(57)【要約】【課題】この発明は、内燃機関の制御装置に関し、吸気ポートの流量係数の低下を抑えつつ、スワール比を向上させることを目的とする。【解決手段】内部を通過する空気量が多くなるに従ってスワール比が高くなる特性を有する第１吸気ポート（主流ポート）６０を備える。吸気弁６４、６６の開弁特性を変更可能とする吸気可変動弁機構４０を備える。スワール比を高める要求がある場合に、同一気筒内に配置されるすべての吸気弁６４、６６の開き時期を進角させる両弁（全弁）早開き制御を行う。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部を通過する空気量が多くなるに従ってスワール比が高くなる特性を有するポートを少なくとも１つ備える吸気ポートと、
前記吸気ポートに配置される吸気弁の開弁特性を変更可能とする吸気可変動弁機構と、
スワール比を高める要求がある場合に、同一気筒内に配置されるすべての吸気弁の開き時期を進角させる全弁早開き制御を行う吸気弁制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記気筒には、少なくとも２つの吸気弁が配置され、
前記吸気ポートは、前記少なくとも２つの吸気弁の一方が配置される第１吸気ポートと、前記少なくとも２つの吸気弁の他方が配置される第２吸気ポートとを備え、
前記吸気可変動弁機構は、前記第１吸気ポートと前記第２吸気ポートの間で異なる動弁特性を付与可能な機構であって、
前記吸気弁制御手段は、前記全弁早開き制御の実行によっても、要求されるスワール比に達しないと判断した場合に、前記第１吸気ポートと前記第２吸気ポートの間で、それぞれの吸気ポート内を流れる吸入空気に流量差が生ずるように前記吸気可変動弁機構を制御する流量差生成制御を行う流量差生成制御手段を含むことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記流量差生成制御は、前記第１吸気ポートに配置された吸気弁および前記第２吸気ポートに配置された吸気弁の何れか一方の閉じ時期を他方の閉じ時期に比して早める片弁早閉じ制御であることを特徴とする請求項２記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記流量差生成制御は、前記第１吸気ポートに配置された吸気弁および前記第２吸気ポートに配置された吸気弁の何れか一方の開き時期を他方の開き時期に比して遅らせる片弁遅開き制御であることを特徴とする請求項２記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記流量差生成制御手段は、前記流量差生成制御の実行によっても、要求されるスワール比に達しないと判断した場合に、前記第１吸気ポートに配置された吸気弁および前記第２吸気ポートに配置された吸気弁の何れか一方の開き時期を他方の開き時期に比して遅らせつつ、前記一方の吸気弁の閉じ時期を前記他方の吸気弁の閉じ時期に比して早めるように前記吸気可変動弁機構を制御する片弁遅開き早閉じ制御を行うことを特徴とする請求項２乃至４の何れか１項記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記第１吸気ポートおよび前記第２吸気ポートのうちの、前記他方の吸気弁が配置される方の吸気ポートは、もう一方の吸気ポートに比してスワール生成能力の高いポートであることを特徴とする請求項４または５記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記吸気可変動弁機構は、前記スワール生成能力の高いポートに配置される前記他方の吸気弁を駆動する駆動カムとして、前記一方の吸気弁の開き時期を前記他方の吸気弁の開き時期に比して遅らせるように前記吸気可変動弁機構を制御する場合に、前記他方の吸気弁を前記一方の吸気弁とは独立して駆動するために用いる片弁早開き用駆動カムを備え、
前記片弁早開き用駆動カムは、前記一方の吸気弁を駆動するために用いる駆動カムに対して、進角側の位置でカム軸に固定されていることを特徴とする請求項６記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
前記流量差生成制御は、前記第１吸気ポートに配置された吸気弁および前記第２吸気ポートに配置された吸気弁の何れか一方の開き時期を他方の開き時期に比して早める片弁早開き制御であることを特徴とする請求項２記載の内燃機関の制御装置。
【請求項９】
前記流量差生成制御手段は、前記第１流量差生成制御の実行によっても、要求されるスワール比に達しないと判断した場合に、前記第１吸気ポートに配置された吸気弁および前記第２吸気ポートに配置された吸気弁の何れか一方の開き時期を他方の開き時期に比して早めつつ、前記一方の吸気弁の閉じ時期を前記他方の吸気弁の閉じ時期に比して遅らせるように前記吸気可変動弁機構を制御する片弁早開き遅閉じ制御を行うことを特徴とする請求項８記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１０】
前記第１吸気ポートおよび前記第２吸気ポートのうちの、前記一方の吸気弁が配置される方の吸気ポートは、もう一方の吸気ポートに比してスワール生成能力の高いポートであることを特徴とする請求項８または９記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１１】
前記吸気可変動弁機構は、前記スワール生成能力の高いポートに配置される前記一方の吸気弁を駆動するカムとして、前記一方の吸気弁の開き時期を前記他方の吸気弁の開き時期に比して早めるように前記吸気可変動弁機構を制御する場合に、前記一方の吸気弁を前記他方の吸気弁と独立して駆動するために用いる片弁早開き用駆動カムを備え、
前記片弁早開き用駆動カムは、前記他方の吸気弁を駆動するために用いる駆動カムに対して、進角側の位置でカム軸に固定されていることを特徴とする請求項１０記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１２】
前記吸気弁制御手段は、内燃機関の運転領域が中高負荷領域にあるときに、前記全弁早開き制御を行うことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１３】
前記内燃機関は、排気弁の開弁特性を変更可能とする排気可変動弁機構を更に備え、
前記吸気弁制御手段は、内燃機関の運転領域が低負荷領域にあるときに、前記気筒に配置されるすべての吸気弁の開き時期を、内燃機関の運転領域が中負荷領域にあるときの開き時期よりも遅角側の値に制御する全弁遅開き制御を行い、
前記内燃機関の制御装置は、内燃機関の運転領域が低負荷領域にあるときに、排気弁の閉じ時期を、内燃機関の運転領域が中負荷領域にあるときの閉じ時期よりも遅角側の値に制御する排気遅閉じ制御を行う排気弁制御手段を更に備えることを特徴とする請求項１または１２記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１４】
前記吸気弁制御手段は、内燃機関の運転領域が低負荷領域にあるときにおいて、前記全弁遅開き制御および前記排気遅閉じ制御の実行によっても、未燃ＨＣの排出を十分に抑制できないと判断した場合に、すべての吸気弁の閉じ時期を吸気下死点近傍の時期に制御することを特徴とする請求項１３記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１５】
前記吸気弁制御手段は、内燃機関の運転領域が高回転高負荷領域にあるときに、前記全弁早開き制御を行い、
前記吸気弁制御手段は、更に、内燃機関の運転領域が高回転高負荷領域にあるときに、前記第１吸気ポートに配置された吸気弁および前記第２吸気ポートに配置された吸気弁の何れか一方の閉じ時期を他方の閉じ時期に比して早める片弁早閉じ制御を行うことを特徴とする請求項１、１２〜１４の何れか１項記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１６】
前記内燃機関の制御装置は、内燃機関の吸気通路内の圧力を取得する吸気圧力取得手段と、内燃機関の排気通路内の圧力を取得する排気圧力取得手段とを更に備え、
前記吸気弁制御手段は、前記排気圧力と吸気圧力との差が大きくなるほど、前記全弁早開き制御による吸気弁の開き時期の進角量を少なくすることを特徴とする請求項１５記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１７】
前記吸気弁制御手段は、内燃機関の冷却水温度が低くなるほど、前記全弁早開き制御による吸気弁の開き時期の進角量を小さくする冷間時吸気弁制御手段を含むことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１８】
前記内燃機関は、排気弁の開弁特性を変更可能とする排気可変動弁機構を更に備え、
前記内燃機関の制御装置は、内燃機関の冷却水温度が低くなるほど、排気弁の閉じ時期の遅角量を大きくする冷間時排気弁制御手段を更に備えることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１９】
前記排気弁が配置される排気ポートは、排気ガスが当該排気ポートから筒内に逆流する際に、前記第１吸気ポートおよび前記第２吸気ポートの少なくとも一方が生成する吸気スワール流と逆方向の排気スワール流を生成するポートであることを特徴とする請求項１８記載の内燃機関の制御装置。
【請求項２０】
前記排気弁が配置される排気ポートは、排気ガスが当該排気ポートから筒内に逆流する際に、逆流する排気ガスが、前記第１吸気ポートおよび前記第２吸気ポートの少なくとも一方が生成するスワール流と衝突するような向きで配置されたストレートポートであることを特徴とする請求項１８記載の内燃機関の制御装置。
【請求項２１】
前記吸気弁制御手段は、加速時にスワール比を高めるべく、前記少なくとも１つの吸気弁の開き時期を進角させる加速時吸気弁制御手段を含むことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１には、電磁駆動式吸気弁を備えたエンジンの制御装置が開示されている。この従来の制御装置は、スワールの強さが要求値となるように吸入空気に位相差を設定するバルブタイミング補正量算出手段を備えている。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１９２８２０号公報
【特許文献２】特開２００４−３６５６６号公報
【特許文献３】特開２０００−３２８９６８号公報
【特許文献４】特開２００６−２７４９７７号公報
【特許文献５】特開２００７−５６７０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した従来の技術によれば、複数の吸気ポート間で吸入空気の流量差を設けることで、所望のスワール強さを得ることができる。しかしながら、このような従来の技術の手法では、スワール強さを高めると、吸気ポートの流量係数が低下するという問題がある。
【０００５】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、吸気ポートの流量係数の低下を抑えつつ、スワール比を向上させ得る内燃機関の制御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、内燃機関の制御装置であって、
内部を通過する空気量が多くなるに従ってスワール比が高くなる特性を有するポートを少なくとも１つ備える吸気ポートと、
前記吸気ポートに配置される吸気弁の開弁特性を変更可能とする吸気可変動弁機構と、
スワール比を高める要求がある場合に、同一気筒内に配置されるすべての吸気弁の開き時期を進角させる全弁早開き制御を行う吸気弁制御手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００７】
また、第２の発明は、第１の発明において、
前記気筒には、少なくとも２つの吸気弁が配置され、
前記吸気ポートは、前記少なくとも２つの吸気弁の一方が配置される第１吸気ポートと、前記少なくとも２つの吸気弁の他方が配置される第２吸気ポートとを備え、
前記吸気可変動弁機構は、前記第１吸気ポートと前記第２吸気ポートの間で異なる動弁特性を付与可能な機構であって、
前記吸気弁制御手段は、前記全弁早開き制御の実行によっても、要求されるスワール比に達しないと判断した場合に、前記第１吸気ポートと前記第２吸気ポートの間で、それぞれの吸気ポート内を流れる吸入空気に流量差が生ずるように前記吸気可変動弁機構を制御する流量差生成制御を行う流量差生成制御手段を含むことを特徴とする。
【０００８】
また、第３の発明は、第２の発明において、
前記流量差生成制御は、前記第１吸気ポートに配置された吸気弁および前記第２吸気ポートに配置された吸気弁の何れか一方の閉じ時期を他方の閉じ時期に比して早める片弁早閉じ制御であることを特徴とする。
【０００９】
また、第４の発明は、第２の発明において、
前記流量差生成制御は、前記第１吸気ポートに配置された吸気弁および前記第２吸気ポートに配置された吸気弁の何れか一方の開き時期を他方の開き時期に比して遅らせる片弁遅開き制御であることを特徴とする。
【００１０】
また、第５の発明は、第２乃至第４の発明の何れかにおいて、
前記流量差生成制御手段は、前記流量差生成制御の実行によっても、要求されるスワール比に達しないと判断した場合に、前記第１吸気ポートに配置された吸気弁および前記第２吸気ポートに配置された吸気弁の何れか一方の開き時期を他方の開き時期に比して遅らせつつ、前記一方の吸気弁の閉じ時期を前記他方の吸気弁の閉じ時期に比して早めるように前記吸気可変動弁機構を制御する片弁遅開き早閉じ制御を行うことを特徴とする。
【００１１】
また、第６の発明は、第４または第５の発明において、
前記第１吸気ポートおよび前記第２吸気ポートのうちの、前記他方の吸気弁が配置される方の吸気ポートは、もう一方の吸気ポートに比してスワール生成能力の高いポート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、
前記吸気可変動弁機構は、前記スワール生成能力の高いポートに配置される前記他方の吸気弁を駆動する駆動カムとして、前記一方の吸気弁の開き時期を前記他方の吸気弁の開き時期に比して遅らせるように前記吸気可変動弁機構を制御する場合に、前記他方の吸気弁を前記一方の吸気弁とは独立して駆動するために用いる片弁早開き用駆動カムを備え、
前記片弁早開き用駆動カムは、前記一方の吸気弁を駆動するために用いる駆動カムに対して、進角側の位置でカム軸に固定されていることを特徴とする。
【００１３】
また、第８の発明は、第２の発明において、
前記流量差生成制御は、前記第１吸気ポートに配置された吸気弁および前記第２吸気ポートに配置された吸気弁の何れか一方の開き時期を他方の開き時期に比して早める片弁早開き制御であることを特徴とする。
【００１４】
また、第９の発明は、第８の発明において、
前記流量差生成制御手段は、前記第１流量差生成制御の実行によっても、要求されるスワール比に達しないと判断した場合に、前記第１吸気ポートに配置された吸気弁および前記第２吸気ポートに配置された吸気弁の何れか一方の開き時期を他方の開き時期に比して早めつつ、前記一方の吸気弁の閉じ時期を前記他方の吸気弁の閉じ時期に比して遅らせるように前記吸気可変動弁機構を制御する片弁早開き遅閉じ制御を行うことを特徴とする。
【００１５】
また、第１０の発明は、第８または第９の発明において、
前記第１吸気ポートおよび前記第２吸気ポートのうちの、前記一方の吸気弁が配置される方の吸気ポートは、もう一方の吸気ポートに比してスワール生成能力の高いポートであることを特徴とする。
【００１６】
また、第１１の発明は、第１０の発明において、
前記吸気可変動弁機構は、前記スワール生成能力の高いポートに配置される前記一方の吸気弁を駆動するカムとして、前記一方の吸気弁の開き時期を前記他方の吸気弁の開き時期に比して早めるように前記吸気可変動弁機構を制御する場合に、前記一方の吸気弁を前記他方の吸気弁と独立して駆動するために用いる片弁早開き用駆動カムを備え、
前記片弁早開き用駆動カムは、前記他方の吸気弁を駆動するために用いる駆動カムに対して、進角側の位置でカム軸に固定されていることを特徴とする。
【００１７】
また、第１２の発明は、第１の発明において、
前記吸気弁制御手段は、内燃機関の運転領域が中高負荷領域にあるときに、前記全弁早開き制御を行うことを特徴とする。
【００１８】
また、第１３の発明は、第１または第１２の発明において、
前記内燃機関は、排気弁の開弁特性を変更可能とする排気可変動弁機構を更に備え、
前記吸気弁制御手段は、内燃機関の運転領域が低負荷領域にあるときに、前記気筒に配置されるすべての吸気弁の開き時期を、内燃機関の運転領域が中負荷領域にあるときの開き時期よりも遅角側の値に制御する全弁遅開き制御を行い、
前記内燃機関の制御装置は、内燃機関の運転領域が低負荷領域にあるときに、排気弁の閉じ時期を、内燃機関の運転領域が中負荷領域にあるときの閉じ時期よりも遅角側の値に制御する排気遅閉じ制御を行う排気弁制御手段を更に備えることを特徴とする。
【００１９】
また、第１４の発明は、第１３の発明において、
前記吸気弁制御手段は、内燃機関の運転領域が低負荷領域にあるときにおいて、前記全弁遅開き制御および前記排気遅閉じ制御の実行によっても、未燃ＨＣの排出を十分に抑制できないと判断した場合に、すべての吸気弁の閉じ時期を吸気下死点近傍の時期に制御することを特徴とする。
【００２０】
また、第１５の発明は、第１、１２〜１４の発明の何れかにおいて、
前記吸気弁制御手段は、内燃機関の運転領域が高回転高負荷領域にあるときに、前記全弁早開き制御を行い、
前記吸気弁制御手段は、更に、内燃機関の運転領域が高回転高負荷領域にあるときに、前記第１吸気ポートに配置された吸気弁および前記第２吸気ポートに配置された吸気弁の何れか一方の閉じ時期を他方の閉じ時期に比して早める片弁早閉じ制御を行うことを特徴とする。
【００２１】
また、第１６の発明は、第１５の発明において、
前記内燃機関の制御装置は、内燃機関の吸気通路内の圧力を取得する吸気圧力取得手段と、内燃機関の排気通路内の圧力を取得する排気圧力取得手段とを更に備え、
前記吸気弁制御手段は、前記排気圧力と吸気圧力との差が大きくなるほど、前記全弁早開き制御による吸気弁の開き時期の進角量を少なくすることを特徴とする。
【００２２】
また、第１７の発明は、第１の発明において、
前記吸気弁制御手段は、内燃機関の冷却水温度が低くなるほど、前記全弁早開き制御による吸気弁の開き時期の進角量を小さくする冷間時吸気弁制御手段を含むことを特徴とする。
【００２３】
また、第１８の発明は、第１の発明において、
前記内燃機関は、排気弁の開弁特性を変更可能とする排気可変動弁機構を更に備え、
前記内燃機関の制御装置は、内燃機関の冷却水温度が低くなるほど、排気弁の閉じ時期の遅角量を大きくする冷間時排気弁制御手段を更に備えることを特徴とする。
【００２４】
また、第１９の発明は、第１８の発明において、
前記排気弁が配置される排気ポートは、排気ガスが当該排気ポートから筒内に逆流する際に、前記第１吸気ポートおよび前記第２吸気ポートの少なくとも一方が生成する吸気スワール流と逆方向の排気スワール流を生成するポートであることを特徴とする。
【００２５】
また、第２０の発明は、第１８の発明において、
前記排気弁が配置される排気ポートは、排気ガスが当該排気ポートから筒内に逆流する際に、逆流する排気ガスが、前記第１吸気ポートおよび前記第２吸気ポートの少なくとも一方が生成するスワール流と衝突するような向きで配置されたストレートポートであることを特徴とする。
【００２６】
また、第２１の発明は、第１の発明において、
前記吸気弁制御手段は、加速時にスワール比を高めるべく、前記少なくとも１つの吸気弁の開き時期を進角させる加速時吸気弁制御手段を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
第１の発明によれば、スワール比を高める要求がある場合に、流量係数の低下（ポンプ損失の増大）による燃費悪化を招くことなく、スワール比を高めることができる。
【００２８】
第２の発明によれば、スワール比を高める場合に、第１吸気ポートおよび第２吸気ポート間で吸入空気に流量差を生じさせる流量差生成制御よりも、全弁早開き制御の実行が優先されるようになる。これにより、第１、第２吸気ポート間で吸入空気に流量差を設けることでスワール比を十分に高めることができるが流量係数の低下（ポンプ損失の増大）を伴う流量差生成制御の実行機会を必要最小限に留めることができるようになる。また、全弁早開き制御を最大限利用することになるので、スワール比を高める際の流量差生成制御の利用分を減らすことができるようになる。このため、流量係数の低下による燃費悪化を抑制しつつ、要求度合いに応じた適切なスワール比を取得することが可能となる。
【００２９】
第３の発明によれば、吸気弁の開弁特性の調整によって、第１、第２吸気ポート内を流れる吸入空気に流量差を良好に生じさせることができる。
【００３０】
第４の発明によれば、吸気弁の開弁特性の調整によって、第１、第２吸気ポート内を流れる吸入空気に流量差を良好に生じさせることができる。
【００３１】
第５の発明によれば、スワール比を高める場合に、片弁遅開き早閉じ制御よりも上記流量差生成制御の実行が優先されるようになる。これにより、流量係数の低下による燃費悪化を抑制しつつ、要求度合いに応じた適切なスワール比を取得することが可能となる。
【００３２】
第６の発明によれば、スワール生成能力の高い方の吸気ポートに配置される他方の吸気弁が、もう一方の吸気弁よりも早開きされるようになる。このため、吸気行程の初期において、スワール生成能力の高い方の吸気ポートを流れる吸入空気の流れを増加させることができ、効率良くスワール比を高めることができる。
【００３３】
第７の発明によれば、片弁早開き用駆動カムの設定によって、吸気行程の初期において、スワール生成能力の高い方の吸気ポートを流れる吸入空気の流れを増加させることが可能となる。
【００３４】
第８の発明によれば、吸気弁の開弁特性の調整によって、第１、第２吸気ポート内を流れる吸入空気に流量差を良好に生じさせることができる。
【００３５】
第９の発明によれば、スワール比を高める場合に、片弁早開き遅閉じ制御よりも上記流量差生成制御の実行が優先されるようになる。これにより、流量係数の低下による燃費悪化を抑制しつつ、要求度合いに応じた適切なスワール比を取得することが可能となる。
【００３６】
第１０の発明によれば、スワール生成能力の高い方の吸気ポートに配置される一方の吸気弁が、もう一方の吸気弁よりも早開きされるようになる。このため、吸気行程の初期において、スワール生成能力の高い方の吸気ポートを流れる吸入空気の流れを増加させることができ、効率良くスワール比を高めることができる。
【００３７】
第１１の発明によれば、片弁早開き用駆動カムの設定によって、吸気行程の初期において、スワール生成能力の高い方の吸気ポートを流れる吸入空気の流れを増加させることが可能となる。
【００３８】
第１２の発明によれば、高いスワール比が要求される中高負荷領域において、流量係数の低下（ポンプ損失の増大）による燃費悪化を招くことなく、スワール比を高めることができる。
【００３９】
第１３の発明によれば、中高負荷領域に比してスワール比を低下させる要求のある低負荷領域において、吸気弁の開き時期の遅角化と排気弁の閉じ時期の遅角化によって、スワールを抑制することができる。
【００４０】
第１４の発明によれば、低負荷領域においてスワール比を低下させる場合に、吸気弁の閉じ時期を吸気下死点近傍の時期に制御することよりも、排気遅閉じ制御の実行が優先されるようになる。これにより、吸気弁の閉じ時期を早めることにより当該吸気弁の作用角が減少する特性を有する場合において、当該吸気弁の作用角の減少に伴う燃費悪化を抑制しつつ、未燃ＨＣの排出を要求度合いに応じて適切に抑制することが可能となる。
【００４１】
第１５の発明によれば、高いスワール比が要求される高回転高負荷領域において、全弁早開き制御とともに片弁早閉じ制御をも実行することで、要求度合いに応じた適切なスワール比を十分に取得することが可能となる。
【００４２】
第１６の発明によれば、吸気弁の開き時期の進角がなされていることで排気側から吸気側への排気ガスの吹き返しによって内部ＥＧＲガス量の増加が懸念される状況下において、そのような吹き返しによる内部ＥＧＲガス量の増加を抑制することができる。このため、そもそもスモークの排出抑制を目的としてスワール比を高める制御を行った結果として、内部ＥＧＲガス量の増加に伴ってスモーク排出量が、却って増大してしまうのを回避することができる。
【００４３】
第１７の発明によれば、冷却水温度の低い状況下においてＴＨＣ排出量を適切に抑制しつつ、冷却水温度の上昇とともに、吸気弁の開き時期が進角されていくことで、燃費の改善を図ることができるようになる。このように、暖機過程においても、吸気弁の開き時期を適切に制御することで、トレードオフの関係にあるＴＨＣ排出量と燃費の両者を最大限に低減することが可能となる。
【００４４】
第１８の発明によれば、排気弁の閉じ時期の遅角量の調整によって、冷却水温度に応じて、スワールを適切に抑制することが可能となる。これにより、冷間時にＴＨＣの排出を好適に抑制することができる。また、排気弁の開弁特性の調整のみでスワール比の制御が可能となる。
【００４５】
第１９の発明によれば、排気弁の閉じ時期の遅角量の調整によってスワールの抑制を行う際に、より効果的に吸気スワール流の生成を抑制することができ、ＴＨＣの排出を十分に抑制することが可能となる。
【００４６】
第２０の発明によれば、排気弁の閉じ時期の遅角量の調整によってスワールの抑制を行う際に、より効果的に吸気スワール流の生成を抑制することができ、ＴＨＣの排出を十分に抑制することが可能となる。また、排気ポートがストレートポートとして構成されていることで、例えば、ヘリカルポートを用いるような場合に比して、排気効率の悪化を招くことなく、吸気スワール流の調整が可能となる。
【００４７】
第２１の発明によれば、流量係数の悪化を伴わずにスワール比を高めることが可能となる。つまり、スワール比の向上と吸入空気量の向上の両立が可能となる。このため、筒内に吸入される新気量を減らすという背反なしに、スワール比の向上により燃料噴射量を増量することが可能となる。これにより、加速時に内燃機関のレスポンスを良好に高めることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
実施の形態１．
［システム構成の説明］
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。図１に示すシステムは、内燃機関１０を備えている。内燃機関１０は、４サイクルのディーゼルエンジン（圧縮着火式内燃機関）である。内燃機関１０の各気筒には、燃料を筒内に直接噴射するインジェクタ１２が設置されている。各気筒のインジェクタ１２は、共通のコモンレール１４に接続されている。図示しない燃料タンク内の燃料は、サプライポンプ１６によって所定の燃圧まで加圧されて、コモンレール１４内に蓄えられ、コモンレール１４から各インジェクタ１２に供給される。
【００４９】
内燃機関１０の排気通路１８は、排気マニホールド２０により枝分かれして、各気筒の排気ポート６８、７０（図２参照）に接続されている。本実施形態の内燃機関１０は、ターボ過給機２２を備えている。排気通路１８は、ターボ過給機２２の排気タービンに接続されている。また、排気通路１８におけるターボ過給機２２の下流側には、排気ガスを浄化するための排気浄化装置２４が設けられている。また、排気マニホールド２０には、排気マニホールド２０内の圧力を検出する排気圧力センサ５８が設置されている。
【００５０】
内燃機関１０の吸気通路２６の入口付近には、エアクリーナ２８が設けられている。エアクリーナ２８を通って吸入された空気は、ターボ過給機２２の吸気圧縮機で圧縮された後、インタークーラ３０で冷却される。インタークーラ３０を通過した吸入空気は、吸気マニホールド３２により、各気筒の吸気ポート６０、６２（図２参照）に分配される。
【００５１】
インタークーラ３０と吸気マニホールド３２との間には、吸気絞り弁３４が設置されている。また、エアクリーナ２８の下流近傍には、吸入空気量を検出するエアフローメータ３６が設置されている。また、吸気絞り弁３４の下流側には、吸気通路２６内の圧力を検出する吸気圧力センサ３８が設置されている。
【００５２】
また、図１に示すシステムは、各気筒の吸気弁６４、６６（図２参照）の開弁特性を変更可能とする吸気可変動弁機構４０と、排気弁７２、７４（図２参照）の開弁特性を変更可能とする排気可変動弁機構４２とを備えている。
【００５３】
より具体的には、吸気可変動弁機構４０は、気筒当たり２つ配置された吸気弁６４、６６を同一の開弁特性で連続的に変更できる機能（両弁可変機能）と、一方の吸気弁６４のリフト量（および作用角）を所定の高リフト量（および大作用角）に固定しつつ、他方の吸気弁６６の開弁特性を連続的に変更できる機能（片弁可変機能）とを備えているものとする。これらの機能を有する吸気可変動弁機構４０は、例えば、国際出願の国際公開番号ＷＯ ２００６/１３２０５９ 号公報に詳述された可変動弁機構の構成を採用することによって実現することができる。また、吸気可変動弁機構４０は、吸気弁６４、６６の開閉時期をリフト量および作用角一定のままで変更できる機能（位相可変機能）をも備えているものとする。そのような位相可変機能は、例えば、吸気弁６４、６６の開閉時期を制御するためのＶＶＴ機構（図示省略）を備えることによって実現することができる。
このような構成を有する吸気可変動弁機構４０によれば、位相可変機能によって、吸気弁６４、６６の開き時期がともに吸気上死点よりも進角側の値となるように制御することができ（両弁早開き制御）、また、片弁可変機能によって、吸気弁６６の閉じ時期が吸気弁６４の閉じ時期よりも早まるように制御することもできる（片弁早閉じ制御）。
【００５４】
また、排気可変動弁機構４２は、排気弁７２、７４の開閉時期をリフト量および作用角一定のままで変更できる機能（位相可変機能）を備えているものとする。そのような機能は、例えば、排気弁７２、７４の開閉時期を制御するためのＶＶＴ機構（図示省略）を備えることによって実現することができる。
【００５５】
また、本実施形態のシステムは、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０を備えている。ＥＣＵ５０には、上述した各種のセンサに加え、エンジン回転数を検出するためのクランク角センサ５２やアクセル開度を検出するためのアクセル開度センサ５４、内燃機関１０の冷却水温度を検出するための水温センサ５６等が接続されているとともに、上述した各種のアクチュエータが接続されている。ＥＣＵ５０は、それらのセンサ信号や情報に基づき、所定のプログラムに従って各アクチュエータを駆動させることにより、内燃機関１０の運転状態を制御する。
【００５６】
［吸排気ポート周りの構成］
図２は、図１に示す内燃機関１０における吸排気ポート周りの具体的な構成を説明するための図である。
図２に示すように、内燃機関１０は、２つの吸気ポート６０、６２を備えている。第１吸気ポート６０および第２吸気ポート６２には、それぞれ第１吸気弁６４および第２吸気弁６６が配置されている。また、内燃機関１０は、２つの排気ポート６８、７０を備えている。第１排気ポート６８および第２排気ポート７０には、それぞれ第１排気弁７２および第２排気弁７４が配置されている。尚、図２中の各ポート６０等に付された矢印は、各ポート６０等から筒内にガスが導入される際の当該ガスの流れの方向を示している。
【００５７】
第１吸気ポート６０は、第２吸気ポート６２よりも、スワールの生成能力の高いポート、言い換えれば、スワールの生成を主として担うポート（主流ポート）として構成されている。より具体的には、そのようなスワールの生成能力の高いポートは、例えば、第１吸気ポート６０をタンジェンシャルポートとして構成することによって実現することができる。そのようなタンジェンシャルポートとして構成された第１吸気ポート６０によれば、図２に示すように、第１吸気ポート６０がシリンダの接線方向に沿っているので、筒内に効果的にスワールを生成することができ、また、内部を通過する空気量が多くなるに従ってスワール比が高くなるポート特性を得ることができる。
【００５８】
また、図２に示すように、第１排気ポート６８は、当該第１排気ポート６８から筒内に逆流するガスの流線が、第１吸気ポート６０から筒内に導入されるガスによる吸気スワール流の流線と衝突するように構成されている。このような第１排気ポート６８の構成によれば、排気弁７２、７４の閉じ時期を吸気上死点よりも遅角化することによって第１排気ポート６８から筒内への排気ガスの逆流が生ずる条件下において、筒内に逆流する排気ガスによって吸気スワール流を弱めることが可能となる。
【００５９】
［両弁（全弁）早開き制御によるスワール向上の利点］
図３は、両弁早開き制御によるスワール向上の利点を説明するための図である。
より具体的には、図３（Ａ）は、片弁早閉じ制御を利用したスワール向上手法が用いられた場合の関係を示している。片弁早閉じ制御によって２つの吸気ポート間で吸入空気に流量差を設けることでスワールを高めた場合には、早閉じされる吸気弁６６側の第２吸気ポート（従属ポート）６２を流れる吸入空気量が制限されるので、図３（Ａ）に示すように、吸気ポート６０、６２の流量係数とスワール比とは、基本的にはトレードオフの関係となる。すなわち、基本的に、流量係数を高めるとスワール比が小さくなり（スワールが弱くなり）、逆に、スワール比を高めると流量係数が小さくなる。尚、このような関係は、スワールコントロールバルブ（ＳＣＶ）を用いた制御でも同様である。
【００６０】
一方、図３（Ｂ）は、両弁早開き制御を利用したスワール向上手法が用いられた場合の関係を示している。尚、図３（Ｂ）に示すデータは、吸気弁６４、６６の作用角を一定にした条件下のものである。
このような両弁早開き制御によって、２つの吸気弁６４、６６の開き時期をともに吸気上死点よりも進角側の値に制御することとすれば、吸気行程初期段階（上死点後０〜９０°ＣＡ辺り）において、すなわち、筒内に吸入されるガス量が多くなる段階において、吸気弁６４、６６のリフト量が高められることになる。これにより、吸気が筒内に勢い良く吸入されるので、スワールを高めることが可能となる。このような両弁早開き制御によれば、図３（Ｂ）に示すように、吸気弁６４、６６の進角量を大きくしていった際に、流量係数の悪化（すなわち、ポンプ損失の増大）を招くことなく、スワール比を高めることができる。
【００６１】
尚、上記第１吸気ポート６０は、両弁早開き制御の実行時に効果的にスワール比を高められるようにタンジェンシャルポートとして構成されているが、これ以外にも、主流ポートである第１吸気ポート６０は、例えば、螺旋状に形成されたヘリカルポートとして構成されていてもよい。また、両弁早開き制御の実行時に効果的にスワール比を高められるようにするためには、上記の構成に代え、例えば、主流ポートである第１吸気ポート６０をタンジェンシャルポートとして構成するとともに、もう一方の従属ポートである第２吸気ポート６２をヘリカルポートとして構成してもよい。
【００６２】
［両弁早開き制御を主とする実施の形態１のスワール制御］
ところで、内燃機関１０の運転領域が中高負荷領域にあるときは、スモークの排出を抑制するために、高いスワール比が要求される。一方、内燃機関１０の運転領域が低負荷領域にあるときは、スワール比を十分に高めると、筒内の噴霧が過度に拡散されてしまうことで、未燃ＨＣ（ＴＨＣ）が多く排出されてしまう。
【００６３】
そこで、本実施形態では、吸気ポート６０、６２の流量係数の低下（すなわち、ポンプ損失の増大に伴う燃費悪化）を極力抑えつつ、内燃機関１０の各運転領域に応じた適切なスワール比を得られるようにすべく、以下の図４に示すように、内燃機関１０の運転領域に応じて、吸排気弁６４等の開閉時期を調整するようにしている。
【００６４】
図４は、本発明の実施の形態１において用いられる吸排気弁６４等の各制御手法を説明するための図であり、図５は、図４中に示す制御Ａ〜Ｆの各手法を用いる運転領域を、内燃機関１０のトルクとエンジン回転数との関係で表した図である。
図４に示す制御Ａ〜Ｆの各波形は、吸排気弁６４等のバルブリフトカーブを示している。また、図４（Ｄ）に示すバルブリフトカーブは、図５に示すように、所定の中負荷領域で用いられるベースのバルブリフトカーブである。より具体的には、図４（Ｄ）に示すベースのリフトカーブでは、吸気弁６４、６６は、吸気上死点（ＴＤＣ）近傍のタイミングで開いた後に吸気下死点（ＢＤＣ）よりも遅角されたタイミングで閉じるように設定されており、排気弁７２、７４は、膨張行程後期の所定のタイミングで開かれた後に吸気上死点（ＴＤＣ）近傍のタイミングで閉じるように設定されている。
【００６５】
内燃機関１０の中高負荷領域では、基本的に、負荷が高くなるに従って、より高いスワール比が要求されることになる。そこで、本実施形態では、図５に示すように、ベースの制御Ｄが用いられる中負荷領域よりも高いスワール比が要求される中高負荷領域では、基本的に、吸気弁６４、６６双方の開き時期を早める両弁早開き制御を行うこととしている。
【００６６】
より具体的には、ベースの制御Ｄの使用領域よりも高いスワール比が要求される場合には、ベースの制御Ｄに対して両弁早開き制御のみを行う制御Ｃ（図４（Ｃ）参照）を実行するようにしている。また、この制御Ｃの実行時には、要求されるスワール比が高くなるほど、吸気弁６４、６６の進角量が増やされていく。
【００６７】
そして、上記のような両弁早開き制御の実行のみでは、要求されるスワール比を確保できないような高負荷領域では、基本的には、両弁早開き制御に加えて片弁早閉じ制御を行う制御Ａ（図４（Ａ）参照）を実行するようにしている。この制御Ａの実行時には、早閉じ側の吸気弁６６の閉じ時期は、要求されるスワール比が高くなるほど、より進角側の値に制御される。
【００６８】
更に、制御Ａの実行時において、排気圧力（排気マニホールド圧力）と過給圧力（吸気マニホールド圧力）との差が大きくなる領域（高回転高負荷領域に存在）では、両弁早開き制御の実行を禁止するとともに片弁早閉じ制御のみを行う制御Ｂ（図４（Ｂ）参照）を実行するようにしている。
【００６９】
また、本実施形態では、図５に示すように、ベースの制御Ｄが用いられる領域よりも低負荷側の領域では、スワール比が高められていた場合にはＴＨＣが多量に排出されることが懸念されるので、基本的に、両弁早開き制御の実行を禁止するとともに排気弁７２、７４の閉じ時期を吸気上死点よりも遅らせる排気遅閉じ制御を行う制御Ｅ（図４（Ｅ）参照）を実行するようにしている。そのうえで、排気遅閉じ制御の実行のみでは、低負荷領域においてＴＨＣを十分に低減できないと判断できる極低負荷領域の場合には、排気遅閉じ制御に加えて、吸気弁６４、６６双方の閉じ時期を吸気下死点近傍のタイミングで閉じるように制御する吸気早閉じ制御を行う制御Ｆ（図４（Ｆ）参照）を実行するようにしている。
【００７０】
以上のように、本実施形態の制御によれば、ベースのリフトカーブに対して、リフトカーブに付されるアルファベットが若くなるほど、ベースのリフトカーブが用いられた場合に比して、スワール比が高くなり、ＴＨＣが悪化し、また、スモーク排出量が改善するようになる。
【００７１】
次に、図６を参照して、本発明の実施の形態１における具体的な処理について説明する。図６は、上記の機能を実現するために、本実施の形態１においてＥＣＵ５０が実行するルーチンのフローチャートである。
図６に示すルーチンでは、先ず、現在の内燃機関１０の負荷領域がベース負荷領域であるか否かが判別される（ステップ１００）。その結果、現在の負荷領域がベース負荷領域であると判定された場合には、図４（Ｄ）に示すベースのバルブリフトカーブを採用した制御Ｄが選択される（ステップ１０２）。
【００７２】
一方、上記ステップ１００において、現在の負荷領域がベース負荷領域でないと判定された場合には、現在の負荷領域がベース負荷領域よりも高い領域であるか否かが判別される（ステップ１０４）。その結果、現在の負荷領域がベース負荷領域よりも高い領域であると判定された場合には、スワール比を高める要求があるものと判断され、先ず制御Ｃが選択され、制御Ｄを基準として、吸気弁６４、６６の開き時期を吸気上死点よりも早める両弁早開き制御が実行される（ステップ１０６）。より具体的には、制御Ｄから制御Ｃへの切り換えは、吸気可変動弁機構４０が備える位相可変機能によって実現される。
【００７３】
次に、上記両弁早開き制御の実行のみで生成されるスワールによって、要求スワール比が達成されているか否かが判別される（ステップ１０８）。より具体的には、現在生成されているスワールが内燃機関１０の運転領域に応じた要求スワール比を満たしているかどうかは、例えば、スモークセンサ（図示省略）を利用するなどして内燃機関１０からのスモークの排出量を取得することによって判断することができる。すなわち、例えば、両弁早開き制御の実行のみで生成されるスワールによって、スモーク排出量を狙いとするレベルにまで十分に低減できていない場合には、両弁早開き制御の実行のみで生成されるスワールによっては、要求スワール比を達成できないものと判断することができる。
【００７４】
上記ステップ１０８において、制御Ｃの実行によって要求スワール比が達成されていると判断された場合には、制御Ｃが選択されたままとなり、一方、制御Ｃの実行のみでは要求スワール比が達成されていないと判断された場合には、次いで、排気圧力と過給圧力との圧力差が所定の判定値よりも大きいか否かが判別される（ステップ１１０）。
【００７５】
その結果、上記圧力差＞上記所定値が成立しないと判定された場合には、両弁早開き制御に加えて片弁早閉じ制御を実行すべく、制御Ｃに代えて制御Ａが選択される（ステップ１１２）。より具体的には、制御Ｃから制御Ａへの切り換えは、吸気弁６４、６６の開き時期が吸気上死点よりも進角されている状態で、上記片弁早閉じ制御を実行することにより実現される。
【００７６】
一方、上記圧力差＞上記所定値が成立すると判定された場合には、両弁早開き制御の実行を禁止して片弁早閉じ制御のみを実行すべく、制御Ｃに代えて制御Ｂが選択される（ステップ１１４）。より具体的には、制御Ｃから制御Ｂへの切り換えは、位相可変機能によって吸気弁６４、６６の開き時期を吸気上死点近傍の時期に戻しつつ、片弁早閉じ制御を実行することにより実現される。
【００７７】
一方、上記ステップ１０４において、現在の負荷領域がベース負荷領域よりも高い領域ではない、すなわち、現在の負荷領域がベース負荷領域よりも低い領域であると判定された場合には、制御Ｅが選択され、排気遅閉じ制御が実行される（ステップ１１６）。言い換えれば、この場合には、両弁早開き制御は実行されず、ベース負荷領域よりも高い領域である場合と比べ、吸気弁６４、６６双方の開き時期が遅角される。より具体的には、制御Ｅにおける排気遅閉じ制御は、排気可変動弁機構４２の位相可変機能により実現される。
【００７８】
次に、制御Ｅの実行によって、ＴＨＣの排出量が十分に抑制されているか否かが判別される（ステップ１１８）。より具体的には、現在のＴＨＣ排出量が十分に抑制された量であるかどうかは、例えば、温度センサ（図示省略）を用いた排気浄化装置２４（触媒）の温度情報や、筒内圧センサ（図示省略）を用いた内燃機関１０の燃焼状態情報などに基づいて、現在のＴＨＣ排出量を取得することで判断することができる。
【００７９】
上記ステップ１１８において、制御Ｅの実行によってＴＨＣ排出量が目標とするレベルにまで十分に抑制されていると判断された場合には、制御Ｅが選択されたままとなり、一方、制御Ｅの実行のみではＴＨＣ排出量が十分に抑制されていないと判断された場合には、排気遅閉じ制御に加えて吸気早閉じ制御を実行すべく、制御Ｅに代えて制御Ｆが実行される（ステップ１２０）。より具体的には、制御Ｆにおける吸気早閉じ制御は、吸気可変動弁機構４０の片弁可変機能により実現される。
【００８０】
以上説明した図６に示すルーチンによれば、ベース負荷領域よりも高負荷側の領域に移行する要求が出されることで高いスワール比が要求された場合には、先ず、両弁早開き制御が優先して実行されるようになる。両弁早開き制御によれば、上述したように、流量係数の低下（ポンプ損失の増大）による燃費悪化を招くことなく、スワール比を高めることができる。つまり、燃費悪化を招くことなく、スモーク排出量を抑制することが可能となる。
【００８１】
そして、上記ルーチンによれば、両弁早開き制御の実行によるスワール比の向上分だけではスモーク排出量を十分に抑制できないと判断できる場合に、基本的に、両弁早開き制御に加えて片弁早閉じ制御が実行されるようになる。このように両弁早開き制御を優先して実行する制御を行うことで、２つの吸気ポート６０、６２間で吸入空気に流量差を設けることでスワール比を十分に高めることができるが流量係数の低下（ポンプ損失の増大）を伴う片弁早閉じ制御の実行機会を必要最小限に留めることができるようになる。また、両弁早開き制御を最大限利用することになるので、スワール比を高める際の片弁早閉じ制御の利用分を減らすことができるようになる。このため、流量係数の低下による燃費悪化を抑制しつつ、要求度合いに応じた適切なスワール比を取得することが可能となる。
【００８２】
また、上記ルーチンによれば、中高負荷領域のように高いスワール比が要求される領域では、基本的に両弁早開き制御と片弁早閉じ制御を併用することとしつつ、排気圧力と過給圧力との差が所定値よりも大きい場合には、片弁早閉じ制御のみが実行されるようになる。排気圧力と過給圧力との圧力差が大きい状況下では、両弁早開き制御によって吸気弁６４、６６の開き時期が吸気上死点よりも早められていると、排気ポート６８、７０側から吸気ポート６０、６２側への排気ガスの吹き返しによって内部ＥＧＲガス量が増大する。内部ＥＧＲガス量が増大すると、筒内に吸入される新気の量が減るので、スモーク排出量が増加してしまう。上記ルーチンによれば、そのような圧力差の大きい状況下では、両弁早開き制御の実行が禁止されるので、そもそもスモークの排出抑制を目的としてスワール比を高める制御を行った結果として、スモーク排出量が却って増大してしまうのを回避することができる。
【００８３】
また、上記ルーチンによれば、ベース負荷領域よりも低負荷側の領域に移行する要求が出された場合には、先ず、両弁早開き制御を禁止した状態で排気遅閉じ制御が優先的に実行されるようになる。排気遅閉じ制御によれば、吸気行程において、排気ポート６８、７０側から排気ガスを筒内に導入することができるとともに、排気ポート６８、７０側から導入したガス流れと吸気ポート６０、６２側からのガス流れとを筒内で干渉させることができる。これにより、内部ＥＧＲガス量の増大によるＴＨＣ排出量の低減を図りつつ、スワールを抑制することが可能となる。
【００８４】
そして、上記ルーチンによれば、排気遅閉じ制御の実行のみでは十分にＴＨＣ排出量を抑制することのできないと判断される極低負荷領域では、排気遅閉じ制御の実行に加えて吸気早閉じ制御が実行されるようになる。吸気早閉じ制御によって吸気弁６４、６６を吸気下死点近傍のタイミングで閉じることとすれば、実圧縮比の増大に起因する圧縮端温度の上昇によってＴＨＣ排出量を良好に低減することができるが、その一方で、吸気弁６４、６６の作用角の減少に起因するポンプ損失の増大によって燃費が悪化するという一面もある。このため、低負荷領域においてＴＨＣ排出量の低減が要求される場合に、上記ルーチンの処理のように排気遅閉じ制御と吸気早閉じ制御のうちで排気遅閉じ制御を優先して実行する制御を行うことで、ＴＨＣ排出量の低減に有効ではあるものの燃費悪化の一面を有する吸気早閉じ制御の実行機会を必要最小限に留めることができるようになる。また、排気遅閉じ制御を最大限利用することになるのでＴＨＣ排出量を抑制する際の吸気早閉じ制御の利用分を減らすことができるようになる。このため、燃費悪化を抑制しつつ、ＴＨＣを良好に低減することが可能となる。
【００８５】
ところで、上述した実施の形態１においては、吸気可変動弁機構４０の位相可変機能を利用して、両弁早開き制御を行うこととしているが、本発明における全弁早開き制御は、このような手法に限らず、同一気筒内に配置されるすべての吸気弁の開き時期のみを進角させる手法を用いてもよい。また、同様に、排気遅閉じ制御は、排気可変動弁機構４２の位相可変機能によるものに限らず、排気弁の閉じ時期のみを遅角させる手法を用いてもよい。
【００８６】
また、上述した実施の形態１においては、内燃機関１０の現在の負荷領域が所定のベース負荷領域よりも高い場合に、スワールを高める要求があると判断し、両弁早開き制御を行うようにしている。しかしながら、本発明における吸気弁制御手段は、このような手法に限らず、例えば、スワール要求を考慮した吸気弁の開き時期の進角量を内燃機関１０の運転領域（トルクとエンジン回転数など）との関係で予め定めたマップを備えるようにしておくようにし、実機上においてはスワールの要求を直接的或いは間接的に取得しないような手法を用いるものであってもよい。
【００８７】
尚、上述した実施の形態１においては、第１吸気ポート６０が前記第１の発明における「吸気ポート」に相当している。また、ＥＣＵ５０が上記ステップ１０４および１０６の処理を実行することにより前記第１の発明における「吸気弁制御手段」が実現されている。
また、ＥＣＵ５０が上記ステップ１０８〜１１４の処理を実行することにより前記第１の発明における「流量差生成制御手段」が実現されている。
また、ＥＣＵ５０が上記ステップ１０４および１１６〜１２０の処理を実行することにより前記第１３の発明における「排気弁制御手段」が実現されている。
また、吸気圧力センサ３８および排気圧力センサ５８が前記第１６の発明における「吸気圧力取得手段」および「排気圧力取得手段」にそれぞれ相当している。
【００８８】
実施の形態２．
次に、図７乃至図１２を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。
本実施形態のシステムは、図１に示すハードウェア構成（吸気可変動弁機構は、後述する吸気可変動弁機構８０を用いる）を用いて、ＥＣＵ５０に図６に示すルーチンに代えて後述する図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ものである。
【００８９】
［吸気可変動弁機構の構成］
図７は、本発明の実施の形態２における吸気可変動弁機構８０の具体的構成を説明するための斜視図である。
本実施形態の吸気可変動弁機構８０の基本的な構成は、以下に説明する点を除き、国際出願の国際公開番号ＷＯ ２００６/１３２０５９ 号公報に詳述された可変動弁機構と基本的に同様である。
すなわち、上記公報に記載の可変動弁機構との相違点は、両弁可変制御時に用いる第１駆動カム８２に対して所定の角度αだけ進角側にずらした位置に固定された第２駆動カム８４（後述する図８参照）によって、片弁早閉じ制御時に、スワール生成能力の高い方の吸気ポート（主流ポート）である第１吸気ポート６０に配置される第１吸気弁６４を駆動するようにしている点にある。尚、上記公報に記載された可変動弁機構と同一の部分については、ここでは、その概略のみを示すこととし、その詳細な説明を省略または簡略するものとする。
【００９０】
図７に示すように、本吸気可変動弁機構８０のカム軸８６には、１気筒当たり２つの駆動カム８２、８４が設けられている。そして、一方の駆動カム８２を中心として左右対称に２つの吸気弁６４、６６が配置されている。第１駆動カム８２と第１吸気弁６４との間には、第１駆動カム８２の回転運動に第１吸気弁６４のリフト運動を連動させる第１可変機構８８が設けられている。また、第１駆動カム８２と第２吸気弁６６との間には、第１駆動カム８２の回転運動に第２吸気弁６６のリフト運動を連動させる第２可変機構９０が設けられている。また、もう一方の駆動カム８４と第１吸気弁６４との間には、第２駆動カム８４の回転運動に第１吸気弁６４のリフト運動を連動させる固定動弁機構９２が設けられている。
【００９１】
図７に示すように、可変機構８８、９０では、ロッカーアーム９４は吸気弁６４、６６によって支持されている。可変機構８８、９０は、第１駆動カム８２とロッカーアーム９４との間にそれぞれ介在し、第１駆動カム８２の回転運動とロッカーアーム９４の揺動運動との連動状態を連続的に変化させるようになっている。
【００９２】
これらの可変機構８８、９０は、制御軸９６、制御アーム９８、リンクアーム１００、揺動カムアーム（第１揺動カムアーム１０２、第２揺動カムアーム１０４）、および中間ローラ（カムローラ１０６、アームローラ１０８）を主たる構成部材として構成されている。
【００９３】
また、図７に示すように、固定動弁機構９２は、第２駆動カム８４によって駆動される大リフトアーム１１０を備えている。また、固定動弁機構９２は、大リフトアーム１１０と第１揺動カムアーム１０２との結合およびその解除を油圧によるピンの抜き差しにより行うアーム結合機構（図示省略）を備えている。ここでは、第１揺動カムアーム１０２の体勢が第１吸気弁６４の作用角およびリフト量を十分に大きくできるようになっているときに、第１揺動カムアーム１０２と大リフトアーム１１０とが結合されるようになっているものとする。
【００９４】
以上のように構成された吸気可変動弁機構８０によれば、第１揺動カムアーム１０２と大リフトアーム１１０との結合が解除されている状況下においては、ともに第１駆動カム８２によって駆動される吸気弁６４、６６双方の作用角およびリフト量を、制御軸９６の回転位置の調整によって連続的に可変することができる（両弁可変機能）。
【００９５】
また、上記吸気可変動弁機構８０によれば、第１揺動カムアーム１０２と大リフトアーム１１０とが結合されている状況下においては、第２駆動カム８４によって駆動される第１吸気弁６４の作用角およびリフト量を所定の大作用角および高リフト量に固定しつつ、第１駆動カム８２によって駆動されるもう一方の吸気弁６６の作用角およびリフト量を制御軸９６の回転位置の調整によって連続的に可変することができる（片弁可変機能）。
【００９６】
また、吸気可変動弁機構８０は、カム軸８６の一端にクランク軸に対するカム軸８６の位相を調整するためのＶＶＴ機構（図示省略）をも備えており、これにより、吸気弁６４、６６の開閉時期をリフト量および作用角を替えずに変更できる機能（位相可変機能）をも実現することができる。
【００９７】
図８は、吸気可変動弁機構８０を、図７中の矢視Ａ側の制御軸９６の軸方向から見た図である。より具体的には、図８は、第１駆動カム８２のベース円部がカムローラ１０６に接触しているとき、すなわち、揺動カムアーム１０２、１０４に対して第１駆動カム８２の押圧力が作用していないときの図である。
【００９８】
図８に示すように、第２駆動カム８４は、第１駆動カム８２に対して、所定の角度αだけ進角側にずらした位置でカム軸８６に固定されている。このような第２駆動カム８４の設定によれば、第２吸気弁６６のみの作用角およびリフト量を可変に制御する上記片弁可変機能の利用時には、スワール生成能力の高い第１主流ポート６０に配置された固定側の第１吸気弁６４の開き時期が可変側の第２吸気弁６６の開き時期よりも早められることになる。
【００９９】
このため、この場合の片弁可変機能は、以下のように整理することができる。すなわち、そのような片弁可変機能が利用されている状況下において第１吸気弁６４に着目すると、第１吸気弁６４は、第２吸気弁６６に比して早開きされるとともに、第２吸気弁６６に比して遅閉じされることとなる。従って、本明細書中においては、この場合の片弁可変機能を利用する制御のことを、「片弁早開き遅閉じ制御」と称することがある。逆に、第２吸気弁６６に着目すると、第２吸気弁６６は、第１吸気弁６４に比して遅開きされるとともに、第１吸気弁６４に比して早閉じされることとなる。従って、本明細書中においては、この場合の片弁可変機能を利用する制御のことを、「片弁遅開き早閉じ制御」と言い換えて称することもある。
【０１００】
［実施の形態２における吸気弁の制御］
図９は、本発明の実施の形態２における吸気可変動弁機構８０により実現される片弁早開き遅閉じ制御によるスワール向上効果について説明するための図である。
図９において、先ず、片弁早閉じ制御のみ（白丸印）と、両弁早開き制御＋片弁早閉じ制御（白三角印）とを比較する。片弁早閉じ制御に加えて両弁早開き制御をも実行した場合は、吸気行程初期段階における吸入空気量を増やすことができるので、図９に示すように、片弁早閉じ制御のみを実行する場合に比して、スワール比と流量係数をともに高めることができる、すなわち、スワール比と流量係数のトレードオフの関係を改善することができる。
【０１０１】
次いで、両弁早開き制御＋片弁早閉じ制御（白三角印）と、片弁早開き遅閉じ制御（黒丸印）とを比較する。第２駆動カム８４の上記設定と、当該第２駆動カム８４の利用対象を第１吸気ポート（主流ポート）６０に配置された第１吸気弁６４とする上記設定とによれば、片弁早開き遅閉じ制御を実行した場合に、吸気行程初期段階において、スワールの生成を主として担う主流ポート（第１吸気ポート６０）からの流れを増加させることができるので、流量係数の低下を抑制しつつ、効率良くスワールを強くすることができる。このため、片弁早開き遅閉じ制御を実行した場合には、図９に示すように、両弁早開き制御＋片弁早閉じ制御を実行する場合に比して、更にスワール比と流量係数のトレードオフの関係を改善することができる。また、片弁早開き遅閉じ制御を実行した場合には、両弁早開き制御＋片弁早閉じ制御を実行する場合と比較して、同じスワール比を得るために必要な吸気弁６６の早閉じ量を減らすことができ、これにより、ポンプ損失の増大を抑えながら効率良くスワールを強くすることができる。
【０１０２】
図１０は、本発明の実施の形態２において、スワール比を高める要求がある場合に実行される吸気弁６４、６６の制御の優先順位を説明するための図である。
図１０（Ａ）に示す制御Ｃは、両弁早開き制御であり、図１０（Ｂ）に示す制御Ｇは、片弁（第１吸気弁６４）の開き時期のみを吸気上死点よりも進角側の値に制御する片弁早開き制御（言い換えれば、第２吸気弁６６の開き時期を第１吸気弁６４の開き時期に比して遅らせる片弁遅開き制御）であり、また、図１０（Ｃ）に示す制御Ｈは、片弁早開き遅閉じ制御（言い換えれば、片弁遅開き早閉じ制御）である。
【０１０３】
図１０に示すように、スワール比は、図１０中の各制御に付されたアルファベット順に、より効果的に高めることができる。逆に、流量係数は、アルファベットが若くなるほど高くなる。従って、本実施形態では、スワール比を高める要求がある場合には、ポンプ損失（燃費）の悪化を最小限に抑制しつつ効率良くスワール比を高めるべく、両弁早開き制御（制御Ｃ）を最も優先して実行するようにしている。そして、両弁早開き制御の実行のみでは要求されるスワール比に達しない場合に、片弁早開き制御（制御Ｇ）を実行するようにしている。更に、片弁早開き制御の実行によっても要求されるスワール比に達しない場合に、片弁早開き遅閉じ制御（制御Ｈ）を実行するようにしている。
【０１０４】
図１１は、図１０中に示す制御Ｃ、Ｇ、Ｈの各手法を用いる運転領域を、内燃機関１０のトルクとエンジン回転数との関係で表した図である。
図１１に示すように、本実施形態では、中負荷領域では、両弁早開き制御（制御Ｃ）を実行するようにしている。そして、制御Ｃの実行領域よりも負荷およびエンジン回転数の高い領域では、より高いスワール比が要求されるので、片弁早開き制御（制御Ｇ）を実行するようにしている。更に、制御Ｇの実行領域よりも負荷およびエンジン回転数の高い領域では、更に高いスワール比が要求されるので、片弁早開き遅閉じ制御（制御Ｈ）を実行するようにしている。
【０１０５】
次に、図１２を参照して、本発明の実施の形態２における具体的な処理について説明する。図１２は、上記の機能を実現するために、本実施の形態２においてＥＣＵ５０が実行するルーチンのフローチャートである。
図１２に示すルーチンでは、先ず、スワール比を高める要求があるか否かが判別される（ステップ２００）。より具体的には、例えば、内燃機関１０の負荷を高める要求があるか否かが判断される。
【０１０６】
その結果、スワール比を高める要求があると判定された場合には、先ず制御Ｃが選択され、両弁早開き制御が実行される（ステップ２０２）。ついで、両弁早開き制御の実行のみで生成されるスワールによって、要求スワール比が達成されているか否かが判別される（ステップ２０４）。
【０１０７】
その結果、制御Ｃの実行のみでは要求スワール比が達成されていないと判断された場合には、次いで、制御Ｇが選択され、片弁早開き制御が実行される（ステップ２０６）。より具体的には、制御Ｃから制御Ｇへの切り換えは、吸気可変動弁機構８０が備えるＶＶＴ機構によって、第２吸気弁６６の開き時期が吸気上死点近傍となるように遅角させつつ、第２吸気弁６６の閉じ時期が第２駆動カム８４により駆動される第１吸気弁６４の閉じ時期と同程度となるように片弁可変機能を利用することによって実現される。
【０１０８】
次に、制御Ｇの実行によっても要求スワール比が達成されないか否かが判別される（ステップ２０８）。その結果、制御Ｇの実行によっても要求スワール比が達成されないと判定された場合には、制御Ｈが選択され、片弁早開き遅閉じ制御が実行される（ステップ２１０）。より具体的には、制御Ｇから制御Ｈへの切り換えは、片弁可変機能を利用して第２吸気弁６６の作用角が小さくなるように調整して第２吸気弁６６を早閉じさせることによって実現される。
【０１０９】
以上説明した図１２に示すルーチンによれば、スワール比を高める要求がある場合には、両弁早開き制御、片弁早開き制御、および、片弁早開き遅閉じ制御という優先順序に従って、吸気弁６４、６６の制御によるスワール制御が実行されるようになる。このような手法によれば、ポンプ損失（燃費）の悪化を最小限に抑制しつつ、効率良くスワール比を高めることが可能となる。
【０１１０】
ところで、上述した実施の形態２においては、両弁可変機能を利用して吸気弁６４、６６の双方の作用角（およびリフト量）を変更可能とする吸気可変動弁機構８０を用いるようにしているが、このような機構に限らず、第２吸気弁６６の作用角（およびリフト量）のみを連続的に変更可能とする機構を用いるようにしてもよい。また、吸気可変動弁機構８０は、ＶＶＴ機構のような位相可変機能を必ずしも有していなくてもよく、スワール比を高める要求がある場合には、例えば、駆動カムの切り換えによって吸気弁６４、６６の早開きが可能となるものであってもよい。
【０１１１】
尚、上述した実施の形態２においては、ＥＣＵ５０が上記ステップ２００および２０２の処理を実行することにより前記第１の発明における「吸気弁制御手段」が実現されている。
また、ＥＣＵ５０が上記ステップ２０４〜２１０の処理を実行することにより前記第２の発明における「流量差生成制御手段」が実現されている。
また、第２駆動カム８４が前記第７の発明における「片弁早開き用駆動カム」および前記第１１の発明における「片弁早開き用駆動カム」にそれぞれ相当している。
【０１１２】
実施の形態３．
次に、図１３乃至図１６を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。
本実施形態のシステムは、図１に示すハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ５０に図６に示すルーチンとともに後述する図１６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ものである。
【０１１３】
［低負荷時におけるＴＨＣ排出量および燃費への吸気弁の開き時期の影響］
図１３は、低負荷時におけるＴＨＣ排出量および燃費への吸気弁６４、６６の早開き制御の影響を説明するための図である。より具体的には、図１３（Ａ）は、ＮＯｘ排出量と吸気弁６４、６６の開き時期の進角量（閉じ時期は一定値）との関係を表しており、図１３（Ｂ）は、実燃料噴射量と吸気弁６４、６６の開き時期の進角量（閉じ時期は一定値）との関係を表している。
【０１１４】
また、図１３（Ａ）および（Ｂ）は、ＴＨＣの排出量を一定とする低負荷運転時における試験結果を表したものである。図１３（Ａ）に示すように、ＮＯｘの排出量は、吸気弁６４、６６の開き時期の進角量が大きくなるに従って増加している。この理由は、以下の通りであると考えられる。すなわち、当該進角量が大きくなると、スワールが強くなり、その結果、筒内の噴霧が過拡散することでＴＨＣの排出量が増加する状況となる。ＮＯｘの排出量を減らすためには、内部ＥＧＲガス量を増やすことが好適であるが、内部ＥＧＲガス量を増やすとＴＨＣの排出量が増えてしまう。従って、ＴＨＣの排出量を一定として行う試験時においては、上記進角量が大きくされてＴＨＣの排出量が増えるほど、内部ＥＧＲガス量の増量がより制限されることになり、その結果として、上記進角量が大きくなるに従って、ＮＯｘの排出量が多くなる。尚、ＥＧＲ率を一定とする状況下において、縦軸をＴＨＣの排出量にした場合にも、図１３（Ａ）と同様の傾向の試験結果が得られるものと考えられる。
【０１１５】
上記のように、吸気弁６４、６６の開き時期の進角量が大きくなるに従って、ＴＨＣの排出量は増えることになる。また、図１３（Ｂ）に示すように、上記進角量が大きくなると、実燃料噴射量が少なくなる（つまり、燃費が向上する）。この理由は、吸気弁６４、６６の開き時期の進角により、流量係数が向上し、ポンプ損失が減少するためである。以上の図１３（Ａ）と図１３（Ｂ）より、吸気弁６４、６６の開き時期の進角量の調整に対して、ＴＨＣと燃費はトレードオフの関係にあるといえる。
【０１１６】
［ＴＨＣ排出量と冷却水温度との関係］
図１４は、ＴＨＣの排出量と内燃機関１０の冷却水温度との関係を表した図である。
図１４に示すように、冷却水温度が低くなるほど、ＴＨＣの排出量が増加する。この理由は、冷却水温度が低いと、燃焼室壁面温度が低くなるためである。上述したように、吸気弁６４、６６の開き時期の進角量の調整に対して、ＴＨＣと燃費はトレードオフの関係にあるといえる。従って、燃費を考えると、本来的には上記進角量を大きくしたいところであるが、図１４に示すように、低水温状況下においては、ＴＨＣの排出量は、冷却水温度の低下に伴い大きく増加してしまう。
【０１１７】
［実施の形態３における吸気弁の制御の特徴的な設定］
図１５は、本発明の実施の形態３における吸気弁６４、６６の制御の特徴的な設定を説明するための図である。
上記の課題を解消すべく、本実施形態では、図１５に示すように、冷却水温度が低くなるほど、両弁早開き制御による吸気弁６４、６６の開き時期の進角量を小さくするようにした。
【０１１８】
図１６は、上記の機能を実現するために、本実施の形態３においてＥＣＵ５０が実行するルーチンのフローチャートである。尚、図１６に示すルーチンは、上述した実施の形態１における図６に示すルーチンと並行して実行されるものとする。
図１６に示すルーチンでは、先ず、内燃機関１０の冷却水温度が水温センサ５６の出力に従って取得される（ステップ３００）。
【０１１９】
次に、現在の冷却水温度が所定の温度よりも低いか否か、つまり、内燃機関１０が暖機過程にあるか否かが判別される（ステップ３０２）。その結果、冷却水温度が上記所定の温度よりも低いことで、内燃機関１０が暖機過程にあると判定された場合には、冷却水温度に応じて、吸気弁６４、６６の開き時期の進角量が決定される（ステップ３０４）。より具体的には、ＥＣＵ５０は、上記図１５に示すような関係をマップとして記憶しており、そのようなマップを参照して、冷却水温度が低くなるほど、両弁早開き制御による吸気弁６４、６６の開き時期の進角量が小さくなるように調整する。
【０１２０】
以上説明した図１６に示すルーチンによれば、冷却水温度の低い状況下においてＴＨＣ排出量を適切に抑制しつつ、冷却水温度の上昇とともに、吸気弁６４、６６の開き時期が進角されていくことで、燃費の改善を図ることができるようになる。このように、暖機過程においても、吸気弁６４、６６の開き時期を適切に制御することで、トレードオフの関係にあるＴＨＣ排出量と燃費の両者を最大限に低減することが可能となる。
【０１２１】
尚、上述した実施の形態３においては、ＥＣＵ５０が上記ステップ３００〜３０４の処理を実行することにより前記第１７の発明における「冷間時吸気弁制御手段」が実現されている。
【０１２２】
実施の形態４．
次に、図１７乃至図２１を参照して、本発明の実施の形態４について説明する。
本実施形態のシステムは、図１に示すハードウェア構成（ただし、第１排気ポート１２０の構成（図１７を参照して後述）は、図２に示す構成と異なる）を用いて、ＥＣＵ５０に図６に示すルーチンとともに後述する図２０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ものである。
【０１２３】
［実施の形態４における排気ポートの構成］
図１７は、本発明の実施の形態４における第１排気ポート１２０の特徴的な構成を説明するための図である。尚、図１７においては、第２吸気ポート６２および第２排気ポート７０の図示を省略している。
本実施形態では、図１７に示すように、第１排気弁７２が配置される第１排気ポート１２０は、排気ガスが当該第１排気ポート１２０から逆流する際に、第１吸気ポート６０を利用して得られる吸気スワール流（図１７中に実線で示す矢印）と逆方向の排気スワール流（図１７中に破線で示す矢印）を生成できるように構成されている。より具体的には、第１排気ポート１２０は、排気ガスが筒内に逆流する際に、上記の向きの排気スワール流が生成する特性を有する螺旋状のヘリカルポートとして構成されている。
【０１２４】
［低負荷時におけるＴＨＣ排出量への吸気弁の開き時期および排気弁の閉じ時期の影響］
図１８は、低負荷時におけるＴＨＣ排出量への吸気弁６４、６６の早開き制御および排気弁７２、７４の排気遅閉じ制御の影響を説明するための図である。尚、図１８中における白菱形印は、吸気弁６４、６６の早開き制御のみが実行された場合の関係を示しており、上記図１３に示す関係と同一のものである。
【０１２５】
図１３を参照して既述したように、低負荷時に吸気弁６４、６６が吸気上死点よりも早く開かれるようになっていると、スワールの向上に伴う筒内の噴霧の過拡散によって、ＴＨＣの排出量が増えてしまう。ところで、低負荷時においては、実圧縮比の向上によるＴＨＣ排出量の低減を目的として、吸気弁６４、６６の閉じ時期を吸気下死点近傍の時期としたいという要求がある。しかしながら、吸気可変動弁機構４０が備えるＶＶＴ機構のように、閉じ時期の調整に伴って開き時期も変更されてしまう機構が用いられている場合には、吸気弁６４、６６の早閉じ制御を行うと、吸気弁６４、６６が必然的に早開きされてしまうことになり、スワールの向上に伴うＴＨＣ排出量の悪化を招いてしまう。また、ＴＨＣ排出量は、既述したように、冷却水温度の低下に伴い大きく増加してしまう。
【０１２６】
［実施の形態４における排気弁の制御の特徴的な設定］
図１９は、本発明の実施の形態４における排気弁７２、７４の制御の特徴的な設定を説明するための図である。
上記の課題を解消すべく、本実施形態では、図１９に示すように、冷却水温度が低くなるほど、排気遅閉じ制御による排気弁７２、７４の閉じ時期の遅角量を大きくするようにした。
【０１２７】
上記図１８に示すグラフに新たに加えられた黒丸印は、吸気弁６４、６６の早開き制御とともに排気遅閉じ制御もが実行された場合の関係を示すものである。図１８より、吸気弁６４、６６の早開き制御とともに排気遅閉じ制御が実行された場合には、吸気弁６４、６６の開き時期の進角量が大きくなっていっても、ＮＯｘの排出量（つまり、ＴＨＣの排出量）の増加代が減少していることが判る。これは、以下のような理由による。すなわち、吸気弁６４、６６の早開き制御と同時に、吸気上死点よりも遅角側に閉じ時期を設定する排気遅閉じ制御が実行されると、吸気行程の初期において排気ガスが排気ポートから筒内に導入されるようになる。その結果、筒内に導入される吸気の流れと排気ガスの逆流とが干渉することで、スワールが抑制され、ＴＨＣの排出量が減少するためである。
【０１２８】
更に、上記図１７を参照して説明した構成を有する第１排気ポート１２０を備えていることで、低負荷時に排気遅閉じ制御を行った際に、より効果的に吸気スワール流の生成を抑制することができ、ＴＨＣの排出を十分に抑制することが可能となる。
【０１２９】
図２０は、上記の機能を実現するために、本実施の形態４においてＥＣＵ５０が実行するルーチンのフローチャートである。尚、図２０に示すルーチンは、上述した実施の形態１における図６に示すルーチンと並行して実行されるものとする。また、図２０において、実施の形態３における図１６に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
【０１３０】
図２０に示すルーチンでは、水温センサ５６の出力に基づき、冷却水温度が上記所定の温度よりも低いことで、内燃機関１０が暖機過程にあると判定された場合には、冷却水温度に応じて、吸気弁６４、６６の開き時期の進角量が決定される（ステップ３０４）とともに、冷却水温度に応じて、排気弁７２、７４の閉じ時期の遅角量が決定される（ステップ４００）。より具体的には、ＥＣＵ５０は、上記図１９に示すような関係をマップとして記憶しており、そのようなマップを参照して、冷却水温度が低くなるほど、排気遅閉じ制御による排気弁７２、７４の閉じ時期の遅角量が大きくなるように調整する。
【０１３１】
以上説明した図２０に示すルーチンによれば、吸気弁６４、６６の開き時期の進角量だけでなく排気弁７２、７４の閉じ時期の遅角量が制御されることで、冷却水温度に応じて、スワールを適切に抑制することが可能となる。これにより、冷間時にＴＨＣの排出を好適に抑制することができる。
【０１３２】
また、本実施形態の制御によれば、別途新たなスワール抑制手段を備えなくても、排気弁７２、７４の開弁特性の調整のみでスワール比の制御が可能となる。つまり、本実施形態の制御は、本実施形態の吸気可変動弁機構４０のように、開き時期と閉じ時期とを同時に変更してしまうＶＶＴ機構を用いて吸気弁６４、６６の閉じ時期の調整を行う機構に用いるうえで好適な制御である。
【０１３３】
ところで、上述した実施の形態４においては、排気遅閉じ制御を行った際に効果的に吸気スワール流を抑制するために、第１排気ポート１２０を、排気ガスが当該第１排気ポート１２０から逆流する際に、第１吸気ポート６０を利用して得られる吸気スワール流と逆方向の排気スワール流を生成できるように構成している。しかしながら、本発明において、排気遅閉じ制御を行った際に効果的に吸気スワール流を抑制するために備える排気ポートの構成は、これに限定されるものではない。すなわち、例えば、以下の図２１を参照して説明するものであってもよい。
【０１３４】
図２１は、本発明の実施の形態４の変形例における第１排気ポート１３０の特徴的な構成を説明するための図である。尚、図２１においては、第２吸気ポート６２および第２排気ポート７０の図示を省略している。
図２１に示す構成では、第１排気ポート１３０は、直線状に形成されたストレートポートとして構成されている。そして、第１排気ポート１３０は、排気ガスが当該第１排気ポート１３０から筒内に逆流する際に、逆流する排気ガスが、第１吸気ポート６０が生成する吸気スワール流と衝突するような向きで配置されている。このような構成によっても、低負荷時に排気遅閉じ制御を行った際に、より効果的に吸気スワール流の生成を抑制することができ、ＴＨＣの排出を十分に抑制することが可能となる。また、ストレートポートであるので、ヘリカルポートを利用した場合に比して、排気効率の悪化を招くことなく、吸気スワール流の調整が可能となる。
【０１３５】
尚、上述した実施の形態４においては、ＥＣＵ５０が上記ステップ３００、３０２、および４００の処理を実行することにより前記第１８の発明における「冷間時排気弁制御手段」が実現されている。
【０１３６】
実施の形態５．
次に、図２２および図２３を参照して、本発明の実施の形態５について説明する。
本実施形態のシステムは、図１に示すハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ５０に図６に示すルーチンとともに後述する図２３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ものである。
【０１３７】
［過渡時における吸気弁の制御］
車両に急加速が要求される過渡時において、加速レスポンスを向上させるためには、燃料噴射量をできるだけ増量したい。しかしながら、加速時に増量可能な燃料噴射量は、スモーク排出量の上限値によって制限される。一方、スワールを高めることは、スモーク排出量の低減を図るうえで有効である。しかしながら、片弁早閉じ制御やスワールコントロールバルブを利用した制御では、スワールを高めると、流量係数が悪化し、筒内に吸入される新気量が減少してしまう。その結果、スワールの向上による燃料噴射量の増量効果が目減りしてしまう。
【０１３８】
図２２は、本発明の実施の形態５における吸気弁６４、６６の開き時期の制御を説明するための図である。
上記の課題を解消すべく、本実施形態では、図２２に示すように、要求トルクの微分値（要求トルクの変化率）に応じて、加速時における吸気弁６４、６６の開き時期の進角量（吸気上死点を基準）を決定するようにしている。より具体的には、設計制約値（バルブスタンプにて決定）に達するまでの期間においては、要求トルクの微分値が大きくなるほど、すなわち、要求される加速が急になるほど、吸気弁６４、６６双方の開き時期の進角量が大きくするようにしている。尚、排気圧力と過給圧力との差が大きい領域では、吸気弁６４、６６の開き時期の進角量を過度に大きく設定すると、内部ＥＧＲガス量の増加によりスモーク排出量が悪化するおそれがある。このため、そのような領域では、吸気弁６４、６６の早開きは、加速時（過渡時）のみで行うようにしている。
【０１３９】
図２３は、上記の機能を実現するために、本実施の形態５においてＥＣＵ５０が実行するルーチンのフローチャートである。尚、図２３に示すルーチンは、上述した実施の形態１における図６に示すルーチンと並行して実行されるものとする。
図２３に示すルーチンでは、先ず、クランク角センサ５２やアクセル開度センサ５４の出力などに基づき、加速時であるか否かが判別される（ステップ５００）。
【０１４０】
その結果、加速時であると判定された場合には、今回の加速時におけるアクセル開度の変化量や変化率等のアクセル開度情報に基づき、今回の加速前後における要求トルクの微分値が算出される（ステップ５０２）。次いで、算出された要求トルクの微分値に応じて、吸気弁６４、６６の開き時期の進角量が決定される（ステップ５０４）。より具体的には、ＥＣＵ５０は、上記図２２に示すような関係をマップとして記憶しており、そのようなマップを参照して、要求トルクの微分値が大きくなるほど、つまり、要求される加速が急になるほど、吸気弁６４、６６の開き時期の進角量が大きくなるように調整する。
【０１４１】
以上説明した図２３に示すルーチンによれば、加速時にはスワール比を高めるべく、吸気弁６４、６６双方の開き時期が、吸気上死点に対して進角されるようになる。吸気弁６４、６６の開き時期の進角によるスワール向上手法によれば、既述したように、流量係数の悪化を伴わずにスワール比を高めることが可能となる（図３（Ｂ）参照）。つまり、スワール比の向上と吸入空気量の向上の両立が可能となる。このため、筒内に吸入される新気量を減らすという背反なしに、スワール比の向上により燃料噴射量を増量することが可能となる。これにより、加速時に内燃機関１０のレスポンスを良好に高めることが可能となる。
【０１４２】
ところで、上述した実施の形態５においては、加速時にスワール比を高めるべく、吸気弁６４、６６の双方の開き時期を進角させるようにしているが、このような手法に限らず、第１吸気弁６４および第２吸気弁６６のうちの少なくとも一方の開き時期を加速時に進角させるようにしてもよい。
【０１４３】
尚、上述した実施の形態５においては、ＥＣＵ５０が上記ステップ５００〜５０４の処理を実行することにより前記第２１の発明における「加速時吸気弁制御手段」が実現されている。
【図面の簡単な説明】
【０１４４】
【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に示す内燃機関における吸排気ポート周りの具体的な構成を説明するための図である。
【図３】両弁早開き制御によるスワール向上の利点を説明するための図である。
【図４】本発明の実施の形態１において用いられる吸排気弁の各制御手法を説明するための図である。
【図５】図４中に示す制御Ａ〜Ｆの各手法を用いる運転領域を、内燃機関のトルクとエンジン回転数との関係で表した図である。
【図６】本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図７】本発明の実施の形態２における吸気可変動弁機構の具体的構成を説明するための斜視図である。
【図８】図７に示す吸気可変動弁機構を、図７中の矢視Ａ側の制御軸の軸方向から見た図である。
【図９】本発明の実施の形態２における吸気可変動弁機構により実現される片弁早開き遅閉じ制御によるスワール向上効果について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、スワール比を高める要求がある場合に実行される吸気弁の制御の優先順位を説明するための図である。
【図１１】図１０中に示す制御Ｃ、Ｇ、Ｈの各手法を用いる運転領域を、内燃機関のトルクとエンジン回転数との関係で表した図である。
【図１２】本発明の実施の形態２において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図１３】低負荷時におけるＴＨＣ排出量および燃費への吸気弁の早開き制御の影響を説明するための図である。
【図１４】ＴＨＣの排出量と内燃機関の冷却水温度との関係を表した図である。
【図１５】本発明の実施の形態３における吸気弁の制御の特徴的な設定を説明するための図である。
【図１６】本発明の実施の形態３において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図１７】本発明の実施の形態４における第１排気ポートの特徴的な構成を説明するための図である。
【図１８】低負荷時におけるＴＨＣ排出量への吸気弁の早開き制御および排気弁の排気遅閉じ制御の影響を説明するための図である。
【図１９】本発明の実施の形態４における排気弁の制御の特徴的な設定を説明するための図である。
【図２０】本発明の実施の形態４において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図２１】本発明の実施の形態４の変形例における第１排気ポートの特徴的な構成を説明するための図である。
【図２２】本発明の実施の形態５における吸気弁の開き時期の制御を説明するための図である。
【図２３】本発明の実施の形態５において実行されるルーチンのフローチャートである。
【符号の説明】
【０１４５】
１０  内燃機関
１８  排気通路
２６  吸気通路
４０、８０  吸気可変動弁機構
４２  排気可変動弁機構
５０  ＥＣＵ(Electronic Control Unit)
６０  第１吸気ポート（主流ポート）
６２  第２吸気ポート（従属ポート）
６４  第１吸気弁
６６  第２吸気弁
６８、１２０、１３０  第１排気ポート
７０  第２排気ポート
７２  第１排気弁
７４  第２排気弁
８２  第１駆動カム
８４  第２駆動カム
【図１】
2009162113.tif 000003
【図２】
2009162113.tif 000004
【図３】
2009162113.tif 000005
【図４】
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【図５】
2009162113.tif 000007
【図６】
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【図７】
2009162113.tif 000009
【図８】
2009162113.tif 000010
【図９】
2009162113.tif 000011
【図１０】
2009162113.tif 000012
【図１１】
2009162113.tif 000013
【図１２】
2009162113.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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