(57)【要約】【課題】燃料カット中に吸気バルブの有効開度を増大して吸気負圧を増大する制御を行う内燃機関において、燃料カット開始前のトルクの増大を抑制する。  【解決手段】燃料カット条件成立後、燃料カット開始前に、第２可変動弁機構（ＶＴＣ１１３ｂ）によって、排気バルブの開閉タイミングを遅角させた後、第１可変動弁機構（ＶＥＬ１１２）によって吸気バルブの有効開度を増大し、バルブオーバラップ量を増大して残留ガスによって燃焼圧（トルク）の増大を抑制し、燃料カット開始後に第２可変動弁機構（ＶＴＣ１１３ｂ）によって排気バルブの開閉タイミングを進角側に戻し、燃料リカバー後に第１可変動弁機構（ＶＥＬ１１２）によって吸気バルブの有効開度を減少側に戻す制御を行う。【選択図】  図２２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気バルブの有効開度を可変な第１可変動弁機構と、排気バルブの開閉タイミングを可変な第２可変動弁機構と、を備えた内燃機関であって、
燃料カットを伴う所定の減速時に、前記第１可変動弁機構を駆動して吸気バルブの有効開度を増大して、吸気スロットル弁下流の吸気負圧を増大する一方、
前記燃料カットの実行前に、前記第２可変動弁機構を駆動して排気バルブの開閉タイミングを遅角させ、吸気バルブとのバルブオーバラップ量を増大する制御手段を備えたことを特徴とする内燃機関の減速時制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記燃料カットの実行条件成立と同時に、第２可変動弁機構によるバルブオーバラップ量を増大する制御を開始し、その後、第１可変動弁機構を駆動して吸気バルブの有効開度を増大する制御を開始することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の減速時制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記燃料カット実行前に第１可変動弁機構により吸気バルブの有効開度が増大され、かつ、第２可変動弁機構によりバルブオーバラップ量が増大されているときは、点火時期を失火の抑制を確保しつつ補正することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関の減速時制御装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記燃料カットを実行した以降に、第２可変動弁機構によるバルブオーバラップ量の増大制御を解除することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の内燃機関の減速時制御装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記燃料カットを実行した直後に、第２可変動弁機構によるバルブオーバラップ量の増大制御を解除することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の内燃機関の減速時制御装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記燃料カットを実行した後、燃料リカバー時に前記第１可変動弁機構による吸気バルブの有効開度増大制御と、第２可変動弁機構によるバルブオーバラップ量の増大制御と、を解除することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の内燃機関の減速時制御装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記吸気スロットル弁下流の吸気負圧を増大する要求が解除されたときに、前記第１可変動弁機構による吸気バルブの有効開度増大制御と、第２可変動弁機構によるバルブオーバラップ量の増大制御と、を解除することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の内燃機関の減速時制御装置。
【請求項８】
前記制御手段は、前記第１可変動弁機構による吸気バルブの有効開度増大制御、または、第２可変動弁機構によるバルブオーバラップ量の増大制御を、前記解除後、それぞれの制御開始時の目標値または現時点の目標値へのフィードバック制御に切り換えることを特徴とする請求項４〜請求項７のいずれか１つに記載の内燃機関の減速時制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に搭載された可変動弁機構を、減速時にスロットル弁下流側に吸気負圧を発生させる際に制御する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、吸気バルブの作動角およびリフト量を可変な可変動弁機構を備え、燃料カットを伴う減速時に、大きな減速度を要求されるときには、スロットル弁を閉じ、吸気バルブの作動角およびリフト量を大きくして、スロットル弁下流側の吸気負圧を増大することが開示されている。
なお、吸気負圧を駆動源として利用するブレーキアシスト装置、その他蒸気燃料のパージ制御、ブローバイガス制御などのためにも、減速時に吸気負圧を確保することが要求される。
【特許文献１】特開２００５−１８８２８４号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、特許文献１では、減速時は、アクセル閉操作に応じて吸気バルブのリフト量が最小付近まで減少し、その後、吸気負圧の増大要求に応じてリフト量が増大するため、燃料カットが開始されるまでの間、トルクが増大し、運転性が損なわれる。
本発明は、このような従来の課題に着目してなされたもので、減速時に吸気負圧を確保しつつトルクの増大を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
このため、本発明は、燃料カットを伴う所定の減速時の燃料カット実行前に、吸気バルブの有効開度を可変な第１可変動弁機構によって吸気バルブの有効開度を増大させると共に、排気バルブの開閉タイミングを可変な第２可変動弁機構によって排気バルブの開閉タイミングを遅角側に移行させて吸気バルブとのバルブオーバラップ量を増大する構成とした。
【発明の効果】
【０００５】
かかる構成とすれば、燃料カットを伴う所定の減速時、アクセル閉操作に応じて吸気バルブの有効開度が減少した後、吸気負圧の増大要求に伴って第１可変動弁機構により吸気バルブの有効開度が増大されるが、その際に、第２可変動弁機構により排気バルブの開閉タイミングが遅角されて吸気バルブとのバルブオーバラップ量が増大する。
これにより、燃料カットが実行されるまでの間、シリンダ内の残留ガス量が増大して燃焼圧の増大を抑制できトルクの増大を抑制できる。燃料カット開始後は、吸気バルブの有効開度の増大によって吸入空気流量が増大することにより、閉操作されているスロットル弁の下流側の吸気負圧が増大し、減速感も強化される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
図１は、実施形態における車両用内燃機関のシステム構成図である。
図１において、内燃機関１０１の吸気管１０２には、スロットルモータ１０３ａでスロットルバルブ１０３ｂを開閉駆動する電子制御スロットル１０４が介装され、該電子制御スロットル１０４及び吸気バルブ１０５を介して、燃焼室１０６内に空気が吸入される。
燃焼排気は燃焼室１０６から排気バルブ１０７を介して排出され、フロント触媒１０８及びリア触媒１０９で浄化された後、大気中に放出される。
【０００７】
吸気バルブ１０５側には、吸気バルブ１０５のバルブリフト量を作動角と共に連続的に可変するＶＥＬ（Variable valve Event and Lift）機構１１２が設けられる。ここで、本実施形態の可変動弁機構ＶＥＬ１１２では、バルブリフト量及びバルブ作動角は、吸気バルブ１０５の開期間における平均開度つまり有効開度に相関するバルブ特性である。
更に、吸気バルブ１０５側には、クランクシャフト１２０に対する吸気側カムシャフトの回転位相を変化させることで、吸気バルブ１０５の作動角の中心位相（開閉タイミング）を連続的に可変するＶＴＣ（Variable valve Timing Control）機構１１３ａが設けられる。
【０００８】
一方、排気バルブ１０７側には、クランクシャフト１２０に対する排気側カムシャフト１１０の回転位相を変化させることで、排気バルブ１０７の作動角の中心位相（開閉タイミング）を連続的に可変するＶＴＣ（Variable valve Timing Control）機構１１３ｂが設けられる。
前記吸気バルブ側のＶＥＬ機構１１２が第１可変動弁機構に相当し、前記排気バルブ側のＶＴＣ機構１１３ｂが第２可変動弁機構機構に相当する。
【０００９】
マイクロコンピュータを内蔵するエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）１１４は、要求トルクに対応する要求吸入空気量を得るように、また、所定の減速時に要求の吸入負圧を得るように、ＶＥＬ機構１１２及びＶＴＣ機構１１３ａ，ｂと、前記電子制御スロットル１０４とを制御する。
前記ＥＣＵ１１４には、内燃機関１０１の吸入空気量を検出するエアフローメータ１１５、アクセル開度を検出するアクセルペダルセンサ１１６（所定のアクセル開度以下でアイドル状態であることを検出するアイドルスイッチを含む）、クランクシャフト１２０から単位クランク角度毎の単位角度信号ＰＯＳを取り出すクランク角センサ１１７、スロットルバルブ１０３ｂの開度ＴＶＯを検出するスロットルセンサ１１８、内燃機関１０１の冷却水温度を検出する水温センサ１１９、カムシャフトからカム信号ＣＡＭ，カム角度信号ＣＡＭＡを取り出す第１カムセンサ１３２及び第２カムセンサ１３３、車速を検出する車速センサ１３４からの検出信号が入力される。
【００１０】
ここで、前記クランク角センサ１１７は、クランクシャフト１２０と一体的に回転する回転体に対してクランク角で１０°毎に設けられる被検出部を検出することで、図１８に示すように、クランク角１０°毎に単位角度信号ＰＯＳを出力するが、クランク角で１８０°間隔の２箇所において前記被検出部が連続して２箇所設けられずに、単位角度信号ＰＯＳが２つ連続して出力されないようになっている。
【００１１】
尚、前記クランク角１８０°は、本実施形態の４気筒機関において、気筒間の行程位相差に相当する。
そして、前記単位角度信号ＰＯＳが一時的に途絶える部分を前記単位角度信号ＰＯＳの出力周期に基づいて検出し、例えば、単位角度信号ＰＯＳが途絶えた後最初に出力される単位角度信号ＰＯＳを基準にクランクシャフト１２０の基準回転位置を検出する。
【００１２】
前記ＥＣＵ１１４は、前記基準回転位置の検出周期、又は、所定時間当たりの単位角度信号ＰＯＳの発生数を計数することで、機関回転速度を算出する。
尚、クランク角センサ１１７が、クランクシャフト１２０の基準回転位置毎（１８０°毎）の基準角度信号ＲＥＦと、抜けのない単位角度信号ＰＯＳとを個別に出力する構成であっても良い。
【００１３】
また、前記第１カムセンサ１３２は、カムシャフトと一体に回転する回転体に設けられる被検出部を検出することで、図１８に示すように、クランク角で１８０°に相当するカム角９０°毎に、パルス数で気筒番号（第１気筒〜第４気筒）を示すカム信号（気筒判別信号）ＣＡＭを出力する。
更に、前記第２カムセンサ１３３ａ，ｂは、図１９に示すように、カムシャフトと一体に回転する回転体１３３ａの半径が円周方向に連続的に変化するように形成し、該回転体１３３ａの周縁に対向して固定されるギャップセンサ１３３ｂの出力が、図２０に示すように、ギャップセンサ１３３ｂと回転体１３３ａ，ｂ周縁との距離（ギャップ）がカムシャフトの回転によって変化することで連続的に変化するように構成される。
【００１４】
ここで、カムシャフトの角度位置と前記ギャップとの関係は一定であるから、図２１に示すように、前記ギャップセンサ１３３ｂの出力とカムシャフトの角度位置とは一定の相関を有し、前記ギャップセンサ１３３ｂの出力からカムシャフトの角度位置を検出することができ、前記ギャップセンサ１３３ｂの出力をカム角度信号ＣＡＭＡとする。
各気筒の吸気バルブ１０５上流側の吸気ポート１３０には、電磁式の燃料噴射弁１３１が設けられ、該燃料噴射弁１３１は、前記ＥＣＵ１１４からの噴射パルス信号によって開弁駆動され、前記噴射パルス信号の噴射パルス幅（開弁時間）に比例する量の燃料を噴射する。
【００１５】
図２〜図４は、前記ＶＥＬ機構１１２の構造を詳細に示すものである。
図２〜図４に示すＶＥＬ機構１１２は、一対の吸気バルブ１０５，１０５と、シリンダヘッド１１のカム軸受１４に回転自在に支持された中空状のカムシャフト１３（駆動軸）と、該カムシャフト１３に軸支された回転カムである２つの偏心カム１５，１５（駆動カム）と、前記カムシャフト１３の上方位置に同じカム軸受１４に回転自在に支持された制御軸１６と、該制御軸１６に制御カム１７を介して揺動自在に支持された一対のロッカアーム１８，１８と、各吸気バルブ１０５，１０５の上端部に一対のバルブリフター１９，１９を介して配置された一対のそれぞれ独立した揺動カム２０，２０とを備えている。
【００１６】
前記偏心カム１５，１５とロッカアーム１８，１８とは、一対のリンクアーム２５，２５によって連係され、ロッカアーム１８，１８と揺動カム２０，２０とは、一対のリンク部材２６，２６によって連係されている。
上記ロッカアーム１８，１８，リンクアーム２５，２５，リンク部材２６，２６が伝達機構を構成する。
【００１７】
前記偏心カム１５は、図５に示すように、略リング状を呈し、小径なカム本体１５ａと、該カム本体１５ａの外端面に一体に設けられたフランジ部１５ｂとからなり、内部軸方向にカムシャフト挿通孔１５ｃが貫通形成されていると共に、カム本体１５ａの軸心Ｘがカムシャフト１３の軸心Ｙから所定量だけ偏心している。
また、前記偏心カム１５は、カムシャフト１３に対し前記バルブリフター１９に干渉しない両外側にカム軸挿通孔１５ｃを介して圧入固定されている。
【００１８】
前記ロッカアーム１８は、図４に示すように、略クランク状に屈曲形成され、中央の基部１８ａが制御カム１７に回転自在に支持されている。
また、基部１８ａの外端部に突設された一端部１８ｂには、リンクアーム２５の先端部と連結するピン２１が圧入されるピン孔１８ｄが貫通形成されている一方、基部１８ａの内端部に突設された他端部１８ｃには、各リンク部材２６の後述する一端部２６ａと連結するピン２８が圧入されるピン孔１８ｅが形成されている。
【００１９】
前記制御カム１７は、円筒状を呈し、制御軸１６外周に固定されていると共に、図２に示すように軸心Ｐ１位置が制御軸１６の軸心Ｐ２からαだけ偏心している。
前記揺動カム２０は、図２及び図６，図７に示すように略横Ｕ字形状を呈し、略円環状の基端部２２にカムシャフト１３が嵌挿されて回転自在に支持される支持孔２２ａが貫通形成されていると共に、ロッカアーム１８の他端部１８ｃ側に位置する端部２３にピン孔２３ａが貫通形成されている。
【００２０】
また、揺動カム２０の下面には、基端部２２側の基円面２４ａと該基円面２４ａから端部２３端縁側に円弧状に延びるカム面２４ｂとが形成されており、該基円面２４ａとカム面２４ｂとが、揺動カム２０の揺動位置に応じて各バルブリフター１９の上面所定位置に当接するようになっている。
即ち、図８に示すバルブリフト特性からみると、図２に示すように基円面２４ａの所定角度範囲θ１がベースサークル区間になり、カム面２４ｂの前記ベースサークル区間θ１から所定角度範囲θ２が所謂ランプ区間となり、更に、カム面２４ｂのランプ区間θ２から所定角度範囲θ３がリフト区間になるように設定されている。
【００２１】
また、前記リンクアーム２５は、円環状の基部２５ａと、該基部２５ａの外周面所定位置に突設された突出端２５ｂとを備え、基部２５ａの中央位置には、前記偏心カム１５のカム本体１５ａの外周面に回転自在に嵌合する嵌合穴２５ｃが形成されている一方、突出端２５ｂには、前記ピン２１が回転自在に挿通するピン孔２５ｄが貫通形成されている。
更に、前記リンク部材２６は、所定長さの直線状に形成され、円形状の両端部２６ａ，２６ｂには前記ロッカアーム１８の他端部１８ｃと揺動カム２０の端部２３の各ピン孔１８ｄ，２３ａに圧入した各ピン２８，２９の端部が回転自在に挿通するピン挿通孔２６ｃ，２６ｄが貫通形成されている。
【００２２】
尚、各ピン２１，２８，２９の一端部には、リンクアーム２５やリンク部材２６の軸方向の移動を規制するスナップリング３０，３１，３２が設けられている。
上記構成において、制御軸１６の軸心Ｐ２と制御カム１７の軸心Ｐ１との位置関係によって、図６，７に示すように、バルブリフト量が変化することになり、前記制御軸１６を回転駆動させることで、制御カム１７の軸心Ｐ１に対する制御軸１６の軸心Ｐ２の位置を変化させる。
【００２３】
前記制御軸１６は、図１０に示すような構成によって、ストッパにより制限される所定回転角度範囲内でＤＣサーボモータ（アクチュエータ）１２１により回転駆動されるようになっており、前記制御軸１６の角度を前記アクチュエータ１２１で変化させることで、吸気バルブ１０５のバルブリフト量及びバルブ作動角が、前記ストッパで制限される最大バルブリフト量と最小バルブリフト量との間の可変範囲内で連続的に変化する（図９参照）。
【００２４】
図１０において、ＤＣサーボモータ１２１は、その回転軸が制御軸１６と平行になるように配置され、回転軸の先端には、かさ歯車１２２が軸支されている。
一方、前記制御軸１６の先端に一対のステー１２３ａ，１２３ｂが固定され、一対のステー１２３ａ，１２３ｂの先端部を連結する制御軸１６と平行な軸周りに、ナット１２４が揺動可能に支持される。
【００２５】
前記ナット１２４に噛み合わされるネジ棒１２５の先端には、前記かさ歯車１２２に噛み合わされるかさ歯車１２６が軸支されており、ＤＣサーボモータ１２１の回転によってネジ棒１２５が回転し、該ネジ棒１２５に噛み合うナット１２４の位置が、ネジ棒１２５の軸方向に変位することで、制御軸１６が回転されるようになっている。
ここで、ナット１２４の位置をかさ歯車１２６に近づける方向が、バルブリフト量が小さくなる方向で、逆に、ナット１２４の位置をかさ歯車１２６から遠ざける方向が、バルブリフト量が大きくなる方向となっている。
【００２６】
前記制御軸１６の先端には、図１０に示すように、制御軸１６の角度を検出するポテンショメータ式の角度センサ１２７が設けられており、該角度センサ１２７で検出される実際の角度が目標角度（目標バルブリフト量相当値）に一致するように、前記ＥＣＵ１１４が前記ＤＣサーボモータ１２１をフィードバック制御する。
次に、前記ＶＴＣ機構１１３ａ（１１３ｂ）の構成を、図１１〜図１７に基づいて説明する。
【００２７】
図１１に示すように、前記ＶＴＣ機構１１３ａ（１１３ｂ）は、前記カムシャフト１３（１１０）と、このカムシャフト１３（１１０）の前端部に必要に応じて相対回動できるように組み付けられ、チェーン（図示せず）を介してクランクシャフト１２０に連係されるタイミングスプロケット３０２を外周に有する駆動リング３０３（駆動回転体）と、この駆動リング３０３とカムシャフト１３の前方側（図１１中左側）に配置されて、両者３０３，３０１の組付角を操作する組付角操作機構３０４と、この組付角操作機構３０４のさらに前方側に配置されて、同機構３０４を駆動する操作力付与手段３０５と、内燃機関の図外のシリンダヘッドとヘッドカバーの前面に跨って取り付けられて組付角操作機構３０４と操作力付与手段３０５の前面と周域を覆う図外のＶＴＣカバーと、を備えている。
【００２８】
駆動リング３０３は、段差状の挿通孔３０６を備えた短軸円筒状に形成され、この挿通孔３０６部分が、カムシャフト１３（１１０）の前端部に結合された従動軸部材３０７（従動回転体）に回転可能に組み付けられている。
そして、駆動リング３０３の前面（カムシャフト１３と逆側の面）には、図１２に示すように、対面する平行な側壁を有する３個の径方向溝３０８（径方向ガイド）が駆動リング３０３のほぼ半径方向に沿うように形成されている。
【００２９】
また、従動軸部材３０７は、図１１に示すように、カムシャフト１３の前端部に突き合わされる基部側外周に拡径部が形成されると共に、その拡径部よりも前方側の外周面に放射状に突出する三つのレバー３０９が一体に形成され、軸芯部を貫通するボルト３１０によってカムシャフト１３に結合されている。
各レバー３０９には、リンク３１１の基端がピン３１２によって軸支連結され、各リンク３１１の先端には前記各径方向溝３０８に摺動自由に係合する円柱状の突出部３１３が一体に形成されている。
【００３０】
各リンク３１１は、突出部３１３が対応する径方向溝３０８に係合した状態において、ピン３１２を介して従動軸部材３０７に連結されているため、リンク３１１の先端側が外力を受けて径方向溝３０８に沿って変位すると、駆動リング３０３と従動軸部材３０７とはリンク３１１の作用によって突出部３１３の変位に応じた方向及び角度だけ相対回動する。
【００３１】
また、各リンク３１１の先端部には、軸方向前方側に開口する収容穴３１４が形成され、この収容穴３１４に、後述する渦巻き溝３１５（渦巻き状ガイド）に係合する球面突起３１６ａを有する係合ピン３１６（転動部材）と、この係合ピン３１６を前方側（渦巻き溝３１５側）に付勢するコイルばね３１７とが収容されている。
なお、この実施形態においては、リンク３１１の先端の突出部３１３と係合ピン３１６、コイルばね３１７等とによって径方向に変位可能な可動案内部が構成されている。
【００３２】
一方、従動軸部材３０７のレバー３０９の突設位置よりも前方側には、円板状のフランジ壁３１８ａを有する中間回転体３１８が、軸受３３１を介して回転自在に支持されている。
この中間回転体３１８のフランジ壁３１８ａの後面側には、断面半円状の前述の渦巻き溝３１５が形成され、この渦巻き溝３１５に、前記各リンク３１１の先端の係合ピン３１６が転動自在に案内係合されている。
【００３３】
渦巻き溝３１５の渦巻きは、駆動リング３０３の回転方向に沿って次第に縮径するように形成されている。
従って、各リンク３１１先端の係合ピン３１６が渦巻き溝３１５に係合した状態において、中間回転体３１８が駆動リング３０３に対して遅れ方向に相対回転すると、リンク３１１の先端部は径方向溝３０８に案内されつつ、渦巻き溝３１５の渦巻き形状に誘導されて半径方向内側に移動し、逆に、中間回転体３１８が進み方向に相対変位すると、半径方向外側に移動する。
【００３４】
この実施形態の組付角操作機構３０４は、以上説明した駆動リング３０３の径方向溝３０８、リンク３１１、突出部３１３、係合ピン３１６、レバー３０９、中間回転体３１８、渦巻き溝３１５等によって構成されている。
この組付角操作機構３０４は、操作力付与手段３０５から中間回転体３１８にカムシャフト１３に対する相対的な回動操作力が入力されると、その操作力が渦巻き溝３１５と係合ピン３１６の係合部を通してリンク３１１の先端を径方向に変位させ、このときリンク３１１とレバー３０９の作用によって駆動リンク３０３と従動軸部材３０７に相対的な回動力を伝達する。
【００３５】
一方、操作力付与手段３０５は、中間回転体３１８を駆動リング３０３の回転方向に付勢するゼンマイばね３１９と、中間回転体３１８を駆動リング３０３の回転方向と逆方向に付勢すべく制動する機構であるヒステリシスブレーキ３２０と、を備えてなり、内燃機関の運転状態に応じてヒステリシスブレーキ３２０の制動力を適宜制御することにより、中間回転体３１８を駆動リング３０３に対して相対回動させ、或いは、この両者の回動位置を維持するようになっている。
【００３６】
ゼンマイばね３１９は、駆動リング３０３に一体に取り付けられた円筒部材３２１にその外周端部が結合される一方で、内周端部が中間回転体３１８の円筒状の基部に結合され、全体が中間回転体３１８のフランジ壁３１８ａの前方側スペースに配置されている。
一方、ヒステリシスブレーキ３２０は、中間回転体３１８の前端部にリテーナプレート３２２を介して取り付けられた有底円筒状のヒステリシスリング３２３と、非回転部材である図外のＶＴＣカバーに回転を規制される状態で取り付けられた磁界制御手段としての電磁コイル３２４と、電磁コイル３２４の磁気を誘導する磁気誘導部材であるコイルヨーク３２５と、を備え、電磁コイル３２４が機関の運転状態に応じて前記ＥＣＵ１１４によって通電制御されるようになっている。
【００３７】
ヒステリシスリング３２３は、図１５に示すように、外部の磁界の変化に対して位相遅れをもって磁束力が変化する特性（磁気的ヒステリシス特性）を持つヒステリシス材（半硬質材）によって形成され、外周側の円筒壁３２３ａ部分が前記コイルヨーク３２５によって制動作用を受けるようになっている。
コイルヨーク３２５は、電磁コイル３２４を取り囲むように全体が略円筒形状に形成され、その内周面が軸受３２８を介して従動軸部材３０７の先端部に回転可能に支持されている。
【００３８】
そして、コイルヨーク３２５の後部面側（中間回転体３１８側）には、磁気入出部分が円筒状の隙間をもって向かい合うように周面状の一対の対向面３２６，３２７が形成されている。
また、図１３に示すように、コイルヨーク３２５の両対向面３２６，３２７には夫々円周方向に沿って複数の凹凸が連続して形成され、これら凹凸のうちの凸部３２６ａ，３２７ａが磁極（磁界発生部）を成すようになっている。
【００３９】
そして、一方の対向面３２６の凸部３２６ａと他方の対向面３２７の凸部３２７ａは円周方向に交互に配置され、対向面３２６，３２７相互の近接する凸部３２６ａ，３２７ａがすべて円周方向にずれている。
従って、両対向面３２６，３２７の近接する凸部３２６ａ，３２７ａ間には、電磁コイル２４の励磁によって図１６に示すような円周方向に傾きをもった向きの磁界が発生する。
【００４０】
そして、両対向面３２６，３２７間の隙間には前記ヒステリシスリング３２３の円筒壁３２３ａが非接触状態で介装されている。
ここで、このヒステリシスブレーキ３２０の作動原理を図１７によって説明する。
尚、図１７（ａ）は、ヒステリシスリング３２３（ヒステリシス材）に最初に磁界をかけた状態を示し、図１７（ｂ）は、上記（ａ）の状態からヒステリシスリング３２３を変位（回転）させた状態を示す。
【００４１】
図１７（ａ）の状態においては、コイルヨーク３２５の対向面３２６，３２７間の磁界の向き（対向面２７の凸部３２７ａから他方の対向面３２６の凸部３２７ａに向かう磁界の向き）に沿うようにヒステリシスリング３２３内に磁束の流れが生じる。
この状態からヒステリシスリング３２３が図１７（ｂ）に示すように外力Ｆを受けて移動すると、外部磁界内をヒステリシスリング３２３が変位することになるため、このときヒステリシスリング３２３の内部の磁束は位相遅れをもち、ヒステリシスリング３２３の内部の磁束の向きは対向面３２６，３２７間の磁界の向きに対してずれる（傾斜する）ことになる。
【００４２】
従って、対向面３２７の凸部３２７ａからヒステリシスリング３２３に入る磁束の流れ（磁力線）と、ヒステリシスリング３２３から他方の対向面３２６の凸部３２６ａに向かう磁束の流れ（磁力線）が歪められ、このとき、この磁束の流れの歪みを矯正するような引き合い力が対向面３２６，３２７とヒステリシスリング３２３の間に作用し、その引き合い力がヒステリシスリング３２３を制動する抗力Ｆ’として働く。
【００４３】
前記ヒステリシスブレーキ３２０は、以上のようにヒステリシスリング３２３が対向面３２６，３２７間の磁界内を変位するときに、ヒステリシスリング３２３の内部の磁束の向きと磁界の向きのずれによって制動力を発生するものであるが、その制動力は、ヒステリシスリング３２３の回転速度（対向面３２６，３２７とヒステリシスリング３２３の相対速度）に関係なく、磁界の強さ、即ち、電磁コイル３２４の励磁電流の大きさに略比例した一定の値となる。
【００４４】
本実施形態に係るＶＴＣ機構１１３は以上のような構成となっており、ヒステリシスブレーキ３２０の電磁コイル３２４の励磁をオフにすると、ゼンマイばね３１９の付勢力によって中間回転体３１８が駆動リング３０３に対して機関回転方向に最大限回転し、係合ピン３１６が渦巻き溝３１５の外周側端面３１５ａに突き当たる位置で規制され、この位置がＶＴＣ機構１１３の機構上で変更し得る回転位相の最遅角位置となる（図１２参照）。
【００４５】
この状態から電磁コイル３２４の励磁をオンとすると、ゼンマイばね３１９の力に抗する制動力が中間回転体３１８に付与されて、中間回転体３１８が駆動リング３０３に対して逆方向に回転し、それによってリンク３１１の先端の係合ピン３１６が渦巻き溝３１５に誘導されることでリンク３１１の先端部が径方向溝３０８に沿って変位し、リンク１１の作用によって駆動リング３０３と従動軸部材３０７の組付角が進角側に変更される。
【００４６】
そして、前記電磁コイル３２４の励磁電流を増大して制動力を増大していくと、ついには係合ピン３１６が渦巻き溝３１５の内周側端面３１５ｂに突き当たる位置で規制され、この位置がＶＴＣ機構１１３の機構上で変更し得る回転位相の最進角位置となる（図１４参照）。
この状態から電磁コイル３２４の励磁電流が減少して制動力が減少すると、ゼンマイばね３１９の付勢力によって中間回転体３１８が正方向に戻り回転し、渦巻き溝３１５による係合ピン３１６の誘導によってリンク３１１が上記と逆方向に揺動し、駆動リング３０３と従動軸部材３０７の組付角が遅角側に変更される。
【００４７】
このように、このＶＴＣ機構１１３によって可変されるクランクシャフト１２０に対するカムシャフト１３の回転位相（吸気バルブ１０５の作動角の中心位相）は、電磁コイル３２４の励磁電流値を制御してヒステリシスブレーキ３２０の制動力を制御することによって任意に変更され、ゼンマイばね３１９の力とヒステリシスブレーキ３２０の制動力のバランスによってその位相を保持することができる。
【００４８】
前記ＥＣＵ１１４は、ＶＴＣ機構１１３における回転位相の進角目標を演算し、該進角目標に実際の回転位相が一致するように、前記電磁コイル３２４の励磁電流値をフィードバック制御する。
以上のように吸気バルブの作動角、リフト量で定まる有効開度を可変なＶＥＬ機構１１２と、開閉時期を可変なＶＴＣ機構２０１とを備えた内燃機関において、減速時に以下の制御を実行する。
【００４９】
図２２は、第１の実施形態における減速時制御のフローを示す。
ステップＳ１では、前記各種センサからの検出信号（アクセル開度、アイドルスイッチ、スロットル開度、エンジン回転速度、車速、吸気負圧、吸気バルブの有効開度、排気バルブの開閉タイミングなど）を入力する。
ステップＳ２では、燃料カットを実行する所定の減速条件が成立したかを判定する。具体的には、周知のように、所定以上の車速ないしエンジン回転速度で、アイドルスイッチがＯＮとなってアクセル開放されたか等で判定する。ここで、本実施形態及び以下の実施形態では、燃料カット時に吸気負圧を強化する。
【００５０】
ステップＳ２で、燃料カット要求が発生したと判定されたときは、ステップＳ３へ進み、該判定からの経過時間を計測するタイマを起動すると共に、ＶＴＣ１１３ｂを駆動して、排気バルブ１０７の開閉タイミング（作動角中心位相）を目標値まで遅角させる。この目標値へ遅角させる制御は、制御ゲインを大きくするなどして高応答で行い、できるだけ速やかに目標値に収束させるのが望ましい。
【００５１】
なお、燃料カット条件が成立した時点で減速時のアクセル閉操作に応じてＶＥＬ機構１１２により、吸気バルブ１０５の有効開度（作動角及びリフト量）は、最小開度近傍まで減少され、スロットル弁１０３ｂも後述する吸気負圧要求等のため全閉（最小開度）近傍まで閉操作されている。
ステップＳ４で、前記排気バルブ１０７の開閉タイミングが目標値まで遅角されるまでのディレイ時間ｔ０の経過を待って、ステップＳ５へ進む。
【００５２】
ステップＳ５では、ＶＥＬ機構１１２を駆動し、吸気バルブ１０５の有効開度を、目標値まで増大させる。
この吸気バルブ１０５の有効開度の目標値は、有効開度を該目標値まで増大して燃料カット時（非燃焼時）での吸入空気流量を増大することによって、スロットル弁下流の吸気負圧をブレーキアシスト装置の駆動源用などに十分な大きさまで増大させることができ、かつ、ポンピングロスの増大によって減速感（マイナストルクの増大）を高めることができる大きさに設定される。
【００５３】
一方、前記ステップＳ３での排気バルブ１０７の開閉タイミングの目標値は、開閉タイミングを該目標値まで遅角させて、吸気バルブ１０５とのバルブオーバラップ量を増大させることにより、燃料カットが開始されるまでの燃焼期間中に、残留ガスを増大させて燃焼圧を減少し、十分なトルク増大抑制効果が得られる大きさに設定される。
ステップＳ６では、燃料カットが開始されたかを判定する。具体的には、燃料カット要求の発生後、所定のディレイ時間ｔ１（＞ｔ０）の経過を待って、ステップＳ７で燃料カットが開始される。このように、燃料カットに遅れを持たせるのは、燃料カット条件成立時の減速過渡状態では、空気量の減量の遅れに伴う燃料噴射量の減量遅れ、壁流燃料量の影響などにより、まだ燃焼圧が高く維持されており、この状態で燃料カットを行うと、急激にトルクが減少して運転性を損ねてしまうからである（図２３参照）。
【００５４】
燃料カットが開始されたと判定されると、ステップＳ８へ進み、ＶＴＣ機構１１３ｂを駆動し、排気バルブ１０７の開閉タイミングを、遅角側から進角側へ戻す制御を開始する。具体的には、ステップＳ２での燃料カット条件成立時における遅角制御開始前の排気バルブ１０７の開閉タイミングを新たな目標値とし、この目標値へ戻す制御を行う。該目標値への戻し速度は、前記遅角制御時より遅くしてよいが、進角側への戻し操作によってバルブオーバラップ量が減少し、燃料カット中の吸入空気流量が増大して吸気負圧が増大する。すなわち、戻し速度を大きくすれば、吸気負圧の増大が早められる一方、トルク変化速度が増大するので、これらのバランスを考慮するなどして戻し速度を設定すればよい。
【００５５】
ステップＳ９では、燃料カットを終了し、燃料リカバー（燃料供給再開）に切り換えられたかを判定する。
燃料リカバーに切り換えられたと判定されるとステップＳ１０へ進み、ＶＥＬ１１２を駆動し、吸気バルブ１０５の有効開度を減少して戻す制御を開始する。具体的には、燃料リカバー時の運転状態に基づきマップからの検索等で目標値を設定してもよいが、有効開度を増大する前の最小開度付近の値を目標値として設定してもよい。
【００５６】
以上の実施形態によれば、図２３のタイムチャートに示すように、減速時に燃料カット条件成立後、ＶＴＣ１１３ｂによって排気バルブ１０７の開閉タイミングが遅角側に制御され、次いで、ＶＥＬ１１２によって吸気バルブ１０５の有効開度が増大制御される。
これにより、燃料カット開始までは、吸気バルブ１０５の有効開度が増大して燃料噴射量も増量されるが、排気バルブ１０７の閉時期ＥＶＣが遅角されて吸気バルブ１０５開時期ＩＶＯからＥＶＣまでのバルブオーバラップ量が増大し、残留ガス量が増大する結果、燃焼圧の増大ひいてはトルクの増大を抑制でき、運転性の悪化を防止できる。
【００５７】
特に、本実施形態では、ＶＴＣ１１３ｂの遅角制御の終了を待ってからＶＥＬＬ１１２による吸気バルブ１０５の有効開度増大制御を開始するようにしたため、初期からトルクの増大を十分に抑制することができる。
ただし、ＶＴＣ１１３ｂによる排気バルブ１０７の開閉タイミングの遅角制御の応答速度を十分に速め、一方、ＶＥＬ１１２による吸気バルブ１０５の有効開度増大の立ち上がりを緩やかにすれば、これらＶＴＣ１１３ｂとＶＥＬ１１２の制御とを、略同時に開始しても初期からトルクの増大を抑制することができる。そしてこのように、２つの制御の開示時期を近づけることにより、排気バルブ１０７の開閉タイミングと、吸気バルブ１０５の有効開度との相互関係で定まるそれぞれの最適値からのずれ量を減少することができ、燃焼性を良好に維持できる。また、排気バルブ１０７の開閉タイミングを遅角制御中、あるいは遅角制御が終了してから短時間の間に再進角する状況となったときに、既に、吸気バルブ１０５の有効開度の増大制御が開始されているので、該進角制御に高応答で追随させることができ運転性を向上できる。
【００５８】
また、上記のように燃料カット開始までのトルクの増大を抑制しつつ、燃料カット開始後は、吸気バルブ１０５の有効開度を増大して吸入空気流量を増大したことにより、全閉近傍にあるスロットル弁下流側の吸気負圧を、ブレーキアシスト装置の駆動源用などに十分な大きさまで増大させることができ、かつ、ポンピングロスの増大によって減速感（マイナストルクの増大）を高めることができる。
【００５９】
さらに、燃料カット前のトルクの増大を抑制できることで、燃料カット開始時のトルク減少時におけるトルクの段差も減少でき、より、運転性を向上できる。
なお、本実施形態では、図２３の実線で示すように、燃料カット開始直後に排気バルブ１０７の開閉タイミングの遅角制御を解除し、進角側に戻すことで、バルブオーバラップ量を減少させることにより、吸入空気流量が増大して吸気負圧をより増大させることができる。
【００６０】
図２４は、第２の実施形態の減速時制御のフローを示す。第１の実施形態との相違は、燃料カット条件成立後、燃料カット開始までの間の燃焼期間中において、点火時期の補正を行うことである。すなわち、一般的なエンジン機種では、バルブオーバラップ量を増大させて残留ガス量を増大しても、特に点火時期の補正なしの基本値（バルブオーバラップ量を増大させる制御を行わない場合のマップからの検索等で設定される値）で、失火防止とＨＣ排出量の低減を両立でき、さらに、点火時期を遅角側に補正しても、これらを両立できる。そこで、本実施形態では、ステップＳ５'で失火防止のため公知の失火診断ファクターを用いて失火限界を超えない範囲で失火限界に近いところまで遅角側に補正する。
【００６１】
かかる点火時期の遅角補正により、失火を防止しつつ吸気負圧を最大限高められると同時に、エンジントルクを減少させてエンジンブレーキ作用が強化されて強い減速感を得ることができる。
ただし、エンジン機種等によって、バルブオーバラップ量を増大させて残留ガス量を増大させた結果、燃焼性が低下し、失火の発生やＨＣ排出量の増大が懸念される場合には、逆に、点火時期を進角側に補正して、失火防止とＨＣ排出量の低減を両立させる構成とすることもできる。
【００６２】
図２５は、図２２、図２４のフローチャートにおいて、ＶＴＣ１１３ｂによる排気バルブ開閉タイミングの遅角制御の解除を、燃料リカバー時に行う第３の実施形態を示す。
図２５では、ステップＳ１１で燃料リカバーと判定されたときに、ステップＳ１２でＶＴＣ１１３ｂによる排気バルブ１０７の開閉タイミングの遅角制御を解除し、進角側への戻し制御を開始すると同時に、ＶＥＬ１１２による吸気バルブ１０５の有効開度の増大制御を解除し、有効開度減少制御を開始する。
【００６３】
すなわち、燃料リカバーに合わせてＶＥＬ１１２による吸気バルブ１０５の有効開度を減少側に戻し制御して吸入空気量を減少し、該吸入空気量に見合ってリカバー燃料量を小さく設定することにより、燃料リカバー時のトルク段差を抑制することができる。一方、前記吸気バルブ１０５の有効開度を減少する制御に合わせてＶＴＣ１１３ｂによる排気バルブ開閉タイミングを進角させる制御を行うことにより、燃料リカバー後の安定した燃焼性を確保することができる。
【００６４】
また、該吸気バルブ１０５の有効開度を減少側に戻す制御を高応答で行い、短時間で完了させるほど、燃料リカバー時のトルク段差をより小さく抑制することができ、前記吸気バルブの制御に合わせてＶＴＣ１１３ｂによる排気バルブ開閉タイミングの進角制御も同様に高応答で行い、短時間で完了させることで、燃料リカバー時の安定した燃焼性も確保することができる。
【００６５】
本実施形態では、燃料カット中は、排気バルブ１０７の開閉タイミングを遅角側に維持してバルブオーバラップ量を大きくしているので、第１の実施形態に比較して吸気負圧が小さく、マイナストルク（絶対値）が小さい。一方、燃料リカバーと同時に、吸気バルブ１０５の有効開度減少と、排気バルブ開閉タイミングの進角側への戻しとを、同時に一気に行う（短時間で完了させる）ことにより、燃料リカバー時に良好な燃焼性を確保しつつトルクの増大を最小限に留められる。したがって、燃料リカバー時のトルク段差をより小さく抑制することができる。
【００６６】
図２６は、図２２、図２４のフローチャートにおいて、ＶＴＣ１１３ｂによる排気バルブ開閉タイミングの遅角制御の解除を、燃料リカバー後に吸気負圧要求が解除されたとき（アイドル状態）に行う第４の実施形態を示す。
図２６では、ステップＳ２１で燃料リカバー後の吸気負圧要求が解除されるアイドル状態（車速略０でニュートラル状態）と判定されたときに、ステップＳ２２でＶＴＣ１１３ｂによる排気バルブ１０７の開閉タイミングの遅角制御を解除し、進角側への戻し制御を開始すると同時に、ＶＥＬ１１２による吸気バルブ１０５の有効開度の増大制御を解除し、有効開度減少制御を開始する。
【００６７】
この場合は、燃料リカバー後、アイドル状態に戻るまでの間は、運転状態に基づいてマップからの検索等によってＶＥＬ１１２より吸気バルブ１０５の有効開度を徐々に減少させる一方、該有効開度の減少速度に合わせて、ＶＴＣ１１３ｂによる排気バルブ１０７の開閉タイミングも徐々に進角側へ戻されるようにする。
本実施形態では、燃料リカバー後もアイドル状態に戻るまでの吸気負圧の要求がある間は、吸気バルブ１０５の有効開度を大きく、かつ、排気バルブ１０７の開閉タイミングを遅角側に維持することで、燃料カット開始前と同様、燃焼圧の増大を抑制して燃料リカバー後のトルクの増大を抑制しつつ、吸入空気流量の増大によってスロットル弁下流の吸気負圧を大きく維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】実施形態における内燃機関のシステム構成図。
【図２】ＶＥＬ（Variable valve Event and Lift）機構を示す断面図（図３のＡ−Ａ断面図）。
【図３】上記ＶＥＬ機構の側面図。
【図４】上記ＶＥＬ機構の平面図。
【図５】上記ＶＥＬ機構に使用される偏心カムを示す斜視図。
【図６】上記ＶＥＬ機構の低リフト時の作用を示す断面図（図３のＢ−Ｂ断面図）。
【図７】上記ＶＥＬ機構の高リフト時の作用を示す断面図（図３のＢ−Ｂ断面図）。
【図８】上記ＶＥＬ機構における揺動カムの基端面とカム面に対応したバルブリフト特性図。
【図９】上記ＶＥＬ機構のバルブタイミングとバルブリフトの特性図。
【図１０】上記ＶＥＬ機構における制御軸の回転駆動機構を示す斜視図。
【図１１】ＶＴＣ（Variable valve Timing Control）機構を示す断面図。
【図１２】図１１のＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図１３】図１１のＢ−Ｂ線に沿う断面図。
【図１４】上記ＶＴＣ機構の作動状態を示す図１２と同様の断面図。
【図１５】ヒステリシス材の磁束密度−磁界特性を示すグラフ。
【図１６】図１３の部分拡大断面図。
【図１７】図１６の部品を直線状に展開した模式図であり、初期状態（ａ）とヒステリシスリングが回転したとき（ｂ）の磁束の流れを示す図。
【図１８】クランク角センサ及び第１カムセンサの出力信号を示すタイミングチャート。
【図１９】第２カムセンサの構成を示す図。
【図２０】ギャップとギャップセンサ出力との相関を示す線図。
【図２１】カムシャフトの角度位置とギャップセンサ出力との相関を示す線図。
【図２２】第１の実施形態に係る減速時制御を示すフローチャート。
【図２３】第１の実施形態に係る減速時制御における各種状態量の変化の様子を示すタイムチャート。
【図２４】第２の実施形態に係る減速時制御を示すフローチャート。
【図２５】第３の実施形態に係る減速時制御の要部を示すフローチャート。
【図２６】第３の実施形態に係る減速時制御の要部を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００６９】
１３…カムシャフト、１６…制御軸、１０１…内燃機関、１０４…電子制御スロットル、１０５…吸気バルブ、１１２…ＶＥＬ機構（可変動弁機構）、１１３…ＶＴＣ機構（可変バルブタイミング機構）、１１４…エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）、１１７…クランク角センサ、１２０…クランクシャフト、１２１…ＤＣサーボモータ、１２７…角度センサ、１３２…第１カムセンサ、１３３…第２カムセンサ、１３３ｂ…ギャップセンサ
【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５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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