(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸芯を中心に内燃機関のクランクシャフトと同期回転する駆動側回転体と、
前記回転軸芯と同軸芯上で前記駆動側回転体と相対回転自在に配置され、前記内燃機関の排気バルブを開閉制御する排気カムシャフトと一体回転する従動側回転体と、
前記駆動側回転体及び前記従動側回転体の相対回転位相を設定する位相調節機構とを備えて弁開閉時期制御装置が構成され、
前記排気カムシャフトが、複数の気筒の前記排気バルブを所定の回転角を隔てて開閉動作させるように構成され、
前記排気バルブの開放タイミングの後に前記相対回転位相を、当該開放タイミングより進角方向に変位させる進角作動を行い、この後、次に排気を行う他の気筒の排気バルブを当初の開放タイミングで開放させるために、前記進角作動を解消する遅角作動の方向に前記相対回転位相を変位させる内燃機関の制御ユニット。
【請求項２】
前記位相調節機構は、電動アクチュエータにより前記駆動側回転体及び前記従動側回転体の相対回転位相を設定し、
前記電動アクチュエータを制御する制御部を有する請求項１に記載の内燃機関の制御ユニット。
【請求項３】
前記内燃機関が、前記排気カムシャフトによって制御される複数の気筒の各々の排気バルブが同時に開き状態にならないように設定され、前記遅角作動が、前記排気バルブの閉塞タイミングから開始されるように前記制御部の制御形態が設定されている請求項２に記載の内燃機関の制御ユニット。
【請求項４】
前記制御部が、前記遅角作動に要する時間に対して、前記進角作動に要する時間を長く設定している請求項２又は３に記載の内燃機関の制御ユニット。
【請求項５】
前記クランクシャフトの単位時間における回転数を検知する回転速度センサと、前記相対回転位相を検知する位相センサと、前記クランクシャフトからの出力伝動系に作用する負荷を検知する負荷センサとを備えると共に、
前記制御部は、前記回転速度センサの検知結果から前記クランクシャフトの単位時間における回転数が設定値未満であると判定した場合に、前記回転速度センサと、前記位相センサと、前記負荷センサとの検知結果に基づいて前記電動アクチュエータを制御する請求項２〜４のいずれか一項に記載の内燃機関の制御ユニット。
【請求項６】
前記制御部が、前記弁開閉時期制御装置の遅角作動により前記排気バルブの開放タイミングを、所定タイミングより遅らせる請求項２〜５のいずれか一項に記載の内燃機関の制御ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気バルブの開閉時期を設定する弁開閉時期制御装置を備えた内燃機関の制御ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
吸気バルブと排気バルブとの開閉時期を同時に設定する弁開閉時期制御装置（文献では可変バルブタイミング装置）を備え、機関負荷が所定値以下である場合には、吸気バルブと排気バルブとのオーバーラップを一定に維持したまま、吸気バルブと排気バルブとの双方の閉弁時期を遅らせる制御が設定された技術が特許文献１に示されている。
【０００３】
また、吸気バルブの開閉時期を設定する弁開閉時期制御装置（文献では吸気タイミング可変機構）と、排気バルブの開閉時期を設定する弁開閉時期制御装置（文献では排気タイミング可変機構）を備え、吸気バルブと排気バルブとのオーバーラップの中心時期を、負荷によって変更する技術が特許文献２に示されている。
【０００４】
更に、吸気バルブと排気バルブとが同時に開放状態となるオーバーラップを設定し、このオーバーラップ量を調節することにより、内燃機関の運転状態に適した内部ＥＧＲを得る技術が特許文献３に示されている。この特許文献３では、内燃機関の運転状態に対応したガイド値に基づきオーバーラップ量を設定する点を特徴としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５‐２４８２７７号公報
【特許文献２】特開平１０‐１７６５５８号公報
【特許文献３】特開２００４‐２３９１５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
低回転高負荷にある内燃機関では、オーバーラップによる内部ＥＧＲにより燃焼室の混合気の温度上昇から、混合気が自然着火しノッキングを招くことがある。また、混合気の温度はオーバーラップ量が大きいほど上昇するものである。
【０００７】
この現象を改善するため、例えば、排気バルブに開閉時期を設定する弁開閉時期制御装置を進角方向に変位させ、オーバーラップを小さくして内部ＥＧＲの熱の影響を軽減することも考えられる。しかしながら、その場合には排気バルブの開放タイミング（ＥＶＯ）が進角方向に変位するため、燃焼（膨張）行程でピストンが下死点に達する以前に排気バルブが開き始め、膨張圧力がピストンに十分作用せず、排気損失が増大することになる。
【０００８】
本発明の目的は、排気バルブの動作制御を行い、低回転高負荷時における性能を向上させる内燃機関の制御ユニットを構成する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の特徴は、回転軸芯を中心に内燃機関のクランクシャフトと同期回転する駆動側回転体と、
前記回転軸芯と同軸芯上で前記駆動側回転体と相対回転自在に配置され、前記内燃機関の排気バルブを開閉制御する排気カムシャフトと一体回転する従動側回転体と、
前記駆動側回転体及び前記従動側回転体の相対回転位相を設定する位相調節機構とを備えて弁開閉時期制御装置が構成され、
前記排気カムシャフトが、複数の気筒の前記排気バルブを所定の回転角を隔てて開閉動作させるように構成され、
前記排気バルブの開放タイミングの後に前記相対回転位相を、当該開放タイミングより進角方向に変位させる進角作動を行い、この後、次に排気を行う他の気筒の排気バルブを当初の開放タイミングで開放させるために、前記進角作動を解消する遅角作動の方向に前記相対回転位相を変位させる点にある。
【００１０】
例えば、位相調節機構が、排気バルブの開放タイミングの後に弁開閉時期制御装置を進角作動させることが可能となる。これにより弁開閉時期制御装置の相対回転位相を、開放タイミングにおける相対回転位相より進角方向に変位させ、吸気バルブとのオーバーラップが短縮される。ただし、次に排気バルブの開放作動を行う気筒の排気バルブが開放作動を行う以前に、弁開閉時期制御装置を遅角作動させることにより、先の進角作動の影響を解消しておく。これにより、次に排気バルブを開放する気筒においても同様の制御を繰り返してオーバーラップの短縮が可能となる。
従って、低回転高負荷時において排気バルブの開放タイミングを維持したままオーバーラップを小さくしてノッキングの抑制が可能な内燃機関の制御ユニットが構成された。
【００１１】
本発明は、前記位相調節機構は、電動アクチュエータにより前記駆動側回転体及び前記従動側回転体の相対回転位相を設定し、
前記電動アクチュエータを制御する制御部を有しても良い。
【００１２】
これによると、例えば、流体圧を利用して相対回転位相を変位させるものと比較すると、電動アクチュエータの駆動力により相対回転位相を変位させる弁開閉時期制御装置は、高速での変位が可能である。このような理由から、制御部が電動アクチュエータを制御して排気バブルの開放の後の、弁開閉時期制御装置を進角作動と、この後の遅角作動とを高速で行える。
【００１３】
本発明は、前記内燃機関が、前記排気カムシャフトによって制御される複数の気筒の各々の排気バルブが同時に開き状態にならないように設定され、前記遅角作動が、前記排気バルブの閉塞タイミングから開始されるように前記制御部の制御形態が設定されても良い。
【００１４】
これによると、排気バルブの閉塞タイミングから復帰作動を開始することにより、次の気筒における開放タイミングまでの全ての時間において電動アクチュエータを駆動することが可能となり、排気バルブの閉塞タイミングを最も早めた状態に設定することも可能となる。
【００１５】
本発明は、前記制御部が、前記遅角作動に要する時間に対して、前記進角作動に要する時間を長く設定しても良い。
【００１６】
内燃機関の稼動時には、吸気カムシャフトに対して遅角方向にカム変動トルクが作用する。従って、遅角作動を行う際の電動アクチュエータを駆動する時間より、進角作動を行う際に電動アクチュエータを駆動する時間を長く設定することにより進角作動による相対回転位相の変位量と、遅角作動による相対回転位相の変位量とを等しくする制御を無理なく行える。
【００１７】
本発明は、前記クランクシャフトの単位時間における回転数を検知する回転速度センサと、前記相対回転位相を検知する位相センサと、前記クランクシャフトからの出力伝動系に作用する負荷を検知する負荷センサとを備えると共に、
前記制御部は、前記回転速度センサの検知結果から前記クランクシャフトの単位時間における回転数が設定値未満であると判定した場合に、前記回転速度センサと、前記位相センサと、前記負荷センサとの検知結果に基づいて前記電動アクチュエータを制御しても良い。
【００１８】
これによると、内燃機関の単位時間における回転数が設定値未満となる状況において、負荷センサで検知される負荷が、例えば、所定値を超える場合にのみ電動アクチュエータを制御してオーバーラップの短縮を図る制御を行うことが可能となる。
【００１９】
本発明は、前記制御部が、前記弁開閉時期制御装置の遅角作動により前記排気バルブの開放タイミングを、所定タイミングより遅らせても良い。
【００２０】
このように排気バルブの開放タイミングを、所定タイミングより遅らせることにより、燃焼室における混合気の圧縮率を一層高め、エンジンＥの出力の向上を可能にする。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】エンジンの断面と制御ユニットのブロック回路とを示す図である。
【図２】吸気側弁開閉時期制御装置の縦断側面図である。
【図３】図２のIII−III線断面図である。
【図４】排気側弁開閉時期制御装置の縦断面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線断面図である。
【図６】制御系のブロック回路図である。
【図７】エンジン制御のフローチャートである。
【図８】オーバーラップ制御のフローチャートである。
【図９】２気筒の排気バルブと吸気バルブとのバルブリフトカーブ及び開閉作動の領域とを示すチャートである。
【図１０】排気バルブと吸気バルブとの吸気時期を説明する図である。
【図１１】オーバーラップ制御における排気側弁開閉時期制御装置の進角作動と遅角作動とのタイミングを示すチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
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〕
【００２３】
図１，２，４に示すように、内燃機関としてのエンジンＥの吸気時期を設定する吸気側弁開閉時期制御装置Ａと、排気時期を設定する排気側弁開閉時期制御装置Ｂと、これらを制御するエンジン制御部Ｃとを備えて内燃機関の制御ユニットが構成されている。
【００２４】
エンジン制御部Ｃは、吸気側弁開閉時期制御装置Ａと排気側弁開閉時期制御装置Ｂとを個別に制御することにより、エンジンＥの稼動状況に応じて吸気タイミング（吸気時期）と排気タイミング（排気時期）とを最適に設定する。これと同時に、低回転高負荷時には排気側弁開閉時期制御装置Ｂの制御により排気バルブ１１の開放タイミングＥＶＯを維持したままオーバーラップの短縮を図る。この制御形態の詳細は後述する。
【００２５】
〔エンジン〕
エンジンＥは、４気筒型の４サイクル型に構成されるものであり、シリンダヘッド１、シリンダブロック２、クランクケース３、オイルパン４の夫々を上下に重ね合わせて連結した構造を有している。また、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５が収容され、クランクケース３に回転自在に支持したクランクシャフト６とピストン５とがコネクティングロッド７で連結されている。尚、図２，４には２気筒のエンジンＥを示しているが、エンジンＥは３気筒、４気筒等の複数の気筒数でも良い。
【００２６】
シリンダヘッド１において燃焼室と吸気経路とを結ぶ位置に開閉自在な吸気バルブ１０を備え、燃焼室と排気経路とを結ぶ位置に開閉自在な排気バルブ１１を備えている。これらの上部位置には吸気バルブ１０と排気バルブ１１を独立して開閉作動させるように吸気カムシャフト１２と、排気カムシャフト１３とを備えている。シリンダヘッド１の吸気経路側には燃料噴射ノズル１４を備え、燃焼室には点火プラグ１５を備えている。
【００２７】
シリンダヘッド１の側面には複数の吸気経路に接続するインテークマニホールド１６と、複数の排気経路に接続するエキゾーストマニホールド１７とが連結している。また、インテークマニホールド１６の内部には、スロットルバルブ１８と、タンブルコントロールバルブ１９とを備えている。
【００２８】
このエンジンＥでは、クランクシャフト６に備えた駆動スプロケット６Ｓと、吸気側弁開閉時期制御装置Ａの吸気側スプロケット３１Ｓと、排気側弁開閉時期制御装置Ｂの排気側スプロケット２１Ｓとに亘ってタイミングチェーン８が巻回している。これによりクランクシャフト６の回転と同期した駆動力を吸気カムシャフト１２と排気カムシャフト１３とに伝え、吸気側弁開閉時期制御装置Ａによる吸気タイミング（吸気時期）と、排気側弁開閉時期制御装置Ｂによる排気タイミング（排気時期）との設定が実現する。
【００２９】
〔吸気側弁開閉時期制御装置〕
吸気側弁開閉時期制御装置Ａは、図２，３に示すように、吸気側ケース３１と、吸気側ロータ３２と、油圧により吸気側ケース３１と吸気側ロータ３２との相対回転位相を設定する油圧作動機構Ｕとを備えている。
【００３０】
吸気側ケース３１は、吸気カムシャフト１２の回転軸芯と同軸芯となる第１軸芯Ｘ１と同軸芯上に配置され、外周に吸気側スプロケット３１Ｓが形成されている。この吸気側ケース３１は、フロントプレート３１Ａとリヤプレート３１Ｂとでロータ本体３１Ｃを挟み込み、締結ボルト３１Ｄで締結した構成を有している。吸気側ロータ３２は、第１軸芯Ｘ１と同軸芯上で吸気側ケース３１と相対回転自在に配置され、吸気カムシャフト１２と一体回転するように、吸気カムシャフト１２に対して連結ボルト３４により連結している。
【００３１】
吸気側ケース３１に対して吸気側ロータ３２を内包することにより、夫々の間に複数の圧力室が形成されている。吸気側ロータ３２には外方に突出する複数の仕切部３２Ａが形成され、この仕切部３２Ａで圧力室を仕切ることにより進角室３３Ａと遅角室３３Ｂとが形成される。
【００３２】
この吸気側弁開閉時期制御装置Ａでは、タイミングチェーン８からの駆動力により全体が駆動回転方向Ｓに回転する。そして、油圧作動機構Ｕにより吸気側ケース３１に対する吸気側ロータ３２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と称している。
【００３３】
吸気側ロータ３２には、進角室３３Ａに連通する進角流路と、遅角室３３Ｂに連通する遅角流路とが形成されている。エンジンＥには、クランクシャフト６の駆動力により駆動される油圧ポンプＰを備え、この油圧ポンプＰからの作動油を進角流路と遅角流路とに選択して給排する電磁式の位相制御弁４５を備えている。
【００３４】
油圧ポンプＰはオイルパン４の潤滑油を作動油として位相制御弁４５に供給するように構成され、この位相制御弁４５のポジションの設定により、進角室３３Ａに作動油を供給して相対回転位相を進角方向Ｓａに変位させ、これとは逆に、遅角室３３Ｂに作動油を供給して相対回転位相を遅角方向Ｓｂに変位させることが可能となる。このように油圧により相対回転位相を変位させる油圧系に油圧作動機構Ｕが構成されている。
【００３５】
この排気側弁開閉時期制御装置Ｂは、特開平１０−１０３０３０号公報、特開平１０−２２７２３６号公報等において開示されている技術と基本的に共通する構成を有するものである。また、吸気側弁開閉時期制御装置Ａは、所定の相対回転位相で吸気側ケース３１と吸気側ロータ３２との変位を保持するためのロック機構を備えたものであっても良い。
【００３６】
〔排気側弁開閉時期制御装置〕
排気側弁開閉時期制御装置Ｂは、図４，５に示すように、排気側ケース２１（駆動側回転体の一例）と、排気側ロータ２２（従動側回転体の一例）と、電動アクチュエータとしての位相制御モータＭの駆動力により排気側ケース２１（駆動側回転体の一例）及び排気側ロータ２２（従動側回転体の一例）の相対回転位相を設定する位相調節機構Ｔとを備えている。特に、位相調節機構Ｔは、電動アクチュエータとしての位相制御モータＭに限らず、油圧等の流体圧により作動するアクチュエータを用いて構成しても良い。
【００３７】
排気側ケース２１（駆動側回転体の一例）は、排気カムシャフト１３の回転軸芯と同軸芯となる第２軸芯Ｘ２（回転軸芯の一例）と同軸芯上に配置され、外周に排気側スプロケット２１Ｓが形成されている。この排気側ケース２１はフロントケース２１Ａとリヤケース２１Ｂとをボルト２１Ｃで締結した構造を有している。排気側ロータ２２（従動側回転体の一例）は、第２軸芯Ｘ２と同軸芯上で排気側ケース２１と相対回転自在に配置され、排気カムシャフト１３と一体回転するように連結ボルト２２Ａにより当該吸気カムシャフト１２に連結されている。
【００３８】
この排気側弁開閉時期制御装置Ｂでは、タイミングチェーン８からの駆動力により全体が駆動回転方向Ｓに回転する。そして、位相制御モータＭの駆動力により排気側ケース２１に対する排気側ロータ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と称している。
【００３９】
位相調節機構Ｔは、排気側ケース２１と一体回転し、複数の内歯部２５Ｔを有するリングギヤ２５と、これに咬合するための複数の外歯部２６Ｔを有するインナギヤ２６と、偏心カム体２７とを備えている。また、排気側ロータ２２には軸状となる複数の連係部材２３が突設されている。
【００４０】
リングギヤ２５は、所定歯数の内歯部２５Ｔを有する内歯ギヤとして構成されている。インナギヤ２６は、リングギヤ２５の歯数より少ない歯数の外歯部２６Ｔを有する外歯ギヤとして構成され、中央に孔部が形成されている。このインナギヤ２６には、連係部材２３より大径の複数の連係孔部２６Ａが形成されている。連係部材２３が連係孔部２６Ａに挿通することにより軸継手として機能するが、この構成に代えてオルダム継手等を用いても良い。
【００４１】
偏心カム体２７は、第１軸芯Ｘ１と同軸芯に配置される円柱状のカム本体と、このカム本体に対して偏心する偏心軸芯Ｙを中心に円柱状に形成されるカム部２７Ａとが一体形成されている。この排気側弁開閉時期制御装置Ｂは、カム本体が排気側ケース２１に対して第１軸芯Ｘ１を中心に回転自在に支持されると共に、カム部２７Ａがインナギヤ２６の孔部に対して相対回転自在に嵌め込まれている。
【００４２】
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２８を、偏心カム体２７の係合溝２７Ｂに係合している。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。
【００４３】
これにより、位相制御モータＭの駆動力により、偏心カム体２７が回転した場合には、カム部２７Ａが第１軸芯Ｘ１を中心に回転することにより、インナギヤ２６が第１軸芯Ｘ１を中心に公転を開始する。この公転時には、インナギヤ２６の外歯部２６Ｔとリングギヤ２５の内歯部２５Ｔとの咬合位置がリングギヤ２５の内周沿って変位するためインナギヤ２６は偏心軸芯Ｙを中心に僅かに自転する。
【００４４】
また、インナギヤ２６が１回転だけ公転した場合には、リングギヤ２５の内歯部２５Ｔの歯数と、インナギヤ２６の外歯部２６Ｔの歯数と差（歯数差）に相当する角度だけインナギヤ２６を、リングギヤ２５に対して回転（自転）させるため大きい減速を実現する。このインナギヤ２６の回転は第１軸芯Ｘ１を中心としないものであるが、連係孔部２６Ａに嵌め込まれた連係部材２３を介して排気側ロータ２２に伝えられる。その結果、排気側ケース２１に対する排気側ロータ２２の相対回転位相の変位が実現する。尚、位相調節機構Ｔのギヤ構成は、図２，３に示す構成に限るものではない。
【００４５】
この排気側弁開閉時期制御装置Ｂでは、吸気カムシャフト１２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により、相対回転位相が維持される。また、位相制御モータＭの回転速度の増大又は低減により相対回転位相を進角方向Ｓａ又は遅角方向Ｓｂに変位させるように制御形態が設定されている。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、位相調節機構Ｔのギヤ構成によって決まる。
【００４６】
特に、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、この相対回転位相の変位を極めて高速で行えるものにしている。
【００４７】
この排気側弁開閉時期制御装置Ｂは、特開２００７−７１０５８号公報、特開２００９−２５７１８６号公報等において構成が開示されている技術と基本的に共通する構成を有するものである。また、排気側弁開閉時期制御装置Ｂは、電動アクチュエータの駆動力により排気側ケース２１と排気側ロータ２２との相対回転位相を変位させる構成であれば実施形態で説明した構成や、公報に示される構成に限るものではない。
【００４８】
〔制御構成〕
エンジン制御部Ｃは、エンジンＥの稼動状態を管理するＥＣＵとして機能するものであり、図１及び図６に示すように、クランクシャフトセンサ４１と、吸気タイミングセンサ４２と、排気タイミングセンサ４３と、負荷センサ４４とからの信号が入力する。また、エンジン制御部Ｃは、排気側弁開閉時期制御装置Ｂの相対回転位相の変位を実現する位相制御モータＭと、吸気側弁開閉時期制御装置Ａの変位を実現する位相制御弁４５と、燃料噴射ノズル１４を制御する燃料制御回路４６と、点火プラグ１５を制御するイグニッション回路４７とに制御信号を出力する。
【００４９】
クランクシャフトセンサ４１は、クランクシャフト６が所定の回転位相に達した際に検知信号を出力するようにピックアップ型等のものが用いられ、検知信号をカウントすることによりクランクシャフト６の回転速度（単位時間あたりの回転数）の検知を可能にする。吸気タイミングセンサ４２は、吸気側ロータ３２が所定の回転位相に達した際に検知信号を出力するようにピックアップ型等のものが用いられている。排気タイミングセンサ４３は、排気側ロータ２２が所定の回転位相に達した際に検知信号を出力するようにピックアップ型等のものが用いられている。負荷センサ４４は、クランクシャフト６に作用するトルクを検知する。尚、負荷センサ４４は、駆動系に作用する負荷を検知する構成に限るものではなく、スロットルバルブ１８の開度を検知するセンサの信号に基づきスロットルバルブ１８の開度が大きいほど負荷が高いと判定するものでも良い。
【００５０】
尚、吸気側弁開閉時期制御装置Ａ（又は排気側弁開閉時期制御装置Ｂ）の相対回転位相を取得する場合には、クランクシャフトセンサ４１の検知タイミングと、吸気タイミングセンサ４２（又は排気タイミングセンサ４３）の検知タイミングとの時間差を演算することや、時間差に基づいてテーブルデータを参照する処理が行われる。
【００５１】
エンジン制御部Ｃは、回転速度判定部５１と、吸気側位相判定部５２と、排気側位相判定部５３と、負荷判定部５４と、燃料制御部５５と、点火制御部５６と、吸気タイミング設定部５７と、排気タイミング設定部５８と、オーバーラップ制御部５９とを備えている。これらは、ソフトウエアで構成されるものを想定しているが、ロジック等を有する回路で成るハードウエアで構成しても良く、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しても良い。
【００５２】
回転速度判定部５１は、クランクシャフトセンサ４１からの信号をカウントすることによりクランクシャフト６の回転速度（単位時間あたりの回転数）を判定する。吸気側位相判定部５２は、クランクシャフトセンサ４１の信号の検出タイミングと吸気タイミングセンサ４２での信号の検出タイミングとの関係から吸気側弁開閉時期制御装置Ａの相対回転位相を判定する。これと同様に排気側位相判定部５３は、クランクシャフトセンサ４１の信号の検出タイミングと排気タイミングセンサ４３での信号の検出タイミングとの関係から排気側弁開閉時期制御装置Ｂの相対回転位相を判定する。負荷判定部５４は、負荷センサ４４の検知信号に基づいてエンジンＥに作用する負荷を判定する。
【００５３】
燃料制御部５５は、クランクシャフトセンサ４１と吸気タイミングセンサ４２との検出信号に基づいて、燃料の供給タイミングを設定し燃料制御回路４６を介して燃料噴射ノズル１４から燃料を噴射する。
【００５４】
点火制御部５６は、クランクシャフトセンサ４１と吸気タイミングセンサ４２との検出信号に基づいて、複数の点火プラグ１５の点火タイミングを設定し、イグニッション回路４７を介して点火プラグ１５を駆動して点火を実現する。
【００５５】
吸気タイミング設定部５７は、エンジンＥの稼動状況に基づいて目標とする相対回転位相を設定し、位相制御弁４５の制御により吸気側弁開閉時期制御装置Ａの相対回転位相を設定する。この制御時には油圧ポンプＰからの作動油が進角室３３Ａに供給され、遅角室３３Ｂから作動油を排出することで相対回転位相を進角方向に変位させ、これとは逆に、遅角室３３Ｂに作動油を供給し、進角室３３Ａから作動油を排出することで相対回転位相を遅角方向に変位させることになる。尚、相対回転位相を維持する場合には、位相制御弁４５により作動油の給排が停止される。
【００５６】
排気タイミング設定部５８は、エンジンＥの稼動状況に基づいて目標とする相対回転位相を設定し、位相制御モータＭの制御により排気側弁開閉時期制御装置Ｂの相対回転位相を設定する。この制御時には、前述したように位相制御モータＭを排気カムシャフト１３と等速で回転させることにより相対回転位相を維持し、この速度より増速又は減速することにより相対回転位相を進角方向又は遅角方向への変位を実現する。
【００５７】
オーバーラップ制御部５９は、エンジンＥの回転速度が所定値未満で、負荷センサ４４で検知される負荷が所定値を超えた場合に、排気バルブ１１の開放タイミングを進角方向にシフトさせることなくオーバーラップの短縮を図る制御を実現する。
【００５８】
〔制御形態〕
エンジン制御部ＣによるエンジンＥの制御形態の概要を、エンジン制御ルーチンとして図７のフローチャートのように示している。この制御では、クランクシャフトセンサ４１の検知結果から回転速度が設定値未満であり、負荷センサ４４の検知結果から負荷が所定値を超えた場合に（＃０１〜＃０３ステップ）は、オーバーラップ制御ルーチン（＃１００ステップ）に移行する。これとは逆に、負荷が設定値を超えない場合には取得した情報に基づいて吸気側弁開閉時期制御装置Ａによる吸気時期を設定し、排気側弁開閉時期制御装置Ｂによる排気時期を設定し、フラグに「１」をセットする（＃０４、０５ステップ）。
【００５９】
＃０４ステップでの制御の一例を図９のチャートに示している。エンジンＥは２気筒に構成され、排気カムシャフト１３が７２０°回転する（２回転する）間に、２つの気筒において設定された順序で各々の気筒の排気バルブ１１が開閉する。つまり、第１気筒＃１と第２気筒＃２とにおいて、吸気と、圧縮と、燃焼（膨張）と、排気とが行われる。
【００６０】
また、図９に示すチャートでは、クランク角を横軸に取り、吸気バルブ１０と排気バルブ１１とのリフト量を縦軸に取っており、排気バルブリフトカーブＥＸと吸気バルブリフトカーブＩＮとは、夫々の吸気カムシャフト１２と排気カムシャフト１３とのカムプロフィールを、そのまま反映したものである。
【００６１】
排気バルブリフトカーブＥＸの終端部はピストン５の上死点ＴＤＣに重複しており、吸気バルブリフトカーブＩＮの始端部もピストン５の上死点ＴＤＣに重複する。排気バルブリフトカーブＥＸと吸気バルブリフトカーブＩＮとは領域Ｆｐ（初期オーバーラップＦｐ）でオーバーラップする。
【００６２】
例えば、エンジンＥの回転速度が所定値を超える状態で、負荷センサ４４で検知される負荷に基づいて吸気側弁開閉時期制御装置Ａの相対回転位相を進角方向に変位させた場合には、破線で示す如く吸気バルブリフトカーブＩＮが同図において左側にシフトして吸気時期（吸気タイミング）を早める。また、図面には示していないが吸気側弁開閉時期制御装置Ａの相対回転位相を遅角方向に変位させた場合には、吸気バルブリフトカーブＩＮが同図において右側にシフトして吸気時期（吸気タイミング）を遅らせる。このような制御により最適な燃費、あるいは、必要とするトルクでのエンジンＥの稼動を実現する。
【００６３】
オーバーラップ制御（＃１００ステップ）は、オーバーラップ制御部５９の制御により実現し、全ての（２つの）気筒での排気バルブ１１の開放タイミングＥＶＯを維持しつつ、排気バルブ１１と吸気バルブ１０とのオーバーラップを短縮する。
【００６４】
つまり、図１０には排気側弁開閉時期制御装置Ｂと吸気側弁開閉時期制御装置Ａとが各々の相対回転位相が所定の位相に保持された状態において、カムプロフィールに従って開閉する場合の排気バルブリフトカーブＥＸと吸気バルブリフトカーブＩＮとを示すと共に、これらの重複領域を初期オーバーラップＦｐとしている。
【００６５】
図１０では、排気側弁開閉時期制御装置Ｂの相対回転位相が所定の位相に保持された場合において、カムプロフィールに従って開閉する排気バルブリフトカーブＥＸを仮想線（二点鎖線）で示している。また、同図には低回転高負荷に達した場合に、排気側弁開閉時期制御装置Ｂの相対回転位相を進角方向に変位させることにより、排気バルブリフトカーブＥＸを実線に示すように進角側に変位させた場合を示している。
【００６６】
これは、排気バルブリフトカーブＥＸを進角方向に（同図で左側に）シフトさせることで吸気バルブリフトカーブＩＮに対して極めて小さい領域Ｆｓ（短縮オーバーラップＦｓ）でオーバーラップさせ、内部ＥＧＲの熱の影響を排除してノッキングの抑制を実現するものである。尚、オーバーラップ制御（＃１００ステップ）では、同図に実線で示す排気バルブリフトカーブＥＸは現れない。
【００６７】
尚、排気バルブリフトカーブＥＸを図１０に実線に示す位置より更に進角方向にシフトさせ、オーバーラップを無くす（ＥＶＣをＩＶＯより進角方向に変位させる）ことも考えられ、このようにオーバーラップを無くした場合には、内部ＥＧＲの熱の影響を一層良好に排除してノッキングの抑制が可能となる。
【００６８】
しかしながら、排気側弁開閉時期制御装置Ｂの相対回転位相を進角方向に変位させた場合には、図１０に実線で示すように排気バルブリフトカーブＥＸの全体が進角方向にシフトするため、開放タイミングＥＶＯも進角方向に変位する。これにより、この排気行程の直前の燃焼（膨張）行程においてピストン５が下死点ＢＤＣに達する以前に排気バルブ１１が開放し、燃焼行程の膨張圧力からピストン５に十分に作用せず、排気損失が増大することになる。
【００６９】
この不都合を解消するため、オーバーラップ制御ルーチン（＃１００ステップ）では、排気バルブリフトカーブＥＸの前半側を遅角方向に変位させることで開放タイミングＥＶＯを維持している。
【００７０】
つまり、オーバーラップ制御ルーチン（＃１００ステップ）では、クランクシャフトセンサ４１からのセンサ信号を取得し、フラグが「０」である場合には、排気バルブ１１の開放タイミングＥＶＯに達した後に、位相制御モータＭの速度の制御により排気側弁開閉時期制御装置Ｂの進角作動を行う。これに続いて、排気バルブ１１が閉塞タイミングに達した後に遅角作動を開始し、フラグに「１」をセットする（＃１０１〜＃１０５ステップ）。
【００７１】
この＃１０１〜＃１０５ステップは、初期の制御であり、排気側弁開閉時期制御装置Ｂの相対回転位相が、排気カムシャフト１３のカムプロフィールが、開放タイミングＩＶＯと閉塞タイミングＩＶＣとして、そのまま反映する状態にある基準位相のものを想定している。そのため、排気バルブ１１が図１０で仮想線（二点鎖線）で示される排気バルブリフトカーブＥＸの開放タイミングＩＶＯに達した後は、排気側弁開閉時期制御装置Ｂの相対回転位相を進角方向に変位させることにより、排気バルブリフトカーブＥＸのうち、開放タイミングＩＶＯより後の領域が進角側にシフトすることになり、開放タイミングＩＶＯを維持した状態でのオーバーラップの短縮又は解消を実現する。
【００７２】
また、排気バルブ１１が閉塞タイミングに達した後に遅角作動を開始することにより、次に排気を行う気筒、及び、初期制御が行われた気筒において、排気バルブ１１の開放タイミングＥＶＯに達した時点で、本来のタイミングで排気バルブ１１を開放することを可能にしている。
【００７３】
この初期の制御の後には、フラグが「１」にセットされるため、排気バルブ１１が開放タイミングＥＶＯに達した後には、排気側弁開閉時期制御装置Ｂの相対回転位相を基準位相より進角方向に変位させ、排気バルブ１１が閉塞タイミングＥＶＣに達した後に遅角作動を基準位相に復帰させる制御が反復して行われる（＃１０６〜＃１０９ステップ）。
【００７４】
つまり、この制御では、＃１０２〜＃１０５ステップの初期の制御は１度だけ行われるものであり、この初期の制御の後には、相対回転位相を進角方向Ｓａに変位させる作動と、遅角方向Ｓｂに変位させる作動とが交互に行われる。このような制御を行うことにより排気バルブ１１がカムプロフィールに従って開放する場合の排気バルブリフトカーブＥＸと比較すると、制御によって設定される排気バルブリフトカーブＥＸの前半が遅角方向に変位し、後半が進角方向に変位するため、カーブの幅が全体的に細くなるのである。
【００７５】
尚、エンジンＥの稼動時には、排気バルブ１１には、排気カムシャフト１３からカム変動トルクが遅角方向に作用するため、進角方向への変位速度と比較して、遅角方向への変位速度が高速化する。この制御では、位相制御モータＭの進角方向への作動量と、遅角方向への作動量とが等しく設定されるものであるが、カム変動トルクの作用により、位相制御モータＭの進角方向への駆動時間が、遅角方向への駆動時間より長く設定される。尚、位相制御モータＭを進角作動させるための電力を、遅角作動させるための電力より大きくするようにデューティ制御を行っても良い。
【００７６】
〔実施形態の作用・効果〕
電動型の位相制御モータＭを用いた排気側弁開閉時期制御装置Ｂは、エンジンＥが低速回転にある場合に遅角方向と進角方向とへの変位を短いインターバルで行うことが可能である。このような良好な面を利用することにより、エンジンＥが低回転にある状況において、負荷センサ４４で検知される負荷が所定値を超えていることを判定した場合には、排気バルブ１１の開放タイミングＥＶＯから閉塞タイミングＥＶＣまでの単位周期の間に、排気側弁開閉時期制御装置Ｂの相対回転位相を進角方向に変位させ、これに続いて遅角方向に変位させている。
【００７７】
この制御により、エンジンＥが低回転高負荷の状況にある場合には、オーバーラップを短縮して短縮オーバーラップＦｓを設定することにより、内部ＥＧＲの熱の影響を排除してノッキングの抑制を実現する。しかも、燃焼（膨張）行程では燃焼に伴う圧力をピストン５で無駄なく受け止め排気損失のない稼動を実現する。
【００７８】
〔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。
【００７９】
（ａ）吸気側弁開閉時期制御装置Ａとして、排気側弁開閉時期制御装置Ｂと同様に、位相制御モータＭにより相対回転位相の変位を行える構成のものを用いる。このように構成することにより、吸気側弁開閉時期制御装置Ａの相対回転位相の変位を高速で行えると共に、作動油の給排を行うための流路や、制御弁を必要としないものとなる。
【００８０】
（ｂ）低回転高負荷時の制御として、吸気側弁開閉時期制御装置Ａの相対回転位相を遅角方向Ｓｂに変位させる制御により、排気バルブ１１の開放タイミングＥＶＯを図１１に示すタイミングより遅らせるように制御形態を設定する。このように設定することにより、燃焼室の圧縮率を一層高め、エンジンＥの出力の向上が可能となる。
【００８１】
（ｃ）吸気側弁開閉時期制御装置Ａと排気側弁開閉時期制御装置Ｂとの何れにも、バルブのリフト量を調節する機構を備えたものであっても良い。
【００８２】
（ｄ）ノッキング発生要因の１つである残留ガス量を制御するため、クールドＥＧＲや、タンブルコントロールバルブ１９、あるいは、４−２−１排気システム等のノッキング改善システムを併用しても良い。このように併用することにより、一層良好にノッキングの抑制が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明は、排気カムシャフトに弁開閉時期制御装置を備えた内燃機関に利用することができる。
【符号の説明】
【００８４】
６          クランクシャフト
１１        排気バルブ
１３        排気カムシャフト
３１        駆動側回転体（排気側ケース）
３２        従動側回転体（排気側ロータ）
４１        回転速度センサ（クランクシャフトセンサ）
４４        負荷センサ
Ｂ          弁開閉時期制御装置（排気側弁開閉時期制御装置）
Ｃ          制御部
Ｅ          内燃機関（エンジン）
Ｍ          電動アクチュエータ（位相制御モータ）
Ｔ          位相調節機構
Ｘ２        回転軸芯（第２軸芯）
ＥＶＯ      開放タイミング
ＥＶＣ      閉塞タイミング
【図１】
0006384390.tif 000002
【図２】
0006384390.tif 000003
【図３】
0006384390.tif 000004
【図４】
0006384390.tif 000005
【図５】
0006384390.tif 000006
【図６】
0006384390.tif 000007
【図７】
0006384390.tif 000008
【図８】
0006384390.tif 000009
【図９】
0006384390.tif 000010
【図１０】
0006384390.tif 000011
【図１１】
0006384390.tif 000012