JP4696946B2 - エンジンの吸気制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、運転状態に応じて吸気弁のリフト量及び位相角を変化させる可変動弁装置を備えたエンジンの吸気制御装置に関し、特に、アイドル運転域における制御の技術分野に属する。

従来より、例えば特許文献１などに開示されるように、エンジンの動弁系に、吸気弁のリフト量や開閉時期を連続的に変化させるリフト可変機構を設けたものは知られている。このものでは、吸気側カムシャフトの偏心カムの動作をリンクを介して揺動カムに伝達し、この揺動カムによって吸気弁を開閉するようにしている。そして、前記リンクの支点の位置を変更することによって揺動カムの揺動軌跡を可変とし、これにより前記吸気弁のリフト量などを連続的に変化させるようにしている。

また、吸気カムの作動のクランク軸回転に対する位相を変化させることによって、吸気弁のリフトの位相角を所定の角度範囲内で連続的に変化させるようにした位相可変機構も周知である。そして、そのような位相可変機構を前記のようなリフト可変機構とともに備えて、吸気弁のリフト量及び位相角をエンジンの運転状態に応じて適切に変化させる可変動弁装置についても既に提案されている（例えば特許文献２などを参照）。

前記のような可変動弁装置を備えたエンジンではその運転状態に応じて、高負荷高回転側では吸気弁のリフト量や開弁期間を増大させ、さらに、吸気流の慣性を利用するために吸気弁の閉時期を気筒の吸気下死点以降まで大きく遅角させるのが好ましく、一方、低負荷側ではポンピングロスを削減するために所謂、吸気早閉じの特性とするのが好ましい。そのため、吸気弁のリフト特性としては、低負荷側ほどリフト量が小さくなり、且つ位相角が進角するように制御するのがよいと考えられる。

但し、そのように低負荷側で位相角を進角させるようにした場合、アイドル運転時のようにエンジンの負荷が非常に低い運転状態では、吸気弁のリフト量が非常に小さくなる上に、それが実質的に気筒の吸気行程前半で閉じてしまい、リフトピーク時のピストンの下降速度も低いことから、気筒への吸気の充填量が著しく少なくなって、燃焼安定性が損なわれる虞れがある。

これに対し、本願の出願人は、吸気弁の基本的なリフト特性は前記のようなものとしながら、特にリフト量が小さくなるアイドル運転時などの特定の運転域においては、吸気弁のリフトの位相角を大幅に遅角させて、それが上死点以降に開き吸気効率の高い吸気行程の中期にリフトピーク状態となるように制御することで、燃焼安定性を確保するようにした可変動弁装置を開発して、先に特許出願している（特願２００４−２８７１６４号を参照）。

また、前記のような可変動弁装置とは別に、従来より例えば特許文献３に記載の如く、吸気の動的効果を利用して気筒への充填効率を高めることが行われており、エンジンの吸気系における吸気集合部から各気筒までの独立吸気通路の長さを長短、２段階に切り替えることで、その独立吸気通路における吸気の圧力振動の同調回転数をエンジン低回転域と高回転域とで切替えるようにした可変吸気システムも周知である。
特開２００４−３０１０５８号公報 特開２００３−０９０２３６号公報 特開２００４−１９７６５６号公報

しかしながら、前記先願に係る可変動弁装置を備えたエンジンに、前記周知の可変吸気システムも装備した場合は、上述の如くアイドル運転域で吸気弁のリフトの位相角を大幅に遅角させる結果として、吸気の気筒間ばらつきが大きくなり、燃焼安定性が低下するとともに、エンジンの振動や騒音が増大するという問題を生じる。

すなわち、前記先願のもののようにアイドル運転域で位相角を大幅に遅角させて、吸気弁が気筒の吸気上死点以降で開くようにした場合、吸気弁が開くまでのピストンの下降によって気筒内に負圧が生成されることから、開弁後に独立吸気通路に生じる負圧波が低回転域としては非常に大きくなり、これにより励起される吸気の圧力振動がかなり大きくなる結果として、各気筒毎の吸気充填量のばらつきが増長されてしまうのである。

この点、前記のような可変動弁装置では、カムシャフトの偏心部の動作を複数のリンクにより揺動カムに伝達し、これにより吸気弁を駆動するようにしており、吸気弁を駆動する部品の数が多いことから、本来、気筒間の吸気量ばらつきが大きくなり易いものであり、前記の不具合が特に大きくなる虞れがある。

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、吸気弁のリフト量や位相角を調整する可変動弁装置を備えたエンジンにおいて、特にアイドル運転域で吸気弁のリフトの位相を大幅に遅角させるようにした場合に、吸気の圧力振動の増大によって気筒間の吸気量ばらつきが増長される、という新規な課題に着目し、これによる燃焼安定性の低下や振動騒音の増大を防止することにある。

前記の目的を達成するために、本発明では、独立吸気通路の構造に工夫を凝らすことで、エンジンがアイドル運転域にあるときには、吸気弁のリフトの位相角を遅角させていても、これによる吸気の圧力振動の増大を抑制できるようにした。

すなわち、請求項１の発明は、少なくともエンジン負荷の増大に応じて吸気弁のリフト量を連続的に増大させるとともに、このリフト量の増大に伴って吸気弁の開弁期間が広がるようにその開弁時期及び閉弁時期の少なくとも一方を変更する可変動弁装置を備え、エンジンがアイドル運転域にあるときには気筒の吸気上死点以降で吸気弁を開くようにしたエンジンの吸気制御装置を前提とする。

そして、吸気集合部から各気筒に至る独立吸気通路の途中に容積室に連通する連通口と、この連通口を開閉する開閉弁とを設けて、その開閉弁により連通口を閉じた状態での当該独立吸気通路における吸気の圧力振動の同調回転数を、所定回転数以下のエンジン低回転域に設定し、さらに、前記所定回転数よりも高回転側で前記連通口を開く一方、所定回転数以下の前記エンジン低回転域では連通口を閉じるとともに、エンジンが前記アイドル運転域にあるときには前記低回転域であっても連通口を開くように、前記開閉弁を開閉制御する開閉弁制御手段を備え、
前記可変動弁装置は、エンジンが負荷の増大に応じて、前記アイドル運転域から高負荷側に隣接する部分負荷の運転域に移行すれば、吸気弁のリフト量を増大させるとともに、その開弁時期を吸気上死点側に進角させる構成とする。

前記の構成により、まず、エンジンの運転中に前記可変動弁装置によって、吸気弁のリフト量が少なくともエンジン負荷に応じて変更され、高負荷側ほどリフト量が大きくなり、低負荷側ほどリフト量が小さくされる。このことで、エンジンへの出力要求に対応する分量の空気を気筒へ充填することが可能になる。

また、アイドル運転域では、気筒の吸気上死点以降で吸気弁が開くようになり、吸気弁は吸気行程において特に吸気効率の高い期間に開くようになるから、リフト量は小さくても、所要の充填効率を確保して、燃焼安定性を高めることができる。

一方、所定回転数以下のエンジン低回転域では、開閉弁制御手段による開閉弁の制御によって、独立吸気通路の途中に開口する容積室への連通口が閉じられ、当該独立吸気通路における吸気の圧力振動が気柱共鳴等により増幅されることで、つまり、所謂動的効果によって、気筒への吸気充填効率が高められる。

この際、前記低回転域に含まれるアイドル運転域では、吸気弁を吸気上死点以降で開くようにしているので、その開弁に伴い独立吸気通路の弁側端に生じる負圧波が低回転域としては非常に大きくなり、これにより励起される圧力振動がかなり大きくなる結果として、各気筒毎の吸気充填量のばらつきが増長される虞れがある。

しかしながら、前記の構成では、エンジンが前記アイドル運転域にあるときには、前記低回転域であっても開閉弁制御手段により開閉弁を開くようにしており、これにより独立吸気通路の途中が容積室に連通されることで、圧力振動の増幅作用が低下することから、起振源となる負圧波が大きくなっていても、気筒間の吸気のばらつきが増長されることはなくなり、エンジンの燃焼安定性の低下や振動騒音の増大を防止することができる。

また、前記可変動弁装置は、エンジンが負荷の増大に応じて、アイドル運転域から高負荷側に隣接する部分負荷の運転域に移行する際、吸気弁のリフト量を増大させるとともに、その開弁時期を吸気上死点側に進角させるから、エンジンの部分負荷域において所謂吸気早閉じによりポンピングロスを削減し、燃費を低減することができる。

好ましいのは、前記容積室を、各気筒の独立吸気通路同士を連通するように設けることであり（請求項５の発明）、こうすれば、連通口が開かれたときには、吸気圧振動の気筒間干渉によって各独立吸気通路における吸気の圧力振動をより効果的に低減することができる。

また、好ましいのは、エンジンの加速運転状態を検出する加速検出手段を備え、前記開閉弁制御手段を、エンジンがアイドル運転域にあっても、前記加速検出手段によりエンジンの加速運転状態が検出されれば、開閉弁により連通口を閉じるように構成することである（請求項４の発明）。こうすれば、加速運転時には独立吸気通路における吸気の圧力振動を十分に増幅し、気筒への吸気充填効率を高めて、エンジンの加速性能を向上することができる。

そして、さらにエンジン負荷が増大すれば、吸気弁のリフト量を増大させるとともに、その開弁時期を吸気上死点付近に維持しつつ、閉弁時期は遅角させるのが好ましい（請求項２の発明）。こうすれば、ポンピングロスを削減しつつ、エンジンへの出力要求に対応する吸気充填効率が得られる。

一方、エンジンがアイドル運転域に対応する低回転状態のまま全負荷状態に移行したときには、吸気弁のリフト量を増大させるとともに、その閉弁時期を吸気下死点付近に遅角させるのが好ましい（請求項３の発明）。こうすれば、気筒からの吸気の吹き返しがなくなり、吸気充填効率を最大限に高めることができる。

以上、説明したように、前記請求項１の発明に係るエンジンの吸気制御装置によると、吸気弁のリフト量及び位相角の制御によってエンジンへの出力要求に対応する吸気充填量が得られるとともに、アイドル運転域では、吸気弁を吸気行程において特に吸気効率の高い期間に開かせることで、リフト量は小さくても所要の充填効率を確保して、燃焼安定性を高めることができる。

また、エンジン低回転域では所謂動的効果によって気筒への吸気充填効率を高めることができるとともに、特に前記アイドル運転域においては独立吸気通路の途中を容積室に連通して、吸気の圧力振動の増幅作用を低下させることで、吸気の気筒間ばらつきが増長されることを回避し、燃焼安定性の低下や振動騒音の増大を防止することができる。

さらに、アイドル運転域の高負荷側に隣接する部分負荷の運転域においては、吸気弁を所謂早閉じの特性とすることで、ポンピングロスを削減し、エンジンの燃費を低減することができる。

また、前記アイドル運転域からその高負荷側への移行後、さらにエンジン負荷が増大すれば、請求項２の発明のように、吸気弁のリフト量を増大させるとともに、その開弁時期を吸気上死点付近に維持しつつ、閉弁時期は遅角させることで、ポンピングロスを削減しつつ、エンジンへの出力要求に対応する吸気充填効率が得られる。

一方、低回転の全負荷状態では、請求項３の発明のように吸気弁を下死点付近で閉じることにより、全負荷に対応して吸気充填効率を最大限に高めることができる。

さらにまた、請求項４の発明のように、エンジンの加速運転時にはそれがアイドル運転域にあっても、独立吸気通路を容積室から遮断することで、気筒への吸気充填効率を高めて、エンジンの加速性能を向上できる。

また、請求項５の発明のように、前記容積室を各気筒の独立吸気通路同士を連通するように設ければ、連通口の開放時に各独立吸気通路における吸気の圧力振動をより効果的に低減できる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

（吸気系の全体構成）
図１は、本発明の実施形態に係るエンジンＥの吸気系の構成を模式的に示す。この実施形態のエンジンＥは、一例として４つの気筒Ｃｙ，Ｃｙ，…（図には１つのみ示す）が一列に並んだ直列４気筒エンジンであり、図示の如く、各気筒Ｃｙ内にはピストンＰが往復動可能に嵌挿されている。また、各気筒Ｃｙ内に臨んでそれぞれ開口するように吸気ポートInＰ及び排気ポートExＰが形成され、その各ポート開口部には各々、吸気弁InＶ及び排気弁ExＶが配設されている。吸気弁InＶを駆動する吸気側の動弁系には、後に詳述するように、吸気弁InＶのリフト量及び位相角を可変とする可変動弁装置Ａが配設されている。

また、前記エンジンＥの吸気側（図の右側）に配置接続された吸気マニホルドＭには、内部の通路が各気筒Ｃｙ毎の吸気ポートInＰに連通する４つの分岐管ｍ１，ｍ１，…（図には１つのみ示す）と、吸気集合部であるサージタンクｍ２とが設けられている。そして、図示しないエアクリーナ等を介してサージタンクｍ２に供給された空気は、分岐管ｍ１内の通路と吸気ポートInＰとを介して各気筒Ｃｙに個別に供給されるようになっており、こうして、サージタンクｍ２から各気筒Ｃｙに至る独立吸気通路Ｊが形成されている。

さらに、この実施形態では、前記４つの分岐管ｍ１，ｍ１，…同士を途中で連通するように連通管ｍ３（容積室）が設けられており、この連通管ｍ３が各分岐管ｍ１内の通路に臨んで開口する各開口部（容積室に連通する連通口）には、それぞれ、該各開口部を開閉するようにシャッタ弁ｍ４（開閉弁）が配設されている。このシャッタ弁ｍ４は、図示しない電動モータによって開閉作動されるもので、これにより連通管ｍ３の開口部が閉じられた状態では、前記独立吸気通路Ｊにおける吸気の圧力振動が、所定回転数（例えば３５００から４０００ｒｐｍ）以下のエンジン低回転域において同調するようになっている。

すなわち、同図(a)に示すように、シャッタ弁ｍ４により連通管ｍ３の開口部が閉じられた状態では、吸気弁InＶの開弁に伴い独立吸気通路Ｊの弁側端、即ち、吸気ポートInＰのスロート部付近に生じる負圧波が、独立吸気通路Ｊを吸気上流側に伝播し、その上流端であるサージタンクｍ２の容積部開放端で逆位相反転して、正圧波となる。そして、この正圧波が独立吸気通路Ｊを吸気下流側に伝播し、同調回転数であれば、吸気弁InＶが閉じる直前にその近傍に到達して、吸気充填効率を高めるようになる（吸気慣性効果）。

また、そのような圧力波による吸気の圧力振動は次のサイクルの吸気行程まで独立吸気通路Ｊ内に残存し、吸気弁InＶが開くときに再び正圧波が到達すれば、吸気の気筒Ｃｙ内への流入を加速し、吸気充填効率を高めるようになる（脈動効果）。

一方、同図(b)に示すように連通管ｍ３の開口部が開かれた状態では、前記のように吸気弁InＶの開弁に伴い発生する負圧波が連通管ｍ３の開口部にて逆位相反転することになるので、ここから吸気弁InＶのところまで正圧波が戻ってくる時間が短くなり、同調回転数はエンジン高回転域に現れることになる。

つまり、この実施形態のエンジンＥの吸気系には、独立吸気通路Ｊにおける吸気の圧力振動が同調するエンジン回転数（同調回転数）をエンジン低回転域と高回転域とで切替えることにより、低回転から高回転まで吸気の動的効果を有効利用して、気筒Ｃｙへの充填効率を高める可変吸気システム（Variable Induction System、以下、ＶＩＳと呼ぶ）が装備されている。

前記シャッタ弁ｍ４の作動制御は、以下に述べる可変動弁装置Ａの作動制御とともに、エンジンコントロールユニット１７（以下、ＥＣＵと呼ぶ）によって行われる。このＥＣＵ１７は、少なくともエンジン回転数センサ２６（クランク角センサでよい）や吸気流量センサ２７等、エンジンＥの運転状態を検出するための各種センサからの信号を入力するとともに、車両のアクセルペダルの踏み操作量（アクセル開度）を検出するアクセル開度センサ２８からの信号を入力し、所定の制御プログラムを実行することによって、前記シャッタ弁ｍ４を開閉制御するようになっている。

すなわち、この実施形態ではＥＣＵ１７は、主にエンジン回転数に応じて、所定回転数以下のエンジン低回転域ではシャッタ弁ｍ４により連通管ｍ３の開口部を閉じる一方、所定回転数よりも高回転側では該開口部を開くように、当該シャッタ弁ｍ４を開閉制御するＶＩＳ制御部１７ａ（開閉制御手段）をプログラムの形態で備えている。尚、詳しくは後述するが、ＶＩＳ弁制御部１７ａは、エンジンＥがアイドル域（アイドル運転域）にあるときには、低回転域であっても連通管ｍ３の開口部を開くようになっている。

（可変動弁装置の構成）
次に、図２を参照して、可変動弁装置Ａを備えたエンジンＥの吸気側動弁系の構成を詳細に説明する。この実施形態のエンジンＥは、各気筒Ｃｙ（同図には示さず）毎に２つの吸気弁１，２（図１では符号InＶを付したが、以下の動弁系の詳細説明では符号１，２を付す）と２つの排気弁ExＶ（図２には示さず）とを有する４弁式のダブルオーバヘッドカム方式を採用している。同図において、符号３は、前記４つの気筒Ｃｙ，Ｃｙ，…が並ぶエンジン前後方向（図の左右方向）に延びるように配設されていて、エンジンＥのクランク軸によりカムチェーン（図示せず）を介して回転駆動される吸気側のカムシャフトである。

前記カムシャフト３の前端部には、該カムシャフト３のクランク軸に対する回転位相を所定の角度範囲内で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。詳しい説明は省略するが、このＶＣＴ１８は、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とからなり、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。

そして、ＥＣＵ１７からの制御信号の入力に応じて、電磁弁２０の位置が切換えられることにより、前記ＶＣＴ１８の油圧作動室に供給される作動油圧の方向が切換えられて、前記ロータ及びケーシング、即ちカムシャフト３とスプロケット１９とが相対的に回動されるようになっている。前記電磁弁２０は、作動油圧の大きさを連続的に変更可能なデューティソレノイドバルブなどであり、これによりロータのケーシングに対する回動量を所定範囲内で連続的に変化させることで、カムシャフト３のクランク軸に対する回転の位相を連続的に変更して、クランク角で見た吸気弁１，２の開閉時期、即ち吸気弁１，２のリフトの位相角を連続的に変更することができる。

また、前記カムシャフト３には、各気筒Ｃｙ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、前記２つの吸気弁１，２にそれぞれ対応するように配置され、円筒状の連結部９によって互いに連結されて、カムシャフト３の周りに一体に揺動するようになっている。これにより、各気筒Ｃｙ毎２つの吸気弁１，２が同時にリフトされる。尚、前記連結部９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。

前記の如く揺動カム４，５を動作させるために、前記カムシャフト３には、その軸心Ｘ（カムシャフト３の回転中心：図３等参照）から偏心した４つの円形の偏心カム６が互いに間隔を空けて一体に設けられている。この各偏心カム６にはそれぞれ回転自在に外輪７が外嵌めされていて、この外輪７の外周に突出するように設けられた偏心凸部に、連結リンク８を介して前記揺動カム５が連結されている。すなわち、前記外輪７は、一端側が前記カムシャフト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に連結されたリンク（以下、オフセットリンクという）である。

また、前記カムシャフト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、該各コントロールアーム１２の先端部と前記オフセットリンク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、前記偏心カム６の回転に伴いオフセットリンク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前記連結リンク８が揺動カム４，５を揺動させることになる。

さらに、前記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、電動モータ１５で回転駆動されるウォーム１６が噛み合っている。そうして、ＥＣＵ１７からの制御信号の入力に応じてモータ１５が作動し、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の位置が変わることによって、オフセットリンク７の他端部の往復運動の軌跡、即ち前記連結リンク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のリフト量や開閉時期などのリフト特性が変化するようになっている。

言い換えると、前記連結リンク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、前記偏心カム６の回転に伴う該オフセットリンク７の動作を、揺動カム５（及び揺動カム４）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、前記カムシャフト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、吸気弁１，２のリフト量を連続的に変更可能なリフト可変機構（Variable Valve Lift：以下、ＶＶＬともいう）が構成されている。

そのＶＶＬの構成についてより具体的には、まず、図３（ｂ）に示すように、吸気弁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５が当接している。吸気弁２は、タペット２１内部に設けられたリテーナ２２とシリンダヘッドに設けられたリテーナ２３との間に配設されたバルブスプリング２４によって、吸気ポートInＰを閉じる方向（吸気弁１，２リフト方向とは反対方向）に付勢されている。尚、吸気弁１についても前記吸気弁２と同様の構成になっている。

前記連結リンク８の一端部は、揺動カム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。そうして、この連結リンク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、該オフセットリンク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によって同軸に且つ回動自在に連結されている。尚、前記ピン３１〜３３はいずれもカムシャフト３と平行に延びている。

図示の如く、前記オフセットリンク７と連結リンク８との連結ピン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、各リンクやピンの具体的な動作については以下に詳述するが、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３に示すようにピン３２をコントロールシャフト１１の下方に位置づけると、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のリフト量が最も大きな大リフト制御状態になる。また、そこ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り、図４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のリフト量が最も小さな小リフト制御状態になる。

前記図３に示す大リフト制御状態において、揺動カム５は、同図（ｂ）に示すように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が直動式タペットを介して吸気弁１を大きくリフトさせた状態）と、同図（ａ）に示すように吸気弁２（吸気弁１）がリフトしないゼロリフトの状態との間で揺動する。小リフト制御状態である図４の場合も同様にリフトピークの状態（カムノーズの基端側でタペット２１を押圧）とゼロリフトの状態との間で揺動する（同図（ａ）及び（ｂ）参照）。

（リフト可変機構の動作）
以下、そのようなリンクやカムの動作を、図５及び図６を参照して具体的に説明する。この両図では、コントロールアーム１２、連結リンク８及び規制リンク１３については簡略に直線で表しており、また、偏心カム６の中心（オフセットリンク７の外輪の中心）の回転軌跡を符号Ｔ０として示している。尚、上述の如く吸気弁１と揺動カム４との関係は吸気弁２と揺動カム５との関係と同じであって、揺動カム４は揺動カム５と同様に働くので、以下では、吸気弁２と揺動カム５との関係について説明する。

まず、図５を参照して揺動カム５自体のプロファイルを説明すると、この揺動カム５の周面には、曲率半径が所定角度範囲一定の基円面（ベースサークル区間）θ１と、該θ１に続いて曲率半径が漸次大きくなっているカム面（リフト区間）θ２とが形成されている。同図は、前記図３の大リフト制御状態を表しており、コントロールアーム１２は大リフト制御位置にある。

同図に実線で示すのは吸気弁２がリフトピーク近傍にある図３（ｂ）の状態であり、このときには、連結リンク８によってピン３１が最も上方に引き上げられ、揺動カム５は、カム面θ２のカムノーズ先端側がタペット２１に当接した状態になっている。一方、仮想線で示すのはゼロリフトの状態（図３（ａ））であり、このときには揺動カム５の基円面θ１がタペット２１に接していて、吸気弁２はリフトしていない（吸気弁２は閉じている）。

そして、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周りを公転することになるが、このときにはオフセットリンク７の他端部の変位は、そこに連結されている規制リンク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を中心に図の実線の位置と仮想線の位置との間を揺動し、これに伴い、オフセットリンク７の他端側（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（この連結ピン３３の運動軌跡をＴ１として示す）。

前記連結ピン３３の往復円弧運動Ｔ１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）は、図にＴ２として示す軌跡で往復円弧運動し、そのピン３１によって連結リンク８に連結されている揺動カム５が図の実線の位置と仮想線の位置との間で揺動運動をする。すなわち、前記連結ピン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２４（図３参照）を押し縮めながら、吸気弁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５のカムノーズが上昇することになるので、前記のようにして圧縮されたバルブスプリング２４の反力によってタペット２１が押し上げられて、前記カムノーズの上昇に追従するように上方に移動し、そのタペット２１内のリテーナ２２によって吸気弁２が引き上げられて、吸気ポートInＰが閉じられる。

つまり、大リフト制御状態では、揺動カム５がその周面の基円面θ１及びカム面θ２の略全体によってタペット２１を押圧するように大きく揺動し、このように大きな揺動角に対応して吸気弁２のリフト量が大きくなるのである。

次に、前記の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の軸心回りに上方へ略水平になるまで回動させると、図４や図６に示すように、規制リンク１３の回動軸であるピン３２が前記大リフト制御状態よりもカムシャフト３の回転方向の手前側に位置して、リフト量の小さな小リフト制御状態になる。この図６においても前記図５と同様に吸気弁２がリフトピーク近傍にある状態を実線で示し、ゼロリフトの状態を仮想線で示している。

同図において、カムシャフト３（偏心カム６）が回転すると、前記大リフト制御状態と同様にオフセットリンク７の連結ピン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Ｔ３をする（規制リンク１３は図の実線位置と仮想線位置との間で往復回動する）。そして、その連結ピン３３の往復円弧運動Ｔ３に伴って連結リンク８のピン３１が往復円弧運動Ｔ４をし、そのピン３１によって連結リンク８に連結されている揺動カム５が、図の実線の位置と仮想線の位置との間で揺動運動をして、吸気弁２を開閉するようになる。

つまり、小リフト制御状態では、前記大リフト制御状態と比べて揺動カム５の揺動角が小さくなり、この揺動カム５が、その周面の基円面θ１及びこれに連続するカム面θ２の一部分のみによってタペット２１を押圧するようになって、吸気弁２のリフト量が小さくなるのである。

（リフト特性の変化）
上述のようなリフト可変機構ＶＶＬの作動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弁１，２のリフトカーブを、図７に示す。同図においてリフトカーブＬ１は、揺動カム５が図５の実線位置（大リフト制御状態のリフトピーク近傍）と仮想線位置（ゼロリフト）との間で揺動する大リフト制御状態を示し、一方、Ｌ２は、揺動カム５が図６の実線位置（小リフト制御状態のリフトピーク近傍）と仮想線位置（ゼロリフト）との間で揺動する小リフト制御状態を示している。

図示の如く、この実施形態のリフト可変機構ＶＶＬによれば、吸気弁１，２のリフト量の増大とともに開弁期間（開時期から閉時期までのクランク角期間であって、緩衝区間を含まない）も広がって、当該吸気弁１，２の閉時期が遅角するようになっている。これは、上述したように、揺動カムの揺動角の変化に対応して、吸気弁１，２のリフト量が変更されるからである。

また、図の例では、吸気弁１，２のリフト量が小さいときほど、リフトピークの時期（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ており、これにより、連結ピン３３の往復円弧運動の軌跡が図５のＴ１の位置から図６のＴ３の位置へと、カムシャフト３の回転方向手前側に移動するからである。

すなわち、前記図５に示す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、前記図６に示す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の中心位置は同図に示す点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、図６に示すように前記回転軌跡Ｔ０上の点Ｔａ、Ｔｂの中心角θ３だけ進角するのである。

要するに、この実施形態のリフト可変機構ＶＶＬによれば、吸気弁１，２のリフト特性は、そのリフト量が小さなときほど開弁期間、即ちリフトの作動角が狭くなり、且つその閉時期が早い、所謂早閉じの特性となる一方、リフト量の連続的な増大とともに開弁期間が広がり、且つその閉時期が遅角するように変化するものである。

そのようなリフト特性の変化は一般的なエンジンの吸気の特性に合致している。すなわち、一般的にエンジンの負荷が高くなるのは高回転側であることが多いが、高回転側ではクランク角で見た吸気弁１，２の開弁期間が同じであっても、その時間間隔は短くなるので、リフト量の増大によって吸気の流路断面積を拡大するだけでなく、開弁期間（クランク角）の増大によって吸気のための時間を確保することが好ましい。また、吸気弁１，２の閉時期を気筒Ｃｙの下死点以降まで遅角させれば、吸気流の慣性によって充填効率を高めることができる。

一方、気筒Ｃｙのポンピングロスを削減するためには前記の如く吸気早閉じの特性とするのが好ましいから、エンジンが低負荷乃至低回転側にあるほど吸気弁のリフト量は小さくするとともに、その位相角は進角させるのがよいのである。

前記のような特性のＶＶＬによって吸気弁１，２のリフト量を最小リフトから最大リフトまで連続的に変更できるので、この実施形態のエンジンＥでは、スロットル弁に頼らずにエンジンＥへの出力要求に対応する分量の空気を気筒Ｃｙへ充填することができ、これによりエンジンＥの出力を制御することができる。そのため、吸気通路にはスロットル弁を配設しないか、或いは部分負荷域でもスロットル弁を全開とすることによって、エンジンＥのポンピングロスを減らして、燃費を低減することができる。

より具体的に、この実施形態では、前記のようなリフト可変機構ＶＶＬによる吸気弁のリフト量の変更を、基本的にエンジンＥの運転状態に応じて行うようにしている。例えば図８に示すような制御マップを参照して、エンジンＥの目標トルク（エンジンＥの負荷状態）及びエンジン回転数に対応する適切なリフト量を制御目標値として求め、この値（目標リフト量）になるように、ＥＣＵ１７によってモータ１５の作動量を制御する。このモータ１５の作動により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の回動位置が大リフト制御位置及び小リフト制御位置の間の適切な位置に制御される。

前記図８の制御マップによれば、ＥＣＵ１７は、エンジンＥの目標トルク及び回転数に基づいて、同じ目標トルクであれば高回転側ほどリフト量が大きくなるように、また、同じエンジン回転数であれば目標トルクが高いほどリフト量が大きくなるように、即ち、高負荷乃至高回転側ほどリフト量が大きくなるように、コントロールアーム１２の回動位置を変更するようになっている。言い換えると、ＥＣＵ１７は、図２に仮想線で示すように、エンジンＥの運転状態に応じてリフト可変機構ＶＶＬを制御して、吸気弁１，２を低負荷乃至低回転側で相対的に小リフトとし、高回転乃至高負荷側で相対的に大リフトとするリフト制御部１７ｂをプログラムの形態で備えている。

そのようなリフト可変機構ＶＶＬの作動制御に加えて、この実施形態ではＶＣＴ１８の作動制御によって吸気弁１，２のリフトの位相角をエンジンＥの運転状態に応じて変更するようにしている。すなわち、ＶＶＬはその構造上、上述したようにリフト量の小さなときほど位相角が進角し、リフト量の大きなときには遅角するという好ましい特性を有しているが、その位相角の変化の幅はあまり大きくはないので、ＶＣＴ１８の作動によって吸気側カムシャフト３の回転位相を変更し、低負荷乃至低回転側では位相角を進角させる一方、高負荷乃至高回転側では遅角させるようにするのである。

但し、そうして低負荷低回転側で吸気弁１，２のリフトの位相角を進角させるようにした場合、アイドル時のようにエンジンＥの負荷及び回転数の両方が非常に低い運転域では、吸気弁１，２が実質的に気筒Ｃｙの吸気行程前半で閉じてしまうようになるから、そのリフト量が非常に小さいことと相俟って、気筒Ｃｙへの吸気の充填量が不足し、燃焼安定性が損なわれる虞れがある。

そこで、そのように吸気弁１，２のリフト量が非常に小さくなるアイドル運転時には、ＶＣＴ１８の作動により位相角を相対的に遅角させて、吸気弁１，２が気筒Ｃｙの吸気上死点以降で開弁し、吸気効率の最も高い吸気行程の中期にリフトピークを迎えるようにしており、このことで、アイドル運転時にも所要の吸気充填量を確保して、燃焼安定性を高めることができる。

具体的には、図９に制御マップの一例を示すように、ＥＣＵ１７は、エンジンＥの運転状態に応じてＶＣＴ１８を制御し、アイドル域では最大遅角（進角量０°）とする一方、それ以外の大半の運転域においては位相角が相対的に進角するようにしている。図の例ではアイドル域から中負荷域までは負荷の増大に応じて徐々に位相角が進角し、最大進角（６０°adv）となった後は高負荷乃至高回転側に向かって遅角して、高負荷乃至高回転域で再び最大遅角（進角量０°）となっている。

そのようなＶＣＴ１８による位相角の制御と上述したＶＶＬの作動特性とが合わさって、吸気弁１，２の基本的なリフト特性は、図１０に模式的に示すようなものとなる。すなわち、まず、エンジンＥが負荷の増大に応じて、アイドル域から高負荷側に隣接する部分負荷の運転域に移行すると、図示の如く、吸気弁１，２のリフトカーブは、アイドル運転時に対応する最小のリフトカーブＬ２から、リフト量の増大に伴い位相角が進角して、開弁時期が上死点ＴＤＣ付近に、また、閉弁時期が下死点ＢＤＣ以前になる。

そして、その後、さらにエンジン負荷が増大すれば、吸気弁１，２のリフト量の増大に伴い位相角が遅角して、開弁時期を上死点ＴＤＣ付近に維持しつつ、閉弁時期が徐々に遅角するようになるが、最小リフト及び最大リフトの中間のリフトカーブＬ３までは、吸気弁１，２の閉時期が気筒Ｃｙの下死点ＢＤＣよりも進角側の所謂吸気早閉じの特性になっている。このことによっても気筒Ｃｙのポンピングロスが減少し、燃費が効果的に低減される。

ここで、前記中間のリフトカーブＬ３は、リフト量が概略５ｍｍくらいで、前記図８の制御マップから分かるように低回転全負荷状態に相当するものである。このリフトカーブＬ３は、開弁期間が概略、気筒Ｃｙの吸気行程と一致し、吸気弁１，２が気筒Ｃｙの略上死点ＴＤＣで開き、略下死点ＢＤＣで閉じることから、吸気流の慣性が小さな低回転域において吸気の充填効率が概略、最も高くなり、これにより、全負荷に対応した高出力を得ることができる。

また、前記リフトカーブＬ３よりも高リフト側では、吸気弁１，２のリフト量の増大に伴い開弁期間が広がるとともに、その位相角が遅角することで、吸気弁１，２の閉時期は最大リフトカーブＬ１に向かって大きく遅角してゆく。こうして高回転側では吸気弁１，２の閉時期が下死点ＢＤＣから大きく遅角側になり、吸気流の慣性を効果的に利用して、気筒への充填効率を大幅に高めることができる。

つまり、ＥＣＵ１７は、図２に仮想線で示すように、エンジンの運転状態に応じてＶＣＴ１８を制御して、吸気弁１，２のリフトの位相角を進角、遅角させる位相制御部１７ｃをプログラムの形態で備えている。この位相制御部１７ｃは、上述したように、低負荷低回転のアイドル運転域では気筒Ｃｙの吸気上死点後に吸気弁１，２が開くように位相角を遅角させる一方、少なくともその高負荷側に隣接する部分負荷の運転域では、相対的に位相角を進角させて、吸気弁１，２の閉時期がＢＤＣよりも進角側となるようにＶＣＴ１８を制御するものである。

（アイドル運転時のＶＩＳ制御）
ところで、上述の如くアイドル域では吸気弁１，２の位相角が大幅に遅角されて、それが気筒Ｃｙの吸気上死点以降で開くようになるが、そうなると、該吸気弁１，２が開くまでのピストンＰの下降によって気筒Ｃｙ内に負圧が生成されることから、その開弁に伴い吸気ポートInＰのスロート部付近（独立吸気通路Ｊの弁側端）に生じる負圧波が低回転域としては非常に大きなものとなる。

そして、その大きな負圧波によって独立吸気通路Ｊに励起される吸気の圧力振動がかなり大きくなり、これが各気筒Ｃｙ毎の吸気弁１，２のリフト量や開閉時期のばらつきに起因する吸気量のばらつきを増長させる結果として、燃焼安定性が低下するとともに、エンジンＥの振動や騒音が増大するという問題を生じる虞れがある。

より具体的に、前記のようにして生じる負圧波によって吸気ポートInＰのスロート部付近で吸気の圧力が変化する様子を調べたところ、まず、吸気弁１，２の開弁時期が通常通り気筒Ｃｙの吸気上死点付近にあれば、負圧波はあまり大きくはならず、図１１(a)に一例を示すように、スロート部付近の吸気圧力もあまり大きくは変動しない。同図においてはクランク角０°がＴＤＣであり、仮にシャッタ弁ｍ４が閉じていても（破線で示す）、それが開いている場合（実線で示す）と比べて圧力変動が特に大きくなることはない。

一方、この実施形態のように吸気弁１，２の開弁時期を上死点以降まで遅角させた場合、例えば吸気上死点からクランク角で５０°遅角させると、同図(b)に示すようになり、シャッタ弁ｍ４が開いていれば（実線で示す）吸気圧力の変動はあまり大きくはならないが、シャッタ弁ｍ４が閉じていて、大きな負圧波により吸気の圧力振動が励起されるときには、破線で示すように、吸気ポートInＰのスロート部付近で吸気圧力がかなり大きく変動することが分かる。

そして、この実施形態の可変動弁装置Ａでは、上述したように、カムシャフト３の偏心カム６の動作をオフセットリンク７や連結リンク８によって揺動カム４，５に伝え、これにより吸気弁１，２を駆動するようにしており、駆動力を伝達する部品の数が多いため、気筒間の吸気量ばらつきが大きくなり易いものであるから、このものにおいて前記のように吸気圧力が大きく変動すると、これにより気筒間の吸気量ばらつきがさらに大きくなってしまい、エンジンＥの燃焼安定性が低下するとともに、振動や騒音が増大することになるのである。

斯かる点を考慮して、この実施形態では、エンジンＥが低回転域にあって本来、ＶＩＳのシャッタ弁ｍ４を閉じるときであっても、アイドル域であれば、それを閉じないようにしている。こうすることで、前記のように吸気ポートInＰに発生する吸気の圧力変動を抑制して、吸気の気筒間ばらつきがあまり大きくならないようにすることができる。

以下、ＥＣＵ１７による可変動弁装置Ａ及び可変吸気システムＶＩＳの具体的な制御手順を図１２のフローチャート図に基づいて説明すると、まず、スタート後のステップＳ１では主にエンジンＥの運転状態を検出するための各種センサからの信号を入力するとともに、メモリに記憶されているデータを読み込む。続いてステップＳ２において、例えばエンジン回転数センサ２６からの信号と、アクセル開度センサ２８からの信号とに基づいて、エンジンＥの目標トルクを求め、この目標トルクとエンジン回転数とから図８の制御マップを参照して、エンジンＥの運転状態に対応するリフト量を決定する（目標リフト量の決定）。

続いて、ステップＳ３では、前記ステップＳ２と同様に、エンジンＥの目標トルクとエンジン回転数とから図９の制御マップを参照して、エンジンＥの運転状態に対応するリフトの位相角を決定する（目標進角の決定）。また、続くステップＳ４では、エンジン回転数が、ＶＩＳのシャッタ弁ｍ４を開閉する所定回転数以下かどうか判定し、この判定がＹＥＳでエンジンＥが低回転域にあれば、後述のステップＳ７に進む一方、判定がＮＯでエンジンＥが高回転域にあれば、ステップＳ５に進んでシャッタ弁ｍ４を開状態とする。

そして、ステップＳ６に進んで、前記ステップＳ２にて決定した目標リフト量に基づきモータ１５を制御して、吸気弁１，２のリフト量がエンジンＥの運転状態に対応する適切なものとなるように、コントロールシャフト１１及びコントロールアーム１２の回動位置を制御するとともに（ＶＶＬの制御）、ステップＳ３にて決定した目標進角に基づき電磁弁２０を制御して、吸気弁１，２のリフトの位相角がエンジンＥの運転状態に対応する適切なものとなるように、ＶＣＴ１８を制御して、しかる後にリターンする。

つまり、エンジンＥが高回転域にあるときには、ＶＩＳのシャッタ弁ｍ４を開いて、各気筒Ｃｙ，Ｃｙ，…の独立吸気通路Ｊ，Ｊ，…同士が連通路ｍ３により連通されるようにし、これにより、該各独立吸気通路Ｊにおいて吸気の圧力振動が同調するエンジン回転数（同調回転数）を高回転域に切替えて、当該高回転域において気筒Ｃｙへの吸気充填効率が高くなるようにする。

一方、前記ステップＳ４において、エンジン回転数が所定回転数以下の低回転域にある（ＹＥＳ）と判定して進んだステップＳ７では、今度はエンジンＥがアイドル域にあるかどうか判定する。この判定がＮＯであれば、ステップＳ８に進んでシャッタ弁ｍ４を閉状態とし、これにより独立吸気通路Ｊに臨む連通路ｍ３の開口部を閉じてから、前記ステップＳ６に進んで、リフト可変機構ＶＶＬ及びＶＣＴ１８の制御を行い、しかる後にリターンする。

こうして低回転域では基本的にシャッタ弁ｍ４を閉じることで、同調回転数を低回転域に切替えて、当該低回転域において気筒Ｃｙへの吸気充填効率が高くなるようにするのであるが、低回転域であっても前記ステップＳ７においてアイドル域にある（ＹＥＳ）と判定すれば、ステップＳ９に進んで加速運転かどうか判定し、加速運転でなければ（ＮＯ）前記ステップＳ５に進んでシャッタ弁ｍ４を開状態とし、さらにステップＳ６に進んで、ＶＶＬ及びＶＣＴを制御した後にリターンする。

つまり、低回転域であってもアイドル域にあるときには、吸気弁１，２の作動タイミングの遅角によって独立吸気通路Ｊの負圧波が大きくなることを考慮して、シャッタ弁ｍ４を開くことにより当該独立吸気通路Ｊにおいて吸気の圧力振動が増幅されないようにしており、これにより、起振源となる負圧波が大きくても、吸気ポートInＰに発生する吸気の圧力変動を抑制して、吸気の気筒間ばらつきがあまり大きくならないようにすることができる。

但し、前記ステップＳ９において加速運転である（ＹＥＳ）と判定したときには、エンジンＥがアイドル域にあっても加速運転が始まって、直ちに高負荷側に移行することが予測されるので、このときには前記ステップＳ８に進んでシャッタ弁ｍ４を閉状態とし、吸気の圧力振動が同調して気筒Ｃｙへの吸気充填効率を高めるようにすることで、エンジンＥの加速性能を向上する。尚、加速運転の判定は、例えばアクセル開度が所定以上の度合いで増大したときに、加速運転であるＹＥＳと判定することができる。

前記図１２に示すフローのステップＳ４，Ｓ５，Ｓ７〜９が、エンジン低回転域ではシャッタ弁ｍ４を閉じる一方、所定回転数よりも高回転側ではシャッタ弁ｍ４を開くＶＩＳ制御部１７ａに対応していて、このＶＩＳ弁制御部１７ａは、エンジンＥがアイドル域にあるときには低回転域であってもシャッタ弁ｍ４を開くようになっている。

特にステップＳ９は、エンジンＥの加速運転状態を検出する加速検出手段１７ｄに相当し、この加速検出手段１７ｄによりエンジンＥの加速運転状態が検出されたときには、前記ＶＩＳ制御部１７ａは、エンジンＥがアイドル域にあってもシャッタ弁ｍ４を閉じるようになっている。

また、前記フローのステップＳ６は、エンジンＥの運転状態に応じてリフト可変機構ＶＶＬやＶＣＴ１８を制御を制御する、というリフト制御部１７ｂ及び位相制御部１７ｃによる制御に対応している。

したがって、この実施形態に係るエンジンの吸気制御装置によると、まず、吸気側の動弁系に設けたリフト可変機構ＶＶＬをエンジンＥの運転状態（負荷及び回転数）に応じて制御して、吸気弁１，２のリフト量を連続的に変更することにより、エンジンＥの各気筒Ｃｙ，Ｃｙ，…にそれぞれ必要な分量の空気を充填することができるので、スロットル弁がなくてもエンジン出力を制御することができる。よって、ポンピングロスを減らして、燃費を低減することができる。

また、吸気側カムシャフト３の回転位相を変更するＶＣＴ１８により、吸気弁１，２の位相角をエンジンＥの運転状態に応じて制御して、低負荷低回転側の常用運転域では所謂吸気早閉じの特性として燃費のさらなる低減を図る一方、リフト量が大きくなる高負荷高回転域では吸気弁１，２の閉時期を下死点以降まで大きく遅角させることで、吸気流の慣性を最大限に有効利用して充填効率を十分に高くすることができ、これにより高いエンジン出力が得られる。

しかも、エンジン回転数に応じてＶＩＳのシャッタ弁ｍ４を開閉制御し、吸気系において吸気の圧力振動が同調するエンジン回転数をエンジン低回転域と高回転域とで切替えることにより、エンジンＥの低回転から高回転まで吸気の動的効果を有効利用して、気筒Ｃｙへの充填効率を高めることができる。

さらに、エンジンＥがアイドル域にあるときには、ＶＣＴ１８の作動により吸気弁１，２のリフトの位相角を遅角させて、気筒Ｃｙの吸気上死点以降で開弁させることにより、そのリフト量は小さくても吸気効率を高めて、所要の充填効率を得ることができ、これによりアイドル時の燃焼安定性を高めることができる。

その上さらに、前記アイドル域においては、エンジン低回転域であってもシャッタ弁ｍ４を開いて、吸気の圧力振動が増幅されないようにすることで、前記のように吸気弁１，２が吸気上死点以降で開く結果として大きな負圧波が発生しても、これにより吸気ポートInＰに発生する吸気の圧力変動を抑制して、吸気の気筒間ばらつきがあまり大きくならないようにすることができ、このことによる燃焼安定性の低下や振動騒音の増大を防止することができる。

尚、本発明の構成は上述した実施形態に限定されず、その他の種々の構成も包含する。すなわち、例えば可変動弁装置Ａの具体的な構成は、前記実施形態のものに限定されず、リフト可変機構ＶＶＬによるリフトカーブの変更特性は、そのリフト量が変化してもリフトピークの時期が変化せず、リフト量の増大に応じて開時期が進角し且つ閉時期が遅角するようなものであってもよい。

また、ＶＣＴ１８の構造も、前記実施形態のようなベーンタイプのものに限定されず、例えばヘリカルタイプのものであってもよいし、或いは電磁作動式のＶＣＴであってもよい。さらに、ＶＶＬとＶＣＴとをそれぞれ備える必要もない。

さらに、ＶＩＳの構造も前記実施形態のものに限定されず、前記実施形態において各独立吸気通路Ｊ，Ｊ，…同士を連通する連通路ｍ３は、各独立吸気通路Ｊに個別に連通可能な容積室とすることもできる。

さらにまた、前記の実施形態では、エンジンＥがアイドル域にあっても加速運転が検出されたときには直ちにＶＩＳのシャッタ弁ｍ４を閉じるようにしており、これにより加速性能が向上するが、これは行わないようにしてもよい。

本発明は、エンジンの吸気弁のリフト特性を可変とする可変動弁装置を備えたエンジンの吸気制御装置であって、さらに可変吸気システムを装備する場合に、アイドル域における燃焼安定性を確保し、振動騒音を減らすことができるので、高い商品性を要求される自動車用エンジンに特に有用である。

本発明に係るエンジンの吸気系の概略構成を示す説明図である。 可変動弁装置の構成を示す斜視図である。 リフト可変機構の大リフト制御状態を示す断面図であり、（ａ）はゼロリフトの状態を示し、（ｂ）はリフトピークの状態を示す。 小リフト制御状態を示す図３相当図である。 大リフト制御状態の作動の説明図である。 小リフト制御状態に係る図５相当図である。 リフト可変機構によるリフトカーブの変化を示す特性図である。 リフト量の制御マップの一例を示す図である。 位相角の制御マップの一例を示す図である。 エンジンのリフトカーブの変化を示す説明図である。 動的効果による吸気ポートの吸気圧力の変動を示すグラフ図である。 可変動弁装置と可変吸気システムの制御の概略手順を示すフローチャート図である。

Ａ 可変動弁装置
Ｃｙ 気筒
Ｅ エンジン
Ｊ 独立吸気通路
ｍ２ サージタンク（吸気集合部）
ｍ３ 連通路（容積室）
ｍ４ シャッタ弁（開閉弁）
１，２ 吸気弁
１７ ＥＣＵ
１７ａ ＶＩＳ制御部（開閉制御手段）
１７ｄ 加速検出手段

Claims (5)

1. 少なくともエンジン負荷の増大に応じて吸気弁のリフト量を連続的に増大させるとともに、このリフト量の増大に伴って吸気弁の開弁期間が広がるようにその開弁時期及び閉弁時期の少なくとも一方を変更する可変動弁装置を備え、エンジンがアイドル運転域にあるときには気筒の吸気上死点以降で吸気弁を開くようにしたエンジンの吸気制御装置において、
   吸気集合部から各気筒に至る独立吸気通路の途中には容積室に連通する連通口と、この連通口を開閉する開閉弁とが設けられ、その開閉弁により連通口が閉じられた状態では、前記独立吸気通路における吸気の圧力振動の同調回転数が所定回転数以下のエンジン低回転域に設定されており、
   前記所定回転数よりも高回転側で前記連通口を開く一方、その所定回転数以下の前記エンジン低回転域では連通口を閉じるとともに、エンジンが前記アイドル運転域にあるときには前記低回転域であっても連通口を開くように、前記開閉弁を開閉制御する開閉弁制御手段を備え、
   前記可変動弁装置は、エンジンが負荷の増大に応じて、前記アイドル運転域から高負荷側に隣接する部分負荷の運転域に移行すれば、吸気弁のリフト量を増大させるとともに、その開弁時期を吸気上死点側に進角させるものである
   ことを特徴とするエンジンの吸気制御装置。
2. 請求項１の吸気制御装置において、
   前記可変動弁装置は、前記アイドル運転域からその高負荷側への移行後、さらにエンジンの負荷が増大すれば、吸気弁のリフト量を増大させるとともに、その開弁時期を吸気上死点付近に維持しつつ、閉弁時期を遅角させるものである
   ことを特徴とするエンジンの吸気制御装置。
3. 請求項１の吸気制御装置において、
   前記可変動弁装置は、エンジンが前記アイドル運転域に対応する低回転状態のまま全負荷状態に移行したときには、吸気弁のリフト量を増大させるとともに、その閉弁時期を吸気下死点付近に遅角させるものであることを特徴とするエンジンの吸気制御装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１つの吸気制御装置において、
   エンジンの加速運転状態を検出する加速検出手段を備え、
   前記開閉弁制御手段は、エンジンが前記アイドル運転域にあって、且つ前記加速検出手段によりエンジンの加速運転状態が検出されれば、開閉弁により連通口を閉じるように構成されていることを特徴とするエンジンの吸気制御装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１つの吸気制御装置において、
   前記容積室は、各気筒の独立吸気通路同士を連通するように設けられていることを特徴とするエンジンの吸気制御装置。

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