(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気弁の作動角を変化させる第１可変動弁機構と、上記作動角の中心角を変化させる第２可変動弁機構と、を備え、機関運転状態に応じて上記作動角及び中心角を互いに独立して連続的に可変制御する内燃機関の吸気弁駆動制御装置であって、
吸気弁の開弁時期が上死点以降で吸気弁の閉弁時期が下死点より進角している低負荷域では、負荷の増加に応じて中心角を進角させるとともに、この中心角の変化量を作動角の変化量よりも大きくし、
上記低負荷域よりも負荷が高い中負荷域では、負荷の増加に応じて作動角を増加させるとともに、この作動角の変化量を中心角の変化量よりも大きくすることを特徴とする内燃機関の吸気弁駆動制御装置。
【請求項２】
上記中負荷域よりも負荷が高い高負荷域では、負荷の増加に応じて中心角を遅角させるとともに、この中心角の変化量を作動角の変化量よりも大きく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弁駆動制御装置。
【請求項３】
吸気弁の作動角を変化させる第１可変動弁機構と、上記作動角の中心角を変化させる第２可変動弁機構と、を備え、機関運転状態に応じて上記作動角及び中心角を互いに独立して連続的に可変制御する内燃機関の吸気弁駆動制御装置であって、
吸気弁の開弁時期が上死点以降で吸気弁の閉弁時期が下死点より進角している低回転域では、機関の回転速度の増加に応じて、中心角を進角させるとともに、この中心角の変化量を作動角の変化量よりも大きくし、
上記低回転域よりも機関の回転速度が高い中回転域では、機関の回転速度の増加に応じて、作動角を増加させるとともに、この作動角の変化量を中心角の変化量よりも大きくすることを特徴とする内燃機関の吸気弁駆動制御装置。
【請求項４】
上記中回転域よりも機関の回転速度が高い高回転域では、機関の回転速度の増加に応じて、上記吸気弁の開弁時期を略一定として閉弁時期が遅角するように、作動角を増加させるとともに中心角を遅角させることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の吸気弁駆動制御装置。
【請求項５】
吸気弁の作動角を変化させる第１可変動弁機構と、上記作動角の中心角を変化させる第２可変動弁機構と、吸入空気のガス流動を強化するガス流動強化ディバイスと、を備え、機関運転状態に応じて上記作動角及び中心角を互いに独立して連続的に可変制御する内燃機関の吸気弁駆動制御装置であって、
中負荷域における極低回転時では、吸気弁の開弁時期を略上死点近傍とし、
かつ、上記極低回転時を含めた中負荷域における低中回転域では、機関の回転速度の増加に伴って、作動角を増加させるとともに、この作動角の変化量を中心角の変化量よりも大きくすることを特徴とする内燃機関の吸気弁駆動制御装置。
【請求項６】
上記第１可変動弁機構は、
クランクシャフトと連動して回転する駆動軸と、
この駆動軸に揺動可能に取り付けられ、上記吸気弁を駆動する揺動カムと、
上記駆動軸に偏心して設けられ、この駆動軸と一体的に回転する駆動カムと、
この駆動カムに回転可能に外嵌するリング状リンクと、
上記駆動軸と略平行に配置された制御軸と、
この制御軸に偏心して設けられ、この制御軸と一体的に回転する制御カムと、
この制御カムの外周に回転可能に外嵌するとともに、一端で上記リング状リンクと連結するロッカーアームと、
このロッカーアームの他端と上記揺動カムとを連結するロッド状リンクと、を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の内燃機関の吸気弁駆動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、機関運転状態に応じて吸気弁の作動角やその中心角を変えることができる内燃機関の吸気弁駆動制御装置に関する。
【０００２】
なお、本明細書で用いられる「作動角」は、実質的な吸気弁（又は排気弁）の開弁期間に対応しており、一般的に、クランクシャフトの回転角の範囲（°）で表される。また、「中心角」は、上記作動角の中心角度あるいはバルブリフトが最大となるときの角度に対応しており、一般的に、クランクシャフトの回転角度（°）で表される。
【０００３】
【従来の技術】
周知のように、機関低回転低負荷時における燃費の改善や安定した運転性並びに高回転高負荷時における吸気の充填効率の向上による十分な出力を確保する等のために、吸気弁の作動角やその中心角を機関運転状態に応じて変えることができる吸気弁駆動制御装置が従来から種々提案されている。
【０００４】
図１５は、従来の吸気弁駆動制御装置に係る作動角の制御マップを示している（自動車技術会  学術講演会  前刷集９６６；１９９６年１０月発行）。この装置は、吸気弁の作動角の中心角を連続的に変化させる可変動弁機構を備えており、矢印Ａ１に示すように、低中負荷域では負荷の増加に伴い中心角を進角させ、更に負荷が増加すると中心角を逆に遅角させている。また、矢印Ｂ１に示すように、低回転域では回転速度の増加に伴い中心角を進角させ、更に回転速度が増加すると中心角を逆に遅角させている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る内燃機関の吸気弁駆動制御装置は、吸気弁の作動角を変化させる第１可変動弁機構と、上記作動角の中心角を変化させる第２可変動弁機構と、を備え、機関運転状態に応じて上記作動角及び中心角を互いに独立して連続的に可変制御することが可能である。
【０００６】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、機関運転状態に応じて、吸気弁の作動角及びその中心角を互いに独立して適切に可変制御することにより、更なる燃費の改善や出力の向上を図ることを一つの目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る内燃機関の吸気弁駆動制御装置は、吸気弁の作動角を変化させる第１可変動弁機構と、上記作動角の中心角を変化させる第２可変動弁機構と、を備え、機関運転状態に応じて上記作動角及び中心角を連続的に可変制御することが可能である。
【０００８】
そして請求項１の発明は、吸気弁の開弁時期が上死点以降で吸気弁の閉弁時期が下死点より進角している低負荷域では、負荷の増加に応じて中心角を進角させるとともに、この中心角の変化量を作動角の変化量よりも大きくし、上記低負荷域よりも負荷が高い中負荷域では、負荷の増加に応じて作動角を増加させるとともに、この作動角の変化量を中心角の変化量よりも大きくすることを特徴としている。
【０００９】
従って、低負荷域の中でも特に負荷の小さい極低負荷時には、吸気弁の閉弁時期が相対的に（下死点側へ）遅角して、有効圧縮比が増し、燃焼の安定化が図られるとともに、吸気弁の開弁時期が相対的に（上死点から離れるように）遅角して、開弁時の差圧が増してガス流動が強化され、燃焼の安定化が図られるとともに、作動角が抑制され、フリクションの低減化を図ることができる。
【００１０】
また、低負荷域では、負荷の増加に伴って、吸気弁の閉弁時期が相対的に（下死点から離れるように）進角するために、吸入空気量の抑制に伴ってスロットル開度が増してポンピングロスが低減され、燃費の向上が図られるとともに、吸気弁の開弁時期が相対的に（上死点側）へ進角するため、ポンピングロスが低減され、燃費の向上を図ることができる。
【００１１】
更に、中負荷域では、負荷の増加に伴って、開弁時期が（排気弁の閉弁時期よりも）進角することにより、残留ガスが吸気に取り込まれて、ポンピングロスの低減化が図られるとともに、バルブオーバーラップの増加による吸入空気中の新気の減少を、閉弁時期が遅角することにより補うことができる。従って、安定した燃焼を確保しつつ、燃費の改善を図ることができる。
【００１２】
また、請求項２の発明は、上記中負荷域よりも負荷が高い高負荷域では、負荷の増加に応じて中心角を遅角させるとともに、この中心角の変化量を作動角の変化量よりも大きくすることを特徴としている。
【００１３】
この結果、高負荷域では、負荷の増加に伴って、開弁時期を相対的に遅角させて上死点側へ戻すことにより、バルブオーバーラップによる残留ガスの割合を低減しつつ、閉弁時期を（下死点側へ）適宜に遅角させて充填効率を向上させることにより、出力トルクの向上を図ることができる。
【００１４】
請求項３の発明は、吸気弁の開弁時期が上死点以降で吸気弁の閉弁時期が下死点より進角している低回転域では、機関の回転速度の増加に応じて、中心角を進角させるとともに、この中心角の変化量を作動角の変化量よりも大きくし、上記低回転域よりも機関の回転速度が高い中回転域では、機関の回転速度の増加に応じて、作動角を増加させるとともに、この作動角の変化量を中心角の変化量よりも大きくすることを特徴としている。
【００１５】
従って、低回転域の中でも特に機関の回転速度の低い極低回転時には、吸気弁の閉弁時期が相対的に（下死点側へ）遅角して、有効圧縮比が増し、燃焼の安定化が図られるとともに、吸気弁の開弁時期が相対的に（上死点から離れるように）遅角することにより、開弁時の差圧が増してガス流動が強化され、燃焼の安定化が図られるとともに、作動角が抑制され、フリクションの低減化を図ることができる。
【００１６】
また、低回転域では、機関の回転速度の増加に伴って、吸気弁の閉弁時期が相対的に（下死点から離れるように）進角するために、吸入空気量の抑制に伴ってスロットル開度が増してポンピングロスが低減され、燃費の向上が図られるとともに、吸気弁の開弁時期が相対的に（上死点側へ）進角するため、ポンピングロスが低減され、燃費の向上を図ることができる。
【００１７】
更に、中回転域では、機関の回転速度の増加に伴って、開弁時期が（排気弁の閉弁時期よりも）進角することにより、残留ガスが吸気に取り込まれて、ポンピングロスの低減化が図られるとともに、バルブオーバーラップの増加による吸入空気中の新気の減少を、閉弁時期が遅角することにより補うことができる。従って、安定した燃焼を確保しつつ、燃費の改善を図ることができる。
【００１８】
また、高回転域では、回転速度の増加に伴い、機関のフリクションが増加し、要求空気量が増えるため、作動角を増加させる必要があるとともに、充填効率が最大となる時期の遅れに対応して閉弁時期を遅らせることが望ましい。
【００１９】
そこで、好ましくは請求項４の発明のように、上記中回転域よりも機関の回転速度が高い高回転域では、機関の回転速度の増加に応じて、開弁時期を略一定として閉弁時期が遅角するように、作動角を増加させると同時に中心角を遅角させる。
【００２０】
請求項５の発明は、中負荷域における極低回転時では、吸気弁の開弁時期を略上死点近傍とし、かつ、上記極低回転時を含めた中負荷域における低中回転域では、機関の回転速度の増加に伴って、作動角を増加させるとともに、この作動角の変化量を中心角の変化量よりも大きくすることを特徴としている。
【００２１】
この場合、ガス流動強化ディバイスにより、極低回転域における燃焼が比較的安定化されるため、極低回転域での吸気弁の開弁時期を略上死点近傍まで進角させることが可能となり、特に極低回転域での燃費の向上を図ることができる。
【００２２】
また、機関の回転速度の増加に伴って、開弁時期が進角し、バルブオーバーラップの増加によるポンピングロスの低減化が促進されるとともに、閉弁時期が遅角するために、オーバーラップの増加に伴う吸入空気中の新気の減少を補うことができる。
【００２３】
上記第１可変動弁機構は、好ましくは請求項６の発明のように、クランクシャフトと連動して回転する駆動軸と、この駆動軸に揺動可能に取り付けられ、上記吸気弁を駆動する揺動カムと、上記駆動軸に偏心して設けられ、この駆動軸と一体的に回転する駆動カムと、この駆動カムに回転可能に外嵌するリング状リンクと、上記駆動軸と略平行に配置された制御軸と、この制御軸に偏心して設けられ、この制御軸と一体的に回転する制御カムと、この制御カムの外周に回転可能に外嵌するとともに、一端で上記リング状リンクと連結するロッカーアームと、このロッカーアームの他端と上記揺動カムとを連結するロッド状リンクと、を有する。
【００２４】
この場合、駆動カムとリング状リンクとの摺接部分や制御カムとロッカアームとの摺接部分等が面接触となっているため、潤滑が行い易く、耐久性，信頼性が向上する。また、駆動軸と同軸上に駆動カムや揺動カムが配置されている等の関係で、制御精度に優れるとともにコンパクトで、車両搭載性が向上する。
【００２５】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、吸気弁の作動角及びその中心角を適切に制御することにより、運転状態に応じた適切な作動角特性を得ることができ、著しい燃費の改善や出力トルクの向上を図ることができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２７】
図１〜３は、本発明に係る内燃機関の吸気弁駆動制御装置の機械的構成を示している。図１に示すように、シリンダヘッド１１には、１気筒あたり２つの吸気弁１２，１２及び２つの排気弁（図示省略）が図外のバルブガイドを介して摺動自在に設けられている。そして、この吸気弁駆動制御装置は、吸気弁１２，１２の作動角を変化させる第１可変動弁機構１と、上記作動角の中心角を変化させる第２可変動弁機構２と、を備え、周知のＣＰＵ及びメモリ等を備えたコントローラ３７によって、上記の作動角及び中心角を機関運転状態に応じて連続的に制御することができる。
【００２８】
第１可変動弁機構１は、図１〜３に示すように、シリンダヘッド１１上部の軸受１４に回転自在に支持された中空状の駆動軸１３と、この駆動軸１３に、圧入等により固設された偏心回転カムである２つの駆動カム１５，１５と、駆動軸１３に揺動自在に支持されて、各吸気弁１２，１２の上端部に配設されたバルブリフター１６，１６の平坦な上面１６ａ，１６ａに摺接して各吸気弁１２，１２を開作動させる揺動カム１７，１７と、駆動カム１５と揺動カム１７，１７との間に連係されて、駆動カム１５の回転力を揺動カム１７，１７の揺動力として伝達する伝達機構１８と、この伝達機構１８の作動位置を可変制御する制御機構１９と、を備えている。
【００２９】
駆動軸１３は、気筒列方向に沿って配置されていると共に、一端部に設けられた第２可変動弁機構２のタイミングスプロケット４０に巻装された図外のタイミングチェーン等を介して機関のクランクシャフトから回転力が伝達されている。
【００３０】
軸受１４は、図１に示すようにシリンダヘッド１１の上端部に設けられて、駆動軸１３の上部を支持するメインブラケット１４ａと、このメインブラケット１４ａの上端部に設けられて、後述する制御軸３２を回転自在に支持するサブブラケット１４ｂとを有し、両ブラケット１４ａ，１４ｂが一対のボルト１４ｃ，１４ｃによって上方からシリンダヘッド１１へ共締め固定されている。
【００３１】
両駆動カム１５は、図２，図３に示すようにほぼリング状を呈し、カム本体１５ａと、このカム本体１５ａの一側部に一体に設けられた相対的に小径な筒状部１５ｂとからなり、内部軸方向に駆動軸挿通孔１５ｃが貫通形成されていると共に、カム本体１５ａの軸心Ｘが駆動軸１３の軸心Ｙから径方向へ所定量だけオフセットし、かつ、駆動軸１３と一体的に回転するようになっている。また、この各駆動カム１５は、両バルブリフター１６，１６と干渉しないように、その軸方向外側位置で、駆動軸挿通孔１５ｃを介して駆動軸１３に圧入固定されていると共に、両方のカム本体１５ａ，１５ａの外周面１５ｄ，１５ｄが同一のカムプロフィールに形成されている。
【００３２】
揺動カム１７は、一端部側の円環状の基端部２０には駆動軸１３が嵌挿されて回転自在に支持される支持孔２０ａが貫通形成されていると共に、他端部のカムノーズ部２１にピン孔２１ａが貫通形成されている。また、揺動カム１７の下面には、カム面２２が形成され、基端部２０側の基円面２２ａとこの基円面２２ａからカムノーズ部２１側に円弧状に延びるランプ面２２ｂとこのランプ面２２ｂの先端側に有するリフト面２２ｃとが形成されており、この基円面２２ａとランプ面２２ｂ及びリフト面２２ｃとが、揺動カム１７の揺動位置に応じて各バルブリフター１６の上面１６ａ所定位置に当接するようになっている。
【００３３】
伝達機構１８は、図２に示すように駆動軸１３の上方に配置されたロッカアーム２３と、このロッカアーム２３の一端部２３ａと駆動カム１５とを連係するリング状リンク２４と、ロッカアーム２３の他端部２３ｂと揺動カム１７とを連係する連係部材であるロッド状リンク２５とを備えている。
【００３４】
各ロッカアーム２３は、図２，図３に示すように、平面視で略へ字状をなすベルクランク状に折曲形成され、中央に有する筒状基部２３ｃが後述する制御カム３３に回転自在に外嵌，支持されている。また、各基部２３ｃの軸方向外側部から突出する一端部２３ａには、リング状リンク２４と相対回転自在に連結するピン２６が嵌入されるピン孔２３ｄが貫通形成されている一方、各基部２３ｃの軸方向内側部から突出する他端部２３ｂには、各ロッド状リンク２５の一端部２５ａと相対回転自在に連結するピン２７が嵌入されるピン孔２３ｅが形成されている。
【００３５】
リング状リンク２４は、比較的大径な円環状の基部２４ａと、この基部２４ａの外周面所定位置に突設された突出端２４ｂとを備え、基部２４ａの中央位置には、駆動カム１５のカム本体１５ａの外周面に回転自在に嵌合する嵌合孔２４ｃが形成されている一方、突出端２４ｂには、ピン２６が回転自在に挿通するピン孔２４ｄが貫通形成されている。
【００３６】
ロッド状リンク２５は、図２にも示すように所定長さのほぼく字形状に折曲形成され、両端部２５ａ，２５ｂにはロッカアーム２３の他端部２３ｂと揺動カム１７のカムノーズ部２１の各ピン孔２３ｅ，２１ａに嵌入した各ピン２７，２８の端部が回転自在に挿通するピン挿通孔２５ｃ，２５ｄが貫通形成されている。
【００３７】
尚、各ピン２６，２７，２８の一端部には、リング状リンク２４やロッド状リンク２５の軸方向の移動を規制するスナップリング２９，３０，３１，が設けられている。
【００３８】
制御機構１９は、機関前後方向に配設された制御軸３２と、この制御軸３２の外周に固定されてロッカアーム２３の揺動支点となる制御カム３３と、制御軸３２の回転位置を制御する電動アクチュエータである電動モータ３４とから構成されている。
【００３９】
制御軸３２は、駆動軸１３と並行に設けられて、前述のように軸受１４のメインブラケット１４ａ上端部の軸受溝とサブブラケット１４ｂとの間に回転自在に支持されている。一方、各制御カム３３は、夫々円筒状を呈し、図２に示すように軸心Ｐ１位置が制御軸３２の軸心Ｐ２からα分だけ偏倚しており、制御軸３２と一定的に回転する。
【００４０】
電動モータ３４は、駆動シャフト３４ａの先端部に設けられた第１平歯車３５と制御軸３２の後端部に設けられた第２平歯車３６との噛合いを介して、制御軸３２に回転力を伝達するようになっていると共に、機関の運転状態を検出するコントローラ３７からの制御信号によって駆動するようになっている。
【００４１】
一方、第２可変動弁機構２は、図１に示すように、駆動軸１３の先端部側に設けられ、図外のタイミングチェーンによって機関のクランクシャフトから回転力が伝達されるタイミングスプロケット４０と、駆動軸１３の先端部にボルト４１によって軸方向から固定されたスリーブ４２と、タイミングスプロケット４０とスリーブ４２との間に介装された筒状歯車４３と、この筒状歯車４３を駆動軸１３の前後軸方向へ駆動させる駆動機構である油圧回路４４と、から大略構成されている。
【００４２】
タイミングスプロケット４０は、筒状本体４０ａの後端部にチェーンが巻装されるスプロケット部４０ｂがボルト４５により固定されていると共に、筒状本体４０ａの前端開口がフロントカバー４０ｃによって閉塞されている。また、筒状本体４０ａの内周面には、はす歯形のインナ歯４６が形成されている。
【００４３】
スリーブ４２は、後端側に駆動軸１３の先端部が嵌合する嵌合溝が形成されていると共に、前端部の保持溝内にはフロントカバー４０ｃを介してタイミングスプロケット４０を前方に付勢するコイルスプリング４７が装着されている。また、スリーブ４２の外周面には、はす歯形のアウタ歯４８が形成されている。
【００４４】
筒状歯車４３は、軸直角方向から２分割されて前後の歯車構成部がピンとスプリングによって互いに接近する方向に付勢されていると共に、内外周面には各インナ歯４６とアウタ歯４８に噛合いするはす歯形の内外歯が形成されており、前後に形成された第１，第２油圧室４９，５０へ相対的に供給される油圧によって各歯間を摺接しながら前後軸方向へ移動するようになっている。また、この筒状歯車４３は、フロントカバー４０ｃに突当った最大前方移動位置で吸気弁１２を最遅角位置に制御する一方、最大後方移動位置で最進角位置に制御するようになっている。さらに、第２油圧室５０内に弾装されたリターンスプリング５１によって第１油圧室４９の油圧が供給されない場合に最大前方移動位置に付勢されるようになっている。
【００４５】
油圧回路４４は、図外のオイルパンと連通するオイルポンプ５２の下流側に接続されたメインギャラリ５３と、このメインギャラリ５３の下流側で分岐して第１，第２油圧室４９，５０に接続された第１，第２油圧通路５４，５５と、分岐位置に設けられたソレノイド型の流路切換弁５６と、この流路切換弁５６に接続されたドレン通路５７とから構成されている。
【００４６】
流路切換弁５６は、第１可変動弁機構１の電動モータ３４を駆動制御する同じコントローラ３７からの制御信号によって切換駆動されるようになっている。
【００４７】
コントローラ３７は、クランク角センサからの機関回転数信号、エアフローメータからの吸気流量信号（負荷）及び機関油温センサなどの各種のセンサからの検出信号に基づいて現在の機関運転状態を演算等により検出すると共に、制御軸３２の現在の回転位置を検出する第１位置検出センサ５８や駆動軸１３とタイミングスプロケット４０との相対回動位置を検出する第２位置検出センサ５９からの検出信号に基づいて、電動モータ３４及び流路切換弁５６に制御信号を出力している。
【００４８】
このような構成により、クランクシャフトに連動して駆動軸１３が回転すると、駆動カム１５を介してリング状リンク２４が並進移動するとともに、ロッカアーム２３及びロッド状リンク２５を介して揺動カム１７が揺動し、吸気弁１２が開閉駆動される。
【００４９】
また、第１可変動弁機構１の制御軸３２を駆動制御することにより、ロッカアーム２３の揺動中心となる制御カム３３の軸心Ｐ２の位置が変位し、これにより各リンクの姿勢が変化し、吸気弁１２の作動角が連続的に変化する。
【００５０】
ここで、第１可変動弁機構１では、その構造上、図４（ａ）に示すように、吸気弁１２の作動角の変化量に対し、その作動角の中心角の変化量が非常に小さく、実質的に中心角は略一定（θ１）となる。
【００５１】
なお、図４は、クランクシャフトの回転角に対する吸気弁１２及び排気弁（図示省略）のバルブリフト特性を示している。ここで、作動角の変化量は、例えば図４（ａ）に示すように、吸気弁１２の開弁時期（ＩＶＯ）の減少量（又は増加量）Ａと閉弁時期（ＩＶＣ）の減少量（又は増加量）Ｂとの平均値（Ａ＋Ｂ）／２として求められる。また、中心角の変化量は、例えば図４（ｂ）に示すように、吸気弁１２の進角量（又は遅角量）Ａ’と閉弁時期の進角量（又は遅角量）Ｂ’との平均値（Ａ’＋Ｂ’）／２として求められる。
【００５２】
このような可変動弁機構１では、駆動カム１５とリング状リンク２４との摺接部分や制御カム３３とロッカアーム２３との摺接部分等が面接触となっているため、潤滑が行い易く、耐久性，信頼性に優れている。また、駆動軸１３と同軸上に駆動カム１５及び揺動カム１７が配置されているため、制御精度に優れるとともにコンパクトで、車両搭載性が良い。
【００５３】
一方、第２可変動弁機構２の流路切換弁５６を駆動制御することにより、クランクシャフトの回転角に対する駆動軸１３の回転角が連続的に変化する。この結果、図４（ｂ）に示すように、吸気弁１２の作動角が略一定のまま、その中心角が連続的に変化する。具体的には、流路切換弁５６を図１の状態から右方へ駆動すると、第１油圧通路５４とメインギャラリ５３とが連通するとともに、第２油圧通路５５とドレン通路５７とが連通する。これにより、筒状歯車４３は、最前方位置から最後方位置までを移動し、したがって、吸気弁１２の作動角の中心角は、最遅角状態から最進角状態まで連続的に可変制御される。
【００５４】
図５〜９は、本発明に係る吸気弁の作動角及びその中心角の設定，制御の第１実施例を示している。なお、図５，６，８は、機関の負荷（トルク）及び回転数（速度）をパラメータとする、吸気弁の作動角（実線）及びその中心角（一点鎖線）の特性を示す三次元の制御マップで、この制御マップに基づいて、第１可変動弁機構１及び第２可変動弁機構２を駆動して、実際の中心角及び作動角が可変制御される。図５の矢印Ｃは作動角の増加方向を表しており、矢印Ｄは中心角の進角方向を表している。また、図７，９は、所定の負荷，回転時Ｆ１〜Ｆ８における作動角を模式的に示している。
【００５５】
先ず、図６，７を参照して、極低回転域及び高回転域を除く低中回転域（常用回転域）における、負荷の増加に伴う作動角及び中心角の変化について説明する。
【００５６】
▲１▼低負荷域（極低負荷時Ｆ１〜低中負荷時Ｆ２）では、要求される吸入空気量が相対的に少ないため、基本的に、吸気弁１２の開弁時期（ＩＶＯ）が上死点以降に設定され、吸気弁１２の閉弁時期（ＩＶＣ）が下死点よりも進角して設定される。
【００５７】
このような低負荷域では、ＩＶＣを早めることにより、吸入空気量を低減させてスロットルの開度を相対的に増加させ、ポンピングロスを低減して燃費の向上を図りたい。しかしながら、極低負荷時Ｆ１等にＩＶＣをあまり早くし過ぎると、有効圧縮比が小さくなって燃焼が不安定となるおそれがある。従って、負荷の増加に応じてＩＶＣを進角させることにより、良好な燃焼状態を確保しつつ、ポンピングロスを低減し、燃費の向上を図ることができる。
【００５８】
また、極低負荷時Ｆ１には、ＩＶＯを上死点よりも遅角させることにより、開弁時の差圧が増してガス流動が強化され、燃焼の安定化を図ることができ、かつ、作動角が抑制されるためにフリクションの低減効果が得られる。そして、負荷の増加にともなって、燃焼が安定化するとともに要求空気量が増加するため、ＩＶＯを上死点側へ進角させることが望ましい。
【００５９】
従って、低負荷域では、負荷の増加に伴い、ＩＶＯが進角するとともにＩＶＣが進角するように、作動角を略一定として、主に中心角を進角させる。つまり、中心角の変化量を作動角の変化量よりも大きくする。
【００６０】
▲２▼中負荷域（低中負荷時Ｆ２〜中高負荷時Ｆ３）では、負荷の増加に応じて、燃焼が安定化しつつ要求空気量が多くなるため、ＩＶＯを上死点よりも早めるとともにＩＶＣを下死点側へ遅らせるように、中心角を略一定として、主に作動角を増加させる。つまり、作動角の変化量を中心角の変化量よりも十分に大きくする。
【００６１】
これにより、中負荷域では、負荷の増加に応じて、ＩＶＯが排気弁の閉弁時期よりも進角して（バルブオーバーラップ）、残留ガスが吸気に取り込まれ、ポンピングロスが低減し、燃費の向上を図ることができる。また、オーバーラップの増加に伴って減少する吸入空気中の新気を、ＩＶＣの遅角によって補うことができる。
【００６２】
▲３▼高負荷域（中高負荷時Ｆ３〜最大負荷時Ｆ４）では、最大負荷時Ｆ４にＩＶＯが上死点近傍まで戻されるように、負荷の増加に応じてＩＶＯを遅らせることにより、オーバーラップによる残留ガスの割合を低減することが望ましい。また、主に充填効率を上げてトルク向上を図るために、負荷の増加に伴ってＩＶＣを遅らせる必要がある。従って、高負荷域では、負荷の増加に応じて、ＩＶＯ及びＩＶＣの両者を遅らせて有効にトルクを発生させるように、作動角を略一定として、主に中心角を遅角させる。すなわち、中心角の変化量を作動角の変化量よりも十分に大きくする。
【００６３】
次に、図８，９を参照して、極低負荷域及び高負荷域を除く低中負荷域（常用負荷域）における、機関の回転速度の増加に伴う作動角及び中心角の変化について説明する。
【００６４】
▲４▼低回転域（極低回転時Ｆ５〜低中回転時Ｆ６）では、要求される吸入空気量が相対的に少ないため、基本的に、ＩＶＯが上死点以降に設定され、ＩＶＣが下死点よりも進角するように設定される。
【００６５】
このような低回転域では、ＩＶＣを早めることにより、吸入空気量を低減させてスロットルの開度を相対的に増加させ、ポンピングロスを低減して燃費の向上を図りたい。しかしながら、極低回転時Ｆ５では、吸入空気の流速が遅く、ガス流動も弱いため、ＩＶＣがあまり早過ぎると、有効圧縮比が小さくなって燃焼が不安定となるおそれがある。従って、機関回転速度の増加に応じてＩＶＣを進角させることにより、良好な燃焼状態を確保しつつ、ポンピングロスを低減し、燃費の向上を図ることができる。
【００６６】
また、極低回転時Ｆ５には、ＩＶＯを上死点よりも遅角して設定することにより、開弁時の差圧が増してガス流動が強化され、燃焼の安定化を図ることができ、かつ、作動角が相対的に抑制されるためにフリクション低減の効果が得られる。そして、回転速度の増加にともなって、燃焼が安定化するとともに要求空気量が増加するため、ＩＶＯを上死点側へ進角させることが望ましい。
【００６７】
従って、このような低回転域では、回転速度の増加に伴い、ＩＶＯが進角するとともにＩＶＣが進角するように、作動角を略一定として、主に中心角を進角させる。つまり、中心角の変化量を作動角の変化量よりも大きくする。
【００６８】
▲５▼中回転域（低中回転時Ｆ６〜中高回転時Ｆ７）では、機関の回転速度の増加に応じて、燃焼が安定化しつつ要求される空気量が多くなるため、ＩＶＯを上死点よりも早めるとともにＩＶＣを下死点側へ遅らせるように、中心角を略一定として、主に作動角を増加させる。つまり、作動角の変化量を中心角の変化量よりも十分に大きくする。
【００６９】
これにより、機関の回転速度の増加に応じて、ＩＶＯが排気弁の閉弁時期よりも進角して、バルブオーバーラップが増加するため、残留ガスが吸気に取り込まて、ポンピングロスが低減し、燃費の向上を図ることができる。また、オーバーラップの増加に伴って減少する吸入空気中の新気を、ＩＶＣの遅角によって補うことができる。
【００７０】
▲６▼高回転域（中高回転時Ｆ７〜最高回転時Ｆ８）では、機関の回転速度の増加に伴って、機関のフリクションが増加するとともに要求空気量が増えるため、作動角を大きくする必要がある。また、回転速度の増加に伴って吸入流速が速くなるため、最大の吸入効率を得るＩＶＣは遅くなる。従って、このような高回転域では、機関の回転速度の増加に伴って、ＩＶＯを略一定としつつＩＶＣが遅角するように、作動角を増加させると同時に中心角を遅角させる。すなわち、作動角の広がり量と中心角の遅角量を略同一にすることで、燃費の向上を図ることができる。
【００７１】
図１０，１１は、吸気弁の作動角及び中心角の設定，制御の第２実施例を示している。このような設定は、例えば図１２〜１４に示すように、吸気系にガス流動強化ディバイスとしてのスワールコントロールバルブ１０５が設けられた内燃機関に好適に用いられる。
【００７２】
先ず、図１２〜１４を参照して構成を説明する。図１２に示すように、吸入空気は吸気マニホールド１０２及び吸気ポート１０３を介して各気筒の燃焼室１０４に分配して供給される。図１４に示すように、吸気ポート１０３は下流側で２つの吸気ポート１０３ａ，１０３ｂに分岐されており、これらの吸気ポート１０３ａ，１０３ｂ毎に設けられる２つの吸気弁１２，１２がリフトすることで、燃焼室１０４内に空気が吸引される。
【００７３】
上記のスワールコントロールバルブ１０５は、吸気ポート１０３近傍のマニホールド１０２に配設されており、図１３，１４に示すように、一方の吸気ポート１０３ａ側に切欠１０５ａが形成されている。従って、このスワールコントロールバルブ１０５を閉じた状態では、主に吸気ポート３ａのみから新気が燃焼室１０４内に供給され、燃焼室１０４内に強いスワールが生成される。
【００７４】
次に、図１０，１１を参照して、極低負荷域及び高回転域を除く低中負荷域（常用負荷域）における、回転速度の増加に伴う吸気弁の作動角及びその中心角の変化について説明する。
【００７５】
矢印▲７▼は、低中回転域（極低回転時Ｆ９〜中高回転時Ｆ１０）に対応している。このような低中回転域においては、極回転時Ｆ９であっても、吸気系に設けられたガス流動強化ディバイス（スワールコントロールバルブ１０５）を閉じることにより、比較的燃焼が安定するため、ＩＶＯを上死点近傍まで早めることが可能で、これによりポンピングロスを減らして燃費向上を図ることができる。
【００７６】
そして、回転速度の増加に伴い、ＩＶＯを排気弁の閉弁時期よりも早くし（バルブオーバーラップ）、残留ガスを吸気に取り込み、更にポンピングロスを低減することが望ましい。これと同時に、ＩＶＣを遅らせることによって、オーバーラップの増加に伴う吸入空気中の新気の減少を補うことが望ましい。
【００７７】
そこで、低中回転域では、機関の回転速度の増加に伴って、中心角を略一定として、作動角を増加させる。すなわち、作動角の変化量を中心角の変化量よりも十分に大きくする。
【００７８】
以上のように、上記第１，第２実施例では、機関の負荷，回転速度の一方を一定として、他方を増加させた場合についてのみ説明してきたが、実際には、負荷及び回転速度の両者をパラメータとして、図５又は図１０に示すような制御マップに基づいて、全運転領域にわたって作動角及びその中心角を適切に可変制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る吸気弁駆動制御装置の一実施形態を示す内燃機関の縦断面対応図。
【図２】上記吸気弁駆動制御装置の第１可変動弁機構を示す上面対応図。
【図３】上記第１可変動弁機構を示す断面対応図。
【図４】上記吸気弁駆動制御装置による吸気弁の作動角及びその中心角の変化の様子を示す特性図。
【図５】本発明の第１実施例に係る作動角及びその中心角の制御マップ。
【図６】上記第１実施例に係る作動角及びその中心角の制御マップ。
【図７】図６のＦ１〜Ｆ４時の作動角を模式的に示す円グラフ。
【図８】上記第１実施例に係る作動角及びその中心角の制御マップ。
【図９】図８のＦ５〜Ｆ８時の作動角を模式的に示す円グラフ。
【図１０】本発明の第２実施例に係る作動角及びその中心角の制御マップ。
【図１１】図１０のＦ９，Ｆ１０時の作動角を模式的に示す円グラフ。
【図１２】第２実施例に係るガス流動強化ディバイス（スワールコントロールバルブ）が適用された内燃機関の断面対応図。
【図１３】上記スワールコントロールバルブを単体で示す正面図。
【図１４】上記スワールコントロールバルブを含む吸気系を模式的に示す構成図。
【図１５】従来例に係る吸気弁の作動角の中心角の制御マップ。
【符号の説明】
１…第１可変動弁機構
２…第２可変動弁機構
３７…コントローラ
【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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