(57)【要約】【課題】冷間始動時における火花点火直後の燃焼安定性を確保することによって、アイドリング回転数を早期に安定させ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の燃焼室８に連通され、燃焼室８に吸気を供給する吸気通路５２と、吸気通路５２に回動可能に設けられ、燃料混合気への火花点火直後からエンジン１００のアイドリング回転数が安定するまでの期間Ｔ１において、エンジン１００の温度が低いほど開度を増加させるように構成されたＴＣＶ６０とを備える。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃焼室に連通され、前記燃焼室に吸気を供給する吸気通路と、
前記吸気通路に回動可能に設けられ、燃料混合気への火花点火直後から前記内燃機関のアイドリング回転数が安定するまでの第１期間において、前記内燃機関の温度が低いほど開度を増加させるように構成された吸気流制御弁と、を備える、内燃機関の吸気装置。
【請求項２】
前記吸気流制御弁は、前記第１期間の経過後、前記内燃機関の排気を浄化する触媒を昇温させる触媒暖機運転が完了するまでの第２期間において、前記内燃機関の温度に応じて前記燃焼室への吸気流の強度が最も大きくなる開度に設定され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】
前記第１期間の長さは、前記内燃機関の温度に応じて設定され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】
前記吸気流制御弁は、前記第１期間における前記内燃機関の温度が高温の場合以外は、前記第１期間から前記内燃機関の排気を浄化する触媒を昇温させる触媒暖機運転が完了するまでの第２期間が経過する際に、前記内燃機関の温度に応じて、前記燃焼室への吸気流の強度が最も大きくなる開度に徐々に変更されるように構成されている、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】
前記第１期間から前記第２期間に移行する際に、前記燃料混合気への火花点火のタイミングが遅角側に変更されるとともに、前記内燃機関の吸気バルブの開閉時期が遅角側に変更され、かつ、排気バルブの開閉時期が進角側に変更されるように構成されている、請求項４に記載の内燃機関の吸気装置。
【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に関し、特に、吸気通路に設けられた吸気流制御弁を備えた内燃機関の吸気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、吸気通路に設けられた吸気流制御弁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、エンジンの燃焼室に連通される吸気通路と、この吸気通路内に回動可能に設けられたスワール制御弁（吸気流制御弁）とを含む吸気装置を備えた火花点火式直噴エンジンの制御装置が開示されている。この特許文献１に記載の火花点火式直噴エンジンの制御装置では、スタータモータによるエンジンの始動時（初爆時）から、排気通路中に設けられた三元触媒が昇温（活性化）されるまでの触媒未暖機状態の期間においては、スワール制御弁は吸気通路を最も閉じる側に回動されるとともにこの回動位置で固定されるように構成されている。これにより、燃料混合気への火花点火（初爆）以降、直ちに燃焼室内にスワール流（横渦）が発生さ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２００３−２１４２３５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に記載された火花点火式直噴エンジンの制御装置では、エンジンの始動以降、三元触媒が昇温されるまでの期間中、スワール制御弁が吸気通路を最も閉じる回動位置に固定されるため、燃焼室内にスワール流を即座に発生させることが可能である一方、吸気通路を流通する吸気量が極度に絞られた状態が継続されると考えられる。特に、冷間始動時においては、エンジン本体（シリンダブロック）が冷えていることとスワール制御弁の閉位置固定に伴う吸気量不足とに起因して、火花点火（初爆）後の燃料混合気の燃焼が安定せず、場合によっては気筒失火を招く虞がある。このため、燃焼室における火花点火後の不安定な燃焼に起因して、アイドリング回転数が安定するまでに時間がかか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、冷間始動時における火花点火直後の燃焼安定性を確保することによって、アイドリング回転数を早期に安定させることが可能な内燃機関の吸気装置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、この発明の一の局面における内燃機関の吸気装置は、内燃機関の燃焼室に連通され、燃焼室に吸気を供給する吸気通路と、吸気通路に回動可能に設けられ、燃料混合気への火花点火直後から内燃機関のアイドリング回転数が安定するまでの第１期間において、内燃機関の温度が低いほど開度を増加させるように構成された吸気流制御弁と、を備える。
【０００８】
この発明の一の局面による内燃機関の吸気装置では、上記のように、燃料混合気への火花点火直後から内燃機関のアイドリング回転数が安定するまでの第１期間において、内燃機関の温度が低いほど開度を増加させるように構成された吸気流制御弁を設ける。これにより、内燃機関が冷えている場合には、この第１期間においては吸気流制御弁により吸気通路を流通する吸気量が極度に絞られるのが抑制されるので、燃焼室（気筒内）の吸気流制御を行いつつも吸気量不足にならないようにして、火花点火直後の燃料混合気の燃焼安定性を確保することができる。また、火花点火直後の燃焼安定性が確保されるので、冷間始動時におけるアイドリング回転数を早期に安定させることができる。また、冷間始動時のアイドリング回転数を早期に安定させることができるので、アイドリング期間中の燃料消費量をより少なくすることができるとともに、内燃機関の排気を浄化する触媒（触媒金属）を昇温（活性化）させる触媒暖機運転に迅速に移行させることができる。
【０００９】
上記一の局面による内燃機関の吸気装置において、好ましくは、吸気流制御弁は、第１期間の経過後、内燃機関の排気を浄化する触媒を昇温させる触媒暖機運転が完了するまでの第２期間において、内燃機関の温度に応じて燃焼室への吸気流の強度が最も大きくなる開度に設定されるように構成されている。
【００１０】
このように構成すれば、冷間始動時における燃焼安定性（アイドリング回転数の安定化）が早期に達成された状態で、次の第２期間においては内燃機関の温度に応じて燃焼室（気筒内）への吸気流の強度が最も大きくされるので、燃焼室における燃焼速度を増加させることができる。この際、火花点火のタイミングを遅角側に調整することによって、気筒内での燃料混合気の燃焼をピストンが下死点に達するまで継続させることができるので、その分、排気ガスの温度を上昇させることができる。この結果、冷間始動後において、内燃機関の排気を浄化するための触媒（触媒金属）を早期に昇温させることができる。
【００１１】
上記一の局面による内燃機関の吸気装置において、好ましくは、第１期間の長さは、内燃機関の温度に応じて設定されるように構成されている。
【００１２】
このように構成すれば、内燃機関の温度に応じて吸気流制御弁の開度を増加または減少させる時間（吸気量を確保する時間または吸気流を強める時間）を異ならせることができる。すなわち、内燃機関の温度が相対的に低い場合には、吸気流制御弁の開度を増加させて吸気量の確保を十分に行うことができるので、火花点火直後の燃料混合気の燃焼安定性（アイドリング回転数の安定化）を早期に達成することができる。また、内燃機関の温度が相対的に高い場合には、吸気流制御弁の開度を減少させて吸気流の強度を高めることができるので、アイドリング回転数の早期安定とともに排気ガスの温度をより早期に昇温させることができる。
【００１３】
上記一の局面による内燃機関の吸気装置において、好ましくは、吸気流制御弁は、第１期間における内燃機関の温度が高温の場合以外は、第１期間から内燃機関の排気を浄化する触媒を昇温させる触媒暖機運転が完了するまでの第２期間が経過する際に、内燃機関の温度に応じて、燃焼室への吸気流の強度が最も大きくなる開度に徐々に変更されるように構成されている。
【００１４】
このように構成すれば、第２期間においては内燃機関の温度（内燃機関本体の暖まり具合）に応じて燃焼室への吸気流の強度を徐々に強化することができるので、吸気流制御弁の急激な開度減少（閉じ側への回動）に起因する極端な吸気量不足を回避しつつ、燃焼室（気筒内）における燃焼速度を確実に増加させることができる。これにより、排気ガスの温度を確実に昇温させることができるので、触媒（触媒金属）を活性化させる触媒暖機運転（第２期間）をより短時間で完了させることができる。
【００１５】
この場合、好ましくは、第１期間から第２期間に移行する際に、燃料混合気への火花点火のタイミングが遅角側に変更されるとともに、内燃機関の吸気バルブの開閉時期が遅角側に変更され、かつ、排気バルブの開閉時期が進角側に変更されるように構成されている。
【００１６】
このように構成すれば、冷間始動後（第１期間経過後）、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減少させる（内燃機関本体の吸排気損失を減少させる）ことができるので、燃焼室（気筒内）における燃焼状態を安定させることができる。また、これと同時に、火花点火のタイミングを遅角側にすることにより燃焼室（気筒内）での燃焼速度を遅くさせることができるので、ピストンが下死点に達するまで燃焼を継続させることができる。すなわち、バルブオーバラップ期間を減少させて燃焼状態を安定させつつ、ピストンが下死点に達するまで燃焼を継続させることができるので、排気ガスの温度をより確実に昇温させることができる。
【００１７】
なお、上記一の局面による内燃機関の吸気装置において、以下の構成も考えられる。
【００１８】
（付記項１）
すなわち、上記一の局面による内燃機関の吸気装置において、吸気流制御弁は、内燃機関の燃焼室内に供給される吸気流に縦渦を発生させるタンブルコントロールバルブを含む。
【００１９】
（付記項２）
また、上記一の局面による内燃機関の吸気装置において、吸気流制御弁は、第１期間において、内燃機関の温度に応じて設定された開度が維持されるように構成されている。
【００２０】
（付記項３）
また、上記一の局面による内燃機関の吸気装置において、吸気流制御弁は、燃料混合気への火花点火前に、燃焼室への吸気流の強度が最も大きくなる開度に設定されるように構成されている。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態によるエンジンおよび吸気装置の構造を示した断面図である。
【図２】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３】本発明の一実施形態によるＴＣＶを構成する弁体部の構造を示した斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態によるＴＣＶが閉じ側に回動された状態での吸気通路の断面形状を示した図である。
【図５】本発明の一実施形態によるエンジン始動時の制御内容を示したタイミングチャートである。
【図６】本発明の一実施形態によるエンジン始動時の制御に関する制御部（ＥＣＵ）の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】
【００２２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２３】
［実施形態］
まず、図１〜図５を参照して、本発明の一実施形態によるエンジン１００およびエンジン１００に搭載される吸気装置５０の構成について説明する。
【００２４】
（エンジンの概略構成）
エンジン１００は、ピストン１の４行程（クランク軸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と、エンジン本体１０に搭載されたＶＶＴ（可変バルブタイミング）機構２０およびＶＶＴ機構３０と、吸気装置５０と、エンジン１００の運転制御機能を担う制御部（ＥＣＵ）７０とを備える。
【００２５】
エンジン本体１０は、気筒２ａ内をピストン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、燃焼室８からの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。なお、排気ポート１１は下流において１本の排気管５５に合流される。そして、排気管５５の途中には、排気を浄化するための三元触媒５６（触媒の一例）が配置されている。また、吸気ポート９には、インジェクター１２が取り付けられている。また、シリンダブロック２には、ウォータポンプ（図示せず）を用いてラジエター（図示せず）からの冷却水が流通するウォータジャケット１３が設けられている。
【００２６】
また、シリンダブロック２には、制御部７０に電気的に接続されるとともにシリンダブロック２（燃焼室８内）の壁温を検出するための壁温センサ８１が取り付けられている。また、三元触媒５６の近傍には、制御部７０に電気的に接続されるとともに三元触媒５６の温度を検出する触媒温度センサ８２が取り付けられている。本実施形態では、壁温センサ８１によるエンジン本体１０（シリンダブロック２）の温度および触媒温度センサ８２による三元触媒５６の温度に基づいて、後述するＴＣＶ６０（図３参照）の開度制御、および、ＶＶＴ機構２０および３０の動作制御が行われるように構成されている。
【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）を介してクランク軸（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の吸入行程時に吸気バルブ５が開放されて燃料混合気が燃焼室８に吸入される。また、ピストン１の圧縮行程に続いて点火プラグ７により燃焼室８の燃料混合気に点火される。そして、エンジン１００では、ピストン１の膨張行程時に燃料混合気の燃焼による膨張力がピストン１からクランク軸に伝えられて動力が取り出される。
【００２８】
（ＶＶＴ機構（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および排気バルブ６の各々の開閉時期を可変制御する機能を有する。すなわち、吸気バルブ５用のＶＶＴ機構２０、および、排気バルブ６用のＶＶＴ機構３０が作動することによって、カム角センサ８３および８４により検出されるカムシャフト４ａおよび４ｂの位相に対して、クランク角センサ（図示せず）により検出されるピストン１の位相が調整される。ＶＶＴ機構２０を例に説明すると、ＶＶＴ機構２０は、図示しないソレノイド式のＯＣＶ（オイルコントロールバルブ）からの油圧が択一的に作用する進角室および遅角室（図示せず）を有する。遅角室に作動油が導かれた場合、タイミングチェーン（図示せず）と連れ回りする外部ロータ（図示せず）に対してカムシャフト４ａを回転させる内部ロータ（図示せず）が位相遅れを有して回転される。反対に、進角室に作動油が導かれた場合、外部ロータに対して内部ロータが位相進みを有して回転される。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。
【００２９】
図２に示すように、１サイクル中、吸気バルブ５（図１参照）は、ピストン１の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。排気バルブ６（図１参照）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Ｖになる。ＶＶＴ機構２０（図１参照）を作動させることにより、吸気バルブ５が開く位置Ｐ１が進角側かまたは遅角側に移動されるとともに、ＶＶＴ機構３０（図１参照）を作動させることにより、排気バルブ６が開く位置Ｐ４が進角側かまたは遅角側に移動される。これにより、エンジン１００（図１参照）では、バルブオーバラップ期間Ｖが増減（可変制御）されるように構成されている。
【００３０】
（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、その下流に接続された吸気管部５１とを備える。吸気管部５１は、サージタンクから複数に分岐した吸気通路５２を有しており、各々の吸気通路５２の下流端部（フランジ部）がシリンダヘッド３の吸気ポート９に接続されている。また、シリンダヘッド３に接続される直前の吸気通路５２の内側には、樹脂製のフレーム部材５３が同軸状に嵌め込まれている。そして、フレーム部材５３には、吸気の流れ（偏向度合）を制御するためのＴＣＶ（タンブルコントロールバルブ）６０（吸気流制御弁の一例）が回動可能に設けられている。なお、フレーム部材５３は、吸気通路５２の上側内面５２ａの一部が凹状に窪む弁体収容部５３ａを有しており、ＴＣＶ６０が弁体収容部５３ａに収容されることによりＴＣＶ６０が全開状態になる（吸気通路５２が最大の流路断面積を得る）ように構成されている。
【００３１】
ＴＣＶ６０は、耐熱性に優れた樹脂製の弁体部６１と、弁体部６１を回動するための駆動部６９（破線で示す）と、弁体部６１の開度を検出する開度センサ８３（破線で示す）とを有する。弁体部６１は、図３に示すように、Ｘ１側およびＸ２側の各々に設けられＸ軸方向に延びる回動軸６２と、各々の回動軸６２から扇状に延びる一対の支持部６３と、支持部６３の回動軸６２とは反対側（半径方向外側）の端部同士をＸ軸方向に繋ぐ弁体６４とを有する。また、回動軸６２がフレーム部材５３（図１参照）の水平方向における両側壁に対して回動可能に組み付けられている。したがって、弁体部６１は、吸気流れ方向（矢印Ａ方向）に沿って見た場合、Ｕ字状の断面形状を有する。なお、図３では、実際に吸気通路５２（図１参照）内で動作される状態に対して上下方向（おおよそＺ軸方向）を逆さまにして弁体部６１を図示している。
【００３２】
弁体６４は、平坦な下面６４ａと、弁体６４を回動軸６２まわりに矢印Ｐ１方向または矢印Ｐ２方向に回動させる円弧状の上面６４ｂとを有する。上面６４ｂは、円弧形状（Ｚ１側に凸）を有して概略矢印Ａ方向に沿って延びている。下面６４ａは、吸気流れ方向の上流端部において直線的に延びる上流側縁部６５ａを有し、下流端部の下部外周部６５ｂにおいてはＸ軸方向の中央部分が両端部分よりも下流側に突出している。そして、図４に示すように、ＴＣＶ６０は、閉弁時（吸気通路５２の流路断面積が減少される状態時）に、中央部分におけるＸ軸方向および矢印Ａ方向と直交する矢印Ｂ方向の開口Ｋ１の開口長さＬ１よりも、両端部分における矢印Ｂ方向の開口Ｋ２およびＫ３の開口長さＬ２が大きくなるように構成されている。なお、図４は、図１における１５０−１５０線に沿った断面の矢印Ａ方向視である。なお、開口Ｋ１〜Ｋ３はＸ軸方向に繋がって１つの開口部を形成している。また、弁体６４の閉弁時において、下部外周部６５ｂと吸気通路５２の下側内面５２ｂとによって開口Ｋ１〜Ｋ３が形成されるように吸気装置５０が構成されている。
【００３３】
また、開度センサ８３により検出された弁体部６１の開度は、制御部７０（図１参照）側で把握される。これにより、ＴＣＶ６０は、駆動部６９（図１参照）が作動することによって、弁体６４が弁体収容部５３ａに完全に収容された全開状態と、弁体収容部５３ａから下方にせり出して矢印Ｐ２方向（図３参照）に回動されて弁体６４の下部外周部６５ｂが吸気通路５２の流路断面積を絞った状態（図４参照）との間で、任意の回動位置に無段階に制御されるように構成されている。また、弁体部６１が回動されて吸気通路５２の流路断面積が絞られることにより、吸気ポート９（図１参照）に供給される吸気流の偏向度合いが制御されるとともに燃焼室８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、弁体部６１は、吸気通路５２を最も閉じる側の開度にすることにより燃焼室８への吸気流の強度が最も大きくなり、吸気通路５２を最も開く側の開度にすることにより燃焼室８への吸気流の強度が最も小さくなるように構成されている。
【００３４】
また、図１に示すように、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９０が配置されている。また、スロットルバルブ９０には開度センサ８５（破線で示す）が設けられており、開度センサ８５により検出されるスロットルバルブ９０の開度が制御部７０側で把握されている。また、上記したＴＣＶ６０による気流制御を行うための制御テーブル７５が制御部７０内の記憶領域に格納されている。制御テーブル７５には、エンジン１００の運転状態に対応したＴＣＶ６０の開度やその開度を維持する制御時間などが設定されている。制御テーブル７５において参照された開度設定情報に基づいて駆動部６９が駆動されることにより、弁体部６１の姿勢が制御される。また、制御部７０で把握される弁体部６１の開度情報が駆動制御にフィードバックされることにより、弁体部６１（ＴＣＶ６０）の詳細な姿勢制御が繰り返されるように構成されている。
【００３５】
ここで、本実施形態では、ＴＣＶ６０の開度が制御されることにより、エンジン１００の始動時の燃料混合気の燃焼が制御されるように構成されている。図５を参照して、ＴＣＶ６０の開度制御およびＶＶＴ機構２０および３０の動作制御について具体的に説明する。
【００３６】
エンジン１００の制御において、時間経過（横軸）対するＴＣＶ６０の開度制御、点火タイミング制御および吸気／排気バルブの開閉タイミング制御に関するタイミングチャートを図５に示す。なお、横軸における時間ｔ０から時間ｔ１までの期間Ｔｓは、初点火（初爆）前の期間であり、時間ｔ１から時間ｔ２までの期間Ｔ１（第１期間の一例）は、火花点火以降、アイドリング（エンジン１００の無負荷でのクランク軸の回転状態）が安定するまでの期間である。また、時間ｔ２から時間ｔ４までの期間Ｔ２（第２期間の一例）は、アイドリング安定後において排気ガスの熱で三元触媒５６（触媒金属）を暖めるための暖機運転期間に相当する。そして、時間ｔ４以降は、三元触媒５６の暖機運転が完了した以降のエンジン本体１０の暖機運転期間になる。なお、時間ｔ０から時間ｔ２までは、約１〜２秒間である。なお、期間Ｔ２中の時間ｔ３については、詳細を後述する。
【００３７】
まず、時間ｔ０において、運転者の操作によりイグニッションキーが回されてスタータモータが起動される。そして、スタータモータによりクランク軸が回転されるとともに点火プラグ７（図１参照）のスパーク（火花放電）が繰り返される。この期間Ｔｓにおいては、弁体部６１（図１参照）は、吸気通路５２（図１参照）の流路断面積を最も絞る位置に回動されてこの姿勢が維持される。また、点火プラグ７の点火タイミング、吸気バルブ５（図１参照）の開閉時期（バルブタイミング）および排気バルブ６（図１参照）の開閉時期（バルブタイミング）は、この時点では遅角も進角もない中立の状態に維持される。
【００３８】
そして、時間ｔ１において燃料混合気への最初の火花点火（初爆）が発生する。その際、本実施形態では、壁温センサ８１（図１参照）により検出されるシリンダブロック２（図１参照）の温度に応じて弁体部６１の開度が調整される。この場合、エンジン本体１０（シリンダブロック２）の温度が低いほど弁体部６１の開度が増加される（吸気通路５２の流路断面積が増加される）。なお、期間Ｔ１においてシリンダブロック２の温度が最も低い場合（極低温の場合）には、実線Ｃ１の開度が適用される。また、シリンダブロック２の温度がより高く検出されるにしたがって破線Ｃ２〜破線Ｃ４で示されるより小さい開度が適用されるように構成されている。なお、破線Ｃ２は、エンジン本体１０（シリンダブロック２）の温度が低温の場合であり、破線Ｃ３は、シリンダブロック２の温度が常温の場合であり、破線Ｃ４は、シリンダブロック２の温度が高温の場合である。そして、時間ｔ２に到達するまでの期間Ｔ１中、弁体部６１の開度は同じ大きさに維持される。
【００３９】
また、本実施形態では、時間ｔ１におけるシリンダブロック２の温度に対するＴＣＶ６０の開度率（０％：最も閉じ側〜１００％：最も開く側）および期間Ｔ１の長さが予め設定されたデータが制御テーブル７５（図１参照）に格納されている。この場合、シリンダブロック２の温度が低くなるにつれて弁体部６１の開度はより開く側に設定され、かつ、期間Ｔ１の長さがより大きく（長く）なるように設定されている。したがって、エンジン１００の始動時にシリンダブロック２の温度がすでに高い場合には、弁体部６１は吸気通路５２を閉じる側に回動されるとともに期間Ｔ１の長さも相対的に短くなるように構成されている。これにより、シリンダブロック２の温度が相対的に低い場合（実線Ｃ１近傍の場合）には、弁体部６１の開度を増加させて吸気量の確保が十分に行われる。また、シリンダブロック２の温度が相対的に高い場合（破線Ｃ４近傍の場合）には、弁体部６１の開度を減少させて吸気流の強度が高められる。このように、期間Ｔ１においては、弁体部６１の開度をシリンダブロック２の温度に応じて適切な位置に制御して、燃焼室８（気筒２ａ内）における燃料混合気の燃焼の早期安定によるアイドリング回転数の早期安定を図ることと、気筒２ａ内にタンブル流も発生させて排気ガスの温度をより早期に昇温させることとを両立させている。
【００４０】
その後、期間Ｔ１を経て時間ｔ２に到達した際、壁温センサ８１により検出されるシリンダブロック２の温度に応じて燃焼室８への吸気流の強度が最も大きくなるように弁体部６１の開度が調整される。そして、本実施形態では、期間Ｔ２の開始のタイミングとなる時間ｔ２おいて、点火プラグ７（図１参照）の点火タイミングが所定量だけ遅角側に変更される。さらには、ＶＶＴ機構２０（図１参照）を作動させることにより吸気バルブ５の開閉時期が遅角側に変更されるとともに、ＶＶＴ機構３０（図１参照）を作動させることにより排気バルブ６の開閉時期が進角側に変更されるように構成されている。
【００４１】
なお、時間ｔ２おける点火タイミングの遅角によって、燃焼室８（気筒２ａ内）での燃料混合気の燃焼が、ピストン１が下死点に達するまで継続されるようになるので、排気ガスの温度は上昇される。この際、吸気バルブ５の開閉時期が遅角側にシフトされ、かつ、排気バルブ６の開閉時期が進角側にシフトされるので、バルブオーバラップ期間Ｖ（図２参照）が減少されて、気筒２ａ内での燃焼状態が安定化される。したがって、時間ｔ２おける上記した制御が行われることによって、気筒２ａ内での燃焼状態の安定化を図りつつ、排気ガスの温度がより上昇される作用が生み出される。
【００４２】
また、本実施形態では、時間ｔ２以降、期間Ｔ２における時間経過とともにシリンダブロック２の温度（暖まり具合）に応じて、燃焼室８への吸気流の強度が最も大きくなるように弁体部６１の開度が徐々に減少されるように構成されている。すなわち、シリンダブロック２の温度上昇とともに、時間ｔ３に到達した時点で、弁体部６１は吸気通路５２の流路断面積を最も絞る位置に回動されてこの回動位置での姿勢が維持される。そして、期間Ｔ２における時間ｔ３から時間ｔ４までの残りの期間中、弁体部６１の開度は流路断面積を最も絞った状態に維持される。これにより、燃焼室８内のタンブル流の強度が増加されるとともに気筒２ａ内での燃焼速度が増加する方向に向かう。したがって、先の時間ｔ２での点火タイミングの遅角量を時間ｔ３以降の燃焼速度の増加分を見越して余分に増加させることが可能となる。また、これにより、期間Ｔ２（時間ｔ３から時間ｔ４までの期間）における燃焼室８（気筒２ａ内）での燃料混合気の燃焼をピストン１が下死点に達するまでより長時間継続させることが可能になる。したがって、期間Ｔ２（時間ｔ２から時間ｔ４までの期間）においては、排気ガスの温度上昇が確実に図られるという作用が生み出される。
【００４３】
その後、触媒温度センサ８２（図１参照）による三元触媒５６の温度が十分に活性化されたことを示す所定値に到達する時間ｔ４以降は、点火プラグ７の点火タイミング、吸気バルブ５の開閉時期および排気バルブ６の開閉時期が、エンジン本体１０の運転環境に応じて適宜制御される。また、時間ｔ４以降、エンジン本体１０の運転環境に応じてＴＣＶ６０（弁体部６１）の開度（太い破線で示す）も適切に制御されるように構成されている。
【００４４】
なお、エンジン本体１０の暖機運転完了以降は、通常の運転制御が行われる。すなわち、図１に示すように、制御部７０においては、クランク角センサの検出結果に基づくエンジン回転数、スロットルバルブ９０の開度センサ８５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（運転環境）に基づいて、ＶＶＴ機構２０およびＴＣＶ６０が個別に動作制御される。
【００４５】
（エンジン始動時の制御内容）
次に、図１、図５および図６を参照して、エンジン１００の始動時の制御部７０によるＴＣＶ６０の開度制御に関連する処理フローについて説明する。
【００４６】
図６に示すように、ステップＳ１では、運転者の操作によりイグニッションキーが回されたか否かが制御部７０（図１参照）により判断されるとともに、イグニッションキーが回されるまでこの判断が繰り返される。ステップＳ１において、イグニッションキーが回されたと判断された場合、ステップＳ２では、制御部７０の指令に基づき、ＴＣＶ６０（弁体部６１）が吸気通路５２（図１参照）の流路断面積を最も絞る位置に回動される。なお、ステップＳ２の制御タイミングは、図５における時間ｔ０に対応する。
【００４７】
その後、ステップＳ３では、インジェクター１２（図１参照）から吸気ポート９（図１参照）内に噴射される燃料噴射量が所定値に設定される。そして、ステップＳ４では、スタータモータが起動されてイグニッションコイル８０（図１参照）からの周期的な電力供給とともに点火プラグ７（図１参照）に火花放電が発生される。そして、ステップＳ５では、火花点火が成功したか否かが制御部７０により判断される。ステップＳ５において火花点火が成功しないと判断された場合は、ステップＳ２〜Ｓ４が繰り返される一方、ステップＳ５において火花点火が成功したと判断された場合は、ステップＳ６に移行される。なお、なお、ステップＳ２〜Ｓ５の制御タイミングは、図５における期間Ｔｓに対応する。
【００４８】
ステップＳ６では、制御部７０の指令に基づき、壁温センサ８１（図１参照）によるエンジン本体１０（シリンダブロック２（図１参照））の温度が取得される。そして、ステップＳ７では、制御テーブル７５（図１参照）が参照されて、現在のシリンダブロック２の温度に対するＴＣＶ６０（弁体部６１）の開度および期間Ｔ１の長さが決定されるとともに、弁体部６１が決定された開度になるように回動される。そして、ステップＳ８では、点火プラグ７の点火タイミングが所定量だけ遅角側に変更されるとともに、吸気バルブ５（図１参照）の開閉時期が遅角側に変更され、かつ、排気バルブ６（図１参照）の開閉時期が進角側に変更される。なお、ステップＳ７およびＳ８の制御タイミングは、図５における時間ｔ１に対応する。
【００４９】
そして、図６に示すように、ステップＳ９では、シリンダブロック２の温度に基づいて決定された期間Ｔ１が経過したか否かが制御部７０により判断されるとともに、期間Ｔ１が経過するまでこの判断が繰り返される。ステップＳ９において、期間Ｔ１が経過したと判断された場合、ステップＳ１０では、制御部７０の指令に基づき、シリンダブロック２の暖まり具合に応じて燃焼室８への吸気流の強度が最も大きくなるように弁体部６１の開度が徐々に閉じ側に変更される。なお、ステップＳ１０の制御タイミングは、図５における時間ｔ２に対応する。そして、ステップＳ１１では、時間ｔ２から計測して触媒温度センサ８２（図１参照）による三元触媒５６の温度が十分に活性化されたことを示す所定値（所定温度）に到達する時間ｔ４までの期間Ｔ２が経過したか否かが制御部７０により判断されるとともに、期間Ｔ２が経過するまでこの判断が繰り返される。
【００５０】
ステップＳ１１において、期間Ｔ２が経過した（三元触媒５６の温度が十分に活性化された）と判断された場合、ステップＳ１２では、制御部７０の指令に基づき、点火プラグ７の点火タイミング、吸気バルブ５の開閉時期および排気バルブ６の開閉時期が、エンジン本体１０の運転環境に応じて適宜制御される。なお、ステップＳ１２の制御タイミングは、図５における時間ｔ４に対応する。その後、ステップＳ１３にでは、エンジン本体１０の運転環境に応じてＴＣＶ６０（弁体部６１）の開度（図５に太い破線で示す）が適切に制御される。これにより、本制御フローは終了される。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。
【００５１】
（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。
【００５２】
本実施形態では、上記のように、燃料混合気への火花点火直後からエンジン１００のアイドリング回転数が安定するまでの期間Ｔ１において、シリンダブロック２の温度が低いほど開度を増加させるように構成されたＴＣＶ６０を設ける。これにより、エンジン１００が冷えている場合には、期間Ｔ１においてはＴＣＶ６０（弁体部６１）により吸気通路５２を流通する吸気量が極度に絞られるのが抑制されるので、燃焼室８（気筒２ａ内）の吸気流制御を行いつつも吸気量不足にならないようにして、火花点火直後の燃料混合気の燃焼安定性を確保することができる。また、火花点火直後の燃焼安定性が確保されるので、冷間始動時におけるアイドリング回転数を早期に安定させることができる。また、冷間始動時のアイドリング回転数を早期に安定させることができるので、アイドリング期間中の燃料消費量をより少なくすることができるとともに、エンジン１００の排気を浄化する三元触媒５６を昇温させる触媒暖機運転（期間Ｔ２）に迅速に移行させることができる。
【００５３】
また、本実施形態では、燃焼室８内に供給される吸気流にタンブル流（縦渦）を発生させるＴＣＶ６０に上記の制御を適用することによって、エンジン１００の冷間始動時に燃焼室８内に供給される吸入空気のタンブル流を確保しつつ、吸気量不足を回避して火花点火直後の燃焼安定性を得ることができる。これにより、ＴＣＶ６０を備えたエンジン１００の冷間始動時におけるアイドリング回転数を早期に安定させることができる。
【００５４】
また、本実施形態では、期間Ｔ１の経過後、三元触媒５６を昇温させる触媒暖機運転が完了するまでの期間Ｔ２において、シリンダブロック２の温度に応じて燃焼室８への吸気流の強度が最も大きくなる開度にＴＣＶ６０を設定する。これにより、冷間始動時における燃焼安定性（アイドリング回転数の安定化）が早期に達成された状態で、次の期間Ｔ２においてはシリンダブロック２の温度に応じて燃焼室８（気筒２ａ）への吸気流の強度が最も大きくされるので、燃焼室８における燃焼速度を増加させることができる。この際、火花点火のタイミングを遅角側に調整することによって、気筒２ａ内での燃料混合気の燃焼をピストン１が下死点に達するまで継続させることができるので、その分、排気ガスの温度を上昇させることができる。この結果、冷間始動後に三元触媒５６を早期に昇温させることができる。
【００５５】
また、本実施形態では、期間Ｔ１の長さをシリンダブロック２の温度に応じて設定するように構成する。これにより、シリンダブロック２の温度に応じてＴＣＶ６０（弁体部６１）の開度を増加または減少させる時間（吸気量を確保する時間または吸気流を強める時間）を異ならせることができる。すなわち、シリンダブロック２の温度が相対的に低い場合には、ＴＣＶ６０の開度を増加させて吸気量の確保を十分に行うことができるので、火花点火直後の燃料混合気の燃焼安定性（アイドリング回転数の安定化）を早期に達成することができる。また、シリンダブロック２の温度が相対的に高い場合には、ＴＣＶ６０の開度を減少させて吸気流の強度を高めることができるので、アイドリング回転数の早期安定とともに排気ガスの温度をより早期に昇温させることができる。
【００５６】
また、本実施形態では、期間Ｔ１におけるシリンダブロック２の温度が高温の場合以外は、期間Ｔ１から三元触媒５６を昇温させる触媒暖機運転が完了するまでの期間Ｔ２が経過する際に、シリンダブロック２の温度に応じて燃焼室８への吸気流の強度が最も大きくなる開度に徐々に変更するようにＴＣＶ６０の開度制御を構成する。これにより、期間Ｔ２においてはシリンダブロック２の温度（エンジン本体１０の暖まり具合）に応じて燃焼室８への吸気流の強度を徐々に強化することができるので、ＴＣＶ６０の急激な開度減少（弁体部６１の閉じ側への回動）に起因する極端な吸気量不足を回避しつつ、燃焼室８（気筒２ａ）における燃焼速度を確実に増加させることができる。これにより、排気ガスの温度を確実に昇温させることができるので、三元触媒５６を活性化させる触媒暖機運転（期間Ｔ２）をより短時間で完了させることができる。
【００５７】
また、本実施形態では、期間Ｔ１から期間Ｔ２に移行する際に、燃料混合気への火花点火のタイミングを遅角側に変更するとともに、吸気バルブ５の開閉時期を遅角側に変更し、かつ、排気バルブ６の開閉時期を進角側に変更するように構成する。これにより、冷間始動後（期間Ｔ１経過後）、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Ｖを減少させる（エンジン本体１０の吸排気損失を減少させる）ことができるので、燃焼室８（気筒２ａ内）における燃焼状態を安定させることができる。また、これと同時に、火花点火のタイミングを遅角側にすることにより燃焼室８（気筒２ａ内）での燃焼速度を遅くさせることができるので、ピストン１が下死点に達するまで燃焼を継続させることができる。すなわち、バルブオーバラップ期間Ｖを減少させて燃焼状態を安定させつつ、ピストン１が下死点に達するまで燃焼を継続させることができるので、排気ガスの温度をより確実に昇温させることができる。
【００５８】
また、本実施形態では、期間Ｔ１においてシリンダブロック２の温度に応じて設定された開度を維持するようにＴＣＶ６０の開度制御を構成する。これにより、期間Ｔ１においてＴＣＶ６０の開度がある一定開度に固定されるので、燃焼室８（気筒２ａ）への吸気量を確実に安定させることができる。したがって、火花点火直後の燃焼安定性を容易に継続することができる。
【００５９】
また、本実施形態では、燃料混合気への火花点火前に、燃焼室８への吸気流の強度が最も大きくなる開度に設定されるようにＴＣＶ６０の開度制御を構成する。これにより、火花点火前に吸気流の強度が最も大きい状態で燃料混合気を燃焼室８へ供給することができるので、より少ない燃料で最初の火花点火（初爆）を行うことができる。
【００６０】
［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。
【００６１】
たとえば、上記実施形態では、インジェクター１２からの燃料が吸気ポート９に噴射される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。
【００６２】
また、上記実施形態では、作動油の油圧を利用して駆動するＶＶＴ機構２０および３０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および排気バルブ６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（電動ＶＶＴ）システムが搭載された内燃機関の吸気装置に対して、本発明を適用してもよい。
【００６３】
また、上記実施形態では、弁体部６１のみが弁体収容部５３ａに対して出没され回動軸６２がフレーム部材５３の水平方向における両側壁に回動可能に支持されるＴＣＶ６０を用いたが、本発明はこれに限られない。たとえば、板状の弁体部の一方端部が吸気通路５２の天井部に回動可能に固定されるとともに弁体部の他方端部が回動に伴って下降しながら吸気通路５２を絞るようなタイプの吸気流制御弁に対して、本発明を適用してもよい。
【００６４】
また、上記実施形態では、弁体部６１の下部外周部６５ｂが吸気通路５２側に突出するＴＣＶ６０を用いたが、本発明はこれに限られない。たとえば、閉弁時に、直線状に延びる下部外周部に対向する部分の吸気通路５２の下側内面５２ｂがＸ軸方向の中央部で弁体部側に向かって盛り上がるように構成された吸気装置に対して、本発明を適用してもよい。
【００６５】
また、上記実施形態では、燃焼室８内に供給される吸気流にタンブル流を発生させるＴＣＶ６０に本発明を適用したが、本発明はこれに限られない。すなわち燃焼室８内に供給される吸気流にスワール流を発生させるスワール制御弁に対して本発明を適用してもよい。
【００６６】
また、上記実施形態では、時間ｔ１の時点でのシリンダブロック２の温度に応じて設定された開度を期間Ｔ１の間中、維持するようにＴＣＶ６０の開度制御を行ったが、本発明はこれに限られない。すなわち、期間Ｔ１の経過中にもシリンダブロック２の温度変化に応じてＴＣＶ６０の開度を細かく変更する制御を行うように構成してもよい。
【００６７】
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および排気バルブ６の開閉時期を調整するＶＶＴ機構３０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のみが搭載されたエンジン（内燃機関）の吸気装置に対して本発明を適用してもよい。
【００６８】
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。設備機器や発電用の内燃機関の吸気装置に本発明を適用してもよい。
【００６９】
また、上記実施形態では、制御部７０の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」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】
【００７０】
２  シリンダブロック
５  吸気バルブ
６  排気バルブ
８  燃焼室
１０  エンジン本体
２０、３０  ＶＶＴ機構
５０  吸気装置（内燃機関の吸気装置）
５２  吸気通路
５６  三元触媒（触媒）
６０  ＴＣＶ（吸気流制御弁）
７０  制御部
７５  制御テーブル
８１  壁温センサ
８２  触媒温度センサ
１００  エンジン（内燃機関）
Ｔ１  期間（第１期間）
Ｔ２  期間（第２期間）
【図１】
2017160813.tif 000003
【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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