(57)【要約】【課題】この発明は、可変動弁機構を備える内燃機関の制御装置に関し、筒内ガスの乱れが早期に縮流するのを効果的に抑制でき、これにより、燃焼の改善、ひいては燃費の改善を良好に実現させることを目的とする。【解決手段】吸気弁３０の作用角、リフト量、およびリフト速度を変更可能とする吸気可変動弁機構３４を備える。内燃機関１０の負荷に応じて吸気弁３０の閉じ時期IVCを可変として吸入空気量を制御する。同一作用角条件下において最大リフト位置を基準に前後対称となるリフトカーブと比較して、吸気弁３０の閉じ時期を終点とする所定期間におけるリフト量が低くなるように、吸気弁３０を制御する。【選択図】図７
2009030519.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気弁の少なくともリフト速度を変更可能とする可変動弁機構と、
前記可変動弁機構を制御することにより吸気弁を制御する吸気弁制御手段とを備え、
前記吸気弁制御手段は、同一作用角条件下において最大リフト位置を基準に前後対称となるリフトカーブと比較して、吸気弁の閉じ時期を終点とする所定期間におけるリフト量が低くなるように、吸気弁を制御することを特徴とする可変動弁機構を備える内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記可変動弁機構は、吸気弁のリフト量および作用角のうちの少なくとも作用角を連続的に変更可能な機構であって、
前記吸気弁制御手段は、内燃機関の負荷に応じて吸気弁の閉じ時期を決定する閉じ時期可変制御を実行し、
前記制御装置は、吸入空気量を制御するためのスロットルバルブを運転状態に応じた所定開度に固定した状態で、或いは、当該スロットルバルブを備えずに、前記閉じ時期可変制御によって吸入空気量の制御を行うことが可能となっていることを特徴とする請求項１記載の可変動弁機構を備える内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記吸気弁制御手段は、同一作用角条件下において最大リフト位置を基準に前後対称となるリフトカーブと比較して、吸気上死点後９０°CA近傍でのリフト量が小さくなるように、吸気弁を制御することを特徴とする請求項１または２記載の可変動弁機構を備える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、可変動弁機構を備える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、吸気弁を電磁力で開閉駆動する電磁駆動弁を備える内燃機関が開示されている。この従来の内燃機関では、吸気流速を高めるべく、吸気行程中に吸気弁の開閉動作を２回行うようにしている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２３４７６９号公報
【特許文献２】特開２００２−３４９３０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
内燃機関の燃焼を良好に改善するためには、筒内ガスの乱れ（ガス流動）を増強することによって燃焼速度を向上させることが効果的である。また、筒内ガスの乱れを早期に縮流させないようにするためには、吸気弁の閉じ時期付近において、吸気流速が高められていることが望ましい。上記従来技術の手法は、吸気弁の閉じ時期付近での吸気流速を効果的に高めるという点において、未だ改善の余地を残すものであった。また、吸気行程中に吸気弁を２回開くようにすると、余剰な空気が筒内に流入する可能性がある。このため、上記従来技術の手法によれば、低負荷領域ではスロットルバルブによる絞りが必要になり、ポンプ損失の増大を招く可能性があった。
【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、筒内ガスの乱れが早期に縮流するのを効果的に抑制でき、これにより、燃焼の改善、ひいては燃費の改善を良好に実現させ得る可変動弁機構を備え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、吸気弁の少なくともリフト速度を変更可能とする可変動弁機構と、
前記可変動弁機構を制御することにより吸気弁を制御する吸気弁制御手段とを備え、
前記吸気弁制御手段は、同一作用角条件下において最大リフト位置を基準に前後対称となるリフトカーブと比較して、吸気弁の閉じ時期を終点とする所定期間におけるリフト量が低くなるように、吸気弁を制御す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、前記可変動弁機構は、吸気弁のリフト量および作用角のうちの少なくとも作用角を連続的に変更可能な機構であって、
前記吸気弁制御手段は、内燃機関の負荷に応じて吸気弁の閉じ時期を決定する閉じ時期可変制御を実行し、
前記制御装置は、吸入空気量を制御するためのスロットルバルブを運転状態に応じた所定開度に固定した状態で、或いは、当該スロットルバルブを備えずに、前記閉じ時期可変制御によって吸入空気量の制御を行うことが可能となっていることを特徴とする。
【０００８】
また、第３の発明は、第１または第２の発明において、前記吸気弁制御手段は、同一作用角条件下において最大リフト位置を基準に前後対称となるリフトカーブと比較して、吸気上死点後９０°CA近傍でのリフト量が小さくなるように、吸気弁を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
第１の発明によれば、吸気弁の閉じ時期付近において吸気流速を効果的に高めることが可能となる。このため、特に低負荷領域において、筒内ガスの乱れが早期に縮流してしまうのを効果的に抑制することができる。その結果、実際に燃焼が実行される圧縮上死点付近での筒内ガスの乱れを強化することが可能となり、燃焼速度の向上と筒内の混合気分布の改善を図ることが可能となる。
【００１０】
第２の発明によれば、吸気弁の閉じ時期の制御を主として吸入空気量の制御を行う方式の内燃機関において、筒内ガスの乱れが早期に縮流してしまうのを効果的に抑制することができ、実際に燃焼が実行される圧縮上死点付近での筒内ガスの乱れを強化することが可能となる。このため、ポンプ損失の低減という良好な効果を得ながら良好な燃焼を確保できるようになり、燃費改善を図ることができる。
【００１１】
第３の発明によれば、ピストン速度が最も高くなることでバルブ通過流速が最も高くなり易くなる吸気上死点後９０°CA付近において、効果的に吸気流速を高めることができる。このため、吸気上死点後９０°CA付近に吸気弁の閉じ時期が到来するような低負荷領域において特に、吸気弁の閉じ時期付近での吸気流速を効果的に高めることができるようになり、筒内ガスの乱れの早期縮流を効果的に抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
実施の形態１．
［システム構成］
図１は、本発明の実施の形態１の内燃機関１０の構成を説明するための図である。本実施形態のシステムは、内燃機関１０を備えている。ここでは、内燃機関１０は、直列４気筒型のエンジンであるものとする。内燃機関１０の筒内には、ピストン１２が設けられている。内燃機関１０の筒内には、ピストン１２の頂部側に燃焼室１４が形成されている。燃焼室１４には、吸気通路１６および排気通路１８が連通している。
【００１３】
吸気通路１６の入口近傍には、吸気通路１６に吸入される空気の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ２０が設けられている。エアフローメータ２０の下流には、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、アクセル開度と独立してスロットル開度を制御することのできる電子制御式スロットルバルブである。スロットルバルブ２２の近傍には、スロットル開度を検出するスロットルセンサ２４が配置されている。
【００１４】
また、スロットルバルブ２２の下流には、内燃機関１０の吸気ポートに燃料を噴射するための燃料噴射弁２６が配置されている。また、内燃機関１０が備えるシリンダヘッドには、燃焼室１４の頂部から燃焼室１４内に突出するように点火プラグ２８が取り付けられている。吸気ポート１６ａおよび排気ポートには、それぞれ、燃焼室１４と吸気通路１６、或いは燃焼室１４と排気通路１８を導通状態または遮断状態とするための吸気弁３０および排気弁３２が設けられている。
【００１５】
吸気弁３０および排気弁３２は、それぞれ吸気可変動弁機構３４および排気可変動弁機構３６により駆動される。これらの可変動弁機構３４、３６の詳細な構成については、図２乃至図４を参照して後述するものとする。また、排気通路１８には、その位置で排気空燃比を検出するためのＡ／Ｆセンサ３８が配置されている。
【００１６】
図１に示すシステムは、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)４０を備えている。ＥＣＵ４０には、上述した各種のセンサとともに、エンジン回転数を検出するクランク角センサ４２、アクセル開度ＰＡを検出するためのアクセル開度センサ４４等が接続されている。また、ＥＣＵ４０には、上述した各種のアクチュエータが接続されている。ＥＣＵ４０は、それらのセンサ出力に基づいて、内燃機関１０の運転状態を制御することができる。
【００１７】
［本実施形態の可変動弁機構の構成］
図２は、図１に示すシステムが備える吸気可変動弁機構３４の構成を示す図である。以下、この図を参照して、吸気可変動弁機構３４について更に説明する。尚、排気可変動弁機構３６は、吸気可変動弁機構３４とほぼ同様の構成であるので、その詳細な図示および説明を省略する。
【００１８】
図２に示すように、内燃機関１０は、１気筒当たり２つの吸気弁３０を備えている。そして、内燃機関１０は、前述したように４つの気筒（＃１〜＃４）を備えており、＃１→＃３→＃４→＃２の順で爆発行程が行われる。吸気可変動弁機構３４は、２つの装置、すなわち吸気可変動弁機構３４Ａと吸気可変動弁機構３４Ｂとで構成されている。吸気可変動弁機構３４Ａは＃２気筒および＃３気筒が備える吸気弁３０を駆動し、吸気可変動弁機構３４Ｂは＃１気筒および＃４気筒が備える吸気弁３０を駆動する。
【００１９】
吸気可変動弁機構３４Ａは、駆動源としての電動機（以下、モータと称する）５０Ａと、モータ５０Ａの回転運動を伝達する伝達機構としてのギヤ列５２Ａと、ギヤ列から伝達された回転運動を吸気弁３０の直線的な開閉運動に変換するカムシャフト５４Ａとを備えている。同様に、吸気可変動弁機構３４Ｂは、モータ５０Ｂ、ギヤ列５２Ｂ、およびカムシャフト５４Ｂを備えている。
【００２０】
モータ５０Ａ，５０Ｂは、回転速度および回転量の制御が可能なサーボモータである。このモータ５０Ａ，５０Ｂとしては、例えばＤＣブラシレスモータ等が好ましく用いられる。モータ５０Ａ，５０Ｂには、その回転位置（回転角度）を検出するためのレゾルバ、ロータリーエンコーダ等の回転角検出センサが内蔵されている。モータ５０Ａ，５０Ｂの回転速度および回転量は、ＥＣＵ４０により制御される。
【００２１】
カムシャフト５４Ａ、５４Ｂの外周部には、カムシャフト５４Ａ、５４Ｂに対して一体回転するカム駆動ギヤ５６と、やはりカムシャフト５４Ａ、５４Ｂに対して一体回転するカム５８とがそれぞれ設けられている。
【００２２】
ギヤ列５２Ａは、モータ５０Ａの出力軸６０に取り付けられたモータギヤ６２Ａの回転を中間ギヤ６４Ａを介してカムシャフト５４Ａが互いに等しい速度で回転するように構成されても良いし、モータギヤ６２Ａに対してカム駆動ギヤ５６を増速又は減速させるように構成されても良い。同様にして、ギヤ列５２Ｂは、モータ５０Ｂの出力軸に取り付けられたモータギヤ６２Ｂの回転を中間ギヤ６４Ｂ（図２において図示せず）を介してカムシャフト５４Ｂのカム駆動ギヤ５６に伝達する。
【００２３】
図２に示すように、カムシャフト５４Ａは＃２，＃３気筒の吸気弁３０の上部に配置されており、カムシャフト５４Ａに設けられたカム５８により＃２，＃３気筒の吸気弁３０が開閉駆動される。また、カムシャフト５４Ｂは２つに分割された状態で＃１，＃４気筒の吸気弁３０の上部に配置されており、カムシャフト５４Ｂに設けられたカム５８により＃１，＃４気筒の吸気弁３０が開閉駆動される。２つに分割されたカムシャフト５４Ｂは、中空のカムシャフト５４Ａ内に挿通された連結部材を介して連結され、一体的に回転するように構成されている。
【００２４】
図３は、カム５８によって吸気弁３０が駆動される様子を示す模式図である。カム５８はカムシャフト５４Ａ，５４Ｂと同軸の円弧状のベース円５８ｂの一部を半径方向外側に向かって膨らませてノーズ５８ａを形成した板カムの一種として形成されている。カム５８のプロファイルはその全周に亘って負の曲率が生じないように、つまり半径方向外側に向かって凸曲面を描くように設定されている。
【００２５】
図２に示すように、吸気弁３０はそれぞれ弁軸３０ａを備えている。各カム５８は吸気弁３０の弁軸３０ａの一端に設けられたバルブリフタ６６と対向する。各吸気弁３０はバルブスプリング（図示せず）の圧縮反力によってカム５８側に付勢されている。カム５８のベース円５８ｂとバルブリフタ６６が対向しているときには、そのバルブスプリングの付勢力により、吸気ポートのバルブシート（図示せず）に吸気弁３０が密着して吸気ポートが閉じられる。
【００２６】
モータ５０Ａ、５０Ｂの回転運動がギヤ列５２Ａ，５２Ｂを介してカムシャフト５４Ａ，５４Ｂに伝達されると、カムシャフト５４Ａ，５４Ｂと一体にカム５８が回転し、ノーズ５８ａがバルブリフタ６６を乗り越える間にバルブリフタ６６が押し下げられ、吸気弁３０がバルブスプリングの付勢力に抗してリフト（開弁）する。
【００２７】
また、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）は、カム５８の２つの駆動モードを示している。カム５８の駆動モードには、モータ５０Ａ、５０Ｂを一方向に連続回転させて図３（Ａ）に示すようにカム５８を最大リフト位置、すなわちカム５８のノーズ５８ａが相手側の部品（この場合はバルブリフタ６６）と接する位置を越えて正転方向（図３（Ａ）中の矢印方向）に連続的に回転させる正転駆動モードと、正転駆動モードにおける最大リフト位置に達する前にモータ５０Ａ、５０Ｂの回転方向を切り換えて図３（Ｂ）に示すようにカム５８を往復運動させる揺動駆動モードとがある。
【００２８】
正転駆動モードでは、カム５８の回転速度を制御することで吸気弁３０の作用角が制御される。また、揺動駆動モードでは、カム５８の回転速度とともに、カム５８が揺動する角度範囲を制御することで、吸気弁３０の作用角およびリフト量を制御することができる。このように、吸気可変動弁機構３４によれば、運転状態に応じた最適な作用角、リフト量（開弁特性）で吸気弁３０を駆動することが可能となる。
【００２９】
また、可変動弁機構３４によれば、正転駆動モード時と揺動動作モード時の如何を問わず、吸気弁３０のリフト動作中にカム５８の回転速度を変化させることによって、リフト動作中の吸気弁３０のリフト速度を調整することが可能となる。
【００３０】
図４は、カムシャフト５４Ａに設けられた２つのカム５８を詳細に示す模式図である。図４に示すように、カムシャフト５４Ａには、＃２気筒の吸気弁３０を駆動するためのカム５８と、＃３気筒の吸気弁３０を駆動するためのカム５８とが１８０°の角度位置だけ離間して設けられている。４気筒の内燃機関ではクランク角７２０°の間に＃１→＃３→＃４→＃２の順で爆発行程が行われるため、＃２気筒と＃３気筒の吸気行程はクランク角の３６０°毎に行われる。吸気可変動弁機構３４Ａは、クランク角３６０°毎に＃２気筒用のカム５８と＃３気筒用のカム５８が、交互に＃２気筒の吸気弁３０と＃３気筒の吸気弁３０を駆動するようにカムシャフト５４Ａを回転または揺動させる。同様に、カムシャフト５４Ｂには＃１気筒、＃４気筒の吸気弁３０を駆動するためのカム５８が設けられており、吸気可変動弁機構３４Ｂは、カムシャフト５４Ｂを回転または揺動させることで、＃１気筒の吸気弁３０と＃４気筒の吸気弁３０を駆動する。
【００３１】
［吸気弁の閉じ時期可変制御について］
本実施形態のシステムは、上述した吸気可変動弁機構３４とスロットルバルブ２２を吸入空気量の制御手段として利用することができる。本実施形態では、吸気可変動弁機構３４による吸気弁３０のリフト量および作用角の制御を主として用いて、吸入空気量の制御を行うようにしている。
【００３２】
より具体的には、本実施形態のシステムでは、ポンプ損失の低減による燃費向上を図る目的で、以下のような吸入空気量の制御を行うようにしている。すなわち、低負荷領域では、スロットル開度TAを運転状態に応じた十分な所定開度に大きく開いた状態で、吸気弁３０の作用角を小さくして閉じ時期IVCを早めることでバルブ通過空気量を制限させることによって吸入空気量の制御を行うようにしている。
【００３３】
そのために、内燃機関１０の要求負荷率およびエンジン回転数に応じて、吸気弁３０の目標作用角が決定され、その目標作用角を適切な開弁位相で実現するために吸気弁３０の開閉時期が決定される。このような制御によれば、内燃機関１０の負荷（負荷率）およびエンジン回転数に応じて、作用角が可変とされ、吸気弁３０の閉じ時期IVCが制御されることになる。
【００３４】
より具体的には、スロットル開度TAを運転状態に応じた所定開度に開いた状態で、負荷率やエンジン回転数が高くなるにつれ、作用角が徐々に大きくされ、吸気弁３０の閉じ時期IVCが徐々に遅角される。尚、以下の本明細書中においては、このように負荷に応じて吸気弁３０の閉じ時期IVCを可変として吸入空気量を調整する制御を、「吸気弁の閉じ時期可変制御」と称することとする。また、ここでは、スロットルバルブ２２を併用する制御を例に挙げているが、このような制御に限らず、スロットルバルブ２２を備えずに吸気弁３０の閉じ時期IVCの制御のみによって吸入空気量を制御するものであってもよい。
【００３５】
図５は、上記吸気弁の閉じ時期可変制御で用いられる吸気弁３０の開閉タイミングの例を示す図である。図５（Ａ）は、小作用角が選択される低負荷域における吸気弁３０の開閉タイミングを示している。図５（Ａ）に示す一例では、吸気弁３０は、吸気上死点TDC近傍で開弁された後、吸気下死点BDCよりも比較的早い段階で閉弁される。また、図５（Ｂ）は、大作用角が選択される高負荷領域における吸気弁３０のバルブタイミングを示している。この場合には、吸気弁３０は、所望のバルブオーバーラップ期間を得るために上記図５（Ａ）に示すケースよりも吸気上死点TDCに対して進角したクランク位置で開弁された後、十分な空気量が筒内に取り込まれた状態となるように吸気下死点BDCよりも遅れたタイミングで閉弁される。
【００３６】
上述した吸気弁の閉じ時期可変制御によれば、例えば低負荷領域から高負荷領域に移行する際には、スロットル開度TAは基本的に比較的大きな所定開度に維持させつつ、内燃機関１０に要求される負荷に応じて、徐々に作用角が大きくなるように吸気弁３０の閉じ時期IVCを（例えば図５（Ａ）から図５（Ｂ）に向けて）遅らせていくという手法によって、ポンプ損失の低減を好適に図りつつ吸入空気量を制御することが可能となる。
【００３７】
［吸気弁の閉じ時期可変制御の問題点］
以上説明したように、上記吸気弁の閉じ時期可変制御によれば、ポンプ損失を良好に低減しつつ吸入空気量を制御することが可能となる。しかしながら、その一方で、極低負荷領域（つまり、吸気弁３０のリフト量が極低リフト量に制御される領域）において上記吸気弁の閉じ時期可変制御を行った場合には、混合気分布の悪化による未燃損失の増加や、燃焼速度の低下などの燃焼を悪化させる要因が発生することが懸念され、結果的には、狙いの値まで燃料消費を十分に低減することが困難な場合が生ずる可能性がある。
【００３８】
上記の問題点が発生する原因としては、以下のようなものが考えられる。すなわち、極低負荷領域においては、吸気弁３０の閉じ時期IVCが吸気下死点よりも十分に早められ、かつ、吸気弁３０のリフト量が極低リフト量に制御されているので、吸気弁３０を通過する吸気の流速は高リフト量に制御された際に比して高くなる。しかし、吸気弁３０の閉じ時期IVCが早期であるので、筒内ガスの乱れが早期に縮流してしまい、その乱れが実際に燃焼が実行される圧縮上死点付近まで残留しにくくなる。
【００３９】
図６は、筒内ガスの乱れ（Turbulence）の強さをクランク角度との関係で表した図である。図６においては、吸気弁３０の閉じ時期IVCを吸気下死点よりも早くした極低負荷時のバルブタイミングと、吸気弁３０の閉じ時期IVCを吸気下死点よりも遅らせた高負荷時のバルブタイミングとを比較している。
【００４０】
高負荷時のバルブタイミングが採用されている場合には、吸気下死点に至るまでの期間（図６中のクランク角度-200〜-180°CAATDCまでの期間）においても吸気弁３０が未だ閉じられておらず、吸気が継続されている。このため、吸気下死点近傍において、比較的強い筒内ガスの乱れが存在している。これに対し、極低負荷時のバルブタイミングが採用されている場合には、吸気下死点近傍において既に吸気弁３０が閉じられているので、吸気下死点近傍において筒内ガスの乱れが早期に縮流してしまう。その結果、図６から判るように、吸気下死点近傍での筒内ガスの乱れの差が圧縮上死点に至るまで残存することとなる。このため、極低負荷時のバルブタイミングが採用されている場合には、高負荷時のバルブタイミングが採用されている場合に比して、燃焼の悪化が懸念される。
【００４１】
［実施の形態１における特徴的な吸気弁３０の制御］
図７は、本発明の実施の形態１における特徴的な吸気弁３０の制御を説明するためのリフトカーブである。図７中に示す２つのリフトカーブは、それぞれ、吸気弁３０の開き時期IVOが吸気上死点とされ、かつ、吸気弁３０の閉じ時期IVCが吸気下死点前５０°CAとされた例を示している。すなわち、図７に示すリフトカーブＡ、Ｂは、ともに吸気弁３０が早閉じされた場合のリフトカーブを示している。
【００４２】
より具体的には、図７中に太い曲線で表されたリフトカーブＡは、本実施形態で用いられるリフトカーブとの対比のために参照するリフトカーブであり、本実施形態のリフトカーブＢと同一作用角条件下において最大リフト位置を基準に前後対称とされたカーブを有する通常のリフトカーブである。一方、図７中に細い曲線で表されたリフトカーブＢが本実施形態で用いられるリフトカーブに対応している。
【００４３】
図７に示すように、本実施形態のリフトカーブＢは、前後対称とされた通常のリフトカーブＡよりも早く最大リフト位置に達するようなカーブとされている。より具体的には、本実施形態のリフトカーブＢは、前後対称とされた通常のリフトカーブＡと同一クランク角度で比較して、吸気弁３０の閉じ時期IVCを終点とする所定期間（図７に示す例では、最大リフト位置から閉じ時期IVCまでの後半期間）におけるリフト量が低くされている。言い換えれば、リフトカーブＢは、最大リフト位置から閉じ時期IVCまでの後半区間における吸気弁３０のリフト速度の絶対値が、開き時期IVOから最大リフト位置までの前半区間における吸気弁３０のリフト速度の絶対値よりも小さくされている。
【００４４】
更に付け加えると、ピストン１２の速度は、吸気上死点後９０°ＣＡ近傍において最も高くなる。そこで、本実施形態のリフトカーブＢは、そのようにピストン１２の速度が最も高まることでバルブ通過流速が最も高くなり易くなる吸気上死点後９０°ＣＡ近傍において、吸気弁３０のリフト量が上記通常のリフトカーブＡに比して低くなるように設定されている。また、本実施形態のリフトカーブＢは、以上のような配慮がなされつつ、前後対称のリフトカーブＡが用いられた際と同量の吸入空気量が確保できるように設定されている。
【００４５】
図８は、図７に示すリフトカーブＢを採用した効果を説明するための図であり、吸気弁３０のバルブ通過流速とクランク角度との関係を表している。本実施形態のリフトカーブＢ（細線）が採用された場合には、最大リフト位置よりも後半側のリフト量が前後対称のリフトカーブＡにおけるリフト量よりも低められていることによって、図８に示すように、吸気弁３０のリフト期間の後半において、バルブ通過流速をリフトカーブＡが採用された場合に比して高めることが可能となる。
【００４６】
このため、本実施形態のリフトカーブＢによれば、吸気弁３０が吸気下死点よりも十分に早く閉じられるような場合（極低負荷時）であっても、吸気弁３０の閉じ時期IVC付近において吸気流速を十分に高めることができる。これにより、筒内ガスの乱れが早期に縮流してしまうのを効果的に抑制することができる。その結果、実際に燃焼が実行される圧縮上死点付近での筒内ガスの乱れを強化することが可能となり、燃焼速度の向上と筒内の混合気分布の改善を図ることが可能となる。
【００４７】
このため、上記吸気弁の閉じ時期可変制御の実行時に吸気弁３０を早閉じさせた場合であっても、ポンプ損失の低減という良好な効果を得ながら良好な燃焼を確保できるようになり、燃費改善を図ることができる。また、従来技術のように、吸気流速を向上させるべく吸気行程の途中に吸気弁を２度開閉するという手法では、低負荷領域では吸入空気量の制御のためにスロットルバルブによる絞りが必要となり、ポンプ損失の増大によって燃費効果が悪化する可能性がある。これに対し、本実施形態の手法によれば、そのようなスロットルバルブによる吸入空気量の調整を伴わずに、筒内ガスの乱れを強化することが可能となる。
【００４８】
また、本実施形態のリフトカーブBでは、吸気上死点後９０°CA近傍において、吸気弁３０のリフト量が上記通常のリフトカーブAに比して低くなるようにリフトカーブを設定するという配慮もなされている。低負荷領域において上記吸気弁の閉じ時期可変制御を実行するようにすると、吸気弁３０の閉じ時期IVCがピストン速度の最も高い吸気上死点後９０°CA付近となることが多い。そのような吸気上死点後９０°CA付近でリフト量を小さくしたことで、バルブ通過流速を効果的に高めることができる。つまり、吸気弁３０の閉じ時期IVC付近での吸気流速を効果的に高めることができるので、筒内ガスの乱れの早期縮流を効果的に抑制することができる。
【００４９】
ところで、上述した実施の形態１においては、吸気弁３０の閉じ時期可変制御において吸気弁３０が吸気下死点よりも十分に早閉じされた場合を例にとって説明を行っている。しかしながら、筒内ガスの乱れを増強すべく実行される本発明の吸気弁の制御は、そのような早閉じ制御時に限定されるものではなく、例えば、以下の図９および図１０を参照して説明するバルブタイミングが採用される際に実行されるものであってもよい。
【００５０】
図９は、本発明における特徴的な吸気弁３０の制御が適用された他のリフトカーブを示す図である。図９に示すリフトカーブは、吸気弁３０の開き時期IVOが吸気上死点とされ、かつ、吸気弁３０の閉じ時期IVOが吸気下死点とされた例を示している。図９に示す例においても、本発明が適用されたリフトカーブＢは、前後対称とされた通常のリフトカーブＡと比較して、吸気弁３０の閉じ時期IVCを終点とする所定期間におけるリフト量が低くされている。
【００５１】
図１０は、図９に示すリフトカーブＢを採用した効果を説明するための図である。図１０より、上記図９に示すバルブタイミングが用いられた場合においても、リフトカーブＢが採用された場合には、通常のリフトカーブＡが採用された場合に比して、吸気弁３０のリフト期間の後半でのバルブ通過流速を十分に高めることが可能となっていることが判る。これにより、上記図７に示す吸気弁３０の早閉じ制御時に限らず、筒内ガスの乱れを効果的に強化することができ、より燃焼を改善することができる。
【００５２】
また、上述した実施の形態１においては、吸気弁３０を駆動するカム５８をカムシャフト５４回りにモータ５０によって電動駆動する方式の吸気可変動弁機構３４が用いられている。しかしながら、本発明に適用される可変動弁機構は、吸気弁のリフト速度を変更可能とする機構であれば、上記のような機構に限定されるものではなく、例えば、電磁力で吸気バルブを開閉駆動する電磁駆動弁などであってもよい。また、リフト速度の変更は、カムの回転速度の変更や電磁力の調整によるものに限らず、例えば、複数の吸気用カムを備えるようにし、使用するカムの切替えによるものであってもよい。また、本発明の対象となる内燃機関は、ポート噴射式の内燃機関に限られるものではなく、例えば、筒内直接噴射式の内燃機関であってもよい。
【００５３】
尚、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ４０が上記リフトカーブＢが得られるように吸気可変動弁機構３４を用いて吸気弁３０を制御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。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の実施の形態１の内燃機関の構成を説明するための図である。
【図２】図１に示すシステムが備える吸気可変動弁機構の構成を示す図である。
【図３】カムによって吸気弁が駆動される様子を示す模式図である。
【図４】カムシャフトに設けられた２つのカムを詳細に示す模式図である。
【図５】吸気弁の閉じ時期可変制御で用いられる吸気弁の開閉タイミングの例を示す図である。
【図６】筒内ガスの乱れ（Turbulence）の強さをクランク角度との関係で表した図である。
【図７】本発明の実施の形態１における特徴的な吸気弁の制御を説明するためのリフトカーブである。
【図８】図７に示すリフトカーブＢを採用した効果を説明するための図である。
【図９】本発明における特徴的な吸気弁の制御が適用された他のリフトカーブを示す図である。
【図１０】図９に示すリフトカーブＢを採用した効果を説明するための図である。
【符号の説明】
【００５５】
１０  内燃機関
１２  ピストン
１４  燃焼室
１６  吸気通路
１６ａ  吸気ポート
１８  排気通路
２６  燃料噴射弁
２８  点火プラグ
３０  吸気弁
３２  排気弁
３４  吸気可変動弁機構
４０  ＥＣＵ(Electronic Control Unit)
４２  クランク角センサ
４４  アクセル開度センサ
５０Ａ、５０Ｂ  モータ
５４Ａ、５４Ｂ  カムシャフト
５８  カム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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