JP4278151B2 - 内燃機関の制御方法 - Google Patents

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Description

本発明は、吸気量を制御するスロットル弁を開閉するスロットル制御機構と、吸気弁および排気弁の開閉時期を含むバルブ作動特性を制御するバルブ特性可変機構を備える動弁装置とを備える内燃機関の制御方法に関する。
内燃機関において、ポンピングロスの減少により燃費性能の向上を図る種々の技術が知られている。例えば特許文献１に開示された内燃機関は、吸気弁の作動角を変化させる吸気作動角変更機構と、吸気弁および排気弁の作動角の中心位相を変化させる位相変更機構とを備える。そして、内燃機関の中負荷域では、所定量のマイナスオーバラップ（非オーバラップ期間）が設定されて、燃焼ガスを燃焼室に残留させること（すなわち、内部ＥＧＲ）により、ポンピングロスの減少および燃費性能の向上、さらには排気浄化性能の向上が図られる一方、中負荷域から極低負荷域への移行時には、マイナスオーバラップを解消すべく、吸気弁の開時期を吸気上死点に向けて進角させると共に排気弁の閉時期を吸気上死点に向けて遅角させて、アイドル状態などの極低負荷域での燃焼の安定性を向上させている。
また、特許文献２に開示された内燃機関は、吸気バルブおよび排気バルブを含めた可変バルブ機構を制御する可変バルブ機構制御手段と、アクセルの踏み込み量に応じて吸入空気量を制御するスロットル弁とを備える。そして、内燃機関が低負荷または中負荷であるとき、アクセルの踏み込み量とは無関係にスロットル弁が全開近傍に制御されて、ポンピングロスが減少する一方、吸入空気量は、吸気バルブの閉弁タイミングおよびリフト量を制御することにより制御される。
特開２００２−７０５９７号公報 特開平１１−１１７７７７号公報
特許文献１に開示された内燃機関では、内部ＥＧＲによりポンピングロスは減少するものの、スロットル弁の吸気絞りによるポンピングロスの減少は考慮されていない。一方、特許文献２に開示された内燃機関では、吸気バルブの早閉じによるポンピングロスは減少するものの、内部ＥＧＲにより燃焼室に残留する既燃ガス量（内部ＥＧＲ量）の制御によるポンピングロスの減少は考慮されていない。
また、機関温度が低い状態である内燃機関の暖機時は、燃焼室の温度も低いので燃料の気化状態が良好でないことから、暖機後に比べて燃焼性が良好でないうえ、内部ＥＧＲ量が多いと、失火が発生し易くなるなど燃焼が一層不安定になる。しかも、内部ＥＧＲが行われることにより燃焼温度の最高温度が低下することから、内燃機関の暖機が促進されない。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、請求項１−７記載の発明は、低負荷領域または低負荷および中負荷領域での、ポンピングロスの一層の減少による燃費性能の向上および排気浄化性能の向上を図ることを目的とする。そして、請求項２，４記載の発明は、さらに、内燃機関の暖機時における燃焼の安定性の向上を図り、かつ暖機を促進することを目的とし、請求項５記載の発明は、さらに、低負荷領域または低負荷および中負荷領域での所定負荷の付近において、燃費性能および排気浄化性能の向上を図ると共に、高負荷領域での所要の機関出力を確保することを目的とし、請求項６記載の発明は、さらに、第１負荷領域でのポンピングロスを減少することを目的とし、請求項７記載の発明は、さらに、広範囲に渡って内部ＥＧＲ率による機関出力の制御精度を向上させることを目的とする。
請求項１記載の発明は、吸気量を制御するスロットル弁の開度を制御するスロットル制御機構と、排気弁の閉時期を含むバブル作動特性を制御するバルブ特性可変機構と、機関出力の要求量を設定する出力設定手段とを備え、前記バルブ特性可変機構が前記排気弁の閉時期を変更してオーバラップ期間および非オーバラップ期間を制御することにより内部ＥＧＲ率が制御される内燃機関の制御方法において、
以下の制御形態で制御が行われる内燃機関の制御方法。
前記スロットル制御機構は、前記内燃機関の無負荷から低負荷領域または中負荷領域における所定負荷までの前記内燃機関の第１負荷領域で、前記要求量の増加につれてアイドル開度から前記所定負荷で全開またはほぼ全開するように前記スロットル弁の開度を制御すると共に、前記所定負荷を越える前記内燃機関の第２負荷領域で、前記スロットル弁を全開またはほぼ全開に制御し、かつ前記第１負荷領域および前記第２負荷領域に跨る負荷領域での前記スロットル弁の開度の変化は連続的となるように制御し、前記バルブ特性可変機構は、前記内燃機関の負荷領域全体で前記要求量に応じて前記オーバラップ期間または前記非オーバラップ期間を制御して機関出力を制御すると共に、前記所定負荷において最大の前記非オーバラップ期間による最大の前記内部ＥＧＲ率が得られるように前記非オーバラップ期間を制御し、かつ前記第１負荷領域および前記第２負荷領域に跨る負荷領域での前記非オーバラップ期間の変化は連続的となるように制御する。
これによれば、スロットル弁は、低負荷領域または中負荷領域の所定負荷までの第１負荷領域で全開またはほぼ全開になり、第２負荷領域では全開またはほぼ全開に制御されるので、負荷領域全体で、特に低負荷領域または低負荷および中負荷領域で、ポンピングロスが一層減少し、一方、バルブ特性可変機構は、負荷領域全体で、要求量に応じた機関出力が得られるようにオーバラップ期間および非オーバラップ期間の制御による内部ＥＧＲ率で機関出力が制御されるので、ポンピングロスが減少すると共にＮＯｘの発生量が減少し、さらに所定負荷では内部ＥＧＲ率が最大となるので、所定負荷付近の低負荷領域または中負荷領域でのポンピングロスおよびＮＯｘの発生量が大幅に減少する。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の内燃機関の制御方法において、前記内燃機関の暖機時に、前記スロットル制御機構は、前記負荷領域全体で、前記要求量の増加につれて増加する開度となるように前記スロットル弁の開度を制御し、前記バルブ特性可変機構は、前記負荷領域全体で前記非オーバラップ期間が形成されないように前記バルブ作動特性を制御し、前記内燃機関の暖機後に前記制御形態での制御が行われるものである。
これによれば、暖機時に、負荷領域全体で、新気は、スロットル弁により要求量に応じて流量制御されて燃焼室に供給され、一方、内部ＥＧＲ率は、バルブ特性可変機構により非オーバラップ期間が形成されないために、非オーバラップ期間が形成される場合に比べて小さくなるので、燃焼性が向上し、燃焼温度も高くなる。また、暖機後は、請求項１記載の発明と同様に、ポンピングロスが減少し、ＮＯｘの発生量が減少する。
請求項３記載の発明は、吸気量を制御するスロットル弁の開度を制御するスロットル制御機構と、排気弁の閉時期を含むバブル作動特性を制御するバルブ特性可変機構と、機関出力の要求量を設定する出力設定手段とを備え、前記バルブ特性可変機構が前記バルブ作動特性を制御することにより内部ＥＧＲ率を制御する内燃機関の制御方法において、
以下の制御形態で制御が行われる内燃機関の制御方法。
前記スロットル制御機構は、前記内燃機関の無負荷から低負荷領域または中負荷領域における所定負荷までの前記内燃機関の第１負荷領域で、前記要求量の増加につれてアイドル開度から前記所定負荷で全開またはほぼ全開するように前記スロットル弁の開度を制御すると共に、前記所定負荷を越える前記内燃機関の第２負荷領域で、前記スロットル弁を全開またはほぼ全開に制御し、かつ前記第１負荷領域および前記第２負荷領域に跨る負荷領域での前記スロットル弁の開度の変化は連続的となるように制御し、前記バルブ特性可変機構は、前記内燃機関の負荷領域全体で前記要求量に応じた前記バルブ作動特性により前記内部ＥＧＲ率を制御して機関出力を制御すると共に、前記所定負荷において最大の前記内部ＥＧＲ率が得られるように前記バルブ作動特性を制御し、かつ前記第１負荷領域および前記第２負荷領域に跨る負荷領域での前記内部ＥＧＲ率の変化は連続的となるように制御する。
これによれば、請求項１記載の発明と同様に、ポンピングロスが大幅に減少し、一方、バルブ特性可変機構により、負荷領域全体で、バルブ作動特性の制御による内部ＥＧＲ率で機関出力が制御されるので、ポンピングロスが減少すると共にＮＯｘの発生量が減少し、さらに所定負荷では内部ＥＧＲ率が最大となるので、所定負荷付近の低負荷領域または中負荷領域でのポンピングロスが大幅に減少する。
請求項４記載の発明は、請求項３記載の内燃機関の制御方法において、前記内燃機関の暖機時に、前記スロットル制御機構は、前記負荷領域全体で、前記要求量の増加につれて増加する開度となるように前記スロットル弁の開度を制御し、前記バルブ特性可変機構は、前記負荷領域全体で前記内部ＥＧＲ率が最小またはほぼ最小となるように前記バルブ作動特性を制御し、前記内燃機関の暖機後に前記制御形態での制御が行われるものである。
これによれば、暖機時に、負荷領域全体で、新気は、スロットル弁により要求量に応じて流量制御されて燃焼室に供給され、一方、内部ＥＧＲ率は、バルブ特性可変機構により、内部ＥＧＲ率の制御範囲において、最小またはほぼ最小となるように制御されるので、燃焼性が向上し、燃焼温度も高くなる。また、暖機後は、請求項１記載の発明と同様に、ポンピングロスが減少し、ＮＯｘの発生量が減少する。
請求項５記載の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれか１項記載の内燃機関の制御方法において、前記制御形態において、前記バルブ特性可変機構は、前記第１負荷領域で、前記要求量の増加につれて前記内部ＥＧＲ率が増加するように前記バルブ作動特性を制御し、前記第２負荷領域で、前記要求量の増加につれて前記内部ＥＧＲ率が減少するように前記バルブ作動特性を制御するものである。
これによれば、第１負荷領域では、スロットル弁の開度が大きいことによる新気の燃焼室への流入を抑制するように内部ＥＧＲ率が増加するので、内部ＥＧＲ率の増加によりポンピングロスが減少すると共にＮＯｘの発生量が減少し、また第２負荷領域では、要求量の増加につれて、非オーバラップ期間が減少して内部ＥＧＲ率が減少して、燃焼室に供給される新気の量が増加するので、所定負荷に近づくにつれて、内部ＥＧＲ率が次第に大きくなることによりポンピングロスが減少すると共にＮＯｘの発生量が減少し、高負荷領域では大きい機関出力が得られる。
請求項６記載の発明は、請求項１ないし請求項５記載の内燃機関の制御方法において、前記バルブ作動特性は吸気弁の最大リフト量を含み、前記バルブ特性可変機構は、オーバラップ期間の減少、前記非オーバラップ期間の増加または前記内部ＥＧＲ率の増加につれて、前記吸気弁の最大リフト量が減少するように前記バルブ作動特性を制御するものである。
これによれば、オーバラップ期間が大きいとき、非オーバラップ期間が小さいとき、または内部ＥＧＲ率が小さいときは、吸気弁の最大リフト量が大きいので、ポンピングロスが減少し、また、所定負荷付近において、オーバラップ期間が小さいとき、非オーバラップ期間が大きいとき、または内部ＥＧＲ率が大きいときは、内部ＥＧＲ率が大きいことにより、ポンピングロスが減少する。
請求項７記載の発明は、請求項６記載の内燃機関の制御方法において、前記バルブ特性可変機構は、最大の前記オーバラップ期間または最小の前記内部ＥＧＲ率において、有効オーバラップ期間および有効非オーバラップ期間が０またはほぼ０となるように前記バルブ作動特性を制御するものである。
これによれば、内部ＥＧＲ率の制御範囲において、燃焼室からの既燃ガスの流出が実質的に停止し、燃焼室への新気の流入が実質的に始まる時期を基準にして、内部ＥＧＲ率の制御が開始されるので、内部ＥＧＲ率の制御精度が高まり、またその制御範囲を大きくすることができる。
請求項１記載の発明によれば、次の効果が奏される。すなわち、負荷領域全体で、特に低負荷領域または低負荷および中負荷領域で、ポンピングロスの一層の減少により、燃費性能が向上し、負荷領域全体で、内部ＥＧＲ率により機関出力が制御されて、ポンピングロスが減少すると共にＮＯｘの発生量が減少し、さらに所定負荷付近の低負荷領域または中負荷領域でポンピングロスおよびＮＯｘの発生量が大幅に減少するので、燃費性能および排気浄化性能が向上する。
請求項２記載の発明によれば、引用された請求項記載の発明の効果に加えて、次の効果が奏される。すなわち、内燃機関の暖機時には、燃焼室に供給される新気の量はスロットル弁により制御され、しかも内部ＥＧＲ率は小さいことから、負荷領域全体で、燃焼性が向上して燃焼の安定性が向上し、燃焼温度が高くなって内燃機関の暖機が促進される。また、内燃機関の暖機後は、請求項１記載の発明の効果が奏される。
請求項３記載の発明によれば、請求項１記載の発明の効果が奏される。
請求項４記載の発明によれば、請求項２記載の発明の効果が奏される。
請求項５記載の発明によれば、引用された請求項記載の発明の効果に加えて、次の効果が奏される。すなわち、低負荷領域または中負荷領域での所定負荷の付近において、内部ＥＧＲ率が大きくなって、燃費性能および排気浄化性能が向上し、また、第２負荷領域では、要求量の増加に応じて内部ＥＧＲ率が減少するので、高負荷領域で要求量に応じた所要の機関出力が確保される。
請求項６記載の発明によれば、引用された請求項記載の発明の効果に加えて、次の効果が奏される。すなわち、第１負荷領域において、内部ＥＧＲ率が小さいときには、最大リフト量が大きくなることにより、また内部ＥＧＲ率が大きいときは、内部ＥＧＲ率が大きいことにより、第１負荷領域および所定負荷付近でのポンピングロスが減少し、燃費性能が向上する。
請求項７記載の発明によれば、引用された請求項記載の発明の効果に加えて、次の効果が奏される。すなわち、内部ＥＧＲ率の制御精度が高まり、またその制御範囲を大きくすることができるので、内部ＥＧＲ率の制御または有効非オーバラップ期間の制御による機関出力の制御精度を向上させることができる。
以下、本発明の実施形態を図１ないし図１４を参照して説明する。
図１を参照すると、本発明が適用された内燃機関Ｅは、車両としての自動二輪車Ｖに搭載される。自動二輪車Ｖは、前フレーム１ａおよび後フレーム１ｂを有する車体フレーム１と、前フレーム１ａの前端に結合されたヘッドパイプ２に回転可能に支持されたフロントフォーク３の上端部に固定されるハンドル４と、フロントフォーク３の下端部に回転可能に支持される前輪７と、車体フレーム１に支持されるパワーユニットＵと、車体フレーム１に揺動可能に支持されたスイングアーム５の後端部に回転可能に支持される後輪８と、後フレーム１ｂとスイングアーム５の後部とを連結するリヤクッション６と、車体フレーム１を覆う車体カバー９とを備える。
パワーユニットＵは、自動二輪車Ｖの左右方向に延びるクランク軸15を有する横置き配置の内燃機関Ｅと、変速機を有して内燃機関Ｅの動力を後輪８に伝達する伝動装置とを備える。内燃機関Ｅは、クランク軸15が収容されるクランク室を形成すると共に変速機ケースを兼ねるクランクケース10と、クランクケース10に結合されて前方に延びるシリンダ11と、シリンダ11の前端部に結合されるシリンダヘッド12と、シリンダヘッド12の前端部に結合されるヘッドカバー13とを備える。シリンダ11のシリンダ軸線Ｌ１は、前方に向かって水平方向に対してやや上向きに傾斜して延びる（図１参照）か、または水平方向にほぼ平行に延びる。そして、ピストン14（図２参照）により回転駆動されるクランク軸15の回転が前記変速機により変速されて後輪８に伝達され、後輪８が駆動される。
図２を併せて参照すると、内燃機関ＥはＳＯＨＣ型の空冷式の単気筒４ストローク内燃機関であり、シリンダ11には、ピストン14が往復動可能に嵌合するシリンダ孔11ａが形成され、シリンダヘッド12には、シリンダ軸線方向Ａ１でシリンダ孔11ａに対向する面に燃焼室16が形成され、さらに燃焼室16にそれぞれ開口する吸気口17ａを有する吸気ポート17および排気口18ａを有する排気ポート18が形成される。また、燃焼室16に臨む点火栓19は、シリンダヘッド12に形成された取付孔12ｃに挿入されてシリンダヘッド12に装着される。ここで、燃焼室16は、ピストン14とシリンダヘッド12との間の前記シリンダ孔11ａと共に燃焼空間を構成する。
さらに、シリンダヘッド12には、弁ガイド20ｉ，20ｅに往復動可能に支持されて、弁バネ21により閉弁方向に常時付勢される機関弁である１つの吸気弁22および１つの排気弁23が設けられる。吸気弁22および排気弁23は、内燃機関Ｅに備えられる動弁装置40により開閉作動させられて、バルブシート24により形成される吸気口17ａおよび排気口18ａをそれぞれ開閉する。動弁装置40は、電動モータ80（図５参照）を除いて、シリンダヘッド12とヘッドカバー13とで形成される動弁室25内に配置される。
吸気ポート17の入口17ｂが開口するシリンダヘッド12の一側面である上面12ａには、外部から取り入れられた空気を吸気ポート17に導くために、エアクリーナ26（図１参照）とスロットルボディ27（図１参照）とを備える吸気装置が取り付けられ、排気ポート18の出口18ｂが開口するシリンダヘッド12の他側面である下面12ｂには、燃焼室16から排気ポート18を通って流出する排気ガスを内燃機関Ｅの外部に導く排気管28（図１参照）を備える排気装置が取り付けられる。また、前記吸気装置には、吸入空気に液体燃料を供給する燃料供給装置である燃料噴射弁が備えられる。
そして、エアクリーナ26およびスロットルボディ27を通って吸入された空気は、ピストン14が下降する吸気行程において開弁した吸気弁22を経て吸気ポート17から燃焼室16に吸入され、ピストン14が上昇する圧縮行程において燃料と混合された状態で圧縮される。混合気は圧縮行程の終期に点火栓19により点火されて燃焼し、ピストン14が下降する膨張行程において燃焼ガスの圧力により駆動されるピストン14がクランク軸15を回転駆動する。既燃ガスは、ピストン14が上昇する排気行程において開弁した排気弁23を経て、排気ガスとして、燃焼室16から排気ポート18に排出される。
図３を参照すると、上流端27ａ側でエアクリーナ26に連通し下流端27ｂ側で吸気管を介して吸気ポート17に連通するスロットルボディ27には、戻しバネにより閉弁方向に付勢されるスロットル弁30と、スロットル弁30を開閉作動させてその開度を制御するスロットル制御機構Ｔと、スロットル弁30の開度を検出するスロットル開度検出手段32とが設けられる。スロットル制御機構Ｔは、制御装置としての電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という。）92（図５参照）により制御されるアクチュエータである電動モータ33と、電動モータ33の駆動力をスロットル弁30に伝達する伝動機構を構成する一連のギヤ34，35からなる減速ギヤ列とを備える。
図５を併せて参照すると、ＥＣＵ92には、運転者が操作する出力操作部材としてのスロットルグリップの操作量Ｄを検出する出力要求量検出手段95、内燃機関Ｅの暖機状態を検出する暖機状態検出手段としての機関温度検出手段96（例えば潤滑油温度検出手段）、スロットル開度検出手段32などから構成されて、内燃機関Ｅの運転状態を検出する運転状態検出手段の各検出信号が入力される。ここで、操作量Ｄは運転者による機関出力の要求量であり、前記スロットルグリップは該要求量を設定する出力設定手段である。
ＥＣＵ92の記憶装置には、操作量Ｄをパラメータとしてスロットル弁30の開度βが設定されたスロットル開度マップが格納されている。このスロットル開度マップは、図４（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、内燃機関Ｅの暖機時に使用される暖機時用マップと、内燃機関Ｅの暖機が完了した後に使用される暖機後用マップとから構成される。そして、電動モータ33は、出力要求量検出手段95により検出される操作量Ｄと、スロットル開度検出手段32により検出されるスロットル弁30の実際の開度とに応じて、スロットル弁30の開度が前記スロットル開度マップにより設定される開度βとなるように、ＥＣＵ92により制御されて、スロットル弁30を開閉する。
ＥＣＵ92は、機関温度検出手段96により機関温度が所定温度未満の状態である暖機時であることが検出されると、暖機時用マップを選択し、機関温度検出手段96により機関温度が前記所定温度以上の状態である暖機後であることが検出されると、暖機後用マップを選択する。暖機時用マップにより、内燃機関Ｅの負荷領域全体で操作量Ｄの増加につれてスロットル弁30の開度が増加するように、スロットル弁30の開度が操作量Ｄに正比例する開度特性が設定される。それゆえ、電動モータ33は、負荷領域全体で、機関負荷を検出する負荷検出手段でもある出力要求量検出手段95により検出される操作量Ｄ、すなわち機関負荷の増加につれて増加する開度となるようにスロットル弁30の開度を制御する。
一方、暖機後用マップにより、無負荷から低負荷領域における所定負荷Ｄａまでの第１負荷領域Ｆａで、操作量Ｄ（機関負荷）の増加につれて、スロットル弁30がアイドル開度から所定負荷Ｄａで全開するように増加し、所定負荷Ｄａを越える第２負荷領域Ｆｂで、操作量Ｄに無関係にスロットル弁30が全開になる開度特性が設定される。それゆえ、電動モータ33は、第１負荷領域Ｆａで、操作量Ｄの増加につれてアイドル開度から所定負荷Ｄａで全開するようにスロットル弁30の開度を制御し、第２負荷領域Ｆｂで、スロットル弁30を全開に維持するように制御する。ここで、内燃機関Ｅの負荷領域全体は、無負荷および最大負荷Ｄｂの間で、低負荷領域Ｆ１、中負荷領域Ｆ２および高負荷領域Ｆ３にほぼ３等分されるものとする。
そして、電動モータ33は、第１負荷領域Ｆａおよび第２負荷領域Ｆｂに跨る負荷領域でのスロットル弁30の開度βの変化は連続的となるように制御し、該跨る負荷領域で、スロットル弁30の開度βはステップ状に変化しない。
図２，図５〜図７，図１２を参照すると、動弁装置40は、吸気弁22を開閉作動させるべくその弁ステム22ａに当接する吸気カムフォロアとしての吸気メインロッカアーム41と、排気弁23を開閉作動させるべくその弁ステム23ａに当接する排気カムフォロアとしての排気メインロッカアーム42と、吸気弁22および排気弁23の開閉時期および最大リフト量を含むバルブ作動特性を制御するバルブ特性可変機構Ｍとを備える。
吸気メインロッカアーム41および排気メインロッカアーム42は、それぞれ、中央部の支点部41ａ，42ａにおいてカム軸ホルダ29に固定される１対のロッカ軸43に揺動可能に支持され、一端部の作用部を構成する調整ネジ41ｂ，42ｂにおいて弁ステム22ａ，23ａに当接し、他端部の接触部を構成するローラ41ｃ，42ｃにおいて吸気カム53および排気カム54に接触する。
バルブ特性可変機構Ｍは、動弁室25に収容される内部機構と、動弁室25外に配置される外部機構であって前記内部機構を駆動する電動アクチュエータである電動モータ80とを備える。前記内部機構は、シリンダヘッド12に回転可能に支持されると共にクランク軸15に連動して回転駆動される１つのカム軸50と、カム軸50に設けられてカム軸50と一体に回転する駆動カムである吸気駆動カム51および排気駆動カム52と、カム軸50に枢支されてカム軸50を中心に揺動可能な連動機構としてのリンク機構Ｍ1i，Ｍ1eと、リンク機構Ｍ1i，Ｍ1eに連結されて吸気メインロッカアーム41および排気メインロッカアーム42をそれぞれ作動させるべくカム軸50に枢支された動弁カムである吸気カム53および排気カム54と、リンク機構Ｍ1i，Ｍ1eをカム軸50を中心にして揺動させるべく電動モータ80を駆動源として備える駆動機構Ｍ２（図５参照）と、駆動機構Ｍ２とリンク機構Ｍ1i，Ｍ1eの間に介在して電動モータ80の駆動力に応じてリンク機構Ｍ1i，Ｍ1eのカム軸50回りの揺動を制御する制御機構Ｍ３と、リンク機構Ｍ1i，Ｍ1eを制御機構Ｍ３に押し付けるためにカム軸50回りのトルクをリンク機構Ｍ1i，Ｍ1eに作用させる押圧用付勢手段としての押圧バネ55と、を備える。
図２，図５，図６を参照すると、カム軸50は、その両端部に配置された１対の軸受56を介して、シリンダヘッド12とシリンダヘッド12に結合されるカム軸ホルダ29とに回転可能に支持されて、動弁用伝動機構を介して伝達されるクランク軸15（図１参照）の動力により、クランク軸15に連動してその１／２の回転速度で回転駆動される。前記動弁用伝動機構は、カム軸50の一端部である左端部の先端寄りに一体に結合されたカムスプロケット57と、クランク軸15に一体に結合された駆動スプロケットと、カムスプロケット57および前記駆動スプロケットに掛け渡されるタイミングチェーン58とを備える。前記動弁用伝動機構は、シリンダ11およびシリンダヘッド12により形成されてシリンダ11およびシリンダヘッド12の、第１直交平面Ｈ１に対して一側側である左側に位置する伝動室に収容される。そして、前記伝動室のうちシリンダヘッド12に形成される伝動室59は、シリンダ軸線Ｌ１を中心とする径方向（以下、「径方向」という。）で、かつカム軸50の回転中心線Ｌ２の方向Ａ２（以下、「カム軸方向Ａ２」という。）で動弁室25に隣接している。ここで、第１直交平面Ｈ１は、シリンダ軸線Ｌ１を含むと共に後述する基準平面Ｈ０に直交する平面である。
なお、バルブ特性可変機構Ｍにおいて、吸気弁22に関わる部材および排気弁23に関わる部材は互いに対応する部材を含むため、また吸気駆動カム51、排気駆動カム52、リンク機構Ｍ1i，Ｍ1e、吸気カム53および排気カム54は、同じ基本的構造を有するため、以下の説明では、排気弁23に関わる部材を中心に説明し、吸気弁22に関わる部材および関連説明等を必要に応じて括弧内に記す。
図２，図５，図８，図９，図１２を参照すると、カム軸50に圧入されて固定される排気駆動カム52（吸気駆動カム51）は、外周面に全周に渡って形成されたカム面を有する。該カム面は、リンク機構Ｍ1e（Ｍ1i）を介して排気カム54（吸気カム53）を揺動させないベース円部52ａ（51ａ）と、リンク機構Ｍ1e（Ｍ1i）を介して排気カム54（吸気カム53）を揺動させるカム山部52ｂ（51ｂ）とから構成される。ベース円部52ａ（51ａ）は、回転中心線Ｌ２からの半径が一定の円弧からなる断面形状を有し、カム山部52ｂ（51ｂ）は、回転中心線Ｌ２からの半径がカム軸50の回転方向Ｒ１に増加した後に減少する断面形状を有する。そして、ベース円部52ａ（51ａ）は、排気メインロッカアーム42（吸気メインロッカアーム41）が排気カム54（吸気カム53）のベース部54ａ（53ａ）に接触するように排気カム54（吸気カム53）の揺動位置を設定し、カム山部52ｂ（51ｂ）は、排気メインロッカアーム42（吸気メインロッカアーム41）が排気カム54（吸気カム53）のベース円部54ａ（53ａ）およびカム山部54ｂ（53ｂ）に接触するように排気カム54（吸気カム53）の揺動位置を設定する。
リンク機構Ｍ1i，Ｍ1eは、吸気カム53に連結される吸気リンク機構Ｍ1iと、排気カム54に連結される排気リンク機構Ｍ1eとから構成される。併せて図５，図６を参照すると、排気リンク機構Ｍ1e（吸気リンク機構Ｍ1i）は、カム軸50に枢支されてカム軸50を中心に揺動可能なホルダ60ｅ（60ｉ）と、ホルダ60ｅ（60ｉ）に枢支されて排気駆動カム52（吸気駆動カム51）により駆動されて揺動する排気サブロッカアーム66ｅ（吸気サブロッカアーム66ｉ）と、一端部で排気サブロッカアーム66ｅ（吸気サブロッカアーム66ｉ）に枢着されると共に他端部で排気カム54（吸気カム53）に枢着される連結リンク67ｅ（67ｉ）と、排気サブロッカアーム66ｅ（吸気サブロッカアーム66ｉ）を排気駆動カム52（吸気駆動カム51）に押し付ける制御バネ68と、を備える。
カム軸50が挿通される軸受69を介してカム軸50に支持されるホルダ60ｅ（60ｉ）は、カム軸方向Ａ２に離隔した１対の第１，第２プレート61ｅ（61ｉ），62ｅ（62ｉ）と、第１プレート61ｅ（61ｉ）および第２プレート62ｅ（62ｉ）をカム軸方向Ａ２での所定間隔をおいて連結すると共に排気サブロッカアーム66ｅ（吸気サブロッカアーム66ｉ）を枢支する連結部材とを備える。そして、該連結部材は、両プレート61ｅ（61ｉ），62ｅ（62ｉ）間の前記所定間隔を規定すると共に排気サブロッカアーム66ｅ（吸気サブロッカアーム66ｉ）を枢支する支持軸でもあるカラー63ｅ（63ｉ）と、カラー63ｅ（63ｉ）に挿通されて両プレート61ｅ（61ｉ），62ｅ（62ｉ）を一体に結合するリベット64とを備える。図６，図８に示されるように、各プレート61ｅ（61ｉ），62ｅ（62ｉ）には、各プレート61ｅ（61ｉ），62ｅ（62ｉ）をカム軸50に揺動可能に支持する軸受69が装着される装着孔61e3（61i3），62e3（62i3）が形成されている。
図５を併せて参照すると、第１プレート61ｅ（61ｉ）には制御機構Ｍ３の排気制御リンク71ｅ（吸気制御リンク71ｉ）が枢着されて、排気制御リンク71ｅ（吸気制御リンク71ｉ）と第１プレート61ｅ（61ｉ）とが両者の連結部71e2（71i2），61e1（61i1）において相対運動可能に連結される。具体的には、制御機構側連結部としての排気制御リンク71ｅ（吸気制御リンク71ｉ）の連結部71e2（71i2）の孔に、ホルダ側連結部としての第１プレート61ｅ（61ｉ）の連結部61e1（61i1）の孔に圧入されて固定された連結ピン61e1a（61i1a）が相対回転可能に挿入される。
また、第２プレート62ｅ（62ｉ）には、内燃機関Ｅの始動時に圧縮行程で吸気弁22および排気弁23を僅かに開弁することにより圧縮圧力を低下させて始動を容易にするためのデコンプカム62e1（62i1）（図８，図１２参照）が形成される。さらに、第２プレート62ｅには、揺動位置検出手段94（図１４参照）の検知部94ａに検知される被検知部62e2が設けられる。被検知部62e2は、検知部94ａを構成する歯部と噛合することにより第２プレート62ｅ揺動方向で係合する歯部により構成される。なお、この実施形態では使用されないが、第２プレート61ｉにも、被検知部62e2に相当する部分62i2が設けられる。
カラー63ｅ（63ｉ）には、圧縮コイルバネからなる制御バネ68の一端部を保持する第１バネ保持部76と、圧縮コイルバネからなる押圧バネ55の一端部を保持する可動側バネ保持部78とが一体成形されて設けられている。両バネ保持部76，78は、排気サブロッカアーム66ｅ（吸気サブロッカアーム66ｉ）の支点部66ea（66ia）にカム軸方向Ａ２で隣接して配置されると共にカラー63ｅ（63ｉ）の周方向に間隔をおいて配置される（図６参照）。
また、カラー63ｅ（63ｉ）には、第２プレート62ｅ（62ｉ）に形成された孔62e4（62i4）に嵌合する凸部63e1（63i1）が、排気サブロッカアーム66ｅ（吸気サブロッカアーム66ｉ）の揺動中心線Ｌ3e（Ｌ3i）から離れた位置に形成される。凸部63e1（63i1）と孔62e4（62i4）とは、第２プレート62ｅ（62ｉ）とカラー63ｅ（63ｉ）との間の、揺動中心線Ｌ3e（Ｌ3i）回りの相対回転を阻止するための係合部を構成する。この係合部により、１対のバネ保持部76，78が設けられることにより、制御バネ68および押圧バネ55のバネ力による同一方向のトルクが作用するカラー63ｅ（63ｉ）が、第１、第２プレート61ｅ（61ｉ），62ｅ（62ｉ）に対して相対回転することが阻止されるので、押圧バネ55によるリンク機構Ｍ1i，Ｍ1eへのカム軸50回りのトルクの付与作用および制御バネ68による排気駆動カム52（吸気駆動カム51）への押付け作用が確実に行われる。
図２，図５，図６，図８，図９，図１２を参照すると、カム軸方向Ａ２で、排気カム54（吸気カム53）および排気駆動カム52（吸気駆動カム51）と共に第１，第２プレート61ｅ（61ｉ），62ｅ（62ｉ）の間に配置される排気サブロッカアーム66ｅ（吸気サブロッカアーム66ｉ）は、排気駆動カム52（吸気駆動カム51）に接触する接触部としてのローラ66eb（66ib）において排気駆動カム52（吸気駆動カム51）と接触し、一端部の支点部66ea（66ia）においてカラー63ｅ（63ｉ）に揺動可能に支持され、他端部の連結部66ec（66ic）において連結リンク67ｅ（67ｉ）の一端部に固定された連結ピン72に枢支される。それゆえ、排気サブロッカアーム66ｅ（吸気サブロッカアーム66ｉ）は、排気駆動カム52（吸気駆動カム51）がカム軸50と共に回転することによりカラー63ｅ（63ｉ）を揺動中心として揺動する。
連結リンク67ｅ（67ｉ）の他端部に固定された連結ピン73に枢支される排気カム54（吸気カム53）は、カム軸50に軸受44を介して支持されることによりカム軸50を中心に揺動可能な揺動カムから構成され、その外周面の一部にカム面が形成される。該カム面は、排気弁23（吸気弁22）を閉弁状態に維持するベース円部54ａ（53ａ）と、排気弁23（吸気弁22）を押し下げて開弁させるカム山部54ｂ（53ｂ）とから構成される。ベース円部54ａ（53ａ）は、回転中心線Ｌ２からの半径が一定の円弧からなる断面形状を有し、カム山部54ｂ（53ｂ）は、回転中心線Ｌ２からの半径がカム軸50の反回転方向Ｒ２（回転方向Ｒ１）に増加する断面形状を有する。それゆえ、排気カム54（吸気カム53）のカム山部54ｂ（53ｂ）は、反回転方向Ｒ２（回転方向Ｒ１）に次第に排気弁23（吸気弁22）のリフト量が大きくなる形状を有する。
排気カム54（吸気カム53）は、制御機構Ｍ３を介して伝達される駆動機構Ｍ２の駆動力により、排気リンク機構Ｍ1e（吸気リンク機構Ｍ1i）と共に同じ揺動量でカム軸50を中心に揺動させられる一方で、排気駆動カム52（吸気駆動カム51）により揺動させられる排気サブロッカアーム66ｅ（吸気サブロッカアーム66ｉ）によりカム軸50を中心に揺動させられる。そして、カム軸50に対して揺動する排気カム54（吸気カム53）が排気メインロッカアーム42（吸気メインロッカアーム41）を揺動させて、排気弁23（吸気弁22）を開閉作動させる。それゆえ、排気カム54（吸気カム53）は、ホルダ60ｅ（60ｉ）、排気サブロッカアーム66ｅ（吸気サブロッカアーム66ｉ）および連結リンク67ｅ（67ｉ）を順次介して伝達される駆動機構Ｍ２の駆動力により揺動させられ、また排気サブロッカアーム66ｅ（吸気サブロッカアーム66ｉ）および連結リンク67ｅ（67ｉ）を順次介して伝達されるの排気駆動カム52（吸気駆動カム51）の駆動力により揺動させられる。
排気サブロッカアーム66ｅ（吸気サブロッカアーム66ｉ）のローラ66eb（66ib）を排気駆動カム52（吸気駆動カム51）に押し付けるバネ力を発生する制御バネ68は、カラー63ｅ（63ｉ）と排気カム54との間に配置されて、排気サブロッカアーム66ｅ（吸気サブロッカアーム66ｉ）の揺動に応じてカム軸50の周方向に伸縮可能である。一端部が第１バネ保持部76に保持される制御バネ68の他端部は、排気カム54（吸気カム53）に一体成形された棚状の突出部に設けられる第２バネ保持部77に保持される。
排気リンク機構Ｍ1e（吸気リンク機構Ｍ1i）に、その揺動方向での一方の方向を向いたトルクを作用させるバネ力を常時作用させる押圧バネ55は、一端部がホルダ60ｅ（60ｉ）の可動側バネ保持部78に保持され、他端部がシリンダヘッド12に固定される固定部材であるカム軸ホルダ29に設けられた固定側バネ保持部79に保持される。
排気リンク機構Ｍ1e（吸気リンク機構Ｍ1i）をシリンダ11側に押し付ける押圧バネ55のバネ力はホルダ60ｅ（60ｉ）に直接作用して該ホルダ60ｅ（60ｉ）をシリンダ11に向かう方向に押し付け、該バネ力によりホルダ60ｅ（60ｉ）に作用するトルクは前記一方の方向を向いている。そして、前記一方の方向は、排気カム54（吸気カム53）が排気弁23（吸気弁22）を開弁するときに排気弁23（吸気弁22）から排気カム54（吸気カム53）に作用する反力により排気カム54（吸気カム53）に作用するトルクと同じ向きに設定される。それゆえ、押圧バネ55のバネ力が連結部61e1（61i1）を連結部71e2（71i2）に常時揺動方向に押し付ける向きと、排気カム54（吸気カム53）から連結リンク67ｅ（67ｉ）および排気サブロッカアーム66ｅ（吸気サブロッカアーム66ｉ）を介してホルダ60ｅ（60ｉ）に作用するトルクに基づいて、前記反力が連結部61e1（61i1）を連結部71e2（71i2）に揺動方向に押し付ける向きとは同じである。
そして、押圧バネ55により、枢着による僅かな隙間が存在する各連結部71e2（71i2），61e1（61i1）において、一方の連結部61e1（61i1）が他方の連結部71e2（71i2）に常時揺動方向に押し付けられるので、排気制御リンク71ｅ（吸気制御リンク71ｉ）により第１プレート61ｅ（61ｉ）が揺動させられるとき、連結部71e2（71i2）と連結部61e1（61i1）と間の隙間（遊び）の影響が解消されて、排気制御リンク71ｅ（吸気制御リンク71ｉ）の運動がホルダ60ｅ（60ｉ）に精度よく伝達される。
図２，図５，図１２を参照すると、制御機構Ｍ３は、駆動機構Ｍ２により駆動される制御部材としての円筒状の制御軸70と、制御軸70の運動をリンク機構Ｍ1i，Ｍ1eに伝達して、カム軸50を中心にリンク機構Ｍ1i，Ｍ1eを揺動させる制御リンク71ｉ，71ｅとを備える。
制御軸70は、シリンダ軸線Ｌ１に平行な方向に移動可能であり、したがってカム軸50の回転中心線Ｌ２を含むと共にシリンダ軸線Ｌ１に平行な基準平面Ｈ０に対して平行な方向に移動可能である。
制御リンク71ｉ，71ｅは、吸気制御リンク71ｉと排気制御リンク71ｅとから構成される。吸気制御リンク71ｉは、第１吸気連結部としての連結部71i1で制御軸70に枢着され、第２吸気連結部としての連結部71i2で吸気リンク機構Ｍ1iの第１プレート61ｉの連結部61i1に枢着される。排気制御リンク71ｅは、第１排気連結部としての連結部71e1で制御軸70に枢着され、第２排気連結部としての連結部71e2で排気リンク機構Ｍ1eの第１プレート61ｅの連結部61e1に枢着される。吸気制御リンク71ｉの連結部71i1および制御軸70の連結部70ａは、それぞれ、排気制御リンク71ｅの連結部71e1の孔に圧入されて固定された１つの連結ピン71e3が相対回転可能に挿入される孔を有して、連結ピン71e3に枢支され、２又状の連結部71i2，71e2は、それぞれ、連結部71i2，71e2の連結ピン61i1a，61e1aが相対回転可能に挿入される孔を有して、連結ピン61i1a，61e1aに枢支される。そして、押圧バネのバネ力が、枢着による僅かな隙間が存在する各連結部71e1（71i1），70ａにおいて、連結部71e1（71i1）が連結部70ａに常時押し付けられるので、連結部71e1（71i1）と連結部70ａとの間の隙間（遊び）の影響が解消されて、制御軸70の運動が排気制御リンク71ｅ（吸気制御リンク71ｉ）に精度よく伝達される。
そして、連結部71i1の枢動中心線Ｌ4i（図２，図１２参照）と連結部71e1の枢動中心線Ｌ4e（図２，図１２参照）とは、制御軸70の連結部70ａにおいて共通の枢動中心線を構成すると共に基準平面Ｈ０に対して一方側である排気側に所定距離の偏倚量ｅで偏倚した状態（図２，図７参照）で回転中心線Ｌ２に平行に配置され、連結部71i2の枢動中心線Ｌ5i（図２，図１２参照）は前記排気側で回転中心線Ｌ２に平行に配置され、連結部71e2の枢動中心線Ｌ5e（図２，図１２参照）は、基準平面Ｈ０に対して他方側である吸気側で回転中心線Ｌ２に平行に配置される。それゆえ、図７に示されるように、制御軸70の中心軸線Ｌ６は、シリンダ軸線Ｌ１に平行であると共に、基準平面Ｈ０に対して排気側に偏倚量ｅだけ偏倚している。ここで、吸気側とは、基準平面Ｈ０に対して吸気弁22が配置される側であり、排気側とは、基準平面Ｈ０に対して排気弁23が配置される側である。
また、両枢動中心線Ｌ4i，Ｌ5i間の距離である吸気制御リンク71ｉのリンク長は、両枢動中心線Ｌ4e，Ｌ5e間の距離である排気制御リンク71ｅのリンク長よりも長く設定される。両枢動中心線Ｌ5i，Ｌ5eは、カム軸50の周囲に、回転中心線Ｌ２から同じ円柱面上で、回転中心線Ｌ２から等距離に配置されると共に、回転中心線Ｌ２を含むと共に基準平面Ｈ０に直交する第２直交平面Ｈ２に対して制御軸70および枢動中心線Ｌ4i，Ｌ4eが配置される側にある。また、枢動中心線Ｌ5iは、枢動中心線Ｌ5eよりも第２直交平面Ｈ２に近い位置にある。
それゆえ、共通枢動中心線である枢動中心線Ｌ4i，Ｌ4eは基準平面Ｈ０に対して排気側に所定の偏倚量ｅで偏倚していることにより、または、吸気制御リンク71ｉのリンク長は排気制御リンク71ｅのリンク長よりも長く設定されることにより、駆動機構Ｍ２により駆動される制御軸70の移動量に対して、カム軸50を中心とした枢動中心線Ｌ5iの揺動量、したがって吸気リンク機構Ｍ1iおよび吸気カム53の揺動量が、排気リンク機構Ｍ1eおよび排気カム54の揺動量よりも大きくなる。
図６，図１０を参照すると、制御軸70を駆動する駆動機構Ｍ２は、ヘッドカバー13に取り付けられる逆回転可能な電動モータ80と、電動モータ80の回転を制御軸70に伝達する伝達機構Ｍ４とを備える。そして、制御機構Ｍ３および駆動機構Ｍ２は、第２直交平面Ｈ２に対して、シリンダ11および燃焼室16とは反対側に配置される。
電動モータ80は、コイル部などの発熱部が収容されると共にシリンダ軸線Ｌ１に平行な中心軸線を有する円筒状の本体80ａと、シリンダ軸線Ｌ１に平行に延びる出力軸80ｂとを備える。電動モータ80は、シリンダヘッド12およびヘッドカバー13に関して、動弁室25の径方向で外方に配置される。そして、第１直交平面Ｈ１に対して左側に、伝動室59が配置され、第１直交平面Ｈ１に対して他方側である右側に、本体80ａおよび点火栓19が配置される。本体80ａにおいて、ヘッドカバー13に径方向に突出して庇状に形成された取付部13ａに結合される被取付部80a1には貫通孔80a2が形成され、出力軸80ｂは、該貫通孔80a2を貫通して本体80ａの外部に突出して動弁室25内に延びる。本体80ａは、ヘッドカバー13側からシリンダ軸線方向Ａ１に見て、またはヘッドカバー13の前方から見て、その全体が取付部により覆われる位置に配置される（図１０参照）。
図２，図５，図１０を参照すると、動弁室25内において、シリンダ軸線方向Ａ１でカム軸ホルダ29とヘッドカバー13との間に配置される伝達機構Ｍ４は、ヘッドカバー13を貫通して動弁室25内に延びる出力軸80ｂに形成された駆動ギヤ80b1に噛合する減速ギヤ81と、減速ギヤ81と噛合すると共にシリンダヘッド12にカム軸ホルダ29を介して回転可能に支持される出力ギヤ82とから構成される。減速ギヤ81は、ヘッドカバー13とヘッドカバー13に形成された開口13ｃを覆うカバー83とに支持される支持軸84に回転可能に支持され、駆動ギヤ80b1と噛合する大ギヤ81ａと、出力ギヤ82と噛合する小ギヤ81ｂとを有する。出力ギヤ82は、カム軸ホルダ29にボルトにより結合された保持筒88に軸受89を介して回転可能に支持される円筒状のボス部82ａを有する。
出力ギヤ82と制御軸70とは、出力ギヤ82の回転運動を、制御軸70の、シリンダ軸線Ｌ１に平行な直線往復運動に変換する運動変換機構としての送りネジ機構を介して駆動連結される。前記送りネジ機構は、ボス部82ａの内周面に形成された台形ネジからなる雌ネジ部82ｂと、制御軸70の外周面に形成されて雄ネジ部70ｂと螺合する台形ネジからなる雄ネジ部70ｂとを備える。制御軸70は、ボス部82ａに固定された案内軸90の外周に摺動可能に嵌合しており、該案内軸90により移動方向に案内された状態で、カム軸ホルダ29に形成された貫通孔91（図７も参照）を通じて、シリンダ軸線方向Ａ１でカム軸50に対して進出および後退可能である。
図５を参照すると、電動モータ80は、電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという。）92により制御される。そのために、ＥＣＵ92には、出力要求量検出手段95、機関温度検出手段96のほかに、前記運転状態検出手段を構成する内燃機関Ｅの始動時を検出する始動検出手段や機関回転速度を検出する機関回転速度検出手段などからの検出信号、さらに、電動モータ80により揺動させられる排気リンク機構Ｍ1eのホルダ60ｅひいては排気カム54の、カム軸50に対する揺動角である揺動位置を検出する揺動位置検出手段94（例えばポテンショメータから構成される。）からの検出信号が入力される。
ＥＣＵ92の記憶装置には、操作量Ｄをパラメータとして揺動位置が設定されたバルブ制御マップが格納されている。そして、ＥＣＵ92は、出力要求量検出手段95により検出される操作量Ｄと、揺動位置検出手段94により検出される排気リンク機構Ｍ1iのホルダ60ｅの実際の揺動位置、すなわち排気カム54の実際の揺動位置とに応じて、前記バルブ制御マップにより設定される揺動位置となるように、電動モータ80を制御する。それゆえ、電動モータ80により駆動される制御軸70の位置が変更されると、排気リンク機構Ｍ1e（吸気リンク機構Ｍ1i）および排気カム54（吸気カム53）のカム軸50に対する相対的な回転位置である揺動位置が、操作量Ｄに応じて変更され、排気弁23（吸気弁22）のバルブ作動特性が内燃機関Ｅの運転状態に応じて制御される。
具体的には、以下のとおりである。
図１１に示されるように、吸気弁および排気弁は、それぞれ、開閉時期および最大リフト量を変更するバルブ特性可変機構Ｍにより制御されるバルブ作動特性Ｋi，Ｋeの基本作動特性として、最大バルブ作動特性Ｋimax，Ｋemaxおよび最小バルブ作動特性Ｋimin，Ｋeminを境界値として、最大バルブ作動特性Ｋimax，Ｋemaxと最小バルブ作動特性Ｋimin，Ｋeminとの間の任意の中間バルブ作動特性で開閉作動される。そのために、吸気弁22については、その開時期が連続的に遅角されるにつれて、閉時期が連続的に進角されて開弁期間が連続的に短くなり、さらに最大リフト量が得られるカム軸50の回転角（またはクランク軸15の回転位置であるクランク角）が連続的に遅角されると共に最大リフト量が連続的に小さくなる。そして、吸気弁22のバルブ作動特性の変更と同時に、排気弁23については、その開時期が連続的に遅角されるにつれて、閉時期が連続的に進角されて開弁期間が連続的に短くなり、さらに最大リフト量が得られるカム軸50の回転角が連続的に進角され、最大リフト量が連続的に小さくなる。
図１２を併せて参照すると、駆動機構Ｍ２により駆動される制御軸70および吸気制御リンク71ｉが、図１２（Ａ），（Ｂ）に示される第１位置を占めるとき、吸気弁22の開時期が最進角位置θiomaxになり、その閉時期が最遅角位置θicmaxになり、かつその開弁期間および最大リフト量がいずれも最大になる最大バルブ作動動特性Ｋimaxが得られ、同時に、排気弁23の開時期が最進角位置θeomaxになり、その閉時期が最遅角位置θecmaxになり、かつその開弁期間および最大リフト量がいずれも最大になる最大バルブ作動特性Ｋemaxが得られる。
なお、図１２，図１３においては、排気弁23（吸気弁22）が閉弁しているときの排気リンク機構Ｍ1e（吸気リンク機構Ｍ1i）および排気メインロッカアーム42（吸気メインロッカアーム41）の状態が実線および破線で示され、排気弁23（吸気弁22）が最大リフト量で開弁したときの排気リンク機構Ｍ1e（吸気リンク機構Ｍ1i）および排気メインロッカアーム42（吸気メインロッカアーム41）の状態の概略が二点鎖線で示されている。
内燃機関Ｅの運転状態に応じて、バルブ特性可変機構Ｍにより最大バルブ作動特性Ｋimax，Ｋemaxが得られる状態から最小バルブ作動特性Ｋimin，Ｋeminが得られる状態に向かって移行するときは、電動モータ80が出力ギヤ72を回転駆動して、前記送りネジ機構により制御軸70がカム軸50に向かって進出する。このとき電動モータ80の駆動量に基づいて、制御軸70は、吸気制御リンク71ｉを介して吸気リンク機構Ｍ1iおよび吸気カム53を、カム軸50を中心に回転方向Ｒ１に揺動させ、同時に、排気制御リンク71ｅを介して排気リンク機構Ｍ1eおよび排気カム54を、カム軸50を中心に反回転方向Ｒ２に揺動させる。
そして、制御軸70および排気制御リンク71ｅが図１３（Ａ），（Ｂ）に示される第２位置を占めるとき、吸気弁22の開時期が最遅角位置θiominとなり、その閉時期が最進角位置θicminとなり、かつその開弁期間および最大リフト量がいずれも最小になる最小バルブ作動動特性Ｋimaxが得られ、同時に、排気弁23の開時期が最遅角位置θeominとなり、その閉時期が最進角位置θecminとなり、かつその開弁期間および最大リフト量がいずれも最小になる最小バルブ作動特性Ｋeminが得られる。
そして、制御軸70が前記第２位置から前記第１位置に移行するときは、電動モータ80が出力ギヤ82を逆方向に回転駆動して、前記送りネジ機構により制御軸70がカム軸50から離れるように後退する。このとき、制御軸70は、吸気制御リンク71ｉを介して吸気リンク機構Ｍ1iおよび吸気カム53を、カム軸50を中心に反回転方向Ｒ２に揺動させ、同時に、排気制御リンク71ｅを介して排気リンク機構Ｍ1eおよび排気カム54を、カム軸50を中心に回転方向Ｒ１に揺動させる。
また、制御軸70が前記第１位置と前記第２位置の間の位置を占めるとき、排気弁23（吸気弁22）について、最大バルブ作動特性Ｋemax（Ｋimax）および最小バルブ作動特性Ｋemin（Ｋimin）における開時期、閉時期、開弁期間および最大リフト量の間の値となる開時期、閉時期、開弁期間および最大リフト量が設定される無数の前記中間バルブ作動特性が得られる。
そして、吸気弁および排気弁は、前記基本作動特性のほかに、それぞれ、バルブ特性可変機構Ｍにより補助作動特性で開閉作動される。具体的には、前記補助作動特性としてのデコンプ作動特性が得られることを図１４（Ａ），（Ｂ）を参照して説明する。内燃機関Ｅの始動開始時の圧縮行程時に、電動モータ80が出力ギヤ82を逆方向に回転駆動して、制御軸70が前記第１位置を越えてカム軸50から離れるように後退した位置であるデコンプ位置を占める。このとき、排気リンク機構Ｍ1e（吸気リンク機構Ｍ1i）および排気カム54（吸気カム53）が、回転方向Ｒ１（反回転方向Ｒ２）に揺動して、第２プレート62ｅ（62ｉ）のデコンプカム62e1（62i1）が、排気メインロッカアーム42（吸気メインロッカアーム41）のローラ42ｃ（41ｃ）の近傍に設けられたデコンプ部42ｄ（41ｄ）に接触して、ローラ42ｃ（41ｃ）が排気カム54（吸気カム53）から離れ、排気弁23（吸気弁22）が小開度のデコンプ開度で開弁する。
図１１を参照すると、吸気弁22および排気弁23のバルブ作動特性に対応して、吸気上死点付近での吸気弁22および排気弁23のオーバラップ期間Ｐａおよび非オーバラップ期間Ｐｂが変化する。すなわち、最大バルブ作動特性Ｋimax，Ｋemaxでは最大オーバラップ期間Ｐaxが得られ、最小バルブ作動特性Ｋimin，Ｋeminでは最大非オーバラップ期間Ｐbxが得られ、両バルブ作動特性の間の中間バルブ作動特性では、最大バルブ作動特性Ｋimax，Ｋemaxから最小バルブ作動特性Ｋimin，Ｋeminに移行するにつれて、オーバラップ期間Ｐａが減少して０（ゼロ）となり、非オーバラップ期間Ｐｂが０（ゼロ）から増加する。ここで、オーバラップ期間Ｐａは、吸気上死点付近において、排気弁23および吸気弁22が共に開弁状態にあり、排気弁23の閉時期と吸気弁22の開時期との間のクランク角（またはカム角の回転角）の範囲であり、非オーバラップ期間Ｐｂは、吸気上死点付近において、排気弁23および吸気弁22が共に閉弁状態にあり、排気弁23の閉時期と吸気弁22の開時期との間のクランク角（またはカム角の回転角）の範囲である。
そして、ＥＣＵ92は、機関温度検出手段96により暖機時であることが検出されると、図４（Ｃ）に示されるように、内燃機関Ｅの負荷領域全体で操作量Ｄに無関係に所定量に固定されたオーバラップ期間Ｐａ、ここでは最大オーバラップ期間Ｐaxが得られるように、吸気弁22および排気弁23のバルブ作動特性を制御すべく、前記バルブ制御マップに基づいて電動モータ80を制御する。ここでは、暖機時には、バルブ特性可変機構Ｍは、最大バルブ作動特性Ｋimax，Ｋemaxで吸気弁22および排気弁23が開閉作動されるようにして、負荷領域全体で非オーバラップ期間Ｐｂが形成されないようにバルブ作動特性を制御する。
また、ＥＣＵ92は、機関温度検出手段96により暖機後であることが検出されると、図４（Ｄ）に示されるように、バルブ特性可変機構Ｍは、前記負荷領域全体で、スロットル弁30との協働により要求量に応じた機関出力を得るために、操作量Ｄに応じてオーバラップ期間Ｐａまたは非オーバラップ期間Ｐｂを制御して機関出力を制御すべく、バルブ作動特性を制御する。
図４，図１１を参照すると、バルブ特性可変機構Ｍは、第１負荷領域Ｆａで、要求量の増加につれて、オーバラップ期間Ｐａが減少して０（ゼロ）になった後、非オーバラップ期間Ｐｂが増加して、所定負荷Ｄａに達する前に最大非オーバラップ期間Ｐbxが得られるようにバルブ作動特性を制御し、第２負荷領域Ｆｂで、要求量の増加につれて、最大非オーバラップ期間Ｐbxから非オーバラップ期間Ｐｂが減少して０（ゼロ）になった後、オーバラップ期間Ｐａが増加して、最大負荷（最大操作量）Ｄｂで最大オーバラップ期間Ｐaxが得られるようにバルブ作動特性を制御する。このように、バルブ特性可変機構Ｍにより、第１負荷領域Ｆａおよび第２負荷領域Ｆｂに跨る負荷領域での非オーバラップ期間Ｐｂの変化は連続的となるように制御されて、該跨る負荷領域で、非オーバラップ期間Ｐｂはステップ状に変化しない。
そして、この動弁装置40において、バルブ特性可変機構Ｍは吸気弁22の開閉時期および排気弁23の開閉時期を変更してオーバラップ期間Ｐａおよび非オーバラップ期間Ｐｂを制御することにより内部ＥＧＲ率Ｎを制御する。
内部ＥＧＲ率Ｎは、燃焼室16の新気の量と燃焼室16に残留する既燃ガスの量と割合を示すもので、次式で定義される。
Ｎ＝Ｖce／（Ｖｃ−Ｖca）
ここで、Ｖｃ：吸気下死点でのシリンダ容積
Ｖca：吸気弁が有効リフト量にあるときのシリンダ容積
Ｖce：排気弁が有効リフト量にあるときのシリンダ容積
吸気弁の有効リフト量：吸気ポートから開弁状態の吸気弁を介して燃焼室に新気が実 質的に流入を開始するときの吸気弁のリフト量
排気弁の有効リフト量：燃焼室から開弁状態の排気弁を介して排気ポートに既燃ガス が実質的に流出を終了するときの排気弁のリフト量
それゆえ、内部ＥＧＲ率Ｎは、最大バルブ作動特性Ｋimax，Ｋemaxでの最大オーバラップ期間Ｐaxで得られる最小内部ＥＧＲ率Ｎｎと、最小バルブ作動特性Ｋimin，Ｋeminでの最大非オーバラップ期間Ｐbxで得られる最大内部ＥＧＲ率Ｎｘとで規定される制御範囲において、バルブ作動特性が最大バルブ作動特性Ｋimax，Ｋemaxから最小バルブ作動特性Ｋimin，Ｋeminに移行するにつれて、最小内部ＥＧＲ率Ｎｎから最大内部ＥＧＲ率Ｎｘまで連続的に増加する。したがって、第１負荷領域Ｆａおよび第２負荷領域Ｆｂに跨る負荷領域での非オーバラップ期間Ｐｂの変化は連続的となるように制御されることにより、前記跨る負荷領域で、内部ＥＧＲ率Ｎの変化は連続的となるように制御され、内部ＥＧＲ率Ｎはステップ状に変化しない。
そして、暖機時に、バルブ特性可変機構Ｍは、負荷領域全体で、操作量Ｄに無関係に、内部ＥＧＲ率Ｎが最小内部ＥＧＲ率Ｎｎに維持されるように吸気弁22および排気弁23のバルブ作動特性を制御する。また、暖機後に、負荷領域全体で、バルブ特性可変機構Ｍは、操作量Ｄに応じてオーバラップ期間Ｐａまたは非オーバラップ期間Ｐｂを制御して、内部ＥＧＲ率Ｎにより、または内部ＥＧＲ率Ｎで規定される内部ＥＧＲ量により機関出力を制御する。より具体的には、暖機後に、バルブ特性可変機構Ｍは、第１負荷領域Ｆａで、内部ＥＧＲ率Ｎが、無負荷での最小内部ＥＧＲ率Ｎｎから、操作量Ｄの増加につれて増加して、所定負荷Ｄａに達する前に最大内部ＥＧＲ率Ｎｘが得られるように吸気弁22および排気弁23のバルブ作動特性を制御し、第２負荷領域Ｆｂで、内部ＥＧＲ率Ｎが、所定負荷Ｄａでの最大内部ＥＧＲ率Ｎｘから、操作量Ｄの増加につれて減少して、最大負荷Ｄｂで最小内部ＥＧＲ率Ｎｎが得られるように吸気弁22および排気弁23のバルブ作動特性を制御する。
また、吸気弁22がバルブシート24から離れて実際に開弁する開時期に対して、吸気弁22が有効リフト量で開弁する時期である有効開時期、および排気弁23が有効リフト量で開弁する時期である有効閉時期を使用すると、オーバラップ期間Ｐａおよび非オーバラップ期間Ｐｂを、有効オーバラップ期間Ｐaeおよび有効非オーバラップ期間Ｐbeで表すことができる。なお、この実施形態では、吸気弁22および排気弁23の前記有効リフト量は同じ値になっている。
以下、有効開時期および有効閉時期により規定される有効非オーバラップ期間Ｐbeを使用して、バルブ特性可変機構Ｍによるバルブ作動特性の制御について説明する。バルブ特性可変機構は、暖機時に、負荷領域全体で、有効オーバラップ期間Ｐaeおよび有効非オーバラップ期間Ｐbeがいずれも０（ゼロ）に固定されるように吸気弁22および排気弁23のバルブ作動特性を制御し、暖機後に、第１負荷領域Ｆａで、操作量Ｄの増加につれて有効非オーバラップ期間Ｐbeが、無負荷での０（ゼロ）から、所定負荷Ｄａでの最大値まで増加するようにバルブ作動特性を制御し、第２負荷領域Ｆｂで、操作量Ｄの増加につれて有効非オーバラップ期間Ｐbeが最大値から操作量Ｄが最大値となる最大負荷で０（ゼロ）となるまで減少するように吸気弁22および排気弁23のバルブ作動特性を制御する。なお、この実施形態において、有効オーバラップ期間Ｐaeおよび有効非オーバラップ期間Ｐbeがいずれも０（ゼロ）になるカム軸50の回転角（クランク角）は、吸気上死点である。
そして、最大バルブ作動特性Ｋimax，Ｋemaxで開閉作動する吸気弁22および排気弁23により得られる有効オーバラップ期間Ｐaeおよび有効非オーバラップ期間Ｐbeが最小値である０（ゼロ）となるとき、内部ＥＧＲ率Ｎは最小内部ＥＧＲ率Ｎｎとなり、最小バルブ作動特性Ｋimin，Ｋeminで開閉作動する吸気弁22および排気弁23により得られる有効非オーバラップ期間Ｐbeが最大値Ｐbex となるとき、内部ＥＧＲ率Ｎは最大内部ＥＧＲ率Ｎｘになる。
次に、前述のように構成された実施形態の作用および効果について説明する。
内燃機関Ｅの暖機時に、スロットル制御機構Ｔは、内燃機関Ｅの負荷領域全体で、操作量Ｄの増加につれて増加する開度となるようにスロットル弁30の開度を制御し、バルブ特性可変機構Ｍは、負荷領域全体で非オーバラップ期間Ｐｂが形成されないように吸気弁22および排気弁23のバルブ作動特性を制御して、内部ＥＧＲ率Ｎの制御範囲で内部ＥＧＲ率Ｎが最小となるようする暖機時制御形態で内燃機関Ｅの制御が行われることにより、暖機時に、負荷領域全体で、新気は、スロットル弁30により操作量Ｄに応じて流量制御されて燃焼室16に供給され、一方、内部ＥＧＲ率Ｎは、バルブ特性可変機構Ｍにより非オーバラップ期間Ｐｂが形成されないために、非オーバラップ期間Ｐｂが形成される場合に比べて小さくなって、内部ＥＧＲ率Ｎの制御範囲において最小となるように制御されるので、燃焼性が向上し、燃焼温度も高くなることから、負荷領域全体で、燃焼性が向上して燃焼の安定性が向上し、燃焼温度が高くなって内燃機関の暖機が促進される。さらに、燃焼温度が高くなることで、前記排気装置に設けられる排気浄化装置である触媒装置の暖機も促進されるので、触媒装置の活性化が早められて、排気浄化性能が向上する。
内燃機関Ｅの暖機後に、スロットル制御機構Ｔは、第１負荷領域Ｆａで、操作量Ｄの増加につれてアイドル開度から所定負荷Ｄａで全開するようにスロットル弁30の開度を制御すると共に、第２負荷領域Ｆｂで、スロットル弁30を全開に制御し、バルブ特性可変機構Ｍは、負荷領域全体で操作量Ｄに応じてオーバラップ期間Ｐａまたは非オーバラップ期間Ｐｂを制御して、内部ＥＧＲ率Ｎにより機関出力を制御すると共に、所定負荷Ｄａにおいて最大非オーバラップ期間Ｐbxによる最大内部ＥＧＲ率Ｎｘが得られるようにバルブ作動特性を制御する暖機後制御形態により内燃機関Ｅが制御されることにより、負荷領域全体で、特に低負荷領域Ｆ１で、ポンピングロスが一層減少して、燃費性能が向上し、一方、負荷領域全体で、操作量Ｄに応じた機関出力が得られるようにオーバラップ期間Ｐａおよび非オーバラップ期間Ｐｂの制御による内部ＥＧＲ率Ｎで機関出力が制御されるので、ポンピングロスが減少すると共にＮＯｘの発生量が減少し、さらに所定負荷Ｄａでは内部ＥＧＲ率Ｎが最大となるので、所定負荷Ｄａ付近の低負荷領域Ｆ１でのポンピングロスおよびＮＯｘの発生量が大幅に減少して、燃費性能および排気浄化性能が向上する。
さらに、前記暖機後制御形態では、バルブ特性可変機構Ｍは、第１負荷領域Ｆａで、内部ＥＧＲ率Ｎが、無負荷での最小内部ＥＧＲ率Ｎｎから、操作量Ｄの増加につれて増加して、所定負荷Ｄａで最大内部ＥＧＲ率Ｎｘが得られるように吸気弁22および排気弁23のバルブ作動特性を制御し、第２負荷領域Ｆｂで、内部ＥＧＲ率Ｎが、所定負荷Ｄａでの最大内部ＥＧＲ率Ｎｘから、操作量Ｄの増加につれて減少して、最大負荷Ｄｂで最小内部ＥＧＲ率Ｎｎが得られるように吸気弁22および排気弁23のバルブ作動特性を制御する。このことにより、第１負荷領域Ｆａでは、スロットル弁30の開度が大きいことによる新気の燃焼室16への流入を抑制するように内部ＥＧＲ率Ｎが増加するので、ポンピングロスが減少すると共にＮＯｘの発生量が減少し、また第２負荷領域Ｆｂでは、操作量Ｄの増加につれて、非オーバラップ期間Ｐｂが減少して内部ＥＧＲ率Ｎが減少し、燃焼室16に供給される新気の量が増加するので、所定負荷Ｄａに近づくにつれて、内部ＥＧＲ率Ｎが大きくなることにより、ポンピングロスが減少すると共にＮＯｘの発生量が減少して、燃費性能および排気浄化性能が向上し、高負荷領域Ｆ３では大きい機関出力が得られて要求量に応じた所要の機関出力が確保される。
バルブ特性可変機構Ｍは、第１負荷領域Ｆａにおいて、所定負荷Ｄａよりも小さい負荷領域において最大内部ＥＧＲ率Ｎｘが、または最大非オーバラップ期間Ｐbxおよび最大有効非オーバラップ期間Ｐbex が得られるようにバルブ作動特性を制御することにより、第１負荷領域Ｆａでのポンピングロスが一層減少して燃費性能が向上し、さらに排気浄化性能が向上する。
バルブ特性可変機構Ｍは、オーバラップ期間Ｐａの減少、非オーバラップ期間Ｐｂの増加、有効オーバラップ期間Ｐaeおよび有効非オーバラップＰbeがいずれも０（ゼロ）の状態からの有効非オーバラップ期間Ｐbeの増加、または内部ＥＧＲ率Ｎの増加につれて、吸気弁22の最大リフト量が減少するようにバルブ作動特性を制御することにより、オーバラップ期間Ｐａが大きいとき、非オーバラップ期間Ｐｂが小さいとき、有効非オーバラップ期間Ｐbeが小さいとき、または内部ＥＧＲ率Ｎが小さいときは、吸気弁22の最大リフト量が大きいので、ポンピングロスが減少し、また、所定負荷Ｄａ付近において、オーバラップ期間Ｐａが小さいとき、非オーバラップ期間Ｐｂが大きいとき、有効非オーバラップ期間Ｐbeが大きいとき、または内部ＥＧＲ率Ｎが大きいときは、内部ＥＧＲ率Ｎが大きいことにより、ポンピングロスが減少するので、第１負荷領域Ｆａおよび所定負荷Ｄａ付近でのポンピングロスが減少し、燃費性能が向上する。
同時に、バルブ特性可変機構Ｍは、オーバラップ期間Ｐａの減少、非オーバラップ期間Ｐｂの増加、有効オーバラップ期間Ｐaeおよび有効非オーバラップ期間Ｐbeがいずれも０（ゼロ）の状態からの有効非オーバラップ期間Ｐbeの増加、または内部ＥＧＲ率Ｎの増加につれて、排気弁23の最大リフト量が減少するようにバルブ作動特性を制御することにより、オーバラップ期間Ｐａが大きいとき、非オーバラップ期間Ｐｂが小さいとき、有効非オーバラップ期間Ｐbeが小さいとき、または内部ＥＧＲ率Ｎが小さいときは、排気弁23の最大リフト量が大きいので、ポンピングロスが減少し、また、所定負荷Ｄａ付近において、オーバラップ期間Ｐａが小さいとき、非オーバラップ期間Ｐｂが大きいとき、有効非オーバラップ期間Ｐbeが大きいとき、または内部ＥＧＲ率Ｎが大きいときは、内部ＥＧＲ率Ｎが大きいことにより、ポンピングロスが減少するので、第１負荷領域Ｆａおよび所定負荷Ｄａ付近でのポンピングロスが減少し、この点でも燃費性能が向上する。
バルブ特性可変機構Ｍは、最大オーバラップ期間Ｐaxまたは最小内部ＥＧＲ率Ｎｎにおいて、有効オーバラップ期間Ｐaeおよび有効非オーバラップ期間Ｐbeが０となるようにバルブ作動特性を制御することにより、内部ＥＧＲ率Ｎの制御範囲において、燃焼室16からの既燃ガスの流出が実質的に停止し、燃焼室16への新気の流入が実質的に始まる時期を基準にして、内部ＥＧＲ率Ｎの制御が開始されることから、内部ＥＧＲ率Ｎの制御精度が高まり、またその制御範囲を大きくすることができるので、内部ＥＧＲ率Ｎの制御または有効非オーバラップ期間Ｐbeの制御による機関出力の制御精度を向上させることができる。
バルブ特性可変機構Ｍにおいて、制御機構Ｍ３は、オーバラップ期間Ｐａの減少、非オーバラップ期間Ｐｂまたは有効非オーバラップ期間Ｐbeの増加による内部ＥＧＲ率Ｎの増加方向で駆動機構Ｍ２により駆動されるとき、吸気リンク機構Ｍ1iによる吸気弁22の開時期の遅角量が、排気リンク機構Ｍ1eによる排気弁23の閉時期の進角量よりも大きくなるように、駆動機構Ｍ２と各リンク機構Ｍ1i，Ｍ1eとを連結していることにより、バルブ特性可変機構Ｍが、内部ＥＧＲ率Ｎが増加する方向にオーバラップ期間Ｐａを減少し、非オーバラップ期間Ｐｂを増加し、または有効非オーバラップ期間Ｐbeを増加するとき、吸気弁22の開時期の遅角量は排気弁23の閉時期の進角量よりも大きくなるので、排気弁23の閉時期が進角して燃焼室16に残留する既燃ガスの圧力が高くなるとき、吸気弁22の開弁時の遅角量が排気弁23の閉時期の進角量以下の場合に比べて、吸気弁22は燃焼室16の圧力がより低い状態のときに開弁を開始するので、吸気の吹返しが防止または抑制される。
枢動中心線Ｌ4iと枢動中心線Ｌ4eとは、基準平面Ｈ０に対して排気側に偏倚して回転中心線Ｌ２に平行に配置され、枢動中心線Ｌ5iは排気側に配置され、枢動中心線Ｌ5eは吸気側に配置されることにより、制御軸70が移動したとき、吸気リンク機構Ｍ1iが排気リンク機構Ｍ1eよりも大きい揺動量でカム軸50を中心に揺動して、吸気弁22の開時期の遅角量が排気弁23の閉時期の進角量よりも大きくなるバルブ作動特性が得られるので、吸気リンク機構Ｍ1iおよび排気リンク機構Ｍ1eに制御機構Ｍ３の制御軸70が共有されたうえで、枢動中心線Ｌ4i，枢動中心線Ｌ4e，枢動中心線Ｌ5iおよび枢動中心線Ｌ5eの、基準平面Ｈ０に対する配置により、バルブ特性可変機構Ｍが小型化され、その構造が簡素化される。
枢動中心線Ｌ4iと枢動中心線Ｌ4eとは、回転中心線Ｌ２に平行に配置され、枢動中心線Ｌ5iは排気側に配置され、枢動中心線Ｌ5eは吸気側に配置され、吸気制御リンク71ｉのリンク長は、排気制御リンク71ｅのリンク長よりも長いことにより、制御軸70が移動したとき、吸気リンク機構Ｍ1iが排気リンク機構Ｍ1eよりも大きい揺動量でカム軸50を中心に揺動して、吸気弁22の開時期の遅角量が排気弁23の閉時期の進角量よりも大きくなるバルブ作動特性が得られるので、吸気リンク機構Ｍ1iおよび排気リンク機構Ｍ1eに制御機構Ｍ３の制御軸70が共有されたうえで、枢動中心線Ｌ5iおよび枢動中心線Ｌ5eが、基準平面Ｈ０の両側に振り分けられて配置され、吸気制御リンク71ｉのリンク長が排気制御リンク71ｅのリンク長よりも長いことで、バルブ特性可変機構が小型化され、その構造が簡素化される。
さらに、枢動中心線Ｌ4Iおよび枢動中心線Ｌ4eが共通枢動中心線を構成することにより、バルブ特性可変機構Ｍが一層小型化され、その構造が一層簡素化される。
以下、前述した実施形態の一部の構成を変更した実施形態について、変更した構成に関して説明する。
所定負荷Ｄａは、中負荷領域Ｆ２における負荷であってもよい。吸気弁および排気弁の開閉時期のうち、排気弁の開閉時期のみが変更されて、オーバラップ期間および非オーバラップ期間が制御されてもよい。前記燃料供給装置は、燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁であってもよい。
内燃機関は、多気筒内燃機関であってもよい。さらに、１つの気筒に複数の吸気弁と１つまたは複数の排気弁が設けられる内燃機関、または１つの気筒に複数の排気弁と１つまたは複数の吸気弁が設けられる内燃機関であってもよい。
所定負荷Ｄａおよび第２負荷領域Ｆｂにおいて、スロットル弁30の開度はほぼ全開であってもよく、また、最大オーバラップ期間Ｐaxまたは最小内部ＥＧＲ率Ｎｎにおいて、有効オーバラップ期間Ｐaeおよび有効非オーバラップ期間Ｐbeはほぼ０であってもよく、また、暖機時に、負荷領域全体で内部ＥＧＲ率Ｎはほぼ最小であってもよい。ここで、「ほぼ」とは、それぞれ、スロットル弁30の開度が全開であるとき、有効オーバラップ期間Ｐaeおよび有効非オーバラップ期間Ｐbeが０であるとき、内部ＥＧＲ率Ｎが最小であるときに比べて、作用効果に関して有意の差異がない範囲を意味する。
本発明の内燃機関が搭載された自動二輪車の概略の右側面図である。 図１の内燃機関において、図６概略ＩＩ−ＩＩ矢視での断面図であり、部分的に、吸気弁と排気弁の弁ステムの中心軸線、制御軸の中心軸線を通る面での断面図である。 図１の内燃機関のスロットルボディの概略図である。 図１の内燃機関の制御における制御形態を説明するものであり、（Ａ）は、スロットル開度マップの暖機時用マップを示し、（Ｂ）は、スロットル開度マップの暖機後用マップを示し、（Ｃ）は、暖機時のオーバラップ期間、および非オーバラップ期間の制御形態を示す図であり、（Ｄ）は、暖機後のオーバラップ期間および非オーバラップ期間の制御形態を示す図である。 図１の内燃機関において、図１０の概略Ｖａ−Ｖａ矢視での断面図であり、部分的に、概略Ｖｂ−Ｖｂ矢視での断面図である。 図１の内燃機関において、ヘッドカバーを外した状態で、動弁装置の図２の概略ＶＩ−ＶＩ矢視での断面図であり、部分的に、動弁装置の構成部材を適宜断面で示した図である。 図１の内燃機関において、シリンダヘッドに取り付けられるカム軸ホルダをシリンダ軸線に沿ってヘッドカバー側から見た図である。 図１の内燃機関の動弁装置において、（Ａ）は、バルブ特性可変機構の排気駆動カムをカム軸方向から見た図であり、（Ｂ）は、バルブ特性可変機構の排気リンク機構および排気カムを適宜枢動させた状態で示す図である。 （Ａ）は、図８のＩＸＡ矢視での断面図であり、（Ｂ）は、図８のＩＸＢ矢視図であり、（Ｃ）は、図８のＩＸＣ矢視での断面図であり、（Ｄ）は、図８のＩＸＤ矢視図である。 図１の内燃機関において、ヘッドカバーを前方からシリンダ軸線に沿って見た図であり、部分的に破断して、バルブ特性可変機構の駆動機構を示す図である。 図１の内燃機関の動弁装置による吸気弁および排気弁のバルブ作動特性を説明する図である。 図１の内燃機関の動弁装置において、（Ａ）は、吸気弁について最大バルブ作動特性が得られるときのバルブ特性可変機構の要部の説明図であり、（Ｂ）は、排気弁について最大バルブ作動特性が得られるときのバルブ特性可変機構の要部の説明図であり、図２の要部拡大図に相当する図である。 （Ａ）は、吸気弁について最小バルブ作動特性が得られるときの図１２（Ａ）に対応する図であり、（Ｂ）は、排気弁について最小バルブ作動特性が得られるときの図１２（Ｂ）に対応する図である。 （Ａ）は、吸気弁についてデコンプ作動特性が得られるときの図１２（Ａ）に対応する図であり、（Ｂ）は、排気弁についてデコンプ作動特性が得られるときの図１２（Ｂ）に対応する図である。
符号の説明
１…車体フレーム、２…ヘッドパイプ、３…フロントフォーク、４…ハンドル、５…スイングアーム、６…リヤクッション、７…前輪、８…後輪、９…車体カバー、10…クランクケース、11…シリンダ、12…シリンダヘッド、13…ヘッドカバー、14…ピストン、15…クランク軸、16…燃焼室、17…吸気ポート、18…排気ポート、19…点火栓、20ｉ，20ｅ…弁ガイド、21…弁バネ、22…吸気弁、23…排気弁、24…バルブシート、25…動弁室、26…エアクリーナ、27…スロットルボディ、28…排気管、29…カム軸ホルダ、30…スロットル弁、32…スロットル開度検出手段、33…電動モータ、34，35…ギヤ、
40…動弁装置、41，42…メインロッカアーム、43…ロッカ軸、44…軸受、50…カム軸、51，52…駆動カム、53…吸気カム、54…排気カム、55…押圧バネ、56…軸受、57…カムスプロケット、59…伝動室、60ｅ，60ｉ…ホルダ、61ｅ，61ｉ，62ｅ，62ｉ…プレート、63ｅ，63ｉ…カラー、64…リベット、66ｉ，66ｅ…サブロッカアーム、67ｅ，67ｉ…連結リンク、68…制御バネ、69…軸受、70…制御軸、71ｉ，71ｅ…制御リンク、72，73…連結ピン、76，77，78，79…バネ保持部、76ａ，77ａ，78ａ，79ａ…バネガイド、80…電動モータ、80ｂ…出力軸、81…減速ギヤ、82…出力ギヤ、83…カバー、84…支持軸、88…保持筒、89…軸受、90…案内軸、91…貫通孔、92…ＥＣＵ、94…揺動位置検出手段、95…出力要求量検出手段、96…機関温度検出手段、
Ｅ…内燃機関、Ｖ…自動二輪車、Ｕ…パワーユニット、Ｌ１…シリンダ軸線、Ｌ２…回転中心線、Ｌ3i，Ｌ3e…揺動中心線、Ｌ4i，Ｌ4e，Ｌ5i，Ｌ5e…枢動中心線、Ｌ６…中心軸線、Ａ１…シリンダ軸線方向、Ａ２…カム軸方向、Ｔ…スロットル制御機構、Ｄ…操作量、Ｄａ…所定負荷、Ｄｂ…最大負荷、Ｆａ，Ｆｂ…負荷領域、ｅ…偏倚量、Ｍ…バルブ特性可変機構、Ｍ1i，Ｍ1e…リンク機構、Ｍ２…駆動機構、Ｍ３…制御機構、Ｍ４…伝達機構、Ｈ０…基準平面、Ｈ１，Ｈ２…直交平面、Ｒ１…回転方向、Ｒ２…反回転方向、Ｋimax，Ｋemax…最大バルブ作動特性、Ｋimin，Ｋemin…最小バルブ作動特性、β…開度、θiomax，θicmin，θeomax，θecmin…最進角位置、θicmax，θiomin，θecmax，θeomin…最遅角位置、Ｐａ…オーバラップ期間、Ｐｂ…非オーバラップ期間、Ｐae…有効オーバラップ期間、Ｐbe…有効非オーバラップ期間、Ｎ…内部ＥＧＲ率、Ｎｎ…最小内部ＥＧＲ率、Ｎｘ…最大内部ＥＧＲ率。

Claims (7)

  1. 吸気量を制御するスロットル弁の開度を制御するスロットル制御機構と、排気弁の閉時期を含むバブル作動特性を制御するバルブ特性可変機構と、機関出力の要求量を設定する出力設定手段とを備え、前記バルブ特性可変機構が前記排気弁の閉時期を変更してオーバラップ期間および非オーバラップ期間を制御することにより内部ＥＧＲ率が制御される内燃機関の制御方法において、
    以下の制御形態で制御が行われることを特徴とする内燃機関の制御方法。
    前記スロットル制御機構は、前記内燃機関の無負荷から低負荷領域または中負荷領域における所定負荷までの前記内燃機関の第１負荷領域で、前記要求量の増加につれてアイドル開度から前記所定負荷で全開またはほぼ全開するように前記スロットル弁の開度を制御すると共に、前記所定負荷を越える前記内燃機関の第２負荷領域で、前記スロットル弁を全開またはほぼ全開に制御し、かつ前記第１負荷領域および前記第２負荷領域に跨る負荷領域での前記スロットル弁の開度の変化は連続的となるように制御し、
    前記バルブ特性可変機構は、前記内燃機関の負荷領域全体で前記要求量に応じて前記オーバラップ期間または前記非オーバラップ期間を制御して機関出力を制御すると共に、前記所定負荷において最大の前記非オーバラップ期間による最大の前記内部ＥＧＲ率が得られるように前記非オーバラップ期間を制御し、かつ前記第１負荷領域および前記第２負荷領域に跨る負荷領域での前記非オーバラップ期間の変化は連続的となるように制御する。
  2. 前記内燃機関の暖機時に、前記スロットル制御機構は、前記負荷領域全体で、前記要求量の増加につれて増加する開度となるように前記スロットル弁の開度を制御し、前記バルブ特性可変機構は、前記負荷領域全体で前記非オーバラップ期間が形成されないように前記バルブ作動特性を制御し、
    前記内燃機関の暖機後に前記制御形態での制御が行われることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御方法。
  3. 吸気量を制御するスロットル弁の開度を制御するスロットル制御機構と、排気弁の閉時期を含むバブル作動特性を制御するバルブ特性可変機構と、機関出力の要求量を設定する出力設定手段とを備え、前記バルブ特性可変機構が前記バルブ作動特性を制御することにより内部ＥＧＲ率を制御する内燃機関の制御方法において、
    以下の制御形態で制御が行われることを特徴とする内燃機関の制御方法。
    前記スロットル制御機構は、前記内燃機関の無負荷から低負荷領域または中負荷領域における所定負荷までの前記内燃機関の第１負荷領域で、前記要求量の増加につれてアイドル開度から前記所定負荷で全開またはほぼ全開するように前記スロットル弁の開度を制御すると共に、前記所定負荷を越える前記内燃機関の第２負荷領域で、前記スロットル弁を全開またはほぼ全開に制御し、かつ前記第１負荷領域および前記第２負荷領域に跨る負荷領域での前記スロットル弁の開度の変化は連続的となるように制御し、
    前記バルブ特性可変機構は、前記内燃機関の負荷領域全体で前記要求量に応じた前記バルブ作動特性により前記内部ＥＧＲ率を制御して機関出力を制御すると共に、前記所定負荷において最大の前記内部ＥＧＲ率が得られるように前記バルブ作動特性を制御し、かつ前記第１負荷領域および前記第２負荷領域に跨る負荷領域での前記内部ＥＧＲ率の変化は連続的となるように制御する。
  4. 前記内燃機関の暖機時に、前記スロットル制御機構は、前記負荷領域全体で、前記要求量の増加につれて増加する開度となるように前記スロットル弁の開度を制御し、前記バルブ特性可変機構は、前記負荷領域全体で前記内部ＥＧＲ率が最小またはほぼ最小となるように前記バルブ作動特性を制御し、前記内燃機関の暖機後に前記制御形態での制御が行われることを特徴とする請求項３記載の内燃機関の制御方法。
  5. 前記制御形態において、前記バルブ特性可変機構は、前記第１負荷領域で、前記要求量の増加につれて前記内部ＥＧＲ率が増加するように前記バルブ作動特性を制御し、前記第２負荷領域で、前記要求量の増加につれて前記内部ＥＧＲ率が減少するように前記バルブ作動特性を制御することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項記載の内燃機関の制御方法。
  6. 前記バルブ作動特性は吸気弁の最大リフト量を含み、前記バルブ特性可変機構は、オーバラップ期間の減少、前記非オーバラップ期間の増加または前記内部ＥＧＲ率の増加につれて、前記吸気弁の最大リフト量が減少するように前記バルブ作動特性を制御することを特徴とする請求項１ないし請求項５記載の内燃機関の制御方法。
  7. 前記バルブ特性可変機構は、最大の前記オーバラップ期間または最小の前記内部ＥＧＲ率において、有効オーバラップ期間および有効非オーバラップ期間が０またはほぼ０となるように前記バルブ作動特性を制御することを特徴とする請求項６記載の内燃機関の制御方法。
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