、図６（ｃ）に空気量ＧＮの推移を示し、図６（ｄ）に実線にて実ＶＣＴの推移を示し、一点鎖線にてＶＣＴ目標値の推移を示す。更に、図６（ｅ）に点火時期の推移を示し、図６（ｆ）に、実線にて実際のトルクを示し、１点鎖線にてアクセルペダルの操作量に応じた要求トルクの推移を示す。

図示されるように、アクセルペダル８１が急激に解放されることで要求トルクが低下すると、まずスロットルバルブ１４の目標開度が急激に減少する（吸気通路１２の流路面積の目標値が急激に減少する）。そして、これに伴い、スロットルバルブ１４の実際の開度が減少する。スロットルバルブ１４の開度が減少すると、空気量ＧＮが減少する。そして、空気量ＧＮの減少に伴いＶＣＴ目標値が遅角側に移行する。ここで、ＶＣＴ目標値の変化速度は、空気量ＧＮの変化速度によって略定まる。これは、ＶＣＴ目標値が回転速度ＮＥと空気量ＧＮとによって設定されるものであるとはいえ、アクセルペダル８１の操作に伴う回転速度ＮＥの変化は空気量ＧＮの変化よりも遅いからである。そして、ＶＣＴ目標値が急激に遅角側に変化すると、バルブタイミング可変機構４０の応答遅れにより、実ＶＣＴはＶＣＴ目標値よりも進角側となる。このため、吸気バルブ２０及び排気バルブ３０の開弁期間のオーバーラップ時に排気通路３２から燃焼室２２に逆流する排気（内部ＥＧＲ）が増加し、ひいては燃焼が不安定化するおそれがある。すなわち、ＶＣＴ目標値が遅角側に変化する過渡運転状態においては、図７に示すように、燃焼安定性が許容上限値となるときのＥＧＲ率（燃焼室２２内の気体に対する内部ＥＧＲ量の比率）を超えてしまうおそれがある。この場合、失火等が生じることにより、先の図６（ｆ）に示すように、トルクが一時的に低下する。

図８に、要求トルクの急激な低減時におけるＥＧＲ率の増加とこれに伴う失火の発生のシミュレーション結果を示す。詳しくは、図８（ａ）に、各回転速度における空気量ＧＮの最大値に対する実際の空気量ＧＮの比である負荷率の推移を示す。図８（ｂ）及び図８（ｃ）に実線にて、吸気側及び排気側のそれぞれの実ＶＣＴの推移を示し、１点鎖線にてＶＣＴ目標値の推移を示す。図８（ｄ）に、出力トルクの推移を示し、図８（ｅ）に、実線にて、ガソリン機関１０における燃焼によって生成されるトルクについての燃焼圧力に応じて定められるもの（図示トルク）の推移を示し、１点鎖線にて、最適な燃焼状態が実現される場合の図示トルクの推移を示す。図８（ｆ）に実線にて、実際のＥＧＲ率の推移を示し、１点鎖線にて、理想的なＥＧＲ率の推移を示し、２点鎖線にて、燃焼が不安定化しないＥＧＲ率の臨界値を示す。

図示されるように、実ＶＣＴがＶＣＴ目標値に対して遅れることでＥＧＲ率が臨界値を越える。これにより、燃焼が悪化し、失火が生じることから、図示トルクや出力トルク（軸トルク）が過度に低下する。

これに対し、ＶＣＴ目標値が変化する際に実ＶＣＴの応答遅れにかかわらず燃焼安定性が許容上限値を超えないようにＶＣＴ目標値を適合する場合には、ＶＣＴ目標値が変化しない定常状態におけるガソリン機関１０の出力特性を最高な状態にしたり、燃料消費量を最少としたりすることができない。

そこで本実施形態では、要求トルクが低下するとき、バルブタイミング可変装置（バルブタイミング可変機構４０及びＯＣＶ６０）の応答遅れに起因して燃焼状態が許容範囲から外れることを回避すべく、先の図２に示した出力の制御態様をフィードフォワード補正する。詳しくは、図９に示されるように、スロットルバルブ１４の目標開度の変化速度を低減させるフィードフォワード補正を行う。ここで、図９（ａ）〜図９（ｆ）は、先の図６（ａ）〜図６（ｆ）と対応している。

図示されるようにスロットルバルブ１４の目標開度の変化速度を低減することで、空気量ＧＮの減少速度が低下するために、ＶＣＴ目標値の変化速度も低下する。このため、実ＶＣＴのＶＣＴ目標値に対する追従性が向上する。このため、ＶＣＴ目標値が変化する過渡時における内部ＥＧＲ率は、先の図７に示した限界値を超えることがない。このため、ＶＣＴ目標値を定常状態における最適値に適合しても、過渡時の燃焼状態を許容範囲内とすることができる。以下、上記フィードフォワード補正の具体的な処理について、（ａ）過渡時における燃焼状態の推定にかかる処理、（ｂ）燃焼状態が許容範囲から外れると判断される際の出力の制御態様の切り替えにかかる処理、（ｃ）上記フィードフォワード補正処理の順に詳述する。
＜（ａ）過渡時における燃焼状態の推定にかかる処理＞
図１０に、過渡時における燃焼状態の推定にかかる処理の手順を示す。この処理は、ＥＣＵ９０により、例えば所定周期で繰り返し実行される。

この一連の処理では、まずステップＳ１０において、アクセルセンサ８０の検出値に基づき、アクセルペダル８１の操作量についてのガソリン機関１０の出力トルクの低減側の変化量が判定値を上回るか否かを判断する。この処理は、アクセルペダル８１の操作量に基づき、ＶＣＴ目標値に対して実ＶＣＴが進角側にずれることに起因してガソリン機関１０の燃焼状態が不安定化することが懸念される状況であるか否かを仮に判断するものである。上記判定値は、ガソリン機関１０の燃焼状態が不安定化する懸念の生じる変化量に応じて設定されている。

続くステップＳ１２においては、アクセルペダルの操作量に応じたスロットルバルブ１４の目標開度を推定（算出）する。この処理は、ステップＳ１０において検出されたアクセルペダル８１の操作量の変化に応じてスロットルバルブ１４の目標開度がどのように変化するかを推定するためのものである。ここで例えばトルクベース制御を行っている場合には、アクセルペダル８１の操作量の変化から要求トルクの変化を把握し、要求トルクとスロットルバルブ１４の目標開度との関係に基づき、要求トルクの変化に応じた目標開度の変化を推定すればよい。なお、要求トルクの変化に応じて目標開度を変化させる際、例えば加重平均処理等によって目標開度の変化を緩和させる緩和処理を行う場合には、緩和処理による目標開度の時間変化を予測することが望ましい。

続くステップＳ１４においては、スロットルバルブ１４の動特性に基づき、スロットルバルブ１４の目標開度の変化に対する実際の開度の応答遅れを推定する。換言すれば、スロットルバルブ１４の挙動を推定する。この処理は、スロットルバルブ１４の動特性モデルを用いて行うことができる。このモデルとしては、例えば１次遅れに無駄時間を加えたモデルとすればよい。

続くステップＳ１６においては、上記ステップＳ１４において推定されるスロットルバルブ１４の挙動に応じた空気量ＧＮの時間変化を推定する。この処理は、例えば吸気通路１２の構造や、スロットルバルブ１４の開度に応じたモデル（物理モデル等）に基づき行えばよい。なお、この際、この物理モデルの入力パラメータとして、上記スロットルバルブ１４の開度の推定値に加えて、吸気温センサ１７の検出値や、回転速度等を含めることが望ましい。

続くステップＳ１８においては、上記ステップＳ１６において推定される空気量ＧＮと、回転速度とに基づき、先の図３に示したマップを用いてＶＣＴ目標値の時間変化を推定する。ここで、アクセルペダル８１の変化に伴う回転速度の変化の応答性は空気量ＧＮの変化の応答性と比較して遅いことに鑑み、回転速度については現在の実際の回転速度を用いる。このため、ＶＣＴ目標値は、推定される空気量ＧＮの時系列データに応じて変化するものとなる。

続くステップＳ２０においては、上記ステップＳ１８において推定されるＶＣＴ目標値に応じた実ＶＣＴの挙動を推定する。ここでは、バルブタイミング可変装置の動特性モデルに基づき、実ＶＣＴの挙動を推定すればよい。この動特性モデルとしては、例えば１次遅れに無駄時間を加えたモデルとしてもよい。

続くステップＳ２２においては、上記ステップＳ１６において推定される空気量ＧＮと、上記ステップＳ２０において推定される実ＶＣＴと、現在の回転速度とを入力とし、先の図２のステップＳ１１４と同一の処理によって点火時期の目標値を推定する。例えば先の図２のステップＳ１１４において３次元マップを用いて目標値を設定する場合には、同一の３次元マップを用いて目標値を推定すればよい。

続くステップＳ２４においては、点火プラグ２４の操作の応答遅れを考慮した実際の点火時期を推定する。なお、点火プラグ２４の操作の応答遅れについては通常無視し得るものであることに鑑みれば、実際の点火時期の推定値を上記ステップＳ２４にて推定される目標値としてもよい。

続くステップＳ２６においては、燃焼状態を定量化するパラメータ（燃焼状態パラメータ）の過渡状態における値を推定する。ここで、燃焼状態パラメータとしては、排気特性や、トルク、トルク変動、燃焼安定性等がある。また、過渡状態の燃焼状態とは、例えばアクセルペダル８１の操作によって要求トルクが変更されてから、実ＶＣＴが要求トルクに応じた値に収束するタイミングまでの燃焼状態とすればよい。こうした燃焼状態パラメータの推定には、上述した空気量ＧＮの推定値や、実ＶＣＴの推定値、点火時期の推定値、現在の回転速度が用いられる。ただし、上記パラメータをより高精度に推定するためには、過渡時における空燃比、ＥＧＲ量、噴射量等を推定し、これらの推定値を併せ用いて上記パラメータを推定してもよい。

ここで、過渡時における空燃比は、ガソリン機関１０の運転状態から定まる目標空燃比と物理モデルとによって推定すればよい。すなわち、過渡時においては、空燃比フィードバック制御によっては実際の空燃比を目標空燃比とすることができないため、燃料噴射弁１８から噴射される燃料のうち吸気通路１２内に付着して燃焼室２２に供給されない量を物理モデルによって見積もるなどして推定すればよい。また、ＥＧＲ量については、ＥＧＲバルブ３６の開度が回転速度及び空気量ＧＮに応じて設定されることに鑑み、上記空気量ＧＮの推定値と回転速度とによってＥＧＲバルブ３６の開度の仮の値を推定し、これにＥＧＲバルブ３６の動特性モデルに基づき応答遅れを考慮したＥＧＲバルブ３６の実際の開度を推定する。こうして推定されるＥＧＲバルブ３６の開度に基づき、排気還流通路３４内での排気の還流態様についてのモデルを用いることで、ＥＧＲ量を推定する。噴射量については、空気量ＧＮの推定値と、ＥＣＵ９０の制御ロジックによって推定される目標空燃比とに基づき推定する。

上記燃焼状態パラメータは、上記各推定値や回転速度に基づき、例えば統計モデルによって推定すればよい。すなわち例えば、上記燃焼パラメータを燃焼安定性とする場合、先の図５に示した関係に基づき、各空気量ＧＮ毎に、実ＶＣＴと燃焼安定性との関係を定めるマップを用意するとともに、点火時期と燃焼安定性との関係を定めるマップ等を用意し、これらによって算出される各燃焼安定性の値の加重平均値によって最終的な燃焼安定性を推定すればよい。なお、これに代えて、上記各推定値等を用いて物理モデルによって推定してもよい。

続くステップＳ２８においては、燃焼状態が許容範囲内であるか否かを判断する。ここでは、例えば燃焼安定性の推定値が許容上限値以下であるか否かを判断すればよい。そして、許容範囲から外れると判断される場合には、ステップＳ３０において、燃焼状態が悪化すると推定される旨の燃焼悪化判定カウンタを所定値にセットする。
＜（ｂ）出力の制御態様の切り替えにかかる処理＞
上記所定値は、上記フィードフォワード補正処理によって、先の図２に示した制御の態様を補正するのが適切と想定される期間を仮に定めるものである。すなわち、燃焼悪化判定カウンタは、図１１に示すように、ゼロでないときに（ステップＳ４０：ＮＯ）所定周期でデクリメントされる（ステップＳ４２）ものであるため、デクリメントの速度と上記所定値とによって、上記補正するのが適切と想定される仮の期間を定めることができる。そして、図１２に示されるように、燃焼悪化判定カウンタがゼロよりも大きい間は（ステップＳ５０：ＹＥＳ）、上記フィードフォワード補正制御を行い（Ｓ２００）、ゼロとなると、先の図２に示した通常時出力制御を行う（ステップＳ１００）。
＜（ｃ）上記フィードフォワード補正処理＞
図１３に、上記フィードフォワード補正処理の手順を示す。この処理は、ＥＣＵ９０により、例えば所定周期で繰り返し実行される。

この一連の処理においては、ステップＳ２００において、先の図２のステップＳ１００の処理と同様にして、アクセルペダル８１の操作量に応じたスロットルバルブ１４の目標開度を算出する。続くステップＳ２０２においては、スロットルバルブ１４の目標開度の変化量を算出する。そして、ステップＳ２０４においては、スロットルバルブ１４の変化量が基準値を超えているか否かを判断する。この処理は、目標開度の変化速度が、バルブタイミング可変装置の応答遅れに起因する燃焼状態の悪化が顕著と想定されるほど速いか否かを判断するものである。そして、目標開度の変化量が基準値を超えていると判断される場合には、ステップＳ２０６において、目標開度の変化量が基準値以内となるように目標開度を設定する。ここでは、前回の目標開度を基準値によって減量補正した値を今回の目標開度とすればよい。これらステップＳ２０４，Ｓ２０６の処理によれば、目標開度の変化速度が、図１３の処理周期と基準値とによって定まる速度以下に制限される。これにより、補正をしない場合と比較して、スロットルバルブ１４の変化速度を低減させることができ、ひいては空気量ＧＮの変化を緩和させることができる。このため、ＶＣＴ目標値の変化速度が低減され、実ＶＣＴの応答遅れを低減することができる。

上記ステップＳ２０６の処理が完了すると、ステップＳ２０８〜Ｓ２２２において、先の図２のステップＳ１０２〜Ｓ１１６と同様の処理を行う。

なお、先の図１０に示した処理によって燃焼悪化の有無の判断を行うために要する時間によっては、図１３において目標開度の変化速度の低減処理を適切にできないおそれがある。このため、こうした場合には、図１３のステップＳ２００〜Ｓ２０６の処理を常時行い、先の図１２のステップＳ５０においてステップＳ２００が選択された場合に、図１３の制御を有効としてもよい。また、アクセルペダル８１の操作量として先の図１０と図１３とで別のパラメータを用いてもよい。すなわち、アクセルセンサ８０の出力にはノイズが混入することなどから、通常、これに対して加重平均処理や移動平均処理等によってその変化を緩和する緩和処理を施したものが最終的なアクセルペダル８１の操作量とされる。ここで、緩和度合いの小さい第２の緩和処理を施した値や緩和処理前の値を用いて図１０の処理を行うようにするなら、燃焼悪化の有無をより迅速に推定することができる。

図１４に、上記処理によるガソリン機関１０の出力制御のフィードフォワード補正処理の態様を示す。詳しくは、図１４（ａ）に、スロットルバルブ１４の開度の推移を示し、図１４（ｂ）に、負荷率の推移を示し、図１４（ｃ）に、吸気側の実ＶＣＴの推移を示し、図１４（ｄ）に、ガソリン機関１０の出力トルクの推移を示す。なお、図１４中、実線は本実施形態における特性を示し、２点鎖線は要求トルクが急激に低下する状況下、上記フィードフォワード補正を行わなかった場合の特性を示している。また、図１４（ｃ）に１点鎖線にて示すのは、本実施形態及びフィードフォワード補正を行わない場合の双方についてのＶＣＴ目標値の推移を示している。

図示されるように、スロットルバルブ１４の変化速度を低減させることで、負荷率（空気量ＧＮ）の変化が緩和される。このため、ＶＣＴ目標値の変化速度が低減され、ＶＣＴ目標値に対する実ＶＣＴの追従遅れを低減することができる。ここで、ＶＣＴ目標値は、都度の運転状態において燃焼状態を最適化するように適合されたものである。このため、実ＶＣＴがＶＣＴ目標値に追従するなら、燃焼状態を良好とすることができると考えられる。したがって、実ＶＣＴの追従遅れを低減することで、燃焼悪化を抑制又は回避することができ、ガソリン機関１０の出力トルクの過度の落ち込みを回避することができる。この出力トルクの過度の落ち込みは、失火によって生じるものと考えられる。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。

（１）要求トルクの変化が検出されるとき、バルブタイミング可変装置の応答遅れに起因してガソリン機関１０の燃焼状態が許容範囲から外れることを回避すべく、ガソリン機関１０の出力の制御するためのアクチュエータの操作量をフィードフォワード補正した。これにより、過渡時のことを考慮することなくＶＣＴ目標値を適合することができるため、ＶＣＴ目標値の設定を定常時における最適な値とすることができる。これにより、燃料消費量を低減することなどがでできる。

（２）ＶＣＴ目標値の設定のための入力パラメータに、スロットルバルブ１４の動作に起因して変化する物理量である空気量ＧＮを含めた。これにより、ＶＣＴ目標値は、空気量ＧＮの変化に応じて変化することとなる。このため、上述したフィードフォワード補正によって確実な効果が期待できる。

（３）スロットルバルブ１４の変化速度を低減させることで、フィードフォワード補正を行った。これにより、ＶＣＴ目標値の変化速度を低減することができる。このため、実ＶＣＴのＶＣＴ目標値に対する追従遅れを低減することができ、ひいては燃焼状態が許容範囲から外れることを好適に回避することができる。

（４）ガソリン機関１０の吸気バルブ２０及び排気バルブ３０のバルブ特性を可変とするバルブタイミング可変装置を備えて、これらのＶＣＴ目標値を定常状態において最適化した。この場合、内部ＥＧＲ率が適切な値からずれることで燃焼が不安定化しやすいため、フィードフォワード補正の作用効果を好適に奏することができる。

（５）バルブタイミング可変装置を、ガソリン機関１０のクランク軸２８とカム軸４２との相対的な回転位相差を可変とするものとした。このため、回転位相差を変更する際には、比較的大きな力がいるため、バルブタイミング可変装置には大きな力が要求される。ここで、バルブタイミング可変装置の生成可能な力が大きいほど、バルブタイミング可変装置が大型化する傾向にある。一方、エンジンシステム内の各部材については、小型化の要求が生じることが常である。このため、ＶＣＴ目標値の変化速度が大きいときには、バルブタイミング可変装置によって調節される操作量に応答遅れが生じやすい。このため、上記要求の変化が検出されるときには、燃焼状態が許容範囲から外れるおそれがある。このため、上記発明は、フィードフォワード補正の作用効果を特に好適に奏することができる。

（６）ＶＣＴ目標値の設定によって実現されるガソリン機関１０の燃焼状態を推定する処理と、推定される燃焼状態が許容範囲内となるか否かを判断する処理と、許容範囲から外れると判断されるとき、許容範囲内となるように出力制御のためのアクチュエータの操作量をフィードフォワード補正する処理とを行った。これにより、フィードフォワード補正を適切に行うことができる。

（７）要求トルクの変化を、アクセルペダル８１の操作量の検出値に基づき検出した。これにより、要求トルクが急激に変化する状況を適切に検出することができる。

（８）要求トルクの変化として、ガソリン機関１０の要求トルクの低減側への変化を扱った。要求トルクが低減側に変化するときには、バルブタイミングの遅延によりその操作量が高トルク側での値にとどまると、燃焼状態が特に低下するおそれがある。このため、上記フィードフォワード補正による作用効果を特に好適に奏することができるものとなっている。

（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

上記第１の実施形態によれば、スロットルバルブ１４の目標開度の変化速度を低減させることで燃焼の不安定化を抑制又は回避することができるとはいえ、空気量ＧＮの変化速度の低下に伴って出力トルクの低下速度の低下を招く。このため、要求トルクへの追従性が悪化する。そこで本実施形態では、図１５に示されるように、スロットルバルブ１４の目標開度の変化速度を低減する処理に加えて、点火時期を遅角補正する。なお、図１５（ａ）〜図１５（ｆ）は、先の図９（ａ）〜図９（ｆ）に対応している。特に、図１５（ｅ）に実線にて補正後の点火時期を示し、破線にて補正前の点火時期を示し、図１５（ｆ）に実線にて点火時期補正による出力トルクを示し、破線にて点火時期補正を行わない場合の出力トルクの推移を示す。図示されるように、点火時期を遅角補正することで、補正しない場合と比較して出力トルクを低下させることができる。このため、空気量ＧＮの変化速度が低減することに起因して出力トルクの低下速度が減少することを好適に補償することができる。

図１６に、本実施形態にかかるフィードフォワード補正の処理手順を示す。この処理は、ＥＵＣ９０により、例えば所定周期で繰り返し実行される。なお、図１６において、先の図１３に示した処理と同一の処理については、便宜上同一の符号を付している。

この一連の処理では、先の図１３に示したステップＳ２２０の処理が完了すると、ステップＳ２３０において、スロットルバルブ１４の目標開度の変化速度を低減することに起因する空気量ＧＮの上昇量、すなわち、変化速度を低減しない場合の空気量ＧＮに対する変化速度の低減による空気量ＧＮの差を算出する。ここで、変化速度を低減しない場合の空気量ＧＮは、先の図１０のステップＳ１６の処理によって算出されている。このため、ステップＳ２３０においては、上記ステップＳ２０４において肯定判断されることで目標開度の変化を基準値とする処理がなされる場合の空気量ＧＮを、先の図１０のステップＳ１６の処理と同様にして推定し、これら各推定値の差を算出する。

続くステップＳ２３２においては、空気量の上昇量からトルクの上昇量、すなわち目標開度の変化速度を低減しない場合に対する低減する場合のトルクの差を算出する。ここでは例えば、先の図２のステップＳ１１４の処理と同様にして点火時期の設定がなされるとの前提の下での空気量上昇量と回転速度、目標空燃比等を入力とするマップ演算によってトルク上昇量を算出すればよい。続くステップＳ２３４においては、点火時期とトルク特性との関係に基づき、点火時期補正量の要求量Ａ１を算出する。ここでは例えば、都度の空気量ＧＮ及びトルクの上昇量と空燃比（更には、補正前の点火時期）とを入力として要求量Ａ１をマップ演算すればよい。このマップは、ガソリン機関１０の空気量ＧＮ及び空燃比を一定とした場合、点火時期に応じて出力トルクの効率（所定の点火時期での出力トルクに対する各点火時期での出力トルクの比率）が定まることに鑑みて作成される。すなわち、所定の点火時期における出力トルクは空気量ＧＮ及び空燃比によって定まるため、空気量と空燃比と点火時期とに基づき出力トルクが定まる。これは、空気量と空燃比とトルクとから、点火時期が定まることを意味する。したがって、これら空気量ＧＮ、空燃比及びトルクに基づき、トルクの上昇量を補正するための点火時期の補正量の要求量Ａ１を算出することができる。この要求量Ａ１は、遅角側であるほど大きい値とされる。

続くステップＳ２３６においては、燃焼安定性確保のために遅角補正が許容される範囲（許容値Ａ２）を算出する。ここでは、例えば空気量ＧＮや、回転速度、実ＶＣＴ等と許容値Ａ２との関係を予め適合してマップを作成しておき、このマップを用いて算出すればよい。続くステップＳ２３８においては、要求量Ａ１が許容値Ａ２よりも大きいか否かを判断する。そして、許容値Ａ２以下であると判断されるときには、ステップＳ２４０において、点火時期の目標値ＳＡを、要求量Ａ１だけ遅角補正する。これに対し、ステップＳ２３８において許容値Ａ２よりも大きいと判断されるときには、ステップＳ２４２において、目標値ＳＡを、許容値Ａ２だけ遅角補正する。そして、ステップＳ２４０、Ｓ２４２の処理が完了すると、先の図２に示したステップＳ２２２の処理を行う。

図１７に、上記フィードフォワード補正による図示トルクの推移を示す。詳しくは、図中、実線にて、本実施形態にかかるフィードフォワード制御による図示トルクの推移を示し、１点鎖線にて第１の実施形態にかかる図示トルクの推移を示し、破線にて何らフィードフォワード補正のなされない場合の図示トルクの推移を示す。図示されるように、フィードフォワード補正をすることなく先の図２に示した通常の出力制御を行う場合には、要求トルクに応じて迅速に図示トルクを低減することができるものの、燃焼が不安定化し、失火によるトルクの過度の落ち込みが生じる。また、第１の実施形態では、燃焼は安定となるものの、図示トルクの低下速度が遅れるため、要求トルクの減少に迅速に対処することができない。このため、ユーザが減速感を得ることができず、ドライバビリティが悪化する。これに対し、本実施形態では、点火時期を補正するため、出力トルクの低下速度を先の図２に示した通常の出力制御を行う場合と同程度とすることができる。しかも、燃焼の不安定化をも回避することができる。

以上説明した本実施形態によれば、先の第１の実施形態の上記（１）〜（８）の効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。

（９）スロットルバルブ１４の変化速度の低減に伴うガソリン機関１０の出力トルクの変化速度の低下を、点火時期の補正によって補償した。これにより、アクセルペダル８１の解放時等において減速感を確保することができる。

（第３の実施形態）
以下、第３の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

本実施形態では、燃焼悪化判定カウンタがセットされると、ＶＣＴ目標値を、都度の運転状態に応じて先の図３に示したマップから定まる値よりも遅角側に先行して設定する。図１８に、本実施形態にかかるフィードフォワード補正の態様を示す。なお、図１８（ａ）〜図１８（ｆ）は、先の図６（ａ）〜図６（ｆ）と対応している。

図示されるように、アクセルペダル８１が解放されることで要求トルクが低減すると、空気量ＧＮがこれに応じて減少するのに先立ち、図１８（ｄ）に１点鎖線にて示すように、ＶＣＴ目標値を遅角側に設定する。これにより、図１８（ｄ）に実線にて示すように、実ＶＣＴは、アクセルペダル８１が解放された当初から、空気量ＧＮの減少の有無にかかわらず遅角側に移行する。このため、図１８（ｄ）に破線にて示すフィードフォワード補正を行わない場合と比較して、実ＶＣＴを迅速に遅角側に操作することができる。

図１９に、本実施形態にかかるフィードフォワード補正の処理手順を示す。この処理は、ＥＣＵ９０により、例えば所定周期で繰り返し実行される。なお、図１９において、先の図１３に示した処理と同一の処理については、便宜上同一のステップ番号を付している。

この一連の処理では、先の図１３のステップＳ２１２の処理が完了すると、ステップＳ２５０において、ＶＣＴ目標値を、先の図２に示した処理によって定まる値と比較して強制的に遅角側に設定する処理を行う。詳しくは、先の図１０のステップＳ１８において推定されるＶＣＴ目標値についての要求トルクによって定まる最終的な値、すなわち、ＶＣＴ目標値の変化後の収束値に、ＶＣＴ目標値を設定する。この処理以外は、目標開度の変化速度の制限処理がないことを除いて先の図１３に示した処理と同様である。

以上説明した本実施形態によれば、先の第１の実施形態の上記（１）、（２）、（４）〜（８）の効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。

（１０）要求トルクが低下する際、ＶＣＴ目標値を、都度の運転状態に応じて先の図３に示したマップによって設定される値よりも遅角側の値に設定した。これにより、先の図３に示したマップによって設定されるＶＣＴ目標値に対して実ＶＣＴが過度に進角した状態となることを好適に回避することができる。

（１１）ＶＣＴ目標値の変化後の値を予測し、ＶＣＴ目標値を予測される値に設定した。これにより、ＶＣＴ目標値のフィードフォワード補正が過度に遅角側になること等を回避することができる。

（第４の実施形態）
以下、第４の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

図２０に、本実施形態にかかるフィードフォワード補正の処理手順を示す。この処理は、ＥＣＵ９０により、例えば所定周期で繰り返し実行される。なお、図２０において、先の図１３に示した処理に対応する処理については、便宜上同一のステップ番号を付している。

図示されるように、本実施形態では、先の第１の実施形態における目標開度の変化速度の制限処理と、先の第３の実施形態におけるＶＣＴ目標値の遅角側への設定処理との双方を行う。これにより、目標開度の制限度合いを緩和しつつも、燃焼を安定化させることができる。

以上説明した本実施形態によれば、先の第１の実施形態の上記（１）〜（８）の効果や、先の第３の実施形態の上記（１０）、（１１）の効果に準じた効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。

（１２）目標開度の変化速度の制限処理に加えて、ＶＣＴ目標値の遅角側へのフィードフォワード補正を行うことで、目標開度の変化速度の制限度合いを緩和することができる。このため、空気量ＧＮの減少速度の低下を抑制することができる。

（その他の実施形態）
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。

・上記第２の実施形態と第３の実施形態とを組み合わせてもよい。

・上記各実施形態では、燃焼状態を推定し、これが許容範囲内に入るか否かを判断した。これは、燃焼状態の推定に用いたパラメータを入力とすることで、過渡的な燃焼状態が許容範囲内に入るか否かを判断することができることを意味する。このため、上記推定に用いたパラメータから過渡的な燃焼状態が許容範囲を超えるか否かに応じた２値の論理値の値のいずれかを選択するマップを作成し、これによって燃焼状態の悪化の有無を判断してもよい。こうした設定によれば、判断に要する所要時間が短縮されるため、例えば目標開度の変化速度を制限する処理のようにフィードフォワード補正を迅速に開始することが要求されるものについては特に効果がある。

・先の第２の実施形態においては、目標開度の変化量の制限度合いに基づき、空気量ＧＮの上昇量を求め、これから点火時期の遅角補正量を算出したが、これに限らない。例えば、都度のガソリン機関１０の運転状態（例えばアクセルペダル８１の操作量と回転速度と実ＶＣＴ）に基づき、点火時期の遅角補正量をマップ演算してもよい。これによれば、迅速な制御が要求される過渡時のフィードフォワード補正を迅速に行うことができる。

・先の第３の実施形態においては、ＶＣＴ目標値を、過渡状態の終了後の収束値に設定したが、これに限らない。例えば、先の図３に示したマップから定まる値よりも予め定められた量だけ遅角させた値としてもよい。なお、過渡時であっても、実ＶＣＴを、都度の運転状態（回転速度及び空気量ＧＮ）に応じて先の図３に示したマップによって定まるＶＣＴ目標値とすることが燃焼を最適化させるうえで望ましいと考えられる。このため、バルブタイミング可変装置の動特性に基づき、実ＶＣＴが都度の運転状態から定まるＶＣＴ目標値となるように上記遅角させる量を定めることが望ましい。

・要求トルクの変化としては、低減側への変化に限らず、増加側への変化であってもよい。この場合であっても、過渡時の燃焼状態を最適化するうえでは通常時の出力制御のためのアクチュエータの操作量をフィードフォワード補正することは有効である。これは、例えば先の第３の実施形態において、ＶＣＴ目標値を先の図３に示したマップにて定まる値よりも先行して変化させることで実現することができる。

・動特性に起因して過渡状態における燃焼状態の悪化の要因となるアクチュエータとしては、上記油圧駆動式のバルブタイミング可変装置に限らない。例えば電動機によってクランク軸２８とカム軸４２との相対的な回転位相差を可変とするバルブタイミング可変装置であっても、応答性を向上させると電動機が大型化する傾向にあり、当該バルブタイミング可変装置の小型化の要求と相反する。このため、この場合であっても、応答性が問題となりやすいため、本発明の適用は有効である。

また、バルブタイミングを可変とするものに限らず、バルブリフトを可変とするもの等、要はバルブ特性を可変とするバルブ特性可変装置にあっては、その応答遅れに起因して燃焼状態が悪化しやすいため、本発明の適用は有効である。更に、バルブ特性可変装置に限らず、例えばＥＧＲバルブ３６等、要はガソリン機関１０の出力を制御するアクチュエータのうち、運転状態に応じてその目標値（開ループ制御をするものにあっては、操作量のことをいう）を設定するものであればよい。

・要求トルクの変化を検出する手法としては、アクセルペダル８１の操作量を検出するアクセルセンサ８０の検出値を用いるものに限らない。例えば車両の走行速度（車速）を自動で一定速度に制御するクルーズ制御がなされているときには、車速の制御の際に算出される要求トルクを検出してもよい。

・内燃機関の運転状態に対する要求の変化としては、要求トルクの変化に限らない。例えば排気特性に対する要求の変化等であってもよい。

・内燃機関としては、ガソリン機関１０のような吸気ポート式の火花点火式内燃機関に限らず、筒内噴射式の火花点火式内燃機関であってもよく、また例えばディーゼル機関のような圧縮着火式内燃機関であってもよい。

第１の実施形態にかかるエンジンシステムの全体構成を示す図。 同実施形態にかかる通常時の出力制御の処理手順を示す流れ図。 ＶＣＴ目標値を設定するためのマップを示す図。 ＶＣＴ目標値の適合手法を説明する図。 燃焼安定性及びトルクとＶＣＴとの関係を示す図。 通常時の出力制御を過渡時に適用する場合の問題点を示すタイムチャート。 通常時の出力制御を過渡時に適用する場合の問題点を説明する図。 通常時の出力制御を過渡時に適用する場合の問題点を示すタイムチャート。 上記実施形態にかかる過渡時の出力制御の態様を示すタイムチャート。 同実施形態にかかる過渡時の燃焼状態の推定処理の手順を示す流れ図。 同実施形態にかかる燃焼悪化判定カウンタのカウント手法を示す流れ図。 同実施形態にかかる出力制御の態様の切り替え処理の手順を示す流れ図。 同実施形態にかかる過渡時における出力制御のフィードフォワード補正処理の手順を示す流れ図。 同実施形態にかかるフィードフォワード補正の態様を示すタイムチャート。 第２の実施形態にかかる過渡時の出力制御の態様を示すタイムチャート。 同実施形態にかかる過渡時における出力制御のフィードフォワード補正処理の手順を示す流れ図。 同実施形態にかかる過渡時の燃焼状態を示すタイムチャート。 第３の実施形態にかかる過渡時の出力制御の態様を示すタイムチャート。 同実施形態にかかる過渡時における出力制御のフィードフォワード補正処理の手順を示す流れ図。 第４の実施形態にかかる過渡時における出力制御のフィードフォワード補正処理の手順を示す流れ図。

符号の説明

１０…ガソリン機関、１４…スロットルバルブ、２０…吸気バルブ、２４…点火プラグ、２８…クランク軸、３２…排気バルブ、４０…バルブタイミング可変機構、９０…ＥＣＵ（内燃機関の制御装置の一実施形態）。

Claims (13)

1. 内燃機関の出力を制御するためのアクチュエータのうちの特定のアクチュエータの操作量の目標値を前記内燃機関の運転状態に応じて設定する目標値設定手段と、
   前記内燃機関の運転状態に対する要求の変化を検出する検出手段と、
   前記要求の変化が検出されるとき、前記特定のアクチュエータの応答遅れに起因して前記内燃機関の燃焼状態が許容範囲から外れることを回避すべく、前記内燃機関の出力を制御するための少なくとも１つのアクチュエータの操作量をフィードフォワード補正する補正手段とを備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記目標値設定手段が前記目標値の設定のために用いる入力に、前記アクチュエータのうちの前記検出手段の検出結果に応じて操作されるものの動作に起因して変化する物理量が含まれることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記内燃機関は、火花点火式内燃機関であり、
   前記検出手段の検出結果に応じて操作されるアクチュエータは、吸気通路内の流路面積を調節する流路面積調節手段であり、
   前記物理量は、前記内燃機関の吸入空気量であることを特徴とする請求項２記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記補正手段は、吸気通路内の流路面積を調節する流路面積調節手段による流路面積の変化速度を低減させる手段を備えることを特徴とする請求項３記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記補正手段は、前記流路面積の変化速度の低減に伴う前記内燃機関の出力トルクの変化の遅延を、点火時期の補正によって補償する手段を更に備えることを特徴とする請求項４記載の内燃機関の制御装置。
6. 前記補正手段は、前記要求の変化が検出されるとき、前記特定のアクチュエータの操作量の目標値を、都度の運転状態に応じて前記目標値設定手段が設定する値よりも前記要求の変化に伴って変化していくと想定される側の値に設定する過渡時目標値設定手段を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
7. 前記過渡時目標値設定手段は、前記要求の変化に伴う前記目標値の変化後の値を予測することで、前記特定のアクチュエータの操作量の目標値を前記予測される値に設定することを特徴とする請求項６記載の内燃機関の制御装置。
8. 前記特定のアクチュエータは、前記内燃機関の吸気バルブ及び排気バルブの少なくとも一方のバルブ特性を可変とするバルブ特性可変装置であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
9. 前記内燃機関の吸気バルブ及び排気バルブは、前記内燃機関の出力軸と連動して回転するカム軸の回転動作に伴って開閉するものであり、
   前記バルブ特性可変装置は、前記内燃機関の出力軸と前記カム軸との相対的な回転位相差を可変とする手段を備えて構成されてなることを特徴とする請求項８記載の内燃機関の制御装置。
10. 前記補正手段は、前記要求の変化が検出されるとき、前記目標値設定手段による前記目標値の設定によって実現される前記内燃機関の燃焼状態を推定する推定手段と、該推定手段によって推定される燃焼状態が許容範囲内となるか否かを判断する判断手段と、前記許容範囲から外れると判断されるとき、前記許容範囲内となるように前記少なくとも１つのアクチュエータの操作量をフィードフォワード補正する手段とを備えることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
11. 前記要求の変化は、前記内燃機関の要求トルクの変化であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
12. 前記検出手段は、前記要求トルクの変化を、アクセル操作部材の操作量の検出値に基づき検出することを特徴とする請求項１１記載の内燃機関の制御装置。
13. 前記要求の変化は、前記内燃機関の要求トルクの低減側への変化であることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに内燃機関の制御装置。

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