JP2010013940A - 内燃機関及びバルブタイミング制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】冷却水の水温が変化しても、最良の燃費が得られる内燃機関及びバルブタイミング制御方法を提供する。
【解決手段】内燃機関は、吸気弁と、排気弁と、バルブ駆動機構と、バルブタイミング制御部とを有する。バルブタイミング制御部は、負のオーバーラップ運転期間における、吸気弁の開弁時期を、当該開弁時期における燃焼室内圧力と、前行程での排気弁の閉弁時期における燃焼室内圧力とが等しくなる時期となるように、バルブ駆動機構を制御する。
【選択図】図３

Description

本発明は、吸排気弁の開閉タイミングを調整するためのバルブ駆動機構を有する内燃機関及びバルブタイミング制御方法に関し、特に、内部ＥＧＲを行なう運転状態にて、吸気弁の開弁時期を調整する技術に関する。

内燃機関では、エンジン本体より排出された排気ガスを、再度吸気に混入し、燃焼室内で燃焼させるＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation、排気ガス再循環）が利用されることがある。ディーゼルエンジンでは、主に、酸素濃度を減らして燃焼室内の最高温度を下げ、ＮＯｘを低減する目的で、ＥＧＲが適用される。具体的には、ディーゼルエンジンでは、排気管より導入した排気ガスを、体積効率の改善のためにＥＧＲクーラーにて冷却した後、吸気管内に供給する、いわゆる外部ＥＧＲが用いられることが多い。

また、機関の低温時に、排気ガスの熱を燃焼室内の燃焼状態の改善に利用する目的で、ＥＧＲガスが利用されることがある。この目的を達成する観点では、より高温のガスを利用できる事が好ましい。そのため、既燃焼ガスの一部を燃焼室から排気せずに、次の燃焼サイクルまで持ち越す、いわゆる内部ＥＧＲが利用されることもある（内部ＥＧＲの利用例として、特許文献１、２参照）。内部ＥＧＲは、負のオーバーラップ期間を有するように（すなわち、排気上死点に対して排気弁が早く閉じ、且つ、排気上死点に対して吸気弁が遅く開くように）バルブの開閉タイミングを制御することによって実現できる。

内部ＥＧＲを利用した内燃機関に関しては、従来、排気上死点からの、ＥＶＣ（排気弁閉）時期及びＩＶＯ（吸気弁開）時期の位相差が同じになるようにＥＶＣを進角させ且つＩＶＯを遅角させると、最も燃費が良くなる（すなわち、Brake Specific Fuel Consumption（正味燃料消費率）が最も低くなる）と考えられている。以下、排気上死点に対するＥＶＣのずれ量（クランク角度におけるずれ量）をａ、排気上死点に対するＩＶＯのずれ量をｂとして、このように考えられている理由を具体的に説明する。

内部ＥＧＲを利用した内燃機関では、ＥＶＣを排気上死点に対して進角させているので、排気行程においては、内部ＥＧＲガスとなる既燃焼ガスが圧縮抵抗になる。そのため、排気上死点までピストンを移動させるのに、余分な仕事が必要になる。一方、次のサイクルである吸気行程においては、圧縮された既燃焼ガスが、ピストンを上死点から下死点に向かって押す仕事をすることになる。そして、ａ＞ｂの状態（ＩＶＯ時期が排気上死点付近にある状態）では、吸気行程において吸気弁を開くと、燃焼室内が高圧状態であるために、既燃焼ガスが吸気ポートへ抜け出てしまい、燃焼室内の圧力が低下する。この結果として、排気行程においてピストンが既燃焼ガスの圧縮に費やした仕事を、吸気行程において回収することができない（すなわち、排気行程においてピストンが既燃焼ガスを圧縮するのに必要な仕事よりも、吸気行程において既燃焼ガスがピストンにする仕事の方が小さい）ために、エネルギーロスが発生し、燃費が悪化すると考えられている。

また、ａ＜ｂの状態では、排気行程において既燃焼ガスの圧縮に必要な仕事よりも大きな仕事を、吸気行程においてピストンがすることになるので、燃費が悪化すると考えられている。

一方、ａ＝ｂのバルブタイミングに設定すれば、排気行程において圧縮抵抗となっていた既燃焼ガスが、吸気ポートへ抜けてしまうことなく、ピストンを排気上死点から押し戻す力に寄与するため、排気行程においてピストンが既燃焼ガスの圧縮に費やした仕事を、吸気行程において回収することができる。以上の理由により、ａ＝ｂになるようにバルブタイミングを設定すると最も燃費が良くなると考えられている。

なお、ａ＞ｂとすると、エネルギーロスに起因して熱が発生し、燃焼室内の温度が上がる。特許文献１には、この熱を利用し、内燃機関の温度を早期に上昇させる技術が記載されている。具体的に説明すると、特許文献１の技術では、冷間時（機関低温時）に、内部ＥＧＲを用いてａ＞ｂとなるように制御する。ａ＞ｂの場合には、燃焼室の既燃焼ガスが吸気管に戻されるので、このときにポンピングロスが発生する。そのため、ａ＞ｂの場合には、ａ＝ｂによる運転状態よりも、エネルギーロスは大きくなる。そして、このような制御を行なうことにより、ポンピングロスにより熱を発生させ、燃焼室内の昇温をより促進する事ができるため、低温時での燃焼改善を図ることができる。このような制御は、エンジン冷間始動時直後に行なわれる。具体的には、エンジン本体の暖機が進むに連れ、ａ＞ｂの運転状態よりａ＝ｂの運転状態へ移行し、さらに、内部ＥＧＲを中止（正のオーバーラップへ移行）するような制御が行なわれる。

特開平１１-３０１３５号公報 特開２０００−７３８０３号公報

しかし、従来の、燃費を最良にする内部ＥＧＲの制御では、既燃焼ガスの温度低下による圧力低下が考慮されていなかった。そして、実際には、燃費最良となるバルブタイミングはａ＝ｂではなく、ａ＞ｂとなる。以下、具体的に説明する。

エンジンのシリンダヘッド、シリンダブロック等は、冷却水又はオイルによって冷却されているので、シリンダヘッド等に接触する既燃焼ガスは熱量を奪われている。そして、排気行程中に排気弁を閉じることによって圧縮された既燃焼ガスの温度が、シリンダヘッド等に熱量を奪われて低くなると、奪われた熱量分だけ圧縮された既燃焼ガスの圧力が低くなり、吸気行程における燃焼室内の圧力が下がる。そのため、排気行程において、既燃焼ガスによって圧縮抵抗になっていた力の大きさに比べて、吸気行程において、圧縮された燃焼ガスがピストンを押し戻す圧力の大きさは小さくなる。したがって、ａ＝ｂのバルブタイミングとした場合において、ＩＶＯでの燃焼室内の圧力は、ＥＶＣでの燃焼室内の圧力に比べて低くなっている。そのため、ａ＝ｂのタイミングでは、吸気行程において、燃焼室内に閉じ込められた既燃焼ガスを拡張させる仕事の分だけ、燃費が悪くなる。

また、冷却水又はオイル（潤滑油）の温度が低い時ほど、既燃焼ガスから奪われる熱量が大きくなるために、ＩＶＯにおける燃焼室内の圧力は低下する。すなわち、冷却水又はオイルの温度が低い時ほど、冷却損失が大きくなる。以上のことから、エンジン温度が低い時に、ａ＝ｂとなるようにバルブタイミングを制御した場合には、冷却損失の分だけ効率が悪くなり、燃費が悪化する。

そこで、この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、エンジン温度が変化しても、最良の燃費が得られる内燃機関及びバルブタイミング制御方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明にかかる内燃機関は、燃焼室及び吸気通路の間に配置され、開閉駆動される吸気弁と、前記燃焼室及び排気通路の間に配置され、開閉駆動される排気弁と、前記吸気弁及び前記排気弁を開閉駆動するとともに、開閉時期を調整するバルブタイミング調整機能を備えたバルブ駆動機構と、前記バルブ駆動機構を制御するバルブタイミング制御手段と、を有し、前記バルブタイミング制御手段は、排気上死点前で前記排気弁を閉じ、上死点後に前記吸気弁を開くことにより、既燃焼ガスが燃焼室内に閉じ込められる負のオーバーラップ期間を有するように前記バルブ駆動機構を制御するとともに、前記バルブタイミング制御手段は、前記負のオーバーラップ期間における前記吸気弁の開弁時期を、当該開弁時期における燃焼室内圧力と、前行程での前記排気弁の閉弁時期における燃焼室内圧力とが等しくなる時期となるように、前記バルブ駆動機構を制御する。

この構成により、既燃焼ガスの圧縮に使われた仕事を、圧縮された既燃焼ガスがピストンを押す力として、最も効率よく利用することができるので、燃費の悪化を抑制する事ができる。そのため、エンジン温度が変化しても、最良の燃費が得られる。

また、本発明にかかる内燃機関は、エンジン回転数を検出するための回転数検出手段と、エンジン負荷を検出するための負荷検出手段と、エンジン温度を検出するための温度検出手段と、をさらに有し、前記バルブタイミング制御手段は、前記負のオーバーラップ期間における前記吸気弁の開弁時期を、前記回転数検出手段によって検出されたエンジン回転数と、前記負荷検出手段によって検出されたエンジン負荷と、前記温度検出手段によって検出されたエンジン温度と、に基づいて特定してもよい。

内燃機関には、通常、各種のセンサ（検出手段）が設けられている。そして、この構成では、燃焼室内の圧力低下を、このような既存のセンサ（検出手段）の値を利用して算出するので、新たな部品を設けることなく、精度の高い制御が可能となる。

また、本発明にかかる内燃機関は、記憶手段をさらに有し、当該記憶手段には、エンジン回転数、エンジン負荷及びエンジン温度に応じて、前記吸気弁の開弁時期を特定するための吸気弁開弁時期マップが格納されており、前記バルブタイミング制御手段は、前記負のオーバーラップ期間における前記吸気弁の開弁時期を、前記回転数検出手段によって検出されたエンジン回転数と、前記負荷検出手段によって検出されたエンジン負荷と、前記温度検出手段によって検出されたエンジン温度と、に基づいて、前記吸気弁開弁時期マップにより特定してもよい。

この構成では、予め記憶された吸気弁開弁時期マップにより、より簡易な構成により、バルブタイミングの最適な制御が可能となる。

また、上記の目的を達成するために、本発明にかかるバルブタイミング制御方法は、燃焼室及び吸気通路の間に配置され、開閉駆動される吸気弁と、前記燃焼室及び排気通路の間に配置され、開閉駆動される排気弁と、前記吸気弁及び前記排気弁を開閉駆動するとともに、開閉時期を調整するバルブタイミング調整機能を備えたバルブ駆動機構と、を有する内燃機関の、バルブタイミング制御方法であって、排気上死点前で前記排気弁を閉じ、上死点後に前記吸気弁を開くことにより、既燃焼ガスが燃焼室内に閉じ込められる負のオーバーラップ期間を有するように前記バルブ駆動機構を制御するバルブタイミング制御ステップを有し、前記バルブタイミング制御ステップでは、前記負のオーバーラップ期間における前記吸気弁の開弁時期を、当該開弁時期における燃焼室内圧力と、前行程での前記排気弁の閉弁時期における燃焼室内圧力とが等しくなる時期となるように、前記バルブ駆動機構を制御する。

この方法により、既燃焼ガスの圧縮に使われた仕事を、圧縮された既燃焼ガスがピストンを押す力として、最も効率よく利用することができるので、燃費の悪化を抑制する事ができる。そのため、エンジン温度が変化しても、最良の燃費が得られる。

また、本発明にかかるバルブタイミング制御方法は、エンジン回転数を検出する回転数検出ステップと、エンジン負荷を検出する負荷検出ステップと、エンジン温度を検出する温度検出ステップと、を備え、前記バルブタイミング制御ステップでは、前記負のオーバーラップ期間における前記吸気弁の開弁時期を、前記回転数検出ステップによって検出されたエンジン回転数と、前記負荷検出ステップによって検出されたエンジン負荷と、前記温度検出ステップによって検出されたエンジン温度と、に基づいて特定してもよい。

内燃機関には、通常、各種のセンサ（検出手段）が設けられている。そして、この方法では、燃焼室内の圧力低下を、このような既存のセンサ（検出手段）の値を利用して算出するので、新たな部品を設けることなく、精度の高い制御が可能となる。

また、本発明にかかるバルブタイミング制御方法においては、前記バルブタイミング制御ステップでは、前記負のオーバーラップ期間における前記吸気弁の開弁時期を、前記回転数検出手段によって検出されたエンジン回転数と、前記負荷検出手段によって検出されたエンジン負荷と、前記温度検出手段によって検出されたエンジン温度と、に基づいて、エンジン回転数、エンジン負荷及びエンジン温度に応じて前記吸気弁の開弁時期を特定するための吸気弁開弁時期マップにより、特定してもよい。

この方法では、予め作成された吸気弁開弁時期マップにより、より簡易な構成により、バルブタイミングの最適な制御が可能となる。

以下、図面を参照しつつ本発明の好適な実施形態について説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る内燃機関の全体概略図である。図２は、図１の内燃機関において、低中回転・低中負荷運転領域で且つ水温が中高温である場合のバルブタイミング及びバルブリフトを示す概略図である。図３は、図１の内燃機関において、低中回転・低中負荷運転領域で且つ水温が低温である場合のバルブタイミング及びバルブリフトを示す概略図である。図４は、本発明の第１実施形態にかかるバルブタイミング制御を示すフローチャートである。図５は、図１の内燃機関の記憶部に格納された第１補正マップを示す概略図である。図６は、図１の内燃機関の記憶部に格納された第２補正マップの一部を示す概略図である。図７は、図１の内燃機関の記憶部に格納された第３補正マップの一部を示す概略図である。図８は、本発明のバルブタイミング制御による、エネルギーロスの抑制について説明するための概略図である。図９は、本発明のバルブタイミング制御により、燃費が最良になるようにバルブタイミングを設定した場合における燃焼室内圧力を示す概略図である。

（全体構成）
まず、本実施形態に係る内燃機関１について説明する。内燃機関１は、図１に示すように、燃焼室１０、インジェクタ１３、スロットル３、吸気通路１１ｐ、排気通路１２ｐ、吸気弁３１ｖ、排気弁３２ｖを有する（詳細については後述する）。また、内燃機関１は、バルブ駆動機構５１を有している。バルブ駆動機構５１は、吸気弁３１ｖ及び排気弁３２ｖを開閉駆動するとともに、吸気弁３１ｖ及び排気弁３２ｖの開閉タイミング、及び、バルブリフト量を調整する（バルブ駆動機構５１ｊの詳細については後述する）。

さらに、内燃機関１は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）７を有しており、ＥＣＵ７には、アクセル開度センサ６２、スロットル３、インジェクタ１３、バルブ駆動機構（可変バルブタイミング・可変バルブリフト機構）５１、回転数センサ６１、及び、水温センサ６３が、制御用ケーブル５ａ〜５ｆを介して電気的に接続されている。そして、ＥＣＵ７は、アクセル開度センサ６２、水温センサ６３、及び、回転数センサ６１の計測値を読み込み、また、スロットル３、インジェクタ１３、及び、バルブ駆動機構５１の動作を制御するように構成されている。

なお、本実施形態においては、バルブ駆動機構であるバルブ駆動機構５１は、吸気・排気弁の開閉タイミングに加えて、バルブリフト量をも調整するように構成されているが、このような構成には限られず、バルブ駆動機構は、吸気・排気弁の開閉タイミングのみを調整するものであってもよい。

（インジェクタ）
内燃機関１は、直噴形式のディーゼルエンジンとして構成されており、内燃機関１においては、燃焼室１０に臨むように、燃料供給用のインジェクタ１３が配置されている。なお、本技術は、ガスエンジン、ガソリンエンジン、ＨＣＣＩ等他の形式の内燃機関に適用されてもよいし、噴射形式についても、直噴形式のものだけでなく、ポート噴射形式のものであってもよい。また、例えばガスエンジンに本技術を適用する場合には、燃料供給路を通って、ミキサへガス燃料が供給され、そして、ミキサにおいて空気と燃料とが混合されるようなものであってもよい。また、燃料供給手段についても、上記の実施形態におけるインジェクタに代えて、キャブレタを用いる等、適宜変更可能である。また、本技術がガソリンエンジンに適用される場合には、スパークプラグ等が適宜必要となる。

（スロットル）
スロットル３は、図１に示すように、軸３ｃ、弁部３ｖ、及びこれらの両者を駆動するステップモータ（図示せず）を有して構成され、弁部３ｖは、軸３ｃを中心として回転可能となっている。そして、ＥＣＵ７がスロットル３のステップモータを制御することで、弁部３ｖによりの通路の開度が調整される。

（燃焼室）
燃焼室１０は内燃機関においてシリンダ本体（シリンダブロック２２及びシリンダヘッド２１）とピストン２０とにより形成される空間である。エンジンの運転サイクルに従い、ピストン２０が図の上下方向に往復運動することにより、燃焼室１０の内部容積が変化する。吸気行程においては、吸入空気は、吸気通路１１ｐを通って燃焼室１０へ供給される（図１の矢印Ｂ参照）。そして、圧縮行程においては、燃焼室内に閉じ込められた吸気が圧縮され、圧縮行程末期に、インジェクタ１３により燃料が供給される。また、供給された燃料は、圧縮されて高温・高圧となり、燃焼室内で自着火し、圧縮行程末期から膨張（燃焼）行程にかけて燃焼する。

そして、燃焼後の排気行程においては、排気が排気通路１２ｐを通して排出される（図１の矢印Ｃ参照）。吸気通路１１ｐの燃焼室１０への開口部、及び、排気通路１２ｐの燃焼室１０への開口部には、それぞれ、吸気弁３１ｖ、及び、排気弁３２ｖが配置されており、これらが、吸気、圧縮、燃焼、排気の各行程におけるピストン２０の上昇・下降に応じて適宜開閉制御されることにより、吸気及び排気が行なわれる。より詳細には、吸気弁３１ｖ、排気弁３２ｖは、カムシャフトに取り付けられたカム３１ｃ、３２ｃにより開閉駆動される。カムシャフト及びカム３１ｃ、３２ｃは、後述するバルブ駆動機構５１に含まれており、バルブ駆動機構５１により、吸気弁３１ｖ及び排気弁３２ｖの開閉時期（クランク角に関する位相）が変更される。

（計測装置について）
次に、各種計測装置について説明する。上記のように、内燃機関１には、回転数センサ６１、アクセル開度センサ６２、水温センサ６３が含まれる。回転数センサ（回転数検出手段）６１は、エンジン回転数を検出するためのクランク角センサ（ロータリーエンコーダ）である。回転数センサ６１は、クランクシャフト（図示せず）と同期して回転するギヤ（図示せず）に近接して配置され、通過したギヤの歯数を検出・計測し、その値に基づいて回転数を算出する。

アクセル開度センサ（負荷検出手段）６２は、アクセルペダル８１の踏み込み量を測定する装置で、アクセルペダル８１の踏み込み量の変化を、電圧値の変化として検出することにより、アクセル開度を検出する。この検出値は、エンジン負荷に対応する値として用いられる。なお、エンジン負荷の検出には、公知の手段により、エンジン回転数、及び、アクセルペダル踏み込み量を基準に、ＥＣＵで算出される燃料噴射量を用いてもよい。なお、ガソリンエンジンでは、エアフローメータにより吸入空気量を検出し、例えば、吸入空気の圧力、流速を、電圧値の変化として検出することにより、吸入空気の流量を測定し、その値をアクセル開度とすることも可能である。

水温センサ（温度検出手段）６３は、エンジン温度を検出するためのものである。本実施形態においては、水温センサ６３は、シリンダブロック内のウォータジャケットにおけるエンジン冷却水の温度を検出することにより、エンジン温度を検出する。

そして、回転数センサ６１、アクセル開度センサ６２、水温センサ６３において検出されたエンジン回転数、エンジン負荷、エンジン冷却水温度の値は、ＥＣＵ７へと送られる。そして、ＥＣＵ７は、これらの計測値に基づいて、バルブ駆動機構５１などの制御を行なう。

（バルブ駆動機構について）
次に、バルブ駆動機構５１について説明する。バルブ駆動機構５１は、上記のように、バルブタイミング及びバルブリフト量を調整するものである。以下、それぞれの調整機構について説明する。なお、バルブタイミング調整機構及びバルブリフト量調整機構については、以下に示す技術（特許第３５３９１８２号公報等に記載されている）の他、一般的な可変バルブタイミング技術、及び、可変バルブリフト技術を適宜適用できる。

（バルブタイミングの調整について）
本実施形態における、バルブ駆動機構５１は、クランクシャフトの動力を、吸気弁３１ｖおよび排気弁３２ｖに伝達する機構であり、タイミングプーリ、バルブタイミング調整機構、カムシャフト、複数のカムより構成される、公知の構造である。ここで、タイミングプーリには、クランクシャフトの回転が、タイミングベルトによって伝達される。バルブタイミング調整機構は、タイミングプーリとカムシャフトとの間に介在し、カムシャフトは、バルブタイミング調整機構を介して回転駆動される。複数のカムは、カムシャフト外周に形成され、吸気弁３１ｖおよび排気弁３２ｖを、直接開閉駆動する。また、バルブタイミング調整機構は、位相変化型可変アクチュエータであり、カムシャフトを、タイミングプーリに対して進角又は遅角することにより、バルブタイミングを変化させる。

そして、油圧によって駆動される回転位相差可変アクチュエータは、運転状況に応じて、吸気カムシャフト及び排気カムシャフトを、タイミングプーリ（図示せず）に対して、回転位相差が生じるように回転させて、クランクシャフトと吸気カムシャフトとの間の回転位相差、及び、クランクシャフトと排気カムシャフトとの間の回転位相差を調整するものである。これにより吸気弁３１ｖ、排気弁３２ｖの位相角を進角・遅角制御して、吸排気弁の開閉タイミングを連続的に変更できる。

（バルブリフト量の調整について）
次に、バルブ駆動機構５１によるバルブリフト量の調整機構について説明する。バルブ駆動機構５１のバルブリフト量調整機構は、油圧によって駆動するリフト量可変アクチュエータ、及び、吸気・排気カムから成る。そして、吸気・排気カムの形状を、その断面形状がカムシャフトの軸方向に沿って変化するように形成しておき、カムシャフトを軸方向に沿って移動させることで、吸排気弁のリフト量が調整される。

バルブリフト量調整機構について、より詳細に説明する。吸気カム及び排気カムのカムプロフィールは、カムシャフトの軸方向に沿って連続的に変化している（カムの最大径が、軸方向に沿って変化している）。すなわち、吸気カム及び排気カムは３次元カムとして構成されている。そして、リフト量可変アクチュエータは、吸気カムシャフト及び排気カムシャフトを軸方向に沿って移動させて、３次元カムのうち、吸気弁・排気弁と接触する部分を変化させて、吸気弁３１ｖ及び排気弁３２ｖのリフト量および開弁期間を調整する。

なお、バルブリフト量調整機構は、このような構成のものには限られず、吸気弁と機械的に接続されたリンク機構の変位量を、アクセルペダルの踏込み量に応じて変更することによって実現するもの（例えば、特開２００４−１３２２５７号公報に記載の技術）であってもよい。また、本実施形態においては、吸排気弁のリフト量を連続的に変更しているが、バルブリフト量調整機構は、このような構成のものには限られず、カムシャフトに設けられる複数のカムを切り換えてバルブリフト量を段階的に変更するものであってもよいし、電磁駆動方式（クランク角度等を検出し、この検出信号に基づきソレノイド等を駆動させることにより、吸気弁及び排気弁の、開弁時期及びバルブリフト量を調整する方式）であってもよい。

（ＥＣＵ）
ＥＣＵ７は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリ（ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory））などを備えて構成されている。

ＥＣＵ７のＲＯＭには、排気弁、吸気弁のバルブタイミングを調整するためのバルブタイミング調整プログラムを含む各種ソフトウェアが格納されており、この各種ソフトウェアにより、ＥＣＵ７内の各種ハードウェアが、バルブタイミング制御部７１、記憶部７２として機能するようになっている。

バルブタイミング制御部（バルブタイミング制御手段）７１は、バルブ駆動機構５１を制御する（後述）。また、記憶部７２は、上記のＲＡＭによって構成されており、後述する第１〜第３補正マップを記憶する。

（バルブタイミング制御部による制御内容）
次に、バルブタイミング制御部７１による制御内容について説明する。バルブタイミング制御部７１は、バルブ駆動機構５１を制御して、バルブタイミングを調整する。より具体的には、バルブタイミング制御部７１は、回転数センサ６１によって検出されたエンジン回転数、アクセル開度センサ６２によって検出されたエンジン負荷、及び、水温センサ６３によって検出されたエンジン冷却水温度に基づいて、バルブ駆動機構５１を制御する。

以下、バルブタイミング制御部７１によるバルブ駆動機構５１の制御について具体的に説明する。バルブタイミング制御部７１は、低中回転・低中負荷運転領域では、排気上死点（ＴＤＣ）に対して排気弁３２ｖが早く閉じ、且つ、排気上死点に対して吸気弁３１ｖが遅く開く負のオーバーラップ期間ができるように、バルブ駆動機構５１を制御する（図２、図３の実線部参照）。

また、バルブタイミング制御部７１は、高回転・高負荷運転領域では、排気上死点に対して排気弁３２ｖが遅く閉じ、且つ、排気上死点に対して吸気弁３１ｖが早く開くオーバーラップ期間ができるように、バルブ駆動機構５１を制御する（図２、図３の破線部参照）。

また、バルブタイミング制御部７１は、低中回転・低中負荷運転領域において、同一のエンジン回転数では、水温センサ６３によって検出されたエンジン冷却水温度が低いほど、吸気弁３１ｖが開くタイミングを進角させるようにバルブ駆動機構５１を制御する（図６、図９参照）。

ここで、図２、図３について説明する。図２、図３において、低中回転・低中負荷運転領域におけるＥＶＣと排気上死点との間の距離（クランク角度における距離）をａ、ＩＶＯと排気上死点との間の距離をｂとする。また、高回転・高負荷運転領域におけるＥＶＣから、低中回転・低中負荷運転領域におけるＥＶＣへの、クランク角度における変化量をｃ、高回転・高負荷運転領域におけるＩＶＯから、低中回転・低中負荷運転領域におけるＩＶＯへの、クランク角度における変化量をｄとする。ここで、高回転・高負荷運転領域においては、ＥＶＣとＩＶＯとで、ＴＤＣからの距離はほぼ同一であるので、以下の関係が成立している。
ａ−ｂ＝ ｃ−ｄ （式１）

図２は、冷却水温度が中高温範囲（８０度以上）にあるときのバルブタイミングを示しており、図３は、冷却水温度が低温範囲（８０度未満）にあるときのバルブタイミングを示している。図２と図３との比較から分かるように、低中回転・低中負荷運転領域においては、図２では、ａ＝ｂ（ｃ＝ｄ）の関係であったのが、図３では、低温範囲において、ａ＞ｂ（ｃ＞ｄ）の関係が成立している。また、後述するように、冷却水温度が低温範囲にある場合に、ｂ／ａは、冷却水温度が低温になるほど小さくなる（ｄ／ｃについても同様）。

なお、“低中回転・低中負荷運転領域”とは、通常のオーバーラップ状態にて運転される高回転・高負荷運転領域よりは、低回転・低負荷の運転領域であり、暖機運転時、アイドリング時などの低回転・低負荷運転領域よりは、高回転・高負荷の運転領域のことである。低中回転・低中負荷運転領域とは、具体的には、回転数については、アイドリング回転数〜２０００ｒｐｍ程度であって、且つ、エンジン負荷については、ＢＭＥＰ（Brake Mean Effective Pressure：正味平均有効圧力）〜５ｂｗ程度の領域をいう。

（補正マップ）
また、記憶部７２に格納された補正マップについて説明する。記憶部７２には、第１補正マップ（図５）、第２補正マップ（図６）、第３補正マップ（図７）の３つの補正マップが格納されている。本実施形態においては、バルブタイミング制御部７１は、低中回転・低中負荷運転領域において、これらの補正マップを参照して、水温センサ６３によって取得したエンジン冷却水温度が低いほど、吸気弁３１ｖが開くタイミングが早くなるようにバルブ駆動機構５１を制御する。

図５は、第１補正マップを概略的に示しており、エンジン負荷及びエンジン回転数に対しての、バルブタイミング変化量を示している。また、第１補正マップは、エンジン回転数、エンジン負荷及びエンジン温度に応じて吸気弁３１ｖの開弁時期を特定するためのものである。ここで、バルブタイミング変化量とは、高回転・高負荷運転域におけるＥＶＣ、ＩＶＯのそれぞれから、低中回転・低中負荷運転領域におけるＥＶＣ、ＩＶＯのそれぞれへの変化量を示しており、図２、図３のｃ、ｄに相当するものである。そして、第１補正マップは、水温の変化を考慮しない標準的なバルブタイミング変化量を示している。そのため、第１補正マップは、ｃ＝ｄとなるような、すなわち、図２の関係が成立するようなバルブタイミング変化量を示している。なお、第１補正マップは、一つのグラフとして表わされているが、ＥＶＣ、ＩＶＯのそれぞれのバルブタイミング調整において共通に用いられる。

図５から分かるように、高負荷になるとバルブタイミング変化量は０となり、バルブタイミングは、図２、図３の破線部に等しくなる。また、図５から分かるように、高回転になると、バルブタイミング変化量は０に近付き、バルブタイミングは、図２、図３の破線部に等しくなる。そのため、“高回転・高負荷運転領域”とは、高回転領域、及び、高負荷領域、の少なくとも一方に該当する運転領域のことをいう。なお、図５には、３種類の回転数（１０００ｒｐｍ、１４００ｒｐｍ、２０００ｒｐｍ）についてのバルブタイミング変化量のみが示されているが、図５は補正マップを概略的に示した図であって、記憶部７２には、第１補正マップとして、他の回転数についてのバルブタイミング変化量も格納されている。

図６は、第２補正マップの一部であり、エンジン負荷及び水温に対しての、バルブタイミング変化量を表わしている。また、図６は、吸気弁３１ｖに関する（すなわちＩＶＯに関する）バルブタイミング変化量のみを示している。その理由は、排気弁３２ｖのバルブタイミング（ａ）に関しては、本実施形態では、水温の変化に伴ってタイミングを変化させないからである。また、図６には、エンジン回転数が１４００ｒｐｍの場合における、水温の変化に伴うバルブタイミング変化量の変化を示しているが、その他の回転数の場合におけるバルブタイミング変化量を表わすマップも、第２補正マップとして記憶部７２に格納されている。

より具体的には、吸気弁３１ｖの開弁時期（ＩＶＯ）を、当該開弁時期（ＩＶＯ）における燃焼室内圧力と、前行程での排気弁３２ｖの閉弁時期（ＥＶＣ）における燃焼室内圧力（図９のＰ１参照。図９については後述）と、が等しくなるタイミングになるように補正したものが、第２補正マップである。

図６において、実線部は、冷却水温度が８０度以上の場合のバルブタイミング変化量を表わしており、これは、図５における、１４００ｒｐｍのバルブタイミング変化量と同一である。すなわち、水温が８０度以上では、図２のような、ｃ＝ｄ（又はａ＝ｂ）の関係が成立する。そして、図６において、６０度でのバルブタイミング変化量を示す破線部、４０度でのバルブタイミング変化量を示す二点鎖線部から分かるように、水温が８０度未満では、水温が低いほど、ｄ（又はｂ）が小さくなる。

そして、上記のように、水温に関わらず、ｃ（又はａ）は変化させないので、水温が低くても、ｃ（又はａ）は一定である。このように、水温の低い時は、ｄ（又はｂ）のみが小さくなるので、ｄ／ｃが小さくなる（ｂ／ａも同様）。そのため、水温が８０度未満では、ｃ＞ｄ（又はａ＞ｂ）のバルブタイミングとなり、且つ、水温が低いほど、バルブタイミング変化量が小さくなる。

図７は第３補正マップの一部である。第３補正マップは、エンジン回転数、エンジン負荷及びエンジン温度に応じて吸気弁３１ｖの開弁時期を特定するためのものである。本実施形態において、第３補正マップとは、ＩＶＯタイミングを補正するための補正用数値が、エンジン冷却水温度に対応して格納されたデータ群のことである。より具体的には、特定のエンジン回転数及び特定のエンジン負荷における吸気弁３１ｖの開弁時期（ＩＶＯ）を、排気弁３２ｖの閉弁時期（ＥＶＣ）における燃焼室内圧力（図９のＰ１参照。図９については後述）と、吸気弁３１ｖの開弁時期（ＩＶＯ）における燃焼室内圧力と、が等しくなるときのタイミングとなるように補正するための補正用数値が、エンジン冷却水温度に対応させて格納されているものが、第３補正マップである（図７参照）。

すなわち、第３補正マップには、第１補正マップから第２補正マップの状態にするために、第１補正マップへ加える変更の量を示す補正用数値が含まれる。なお、図７には、回転数が１４００ｒｐｍであり、且つ、エンジン負荷がある特定の値Ｔ１である場合の補正マップを示しているが、このような補正マップが、第３補正マップとして、各回転数及び各負荷に対応させて、記憶部７２に格納されているものとする。

また、第３補正マップの補正用数値は、第１補正マップにおけるバルブタイミング変化量に乗ずる数である。例えば、水温が８０度以上では、上記のように、第１補正マップと第２補正マップとでは、１４００ｒｐｍにおけるバルブタイミング変化量は変わらないので、補正用数値は１となる。また、図６から分かるように、第２補正マップにおいては、水温が６０℃、４０℃、と低下すると、バルブタイミング変化量が、第１補正マップにおけるバルブタイミング変化量（第２補正マップの水温８０度以上におけるバルブタイミング変化量）に対して低下するので、それに対応するように、補正用数値が、それぞれ、０．８、０．６、と低下している。

（バルブタイミング制御方法）
次に、図４のフローチャートを参照して、以上のように構成される内燃機関１における、バルブタイミング制御方法について説明する。また、以下においては、バルブタイミング制御方法を、ＥＣＵ７のバルブタイミング制御部７１によるバルブ駆動機構５１の制御という形式で説明する。

まず、回転数センサ６１及びアクセル開度センサ６２が、エンジン回転数及びエンジン負荷を検出する（回転数検出ステップ及び負荷検出ステップ、ステップＳ１０１）。

次に、バルブタイミング制御部７１が、エンジン回転数及びエンジン負荷の値を読み込み、その値に基づいて、ＥＶＣ及びＩＶＯのタイミングを、第１補正マップを用いて算出する（ステップＳ１０２）。

次に、水温センサ６３が、エンジン冷却水温度を検出する（温度検出ステップ、ステップＳ１０３）。

次に、バルブタイミング制御部７１が、エンジン冷却水温度の値を読み込み、その値に基づいて、バルブタイミングの補正用数値を、第３補正マップより取得する（ステップＳ１０４）。

そして、バルブタイミング制御部７１が、第３補正マップから取得した補正用数値に基づいて、ＩＶＯのタイミングを補正する（ステップＳ１０５）。

上記の各ステップのうち、ステップＳ１０２、ステップＳ１０４、ステップＳ１０５は、バルブタイミング制御ステップに相当するものである。バルブタイミング制御ステップでは、回転数検出ステップ（ステップＳ１０１）において検出されたエンジン回転数、負荷検出ステップ（ステップＳ１０１）において検出されたエンジン負荷、及び、温度検出ステップ（ステップＳ１０３）において検出されたエンジン温度に基づいて、バルブ駆動機構５１を制御する。

また、バルブタイミング制御ステップにおいては、低中回転・低中負荷運転領域では、排気上死点に対して排気弁３２ｖが早く閉じ、且つ、排気上死点に対して吸気弁３１ｖが遅く開く負のオーバーラップ期間ができるように、バルブ駆動機構を制御し、また、高回転・高負荷運転領域では、排気上死点に対して排気弁３２ｖが遅く閉じ、且つ、排気上死点に対して吸気弁３１ｖが早く開くオーバーラップ期間ができるように、バルブ駆動機構５１を制御する。

また、バルブタイミング制御ステップにおいては、低中回転・低中負荷運転領域において、第３補正マップを参照して、水温取得ステップ（ステップＳ１０３）において取得したエンジン冷却水温度が低いほど、吸気弁３１ｖが開くタイミングを進角させるようにバルブ駆動機構５１を制御する。具体的には、低中回転・低中負荷運転領域において、冷却水温度が中高温範囲（８０度以上）にあるときには、ａ＝ｂとなるようにバルブ駆動機構５１を制御し、冷却水温度が低温範囲（８０度未満）にあるときには、ａ＞ｂとなるようにバルブ駆動機構５１を制御する。そして、低中回転・低中負荷運転領域において、冷却水温度が低温範囲である場合には、水温が低くなるほど、ｂ／ａが小さくなるように、バルブ駆動機構５１を制御する。

なお、本実施形態においては、ステップＳ１０２、ステップＳ１０４、ステップＳ１０５がバルブタイミング制御ステップに相当するものであって、バルブタイミング制御ステップの途中に、温度検出ステップが挿入されており、且つ、バルブタイミング制御ステップが、三つのステップから構成されているが、このような制御には限られない。例えば、回転数検出ステップ、負荷検出ステップ、温度検出ステップの三つを最初に一段階で実施し、その後、これらにより得られた各計測値に基づいて、また、第３補正マップを参照して、補正後のＩＶＯタイミングを一段階で算出してもよい。すなわち、ステップＳ１０１、ステップＳ１０３の処理を１ステップで行ない、また、ステップＳ１０２，ステップＳ１０４，ステップＳ１０５の処理を１ステップで行なってもよい。また、本実施形態においては、第３補正マップを用いるが、第３補正マップを用いずに、ＩＶＯタイミングを算出してもよい。すなわち、上記の実施形態では参照されない第２補正マップを参照して、ＩＶＯを算出しても良い。すなわち、第１補正マップの値を補正するのではなく、最初から第２補正マップを参照して、補正なしでＩＶＯタイミングを算出してもよい。この場合には、第１補正マップ及び第３補正マップは不要となる。なお、本実施形態では、第２補正マップを利用していないため、第２補正マップは、記憶部７２に格納されていなくてもよい。

（本制御による燃費の向上について）
次に、本実施形態にかかるバルブタイミング制御を行なった場合に、燃費が向上することについて、より詳細に説明する。図８は、本実施形態のバルブタイミング制御によって、エネルギーロスを抑制できることを説明するための概略図である。図８は、低中回転・低中負荷運転領域における、燃焼室内圧力と燃焼室体積との関係を示している。なお、図８は、圧縮行程及び燃焼行程を省略し、排気行程及び吸気行程における燃焼室内圧力を示している。図８において、上昇する矢印で示した曲線が排気行程を表わし、下降する矢印で示した曲線が吸気行程を表わしている。そして、排気行程の曲線と、吸気行程の曲線とで囲まれた部分の面積の大きさが冷却損失やポンピングロスの大きさを表わす。また、図８は、冷却水温度が低温範囲（８０度未満）にある状態を示す。

図８の吸気行程を示す曲線のうち、破線部はａ＝ｂの状態（図２の状態）における燃焼室圧力を示しており、実線部は、吸気弁の開弁時期を、当該開弁時期における燃焼室内圧力と、排気弁の閉弁時期における燃焼室内圧力とが等しくなる時期に制御した状態（ａ＞ｂの状態）における燃焼室圧力を示している。上記のように、従来、低中回転・低中負荷運転領域において、図８の破線部（ａ＝ｂ）となるようにバルブタイミングを設定されているが、吸気弁の開弁時期を、当該開弁時期における燃焼室内圧力と、排気弁の閉弁時期における燃焼室内圧力とが等しくなる時期となるようにバルブタイミングを変更すると、図８の実線部から分かるように、ａ＝ｂの場合に比べてロスが減少する。よって、燃費が良くなる。

図９は、本実施形態のバルブタイミング制御により燃費が最良になるようにバルブタイミングを設定した場合における燃焼室内圧力を示す概略図である。図９も、図８と同様に、燃焼室内圧力と燃焼室体積との関係を示している。また、図９には、吸気行程を示す曲線を三種類示しているが、６０度、４０度の曲線は、冷却水温度が、これらの温度である場合における吸気弁の開弁時期を、当該開弁時期における燃焼室内圧力と、前行程（当該開弁時期に係る吸気行程の前の排気行程）での、排気弁の閉弁時期における燃焼室内圧力とが等しくなる時期となるように、バルブ駆動機構５１を制御した場合のものである。

図９に示すように、燃費が最良になるようにした場合には、水温が下がるほど、ロスが大きくなる。そして、図９のＶ＿４０、Ｖ＿６０、Ｖ＿８０は、それぞれ、４０度、６０度、８０度以上、の場合における燃焼室体積を示しており、結果的に、これをクランク角に換算したものが、それぞれの温度における補正後のＩＶＯとなる。図９において、ＩＶＯ＿４０、ＩＶＯ＿６０、ＩＶＯ＿８０は、それぞれ、４０度、６０度、８０度以上、の場合におけるＩＶＯの位置を示している。

なお、本実施形態では、上記のように、水温が８０度以上の場合には、第３補正マップを参照した補正の前後で、ＩＶＯタイミングに変化はない。また、ＥＶＣにおける燃焼室内圧力については、本実施形態のように、予め燃焼室内圧力を測定しておき、それを反映させたものを補正マップ（第３補正マップ）として記録しておき、それを参照して使用してもよいが、その他にも、補正マップを使用せずに、燃焼室内圧力を測定する圧力センサを配置して、燃焼室内圧力をリアルタイムで計測・把握しておき、ＥＶＣでの燃焼室内圧力と、吸気行程における燃焼室内圧力とが等しくなったタイミングを、ＶＶＴＬ装置により、ＩＶＯとして設定してもよい。

（効果）
次に、本実施形態にかかる内燃機関１及びバルブタイミング制御方法により得られる効果について説明する。本実施形態にかかる内燃機関１は、燃焼室１０及び吸気通路１１ｐの間に配置され、開閉駆動される吸気弁３１ｖと、燃焼室１０及び排気通路１２ｐの間に配置され、開閉駆動される排気弁３２ｖと、吸気弁３１ｖ及び排気弁３２ｖを開閉駆動するとともに、開閉時期を調整するバルブタイミング調整機能を備えたバルブ駆動機構５１と、バルブ駆動機構５１を制御するバルブタイミング制御部７１と、を有し、バルブタイミング制御部７１は、排気上死点前で排気弁３２ｖを閉じ、上死点後に吸気弁３１ｖを開くことにより、既燃焼ガスが燃焼室内に閉じ込められる負のオーバーラップ期間を有するようにバルブ駆動機構５１を制御するとともに、バルブタイミング制御部７１は、負のオーバーラップ期間における、吸気弁３１ｖの開弁時期を、当該開弁時期における燃焼室内圧力と、前行程での排気弁３２ｖの閉弁時期における燃焼室内圧力とが等しくなる時期となるように、バルブ駆動機構５１を制御する。

この構成では、既燃焼ガスの圧縮に使われた仕事を、圧縮された既燃焼ガスがピストンを押す力として、最も効率よく利用することができるので、燃費の悪化を抑制する事ができる。そのため、エンジン温度が変化しても、最良の燃費が得られる。

また、内燃機関１は、エンジン回転数を検出するための回転数センサ６１と、エンジン負荷を検出するためのアクセル開度センサ６２と、エンジン温度を検出するための水温センサ６３と、をさらに有し、バルブタイミング制御部７１は、負のオーバーラップ期間における吸気弁３１ｖの開弁時期を、回転数センサ６１によって検出されたエンジン回転数と、アクセル開度センサ６２によって検出されたエンジン負荷と、水温センサ６３によって検出されたエンジン温度と、に基づいて特定する。

この構成では、燃焼室内の圧力低下を、内燃機関に設けられている各センサ（検出手段）の値を利用して算出するので、新たな部品を設けることなく、精度の高い制御が可能となる。

また、内燃機関１は、記憶部７２をさらに有し、当該記憶部７２には、エンジン回転数、エンジン負荷及びエンジン温度に応じて、吸気弁３１ｖの開弁時期を特定するための吸気弁開弁時期マップ（第１補正マップ及び第３補正マップ）が格納されており、バルブタイミング制御部７１は、負のオーバーラップ期間における吸気弁３１ｖの開弁時期を、回転数センサ６１によって検出されたエンジン回転数と、アクセル開度センサ６２によって検出されたエンジン負荷と、水温センサ６３によって検出されたエンジン温度と、に基づいて、第１補正マップ及び第３補正マップにより特定する。

この構成では、予め記憶された吸気弁開弁時期マップにより、より簡易な構成により、バルブタイミングの最適な制御が可能となる。

また、本実施形態にかかるバルブタイミング制御方法は、燃焼室１０及び吸気通路１１ｐの間に配置され、開閉駆動される吸気弁３１ｖと、燃焼室１０及び排気通路１２ｐの間に配置され、開閉駆動される排気弁３２ｖと、吸気弁３１ｖ及び排気弁３２ｖを開閉駆動するとともに、開閉時期を調整するバルブタイミング調整機能を備えたバルブ駆動機構５１と、を有する内燃機関１の、バルブタイミング制御方法であって、排気上死点前で排気弁３２ｖを閉じ、上死点後に吸気弁３１ｖを開くことにより、既燃焼ガスが燃焼室内に閉じ込められる負のオーバーラップ期間を有するようにバルブ駆動機構５１を制御するバルブタイミング制御ステップを有し、バルブタイミング制御ステップでは、負のオーバーラップ期間における、吸気弁３１ｖの開弁時期を、当該開弁時期における燃焼室内圧力と、前行程での排気弁３２ｖの閉弁時期における燃焼室内圧力とが等しくなる時期となるように、バルブ駆動機構５１を制御する。

この方法により、既燃焼ガスの圧縮に使われた仕事を、圧縮された既燃焼ガスがピストンを押す力として、最も効率よく利用することができるので、燃費の悪化を抑制する事ができる。そのため、エンジン温度が変化しても、最良の燃費が得られる。

また、本実施形態にかかるバルブタイミング制御方法は、エンジン回転数を検出する回転数検出ステップと、エンジン負荷を検出する負荷検出ステップと、エンジン温度を検出する温度検出ステップと、を備え、バルブタイミング制御ステップでは、負のオーバーラップ期間における吸気弁３１ｖの開弁時期を、回転数検出ステップによって検出されたエンジン回転数と、負荷検出ステップによって検出されたエンジン負荷と、温度検出ステップによって検出されたエンジン温度と、に基づいて特定する。

この方法では、燃焼室内の圧力低下を、内燃機関に設けられている各センサ（検出手段）の値を利用して算出するので、新たな部品を設けることなく、精度の高い制御が可能となる。

また、本実施形態にかかるバルブタイミング制御方法においては、バルブタイミング制御ステップでは、負のオーバーラップ期間における吸気弁３１ｖの開弁時期を、回転数センサ６１によって検出されたエンジン回転数と、アクセル開度センサ６２によって検出されたエンジン負荷と、水温センサ６３によって検出されたエンジン温度と、に基づいて、吸気弁開弁時期マップ（第１補正マップ及び第３補正マップ）により、特定する。

この方法では、予め作成された吸気弁開弁時期マップにより、より簡易な構成により、バルブタイミングの最適な制御が可能となる。

また、本実施形態にかかるバルブタイミング制御ステップにおいては、低中回転・低中負荷運転領域では、温度検出ステップにおいて取得したエンジン冷却水温度が低いほど、吸気弁３１ｖが開弁時期を進角させるようにバルブ駆動機構５１を制御する。この方法によると、冷却水の水温が変化しても、最良の燃費が得られる。

また、第３補正マップには補正用数値が格納されている。より具体的には、第３補正マップには、吸気弁３１ｖの開弁時期を、排気弁３２ｖの閉弁時期における燃焼室内圧力と、吸気弁３１ｖの開弁時期における燃焼室内圧力と、が等しくなるときのタイミングとなるように補正するための補正用数値が、エンジン冷却水温度に対応させて格納されている。このため、水温が低くても、既燃焼ガスの圧縮に使われた仕事を、吸気行程において効率よく利用することができるため、最良の燃費が確実に得られる。

以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。

なお、本実施形態においては、水温センサ６３を用いて水温を測定することにより、エンジン温度を検出しているが、潤滑油の油音を測定することによってエンジン温度を測定してもよい。そして、本技術は、水冷式エンジンだけでなく、空冷式エンジンにも適用できる。

本発明の第１実施形態に係る内燃機関の全体概略図である。 図１の内燃機関において、低中回転・低中負荷運転領域で且つ水温が中高温である場合のバルブタイミング及びバルブリフトを示す概略図である。 図１の内燃機関において、低中回転・低中負荷運転領域で且つ水温が低温である場合のバルブタイミング及びバルブリフトを示す概略図である。 本発明の第１実施形態にかかるバルブタイミング制御を示すフローチャートである。 図１の内燃機関の記憶部に格納された第１補正マップを示す概略図である。 図１の内燃機関の記憶部に格納された第２補正マップの一部を示す概略図である。 図１の内燃機関の記憶部に格納された第３補正マップの一部を示す概略図である。 本発明のバルブタイミング制御による、エネルギーロスの抑制について説明するための概略図である。 本発明のバルブタイミング制御により燃費が最良になるようにバルブタイミングを設定した場合における燃焼室内圧力を示す概略図である。

符号の説明

１ 内燃機関
１０ 燃焼室
１１ｐ 吸気通路
１２ｐ 排気通路
１３ インジェクタ
２０ ピストン
２１ シリンダヘッド
２２ シリンダブロック
３１ｃ 吸気カム
３２ｃ 排気カム
３１ｖ 吸気弁
３２ｖ 排気弁
５１ バルブ駆動機構
６１ 回転数センサ（回転数検出手段）
６２ アクセル開度センサ（負荷検出手段）
６３ 水温センサ（温度検出手段）
７ ＥＣＵ
７１ バルブタイミング制御部（バルブタイミング制御手段）
７２ 記憶部（記憶手段）

Claims (6)

1. 燃焼室及び吸気通路の間に配置され、開閉駆動される吸気弁と、
   前記燃焼室及び排気通路の間に配置され、開閉駆動される排気弁と、
   前記吸気弁及び前記排気弁を開閉駆動するとともに、開閉時期を調整するバルブタイミング調整機能を備えたバルブ駆動機構と、
   前記バルブ駆動機構を制御するバルブタイミング制御手段と、を有し、
   前記バルブタイミング制御手段は、排気上死点前で前記排気弁を閉じ、上死点後に前記吸気弁を開くことにより、既燃焼ガスが燃焼室内に閉じ込められる負のオーバーラップ期間を有するように前記バルブ駆動機構を制御するとともに、
   前記バルブタイミング制御手段は、前記負のオーバーラップ期間における前記吸気弁の開弁時期を、当該開弁時期における燃焼室内圧力と、前行程での前記排気弁の閉弁時期における燃焼室内圧力とが等しくなる時期となるように、前記バルブ駆動機構を制御することを特徴とする内燃機関。
2. エンジン回転数を検出するための回転数検出手段と、
   エンジン負荷を検出するための負荷検出手段と、
   エンジン温度を検出するための温度検出手段と、をさらに有し、
   前記バルブタイミング制御手段は、前記負のオーバーラップ期間における前記吸気弁の開弁時期を、前記回転数検出手段によって検出されたエンジン回転数と、前記負荷検出手段によって検出されたエンジン負荷と、前記温度検出手段によって検出されたエンジン温度と、に基づいて特定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
3. 記憶手段をさらに有し、
   当該記憶手段には、エンジン回転数、エンジン負荷及びエンジン温度に応じて、前記吸気弁の開弁時期を特定するための吸気弁開弁時期マップが格納されており、
   前記バルブタイミング制御手段は、前記負のオーバーラップ期間における前記吸気弁の開弁時期を、前記回転数検出手段によって検出されたエンジン回転数と、前記負荷検出手段によって検出されたエンジン負荷と、前記温度検出手段によって検出されたエンジン温度と、に基づいて、前記吸気弁開弁時期マップにより特定することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関。
4. 燃焼室及び吸気通路の間に配置され、開閉駆動される吸気弁と、前記燃焼室及び排気通路の間に配置され、開閉駆動される排気弁と、前記吸気弁及び前記排気弁を開閉駆動するとともに、開閉時期を調整するバルブタイミング調整機能を備えたバルブ駆動機構と、を有する内燃機関の、バルブタイミング制御方法であって、
   排気上死点前で前記排気弁を閉じ、上死点後に前記吸気弁を開くことにより、既燃焼ガスが燃焼室内に閉じ込められる負のオーバーラップ期間を有するように前記バルブ駆動機構を制御するバルブタイミング制御ステップを有し、
   前記バルブタイミング制御ステップでは、前記負のオーバーラップ期間における前記吸気弁の開弁時期を、当該開弁時期における燃焼室内圧力と、前行程での前記排気弁の閉弁時期における燃焼室内圧力とが等しくなる時期となるように、前記バルブ駆動機構を制御することを特徴とするバルブタイミング制御方法。
5. エンジン回転数を検出する回転数検出ステップと、
   エンジン負荷を検出する負荷検出ステップと、
   エンジン温度を検出する温度検出ステップと、を備え、
   前記バルブタイミング制御ステップでは、前記負のオーバーラップ期間における前記吸気弁の開弁時期を、前記回転数検出ステップによって検出されたエンジン回転数と、前記負荷検出ステップによって検出されたエンジン負荷と、前記温度検出ステップによって検出されたエンジン温度と、に基づいて特定することを特徴とする請求項４に記載のバルブタイミング制御方法。
6. 前記バルブタイミング制御ステップでは、前記負のオーバーラップ期間における前記吸気弁の開弁時期を、前記回転数検出手段によって検出されたエンジン回転数と、前記負荷検出手段によって検出されたエンジン負荷と、前記温度検出手段によって検出されたエンジン温度と、に基づいて、エンジン回転数、エンジン負荷及びエンジン温度に応じて前記吸気弁の開弁時期を特定するための吸気弁開弁時期マップにより、特定することを特徴とする請求項５に記載のバルブタイミング制御方法。

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