(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気弁の開弁期間を変更する吸気開弁期間変更機構を備えた可変動弁機構付のエンジンであって、
該エンジンの運転状態に応じて該吸気開弁期間変更機構を制御する吸気開弁期間制御部を備え、
該エンジンが比較的高負荷であり且つ比較的高回転で運転されている場合、
該吸気開弁期間制御部は、該吸気弁の開弁期間を吸気第１期間に設定し、
該エンジンが比較的低負荷であり且つ比較的低回転で運転されている場合、
該吸気開弁期間制御部は、該吸気第１期間における開弁開始時期よりも該吸気弁の開弁開始時期が遅れ、且つ、該吸気第１期間における開弁終了時期よりも該吸気弁の開弁終了時期が遅れるように、該吸気弁の開弁期間を該吸気第１期間よりも長い吸気第２期間に設定する
ことを特徴とする、可変動弁機構付のエンジン。
【請求項２】
該エンジンが比較的高負荷であり且つ比較的低回転で運転されている場合、
該吸気開弁期間制御部は、該吸気第１期間における開弁終了時期よりも該吸気弁の開弁終了時期が早まるように、該吸気弁の開弁期間を該吸気第１期間より短い吸気第３期間に設定する
ことを特徴とする、請求項１記載の可変動弁機構付のエンジン。
【請求項３】
該エンジンが比較的低負荷であり且つ比較的低回転で運転されている場合、
該吸気開弁期間制御部は、該吸気弁の開弁終了時期を圧縮行程の後半に設定する
ことを特徴とする、請求項２記載の可変動弁機構付のエンジン。
【請求項４】
該エンジンの始動時において、
該吸気開弁期間制御部は、該吸気弁の開弁終了時期を圧縮行程の前半に設定する
ことを特徴とする、請求項３記載の可変動弁機構付のエンジン。
【請求項５】
該可変動弁機構に設けられ該吸気弁のバルブリフト特性の位相を変更する吸気特性位相変更機構と、
該吸気特性位相変更機構を制御する吸気特性位相制御部とを備え、
該エンジンが比較的高負荷で運転されている場合、
該吸気特性位相制御部は、該吸気バルブリフト特性の位相を吸気第１位相に設定し、
該エンジンが比較的低負荷であり且つ比較的低回転で運転されている場合、
該吸気特性位相制御部は、該吸気バルブリフト特性の位相を該吸気第１位相よりも遅れた吸気第２位相に設定する
ことを特徴とする、請求項１または２記載の可変動弁機構付のエンジン。
【請求項６】
該エンジンが比較的高負荷であり且つ比較的低回転で運転されている場合、
該吸気特性位相制御部は、該吸気バルブリフト特性の位相を該吸気第１位相より早い吸気第３位相に設定する
ことを特徴とする、請求項５記載の可変動弁機構付のエンジン。
【請求項７】
該エンジンが比較的低負荷であり且つ比較的低回転である場合、
該吸気開弁期間制御部と該吸気特性位相制御部は、該吸気弁の開弁開始時期が吸気行程の開始時点近傍となるように該吸気バルブリフト特性の位相を設定する
ことを特徴とする、請求項５または６に記載の可変動弁機構付のエンジン。
【請求項８】
該吸気開弁期間制御部は、該エンジンの出力が最大となる場合における該吸気弁の開弁期間を該吸気第２期間よりも短い吸気第４期間に設定する
ことを特徴とする、請求項１〜７のうちいずれか１項に記載の可変動弁機構付のエンジン。
【請求項９】
該吸気開弁期間制御部と該吸気特性位相制御部は、該吸気弁の開弁時期と該排気弁の閉弁時期とがオーバラップする期間が生じるように該吸気バルブリフト特性の位相を設定し、さらに、
該エンジンが比較的高負荷であり且つ比較的高回転で運転されている場合、
該吸気開弁期間制御部と該吸気特性位相制御部は、該オーバラップ期間を第１オーバラップ期間に設定するとともに、
該エンジンが比較的低負荷であり且つ比較的低回転で運転されている場合、
該吸気開弁期間制御部と該吸気特性位相制御部は、第１オーバラップ期間よりも長い第２オーバラップ期間に設定する
ことを特徴とする、請求項５または６に記載の可変動弁機構付のエンジン。
【請求項１０】
該吸気開弁期間制御部と該吸気特性位相制御部は、エンジンの出力が最大となる場合における該オーバラップ期間を該第２オーバラップ期間よりも長い第４オーバラップ期間に設定する
ことを特徴とする、請求項９記載の可変動弁機構付のエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車に用いられて好適な、可変動弁機構付のエンジンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、開閉タイミング，開弁期間およびリフト量といった吸気弁や排気弁の動的特性（バルブリフト特性）を変更する機構を有する自動車用のレシプロエンジン（Reciprocating Engine；以下、単にエンジンという）が知られている。
このような機構は可変動弁機構と呼ばれるものであって、例えば、以下の特許文献１にその一例が開示されている。
【０００３】
そして、この特許文献１には、エンジンの負荷や回転数に応じて、吸気弁や排気弁のバルブリフト特性を変更することで、燃費を向上させたり、出力を向上させたりすることを狙った技術が開示されている。
【特許文献１】特許第３０９４７６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、近年、環境保護の関心が高まる中、さらなる燃費の向上が望まれており、特許文献１の技術による効果では十分ではない。また、仮に燃費を向上させたとしても、エンジンの出力性能を低下させてしまっては、自動車本来の利便性が失われてしまうため、好ましくない。
本発明はこのような課題に鑑み案出されたもので、低燃費と高出力というファクタを高いレベルで両立させることが出来る、可変動弁機構付のエンジンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明の可変動弁機構付のエンジン（請求項１）は、吸気弁の開弁期間を変更する吸気開弁期間変更機構を備えた可変動弁機構付のエンジンであって、該エンジンの運転状態に応じて該吸気開弁期間変更機構を制御する吸気開弁期間制御部を備え、該エンジンが比較的高負荷であり且つ比較的高回転で運転されている場合、該吸気開弁期間制御部は、該吸気弁の開弁期間を吸気第１期間に設定し、該エンジンが比較的低負荷であり且つ比較的低回転で運転されている場合、該吸気開弁期間制御部は、該吸気第１期間における開弁開始時期よりも該吸気弁の開弁開始時期が遅れ、且つ、該吸気第１期間における開弁終了時期よりも該吸気弁の開弁終了時期が遅れるように、該吸気弁の開弁期間を該吸気第１期間よりも長い吸気第２期間に設定することを特徴としている。
【０００６】
また、請求項２記載の本発明の可変動弁機構付のエンジンは、請求項１記載の内容において、該エンジンが比較的高負荷であり且つ比較的低回転で運転されている場合、該吸気開弁期間制御部は、該吸気第１期間における開弁終了時期よりも該吸気弁の開弁終了時期が早まるように、該吸気弁の開弁期間を該吸気第１期間より短い吸気第３期間に設定することを特徴としている。
【０００７】
また、請求項３記載の本発明の可変動弁機構付のエンジンは、請求項２記載の内容において、該エンジンが比較的低負荷であり且つ比較的低回転で運転されている場合、該吸気開弁期間制御部は、該吸気弁の開弁終了時期を圧縮行程の後半に設定することを特徴としている。
また、請求項４記載の本発明の可変動弁機構付のエンジンは、請求項３記載の内容において、該エンジンの始動時において、該吸気開弁期間制御部は、該吸気弁の開弁終了時期を圧縮行程の前半に設定することを特徴としている。
【０００８】
また、請求項５記載の本発明の可変動弁機構付のエンジンは、請求項１または２記載の内容において、該可変動弁機構に設けられ該吸気弁のバルブリフト特性の位相を変更する吸気特性位相変更機構と、該吸気特性位相変更機構を制御する吸気特性位相制御部とを備え、該エンジンが比較的高負荷で運転されている場合、該吸気特性位相制御部は、該吸気バルブリフト特性の位相を吸気第１位相に設定し、該エンジンが比較的低負荷であり且つ比較的低回転で運転されている場合、該吸気特性位相制御部は、該吸気バルブリフト特性の位相を該吸気第１位相よりも遅れた吸気第２位相に設定することを特徴としている。
【０００９】
また、請求項６記載の本発明の可変動弁機構付のエンジンは、請求項５記載の内容において、該エンジンが比較的高負荷であり且つ比較的低回転で運転されている場合、該吸気特性位相制御部は、該吸気バルブリフト特性の位相を該吸気第１位相より早い吸気第３位相に設定することを特徴としている。
また、請求項７記載の本発明の可変動弁機構付のエンジンは、請求項５〜６のうちいずれか１項に記載の内容において、該エンジンが比較的低負荷であり且つ比較的低回転である場合、該吸気開弁期間制御部と該吸気特性位相制御部は、該吸気弁の開弁開始時期が吸気行程の開始時点近傍となるように該吸気バルブリフト特性の位相を設定することを特徴としている。
【００１０】
また、請求項８記載の本発明の可変動弁機構付のエンジンは、請求項１〜７のうちいずれか１項に記載の内容において、該吸気開弁期間制御部は、該エンジンの出力が最大となる場合における該吸気弁の開弁期間を該吸気第２期間よりも短い吸気第４期間に設定することを特徴としている。
また、請求項９記載の本発明の可変動弁機構付のエンジンは、請求項５または６記載の内容において、該吸気開弁期間制御部と該吸気特性位相制御部は、該吸気弁の開弁時期と該排気弁の閉弁時期とがオーバラップする期間が生じるように該吸気バルブリフト特性の位相を設定し、さらに、該エンジンが比較的高負荷であり且つ比較的高回転で運転されている場合、該吸気開弁期間制御部と該吸気特性位相制御部は、該オーバラップ期間を第１オーバラップ期間に設定するとともに、該エンジンが比較的低負荷であり且つ比較的低回転で運転されている場合、該吸気開弁期間制御部と該吸気特性位相制御部は、第１オーバラップ期間よりも長い第２オーバラップ期間に設定することを特徴としている。
【００１１】
また、請求項１０記載の本発明の可変動弁機構付のエンジンは、請求項９記載の内容において、該吸気開弁期間制御部と該吸気特性位相制御部は、エンジンの出力が最大となる場合における該オーバラップ期間を該第２オーバラップ期間よりも長い第４オーバラップ期間に設定することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の可変動弁機構付のエンジンによれば、エンジンが高負荷・高回転で運転している場合における吸気弁の閉弁時期よりも、エンジンが低負荷・低回転で運転している場合における吸気弁の閉弁時期を遅らせ、エンジンが低負荷・低回転で運転している場合における吸気弁の開弁期間（吸気第２期間）が、エンジンが高負荷で運転している場合における吸気弁の開弁期間（吸気第１期間）よりも長くなるように設定している。
【００１３】
これにより、吸気弁が遅閉じとなりポンピングロスを低減できる。また、吸気弁の開弁開始時期を大幅に遅くしなくとも閉弁時期を遅くすることができるので、開弁開始時期を吸気行程初期のポンピングロスが低減される時期に容易に設定できる。（請求項１）
また、エンジンが高負荷・高回転で運転している場合における吸気弁の閉弁時期よりも、エンジンが高負荷・低回転で運転している場合における吸気弁の閉弁時期を早め、エンジンが高負荷・低回転で運転している場合における吸気弁の開弁期間（吸気第３期間）を、エンジンが高負荷・高回転で運転している場合における吸気弁の開弁期間（吸気第１期間）よりも短く設定している。
【００１４】
これにより、ピストンにより吸気が吸気ポートへ押し出されることを抑制し充填効率が向上する。（請求項２）
また、エンジンが低負荷・低回転で運転している場合には、吸気弁の開弁終了時期を極めて遅らせる（即ち、超遅閉じを実現する）ことで、ポンピングロスを大きく抑制することが出来る。（請求項３）
また、エンジンの始動時に、吸気弁の開弁終了時期が圧縮行程の前半の間になるように吸気バルブリフト特性が設定されるので、エンジンの始動性能を向上させることが出来る。（請求項４）
また、エンジンが低負荷・低回転で運転している場合における吸気バルブリフト特性の位相（吸気第２位相）を、エンジンが高負荷で運転している場合における吸気バルブリフト特性の位相（吸気第１位相）よりも遅れるように設定している。これにより、さらなる吸気弁の遅閉じを実現し、ポンピングロスをより低減できる。（請求項５）
また、エンジンが高負荷・低回転で運転している場合における吸気バルブリフト特性の位相（吸気第３位相）を、エンジンが高負荷・高回転で運転している場合における吸気バルブリフト特性の位相（吸気第１位相）よりも早く設定している。
【００１５】
これにより、ピストンにより吸気が吸気ポートへ押し出されることをさらに抑制し充填効率が向上する。（請求項６）
また、エンジンが低負荷・低回転で運転している場合には、吸気弁の開弁開始時期を吸気行程の開始時点近傍となるように吸気バルブリフト特性の位相が設定されるので、吸気行程初期のポンピングロスを抑制することが出来る。（請求項７）
また、エンジンの出力が最大となる運転に適した吸気弁の開弁期間（吸気第４期間）よりも、エンジンが低負荷・低回転で運転している場合における吸気弁の開弁期間（吸気第２期間）の方が長くなるように設定されているので、エンジンが低負荷・低回転で運転している際のポンピングロスを最大出力に悪影響を与えることなく抑制することができる。（請求項８）
また、エンジンが低負荷・低回転で運転している場合におけるオーバラップ期間（第２オーバラップ期間）が、エンジンが高負荷・高回転で運転している場合におけるオーバラップ期間（第１オーバラップ期間）よりも短くなるように設定されている。
【００１６】
これにより、エンジンが低負荷・低回転で運転している場合には、燃焼室内に残留する燃焼後のガス（いわゆるＥＧＲガス）の量を低減することで燃焼安定性を向上させることが出来る。（請求項９）
また、エンジンが低負荷・低回転で運転している場合における第２オーバラップ期間（第２オーバラップ期間）が、エンジンの出力が最大となる場合におけるオーバラップ期間（第４オーバラップ期間）よりも短くなるように設定されているので、エンジンが低負荷・低回転で運転している場合には、ＥＧＲガスの量を低減することで燃焼安定性を向上させ、エンジンの出力が最大となる場合には、ＥＧＲガス量を増大させることで排ガス性能を向上させることが出来る。（請求項１０）
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面により、本発明の一実施形態に係る可変動弁機構付のエンジンについて説明すると、図１はその全体構成を示す模式的なブロック図、図２は吸気弁および排気弁の動的特性を示す模式的なグラフ、図３は吸気弁の動的特性を示す模式的なグラフ、図４は排気弁の動的特性を示す模式的なグラフ、図５は吸気弁および排気弁の動的特性を示す模式的なグラフであって排気行程と吸気行程との境を主に示すものである。また、図６は吸気開弁期間マップを示す模式図、図７は吸気特性位相マップを示す模式図、図８は吸気特性制御マップの変形例を示す模式図、図９は排気特性位相マップを示す模式図、そして、図１０は制御内容を示す模式的なフローチャートである。
【００１８】
図１に示すように、自動車１０には、レシプロエンジン（エンジン）１１が搭載されている。
エンジン１１の第１シリンダ１３内にはピストン１４が設けられ、また、このピストン１４の上方には燃焼室１５が形成されている。なお、ここでは、説明の簡略化のため、第１シリンダ１３のみを示し、また、この第１シリンダ１３に着目して説明を進めるが、このエンジン１１は４気筒エンジンであって、実際には、図示しない第２〜第４シリンダも設けられている。
【００１９】
このエンジン１１には、吸気マニホールド１６，排気マニホールド１７，燃料インジェクタ１８，スパークプラグ１９，吸気バルブ２１，排気バルブ２２が設けられている。
吸気マニホールド１６は、車外から取り入れた空気を第１〜第４シリンダの各燃焼室１５へそれぞれ供給する多岐管である。また、この吸気マニホールド１６の吸気側の入口にはスロットルバルブ２３が設けられている。
【００２０】
排気マニホールド１７は、第１〜第４シリンダの各燃焼室１５と図示しない排気管とを接続する多岐管であって、各燃焼室１５から排出された排ガスを排気管に送出することが出来るようになっている。
燃料インジェクタ１８は、後述するＥＣＵ４１の燃料噴射制御部（図示略）からの電気信号に応じて、吸気ポート２４内に燃料を噴射する燃料噴射装置である。なお、この燃料インジェクタ１８に代えて、燃焼室１５内に燃料を噴射する燃料インジェクタ（即ち、筒内噴射型のインジェクタ）を用いても良い。
【００２１】
スパークプラグ１９は、その先端が燃焼室１５内に突出するようにシリンダヘッド２５に設けられ、図示しないイグニッションコイルから供給される高圧電流により燃焼室１５内で火花を発生させ、燃焼室１５内の混合気に点火することが出来るようになっている。また、このスパークプラグ１９は、ＥＣＵ４１により制御されるようになっている。
吸気弁２１は、吸気ポート２４と燃焼室１５とを開閉するバルブであり、図示しない吸気カムの動きに追従して開閉するようになっている。
【００２２】
排気弁２２は、排気ポート２６と燃焼室１５とを開閉するバルブであり、図示しない排気カムの動きに追従して開閉するようになっている。
さらに、このエンジン１１には、吸気開弁期間変更機構３１および吸気特性位相変更機構３２を有する吸気可変動弁機構（可変動弁機構）３３と、排気特性位相変更機構３４を有する排気可変動弁機構（可変動弁機構）３５とが設けられている。
【００２３】
これらのうち、吸気開弁期間変更機構３１は、クランクシャフト（図示略）の回転速度に対する吸気カムの回転速度を連続的に変更することで、吸気弁２１の開弁期間ＴIOを連続的に変更する機構である。
なお、この吸気開弁期間変更機構３１の構造は既に公知であるので、ここでは説明を省略するが、本実施形態においては、特許第３８３４９２１号公報や特開平１０−２２０２０９号公報に開示された技術が適用されている。
【００２４】
また、吸気特性位相変更機構３２は、図２に示す吸気バルブリフト特性ＬIO1，ＬIO2，ＬIO3の位相ＰIを変更する機構である。
同様に、排気特性位相変更機構３４は、図２に示す排気バルブリフト特性ＬEO1，ＬEO2，ＬEO3の位相ＰEを変更する機構である。
吸気バルブリフト線ＬIO1は、エンジン１１が「高負荷・高回転」という運転状態にある場合における吸気弁２１のバルブリフト特性を示し、吸気バルブリフト線ＬIO2は、エンジン１１が「低負荷・低回転」という運転状態にある場合における吸気弁２１のバルブリフト特性を示し、吸気バルブリフト線ＬIO3は、エンジン１１が「高負荷・低回転」という運転状態にある場合における吸気弁２１のバルブリフト特性を示すものである。
【００２５】
また、排気バルブリフト線ＬEO1は、エンジン１１が「高負荷・高回転」という運転状態にある場合における排気弁２２のバルブリフト特性を示し、排気バルブリフト線ＬEO2は、エンジン１１が「低負荷・低回転」という運転状態にある場合における排気弁２２の動的特性を示し、排気バルブリフト線ＬEO3は、エンジン１１が「高負荷・低回転」という運転状態にある場合における吸気弁２１のバルブリフト特性を示すものである。
【００２６】
なお、上記の吸気特性位相変更機構３２および排気特性位相変更機構３３の構造は既に公知であるので、ここでは説明を省略するが、本実施形態においては、特許第３４９８７８４号公報等に開示された技術が適用されている。
さらに、このエンジン１１には、エンジン回転数センサ（回転数検出手段；図示略），アクセルセンサ（アクセルペダルポジションセンサ）３６およびＥＣＵ（Electronic Control Unit）４１が設けられている。
【００２７】
エンジン回転数センサは、エンジン１１の回転数ＮEを検出するものであって、検出結果はＥＣＵ４１によって読み込まれるようになっている。
アクセルセンサ３６は、アクセルペダル３０の踏み込み量Ａｃｃを検出するものであって、検出結果はＥＣＵ４１によって読み込まれるようになっている。
ＥＣＵ４１は、いずれも図示しないインターフェース，ＣＰＵ，メモリなどを備える電子制御ユニットである。また、このＥＣＵ４１のメモリには、いずれもソフトウェアとして、吸気開弁期間制御部４２，吸気特性位相制御部４３および排気特性位相制御部４４が記録されるとともに、吸気開弁期間マップ４５，吸気特性位相マップ４６，排気特性位相マップ４７が記録されている。
【００２８】
吸気開弁期間制御部４２は、アクセルセンサ３６により検出されたアクセルペダル３０の踏み込み量Ａｃｃおよびエンジン回転数センサにより検出されたエンジン回転数ＮEに応じて、吸気開弁期間変更機構３１を制御し吸気弁２１の開弁期間ＴIOを変更するものである。
この吸気開弁期間制御部４２は、エンジン１１が「高負荷・高回転」という運転状態にある場合、図３に示すように、吸気弁２１の開弁期間ＴIOを「吸気第１期間ＴIO1」に設定するようになっている。
【００２９】
また、この吸気開弁期間制御部４２は、エンジン１１が「低負荷・低回転」という運転状態にある場合、吸気弁２１の開弁期間ＴIOを「吸気第２期間ＴIO2」に設定するようになっている。
さらに、この吸気開弁期間制御部４２は、エンジン１１が「高負荷・低回転」という運転状態にある場合に、吸気弁２１の開弁期間ＴIOを「吸気第３期間ＴIO3」に設定するようになっている。
【００３０】
なお、吸気第１期間ＴIO1は、｜２７０°｜［ＣＡ(Crankshaft Angle; クランクシャフト角)］程度に設定され、吸気第２期間ＴIO2は、｜３００°｜［ＣＡ］程度に設定され、さらに、吸気第３期間ＴIO3は、｜２３０°｜［ＣＡ］程度に設定されている。
つまり、吸気開弁期間制御部４２は、下式（１）の関係が成立するように、吸気第１期間ＴIO1と吸気第２期間ＴIO2と吸気第３期間ＴIO3とを設定するようになっている。
【００３１】
吸気第３期間ＴIO3＜吸気第１期間ＴIO1＜吸気第２期間ＴIO2 ・・・（１）
また、これらの吸気開弁期間ＴIOである吸気第１期間ＴIO1，吸気第２期間ＴIO2および吸気第３期間ＴIO3と、エンジン負荷およびエンジン回転数ＮEとの関係は、図６に示す吸気開弁期間マップ４５に規定されている。
つまり、吸気開弁期間制御部４２は、この吸気開弁期間マップ４５に適用することによって、吸気開弁期間ＴIOを設定するようになっている。
【００３２】
この図６において着目すべきは、エンジン１１が最大出力（＝最高馬力）で運転している場合（図６中符号“ＭＡＸP”参照）における吸気弁２１の開弁期間ＴIOが吸気第１期間ＴI01として設定されている点である。
つまり、吸気開弁期間制御部４２は、エンジン１１の出力が最大となる場合における吸気弁２１の開弁期間（吸気第４期間ＴIO4；但し、本実施形態ではＴIO4＝ＴIO1）が、吸気第２期間ＴIO2よりも短くなるように設定している。
【００３３】
同様に、エンジン１１が最大トルクで運転している場合（図６中符号“ＭＡＸT”参照）における吸気弁２１の開弁期間ＴIOは、吸気第１期間ＴI01よりも小さい期間に設定されている。したがって、吸気開弁期間制御部４２は、エンジン１１が最大トルクを発生する場合における吸気弁２１の開弁期間が、吸気第２期間ＴIO2よりも短くなるように設定している。
【００３４】
吸気特性位相制御部４３は、吸気特性位相変更機構３２を制御し、吸気バルブリフト特性ＬIO1，ＬIO2，ＬIO3の位相ＰIを変更するものである。ここで、「吸気第２位相ＰI2」を最遅角、「吸気第３位相ＰI3」を最進角とし、「吸気第１位相ＰI1」をその中間位相としている。
つまり、吸気特性位相制御部４３は、下式（２）の関係となるように、吸気第１位相ＰI1と吸気第２位相ＰI2と吸気第３位相ＰI3とを設定している。
【００３５】
吸気第３位相ＰI3＜ 吸気第１位相ＰI1＜ 吸気第２位相ＰI2 ・・・（２）
よって、図３の吸気バルブリフト特性ＬIO2に示すように、この吸気特性位相制御部４３は、エンジン１１が「低負荷・低回転」という運転状態にあると判定した場合、この吸気バルブリフト線ＬIO2の位相ＰIを「吸気第２位相ＰI2」に設定し、最遅角とすることで、吸気弁の開弁終了時期が大きく遅くすることができるようになっている。これにより、さらなる超遅閉じが実行出来るようになっている。
【００３６】
また、吸気バルブリフト特性ＬIO3に示すように、この吸気特性位相制御部４３は、エンジン１１が「高負荷・低回転」という運転状態にあると判定した場合に、この吸気バルブリフト線ＬIO3の位相ＰIを「吸気第３位相ＰI3」に設定し、最進角とすることで、吸気弁の開弁終了時期が大きく早めることができるようになっている。
さらに、吸気バルブリフト特性ＬIO1に示すように、この吸気特性位相制御部４３は、エンジン１１が「高負荷・高回転」という運転状態にあると判定した場合、この吸気バルブリフト線ＬIO1の位相ＰIを「吸気第１位相ＰI1」に設定し、中間位相または最進角とすることで、吸気弁の開弁終了時期が設定できる領域の間にすることができるようになっている。
【００３７】
つまり、吸気特性位相制御により、吸気開弁期間制御で得られる吸気開弁終了時期の変化をさらに大きくすることができるようになっている。
また、図７または図８に示すように、これら吸気バルブリフト線ＬIO1，ＬIO2，ＬIO3の各位相ＰIである吸気第１位相ＰI1，吸気第２位相ＰI2および吸気第３位相ＰI3は、吸気特性位相マップ４６または排気特性位相マップ４７に規定されている。
【００３８】
つまり、吸気特性位相制御部４３は、この吸気特性位相マップ４６または排気特性位相マップ４７に適用することによって、吸気バルブリフト線ＬIO1，ＬIO2，ＬIO3の各位相ＰIである吸気第１位相ＰI1，吸気第２位相ＰI2および吸気第３位相ＰI3を設定するようになっている。
さらに、この吸気開弁位相制御部４３は、電気モータが始動モータとして作動している際（即ち、エンジン始動時）に、吸気弁２１の開弁終了時期ＩＣが圧縮行程の前半（＋１８０から＋２７０°［ＣＡ］まで）の間になるよう吸気バルブリフト特性の位相ＰIを設定するようになっている。これにより、着火に至る一定以上の圧縮圧力が得られる。
【００３９】
排気特性位相制御部４４は、排気特性位相変更機構３４を制御し排気バルブリフト特性ＬEO1，ＬEO2，ＬEO3の位相ＰEを変更するものである。ここで、「排気第２位相ＰE2」を最遅角、「排気第１位相ＰE1」を最進角とし、「排気第３位相ＰE3」をその中間位相としている。
図４の排気バルブリフト特性ＬEO1に示すように、この排気特性位相制御部４４は、エンジン１１が「高負荷・高回転」という運転状態にあると判定した場合、排気バルブリフト線ＬEO1の位相を「排気第１位相ＰE1」に設定するようになっている。
【００４０】
また、排気バルブリフト特性ＬEO2に示すように、この排気特性位相制御部４４は、エンジン１１が「低負荷・低回転」という運転状態にあると判定した場合、排気バルブリフト特性ＬEO2の位相を「排気第２位相ＰE2」に設定するようになっている。
さらに、排気バルブリフト特性ＬEO3に示すように、この排気特性位相制御部４４は、エンジン１１が「高負荷・低回転」という運転状態にあると判定した場合、排気バルブリフト特性ＬEO3の位相を「排気第３位相ＰE3」に設定するようになっている。
【００４１】
つまり、排気特性位相制御部４４は、下式（３）の関係となるように、排気第１位相ＰE1と排気第２位相ＰE2と排気第３位相ＰE3とを設定するようになっている。
排気第１位相ＰE1 ＜排気第３位相ＰE3 ＜排気第２位相ＰE2 ・・・（３）
なお、吸気弁２１の場合とは異なり、排気弁２２の開弁期間ＴEOは、エンジン１１の運転状態に関わらず常に一定である。つまり、図４に示すように、エンジン１１が「高負荷・高回転」である場合の排気第１期間ＴEO1と、エンジン１１が「低負荷・低回転」である場合の排気第２期間ＴEO2と、エンジン１１が「高負荷・低回転」である場合の排気第３期間ＴEO3とは、下式（４）に示すように、すべて実質的に等しい長さになるように設定されている。
【００４２】
排気第１期間ＴEO1＝排気第２期間ＴEO2＝排気第３期間ＴEO3 ・・・（４）
さらに、吸気特性位相制御部および排気特性位相制御部は、吸気弁の開弁開始時期ＩＯと排気弁の開弁終了時期ＥＣとがオーバラップする期間ＶＯＬが生じるように、吸気バルブリフト特性の位相ＰIおよび排気弁特性の位相ＰEとを設定するようになっている。
より具体的には、エンジンが「高負荷・高回転」という運転状態にある場合、図５に示す第１オーバラップ期間ＶＯＬ1が生じるように、吸気特性位相制御部は吸気第１位相ＰI1を設定すると共に、排気特性位相制御部は排気第１位相ＰE1を設定するようになっている。
【００４３】
また、エンジン１１が「低負荷・低回転」という運転状態にある場合、第２オーバラップ期間ＶＯＬ2が生じるように、吸気特性位相制御部４３は吸気第２位相ＰI2を設定すると共に、排気特性位相制御部４４は排気第２位相ＰE2を設定するようになっている。
また、エンジン１１が「高負荷・低回転」という運転状態にある場合、第３オーバラップ期間ＶＯＬ3が生じるように、吸気特性位相制御部４３は吸気第３位相ＰI3を設定すると共に、排気特性位相制御部４４は排気第３位相ＰE3を設定するようになっている。
【００４４】
つまり、吸気特性位相制御部４３および排気特性位相制御部４４は、下式（５）の関係が成立するように、第１オーバラップ期間ＶＯＬ1と第２オーバラップ期間ＶＯＬ2と第３オーバラップ期間ＶＯＬ3とを設定するようになっている。
第２オーバラップ期間ＶＯＬ2＜第１オーバラップ期間ＶＯＬ1＜第３オーバラップ期間ＶＯＬ3 ・・・（５）
ここで、図６，図７，図８および図９中、ＭＡＸPに改めて着目すると、エンジン１１が最大の出力で運転している場合（ＭＡＸP）であっても、吸気弁２１の開弁期間ＴIOは、高回転高負荷時の吸気第１期間ＴIO1で共通であり、吸気弁２１の位相ＰIは高回転高負荷時の吸気第１位相ＰI1で共通であり、排気弁２２の開弁期間ＴEOは排気第１期間ＴEO1で共通であり、さらに、排気弁２２の位相ＰEは高回転高負荷時の排気第１位相ＰE1で共通である。
【００４５】
つまり、吸気特性位相制御部４３および排気特性位相制御部４４は、エンジン１１の出力が最大となる場合におけるオーバラップ期間（第４オーバラップ期間ＶＯＬ4；但し、本実施形態ではＶＯＬ4＝ＶＯＬ1）が、第２オーバラップ期間ＶＯＬ2よりも長くなるように設定している。
本発明の一実施形態に係る可変動弁機構付のエンジンは上述のように構成されているので、以下のような作用および効果を奏する。
【００４６】
エンジン１１が「低負荷・低回転」で運転している場合における吸気弁２１の開弁期間ＴIO（吸気第２期間ＴIO2）を、エンジン１１が「高負荷・高回転」で運転している場合における吸気弁２１の開弁期間ＴIO（吸気第１期間ＴIO1）よりも長く設定し、さらに、エンジン１１が「低負荷・低回転」で運転している場合における吸気バルブリフト特性の位相ＰI（吸気第２位相ＰI2）を、エンジン１１が「高負荷・高回転」で運転している場合における吸気バルブリフト特性の位相ＰI（吸気第１位相ＰI1）よりも遅れるように設定している。
【００４７】
これにより、エンジン１１が「高負荷・高回転」で運転している場合には、吸気流れの慣性による過給効果を利用して燃焼室１５内の空気充填効率を向上させる。さらには排気位相が進角していることにより、ＶＯＬが小さく、内部ＥＧＲが減るため燃焼がよくなり、且つ、特に高回転、高負荷では排出する排気ガス量が増えるが、排気弁の開弁時期が早いので排気ガスの排出がスムーズになり排気ガス排出のポンプロスが低減されて、さらに出力が高められる。
【００４８】
エンジン１１が「低負荷・低回転」で運転している場合には、吸気弁２１の開弁終了時期ＩＣを極めて遅らせる（即ち、超遅閉じを実現する）ことで、ポンピングロスを大幅に抑制することが出来る。すなわち、シリンダ内には空気を吸入してから吸気ポート２４に吹き返すことで吸入空気量を調整し、スロットルバルブの開度を大きくするこができるので、ポンピングロスを抑制することが可能となり、燃費が向上する。さらには、吸気弁２１の開弁開始時期ＩＯを吸気行程の開始時点近傍となるように吸気バルブリフト特性の位相ＰIが設定されるので、吸気行程初期のポンピングロスも抑制することが出来る。
【００４９】
また、一度吸入した空気はシリンダ内で暖められるため、吸気ポート２４に付着または浮遊している液的燃料の気化が促進され、ポンピングロス低減分により要求トルクに必要な空気量が減り、実圧縮比が低下した状態でも燃焼が改善され、さらに燃費が向上される。
したがって、低燃費および高出力を高いレベルで両立させることが出来る。
【００５０】
また、エンジン１１の出力が最大となる場合における吸気弁２１の開弁期間ＴIO（吸気第４期間ＴIO4＝吸気第１期間ＴIO1）の設定も同じである。
エンジン１１の始動時には、吸気弁２１の開弁終了時期ＩＣが下死点から圧縮行程の前半の間になるように進角した吸気バルブリフト特性の位相ＰIが設定されるので、エンジン１１の始動に必要な燃焼室内圧を確保することが可能となり、エンジン１１の始動性能を向上させることが出来る。さらに、進角した吸気バルブリフト特性の位相ＰIが設定されているので、ＶＯＬはある程度大きい設定となるため、吸気弁が開弁した際に排気ガスが吸気管に勢い良く吹き返し、吸気ポート２４に付着している液的燃料を吹き飛ばし、燃料の微粒化や気化が促進される。さらに、排ガスの熱による燃料の気化も加わり、始動時の未燃ＨＣが大幅に低減できる。
【００５１】
また、エンジン１１が「高負荷・低回転」で運転している場合における吸気弁２１の開弁期間ＴIO（吸気第３期間ＴIO3）よりも、エンジン１１が「低負荷・低回転」で運転している場合における吸気弁２１の開弁期間ＴIO（吸気第２期間ＴIO2）の方が長くなるように設定され、且つ、エンジン１１が「高負荷・低回転」で運転している場合における吸気バルブリフト特性の位相ＰI（吸気第３位相ＰI3）よりも、エンジン１１が「低負荷・低回転」で運転している場合における吸気バルブリフト特性の位相ＰI（吸気第２位相ＰI2）の方が遅れるように設定している。
【００５２】
これにより、エンジン１１が「高負荷・低回転」で運転している場合には、吸気流れの慣性および脈動による過給効果を利用して燃焼室１５内の空気充填効率を向上させ、且つ、エンジン１１が「低負荷・低回転」で運転している場合には、ポンピングロス低減の効果をさらに増すことが出来る。
また、エンジン１１が「低負荷・低回転」で運転している場合におけるオーバラップ期間ＶＯＬ（第２オーバラップ期間ＶＯＬ2）が、エンジン１１が「高負荷・高回転」で運転している場合におけるオーバラップ期間ＶＯＬ（第１オーバラップ期間ＶＯＬ1）よりも短くなるように設定されている。
【００５３】
これにより、エンジン１１が「低負荷・低回転」で運転している場合には、燃焼室１５内に残留する燃焼後のガス（いわゆるＥＧＲガス）の量を低減することで燃焼安定性を向上させ、エンジン１１が「高負荷・高回転」で運転している場合には、増えた排気ガス量を排気弁の開弁時期が早めてスムーズに排出し、排気ガスを排出するためのポンプロスを抑制して、さらに出力が高められる。
なお、バルブオーバラップ期間ＶＯＬのコントロールは開弁期間ＴIO，吸気バルブリフト特性の位相ＰIによってもできるが、排気弁特性の位相ＰEによってさらに効果が高められる。
【００５４】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は係る実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することが出来る。
例えば、上述の実施形態において例示した、排気弁２２の開弁終了時期ＥＣ，吸気弁２１の開弁開始時期ＩＯ，吸気弁２１の開弁終了時期ＩＣ，排気弁２２の開弁期間ＴEO，吸気弁２１の開弁期間ＴIO，排気弁特性の位相ＰE，吸気バルブリフト特性の位相ＰIおよびバルブオーバラップ期間ＶＯＬなどの各値は、本発明の趣旨を満たす範囲で適宜変更可能である。
【００５５】
また、上述の実施形態では、低，中，高負荷や低，中，高回転等の運転領域である一定の開弁期間と位相を設定したが、トルクとエンジン回転数に応じて連続的に可変するものでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の一実施形態に係る可変動弁機構付のレシプロエンジンの全体構成を示す模式的なブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る可変動弁機構付のレシプロエンジンにおける吸気弁および排気弁の動的特性を示す模式的なグラフである。
【図３】本発明の一実施形態に係る可変動弁機構付のレシプロエンジンにおける吸気弁の動的特性を示す模式的なグラフである。
【図４】本発明の一実施形態に係る可変動弁機構付のレシプロエンジンにおける排気弁の動的特性を示す模式的なグラフである。
【図５】本発明の一実施形態に係る可変動弁機構付のレシプロエンジンにおける吸気弁および排気弁の動的特性を示す模式的なグラフであって排気行程と吸気行程との境を主に示すものである。
【図６】本発明の一実施形態に係る可変動弁機構付のレシプロエンジンにおける吸気開弁期間マップを示す模式図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る可変動弁機構付のレシプロエンジンにおける吸気特性位相マップを示す模式図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る可変動弁機構付のレシプロエンジンにおける吸気特性制御マップの変形例を示す模式図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る可変動弁機構付のレシプロエンジンにおける排気特性制御マップを示す模式図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係る可変動弁機構付のレシプロエンジンにおける制御内容を示す模式的なフローチャートである。
【符号の説明】
【００５７】
１１  エンジン（レシプロエンジン）
２３  スロットルバルブ
３１  吸気開弁期間変更機構
３２  吸気特性位相変更機構
４２  吸気開弁期間制御部
４３  吸気特性位相制御部
ＴIO  吸気弁の開弁期間
ＴIO1  吸気第１期間
ＴIO2  吸気第２期間
ＰI  吸気バルブリフト特性の位相
ＰI1  吸気第１位相
ＰI2  吸気第２位相
ＰI3  吸気第３位相
ＶＯＬ  オーバラップ期間
ＶＯＬ1  第１オーバラップ期間
ＶＯＬ2  第２オーバラップ期間
ＶＯＬ3  第３オーバラップ期間
ＶＯＬ4  第４オーバラップ期間
ＩＯ  吸気弁の開弁開始時期
ＩＣ  吸気弁の開弁終了時期
ＥＯ  排気弁の開弁開始時期
ＥＣ  排気弁の開弁終了時期
【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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