JP2009074366A - 内燃機関の可変動弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】この発明は、内燃機関の可変動弁装置に関し、動弁装置の構成をいたずらに増やすことなく、吸排気弁の位相を高い自由度で制御可能とすることを目的とする。
【解決手段】内燃機関１０の各気筒に、２つの吸気弁（In1、In2）２８と、２つの排気弁（Ex1、Ex2）３６を備える。吸気弁In1と排気弁Ex1とを駆動するための第１カムシャフト４２を備える。吸気弁In2と排気弁Ex2とを駆動するための第２カムシャフト４４を備える。第１カムシャフト４２の一端に、吸気弁In1および排気弁Ex1の位相を連続的に変更可能とする位相可変機構（ＶＶＴ機構）４６を備える。内燃機関１０の運転条件に応じて、位相可変機構４６を制御して第２カムシャフト４４の位相に対する第１カムシャフト４２の位相を変化させる。
【選択図】図１

Description

この発明は、内燃機関の可変動弁装置に関する。

従来、例えば特許文献１には、排気弁の位相を変化させる排気弁位相可変手段を備える内燃機関システムが開示されている。この従来のシステムでは、排気弁の開閉タイミングを制御することにより内部ＥＧＲガス量を調整するようにしている。

特開２００５−２９９４７３号公報 特開平１１−２２９９１３号公報 特開２００４−２７０６２１号公報 特開２０００−３２８９６８号公報

従来において、吸排気弁の動作を利用してスワールと内部ＥＧＲガス量とを有効に変化させるためには、吸気側と排気側の両方に位相可変機構を設けることが必要とされていた。しかしながら、このような構成では、コスト増を招いてしまうという問題があった。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、動弁装置の構成をいたずらに増やすことなく、吸排気弁の位相を高い自由度で制御可能な内燃機関の可変動弁装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、複数の吸気弁および複数の排気弁が各気筒に配置された内燃機関の可変動弁装置であって、
一方の吸気弁および一方の排気弁を駆動する第１カムシャフトと、
他方の吸気弁および他方の排気弁を駆動する第２カムシャフトと、
前記第１カムシャフトの位相を変更可能とする位相可変機構と、
内燃機関の運転条件に応じて、前記位相可変機構を制御して前記第２カムシャフトの位相に対する前記第１カムシャフトの位相を変化させる吸排気位相制御手段と、
を備えることを特徴とする。

また、第２の発明は、第１の発明において、前記吸排気位相制御手段は、前記第１カムシャフトと前記第２カムシャフトとの間の位相差に基づいて、内燃機関に要求されるスワール比を調整するスワール制御手段を含むことを特徴とする。

また、第３の発明は、第１または第２の発明において、前記吸排気位相制御手段は、高負荷領域およびまたは高エンジン回転数領域においては、軽負荷領域およびまたは低エンジン回転数領域に比して、前記位相可変機構によって前記第１カムシャフトの位相を進角させることを特徴とする。

また、第４の発明は、第１乃至第３の発明の何れかにおいて、前記吸排気位相制御手段は、軽負荷領域においては、前記第１カムシャフトの位相が前記第２カムシャフトの位相と同位相となるように制御することを特徴とする。

また、第５の発明は、第４の発明において、前記第１カムシャフトにより駆動される前記一方の排気弁の開き時期は、前記軽負荷領域において、前記第２カムシャフトにより駆動される前記他方の排気弁の開き時期に比して進角されていることを特徴とする。

また、第６の発明は、第１の発明において、前記他方の吸気弁および前記他方の排気弁の駆動を休止可能な休止機構と、
前記前記他方の吸気弁および前記他方の排気弁の駆動と休止を制御するバルブ休止制御手段と、
を更に備え、
前記バルブ休止制御手段は、軽負荷領域およびまたは低エンジン回転数領域においては、前記他方の吸気弁および前記他方の排気弁の駆動を休止させ、
前記吸排気位相制御手段は、軽負荷領域およびまたは低エンジン回転数領域においては、前記一方の吸気弁および前記一方の排気弁の位相を、当該一方の排気弁の閉じ時期が吸排気上死点よりも前のタイミングとなるように進角させることを特徴とする。

また、第７の発明は、第６の発明において、前記バルブ休止制御手段は、中負荷領域およびまたは高負荷領域においては、前記他方の吸気弁および前記他方の排気弁の駆動を休止させず、
前記吸排気位相制御手段は、中負荷領域およびまたは高負荷領域においては、前記第１カムシャフトと前記第２カムシャフトとの間に位相差が生ずるように制御することを特徴とする。

また、第８の発明は、第６または第７の発明において、前記バルブ休止制御手段は、始動時においては、前記他方の吸気弁および前記他方の排気弁の駆動を休止させず、
前記吸排気位相制御手段は、始動時においては、前記第１カムシャフトの位相が前記第２カムシャフトの位相と同位相となるように制御することを特徴とする。

また、第９の発明は、第６乃至第８の発明の何れかにおいて、前記バルブ休止制御手段は、内燃機関の暖機時においては、前記他方の吸気弁および前記他方の排気弁の駆動を休止させることを特徴とする。

第１の発明によれば、第１カムシャフトの位相を変更可能とするために設けられた位相可変機構を内燃機関１０の運転条件に応じて駆動することだけで、内燃機関の運転条件に応じた所望のスワールと内部ＥＧＲガス量とが得られるように、一方の吸気弁、他方の吸気弁、一方の排気弁、および他方の排気弁のそれぞれの位相を適切に制御することが可能となる。つまり、動弁装置の構成をいたずらに増やすことなく、低コストな構成によって、吸排気弁の位相を高い自由度で制御することができる。

第２の発明によれば、スワール生成制御と内部ＥＧＲガス量の制御との両立を実現する動弁装置の構成の簡素化を図りつつ、スワール比を連続的に可変制御することができる。

第３の発明によれば、内燃機関の負荷やエンジン回転数が低い領域では、一方の吸気弁と他方の吸気弁とを同位相としたり同位相に近づけることで、スワールを減少させて未燃ＨＣの排出を減らすことができる。また、負荷やエンジン回転数が高い領域では、吸気弁の位相差の拡大によってスワールを効果的に生成してスモーク排出量を良好に低減することができる。また、これと同時に、一方の排気弁が進角されるので、ターボ回転数の上昇によって高過給効果を得ることができる。

第４の発明によれば、軽負荷領域においては、一方の吸気弁と他方の吸気弁とが同位相とされることで、スワールの発生を抑制することができる。これにより、冷却損失の増加抑制と未燃HCの排出抑制とを良好に実現することができる。

第５の発明によれば、軽負荷領域で膨張比を高めることができるようになる。これにより、上記第４の発明の効果を得つつ、更に、軽負荷領域において、膨張比を高めることによる燃費の低減効果を得ることができる。

第６の発明によれば、他方の吸気弁の駆動が休止されていることによって、一方の吸気弁との間で位相差が生じなくなるので、スワールの発生を抑制することができる。また、他方の排気弁に対して一方の排気弁の位相を進角させているので、排気ガスを筒内に留めることによる内部ＥＧＲガス量の増大効果を、スワールの増大を招くことなく実現することができる。

第７の発明によれば、中負荷や高負荷領域においては、バルブ休止を行わず、かつ、一方の吸気弁と他方の吸気弁との間に位相差が生じることによって、バルブ休止機構を備えたシステムにおいて、運転条件に応じた適切な値にスワールを高めることができる。

第８の発明によれば、スワールの発生を抑制してポンプ損失を低減することができるので、吸入空気量を最大とすることができる。これにより、始動時に、筒内で十分な圧縮が行われるようにすることができる。

第９の発明によれば、冷機時において、排気ポートからの冷却損失を低減することができるので、排気通路に配置される触媒の早期暖気を実現することができるようになる。

実施の形態１．
［システム構成の説明］
図１は、本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。図１に示すシステムは、４つの気筒を有する内燃機関１０を備えている。内燃機関１０は、４サイクルのディーゼルエンジン（圧縮着火内燃機関）である。

内燃機関１０の吸気系は、吸気通路１２を備えている。吸気通路１２の入口付近には、エアクリーナ１４が配置されている。エアクリーナ１４の下流には、吸気通路１２に供給される空気の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ１６が配置されている。

エアフローメータ１６の下流には、吸入空気を過給するターボ過給機１８のコンプレッサ１８ａが配置されている。コンプレッサ１８ａの下流には、圧縮された空気を冷却するためのインタークーラ２０が配置されている。インタークーラ２０の下流には、吸気絞り弁２２が配置されている。

吸気通路１２は、吸気マニホールド２４により枝分かれした後に、各気筒の吸気ポート２６に接続されている。各気筒の吸気ポート２６には、それぞれ２個の吸気弁（符号「In1」、「In2」を付すこともある）２８が設けられている。図１に示すように、各気筒の２つの吸気弁In1、In2は、気筒列の並び方向と直交する方向に並んで配置されている。

内燃機関１０の排気系は、排気通路３０を備えている。排気通路３０の途中には、ターボ過給機１８のタービン１８ｂが配置されている。また、排気通路３０は、排気マニホールド３２により枝分かれして、各気筒の排気ポート３４に接続されている。

各気筒の排気ポート３４には、それぞれ２個の排気弁（符号「Ex1」、「Ex2」を付すこともある）３６が設けられている。図１に示すように、各気筒の２つの排気弁Ex1、Ex2は、気筒列の並び方向と直交する方向に並んで配置されている。

また、吸気絞り弁２２よりも下流側の吸気通路１２には、外部ＥＧＲ通路３８の一端が接続されている。外部ＥＧＲ通路３８の他端は、タービン１８ｂよりも上流側の排気通路３０に接続されている。外部ＥＧＲ通路３８の途中には、ＥＧＲ弁４０が設けられている。

本実施形態のシステムは、内燃機関１０の動弁系の構成に特徴を有している。より具体的には、本実施形態では、図１に示すように、気筒列の並び方向と同方向に配置されている吸気弁In1と排気弁Ex1とが共通する第１カムシャフト４２によって駆動されるように構成されている。また、同様に、気筒列の並び方向と同方向に配置されている吸気弁In2と排気弁Ex2とが共通する第２カムシャフト４４によって駆動されるように構成されている。

更に、第１カムシャフト４２の一端には、吸気弁In1および排気弁Ex1の位相（すなわち、第１カムシャフト４２の位相）を連続的に変更可能とする位相可変機構（ＶＶＴ機構）４６が設けられている。また、他方の吸排気弁、すなわち、第２カムシャフト４４により駆動される吸気弁In2および排気弁Ex2は、予め設定された位相に固定された状態で駆動される。尚、ここでは、第１カムシャフト４２の一端に位相可変機構４６を設けるようにしているが、これに代え、第２カムシャフト４４の一端に位相可変機構４６を設けるようにしてもよい。

また、本実施形態のシステムは、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０を備えている。ＥＣＵ５０には、上述した各種のセンサとともに、エンジン回転数Ｎｅを検出するためのクランク角センサ５２、エンジン冷却水温度Ｔｗを検出するための水温センサ５４、大気圧力Ｐａを検出するための大気圧センサ５６、大気温度Ｔａを検出するための大気温度センサ５８、および、アクセル開度を検出するためのアクセル開度センサ６０などが接続されている。また、ＥＣＵ５０には、上述したアクチュエータとともに、燃料を各気筒の内部に直接噴射するための燃料噴射弁（図示省略）などが接続されている。ＥＣＵ５０は、それらの信号や情報に基づき、所定のプログラムに従って各アクチュエータを駆動させることにより、内燃機関１０の運転状態を制御する。

［実施の形態１の動作］
図２は、本発明の実施の形態１における吸排気弁２８、３６のバルブタイミングの特徴的な制御を説明するためのバルブリフトカーブである。
図２に示すように、位相可変機構４６を備えていない側の吸気弁In2は、吸排気上死点（ＴＤＣ）よりも少し前のタイミングで開かれるように設定されており、位相可変機構４６を備えていない側の排気弁Ex2は、吸排気ＴＤＣよりも少し後のタイミングで閉じられるように設定されている。

一方、本実施形態では、位相可変機構４６を備えている側の吸気弁In1および排気弁Ex1は、軽負荷領域において、他方の吸気弁In2および排気弁Ex2とそれぞれ同位相となるように設定されている。また、本実施形態では、負荷が高くなるにつれ、位相可変機構４６によって吸気弁In1および排気弁Ex1の位相がより大きく進角側に制御される。より具体的には、中負荷領域では、軽負荷領域よりも吸気弁In1および排気弁Ex1の位相が進角され、また、高負荷領域では、中負荷領域よりも吸気弁In1および排気弁Ex1の位相が進角される。

図３は、上記の機能を実現するために、本実施の形態１においてＥＣＵ５０が実行するルーチンのフローチャートである。
図３に示すルーチンでは、先ず、エンジン回転数Ｎｅおよび負荷（トルク）ＴＱが算出される（ステップ１００）。尚、負荷ＴＱは、燃料噴射量に基づいて算出することができる。次いで、エンジン冷却水温度Ｔｗが算出され（ステップ１０２）、次いで、大気条件、より具体的には、大気圧力Ｐａおよび大気温度Ｔａが算出される（ステップ１０４）。

次に、目標スワール比ＳＷｔｒｇが次のような関係に従って算出される（ステップ１０６）。すなわち、次式に示すように、目標スワール比ＳＷｔｒｇは、エンジン回転数Ｎｅ、負荷ＴＱ、エンジン冷却水温度Ｔｗ、大気温度Ｔａ、および大気圧力Ｐａの関数として定められている。
ＳＷｔｒｇ＝ｆ（Ｎｅ，ＴＱ，Ｔｗ，Ｔａ，Ｐａ）
より具体的には、目標スワール比ＳＷｔｒｇは、エンジン回転数Ｎｅおよび負荷ＴＱが高くなるほど、大きくなるように設定されている。

次に、吸気弁In1の位相と吸気弁In2の位相との目標位相差が算出される（ステップ１０８）。ＥＣＵ５０は、図４に示すように、目標スワール比ＳＷｔｒｇとの関係で目標位相差を定めたマップを記憶している。図４に示すマップでは、目標スワール比ＳＷｔｒｇが大きくなるほど、目標位相差（言い換えれば、吸気弁In2（排気弁Ex2）の位相に対する吸気弁In1（排気弁Ex1）の位相の進角量）が大きくなるように設定されている。また、このマップでは、軽負荷時、すなわち、目標スワール比Ｓｗｔｒｇがほぼ０に設定される時に、目標位相差が０（すなわち、同位相）となるように設定されている。

次に、上記ステップ１０８において算出された目標位相差が得られるように、位相可変機構４６によって吸気弁In1および排気弁Ex1の位相の制御が実行される（ステップ１１０）。

以上説明した図３に示すルーチンによれば、目標スワール比Ｓｗｔｒｇが高くなるほど、つまり、内燃機関１０の負荷ＴＱが高くなるほど、位相可変機構４６によって吸気弁In1および排気弁Ex1の位相がより大きく進角側に制御されるようになる。このような制御によれば、負荷ＴＱやエンジン回転数Ｎｅが高くなるにつれ、吸気弁In1と吸気弁In2との間の位相差（より具体的には、それらのバルブの開き時期の差）が大きくなるので、スワール比を高めていくことができ、これにより、スモーク排出量を良好に低減することができる。

また、これと同時に、負荷ＴＱやエンジン回転数Ｎｅが高くなるにつれ、排気弁Ex2に対して排気弁Ex1の位相（より具体的には開き時期）が進角されていくことになるので、ターボ過給機１８に供給される排気エネルギーを高めることができる。これにより、ターボ回転数が上昇するので、高過給効果を得ることができる。つまり、ターボ過給機１８に与える排気エネルギーを可変とすることで、過給圧制御範囲を広げることができる。更に、負荷ＴＱやエンジン回転数Ｎｅが高くなるにつれ、排気弁Ex2に対して排気弁Ex1の位相（より具体的には閉じ時期）が進角されていくことになるので、内部ＥＧＲガス量を高めていくことができる。

また、上記ルーチンによれば、軽負荷領域においては、吸気弁In1と吸気弁In2とが同位相とされることで、スワールの発生を抑制することができる。これにより、冷却損失の増加抑制と未燃HCの排出抑制とを良好に実現することができる。

以上のように、本実施形態のシステムによれば、１本の第１カムシャフト４２に設けられた位相可変機構４６を内燃機関１０の運転条件に応じて駆動することだけで、内燃機関１０の運転条件に応じた所望のスワールと内部ＥＧＲガス量とが得られるように、吸気弁In1、In2、および排気弁Ex1、Ex2のそれぞれの位相を適切に制御することが可能となる。つまり、動弁装置の構成をいたずらに増やすことなく、低コストな構成によって、吸排気弁２８、３６の位相を高い自由度で制御することができる。

尚、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ５０が上記図３に示すルーチンの一連の処理を実行することにより前記第１の発明における「吸排気位相制御手段」が実現されているとともに、吸気弁In1、吸気弁In2、排気弁Ex1、および排気弁Ex2が前記第１の発明における「一方の吸気弁」、「他方の吸気弁」、「一方の排気弁」、および「他方の排気弁」にそれぞれ相当している。
また、ＥＣＵ５０が上記ステップ１０６〜１１０の処理を実行することにより前記第２の発明における「スワール制御手段」が実現されている。

実施の形態２．
次に、図５を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。
図５は、本発明の実施の形態２において用いられる吸排気弁２８、３６のバルブタイミングの特徴的な設定を説明するための図である。尚、本実施形態のシステムは、排気弁Ex1のバルブタイミングの設定が異なる点を除き、上述した実施の形態１と同様に構成されているものとする。

すなわち、本実施形態では、図５に示すように、上述した実施の形態１と比べて、吸気弁In1の位相に対する排気弁Ex1の位相がより遅角側となるように設定されている。そして、軽負荷領域において、吸気弁In1の位相と吸気弁In2の位相とが同位相となるように、位相可変機構４６によって第１カムシャフト４２の位相が調整されている。本実施形態では、このような設定によって、軽負荷領域において、吸気弁In1と吸気弁In2とを同位相としたまま、排気弁Ex2の位相よりも排気弁Ex1の位相が遅角されるように調整されている。

また、本実施形態においても、ＥＣＵ５０に上記図３のルーチンと同様のルーチンを実行させることによって、図５に示すように、負荷ＴＱやエンジン回転数Ｎｅが高くなるにつれ、位相可変機構４６によって吸気弁In1および排気弁Ex1が進角されていく。

以上説明した本実施形態のシステムによれば、軽負荷において、排気弁Ex2よりも排気弁Ex1の位相が遅角されていることによって（より具体的には、排気弁Ex2よりも排気弁Ex1の開き時期が遅くなるように設定されていることによって）、軽負荷領域で膨張比を高めることができるようになる。これにより、本実施形態のシステムによれば、基本的に上述した実施の形態１と同様の効果を得つつ、更に、軽負荷領域において、膨張比を高めることによる燃費の低減効果を得ることができる。

実施の形態３．
次に、図６乃至図８を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。
図６は、本発明の実施の形態３のシステム構成を説明するための図である。本実施形態のシステムでは、図６に示すように、位相可変機構４６が設けられていない側の吸気弁In2および排気弁Ex2を駆動する動弁装置に、これらの吸気弁In2および排気弁Ex2の駆動を休止可能とする休止機構７０が備えられている。本実施形態のシステムは、この点を除き、上述した実施の形態１の動弁装置と同様に構成されているものとする。

尚、ここでは、吸気弁In1および排気弁Ex1側に位相可変機構４６を備え、かつ、吸気弁In2および排気弁Ex2側に休止機構７０を備えるようにしているが、これとは逆に、吸気弁In1および排気弁Ex1側に休止機構７０を備え、かつ、吸気弁In2および排気弁Ex2側に位相可変機構４６を備えるようにしてもよい。また、ここでいう休止機構７０には、吸排気弁のリフト運動を完全に停止させる機構でなくても、吸排気弁２８、３６のリフト量および作用角を十分に小さく制御することが可能な可変動弁機構も含まれる。つまり、本実施形態においては、以下に説明する休止制御に代え、吸排気弁２８、３６のリフト量および作用角が十分に小さく制御することによっても、休止制御を行う場合と同様の効果を奏することができる。

図７は、本発明の実施の形態３において用いられる吸排気弁２８、３６のバルブタイミングの特徴的な設定を説明するための図である。
本実施形態では、図７に示すように、内燃機関１０の運転条件に応じて、位相可変機構４６の制御と休止機構７０の制御とを組み合わせたバルブタイミングの制御を行うようにしている。

より具体的には、軽負荷領域では、吸気弁In2および排気弁Ex2の位相に対し、吸気弁In1および排気弁Ex1の位相が位相可変機構４６によって進角されるとともに、吸気弁In2および排気弁Ex2の駆動が休止機構７０によって停止される。このような制御によれば、一方の吸気弁In2の駆動が休止されていることによって、他方の吸気弁In1との間で位相差が生じなくなるので、スワールの発生を抑制することができる。また、排気弁Ex2に対して排気弁Ex1の位相を進角させている（より具体的には、排気弁Ex1の開き時期を早めている）ので、排気ガスを筒内に留めることによる内部ＥＧＲガス量の増大効果を、スワールの増大を招くことなく実現することができる。

また、中負荷領域では、吸気弁In2および排気弁Ex2の位相に対し、吸気弁In1および排気弁Ex1の位相が位相可変機構４６によって遅角される。また、中負荷領域では、暖機時を除き、吸気弁In2および排気弁Ex2の駆動が休止されない。このような制御によれば、吸気弁In1と吸気弁In2との間に位相差が生じることによって、運転条件に応じた適切な値にスワールを高めることができる。また、これと同時に、排気弁Ex2よりも排気弁Ex1の開き時期が遅角されることによって、十分な膨張比の確保による燃費の低減効果を得ることができる。更に、排気弁Ex2よりも排気弁Ex1の開き時期が遅角されることによって、一旦排気通路３０に排出された排気ガスが再度筒内に吸入されるようになるので、同位相とされた場合と比べ、内部ＥＧＲガス量を高めることもできる。

また、高負荷領域では、吸気弁In2および排気弁Ex2の位相に対し、吸気弁In1および排気弁Ex1の位相が位相可変機構４６によって十分に進角される。また、高負荷領域では、暖機時を除き、吸気弁In2および排気弁Ex2の駆動が休止されない。このような制御によれば、吸気弁In1と吸気弁In2との間に十分な位相差が生じることによって、運転条件に応じた適切な値にスワールを高めることができる。また、これと同時に、排気弁Ex2よりも排気弁Ex1の開き時期が進角されることによって、ターボ過給機１８への排気エネルギーの供給量を高めることができ、高過給効果を得ることができる。更に、排気弁Ex2よりも排気弁Ex1の開き時期が進角されることによって、排気ガスを筒内に留めることができるので、同位相とされた場合と比べ、内部ＥＧＲガス量を十分に高めることもできる。

また、始動時、より具体的には、スターターによるクランキング時には、同位相状態で吸気弁２８と排気弁３６とが共に両弁駆動される。このような制御によれば、吸気弁２８の両弁に位相差が与えられないようにすることで、スワールの発生を抑制してポンプ損失を低減することができるので、吸入空気量を最大とすることができる。これにより、始動時に、筒内で十分な圧縮が行われるようにすることができる。

また、内燃機関１０の暖機中においては、上述したように、内燃機関１０の負荷の状態を問わず、吸気弁In2および排気弁Ex2の駆動が休止機構７０によって停止される。このような制御によれば、冷機時において、排気ポートからの冷却損失を低減することができるので、排気通路３０に配置される触媒の早期暖気を実現することができるようになる。

図８は、上記の機能を実現するために、本実施の形態３においてＥＣＵ５０が実行するルーチンのフローチャートである。尚、図８において、図３に示すステップと同一のステップには、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
図８に示すルーチンでは、上記ステップ１０４において大気条件の算出が行われた後、次いで、エンジン回転数Ｎｅなどに基づいて、始動時であるか否かが判別される（ステップ２００）。

その結果、始動時でない、すなわち、内燃機関１０の燃焼が開始されていると判定された場合には、次いで、エンジン冷却水温度Ｔｗに基づいて、内燃機関１０が暖機中であるか否かが判別される（ステップ２０２）。

その結果、内燃機関１０の暖機が完了していると判定された場合には、吸気弁In2および排気弁Ex2の休止判定が実行される（ステップ２０４）。具体的には、本ステップ２０４では、現在の負荷ＴＱやエンジン回転数Ｎｅなどの運転条件を示すパラメータに基づいて、現在の運転条件が吸気弁In2および排気弁Ex2の駆動を休止すべき条件であるか否かが判別される。

その結果、吸気弁In2および排気弁Ex2の駆動を休止すべきであると判定された場合、より具体的には、内燃機関１０の運転条件が軽負荷条件である場合には、吸気弁In2および排気弁Ex2の駆動が休止機構７０によって休止される（ステップ２０６）。

次に、吸気弁In1および排気弁Ex1の目標位相が算出される（ステップ２０８）。より具体的には、この場合には、吸気弁In1が共に片弁駆動される場合であるので、目標位相（すなわち、排気弁Ex1の進角量）は、内部ＥＧＲガス量の要求に基づいて決定される。尚、軽負荷時には、アイドリング状態において最も内部ＥＧＲガス量が多く要求され、車速が上がるにつれ、内部ＥＧＲガス量の要求量が減らされていく。
次いで、上記ステップ２０８において算出された目標位相に従って、位相可変機構４６による吸気弁In1および排気弁Ex1の位相制御（ＶＶＴ位相制御）が実行される（ステップ２１０）。

一方、上記ステップ２０４において、吸気弁In2および排気弁Ex2の駆動を休止すべきでないと判定された場合、つまり、内燃機関１０の運転条件が中負荷以上の条件であると判定された場合には、吸気弁In2および排気弁Ex2の駆動は休止されない状態で、以後、既述したステップ１０６〜１１０の処理が実行される。

一方、上記ステップ２００において始動時であると判定された場合には、吸気弁In2および排気弁Ex2の駆動は休止されない状態で、吸気弁In1（排気弁Ex1）と吸気弁In2（排気弁Ex2）との間の目標位相差が０とされる（ステップ２１２）。

一方、上記ステップ２０２において、内燃機関１０の暖機中であると判定された場合には、吸気弁In2および排気弁Ex2の駆動が休止機構７０によって休止される（ステップ２１４）。

以上説明したように、本実施形態のシステムによれば、動弁装置の構成の簡素化を図りながらに吸排気弁２８、３６の位相を高い自由度で制御することのできる上述した実施の形態１の構成に、更に休止機構７０を加えるだけで、動弁装置の構成をいたずらに増やすことなく、本実施の形態１で説明したように、様々な運転条件での吸排気弁２８、３６のバルブタイミングの制御を適切なものとすることが可能となる。

尚、上述した実施の形態３においては、ＥＣＵ５０が上記ステップ２０４、２０６、２１４といった処理を実行することにより前記第６の発明における「バルブ休止制御手段」が実現されている。

本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。 本発明の実施の形態１における吸排気弁のバルブタイミングの特徴的な制御を説明するためのバルブリフトカーブである。 本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。 図３に示すルーチン中で参照される目標スワール比ＳＷｔｒｇのマップの関係を示す図である。 本発明の実施の形態２において用いられる吸排気弁のバルブタイミングの特徴的な設定を説明するための図である。 本発明の実施の形態３のシステム構成を説明するための図である。 本発明の実施の形態３において用いられる吸排気弁のバルブタイミングの特徴的な設定を説明するための図である。 本発明の実施の形態３において実行されるルーチンのフローチャートである。

符号の説明

１０ 内燃機関
１２ 吸気通路
１８ ターボ過給機
１８ａ コンプレッサ
１８ｂ タービン
２６ 吸気ポート
２８ 吸気弁（In1、In2）
３０ 排気通路
３４ 排気ポート
３６ 排気弁（Ex1、Ex2）
４２ 第１カムシャフト
４４ 第２カムシャフト
４６ 位相可変機構（ＶＶＴ機構）
５０ ＥＣＵ(Electronic Control Unit)
７０ 休止機構

Claims (9)

1. 複数の吸気弁および複数の排気弁が各気筒に配置された内燃機関の可変動弁装置であって、
   一方の吸気弁および一方の排気弁を駆動する第１カムシャフトと、
   他方の吸気弁および他方の排気弁を駆動する第２カムシャフトと、
   前記第１カムシャフトの位相を変更可能とする位相可変機構と、
   内燃機関の運転条件に応じて、前記位相可変機構を制御して前記第２カムシャフトの位相に対する前記第１カムシャフトの位相を変化させる吸排気位相制御手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
2. 前記吸排気位相制御手段は、前記第１カムシャフトと前記第２カムシャフトとの間の位相差に基づいて、内燃機関に要求されるスワール比を調整するスワール制御手段を含むことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の可変動弁装置。
3. 前記吸排気位相制御手段は、高負荷領域およびまたは高エンジン回転数領域においては、軽負荷領域およびまたは低エンジン回転数領域に比して、前記位相可変機構によって前記第１カムシャフトの位相を進角させることを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の可変動弁装置。
4. 前記吸排気位相制御手段は、軽負荷領域においては、前記第１カムシャフトの位相が前記第２カムシャフトの位相と同位相となるように制御することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の内燃機関の可変動弁装置。
5. 前記第１カムシャフトにより駆動される前記一方の排気弁の開き時期は、前記軽負荷領域において、前記第２カムシャフトにより駆動される前記他方の排気弁の開き時期に比して進角されていることを特徴とする請求項４記載の内燃機関の可変動弁装置。
6. 前記他方の吸気弁および前記他方の排気弁の駆動を休止可能な休止機構と、
   前記前記他方の吸気弁および前記他方の排気弁の駆動と休止を制御するバルブ休止制御手段と、
   を更に備え、
   前記バルブ休止制御手段は、軽負荷領域およびまたは低エンジン回転数領域においては、前記他方の吸気弁および前記他方の排気弁の駆動を休止させ、
   前記吸排気位相制御手段は、軽負荷領域およびまたは低エンジン回転数領域においては、前記一方の吸気弁および前記一方の排気弁の位相を、当該一方の排気弁の閉じ時期が吸排気上死点よりも前のタイミングとなるように進角させることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の可変動弁装置。
7. 前記バルブ休止制御手段は、中負荷領域およびまたは高負荷領域においては、前記他方の吸気弁および前記他方の排気弁の駆動を休止させず、
   前記吸排気位相制御手段は、中負荷領域およびまたは高負荷領域においては、前記第１カムシャフトと前記第２カムシャフトとの間に位相差が生ずるように制御することを特徴とする請求項６記載の内燃機関の可変動弁装置。
8. 前記バルブ休止制御手段は、始動時においては、前記他方の吸気弁および前記他方の排気弁の駆動を休止させず、
   前記吸排気位相制御手段は、始動時においては、前記第１カムシャフトの位相が前記第２カムシャフトの位相と同位相となるように制御することを特徴とする請求項６または７記載の内燃機関の可変動弁装置。
9. 前記バルブ休止制御手段は、内燃機関の暖機時においては、前記他方の吸気弁および前記他方の排気弁の駆動を休止させることを特徴とする請求項６乃至８の何れか１項記載の内燃機関の可変動弁装置。

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