(57)【要約】【課題】  吸気側の動弁系にリフト可変機構ＶＶＬとＶＣＴ１８とを設けて、エンジンの運転状態に応じて吸気弁１，２のリフト量及び位相角を連続的に変更するようにした吸気制御装置において、エンジンの未暖機状態における燃焼安定性を確保する。【解決手段】  吸気弁１，２のリフト量をリフト可変機構ＶＶＬによって、高負荷乃至高回転側ほど大きくなるように変更する。リフトの位相角をＶＣＴ１８によって、アイドル運転域を除いて低負荷乃至低回転側ほど進角するように変更する。エンジン未暖機時には低リフト区間において位相角を遅角するように補正し（ステップＳ６）、リフト量は小さくなるように補正する（Ｓ７）。特に温度の低いときには反対にリフト量を増大補正し、スロットル弁を閉じて吸気を絞るようにしてもよい。【選択図】      図１０
2006336494.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの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と、そ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を備え、該リフト可変機構及び位相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、
エンジンの運転状態に応じて、低負荷乃至低回転側ほど吸気弁のリフト量が小さくなる一方、高負荷乃至高回転側ほどリフト量が大きくなるように、前記リフト可変機構を制御するリフト制御手段と、
前記吸気弁のリフト量が所定以下の低リフト区間において、その閉時期が気筒の下死点よりも進角側となるように、前記位相可変機構を制御する位相制御手段と、
エンジンが所定の未暖機状態であるときに、前記低リフト区間における吸気弁の位相角が相対的に遅角してその閉時期が気筒の下死点に近づくように、前記位相制御手段による位相可変機構の制御を補正する補正制御手段と、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２】
請求項１の吸気制御装置において、
位相制御手段は、低リフト区間における吸気弁の開時期が略同じになるように、エンジンの運転状態に基づいて位相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３】
請求項１又は２のいずれかの吸気制御装置において、
位相制御手段は、エンジンが低負荷低回転の特定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るように、その位相角を相対的に遅角側に制御するものであり、
補正制御手段は、エンジンが前記特定運転域にあるときには位相角の補正制御を行わない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】
請求項３の吸気制御装置において、
位相制御手段は、エンジンが特定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、前記特定運転域にあるときよりも位相角が進角するように位相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５】
請求項１又は２のいずれかの吸気制御装置において、
エンジンの吸気通路にはアクチュエータによって駆動されるスロットル弁が配設され、
補正制御手段は、エンジンが未暖機状態の中でも低温側の所定の低温状態にあるときには、吸気弁のリフトの位相角を遅角補正するとともに、そのリフト量が増大するように、リフト制御手段によるリフト可変機構の制御を補正し、さらに、前記スロットル弁によって吸気の流れが絞られるように前記アクチュエータ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６】
請求項５の吸気制御装置において、
補正制御手段は、エンジンが未暖機状態の中でも低温側の所定の低温状態にあるときには、気筒の略下死点にて吸気弁が閉じるように、位相可変機構及びリフト可変機構の制御をそれぞれ補正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１又は２のいずれかの吸気制御装置において、
補正制御手段は、低リフト区間における吸気弁の閉時期が気筒の下死点近傍の略同じ時期になるように、位相制御手段による位相可変機構の制御を補正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】
エンジンの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、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、
エンジンの吸気通路にはアクチュエータによって駆動されるスロットル弁が配設されており、
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、
エンジンの運転状態に応じて、低負荷乃至低回転側ほど吸気弁のリフト量が小さくなる一方、高負荷乃至高回転側ほどリフト量が大きくなるように、前記リフト可変機構を制御するリフト制御手段と、
エンジンが所定の未暖機状態であるときに、吸気弁のリフト量が増大するように、前記リフト制御手段によるリフト可変機構の制御を補正するとともに、前記スロットル弁によって吸気の流れが絞られるように、前記アクチュエータを制御する補正制御手段と、を備えることを特徴とするエンジンの吸気制御装置。
【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、エンジンが未暖機状態のとき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軌跡を可変とし、これにより前記吸気弁のリフト量などを連続的に変化させるようにしている。
【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）に対応する必要な分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】
また、吸気カムシャフトのクランク軸に対する回転の位相を変化させることによって、吸気弁のリフトの位相角を所定の角度範囲内で連続的に変化させるようにした位相可変機構も周知である。そして、そのような位相可変機構を上記のようなリフト可変機構とともに備えることも既に提案されている（例えば特許文献２などを参照）。
【０００５】
前記のような２つの可変機構を備えたエンジンでは、高負荷高回転側において充填効率を高めるために、吸気弁のリフト量や開弁期間を大きくし、さらに、吸気弁の閉時期を気筒の下死点以降まで遅角させることで、吸気流の慣性を利用することができる。一方、低負荷低回転側では所謂、吸気早閉じの特性とすることで、ポンピングロスをさらに減らすことができるから、吸気弁のリフト特性としては、低負荷低回転側ほどリフト量が小さくなり、且つ位相角が進角するように制御するのがよいと考えられる。
【特許文献１】特開２００４−３０１０５８号公報
【特許文献２】特開２００４−０９０２３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、一般に、エンジンが始動されてから暖機状態になるまでの間は、摺動部のクリアランスが規定値からずれており、エンジンオイルの粘度も高くなることから、エンジンの回転に対する機械的な抵抗が大きくなる。また、気筒周辺や吸気系の温度が低い分だけ燃料の気化霧化が悪くなり、混合気の着火性や燃焼性が低下することも避けられない。
【０００７】
特に、上述のように可変機構を備えたエンジンにおいて低負荷乃至低回転側で吸気早閉じの特性とした場合には、吸気弁が気筒の吸気行程の途中で閉じることになるから、その閉時期が早い（進角している）ほど気筒内の吸気流動が弱くなってしまい、前記した未暖機時における燃料の気化霧化の悪化が助長されて、エンジンの燃焼安定性が損なわれる虞れがある。
【０００８】
また、上述のようにポンピングロスを減らして、燃費を低減できるということは、言い換えれば、エンジンへの出力要求が同じでも気筒への吸気の充填量が少なくて済むということであり、その分は有効圧縮比が低い状態で運転することになるから、圧縮端における気筒内の温度及び圧力が相対的に低くなる傾向にあり、このことも混合気の着火性を低下させる要因となる。
【０００９】
本発明は、前記のように、吸気弁のリフト量を連続的に変更するようにしたエンジンにおいては未暖機状態で燃焼安定性が低下しやすいことに着目してなされたものであり、その未暖機状態におけるリフト特性の制御に工夫を凝らして、所要の燃焼安定性を確保することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記の目的を達成するために、本発明の主たる解決手段は、エンジンが未暖機状態にあるときに、燃焼安定性の問題が生じ得る比較的低負荷乃至低回転側の運転域においては、暖機後に比べて吸気弁の位相角を遅角させ、その閉時期を気筒の下死点に近づけることで、当該気筒への吸気の充填量を増やし、且つ気筒内流動の弱化を抑制するようにしたものである。
【００１１】
すなわち、請求項１の発明は、エンジンの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と、そ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を備え、該リフト可変機構及び位相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。
【００１２】
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、エンジンの運転状態に応じて、低負荷乃至低回転側ほど吸気弁のリフト量が小さくなる一方、高負荷乃至高回転側ほどリフト量が大きくなるように、前記リフト可変機構を制御するリフト制御手段と、前記吸気弁のリフト量が所定以下の低リフト区間において、その閉時期が気筒の下死点よりも進角側となるように、前記位相可変機構を制御する位相制御手段と、を備えるとともに、
さらに、エンジンが所定の未暖機状態にあるときに、前記低リフト区間における吸気弁の位相角が相対的に遅角してその閉時期が気筒の下死点に近づくように、前記位相制御手段による位相可変機構の制御を補正する補正制御手段を備えるものとする。
【００１３】
前記の構成により、基本的にエンジンの運転時には、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、吸気弁のリフト量がエンジンの負荷乃至回転数に応じて変更され、高負荷乃至高回転側ほどリフト量が大きくなり、低負荷乃至低回転側ほどリフト量が小さくなる。また、前記位相制御手段による位相可変機構の制御によって、前記吸気弁のリフト量が所定以下の低リフト区間では、その閉時期が気筒の下死点よりも進角側となるように、即ち吸気早閉じになるように制御される。
【００１４】
ここで、前記「高負荷乃至高回転側ほど、」などというのは、同じ回転数で比べれば高負荷側ほど、また、同じ負荷状態で比べれば高回転側ほど、という意味であり、そのようにエンジンの負荷及び回転数に応じて吸気弁のリフト特性が変更されることにより、エンジンへの出力要求に対応する分量の空気が気筒へ充填されるようになる。
【００１５】
すなわち、相対的に出力要求の低い低負荷低回転側では、吸気弁のリフト量や開弁期間（クランク角）が相対的に小さくなり、これにより気筒への吸気の充填効率も低下する。特に、リフト量の相対的に小さな低リフト区間では吸気弁が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ことで、ポンピングロスの低減が図られる。一方、相対的に出力要求の高い高負荷高回転側では、リフト量及び開弁期間の増大によって充填効率が高くなり、さらに、気筒の下死点以降も吸気弁が開かれていると、吸気流の慣性によっても充填効率が向上する。
【００１６】
そのような吸気弁のリフト特性の基本的な制御を前提として、例えばエンジン水温が所定値未満の未暖機状態では、前記位相制御手段による位相可変機構の制御が補正御手段により補正されて、比較的低負荷低回転側の前記低リフト区間における吸気弁の位相角が、暖機後に比べて遅角側に変更され、その閉時期が気筒の下死点に近づくようになる。
【００１７】
この結果として、吸気弁は、暖機後と比べてピストンの移動速度が高く、気筒の吸気効率が高いクランク角期間において開かれることになり、その分、気筒への吸気の充填量が多くなるとともに、気筒内に生成される吸気流動も強くなる。しかも、吸気弁の閉時期から点火タイミングまでの時間間隔が短くなるので、点火までの流動の減衰も抑えられる。
【００１８】
こうして、暖機後に比べて吸気の充填効率が高くなり、これにより有効圧縮比も高くなるとともに、気筒内流動の弱化も抑えることができるので、未暖機状態でも所要の燃焼安定性を確保することができる。
【００１９】
尚、そのように気筒への吸気の充填効率が高くなると、これによりエンジントルクが増大するとも考えられるが、前記のように吸気弁の閉時期が遅角されると、ポンピングロスが増えるので、その分は、エンジントルクの増大が相殺されることになる。
【００２０】
また、前記補正制御手段によって前記のように吸気弁のリフトの位相角を遅角させるときに、そのリフト量が小さくなるように、リフト制御手段によるリフト可変機構の制御を補正するようにすれば、このことによってもポンピングロスが増大するので、位相角などの補正が行われない暖機後と同じエンジントルクとすることもできる。
【００２１】
前記のように補正制御手段によって、エンジンの未暖機状態で低リフト区間における吸気弁のリフトの位相角を遅角させる場合には、その吸気弁の閉時期が気筒の下死点近傍の略同じ時期になるようにするのが好ましい（請求項７）。こうすれば、気筒内流動の減衰を最も効果的に抑制できるからである。
【００２２】
一方、前記位相制御手段による基本的な制御として、好ましいのは、前記低リフト区間における吸気弁の開時期が例えば気筒の吸気上死点近傍などで略同じになるように、エンジンの運転状態に基づいて位相可変機構を制御することである（請求項２）。こうすれば、気筒への吸気の充填量をエンジンへの出力要求に対応する適正なものとしながら、吸気早閉じの傾向を最大限に強めて、ポンピングロスを効果的に減らすことができる。
【００２３】
より具体的に、前記位相制御手段は、エンジンが低負荷低回転の特定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るように、その位相角を相対的に遅角側に制御する一方（請求項３）、該特定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、その特定運転域にあるときよりも位相角が進角するように位相可変機構を制御するものとする（請求項４）のがよい。そして、その場合には、補正制御手段は、エンジンが前記特定運転域にあるときには位相角の補正制御を行わないものとする。
【００２４】
すなわち、例えばアイドルのような低負荷低回転の特定の運転域では、吸気弁のリフト量が非常に小さくなることから、未暖機時は勿論、暖機後であっても燃焼安定性が低下する虞れがある。そこで、前記特定運転域では、エンジンの温度状態に拘わらず、前記位相制御手段による位相可変機構の制御によって位相角を大きく遅角させ、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することで、所要の充填効率を確保して燃焼安定性を高めるものである。
【００２５】
ところで、前記未暖機状態といってもエンジンの実際の温度状態は大きく異なり、例えば寒冷地のように外気温が低いときには、その分、始動直後のエンジンの温度状態は低くなるから、燃料の気化霧化が非常に悪くなる虞れがある。そこで、エンジンが未暖機状態の中でも低温側の所定の低温状態にあるときに、好ましいのは、前記補正制御手段によって吸気弁のリフトの位相角を遅角補正するだけでなく、そのリフト量が増大するようにリフト制御手段によるリフト可変機構の制御を補正し、さらに、エンジンの吸気通路に配設されているスロットル弁を閉じて、これにより吸気の流れを絞るように当該スロットル弁のアクチュエータを制御することである（請求項５）。
【００２６】
こうすれば、上述のように、吸気弁が吸気効率の高いときに開くことと、そのリフト量が大きくなることとの相乗効果で気筒内の吸気流動が強くなり、また、吸気弁の閉時期が遅くなることで、点火までの時間間隔が短くなって、流動の減衰が抑えられる。さらに、吸気通路のスロットル弁を閉じて吸気を絞ることで、ポンピングロスが増大するので、その分、エンジンへの出力要求に対応するエンジントルクを得るために必要な気筒の充填効率が高くなり、これに応じて吸気の充填量が多くなることで有効圧縮比も高くなるから、気筒の圧縮端の温度及び圧力が高くなる。こうして、低温状態における燃焼安定性を高めることができる。
【００２７】
その場合に、より好ましいのは、エンジンが前記低温状態にあるときには、吸気弁が気筒の略下死点にて閉じるように、前記補正制御手段により、位相可変機構及びリフト可変機構の制御をそれぞれ補正することである（請求項６）。こうすることで、前記した作用を最大限に高めて、低温状態においても十分な燃焼安定性を確保することができる。
【００２８】
そのように、燃焼悪化の虞れが特に強い低温状態でスロットル弁を利用して、効果的に燃焼安定性を高める、という観点から、請求項８の発明は、エンジンの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、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、エンジンの吸気通路に、アクチュエータによって駆動されるスロットル弁を配設して、エンジンが所定の未暖機状態にあるときに、前記スロットル弁を利用して、以下の補正制御を行うようにしたものである。
【００２９】
すなわち、請求項８の発明では、エンジンの運転状態に応じて、低負荷乃至低回転側ほど吸気弁のリフト量が小さくなる一方、高負荷乃至高回転側ほどリフト量が大きくなるように、前記リフト可変機構を制御するリフト制御手段と、エンジンが所定の未暖機状態にあるときに、吸気弁のリフト量が増大するように、前記リフト制御手段によるリフト可変機構の制御を補正するとともに、前記スロットル弁によって吸気の流れが絞られるように前記アクチュエータを制御する補正制御手段と、を備えるものとする。
【００３０】
この構成によれば、エンジンの運転時には、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、吸気弁のリフト量がエンジンの負荷乃至回転数に応じて変更され、高負荷乃至高回転側ほどリフト量が大きくなり、低負荷乃至低回転側ほどリフト量が小さくなる。
【００３１】
そして、エンジンが所定の未暖機状態にあれば、前記リフト制御手段によるリフト可変機構の制御が補正御手段により補正されて、吸気弁のリフト量が暖機後よりも大きくされるとともに、該補正制御手段により吸気通路のスロットル弁が閉じられて吸気を絞るようになり、これによりポンピングロスが増大する。
【００３２】
こうしてポンピングロスが増大する分だけ、エンジンへの出力要求に対応するエンジントルクを得るために必要な気筒への吸気の充填量が多くなり、これに対応して吸気弁のリフト量が増大されることになり、気筒への吸気の充填量が多くなって有効圧縮比が高くなるから、これにより当該気筒の圧縮端における温度及び圧力が高くなって、未暖機状態において十分な燃焼安定性が確保される。
【００３３】
従って、請求項８の発明によれば、吸気弁のリフトの位相角を変更する位相可変機構がなくても、エンジン未暖機時に所要の燃焼安定性を確保することができる。
【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、エンジンの運転状態に応じて吸気弁のリフト特性を、基本的には高負荷乃至高回転側ほどリフト量が大きくなり、且つ位相角が相対的に遅角するように変更することで、スロットル弁なしでも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る。これによりポンピングロスを減らして、エンジンの燃費を低減できる。
【００３５】
一方、エンジンの低負荷乃至低回転側では吸気弁のリフト量を小さくするとともに（低リフト区間）、その位相角を進角させて、気筒の下死点前で閉じる所謂、早閉じの特性とすることで、ポンピングロスをさらに減少させて燃費の低減効果を高めることができる。
【００３６】
さらに、燃焼安定性の低下が懸念される未暖機状態では、前記低リフト区間における吸気弁のリフトの位相角を暖機後に比べて遅角させ、相対的にピストンの移動速度が高く、気筒の吸気効率が高いクランク角期間において開弁させるとともに、その閉時期を気筒の下死点に近づけることで、気筒の有効圧縮比を高くし、気筒内流動の弱化を抑えて、所要の燃焼安定性を確保することができる。
【００３７】
その場合に、暖機後の前記低リフト区間における吸気弁の開時期が気筒の吸気上死点近傍などで略同じになるようにすれば（請求項２）、気筒への吸気の充填量をエンジンへの要求出力に対応する適正なものとしながら、吸気早閉じの傾向を最大限に強めて、ポンピングロスを効果的に減らすことができる。
【００３８】
また、アイドルなどの特定運転域においては、暖機後であっても位相角を遅角させて、吸気弁が吸気効率の高いときに開かれるようにすることで（請求項３）、所要の燃焼安定性を確保することができる。
【００３９】
さらに、エンジンの温度状態が特に低い低温状態では、前記のような位相角の補正に加えて、吸気弁のリフト量を増大させるとともに、スロットル弁により吸気を絞って敢えてポンピングロスを増大させることにより、気筒の有効圧縮比をより高くして、例えば寒冷地などでも十分な燃焼安定性を確保することができる（請求項５、請求項６）。
【００４０】
さらにまた、エンジンの未暖機状態において前記のように吸気弁のリフト量を増大補正し、且つスロットル弁により吸気を絞るようにすれば、そのリフトの位相角を変更するための位相可変機構はなくても、所要の燃焼安定性を確保することができる（請求項８）。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
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。
【００４２】
（実施形態１）
図１は、本発明を適用した実施形態１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。
【００４３】
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。
【００４４】
そして、コントローラ１７からの制御信号の入力に応じて、電磁弁２０の位置が切換えられることにより、前記ＶＣＴ１８の油圧作動室に供給される作動油圧の方向が切換えられて、前記ロータ及びケーシング、即ちカムシャフト３とスプロケット１９とが相対的に回動されるようになっている。但し、前記ロータ及びケーシングの相対回動角度の大きさには機構的な制限があり、この実施形態では例えば４０〜６０°の範囲内とされている。
【００４５】
また、前記電磁弁２０は、作動油圧の大きさを連続的に変更可能なデューティソレノイドバルブなどであり、これによりロータのケーシングに対する回動量を前記の角度範囲内で連続的に変化させることで、カムシャフト３のクランク軸に対する回転の位相を連続的に変更して、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。
【００４６】
また、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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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）。
【００５６】
（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。
【００５７】
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。
【００５８】
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）。
【００５９】
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）。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
（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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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好ましい。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。
【００７２】
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。
【００７３】
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、この実施形態のエンジンでは、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。
【００７４】
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。
【００７５】
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（リフト制御手段）をプログラムの形態で備えている。
【００７６】
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。
【００７７】
但し、アイドル時のようにエンジンの負荷及び回転数が特に低い運転域（特定運転域）では、気筒への吸気の充填量が不足して、燃焼安定性が損なわれる虞れがあるので、ここで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。
【００７８】
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。
【００７９】
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（以下、低リフト区間ともいう）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。
【００８０】
そのように比較的リフト量の低いとき、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の開弁期間の長さが概略、気筒の吸気行程と一致するものであり、吸気弁１，２が気筒の略上死点で開き、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。
【００８１】
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の閉時期は下死点ＢＤＣよりも大きく遅角側にずれることになり、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。
【００８２】
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、低負荷低回転の特定運転域（この例ではアイドル域）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（低リフト区間に対応する運転域）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。
【００８３】
（未暖機時の補正制御）
ところで、一般的にエンジンは、例えば冷却水温度が約８０〜９０°Ｃくらいの状態で摺動部のクリアランスが適正値になり、エンジンオイルも柔らかくなって、回転抵抗の少ない所期の状態で運転されるものである。言い換えると、エンジンが始動後に十分に暖まるまでの間は、その回転に対する機械的な抵抗が大きくなるとともに、気筒周辺や吸気系の温度が低いことによって燃料の気化霧化が悪くなり、混合気の着火性や燃焼性が低下することになる。このような燃焼安定性の低下の度合いは個々のエンジンによっても異なるが、通常は冷却水の温度が６０〜８０°Ｃくらいの所定値に達するまでの間（所定の未暖機状態）の燃焼安定性の低下が問題になる。
【００８４】
特に、この実施形態のエンジンでは、上述したように、比較的低負荷乃至低回転側で、吸気弁１，２のリフト量が相対的に小さな低リフト区間において、該吸気弁１，２が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ようになっているため、吸気によって気筒内に生じる流動が弱くなってしまい、前記した未暖機時における燃料の気化霧化の悪化が助長されて、エンジンの燃焼安定性が損なわれる虞れがあった。
【００８５】
また、上述したように、気筒のポンピングロスを減らして、エンジンの燃費を低減するということは、言い換えれば、エンジンへの出力要求が同じでも気筒への吸気の充填量が少なくて済むということであり、その分は有効圧縮比が低い状態で運転することになるから、圧縮端における気筒内の温度及び圧力が相対的に低くなる傾向にあり、このことも混合気の着火性を低下させる要因となる。
【００８６】
つまり、この実施形態１のエンジンでは、上述したように吸気弁１，２のリフト特性を変更するようにしたことに起因して、未暖機状態で且つリフト量の比較的低い運転状態では燃焼安定性が損なわれる虞れがあり、このことを防ぐために、吸気弁１，２のリフト量やその位相角の補正制御を行って、燃焼安定性を高めるようにしたものである。
【００８７】
以下、前記の補正制御を中心に、コントローラ１７によるリフト可変機構ＶＶＬとＶＣＴ１８の具体的な制御手順を図１０のフローチャート図に基づいて説明する。まず、スタート後のステップＳ１では主にエンジンの運転状態を検出するための各種センサからの信号を入力するとともに、メモリに記憶されているデータを読み込む。続くステップＳ２において、例えばアクセルペダルの踏み操作量を検出するセンサからの信号と、エンジン回転数センサ（クランク角センサでもよい）からの信号とに基づいて、エンジンの目標トルクを求め、この目標トルクとエンジン回転数とから図７の制御マップを参照して、エンジンの運転状態に対応するリフト量を設定する（目標リフト量の設定）。同様に図８の制御マップを参照して、エンジンの運転状態に対応するリフトの位相角を設定する（目標進角の設定）。
【００８８】
次いで、ステップＳ３において、エンジンがアイドル運転状態かどうか判定する。この判定は、前記目標トルク及びエンジン回転速度に基づいて、エンジンがアイドル運転域にあるかどうか判定すればよく、アイドル運転域であればＹＥＳと判定して後述のステップＳ５に進む。一方、アイドル運転域になければ（判定はＮＯ）、ステップＳ４に進んで、今度はエンジンが未暖機状態かどうか判定する。この判定は、例えば水温センサ２６（図１参照）による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い）以上かどうか判別し、エンジン水温が設定値以上の暖機後であれば（判定はＮＯ）、ステップＳ５に進む。
【００８９】
ステップＳ５では、前記ステップＳ２にて設定した目標リフト量に対応する制御信号をモータ１５へ出力して、コントロールシャフト１１及びコントロールアーム１２を回動させるとともに（ＶＶＬの作動）、同じステップＳ２にて設定した目標進角に対応する制御信号を電磁弁２０へ出力して、ＶＣＴ１８を作動させ、しかる後にリターンする。
【００９０】
こうして、エンジンがアイドル運転域にあるか、或いは暖機後であれば、その運転状態に応じて、リフト可変機構ＶＶＬの作動により前記図６に示すように吸気弁１，２のリフトカーブが変更されるとともに、そのリフトカーブ全体がＶＣＴ１８の作動によって進角側乃至遅角側にシフトされ、これにより、吸気弁１，２のリフト特性は、前記図９に示すように変化することになる。尚、特にアイドル運転時には、コントローラ１７からスロットル弁のモータ２７に制御信号を出力して、これを閉じるようにしてもよい。
【００９１】
一方、前記ステップＳ４にて、エンジン水温の検出値が設定値未満の未暖機状態であるＹＥＳと判定されれば、ステップＳ６に進んで、前記ステップＳ２にて設定した目標進角を遅角側に補正し、続くステップＳ７では前記ステップＳ２にて設定した目標リフト量を減少補正する。すなわち、エンジンが未暖機状態であれば、暖機後のエンジンに最適な特性となるように制御マップに設定されている吸気弁１，２のリフトの位相角を遅角側に補正するとともに、このことにより吸気充填効率が高くなっても、エンジントルクが増大しないように、目標リフト量を減少補正するものである。
【００９２】
前記ステップＳ６における目標進角の遅角補正量は、例えばエンジンの運転状態（負荷及び回転数）に対応付けて予め実験的に求めた最適値を位相角の補正マップとして設定しておけばよい。より具体的には、補正マップには上述の低リフト区間に対応する運転域における遅角補正量を、補正後のリフト特性による吸気弁１，２の閉時期ができるだけ気筒の下死点に近づくように設定し、それよりも高リフト側では遅角補正量を零とする（即ち、低リフト区間に対応する運転域以外では補正を行わない）。また、前記ステップＳ７におけるリフト量の減少補正量は、前記位相角の遅角補正量に対応付けて、これと同様に補正マップとして設定しておけばよい。
【００９３】
そうして目標進角及び目標リフト量を補正した後に前記ステップＳ５に進んで、補正後の目標リフト量に対応する制御信号をモータ１５へ出力して、リフト可変機構ＶＶＬを作動させるとともに、同じく補正後の目標進角に対応する制御信号を電磁弁２０へ出力してＶＣＴ１８を作動させ、しかる後にリターンする。
【００９４】
以上より、エンジンが未暖機状態にあって燃焼安定性の損なわれる虞れがあるときには、前記位相角の補正マップに基づいて吸気弁１，２のリフトの位相角が暖機後よりも遅角するように補正され、その閉時期が気筒の下死点に近づくようになる。より具体的には、図１１に一例を示すように、例えばエンジンがアイドル運転域から高負荷乃至高回転側へ移行するときに、吸気弁１，２のリフトカーブは、まず最小のリフトカーブＬ２から、アイドル運転域と同じ最大遅角状態のままでリフト可変機構ＶＶＬの特性に従ってリフト量が増大し、このリフト量の増大とともに吸気弁１，２の開弁期間が広がって、その閉時期が遅角する。
【００９５】
そうして吸気弁１，２の閉時期が気筒の略下死点にまで遅角すると、その後はリフト量が増大しても吸気弁１，２の閉時期は気筒の略下死点に保たれるように、そのリフト量の増大に対応して位相角が進角し、暖機後と同じ中間のリフトカーブＬ３に到達する。そして、その後は暖機後と同じようにリフト特性が変化するようになる。
【００９６】
すなわち、未暖機時にはリフトカーブＬ２〜Ｌ３の低リフト区間において、暖機後に比べて位相角が遅角するように補正され、吸気弁１，２は、暖機後よりもピストンの移動速度が高く、気筒の吸気効率が高いクランク角期間において開かれることになるから、その分、気筒への吸気の充填量を多くすることができる。
【００９７】
但し、そのような位相角の遅角補正によって吸気弁１，２の閉時期が遅角することで、気筒のポンピングロスが増大する。また、前記リフト量の補正マップに基づいて吸気弁１，２のリフト量が減少補正されることによって、当該吸気弁１，２の周囲を流通する吸気流が強く絞られ、気筒への充填量の増大が抑えられるとともに、その流通抵抗によってもポンピングロスが増大することになる。
【００９８】
すなわち、エンジンの未暖機状態で前記のように吸気弁１，２のリフトの位相角を暖機後よりも遅角させるとともに、同じエンジン運転状態であれば暖機後と同じエンジントルクが得られるようにリフト量を減少補正した場合、結局、気筒への吸気の充填量は、そのリフト量の減少及び位相角の遅角によるポンピングロスの増大に見合う分だけ、増大することになる。こうして充填量が増大した分だけ、気筒の有効圧縮比が高くなるので、その圧縮上死点近傍における混合気の温度及び圧力（圧縮端の温度及び圧力）が高くなって、混合気の着火性及び燃焼性が向上するのである。
【００９９】
また、前記のように吸気弁１，２が、暖機後よりもピストンの移動速度が高く、吸気効率の高いクランク角期間において開かれることで、吸気によって気筒内に生成される流動が強くなり、しかも、吸気弁１，２の閉時期から点火タイミングまでの時間間隔が短くなることによって、点火までの流動の減衰が抑えられることになるから、気筒内の流動により燃料の気化及び空気との混合を促進して、混合気の着火性及び燃焼性を高めることができる。
【０１００】
したがって、この実施形態１のエンジンの吸気制御装置によると、まず基本的に、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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
さらに、アイドル運転域では吸気弁１，２のリフトの位相角を大きく遅角させて、吸気効率を高めることで、その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。
【０１０３】
そして、本発明の特徴として、上述したように、エンジンが未暖機状態で比較的低負荷乃至低回転側の運転状態にあるときに、暖機後の同じ運転状態と比べて吸気弁１，２のリフト量を減少させるとともに、その位相角を遅角させることで、気筒の有効圧縮比を高くして圧縮端の温度及び圧力を高めるとともに、低負荷低回転であっても十分な気筒内流動によって混合気形成を促すことができ、これにより、未暖機状態であっても所要の燃焼安定性を確保することができる。
【０１０４】
尚、前記図１０に示す制御フローにおいて、ステップＳ２，Ｓ５は、エンジンの運転状態に応じてリフト可変機構ＶＶＬやＶＣＴ１８を制御を制御する、というリフト制御部１７ａ及び位相制御部１７ｂによる制御に対応している。
【０１０５】
また、同フローのステップＳ６，Ｓ７により、エンジンが未暖機状態にあるときには、所定の低リフト区間における吸気弁１，２のリフトの位相角が相対的に遅角して、その閉時期が気筒の下死点に近づくように、前記位相制御部１７ｂによる制御を補正するとともに、吸気弁１，２のリフト量が小さくなるように、前記リフト制御部１７ａによるリフト可変機構ＶＶＬの制御を補正する補正制御部１７ｃが構成されている。
【０１０６】
言い換えると、前記実施形態のコントローラ１７は、図１に仮想線で示すように、前記リフト制御部１７ａ及び位相制御部１７ｂの制御を補正する補正制御部１７ｃを、プログラムの形態で備えている。
【０１０７】
（実施形態２）
図１２は、本発明の実施形態２に係るエンジンの吸気制御装置におけるリフト可変機構ＶＶＬとＶＣＴ１８の制御手順を示すフローチャート図である。尚、この実施形態２に係るエンジンの吸気制御装置の全体的な構成は実施形態１のものと同じなので、同じ構成要素には同じ符号を付してその説明は省略する。
【０１０８】
そして、この実施形態２のものでは、上記実施形態１と同様に、エンジンの未暖機状態において吸気弁１，２の低リフト区間におけるリフトの位相角を遅角側に補正するとともに、例えば寒冷地などの始動後でエンジンの温度状態が特に低いときには、燃料の気化霧化が非常に悪くなることを考慮して、このような低温状態では吸気弁１，２のリフト量を増大させて略一定に保ち、エンジントルクはスロットル弁によって制御することで、気筒の有効圧縮比を高めて、燃焼安定性を確保するようにしたものである。
【０１０９】
すなわち、まず、図１２に示すフローのスタート後のステップＴ１〜Ｔ５では、上述した実施形態１の制御フロー（図１０参照）のステップＳ１〜Ｓ５と同様の手順を実行し、エンジンが暖機後であれば、その運転状態に応じてリフト可変機構ＶＶＬとＶＣＴ１８とを作動させて、吸気弁１，２のリフト特性を前記図９に示すように変化させる。
【０１１０】
一方、エンジンが未暖機状態であれば（ステップＴ３にてＹＥＳ）、ステップＴ４においてアイドル運転域にあるかどうか判定し、アイドル運転域にあれば（ＹＥＳ）後述のステップＴ１０に進む一方、アイドル運転域になければ（ＮＯ）、ステップＴ６に進んで、今度は特に温度の低い低温状態かどうか判定する。この判定は、例えば水温センサ２６からの信号に基づいて、その検出値、即ちエンジン水温が、未暖機状態の判定のための設定値よりも低温側の設定値（例えば１０°Ｃ）以上かどうか判別し、エンジン水温が前記低温側の設定値以上であれば（判定はＮＯ）、ステップＴ７，Ｔ８から前記ステップＴ５へと進んで、上述した実施形態１の制御フロー（図１０参照）のステップＳ６，Ｓ７，Ｓ５と同様の制御手順を実行する。
【０１１１】
つまり、エンジンが未暖機状態であっても、特に温度の低い低温状態でなければ、前記実施形態１と同様に比較的低負荷乃至低回転側の運転状態において吸気弁１，２のリフト量を減少補正し、且つその位相角を遅角補正することにより、燃焼安定性を確保するようにしている。
【０１１２】
これに対し、前記ステップＴ６においてエンジン水温が前記低温側の設定値未満であり、エンジンが低温状態にあるＹＥＳと判定すれば、ステップＴ９に進んで目標進角を遅角側に補正するとともに、続くステップＴ１０において目標リフト量を増大補正する。そして、続くステップＴ１１においてエンジンの運転状態に応じてスロットル弁の開度を制御し、前記ステップＴ５に進んで、前記補正後の目標リフト量及び目標進角に基づいてリフト可変機構ＶＶＬ及びＶＣＴ１８をそれぞれ制御して、しかる後にリターンする。
【０１１３】
ここで、前記ステップＴ９，Ｔ１０における目標進角やリフト量の補正は、それぞれ、上述した未暖機状態での補正と同様に予め実験的に設定したマップを参照して行うようにすればよい。すなわち、まず、低温状態における位相角の補正マップは、例えば前記未暖機状態のものと同じであればよく、低リフト区間に対応する運転域において遅角補正後は吸気弁１，２の閉時期ができるだけ気筒の下死点に近づくように設定されている（尚、必ずしも未暖機状態と同じ補正マップを用いる必要はなく、例えば、遅角補正後に吸気弁１，２が気筒の吸気行程中期にてリフトピークとなるように設定した補正マップを用いることもできる）。
【０１１４】
一方、低温状態におけるリフト量の補正マップは、前記未暖機状態のものとは異なり、低リフト区間の中でも低リフト側の吸気弁１，２のリフト量を、該吸気弁１，２の閉時期が気筒の略下死点になるまで強制的に増大させるように設定されている。すなわち、ＶＣＴ１８の作動によって吸気弁１，２のリフトの位相角を遅角させる場合、その機構的な制限により、リフトが非常に低いときには閉時期を下死点まで遅角させることができないが（図１１を参照）、例えば図１３においてリフトカーブＬ４までリフト量を増大させれば、吸気弁１，２の閉時期は略下死点になる。
【０１１５】
そうして吸気弁１，２のリフト量を強制的に増大させる一方で、同じエンジン運転状態であれば暖機後と同じエンジントルクが得られるように、吸気通路のスロットル弁を閉じて、気筒への吸気の充填量を調整する。こうしてスロットル弁を閉じると、その下流側の吸気通路全体が負圧となることから、スロットル弁を全開に保って気筒内のみを負圧にする場合に比べて大幅にポンピングロスが増大することになり、このポンピングロスの増大に見合うように気筒への吸気の充填量が多くなる。つまり、低温状態では気筒の有効圧縮比が暖機後に比べてかなり高くなり、それだけ圧縮端の温度及び圧力が上昇することになる。
【０１１６】
尚、前記のようにスロットル弁を制御するための制御マップは、エンジンの運転状態に応じてスロットル弁の目標開度を設定した一般的なものであり、これを実験等により予め作成して、コントローラ１７のメモリに記憶させておけばよい。
【０１１７】
さらに、前記フローのステップＴ４においてエンジンがアイドル運転域にあるＹＥＳと判定して前記ステップＴ１０，Ｔ１１，Ｔ５に進むときには、前記と同様に吸気弁１，２の目標リフト量を増大補正するとともに、スロットル弁は略全閉となるように制御する。すなわち、アイドル状態では特に燃焼安定性の確保が難しいことを考慮して、未暖機状態であれば、低温状態でなくても吸気弁１，２のリフトを強制的に高め、スロットル弁により吸気を絞るようにするのである。
【０１１８】
前記図１２に示す制御フローにおいても、ステップＴ２，Ｔ５がリフト制御部１７ａ及び位相制御部１７ｂによる制御に対応しており、ステップＳＴ６〜Ｔ１１により、エンジンの未暖機状態で低リフト区間における吸気弁１，２のリフト量やその位相角の補正制御を行う補正制御部１７ｃが構成されている。
【０１１９】
そして、この実施形態２の補正制御部１７ｃは、エンジンが未暖機状態の中でも低温側の低温状態にあるときには、吸気弁のリフトの位相角を遅角補正するだけでなく、そのリフト量を所定値まで増大させる一方、吸気通路のスロットル弁によって吸気の流量を調整するようにしたものである。
【０１２０】
したがって、この実施形態２の場合、エンジンが特に温度の低い低温状態のときには、図１３に一例を示すように、エンジンがアイドル運転域にあっても吸気弁１，２のリフトカーブは、最小リフトのリフトカーブＬ２にはならず、それよりも高リフトのリフトカーブＬ４になる。
【０１２１】
この際、スロットル弁は略全閉とされ、その弁体の周縁部と吸気通路壁面との隙間から吸気が流通するようになるから、気筒のポンピングロスが極めて大きくなり、その分、気筒への吸気の充填量が多い状態になる。このため、当該気筒の有効圧縮比はかなり高くなり、エンジンの未暖機状態は勿論、低温状態であっても気筒の圧縮端の温度及び圧力が十分に高くなる。
【０１２２】
しかも、前記のように吸気弁１，２のリフト量が増大され、その開弁期間が拡大されて閉時期が気筒の略下死点となっており、その開弁期間における吸気効率が高くなるとともに、リフト量も増大するので、相乗的に気筒内の吸気流動が強くなり、加えて、点火までの気筒内流動の減衰も抑制されるから、燃焼安定性の確保が難しい低温状態で且つアイドル運転状態であっても、十分な燃焼安定性を確保することができる。
【０１２３】
そして、アクセルペダルが踏み操作されて負荷が増大し、エンジンがアイドル運転域から高負荷乃至高回転側へ移行すると、こうして変化するエンジンの運転状態に応じてスロットル弁の開度が制御されて、吸気の流量が調整され、これにより、エンジンへの出力要求に対応する分量の空気が気筒へ充填されるようになる。つまり、前記アイドル運転時と同様にスロットル弁により吸気を絞って敢えてポンピングロスを増大させることにより、気筒の有効圧縮比を高くし、さらに、リフト量の増大と位相角の遅角とによって相乗的に気筒内流動の弱化を抑制することによって、エンジンの低温状態において十分な燃焼安定性を確保することができる。
【０１２４】
そうして、スロットル弁が全開になった後もエンジンの負荷乃至回転数が増大すれば、これに応じて吸気弁１，２のリフト量が再び増大するとともに、その位相角が進角して、図示のリフトカーブＬ４〜Ｌ３のように、吸気弁１，２の開弁期間が広がってもその閉時期が気筒の略下死点に維持される。さらにエンジンの負荷乃至回転数が増大すれば、前記リフト量やその位相角の補正制御は行われなくなり、暖機後と同様に図７，８の制御マップに従って、エンジンの運転状態に基づきリフト可変機構ＶＶＬ及びＶＣＴ１８が制御されるようになる。
【０１２５】
（他の実施形態）
本発明の構成は上述した実施形態１，２に限定されず、その他の種々の構成も包含する。すなわち、例えばエンジンの動弁系に設けるリフト可変機構ＶＶＬの具体的な構成は、前記実施形態１，２のものに限定されない。リフト可変機構ＶＶＬは、例えば図１４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。
【０１２６】
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、未暖機状態では図１１の如く低リフト区間の位相角を遅角させるようにすることができる。
【０１２７】
但し、必ずしもそうする必要はなく、例えば前記図１４において仮想線で示すように、エンジンの未暖機状態でＶＣＴ１８を作動させて、低リフト区間におけるリフトの位相角を遅角させるようにするだけでもよい。
【０１２８】
或いは、エンジンにＶＣＴ１８を装備しないことも可能である。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ができないので、エンジンの未暖機状態では前記実施形態２の低温状態のようにリフト量を増大補正するとともに、スロットル弁を閉じることにより、気筒の有効圧縮比を増大させて、燃焼安定性を確保する。
【０１２９】
すなわち、図１５のフローに示すように、エンジンが未暖機状態で所定の低リフト区間にあるときには（ステップＵ３，Ｕ４にてＹＥＳ）、ステップＵ６に進んで、図１２のフローのステップＴ１０と同様に吸気弁１，２のリフト量を増大補正し、続くステップＵ７において、同ステップＴ１１と同様にスロットル弁の制御を行うようにすればよい。尚、図示のフローのステップＵ１，Ｕ２，Ｕ５ではそれぞれ前記実施形態１のフロー（図１０参照）のステップＳ１，Ｓ２，Ｓ５と同じ制御手順を実行する。
【０１３０】
こうすると、前記ステップＵ２，Ｕ５がリフト制御部１７ａ及び位相制御部１７ｂに対応し、ステップＵ６，Ｕ７により、エンジンが未暖機状態のときに吸気弁１，２のリフト量が増大するように前記リフト制御部１７ａによるリフト可変機構ＶＶＬの制御を補正するとともに、スロットル弁によって吸気の流れが絞られるようにその駆動モータ２７を制御する補正制御部１７ｃが、構成される。
【０１３１】
その場合の吸気弁１，２のリフト特性の変化は、例えば図１６に示すようになり、エンジンの未暖機状態では図示の如くアイドル運転域からリフト量が強制的にリフトカーブＬ３まで増大されるとともに、図示しないが、スロットル弁の制御によって気筒への吸気の充填量が調整されるようになる。これにより、前記実施形態２における低温状態での補正制御と同様に、スロットル弁により吸気を絞って敢えてポンピングロスを増大させることにより、気筒の有効圧縮比を十分に高くすることができるので、ＶＣＴ１８による位相角の補正制御は行わなくても、エンジンの未暖機状態において燃焼安定性を確保することができる。
【０１３２】
さらに、前記実施形態１においては、図１１に示すように、エンジンの未暖機状態で低リフト区間における吸気弁１，２のリフトの位相角を遅角側に補正していても、その閉時期は気筒の下死点よりも進角側になっているが、これはＶＣＴ１８による位相角の変更量が機構的に制限されることによる。従って、仮にＶＣＴ１８によって位相角を任意の角度だけ進角乃至遅角させることができるのであれば、例えば図１７に一例を示すように、低リフト区間における吸気弁１，２の閉時期が気筒の略下死点になるようにすることも可能である。
【０１３３】
また、前記実施形態２では、図１３に示すように、エンジンが低温状態のときには、吸気弁１，２のリフト量を、位相角が最大遅角の状態で吸気弁１，２の閉時期が気筒の略下死点になるリフトカーブＬ４まで増大させるようにしているが、これに限らず、例えばリフトカーブＬ３まで一気に増大させるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１３４】
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及びその位相角を連続的に変更するようにした吸気制御装置であって、高負荷高回転では十分な高出力が得られる一方、運転頻度の高い低負荷低回転側でポンピングロスを減らして、燃費を低減することができ、さらに、未暖機状態であっても十分な燃焼安定性が確保されるものなので、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】
【０１３５】
【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１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】エンジン暖機後のリフトカーブの変化を示す説明図である。
【図１０】リフト量及び位相角の制御手順を示すフローチャート図である。
【図１１】エンジン未暖機時についての図９相当図である。
【図１２】低温状態でリフト量を増大補正するようにした実施形態２に係る図１０相当図である。
【図１３】同図１１相当図である。
【図１４】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１１相当図である。
【図１５】未暖機時にリフト量を増大補正するようにした他の実施形態に係る図１０相当図である。
【図１６】同図１１相当図である。
【図１７】未暖機時に低リフト区間で吸気弁が気筒の略下死点で閉じるようにした他の実施形態に係る図１１相当図である。
【符号の説明】
【０１３６】
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  補正制御部（補正制御手段）
１８    位相可変機構（ＶＣＴ）
２６    水温センサ
２７    スロットル弁のモータ（アクチュエータ）
【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】
2006336494.tif 000015
【図１４】
2006336494.tif 000016
【図１５】
2006336494.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
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