(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関回転数（ＮE ）および機関負荷の少なくとも一方で代表される機関運転条件に適合した複数の運転条件適合動弁特性間での切換を可能として吸気弁（ＶI1，ＶI2）の動弁特性を切換制御可能であるとともに、相対的に希薄な状態と相対的に濃厚な状態との間で空燃比を切換制御可能である内燃機関において、
機関回転数（ＮE ）が設定回転数（ＮEM）未満の状態に在る所定の機関運転条件下で、機関運転条件の変化に伴って空燃比を切換える時に、その空燃比切換に伴うトルクショックを抑制するために、空燃比切換前の前記所定の機関運転条件に適合した第１の運転条件適合動弁特性から、前記所定の機関運転条件に適合しない第２の運転条件適合動弁特性を経由して、空燃比切換後の前記所定の機関運転条件に適合した前記第１の運転条件適合動弁特性へと、吸気弁（ＶI1，ＶI2）の動弁特性を空燃比の切換にほぼ同期して切換制御するようにし、
前記第２の運転条件適合動弁特性による機関出力は、空燃比切換前の前記第１の運転条件適合動弁特性による機関出力と、空燃比切換後の前記第１の運転条件適合動弁特性による機関出力との中間値であることを特徴とする、内燃機関における動弁特性および空燃比の切換制御方法。
【請求項２】
機関回転数（ＮE ）および機関負荷の少なくとも一方で代表される機関運転条件に適合した複数の運転条件適合動弁特性間での切換を可能として吸気弁（ＶI1，ＶI2）の動弁特性を切換制御可能であるとともに、相対的に希薄な状態と相対的に濃厚な状態との間で空燃比を切換制御可能である内燃機関において、
機関回転数（ＮE ）が設定回転数（ＮEL）未満の状態に在る所定の機関運転条件下で、機関運転条件の変化に伴って空燃比を切換える時に、その空燃比切換に伴うトルクショックを抑制するために、空燃比切換前の前記所定の機関運転条件に適合した第１の運転条件適合動弁特性から、前記所定の機関運転条件に適合しない第２及び第３の運転条件適合動弁特性を順次経由して、空燃比切換後の前記所定の機関運転条件に適合した前記第１の運転条件適合動弁特性へと、吸気弁（ＶI1，ＶI2）の動弁特性を空燃比の切換にほぼ同期して切換制御するようにし、
前記第２及び第３の運転条件適合動弁特性による機関出力は、空燃比切換前の前記第１の運転条件適合動弁特性による機関出力と、空燃比切換後の前記第１の運転条件適合動弁特性による機関出力との中間値であることを特徴とする、内燃機関における動弁特性および空燃比の切換制御方法。
【請求項３】
機関回転数（ＮE ）および機関負荷の少なくとも一方で代表される機関運転条件に適合した複数の運転条件適合動弁特性間での切換を可能として吸気弁（ＶI1，ＶI2）の動弁特性を切換制御可能であるとともに、相対的に希薄な状態と相対的に濃厚な状態との間で空燃比を切換制御可能である内燃機関において、
機関回転数（ＮE ）が設定回転数（ＮEL）未満の状態に在る所定の機関運転条件下で、機関運転条件の変化に伴って空燃比を切換える時に、その空燃比切換に伴うトルクショックを抑制するために、空燃比切換前の前記所定の機関運転条件に適合した第１の運転条件適合動弁特性から、前記所定の機関運転条件に適合しない第２及び第３の運転条件適合動弁特性を順次経由して、空燃比切換後の前記所定の機関運転条件に適合した前記第１の運転条件適合動弁特性へと、吸気弁（ＶI1，ＶI2）の動弁特性を空燃比の切換にほぼ同期して切換制御するようにし、
前記第２の運転条件適合動弁特性による機関出力は、空燃比切換前の前記第１の運転条件適合動弁特性による機関出力と、前記第３の運転条件適合動弁特性による機関出力との中間値であり、また前記第３の運転条件適合動弁特性による機関出力は、前記第２の運転条件適合動弁特性による機関出力と、空燃比切換後の前記第１の運転条件適合動弁特性による機関出力との中間値であることを特徴とする、内燃機関における動弁特性および空燃比の切換制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、機関回転数および機関負荷の少なくとも一方で代表される機関運転条件に適合した複数の運転条件適合動弁特性間での切換を可能として吸気弁の動弁特性を切換制御可能であるとともに、相対的に希薄な状態と相対的に濃厚な状態との間で空燃比を切換制御可能である内燃機関において、空燃比切換時のトルクショック緩和を図るようにした動弁特性および空燃比の切換制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
相対的に希薄な状態と相対的に濃厚な状態との間で空燃比を切換えると、トルクショックが生じることが従来から知られており、そのようなトルクショックの緩和を図るものとして、空燃比を徐々に変化させたり、空燃比の速やかな切換時に点火時期のリタードを行なうようにしたりすることが一般的に行なわれており、また特公平３−４８８号公報で開示されるように、空燃比を濃厚混合気の状態から希薄混合気の状態に変化させるにあたって燃料供給量を変化させずにスロットル弁を迂回するバイパス空気量を増量してトルクショックを緩和するものが既に知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のように空燃比を徐々に変化させるものでは、そのリーン状態およびストイキ状態間での切換途中で排ガス中のＮＯX 増大が避けられず、また点火時期リタードによるものでは燃費の増大が避けられない。さらに上記特公平３−４８８号公報によるものでは、従来から吸気通路に接続されているバイパス通路のみではバイパス空気量の確保が困難であり、新たにバイパス空気量制御弁を有するバイパス通路を設けることが必要である。しかも希薄混合気による低負荷運転時にバイパス空気量を増量するとスロットル制御が困難となり、アイドル運転時やパーシャル運転時のような少量吸気時の安定性を維持することが難しい。
【０００４】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、上記問題を解決しつつ、空燃比切換時のトルクショックを効果的に抑制可能とした内燃機関における動弁特性および空燃比の制御方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、機関回転数および機関負荷の少なくとも一方で代表される機関運転条件に適合した複数の運転条件適合動弁特性間での切換を可能として吸気弁の動弁特性を切換制御可能であるとともに、相対的に希薄な状態と相対的に濃厚な状態との間で空燃比を切換制御可能である内燃機関において、機関回転数が設定回転数未満の状態に在る所定の機関運転条件下で、機関運転条件の変化に伴って空燃比を切換える時に、その空燃比切換に伴うトルクショックを抑制するために、空燃比切換前の前記所定の機関運転条件に適合した第１の運転条件適合動弁特性から、前記所定の機関運転条件に適合しない第２の運転条件適合動弁特性を経由して、空燃比切換後の前記所定の機関運転条件に適合した前記第１の運転条件適合動弁特性へと、吸気弁の動弁特性を空燃比の切換にほぼ同期して切換制御するようにし、前記第２の運転条件適合動弁特性による機関出力は、空燃比切換前の前記第１の運転条件適合動弁特性による機関出力と、空燃比切換後の前記第１の運転条件適合動弁特性による機関出力との中間値であることを特徴とする。
また請求項２の発明は、機関回転数および機関負荷の少なくとも一方で代表される機関運転条件に適合した複数の運転条件適合動弁特性間での切換を可能として吸気弁の動弁特性を切換制御可能であるとともに、相対的に希薄な状態と相対的に濃厚な状態との間で空燃比を切換制御可能である内燃機関において、機関回転数が設定回転数未満の状態に在る所定の機関運転条件下で、機関運転条件の変化に伴って空燃比を切換える時に、その空燃比切換に伴うトルクショックを抑制するために、空燃比切換前の前記所定の機関運転条件に適合した第１の運転条件適合動弁特性から、前記所定の機関運転条件に適合しない第２及び第３の運転条件適合動弁特性を順次経由して、空燃比切換後の前記所定の機関運転条件に適合した前記第１の運転条件適合動弁特性へと、吸気弁の動弁特性を空燃比の切換にほぼ同期して切換制御するようにし、前記第２及び第３の運転条件適合動弁特性による機関出力は、空燃比切換前の前記第１の運転条件適合動弁特性による機関出力と、空燃比切換後の前記第１の運転条件適合動弁特性による機関出力との中間値であることを特徴とする。
また請求項３の発明は、機関回転数および機関負荷の少なくとも一方で代表される機関運転条件に適合した複数の運転条件適合動弁特性間での切換を可能として吸気弁の動弁特性を切換制御可能であるとともに、相対的に希薄な状態と相対的に濃厚な状態との間で空燃比を切換制御可能である内燃機関において、機関回転数が設定回転数未満の状態に在る所定の機関運転条件下で、機関運転条件の変化に伴って空燃比を切換える時に、その空燃比切換に伴うトルクショックを抑制するために、空燃比切換前の前記所定の機関運転条件に適合した第１の運転条件適合動弁特性から、前記所定の機関運転条件に適合しない第２及び第３の運転条件適合動弁特性を順次経由して、空燃比切換後の前記所定の機関運転条件に適合した前記第１の運転条件適合動弁特性へと、吸気弁の動弁特性を空燃比の切換にほぼ同期して切換制御するようにし、前記第２の運転条件適合動弁特性による機関出力は、空燃比切換前の前記第１の運転条件適合動弁特性による機関出力と、前記第３の運転条件適合動弁特性による機関出力との中間値であり、また前記第３の運転条件適合動弁特性による機関出力は、前記第２の運転条件適合動弁特性による機関出力と、空燃比切換後の前記第１の運転条件適合動弁特性による機関出力との中間値であることを特徴とする。
【０００６】
【作  用】
機関運転中に空燃比を急激に変化させると機関の出力トルクが大幅に変化するが、請求項１の上記特徴によれば、機関回転数が設定回転数未満の状態に在る所定の機関運転条件下で、機関運転条件の変化に伴って空燃比を切換える時に、その空燃比切換に伴うトルクショックを抑制するために、空燃比切換前の前記所定の機関運転条件に適合した第１の運転条件適合動弁特性から、前記所定の機関運転条件に適合しない第２の運転条件適合動弁特性を経由して、空燃比切換後の前記所定の機関運転条件に適合した前記第１の運転条件適合動弁特性へと、吸気弁の動弁特性を空燃比の切換にほぼ同期して切換制御することによって、出力トルクの変化が段階的となる。
また請求項２，３の上記各特徴によれば、機関回転数が設定回転数未満の状態に在る所定の機関運転条件下で、機関運転条件の変化に伴って空燃比を切換える時に、その空燃比切換に伴うトルクショックを抑制するために、空燃比切換前の前記所定の機関運転条件に適合した第１の運転条件適合動弁特性から、前記所定の機関運転条件に適合しない第２及び第３の運転条件適合動弁特性を順次経由して、空燃比切換後の前記所定の機関運転条件に適合した前記第１の運転条件適合動弁特性へと、吸気弁の動弁特性を空燃比の切換にほぼ同期して切換制御することによって、出力トルクの変化が段階的となる。
【０００７】
【実施例】
以下、図面により本発明の実施例について説明する。
【０００８】
図１ないし図１１は本発明の第１実施例を示すものであり、図１は全体構成図、図２は図１の２−２線に沿う拡大横断平面図、図３は図２の３−３線断面図、図４は図３の４−４線断面図、図５は空燃比の制御手順を示すフローチャート、図６は図５の制御手順で定まる空燃比切換マップを示す図、図７は機関運転条件に適合した動弁特性の切換マップを示す図、図８は空燃比の変化に応じたＮＯＸ  発生量の変化を示す図、図９は吸気弁の動弁特性切換制御手順を示すフローチャート、図１０は空燃比および動弁特性の切換マップを示す図、図１１は空燃比および動弁特性の切換に伴う出力トルクの変化を示す図である。
【０００９】
先ず図１において、ＳＯＨＣ型多気筒内燃機関における機関本体の主要部を構成すべく、シリンダブロック１１の上面にシリンダヘッド１２が結合され、シリンダブロック１１に設けられた複数のシリンダ１３にはピストン１４が摺動可能にそれぞれ嵌合され、それらのピストン１４の上面およびシリンダヘッド１２間に燃焼室１５がそれぞれ形成される。燃焼室１５の天井面に開口するようにして、一対の吸気弁口１６…と一対の排気弁口１７…とがシリンダヘッド１２に設けられており、両吸気弁口１６…はシリンダヘッド１２の一側面に開口する単一の吸気ポート１８に連なり、両排気弁口１７…はシリンダヘッド１２の他側面に開口する単一の排気ポート１９に連なる。
【００１０】
図２および図３を併せて参照して、両吸気弁口１６…を個別に開閉可能な一対の吸気弁ＶＩ１，ＶＩ２は、シリンダヘッド１２に配設された一対のガイド筒２０…にそれぞれ摺動可能に嵌合されており、各ガイド筒２０…から突出した各吸気弁ＶＩ１，ＶＩ２の上端部にそれぞれ固定されたリテーナ２２，２２とシリンダヘッド１２との間には各吸気弁ＶＩ１，ＶＩ２を囲繞するコイル状の弁ばね２３，２３がそれぞれ介設され、それらの弁ばね２３，２３により各吸気弁ＶＩ１，ＶＩ２は上方すなわち閉弁方向に付勢される。さらに両排気弁口１７…を個別に開閉可能な一対の排気弁ＶＥ１，ＶＥ２は、シリンダヘッド１２に配設された一対のガイド筒２１…にそれぞれ摺動可能に嵌合されており、各ガイド筒２１…から突出した各排気弁ＶＥ１，ＶＥ２の上端部にそれぞれ固定されたリテーナ２４，２４とシリンダヘッド１２との間には各排気弁ＶＥ１，ＶＥ２を囲繞するコイル状の弁ばね２５，２５がそれぞれ介設され、それらの弁ばね２５，２５により各排気弁ＶＥ１，ＶＥ２は上方すなわち閉弁方向に付勢される。
【００１１】
両吸気弁ＶＩ１，ＶＩ２および両排気弁ＶＥ１，ＶＥ２には動弁装置２６が連結され、この動弁装置２６は、図示しないクランクシャフトに１／２の減速比で連動、連結される単一のカムシャフト２７と、カムシャフト２７の回転運動を両吸気弁ＶＩ１，ＶＩ２の開閉運動に変換するための第１、第２および第３吸気側ロッカアーム２８，２９，３０と、前記カムシャフト２７の回転運動を両排気弁ＶＥ１，ＶＥ２の開閉運動に変換するための一対の排気側ロッカアーム３１，３１とを備える。
【００１２】
カムシャフト２７は、シリンダヘッド１２と、前記クランクシャフトの軸線に沿うシリンダ１３の両側で該シリンダヘッド１２上にそれぞれ結合されるホルダ３２とで、シリンダ１３の軸線と直交する水平な軸線を有しながら回転自在に支承される。
【００１３】
カムシャフト２７には、第１吸気側カム３３と、第１吸気側カム３３の一側に隣接配置される第２吸気側カム３４と、第２吸気側カム３４の一側に隣接する実質休止カム３５とが一体に設けられるとともに、第１吸気側カム３３および実質休止カム３５の両側に排気側カム３６，３６が一体に設けられる。
【００１４】
図３において、第１吸気側カム３３は、カムシャフト２７の軸線を中心とする円弧状に形成されるベース円部３３ａと、該ベース円部３３ａから半径方向外方に張出す高位部３３ｂとを外周に有する。また第２吸気側カム３４は、第１吸気側カム３３のベース円部３３ａと同一半径でカムシャフト２７の軸線を中心とする円弧状に形成されるベース円部３４ａと、第１吸気側カム３３の高位部３３ｂよりも張出し量を大としてベース円部３４ｂから半径方向外方に張出す高位部３４ｂとを外周に有する。さらに実質休止カム３５は、前記ベース円部３３ａ，３４ａと同一半径でカムシャフト２７の軸線を中心とする円弧状に形成されるベース円部３５ａと、前記高位部３３ｂ，３４ｂに対応する位置でベース円部３５ａから半径方向外方にわずかに張出す高位部３５ｂとを外周に有するものであり、この実質休止カム３５は開弁時に吸気弁ＶＩ２をわずかに開弁させるが実質的には該吸気弁ＶＩ２を休止状態に保つ働きをする。
【００１５】
一方の吸気弁ＶＩ１には第１吸気側ロッカアーム２８が連動、連結され、他方の吸気弁ＶＩ２には第３吸気側ロッカアーム３０が連動、連結され、両吸気弁ＶＩ１，ＶＩ２に対して自由となり得る第２吸気側ロッカアーム２９が第１および第３吸気側ロッカアーム２８，３０間に配置される。而して各吸気側ロッカアーム２８〜３０は吸気側ロッカシャフト３７で揺動自在に支承される。また両排気弁ＶＥ１，ＶＥ２に個別に連動、連結された排気側ロッカアーム３１，３１は排気側ロッカシャフト３８で揺動自在に支承される。
【００１６】
第１吸気側ロッカアーム２８の一端には第１吸気側カム３３に転がり接触するローラ３９が軸支され、第２吸気側ロッカアーム２９の一端には第２吸気側カム３４に転がり接触するローラ４０が軸支され、第３吸気側ロッカアーム３０の一端は実質休止カム３５に摺接される。また両排気側ロッカアーム３１，３１の一端には排気側カム３６，３６に転がり接触するローラ４１，４１がそれぞれ軸支される。
【００１７】
第１および第３吸気側ロッカアーム２８，３０の他端には、両吸気弁ＶＩ１，ＶＩ２の上端に当接するタペットねじ４２，４２がそれぞれ進退自在に螺合されており、第１および第３吸気側ロッカアーム２８，３０の揺動作動に応じて各吸気弁ＶＩ１，ＶＩ２が開閉作動することになる。また両排気側ロッカアーム３１，３１の他端には、各排気弁ＶＥ１，ＶＥ２の上端に当接するタペットねじ４３，４３がそれぞれ進退自在に螺合されており、両排気側ロッカアーム３１，３１の揺動作動に応じて各排気弁ＶＥ１，ＶＥ２が開閉作動することになる。
【００１８】
ところで、第１および第３吸気側ロッカアーム２８，３０が、それらのロッカアーム２８，３０に連動、連結されている吸気弁ＶＩ１，ＶＩ２の弁ばね２３，２３により第１吸気側カム３３および実質休止カム３５に当接する方向に付勢されるのに対し、第２吸気側ロッカアーム２９は、図示しないロストモーション機構によりローラ４０を第２吸気側カム３４に接触させる方向に弾発付勢される。
【００１９】
図４において、第１〜第３吸気側ロッカアーム２８〜３０には弁作動特性切換手段４５が設けられており、この弁作動特性切換手段４５によって両吸気弁ＶＩ１，ＶＩ２の動弁特性が２段階に切換えられるのに対し、両排気弁ＶＥ１，ＶＥ２の動弁特性は不変である。
【００２０】
弁作動特性切換手段４５は、第１吸気側ロッカアーム２８および第２吸気側ロッカアーム２９を連結可能な連結ピストン４６と、第２吸気側ロッカアーム２９および第３吸気側ロッカアーム３０を連結可能な連結ピン４７と、連結ピストン４６および連結ピン４７の移動を規制する規制部材４８と、連結ピストン４６、連結ピン４７および規制部材４８を連結解除側に付勢する戻しばね４９とを備える。
【００２１】
連結ピストン４６は、吸気側ロッカシャフト３７と平行な軸線方向に移動可能として第１吸気側ロッカアーム２８に摺動可能に嵌合され、該連結ピストン４６の一端と第１吸気側ロッカアーム２８との間には、吸気側ロッカシャフト３７内の油路５１に通じる油圧室５０が画成される。而して油路５１は、図１で示すように、連結切換用電磁制御弁５２を介して油圧源５３に接続される。
【００２２】
第２吸気側ロッカアーム２９には、前記連結ピストン４６の他端に一端が当接される連結ピン４７が吸気側ロッカシャフト３７と平行な軸線方向に摺動可能に嵌合される。さらに第３吸気側ロッカアーム３０には、連結ピン４７の他端に当接する有底円筒状の規制部材４８が吸気側ロッカシャフト３７と平行な軸線方向に摺動可能に嵌合されており、戻しばね４９は、規制部材４８および第３吸気側ロッカアーム３０間に縮設される。
【００２３】
かかる弁作動特性切換手段４５において、油圧室５０の油圧を解放した状態では、戻しばね４９のばね力によって連結ピストン４６および連結ピン４７の当接面は第１吸気側ロッカアーム２８および第２吸気側ロッカアーム２９間に対応する位置にあり，連結ピン４７および規制部材４８の当接面は第２吸気側ロッカアーム２９および第３吸気側ロッカアーム３０間に対応する位置にある。したがって各ロッカアーム２８〜３０は相互に相対角変位可能な状態にあり、カムシャフト２７の回転作動により第１吸気側ロッカアーム２８は第１吸気側カム３３により揺動し、一方の吸気弁ＶＩ１は第１吸気側カム３３の形状に応じたタイミングおよびリフト量で開閉作動する。すなわち両吸気弁ＶＩ１，ＶＩ２の動弁特性が第１の動弁特性となる。また実質休止カム３５に摺接した第３吸気側ロッカアーム３０は実質的に休止状態となり、他方の吸気弁ＶＩ２を実質的に休止させることができる。さらに第２吸気側ロッカアーム２９は第２吸気側カム３４により揺動駆動されるが、その揺動動作は第１および第３吸気側ロッカアーム２８，３０に何らの影響も及ぼさない。
【００２４】
また油圧室５０に高油圧を作用させると、連結ピストン４６は連結ピン４７を押圧しながら戻しばね４９のばね力に抗して油圧室５０の容積を増大する方向に移動しようとし、連結ピストン４６、連結ピン４７および規制部材４８の軸線が一致したとき、すなわち各吸気側ロッカアーム２８〜３０が静止状態に入ったときに連結ピストン４６が第２吸気側ロッカアーム２９に嵌合し、それに応じて連結ピン４７が第３吸気側ロッカアーム３０に嵌合することにより、各吸気側ロッカアーム２８〜３０が連結状態となる。したがって第２吸気側カム３４によって揺動駆動される第２吸気側ロッカアーム２９とともに第１および第３吸気側ロッカアーム２８，３０が揺動し、両吸気弁ＶＩ１，ＶＩ２は第２吸気側カム３４の形状に応じたタイミングおよびリフト量で開閉作動せしめられる。すなわち両吸気弁ＶＩ１，ＶＩ２の動弁特性が第２の動弁特性となる。
【００２５】
再び図１において、シリンダヘッド１２の吸気ポート１８は吸気通路５４を介してエアクリーナ５５に接続されており、この吸気通路５４にはスロットル弁５６が介設される。而して吸気通路５４には、スロットル弁５６を迂回するバイパス通路５７およびファーストアイドル通路５８がスロットル弁４７を迂回して並行に接続されており、バイパス通路５７にはバイパス用電磁制御弁５９が介設され、ファーストアイドル通路５８にはファーストアイドル用電磁制御弁６０が介設される。
【００２６】
吸気通路５４のシリンダヘッド１２側の端部には、吸気ポート１８から両吸気弁口１６…に向けて均等に燃料を噴射する燃料噴射弁６１が取付けられ、該燃料噴射弁６１には燃料供給源６２が接続される。この燃料噴射弁６１にアシストエアを供給するアシストエア通路６３が空気ヘッダ６４に接続されており、該空気ヘッダ６４は、電磁式空気量制御弁６５およびアイドル調整ねじ６６を介して、スロットル弁５６よりも上流側の吸気通路５４に接続される。
【００２７】
シリンダヘッド１２における排気ポート１９には、図示しない触媒コンバータおよび消音器に連なる排気通路６７が接続される。而して排気通路６７の途中と、吸気通路５４におけるスロットル弁５６よりも下流側とを結んで排ガス還流通路６８が設けられており、この排ガス還流通路６８の途中には排ガス還流制御弁６９が介設され、該排ガス還流制御弁６９と、吸気通路５４のスロットル弁５６よりも下流側および大気との間に電磁式パイロット弁７０が介設される。
【００２８】
前記連結切換用電磁制御弁５２、バイパス用電磁制御弁５９、フアーストアイドル用電磁制御弁６０、燃料噴射弁６１、電磁式空気量制御弁６５、ならびに電磁式パイロット弁７０の作動は、コンピュータから成る制御手段７２により制御されるものであり、該制御手段７２には、吸気圧センサＳＰ  で検出される吸気絶対圧ＰＢＡ、機関冷却水温センサＳＴ  で検出される機関水温ＴＥ  、回転数センサＳＮ  で検出される機関回転数ＮＥ  、排気通路６７の排ガス組成から空燃比を検出する空燃比センサＳＡ  の検出値、スロットルセンサＳＶ  で検出されるスロットル開度θＴＨ、ならびにリフトセンサＳＬ  で検出される排ガス還流制御弁６９の開度すなわち排ガス還流量等がそれぞれ入力される。
【００２９】
而して、制御手段７２は、燃料噴射弁６１の燃料噴射量を制御して空燃比を、リーン状態（希薄混合気の状態）、ストイキ状態（理論空燃比の状態）およびリッチ状態（濃厚混合気の状態）間で切換制御可能であり、図５で示す手順に従って空燃比を切換制御する。
【００３０】
図５の第１ステップＳ１では、機関回転数ＮＥ  が設定回転数ＮＥＭ未満であるか否かが判定され、ＮＥ  ＜ＮＥＭであったときには第２ステップＳ２で吸気絶対圧ＰＢＡが設定低吸気絶対圧ＰＢＡＬ  未満であるか否かが判定され、ＰＢＡ＜ＰＢＡＬ  であったときには第３ステップＳ３でリーン化目標値が定められる。
【００３１】
また第２ステップＳ２で吸気絶対圧ＰＢＡが設定低吸気絶対圧ＰＢＡＬ  以上（ＰＢＡ≧ＰＢＡＬ  ）であると判定されたときには第４ステップＳ４で吸気絶対圧ＰＢＡが設定高吸気絶対圧ＰＢＡＨ  未満であるか否かが判定され、吸気絶対圧ＰＢＡが設定高吸気絶対圧ＰＢＡＨ  以上（ＰＢＡ≧ＰＢＡＨ  ）であったときには第５ステップＳ５でリッチ化目標値が設定され、ＰＢＡ＜ＰＢＡＨ  であったときには第６ステップＳ６でストイキ基本値が定められる。
【００３２】
さらに第１ステップＳ１で機関回転数ＮＥ  が設定回転数ＮＥＭ以上（ＮＥ  ≧ＮＥＭ）であると判定されたときには、第７ステップＳ７で吸気絶対圧ＰＢＡが設定高吸気絶対圧ＰＢＡＨ  以上であるか否かが判定され、ＰＢＡ＜ＰＢＡＨ  であったときには第６ステップＳ６でストイキ基本値が、またＰＢＡ≧ＰＢＡＨ  であったときには第８ステップＳ８でリッチ化目標値が定められる。
【００３３】
而して第３、第５、第６および第８ステップＳ３，Ｓ５，Ｓ６，Ｓ８で各目標値が設定された後の第９ステップＳ９では、現在値と目標値との偏差を修正するようにして空燃比が制御されることになる。
【００３４】
このような制御により、機関回転数ＮＥ  と吸気絶対圧ＰＢＡで代表される機関負荷とで定まる機関運転条件において、空燃比は図６で示すように切換制御されることになる。
【００３５】
なお、空燃比の制御にあたって、燃料噴射弁６１の燃料噴射量制御に加えて、バイパス用電磁制御弁５９およびファーストアイドル用電磁制御弁６０の制御によるバイパス空気量の制御、ならびに電磁式パイロット弁７０による排ガス還流制御弁６９の開度制御に伴う排ガス還流量の制御を並行して実行することにより空燃比を制御するようにしてもよい。
【００３６】
ところで、制御手段７２は、一方の吸気弁ＶＩ１を第１吸気側カム３３で開閉作動せしめるが他方の吸気弁ＶＩ２を実質休止カム３５で実質的に休止せしめる第１の動弁特性と、両吸気弁ＶＩ１，ＶＩ２を第２吸気側カム３４でともに開閉作動せしめる第２の動弁特性とを切換えるようにして両吸気弁ＶＩ１，ＶＩ２の動弁特性を機関運転条件に応じて切換制御可能であり、図７で示すように、第１の動弁特性は、機関回転数ＮＥ  が設定機関回転数ＮＥＭ未満の領域にほぼ適合した機関出力を得る動弁特性であり、また第２の動弁特性は機関回転数ＮＥ  が設定機関回転数ＮＥＭ以上の領域にほぼ適合した機関出力を得る動弁特性である。
【００３７】
しかるに、図７で示す動弁特性切換マップに従って両吸気弁ＶＩ１，ＶＩ２の動弁特性を切換制御すると、機関回転数ＮＥ  が設定回転数ＮＥＭ未満の領域で空燃比をリーン状態からストイキ状態に切換えるとき、ならびにストイキ状態からリッチ状態へと切換えるときに、その切換が急激であるときにはトルクショックが生じる。このトルクショックを緩和するためには空燃比を徐々に変化させればよいが、空燃比をストイキ状態からリッチ状態に変化させるときには、図８で示すようにＮＯＸ  発生量は減少するものであり、この間のＮＯＸ  発生量はそれ程変化しないので空燃比を徐々に変化させてもよいが、空燃比のリーン状態からストイキ状態への変化過程では、図８で示すように排ガス中のＮＯＸ  発生量が最大となるものであり、リーン状態からストイキ状態へと空燃比を徐々に変化させるとＮＯＸ発生量が増大することになる。そこで、制御手段７２は、図９で示す制御手順により両吸気弁ＶＩ１，ＶＩ２の動弁特性を切換えるようにして、機関回転数ＮＥ  が設定回転数ＮＥＭ未満の状態で空燃比をリーン状態からストイキ状態に切換えるときのトルクショックを緩和する。
【００３８】
図９による制御手順により、機関回転数ＮＥ  が設定回転数ＮＥＭ以上の状態では、両吸気弁ＶＩ１，ＶＩ２が第２吸気弁側カム３４によりともに開閉作動せしめられる第２の動弁特性が選択されることになる。而して、設定低吸気絶対圧ＰＢＡＬ  および設定高吸気絶対圧ＰＢＡＨ  の中間値である設定中間吸気絶対圧ＰＢＡＭ  が設定されており、機関回転数ＮＥ  が設定回転数ＮＥＭ未満のときには、吸気絶対圧ＰＢＡが設定低吸気絶対圧ＰＢＡＬ  以上であって設定中間吸気絶対圧ＰＢＡＭ  未満のときには第２の動弁特性が選択され、それ以外のときには第１の動弁特性が選択されることになる。
【００３９】
すなわち図５の制御手順で定まる空燃比の切換と図９の制御手順による動弁特性の切換を組合せると、図１０で示すようになり、機関回転数ＮＥ  が設定回転数ＮＥＭ未満の運転条件下で、空燃比をリーン状態からストイキ状態へと切換えるときには、機関回転数ＮＥ  が設定回転数ＮＥＭ未満である機関運転条件に適合した運転条件適合動弁特性である第１の動弁特性から、空燃比切換後の機関運転条件すなわち機関回転数ＮＥ  が設定回転数ＮＥＭ未満である運転条件には適合しない運転条件非適合動弁特性である第２の動弁特性を経由して、運転条件適合動弁特性である第１の動弁特性へと両吸気弁ＶＩ１，ＶＩ２の動弁特性が切換えられることになる。しかも図１１で示すように、ストイキ状態での第２の動弁特性による出力トルクは、リーン状態での第１の動弁特性による出力トルクと、ストイキ状態での第１の動弁特性による出力トルクとの中間の値となるものである。
【００４０】
次にこの第１実施例の作用について説明すると、機関回転数ＮＥ  が設定回転数ＮＥＭ未満の状態に在る機関運転条件下で、空燃比をリーン状態からストイキ状態へと切換える際に、両吸気弁ＶＩ１，ＶＩ２は、運転条件適合動弁特性である第１の動弁特性から運転条件非適合動弁特性である第２の動弁特性を経由して運転条件適合動弁特性である第１の動弁特性へと切換制御され、第２の動弁特性は、空燃比切換前の運転条件適合動弁特性（第１の動弁特性）と、空燃比切換後の運転条件適合動弁特性（第１の動弁特性）との間で、空燃比切換前後の出力トルクの中間値である出力トルクを得るものである。
【００４１】
したがって図１１で示すように、吸気絶対圧ＰＢＡの変化に応じて出力トルクを段階的に変化させることが可能であり、リーン状態とストイキ状態との間の切換を速やかに行なってＮＯＸ  発生量の増大を避けつつ、トルクショックを緩和することが可能となる。
【００４２】
図１２ないし図１８は本発明の第２実施例を示すものであり、上記第１実施例に対応する部分には同一の参照符号を付す。
【００４３】
先ず図１２ないし図１４において、一方の吸気弁ＶＩ１には第１吸気側ロッカアーム２８′が連動、連結され、他方の吸気弁ＶＩ２には第３吸気側ロッカアーム３０′が連動、連結され、両吸気弁ＶＩ１，ＶＩ２に対して自由となり得る第２吸気側ロッカアーム２９′が第１および第３吸気側ロッカアーム２８′，３０′間に配置される。
【００４４】
第１〜第３吸気側ロッカアーム２８′，２９′，３０′には、それら２８′〜３０′の連結および連結解除を切換可能な第１弁作動特性切換手段４５が設けられ、第１および第３ロッカアーム２８′，３０′間には両者２８′，３０′の連結および連結解除を切換可能な第２弁作動特性切換手段７３が設けられる。
【００４５】
吸気側ロッカシャフト３７′よりも両吸気弁ＶＩ１，ＶＩ２側で第１吸気側ロッカアーム２８′には、第２吸気側ロッカアーム２９′を跨いで第３吸気側ロッカアーム３０′側に延びる連結腕７４が一体に設けられており、この連結腕７４と第３吸気側ロッカアーム３０′との連結および連結解除を切換可能として第２弁作動特性切換手段７３が設けられ、第１実施例の弁作動特性切換手段４５と基本的に同一構成である第１弁作動特性切換手段４５が吸気側ロッカシャフト３７′の軸線に関して第２弁作動特性切換手段７３と反対側で第１〜第３吸気側ロッカアーム２８′〜３０′に設けられる。
【００４６】
図１４で明示するように、第２弁作動特性切換手段７３は、第１吸気側ロッカアーム２８′および第３吸気側ロッカアーム３０′を連結可能な連結ピストン７５と、連結ピストン７５の移動を規制する規制部材７６と、連結ピストン７５および規制部材７６を連結解除側に付勢する戻しばね７７とを備える。
【００４７】
第１吸気側ロッカアーム２８′の連結腕７４には、第３吸気側ロッカアーム３０′側に開放した有底のガイド穴７８が吸気側ロッカシャフト３７′と平行に穿設されており、このガイド穴７８に連結ピストン７５が摺動可能に嵌合され、連結ピストン７５の一端とガイド穴７８の閉塞端との間に油圧室７９が画成される。ところで、連結ピストン７５は伸長方向のばね力を発揮して伸縮可能に構成されるものであり、閉塞端を油圧室７９に臨ませながらガイド穴７８に摺動可能に嵌合される有底円筒体８０と、ガイド穴７８に摺動可能に嵌合される短円柱体８１と、有底円筒体８０および短円柱体８１間に縮設されるばね８２とを有する。しかも有底円筒体８０の開放端外面には、該開放端を短円柱体８１の一端面に当接させたときに短円柱体８１の一端面および有底円筒体８０間に環状の第１係合溝８３を形成する環状の切欠き部が設けられる。また有底円筒体８０の外周には環状の第２係合溝８４が設けられる。しかも前記ばね８２のセット荷重は戻しばね７７よりも小さく設定される。
【００４８】
第３吸気側ロッカアーム３０′には、前記ガイド穴７８に対応する有底のガイド穴８５が連結腕７４側に開放して吸気側ロッカシャフト３７′と平行に穿設されており、連結ピストン７５における短円柱体８１の他端に当接する有底円筒状の規制部材７６がガイド穴８５に摺動可能に嵌合される。戻しばね７７は、ガイド穴８５の閉塞端および規制部材７６の閉塞端間に縮設されており、この戻しばね７７のばね力により相互に当接した前記連結ピストン７５および規制部材７６が油圧室７９側に向けて付勢される。
【００４９】
かかる第２弁作動特性切換手段７３には、その作動タイミングを規制するためのトリガ機構８６が付設されるものであり、該トリガ機構８６は、連結ピストン７５における第１係合溝８３あるいは第２係合溝８４に係合して該連結ピストン７５の移動を規制する位置、ならびに第１係合溝８３あるいは第２係合溝８４への係合状態を解除して連結ピストン７５の移動を許容する位置間での吸気側ロッカシャフト３７′の軸線まわりの各吸気側ロッカアーム２８′〜３０′との相対揺動が可能なトリガ板８７を備える。
【００５０】
第１吸気側ロッカアーム２８′の上部には、スリット８８が設けられるとともに、該スリット８８の両側面に連なって上方に延びるガイド部８９，８９が突設される。スリット８８は、連結ピストン７５における有底円筒体８０および短円柱体８１が図１４で示すように油圧室７９側に最大限変位している状態で第１係合溝８３に対応するようにして第１吸気側ロッカアーム２８′の上部に穿設され、第２係合溝８４は、相互に当接状態にある有底円筒体８０および短円柱体８１が油圧室７９から離反する方向に最大限移動した状態で前記スリット８８に対応する位置となるようにして有底円筒体８０の外周に設けられる。
【００５１】
第１吸気側ロッカアーム２８′と一方のホルダ３２との間で吸気側ロッカシャフト３７′には円筒状のカラー９０が嵌挿され、他方のホルダ３２と第３吸気側ロッカアーム３０′との間で吸気側ロッカシャフト３７′には円筒状のカラー９１が嵌挿され、それらのカラー９０，９１により各吸気側ロッカアーム２８′〜３０′の吸気側ロッカシャフト３７′に沿う移動が規制される。
【００５２】
上記トリガ板８７は前記一方のカラー９０に相対回動可能に支承される。このトリガ板８７には、前記両ガイド部８９，８９に両面を摺接させながらスリット８８から第１係合溝８３あるいは第２係合溝８４に係脱可能に係合する係合板部８７ａが一体的に設けられる。
【００５３】
第１吸気側ロッカアーム２８′に対向する側のホルダ３２には、第１吸気側ロッカアーム２８′側に向けてストッパピン９３が植設されており、該ストッパピン９３に下方から当接可能なストッパ８７ｂがトリガ板８７から突設される。またカラー９０を囲繞するねじりばね９４の一端が前記ストッパピン９３に係止され、該ねじりばね９４の他端はトリガ板８７に上方から係止される。而してトリガ板８７は、ねじりばね９４によりストッパ８７ｂをストッパピン９３に当接させる方向に付勢されており、ストッパ８７ｂがストッパピン９３に当接した状態で、第１吸気側ロッカアーム２８′が静止状態にあるときにはトリガ板８７の係合板部８７ａがスリット８８から係合溝８３あるいは８４に係合可能であり、また第１吸気側ロッカアーム２８′が開弁方向に揺動すると係合板部８７ａがスリット８８から離脱するようにストッパピン９３の位置が設定される。
【００５４】
ところで、第１弁作動特性切換手段４５から油圧を解放して第１〜第３吸気側ロッカアーム２８′〜３０′の連結を解除する状態、ならびに油圧源４５からの油圧を第１弁作動特性切換手段４５に作用せしめて第１〜第３吸気側ロッカアーム２８′〜３０′を連結する状態は第１油圧制御弁９５によって切換られ、第２弁作動特性切換手段７３から油圧を解放して第１および第３吸気側ロッカアーム２８′，３０′の連結を解除する状態、ならびに油圧源４５からの油圧を第２弁作動特性切換手段７３に作用せしめて第１および第３吸気側ロッカアーム２８′，３０′を連結する状態は第２油圧制御弁９６によって切換えられ、両油圧制御弁９５，９６の作動は制御手段７２によって制御される。
【００５５】
而して第１および第２弁作動特性切換手段４５，７３の作動を相互に独立して制御することにより、第１〜第３吸気側ロッカアーム２８′〜３０′の連結を解除して一方の吸気弁ＶＩ１を第１吸気側カム３３で開閉作動せしめるが他方の吸気弁ＶＩ２を実質休止カム３５によって実質的に休止させる第１の動弁特性と、第１および第３吸気側ロッカアーム２８′，３０′を連結して両吸気弁ＶＩ１，ＶＩ２を第１吸気側カム３３で開閉作動せしめる第２の動弁特性と、第１〜第３吸気側ロッカアーム２８′〜３０′を全て連結して両吸気弁ＶＩ１，ＶＩ２を第２吸気側カム３４で開閉作動せしめる第３の動弁特性とを切換えるようにして両吸気弁ＶＩ１，ＶＩ２の作動特性を制御することが可能となる。
【００５６】
ところで、空燃比は図１５で示すように切換制御されるものである。すなわち機関回転数ＮＥ  が設定低回転数ＮＥＬ未満であって吸気絶対圧ＰＢＡが設定低吸気絶対圧ＰＢＡＬ  ′未満の領域ではリーン状態が、吸気絶対圧ＰＢＡが設定高吸気絶対圧ＰＢＡＨ  ′以上の領域ではリッチ状態が、さらにそれ以外の領域ではストイキ状態がそれぞれ選択される。
【００５７】
一方、両吸気弁ＶＩ１，ＶＩ２は、図１６で示す動弁特性の選択を行なうことにより機関運転条件に適合した出力を得ることが可能となるものである。すなわち機関回転数ＮＥ  が設定高回転数ＮＥＨ以上であって吸気絶対圧ＰＢＡが設定低吸気絶対圧ＰＢＡＬ  ′以上の領域では第３の動弁特性が、機関回転数ＮＥ  が設定低回転数ＮＥＬ未満の領域では第１の動弁特性が、さらにそれ以外の領域では第２の動弁特性が運転条件適合動弁特性となるものである。
【００５８】
しかるに、図１６で示す動弁特性切換マップに従って両吸気弁ＶＩ１，ＶＩ２の動弁特性を切換制御すると、吸気絶対圧ＰＢＡが設定低吸気絶対圧ＰＢＡＬ  ′以上となるのに応じて空燃比をリーン状態からストイキ状態に切換えるとき、ならびに機関回転数ＮＥ  が設定低回転数ＮＥＬ以上となって空燃比をリーン状態からストイキ状態へと切換えるときには、その急激な切換によるトルクショックが生じるものであり、空燃比の変化を緩やかにしてトルクショックを緩和するようにするとＮＯＸ  の発生量が増大する。そこでＮＯＸ  の発生量増大を回避しつつトルクショックを緩和するために、両吸気弁ＶＩ１，ＶＩ２の動弁特性および空燃比が図１７で示すように設定される。
【００５９】
すなわち機関回転数ＮＥ  が設定低回転数ＮＥＬ未満の領域で空燃比をリーン状態からストイキ状態に切換える際には、機関回転数ＮＥ  が設定低回転数ＮＥＬ未満の領域での運転条件適合動弁特性である第１の動弁特性から、空燃比切換後の運転条件には適合しない運転条件非適合動弁特性である第３および第２の動弁特性を経由して、空燃比切換後の運転条件適合動弁特性である第１の動弁特性へと両吸気弁ＶＩ１，ＶＩ２の動弁特性が切換えられることになる。しかも図１８で示すように、ストイキ状態での第３の動弁特性による出力トルクは、リーン状態での第１の動弁特性による出力トルクと、ストイキ状態での第２の動弁特性による出力トルクとの中間の値となるものであり、ストイキ状態での第２の動弁特性による出力トルクはストイキ状態での第３動弁特性による出力トルクと第１の動弁特性による出力トルクとの中間の値となるものである。
【００６０】
また機関回転数ＮＥ  が設定低回転数ＮＥＬ以上となるのに応じて空燃比をリーン状態からストイキ状態へと変更する際には、機関回転数ＮＥ  が設定低回転数ＮＥＬ未満の領域での運転条件適合動弁特性である第１の動弁特性から、吸気絶対圧ＰＢＡが設定低吸気絶対圧ＰＢＡＬ  ′未満であって機関回転数ＮＥ  が設定低回転数ＮＥＬ以上である領域での運転条件非適合動弁特性である第３の動弁特性を経由して、吸気絶対圧ＰＢＡが設定低吸気絶対圧ＰＢＡＬ  ′未満であって機関回転数ＮＥ  が設定低回転数ＮＥＬ以上である領域での運転条件適合動弁特性である第２の動弁特性へと両吸気弁ＶＩ１，ＶＩ２の動弁特性が切換えられる。
この第２実施例によっても、空燃比をリーン状態からストイキ状態へと切換える際に、両吸気弁ＶＩ１，ＶＩ２の動弁特性が、空燃比切換前の運転条件に適合した運転条件適合動弁特性から空燃比切換後の運転条件には適合しない運転条件非適合動弁特性を経由して、空燃比切換後の運転条件に適合した運転条件適合動弁特性へと切換制御されることにより、リーン状態およびストイキ状態間での空燃比の切換制御時にＮＯＸ  の発生を抑えつつトルクショックを緩和することができる。
【００６１】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行なうことが可能である。
【００６２】
たとえば吸気絶対圧ＰＢＡに代えてスロットル開度θＴＨにより機関負荷を代表させるようにしてもよい。
【００６３】
【発明の効果】
以上のように請求項１の発明によれば、機関回転数が設定回転数未満の状態に在る所定の機関運転条件下で、機関運転条件の変化に伴って空燃比を切換える時に、その空燃比切換に伴うトルクショックを抑制するために、空燃比切換前の前記所定の機関運転条件に適合した第１の運転条件適合動弁特性から、前記所定の機関運転条件に適合しない第２の運転条件適合動弁特性を経由して、空燃比切換後の前記所定の機関運転条件に適合した前記第１の運転条件適合動弁特性へと、吸気弁の動弁特性を空燃比の切換にほぼ同期して切換制御するので、空燃比の切換過程で、出力トルクの変化が段階的となるように動弁特性が制御されることになり、ＮＯX の発生を抑えるように空燃比を急激に変化させてもトルクショックを緩和することができる。
また請求項２，３の各発明によれば、機関回転数が設定回転数未満の状態に在る所定の機関運転条件下で、機関運転条件の変化に伴って空燃比を切換える時に、その空燃比切換に伴うトルクショックを抑制するために、空燃比切換前の前記所定の機関運転条件に適合した第１の運転条件適合動弁特性から、前記所定の機関運転条件に適合しない第２及び第３の運転条件適合動弁特性を順次経由して、空燃比切換後の前記所定の機関運転条件に適合した前記第１の運転条件適合動弁特性へと、吸気弁の動弁特性を空燃比の切換にほぼ同期して切換制御するので、空燃比の切換過程で、出力トルクの変化が段階的となるように動弁特性が制御されることになり、ＮＯX の発生を抑えるように空燃比を急激に変化させてもトルクショックを緩和することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の全体構成図である。
【図２】図１の２−２線に沿う拡大横断平面図である。
【図３】図２の３−３線断面図である。
【図４】図３の４−４線断面図である。
【図５】空燃比の制御手順を示すフローチャートである。
【図６】図５の制御手順で定まる空燃比切換マップを示す図である。
【図７】機関運転条件に適合した動弁特性の切換マップを示す図である。
【図８】空燃比の変化に応じたＮＯＸ  発生量の変化を示す図である。
【図９】吸気弁の動弁特性切換制御手順を示すフローチャートである。
【図１０】空燃比および動弁特性の切換マップを示す図である。
【図１１】空燃比および動弁特性の切換に伴う出力トルクの変化を示す図である。
【図１２】第２実施例の吸気弁用動弁装置を示す平面図である。
【図１３】図１２の１３−１３線断面図である。
【図１４】図１３の１４−１４線断面図である。
【図１５】空燃比切換マップを示す図である。
【図１６】機関運転条件に適合した動弁特性の切換マップを示す図である。
【図１７】空燃比および動弁特性の切換マップを示す図である。
【図１８】空燃比および動弁特性の切換に伴う出力トルクの変化を示す図である。
【符号の説明】
ＶＩ１，ＶＩ２        吸気弁
【図１】
0003565912.tif 000002
【図２】
0003565912.tif 000003
【図３】
0003565912.tif 000004
【図４】
0003565912.tif 000005
【図５】
0003565912.tif 000006
【図６】
0003565912.tif 000007
【図７】
0003565912.tif 000008
【図８】
0003565912.tif 000009
【図９】
0003565912.tif 000010
【図１０】
0003565912.tif 000011
【図１１】
0003565912.tif 000012
【図１２】
0003565912.tif 000013
【図１３】
0003565912.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
0003565912.tif 000017
【図１７】
0003565912.tif 000018
【図１８】
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