(57)【要約】【課題】作動油圧の供給変動の発生を抑えてカムの位相を精度良く制御でき、内燃機関の運転性能の向上を図ることの可能な内燃機関の可変動弁装置を提供する。【解決手段】第１の吸気カム及び第２の吸気カムの位相を作動油圧を用いて共に可変する第１のカム位相可変機構と、第１の吸気カムに対して第２の吸気カムの位相を作動油圧を用いて遅角側に可変するスプリット可変機能を有する第２のカム位相可変機構とを備えた内燃機関の可変動弁装置において、内燃機関の運転が所定回転速度（Ｎ2）未満且つ所定負荷（Ｌ1）未満の低回転低負荷域（Ａ）にあるときには、第２のカム位相可変機構を優先して制御する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つの気筒に第１の吸気カムにより駆動する第１の吸気バルブと第２の吸気カムにより駆動する第２の吸気バルブとを有し、前記第１の吸気カム及び前記第２の吸気カムの位相を共に可変する第１のカム位相可変機構と、前記第１の吸気カムに対して前記第２の吸気カムの位相を可変する第２のカム位相可変機構とを備えた内燃機関の可変動弁装置において、
前記第１及び第２のカム位相可変機構を制御する位相可変制御手段を備え、
該位相可変制御手段は、前記内燃機関の運転状態に応じて、前記第１のカム位相可変機構の制御と前記第２のカム位相可変機構の制御のいずれか一方を優先して制御することを特徴とする、内燃機関の可変動弁装置。
【請求項２】
前記位相可変制御手段は、前記内燃機関の回転速度と負荷の少なくともいずれかにより定まる領域に応じて、前記第１のカム位相可変機構の制御と前記第２のカム位相可変機構の制御のいずれか一方を優先して制御することを特徴とする、請求項１記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項３】
前記位相可変制御手段は、前記内燃機関の運転が所定回転速度未満且つ所定負荷未満の低回転低負荷領域にあるときには、前記第２のカム位相可変機構を優先して制御することを特徴とする請求項２記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項４】
前記位相可変制御手段は、前記内燃機関の運転が前記所定負荷以上の高負荷領域にあるときには、前記第１のカム位相可変機構を優先して制御することを特徴とする、請求項３記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項５】
前記位相可変制御手段は、前記内燃機関の運転が所定回転速度以上の高回転領域にあるときには、前記優先を中止することを特徴とする、請求項３または４記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項６】
前記位相可変制御手段は、
前記第１のカム位相可変機構及び前記第２のカム位相可変機構のそれぞれの制御目標値を設定する目標値設定手段と、
前記目標値設定手段で設定されたそれぞれの制御目標値に不感帯を設定する不感帯設定手段とを備え、
前記不感帯設定手段は、前記第１のカム位相可変機構及び前記第２のカム位相可変機構のうち優先して制御する方の不感帯を狭く設定することを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項７】
前記位相可変制御手段は、前記第１のカム位相可変機構及び前記第２のカム位相可変機構のうち優先して制御する方の制御開始タイミングを早くすることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか記載の内燃機関の可変動弁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の可変動弁装置に係り、吸排気バルブの開閉時期の最適化を図る技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、バルブの開閉時期（カムの位相）を変化させる可変動弁装置として、カム位相可変機構を備えた内燃機関（エンジン）が増加してきている。更に、１つの気筒に吸気バルブが複数備えられた内燃機関に上記カム位相可変機構を採用し、内燃機関の運転状態に応じて複数の吸気バルブの全部に加えて一部のみ開閉時期を変化（スプリット）させる技術が開発されている（特許文献１参照）。
このように１つの気筒の複数の吸気バルブの一部のみ開閉時期を変化させることが可能であると、複数の吸気バルブを連続的に開弁させるようにでき、吸気バルブの開弁期間を広くして自由度の高いバルブ制御を実施でき、内燃機関の運転性能の向上を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１４４５２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、カム位相可変機構のアクチュエータとしては、一般には作動油圧で作動する油圧アクチュエータが用いられている。そして、上記特許文献１においても、複数の吸気バルブの全部を作動させるアクチュエータ及び一部のみ作動させるアクチュエータのそれぞれにベーン式油圧アクチュエータが用いられている。
このように油圧アクチュエータを複数用いるようにすると、両方の油圧アクチュエータに作動油圧を同時に供給しようとした場合、一時的に全体の作動油圧が低下して作動油圧の供給変動が発生するという問題がある。作動油圧の供給変動が発生すると、バルブの開閉時期（カムの位相）を精度良く制御することができないおそれがあり、好ましいことではない。
【０００５】
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、カムの位相を精度良く制御でき、内燃機関の運転性能の向上を図ることの可能な内燃機関の可変動弁装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、請求項１の内燃機関の可変動弁装置は、１つの気筒に第１の吸気カムにより駆動する第１の吸気バルブと第２の吸気カムにより駆動する第２の吸気バルブとを有し、前記第１の吸気カム及び前記第２の吸気カムの位相を共に可変する第１のカム位相可変機構と、前記第１の吸気カムに対して前記第２の吸気カムの位相を可変する第２のカム位相可変機構とを備えた内燃機関の可変動弁装置において、前記第１及び第２のカム位相可変機構を制御する位相可変制御手段を備え、該位相可変制御手段は、前記内燃機関の運転状態に応じて、前記第１のカム位相可変機構の制御と前記第２のカム位相可変機構の制御のいずれか一方を優先して制御することを特徴とする。
【０００７】
なお、ここに「優先」とは下記の状態を全て含む概念である。
・第１のカム位相可変機構について先に位相可変し、その後、第２のカム位相可変機構について位相可変する状態。
・その逆に第２のカム位相可変機構について先に位相可変し、その後、第１のカム位相可変機構について位相可変する状態。
・いずれか一方のみを位相可変し、他方は位相可変せず固定位相とする状態。
【０００８】
請求項２の内燃機関の可変動弁装置では、請求項１において、前記位相可変制御手段は、前記内燃機関の回転速度と負荷の少なくともいずれかにより定まる領域に応じて、前記第１のカム位相可変機構の制御と前記第２のカム位相可変機構の制御のいずれか一方を優先して制御することを特徴とする。
請求項３の内燃機関の可変動弁装置では、請求項２において、前記位相可変制御手段は、前記内燃機関の運転が所定回転速度未満且つ所定負荷未満の低回転低負荷領域にあるときには、前記第２のカム位相可変機構を優先して制御することを特徴とする。
【０００９】
請求項４の内燃機関の可変動弁装置では、請求項３において、前記位相可変制御手段は、前記内燃機関の運転が前記所定負荷以上の高負荷領域にあるときには、前記第１のカム位相可変機構を優先して制御することを特徴とする。
請求項５の内燃機関の可変動弁装置では、請求項３または４において、前記位相可変制御手段は、前記内燃機関の運転が所定回転速度以上の高回転領域にあるときには、前記優先を中止することを特徴とする。
【００１０】
請求項６の内燃機関の可変動弁装置では、請求項１乃至５のいずれかにおいて、前記位相可変制御手段は、前記第１のカム位相可変機構及び前記第２のカム位相可変機構のそれぞれの制御目標値を設定する目標値設定手段と、前記目標値設定手段で設定されたそれぞれの制御目標値に不感帯を設定する不感帯設定手段とを備え、前記不感帯設定手段は、前記第１のカム位相可変機構及び前記第２のカム位相可変機構のうち優先して制御する方の不感帯を狭く設定することを特徴とする。
【００１１】
請求項７の内燃機関の可変動弁装置では、請求項１乃至５のいずれかにおいて、前記位相可変制御手段は、前記第１のカム位相可変機構及び前記第２のカム位相可変機構のうち優先して制御する方の制御開始タイミングを早くすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の請求項１の内燃機関の可変動弁装置によれば、第１の吸気カム及び第２の吸気カムの位相を作動油圧を用いて共に可変する第１のカム位相可変機構と、第１の吸気カムに対して第２の吸気カムの位相を作動油圧を用いて遅角側に可変するスプリット可変機能を有する第２のカム位相可変機構とを備えた内燃機関の可変動弁装置において、内燃機関の運転状態に応じて、第１のカム位相可変機構の制御と第２のカム位相可変機構の制御のいずれか一方を優先して制御する。
【００１３】
これにより、内燃機関の運転状態に応じて、第１のカム位相可変機構或いは第２のカム位相可変機構を安定して制御でき、第１の吸気カム或いは第２の吸気カムの位相を精度良くして内燃機関の出力の向上と燃費の低減とを図ることができ、内燃機関の運転性能の向上を図ることができる。
請求項２の内燃機関の可変動弁装置によれば、内燃機関の回転速度と負荷の少なくともいずれかにより定まる領域に応じ、第１のカム位相可変機構の制御と第２のカム位相可変機構の制御のいずれか一方を優先して制御する。
【００１４】
これにより、内燃機関の回転速度と負荷に応じて、第１のカム位相可変機構或いは第２のカム位相可変機構を安定して制御でき、第１の吸気カム或いは第２の吸気カムの位相を精度良くして内燃機関の出力の向上と燃費の低減とを図ることができ、内燃機関の運転性能の向上を図ることができる。
請求項３の内燃機関の可変動弁装置によれば、内燃機関の運転が所定回転速度未満且つ所定負荷未満の低回転低負荷領域にあるときには、第２のカム位相可変機構を優先して制御する。
【００１５】
例えば、内燃機関の運転が低回転低負荷領域にあるときには、第１のカム位相可変機構は制御せずに作動油圧を供給しないようにし、第２のカム位相可変機構にのみ作動油圧を供給するようにする。
これにより、低回転低負荷領域において、作動油圧の供給変動の発生を抑え、第２のカム位相可変機構を安定して制御でき、第２の吸気カムの位相を精度良くして内燃機関の出力の向上と燃費の低減とを図ることができ、内燃機関の運転性能の向上を図ることができる。
【００１６】
請求項４の内燃機関の可変動弁装置によれば、内燃機関の運転が所定負荷以上の高負荷領域にあるときには、第１のカム位相可変機構を優先して制御する。
例えば、内燃機関の運転が高負荷領域にあるときには、第２のカム位相可変機構は制御せずに作動油圧を供給しないようにし、第１のカム位相可変機構にのみ作動油圧を供給するようにする。
これにより、高負荷領域においても、作動油圧の供給変動の発生を抑え、第１のカム位相可変機構を安定して制御でき、第１の吸気カムの位相を精度良く制御して内燃機関の出力の向上と燃費の低減とを図ることができ、内燃機関の運転性能の向上を図ることができる。
【００１７】
請求項５の内燃機関の可変動弁装置によれば、内燃機関の運転が所定回転速度以上の高回転領域にあるときには、優先を中止する。
例えば、内燃機関の運転が高回転領域にあるときには、第１のカム位相可変機構を最遅角位置に第２のカム位相可変機構を最進角位置に固定する。
これにより、高回転領域においても、作動油圧の供給変動の発生を抑え、第１のカム位相可変機構を安定して制御でき、第１の吸気カムの位相を精度良く制御して内燃機関の出力の向上と燃費の低減とを図ることができ、内燃機関の運転性能の向上を図ることができる。
【００１８】
請求項６の内燃機関の可変動弁装置によれば、第１のカム位相可変機構及び第２のカム位相可変機構のうち優先して制御する方の不感帯を狭く設定する。
これにより、やはり第１のカム位相可変機構或いは第２のカム位相可変機構を安定して制御でき、第１の吸気カム或いは第２の吸気カムの位相を精度良くして内燃機関の出力の向上と燃費の低減とを図ることができ、内燃機関の運転性能の向上を図ることができる。
請求項７の内燃機関の可変動弁装置によれば、第１のカム位相可変機構及び第２のカム位相可変機構のうち優先して制御する方の制御開始タイミングを早くする。
【００１９】
これにより、やはり第１のカム位相可変機構或いは第２のカム位相可変機構を安定して制御でき、第１の吸気カム或いは第２の吸気カムの位相を精度良くして内燃機関の出力の向上と燃費の低減とを図ることができ、内燃機関の運転性能の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る内燃機関の可変動弁装置を示す概略構成図である。
【図２】第１実施例に係る、第１のカム位相可変機構と第２のカム位相可変機構との作動制御を行うためのマップである。
【図３】作動制御が低回転低負荷域で行われる場合のエンジンのクランク角と第１の吸気バルブ、第２の吸気バルブ及び排気バルブのバルブリフト量との関係を示す図である。
【図４】第２の吸気バルブの閉弁時期と燃焼安定性、インテークマニフォールド圧（インマニ圧）、ポンピングロス及び燃費との関係を示す図である。
【図５】ストライベック線図である。
【図６】エンジン回転速度Ｎeとバルブフリクションと潤滑油の温度との関係を示す図である。
【図７】第１の吸気バルブと第２の吸気バルブとのスプリット量と吸気カムシャフトに掛かるトルクとの関係を示す図である。
【図８】第２実施例に係る、第１のカム位相可変機構と第２のカム位相可変機構との作動制御を行うためのマップである。
【図９】第１のカム位相可変機構と第２のカム位相可変機構との制御の優先関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面に基づき本発明の一実施形態について説明する。
先ず、第１実施例を説明する。
図１は本発明に係る内燃機関の可変動弁装置を示す概略構成図であって、エンジン１のシリンダヘッド２内の構造を示す上面図である。
エンジン１は、例えばＤＯＨＣ式の動弁機構を有する直列４気筒のエンジンである。図１に示すように、シリンダヘッド２の内部に回転自在に支持された排気カムシャフト３及び吸気カムシャフト４には、夫々カムスプロケット５、６が接続され、これらのカムスプロケット５、６はチェーン７を介して図示しないクランクシャフトに連結されている。
【００２２】
エンジン１の１つの気筒８には、２つの吸気バルブ９、１０と図示しない２つの排気バルブとが設けられている。２つの吸気バルブ９、１０は、吸気カムシャフト４に交互に配置された第１の吸気カム１１及び第２の吸気カム１２により駆動される。詳しくは、２つの吸気バルブのうち第１の吸気バルブ９は第１の吸気カム１１に、第２の吸気バルブ１０は第２の吸気カム１２により駆動される。一方、２つの排気バルブは、排気カムシャフト３に固定されたそれぞれの排気カム１３により駆動される。
【００２３】
吸気カムシャフト４は、中空状のアウタカムシャフトと、このアウタカムシャフトに挿入されたインナカムシャフトとを備えた２重構造となっている。アウタカムシャフト及びインナカムシャフトは、若干の隙間を有しつつ同心状に配置され、エンジン１のシリンダヘッド２に形成された複数のカムジャーナル２３に回動可能に支持されている。
アウタカムシャフトには第１の吸気カム１１が固定されている。また、アウタカムシャフトには第２の吸気カム１２が回動可能に支持され、当該第２の吸気カム１２とインナカムシャフトとはアウタカムシャフトの周方向に延びた長孔を貫通する固定ピンにより固定されている。これより、第１の吸気カム１１はアウタカムシャフトの回転により駆動し、第２の吸気カム１２はインナシャフトの回転により駆動する。
【００２４】
吸気カムシャフト４には、第１のカム位相可変機構３０及び第２のカム位相可変機構３１が設けられている。第１のカム位相可変機構３０及び第２のカム位相可変機構３１には、例えば公知のベーン式油圧アクチュエータが用いられている。ベーン式油圧アクチュエータは、円筒状のハウジング（カバー）内にベーンロータが回動可能に設けられて構成されており、油圧ユニット５０から電磁油圧バルブ５２、５４を経てハウジング内へ供給される作動油量、即ち作動油圧に応じて、ハウジングに対するベーンの回転角度を可変させる機能を有する。
【００２５】
第１のカム位相可変機構３０は吸気カムシャフト４の前端に設けられており、第１のカム位相可変機構３０のハウジングにはカムスプロケット６が固定され、第１のカム位相可変機構３０のベーンロータには上記アウタカムシャフトが固定されている。
第２のカム位相可変機構３１は吸気カムシャフト４の後端に設けられており、第２のカム位相可変機構３１のハウジングにはアウタカムシャフトが固定され、第２のカム位相可変機構３１のベーンロータにはインナカムシャフトが固定されている。
【００２６】
このような構成により、第１のカム位相可変機構３０は、カムスプロケット６に対してアウタカムシャフトの回転角を可変させる機能を有する一方、第２のカム位相可変機構３１は、アウタカムシャフトに対してインナカムシャフトの回転角を可変させる機能を有する。即ち、第１のカム位相可変機構３０は、排気バルブの開閉時期に対して第１の吸気バルブ９及び第２の吸気バルブ１０全体の開閉時期を可変させる機能を有し、第２のカム位相可変機構３１は、第１の吸気バルブ９の開閉時期と第２の吸気バルブ１０の開閉時期との位相差（スプリット量）を可変させるスプリット可変機能を有する。
【００２７】
シリンダヘッド２には、アウタカムシャフトの実回転角を検出する第１のカムセンサ３２が取り付けられている。この第１のカムセンサ３２からの情報に基づいて、油圧バルブ５２の開度を調整し、第１のカム位相可変機構３０の作動制御を行うことが可能である。
吸気カムシャフト４の後端はシリンダヘッド２の後壁２ａを貫通しており、第２のカム位相可変機構３１は、シリンダヘッド２の外方に配置され、アクチュエータカバー４０に覆われている。
【００２８】
アクチュエータカバー４０には、第２のカム位相可変機構３１のベーンロータの回転タイミングを検出することでインナカムシャフトの実回転角を検出する第２のカムセンサ４５が取り付けられている。
これより、第２のカムセンサ４５からの情報と上記第１のカムセンサ３２からの情報とに基づいて、インナカムシャフトとアウタカムシャフトとの実回転角差を検出することができ、この実回転角差に基づいて電磁油圧バルブ５４の開度を調整し、第２のカム位相可変機構３１の作動制御を行うことが可能である。
【００２９】
電子コントロールユニット（ＥＣＵ）６０は、エンジン１の各種制御を行う制御装置であり、ＣＰＵ、メモリ等から構成されており、入力側には、上記第１のカムセンサ３２、第２のカムセンサ４５の他、エンジン１のアクセル開度を検出するアクセル開度センサ（ＡＰＳ）６２、エンジン１のクランク角を検出するクランク角センサ６４等の各種センサ類が接続され、出力側には、上記電磁油圧バルブ５２、５４等の他、吸入空気量を調節すべく吸気通路に設けられたスロットルバルブ６６等の各種デバイス類が接続されている。なお、ＡＰＳ６２により検出されるアクセル開度情報に基づきエンジン負荷が検出され、クランク角センサ６４により検出されるクランク角情報に基づきエンジン回転速度Ｎeが検出される。
【００３０】
以下、このように構成された本発明の第１実施例に係る内燃機関の可変動弁装置の作用について説明する。
第１のカム位相可変機構３０と第２のカム位相可変機構３１とは、図２に示すマップに基づき、エンジン１の運転状態、即ちエンジン負荷とエンジン回転速度Ｎeとに応じてＥＣＵ６０により作動制御される（位相可変制御手段）。
図２のマップに示すように、第１のカム位相可変機構３０と第２のカム位相可変機構３１の作動制御は、エンジン１の始動及び暖機運転を行う領域Ｘ、エンジン負荷及びエンジン回転速度Ｎe共に小さい低回転低負荷域の領域Ａ（低回転低負荷領域）、エンジン負荷が大きくエンジン回転速度Ｎeが小さい低回転高負荷域の領域Ｂ（高負荷領域）、エンジン回転速度Ｎeが大きい高回転域の領域Ｃ（高回転領域）に分けて実施される。
【００３１】
先ずエンジン１の始動及び暖機運転に対応する領域Ｘでは、油圧ユニット５０から十分な油圧供給がないので、第１のカム位相可変機構（図中第１ＶＶＴで示す）３０は最遅角位置に、第２のカム位相可変機構（図中第２ＶＶＴで示す）３１は最進角位置に固定するロックピンによって位相が維持される。
領域Ａでは、上記領域Ｘでのエンジン１の始動及び暖機時とは異なり、ＡＰＳ６２からのアクセル開度情報に基づき、第１のカム位相可変機構３０を最遅角位置に制御し、第２のカム位相可変機構３１については任意の位相に制御する。具体的には、エンジン回転速度Ｎeが所定値Ｎ0以上所定値Ｎ1未満である場合は、制御性油圧ユニット５０からの油圧供給が少ないので、第１のカム位相可変機構３０と第２のカム位相可変機構３１を比較すると、位相可変するバルブの数が少ない第２のカム位相可変機構３１の方が高い制御性が得られるため、第１のカム位相可変機構３０をロックピンによる位相維持、もしくは油圧によって最遅角位置に制御し、第２のカム位相可変機構３１については任意の位相に制御する。また、エンジン負荷が所定値Ｌ1未満且つエンジン回転速度Ｎeが所定値Ｎ1以上所定値Ｎ2未満である場合でも、第１のカム位相可変機構３０を最遅角位置に制御し、第２のカム位相可変機構３１については任意の位相に制御する。
【００３２】
領域Ｂでは、第１のカム位相可変機構３０を任意遅角位置に制御し、第２のカム位相可変機構３１については最進角位置に制御する。具体的には、ＡＰＳ６２からのアクセル開度情報に基づきエンジン負荷が所定値Ｌ1以上且つエンジン回転速度Ｎeが所定値Ｎ1以上所定値Ｎ2未満である場合に、第１のカム位相可変機構３０を任意遅角位置に制御し、第２のカム位相可変機構３１については最進角位置に制御する。
領域Ｃでは、上記領域Ｘでの場合と同様、第１のカム位相可変機構３０を最遅角位置に制御し、第２のカム位相可変機構３１については最進角位置に制御する。具体的には、エンジン回転速度Ｎeが所定値Ｎ2以上である場合に、第１のカム位相可変機構３０を最遅角位置に制御し、第２のカム位相可変機構３１については最進角位置に制御する。
【００３３】
即ち、エンジン負荷及びエンジン回転速度Ｎe共に小さい領域Ａでは、第１のカム位相可変機構３０を最遅角位置に固定して第２のカム位相可変機構３１を優先的に制御するようにし、エンジン負荷が大きくエンジン回転速度Ｎeが小さい領域Ｂでは、第２のカム位相可変機構３１を最進角位置に固定して第１のカム位相可変機構３０を優先的に制御するようにし、エンジン回転速度Ｎeが大きい領域Ｃでは、優先的に制御することを中止し、第１のカム位相可変機構３０及び第２のカム位相可変機構３１をそれぞれ最遅角位置、最進角位置に固定するようにしている。
【００３４】
このように第１のカム位相可変機構３０及び第２のカム位相可変機構３１の少なくともいずれか一方を固定して他方を制御するようにすると、作動油圧の供給を第１のカム位相可変機構３０及び第２のカム位相可変機構３１の双方へ同時にすることなく第１のカム位相可変機構３０及び第２のカム位相可変機構３１の少なくとも一方に限定でき、領域Ａ、Ｂ、Ｃのいずれにおいても、作動油圧の供給変動の発生を抑え、第１のカム位相可変機構３０及び第２のカム位相可変機構３１をともに安定して精度よく制御できる。
【００３５】
これにより、第１の吸気バルブ９と第２の吸気バルブ１０とを連続的に滑らかに自由に作動させて開弁期間を広くでき、エンジン１において、インテークマニフォールド圧を精密に制御しながらポンピングロスを良好に低下させるようにでき、エンジン出力の向上と燃費の低減とを図ることができる。
ところで、エンジン負荷及びエンジン回転速度Ｎe共に小さい上記領域Ａでは、第２のカム位相可変機構３１についてみると、領域Ａの中心部分では最遅角位置に制御する一方、領域Ａの外周部分では矢視の如く中心部分から離れるほど進角させて任意の遅角位置に制御するようにしている。
【００３６】
また、図２に破線で示すように、領域Ａは、さらにエンジン負荷及びエンジン回転速度Ｎe共に極めて小さい領域Ａ1とそれ以外の領域Ａ2とに分けられており、領域Ａ1が温態アイドル域も含む暖機後の極低回転低負荷域を示し、領域Ａ2が通常の低回転低負荷域を示している。
領域Ａ1の極低回転低負荷域は、領域Ａの中心部分から離れた領域Ａの外周部分に位置することから、この極低回転低負荷域である領域Ａ1では、上述した如く第１のカム位相可変機構３０については最遅角位置に制御する一方、第２のカム位相可変機構３１については最遅角位置ではなく、これよりも進角側の任意の遅角位置に制御する。
【００３７】
ここで図３を参照すると、作動制御が上記領域Ａで行われる場合のエンジン１のクランク角と第１の吸気バルブ９、第２の吸気バルブ１０及び排気バルブのバルブリフト量との関係が示されており、（ａ）が例えば領域Ｘでのエンジン１の始動及び暖機時と同様に第２のカム位相可変機構３１を最進角位置に制御して第１の吸気バルブ９と第２の吸気バルブ１０との閉時期を進角側とし、実圧縮比を高めることで着火性を高め、燃焼安定を図る場合、（ｂ）が領域Ａ1の極低回転低負荷域で第２のカム位相可変機構３１を任意の遅角位置に制御し、吸気バルブの閉弁時期遅延によりポンピングロス低減しつつ、第１と第２の吸気バルブの開弁期間がずれることによる筒内流動強化と閉弁時期による実圧縮比のバランスにより燃焼安定化と高めて、燃費を良化させる場合、（ｃ）が領域Ａ2のうち領域Ａの中心部分で第２のカム位相可変機構３１を最遅角位置に制御して第１の吸気バルブ９の開閉時期と第２の吸気バルブ１０の開閉時期の位相差、即ちスプリット量を最大にし、吸気バルブの閉弁時期遅延による実圧縮比を最も低下させ、ポンピングロスも最も低減し、筒内流動強化を進めて、燃費を良化させる場合をそれぞれ示している。
【００３８】
このように領域Ａ1の極低回転低負荷域において第２のカム位相可変機構３１を最遅角位置ではなく任意の遅角位置に制御するのは、極低回転低負荷域で第２のカム位相可変機構３１を最遅角位置にして第１の吸気バルブ９と第２の吸気バルブ１０とのスプリット量を最大にすると、却って燃焼安定性が悪化し、それに伴い燃費が悪化する傾向にあることが確認されたことに基づいている。
図４を参照すると、第２の吸気バルブ１０の閉弁時期と燃焼安定性、インテークマニフォールド圧（インマニ圧）、ポンピングロス及び燃費との関係が実験値として示されているが、同図によれば、第２のカム位相可変機構３１ひいては第２の吸気バルブ１０の閉弁時期を遅角させて行くと、インテークマニフォールド圧を精密に制御しながらポンピングロスを良好に低下させることができる一方、燃焼安定性悪化に合わせて燃費が悪化していることが分かる。
【００３９】
極低回転低負荷域で第２のカム位相可変機構３１を遅角させていくと燃焼安定性や燃費が悪化するのは、ポンピングロス低減による効果よりも、実圧縮比が低下することによる燃焼悪化と、筒内流動が強化され過ぎたための熱損失増大が要因と考えられる。
これより、極低回転低負荷域では、第２のカム位相可変機構３１を最遅角位置ではなく任意の遅角位置、例えば図４において燃焼安定性や燃費が最も良くなる位置Ｓ1或いは位置Ｓ1辺りの所定の位相範囲内の位置に制御するようにしている。
【００４０】
加えて、第２のカム位相可変機構３１を最遅角位置ではなく任意の遅角位置、例えば図４において燃焼安定性や燃費が最も良くなる位置Ｓ1或いは位置Ｓ1辺りの所定の位相範囲内の位置に制御する場合では、併せてスロットルバルブ６６を閉じ側に制御する。これにより、インテークマニフォールド圧ひいては燃焼室内の負圧が大きくなり、燃料の気化を促進させることができ、燃焼安定性をさらに向上させることができる。
また、極低回転低負荷域で第２のカム位相可変機構３１を遅角させていくと燃焼安定性や燃費が悪化するのは、さらには吸気カムシャフト４や吸気バルブ９、１０での潤滑油の潤滑状態が変動することによるフリクション増大のためとも考察され、以下説明する。
【００４１】
図５を参照すると、潤滑油の粘度、摺動速度及び変動荷重｛（粘度）×（摺動速度）／（変動荷重）｝と潤滑状態との関係を示す所謂ストライベック線図が示されているが、同図から分かるように、潤滑油の粘度が小さくなるほど、摺動速度が小さくなるほど、変動荷重が大きくなるほど潤滑状態が流体潤滑から混合潤滑または境界潤滑となり、摩擦係数μが大きくなる。
バルブ駆動フリクションは図６のとおり、エンジン回転速度Ｎeが極低回転になるほどバル駆動ブフリクションは上昇する傾向にあり、さらに極低回転域では潤滑油の温度が高く潤滑油の粘度が低いほどバルブ駆動フリクションが大きくなる傾向にあり、一般的なフリクションと反対となる。
【００４２】
これは、上記図５に基づけば、暖機後の極低回転低負荷域では、そもそもエンジン回転速度Ｎeが小さく滑り速度が遅いために境界潤滑もしくは混合潤滑になり易く、潤滑油の温度が高く潤滑油の粘度が低いほど境界潤滑もしくは混合潤滑になり易いため、摩擦係数μが大きくなり、バルブ駆動フリクションが増大したものである。これにより、さらに燃費が悪化する。
加えて、極低回転低負荷域において吸気カムシャフト４を駆動する際に変動荷重が生じる。吸気カム駆動トルクを示す図７には、第１の吸気バルブ９と第２の吸気バルブ１０とのスプリット量と吸気カムシャフト４に掛かるトルクとの関係が最大トルク（実線）及び最小トルク（破線）で示されており、第２の吸気バルブ１０の閉弁時期がスプリット量の大きい最遅角位置である場合よりもスプリット量がそれほど大きくない上記位置Ｓ１辺りの方が、吸気カムシャフト４を駆動する最大トルクは小さく、トルク振幅、即ち変動荷重が小さいことが分かる。
【００４３】
即ち、上記図５に基づけば、スプリット量の大きな最遅角位置である場合には吸気カムシャフト４を駆動するトルク変動荷重が大きいために吸気カムシャフト４を駆動するシステムまたは、吸気カムシャフト４を回転支持する部位の潤滑状態が境界潤滑もしくは混合潤滑になり易く、摩擦係数μが大きくなってバルブ駆動フリクションが増大し、燃費を悪化させるといえ、一方、スプリット量がそれほど大きくない上記位置Ｓ１辺りでは、吸気カムシャフト４を駆動するトルク変動荷重は小さく流体潤滑を確保し易く、摩擦係数μが小さく維持されてバルブ駆動フリクションが小さく、燃費の悪化が防止される。
【００４４】
このような理由からも、極低回転低負荷域では、上述の如く第２のカム位相可変機構３１を最遅角位置ではなく、これよりも進角側の任意の遅角位置、例えば図４において第２の吸気バルブ１０の閉弁時期遅延によるポンピングロス低減と第１の吸気バルブ９及び第２の吸気バルブ１０の開弁期間がずれることによる筒内流動強化と閉弁時期による実圧縮比のバランスが良く燃焼が安定し且つバルブ駆動フリクションが小さく燃費が最も良くなる位置Ｓ1或いは位置Ｓ1辺りの所定の位相範囲内の位置に制御することで、低回転低負荷域、特に極低回転低負荷域において、エンジン１の低燃費と運転性能のバランスを向上させることができる。
【００４５】
なお、図７では吸気カム駆動トルクを示したが、ＤＯＨＣの場合は吸気カム駆動トルクと排気カム駆動トルクとに基づいて、Ｖ型エンジンではバンク間を合成したトルクがクランクによって駆動するトルクとなるため、これらの合成した駆動トルクに基づいて第２のカム位相可変機構３１を制御するようにしてもよい。
次に、第２実施例を説明する。
第２実施例は、上記第１実施例と比較して、第１のカム位相可変機構３０と第２のカム位相可変機構３１とが、上記図２に示すマップに代えて図８のマップを用いて制御される点が異なっており、以下、第１実施例と異なる点についてのみ説明する。
【００４６】
図８のマップに示すように、第１のカム位相可変機構３０と第２のカム位相可変機構３１の作動制御は、上記図２と同様の領域Ｘ及び領域Ａ（低回転低負荷領域）、エンジン負荷が大きい高負荷域またはエンジン回転速度Ｎeが大きい高回転域からなる領域Ｂ’（高負荷領域）、エンジン回転速度Ｎeがさらに大きい高回転域の領域Ｃ’（高回転領域）に分けて実施される。
領域Ｘ及び領域Ａについては上述した通りであり説明を省略する。
【００４７】
領域Ｂ’では、第１のカム位相可変機構３０を任意遅角位置に制御し、第２のカム位相可変機構３１については最進角位置に制御する。具体的には、ＡＰＳ６２からのアクセル開度情報に基づきエンジン負荷が所定値Ｌ1以上且つエンジン回転速度Ｎeが所定値Ｎ1以上所定値Ｎ2未満である場合またはエンジン回転速度Ｎeが所定値Ｎ2以上所定値Ｎ3未満である場合に、第１のカム位相可変機構３０を任意遅角位置に制御し、第２のカム位相可変機構３１については最進角位置に制御する。
【００４８】
領域Ｃ’では、上記領域Ｘでの場合と同様、第１のカム位相可変機構３０を最遅角位置に制御し、第２のカム位相可変機構３１については最進角位置に制御する。具体的には、エンジン回転速度Ｎeが所定値Ｎ3以上である場合に、第１のカム位相可変機構３０を最遅角位置に制御し、第２のカム位相可変機構３１については最進角位置に制御する。
即ち、第２実施例においても、エンジン負荷及びエンジン回転速度Ｎe共に小さい領域Ａでは、第１のカム位相可変機構３０を最遅角位置に固定して第２のカム位相可変機構３１を優先的に制御するようにし、エンジン負荷が大きく或いはエンジン回転速度Ｎeが大きい領域Ｂ’では、第２のカム位相可変機構３１を最進角位置に固定して第１のカム位相可変機構３０を優先的に制御するようにし、エンジン回転速度Ｎeがさらに大きい領域Ｃ’では、優先的に制御することを中止し、第１のカム位相可変機構３０及び第２のカム位相可変機構３１をそれぞれ最遅角位置、最進角位置に固定するようにしている。
【００４９】
従って、上記第１実施例の場合と同様、領域Ａ、Ｂ’、Ｃ’のいずれにおいても、作動油圧の供給変動の発生を抑え、第１のカム位相可変機構３０及び第２のカム位相可変機構３１をともに安定して精度よく制御できる。
これにより、第２実施例においても、第１の吸気バルブ９と第２の吸気バルブ１０とを連続的に滑らかに自由に作動させて開弁期間を広くでき、エンジン１において、インテークマニフォールド圧を精密に制御しながらポンピングロスを良好に低下させるようにでき、エンジン出力の向上と燃費の低減とを図ることができる。
【００５０】
なお、上述した実施例では、第１のカム位相可変機構３０及び第２のカム位相可変機構３１には、例えば公知のベーン式油圧アクチュエータが用いられているものとして説明したが、本発明においてカム位相可変機構のタイプは限定されず、例えば電磁駆動式アクチュエータを用いてもよい。
また、制御性の優先は、第１のカム位相可変機構３０と第２のカム位相可変機構３１のいずれかを最進角もしくは最遅角に固定位相制御して、もう一方を優先的に可変制御するだけではなく、図９に第１のカム位相可変機構（図中第１ＶＶＴで示す）３０と第２のカム位相可変機構（図中第２ＶＶＴで示す）３１との制御の優先関係を示すように、両方のカム位相可変機構３０、３１をそれぞれ目標値設定手段により設定された任意の中間位相（制御目標値）に制御しつつも、一方の中間位相維持時の許容ずれ幅、つまり不感帯設定手段により設定されたいわゆる不感帯レンジをもう一方よりも小さく（不感帯を狭く）設定する場合にも適用される。即ち、不感帯レンジを一方よりも小さくする側のカム位相可変機構の制御性が優先されるように用いてもよい。また、同図に示すように制御指示タイミングを一方に先行して早く指示するよう制御性が優先されるように用いてもよい。
【００５１】
このようにしても、第１のカム位相可変機構３０及び第２のカム位相可変機構３１をともに安定して精度よく制御できる。
【符号の説明】
【００５２】
１  エンジン
２  シリンダヘッド
４  吸気カムシャフト
９  第１の吸気バルブ
１０  第２の吸気バルブ
１１  第１の吸気カム
１２  第２の吸気カム
３０  第１のカム位相可変機構
３１  第２のカム位相可変機構
５０  油圧ユニット
５２  電磁油圧バルブ
５４  電磁油圧バルブ
６０  電子コントロールユニット（ＥＣＵ）
６２  アクセル開度センサ（ＡＰＳ）
６４  クランク角センサ
６６  スロットルバルブ
【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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