JP2008261319A - エンジンの可変動弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】プリイグニッションを抑制しつつ、自動変速機の起動抵抗に打ち勝つだけのエンジンの出力を確保できるようにする。
【解決手段】吸気弁のバルブタイミングを、クランクシャフトの回転に関係なく、リフト量の増大に伴って吸気弁の閉じるタイミングが遅角するともに開くタイミングが進角し、且つ、その開くタイミングの進角量が閉じるタイミングの遅角量に比べて小さくなるように変更可能なリフト可変機構を用い、エンジンの始動時で筒内温度が高いときには、筒内温度に応じて、プリイグ発生領域と起動ＮＧ領域との間に収まるように吸気遅閉じタイミングを設定し、設定した吸気遅閉じタイミングとなるようバルブリフト特性変更の制御を行う。
【選択図】図６

Description

本発明は、エンジンの可変動弁装置に関し、特に、可変動弁装置によってエンジン始動時のプレイグニッションを抑制する技術に関する。

高圧縮比エンジンにおいて、自着火によるプレイグニッションが発生しやすい運転状態では、電磁式のバルブタイミング可変手段（以下、適宜、電磁ＶＶＴという。）により吸気弁の閉時期を吸気下死点から遠ざけるよう制御（例えば遅角）することによって有効圧縮比を低減させることにより、圧縮圧力を低減してプリイグニッションの発生を抑制するものが従来から知られている（例えば、特許文献１参照。）。

また、それとは別に、クランクシャフトの回転に関係なく、モータでバルブリフト量を変えて、同時にバルブの開閉タイミングも変えることができ、吸気弁の開弁を複数のリフトパターンで実現可能で、最大リフト量とともに作用角（開弁クランク角範囲）が連続的に変化し、リフト量の増大とともに吸気弁の開タイミング（以下、適宜、ＩＶＯという。）が進角するとともに閉タイミング（以下、適宜、ＩＶＣという。）が遅角するようにしたエンジンの可変動弁装置（以下、適宜、コンテニュアスリー・バリュアブル・バルブリフト、略してＣＶＶＬという。）が知られている（例えば、特許文献２参照。）。

特開２００１−１５９３４８号公報 特開２００５−３２５８１６号公報

エンジン、特に高圧縮比エンジンでは、圧縮により温度が上がると、筒内で自着火が生ずることがあり、そうなると、コントロールがきかなく一気に爆発し、筒内圧力が異常に高くなって、信頼性が損なわれる。特にエンジンの始動時には、停止している間に気筒内の空気が温められている場合があって、プリイグニッションが発生しやすい。上述のように、プリイグニッションが発生しやすい運転状態で、電磁ＶＶＴにより吸気弁を閉じるタイミングを遅角し、吸気の吹き戻しを利用して吸入空気量を低下させることにより、筒内の有効圧縮比を減少させてプリイグニッションを抑制する技術は知られているが、その場合は、有効圧縮比減少補正のための電磁ＶＶＴが必要となる。また、ＶＶＴとして油圧式を用いることも考えられるが、その場合には、クランクシャフトがまだ回転していなくて、オイルが循環していないエンジン始動時にＶＶＴを作動させることは難しい。

そこで、上述のような、クランクシャフトの回転に関係なく、モータでバルブのリフト量および開閉タイミングを変えることができるＣＶＶＬを利用して、プリイグニッションが発生しやすい運転状態で吸気弁を閉じるタイミングを遅角し、吹き返しにより吸入空気量を減少させて、筒内の有効圧縮比を減少させ、プリイグニッションを抑制することが考えられる。

しかしながら、プリイグニッション抑制のために吸入空気量を低減し過ぎると、冷間始動時には、自動変速機の起動抵抗が顕著に大きくなるため、自動変速機の起動抵抗に打ち勝つだけのエンジンの出力が確保できなくて、エンジンが始動不良となる恐れがある。

本発明は、プリイグニッションを抑制しつつ、自動変速機の起動抵抗に打ち勝つだけのエンジンの出力を確保できるようにすることを目的とする。

本発明のエンジンの可変動弁装置は、吸気弁のバルブリフト特性を、クランクシャフトの回転に関係なく変更可能なリフト可変機構を備え、該リフト可変機構によって吸気弁の開閉タイミングおよびリフト量を変更することにより気筒毎の吸入空気量を制御可能な空気量制御手段を備えたエンジンの可変動弁装置であって、気筒内の温度に関する値（吸気温度、エンジン水温など）を検出する筒内温度検出手段を備え、空気量制御手段は、エンジンの始動時に、気筒内の吸入空気量を気筒内の温度に応じて、プリイグニッションの発生が抑制可能となる吸入空気量の上限値を上限値としエンジンに連結される自動変速機の起動抵抗よりも大きなエンジン出力を確保可能となる吸入空気量の下限値を下限値として、所定の吸入空気量となるように制御するというものである。

このエンジンの可変動弁装置は、クランクシャフトの回転に関係なく作動し、エンジンの始動時に、空気量制御手段が、気筒内の温度を吸気温度やエンジン水温から推定し、リフト可変機構を制御して吸気弁の開閉タイミングおよびリフト量を変更することにより、気筒毎の吸入空気量を、気筒内の温度に応じて設定される「プリイグニッションが発生しやすい状態」となる吸入空気量よりも少なく、気筒内の温度に応じて設定される「自動変速機の起動抵抗に打ち勝てず、始動できない状態」となる吸入空気量よりも多い吸入空気量となるように制御する。これにより、吸気の吹き返しによって筒内の暖かい空気を筒外に出し、吸入空気量を減少させ、有効圧縮比を低減させてプリイグニッションを抑制することができ、且つ、プリイグニッションを抑制しつつ、自動変速機の起動抵抗に打ち勝つだけのエンジン出力を確保して、自動変速機の起動抵抗によるエンジンの始動不良を回避することが可能となる。

上記可変動弁装置において、リフト可変機構は、リフト量の増大に伴って吸気弁の閉じるタイミングが遅角するともに吸気弁の開くタイミングが進角し、且つ、その吸気弁の開くタイミングの進角量が吸気弁の閉じるタイミングの遅角量に比べて小さくなるように吸気弁のバルブリフト特性を変更可能なものであるのがよい。そのようなリフト可変機構を備えることにより、エンジンの始動時に、空気量制御手段によりリフト可変機構を制御して、吸気弁の閉じるタイミング（ＩＶＣ）が吸気下死点以降となるように吸気弁のバルブリフト特性を変更することができ、それにより、吸気の吹き返しによって筒内の暖かい空気を筒外に出し、吸入空気量を減少させ、有効圧縮比を低減させてプリイグニッションを抑制することができるとともに、そのように吸入空気量を低減すべく吸気弁の閉じるタイミング（ＩＶＣ）を大きくリタード（遅角）させても、吸気弁の開くタイミング（ＩＶＯ）の進角量は、吸気弁の閉じるタイミング（ＩＶＣ）の遅角量に比べて小さいため、吸気上死点での吸気弁のリフト量はそれほど大きくならず、ピストンとの干渉が起きないようにすることが可能となる。

また、上記可変動弁装置において、空気量制御手段は、気筒内の温度が高くなるにつれて気筒内の吸入空気量が少なくなるようにリフト可変機構を制御するのがよい。プレイグニッションは、気筒内の温度が高いほど発生しやすくなる。そのため、気筒内の温度が高いほど気筒内の吸入空気量を少なくして、有効圧縮比を一層低減するのである。それにより、プリイグニッション抑制の効果を確実なものとすることができる。

また、上記可変動弁装置において、空気量制御手段は、上記エンジンの始動時における吸入空気量の制御を、エンジン始動操作開始後の所定期間内においてのみ実行するのがよい。プレイグニッションが発生しやすいのは、エンジン停止中に気筒内の空気が温まった状態でのエンジン始動時であり、特に、始動時の最初の回転の際にプリイグニッションが発生しやすい。そのため、プレイグニッション抑制のための吸入空気量の制御は、エンジン始動操作開始後の所定期間内においてのみ実行するのである。それにより、プレイグニッション抑制のための吸入空気量の制御が不必要に長くならず、通常の制御への移行が遅れないようにすることができる。

以上のとおり、本発明によれば、クランクシャフトの回転に関係なくプリイグニッションを抑制することができ、且つ、プリイグニッションを抑制しつつ、自動変速機の起動抵抗に打ち勝つだけのエンジン出力を確保して、自動変速機の起動抵抗によるエンジンの始動不良を回避することができる。

また、リフト可変機構を、リフト量の増大に伴って吸気弁の閉じるタイミングが遅角するともに吸気弁の開くタイミングが進角し、且つ、その吸気弁の開くタイミングの進角量が吸気弁の閉じるタイミングの遅角量に比べて小さくなるように吸気弁のバルブリフト特性を変更可能なものとすることで、吸気弁とピストンとが干渉を起こすことなしに、クランクシャフトの回転に関係なく、バルブリフト量と共にバルブの開閉タイミングを変えて、エンジン始動時のプレイグニッションを抑制することができる。

また、気筒内の温度が高くなるにつれて気筒内の吸入空気量が少なくなるように制御することによりプリイグニッション抑制の効果を確実なものとすることができる。

また、プレイグニッション抑制のための吸入空気量の制御は、エンジン始動操作開始後の所定期間内においてのみ実行することにより、プレイグニッション抑制のための吸入空気量の制御を不必要に長く続けることにより通常の制御への移行が遅れないようにすることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１〜図８は実施形態の一例を示している。図１はエンジンの可変動弁装置の概略図、図２はリフト可変機構の大リフト制御状態におけるリフトピーク時の断面図、図３はリフト可変機構の小リフト制御状態におけるリフトピーク時の断面図、図４は可変動弁装置によるリフト特性の変化を示すリフト特性図、図５は可変動弁装置の制御ブロック図、図６はエンジン始動時の吸気遅閉じタイミングの設定領域を示すグラフ、図７は吸気遅閉じタイミングとバルブリフト量との関係を示すグラフ、図８は可変動弁装置の制御フローチャートである。

（可変動弁装置の基本構成）
この実施形態のエンジンは、直列４気筒の自動車駆動用エンジンで、気筒毎に２つの吸気弁１，２と２つの排気弁（図示せず）を有する４弁のダブルオーバヘッドカム式を採用している。図１において、符号３は、気筒列方向（エンジン前後方向）に延びるよう配設され、クランクシャフト（図示せず）によりカムチェーン（図に仮想線で示す）を介して回転駆動される吸気側のカムシャフトである。

カムシャフト３の前端部には、カムシャフト３のクランクシャフトに対する回転位相を予め設定した角度だけ変更可能な公知の位相可変機構１８（Variable Cam timing ：以下、ＶＣＴと略称する）が付設されている。ＶＣＴ１８は、それ自体公知のもので、スプロケット１９の中心孔を貫通するカムシャフト３の前端に固定されたロータと、このロータをエンジン前方から覆うように配置されてスプロケット１９に固定されたケーシングを有し、このロータ及びケーシングの間には周方向に並んで複数の油圧作動室が形成されている。

コントロールユニット１７（バルブコントロールユニット）は、リフト制御部１７ａと位相角制御部１７ｂを構成している。そして、コントロールユニット１７の位相角制御部１７ｂからの制御信号の入力に応じて、電磁弁２０の作動位置が切り換えられることにより、ＶＣＴ１８の油圧作動室に供給される作動油圧の方向が切り換えられて、ロータ及びケーシングを介し、カムシャフト３とスプロケット１９とが相対的に回動される。これにより、カムシャフト３のクランクシャフトに対する回転位相が変化し、吸気弁１，２の作動時期が変化する。このＶＣＴ１８は、後述のリフト可変機構にクランク軸からの駆動力を伝達する動力伝達経路に設けられて、吸気弁１，２の開弁開始時期及び閉弁時期を同時に変更可能な作動時期可変機構を構成している。

また、カムシャフト３における後述の偏心カム６以外の部分（カムシャフト本体）には、気筒毎に一対の揺動カム４，５が揺動自在に支持されている。これら一対の揺動カム４，５は、気筒毎の２つの吸気弁１，２にそれぞれ対応するように互に一体に形成されたものである。つまり、両揺動カム４，５は、その間に設けた円筒状の連結部５０によって互に連結されていて、カムシャフト３の軸心Ｘ（カムシャフト３の回転中心：図３、図４参照）の回りに一体に揺動するようになっている。そして、これら揺動カム４，５によって各気筒の２つの吸気弁１，２がそれぞれリフト駆動される。なお、連結部５０の外周面は、カム軸受面と摺接するカムジャーナル部とされている。

また、揺動カム４，５を動作させるために、カムシャフト３には、その軸心Ｘに対し偏心した円形の偏心カム６が互に間隔を空けて一体に４つ設けられている。各偏心カム６にはそれぞれ回転自在にオフセットリンク７が外嵌めされていて、このオフセットリンク７の外周から突出するように設けられた偏心凸部に、連結リンク８を介して揺動カム５が連結されている。つまり、オフセットリンク７は、一端側がカムシャフト３の偏心カム６に回転自在に嵌合され、他端部（偏心凸部）が連結リンク８によって揺動カム５に連結されている。

また、カムシャフト３の斜め上方には、これと平行にコントロールシャフト１１が設けられている。このコントロールシャフト１１には４つのコントロールアーム１２がそれぞれ結合固定されており、各コントロールアーム１２の先端部とオフセットリンク７の他端部とが規制リンク１３によって連結されている。この規制リンク１３は、偏心カム６の回転に伴いオフセットリング７の一端側がカムシャフト３の周りを公転するときに、このオフセットリンク７の変位を規制して、その他端部を往復運動させるものであり、これにより、そのオフセットリンク７の他端部に連結された連結リンク８が揺動カム４，５を揺動させることになる。

さらに、コントロールシャフト１１には、円周の一部のみに歯が形成されたウォーム歯車１４が結合され、このウォーム歯車１４の歯に、モータ１５により回転駆動されるウォーム１６が噛み合っている。

コントロールユニット１７からの制御信号の入力に応じてモータ１５が作動すると、コントロールシャフト１１が回動してコントロールアーム１２の位置が変わり、それにより、オフセットリンク７の他端部の往復運動の軌跡、即ち連結リンク８の揺動軌跡が変更され、これにより揺動カム４，５の揺動角などが変化して、吸気弁１，２のリフト量や作動角などのリフト特性が変化する。

つまり、連結リンク８及び規制リンク１３は、揺動カム５とオフセットリンク７とを連結するとともに、偏心カム６の回転に伴うオフセットリンク７の動作を、揺動カム４，５が揺動するように規制するリンク機構を構成している。また、そのリンク機構を含めて、カムシャフト３の偏心カム６、オフセットリンク７、コントロールシャフト１１、コントロールアーム１２等により、吸気バルブ１，２のリフト量を連続的に変更可能な可変動弁装置（ＣＶＶＬ）のリフト可変機構が構成されている。

吸気弁１，２のステム上端には直動式タペット２１が設けられ、このタペット２１に揺動カム４，５が当接している。

コントロールユニット１７は、リフト制御部１７ａと位相角制御部１７ｂを構成している。

（リフト可変機構の構成）
図２および図３に示すように、連結リンク８の一端部は、揺動カム４，５にピン３１により回動自在に連結され、一方、規制リンク１３の一端部は、コントロールアーム１２の先端部にピン３２により回動自在に連結されている。そして、連結リンク８と規制リンク１３とは、オフセットリンク７の両側にそれぞれ配設されて、オフセットリンク７を中間に挟んで連係している。すなわち、連結リンク８及び規制リンク１３の各々の他端部は、オフセットリンク７の他端部に連結ピン３３によって同軸で回動自在に連結されている。なお、ピン３１〜３３はいずれもカムシャフト３と平行に延びている。

そして、オフセットリンク７と連結リンク８を連結する連結ピン３３は、カムシャフト３の上方に位置しており、その側方にはコントロールアーム１２の回動中心（コントロールシャフト１１の軸心）が位置している。コントロールアーム１２の先端のピン３２は規制リンク１３の回動軸であり、そのピン３２の位置を変更することによって規制リンク１３及び連結ピン３３の揺動軌跡を変化させ、これにより、吸気弁１，２のリフト量を変更することができる。

すなわち、モータ１５によりコントロールシャフト１１及びコントロールアーム１２を回動させて、図２に示すように、ピン３２をコントロールシャフトの下方に位置付けると、揺動カム４，５の揺動角が大きくなり、リフトピークにおける吸気弁１，２のリフト量が最大リフト量の大きな大リフト制御状態になる。また、その状態から、コントロールアーム１２などの回動によってピン３２を上方へ移動させると、これに応じて揺動カム４，５の揺動角は小さくなる。そして、図３に示すように、ピン３２をカムシャフト３の上方に位置付けると、吸気弁１，２のリフト量が最小リフト量となる小リフト制御状態になる。

図２に示す大リフト制御状態において、揺動カム４，５はカムノーズの先端側で直動式タペット２１を押圧し、該タペット２１を介して吸気弁１，２を大きくリフトさせたリフトピークの状態（揺動カム４，５が直動式タペットを介して吸気バルブ１，２を大きくリフトさせた状態）と、吸気弁１，２のリフト量が零になる状態との間で揺動する。小リフト制御状態である図３の場合も、同様に、カムノーズの先端側で直動式タペット２１を押圧したリフトピークの状態と、リフト零の状態との間で揺動する。

（リフト可変機構の動作）
図２に示す大リフト制御状態で、カムシャフト３（偏心カム６）が図の時計回りに回転すると、これに伴いオフセットリンク７の一端側（図の下端側）は、図に矢印で示すようにカムシャフト３の軸心Ｘ回りを公転することになるが、このオフセットリンク７の他端部の変位はそこに連結された規制リンク１３によって規制される。すなわち、規制リンク１３は、コントロールシャフト１１の下方に位置付けられたピン３２を中心に揺動し、これに伴い、オフセットリンク７の他端部（連結ピン３３）は、偏心カム６が１回転する度に、ピン３２を中心として往復円弧運動をすることになる。

そして、連結ピン３３の往復円弧運動に伴い、この同じ連結ピン３３によって一端部がオフセットリンク７に連結されている連結リンク８の他端部（ピン３１）が往復円弧運動し、そのピン３１によって連結リング８に連結されている揺動カム４，５が揺動運動をする。すなわち、連結ピン３３が上方に移動するときには、連結リンク８によってピン３１が上方に引き上げられて、揺動カム４，５のカムノーズがタペット２１を押し下げ、これによりバルブスプリング（図示せず）を圧縮しながら、吸気弁１，２をリフトさせる。

一方、連結ピン３３が下方に移動するときには、連結リンク８によってピン３１が下方に押し下げられて、揺動カム４，５のカムノーズが上昇することになるので、圧縮されたバルブスプリングの反力によってタペット２１が押し上げられて、カムノーズの上昇に追従するように上方に移動し、そのタベット２１内のリテーナ（図示せず）によって吸気バルブ１，２が引き上げられて、吸気ポート（図示せず）が閉じられる。

つまり、大リフト制御状態では、揺動カム４，５が周面によってタペット２１を押圧しつつ大きく揺動し、その大きな揺動角に対応してバルブのリフトストロークが大きくなるのである。

また、図２に示す大リフト制御状態から、コントロールアーム１２をコントロールシャフト１１の回りに上方へ略水平になるまで回動させて、図３に示すように、規制リンク１３の回動軸であるピン３２をカムシャフト３の回転方向手前側に近づけると、小リフト制御状態になり、この状態でカムシャフト３（偏心カム６）が図の時計回りに回転すると、大リフト制御状態と同様に、オフセットリンク７の他端部（連結ピン３３）は規制リンク１３によって変位が規制され、コントロールシャフト１１の側方に位置するピン３２を中心として往復円弧運動をする。そして、その連結ピン３３の往復円弧運動に伴って連結リンク８の他端部（ピン３１）が往復円弧運動し、そのピン３１によって連結リング８に連結されている揺動カム４，５が揺動運動をして、吸気バルブ１，２を開閉させる。

つまり、小リフト制御状態では、大リフト制御状態と比べて揺動カム４，５の揺動角が小さくなり、それによりバルブのリフトストロークが小さくなる。

（バルブリフト特性の変更）
上述のようなリフト可変機構の動作によって大リフト制御状態から小リフト制御状態まで連続的に変更される吸気バルブ１，２のリフトカーブを、図４に実線で示す。同図において、リフトカーブＬ１は、大リフト制御状態を示し、Ｌ２は小リフト制御状態を示している。また、図４には、従来のＣＶＶＬ（リフトピーク位相が略不変タイプ）のリフトカーブを破線で示している。

この実施形態のリフト可変機構によれば、リフトストローク及び作動角が小さくなるに従って、リフトピークとなるクランク角位置が進角している。これは、上述したように、大リフト制御状態から小リフト制御状態への移行にあたって、コントロールアーム１２などの回動により規制リンク１３の位置をカムシャフト３の回転方向手前側に移動させることで、連結ピン３３の往復円弧運動の軌跡がカムシャフト３の回転方向手前側に移動することによる。

すなわち、大リフト制御状態においては、吸気弁１，２がリフトピーク近傍にあるときの偏心カム６の中心は、その回転軌跡Ｔ０上の点Ｔａに位置するが、小リフト制御状態においては、リフトピーク近傍での偏心カム６の中心位置は点Ｔｂに移動する。つまり、大リフト制御状態から小リフト制御状態に移行すると、吸気弁１，２のリフトピークは、回転軌跡Ｔ０上を角度θ３だけ進角するのである。

このようにリフトストロークが小さくなるにしたがってリフトピーク時期が進角することから、吸気弁１，２の開弁開始時期はリフト量が変化してもあまり変化せずに、概ね気筒の圧縮上死点（ＴＤＣ）付近になる一方、吸気弁１，２の閉弁時期はリフト量の変化に伴い大きく変化することになる。

つまり、吸気弁１，２のバルブリフト特性は、クランクシャフトの回転に関係なく、リフト量の増大に伴って吸気弁１，２の閉じるタイミング（ＩＶＣ）が遅角するともに吸気弁１，２の開くタイミング（ＩＶＯ）が進角し、且つ、その吸気弁１，２の開くタイミング（ＩＶＯ）の進角量が吸気弁１，２の閉じるタイミング（ＩＶＣ）の遅角量に比べて小さくなるように変化する

（制御ブロックの構成）
この実施形態の制御ブロックの構成は図５に示すとおりで、コントロールユニット１７（バルブコントロールユニット）の入力信号は、吸気温度センサ４１からの検出信号と、エンジン水温センサ４２からの検出信号と、キーシリンダー内センサ４３からの検出信号の３つであり、コントロールユニット１７からの出力信号は、リフト可変制御のモータ１５へ出力される制御信号と、ＶＣＴ（位相可変機構）１８に出力される制御信号の２つである。

（エンジン始動時の制御）
この実施形態では、吸気弁１，２のバルブリフト特性を、リフト量が最小リフト量となるときのリフトピークのタイミングが吸気行程前半のクランク角となるように設定する。そして、エンジンの始動時で筒内温度が高くてプリイグニッション発生の確率が高いときには、吸入空気量を減らしてプリイグニッションを抑制するため、モータ１５を制御して、吸気弁１，２のリフト量が例えば最大リフト量で、吸気弁１，２の閉じるタイミング（ＩＶＣ）が吸気下死点以降となるよう、吸気弁１，２のバルブリフト特性を変更する制御を行う。

そして、その制御は、エンジン始動操作が開始された（例えばキーシリンダーにキーが挿入された）際、その始動操作開始後の所定期間内においてのみ実行し、エンジンの始動に先立て予め吸気弁１，２のリフト量を大きくし、吸気弁１，２の閉じるタイミング（ＩＶＣ）を遅角させて気筒内の空気量を低減するようモータ１５を制御する。

つまり、コントロールユニット１７は、吸気温度センサ４１の検出信号とエンジン水温センサ４２の検出信号から気筒内温度を推定して、気筒内温度が高くなっていると判断する。そして、キーシリンダー内センサ４３がキーシリンダーにキーが挿し込まれたことを検知して、エンジン始動に先立って、吸気弁１，２のリフト量を大きくするようモータ１５を制御する。これにより、エンジン始動時で、筒内温度が高くて、プリイグニッションが起こりやすいと判断されるときには、吸気弁１，２のバルブリフトを、通常始動時のアイドルリフトではなくて、最大リフトまで大きくして吸気弁１，２の閉じるタイミングを遅くする。それにより、吸気の吹き返しにより筒内の空気量を下げることができ、プリイグニッションを抑制するができる。

但し、プリイグニッションの抑制だけを優先した制御を行うと、吸入空気量が少なくなり過ぎて、冷間始動時に自動変速機の起動抵抗に打ち勝つだけのエンジンの出力が確保できなくて、エンジンが始動不良となる恐れがある。そのため、図６に示すように、気筒内の吸入空気量を気筒内の温度（筒内温度）に応じて、プリイグニッションの発生が抑制可能となる吸入空気量の上限値を上限値とし、エンジンに連結される自動変速機の起動抵抗よりも大きなエンジン出力を確保可能となる吸入空気量の下限値を下限値とするよう、筒内温度に対する吸気弁１，２の遅閉じのタイミング（ＩＶＣ）の設定領域（ＩＶＣ設定領域）を予め設定する。そして、その設定領域から外れないように設定した設定特性曲線にしたがって、筒内温度に応じて吸気遅閉じタイミング（ＩＶＣ）すなわち吸気弁１，２の閉じるタイミングの吸気下死点に対する遅角量を設定する。

そして、図７に示すような吸気遅閉じタイミングとバルブリフト量との相関を予めデータとして持っていて、それに基づいて吸気弁１，２のリフト量を設定し、所定の吸入空気量（気筒内の温度が高くなるにつれて気筒内の吸入空気量が少なくなる）となるように、モータ１５を制御する。

つまり、吸気温度またはエンジン水温に基づいて気筒内の温度を推定し、気筒内の温度に応じて、プリイグ発生領域と起動ＮＧ領域との間に収まるように、ＣＶＶＬのリフト量を制御する。これにより、プリイグニッションを抑制しつつ、自動変速機の起動抵抗に打ち勝つだけのエンジン出力を確保して、自動変速機の起動抵抗によるエンジンの始動不良を回避することが可能となる。

なお、図４に破線で示す従来のＣＶＶＬ（リフトピーク位相が略不変タイプ）のリフトカーブでは、アイドルリフトを燃費要求に合わせた設定となるようにした場合、ＩＶＣ遅角を大きくするリフト設定時には、ＩＶＣの遅角分と略同等分ＩＶＯが進角し、ＩＶＯが進角しすぎてピストンと干渉の懸念がある。ピストンの干渉回避のためＩＶＯ進角には制約があり、ＩＶＯの進角を抑えつつ十分なＩＶＣ遅角を実現することができない。したがって、ＩＶＣ遅角によるプリイグニッション抑制とアイドル燃費とが両立しない。

（フローチャート）
この実施形態のエンジンの可変動弁装置の制御は、図８のフローチャートに示す手順により実行するもので、停車（エンジン停止）の検出とともにスタートする。そして、キーシリンダーへのキー挿し込み（エンジン始動操作の開始）が検出されたかどうかを判定し（ステップＳ１）、キーシリンダーへのキー挿し込みが検出されるまで待つ。

そして、キーシリンダーへのキー挿し込みが検出されると、タイマーを始動させる（ステップＳ２）。そして、吸気温度センサおよびエンジン水温センサの検出値を読み込み（ステップＳ３）、それらセンサの検出値から、気筒内温度を推定し、気筒内温度に基づいて、図６のグラフに基づくマップにより、吸気弁の遅閉じタイミングを設定する（ステップＳ４）。

そして、設定された吸気弁の遅閉じタイミングとなるように、図７のグラフに基づくマップにより、吸気弁のリフト量（バルブリフト量）を設定し（ステップＳ５）、設定された吸気弁のリフト量となるようにＣＶＶＬのモータを制御する（ステップＳ７）。

そして、キーシリンダーへのキー挿し込みが検出されてから所定時間経過したかどうかを、タイマー値から判定し（ステップＳ８）、所定時間経過していないときは、タイマー始動（ステップＳ２）の後の処理（ステップＳ３〜Ｓ７）を繰り返す。

そして、所定時間経過したら、エンジンの運転状態に応じてバルブリフトを制御する後述する通常運転時の制御に移行する（ステップＳ９）。

本発明の実施形態のエンジンの可変動弁装置の概略図である。 本発明の実施形態のエンジンの可変動弁装置のリフト可変機構の大リフト制御状態におけるリフトピーク時の断面図である。 本発明の実施形態のエンジンの可変動弁装置のリフト可変機構の小リフト制御状態におけるリフトピーク時の断面図である。 本発明の実施形態のエンジンの可変動弁装置によるリフト特性の変化を示すリフト特性図である。 本発明の実施形態のエンジンの可変動弁装置の制御ブロック図である。 本発明の実施形態におけるエンジン始動時の吸気遅閉じタイミングの設定領域を示すグラフである。 本発明の実施形態のエンジンの可変動弁装置の制御における吸気遅閉じタイミングとバルブリフト量との関係を示すグラフである。 本発明の実施形態のエンジンの可変動弁装置の制御フローチャートである。

符号の説明

１，２ 吸気弁
３ カムシャフト
４，５ 揺動カム
６ 偏心カム
７ オフセットリンク
８ 連結リンク
１１ コントロールシャフト
１２ コントロールアーム
１３ 規制リンク
１５ モータ
１７ コントロールユニット
１８ 位相可変機構（ＶＣＴ）
２１ タペット
３１、３２ ピン
３３ 連結ピン
４１ 吸気温度センサ
４２ エンジン水温センサ
４３ キーシリンダー内センサ

Claims (4)

1. 吸気弁のバルブリフト特性を、クランクシャフトの回転に関係なく変更可能なリフト可変機構を備え、該リフト可変機構によって吸気弁の開閉タイミングおよびリフト量を変更することにより気筒毎の吸入空気量を制御可能な空気量制御手段を備えたエンジンの可変動弁装置であって、
   気筒内の温度に関する値を検出する筒内温度検出手段を備え、
   前記空気量制御手段は、エンジンの始動時に、気筒内の吸入空気量を気筒内の温度に応じて、プリイグニッションの発生が抑制可能となる吸入空気量の上限値を上限値としエンジンに連結される自動変速機の起動抵抗よりも大きなエンジン出力を確保可能となる吸入空気量の下限値を下限値として、所定の吸入空気量となるように制御することを特徴とするエンジンの可変動弁装置。
2. 前記リフト可変機構は、リフト量の増大に伴って吸気弁の閉じるタイミングが遅角するともに吸気弁の開くタイミングが進角し、且つ、その吸気弁の開くタイミングの進角量が吸気弁の閉じるタイミングの遅角量に比べて小さくなるように吸気弁のバルブリフト特性を変更可能であることを特徴とする請求項１記載のエンジンの可変動弁装置。
3. 前記空気量制御手段は、気筒内の温度が高くなるにつれて気筒内の吸入空気量が少なくなるように前記リフト可変機構を制御することを特徴とする請求項１または２記載のエンジンの可変動弁装置。
4. 前記空気量制御手段は、前記エンジンの始動時における吸入空気量の制御を、エンジン始動操作開始後の所定期間内においてのみ実行することを特徴とする請求項１、２または３記載のエンジンの可変動弁装置。

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