(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の出力特性を決定する主たる吸排気バルブの開閉とは別途に吸気バルブ及び排気バルブの少なくとも一方の補助的な開弁に基づきそれら吸気バルブと排気バルブとが同時に開弁される期間を生じさせることで同機関の燃焼室内部の排気還流量を制御する内燃機関のバルブ特性制御方法において、
前記吸気バルブ及び排気バルブの少なくとも一方による補助的な開弁の開弁時期を、要求される排気還流量が大きいときには、同排気還流量が小さいときよりも、排気圧力の高いタイミングに設定する
ことを特徴とする内燃機関のバルブ特性制御方法。
【請求項２】
吸気バルブ及び排気バルブの少なくとも一方を駆動するカムが当該バルブの主たる開弁を行う主カム山に加えて同主カム山による開弁期間以外の期間中に同バルブの補助的な開弁を行うことで吸気バルブと排気バルブとが同時に開弁される期間を生じさせる補助カム山を有するとともに、該補助カム山はその高さがカムの軸方向に連続的に変化する３次元カムとして形成された動弁手段と、
前記カムが設けられたカムシャフトをその軸方向に変位させて前記補助カム山によるバルブリフト量を調量するバルブリフト可変機構と、
前記補助カム山による開閉対象バルブの開弁時期を、要求される排気還流量が大きいときには、同排気還流量が小さいときよりも、排気圧力の高いタイミングに設定する開弁時期可変手段と、
を備える内燃機関のバルブ特性制御装置。
【請求項３】
前記開弁時期可変手段は、当該機関の出力軸と前記動弁手段の設けられたカムシャフトとの相対回転位相を可変とするバルブタイミング可変機構からなる請求項２記載の内燃機関のバルブ特性制御装置。
【請求項４】
前記バルブタイミング可変機構は、当該機関の排気圧力に応じてその進角量が操作される請求項３記載の内燃機関のバルブ特性制御装置。
【請求項５】
前記開弁時期可変手段は、前記補助カム山の前記カム軸方向に連続的に高さの異なる頂点が同カム軸と差交する方向に連続的に偏倚された同補助カム山の３次元偏倚カムプロフィールからなる請求項２記載の内燃機関のバルブ特性制御装置。
【請求項６】
前記補助カム山の前記カム軸方向に連続的に高さの異なる頂点が同カムの回転方向後方に徐々に高くなる方向に偏倚されてなる請求項５記載の内燃機関のバルブ特性制御装置。
【請求項７】
前記補助カム山の前記カム軸方向に連続的に高さの異なる頂点が同カムの回転方向前方に徐々に高くなる方向に偏倚されてなる請求項５記載の内燃機関のバルブ特性制御装置。
【請求項８】
燃焼室に直接燃料が噴射供給される筒内直接噴射式の内燃機関に適用され、排気バルブを駆動するカムが当該バルブの主たる開弁を行う主カム山に加えて同主カム山による開弁期間以外の期間中に同バルブの補助的な開弁を行うことで吸気バルブと排気バルブとが同時に開弁される期間を生じさせる補助カム山を有するとともに、該補助カム山はその高さがカムの軸方向に連続的に変化する３次元カムとして形成された動弁手段と、
前記カムが設けられたカムシャフトをその軸方向に変位させて前記補助カム山によるバルブリフト量を調量するバルブリフト可変機構と、
当該機関の吸気行程中に前記補助カム山を通じて排気バルブを開弁する開弁時期を、同吸気行程での燃料噴射時期に応じて可変とする開弁時期可変手段と
を備える内燃機関のバルブ特性制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関のバルブ特性制御方法及び制御装置に係り、詳しくは当該機関の出力特性等を決定する主たる吸排気バルブの開閉とは別途に吸気バルブ及び排気バルブの少なくとも一方を補助的に開弁することによって同機関の燃焼室内部のＥＧＲ（排気還流）量等を制御する制御方法及び制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減する方法として、排気の一部を吸気に戻すＥＧＲ（排気還流）制御がある。そして、この排気の一部を吸気に戻す方法の一つとして、吸気行程において排気バルブを、又は排気行程において吸気バルブを補助的に開弁させる方法が従来より知られている。
【０００３】
この方法に基づいたいわゆる内部ＥＧＲ制御を行う装置として、例えば特開平１０−８９０３３号公報には、排気カムの主体部を構成する主カム山の回転後方等に補助カム山を設けるとともに、この補助カム山の高さがカムシャフトの一端から他端に向かうにつれて連続的に変化するように形成し、吸気行程において排気バルブを補助的に開弁させつつ、機関の運転状態に応じてカムシャフトを軸方向に変位させることにより、そのリフト量を併せて調整可能としたものが記載されている。この構成によれば、吸気行程における排気バルブの補助的な開弁等に際し、そのリフト量が連続的に可変とされることで、ＥＧＲの確保のみならず、そのＥＧＲ量の調整も可能となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、排気は、その圧力が絶えず一定というわけではなく脈動しているために、吸気行程における上記排気バルブのリフト量の変化とＥＧＲ量の変化との間には線形的な対応があるわけではない。したがって、上記リフト量を増加させた割にはＥＧＲ量が増加しなかったり、また逆に、同リフト量の増加に伴いＥＧＲ量が急激に増加したりするといったことも生じうる。
【０００５】
このため、例えばＥＧＲ制御のダイナミックレンジ（制御幅）を高める目的で、排気圧力の高い領域において上記排気バルブの補助的な開弁を行う場合には、ＥＧＲ量そのものの制御精度の低下が懸念されるようになる。一方、ＥＧＲ量を高精度に制御する目的で、排気圧力の低い領域において同排気バルブの補助的な開弁を行う場合には、その制御幅すなわちダイナミックレンジの低下が懸念される。したがって、上記従来の装置のように、単にＥＧＲ量の調整が可能であるからといって、機関の全運転領域にわたってＥＧＲ量を高精度に制御することと高ダイナミックレンジで制御することとの両立は極めて困難なものとなっている。
【０００６】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、機関の内部ＥＧＲ量について、高精度な制御と高ダイナミックレンジでの制御との好適な両立を図ることのできる内燃機関のバルブ特性制御方法及び制御装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１記載の発明は、内燃機関の出力特性を決定する主たる吸排気バルブの開閉とは別途に吸気バルブ及び排気バルブの少なくとも一方の補助的な開弁に基づきそれら吸気バルブと排気バルブとが同時に開弁される期間を生じさせることで同機関の燃焼室内部の排気還流量を制御する内燃機関のバルブ特性制御方法において、前記吸気バルブ及び排気バルブの少なくとも一方による補助的な開弁の開弁時期を、要求される排気還流量が大きいときには、同排気還流量が小さいときよりも、排気圧力の高いタイミングに設定することをその要旨とする。
【０００８】
前述したように、排気圧力は絶えず一定というわけではなく、脈動している。しかも、この排気圧力の変化態様は機関の運転状態に依存しており、例えば機関の各行程やそれら行程での機関出力軸の回転角度等から同排気圧力を推定することは可能である。このため、上記制御方法によるように、排気圧力の脈動に応じて、例えば排気圧力が高くなるタイミングに上記補助的な開弁の開弁時期を設定することとすれば、高いダイナミックレンジをもって機関燃焼室内部の排気還流量を制御することができるようになり、逆に排気圧力が低くなるタイミングに同補助的な開弁の開弁時期を設定することとすれば、高い精度をもって同機関燃焼室内部の排気還流量を制御することができるようになる。したがって、当該機関のその都度の運転領域において要求される排気還流量、並びにその制御要求（ダイナミックレンジか精度か）に応じて、上記排気圧力の脈動を考慮しつつ、上記補助的な開弁の開始時期を可変設定することとすれば、それら制御要求についての両立を図ることができるようになる。そしてこの場合には、（イ）要求される排気還流量が大きいときには上記補助的な開弁の開始時期を排気圧力の高いタイミングに設定し、要求される排気還流量が小さいときには同補助的な開弁の開始時期を排気圧力の低いタイミングに設定することで、機関の全運転領域にわたって排気還流量についての要求量を満たす制御、あるいは（ロ）高地走行時等、車両環境に応じて排気還流量を増減補正する必要がある場合の上記排気圧力の脈動に応じた微調整制御、等々の実現も容易である。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、吸気バルブ及び排気バルブの少なくとも一方を駆動するカムが当該バルブの主たる開弁を行う主カム山に加えて同主カム山による開弁期間以外の期間中に同バルブの補助的な開弁を行うことで吸気バルブと排気バルブとが同時に開弁される期間を生じさせる補助カム山を有するとともに、該補助カム山はその高さがカムの軸方向に連続的に変化する３次元カムとして形成された動弁手段と、前記カムが設けられたカムシャフトをその軸方向に変位させて前記補助カム山によるバルブリフト量を調量するバルブリフト可変機構と、前記補助カム山による開閉対象バルブの開弁時期を、要求される排気還流量が大きいときには、同排気還流量が小さいときよりも、排気圧力の高いタイミングに設定する開弁時期可変手段とを備えることをその要旨とする。
【００１０】
上記構成によれば、バルブリフト量可変機構によって補助カム山によるバルブリフト量を調量するとともに、開弁時期可変手段によって同補助カム山による開閉対象バルブの開弁時期を設定するようにしているため、請求項１記載の発明の方法を的確に実現する装置を容易に構成することができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記開弁時期可変手段は、当該機関の出力軸と前記動弁手段の設けられたカムシャフトとの相対回転位相を可変とするバルブタイミング可変機構からなることをその要旨とする。
【００１２】
上記構成によれば、請求項２に記載の装置にあって、その開弁開始時期可変手段をバルブタイミング可変手段といった既成の手段を用いて容易に実現することができる。
【００１３】
請求項４記載の発明は、前記バルブタイミング可変機構は、当該機関の排気圧力に応じてその進角量が操作されることをその要旨とする。
上記構成によれば、請求項２に記載した装置において請求項１に記載の方法を的確に実現することができる。
【００１４】
請求項５記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記開弁時期可変手段は、前記補助カム山の前記カム軸方向に連続的に高さの異なる頂点が同カム軸と差交する方向に連続的に偏倚された同補助カム山の３次元偏倚カムプロフィールからなることをその要旨とする。
【００１５】
上記構成によれば、上述した排気圧力の脈動を考慮した補助カム山による補助的な開弁の開弁時期を同補助カム山の上記３次元偏倚カムプロフィールを通じて実現することができるようになる。したがって、バルブタイミング可変機構を用いずとも上記開弁時期可変手段を構成することが可能となり、請求項２に記載の装置の簡素化を図ることができるようになる。更に、この構成によれば、主カム山による主たるバルブ特性が変更されることもない。
【００１６】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の発明において、前記補助カム山の前記カム軸方向に連続的に高さの異なる頂点が同カムの回転方向後方に徐々に高くなる方向に偏倚されてなることをその要旨とする。
【００１７】
上記構成によれば、補助カム山の頂点が高くなるほど、補助カム山による当該バルブの開弁時期が遅角側に移行される。したがって、例えば排気圧力が次第に高くなる期間に対応してこの補助カム山の上記偏倚態様を設定することとすれば、補助カム山による開弁量が小さいときには、排気圧力の小さいタイミングで開弁させることができ、高精度での排気還流量の制御が可能となる。また、補助カム山による開弁量が大きいときには、排気圧力の大きいタイミングで開弁させることができ、高いダイナミックレンジを得ることができる。一方、排気圧力が次第に小さくなる期間に対応してこの補助カム山の上記偏倚態様を設定することとすれば、補助カム山による開弁量が小さいときには、排気圧力の大きいタイミングで開弁させることができ、排気還流量の制御の開始に際し迅速に排気還流量を増加させることができる。また、補助カム山による開弁量が大きいときには、排気圧力の小さいタイミングで開弁させることができ、高精度の制御で排気還流量を制御することができる。したがって、要求される排気還流量が大きいときに精度を維持しつつ、排気還流制御の開始に迅速に対応することができる。
【００１８】
請求項７記載の発明は、請求項５記載の発明において、前記補助カム山の前記カム軸方向に連続的に高さの異なる頂点が同カムの回転方向前方に徐々に高くなる方向に偏倚されてなることをその要旨とする。
【００１９】
上記構成によれば、補助カム山の頂点が高くなるほど、補助カム山による開弁時期を進角側に移行させることができる。したがって、例えば排気圧力が次第に小さくなる期間に対応してこの補助カム山の上記偏倚態様を設定することとすれば、補助カム山による開弁量が小さいときには、排気圧力の小さいタイミングで開弁させることができ、高精度での排気還流量の制御が可能となる。また、補助カム山による開弁量が大きいときには、排気圧力の大きいタイミングで開弁させることができ、高いダイナミックレンジを得ることができる。一方、排気圧力が次第に大きくなる期間に対応してこの補助カム山の上記偏倚態様を設定することとすれば、補助カム山による開弁量が小さいときには、排気圧力の大きいタイミングで開弁させることができ、排気還流量の制御の開始に際し迅速に排気還流量を増加させることができる。また、補助カム山による開弁量が大きいときには、排気圧力の小さいタイミングで開弁させることができ、高精度の制御で排気還流量を制御することができる。したがって、要求される排気還流量が大きいときに精度を維持しつつ、排気還流制御の開始に迅速に対応することができる。
【００２０】
請求項８記載の発明は、燃焼室に直接燃料が噴射供給される筒内直接噴射式の内燃機関に適用され、排気バルブを駆動するカムが当該バルブの主たる開弁を行う主カム山に加えて同主カム山による開弁期間以外の期間中に同バルブの補助的な開弁を行うことで吸気バルブと排気バルブとが同時に開弁される期間を生じさせる補助カム山を有するとともに、該補助カム山はその高さがカムの軸方向に連続的に変化する３次元カムとして形成された動弁手段と、前記カムが設けられたカムシャフトをその軸方向に変位させて前記補助カム山によるバルブリフト量を調量するバルブリフト可変機構と、当該機関の吸気行程中に前記補助カム山を通じて排気バルブを開弁する開弁時期を、同吸気行程での燃料噴射時期に応じて可変とする開弁時期可変手段とを備えるものであることをその要旨とする。
【００２１】
混合気の形成の自由度を高めて燃費の向上を図るべく燃焼室に直接燃料を噴射する筒内噴射式内燃機関が従来より知られている。しかしながら、上記筒内噴射式内燃機関においては、燃焼室内で燃料が十分に気化せず燃焼性が阻害されやすいという問題がある。この点、上記構成によれば、燃焼室内へ排気を取り込む時期を燃料噴射時期に基づいて可変制御することが可能となり、高温の排気により燃焼室に噴射された燃料の気化を促進させることができるようになる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
図１〜図８を参照して、内燃機関（エンジン）の吸気側カムシャフトに対して設けられたこの発明に係るバルブ特性制御装置の第１の実施形態について説明する。
【００２３】
図１に、内燃機関として直列４気筒の車載用ガソリンエンジン１１における動弁系を中心とする概略構成を示す。このエンジン１１においては、バルブ特性制御装置１０が吸気側カムシャフト２２に設けられている。
【００２４】
エンジン１１は、往復移動するピストン１２が設けられたシリンダブロック１３と、シリンダブロック１３の下側に設けられたオイルパン１３ａと、シリンダブロック１３の上側に設けられたシリンダヘッド１４とを備えている。
【００２５】
このエンジン１１の下部には出力軸であるクランクシャフト１５が回転可能に支持され、同クランクシャフト１５にはコンロッド１６を介してピストン１２が連結されている。そして、ピストン１２の往復移動は、コンロッド１６によってクランクシャフト１５の回転へと変換される。また、ピストン１２の上側には燃焼室１７が設けられ、この燃焼室１７には吸気ポート１８および排気ポート１９が接続されている。そして、吸気ポート１８と燃焼室１７とは吸気バルブ２０により連通・遮断され、排気ポート１９と燃焼室１７とは排気バルブ２１により連通・遮断されるようになっている。
【００２６】
一方、シリンダヘッド１４には、吸気側カムシャフト２２および排気側カムシャフト２３が平行に設けられている。吸気側カムシャフト２２は回転可能かつ軸方向へ移動可能にシリンダヘッド１４上に支持されており、排気側カムシャフト２３は回転可能であるが軸方向には移動不可能にシリンダヘッド１４上に支持されている。
【００２７】
吸気側カムシャフト２２の一端部には、タイミングスプロケット２４ａを備えクランクシャフト１５と吸気側カムシャフト２２との回転位相差を変更するための回転位相差可変アクチュエータ２４（バルブタイミング可変機構に相当）が設けられている。また、吸気側カムシャフト２２の他端部には吸気側カムシャフト２２を回転軸方向へ移動させるためのリフト量可変アクチュエータ２２ａ（バルブリフト可変機構に相当）が設けられている。また、排気側カムシャフト２３の一端部にはタイミングスプロケット２５が取り付けられている。このタイミングスプロケット２５および回転位相差可変アクチュエータ２４のタイミングスプロケット２４ａは、タイミングチェーン１５ｂを介して、クランクシャフト１５に取り付けられたタイミングスプロケット１５ａに連結されている。そして、駆動側回転軸としてのクランクシャフト１５の回転がタイミングチェーン１５ｂを介して、従動側回転軸としての吸気側カムシャフト２２および排気側カムシャフト２３に伝達される。このことによって、吸気側カムシャフト２２および排気側カムシャフト２３はクランクシャフト１５の回転に同期して回転する。なお、図１の例では、クランクシャフト１５、吸気側カムシャフト２２および排気側カムシャフト２３は、タイミングスプロケット１５ａ，２４ａ，２５側から見て、右回り（時計回り）に回転する。
【００２８】
吸気側カムシャフト２２には、吸気バルブ２０の上端に取り付けられたバルブリフタ２０ａに当接する吸気カム２７が設けられ、排気側カムシャフト２３には、排気バルブ２１の上端に取り付けられたバルブリフタ２１ａに当接する排気カム２８が設けられている。そして、吸気側カムシャフト２２が回転すると、吸気カム２７により吸気バルブ２０が開閉駆動され、排気側カムシャフト２３が回転すると、排気カム２８により排気バルブ２１が開閉駆動される。
【００２９】
ここで、排気カム２８は、エンジン１１の出力特性などを決定する主カム山を有し、同主カム山は、排気側カムシャフト２３の軸方向に対して一定となっている。一方、吸気カム２７は、図２に示すように、エンジン１１の出力特性などを決定する主カム山２７ａと、同主カム山２７ａとは独立に補助的に吸気バルブ２０を開弁するための補助カム山２７ｂとを有する。そして、この補助カム山２７ｂの頂点は、吸気側カムシャフト２２の軸方向に連続的変化している。これにより、リフト量可変アクチュエータ２２ａにより、吸気側カムシャフト２２を軸方向に変位させることで、吸気バルブ２０の補助的な開弁におけるリフト量を調整することができる。
【００３０】
上述した回転位相差可変アクチュエータ２４及びリフト量可変アクチュエータ２２ａは、電子制御装置（以下「ＥＣＵ」という）１２０により制御されている。なお、ＥＣＵ１２０は、吸気管内の圧力を測定する吸気圧センサ１２１、及びエンジン１１の回転数を測定するクランクセンサ１２２等からの検出結果が電気信号として供給され、これらに基づいて制御を行っている。
【００３１】
次に、吸気側カムシャフト２２をその軸方向へ移動させるためのリフト量可変アクチュエータ２２ａ、および、そのリフト量可変アクチュエータ２２ａを油圧により駆動するための給油構造について図３に基づき説明する。
【００３２】
図３に示すように、リフト量可変アクチュエータ２２ａは、筒状をなすシリンダチューブ３１と、シリンダチューブ３１内に設けられたピストン３２と、シリンダチューブ３１の両端開口部を塞ぐように設けられた一対のエンドカバー３３とから構成されている。このシリンダチューブ３１はシリンダヘッド１４に固定されている。
【００３３】
ピストン３２には一方のエンドカバー３３を貫通した補助シャフト３３ａを介して吸気側カムシャフト２２が連結されている。なお補助シャフト３３ａと吸気側カムシャフト２２との間は転がり軸受３３ｂが介在し、リフト量可変アクチュエータ２２ａは、回転する吸気側カムシャフト２２を補助シャフト３３ａと転がり軸受３３ｂとを介して回転軸方向に円滑に駆動できるようにしている。
【００３４】
シリンダチューブ３１内は、ピストン３２により第１圧力室３１ａおよび第２圧力室３１ｂに区画されている。第１圧力室３１ａには、一方のエンドカバー３３に形成された第１給排通路３４が接続され、第２圧力室３１ｂには、他方のエンドカバー３３に形成された第２給排通路３５が接続されている。
【００３５】
第１給排通路３４または第２給排通路３５を介して、第１圧力室３１ａと第２圧力室３１ｂとに対し選択的に作動油を供給すると、ピストン３２は吸気側カムシャフト２２の回転軸方向に移動する。このピストン３２の移動に伴い、吸気側カムシャフト２２も回転軸方向へ移動する。
【００３６】
第１給排通路３４および第２給排通路３５は、第１オイルコントロールバルブ３６に接続されている。この第１オイルコントロールバルブ３６には供給通路３７および排出通路３８が接続されている。そして、供給通路３７はクランクシャフト１５の回転に伴って駆動されるオイルポンプＰを介してオイルパン１３ａに接続されており、排出通路３８はオイルパン１３ａに直接接続されている。
【００３７】
第１オイルコントロールバルブ３６はケーシング３９を備え、ケーシング３９には、第１給排ポート４０、第２給排ポート４１、第１排出ポート４２、第２排出ポート４３、および供給ポート４４が設けられている。第１給排ポート４０には第１給排通路３４が接続され、第２給排ポート４１には第２給排通路３５が接続されている。更に、供給ポート４４には供給通路３７が接続され、第１排出ポート４２および第２排出ポート４３には排出通路３８が接続されている。また、ケーシング３９内には、４つの弁部４５を有してコイルスプリング４６および電磁ソレノイド４７によりそれぞれ逆の方向に付勢されるスプール４８が設けられている。
【００３８】
電磁ソレノイド４７の消磁状態においては、スプール４８がコイルスプリング４６の弾性力によりケーシング３９の一端側（図３における右側）に配置されて、第１給排ポート４０と第１排出ポート４２とが連通し、第２給排ポート４１と供給ポート４４とが連通する。この状態では、オイルパン１３ａ内の作動油が供給通路３７、第１オイルコントロールバルブ３６および第１給排通路３４を介して、第１圧力室３１ａへ供給される。また、第２圧力室３１ｂ内にあった作動油が第２給排通路３５、第１オイルコントロールバルブ３６および排出通路３８を介してオイルパン１３ａ内へ戻される。その結果、ピストン３２が図示右側へ移動し、ピストン３２に連動して吸気側カムシャフト２２が矢印Ｓに示す方向の内、方向Ｒへ移動する。
【００３９】
一方、電磁ソレノイド４７が励磁されたときには、スプール４８がコイルスプリング４６の弾性力に抗してケーシング３９の他端側（図３において左側）に配置されて、第２給排ポート４１が第２排出ポート４３と連通し、第１給排ポート４０が供給ポート４４と連通する。この状態では、オイルパン１３ａ内の作動油が供給通路３７、第１オイルコントロールバルブ３６および第２給排通路３５を介して第２圧力室３１ｂへ供給される。また、第１圧力室３１ａ内にあった作動油が第１給排通路３４、第１オイルコントロールバルブ３６および排出通路３８を介してオイルパン１３ａ内に戻される。その結果、ピストン３２が図示左側へ移動し、ピストン３２に連動して吸気側カムシャフト２２が矢印Ｓに示す方向の内、方向Ｆへ移動する。
【００４０】
更に、電磁ソレノイド４７への給電を制御し、スプール４８をケーシング３９の中間に位置させると、第１給排ポート４０および第２給排ポート４１が閉塞され、それら給排ポート４０，４１を通じての作動油の移動が禁止される。この状態では、第１圧力室３１ａおよび第２圧力室３１ｂに対して作動油の給排が行われず、第１圧力室３１ａおよび第２圧力室３１ｂ内に作動油が充填保持される。このことにより、ピストン３２および吸気側カムシャフト２２の回転軸方向での位置が固定される。図６に示す状態はこの位置固定の状態を表している。
【００４１】
また、電磁ソレノイド４７への給電をデューティ制御することで、第１給排ポート４０における開度あるいは第２給排ポート４１における開度を調整して、供給ポート４４から第１圧力室３１ａまたは第２圧力室３１ｂへの作動油の供給速度を制御できる。
【００４２】
次に、吸気側カムシャフト２２の回転位相差を調整するための回転位相差可変アクチュエータ（可変バルブタイミング機構に相当）２４について図４に基づき詳しく説明する。
【００４３】
図４に示すように、回転位相差可変アクチュエータ２４はタイミングスプロケット２４ａを備える。このタイミングスプロケット２４ａは吸気側カムシャフト２２が貫通する筒部５１と、筒部５１の外周面から突出する円板部５２と、円板部５２の外周面に設けられた複数の外歯５３とを備えている。タイミングスプロケット２４ａの筒部５１は、シリンダヘッド１４のジャーナル軸受１４ａとカムシャフトベアリングキャップ１４ｂとに挟持されて回転可能に支持されている。そして、吸気側カムシャフト２２は、筒部５１内を回転軸方向へ摺動して移動できるように筒部５１を貫通している。
【００４４】
更に、吸気側カムシャフト２２の先端部を覆うように設けられたインナギヤ５４が、ボルト５５により固定されている。このインナギヤ５４は図８に示すごとく、平歯の大径ギヤ部５４ａと、斜歯の小径ギヤ部５４ｂとが２段に形成された構成をなしている。
【００４５】
更に、インナギヤ５４の小径ギヤ部５４ｂには、図５に示す平歯の外歯５６ａと斜歯の内歯５６ｂとを備えたサブギヤ５６が、その内歯５６ｂにて、図４に示すごとく噛み合わされている。この噛み合せの際には、インナギヤ５４とサブギヤ５６との間にリング状のスプリングワッシャ５７が配置され、サブギヤ５６をインナギヤ５４から離すように軸方向に付勢している。なお、インナギヤ５４とサブギヤ５６との外径は同一である。
【００４６】
タイミングスプロケット２４ａの円板部５２には、複数のボルト５８（ここでは４本のボルト）により、ハウジング５９と、ハウジング５９の内部の内、後述する第１圧力室７０および第２圧力室７１とを密閉するカバー６０とが取り付けられている。なお、カバー６０の中心には、後述する円筒状空間６１ｃを開放して吸気側カムシャフト２２の軸方向への摺動を円滑に行うための穴部６０ａが設けられている。
【００４７】
図６に、上記ボルト５８、カバー６０およびボルト５５を取り外してハウジング５９の内部を図４において左から見た状態を示す。なお、図４の回転位相差可変アクチュエータ２４は、図６におけるＢ−Ｂ線での断面状態を示している。
【００４８】
同図６に示されるように、ハウジング５９は、内周面５９ａから中心方向に向かって突出する複数の壁部６２，６３，６４，６５（ここでは４つ）を備えている。そして、その壁部６２，６３，６４，６５の先端面に対して、外周面６１ａにて接する円盤状のベーンロータ６１が回動可能に配置されている。
【００４９】
円盤状のベーンロータ６１の中心部には円筒状空間６１ｃ（図４）が形成されており、特に本実施形態にあって、その内周面全体には吸気側カムシャフト２２の軸方向に沿って直線状に延びるスプライン部６１ｂが形成されている。前述したインナギヤ５４の大径ギヤ部５４ａとサブギヤ５６の外歯５６ａとは共にこのスプライン部６１ｂに噛み合わされている。
【００５０】
斜歯の内歯５６ｂと斜歯の小径ギヤ部５４ｂとの噛み合わせと、スプリングワッシャ５７との作用により、インナギヤ５４の大径ギヤ部５４ａとサブギヤ５６の外歯５６ａとは相対的に逆方向に回動する付勢力を生じるようになる。このため、スプライン部６１ｂとギヤ５４，５６との間のバックラッシュが吸収され、ベーンロータ６１に対してインナギヤ５４を高精度に配置することができるとともに、その打音も抑制されるようになる。
【００５１】
また、円盤状のベーンロータ６１は、その外周面６１ａに、壁部６２，６３，６４，６５の間の空間に突出して、先端をハウジング５９の内周面５９ａに接しているベーン６６，６７，６８，６９を備えている。これらのベーン６６，６７，６８，６９が壁部６２，６３，６４，６５間の空間を区画することにより、第１圧力室７０と第２圧力室７１とを形成している。
【００５２】
上述した構成において、エンジン１１の駆動によりクランクシャフト１５が回転すると、その回転がタイミングチェーン１５ｂを介してタイミングスプロケット２４ａに伝達される。このとき、タイミングスプロケット２４ａおよび吸気側カムシャフト２２が、調整されている回転位相差状態で一体に回転する。この吸気側カムシャフト２２の回転に伴なって吸気バルブ２０（図１）が開閉駆動される。
【００５３】
そして、エンジン１１の駆動時に、第１圧力室７０および第２圧力室７１に対する油圧制御により、ハウジング５９に対してベーンロータ６１を回転方向に相対的に回動させる。すなわち吸気側カムシャフト２２をクランクシャフト１５に対し進角する側に回転位相差の調整制御を行うと、吸気バルブ２０の作用角全体が進角して吸気バルブ２０の開閉タイミングは早くなる。
【００５４】
逆に、ハウジング５９に対してベーンロータ６１を回転方向とは逆方向に相対的に回動させる。すなわち吸気側カムシャフト２２をクランクシャフト１５に対し遅角する側に回転位相差の調整制御を行うと、吸気バルブ２０の作用角全体が遅角して吸気バルブ２０の開閉タイミングは遅くなる。
【００５５】
次に、回転位相差可変アクチュエータ２４にあって、吸気側カムシャフト２２の回転位相差を調整するために、ハウジング５９とベーンロータ６１間の回転位相差を油圧制御する構成について説明する。
【００５６】
図４及び図６に示したごとく、ハウジング５９の内部に突出する各壁部６２〜６５の第１圧力室７０側には、それぞれ進角用油路開口部８０が開口し、各壁部６２〜６５の第２圧力室７１側には、それぞれ遅角用油路開口部８１が開口している。また、進角用油路開口部８０に接する各壁部６２〜６５の内で円板部５２側には、ベーン６６〜６９が進角用油路開口部８０を塞いでいても、ベーンロータ６１が進角方向に回動する油圧を与えることができるように、凹部６２ａ〜６５ａが設けられている。同様に、遅角用油路開口部８１に接する各壁部６２〜６５の内で円板部５２側には、ベーン６６〜６９が遅角用油路開口部８１を塞いでいても、ベーンロータ６１が遅角方向に回動する油圧を与えることができるように、凹部６２ｂ〜６５ｂが設けられている。
【００５７】
一方、図４に示されるように、各進角用油路開口部８０は、円板部５２内の進角制御油路８４、筒部５１内の進角制御油路８６，８８により、筒部５１の一方の外周溝５１ａに接続されている。また、各遅角用油路開口部８１は、円板部５２内の遅角制御油路８５、筒部５１内の遅角制御油路８７，８９により、筒部５１の他方の外周溝５１ｂに接続されている。
【００５８】
また、筒部５１内の遅角制御油路８７から分岐した潤滑油路９０は筒部５１の内周面５１ｃに設けられた幅広の内周溝９１に接続している。このことにより、遅角制御油路８７内を流れる作動油を、筒部５１の内周面５１ｃと吸気側カムシャフト２２の端部外周面２２ｂに潤滑油として導く。
【００５９】
筒部５１の一方の外周溝５１ａは、シリンダヘッド１４内の進角制御油路９２を介して第２オイルコントロールバルブ９４に接続され、筒部５１の他方の外周溝５１ｂはシリンダヘッド１４内の遅角制御油路９３を介して第２オイルコントロールバルブ９４に接続されている。
【００６０】
第２オイルコントロールバルブ９４には、供給通路９５および排出通路９６が接続されている。そして、供給通路９５は第１オイルコントロールバルブ３６にて用いたと同一のオイルポンプＰを介してオイルパン１３ａに接続しており、排出通路９６はオイルパン１３ａに直接接続している。したがって、オイルポンプＰは、オイルパン１３ａから二つの供給通路３７，９５へ作動油を送り出すようになっている。
【００６１】
第２オイルコントロールバルブ９４は第１オイルコントロールバルブ３６と同様に構成されている。すなわち、第２オイルコントロールバルブ９４は、ケーシング１０２、第１給排ポート１０４、第２給排ポート１０６、弁部１０７、第１排出ポート１０８、第２排出ポート１１０、供給ポート１１２、コイルスプリング１１４、電磁ソレノイド１１６、およびスプール１１８を備えている。そして、第１給排ポート１０４にはシリンダヘッド１４内の進角制御油路９２が接続され、第２給排ポート１０６にはシリンダヘッド１４内の遅角制御油路９３が接続されている。また、供給ポート１１２には供給通路９５が接続され、第１排出ポート１０８および第２排出ポート１１０には排出通路９６が接続されている。
【００６２】
したがって、電磁ソレノイド１１６の消磁状態においては、スプール１１８がコイルスプリング１１４の弾性力によりケーシング１０２の一端側（図４において右側）に配置される。このことにより、第１給排ポート１０４と第１排出ポート１０８とが連通し、第２給排ポート１０６が供給ポート１１２と連通する。この状態では、オイルパン１３ａ内の作動油が、供給通路９５、第２オイルコントロールバルブ９４、遅角制御油路９３、外周溝５１ｂ、遅角制御油路８９、遅角制御油路８７、遅角制御油路８５、遅角用油路開口部８１、および凹部６２ｂ，６３ｂ，６４ｂ，６５ｂを介して回転位相差可変アクチュエータ２４の第２圧力室７１へ供給される。また、回転位相差可変アクチュエータ２４の第１圧力室７０内にあった作動油は、凹部６２ａ，６３ａ，６４ａ，６５ａ、進角用油路開口部８０、進角制御油路８４、進角制御油路８６、進角制御油路８８、外周溝５１ａ、進角制御油路９２、第２オイルコントロールバルブ９４、および排出通路９６を介してオイルパン１３ａ内へ戻される。その結果、ベーンロータ６１がハウジング５９に対して遅角方向へ相対回動し、前述したように吸気側カムシャフト２２はクランクシャフト１５に対し遅角する方向に相対回転する。
【００６３】
一方、電磁ソレノイド１１６が励磁されたときには、スプール１１８がコイルスプリング１１４の弾性力に抗してケーシング１０２の他端側（図４において左側）に配置される。このことにより、第２給排ポート１０６が第２排出ポート１１０と連通し、第１給排ポート１０４が供給ポート１１２と連通する。この状態では、オイルパン１３ａ内の作動油が、供給通路９５、第２オイルコントロールバルブ９４、進角制御油路９２、外周溝５１ａ、進角制御油路８８、進角制御油路８６、進角制御油路８４、進角用油路開口部８０、および凹部６２ａ，６３ａ，６４ａ，６５ａを介して、回転位相差可変アクチュエータ２４の第１圧力室７０へ供給される。また、回転位相差可変アクチュエータ２４の第２圧力室７１内にあった作動油は、凹部６２ｂ，６３ｂ，６４ｂ，６５ｂ、遅角用油路開口部８１、遅角制御油路８５、遅角制御油路８７、遅角制御油路８９、外周溝５１ｂ、遅角制御油路９３、第２オイルコントロールバルブ９４、および排出通路９６を介してオイルパン１３ａ内へ戻される。その結果、ベーンロータ６１がハウジング５９に対して進角方向へ相対回動し、前述したように吸気側カムシャフト２２はクランクシャフト１５に対し進角する方向に相対回転する。
【００６４】
更に、電磁ソレノイド１１６への給電を制御し、スプール１１８をケーシング１０２の中間に位置させると、第１給排ポート１０４および第２給排ポート１０６が閉塞され、それら給排ポート１０４，１０６を通じての作動油の移動が禁止される。この状態では、回転位相差可変アクチュエータ２４の第１圧力室７０および第２圧力室７１に対して作動油の給排が行われない。この結果、第１圧力室７０および第２圧力室７１内には作動油が充填保持されて、ベーンロータ６１はハウジング５９に対する相対回動は停止する。したがって、吸気側カムシャフト２２とクランクシャフト１５との回転位相差は、ベーンロータ６１が固定されたときの状態に保持される。
【００６５】
また、電磁ソレノイド１１６への給電をデューティ制御することで、第１給排ポート１０４における開度あるいは第２給排ポート１０６における開度を調整して、供給ポート１１２から第１圧力室７０あるいは第２圧力室７１への作動油の供給速度を制御できる。
【００６６】
次に、本実施形態に係るバルブ特性制御方法について、図１、図７及び図８を用いて詳細に説明する。
本実施形態において、ＥＣＵ１２０内のメモリには、吸気圧センサ１２１の検出結果（吸気管圧力）とクランクセンサ１２２により求められた回転数との値から上述したリフト量可変アクチュエータ２２ａ及び回転位相差可変アクチュエータ２４の制御量を定めた２次元マップが収納されている。この２次元マップの値がエンジン１１のその都度の運転状態に応じた動作指令としてＥＣＵ１２０からリフト量可変アクチュエータ２２ａ及び回転位相差可変アクチュエータ２４に供給されて、主に前述したＥＧＲ（排気還流）制御が行われる。すなわち、図２に示す吸気カム２７の補助カム山２７ｂにより、排気バルブ２１の開弁期間に、補助的に吸気バルブ２０を開弁することにより、排気の一部を吸気に戻す制御が行われる。
【００６７】
ところで、図７に示すように、排気の圧力は一定ではなく、エンジン１１の運転状態に応じて絶えず脈動している。すなわち、排気行程中では、領域ａにおいて排気圧がほぼ最大の圧力値に達するまで上昇していき、領域ａと領域ｂとの間では、その圧力値でほぼ一定に保たれている。そして、領域ｂにおいては排気圧力が低下していく。したがって、補助カム山２７ｂによる開弁のリフト量が同じであっても、補助カム山２７ｂによる吸気バルブ２０の開弁時期によって、取り込まれるＥＧＲ量、したがってＥＧＲ率も変化する。
【００６８】
図８に、補助カム山２７ｂによる吸気バルブ２０の開弁の中心（吸気２段リフト中心）と燃焼室１７に取り込まれるＥＧＲ率との関係を示す。同図８に示すように、領域ａ内に吸気バルブ２０の開弁の中心がある場合には、その中心位置が遅角側にシフトしていくほど同じリフト量でも取り込まれるＥＧＲ率が増加する。しかしながら、領域ａと領域ｂとの間の領域内に吸気バルブ２０の開弁の中心がある場合には、上述した排気圧力脈動から予想されるように、その中心位置を移動させても取り込まれるＥＧＲ率は略一定に保たれる。
【００６９】
したがって、エンジン１１が要求するＥＧＲ率が大きな運転領域においては、図７及び図８に示す高ＥＧＲ量要求域側へ補助カム山２７ｂによる吸気バルブ２０の開弁時期を設定する制御を行うことが好ましい。一方、エンジン１１が要求するＥＧＲ率が小さな運転領域において、図８に示す高ＥＧＲ量要求域側で補助カム山２７ｂの開弁を行うと、僅かなリフト量の増加が大きなＥＧＲ量の増加を引き起こすことになり、ＥＧＲ量を高精度に制御することが困難になるおそれがある。したがって、エンジン１１が要求するＥＧＲ量が小さな運転領域では、補助カム山２７ｂによる吸気バルブ２０の開弁時期を図７及び図８に示す低ＥＧＲ量要求域側に設定する制御を行うことが好ましい。
【００７０】
なお、図８のリフト中心、及びリフト量に対するＥＧＲ量の増減態様によれば、同図８の特に高ＥＧＲ量要求域において、リフト量変化に対するＥＧＲ量（率）の変化は、リフト量が大きくなるときの方が、リフト量が小さくなるときよりも小さいという特性を有することがわかる。したがって、高ＥＧＲ量要求域においてリフト量を大きくした制御をおこなった場合は、同領域においてリフト量を小さくした制御をおこなった場合よりも、取り込まれるＥＧＲ率の誤差は小さくなる。
【００７１】
本実施形態においては、これらの特性に鑑みて、エンジン１１が要求するＥＧＲ率が大きい運転領域に移行していくほど、補助カム山２７ｂの開弁の開始時期を図７及び図８に示す高ＥＧＲ量要求域側へ移行させるべく上述した回転位相差可変アクチュエータ２４の制御進角値を定めている。
【００７２】
すなわち、要求されるＥＧＲ率が小さいときには、図７及び図８の低ＥＧＲ量要求域において、補助カム山２７ｂによる吸気バルブ２０の開弁時期を設定し、同領域内でリフト量可変アクチュエータ２２ａによるリフト量の調整を行うことで、ＥＧＲ量を高精度に制御する。一方、要求されるＥＧＲ率が大きいときには、図７及び図８の高ＥＧＲ量要求域において、補助カム山２７ｂによる吸気バルブ２０の開弁時期を設定し、同領域内でリフト量可変アクチュエータ２２ａによるリフト量の調整を行うことで、ＥＧＲ量を高いダイナミックレンジをもって制御する。
【００７３】
以上説明したように、本実施形態によれば以下の効果が得られるようになる。
（１）出力特性等を決定する主たるバルブ特性と別途に、補助的に吸気バルブ２０を開弁することで、燃焼室１７内にＥＧＲガスを取り込むＥＧＲ量の制御に際し、同吸気バルブ２０の補助的な開弁時期を排気圧力に基づいて設定することとしたことで、要求されるＥＧＲ量に応じた最適な制御を行うことができる。
【００７４】
（２）エンジン１１が要求するＥＧＲ量が大きい運転領域において、補助カム山２７ｂによる吸気バルブ２０の開弁時期を排気圧力が高い領域に設定したことにより、要求されるＥＧＲ量を確実に確保することができる。一方、エンジン１１が要求するＥＧＲ量が小さい運転領域において、補助カム山２７ｂによる吸気バルブ２０の開弁時期を排気圧力が低い領域に設定したことにより、ＥＧＲ量を高精度に制御することができる。また、高ＥＧＲ量要求域においてリフト量が大きくなる制御を行った場合には、相対的に誤差が小さくなる傾向があるため、高精度且つ高ダイナミックレンジでのＥＧＲ制御が可能ともなる。
【００７５】
（３）主カム山２７ａとは独立に設けられる補助カム山２７ｂ、補助カム山２７ｂによる吸気バルブ２０のリフト量を可変とするリフト量可変アクチュエータ２２ａ及び補助カム山による吸気バルブ２０の開弁時期を可変とする回転位相差可変アクチュエータ２４を用いてバルブ特性制御装置を構成したことで、上記（１）及び（２）の効果を的確に得ることのできる装置を比較的容易に構成することができる。
【００７６】
なお、上記第１の実施形態のバルブ特性制御装置は、以下のように変更して実施してもよい。
・上記実施形態においては、エンジン１１が高ＥＧＲ量が要求される運転領域へ移行するにつれて、補助カム山２７ｂの開弁時期を排気圧力が高い方へ移行させていくように設定したが、例えば高地走行等、車両環境等に応じてＥＧＲ量の増減補正を行う場合には更に、減量側は排気圧力が低い方へ増量側は排気圧力が高い側へ補助カム山２７ｂの開弁時期を変位させるようにしてもよい。この制御をリフト量の制御と組み合わせる等することにより、更に高精度なＥＧＲ制御を行うことができる。
【００７７】
・上記実施形態においては、吸気カム２７に補助カム山２７ｂを設け、これにより補助的な開弁を行うことでＥＧＲ制御を行ったが、図９に示すように排気カム２８に補助カム山を設け、領域ｃにおいて排気バルブ２１を開弁させるようにしてもよい。また、吸気カム２７及び排気カム２８の両方に補助カム山を設けてもよい。
【００７８】
・上記実施形態においては、回転位相差可変アクチュエータ２４として、ベーン式のものを用いたが、ヘリカルスプライン式の油圧ピストン（リングギヤ）を用いたものなど任意のものでよい。またクランクシャフト１５から駆動力を受け取る方式として、スプロケット式のものを用いたが、タイミングプーリを用いたものなどでもよい。
【００７９】
・上記実施形態においては、リフト量可変アクチュエータ２２ａ及び回転位相差可変アクチュエータ２４をＥＧＲ制御のために用いたが、例えば排気系に両アクチュエータ２２ａ、２４をＥＧＲ制御のために設け、吸気系に両アクチュエータ２２ａ、２４を出力特性等を決定するいわゆるメインバルブ特性の制御のために用いる等してもよい。
【００８０】
・上記実施形態においては、補助カム山２７ｂの開弁時期の変更を回転位相差可変アクチュエータ２４を用いて行ったが、必ずしもこの方式を用いる必要はなく、例えば、カムが１回転する間のカムの回転速度を可変とする可変バルブ作動角制御方式等を用いてもよい。
【００８１】
（第２の実施形態）
次に、本発明に係る第２の実施形態について、主として第１の実施形態との相違点を中心に図１０〜図１２に基づいて説明する。
【００８２】
本実施形態においては、吸気系にリフト量可変アクチュエータ２２ａのみを設け、回転位相差可変アクチュエータ２４を設けない。その代わりに、排気圧力脈動を考慮して、吸気カム２７に設ける補助カム山２７ｂ’の形状を、図１０に示すような形状とする。
【００８３】
図１０に示すように、吸気カム２７の補助カム山２７ｂ’は、カム軸方向に連続的に高さの異なる頂点が同カムの回転方向後方に徐々に高くなる方向に偏倚されるように形成されている。これは、リフト量が増加するにつれて開弁期間の中心（リフト中心）が連続的に遅角側に移行することを狙ったものである。更に補助カム山２７ｂ’の頂点の高さが最大となる位置は、排気圧力が最も高まる時期、すなわち図１１に示す領域ａの最遅角側に設定されている。このような形状をもって吸気カム２７の補助カム山２７ｂ’を形成することにより、図１１に示すように、補助カム山２７ｂ’の開弁の開始時期を略一定に保ちながら、そのリフト量の増加と共に、リフト中心を排気圧力の高い方へと移行させることができるようになる。更にこの場合、出力特性などを決定するいわゆるメインバルブ特性（ＥＸメイン、ＩＮメイン）に影響を与えることなく、補助カム２７ｂ’によるいわば補助バルブ特性の変更（ＥＧＲ制御）を行うことができるようにもなる。
【００８４】
こうした補助カム山２７ｂ’のリフト中心、リフト量、及び確保することのできるＥＧＲ率との関係を、図１２に太線の特性として示す。本実施形態にあっては、同図１２に示すように、補助カム山２７ｂ’による吸気バルブ２０のリフト量が小さいときには、リフト中心が低ＥＧＲ量要求域側に設定される。したがって、エンジン１１が要求するＥＧＲ率が小さい運転領域においては、高精度にＥＧＲ量を制御することができる。また、補助カム山２７ｂ’による吸気バルブ２０のリフト量が大きくなるにつれて、リフト中心が高ＥＧＲ量要求域側にシフトしていく。したがって、エンジン１１が要求するＥＧＲ率が大きな運転領域においては、その供給量を確実に確保することができる。これにより、ＥＧＲ制御を高いダイナミックレンジで行うことを可能にしている。
【００８５】
以上説明したように、本実施形態によれば以下の効果が得られるようになる。
（１）補助カム２７ｂ’による吸気バルブ２０の開弁時期を、排気圧力脈動を考慮して設定したことにより、ＥＧＲ量の要求量に応じた最適な制御を行うことができる。
【００８６】
（２）エンジン１１が要求するＥＧＲ率が小さい運転領域においては、高精度のＥＧＲ制御を行い、エンジン１１が要求するＥＧＲ率が大きい運転領域においては、その要求量を十分に確保する制御を行うことができる。
【００８７】
（３）回転位相差可変アクチュエータ２４を用いないために、エンジン１１の出力特性等を決定するいわゆるメインバルブ特性を変更することなく、ＥＧＲ量の制御を行うことができる。
【００８８】
なお、上記第２の実施形態のバルブ特性制御装置は、以下のように変更して実施してもよい。
・上記実施形態においては、リフト中心がクランク角度で２３０°ほどのところで、リフト量が最大となるように設定したが、リフト中心の変化態様は、必ずしもこれに限られない。例えば、リフト中心がクランク角度で２５０°ほどのところで、リフト量が最大となるように設定してもよい。図１２に示されるように、リフト中心がクランク角度で２４０°より遅角側では、リフトが高くなるほどリフト変化の割に取り込まれるＥＧＲ率が増加しない傾向があるため、上述の設定によれば、エンジン１１の要求するＥＧＲ率が大きな運転領域における精度を上げることができる。また、これらリフト中心の変化態様は、各エンジンの特性に基づいた排気圧力脈動に応じて任意に定めることができる。
【００８９】
・上記実施形態においては、吸気カム２７の補助的な開弁時期を図１１の領域ａに設定したが、同開弁時期についてはこれを領域ｂとしてもよい。ただし、領域ｂにて上記実施形態と同様な作用効果を得るためには、補助カム山２７ｂ’の代わりに、図１３に示す補助カム山２７ｂ”を用いる必要がある。同図１３に示す補助カム山２７ｂ”においては、そのカム軸方向に連続的に高さの異なる頂点が、同カムの回転方向前方に徐々に高くなる方向に偏倚されるように形成されている。更に、補助カム山２７ｂ”の頂点の高さが最大となる位置は、図１１に示す領域ｂにおいて排気圧力が最も高まる時期、すなわち同領域ｂの最進角側に設定されている。これによっても、排気圧力の高い時期には大きなリフト量をもって吸気バルブ２０が開弁されるようになり、要求されるＥＧＲ量を十分に確保することができるようになる。一方、排気圧力が低くなるにつれて同吸気バルブ２０のリフト量（開弁量）も徐々に小さくなるため、高い精度でのＥＧＲ制御が可能となる。
【００９０】
・図１３に示した上記補助カム山２７ｂ”による吸気バルブ２０の開弁が、図１１の領域ａ内で行われるようにしてもよい。この場合のリフト中心、リフト量、及び取り込まれるＥＧＲ率との関係を図１４に太線の特性として示す。同図１４から明らかなように、吸気バルブ２０の補助的な開弁特性をこのような設定とすることにより、リフト量の大きな領域でのＥＧＲ制御精度を高めることができるようになり、しかもリフト量可変アクチュエータ２２ａの作動に伴う早急なＥＧＲ量の確保が可能ともなる。
【００９１】
（第３の実施形態）
次に、本発明に係る内燃機関のバルブ特性制御装置の第３の実施形態について、図１５〜図１７を参照して説明する。
【００９２】
本実施形態において対象とするエンジンは、その各気筒内に直接燃料を噴射する周知の筒内直接噴射式のエンジンである。すなわち、先の実施形態において対象としたエンジンと各対応する部材には便宜上同一の符号を付して図１５に示すように、本実施形態において対象とするエンジンには、シリンダブロック１３及びピストン１２により区画形成される燃焼室１７に燃料を直接噴射すべく、インジェクタ１３０が設けられている。また、本実施形態に係るバルブ特性制御装置は、排気側カムシャフト２３に対して設けられており、その構成は、先の第１の実施形態と同様、排気カム２８に設けられた補助カム山、この補助カム山の３次元カム形状を通じて排気バルブ２１の補助的な開弁量（リフト量）を可変とするリフト量可変アクチュエータ（バルブリフト可変機構）、そして排気カムシャフト２３とクランクシャフト１５との相対回転位相を可変とする回転位相差可変アクチュエータ（バルブタイミング機構）からなる。またこの場合、上記補助カム山は、排気カム２８の主カム山の回転方向後方に設けられ、吸気行程中に補助的に排気バルブ２１を開弁する。
【００９３】
ところで、上述のような筒内直接噴射式のエンジンにおいては、燃料噴射時期を可変とすることで、混合気の形成の自由度を高めることができ、燃費を向上するためのきめ細かな制御が可能となる反面、燃焼室１７内で燃料が十分に気化せず、燃焼性が阻害されやすいといった懸念がある。そこで本実施形態では、吸気行程において燃料噴射が行われている間の排気バルブ２１の補助的な開弁時期を、それら燃料噴射が行われるタイミングよりも少し前、すなわち同燃料噴射タイミングよりもやや進角側に設定している。これによって、図１５に示す如く、吸気行程中に燃焼室１７内に取り込まれた高温のＥＧＲガスにインジェクタ１３０から噴射された燃料が当たり、同燃料の気化が促進されるようになる。
【００９４】
以下、本実施形態において補助的に排気バルブ２１の開弁時期を制御する過程について、図１６及び図１７を併せ参照して説明する。
ここで、図１６は、上記制御に係る制御手順を示すフローチャートである。この制御ルーチンは、例えば、所定のクランク角周期の割り込み処理としてＥＣＵ１２０により繰り返し実行される。また、図１７は、吸気行程中での燃料噴射時期に応じた排気バルブ２１の補助的な開弁の開弁時期についてその一例を示すタイミングチャートである。
【００９５】
筒内直接噴射式のエンジンの制御においては、運転状態に見合った最適な燃料噴射タイミングで燃料を噴射すべく、同噴射タイミングが可変となっている。この燃料噴射タイミングは、成層燃焼を目的として圧縮行程中に設定するか、又は均質燃焼を目的として吸気行程中に設定するかに大別される。また、これら各行程中における噴射タイミングも、更に運転状態に応じて可変とされる。本実施形態にあっては、特に吸気行程中のこうして可変とされる燃料噴射タイミングに対して排気バルブ２１の補助的な開弁時期を制御する。
【００９６】
さて、同制御の実行に際してはまず、ステップ１００において、エンジン１１の噴射時期が吸気行程中に行われているか否かが判断される。その結果、吸気行程噴射が実行されていると判断されると、ステップ１０１に移行する。ステップ１０１においては、図１７に示すように、燃料噴射タイミングよりも所定の値だけ進角側に補助カム山２７ｂによる排気バルブ２１の補助的な開弁（ＥＸ２段）の開弁時期を設定し、ステップ１０２へ移行する。一方、吸気行程噴射が実行されていないと判断されると、ステップ１０３へ移行し、補助カム山２７ｂによる排気バルブ２１の補助的な開弁の開弁時期を、予め設定された通常の開弁時期（基本値）に設定し、ステップ１０２へ移行する。
【００９７】
ステップ１０２においては、ＥＧＲ実行条件が成立しているか否かが判断される。その結果、成立していないと判断されると、ステップ１０４へ移行し、補助カム山２７ｂによる補助的な排気バルブ２１の開弁量である補助リフト量を「０」と設定する。一方、ステップ１０２において、ＥＧＲ実行条件が成立していると判断されると、ステップ１０５へ移行する。ステップ１０５においては、要求されるＥＧＲ量を確保すべく、上述した補助リフト量を算出する。本実施形態において、この算出にはまず、吸気圧センサ１２１の検出結果に基づく負荷、及びクランクセンサ１２２の検出結果に基づく回転数に基づいて要求されるＥＧＲ量を算出する。次いで、ステップ１０１又はステップ１０３により設定された補助リフト開弁開始時期から、その開弁時期における排気圧力に基づいて、要求されるＥＧＲ量に見合った補助リフト量が算出される。
【００９８】
ステップ１０４又はステップ１０５の処理が終了すると、このルーチンは一旦終了され、別途の図示しないアクチュエータ駆動ルーチンを通じて、上記設定若しくは算出された値に基づく補助リフトのための開弁時期制御及びリフト量制御が実行される。
【００９９】
本実施形態おいては、このように、吸気行程噴射が実行されているときの燃料噴射タイミングに応じて、回転位相差可変アクチュエータが制御され、図１７に示すように、当該噴射タイミングに応じた排気バルブ２１の補助的な開弁の開弁時期が設定される。これにより、排気バルブ２１の開弁によって導入される高温のＥＧＲガスにその都度噴射される燃料が当たることとなり、同燃料の気化が促進されるようになる。しかも、このＥＧＲ量は、上記設定された開弁時期における排気圧力に基づいて、その正確な要求量が求められており、この求められたＥＧＲ要求量に基づいて上記リフト量可変アクチュエータの制御態様が決定される。
【０１００】
以上説明したように、本実施形態によれば以下の効果が得られるようになる。
（１）吸気行程において燃料噴射が行われている間の排気バルブ２１の補助的な開弁時期を、同燃料噴射タイミングよりもやや進角側に設定することで、吸気行程中に燃焼室１７内に取り込まれた高温のＥＧＲガスにインジェクタ１３０から噴射された燃料が当たり、同燃料の気化が促進されるようになる。したがって、良好な燃焼を得ることができる。
【０１０１】
（２）排気バルブ２１の補助的な開弁時期に併せてそのリフト量も可変としたことで導入するＥＧＲ量を好適に調整することができる。
（３）燃料噴射タイミングに応じて設定された補助的な開弁時期における排気圧力に基づいて、上記リフト量を算出することで、要求される量のＥＧＲガスを正確に導入することができる。
【０１０２】
なお、上記第３の実施形態のバルブ特性制御装置は、以下のように変更して実施してもよい。
・上記実施形態においては、排気バルブ２１の補助的な開弁の開弁時期を、燃料噴射タイミングから所定値だけ進角側に設定したが、この進角側への移行値を排気圧力に基づいて微調整する構成としてもよい。これにより、燃焼室１７に噴射される燃焼の気化の促進を図りながら、要求されるＥＧＲ量を導入することにより最適な開弁時期を設定することができる。
【０１０３】
・上記実施形態においては、排気バルブ２１の補助的な開弁の開始時期による排気圧力の変化を加味してリフト量の制御を行うこととしたが、この排気圧力脈動によるリフト量の補正を必ずしも行わなくとも、燃焼室１７に噴射される燃料の気化を促すことはできる。
【０１０４】
・上記実施形態においては、排気バルブ２１の補助的な開弁時期に併せてそのリフト量も可変としたが、リフト量については固定とすることでも燃焼室１７に噴射される燃料の気化を促すことはできる。
【０１０５】
その他、上記各実施形態のバルブ特性制御装置に共通して変更可能な要素としては以下のものがある。
・上記各実施形態においては、吸気バルブ２０及び排気バルブ２１を機関駆動式としたが、それら吸排気バルブとして電磁開閉弁やロータリーバルブ等を採用した場合においても、それら各実施形態に準じたかたちで本発明を適用することができる。要は、エンジンの出力特性を決定する主たる吸排気バルブの開閉とは別途に、吸気バルブ及び排気バルブの少なくとも一方の補助的な開弁に基づき、それら吸気バルブと排気バルブとが同時に開弁される期間を生じさせることで燃焼室１７内部の排気還流量を制御するバルブ特性制御に際し、吸気バルブ及び排気バルブの少なくとも一方による補助的な開弁の開弁時期をエンジンの運転状態、詳しくは排気圧力に応じて可変とするものであればよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態のバルブ特性制御装置が適用されるエンジンの概略構成図。
【図２】同実施形態のバルブ特性制御装置を構成する吸気カムの構造を示す斜視図。
【図３】同実施形態のバルブ特性制御装置を構成するリフト量可変アクチュエータの構成を示す部分断面図。
【図４】同実施形態のバルブ特性制御装置を構成する回転位相差可変アクチュエータの構成を示す部分断面図。
【図５】同回転位相差可変アクチュエータに用いられるインナギヤ及びサブギヤの形状を示す斜視図。
【図６】同回転位相差可変アクチュエータの内部構成を示す正面図。
【図７】同実施形態におけるバルブ特性制御態様を示すタイミングチャート。
【図８】同実施形態による吸気バルブの補助的な開弁時期とＥＧＲ量との関係を示すグラフ。
【図９】第１の実施形態の変形例におけるバルブ特性制御態様を示すタイミングチャート。
【図１０】第２の実施形態において用いられる吸気カムの形状を示す三面図。
【図１１】同第２の実施形態におけるバルブ特性制御態様を示すタイミングチャート。
【図１２】同第２の実施形態における吸気バルブの補助的なリフト量、開弁時期及びＥＧＲ量の関係を示すグラフ。
【図１３】第２の実施形態の変形例において用いられる吸気カムの形状を示す三面図。
【図１４】同変形例における吸気バルブの補助的なリフト量、開弁時期及びＥＧＲ量の関係を示すグラフ。
【図１５】第３の実施形態のバルブ特性制御装置が適用される筒内直接噴射式のエンジンの一部断面図。
【図１６】同第３の実施形態における排気バルブの補助的な開弁開始時期を算出する手順を示すフローチャート。
【図１７】同第３の実施形態におけるバルブ特性制御態様を示すタイミングチャート。
【符号の説明】
１０…バルブ特性制御装置、１１…エンジン、１２…ピストン、１３…シリンダブロック、１３ａ…オイルパン、１４…シリンダヘッド、１４ａ…ジャーナル軸受、１４ｂ…カムシャフトベアリングキャップ、１５…クランクシャフト、１５ａ…タイミングスプロケット、１５ｂ…タイミングチェーン、１６…コンロッド、１７…燃焼室、１８…吸気ポート、１９…排気ポート、２０…吸気バルブ、２０ａ…バルブリフタ、２１…排気バルブ、２１ａ…バルブリフタ、２２…吸気側カムシャフト、２２ａ…リフト量可変アクチュエータ、２２ｂ…端部外周面、２３…排気側カムシャフト、２４…回転位相差可変アクチュエータ、２４ａ…タイミングスプロケット、２５…タイミングスプロケット、２７…吸気カム、２７ａ…主カム山、２７ｂ…補助カム山、２８…排気カム、３１…シリンダチューブ、３１ａ…第１圧力室、３１ｂ…第２圧力室、３２…ピストン、３３…エンドカバー、３３ａ…補助シャフト、３３ｂ…転がり軸受、３４…第１給排通路、３５…第２給排通路、３６…第１オイルコントロールバルブ、３７…供給通路、３８…排出通路、３９…ケーシング、４０…第１給排ポート、４１…第２給排ポート、４２…第１排出ポート、４３…第２排出ポート、４４…供給ポート、４５…弁部、４６…コイルスプリング、４７…電磁ソレノイド、４８…スプール、５１…筒部、５１ａ，５１ｂ…外周溝、５１ｃ…内周面、５２…円板部、５３…外歯、５４…インナギヤ、５４ａ…大径ギヤ部、５４ｂ…小径ギヤ部、５５…ボルト、５６…サブギヤ、５６ａ…外歯、５６ｂ…内歯、５７…スプリングワッシャ、５８…ボルト、５９…ハウジング、５９ａ…内周面、６０…カバー、６０ａ…穴部、６１…ベーンロータ、６１ａ…外周面、６１ｂ…スプライン部、６１ｃ…円筒状空間、６２，６３，６４，６５…壁部、６２ａ，６３ａ，６４ａ，６５ａ，６２ｂ，６３ｂ，６４ｂ，６５ｂ…凹部、６６，６７，６８，６９…ベーン、７０…第１圧力室、７１…第２圧力室、８０…進角用油路開口部、８１…遅角用油路開口部、８４…進角制御油路、８５…遅角制御油路、８６…進角制御油路、８７…遅角制御油路、８８…進角制御油路、８９…遅角制御油路、９０…潤滑油路、９１…内周溝、９２…進角制御油路、９３…遅角制御油路、９４…第２オイルコントロールバルブ、９５…供給通路、９６…排出通路、１０２…ケーシング、１０４…第１給排ポート、１０６…第２給排ポート、１０７…弁部、１０８…第１排出ポート、１１０…第２排出ポート、１１２…供給ポート、１１４…コイルスプリング、１１６…電磁ソレノイド、１１８…スプール、１２０…ＥＣＵ、１２１…吸気圧センサ、１２２…クランクセンサ、１３０…インジェクタ。
【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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