(57)【要約】【課題】エミッションを悪化させることなく、スワールを補正することが可能なスワール補正装置を提供する。【解決手段】内燃機関の運転状態に応じて、燃焼室内で発生させるスワールの要求値が決定される。この要求値よりも実際のスワールが高くずれると、ＮＯｘ濃度が高くなる。一方、この要求値よりも実際のスワールが低くずれると、ＮＯｘ濃度が低くなる。よって、スワールの要求値に対してＮＯｘ濃度の許容範囲を設定し、この設定した許容範囲内にＮＯｘ濃度が入るように、スワールを補正する。【選択図】図７
2007113470.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃焼室内のスワールを補正するスワール補正装置であって、
前記燃焼室内のスワールの程度を変更可能なスワール可変手段と、
前記燃焼室から排出されるエミッションを検出するエミッション検出手段と、
前記エミッション検出手段により検出されたエミッションに基づいて、エミッション状態の良否を判定するエミッション判定手段と、
前記エミッション判定手段によりエミッション状態が異常であると判定された場合に、前記エミッション検出手段により検出されたエミッションに基づいて、前記スワール可変手段を用いてスワールを補正するスワール補正手段とを備えたことを特徴とするスワール補正装置。
【請求項２】
請求項１に記載のスワール補正装置において、
前記スワール可変手段は、第１の吸気弁のリフト量及び作用角を、第２の吸気弁のリフト量及び作用角と異ならしめることが可能な可変動弁機構であり、
前記スワール補正手段は、前記可変動弁機構により前記第１の吸気弁のリフト量及び作用角を変更させることで、スワールを補正するものであることを特徴とするスワール補正装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のスワール補正装置において、
前記エミッション判定手段は、前記エミッション検出手段により検出されたエミッションと、内燃機関の運転状況に対応する基準値とを比較することによって、エミッション状態の良否を判定するものであることを特徴とするスワール補正装置。
【請求項４】
請求項１に記載のスワール補正装置において、
前記スワール可変手段は、第１の吸気弁のリフト量及び作用角を、第２の吸気弁のリフト量及び作用角と異ならしめることが可能な可変動弁機構と、吸気通路に設けられたスワール制御弁の開度を変更する開度変更手段とを有し、
前記可変動弁機構の動作状況を検出する動作状況検出手段を更に備え、
前記スワール補正手段は、前記動作状況検出手段により前記可変動弁機構の動作が異常であると検出された場合に、前記開度変更手段により前記スワール制御弁の開度を変更することで、スワールを補正するものであることを特徴とするスワール補正装置。
【請求項５】
請求項１に記載のスワール補正装置において、
前記スワール可変手段は、第１の吸気弁のリフト量及び作用角を、第２の吸気弁のリフト量及び作用角と異ならしめることが可能な可変動弁機構と、吸気通路に設けられたスワール制御弁の開度を変更する開度変更手段とを有し、
機関回転数を取得する機関回転数取得手段を更に備え、
前記スワール補正手段は、前記機関回転数取得手段により取得された機関回転数が所定値よりも低い場合に、前記開度変更手段により前記スワール制御弁の開度を変更することで、スワールを補正するものであることを特徴とするスワール補正装置。
【請求項６】
請求項１に記載のスワール補正装置において、
前記スワール可変手段は、第１の吸気弁のリフト量及び作用角を、第２の吸気弁のリフト量及び作用角と異ならしめることが可能な可変動弁機構と、吸気通路に設けられたスワール制御弁の開度を変更する開度変更手段とを有し、
前記可変動弁機構及び前記開度変更手段の動作状況を検出する動作状況検出手段を更に備え、
前記スワール補正手段は、前記動作状況検出手段により検出された動作状況に基づいて、前記可変動弁機構と前記開度変更手段のうちの何れかを選択してスワールを補正するものであることを特徴とするスワール補正装置。
【請求項７】
請求項６に記載のスワール補正装置において、
前記スワール補正手段は、前記動作状況検出手段により前記可変動弁機構の動作が正常であると検出された場合には、前記開度変更手段よりも前記可変動弁機構を優先して選択するものであることを特徴とするスワール補正装置。
【請求項８】
請求項７に記載のスワール補正装置において、
前記開度変更手段は、前記スワール補正手段により前記可変動弁機構が選択された場合に、前記スワール制御弁の開度をポンピングロスが最小となるような開度に変更するものであることを特徴とするスワール補正装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼室内に生成されたスワールを補正するスワール補正装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
吸気室内にスワール（渦流）を発生させるスワールコントロールバルブと、このスワールコントロールバルブの開度を補正する開度補正手段とを備えた装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この装置によれば、トルク変動を検出し、検出したトルク変動に基づいてスワールコントロールバルブの開度が補正される。これにより、スワールの気筒間ばらつきを補正することができ、トルク変動の悪化及び失火の発生を防止することができる。
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−１４８１３１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、上記装置はトルク変動に基づいてスワールの補正を実施しているため、スワールを補正した結果、エミッションの状態が悪化する可能性があった。
【０００５】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、エミッションを悪化させることなく、スワールを補正することが可能なスワール補正装置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】
【０００６】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の燃焼室内のスワールを補正するスワール補正装置であって、
前記燃焼室内のスワールの程度を変更可能なスワール可変手段と、
前記燃焼室から排出されるエミッションを検出するエミッション検出手段と、
前記エミッション検出手段により検出されたエミッションに基づいて、エミッション状態の良否を判定するエミッション判定手段と、
前記エミッション判定手段によりエミッション状態が異常であると判定された場合に、前記エミッション検出手段により検出されたエミッションに基づいて、前記スワール可変手段を用いてスワールを補正するスワール補正手段とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
また、第２の発明は、第１の発明において、前記スワール可変手段は、第１の吸気弁のリフト量及び作用角を、第２の吸気弁のリフト量及び作用角と異ならしめることが可能な可変動弁機構であり、
前記スワール補正手段は、前記可変動弁機構により前記第１の吸気弁のリフト量及び作用角を変更させることで、スワールを補正するものであることを特徴とする。
【０００８】
また、第３の発明は、第１又は２の発明において、前記エミッション判定手段は、前記エミッション検出手段により検出されたエミッションと、内燃機関の運転状況に対応する基準値とを比較することによって、エミッション状態の良否を判定するものであることを特徴とする。
【０００９】
また、第４の発明は、第１の発明において、前記スワール可変手段は、第１の吸気弁のリフト量及び作用角を、第２の吸気弁のリフト量及び作用角と異ならしめることが可能な可変動弁機構と、吸気通路に設けられたスワール制御弁の開度を変更する開度変更手段とを有し、
前記可変動弁機構の動作状況を検出する動作状況検出手段を更に備え、
前記スワール補正手段は、前記動作状況検出手段により前記可変動弁機構の動作が異常であると検出された場合に、前記開度変更手段により前記スワール制御弁の開度を変更することで、スワールを補正するものであることを特徴とする。
【００１０】
また、第５の発明は、第１の発明において、前記スワール可変手段は、第１の吸気弁のリフト量及び作用角を、第２の吸気弁のリフト量及び作用角と異ならしめることが可能な可変動弁機構と、吸気通路に設けられたスワール制御弁の開度を変更する開度変更手段とを有し、
機関回転数を取得する機関回転数取得手段を更に備え、
前記スワール補正手段は、前記機関回転数取得手段により取得された機関回転数が所定値よりも低い場合に、前記開度変更手段により前記スワール制御弁の開度を変更することで、スワールを補正するものであることを特徴とする。
【００１１】
また、第６の発明は、第１の発明において、前記スワール可変手段は、第１の吸気弁のリフト量及び作用角を、第２の吸気弁のリフト量及び作用角と異ならしめることが可能な可変動弁機構と、吸気通路に設けられたスワール制御弁の開度を変更する開度変更手段とを有し、
前記可変動弁機構及び前記開度変更手段の動作状況を検出する動作状況検出手段を更に備え、
前記スワール補正手段は、前記動作状況検出手段により検出された動作状況に基づいて、前記可変動弁機構と前記開度変更手段のうちの何れかを選択してスワールを補正するものであることを特徴とする。
【００１２】
また、第７の発明は、第６の発明において、前記スワール補正手段は、前記動作状況検出手段により前記可変動弁機構の動作が正常であると検出された場合には、前記開度変更手段よりも前記可変動弁機構を優先して選択するものであることを特徴とする。
【００１３】
また、第８の発明は、第７の発明において、前記開度変更手段は、前記スワール補正手段により前記可変動弁機構が選択された場合に、前記スワール制御弁の開度をポンピングロスが最小となるような開度に変更するものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
第１の発明によれば、エミッションに基づいてスワールが補正されるため、エミッションを悪化させることなく、スワールを補正することができる。
【００１５】
第２の発明によれば、可変動弁機構によりスワールが補正されるため、ポンピングロスによる燃費悪化を防止することができる。
【００１６】
第３の発明によれば、内燃機関の運転状況に基づいてエミッション状態の良否が判定されるため、エミッション状態の良否を精度良く判定することができる。
【００１７】
第４の発明によれば、可変動弁機構の動作が異常である場合であっても、開度変更手段により確実にスワールを補正することができる。
【００１８】
第５の発明によれば、機関回転数が低い場合には、可変動弁機構を作動させる油圧が低いため、開度変更手段によりスワール制御弁の開度を変更することによってスワールが補正される。よって、機関回転数が低い場合であっても、開度変更手段により確実にスワールを補正することができる。
【００１９】
第６の発明によれば、可変動弁機構及び開度変更手段の動作状況に基づいて、最適な手段を用いてスワールを補正することができる。
【００２０】
第７の発明によれば、開度変更手段よりも可変動弁機構が優先して選択されるため、ポンピングロスによる燃費悪化を防止することができる。
【００２１】
第８の発明によれば、可変動弁機構によりスワールを補正する場合に、開度変更手段によりスワール制御弁の開度がポンピングロスが最小となる開度にされる。これにより、燃費悪化を更に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００２３】
実施の形態１．
［システムの構成］
図１は、本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。本実施の形態１のシステムは、内燃機関１を備えている。内燃機関１は、複数の気筒２を有している。図１には、複数気筒のうちの１気筒のみを示している。
【００２４】
内燃機関１は、内部にピストン３を有するシリンダブロック４を備えている。ピストン３は、クランク機構を介してクランクシャフト５と接続されている。クランクシャフト５の近傍には、クランク角センサ６が設けられている。クランク角センサ６は、クランクシャフト５の回転角度を検出するように構成されている。
【００２５】
シリンダブロック４の上部にはシリンダヘッド８が組み付けられている。ピストン３上面からシリンダヘッド８までの空間は燃焼室１０を形成している。シリンダヘッド８には、燃焼室１０内に直接燃料を噴射するインジェクタ９が設けられている。また、シリンダヘッド８には、燃焼室１０内の混合気に点火する点火プラグ１１が設けられている。
【００２６】
シリンダヘッド８は、燃焼室１０と連通する吸気ポート１２を備えている。吸気ポート１２と燃焼室１０との接続部には吸気バルブ１４が設けられている。本実施の形態１のシステムは、複数の吸気ポート１２に対応して複数の吸気バルブ１４が設けられている。図１には、吸気ポート１２と吸気バルブ１４とをそれぞれ１つずつ示している。吸気バルブ１４と吸気カム軸１５の吸気カム１６との間には、可変動弁装置１８が設けられている。可変動弁装置１８の詳細については、後述する。吸気カム軸１５は、図示しない連結機構を介してクランクシャフト５と連結されている。
【００２７】
吸気ポート１２には、吸気通路１９が接続されている。吸気通路１９の途中にはサージタンク２１が設けられている。サージタンク２１の上流にはスロットルバルブ２２が設けられている。スロットルバルブ２２は、スロットルモータ２３により駆動される電子制御式のバルブである。スロットルバルブ２２は、アクセル開度センサ２４により検出されるアクセル開度AAに基づいて駆動されるものである。スロットルバルブ２２の近傍には、スロットル開度センサ２５が設けられている。スロットル開度センサ２５は、スロットル開度TAを検出するように構成されている。スロットルバルブ２２の上流には、エアフロメータ２６が設けられている。エアフロメータ２６は吸入空気量Gaを検出するように構成されている。エアフロメータ２６の上流にはエアクリーナ２７が設けられている。
【００２８】
また、シリンダヘッド８は、燃焼室１０と連通する排気ポート２８を備えている。排気ポート２８と燃焼室１０との接続部には排気バルブ２９が設けられている。排気ポート２８には排気通路３０が接続されている。排気通路３０には、排気ガスを浄化する触媒３４が設けられている。触媒３４の上流には、排気空燃比を検出する空燃比センサ３１と、ＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘセンサ３２と、排気温度を検出する排気温センサ３３とが設けられている。
【００２９】
また、本実施の形態のシステムは、制御装置としてのＥＣＵ（Electronic Control Unit）６０を備えている。ＥＣＵ６０の出力側には、インジェクタ９、点火プラグ１１、可変動弁装置１８、スロットルモータ２３のほか、後述するポンプ８２及び排出弁８４（図５参照）等が接続されている。ＥＣＵ６０の入力側には、クランク角センサ６、スロットル開度センサ２５、アクセル開度センサ２４、エアフロメータ２６、空燃比センサ３１、ＮＯｘセンサ３２、排気温センサ３３のほか、後述する油圧センサ８６等が接続されている。ＥＣＵ６０は、各センサの出力に基づいて、燃料噴射制御や点火時期制御のような内燃機関全体の制御を実行する。
また、ＥＣＵ６０は、クランク角センサ６の出力に基づいて、機関回転数NEを算出する。
また、ＥＣＵ６０は、アクセル開度センサ２４により検出されるアクセル開度AA等に基づいて、機関負荷KLを算出する。
また、ＥＣＵ６０は、ＮＯｘセンサ３２により検出されるＮＯｘ濃度に基づいて、内燃機関の燃焼状態の良否を判別する。
また、ＥＣＵ６０は、運転状態（NE,KL）に応じて、燃焼室１０内で発生させるスワールの要求値を決定する。
【００３０】
［可変動弁装置の構成］
図２は、図１に示すシステムにおいて、可変動弁装置１８の構成を説明するための斜視図である。
図２に示すように、吸気カム軸１５には、１気筒当たり２つの吸気カム１６，１７が設けられている。そして、第１吸気カム１６を中心にして左右対称に２つの吸気バルブ１４Ｌ，１４Ｒが配置されている。第１吸気カム１６と吸気バルブ１４Ｌ，１４Ｒとの間には、第１吸気カム１６の回転運動に各吸気バルブ１４Ｌ，１４Ｒのリフト運動を連動させる可変動弁機構４０Ｌ，４０Ｒがそれぞれ設けられている。一方、第２吸気カム１７は、第１吸気カム１６との間で、第２吸気バルブ１４Ｒを挟むようにして配置されている。第２吸気カム１７と第２吸気バルブ１４Ｒとの間には、第２吸気カム１７の回転運動に第２吸気バルブ１４Ｒのリフト運動を連動させる固定動弁機構７０が設けられている。本可変動弁装置１８は、第２吸気バルブ１４Ｒのリフト連動の連動先を、可変動弁機構４０Ｒと固定動弁機構７０との間で選択的に切り換えることができるように構成されている。
【００３１】
（１）可変動弁機構の詳細構成
図３は、図２に示す可変動弁装置１８における可変動弁機構４０の構成を説明するための図である。具体的には、図３は、可変動弁機構４０を吸気カム軸１５の軸方向から見た図である。尚、左右の可変動弁機構４０Ｌ，４０Ｒは、基本的には、第１吸気カム１６に対して対称形であるので、ここでは左右の可変動弁機構４０Ｌ，４０Ｒを区別することなくその構成を説明する。また、本明細書および図面では、左右の可変動弁機構４０Ｌ，４０Ｒを区別しないときには、単に可変動弁機構４０と表記する。同様に、可変動弁機構４０Ｌ，４０Ｒの各構成部品や吸気バルブ１４Ｌ，１４Ｒ等の対称に配置されている部品については、特に区別をする必要がある時以外は、左右を区別するＬ、Ｒの記号は付けないものとする。
【００３２】
図３に示すように、ロッカーアーム３５は吸気バルブ１４によって支持されている。可変動弁機構４０は、第１吸気カム１６とロッカーアーム３５との間に介在している。可変動弁機構４０は、第１吸気カム１６の回転運動とロッカーアーム３５の揺動運動との連動状態を連続的に変化させるように構成されている。
【００３３】
可変動弁機構４０は、吸気カム軸１５と平行に配置された制御軸４１を有している。制御軸４１は、図示しない電動モータにより、回転駆動可能に構成されている。制御軸４１には、制御アーム４２がボルト４３によって固定されている。制御アーム４２の一部は、制御軸４１の径方向に突出している。制御アーム４２の突出部には、中間アーム４４がピン４５によって取り付けられている。ピン４５は、制御軸４１の中心から偏心した位置に配置されている。よって、中間アーム４４は、ピン４５を中心にして揺動するように構成されている。
【００３４】
制御軸４１には、揺動カムアーム５０が揺動可能に支持されている。揺動カムアーム５０は、第１吸気カム１６に対向する側に、スライド面５０ａを有する。スライド面５０ａは、第２ローラ５３に接触するように形成されている。スライド面５０ａは、第２ローラ５３が揺動カムアーム５０の先端側から制御軸４１の軸中心側に向かって移動するほど、第１吸気カム１６との間隔が徐々に狭まるような曲面で形成されている。また、揺動カムアーム５０は、スライド面５０ａの反対側に、揺動カム面５１を有する。揺動カム面５１は、揺動カムアーム５０の揺動中心からの距離が一定となるように形成された非作用面５１aと、非作用面５１ａから離れた位置ほど制御軸４１の軸中心からの距離が遠くなるように形成された作用面５１ｂとで構成されている。
【００３５】
スライド面５０ａと第１吸気カム１６の周面との間には、第１ローラ５２と第２ローラ５３が配置されている。より具体的には、第１ローラ５２は、第１吸気カム１６の周面と接触するように配置されている。また、第２ローラ５３は、揺動カムアーム５０のスライド面５０ａに接触するように配置されている。第１ローラ５２と第２ローラ５３とは、共に中間アーム４４の先端部に固定された連結軸５４によって回転自在に支持されている。中間アーム４４は、ピン４５を支点として揺動するので、これらのローラ５２，５３もピン４５から一定距離を保ちながらスライド面５０ａおよび第１吸気カム１６の周面に沿って揺動する。
【００３６】
また、揺動カムアーム５０には、バネ座５０ｂが形成されている。このバネ座５０ｂには、ロストモーションスプリング３８の一端が掛けられている。ロストモーションスプリング３８の他端は、内燃機関の静止部位に固定されている。ロストモーションスプリング３８は圧縮バネである。ロストモーションスプリング３８から受ける付勢力により、揺動カムアーム５０のスライド面５０ａが第２ローラ５３に押し当てられ、更に、第１ローラ５２が第１吸気カム１６に押し当てられる。これにより、第１ローラ５２及び第２ローラ５３は、スライド面５０ａと第１吸気カム１６の周面とに両側から挟み込まれた状態で位置決めされる。
【００３７】
揺動カムアーム５０の下方には、上記ロッカーアーム３５が配置されている。ロッカーアーム３５には、揺動カム面５１に対向するようにロッカーローラ３６が設けられている。ロッカーローラ３６は、ロッカーアーム３５の中間部に回転自在に取り付けられている。ロッカーアーム３５の一端は、バルブ１４のバルブシャフト１４ａによって支持されており、ロッカーアーム３５の他端は、油圧式ラッシュアジャスタ３７によって回転自在に支持されている。リフト作動の際、バルブシャフト１４ａは、図示しないバルブスプリングによって、閉方向、すなわち、ロッカーアーム３５を押し上げる方向に付勢されている。ロッカーローラ３６は、この付勢力と油圧式ラッシュアジャスタ３７によって揺動カムアーム５０の揺動カム面５１に押し当てられている。
【００３８】
上述した可変動弁機構４０の構成によれば、第１吸気カム１６の回転に伴って、第１吸気カム１６の押圧力が第１ローラ５２及び第２ローラ５３を介してスライド面５０ａに伝達される。その結果、揺動カム面５１とロッカーローラ５６との接点が非作用面５１ａから作用面５１ｂにまで及ぶと、ロッカーアーム３５が押し下げられ、バルブ１４が開弁する。
【００３９】
また、可変動弁機構４０の構成によれば、制御軸４１の回転角度を変化させると、スライド面５０ａ上における第２ローラ５３の位置が変化し、リフト動作時の揺動カムアーム５０の揺動範囲が変化する。より具体的には、制御軸４１を図３における反時計回り方向に回転させると、スライド面５０ａ上における第２ローラ５３の位置が揺動カムアーム５０の先端側に移動する。そうすると、第１吸気カム１６の押圧力が伝達されることで揺動カムアーム５０が揺動動作を開始した後に、現実にロッカーアーム３５が押圧され始めるまでに要する揺動カムアーム５０の回転角度は、制御軸４１が図３における反時計回り方向に回転するほど大きくなる。つまり、制御軸４１を図３における反時計回り方向に回転させることにより、バルブ１４の作用角及びリフト量を小さくすることができる。逆に、制御軸４１を時計回り方向に回転させることにより、バルブ１４の作用角及びリフト量を大きくすることができる。
【００４０】
（２）固定動弁機構の詳細構成
次に、図２及び図４を参照して、固定動弁機構７０の詳細な構成について説明する。図４は、図２に示す可変動弁機構４０及び固定動弁機構７０を示す分解斜視図である。
図２に示すように、固定動弁機構７０は、第２吸気カム１７と第２揺動カムアーム５０Ｒとの間に介在している。固定動弁機構７０は、第２揺動カムアーム５０Ｒの揺動運動を第２吸気カム１７の回転運動に連動させるものである。固定動弁機構７０は、第２吸気カム１７によって駆動される大リフトアーム７１と、大リフトアーム７１を第２揺動カムアーム５０Ｒに結合させるアーム結合機構７２（図４参照）とを備えている。アーム結合機構７２は、後述する切換ピン７４、油圧室７５、ピン穴７６、リターンスプリング７７及びピストン７８によって構成されている。
【００４１】
大リフトアーム７１は、制御軸４１上に第２揺動カムアーム５０Ｒと並んで配置され、第２揺動カムアーム５０Ｒとは独立して回転可能となっている。大リフトアーム７１には、第２吸気カム１７の周面に接触する入力ローラ７３が回転可能に支持されている。
図４に示すように、大リフトアーム７１には、バネ座７１ａが形成されている。このバネ座７１ａには、上記揺動カムアーム５０と同様に、図示しないロストモーションスプリングが掛けられている。このロストモーションスプリングのバネ力によって、入力ローラ７３が第２吸気カム１７の周面に押し当てられる。
【００４２】
大リフトアーム７１は、第２揺動カムアーム５０Ｒに向けて出し入れ可能な切換ピン７４を備えている。大リフトアーム７１には、第２揺動カムアーム５０Ｒ側に開口部を有する油圧室７５が形成されている。この油圧室７５内に切換ピン７４が嵌め込まれている。油圧室７５は、後述する油圧系に接続されている。油圧系により油圧室７５内の油圧が高められた場合に、切換ピン７４は、その油圧によって油圧室７５から第２揺動カムアーム５０Ｒに向けて押し出される。
【００４３】
一方、第２揺動カムアーム５０Ｒには、大リフトアーム７１側に開口部を有するピン穴７６が形成されている。切換ピン７４とピン穴７６は、制御軸４１を中心とする同じ円弧上に配置されている。これにより、第２揺動カムアーム５０Ｒが大リフトアーム７１に対して所定の回転角度に位置したとき、ピン穴７６の位置と切換ピン７４の位置とが一致するようになっている。ピン穴７６内には、その奥側からリターンスプリング７７と、リフタとしてのピストン７８とが配置されている。
【００４４】
図５は、切換ピン７４を作動させるための油圧系の構成を示す概略図である。
図５に示すように、制御軸４１内には、油路８１が形成されている。この油路８１は、油圧室７５と、制御軸４１と大リフトアーム７１との摺動隙間と、制御軸４１と第２揺動カムアーム５０Ｒとの摺動隙間とにそれぞれ接続されている。また、この油路８１は、ポンプ８２に接続されている。油路８１の途中には、排出路８３が接続されている。排出路８３には、排出弁８４が設けられている。さらに、排出路８３における排出弁８４の下流にはオリフィス８５が設けられている。また、本油圧系は、油圧センサ８６を備えている。油圧センサ８６は、油路８１内の油圧を検出するように構成されている。
ポンプ８２で加圧された潤滑油は、油路８１を通って上記摺動隙間に供給される。また、油路８１を流れる潤滑油の一部は、油圧室７５に供給される。よって、油圧室８５内の油圧を上げることができる。一方、排出弁８４を開弁操作すると、排出路８３から潤滑油が排出される。これにより、油圧室７５内の油圧を下げることができる。油圧室７５内の油圧を制御することにより、切換ピン７４を作動させることができる。
【００４５】
［実施の形態１の特徴］
（片弁可変制御）
上記システムでは、第２揺動カムアーム５０Ｒが大リフトアーム７１に対して所定の回転角度に位置したとき、切換ピン７４とピン穴７６の位置が一致する。ピン穴７６の位置と切換ピン７４の位置とが一致したとき、切換ピン７４はピストン７８に当接する。このとき、リターンスプリング７７がピストン７８を押す力よりも、油圧室７５内の油圧が切換ピン７４を押す力の方が大きければ、切換ピン７４は、ピストン７８をピン穴７６の奥に押し込むようにしてピン穴７６内に進入する。つまり、油圧室７５内の油圧を油圧系により上げることで、切換ピン７４をピン穴７６に挿入することができる。切換ピン７４がピン穴７６内に挿入されると、第２揺動カムアーム５０Ｒと大リフトアーム７１とが連結される。これにより、第２吸気バルブ１４Ｒのリフト運動の連動先を可変動弁機構２０Ｒから固定動弁機構７０へ切り換えることができる。
この場合、第２揺動カムアーム５０Ｒには、吸気カム軸１５の回転運動が第２吸気カム１４から大リフトアーム７１を介して伝達される。第２吸気バルブ１４Ｒの開弁特性は、第２吸気カム１７、大リフトアーム７１および第２揺動カムアーム５０Ｒの形状及び位置関係によって機械的に決まり、制御軸４１の回転角度に関係なく常に一定の開弁特性（大リフト及び大作用角）に固定される。すなわち、第２吸気バルブ１４Ｒの開弁特性を一定とする一定制御が行われる。
これに対し、第１揺動カムアーム５０Ｌには、第１吸気カム１６から第１ローラ５２及び第２ローラ５３Ｌを介して吸気カム軸１５の回転運動が伝達される。よって、第１吸気バルブ１４Ｌの開弁特性は、制御軸４１の回転角度に連動して変化することになる。
従って、第２吸気バルブ１４Ｒの開弁特性を固定した状態で、第１吸気バルブ１４Ｌの開弁特性のみを制御軸４１の回転角度に連動させて変化させることができる片弁可変制御を行うことができる。
【００４６】
（両弁可変制御）
一方、ピン穴７６の位置と切換ピン７４の位置とが一致したときに、油圧室７５内の油圧を油圧系により下げることで、切換ピン７４をピン穴７６から抜くことができる。これにより、大リフトアーム７１と第２揺動カムアーム５０Ｒとの連結が解除される。よって、第２吸気バルブ１４Ｒのリフト運動の連動先を固定動弁機構７０から可変動弁機構２０Ｒへ切り換えることができる。
この場合、カム軸１５の回転運動は、第１吸気カム１６から第１及び第２ローラ５２，５３を介して、第１及び第２揺動カムアーム５０Ｌ，５０Ｒのそれぞれのスライド面５０ａに伝達される。よって、第１吸気バルブ１４Ｌ及び第２吸気バルブ１４Ｒの開弁特性は、同一であり、制御軸４１の回転に連動して変化することとなる。すなわち、第２吸気バルブ１４Ｒの開弁特性を可変とする可変制御が行われる。
従って、第１吸気バルブ１４Ｌの開弁特性と第２吸気バルブ１４Ｒの開弁特性とを制御軸４１の回転角度に連動させて共に変化させることができる両弁可変制御を行うことができる。
【００４７】
図６は、運転領域と吸気バルブの開弁特性制御との関係の一例を示す図である。
図６に示すように、吸気バルブ１４の開弁特性制御は、機関回転数NEと負荷KLとによって定められる運転領域によって決められる。
【００４８】
低負荷から中負荷、かつ、低回転から中回転の運転領域、すなわち、図６に示す片弁可変領域では、スワールを発生させることが要求されるため、上記片弁可変制御が行われる。この片弁可変領域では、切換ピン７４により第２揺動カムアーム５０Ｒと大リフトアーム７１とが連結されている。このため、第２吸気バルブ１４Ｌの開弁特性が大作用角及び大リフト量に固定されると共に、制御軸４１の回転角度に応じて第１吸気バルブ１４Ｌの作用角及びリフト量が連続的に変更される。すなわち、内燃機関の運転状態（機関回転数NE、負荷KL）に応じて制御軸４１の回転角度をＥＣＵ６０により制御することで、該運転状態に最適なスワールを連続的に変化させながら発生させることができる。これにより、内燃機関の燃焼状態を良好にすることができる。燃焼状態を良好にすることで、燃費を向上させることができ、排気エミッションを低減することができる。
【００４９】
一方、高回転高負荷、低回転高負荷、低回転低負荷（アイドル）等の運転領域、すなわち、図６に示す両弁可変領域では、スワールを発生させることが要求されないため、上記両弁可変制御が行われる。この両弁可変領域（「等リフト領域」ともいう。）では、切換ピン７４は大リフトアーム７１内に収まっている。このため、第２吸気バルブ１４Ｒの作用角及びリフト量も連続的に変更される。よって、制御軸４１の回転角度に応じて、両方の吸気バルブ１４Ｌ，１４Ｒの開弁特性は共に等しいリフト量及び作用角とされる。例えば、両弁可変領域のうち高回転高負荷領域では、多くの吸入空気量を得ることが優先されるため、両方の吸気バルブ１４Ｌ，１４Ｒの開弁特性が共に大作用角及び大リフト量に制御される。
なお、図６に示すように、両弁可変領域と片弁可変領域との境界は、切換ピン作動線となる。
【００５０】
ところで、吸気ポートや可変動弁機構４０のばらつきによって、または、デポジットのような経時変化の影響によって、燃焼室１０内で生成されたスワールが要求値からずれてしまう場合がある。すなわち、燃焼室１０内にスワールの過不足が生じてしまう場合がある。この場合、良好な燃焼状態が得られなくなる。例えば、スワール不足が生じた場合には、未燃ＨＣが増加し、トルクが低下してしまう。このトルク低下を補うため、燃料噴射量を増量すると、燃費が悪化してしまう。一方、スワールが過剰になった場合には、ＮＯｘ濃度が高くなってしまう。
【００５１】
図７は、スワールとＮＯｘ濃度及び排気温度との関係の一例を示す図である。
図７に示すように、スワールが極端に高い場合を除いて、スワールが高くなるほど、ＮＯｘ濃度及び排気温度は高くなる傾向がある。
ある運転状態（機関回転数NE、負荷KL）に応じて、燃焼室１０に生成するスワールの要求値が決定される。スワールが要求値よりも高い場合には、燃焼室１０内における混合気の撹拌性が良すぎるために、燃焼温度が高くなりすぎてしまい、ＮＯｘ濃度及び排気温度が高くなってしまう。一方、スワールが要求値よりも低い場合には、燃焼室１０内における混合気の撹拌性が悪くなるため、燃焼温度が低くなってしまい、ＮＯｘ濃度が低くなってしまう。本発明をディーゼルエンジンに適用した場合には、スモークが発生してしまう。
【００５２】
そこで、本実施の形態１では、図７に示すように、スワールの要求値に対して、一定の幅を有するＮＯｘ濃度の許容範囲を設けている。そして、検出したＮＯｘ濃度が許容範囲内であるか否かにより、適切なスワールか否かを判定し、その判定結果に基づいてスワールを補正する。すなわち、ＮＯｘ濃度が所定範囲内になるように、スワールを補正する。例えば、スワールが要求値よりも高い場合、すなわち、ＮＯｘ濃度が高い場合には、可変動弁機構４０Ｌにより第１吸気バルブ１４Ｌのリフト量及び作用角を大きくすることで、両吸気バルブ１４Ｌ，１４Ｒのリフト量及び作用角の差が小さくなるため、スワールは低く補正される。一方、スワールが要求値よりも低い場合、すなわち、ＮＯｘ濃度が低い場合には、可変動弁機構４０Ｌにより第１吸気バルブ１４Ｌのリフト量及び作用角を小さくすることで、両吸気バルブ１４Ｌ，１４Ｒの差が大きくなるため、スワールは高く補正される。
このようにスワールを補正することで、最適な燃焼状態での機関運転を行うことができる。その結果、エミッションの悪化を抑制することができ、運転性能（ドライバビリティー）の悪化を抑制することができる。また、動弁系、燃焼室周辺部品、潤滑油、内燃機関冷却水等の劣化を防止することができるため、内燃機関の耐久性を向上させることができる。
また、可変動弁機構４０Ｌによりスワールを補正することで、スワールコントロールバルブによりスワールを補正する場合に比べて、ポンピングロスによる燃費悪化を抑制することができ、吸気流線を乱すことを抑制することができ、更に応答性良くスワールを補正することができる。
【００５３】
［実施の形態１における具体的処理］
図８は、本実施の形態１において、ＥＣＵ６０が実行するルーチンを示すフローチャートである。
図８に示すルーチンによれば、先ず、運転領域が片弁可変領域であるか否かを判別する（ステップ１００）。ここで、ＥＣＵ６０は、運転領域を、機関回転数NEと負荷KLとによって把握することができる。
【００５４】
ステップ１００で運転領域が片弁可変領域ではないと判別された場合、つまり、運転領域が両弁可変領域である場合には、そもそもスワール生成の要求がないため、スワールを補正する必要が無いと判断される。よって、この場合、本ルーチンを終了する。
【００５５】
一方、ステップ１００で運転領域が片弁可変領域であると判別された場合には、内燃機関１の燃焼状態を検出する（ステップ１０２）。このステップ１０２では、ＥＣＵ６０は、ＮＯｘセンサ３２の出力であるＮＯｘ濃度を読み込む。
【００５６】
次に、上記ステップ１０２で読み込まれたＮＯｘ濃度に基づいて、正常に燃焼しているか否か、すなわち、適切なスワールにより最適な燃焼状態が得られているか否かを判別する（ステップ１０４）。このステップ１０４において、ＥＣＵ６０は、ＥＣＵ６０内に予め記憶されたマップを参照して、機関回転数NEと負荷KLとに応じたＮＯｘ濃度の許容範囲（基準値）を読み出す。すなわち、スワールの要求値に対するＮＯｘ濃度の許容範囲を読み出す。そして、この許容範囲、つまり、正常な燃焼状態でのＮＯｘ濃度の範囲内に、上記ステップ１０２で読み込まれたＮＯｘ濃度が入っているか否かを判別する。
【００５７】
ステップ１０４で燃焼状態が正常であると判別された場合、つまり、適切なスワールにより最適な燃焼状態が得られている場合には、スワールの補正が必要無いと判断されるため、本ルーチンを終了する。
【００５８】
一方、ステップ１０４で燃焼状態が異常であると判別された場合、つまり、スワールの過不足により最適な燃焼状態が得られていない場合には、スワールを補正する必要が有ると判断され、ステップ１０６に移行する。
【００５９】
ステップ１０６では、可変動弁機構４０Ｌの制御軸４１を所定量回転させることにより、第１吸気バルブ１４Ｌの作用角及びリフト量が所定量だけ変更される。例えば、図６に示すような相関がある場合には、ＮＯｘ濃度が所定範囲内となるように変更する。具体的には、ＮＯｘ濃度が所定範囲より低い場合、つまり、スワールが不足している場合には、第１吸気バルブ１４Ｌの作用角及びリフト量が所定量だけ小さく変更される。これにより、両吸気バルブ１４Ｌ，１４Ｒの作用角及びリフト量の差が変更前に比べて大きくされるため、スワールが高く補正される。一方、ＮＯｘ濃度が所定範囲より高い場合、つまり、スワールが過剰である場合には、第１吸気バルブ１４Ｌの作用角及びリフト量が所定量だけ大きく変更される。これにより、両吸気バルブ１４Ｌ，１４Ｒの作用角及びリフト量の差が変更前に比べて小さくされるため、スワールが低く補正される。このように、スワールが補正されることにより、燃焼状態が変化することとなる。なお、所定量については、車両や内燃機関の特性に応じて予め定めることができる。
【００６０】
その後、運転領域が片弁可変領域であるか否かを判別する（ステップ１０８）。このステップ１０８で運転領域が片弁可変領域でないと判別された場合、つまり、運転領域が両弁可変領域に移行している場合には、上記ステップ１０６でのスワールの補正による燃焼状態の変化を検出することができないと判断されるため、本ルーチンを終了する。
【００６１】
一方、ステップ１０８で運転領域が片弁可変領域であると判別された場合には、ステップ１１０の処理に移行する。ステップ１１０では、上記ステップ１０６でのスワール補正により変化した燃焼状態を再び検出する。このステップ１１０においても、上記ステップ１０２と同様に、ＥＣＵ６０は、ＮＯｘセンサ３２からＮＯｘ濃度を再び読み込む。
【００６２】
そして、上記ステップ１０４と同様に、上記ステップ１１０で読み込まれたＮＯｘ濃度に基づいて、正常に燃焼しているか否か、すなわち、適切なスワールにより最適な燃焼状態が得られているか否かを判別する（ステップ１１２）。このステップ１１２で正常に燃焼していると判別された場合、つまり、上記ステップ１０６でのスワール補正の結果、最適な燃焼状態が得られた場合には、本ルーチンを終了する。
【００６３】
一方、ステップ１１２で燃焼状態が異常であると判別された場合、つまり、上記ステップ１０６でのスワール補正によっても依然として燃焼状態が悪い場合には、スワールを再度補正する必要が有ると判断され、ステップ１１４に移行する。
ステップ１１４では、第１吸気バルブ１４Ｌの作用角及びリフト量の変更することで、スワールの補正が再度実施される。前回のスワール補正によってＮＯｘ濃度検出値と基準値（許容範囲）との差が縮小した場合には、制御軸４１を前回と同じ方向に回転させることで、前回と同じ側へ変更する。一方、前回のスワール補正によってＮＯｘ濃度検出値と基準値（許容範囲）との差が拡大した場合には、制御軸４１を前回とは逆の方向に回転させることで、前回の補正とは反対の側へ変更する。スワールの補正後、ステップ１０８の処理に戻る。
【００６４】
以上説明したように、図８に示すルーチンによれば、検出したＮＯｘ濃度が許容範囲内に入っているか否かにより、燃焼状態の良否を判定する。そして、燃焼状態が異常であると判定された場合には、ＮＯｘ濃度が許容範囲内に入るように可変動弁機構４０Ｌにより第１吸気バルブ１４Ｌの作用角及びリフト量を変更することで、スワールの補正を実行する。これにより、エミッションを悪化させることなく、スワールを補正することができる。
【００６５】
また、ＮＯｘ濃度検出値と、運転状態に応じた基準値とを比較することで、燃焼状態の良否が判定されている。よって、運転状態に基づいて、燃焼状態の判定を精度良く行うことができる。
【００６６】
ところで、本実施の形態１では、ＮＯｘ濃度に基づいて内燃機関の燃焼状態の良否を判定しているが、触媒上流のＨＣ濃度を検出するＨＣ濃度センサ、或いは、筒内圧センサを設け、ＨＣ濃度或いは筒内圧に基づいて燃焼状態の良否を判定してもよい（後述する実施の形態２−５についても同様）。
さらに、ＮＯｘ濃度、ＨＣ濃度或いは筒内圧に加えて、排気温センサ３３により検出された排気温度に基づいて内燃機関の燃焼状態の良否を判定してもよい（後述する実施の形態２−５についても同様）。この場合、内燃機関の燃焼状態をより精度良く判定することができる。
【００６７】
また、ステップ１０６とステップ１１４とで作用角及びリフト量の変更量が異なるようにしてもよい。また、ＮＯｘ濃度検出値と基準値との乖離度に応じて、変更量を決定するようにしてもよい。これにより、スワールの補正を精度良くかつ効率良く行うことができる。
【００６８】
また、本発明はガソリンエンジンに限らず、ディーゼルエンジンにも適用することができる。
【００６９】
尚、本実施の形態１においては、ＥＣＵ６０が、ステップ１０２の処理を実行することにより第１の発明における「エミッション検出手段」が、ステップ１０４の処理を実行することにより第１及び第３の発明における「エミッション判定手段」が、ステップ１０６の処理を実行することにより第１及び第２の発明における「スワール補正手段」が、それぞれ実現されている。
【００７０】
実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２について説明する。
図９は、本実施の形態２のシステム構成を説明するための図である。本実施の形態２のシステムは、吸気通路１９にスワールコントロールバルブ（以下「ＳＣＶ」ともいう。）５５を備えている。すなわち、吸気通路１９が吸気ポート１２の手前で２つの吸気通路に分岐されており、第１吸気バルブ１４Ｌ側の吸気通路にＳＣＶ５５が設けられている。ＳＣＶ５５は、第１吸気バルブ１４Ｌ側の吸気通路１９を流れる空気量を調整するように構成されている。ＳＣＶ５５は、モータ５６により駆動されるバタフライバルブである。ＳＣＶ５５の近傍には、ＳＣＶ開度センサ５７が設けられている。該ＳＣＶ開度センサ５７は、ＳＣＶ開度を検出するように構成されている。
モータ５６はＥＣＵ６０の出力側に接続され、ＳＣＶ開度センサ５７はＥＣＵ６０の入力側に接続されている。ＥＣＵ６０は、可変動弁機構４０Ｌの制御軸４１の位置を制御するだけでなく、モータ５６の駆動量を制御してＳＣＶ開度を制御することによっても、燃焼室１０内のスワールを補正することができる。
その他の構成は、上記実施の形態１のシステムと同様であるので、ここでは説明を省略する。
【００７１】
［実施の形態２の特徴］
既述したように、図６における両弁可変領域から片弁可変領域に移行する場合に、切換ピン７４の挿入が行われる。すなわち、大リフトアーム７１に格納されている切換ピン７４の一部が、第２揺動カムアーム５０Ｒのピン穴７６に挿入される。この切換ピン７４の挿入を実行するためには、一定値以上の油圧が必要である。すなわち、油圧室７５の油圧を一定値以上にする必要がある。
さらに、既述したように、潤滑油は、制御軸４１とアーム５０Ｒとの摺動隙間にも供給されるため（図５参照）、摺動不良を起こさずに可変動弁機構４０Ｌを作動させるためには、油圧を一定値以上にする必要がある。
【００７２】
ところが、何らかの原因で、油圧が低くなる事態が生じ得る。例えば、潤滑油の温度が異常高温となる場合や、潤滑油量が減少した場合等である。このような場合には、切換ピン７４が第２揺動カムアーム５０Ｒにはじかれてしまう等の理由により、切換ピン７４の挿入が確実に行われない可能性や、可変動弁機構４０Ｌの動作不良が生じる可能性がある。そうすると、燃焼室１０内にスワールを生成することができず、最適な燃焼状態が得られない事態が生じ得る。また、油圧が低い場合には、最適な燃焼状態を得るべく、上記実施の形態１のように可変動弁機構４０Ｌを用いてスワールの補正を行うことができない事態が生じ得る。
【００７３】
そこで、本実施の形態２では、油圧センサ８６により検出された油圧が所定値を下回る場合には、第１吸気バルブ１４Ｌの作用角及びリフト量を変更してスワールを補正するのではなく、ＳＣＶ開度を調整することでスワールを補正する。これにより、たとえ可変動弁機構４０Ｌが正常に作動しない可能性があっても、エミッションを悪化させることなく、最適な燃焼状態を得ることができる。
従って、油圧系の異常により油圧が低下した場合であっても、確実にスワールを補正することができる。
【００７４】
［実施の形態２における具体的処理］
図１０は、本実施の形態２において、ＥＣＵ６０が実行するルーチンを示すフローチャートである。
図１０に示すルーチンによれば、先ず、上記実施の形態１のフローチャート（図８参照）のステップ１００，１０２，１０４を順次行う。ステップ１０４で燃焼状態が正常であると判別された場合、つまり、適切なスワールにより最適な燃焼状態が得られている場合には、スワールの補正が必要無いと判断されるため、本ルーチンを終了する。
【００７５】
一方、ステップ１０４で燃焼状態が異常であると判別された場合、つまり、スワールの過不足により最適な燃焼状態が得られていない場合には、燃焼室１０内に生成されたスワールを補正する必要が有ると判断される。この場合、先ず、油圧室７５内の油圧を検出する（ステップ１２０）。このステップ１２０では、ＥＣＵ６０は、油圧センサ８６の出力を読み込む。
【００７６】
次に、ステップ１２０で検出された油圧が所定値以上であるか、つまり、油圧が切換ピン挿入を確実に実施可能な油圧以上であり、摺動不良を起こさない油圧以上であるか否かを判別する（ステップ１２２）。このステップ１２２では、第１吸気バルブ１４Ｌの作用角及びリフト量を変更することで、スワールを補正することが可能か否かが判別される。
【００７７】
ステップ１２２で油圧が切換ピン挿入を確実に実施可能な油圧以上であると判別された場合には、可変動弁機構４０Ｌにより第１吸気バルブ１４Ｌの作用角及びリフト量を変更することで、スワールを補正することができると判別される。この場合、ＳＣＶ開度を初期設定値に戻す（ステップ１２４）。この初期設定値とは、閉じ側と開き側の何れに動かしてもスワールに対する感度を有し、かつ、ポンピングロスが最小となる開度である。
【００７８】
その後、上記実施の形態１と同様に、ステップ１０６〜１１４の処理を実行する。これにより、第１吸気バルブ１４Ｌの作用角及びリフト量が所定量だけ変更され、燃焼室１０内で生成したスワールが適正に補正される。その結果、最適な燃焼状態を得ることができる。
【００７９】
一方、ステップ１２２で油圧が切換ピン挿入を確実に実施可能な油圧未満であると判別された場合には、第１吸気バルブ１４Ｌの作用角及びリフト量を変更することでスワールを補正することができないと判別される。この場合、モータ５６を所定量駆動させることによって、ＳＣＶ開度を所定量だけ変更する（ステップ１２６）。例えば、図６に示すような相関がある場合には、ＮＯｘ濃度が所定範囲内となるようにＳＣＶ開度を変更する。具体的には、ＮＯｘ濃度が所定範囲より低い場合、つまり、スワールが不足している場合には、ＳＣＶ開度が所定量だけ閉じ側に変更されることで、スワールが高く補正される。一方、ＮＯｘ濃度が所定範囲より高い場合、つまり、スワールが過剰である場合には、ＳＣＶ開度が所定量だけ開き側に変更されることで、スワールが低く補正される。このスワールの補正により、燃焼状態が変化することとなる。なお、所定量については、車両や内燃機関の特性に応じて予め定めることができる。
【００８０】
その後、上記ステップ１２６でのスワール補正により変化した燃焼状態を再度検出する（ステップ１２８）。このステップ１２８においても、ステップ１０２と同様に、ＥＣＵ６０は、ＮＯｘセンサ３２からＮＯｘ濃度を読み込む。
【００８１】
次に、ステップ１０４と同様に、上記ステップ１２８で読み込まれたＮＯｘ濃度に基づいて、正常に燃焼しているか否か、すなわち、適切なスワールにより最適な燃焼状態が得られているか否かを判別する（ステップ１３０）。このステップ１３０で正常に燃焼していると判別された場合、つまり、上記ステップ１２６でのスワール補正の結果、最適な燃焼状態が得られた場合には、本ルーチンを終了する。
【００８２】
一方、ステップ１３０で燃焼状態が異常であると判別された場合、つまり、上記ステップ１２６でのスワール補正によっても依然として燃焼状態が悪い場合には、スワールを再度補正する必要が有ると判断され、ステップ１３２に移行する。ステップ１３２では、上記ステップ１２０と同様に、油圧が再度検出される。
【００８３】
その後、上記ステップ１２２と同様に、ステップ１３２で再検出された油圧が切換ピン挿入を確実に実施可能な油圧以上であるか否かが判別される（ステップ１３４）。このステップ１３４で油圧が切換ピン挿入を確実に実施可能な油圧以上であると判別された場合、例えば、油圧が一定値以上に復帰した場合には、第１吸気バルブ１４Ｌの作用角及びリフト量を変更することができると判断される。この場合、上記ステップ１２２でYES判定された場合と同様に、ＳＣＶ開度を初期設定値に戻す（ステップ１２４）。その後、上記実施の形態１と同様に、ステップ１０６〜１１４の処理を実行する。これにより、第１吸気バルブ１４Ｌの作用角及びリフト量が変更され、スワールが補正されることで、最適な燃焼状態が得られる。
【００８４】
一方、ステップ１３４で油圧が切換ピン挿入を確実に実施可能な油圧未満であると判別された場合には、第１吸気バルブ１４Ｌの作用角及びリフト量を変更することができないと判断される。この場合、ＳＣＶ開度を変更することで、スワールの補正が再度実施される（ステップ１３６）。具体的には、前回のスワール補正によってＮＯｘ濃度検出値と基準値（許容範囲）との差が縮小した場合には、前回と同じ側へＳＣＶ開度を変更する。一方、前回のスワール補正によってＮＯｘ濃度検出値と基準値との差が拡大した場合には、前回とは反対側へＳＣＶ開度を変更する。スワールの補正後、ステップ１４２の処理に戻る。
【００８５】
以上説明したように、図１０に示すルーチンによれば、油圧室７５内の油圧が一定値以上である場合には、可変動弁機構４０Ｌにより第１吸気バルブ１４Ｌの作用角及びリフト量を変更することで、スワールの補正を実行する。一方、油圧室７５内の油圧が一定値に達しない場合には、ＳＣＶ開度を変更することで、スワールの補正を実行する。従って、油圧室７５内の油圧が低い場合であっても、エミッションを悪化させることなく、スワールを補正することができる。
【００８６】
ところで、制御軸４１を回転させるための電動モータを動かすバッテリの電力量が低くなる場合がある。この場合も、上記の油圧が低い場合と同様に、ＳＣＶ開度を変更することにより、スワールを補正することができる。ＳＣＶ開度の変更を電動モータ５６で行う場合であっても、上記制御軸４１の駆動に比して負荷が軽いため、大幅に電力消費を抑えることができる。
また、本実施の形態２においては、モータ５６によりＳＣＶ５５の開度を調整しているが、ＳＣＶ５５の開度調整をバキュームポンプで生成させた負圧を利用して行うことができる。この場合、バッテリの電力消費を更に抑えることができる。
【００８７】
尚、本実施の形態２においては、ＥＣＵ６０が、ステップ１２０の処理を実行することにより第４の発明における「動作状況検出手段」が、ステップ１２２及び１２６の処理を実行することにより第４の発明における「スワール補正手段」が、それぞれ実現されている。
【００８８】
実施の形態３．
次に、図１１及び図１２を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。本実施の形態３のシステムは、図２〜図５及び図９に示すハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ６０に、後述する図１２に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
【００８９】
［実施の形態３の特徴］
上記実施の形態２では、油圧が一定値よりも低い場合に、可変動弁機構４０ＬよりもＳＣＶ５５を優先して用いて、燃焼室１０内のスワールを補正した。
ところで、油圧と機関回転数NEとの間には比例関係がある。すなわち、機関回転数NEに基づいて、油圧を把握することができる。よって、機関回転数NEに基づいて、切換ピン挿入を確実に行うことができる油圧であるか否か、又は、摺動不良を生じさせない油圧であるか否かを判断することができる。
【００９０】
図１１は、本実施の形態３において、機関回転数NEとスワール補正手段との対応関係を示す図である。図１１に示す機関回転数NE1以上であれば、油圧が一定値以上であると推定される。すなわち、機関回転数NEが基準値NE1以上であれば、可変動弁機構４０Ｌを用いてスワールを補正することができると判断される。
図１１と図６との相違は、スワールの要求があり、かつ、機関回転数NEが基準値NE1以下である領域である。図６に示すように、上記実施の形態１では、スワールの要求がある領域では全て片弁可変領域である。一方、図１１に示すように、本実施の形態３では、スワールの要求がある領域であっても、機関回転数NEが基準値NE1よりも低い領域は、両弁可変領域である。この両弁可変領域では、ＳＣＶ５５によりスワールが補正される。従って、機関回転数NEが低く、油圧が低い場合であっても、確実にスワールを補正することができる。
【００９１】
［実施の形態３における具体的処理］
図１２は、本実施の形態３において、ＥＣＵ６０が実行するルーチンを示すフローチャートである。
図１２に示すルーチンによれば、先ず、機関回転数NEを検出する（ステップ１４０）。このステップ１４０では、クランク角に基づき算出された機関回転数NEが読み込まれる。
次に、このステップ１４０で検出した機関回転数NEが所定値（図１１に示す基準値NE1）以上であるか否かを判別することで、スワールの補正に可変動弁機構４０Ｌを使用できるか否かを判別する（ステップ１４２）。
【００９２】
このステップ１４２で機関回転数NEが所定値以上であると判別された場合、つまり、可変動弁機構４０Ｌを使用できる場合には、ＳＣＶ開度を初期設定値に戻す（ステップ１２４）。これにより、可変動弁機構４０Ｌによりスワールを補正する場合に、ＳＣＶ５５に起因するポンピングロスを低減することができる。
【００９３】
その後、実施の形態１と同様にして、ステップ１００〜１１２の処理が行われる。ステップ１１２で燃焼状態が異常であると判別された場合、つまり、ステップ１０６でのスワール補正によっても依然として燃焼状態が悪い場合には、ステップ１４４に移行する。ステップ１４４では、上記ステップ１４０と同様に、機関回転数NEが再度検出される。
そして、上記ステップ１４２と同様に、ステップ１４４で再検出された機関回転数NEが所定値以上であるか否かを判別することで、油圧が上昇しているか、つまり、可変動弁機構４０Ｌを使用できるようになったか否かを判別する（ステップ１４６）。このステップ１４６で機関回転数NEが所定値以上であると判別された場合、つまり、機関回転数NEの上昇により油圧が高められ、可変動弁機構４０Ｌを使用できるようになった場合には、片弁小リフト機構により第１吸気バルブ１４Ｌの作用角及びリフト量を変更することで、スワール補正を再度実施する（ステップ１１４）。その後、ステップ１０８の処理に戻る。
【００９４】
上記ステップ１４２又はステップ１４６で機関回転数NEが所定値未満であると判別された場合、つまり、現時点では可変動弁機構４０Ｌが使用できない場合には、上記実施の形態２（図９参照）と同様にして、ステップ１２６〜１３６の処理を実行する。これにより、ＳＣＶ開度が変更され、燃焼室１０内で生成したスワールが補正される。その結果、最適な燃焼状態を得ることができる。
【００９５】
以上説明したように、図１２に示すルーチンによれば、機関回転数NEが所定値以上である場合には、油圧が高くなっていると推定し、可変動弁機構４０Ｌを使用することができると判断する。この場合、可変動弁機構４０Ｌにより第１吸気バルブ１４Ｌの作用角及びリフト量を変更することで、スワールを補正することができる。
また、機関回転数NEが所定値未満である場合には、油圧が低いと推定し、可変動弁機構４０Ｌを使用することができないと判断する。この場合、ＳＣＶ開度を変更することで、スワールを補正することができる。よって、機関回転数NEが低い場合でも、エミッションを悪化させることなく、確実にスワールを補正することができる。
【００９６】
尚、本実施の形態３においては、ＥＣＵ６０が、ステップ１４０の処理を実行することにより第５の発明における「機関回転数取得手段」が、ステップ１４２，１２６の処理を実行することにより第５の発明における「スワール補正手段」が、それぞれ実現されている。
【００９７】
実施の形態４．
次に、図１３を参照して、本発明の実施の形態４について説明する。本実施の形態４のシステムは、図２〜図５及び図９に示すハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ６０に、後述する図１３に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
【００９８】
［実施の形態４の特徴］
スワールの補正手段としての可変動弁系又はＳＣＶ系に異常が発生する場合がある。可変動弁系の異常としては、例えば、可変動弁機構４０Ｌの構成物品の故障による固着や摺動不良、バッテリ、モータ、位置センサ、配線の異常等がある。また、ＳＣＶ系の異常としては、例えば、ＳＣＶ５５の構成物品の故障による固着や摺動不良、バッテリ、モータ５６、開度センサ５７、配線の異常等がある。
本実施の形態４では、可変動弁系とＳＣＶ系の動作状況を検出し、その動作状況に応じてスワール補正手段として可変動弁系とＳＣＶ系のうちの何れかを選択する。これにより、最適な手段を用いてスワールの補正を確実に行うことができる。
また、本実施の形態４では、可変動弁系とＳＣＶ系が共に異常である場合には、スワールの補正ができない。この場合、車両運転者に可変動弁系とＳＣＶ系の両方の故障発生を知らせるため、図示しない警告ランプを点灯させる。この警告ランプの点灯により、車両運転者に対して、内燃機関の保護を確保するための安全な退避走行を促すことができ、早期に故障箇所を確認及び修理するように促すことができる。
【００９９】
［実施の形態４における具体的処理］
図１３は、本実施の形態４において、ＥＣＵ６０が実行するルーチンを示すフローチャートである。
図１３に示すルーチンによれば、先ず、上記実施の形態１のフローチャート（図８参照）のステップ１００，１０２，１０４を順次行う。ステップ１００で運転領域が片弁可変領域ではないと判別された場合、及び、ステップ１０４で最適な燃焼状態が得られていると判別された場合には、スワールの補正が必要無いと判断されるため、本ルーチンを終了する。
【０１００】
ステップ１０４で燃焼状態が異常であると判別された場合、つまり、スワールの過不足により最適な燃焼状態が得られていない場合には、燃焼室１０内に生成されたスワールを補正する必要が有ると判断される。この場合、可変動弁機構４０Ｌの制御軸４１の回転位置を検出すると共に、ＳＣＶ開度を検出する（ステップ１５０）。このステップ１５０では、制御軸４１近傍に設けられた位置センサ（図示省略）の検出信号と、ＳＣＶ開度センサ５７の検出信号とが読み込まれる。
【０１０１】
次に、上記ステップ１５０で検出された制御軸４１の回転位置に基づいて、可変動弁機構４０Ｌが正常に作動しているか否かを判別する（ステップ１５２）。このステップ１５２において、ＥＣＵ６０は、ＥＣＵ６０内に予め記憶されたマップを参照して、運転状態（機関回転数NE，負荷KL）に応じた制御軸４１の回転位置の許容範囲を読み出す。そして、ＥＣＵ６０は、この許容範囲、つまり、可変動弁機構４０Ｌの正常な作動範囲内に、上記ステップ１５０で読み込まれた回転位置が入っているか否かを判別する。
【０１０２】
ステップ１５２で可変動弁機構４０Ｌが正常に作動していると判別された場合には、上記実施の形態２のフローチャート（図９参照）のステップ１２２で油圧が所定値以上であると判別された場合と同様に、第１吸気バルブ１４Ｌの作用角及びリフト量を変更することでスワールを補正可能であると判別される。この場合、先ず、ＳＣＶ開度を上述した初期設定値に戻す（ステップ１２４）。
その後、上記実施の形態２と同様にして、ステップ１０６〜１１４の処理を実行する。これにより、第１吸気バルブ１４Ｌの作用角及びリフト量が変更され、燃焼室１０内で生成したスワールが補正される。その結果、最適な燃焼状態を得ることができる。
【０１０３】
一方、ステップ１５２で可変動弁機構４０Ｌが正常に作動していないと判別された場合には、第１吸気バルブ１４Ｌの作用角及びリフト量を変更することでスワールを補正することができないと判別される。この場合、上記ステップ１５０で検出されたＳＣＶ開度に基づいて、ＳＣＶ５５が正常に作動しているか否かを判別する（ステップ１５４）。このステップ１５４において、ＥＣＵ６０は、ＥＣＵ６０内に予め記憶されたマップを参照して、運転状態（機関回転数NE，負荷KL）に応じたＳＣＶ開度の許容範囲を読み出す。そして、ＥＣＵ６０は、この許容範囲内、つまり、ＳＣＶ５５の正常な作動範囲内に、上記ステップ１５０で読み込まれたＳＣＶ開度が入っているか否かを判別する。
【０１０４】
ステップ１５４でＳＣＶ５５が正常に作動していると判別された場合には、上記実施の形態２（図９参照）と同様にして、ステップ１２６〜１３６の処理を実行する。これにより、ＳＣＶ開度が変更され、燃焼室１０内で生成したスワールが補正される。その結果、最適な燃焼状態を得ることができる。
【０１０５】
一方、ステップ１５４でＳＣＶ５５が正常に作動していないと判別された場合には、第１吸気バルブ１４Ｌの作用角及びリフト量を変更することができず、ＳＣＶ開度を変更することもできないと判断される。この場合、ＥＣＵ６０は、車両運転者に可変動弁機構４０Ｌ及びＳＣＶ５５の故障発生を知らせるため、図示しない警告ランプを点灯させる（ステップ１５６）。この警告ランプの点灯により、車両運転者に対して、内燃機関の保護を確保するための安全な退避走行を促すことができ、早期に故障箇所を確認及び修理するように促すことができる。
【０１０６】
以上説明したように、図１３に示すルーチンによれば、スワールを補正する可変動弁機構４０Ｌ及びＳＣＶ５５の作動状況に応じて、最適な方が選択される。よって、確実にスワールを補正することができる。
また、可変動弁機構４０Ｌが正常である場合には、可変動弁機構４０Ｌを優先させて作動させて、第１吸気バルブ１４Ｌの作用角及びリフト量を変更することで、スワールを補正する。これにより、ポンピングロスが積極的に低減されるため、燃費の悪化を防止することができる。
【０１０７】
尚、本実施の形態４においては、ＥＣＵ６０が、ステップ１５０の処理を実行することにより第６の発明における「動作状況検出手段」が、ステップ１０６又は１２６の処理を実行することにより第６の発明における「スワール補正手段」が、ステップ１５２，１０６の処理を実行することにより第７の発明における「スワール補正手段」が、ステップ１２４の処理を実行することにより第８の発明における「開度変更手段」が、それぞれ実現されている。
【０１０８】
実施の形態５．
次に、図１４を参照して、本発明の実施の形態５について説明する。本実施の形態５のシステムは、図２〜図５及び図９に示すハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ６０に、後述する図１４に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
【０１０９】
［実施の形態５の特徴］
上記実施の形態４では、可変動弁系とＳＣＶ系が共に異常である場合に、スワールの補正ができないとして、即座に警告ランプを点灯させた。
【０１１０】
しかし、スワールを補正する可変動弁機構４０Ｌ及びＳＣＶ５５が共に異常である場合であっても、その異常の程度が小さい場合にはスワールを補正できる可能性がある。
可変動弁系について、例えば、制御軸４１の摺動不良の場合、通常よりも大きく制御軸４１を回転させることで、第１吸気バルブ１４Ｌの作用角及びリフト量を変更できる可能性がある。また、例えば、制御軸駆動用のモータに電力供給するバッテリの電力量不足が生じていた場合も、運転中の発電状況や、車両の他機器の電力消費状況により、モータを駆動できる可能性がある。
また、ＳＣＶ系について、例えば、モータ駆動軸の摺動不良の場合、通常よりも大きくモータ駆動軸を動かすことで、ＳＣＶ開度を変更できる可能性がある。また、例えば、モータ５６に電力供給するバッテリの電力量不足が生じていた場合も、運転中の発電状況や、車両の他機器の電力消費状況により、モータ５６を駆動できる可能性がある。
【０１１１】
そこで、本実施の形態５では、可変動弁機構４０Ｌ及びＳＣＶ５５の作動が共に異常であると検出された場合であっても、燃焼状態を改善させるため先ず可変動弁機構４０Ｌの作動を試みる。この可変動弁機構４０Ｌの作動により燃焼状態が改善されない場合でも、モータ５６によりＳＣＶ開度の変更を試みる。そして、このＳＣＶ開度を変更しても燃焼状態が改善されない場合に、初めて警告灯を点灯する。
【０１１２】
［実施の形態５における具体的処理］
図１４は、本実施の形態５において、ＥＣＵ６０が実行するルーチンを示すフローチャートである。
図１４に示すルーチンは、上記実施の形態４のフローチャート（図１３）のステップ１５４とステップ１５６の間に、ステップ１５８〜１６８が加えられている。
【０１１３】
つまり、本ルーチンによれば、上記実施の形態４と同様に、ステップ１５４の判別処理まで実行される。ステップ１５２で可変動弁機構４０Ｌの作動が正常であると判別された場合には、上記実施の形態４のフローチャート（図１３）のステップ１２４へ移行する。また、ステップ１５４でＳＣＶ５５の作動が正常であると判別された場合には、上記実施の形態４のフローチャート（図１３）のステップ１２６へ移行する。
【０１１４】
ステップ１５４でＳＣＶ５５の作動が異常であると判別された場合には、可変動弁機構４０Ｌにより第１吸気バルブ１４Ｌの作用角及びリフト量の変更を試みる（ステップ１５８）。その後、上記ステップ１０２と同様に、ＮＯｘセンサ３２からＮＯｘ濃度を読み込むことで、燃焼状態を再度検出する（ステップ１６０）。
【０１１５】
次に、上記ステップ１０４と同様に、上記ステップ１６０で読み込まれたＮＯｘ濃度に基づいて、正常に燃焼しているか否か、すなわち、適切なスワールにより最適な燃焼状態が得られているか否かを判別する（ステップ１６２）。このステップ１６２では、上記ステップ１５８でのリフト量及び作用角の変更によって、適切なスワールに補正されたか否かが判別される。
ステップ１６２で正常に燃焼していると判別された場合、つまり、第１吸気バルブ１４Ｌの作用角及びリフト量が変更されることで、適切なスワールに補正された場合には、本ルーチンを終了する。
【０１１６】
一方、ステップ１６２で正常に燃焼していないと判別された場合、つまり、第１吸気バルブ１４Ｌの作用角及びリフト量が変更されなかったか、若しくは、変更量が不足していたため、適切なスワールに補正されなかった場合には、モータ５６によりＳＣＶ開度の変更を試みる（ステップ１６４）。そして、ＮＯｘセンサ３２からＮＯｘ濃度を再度読み込むことで、燃焼状態を再度検出する（ステップ１６６）。
【０１１７】
次に、上記ステップ１６６で読み込まれたＮＯｘ濃度に基づいて、正常に燃焼しているか否か、すなわち、適切なスワールにより最適な燃焼状態が得られているか否かを判別する（ステップ１６８）。このステップ１６８では、上記ステップ１６４の開度変更によって、適切なスワールに補正されたか否かが判別される。
ステップ１６８で正常に燃焼していると判別された場合、つまり、ＳＣＶ開度が変更されることで、適切なスワールに補正された場合には、本ルーチンを終了する。
【０１１８】
一方、ステップ１６８で正常に燃焼していないと判別された場合、つまり、ＳＣＶ開度が変更されなかったか、若しくは、変更量が不足していたため、適切なスワールに補正されなかった場合には、車両運転者に可変動弁機構４０Ｌ及びＳＣＶ５５の故障発生を知らせるため、図示しない警告ランプを点灯させる（ステップ１５６）。
【０１１９】
以上説明したように、図１４に示すルーチンによれば、スワールを補正する可変動弁機構４０ＬとＳＣＶ５５の作動が共に異常であっても、可変動弁機構４０Ｌを用いてスワールの補正を試みる。可変動弁機構４０Ｌによりスワールの補正ができなかった場合には、ＳＣＶ５５を用いてスワールの補正を試みる。これにより、可変動弁機構４０Ｌ及びＳＣＶ５５の異常が比較的軽度である場合には、スワールを補正することができる。
【０１２０】
ところで、検出した制御軸４１の回転位置と、読み出された許容範囲との乖離に基づいて、可変動弁機構４０Ｌの異常作動の程度を推定し、推定した異常作動の程度が許容範囲内であった場合に、つまり、程度が軽い場合に、上述した可変動弁機構４０Ｌによるスワール補正を行うようにしてもよい。同様に、ＳＣＶ５５の異常作動の程度を推定し、推定した異常作動の程度が許容範囲内であった場合に、つまり、程度が軽い場合に、上述したＳＣＶ５５によるスワール補正を行うようにしてもよい。これにより、効率的にスワールを補正することができ、より早期に警告ランプを点灯させることができる。
【０１２１】
尚、本実施の形態５においては、ＥＣＵ６０が、ステップ１５０の処理を実行することにより第６の発明における「動作状況検出手段」が、ステップ１０６又は１２６の処理を実行することにより第６の発明における「スワール補正手段」が、それぞれ実現されている。
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【図１】本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。
【図２】図１に示すシステムにおいて、可変動弁装置１８の構成を説明するための斜視図である。
【図３】図２に示す可変動弁装置１８における可変動弁機構４０の構成を説明するための図である。
【図４】図４は、図２に示す可変動弁機構４０及び固定動弁機構７０を示す分解斜視図である。
【図５】切換ピン７４を作動させるための油圧系の構成を示す概略図である。
【図６】運転領域と吸気バルブの開弁特性制御との関係の一例を示す図である。
【図７】スワールとＮＯｘ濃度及び排気温度との関係の一例を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態１において、ＥＣＵ６０が実行するルーチンを示すフローチャートである。
【図９】本発明の実施の形態２のシステム構成を説明するための図である。
【図１０】本発明の実施の形態２において、ＥＣＵ６０が実行するルーチンを示すフローチャートである。
【図１１】本発明の実施の形態３において、機関回転数とスワールの補正手段との対応関係を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態３において、ＥＣＵ６０が実行するルーチンを示すフローチャートである。
【図１３】本発明の実施の形態４において、ＥＣＵ６０が実行するルーチンを示すフローチャートである。
【図１４】本発明の実施の形態５において、ＥＣＵ６０が実行するルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１２３】
１    内燃機関
２    気筒
３    ピストン
４    シリンダブロック
５    クランクシャフト
６    クランク角センサ
８    シリンダヘッド
９    インジェクタ
１０  燃焼室
１１  点火プラグ
１２  吸気ポート
１４  吸気バルブ
１５  吸気カム軸
１６，１７  吸気カム
１８  可変動弁装置
１９  吸気通路
２１  サージタンク
２２  スロットルバルブ
２３  スロットルモータ
２４  アクセル開度センサ
２５  スロットル開度センサ
２６  エアフロメータ
２７  エアクリーナ
２８  排気ポート
３０  排気通路
３１  空燃比センサ
３２  ＮＯｘセンサ
３３  排気温センサ
３４  触媒
３５  ロッカーアーム
３６  ロッカーローラ
３７  油圧式ラッシュアジャスタ
３８  ロストモーションスプリング
４０  可変動弁機構
４１  制御軸
４２  制御アーム
４３  ボルト
４４  中間アーム
４５  ピン
５０  揺動カムアーム
５２  第１ローラ
５３  第２ローラ
５４  連結軸
５５  スワールコントロールバルブ（ＳＣＶ）
５６  モータ
５７  ＳＣＶ開度センサ
６０  ＥＣＵ
７０  固定動弁機構
７１  大リフトアーム
７２  アーム結合機構
７３  入力ローラ
７４  切換ピン
７５  油圧室
７６  ピン穴
７７  リターンスプリング
７８  ピストン
８１  油路
８２  ポンプ
８３  排出路
８４  排出弁
８５  オリフィス
８６  油圧センサ
【図１】
2007113470.tif 000003
【図２】
2007113470.tif 000004
【図３】
2007113470.tif 000005
【図４】
2007113470.tif 000006
【図５】
2007113470.tif 000007
【図６】
2007113470.tif 000008
【図７】
2007113470.tif 000009
【図８】
2007113470.tif 000010
【図９】
2007113470.tif 000011
【図１０】
2007113470.tif 000012
【図１１】
2007113470.tif 000013
【図１２】
2007113470.tif 000014
【図１３】
2007113470.tif 000015
【図１４】
2007113470.tif 000016