JP2001082118A - 筒内噴射式内燃機関のバルブ特性制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 筒内噴射式内燃機関において要求されるバル
ブ特性を実現できるバルブ特性制御装置の提供。 【解決手段】 バルブ特性制御装置はリフト可変アクチ
ュエータおよび回転位相差可変アクチュエータを備える
とともに、吸気カムとして、回転軸方向にて異なる２種
のリフトパターンの間で、メインリフトおよびサブリフ
トが連続的に変化している複合リフト３次元カムを用い
る。したがって、吸気カムの回転軸方向の位置および回
転位相差を調整することでメインリフトとサブリフトと
を変更して、吸気バルブの開閉弁タイミング、作用角あ
るいはリフト量に対して複雑な無段階調節ができる。こ
うして筒内噴射式内燃機関の運転状態に応じた広い範囲
の各種の性能要求にバルブ特性を十分に応じさせること
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、燃料噴射弁から燃
焼室内に直接燃料を噴射することで生じた混合気に点火
プラグにより点火する筒内噴射式内燃機関に用いられる
バルブ特性制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関の内部ＥＧＲ量やエキゾースト
ブレーキ力を制御するために、排気カムの主カム山の回
転前方または回転後方に、補助カム山を設けた動弁装置
が知られている。この排気カムにおいては、内燃機関の
運転状態に適合した内部ＥＧＲ量を実現するために、補
助カム山の高さを排気カムの回転軸方向にて次第に高く
設計している。そして、内燃機関の運転状態に応じてカ
ムシャフトを回転軸方向に移動させることで、適切な内
部ＥＧＲ量やエキゾーストブレーキ力を実現している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このように単に補助カ
ム山の高さを調整するものでは、内部ＥＧＲ量やエキゾ
ーストブレーキ力については、内燃機関の運転状態に一
応適合させることができる。しかし、内燃機関によって
は、内部ＥＧＲ量等の調整幅をもっと拡大したい場合
や、あるいは体積効率向上あるいはポンピングロス低減
などの他の各種の性能要求にまで対応させたい場合が生
じる。ところが、補助カム山の高さを調整するだけでは
要求に対応する十分なバルブ特性を実現することはでき
ない。

【０００４】特に、燃料噴射弁から燃焼室内に直接燃料
を噴射することで生じた混合気に点火プラグにより点火
する筒内噴射式内燃機関においては、吸気ポートに燃料
を噴射する内燃機関に比較して、一層複雑な運転状態が
実行される。この複雑な運転状態に応じた各種の性能要
求、例えば内部ＥＧＲの制御幅の拡大、体積効率向上、
ポンピングロス低減等といった要求に、吸気バルブや排
気バルブのバルブ特性を応じさせる必要がある。しか
し、従来のごとく補助カム山の高さを調整するだけでは
十分にバルブ特性を、筒内噴射式内燃機関における性能
要求に応じさせることはできない。

【０００５】本発明は、筒内噴射式内燃機関において要
求されるバルブ特性を実現できるバルブ特性制御装置の
提供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記載の筒内噴射式内燃機関のバルブ特性制御装置
は、燃料噴射弁から燃焼室内に直接燃料を噴射すること
で生じた混合気に点火プラグにより点火する筒内噴射式
内燃機関のバルブ特性制御装置であって、メインリフト
とサブリフトとが複合したリフト特性を有すると共にカ
ムプロフィールが回転軸方向にて異なる２種のリフトパ
ターンの間でメインリフトおよびサブリフトが連続的に
変化している複合リフト３次元カムを用いて、該複合リ
フト３次元カムの回転軸方向の位置を調整することで吸
気バルブと排気バルブとの一方または両方のバルブ特性
を無段階に変更するバルブリフト可変機構を備えたこと
を特徴とする。

【０００７】筒内噴射式内燃機関のバルブ特性制御装置
に備えられているバルブリフト可変機構は、メインリフ
トとサブリフトとが複合したリフト特性を有すると共に
カムプロフィールが回転軸方向にて異なる２種のリフト
パターンの間でメインリフトおよびサブリフトが連続的
に変化している複合リフト３次元カムを用いている。こ
のように請求項１の複合リフト３次元カムでは、サブリ
フトのみでなくメインリフトも２種のリフトパターンの
間で連続的に変化している。

【０００８】したがって、複合リフト３次元カムの回転
軸方向の位置を調整することで、メインリフトを変更す
ることができ、吸気バルブや排気バルブの開閉弁タイミ
ング、作用角あるいはリフト量を広い範囲で無段階に任
意に設定することができる。

【０００９】更に、複合リフト３次元カムの回転軸方向
の位置を調整することで、サブリフトも同時に変更する
ことができ、メインリフトに複合させることで、開閉弁
タイミング、作用角あるいはリフト量に対して更に変化
に富んだ調整が可能となる。

【００１０】したがって、この無段階に変化するメイン
リフト特性とサブリフト特性とが組み合わさることによ
り生じる複雑なリフト特性により、筒内噴射式内燃機関
の運転状態に応じた各種の性能要求にバルブ特性を十分
に応じさせることができる。

【００１１】請求項２記載の筒内噴射式内燃機関のバル
ブ特性制御装置は、請求項１記載の構成に加えて、前記
複合リフト３次元カムの回転位相とクランクシャフトの
回転位相との間の位相差を連続的に調整することで、吸
気バルブと排気バルブとの一方または両方のバルブ特性
を無段階に変更するバルブタイミング可変機構を備えた
ことを特徴とする。

【００１２】請求項１の構成に、更に複合リフト３次元
カムの回転位相とクランクシャフトの回転位相との間の
位相差を連続的に調整するバルブタイミング可変機構を
加えている。このことにより、バルブリフト可変機構に
よるメインリフトおよびサブリフトのパターンを、クラ
ンクシャフトに対して無段階に進角させたり遅角させた
りでき、更に複雑なバルブ特性を実現できる。

【００１３】したがって、筒内噴射式内燃機関の運転状
態に応じた各種の性能要求にバルブ特性を更に効果的に
応じさせることができる。請求項３記載の筒内噴射式内
燃機関のバルブ特性制御装置は、請求項１または２記載
の構成において、前記バルブリフト可変機構は、複合リ
フト３次元カムの回転軸方向の位置調整に連動して複合
リフト３次元カムの回転位相とクランクシャフトの回転
位相との間の位相差を変化させることを特徴とする。

【００１４】このように、バルブリフト可変機構自体
も、複合リフト３次元カムの回転軸方向の位置調整に連
動して複合リフト３次元カムの回転位相とクランクシャ
フトの回転位相との間の位相差を変化させるようにして
も良い。このことにより、より筒内噴射式内燃機関の運
転状態に適合させたバルブ特性を得られ易くなる。

【００１５】請求項４記載の筒内噴射式内燃機関のバル
ブ特性制御装置は、請求項１〜３のいずれか記載の構成
において、前記複合リフト３次元カムにおける前記２種
のリフトパターンの内の一方の第１リフトパターンは、
サブリフトを有さずメインリフトのみのリフトパターン
であり、他方の第２リフトパターンは、サブリフトを有
し第１リフトパターンよりも高いメインリフトを有する
リフトパターンであることを特徴とする。

【００１６】このように、第１リフトパターン側では、
サブリフトを無くしかつ第２リフトパターンのメインリ
フトよりも低くするようにしても良い。このようなカム
面を設定することにより、複合したリフトパターンを、
サブリフトが無くメインリフトが低い状態、すなわち作
用角の極めて小さい状態から、サブリフトが有りメイン
リフトが高い状態、すなわち作用角の極めて大きい状態
までを無段階に調整することができる。したがって、こ
のようにすることによっても、筒内噴射式内燃機関の運
転状態に応じた各種の性能要求にバルブ特性を十分に応
じさせることができる。

【００１７】請求項５記載の筒内噴射式内燃機関のバル
ブ特性制御装置は、請求項１〜４のいずれか記載の構成
において、前記複合リフト３次元カムは吸気バルブ駆動
用であり、前記サブリフトはメインリフトのバルブ開き
側に形成されていることを特徴とする。

【００１８】複合リフト３次元カムが吸気バルブ駆動用
である場合には、サブリフトはメインリフトのバルブ開
き側に形成しても良い。このようにすることにより、内
部ＥＧＲの調整、体積効率向上あるいはポンピング損失
低減などの、筒内噴射式内燃機関の運転状態に応じた各
種の性能要求に、バルブ特性を十分に応じさせることが
できる。

【００１９】請求項６記載の筒内噴射式内燃機関のバル
ブ特性制御装置は、請求項１〜４のいずれか記載の構成
において、前記複合リフト３次元カムは排気バルブ駆動
用であり、前記サブリフトはメインリフトのバルブ閉じ
側に形成されていることを特徴とする。

【００２０】複合リフト３次元カムが排気バルブ駆動用
である場合には、サブリフトはメインリフトのバルブ閉
じ側に形成しても良い。このようにすることにより、内
部ＥＧＲの調整あるいはポンピング損失低減などの、筒
内噴射式内燃機関の運転状態に応じた各種の性能要求
に、バルブ特性を十分に応じさせることができる。

【００２１】請求項７記載の筒内噴射式内燃機関のバル
ブ特性制御装置は、気筒毎に２つの吸気経路と該２つの
吸気経路に対応して２つの吸気バルブが設けられ、一方
の吸気経路に該吸気経路を開閉する気流制御弁が設けら
れるとともに、燃料噴射弁から燃焼室内に直接燃料を噴
射することで生じた混合気に点火プラグにより点火する
筒内噴射式内燃機関のバルブ特性制御装置であって、カ
ムプロフィールが回転軸方向にて異なる２種のリフトパ
ターンの間で連続的に変化している３次元カムであっ
て、異なるカムプロフィールの３次元カムを前記２つの
吸気バルブの駆動に用いて、該３次元カムの回転軸方向
の位置を調整することで各吸気バルブのバルブ特性を無
段階に変更するバルブリフト可変機構を備えたことを特
徴とする。

【００２２】２吸気バルブタイプの筒内噴射式内燃機関
において、一方の吸気経路内に気流制御弁を設けて燃焼
室内に旋回流や乱流を生じさせるようにした場合に、気
流制御弁を設けた吸気経路の吸気バルブを駆動する３次
元カムと気流制御弁を設けていない吸気経路の吸気バル
ブを駆動する３次元カムとのカムプロフィールを異なる
ようにしている。

【００２３】このようにすることにより、気流制御弁の
開閉状態と、異なるカムプロフィールの３次元カムによ
る個々の吸気バルブの特性との組み合わせにより、更に
複雑な吸気バルブ特性を実現でき、筒内噴射式内燃機関
の運転状態に応じた各種の性能要求にバルブ特性を十分
に応じさせることができる。

【００２４】請求項８記載の筒内噴射式内燃機関のバル
ブ特性制御装置は、請求項７記載の構成に対して、前記
２つの吸気バルブに対応して設けられた２つのカムの
内、気流制御弁が設けられていない吸気経路側の吸気バ
ルブを駆動するカムは、メインリフトとサブリフトとが
複合したリフト特性を有すると共にカムプロフィールが
回転軸方向にて異なる２種のリフトパターンの間で連続
的に変化している複合リフト３次元カムであり、気流制
御弁が設けられている吸気経路側の吸気バルブを駆動す
るカムは、サブリフトが存在せずメインリフトが回転軸
方向で異なる単純リフト３次元カムであることを特徴と
する。

【００２５】このように、気流制御弁が無い側の吸気バ
ルブを駆動するカムは、メインリフトおよびサブリフト
が存在する複合リフト３次元カムを用いる。そして、気
流制御弁が有る側の吸気バルブを駆動するカムは、メイ
ンリフトのみが存在する単純リフト３次元カムを用い
る。このことにより、例えば、内部ＥＧＲを行うと共
に、燃焼室内に旋回流や乱流を生じさせて燃焼性を安定
させたい場合などにも対応できるなど、複雑な吸気バル
ブ特性を実現できる。したがって、筒内噴射式内燃機関
の運転状態に応じた各種の性能要求にバルブ特性を十分
に応じさせることができる。

【００２６】請求項９記載の筒内噴射式内燃機関のバル
ブ特性制御装置は、請求項８記載の構成において、前記
複合リフト３次元カムにおける前記２種のリフトパター
ンの内の一方の第１リフトパターンは、サブリフトを有
さずメインリフトのみのリフトパターンであり、他方の
第２リフトパターンは、サブリフトとメインリフトとを
有するリフトパターンであることを特徴とする。

【００２７】このように、複合リフト３次元カムにおい
て、第１リフトパターン側ではメインリフトのみとし、
第２リフトパターンはサブリフトとメインリフトとを有
するようにしても良い。このようにしても、複雑な吸気
バルブ特性を実現でき、筒内噴射式内燃機関の運転状態
に応じた各種の性能要求にバルブ特性を十分に応じさせ
ることができる。

【００２８】請求項１０記載の筒内噴射式内燃機関のバ
ルブ特性制御装置は、請求項７〜９のいずれかの構成に
加えて、前記３次元カムの回転位相とクランクシャフト
の回転位相との間の位相差を連続的に調整することで、
吸気バルブのバルブ特性を無段階に変更するバルブタイ
ミング可変機構を備えたことを特徴とする。

【００２９】請求項７〜９のいずれかの構成に、更に３
次元カムの回転位相とクランクシャフトの回転位相との
間の位相差を連続的に調整するバルブタイミング可変機
構を加えている。このことにより、バルブリフト可変機
構によるリフトパターンを、クランクシャフトに対して
進角させたり遅角させたりできる。

【００３０】したがって、複雑な吸気バルブ特性を実現
でき、筒内噴射式内燃機関の運転状態に応じた各種の性
能要求にバルブ特性を十分に応じさせることができる。
請求項１１記載の筒内噴射式内燃機関のバルブ特性制御
装置は、請求項７〜１０のいずれか記載の構成におい
て、前記バルブリフト可変機構は、３次元カムの回転軸
方向の位置調整に連動して３次元カムの回転位相とクラ
ンクシャフトの回転位相との間の位相差を変化させるこ
とを特徴とする。

【００３１】このように、バルブリフト可変機構自体
も、３次元カムの回転軸方向の位置調整に連動して３次
元カムの回転位相とクランクシャフトの回転位相との間
の位相差を変化させるようにしても良い。このことによ
り、より筒内噴射式内燃機関の運転状態に適合させたバ
ルブ特性を得られ易くなる。

【００３２】

【発明の実施の形態】［実施の形態１］図１に、筒内噴
射式内燃機関としての直列４気筒の車載用ガソリンエン
ジン１１における動弁系を中心とする概略構成を示す。
このエンジン１１においては、バルブ特性制御装置１０
が吸気側カムシャフト２２に設けられている。

【００３３】エンジン１１は、往復移動するピストン１
２が設けられたシリンダブロック１３と、シリンダブロ
ック１３の下側に設けられたオイルパン１３ａと、シリ
ンダブロック１３の上側に設けられたシリンダヘッド１
４とを備えている。

【００３４】このエンジン１１の下部には出力軸である
クランクシャフト１５が回転可能に支持され、同クラン
クシャフト１５にはコンロッド１６を介してピストン１
２が連結されている。そして、ピストン１２の往復移動
は、コンロッド１６によってクランクシャフト１５の回
転へと変換される。また、ピストン１２の上側には燃焼
室１７が設けられ、この燃焼室１７には吸気ポート１８
および排気ポート１９が接続されている。そして、吸気
ポート１８と燃焼室１７とは吸気バルブ２０により連通
・遮断され、排気ポート１９と燃焼室１７とは排気バル
ブ２１により連通・遮断されるようになっている。

【００３５】一方、シリンダヘッド１４には、吸気側カ
ムシャフト２２および排気側カムシャフト２３が平行に
設けられている。吸気側カムシャフト２２は回転可能か
つ軸方向へ移動可能にシリンダヘッド１４上に支持され
ており、排気側カムシャフト２３は回転可能であるが軸
方向には移動不可能にシリンダヘッド１４上に支持され
ている。

【００３６】吸気側カムシャフト２２の一端部には、タ
イミングスプロケット２４ａを備えクランクシャフト１
５と吸気側カムシャフト２２との回転位相差を変更する
ための回転位相差可変アクチュエータ２４（バルブタイ
ミング可変機構に相当）が設けられている。また、吸気
側カムシャフト２２の他端部には吸気側カムシャフト２
２を回転軸方向へ移動させるためのリフト可変アクチュ
エータ２２ａ（バルブリフト可変機構に相当）が設けら
れている。また、排気側カムシャフト２３の一端部には
タイミングスプロケット２５が取り付けられている。こ
のタイミングスプロケット２５および回転位相差可変ア
クチュエータ２４のタイミングスプロケット２４ａは、
タイミングチェーン１５ｂを介して、クランクシャフト
１５に取り付けられたタイミングスプロケット１５ａに
連結されている。そして、駆動側回転軸としてのクラン
クシャフト１５の回転がタイミングチェーン１５ｂを介
して、従動側回転軸としての吸気側カムシャフト２２お
よび排気側カムシャフト２３に伝達される。このことに
よって、吸気側カムシャフト２２および排気側カムシャ
フト２３はクランクシャフト１５の回転に同期して回転
する。なお、図１の例では、クランクシャフト１５、吸
気側カムシャフト２２および排気側カムシャフト２３
は、タイミングスプロケット１５ａ，２４ａ，２５側か
ら見て、右回り（時計回り）に回転する。

【００３７】吸気側カムシャフト２２には、吸気バルブ
２０の上端に取り付けられたバルブリフタ２０ａに当接
する吸気カム２７が設けられ、排気側カムシャフト２３
には、排気バルブ２１の上端に取り付けられたバルブリ
フタ２１ａに当接する排気カム２８が設けられている。
そして、吸気側カムシャフト２２が回転すると、吸気カ
ム２７により吸気バルブ２０が開閉駆動され、排気側カ
ムシャフト２３が回転すると、排気カム２８により排気
バルブ２１が開閉駆動される。なお、排気側カムシャフ
ト２３には排気カム２８以外に、図示していないがポン
プカムが取り付けられており、排気側カムシャフト２３
の回転に伴って高圧燃料ポンプを駆動している。この高
圧燃料ポンプは後述する燃料噴射弁１７ｂから燃焼室１
７内に直接燃料を噴射するための燃料圧を形成するため
である。

【００３８】図２に表すシリンダヘッド１４の平面断面
に示されているように、２つの吸気ポート１８は略直線
状に延びるストレート型吸気ポートである。また、シリ
ンダヘッド１４の内壁面の中央部には点火プラグ１７ａ
が配置されている。更に、吸気バルブ２０近傍のシリン
ダヘッド１４の内壁面周辺部には、燃焼室１７内に直接
燃料を噴射できるように燃料噴射弁１７ｂが配置されて
いる。

【００３９】なお、図３はピストン１２における頂面の
平面図、図４は図２におけるＸ−Ｘ断面図、図５は図２
におけるＹ−Ｙ断面図である。図示されるように略山形
に形成されたピストン１２の頂面上には燃料噴射弁１７
ｂの下方から点火プラグ１７ａの下方まで延びるドーム
形の輪郭形状を有する凹部１２ａが形成されている。

【００４０】図２に示したごとく、各気筒の２つの吸気
ポート１８は吸気マニホールド内に形成された２つの吸
気通路１８ａ，１８ｂを介してサージタンク１８ｃに接
続されている。この内の一方の吸気通路１８ａ内にはそ
れぞれ気流制御弁１８ｄが配置されている。これらの気
流制御弁１８ｄは、共通のシャフト１８ｅを介して接続
されると共に、このシャフト１８ｅを介してアクチュエ
ータ１８ｆによりエンジン１１の運転状態に応じて開閉
作動される。なお、気流制御弁１８ｄが閉状態とされた
場合には、一方の吸気ポート１８のみから吸入される吸
気により燃焼室１７内には強い旋回流Ａが生じる。

【００４１】ここで、排気カム２８のカムプロフィール
は排気側カムシャフト２３の軸方向に対して一定となっ
ているが、吸気カム２７のカムプロフィールは、後述す
るごとく吸気側カムシャフト２２の軸方向に連続的に変
化している。すなわち、吸気カム２７は３次元カムとし
て構成されている。

【００４２】次に、吸気側カムシャフト２２をその回転
軸方向へ移動させるためのリフト可変アクチュエータ２
２ａ、およびこのリフト可変アクチュエータ２２ａを油
圧により駆動するための給油構造について図６に基づき
説明する。

【００４３】図６に示すように、リフト可変アクチュエ
ータ２２ａは、筒状をなすシリンダチューブ３１と、シ
リンダチューブ３１内に設けられたピストン３２と、シ
リンダチューブ３１の両端開口部を塞ぐように設けられ
た一対のエンドカバー３３と、ピストン３２と図示右側
のエンドカバー３３との間に配置された圧縮状態のコイ
ルスプリング３２ａとから構成されている。このシリン
ダチューブ３１はシリンダヘッド１４に固定されてい
る。

【００４４】ピストン３２には一方のエンドカバー３３
を貫通した補助シャフト３３ａを介して吸気側カムシャ
フト２２が連結されている。なお補助シャフト３３ａと
吸気側カムシャフト２２との間は転がり軸受３３ｂが介
在し、リフト可変アクチュエータ２２ａは、回転する吸
気側カムシャフト２２を補助シャフト３３ａと転がり軸
受３３ｂとを介して回転軸方向に円滑に駆動できるよう
にしている。

【００４５】シリンダチューブ３１内は、ピストン３２
により第１圧力室３１ａおよび第２圧力室３１ｂに区画
されている。 第１圧力室３１ａには、一方のエンドカ
バー３３に形成された第１給排通路３４が接続され、第
２圧力室３１ｂには、他方のエンドカバー３３に形成さ
れた第２給排通路３５が接続されている。

【００４６】第１給排通路３４または第２給排通路３５
を介して、第１圧力室３１ａと第２圧力室３１ｂとに対
し選択的に作動油を供給すると、ピストン３２は吸気側
カムシャフト２２の回転軸方向に移動する。このピスト
ン３２の移動に伴い、吸気側カムシャフト２２も回転軸
方向へ移動する。

【００４７】第１給排通路３４および第２給排通路３５
は、第１オイルコントロールバルブ３６に接続されてい
る。この第１オイルコントロールバルブ３６には供給通
路３７および排出通路３８が接続されている。そして、
供給通路３７はクランクシャフト１５の回転に伴って駆
動されるオイルポンプＰを介してオイルパン１３ａに接
続されており、排出通路３８はオイルパン１３ａに直接
接続されている。

【００４８】第１オイルコントロールバルブ３６はケー
シング３９を備え、ケーシング３９には、第１給排ポー
ト４０、第２給排ポート４１、第１排出ポート４２、第
２排出ポート４３、および供給ポート４４が設けられて
いる。第１給排ポート４０には第１給排通路３４が接続
され、第２給排ポート４１には第２給排通路３５が接続
されている。更に、供給ポート４４には供給通路３７が
接続され、第１排出ポート４２および第２排出ポート４
３には排出通路３８が接続されている。また、ケーシン
グ３９内には、４つの弁部４５を有してコイルスプリン
グ４６および電磁ソレノイド４７によりそれぞれ逆の方
向に付勢されるスプール４８が設けられている。

【００４９】電磁ソレノイド４７の消磁状態において
は、スプール４８がコイルスプリング４６の弾性力によ
りケーシング３９の一端側（図６における右側）に配置
されて、第１給排ポート４０と第１排出ポート４２とが
連通し、第２給排ポート４１と供給ポート４４とが連通
する。この状態では、オイルパン１３ａ内の作動油が供
給通路３７、第１オイルコントロールバルブ３６および
第２給排通路３５を介して、第２圧力室３１ｂへ供給さ
れる。また、第１圧力室３１ａ内にあった作動油が第１
給排通路３４、第１オイルコントロールバルブ３６およ
び排出通路３８を介してオイルパン１３ａ内へ戻され
る。その結果、ピストン３２が図示左側へ移動し、ピス
トン３２に連動して吸気側カムシャフト２２が矢印Ｓに
示す方向の内、方向Ｆへ移動する。なお方向Ｆの移動で
は、後述するインナギヤ５４とベーンロータ６１との噛
み合わせにより、吸気側カムシャフト２２全体がクラン
クシャフト１５に対して進角方向に回転位相がずれるよ
うにされている。

【００５０】一方、電磁ソレノイド４７が励磁されたと
きには、スプール４８がコイルスプリング４６の弾性力
に抗してケーシング３９の他端側（図６において左側）
に配置されて、第２給排ポート４１が第２排出ポート４
３と連通し、第１給排ポート４０が供給ポート４４と連
通する。この状態では、オイルパン１３ａ内の作動油が
供給通路３７、第１オイルコントロールバルブ３６およ
び第１給排通路３４を介して第１圧力室３１ａへ供給さ
れる。また、第２圧力室３１ｂ内にあった作動油が第２
給排通路３５、第１オイルコントロールバルブ３６およ
び排出通路３８を介してオイルパン１３ａ内に戻され
る。その結果、ピストン３２が図示右側へ移動し、ピス
トン３２に連動して吸気側カムシャフト２２が矢印Ｓに
示す方向の内、方向Ｒへ移動する。なお方向Ｒの移動で
は、後述するインナギヤ５４とベーンロータ６１との噛
み合わせにより、吸気側カムシャフト２２全体がクラン
クシャフト１５に対して遅角方向に回転位相がずれるよ
うにされている。

【００５１】更に、電磁ソレノイド４７への給電を制御
し、スプール４８をケーシング３９の中間に位置させる
と、第１給排ポート４０および第２給排ポート４１が閉
塞され、それら給排ポート４０，４１を通じての作動油
の移動が禁止される。この状態では、第１圧力室３１ａ
および第２圧力室３１ｂに対して作動油の給排が行われ
ず、第１圧力室３１ａおよび第２圧力室３１ｂ内に作動
油が充填保持される。このことにより、ピストン３２お
よび吸気側カムシャフト２２の回転軸方向での位置が固
定される。図６に示す状態はこの位置固定の状態を表し
ている。

【００５２】また、電磁ソレノイド４７への給電をデュ
ーティ制御することで、第１給排ポート４０における開
度あるいは第２給排ポート４１における開度を調整し
て、供給ポート４４から第１圧力室３１ａまたは第２圧
力室３１ｂへの作動油の供給速度を制御できる。

【００５３】次に、吸気側カムシャフト２２の回転位相
差を調整するための回転位相差可変アクチュエータ２４
について図７に基づき詳しく説明する。図７に示すよう
に、回転位相差可変アクチュエータ２４はタイミングス
プロケット２４ａを備える。このタイミングスプロケッ
ト２４ａは吸気側カムシャフト２２が貫通する筒部５１
と、筒部５１の外周面から突出する円板部５２と、円板
部５２の外周面に設けられた複数の外歯５３とを備えて
いる。タイミングスプロケット２４ａの筒部５１は、シ
リンダヘッド１４のジャーナル軸受１４ａとカムシャフ
トベアリングキャップ１４ｂとに挟持されて回転可能に
支持されている。そして、吸気側カムシャフト２２は、
筒部５１内を回転軸方向へ摺動して移動できるように筒
部５１を貫通している。

【００５４】更に、吸気側カムシャフト２２の先端部を
覆うように設けられたインナギヤ５４が、ボルト５５に
より固定されている。このインナギヤ５４は図８に示す
ごとく、斜歯（ここでは左ネジ方向）の大径ギヤ部５４
ａと、これとは逆方向の斜歯（ここでは右ネジ方向）の
小径ギヤ部５４ｂとが２段に形成された構成をなしてい
る。

【００５５】更に、インナギヤ５４の小径ギヤ部５４ｂ
には、図８に示す斜歯（ここでは左ネジ方向）の外歯５
６ａとこれとは逆方向の斜歯（ここでは右ネジ方向）の
内歯５６ｂとを備えたサブギヤ５６が、その内歯５６ｂ
にて、図７に示すごとく噛み合わされている。この噛み
合せの際には、インナギヤ５４とサブギヤ５６との間に
リング状のスプリングワッシャ５７が配置され、サブギ
ヤ５６をインナギヤ５４から離すように軸方向に付勢し
ている。なお、インナギヤ５４とサブギヤ５６との外径
は同一であり、大径ギヤ部５４ａとサブギヤ５６の外歯
５６ａとは同じ傾き（左ネジ方向）の斜歯である。

【００５６】タイミングスプロケット２４ａの円板部５
２には、複数のボルト５８（ここでは４本のボルト）に
より、ハウジング５９と、ハウジング５９の内部の内、
後述する第１圧力室７０および第２圧力室７１とを密閉
するカバー６０とが取り付けられている。なお、カバー
６０の中心には、後述する円筒状空間６１ｃを開放して
吸気側カムシャフト２２の軸方向への摺動を円滑に行う
ための穴部６０ａが設けられている。

【００５７】ボルト５８、カバー６０およびボルト５５
を取り外してハウジング５９の内部を図７において左か
ら見た状態を図９に示す。なお、図７の回転位相差可変
アクチュエータ２４は、図９におけるＢ−Ｂ線での断面
状態を示している。

【００５８】ハウジング５９は、内周面５９ａから中心
方向に向かって複数の壁部６２，６３，６４，６５（こ
こでは４つ）が突出している。そして、その壁部６２，
６３，６４，６５の先端面に対して、外周面６１ａにて
接して円盤状のベーンロータ６１が回動可能に配置され
ている。

【００５９】円盤状のベーンロータ６１の中心部は円筒
状空間６１ｃ（図７）が形成されて、その内周面は吸気
側カムシャフト２２の回転軸方向に沿って左ネジ方向の
螺旋状に延びるヘリカルスプライン部６１ｂを形成して
いる。前述したインナギヤ５４の大径ギヤ部５４ａとサ
ブギヤ５６の外歯５６ａとは共にこのヘリカルスプライ
ン部６１ｂに噛み合わされている。

【００６０】斜歯の内歯５６ｂと斜歯の小径ギヤ部５４
ｂとの噛み合わせと、スプリングワッシャ５７との作用
により、インナギヤ５４の大径ギヤ部５４ａとサブギヤ
５６の外歯５６ａとは相対的に逆方向に回動する付勢力
を生じている。このため、ヘリカルスプライン部６１ｂ
とギヤ５４，５６間のバックラッシュによる誤差を吸収
することができ、ベーンロータ６１に対してインナギヤ
５４は設定される回転位相位置に高精度に配置される。
したがって、ベーンロータ６１と吸気側カムシャフト２
２とを、高精度の回転位相関係にて取り付けることがで
きる。なお、図７においては、見やすくするため、ヘリ
カルスプライン部６１ｂは一部のみ示し、他は図示を省
略しているが、ヘリカルスプライン部６１ｂはベーンロ
ータ６１の円筒状空間６１ｃの内周面全体に形成されて
いる。

【００６１】円盤状のベーンロータ６１の外周面６１ａ
には、壁部６２，６３，６４，６５の間の空間に突出し
て、先端をハウジング５９の内周面５９ａに接している
ベーン６６，６７，６８，６９を備えている。これらの
ベーン６６，６７，６８，６９が壁部６２，６３，６
４，６５間の空間を区画することにより、第１圧力室７
０と第２圧力室７１とを形成している。

【００６２】この内の１つのベーン６６は、他のベーン
６７，６８，６９より回転方向に幅広に形成され、吸気
側カムシャフト２２の軸方向に沿って延びる貫通孔７２
を有する。貫通孔７２内において移動可能に収容された
ロックピン７３は、その内部に収容孔７３ａを有する。
この収容孔７３ａ内に設けられたスプリング７４は、ロ
ックピン７３を円板部５２へ向かって付勢している。

【００６３】また、ベーンロータ６１はその先端面に形
成された油溝７２ａを有する。この油溝７２ａはカバー
６０を貫通している円弧状の貫通開放口７２ｂ（図１）
と貫通孔７２とを連通する。この貫通開放口７２ｂと油
溝７２ａとは、貫通孔７２の内部においてロックピン７
３よりもカバー６０側にある空気あるいは油をカバー６
０より外部に排出する機能を有する。

【００６４】図９のＣ−Ｃ線における断面である図１０
および図１１に示すごとく、ロックピン７３が円板部５
２に設けられた係止穴７５に対向していた場合（図１
１）には、ロックピン７３がスプリング７４の付勢力に
より係止穴７５に係止し、円板部５２に対するベーンロ
ータ６１の相対回動位置が固定される。また、図１０に
おいては、ベーンロータ６１は最遅角位置にあり、ベー
ン６６に設けられたロックピン７３は係止穴７５に対向
しておらず、ロックピン７３の先端部７３ｂが係止穴７
５に挿入されていない状態を示している。図９の状態
は、図１０と同じく、ロックピン７３の先端部７３ｂが
係止穴７５に挿入されていない状態である。

【００６５】エンジン１１が始動時などである場合、あ
るいは後述する電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」と
称する）１３０による油圧制御が開始されていない場合
などでは、第１圧力室７０および第２圧力室７１の油圧
がゼロあるいは十分に上昇していない。このような場合
には、始動時のクランキング動作により、吸気側カムシ
ャフト２２に逆トルクが生じて、ベーンロータ６１がハ
ウジング５９に対して進角方向に相対回動する。このこ
とで、図１０に示した状態から、ロックピン７３が係止
穴７５に挿入できる相対回動位置に到達し、図１１に示
すごとくロックピン７３が係止穴７５に挿入し係止す
る。このようにロックピン７３が係止穴７５に係止した
場合には、ベーンロータ６１とハウジング５９との相対
回動が禁止され、ベーンロータ６１とハウジング５９と
は一体となって回転することができる。

【００６６】なお、係止穴７５に係止されたロックピン
７３の解除は、エンジン１１の始動後に、図１０および
図１１に示す油路７６を介して第２圧力室７１から環状
油空間７７に油圧が供給されることにより行われる。す
なわち、環状油空間７７に供給される油圧が上昇するこ
とにより、スプリング７４の付勢力に抗してロックピン
７３が係止穴７５から外れ、ロックピン７３の係止が解
除される。また、油路７８を介して第１圧力室７０から
係止穴７５に油圧が供給されて、ロックピン７３の解除
状態が確実に保持される。このように、ロックピン７３
の係止が解除された状態で、ハウジング５９およびベー
ンロータ６１間の相対回動が許容され、第１圧力室７０
および第２圧力室７１に供給される油圧に対応して、ハ
ウジング５９に対するベーンロータ６１の相対回動位相
が調整可能となる。例えば、図１２に示すごとく、ベー
ンロータ６１をハウジング５９に対して更に進角させる
ことができる。

【００６７】上述した構成において、エンジン１１の駆
動によりクランクシャフト１５が回転すると、その回転
がタイミングチェーン１５ｂを介してタイミングスプロ
ケット２４ａに伝達される。このとき、タイミングスプ
ロケット２４ａおよび吸気側カムシャフト２２が、調整
されている回転位相差状態で一体に回転する。この吸気
側カムシャフト２２の回転に伴なって吸気バルブ２０
（図１）が開閉駆動される。

【００６８】そして、エンジン１１の駆動時に、第１圧
力室７０および第２圧力室７１に対する油圧制御によ
り、ハウジング５９に対してベーンロータ６１を回転方
向に相対的に回動させる。すなわち吸気側カムシャフト
２２をクランクシャフト１５に対し進角する側に回転位
相差の調整制御を行うと、吸気バルブ２０の作用角全体
が進角して吸気バルブ２０の開閉タイミングは早くな
る。

【００６９】逆に、ハウジング５９に対してベーンロー
タ６１を回転方向とは逆方向に相対的に回動させる。す
なわち吸気側カムシャフト２２をクランクシャフト１５
に対し遅角する側に回転位相差の調整制御を行うと、吸
気バルブ２０の作用角全体が遅角して吸気バルブ２０の
開閉タイミングは遅くなる。

【００７０】次に、回転位相差可変アクチュエータ２４
にあって、吸気側カムシャフト２２の回転位相差を調整
するために、ハウジング５９とベーンロータ６１間の回
転位相差を油圧制御する構成について説明する。

【００７１】図７，９に示したごとく、ハウジング５９
の内部に突出する各壁部６２〜６５の第１圧力室７０側
には、それぞれ進角用油路開口部８０が開口し、各壁部
６２〜６５の第２圧力室７１側には、それぞれ遅角用油
路開口部８１が開口している。また、進角用油路開口部
８０に接する各壁部６２〜６５の内で円板部５２側に
は、ベーン６６〜６９が進角用油路開口部８０を塞いで
いても、ベーンロータ６１が進角方向に回動する油圧を
与えることができるように、凹部６２ａ〜６５ａが設け
られている。同様に、遅角用油路開口部８１に接する各
壁部６２〜６５の内で円板部５２側には、ベーン６６〜
６９が遅角用油路開口部８１を塞いでいても、ベーンロ
ータ６１が遅角方向に回動する油圧を与えることができ
るように、凹部６２ｂ〜６５ｂが設けられている。

【００７２】各進角用油路開口部８０は、円板部５２内
の進角制御油路８４、筒部５１内の進角制御油路８６，
８８により、筒部５１の一方の外周溝５１ａに接続され
ている。また、各遅角用油路開口部８１は、円板部５２
内の遅角制御油路８５、筒部５１内の遅角制御油路８
７，８９により、筒部５１の他方の外周溝５１ｂに接続
されている。

【００７３】また、筒部５１内の遅角制御油路８７から
分岐した潤滑油路９０は筒部５１の内周面５１ｃに設け
られた幅広の内周溝９１に接続している。このことによ
り、遅角制御油路８７内を流れる作動油を、筒部５１の
内周面５１ｃと吸気側カムシャフト２２の端部外周面２
２ｂに潤滑油として導く。

【００７４】筒部５１の一方の外周溝５１ａは、シリン
ダヘッド１４内の進角制御油路９２を介して第２オイル
コントロールバルブ９４に接続され、筒部５１の他方の
外周溝５１ｂはシリンダヘッド１４内の遅角制御油路９
３を介して第２オイルコントロールバルブ９４に接続さ
れている。

【００７５】第２オイルコントロールバルブ９４には、
供給通路９５および排出通路９６が接続されている。そ
して、供給通路９５は第１オイルコントロールバルブ３
６にて用いたと同一のオイルポンプＰを介してオイルパ
ン１３ａに接続しており、排出通路９６はオイルパン１
３ａに直接接続している。したがって、オイルポンプＰ
は、オイルパン１３ａから二つの供給通路３７，９５へ
作動油を送り出すようになっている。

【００７６】第２オイルコントロールバルブ９４は第１
オイルコントロールバルブ３６と同様に構成されてい
る。すなわち、第２オイルコントロールバルブ９４は、
ケーシング１０２、第１給排ポート１０４、第２給排ポ
ート１０６、弁部１０７、第１排出ポート１０８、第２
排出ポート１１０、供給ポート１１２、コイルスプリン
グ１１４、電磁ソレノイド１１６、およびスプール１１
８を備えている。そして、第１給排ポート１０４にはシ
リンダヘッド１４内の進角制御油路９２が接続され、第
２給排ポート１０６にはシリンダヘッド１４内の遅角制
御油路９３が接続されている。また、供給ポート１１２
には供給通路９５が接続され、第１排出ポート１０８お
よび第２排出ポート１１０には排出通路９６が接続され
ている。

【００７７】したがって、電磁ソレノイド１１６の消磁
状態においては、スプール１１８がコイルスプリング１
１４の弾性力によりケーシング１０２の一端側（図７に
おいて右側）に配置される。このことにより、第１給排
ポート１０４と第１排出ポート１０８とが連通し、第２
給排ポート１０６が供給ポート１１２と連通する。この
状態では、オイルパン１３ａ内の作動油が、供給通路９
５、第２オイルコントロールバルブ９４、遅角制御油路
９３、外周溝５１ｂ、遅角制御油路８９、遅角制御油路
８７、遅角制御油路８５、遅角用油路開口部８１、およ
び凹部６２ｂ，６３ｂ，６４ｂ，６５ｂを介して回転位
相差可変アクチュエータ２４の第２圧力室７１へ供給さ
れる。また、回転位相差可変アクチュエータ２４の第１
圧力室７０内にあった作動油は、凹部６２ａ，６３ａ，
６４ａ，６５ａ、進角用油路開口部８０、進角制御油路
８４、進角制御油路８６、進角制御油路８８、外周溝５
１ａ、進角制御油路９２、第２オイルコントロールバル
ブ９４、および排出通路９６を介してオイルパン１３ａ
内へ戻される。その結果、ベーンロータ６１がハウジン
グ５９に対して遅角方向へ相対回動し、前述したように
吸気側カムシャフト２２はクランクシャフト１５に対し
遅角する方向に相対回転する。

【００７８】一方、電磁ソレノイド１１６が励磁された
ときには、スプール１１８がコイルスプリング１１４の
弾性力に抗してケーシング１０２の他端側（図７におい
て左側）に配置される。このことにより、第２給排ポー
ト１０６が第２排出ポート１１０と連通し、第１給排ポ
ート１０４が供給ポート１１２と連通する。この状態で
は、オイルパン１３ａ内の作動油が、供給通路９５、第
２オイルコントロールバルブ９４、進角制御油路９２、
外周溝５１ａ、進角制御油路８８、進角制御油路８６、
進角制御油路８４、進角用油路開口部８０、および凹部
６２ａ，６３ａ，６４ａ，６５ａを介して、回転位相差
可変アクチュエータ２４の第１圧力室７０へ供給され
る。また、回転位相差可変アクチュエータ２４の第２圧
力室７１内にあった作動油は、凹部６２ｂ，６３ｂ，６
４ｂ，６５ｂ、遅角用油路開口部８１、遅角制御油路８
５、遅角制御油路８７、遅角制御油路８９、外周溝５１
ｂ、遅角制御油路９３、第２オイルコントロールバルブ
９４、および排出通路９６を介してオイルパン１３ａ内
へ戻される。その結果、ベーンロータ６１がハウジング
５９に対して進角方向へ相対回動し、前述したように吸
気側カムシャフト２２はクランクシャフト１５に対し進
角する方向に相対回転する。

【００７９】更に、電磁ソレノイド１１６への給電を制
御し、スプール１１８をケーシング１０２の中間に位置
させると、第１給排ポート１０４および第２給排ポート
１０６が閉塞され、それら給排ポート１０４，１０６を
通じての作動油の移動が禁止される。この状態では、回
転位相差可変アクチュエータ２４の第１圧力室７０およ
び第２圧力室７１に対して作動油の給排が行われない。
この結果、第１圧力室７０および第２圧力室７１内には
作動油が充填保持されて、ベーンロータ６１はハウジン
グ５９に対する相対回動は停止する。したがって、吸気
側カムシャフト２２とクランクシャフト１５との回転位
相差は、ベーンロータ６１が固定されたときの状態に保
持される。

【００８０】また、電磁ソレノイド１１６への給電をデ
ューティ制御することで、第１給排ポート１０４におけ
る開度あるいは第２給排ポート１０６における開度を調
整して、供給ポート１１２から第１圧力室７０あるいは
第２圧力室７１への作動油の供給速度を制御できる。

【００８１】ここで、吸気カム２７のカムプロフィール
について説明する。吸気カム２７は、図１３の斜視図に
示すごとく吸気側カムシャフト２２の矢印Ｓで示す回転
軸方向において、カム面２７ａのプロフィールが変化し
ている３次元カムとして構成されている。ここで、矢印
Ｓ方向の内で方向Ｆ側の前方端面２７ｂ側（第２リフト
パターン側に相当）でのカムノーズ２７ｄの高さは、方
向Ｒ側の後方端面２７ｃ側（第１リフトパターン側に相
当）でのカムノーズ２７ｄの高さよりも高くされてい
る。そして、後方端面２７ｃ側から前方端面２７ｂ側に
移行するにしたがって、吸気バルブ２０に対する作用角
も、図１４に示すごとく、後方端面２７ｃ（実線で示
す）側の最小作用角ｄθｍｉｎから、前方端面２７ｂ
（一点鎖線で示す）側の最大作用角ｄθｍａｘへと次第
に大きくなっている。

【００８２】図１５に吸気カム２７における回転角度に
対するリフト量のグラフを表す。図示するごとく、吸気
カム２７のリフトパターンには、通常のリフト（以下、
メインリフトと称する）以外にサブリフトが存在する。
ただし、前方端面２７ｂ側ではサブリフトが十分に現れ
ているが、後方端面２７ｃ側ではサブリフトは存在しな
い。このため図１４に示したごとく、バルブ閉じ側より
もバルブ開き側において作用角の増減が特に大きくな
る。

【００８３】そして、前方端面２７ｂと後方端面２７ｃ
との間は、カムプロフィールが連続的に変化している。
このように、吸気カム２７はメインリフトとサブリフト
とが複合したリフト特性を有すると共に、回転軸方向に
てメインリフトとサブリフトとが連続的に変化している
複合リフト３次元カムとして構成されている。

【００８４】したがって、リフト可変アクチュエータ２
２ａにより吸気側カムシャフト２２を方向Ｒへ移動する
と吸気バルブ２０用のバルブリフタ２０ａに対する当接
位置が前方端面２７ｂ側へ移動して吸気バルブ２０の作
用角を大きくできる。逆に吸気側カムシャフト２２を方
向Ｆへ移動すると吸気バルブ２０用のバルブリフタ２０
ａに対する当接位置が後方端面２７ｃ側へ移動して吸気
バルブ２０の作用角を小さくできる。しかも、当接位置
が前方端面２７ｂ側へ近づくほど、サブリフトの作用に
より急速に吸気バルブ２０の開タイミングが進角する。

【００８５】なお、前述したごとく、リフト可変アクチ
ュエータ２２ａによる吸気側カムシャフト２２の方向Ｒ
への移動に連動して、吸気側カムシャフト２２の回転位
相はクランクシャフト１５に対して遅角する。本実施の
形態１では、図１６に示すごとく、前方端面２７ｂ側を
バルブリフタ２０ａに当接させた場合と、後方端面２７
ｃ側をバルブリフタ２０ａに当接させた場合とでは、吸
気カム２７の位相に２１°ＣＡ（ＣＡはクランク角度を
示す）の位相差が生じる。図１６では、リフト可変アク
チュエータ２２ａにより吸気側カムシャフト２２を方向
Ｒへの移動量が、０ｍｍ（後方端面２７ｃ側）、２ｍ
ｍ、５．２ｍｍ、９ｍｍ（前方端面２７ｂ側）の状態を
表している。

【００８６】また本実施の形態１では、吸気側カムシャ
フト２２は回転位相差可変アクチュエータ２４により、
最遅角位置から進角方向に５７°ＣＡ進角される。図１
６に実線で示す状態は最遅角位置を示し、二点鎖線で示
す状態は進角方向に５７°ＣＡ進角した場合を示してい
る。

【００８７】したがって、リフト可変アクチュエータ２
２ａと回転位相差可変アクチュエータ２４とにより、図
１６に実線と二点鎖線で示すごとくの広い範囲にて、作
用角と開閉タイミングの調整を吸気バルブ２０に実現す
ることができる。

【００８８】図１７にエンジン制御系の概略構成を表
す。ＥＣＵ１３０は、デジタルコンピュータからなり、
ＣＰＵ１３０ａ、ＲＡＭ１３０ｂ、ＲＯＭ１３０ｃ、入
力ポート１３０ｄ、出力ポート１３０ｅおよびこれらを
相互に接続する双方向性バス１３０ｆを備えている。

【００８９】スロットル開度ＴＡを検出するスロットル
開度センサ１４６ａはスロットル弁１４６の開度に比例
した出力電圧をＡＤ変換器１７３を介して入力ポート１
３０ｄに入力している。燃料分配管１５０に設けられた
燃圧センサ１５０ａは燃料分配管１５０内の燃料圧力に
比例した出力電圧をＡＤ変換器１７３を介して入力ポー
ト１３０ｄに入力している。アクセルペダル１７４には
アクセル開度センサ１７６が取り付けられ、アクセルペ
ダル１７４の踏み込み量に比例した出力電圧をＡＤ変換
器１７３を介して入力ポート１３０ｄに入力している。
クランク角センサ１８２は、クランクシャフト１５が３
０度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１３０ｄに入力される。ＣＰＵ１３０ａで
はクランク角センサ１８２の出力パルスの頻度からエン
ジン回転数ＮＥを計算する。

【００９０】また、カム角センサ１８３ａは吸気側カム
シャフト２２の回転に応じて出力パルスを発生し、この
出力パルスが入力ポート１３０ｄに入力される。ＣＰＵ
１３０ａは、カム角センサ１８３ａの出力パルスの状態
から気筒を判別すると共に、この気筒判別データとクラ
ンク角センサ１８２の出力パルスとから現在のクランク
角を計算する。更に、ＣＰＵ１３０ａでは上述のごとく
得られたクランク角と、カム角センサ１８３ａの出力パ
ルスから得られたカム角とに基づいてクランクシャフト
１５と吸気側カムシャフト２２との回転位相差を検出し
ている。また、シャフト位置センサ１８３ｂは吸気側カ
ムシャフト２２の回転軸方向（矢印Ｓの方向）の移動位
置に比例した出力電圧をＡＤ変換器１７３を介して入力
ポート１３０ｄに入力している。

【００９１】サージタンク１８ｃには、吸気圧センサ１
８４が設けられ、サージタンク１８ｃ内の吸気圧ＰＭ
（吸入空気の圧力：絶対圧）に対応した出力電圧をＡＤ
変換器１７３を介して入力ポート１３０ｄに入力してい
る。エンジン１１のシリンダブロック１３には水温セン
サ１８６が設けられ、エンジン１１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１７３を介して入力ポート１３０ｄに入力している。
排気マニホルド１４８には空燃比センサ１８８が設けら
れ、空燃比に応じた出力電圧をＡＤ変換器１７３を介し
て入力ポート１３０ｄに入力している。

【００９２】出力ポート１３０ｅは、対応する駆動回路
１９０を介して各燃料噴射弁１７ｂ、気流制御弁１８ｄ
の駆動用アクチュエータ１８ｆ、第１オイルコントロー
ルバルブ３６、第２オイルコントロールバルブ９４、ス
ロットル弁１４６の駆動用モータ１４４、補助燃料噴射
弁１５２、高圧燃料ポンプ１５４の電磁スピル弁１５４
ａ、およびイグナイタ１９２に接続されて、各装置１７
ｂ，１８ｆ，３６，９４，１４４，１５２，１５４ａ，
１９２を必要に応じて駆動制御している。

【００９３】次に筒内噴射式内燃機関であることを特徴
とするエンジン１１において、燃料噴射制御および関連
する処理について説明する。図１８に燃料噴射制御に必
要な運転領域を設定する処理のフローチャートを示す。
本運転領域設定処理は、エンジン暖機後に、予め設定さ
れているクランク角毎に周期的に実行される処理であ
る。なおフローチャート中の個々の処理ステップを「Ｓ
〜」で表す。

【００９４】まず、クランク角センサ１８２の信号から
得られているエンジン回転数ＮＥと、アクセル開度セン
サ１７６の信号から得られているアクセルペダル１７４
の踏み込み量（以下、アクセル開度と称する）ＡＣＣＰ
とがＲＡＭ１３０ｂの作業領域に読み込まれる（Ｓ１０
０）。

【００９５】次に、これらエンジン回転数ＮＥとアクセ
ル開度ＡＣＣＰとに基づいて、リーン燃料噴射量ＱＬを
算出する（Ｓ１１０）。このリーン燃料噴射量ＱＬは、
成層燃焼を行う際に要求トルクを実現するのに最適な燃
料噴射量を表している。リーン燃料噴射量ＱＬは予め実
験により求められて、図１９に示すごとく、アクセル開
度ＡＣＣＰとエンジン回転数ＮＥとをパラメータとする
マップとしてＲＯＭ１３０ｃ内に記憶されている。ステ
ップＳ１１０ではこのマップに基づいてリーン燃料噴射
量ＱＬが算出される。

【００９６】次に、こうして求められたリーン燃料噴射
量ＱＬとエンジン回転数ＮＥとに基づいて、図２０に示
されるような４つの運転領域Ｒｌ，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４が
定められる（Ｓ１１５）。こうして一旦処理を終了す
る。このように運転領域Ｒｌ，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４が定め
られると、各運転領域Ｒｌ〜Ｒ４に応じて後述するごと
く燃料噴射形態が制御される。

【００９７】上述した運転領域設定処理により設定され
た運転領域を参照して実行される燃料噴射量制御処理の
フローチャートを図２１に示す。なお、図２１の処理は
暖機後に実行される処理であり、これ以外の状態、例え
ばエンジン１１の始動時や暖機前アイドルの状態では、
図２１の燃料噴射量制御処理とは別個の処理にて燃料噴
射量が設定される。

【００９８】燃料噴射量制御処理が開始されると、ま
ず、クランク角センサ１８２の信号から得られているエ
ンジン回転数ＮＥ、吸気圧センサ１８４の信号から得ら
れている吸気圧ＰＭ、および空燃比センサ１８８の信号
から得られている酸素濃度検出値ＶｏｘをＲＡＭ１３０
ｂの作業領域に読み込む（Ｓ１２０）。

【００９９】次に、現在、運転領域Ｒ４が設定されてい
るか否かが判定される（Ｓ１２２）。現在の運転状態が
運転領域Ｒ４として設定されていると判定された場合に
は（Ｓ１２２で「ＹＥＳ」）、予めＲＯＭ１３０ｃに設
定されている図２２のマップを用いて、吸気圧ＰＭとエ
ンジン回転数ＮＥとから、理論空燃比基本燃料噴射量Ｑ
ＢＳが算出される（Ｓ１３０）。

【０１００】次に、高負荷増量ＯＴＰ算出処理（Ｓ１４
０）が行われる。この高負荷増量ＯＴＰ算出処理では、
図２３のフローチャートに示すごとく、まず、アクセル
開度ＡＣＣＰが高負荷増量判定値ＫＯＴＰＡＣを越えて
いるか否かが判定される（Ｓ１４１）。

【０１０１】ＡＣＣＰ≦ＫＯＴＰＡＣであれば（Ｓ１４
１で「ＮＯ」）、高負荷増量ＯＴＰには値「０」が設定
される（Ｓ１４２）。すなわち燃料の増量補正は行われ
ない。こうして、高負荷増量ＯＴＰ算出処理を一旦出
る。

【０１０２】ＡＣＣＰ＞ＫＯＴＰＡＣであれば（Ｓ１４
１で「ＹＥＳ」）、高負荷増量ＯＴＰには値Ｍ（例え
ば、１＞Ｍ＞０）が設定される（Ｓ１４４）。すなわち
燃料の増量補正が行われる。この増量補正は、高負荷時
に触媒コンバータ１４９（図１７）が過熱するのを防止
するためになされる。

【０１０３】図２１に戻り、ステップＳ１４０にて高負
荷増量ＯＴＰが算出された後に、次に、空燃比フィード
バック条件が成立しているか否かが判定される（Ｓ１５
０）。空燃比フィードバック条件としては、例えば、
「（１）始動時でない。（２）燃料カット中でない。
（３）暖機完了している。（例えば冷却水温度ＴＨＷ≧
４０°）（４）空燃比センサ１８８は活性完了してい
る。（５）高負荷増量ＯＴＰの値が０である。」という
条件が挙げられる。ステップＳ１５０ではこれらの条件
がすべて成立しているか否かが判定される。

【０１０４】空燃比フィードバック条件が成立していれ
ば（Ｓ１５０で「ＹＥＳ」）、空燃比フィードバック係
数ＦＡＦとその学習値ＫＧの算出が行われる（Ｓ１６
０）。空燃比フィードバック係数ＦＡＦは空燃比センサ
１８８の出力に基づいて算出され、学習値ＫＧは空燃比
フィードバック係数ＦＡＦが中心値である１．０からの
ずれ量を記憶するものであり、このような値を用いた空
燃比制御技術は特開平６−１０７３６号公報などに示さ
れているごとく種々の手法が知られている。

【０１０５】一方、空燃比フィードバック条件が成立し
ていなければ（Ｓ１５０で「ＮＯ」）、空燃比フィード
バック係数ＦＡＦには１．０が設定される（Ｓ１７
０）。ステップＳ１６０またはＳ１７０の次に、燃料噴
射量Ｑが次式１のごとく求められる（Ｓ１８０）。

【０１０６】

【数１】 Ｑ ← ＱＢＳ{ 1 + ＯＴＰ + (ＦＡＦ-１.０) + (ＫＧ-１.０)}α + β … ［式１］ ここで、α，βはエンジン１１の種類や制御の内容に応
じて適宜設定される係数である。

【０１０７】こうして一旦燃料噴射量制御処理を終了す
る。ステップＳ１２２にて、運転領域Ｒ４以外の領域、
すなわち運転領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３のいずれかの場合は
（Ｓ１２２で「ＮＯ」）、燃料噴射量Ｑには、運転領域
設定処理のステップＳ１１０にて求められているリーン
燃料噴射量ＱＬが設定される（Ｓ１９０）。こうして一
旦燃料噴射量制御処理を終了する。

【０１０８】燃料噴射時期制御処理を図２４のフローチ
ャートに示す。本処理は燃料噴射量制御処理と同周期で
実行される。なお、本処理はエンジン１１が暖機後に実
行される処理であり、これ以外の状態、例えば始動時や
暖機前アイドル状態では燃料噴射時期が別途定められ
る。

【０１０９】燃料噴射時期制御処理が開始されると、ま
ず、現在、運転領域Ｒ１か否かが判定される（Ｓ２１
０）。運転領域Ｒ１であれば（Ｓ２１０で「ＹＥ
Ｓ」）、燃料噴射は圧縮行程末期に設定される（Ｓ２２
０）。この運転領域Ｒ１では、リーン燃料噴射量ＱＬに
応じた量の燃料を圧縮行程末期に噴射する。この圧縮行
程末期での噴射による噴射燃料は、図３，４に示したピ
ストン１２の凹部１２ａ内に進行した後、凹部１２ａの
周壁面１２ｂに衝突する。周壁面１２ｂに衝突した燃料
は気化せしめられつつ移動して点火プラグ１７ａ近傍の
凹部１２ａ内に可燃混合気層が形成される。そしてこの
層状の可燃混合気に点火プラグ１７ａによって点火がな
されることにより、成層燃焼が行われる。

【０１１０】運転領域Ｒ１でなければ（Ｓ２１０で「Ｎ
Ｏ」）、次に運転領域Ｒ２か否かが判定される（Ｓ２３
０）。運転領域Ｒ２であれば（Ｓ２３０で「ＹＥ
Ｓ」）、燃料噴射は吸気行程と圧縮行程末期との２回の
タイミングに設定される（Ｓ２４０）。この運転領域Ｒ
２では、リーン燃料噴射量ＱＬに応じた量の燃料を吸気
行程と圧縮行程末期とに２回に分けて噴射する。すなわ
ち、吸気行程に第１回目の燃料噴射が行われ、次いで圧
縮行程末期に第２回目の燃料噴射が行われる。第１回目
の噴射燃料は吸入空気と共に燃焼室１７内に流入し、こ
の噴射燃料によって燃焼室１７内全体に均質な稀薄混合
気が形成される。また、圧縮行程末期に燃料噴射が行わ
れる結果、前述したごとく点火プラグ１７ａ近傍の凹部
１２ａ内には可燃混合気層が形成される。そしてこの層
状の可燃混合気に点火プラグ１７ａによって点火がなさ
れ、またこの点火火炎によって燃焼室１７内全体を占め
る稀薄混合気が燃焼される。すなわち、運転領域Ｒ２で
は前述した運転領域Ｒ１よりも成層度の弱い成層燃焼が
行われる。

【０１１１】運転領域Ｒ２でなければ（Ｓ２３０で「Ｎ
Ｏ」）、次に運転領域Ｒ３か否かが判定される（Ｓ２５
０）。運転領域Ｒ３であれば（Ｓ２５０で「ＹＥ
Ｓ」）、燃料噴射は吸気行程に設定される（Ｓ２６
０）。この運転領域Ｒ３では、リーン燃料噴射量ＱＬに
応じた量の燃料を吸気行程に噴射する。噴射燃料は吸入
空気と共に燃焼室１７内に流入し、この噴射燃料によっ
て燃焼室１７内全体に均質な混合気が形成される。この
混合気は稀薄であるが可燃性である。この結果、リーン
での均質燃焼が行われる。

【０１１２】運転領域Ｒ３でなければ（Ｓ２５０で「Ｎ
Ｏ」）、運転領域Ｒ４であることから、燃料噴射は吸気
行程に設定される（Ｓ２７０）。この運転領域Ｒ４で
は、理論空燃比基本燃料噴射量ＱＢＳに応じた量の燃料
を吸気行程に噴射する。この噴射燃料は吸入空気と共に
燃焼室１７内に流入し、この噴射燃料によって燃焼室１
７内全体に均質な理論空燃比あるいは増量補正により理
論空燃比より燃料濃度が濃いリッチ空燃比の均質混合気
が形成され、この結果、ストイキあるいはリッチでの均
質燃焼が行われる。

【０１１３】ステップＳ２２０，Ｓ２４０，Ｓ２６０，
Ｓ２７０の処理が終了すれば、一旦本処理を終了する。
このようにして、暖機後の燃料噴射時期が制御される。
なお、エンジン１１の運転状態が始動時あるいは暖機前
アイドルでは、図２４の処理とは別の処理にて、必要な
燃料量を吸気行程に噴射するように設定され、均質燃焼
がなされる。

【０１１４】次に、吸気側カムシャフト２２のシャフト
位置およびクランクシャフト１５に対する回転位相差を
調整することで、吸気バルブ２０のバルブ特性をエンジ
ン１１の運転状態に応じて調整するバルブ特性目標値設
定処理について説明する。本処理の内容を図２５のフロ
ーチャートに示す。この処理は予め定められた制御周期
（時間毎あるいはクランク角回転毎）で繰り返し実行さ
れる。

【０１１５】なお、フローチャートでは示していない
が、シャフト位置センサ１８３ｂにて実シャフト位置が
検出されることにより、リフト可変アクチュエータ２２
ａによる吸気側カムシャフト２２の回転軸方向での移動
位置フィードバック制御が行われる。この移動位置フィ
ードバック制御は、後述する目標シャフト位置Ｌｔに対
して実シャフト位置が一致するようにリフト可変アクチ
ュエータ２２ａを制御するものである。

【０１１６】また、フローチャートでは示していない
が、クランク角センサ１８２およびカム角センサ１８３
ａからの検出値に基づいて、クランクシャフト１５に対
する吸気側カムシャフト２２の実進角値が計算される。
そして、この実進角値に基づいて、回転位相差可変アク
チュエータ２４による吸気側カムシャフト２２の進角値
フィードバック制御が行われる。この進角値フィードバ
ック制御は、後述する目標進角値θｔに対して実進角値
が一致するように回転位相差可変アクチュエータ２４を
制御するものである。

【０１１７】まず、バルブ特性目標値設定処理（図２
５）が開始されると、前述した各種センサ類の検出値
や、別に実行している燃料噴射制御等に用いている各種
制御量に基づいて、エンジン１１の運転状態のデータを
読み込む（Ｓ３１０）。ここでは、例えば、エンジン負
荷として前述したリーン燃料噴射量ＱＬを読み込み、ク
ランク角センサ１８２から検出したエンジン回転数ＮＥ
を読み込む。

【０１１８】次に、マップｉに基づいて進角値フィード
バック制御用の目標進角値θｔを設定する（Ｓ３２
０）。ここで、マップｉは図２６（Ａ）に示すごとく、
リーン燃料噴射量ＱＬとエンジン回転数ＮＥとをパラメ
ータとする目標進角値θｔのマップであり、運転領域Ｒ
１〜Ｒ４、始動時（均質燃焼）、暖機前アイドル（均質
燃焼）等の運転状態毎に設定されている。

【０１１９】次に、マップＬに基づいて移動位置フィー
ドバック制御用の目標シャフト位置Ｌｔを設定する（Ｓ
３３０）。ここで、マップＬは図２６（Ｂ）に示すごと
く、リーン燃料噴射量ＱＬとエンジン回転数ＮＥとをパ
ラメータとする目標シャフト位置Ｌｔのマップであり、
運転領域Ｒ１〜Ｒ４、始動時（均質燃焼）、暖機前アイ
ドル（均質燃焼）等の運転状態毎に設定されている。

【０１２０】これらマップｉ，Ｌは、特にエンジン１１
に対して要求されている性能に対応して、バルブオーバ
ラップや吸気バルブ２０の開閉タイミングを設定するた
めのものである。

【０１２１】こうして一旦本処理を終了する。上述した
構成におけるバルブ特性制御装置１０による具体的な制
御例を説明する。

【０１２２】図２７に５つの運転状態Ｐ１〜Ｐ５の例を
示す。ここで各運転状態Ｐ１〜Ｐ５は次のような運転状
態にある。 運転状態Ｐ１：暖機前のアイドル状態。

【０１２３】運転状態Ｐ２：アイドル以外の暖機後の低
回転高負荷状態。 運転状態Ｐ３：アイドル以外の暖機後の低回転低負荷状
態。 運転状態Ｐ４：アイドル以外の暖機後の中回転中負荷状
態。

【０１２４】運転状態Ｐ５：アイドル以外の暖機後の高
回転高負荷状態。 ここで燃料噴射時期は、運転状態Ｐ１では暖機前のアイ
ドル状態であることから図２７のマップの位置に関わら
ず均質燃焼させるために吸気行程に設定される。運転状
態Ｐ２〜Ｐ５は図２７のマップに従う。すなわち、図２
４の燃料噴射時期制御処理により、運転状態Ｐ２は均質
燃焼させるために吸気行程時に、運転状態Ｐ３は成層燃
焼させるために圧縮行程末期に、運転状態Ｐ４は均質燃
焼させるために吸気行程時に、運転状態Ｐ５は均質燃焼
させるために吸気行程時に燃料噴射時期が設定される。

【０１２５】更に、吸気バルブ２０のバルブ特性は、図
２６に示した２種のマップｉ，Ｌから該当する運転状態
に対応するマップｉ，Ｌに基づいて回転位相差可変アク
チュエータ２４の目標進角値θｔ（進角値°ＣＡ）とリ
フト可変アクチュエータ２２ａの目標シャフト位置Ｌｔ
（ｍｍ）が求められる。各運転状態Ｐ１〜Ｐ５の目標シ
ャフト位置Ｌｔと目標進角値θｔとを図２８の（Ａ），
（Ｂ）に示す。

【０１２６】このようにして求められた目標シャフト位
置Ｌｔと目標進角値θｔとに基づいて回転位相差可変ア
クチュエータ２４とリフト可変アクチュエータ２２ａと
が駆動される。その結果、図２８（Ｃ）の全進角値に示
すごとく吸気カム２７の回転位相が進角（マイナスは遅
角）する。そして、図２８（Ｄ），（Ｅ）の開弁タイミ
ングおよび閉弁タイミングの値に示すごとく吸気バルブ
２０の開弁タイミングおよび閉弁タイミングが調整さ
れ、（Ｆ）に示すごとく吸気バルブ２０の作用角が調整
される。

【０１２７】ここで、運転状態Ｐ１では、暖機中での均
質燃焼下にてエンジン１１の回転安定性を高めるため
に、吸気バルブ２０のバルブ特性を、小作用角でかつ排
気バルブ２１とは小さいオーバラップ状態あるいはオー
バラップしない状態にする。したがって、図２９のリフ
トパターンＬＰ１に示すごとく、目標シャフト位置Ｌｔ
は０ｍｍとして作用角を最小にし、目標進角値θｔを０
°ＣＡとして最小にしている。小作用角にすることによ
り、吸気バルブ２０の閉タイミングを遅らせないように
して運転状態Ｐ１での燃焼室内のコンプレッションを上
げ、かつバルブオーバラップをほぼ０として、エンジン
回転の不安定化を防止することができる。なお、破線で
示すリフトパターンＥｘが排気バルブ２１のリフトパタ
ーンである。

【０１２８】運転状態Ｐ２では、アイドル以外の暖機後
の低回転高負荷状態において、均質燃焼下にエンジン１
１に十分なトルクを発生させるために、吸気バルブ２０
のバルブ特性を、小作用角でかつ早期の閉弁タイミング
にする。したがって、図２９のリフトパターンＬＰ２に
示すごとく、目標シャフト位置Ｌｔは０ｍｍとして作用
角を最小とし、目標進角値θｔは３４°ＣＡとしてい
る。このように吸気バルブ２０を早期に閉じることによ
り、運転状態Ｐ２での吸気の脈動を利用してエンジン１
１の体積効率を高めることができ、十分な出力トルクを
得ることができる。

【０１２９】運転状態Ｐ３では、アイドル以外の暖機後
の低回転低負荷状態において、成層燃焼下にバルブオー
バラップを大きくして十分な内部ＥＧＲを行うために、
吸気バルブ２０のバルブ特性を、大作用角でかつ早期の
開弁タイミングにする。したがって、図２９のリフトパ
ターンＬＰ３に示すごとく、目標シャフト位置Ｌｔは９
ｍｍとして作用角を最大とし、目標進角値θｔは５７°
ＣＡと最進角にしている。本実施の形態１の吸気カム２
７は複合リフト３次元カムであり、前方端面２７ｂ側に
メインリフト以外にサブリフト部分が台地状に存在す
る。このため、わずかなシャフト位置の変化でも、吸気
バルブ２０の開弁タイミングを急激に早めることができ
る。このように吸気バルブ２０と排気バルブ２１とのバ
ルブオーバラップが極めて大きくなることにより、十分
な内部ＥＧＲ量が得られ成層燃焼での燃焼改善が図れ
る。

【０１３０】しかも、サブリフト部分は低リフト量で進
角側に延びてバルブオーバラップを大きくしている。こ
のため、図３〜５に示したごとく筒内噴射により濃い混
合気を成層させるために、ピストン１２の頂面にある凹
部１２ａの周りには堤状の部分が存在するが、この堤状
の部分に対する干渉、いわゆるバルブスタンプを避けて
十分なバルブオーバラップを実現することができる。

【０１３１】こうして、スロットル弁１４６の開度を大
きくしてポンピング損失を少なくでき、しかも低燃費で
安定した燃焼が可能となる。運転状態Ｐ４では、アイド
ル以外の暖機後の中回転中負荷状態において、均質燃焼
状態下に燃費を向上させるために、吸気バルブ２０のバ
ルブ特性を、大作用角にしてかつ十分に遅い閉弁タイミ
ングにしている。したがって、図２９のリフトパターン
ＬＰ４に示すごとく、目標シャフト位置Ｌｔは５．２ｍ
ｍとして作用角を大きくし、目標進角値θｔは０°ＣＡ
と最小にしている。このようにして吸気バルブ２０を極
めて遅く閉じることにより、一旦燃焼室１７内に吸い込
んだ吸気の一部を吸気バルブ２０から吸気ポート１８側
へ戻している。この場合もバルブスタンプを避け得るこ
とは前述したごとくである。このことにより、均質燃焼
においても、スロットル弁１４６の開度を大きくしてポ
ンピング損失を少なくでき、低燃費を実現することがで
きる。

【０１３２】運転状態Ｐ５では、アイドル以外の暖機後
の高回転高負荷状態において、均質燃焼状態下にエンジ
ン１１に十分なトルクを発生させるために、吸気バルブ
２０のバルブ特性を、中作用角でかつ遅めの閉弁タイミ
ングにしている。したがって、図２９のリフトパターン
ＬＰ５に示すごとく、目標シャフト位置Ｌｔは２ｍｍと
して作用角を中程度とし、目標進角値θｔは１４°ＣＡ
としている。このように吸気バルブ２０を遅めに閉じる
ことにより、運転状態Ｐ５での吸気の脈動を利用してエ
ンジン１１の体積効率を高めることができ、大きい出力
トルクを得ることができる。

【０１３３】なお、上述した運転状態Ｐ１〜Ｐ５以外の
運転状態、例えば運転領域Ｒ２，Ｒ３に含まれる運転状
態に対してもマップｉ，Ｌに基づいて、図１６に示した
広いバルブ特性の範囲の内から、好適なバルブ特性を実
現することができる。

【０１３４】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）．エンジン１１のバルブ特性制御装置１０に備え
られているリフト可変アクチュエータ２２ａは、吸気カ
ム２７にカムプロフィールが回転軸方向にて異なる２種
のリフトパターンの間でメインリフトおよびサブリフト
が連続的に変化している複合リフト３次元カムを用いて
いる。このようにサブリフトのみでなく、メインリフト
も２種のリフトパターンの間で連続的に変化している。
したがって、吸気カム２７の回転軸方向の位置を調整す
ることでメインリフトを変更することができ、吸気バル
ブ２０の開閉弁タイミング、作用角あるいはリフト量を
広い範囲で無段階に任意に設定することができる。更
に、複合リフト３次元カムである吸気カム２７の回転軸
方向の位置を調整することで、サブリフトも同時に変更
することができ、メインリフトに複合させることで、吸
気バルブ２０の開閉弁タイミング、作用角あるいはリフ
ト量に対して更に変化に富んだ調整が可能となる。

【０１３５】したがって、この無段階に変化するメイン
リフト特性とサブリフト特性とが組み合わさることによ
り生じる複雑なリフト特性により、前記運転状態Ｐ１〜
Ｐ５にて示したごとく、筒内噴射式内燃機関であるエン
ジン１１の運転状態に応じた広い範囲の各種の性能要求
にバルブ特性を十分に応じさせることができる。

【０１３６】（ロ）．吸気カム２７の後方端面２７ｃ側
では、前方端面２７ｂ側に比較してサブリフトを無く
し、かつメインリフトも低くするようにしている。そし
て、後方端面２７ｃと前方端面２７ｂとの間を連続的に
カムプロフィールを変化させている。このような吸気カ
ム２７のカム面２７ａを設定することにより、複合した
リフトパターンを、サブリフトが無くメインリフトが低
い状態、すなわち作用角の極めて小さい状態から、サブ
リフトが有りメインリフトが高い状態、すなわち作用角
の極めて大きい状態までを無段階に調整することができ
る。したがって、前述したごとく筒内噴射式内燃機関で
あるエンジン１１の運転状態に応じた広い範囲の各種の
性能要求に対して、吸気バルブ２０のバルブ特性を十分
に応じさせることができる。

【０１３７】（ハ）．更に本実施の形態１では、吸気カ
ム２７の回転位相とクランクシャフト１５の回転位相と
の間の位相差を連続的に調整する回転位相差可変アクチ
ュエータ２４を加えている。このことにより、リフト可
変アクチュエータ２２ａによるメインリフトおよびサブ
リフトのパターンを、クランクシャフト１５に対して進
角させたり遅角させたりでき、更に複雑なバルブ特性を
実現できる。

【０１３８】したがって、前述したごとくエンジン１１
の運転状態に応じた広い範囲の各種の性能要求にバルブ
特性を十分に応じさせることができる。 （ニ）．リフト可変アクチュエータ２２ａ自体も、吸気
カム２７の回転軸方向の位置調整に連動して吸気カム２
７の回転位相とクランクシャフトの回転位相との間の位
相差を変化させるようにしている。特に、本実施の形態
１では、吸気側カムシャフト２２の移動により、吸気カ
ム２７へのバルブリフタ２０ａの当接位置が、後方端面
２７ｃ側から前方端面２７ｂに移動することに連動し
て、吸気カム２７がクランクシャフト１５に対して遅角
するようにリフト可変アクチュエータ２２ａが設計され
ている。このことにより、前述したごとく、筒内噴射式
内燃機関であるエンジン１１の運転状態に、より一層適
合させたバルブ特性を得ることができる。

【０１３９】（ホ）．サブリフト部分は台地状に低リフ
ト量で進角側に延びるように形成されている。このため
大作用角になっても、排気行程側に低リフト量でバルブ
オーバラップされるので、図３〜５に示したごとく筒内
噴射独特のピストン１２の形状にしても、ピストン１２
頂面にある堤状の部分へのバルブスタンプを避けて十分
なバルブオーバラップを実現することができる。このこ
とから、成層燃焼のためのピストン１２の形状自由度が
高まり、効果的な成層燃焼を実現できる。

【０１４０】［実施の形態２］図３０に、筒内噴射式内
燃機関としての直列４気筒の車載用ガソリンエンジン２
１１における動弁系を中心とする概略構成を示す。この
エンジン２１１においては、バルブ特性制御装置２１０
は吸気側カムシャフト２２２に設けられている。

【０１４１】本実施の形態２では、バルブ特性制御装置
２１０には、前記実施の形態１に用いられている回転位
相差可変アクチュエータは存在せず、リフト可変アクチ
ュエータ２２２ａのみである。したがって、吸気側カム
シャフト２２２は回転軸方向への移動位置は調整可能で
あるが、クランクシャフト２１５との回転位相差は吸気
側カムシャフト２２２の回転軸方向への移動に連動して
行われるのみであり、シャフト位置と独立して回転位相
差が調整されることはない。

【０１４２】このためリフト可変アクチュエータ２２２
ａはタイミングスプロケット２２４ａに一体化されてい
る。更に、リフト可変アクチュエータ２２２ａのみであ
ることにより、バルブ特性目標値設定処理も異なる。

【０１４３】これ以外の構成は、基本的には前記実施の
形態１と同じである。なお、特に説明のない限り、本実
施の形態２内において実施の形態１と同一の機能を有す
る構成については、該当する実施の形態１の構成に付し
た符号に「２００」を加えた符号で示している。

【０１４４】次に、リフト可変アクチュエータ２２２ａ
について図３１に基づき詳しく説明する。リフト可変ア
クチュエータ２２２ａと一体化しているタイミングスプ
ロケット２２４ａは、吸気側カムシャフト２２２が貫通
する筒部２５１と、筒部２５１の外周面から突出する円
板部２５２と、円板部２５２の外周面に設けられた複数
の外歯２５３とから構成されている。タイミングスプロ
ケット２２４ａの筒部２５１は、シリンダヘッド２１４
のジャーナル軸受２１４ａとカムシャフトベアリングキ
ャップ２１４ｂに回転可能に支持されている。そして、
吸気側カムシャフト２２２は、その軸方向へ移動できる
ように筒部２５１を貫通している。

【０１４５】また、タイミングスプロケット２２４ａに
は吸気側カムシャフト２２２の端部を覆うように設けら
れたカバー２５４が、ボルト２５５により固定されてい
る。カバー２５４の内周面において吸気側カムシャフト
２２２の端部に対応する位置には、吸気側カムシャフト
２２２の回転軸方向に、右ネジ方向の螺旋状に延びる内
歯２５７が、周方向に沿って複数配列されて設けられて
いる。

【０１４６】一方、吸気側カムシャフト２２２の先端に
は、中空ボルト２５８およびピン２５９により、筒状に
形成されたリングギヤ２６２が固定されている。リング
ギヤ２６２の外周面には、カバー２５４の内歯２５７と
噛み合う右ネジ方向の斜歯２６３が、吸気側カムシャフ
ト２２２の回転軸方向へ螺旋状に延びている。こうし
て、リングギヤ２６２は吸気側カムシャフト２２２の回
転軸方向へ、吸気側カムシャフト２２２と共に回転しつ
つ移動可能となっている。

【０１４７】このように構成されたリフト可変アクチュ
エータ２２２ａにおいて、エンジン２１１の駆動により
クランクシャフト２１５が回転し、その回転がタイミン
グチェーン２１５ｂを介してタイミングスプロケット２
２４ａに伝達されると、リフト可変アクチュエータ２２
２ａを介して吸気側カムシャフト２２２が回転される。
この吸気側カムシャフト２２２の回転に伴なって吸気バ
ルブ２２０が開閉駆動される。

【０１４８】そして、リングギヤ２６２が、後述するご
とくの機構により、タイミングスプロケット２２４ａ側
（矢印方向Ｒ）へ移動すると、吸気側カムシャフト２２
２も一体となって方向Ｒへ移動する。このことにより、
バルブリフタ２２０ａ上に設けられたカムフォロア２２
０ｂの当接位置は、吸気カム２２７のカム面２２７ａに
おいて後方端面２２７ｃ側から前方端面２２７ｂ側へ移
動させることができる。この移動に連動して、カバー２
５４の内歯２５７とリングギヤ２６２の斜歯２６３との
右ネジでの噛み合いにより、吸気側カムシャフト２２２
とともに吸気カム２２７はクランクシャフト２１５に対
して進角する。

【０１４９】また、リングギヤ２６２がカバー２５４側
（矢印方向Ｆ）へ移動すると、吸気側カムシャフト２２
２も一体となって方向Ｆへ移動する。このことにより、
カムフォロア２２０ｂの当接位置は、吸気カム２２７の
カム面２２７ａにおいて前方端面２２７ｂ側から後方端
面２２７ｃ側へ移動させることができる。この移動に連
動して、カバー２５４の内歯２５７とリングギヤ２６２
の斜歯２６３との右ネジでの噛み合いにより、吸気側カ
ムシャフト２２２とともに吸気カム２２７はクランクシ
ャフト２１５に対して遅角する。

【０１５０】次に、リフト可変アクチュエータ２２２ａ
にあって、上述したリングギヤ２６２の移動を油圧制御
するための構造について説明する。リングギヤ２６２の
円盤状リング部２６２ａの外周面がカバー２５４の内周
面に軸方向へ摺動可能に密着されていることにより、カ
バー２５４の内部は、第２リフトパターン側油圧室２６
５と第１リフトパターン側油圧室２６６とに区画されて
いる。そして、吸気側カムシャフト２２２の内部には、
これら第２リフトパターン側油圧室２６５および第１リ
フトパターン側油圧室２６６にそれぞれ接続される第２
リフトパターン制御油路２６７および第１リフトパター
ン制御油路２６８が通っている。

【０１５１】第２リフトパターン制御油路２６７は、中
空ボルト２５８の内部を通って第２リフトパターン側油
圧室２６５に連通するとともに、カムシャフトベアリン
グキャップ２１４ｂおよびシリンダヘッド２１４の内部
を通ってオイルコントロールバルブ２３６に接続してい
る。また、第１リフトパターン制御油路２６８は、タイ
ミングスプロケット２２４ａの筒部２５１内の油路２７
２を通って第１リフトパターン側油圧室２６６に連通す
るとともに、カムシャフトベアリングキャップ２１４ｂ
およびシリンダヘッド２１４の内部を通ってオイルコン
トロールバルブ２３６に接続している。

【０１５２】一方、オイルコントロールバルブ２３６に
は、供給通路２３７および排出通路２３８が接続されて
いる。そして、供給通路２３７はオイルポンプＰを介し
てオイルパン２１３ａに接続しており、排出通路２３８
は直接オイルパン２１３ａに接続している。

【０１５３】オイルコントロールバルブ２３６は、前記
実施の形態１に述べたごとくの構成である。したがっ
て、オイルコントロールバルブ２３６の電磁ソレノイド
２４７の消磁状態においては、内部のポートの連通状態
により、オイルパン２１３ａ内の作動油が、図示矢印の
ごとく供給通路２３７、オイルコントロールバルブ２３
６および第１リフトパターン制御油路２６８を介して、
リフト可変アクチュエータ２２２ａの第１リフトパター
ン側油圧室２６６へ供給される。この時、リフト可変ア
クチュエータ２２２ａの第２リフトパターン側油圧室２
６５内にあったオイルは、図示矢印のごとく第２リフト
パターン制御油路２６７、オイルコントロールバルブ２
３６および排出通路２３８介してオイルパン２１３ａ内
へ戻される。その結果、カバー２５４内部においてリン
グギヤ２６２は第２リフトパターン側油圧室２６５へ向
かって移動され、吸気側カムシャフト２２２を方向Ｆへ
移動させる。このことにより、カム面２２７ａに対する
カムフォロア２２０ｂの当接位置が、図３１に示されて
いるごとく吸気カム２２７の後方端面２２７ｃ側とな
る。これと同時に吸気カム２２７はクランクシャフト２
１５に対して遅角される。

【０１５４】一方、電磁ソレノイド２４７が励磁された
ときには、オイルコントロールバルブ２３６内部のポー
トの連通状態により、オイルパン２１３ａ内の作動油
が、図示矢印とは逆に供給通路２３７、オイルコントロ
ールバルブ２３６および第２リフトパターン制御油路２
６７を介してリフト可変アクチュエータ２２２ａの第２
リフトパターン側油圧室２６５へ供給される。この時、
リフト可変アクチュエータ２２２ａの第１リフトパター
ン側油圧室２６６内にあった作動油は、図示矢印とは逆
に第１リフトパターン制御油路２６８、オイルコントロ
ールバルブ２３６および排出通路２３８を介してオイル
パン２１３ａ内へ戻される。その結果、リングギヤ２６
２が第１リフトパターン側油圧室２６６へ向かって移動
され、カム面２２７ａに対するカムフォロア２２０ｂの
当接位置が、吸気カム２２７の前方端面２２７ｂ側へと
変化する。これと同時に吸気カム２２７はクランクシャ
フト２１５に対して進角される。

【０１５５】更に、電磁ソレノイド２４７への給電を制
御し、オイルコントロールバルブ２３６内部のポート間
の作動油の移動を禁止すると、第２リフトパターン側油
圧室２６５および第１リフトパターン側油圧室２６６に
対して作動油の給排が行われなくなる。このため、第２
リフトパターン側油圧室２６５および第１リフトパター
ン側油圧室２６６内に作動油が充填保持されて、リング
ギヤ２６２は固定される。その結果、カム面２２７ａに
対するカムフォロア２２０ｂの当接位置が維持されるの
で、吸気バルブ２２０のリフトパターンはリングギヤ２
６２が固定されたときの状態に保持される。

【０１５６】吸気カム２２７のプロフィールは、前記実
施の形態１の図１３〜１５に示したごとく、実施の形態
１の吸気カムと同じである。ただし、前述したごとく、
カバー２５４の内歯２５７とカバー２５４の内面の斜歯
２６３とが右ネジ方向である。したがって、リフト可変
アクチュエータ２２２ａが吸気側カムシャフト２２２の
回転軸方向に移動した場合に、吸気側カムシャフト２２
２とクランクシャフト２１５との間の回転位相のずれ
は、実施の形態１とは逆方向となる。

【０１５７】すなわち、図３２に示すごとく、カムフォ
ロア２２０ｂの当接位置が吸気カム２２７の後方端面２
２７ｃから前方端面２２７ｂに移動するに従い、リフト
量および作用角が大きくなるとともに、全体の回転位相
がクランクシャフト２１５に対して進角する。本実施の
形態２の例では、最小作用角（シャフト位置：０ｍｍ）
から最大作用角（シャフト位置：９ｍｍ）に移行する
と、吸気カム２２７の回転位相はクランクシャフト２１
５に対して２２°ＣＡ進角する。

【０１５８】このような構成において、図３３に示すバ
ルブ特性目標値設定処理が実行される。この処理は前記
実施の形態１の図２５に示したステップＳ３２０の処理
が行われないだけであり、ステップＳ１３１０は前記ス
テップＳ３１０に相当し、ステップＳ１３３０は前記ス
テップＳ３３０に相当する。

【０１５９】また、バルブ特性目標値設定処理の実行タ
イミングやリフト可変アクチュエータ２２２ａによる吸
気側カムシャフト２２２の回転軸方向での移動位置フィ
ードバック制御については同じである。

【０１６０】ステップＳ１３３０にて用いられるマップ
Ｌについては、リーン燃料噴射量ＱＬとエンジン回転数
ＮＥとをパラメータとする目標シャフト位置Ｌｔのマッ
プである。そして、エンジン２１１およびバルブ特性制
御装置２１０に適合させて、運転領域Ｒ１〜Ｒ４、始動
時（均質燃焼）、暖機前アイドル（均質燃焼）等の運転
状態毎に設定されている。

【０１６１】このマップＬを用いた具体的な制御例を次
に説明する。図３４に３つの運転状態Ｐ１１，Ｐ１２，
Ｐ１３の例を示す。ここで各運転状態Ｐ１１〜Ｐ１３は
次のような運転状態である。

【０１６２】運転状態Ｐ１１：暖機前のアイドル状態
（図２７のＰ１と同一あるいは近似の状態）。 運転状態Ｐ１２：アイドル以外の暖機後の低回転低負荷
状態（図２７のＰ３と同一あるいは近似の状態）。

【０１６３】運転状態Ｐ１３：アイドル以外の暖機後の
高回転高負荷状態（図２７のＰ５と同一あるいは近似の
状態）。 ここで燃料噴射時期は、運転状態Ｐ１１では暖機前のア
イドル状態であることから図２７のマップの位置に関わ
らず均質燃焼させるために吸気行程に設定される。運転
状態Ｐ１２，Ｐ１３は図２７のマップに従う。すなわ
ち、運転状態Ｐ１２は成層燃焼させるために圧縮行程末
期に、運転状態Ｐ１３は均質燃焼させるために吸気行程
に燃料噴射時期が設定される。

【０１６４】該当する運転状態Ｐ１１〜Ｐ１３に対応す
るマップＬに基づいて得られたリフト可変アクチュエー
タ２２２ａの目標シャフト位置Ｌｔ（ｍｍ）を図３４の
（Ａ）に示す。

【０１６５】このようにして求められた目標シャフト位
置Ｌｔに基づいてリフト可変アクチュエータ２２２ａと
が駆動される。その結果、図３４（Ａ）の括弧内に示す
進角値に示すごとく吸気カム２２７の回転位相がクラン
クシャフト２１５に対して進角する。そして、図２８
（Ｂ），（Ｃ）の開弁タイミングおよび閉弁タイミング
のごとく吸気バルブ２２０の開弁タイミングおよび閉弁
タイミングが調整され、（Ｄ）に示すごとく吸気バルブ
２２０の作用角が調整される。

【０１６６】ここで、運転状態Ｐ１１では、暖機中での
均質燃焼下にてエンジン２１１の回転安定性を高めるた
めに、吸気バルブ２２０のバルブ特性を、小作用角でか
つ排気バルブ２２１とは小さいオーバラップ状態あるい
はオーバラップしない状態にする。したがって、図３２
のリフトパターンＬＰ１１に示すごとく、目標シャフト
位置Ｌｔは０ｍｍとして作用角と進角値とを最小にして
いる。このことにより、吸気バルブ２２０の閉タイミン
グを遅らせないようにして、運転状態Ｐ１１での燃焼室
内のコンプレッションを上げ、かつバルブオーバラップ
をほぼ０として、エンジン回転の不安定化を防止するこ
とができる。なお、破線で示すリフトパターンＥｘが排
気バルブ２１のリフトパターンである。

【０１６７】運転状態Ｐ１２では、アイドル以外の暖機
後の低回転低負荷状態において、成層燃焼下にバルブオ
ーバラップを大きくして十分な内部ＥＧＲを行うため
に、吸気バルブ２２０のバルブ特性を、大作用角でかつ
早期の開弁タイミングにする。したがって、図３２のリ
フトパターンＬＰ１２に示すごとく、目標シャフト位置
Ｌｔは９ｍｍとして作用角と進角値とを最大にしてい
る。本実施の形態２の吸気カム２２７は複合リフト３次
元カムであり、前方端面２２７ｂ側にメインリフト以外
にサブリフト部分が台地状に存在する。このため、わず
かなシャフト位置の変化でも、吸気バルブ２２０の開弁
タイミングを急激に早めることができる。このように吸
気バルブ２２０と排気バルブ２２１とのバルブオーバラ
ップが極めて大きくなることにより、十分な内部ＥＧＲ
量が得られ成層燃焼での燃焼改善が図れる。このことに
より、スロットル弁の開度を大きくしてポンピング損失
を少なくでき、しかも低燃費で安定した燃焼が可能とな
る。

【０１６８】運転状態Ｐ１３は、アイドル以外の暖機後
の高回転高負荷状態において、均質燃焼状態下にエンジ
ン２１１に十分なトルクを発生させるために、吸気バル
ブ２２０のバルブ特性を、中作用角でかつ遅めの閉弁タ
イミングにしている。したがって、図３２のリフトパタ
ーンＬＰ１３に示すごとく、目標シャフト位置Ｌｔは２
ｍｍとして作用角と進角値とを中程度としている。この
ように吸気バルブ２２０を遅めに閉じることにより、運
転状態Ｐ１３での吸気の脈動を利用してエンジン２１１
の体積効率を高めることができ、大きい出力トルクを得
ることができる。

【０１６９】以上説明した本実施の形態２によれば、以
下の効果が得られる。 （イ）．前記実施の形態１の（イ）、（ロ）、（ホ）と
同じ効果を生じる。 （ロ）．リフト可変アクチュエータ２２２ａ自体が、吸
気カム２２７の回転軸方向の位置調整に連動して吸気カ
ム２２７の回転位相とクランクシャフトの回転位相との
間の位相差を変化させるようにしている。具体的には、
吸気側カムシャフト２２２の移動に連動して吸気カム２
２７はクランクシャフト２１５に対して進角するように
リフト可変アクチュエータ２２２ａが設計されている。
このことにより、リフト可変アクチュエータ２２２ａを
単独で用いた場合に、筒内噴射式内燃機関であるエンジ
ン２１１の運転状態に適合させた吸気バルブ２２０のバ
ルブ特性を得ることができる。

【０１７０】［実施の形態３］本実施の形態３は、図３
５に１気筒分の斜視図に示すごとく、各気筒に設けられ
た２つの吸気カム４２６，４２７およびこれに関連した
機構および制御が前記実施の形態１とは異なる。これ以
外の構成は、基本的には実施の形態１と同じである。な
お、特に説明のない限り、本実施の形態３内において実
施の形態１と同一の機能を有する構成については、該当
する実施の形態１の構成に付した符号に「４００」を加
えた符号で示している。

【０１７１】２つの吸気カム４２６，４２７の内で第１
吸気カム４２６は、第１吸気バルブ４２０ｘの駆動用で
あり、吸気側カムシャフト４２２の矢印Ｓで示す回転軸
方向において、カム面４２６ａのプロフィールが変化し
ている。ただし、矢印Ｓ方向の内で方向Ｆ側の前方端面
４２６ｂ側（第２リフトパターン側に相当）でのカムノ
ーズ４２６ｄの高さと、方向Ｒ側の後方端面４２６ｃ側
（第１リフトパターン側に相当）でのカムノーズ４２６
ｄの高さは同じであり、メインリフトは変化しない。

【０１７２】しかし、図３６に示すごとく、前方端面４
２６ｂ（一点鎖線で示す）側にはサブリフトがメインリ
フトのバルブ開き側に存在する。このことにより、図３
７のグラフに示すごとく、メインピークＭＰを有するメ
インリフトＭＬ以外に、バルブ開き側にはサブピークＳ
Ｐの有るサブリフトＳＬが存在している。一方、後方端
面４２６ｃ（図３６で実線で示す）にはサブリフトＳＬ
が存在せずメインリフトＭＬのみである。そして、この
ように前方端面４２６ｂと後方端面４２６ｃとの間で連
続的にプロフィールが変化している。本実施の形態では
特にサブリフトＳＬのみが変化している。

【０１７３】このため、第１吸気カム４２６は、回転軸
方向ではメインピークＭＰは一定のリフト量を維持して
いるが、サブピークＳＰは無段階に変化する。図３７の
例では、サブリフトＳＬ部分について、方向Ｒへの吸気
側カムシャフト４２２の最大移動量が９ｍｍとして、シ
ャフト位置０ｍｍ［ＳＬ（０ｍｍ）］ではサブリフトＳ
Ｌが存在せず、シャフト位置９ｍｍ［ＳＬ（９ｍｍ）］
ではサブリフトＳＬは最大のサブピークＳＰと最大の作
用角とを示している。そして、中間位置の、例えばシャ
フト位置６ｍｍ［ＳＬ（６ｍｍ）］ではサブリフトＳＬ
が中程度のサブピークＳＰと中程度の作用角とを示して
いる。このように、第１吸気カム４２６は、メインリフ
トＭＬとサブリフトＳＬとが存在し、回転軸方向にてサ
ブリフトＳＬが連続的に変化している複合リフト３次元
カムとして構成されている。

【０１７４】メインリフトＭＬの作用角ｄθ１は、前方
端面４２６ｂと後方端面４２６ｃとで変化はない。サブ
リフトＳＬの作用角ｄθｓ１のみが０〜最大作用角まで
変化する。したがって、吸気側カムシャフト４２２が方
向Ｒへと移動するに従い、次第に第１吸気カム４２６に
よる全作用角は大きくなる。しかも、第１吸気カム４２
６はメインリフトＭＬのバルブ開き側にサブリフトＳＬ
が存在するため、吸気側カムシャフト４２２の回転軸方
向への移動により、メインリフトＭＬのバルブ開き側に
おいて作用角が大きく増減する。

【０１７５】したがって、吸気側カムシャフト４２２を
方向Ｒへ移動すると第１吸気バルブ４２０ｘ用のバルブ
リフタ４２０ａに対する当接位置が前方端面４２６ｂ側
へ移動して第１吸気バルブ４２０ｘの作用角をバルブ開
き側において急速に拡大できる。逆に、リフト可変アク
チュエータにより吸気側カムシャフト４２２を方向Ｆへ
移動すると第１吸気バルブ４２０ｘ用のバルブリフタ４
２０ａに対する当接位置が後方端面４２６ｃ側へ移動し
て第１吸気バルブ４２０ｘの作用角をメインリフトＭＬ
のバルブ開き側において急速に縮小できる。

【０１７６】なお、本実施の形態３においては、前記実
施の形態１とは異なり、回転位相差可変アクチュエータ
内部に形成されたベーンロータと、吸気側カムシャフト
４２２先端のインナギヤとは、ストレートスプラインに
て噛み合わされている。このため、リフト可変アクチュ
エータによる吸気側カムシャフト４２２の回転軸方向へ
の移動では、吸気側カムシャフト４２２の回転位相はク
ランクシャフトに対して一定であり進角も遅角もしな
い。したがって、図３７にて示したリフトパターンの進
角あるいは遅角への移動は、回転位相差可変アクチュエ
ータにより調整される。なお、ここでは、回転位相差可
変アクチュエータによる吸気側カムシャフト４２２の回
転位相差調整は、例えば進角側に４０°ＣＡの幅で行わ
れるものとする。

【０１７７】第２吸気カム４２７は、図３５の斜視図に
示したごとく、第２吸気バルブ４２０ｙの駆動用であ
り、吸気側カムシャフト４２２の矢印Ｓで示す回転軸方
向において、カム面４２７ａのプロフィールが変化して
いる。すなわち、矢印Ｓ方向の内で方向Ｆ側の前方端面
４２７ｂ側でのカムノーズ４２７ｄの高さは、方向Ｒ側
の後方端面４２７ｃ側でのカムノーズ４２７ｄの高さよ
り低くされている。そして前方端面４２７ｂ側と後方端
面４２７ｃ側との間で連続的にカムノーズ４２７ｄの高
さは変化している。

【０１７８】ただし、第１吸気カム４２６と異なり、図
３８に示すごとく、後方端面４２７ｃ（実線で示す）側
にも前方端面４２７ｂ（一点鎖線で示す）側にもサブリ
フトは存在しない。従って図３９に示すごとくメインリ
フトＭＬのみによりピークＭＰのバルブ開き側とバルブ
閉じ側とが対称なリフトパターンを呈している。図３９
の例では、方向Ｒへの吸気側カムシャフト４２２を、シ
ャフト位置０ｍｍ［ＭＬ（０ｍｍ）］から、シャフト位
置６ｍｍ［ＭＬ（６ｍｍ）］、シャフト位置９ｍｍ［Ｍ
Ｌ（９ｍｍ）］へと移動させるに従ってピークＭＰは次
第に低くなり、作用角も次第に小さくなっていることを
示している。このように、第２吸気カム４２７は単純リ
フト３次元カムとして構成されている。

【０１７９】したがって、第２吸気カム４２７のリフト
パターンは、リフト可変アクチュエータにより最大作用
角ｄθ２ｍａｘと最小作用角ｄθ２ｍｉｎとの間で、メ
インリフトＭＬのバルブ開き側もバルブ閉じ側も同じ程
度の作用角の増減が行われる。

【０１８０】なお、前述したごとく、リフト可変アクチ
ュエータにより吸気側カムシャフト４２２が回転軸方向
に移動しても、吸気側カムシャフト４２２の回転位相は
クランクシャフトに対して一定であり進角も遅角もしな
い。したがって、図３９にて示したリフトパターンの進
角あるいは遅角への移動は、回転位相差可変アクチュエ
ータにより調整される。

【０１８１】これら第１吸気カム４２６と第２吸気カム
４２７とのリフトパターンの違いは、吸気通路４１８
ａ，４１８ｂの違いに対応している。すなわち、図４０
（Ａ）に示すごとく、第１吸気バルブ４２０ｘへ吸気を
供給している吸気通路４１８ｂには気流制御弁は設けら
れていないが、第２吸気バルブ４２０ｙへ吸気を供給し
ている吸気通路４１８ａには気流制御弁４１８ｄが設け
られている。したがって、第１吸気カム４２６は気流制
御弁４１８ｄが存在しない吸気通路４１８ｂの第１吸気
バルブ４２０ｘの開閉を調整し、第２吸気カム４２７は
気流制御弁４１８ｄが存在する吸気通路４１８ａの第２
吸気バルブ４２０ｙの開閉を調整する。

【０１８２】なお、ここで、気流制御弁４１８ｄは、図
４１のフローチャートに示す気流制御弁目標開度設定処
理により、目標開度が設定される。この処理は予め定め
られた制御周期（時間毎あるいはクランク角回転毎）で
繰り返し実行される。そして設定された目標開度に基づ
いてＥＣＵ５３０がアクチュエータ４１８ｆを介して、
全気筒の気流制御弁４１８ｄの開閉状態をシャフト４１
８ｅの回転により調整する。

【０１８３】気流制御弁目標開度設定処理（図４１）が
開始されると、各種センサ類の検出値や、別に実行して
いる燃料噴射制御等に用いている各種制御量に基づい
て、エンジンの運転状態のデータを読み込む（Ｓ６１
０）。ここでは、エンジン負荷として前記実施の形態１
で述べたリーン燃料噴射量ＱＬを読み込み、クランク角
センサから検出したエンジン回転数ＮＥを読み込む。

【０１８４】次に、マップＶから気流制御弁４１８ｄの
目標開度θｖを設定する（Ｓ６２０）。ここで、マップ
Ｖは図４２に示すごとく、リーン燃料噴射量ＱＬとエン
ジン回転数ＮＥとをパラメータとする目標開度θｖのマ
ップであり、運転領域Ｒ１〜Ｒ４、始動時（均質燃
焼）、暖機前アイドル（均質燃焼）等の運転状態毎に設
定されている。

【０１８５】このマップＶは、エンジンに対して要求さ
れている性能に対応して、例えば、図４０（Ａ）に示す
気流制御弁４１８ｄが全開、（Ｂ）に示す全閉、（Ｃ）
に示す半開の３つの状態に調整される。この内、図４０
（Ａ）に示すごとく、気流制御弁４１８ｄが全開である
と吸気によっては燃焼室４１７の内部に旋回流Ａがほと
んど生じないが、図４０（Ｂ）に示すごとく全閉では吸
気により強い旋回流Ａが生じる。この中間の半開では、
図４０（Ｃ）に示すごとく、吸気により中程度の旋回流
Ａが生じる。

【０１８６】こうして気流制御弁目標開度設定処理を一
旦終了する。上述した構成において、運転状態に応じ
て、本実施の形態３におけるマップｉ、マップＬおよび
マップＶに基づく制御例を図４３〜図４８のリフト曲線
および図４９の制御量説明図に示す。ここで、図４３〜
図４８は６つの運転状態Ｐ２１〜Ｐ２６の第１吸気バル
ブ４２０ｘと第２吸気バルブ４２０ｙとのリフトパター
ンＬｘ，Ｌｙを表している。なお、排気バルブ４２１の
リフトパターンＥｘを破線で示す。

【０１８７】運転状態Ｐ２１〜Ｐ２６は、次に示す運転
状態および燃焼制御に該当する。 Ｐ２１：暖機中のアイドル／均質燃焼。 Ｐ２２：暖機後のアイドル／成層燃焼。

【０１８８】Ｐ２３：アイドル以外の暖機後／成層燃
焼。 Ｐ２４：アイドル以外の暖機後／リーンの均質燃焼。 Ｐ２５：アイドル以外の暖機後／ストイキでの均質燃焼
であって４０００ｒｐｍ以上の高速回転域。

【０１８９】Ｐ２６：アイドル以外の暖機後／スロット
ルバルブの全開による均質燃焼域。 ここで、図４３に示す運転状態Ｐ２１では、暖機中のア
イドル時において、冷間時の燃焼を安定させ、排気中へ
の炭化水素の排出量を低減させるようにする。このため
に、図４０（Ｂ）のごとく気流制御弁４１８ｄを閉じ
て、吸気により燃焼室４１７内に強い旋回流Ａを発生さ
せている。しかも、気流制御弁４１８ｄにて閉じられて
いない吸気通路４１８ｂ側の第１吸気バルブ４２０ｘの
バルブ特性は、小作用角でかつ排気バルブ４２１とはほ
とんどオーバラップしない状態にする。

【０１９０】したがって、目標シャフト位置Ｌｔは０ｍ
ｍとして第１吸気バルブ４２０ｘの作用角を最小にし、
目標進角値θｔを０°ＣＡとして最遅角にしている。バ
ルブオーバラップをほぼ０にし、燃焼室４１７への内部
ＥＧＲ量を減らすとともに、気流制御弁４１８ｄの閉駆
動により生じる強い旋回流Ａでの空気と燃料との混合促
進と気流の乱れにより、燃焼安定性を高めることができ
る。このことにより炭化水素の排出も低減する。

【０１９１】図４４に示す運転状態Ｐ２２では、暖機後
のアイドル時において、成層燃焼下に排気バルブ４２１
とのバルブオーバラップを大きくしアイドル時において
必要な内部ＥＧＲを行うようにする。このため、第１吸
気バルブ４２０ｘのバルブ特性を、小〜中作用角にして
いる。したがって、目標シャフト位置Ｌｔは３〜６ｍｍ
として作用角を必要に応じた大きさとする。本実施の形
態３の第１吸気カム４２６は複合リフト３次元カムであ
り、前方端面４２６ｂ側にはメインリフトＭＬ以外にサ
ブリフトＳＬがピーク状に存在するため、シャフトを移
動させることで、第１吸気バルブ４２０ｘの開弁タイミ
ングを急速に早めることができる。したがって、第１吸
気バルブ４２０ｘと排気バルブ４２１とのバルブオーバ
ラップを大きくさせることができ、必要な内部ＥＧＲ量
下での成層燃焼が可能となる。

【０１９２】しかも、第１吸気カム４２６のサブリフト
ＳＬ部分はメインリフトＭＬ側とはリフト量０の部分を
挟んで離れている。このため、前記実施の形態１の図３
〜５にて示したごとく筒内噴射により混合気を成層化さ
せるために、ピストンの頂面にある凹部の周りには堤状
の部分が存在するが、この堤状の部分に対する干渉、い
わゆるバルブスタンプを避けて十分なバルブオーバラッ
プを実現することができる。

【０１９３】このことにより、スロットル弁の開度を大
きくしてポンピング損失を少なくでき、しかも低燃費で
安定した燃焼が可能となる。また、気流制御弁４１８ｄ
は開状態としているので、旋回流を発生させず、筒内混
合気を成層化し、安定した燃焼が可能となり、更に吸気
の流動抵抗を少なくしているのでポンピング損失をより
少なくして一層燃費を向上させている。

【０１９４】更に、目標進角値θｔは０°〜２０°ＣＡ
として第１吸気バルブ４２０ｘおよび第２吸気バルブ４
２０ｙを適切な閉タイミングとし、燃焼を安定させる。
図４５に示す運転状態Ｐ２３では、アイドル以外でかつ
暖機後での成層燃焼時に、排気バルブ４２１とのバルブ
オーバラップを大きくし十分な内部ＥＧＲを行い、燃費
向上と炭化水素の排出抑制を効果的に行うようにする。
このため、目標シャフト位置Ｌｔは７〜９ｍｍとして第
１吸気バルブ４２０ｘのバルブ特性をほぼ最大の作用角
にしている。更に回転位相差可変アクチュエータにより
２０〜４０°ＣＡの進角を行っている。気流制御弁４１
８ｄは開としている。

【０１９５】このように第１吸気バルブ４２０ｘと排気
バルブ４２１とのバルブオーバラップが回転位相差可変
アクチュエータの機能により、運転状態Ｐ２２よりも大
きくされることにより、運転状態Ｐ２３において十分な
内部ＥＧＲ量を燃焼室４１７に供給することが可能とな
る。この場合もバルブスタンプを避け得ることは前述し
たごとくである。このことにより、スロットル弁の開度
を大きくしてポンピング損失を少なくでき、しかも低燃
費で安定した燃焼が可能となり、炭化水素の排出も低減
する。

【０１９６】また、気流制御弁４１８ｄは開状態として
いるので、旋回流を発生させず、筒内混合気を成層化
し、安定した燃焼が可能となり、更に吸気の流動抵抗を
少なくしているのでポンピング損失をより少なくして一
層燃費を向上させている。

【０１９７】図４６に示す運転状態Ｐ２４では、アイド
ル以外でかつ暖機後でのリーンの均質燃焼時に、排気バ
ルブ４２１と第１吸気バルブ４２０ｘとのバルブオーバ
ラップを大きくし必要な内部ＥＧＲを行い燃費向上を行
うようにする。

【０１９８】このため、目標シャフト位置Ｌｔは３〜６
ｍｍとして第１吸気バルブ４２０ｘのバルブ特性を小〜
中程度の作用角にしている。更に回転位相差可変アクチ
ュエータにより３０°ＣＡの進角を行っている。気流制
御弁４１８ｄは半開〜閉にしている。

【０１９９】このように第１吸気バルブ４２０ｘと排気
バルブ４２１とのバルブオーバラップが回転位相差可変
アクチュエータの機能により、必要な内部ＥＧＲ量を燃
焼室４１７に供給することが可能となる。この場合もバ
ルブスタンプを避け得ることは前述したごとくである。
このことにより、スロットル弁の開度を大きくしてポン
ピング損失を少なくでき、しかも低燃費で安定した燃焼
が可能となる。

【０２００】更に気流制御弁４１８ｄを半開〜閉に制御
することにより、図４０（Ｂ），（Ｃ）に示すごとく燃
焼室４１７内に旋回流Ａを発生させて、リーンの均質燃
焼下における燃焼性を良好に維持する。

【０２０１】なお、作用角が比較的大きくなっているの
で、回転位相差可変アクチュエータにより３０°ＣＡの
進角を行っているが、第１吸気バルブ４２０ｘのおよび
第２吸気バルブ４２０ｙの閉タイミングは体積効率上は
遅くなる。この遅い閉弁タイミングにより、スロットル
弁を過大に開けても必要以上の吸気は吸気ポート４１８
側へ戻され、必要な吸気量のみ燃焼室４１７内に残るの
で、スロットル弁の絞りによるポンピング損失が少なく
なり、更に燃費を向上させることができる。

【０２０２】また、気流制御弁４１８ｄが閉状態で第１
吸気バルブ４２０ｘの作用角が大きいこと、あるいは、
気流制御弁４１８ｄが半開状態でかつ第１吸気バルブ４
２０ｘの作用角が第２吸気バルブ４２０ｙの作用角より
も大きいことによるバルブタイミング位相差で、燃焼室
４１７内に十分な旋回流が生じ、十分に安定した燃焼が
行われる。

【０２０３】図４７に示す運転状態Ｐ２５では、アイド
ル以外でかつ暖機後でのストイキの均質燃焼であって４
０００ｒｐｍ以上の高速回転域にある際に、燃焼を安定
させ、かつ燃焼室４１７への吸気抵抗を少なくするよう
にする。

【０２０４】このため、気流制御弁４１８ｄは半開と
し、目標シャフト位置Ｌｔは０ｍｍとして第１吸気バル
ブ４２０ｘのバルブ特性を最小の作用角にしている。更
に適切な体積効率にするため回転位相差可変アクチュエ
ータはエンジンの運転状態に応じて１０〜２５°ＣＡの
進角を行っている。

【０２０５】このように気流制御弁４１８ｄを半開にす
ることにより、図４０（Ｃ）に示すごとく燃焼室４１７
内に第１吸気バルブ４２０ｘの方が第２吸気バルブ４２
０ｙに比較して吸気吹き込み量が多くなるので旋回流Ａ
が生じる。このことにより、燃焼安定性が確保される。

【０２０６】また、気流制御弁４１８ｄを全閉とせずに
半開にすることにより、第２吸気バルブ４２０ｙからも
吸気が燃焼室４１７内に供給されて全閉状態よりも吸気
抵抗が少なくなる。このことにより、ポンピング損失が
緩和されて、燃費悪化が抑制される。

【０２０７】更に、第２吸気バルブ４２０ｙの閉弁タイ
ミングは第１吸気バルブ４２０ｘよりも遅いので、吸気
行程の最後に、前記旋回流Ａが第２吸気バルブ４２０ｙ
のみから燃焼室４１７内に導入される吸気により乱され
る。この乱流により燃焼安定性を一層良好にすることが
できる。

【０２０８】図４８に示す運転状態Ｐ２６では、アイド
ル以外でかつ暖機後でのスロットルバルブの全開による
均質燃焼域にある際に、燃焼を安定させ、かつ体積効率
を高めるようにする。このため、気流制御弁４１８ｄは
開とし、目標シャフト位置Ｌｔは０ｍｍとして第１吸気
バルブ４２０ｘのバルブ特性を最小作用角にしている。
更に運転状態Ｐ２６での適切な体積効率にするため回転
位相差可変アクチュエータはエンジンの運転状態に応じ
て１０〜４０°ＣＡの進角を行っている。

【０２０９】このように気流制御弁４１８ｄを開にする
ことにより、図４０（Ａ）に示すごとく燃焼室４１７内
に第１吸気バルブ４２０ｘおよび第２吸気バルブ４２０
ｙの両方から吸気が吹き込み、吸気抵抗を低減して大量
の吸気を燃焼室４１７に導入できる。更に、エンジンの
運転状態に応じて１０〜４０°ＣＡの進角を行っている
ため十分に体積効率が向上する。

【０２１０】また、図４８に示すごとく、第１吸気バル
ブ４２０ｘおよび第２吸気バルブ４２０ｙの閉弁タイミ
ングに差が存在する。すなわち、第２吸気バルブ４２０
ｙの閉弁タイミングは第１吸気バルブ４２０ｘよりも遅
いので、吸気行程の最後に第２吸気バルブ４２０ｙのみ
から燃焼室４１７内に導入される吸気により、旋回流や
乱流が燃焼室４１７内に生じる。このため、気流制御弁
４１８ｄの閉弁動作によらずに燃焼性を一層安定化でき
る。

【０２１１】以上説明した本実施の形態３によれば、以
下の効果が得られる。 （イ）．２吸気バルブタイプのエンジンにおいて、一方
の吸気通路４１８ａ内に気流制御弁４１８ｄを設けて燃
焼室４１７内に旋回流を生じさせるようにした場合に
は、気流制御弁４１８ｄを設けた吸気通路４１８ａ側の
第２吸気バルブ４２０ｙを駆動する第２吸気カム４２７
と気流制御弁を設けていない吸気通路４１８ｂの第１吸
気バルブ４２０ｘを駆動する第１吸気カム４２６とのリ
フトパターンを異なるようにしている。

【０２１２】このようにすることにより、気流制御弁４
１８ｄの開閉状態と、異なるカムプロフィールの３次元
カム４２６，４２７による異なる吸気バルブ特性との組
み合わせにより、複雑な吸気バルブ特性を実現できる。
したがって、筒内噴射式内燃機関であるエンジンの運転
状態に応じた各種の性能要求にバルブ特性を十分に応じ
させることができる。

【０２１３】（ロ）．気流制御弁４１８ｄが無い側の第
１吸気バルブ４２０ｘを駆動する第１吸気カム４２６
は、メインリフトおよびサブリフトが存在する複合リフ
ト３次元カムを用いている。そして気流制御弁４１８ｄ
が有る側の第２吸気バルブ４２０ｙを駆動する第２吸気
カム４２７は、メインリフトのみが存在する単純リフト
３次元カムを用いている。第１吸気カム４２６に複合リ
フト３次元カムが用いられていることにより、例えば、
内部ＥＧＲを行うと共に、燃焼室４１７内に旋回流を生
じさせて燃焼性を安定させたい場合などにも対応でき
る。このように複雑な吸気バルブ特性を実現でき、筒内
噴射式内燃機関であるエンジンの運転状態に応じた各種
の性能要求にバルブ特性を十分に応じさせることができ
る。

【０２１４】（ハ）．第１吸気カム４２６においては、
後方端面４２６ｃ側のリフトパターンはサブリフトを有
さずメインリフトのみのリフトパターンであり、前方端
面４２６ｂ側のリフトパターンはサブリフトとメインリ
フトとを有するリフトパターンである。このように、一
方のリフトパターン側ではメインリフトのみとし、他方
のリフトパターンはサブリフトとメインリフトとを有す
るようにしているため、複雑な吸気バルブ特性を実現で
き、筒内噴射式内燃機関であるエンジンの運転状態に応
じた各種の性能要求にバルブ特性を十分に応じさせるこ
とができる。

【０２１５】（ニ）．更に、本実施の形態３では、リフ
ト可変アクチュエータに加えて回転位相差可変アクチュ
エータを備えている。したがって、第１吸気カム４２６
および第２吸気カム４２７の回転位相とクランクシャフ
トの回転位相との間の位相差を無段階に変更して、バル
ブタイミングを進角させたり遅角させたりすることがで
きる。

【０２１６】したがって、一層複雑な吸気バルブ特性を
実現でき、筒内噴射式内燃機関であるエンジンの運転状
態に応じた各種の性能要求にバルブ特性を十分に応じさ
せることができる。

【０２１７】（ホ）．第１吸気カム４２６のサブリフト
ＳＬ部分はメインリフトＭＬ側とはリフト量０の部分を
挟んで形成されている。このため大作用角にしてバルブ
オーバラップさせる場合も、排気行程時にピストンの頂
面と干渉し易い時期にはリフト量を０あるいは非常に小
さくできる。このため、前記実施の形態１の図３〜５に
示したごとく筒内噴射独特のピストンの形状にしても、
ピストン頂面にある堤状の部分へのバルブスタンプを避
けて十分なバルブオーバラップを実現することができ
る。このことから、成層燃焼のためのピストンの形状自
由度が高まり、効果的な成層燃焼を実現できる。

【０２１８】［その他の実施の形態］ ・前記各実施の形態においては、吸気バルブのバルブ特
性制御装置についての例を示したが、吸気バルブの代わ
りに排気バルブのバルブ特性制御装置として構成しても
良い。この場合は、例えば、排気カムのバルブ閉じ側に
サブリフトを設けて、エンジンの運転状態に応じて、排
気バルブの開タイミングを調整することで、他気筒の排
気脈動を利用して内部ＥＧＲを更に大幅に導入するよう
にして、筒内噴射式内燃機関の要求に応じるようにして
も良い。

【０２１９】・前記実施の形態３では、リフト可変アク
チュエータは吸気側カムシャフトのシャフト位置を回転
軸方向に移動させても、クランクシャフトとの位相差は
変更させていないが、前記実施の形態１と同様に、リフ
ト可変アクチュエータは、吸気側カムシャフトの回転軸
方向への移動に連動して、クランクシャフトに対する吸
気側カムシャフトの位相差を遅角あるいは進角側へ変更
する構成であっても良い。

【０２２０】・前記実施の形態１では、サブリフトはピ
ークの存在しない台地状であったが、前記実施の形態３
に示したごとくピークの存在するサブリフトであっても
良い。また、前記実施の形態３では、サブリフトはピー
クの存在する山形状であったが、前記実施の形態１に示
したごとくピークの存在しない台地状のサブリフトであ
っても良い。

【０２２１】・前記実施の形態１〜３では、エンジン負
荷としてリーン燃料噴射量ＱＬを用いたが、これ以外の
エンジン負荷を表すパラメータでも良い。例えば、アク
セル開度ＡＣＣＰを用いても良い。

【０２２２】・図２および図４０で示した気流制御弁１
８ｄ，４１８ｄが設けられていない方の吸気ポート１
８，４１８はストレート型吸気ポートであったが、ヘリ
カル型の吸気ポートであっても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施の形態１のエンジンにおける動弁系を中
心とする概略構成図。

【図２】 実施の形態１におけるシリンダヘッドの平面
断面とその関連構成の説明図。

【図３】 実施の形態１におけるピストン頂面の平面
図。

【図４】 図２におけるＸ−Ｘ断面図。

【図５】 図２におけるＹ−Ｙ断面図。

【図６】 実施の形態１におけるリフト可変アクチュエ
ータの構成説明図。

【図７】 実施の形態１における回転位相差可変アクチ
ュエータの構成説明図。

【図８】 実施の形態１の回転位相差可変アクチュエー
タに用いられるインナギヤおよびサブギヤの形状を示す
斜視図。

【図９】 実施の形態１における回転位相差可変アクチ
ュエータの内部構成説明図。

【図１０】 実施の形態１の回転位相差可変アクチュエ
ータにおけるロックピン周辺の構成説明図。

【図１１】 実施の形態１の回転位相差可変アクチュエ
ータにおけるロックピン周辺の構成説明図。

【図１２】 実施の形態１の回転位相差可変アクチュエ
ータにおけるベーンロータの回転状態説明図。

【図１３】 実施の形態１における吸気カムの斜視図。

【図１４】 実施の形態１の吸気カムのプロフィール説
明図。

【図１５】 実施の形態１の吸気カムのリフトパターン
説明図。

【図１６】 実施の形態１の吸気バルブのリフト調整範
囲説明図。

【図１７】 実施の形態１におけるエンジン制御系の概
略構成図。

【図１８】 実施の形態１にて行われる運転領域設定処
理のフローチャート。

【図１９】 実施の形態１にてアクセル開度ＡＣＣＰと
エンジン回転数ＮＥとからリーン燃料噴射量ＱＬを求め
るためのマップの説明図。

【図２０】 実施の形態１にて用いられる運転領域設定
のためのマップの説明図。

【図２１】 実施の形態１にて行われる燃料噴射量制御
処理のフローチャート。

【図２２】 実施の形態１にてアクセル開度ＡＣＣＰと
吸気圧ＰＭとから理論空燃比基本燃料噴射量ＱＢＳを求
めるためのマップの説明図。

【図２３】 実施の形態１にて行われる高負荷増量算出
処理のフローチャート。

【図２４】 実施の形態１にて行われる燃料噴射時期制
御処理のフローチャート。

【図２５】 実施の形態１にて行われるバルブ特性目標
値設定処理のフローチャート。

【図２６】 実施の形態１にて用いられる目標進角値お
よび目標シャフト位置を設定するためのマップの説明
図。

【図２７】 実施の形態１の制御例を説明するための運
転領域を示す説明図。

【図２８】 実施の形態１の各制御例における制御量の
説明図。

【図２９】 実施の形態１の各制御例におけるバルブ特
性の説明図。

【図３０】 実施の形態２のエンジンにおける動弁系を
中心とする概略構成図。

【図３１】 実施の形態２におけるリフト可変アクチュ
エータの構成説明図。

【図３２】 実施の形態２の吸気バルブのリフト調整範
囲および各制御例におけるバルブ特性の説明図。

【図３３】 実施の形態２にて行われるバルブ特性目標
値設定処理のフローチャート。

【図３４】 実施の形態２の各制御例における制御量の
説明図。

【図３５】 実施の形態３のエンジンにおける１気筒分
の動弁系の斜視図。

【図３６】 実施の形態３の第１吸気カムのプロフィー
ル説明図。

【図３７】 実施の形態３の第１吸気カムのリフトパタ
ーン説明図。

【図３８】 実施の形態３の第２吸気カムのプロフィー
ル説明図。

【図３９】 実施の形態３の第２吸気カムのリフトパタ
ーン説明図。

【図４０】 実施の形態３における気流制御弁の駆動説
明図。

【図４１】 実施の形態３にて行われる気流制御弁目標
開度設定処理のフローチャート。

【図４２】 実施の形態３にて用いられる気流制御弁目
標開度設定のためのマップの説明図。

【図４３】 実施の形態３の制御例におけるバルブ特性
の説明図。

【図４４】 実施の形態３の制御例におけるバルブ特性
の説明図。

【図４５】 実施の形態３の制御例におけるバルブ特性
の説明図。

【図４６】 実施の形態３の制御例におけるバルブ特性
の説明図。

【図４７】 実施の形態３の制御例におけるバルブ特性
の説明図。

【図４８】 実施の形態３の制御例におけるバルブ特性
の説明図。

【図４９】 実施の形態３の各制御例における制御量の
説明図。

【符号の説明】

１０…バルブ特性制御装置、１１…エンジン、１２…ピ
ストン、１２ａ…凹部、１２ｂ…周壁面、１３…シリン
ダブロック、１３ａ…オイルパン、１４…シリンダヘッ
ド、１４ａ…ジャーナル軸受、１４ｂ…カムシャフトベ
アリングキャップ、１５…クランクシャフト、１５ａ…
タイミングスプロケット、１５ｂ… タイミングチェー
ン、１６…コンロッド、１７…燃焼室、１７ａ…点火プ
ラグ、１７ｂ…燃料噴射弁、１８…吸気ポート、１８
ａ，１８ｂ…吸気通路、１８ｃ…サージタンク、１８ｄ
…気流制御弁、１８ｅ…シャフト、１８ｆ… アクチュ
エータ、１９…排気ポート、２０…吸気バルブ、２０ａ
…バルブリフタ、２１…排気バルブ、２１ａ…バルブリ
フタ、２２…吸気側カムシャフト、２２ａ…リフト可変
アクチュエータ、２２ｂ…端部外周面、２３…排気側カ
ムシャフト、２４…回転位相差可変アクチュエータ、２
４ａ…タイミングスプロケット、２５…タイミングスプ
ロケット、２７…吸気カム、２７ａ…カム面、２７ｂ…
前方端面、２７ｃ…後方端面、２７ｄ…カムノーズ、２
８…排気カム、３１…シリンダチューブ、３１ａ…第１
圧力室、３１ｂ…第２圧力室、３２…ピストン、３２ａ
…コイルスプリング、３３…エンドカバー、３３ａ…補
助シャフト、３３ｂ…転がり軸受、３４…第１給排通
路、３５…第２給排通路、３６…第１オイルコントロー
ルバルブ、３７…供給通路、３８…排出通路、３９…ケ
ーシング、４０…第１給排ポート、４１…第２給排ポー
ト、４２…第１排出ポート、４３…第２排出ポート、４
４…供給ポート、４５…弁部、４６…コイルスプリン
グ、４７…電磁ソレノイド、４８…スプール、５１…筒
部、５１ａ，５１ｂ…外周溝、５１ｃ…内周面、５２…
円板部、５３…外歯、５４…インナギヤ、５４ａ…大径
ギヤ部、５４ｂ…小径ギヤ部、５５…ボルト、５６…
サブギヤ、５６ａ…外歯、５６ｂ…内歯、５７…スプリ
ングワッシャ、５８…ボルト、５９…ハウジング、５９
ａ…内周面、６０…カバー、６０ａ…穴部、６１…ベー
ンロータ、６１ａ…外周面、６１ｂ…ヘリカルスプライ
ン部、６１ｃ…円筒状空間、６２，６３，６４，６５…
壁部、６２ａ，６３ａ，６４ａ，６５ａ，６２ｂ，６３
ｂ，６４ｂ，６５ｂ…凹部、６６，６７，６８，６９…
ベーン、７０…第１圧力室、７１…第２圧力室、７２…
貫通孔、７２ａ…油溝、７２ｂ…貫通開放口、７３…ロ
ックピン、７３ａ…収容孔、７３ｂ…先端部、７４…ス
プリング、７５…係止穴、７６…油路、７７…環状油空
間、７８…油路、８０…進角用油路開口部、８１…遅角
用油路開口部、８４…進角制御油路、８５…遅角制御油
路、８６…進角制御油路、８７… 遅角制御油路、８８
…進角制御油路、８９…遅角制御油路、９０…潤滑油
路、９１…内周溝、９２…進角制御油路、９３…遅角制
御油路、９４…第２オイルコントロールバルブ、９５…
供給通路、９６…排出通路、１０２…ケーシング、１０
４…第１給排ポート、１０６…第２給排ポート、１０７
…弁部、１０８…第１排出ポート、１１０…第２排出ポ
ート、１１２…供給ポート、１１４…コイルスプリン
グ、１１６…電磁ソレノイド、１１８…スプール、１３
０…ＥＣＵ、１３０ａ…ＣＰＵ、１３０ｂ…ＲＡＭ、１
３０ｃ…ＲＯＭ、１３０ｄ…入力ポート、１３０ｅ…
出力ポート、１３０ｆ…双方向性バス、１４４…駆動用
モータ、１４６…スロットル弁、１４６ａ…スロットル
開度センサ、１４８…排気マニホルド、１４９…触媒コ
ンバータ、１５０…燃料分配管、１５０ａ…燃圧セン
サ、１５２…補助燃料噴射弁、１５４…高圧燃料ポン
プ、１５４ａ…電磁スピル弁、１７３…ＡＤ変換器、１
７４…アクセルペダル、１７６…アクセル開度センサ、
１８２…クランク角センサ、１８３ａ…カム角センサ、
１８３ｂ…シャフト位置センサ、１８４…吸気圧セン
サ、１８６…水温センサ、１８８…空燃比センサ、１９
０…駆動回路、１９２…イグナイタ、２１０…バルブ特
性制御装置、２１１…エンジン、２１３ａ…オイルパ
ン、２１４…シリンダヘッド、２１４ａ…ジャーナル軸
受、２１４ｂ…カムシャフトベアリングキャップ、２１
５…クランクシャフト、２１５ｂ…タイミングチェー
ン、２２０…吸気バルブ、２２０ａ…バルブリフタ、２
２０ｂ…カムフォロア、２２１…排気バルブ、２２２…
吸気側カムシャフト、２２２ａ…リフト可変アクチュエ
ータ、２２４ａ…タイミングスプロケット、２２７…吸
気カム、２２７ａ…カム面、２２７ｂ…前方端面、２２
７ｃ…後方端面、２３６…オイルコントロールバルブ、
２３７…供給通路、２３８…排出通路、２４７…電磁ソ
レノイド、２５１…筒部、２５２…円板部、２５３…外
歯、２５４…カバー、２５５…ボルト、２５７…内歯、
２５８…中空ボルト、２５９…ピン、２６２…リングギ
ヤ、２６２ａ…円盤状リング部、２６３… 斜歯、２６
５…第２リフトパターン側油圧室、２６６…第１リフト
パターン側油圧室、２６７…第２リフトパターン制御油
路、２６８…第１リフトパターン制御油路、２７２…油
路、４１７…燃焼室、４１８…吸気ポート、４１８ａ，
４１８ｂ…吸気通路、４１８ｄ…気流制御弁、４１８ｅ
…シャフト、４１８ｆ…アクチュエータ、４２０ａ…バ
ルブリフタ、４２０ｘ…第１吸気バルブ、４２０ｙ…第
２吸気バルブ、４２１…排気バルブ、４２２…吸気側カ
ムシャフト、４２６…第１吸気カム、４２６ａ…カム
面、４２６ｂ…前方端面、４２６ｃ…後方端面、４２６
ｄ…カムノーズ、４２７…第２吸気カム、４２７ａ…カ
ム面、４２７ｂ…前方端面、４２７ｃ…後方端面、４２
７ｄ…カムノーズ、５３０…ＥＣＵ、Ｐ… オイルポン
プ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 守谷 嘉人 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 永長 秀男 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 中野 修司 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） 3G016 AA02 AA08 AA12 AA15 AA19 BA03 BA06 BA23 BA28 BA36 BA42 BA43 BB04 CA41 CA48 DA01 DA06 DA22 DA23 DA27 GA00 3G092 AA01 AA06 AA09 AA10 AA11 BA05 BA06 BA07 BA09 BB03 BB06 BB11 DA01 DA02 DA04 DC06 DE01S DG05 DG09 EA01 EA03 EA05 EA06 EA07 EA25 EC01 EC05 EC08 EC09 EC10 FA02 FA20 FA21 FA24 FA34 GA01 GA02 GA04 GA05 GA06 GA17 GA18 HA05Z HA06Z HA13X HA13Z HB01Z HB03Z HD05Z HE01Z HE03Z HE08Z HF08Z

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料噴射弁から燃焼室内に直接燃料を噴
   射することで生じた混合気に点火プラグにより点火する
   筒内噴射式内燃機関のバルブ特性制御装置であって、 メインリフトとサブリフトとが複合したリフト特性を有
   すると共にカムプロフィールが回転軸方向にて異なる２
   種のリフトパターンの間でメインリフトおよびサブリフ
   トが連続的に変化している複合リフト３次元カムを用い
   て、該複合リフト３次元カムの回転軸方向の位置を調整
   することで吸気バルブと排気バルブとの一方または両方
   のバルブ特性を無段階に変更するバルブリフト可変機構
   を備えたことを特徴とする筒内噴射式内燃機関のバルブ
   特性制御装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の構成に加えて、 前記複合リフト３次元カムの回転位相とクランクシャフ
   トの回転位相との間の位相差を連続的に調整すること
   で、吸気バルブと排気バルブとの一方または両方のバル
   ブ特性を無段階に変更するバルブタイミング可変機構を
   備えたことを特徴とする筒内噴射式内燃機関のバルブ特
   性制御装置。
3. 【請求項３】 前記バルブリフト可変機構は、複合リフ
   ト３次元カムの回転軸方向の位置調整に連動して複合リ
   フト３次元カムの回転位相とクランクシャフトの回転位
   相との間の位相差を変化させることを特徴とする請求項
   １または２記載の筒内噴射式内燃機関のバルブ特性制御
   装置。
4. 【請求項４】 前記複合リフト３次元カムにおける前記
   ２種のリフトパターンの内の一方の第１リフトパターン
   は、サブリフトを有さずメインリフトのみのリフトパタ
   ーンであり、他方の第２リフトパターンは、サブリフト
   を有し第１リフトパターンよりも高いメインリフトを有
   するリフトパターンであることを特徴とする請求項１〜
   ３のいずれか記載の筒内噴射式内燃機関のバルブ特性制
   御装置。
5. 【請求項５】 前記複合リフト３次元カムは吸気バルブ
   駆動用であり、前記サブリフトはメインリフトのバルブ
   開き側に形成されていることを特徴とする請求項１〜４
   のいずれか記載の筒内噴射式内燃機関のバルブ特性制御
   装置。
6. 【請求項６】 前記複合リフト３次元カムは排気バルブ
   駆動用であり、前記サブリフトはメインリフトのバルブ
   閉じ側に形成されていることを特徴とする請求項１〜４
   のいずれか記載の筒内噴射式内燃機関のバルブ特性制御
   装置。
7. 【請求項７】 気筒毎に２つの吸気経路と該２つの吸気
   経路に対応して２つの吸気バルブが設けられ、一方の吸
   気経路に該吸気経路を開閉する気流制御弁が設けられる
   とともに、燃料噴射弁から燃焼室内に直接燃料を噴射す
   ることで生じた混合気に点火プラグにより点火する筒内
   噴射式内燃機関のバルブ特性制御装置であって、 カムプロフィールが回転軸方向にて異なる２種のリフト
   パターンの間で連続的に変化している３次元カムであっ
   て、異なるカムプロフィールの３次元カムを前記２つの
   吸気バルブの駆動に用いて、該３次元カムの回転軸方向
   の位置を調整することで各吸気バルブのバルブ特性を無
   段階に変更するバルブリフト可変機構を備えたことを特
   徴とする筒内噴射式内燃機関のバルブ特性制御装置。
8. 【請求項８】 前記２つの吸気バルブに対応して設けら
   れた２つのカムの内、気流制御弁が設けられていない吸
   気経路側の吸気バルブを駆動するカムは、メインリフト
   とサブリフトとが複合したリフト特性を有すると共にカ
   ムプロフィールが回転軸方向にて異なる２種のリフトパ
   ターンの間で連続的に変化している複合リフト３次元カ
   ムであり、気流制御弁が設けられている吸気経路側の吸
   気バルブを駆動するカムは、サブリフトが存在せずメイ
   ンリフトが回転軸方向で異なる単純リフト３次元カムで
   あることを特徴とする請求項７記載の筒内噴射式内燃機
   関のバルブ特性制御装置。
9. 【請求項９】 前記複合リフト３次元カムにおける前記
   ２種のリフトパターンの内の一方の第１リフトパターン
   は、サブリフトを有さずメインリフトのみのリフトパタ
   ーンであり、他方の第２リフトパターンは、サブリフト
   とメインリフトとを有するリフトパターンであることを
   特徴とする請求項８記載の筒内噴射式内燃機関のバルブ
   特性制御装置。
10. 【請求項１０】 請求項７〜９のいずれかの構成に加え
    て、 前記３次元カムの回転位相とクランクシャフトの回転位
    相との間の位相差を連続的に調整することで、吸気バル
    ブのバルブ特性を無段階に変更するバルブタイミング可
    変機構を備えたことを特徴とする筒内噴射式内燃機関の
    バルブ特性制御装置。
11. 【請求項１１】 前記バルブリフト可変機構は、３次元
    カムの回転軸方向の位置調整に連動して３次元カムの回
    転位相とクランクシャフトの回転位相との間の位相差を
    変化させることを特徴とする請求項７〜１０のいずれか
    記載の筒内噴射式内燃機関のバルブ特性制御装置。