(57)【要約】【課題】内燃機関始動時の燃焼安定性を確保しつつ、ＨＣ（炭化水素）の排出量を低減することが可能な内燃機関の吸気装置を提供する。【解決手段】この吸気装置５０は、エンジン１００の吸気バルブ５の開閉時期を可変制御するとともに、最遅角位置Ａと最進角位置Ｂとの間の中間位置Ｍで吸気バルブ５の開閉時期をロックしてエンジン１００の始動を行う中間ロック機構３０を有するＶＶＴ機構２０を含むエンジン１００の吸気装置５０であって、エンジン本体１０の吸気通路５１に開閉可能に設けられ、吸気の流れを制御するＴＣＶ５５を備える。そして、吸気バルブ５の開閉時期が中間位置Ｍにある状態でエンジン１００が始動される時に、ＴＣＶ５５を閉じ側にしてタンブル流を発生させるように構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気バルブの開閉時期を可変制御するとともに、最遅角位置と最進角位置との間の中間位置で前記吸気バルブの開閉時期をロックして前記内燃機関の始動を行う中間ロック機構を有する可変バルブタイミング機構を含む内燃機関の吸気装置であって、
前記内燃機関の吸気通路に開閉可能に設けられ、吸気の流れを制御する吸気流制御弁を備え、
前記吸気バルブの開閉時期が前記最遅角位置と前記最進角位置との間の中間位置にある状態で前記内燃機関が始動される時に、前記吸気流制御弁を閉じ側にして所定の吸気流を発生させるように構成されている、内燃機関の吸気装置。
【請求項２】
前記内燃機関の停止時に、予め前記吸気流制御弁を閉じ側に移動させるように構成されている、請求項１に記載の内燃機関の吸気装置。
【請求項３】
前記内燃機関の始動時に、前記吸気流制御弁の閉じ量よりも大きく前記内燃機関のスロットルバルブを開いた状態で、前記吸気流制御弁を閉じ側にして前記所定の吸気流を発生させるように構成されている、請求項１または２に記載の内燃機関の吸気装置。
【請求項４】
前記所定の吸気流は、タンブル流である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関の吸気装置。
【請求項５】
前記吸気通路内において、前記吸気流制御弁により形成された前記所定の吸気流に燃料が噴射されるように構成されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の内燃機関の吸気装置。
【請求項６】
内燃機関本体の吸気バルブの開閉時期を可変制御するとともに、最遅角位置と最進角位置との間の中間位置で前記吸気バルブの開閉時期をロックして前記内燃機関本体の始動を行う中間ロック機構を有する可変バルブタイミング機構と、
前記内燃機関本体に接続される吸気通路に開閉可能に設けられ、吸気の流れを制御する吸気流制御弁と、を備え、
前記吸気バルブの開閉時期が前記最遅角位置と前記最進角位置との間の前記中間位置にある状態で前記内燃機関本体が始動される時に、前記吸気流制御弁を閉じ側にして所定の吸気流を発生させるように構成されている、内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の吸気装置および内燃機関に関し、特に、可変バルブタイミング機構を備えた内燃機関の吸気装置およびこの内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、可変バルブタイミング機構を備えた内燃機関の吸気装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１には、可変バルブタイミング機構と、吸気通路に設けられ、吸気の流れを制御する吸気流制御弁とを備えた内燃機関の吸気制御装置が開示されている。この内燃機関の吸気制御装置では、内燃機関の運転中、可変バルブタイミング機構により吸気弁と排気弁とが同時に開かれるバルブオーバラップ期間中に吸気流制御弁が閉じられるとともに、バルブオーバラップ期間後の吸気弁が開かれる期間中は吸気流制御弁が開かれる。これにより、排気行程時における吸気通路への既燃ガス（燃焼後の排気ガス）の吹き返しを制限しつつ、吸入行程時には、新気が燃焼室に取り入れられるように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３０７７７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載された内燃機関の吸気制御装置では、吸気弁と排気弁とが共に開かれるバルブオーバラップ期間中は吸気流制御を行うことができないため、バルブオーバラップ期間後に吸気流制御弁が開かれたとしても吸気流制御が十分に行われず、内燃機関始動時の燃焼安定性を十分に確保することができないという問題点がある。また、バルブオーバラップ期間中に吸気流制御弁が閉じられて既燃ガスの吹き返しが制限される反面、高温の既燃ガス（燃焼後の排気ガス）の吹き返しが少ないことに起因して吸気通路の温度が上昇しにくくなると考えられる。このため、内燃機関始動時においては、噴射された燃料の霧化が促進されずにＨＣ（炭化水素）を含む未燃焼ガスが多く排出されるという問題点がある。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、内燃機関始動時の燃焼安定性を確保しつつ、ＨＣ（炭化水素）の排出量を低減することが可能な内燃機関の吸気装置および内燃機関を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、この発明の第１の局面における内燃機関の吸気装置は、内燃機関の吸気バルブの開閉時期を可変制御するとともに、最遅角位置と最進角位置との間の中間位置で吸気バルブの開閉時期をロックして内燃機関の始動を行う中間ロック機構を有する可変バルブタイミング機構を含む内燃機関の吸気装置であって、内燃機関の吸気通路に開閉可能に設けられ、吸気の流れを制御する吸気流制御弁を備え、吸気バルブの開閉時期が最遅角位置と最進角位置との間の中間位置にある状態で内燃機関が始動される時に、吸気流制御弁を閉じ側にして所定の吸気流を発生させるように構成されている。
【０００８】
この発明の第１の局面による内燃機関の吸気装置では、吸気バルブの開閉時期を中間位置にロックして内燃機関を始動することによって、吸気バルブと排気バルブとが共に開かれるバルブオーバラップ期間が内燃機関始動時に設けられるので、吸気流制御弁が閉じられず燃焼室と連通された吸気通路に向けて既燃ガス（燃焼ガス）の吹き返しを生じさせることができる。これにより、噴射燃料の霧化が促進されてＨＣ排出量を低減することができる。また、中間位置にロックした状態での内燃機関始動時に吸気流制御弁を閉じ側にして吸気流を発生させることによって、バルブオーバラップ期間を有する内燃機関始動時にも吸気流制御が行われるので、内燃機関始動時の燃焼安定性を確保することができる。これらの結果、内燃機関始動時の燃焼安定性を確保しつつ、ＨＣ（炭化水素）の排出量を低減することができる。
【０００９】
なお、上記第１の局面による内燃機関の吸気装置では、内燃機関始動時の燃焼安定性が確保される分、中間位置をさらに進角寄り（吸気バルブをより早く開くタイミング）に調整することができる。これにより、進角側に移動された中間位置から最遅角位置までの間で吸気バルブと排気バルブとが共に開かれるバルブオーバラップ期間を増加させることができるので、既燃ガス（内部ＥＧＲガス）の吹き返しを強めて噴射燃料の霧化をさらに促進することができる。
【００１０】
上記第１の局面による内燃機関の吸気装置において、好ましくは、内燃機関の停止時に、予め吸気流制御弁を閉じ側に移動させるように構成されている。
【００１１】
このように構成すれば、吸気流制御弁が予め閉じ側に移動された状態で内燃機関が始動されるので、混合気の爆発開始時（初爆時）から吸気流制御（吸気流に乱れを生じさせる制御）を行うとともに既燃ガス（燃焼ガス）の吸気通路への吹き返しを起こすことができる。また、冷間始動時においては、内燃機関の始動とともに吸気流制御弁を閉じ側に移動させる場合と異なり、低外気温に起因して吸気流制御弁が凍結して動作せず吸気流制御が行えなくなることを回避することができる。
【００１２】
上記第１の局面による内燃機関の吸気装置において、好ましくは、内燃機関の始動時に、吸気流制御弁の閉じ量よりも大きく内燃機関のスロットルバルブを開いた状態で、吸気流制御弁を閉じ側にして所定の吸気流を発生させるように構成されている。
【００１３】
このように構成すれば、内燃機関始動時には、吸気流制御弁による吸入空気量の調整が主になる分、内燃機関に絶対的な空気量を送り込むスロットルバルブを吸気流制御弁の閉じ量よりも大きく開いて吸気の絞り作用を低減させることができる。これにより、スロットルバルブを通過する吸気の通過抵抗が低減されるので、吸気流制御を行いつつ内燃機関始動時のポンピングロス（吸排気損失）を低減することができる。
【００１４】
上記第１の局面による内燃機関の吸気装置において、好ましくは、所定の吸気流は、タンブル流である。
【００１５】
このように構成すれば、内燃機関始動時に閉じ側に位置する吸気流制御弁によって燃焼室内に供給される吸入空気のタンブル流（縦渦）を強化することができるので、内燃機関始動時の燃焼安定性を効果的に得ることができる。
【００１６】
上記第１の局面による内燃機関の吸気装置において、好ましくは、吸気通路内において、吸気流制御弁により形成された所定の吸気流に燃料が噴射されるように構成されている。
【００１７】
このように構成すれば、吸気通路内に噴射された燃料の吸入空気への霧化を有効に促進することができるので、内燃機関始動時の燃焼安定性を確保しつつ、ＨＣの排出量を低減することができるという本発明の効果を、ポート噴射式の内燃機関に効果的に発揮させることができる。
【００１８】
この発明の第２の局面における内燃機関は、内燃機関本体の吸気バルブの開閉時期を可変制御するとともに、最遅角位置と最進角位置との間の中間位置で吸気バルブの開閉時期をロックして内燃機関本体の始動を行う中間ロック機構を有する可変バルブタイミング機構と、内燃機関本体に接続される吸気通路に開閉可能に設けられ、吸気の流れを制御する吸気流制御弁と、を備え、吸気バルブの開閉時期が最遅角位置と最進角位置との間の中間位置にある状態で内燃機関本体が始動される時に、吸気流制御弁を閉じ側にして所定の吸気流を発生させるように構成されている。
【００１９】
この発明の第２の局面による内燃機関では、上記第１の局面と同様に、内燃機関始動時の燃焼安定性を確保しつつ、ＨＣ（炭化水素）の排出量を低減することができる。また、燃焼安定性が確保される分、中間位置をさらに進角寄りに調整することができる。これにより、進角側に移動された中間位置から最遅角位置までの間で吸気バルブと排気バルブとが共に開かれるバルブオーバラップ期間を増加させることができるので、既燃ガス（内部ＥＧＲガス）の吹き返しを強めて噴射燃料の霧化をさらに促進することができる。
【００２０】
上記第１の局面による内燃機関の吸気装置において、以下のような構成も考えられる。
【００２１】
（付記項）
すなわち、上記第１の局面による内燃機関の吸気装置において、吸気バルブの開閉時期が最遅角位置よりも最進角位置に近付けられた進角寄りの中間位置にロックされた状態で内燃機関が始動される時に、吸気流制御弁を閉じ側にして所定の吸気流を発生させるように構成されている。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態による吸気装置を備えたエンジンの構成を示した図である。
【図２】本発明の一実施形態によるエンジンに搭載される可変バルブタイミング機構を模式的に示した図である。
【図３】本発明の一実施形態によるエンジンにおけるバルブタイミングを示した模式図である。
【図４】本発明の一実施形態によるエンジンにおける始動時の動作を説明するための図である。
【図５】本発明の一実施形態によるエンジンの運転制御に関する処理フローを示した図である。
【図６】本発明の一実施形態によるエンジンの運転制御に関する処理フローを示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２４】
まず、図１〜図４を参照して、本発明の一実施形態によるエンジン１００（内燃機関）の構成について説明する。
【００２５】
（エンジンの概略構成）
エンジン１００は、ピストン１の４行程（クランクシャフト２回転）で吸入・圧縮・膨張（燃焼）・排気の１サイクルの作用を完了する内燃機関である。また、車両用のエンジン１００は、図１に示すように、エンジン本体１０（内燃機関本体）と、エンジン本体１０に搭載されたＶＶＴ機構２０（可変バルブタイミング機構の一例）および吸気装置５０（内燃機関の吸気装置）と、運転制御機能を担う制御部（ＥＣＵ）７０とを備えている。
【００２６】
エンジン本体１０は、ピストン１が往復動可能なシリンダブロック２と、シリンダブロック２に連結されたシリンダヘッド３とを備える。シリンダヘッド３には、吸気側のカムシャフト４ａおよび排気側のカムシャフト４ｂにより開閉される吸気バルブ５および排気バルブ６と、イグニッションコイル８０から電力供給され周期的に火花を発生させる点火プラグ７とが組み込まれている。また、シリンダヘッド３には、燃焼室８と、燃焼室８に吸入空気を送り込む吸気ポート９と、既燃ガスが排出される排気ポート１１とが形成されている。また、吸気ポート９にインジェクター１２が取り付けられおり、エンジン１００は、燃料が吸気ポート９内に噴射されるポート噴射式の内燃機関として構成されている。
【００２７】
カムシャフト４ａおよび４ｂには、タイミングチェーン（図示せず）を介してクランクシャフト（図示せず）の回転が伝えられる。これにより、吸気バルブ５は、吸気ポート９を周期的に開閉するとともに、排気バルブ６は、排気ポート１１を周期的に開閉する。すなわち、ピストン１の吸気作動時に吸気バルブ５が開放されて混合気が燃焼室８に吸入される。また、ピストン１の圧縮作動に続いて点火プラグ７により燃焼室８の混合気が点火される。そして、エンジン１００では、混合気の燃焼による膨張力がピストン１からクランクシャフトに伝えられて動力が取り出される。
【００２８】
（可変バルブタイミング機構の構成）
ＶＶＴ機構２０は、吸気バルブ５の開閉時期を可変制御する機能を有している。すなわち、ＶＶＴ機構２０により、カム角センサ８１（破線で示す）により検出されるカムシャフト４ａの位相に対するクランク角センサ８２（図２参照）により検出されるピストン１の位相が調整される。また、ＶＶＴ機構２０には、バルブタイミング（位相）をロック（保持）するための中間ロック機構３０が設けられている。
【００２９】
ＶＶＴ機構２０は、図２に示すように、タイミングチェーン（図示せず）に係合されるスプロケット２１ａを有する外部ロータ２１と、吸気側のカムシャフト４ａ（図１参照）とともに一体的に回転する内部ロータ２２と、ソレノイド式のＯＣＶ（オイルコントロールバルブ）２３とを備えている。
【００３０】
外部ロータ２１は、４つの油圧室２１ｂを有しており、内部ロータ２２の４つのベーン２２ａの各々は、対応する油圧室２１ｂに嵌め込まれている。これにより、各々の油圧室２１ｂは、ベーン２２ａにより進角室２５と遅角室２６とに仕切られている。また、進角室２５同士は油路２５ａ（破線で示す）を介して互いに連通され、遅角室２６同士は油路２６ａ（破線で示す）を介して互いに連通されている。また、油路２５ａおよび２６ａは、それぞれ、ＯＣＶ２３が接続された油圧回路２７ａおよび２７ｂに接続されている。また、ＯＣＶ２３は、オイルポンプ（図示せず）から延びる油圧回路２７ｃが接続されている。
【００３１】
ＶＶＴ機構２０では、制御部７０による指令に基づきＯＣＶ２３内のスプール２３ａが作動される。これにより、油圧室２１ｂに作用する作動油（エンジンオイル）の油圧が調整される。すなわち、進角室２５および遅角室２６に油圧が作用することにより、その圧力差でベーン２２ａが外部ロータ２１に対して相対的に回転される。遅角室２６に作動油が導かれた場合、ベーン２２ａは矢印Ｒ２方向へ回動されて内部ロータ２２は外部ロータ２１の位相よりも遅れて回転される。なお、矢印Ｒ２方向へ最も回動された位置が最遅角位置Ａである。また、進角室２５に作動油が導かれた場合、ベーン２２ａは矢印Ｒ１方向へ回動されて内部ロータ２２は外部ロータ２１の位相よりも進んで回転される。なお、矢印Ｒ１方向へ最も回動された位置が最進角位置Ｂである。
【００３２】
また、中間ロック機構３０は、外部ロータ２１と内部ロータ２２との間に中空円筒状のロック部材３１およびスプリング（圧縮コイルばね）３２が挿入されている。また、ロック部材３１のスプリング３２とは反対側から油圧が加えられるように構成されている。そして、スプリング３２の付勢力によりロック部材３１が内部ロータ２２側から対向する外部ロータ２１側に突出して外部ロータ２１の係合凹部（図示せず）に係合することにより、外部ロータ２１と内部ロータ２２との相対位置がロックされる。また、ＯＣＶ２３からの油圧がスプリング３２の付勢力に抗してロック部材３１に作用することにより、外部ロータ２１と内部ロータ２２とのロック状態が解除される。
【００３３】
この中間ロック機構３０の作動によって、吸気バルブ５の開閉時期（バルブタイミング）は、外部ロータ２１に対して最遅角位置Ａと最進角位置Ｂとの間の中間位置Ｍに固定（ロック）されるように構成されている。
【００３４】
ここで、エンジン１００におけるバルブタイミングについて簡潔に説明する。すなわち、図３に示すように、１サイクル中、吸気バルブ５は、上死点よりも早い位置Ｐ１で開かれ、その後、位置Ｐ２で閉じられる。また、排気バルブ６は、位置Ｐ３で開かれ、その後、上死点よりも遅い位置Ｐ４で閉じられる。そして、位置Ｐ１から位置Ｐ４までの時間が、吸気バルブ５と排気バルブ６とが共に開かれたバルブオーバラップ期間Ｔに相当する。
【００３５】
エンジン１００では、ＶＶＴ機構２０（図２参照）を作動させることにより、位置Ｐ１が進角側に移動されるかまたは遅角側に移動されて、バルブオーバラップ期間Ｔが増減される。すなわち、吸気バルブ５が開く位置Ｐ１（中間位置Ｍ）が、エンジン１００の運転状態に応じて最遅角位置Ａと最進角位置Ｂとの間で可変制御されるように構成されている。
【００３６】
（吸気装置の構成）
吸気装置５０は、図１に示すように、サージタンク（図示せず）と、サージタンクの下流に接続された吸気管部５１とを備えている。吸気管部５１は、サージタンクから複数（たとえば４本）に分岐した吸気通路５２を有しており、各々の吸気通路５２がシリンダヘッド３の吸気ポート９に接続されている。そして、吸気装置５０には、吸気の流れを制御するＴＣＶ（タンブルコントロールバルブ）５５（吸気流制御弁の一例）が、吸気通路５２内に姿勢制御可能に設けられている。
【００３７】
ＴＣＶ５５は、樹脂製の弁体５６と、弁体５６を回動する駆動部５７と、弁体５６の開度を検出する開度センサ８３（破線で示す）とを有する。また、開度センサ８３により検出された弁体５６の開度が制御部７０側で把握される。これにより、ＴＣＶ５５は、収容部５１ａに収容された全開状態（破線で示す）と、弁体５６が収容部５１ａから立ち上げられた状態との間でその姿勢が制御される。また、姿勢制御時に吸気通路５２の流路断面積が絞られることにより、燃焼室８に供給される吸気流の偏向度合いが制御されて吸気ポート９内にタンブル流（縦渦）が生成されるように構成されている。なお、図１に示すように、弁体５６が収容部５１ａから斜めに立ち上がる方向がＴＣＶ５５の閉じ側である。
【００３８】
ここで、本実施形態では、ＶＶＴ機構２０とＴＣＶ５５とが所定の状態に制御されることにより、エンジン１００の始動時の燃焼状態が制御されるように構成されている。具体的には、図４に示すように、吸気バルブ５の開閉時期が最遅角位置Ａと最進角位置Ｂとの間の中間位置Ｍ（図２参照）にある状態でエンジン１００が始動される時に、弁体５６が閉じ側に姿勢制御されて燃焼室８にタンブル流を生成させるように構成されている。
【００３９】
したがって、バルブタイミングが中間位置Ｍ（図３参照）においてエンジン１００が始動される初期からＴＣＶ５５により吸気流制御が絶え間なく行われて燃焼室８内部にタンブル流が生成される。また、インジェクター１２から噴射された燃料は、乱れた吸気流（タンブル流）に混合されて燃焼室８に導かれる。また、バルブオーバラップ期間Ｔ（図３参照）であっても弁体５６が完全に閉じられず吸気ポート９が燃焼室８と連通されるので、既燃ガス（燃焼ガス）の一部は、吸気ポート９へ吹き返される。これにより、吹き返しの熱を利用してインジェクター１２から噴射された燃料の霧化が促進される。
【００４０】
また、本実施形態では、吸気バルブ５の開閉時期を中間位置Ｍに固定（ロック）するＶＶＴ機構２０の動作と、弁体５６を閉じ側に移動するＴＣＶ５５の動作とは、運転中のエンジン１００が停止される際に行われるように構成されている。したがって、次にエンジン１００が始動される際の混合気の爆発開始時（初爆時）から混合気に乱れ（タンブル流）を生じさせる吸気流制御がタイムラグなく行われるとともに、既燃ガス（内部ＥＧＲガス）の吸気ポート９への吹き返しが起きるように構成されている。
【００４１】
なお、吸気装置５０（サージタンク）の上流には、吸入空気量を制御するためのスロットルバルブ６０が配置されている。また、スロットルバルブ６０には開度センサ８４（破線で示す）が設けられており、開度センサ８４により検出されるスロットルバルブ６０の開度が制御部７０側で把握されている。
【００４２】
そして、本実施形態では、ＴＣＶ５５（弁体５６）の閉じ量よりも大きくスロットルバルブ６０が開かれた状態で、弁体５６が閉じ側に姿勢制御されるように構成されている。これにより、スロットルバルブ６０がＴＣＶ５５（弁体５６）の閉じ量よりも大きく開かれるので、エンジン始動時のポンピングロス（吸排気損失）が低減されるようになる。
【００４３】
なお、エンジン始動後、エンジン本体１０（図１参照）の暖機運転が完了した以降においては、通常の運転制御が行われる。すなわち、制御部７０（図１参照）においては、クランク角センサ８２（図２参照）の検出結果に基づくエンジン回転数、スロットルバルブ６０の開度センサ８４（図１参照）などの検出結果に基づくエンジン負荷などが所定の制御周期で把握される。加えて、運転者によるアクセル・ブレーキ操作、車速（加速・減速）などの車両走行状態が把握される。そして、エンジン１００の運転状態に基づいて、ＶＶＴ機構２０（図１参照）およびＴＣＶ５５（図１参照）が個別に動作制御される。
【００４４】
たとえば、エンジン１００が相対的に低回転数域かつ低負荷状態にある場合には、ＴＣＶ５５が閉じ側に制御されてタンブル流が強化される。また、エンジン１００が相対的に高回転数域かつ高負荷状態にある場合には、ＴＣＶ５５が開く側に制御されて、タンブル流の割合が弱められる。バルブタイミングについては、たとえば、エンジン１００が低負荷状態にある場合には、バルブオーバラップ期間Ｔが減らされる遅角側にＶＶＴ機構２０が作動されて既燃ガス（燃焼ガス）の吹き返しが弱められる。また、エンジン１００が中負荷域にある場合には、バルブオーバラップ期間Ｔが増やされる進角側にＶＶＴ機構２０が作動されて、既燃ガス（内部ＥＧＲガス）の割合が高められる。
【００４５】
次に、図１、図２、図５および図６を参照して、エンジン１００（図１参照）の動作制御に関する制御部７０（図１参照）の処理フローについて説明する。
【００４６】
（エンジン始動時からエンジン停止時までの全般的な運転制御）
まず、エンジン１００が始動されてから停止されるまでの処理フローについて説明する。
【００４７】
図５に示すように、ステップＳ１では、イグニッションがオン状態であるか否かが制御部７０により判断されるとともに、イグニッションがオン状態になるまでこの判断が繰り返される。そして、ステップＳ１において、運転者の操作によりエンジン１００が始動されるイグニッションオン状態に移行されたと判断された場合、ステップＳ２に進む。
【００４８】
ここで、本実施形態では、ステップＳ２において、バルブタイミングが中間位置Ｍ（図２参照）に維持され、かつ、ＴＣＶ５５（図１参照）を閉じ側の位置に維持した状態で、エンジン１００が始動される。すなわち、ＶＶＴ機構２０（図２参照）においては外部ロータ２１（図２参照）に対する内部ロータ２２（図２参照）の相対位置が中間位置Ｍにロックされた状態で、かつ、ＴＣＶ５５における弁体５６（図１参照）を収容部５１ａ（図１参照）から所定角度だけ立ち上げた状態で、スターター（図示せず）によるクランクシャフト（図示せず）の駆動とともに燃焼室８内における混合気への点火が開始される。その後、ステップＳ３では、エンジン始動後の運転制御が制御部７０により行われる。
【００４９】
そして、ステップＳ４では、イグニッションがオフ状態であるか否かが制御部７０により判断される。点火プラグ７（図１参照）のスパークが繰り返されてイグニッションがオン状態である場合には、ステップＳ３に戻される。また、ステップＳ４において、運転者の操作によりエンジン１００が停止されるイグニッションオフ状態に移行されたと判断された場合、ステップＳ５に進む。
【００５０】
そして、本実施形態では、ステップＳ５において、バルブタイミングが中間位置Ｍに維持され、かつ、ＴＣＶ５５を閉じ側の位置に維持した状態でエンジン１００が停止される。すなわち、エンジン停止直前にＶＶＴ機構２０において中間ロック機構３０（図２参照）が作動されて、外部ロータ２１に対する内部ロータ２２の相対位置が中間位置Ｍにロック（保持）される。さらに、ＴＣＶ５５における弁体５６が収容部５１ａから予め所定角度だけ回動されて閉じ側に移動されるとともに、この位置に停止される。そして、この状態でインジェクター１２による燃料噴射が停止されるとともに、イグニッションコイル８０から点火プラグ７への電力供給が停止される。これにより、本制御フローは終了される。
【００５１】
（エンジン始動後の運転制御）
次に、ステップＳ３（図５参照）に示したエンジン始動後の処理フローを説明する。
【００５２】
図６に示すように、ステップＳ３１ではエンジン１００の運転状態が制御部７０により把握される。具体的には、制御部７０により把握されたエンジン回転数、エンジン負荷、ノッキングの有無、冷却水温度およびオイル温度などに基づいてエンジン１００の運転状態が把握される。そして、ステップＳ３２では、現在の運転状況下においてスロットルバルブ６０（図１参照）が全開状態か否かが制御部７０により判断される。
【００５３】
ステップＳ３２において、スロットルバルブ６０が全開状態（ＷＯＴ状態）であると判断された場合、ステップＳ３３では、弁体５６（図１参照）が収容部５１ａに収容されるように回動される。また、これにより、ＴＣＶ５５は、全開状態にされる。そして、ステップＳ３４では、ステップＳ３１で把握された運転状態に応じてＶＶＴ機構２０が作動されて吸気バルブ５（図１参照）のバルブタイミング制御を伴う運転制御が行われる。
【００５４】
一方、ステップＳ３２において、スロットルバルブ６０が全開状態（ＷＯＴ状態）でないと判断された場合、ステップＳ３５では、ステップＳ３１で把握された運転状態に応じてＴＣＶ５５の開度制御（弁体５６の姿勢制御）が行われる。ここで、本実施形態では、ステップＳ３６において、スロットルバルブ６０の開度を増加させる制御が行われる。すなわち、ＴＣＶ５５による吸気流制御が行われているので、その分、スロットルバルブ６０の開度を開き気味にした開度制御が行われる。
【００５５】
その後、ステップＳ３７では、ステップＳ３１で把握された運転状態に応じてＶＶＴ機構２０が作動されて吸気バルブ５のバルブタイミング制御を伴う運転制御が行われる。その後、本制御フローは一旦終了される。なお、本制御の処理フロー終了後は、所定時間経過後、再び、図６に示した本制御の処理フローが繰り返し実行される。このようにして、エンジン１００および吸気装置５０は構成されている。
【００５６】
（実施形態の効果）
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【００５７】
本実施形態では、吸気バルブ５の開閉時期を中間位置Ｍにロックしてエンジン１００を始動することによって、バルブオーバラップ期間Ｔがエンジン始動時に設けられるので、ＴＣＶ５５が閉じられず燃焼室８と連通された吸気ポート９に向けて既燃ガス（燃焼ガス）の吹き返しを生じさせることができる。これにより、噴射燃料の霧化が促進されてＨＣ排出量を低減することができる。また、中間位置Ｍにロックした状態でのエンジン始動時にＴＣＶ５５を閉じ側にしてタンブル流を発生させることによって、エンジン始動時にも吸気流制御が行われるので、エンジン始動時の燃焼安定性を確保することができる。これらの結果、エンジン始動時の燃焼安定性を確保しつつ、ＨＣ（炭化水素）の排出量を低減することができる。
【００５８】
また、本実施形態では、中間位置Ｍが進角寄りの位置にロックされた状態でエンジン始動される時に、ＴＣＶ５５を閉じ側にしてタンブル流を発生させる。すなわち、エンジン始動時の燃焼安定性が確保される分、中間位置Ｍをさらに進角寄り（吸気バルブ５をより早く開くタイミング）に調整することができる。これにより、進角側に移動された中間位置Ｍから最遅角位置Ａまでの間で吸気バルブ５と排気バルブ６とが共に開かれるバルブオーバラップ期間Ｔを増加させることができるので、既燃ガス（内部ＥＧＲガス）の吹き返しを強めて噴射燃料の霧化をさらに促進することができる。
【００５９】
また、本実施形態では、エンジン１００の停止時に予めＴＣＶ５５を閉じ側に移動させることによって、混合気の爆発開始時（初爆時）から吸気流制御（吸気流に乱れを生じさせる制御）を行うとともに既燃ガス（燃焼ガス）の吸気ポート９への吹き返しを起こすことができる。また、冷間始動時においては、エンジン１００の始動とともにＴＣＶ５５を閉じ側に移動させる場合と異なり、低外気温に起因してＴＣＶ５５が凍結して動作せず吸気流制御が行えなくなることを回避することができる。
【００６０】
また、本実施形態では、エンジン始動時に、ＴＣＶ５５の閉じ量よりも大きくスロットルバルブ６０を開いた状態でＴＣＶ５５を閉じ側にしてタンブル流を発生させることによって、エンジン始動時には、ＴＣＶ５５により吸入空気量の調整が主になる分、その上流側でエンジン１００に絶対的な空気量を送り込むスロットルバルブ６０をＴＣＶ５５の閉じ量よりも大きく開いて吸気の絞り作用を低減させることができる。これにより、スロットルバルブ６０を通過する吸気の通過抵抗が低減されるので、吸気流制御を行いつつエンジン始動時のポンピングロス（吸排気損失）を低減することができる。
【００６１】
また、本実施形態では、エンジン始動時に閉じ側に位置するＴＣＶ５５によって燃焼室８内に供給される吸入空気のタンブル流（縦渦）を強化することができるので、エンジン始動時の燃焼安定性を効果的に得ることができる。
【００６２】
また、本実施形態では、吸気ポート９にインジェクター１２が取り付けられており、吸気通路５２内においてＴＣＶ５５により形成されたタンブル流に燃料を噴射することによって、エンジン始動時の燃焼安定性を確保しつつＨＣの排出量を低減することができるという効果を、ポート噴射式のエンジン１００に効果的に発揮させることができる。
【００６３】
［変形例］
今回開示された実施形態は、全ての点で例示であり制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更（変形例）が含まれる。
【００６４】
たとえば、上記実施形態では、ポート噴射式のエンジン１００に本発明を適用したが、本発明はこれに限られない。すなわち、シリンダ内に燃料を直接噴射する筒内直噴式エンジンに本発明を適用してもよい。筒内直噴式エンジンであっても中間ロック始動とともに閉じ側に位置する吸気流制御弁によって機関始動時の燃焼安定性を確保することができる。また、燃焼安定性が確保される分、吸気バルブの開弁時期を早めて既燃ガスの吹き返し量を増やすことができる。すなわち、排気されずシリンダ内に留まる既燃ガスが増加するので、機関始動時にもシリンダ内が高温に保たれて噴射燃料の霧化を促進することができる。
【００６５】
また、上記実施形態では、作動油（エンジンオイル）の油圧を利用して駆動するＶＶＴ機構２０をエンジン１００に搭載したが、本発明はこれに限られない。たとえば、吸気バルブ５の開閉時期を電動モータにより制御する電動可変バルブタイミングシステム（電動ＶＶＴ）がエンジン１００に搭載された構成に対しても、本発明を適用してもよい。
【００６６】
また、上記実施形態では、駆動部５７ととともに弁体５６が収容部５１ａに収容可能に構成されたＴＣＶ５５を用いたが、本発明はこれに限られない。弁体５６のみが収容部５１ａに対して出没可能であり弁体５６の回動軸が吸気通路５２の水平方向における両側壁に回動可能に支持されるような吸気流制御弁を設けて吸気装置５０を構成してもよい。
【００６７】
また、上記実施形態では、ＴＣＶ５５を閉じ側に移動する動作を運転中のエンジン１００が停止される際に行ったが、本発明はこれに限られない。内燃機関の停止時であるならば、たとえば、運転者がイグニッションキーを差し込み一段回してメインスイッチをオン状態にした際（スターターが起動される直前）に、収容部５１ａからＴＣＶ５５を立ち上げて閉じ側に移動させるように構成してもよい。これによっても、混合気の爆発開始時（初爆時）に遅延することなく燃焼室８内にタンブル流を生じさせることができる。
【００６８】
また、上記実施形態では、エンジン１００から排出された排気ガスの一部をエンジン１００に再循環させる排気再循環ガス（外部ＥＧＲガス）については言及しなかったが、外部ＥＧＲガスが吸気装置５０を介して導入される内燃機関に対して本発明を適用してもよい。エンジン始動時からの外部ＥＧＲガスの導入は軽負荷時におけるポンピングロス低減につながる一方、燃焼安定性を低下させる背反がある。しかしながら、エンジン始動時から閉じ側に位置するＴＣＶ５５によってタンブル流が強化されて燃焼安定性が確保されるので、この外部ＥＧＲガスの導入量（ＥＧＲ率）を増加させることができる。なお、外部ＥＧＲガスは、吸気装置５０におけるサージタンクに導入してもよいし、下流のＴＣＶ５５近傍の吸気通路５２に導入してもよい。また、外部ＥＧＲガスの導入にあたりガス流量を制御するＥＧＲバルブやＥＧＲガスを予冷するＥＧＲガスクーラーを備えていてもよい。
【００６９】
また、上記実施形態では、吸気バルブ５の開閉時期を調整するＶＶＴ機構２０をエンジン１００に搭載したが、本発明はこれに限られない。たとえば、ＶＶＴ機構２０に加えて排気バルブ６の開閉時期を調整するＶＶＴ機構がエンジンに搭載されていてもよい。
【００７０】
また、上記実施形態では、車両用のエンジン１００に本発明を適用したが、本発明はこれに限られない。すなわち、設備機器用や発電用の内燃機関であって負荷変動に応じてバルブタイミングが可変制御可能に構成された内燃機関に対して本発明を適用してもよい。
【００７１】
また、上記実施形態では、制御部７０のエンジン１００に関する制御を処理フローに沿って順番に行う「フロー駆動型」のフロー図を用いて説明したが、本発明はこれに限られない。本発明では、制御部７０の処理をイベント単位で処理を実行する「イベント駆動型」の処理により行ってもよい。この場合、完全なイベント駆動型で行ってもよいし、イベント駆動およびフロー駆動を組み合わせて行ってもよい。
【符号の説明】
【００７２】
５  吸気バルブ
９  吸気ポート（吸気通路）
１０  エンジン本体（内燃機関本体）
１２  インジェクター
２０  ＶＶＴ機構（可変バルブタイミング機構）
３０  中間ロック機構
５０  吸気装置（内燃機関の吸気装置）
５２  吸気通路
５５  ＴＣＶ（吸気流制御弁）
６０  スロットルバルブ
７０  制御部
１００  エンジン（内燃機関）
【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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