JP2001020766A - 内燃機関の弁駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 排気再循環を排気行程とは独立して行う内燃
機関の弁駆動装置において、排気再循環時に排気が吸気
ポート側へ吹き返すことによる吸気系への悪影響を防止
する。 【解決手段】 内部ＥＧＲ制御のための排気弁開弁期間
（ＥＧＲＯ−ＥＧＲＣ間）を、吸気弁が開いている吸気
行程（ＩＮＯ−ＩＮＣ間）に重複させずに、吸気行程の
前に設定している。このことにより、内部ＥＧＲ制御が
実行されても吸気ポートへの吹き返しが生じることがな
い。したがって、排気中のデポジットが吸気弁や吸気ポ
ートに付着して吸気弁の閉弁不良を生じるなどの吸気系
への悪影響を防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の弁駆動
装置に関し、特に排気行程とは独立して排気再循環を行
う内燃機関の弁駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関のクランク角に連動することな
く任意に吸気弁や排気弁の開閉時期を決定できる弁駆動
装置として、電磁駆動弁を用いた弁駆動装置が存在す
る。そしてこのような任意に開閉時期が決定できる弁駆
動装置を用いて、スロットル弁によらずに吸気弁のみで
内燃機関の出力を調整できる出力制御装置（特開平１０
−３１１２３１号公報）が知られている。この出力制御
装置では、電磁駆動吸気弁の開弁時期を調整することに
より、吸気行程の開始時を内燃機関の要求負荷に応じた
位置に移動させて燃焼室への吸入空気量を調節し、内燃
機関の出力を制御している。

【０００３】また電磁駆動排気弁を用いて、排気行程と
は独立して排気弁の開閉を実行することにより、一旦燃
焼室から排出した排気を燃焼室内に戻す、いわゆる内部
排気再循環（以下、内部ＥＧＲと称する）制御を行う装
置も知られている（特開平２−２９４５４７号公報）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述したごと
く内部ＥＧＲ制御を実行するために排気弁が開かれた時
に、同時に吸気弁も開かれていて燃焼室内に吸気を導入
している場合がある。この場合には、排気ポート側の比
較的高圧の排気が、開弁状態の吸気弁を介して吸気ポー
トへと吹き返すことがある。このような吸気ポートへの
排気の吹き返しが生じると、排気中のデポジットが吸気
弁や吸気ポートに付着して、吸気弁の閉弁不良が生じ
て、内燃機関の性能に悪影響を及ぼすおそれがある。

【０００５】本発明は、排気再循環を排気行程とは独立
して行う内燃機関の弁駆動装置において、排気再循環時
に排気が吸気ポート側へ吹き返すことによる吸気系への
悪影響を防止することを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】以下、上記目的を達成す
るための手段およびその作用効果について記載する。請
求項１記載の内燃機関の弁駆動装置は、排気行程とは独
立して行われる排気再循環のための排気弁の開弁期間
を、吸気行程の前に設定したことを特徴とする。

【０００７】このように排気行程とは独立して行われる
内部ＥＧＲ制御のための排気弁の開弁期間を、吸気弁が
開いている吸気行程に重複させずに、吸気行程の前に設
定したことにより、吸気ポートへの吹き返しが生じるこ
とがない。したがって、排気中のデポジットが吸気弁や
吸気ポートに付着して吸気弁の閉弁不良を生じるなどの
吸気系への悪影響を防止することができる。

【０００８】請求項２記載の内燃機関の弁駆動装置は、
請求項１記載の構成に対して、吸気行程の長さ制御によ
り内燃機関の出力を調整することを特徴とする。このよ
うに内燃機関の出力を吸気行程の長さ制御により調整し
ている弁駆動装置では、特に、低負荷時に吸気開始を遅
らせることにより、吸気開始時には燃焼室内が通常より
も低圧になっている場合がある。このような状況の吸気
行程においては内部ＥＧＲによる吹き返しは一層強くな
る。したがって、排気行程とは独立して行われる排気再
循環のための排気弁の開弁期間を、吸気行程に重複させ
ずに吸気行程の前に設定したことにより、内部ＥＧＲに
よる吹き返しが強くても、吸気系に排気が侵入すること
がない。このため吸気系への悪影響防止の効果が一層顕
著なものとなる。

【０００９】また、吸気開始を遅らせている状態でも、
吸気開始前に排気が燃焼室内に導入されることで、内容
積が増加しつつある燃焼室内の低圧状態を早期に緩和す
ることができるので、ポンプ損失も少なくなり、燃費が
向上する。

【００１０】請求項３記載の内燃機関の弁駆動装置は、
吸気弁を開閉制御することにより吸気行程を実行する吸
気弁制御手段と、前記吸気行程の前に排気弁の開弁期間
を排気行程とは独立して設けることにより排気再循環を
行う排気弁制御手段とを備えたことを特徴とする。

【００１１】排気弁制御手段は、内部ＥＧＲ制御のため
に排気行程とは独立して設けられた排気弁の開弁期間
を、吸気弁が開いている吸気行程に重複させずに、吸気
行程の前に設定している。このことにより、吸気ポート
への吹き返しが生じることがない。したがって、排気中
のデポジットが吸気弁や吸気ポートに付着して吸気弁の
閉弁不良を生じるなどの吸気系への悪影響を防止するこ
とができる。

【００１２】請求項４記載の内燃機関の弁駆動装置は、
請求項３記載の構成に対して、前記吸気弁制御手段は、
吸気弁の開弁時期と閉弁時期との一方または両方の制御
により内燃機関の出力を調整するものであることを特徴
とする。

【００１３】吸気弁制御手段が開弁時期と閉弁時期との
一方または両方の制御により内燃機関の出力を調整する
ものである場合、特に、前記請求項２でも述べたごと
く、低負荷時に吸気開始を遅らせることにより、吸気開
始時には燃焼室内が通常よりも低圧となる場合がある。
このような状況の吸気行程においては、排気弁制御手段
が行う内部ＥＧＲによる吹き返しは一層強くなる。した
がって、排気弁制御手段が排気行程とは独立して行われ
る排気再循環のための排気弁の開弁期間を、吸気行程に
重複させずに吸気行程の前に設定したことにより、内部
ＥＧＲによる吹き返しが強くても、吸気系に排気が侵入
することがない。このため吸気系への悪影響防止の効果
が一層顕著なものとなる。

【００１４】また、吸気弁制御手段が吸気開始を遅らせ
ている状態でも、吸気開始前に排気が燃焼室内に導入さ
れることで、内容積が増加しつつある燃焼室内の低圧状
態を早期に緩和することができるので、ポンプ損失も少
なくなり、燃費が向上する。

【００１５】

【発明の実施の形態】［実施の形態１］図１は、上述し
た発明が適用された内燃機関としてのガソリンエンジン
（以下、「エンジン」と略す）２およびその制御系の概
略構成を表すブロック図である。図２はエンジン２の縦
断面図（図３におけるＸ−Ｘ断面）、図３は図２におけ
るＹ−Ｙ断面図を示している。

【００１６】エンジン２は、自動車駆動用に自動車に搭
載されているものである。このエンジン２は、シリンダ
ブロック４、シリンダブロック４内で往復動するピスト
ン６およびシリンダブロック４上に取り付けられたシリ
ンダヘッド８等を備えている。シリンダブロック４には
４つの気筒２ａが形成され、各気筒２ａには、シリンダ
ブロック４、ピストン６およびシリンダヘッド８にて区
画された燃焼室１０が形成されている。

【００１７】そして各燃焼室１０には、それぞれ第１吸
気弁１２ａ、第２吸気弁１２ｂ、第１排気弁１６ａおよ
び第２排気弁１６ｂが配置されている。この内、第１吸
気弁１２ａは第１吸気ポート１４ａを開閉し、第２吸気
弁１２ｂは第２吸気ポート１４ｂを開閉し、第１排気弁
１６ａは第１排気ポート１８ａを開閉し、第２排気弁１
６ｂは第２排気ポート１８ｂを開閉するように配置され
ている。

【００１８】図１に示したごとく、各気筒２ａの第１吸
気ポート１４ａおよび第２吸気ポート１４ｂは吸気マニ
ホールド３０内に形成された吸気通路３０ａを介してサ
ージタンク３２に接続されている。各吸気通路３０ａに
はそれぞれ燃料噴射弁３４が配置されて、第１吸気ポー
ト１４ａおよび第２吸気ポート１４ｂに対して必要な量
の燃料を噴射可能としている。

【００１９】また、サージタンク３２は吸気ダクト４０
を介してエアクリーナ４２に連結されている。なお、吸
気ダクト４０内にはスロットル弁は配置されていない。
アクセルペダル７４の操作やアイドル時のエンジン回転
数ＮＥに応じた吸入空気量制御は、電磁駆動弁として構
成されている第１吸気弁１２ａおよび第２吸気弁１２ｂ
の開弁期間を調整することによりなされる。

【００２０】また、各気筒２ａの第１排気ポート１８ａ
を開閉している第１排気弁１６ａおよび第２排気ポート
１８ｂを開閉している第２排気弁１６ｂも、電磁駆動弁
として構成されている。そして、各気筒２ａの第１排気
ポート１８ａおよび第２排気ポート１８ｂは排気マニホ
ルド４８に連結されている。このことにより排気を触媒
コンバータ５０を介して外部に排出している。

【００２１】電子制御ユニット（以下、ＥＣＵと称す
る）６０は、デジタルコンピュータからなり、双方向性
バス６２を介して相互に接続されたＲＡＭ（ランダムア
クセスメモリ）６４、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）６
６、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）６８、入力ポート７
０および出力ポート７２を備えている。

【００２２】アクセルペダル７４にはアクセル開度セン
サ７６が取り付けられ、アクセルペダル７４の踏み込み
量（以下、アクセル開度ＡＣＣＰと称する）に比例した
出力電圧をＡＤ変換器７３を介して入力ポート７０に入
力している。上死点センサ８０は例えば気筒２ａの内の
１番気筒が吸気上死点に達したときに出力パルスを発生
し、この出力パルスが入力ポート７０に入力される。ク
ランク角センサ８２は、クランクシャフトが３０°回転
する毎に出力パルスを発生し、この出力パルスが入力ポ
ート７０に入力される。ＣＰＵ６８では上死点センサ８
０の出力パルスとクランク角センサ８２の出力パルスか
ら現在のクランク角が計算され、クランク角センサ８２
の出力パルスの頻度からエンジン回転数ＮＥが計算され
る。

【００２３】吸気ダクト４０には、吸入空気量センサ８
４が設けられ、吸気ダクト４０を流れる吸入空気量ＧＡ
に対応した出力電圧をＡＤ変換器７３を介して入力ポー
ト７０に入力している。また、エンジン２のシリンダブ
ロック４には水温センサ８６が設けられ、エンジン２の
冷却水温度ＴＨＷを検出し冷却水温度ＴＨＷに応じた出
力電圧をＡＤ変換器７３を介して入力ポート７０に入力
している。更に排気マニホルド４８には空燃比センサ８
８が設けられ、空燃比に応じた出力電圧をＡＤ変換器７
３を介して入力ポート７０に入力している。

【００２４】なお、これ以外に入力ポート７０には、各
種の信号が入力されているが、本実施の形態１では説明
上重要でないので図示省略している。出力ポート７２
は、対応する駆動回路９０を介して各燃料噴射弁３４に
接続され、ＥＣＵ６０は運転状態に応じて各燃料噴射弁
３４の開弁制御を行い、燃料噴射時期制御や燃料噴射量
制御を実行している。また、出力ポート７２は、駆動回
路９２を介して各吸気弁１２ａ，１２ｂおよび各排気弁
１６ａ，１６ｂに接続され、ＥＣＵ６０は運転状態に応
じて各弁１２ａ，１２ｂ，１６ａ，１６ｂの開閉制御を
行い、吸入空気量制御、排気制御および内部ＥＧＲ制御
を実行している。

【００２５】ここで、電磁駆動弁として構成されている
吸気弁１２ａ，１２ｂおよび排気弁１６ａ，１６ｂの構
造および動作について説明する。これら４つの電磁駆動
弁は基本的構成は同じなので、第１排気弁１６ａを代表
として説明する。図４に第１排気弁１６ａの内部構成を
示す。

【００２６】第１排気弁１６ａは、弁体１００、この弁
体１００とは一端にて一体化して形成されている弁軸１
００ａおよび電磁駆動部１０２を備えている。弁軸１０
０ａは、弁体１００とは反対側の端に固定されているロ
アリテーナ１０４を備えている。シリンダヘッド８に形
成されたスプリング保持面８ａとロアリテーナ１０４と
の間には、圧縮状態のロアスプリング１０６が配置さ
れ、弁体１００および弁軸１００ａを燃焼室１０から離
す方向に、すなわち第１排気ポート１８ａを弁体１００
が閉じる方向に付勢している。

【００２７】電磁駆動部１０２は、中心部分に、弁軸１
００ａとは同軸に配置されたアーマチャシャフト１０８
を備えている。このアーマチャシャフト１０８は、ほぼ
中央部分に固定されている高透磁率材料製のアーマチャ
１１０および一端に固定されているアッパーリテーナ１
１２を備えている。そしてアーマチャシャフト１０８
は、アッパーリテーナ１１２とは反対側の端部にて、弁
軸１００ａにおけるロアリテーナ１０４側の端部に当接
している。

【００２８】また、リング状のアッパーコア１１６は、
アッパーリテーナ１１２とアーマチャ１１０との間で、
アーマチャシャフト１０８に貫通された状態で、電磁駆
動部１０２のケーシング１１４（図２）内に固定されて
いる。更に、同じくリング状のロアコア１１８は、アー
マチャ１１０に対してアッパーコア１１６とは反対側に
おいてアーマチャシャフト１０８に貫通された状態で電
磁駆動部１０２のケーシング１１４内に固定されてい
る。なお、ケーシング１１４はシリンダヘッド８に固定
されている。またアッパーコア１１６とロアコア１１８
とは中心部の貫通孔に設けられたブッシュ１１６ａ，１
１８ａにより、アーマチャシャフト１０８を摺動可能に
保持している。

【００２９】アーマチャシャフト１０８の一端に固定さ
れているアッパーリテーナ１１２とケーシング１１４に
設けられたアッパーキャップ１１４ａとの間には、圧縮
状態のアッパースプリング１２０が配置され、アーマチ
ャシャフト１０８を弁軸１００ａ側へ付勢している。こ
のことにより、弁軸１００ａおよび弁体１００は、ロア
スプリング１０６とアッパースプリング１２０とによ
り、逆方向の付勢力を受けている。

【００３０】アッパーコア１１６は高透磁率材料からな
り、摺動可能に貫通しているアーマチャシャフト１０８
の周りに、アーマチャ１１０側に開口するリング状の溝
１１６ｂを形成している。この溝１１６ｂ内には励磁用
のアッパーコイル１２２が配置されている。

【００３１】同様に、ロアコア１１８は高透磁率材料か
らなり、摺動可能に貫通しているアーマチャシャフト１
０８の周りに、アーマチャ１１０側に開口するリング状
の溝１１８ｂを形成している。この溝１１８ｂ内には励
磁用のロアコイル１２４が配置されている。

【００３２】図４はアッパーコイル１２２にもロアコイ
ル１２４にも、励磁電流が供給されていない状態を示し
ている。この状態では、アーマチャ１１０はアッパーコ
ア１１６側にもロアコア１１８側にも磁気吸引されてい
ないので、アーマチャシャフト１０８および弁軸１００
ａはアッパースプリング１２０とロアスプリング１０６
との付勢力を主とする力が釣り合った位置に存在する。
このため、弁体１００は弁座１２６から少し離れて、第
１排気ポート１８ａは半開状態となっている。

【００３３】次に、ＥＣＵ６０からの制御電流の供給に
より行われる第１排気弁１６ａの開閉動作について説明
する。まず、アッパーコイル１２２に励磁電流が供給さ
れると、アッパーコイル１２２により励磁されたアッパ
ーコア１１６がアーマチャ１１０を吸引する。この吸引
力により、アッパースプリング１２０の付勢力に抗して
アーマチャ１１０をアッパーコア１１６に当接させるこ
とができる。

【００３４】このように当接した後には、第１排気弁１
６ａの動作を説明する図５のタイミングチャートにおい
て時刻ｔ１以前の状態で示すごとく、保持に必要な励磁
電流（以下、「保持電流」と称する）まで電流量を低下
させて当接状態を維持する。このようにアッパーコイル
１２２の励磁力によりアーマチャ１１０とアッパーコア
１１６とが当接している状態では、弁体１００は弁座１
２６に当接して第１排気ポート１８ａは全閉状態とな
る。

【００３５】次に上述した全閉状態からの第１排気弁１
６ａの開動作を説明する。まず、図５に示すごとく、保
持電流に対する逆電流（以下、「開放電流」と称する）
をアッパーコイル１２２に流すことにより、アッパーコ
ア１１６によるアーマチャ１１０の保持吸引力を迅速に
消失させる（時刻ｔ１〜ｔ２）。そして時刻ｔ２でアッ
パーコイル１２２への電流量を０にする。このことによ
りアッパーコア１１６側への吸引力を失ったアーマチャ
１１０は、アッパースプリング１２０の付勢力によりロ
アコア１１８に向けて、すなわち全開状態に向けて移動
を開始する。このため、弁体１００は弁座１２６から離
れ始め、バルブリフト量が増大し始める。

【００３６】次に、アーマチャ１１０をロアコア１１８
に吸引して当接させるために、ロアコイル１２４に対し
て大電流（以下、「吸引電流」と称する）が流され（時
刻ｔ３〜ｔ４）、アッパーコア１１６から開放されたア
ーマチャ１１０をロアコア１１８に当接するまで吸引す
る。

【００３７】そして、アーマチャ１１０がロアコア１１
８に当接すると（時刻ｔ４）、電流量を低下して保持電
流とする（時刻ｔ４〜ｔ５）。このようにして、アーマ
チャ１１０をロアコア１１８に当接して保持することに
より、弁体１００は弁座１２６から最大限離れた状態と
なる。すなわち、全開状態となる。

【００３８】次に上述した全開状態からの第１排気弁１
６ａの閉動作を説明する。第１排気弁１６ａの開弁期間
を終了させるためには、ロアコイル１２４に流していた
電流を保持電流から開放電流に切り替える（時刻ｔ
５）。このことにより、ロアコア１１８によるアーマチ
ャ１１０の保持吸引力を迅速に消失させる（時刻ｔ５〜
ｔ６）。そして時刻ｔ６でロアコイル１２４への電流量
を０にする。こうして、ロアコア１１８側への吸引力を
失ったアーマチャ１１０は、ロアスプリング１０６の付
勢力によりアッパーコア１１６に向けて、すなわち全閉
状態に向けて移動を開始する。このため、弁体１００は
弁座１２６へ向かって移動し始め、バルブリフト量が減
少し始める。

【００３９】次に、アーマチャ１１０をアッパーコア１
１６に吸引して当接させるために、アッパーコイル１２
２に吸引電流が流され（時刻ｔ７〜ｔ８）、ロアコア１
１８から開放されたアーマチャ１１０をアッパーコア１
１６に当接するまで吸引する。

【００４０】そして、アーマチャ１１０がアッパーコア
１１６に当接すると（時刻ｔ８）、電流量を低下して保
持電流（時刻ｔ８〜）とする。このようにして、アーマ
チャ１１０をアッパーコア１１６に当接して保持するこ
とにより、弁体１００は弁座１２６に当接して全閉状態
となる。

【００４１】上述のごとくの操作が行われることで、第
１排気弁１６ａの開閉動作を実行することができる。こ
こで、内部ＥＧＲ制御で第１排気弁１６ａを開閉動作さ
せる場合には、アーマチャ１１０がロアコア１１８側に
ロアコイル１２４の発生する磁気吸引力により吸着され
ている期間にて内部ＥＧＲ量が決定される。例えば、ア
ッパーコイル１２２の保持電流を停止する時刻ｔ１とロ
アコイル１２４の保持電流を停止する時刻ｔ５とを調整
することにより、内部ＥＧＲ量を制御することができ
る。

【００４２】なお、第１排気弁１６ａを代表として開閉
動作を説明したが、第２排気弁１６ｂおよび各吸気弁１
２ａ，１２ｂに関しても同様な処理にて開閉動作がなさ
れる。これらの開閉動作は、ＥＣＵ６０が、次に述べる
排気弁１６ａ，１６ｂおよび吸気弁１２ａ，１２ｂの開
閉制御にて設定される開閉弁時期に基づいて弁駆動ルー
チン（図示略）にて実行される。

【００４３】次に上述した構成のエンジン２においてＥ
ＣＵ６０にて実行される各種処理の内で、排気弁１６
ａ，１６ｂおよび吸気弁１２ａ，１２ｂの開閉制御つい
て説明する。

【００４４】図６は排気弁開閉制御処理のフローチャー
トを示し、図７は吸気弁開閉制御処理のフローチャート
を示している。各処理は、エンジン２が１８０°ＣＡ
（クランク角）回転する毎に周期的に、あるいは時間周
期で実行される。なおフローチャート中のステップを
「Ｓ〜」で表す。

【００４５】図６に示す排気弁開閉制御処理が実行され
ると、まず、アクセル開度センサ７６の信号に基づいて
得られているアクセル開度ＡＣＣＰがＲＡＭ６４の作業
領域に読み込まれる（Ｓ１１０）。そして、このアクセ
ル開度ＡＣＣＰの値に基づいて、排気行程用排気弁開閉
時期マップから排気行程用排気弁開弁時期ＥＸＯおよび
排気行程用排気弁閉弁時期ＥＸＣが算出される（Ｓ１２
０）。この排気行程用排気弁開閉時期マップは、予め実
験にて運転状態に応じて好適な排気行程用排気弁開閉時
期を求めることにより、アクセル開度ＡＣＣＰをパラメ
ータとして設定され、ＲＯＭ６６に記憶されているもの
である。

【００４６】排気行程用排気弁開閉時期マップの例を図
８のグラフに示す。図８においてアクセル開度ＡＣＣＰ
を横軸として形成されている排気行程用排気弁開弁時期
ＥＸＯおよび排気行程用排気弁閉弁時期ＥＸＣの各曲線
が、排気行程用排気弁開閉時期マップの構成を表してい
る。

【００４７】次に、アクセル開度ＡＣＣＰの値に基づい
て、内部ＥＧＲ用排気弁開閉時期マップから内部ＥＧＲ
用排気弁開弁時期ＥＧＲＯおよび内部ＥＧＲ用排気弁閉
弁時期ＥＧＲＣが算出される（Ｓ１３０）。この内部Ｅ
ＧＲ用排気弁開閉時期マップは、予め実験にて運転状態
に応じて好適な内部ＥＧＲ用排気弁開閉時期を求めるこ
とにより、アクセル開度ＡＣＣＰをパラメータとして設
定され、ＲＯＭ６６に記憶されているものである。

【００４８】図８においては、内部ＥＧＲ用排気弁開弁
時期ＥＧＲＯおよび内部ＥＧＲ用排気弁閉弁時期ＥＧＲ
Ｃの各曲線が、内部ＥＧＲ用排気弁開閉時期マップの構
成を表している。図８から解るように、内部ＥＧＲ用排
気弁開閉時期マップは、アクセル開度ＡＣＣＰが小〜中
程度の低中負荷領域のみに設定されており、アクセル開
度ＡＣＣＰが大きい高負荷側には存在しない。すなわ
ち、内部ＥＧＲ制御は低中負荷領域のみで実行し、高負
荷側では実行していない。

【００４９】また、図８から解るように、内部ＥＧＲ制
御による排気弁１６ａ，１６ｂの開弁期間（内部ＥＧＲ
用排気弁開弁時期ＥＧＲＯおよび内部ＥＧＲ用排気弁閉
弁時期ＥＧＲＣの両曲線に挟まれた領域）は、排気行程
のための排気弁１６ａ，１６ｂの開弁期間（排気行程用
排気弁開弁時期ＥＸＯおよび排気行程用排気弁閉弁時期
ＥＸＣの両曲線に挟まれた領域）とは重なっていない。
すなわち、内部ＥＧＲ制御による排気弁１６ａ，１６ｂ
の開弁期間は、排気行程とは独立して実行されている。
更に、後述するごとく、内部ＥＧＲ制御による排気弁１
６ａ，１６ｂの開弁期間は、吸気行程とも重複していな
い。

【００５０】次に、排気行程用排気弁開弁時期ＥＸＯと
内部ＥＧＲ用排気弁開弁時期ＥＧＲＯとを排気弁１６
ａ，１６ｂの弁駆動ルーチンにおける開弁時期として設
定する（Ｓ１４０）。

【００５１】更に、排気行程用排気弁閉弁時期ＥＸＣと
内部ＥＧＲ用排気弁閉弁時期ＥＧＲＣとを排気弁１６
ａ，１６ｂの弁駆動ルーチンにおける閉弁時期として設
定する（Ｓ１５０）。

【００５２】こうして一旦処理を終了する。図７に示す
吸気弁開閉制御処理が実行されると、まず、アクセル開
度センサ７６の信号に基づいて得られているアクセル開
度ＡＣＣＰがＲＡＭ６４の作業領域に読み込まれる（Ｓ
２１０）。そして、このアクセル開度ＡＣＣＰの値に基
づいて、吸気行程用吸気弁開閉時期マップから吸気行程
用吸気弁開弁時期ＩＮＯおよび吸気行程用吸気弁閉弁時
期ＩＮＣが算出される（Ｓ２２０）。この吸気行程用吸
気弁開閉時期マップは、予め実験にてアクセルペダル７
４による要求出力に応じて好適な吸気行程用吸気弁開閉
時期を求めることにより、アクセル開度ＡＣＣＰをパラ
メータとして設定され、ＲＯＭ６６に記憶されているも
のである。

【００５３】吸気行程用吸気弁開閉時期マップの例を図
８のグラフに示す。図８において吸気行程用吸気弁開弁
時期ＩＮＯおよび吸気行程用吸気弁閉弁時期ＩＮＣの各
曲線が、吸気行程用吸気弁開閉時期マップの構成を表し
ている。図８から解るように、アクセル開度ＡＣＣＰが
大きくなるに従って、吸気行程用吸気弁開弁時期ＩＮＯ
と吸気行程用吸気弁閉弁時期ＩＮＣとの間隔、すなわち
吸気行程は長くされている。このようにアクセル開度Ａ
ＣＣＰに応じて吸気行程が長くされることにより、エン
ジン２の出力をアクセルペダル７４の踏み込みに応じて
調整することができる。

【００５４】特に、本実施の形態１での吸気行程の長さ
の調整は、主に吸気行程用吸気弁開弁時期ＩＮＯの進角
および遅角により行っている。吸気行程用吸気弁開弁時
期ＩＮＯの進角側には、前述したごとく、内部ＥＧＲ制
御による排気弁１６ａ，１６ｂの開弁期間が存在する。
この排気弁１６ａ，１６ｂの開弁期間と吸気弁開弁期間
とは重複しないように、内部ＥＧＲ用排気弁開閉時期マ
ップと吸気行程用吸気弁開閉時期マップとの位置関係が
予め設定されている。

【００５５】例えば、図８に示すごとくアクセル開度Ａ
ＣＣＰがＡ１であったとすると、エンジン２の各気筒２
ａにおける吸気弁１２ａ，１２ｂおよび排気弁１６ａ，
１６ｂの開弁期間の状態は図９に示すごとくとなる。図
示したごとく、内部ＥＧＲ制御のための排気弁１６ａ，
１６ｂの開弁期間は、排気行程による排気弁１６ａ，１
６ｂの開弁期間に連続せず、吸気行程による吸気弁１２
ａ，１２ｂの開弁期間とは重複していない。

【００５６】次に、吸気行程用吸気弁開弁時期ＩＮＯを
吸気弁１２ａ，１２ｂの弁駆動ルーチンにおける開弁時
期として設定する（Ｓ２３０）。更に、吸気行程用吸気
弁閉弁時期ＩＮＣを吸気弁１２ａ，１２ｂの弁駆動ルー
チンにおける閉弁時期として設定する（Ｓ２４０）。

【００５７】こうして一旦処理を終了する。上述した構
成において、ステップＳ１１０，Ｓ１３０〜Ｓ１５０が
排気弁制御手段としての処理に、図７の吸気弁開閉制御
処理が吸気弁制御手段としての処理に相当する。

【００５８】以上説明した本実施の形態１によれば、以
下の効果が得られる。 （イ）．図８に示したごとく、内部ＥＧＲ制御のための
排気弁１６ａ，１６ｂの開弁期間を、吸気弁１２ａ，１
２ｂが開いている吸気行程に重複させずに、吸気行程の
前に設定している。このことにより、内部ＥＧＲ制御が
実行されても吸気ポート１４ａ，１４ｂへの吹き返しが
生じることがない。したがって、排気中のデポジットが
吸気弁１２ａ，１２ｂや吸気ポート１４ａ，１４ｂに付
着して吸気弁１２ａ，１２ｂの閉弁不良を生じるなどの
吸気系への悪影響を防止することができる。

【００５９】（ロ）．なお、ＥＣＵ６０はエンジン２の
出力を吸気行程の長さ制御により調整している。特に、
低負荷となるほど吸気開始を遅らせることによりエンジ
ン２の出力を調整している。このように、吸気開始が遅
れると吸気開始時に燃焼室１０内が通常よりも低圧にな
っている場合があり、この時に内部ＥＧＲ制御が行われ
ると排気ポート１８ａ，１８ｂ側からの吹き返しは一層
強くなる。

【００６０】したがって、排気行程とは独立して行われ
る排気再循環のための排気弁１６ａ，１６ｂの開弁期間
を、吸気行程には重複させずに吸気行程の前に設定した
ことにより、内部ＥＧＲによる吹き返しが強くても、吸
気系に排気が侵入することがない。このため吸気系への
悪影響防止の効果が一層顕著なものとなる。

【００６１】（ハ）．また、吸気弁開閉制御処理にて低
負荷側で吸気開始を遅らせていても、吸気開始前に排気
が燃焼室１０内に導入されることで、内容積が増加しつ
つある燃焼室１０内の低圧状態を早期に緩和することが
できるので、ポンプ損失も少なくなり、燃費が向上す
る。

【００６２】（ニ）．なお、内部ＥＧＲ制御による排気
の導入は特に低負荷側では、図８に示したごとく吸気開
始時期に対応させて十分に遅角させている。このため、
内部ＥＧＲ制御による排気の導入により燃焼室１０内に
強い旋回流が生じるとともに、更にこの旋回流が強い内
に吸気が開始されるので、旋回流が促進され一層強い旋
回流となる。このことから燃焼性が改善され燃費が向上
する。

【００６３】［その他の実施の形態］ ・前記実施の形態１において、排気行程用排気弁開閉時
期マップ、内部ＥＧＲ用排気弁開閉時期マップおよび吸
気弁開閉時期マップは、アクセル開度ＡＣＣＰのみをパ
ラメータとしていたが、アクセル開度ＡＣＣＰとエンジ
ン回転数ＮＥとをパラメータとしたマップとして構成し
ても良い。

【００６４】・前記実施の形態１においては、ガソリン
エンジンの例を示したが、ディーゼルエンジンにおいて
も同様に本発明を適用できる。 ・前記実施の形態１においては、電磁駆動弁を吸気弁や
排気弁に用いて開閉弁タイミングを制御する例を示した
が、これ以外に、回転軸方向にプロフィールが異なるカ
ムを弁駆動用に用いても良い。アクセル開度ＡＣＣＰに
応じてカムシャフトを回転軸方向に移動させることで、
図８に示した開閉弁タイミングとなるようにカムプロフ
ィールを変更し、前記実施の形態１のごとくに制御する
ことができる。

【００６５】・前記実施の形態１において電磁駆動部１
０２としては、アッパーコア１１６およびロアコア１１
８内に永久磁石を配置していないタイプを例示した。こ
れ以外に、アッパーコアとロアコアとのいずれか一方あ
るいは両方に、永久磁石を配置したタイプの電磁駆動部
を用いたものも同様に本発明を適用できる。

【００６６】以上、本発明の実施の形態について説明し
たが、本発明の実施の形態には、次のような各種の形態
を含むものであることを付記しておく。（１）．前記吸
気弁制御手段は、少なくとも吸気弁の開弁時期の制御に
より内燃機関の出力を調整するものであり、前記排気弁
制御手段は、前記吸気弁の開弁時期に対応させて、該開
弁時期の直前に排気再循環のための排気弁の開弁期間が
来るように制御すること特徴とする請求項４記載の内燃
機関の弁駆動装置。

【００６７】上記（１）のごとく構成することにより、
内部ＥＧＲ制御による排気の導入は特に低負荷側では吸
気開始時期に対応させて十分に遅角されることになる。
このため、内部ＥＧＲ制御による排気の導入により燃焼
室内に強い旋回流が生じるとともに、更にこの旋回流が
強い内に吸気が開始されるので、旋回流が促進され一層
強い旋回流となる。このことから燃焼性が改善され燃費
が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施の形態１におけるエンジンおよびその制
御系の概略構成を表すブロック図。

【図２】 実施の形態１のエンジンの縦断面図。

【図３】 図２におけるＹ−Ｙ断面図。

【図４】 実施の形態１における第１排気弁の構成説明
図。

【図５】 排気弁の動作を説明するタイミングチャー
ト。

【図６】 実施の形態１における排気弁開閉制御処理の
フローチャート。

【図７】 実施の形態１における吸気弁開閉制御処理の
フローチャート。

【図８】 実施の形態１における排気行程用排気弁開閉
時期マップ、内部ＥＧＲ用排気弁開閉時期マップおよび
吸気弁開閉時期マップの構成説明図。

【図９】 実施の形態１における各気筒の吸排気弁駆動
状態説明図。

【符号の説明】

２…エンジン、２ａ…気筒、４…シリンダブロック、６
…ピストン、８… シリンダヘッド、８ａ…スプリング
保持面、１０…燃焼室、１２ａ…第１吸気弁、１２ｂ…
第２吸気弁、１４ａ…第１吸気ポート、１４ｂ…第２吸
気ポート、１６ａ…第１排気弁、１６ｂ… 第２排気
弁、１８ａ…第１排気ポート、１８ｂ…第２排気ポー
ト、３０…吸気マニホールド、３０ａ…吸気通路、３２
…サージタンク、３４…燃料噴射弁、４０…吸気ダク
ト、４２…エアクリーナ、４８…排気マニホルド、５０
…触媒コンバータ、６０…ＥＣＵ、６２…双方向性バ
ス、６４…ＲＡＭ、６６…ＲＯＭ、６８…ＣＰＵ、７０
…入力ポート、７２…出力ポート、７３…ＡＤ変換器、
７４…アクセルペダル、７６…アクセル開度センサ、８
０…上死点センサ、８２…クランク角センサ、８４…吸
入空気量センサ、８６…水温センサ、８８…空燃比セン
サ、９０，９２…駆動回路、１００…弁体、１００ａ…
弁軸、１０２…電磁駆動部、１０４…ロアリテーナ、
１０６…ロアスプリング、１０８…アーマチャシャフ
ト、１１０…アーマチャ、１１２…アッパーリテーナ、
１１４…ケーシング、１１４ａ…アッパーキャップ、１
１６…アッパーコア、１１６ａ…ブッシュ、１１６ｂ…
溝、１１８…ロアコア、１１８ａ…ブッシュ、１１８ｂ
…溝、１２０…アッパースプリング、１２２…アッパー
コイル、１２４… ロアコイル、１２６…弁座。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｍ 25/07 ５５０ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５５０Ｒ (72)発明者 飯田 達雄 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車 株式会社内 (72)発明者 服部 宏之 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車 株式会社内 Ｆターム(参考） 3G062 BA09 EA12 ED06 ED12 GA01 GA04 GA06 GA08 3G092 AA01 AA05 AA11 DA01 DA02 DA07 DA12 DC09 DD03 DG02 DG09 FA11 FA21 FA24 FA36 GA05 HA01Z HD05Z HD07X HE01Z HE04Z HE08Z HF08Z

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 排気行程とは独立して行われる排気再循
   環のための排気弁の開弁期間を、吸気行程の前に設定し
   たことを特徴とする内燃機関の弁駆動装置。
2. 【請求項２】 吸気行程の長さ制御により内燃機関の出
   力を調整することを特徴とする請求項１記載の内燃機関
   の弁駆動装置。
3. 【請求項３】 吸気弁を開閉制御することにより吸気行
   程を実行する吸気弁制御手段と、 前記吸気行程の前に排気弁の開弁期間を排気行程とは独
   立して設けることにより排気再循環を行う排気弁制御手
   段と、 を備えたことを特徴とする内燃機関の弁駆動装置。
4. 【請求項４】 前記吸気弁制御手段は、吸気弁の開弁時
   期と閉弁時期との一方または両方の制御により内燃機関
   の出力を調整するものであることを特徴とする請求項３
   記載の内燃機関の弁駆動装置。