(57)【要約】      （修正有）【課題】コレクタの軽量化，低コスト化を図りつつ、コレクタ内に過度な負圧が作用することを確実に防止する。【解決手段】吸気弁１のバルブリフト特性を変更することにより内燃機関の吸入空気量を連続的に変更可能な可変動弁機構を備える。複数の気筒の吸気通路３４が接続するコレクタ３８の内部に所定負圧を発生させる圧力調整機構を設ける。コレクタ内部の負圧が、上記所定負圧よりも大きい所定の設定負圧を越える負圧過大状態のときには燃料噴射を停止し、上記所定負圧と上記設定負圧との間にあるときには、上記所定負圧と検出された負圧とに基づいて燃料噴射量を補正する。【選択図】図１４
2010265902.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気弁のバルブリフト特性を変更することにより内燃機関の吸入空気量を連続的に変更可能な可変動弁機構と、
複数の気筒の吸気通路が接続するコレクタと、
コレクタ内部に所定負圧を発生させる圧力調整機構と、
コレクタ内部の負圧が少なくとも上記所定負圧を越える負圧過大状態のときに、コレクタ内部を大気に開放する大気開放機構と、有することを特徴とする内燃機関の吸気装置。
【請求項２】
上記大気開放機構は、自身の作動後にコレクタ内部を大気開放状態に保持することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の吸気装置。
【請求項３】
上記大気開放機構は、コレクタの壁部の一部を部分的に強度弱化した強度弱化部で構成され、上記負圧過大状態のときに上記強度弱化部に割れが生じてコレクタ内部を大気に開放することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の吸気装置。
【請求項４】
上記大気開放機構は、コレクタの壁部に貫通形成された連通孔と、この連通孔を閉塞するふたと、このふたをコレクタの壁部に係止して閉塞状態に保持する係止部とを有し、上記負圧過大状態で、上記ふたの係止が外れてコレクタ内部を大気に開放することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の吸気装置。
【請求項５】
機関運転条件に基づいて吸気弁の目標バルブリフト特性を設定し、この目標バルブリフト特性に応じて上記可変動弁機構を制御する制御手段と、上記大気開放機構の作動を検出する検出手段と、を備え、
上記制御手段は、上記大気開放機構の作動が検出される前と検出された後とで異なる目標バルブリフト特性を設定することを特徴とする請求項２から４の何れかに記載の内燃機関の吸気装置。
【請求項６】
コレクタ内部にエアクリーナを内蔵すると共に、上記大気開放機構を上記エアクリーナよりも吸気流入方向で上流側に配設することを特徴とする請求項１から５の何れかに記載の内燃機関の吸気装置。
【請求項７】
上記圧力調整機構は、所定の運転領域においてコレクタ内部の負圧をほぼ一定に調整すると共に、上記所定の運転領域以外の領域ではコレクタ内部の圧力をほぼ大気圧とすることを特徴とする請求項１から６の何れかに記載の内燃機関の吸気装置。
【請求項８】
吸気弁のバルブリフト特性を変更することにより内燃機関の吸入空気量を連続的に変更可能な可変動弁機構と、
複数の気筒の吸気通路が接続するコレクタと、
コレクタ内部に所定負圧を発生させる圧力調整機構と、
コレクタ内部の圧力を検出する圧力検出手段と、
検出されたコレクタ内部の負圧が上記所定負圧よりも大きい所定の設定負圧を越える負圧過大状態のときには燃料噴射を停止し、検出されたコレクタ内部の負圧が上記所定負圧と上記設定負圧との間にあるときには、上記所定負圧と検出された負圧とに基づいて燃料噴射量を補正する燃料噴射制御手段と、を有することことを特徴とする内燃機関の吸気装置。
【請求項９】
上記圧力調整機構は、所定の運転領域においてコレクタ内部の負圧をほぼ一定に調整すると共に、上記所定の運転領域以外の領域ではコレクタ内部の圧力をほぼ大気圧とすることを特徴とする請求項８に記載の内燃機関の吸気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等に用いられる内燃機関の吸気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用の内燃機関、特にガソリンを燃料とする内燃機関の吸気装置では、一般的に、複数の気筒（シリンダ）へと接続するコレクタの上流にスロットル弁を設け、主としてこのスロットル弁により吸入空気量を調整している。このため、スロットル弁を閉じるに従って、コレクタ内の負圧が大きくなり（例えば−数１００ｍｍＨｇ）、このような大きな負圧に耐え得るように、コレクタの強度等が設定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特願２００１−７７４６７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、本出願人等は、吸気弁のバルブリフト特性を変更する可変動弁機構により吸入空気量を調整可能な吸気装置を、特許文献１として先に出願している。この場合、吸入空気量を調整するためのスロットル弁を敢えて用いる必要がないので、所謂スロットル損失を軽減，解消できることに加え、コレクタ内に作用する負圧を十分に小さくすることができる。この結果、例えばコレクタを形成する材料の軽量化及び低コスト化を図ることができる。
【０００５】
一方で、吸気系の負圧は、一般的に、ＥＧＲ装置におけるブローバイガスの還流、あるいは蒸発燃料処理装置における蒸発燃料のパージ運転を行うためにも用いられる。このような場合に必要とされる負圧の大きさ（例えば−数１０ｍｍＨｇ）は、吸入空気量の調整時に生成される負圧（例えば−数１００ｍｍＨｇ）に比して十分に小さい。そこで、このような可変動弁機構により吸入空気量を調整可能な吸気装置では、最小限必要とされる所定の負圧をコレクタ内に発生させる圧力調整機構を設けることが好ましい。
【０００６】
しかしながら、圧力調整機構の故障や経時劣化等によりコレクタ内に予期せぬ大きな負圧が作用した場合に、上記のように軽量化されたコレクタの損傷や機関出力の低下などの思わぬ不具合を生じるおそれがある。
【０００７】
本発明は、可変動弁機構により吸入空気量を調整可能な吸気装置において、コレクタ内に過大な負圧が作用した場合にも、コレクタの損傷等を有効に回避・抑制することを一つの目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る内燃機関の吸気装置は、吸気弁のバルブリフト特性を変更することにより内燃機関の吸入空気量を連続的に変更可能な可変動弁機構と、複数の気筒の吸気通路が接続するコレクタと、コレクタ内部に所定負圧を発生させる圧力調整機構と、を有している。
【０００９】
このように、吸気弁のバルブリフト特性を変更することにより吸入空気量を連続的に調整できるため、上述したように、従来のスロットル弁によるスロットル損失を軽減，解消できることに加え、コレクタ内に作用する負圧を十分に小さくして、コレクタを形成する材料の軽量化及び低コスト化を図ることができる。例えばコレクタを軽量かつ安価な樹脂材料により形成することが可能となる。
【００１０】
また、圧力調整機構によりコレクタ内部に所定負圧を発生させているため、負圧を利用する装置、例えばＥＧＲ装置や蒸発燃料処理装置に所定負圧を与えることができる。この圧力調整機構により発生される所定負圧は、好ましくは、ＥＧＲ装置や蒸発燃料処理装置に必要とされる最低限の負圧（例えば−数１０ｍｍＨｇ）とされ、吸入空気量の調整時に生成される負圧（例えば−数１００ｍｍＨｇ）に比して十分に小さく設定される。
【００１１】
そして、第１の発明は、コレクタ内部の負圧が少なくとも上記所定負圧を越える負圧過大状態のとき（所定負圧よりも大きい所定の設定負圧を越えるとき）、コレクタ内部を大気に開放する大気開放機構を有することを特徴としている。これにより、例えば圧力調整機構に故障が発生しても、コレクタ内部の負圧が過大に発達することがないので、吸気系の他の部位へ影響が及ぶ（例えば負圧によってコレクタ全体が変形する）ことを防止できる。
【００１２】
上記大気開放機構は、好適には後述する強度弱化部などのように、自身の作動後にコレクタ内部を大気開放状態に保持する。この場合、大気開放機構を簡素化できることに加え、大気開放機構が作動した後のコレクタ内部がほぼ大気圧、つまり一定圧力に維持されるので、内燃機関の出力特性が安定する。これに対し、大気開放と遮断とを繰り返す大気開放機構とした場合、コレクタ内部の負圧が変動することになり、この変動の悪影響が機関出力に反映される可能性がある。一方、圧力変動を生じないようにコレクタ内の圧力を調整可能な大気開放機構とするには、上記圧力調整機構と同レベルの構造が必要となり、コストアップや構造の複雑化を避けられない。
【００１３】
上記大気開放機構は、一例として、コレクタの壁部の一部を部分的に強度弱化した強度弱化部で構成され、上記負圧過大状態のときに上記強度弱化部に割れが生じてコレクタ内部を大気に開放する。この場合、部品点数を増やすことなく大気開放機構を設けることができ、構成が簡素化される。また、コレクタを複数の部品（分割体）から構成している場合、修理を行なう際には強度弱化部が設けられる部品のみを交換するだけで良く、作業性にも優れている。
【００１４】
他の例として、上記大気開放機構は、コレクタの壁部に貫通形成された連通孔と、この連通孔を閉塞するふたと、このふたをコレクタの壁部に係止して閉塞状態に保持する係止部とを有し、上記負圧過大状態で、上記ふたの係止が外れてコレクタ内部を大気に開放する。この場合、圧力調整機構を修理したらふたをもとの係止状態へ戻すだけで良く、上述した強度弱化部を用いた場合に比して部品の交換が発生しない点で有利である。
【００１５】
より好ましくは、内燃機関の運転条件に基づいて吸気弁の目標バルブリフト特性を設定し、この目標バルブリフト特性に応じて上記可変動弁機構を制御する制御手段と、上記大気開放機構の作動を検出する検出手段と、を備え、上記制御手段は、上記大気開放機構の作動が検出される前と検出された後とで異なる目標バルブリフト特性を設定する。従って、コレクタ内の圧力に対応する形で適切な目標バルブリフト特性を予め設定しておくことにより、例えば、大気開放機構が作動してコレクタ内が大気圧に維持される状態でも、圧力調整機構が正常に作動しており大気開放機構が未だ作動していない通常時と同等の機関出力を確保することが可能となる。
【００１６】
また、コレクタ内部にエアクリーナを内蔵する場合、好ましくは上記大気開放機構を上記エアクリーナよりも吸気通流方向で上流側に配設する。これにより、大気開放機構が作動した場合に、大気開放機構を通してコレクタ内へ流入するダスト等をエアクリーナで捕捉して、機関のシリンダ側へ入り込むことを防止できる。
【００１７】
第２の発明は、コレクタ内部の圧力を検出する圧力検出手段と、検出されたコレクタ内部の負圧が上記所定負圧よりも大きい設定負圧を越える負圧過大状態のときには燃料噴射を停止し、検出されたコレクタ内部の負圧が上記所定負圧と上記設定負圧との間にあるときには、上記所定負圧と検出された負圧とに基づいて燃料噴射量を補正する燃料噴射制御手段と、を備えることを特徴としている。
【００１８】
この場合、上記の大気開放機構を設けることなく、コレクタ内の負圧が設定負圧を越えて過度に大きくなると、燃料噴射を停止して（フューエルカット）、過大な負圧によりコレクタ内を含む吸気系がダメージを受けることを速やかに回避することができる。また、圧力調整機構の故障等により、コレクタ内部の負圧が所定負圧からずれた場合にも、検出される実際の負圧に応じた形で燃料噴射量を適宜に補正することができる。
【００１９】
上記圧力調整機構は、典型的には、所定の運転領域（例えばＥＧＲ装置や蒸発燃料処理装置で所定負圧を必要とする運転領域）においてコレクタ内部の負圧をほぼ一定（例えば−５０ｍｍＨｇ）に調整すると共に、上記所定の運転領域以外の領域ではコレクタ内部の圧力をほぼ大気圧とする。
【発明の効果】
【００２０】
以上のように、大気開放機構を有する第１の発明によれば、コレクタの軽量化，低コスト化を図りつつ、このコレクタ内に過大な負圧が作用することを回避して、このような過大な負圧によりコレクタを含む吸気系がダメージを受けることを確実に解消できる。
【００２１】
また、燃料噴射制御手段を有する第２の発明によれば、コレクタの軽量化，低コスト化を図りつつ、コレクタ内に過大な負圧が作用した場合にも、燃料噴射を停止して（フューエルカット）、このような過大な負圧によりコレクタ内を含む吸気系がダメージを受けることを速やかに回避できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る内燃機関の吸気装置の可変動弁機構を構成する作動角変更機構を示す斜視図。
【図２】図１の可変動弁機構を構成する位相変更機構を示す断面対応図。
【図３】上記吸気装置の吸気系のコレクタ近傍を示す断面図。
【図４】図３のＡ−Ａ線に沿う断面対応図。
【図５】図３のコレクタ及び取付ブラケットの取付態様を示す概略構成図。
【図６】図３のコレクタのコレクタ上部分割体とコレクタ下部分割体との取付態様を示す説明図。
【図７】上記吸気装置の圧力調整機構の一例を示す作用説明図。
【図８】第１実施形態に係る大気開放機構を示す作用説明図。
【図９】上記吸気装置の制御部としてのＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）を示す説明図。
【図１０】第１実施形態に係る制御の流れを示すフローチャート。
【図１１】通常時の作動角マップと異常時の作動角マップとを示す特性図。
【図１２】第２実施形態に係る大気開放機構を示すコレクタ近傍の断面図。
【図１３】図１２のＢ−Ｂ線に沿う断面対応図。
【図１４】第３実施形態に係るコレクタ近傍の断面図。
【図１５】図１４のＣ−Ｃ線に沿う断面対応図。
【図１６】第３実施形態に係る制御の流れを示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明を４気筒ガソリン式内燃機関に適用した実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。先ず図１〜７を参照して、全実施形態に共通する構成について説明する。
【００２４】
図１は、吸気弁１のバルブリフト特性（バルブタイミング及びバルブリフト量）を変更可能な可変動弁機構を示している。この可変動弁機構は、吸気弁１の作動角及びバルブリフト量を変更可能な作動角変更機構１０と、クランクシャフト（図示省略）の回転位相に対する吸気弁の作動角の位相（例えば中心位相）を変更可能な位相変更機構２０と、により構成されている。このように作動角変更機構１０と位相変更機構２０とを併用することにより、吸気弁の開時期と閉時期とを互いに独立して調整することも可能となる。
【００２５】
作動角変更機構１０は、互いに平行に気筒列方向へ延びる駆動軸１１及び制御軸１２を有している。駆動軸１１は、クランクシャフトから伝達される回転動力により軸周りに回転する。この駆動軸１１には、吸気弁１のバルブリフタ２に接触してこのバルブリフタ２を押し下げる揺動カム１３が回転自在に外嵌されているとともに、各気筒毎に円筒状又は円柱状の駆動偏心カム（駆動偏心軸部）１４が固定又は一体形成されている。この駆動偏心カム１４の外周面の軸心は駆動軸１１の軸心に対して偏心しており、この駆動偏心カム１４の外周面にリング状の第１リンク１５が回転自在に外嵌している。制御軸１２には、各気筒毎に円筒状又は円柱形をなす制御偏心カム（制御偏心軸部）１６が固定又は一体形成されている。この制御偏心カム１６の外周面の軸心は制御軸１２の軸心に対して偏心しており、この制御偏心カム１６の外周面に、ロッカーアーム１７の中央部が回転自在に外嵌している。このロッカーアーム１７の一端部は第１リンク１５の先端部と回転自在に連結されており、ロッカーアーム１７の他端はロッド状の第２リンク１８の一端部と回転自在に連結されている。この第２リンク１８の他端は揺動カム１３の先端部と回転自在に連結されている。なお、制御軸１２の一端側には、この制御軸１２の回転位相を検出するポテンショメータ２０３が取付けられている。また、駆動軸１１の一端側には、この駆動軸１１の回転位相を検出する位相センサ２０４が設けられている。
【００２６】
この作動角変更機構１０の作用を説明する。クランクシャフトから伝達される回転動力により駆動軸１１が軸周りに回転すると、駆動偏心カム１４に外嵌する第１リンク１５の一端が駆動軸１１の中心まわりに回転変位して、この第１リンク１５が全体としてほぼ並進方向に作動し、この第１リンク１５の並進運動がロッカーアーム１７の揺動運動に変換されて、第２リンク１８を介して揺動カム１３が所定の揺動範囲内で揺動する。この揺動する揺動カム１３が吸気弁１のバルブリフタ２に当接してこれを押圧することにより、吸気弁１が図外のバルブスプリングの反力に抗して開閉駆動される。また、アクチュエータ１９により制御軸１２を回転駆動すると、ロッカーアーム１７の揺動中心となる制御偏心カム１６の中心位置が制御軸１２の回転中心に対して回転変位して、このロッカーアーム１７及びリンク１５，１８の姿勢が変化し、揺動カム１３の揺動特性（例えば揺動カム１３の揺動範囲の中心位相）が変化する。これにより、吸気弁１の作動角の中心位相が略一定のままで、吸気弁１の作動角及びバルブリフト量の双方が連続的に変化する。
【００２７】
この作動角変更機構１０のメリットを説明すると、クランクシャフトから伝達される回転動力により軸回りに回転する駆動軸１１と同軸上に、吸気弁１を直接的に押圧する揺動カム１３が設けられているため、カムシャフトに固定された固定カムにより吸気弁を押圧する従来の一般的な直動式の動弁系と実質的に同じレイアウトを実現できる。このため、従来の直動式の固定動弁系へ容易に適用できることに加え、このような直動式の固定動弁系と同様、簡素な構造で回転限界の向上を図ることができるとともに、揺動カム１３と駆動軸１１との軸ズレ等を生じるおそれがなく、制御精度に優れている。また、ロッカーアーム１７や各リンク１５，１８が駆動軸１１の周囲に集約されており、全体としてコンパクトで機関搭載性に優れている。更に、駆動偏心カム１４と第１リンク１５との軸受部分や、制御偏心カム１６とロッカーアーム１７との軸受部分のように、部材間の連結部分の多くが面接触となっており、潤滑が行いやすいことに加え、リターンスプリング等の付勢手段を敢えて必要としないため、耐久性，信頼性にも優れている。
【００２８】
位相変更機構２０は、クランクシャフトの回転位相に対する駆動軸１１（固定動弁系の場合にはカムシャフト）の回転位相を変化させることにより、吸気弁の作動角の中心位相を進角側又は遅角側へ連続的に変更するもので、ベーンを用いたタイプ、ヘリカルスプラインを用いたタイプ等が公知である。
【００２９】
一例として、ベーンを用いた油圧駆動式の位相変更機構２０を図１及び図２を参照して簡単に説明する。この位相変更機構２０は、タイミングプーリ（又はスプロケット）２１に固定又は一体形成され、このタイミングプーリ２１と一体的に回転するハウジング２２と、このハウジング２２内に回転可能に収容されるとともに、駆動軸１１（固定動弁の場合はカムシャフト）１１に固定又は一体形成され、駆動軸１１と一体的に回転するベーン２３と、を有している。タイミングプーリ２１及びハウジング２２は、タイミングベルト（又はタイミングチェーン）を介してクランクシャフトから回転動力が伝達され、クランクシャフトと同期して（一般的には半分の速度で）軸回りに回転する。ハウジング２２の内部には、ベーン２３の羽根部２４を挟んで一対の油圧室２５，２６が液密に画成されている。これら油圧室２５，２６の油圧を図１に示す電磁切換弁２７により切換・調整することにより、ベーン２３とハウジング２２との相対位相を変化させて、クランクシャフト及びタイミングプーリ２１に対する駆動軸１１の位相を変化させる。なお、図１の符号２８は作動油圧の油圧源としてのオイルポンプである。
【００３０】
図３〜６は、吸気系のコレクタ３８及びその近傍の構成を示している。図３にも示すように、シリンダヘッド３０の吸気側の側壁３２には、気筒列を構成する複数（この例では４つ）の気筒の吸気ポート３４の一端が開口しており、これら複数の吸気ポート３４のポート開口部３５を覆うように、取付ブラケット３６が側壁３２に固定されている。そして、この取付ブラケット３６に、一つのコレクタ３８が直接的に取り付けられており、このコレクタ３８内に、複数の吸気ポート３４にそれぞれ連通・接続する複数の吸気ブランチ４０を突出させている。
【００３１】
コレクタ３８は、軽量・安価な樹脂材料からなるコレクタ上部分割体４２及びコレクタ下部分割体４４の２部材により構成されており、両分割体４２，４４の間にはエアクリーナ４６が介装されている。すなわち、図６に示すように、コレクタ上部分割体４２とコレクタ下部分割体４４の間にエアクリーナ４６及びガスケット４８を挟み込んだ状態で、例えばクリップ５０により両分割体４２，４４が着脱可能に固定されている。なお、分割体４２，４４には、クリップ取付位置に適宜なクリップ係止部５２が凹設されており、それ以外の部分では、図６の破線Ｈに示すように、上記の係止部５２が形成されていない。
【００３２】
このコレクタ３８の大部分を構成するコレクタ下部分割体４４は、例えば図５に示すように、一対の上側ボルト５４により上側フランジ部５５が取付ブラケット３６へ締結固定されるとともに、一対の下側ボルト５６により下側フランジ部５７がシリンダヘッド３０又はシリンダブロック３１あるいはこれらの取付部材へ締結固定される。
【００３３】
コレクタ上部分割体４２には、図４に示すように、筒状の吸気取入口５８が一体的に形成され、この吸気取入口５８あるいはその近傍に、圧力調整機構１１０が設けられている。この圧力調整機構１１０は、吸入空気量を調整するというよりは、むしろ機関のＥＧＲ装置や蒸発燃料処理装置等に必要な最低限の負圧を得るために設けられており、具体的な構成及び作用効果については後述する。この圧力調整機構１１０へ大きなゴミ等が噛み込まないように、上記のエアクリーナ４６に比して濾過機能の低い（目が粗い）フィルタを圧力調整機構１１０の上流側に取り付けても良い。
【００３４】
コレクタ下部分割体４４は、図３に示すように、コレクタ３８内部へ向かって筒状に延び、吸気ブランチ４０の一部を構成する複数の第１ブランチ構成部６８と、吸気ポート３４へ燃料を噴射する燃料噴射弁７０との干渉を回避するための凹部７２と、取付ブラケット３６に面接触状態で固定される取付プレート部７４と、を有し、これらの各部６８，７２，７４が一体的に形成されている。取付プレート部７４は、取付剛性を確保するために他の部分に比して相対的に厚肉化されている。
【００３５】
取付ブラケット３６は、シリンダヘッド３０と同様に剛性の高いアルミ合金等により形成されており、各吸気ブランチ４０の一部を構成する筒状の第２ブランチ構成部７６と、燃料噴射弁７０の取付ボス部７８と、シリンダヘッド３０の側壁３２とコレクタ下部分割体４４の取付プレート部７４との間に介装される取付プレート部８０と、を有し、これら各部７６，７８，８０が一体的に形成されている。この取付ブラケット３６は、典型的には図５に示すように複数のボルト８２によりシリンダヘッド３０の側壁３２に締結固定される。
【００３６】
吸気ブランチ４０は、吸気ポート３４のポート開口部３５からコレクタ３８内に開口するベルマウス状のブランチ開口部８４までの吸気通路を形成する筒状体を意味しており、この例では、ガスケット８６を介して嵌合する第１ブランチ構成部６８と第２ブランチ構成部７６とにより構成されている。
【００３７】
このように、シリンダヘッド３０の側壁３２に取り付けられる取付ブラケット３６にコレクタ３８を直接的に取り付けているため、例えばシリンダヘッドから機関幅方向へ突出する吸気ブランチ（又は吸気マニホールド）の突出端部にコレクタを取り付ける場合に比して、コレクタ３８の支持剛性が向上するとともに、コレクタ３８へ作用する振動入力も低減される。また、コレクタ３８がシリンダヘッド３０の側壁３２に近接配置されるとともに、吸気ブランチ４０が実質的にコレクタ３８内に内臓されることとなるため、吸気装置がコンパクト化され、その機関搭載性が向上する。
【００３８】
このようなレイアウトを実現するためには、上述したように、吸気ブランチ４０の短縮化とコレクタ３８の大容量化とが要求され、これら吸気ブランチ４０の短縮化とコレクタ３８の大容量化とは、吸気弁１のバルブリフト特性を変更することにより吸入空気量を調整する上記の可変動弁機構を用いることにより達成できる。
【００３９】
また、図３に示すように、コレクタ３８は、シリンダヘッド３０の側壁３２に略沿う機関上下方向（図３の上下方向）の寸法が、シリンダヘッド３０の側壁３２と略直交する機関幅方向（図３の左右方向）の寸法に比して長く設定されている。つまり、コレクタ３８は、機関上下方向（シリンダ軸線方向）に沿う縦長の形状となっている。このため、機関幅方向へのコレクタ３８の張出量が抑制されるとともに、シリンダヘッド３０下方のデッドスペースを有効に使うことができ、コレクタ３８の支持剛性及び機関搭載性が更に向上する。
【００４０】
また、エアクリーナ４６が着脱可能なコレクタ上部分割体４２とコレクタ下部分割体４４との間に介装されるとともに、コレクタ下部分割体４４に吸気ブランチ４０の一部（第１ブランチ構成部６８）が形成され、この吸気ブランチ４０のブランチ開口部８４よりもエアクリーナ４６が上方に配置されているため、コレクタ上部分割体４２を取り外すことにより、コレクタ容積の大部分をなすコレクタ下部分割体４４を機関から取り外すことなく、エアクリーナ４６を容易に交換できるというメリットもある。
【００４１】
ところで、燃費向上や出力向上を図るために、吸気弁と排気弁の双方が開弁するバルブオーバーラップが設定されている場合、吸気側へ燃焼ガスが逆流するおそれがある。この逆流した燃焼ガスがエアクリーナに直接的にかかると、エアクリーナの損傷や劣化を招くおそれがある。そこで図３にも示すように、燃焼ガスが吐出される吸気ブランチ４０の突出方向から外れた位置、具体的には突出方向に対して略直角上方に、エアクリーナ４６を配置している。
【００４２】
図７を参照して、上記の圧力調整機構１１０は、第１ダイアフラム弁１２１と第２ダイアフラム弁１２２と電磁弁１２３とを有している。第１ダイアフラム弁１２１は、正圧室１２４と負圧室１２５とを気密に画成するダイアフラム１２６と、ダイアフラム１２６を正圧室１２４側へ付勢するスプリング１２７と、を有し、ダイアフラム１２６の動きがリンク１３６，１３７を介してスロットル（弁体）１２０へ伝えられる。正圧室１２４は吸気通路にスロットル１２０よりも吸気通流方向（図の矢印Ａの方向）上流側で連通しており、内部の圧力はほぼ大気圧となっている。負圧室１２５には負圧通路１２８を通して調整された負圧が導入される。
【００４３】
図７（ａ）に示すように、負圧室１２５に導入される負圧が小さいときにはダイアフラム１２６に作用する差圧力が小さいので、ダイアフラム１２６はスプリング１２７の付勢力によって正圧室１２４側（図の下側）へ変位し、スロットル１２０を閉弁させる。反対に、負圧室１２５に導入される負圧が大きいときには、図７（ｃ）に示すように、ダイアフラム１２６に作用する差圧力が大きくなり、ダイアフラム１２６は負圧室１２５側（図の上側）へ変位し、スロットル１２０を開弁させる。よって、スロットル１２０は負圧室１２５に導入される負圧の大きさに応じた開度に調整される。
【００４４】
負圧通路１２８は、内燃機関（クランクシャフト）によって駆動されるバキュームポンプ（図示略）に接続されており、この負圧通路１２８の途中には大気通路１２９の一端が接続している。この大気通路１２９は負圧通路１２８内に大気を導入する通路であり、負圧通路１２８との接続部には、第２ダイアフラム弁１２２の針弁１３０が配設されている。
【００４５】
第２ダイアフラム弁１２２は、正圧室１３１と負圧室１３２とを気密に画成するダイアフラム１３３と、ダイアフラム１３３を正圧室１３１側へ付勢するスプリング１３４とを有している。正圧室１３１は大気と連通しており、内部の圧力はほぼ大気圧となっている。負圧室１３２には吸気負圧通路１３５を介してスロットル１２０下流の吸気通路内の負圧が導入される。スロットル１２０下流の負圧が小さいときには、ダイアフラム１３３に作用する差圧力が小さいので、図７（ａ）及び（ｃ）に示すように、ダイアフラム１３３はスプリング１３４の付勢力によって正圧室１３１側（図の下側）へ変位し、このダイアフラム１３３に取り付けられた針弁１３０が大気通路１２９を開く方向（負圧通路１２８内に大気を導入する方向）へ動く。反対に、スロットル下流の負圧が大きいときには、ダイアフラム１３３に作用する差圧力が大きくなり、図７（ｂ）に示すように、ダイアフラム１３３は負圧室１３２側（図の上側）へ変位し、針弁１３０は大気通路１２９を閉鎖する方向へ動く。よって、負圧通路１２８内の負圧は、スロットル１２０下流の負圧の大きさに応じて調整される。
【００４６】
このように機械的に作動する簡素な構成の第１ダイアフラム弁１２１及び第２ダイアフラム弁１２２の働きにより、スロットル１２０下流、すなわちコレクタ３８の内部を一定の所定負圧（例えば−５０ｍｍＨｇ）に維持することができる。このため、ＥＧＲ装置や蒸発燃料処理装置へ必要な負圧を与えることができる。
【００４７】
また、全開出力時等には、大気通路１２９に介装される電磁弁１２３を作動させて大気通路１２９を遮断することにより、第２ダイアフラム弁１２２の作動状態に関係なく負圧通路１２８内の負圧が大きくなり、スロットル１２０を全開位置に保持してコレクタ３８内部の圧力をほぼ大気圧とすることができる。
【００４８】
図８及び図１を参照して、本発明の第１実施形態では、コレクタ３８に大気開放機構１４０が設けられている。この大気開放機構１４０は、コレクタ３８のコレクタ下部分割体４４を形成するコレクタ壁部１４１に貫通形成された連通孔１５０と、コレクタ壁部１４１における連通孔１５０の周縁部に沿って取り付けられる係止部としてのシール部１５１と、このシール部１５１に気密に係止することにより、連通孔１５０を気密状態に閉塞するダイアフラム型のふた１５２と、を有している。また、コレクタ壁部１４１とふた１５２との間には、ばね１５３が圧縮状態で介装されており、このばね１５３の両端はコレクタ壁部１４１及びふた１５２にそれぞれ固定されている。また、ふた１５２が係止状態又は外れた状態にあることを検出する検出センサ１５４がコレクタ壁部１４１に取り付けられている。
【００４９】
図８の（ａ）は、機関停止時及び通常の運転時、つまり、上記の圧力調整機構１１０が正常に作動している状態を示している。この場合、コレクタ３８内の負圧が圧力調整機構１１０で発生させ得る所定負圧（例えば−５０ｍｍＨｇ）以下であるため、ばね１５３の付勢力及びコレクタ３８内の負圧に抗してふた５２の外周縁部がコレクタ壁部１４１に取り付けられたシール部１５１に係止された状態に保持され、コレクタ３８内が気密状態に維持される。
【００５０】
図８の（ｂ）は、異常運転時、つまり、上記の圧力調整機構１１０の故障や経時劣化等によって、コレクタ３８内の負圧が圧力調整機構１１０により発生させ得る所定負圧を越えている所定の負圧過大状態（例えば−数１００ｍｍＨｇ）を示している。このように、コレクタ３８内の負圧が所定の限界値（設定負圧）を超えた場合、ダイアフラム式のふた１５２の変形等を伴って、ふた１５２とシール部１５１との係止が外れ、ふた１５２がシール部１５１を乗り越えてコレクタ３８の内部方向へ張り出した状態となる。これにより、ふた１５２とコレクタ壁部１４１との間に空間１５５が形成され、この空間１５５を通してコレクタ３８の内部が大気へ開放された状態、すなわち大気開放状態となる。このようにして、大気開放機構１４０が一旦作動すると、ふた１５２がばね１５３の自己弾性力により図８（ｂ）に示す状態に保持されるため、コレクタ３８内が確実に大気開放状態に保持される。つまり、ばね１５３は、コレクタ３８内を大気開放状態に保持する機能を有している。
【００５１】
このように、何らかの理由でコレクタ内が負圧過大状態となると、大気開放機構１４０が速やかに作動してコレクタ３８内が大気に開放されるため、コレクタ３８を軽量かつ安価な樹脂材料で形成しつつ、このコレクタ３８が過大な負圧により変形等のダメージを受けることを確実に防止できる。
【００５２】
図９を参照して、この内燃機関のＥＣＵ（エンジン・コントロール・ユニット）２００には、内燃機関の回転速度に対応するクランクシャフトの位相を検出するクランク角センサ２０１からの信号Ｎｅ、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ２０２からの信号ＡＰＯ、制御軸１２の回転角度を検出するポテンショメータ２０３からの信号ｒＥ、駆動軸１１の位相を検出する位相センサ２０４からの信号ｒＴ、大気開放機構１４０が作動したことを検出する検出センサ１５４からの信号Ｓ等が入力される。ＥＣＵ２００内では様々なプログラムに基づいて各種の制御指令値が算出され、これらの制御指令値は、アクチュエータ１９，電磁切換弁２７，電磁弁１２３，燃料噴射弁７０，及び点火プラグ等に送られる。例えば、クランク角センサ２０１と位相センサ２０４の検出信号に基づいて、クランクシャフトの回転位相に対する駆動軸１１の進角・遅角量を算出し、この進角・遅角量に基づいて、制御軸１２のアクチュエータ１９へフィードバック補正量を加味した制御指令値を出力する。
【００５３】
図１０は、第１実施形態に係る制御の流れを示すフローチャートで、このフローチャートは例えばＥＣＵ２００により所定時間毎に実行される。なお、ここでは大気開放機構が作動した異常時に、２つの変更機構１０，２０のうちの一方の作動角変更機構１０の制御目標値だけを通常時と異ならせている。しかしながら、２つの変更機構１０，２０の制御目標値をともに変更して、目標バルブリフト特性を変更するようにすればなおよい。
【００５４】
Ｓ（ステップ）１０１では、機関回転速度Ｎｅとアクセル開度ＡＰＯと大気開放機構の作動信号Ｓとを読み込む。Ｓｌ０２では、制御軸の実回転角度ｒＥと駆動軸の実位相ｒＴとを読み込む。Ｓ１０３では、大気開放機構の作動信号Ｓが０であるか否かを判断する。ただし、センサ１５４は大気開放機構が作動していない通常時に信号０を出力し、大気開放機構が作動すると信号１を出力する。Ｓ＝０（通常運転状態）と判定された場合、Ｓ１０４以降へ進み、図１１（ａ）に示すような通常時の作動角マップに基づいて制御指令値が算出される。
【００５５】
すなわち、Ｓ１０４において、現在の運転条件（Ｎｅ、ＡＰＯ）が、機関の低中負荷域に対応する運転領域Ａ内にあると判定されると、Ｓ１０５へ進み、圧力調整機構の電磁弁１２３に開弁信号を出力する。これにより、コレクタ内部の圧力が所定の一定負圧（−５０ｍｍＨｇ）に調整される。続くＳ１０６では、機関回転速度Ｎｅとアクセル開度ＡＰＯとに基づいて、図１１（ａ）の通常時の作動角マップから目標制御軸回転角度ｔＥをルックアップする。作動角マップは、運転条件（Ｎｅ、ＡＰＯ）に応じた吸入空気量が得られる吸気弁の作動角を制御軸の回転角度として記憶させてあるマップであり、運転領域Ａ内の値はコレクタ内部の圧力が所定の一定負圧となっている条件でマッチングしてある。
【００５６】
一方、Ｓ１０４において、現在の運転条件が運転領域Ａ内には無く、機関の高負荷域に対応した運転領域Ｂ内にあると判定された場合、Ｓ１０７へ進み、圧力調整機構の電磁弁１２３に閉弁信号を出力する。これにより、コレクタ内部の圧力はほぼ大気圧となる。続くＳ１０８では、Ｓ１０６の処理と同様に、機関回転速度Ｎｅとアクセル開度ＡＰＯとに基づいて、図１１（ａ）の通常時の作動角マップから目標制御軸回転角度ｔＥをルックアップする。ただし、領域Ｂ内のマップ記憶値は、コレクタ内部の圧力が大気圧となっている条件でマッチングしてある。
【００５７】
Ｓ１０３において、Ｓ＝０ではなく、大気開放機構１４０が作動している異常時であると判定された場合には、Ｓ１０９へ進み、運転者に故障の発生を警告すべく警告灯を点灯する。本実施形態では、圧力調整機構に故障が発生して大気開放機構が作動しても、後述するように異常時用の作動角マップ等を用いて通常時と略同等の出力を確保できるものの、この場合、蒸発燃料のパージ制御等は行なえなくなっており、早急な修理が必要であるため、警告灯を点灯して運転者に故障の発生を知らせるようにしている。
【００５８】
続くＳ１１０では、機関回転速度Ｎｅとアクセル開度ＡＰＯとに基づいて、上述した通常時の作動角マップとは異なる図１１（ｂ）の異常時の作動角マップから、目標制御軸回転角度ｔＥをルックアップする。このマップの記憶値は、コレクタ内部の圧力が大気圧となっている条件で全ての運転領域の値がマッチングしてある。そして、異常時にも全ての運転領域で通常時と同等の機関出力を発生するように設定されている。すなわち、異常時の作動角マップの作動角（の記憶値）は、同一運転条件における通常時の作動角マップ（の記憶値）と比較した場合、運転領域Ｂに相当する運転条件では等しくなっているが、運転領域Ａに相当する運転条件では小さくなっている。なお、制御可能な最小の作動角を目標値としてもアイドル運転条件に合致した吸入空気量が得られない（適正な吸入空気量より多くなる）場合には、好ましくはアイドル運転時に限り燃料噴射量を減少補正して機関出力を抑制する。
【００５９】
Ｓ１１１では、機関回転速度Ｎｅとアクセル開度ＡＰＯとに基づいて位相マップ（図示略）から目標駆動軸位相ｔＴをルックアップする。Ｓ１１２では、目標制御軸回転角度ｔＥと制御軸の実回転角度ｒＥとの偏差をなくすための制御指令値を算出し、この制御指令値をアクチュエータ１９に対して出力する。制御指令値の算出はどのような方法で行なってもよいが、例えば、ｔＥとｒＥとの偏差に比例ゲインを乗じた比例補正量と偏差の積分値に積分ゲインを乗じた積分補正量と偏差の変化量に微分ゲインを乗じた微分補正量との和を直前の指令値に加えて新たな指令値とする。Ｓ１１３では、目標駆動軸位相ｔＴと駆動軸の実位相ｒＴとの偏差をなくすための制御指令値を算出し、この制御指令値を電磁切換弁２７に対して出力する。
【００６０】
このような制御により、圧力調整機構１１０の故障等により大気開放機構１４０が作動した異常時には、この異常を警告灯の点灯により速やかに乗員に知らせるとともに、異常時用の作動角マップを用いて通常時と同等の機関出力を確保することができる。
【００６１】
以下に説明する実施形態では、第１実施形態と同じ構成に同じ参照符号を付して重複する説明を適宜省略する。
【００６２】
図１２及び図１３に示す第２実施形態では、上述した第１実施形態に比して大気開放機構のみを変更している。すなわち、この第２実施形態に係る大気開放機構は、コレクタ３８の壁部の一部を部分的に強度弱化（脆弱化）した強度弱化部１６０で構成されている。この強度弱化部１６０は、コレクタ上部分割体４２を形成する略均一厚さのコレクタ壁部１６１の一部を部分的に薄肉化して形成されており、エアクリーナ４６よりも吸気通流方向で上流側に配置されている。そして、上記の負圧過大状態のときに、強度弱化部１６０に割れ・亀裂が生じて、コレクタ３８内部が大気に開放するように設定されている。
【００６３】
このような第２実施形態によれば、上記第１実施形態と同様の効果が得られることに加え、部品点数を増やすことなく大気開放機構を具現化でき、構成が更に簡素化される。また、修理を行なう際には強度弱化部１６０が設けられたコレクタ上部分割体４２のみを交換するだけで良く、コレクタ３８の大部分を構成するコレクタ下部分割体４４を交換する必要がないので、作業性にも優れている。
【００６４】
また、大気開放機構をなす強度弱化部１６０がエアクリーナよりも上流側に配設されているため、仮に強度弱化部１６０に割れが生じた場合、つまり大気開放機構が作動した場合でも、この強度弱化部１６０の破片や、強度弱化部１６０の割れ目部分から混入するダスト等がエアクリーナ４６に捕捉され、このエアクリーナ４６の下流側つまりシリンダ側へ入り込むことを確実に防止できる。
【００６５】
なお、上記の第１実施形態においても、大気開放機構１４０をエアクリーナ４６よりも上流側のコレクタ上部分割体４２に配設すれば、第２実施形態と同様、大気開放機構１４０の作動後に大気開放機構１４０の空間１５５から進入するダスト等がエアクリーナ４６に捕捉され、シリンダ側へ入り込むことを防止できる。
【００６６】
図１４及び図１５に示す第３実施形態では、大気開放機構（１４０，１６０）が設けられていない簡素な構造となっている。代わりに、コレクタ３８内部の圧力を検出する圧力検出手段としての圧力センサ１７０がコレクタ３８に取り付けられている。この圧力センサ１７０により検出されるコレクタ３８内の圧力は、上記のＥＣＵ２００へ出力される。
【００６７】
図１６は、第３実施形態に係る制御の流れを示すフローチャートで、例えばＥＣＵ２００により所定時間毎に実行される。この第３実施形態では、上記の負圧過大状態（異常時）におけるフェールセーフ制御を燃料噴射量の制御によって行い、可変動弁機構１０，２０の制御と圧力調整機構１１０の電磁弁１２３の制御は通常時と同じ制御を行なう。例えば、作動角変更機構１０による吸気弁の作動角の制御（制御軸１２の回転角度の制御）は、常に図１１（ａ）に示す通常時の作動角マップを参照して行なう。
【００６８】
Ｓ２０１では、機関回転速度Ｎｅとアクセル開度ＡＰＯとコレクタ内部の圧力Ｐとを読み込む。なお、圧力Ｐは絶対圧の値である。これに対し、「負圧」は大気圧に対する差圧に対応している。例えば大気圧が７６０ｍｍＨｇであれば、圧力Ｐが７６０ｍｍＨｇよりも小さいときに負圧となり、この値Ｐが更に小さくなるほど負圧が大きくなる（負圧が発達する）こととなる。
【００６９】
Ｓ２０２では、コレクタ内部圧力Ｐが第１設定圧力Ｐｔｈ１より小さいか否かを判断する。第１設定圧力Ｐｔｈ１は、発達した負圧によってコレクタ全体が変形する等の問題が生じる限界圧力よりも余裕を見て少し大きい（負圧としては小さい）値に設定されており、上記第１，第２実施形態で大気開放機構が作動する設定負圧にほぼ対応している。
【００７０】
このＳ２０２において、コレクタ内部圧力Ｐが第１設定圧力Ｐｔｈ１よりも小さいと判定されると、Ｓ２０３へ進み、運転者に故障の発生を警告すべく警告灯を点灯する。続くＳ２０４では燃料噴射量補正係数Ｈを０に設定する。このように燃料噴射量補正係数Ｈが０になると、最終的な燃料噴射量Ｔｉが０となり、燃料噴射は行なわれない（フューエルカット）。このような燃料カットにより、回転上昇による負圧の発達を防止し、過大な負圧によりコレクタの破損等を速やかに回避させる。
【００７１】
一方、Ｓ２０２においてコレクタ内部圧力Ｐが第１設定圧力Ｐｔｈ１以上であると判定されると、Ｓ２０５へ進み、現在の運転条件（Ｎｅ、ＡＰＯ）が、低中負荷域に対応する運転領域Ａ内にあるか否かを判断する。運転領域の設定等は第１実施形態と同じである。Ｓ２０５において現在の運転条件が運転領域Ａ内にあると判定されると、Ｓ２０６へ進み、コレクタ内部圧力Ｐが第２設定圧力Ｐｔｈ２より小さいか否かを判断する。この第２設定圧力Ｐｔｈ２は、運転領域Ａにおける通常時のコレクタ内の所定負圧（−５０ｍｍＨｇ）に対応する絶対圧力（７１０ｍｍＨｇ）よりもやや小さい値に設定されている。
【００７２】
Ｓ２０６においてコレクタ内部圧力Ｐが第２設定圧力Ｐｔｈ２より小さいと判定されると、Ｓ２０７へ進んで警告灯を点灯する。続くＳ２０８では、通常時のコレクタ内部圧力である７１０［ｍｍＨｇ］で検出されたコレクタ内部圧力Ｐ［ｍｍＨｇ］を除し、燃料噴射量補正係数Ｈを算出する。Ｓ２０６の判断でコレクタ内部圧力Ｐが第２設定圧力Ｐｔｈ２以上の場合にはＳ２０９へ進み、燃料噴射量補正係数Ｈを１に設定する。つまり、内部圧力Ｐ等に基づく燃料噴射量の補正を行わない。
【００７３】
Ｓ２０５の判断で現在の運転条件が運転領域Ａ内に無く、高負荷域に対応した領域Ｂ内にあると判定された場合、Ｓ２１０へ進み、コレクタ内部圧力Ｐが第３設定圧力Ｐｔｈ３より小さいか否かを判断する。第３設定圧力Ｐｔｈ３は運転領域Ｂにおける通常時の圧力（大気圧，例えば７６０ｍｍＨｇ）よりもやや小さい値に設定されている。コレクタ内部圧力Ｐが第３設定圧力Ｐｔｈ３より小さい場合はＳ２１１へ進んで警告灯を点灯する。続くＳ２１２では、通常時のコレクタ内部圧力である７６０［ｍｍＨｇ］で検出されたコレクタ内部圧力Ｐ［ｍｍＨｇ］を除し、燃料噴射量補正係数Ｈを算出する。Ｓ２１０の判断でコレクタ内部圧力Ｐが第３設定圧力Ｐｔｈ３以上の場合はＳ２１３へ進み、燃料噴射量補正係数Ｈを１に設定する。つまり、検出圧力Ｐ等に基づく燃料噴射量の補正を行わない。
【００７４】
Ｓ２１４では、機関回転速度Ｎｅとアクセル開度ＡＰＯとに基づいて基本燃料噴射量Ｔｐを算出する。具体的には、圧力調整機構に故障がなく、ＮｅとＡＰＯとに応じた目標バルブリフト特性が得られているときの吸入空気量を算出し、この吸入空気量に対して理論空燃比を実現する燃料噴射量をＴｐとして算出する。なお、制御軸の実回転角度ｒＥと駆動軸の実位相ｒＴとに基づいて吸入空気量を算出するようにしても良い。Ｓ２１５では、基本燃料噴射量Ｔｐに燃料噴射量補正係数Ｈを乗じて最終的な燃料噴射量Ｔｉを算出する。
【００７５】
このような制御を行うことにより、コレクタ内の検出圧力Ｐが第１設定圧力Ｐｔｈ１より小さい場合、つまりコレクタ内の負圧が所定の設定負圧を越える負圧過大状態では、乗員に警告を与えるとともに、燃料噴射を停止して（フューエルカット）、回転上昇による負圧の発達を防止し、過大な負圧によるコレクタの破損等を速やかに回避することができる。また、コレクタ内の検出圧力Ｐが所期の設定圧力Ｐｈｔ２，Ｐｔｈ３よりも小さい（負圧としては大きい）場合にも、圧力調整機構１１０が正常に作動していないと判断して、警告を発するとともに、コレクタ内の検出圧力Ｐに応じて燃料噴射量を補正しているので、機関安定度が向上する。
【００７６】
以上のような第１〜第３実施形態は、コレクタ内部に過大な負圧が発生するような圧力調整機構の故障に対処するものとなっているが、反対に、運転領域Ａ（図１１参照）において所定の負圧が発生しないような故障の形態も考えられる。このような負圧過小状態での故障は過大な負圧が発生する形態の故障よりも問題は少ないが、蒸発燃料のパージ制御等は行なえなくなっており、早急な修理が必要であることに変りはない。そこで、コレクタ内部の圧力Ｐを検出して、この圧力Ｐが運転領域Ａにおいて所定の第４設定圧力Ｐｔｈ４（例えば７１０［ｍｍＨｇ］よりやや大きい値）よりも大きい場合、つまりコレクタ内部の負圧が過小な負圧過小状態の場合にも、好ましくは警告灯を点灯させる。
【００７７】
なお、このような負圧過小状態の故障が発生すると、運転領城Ａにおける吸入空気量は通常時よりも増加してしまうので、これに合わせて燃料噴射量を補正すれば機関出力が過大となり、燃料噴射量の補正を行なわないことにすれば空燃比がリーンとなるという問題が生じる。そこで、負圧過小状態の故障が発生したときにも、上述した負圧過大状態の場合と同様、正常時とは異なる目標バルブリフト特性（例えば図１１（ｂ）に示す異常時の作動角マップ）に基づいて吸入空気量を低減する制御を追加することが望ましい。
【００７８】
好ましくは、機関運転状態に応じて、可変動弁機構１０，２０により吸気弁の開時期を吸気上死点及び排気弁閉時期よりも進角させて、内部ＥＧＲ運転を行い、ポンプ損失を低減し、燃費を向上させる。しかしながら、上述した負圧過大状態や負圧過小状態のように圧力調整機構１１０が故障しているようなフェール時には、圧力調整機構１１０が正常に動作している通常時に比して、コレクタ３８内の負圧が変動するため、内部ＥＧＲ率も不用意に変化する。このため、吸入空気量を正確に算出することができず、燃料噴射量を正確に設定できない。そこで、このようなフェール時には、好ましくは吸気弁の開時期が排気弁の閉時期よりも遅くなるように可変動弁機構１０，２０を駆動制御して、内部ＥＧＲ運転を禁止し、内部ＥＧＲ率の変動による吸入空気量の算出誤差を解消し、機関運転状態の安定化を図る。
【符号の説明】
【００７９】
１０…作動角変更機構（可変動弁機構）
２０…位相変更機構（可変動弁機構）
３８…コレクタ
１１０…圧力調整機構
１４０…大気開放機構
１６０…強度弱化部（大気開放機構）
１７０…圧力センサ（圧力検出手段）
２００…ＥＣＵ（制御手段，燃料噴射制御手段）
【図１】
2010265902.tif 000003
【図２】
2010265902.tif 000004
【図３】
2010265902.tif 000005
【図４】
2010265902.tif 000006
【図５】
2010265902.tif 000007
【図６】
2010265902.tif 000008
【図７】
2010265902.tif 000009
【図８】
2010265902.tif 000010
【図９】
2010265902.tif 000011
【図１０】
2010265902.tif 000012
【図１１】
2010265902.tif 000013
【図１２】
2010265902.tif 000014
【図１３】
2010265902.tif 000015
【図１４】
2010265902.tif 000016
【図１５】
2010265902.tif 000017
【図１６】
2010265902.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成22年6月25日(2010.6.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気弁のバルブリフト特性を変更することにより内燃機関の吸入空気量を連続的に変更可能な可変動弁機構と、
複数の気筒の吸気通路が接続するコレクタと、
コレクタ内部に所定負圧を発生させる圧力調整機構と、
コレクタ内部の圧力を検出する圧力検出手段と、
検出されたコレクタ内部の負圧が上記所定負圧よりも大きい所定の設定負圧を越える負圧過大状態のときには燃料噴射を停止し、検出されたコレクタ内部の負圧が上記所定負圧と上記設定負圧との間にあるときには、上記所定負圧と検出された負圧とに基づいて燃料噴射量を補正する燃料噴射制御手段と、を有することことを特徴とする内燃機関の吸気装置。
【請求項２】
上記圧力調整機構は、所定の運転領域においてコレクタ内部の負圧をほぼ一定に調整すると共に、上記所定の運転領域以外の領域ではコレクタ内部の圧力をほぼ大気圧とすることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の吸気装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等に用いられる内燃機関の吸気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用の内燃機関、特にガソリンを燃料とする内燃機関の吸気装置では、一般的に、複数の気筒（シリンダ）へと接続するコレクタの上流にスロットル弁を設け、主としてこのスロットル弁により吸入空気量を調整している。このため、スロットル弁を閉じるに従って、コレクタ内の負圧が大きくなり（例えば−数１００ｍｍＨｇ）、このような大きな負圧に耐え得るように、コレクタの強度等が設定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特願２００１−７７４６７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、本出願人等は、吸気弁のバルブリフト特性を変更する可変動弁機構により吸入空気量を調整可能な吸気装置を、特許文献１として先に出願している。この場合、吸入空気量を調整するためのスロットル弁を敢えて用いる必要がないので、所謂スロットル損失を軽減，解消できることに加え、コレクタ内に作用する負圧を十分に小さくすることができる。この結果、例えばコレクタを形成する材料の軽量化及び低コスト化を図ることができる。
【０００５】
一方で、吸気系の負圧は、一般的に、ＥＧＲ装置におけるブローバイガスの還流、あるいは蒸発燃料処理装置における蒸発燃料のパージ運転を行うためにも用いられる。このような場合に必要とされる負圧の大きさ（例えば−数１０ｍｍＨｇ）は、吸入空気量の調整時に生成される負圧（例えば−数１００ｍｍＨｇ）に比して十分に小さい。そこで、このような可変動弁機構により吸入空気量を調整可能な吸気装置では、最小限必要とされる所定の負圧をコレクタ内に発生させる圧力調整機構を設けることが好ましい。
【０００６】
しかしながら、圧力調整機構の故障や経時劣化等によりコレクタ内に予期せぬ大きな負圧が作用した場合に、上記のように軽量化されたコレクタの損傷や機関出力の低下などの思わぬ不具合を生じるおそれがある。
【０００７】
本発明は、可変動弁機構により吸入空気量を調整可能な吸気装置において、コレクタ内に過大な負圧が作用することによるコレクタの損傷等を有効に回避・抑制することを一つの目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る内燃機関の吸気装置は、吸気弁のバルブリフト特性を変更することにより内燃機関の吸入空気量を連続的に変更可能な可変動弁機構と、複数の気筒の吸気通路が接続するコレクタと、コレクタ内部に所定負圧を発生させる圧力調整機構と、を有している。
【０００９】
このように、吸気弁のバルブリフト特性を変更することにより吸入空気量を連続的に調整できるため、上述したように、従来のスロットル弁によるスロットル損失を軽減，解消できることに加え、コレクタ内に作用する負圧を十分に小さくして、コレクタを形成する材料の軽量化及び低コスト化を図ることができる。例えばコレクタを軽量かつ安価な樹脂材料により形成することが可能となる。
【００１０】
また、圧力調整機構によりコレクタ内部に所定負圧を発生させているため、負圧を利用する装置、例えばＥＧＲ装置や蒸発燃料処理装置に所定負圧を与えることができる。この圧力調整機構により発生される所定負圧は、好ましくは、ＥＧＲ装置や蒸発燃料処理装置に必要とされる最低限の負圧（例えば−数１０ｍｍＨｇ）とされ、吸入空気量の調整時に生成される負圧（例えば−数１００ｍｍＨｇ）に比して十分に小さく設定される。
【００１１】
そして本発明は、コレクタ内部の圧力を検出する圧力検出手段と、検出されたコレクタ内部の負圧が上記所定負圧よりも大きい設定負圧を越える負圧過大状態のときには燃料噴射を停止し、検出されたコレクタ内部の負圧が上記所定負圧と上記設定負圧との間にあるときには、上記所定負圧と検出された負圧とに基づいて燃料噴射量を補正する燃料噴射制御手段と、を備えることを特徴としている。
【００１２】
この場合、コレクタ内の負圧が設定負圧を越えて過度に大きくなると、燃料噴射を停止して（フューエルカット）、過大な負圧によりコレクタ内を含む吸気系がダメージを受けることを速やかに回避することができる。また、圧力調整機構の故障等により、コレクタ内部の負圧が所定負圧からずれた場合にも、検出される実際の負圧に応じた形で燃料噴射量を適宜に補正することができる。
【００１３】
上記圧力調整機構は、典型的には、所定の運転領域（例えばＥＧＲ装置や蒸発燃料処理装置で所定負圧を必要とする運転領域）においてコレクタ内部の負圧をほぼ一定（例えば−５０ｍｍＨｇ）に調整すると共に、上記所定の運転領域以外の領域ではコレクタ内部の圧力をほぼ大気圧とする。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように、燃料噴射制御手段を有する本発明によれば、コレクタの軽量化，低コスト化を図りつつ、コレクタ内に過大な負圧が作用した場合にも、燃料噴射を停止して（フューエルカット）、このような過大な負圧によりコレクタ内を含む吸気系がダメージを受けることを速やかに回避できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る内燃機関の吸気装置の可変動弁機構を構成する作動角変更機構を示す斜視図。
【図２】図１の可変動弁機構を構成する位相変更機構を示す断面対応図。
【図３】上記吸気装置の吸気系のコレクタ近傍を示す断面図。
【図４】図３のＡ−Ａ線に沿う断面対応図。
【図５】図３のコレクタ及び取付ブラケットの取付態様を示す概略構成図。
【図６】図３のコレクタのコレクタ上部分割体とコレクタ下部分割体との取付態様を示す説明図。
【図７】上記吸気装置の圧力調整機構の一例を示す作用説明図。
【図８】第１参考例に係る大気開放機構を示す作用説明図。
【図９】上記吸気装置の制御部としてのＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）を示す説明図。
【図１０】第１参考例に係る制御の流れを示すフローチャート。
【図１１】通常時の作動角マップと異常時の作動角マップとを示す特性図。
【図１２】第２参考例に係る大気開放機構を示すコレクタ近傍の断面図。
【図１３】図１２のＢ−Ｂ線に沿う断面対応図。
【図１４】第１実施形態に係るコレクタ近傍の断面図。
【図１５】図１４のＣ−Ｃ線に沿う断面対応図。
【図１６】第１実施形態に係る制御の流れを示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を４気筒ガソリン式内燃機関に適用した実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。先ず図１〜７を参照して、全参考例及び実施形態に共通する構成について説明する。
【００１７】
図１は、吸気弁１のバルブリフト特性（バルブタイミング及びバルブリフト量）を変更可能な可変動弁機構を示している。この可変動弁機構は、吸気弁１の作動角及びバルブリフト量を変更可能な作動角変更機構１０と、クランクシャフト（図示省略）の回転位相に対する吸気弁の作動角の位相（例えば中心位相）を変更可能な位相変更機構２０と、により構成されている。このように作動角変更機構１０と位相変更機構２０とを併用することにより、吸気弁の開時期と閉時期とを互いに独立して調整することも可能となる。
【００１８】
作動角変更機構１０は、互いに平行に気筒列方向へ延びる駆動軸１１及び制御軸１２を有している。駆動軸１１は、クランクシャフトから伝達される回転動力により軸周りに回転する。この駆動軸１１には、吸気弁１のバルブリフタ２に接触してこのバルブリフタ２を押し下げる揺動カム１３が回転自在に外嵌されているとともに、各気筒毎に円筒状又は円柱状の駆動偏心カム（駆動偏心軸部）１４が固定又は一体形成されている。この駆動偏心カム１４の外周面の軸心は駆動軸１１の軸心に対して偏心しており、この駆動偏心カム１４の外周面にリング状の第１リンク１５が回転自在に外嵌している。制御軸１２には、各気筒毎に円筒状又は円柱形をなす制御偏心カム（制御偏心軸部）１６が固定又は一体形成されている。この制御偏心カム１６の外周面の軸心は制御軸１２の軸心に対して偏心しており、この制御偏心カム１６の外周面に、ロッカーアーム１７の中央部が回転自在に外嵌している。このロッカーアーム１７の一端部は第１リンク１５の先端部と回転自在に連結されており、ロッカーアーム１７の他端はロッド状の第２リンク１８の一端部と回転自在に連結されている。この第２リンク１８の他端は揺動カム１３の先端部と回転自在に連結されている。なお、制御軸１２の一端側には、この制御軸１２の回転位相を検出するポテンショメータ２０３が取付けられている。また、駆動軸１１の一端側には、この駆動軸１１の回転位相を検出する位相センサ２０４が設けられている。
【００１９】
この作動角変更機構１０の作用を説明する。クランクシャフトから伝達される回転動力により駆動軸１１が軸周りに回転すると、駆動偏心カム１４に外嵌する第１リンク１５の一端が駆動軸１１の中心まわりに回転変位して、この第１リンク１５が全体としてほぼ並進方向に作動し、この第１リンク１５の並進運動がロッカーアーム１７の揺動運動に変換されて、第２リンク１８を介して揺動カム１３が所定の揺動範囲内で揺動する。この揺動する揺動カム１３が吸気弁１のバルブリフタ２に当接してこれを押圧することにより、吸気弁１が図外のバルブスプリングの反力に抗して開閉駆動される。また、アクチュエータ１９により制御軸１２を回転駆動すると、ロッカーアーム１７の揺動中心となる制御偏心カム１６の中心位置が制御軸１２の回転中心に対して回転変位して、このロッカーアーム１７及びリンク１５，１８の姿勢が変化し、揺動カム１３の揺動特性（例えば揺動カム１３の揺動範囲の中心位相）が変化する。これにより、吸気弁１の作動角の中心位相が略一定のままで、吸気弁１の作動角及びバルブリフト量の双方が連続的に変化する。
【００２０】
この作動角変更機構１０のメリットを説明すると、クランクシャフトから伝達される回転動力により軸回りに回転する駆動軸１１と同軸上に、吸気弁１を直接的に押圧する揺動カム１３が設けられているため、カムシャフトに固定された固定カムにより吸気弁を押圧する従来の一般的な直動式の動弁系と実質的に同じレイアウトを実現できる。このため、従来の直動式の固定動弁系へ容易に適用できることに加え、このような直動式の固定動弁系と同様、簡素な構造で回転限界の向上を図ることができるとともに、揺動カム１３と駆動軸１１との軸ズレ等を生じるおそれがなく、制御精度に優れている。また、ロッカーアーム１７や各リンク１５，１８が駆動軸１１の周囲に集約されており、全体としてコンパクトで機関搭載性に優れている。更に、駆動偏心カム１４と第１リンク１５との軸受部分や、制御偏心カム１６とロッカーアーム１７との軸受部分のように、部材間の連結部分の多くが面接触となっており、潤滑が行いやすいことに加え、リターンスプリング等の付勢手段を敢えて必要としないため、耐久性，信頼性にも優れている。
【００２１】
位相変更機構２０は、クランクシャフトの回転位相に対する駆動軸１１（固定動弁系の場合にはカムシャフト）の回転位相を変化させることにより、吸気弁の作動角の中心位相を進角側又は遅角側へ連続的に変更するもので、ベーンを用いたタイプ、ヘリカルスプラインを用いたタイプ等が公知である。
【００２２】
一例として、ベーンを用いた油圧駆動式の位相変更機構２０を図１及び図２を参照して簡単に説明する。この位相変更機構２０は、タイミングプーリ（又はスプロケット）２１に固定又は一体形成され、このタイミングプーリ２１と一体的に回転するハウジング２２と、このハウジング２２内に回転可能に収容されるとともに、駆動軸１１（固定動弁の場合はカムシャフト）１１に固定又は一体形成され、駆動軸１１と一体的に回転するベーン２３と、を有している。タイミングプーリ２１及びハウジング２２は、タイミングベルト（又はタイミングチェーン）を介してクランクシャフトから回転動力が伝達され、クランクシャフトと同期して（一般的には半分の速度で）軸回りに回転する。ハウジング２２の内部には、ベーン２３の羽根部２４を挟んで一対の油圧室２５，２６が液密に画成されている。これら油圧室２５，２６の油圧を図１に示す電磁切換弁２７により切換・調整することにより、ベーン２３とハウジング２２との相対位相を変化させて、クランクシャフト及びタイミングプーリ２１に対する駆動軸１１の位相を変化させる。なお、図１の符号２８は作動油圧の油圧源としてのオイルポンプである。
【００２３】
図３〜６は、吸気系のコレクタ３８及びその近傍の構成を示している。図３にも示すように、シリンダヘッド３０の吸気側の側壁３２には、気筒列を構成する複数（この例では４つ）の気筒の吸気ポート３４の一端が開口しており、これら複数の吸気ポート３４のポート開口部３５を覆うように、取付ブラケット３６が側壁３２に固定されている。そして、この取付ブラケット３６に、一つのコレクタ３８が直接的に取り付けられており、このコレクタ３８内に、複数の吸気ポート３４にそれぞれ連通・接続する複数の吸気ブランチ４０を突出させている。
【００２４】
コレクタ３８は、軽量・安価な樹脂材料からなるコレクタ上部分割体４２及びコレクタ下部分割体４４の２部材により構成されており、両分割体４２，４４の間にはエアクリーナ４６が介装されている。すなわち、図６に示すように、コレクタ上部分割体４２とコレクタ下部分割体４４の間にエアクリーナ４６及びガスケット４８を挟み込んだ状態で、例えばクリップ５０により両分割体４２，４４が着脱可能に固定されている。なお、分割体４２，４４には、クリップ取付位置に適宜なクリップ係止部５２が凹設されており、それ以外の部分では、図６の破線Ｈに示すように、上記の係止部５２が形成されていない。
【００２５】
このコレクタ３８の大部分を構成するコレクタ下部分割体４４は、例えば図５に示すように、一対の上側ボルト５４により上側フランジ部５５が取付ブラケット３６へ締結固定されるとともに、一対の下側ボルト５６により下側フランジ部５７がシリンダヘッド３０又はシリンダブロック３１あるいはこれらの取付部材へ締結固定される。
【００２６】
コレクタ上部分割体４２には、図４に示すように、筒状の吸気取入口５８が一体的に形成され、この吸気取入口５８あるいはその近傍に、圧力調整機構１１０が設けられている。この圧力調整機構１１０は、吸入空気量を調整するというよりは、むしろ機関のＥＧＲ装置や蒸発燃料処理装置等に必要な最低限の負圧を得るために設けられており、具体的な構成及び作用効果については後述する。この圧力調整機構１１０へ大きなゴミ等が噛み込まないように、上記のエアクリーナ４６に比して濾過機能の低い（目が粗い）フィルタを圧力調整機構１１０の上流側に取り付けても良い。
【００２７】
コレクタ下部分割体４４は、図３に示すように、コレクタ３８内部へ向かって筒状に延び、吸気ブランチ４０の一部を構成する複数の第１ブランチ構成部６８と、吸気ポート３４へ燃料を噴射する燃料噴射弁７０との干渉を回避するための凹部７２と、取付ブラケット３６に面接触状態で固定される取付プレート部７４と、を有し、これらの各部６８，７２，７４が一体的に形成されている。取付プレート部７４は、取付剛性を確保するために他の部分に比して相対的に厚肉化されている。
【００２８】
取付ブラケット３６は、シリンダヘッド３０と同様に剛性の高いアルミ合金等により形成されており、各吸気ブランチ４０の一部を構成する筒状の第２ブランチ構成部７６と、燃料噴射弁７０の取付ボス部７８と、シリンダヘッド３０の側壁３２とコレクタ下部分割体４４の取付プレート部７４との間に介装される取付プレート部８０と、を有し、これら各部７６，７８，８０が一体的に形成されている。この取付ブラケット３６は、典型的には図５に示すように複数のボルト８２によりシリンダヘッド３０の側壁３２に締結固定される。
【００２９】
吸気ブランチ４０は、吸気ポート３４のポート開口部３５からコレクタ３８内に開口するベルマウス状のブランチ開口部８４までの吸気通路を形成する筒状体を意味しており、この例では、ガスケット８６を介して嵌合する第１ブランチ構成部６８と第２ブランチ構成部７６とにより構成されている。
【００３０】
このように、シリンダヘッド３０の側壁３２に取り付けられる取付ブラケット３６にコレクタ３８を直接的に取り付けているため、例えばシリンダヘッドから機関幅方向へ突出する吸気ブランチ（又は吸気マニホールド）の突出端部にコレクタを取り付ける場合に比して、コレクタ３８の支持剛性が向上するとともに、コレクタ３８へ作用する振動入力も低減される。また、コレクタ３８がシリンダヘッド３０の側壁３２に近接配置されるとともに、吸気ブランチ４０が実質的にコレクタ３８内に内臓されることとなるため、吸気装置がコンパクト化され、その機関搭載性が向上する。
【００３１】
このようなレイアウトを実現するためには、上述したように、吸気ブランチ４０の短縮化とコレクタ３８の大容量化とが要求され、これら吸気ブランチ４０の短縮化とコレクタ３８の大容量化とは、吸気弁１のバルブリフト特性を変更することにより吸入空気量を調整する上記の可変動弁機構を用いることにより達成できる。
【００３２】
また、図３に示すように、コレクタ３８は、シリンダヘッド３０の側壁３２に略沿う機関上下方向（図３の上下方向）の寸法が、シリンダヘッド３０の側壁３２と略直交する機関幅方向（図３の左右方向）の寸法に比して長く設定されている。つまり、コレクタ３８は、機関上下方向（シリンダ軸線方向）に沿う縦長の形状となっている。このため、機関幅方向へのコレクタ３８の張出量が抑制されるとともに、シリンダヘッド３０下方のデッドスペースを有効に使うことができ、コレクタ３８の支持剛性及び機関搭載性が更に向上する。
【００３３】
また、エアクリーナ４６が着脱可能なコレクタ上部分割体４２とコレクタ下部分割体４４との間に介装されるとともに、コレクタ下部分割体４４に吸気ブランチ４０の一部（第１ブランチ構成部６８）が形成され、この吸気ブランチ４０のブランチ開口部８４よりもエアクリーナ４６が上方に配置されているため、コレクタ上部分割体４２を取り外すことにより、コレクタ容積の大部分をなすコレクタ下部分割体４４を機関から取り外すことなく、エアクリーナ４６を容易に交換できるというメリットもある。
【００３４】
ところで、燃費向上や出力向上を図るために、吸気弁と排気弁の双方が開弁するバルブオーバーラップが設定されている場合、吸気側へ燃焼ガスが逆流するおそれがある。この逆流した燃焼ガスがエアクリーナに直接的にかかると、エアクリーナの損傷や劣化を招くおそれがある。そこで図３にも示すように、燃焼ガスが吐出される吸気ブランチ４０の突出方向から外れた位置、具体的には突出方向に対して略直角上方に、エアクリーナ４６を配置している。
【００３５】
図７を参照して、上記の圧力調整機構１１０は、第１ダイアフラム弁１２１と第２ダイアフラム弁１２２と電磁弁１２３とを有している。第１ダイアフラム弁１２１は、正圧室１２４と負圧室１２５とを気密に画成するダイアフラム１２６と、ダイアフラム１２６を正圧室１２４側へ付勢するスプリング１２７と、を有し、ダイアフラム１２６の動きがリンク１３６，１３７を介してスロットル（弁体）１２０へ伝えられる。正圧室１２４は吸気通路にスロットル１２０よりも吸気通流方向（図の矢印Ａの方向）上流側で連通しており、内部の圧力はほぼ大気圧となっている。負圧室１２５には負圧通路１２８を通して調整された負圧が導入される。
【００３６】
図７（ａ）に示すように、負圧室１２５に導入される負圧が小さいときにはダイアフラム１２６に作用する差圧力が小さいので、ダイアフラム１２６はスプリング１２７の付勢力によって正圧室１２４側（図の下側）へ変位し、スロットル１２０を閉弁させる。反対に、負圧室１２５に導入される負圧が大きいときには、図７（ｃ）に示すように、ダイアフラム１２６に作用する差圧力が大きくなり、ダイアフラム１２６は負圧室１２５側（図の上側）へ変位し、スロットル１２０を開弁させる。よって、スロットル１２０は負圧室１２５に導入される負圧の大きさに応じた開度に調整される。
【００３７】
負圧通路１２８は、内燃機関（クランクシャフト）によって駆動されるバキュームポンプ（図示略）に接続されており、この負圧通路１２８の途中には大気通路１２９の一端が接続している。この大気通路１２９は負圧通路１２８内に大気を導入する通路であり、負圧通路１２８との接続部には、第２ダイアフラム弁１２２の針弁１３０が配設されている。
【００３８】
第２ダイアフラム弁１２２は、正圧室１３１と負圧室１３２とを気密に画成するダイアフラム１３３と、ダイアフラム１３３を正圧室１３１側へ付勢するスプリング１３４とを有している。正圧室１３１は大気と連通しており、内部の圧力はほぼ大気圧となっている。負圧室１３２には吸気負圧通路１３５を介してスロットル１２０下流の吸気通路内の負圧が導入される。スロットル１２０下流の負圧が小さいときには、ダイアフラム１３３に作用する差圧力が小さいので、図７（ａ）及び（ｃ）に示すように、ダイアフラム１３３はスプリング１３４の付勢力によって正圧室１３１側（図の下側）へ変位し、このダイアフラム１３３に取り付けられた針弁１３０が大気通路１２９を開く方向（負圧通路１２８内に大気を導入する方向）へ動く。反対に、スロットル下流の負圧が大きいときには、ダイアフラム１３３に作用する差圧力が大きくなり、図７（ｂ）に示すように、ダイアフラム１３３は負圧室１３２側（図の上側）へ変位し、針弁１３０は大気通路１２９を閉鎖する方向へ動く。よって、負圧通路１２８内の負圧は、スロットル１２０下流の負圧の大きさに応じて調整される。
【００３９】
このように機械的に作動する簡素な構成の第１ダイアフラム弁１２１及び第２ダイアフラム弁１２２の働きにより、スロットル１２０下流、すなわちコレクタ３８の内部を一定の所定負圧（例えば−５０ｍｍＨｇ）に維持することができる。このため、ＥＧＲ装置や蒸発燃料処理装置へ必要な負圧を与えることができる。
【００４０】
また、全開出力時等には、大気通路１２９に介装される電磁弁１２３を作動させて大気通路１２９を遮断することにより、第２ダイアフラム弁１２２の作動状態に関係なく負圧通路１２８内の負圧が大きくなり、スロットル１２０を全開位置に保持してコレクタ３８内部の圧力をほぼ大気圧とすることができる。
【００４１】
図８及び図１を参照して、第１参考例では、コレクタ３８に大気開放機構１４０が設けられている。この大気開放機構１４０は、コレクタ３８のコレクタ下部分割体４４を形成するコレクタ壁部１４１に貫通形成された連通孔１５０と、コレクタ壁部１４１における連通孔１５０の周縁部に沿って取り付けられる係止部としてのシール部１５１と、このシール部１５１に気密に係止することにより、連通孔１５０を気密状態に閉塞するダイアフラム型のふた１５２と、を有している。また、コレクタ壁部１４１とふた１５２との間には、ばね１５３が圧縮状態で介装されており、このばね１５３の両端はコレクタ壁部１４１及びふた１５２にそれぞれ固定されている。また、ふた１５２が係止状態又は外れた状態にあることを検出する検出センサ１５４がコレクタ壁部１４１に取り付けられている。
【００４２】
図８の（ａ）は、機関停止時及び通常の運転時、つまり、上記の圧力調整機構１１０が正常に作動している状態を示している。この場合、コレクタ３８内の負圧が圧力調整機構１１０で発生させ得る所定負圧（例えば−５０ｍｍＨｇ）以下であるため、ばね１５３の付勢力及びコレクタ３８内の負圧に抗してふた５２の外周縁部がコレクタ壁部１４１に取り付けられたシール部１５１に係止された状態に保持され、コレクタ３８内が気密状態に維持される。
【００４３】
図８の（ｂ）は、異常運転時、つまり、上記の圧力調整機構１１０の故障や経時劣化等によって、コレクタ３８内の負圧が圧力調整機構１１０により発生させ得る所定負圧を越えている所定の負圧過大状態（例えば−数１００ｍｍＨｇ）を示している。このように、コレクタ３８内の負圧が所定の限界値（設定負圧）を超えた場合、ダイアフラム式のふた１５２の変形等を伴って、ふた１５２とシール部１５１との係止が外れ、ふた１５２がシール部１５１を乗り越えてコレクタ３８の内部方向へ張り出した状態となる。これにより、ふた１５２とコレクタ壁部１４１との間に空間１５５が形成され、この空間１５５を通してコレクタ３８の内部が大気へ開放された状態、すなわち大気開放状態となる。このようにして、大気開放機構１４０が一旦作動すると、ふた１５２がばね１５３の自己弾性力により図８（ｂ）に示す状態に保持されるため、コレクタ３８内が確実に大気開放状態に保持される。つまり、ばね１５３は、コレクタ３８内を大気開放状態に保持する機能を有している。
【００４４】
このように、何らかの理由でコレクタ内が負圧過大状態となると、大気開放機構１４０が速やかに作動してコレクタ３８内が大気に開放されるため、コレクタ３８を軽量かつ安価な樹脂材料で形成しつつ、このコレクタ３８が過大な負圧により変形等のダメージを受けることを確実に防止できる。
【００４５】
図９を参照して、この内燃機関のＥＣＵ（エンジン・コントロール・ユニット）２００には、内燃機関の回転速度に対応するクランクシャフトの位相を検出するクランク角センサ２０１からの信号Ｎｅ、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ２０２からの信号ＡＰＯ、制御軸１２の回転角度を検出するポテンショメータ２０３からの信号ｒＥ、駆動軸１１の位相を検出する位相センサ２０４からの信号ｒＴ、大気開放機構１４０が作動したことを検出する検出センサ１５４からの信号Ｓ等が入力される。ＥＣＵ２００内では様々なプログラムに基づいて各種の制御指令値が算出され、これらの制御指令値は、アクチュエータ１９，電磁切換弁２７，電磁弁１２３，燃料噴射弁７０，及び点火プラグ等に送られる。例えば、クランク角センサ２０１と位相センサ２０４の検出信号に基づいて、クランクシャフトの回転位相に対する駆動軸１１の進角・遅角量を算出し、この進角・遅角量に基づいて、制御軸１２のアクチュエータ１９へフィードバック補正量を加味した制御指令値を出力する。
【００４６】
図１０は、第１参考例に係る制御の流れを示すフローチャートで、このフローチャートは例えばＥＣＵ２００により所定時間毎に実行される。なお、ここでは大気開放機構が作動した異常時に、２つの変更機構１０，２０のうちの一方の作動角変更機構１０の制御目標値だけを通常時と異ならせている。しかしながら、２つの変更機構１０，２０の制御目標値をともに変更して、目標バルブリフト特性を変更するようにすればなおよい。
【００４７】
Ｓ（ステップ）１０１では、機関回転速度Ｎｅとアクセル開度ＡＰＯと大気開放機構の作動信号Ｓとを読み込む。Ｓｌ０２では、制御軸の実回転角度ｒＥと駆動軸の実位相ｒＴとを読み込む。Ｓ１０３では、大気開放機構の作動信号Ｓが０であるか否かを判断する。ただし、センサ１５４は大気開放機構が作動していない通常時に信号０を出力し、大気開放機構が作動すると信号１を出力する。Ｓ＝０（通常運転状態）と判定された場合、Ｓ１０４以降へ進み、図１１（ａ）に示すような通常時の作動角マップに基づいて制御指令値が算出される。
【００４８】
すなわち、Ｓ１０４において、現在の運転条件（Ｎｅ、ＡＰＯ）が、機関の低中負荷域に対応する運転領域Ａ内にあると判定されると、Ｓ１０５へ進み、圧力調整機構の電磁弁１２３に開弁信号を出力する。これにより、コレクタ内部の圧力が所定の一定負圧（−５０ｍｍＨｇ）に調整される。続くＳ１０６では、機関回転速度Ｎｅとアクセル開度ＡＰＯとに基づいて、図１１（ａ）の通常時の作動角マップから目標制御軸回転角度ｔＥをルックアップする。作動角マップは、運転条件（Ｎｅ、ＡＰＯ）に応じた吸入空気量が得られる吸気弁の作動角を制御軸の回転角度として記憶させてあるマップであり、運転領域Ａ内の値はコレクタ内部の圧力が所定の一定負圧となっている条件でマッチングしてある。
【００４９】
一方、Ｓ１０４において、現在の運転条件が運転領域Ａ内には無く、機関の高負荷域に対応した運転領域Ｂ内にあると判定された場合、Ｓ１０７へ進み、圧力調整機構の電磁弁１２３に閉弁信号を出力する。これにより、コレクタ内部の圧力はほぼ大気圧となる。続くＳ１０８では、Ｓ１０６の処理と同様に、機関回転速度Ｎｅとアクセル開度ＡＰＯとに基づいて、図１１（ａ）の通常時の作動角マップから目標制御軸回転角度ｔＥをルックアップする。ただし、領域Ｂ内のマップ記憶値は、コレクタ内部の圧力が大気圧となっている条件でマッチングしてある。
【００５０】
Ｓ１０３において、Ｓ＝０ではなく、大気開放機構１４０が作動している異常時であると判定された場合には、Ｓ１０９へ進み、運転者に故障の発生を警告すべく警告灯を点灯する。本参考例では、圧力調整機構に故障が発生して大気開放機構が作動しても、後述するように異常時用の作動角マップ等を用いて通常時と略同等の出力を確保できるものの、この場合、蒸発燃料のパージ制御等は行なえなくなっており、早急な修理が必要であるため、警告灯を点灯して運転者に故障の発生を知らせるようにしている。
【００５１】
続くＳ１１０では、機関回転速度Ｎｅとアクセル開度ＡＰＯとに基づいて、上述した通常時の作動角マップとは異なる図１１（ｂ）の異常時の作動角マップから、目標制御軸回転角度ｔＥをルックアップする。このマップの記憶値は、コレクタ内部の圧力が大気圧となっている条件で全ての運転領域の値がマッチングしてある。そして、異常時にも全ての運転領域で通常時と同等の機関出力を発生するように設定されている。すなわち、異常時の作動角マップの作動角（の記憶値）は、同一運転条件における通常時の作動角マップ（の記憶値）と比較した場合、運転領域Ｂに相当する運転条件では等しくなっているが、運転領域Ａに相当する運転条件では小さくなっている。なお、制御可能な最小の作動角を目標値としてもアイドル運転条件に合致した吸入空気量が得られない（適正な吸入空気量より多くなる）場合には、好ましくはアイドル運転時に限り燃料噴射量を減少補正して機関出力を抑制する。
【００５２】
Ｓ１１１では、機関回転速度Ｎｅとアクセル開度ＡＰＯとに基づいて位相マップ（図示略）から目標駆動軸位相ｔＴをルックアップする。Ｓ１１２では、目標制御軸回転角度ｔＥと制御軸の実回転角度ｒＥとの偏差をなくすための制御指令値を算出し、この制御指令値をアクチュエータ１９に対して出力する。制御指令値の算出はどのような方法で行なってもよいが、例えば、ｔＥとｒＥとの偏差に比例ゲインを乗じた比例補正量と偏差の積分値に積分ゲインを乗じた積分補正量と偏差の変化量に微分ゲインを乗じた微分補正量との和を直前の指令値に加えて新たな指令値とする。Ｓ１１３では、目標駆動軸位相ｔＴと駆動軸の実位相ｒＴとの偏差をなくすための制御指令値を算出し、この制御指令値を電磁切換弁２７に対して出力する。
【００５３】
このような制御により、圧力調整機構１１０の故障等により大気開放機構１４０が作動した異常時には、この異常を警告灯の点灯により速やかに乗員に知らせるとともに、異常時用の作動角マップを用いて通常時と同等の機関出力を確保することができる。
【００５４】
以下に説明する参考例及び実施形態では、第１参考例と同じ構成に同じ参照符号を付して重複する説明を適宜省略する。
【００５５】
図１２及び図１３に示す第２参考例では、上述した第１参考例に比して大気開放機構のみを変更している。すなわち、この第２参考例に係る大気開放機構は、コレクタ３８の壁部の一部を部分的に強度弱化（脆弱化）した強度弱化部１６０で構成されている。この強度弱化部１６０は、コレクタ上部分割体４２を形成する略均一厚さのコレクタ壁部１６１の一部を部分的に薄肉化して形成されており、エアクリーナ４６よりも吸気通流方向で上流側に配置されている。そして、上記の負圧過大状態のときに、強度弱化部１６０に割れ・亀裂が生じて、コレクタ３８内部が大気に開放するように設定されている。
【００５６】
このような第２参考例によれば、上記第１参考例と同様の効果が得られることに加え、部品点数を増やすことなく大気開放機構を具現化でき、構成が更に簡素化される。また、修理を行なう際には強度弱化部１６０が設けられたコレクタ上部分割体４２のみを交換するだけで良く、コレクタ３８の大部分を構成するコレクタ下部分割体４４を交換する必要がないので、作業性にも優れている。
【００５７】
また、大気開放機構をなす強度弱化部１６０がエアクリーナよりも上流側に配設されているため、仮に強度弱化部１６０に割れが生じた場合、つまり大気開放機構が作動した場合でも、この強度弱化部１６０の破片や、強度弱化部１６０の割れ目部分から混入するダスト等がエアクリーナ４６に捕捉され、このエアクリーナ４６の下流側つまりシリンダ側へ入り込むことを確実に防止できる。
【００５８】
なお、上記の第１参考例においても、大気開放機構１４０をエアクリーナ４６よりも上流側のコレクタ上部分割体４２に配設すれば、第２参考例と同様、大気開放機構１４０の作動後に大気開放機構１４０の空間１５５から進入するダスト等がエアクリーナ４６に捕捉され、シリンダ側へ入り込むことを防止できる。
【００５９】
図１４及び図１５に示す第１実施形態では、大気開放機構（１４０，１６０）が設けられていない簡素な構造となっている。代わりに、コレクタ３８内部の圧力を検出する圧力検出手段としての圧力センサ１７０がコレクタ３８に取り付けられている。この圧力センサ１７０により検出されるコレクタ３８内の圧力は、上記のＥＣＵ２００へ出力される。
【００６０】
図１６は、第１実施形態に係る制御の流れを示すフローチャートで、例えばＥＣＵ２００により所定時間毎に実行される。この第１実施形態では、上記の負圧過大状態（異常時）におけるフェールセーフ制御を燃料噴射量の制御によって行い、可変動弁機構１０，２０の制御と圧力調整機構１１０の電磁弁１２３の制御は通常時と同じ制御を行なう。例えば、作動角変更機構１０による吸気弁の作動角の制御（制御軸１２の回転角度の制御）は、常に図１１（ａ）に示す通常時の作動角マップを参照して行なう。
【００６１】
Ｓ２０１では、機関回転速度Ｎｅとアクセル開度ＡＰＯとコレクタ内部の圧力Ｐとを読み込む。なお、圧力Ｐは絶対圧の値である。これに対し、「負圧」は大気圧に対する差圧に対応している。例えば大気圧が７６０ｍｍＨｇであれば、圧力Ｐが７６０ｍｍＨｇよりも小さいときに負圧となり、この値Ｐが更に小さくなるほど負圧が大きくなる（負圧が発達する）こととなる。
【００６２】
Ｓ２０２では、コレクタ内部圧力Ｐが第１設定圧力Ｐｔｈ１より小さいか否かを判断する。第１設定圧力Ｐｔｈ１は、発達した負圧によってコレクタ全体が変形する等の問題が生じる限界圧力よりも余裕を見て少し大きい（負圧としては小さい）値に設定されており、上記第１，第２参考例で大気開放機構が作動する設定負圧にほぼ対応している。
【００６３】
このＳ２０２において、コレクタ内部圧力Ｐが第１設定圧力Ｐｔｈ１よりも小さいと判定されると、Ｓ２０３へ進み、運転者に故障の発生を警告すべく警告灯を点灯する。続くＳ２０４では燃料噴射量補正係数Ｈを０に設定する。このように燃料噴射量補正係数Ｈが０になると、最終的な燃料噴射量Ｔｉが０となり、燃料噴射は行なわれない（フューエルカット）。このような燃料カットにより、回転上昇による負圧の発達を防止し、過大な負圧によりコレクタの破損等を速やかに回避させる。
【００６４】
一方、Ｓ２０２においてコレクタ内部圧力Ｐが第１設定圧力Ｐｔｈ１以上であると判定されると、Ｓ２０５へ進み、現在の運転条件（Ｎｅ、ＡＰＯ）が、低中負荷域に対応する運転領域Ａ内にあるか否かを判断する。運転領域の設定等は第１参考例と同じである。Ｓ２０５において現在の運転条件が運転領域Ａ内にあると判定されると、Ｓ２０６へ進み、コレクタ内部圧力Ｐが第２設定圧力Ｐｔｈ２より小さいか否かを判断する。この第２設定圧力Ｐｔｈ２は、運転領域Ａにおける通常時のコレクタ内の所定負圧（−５０ｍｍＨｇ）に対応する絶対圧力（７１０ｍｍＨｇ）よりもやや小さい値に設定されている。
【００６５】
Ｓ２０６においてコレクタ内部圧力Ｐが第２設定圧力Ｐｔｈ２より小さいと判定されると、Ｓ２０７へ進んで警告灯を点灯する。続くＳ２０８では、通常時のコレクタ内部圧力である７１０［ｍｍＨｇ］で検出されたコレクタ内部圧力Ｐ［ｍｍＨｇ］を除し、燃料噴射量補正係数Ｈを算出する。Ｓ２０６の判断でコレクタ内部圧力Ｐが第２設定圧力Ｐｔｈ２以上の場合にはＳ２０９へ進み、燃料噴射量補正係数Ｈを１に設定する。つまり、内部圧力Ｐ等に基づく燃料噴射量の補正を行わない。
【００６６】
Ｓ２０５の判断で現在の運転条件が運転領域Ａ内に無く、高負荷域に対応した領域Ｂ内にあると判定された場合、Ｓ２１０へ進み、コレクタ内部圧力Ｐが第３設定圧力Ｐｔｈ３より小さいか否かを判断する。第３設定圧力Ｐｔｈ３は運転領域Ｂにおける通常時の圧力（大気圧，例えば７６０ｍｍＨｇ）よりもやや小さい値に設定されている。コレクタ内部圧力Ｐが第３設定圧力Ｐｔｈ３より小さい場合はＳ２１１へ進んで警告灯を点灯する。続くＳ２１２では、通常時のコレクタ内部圧力である７６０［ｍｍＨｇ］で検出されたコレクタ内部圧力Ｐ［ｍｍＨｇ］を除し、燃料噴射量補正係数Ｈを算出する。Ｓ２１０の判断でコレクタ内部圧力Ｐが第３設定圧力Ｐｔｈ３以上の場合はＳ２１３へ進み、燃料噴射量補正係数Ｈを１に設定する。つまり、検出圧力Ｐ等に基づく燃料噴射量の補正を行わない。
【００６７】
Ｓ２１４では、機関回転速度Ｎｅとアクセル開度ＡＰＯとに基づいて基本燃料噴射量Ｔｐを算出する。具体的には、圧力調整機構に故障がなく、ＮｅとＡＰＯとに応じた目標バルブリフト特性が得られているときの吸入空気量を算出し、この吸入空気量に対して理論空燃比を実現する燃料噴射量をＴｐとして算出する。なお、制御軸の実回転角度ｒＥと駆動軸の実位相ｒＴとに基づいて吸入空気量を算出するようにしても良い。Ｓ２１５では、基本燃料噴射量Ｔｐに燃料噴射量補正係数Ｈを乗じて最終的な燃料噴射量Ｔｉを算出する。
【００６８】
このような制御を行うことにより、コレクタ内の検出圧力Ｐが第１設定圧力Ｐｔｈ１より小さい場合、つまりコレクタ内の負圧が所定の設定負圧を越える負圧過大状態では、乗員に警告を与えるとともに、燃料噴射を停止して（フューエルカット）、回転上昇による負圧の発達を防止し、過大な負圧によるコレクタの破損等を速やかに回避することができる。また、コレクタ内の検出圧力Ｐが所期の設定圧力Ｐｈｔ２，Ｐｔｈ３よりも小さい（負圧としては大きい）場合にも、圧力調整機構１１０が正常に作動していないと判断して、警告を発するとともに、コレクタ内の検出圧力Ｐに応じて燃料噴射量を補正しているので、機関安定度が向上する。
【００６９】
以上のような参考例及び実施形態は、コレクタ内部に過大な負圧が発生するような圧力調整機構の故障に対処するものとなっているが、反対に、運転領域Ａ（図１１参照）において所定の負圧が発生しないような故障の形態も考えられる。このような負圧過小状態での故障は過大な負圧が発生する形態の故障よりも問題は少ないが、蒸発燃料のパージ制御等は行なえなくなっており、早急な修理が必要であることに変りはない。そこで、コレクタ内部の圧力Ｐを検出して、この圧力Ｐが運転領域Ａにおいて所定の第４設定圧力Ｐｔｈ４（例えば７１０［ｍｍＨｇ］よりやや大きい値）よりも大きい場合、つまりコレクタ内部の負圧が過小な負圧過小状態の場合にも、好ましくは警告灯を点灯させる。
【００７０】
なお、このような負圧過小状態の故障が発生すると、運転領城Ａにおける吸入空気量は通常時よりも増加してしまうので、これに合わせて燃料噴射量を補正すれば機関出力が過大となり、燃料噴射量の補正を行なわないことにすれば空燃比がリーンとなるという問題が生じる。そこで、負圧過小状態の故障が発生したときにも、上述した負圧過大状態の場合と同様、正常時とは異なる目標バルブリフト特性（例えば図１１（ｂ）に示す異常時の作動角マップ）に基づいて吸入空気量を低減する制御を追加することが望ましい。
【００７１】
好ましくは、機関運転状態に応じて、可変動弁機構１０，２０により吸気弁の開時期を吸気上死点及び排気弁閉時期よりも進角させて、内部ＥＧＲ運転を行い、ポンプ損失を低減し、燃費を向上させる。しかしながら、上述した負圧過大状態や負圧過小状態のように圧力調整機構１１０が故障しているようなフェール時には、圧力調整機構１１０が正常に動作している通常時に比して、コレクタ３８内の負圧が変動するため、内部ＥＧＲ率も不用意に変化する。このため、吸入空気量を正確に算出することができず、燃料噴射量を正確に設定できない。そこで、このようなフェール時には、好ましくは吸気弁の開時期が排気弁の閉時期よりも遅くなるように可変動弁機構１０，２０を駆動制御して、内部ＥＧＲ運転を禁止し、内部ＥＧＲ率の変動による吸入空気量の算出誤差を解消し、機関運転状態の安定化を図る。
【符号の説明】
【００７２】
１０…作動角変更機構（可変動弁機構）
２０…位相変更機構（可変動弁機構）
３８…コレクタ
１１０…圧力調整機構
１４０…大気開放機構
１６０…強度弱化部（大気開放機構）
１７０…圧力センサ（圧力検出手段）
２００…ＥＣＵ（制御手段，燃料噴射制御手段）