JP2019167926A - エンジンの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高地での低圧環境下において吸気の吹き抜けを抑制すると共に、空気量を確保してエンジン出力の低下を抑制できるエンジンの制御装置を提供する。【解決手段】平地での常圧環境下では、充填効率Ｅcを因数としたＥc目標閉位相角の特性に基づき排気弁１０の閉時期を制御する。これに対して高地での低圧環境下において、主に中負荷域では体積効率Ｅvを因数としたＥv目標閉位相角により進角制限し、主に高負荷域では大気圧Ｐaに応じた遅角制限量により遅角制限する。このため、例えば中負荷域と高負荷域との間の負荷領域Ｅでは、Ｅv目標閉位相角に基づく進角制限による吸排気のオーバラップ量の増加が、遅角制限量に基づく遅角制限により抑制される。結果としてオーバラップ量が減少し、高地でのエンジン１の排圧低下に起因する吸気の吹き抜けが抑制される。【選択図】図９

Description

本発明は、エンジンの制御装置に係り、詳しくは高地での低圧環境下において吸気の吹き抜けを防止して空気量を確保する制御装置に関する。

高地での低圧環境下では、空気密度の低下により実質的な筒内への吸気量が減少することからエンジン出力が低下し、アクセル踏込みに対する車両の加速応答性が悪化してドライバビリティが低下するという問題がある。また、このときドライバが必要以上にアクセルを踏込むと、過剰な燃料噴射量により発生した煤が吸気ポート等にデポジットとして堆積するという弊害も生じる。

このような高地でのエンジン出力の低下と煤のデポジット化とを抑制する対策として、例えば特許文献１の技術が提案されている。当該技術は、高地での低圧環境下においてエンジンが高負荷低回転域にあるときに、吸排気のオーバラップ量を増加側に制御することでエンジン出力を確保すると共に、煤のデポジット化を防止している。

特開２０１７−２５７７０号公報

しかしながら、特許文献１の技術のように単に吸排気のオーバラップ量を増加させただけでは、確実にエンジン出力を確保できるとは言い難い。またエンジン出力が不足すれば、必要以上のアクセル踏込みが避けられないため、過剰な燃料噴射量による煤のデポジット化も防止できないという問題が生じた。
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、高地での低圧環境下において吸気の吹き抜けを抑制すると共に、空気量を確保してエンジン出力の低下を抑制することができるエンジンの制御装置を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明のエンジンの制御装置は、吸気弁及び排気弁の少なくとも何れか一方の開閉時期を変更して吸排気のオーバラップ量を調整可能な可変バルブタイミング機構を有するエンジンの制御装置であって、大気圧を検出する大気圧検出手段と、前記エンジンの目標トルクを算出する目標トルク算出手段と、前記目標トルク算出手段により算出された目標トルクに基づき前記吸排気のオーバラップ量を算出すると共に、前記大気圧検出手段により検出された大気圧に基づき、常圧環境下に比して低圧環境下では前記オーバラップ量を増加させる低圧環境対応オーバラップ量算出手段と、前記大気圧検出手段により検出された大気圧に基づき、前記低圧環境下での前記オーバラップ量の増加を制限するための増加制限量を算出する増加制限量算出手段と、前記増加制限量算出手段により算出された増加制限量に基づき、前記低圧環境対応オーバラップ量算出手段により算出されたオーバラップ量の増加を制限するオーバラップ量増加制限手段と、前記オーバラップ量増加制限手段による制限後の前記オーバラップ量を達成すべく前記可変バルブタイミング機構を駆動制御するバルブタイミング駆動制御手段とを備えたことを特徴とする（請求項１）。

このように構成したエンジンの制御装置によれば、目標トルクに基づき吸排気のオーバラップ量が算出されると共に、大気圧に基づき常圧環境下に比して低圧環境下ではオーバラップ量が増加されて、筒内への吸気量が確保される。そして、大気圧に基づき算出された増加制限量に基づき低圧環境下でのオーバラップ量の増加が制限されることから、オーバラップ量が減少して吸気の吹き抜けが抑制されると共に、筒内への吸気量を確保可能となる。

その他の態様として、前記可変バルブタイミング機構が、前記吸気弁の開時期を変更可能であり、前記増加制限量算出手段が、前記大気圧検出手段により検出された大気圧が低圧であるほど遅角側となるように、前記増加制限量として前記吸気弁の開時期に対する進角制限量を算出し、前記オーバラップ量増加制限手段が、前記増加制限量算出手段により算出された進角制限量に基づき前記吸気弁の開時期の進角を制限することが好ましい（請求項２）。

このように構成したエンジンの制御装置によれば、大気圧が低圧であるほど遅角側となるように、増加制限量として吸気弁の開時期に対する進角制限量が算出され、この進角制限量に基づき吸気弁の開時期の進角が制限されることにより、吸排気のオーバラップ量の増加が制限される。
その他の態様として、前記可変バルブタイミング機構が、前記排気弁の閉時期を変更可能であり、前記増加制限量算出手段が、前記大気圧検出手段により検出された大気圧が低圧であるほど進角側となるように、前記増加制限量として前記排気弁の閉時期に対する遅角制限量を算出し、前記オーバラップ量増加制限手段が、前記増加制限量算出手段により算出された遅角制限量に基づき前記排気弁の閉時期の遅角を制限することが好ましい（請求項３）。

このように構成したエンジンの制御装置によれば、大気圧が低圧であるほど進角側となるように、増加制限量として排気弁の閉時期に対する遅角制限量が算出され、この遅角制限量に基づき排気弁の閉時期の遅角が制限されることにより、吸排気のオーバラップ量の増加が制限される。
その他の態様として、前記低圧環境対応オーバラップ量算出手段が、前記目標トルク算出手段により算出された目標トルクから充填効率を算出する充填効率算出部と、前記充填効率と前記大気圧検出手段により検出された大気圧とから体積効率を算出する体積効率算出部と、前記充填効率算出部により算出された充填効率に基づく前記吸気弁の開時期と、前記体積効率算出部により算出された体積効率に基づく前記吸気弁の開時期との何れか一方を、前記進角制限量に基づき進角を制限される前記吸気弁の開時期として設定する吸気開時期設定部とを有することが好ましい（請求項４）。

このように構成したエンジンの制御装置によれば、充填効率に基づく吸気弁の開時期と体積効率に基づく吸気弁の開時期との何れか一方が吸気弁の開時期として設定される。
その他の態様として、前記低圧環境対応オーバラップ量算出手段が、前記目標トルク算出手段により算出された目標トルクから充填効率を算出する充填効率算出部と、前記充填効率と前記大気圧検出手段により検出された大気圧とから体積効率を算出する体積効率算出部と、前記充填効率算出部により算出された充填効率に基づく前記排気弁の閉時期と、前記体積効率算出部により算出された体積効率に基づく前記排気弁の閉時期との何れか一方を、前記遅角制限量に基づき遅角を制限される前記排気弁の閉時期として設定する排気閉時期設定部とを有することが好ましい（請求項５）。

このように構成したエンジンの制御装置によれば、充填効率に基づく排気弁の閉時期と体積効率に基づく排気弁の閉時期との何れか一方が排気弁の閉時期として設定される。
その他の態様として、前記エンジンが過給手段を備えていることが好ましい（請求項６）。
このように構成したエンジンの制御装置によれば、過給手段による過給でインマニ圧が上昇して吸気の吹き抜けを生じ易いが、この場合でも所期の作用効果を得ることができる。

本発明のエンジンの制御装置によれば、高地での低圧環境下において吸気の吹き抜けを抑制すると共に、空気量を確保してエンジン出力の低下を抑制することができる。

本発明の制御装置が適用されたエンジンを示す全体構成図である。 吸気開時期を算出するためのＥＣＵの制御ブロック図である。 排気閉時期を算出するためのＥＣＵの制御ブロック図である。 大気圧に基づく吸気弁の進角制限量を算出するための制御マップを示す図である。 大気圧に基づく排気弁の遅角制限量を算出するための制御マップを示す図である。 ＥＣＵが実行する吸気開時期制御ルーチンを示すフローチャートである。 ＥＣＵが実行する排気閉時期制御ルーチンを示すフローチャートである。 吸気開時期の制限状況を示す特性図である。 排気閉時期の制限状況を示す特性図である。

以下、本発明を過給式のガソリンエンジン（以下、エンジンと称する）の制御装置に具体化した一実施形態を説明する。
図１は本発明の制御装置が適用されたエンジンを示す全体構成図であり、エンジンは走行用動力源として図示しない車両に搭載されている。エンジン１のシリンダブロック２に形成された各気筒のシリンダ３内にはピストン４が配設され、クランク軸５の回転に応じて各ピストン４がシリンダ３内で摺動する。

クランク軸５の回転はシリンダヘッド６に設けられた吸気及び排気カムシャフト７，８に伝達され、各カムシャフト７，８がクランク軸５に同期して回転駆動される。吸気カムシャフト７の回転に応じて吸気弁９が駆動されて所定タイミングで吸気ポート１１を開閉し、排気カムシャフト８の回転に応じて排気弁１０が駆動されて所定タイミングで排気ポート１２を開閉する。吸気及び排気カムシャフト７，８にはそれぞれＶＶＴ機構１３，１４（可変バルブタイミング機構）が接続され、これらのＶＶＴ機構１３，１４によりクランク軸５に対する吸気及び排気カムシャフト７，８の位相、ひいては吸気弁９及び排気弁１０の開閉時期が任意に変更されて、吸排気のオーバラップ量を調整可能となっている。

各気筒の吸気ポート１１には吸気マニホールド１６を介して共通のサージタンク１７が接続され、サージタンク１７には吸気通路１８の下流端が接続されている。吸気通路１８には上流側よりエアクリーナ１９、ターボチャージャ２０（過給手段）のコンプレッサ、インタクーラ２１、スロットル弁２２が設けられている。また、各気筒の排気ポート１２には排気マニホールド２３を介して排気通路２４の上流端が接続され、排気通路２４にはターボチャージャ２０のタービン及び図示しない触媒装置や消音器が設けられている。

吸気マニホールド１６には各気筒に対応してインジェクタ２５が設けられ、各インジェクタ２５には図示しない燃料ポンプにより燃料（ガソリン）が供給される。エンジン１の各気筒には筒内に臨むように点火プラグ２７が配設され、各点火プラグ２７はイグナイタ２８の駆動により点火される。
エンジン１の運転中には、エアクリーナ１９から吸気通路１８内に導入された吸気がターボチャージャ２０のコンプレッサにより加圧され、インタクーラ２１により冷却された後にスロットル弁２２により流量調整される。さらに吸気はサージタンク１７を経て吸気マニホールド１６により各気筒に分配され、インジェクタ２５から噴射された燃料と混合しながら吸気弁９の開弁に伴ってエンジン１の筒内に導入される。筒内で混合気は点火プラグ２７により点火されて燃焼し、発生した燃焼圧によりピストン４を介してクランク軸５が回転駆動される。

各気筒の筒内で燃焼後の排ガスは排気弁１０の開弁に伴い排気ポート１２に排出されて排気マニホールド２３により集合され、排気通路２４に案内されてターボチャージャ２０のタービンを駆動した後に触媒装置及び消音器を経て外部に排出される。
一方、車室内には、図示しない入出力装置，多数の制御プログラムを内蔵した記憶装置（ＲＯＭ，ＲＡＭ，ＢＵＲＡＭなど），中央処理装置（ＣＰＵ），タイマカウンタなどを備えたＥＣＵ（エンジン制御ユニット）３１が設置されており、エンジン１の総合的な制御を行う。

ＥＣＵ３１の入力側には、スロットル弁２２の開度θthを検出するスロットルポジションセンサ３２、エンジン１の吸気量Ｖを検出するエアフローセンサ３３、エンジン１の回転に同期したクランク角信号を出力するクランク角センサ３４、エンジン１の冷却水温Ｔwを検出する水温センサ３５、アクセル開度θaccを検出するアクセルセンサ３６、大気圧Ｐaを検出する大気圧センサ３７（大気圧検出手段）等の各種センサ類が接続されており、これらセンサ類からの検出情報が入力される。

また、ＥＣＵ３１の出力側には、上記した吸排気のＶＶＴ機構１３，１４、インジェクタ２５、イグナイタ２８、スロットル弁２２を開閉駆動するスロットルアクチュエータ３８等の各種デバイス類が接続されている。
ＥＣＵ３１は、各種センサ類からの検出情報及び予め設定された制御マップ等に基づき燃料噴射量、燃料噴射時期、スロットル開度、吸排気の開時期及び閉時期等の目標値を算出し、それらの目標値に基づき各種デバイス類を駆動制御する。

ところで、［発明が解決しようとする課題］で述べたように、高地での低圧環境下において吸排気のオーバラップ量を増加する特許文献１の技術では、確実にエンジン出力を確保できないという問題がある。
このような不具合を鑑みて本発明者は、高地においてエンジン出力の確保を妨げる要因がエンジン１の排圧低下にあることを見出した。即ち、高地での低圧環境下においては平地に比較してエンジン１の排圧が低下するため、インマニ圧が平地と同一条件であったとしても、差圧（インマニ圧−排圧）が増加して吸気の吹き抜けが生じ易くなる。特許文献１の技術によるオーバラップ量の増加は、このような吸気の吹き抜けをかえって助長する要因になり、結果として筒内への吸気量が減少してエンジン出力が低下するという結論に達した。

以上の知見に基づき本実施形態では、高地での低圧環境下において吸気の吹き抜け防止対策を講じており、以下、その詳細について説明する。
ＥＣＵ３１は、エンジン１の目標トルクＴtgtを算出する目標トルク算出手段４１を具備している。例えば目標トルク算出手段４１は、クランク角センサ３４のクランク角信号から算出したエンジン回転速度Ｎe、エアフローセンサ３３により検出された吸気量Ｖ、アクセルセンサ３６により検出されたアクセル開度θacc等に基づきエンジン１の目標トルクＴtgtを算出する。

図２は吸気開時期を算出するためのＥＣＵ３１の制御ブロック図であり、図３は排気閉時期を算出するためのＥＣＵ３１の制御ブロック図である。
ＥＣＵ３１は、吸排気のオーバラップ量を算出する低圧環境対応オーバラップ量算出手段４２を具備し、低圧環境対応オーバラップ量算出手段４２は、充填効率算出部４２ａ、体積効率算出部４２ｂ、吸気開時期設定部４２ｃ、排気閉時期設定部４２ｄを有する。

充填効率算出部４２ａは、目標トルク算出手段４１により算出された目標トルクＴtgtに基づき目標充填効率Ｅcを算出し、体積効率算出部４２ｂは、目標トルク算出手段４１により算出された目標トルクＴtgt及び大気圧センサ３７により検出された大気圧Ｐaに基づき目標体積効率Ｅvを算出する。
吸気開時期設定部４２ｃは、図２に示す目標ＩＯ（吸気開時期）マップに基づき、充填効率算出部４２ａにより算出された目標充填効率Ｅcとエンジン回転速度Ｎeとから吸気弁９の目標開時期（以下、Ｅc目標開位相角と称する）を算出すると共に、遅角制限マップに基づき、体積効率算出部４２ｂにより算出された目標体積効率Ｅvとエンジン回転速度Ｎeとから吸気弁９の目標開時期（以下、Ｅv目標開位相角と称する）を算出する。そして、Ｅc目標開位相角とＥv目標開位相角との内の進角側（小側）の値を選択して、吸気弁９の目標開時期として設定する。

排気閉時期設定部４２ｄは、図３に示す目標ＥＣ（排気閉時期）マップに基づき、充填効率算出部４２ａにより算出された目標充填効率Ｅcとエンジン回転速度Ｎeとから排気弁１０の目標閉時期（以下、Ｅc目標閉位相角と称する）を算出すると共に、進角制限マップに基づき、体積効率算出部４２ｂにより算出された目標体積効率Ｅvとエンジン回転速度Ｎeとから排気弁１０の目標閉時期（以下、Ｅv目標閉位相角と称する）を算出する。そして、Ｅc目標閉位相角とＥv目標閉位相角との内の遅角側（大側）の値を選択して、排気弁１０の目標閉時期として設定する。

従って、吸気開時期設定部４２ｃにより設定された吸気弁９の目標開時期と、排気閉時期設定部４２ｄにより設定された排気弁１０の目標閉時期との間の位相角が吸排気のオーバラップ量になる。標準状態に正規化した充填効率Ｅcに対して大気圧Ｐa等に依存する体積効率Ｅvを因数とすることにより、遅角制限マップでは大気圧Ｐaが低い低圧環境下であるほど進角側のＥv目標開位相角が算出され、進角制限マップでは低圧環境下であるほど遅角側のＥv目標閉位相角が算出され、結果として低圧環境下であるほど吸排気のオーバラップ量が増加側に制御される。

そして、低圧環境下でのオーバラップ量の増加は吸気の吹き抜けの要因になるため、その対策としてＥＣＵ３１は、増加制限量算出手段４３及びオーバラップ量増加制限手段４４を有している。
増加制限量算出手段４３は、大気圧Ｐaに基づきオーバラップ量の増加を制限するための増加制限量を算出する。具体的には、図４に示す進角制限量算出マップに基づき、大気圧センサ３７により検出された大気圧Ｐaから増加制限量として吸気弁９の開時期に対する進角制限量を算出し、図５に示す遅角制限量算出マップに基づき、大気圧Ｐaから増加制限量として排気弁１０の閉時期に対する遅角制限量を算出する。

オーバラップ量増加制限手段４４は、図２に示すように、図４のマップに基づく進角制限量と吸気開時期設定部４２ｃで設定された吸気弁９の目標開時期との内の遅角側（大側）の値を選択して、最終的な吸気弁９の目標開時期とする。また、図３に示すように、図５のマップに基づく遅角制限量と排気閉時期設定部４２ｄで設定された排気弁１０の目標閉時期との内の進角側（小側）の値を選択して、最終的な排気弁１０の目標閉時期とする。

図４，５に示すように、大気圧Ｐaが低い低圧環境下であるほど、進角制御量については遅角側の値が算出され、遅角制御量については進角側の値が算出される。このため低圧環境下であるほど、進角制御量に基づき吸気弁９の目標開時期の進角が制限されると共に、遅角制御量に基づき排気弁１０の目標閉時期の遅角が制限される。
ＥＣＵ３１は、進角制御量による制限後の吸気弁９の目標開時期、及び遅角制御量による制限後の排気弁１０の目標閉時期に基づき、ＶＶＴ機構１３，１４を駆動制御するバルブタイミング駆動制御手段４５を有する。これにより、低圧環境下においては吸気開時期の進角制限及び排気閉時期の遅角制限により、吸排気のオーバラップ量の増加が制限される。

次に、ＥＣＵ３１により実行されるＶＶＴ機構１３，１４の制御について説明する。
図６はＥＣＵ３１が実行する吸気開時期制御ルーチンを示すフローチャートであり、エンジン１の運転中においてＥＣＵ３１は当該ルーチンを所定の制御インターバルで実行する。
まず、ステップＳ１でアクセル開度θacc等のセンサ情報に基づきエンジン１の目標トルクＴtgtを算出し（目標トルク算出手段）、ステップＳ２でセンサ情報に基づき目標トルクＴtgtを達成するための必要空気量Ｑを算出する。続くステップＳ３では、必要空気量Ｑを達成するための目標充填効率Ｅcを算出し（充填効率算出部）、ステップＳ４で必要空気量Ｑ及び大気圧Ｐaに基づき目標体積効率Ｅvを算出する（体積効率算出部）。

ステップＳ５では、目標充填効率Ｅcとエンジン回転速度ＮeとからＥc目標開位相角を算出し、ステップＳ６で目標体積効率Ｅvとエンジン回転速度ＮeとからＥv目標開位相角を算出し、ステップＳ７で、Ｅc目標開位相角とＥv目標開位相角との内の進角側の値を吸気弁９の目標開時期として設定する（吸気開時期設定部）。
続くステップＳ８では、図４のマップに基づき大気圧Ｐaから進角制限量を算出し（増加制限量算出手段）、ステップＳ９で進角制限量と吸気弁９の目標開時期との内の遅角側の値を最終的な吸気弁９の目標開時期として設定する（オーバラップ量増加制限手段）。ステップＳ１０では目標開時期を達成するように吸気側のＶＶＴ機構１３を駆動制御し、その後にルーチンを終了する（バルブタイミング駆動制御手段）。

以上が吸気開時期制御ルーチンの処理内容であり、これと並行してＥＣＵ３１は図７に示す排気開時期制御ルーチンも実行しているが、その内容は対象を吸気側から排気側に置き換えたものであるため、相違点のみを述べる。
ステップＳ１１〜１４では図６のステップＳ１〜４と同一処理を実行し、その後、ステップＳ１５でＥc目標閉位相角を算出し、ステップＳ１６でＥv目標閉位相角を算出し、ステップＳ１７で遅角側の値を排気弁１０の目標閉時期として設定する。ステップＳ１８では図５のマップに基づき遅角制限量を算出し、ステップＳ１９で進角側の値を最終的な排気弁１０の目標閉時期として設定し、その後にステップＳ２０で目標閉時期を達成するように排気側のＶＶＴ機構１４を駆動制御する。

以上のＥＣＵ３１の処理により、吸気開時期及び排気閉時期は以下のように制御される。
図８は吸気開時期の制限状況を示す特性図、図９は排気閉時期の制限状況を示す特性図であり、低圧環境（大気圧Ｐa=63.2kPa）且つ低回転域（Ｎe=1500rpm）での特性を示している。

各図の縦軸は、排気上死点（=0）を基準として進角側を−、遅角側を＋で示したクランク角であり、横軸は、エンジン出力や負荷と相関する充填効率Ｅcである。
図８中の細い実線は、目標充填効率Ｅcを因数とするＥc目標開位相角、一点鎖線は、目標体積効率Ｅvを因数とするＥv目標開位相角、二点鎖線は、大気圧Ｐaを因数とする進角制限量、太い実線は、最終的な吸気弁９の目標開時期である。同様に、図９中の細い実線は、目標充填効率Ｅcを因数とするＥc目標閉位相角、一点鎖線は、目標体積効率Ｅvを因数とするＥv目標閉位相角、二点鎖線は、大気圧Ｐaを因数とする遅角制限量、太い実線は、最終的な排気弁１０の目標閉時期である。

全体的な傾向として、吸気開時期と排気閉時期とは吸排気のオーバラップの増減のために互いに逆方向に制御され、例えばオーバラップを増加させるべき状況では吸気開時期が進角側に、排気閉時期が遅角側に制御される。また、それぞれの進角制限及び遅角制限についても吸排気で逆方向に実施され、例えば吸気開時期が進角制限される状況では、排気閉時期が遅角制限される。

まず、Ｅc目標開位相角及びＥc目標閉位相角の特性について述べると、明確な境界はないがエンジン１の負荷領域は充填効率Ｅcに応じて３つの領域に大別でき、それぞれの位相角の特性は負荷領域毎の目的に応じて設定されている。充填効率Ｅcが低い低負荷域では、ポンプ損失の低減を目的としてＥc目標開位相角が進角側に、Ｅc目標閉位相角が遅角側に制御され、これにより吸排気のオーバラップが拡大される。

ターボチャージャ２０による過給が開始される中負荷域では、ノッキング防止を目的としてＥc目標開位相角が遅角側に、Ｅc目標閉位相角が進角側に制御され、低負荷域に比してオーバラップが縮小される。さらに高負荷域ではエンジン出力が要求されるものの、低圧環境下で空気密度が低下している上に、低回転域で充分な過給圧が得られないため、実質的な筒内への吸気量が減少してしまう。そこで、吸気量の確保を目的としてＥc目標開位相角が進角側に、Ｅc目標閉位相角が遅角側に制御され、吸排気のオーバラップが拡大される。

平地での常圧環境下では、以上のＥc目標開位相角及びＥc目標閉位相角の特性に基づき、進角制限や遅角制限を受けることなく吸気閉時期及び排気閉時期が制御される。
一方、高地での低圧環境下においては、図２の遅角制限マップに基づき、主に中負荷域でのＥc目標開位相角の遅角を制限するようにＥv目標開位相角が算出され、同じく図３の進角制限マップに基づき、主に中負荷域でのＥc目標閉位相角の進角を制限するようにＥv目標閉位相角が算出される。結果として中負荷域でのオーバラップの縮小が防止され、平地での常圧環境下に比してオーバラップ量が増加することにより充分な筒内への吸気量、ひいては充分なエンジン出力を確保することができる。

また、高地での低圧環境下においては、図４の進角制限マップに基づき、主に高負荷域でのＥc目標開位相角の進角を制限するように進角制限量が算出され、同じく図５の遅角制限マップに基づき、主に高負荷域でのＥc目標閉位相角の遅角を制限するように遅角制限量が算出される。結果として高負荷域でのオーバラップの拡大が防止され、平地での常圧環境下に比してオーバラップ量が減少する。

高地での低圧環境下においては平地に比較してエンジン１の排圧が低下し、差圧（インマニ圧−排圧）の増加により吸気の吹き抜けが生じ易くなるが、オーバラップ量を減少させることで吸気の吹き抜けが抑制される。また、充分な筒内への吸気量を確保でき、高地での低圧環境下において発生するエンジン出力の低下を未然に防止することができる。
より詳しく述べると、図８においてＥc目標開位相角が遅角制限及び進角制限を受ける負荷領域と、図９においてＥc目標閉位相角が進角制限及び遅角制限を受ける負荷領域とは完全に一致しておらず、また、図９の中負荷域と高負荷域との間には進角制限と遅角制限を共に受ける負荷領域（図中にＥで示す）が存在する。このため、例えば負荷領域Ｅでは、本来のＥc目標閉位相角の場合にはそれほど吸気が吹き抜けることはないものの、吸気確保のための進角制限により吸排気のオーバラップ量が増加されることで吸気の吹き抜けが助長されてしまう。このような負荷領域Ｅにおいても、本実施形態ではＥc目標閉位相角に対する遅角制限によりオーバラップ量の増加が制限されるため、結果として吸気の吹き抜けを抑制して筒内への吸気量を確保できるのである。

特に本実施形態のエンジン１は、ターボチャージャ２０による過給でインマニ圧が上昇して吸気の吹き抜けを生じ易いが、このようなエンジン仕様であっても所期の作用効果を得ることができる。
以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、ターボチャージャ２０を備えたエンジン１に具体化したが、これに限るものではなく、例えば、過給手段を備えない自然吸気式のエンジンに適用してもよい。

また上記実施形態では、吸排気のオーバラップ量を調整するために吸気及び排気にそれぞれＶＶＴ機構１３，１４を備えたが、これに限るものではなく、例えば、吸排気の何れか一方のみにＶＶＴ機構を備えてもよい。
また上記実施形態では、Ｅc目標開位相角に対してＥv目標開位相角により遅角制限し、大気圧Ｐaに応じた進角制限量により進角制限する一方、Ｅc目標閉位相角に対してＥv目標閉位相角により進角制限し、大気圧Ｐaに応じた遅角制限量により遅角制限したが、これに限るものではない。

例えば、Ｅc目標開位相角に対する遅角制限とＥc目標閉位相角に対する進角制限との何れか一方のみを実行してもよいし、一方のみを制限した場合には、その制限した側に対して大気圧Ｐaに応じた制限を行ってもよいし、双方を制限した場合でも、何れか一方に対して大気圧Ｐaに応じた制限を行ってもよい。

１ エンジン
９ 吸気弁
１０ 排気弁
１３，１４ ＶＶＴ機構（可変バルブタイミング機構）
２０ ターボチャージャ（過給手段）
３７ 大気圧センサ（大気圧検出手段）
４１ 目標トルク算出手段
４２ 低圧環境対応オーバラップ量算出手段
４２ａ 充填効率算出部
４２ｂ 体積効率算出部
４２ｃ 吸気開時期設定部
４２ｄ 排気閉時期設定部
４３ 増加制限量算出手段
４４ オーバラップ量増加制限手段
４５ バルブタイミング駆動制御手段

Claims (6)

1. 吸気弁または排気弁の少なくとも何れか一方の開閉時期を変更して吸排気のオーバラップ量を調整可能な可変バルブタイミング機構を有するエンジンの制御装置であって、
   大気圧を検出する大気圧検出手段と、
   前記エンジンの目標トルクを算出する目標トルク算出手段と、
   前記目標トルク算出手段により算出された目標トルクに基づき前記吸排気のオーバラップ量を算出すると共に、前記大気圧検出手段により検出された大気圧に基づき、常圧環境下に比して低圧環境下では前記オーバラップ量を増加させる低圧環境対応オーバラップ量算出手段と、
   前記大気圧検出手段により検出された大気圧に基づき、前記低圧環境下での前記オーバラップ量の増加を制限するための増加制限量を算出する増加制限量算出手段と、
   前記増加制限量算出手段により算出された増加制限量に基づき、前記低圧環境対応オーバラップ量算出手段により算出されたオーバラップ量の増加を制限するオーバラップ量増加制限手段と、
   前記オーバラップ量増加制限手段による制限後の前記オーバラップ量を達成すべく前記可変バルブタイミング機構を駆動制御するバルブタイミング駆動制御手段と
   を備えたことを特徴とするエンジンの制御装置。
2. 前記可変バルブタイミング機構は、前記吸気弁の開時期を変更可能であり、
   前記増加制限量算出手段は、前記大気圧検出手段により検出された大気圧が低圧であるほど遅角側となるように、前記増加制限量として前記吸気弁の開時期に対する進角制限量を算出し、
   前記オーバラップ量増加制限手段は、前記増加制限量算出手段により算出された進角制限量に基づき前記吸気弁の開時期の進角を制限する
   ことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの制御装置。
3. 前記可変バルブタイミング機構は、前記排気弁の閉時期を変更可能であり、
   前記増加制限量算出手段は、前記大気圧検出手段により検出された大気圧が低圧であるほど進角側となるように、前記増加制限量として前記排気弁の閉時期に対する遅角制限量を算出し、
   前記オーバラップ量増加制限手段は、前記増加制限量算出手段により算出された遅角制限量に基づき前記排気弁の閉時期の遅角を制限する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のエンジンの制御装置。
4. 前記低圧環境対応オーバラップ量算出手段は、
   前記目標トルク算出手段により算出された目標トルクから充填効率を算出する充填効率算出部と、
   前記充填効率と前記大気圧検出手段により検出された大気圧とから体積効率を算出する体積効率算出部と、
   前記充填効率算出部により算出された充填効率に基づく前記吸気弁の開時期と、前記体積効率算出部により算出された体積効率に基づく前記吸気弁の開時期との何れか一方を、前記進角制限量に基づき進角を制限される前記吸気弁の開時期として設定する吸気開時期設定部とを有する
   ことを特徴とする請求項２に記載のエンジンの制御装置。
5. 前記低圧環境対応オーバラップ量算出手段は、
   前記目標トルク算出手段により算出された目標トルクから充填効率を算出する充填効率算出部と、
   前記充填効率と前記大気圧検出手段により検出された大気圧とから体積効率を算出する体積効率算出部と、
   前記充填効率算出部により算出された充填効率に基づく前記排気弁の閉時期と、前記体積効率算出部により算出された体積効率に基づく前記排気弁の閉時期との何れか一方を、前記遅角制限量に基づき遅角を制限される前記排気弁の閉時期として設定する排気閉時期設定部とを有する
   ことを特徴とする請求項３に記載のエンジンの制御装置。
6. 前記エンジンは過給手段を備えている
   ことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載のエンジンの制御装置。