(57)【要約】【課題】低負荷域での燃費向上を図ると同時に、冷機時における燃料の霧化を向上させる。【解決手段】内燃機関の吸気弁側に、リフト・作動角およびリフト中心角をそれぞれ可変制御可能な可変動弁機構が設けられており、吸気量の制御が可能である。コレクタ内に適宜な負圧を生成するために、電子制御スロットル弁が設けられているが、中負荷を含むバルブ制御領域では、弱い一定の負圧とし、吸気弁のバルブリフト特性でもって吸気量を制御する。低負荷側の内部ＥＧＲ優先領域では、負圧を多少強くし、作動角を大きくして、内部ＥＧＲによる燃費向上を図る。冷機時には、燃料霧化が悪いので、内部ＥＧＲ優先領域であっても、負圧を大気圧近くとし、吸気弁のリフト・作動角を縮小する。小リフトとすることで、シリンダ内に流入する吸気の流速が高くなり、燃料の霧化が向上する。【選択図】  図８
2004197566.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気弁のバルブリフト特性として少なくともリフト・作動角を同時にかつ連続的に拡大，縮小制御可能な可変動弁機構と、
複数の気筒の吸気通路が接続するコレクタと、
このコレクタの上流に位置し、制御信号により開度が制御されるスロットル弁と、
シリンダ内に吸入される吸気量が運転条件に応じた目標吸気量となるように、上記スロットル弁の開度と上記可変動弁機構によるバルブリフト特性とを制御する制御手段と、
を備えてなる内燃機関の吸気制御装置において、
上記制御手段は、中負荷を含む所定のバルブ制御領域では、上記コレクタ内の圧力が所定の負圧となるように上記スロットル弁の開度を維持するとともに上記可変動弁機構によるバルブリフト特性の制御によって吸気量を制御し、かつこれよりも低負荷側の内部ＥＧＲ優先領域では、上記コレクタ内の圧力が上記のバルブ制御領域における所定の負圧よりも相対的に強い負圧となるように上記スロットル弁の開度を制御するとともに、この負圧を前提とした相対的に大きなリフト・作動角でもって吸気量の制御を行い、
さらにこの制御手段は、内燃機関の温度が低いときに、暖機完了後に比べて、上記内部ＥＧＲ優先領域におけるリフト・作動角を縮小するとともにコレクタ内の圧力を相対的に大気圧に近づけることを特徴とする内燃機関の吸気制御装置。
【請求項２】
内燃機関の温度が低いときに、上記内部ＥＧＲ優先領域において、上記コレクタ内の圧力を上記の所定の負圧に制御することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の吸気制御装置。
【請求項３】
内燃機関の温度の上昇に伴って、コレクタ内の圧力を徐々に強い負圧に制御するとともに、吸気弁のリフト・作動角を徐々に増大することを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の吸気制御装置。
【請求項４】
上記可変動弁装置は、吸気弁のリフト・作動角を同時にかつ連続的に拡大，縮小制御可能なリフト・作動角可変機構と、吸気弁のリフト中心角の位相を遅進させる位相可変機構と、から構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の吸気制御装置。
【請求項５】
内燃機関の温度が低いときに、暖機完了後に比べて、上記内部ＥＧＲ優先領域におけるリフト・作動角を縮小すると同時に、上記リフト中心角を遅角させることを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の吸気制御装置。
【請求項６】
内燃機関の温度が低いときに、吸気弁開時期が上死点後となるようにリフト中心角の遅角を行うことを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の吸気制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、内燃機関のシリンダ内に吸入される吸気量を制御する吸気制御装置に関し、特に、吸気弁のバルブリフト特性の可変制御といわゆる電子制御スロットル弁の開度制御とを組み合わせて吸気量の制御を達成するようにした内燃機関の吸気制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガソリン機関においては、一般に吸気通路中に設けたスロットル弁の開度制御によって吸気量を制御しているが、良く知られているように、この種の方式では、特にスロットル弁開度の小さな中低負荷時におけるポンピングロスが大きい、という問題がある。これに対し、吸気弁の開閉時期やリフト量を変化させることで、スロットル弁に依存せずに吸気量を制御しようとする試みが以前からなされており、この技術を利用して、ディーゼル機関と同様に吸気系にスロットル弁を具備しないいわゆるスロットルレスの構成を実現することが提案されている。
【０００３】
特許文献１には、本出願人が先に提案した吸気弁のリフト量および作動角を連続的に可変制御し得る可変動弁機構が開示されている。この種の可変動弁機構によれば、上述のように、スロットル弁の開度制御に依存せずにシリンダ内に流入する空気量を可変制御することが可能であり、特に負荷の小さな領域において、いわゆるスロットルレス運転ないしはスロットル弁の開度を十分に大きく保った運転を実現でき、ポンピングロスの大幅な低減が図れる。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−８９３４１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようにいわゆるスロットルレスとして吸気弁のバルブリフト特性の可変制御により吸気量を制御する場合、完全なスロットルレスとして吸気系に負圧が発生しないと、例えば、ブローバイガスやエバポレータからのパージガスなどを吸気系に還流させる既存のシステムが利用できなくなったり、種々のアクチュエータなどの駆動源としても利用されている負圧が容易に得られない、といった新たな課題が派生する。
【０００６】
そのため、いわゆる電子制御スロットル弁を設け、その開度制御と組み合わせることで、殆どの運転領域で実質的なスロットルレスの運転状態を実現することを本出願人は検討している。ここで、スロットル弁の存在によるポンピングロスを低減するためには、基本的に、スロットル弁下流のコレクタ内の負圧が必要最小限のレベルとなるようにスロットル弁開度をなるべく大きくし、可変動弁機構のバルブリフト特性の制御によってシリンダ内に流入する吸気量を目標吸気量となるように制限することになるが、比較的負荷が低い領域においては、吸気弁の作動角をある程度大きく設定してバルブオーバラップを十分に確保し、いわゆる内部ＥＧＲを積極的に行った方が、燃費の上で有利となる場合がある。つまり、このように作動角を大きく設定するためには、同時に、スロットル弁開度をより小さくしてコレクタ内の圧力を低下させる必要があり、スロットル弁によるポンピングロスは増加するのであるが、このポンピングロスによる燃費悪化代よりも内部ＥＧＲによる燃費向上代の方が相対的に大きい運転領域が存在する。
【０００７】
本発明は、このような運転領域つまり内部ＥＧＲ優先領域が存在することに着目し、この内部ＥＧＲ優先領域では、内部ＥＧＲを確保して燃費向上を図ると同時に、燃料の霧化が悪い低温時には、内部ＥＧＲ優先領域であっても吸気弁のリフトを小さくして吸気流速を高め、低温時の排気エミッションや燃費の改善を図ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の内燃機関の吸気制御装置は、吸気弁のバルブリフト特性として少なくともリフト・作動角を同時にかつ連続的に拡大，縮小制御可能な可変動弁機構と、複数の気筒の吸気通路が接続するコレクタと、このコレクタの上流に位置し、制御信号により開度が制御されるスロットル弁と、シリンダ内に吸入される吸気量が運転条件に応じた目標吸気量となるように、上記スロットル弁の開度と上記可変動弁機構によるバルブリフト特性とを制御する制御手段と、を備えている。
【０００９】
上記制御手段は、中負荷を含む所定のバルブ制御領域では、上記コレクタ内の圧力が所定の負圧となるように上記スロットル弁の開度を維持するとともに上記可変動弁機構によるバルブリフト特性の制御によって吸気量を制御し、かつこれよりも低負荷側の内部ＥＧＲ優先領域では、上記コレクタ内の圧力が上記のバルブ制御領域における所定の負圧よりも相対的に強い負圧となるように上記スロットル弁の開度を制御するとともに、この負圧を前提とした相対的に大きなリフト・作動角でもって吸気量の制御を行う。
【００１０】
つまり、上記バルブ制御領域では、コレクタ内の圧力が所定の負圧となるようにスロットル弁開度が維持される。ここで、所定の負圧とは、一般に負圧源として必要最小限の負圧であり、例えば、−５０ｍｍＨｇ程度である。従って、スロットル弁開度は、全開に近いかなり大きな開度となる。そして、最終的な吸気量の制御は、可変動弁機構によってなされる。例えば、吸気弁のリフト・作動角を縮小すれば、それに応じてシリンダ内の吸気量が減少する。換言すれば、バルブ制御領域では、運転条件に応じてバルブリフト特性が変化し、このバルブリフト特性によって吸気量ひいては機関のトルクが制御される。このように、スロットル弁を具備していても、コレクタ内の圧力が大気圧に近い弱い負圧となるようにして、吸気弁のバルブリフト特性によって吸気量を制御することで、実質的にスロットルレス運転となり、スロットル弁によるポンピングロスが大幅に低減する。また、コレクタ内に必要最小限の負圧が確保されることから、実用機関として必要なブローバイガスの還流などの負圧を利用した種々のシステムを、大幅な変更を要さずにそのまま適用することが可能である。このようにスロットル弁によるポンピングロスの低減が優先されるバルブ制御領域に対し、これよりも低負荷側に設定される内部ＥＧＲ優先領域においては、バルブオーバラップによる内部ＥＧＲを確保するように、比較的大きなリフト・作動角に制御され、かつ同時に、コレクタ内の圧力が低く設定される。つまり、上述したバルブ制御領域における所定の負圧よりも強い負圧となるようにスロットル弁開度が制御され、その負圧の下で目標吸気量が得られるバルブリフト特性となる。
【００１１】
そして、上記制御手段は、さらに、内燃機関の温度が低いときに、暖機完了後に比べて、上記内部ＥＧＲ優先領域におけるリフト・作動角を縮小するとともにコレクタ内の圧力を相対的に大気圧に近づけるように、可変動弁機構およびスロットル弁を制御する。このように冷機時に吸気弁のリフトを小さくすることで、シリンダに流入する吸気の流速が高くなる。燃料は、例えば吸気弁上流側で吸気ポート内へ向けて燃料噴射弁から噴射供給されるが、吸気の流速が高くなることで、燃料の霧化が向上し、冷機時に問題となる排気中のＨＣの抑制や燃費向上が図れる。例えば、吸気弁リフトを、０．３ｍｍ〜２ｍｍ程度とすることで、吸気の流速は音速近くまで高くなり、霧化が促進される。
【００１２】
また、上記のように冷機時に吸気弁のリフトを小さくすると、その作動角も同時に縮小することから、バルブオーバラップが小さくなり、内部ＥＧＲが抑制される。冷機時には、内部ＥＧＲによって燃焼が不安定化するので、上記のように吸気弁のリフト・作動角を縮小することは、冷機時の内部ＥＧＲの抑制の上でも好ましいものとなる。
【００１３】
吸気弁の可変動弁機構として、リフト中心角の位相を遅進させることができる構成のものを用いる場合には、冷機時に、リフト・作動角の縮小と同時に、リフト中心角を遅角させることが望ましい。例えば、吸気弁開時期がピストン上死点後となる位置まで遅角させることができる。このようにすれば、シリンダ内のガス流動が一層強化される。
【００１４】
【発明の効果】
この発明に係る内燃機関の吸気制御装置によれば、実質的なスロットルレス形式としてポンピングロス低減による燃費向上が図れるとともに、低負荷側の内部ＥＧＲ優先領域において比較的大きなリフト・作動角とすることで、より一層の燃費向上を達成できる。そして、冷機時には、内部ＥＧＲ優先領域であっても、吸気弁リフトを小さく制御することで、燃料の霧化促進が図れ、冷機時のＨＣ低減ならびに燃費向上の上で有利となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の好ましい実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１６】
図１は、この発明に係る内燃機関の吸気制御装置を示すシステム構成図であって、火花点火式ガソリン機関からなる内燃機関１は、吸気弁３と排気弁４とを有し、その吸気弁３側の動弁機構として、後述する可変動弁機構２が設けられている。排気弁４側の動弁機構は、排気カムシャフト５により排気弁４を駆動する直動型のものであり、そのバルブリフト特性は、常に一定である。
【００１７】
各気筒の排気を集合させる排気マニホルド６の出口側は、触媒コンバータ７に接続されており、かつこの触媒コンバータ７の上流位置に、空燃比を検出するための空燃比センサ８が設けられている。触媒コンバータ７の下流側には、さらに、第２の触媒コンバータ１０および消音器１１を備えている。上記空燃比センサ８は、空燃比のリッチ，リーンのみを検出する酸素センサであってもよく、あるいは、空燃比の値に応じた出力が得られる広域型空燃比センサであってもよい。
【００１８】
各気筒の吸気ポートに向かって各気筒毎に燃料を噴射供給するように燃料噴射弁１２が配設されている。この吸気ポートには、ブランチ通路１５がそれぞれ接続され、かつこの複数のブランチ通路１５の上流端が、コレクタ１６に接続されている。上記コレクタ１６の一端には、吸気入口通路１７が接続されており、この吸気入口通路１７に、電子制御スロットル弁１８が設けられている。この電子制御スロットル弁１８は、電気モータからなるアクチュエータ１８ａを備え、エンジンコントロールユニット１９から与えられる制御信号によって、その開度が制御される。なお、スロットル弁１８の実際の開度を検出するセンサ１８ｂを一体に備えており、その検出信号に基づいて、スロットル弁開度が目標開度にクローズドループ制御される。また、スロットル弁１８の上流に、吸入空気流量を検出するエアフロメータ２０が配置され、さらに上流にエアクリーナ２１が設けられている。
【００１９】
また、機関回転速度およびクランク角位置を検出するために、クランクシャフトに対してクランク角センサ２２が設けられており、さらに、運転者により操作されるアクセルペダル開度（踏込量）を検出するアクセル開度センサ２３を備えている。また、内燃機関の温度として潤滑油温を検出する油温センサ２５がシリンダブロックに取り付けられている。これらの検出信号は、上記のエアフロメータ２０や空燃比センサ８等の検出信号とともに、エンジンコントロールユニット１９に入力されている。エンジンコントロールユニット１９では、これらの検出信号に基づいて、燃料噴射弁１２の噴射量や噴射時期、点火プラグ２４による点火時期、可変動弁機構２によるバルブリフト特性、スロットル弁１８の開度、などを制御する。
【００２０】
上記の吸気弁３側の可変動弁機構２は、例えば前述した特開２００２−８９３４１号公報によって公知のものであり、図２に示すように、吸気弁３のリフト・作動角を連続的に可変制御するリフト・作動角可変機構５１と、そのリフトの中心角の位相（クランクシャフトに対する位相）を連続的に進角もしくは遅角させる位相可変機構５２と、が組み合わされて構成されている。このようにリフト・作動角可変機構５１と位相可変機構５２とを組み合わせた可変動弁機構によれば、吸気弁開時期および吸気弁閉時期の双方をそれぞれ独立して任意に制御することが可能であり、また同時に、低負荷域ではリフト量（最大リフト量）を小さくすることで、負荷に応じた吸入空気量に制限することができる。なお、リフト量がある程度大きな領域では、シリンダ内に流入する空気量が主に吸気弁３の開閉時期によって定まるのに対し、リフト量が十分に小さい状態では、主にリフト量によって空気量が定まる。
【００２１】
図３の動作説明図を併せて、リフト・作動角可変機構５１の概要を説明すると、このリフト・作動角可変機構５１は、シリンダヘッドに回転自在に支持され、かつクランクシャフトに連動して回転する中空状の駆動軸５３と、この駆動軸５３に固定された偏心カム５５と、上記駆動軸５３の上方位置において平行に配置された回転自在な制御軸５６と、この制御軸５６の偏心カム部５７に揺動自在に支持されたロッカアーム５８と、各吸気弁３上端のタペット５９に当接する揺動カム６０と、を備えている。上記偏心カム５５とロッカアーム５８とはリンクアーム６１によって連係されており、ロッカアーム５８と揺動カム６０とは、リンク部材６２によって連係されている。上記リンクアーム６１は、その環状部６１ａが上記偏心カム５５の外周面に回転可能に嵌合している。またリンクアーム６１の延長部６１ｂが上記ロッカアーム５８の一端部に連係しており、該ロッカアーム５８の他端部に、上記リンク部材６２の上端部が連係している。上記偏心カム部５７は、制御軸５６の軸心から偏心しており、従って、制御軸５６の角度位置に応じてロッカアーム５８の揺動中心は変化する。
【００２２】
上記揺動カム６０は、駆動軸５３の外周に嵌合して回転自在に支持されており、側方へ延びた端部６０ａに、上記リンク部材６２の下端部が連係している。この揺動カム６０の下面には、駆動軸５３と同心状の円弧をなす基円面６４ａと、該基円面６４ａから上記端部６０ａへと所定の曲線を描いて延びるカム面６４ｂと、が連続して形成されている。上記基円面６４ａは、リフト量が０となる区間であり、図３に示すように、揺動カム６０が揺動してカム面６４ｂがタペット５９に接触すると、徐々にリフトしていくことになる。
【００２３】
上記制御軸５６は、一端部に設けられた例えば電動モータからなるリフト・作動角制御用アクチュエータ６５によって、その回転位置が制御されている。
【００２４】
このアクチュエータ６５により例えば偏心カム部５７が図３（Ａ）のように上方位置にあると、ロッカアーム５８は全体として上方へ位置し、揺動カム６０の端部６０ａが相対的に上方へ引き上げられた状態となる。つまり、揺動カム６０の初期位置は、そのカム面６４ｂがタペット５９から離れる方向に傾く。従って、駆動軸５３の回転に伴って揺動カム６０が揺動した際に、基円面６４ａが長くタペット５９に接触し続け、カム面６４ｂがタペット５９に接触する期間は短い。従って、リフト量が全体として小さくなり、かつその開時期から閉時期までの角度範囲つまり作動角も縮小する。
【００２５】
逆に、偏心カム部５７が図３（Ｂ）のように下方へ位置しているとすると、ロッカアーム５８は全体として下方へ位置し、揺動カム６０の端部６０ａが相対的に下方へ押し下げられた状態となる。つまり、揺動カム６０の初期位置は、そのカム面６４ｂがタペット５９に近付く方向に傾く。従って、駆動軸５３の回転に伴って揺動カム６０が揺動した際に、リフト量が大きく得られ、かつその作動角も拡大する。
【００２６】
上記の偏心カム部５７の初期位置は連続的に変化させ得るので、これに伴って、バルブリフト特性は、図４に示すように、連続的に変化する。つまり、リフトならびに作動角を、両者同時に、連続的に拡大，縮小させることができる。
【００２７】
次に、位相可変機構５２は、図２に示すように、上記駆動軸５３の前端部に設けられたスプロケット７１と、このスプロケット７１と上記駆動軸５３とを、所定の角度範囲内において相対的に回転させる位相制御用油圧アクチュエータ７２と、から構成されている。上記スプロケット７１は、図示せぬタイミングチェーンもしくはタイミングベルトを介して、クランクシャフトに連動している。従って、上記位相制御用油圧アクチュエータ７２への油圧制御によって、スプロケット７１と駆動軸５３とが相対的に回転し、図５に示すように、リフト中心角が遅進する。つまり、リフト特性の曲線自体は変わらずに、全体が進角もしくは遅角する。
【００２８】
なお、リフト・作動角可変機構５１ならびに位相可変機構５２の制御としては、実際のリフト・作動角あるいは位相を検出するセンサを設けて、クローズドループ制御するようにしても良く、あるいは運転条件に応じて単にオープンループ制御するようにしても良い。
【００２９】
上記のような可変動弁機構２を吸気弁３側に備えた構成においては、基本的に、スロットル弁１８に依存せずに、吸気弁３の可変制御によって吸気量を制御することが可能である。しかしながら、実用機関では、ブローバイガスの還流等のために吸気系に若干の負圧が存在していることが好ましいので、吸気弁３の可変制御による吸気量制御を行う領域でも、スロットル弁１８を僅かに閉じ、コレクタ１６内に負圧を生成する。
【００３０】
すなわち、図６に示すように、中負荷を含む所定の領域Ａが、バルブ制御領域として設定され、これよりも低負荷側の領域Ｂが、内部ＥＧＲ優先領域として設定されている。また、この実施例では、高負荷側の領域Ｃが全開領域として設定され、かつアイドルを含む極低速低負荷の領域Ｄがリフト制限領域として設定されている。
【００３１】
上記バルブ制御領域Ａでは、コレクタ１６内の圧力が所定の負圧つまり負圧源として必要最小限の負圧（例えば、−５０ｍｍＨｇ）となるように、スロットル弁１８の開度が概ね一定に保持される。より具体的には、スロットル弁１８の開度は、全開に近いかなり大きな開度となる。なお、より単純化するために、スロットル弁１８を一定開度とすることも可能であるし、また、回転数に応じて開度を制御してもよい。つまり、低回転ではスロットル弁１８を少し開けることにより−５０ｍｍＨｇの負圧を発生させることが可能である。そして、最終的な吸気量の制御は、可変動弁機構２によってなされる。図中に、代表的な点での吸気弁３のバルブリフト特性を併せて示しており、例えばａ１の点のバルブリフト特性は、ＩＶＯ（吸気弁開時期）が上死点前４０°、ＩＶＣ（吸気弁閉時期）が下死点前６０°である。同様に、ａ２の点のバルブリフト特性は、ＩＶＯが上死点前５０°、ＩＶＣが下死点前５０°である。これらのバルブリフト特性は、コレクタ１６内が大気圧に近い必要最小限の負圧となっていることを前提とするものであり、吸気量を制限するために、ＩＶＣが、下死点よりも大きく進角した位置にある。また、ＩＶＯは、上死点よりも進角した位置にある。このように、スロットル弁１８の開度を十分に大きく保持することで、実質的にスロットルレス運転となり、ポンピングロスが大幅に低減する。また、コレクタ１６内に必要最小限の負圧が確保されることから、実用機関として必要なブローバイガスの還流などの負圧を利用した種々のシステムを、大幅な変更を要さずにそのまま適用することが可能である。
【００３２】
全開領域Ｃでは、高い充填効率が要求されることから、スロットル弁１８の開度が全開に至るまで要求トルクに応じて増加する。換言すれば、この領域Ｃでは、コレクタ１６内の圧力は、要求トルクに応じた形で、−５０ｍｍＨｇ〜大気圧となる。ここでは、充填効率を大きく確保するようなリフト・作動角の大きなバルブリフト特性となり、一般に、ＩＶＯは上死点前、ＩＶＣは下死点後の位置となる。
【００３３】
低速低負荷側のリフト制限領域Ｄは、可変動弁機構２による吸気弁３のリフト・作動角が最小に達する領域であり、ここでは、可変動弁機構２による吸気弁３のバルブリフト特性は、一定に保持され、運転条件に応じた必要な吸気量の制御が、スロットル弁１８の開度制御によってなされる。つまり、運転条件に応じてスロットル弁１８の開度が大小変化し、このスロットル弁開度によって吸気量ひいては機関のトルクが制御される。
【００３４】
一方、内部ＥＧＲ優先領域Ｂは、スロットル弁１８の開度を小さくしてポンピングロスが増加しても、吸気弁３の作動角を拡大して内部ＥＧＲを確保した方が、トータルとしての燃費が向上する領域であり、ここでは、コレクタ１６内の圧力が、バルブ制御領域Ａにおける圧力（−５０ｍｍＨｇ）よりも強い負圧に制御される。例えば−１００ｍｍＨｇ程度の負圧となるように、スロットル弁１８の開度が制御される。なお、領域間の境界での不連続性を抑制するために、目標とする負圧を要求トルクに応じて徐々に変化させるようにしてもよく、あるいは制御の単純化のために、内部ＥＧＲ優先領域Ｂ全域で一定の負圧とするようにしてもよい。可変動弁機構２による吸気弁３のバルブリフト特性は、このような負圧を前提として設定されるので、バルブ制御領域Ａにおける負圧と同じ負圧（−５０ｍｍＨｇ）とした場合に比較して、リフト・作動角がより大きな特性となる。例えば、ｂ１点のバルブリフト特性は、ＩＶＯが上死点前２０°、ＩＶＣが下死点前６０°、であり、ｂ２点のバルブリフト特性は、ＩＶＯが上死点前２５°、ＩＶＣが下死点前５５°、である。このように作動角を大きくすることで、図示せぬ排気弁開弁期間との間のバルブオーバラップが十分に確保され、内部ＥＧＲが比較的大きく得られる。これにより、燃費が良好なものとなる。なお、図示したバルブリフト特性は、内燃機関の暖機完了後のものである。
【００３５】
次に、本発明の要部である冷機時の制御について説明する。上記のように可変動弁機構２とともに電子制御スロットル弁１８を備えた構成では、負圧の可変化により、例えば、図７の（Ａ），（Ｂ）のような異なるバルブタイミングによって、同一のトルク（図示例では比較的低いトルクとなる）を発生させることができる。換言すれば、ある目標トルクに対し、種々のバルブタイミングを設定することが可能である。図７の（Ａ），（Ｂ）の特性を対比すると、コレクタ１６内の負圧としては（Ａ）の方が強い負圧となり、（Ｂ）は大気圧に近いものとなる。作動角は（Ｂ）の方が小さく、リフトも（Ｂ）の方が小さい。そのため、吸気弁３を通過してシリンダ内に流入する吸気の流速は、（Ｂ）の方が高い。従って、冷機時に問題となる燃料の霧化は（Ｂ）の方が優れており、ガス流動の強化により燃焼安定性の上でも有利となる。
【００３６】
このようなことから、本発明では、内部ＥＧＲ優先領域Ｂにおいて、内燃機関の温度（本実施例では油温センサ２５によって検出される油温）が低い場合に、暖機完了後の特性に比べてリフト（作動角）が小さくなるようなバルブリフト特性とし、かつ同時に、目標とする吸気量が適正に得られるように、コレクタ１６内の圧力が暖機完了後の値よりも大気圧に近づく（負圧を弱める）ように、スロットル弁１８の開度が相対的に大きく設定される。
【００３７】
図８は、内部ＥＧＲ優先領域Ｂのある点におけるバルブリフト特性および目標負圧の温度に対する特性の一例を示している。前述したように、暖機完了後の状態では、コレクタ１６内の負圧は、例えば−１００ｍｍＨｇ程度に制御され、かつ内部ＥＧＲが得られるように、リフト・作動角がある程度大きいとともに、リフト中心角が比較的進角した状態となる。これに対し、内燃機関が冷機状態にある場合には、コレクタ１６内の負圧が大気圧に近い値、例えばバルブ制御領域Ａと同じ−５０ｍｍＨｇに制御されるとともに、リフト・作動角が小さなものとなり、かつリフト中心角が大きく遅角する。これらの負圧およびバルブリフト特性は、シリンダ内に流入する吸気量が暖機完了後と同一となるように設定される。内燃機関の温度が上昇すれば、図示するように、リフト・作動角は徐々に大となり、リフト中心角は徐々に進角し、かつコレクタ１６内の負圧は徐々に強くなる。つまり、暖機の進行に伴って連続的に変化し、最終的に前述した暖機完了後の特性となる。
【００３８】
上記のような冷機時の制御により、吸気弁３のリフトが小さくなってシリンダ内へ流入する吸気の流速が高まり、燃料噴射弁１２から噴射供給された燃料の霧化が促進される。また、シリンダ内のガス流動が活発化し、内部ＥＧＲの抑制と相俟って、燃焼が安定かつ良好なものとなる。そのため、ＨＣの排出が抑制されるとともに、冷機時の燃費が向上する。なお、リフト中心角の遅角により、ＩＶＯが、図７（Ｂ）に例示したように上死点後となるようにすることが望ましく、これにより、ガス流動を一層活発化させることができる。
【００３９】
図９のフローチャートは、冷機時の上述した制御の流れの概略を示すもので、まずステップ１で、内燃機関の温度例えば油温が所定温度（暖機完了とみなしうる温度）以下であるか否かを判別し、かつステップ２で、運転条件が内部ＥＧＲ優先領域Ｂにあるか判定する。油温が所定温度に達している場合にはステップ３の通常制御に進み、所定温度以下であっても内部ＥＧＲ優先領域Ｂ以外の場合には、同じく通常制御に進む。所定温度以下でかつ内部ＥＧＲ優先領域Ｂであれば、ステップ４以降へ進み、ステップ４で、アクセルペダル開度から要求トルクに対応する必要空気量を求める。
【００４０】
次に、ステップ５で、油温に応じて、上記の必要空気量を得られる目標作動角、目標リフト中心角および目標負圧を決定する。なお、ここでは、そのときの機関回転速度も考慮される。必要空気量を確保し得る作動角、リフト中心角、負圧の組み合わせは無数に存在するが、前述したように、油温が低いほど作動角が大きく、かつリフト中心角が遅角した特性となる。これらのパラメータを決定する方法としては、通常制御の場合の値を温度に応じて補正する方法、温度毎のマップを参照する方法、など種々の方法が可能である。
【００４１】
ステップ６では、これらのパラメータおよび目標トルクから、必要なスロットル弁開度ＴＶＯを算出する。そして、ステップ７で、スロットル弁１８をこの目標の開度ＴＶＯに制御するとともに、可変動弁機構２のリフト・作動角可変機構５１および位相可変機構５２を、目標作動角および目標リフト中心角に沿ってそれぞれ制御する。
【００４２】
なお、機関温度として、油温に代えて、冷却水温度や吸気温度を用いることも勿論可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例を示す構成説明図。
【図２】可変動弁機構の要部を示す斜視図。
【図３】リフト・作動角可変機構の動作説明図。
【図４】リフト・作動角可変機構によるリフト・作動角の特性変化を示す特性図。
【図５】位相可変機構によるバルブリフト特性の位相変化を示す特性図。
【図６】制御領域を代表的なバルブタイミングとともに示す説明図。
【図７】同一トルクとなる２種のバルブタイミングを示す説明図。
【図８】バルブリフト特性および目標負圧の温度に対する特性の一例を示す特性図。
【図９】冷機時の制御の流れを示すフローチャート。
【符号の説明】
１…内燃機関
２…可変動弁機構
３…吸気弁
１８…電子制御スロットル弁
２５…油温センサ
５１…リフト・作動角可変機構
５２…位相可変機構
【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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