用于内燃机气门驱动的控制装置和控制方法.pdf

本发明涉及用于内燃机气门驱动的控制装置和控制方法。所述装置将第一气门和第二气门中的每一个气门的实际驱动控制成相应的目标驱动。第一计算部根据内燃机运转状态计算第一气门的目标驱动和目标气门重叠量。第二计算部基于所述目标气门重叠量和第一气门的目标驱动计算第二气门的要求驱动。当要求驱动处于第二气门的驱动的容许范围之外时，第二计算部基于要求驱动与容许范围的界限值之间的差额校正第一气门的目标驱动。因此，内燃机运转状态保持在较好的状态下。

1.  一种用于内燃机的进气门和排气门的气门驱动的控制装置，所述装置将所述进气门和所述排气门中的每一个气门的实际驱动控制为相应的目标驱动，其中所述进气门和所述排气门中的一个气门为第一气门而另一个气门为第二气门，所述第二气门的驱动被设定在预定容许范围内，所述装置的特征在于包括：
根据内燃机运转状态计算所述第一气门的所述目标驱动和目标气门重叠量的第一计算部，所述目标气门重叠量是所述第一气门的气门开启时期和所述第二气门的气门开启时期的气门重叠量的目标量，其中所述第一计算部基于所述目标气门重叠量和所述第一气门的所述实际驱动计算所述第二气门的所述目标驱动；以及
基于所述目标气门重叠量和所述第一气门的所述目标驱动计算所述第二气门的要求驱动的第二计算部，其中，当所述要求驱动处于所述第二气门的所述驱动的所述容许范围之外时，所述第二计算部基于所述要求驱动与所述容许范围的限界值之间的差额校正所述第一气门的所述目标驱动。

2.  依照权利要求1所述的装置，其特征在于包括，改变所述第二气门的所述驱动的可变气门正时机构，其中根据所述可变气门正时机构的可变范围设定所述第二气门的所述驱动的所述容许范围。

3.  依照权利要求1所述的装置，其特征在于包括，根据内燃机运转效率设定所述第二气门的所述驱动的所述容许范围。

4.  依照权利要求1到3中任意一项所述的装置，其特征在于，所述第一气门的所述驱动和所述第二气门的所述驱动中的每一个驱动是气门正时，
其中所述第二计算部计算所述第二气门的要求气门正时，其中当所述要求气门正时朝向提前侧处于所述容许范围之外时，所述第二计算部通过使所述第一气门的目标气门正时延迟一个与所述要求气门正时和所述容许范围的提前侧界限值之间的所述差额相当的量而校正所述第一气门的所述目标气门正时。

5.    依照权利要求1到3中任意一项所述的装置，其特征在于，所述第一气门的所述驱动和所述第二气门的所述驱动中的每一个驱动是气门正时，
其中所述第二计算部计算所述第二气门的要求气门正时，其中当所述要求气门正时朝向延迟侧处于所述容许范围之外时，所述第二计算部通过使所述第一气门的目标气门正时提前一个与所述要求气门正时和所述容许范围的延迟侧界限值之间的差额相当的量而校正所述第一气门的所述目标气门正时。

6.  一种内燃机，其特征在于包括：
进气门；
排气门，其中所述进气门和所述排气门中的一个气门为第一气门而另一个气门为第二气门；
改变所述第一气门的驱动的可变气门正时机构；
改变所述第二气门的驱动的可变气门正时机构，其中所述第二气门的所述驱动被设定在用于所述第二气门的所述可变气门正时机构的可变范围内；
根据内燃机运转状态计算所述第一气门的目标驱动和目标气门重叠量的第一计算部，所述目标气门重叠量是所述第一气门的气门开启时期和所述第二气门的气门开启时期的气门重叠量的目标量，其中所述第一计算部基于所述目标气门重叠量和所述第一气门的所述实际驱动计算所述第二气门的目标驱动；以及
基于所述目标气门重叠量和所述第一气门的所述目标驱动计算所述第二气门的要求驱动的第二计算部，其中，当所述要求驱动处于所述第二气门的所述驱动的所述容许范围之外时，所述第二计算部基于所述要求驱动与所述容许范围的限界值之间的差额校正所述第一气门的所述目标驱动。

7.  一种用于控制内燃机的进气门和排气门的气门驱动的方法，其中所述进气门和所述排气门中的一个气门为第一气门而另一个气门为第二气门，所述第二气门的所述驱动被设定在预定容许范围内，所述方法的特征在于，
根据内燃机运转状态获得所述第一气门的目标驱动和目标气门重叠量，所述目标气门重叠量是所述第一气门的气门开启时期和所述第二气门的气门开启时期的气门重叠量的目标量；
基于所述目标气门重叠量和所述第一气门的实际驱动获得所述第二气门的目标驱动；
基于所述目标气门重叠量和所述第一气门的所述目标驱动获得所述第二气门的要求驱动；以及
当所述要求驱动处于所述第二气门的所述驱动的所述容许范围之外时，基于所述要求驱动与所述容许范围的界限值之间的差额校正所述第一气门的所述目标驱动，
使所述进气门和所述排气门中的每一个气门的实际驱动成为相应的目标驱动。

8.  依照权利要求7所述的方法，其特征在于：
根据改变所述第二气门的所述驱动的可变气门正时机构的可变范围设定所述第二气门的所述驱动的所述容许范围。

9.  依照权利要求7所述的方法，其特征在于：
根据内燃机运转效率设定所述第二气门的所述驱动的所述容许范围。

10.  依照权利要求7到9中任意一项所述的方法，其特征在于，所述第一气门的所述驱动和所述第二气门的所述驱动中的每一个驱动是气门正时，
其中所述要求驱动是所述第二气门的要求气门正时，其中当所述要求气门正时朝向提前侧处于所述容许范围之外时，通过使所述第一气门的目标气门正时延迟一个与所述要求气门正时和所述容许范围的提前侧界限值之间的差额相当的量而校正所述第一气门的所述目标气门正时。

11.  依照权利要求7到9中任意一项所述的方法，其特征在于，所述第一气门的所述驱动和所述第二气门的所述驱动中的每一个驱动是气门正时，
其中所述要求驱动是所述第二气门的要求气门正时，其中当所述要求气门正时朝向延迟侧处于所述容许范围之外时，通过使所述第一气门的目标气门正时提前一个与所述要求驱动和所述容许范围的延迟侧界限值之间的差额相当的量而校正所述第一气门的所述目标气门正时。

用于内燃机气门驱动的控制装置和控制方法
技术领域
本发明涉及用于内燃机气门驱动(作动)的控制装置和控制方法。
背景技术
可变气门机构由于提高内燃机功率或减小废气排放而众所周知。所述机构改变进气门或排气门的气门驱动，诸如气门正时(配气正时，用于打开或关闭所述气门的正时)和气门升程量。尤其是对于汽车内燃机来说，出于前述目的，通常使用可变气门正时机构(VVT机构)。VVT机构例如通过改变凸轮轴相对于曲轴的相对转动相位而改变进气门或排气门的气门正时。
诸如日本专利公开No.11-218035中所说明的具有所谓的双VVT系统的内燃机也在使用中。根据双VVT机构，用于进气门凸轮轴的VVT机构独立于用于排气门凸轮轴的VVT机构布置。以这种方式，可独立地改变进气门的气门正时和排气门的气门正时。
包括双VVT机构的前述文献的气门驱动控制装置根据内燃机运转状态独立地计算进气门的最佳气门正时和排气门的最佳气门正时。将获得的每个气门正时设定为相应VVT机构的目标气门正时。然后将每个VVT机构控制成实际气门正时变成目标气门正时。
通过所述控制，所述装置能够在相应的最佳气门正时下操纵进气门和排气门两者，每个所述最佳气门正时都对应于内燃机运转状态。然而，当通过相应的VVT机构调节可变气门正时时可能存在以下问题。
通常，气门驱动的控制包括进气门和排气门之间的气门重叠量的调节。也就是说，通过根据内燃机运转状态使得气门重叠量最优化，调节内部EGR量使得废气排放减小。
上述装置为每个VVT机构选择目标气门正时以使得气门重叠量根据内燃机运转状态变得最优。然而，仅在两个VVT机构完成气门正时相对于相应目标值的调节之后才产生气门重叠量的最优化。因此就气门重叠量的调节来说，所述装置的反应较延迟。具体地说，根据内燃机运转状态，气门重叠量的调节大大影响了废气排放。如果是这种情况的话，由于该延迟的反应，可增加废气排放，直到两个VVT机构完成实际气门正时相对于目标值的调节。
而且，尽管用于进气门和排气门的VVT机构的结构是相同的，但是供应用以驱动VVT机构的流体的通道可不具有相同的尺寸。这会在用于进气门的VVT机构的反应与用于排气门的VVT机构的反应之间产生迟滞。参照图11，可出现以下问题。
图11示出通过前述文献的装置控制进气门的气门正时和排气门的气门正时的一个示例。如图11的时刻表所示的，用于进气门的VVT机构的反应相对于用于排气门的VVT机构的反应延迟。更具体地说，在图11的示例中，每个VVT机构都使得相应气门的气门正时从对应于时刻T的状态延迟，以便于减小气门重叠量。
在确定目标气门正时以改变实际气门正时以后，每个VVT机构开始在时刻T下延迟相应气门的气门正时。如上所述，由于用于进气门的VVT机构的反应相对于用于排气门的VVT机构的反应延迟，因此与进气门的气门正时相比较可较快速地改变排气门的气门正时。与初始状态(时刻T)相比较，这增加了气门重叠量。
当排气门的气门正时在时刻T1达到目标气门正时时，气门重叠量随着进气门的气门正时的逐渐延迟而开始减小。当排气门的气门正时在时刻T2达到目标气门正时时，气门重叠量达到与内燃机运转状态相对应的数值。
也就是说，当两个VVT机构完成气门正时相对于各个目标值的调节时产生所需的气门重叠量。然而，尽管气门重叠量必须从初始状态下减小，因此在进气门和排气门两者的调节完成之前气门重叠量以不合需要地方式临时增加。这大大增加了内部EGR量，从而提高了内燃机的HC排气量。还可大大地降低燃烧温度。而且，可大大地增加从进气通道到排气通道的进气的流动，从而使得燃烧状态不稳定。这可导致内燃机熄火，这是最不可取的。
以相同的方式，当将进气门的气门正时和排气门的气门正时调节成使得气门重叠量增加时，在调节完成之前可临时减小气门重叠量。在这种状态下，每个气缸的内部EGR量以不合需要的方式减小，从而大大地提高了燃烧温度，或增加NOx的排气量。
如已经说明的，根据内燃机运转状态设定进气门和排气门的目标气门正时的传统装置的操作在气门重叠量的调节方面不一定是适当的。即使所述装置可使用与VVT机构不同类型的可变气门机构，只要为进气门和排气门独立地提供可变气门机构以便于分别改变进气门的气门驱动和排气门的气门驱动，就可出现相似的问题。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种用在调节进气门的气门驱动和排气门的气门驱动的内燃机中的用于控制在执行调节时将内燃机运转状态保持在优选状态下的气门驱动的装置和方法。
为了实现前述和其它目的并且依照本发明的目的，本发明提供一种用于内燃机的进气门和排气门的气门驱动的控制装置。所述装置将每个进气门和排气门的气门驱动控制为相应的目标驱动。进气门和排气门中的一个气门为第一气门而另一个气门为第二气门。第二气门的驱动被设定在预定容许范围内。所述装置包括根据内燃机运转状态计算第一气门的目标驱动和目标气门重叠量的第一计算部。目标气门重叠量是第一气门的气门开启时期和第二气门的气门开启时期的气门重叠量的目标量。第一计算部基于目标气门重叠量和第一气门的实际驱动计算第二气门的目标驱动。第二计算部基于目标气门重叠量和第一气门的目标驱动计算第二气门的要求驱动。当要求驱动处于第二气门的驱动的容许范围之外时，第二计算部基于要求驱动与容许范围的界限值之间的差额校正第一气门的目标驱动。
本发明的另一个方面提供一种用于控制内燃机的进气门和排气门的气门驱动的方法。所述方法包括根据内燃机运转状态获得第一气门的目标驱动和目标气门重叠量。基于据目标气门重叠量和第一气门的实际驱动获得第二气门的目标驱动。基于目标气门重叠量和第一气门的目标驱动获得第二气门的要求驱动。当要求驱动处于第二气门的驱动的容许范围之外时，基于要求驱动与容许范围的界限值之间的差额校正第一气门的目标驱动。使每个进气门和排气门的实际驱动成为相应的目标驱动。
结合通过示出本发明原理的示例的附图，从以下的说明中将明白本发明的其它方面和优点。
附图说明
参照结合附图的本发明优选实施例的以下说明可更好地理解本发明以及其目的和优点，在附图中：
图1是示出本发明一个实施例所涉及的气门驱动控制装置应用于其上的汽油内燃机(汽油机)1的结构的示意图；
图2是示出装备在内燃机1中的每个进气门和排气门的气门重叠量与位移角(变位角)之间的关系的图表；
图3是示出由图1的装置执行的用于计算目标位移角的程序的流程图；
图4(a)和4(b)是分别示出图1装置的气门重叠量的控制的示例的时刻表；
图5(a)和5(b)是分别根据图1装置的控制为高负荷运转状态和低负荷运转状态示出KCS学习值AG对防护值(guard value)G的图表；
图6是示出用于防护值G的计算的图的示意图；
图7是示出由图1的装置执行的用于计算第一校正值H1的程序的流程图；
图8是示出由图1的装置执行的用于计算第二校正值H2的程序的流程图；
图9(a)和9(b)分别示出根据进气门凸轮轴的目标位移角的校正的图1装置的气门重叠量的控制的示例的图表；
图10(a)和10(b)分别是示出图1装置的气门重叠量的控制的示例的图表；以及
图11是示出由传统气门驱动控制装置执行的进气门和排气门的气门正时的控制的示例的时刻表。
具体实施方式
下面将参照图1到图7说明本发明的一个实施例。
图1示意性地示出该实施例的气门驱动控制装置应用于其上的汽油内燃机1的结构。
内燃机1的气缸体2包括多个气缸3(在图1中仅示出一个)。活塞4容纳在每个气缸3中。活塞4通过连接杆6与曲轴5相连接。连接杆6将活塞4的往复运动转换为曲轴5的转动。
气缸盖7连接在气缸体2的上部。在每个气缸3中，燃烧室8被限定在活塞4的上端和气缸盖7之间。
火花塞11被设在每个燃烧室8中。与每个燃烧室8相对应地设置进气口12和排气口13。进气口12和排气口13分别与进气通道14和排气通道15相连接。喷油器16被设置得与每个燃烧室8相对应并且被形成在相应的进气口12中。喷油器16将燃油喷射到相应的燃烧室中。
进气门17和排气门18被设置得与每个燃烧室8相对应以便于分别选择性地打开或关闭进气口12和排气口13。进气门凸轮轴31和排气门凸轮轴32分别被布置得与进气门17和排气门18相对应。每个进气门凸轮轴31和排气门凸轮轴32包括一个凸轮(未示出)。当使得进气门凸轮轴31转动时，随进气门凸轮轴31转动的凸轮选择性地打开或关闭进气门17。同样，当使得排气门凸轮轴32转动时，随排气门凸轮轴32转动的凸轮选择性地打开或关闭排气门18。正时带轮33被形成在进气门凸轮轴31的远端，而正时带轮34被形成在排气门凸轮轴32的远端。正时带轮33、34以可操作的方式通过正时带35与曲轴5相连接。如果使得曲轴5转动两个循环的话，每个正时带轮33、34转动一个循环。当内燃机1运转时，曲轴5的转动通过正时带35和正时带轮33、34被传输到进气门凸轮轴31和排气门凸轮轴32。以这种方式，当使得曲轴5转动时，或使得活塞4往复运动时，进气门17和排气门18在预定正时下被选择性地打开或关闭。
曲轴转角传感器41被设置在曲轴5附近以便于检测曲轴5的转动相位(位移角)。根据该检测，获得内燃机1的内燃机速度NE(曲轴5的转速)。进气门凸轮角度传感器42a被布置在进气门凸轮轴31的附近。基于进气门凸轮角度传感器42a和曲轴转角传感器41所产生的输出信号，获得进气门凸轮轴31的转动相位(凸轮角度)。同样，排气门凸轮角度传感器42b被布置在排气门凸轮轴32的附近。根据排气门凸轮角度传感器42b和曲轴转角传感器41所产生的输出信号，获得排气门凸轮轴32的转动相位(凸轮角度)。
点火器46向每个火花塞11施加高压。每个火花塞11被触发的正时是根据点火器46向火花塞11施加高压的正时而确定的。火花塞11点燃相应燃烧室8中的从进气通道14供应的进气与喷油器16所喷射的燃油的混合物。因此空气燃油混合物在燃烧室8中燃烧以便于产生用于内燃机1的驱动力。同时，燃烧所产生的气体被排放到排气通道15中。
稳压罐51被形成在进气通道14的一部分中以便于抑制进气的波动。节气门53被布置在进气通道14中稳压罐51上游的一个位置处。节气门53的开启尺寸根据加速器踏板52的操作而改变。以这种方式，调节被供应到每个燃烧室8中的进气量。节气门开启尺寸传感器54和怠速开关55被布置在节气门53的附近。节气门开启尺寸传感器54检测节气门53的开启尺寸。当节气门53被完全关闭时接通怠速开关55。空气流量计56被设在节气门53上游的位置处。空气流量计56产生与内燃机1的进气量Qa相对应的输出。
在所示的实施例中，进气门正时改变机构60a被形成在每个进气门凸轮轴31的正时带轮33中。而且，排气门正时改变机构60b被形成在每个排气门凸轮轴32的正时带轮34中。
进气门正时改变机构60a使用液压改变正时带轮33和进气门凸轮轴31相对于曲轴5的转动相位。这会以连续的方式改变进气门17的气门正时。同样，排气门正时改变机构60b使用液压改变正时带轮34和排气门凸轮轴32相对于曲轴5的转动相位。这会以连续的方式改变排气门18的气门正时。更具体地说，进气门正时改变机构60a包括提前油道P1a和延迟油道P2a。当相对于正时带轮33提前进气门凸轮轴31的转动相位时，进气门正时改变机构60a从提前油道P1a中接收燃油，而当延迟所述转动相位时，进气门正时改变机构60a从延迟油道P2a中接收燃油。以相同的方式，排气门正时改变机构60b包括提前油道P1b和延迟油道P2b。
当相对于正时带轮34提前排气门凸轮轴32的转动相位时，排气门正时改变机构60b从提前油道P1b中接收燃油，而当延迟所述转动相位时，排气门正时改变机构60b从延迟油道P2b中接收燃油。所述燃油被保留在油底壳65中并且由油泵62泵送。然后油泵62将所述燃油供应到一对油控制阀(在下文中称之为“OCV”)63a、63b。OCV 63a选择性地将所述燃油送到提前油道P1a或延迟油道P2a。OCV 63b选择性地将所述燃油送到提前油道P1b或延迟油道P2b。OCV 63a、63b中的每一个OCV是所谓的线性螺线管阀并且配备有电磁阀。每个OCV 63a、63b改变供应到电磁螺线管的电压负载比以便于选择燃油被供应于其中的油道和燃油被输送的速度。以这种方式，每个OCV 63a、63b都在选定速度下将燃油供应到选定油道。这会改变了进气门凸轮轴31相对于曲轴5的转动相位和排气门凸轮轴32相对于曲轴5的转动相位，从而改变进气门17的气门正时和排气门18的气门正时。
控制装置80(ECU)基于通过相应气门正时机构对转动相位的控制而控制内燃机1的点火正时和燃油喷射量，以及进气门17和排气门18的气门正时。控制装置80将进气门17安排为第一气门而将排气门18安排为第二气门。控制装置80的主要部件为具有中央处理单元(CPU)的微电脑。控制装置80包括例如，只读存储器(ROM)和随机存取存储器(RAM)。ROM预存储各种程序和图表，而RAM临时存储CPU获得的计算结果。而且，控制装置80装有备用RAM以便于在内燃机1停止之后连续地存储计算结果和预存储数据，控制装置80还装有输入接口和输出接口。曲轴转角传感器41、进气门凸轮角度传感器42a、排气门凸轮角度传感器42b、水温传感器43、节气门开启尺寸传感器54、怠速开关55以及空气流量计56都通过输入接口向控制装置80输入一个输出信号。控制装置80依照传感器41到43和传感器54到56的输出信号检测内燃机1的运转状态。
输出接口通过相应的驱动器与喷油器16、点火器46以及OCV 63a、63b相连接。
控制装置80优选参照ROM所存储的程序和原始数据、依照传感器41到43和传感器54到56的输出信号控制喷油器16、点火器46、OCV 63a(进气门正时改变机构60a)以及OCV 63b(排气门正时改变机构60b)。
接下来，将分别详细地说明由控制装置80执行的内燃机1的点火正时的控制和每个进气门17和排气门18的气门正时的控制。
[点火正时的控制]
控制装置80使用点火正时指令ST控制内燃机1的点火正时。点火正时指令ST是通过下式(1)获得的：
ST＝SR+F-AG……(1)
ST：点火正时指令
SR：最提前点火正时
F：反馈校正值
AG：KCS学习值
在式(1)中，最提前点火正时SR对应于被提前一个从提前的点火正时到刚刚产生爆燃之前(爆燃极限)的状态的预定差额的点火正时。最提前点火正时SR根据诸如内燃机速度NE和内燃机负荷L等内燃机运转状态而改变。
根据曲轴转角传感器41所产生的检测信号而确定内燃机速度NE。根据空气流量计56所检测的进气量Qa和内燃机速度NE计算内燃机负荷L。作为与进气量Qa相对应的参数，可使用依照设在进气通道14中的真空(度)传感器的检测信号所确定的进气压力，或依照节气门开启尺寸传感器54的检测信号获得的节气门开启尺寸，或依照加速器踏板位置传感器的检测信号所确定的加速器踏板踏下量。
在式(1)中，反馈校正值F和KCS学习值AG为校正值，如果发生爆燃的话用于延迟点火正时以抑制爆燃。这些数值根据爆燃的状态或是否发生爆燃而增加或减少。
也就是说，如果发生爆燃的话，反馈校正值F改变以使得点火正时指令ST被延迟。在没有爆燃的情况下，反馈校正值F改变以使得点火正时指令ST被提前。
调节KCS学习值AG以使得反馈校正值F被保持在一预定范围内。例如使用爆燃校正学习值和低负荷学习值的总和作为值AG。调节爆燃学习值以使得在内燃机1的整个负荷范围上将反馈校正值F保持在预定范围内。调节低负荷学习值以使得当内燃机1处于较低负荷范围内时将反馈校正值F保持在预定范围内。
如果反馈校正值F处于预定范围之外以使得点火正时指令ST被延迟的话，KCS学习值AG改变以使得指令ST被延迟。如果反馈校正值F处于预定范围之外以使得点火正时指令ST被提前的话，KCS学习值AG改变以使得指令ST被提前。只要内燃机1处于较低负荷范围内，通过调节爆燃校正值和低负荷校正值两者就会带来KCS学习值AG的改变。然而，当内燃机1处于较低负荷范围以外的范围时，通过仅调节爆燃校正值而改变KCS学习值AG。
[气门正时的控制]
控制装置80通过控制进气门正时改变机构60a而控制进气门17的气门正时。更具体地说，进气门正时改变机构60a被操纵以使得进气门17的实际气门正时接近目标气门正时。进气门17的实际气门正时对应于实际进气角(intake angle)VTin，所述VTin为进气门凸轮轴31的实际位移角。进气门17的目标气门正时对应于目标进气角VTTin，所述VTTin为进气门凸轮轴31的目标位移角。
控制装置80通过控制排气门正时改变机构60b而控制排气门18的气门正时。更具体地说，排气门正时改变机构60b被操纵以使得排气门18的实际气门正时接近目标气门正时。排气门18的实际气门正时对应于实际排气角(exhaust angle)VTex，所述VTex为排气门凸轮轴32的实际位移角。排气门18的目标气门正时对应于目标排气角VTTex，所述VTTex为排气门凸轮轴32的目标位移角。
在该控制中，进气门或排气门凸轮轴31、32的位移角对应于相应的凸轮轴31、32相对于曲轴5的转动相位。位移角被转换成曲轴转角(用单位“度CA”表示)。
实际进气角VTin是根据曲轴转角传感器41和进气门凸轮角度传感器42a的检测信号确定的。当进气门17的气门正时被最大限度地延迟时，实际进气角VTin对应于一基准值，即“0度CA”。也就是说，实际进气角VTin表示进气门17的气门正时相对于最大限度延迟状态的提前量。
实际排气角VTex是根据曲轴转角传感器41和排气门凸轮角度传感器42b的检测信号确定的。当排气门18的气门正时被最大限度地提前时，实际排气角VTex对应于一基准值，即“0度CA”。也就是说，实际排气角VTex表示排气门18的气门正时相对于最大限度提前状态的延迟量。
参考图2的时间表，其中示出进气门17和排气门18相对于曲轴转角的改变的气门正时，下面将说明进气门17或排气门18的位移角与气门重叠量之间的关系。
气门重叠量是对应于从进气门17被打开时到排气门18被关闭时的由轴转角改变量的数值。在排气门18被关闭之后当曲轴转角改变量达到“θ”时如果进气门17被打开的话，气门重叠量对应于“-θ”。如果实际进气角VTin和实际排气角VTex都是0度CA的话，如图2中的虚线所示的，气门重叠量对应于初始值X(在该实施例中，例如为“-24度CA”)。因此，实际气门重叠量OR通过下式(2)，使用实际进气角VTin、实际排气角VTex以及初始值X表示：
OR＝VTin+VTex+X……(2)
OR：实际气门重叠量
VTin：实际进气角
VTex：实际排气角
X：气门重叠量的初始值
下面将参考图3的流程图，说明用于计算进气门17的目标进气角VTTin和排气门18的目标排气角VTTex的程序，所述程序为目标位移角计算程序。控制装置80在例如预定曲轴转角下执行作为中断程序的计算程序。所述程序由控制装置80的第一计算部执行。
首先，在步骤S100中，控制装置80读取依照曲轴转角传感器41的输出信号计算的内燃机速度NE、依照空气流量计56的输出信号计算的进气量Qa，以及实际进气角VTin。
然后在步骤S110中，控制装置80根据内燃机速度NE和进气量Qa获得内燃机负荷L。
在接下来的步骤S120中，参考存储在控制装置80的ROM中的相应图表，根据内燃机速度NE和内燃机负荷L确定目标气门重叠量ORT和目标进气角基准值VTinb。
此外，在步骤S130中，根据目标进气角基准值VTinb和预定校正值H，使用下式(3)，控制装置80获得最终目标值，即，目标进气角VTTin。校正值H是第一校正值H1和第二校正值H2的总和，稍后将进行说明。
如果需要的话可增加辅助校正值。
VTTin＝VTinb-H……(3)
VTTin：目标进气角
VTinb：目标进气角基准值
H：校正值
H1：第一校正值
H2：第二校正值
接着，在步骤S140中，控制装置80根据目标气门重叠量ORT和实际进气角VTin，使用下式(4)计算目标排气角VTTex：
VTTex＝ORT-(VTin+X)……(4)
VTTex：目标排气角
ORT：目标气门重叠量
VTin：实际进气角
X：气门重叠量的初始值
通过修正前述表示实际凸轮轴角度VTin、VTex与实际气门重叠量OR之间关系的式(2)获得式(4)。也就是说，式(2)的实际气门重叠量OR对应于式(4)的目标气门重叠量ORT，并且式(2)的实际排气角VTex对应于式(4)的目标排气角VTTex。
之后，以预定时间间隔重复地执行从步骤S100到步骤S140的程序。
进气门正时改变机构60a被控制成使得实际进气角VTin变成依照所述程序获得的目标进气角VTTin。更具体地说，通过根据实际进气角VTin与目标进气角VTTin之间的差额设定提供给OCV 63a的负载比而执行所述控制。因此获得目标进气角VTTin。以相似的方式控制排气门正时改变机构60b。
在下文中，将依照用于计算目标位移角的程序说明所示实施例的气门驱动控制装置80的操作。
图4(a)示出实际进气角VTin被延迟并且排气门18的气门正时被提前以便于减小进气门17与排气门18之间的气门重叠量的气门正时控制的一个示例。在该图中，虚线L1表示与排气门凸轮轴32的实际排气角VTex相应的排气门18的关闭正时(关闭时间)的变化。虚线L2表示与进气门凸轮轴31的实际进气角VTin相应的进气门17的开启正时(开启时间)的变化。点划线L3表示目标排气角VTTex的变化。点划线L4表示目标进气角VTTin的变化。
在时刻T时，产生实际进气角VTin被延迟并且排气门18的气门正时被提前以减小气门重叠量的前述控制的要求。在该阶段，依照计算程序，作为相对于当前实际进气角VTin被延迟的数值计算目标进气角VTTin，并且作为小于当前实际重叠量OR的数值计算目标气门重叠量ORT。
然后依照目标气门重叠量ORT和当前实际进气角VTin获得目标排气角VTTex。此时实际进气角VTin相对于目标进气角VTTin被提前。获得的目标排气角VTTex相对于控制目标被提前。获得的目标排气角VTTex是排气门凸轮轴32的最终目标位移角，它相当于目标进气角VTTin和目标气门重叠量ORT。
根据计算的目标进气角VTTin和目标排气角VTTex，开始进气门正时改变机构60a和排气门正时改变机构60b的控制。从而开始实际进气角VTin和实际排气角VTex的调节。更具体地说，当实际排气角VTex被逐渐提前时实际进气角VTin被逐渐延迟。与实际进气角VTin的逐渐延迟相一致，目标排气角VTTex也被逐渐延迟。甚至在实际排气角VTex达到目标排气角VTTex之后，排气门凸轮轴32的相位被连续地调节，除非完成进气门凸轮轴31的相位调节。
以这种方式，相位调节，即排气门凸轮轴32的角度提前是连续的直到实际排气角VTex在时刻T1下等于目标排气角VTTex。在该阶段，在进气门凸轮轴31的相位调节完成之前获得所要求的气门重叠量。
之后，连续地延迟实际进气角VTin直到实际进气角VTin在时刻T2下等于目标进气角VTTin。同时，目标排气角VTTex被连续地延迟以便于保持所要求的气门重叠量。
图4(b)示出其中实际进气角VTin被提前并且排气门18的气门正时被延迟以便于增加进气门17与排气门18之间的气门重叠量的气门正时控制。在时刻T时，产生前述控制的要求。在该阶段，依照计算程序，作为相对于当前实际进气角VTin被提前的数值计算目标进气角VTTin，并且作为相对于当前实际重叠量OR增加的数值计算目标气门重叠量ORT。
然后依照目标气门重叠量ORT和当前实际进气角VTin获得目标排气角VTTex。在这一点上实际进气角VTin相对于目标进气角VTTin被延迟。获得的目标排气角VTTex相对于控制目标被延迟。排气门凸轮轴32的最终目标位移角相当于目标进气角VTTin和目标气门重叠量ORT。
根据计算的目标进气角VTTin和目标排气角VTTex，开始进气门正时改变机构60a和排气门正时改变机构60b的控制。从而开始实际进气角VTin和实际排气角VTex的调节。更具体地说，当实际排气角VTex被逐渐延迟时实际进气角VTin被逐渐提前。与实际进气角VTin的逐渐提前相一致，目标排气角VTTex也被逐渐提前。以这种方式，相位调节，即排气门凸轮轴32的角度延迟是连续的直到实际排气角VTex在时刻T1下等于目标排气角VTTex。在该阶段，在进气门凸轮轴31的相位调节完成之前获得所要求的气门重叠量。
之后，连续地提前实际进气角VTin直到实际进气角VTin在时刻T2下等于目标进气角VTTin。同时，目标排气角VTTex被连续地提前以便于保持所要求的气门重叠量。
如上所述，依照该计算程序，不必非完成进气门17的气门正时调节以便于获得所要求的气门重叠量。
此外，依照该程序，目标排气角VTTex总是被设定为这样的数值，在所述数值下与实际进气角VTin一致地获得所要求的气门重叠量。因此，在进气门凸轮轴31和排气门凸轮轴32的相位调节期间，实际气门重叠量朝向目标气门重叠量ORT连续地改变。
现在，将说明由控制装置80所执行的用于计算第一校正值H1的程序。
[用于计算第一校正值的程序]
气门重叠量(内部EGR量)被调节为例如为了提高内燃机功率或降低废气排放和燃油消耗而根据内燃机运转状态选择性地设定的最优值。因此，当延迟点火正时以抑制爆燃时，取决于内燃机运转状态，气门重叠量的最优值可大大降低或基本未改变地保持。在以下说明中，将分别说明其中气门重叠量的最优值大大降低的状态或[内燃机运转状态1]和其中气门重叠量的最优值基本未改变地保持的状态或[内燃机运转状态2]。
[内燃机运转状态1]
内燃机运转状态1相当于其中内燃机1的控制集中在例如废气排放和燃油消耗的降低并在内燃机1的较低负荷范围内发生的状态。在该状态中，内部EGR量被调节最大值以便于降低废气排放和燃油消耗。通常，当点火正时被延迟以便于抑制爆燃时实际内部EGR量的最大值被减小。因此，为了抑制爆燃，必须也降低作为用于控制内部EGR量的参数的气门重叠量。因此当点火正时被延迟以便于抑制爆燃时气门重叠量的最优值被减小。在这种情况中，实际气门重叠量变得大于气门重叠量的最优值。每个气缸中的实际内部EGR量变得极大，这可不利地影响燃油消耗和转矩变化。
[内燃机运转状态2]
该状态相当于其中内燃机1的控制集中在例如内燃机功率的提高上并且在内燃机1的较高负荷范围内发生的状态。在该状态中，气门重叠量的最优值小于依照当前内燃机运转状态使得内部EGR量最大化的数值。通常，当内部EGR量增加时，燃烧室8中的(废)气增加，所述废气无助于内燃机1的燃烧。因此，如果内部EGR量最大化的话，内燃机功率可被降低。换句话说，如果内燃机1在该内燃机运转状态下被操纵并且，尤其是，节气门53基本被完全打开的话，控制集中在进气量的最大化上，而不是集中在内部EGR量的最大化。气门重叠量的相应的最优值被设定为使得进气量最大化的数值。因此，该状态的气门重叠量的最优值小于使得内部EGR量的最大化的数值。
因此，在该[内燃机运转状态2]中，只要气门重叠量相当于气门重叠量的最优值，实际内部EGR量被保持为小于最大值的数值，与点火正时的延迟无关。也就是说，与延迟的点火正时无关，实际内部EGR量不会变得过大。因此，用作用以控制内部EGR量的参数的气门重叠量不必被减小。而且，甚至当点火正时被延迟时，气门重叠量的最优值也不会大大改变。
如在[内燃机运转状态1]中已说明的，如果点火正时被延迟以便于抑制爆燃的话，实际气门重叠量会变得大于气门重叠量的最优值，导致内部EGR量的过度增加。为了解决这个问题，气门重叠量可减小当延迟点火正时时所使用的校正值，所述校正值为，例如KCS学习值AG。如果在[内燃机运转状态1]中使用KCS学习值AG的话，可防止内部EGR量变得过大，从而抑制在燃油消耗和转矩变化上的不利影响。然而，如果在[内燃机运转状态2]中使用KCS学习值AG的话，气门重叠量可变得小于气门重叠量的最优值，因此内部EGR量可变得过小。
因此，在所示的实施例中，使用防护值G以限制气门重叠量的上限。依照KCS学习值AG和内燃机负荷L设定防护值G。因此允许防护值G如此限制气门重叠量的上限，即，当延迟点火正时时使得内部EGR量不会变得过大。
参照图5(b)，在其中可发生[内燃机运转状态1]的内燃机1的较低负荷范围中依照KCS学习值AG改变防护值G。如从图中可清楚的，当KCS学习值AG变得更小时，与[内燃机运转状态1]相对应的防护值G被设定为更小的数值。参照图5(a)，在其中可发生[内燃机运转状态2]的内燃机1的较高负荷范围中，与[内燃机运转状态2]相对应的防护值G被保持为较大值，与KCS学习值AG无关。
更具体地说，在[内燃机运转状态1]中，如果爆燃发生并且KCS学习值AG被设定为预定值的话，气门重叠量的实际最优值被减小。因此实际气门重叠量变得大于气门重叠量的最优值。在这种状态中，气门重叠量大于防护值G。然而，上限限制使得实际气门重叠量减小防护值G。因此防止内部EGR量变得过大。
与之相反，在[内燃机运转状态2]中，气门重叠量的最优值被保持得基本恒定，而与爆燃所导致的KCS学习值AG无关。也就是说，实际气门重叠量不会变得大于气门重叠量的最优值。在这种状态中，实际气门重叠量可小于以前述方式设定的防护值G。如果是这种情况的话，实际气门重叠量不会遭受通过防护值G的上限限制。因此，实际气门重叠量不会变得过小。也就是说，实际气门重叠量不会变得小于阻止内部EGR量变得过大所需的数值。
在所示的实施例中，使用校正值H1校正目标进气角基准值VTinb，以便于执行气门重叠量的上限限制。
下面将参照图7的流程图，说明用于计算第一校正值H1的程序。该程序由控制装置80作为中断程序在预定曲轴转角下执行。
首先，在步骤S200中，控制装置80参照图6的图表根据KCS学习值AG和内燃机负荷L计算防护值G。在随后的步骤S210中，用依照内燃机速度NE和内燃机负荷L变化的最小值确定防护值G的下限。
接下来，在步骤S220中，在目标气门重叠量ORT和防护值G之间，较小的数值被设定为被防护的目标气门重叠量ORG。
然后控制装置80在步骤S230中根据包括内燃机速度NE和内燃机负荷L的内燃机运转状态计算分配系数(分布系数)K。分配系数K大于零但小于1.0。该分配系数K用于当减小气门重叠量时，相对于排气门18的气门正时的提前量确定、或分配实际进气角VTin的延迟量。也就是说，当由上限限制通过防护值G减小气门重叠量时，当分配系数K接近于“1.0”时，实际进气角VTin的延迟量增加并且实际排气角VTex的提前量减小。
随后，在步骤S240中，控制装置80使用下式(5)确定第一校正值H1。使用式(3)由第一校正值H1校正目标进气角基准值VTinb。
H1＝(ORT-ORG)×K……(5)
H1：第一校正值
ORT：目标气门重叠量
ORG：被防护的(guarded)目标气门重叠量
K：分配系数
当防护值G小于目标气门重叠量ORT时，将防护值G设定为被防护的目标气门重叠量ORG。因此目标进气角VTTin根据第一校正值H1被减小(被提前)，所述第一校正值H1使用式(5)获得。因此，根据目标进气角VTTin被控制的实际进气角VTin被提前，减小了实际气门重叠量。换句话说，实际气门重叠量由上限限制通过防护值G减小。
与之相反，如果防护值G大于目标气门重叠量ORT的话，将目标气门重叠量ORT设定为被防护的目标气门重叠量ORG。使用式(5)将第一校正值H1确定为“零”。如果是这种情况的话，不执行实际进气角VTin的提前。也就是说，不会发生实际气门重叠量由上限限制通过防护值G的减小。
参照图6，将说明在步骤S200中用于计算防护值G所使用的图表。
该图表相当于内燃机负荷对KCS学习值AG的座标。该图表包括区E1、E2和E3。区E1和E2对应于图5(b)。区E3对应于图5(a)。在区E1中，内燃机负荷不大于一预定值“b”并且KCS学习值AG不小于一预定值“a”。在区E2中，内燃机负荷不大于数值“b”并且KCS学习值AG小于预定值“a”。在区E3中，内燃机负荷大于数值“b”。如果KCS学习值AG落在与图表的区E2相对应的范围内的话，点火正时延迟以便于抑制爆燃。
当内燃机运转状态对应于图表的区E1时，它对应于图5(b)的死区，防护值G被确定为等于目标气门重叠量ORT的数值。在这种情况中，被防护的目标气门重叠量ORG等于目标气门重叠量ORT。因此，只要在对应于区E1的状态中操纵内燃机1，或在内燃机运转状态改变为其中可增加爆燃的对应于区E2的状态之前操纵内燃机1，第一校正值H1被保持为“零”。在这种状态中，不执行实际气门重叠量的上限限制。
如果内燃机运转状态对应于图表的区E3的话，与区E1一样，防护值G被确定为等于目标气门重叠量ORT的数值。因此，只要在高于数值“b”的较高负荷范围内操纵内燃机1，就可将第一校正值H1保持为“零”，与区E1一样。因此，不执行气门重叠量的上限限制。
然而，当内燃机运转状态对应于图表的区E2时，参照图5(b)，防护值G随着KCS学习值AG减小而减小，或爆燃增加。也就是说，在区E2中，防护值G根据KCS学习值AG而连续地改变。
以这种方式，通过使用式(3)用第一校正值H1校正目标进气角基准值VTinb，实际气门重叠量被调节为与内燃机运转状态相对应的气门重叠量的最优值。
接下来，将说明由控制装置80执行的用于计算第二校正值H2的程序。
[用于计算第二校正值的程序]
在所示的实施例中，通过控制排气门正时改变机构60b而改变实际排气角VTex。然而，由于该控制被限制于一定范围，因此作为排气门凸轮轴32的位移角的实际排气角VTex也被控制在有限范围内。该控制范围相当于从零度CA到最大化延迟的气门正时的范围。零度CA是实际排气角VTex在该数值时被最大化提前的基准值(见图2)。因此，排气门凸轮轴32的实际排气角VTex的上限相当于最大化延迟的气门正时。实际排气角VTex的下限相当于最大化提前的气门正时，即前述基准值“零”(见图2)。
如上所述，在所示的实施例中，依照实际进气角VTin和目标气门重叠量ORT而获得目标排气角VTTex。因此目标排气角VTTex可变得大于容许范围的上限或小于实际排气角VTex范围的下限。由于实际排气角VTex受上限或下限限制，因此实际排气角VTex难于被增加得超过所述上限或降至低于下限。因此，当目标排气角VTTex变得大于容许范围的上限或小于下限时，实际排气角VTex难于达到目标排气角VTTex。不可能获得目标气门重叠量ORT。
当必须降低气门重叠量时，如果将目标排气角VTTex设定为小于下限“零”的数值的话，实际排气角VTex的提前过早地受下限限制。这可使得不能获得目标气门重叠量ORT。因此，内部EGR量可被增加得超过与内燃机运转状态相对应的最优值。这可导致类似于内燃机操作的不稳定的问题。
为了解决这个问题，在所涉及的实施例中，根据目标气门重叠量ORT和目标进气角VTTin计算排气门凸轮轴32的所要求的位移角。实际排气角VTex的下限被设定为与排气门正时改变机构60b的控制界限值相对应的位移角，更具体地说，所述位移角为最大限度提前角“零”。控制装置80用作是目标驱动校正部，即，第二计算部。如果所要求的排气机小于下限“零”的话，控制装置80根据所要求的位移角与下限之间的差额使用第二校正值H2校正目标进气角VTTin。
在该实施例中，排气门凸轮轴32的要求驱动值等于得出的气门驱动，所述气门驱动是当实际进气角VTin达到目标进气角VTTin时设定为目标排气角VTTex的数值。如果要求驱动值小于下限“零”的话，根据要求驱动值与“零”之间的差额校正目标进气角VTTin。以这种方式，防止目标排气角VTTex被设定为小于下限“零”的数值。因此实际排气角VTex被可靠地调节为目标排气角VTTex。因此，在这种情况中，可可靠地获得目标气门重叠量ORT。
下面将参照图8的流程图说明用于计算第二校正值H2的程序。控制装置80在预定曲轴转角下作为中断程序执行该程序。
首先，在步骤S300中，控制装置80根据目标进气角基准值VTinb和第一校正值H1使用下式(6)计算校正目标进气角VTRin，所述校正目标进气角VTRin为进气门凸轮轴31的校正目标位移角。校正目标进气角VTRin等于进气门凸轮轴31的目标位移角，该角被设定得用于依照点火正时的延迟使得气门重叠量最优化。
VTRin＝VTinb-H1……(6)
VTRin：校正目标进气角
VTinb：目标进气角基准值
H1：第一校正值
接下来，在步骤S310中，根据校正目标进气角VTRin、防护值G以及初始值X使用下式(7)计算要求排气角EXREST，所述要求排气角EXREST等于前述要求排气角。
EXREST＝G-(VTRin+X)……(7)
EXREST：要求排气角
VTRin：校正目标进气角
X：气门重叠量的初始值
G：防护值
以下述方式获得式(7)。首先，修正表示实际进气角VTin与气门重叠量之间关系的前述式(2)。通过用防护值G替代式(2)中的气门重叠量OR、用校正目标进气角VTRin替代实际进气角VTin、以及用要求排气角EXREST替代实际排气角VTex执行该修正。
通过式(7)获得的要求排气角EXREST等于用于确保通过校正目标进气角VTRin设定获得防护值G所要求的实际排气角VTex。
如果将校正目标进气角VTRin设定为用于确保获得防护值G的目标进气角VTTin的话，在容许范围内调节实际排气角VTex，只要要求排气角EXREST等于或大于下限“零”。
然而，当以前述方式将校正目标进气角VTRin设定为目标进气角VTTin时，如果要求排气角EXREST小于下限的话，不能将实际排气角VTex调节为目标排气角VTTex。这使得必须校正目标进气角VTTin。在这种情况中，要求排气角EXREST与下限“零”之间的差额相当于实际排气角VTex相对于目标排气角VTTex的调节的未实现量。
换句话说，根据通过式(7)获得的要求排气角EXREST，确定是否可将实际排气角VTex调节为目标排气角VTTex。而且，如果确定结果为否定的话，要求排气角EXREST表示实际排气角VTex相对于目标排气角VTTex的未实现的调节量。
因此，如果通过式(7)获得的要求排气角EXREST等于或大于下限“零”的话，可将实际排气角VTex调节为目标排气角VTTex。与之相反，如果通过式(7)获得的要求排气角EXREST小于下限“零”的话，获得的结果等于实际排气角VTex相对于目标排气角VTTex的未实现的调节量。
在式(7)中，防护值G可由被防护的目标气门重叠量ORG替代。然而，防护值G等于目标气门重叠量ORT的最大值。因此，只要确保获得防护值G，就可确保获得被防护的目标气门重叠量ORG。因此所示实施例的式(8)使用防护值G替代被防护的目标气门重叠量ORG。
在计算要求排气角EXREST之后，在步骤S320中，控制装置80确定要求排气角EXREST是否小于下限“0”。如果确定结果为肯定的话(在步骤S320中为YES)，实际排气角VTex不能获得要求排气角EXREST。实际排气角VTex的未实现的调节量(所得出的目标排气角VTTex与“零”之间的差额)等于要求排气角EXREST的绝对值。这样，在步骤S330中，将要求排气角EXREST的绝对值设定为用于校正目标进气角VTTin的第二校正值H2。
如果确定要求排气角EXREST等于或大于“零”的话(在步骤S320中为NO)，实际排气角VTex的调节可获得要求排气角EXREST。在这种情况中，在步骤S340中将用于校正目标进气角VTTin的第二校正值H2设定为“零”。
以上述方式获得的第二校正值H2反映在式(3)的校正值H中。因此根据实际排气角VTex的未实现的调节量用第一校正值H1和第二校正值H2校正目标进气角基准值VTinb。
当要求排气角EXREST等于或大于“零”时，将第二校正值H2设定为“零”。在这种情况中，只用第一校正值H1校正目标进气角基准值VTinb。
图9示出实际气门重叠量OR的控制的一个示例，其中目标排气角VTTex小于实际排气角VTex的下限“零”。图9(a)对应于其中所述控制不包括第二校正值H2的控制的情况。相反，图9(b)对应于其中所述控制包括第二校正值H2的控制的情况。
如图9(a)中所示的，如果不使用第二校正值H2的话，不能实现实际排气角VTex相对于被提前超过下限“零”的目标排气角VTTex的提前。因此与实际排气角VTex的未实现提前量相一致，相应实际气门重叠量OR可变得大于目标气门重叠量ORT，所述未实现提前量为目标排气角VTTex与下限“零”之间的差额。
相反，如图9(b)中所示的，使用第二校正值H2。目标进气角VTTin根据第二校正值H2被延迟，所述第二校正值H2相当于图9(a)中所示的实际排气角VTex相对于要求排气角EXREST的未实现提前量。因此从最终被调节为目标进气角VTTin的实际进气角VTin与目标气门重叠量ORT中确定目标排气角VTTex。
因此由第二校正值H2补偿实际排气角VTex的未实现提前量。因此，将实际排气角VTex调节为目标排气角VTTex，所述目标排气角VTTex等于或大于实际排气角VTex的下限，并且将相应的实际气门重叠量OR调节为目标气门重叠量ORT。
所示的实施例具有以下优点。
(1)在所示的实施例中，根据内燃机运转状态获得的目标气门重叠量ORT和实际进气角VTin计算目标排气角VTTex。因此甚至在实际进气角VTin与实际排气角VTex的相位调节完成之前就可获得目标气门重叠量ORT。换句话说，相对快速地调节气门重叠量。
(2)而且，气门重叠量总是朝向目标气门重叠量ORT改变。这抑制了气门重叠量在气门正时调节中不合需要的改变。因此在实际进气角VTin与实际排气角VTex的调节期间可更好地控制内燃机操作阶段。
(3)气门重叠量的上限受防护值G限制。根据KCS学习值AG和内燃机负荷L设定防护值G。如图5(b)和图6中所示的，这可使得防护值G将目标气门重叠量的上限限制为小于这样的数值的数值，所述这样的数值即，在该数值下当延迟点火正时以便于抑制爆燃时使得内部EGR量变得过大。在图5(b)中所示的[内燃机运转状态1]中，如果目标气门重叠量ORT变得大于防护值G，那么依照点火正时延迟，上限限制使得目标气门重叠量ORT减小防护值G。以这种方式，实际气门重叠量被限制为目标气门重叠量ORT，从而抑制内部EGR量的过度增加。与之相反，在图5(a)中所示的[内燃机运转状态2]中，当点火正时延迟时，目标气门重叠量ORT可小于防护值G。如果是这种情况的话，不执行防护值G对于目标气门重叠量ORT的上限限制。这防止由于用以抑制点火正时延迟所引起的内部EGR量的过度增加的上限限制所导致的气门重叠量变得过小。
(4)当内燃机运转状态对应于图6的图表的区E2时，当KCS学习值AG改变为延迟点火正时以抑制爆燃的数值时防护值G减小。防护值G随KCS学习值AG的作用连续地改变。因此，在防护值G对于气门重叠量的上部限制方面，通过以这种方式改变防护值G可平稳地改变气门重叠量。
(5)当内燃机运转状态对应于点火正时的延迟量较小的图6的图表的区E1时，延迟的点火正时导致的最优(目标)气门重叠量相对于实际气门重叠量的改变较小。因此，目标气门重叠量的所述改变不易于产生问题。在这种情况中，将防护值G设定为等于目标气门重叠量ORT的数值。因此，将被防护的目标气门重叠量ORG设定为目标气门重叠量ORT，并且式(5)的项目[(ORT-ORG)×K]被保持为“零”。这使得当内燃机运转状态对应于区E1时不必执行气门重叠量的上限限制。因此防止气门重叠量由于限制而变得过小，并且内部EGR量不会变得过小。
(6)参照图5(a)、5(b)和图6获得的防护值G的下限被限制得不会小于根据内燃机运转状态而改变的最小值。这防止将防护值G设定为过小值。因此，在防护值G的气门重叠量的上限限制中，气门重叠量不会变得过小。
(7)当内燃机运转状态对应于图6的图表的区E3，即较高负荷状态时，内燃机1的进气量增加。为了满足这个要求，使得气门重叠量增加到较大水平。如果气门重叠量受到防护值G的上限限制并且因此保持为较小值的话，不能获得所要求的进气量，当内燃机运转状态对应于其中点火正时的延迟量较小的图6的图表的区E1时，妨碍了内燃机1的输出性能。如上所述，当内燃机1的进气量较大时，受气门重叠量影响的内部EGR量较小。因此不必执行用于抑制内部EGR量过度增加的控制。而且，当内燃机1在对应于图表的区E3的较高负荷状态中被操纵时，将防护值G设定为等于目标气门重叠量ORT的数值。另外，式(5)的项目[(ORT-ORG)×K]被保持为零。因此不执行气门重叠量的上限限制。这防止气门重叠量变得过小，并且内燃机1的输出性能保持在较高水平。
(8)当气门重叠量受到防护值G的上限限制时，通过提前实际进气角VTin和延迟实际排气角VTex使得气门重叠量减小。实际进气角VTin的提前量和实际排气角VTex的排气量之间的比值随分配系数K而改变，所述分配系数K是根据内燃机运转状态而设定的。这使得可根据内燃机运转状态将所述比值设定为适当值。因此根据内燃机运转状态适当地执行气门重叠量的减小。
(9)如上所述，使用图6的图表确定防护值G。换句话说，通过使用一个图表，以适合于与区E1、E2和E3相对应的每种内燃机运转状态的方式选择防护值G。
(10)根据作为目标气门重叠量ORT容许范围的最大值的防护值G和校正目标进气角VTRin计算要求排气角EXREST。如果要求排气角EXREST被提前超过实际排气角VTex的容许范围的下限“零”的话，与超出量相对应的要求排气角EXREST与下限之间的差额被设定为第二校正值H2。因此用第二校正值H2校正目标进气角基准值VTinb，获得目标进气角VTTin。这使得可将目标排气角VTTex设定为不小于下限“零”的数值。因此将实际排气角VTex调节为目标排气角VTTex。因此，可靠地获得目标气门重叠量ORT。
(11)将与排气门正时改变机构60b的控制界限值相对应的气门正时设定为实际排气角VTex的上限和下限。换句话说，排气门正时改变机构60b不能将实际排气角VTex提前或延迟得超过所述界限值。根据排气门正时改变机构60b的可变范围设定实际排气角VTex的容许范围。在这一点上，优选调节实际排气角VTex的容许范围的界限值。
本发明不局限于所示的实施例，而是可以以下形式修正所示的实施例。
在所示的实施例中，参照图5(a)、5(b)和图6，根据内燃机负荷和用于抑制爆燃的点火正时的延迟计算防护值G。然而，可根据诸如内燃机速度等其它内燃机状态校正或调节防护值G。
除了所述图表之外，还可使用一式计算防护值G。
当通过上限限制使用防护值G减小气门重叠量时，可根据包括内燃机速度和内燃机负荷的内燃机运转状态改变气门重叠量的降低率。因此可将气门重叠量的降低率设定为与内燃机运转状态相对应的气门重叠量的最优值。也就是说，气门重叠量以适合于内燃机运转状态的方式降低。
在所示的实施例中，当内燃机运转状态对应于图6的图表的区E2时，防护值G依照KCS学习值AG连续地改变。然而，防护值G可依照KCS学习值AG以分级的方式改变。
在所示的实施例中，用于计算第一校正值H1的程序可被省略并且式(7)的防护值G可由目标气门重叠量ORT代替。在这种情况中，不执行第一校正值H1的计算，并且将第一校正值H1设定为“零”。因此，校正目标进气角VTRin变为等于目标进气角基准值VTinb的数值(见式(6))。
另外在省略第一校正值H1的前述修正中，根据目标气门重叠量ORT和目标进气角基准值VTinb计算要求排气角EXREST。如果要求排气角EXREST小于下限“零”的话，将要求排气角EXREST的绝对值设定为第二校正值H2。然后用第二校正值H2校正目标进气角基准值VTinb，确定最终的目标进气角VTTin。因此将目标排气角VTTex设定为等于或大于下限“零”的数值。因此可将实际排气角VTex调节为目标排气角VTTex。因此，在该修正中，可靠地获得目标气门重叠量ORT。另外，可靠地获得所示实施例的优点(11)。
在所示的实施例和上述修正中，将相当于实际排气角VTex的最大限度提前角的目标排气角VTTex的下限(提前界限值)设定为排气门正时改变机构60b的控制范围的下限。并且当要求排气角EXREST被提前超过下限时，根据要求排气角EXREST与下限之间的差额延迟目标进气角VTTin。
参照图10(a)，要求排气角EXREST被延迟得超过了排气门正时改变机构60b的控制范围的上限，即最大限度延迟角。在这种情况下，根据目标排气角VTTex相对于上限的超出量(即，要求排气角EXREST与上限之间的差额)可能不会实现实际排气角VTex的延迟。获得的气门重叠量OR可变得相对于目标气门重叠量ORT不足。
然而，参照图10(b)，当要求排气角EXREST相对于上限延迟时，目标进气角VTTin根据要求排气角EXREST与上限之间的差额被提前。目标排气角VTTex根据该差额被提前。这防止最终的目标排气角VTTex被设定为大于上限(延迟界限值)的数值。换句话说，通过根据要求排气角EXREST与实际排气角VTex的上限之间的差额提前目标进气角VTTin，可防止实际排气角VTex的延迟变得不充分。从而获得目标气门重叠量ORT。
实际排气角VTex的界限值可包括排气门正时改变机构60b的控制范围的上限和下限。
在所示的实施例和上述修正中，排气门正时改变机构60b的控制界限值被设定为相当于实际排气角VTex的数值(排气门凸轮轴32的位移角的界限值)。这样，诸如实际排气角VTex的气门驱动会影响内燃机1的运转效率。如果将过大或过小的数值设定为实际排气角VTex的界限值的话，可降低内燃机1的运转效率。因此，在诸如防止阻碍内燃机运转状态、内燃机效率、燃烧效率、内燃机速度或内燃机负荷的内燃机1充足的运转效率方面的气门驱动的界限值可被设定为实际排气角VTex的界限值。这优选地抑制了内燃机运转效率的降低。
在所示的实施例和上述修正中，根据实际进气角VTin和目标气门重叠量ORT计算目标排气角VTTex。然而，以相似的方式，可根据实际排气角VTex和目标气门重叠量ORT确定目标进气角VTTin。在这种情况中，可以与所示的实施例相同的方式将第一和第二校正值H1、H2计算为用于目标排气角VTTex的校正值。
在所示的实施例和上述修正中，进气门17和排气门18的位移角分别用作表示进气门17和排气门18的气门正时的数值。然而，本发明不局限于此，而是可使用除位移角以外的不同的参数作为表示进气门凸轮轴31和排气门凸轮轴32的气门正时的数值。
所示的实施例和上述修正的可变气门机构随气门驱动而改变每个进气门17和排气门18的气门正时。然而，本发明的气门驱动控制装置不必非应用于这种类型的可变气门机构。本发明可适用于例如，改变每个进气门17和排气门18的气门升程量和气门正时的可变气门机构以及仅改变每个气门的气门升程量的可变气门机构。即使气门正时是固定的并且由可变气门机构仅改变每个气门的气门升程量，内部EGR量也随气门升程量的改变而改变，从而导致“背景技术”中所说明的问题。
在这些情况中，可使用每个气门的气门升程量和相当于气门重叠量的量(例如，即，根据气门升程量和每个气门的气门正时获得的假定的气门重叠量)执行与所示的实施例和上述修正中的程序相似的程序。因此获得所示的实施例和上述修正的优点。
更具体地说，例如，控制装置80可用作用于根据内燃机运转状态计算进气门17和排气门18中的一个气门(即，第一气门)的目标气门升程量的第一计算部。根据获得的目标气门升程量和第一气门的实际气门升程量，计算剩余气门(即，第二气门)的目标气门升程量。
而且，根据目标气门重叠量和第一气门的目标气门升程量可计算第二气门的要求气门升程量。如果第二气门的要求气门升程量大于第二气门容许范围的上限或小于所述范围的下限的话，控制装置80用作目标驱动校正部(第二计算部)，所述目标驱动校正部根据第二气门的要求气门升程量与相应容许范围的上限或下限之间的差额校正第一气门的目标气门升程量。
更具体地说，例如，如果第二气门的要求气门升程量大于相应容许范围的上限的话，根据第二气门的要求气门升程量与第二气门的上限之间的差额增加第一气门的目标气门升程量。这防止目标气门重叠量变得小于实际气门重叠量。
与之相反，如果第二气门的要求气门升程量小于相应容许范围的下限的话，根据第二气门的要求气门升程量与第二气门的相应下限之间的差额减小第一气门的目标气门升程量。这防止目标气门重叠量变得大于实际气门重叠量。
在所示的实施例和上述修正中，本发明适用于用于汽油内燃机1的气门驱动控制装置。然而，本发明不局限于这种类型的应用，而是可应用于不同类型的内燃机，只要所述内燃机包括改变进气门的气门驱动的可变气门机构和用于改变排气门的气门驱动的单独可变气门机构就可以。