(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともエンジンの部分負荷運転領域で、排気弁の閉弁タイミングを吸気上死点より前に変更するとともに吸気弁の開弁タイミングを吸気上死点より後に変更することにより、既燃ガスを燃焼室に残留させて圧縮自己着火運転を実行する火花点火式ガソリンエンジンであって、
吸気弁および排気弁にそれぞれ設けられ、前記部分負荷運転領域において対応する弁を１８０°未満に固定された開弁角度で開閉するためのカムと、
各カムを介して吸気弁および排気弁の開閉タイミングを変更可能にする可変バルブタイミング機構と、
この可変バルブタイミング機構を制御する制御手段と
を設け、前記制御手段は、
アイドル運転領域に近い極軽負荷運転領域では、前記吸気弁の閉タイミングを吸気下死点に設定し、前記排気弁の閉弁タイミングから吸気上死点までのクランク角度が吸気上死点から前記吸気弁の開弁タイミングまでのクランク角度よりも大きくなるように、前記排気弁の閉タイミングを設定するものであるとともに、
高負荷運転領域では、前記排気弁の閉タイミングを吸気上死点の方へリタードするとともに、前記吸気弁の閉タイミングを吸気下死点から所定量リタードするように設定するものであることを特徴とする火花点火式ガソリンエンジン。
【請求項２】
請求項１記載の火花点火式ガソリンエンジンにおいて、
前記制御手段は、高負荷運転領域では、前記排気弁の閉タイミングから吸気上死点までのクランク角度と吸気上死点から前記吸気弁の開タイミングまでのクランク角度とが等しくなるように前記吸気弁の閉タイミングを吸気下死点に対してリタードするものであることを特徴とする火花点火式ガソリンエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は火花点火式ガソリンエンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に予混合圧縮自己着火燃焼（ＨＣＣＩ：Ｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ−Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ−Ｉｇｎｉｔｉｏｎ  ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ。この明細書で「圧縮自己着火」という）を実行するに当たり、特許文献１に示すように、所定の運転領域において、排気弁の閉弁タイミングと吸気弁の開弁タイミングとを変更することにより、既燃ガスを燃焼室に残留させる技術（いわゆるネガティブオーバラップ）が知られている。このような圧縮自己着火運転は、ＮＯｘ、或いはポンピングロスの低減等を図る技術である。特に、圧縮自己着火運転を実行する運転領域においてポンピングロスの低減を図るため、特許文献１では、スロットルバルブを取り除き、吸気弁や排気弁の閉弁タイミングで空気量を調整するように構成されている。
【特許文献１】特開平１０−２６６８７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述のような圧縮自己着火運転を実現するに当たり、開弁期間が所定のクランク角度に固定されたカムを用いて低廉化を図るとともに可及的に運転領域を拡げるためには、極軽負荷運転領域（限りなくアイドリングに近い運転領域）においては、急速燃焼を図る一方、高負荷時においては、緩慢燃焼を図り、ノッキングを防止することが要請される。しかしながら、従来は、ポンピングロス低減の観点から、排気弁を閉じるタイミングから吸気上死点までの間と、吸気上死点から吸気弁を開くタイミングまでの間を、少なくとも低負荷側では均等に設定する方法が採用されていたため、極軽負荷運転領域での圧縮自己着火を実現するための有効圧縮比や、筒内温度、筒内圧力を高めるためのＥＧＲ量を、開弁角度が一定量に固定されたカムによって確保することが困難であった。
【０００４】
他方、高負荷側では、スロットルが全開または全開に近い状態であることから、開弁角度が一定量に固定されたカムを採用した場合には排気弁の閉タイミングのみによって、筒内圧力、筒内温度を下げる調整を行うことが必要となるため、ノッキングを充分に防止することができず、圧縮自己着火運転は、低中負荷運転領域に制限されていた。
【０００５】
本発明は以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、開弁角度が固定されたカムを用いて可及的に広範な運転領域で圧縮自己着火運転を実現し、もってＮＯｘの低減、およびポンピングロスを低減することのできる火花点火式ガソリンエンジンを提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために本発明は、少なくともエンジンの部分負荷運転領域で、排気弁の閉弁タイミングを吸気上死点より前に変更するとともに吸気弁の開弁タイミングを吸気上死点より後に変更することにより、既燃ガスを燃焼室に残留させて圧縮自己着火運転を実行する火花点火式ガソリンエンジンであって、吸気弁および排気弁にそれぞれ設けられ、前記部分負荷運転領域において対応する弁を１８０°未満に固定された開弁角度で開閉するためのカムと、各カムを介して吸気弁および排気弁の開閉タイミングを変更可能にする可変バルブタイミング機構と、この可変バルブタイミング機構を制御する制御手段とを設け、前記制御手段は、アイドル運転領域に近い極軽負荷運転領域では、前記吸気弁の閉タイミングを吸気下死点に設定し、前記排気弁の閉弁タイミングから吸気上死点までのクランク角度が吸気上死点から前記吸気弁の開弁タイミングまでのクランク角度よりも大きくなるように、前記排気弁の閉タイミングを設定するものであるとともに、高負荷運転領域では、前記排気弁の閉タイミングを吸気上死点の方へリタードするとともに、前記吸気弁の閉タイミングを吸気下死点から所定量リタードするように設定するものであることを特徴とする火花点火式ガソリンエンジンである。この態様では、部分負荷運転領域において、開弁角度が１８０°未満に固定されたカムによって吸気弁並びに排気弁を開閉しているので、廉価な構成となる。加えて、アイドルに限りなく近い極軽負荷運転領域においては、吸気弁の閉タイミングを吸気下死点近傍に設定することにより、開弁角度が１８０°未満に固定されたカムを採用することと相俟って、吸気弁開弁期間が短くなりすぎないようにして高い有効圧縮比を確保することができるとともに、排気弁の閉タイミングを吸気上死点よりも相当量アドバンスした時期に設定し、排気弁の閉弁タイミングから吸気上死点までのクランク角度を、吸気上死点から吸気弁の開弁タイミングまでのクランク角度よりも大きく設定しているので、上述の通り、高い有効圧縮比を保持しつつ充分なＥＧＲ量を確保することができる。この結果、極軽負荷運転領域においても、筒内温度、筒内圧力を速やかに高め、高い燃費性能で圧縮自己着火運転を実現することが可能になる。他方、高負荷運転領域では、排気弁の閉タイミングを吸気上死点の方へリタードするとともに、吸気弁の閉タイミングを吸気下死点から所定量ずらすように設定されているので、ＥＧＲ量を低減しかつ有効圧縮比を下げることが可能になり、ノッキングを防止可能な緩慢燃焼を実現することが可能になる。
【０００７】
好ましい態様において、前記制御手段は、高負荷運転領域では、前記排気弁の閉タイミングから吸気上死点までのクランク角度と吸気上死点から前記吸気弁の開タイミングまでのクランク角度とが等しくなるように前記吸気弁の閉タイミングを吸気下死点に対してリタードするものである。この態様では、高負荷運転領域で有効圧縮比を低減するのに当たり、吸気上死点を境にして、吸気弁の開タイミングと排気弁の閉タイミングとが略対称形になるので、ポンピングロスを低減し、燃費を向上させることが可能になる。
【発明の効果】
【０００８】
以上説明したように本発明によれば、極軽負荷運転領域では、吸気弁開弁期間が短くなりすぎないようにして高い有効圧縮比を確保し、高い燃費性能で圧縮自己着火による急速燃焼を実現することができるとともに、高負荷側では、ノッキングを防止可能な緩慢燃焼を実現することが可能になるので、圧縮自己着火運転が可能な運転領域を極軽負荷運転領域から可及的に高負荷側に拡大することができ、広範な運転領域において、圧縮自己着火運転を実現し、もってＮＯｘの低減、およびポンピングロスを低減することが可能になるという顕著な効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい形態について説明する。
【００１０】
図１は、本発明の実施の一形態に係る火花点火式４サイクルガソリンエンジン１０の概略構成を示す構成図であり、図２は図１に係るエンジン本体２０の一つの気筒とそれに対して設けられた吸気弁４０および排気弁６０等の構造を示す断面略図である。また図３はエンジン本体２０の一つの気筒とそれに対して設けられた吸気弁４０および排気弁６０等の構造を示す平面略図である。
【００１１】
これらの図において、図示の火花点火式４サイクルガソリンエンジン１０のエンジン本体２０は、クランクシャフト２１を回転自在に支持するシリンダブロック２２と、シリンダブロック２２の上部に配置されたシリンダヘッド２３とを一体的に有している。
【００１２】
シリンダブロック２２およびシリンダヘッド２３には、複数の気筒２４が設けられている。各気筒２４には、クランクシャフト２１に連結されたピストン２５と、ピストン２５が気筒２４内に形成する燃焼室２６とが公知の構成と同様に設けられている。なお、シリンダブロック２２には、クランクシャフト２１の回転角（クランク角）を検出するクランク角度センサＳＷ１が設けられている。
【００１３】
各燃焼室２６の側部には、当該燃焼室２６に直接燃料を噴射する燃料噴射弁２８が設けられている。また、各燃焼室２６の頂部には、点火プラグ２９が装備され、そのプラグ先端が燃焼室２６内に臨んでいる。点火プラグ２９には、電子制御による点火タイミングのコントロールが可能な点火回路２９ａが接続されている。
【００１４】
エンジン本体２０は、当該気筒２４内に対して新気を供給する吸気システム３０と、気筒２４の燃焼室２６で燃焼した既燃ガスを排気する排気システム５０とを有している。
【００１５】
吸気システム３０は、新気を気筒２４内に供給するための吸気管３１と、この吸気管３１の下流側に連通するインテークマニホールド３２を備え、このインテークマニホールド３２はサージタンクから分岐してそれぞれ対応する気筒２４に接続される分岐吸気管３３を備えている。図示の実施形態において、各気筒２４には、２つ一組の吸気ポート２４ａが形成されており（図１参照）、前記分岐吸気管３３の下流端は、各気筒２４の吸気ポート２４ａに対応して二股に形成されている。
【００１６】
吸気システム３０の吸気管３１には、エアフローセンサＳＷ２が設けられている。さらに吸気管３１には、吸気流量を調節するスロットル弁３５が設けられている。このスロットル弁３５は、アクチュエータ３６によって開閉駆動されるように構成されている。
【００１７】
各気筒２４に設けられた各吸気ポート２４ａには吸気弁４０が設けられ、図示の実施形態では吸気ポートに対応して気筒毎に２つずつの吸気弁４０が設けられている。
【００１８】
次に、排気システム５０は、各気筒２４に２つ一組で形成された排気ポート２４ｂに接続された二股状の分岐排気管５１を下流排出側で集合させたエキゾーストマニホールド５２と、このエキゾーストマニホールド５２の下流側集合部に接続されて、エキゾーストマニホールド５２から既燃ガスを排出する排気管５３とを有している。
【００１９】
上記各排気ポート２４ｂには排気弁６０が設けられている。
【００２０】
図３を参照して、各吸気弁４０並びに各排気弁６０は、いわゆるロストモーション機能を有するＶＶＬ４２、６２が装備された動弁機構４１、６１によって駆動される構成になっている。各動弁機構４１、６１は、対応する吸気弁４０、排気弁６０のステム４０ａ、６０ａにそれぞれ固定された前記ＶＶＬ４２、６２と、各吸気弁４０並びに各排気弁６０の開弁タイミングを変更するＶＶＴ（Ｖａｌｕａｂｌｅ  Ｖａｌｖｅ  Ｔｉｍｉｎｇ  Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ）４３、６３と、ＶＶＴ４３、６３を介しクランクシャフト２１の駆動力で駆動されるカムシャフト４４、６４と、カムシャフト４４、６４に一体化されて、所定の位相で吸気弁４０、排気弁６０を異なる位相で駆動する二組の吸気カム４５ａ、４５ｂ並びに排気カム６５ａ、６５ｂとを有している。
【００２１】
ＶＶＬ４２、６２は、所定のタイミングで第２排気カム６５ｂが排気弁６０のステム６０ａを押し下げる機能をＯＮ／ＯＦＦするいわゆるロストモーションを実現するためのものであり、図示の例では、タペット型のもので具体化されている。なお、ＶＶＬ４２、６２の機構そのものは公知であるので、ここでは説明を省略する。
【００２２】
各吸気カム４５ａ、４５ｂ並びに各排気カム６５ａ、６５ｂは、一方（図示の例では吸気カム４５ａ、排気カム６５ａ）が、いわゆるネガティブオーバラップ運転時において、１８０°未満の開弁角度ＣＡで、それぞれ吸気弁４０および排気弁６０を開閉するとともに、他方（図示の例では、吸気カム４５ｂ、排気カム６５ｂ）が、いわゆる火花点火運転時において、１８０°以上の開弁角度（図示の例では、吸気弁４０の開弁角度ＣＡが２００°〜２３０°、排気弁６０の開弁角度ＣＡが１８０°〜２００°）で、それぞれ吸気弁４０および排気弁６０を開閉するように構成されているものである。
【００２３】
吸気弁４０の各ＶＶＬ４２と排気弁６０の各ＶＶＬ６２には、それぞれ作動油回路４６、６６が接続されており、各作動油回路４６、６６は、電磁弁４７、６７によって制御されるようになっている。そして、後述するコントロールユニット１００の制御によって、作動油回路４６、６６から作動油の供給が停止されると、吸気カム４５ｂ並びに各排気カム６５ｂがＶＶＬ４２、６２によってロストモーションを起こし、これらのカム４５ｂ、６５ｂからの駆動力が対応する吸気弁４０並びに排気弁６０のステム４０ａ、６０ａに伝達されなくなる結果、各吸気弁４０並びに排気弁６０は、専ら吸気カム４５ａ並びに各排気カム６５ａによって駆動されることとなり、吸気弁４０、排気弁６０は、１８０°未満の開弁角度ＣＡで開閉動作を行うようになっている。他方、作動油回路４６、６６から作動油が供給されると、各吸気カム４５ｂ並びに各排気カム６５ｂがＶＶＬ４２、６２のロストモーションが停止され、これら吸気カム４５ｂ並びに各排気カム６５ｂの駆動力が対応する吸気弁４０並びに排気弁６０のステム４０ａ、６０ａに伝達される結果、各吸気弁４０並びに排気弁６０は、上述のように１８０°以上の開弁角度ＣＡで開閉されるようになっている。
【００２４】
作動油回路４６、６６には、電磁弁４７、６７が設けられており、この電磁弁４７、６７は、制御装置としてのコントロールユニット１００によって制御されるようになっている。
【００２５】
ＶＶＴ４３、６３は、例えばベーンポンプ等を用いて各吸気カム４５ａ、４５ｂ並びに各排気カム６５ａ、６５ｂが対応する吸気弁４０並びに排気弁６０が駆動するタイミングを無段階的に変更するものであるが、その詳細な構成については、本件出願人が先に提案している特開２００２−２４２６１７号等に開示されているので、詳細な説明については、これを省略する。
【００２６】
次に、火花点火式４サイクルガソリンエンジン１０には、コントロールユニット１００が設けられている。
【００２７】
図１に示すように、コントロールユニット１００は、ＣＰＵ１０１、メモリ１０２、インターフェース１０３並びにこれらのユニット１０１〜１０３を接続するバス１０４を有している。
【００２８】
図２に示すように、コントロールユニット１００のメモリ１０２には、制御マップやデータ並びにプログラムが記憶されており、ＣＰＵ１０１がこれら制御マップやデータ並びにプログラムを実行することによって、図２に示すように、エンジン回転数およびエンジン負荷等の運転状態を判定する運転状態判定手段１１０と、判定された運転状態に応じて各ＶＶＬ４２、６２、ＶＶＴ４３、６３の駆動制御をそれぞれ実行するＶＶＬ制御手段１２０、ＶＶＴ制御手段１４０とを機能的に備えている。また、運転状態判定手段１１０には、運転状態を判定するための制御マップＭ１が含まれている。この制御マップＭ１は、ＶＶＬ制御手段１２０、ＶＶＴ制御手段１４０によっても参照され、ＶＶＬ制御手段１２０は、この制御マップＭ１に基づいて、吸気カム４５ｂ、排気カム６５ｂの切換を実行し、ＶＶＴ制御手段１４０は、制御マップＭ１に基づいて、吸気弁４０および排気弁６０の開閉タイミングを制御するように構成されている。さらにＶＶＴ制御手段１４０には、吸気用のＶＶＴ４３と排気用のＶＶＴ６３とを進角／遅角するためのＶＶＴ制御マップＭ２が含まれている。各制御マップＭ１、Ｍ２は、コントロールユニット１００のメモリ１０２に記憶されているものである。
【００２９】
コントロールユニット１００には、入力要素として、クランク角度センサＳＷ１、エアフローセンサＳＷ２、アクセル開度センサＳＷ３等の各種検出手段が接続されている。他方、制御要素として、スロットル弁３５のアクチュエータ３６、動弁機構４１、６１のＶＶＴ４３、６３に設けられた電磁弁、各ＶＶＬ４２、６２を駆動する作動油回路４６、６６の電磁弁４７、６７、点火プラグ２９による点火をコントロールする点火回路２９ａ、燃料噴射弁２８等が接続されている。
【００３０】
運転状態判定手段１１０は、クランク角度センサＳＷ１やアクセル開度センサＳＷ３等から、エンジンの運転状態を検出し、制御マップＭ１に基づき、前記クランク角度センサＳＷ１及びアクセル開度センサＳＷ３等からの信号により調べられるエンジンの運転状態（エンジン回転数及びエンジン負荷）が何れの運転領域にあるかを判別するようになっている。
【００３１】
図４は本実施形態に係る運転状態に応じた制御を行うための運転領域設定の一例を示す特性図である。
【００３２】
図４を参照して、前記制御マップＭ１は、図４に示す運転特性に基づいて構成されているものである。図４に示す運転特性では、エンジン回転数Ｎが所定回転数Ｎ１以下の部分負荷運転領域において、圧縮自己着火運転を実行する圧縮自己着火運転領域Ｄが設定されているとともに、残余の領域では、火花点火による強制着火運転を実行する火花点火運転領域ＳＩが設定されている。さらに、圧縮自己着火運転領域Ｄは、限りなくアイドル運転領域に近い極軽負荷運転領域Ｄ0と、この極軽負荷運転領域Ｄ0よりも幾分負荷の高い所定の低負荷側の運転領域Ｄ1と、前記所定の低負荷を越える高負荷側の運転領域Ｄ2とに分類されるようになっている。
【００３３】
次に、図２を参照して、ＶＶＬ制御手段１２０は、運転状態判定手段１１０が判定した運転状態が圧縮自己着火運転領域Ｄであるときには、作動油回路４６、６６への作動油の供給を停止し、吸気カム４５ｂ並びに各排気カム６５ｂをロストモーションさせることによって、各吸気弁４０、排気弁６０の開弁角度ＣＡが１８０°未満となるように開弁制御し（図５、図６参照）、それ以外の火花点火運転領域ＳＩでは、作動油回路４６、６６に作動油を供給して吸気カム４５ｂ並びに各排気カム６５ｂの駆動力を対応する吸気弁４０および排気弁６０に伝達させ、各吸気弁４０並びに排気弁６０を１８０°以上の開弁角度ＣＡで開閉制御するように構成されている（図７参照）。
【００３４】
ＶＶＴ制御手段１４０は、制御マップＭ１に基づく運転状態判定手段の判定並びに制御マップＭ２に定められた制御態様に応じて、吸気弁４０並びに排気弁６０の開閉タイミングを決定するものである。
【００３５】
本実施形態においては、図４から明らかなように、極軽負荷運転領域Ｄ0においても、圧縮自己着火運転を実行するように設定されている。かかる制御を実行するため、制御マップＭ２には、図５に示す開弁タイミングが設定されている。
【００３６】
図５は本実施形態において、極軽負荷運転領域Ｄ0での吸気弁４０並びに排気弁６０の開閉タイミングを示すタイミングチャートである。
【００３７】
図５を参照して、運転領域が極軽負荷運転領域Ｄ0である場合、ＶＶＴ制御手段１４０は、吸気弁４０の閉タイミングを吸気下死点付近に設定し、排気弁６０の閉弁タイミングから吸気上死点までのクランク角度ＣＡEXを、当該吸気上死点から吸気弁４０の開弁タイミングまでのクランク角度ＣＡINよりも大きくなるように、排気弁６０の閉タイミングを吸気上死点よりも相当量アドバンスした時期に設定する。このような設定にすることにより、各吸気弁４０並びに各排気弁６０の開弁角度ＣＡが１８０°未満（図示の例では、１３０°）に設定されていることと相俟って、まず、吸気行程での吸気弁４０が吸気下死点付近に設定されることにより、吸気弁４０の開弁期間が短くなりすぎないようにしつつ、有効圧縮比を確保することが可能になる。また、吸気上死点から吸気弁４０の開弁タイミングまでのクランク角度ＣＡINが所定量（図示の例では５０°）確保されることによって、多少のポンピングロスが生じるものの、それ以上に要請の高い内部ＥＧＲの確保を確実とし、筒内温度、筒内圧力を急速に上昇させて、急速燃焼に寄与することが可能になる。さらに、排気弁６０の開弁タイミングも、当該排気弁６０の閉弁タイミングから吸気上死点までのクランク角度ＣＡEXが、当該吸気上死点から吸気弁４０の開弁タイミングまでのクランク角度ＣＡINよりも大きくなるようにアドバンスされているので、内部ＥＧＲを確保するためのクランク角度ＣＡEXが大きく（図示の例では１００°）確保されることにより、充分な内部ＥＧＲを確保し、筒内の温度上昇に寄与することが可能になる。
【００３８】
図６は本実施形態において、高負荷運転領域Ｄ2での吸気弁４０並びに排気弁６０の開閉タイミングを示すタイミングチャートである。
【００３９】
図６を参照して、運転領域が高負荷運転領域Ｄ2である場合、ＶＶＴ制御手段１４０は、排気弁６０の閉タイミングを吸気上死点の方へリタードする（図示の例では、吸気上死点前のクランク角度ＣＡEXが７０°以上の範囲）とともに、吸気弁４０の閉タイミングを吸気下死点から所定量リタードする（図示の例では、吸気下死点後２０°）ように構成されている。このため、高負荷運転領域Ｄ2では、有効圧縮比が下がるとともに、内部ＥＧＲが低減されることにより、圧縮自己着火を緩慢燃焼で実現することが可能になる。この結果、ノッキングを確実に回避することができ、さらには、ポンピングロスの低減にも寄与することが可能になる。
【００４０】
図７は本実施形態において、火花点火運転領域ＳＩでの吸気弁４０並びに排気弁６０の開閉タイミングを示すタイミングチャートである。
【００４１】
図７を参照して、運転領域が火花点火運転領域ＳＩである場合、ＶＶＴ制御手段１４０は、吸気弁４０の開弁タイミングを吸気上死点よりも若干前に設定し、排気弁６０の開弁タイミングを排気下死点よりも若干前に設定する。上述したように、運転領域が火花点火運転領域ＳＩである場合、ＶＶＬ制御手段１２０は、作動油回路４６、６６に作動油を供給して吸気カム４５ｂ並びに各排気カム６５ｂの駆動力を対応する吸気弁４０および排気弁６０に伝達させ、各吸気弁４０並びに排気弁６０を１８０°以上の開弁角度ＣＡ（図示の例では、吸気弁４０の開弁角度ＣＡが２００°〜２３０°、排気弁６０の開弁角度ＣＡが１８０°〜２００°）で開閉制御する。この結果、吸気弁４０および排気弁６０の閉弁角度ＣＡは、それぞれ吸気下死点直後、吸気上死点直後になる。
【００４２】
なお、制御マップＭ２には、極軽負荷運転領域Ｄ0から高負荷運転領域Ｄ2までの間の低負荷運転領域Ｄ1において、高負荷側ほど吸気弁４０、排気弁６０がそれぞれの比率でリタードするように無段階的にリタード量が設定されている。
【００４３】
以上説明したように、本実施形態では、圧縮自己着火運転領域Ｄにおいて対応する吸気弁４０並びに排気弁６０を１８０°未満に固定されたカム（吸気カム４５ａ、排気カム６５ａ）によって開閉しているので、廉価な構成となる。加えて、アイドルに限りなく近い極軽負荷運転領域Ｄ0においては、吸気弁４０の閉タイミングを吸気下死点近傍に設定することにより、開弁角度ＣＡが１８０°未満に固定されたカム（吸気カム４５ａ、排気カム６５ａ）を採用することと相俟って、吸気弁４０開弁期間が短くなりすぎないようにして高い有効圧縮比を確保することができるとともに、排気弁６０の閉タイミングを吸気上死点よりも相当量アドバンスした時期に設定し、排気弁６０の閉弁タイミングから吸気上死点までのクランク角度ＣＡEXを、吸気上死点から吸気弁４０の開弁タイミングまでのクランク角度ＣＡINよりも大きく設定しているので、上述の通り、高い有効圧縮比を保持しつつ充分なＥＧＲ量を確保することができる。この結果、極軽負荷運転領域Ｄ0においても、筒内温度、筒内圧力を速やかに高め、高い燃費性能で圧縮自己着火運転を実現することが可能になる。他方、高負荷側では、排気弁６０の閉タイミングを吸気上死点の方へリタードするとともに、吸気弁４０の閉タイミングを吸気下死点から所定量ずらすように設定されているので、ＥＧＲ量を低減しかつ有効圧縮比を下げることが可能になり、ノッキングを防止可能な緩慢燃焼を実現することが可能になる。
【００４４】
また本実施形態では、コントロールユニット１００は、ＶＶＬ制御手段１２０、ＶＶＴ制御手段１４０によって、高負荷運転領域では、排気弁６０の閉タイミングから吸気上死点までのクランク角度ＣＡEXと吸気上死点から吸気弁４０の開タイミングまでのクランク角度ＣＡINとが等しくなるように吸気弁４０の閉タイミングを吸気下死点に対してリタードするものである。このため本実施形態では、高負荷運転領域で有効圧縮比を低減するのに当たり、吸気上死点を境にして、吸気弁４０の開タイミングと排気弁６０の閉タイミングとが略対称形になるので、ポンピングロスを低減し、燃費を向上させることが可能になる。
【００４５】
上述した実施形態は本発明の好ましい具体例に過ぎず本発明は上述した実施形態に限定されない。
【００４６】
図８は本発明の別の実施形態において、高負荷運転領域Ｄ2での吸気弁４０並びに排気弁６０の開閉タイミングを示すタイミングチャートである。
【００４７】
図８を参照して、運転領域が高負荷運転領域Ｄ2である場合に吸気弁４０の閉タイミングを吸気下死点から所定量リタードする方法としては、吸気弁４０の開弁タイミングをアドバンス（図示の例では、吸気上死点から開弁タイミングまでのクランク角度ＣＡINを３０°に設定）している。この態様においても、ＶＶＴ制御手段１４０は、排気弁６０の閉タイミングを吸気上死点の方へリタードする（図示の例では、吸気上死点前のクランク角度ＣＡEXが７０°以上の範囲）ので、図６の実施形態と同様に、有効圧縮比を下げ、内部ＥＧＲを低減して緩慢燃焼を図ることが可能である。
【００４８】
なお、図８の実施形態の制御マップＭ２には、極軽負荷運転領域Ｄ0から高負荷運転領域Ｄ2までの間の低負荷運転領域Ｄ1において、高負荷側ほど吸気弁４０がアドバンスし、排気弁６０がリタードするように、それぞれのアドバンス量、リタード量が無段階的に設定されている。
【００４９】
その他、本発明の特許請求の範囲内で種々の変更が可能であることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の一実施形態に係る火花点火式４サイクルガソリンエンジンの概略構成を示す構成図である。
【図２】図１に係るエンジンの一つの気筒とそれに対して設けられた吸気弁および排気弁等の構造を示す断面略図である。
【図３】エンジン本体の一つの気筒とそれに対して設けられた吸気弁および排気弁等の構造を示す平面略図である。
【図４】本実施形態に係る運転状態に応じた制御を行うための運転領域設定の制御マップＭ１一例を示す特性図である。
【図５】本実施形態において、極軽負荷運転領域での吸気弁並びに排気弁の開閉タイミングを示すタイミングチャートである。
【図６】本実施形態において、高負荷運転領域での吸気弁並びに排気弁の開閉タイミングを示すタイミングチャートである。
【図７】本実施形態において、火花点火運転領域での吸気弁並びに排気弁の開閉タイミングを示すタイミングチャートである。
【図８】本発明の別の実施形態において、高負荷運転領域での吸気弁並びに排気弁の開閉タイミングを示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００５１】
１０  火花点火式４サイクルガソリンエンジン
２０  エンジン本体
２４  気筒
３０  吸気システム
４０  吸気弁
４１、６１  動弁機構
４２  ＶＶＴ（可変バルブタイミング機構）
４４ａ  カムシャフト
４５ａ、４５ｂ  吸気カム
４６  作動油回路
４７  電磁弁
５０  排気システム
６０  排気弁
６５ａ、６５ｂ  排気カム
６７  電磁弁
１００  コントロールユニット
１１０  運転状態判定手段
１２０  ＶＶＬ制御手段
１４０  ＶＶＴ制御手段
ＣＡ  開弁角度
ＣＡEX  クランク角度
ＣＡIN  クランク角度
Ｄ  圧縮自己着火運転領域（部分負荷運転領域）
Ｄ0  極軽負荷運転領域
Ｄ1  低負荷運転領域
Ｄ2  高負荷運転領域
Ｍ１  制御マップ
Ｍ２  制御マップ
ＳＷ１  クランク角度センサ
ＳＷ２  エアフローセンサ
ＳＷ３  アクセル開度センサ
【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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