(57)【要約】【課題】揺動カム４，５により吸気弁１，２をリフトさせるとともに、その揺動カム４，５の揺動角を変更することでリフト量を連続的に変更可能なリフト可変機構ＶＶＬが設けられ、リフト量の増大とともに吸気弁１，２の閉時期が遅角するエンジンにおいて、冷間であっても良好な始動性を確保する。【解決手段】冷間始動時には、まず吸気弁１，２のリフト量を最小化して、回転抵抗の小さな状態でクランキングを開始する（ステップＳ３，Ｓ４）。クランキングによってリフト可変機構ＶＶＬの摺動部に油膜が形成された後、吸気弁１，２のリフト量を増大させて、気筒への吸気の充填量を増やし、有効圧縮比を高めるとともに、気筒内の吸気流動も強化して、燃料の気化霧化や空気との混合を促進する（ステップＳ１２）。こうして、クランキング抵抗の低減と混合気の着火性、燃焼性の向上とを適切なバランスで両立し、冷間であっても良好な始動性を確保する。【選択図】      図１１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
揺動カムによりリフトされる吸気弁のリフト量を、その揺動カムの揺動範囲を変更することによって連続的に変更可能なリフト可変機構が設けられ、このリフト可変機構を少なくともエンジンの運転状態に基づいて制御するようにしたエンジンの吸気制御装置において、
前記リフト可変機構は、吸気弁のリフト量の増大とともに開弁期間も広がって閉時期が遅角するように、そのリフト特性を変更するものであり、
エンジンの始動時に、まず、吸気弁が気筒の吸気行程途中で閉じる所定の小リフト状態になり、その後のクランキング中にリフト量が増大するように、前記リフト可変機構を制御するリフト制御手段を備えることを特徴とするエンジンの吸気制御装置。
【請求項２】
請求項１の吸気制御装置において、
リフト制御手段は、クランク軸が少なくとも１回転するまでは、吸気弁のリフト量が最小となるようにリフト可変機構を制御し、その後、クランク軸の回転に応じて、吸気弁の閉時期が徐々に遅角して気筒の下死点に近づくように、該吸気弁のリフト量を増大させるものであることを特徴とするエンジンの吸気制御装置。
【請求項３】
請求項１又は２のいずれかの吸気制御装置において、
エンジンの温度状態を判定する判定手段を備え、
リフト制御手段は、前記判定手段により判定されたエンジンの温度状態に応じて、低温側ほど吸気弁のリフト量の増大度合いが大きくなるように、リフト可変機構を制御するものであることを特徴とするエンジンの吸気制御装置。
【請求項４】
揺動カムによりリフトされる吸気弁のリフト量を、その揺動カムの揺動範囲を変更することによって連続的に変更可能なリフト可変機構が設けられ、このリフト可変機構を少なくともエンジンの運転状態に基づいて制御するようにしたエンジンの吸気制御装置において、
前記リフト可変機構は、吸気弁のリフト量の増大とともに開弁期間も広がって閉時期が遅角するように、そのリフト特性を変更するものであり、
エンジンの温度状態を判定する判定手段と、
エンジンの始動時に、まず、吸気弁が気筒の吸気行程途中で閉じる所定の小リフト状態になるように前記リフト可変機構を制御し、その後、前記判定手段により判定されたエンジンの温度状態が所定温度未満の未暖機状態であれば、クランキング中に吸気弁のリフト量が増大するように、また、前記未暖機状態でなければリフト量が略一定となるように、該リフト可変機構を制御するリフト制御手段と、を備えることを特徴とするエンジンの吸気制御装置。
【請求項５】
請求項４の吸気制御装置において、
リフト制御手段は、クランク軸が少なくとも１回転するまでは、吸気弁のリフト量が最小となるようにリフト可変機構を制御し、その後、エンジンが未暖機状態にあれば、クランク軸の回転に応じて、吸気弁の閉時期が徐々に遅角して気筒の下死点に近づくように、該吸気弁のリフト量を増大させるものであることを特徴とするエンジンの吸気制御装置。
【請求項６】
請求項５の吸気制御装置において、
リフト制御手段は、判定手段により判定されたエンジンの温度状態に応じて、低温側ほど吸気弁のリフト量の増大度合いが大きくなるように、リフト可変機構を制御するものであることを特徴とするエンジンの吸気制御装置。
【請求項７】
請求項５又は６のいずれかの吸気制御装置において、
リフト制御手段は、クランキングの途中で吸気弁のリフト量の増大度合いが増大変化するように、リフト可変機構を制御するものであることを特徴とするエンジンの吸気制御装置。
【請求項８】
請求項４〜７のいずれか１つの吸気制御装置において、
吸気弁のリフトの位相角を連続的に変更可能な位相可変機構と、
エンジンがアイドル運転域にあるときに、気筒の吸気行程中期にて吸気弁がリフトピーク状態になり、アイドル運転域の高負荷側に隣接する部分負荷の運転域にあるときには、アイドル運転域よりも位相角が進角するように前記位相可変機構を制御する位相制御手段と、をさらに備え、
リフト制御手段は、エンジンの始動時に未暖機状態であれば、吸気弁の閉時期が前記アイドル運転時よりも遅角側となるまで、該吸気弁のリフト量を増大させるものであることを特徴とするエンジンの吸気制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの運転状態に応じて吸気弁のリフト量などを変化させるようにしたエンジンの吸気制御装置に関し、特に、エンジン始動時の制御技術の分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えば特許文献１などに開示されるように、エンジンの動弁系に、吸気弁のリフト量や開閉時期を連続的に変化させるリフト可変機構を設けたものは知られている。このものでは、吸気側カムシャフトの偏心カムの動作をリンクを介して揺動カムに伝達し、この揺動カムによって吸気弁を開閉するようにしている。そして、前記リンクの支点の位置を変更することによって揺動カムの揺動範囲を変更し、これにより前記吸気弁のリフト量などを連続的に変更するようになっている。
【０００３】
そうして吸気弁のリフト量などを連続的に変化させることで、エンジンの運転状態（負荷及び回転数）に対応する必要な量の空気を気筒に充填することができるので、吸気通路のスロットル弁を大部分の運転域で全開乃至それに近い開度に制御するようにしたり、或いはスロットル弁を廃止することもでき、これによりポンピングロスを減らして、燃費を低減することができる。
【０００４】
ところが、前記のようなリフト可変機構は、構造が複雑になって機械的な摺動部が多くなることから、その動作に対する摩擦抵抗が大きくなりやすい。とりわけ揺動カムを用いる場合には、その回動の向きが変わるときに摩擦抵抗が大きくなるきらいがある。
【０００５】
特に始動時にクランキングを開始するときには、前記リフト可変機構の摺動部の多くには油膜が十分に形成されていないため、その摺動部の各々において摩擦抵抗が一段、大きくなっており、前記のように摺動部が多いことと相俟ってクランキングに対する回転抵抗がかなり大きくなってしまい、エンジンの始動性が低下する虞れがある。
【０００６】
但し、リフト可変機構の特性を活かして、吸気弁のリフト量を小さくすれば、前記のように摺動部の多い機構であっても、その摩擦抵抗を通常の動弁系と同等か、或いはむしろ小さくすることができる。そこで、例えば特許文献２に開示されるエンジンでは、その停止時に予め小リフトとなるように可変動弁機構を制御しておくことで、その後のエンジン始動時における回転抵抗を小さくして、始動性を確保するようにしている。
【０００７】
尚、前記特許文献２には、制御の応答遅れやアクチュエータの固着等によって、大リフトのままでエンジンが停止してしまったフェール時の対策として、始動前にクランク軸を所定角度、逆回転させることにより、バルブスプリングの反力による摺動部の摩擦抵抗が比較的小さな状態でクランキングを開始する、という技術が提案されている。
【特許文献１】特開２００４−３０１０５８号公報
【特許文献２】特開２００４−２５７２５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、前記特許文献２のエンジンのように、クランキング時の吸気弁のリフト量を小さくするようにした場合、クランキングに対する回転抵抗を小さくすることはできるものの、リフト量の減少とともに気筒への吸気の充填量が少なくなってしまうので、有効圧縮比が低下するとともに、気筒内の吸気流動も弱くなって、これにより燃料の気化霧化や空気との混合を促進することが難しくなる。
【０００９】
特に前記特許文献１、２のもののようにカムの揺動範囲を変更することによって、吸気弁のリフト量を変更するようにした場合は、通常、そのリフト量の減少とともに開弁期間も狭くなって閉時期が進角するようになるから、クランキングに対する回転抵抗が十分に小さくなるまでリフト量を小さくすると、吸気弁は気筒の吸気行程の半ばで閉じることになり、前記した有効圧縮比の低下や吸気流動の弱化が著しい。
【００１０】
そのため、例えばエンジンが未暖機状態にあって気筒周辺や吸気系の温度が低く、元来、燃料の気化霧化が悪い状況で始動するときには（所謂冷間始動時）、混合気の着火性や燃焼性がかなり低くなってしまい、その上さらに、冷間では自ずとエンジン全体の回転抵抗が大きくなることもあって、始動性を確保できなくなる虞れがある。
【００１１】
つまり、前記のようなリフト可変機構を備えたエンジンでは、通常の動弁系を備えたものに比べてクランキングに対する回転抵抗が大きくなる虞れがあり、そうならないようにリフト量を小さくすると、今度は混合気の着火性、燃焼性が低下してしまうことから、冷間では始動性を確保することが難しいものである。
【００１２】
本発明は、前記の問題点に鑑みてなされたものであり、特にクランキングの開始時点でリフト可変機構の各摺動部における油膜の形成が不十分なときに回転抵抗が大きくなることに着目して、クランキング中の吸気弁のリフト量の制御手順に工夫を凝らすことにより、冷間であっても良好な始動性を確保することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記の目的を達成するために、本発明では、エンジンの始動時に、まず吸気弁のリフト量を小さくして、回転抵抗の小さな状態でクランキングを開始し、これによりリフト可変機構の各摺動部における油膜の形成を促した上で、リフト量を増大させるようにしたものである。
【００１４】
すなわち、請求項１の発明は、揺動カムによりリフトされる吸気弁のリフト量を、その揺動カムの揺動範囲を変更することによって連続的に変更可能なリフト可変機構が設けられ、このリフト可変機構を少なくともエンジンの運転状態に基づいて制御するようにしたエンジンの吸気制御装置を前提とする。
【００１５】
そして、前記リフト可変機構が、吸気弁のリフト量の増大とともに開弁期間も広がって閉時期が遅角するように、そのリフト特性を変更するものである場合に、エンジンの始動時には、まず、吸気弁が気筒の吸気行程途中で閉じる所定の小リフト状態になり、その後のクランキング中にリフト量が増大するように前記リフト可変機構を制御するリフト制御手段を備えるものとする。
【００１６】
前記の構成では、まず、リフト可変機構の特性により、吸気弁のリフト量が相対的に小さなときには開弁期間（クランク角）も狭くなり、その閉時期が比較的早く（進角側に）なることから、エンジンへの出力要求が低い運転状態では小リフトにするとともに、吸気弁を気筒の下死点よりも進角側、即ち吸気行程の途中で閉じる所謂吸気早閉じの特性とすることが容易になり、こうすることで気筒のポンピングロスを減らすことができる。
【００１７】
一方、リフト量が相対的に大きなときには開弁期間も長くなるので、吸気充填のための時間を確保しやすい上に、吸気弁の閉時期が遅角することから、これを気筒の下死点以降も開くようにすることが容易になり、こうすれば、吸気流の慣性によって充填効率を高めることもできる。
【００１８】
また、エンジンの始動時にはリフト制御手段によって前記リフト可変機構が制御され、まず、吸気弁のリフト量が比較的小さな状態（小リフト状態）とされる。このことで、リフト可変機構の各摺動部に油膜が十分に形成されていない状態であっても、その摩擦抵抗が過度に大きくなることはなく、比較的抵抗の小さな状態でクランキングが開始される。
【００１９】
その際、リフト量が小さいほど回転抵抗も小さくなり、スムーズなクランキングが可能になるが、前記したリフト可変機構の基本的な特性によって、小リフトでは吸気弁の開弁期間も狭くなる上に、それが気筒の吸気行程の途中で閉じることになるから、気筒への吸気の充填量はかなり少なくなってしまう。
【００２０】
一方、前記のようにクランキングが始まると、これによりリフト可変機構の各摺動部においても油膜の形成が促されて、その摩擦抵抗が一段、小さくなるから、その後は吸気弁のリフト量を大きくしても、このことによってエンジンの回転抵抗が過度に大きくなることはない。
【００２１】
そこで、前記リフト制御手段によるリフト可変機構の制御によって、クランキング中に吸気弁のリフト量を増大させ、これにより、気筒への吸気の充填量を増やして有効圧縮比を高めるとともに、気筒内の吸気流動も強化して、燃料の気化霧化や空気との混合を促進することができる。
【００２２】
こうして、エンジンの始動時にクランキングに対する回転抵抗の低減と気筒内の混合気の着火性、燃焼性の向上とを適切なバランスで両立することができるので、冷間であっても良好な始動性を確保することができる。
【００２３】
前記リフト制御手段によるリフト可変機構の制御について、より具体的には、例えば、クランキングによってエンジンのクランク軸が少なくとも１回転するまでは、吸気弁のリフト量が最小となるようにリフト可変機構を制御し、その後、クランク軸の回転に応じて吸気弁の閉時期が徐々に遅角して、気筒の下死点に近づくように、当該吸気弁のリフト量を増大させるようにすればよい（請求項２の発明）。
【００２４】
こうすれば、まず、吸気弁のリフト量を最小とすることで、クランキング開始時の回転抵抗を十分に小さくすることができ、クランク軸が１回転すれば、各摺動部にエンジンオイルが回って摩擦抵抗が確実に減少するので、その後はクランク軸の回転に応じて吸気弁のリフト量を増大させて、その閉時期が気筒の下死点に近づくようにすることで、気筒への吸気の充填量を効果的に増大させ、且つ気筒内流動を強化することができる。
【００２５】
より好ましいのは、エンジンの温度状態を判定する判定手段をさらに備え、前記リフト制御手段を、前記の如く始動のためのクランキング中に吸気弁のリフト量を増大させる際に、前記判定手段により判定されたエンジンの温度状態に応じて、低温側ほどリフト量の増大の度合いが大きくなるように、リフト可変機構を制御するものとすることである（請求項３の発明）。
【００２６】
こうすると、エンジン始動時の温度状態によって、クランキング中の吸気弁のリフト量の増大度合いが変化するようになり、より温度が低くて燃料の気化霧化が悪いときほど、リフト量が大きくなる一方、冷間といっても温度があまり低くないときには、リフト量はあまり大きくはならない。
【００２７】
つまり、始動時のエンジン温度も考慮して、吸気弁のリフト量をきめ細かく変更することによって、混合気の着火性、燃焼性を確保できる必要最小限だけリフト量を増大させることができ、リフトアップに伴う回転抵抗の増大を極力、抑えることができるので、よりスムーズにエンジンを始動できる。
【００２８】
次に、請求項４の発明は、前記請求項１の発明と同じく、揺動カムによりリフトされる吸気弁のリフト量を、その揺動カムの揺動範囲を変更することによって連続的に変更可能なリフト可変機構が設けられ、このリフト可変機構を少なくともエンジンの運転状態に基づいて制御するようにしたエンジンの吸気制御装置において、前記リフト可変機構が、吸気弁のリフト量の増大とともに開弁期間も広がって閉時期が遅角するように、そのリフト特性を変更するものである場合に、
エンジンの温度状態を判定する判定手段と、エンジンの始動時に、まず、吸気弁が気筒の吸気行程途中で閉じる所定の小リフト状態になるように前記リフト可変機構を制御し、その後、前記判定手段により判定されたエンジンの温度状態が所定温度未満の未暖機状態であれば、クランキング中に吸気弁のリフト量が増大するように、また、未暖機状態でなければリフト量が略一定となるように、リフト可変機構を制御するリフト制御手段と、を備える構成とする。
【００２９】
前記の構成により、エンジンが始動時に未暖機状態であれば（即ち冷間始動時には）、前記請求項１の発明と同じ作用が得られ、冷間であっても良好な始動性を確保できる。一方、冷間でなければ、クランキングの開始から完爆状態になるまでの間、吸気弁がリフト量の小さな状態に保たれて、回転抵抗が小さくなるので、よりスムーズにエンジンを始動することができる。
【００３０】
その場合にも、前記請求項２、３の発明と同様に、リフト制御手段は、クランク軸が少なくとも１回転するまでは、吸気弁のリフト量が最小となるようにリフト可変機構を制御し、その後、エンジンが未暖機状態にあれば、クランク軸の回転に応じて、吸気弁の閉時期が徐々に遅角して気筒の下死点に近づくように、当該吸気弁のリフト量を増大させるものとすればよい（請求項５）。或いは、リフト制御手段は、判定手段により判定されたエンジンの温度状態に応じて、低温側ほど吸気弁のリフト量の増大度合いが大きくなるように、リフト可変機構を制御するものとしてもよい（請求項６）。
【００３１】
さらに、前記リフト制御手段を、クランキングの途中で吸気弁のリフト量の増大度合いが増大変化するように、リフト可変機構を制御するものとしてもよい（請求項７）。こうすれば、リフト可変機構の各摺動部にエンジンオイルが十分に回った後、吸気弁のリフト量を急増させて、短時間で気筒への吸気充填量を増やすことができるので、例えば寒冷地などのように特に温度状態の低いときでも、クランキングに対する回転抵抗を下げながら、混合気の着火性、燃焼性を高めて、始動性を確保することができる。
【００３２】
上述の吸気制御装置において、さらに、吸気弁のリフトの位相角を連続的に変更可能な位相可変機構と、エンジンがアイドル運転域にあるときには気筒の吸気行程中期にて吸気弁がリフトピーク状態になり、アイドル運転域の高負荷側に隣接する部分負荷の運転域にあるときには、アイドル運転域よりも位相角が進角するように前記位相可変機構を制御する位相制御手段と、を備えてもよく、その場合に、リフト制御手段は、エンジンの始動時に未暖機状態であれば、吸気弁の閉時期が前記アイドル運転時よりも遅角側となるまで、該吸気弁のリフト量を増大させるものとするのが好ましい。（請求項８）
すなわち、一般にアイドル運転状態では、上述したクランキングの開始時と同様に吸気弁のリフト量を小さくすることから、該吸気弁が気筒の吸気行程の半ばで閉じることになり、気筒内流動の弱化などによって燃焼安定性が低下する虞れがある。そこで、前記の構成では、位相制御手段による位相可変機構の制御によってアイドル時に吸気弁のリフトの位相角を遅角させ、該吸気弁を吸気効率の最も高い吸気行程の中期にリフトピーク状態となるようにすることで、気筒内流動の弱化を抑制して、所要の燃焼安定性を得ることができる。
【００３３】
そして、その場合に、エンジンの冷間始動時には吸気弁の閉時期が、前記のようにリフトの位相角を遅角させたアイドル時よりもさらに遅角側となるまで、該吸気弁のリフト量を増大させることで、気筒への吸気の充填量を十分に増大させ、且つ気筒内流動を十分に強化することができる。
【発明の効果】
【００３４】
以上、説明したように、本発明に係るエンジンの吸気制御装置によると、吸気弁のリフト量を連続的に変更可能なリフト可変機構を備えたエンジンにおいて、始動時に、まず吸気弁のリフト量を小さくして、回転抵抗の小さな状態でクランキングを開始し、これによりリフト可変機構の各摺動部における油膜の形成を促した上で、リフト量を増大させることによって、クランキングに対する回転抵抗の低減と気筒内の混合気の着火性、燃焼性の向上とを適切なバランスで両立することができ、冷間であっても良好な始動性を確保することができる。
【００３５】
そうしてクランキング中に増大させる吸気弁のリフト量を、始動時のエンジン温度に応じてリフト量の増大度合いが変化するようにきめ細かく制御することで（請求項３，６）、冷間でも混合気の着火性、燃焼性を確保しつつ、回転抵抗の増大を抑えて、よりスムーズにエンジンを始動することができる。
【００３６】
また、始動時にエンジンが未暖機状態でなければ、即ち温間始動の場合にはクランキング中に吸気弁のリフト量を増大させず、それを小リフト状態に維持することによって（請求項４）、回転抵抗を小さくしてスムーズにエンジンを始動することができる。
【００３７】
また、クランキング中に吸気弁のリフト量を増大させる途中で、その度合いを変化させるようにすれば（請求項７）、寒冷地などでも良好な始動性を確保することができる。
【００３８】
さらに、吸気弁のリフトの位相角を連続的に変更可能な位相可変機構を備えて、アイドル時には小リフトのまま吸気弁のリフトの位相角を遅角させることで、所要のアイドル安定性を得ることができるとともに、エンジンの冷間始動時には吸気弁の閉時期が、前記のように位相角を遅角させたアイドル時よりもさらに遅角側となるまで、そのリフト量を増大させることによって、前記した発明の効果がより確実なものとなる（請求項８）。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
【００４０】
図１は、本発明を適用した実施形態のエンジンの吸気側動弁系の構成を示す。このエンジンは、図示は省略するが、４つの気筒が一列に並んだ直列４気筒エンジンであり、その各気筒毎に２つの吸気弁１，２と２つの排気弁（図示せず）とを有する４弁式のダブルオーバヘッドカム方式を採用している。同図において、符号３は、前記４つの気筒が並ぶエンジン前後方向に延びるように配設されていて、エンジンのクランク軸によりカムチェーン（図示せず）を介して回転駆動される吸気側のカムシャフトである。
【００４１】
前記カムシャフト３の前端部には、該カムシャフト３のクランク軸に対する回転位相を所定の角度範囲内で変更可能な公知の位相可変機構１８（Variable Cam Timing：以下、ＶＣＴと略称する）が付設されている。詳しい説明は省略するが、このＶＣＴ１８は、スプロケット１９の中心孔を貫通するカムシャフト３の前端に固定されたロータと、このロータをエンジン前方から覆うように配置されてスプロケット１９に固定されたケーシングとからなり、このロータ及びケーシングの間には周方向に並んで複数の油圧作動室が形成されている。
【００４２】
そして、コントローラ１７によってデューティ制御される電磁弁２０により、ＶＣＴ１８への作動油圧の方向及び大きさが変更されて、ロータ及びケーシングが相対回動され、カムシャフト３のクランク軸に対する回転の位相が変化することで、クランク角で見た吸気弁１，２の開閉時期、即ち吸気弁１，２のリフトの位相角を連続的に変更することができるようになっている。
【００４３】
尚、前記ロータは例えばバネ部材などによりケーシングに対して回転方向の逆向き（遅角側）に付勢されており、これにより、作動油圧が供給されないときの吸気弁１，２のリフトの位相角は最大遅角（進角量０°）となっている。
【００４４】
前記カムシャフト３には、各気筒毎に一対の揺動カム４，５が揺動自在に支持されている。これら一対の揺動カム４，５は、前記２つの吸気弁１，２にそれぞれ対応するように配置され、円筒状の連結部９によって互いに連結されて、カムシャフト３の周りに一体に揺動するようになっている。これにより、各気筒毎２つの吸気弁１，２が同時にリフトされる。尚、前記連結部９の外周面は、カム軸受面と摺接するカムジャーナル部とされている。
【００４５】
前記の如く揺動カム４，５を動作させるために、前記カムシャフト３には、その軸心Ｘ（カムシャフト３の回転中心：図２等参照）から偏心した４つの円形の偏心カム６が互いに間隔を空けて一体に設けられている。この各偏心カム６にはそれぞれ回転自在に外輪７が外嵌めされていて、この外輪７の外周に突出するように設けられた偏心凸部に、連結リンク８を介して前記揺動カム５が連結されている。すなわち、前記外輪７は、一端側が前記カムシャフト３の偏心カム６に回転自在に嵌合され、他端部（偏心凸部）が連結リンク８によって揺動カム５に連結されたリンク（以下、オフセットリンクという）である。
【００４６】
また、前記カムシャフト３の斜め上方には、これと平行にコントロールシャフト１１が設けられている。このコントロールシャフト１１には４つのコントロールアーム１２がそれぞれ結合固定されており、該各コントロールアーム１２の先端部と前記オフセットリンク７の他端部とが規制リンク１３によって連結されている。この規制リンク１３は、前記偏心カム６の回転に伴いオフセットリンク７の一端側がカムシャフト３の周りを公転するときに、このオフセットリンク７の変位を規制してその他端部を往復運動させるものであり、これにより、そのオフセットリンク７の他端部に連結された前記連結リンク８が揺動カム４，５を揺動させることになる。
【００４７】
さらに、前記コントロールシャフト１１には、円周の一部のみに歯が形成されたウォーム歯車１４が結合され、このウォーム歯車１４の歯に、電動モータ１５で回転駆動されるウォーム１６が噛み合っている。そうして、コントローラ１７からの制御信号の入力に応じてモータ１５が作動し、コントロールシャフト１１が回動してコントロールアーム１２の位置が変わることによって、オフセットリンク７の他端部の往復運動の軌跡、即ち前記連結リンク８の揺動軌跡が変更され、これにより揺動カム４，５の揺動角（揺動範囲）などが変化して、吸気弁１，２のリフト量や開閉時期などのリフト特性が変化するようになっている。
【００４８】
言い換えると、前記連結リンク８及び規制リンク１３は、揺動カム５とオフセットリンク７とを連結するとともに、前記偏心カム６の回転に伴う該オフセットリンク７の動作を、揺動カム５（及び揺動カム４）が揺動するように規制するリンク機構を構成している。また、そのリンク機構を含めて、前記カムシャフト３の偏心カム６、オフセットリンク７、コントロールシャフト１１、コントロールアーム１２等により、吸気弁１，２のリフト量を連続的に変更可能なリフト可変機構（Variable Valve Lift：以下、ＶＶＬともいう）が構成されている。
【００４９】
そのＶＶＬの構成についてより具体的には、まず、図２（ｂ）に示すように、吸気弁２のステム上端には直動式タペット２１が設けられ、このタペット２１に揺動カム５が当接している。吸気弁２は、タペット２１内部に設けられたリテーナ２２とシリンダヘッドに設けられたリテーナ２３との間に配設されたバルブスプリング２４によって、吸気ポート２５を閉じる方向（吸気弁１，２リフト方向とは反対方向）に付勢されている。尚、吸気弁１についても前記吸気弁２と同様の構成になっている。
【００５０】
前記連結リンク８の一端部は、揺動カム５にピン３１により回動自在に連結され、一方、規制リンク１３の一端部は、コントロールアーム１２の先端部にピン３２により回動自在に連結されている。そうして、この連結リンク８と規制リンク１３とは、オフセットリンク７の両側にそれぞれ配設されて、該オフセットリンク７を中間に挟んで連係している。すなわち、連結リンク８及び規制リンク１３の各々の他端部は、オフセットリンク７の他端部に連結ピン３３によって同軸に且つ回動自在に連結されている。尚、前記ピン３１〜３３はいずれもカムシャフト３と平行に延びている。
【００５１】
図示の如く、前記オフセットリンク７と連結リンク８との連結ピン３３はカムシャフト３の上方に位置しており、その側方にはコントロールアーム１２の回動中心（コントロールシャフト１１の軸心）が位置している。コントロールアーム１２の先端のピン３２は規制リンク１３の回動軸であり、そのピン３２の位置を変更することによって規制リンク１３及び連結ピン３３の揺動軌跡を変化させ、これにより、吸気弁１，２のリフト量を変更することができる。
【００５２】
すなわち、各リンクやピンの具体的な動作については以下に詳述するが、モータ１５によりコントロールシャフト１１及びコントロールアーム１２を回動させて、図２に示すようにピン３２をコントロールシャフト１１の下方に位置づけると、揺動カム４，５の揺動角が大きくなり、リフトピークにおける吸気弁１，２のリフト量が最も大きな大リフト制御状態になる。また、そこからコントロールアーム１２などの回動によってピン３２を上方へ移動させると、これに応じて揺動カム４，５の揺動角は小さくなり、図３に示すようにピン３２をカムシャフト３の上方に位置付けると、吸気弁１，２のリフト量が最も小さな小リフト制御状態になる。
【００５３】
前記図２に示す大リフト制御状態において、揺動カム５は、同図（ｂ）に示すようにカムノーズの先端側で直動式タペット２１を押圧し、該タペット２１を介して吸気弁２を大きくリフトさせたリフトピークの状態（揺動カム４が直動式タペットを介して吸気弁１を大きくリフトさせた状態）と、同図（ａ）に示すように吸気弁２（吸気弁１）がリフトしないゼロリフトの状態との間で揺動する。小リフト制御状態である図３の場合も同様にリフトピークの状態（カムノーズの基端側でタペット２１を押圧）とゼロリフトの状態との間で揺動する（同図（ａ）及び（ｂ）参照）。
【００５４】
（リフト可変機構の動作）
以下、そのようなリンクやカムの動作を、図４及び図５を参照して具体的に説明する。この両図では、コントロールアーム１２、連結リンク８及び規制リンク１３については簡略に直線で表しており、また、偏心カム６の中心（オフセットリンク７の外輪の中心）の回転軌跡を符号Ｔ０として示している。尚、上述の如く吸気弁１と揺動カム４との関係は吸気弁２と揺動カム５との関係と同じであって、揺動カム４は揺動カム５と同様に働くので、以下では、吸気弁２と揺動カム５との関係について説明する。
【００５５】
まず、図４を参照して揺動カム５自体のプロファイルを説明すると、この揺動カム５の周面には、曲率半径が所定角度範囲一定の基円面（ベースサークル区間）θ１と、該θ１に続いて曲率半径が漸次大きくなっているカム面（リフト区間）θ２とが形成されている。同図は、前記図２の大リフト制御状態を表しており、コントロールアーム１２は大リフト制御位置にある。
【００５６】
同図に実線で示すのは吸気弁２がリフトピーク近傍にある図２（ｂ）の状態であり、このときには、連結リンク８によってピン３１が最も上方に引き上げられ、揺動カム５は、カム面θ２のカムノーズ先端側がタペット２１に当接した状態になっている。一方、仮想線で示すのはゼロリフトの状態（図２（ａ））であり、このときには揺動カム５の基円面θ１がタペット２１に接していて、吸気弁２はリフトしていない（吸気弁２は閉じている）。
【００５７】
そして、カムシャフト３（偏心カム６）が図の時計回りに回転すると、これに伴いオフセットリンク７の一端側（図の下端側）は、図に矢印で示すようにカムシャフト３の軸心Ｘ周りを公転することになるが、このときにはオフセットリンク７の他端部の変位は、そこに連結されている規制リンク１３によって規制される。すなわち、規制リンク１３は、コントロールシャフト１１の下方に位置付けられたピン３２を中心に図の実線の位置と仮想線の位置との間を揺動し、これに伴い、オフセットリンク７の他端側（連結ピン３３）は、偏心カム６が１回転する度に、ピン３２を中心として往復円弧運動をすることになる（この連結ピン３３の運動軌跡をＴ１として示す）。
【００５８】
前記連結ピン３３の往復円弧運動Ｔ１に伴い、この同じ連結ピン３３によって一端部がオフセットリンク７に連結されている連結リンク８の他端部（ピン３１）は、図にＴ２として示す軌跡で往復円弧運動し、そのピン３１によって連結リンク８に連結されている揺動カム５が図の実線の位置と仮想線の位置との間で揺動運動をする。すなわち、前記連結ピン３３が上方に移動するときには、連結リンク８によってピン３１が上方に引き上げられて、揺動カム５のカムノーズがタペット２１を押し下げ、これによりバルブスプリング２４（図２参照）を押し縮めながら、吸気弁２をリフトさせる。
【００５９】
一方、連結ピン３３が下方に移動するときには、連結リンク８によってピン３１が下方に押し下げられて、揺動カム５のカムノーズが上昇することになるので、前記のようにして圧縮されたバルブスプリング２４の反力によってタペット２１が押し上げられて、前記カムノーズの上昇に追従するように上方に移動し、そのタペット２１内のリテーナ２２によって吸気弁２が引き上げられて、吸気ポート２５が閉じられる。
【００６０】
つまり、大リフト制御状態では、揺動カム５がその周面の基円面θ１及びカム面θ２の略全体によってタペット２１を押圧するように大きく揺動し、このように大きな揺動角に対応して吸気弁２のリフト量が大きくなるのである。
【００６１】
次に、前記の大リフト制御状態から、コントロールアーム１２をコントロールシャフト１１の軸心回りに上方へ略水平になるまで回動させると、図３や図５に示すように、規制リンク１３の回動軸であるピン３２が前記大リフト制御状態よりもカムシャフト３の回転方向の手前側に位置して、リフト量の小さな小リフト制御状態になる。この図５においても前記図４と同様に吸気弁２がリフトピーク近傍にある状態を実線で示し、ゼロリフトの状態を仮想線で示している。
【００６２】
同図において、カムシャフト３（偏心カム６）が回転すると、前記大リフト制御状態と同様にオフセットリンク７の連結ピン３３は規制リンク１３によって変位が規制され、コントロールシャフト１１の側方に位置するピン３２を中心として、往復円弧運動Ｔ３をする（規制リンク１３は図の実線位置と仮想線位置との間で往復回動する）。そして、その連結ピン３３の往復円弧運動Ｔ３に伴って連結リンク８のピン３１が往復円弧運動Ｔ４をし、そのピン３１によって連結リンク８に連結されている揺動カム５が、図の実線の位置と仮想線の位置との間で揺動運動をして、吸気弁２を開閉するようになる。
【００６３】
つまり、小リフト制御状態では、前記大リフト制御状態と比べて揺動カム５の揺動角が小さくなり、この揺動カム５が、その周面の基円面θ１及びこれに連続するカム面θ２の一部分のみによってタペット２１を押圧するようになって、吸気弁２のリフト量が小さくなるのである。
【００６４】
（リフト特性の変化）
上述のようなリフト可変機構ＶＶＬの作動によって大リフト制御状態から小リフト制御状態まで連続的に変更される吸気弁１，２のリフトカーブを、図６に示す。同図においてリフトカーブＬ１は、揺動カム５が図４の実線位置（大リフト制御状態のリフトピーク近傍）と仮想線位置（ゼロリフト）との間で揺動する大リフト制御状態を示し、一方、Ｌ２は、揺動カム５が図５の実線位置（小リフト制御状態のリフトピーク近傍）と仮想線位置（ゼロリフト）との間で揺動する小リフト制御状態を示している。
【００６５】
図示の如く、この実施形態のリフト可変機構ＶＶＬによれば、吸気弁１，２のリフト量の増大とともに開弁期間（開時期から閉時期までのクランク角期間であって、緩衝区間を含まない）も広がって、当該吸気弁１，２の閉時期が遅角するようになっている。これは、上述したように、揺動カムの揺動角の変化に対応して、吸気弁１，２のリフト量が変更されるからである。
【００６６】
また、図の例では、吸気弁１，２のリフト量が小さいときほど、リフトピークの時期（クランク角位置）が進角している。これは、上述したように、大リフト制御状態から小リフト制御状態への移行にあたって、コントロールアーム１２などの回動により規制リンク１３の位置をカムシャフト３の回転方向手前側に移動させており、これにより、連結ピン３３の往復円弧運動の軌跡が図４のＴ１の位置から図５のＴ３の位置へと、カムシャフト３の回転方向手前側に移動するからである。
【００６７】
すなわち、前記図４に示す大リフト制御状態においては、吸気弁１，２がリフトピーク近傍にあるときの偏心カム６の中心は、その回転軌跡Ｔ０上の点Ｔａに位置するが、前記図５に示す小リフト制御状態においてはリフトピーク近傍での偏心カム６の中心位置は同図に示す点Ｔｂに移動する。つまり、大リフト制御状態から小リフト制御状態に移行すると、吸気弁１，２のリフトピークは、図５に示すように前記回転軌跡Ｔ０上の点Ｔａ、Ｔｂの中心角θ３だけ進角するのである。
【００６８】
要するに、この実施形態のリフト可変機構ＶＶＬによれば、吸気弁１，２のリフト特性は、そのリフト量が小さなときほど開弁期間、即ちリフトの作動角が狭くなり、且つその閉時期が早くなる一方、リフト量の連続的な増大とともに開弁期間が広がり、且つその閉時期が遅角するように変化するものである。
【００６９】
そのようなリフト特性の変化は一般的なエンジンの吸気の特性に合致している。すなわち、一般的にエンジンの負荷が高くなるのは高回転側であることが多いが、高回転側ではクランク角で見た吸気弁１，２の開弁期間が同じであっても、その時間間隔は短くなるので、リフト量の増大によって吸気の流路断面積を拡大するだけでなく、開弁期間（クランク角）の増大によって吸気のための時間を確保することが望ましい。また、吸気弁１，２の閉時期を気筒の下死点以降まで遅角させれば、吸気流の慣性によって充填効率を高めることができる。
【００７０】
一方、気筒のポンピングロスを減らすためには、周知の如く吸気弁１，２が気筒の吸気行程の途中で閉じる所謂吸気早閉じの特性とするのが好ましいから、エンジンが低負荷乃至低回転側にあるときには吸気弁のリフト量は小さくするとともに、その位相角は進角させるのがよいのである。
【００７１】
前記のような特性のＶＶＬによって吸気弁１，２のリフト量を最小リフトから最大リフトまで連続的に変更することで、この実施形態のエンジンでは、スロットル弁に頼らずにエンジンへの出力要求に対応する分量の空気を気筒へ充填することができ、これによりエンジンの出力を制御することができる。そこで、このエンジンでは、図示しないが、各気筒への吸気通路の上流側にモータ駆動のスロットル弁を配設しているものの、これを通常は部分負荷域でも全開として気筒のポンピングロスを減らし、これにより燃費を低減するようにしている。
【００７２】
より具体的に、この実施形態では、前記のようなリフト可変機構ＶＶＬによる吸気弁のリフト量の変更を、基本的にエンジンの運転状態に応じて行うようにしている。例えば図７に示すような制御マップを参照して、エンジンの目標トルク（エンジンの負荷状態）及びエンジン回転数に対応する適切なリフト量を制御目標値として求め、この値（目標リフト量）になるように、コントローラ１７によってモータ１５の作動量を制御する。このモータ１５の作動によりコントロールシャフト１１が回動して、コントロールアーム１２の回動位置が大リフト制御位置及び小リフト制御位置の間の適切な位置に制御される。
【００７３】
前記図７の制御マップによれば、コントローラ１７は、エンジンの目標トルク及び回転数に基づいて、同じ目標トルクであれば高回転側ほどリフト量が大きくなるように、また、同じエンジン回転数であれば目標トルクが高いほどリフト量が大きくなるように、即ち、高負荷乃至高回転側ほどリフト量が大きくなるように、コントロールアーム１２の回動位置を変更するようになっている。言い換えると、コントローラ１７は、図１に仮想線で示すように、エンジンの運転状態に応じてリフト可変機構ＶＶＬを制御して、吸気弁１，２を低負荷乃至低回転側で相対的に小リフトとし、高回転乃至高負荷側で相対的に大リフトとするリフト制御部１７ａをプログラムの形態で備えている。
【００７４】
そのようなリフト可変機構ＶＶＬの作動制御に加えて、この実施形態ではＶＣＴ１８の作動制御によって吸気弁１，２のリフトの位相角をエンジンの運転状態に応じて変更するようにしている。すなわち、ＶＶＬはその構造上、上述したようにリフト量の小さなときほど位相角が進角し、リフト量の大きなときには遅角するという好ましい特性を有しているが、その位相角の変化の幅は十分でないので、ＶＣＴ１８の作動によって吸気側カムシャフト３の回転位相を変更し、低負荷乃至低回転側では位相角を進角させる一方、高負荷乃至高回転側では遅角させるようにするのである。
【００７５】
但し、アイドルのようにエンジンの負荷及び回転数が特に低い運転域で吸気弁１，２のリフト量を小さくしたときに、これに応じて位相角が進角されると、吸気弁１，２は気筒の吸気行程の半ばで閉じることになり、気筒内流動の弱化などによって燃焼安定性が損なわれる虞れがある。そこで、このときには位相角を遅角させて、吸気弁１，２が吸気効率の最も高い吸気行程の中期にリフトピークとなるようにしている。
【００７６】
すなわち、図８に制御マップの一例を示すように、コントローラ１７は、エンジンの運転状態に応じてＶＣＴ１８を制御し、アイドル運転域では最大遅角（進角量０°）とする一方、それ以外の大半の運転域においては位相角が相対的に進角するようにしている。図の例ではアイドル運転域から低中負荷域までは負荷の増大に応じて位相角が進角し、最大進角（６０°adv）となった後は負荷の増大及び回転数の上昇とともに遅角して、高負荷乃至高回転域で再び最大遅角（進角量０°）となっている。
【００７７】
そのようなＶＣＴ１８による位相角の制御と上述したＶＶＬの作動特性とが合わさって、吸気弁１，２の基本的なリフト特性は、図９に模式的に示すようなものとなる。すなわち、図示の如く、アイドル運転時に対応する最小のリフトカーブＬ２から、リフト量の増大に伴い位相角が進角して、最小リフト及び最大リフトの中間のリフトカーブＬ３までは、吸気弁１，２の閉時期が気筒の下死点ＢＤＣよりも進角側の所謂吸気早閉じの特性になっている。
【００７８】
そのように比較的リフト量の小さなとき、即ちエンジンの運転される頻度が高い中負荷までの運転域において、吸気弁１，２のリフト特性を所謂早閉じとして、気筒のポンピングロスをさらに減らすことによって、エンジンの燃費を効果的に低減することができる。尚、前記中間のリフトカーブＬ３は、吸気弁１，２の開弁期間が概略、気筒の吸気行程と一致して、吸気弁１，２が気筒の略略下死点で閉じることから、吸気流の慣性が小さな低回転域において吸気の充填効率が概略、最も高くなるようなリフトカーブである。
【００７９】
また、前記リフトカーブＬ３よりも高リフト側では、吸気弁１，２のリフト量の増大に伴い開弁期間が広がるとともに、その位相角が遅角することで、吸気弁１，２の閉時期は高負荷高回転の最大リフトカーブＬ１に向かって大きく遅角することになる。こうして、出力要求の高い高負荷高回転側では、吸気弁１，２が下死点ＢＤＣよりもかなり遅角側で閉じるようになり、このことで、吸気流の慣性を効果的に利用して、気筒への充填効率を大幅に高めることができる。
【００８０】
つまり、コントローラ１７は、図１に仮想線で示すように、エンジンの運転状態に応じてＶＣＴ１８を制御して、吸気弁１，２のリフトの位相角を進角、遅角させる位相制御部１７ｂ（位相制御手段）をプログラムの形態で備えている。この位相制御部１７ｂは、上述したように、アイドル運転域では気筒の吸気行程中期にて吸気弁１，２がリフトピーク状態になるように位相角を遅角させる一方、少なくともその高負荷側に隣接する部分負荷の運転域では、相対的に位相角を進角させて、吸気弁１，２の閉時期がＢＤＣよりも進角側となるようにＶＣＴ１８を制御するものである。
【００８１】
（始動時の制御）
ところで、上述したように、リフト可変機構ＶＶＬは、オフセットリンク７、連結リンク８、規制リンク１３などを備え、揺動カム４，５によって吸気弁１，２をリフトさせるように構成されており、通常の動弁系に比べると構造が複雑で機械的な摺動部が多いことから、その動作に対する摩擦抵抗が大きくなりやすい。特に揺動カム４，５の回動の向きが変わるときには摺動部の油膜上で圧力分布が急変するため、摩擦抵抗が大きくなる。
【００８２】
さらに、エンジンの始動時にスタータモータなどによりクランキングを開始するときには、前記リフト可変機構ＶＶＬの摺動部の多くには油膜が十分に形成されていないため、その摺動部の各々において摩擦抵抗が一段、大きくなっており、前記のように摺動部が多いことと相俟ってクランキングに対する回転抵抗がかなり大きくなってしまう。
【００８３】
この点、ＶＶＬの特性を活かして、吸気弁１，２のリフト量を例えば最小リフトとすれば、バルブスプリング２４の圧縮反力が小さくなるので、前記のように摺動部の多い機構であっても、全体として摩擦抵抗を通常の動弁系と同等か、或いはむしろ小さくすることができる。そこで、エンジンの始動時にクランキングに先駆けてモータ１５を作動させ、例えば最小リフトとすることが考えられる。
【００８４】
図１０は、この実施形態のエンジンを低回転で運転して、吸気弁１，２のリフト量と動弁系における摺動摩擦抵抗の大きさとの関係を調べた実験結果を示す。同図によれば、吸気弁１，２のリフト量が大きいほど摩擦抵抗が大きくなるとともに、特にリフト量が３ｍｍ以上の場合には、エンジン回転数の低下に伴い急激に摩擦抵抗が大きくなることが示されている。このことから、通常、２５０〜３００ｒｐｍ程度のクランキング時には吸気弁１，２のリフトを低くすることで、回転抵抗をかなり減らせることが分かる。
【００８５】
しかしながら、そのように吸気弁１，２のリフトを低くしてクランキングすると、回転抵抗を小さくすることはできるものの、リフト量の減少とともに気筒への吸気の充填量が少なくなって、有効圧縮比が低下してしまう。また、この実施形態では、リフト可変機構ＶＶＬの特性として、上述したように、吸気弁１，２のリフト量の減少に伴い、その閉時期が進角することから、仮に最小リフトとした場合には、前記図６に示されるように、吸気弁１，２が吸気行程の半ばで閉じることになり、吸気の充填量が不足するだけでなく、気筒内の吸気流動も弱くなって、燃料の気化霧化や空気との混合を促進することが難しくなる。
【００８６】
そのため、エンジンが未暖機状態で気筒周辺や吸気系の温度が低い冷間始動時には、燃料を十分に気化させて空気と混合することができなくなり、気筒の有効圧縮比の低下によって、圧縮上死点近傍の気筒内温度及び圧力が低下することも相俟って、混合気の着火性や燃焼性が大幅に低下してしまい、その上さらに、冷間では自ずとエンジン全体の回転抵抗が大きくなることもあって、始動性を確保できなくなる虞れがあった。
【００８７】
斯かる点に鑑みて、この実施形態では、前記したように特にクランキングの開始時点で回転抵抗が一段、大きくなることに着目し、エンジン始動時には、まず吸気弁１，２のリフト量を最小にして、回転抵抗の小さな状態でクランキングを開始するとともに、これによりＶＶＬの各摺動部に十分な油膜が形成されれば、その後は吸気弁１，２のリフト量を増大させるようにしたものである。
【００８８】
以下、前記リフト制御部１７ａによるリフト可変機構ＶＶＬの制御を中心として、コントローラ１７によるエンジン始動時の具体的な制御手順を図１１のフローチャート図に基づいて説明する。
【００８９】
図示の始動制御のフローは、ステップＳ１において例えばイグニションスイッチがオン操作されると（ＩＧオン）スタートし、続くステップＳ２においてリフト可変機構ＶＶＬの現在のリフト量を検出する。これは、例えばＶＶＬのモータ１５の回動角度から検出することができ、或いはセンサなどにより検出するようにしてもよい。
【００９０】
そうして検出した現在のリフト量が所定の小リフト状態（この例では最小リフトであって、図６のリフトカーブＬ２に示す１ｍｍリフトの状態であるが、これに限るものではない）かどうか、続くステップＳ３において判別し、小リフト状態であれば（ＹＥＳ）ステップＳ５に進む一方、小リフト状態でなければ（ＮＯ）ステップＳ４に進んで、小リフト状態になるようにＶＶＬのモータ１５へ制御信号を出力してから、ステップＳ５に進む。
【００９１】
ステップＳ５では、水温センサ２６（図１参照）からの信号に基づいてエンジン水温を検出し、続くステップＳ６においてエンジンが未暖機状態かどうか判定する。この判定は、前記エンジン水温の検出値が予め設定した値（例えば６０〜８０°Ｃの間で実験的に設定すればよく、以下、第１設定値ともいう）以上かどうか判定し、エンジン水温が第１設定値未満の未暖機状態であれば（判定はＮＯ）、後述するステップＳ１０に進む。
【００９２】
一方、エンジン水温が第１設定値以上の暖機後であれば（判定はＹＥＳ）ステップＳ７に進んで、スタータモータによりクランク軸を回転させるとともに、気筒毎の燃料供給など所定の制御を行う（小リフトでクランキング）。そして、ステップＳ８においてエンジンの各気筒の燃焼によりエンジン回転が所定回転以上に吹け上がれば（完爆）、ステップＳ９に進んでエンジンをアイドル運転するための制御に移行して（アイドリング）、始動制御を終了する（エンド）。
【００９３】
つまり、まず、クランキング開始時には吸気弁１，２のリフト量を最小とすることで、リフト可変機構ＶＶＬの各摺動部に油膜が十分に形成されていない状態であっても、その摩擦抵抗の増大を抑制する。その上で、温間始動時のように気筒周辺や吸気系の温度が高くて、燃料が気化しやすい状況下であれば、前記のように小リフトとした結果として気筒の有効圧縮比が低くなり、また気筒内流動が弱くなっていても、混合気の着火性、燃焼性は確保できるから、このときにはエンジンが完爆状態になるまで吸気弁１，２を小リフト状態に保ち、回転抵抗を極小化して、スムーズにエンジンを始動するようにしている。
【００９４】
これに対し、前記ステップＳ６にてエンジンが未暖機状態にあるＹＥＳと判定して進んだステップＳ１０では、エンジンが特に温度の低い低温状態かどうか判定する。すなわち、エンジン水温の検出値が、前記未暖機状態の判定のための第１設定値よりも低温側の第２設定値（例えば１０°Ｃ）未満かどうか判定し、エンジン水温が該第２設定値未満であれば（判定はＹＥＳ）、後述のステップＳ１３に進む一方、エンジン水温が第２設定値以上であれば（判定はＮＯ）、ステップＳ１１に進んで、クランキングを開始するとともに、気筒毎の燃料供給など所定の制御を行う。
【００９５】
続いて、ステップＳ１２では、例えばクランク角センサからの信号に基づいてリフト可変機構ＶＶＬのモータ１５を制御することで、エンジンのクランク軸の回転に応じて吸気弁１，２のリフト量を増大させる（リフトアップ）。すなわち、例えばクランク軸が１回転するまでは最小リフトに保ち、その後はクランク角の進行に応じて連続的に（或いは断続的に）リフト量を増大させて、クランキング中に所定の目標値になるようにする。
【００９６】
そして、前記暖機後と同様にエンジンが完爆状態になって自立運転を始めれば（Ｓ８）、ステップＳ９に進んで、エンジンをアイドル運転するための制御に移行し（アイドリング）、始動制御は終了する（エンド）。
【００９７】
こうして、エンジンが始動時に未暖機状態にあれば、即ち所謂冷間始動時には、前記温間始動時と同様に吸気弁１，２のリフト量を最小としてクランキングを開始する一方で、クランク軸が１回転してリフト可変機構ＶＶＬの摺動部にエンジンオイルが回り、その摩擦抵抗が減少すれば、その後はクランキング中にリフト量を増大させる。この際、エンジン始動時にはオイルポンプからの供給油圧が不足して、ＶＣＴ１８の作動が安定しないので、吸気弁１，２のリフトの位相角は変化させず、それは最大遅角のままに維持する。
【００９８】
そのため、前記のようにクランキング中にリフト量を増大させると、吸気弁１，２のリフトカーブは前記図６に示すリフト可変機構ＶＶＬの特性に従って変化するようになり、リフト量の増大とともに吸気弁１，２の閉時期が気筒の下死点ＢＤＣに近づくことになるので、気筒の吸気充填効率が効果的に高まり、有効圧縮比が高くなるとともに、気筒内の吸気流動も強められて、燃料の気化霧化や空気との混合が促進される。よって、未暖機状態であっても気筒内の混合気の着火性、燃焼性を高めて、良好な始動性を確保することができる。
【００９９】
そうしてクランキング中に増大させるリフト量の目標値（始動時目標リフト量）は、前記ステップＳ５にて検出した始動時のエンジン水温に応じて例えば図１２に示すマップから読み込むようにする。このマップは、始動時のエンジン水温に対応付けて、予め実験的に求めたリフト量の最適値を設定したものであり、図の例ではエンジン水温が第１設定値未満の未暖機状態において該第１設定値から第２設定値まで、低温側ほどリフト量が大きくなるように設定されている。
【０１００】
そのようにエンジン始動時の温度状態によってクランキング中の吸気弁１，２のリフト量の増大度合いを変更すると、クランキング中の吸気弁１，２のリフトカーブは、図１３に破線で示すように最小のリフトカーブＬ２と中間のリフトカーブＬ４との間で始動時のエンジン水温に応じて変化し、低温側ほど大リフトに、また、高温側ほど小リフトになる。すなわち、始動時のエンジン水温がより低くて、燃料の気化霧化が悪いときほど、図１４（ａ）に実線で示すように（低温側）、吸気弁１，２のリフト量が大きくなり且つその閉時期が遅角して、気筒の下死点寄りになり、このことで、気筒への吸気の充填量を効果的に増大させ、且つ気筒内流動を強化することができる。
【０１０１】
一方、冷間始動時であってもエンジン水温があまり低くないときには、同図に破線で示すように（高温側）、吸気弁１，２のリフト量はあまり大きくはならない。このように始動時のエンジンの温度状態に応じて、吸気弁１，２のリフト量がきめ細かく変化することで、クランキング中に混合気の着火性、燃焼性を確保できる必要最小限だけ吸気弁１，２のリフト量を増大させることができ、これにより、リフトアップに伴う回転抵抗の増大を極力、抑えて、よりスムーズにエンジンを始動することができる。
【０１０２】
尚、前記図１２のマップによると、エンジン水温が第２設定値未満の低温状態であれば、エンジン水温によらず目標リフト量は一定となっており、詳しくは以下に述べるが、このときにはクランキング中の吸気充填効率が最も高くなるようなリフト特性（前記図１３のリフトカーブＬ４）になる。一方、始動時のエンジン水温が前記第１設定値以上のときの目標リフト量は１ｍｍ（最小リフト）であり、これは上述した温間始動時に吸気弁１，２のリフト量がクランキング中、最小リフトに保たれることに対応している。
【０１０３】
次に、前記冷間始動時においても特に温度状態の低い低温状態では、前記ステップＳ１０にてＹＥＳと判定してステップＳ１３に進み、前記ステップＳ１１と同様にクランキングを開始するとともに、気筒毎の燃料供給など所定の制御を行う。続いてステップＳ１４では、クランク軸の回転に応じて、その途中でリフト量が急増するようにして、吸気弁１，２のリフト量を増大させる。
【０１０４】
すなわち、例えば図１４（ｂ）に示すように、クランク軸が１回転するまでは吸気弁１，２のリフト量を最小とし、その後、２回転目まではクランク角の進行に対し比較的緩やかにリフト量を増大させ、３回転目でリフト量を急増させて、所定のリフト量とする。このリフト量は、この例では５ｍｍリフトであるが、図１３に示すリフトカーブＬ４に相当する。図示の如く、リフトカーブＬ４は、ＶＣＴ１８が最大遅角の状態で吸気弁１，２が気筒の略下死点で閉じるリフト特性であり、始動時のようにエンジン回転数が低く、気筒に流入する吸気流の慣性が小さいときに、吸気の充填効率が概略、最も高くなるものである。
【０１０５】
そうしてクランキングされたエンジンが完爆状態になって自立運転を始めれば（Ｓ８）、ステップＳ９に進み、エンジンをアイドル運転するための制御に移行して（アイドリング）、始動制御を終了する（エンド）。
【０１０６】
こうして、エンジン水温が特に低いときには、エンジンオイルの粘度が高く、ＶＶＬの摺動部における油膜の形成も難しくなることを考慮して、クランキング開始後、暫くはリフト量の増大度合いを小さくし、その後、リフト量の増大度合いを大きくするのである。こうすれば、例えば寒冷地における冷間始動時のようにエンジンの温度状態が特に低いときであっても、リフト可変機構ＶＶＬの摺動部にエンジンオイルが十分に回った後に、吸気弁１，２のリフト量を急増させて、短時間で気筒への吸気充填量を増やすことができ、これにより、クランキング抵抗を低減しながら混合気の着火性、燃焼性を高めて、始動性を確保することができる。
【０１０７】
前記図１１に示すエンジン始動時の制御フローにおいて、ステップＳ５，Ｓ６，Ｓ１０により、水温センサ２６からの信号に基づいてエンジンの温度状態を判定する温度状態判定部１７ｃ（判定手段）が構成されている。言い換えると、コントローラ１７は、図１に仮想線で示すように、前記温度状態判定部１７ｃをプログラムの形態で備えている。
【０１０８】
また、前記フローのステップＳ３，Ｓ４，Ｓ１２，Ｓ１４が、エンジン始動時における前記リフト制御部１７ａの制御手順に対応しており、このリフト制御部１７ａは、エンジンの始動時には、まず、吸気弁１，２が気筒の吸気行程途中で閉じる所定の小リフト状態（この例では最小リフト）になるようにＶＶＬを制御し、その後、エンジンが未暖機状態であれば、クランキング中に吸気弁１，２のリフト量が増大するように、また、未暖機状態でなければリフト量が略一定となるように、ＶＶＬを制御するようになっている。
【０１０９】
また、前記リフト制御部１７ａは、始動時のエンジン水温に応じて、低温側ほど吸気弁１，２のリフト量の増大度合いが大きくなるようにして、ＶＶＬを制御するものであり、特に温度の低い状態では、クランキングの途中で吸気弁１，２のリフト量の増大度合いを大きくするようになっている。
【０１１０】
したがって、この実施形態のエンジンの吸気制御装置によると、吸気側の動弁系に設けたリフト可変機構ＶＶＬをエンジンの運転状態（負荷及び回転数）に応じて制御して、吸気弁１，２のリフト量を連続的に変更することにより、各気筒に必要な分量の空気を充填することができるので、スロットル弁を廃止してもエンジン出力を制御することができる。よって、ポンピングロスを減らして燃費を低減することができる。
【０１１１】
また、吸気側カムシャフト３の回転位相を変更するＶＣＴ１８により、吸気弁１，２の位相角をエンジンの運転状態に応じて制御して、低負荷低回転側の常用運転域では所謂、吸気早閉じの特性として燃費のさらなる低減を図る一方、リフト量が大きくなる高負荷高回転域では吸気弁１，２の閉時期を下死点以降まで大きく遅角させることで、吸気流の慣性を最大限に有効利用して充填効率を十分に高くすることができ、これにより高いエンジン出力が得られるようになる。
【０１１２】
さらに、アイドル運転域では吸気弁１，２のリフト量は最小としたまま、その位相角を大きく遅角させて、吸気効率の高い気筒の吸気行程中期にてリフトピークとなるようにすることで、リフト量は小さくても所要の充填効率を得て、燃焼安定性を確保することができる。
【０１１３】
そして、本発明の特徴として、上述したように、エンジンの冷間始動時には、まず吸気弁１，２のリフト量を最小化して、回転抵抗の小さな状態でクランキングを開始し、これによりリフト可変機構ＶＶＬの摺動部に油膜の形成を促した上で、リフト量を増大させることができるので、クランキング抵抗の低減と混合気の着火性、燃焼性の向上とを適切なバランスで両立して、冷間であっても良好な始動性を確保することができる。
【０１１４】
しかも、そうしてクランキング中に増大させる吸気弁１，２のリフト量を始動時のエンジン温度に応じてきめ細かく変更することで、リフトアップは混合気の着火性、燃焼性を確保できる必要最小限に抑えて、これに伴う回転抵抗の増大を最小化し、よりスムーズにエンジンを始動することができる。
【０１１５】
また、特にエンジン温度が低いときにはクランキング開始後、暫くリフト量の増大度合いを小さくし、その後はリフト量の増大度合いを大きくすることで、寒冷地などであってもクランキング抵抗の低減と気筒の着火性、燃焼性の確保とを両立して、良好な始動性を得ることができる。
【０１１６】
（他の実施形態）
本発明の構成は前記の実施形態に限定されず、その他の種々の構成も包含する。すなわち、前記実施形態では、図１４（ａ）の如く、エンジンの冷間始動時にクランク軸が１回転するまでは、吸気弁１，２のリフト量を最小とし、その後、クランク軸の回転に応じてリフトアップするようにしているが、最小リフトに保つ期間は必ずしもクランク軸の１回転に限定されない。
【０１１７】
また、図１４（ｂ）の如くエンジン水温が特に低い低温状態では、クランキングの途中で吸気弁１，２のリフト量の増大度合いを変えるようにしているが、このことも必須ではなく、前記低温状態でも同図（ａ）のようにクランク軸の回転に応じて略一様にリフト量を増大させるようにしてもよい。
【０１１８】
さらに、始動時のエンジンの温度状態に依らず、クランキング中にはリフト量を増大させるようにしてもよい。例えば図１５のフローのように、ステップＴ１〜Ｔ４において前記図１１のフローのステップＳ１〜Ｓ４と同じ制御手順を実行した後、ステップＴ５でクランキングを開始し、続くステップＴ６では前記図１１のフローのステップＳ１２と同じく、エンジンのクランク軸の回転に応じて吸気弁１，２のリフト量を増大させる（リフトアップ）。そして、ステップＴ７，Ｔ８においてエンジンが完爆状態になった後、アイドル制御に移行して、始動制御を終了する（エンド）。
【０１１９】
前記図１５のフローでは、ステップＴ３，Ｔ４，Ｔ６がエンジン始動時のリフト制御部１７ａの制御手順に対応している。そして、この場合もリフト制御部１７ａは、始動時のエンジン水温に応じて、低温側ほど吸気弁１，２のリフト量の増大度合いが大きくなるように、ＶＶＬを制御するものとするのが好ましい。
【０１２０】
また、エンジンの動弁系に設けるリフト可変機構ＶＶＬの具体的な構成も、前記の実施形態に限定されない。リフト可変機構ＶＶＬは、例えば図１６に示すように、吸気弁１，２のリフト量が変化してもリフトピークの時期は変化せず、リフト量の増大に応じて開時期が進角し且つ閉時期が遅角するようなものであってもよい。
【０１２１】
その場合にも、エンジンの運転状態に応じてＶＣＴ１８を制御することで、吸気弁１，２のリフト特性を概略、図９のように基本的には低負荷乃至低回転側で位相角が進角し、高負荷乃至高回転側で位相角が遅角するように変化させるとともに、アイドル運転時には位相角を遅角させることができる。
【０１２２】
さらに、ＶＣＴ１８は装備しなくてもよいが、この場合には、吸気弁１，２のリフトの位相角を単独で変更することはできないので、アイドル安定性を確保するためには、図示の如く、吸気弁１，２のリフトピークの時期を概略、気筒の吸気行程中期に設定するのが好ましい。
【０１２３】
そして、前記図１６のように吸気弁１，２のリフト特性を変更するＶＶＬを用いる場合にも、エンジンの冷間始動時には、まず、吸気弁１，２のリフト量を最小化して（図示のリフトカーブＬ２）、回転抵抗の小さな状態でクランキングを開始し、これによりＶＶＬの摺動部に油膜の形成を促した上で、クランキング中にはエンジンの温度状態に応じて、同図に矢印で示すように例えばリフトカーブＬ４まで吸気弁１，２のリフト量を増大させるようにすればよい。
【産業上の利用可能性】
【０１２４】
本発明は、エンジンの運転状態に応じて吸気弁のリフト量を連続的に変更するようにした吸気制御装置であって、運転頻度の高い低負荷低回転側で効果的に燃費を低減できる上に、寒冷地などの冷間始動時でも良好な始動性を確保できるものなので、高い商品性を要求されるとともに、使用環境の変化が大きな自動車用エンジンに特に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１２５】
【図１】本発明の吸気制御装置を直列４気筒エンジンに適用した実施形態を示す斜視図である。
【図２】リフト可変機構の大リフト制御状態を示す断面図であり、（ａ）はゼロリフトの状態を示し、（ｂ）はリフトピークの状態を示す。
【図３】小リフト制御状態を示す図２相当図である。
【図４】大リフト制御状態の作動の説明図である。
【図５】小リフト制御状態に係る図４相当図である。
【図６】リフト可変機構によるリフトカーブの変化を示す特性図である。
【図７】リフト量の制御マップの一例を示す図である。
【図８】位相角の制御マップの一例を示す図である。
【図９】エンジン運転中のリフトカーブの変化を示す説明図である。
【図１０】吸気弁のリフト量と摺動摩擦抵抗との関係を示すグラフ図である。
【図１１】始動時のリフト量などの制御手順を示すフローチャート図である。
【図１２】始動時目標リフト量のマップ図である。
【図１３】エンジン始動時についての図９相当図である。
【図１４】クランキング中のリフトカーブの変化を模式的に示すイメージ図であり、（ａ）は未暖機状態を示し、（ｂ）は低温状態を示す。
【図１５】始動時のエンジン温度に依らず、クランキング中に吸気弁のリフト量を増大させるようにした他の実施形態に係る図１１相当図である。
【図１６】リフト可変機構によるリフトカーブの変更特性が異なる他の実施形態に係る図１３相当図である。
【符号の説明】
【０１２６】
１，２  吸気弁
３      カムシャフト
４，５  揺動カム（リフト可変機構）
６      偏心カム（リフト可変機構）
７      オフセットリンク（リフト可変機構）
８      連結リンク（リフト可変機構）
１１    コントロールシャフト（リフト可変機構）
１２    コントロールアーム（リフト可変機構）
１３    規制リンク（リフト可変機構）
１７    コントローラ
１７ａ  リフト制御部（リフト制御手段）
１７ｂ  位相制御部（位相制御手段）
１７ｃ  温度状態判定部（判定手段）
１８    位相可変機構（ＶＣＴ）
【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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