(57)【要約】【課題】暖機後の部分負荷領域での燃費低減効果を向上すると共に、冷機時の排気エミッション低減効果を向上することができる内燃機関の可変動弁システム、及びその制御装置を提供する。【解決手段】冷機始動では、吸気ＶＴＣ２５により吸気バルブ２３の閉時期を吸気下死点付近の閉時期まで遅角し、吸気バルブ２３の開時期を排気上死点後の開時期まで遅角すると共に、排気ＶＴＣ２６により、排気バルブ２４の閉時期を排気上死点前の閉時期まで進角し、排気バルブ２４の開時期を、排気上死点と膨張下死点の中間点付近でまで進角し、部分負荷では、吸気ＶＴＣ２５により、吸気バルブ２３の閉時期を吸気下死点前の閉時期まで進角すると共に、吸気バルブ２３の開時期を排気上死点前の開時期まで進角する共に、排気ＶＴＣにより、排気バルブ２４の閉時期)を排気上死点後の閉時期まで遅角し、排気バルブ２４の開時期を膨張下死点側に遅角した開時期まで遅角する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、一定に維持された吸気バルブの作動角(開弁期間)の位相を変化させる吸気側可変位相機構と、一定に維持された排気バルブの作動角(開弁期間)の位相を変化させる排気側可変位相機構と、前記吸気側可変位相機構と前記排気側可変位相機構を制御する制御手段を備え、
内燃機関の冷機始動では、前記吸気側可変位相機構により前記吸気バルブの閉時期(ＩＶＣ)を吸気下死点(ＢＤＣ)付近の閉時期(ＩＶＣｃ)まで遅角し、前記吸気バルブの開時期(ＩＶＯ)を排気上死点(ＴＤＣ)後の開時期（ＩＶＯｃ）まで遅角すると共に、前記排気側可変位相機構により、前記排気バルブの閉時期(ＥＶＣ)を排気上死点(ＴＤＣ)前の閉時期(ＥＶＣｃ)まで進角し、前記排気バルブの開時期(ＥＶＯ)を、排気上死点(ＴＤＣ)と膨張下死点(ＢＤＣ)の中間点付近、乃至はそれ以上の進角位置である開時期(ＥＶＯｃ)まで進角し、
前記内燃機関の暖機後の部分負荷では、前記吸気側可変位相機構により、前記吸気バルブの閉時期(ＩＶＣ)を吸気下死点(ＢＤＣ)前の閉時期(ＩＶＣｐ)まで進角すると共に、前記吸気バルブの開時期(ＩＶＯ)を排気上死点(ＴＤＣ)前の開時期(ＩＶＯｐ)まで進角する共に、前記排気側可変位相機構により、前記排気バルブの閉時期(ＥＶＣ)を排気上死点(ＴＤＣ)後の閉時期(ＥＶＣｐ)まで遅角し、前記排気バルブの開時期(ＥＶＯ)を膨張下死点(ＢＤＣ)側に遅角した開時期(ＥＶＯｐ)まで遅角する
ことを特徴とする内燃機関の可変動弁システム。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関の可変動弁システムにおいて、
前記吸気バルブの前記作動角(開弁期間)がクランク角で１５０°〜１８０°の範囲に設定されている共に、前記排気バルブの前記作動角(開弁期間)がクランク角で２４０°〜２７０°の範囲に設定されている
ことを特徴とする内燃機関の可変動弁システム。
【請求項３】
請求項１に記載の内燃機関の可変動弁システムにおいて、
前記吸気側可変位相機構の機械的安定位置は、前記吸気バルブの閉時期(ＩＶＣ)が吸気下死点(ＢＤＣ)付近となる位置に設定され、
前記排気側可変位相機構の機械的安定位置は、前記排気バルブの開時期(ＥＶＯ)が排気上死点(ＴＤＣ)と膨張下死点(ＢＤＣ)の中間点付近、乃至この中間点より進角した位置に設定されている、
ことを特徴とする内燃機関の可変動弁システム。
【請求項４】
請求項３に記載の内燃機関の可変動弁システムにおいて、
前記内燃機関の冷機始動時において、前記吸気側可変位相機構と前記排気側可変位相機構の少なくとも一方は、夫々の機械的安定位置に締結ピンで固定される
ことを特徴とする内燃機関の可変動弁システム。
【請求項５】
請求項１に記載の内燃機関の可変動弁システムにおいて、
冷機始動の後のアイドル時では、前記吸気側可変位相機構によって前記吸気バルブの開閉時期を前記内燃機関の冷機始動の状態より進角側で、且つ部分負荷の状態より遅角側に制御し、
前記排気側可変位相機構によって前記排気バルブの開閉時期を前記内燃機関の冷機始動の状態より遅角側で、且つ部分負荷の状態より進角側に制御する、
ことを特徴とする内燃機関の可変動弁システム。
【請求項６】
請求項５に記載の内燃機関の可変動弁システムにおいて、
前記内燃機関の冷機始動の状態の前記吸気バルブの開時期(ＩＶＯｃ)と前記排気バルブの閉時期(ＥＶＣc)の角度間隔は、前記内燃機関のアイドルの状態での前記吸気バルブの開時期(ＩＶＯｉ)と前記排気バルブの閉時期(ＥＶＣｉ)の角度間隔より大きく設定されている
ことを特徴とする内燃機関の可変動弁システム。
【請求項７】
請求項１に記載の内燃機関の可変動弁システムにおいて、
前記内燃機関の全負荷の状態では、前記吸気側可変位相機構によって前記吸気バルブの作動角の位相を前記内燃機関の部分負荷の状態より遅角側に設定する共に、前記排気側可変位相機構により前記排気バルブの作動角の位相を前記内燃機関の部分負荷の状態より遅角側に設定し、
前記内燃機関の部分負荷の状態に対する遅角量は、前記排気側可変位相機構での遅角量の方が、前記吸気側可変位相機構での遅角量より大きく設定されている
ことを特徴とする内燃機関の可変動弁システム。
【請求項８】
請求項１に記載の内燃機関の可変動弁システムにおいて、
前記内燃機関の全負荷の状態では、前記吸気バルブの閉時期(ＩＶＣｈ)が、吸気下死点(ＢＤＣ)付近、あるいは吸気下死点(ＢＤＣ)より進角した位置に設定されている
ことを特徴とする内燃機関の可変動弁システム。
【請求項９】
請求項１に記載の内燃機関の可変動弁システムにおいて、
前記内燃機関の冷機始動の状態では、前記排気バルブの閉時期(ＥＶＣｃ)と排気上死点(ＴＤＣ)との間の期間を期間(ＥＴｃ)、排気上死点(ＴＤＣ)と前記吸気バルブの開時期(ＩＶＯｃ)との期間を期間(ＩＴｃ´)とした時、前記期間（ＥＴｃ）より前記期間（ＩＴｃ´）の方が大きく設定されている
ことを特徴とする内燃機関の可変動弁システム。
【請求項１０】
請求項１に記載の内燃機関の可変動弁システムにおいて、
前記内燃機関は吸気圧を過給する過給システムを備えており、前記内燃機関の部分負荷の状態、及び/又は全負荷の状態の時に過給システムによって吸気圧を過給する
ことを特徴とする内燃機関の可変動弁システム。
【請求項１１】
少なくとも、一定に維持された吸気バルブの作動角(開弁期間)の位相を変化させる吸気側可変位相機構と、一定に維持された排気バルブの作動角(開弁期間)の位相を変化させる排気側可変位相機構とを備えた内燃機関に使用される内燃機関の可変動弁システムの制御装置であって、
前記可変動弁システムの制御装置は、前記吸気側可変位相機構と前記排気側可変位相機構を制御する制御手段を備え、
前記制御手段は、
内燃機関の冷機始動では、前記吸気側可変位相機構により前記吸気バルブの閉時期(ＩＶＣ)を吸気下死点(ＢＤＣ)付近の閉時期(ＩＶＣｃ)まで遅角し、前記吸気バルブの開時期(ＩＶＯ)を排気上死点(ＴＤＣ)後の開時期（ＩＶＯｃ）まで遅角すると共に、前記排気側可変位相機構により、前記排気バルブの閉時期(ＥＶＣ)を排気上死点(ＴＤＣ)前の閉時期(ＥＶＣｃ)まで進角し、前記排気バルブの開時期(ＥＶＯ)を、排気上死点(ＴＤＣ)と膨張下死点(ＢＤＣ)の中間点付近、乃至はそれ以上の進角位置である開時期(ＥＶＯｃ)まで進角し、
前記内燃機関の暖機後の部分負荷では、前記吸気側可変位相機構により、前記吸気バルブの閉時期(ＩＶＣ)を吸気下死点(ＢＤＣ)前の閉時期(ＩＶＣｐ)まで進角すると共に、前記吸気バルブの開時期(ＩＶＯ)を排気上死点(ＴＤＣ)前の開時期(ＩＶＯｐ)まで進角する共に、前記排気側可変位相機構により、前記排気バルブの閉時期(ＥＶＣ)を排気上死点(ＴＤＣ)後の閉時期(ＥＶＣｐ)まで遅角し、前記排気バルブの開時期(ＥＶＯ)を膨張下死点(ＢＤＣ)側に遅角した開時期(ＥＶＯｐ)まで遅角する
ことを特徴とする内燃機関の可変動弁システムの制御装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の内燃機関の可変動弁システムの制御装置において、
前記吸気バルブの前記作動角(開弁期間)がクランク角で１５０°〜１８０°の範囲に設定されている共に、前記排気バルブの前記作動角(開弁期間)がクランク角で２４０°〜２７０°の範囲に設定されている
ことを特徴とする内燃機関の可変動弁システムの制御装置。
【請求項１３】
請求項１１に記載の内燃機関の可変動弁システムの制御装置において、
前記制御手段は、
冷機始動の後のアイドルの状態では、前記吸気側可変位相機構によって前記吸気バルブの開閉時期を前記内燃機関の冷機始動の状態より進角側で、且つ部分負荷の状態より遅角側に制御し、
前記排気側可変位相機構によって前記排気バルブの開閉時期を前記内燃機関の冷機始動の状態より遅角側で、且つ部分負荷の状態より進角側に制御する、
ことを特徴とする内燃機関の可変動弁システムの制御装置。
【請求項１４】
請求項１１に記載の内燃機関の可変動弁システムの制御装置において、
前記制御手段は、
前記内燃機関の全負荷の状態では、前記吸気側可変位相機構によって前記吸気バルブの作動角の位相を前記内燃機関の部分負荷の状態より遅角側に設定する共に、前記排気側可変位相機構により前記排気バルブの作動角の位相を前記内燃機関の部分負荷の状態より遅角側に設定する、
ことを特徴とする内燃機関の可変動弁システムの制御装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の内燃機関の可変動弁システムの制御装置において、
前記制御手段は、
前記内燃機関の全負荷の状態の前記排気側可変位相機構の遅角量を、前記内燃機関の全負荷の状態の前記吸気側可変位相機構の遅角量よりも大きく設定する
ことを特徴とする内燃機関の可変動弁システムの制御装置。
【請求項１６】
少なくとも、内燃機関の吸気バルブの開閉時期を制御する吸気側可変位相機構と、前記内燃機関の排気バルブの開閉時期を制御する排気側可変位相機構とを備えた内燃機関に使用され、前記吸気側可変位相機構と前記排気側可変位相機構を制御する制御手段を備えた内燃機関の可変動弁システムの制御装置であって、
前記制御手段はマイクロコンピュータを備え、前記マイクロコンピュータは、
前記内燃機関の冷機始動では、前記吸気側可変位相機構により前記吸気バルブの閉時期(ＩＶＣ)を吸気下死点(ＢＤＣ)付近の閉時期(ＩＶＣｃ)まで遅角し、前記吸気バルブの開時期(ＩＶＯ)を排気上死点(ＴＤＣ)後の開時期（ＩＶＯｃ）まで遅角すると共に、前記排気側可変位相機構により、前記排気バルブの閉時期(ＥＶＣ)を排気上死点(ＴＤＣ)前の閉時期(ＥＶＣｃ)まで進角し、前記排気バルブの開時期(ＥＶＯ)を、排気上死点(ＴＤＣ)と膨張下死点(ＢＤＣ)の中間点付近、乃至はそれ以上の進角位置である開時期(ＥＶＯｃ)まで進角する機能を実行し、
前記内燃機関の暖機後の部分負荷では、前記吸気側可変位相機構により、前記吸気バルブの閉時期(ＩＶＣ)を吸気下死点(ＢＤＣ)前の閉時期(ＩＶＣｐ)まで進角すると共に、前記吸気バルブの開時期(ＩＶＯ)を排気上死点(ＴＤＣ)前の開時期(ＩＶＯｐ)まで進角する共に、前記排気側可変位相機構により、前記排気バルブの閉時期(ＥＶＣ)を排気上死点(ＴＤＣ)後の閉時期(ＥＶＣｐ)まで遅角し、前記排気バルブの開時期(ＥＶＯ)を膨張下死点(ＢＤＣ)側に遅角した開時期(ＥＶＯｐ)まで遅角する機能を実行する
ことを特徴とする内燃機関の可変動弁システムの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の可変動弁システム、及びその制御装置に係り、特に吸気バルブのバルブタイミングを調整する吸気側可変位相機構、及び排気バルブのバルブタイミングを調整する排気側可変位相機構を備えた内燃機関の可変動弁システム、及びその制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車の燃料消費量や排気ガス有害成分に関する規制が強化されており、今後もますます厳しくなる傾向にある。特に燃料消費量(以下、燃費と表記する)については、排出される二酸化炭素が地球温暖化へ与える影響が大きいことから、更なる低燃費化が要請されている。
【０００３】
このような背景から、最近では内燃機関の吸気バルブのバルブタイミング(開時期や閉時期)を制御する吸気側可変位相機構、及び排気バルブのバルブタイミング(開時期や閉時期)を制御する排気側可変位相機構からなる可変動弁システムを、内燃機関に搭載することが提案されている。尚、以下ではバルブタイミング、閉時期、及び開時期を併用して説明することもある。
【０００４】
このような可変動弁システムとしては、例えば、以下の「非特許文献1」に記載されているものが知られている。この非特許文献１には、吸気バルブ側にバルブ位相を調整できる吸気側可変位相機構を設け、部分負荷領域では吸気バルブの開閉時期を遅角させ、加えて吸気バルブの閉時期(ＩＶＣ)を吸気下死点(ＢＤＣ)より遅角させる、いわゆる「遅閉じミラーサイクル」とすることで、ポンプ損失を低減して燃費効果を高めている。
【０００５】
また、内燃機関の冷機時には、吸気側可変位相機構によって吸気バルブの閉時期(ＩＶＣ)をやや進角した位置に設定することで、吸気バルブの閉時期(ＩＶＣ)を吸気下死点(ＢＤＣ)に近づけ、正バルブオーバーラップを増加させるようにしている。
【０００６】
すなわち、吸気バルブの閉時期(ＩＶＣ)を吸気下死点(ＢＤＣ)に近づけることにより、ピストンの有効圧縮ストローク(有効圧縮比)を大きくして冷機時の燃焼を改善している。また、正バルブオーバーラップを増加させることで、排気行程末期の高濃度の未燃炭化水素(ＨＣ)を含む燃焼ガスを排気系に排出するのではなく、その一部を吸気系に吐き戻している。
【０００７】
これによって、その後に、前述の吐き戻された未燃炭化水素(ＨＣ)を含む燃焼ガスが筒内に再吸入され、また再燃焼されるので、内燃機関本体から排出される未燃炭化水素(ＨＣ)等の排気有害成分(エンジンアウトエミッション)を低減させることができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】SAE Paper（2012-01-0416）；Development of Hydraulic Variable Valve Timing Control System with an Optimum Angular Position Locking Mechanism
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、非特許文献1に記載された可変動弁システムにおいては、充分な燃費低減効果や、排気ガス有害成分低減効果(以下、排気エミッション低減効果と表記する)が得られ難いという課題があった。
【００１０】
先ず、冷機時の排気エミッション低減効果であるが、正オーバーラップ期間に、排気行程末期の高濃度の未燃炭化水素(ＨＣ)を含む燃焼ガスが吸気系に吐き戻され、その後に気筒内に再び吸入されて再燃焼される形態をとっている。このため、冷機時の冷たい吸気系に燃焼ガスが吐き戻された時点で燃焼ガスが冷えてしまい、気筒内に再び吸入されて再燃焼される場合においては、燃焼の悪化が生じてしまい、排気エミッション低減効果が目減りしてしまうことになる。
【００１１】
更に、吸気系内においては、吐き戻された燃焼ガスと元々吸気系内にあった新気とが不均一に混合され、気筒内に導入される混合ガスの状態(ＥＧＲ率や温度等)は、気筒間でばらつきが大きいものとなり、気筒間での燃焼の不安定化やばらつき.が生じて排気エミッション低減効果が目減りしてしまうことになる。
【００１２】
次に、暖機後の部分負荷領域の燃費低減効果であるが、吸気バルブの閉時期(ＩＶＣ)を吸気下死点(ＢＤＣ)より遅角させる、いわゆる「遅閉じミラーサイクル」になっている。このため、気筒内に一度吸い込んで温まったガスを、ピストンの上昇により吸気系に吐き戻すので、その分だけ元々吸気系内にあった新気を加熱して、温度上昇した混合ガスが形成される。
【００１３】
そして、次の吸気行程において、前述の混合ガスが吸入されると、前述のように温度上昇しているため、燃焼が行われた際の耐ノッキング性がその分だけ悪化してしまうことになる。この結果、ノック制御によって点火時期を遅延させることになり、燃費低減効果が目減りしてしまうことになる。
【００１４】
更に、前述の温まったガスを吸気系に吐き戻すことにより、元々吸気系内にあった新気が不均一に混合されるので、気筒内に導入される混合ガスの状態(空燃比や温度等)が、気筒間でばらつきが大きいものとなる。このため、燃焼の不安定化が生じて燃費低減効果が目減りしてしまうことになる。
【００１５】
本発明の目的は、暖機後の部分負荷領域での燃費低減効果を向上すると共に、冷機時の排気エミッション低減効果を向上することができる新規な内燃機関の可変動弁システム、及びその制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の特徴は、
一定角度に維持された吸気バルブの作動角の位相を変化させる吸気側可変位相機構と、一定角度に維持された排気バルブの作動角の位相を変化させる排気側可変位相機構とを有し、
内燃機関の冷機始動では、吸気側可変位相機構により吸気バルブの閉時期(ＩＶＣ)を吸気下死点(ＢＤＣ)付近の閉時期(ＩＶＣｃ)まで遅角し、吸気バルブの開時期(ＩＶＯ)を排気上死点(ＴＤＣ)の後の開時期（ＩＶＯｃ）まで遅角すると共に、排気側可変位相機構により、排気バルブの閉時期(ＥＶＣ)を排気上死点(ＴＤＣ)前の閉時期(ＥＶＣｃ)まで進角し、排気バルブの開時期(ＥＶＯ)を、排気上死点(ＴＤＣ)と膨張下死点(ＢＤＣ)の中間点付近、乃至はそれ以上の進角位置である開時期(ＥＶＯｃ)まで進角し、
内燃機関の暖機後の部分負荷では、吸気側可変位相機構により、吸気バルブの閉時期(ＩＶＣ)を吸気下死点(ＢＤＣ)の前の閉時期(ＩＶＣｐ)まで進角し、吸気バルブの開時期(ＩＶＯ)を排気上死点(ＴＤＣ)の前の開時期(ＩＶＯｐ)まで進角すると共に、排気側可変位相機構により、排気バルブの閉時期(ＥＶＣ)を排気上死点(ＴＤＣ)の後の閉時期(ＥＶＣｐ)まで遅角し、排気バルブの開時期(ＥＶＯ)を膨張下死点(ＢＴＤＣ)の側に遅角した開時期(ＥＶＯｐ)まで遅角する
ところにある。
【発明の効果】
【００１７】
これによれば、冷機始動における排気エミッション低減効果を向上することができると共に、暖機後の部分負荷領域での燃費低減効果を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明が適用される内燃機関の可変動弁システムの概略の構成を示す構成図である。
【図２】吸気側可変位相機構と吸気バルブ、及び排気側可変位相機構と排気バルブの駆動関係を説明するための構成図である。
【図３】図２に示す吸気側可変位相機構(及び排気側可変位相機構)の断面を示す断面図である。
【図４】図２に示す吸気側可変位相機構(及び排気側可変位相機構)の進角油圧室、及び遅角油圧室に作動油を供給する油圧回路を説明するための構成図である。
【図５Ａ】本発明の第１の実施形態になる内燃機関の可変動弁システムの吸気バルブと排気バルブの冷機始動時のバルブ特性を説明する説明図である。
【図５Ｂ】本発明の第１の実施形態になる内燃機関の可変動弁システムの吸気バルブと排気バルブの暖機後のアイドル時のバルブ特性を説明する説明図である。
【図５Ｃ】本発明の第１の実施形態になる内燃機関の可変動弁システムの吸気バルブと排気バルブの暖機後の部分負荷時でのバルブ特性を説明する説明図である。
【図５Ｄ】本発明の第１の実施形態になる内燃機関の可変動弁システムの吸気バルブと排気バルブの暖機後の全負荷時のバルブ特性を説明する説明図である。
【図６】本発明の第１の実施形態になる内燃機関の可変動弁システムで、冷機始動時から暖機後の全負荷時までの排気バルブの開閉時期、吸気バルブの開閉時期、及びスロットルバルブ開度の変化状態を説明する説明図である。
【図７】本発明の第１の実施形態になる内燃機関の可変動弁システムの停止時における制御を実行するフローチャートである。
【図８】本発明の第１の実施形態になる内燃機関の可変動弁システムの冷機始動時から全負荷時までの制御を実行する制御フローを示すフローチャートである。
【図９Ａ】本発明の第２の実施形態になる内燃機関の可変動弁システムの吸気バルブと排気バルブの冷機始動時のバルブ特性を説明する説明図である。
【図９Ｂ】本発明の第２の実施形態になる内燃機関の可変動弁システムの吸気バルブと排気バルブの暖機後のアイドル時のバルブ特性を説明する説明図である。
【図９Ｃ】本発明の第２の実施形態になる内燃機関の可変動弁システムの吸気バルブと排気バルブの暖機後の部分負荷時でのバルブ特性を説明する説明図である。
【図９Ｄ】本発明の第２の実施形態になる内燃機関の可変動弁システムの吸気バルブと排気バルブの暖機後の全負荷時のバルブ特性を説明する説明図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態になる内燃機関の可変動弁システムで、冷機始動時から暖機後の全負荷時までの排気バルブの開閉時期、吸気バルブの開閉時期、及びスロットルバルブ開度の変化状態を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されることなく、本発明の技術的な概念の中で種々の変形例や応用例をもその範囲に含むものである。
【実施例１】
【００２０】
先ず、本発明の第１の実施形態になる内燃機関の可変動弁システムについて説明する。本実施形態では、火花点火式ガソリン仕様のいわゆる４サイクル内燃機関に適用したものであって、吸気バルブのバルブタイミング(開閉時期)を調整する吸気側可変位相機構、及び排気バルブのバルブタイミング(開閉時期)を調整する排気側可変位相機構を備えている。
【００２１】
ここで、吸気側可変位相機構は、吸気バルブの作動角（開弁期間）を一定角度に維持しながら作動角の位相を変化させる機能を有し、同様に排気側可変位相機構も、排気バルブの作動角を一定角度に維持しながら作動角の位相を変化させる機能を有している。
【００２２】
内燃機関は、図１に示すように、シリンダブロック１０とシリンダヘッド１１との間に、ピストン１２を介して燃焼室１３が形成されていると共に、シリンダヘッド１１のほぼ中央位置に点火プラグ１４が設けられている。尚、シリンダブロック１０とシリンダヘッド１１及びピストン１２等を合せて「気筒」と表記する場合もある。
【００２３】
ピストン１２は、ピストンピン(図示せず)に一端部が連結されたコネクチングロッド１４を介してクランクシャフト１５に連結されており、このクランクシャフト１５は、ピニオンギア機構１６を介して駆動モータ１７によって始動を行うことができる構成とされている。尚、クランクシャフト１５は、クランク角センサ１８によってクランク角及び回転数が検出される。
【００２４】
駆動モータ１７は、内燃機関の停止時のクランクシャフト回転停止位置、言い換えればピストン１２の停止高さ位置を制御する「クランクシャフト回転停止位置制御機構」として使用され、内燃機関が停止する間際、或いは停止後にクランクシャフト回転停止位置、言い換えればピストン停止高さ位置を制御できる。
【００２５】
このクランクシャフト１５を駆動可能な、大トルク／大パワーを発揮できる駆動モータ１７が、リングギヤを介してクランクシャフト１５と同期回転している。この駆動モータ１７は、いわゆるスタータモータの機能を有するものであるが、逆にクランクシャフト１５の回転により発電するジェネレータ(発電モータ)の機能をあわせ持たせても良いことはいうまでもない。
【００２６】
シリンダブロック１０には、ウォータジャケット内の水温を検出する水温センサ１９が取り付けられていると共に、シリンダヘッド１１には、燃焼室１３内に燃料を噴射する燃料噴射弁２０が設けられている。更に、シリンダヘッド１１の内部に形成された吸気ポート２１や排気ポート２２を開閉する１気筒当たりそれぞれ２つ吸気バルブ２３、及び排気バルブ２４がそれぞれ摺動自在に設けられていると共に、吸気バルブ２３側と排気バルブ２４側には、可変位相機構(ＶＴＣ)が設けられている。
【００２７】
可変位相機構(ＶＴＣ)は、吸気バルブ２３のバルブタイミング(開閉時期)を制御するベーン式の吸気側可変位相機構(以下、吸気側ＶＴＣ機構と表記する)２５と、排気バルブ２４のバルブタイミング(開閉時期)を制御するベーン式の排気側可変位相機構(以下、排気側ＶＴＣ機構と表記する)２６とを備えている。また、吸気側ＶＴＣ機構２５、及び排気側ＶＴＣ機構２６は、後述する制御装置(コントローラ)２７によって機関運転状態に応じてそれぞれの作動が制御されるようになっている。
【００２８】
制御装置２７は、マイクロコンピュータや周辺駆動回路等からなり、内燃機関の動作状態を表すパラメータを検出し、このパラメータを用いて所定の演算を実行して内燃機関の制御量を調整する機能を備えている。マイクロコンピュータは、内燃機関の動作状態を表すパラメータを検出する入力部と、演算を実行する中央処理部と、演算によって得られた制御量を出力する出力部より構成されている。この出力部からの制御量は周辺駆動回路に送られ、駆動制御信号として吸気側ＶＴＣ機構２５、排気側ＶＴＣ機構２６に与えられる。
【００２９】
図２は、吸気側ＶＴＣ機構２５、及び排気側ＶＴＣ機構２６と、吸気カムシャフト３０、排気カムシャフト３１の関係を示す図である。
【００３０】
吸気カムシャフト３０には気筒あたり２個の吸気カム３１が設けられている。この吸気カム３１は、吸気バルブ２３を開閉するものである。また、吸気カムシャフト３０の一端には、スプロケット機構３３と、これに固定された吸気側ＶＴＣ機構２５が取り付けられており、吸気カムシャフト３０をスプロケット機構３３に対して、相対回転(位相変換)させて吸気カム３１の相対回転位置を制御している。
【００３１】
スプロケット機構３３は、タイミングスプロケット３５を備えており、図示しないタイミングベルト、或いはチェーンを介してクランクシャフトによって回転されている。また、吸気側ＶＴＣ機構２５は、ハウジング３６と、このハウジング３６の両端に固定されたフロントカバー３７とリアカバー３８によって形成された空間に油圧で駆動されるベーンが内蔵されている。
【００３２】
タイミングスプロケット３５とリアカバー３８は相互に固定されており、またベーンは吸気カムシャフト３０に固定されている。したがって、油圧によってベーンの回転位置を調整することによって、吸気カムシャフト３０がこれに対応して吸気バルブ２３のバルブタイミングを調整するようになっている。
【００３３】
同様に、排気カムシャフト４０には気筒あたり２個の排気カム４１が設けられている。この排気カム４１は、排気バルブ２４を開閉するものである。また、排気カムシャフト４０の一端には、スプロケット機構４３と、これに固定された排気側ＶＴＣ機構２６が取り付けられており、排気カムシャフト４０をスプロケット機構４３に対して相対回転（位相変換）させて排気カム４１の相対回転位置を制御している。
【００３４】
スプロケット機構４３は、タイミングスプロケット４５を備えており、図示しないタイミングベルト、或いはチェーンを介してクランクシャフトによって回転されている。また、排気側ＶＴＣ機構２６は、ハウジング４６と、このハウジング４６の両端に固定されたフロントカバー４７とリアカバー４８によって形成された空間に油圧で駆動されるベーンが内蔵されている。
【００３５】
タイミングスプロケット４５とリアカバー４８は相互に固定されており、またベーンは排気カムシャフト４０に固定されている。したがって、油圧によってベーンの回転位置を調整することによって、排気カムシャフト４０がこれに対応して排気バルブ２４の開閉位相を調整するようになっている。
【００３６】
制御装置２７は、内燃機関の各種の運転状態情報、吸気ＶＴＣ実位置信号、排気ＶＴＣ実位置信号等を入力とし、吸気位相制御信号を吸気側電磁切換弁３９に供給し、また排気位相制御信号を排気側電磁切換弁４９に供給することで、吸気側ＶＴＣ機構２５の吸気位相制御油圧、及び排気側ＶＴＣ機構２６の排気位相制御油圧を制御している。
【００３７】
更に、制御装置２７は、「クランクシャフト回転停止位置制御機構」として機能する駆動モータ１７を制御しており、内燃機関の停止時、及び/または再始動時にクランクシャフトの回転停止位置を制御する。
【００３８】
次に、吸気側ＶＴＣ機構２５と排気側ＶＴＣ機構２６の構成について簡単に説明するが、吸気側ＶＴＣ機構２５と排気側ＶＴＣ機構２６の構成は実質的に同じ構成なので、以下では吸気側ＶＴＣ機構２５の構成について説明する。
【００３９】
図３に示す断面図において、ハウジング３６は、円筒状のハウジング本体３６ａの前端開口が円板状のフロントカバー３７(図２参照)によって閉塞されていると共に、後端開口が円盤状のリアカバー３８(図２参照)によって閉塞されている。また、ハウジング本体３６ａの内周面の周方向の約９０°位置には、４つの隔壁であるシュー３６ｂが内方に向かって突設されている。
【００４０】
リアカバー３８は、タイミングスプロケット３３の中央位置に両者一体に設けられ、外周部が４本のボルト５０によってハウジング本体３６ａとフロントカバー３７に共締め固定されている。また、リアカバー３８のほぼ中央には、ベーンロータ５１の円筒部に外周に軸受される大径な軸受孔が軸方向に貫通形成されている。
【００４１】
ベーンロータ５１は、中央にボルト挿通孔を有する円筒状のロータ５２と、ロータ５２の外周面の周方向のほぼ９０°位置に一体に設けられた４枚のベーン５３、５３aとを備えている。ロータ５２は、前端側の小径筒部がフロントカバー３７の中央支持孔に回転自在に支持されている一方、後端側の小径な円筒部がリアカバー３８の軸受孔に回転自在に支持されている。
【００４２】
また、ベーンロータ５１は、ロータ５２のボルト挿通孔に軸方向から挿通した固定ボルト５４によって吸気カムシャフト３０の前端部に軸方向から固定されている。また、各ベーン５３、５３ａは、各シュー３６ｂ間に配置されていると共に、各外面の軸方向に形成された細長い保持溝内にハウジング本体３６ａの内周面に摺接するシール部材及びこのシール部材をハウジング本体内周面方向に押圧する板ばねがそれぞれ嵌着、保持されている。
【００４３】
また、この各ベーン５３、５３ａの両側と各シュー３５ｂの両側面との間に、それぞれ４つの進角油圧室５５と遅角油圧室５６がそれぞれ形成されている。尚、ベーン５３ａは、進角側のストッパ機能と、遅角側のストッパ機能を備えている。図３において、ベーン５３ａのストッパ面５８がシュー３６ｂの側面と当接して最遅角の位相となっている。また、ベーン５３ａのストッパ面５９がシュー３６ｂの側面と当接して最進角の位相となっている。ここで、遅角油圧室５６に収納されたコイルスプリング５７は、図３に示すようにベーン５３、５３ａを遅角側に付勢している。
【００４４】
ここで、幅広のベーン５３ａにはロックピン５３ｒが設けられて、内燃機関の停止時にベーンロータ５１をデフォルト位置で固定する構成とされている。この場合のデフォルト位置は、コイルスプリング５７によって最遅角位置に付勢されている。
【００４５】
そして、吸気側電磁切換弁３９の切り換え動作によって、夫々の進角油圧室５５と夫々の遅角油圧室５６に作動油を選択的に供給することによって、ベーンロータ５１(吸気カム軸３０）をクランクシャフトに対して回転位相を変更させるようになっている。尚、一般的には、最遅角から最進角に至るベーン５３の回動角の２倍がクランク角でみた吸気バルブの位相の変換角になるように決められている。
【００４６】
同様に、排気側ＶＴＣ機構２６も同じ構成となっているが、遅角油圧室５６、及び進角油圧室５５が逆の関係となっており、ベーンロータ５１を遅角方向へ常時付勢する４本のコイルスプリング５７が進角油圧室５５にそれぞれ装着されている。
【００４７】
したがって、デフォルト位置は最進角位置であり、内燃機関の停止時にロックピン５３ｒはベーンロータ５１をデフォルト位置で固定する構成とされている。尚、排気側ＶＴＣ機構２６も、最遅角から最進角に至るベーン５３の回動角の２倍がクランク角でみた吸気バルブの位相の変換角になるように決められている。
【００４８】
図４は、吸気側電磁切換弁３９と吸気側ＶＴＣ機構２５の進角油圧室５５、及び遅角油圧室５６に油圧を伝える油圧回路を示している。
【００４９】
図４において、吸気側電磁切換弁３９は図から分かるように４ポート３ポジションの３位置弁であって、図示した左側の位置がアクティブな状態では、油圧ポンプ６０の側からの油圧通路６２は、吸気側ＶＴＣ機構２５の遅角油圧室５６(図３参照)に繋がる遅角油圧通路６３に導かれるようになっている。
【００５０】
また、吸気側ＶＴＣ機構２５の進角油圧室５５(図３参照)に繋がる進角油圧通路６４は、ドレーン油路６５に導かれるようになっている。したがって、吸気側電磁切換弁３９の入口に油圧が作用すると、吸気側ＶＴＣ機構２５のベーンロータ５１(吸気カムシャフト)を遅角側に変換動作させる。この吸気側電磁切換弁３９の位置は、制御装置２７からの駆動制御信号がオフされた場合の位置、つまり吸気側電磁切換弁３９のデフォルト位置とすることもできる。
【００５１】
また、制御装置２７からの駆動制御信号により、右側の位置がアクティブになると、油圧ポンプ６０の側からの油圧通路６２は、吸気側ＶＴＣ機構２５の進角油圧室５５に繋がる進角油圧通路６４に導かれるようになっている。また、吸気側ＶＴＣ機構２５の遅角油圧室５６に繋がる遅角油圧通路６３はドレーン油路６５に導かれるようになっている。したがって、吸気側電磁切換弁３９の入口に油圧が作用すると、吸気側ＶＴＣ機構２５のベーンロータ５１(吸気カムシャフト)を進角側に変換動作させる。
【００５２】
更に、制御装置２７からの駆動制御信号により、中央の位置になると、吸気側ＶＴＣ機構２５の遅角油圧室５６に繋がる遅角油圧通路６３、及び進角油圧室５５に繋がる進角油圧通路６４の両方が閉じてしまい、吸気側ＶＴＣ機構２５のベーンロータ５１(吸気カムシャフト)は、その位置で保持された状態となる。
【００５３】
この３つの位置を制御装置２７によって制御することで、任意の位相にベーンロータを制御できる。すなわち、進角したい場合は、吸気側電磁切換弁３９を左側の位置に制御し、遅角したい場合は吸気側電磁切換弁３９を右側の位置に制御し、目標位相に達したら吸気側電磁切換弁３９を中央の位置に制御して、ベーンロータ５１の位置を保持すれば良い。
【００５４】
排気側ＶＴＣ機構２６の油圧回路は特に図示しないが、排気側電磁切換弁４９も４ポート３ポジションの３位置弁となっている。吸気側電磁切換弁３９と同様に、３ポジションによる、進角制御、遅角制御、保持制御を組み合わせることで、ベーン（排気カム軸）の位置を制御できる。吸気側と異なっているのは、排気側電磁切換弁４９のデフォルト位置が進角制御位置になっている点であり、制御電流がオフの場合、或いはポンプ油圧が作用しない場合には、最進角位置で安定することになる。
【００５５】
以上のような構成、動作を行なう吸気側ＶＴＣ機構２５、及び排気側ＶＴＣ機構２６において、次に吸気バルブ２３、及び排気バルブ２４の具体的な位相制御について説明する。図５Ａ〜図５Ｄ、及び図６は、「冷間始動」、「アイドル」、「部分負荷」、及び「全負荷」の運転領域の吸気バルブ２３と排気バルブ２４の開閉時期の変化を示している。これらの開閉時期は、吸気側ＶＴＣ機構２５、及び排気側ＶＴＣ機構２６によって調整されている。
【００５６】
尚、図６においてはスロットルバルブの開度も併せて示している。スロットルバルブは電動モータによって制御される電子スロットル装置であり、基本的にはアクセルペダルの踏み込み量に対応した要求トルクを満足するようにスロットルバルブ開度が制御されている。ただ、運転条件によって、スロットルバルブの開度は増減する方向に補正される場合もある。
【００５７】
≪冷機時≫
冷機始動時においては、図５Ａ、及び図６に示すようなバルブタイミングに設定されている。
【００５８】
すなわち、吸気バルブ２３の閉時期(ＩＶＣｃ)は、吸気下死点(ＢＤＣ)付近、本実施形態では吸気下死点(ＢＤＣ)に設定されている。尚、吸気下死点(ＢＤＣ)を中心にして、作用、効果が許容できる範囲で、進角側、或いは遅角側に設定されても良いことはいうまでもない。また、吸気バルブ２３の開時期(ＩＶＯｃ)は、例えば排気上死点(ＴＤＣ)より遅角側であり、その遅角量(ＩＴｃ)は、排気上死点(ＴＤＣ)を起点として１５°程度に設定されている。
【００５９】
したがって、吸気バルブ２３の開弁期間である吸気バルブの作動角(ＤＩ)は、例えば１６５°程度となっている。本実施形態では、吸気バルブの作動角(ＤＩ)は１８０°未満に設定されており、更には１５０°〜１８０°の範囲に設定されていることが望ましい。
【００６０】
一方、排気バルブ２４の開時期(ＥＶＯｃ)は、膨張行程の中程、すなわち圧縮上死点(ＴＤＣ)と膨張下死点(ＢＤＣ)の中間位置付近、本実施形態では膨張下死点(ＢＤＣ)より進角側で９０°程度に設定されている。また、排気バルブの閉時期(ＥＶＣｃ)は、例えば排気上死点(ＴＤＣ)より進角側であり、その進角量(ＥＴｃ)は，排気上死点(ＴＤＣ)を起点として１５°程度に設定されている。
【００６１】
したがって、排気バルブ２４の開弁期間である排気バルブの作動角(ＤＥ)は２５５°程度となっている。本実施形態では、排気バルブの作動角(ＤＥ)は２７０°未満に設定されており、更には２４０°〜２７０°の範囲に設定されていることが望ましい。
【００６２】
そして、吸気バルブ２３の開時期(ＩＶＯｃ)が排気上死点(ＴＤＣ)より遅角側で１５°だけ遅角され、排気バルブの閉時期(ＥＶＣｃ)が排気上死点(ＴＤＣ)より進角側で１５°だけ進角されているので、吸気バルブ２３の開時期(ＩＶＯｃ)と排気バルブ２４の閉時期(ＥＶＣｃ)の間には、負オーバーラップ(ＮＶＯｃ)が形成され、その角度は３０°となっている。
【００６３】
尚、この冷機始動時には、図６にあるようにスロットルバルブの開度はクランキング開度(Θｃｒ)であり、クランキングが完了すると冷機運転時の開度(Θｃ)に増大され、内燃機関が温まるにつれて機関トルクが上昇するので、スロットルバルブ開度は小さく制御されていく。内燃機関が所定温度に達するとアイドリング開度(Θｉ)に制御されて、アクセルペダルが踏み込まれないと、このスロットルバルブ開度が維持される。
【００６４】
冷機始動時において、吸気バルブ２３と排気バルブ２４の開閉時期を上述したような位相角に設定することによって、以下のような作用、効果を奏することができる。
【００６５】
ここで仮に従来の「遅閉じミラーサイクル」と同様に、「正バルブオーバーラップ(ＰＶＯ)」を増加させることを想定してみると、この場合は吸気バルブ２３の閉時期(ＩＶＣ)が吸気下死点(ＢＤＣ)に対して更に進角してしまうことになる。このため、圧縮有効ストローク(有効圧縮比)がかなり低下してしまい、冷機時であることに起因する燃焼素質の元々良くない燃焼をさらに不安定なものとしてしまうようになる。
【００６６】
そこで、本実施形態では上述したように、吸気バルブ２３の閉時期(ＩＶＣ)を吸気下死点(ＢＤＣ)付近である閉時期(ＩＶＣｃ)まで遅角することにより、圧縮行程での圧縮有効ストローク(有効圧縮比)を増加させて、圧縮上死点における気筒内の混合気温度を高めて冷機時の燃焼を改善させている。
【００６７】
また、この吸気バルブ２３の閉時期(ＩＶＣ)を遅角側の閉時期(ＩＶＣｃ)に設定することによって、吸気バルブ２３の開時期(ＩＶＯ)も開時期(ＩＶＯｃ)まで遅角するので、正バルブオーバーラップ(ＰＶＯ)は減少する方向であるが、仮にここで、依然として正バルブオーバーラップ(ＰＶＯ)が維持されていると想定して考えてみると、冷たい吸気系に燃焼ガスが吐き戻された時点で燃焼ガスが冷えてしまい、気筒内に再び吸入されて燃焼される場合においては、燃焼の悪化が生じてしまうことになる。
【００６８】
そこで、吸気バルブ２３の固定作動角(開弁期間)をクランク角で１８０°未満、本実施形態では１５０°〜１８０°の間に設定し、且つ吸気バルブ２３の開時期(ＩＶＯ)を排気上死点(ＴＤＣ)より例えば１５°だけ遅角側の開時期(ＩＶＯｃ)に設定する。これに加えて、排気バルブ２４の固定作動角(開弁期間)をクランク角で２７０°未満、本実施形態では２４０°〜２７０°の間に設定し、且つ排気バルブ２４の閉時期(ＥＶＣ)を排気上死点(ＴＤＣ)より例えば１５°だけ進角側の閉時期(ＥＶＣｃ)に設定する。これによって、吸気バルブ２３の開時期(ＩＶＯｃ)と排気バルブ２４の閉時期(ＥＶＣｃ)の間に、負オーバーラップ(ＮＶＯｃ)を設定することができる。
【００６９】
これによって、冷機時の排気エミッション低減効果を得ることができる。すなわち、排気バルブ２４の閉時期(ＥＶＣ)が排気上死点(ＴＤＣ)より進角側の閉時期(ＥＶＣｃ)に設定されているので、高濃度の未燃炭化水素(ＨＣ)を含む燃焼ガスは排気系側に排出されるのではなく、また吸気系側に吐き戻されるのでもなく、気筒内に高温の燃焼ガスとして封じ込まれる。
【００７０】
そして、ピストンが排気上死点(ＴＤＣ)に至っても吸気バルブ２３は開かず、この後にピストンの位置が下がって吸気バルブ２３の開時期（ＩＶＯｃ）に至った時点で、初めて吸気バルブ２３が開いて混合気(新気)の吸入を開始する。
【００７１】
このように、負オーバーラップ(ＮＶＯｃ)の区間では、温度の高い燃焼ガスが排出されずにそのまま気筒内に残り、従って高濃度の未燃炭化水素(ＨＣ)が排出されずに再燃焼するのはもとより、気筒内に封じ込まれた高温の燃焼ガスによって気筒内のガス温度が高められているので、冷機時の燃焼そのものが良好となり、冷機時の排気エミッション低減効果が向上されるようになる。
【００７２】
つまり、正オーバーラップ(ＰＶＯ)の場合は、冷機時においては燃焼ガスを冷たい吸気系に吐き戻した後、再び気筒内に吸入するので、気筒内のガス温度が負オーバーラップ(ＮＶＯｃ)の場合と比べて低温になっているため、冷機時の燃焼もその分不利になっている。
【００７３】
これに対して、負オーバーラップ(ＮＶＯｃ)の場合では、気筒内のガス温度が高く維持されているので、冷機時の燃焼を良好に行うことができる。その結果、正オーバーラップ(ＰＶＯ)に比べて冷機時の未燃炭化水素(ＨＣ)だけでなく、他に窒素酸化物(ＮＯｘ)、一酸化炭素(ＣＯ)、燃焼微粒子(ＰＭ)の低減効果もさらに向上することができる。
【００７４】
また、進角側に設定された排気バルブ２４の閉時期(ＥＶＣｃ)より以降は、気筒内に封じ込まれた高温の燃焼ガスは、排気上死点(ＴＤＣ)に至るまでピストンによる圧縮を受けるので、その過程で機関本体(シリンダヘッド等)自体が暖められる。これによって、機関本体の暖機が更に円滑に早く進行するので、機関本体から排出される排気ガス有害成分(エンジンアウトエミッション)も、時間的に速やかに減少していくという作用、効果も得られる。
【００７５】
ここで、冷機時には上述のように、排気バルブ２４の閉時期(ＥＶＣ)を排気上死点(ＴＤＣ)より進角側の閉時期(ＥＶＣｃ)まで進角するため、これに付随して排気バルブ２４の開時期(ＥＶＯ)も、排気上死点(ＴＤＣ)と膨張下死点(ＢＤＣ)の中間点付近である、膨張下死点(ＢＤＣ)より進角側で９０°程度の開時期(ＥＶＯｃ)に設定されている。
この早い排気弁開時期により、膨張行程で燃焼した燃焼ガスのガス温度が低下しないうちに、排気バルブ２４を早めに開いて早期に機関本体から排気系に排出することができる。その結果、排気系に設けた触媒の暖機が迅速に進むことで触媒転化率も迅速に向上し、触媒を経て最終的にテールパイプから排出される排気ガス有害成分(テールパイプエミッション)を更に低減することができる。
尚、本実施形態では、排気バルブ２４の開時期(ＥＶＯｃ)は、膨張下死点(ＢＤＣ)より進角側で９０°に設定されているが、排気バルブ２４の作動角の範囲（２４０〜２７０）内で、これ以上の進角位置で開時期(ＥＶＯｃ)を設定することができる。その場合は、排出される燃焼ガス温度（排気ガス温度）を一層高めて、前述のテールパイプエミッションや触媒暖機時間を一層低減できる。
【００７６】
総括すると、冷機始動時において、吸気バルブ２３と排気バルブ２４の開閉時期を上述したような位相角に設定することによって、冷機始動時における排気エミッション低減効果を向上することができる。
また、冷機時の燃焼も良くなることから、冷機時の燃費低減効果も得ることができるのである。
【００７７】
すなわち、吸気側ＶＴＣ機構２５による吸気バルブ２３の遅角制御(吸気バルブの閉時期を吸気下死点(ＢＤＣ)付近に設定)を実行することで、有効圧縮比を大きくでき燃焼を改善することができる。
【００７８】
また、吸気側ＶＴＣ機構２５による吸気バルブ２３の遅角制御(吸気バルブの開時期を排気上死点(ＴＤＣ)より遅角側に設定)と、排気側ＶＴＣ機構２６の進角制御(排気バルブの閉時期を排気上死点(ＴＤＣ)より進角側に設定)を実行して負オーバーラップ(ＮＶＯｃ)を設定することで、未燃炭化水素(ＨＣ)を気筒内に封じ込め、加えて混合気の高温化により冷機時の燃焼を改善することができる。
これらの燃焼改善効果により、冷機時の燃費低減効果も得ることができるのである。
【００７９】
また、排気側ＶＴＣ機構２６の進角制御(排気バルブの開時期を膨張下死点(ＢＤＣ)より９０℃程度進角側に設定)を実行することで、内燃機関から排出される温度の高い排気ガスによって触媒の触媒転化率を向上し、この結果、触媒を経てテールパイプから排出される排気ガス有害成分(テールパイプエミッション)を更に低減することができる。
【００８０】
ここで、本実施形態では負オーバーラップ(ＮＶＯｃ)は、「ＮＶＯｃ＝ＥＴｃ＋ＩＴｃ」となって３０°程度に設定されているが、「ＥＴｃ≒ＩＴｃ」に設定すると、排気上死点(ＴＤＣ)を境にしてＴＤＣ手前側で発生するピストンが気筒内ガスを圧縮することにより発生する損失仕事は、ＴＤＣ後に気筒内ガスが逆にピストンを有効に押し下げてくれることによる正仕事により補われ、排気上死点（ＴＤＣ）付近で発生する損失仕事（一種のポンプ損失）を低減できて、燃費面で有利である。
【００８１】
尚、上述の作用、効果を確保するには負オーバーラップ(ＮＶＯｃ)を確保する必要があり、そのためには、吸気バルブ２３の作動角(ＤＩ)を１８０°未満、望ましくは１５０°〜１８０°(実施例では１６５°)に設定し、排気バルブ２４の作動角(ＤＥ)を２７０°未満、望ましくは２４０°〜２７０°(実施例では２５５°)に設定すれば良い。
【００８２】
ここで、吸気バルブ２３の作動角(ＤＩ)が１８０°を越えると、同じＩＶＣに対してＩＶＯが進角するので負オーバーラップ(ＮＶＯｃ)を確保しにくくなり、１５０°を下回ると、同じＩＶＣに対してＩＶＯがかなり遅れることになり、ＴＤＣからＩＶＯに至る間に発生する吸気行程のポンプ損失がおおきくなるので、前述の１５０°〜１８０°の範囲に設定するのである。
【００８３】
また、排気バルブ２４の作動角(ＤＥ)が２７０°を越えると、同じＥＶＯに対してＥＶＣが遅角するので負オーバーラップ(ＮＶＯｃ)を確保しにくくなり、２４０°を下回ると、同じＥＶＯに対してＥＶＣが過度に進角するので、内部ＥＧＲが過度に増加して、冷機燃焼が悪化する傾向があるので、前述の２４０°〜２７０°の範囲に設定するのである。
【００８４】
≪アイドル時≫
冷機始動後のアイドル時(暖機後)においては、図５Ｂ、及び図６に示すようなバルブタイミングに設定されている。
【００８５】
すなわち、吸気バルブ２３の開時期(ＩＶＯ)は、冷機始動時に対して排気上死点(ＴＤＣ)の側に１５°程度だけ進角して、排気上死点(ＴＤＣ)付近で開時期(ＩＶＯｉ)とされている。また、吸気バルブ２３の閉時期(ＩＶＣ)は、冷機始動時に対して吸気下死点(ＢＤＣ)から１５°程度だけ進角して閉時期(ＩＶＣｉ)とされている。尚、後述する部分負荷に対して１５°程度だけ遅角されており、冷機始動時と部分負荷時のちょうど中間位置付近に設定されている。
【００８６】
また、排気バルブ２４の開時期(ＥＶＯ)は、冷機始動時に対して膨張下死点(ＢＤＣ)の側に１５°程度だけ遅角して、開時期(ＥＶＯｉ)とされている。また、排気バルブ２３の閉時期(ＥＶＣ)は、冷機始動時に対して排気上死点(ＴＤＣ)の側に１５°程度だけ遅角して、排気上死点(ＴＤＣ)付近で開時期(ＥＶＣｉ)とされている。尚、後述する部分負荷に対して１５°程度だけ進角されており、冷機始動時と部分負荷時のちょうど中間位置付近に設定されている。
【００８７】
ここで、このアイドル時には、図６に示すようにスロットルバルブの開度はアイドル開度(Θｉ)に制御されている。周知のように、アクセルペダルを踏み込まない限り、このアイドル開度(Θｉ)の状態が維持される。
【００８８】
このような吸気バルブ２３、及び排気バルブ２４の位相角によれば、吸気バルブ２３の開時期(ＩＶＯｉ)が排気上死点(ＴＤＣ)に設定され、排気バルブ２４の閉時期(ＥＶＣｉ)が排気上死点(ＴＤＣ)に設定されため、正オーバーラップ(ＰＶＯ)、及び負オーバーラップ(ＮＶＯ)のうち、一方は略「０」、他方も略「０」となる。つまり、正オーバーラップ(ＰＶＯ)、及び負オーバーラップ(ＮＶＯ)が共に実質的に存在しない状態となる。
【００８９】
このため、前の燃焼サイクルの燃焼ガス(ＥＧＲガス)が、吸気系に吐き戻されて気筒内に再導入される場合(正オーバーラップ)と、気筒内に封じ込められる場合(負オーバーラップ)のどちらであっても、気筒内に占めるＥＧＲガス量は充分に少なく抑制されている。その結果、負荷が極めて小さく、内燃機関の回転が不安定になりがちなアイドルにおいて、不活性のＥＧＲガスに起因する燃焼の不安定化が抑制されるので、アイドルでの燃焼安定性を向上できる。
【００９０】
また、吸気バルブ２３の閉時期(ＩＶＣｉ)は、「早閉じミラーサイクル」によりポンプ損失の低減を図りながら吸気下死点(ＢＤＣ)からやや進角(冷機時に比べて１５°程度進角)されるだけなので、後述する部分負荷時よりは遅角しており、有効圧縮比も確保して燃焼が改善し、アイドルでの機関安定性を向上でき、また前述の「早閉じミラーサイクル」によるポンプ損失低減により、一層燃費が低減する。
【００９１】
更に、排気バルブ２４の開時期(ＥＶＯｉ)は、冷機時の開時期(ＥＶＯｃ)と、後述する部分負荷時の開時期(ＥＶＯｐ)のちょうど中間位置にあって、部分負荷時の開時期(ＥＶＯｐ)より１５°だけ進角している。これは、アイドルでの熱効率の向上につながるもので、負荷が最小のアイドル時では、部分負荷時の場合と比べて燃焼圧が膨張行程において早めに大気圧に至るからである。
【００９２】
したがって、燃焼圧がちょうど大気圧付近となる、早めの開時期(ＥＶＯｉ)で排気バルブ２４を開くことで、燃費低減効果を高めることができる。つまり、排気バルブ２４の開時期(ＥＶＯ)が開時期(ＥＶＯｉ)より早過ぎると、燃焼圧が逃げてしまい効率が悪くなり、逆に開時期(ＥＶＯ)が開時期(ＥＶＯｉ)より遅すぎると、気筒内が負圧（大気圧未満）になってピストンにブレーキがかかり効率(膨張行程のポンプ損失)が悪化してしまうからである。このようにして、開時期(ＥＶＯｉ)付近がもっとも効率が良く、燃費低減効果を高めることができる。
【００９３】
以上のように、アイドル時の吸気バルブ２３、及び排気バルブ２４の位相角によれば、正オーバーラップ、及び負オーバーラップの形成を抑制できること、吸気バルブ２３の閉時期(ＩＶＣｉ)が後述する部分負荷時より吸気下死点(ＢＤＣ)に近づいていること、且つ吸気下死点(ＢＤＣ)よりは進角しているミラーサイクルを確保していること、排気バルブの開時期(ＥＶＯｉ)が部分負荷の開時期(ＥＶＯp)よりやや進角(早期化)していることにより、上述したような理由でアイドルでの燃費低減効果を高めることができる。
【００９４】
≪部分負荷時≫
冷機始動後の部分負荷(暖機後)においては、図５Ｃ、及び図６に示すようなバルブタイミングに設定されている。
【００９５】
すなわち、吸気バルブ２３の開時期(ＩＶＯ)は、冷機始動時に対して排気上死点(ＴＤＣ)の側に３０°程度だけ進角して、排気上死点(ＴＤＣ)より１５°だけ進角側の開時期(ＩＶＯｐ)とされている。また、吸気バルブ２３の閉時期(ＩＶＣ)は、冷機始動時に対して吸気下死点(ＢＤＣ)から３０°程度だけ進角して閉時期(ＩＶＣｐ)とされている。
【００９６】
また、排気バルブ２４の開時期(ＥＶＯ)は、冷機始動時に対して膨張下死点(ＢＤＣ)の側に３０°程度だけ遅角して、開時期(ＥＶＯｐ)とされている。また、排気バルブ２３の閉時期(ＥＶＣ)は、冷機始動時に対して排気上死点(ＴＤＣ)から３０°程度だけ遅角して、排気上死点(ＴＤＣ)より１５°だけ遅角側の開時期(ＥＶＣｐ)とされている。
【００９７】
したがって、吸気バルブ２３の閉時期(ＩＶＣ)は吸気下死点(ＢＤＣ)より進角側の３０°付近の閉時期(ＩＶＣｐ)となり、いわゆる「早閉じミラーサイクル」となっている。また、排気上死点(ＴＤＣ)付近では、吸気バルブ２３と排気バルブ２４によって正オーバーラップ(ＰＶＯｐ)が形成されている。
【００９８】
そして、吸気バルブ２３の開時期(ＩＶＯｐ)は、排気上死点(ＴＤＣ)より進角側であり、その進角量(ＩＴｐ)は１５°程度に設定され、排気バルブの閉時期(ＥＶＣｃ)は、排気上死点(ＴＤＣ)より遅角側であり、その遅角量(ＥＴｃ)は１５°程度に設定されている。したがって、正オーバーラップ(ＰＶＯｐ)は、「ＰＶＯｐ＝ＩＴｐ＋ＥＴｐ」となって、３０°程度の正バルブオーバーラップ(ＰＶＯ)が形成される。
【００９９】
尚、排気バルブ２４の開時期(ＥＶＯｐ)は、アイドル時より膨張下死点(ＢＤＣ)側に１５°だけ遅角され、膨張下死点(ＢＤＣ)より進角側の６０°付近に設定されている。
【０１００】
ここで、図６に示すように部分負荷時には、アクセルペダルが運転者によって操作されているので、この踏み込み量に対応してスロットルバルブの開度は部分負荷開度(Θｐ)に制御されている。
【０１０１】
暖機後の部分負荷時において、吸気バルブ２３と排気バルブ２４の開閉時期を上述したような位相角に設定することによって、以下のような作用、効果を奏することができる。
【０１０２】
すなわち、吸気バルブ２３の閉時期(ＩＶＣ)は、吸気下死点(ＢＤＣ)より進角側の３０°付近の閉時期(ＩＶＣｐ)に設定されているので、「早閉じミラーサイクル」となり、実質的に吸入ストロークが短くなるので、同一トルクを得るためにスロットルバルブ開度を大きくすることになり、これによってポンプ損失を低減して燃費低減効果を高められるようになる。
【０１０３】
このような「早閉じミラーサイクル」の場合、有効圧縮比の低減による耐ノック性向上に加え、吸気下死点(ＢＤＣ)に至る前に吸気バルブ２３が閉じてしまうので、その後に吸気下死点(ＢＤＣ)を経てピストンが上昇しても、気筒内に吸い込んで温まった混合ガスを吸気系に吐き戻すことが殆どないので、吸気系の加熱による耐ノック性の悪化を避けることができる。
【０１０４】
したがって、「遅閉じミラーサイクル」で問題となる、気筒内に一度吸い込んで温まった混合ガスの吸気系へ吐き戻すことに起因する耐ノッキング性の悪化や、気筒内に導入される混合ガスの状態の気筒間のばらつき（空燃比や温度等）を抑制でき、性能不安定を抑制し、さらに燃費低減効果を高めることができる。
【０１０５】
また、吸気バルブ２３の開時期(ＩＶＯｐ)〜排気バルブ２４の閉時期(ＥＶＣｐ)に跨る正オーバーラップ(ＮＶＯｐ)の形成により、不活性な燃焼ガス(ＥＧＲガス)を気筒内に取り込むことになる。これにより、同一トルクを得るのにスロットルバルブを大きく開くことになるので、いわゆるポンプ損失が更に低減して燃費低減効果を向上することができる。
【０１０６】
更に、この燃焼ガス(ＥＧＲガス)は不活性ガスであるので、ノッキングの抑制ができるが、この正オーバーラップ(ＰＶＯｐ)の場合は、負オーバーラップ(ＮＶＯ)の場合と比べて、気筒内に取り込む燃焼ガス(ＥＧＲガス)のガス温度は低く(燃焼ガスを冷たい吸気系に吐き戻した後に再吸入するので)、これによってもノッキング抑制効果をより一層高められる。
【０１０７】
この結果、前述の「早閉じミラーサイクル」によるノッキング抑制効果に加え、正オーバーラップ(ＰＶＯｐ)による低温ＥＧＲガスによるノッキング抑制効果も加わり、充分な耐ノッキング性が得られるので、点火時期を進角できて燃費低減効果を更に高めることができる。
【０１０８】
更に、冷機時、及びアイドル時に比べて排気バルブ２４の開時期(ＥＶＯｐ)を遅角することによる効果であるが、開時期(ＥＶＯ)を膨張下死点(ＢＤＣ)の側、つまり開時期(ＥＶＯｐ)を冷気時、及びアイドル時に比べて膨張下死点(ＢＤＣ)より進角側の６０°付近まで遅角したので、部分負荷での燃焼による膨張仕事を、正圧の膨張圧力を長く作用させることで増加することができ、これによって熱効率が高まって燃費低減効果を高めることができる。
【０１０９】
このように、これらの総合的な組み合わせによって、部分負荷時における燃費低減効果を大きく高めることができる。
【０１１０】
≪全負荷時≫
全負荷(暖機後)においては、図５Ｄ、及び図６に示すようなバルブタイミングに設定されている。
【０１１１】
すなわち、吸気バルブ２３の開閉時期(ＩＶＯ、ＩＶＣ)は、部分負荷時に対して３０°だけ遅角側の開閉時期(ＩＶＯｈ、ＩＶＣｈ)に設定され、冷機始動時とほぼ同じ位相(乃至僅かに進角側)となる。これによって、吸気バルブ２３の閉時期(ＩＶＣｈ)は吸気下死点(ＢＤＣ)付近(乃至僅かに進角側)となる。このため、吸気下死点(ＢＤＣ)の後に続く圧縮行程で温度が高い気筒内の混合ガスが、吸気系に吐き戻されて吸気系を加熱する現象を抑制でき、結果的に耐ノック性の悪化を抑制することができる。
【０１１２】
一方、排気バルブ２４の開閉時期(ＥＶＯ、ＥＶＣ)は、部分負荷時より６０°だけ遅角側の開閉時期(ＥＶＯｈ、ＥＶＣｈ)に設定されている。この時の排気バルブ２４の開閉時期(ＥＶＯｈ、ＥＶＣｈ)は最大遅角位置となって、排気バルブ２４の閉時期(ＥＶＯｈ)は膨張下死点(ＢＤＣ)付近まで遅角される。
【０１１３】
ここで、図６に示すように全負荷時には、アクセルペダルが最大限に踏み込まれているので、スロットルバルブの開度は全負荷開度(Θｈ＝最大開度)に制御されている。
【０１１４】
このように、排気バルブ２４の遅角量(部分負荷時より６０°遅角)の方が、吸気バルブ２３の遅角量(部分負荷時より３０°遅角)より大きく設定されているので、全負荷時の正オーバーラップ期間(ＰＶＯｈ＝６０°)は、部分負荷の正オーバーラップ期間(ＰＶＯｐ＝３０°)より拡大し、また、排気バルブ２４の開時期(ＥＶＯｈ)から吸気バルブ２３の開時期(ＩＶＯｈ)の期間(ＥＶＯｈ〜ＩＶＯｈ)が狭まるので、いわゆる掃気効果が高まって新規充填効率を高めることでトルクを向上することができる。
【０１１５】
すなわち、排気バルブ２４が開いた直後、排気ポート部の圧力は正圧であるが、排気脈動により負圧に変化し、その後に再び正圧に変化する。そして、排気バルブ２４の開時期(ＥＶＯｈ)から吸気バルブ２３の開時期(ＩＶＯｈ)の期間(ＥＶＯｈ〜ＩＶＯｈ)が狭まることで、負圧状態が維持されている間に正オーバーラップ期間(ＰＶＯｈ)に到達させることができる。
【０１１６】
これにより、正オーバーラップ期間(ＰＶＯｈ)に、気筒内にある残留燃焼ガスを排気ポート側に吸い出し、その分だけ開状態にある吸気バルブ２３を介して新気を導入できるので掃気効果を高めることができる。その際に、正オーバーラップ期間(ＰＶＯｈ)が拡大しているので、より大きな掃気効果が得られるので更にトルクを向上することができる。
【０１１７】
次に、上述した本実施形態になるバルブタイミング特性を実行するための制御フローについて説明する。尚、この制御フローに示される制御機能は、制御装置２７に搭載されているマイクロコンピュータによって実行されるものである。
【０１１８】
図７には、内燃機関を停止する停止移行時に、吸気側ＶＴＣ機構２５と排気側ＶＴＣ機構２６をデフォルト位置に安定させるまでの制御フローを示している。
【０１１９】
≪ステップＳ１０≫
まず、ステップＳ１０においては、内燃機関を停止する機関停止情報や、内燃機関の運転条件情報を読み込む。内燃機機関を停止する機関停止情報としては、代表的にはキーオフ信号があり、また、内燃機関の運転条件情報を示す信号としては数多くあるが、本実施形態では、内燃機関の回転数情報、吸気量情報、水温情報、要求負荷情報(アクセル開度)等があり、更に吸気側ＶＴＣ機構２５や排気側ＶＴＣ機構２６の実位置情報等がある。このステップＳ１０で各種情報を読み込むとステップＳ１１に移行する。
【０１２０】
≪ステップＳ１１≫
ステップＳ１１においては、機関停止移行条件かどうかを判断する。この判断は、例えば、キーオフ信号を監視しておけばよく、キーオフ信号が入力されないとリターンに抜けて次の起動タイミングを待つことになる。一方、キーオフ信号が入力されると、機関停止移行条件と判断してステップＳ１２に移行する。
【０１２１】
≪ステップＳ１２≫
ステップＳ１２においては、吸気側ＶＴＣ機構２５、及び排気側ＶＴＣ機構２６にデフォルト位置に移行するように、変換制御信号を吸気側ＶＴＣ機構２５の吸気側電磁切換弁３９、及び排気側ＶＴＣ機構２６の排気側電磁切換弁４９に出力する。つまり、次回の始動に対応するために、図４Ａの冷間始動時のバルブタイミング特性になるように油圧を制御するものである。
【０１２２】
したがって、吸気バルブ２３の開閉時期(ＩＶＯ、ＩＶＣ)は、図６に示すようにデフォルト位置(機械的安定位置)である開閉時期(ＩＶＯｄ、ＩＶＣｄ)に設定される。同様に、排気バルブ２４の開閉時期(ＥＶＯ、ＥＶＣ)も、図６に示すようにデフォルト位置(機械的安定位置)である開閉時期(ＥＶＯｄ、ＥＶＣｄ)に設定される。この時のデフォルト位置は、冷機始動時の目標とする吸気バルブ２３の開閉時期(ＩＶＯｃ、ＩＶＣｃ)と略一致するように設定されている。変換制御信号を吸気側ＶＴＣ機構２５の吸気側気電磁切換弁３９、及び排気側ＶＴＣ機構２６の排気側電磁切換弁４９に出力すると、ステップＳ１３に移行する。
【０１２３】
≪ステップＳ１３≫
ステップ１３においては、吸気側ＶＴＣ機構２５、及び排気側ＶＴＣ機構２６の実位置情報から、吸気側ＶＴＣ機構２５、及び排気側ＶＴＣ機構２６がデフォルト位置に移行したか、つまり、吸気バルブ２３のデフォルト開閉時期(ＩＶＯｄ、ＩＶＣｄ)に設定され、また、排気バルブ２４のデフォルトの開閉時期(ＥＶＯｄ、ＥＶＣｄ)に設定されたかどうかが判断される。
【０１２４】
そして、吸気バルブ２３のデフォルト開閉時期(ＩＶＯｄ、ＩＶＣｄ)、及び排気バルブのデフォルト開閉時期(ＥＶＯｄ、ＥＶＣｄ)に設定されていないと判断されると再びステップＳ１２に戻り、吸気バルブ２３のデフォルト開閉時期(ＩＶＯｄ、ＩＶＣｄ)、及び排気バルブのデフォルト開閉時期(ＥＶＯｄ、ＥＶＣｄ)に設定されたと判断されるとステップＳ１４に移行する。
【０１２５】
≪ステップＳ１４≫
ステップＳ１４においては、内燃機関を停止するため燃料噴射弁や点火装置への出力制御信号を停止する。これによって内燃機関の回転数Ｎｅが低下していき、これに伴って油圧ポンプの作動油の油圧が低下することになる。内燃機関が停止されると、吸気側ＶＴＣ機構２５及び排気側ＶＴＣ機構２６は、以下の動作をその機構に基づいて実行する。この動作は、フローチャートでいう制御ステップではないが、便宜上制御ステップとして説明する。
【０１２６】
≪ステップＳ１５〜ステップＳ１７≫
内燃機関の回転数Ｎｅの低下に伴い、油圧ポンプからの作動油の吐出圧も下がるので、吸気側ＶＴＣ機構２５、及び排気側ＶＴＣ機構２６のベーン内に保持されていた締結ピンは、リタ−ンスプリングによりリアカバー方向に移動する。一方、吸気側ＶＴＣ機構２５、及び排気側ＶＴＣ機構２６の進角室、遅角室には作動油が充満されており、回転数Ｎｅが下がってもベーン位置はそのまま維持されている。
【０１２７】
そして、リタ−ンスプリングによって締結ピンが、リアカバー方向に更に移動して締結穴に締結することで、ベーンはハウジング（リアカバー）に固定され、吸気バルブ２３のデフォルト開閉時期(ＩＶＯｄ、ＩＶＣｄ)、及び排気バルブのデフォルト開閉時期(ＥＶＯｄ、ＥＶＣｄ)に最終的に設定される。ここで、締結ピンの先端はテ−パ形状に形成されており、ベーンの位相が多少ずれていても締結ピンを締結穴に係合させることができる。そして内燃機関は回転数Ｎｅ＝０となって機関停止となる。
【０１２８】
このようにして、内燃機関を停止する停止移行時に、吸気側ＶＴＣ機構２５と排気側ＶＴＣ機構２６を、冷間始動時の負バルブオーバーラップ(ＮＶＯｃ)が得られる、吸気バルブ２３のデフォルト開閉時期(ＩＶＯｄ、ＩＶＣｄ)、及び排気バルブのデフォルト開閉時期(ＥＶＯｄ、ＥＶＣｄ)に機械的に安定させることができるようになる。
【０１２９】
次に、この状態から内燃機関の運転を再開する場合の制御フローを図８に基づき説明する。この制御フローも制御装置２７に搭載されているマイクロコンピュータによって実行されるものである。
【０１３０】
≪ステップＳ２０≫
まず、ステップＳ２０においては、内燃機関を始動する機関始動情報や、内燃機関の運転条件情報を読み込む。内燃機機関を始動する機関始動情報としては、代表的にはキーオン信号、或いはスタータ起動信号があり、また、内燃機関の運転条件情報を示す信号としては数多くあるが、本実施形態では、内燃機関の回転数情報、吸気量情報、水温情報、要求負荷情報(アクセル開度)等があり、更に吸気側ＶＴＣ機構２５や排気側ＶＴＣ機構２６の実位置情報等がある。このステップＳ２０で各種情報を読み込むとステップＳ２１に移行する。
【０１３１】
≪ステップＳ２１≫
ステップＳ２１においては、機関始動条件かどうかを判断する。この判断は、例えば、スタータ起動信号を監視しておけばよく、スタータ起動信号が入力されないとリターンに抜けて次の起動タイミングを待つことになる。一方、スタータ起動信号が入力されると、機関始動条件と判断してステップＳ２２に移行する。
【０１３２】
≪ステップＳ２２≫
ステップＳ２２においては、スタータ起動信号を受けてスタータモータによる内燃機関のクランキングを開始する。そして、クランキングが開始されるや否やステップＳ２３に移行する。
【０１３３】
≪ステップＳ２３≫
ステップＳ２３においては、吸気側ＶＴＣ機構２５、及び排気側ＶＴＣ機構２６に冷間始動位置に移行するように、吸気バルブ２３の開閉時期(ＩＶＯｃ、ＩＶＣｃ)、排気バルブ２４の開閉時期(ＥＶＯｃ、ＥＶＣｃ)の変換制御信号を吸気側ＶＴＣ機構２５の吸気側気電磁切換弁３９、及び排気側ＶＴＣ機構２６の排気側電磁切換弁４９に出力する。
【０１３４】
これは、油圧ポンプの作動油の油圧が上昇した時に、何らかの原因で締結ピンが締結穴から抜けて締結状態が解除されても、吸気側ＶＴＣ機構２５及び排気側ＶＴＣ機構２６のベーンを冷間始動位置に維持しておくための制御である。これによって、負バルブオーバーラップ(ＮＶＯｃ)が形成される。そして、変換制御信号を吸気側ＶＴＣ機構２５の排気側電磁切換弁３９、及び排気側ＶＴＣ機構２６の排気側電磁切換弁４９に出力すると、ステップＳ２４に移行する。
【０１３５】
≪ステップＳ２４≫
ステップ２４においては、吸気側ＶＴＣ機構２５、及び排気側ＶＴＣ機構２６の実位置情報から、吸気側ＶＴＣ機構２５、及び排気側ＶＴＣ機構２６が冷間始動位置に移行したか、つまり、図５Ａに示すような冷間始動時の吸気バルブ２３の開閉時期(ＩＶＯｃ、ＩＶＣｃ)に設定され、また、排気バルブ２４の開閉時期(ＥＶＯｃ、ＥＶＣｃ)に設定されたかどうかが判断される。
【０１３６】
そして、吸気バルブ２３の開閉時期(ＩＶＯｃ、ＩＶＣｃ)、及び排気バルブ２４の開閉時期(ＥＶＯｃ、ＥＶＣｃ)に設定されていないと判断されると、再びステップＳ２３に戻り、吸気バルブ２３の開閉時期(ＩＶＯｃ、ＩＶＣｃ)、及び排気バルブ２４の開閉時期(ＥＶＯｃ、ＥＶＣｃ)に設定されたと判断されるとステップＳ２５に移行する。
【０１３７】
≪ステップＳ２５≫
ステップＳ２５においては、スタータモータの回転に合せて内燃機関を始動するため燃料噴射弁や点火装置へ出力制御信号を供給する。これによって内燃機関の回転数Ｎｅが増加していき、これに伴って油圧ポンプの作動油の油圧が上昇することになる。燃料噴射弁や点火装置へ出力制御信号を供給するとステップＳ２６に移行する。
【０１３８】
このように、図５Ａに示すような吸気バルブ２３の開閉時期(ＩＶＯｃ、ＩＶＣｃ)、及び排気バルブ２４の開閉時期(ＥＶＯｃ、ＥＶＣｃ)に設定することで、負オーバーラップ(ＮＶＯｃ)を形成でき、上述した負オーバーラップ(ＮＶＯｃ)による排気エミッション低減効果や燃費低減効果を得ることができる。
【０１３９】
尚、図６のバルブタイミング特性から分かるように、内燃機関の停止時における機械的安定位置であるデフォルト開閉時期(ＩＶＯｄ、ＩＶＣｄ、ＥＶＯｄ、ＥＶＣｄ)が冷機始動時の冷機始動開閉時期(ＩＶＯｃ、ＩＶＣｃ、ＥＶＯｃ、ＥＶＣｃ)と略一致しているので、始動時の燃焼の正に最初から排気エミッション低減効果や燃費低減効果を得ることができる。
【０１４０】
≪ステップＳ２６≫
ステップＳ２６においては、内燃機関の機関温度(冷却水温度)を検出して所定温度(Ｔ０)を超えたかどうかを判断する。所定温度(Ｔ０)を超えていなければ冷機状態と判断してリターンに抜けて次の起動タイミングを待つ、或いは別の制御フローを実行することになる。一方、所定温度(Ｔ０)を超えていれば、冷機状態から暖機完了したと判断して、再度運転条件情報を読み込むと共にステップＳ２７に移行する。
【０１４１】
≪ステップＳ２７、ステップＳ２８、ステップＳ２９≫
ステップＳ２７においては、アクセルペダルの踏み込み量、或いはスロットルバルブの開度等から現在の負荷状態を検出し、現在の負荷がアイドル状態かどうかを判断する。アイドル状態と判断されると、ステップＳ２８に移行して、吸気バルブ２３の開閉時期(ＩＶＯ、ＩＶＣ)、及び排気バルブ２４の開閉時期(ＥＶＯ、ＥＶＣ)を設定する。
【０１４２】
ステップＳ２８においては、図５Ｂに示すような吸気バルブ２３の開閉時期(ＩＶＯｉ、ＩＶＣｉ)に設定され、排気バルブ２４の開閉時期(ＥＶＯｉ、ＥＶＣｉ)に設定される。更に、ステップＳ２９に移行して、吸気側ＶＴＣ機構２５、及び排気側ＶＴＣ機構２６を駆動して、アイドル時の吸気バルブ２３の開閉時期(ＩＶＯｉ、ＩＶＣｉ)、及び排気バルブ２４の開閉時期(ＥＶＯｉ、ＥＶＣｉ)に制御する。
【０１４３】
このように、アイドル時の吸気バルブ２３、及び排気バルブ２４の位相角によれば、正オーバーラップ(ＰＶＯ)、及び負オーバーラップ(ＮＶＯ)の形成を抑制できること、吸気バルブ２３の閉時期(ＩＶＣｉ)が後述する部分負荷時より吸気下死点(ＢＤＣ)に近づいていること、排気バルブの開時期(ＥＶＯｉ)が部分負荷の開時期(ＥＶＯp)よりやや進角(早期化)していること等により、アイドルでの燃費低減効果を高めることができる。
【０１４４】
ステップＳ２９の処理を完了すると、リターンに抜けて次の起動タイミングを待つことになる。一方、ステップＳ２７でアイドル状態ではないと判断されるとステップＳ３０に移行する。
【０１４５】
≪ステップＳ３０、ステップＳ３１、ステップＳ３２≫
ステップＳ３０においては、アクセルペダルの踏み込み量、或いはスロットルバルブの開度等から現在の負荷状態を検出し、現在の負荷が部分負荷状態かどうかを判断する。部分負荷状態と判断されると、ステップＳ３１に移行して、吸気バルブ２３の開閉時期(ＩＶＯ、ＩＶＣ)、及び排気バルブ２４の開閉時期(ＥＶＯ、ＥＶＣ)を設定する。
【０１４６】
ステップＳ３１においては、図５Ｃに示すような吸気バルブ２３の開閉時期(ＩＶＯｐ、ＩＶＣｐ)に設定され、排気バルブ２４の開閉時期(ＥＶＯｐ、ＥＶＣｐ)に設定される。更に、ステップＳ３２に移行して、吸気側ＶＴＣ機構２５、及び排気側ＶＴＣ機構２６を駆動して、部分負荷時の吸気バルブ２３の開閉時期(ＩＶＯｐ、ＩＶＣｐ)、及び排気バルブ２４の開閉時期(ＥＶＯｐ、ＥＶＣｐ)に制御する。
【０１４７】
このように、部分負荷時においては「早閉じミラーサイクル」によるノッキング抑制効果に加え、正オーバーラップ(ＰＶＯｐ)による低温ＥＧＲガスによるノッキング抑制効果も加わり、充分な耐ノッキング性が得られるので、点火時期を進角できて燃費低減効果を更に高めることができる。
【０１４８】
更に、冷気時、及びアイドル時に比べて排気バルブ２４の開時期(ＥＶＯ)を膨張下死点(ＢＤＣ)の側に膨張下死点(ＢＤＣ)より進角側の６０°付近まで遅角したので、部分負荷での燃焼による膨張仕事を増加することができ、これによって熱効率が高まって燃費低減効果を高めることができる。
【０１４９】
ステップＳ３２の処理を完了すると、リターンに抜けて次の起動タイミングを待つことになる。一方、ステップＳ３０で部分負荷ではないと判断されるとステップＳ３３に移行する。
【０１５０】
≪ステップＳ３３、ステップＳ３４≫
ステップＳ３３においては、全負荷時と判断されて図５Ｄに示すような吸気バルブ２３の開閉時期(ＩＶＯｈ、ＩＶＣｈ)に設定され、排気バルブ２４の開閉時期(ＥＶＯｈ、ＥＶＣｈ)に設定される。更に、ステップＳ３４に移行して、吸気側ＶＴＣ機構２５、及び排気側ＶＴＣ機構２６を駆動して、全負荷時の吸気バルブ２３の開閉時期(ＩＶＯｈ、ＩＶＣｈ)、及び排気バルブ２４の開閉時期(ＥＶＯｈ、ＥＶＣｈ)に制御する。
【０１５１】
このように、全負荷時の正オーバーラップ期間(ＰＶＯｈ)は、部分負荷時の正オーバーラップ期間(ＰＶＯｐ)より拡大し、また、排気バルブ２４の開時期(ＥＶＯｈ)から吸気バルブ２３の開時期(ＩＶＯｈ)の期間(ＥＶＯｈ〜ＩＶＯｈ)が狭まるので、掃気効果が高まって新気充填効率を高めることでトルクを向上することができる。ステップＳ３４の処理を完了すると、リターンに抜けて次の起動タイミングを待つことになる。
【０１５２】
本実施形態においては、構造が簡単で、作動角一定で位相のみを可変する可変位相機構(ＶＴＣ)を吸気側と排気側に使用することによって、冷機時の排気エミッション低減効果を向上することができ、且つ部分負荷時の燃費低減効果を向上することができる。
【０１５３】
つまり、「早閉じミラーサイクル」を実現するのに、吸気側に複雑な可変作動角機構(可変リフト機構)を用いる例もあるが、本実施形態のような可変位相機構を吸気側と排気側に用いて上述の制御を行なえば、構造が簡単な可変位相機構でも冷機時の排気エミッション低減効果を向上することができ、且つ部分負荷時の燃費低減効果を向上することができる。
【０１５４】
例えば、可変作動角機構(可変リフト機構)を吸気側に用いて「早閉じミラーサイクル」を実現することを仮定して考えてみる。冷機始動時に吸気バルブの閉時期(ＩＶＣ)を吸気下死点(ＢＤＣ)付近の閉時期(ＩＶＣｃ)に設定し、開時期(ＩＶＯ)を排気上死点(ＢＤＣ)後の開時期(ＩＶＯｃ)として負オーバーラップ(ＮＶＯｃ)とした上で、部分負荷時に閉時期(ＩＶＣ)を吸気下死点(ＢＤＣ)前の閉時期(ＩＶＣｐ)に変換しようとすると、作動角(開弁期間)を縮小する必要があるが、開時期(ＩＶＯｐ)は冷機時の開時期(ＩＶＯｃ)より遅角させることになり、正オーバーラップ(ＰＶＯｐ)にすることは困難になり、暖機後の部分負荷時において耐ノック性の悪い負オーバーラップ(ＮＶＯｐ)にならざるを得ない。
【０１５５】
すなわち、冷機始動から部分負荷にかけて本実施形態のようなバルブタイミング変化を実現するには、吸気可変作動角機構(可変リフト機構)でなくて、吸気作動角一定の吸気側ＶＴＣ機構でなくてはならない。また、排気側も同様に、冷機始動から部分負荷にかけて本実施形態のようなバルブタイミング変化を実現するには、同様に排気可変作動角機構(可変リフト機構)でなくて、排気作動角一定の排気側ＶＴＣ機構でなくてはならない。
【０１５６】
例えば、可変作動角機構(可変リフト機構)を排気側に用いて、冷機始動時に排気バルブの閉時期(ＥＶＣ)を排気上死点(ＴＤＣ)手前の閉時期(ＥＶＣｃ)に設定し、開時期(ＥＶＯ)を圧縮上死点(ＴＤＣ)と膨張下死点（ＢＤＣ）との中間付近の開時期(ＥＶＯｃ)とした上で、部分負荷時に閉時期(ＥＶＣ)を排気上死点(ＴＤＣ)後の閉時期(ＥＶＣｐ)に変換しようとすると、作動角(開弁期間)をさらに増大する必要があるが、開時期(ＥＶＯｐ)は冷機時の開時期(ＥＶＯｃ)よりさらに進角させることになり、膨張ストロークが極めて短くなってしまい、暖機後の部分負荷において燃費を悪いものとしてしまう。
【０１５７】
すなわち、冷機始動から部分負荷にかけて本実施形態のようなバルブタイミング変化を実現するには、排気可変作動角機構(可変リフト機構)でなくて、排気作動角一定の排気側ＶＴＣ機構でなくてはならない。
【０１５８】
更に、吸気側、或いは排気側に、可変作動角機構(可変リフト機構)と可変位相機構の両方を併設する場合を想定すると、２つの可変動弁機構により吸気バルブ２３あるいは排気バルブ２４のバルブタイミングが決定されることなり、バルブタイミングのばらつきが大きくなってしまう恐れがある。
【０１５９】
また、２つの可変動弁機構を用いることで、内燃機関のレイアウト性が悪化したり、作動角、及び位相角の角度変換のための駆動エネルギが増加して燃費が悪化する等が懸念される。したがって、可変位相機構だけで構成する本実施形態ではこれらの懸念がないことになる。
【０１６０】
以上の通り、本実施形態によれば、
(１)内燃機関の冷機始動では、吸気側可変位相機構により吸気バルブの閉時期(ＩＶＣ)を吸気下死点(ＢＤＣ)付近の閉時期(ＩＶＣｃ)まで遅角し、吸気バルブの開時期(ＩＶＯ)を排気上死点(ＴＤＣ)後の開時期（ＩＶＯｃ）まで遅角すると共に、排気側可変位相機構により、排気バルブの閉時期(ＥＶＣ)を排気上死点(ＴＤＣ)前の閉時期(ＥＶＣｃ)まで進角し、排気バルブの開時期(ＥＶＯ)を、排気上死点(ＴＤＣ)と膨張下死点(ＢＤＣ)の中間点付近、乃至はそれ以上の進角位置である開時期(ＥＶＯｃ)まで進角し、
(２)内燃機関の暖機後の部分負荷では、吸気側可変位相機構により、吸気バルブの閉時期(ＩＶＣ)を吸気下死点(ＢＤＣ)前の閉時期(ＩＶＣｐ)まで進角すると共に、吸気バルブの開時期(ＩＶＯ)を排気上死点(ＴＤＣ)前の開時期(ＩＶＯｐ)まで進角する共に、排気側可変位相機構により、排気バルブの閉時期(ＥＶＣ)を排気上死点(ＴＤＣ)後の閉時期(ＥＶＣｐ)まで遅角し、排気バルブの開時期(ＥＶＯ)を膨張下死点(ＢＤＣ)側に遅角した開時期(ＥＶＯｐ)まで遅角する
構成とした。
【０１６１】
これによれば、冷機始動における排気エミッション低減効果を向上することができると共に、暖機後の部分負荷領域での燃費低減効果を向上することができる。
【実施例２】
【０１６２】
次に本発明の第２の実施形態について、図９Ａ〜図９Ｄ、及び図１０を用いて説明する。第２の実施形態はターボチャージャやスーパーチャージャのような過給システムを備えた内燃機機関をその適用対象とした点で、第１の実施形態と異なっている。
【０１６３】
また、この第２の実施形態では、吸気バルブ２３の作動角を１６５°から１５０°に縮小している。これによって、動弁系フリクションの低減に加え、以下に述べる新たな作用、効果が期待できる。尚、基本的には、特別に記載していない部分については、第１の実施形態のバルブタイミングを踏襲している。
【０１６４】
≪冷機時≫
冷機始動時においては、図９Ａ、及び図１０に示すようなバルブタイミングに設定されている。
【０１６５】
すなわち、吸気バルブ２３の閉時期(ＩＶＣｃ)は、吸気下死点(ＢＤＣ)付近、本実施形態では吸気下死点(ＢＤＣ)に設定されている。尚、吸気下死点(ＢＤＣ)を中心にして、作用、効果が許容できる範囲で、進角側、或いは遅角側に設定されても良いことはいうまでもない。また、吸気バルブ２３の開時期(ＩＶＯｃ´)は、例えば排気上死点(ＴＤＣ)より遅角側であり、その遅角量(ＩＴｃ)は、排気上死点(ＴＤＣ)を起点として３０°程度に設定されている。
【０１６６】
したがって、吸気バルブ２３の開弁期間である吸気バルブの作動角(ＤＩ)は、例えば１５０°程度となっている。本実施形態でも、吸気バルブの作動角(ＤＩ)は１８０°未満に設定されており、更には、前述のように１５０°〜１８０°の範囲に設定されていることが望ましい。
【０１６７】
一方、排気バルブ２４の開時期(ＥＶＯｃ)は、膨張行程の中程、すなわち圧縮上死点(ＴＤＣ)と膨張下死点(ＢＤＣ)の中間位置付近、本実施形態では膨張下死点(ＢＤＣ)より進角側で９０°程度に設定されている。また、排気バルブの閉時期(ＥＶＣｃ)は、例えば排気上死点(ＴＤＣ)より進角側であり、その進角量(ＥＴｃ)は、排気上死点(ＴＤＣ)を起点として１５°程度に設定されている。
【０１６８】
したがって、排気バルブ２４の開弁期間である排気バルブの作動角(ＤＥ)は２５５°程度となっている。本実施形態では、排気バルブの作動角(ＤＥ)は２７０°未満に設定されており、更には、前述のように２４０°〜２７０°の範囲に設定されていることが望ましい。
【０１６９】
そして、吸気バルブ２３の開時期(ＩＶＯｃ´)が排気上死点(ＴＤＣ)より遅角側で３０°だけ遅角され、排気バルブの閉時期(ＥＶＣｃ)が排気上死点(ＴＤＣ)より進角側で１５°だけ進角されているので、吸気バルブ２３の開時期(ＩＶＯｃ)と排気バルブ２４の閉時期(ＥＶＣｃ)の間には、負オーバーラップ(ＮＶＯｃ)が形成され、その角度は４５°となっている。
【０１７０】
本実施形態では、排気行程末期の排気バルブ２４の閉時期(ＥＶＣｃ)で排気バルブ２４を閉じ、閉時期(ＥＶＣｃ)から排気上死点(ＴＤＣ)に向けてピストンが上昇して、高濃度の未燃炭化水素(ＨＣ)を含む燃焼ガスを圧縮し、その後に吸気バルブ２３が閉じたままピストンは下降を始める、というところまでは第１の実施形態と同様であり、負オーバーラップ(ＮＶＯｃ)による高濃度の未燃炭化水素(ＨＣ)の気筒内への封じ込めによる効果はそのまま得られる。
【０１７１】
一方、第１の実施形態とは異なり、吸気バルブ２３の開時期(ＩＶＯｃ´)は、排気上死点(ＴＤＣ)の遅角側の１５°程度になっても吸気バルブ２３は開かず、排気上死点(ＴＤＣ)後の３０°程度の開時期(ＩＶＯｃ´)で吸気バルブ２３が初めて開くことになる。このため、この時点での吸気バルブ２３の開時期(ＩＶＯｃ´)における気筒内の圧力は低くなる。
【０１７２】
これにより、吸気バルブ２３が開く瞬間に気筒内の燃焼ガスが吸気系に漏れるのを抑制でき、排気ガス有害成分の低減性能を安定化できる。また、この気筒内の圧力低下によって、吸気バルブ２３からの吸気の流入速度が増加して吸気乱れを生じ、この吸気乱れ効果により燃焼状態を改善でき、この点からも排気エミッション低減効果が期待できる。
【０１７３】
≪アイドル時≫
冷機始動後のアイドル時(暖機後)においては、図９Ｂ、及び図１０に示すようなバルブタイミングに設定されている。
【０１７４】
すなわち、吸気バルブ２３の開時期(ＩＶＯ)は、冷機始動時に対して排気上死点(ＴＤＣ)付近に３０°程度だけ進角して、排気上死点(ＴＤＣ)付近で開時期(ＩＶＯｉ)とされている。また、吸気バルブ２３の閉時期(ＩＶＣ)は、冷機始動時に対して吸気下死点(ＢＤＣ)から３０°程度だけ進角して閉時期(ＩＶＣｉ´)とされている。
【０１７５】
また、排気バルブ２４の開時期(ＥＶＯ)は、冷機始動時に対して膨張下死点(ＢＤＣ)の側に１５°程度だけ遅角して、開時期(ＥＶＯｉ)とされている。また、排気バルブ２３の閉時期(ＥＶＣ)は、冷機始動時に対して排気上死点(ＴＤＣ)の側に１５°程度だけ遅角して、排気上死点(ＴＤＣ)付近で開時期(ＥＶＣｉ)とされている。
【０１７６】
本実施形態では、吸気バルブ２３の閉時期(ＩＶＣｉ´)が冷機時に比べて進角され、実施例1の閉時期(ＩＶＣｉ)よりも一層進角されているので、新気の吸入量が低下する。このため、図１０に示すように、この分だけ実施例1のスロットルバルブ開度(Θi)からスロットルバルブ開度(Θｉ´)へと拡大することができ、実施例1に対し吸気管の圧力が高くなる(大気圧に近づく)ことでポンプ損失が低下して、アイドル時の燃費低減効果を更に向上することができる。
【０１７７】
≪部分負荷時≫
冷機始動後の部分負荷(暖機後)においては、図９Ｃ、及び図１０に示すようなバルブタイミングに設定されている。
【０１７８】
すなわち、吸気バルブ２３の開時期(ＩＶＯ)は、冷機始動時に対して排気上死点(ＴＤＣ)の側に４５°程度だけ進角して、排気上死点(ＴＤＣ)より１５°だけ進角側の開時期(ＩＶＯｐ)とされている。また、吸気バルブ２３の閉時期(ＩＶＣ)は、冷機始動時に対して吸気下死点(ＢＤＣ)から４５°程度だけ進角して閉時期(ＩＶＣｐ´)とされている。これは、実施例1の閉時期(ＩＶＣｐ)に対してさらに１５°進角している。
【０１７９】
また、排気バルブ２４の開時期(ＥＶＯ)は、冷機始動時に対して膨張下死点(ＢＤＣ)の側に３０°程度だけ遅角して、開時期(ＥＶＯｐ)とされている。また、排気バルブ２３の閉時期(ＥＶＣ)は、冷機始動時に対して排気上死点(ＴＤＣ)から３０°程度だけ遅角して開時期(ＥＶＣｐ)とされている。
【０１８０】
したがって、吸気バルブ２３の閉時期(ＩＶＣ)は吸気下死点(ＢＤＣ)より進角側の４５°付近の閉時期(ＩＶＣｐ´)となり、いわゆる「早閉じミラーサイクル」となっているが、実施例1より早閉じであり、この「早閉じミラーサイクル」による燃費効果が高くなっている。また、排気上死点(ＴＤＣ)では吸気バルブ２３と排気バルブ２４は、正オーバーラップ(ＰＶＯｐ)が形成されている。
【０１８１】
本実施形態では、吸気バルブ２３の閉時期(ＩＶＣp´)が冷機時に比べて大きく進角されているだけでなく、実施例1より進角しているので、新気の吸入量が大きく低下する。このため、図１０に示すように、この分だけスロットルバルブ開度(Θｐ)をスロットルバルブ開度(Θｐ´)へと拡大することができ、吸気管の圧力が高くなることでポンプ損失が低下してアイドル燃費を更に改善することができる。
【０１８２】
ここで、スロットル開度(Θp´)が略全開になってしまうと、部分負荷運転時にスロットルバルブによる吸気量の調整制御がやりにくくなるので（特に大側調整）、過給器により過給圧(Ｐｐ)を吸気系に加える構成にしている。これによって、スロットルバルブ開度を略全開まで増加させないですみ、スロットルバルブによる吸気量の調整制御が可能となり、運転者の意志に応じた吸気量制御が可能となる。
【０１８３】
≪全負荷時≫
全負荷(暖機後)においては、図９Ｄ、及び図１０に示すようなバルブタイミングに設定されている。
【０１８４】
すなわち、吸気バルブ２３の開閉時期(ＩＶＯ、ＩＶＣ)は、部分負荷時に対して３０°だけ遅角側の開閉時期(ＩＶＯｈ、ＩＶＣｈ´)に設定される。したがって、吸気バルブ２３の開時期(ＩＶＯ)は、吸気上死点(ＴＤＣ)より１５°だけ遅角側に位置し、吸気バルブ２３の閉時期(ＩＶＣ)も、遅角側に移動して吸気下死点(ＴＤＣ)より１５°だけ進角側に位置する。
【０１８５】
また、排気バルブ２４の開閉時期(ＥＶＯ、ＥＶＣ)は、部分負荷時に対して６０°だけ遅角側の開閉時期(ＥＶＯｈ、ＥＶＣｈ)に設定される。したがって、排気バルブ２４の開時期(ＥＶＯ)は、吸気下死点(ＢＤＣ)付近まで遅角側に移動し、排気バルブ２４の閉時期(ＥＶＣ)も、部分負荷時より遅角側に６０°移動して排気上死点(ＴＤＣ)より７５°遅角される。
【０１８６】
本実施形態によれば、吸気バルブ２３の閉時期(ＩＶＣｈ´)が吸気下死点(ＢＤＣ)より進角側にあるので新気の吸入量が低下し、実施例1の閉時期(ＩＶＣｈ)よりも低下する。このため、過給器によって過給圧(Ｐｈ)を吸気系に加え、全負荷での要求トルクを実現させるのである。
【０１８７】
更に本実施例では、吸気バルブ２３の閉時期(ＩＶＣｈ´)が吸気下死点(ＢＤＣ)より進角しているので、気筒内に吸い込んで温まった混合ガスを吸気下死点(ＢＤＣ)の後に吸気バルブ２３を介して吸気系に吐き戻す現象を確実に抑制できる。これによって、吸気系の加熱による耐ノック性の悪化を確実に抑制できるので、全負荷でのトルクを高めつつ、点火時期を進角できて全負荷での燃費も改善することができる。
【０１８８】
本実施形態では、可変動弁として油圧式の可変位相機構(吸気側ＶＴＣ機構、排気側ＶＴＣ機構)を示したが、油圧に限らず電動式の可変位相機構であっても構わない。電動式の可変位相機構の場合は、変換応答性や低温での作動性を高めることができ、本発明の効果を一層高めることができる。
【０１８９】
また、本発明による吸気バルブ、及び排気バルブの開閉時期(バルブタイミング)の定義であるが、吸気バルブ、及び排気バルブがリフトを正しく開始する時期、及びリフトを正しく終了する時期としても良いが、リフト開始初期及びリフト終了末期に僅かなランプリフト(高々０．１ｍｍ程度以下)を有するランプ期間(緩衝期間)が存在する場合には、それらを除いた有効リフト開始時期、及び有効リフト終了時期としても良い。
【０１９０】
有効リフト開始時期、及び有効リフト終了時期の場合は、実質的なガス交換開始時期、及びガス交換終了時期と対応するので、本発明の効果をより高めることができる。
【０１９１】
また、本発明は、自然吸気式内燃機関や過給式内燃機関にも適用でき、後者の過給式内燃機関の過給手段としては機械式のスーパーチャージャでも良いし、排気ガスによるターボチャージャでも良い。
また適用される内燃機関は、点火プラグ着火式、圧縮着火式、あるいは両者の併用のどれでも良いし、燃料噴射系も、筒内直噴、ポート噴射、あるいは両者の併用のどれでも良い。
【０１９２】
尚、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【０１９３】
１５…クランクシャフト、１６…ピニオンギア機構、１７…駆動モータ(クランクシャフト回転停止位置制御機構)、２３…吸気バルブ、２４…排気バルブ、２５…吸気側可変位相機構、２６…排気側可変位相機構、２７…制御装置(ＥＣＵ)、３０…吸気カムシャフト、３１…吸気カム、３３…スプロケット機構、３９…吸気側電磁切換弁、６０…油圧ポンプ、６１…作動油溜まり。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
2020190229.tif 000015
【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図１０】
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