(57)【要約】【課題】高負荷やフルスロットル状態にあっても内部ＥＧＲによりノッキングを良好に解消できる内燃機関を構成する。【解決手段】制御ユニット４０の負荷判定部４４で高負荷であることを判定した場合に、排気バルブＶｂの閉時期を、燃焼室のピストン４が排気上死点より後となるＡＴＤＣ領域に設定し、且つ、リフト量設定機構Ｌによる吸気バルブＶａのリフト量を設定値未満に設定した状態で、吸気バルブＶａと排気バルブＶｂとが同時に開放状態となるオーバーラップを設定するように吸気側の弁の弁開閉時期制御機構ＶＴａと排気側の弁開閉時期制御機構ＶＴｂとリフト量設定機構Ｌとを制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃焼室の吸気バルブの開閉時期を設定する吸気側の弁開閉時期制御機構と、
前記内燃機関の前記燃焼室の排気バルブの開閉時期を設定する排気側の弁開閉時期制御機構と、
前記吸気バルブのリフト量を設定するリフト量設定機構と、
前記内燃機関が高負荷であることの判定が可能な負荷判定部と、
前記吸気側の弁開閉時期制御機構と前記排気側の弁開閉時期制御機構と前記リフト量設定機構とに対して制御信号を出力し、前記負荷判定部の判定結果が入力される制御ユニットとを備えると共に、
前記制御ユニットは、前記負荷判定部で前記内燃機関が高負荷であることを判定した場合に前記排気バルブの閉時期を、前記燃焼室のピストンが排気上死点より後となるＡＴＤＣ領域に設定し、且つ、前記リフト量設定機構による前記吸気バルブのリフト量を設定値未満に設定した状態で、前記吸気バルブと前記排気バルブとが同時に開放するオーバーラップを設定するように前記吸気側の弁開閉時期制御機構と前記排気側の弁開閉時期制御機構と前記リフト量設定機構とを制御する内燃機関。
【請求項２】
開放状態の前記吸気バルブの位置に燃料を噴射するポート噴射型のインジェクターを備え、前記オーバーラップを、前記ピストンの圧縮上死点より前となるＢＴＤＣ領域から前記ＡＴＤＣ領域に亘る領域に形成している請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】
前記燃焼室に燃料を直接噴射する直噴型のインジェクターを備え、前記吸気側の弁開閉時期制御機構として電動アクチュエータの駆動力により作動するものを備え、前記制御ユニットは、前記吸気バルブの開放時期を前記ＡＴＤＣ領域に設定すると共に、前記吸気バルブの閉時期を前記ピストンが下死点に達した後から設定タイミングに達する以前に設定している請求項１に記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内部ＥＧＲの制御が可能な４サイクル型の内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記構成の内燃機関として特許文献１には、高負荷領域において内部ＥＧＲを行うために、燃焼室に備えられている２つの排気バルブの一方をＥＧＲバルブとして用い、ピストンが上死点に達した後にＥＧＲバルブを閉じることで内部ＥＧＲを実現する技術が記載されている。
【０００３】
この特許文献１では、負荷に応じてＥＧＲガスの増量が可能であり、高負荷においてもＥＧＲガスを循環させることを可能にしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１３０１２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
内燃機関では、燃焼室の高温化、高圧化に伴いノッキングを発生させ、出力の低下を招くことがある。このノッキングに対しては内部ＥＧＲのＥＧＲ率を高めることが有効であることも知られている。
【０００６】
また、内部ＥＧＲのＥＧＲ率を高めるためには、吸気カムシャフトと排気カムシャフトとの少なくとも一方にバルブ開閉時期（バルブタイミング）を設定する装置を備え、この装置により開閉タイミングの設定により吸気（新気）と燃焼ガスとを燃焼室で混合させる制御も行われている。
【０００７】
しかしながら、ノッキングが発生する状況であっても、例えば、高負荷、あるいは、フルスロットル（Ｗｏｔ）でクランクシャフトが高速回転する状況では、内部ＥＧＲのＥＧＲ率を高めた場合には、有効圧縮比を低下させ必要とするトルクを得られないこともある。また、特許文献１の技術では、排気バルブの１つがＥＧＲバルブとして用いられるため、充分な排気を行えないことも考えられた。
【０００８】
このような理由から、高負荷であっても内部ＥＧＲにより良好にノッキングを解消できる内燃機関が求められる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の特徴は、内燃機関の燃焼室の吸気バルブの開閉時期を設定する吸気側の弁開閉時期制御機構と、
前記内燃機関の前記燃焼室の排気バルブの開閉時期を設定する排気側の弁開閉時期制御機構と、
前記吸気バルブのリフト量を設定するリフト量設定機構と、
前記内燃機関が高負荷であることの判定が可能な負荷判定部と、
前記吸気側の弁開閉時期制御機構と前記排気側の弁開閉時期制御機構と前記リフト量設定機構とに対して制御信号を出力し、前記負荷判定部の判定結果が入力される制御ユニットとを備えると共に、
前記制御ユニットは、前記負荷判定部で前記内燃機関が高負荷であることを判定した場合に前記排気バルブの閉時期を、前記燃焼室のピストンが排気上死点より後となるＡＴＤＣ領域に設定し、且つ、前記リフト量設定機構による前記吸気バルブのリフト量を設定値未満に設定した状態で、前記吸気バルブと前記排気バルブとが同時に開放するオーバーラップを設定するように前記吸気側の弁開閉時期制御機構と前記排気側の弁開閉時期制御機構と前記リフト量設定機構とを制御する点にある。
【００１０】
この特徴構成によると、負荷判定部で内燃機関が高負荷であることを判定した場合には、制御ユニットが、ピストンが排気行程で排気上死点に達した後のＡＴＤＣ領域において排気バルブと吸気バルブとが開放するオーバーラップを設定すると共に、このオーバーラップが設定される領域で吸気バルブのリフト量を低減する。このようにオーバーラップを設定することにより、燃焼室において燃焼ガスと吸引した空気（新気）とを混合させて内部ＥＧＲを実現する。また、内部ＥＧＲを実現する際には吸気バルブのリフト量が低減されるため、吸気量を低減してＥＧＲ率を高め、耐ノッキング性を向上させる。
この構成では、吸気バルブのリフト量が低減されることに伴い、吸気弁の閉時期（ＩＶＣ）が進角側に変位するため、ピストンが下死点を通過した後の早いタイミングで吸気バルブを閉状態に達することになりピストンが上昇を開始する（圧縮行程に移行する）際に燃焼室の混合気が開放状態の吸気バルブから吸気側に吹き戻す現象を抑制する。
従って、高負荷であっても内部ＥＧＲにより良好にノッキングを解消できる内燃機関が構成された。
【００１１】
他の構成として、開放状態の前記吸気バルブの位置に燃料を噴射するポート噴射型のインジェクターを備え、前記オーバーラップを、前記ピストンが圧縮上死点より前となるＢＴＤＣ領域から前記ＡＴＤＣ領域に亘る領域に形成しても良い。
【００１２】
これによると、排気行程においてピストンの圧縮上死点（ＴＤＣ）に達する以前に吸気バルブが開放するため、インジェクターから開放状態の吸気ポートを介して燃焼室に供給された燃料が、燃焼室内でピストンの上昇に伴う燃焼ガスの流れにより霧化が促進され、良好な燃焼を実現する。
【００１３】
他の構成として、前記燃焼室に燃料を直接噴射する直噴型のインジェクターを備え、前記吸気側の弁開閉時期制御機構として電動アクチュエータの駆動力により作動するものを備え、前記制御ユニットは、前記吸気バルブの開放時期を前記ＡＴＤＣ領域に設定すると共に、前記吸気バルブの閉時期を前記ピストンが下死点に達した後から設定タイミングに達する以前に設定しても良い。
【００１４】
これによると、オーバーラップをＡＴＤＣ領域に限定することにより、燃焼室の混合気が排気バルブから排出される不都合を抑制する。また、インジェクターにより燃焼室に燃料を噴射した後において、ピストンが下死点に達した後から短時間で吸気バルブを閉塞できるため、燃焼室から混合気が開放状態の吸気バルブの部位を介して吹き戻す現象の抑制が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】エンジンの断面と制御ユニットとを示す図である。
【図２】弁開閉時期制御機構の断面図である。
【図３】図２のIII−III線断面図である。
【図４】図２のIV−IV線断面図である。
【図５】弁開閉時期制御機構の分解斜視図である。
【図６】リフト量を最大に設定したリフト量設定機構を示す図である。
【図７】リフト量を最小に設定したリフト量設定機構を示す図である。
【図８】バルブ制御ルーチンのフローチャートである。
【図９】バルブの開閉を示すタイミングダイヤグラムである。
【図１０】バルブの開閉を示すタイミングチャートである。
【図１１】別実施形態（ｂ）のバルブ制御ルーチンのフローチャートである。
【図１２】別実施形態（ｂ）のバルブの開閉を示すタイミングダイヤグラムである。
【図１３】別実施形態（ｂ）のバルブの開閉を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
〔基本構成〕
図１に示すように、吸気バルブＶａの開閉時期を設定する吸気側の弁開閉時期制御機構ＶＴａと、排気バルブＶｂの開閉時期を設定する排気側の弁開閉時期制御機構ＶＴｂと、吸気バルブＶａのリフト量を設定するリフト量設定機構Ｌと、ＥＣＵとして機能するエンジン制御ユニット４０とを備えて内燃機関としてのエンジンＥが構成されている。
【００１７】
図１、図２に示すエンジンＥ（内燃機関の一例）は、乗用車等の車両に備えられるものを想定している。このエンジンＥは、クランクシャフト１を支持するシリンダブロック２の上部にシリンダヘッド３を連結し、シリンダブロック２に形成された複数のシリンダボアにピストン４を摺動自在に収容し、ピストン４をコネクティングロッド５によりクランクシャフト１に連結して４サイクル型に構成されている。
【００１８】
このエンジンＥでは一方の端部から他方に向けて＃１気筒、＃２気筒、＃３気筒、＃４気筒（図２では、＃１、＃２、＃３、＃４として示している）が配置され、シリンダの内部空間のうちピストン４とシリンダヘッド３との間に燃焼室が形成される。
【００１９】
シリンダヘッド３には、吸気時に開放する吸気バルブＶａと、排気時に開放する排気バルブＶｂとが備えられ、シリンダヘッド３の上部に吸気バルブＶａを制御する吸気カムシャフト７と、排気バルブＶｂを制御する排気カムシャフト８とが備えられている。また、クランクシャフト１の出力スプロケット１Ｓと、吸気側の弁開閉時期制御機構ＶＴａおよび排気側の弁開閉時期制御機構ＶＴｂの駆動ケース２１のスプロケット２１Ｓとに亘ってタイミングチェーン６が巻回されている。
【００２０】
シリンダヘッド３には、ポート噴射型のインジェクター９と、点火プラグ１０とが備えられ、このシリンダヘッド３には、吸気バルブＶａを介して燃焼室に空気を供給するインテークマニホールド１１と、排気バルブＶｂを介して燃焼室からの燃焼ガスを送り出すエキゾーストマニホールド１２とが連結されている。
【００２１】
インテークマニホールド１１の上流位置にスロットルバルブ１３を備えており、このスロットルバルブ１３の下流位置に燃焼室に供給される空気量を検知するセンサユニット１４を備えている。また、スロットルバルブ１３の開度を検知するスロットルセンサ１３Ｓを備えている。
【００２２】
このエンジンＥでは、クランクシャフト１の近傍位置に単位時間あたりの回転数を検知するシャフトセンサ１６を備えている。吸気側の弁開閉時期制御機構ＶＴａの近傍に駆動ケース２１と内部ロータ２２との相対回転位相を検知する吸気側位相センサ１７を備え、排気側の弁開閉時期制御機構ＶＴｂの近傍に駆動ケース２１と内部ロータ２２との相対回転位相を検知する排気側位相センサ１８を備えている。駆動ケース２１と内部ロータ２２との構成については後述する。
【００２３】
このエンジンＥでは、燃焼対象となる気筒を判別する気筒判別ユニット（図示せず）を備えており、この気筒判別ユニットの一部の構成を用いてシャフトセンサ１６が構成されている。
【００２４】
エンジン制御ユニット４０は、エンジンＥを制御するＥＣＵとして機能するものであり、燃焼制御部４１と、位相制御部４２と、リフト量制御部４３と、負荷判定部４４とを備えている。燃焼制御部４１はエンジンＥの燃焼室での燃焼を制御する。位相制御部４２は、吸気側の弁開閉時期制御機構ＶＴａと排気側の弁開閉時期制御機構ＶＴｂとの相対回転位相を制御する。リフト量制御部４３はリフト量設定機構Ｌでの吸気バルブＶａのリフト量を制御する。負荷判定部４４は、センサユニット１４の検知結果から負荷を判定する。このエンジン制御ユニット４０の詳細と制御形態は後述する。センサユニット１４は、インテークマニホールド１１に流れる空気量を検知するエアーフローセンサと、空気圧を検知する圧力センサと、空気温を検知する温度センサとを備えて構成されている。
【００２５】
〔弁開閉時期制御機構〕
吸気側の弁開閉時期制御機構ＶＴａと、排気側の弁開閉時期制御機構ＶＴｂとは共通する構成であるため、これらの上位概念を弁開閉時期制御機構ＶＴと称する。弁開閉時期制御機構ＶＴは、電動アクチュエータとしての位相制御モータＭの駆動力により対応するバルブの開閉時期を制御する。
【００２６】
図２〜図５には、弁開閉時期制御機構ＶＴの一例として吸気側の弁開閉時期制御機構ＶＴａを示しており、この弁開閉時期制御機構ＶＴａは、駆動ケース２１と、内部ロータ２２とを有すると共に、これらの相対回転位相を位相制御モータＭの駆動力により設定する位相調節部を備えている。
【００２７】
駆動ケース２１は、外周にスプロケット２１Ｓが形成されると共に、吸気カムシャフト７の回転軸芯Ｘと同軸芯に配置されている。内部ロータ２２は、駆動ケース２１に対して相対回転自在に内包され、連結ボルト２３により吸気カムシャフト７に連結固定されている。駆動ケース２１と内部ロータ２２との間に位相調節部が配置され、駆動ケース２１の開口部分を覆う位置にフロントプレート２４を配置し、これを複数の締結ボルト２５により駆動ケース２１に締結している。尚、排気側の弁開閉時期制御機構ＶＴｂでは、内部ロータ２２が排気カムシャフト８に連結する。
【００２８】
この弁開閉時期制御機構ＶＴａでは、図３に示すようにタイミングチェーン６からの駆動力により全体が駆動回転方向Ｓに回転する。また、位相制御モータＭの駆動力により駆動ケース２１に対する内部ロータ２２の相対回転位相が、駆動回転方向Ｓと同方向に変位する方向を進角方向Ｓａと称し、この逆方向への変位を遅角方向Ｓｂと称する。
【００２９】
〔弁開閉時期制御機構：位相調節部〕
位相調節部は、内部ロータ２２の内周に一体形成される複数の内歯部２６Ｔを有し、回転軸芯Ｘと同軸芯に配置されるリングギヤ２６を備えると共に、これに咬合するための複数の外歯部２７Ｔを有し、回転軸芯Ｘに平行する姿勢の偏心軸芯Ｙと同軸芯に配置されるインナギヤ２７を備え、偏心カム体２８と、継手部Ｊとを備えて構成される。
【００３０】
この位相調節部では、リングギヤ２６の内歯部２６Ｔの歯数に対して、インナギヤ２７の外歯部２７Ｔの歯数が１歯だけ少ないものが用いられる。
【００３１】
また、継手部Ｊは、駆動ケース２１に対して内部ロータ２２が回転軸芯Ｘに直交する方向への変位を許しつつ駆動ケース２１と内部ロータ２２との相対回転を阻止するオルダム継手として構成されている。
【００３２】
偏心カム体２８は、回転軸芯Ｘと同軸芯で回転するようにフロントプレート２４に対して第１軸受３１により支持されている。この偏心カム体２８には、回転軸芯Ｘに平行する姿勢の偏心軸芯Ｙを中心とする偏心カム面２８Ａが一体形成され、この偏心カム面２８Ａに対して第２軸受３２を介してインナギヤ２７が回転自在に支持される。また、偏心カム面２８Ａに形成した凹部にバネ体２９を嵌め込み、このバネ体２９の付勢力を、第２軸受３２を介してインナギヤ２７に作用させている。
【００３３】
この偏心カム体２８は全体に筒状であり、内周には一対の係合溝２８Ｂが回転軸芯Ｘと平行となる姿勢で形成されている。
【００３４】
これにより、リングギヤ２６の内歯部２６Ｔの一部にインナギヤ２７の外歯部２７Ｔの一部が咬合する。尚、第１軸受３１と第２軸受３２とはボールベアリングで構成されるものであるが、ブッシュで構成されるものでも良い。
【００３５】
継手部Ｊは、板材をプレス加工して成る継手部材３３を有しており、この継手部材３３に形成した一対の係合アーム３３Ａを駆動ケース２１の係合溝部２１Ｇに係合させ、この継手部材３３に形成した一対の係合凹部３３Ｂをインナギヤ２７の係合突部２７Ｕに係合させて構成されている。
【００３６】
つまり、継手部材３３は、中央部分が環状に形成されると共に、この環状の中央部分から外方に向けて一対の係合アーム３３Ａを突出形成し、環状の中央部分の空間と連なるように一対の係合凹部３３Ｂを形成した構造を有している。
【００３７】
この継手部Ｊでは、継手部材３３が、駆動ケース２１の一対の係合溝部２１Ｇを結ぶ直線方向に変位自在となり、この継手部材３３に対してインナギヤ２７が一対の係合突部２７Ｕを結ぶ直線方向に変位自在となる。
【００３８】
位相制御モータＭは、エンジンＥに支持されると共に、出力軸Ｍａに対して直交姿勢で備えた係合ピン３４を備えており、この係合ピン３４を、偏心カム体２８の内周の係合溝２８Ｂに嵌め込んでいる。尚、位相制御モータＭには、ブラシレス直流モータが使用されるが、ステッピングモータ等の同期モータを用いても良い。
【００３９】
これにより、エンジンＥが停止する状態で作動形態を考えると、位相制御モータＭの駆動力で偏心カム体２８が回転した場合には、偏心カム面２８Ａが回転軸芯Ｘを中心に回転し、この回転に伴いインナギヤ２７が回転軸芯Ｘを中心に公転を開始する。この公転時には、インナギヤ２７の外歯部２７Ｔとリングギヤ２６の内歯部２６Ｔとの咬合位置がリングギヤ２６の内周沿って変位するためインナギヤ２７には偏心軸芯Ｙを中心に自転させる力が作用する。
【００４０】
つまり、インナギヤ２７が１回転だけ公転した場合には、リングギヤ２６の内歯部２６Ｔの歯数と、インナギヤ２７の外歯部２７Ｔの歯数と差（歯数差）に相当する角度（１歯に対応する角度）だけインナギヤ２７に対して回転させようとする回転力（自転力）が作用する。
【００４１】
前述したように、継手部Ｊは、駆動ケース２１に対するインナギヤ２７の回転を規制する構造であるため、駆動ケース２１に対してインナギヤ２７が回転することはなく、インナギヤ２７に作用する回転力により、駆動ケース２１に対してリングギヤ２６が回転し、このリングギヤ２６と一体的に内部ロータ２２が相対回転することになり、駆動ケース２１に対する吸気カムシャフト７の回転位相の調節が実現する。
【００４２】
特に、インナギヤ２７が、回転軸芯Ｘを中心に１回転だけ公転した場合には、駆動ケース２１に対して吸気カムシャフト７を、インナギヤ２７の外歯部２７Ｔの歯数と差（歯数差）に相当する角度だけ回転させるため大きい減速比での調節が実現する。
【００４３】
〔弁開閉時期制御機構：位相調節の概要〕
吸気側の弁開閉時期制御機構ＶＴａによる位相調節を例に挙げると、エンジン制御ユニット４０の位相制御部４２は、吸気カムシャフト７の回転速度と等速度で同じ方向に位相制御モータＭの出力軸Ｍａを駆動回転することで駆動ケース２１と内部ロータ２２との相対回転位相が維持される。
【００４４】
また、吸気カムシャフト７の回転速度を基準にして、位相制御モータＭの回転速度を増大する又は低減することにより相対回転位相を進角方向Ｓａ又は遅角方向Ｓｂに変位させる。位相制御モータＭの回転速度の増大と低減とに対する相対回転位相の変位方向（進角方向Ｓａと遅角方向Ｓｂとの何れか）は、位相調節部のギヤ構成によって決まる。
【００４５】
特に、弁開閉時期制御機構ＶＴは、位相制御モータＭの駆動力により相対回転位相を変位させるため、油圧により変位を実現するものと比較して高速での作動が可能であり、エンジンＥの始動時のように油圧が充分でない状況においても、必要とする回転位相に迅速に設定することが可能である。
【００４６】
〔リフト量設定機構〕
図１に示すように、吸気バルブＶａと排気弁バルブｂとは、バルブステム５０の上端にラッシュアジャスタ５１を備え、バルブスプリング５２により閉じ方向に付勢されている。ラッシュアジャスタ５１は、作動油の供給により上端部が上方に変位し、カムシャフト（吸気カムシャフト７、排気カムシャフト８）のカム部が当接することで、ラッシュアジャスタ５１の内部の作動油を排出する形態で上端部が下方に変位してクリアランスを調整し、衝撃を吸収する。
【００４７】
図６、図７に示すように、リフト量設定機構Ｌは、支持アーム５５とロッカーアーム５６と電動型のリフト量制御モータ５７とを備えている。支持アーム５５は、リフト量制御モータ５７によって回動軸芯Ｑを中心に設定角度範囲で回動自在に支持され、この支持アーム５５にロッカーアーム５６の基端部分が揺動軸芯Ｒを中心に揺動自在に支持されている。ロッカーアーム５６は吸気バルブＶａの数に等しい数だけ備えられ、各々のロッカーアーム５６の先端には当接体５６Ａが形成され、各々のロッカーアーム５６の中間には回転自在に中間ローラ５６Ｂが回転自在に支持されている。また、吸気側のラッシュアジャスタ５１の上端には当接ローラ５３が回転自在に支持されている。
【００４８】
このリフト量設定機構Ｌは、吸気カムシャフト７のカム部が中間ローラ５６Ｂに当接することにより、ロッカーアーム５６を、揺動軸芯Ｒを中心に揺動させる。このロッカーアーム５６の揺動により、当接体５６Ａを吸気バルブＶａの当接ローラ５３に当接させ、バルブスプリング５２の付勢力に抗して吸気バルブＶａを開放作動させる。
【００４９】
リフト量を調節する場合には、支持アーム５５を、回動軸芯Ｑを中心に回動させることで揺動軸芯Ｒの位置を変更し、吸気カムシャフト７のカム部が当接した際のロッカーアーム５６の揺動量を変化させる。つまり、揺動軸芯Ｒの位置を最大位置Ｍａｘに設定することにより吸気バルブＶａのリフト量を最大値Ｔｍａｘにし、揺動軸芯Ｒの位置を最小位置Ｍｉｎに設定することにより吸気バルブＶａのリフト量を最小値Ｔｍｉｎにする。
【００５０】
また、リフト量を設定する際には、最大値Ｔｍａｘから最小値Ｔｍｉｎの領域を最大域と、中間域と、最小域との３つの設定領域の何れかが選択される。尚、リフト量設定機構Ｌは図６、図７に示す構成に限るものではなく、任意の構成のものを利用できる。
【００５１】
特に、このリフト量設定機構Ｌでは、リフト量を変更しても吸気バルブＶａの開時期であるＩＶＯは変化させず、閉時期であるＩＶＣを進角方向Ｓａに変化させるように構成されている。
【００５２】
〔制御構成〕
図１に示すように、エンジン制御ユニット４０は、スロットルセンサ１３Ｓと、センサユニット１４と、シャフトセンサ１６と、吸気側位相センサ１７と、排気側位相センサ１８とからの検知信号が入力する。また、エンジン制御ユニット４０には、吸気側と排気側との位相制御モータＭと、リフト量制御モータ５７と、燃焼管理部１９とに制御信号を出力する。
【００５３】
燃焼制御部４１は、燃焼管理部１９を制御することでインジェクター９による燃料の噴射と、各燃焼室での点火プラグ１０の点火とを管理する。位相制御部４２は、吸気側の弁開閉時期制御機構ＶＴａの位相制御モータＭと、排気側の弁開閉時期制御機構ＶＴｂの位相制御モータＭとを制御することで、これらの開閉時期（開閉タイミング）を設定する。負荷判定部４４は、センサユニット１４で検知される空気の流量と圧力と温度とに基づいて燃焼室の充填効率を求め、この充填効率からエンジンＥに作用する負荷を判定する。
【００５４】
燃焼制御部４１と位相制御部４２とリフト量制御部４３と負荷判定部４４とはソフトウエアで構成されるものを想定しているが、これらが、ロジック等を有する回路で成るハードウエアで構成されるものでも良く、ソフトウエアとハードウエアとの組み合わせによって構成されるものでも良い。
【００５５】
エンジン制御ユニット４０は、図８のフローチャートに示す制御の実行により、吸気バルブＶａと排気バルブＶｂとの開閉時期（開閉タイミング）を図９のタイミングダイヤグラムに示すように設定し、吸気バルブＶａのリフト量を図９、図１０のように中間域に設定することによりノッキングを抑制する。
【００５６】
尚、図８、図９では、排気バルブＶｂを開放して排気が行われる領域を排気領域Ｅｘとして示し、吸気バルブＶａを開放して吸気が行われる領域を吸気領域Ｉｎとして示している。また、ピストン４の上死点ＴＤＣとして示し下死点をＢＤＣとして示している。
【００５７】
図８のフローチャートに示すように、負荷判定部４４が、センサユニット１４の検知結果から充填効率を求め、この充填効率が設定値未満（例えば、充填効率が６０％未満）である場合には高負荷とする判定を行い、スロットルセンサ１３Ｓにより、スロットルバルブ１３がフルスロットルである場合には高負荷とする判定が行われる（＃１０１、＃１０２ステップ）。
【００５８】
この判定の結果、負荷が設定値未満である場合には、エンジンＥの稼働状況に対応して排気バルブＶｂと吸気バルブＶａとの開閉時期を設定すると共に、吸気バルブＶａのリフト量を設定する（＃１０３、＃１０４ステップ）。
【００５９】
この＃１０３、＃１０４ステップは、エンジンＥに作用する負荷が設定値未満であり、ノッキングが発生しない状況で実行される制御形態の一例を示している。具体的な制御形態の一例を挙げると、クランクシャフト１の回転数が設定値にある（例えば、アイドリング状態にある）場合には、排気バルブＶｂの閉時期であるＥＶＣ（以下、ＥＶＣと称する）と、吸気バルブＶａの開時期であるＩＶＯ（以下、ＩＶＯと称する）とを上死点ＴＤＣ（排気上死点）に一致させ、クランクシャフト１の回転数の増大に伴いＩＶＯを進角方向Ｓａに変位させる制御が行われる。
【００６０】
尚、吸気バルブＶａの閉時期であるＩＶＣを、単にＩＶＣと称し、排気バルブＶｂの開時期であるＥＶＯを、単にＥＶＯと称する。
【００６１】
更に、エンジンＥに作用する負荷が設定値未満である場合の制御形態の一例では、吸気バルブＶａのリフト量は最大域に設定される。
【００６２】
これに対して、判定の結果、負荷が設定値以上である場合には、吸気バルブＶａのリフト量を中間域（最小域でも良い）に設定し、図９、図１０に示すように、ＥＶＣを上死点ＴＤＣより後（遅角側）となるＡＴＤＣ領域に設定し、ＩＶＯを上死点ＴＤＣ（排気上死点）より設定量だけ前（進角側）に設定するように排気側の弁開閉時期制御機構ＶＴｂと、吸気側の弁開閉時期制御機構ＶＴａと、リフト量設定機構Ｌとを制御し、オーバーラップＯＬが作り出される（＃１０５〜＃１０７ステップ）。
【００６３】
図９、図１０にはリフト量を最大域に設定した状態での吸気バルブＶａの吸気領域Ｉｎｐを破線で示している。尚、図９では、吸気領域Ｉｎｐと、リフト量を低減した状態での吸気領域Ｉｎとを重複して示している。このように破線で示す吸気領域Ｉｎｐでは開時期であるＩＶＯｐ（以下、ＩＶＯｐと称する）が上死点ＴＤＣ（排気上死点）より前のＢＴＤＣ領域に設定した場合には、閉時期であるＩＶＣｐ（以下、ＩＶＣｐと称する）が下死点ＢＤＣを遅角方向に大きく超えることになる。
【００６４】
前述したように、リフト量設定機構Ｌは、リフト量を変更しても吸気バルブＶａの開時期であるＩＶＯは変化させず、閉時期であるＩＶＣを進角方向Ｓａに変化させる構成であるため、リフト量を低減した場合には、吸気領域Ｉｎとして実線で示すようにＩＶＯを変化させることなく、ＩＶＣを進角方向Ｓａに変位させる。これにより、リフト量が最大域にある状態での吸気領域ＩｎｐのＩＶＣｐと、リフト量低減状態の吸気領域ＩｎのＩＶＣとの間にはタイミング差Ｚが作り出される。
【００６５】
この＃１０５〜＃１０７ステップの処理順序は、これに限るものでなく、この３つのステップの順序は任意に設定することが可能である。そして、＃１０１〜＃１０７ステップの処理は、リセットされるまで反復して実行される（＃１０８ステップ）。
【００６６】
このように、エンジンＥの稼動時にエンジンＥに作用する負荷が予め設定された値を超える高負荷状態にあることを負荷判定部４４が判定した場合、あるいは、スロットルセンサ１３Ｓでスロットルバルブ１３の開度が最大（設定値を超える値でも良い）に設定されたことを負荷判定部４４が判定した場合には、オーバーラップＯＬを設定すると同時に吸気バルブＶａのリフト量を低減する。これによりオーバーラップＯＬを作り出すだけでなく、リフト量を低減するため吸気バルブＶａでの吸気量を低下させて吸気（新気）に対する燃焼ガスの比率を高め（内部ＥＧＲのＥＧＲ率を高め）、燃焼室の温度上昇を抑制して耐ノッキング性を向上させる。
【００６７】
例えば、ＩＶＯが上死点ＴＤＣ（排気上死点）に達する以前のＢＴＤＣ領域に大きく変位してオーバーラップＯＬを作り出すものを想像すると、オーバーラップＯＬを作り出すことにより、燃焼室に吸引された燃料の一部が排気行程において開放状態の排気バルブＶｂから排気系に排出されることになる。これに対して、図９に示すように、オーバーラップＯＬの領域うちの多くの領域（図９では５０％程度）が上死点ＴＤＣより後のＡＴＤＣ領域に形成されているため、燃焼室に吸引した燃料のうち排気系に排出される量を低減し、トルク不足を招くことや、燃費を低下させることもない。
【００６８】
また、リフト量が最大域にある状態の吸気領域ＩｎｐのＩＶＣｐと比較すると、吸気バルブＶａのリフト量を低減することにより吸気領域ＩｎのＩＶＣがタイミング差Ｚだけ進角方向Ｓａに変位して下死点ＢＤＣに近づく。このようにタイミングが設定されることにより、ピストン４が下死点ＢＤＣを通過した後に、ピストン４が上昇を開始する（圧縮行程に移行する）際に燃焼室の混合気が開放状態の吸気バルブＶａの部位から吸気側に吹き戻す現象を抑制できる。
【００６９】
更に、リフト量を低減した状態の吸気領域ＩｎのＩＶＣがタイミング差Ｚだけ進角方向Ｓａに変位して下死点ＢＤＣに近づくため、吸気行程から圧縮行程に移行した直後に吸気バルブＶａが閉塞することになり、有効圧縮比の向上も可能となる。
【００７０】
この制御では、ＩＶＯがＴＤＣより設定量だけ前（進角側）に設定されるため、吸気バルブＶａが開放した後にＴＤＣに達するまでのタイミングにインジェクター９から噴射された燃料は、ピストン４の上昇に伴う上方への気流により、燃焼室の内部で霧化が促進され、良好な燃焼を実現する。
【００７１】
〔実施形態の作用効果〕
これらのことから総合的に考えると、エンジンＥに作用する負荷が上昇し、燃焼室の温度上昇に伴いノッキングが発生する状況であっても、弁開閉時期制御機構ＶＴａと、弁開閉時期制御機構ＶＴｂと、リフト量設定機構Ｌとを制御してオーバーラップＯＬを設定することにより、内部ＥＧＲのＥＧＲ率を高めてノッキングの発生を抑制する。しかも、このようにオーバーラップＯＬを設定してもトルク不足を招くことや、燃費を低下させることがなく、燃焼室の混合気が開放状態の吸気バルブＶａから吹き戻す不都合や、有効圧縮比の向上も実現する。
【００７２】
〔別実施形態〕
本発明は、上記した実施形態以外に以下のように構成しても良い（実施形態と同じ機能を有するものには、実施形態と共通の番号、符号を付している）。
【００７３】
（ａ）インジェクター９を筒内噴射型に構成する。筒内噴射型は、燃料の噴射により燃焼室の温度を低下させ、噴射した燃料を霧化して表面積を拡大するため、ノッキング防止が可能となる。
【００７４】
（ｂ）別実施形態（ａ）のようにインジェクター９を筒内噴射型に構成する点に加えて、実施形態に示した構成を備えると共に、負荷判定部４４によって、高負荷状態にあることを判定した場合や、スロットルバルブ１３が設定値を超えて開放した場合には、以下の制御を行う。
【００７５】
この別実施形態（ｂ）では、図１１に示すフローチャートのうち、＃２０１〜＃２０６、＃２０９ステップは、実施形態において既に説明した＃１０１〜＃１０６、＃１０８ステップと共通するが、＃２０７、＃２０８が実施形態と異なる。
【００７６】
つまり、負荷判定部４４での判定の結果、負荷が設定値を超える場合には、＃２０５、＃２０６ステップの次に、図１２、図１３に示すように、吸気側の弁開閉時期制御機構ＶＴａの制御により吸気バルブＶａのＩＶＯを上死点ＴＤＣの直後（ＡＴＤＣ領域）に設定することでオーバーラップＯＬを設定する（＃２０７ステップ）。尚、このようにＩＶＯを設定する場合にクランクアングルで２５度未満に設定することが理想である。
【００７７】
このようにＩＶＯを設定した後には、ＩＶＣのタイミングを下死点ＢＤＣの直後に設定する制御を行う。つまり、吸気側の弁開閉時期制御機構ＶＴａが電動型に構成され高速作動が可能であるため、ＩＶＯを上死点ＴＤＣの直後に設定した後においてＩＶＣのタイミングを下死点ＢＤＣの直後に設定する制御を実現する。
【００７８】
これにより、ＡＴＤＣ領域にオーバーラップＯＬを設定すると同時に吸気バルブＶａのリフト量を低減するため、単にオーバーラップＯＬを作り出すだけでなく、リフト量の低減に伴い吸気バルブＶａでの吸気量を低下させることになり、吸気に対する燃焼ガスの比率を高め（内部ＥＧＲのＥＧＲ率を高め）、燃焼室の温度上昇を抑制して耐ノッキング性を向上させる。
【００７９】
また、図１２に示すように、ＩＶＯを上死点ＴＤＣ（排気上死点）の直後に設定することにより、燃焼室に噴射された燃料が排気系に排出される不都合を阻止し、トルク不足を招くことや、燃費を低下させることもない。更に、ＩＶＣが下死点ＢＤＣの直後に設定されるため、ピストン４が下死点ＢＤＣを通過した後に、ピストン４が上昇を開始する（圧縮行程に移行する）際に燃焼室の混合気が開放状態の吸気バルブＶａの部位から吸気側に吹き戻す不都合を抑制し、有効圧縮比を向上させる。
【００８０】
（ｃ）実施形態に記載したように、吸気側の弁開閉時期制御機構ＶＴａが電動型に構成されるものでは、位相制御モータＭの制御によりＩＶＯを上死点ＴＤＣ（排気上死点）に一致させ、ＩＶＣを下死点ＢＤＣに一致させるように制御形態を設定しても良い。
【００８１】
（ｄ）電動型の弁開閉時期制御機構ＶＴに代えて、油圧式の弁開閉時期制御機構を用いる。このように油圧式の弁開閉時期制御機構を用いても、実施形態、あるいは、別実施形態（ｂ）のようにオーバーラップＯＬを形成することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明は、内部ＥＧＲの制御が可能な４サイクル型の内燃機関に利用できる。
【符号の説明】
【００８３】
４          ピストン
９          インジェクター
４０        エンジン制御ユニット（制御ユニット）
４４        負荷判定部
Ｅ          エンジン（内燃機関）
Ｌ          リフト量設定機構
Ｍ          位相制御モータ（電動アクチュエータ）
Ｖａ        吸気バルブ
Ｖｂ        排気バルブ
ＶＴａ      吸気側の弁開閉時期制御機構
ＶＴｂ      排気側の弁開閉時期制御機構
ＴＤＣ      上死点（排気上死点）
ＢＤＣ      下死点
【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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