(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気弁のリフト量を変更可能な可変動弁機構と、
吸気通路に燃料を噴射供給する燃料噴射弁と、
吸気弁が開弁する前に燃料噴射を終了させる第１噴射時期と、吸気弁の開弁期間中に燃料噴射を行う第２噴射時期と、を上記可変動弁機構の制御状態に応じて、吸気弁のリフト量が所定リフト量より大きいときに上記第１噴射時期を選択し、吸気弁のリフト量が所定リフト量より小さいときに上記第２噴射時期を選択する制御装置と、
を備え、
上記所定リフト量の値が、内燃機関の回転速度の上昇に伴って増加することを特徴とする可変動弁機構付き内燃機関。
【請求項２】
吸気弁のリフト量を変更可能な可変動弁機構と、
吸気通路に燃料を噴射供給する燃料噴射弁と、
吸気弁が開弁する前に燃料噴射を終了させる第１噴射時期と、吸気弁の開弁期間中に燃料噴射を行う第２噴射時期と、を上記可変動弁機構の制御状態に応じて、吸気弁のリフト量が所定リフト量より大きいときに上記第１噴射時期を選択し、吸気弁のリフト量が所定リフト量より小さいときに上記第２噴射時期を選択する制御装置と、
吸気弁のリフト中心角の位相を変更可能な第２の可変動弁機構と、
を備え、
上記第２噴射時期選択時において、この第２の可変動弁機構の制御状態が所定位相よりも進角側にあるときに燃料噴射開始を吸気上死点以降とすることを特徴とする可変動弁機構付き内燃機関。
【請求項３】
上記所定リフト量の値が、上記第２の可変動弁機構の制御状態の進角に伴って増加することを特徴とする請求項２に記載の可変動弁機構付き内燃機関。
【請求項４】
上記可変動弁機構は、駆動軸により回転駆動される偏心カムと、この偏心カムの外周に相対回転可能に嵌合したリンクアームと、上記駆動軸と平行に設けられ、かつ偏心カム部を備えた少なくとも所定角度範囲内で回転可能な制御軸と、この制御軸の偏心カム部に回転可能に装着され、かつ上記リンクアームにより揺動されるロッカアームと、上記駆動軸に回転可能に支持されるとともに、上記ロッカアームにリンクを介して連結され、該ロッカアームに伴って揺動することにより吸気弁を押圧する揺動カムと、上記制御軸の回転位置を変化させるリフト・作動角制御用アクチュエータと、を備え、上記制御軸の偏心カム部の回転位置によって吸気弁のリフトがその作動角とともに増減変化するように構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の可変動弁機構付き内燃機関。
【請求項５】
上記燃料噴射弁は、円錐状の噴霧形態を有し、この噴霧の外周部が吸気弁外周のシール部に重なるように構成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の可変動弁機構付き内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、吸気弁のリフト量あるいは作動角を可変制御する可変動弁機構を備えるとともに、この吸気弁の上流側に燃料噴射弁を備えた内燃機関に関する。
【０００２】
【従来の技術】
吸気弁のリフト特性を変更可能な可変動弁機構を備えるとともに、吸気弁上流の吸気通路内へ燃料を噴射供給するようにした内燃機関において、可変動弁機構の制御状態に応じて燃料噴射時期を調整する技術が、特開２００１−２２１０８３号公報に開示されている。
【０００３】
この従来技術では、吸気弁が開く前に燃料噴射を終了させるようなタイミングでの噴射を前提とし、かつ吸気弁のリフト中心角位相を変更することでバルブオーバラップ量が大きくなったときに、燃料噴射時期を遅角補正している。
【０００４】
また特開平８−２６０９２３号公報等によって、吸気弁のリフト量を連続的に可変制御する可変動弁機構が公知である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
吸気弁のリフト量を変更可能な可変動弁機構を備えた内燃機関の場合、可変動弁装置の制御状態によって吸気弁付近の吸気の流速が大幅に変化する。例えば、リフト量が小さいと、吸気弁の環状流路における流速が大となる。従って、この流速変化を有効に利用した燃料噴射を行うことが重要である。
【０００６】
上記従来技術では、吸気弁のリフト量を変更する場合の燃料噴射時期制御について何ら検討がなされていない。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る内燃機関は、その吸気弁のリフト量（最大リフト量）を可変制御する可変動弁機構を備えている。この可変動弁機構に、吸気弁のリフト中心角の位相を変更可能な第２の可変動弁機構をさらに組み合わせることもできる。
【０００８】
燃料噴射弁は、吸気弁の上流側に配置され、吸気通路に燃料を噴射供給する。望ましくは、この燃料噴射弁は、円錐状の噴霧形態を有し、噴霧の外周部が吸気弁外周のシール部に重なるように構成されている。
【０００９】
この燃料噴射弁の燃料噴射タイミングは、制御装置によって制御され、本発明では、吸気弁が開弁する前に燃料噴射を終了させる第１噴射時期と、吸気弁の開弁期間中に燃料噴射を行う第２噴射時期と、が上記可変動弁機構の制御状態に応じて選択されるようになっている。
【００１０】
より具体的には、吸気弁のリフト量が所定リフト量より大きいときに上記第１噴射時期を選択し、吸気弁のリフト量が所定リフト量より小さいときに上記第２噴射時期を選択する。そして、上記所定リフト量の値が、内燃機関の回転速度の上昇に伴って増加する。
【００１１】
リフト量が大きいときは、第１噴射時期として、吸気弁が開弁する前に燃料噴射を終了させる（以下、これを待ち時間噴射と呼ぶ）ことにより、吸気弁や吸気ポートの熱で燃料の気化を促進することができる。つまり燃料の二次微粒化が図れる。一方、リフト量が小さいときは、第２噴射時期として、吸気弁の開弁期間中に燃料噴射を行う（以下、これを吸気行程噴射と呼ぶ）ことにより、吸気ポートに対する燃料付着度合いのばらつき、ひいては、その影響による吸入空気量のばらつきを回避できる。つまり、リフト量が小さく開口部の流路面積が小さい状態では、燃料付着度合いが変化すると実質的な流路面積が大きく変化することになるが、吸気行程噴射とすることで、燃料付着度合いのサイクルばらつきが抑制される。
【００１２】
なお、リフト量が大きいときには、燃料付着度合いのばらつきが生じても、これによる開口部の流路面積変化は全体の流路面積から見てわずかな比率であり、吸入空気量に対する影響は問題とならない。また、リフト量が小さいときには、吸気弁通過時の吸気流速が大きくなり、流れによって燃料が微粒化されるので、待ち時間噴射のような熱による二次微粒化作用が与えられなくても問題はない。
【００１３】
【発明の効果】
この発明によれば、熱による二次微粒化が図れる待ち時間噴射と、燃料付着度合いのばらつきを抑制し得る吸気行程噴射と、を、吸気弁リフト量の可変制御に応じて最適なものとすることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を、自動車用火花点火式ガソリン機関として構成した実施の形態について説明する。
【００１５】
図１は、内燃機関の吸気弁側可変動弁装置の構成を示す構成説明図であり、この可変動弁装置は、可変動弁機構として、吸気弁のリフト・作動角を変化させるリフト・作動角可変機構１と、そのリフトの中心角の位相（図示せぬクランクシャフトに対する位相）を進角もしくは遅角させる位相可変機構２１（第２の可変動弁機構に相当する）と、を備えている。
【００１６】
まず、リフト・作動角可変機構１を説明する。なお、このリフト・作動角可変機構１は、本出願人が先に提案したものであるが、例えば特開平１１−１０７７２５号公報等によって公知となっているので、その概要のみを説明する。
【００１７】
リフト・作動角可変機構１は、シリンダヘッド（図示せず）に摺動自在に設けられた吸気弁１１と、シリンダヘッド上部のカムブラケット（図示せず）に回転自在に支持された駆動軸２と、この駆動軸２に、圧入等により固定された偏心カム３と、上記駆動軸２の上方位置に同じカムブラケットによって回転自在に支持されるとともに駆動軸２と平行に配置された制御軸１２と、この制御軸１２の偏心カム部１８に揺動自在に支持されたロッカアーム６と、各吸気弁１１の上端部に配置されたタペット１０に当接する揺動カム９と、を備えている。上記偏心カム３とロッカアーム６とはリンクアーム４によって連係されており、ロッカアーム６と揺動カム９とは、リンク部材８によって連係されている。
【００１８】
上記駆動軸２は、後述するように、タイミングチェーンないしはタイミングベルトを介して機関のクランクシャフトによって駆動されるものである。
【００１９】
上記偏心カム３は、円形外周面を有し、該外周面の中心が駆動軸２の軸心から所定量だけオフセットしているとともに、この外周面に、リンクアーム４の環状部が回転可能に嵌合している。
【００２０】
上記ロッカアーム６は、略中央部が上記偏心カム部１８によって揺動可能に支持されており、その一端部に、連結ピン５を介して上記リンクアーム４のアーム部が連係しているとともに、他端部に、連結ピン７を介して上記リンク部材８の上端部が連係している。上記偏心カム部１８は、制御軸１２の軸心から偏心しており、従って、制御軸１２の角度位置に応じてロッカアーム６の揺動中心は変化する。
【００２１】
上記揺動カム９は、駆動軸２の外周に嵌合して回転自在に支持されており、側方へ延びた端部に、連結ピン１７を介して上記リンク部材８の下端部が連係している。この揺動カム９の下面には、駆動軸２と同心状の円弧をなす基円面と、該基円面から所定の曲線を描いて延びるカム面と、が連続して形成されており、これらの基円面ならびにカム面が、揺動カム９の揺動位置に応じてタペット１０の上面に当接するようになっている。
【００２２】
すなわち、上記基円面はベースサークル区間として、リフト量が０となる区間であり、揺動カム９が揺動してカム面がタペット１０に接触すると、徐々にリフトしていくことになる。なお、ベースサークル区間とリフト区間との間には若干のランプ区間が設けられている。
【００２３】
上記制御軸１２は、図１に示すように、一端部に設けられたリフト・作動角制御用アクチュエータ１３によって所定角度範囲内で回転するように構成されている。このリフト・作動角制御用アクチュエータ１３は、例えばウォームギア１５を介して制御軸１２を駆動するサーボモータ等からなり、エンジンコントロールユニット１９（制御装置）からの制御信号によって制御されている。ここで、制御軸１２の回転角度は、アナログセンサからなる制御軸センサ１４によって検出され、この検出した実際の制御状態に基づいて上記アクチュエータ１３がクローズドループ制御される。
【００２４】
このリフト・作動角可変機構１の作用を説明すると、駆動軸２が回転すると、偏心カム３のカム作用によってリンクアーム４が上下動し、これに伴ってロッカアーム６が揺動する。このロッカアーム６の揺動は、リンク部材８を介して揺動カム９へ伝達され、該揺動カム９が揺動する。この揺動カム９のカム作用によって、タペット１０が押圧され、吸気弁１１がリフトする。
【００２５】
ここで、リフト・作動角制御用アクチュエータ１３を介して制御軸１２の角度が変化すると、ロッカアーム６の揺動運動の中心位置が動いて該ロッカアーム６の初期位置が変化し、ひいては揺動カム９の初期揺動位置が変化する。
【００２６】
例えば偏心カム部１８が図の上方へ位置しているとすると、ロッカアーム６は全体として上方へ位置し、揺動カム９の連結ピン１７側の端部が相対的に上方へ引き上げられた状態となる。つまり、揺動カム９の初期位置は、そのカム面がタペット１０から離れる方向に傾く。従って、駆動軸２の回転に伴って揺動カム９が揺動した際に、基円面が長くタペット１０に接触し続け、カム面がタペット１０に接触する期間は短い。従って、リフト量が全体として小さくなり、かつその開時期から閉時期までの角度範囲つまり作動角も縮小する。
【００２７】
逆に、偏心カム部１８が図の下方へ位置しているとすると、ロッカアーム６は全体として下方へ位置し、揺動カム９の連結ピン１７側の端部が相対的に下方へ押し下げられた状態となる。つまり、揺動カム９の初期位置は、そのカム面がタペット１０に近付く方向に傾く。従って、駆動軸２の回転に伴って揺動カム９が揺動した際に、タペット１０と接触する部位が基円面からカム面へと直ちに移行する。従って、リフト量が全体として大きくなり、かつその作動角も拡大する。
【００２８】
上記の偏心カム部１８の初期位置は連続的に変化させ得るので、これに伴って、バルブリフト特性は、連続的に変化する。つまり、図２に示すように、リフトならびに作動角を、両者同時に、連続的に拡大，縮小させることができる。各部のレイアウトによるが、例えば、リフト・作動角の大小変化に伴い、吸気弁１１の開時期と閉時期とがほぼ対称に変化する。なお、図３は、制御軸１２（図にはＣ／ＳＦＴと略記してある）の回転角度とリフト・作動角との関係を示す。
【００２９】
次に、位相可変機構２１は、図１に示すように、上記駆動軸２の前端部に設けられたスプロケット２２と、このスプロケット２２と上記駆動軸２とを、所定の角度範囲内において相対的に回転させる位相制御用アクチュエータ２３と、から構成されている。上記スプロケット２２は、図示せぬタイミングチェーンもしくはタイミングベルトを介して、クランクシャフトに連動している。上記位相制御用アクチュエータ２３は、例えば油圧式、電磁式などの回転型アクチュエータからなり、エンジンコントロールユニット１９からの制御信号によって制御されている。この位相制御用アクチュエータ２３の作用によって、スプロケット２２と駆動軸２とが相対的に回転し、バルブリフトにおけるリフト中心角が遅進する。つまり、リフト特性の曲線自体は変わらずに、全体が進角もしくは遅角する。また、この変化も、連続的に得ることができる。この位相可変機構２１の実際の制御状態は、駆動軸２の回転位置に応答する駆動軸センサ１６によって検出され、これに基づいて、上記アクチュエータ２３がクローズドループ制御される。
【００３０】
このような可変動弁装置を吸気弁側に備えた本実施例の内燃機関は、スロットル弁に依存せず、吸気弁１１の可変制御によって吸気量が制御される。なお、実用機関では、ブローバイガスの還流等のために吸気系に若干の負圧が存在していることが好ましいので、後述するように、吸気通路の上流側に、スロットル弁に代えて、負圧生成用の適宜な絞り機構を設けることが望ましい。
【００３１】
上記リフト・作動角可変機構１と上記位相可変機構２１とを用いた吸入空気量制御について説明すると、図４は、代表的な運転条件における吸気弁のバルブリフト特性を示したもので、図示するように、アイドル等の極低負荷域においては、リフト量が極小リフトとなる。これは特に、リフト中心角の位相が吸気量に影響しない程度にまで小さなリフト量となる。そして、位相可変機構２１によるリフト中心角の位相は、最も遅角した位置となり、これによって、閉時期は、下死点直前位置となる。
【００３２】
このように極小リフトとすることによって、吸気流が吸気弁１１の間隙においてチョークした状態となり、極低負荷域で必要な微小流量が安定的に得られる。そして、閉時期が下死点近傍となることから、有効圧縮比は十分に高くなり、極小リフトによるガス流動の向上と相俟って、比較的良好な燃焼を確保できる。
【００３３】
一方、アイドル等の極低負荷域よりも負荷の大きな低負荷領域（補機負荷が加わっているアイドル状態を含む）においては、リフト・作動角が大きくなり、かつリフト中心角は進角した位置となる。このときには、バルブタイミングをも考慮して吸気量制御が行われることになり、吸気弁閉時期を早めることで、吸気量が比較的少量に制御される。この結果、リフト・作動角はある程度大きなものとなり、吸気弁１１によるポンピングロスが低減する。
【００３４】
なお、アイドル等の極低負荷域における極小リフトでは、前述したように、位相を変更しても吸気量は殆ど変化しないので、極低負荷域から低負荷域へと移行する場合には、位相変更よりも優先して、リフト・作動角を拡大する必要がある。空調用コンプレッサ等の補機の負荷が加わった場合も同様である。
【００３５】
一方、さらに負荷が増加し、燃焼が安定してくる中負荷域では、図４に示すように、リフト・作動角をさらに拡大しつつ、リフト中心角の位相を進角させる。リフト中心角の位相は、中負荷域のある点で、最も進角した状態となる。これにより、内部ＥＧＲが利用され、一層のポンピングロス低減が図れる。
【００３６】
また、最大負荷時には、さらにリフト・作動角を拡大し、かつ最適なバルブタイミングとなるように位相可変機構２１を制御する。なお、図示するように、機関回転数によっても最適なバルブリフト特性は異なるものとなる。
【００３７】
図５および図６は、この内燃機関の燃料供給系の構成を示したもので、上記吸気弁１１によって開閉される吸気ポート５１の上流側に、電磁式燃料噴射弁５２が配置され、吸気弁１１へ向けて燃料を噴射供給している。なお、５３は、上流側の吸気通路５５に設けられた前述した負圧生成用の負圧調整弁、５４はエアクリーナ、５６は排気通路、５７は触媒コンバータ、５８は点火プラグ、である。上記燃料噴射弁５２は、図６に示すように、一対の吸気弁１１に対応して一対の円錐状噴霧Ｆを形成するようになっており、かつ各噴霧Ｆの外周部が、吸気弁１１の傘部外周のシール部に重なるように、その噴霧の拡がりが設定されている。
【００３８】
次に、上記燃料噴射弁５２による燃料噴射時期について説明する。
【００３９】
上記のようなリフト・作動角可変機構１を用いて吸気弁１１のリフト量を小さくしていくと、吸気弁１１のシール部付近の流速が上昇する。そのため、その時点で燃料を供給すれば、上昇した空気流速により燃料の微粒化が図れることになる。従って、吸気弁１１の極低リフト時には、待ち時間噴射による二次微粒化に依存せずに、吸気行程噴射を比較的容易に使用できることになり、リフト量に応じて、噴射時期を吸気行程噴射と待ち時間噴射とに切り替えることが可能である。また、極低リフト時に待ち時間噴射を行うと、燃料液滴がバルブシート付近に付着し、流速発達前に筒内に燃料が供給されて、供給初期の燃料粒径が大きくなることや、この燃料液滴の付着度合のサイクルばらつきにより、吸気弁１１における流路面積が変化して供給空気量のばらつきが生じるおそれもある。そこで、本発明では、基本的に、参考例として示す図７に示すように、吸気弁１１のリフト量で、吸気行程噴射と待ち時間噴射とを設定することにした。すなわち、所定のリフト量以下では、吸気行程噴射とし、所定のリフト量以上では、待ち時間噴射とする。なお、リフト量は、制御軸１２の回動角度に基づいて判別される。
【００４０】
図８は、噴射時期を制御軸１２の回動角度に基づいて制御する参考例のフローチャートである。以下、このフローチャートに従って、処理の流れを説明する。
【００４１】
まずステップ１０１で制御軸１２（図中、C/SFTと略記する）の回動角度を読み込み、ステップ１０２で、所定リフト量に対応する所定の回動角度Ｘ以下であるかを判断する。回動角度Ｘ以下である場合には、ステップ１０３へ進み、吸気行程噴射とする。続くステップ１０４では位相可変機構２１による進角量（位相制御量）を読み込む。上記の制御軸角度と位相制御量とから、吸気弁１１の実際の開弁時期ならびに開弁期間が算出される。続くステップ１０５では、確実に吸気行程噴射とするために、燃料噴射開始時期を概略ステップ１０４で算出された吸気弁開弁開始時期として求め、空気量に応じた燃料噴射期間だけ、燃料を吸気ポート内に噴射する。
【００４２】
一方、ステップ１０２で所定の回動角度Ｘよりも大と判断された場合は、ステップ１０６へ進み、待ち時間噴射とする。続くステップ１０７では位相可変機構２１による位相制御量を読み込み、上記の制御軸角度と位相制御量とから、吸気弁１１の実際の開弁時期ならびに開弁期間を算出する。続くステップ１０８では、確実に待ち時間噴射とするために、燃料噴射終了時期をステップ１０７で算出された吸気弁開弁開始時期よりも前とし、かつ空気量に応じた必要な燃料噴射期間だけ遡った時期を噴射開始時期として、燃料噴射を実行する。
【００４３】
図９は、吸気行程噴射と待ち時間噴射とを対比して示す、タイミングチャートである。
【００４４】
このように、吸気弁低リフトに吸気行程噴射とすることで、吸気弁１１のシール部付近での高い吸気流速による燃料微粒化効果を有効に利用でき、未燃燃料の低下が図れるとともに、吸気ポート５１内への燃料付着が抑止され、過渡時の燃料到達遅れ減少や、設定空燃比に対するサイクルばらつき減少が図れ、排気性能の向上、運転性向上が得られる。しかも、円錐状の燃料噴霧を吸気弁１１の外径に対応させることで、燃料付着が一層抑制される。また、シール部付近の流速が低くなる吸気弁高リフト時には、待ち時間噴射とすることで、吸気ポート５１や吸気弁１１の熱を利用した二次微粒化が図れ、均質な混合気を得ることができる。
【００４５】
次に、請求項１に対応する本発明の第１の実施形態について、図１０および図１１に基づいて説明する。
【００４６】
この実施形態は、参考例のものに加えて、機関回転速度を考慮して、燃料噴射時期の切換を行うようにしたものであって、図１０に示すように、吸気弁リフト量と機関回転速度とをパラメータとして、吸気行程噴射と待ち時間噴射とが選択的に設定される。すなわち、基本的に、所定のリフト量以下では吸気行程噴射とし、所定のリフト量以上では待ち時間噴射とするが、回転速度が上昇するに従い、切換点となる所定リフト量の値が増加する。
【００４７】
これは、回転速度の上昇に伴い、同一リフト量であっても、ピストン速度の上昇により、吸気弁１１の前後差圧が増加し、その結果、空気流速が上昇する、ということを考慮したためである。言い換えれば、機関回転速度上昇に伴って、空気流速が同一となるバルブリフト量が増加できることになる。なお、吸気弁１１とバルブシートとの隙間における流れが既にチョークしているような領域では、この部分での流れの流速は変わらないが、シリンダ内での流速は筒内密度低下により増加するので、やはり微粒化が図れる。
【００４８】
図１１のフローチャートに従って説明すると、ステップ１１１で制御軸１２（C/SFT）の回動角度と機関回転速度とを読み込み、ステップ１１２で、吸気行程噴射を行うべき領域を示す判断用マップを参照する。このマップは、図１０に示したような特性に設定されている。そして、ステップ１１３で、このマップに基づき、吸気行程噴射を行う領域であるかを判断する。吸気行程噴射とすべき領域である場合には、ステップ１１４へ進み、吸気行程噴射とする。続くステップ１１５では、位相可変機構２１による位相制御量を読み込み、上記制御軸角度と位相制御量とから、吸気弁開弁時期ならびに開弁期間を算出する。続くステップ１１６では、確実に吸気行程噴射とするために、燃料噴射開始時期を概略ステップ１１５で算出された吸気弁開弁開始時期として求め、空気量に応じた燃料噴射期間だけ、燃料を吸気ポート内に噴射する。
【００４９】
一方、ステップ１１３で吸気行程噴射とすべき領域ではないと判断された場合は、ステップ１１７へ進み、待ち時間噴射とする。続くステップ１１８では位相可変機構２１による位相制御量を読み込み、上記の制御軸角度と位相制御量とから、吸気弁１１の実際の開弁時期ならびに開弁期間を算出する。続くステップ１１９では、確実に待ち時間噴射とするために、燃料噴射終了時期をステップ１１８で算出された吸気弁開弁開始時期よりも前とし、かつ空気量に応じた必要な燃料噴射期間だけ遡った時期を噴射開始時期として、燃料噴射を実行する。
【００５０】
従って、図１０に示すように、回転速度上昇とともに吸気行程噴射ができる限界リフト量が増加し、高い流速による微粒化効果が得られる運転領域が増すこととなる。
【００５１】
次に請求項２に対応する第２の実施形態について、図１２、図１３に従って説明する。
【００５２】
この実施形態は、吸気弁リフト量に加え、位相可変機構２１による吸気弁リフト中心角の進角量を考慮して、燃料噴射時期の設定を行うようにしたものである。すなわち、図１２に示すように、基本的に、所定のリフト量以下では吸気行程噴射とし、所定のリフト量以上では待ち時間噴射としており、さらに、吸気行程噴射の場合には、位相制御量とリフト量とから、噴射開始時期を、概略吸気弁開弁開始時期とするか、ピストンの吸気上死点時とするか、を選択するようにしている。図示するように、吸気弁リフト中心角が大きく進角した領域では、概略吸気上死点に噴射開始時期が設定される。
【００５３】
これは、吸気弁１１が排気行程中に開弁すると、既燃ガスがシリンダ内から吸気ポート５１に吹き返すことになり、そのときに、燃料が吸気弁１１へ向けて噴射されると、吹き返したガスとともに、燃料噴霧が上流側に吹き戻されるおそれがあるためである。燃料が吹き戻されると、待ち時間噴射と同様に、燃料のポート内壁面への付着や、サイクルバラツキ等を招きやすい。そこで本実施形態では、吸気弁リフト量と吸気弁リフト中心角の位相制御量（進角量）とから、バルブオーバラップを求め、バルブオーバラップ中には、燃料を噴射しないようにしているのである。
【００５４】
図１３のフローチャートに従って説明すると、まずステップ１３１で制御軸１２（C/SFT）の回動角度を位相可変機構２１の位相制御量とともに読み込み、ステップ１３２で所定の回動角度Ｘ以下であるかを判断する。所定の回動角度Ｘ以下である場合には、ステップ１３３へ進み、吸気行程噴射とする。
【００５５】
続くステップ１３４では、噴射開始時期補正マップを参照する。併せて上記の制御軸角度と位相制御量とから、吸気弁開弁時期ならびに開弁期間を算出する。続くステップ１３５では、図１２のような特性に設定された噴射開始時期補正マップに基づき、燃料噴射開始時期を吸気上死点に補正すべき条件かを判断する。補正が不必要と判断した場合、ステップ１３７へ進み、第１実施形態と同じく、燃料噴射開始時期を吸気弁開弁開始時期として、噴射を実行する。また、ステップ１３５で、燃料噴射開始時期の補正が必要と判断した場合には、ステップ１３６へ進み、燃料噴射開始時期を各気筒の吸気上死点として、噴射を実行する。
【００５６】
一方、ステップ１３２で、所定回動角度Ｘ以上と判断された場合には、ステップ１３８へ進み、待ち時間噴射とするとともに、上記制御軸角度と位相制御量とから、吸気弁開弁時期ならびに開弁期間を算出する。続くステップ１３９では、確実に待ち時間噴射とするために、燃料噴射終了時期をステップ１３８で算出された吸気弁開弁開始時期よりも前とし、かつ空気量に応じた必要な燃料噴射期間だけ遡った時期を噴射開始時期として、燃料噴射を実行する。
【００５７】
従って、図１２に示すように、所定のリフト量以下では、吸気行程噴射となり、また、バルブオーバラップによる吹き返しガスが発生する場合には、吸気上死点より燃料噴射を開始することで、吸気行程噴射における噴霧の吹き戻しを回避できる。なお、噴霧の吹き戻しを回避しつつ、吹き返しガスの熱を燃料の微粒化に利用することができる。
【００５８】
次に請求項３の内容を開示する第３の実施形態について、図１４、図１５に基づいて説明する。この第３の実施形態は、第２の実施形態を基礎とし、かつ位相可変機構２１の位相制御量に応じて、吸気行程噴射を行う限界リフト量を変化させたものである。
【００５９】
バルブオーバラップがマイナス設定であると、吸気行程に筒内は断熱膨張し、圧力が下がる。前述したように低リフト時には同時に小作動角となるので、位相可変機構２１の制御状態が遅角側となると、バルブオーバラップがマイナスとなって断熱膨張することになる。このような場合、吸気ポート５１と筒内との差圧が増加し、吸気弁リフト開始時の流速が大となるため、図１４に示すように、吸気行程噴射とできるリフト量を、遅角側で高く設定できる。
【００６０】
また、位相可変機構２１がある程度進角した領域ではバルブオーバラップがプラスとなるが、このようにバルブオーバラップがある場合、更に吸気弁リフトの位相を進角させると、内部ＥＧＲとなる既燃ガス量が増加するため、吸気に供給される熱が増加する。従って、図１４のように、進角側ほど燃料の気化が促進されて、吸気行程噴射できるリフト量を高く設定できる。
【００６１】
本実施形態の処理の流れの概略を図１５のフローチャートに基づいて説明すると、ステップ１５１において制御軸１２の回動角度と位相可変機構２１の位相制御量とを読み込み、ステップ１５２において、この制御軸１２の回動角度と位相制御量とから、燃料噴射時期を決定する所定のマップを参照する。なお、このマップは、基本的に図１４のような特性に沿って予め作成されている。続くステップ１５３では、参照したマップに基づき、燃料噴射時期を決定し、噴射を実行する。なお、前述した各実施形態と同じく、待ち時間噴射の場合には、噴射終了時期から噴射開始時期が求められる。この実施の形態によれば、図１２に示すように、位相可変機構２１の進角量増加とともに、吸気行程噴射ができる限界リフト量が可及的に高く与えられる。
【００６２】
なお、本発明における噴射開始時期は、噴射弁駆動時に生じる無効パルス幅を考慮したものであることが望ましい。また燃料噴霧の吸気弁到達時期が最も重要であるので、噴霧が噴射弁取付位置から吸気弁に至るまでの到達時間を加味して、燃料噴射開始時期を設定すれば、より望ましいものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の内燃機関に用いられる可変動弁装置全体の構成を示す斜視図。
【図２】  リフト・作動角の変化の状態を示すリフト特性図。
【図３】  制御軸の回転角度とリフト・作動角との関係を示す特性図。
【図４】  代表的な運転条件でのバルブリフト特性を示す特性図。
【図５】  燃料供給系を示す内燃機関の説明図。
【図６】  燃料噴射弁の噴霧の形状を示す説明図。
【図７】  参考例におけるリフト量に対する吸気行程噴射と待ち時間噴射との切換の特性を示す特性図。
【図８】  参考例における処理の流れを示すフローチャート。
【図９】  吸気行程噴射と待ち時間噴射とを対比して示すタイムチャート。
【図１０】  第１の実施形態における吸気行程噴射と待ち時間噴射との切換の特性を示す特性図。
【図１１】  第１の実施形態における処理の流れを示すフローチャート。
【図１２】  第２の実施形態における吸気行程噴射と待ち時間噴射との切換の特性を示す特性図。
【図１３】  第２の実施形態における処理の流れを示すフローチャート。
【図１４】  第３の実施形態における吸気行程噴射と待ち時間噴射との切換の特性を示す特性図。
【図１５】  第３の実施形態における処理の流れを示すフローチャート。
【符号の説明】
１…リフト・作動角可変機構
２…駆動軸
３…偏心カム
６…ロッカアーム
８…リンク部材
９…揺動カム
１１…吸気弁
１２…制御軸
１４…制御軸センサ
１６…駆動軸センサ
１９…エンジンコントロールユニット
２１…位相可変機構
５２…燃料噴射弁
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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