JP2008215327A - 内燃機関の可変動弁装置及び制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】機関の例えば急加速時などの過渡時においてさらに過給機によるトルクレスポンスを向上させることのできる可変動弁装置を提供する。
【解決手段】ステップ２でアクセル開度θが所定の開度θ０よりも大きいと判別した場合は、ステップ３でスロットルバルブ開度αを最大開度に制御し、ステップ４においては、吸気弁の作動角を拡大して開時期を進角側に制御し、閉時期を遅角側に制御する。アクセル開度θが小さいときもスロットルバルブの開度が大きくなっていることから、吸気弁の作動角が拡大すると、吸気管内の新気の移動遅れなく燃焼室内に多量の新気が流れ込む。これによって、過給初期におけるトルクの初期レスポンスが大幅に向上する。ステップ５では、を進角制御することから、排気ブローダウンエネルギーが増加して排圧が上昇することから、排気タービンホイールの回転速度が急速に立ち上がる。
【選択図】図９

Description

本発明は、例えば過給機を備えた車両の急加速時などの過渡時において、排気弁と吸気弁の開閉時期を制御してトルクレスポンスなどの性能を向上し得る内燃機関の可変動弁装置及び制御装置に関する。

従来の内燃機関の可変動弁装置としては、例えば、本出願人が先に出願した以下の特許文献１に記載されているものが知られている。

概略を説明すれば、この可変動弁装置は、過給機付き内燃機関に適用されたもので、加速状態検出手段によって機関の加速状態が検出されたときは、加速直前に設定されていた通常運転時のバルブ作動特性に対して、排気弁の開時期を進角させると共に、排気弁閉時期を進角して吸気・排気弁の開弁期間が重なり合うバルブオーバーラップ量を減少させることにより、加速初期時のバルブ作動特性を設定し、その後に、吸気弁の開時期と閉時期とを進角側に制御して加速状態におけるバルブ作動特性を設定するようになっている。

このように、加速初期に排気弁を制御することによってブローダウンエネルギーを有効に利用して加速初期における排気タービンの回転上昇を早めて過給圧を高めることが可能になる。
特開２００３−３８７１号公報

しかしながら、特許文献１に記載された可変動弁装置にあっては、前述のように、加速状態を検出した加速初期に、排気弁の開時期を進角制御してバルブオーバーラップを減少させて加速初期の排気タービンの応答性を改善するようになっているものの、かかる加速初期には単に排気弁の開閉時期を進角制御するだけであって、加速初期の吸気弁の具体的な作動特性については何ら具体的に示されていない。

したがって、たとえ過給機による過給圧が高まっても筒内へ吸入空気を速やかに筒内に供給することができないおそれがある。この結果、加速初期のトルクレスポンスを十分に向上させることができず、さらに改善の余地があった。

本発明は、前記従来の可変動弁装置の技術的課題に鑑みて案出したもので、機関の例えば急加速時などの加速初期過渡時などにおいてさらにトルクレスポンスを向上させることのできる内燃機関の可変動弁装置を提供することを目的としている。

請求項１に記載の発明は、機関の出力目標値を設定する目標値設定部と、該目標値設定部からの出力信号に基づいて制御信号を出力する制御部と、該制御部から出力された制御信号に基づいて吸気弁の作動角とリフト量を制御する吸気弁特性変更部と、前記制御部から出力された制御信号に基づいて排気弁の開閉時期を制御する排気弁特性変更部と、前記排気弁によって排出された排気ガスの圧力によって排気タービンを回転駆動して該排気タービンと同軸のコンプレッサを回転駆動して吸入空気を過給する過給機と、を備え、前記出力目標値が高められた際に、前記制御部が前記吸気弁特性変更部に制御信号を出力して、前記吸気弁の開時期を進角させると共に閉時期を遅角させる一方、前記排気弁特性変更部に制御信号を出力して、排気弁の開時期を進角させたことを特徴としている。

この発明によれば、吸気弁の開時期（ＩＶＯ）を早めかつ閉時期（ＩＶＣ）を遅くすることによって吸気弁の作動角を増大させて筒内への吸入空気量を増加させて燃焼トルクを増加し、また、燃焼ガスを増加させることができると共に、排気弁の開時期（ＥＶＯ）を早めたことによってさらに排気ブローダウンのエネルギーを高めのタービン前の排圧を上昇させてコンプレッサの回転上昇を促進させることが可能になる。したがって、いわゆるターボラグが低減してトルクレスポンスが向上する。

つまり、この発明は、単に排気弁の開時期を早めるだけではなく、吸気弁の作動角及びリフト量を大きくすることによって、吸入空気を十分な量を筒内に吸入することができるから、まずトルク自体を高めることができ、かつ燃焼ガスの増加と排気弁開時期（ＥＶＯ）の進角制御と相俟ってコンプレッサ回転上昇を促してターボラグも低減させることによりトルクレスポンスを向上させることが可能になるのである。

請求項２に記載の発明は、前記目標設定部により出力目標値が小さい値から大きな値に設定された際に、前記吸気弁特性変更部を排気弁特性変更部よりも優先して作動させることを特徴としている。

この発明によれば、吸気弁特性変更部による優先された作動角の拡大制御に伴って筒内への吸入空気の増加応答性が向上するため、アクセル開度を大きくした際の初期のトルクレスポンスを向上させることができる。



請求項３に記載の発明は、排気弁特性変更部によって排気弁の開時期を進角させるとともに排気弁の閉時期も進角させたことを特徴としている。

この発明によれば、吸気弁開時期（ＩＶＯ）が吸気弁特性変更部により進角制御されているにも拘わらず吸気弁と排気弁のバルブオーバーラップの増加を抑制することができるので、バルブオーバーラップ区間における排気ガスの筒内への吹き返しを減少させることができる。この結果、過給機の作動の立ち上げ速度を高めることができ、これにより、過給による出力トルクの上昇を図ることが可能になり、さらにトルクレスポンスが向上する。

請求項４に記載の発明は、前記過給機による過給圧上昇後に、前記吸気弁特性変更部によって吸気弁の作動角及びリフト量をさらに増加させると共に、前記排気弁特性変更部によって排気弁の開時期と閉時期を遅角させることを特徴としている。

この発明によれば、過給圧が上昇した時点での吸入空気量の絶対値を増加させ、トルクや出力の絶対値を高めることが可能になる。

請求項５に記載の発明にあっては、前記目標設定部は、アクセル開度を設定するアクセル開度設定部によって構成され、前記制御部は、前記アクセル開度設定部からのアクセル開度信号を含む前記機関の状態を演算によって検出された制御信号によってスロットルバルブの開度を所定値に設定し、前記アクセル開度が所定の開度以下の領域では、前記スロットルバルブの開度を所定の開度以上に設定すると共に、前記吸気弁特性変更部によって吸気弁の作動角とリフト量を制御してトルク制御を行う一方、アクセル開度が所定の開度以上の領域では、前記スロットルバルブの開度を所定の開度以上に設定すると共に、前記吸気弁特性変更部によって吸気弁の作動角とリフト量を増加する制御を行い、前記排気弁特性変更部によって排気弁の開時期を進角する制御を行うことを特徴としている。

この発明によれば、例えば機関低回転域では、吸気弁特性変更部の制御によって吸入応答性を向上させる一方、中、高回転域では、過給機の良好な回転応答性を確保するため、機関の全回転域において良好なトルク応答性を実現できる。

請求項６に記載の発明にあっては、前記排気弁特性変更部は、前記排気弁の作動角とリフト量を維持しつつ排気弁の開閉時期を制御することを特徴としている。

この発明によれば、排気弁開時期を進角させた際に、排気弁閉時期も進角するので、吸気弁開時期の進角制御によるバルブオーバーラップの拡大を抑制することができ、排気ガスの吸気側への吹き返しを低減でき、これによってトルクレスポンスがさらに良好になる。

請求項７に記載の発明は、前記目標設定部の出力目標値が小さい値から大きい値に設定された際に、前記排気弁特性変更部は、前記吸気弁特性変更部よりも優先して前記排気弁の開閉時期を制御することを特徴としている。

この発明によれば、排気弁特性変更部によって排気弁の開閉時期を進角側へ制御を優先しつつ、吸気弁特性変更部によって吸気弁の作動角の拡大制御に伴って吸気弁の開時期が遅角側に制御されることから、前記バルブオーバーラップの増大化をさらに抑制することが可能になる。この結果、排気ガスの筒内への吹き返しをさらに減少させて、過給機の作動の立ち上がりより早くすることができ、この結果、過給によるトルクの上昇を早めることができる。

請求項８に記載の発明は、前記目標値設定部の出力目標値が小さい値から大きい値への設定は、前記アクセル開度が小から大開度に設定される場合であることを特徴としている。

請求項９に記載の発明は、機関の回転数が所定以下の低回転域では、前記吸気弁特性変更部を前記排気弁特性変更部より優先して制御し、所定以上の中、高回転域では、前記排気弁特性変更部を吸気弁特性変更部よりも優先して制御することを特徴としている。

この発明によれば、機関回転数に応じて吸気弁特性変更部と排気弁特性変更部とを切り換えて吸気弁や排気弁の特性を制御するため、低回転時の吸入応答性の向上と、中、高回転時の過給機の応答性の向上によって全回転域で良好なトルク応答性を実現できる。

請求項１０に記載の発明にあっては、前記吸気弁特性変更部は、前記吸気弁の作動角とリフト量を連続的に可変制御する第１の吸気弁特性変更部と、前記吸気弁のリフト位相を連続的に可変制御する第２の吸気弁特性変更部とによって構成したことを特徴としている。

この発明によれば、目標設定部の出力目標値が大きくなった場合には、吸気弁の開時期と閉時期のバランスを機関運転状態によって変えることが可能になるので、運転状態毎によりトルク応答性を高めることが可能になる。

請求項１１に記載の発明にあっては、前記排気弁特性変更部は、排気弁の開閉時期を進角側へ付勢する付勢手段を有することを特徴としている。

この発明によれば、急加速などで目標設定部により出力目標値が高く設定された際に、排気弁の開閉時期を付勢手段によって進角側へ速やかに移行させることができるので、過給機の回転上昇がより速くなる。

請求項１２に記載の発明にあっては、前記排気弁特性変更部は、排気弁の開閉時期を遅角側へ付勢する付勢手段を有することを特徴としている。

この発明によれば、付勢手段の付勢力によって、過給圧が低い小アクセル開度の通常運転領域に適した遅角側へメカ的に移行させることができるので、該遅角側への制御の安定化が図れる。特に過給機が故障した場合において最低限の機関性能を維持しやすい。

請求項１３に記載の発明にあっては、前記排気弁特性変更部は、前記排気弁の閉時期の進角量を前記吸気弁の開時期の進角量よりも大きくなるように設定し、前記排気弁と吸気弁のバルブオーバーラップを減少させたことを特徴としている。

例えば、大アクセル開度状態に移行した直後に前記バルブオーバーラップを小さくすることができるので、排圧の筒内への逆流を防止することが可能になる。

請求項１４に記載の発明は、前記の過給圧が所定以上になったことを検出した場合には、前記吸気弁特性変更部が吸気弁の作動角を拡大して開時期を進角制御する一方、前記排気弁特性変更部が排気弁の開時期と閉時期とを遅角制御することを特徴としている。

この発明によれば、過給機の過給圧が上昇した時点で吸入空気量の絶対値を増加しトルクや出力の絶対値を高めることが可能になる。

請求項１５に記載の発明にあっては、前記過給圧が所定以上の領域において、前記吸気弁の開時期の進角量は、前記排気弁の閉時期の遅角量よりも大きく設定され、前記吸気弁と排気弁の開閉時期をバルブオーバーラップさせたことを特徴としている。

これによれば、バルブオーバーラップの中心位相が進角するので、残留ガスの掃気効果を高めてトルクをより向上させることが可能になる。

請求項１６に記載の発明は、前記過給機の異常が生じた場合に、前記排気弁特性変更部によって排気弁の開閉時期を遅角側に制御したことを特徴としている。

この発明によれば、過給機が故障した場合に、過給機の排圧を抑制しつつ低過給圧に適したバルブタイミングになるので、該故障した場合であってもある程度の機関性能を保証できる。

請求項１７に記載の発明は、機関の排気弁を介して排出された排気ガスの圧力によって吸入空気を過給する過給機と、吸気弁の作動角とリフト量を制御する吸気弁特性変更部と、前記排気弁の開閉時期を制御する排気弁特性変更部と、機関の出力目標値に基づいて前記吸気弁特性変更部と排気弁特性変更部を制御する制御部と、を備えた内燃機関の制御装置であって、前記出力目標値が高くなった際に、前記制御部からの制御信号によって前記吸気弁特性変更部が吸気弁の開時期を進角制御しかつ閉時期を遅角制御すると共に、前記排気弁特性変更部が排気弁の開時期を進角制御する第１のトルク制御と、前記過給機によって過給圧が上昇した後に、前記吸気弁特性変更部により吸気弁の作動角を拡大しかつリフト量を増大させる制御を行うと共に、排気弁特性変更部により排気弁の開時期と閉時期を遅角側に制御する第２のトルク制御と、を有することを特徴としている。

この発明によれば、加速初期のトルクレスポンスを向上できるだけでなく、過給圧が上昇した時点でのトルクや出力の絶対値を向上できる。

請求項１８に記載の発明は、前記第１のトルク制御において、前記排気弁特性変更部に制御信号を出力して前記排気弁の開時期と閉時期とを進角制御して吸気弁とのバルブオーバーラップを減少させることを特徴としている。

この発明によれば、請求項３の発明と同様な作用効果が得られる。

以下、本発明に係る内燃機関の可変動弁装置の実施形態を図面に基づいて詳述する。なお、この実施形態では多気筒内燃機関に適用したものを示している。

まず、本発明における内燃機関全体の構成を、図１に基づいて説明すると、シリンダブロックＳＢ内に形成されたシリンダボア内に上下摺動自在に設けられたピストン０１と、シリンダヘッドＳＨの内部にそれぞれ形成された吸気ポートＩＰ及び排気ポートＥＰと、シリンダヘッドＳＨ内に摺動自在に設けられて前記吸、排気ポートＩＰ，ＥＰの開口端を開閉する一気筒当たりそれぞれ一対の吸気弁４，４及び排気弁５，５とを備えている。

前記ピストン０１は、図外のクランクシャフトにコンロッド０２を介して連結されていると共に、冠面とシリンダヘッドＳＨの下面との間に燃焼室０３を形成している。

前記吸気ポートＩＰに接続された吸気管０４の吸気マニホルドの上流側の内部には、吸入空気量を制御するスロットルバルブＳＶが設けられていると共に、下流側に図外の燃料噴射弁が設けられている。

また、前記吸気管０４と排気管０５との間には、ターボ過給機１が設けられており、このターボ過給機１は、排気管０５内を通流する排気ガスの圧力を受けて回転する排気タービンホイール１ａと、該排気タービンホイール１ａの回転力によって連結軸１ｃを介して回転して吸入空気を燃焼室０３内に圧送する吸気コンプレッサホイール１ｂとを備えている。つまり、排気タービンホイール１ａと吸気コンプレッサホイール１ｂは同軸であって、排気タイミングホイール１ａの回転がそのまま吸気コンプレッサホイール１ｂを回転させる。

また、図１及び図２に示すように、前記吸気弁４側には、吸気弁特性変更部が設けられており、この吸気弁特性変更部は、各吸気弁４，４の作動角とリフト量を可変制御するリフト可変機構（ＶＥＬ）２と、開閉時期を可変制御する吸気側位相変更機構（ＶＴＣ）３とから構成されている。

一方、排気弁５側には、排気弁特性変更部が設けられており、この排気弁特性変更部は、各排気弁５，５の開閉時期を可変制御する排気側位相変更機構３０によって構成されている。

前記リフト可変機構２は、本出願人が先に出願した例えば特開２００３−１７２１１２号公報などに記載されたものと同様の構成であるから、簡単に説明
すると、シリンダヘッドＳＨの上部の軸受に回転自在に支持された駆動軸６と、該駆動軸６に固設された駆動カム７と、駆動軸６の外周面に揺動自在に支持されて、バルブリフター８、８の上面に摺接して各吸気弁４，４を開作動させる２つの揺動カム９，９と、駆動カム７の回転力を揺動運動に変換して揺動カム９，９に伝達する伝達機構とを備えている。

前記駆動軸６は、一端部に設けられたタイミングスプロケット３１を介して前記クランクシャフトから図外のタイミングチェーンを介して回転力が伝達されており、この回転方向は図２中、時計方向（矢印方向）に設定されている。

前記駆動カム７は、駆動軸挿通孔を介して駆動軸６に貫通固定されていると共に、軸心が駆動軸６の軸心から径方向へ所定量だけオフセットしている。

前記両揺動カム９は、図２及び図３などにも示すように、同一形状のほぼ雨滴状を呈し、円環状のカムシャフト１０の両端部に一体的に設けられていると共に、該カムシャフト１０が内周面を介して駆動軸６に回転自在に支持されている。また、下面にベースサークル面とランプ面及びリフト面からなるカム面９ａが形成され、このカム面が揺動カム９の揺動位置に応じて各バルブリフター８の上面の所定位置に当接するようになっている。

前記伝達機構は、駆動軸６の上方に配置されたロッカアーム１１と、該ロッカアーム１１の一端部１１ａと駆動カム７とを連係するリンクアーム１２と、ロッカアーム１１の他端部１１ｂと揺動カム９とを連係するリンクロッド１３とを備えている。

前記ロッカアーム１１は、中央部が後述する制御カムに回転自在に支持されていると共に、一端部１１ａがピン１４によってリンクアーム１２に回転自在に連結されている一方、他端部１１ｂがリンクロッド１３の一端部１３ａにピン１５によって回転自在に連結されている。

前記リンクアーム１２は、比較的大径な円環状の基部の中央位置に前記駆動カム７が回転自在に嵌合していると共に、突出端に前記ピン１４を介してロッカアーム一端部１１ａが回転自在に連結されている。

前記リンクロッド１３は、他端部１３ｂがピン１６を介して揺動カム９のカムノーズ部に回転自在に連結されている。

また、駆動軸６の上方位置に同じ軸受に制御軸１７が回転自在に支持されていると共に、該制御軸１７の外周に前記ロッカアーム１１の支持孔に摺動自在に嵌入されて、ロッカアーム１１の揺動支点となる制御カム１８が固定されている。

前記制御軸１７は、駆動機構１９によって回転制御されている一方、前記制御カム１８は、軸心位置が制御軸１７の軸心から所定分だけ偏倚している。

前記駆動機構１９は、電動モータ２０と、該電動モータ２０の回転駆動力を前記制御軸１７に伝達するボール螺子伝達手段２１とから構成されている。

前記ボール螺子伝達手段２１は、ボール螺子軸２３と、該ボール螺子軸２３の外周に螺合するボールナット２４と、前記制御軸１７の一端部に直径方向に沿って連結された連係アーム２５と前記ボールナット２４とを連係するリンク部材２６とから主として構成されている。

前記ボール螺子軸２３は、前記電動モータ２０の回転駆動力によって回転するようになっている一方、前記ボールナット２４は、内周面にボール螺子軸２３のボール循環溝と共同して複数のボールを転動自在に保持するガイド溝が螺旋状に連続して形成されていると共に、各ボールを介してボール螺子軸２３の回転運動をボールナット２４に直線運動に変換しつつ軸方向の移動力が付与されるようになっている。また、このボールナット２４は、コイルスプリング２４ａのばね力によって電動モータ２０側に付勢されて、ボール螺子軸２３との間のバックラッシ隙間が消失されるようになっている。また、このばね力は最小リフト、最小作動角側へ付勢するようになっている。

前記電動モ−タ２０は、比例型のＤＣモータによって構成され、機関運転状態を検出するコントローラ２２からの制御信号によって駆動するようになっている。

前記コントローラ２２は、リフト可変機構２や吸気側位相変更機構３と共通のものであって、クランク角センサや水温センサ、吸気管圧センサ２７、排圧センサ２８、アクセル開度センサ、スロットルバルブ開度センサなどから出力された検出信号によって現在の機関運転状態を演算によって検出すると共に、前記クランク角センサ及び駆動軸角度センサからの信号によってクランク軸と前記駆動軸６との相対回転位置を検出している。

また、このコントローラ２２は、前記吸気管０４と排気管０５に前記ターボ過給機１をバイバスするバイパス通路０６，０７に設けられた吸気バイパス弁０８や排気バイパス弁０９を開閉制御していると共に、前記排気タービンホイール１ａの回転を検出するタービン回転センサ６０や吸気管０４のスロットルバルブＳＶよりも上流側の過給圧を検出する過給圧センサ６１からの検出信号を入力している。

さらに、コントローラ２２は、前記スロットルバルブＳＶの開度制御信号を出力すると共に、機関運転状態に応じてリフト可変機構２の電動モータ２０や吸気側及び排気側位相変更機構３，３０の各電磁切換弁４７に制御信号それぞれ出力するようになっている。

以下、前記リフト可変機構２の作動を簡単に説明すると、始動後の機関低回転低負荷時には、前記コントローラ２２からの電動モータ２０への通電制御によって回転駆動し、該電動モータ２０の回転トルクによってボール螺子軸２３が一方向へ回転すると、ボールナット２４が最大一方向へ直線状に移動し、これによって制御軸１７がリンク部材３９と連係アーム２５を介して一方向へ回転する。

したがって、制御カム１８は、図３Ａ、Ｂ（リアビュー）に示すように、軸心が制御軸１７の軸心の回りを同一半径で回転して、肉厚部が駆動軸６から上方向に離間移動する。これにより、ロッカアーム１１の他端部１１ｂとリンクロッド１３の枢支点は、駆動軸６に対して上方向へ移動し、このため、各揺動カム９は、リンクロッド１３を介してカムノーズ部側が強制的に引き上げられて全体が図３に示す反時計方向へ回動する。

よって、駆動カム７が回転してリンクアーム１２を介してロッカアーム１１の一端部１１ａを押し上げると、そのリフト量がリンクロッド１３を介して揺動カム９及びバルブリフター１６に伝達され、これによって、吸気弁４，４は、そのバルブリフト量が図５のバルブリフト曲線で示すように小リフト（Ｌ１）になり、その作動角Ｄ１（クランク開弁期間の半分）が小さくなる。このとき、低過給圧時に適したバルブタイミングになっている。

次に、機関が始動された場合、つまり、イグニッションスイッチをオン操作して、スターティングモータを回転駆動してクランクシャフト０２のクランキング回転が開始されると、このクランキング初期では、コイルスプリング２４ａの付勢効果もあり、バルブリフトは小リフトを維持すると共に、作動角Ｄ１も小さくなって、吸気弁４，４の閉時期（ＩＶＣ）も下死点より進角側になっている。したがって、デコンプ効果と小作動角、小リフト低フリクション効果によってスピーディにクランキング回転が増加する。ここで、作動角Ｄ１が小さいこともあり吸気弁４，４の開時期（ＩＶＯ）は、上死点より遅角位置にあり始動時及び低過給圧時に適したオーバーラップのない状態にできるのである。

その後、通常運転に移行して中回転中負荷域に移行すると、コントローラ２２からの制御信号によって電動モータ２０が逆回転してこの回転トルクがボール螺子軸２３に伝達されて回転すると、この回転に伴ってボールナット２４が反対方向へ直線移動する。これにより、制御軸１７が、図３中、反時計方向へ所定量だけ回転駆動する。

このため、制御カム１８は、軸心が制御軸１７の軸心から所定量だけ下方の回転角度位置に保持され、肉厚部が下方へ移動する。このため、ロッカアーム１１は、全体が図３の位置から時計方向へ移動して、これによって各揺動カム９がリンク部材１３を介してカムノーズ部側が強制的に押し下げられて、全体が時計方向へ僅かに回動する。

したがって、駆動カム７が回転してリンクアーム１２を介してロッカアーム１１の一端部１１ａを押し上げると、そのリフト量がリンク部材１３を介して各揺動カム９及びバルブリフター８に伝達され、吸気弁４，４のリフト量が図５に示すように、中リフト（Ｌ２）になり、作動角Ｄ２も大きくなる。

また、この低・中負荷領域から高負荷領域に移行した場合は、コントローラ２２からの制御信号によって電動モータ２０がさらに逆回転し、制御軸１７は、制御カム１８をさらに反時計方向へ回転させて、図４Ａ、Ｂに示すように軸心を下方向へ回動させる。このため、ロッカアーム１１は、全体がさらに駆動軸６方向寄りに移動して他端部１１ｂが揺動カム９のカムノーズ部をリンクロッド１３を介して下方へ押圧して該揺動カム９全体を所定量だけさらに時計方向へ回動させる。

よって、駆動カム７が回転してリンクアーム１２を介してロッカアーム１１の一端部１１ａを押し上げると、そのリフト量がリンクロッド１３を介して揺動カム９及びバルブリフター８に伝達されるが、そのバルブリフト量は図５に示すようにＬ２からＬ３に連続的に大きくなる。

これらの連続的な切り換えは、準定常状態を維持しつつ切り換わった場合を述べたが、急加速の過渡状態では、後述するような、異なった切り換え制御も行われる。

すなわち、吸気弁４，４のリフト量は、機関の運転状態乃至過渡状態に応じて小リフトのＬ１から大リフトＬ３まで連続的に変化するようになっており、したがって、各吸気弁４，４の作動角（開閉期間）も小リフトＤ１から大リフトのＤ３まで連続的に変化する。

前記吸気側位相変更機構３と排気側位相変更機構３０は、それぞれ同じ構造のいわゆるベーンタイプのものが用いられている。したがって、便宜上、排気側位相変更機構３０のものについて説明すると、図６及び図７に示すように、前記駆動軸６に回転力を伝達するタイミングスプロケット３１と、排気カムシャフトＣＳの端部に固定されてタイミングスプロケット３１内に回転自在に収容されたベーン部材３２と、該ベーン部材３２を油圧によって正逆回転させる油圧回路３３とを備えている。

前記タイミングスプロケット３１は、前記ベーン部材３２を回転自在に収容したハウジング３４と、該ハウジング３４の前端開口を閉塞する円板状のフロントカバー３５と、ハウジング３４の後端開口を閉塞するほぼ円板状のリアカバー３６とから構成され、これらハウジング３４及びフロントカバー３５，リアカバー３６は、４本の小径ボルト３７によって駆動軸６の軸方向から一体的に共締め固定されている。

前記ハウジング３４は、前後両端が開口形成された円筒状を呈し、内周面の周方向の約９０°位置に４つの隔壁であるシュー３４ａが内方に向かって突設されている。

この各シュー３４ａは、横断面ほぼ台形状を呈し、ほぼ中央位置に前記各ボルト３７の軸部が挿通する４つのボルト挿通孔３４ｂが軸方向へ貫通形成されていると共に、各内端面に軸方向に沿って切欠形成された保持溝内に、コ字形のシール部材３８と該シール部材３８を押圧する図外の板ばねが嵌合保持されている。

前記フロントカバー３５は、円盤プレート状に形成されて、中央に比較的大径な支持孔３５ａが穿設されていると共に、外周部に前記ハウジング３４の各ボルト挿通孔に対応する位置に図外の４つのボルト孔が穿設されている。

前記リアカバー３６は、後端側に前記タイミングチェーンが噛合する歯車部３６ａが一体に設けられていると共に、ほぼ中央に大径な軸受孔３６ｂが軸方向に貫通形成されている。

前記ベーン部材３２は、中央にボルト挿通孔を有する円環状のベーンロータ３２ａと、該ベーンロータ３２ａの外周面の周方向のほぼ９０°間隔に一体に設けられた４つのベーン３２ｂとを備えている。

前記ベーンロータ３２ａは、前端側の小径筒部が前記フロントカバー３５の支持孔３５ａに回転自在に支持されている一方、後端側の小径な円筒部が前記リアカバー３６の軸受孔３６ｂに回転自在に支持されている。

また、ベーン部材３２は、前記ベーンロータ３２ａのボルト挿通孔に軸方向から挿通した固定ボルト３９によって排気カムシャフトＣＳの前端部に軸方向から固定されている。

前記各ベーン３２ｂは、その内の３つが比較的細長い長方体形状に形成され、他の１つが比較的大きな台形状に形成されて、前記３つのベーン３２ｂはそれぞれの幅長さがほぼ同一に設定されているのに対して１つのベーン３２ｂはその幅長さが前記３つのものよりも大きく設定されて、ベーン部材３２全体の重量バランスが取られている。

また、各ベーン３２ｂは、各シュー３４ａ間に配置されていると共に、各外面の軸方向に形成された細長い保持溝内に、前記ハウジング３４の内周面に摺接するコ字形のシール部材４０及び該シール部材４０をハウジング３４の内周面方向に押圧する板ばねが夫々嵌着保持されている。また、各ベーン３２ｂの前記排気カムシャフトＣＳの回転方向と反対側のそれぞれの一側面には、ほぼ円形状の２つの凹溝３２ｃがそれぞれ形成されている。

また、この各ベーン３２ｂの両側と各シュー３４ａの両側面との間に、それぞれ４つの進角室４１と遅角室４２がそれぞれ隔成されている。

前記油圧回路３３は、図６に示すように、前記各進角室４１に対して作動油の油圧を給排する第１油圧通路４３と、前記各遅角室４２に対して作動油の油圧を給排する第２油圧通路４４との２系統の油圧通路を有し、この両油圧通路４３，４４には、供給通路４５とドレン通路４６とが夫々通路切換用の電磁切換弁４７を介して接続されている。前記供給通路４５には、オイルパン４８内の油を圧送する一方向のオイルポンプ４９が設けられている一方、ドレン通路４６の下流端がオイルパン４８に連通している。

前記第１、第２油圧通路４３，４４は、円柱状の通路構成部３９の内部に形成され、この通路構成部３９は、一端部が前記ベーンロータ３２ａの小径筒部から内部の支持穴３２ｄ内に挿通配置されている一方、他端部が前記電磁切換弁４７に接続されている。

また、前記通路構成部３９の一端部の外周面と支持穴１４ｄの内周面との間には、各油圧通路４３，４４の一端側間を隔成シールする３つの環状シール部材２７が嵌着固定されている。

前記第１油圧通路４３は、前記支持穴３２ｄの排気カムシャフト側の端部に形成された油室４３ａと、ベーンロータ３２ａの内部にほぼ放射状に形成されて油室４３ａと各進角室４１とを連通する４本の分岐路４３ｂとを備えている。

一方、第２油圧通路４４は、通路構成部３９の一端部内で止められ、該一端部の外周面に形成された環状室４４ａと、ベーンロータ３２の内部にほぼＬ字形状に折曲形成されて、前記環状室４４ａと各遅角室４２と連通する第２油路４４ｂとを備えている。

前記電磁切換弁４７は、４ポート３位置型であって、内部の弁体が各油圧通路４３、４４と供給通路４５及びドレン通路４６とを相対的に切り替え制御するようになっていると共に、前記コントローラ２２からの制御信号によって切り換え作動されるようになっている。

そして、前記電磁切換弁４７の切り替え作動によって、機関始動時に前記進角室４１に作動油を供給し、その後に、遅角室４２に作動油を供給するようになっている。

また、前記ベーン部材３２とハウジング３４との間には、このハウジング３４に対してベーン部材３２の回転を拘束及び拘束を解除する固定手段であるロック機構が設けられている。

すなわち、このロック機構は、図６に示すように、前記幅長さの大きな１つのベーン３２ｂとリアカバー３６との間に設けられ、前記ベーン３２ｂの内部の駆動軸６軸方向に沿って形成された摺動用穴５０と、該摺動用穴５０の内部に摺動自在に設けられた有蓋円筒状のロックピン５１と、前記リアカバー３６に有する固定孔内に固定された横断面カップ状の係合穴構成部５２に設けられて、前記ロックピン５１のテーパ状先端部５１ａが係脱する係合穴５２ａと、前記摺動用穴５０の底面側に固定されたスプリングリテーナ５３に保持されて、ロックピン５１を係合穴５２ａ方向へ付勢するばね部材５４とから構成されている。

また、前記係合穴５２ａには、図外の油孔を介して前記遅角室４２内の油圧乃至オイルポンプの油圧が供給されるようになっている。

そして、前記ロックピン５１は、前記ベーン部材３２が最進角側に回転した位置で、先端部５１ａが前記ばね部材５４のばね力によって係合穴５２ａに係合してタイミングスプロケット３１と駆動軸６との相対回転をロックする。また、前記遅角室４２から係合穴５２ａ内に供給された油圧あるいはオイルポンプの油圧によって、ロックピン５１が後退移動して係合穴５２ａとの係合が解除される。

さらに、前記各ベーン３２ｂの一側面と該一側面に対向する各シュー３４ａの対向面１０ｂとの間には、ベーン部材３２を進角側へ回転付勢する付勢手段である一対のコイルスプリング５５、５６がそれぞれ配置されている。

この２つのコイルスプリング５５，５６は、図７、図８に示すように、それぞれ独立して形成されて互いに並列に形成されていると共に、それぞれの軸方向の長さ（コイル長）は、前記ベーン３２ｂの一側面とシュー３４ａの対向面との間の長さよりも大きく設定されて、両者とも同一の長さに設定されている。

各コイルスプリング５５，５６は、最大圧縮変形時に互いが接触しない軸間距離をもって並設されていると共に、各一端部が各シュー３４ａの凹溝３２ｃに嵌合する図外の薄板状のリテーナを介して連結されている。

以下、排気側位相変更機構３０の作用を説明する。まず、機関停止時には、コントローラ２２から電磁切換弁４７に対する制御電流の出力が停止され、オイルポンプ４９の作動も停止状態になるから、ベーン部材３２は、前記各コイルスプリング５５，５６のばね力によって、図７に示すように、駆動軸６の回転方向（矢印方向）である時計方向に回転する。これによって、ベーン部材３２は、最大幅のベーン３２ｂがシュー３４ａの遅角室４２側の側面に当接した状態になり、タイミングスプロケット３１と排気カムシャフトＣＳとの相対回転位相が最大進角側に変更される。

また、同時にロックピン５１の先端部５１ａが係合穴５２ａ内に係合して前記タイミングスプロケット３１と排気カムシャフトＣＳとの自由な相対回転を規制する。

次に、機関始動時には、コントローラ２２から出力された制御信号によって電磁切換弁４７が供給通路４５と第２油圧通路４４を連通させると共に、ドレン通路４６と第１油圧通路４３とを連通させる。このため、オイルポンプ４９から圧送された油圧は、第２油圧通路４４を通って遅角室４２に供給される一方、進角室４１には、機関停止時と同じく油圧が供給されずドレン通路４６から油圧がオイルパン４８内に排出されて低圧状態を維持している。また、前記遅角室４２への油圧の供給とともに係合穴５２ａ内にも油圧が供給されることから、前記ロックピン５１がスプリング５４のばね力に抗して後退して先端部５１ａが係合穴５２ａから抜け出す。

したがって、ベーン部材３２は、ハウジング３４に対するロック状態が解除されると共に、遅角室４２内の高圧化に伴い各コイルスプリング５５，５６のばね力に抗して図８に示すように、図中反時計方向へ回転する。これによって、排気カムシャフトＣＳがタイミングスプロケット３１に対して遅角側に相対回転する。したがって、排気弁開時期（ＥＶＯ）が遅れて燃焼が十分行われた後に排気弁を開くので、排気エミッションが低減する。

その後、低回転域に移行すると、コントローラ３９からの制御信号によって電磁切換弁４７が作動して、供給通路４５と第１油圧通路４３を連通させる一方、ドレン通路４６と第２油圧通路４４を連通させるため、今度は遅角室４２内の油圧が第２油圧通路４４を通ってドレン通路４６からオイルパン４８内に戻され、該遅角室４１内が低圧になる一方、進角室４３内に油圧が供給されて高圧となる。

したがって、ベーン部材３２は、かかる進角室４１内の高圧化と、各コイルスプリング５５，５６のばね力によって図中時計方向へ回転し、図７に示すように、タイミングスプロケット３１に対する排気カムシャフトＣＳの相対回転位相を進角側に変換する。この進角制御は後述するように、加速初期の過渡時にも行われる。

さらに、別の運転状態に移行すると、ベーン部材３２が、図８に示すように、進角室４２に供給された油圧は低下して、逆に遅角室４２の油圧は上昇し、各コイルスプリング５５，５６のばね力に抗して、タイミングスプロケット３１と駆動軸６の相対回転位相を遅角側に変換する。

また、ある運転状態では、ベーン部材３２が最進角の位置と最遅角の位置との間の途中位置の状態で、供給通路４５及びドレン通路４６の両方を閉止する状態に電磁切換弁４７を制御することによってベーン部材３２を任意の途中位置に制御することができる。

そして、前記コントローラ２２は、前述のように機関運転状態に応じてリフト可変機構２や吸気側位相変更機構３及び排気位相変更機構３０、スロットルバルブ開度、吸気バイパス弁０８、排気バイパス弁０９などの制御目標値を決定してそれぞれに制御信号を出力している。また、前記リフト可変機構２や吸気側位相変更機構３及び排気位相変更機構３０については、常に各々の実位置信号をモニターしながらフィードバック制御が行われるが、特に機関の加速状態（過渡時）において前記リフト可変機構２と排気側位相変更機構３０とを制御して過給機１の応答性向上を含め加速初期のトルクレスポンスを向上するようになっている。

具体的な制御を図９の制御フローチャート図によって説明する。

まず、ステップ１では、機関始動後において、前記アクセル開度センサからの現在のアクセル開度θを読み込むと共に、スロットルバルブ開度センサから現在のスロットルバルブ開度αを読み込む。

ステップ２では、前記アクセル開度θが所定の開度θ０よりも大きいか否かを判別し、ここで大きいと判別した場合はステップ３に移行するが、小さいと判別した場合は、要求トルク（出力目標値）が低い状態であるからステップ１１に移行してスロットルバルブ開度αを所定の大開度制御を行う。ここで、所定の大角度とはエバポパージやベンチレーションに必要な最小限の負圧を有するものの大気圧に近い吸気管０４の圧力となる開度であり、吸気管圧力センサ２７をモニターしながらスロットルバルブが大開度の範囲で微調整される。

続いて、ステップ１２において、前述のようなリフト可変機構２による吸気弁４，４の通常の作動角とリフト量の連続制御及び吸気側位相変更機構３による吸気弁４，４の位相（開閉時期）の連続制御によりトルク制御を行う。

すなわち、スロットルバルブＳＶを全開に近い大開度状態として吸気弁４，４の開度によって吸入空気量を制御するいわゆるスロットルレス制御運転を行い、過給機１による過給をあまり行わずに通常運転用の制御マップに基づいた機関制御を行いポンピングロスの少ない低燃費運転を行う。

前記ステップ３では、加速初期である過渡時と判断しスロットルバルブ開度αを最大開度に制御し、ステップ４においては、リフト可変機構２によって吸気弁４の作動角を拡大する制御信号を出力する。

すなわち、図１０の吸気弁４のバルブリフト特性変化（右破線波形から実線波形）に示すように、作動角を拡大して吸気弁４の開時期（ＩＶＯ）を進角側に制御し、閉時期（ＩＶＣ）を遅角側に制御する。ここで、合わせて吸気側位相変更機構３によって僅かに遅角側へ補正する制御信号を出力しても良い。このようにすれば、開時期の進角量を僅かに小さく補正して、バルブオーバーラップの増大を抑制することが可能になる。

ところで、スロットルバルブＳＶの下流における吸気管０４の圧力について考えると、前述のように、アクセル小開度の時点からほぼ大気圧状態になっているので、そこに吸気弁４の作動角が拡大すると、燃焼室０３内には吸気管０４内での吸気遅れが発生することなく速やかに新気が導入されるので、トルクを速やかに立ち上げることができる。

ここで、図１２に基づき、本実施の形態のターボ過給機１と通常のターボ過給機のそれぞれの初期の立ち上がり（Ａ領域）特性をみると、通常のターボ過給機ではアクセル開度θが小さいスロットルバルブの開度αも小さくなっていることから、吸気管の圧力が大きな負圧になる。この状態でスロットルバルブ開度αを全開にしても新気の移動遅れにより吸気管内が大気圧付近になるにも時間が掛かり、そのため、Ａ領域でのトルク立ち上がりが遅れてしまうのである。

これに対して、本実施の形態の場合は、アクセル開度θが小さいときもスロットルバルブの開度が大きくなっていることから、吸気管０４内の圧力が予め大気圧状態になっている。したがって、アクセルが大開度に移行し、吸気弁４の作動角が拡大すると、吸気管０４内の新気の移動遅れなく燃焼室０３内に多量の新気が流れ込む。これによって、加速初期のＡ領域におけるトルク応答性（初期レスポンス）が大幅に向上するのである。

次に、図９に戻りステップ５に移行すると、ここでは、排気側位相変更機構３０に進角側への制御信号を出力して、排気弁５の開時期（ＥＶＯ）と閉時期（ＥＶＣ）を進角制御する。

すなわち、図１０の排気弁５の位相特性に示すように、排気側位相変更機構３０によって排気弁５の開時期が進角制御される（左破線波形から実線波形）ので、排気ブローダウンエネルギーが増加して排圧が上昇することから、排気タービンホイール１ａの回転速度が急速に立ち上がる。

ここで、排気側位相変更機構３０は、前述したように、各コイルスプリング５５，５６によってベーン部材３２が進角側に付勢されているので、開時期の進角応答性は良好であり、したがって、排気タービンホイール１ａの回転上昇をより高めることができる。

なお、吸気弁４と排気弁５が同時に開いている期間であるバルブオーバーラップが大きいと、上昇した排圧が吸気側に逆流し、新気の吸入空気量が減少してしまうが、排気弁５の閉時期が進角しているため、前述の吸気弁４の開時期の進角制御にも拘わらず、バルブオーバーラップが抑制されている。

したがって、バルブオーバーラップの抑制による排気ガスの吸気系への逆流防止が得られる。これによれば、排気タービンホイール１ａ（吸気コンプレッサホイール１ｂ）の回転上昇をさらに促進させるのに加えて、吸入した新気に排気ガスが混入することを抑制して前記過渡トルクもさらに高めることが可能になる。この結果、図１２のＢ領域に示す過渡トルクの上昇を実現できる。

ここで、吸気弁４の開時期の進角量を吸気側位相可変機構２により遅角側へ補正制御すれば、バルブオーバーラップをさらに減少することができ、排気タービンホイール１ａの回転上昇をより促進させることが可能になるのである。

続いて、ステップ６では、リフト可変機構２と吸気側位相変更機構３及び排気側位相変更機構３０の実位置を検出する。

ステップ７において、これらの実位置が過渡時の目標位置にあるか否かを判別し、目標位置にない場合には、ステップ４に戻って再度各機構２，３，３０による制御を行うが、目標位置になったと判別した場合、つまりバルブリフト特性が図１０の実線にほぼ重なった場合には、吸気弁４と排気弁５の特性切り換え制御は一旦終了する。

本実施の形態では、吸気弁４の切り換え制御と排気弁５の切り換え制御を同時に行うか、あるいは吸気弁４の切り換え制御を優先して行う。したがって、吸気弁４の作動角拡大による過渡トルクの増加を実現でき、図１２のＡ領域の部分のトルクレスポンスを優先的に改善できる。

一方、逆に排気弁５の切り換え制御を優先して行った場合には、過渡時のバルブオーバーラップが減少して排気タービンホイール１ａ（吸気コンプレッサ１ｂ）の回転上昇が優先的に行われ、図１２のＡ領域のトルクレスポンスは抑制されるものの、Ｂ領域のトルクの立ち上がりを早めることができ、トルクの向上感が得られる。

特に、低回転域では、吸気弁４の切り換え制御による過渡時のトルクレスポンスの向上効果が大きいので、吸気弁４の切り換え制御を優先して、中、高回転域では、排気弁５の切り換え制御による排気タービンホイール１ａの回転上昇効果が大きいので、排気弁５の切り換え制御を優先するという選択もある。いずれにせよ、Ｂ領域においてはタービン過給機１の過給圧が急上昇していることになる。

そして、ステップ８では、吸気管０４内のスロットルバルブＳＶ上流の過給圧（Ｐｂ）を過給圧センサ６１によって検出し、ステップ９において前記過給圧（Ｐｂ）が所定値Ｐｂ０に達しているか否かを判別する。ここで、所定値ｐｂに達していないと判別した場合は、ステップ８に戻るが、達していると判別した場合は、ステップ１０に移行して吸気弁４と排気弁５の特性を、図１１のように変換制御する。

すなわち、排気側位相変更機構３０によって排気弁５の開閉時期の位相を遅角側に制御する（図１１の左一点鎖線）一方、リフト可変機構２によって吸気弁４のバルブリフト量をさらに増大する制御を行う（図１１の右一点鎖線）と共に、吸気側位相変更機構３によって吸気弁４の開閉時期位相を僅かに進角制御する。これによって、バルブオーバーラップを増大させる。

ここで、排圧と近いレベルに過給圧が上昇しているので、前記バルブオーバーラップが大きくなっても排気ガスが吸気系に逆流しにくくなっている。却って、排気脈動効果を利用してバルブオーバーラップ期間での脈動排圧を下げ、この区間で残留ガスを排気側に掃き出して、新気を導入するといった掃気効果を得ることができ、トルクや出力の絶対値を高めることが可能になる。

また、吸気側位相変更機構３によって吸気弁４の開閉時期位相を僅かに進角側へ補正制御することによって、排気脈動の同調、つまり、排圧の低い部分とバルブオーバーラップ期間の位置を僅かに補正することで、前記掃気効果を高めることもできる。例えば、排気弁５の閉時期の遅角量より吸気弁４の開時期の進角量の方を大きくすれば、バルブオーバーラップ期間の中心が進角するので、排気脈動の負圧波を早くバルブオーバーラップ期間に同調させることができるので、掃気効果を拡大できる。

さらに、リフト可変機構２によって吸気弁４の作動角及びリフト量が増加しているので、同一過給圧での吸入空気量の絶対量も増加しており、これにより燃焼トルクも増加して前記掃気効果と相俟って十分に出力トルクを得ることができる。つまり、図１２のＣ領域のトルク、出力の絶対値を高めることが可能になる。

なお、ここで、過給圧が十分に高くなったとことの判断は、過給圧そのものではなく、前記タービン回転センサ６０によって排気タービンホイール１ａの回転数を検出することによって行うことも可能であり、また、排圧センサ２８によって検出した排圧と、前記過給圧の差が所定値以下になったことによって判断してもよい。

図１３は前記コントローラ２２の別の制御フローチャートを示し、前記図９に示すフローチャートのステップ１〜９までの処理を踏まえてフェールセーフ運転を可能としたものである。

すなわち、まず、ステップ２１において、前記各センサからアクセル開度θとスロットルバルブ開度αおよび機関回転数Ｎｅを読み込み、ステップ２２では、吸気管０４内のスロットルバルブＳＶ下流の圧力ＰａとスロットルバルブＳＶ上流側の過給圧Ｐｂ及び排圧Ｐｃを読み込む。

ステップ２３では、過給圧Ｐｂと排圧Ｐｃが機関回転数Ｎｅとスロットルバルブ開度αの情報と照らして異常があるか否かを判別する。

ここで異常であると判別した場合は、ターボ過給機１に異常があるとして、ステップ２４に移行し、ここでは前記吸気バイパス弁０８と排気バイパス弁０９とをそれぞれ開放制御してそれぞれのバイパス通路０６，０７を開放する。これによって、ターボ過給機１の機能を実質停止させる。

次に、ステップ２５では、排気側位相変更機構３０によって排気弁５の開閉時期を遅角側に固定制御して低過給圧定常運転に適した位置にする。

続いてステップ２６では、アクセル開度θからの要求に応じてスロットルバルブ開度αやリフト可変機構２及び吸気側位相変更機構３を適宜制御することによってトルク制御を行う（フェールセーフ運転）。

また、前記ステップ２３において、異常でないと判別した場合には、ステップ１に移行して前述と同じステップ９までの処理を行うと共に、ステップ９以降では、ステップ１３で排圧Ｐｃを読み込こむ。

ステップ１４では、排圧Ｐｃと過給圧Ｐｂの差Ｐｃ−Ｐｂが所定値以下か否かを判別し、所定値以下であれば正常であるから、ステップ１５に移行し、ここでは図９のステップ１０と同じ制御を行い、排気側位相変更機構３０によって排気弁５の開閉時期の位相を遅角側に制御する（図１１の左一点鎖線）一方、リフト可変機構２によって吸気弁４のバルブリフト量をさらに増大する制御を行う（図１１の右一点鎖線）と共に、吸気側位相変更機構３によって吸気弁４の開閉時期位相を僅かに進角制御する。これによって、バルブオーバーラップを増大させる。

前記ステップ１４においてＰｃ−Ｐｂが所定値以上であると判別した場合は、ターボ過給機１にホイール渋りなどの故障があると判断し、前記ステップ２４に移行して、各バイパス弁０８，０９の開放制御を行う。

本発明は、前記実施の形態の構成や制御に限定されるものではなく、機関の仕様などによって適宜変更することが可能である。例えば、ガソリンエンジンではなくディーゼルエンジンでも良いし、燃料系はいわゆる直噴であっても良い。

また、前記排気側位相変更機構３０に設けられた各コイルスプリング５５，５６を進角室４２側に設けて、ベーン部材３２を遅角側へ付勢することも可能であり、このようにすれば、過給圧が低い小アクセル開度の通常運転領域に適した遅角側へメカ的に移行させることができるので、該遅角側での前述のフェールセーフ制御の安定化が図れる。

本発明に係る可変動弁装置の実施形態に供される内燃機関の概略図である。 本実施形態に供されるリフト可変機構と吸気側、排気側位相変更機構を示す斜視図である。 Ａ及びＢはリフト可変機構による小リフト制御時の作動説明図である。 Ａ及びＢは同リフト可変機構による最大リフト制御時の作動説明図である。 本実施形態における吸気弁のバルブリフト量と作動角及びバルブタイミング特性図である。 本実施形態に供される排気側位相変更機構の断面図である。 位相変更機構による最大進角制御状態を示す図６のＡ−Ａ線断面図である。 位相変更機構による最大遅角制御状態を示す図６のＡ−Ａ線断面図である。 本実施の形態のコントローラによる制御を示すフローチャート図である。 同コントローラによる制御によって変化する吸気弁と排気弁の作動変化特性図である。 同コントローラによる制御によって変化する吸気弁と排気弁の作動変化特性図である。 本実施の形態における内燃機関と通常の過給機付き内燃機関のアクセル踏み込み操作による時間とトルクとの関係を示す特性図である。 本実施の形態のコントローラによる他の制御を示すフローチャート図である。

符号の説明

１…ターボ過給機
２…リフト可変機構（吸気弁特性変更部）
３…吸気側位相変更機構（吸気弁特性変更部）
３０…排気側位相変更機構（排気弁特性変更部）
４…吸気弁
５…排気弁
６…駆動軸
２０…電動モータ
２２…コントローラ
３２…ベーン部材
３３…油圧回路
４７…電磁切換弁
５５，５６…コイルスプリング（付勢手段）

Claims (18)

1. 機関の出力目標値を設定する目標値設定部と、
   該目標値設定部からの出力信号に基づいて制御信号を出力する制御部と、
   該制御部から出力された制御信号に基づいて吸気弁の作動角とリフト量を制御する吸気弁特性変更部と、
   前記制御部から出力された制御信号に基づいて排気弁の開閉時期を制御する排気弁特性変更部と、
   前記排気弁によって排出された排気ガスの圧力によって排気タービンを回転駆動して該排気タービンと同軸のコンプレッサを回転駆動して吸入空気を過給する過給機と、を備え、
   前記出力目標値が高められた際に、前記制御部が前記吸気弁特性変更部に制御信号を出力して、前記吸気弁の開時期を進角させると共に閉時期を遅角させる一方、前記排気弁特性変更部に制御信号を出力して、排気弁の開時期を進角させたことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
2. 前記目標設定部により出力目標値が小さい値から大きな値に設定された際に、前記吸気弁特性変更部を排気弁特性変更部よりも優先して作動させることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の可変動弁装置。
3. 排気弁特性変更部によって排気弁の開時期を進角させるとともに排気弁の閉時期も進角させたことを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の可変動弁装置。
4. 前記過給機による過給圧上昇後に、前記吸気弁特性変更部によって吸気弁の作動角及びリフト量をさらに増加させると共に、前記排気弁特性変更部によって排気弁の開時期と閉時期を遅角させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関の可変動弁装置。
5. 前記目標設定部は、アクセル開度を設定するアクセル開度設定部によって構成され、
   前記制御部は、前記アクセル開度設定部からのアクセル開度信号を含む前記機関の状態を演算によって検出された制御信号によってスロットルバルブの開度を所定値に設定し、
   前記アクセル開度が所定の開度以下の領域では、前記スロットルバルブの開度を所定の開度以上に設定すると共に、前記吸気弁特性変更部によって吸気弁の作動角とリフト量を制御してトルク制御を行う、
   一方、アクセル開度が所定の開度以上の領域では、前記スロットルバルブの開度を所定の開度以上に設定すると共に、前記吸気弁特性変更部によって吸気弁の作動角とリフト量を増加する制御を行い、前記排気弁特性変更部によって排気弁の開時期を進角する制御を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の内燃機関の可変動弁装置。
6. 前記排気弁特性変更部は、前記排気弁の作動角とリフト量を維持しつつ排気弁の開閉時期を制御することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の内燃機関の可変動弁装置。
7. 前記目標設定部の出力目標値が小さい値から大きい値に設定された際に、前記排気弁特性変更部は、前記吸気弁特性変更部よりも優先して前記排気弁の開閉時期を制御することを特徴とする請求項１、３〜６のいずれか一項に記載の内燃機関の可変動弁装置。
8. 前記目標値設定部の出力目標値が小さい値から大きい値への設定は、前記アクセル開度が小から大開度に設定される場合であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の内燃機関の可変動弁装置。
9. 機関の回転数が所定以下の低回転域では、前記吸気弁特性変更部を前記排気弁特性変更部より優先して制御し、所定以上の中、高回転域では、前記排気弁特性変更部を吸気弁特性変更部よりも優先して制御することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の内燃機関の可変動弁装置。
10. 前記吸気弁特性変更部は、前記吸気弁の作動角とリフト量を連続的に可変制御する第１の吸気弁特性変更部と、前記吸気弁のリフト位相を連続的に可変制御する第２の吸気弁特性変更部とによって構成したことを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の内燃機関の可変動弁装置。
11. 前記排気弁特性変更部は、排気弁の開閉時期を進角側へ付勢する付勢手段を有することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載に記載の内燃機関の可変動弁装置。
12. 前記排気弁特性変更部は、排気弁の開閉時期を遅角側へ付勢する付勢手段を有することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載に記載の内燃機関の可変動弁装置。
13. 前記排気弁特性変更部は、前記排気弁の閉時期の進角量を前記吸気弁の開時期の進角量よりも大きくなるように設定し、前記排気弁と吸気弁のバルブオーバーラップを減少させたことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載の内燃機関の可変動弁装置。
14. 前記の過給圧が所定以上になったことを検出した場合には、前記吸気弁特性変更部が吸気弁の作動角を拡大して開時期を進角制御する一方、前記排気弁特性変更部が排気弁の開時期と閉時期とを遅角制御することを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項に記載の内燃機関の可変動弁装置。
15. 前記過給圧が所定以上の領域において、前記吸気弁の開時期の進角量は、前記排気弁の閉時期の遅角量よりも大きく設定され、前記吸気弁と排気弁の開閉時期のバルブオーバーラップを減少させたことを特徴とする請求項４〜１４のいずれか一項に記載の内燃機関の可変動弁装置。
16. 前記過給機の異常が生じた場合に、前記排気弁特性変更部によって排気弁の開閉時期を遅角側に制御したことを特徴とする請求項１〜１５のいずれか一項に記載の内燃機関の可変動弁装置。
17. 機関の排気弁を介して排出された排気ガスの圧力によって吸入空気を過給する過給機と、
    吸気弁の作動角とリフト量を制御する吸気弁特性変更部と、
    前記排気弁の開閉時期を制御する排気弁特性変更部と、
    機関の出力目標値に基づいて前記吸気弁特性変更部と排気弁特性変更部を制御する制御部と、を備えた内燃機関の制御装置であって、
    前記出力目標値が高くなった際に、前記制御部からの制御信号によって前記吸気弁特性変更部が吸気弁の開時期を進角制御しかつ閉時期を遅角制御すると共に、前記排気弁特性変更部が排気弁の開時期を進角制御する第１のトルク制御と、
    前記過給機によって過給圧が上昇した後に、前記吸気弁特性変更部により吸気弁の作動角を拡大しかつリフト量を増大させる制御を行うと共に、排気弁特性変更部により排気弁の開時期と閉時期を遅角側に制御する第２のトルク制御と、
    を有することを特徴とする内燃機関の制御装置。
18. 前記第１のトルク制御において、前記排気弁特性変更部に制御信号を出力して前記排気弁の開時期と閉時期とを進角制御して吸気弁とのバルブオーバーラップを減少させることを特徴とする請求項１７に記載の内燃機関の制御装置。

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