(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転状態に応じてバルブオーバーラップ期間を変更可能なバルブ特性制御装置を備えた機関の排気系に配設された触媒の温度を制御する触媒温度制御装置であって、
機関が予め定めた温度領域にあるか、及び、予め定めた回転数、負荷の領域にあるかによって触媒活性化の促進の要否を判定する手段と、
触媒活性化の促進が必要と判定された場合に、バルブ特性制御装置を作動せしめてオーバーラップ期間を拡大する手段と、
拡大されたバルブオーバーラップ期間中の機関の排気ポート内の圧力が負圧になるように排気ポート内の圧力を低下せしめる排気圧力低下手段と、
拡大されたバルブオーバーラップ期間中に排気圧力低下手段により負圧化された排気ポート内の圧力よりも吸気ポート内の圧力が高くなるように吸気ポート内の圧力を増大せしめ、吸入された混合気を排気管に吹き抜けさせる吸気管圧力増大手段と、
吸気管圧力増大手段による機関出力の増大を抑制する出力増大抑制手段と、を具備し、
触媒活性化の促進が必要と判定された場合に、出力増大を抑制しながら、燃料と空気を排気管内に吹き抜けさせて排気管内において燃焼させ、触媒の活性化を促進する触媒温度制御装置。
【請求項２】
吸気管圧力増大手段が吸気管スロットル開度を増大する吸気管スロットル開度増大手段であることを特徴とする請求項１に記載の触媒温度制御装置。
【請求項３】
出力増大抑制手段が、吸気管圧力が増大調整されたことによる機関出力の増大を抑制するように点火時期を調整することを特徴とする請求項１に記載の触媒温度制御装置。
【請求項４】
出力増大抑制手段が、出力が増大しないようにオーバーラップ期間を拡大して成る、ことを特徴とする請求項１に記載の触媒温度制御装置。
【請求項５】
排気カムシャフトに取り付けられたバルブ特性制御装置と吸気カムシャフトに取り付けられたバルブ特性制御装置との両方でバルブオーバーラップ期間を変更することを特徴とする請求項１に記載の触媒温度制御装置。
【請求項６】
排気カムシャフトに取り付けられたバルブ特性制御装置と、吸気カムシャフトに取り付けられたバルブ特性制御装置と、のいずれか一方によりバルブオーバーラップ期間を変更することを特徴とする請求項１に記載の触媒温度制御装置。
【請求項７】
排気ポート圧力低下手段は、排気脈動による負圧波が拡大されたバルブオーバーラップ期間中に排気ポートに戻るように長さを最適化された排気管そのものであることを特徴とする請求項１に記載の触媒温度制御装置。
【請求項８】
排気ポート圧力低下手段は、それぞれ単一の排気マニホールドを集合した２つの集合排気マニホールドを連通管で結び、該連通管に排気制御弁を設けて、該排気制御弁を排気脈動による負圧波が拡大されたバルブオーバーラップ期間中に排気ポートに戻るように調整して成ることを特徴とする請求項１に記載の触媒温度制御装置。
【請求項９】
さらに、暖機後のオーバーラップ拡大時の触媒の過熱を防止する触媒過熱防止手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の触媒温度制御装置。
【請求項１０】
触媒過熱防止手段が、触媒過熱が予想される条件に達した時に、排気バルブが閉じ、吸気バルブが開いている間に燃料が噴射されるように燃料の噴射時期を調整する燃料噴射時期調整手段であることを特徴とする請求項９に記載の触媒温度制御装置。
【請求項１１】
燃料噴射時間が長く、燃料噴射時期調整手段により燃料噴射時期を調整してもオーバーラップ中に燃料が噴射される場合に、排気バルブの閉弁時期を早めてオーバーラップを短くし、燃料の吹き抜けを防止することを特徴とする請求項１０に記載の触媒温度制御装置。
【請求項１２】
燃料噴射時間が長く、燃料噴射時期調整手段により燃料噴射時期を調整してもオーバーラップ中に燃料が噴射される場合に、燃料噴射時間を短くし、燃料の吹き抜けを防止することを特徴とする請求項１０に記載の触媒温度制御装置。
【請求項１３】
暖機後触媒過熱防止手段が、触媒過熱が予想される条件に達した時にオーバーラップが拡大される運転領域から脱出するように運転条件を変更せしめて成る、ことを特徴とする請求項９に記載の触媒温度制御装置。
【請求項１４】
暖機後触媒過熱防止手段が、触媒過熱が予想される条件に達した時に排気ポートの圧力を吸気ポートの圧力よりも高くするポート間圧力調整手段であることを特徴とする請求項９に記載の触媒温度制御装置。
【請求項１５】
ポート間圧力調整手段が、触媒過熱が予想される条件に達した時に、吸気ポート圧力を低下するためにスロットル開度を減少するスロットル開度減少手段であることを特徴とする請求項１４に記載の触媒温度制御装置。
【請求項１６】
ポート間圧力調整手段が、それぞれ単一の排気マニホールドを集合した２つの集合排気マニホールドを連通管で結び、該連通管に排気制御弁を設けて、該排気制御弁を触媒過熱が予想される条件に達した時に、オーバーラップ時に閉制御して排気ポートの圧力を正圧にして成ることを特徴とする請求項１４に記載の触媒温度制御装置。
【請求項１７】
ポート間圧力調整手段が、背圧制御弁を排気管の後端部に設け、該背圧制御弁を触媒過熱が予想される条件に達した時に、オーバーラップ時に閉制御して、排気ポートの圧力を正圧にして成ることを特徴とする請求項１４に記載の触媒温度制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関の排気系に備えられた触媒の温度を運転条件に対して適切にする触媒温度制御装置に関する、特に、吸気バルブおよび、または排気バルブの開弁期間を移動する可変バルブタイミング機構を備え、吸気バルブと排気バルブが共に開弁しているオーバーラップ期間が可変にされている機関における触媒温度制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
吸気バルブや排気バルブの開閉期間を運転条件に応じて変更する、所謂、可変バルブタイミング機構を備えたエンジンが公知である。そして、エンジンの冷間時に、吸気バルブと排気バルブが両方とも開いている、所謂、オーバーラップ期間を拡大して燃焼室内で後燃えさせて、排気系に配設された触媒の活性化を促進する装置が公知である。
【０００３】
例えば、特開平５−５９９３６号公報に開示されている装置では、冷間時に、排気系の閉じのタイミングを遅らせ排気バルブと吸気バルブのオーバーラップ期間を拡大して触媒の活性化の促進をしている。また特開平５−２１５００１号公報に開示されいる装置では、冷間時に、排気バルブと吸気バルブの開弁オーバーラップ期間を増大し、点火時期を遅角し触媒の活性化を促進している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記の各公報の発明の考え方は、いずれもオーバーラップ期間の拡大により排気ガスを新しい混合気に混入させる、いわゆる内部ＥＧＲをを増大して、燃焼速度を遅らせ、その結果、排気ガスの温度を上昇させようとするものである。
しかしながら、このような、オーバーラップ期間の拡大だけでは、前記公報に記載のように上昇した排気ガスのエネルギの多くはシリンダヘッドを介し冷却水に伝達されてしまう。その結果本来の目的とする触媒活性化のための触媒入口ガス温度の上昇に有効に作用しないという問題がある。
したがって、本発明の目的は冷間時に確実に排気ガス温度を上昇して触媒を暖機促進させることができる触媒温度制御装置を提供することである。
また、このようなオーバーラップ期間の拡大は暖機後は触媒の過熱を誘起する可能性があるがその点に配慮がされていないという問題もあるので、暖機後の触媒の過熱を防止することも本発明の目的である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明によれば、運転状態に応じてバルブオーバーラップ期間を変更可能なバルブ特性制御装置を備えた機関の排気系に配設された触媒の温度を制御する触媒温度制御装置であって、
機関が予め定めた温度領域にあるか、及び、予め定めた回転数、負荷の領域にあるかによって触媒活性化の促進の要否を判定する手段と、
触媒活性化の促進が必要と判定された場合に、バルブ特性制御装置を作動せしめてオーバーラップ期間を拡大する手段と、
拡大されたバルブオーバーラップ期間中の機関の排気ポート内の圧力が負圧になるように排気ポート内の圧力を低下せしめる排気圧力低下手段と、
拡大されたバルブオーバーラップ期間中に排気圧力低下手段により負圧化された排気ポート内の圧力よりも吸気ポート内の圧力が高くなるように吸気ポート内の圧力を増大せしめ、吸入された混合気を排気管に吹き抜けさせる吸気管圧力増大手段と、
吸気管圧力増大手段による機関出力の増大を抑制する出力増大抑制手段と、を具備し、
触媒活性化の促進が必要と判定された場合に、出力増大を抑制しながら、燃料と空気を排気管内に吹き抜けさせて排気管内において燃焼させ、触媒の活性化を促進する触媒温度制御装置が提供される。
この様に構成された触媒温度制御装置では、触媒活性化の促進が必要と判定された場合に、バルブオーバーラップ期間が拡大され、その期間中の吸気ポートの圧力が排気ポートの圧力よりも高くされ、吸入された混合気が排気管への吹き抜けせしめられ触媒の活性化を促進するが、出力増大抑制手段により吸気管圧力の増大による機関出力の増大が抑制される。
【０００６】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明において、吸気管圧力増大手段が吸気管スロットル開度を増大する吸気管スロットル開度増大手段である触媒温度制御装置が提供される。
この様に構成された触媒温度制御装置では、吸気管スロットル開度を増大することにより吸気ポート内圧力が増大され吸入された混合気の排気管への吹き抜けが助勢される。
【０００７】
請求項３の発明によれば、請求項１の発明において、出力増大抑制手段が点火時期調整手段であって、吸気管圧力が増大調整されたことによる機関出力の増大を抑制するように点火時期を調整する触媒温度制御装置が提供される。
この様に構成された触媒温度制御装置では、吸気管圧力が増大調整されたことによる機関出力が抑制するように点火時期調整手段が点火時期を調整する。
【０００８】
請求項４の発明によれば、請求項１の発明において、出力増大抑制手段が、出力が増大しないようにオーバーラップ期間を拡大して成る、触媒温度制御装置が提供される。
この様に構成された触媒温度制御装置では、オーバーラップ期間を拡大することにより機関出力の増大を抑制するので出力増大抑制手段を別途設ける必要がない。
【０００９】
請求項５の発明によれば、請求項１の発明において、排気カムシャフトに取り付けられたバルブ特性制御装置と吸気カムシャフトに取り付けられたバルブ特性制御装置との両方でバルブオーバーラップ期間を変更する触媒温度制御装置が提供される。
この様に構成された触媒温度制御装置では、排気カムシャフトに取り付けられたバルブ特性制御装置と、吸気カムシャフトに取り付けられたバルブ特性制御装置との両方を変更してオーバーラップ期間が拡大される。
【００１０】
請求項６の発明によれば、請求項１の発明において、排気カムシャフトに取り付けられたバルブ特性制御装置と、吸気カムシャフトに取り付けられたバルブ特性制御装置と、のいずれか一方によりバルブオーバーラップ期間を変更する触媒温度制御装置が提供される。
この様に構成された触媒温度制御装置では、排気カムシャフトに取り付けられたバルブ特性制御装置と、吸気カムシャフトに取り付けられたバルブ特性制御装置とのいずれか一方によってオーバーラップ期間が拡大される。
【００１１】
請求項７の発明によれば、請求項１の発明において、排気圧力低下手段が、排気脈動による負圧波が拡大されたバルブオーバーラップ期間中に排気ポートに戻るように長さを最適化された排気管そのものである触媒温度制御装置が提供される。
この様に構成された触媒温度制御装置では、排気管の長さが排気脈動による負圧波が拡大されたバルブオーバーラップ期間中に排気ポートに戻るようにされている。
【００１２】
請求項８の発明によれば、請求項１の発明において、排気ポート圧力低下手段は、それぞれ単一の排気マニホールドを集合した２つの集合排気マニホールドを連通管で結び、該連通管に排気制御弁を設けて、該排気制御弁を排気脈動による負圧波が拡大されたバルブオーバーラップ期間中に排気ポートに戻るように調整して成る触媒温度制御装置が提供される。
この様に構成された触媒温度制御装置では、それぞれ単一の排気マニホールドを集合した２つの集合排気マニホールドを連通管で結び、該連通管に排気制御弁を設けて、該排気制御弁を排気脈動による負圧波が拡大されたバルブオーバーラップ期間中に排気ポートに戻るように調整し排気ポート圧力が低下せしめられる。
【００１３】
請求項９の発明によれば、請求項１の発明において、さらに、暖機後のオーバーラップ拡大による触媒の過熱を防止する触媒過熱防止手段を備えた触媒温度制御装置が提供される。
この様に構成された触媒温度制御装置では、触媒過熱防止手段により暖機後のオーバーラップ拡大による触媒の過熱が防止される。
【００１４】
請求項１０の発明によれば、請求項９の発明において、触媒過熱防止手段が、触媒過熱が予想される条件に達した時に、排気バルブが閉じ、吸気バルブが開いている間に燃料が噴射されるように燃料の噴射時期を調整する燃料噴射時期調整手段とされた触媒温度制御装置が提供される。
この様に構成された触媒温度制御装置では、燃料噴射時期調整手段により排気バルブが閉じ、吸気バルブが開いている間に燃料が噴射されるように燃料の噴射時期が調整されオーバーラップ拡大による触媒の過熱が防止される。
【００１５】
請求項１１の発明によれば、請求項１０の発明において、燃料噴射時間が長く、燃料噴射時期調整手段により燃料噴射時期を調整してもオーバーラップ中に燃料が噴射される場合に、排気バルブの閉弁時期を早めてオーバーラップを短くし、燃料の吹き抜けを防止するようにされた触媒温度制御装置が提供される。
この様に構成された触媒温度制御装置では、燃料噴射時間が長く、燃料噴射時期調整手段により燃料噴射時期を調整してもオーバーラップ中に燃料が噴射される場合に、排気バルブの閉弁時期を早めてオーバーラップを短くして触媒の過熱が防止される。
【００１６】
請求項１２の発明によれば、請求項１０の発明において、燃料噴射時間が長く、燃料噴射時期調整手段により燃料噴射時期を調整してもオーバーラップ中に燃料が噴射される場合に、燃料噴射時間を短くし、燃料の吹き抜けを防止するようにした触媒温度制御装置が提供される。
この様に構成された触媒温度制御装置では、燃料噴射時間が長く、燃料噴射時期調整手段により燃料噴射時期を調整してもオーバーラップ中に燃料が噴射される場合に、燃料噴射時間を短くして触媒の過熱が防止される。
【００１７】
請求項１３の発明によれば、請求項９の発明において、触媒過熱が予想される条件に達した時にオーバーラップ期間が拡大される運転領域から脱出するように運転条件を変更せしめて、触媒の過熱を防止する、触媒温度制御装置が提供される。
この様に構成された触媒温度制御装置では、触媒過熱が予想される条件に達した時にオーバーラップ期間が拡大される領域から脱出して触媒の過熱が防止される。
【００１８】
請求項１４の発明によれば、請求項９の発明において、暖機後触媒過熱防止手段が、触媒過熱が予想される条件に達した時に排気ポートの圧力を吸気ポートの圧力よりも高くするポート間圧力調整手段とされた触媒温度制御装置が提供される。
この様に構成された触媒温度制御装置では、触媒過熱が予想される条件に達した時にポート間圧力調整手段により排気ポートの圧力を吸気ポートの圧力よりも高くして触媒の過熱が防止される。
【００１９】
請求項１５の発明によれば、請求項１４の発明において、ポート間圧力調整手段が、触媒過熱が予想される条件に達した時に、吸気ポート圧力を低下するためにスロットル開度を減少するスロットル開度減少手段とされた触媒温度制御装置が提供される。
この様に構成された触媒温度制御装置では、触媒過熱が予想される条件に達した時に、スロットル開度減少手段によりスロットル開度を減少して触媒の過熱が防止される。
【００２０】
請求項１６の発明によれば、請求項１４の発明において、ポート間圧力調整手段が、それぞれ単一の排気マニホールドを集合した２つの集合排気マニホールドを連通管で結び、該連通管に排気制御弁を設けて、該排気制御弁を触媒過熱が予想される条件に達した時に、オーバーラップ時に閉制御して排気ポートの圧力を正圧にして成る触媒温度制御装置が提供される。
この様に構成された触媒温度制御装置では、それぞれ単一の排気マニホールドを集合した２つの集合排気マニホールドを連通管で結び、該連通管に排気制御弁を設けて、該排気制御弁を触媒過熱が予想される条件に達した時に、オーバーラップ時に閉制御して排気ポートの圧力を正圧にしてポート間圧力が調整される。
【００２１】
請求項１７の発明によれば、請求項１４の発明において、ポート間圧力調整手段が、背圧制御弁を排気管の後端部に設け、該背圧制御弁を触媒過熱が予想される条件に達した時に、オーバーラップ時に閉制御して、排気ポートの圧力を正圧にして成る触媒温度制御装置が提供される。
この様に構成された触媒温度制御装置では、触媒過熱が予想される条件に達した時に、排気管の後端部に設けた背圧制御弁をオーバーラップ時に閉制御して排気ポートの圧力が正圧にされる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の第１の実施の形態の全体の構造を示す図である。
エンジン１の吸気ポート（図示せず）には、吸気管２、サージタンク３、吸気マニホールド４を介して吸入空気が供給される。吸気管２にはエアクリーナ５とエアフローメータ２１１と電子スロットル２５１が配設されている。吸気マニホールド４には各気筒毎に燃料噴射弁２５２が取り付けられている。
【００２３】
電子スロットル２５１は、アクセルペダル（図示しない）の踏み込み量に応じてスロットル開度を変化せしめるが、また、特に、本発明においては後述するように、吸気バルブ（図示しない）と排気バルブ（図示しない）のオーバーラップ期間を拡大したときに、吸気管内の圧力が排気管内の圧力よりも高くなるように、アクセルペダルの踏み込み量には関係なく開度が増大される。
【００２４】
一方、エンジン１の排気ポート（図示しない）には排気マニホールド６が取り付けられている。ここで、このエンジンの点火の順序は＃１気筒→＃３気筒→＃４気筒→＃２気筒の順であるが、これに対して、図示される様に、排気マニホールド５は、＃１気筒と＃４気筒が、＃２気筒と＃３気筒が、それぞれ等長的に一旦集合され、それがさらに１本に集合されている。そして、長さが最適にされていて、オーバーラップ期間中に排気ポートが負圧になるようされている。
【００２５】
排気マニホールド６の下流に接続された排気管７内には触媒８が配設されている。触媒８の上流には空燃比センサ２１５が配設されていて、空燃比センサ２１５の信号をもとに、触媒８が最適に浄化作用をおこなうように燃料噴射弁２５２の燃料噴射量がフィードバック制御される。また、エンジン１の各気筒に対してイグナイタ一体式の点火栓２５３が配設されている。
３００で示されているのは自動変速であって、３１０は後述する本発明の第１の実施の形態の第１の変形例に係わる変速制御機構である。
【００２６】
また、エンジン１には、特に、本発明に係わるものとして、前述した、エアフローメータ２１１の他に、クランクシャフトの角度位置を検出するクランクポジションセンサ２１２、エンジンの冷却水温を検出する水温センサ２１３、吸気カムシャフト５０、排気カムシャフト５０’の位相を検出するカム角センサ２１４、２１４’等のセンサが配設されていて、これらのセンサからの信号は電子制御ユニット（ＥＣＵ）２００に送られる。
【００２７】
エアフローメータ２１１は負荷としての吸入空気量ＧＡに応じた信号電圧を発生する。
クランクポジションセンサ２１２は構造の詳細は省略するが、例えば、クランクシャフトに取り付けられた信号発生円板の突起に近接して電磁ピックアップが配され、この電磁ピックアップが突起が通過する毎に信号電圧を発生する。信号発生円板の突起は１０°毎に設けられているが、２つ欠歯しているので３４個ある。欠歯箇所は例えば１番気筒の上死点に対して所定の角度位置に設けられているので、欠歯箇所が発した信号から上死点を正確に求めるもとができる。そして、１０°おきに発生される信号はさらに分周され計測時点の上死点からのクランク角度を精確にもとめることができる。
【００２８】
エンジン水温センサ２１３はエンジン１の冷却水温ＴＷに対応した信号を発生する。
吸気カム角センサ２１４と排気カム角センサ２１４’は、カムシャフトの適切な場所に設けられた信号発生突起に近接して電磁ピックアップが突起が通過する毎に信号電圧を発生するというものである。この突起は、カムシャフトの１回転につき１回、すなわちクランクシャフト２回転につき１回信号を発生する。この突起は、例えば、第１気筒のカム山の最大リフト時に信号を発生する様に設けられている。
【００２９】
ＥＣＵ２００は相互に連結された入力インターフェイス２１０、中央演算処理装置（ＣＰＵ）２２０、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）２３０、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）２４０、出力インターフェイス２５０から成るデジタルコンピュータである。
ＥＣＵ２００のＣＰＵ２２０は、入力インターフェイス２１０に入力された各センサの信号、ＲＯＭ２４０に記憶されたデータ等、から後述する本発明にかかわる演算をおこない出力インターフェイス２５０を介して、電子スロットル２５１、点火栓２５３や後述のバルブ特性制御装置１００、１００’に出力して本発明の制御を実行する。
【００３０】
また、吸気バルブ（図示しない）の開弁期間の位相、および、排気バルブ（図示しない）の開弁期間の位相を変えるために、全く同じ構造のベーンタイプのバルブ特性制御装置１００と１００’が、吸気カムシャフト５０、排気カムシャフト５０’に取り付けられている。
そこで、以下、吸気カムシャフト５０に取り付けられたバルブ特性制御装置１００を例にして説明する。
【００３１】
図２は吸気カムシャフト５０に取り付けられたこのベーンタイプのバルブ特性制御装置１００を吸気カムシャフト５０の中心軸線Ｘを通る平面で切った断面図である。
図２を参照すると、クランクシャフト（図示しない）によりチェーン（図示しない）を介して１／２の回転比で駆動されるギア１０に、ギア１０と共働して進角油室１１０と遅角油室１２０を形成するハウジング２０とサイドカバ−３０がＢ１（４本の内１本のみ図示）により固定されている。ハウジング２０の内側にはロータ４０が所定角度回動自在に配設されている。ロータ４０は吸気カムシャフト５０にボルトＢ２で固定されている。
【００３２】
図３はサイドカバー３０とボルトＢ１、ボルトＢ２を除去した状態でバルブ特性制御装置１を軸端側（図１の左側）から見た図である。
図３に示されるようにハウジング２０は外周部２１と４つの内側突起部２２からなる。内側突起部２２の内周側にはシール部材２３が配設されている。２４はボルトＢ１が通る穴である。図２においては、ハウジング２０は吸気カムシャフト５０の中心軸線Ｘよりも上側では外周部２１と内側突起部２２が一体でシール部材２３と共に示され、吸気カムシャフト５０の中心軸線Ｘよりも下側ではハウジング２０は外周部２１が示されており、破線２０’は外周部２１と内側突起部２２の境目である。
【００３３】
また、図３に示されるように、ロータ４０はボス４１とそこから放射状に外側に突き出た４つのベーン４２から成る。各ベーン４０の外周側にはシール部材４３が配設されている。図２においては、ロータ４０は、吸気カムシャフト５０の中心軸線Ｘよりも上側ではボス４１のみが示され、吸気カムシャフト５０の中心軸線Ｘよりも下側ではボス４１とベーン４２が一体でシール部材４３と共に示されており、破線４０’はボス４１とベーン４２の境目である。
ロータ４０のボス４１には進角時にカムシャフト内進角油路５５を通って来た作動油をボス４１の中央部のボルトＢ２の周りに形成される中央油室４４に導く２本の傾斜油路４５と、中央油室４４から、ロータ４０のベーン４２とハウジング２０の内側突起部２２の間に形成される、進角油室１１０に作動油を導入する４本の分配油路４６が形成されている。
【００３４】
図２に戻り吸気カムシャフト５０に注目すると、吸気カムシャフト５０は外側フランジ５１と内側フランジ５２の間で、半割りの上側メタルベアリング６０Ａ、下側メタルベアリング６０Ｂを介して、シリンダヘッド７０とカムキャップ８０により回転自在に支持されている。そして、外側フランジ５１と内側フランジ５２の間で、内側フランジ５２に近い方に環状進角油路５３が、外側フランジ５２に近い方に環状遅角油路５４が形成されている。
環状進角油路５３は中心軸線Ｘに平行に形成されたカムシャフト内進角油路５５と短い油路５５ａを介して連通している。そしてカムシャフト内進角油路５５はロータ４０の傾斜油路４５に連通している。
環状遅角油路５４は中心軸線Ｘに平行に形成されたカムシャフト内遅角油路５６と短い油路５６ａを介して連通している。カムシャフト内進角油路５６は外側フランジ５１よりも軸端側に設けられている軸端側環状遅角油路５７に連通している。
軸端側環状遅角油路５７は、ギヤ１０の内周側に設けられたギヤ内環状油路１１とギヤ内分配油路１２を介して、遅角油室１２０に連通している。
【００３５】
一方、シリンダヘッド７０には各油室への作動油の供給を制御するオイルコントロールバルブ９０が嵌入されている。
図４にオイルコントロールバルブ９０の詳細を示す。図４に示されているようにオイルコントロールバルブ９０はスリーブ９１内で電磁ソレノイド９２のプランジャ９３とスプリング９４によってスプール弁９５を移動して作動油の流れ方向を切り換える。
【００３６】
スリーブ９１は進角ポート９１ａ、遅角ポート９１ｂ、供給ポート９１ｃ、ドレインポート９１ｄ、９１ｅを有している。一方、スプール弁９５は、４つのランド９５ａ、９５ｂ、９５ｃ、９５ｄと、３つの溝通路９５ｅ、９５ｅ、９５ｆを有する。
そして電磁ソレノイド９２は電子コントロールユニット（以下ＥＣＵ）２００からの信号によりデューテイ制御で励磁されるがそのデューティ比を変えることによりスプール弁９５の位置が変化させて作動油の進角油室１１０、遅角油室１２０への給排を制御する。
【００３７】
例えば、デューティ比１００％で励磁されるとスプール弁９５は最も左側まで移動し進角ポート９１ａは全開で供給ポート９１ｃと連通され、遅角ポート９１ｂが全開でドレインポート９１ｅと連通され、バルブ特性制御装置１００の進角油室１１０に向けて作動油が最大能力で供給され、遅角油室１２０から作動油が最大能力で排出され、吸気カムシャフト５０はクランクシャフトに対して最大速度で進角方向に移動する。
また、デューテイ比０％（励磁されない）の場合は、スプール弁９５は最も右側まで移動し供給ポート９１ｃと遅角ポート９１ｂが全開で連通され、進角ポート９１ａがドレインポート９１ｄと全開で連通され、バルブ特性制御装置１００の遅角油室１２０に向けて作動油が最大能力で供給され、進角油室１１０から作動油が最大能力で排出され、吸気カムシャフト５０はクランクシャフトに対して最大速度で遅角方向に移動する。
図４はこの供給ポート９１ｃと遅角ポート９１ｂが全開で連通された状態を示している。
【００３８】
一方、エンジン１は吸気カムシャフト５０のクランクシャフトに対する位相差を検出するカム角センサ２２２を有していて（図１参照）、吸気カムシャフト５０のクランクシャフトに対する位相差が予め定めた位相差になると、電磁ソレノイド９２は中間のデューテイ比で励磁されスプール弁９５はランド９５ａ、９５ｂ、９５ｃ、９５ｄによって、進角ポート９１ａと供給ポート９１ｃ、ドレインポート９１ｄとの連通をそれぞれ遮断し、遅角ポート９１ｂと供給ポート９１ｃ、ドレインポート９１ｄとの連通をそれぞれ遮断する位置で停止し、吸気カムシャフト５０はクランクシャフトに対してその位相差を保つ。
【００３９】
図２において、７１で示されるのはオイルコントロールバルブ９０の進角ポート９１ａと吸気カムシャフト５０に形成された環状進角油路５３を連通するためのシリンダヘッド内進角油路である。また、７２で示されるのはオイルコントロールバルブ９０の遅角ポート９１ｂと吸気カムシャフト５０に形成された環状遅角油路５４を連通するためのシリンダヘッド内遅角油路である。
同じく、図２において７３で示されるのはオイルコントロールバルブ９０の供給ポート９１ｃとオイルポンプ（図示しない）を連通するための供給油路であり、７４で示されるのはオイルコントロールバルブ９０のドレーンポート９１ｄ、９１ｅとオイルパンを連通するためのドレーン油路である。
【００４０】
図５は図２の４−４線に沿って見た断面図であって、環状進角油路５３とシリンダヘッド内進角油路７１との連通、および、環状遅角油路５４とシリンダヘッド内遅角油路７２との連通を示している。
図４に示されるように、シリンダヘッド内進角油路７１はオイルコントロールバルブ９０の進角ポート９１ａからカムキャップ８０に向かって上方に延伸しシリンダヘッド７０の上面７６に突き抜けている。このシリンダヘッド内進角油路７１と上側ベアリングメタル６０Ａの外側を結ぶようにカムキャップ８０の下面８１に溝８２が形成されている。一方、上側ベアリングメタル６０Ａには穴６１が形成されていて、穴６１の径は環状進角油路５３の幅よりも大きく設定されている。そして、この穴６１とカムキャップ８０の下面８１に溝８２を連通するように傾斜油路８３が形成されている。なお、図５は上記の構成を分かりやすく示す上側ベアリングメタル６０Ａとカムキャップ８０の分解組み立て図である。
【００４１】
一方、シリンダヘッド内遅角油路７２はオイルコントロールバルブ９０の進角ポート９１ａからカムキャップ８０に向かって上方に延伸するが途中で斜めに曲がって下側ベアリングメタル６０Ｂの外側の開口７２ａに達している。
ここで、下側ベアリングメタル６０Ｂとシリンダヘッド７０の構造を分解組み立て図で示した図６を参照すると、上記の開口７２ａの径よりも幅の大きな断面三日月状の溝７８が、この開口７２ａから軸端方向に向かって、下側ベアリングメタル６０Ｂを受けるシリンダヘッド７０の半円断面受け部７７に形成されている。
【００４２】
一方、下側ベアリングメタル６０Ｂには、そのフランジ部６０Ｆが立ち上がる角部に切り欠き６２が形成されている。切り欠きを軸方向から見た大きさは少なくとも溝７８の三日月状の断面よりも大きく、切り欠きを軸に直角な方向から見た時の幅は、この部分に内接する吸気カムシャフト５０の環状遅角油路５４の幅よりも大きい。
【００４３】
したがって、進角用の作動油はオイルコントロールバルブ９０の進角ポート９１ａから、シリンダヘッド内油路７１、カムキャップ８０の溝８２、傾斜油路８３、上側ベアリングメタル６０Ａの穴６１を通って、吸気カムシャフト５０の環状進角油路５３に達する。環状進角油路５３からは短い連絡油路５５ａを通ってカムシャフト内進角油路５５に入って軸端方向に進み、ロータ４０の傾斜油路４５を通って中央油室４４に達し、そこから分配油路４６を通って各進角油室１１０に分配される。
【００４４】
また、遅角用の作動油はオイルコントロールバルブ９０の遅角ポート９１ｂからシリンダヘッド内油路７２から、断面三日月状の溝７８と下側ベアリングメタル６０Ｂの背面の間に形成される油路７９に入って軸端方向に進み、下側ベアリングメタル６０Ｂの軸端の角部に形成された切り欠き６２を通って吸気カムシャフト５０の環状遅角油路５４に達する。環状遅角油路５４からは短い連絡油路５６ａを通ってカムシャフト内遅角油路５６に入って軸端方向に進み、短い連絡油路５６ｂを通って軸端側環状遅角油路５７に達する。そこからは、軸端側環状遅角油路５７に対向してギヤ１０に形成された環状油路１１を経て傾斜分配油路１２に入り、各遅角油室１２０に分配される。
【００４５】
以下、上記の様に構成された、本発明の第１の実施の形態の制御について説明する。
ここで、第１の実施の形態は、予め定めた所定の運転条件において、オーバーラップ量を増大調整するとともに、スロットル開度を増大して吸気管負圧を増大して混合気を排気管内に導入して排気管内で混合気を燃焼させ、触媒の活性化を促進しようとするものである。
また、機関暖機後のオーバーラップ拡大時に吹き抜けにより燃料が未燃焼のまま触媒に達して触媒が過熱するのを防止するためにスロットル開度を減少して吸気ポート圧力を排気ポート圧力よりも低くするようにされている。
【００４６】
以下、上記の触媒活性化の制御の詳細を説明する。図６のフローチャートは触媒活性化促進が必要かどうかを判定するためのものである。
ステップ６１で各パラメータの読み込みをおこない、ステップ６２ではエンジンの冷却水温ＴＷを予め定めた判定値ＴＷＡと比較し、触媒の活性化促進を必要とする状態かどうかの判定をおこない、ステップ６３で負荷とエンジン回転数から触媒の活性化促進を必要とする状態かどうかの判定をおこなう。ステップ６２と６３の両方で肯定判定された場合は、触媒の活性化促進を実行すべきであるとして、ステップ６４でフラグＦＣＣを１にし、ステップ６２、または６３で否定判定された場合は触媒の活性化促進が不要であるのでステップ６５でフラグＦＣＣを０にして終了する。
【００４７】
図７がステップ６３の判定のためのマップである。図７に示すような領域に設定してあるのは、一つはアイドルおよびアイドル近辺の軽負荷では吸気管圧力が低すぎて、排気ポートの圧力を上回ることができないことであり、他の一つはこの制御は出力を抑える制御を含んでいるので、出力を要求される高負荷領域ではおこなわないようにしているからである。
【００４８】
図６のフローチャートで触媒の活性化促進を実行すべきと判定された場合に実行されるオーバーラップを拡大するフローチャートが図８の（ａ）に、スロットル開度を増大するフローチャートが図８の（ｂ）に、スロットル開度の増大による出力の増大を抑制するための点火時期の遅角を実行するフローチャートが図８の（ｃ）に示されている。それぞれ、フラグＦＣＣが１と判定された場合に、各制御が実行される。
【００４９】
次に、図８の（ａ）のフローチャートに示されるオーバーラップ量の拡大について説明する。オーバーラップ量の拡大は、例えば、図９の（ａ）に示す様な状態から，図９の（ｂ）に示す様な状態にする。このためには、吸気バルブの開弁期間を進角側にずらすと同時に排気バルブ開弁期間を遅角側にずらす必要がある。そこで、吸気カムシャフト５０と排気カムシャフト５０’の回転位相をそれぞれ、進角側と遅角側に移動する。このカムシャフトの移動は、クランクポジションセンサ２１２と吸気カム角センサ２１４と排気カム角センサ２１４’で、吸気カムシャフト５０と排気カムシャフト５０’の位相を検出しながらフィードバック制御でおこなう。
【００５０】
現在の吸気カムシャフト５０、排気カムシャフト５０’の位相はクランクポジションセンサ２１２からの信号と、吸気カム角センサ２１４、排気カム角センサ２１４’からの信号に基づいてもとめる。この位相をあらわすパラメータとして＃１気筒の圧縮上死点から吸気カム角センサ２１４、排気カム角センサ２１４’が信号を発生する時点、すなわち＃１気筒のカムの最大リフト時点、までのクランク角を計算する。なお、圧縮上死点は前述のようにクランクポジションセンサ２１２が欠歯部の信号を発生してから所定のクランク角を過ぎた点としてもとめる。
【００５１】
一方、ＥＣＵ２００のＲＯＭ２４０には、オーバーラップを大、中、小にするための吸気カムシャフト５０と排気カムシャフト５０’の位相が図１０に示すように記憶されていて、触媒の活性化を促進する時には、オーバーラップを大にする位相を用い、図９の（ｂ）に示すようにオーバーラップを大にする。
なお、通常は、運転条件に応じて予め定めたオーバーラップで運転される。例えば後述の暖機後の触媒の過熱防止に関して示されるように、負荷に応じてオーバーラップを変えたり（図１８参照）、回転数に応じて変えたり（図１９参照）する。
なお、図１０のマップには前述のカムシャフトの位相の測定に用いたのと同じパラメータで、すなわち、＃１気筒の圧縮上死点から吸気カム角センサ２１４、排気カム角センサ２１４’が信号を発生する時点、すなわち＃１気筒のカムの最大リフト時点、までのクランク角で、記憶されている。
【００５２】
そして、マップからもとめたカムシャフトの目標位相値に対して、実測したカムシャフトの位相が遅れていた場合は、オイルコントロールバルブ９０の電磁ソレノイド９２にデューテイ比１００％の励磁電流を送る指令を出し、バルブタイミング制御装置１００の進角油室１１０に作動油が流れるようにして、カムシャフトの位相を進めて目標の位相に近づける。逆に、マップからもとめたカムシャフトの目標位相値に対して、実測したカムシャフトの位相が進んでいた場合は、オイルコントロールバルブ９０の電磁ソレノイド９２を消磁する指令を出して、バルブタイミング制御装置１００の遅角油室１２０に作動油が流れるようにして、カムシャフトの位相を遅らせ目標の位相に近づける。そして、カムシャフトの位相が目標値と一致したら中間のデューテイ比の励磁電流を送り、その位相を保持する。
【００５３】
図１１、１２は、それぞれ、吸気カムシャフト５０の位相を最も進角する場合、吸気カムシャフト５０’の位相を最も遅角する場合のバルブ特性制御装置１００、１００’のバルブハウジング２０、２０’の内側突起部２２、２２’とロータ４０、４０’のベーン４２、４２’の相対位置関係を示している。
なお、各図において、ハウジング２０、２０’ロータ４０、４０’は図中矢印の様に時計周りに回転する。また各図においては見やすくするために最小限の符号しか示していない。
【００５４】
まず、図１１の様に吸気カムシャフト５０の位相をもっとも進角する場合は、オイルコントロールバルブ９０の電磁ソレノイド９２をデューテイ比１００％で励磁し太い破線の矢印で示されるように導入された作動油で進角油室１１０を満たし、逆に遅角油室１２０の作動油をすべて排出し、その後、デューテイ比を中間の値にしてその状態を保持する。
【００５５】
一方、図１２の様に吸気カムシャフト５０’の位相をもっとも遅角する場合は、オイルコントロールバルブ９０’の電磁ソレノイド９２’を消磁し、太い破線の矢印で示されるように導入された作動油で遅角油室１２０’を満たし、逆に進角油室１１０’の作動油をすべて排出し、その後、デューテイ比を中間の値にしてその状態を保持する。
【００５６】
なお、オイルコントロールバルブ９０、９０’は電磁ソレノイド９２、９２’をデューテイ比を１００％に励磁してはじめて進角ポート９１ａ、９１ａ’が開く、また、０％（消磁）ではじめて遅角ポート９１ｂ、９１ｂ’が開く，というものではなく、１００％よりも低い、あるいは０％よりも大きい、デューテイ比から徐々に開き始め、１００％、０％（消磁）で最大開度に達するというものであり、常に、１００％、０％にする必要はない。むしろ、常に、１００％、０％で制御しようとすると、オーバーシュートが発生し目標位相に到達するのに時間がかかるので望ましくない。そこで、この実施の形態においては、目標位相との差に応じてデューテイ比を変更するようにさているが詳細は省略する。
【００５７】
次に、図８の（ｂ）のスロットル開度の増大について説明する。前述したように、このエンジンは排気マニホールド６の長さが最適にされてオーバーラップの期間に排気ポートの圧力Ｐｅが負圧になるようにされている。そこで排気ポートの圧力よりも吸気ポートＰｉの圧力が高くなるように、すなわち、排気ポートの負圧の値よりも吸気ポートの負圧の値が大きくなるように電子スロットル２５１の絞りの開度を増大した値に変更するのである。図１３が上記の考えを説明する図である。なお、絞りの開度の増大した値もＥＣＵ２００のＲＯＭ２４０に記憶されている。
【００５８】
次に、図８の（ｃ）の点火時期の遅角について説明する。この点火時期の遅角は上述のスロットル開度の増大による出力の増大を抑えるたのものであるが燃焼期間を遅らす効果がある排気管に吹き抜けた混合気を燃焼し易くするという効果もある。この遅角された点火時期もＥＣＵ２００のＲＯＭ２４０に記憶されている。
【００５９】
図１４が以上の制御を説明するタイムチャートであって、図１５は図６の制御によって吸気ポートから排気ポートへ混合気が吹き抜けて排気ポート内で燃焼する様子を示した図である。この様に混合気が吸気ポートから排気ポートへ吹き抜けて排気ポートあるいは排気管内で燃焼するので触媒８の活性化が促進される。
【００６０】
次に、第１の実施の形態において機関暖機後のオーバーラップ拡大時に吹き抜けによって燃料が未燃焼のまま触媒に達して触媒が過熱するのを防止するためにスロットル開度を減少して吸気ポート圧力を排気ポート圧力よりも低くする制御について説明する。図１６、１７がこの制御の防止のためのフローチャートである。
ステップ１６１で各パラメータを読み込んで、ステップ１６２で暖機終了したかどうかを判定し、暖機未了で否定判定された場合は何もせずにリターンする。肯定判定された場合はステップ１６３に進み、吹き抜け防止対象領域であるかどうかを判定する。
【００６１】
ステップ１６３で肯定判定された場合は吹き抜け防止対象領域内での運転時間をカウントするカウンタＣＯＴをインクリメントする。そしてステップ１６４でカウンタＣＯＴが予め定めた値ＣＯＴＡに達したかどうかを判定し、肯定判定された場合は吹き抜け防止フラグＦＯＴを１にして終了する。一方、ステップ１６２、１６０３で否定判定された場合はステップ１６７に飛びＣＯＴを０にしてからステップ１６８でＦＯＴを０にして終了する。
ここでステップ１６３の吹き抜け防止対象領域であるかどうかの判定は図１８に示すマップから判定し、オーバーラップ大の領域にある場合に吹き抜け防止対象領域にあると判定する。
【００６２】
図１７は図１６のフローチャートでＦＯＴ＝１にされたときに実行されるルーチンであってステップ１７１でＦＯＴ＝１かどうかの判定がおこなわれ肯定判定された場合にステップ１７２でスロットル開度ＴＨＡをＴＨＡ−ΔＴＨＡにする（ΔＴＨＡは予め定めた値）。否定判定された場合はステップ１７３でＦＯＴを０にして終了する。
【００６３】
次に、第１の実施の形態の変形例について説明する。各変形例は、冷間時の触媒活性化の方法は第１の実施の形態と同じであるが、暖機後の触媒過熱を防止する方法が異なる。先ず、第１変形例においては、オーバーラップが回転数によって規定されていて、オーバーラップ大の領域、すなわち、吹き抜け防止対象領域で予め定めた所定時間経過した場合は自動変速機のギヤ段を変更して回転数を変更して当該吹き抜け防止対象領域から脱出するようにしたものである。
【００６４】
図１９が上記の考え方を説明する図である。図１９において横軸はエンジン回転数であって、回転数ＮＥ１からＮＥ２の間が図中下段に示されるようにオーバーラップが大きくされている吹き抜け防止対象領域である。そして例えばサードギヤでＸ点で走行している場合に、所定時間以上その状態が続いた場合に、自動変速機３００の変速制御機構３１０に信号を送りセカンドギヤのＹ点に移して吹き抜け防止対象領域を脱するようにさせるのである。
【００６５】
上記の制御は第１の実施の形態と同様に予め定めた所定の時間以上吹き抜け防止対象領域にとどまった場合に実行され、その部分のフローチャートは図１６と同じであるので省略する。図２０が図１９で説明した制御をおこなうフローチャートであって、ステップ２０１でＦＯＴ＝１であると判定された場合にステップ２０２に進みギヤ段変更指示を発信し、ＦＯＴ＝１でない場合はステップ２０３でＦＯＴを０にして終了する。
【００６６】
次に第１の実施の形態の第２変形例について説明する。この第２変形例は排気マニホールドが図２１の６’に示すようにされていて＃１気筒と＃４気筒の集合管６ａと＃２気筒と＃３気筒の集合管６ｂが途中で連通管６ｃで連通され、その途中に連通管６ｃを開閉する排気制御弁２５５が設けられている。
そして、排気制御弁２５５を開いた場合は第１の実施の形態の場合と同じようにオーバーラップ時に排気ポートの圧力が負圧になるが、排気制御弁２５５を閉じた場合はオーバーラップ時に排気ポートの圧力が正圧になる。図２２がこの作用を示す図である。
【００６７】
そこで、吹き抜け防止対象領域に所定時間以上とどまった場合は排気制御弁２５５を閉じ、オーバーラップ時の排気ポートの圧力を正圧にして吹き抜けを防止するのである。この制御の内、予め定めた所定の時間以上吹き抜け防止対象領域にとどまったかどうかの判定の部分のフローチャートは図１６と同じであるので省略する。図２３が図２２で説明した制御をおこなうフローチャートであって、ステップ２３１でＦＯＴ＝１であると判定された場合にステップ２３２に進み排気制御弁を閉にする指示を発信し、ＦＯＴ＝１でない場合はステップ２３３でＦＯＴを０に、ステップ２３４で排気制御弁を開にする指示を発信して終了する。
【００６８】
次に第１の実施の形態の第３変形例について説明する。この第３変形例では排気管の最後流部に配設されるマフラー４００が図２４に示すような構造とされ、内部に運転条件に応じて開閉される背圧制御弁４１０を有する。背圧制御弁４１０を開いた場合は背圧が下がって排気ポートの圧力Ｐｅの平均値が下がりオーバーラップ時に排気ポートの圧力Ｐｅが負圧になるが、背圧制御弁４１０を閉じた場合は背圧が上がって排気ポートの圧力Ｐｅの平均値が上がりオーバーラップ時の排気ポートＰｅの圧力が正圧になる。図２５がこの作用を説明する図である。
【００６９】
そこで、吹き抜け防止対象領域に所定時間以上とどまった場合は背圧制御弁４１０を閉じ、オーバーラップ時の排気ポートの圧力Ｐｅを正圧にして吹き抜けを防止するのである。この制御の内、予め定めた所定の時間以上吹き抜け防止対象領域にとどまったかどうかの判定の部分のフローチャートは図１６と同じであるので省略する。図２６が図２５で説明した制御をおこなうフローチャートであって、ステップ２６１でＦＯＴ＝１であると判定された場合にステップ２６２に進み背圧制御弁４１０を閉にする指示を発信し、ＦＯＴ＝１でない場合はステップ２６３でＦＯＴを０に、ステップ２６４で背圧制御弁４１０を開にする指示を発信して終了する。
なお、このように背圧制御弁４１０を備えている場合には、触媒を活性化する時には逆に背圧制御弁４１０を開いて排気ポートの圧力Ｐｅの平均値を下げることにより燃料の吹き抜けを良くする。
【００７０】
次に、第２の実施の形態について説明する。図２７はこの第２の実施の形態におけるオーバーラップの期間を示したものであって図９の（ｂ）に示した第１の実施の形態の場合に比べて大幅に遅角側に移動されていて、第１の実施の形態と比較するとこの第２の実施の形態は有効吸気行程が減少している。この結果、出力が減少するので、触媒活性化促進に関しては第１の実施の形態における点火時期の遅角制御が不要になっている。図２８がこの第２の実施の形態における触媒活性化促進の制御を説明する図である。
この第２の実施の形態における触媒活性化促進の制御は第１の実施の形態における図６のフローチャートと図８の（ａ）と（ｂ）のフローチャートーで実行されるので特に図示はしない。
【００７１】
また、図９の（ａ）に示したオーバーラップを拡大しない場合と比較すると吸気バルブの開弁期間は変わっていないので図９の（ａ）に示した場合に対しては排気バルブの開弁期間の移動だけで実行できる。図２９に示すのがこの第２の実施の形態においてオーバーラップを大、中、小にする時の吸気カムシャフト５０と排気カムシャフト５０’の位相の値であり、触媒活性化促進をする時はオーバーラップを大にする位相値を用いる。図２９に示されるようにこの第２の実施の形態においては吸気カムシャフト５０の方は位相が固定されている。
なお、第１の実施の形態と同様に通常は運転条件に応じて予め定めたオーバーラップで運転される。
【００７２】
次に、この第２の実施の形態における暖機後の触媒の過熱防止の制御について説明する。
この第２の実施の形態においては、暖機後にオーバーラップを拡大した場合に燃料の噴射が排気バルブが閉じて吸気バルブが開いている間に実行するようにし、さらに燃料の噴射時間が上記の排気バルブが閉じて吸気バルブが開いている間に収まらない場合には排気バルブの閉じ時期を早めて燃料の噴射時間が上記の排気バルブが閉じて吸気バルブが開いている間に収まるようにする。
【００７３】
図３０が上記の考え方を説明する図である。図３０において吸気バルブの開弁期間が示されている。そして、それに重ねて噴射の終わりが吸気バルブの閉じ時期にされた燃料の噴射期間ＴＡＵが示されている。
これに対して、排気バルブの開弁期間が上側に図示されるように設定されていて、オーバーラップが大きくされていると、オーバーラップ中に燃料が噴射され、その燃料が吹き抜けによって未燃焼のまま排出され触媒が過熱してしまう。そこで、排気バルブの開弁期間を下側に示されるように変更し、オーバーラップを小さくしてオーバーラップ中に燃料が噴射されなれないようにするのである。
【００７４】
上記の制御は第１の実施の形態と同様に予め定めた所定の時間以上吹き抜け防止対象領域にとどまった場合に実行され、その判定の部分のフローチャートは図１６と同じであるので省略する。図３１は図１６のフローチャートでＦＯＴ＝１と判定された場合に実行される上記の制御のフローチャートである。
ステップ３１１で肯定判定された場合は、ステップ３１２で吸気バルブの閉じ時期ＴＩＮＣＬを計算し、ステップ３１３で吸気バルブの閉じ時期ＴＩＮＣＬから燃料噴射期間ＴＡＵを減算して燃料噴射開始時期ＴＦＩＢＧＮを計算する。この計算からわかるようにこの第２の実施の形態においては、燃料噴射終了時期が吸気バルブの閉じ時期ＴＩＮＣＬとなるようにされているがこれよりも早めに終了するようにしてもかまわない。
【００７５】
次にステップ３１４では排気バルブの閉じ時期ＴＥＸＣＬを計算し、ステップ３１５に進み燃料噴射開始時期ＴＦＩＢＧＮが排気バルブの閉じ時期ＴＥＸＣＬよりも進み側にあるかどうかを判定する。肯定判定された場合はオーバーラップ中に燃料が噴射されることを意味しているので、ステップ３１６に進んで、排気カムシャフト５０’の位相ＥＸＣＰを予め定めた所定量ΔＣＰだけ進角側にずらして燃料の噴射が開始される前にオーバーラップが終了するようにする。ステップ３１５で否定判定された場合は排気カムシャフト５０’の位相を進めることなく終了する。またステップ３１１で否定判定された場合はステップ３１７でＦＯＴを０にし、ステップ３１８で燃料噴射開始時期ＴＦＩＢＧＮを通常の噴射時期のマップに基づいて決定して終了する。
【００７６】
次に、第２の実施の形態の変形例について説明する。この変形例は、冷間時の触媒活性化の方法は第２の実施の形態と同じで、暖機後にオーバーラップを拡大した場合に燃料の噴射が排気バルブが閉じて吸気バルブが閉じている間に実行するようにするところまでは同じであるが、燃料の噴射時間が上記の排気バルブが閉じて吸気バルブが閉じている間に収まらない場合に、燃料の噴射時間を短くして、即ち燃料噴射量を減じて燃料の噴射が排気バルブが閉じて吸気バルブが閉じている間に収まるようにする。
【００７７】
図３２が上記の考え方を説明する図である。図３０と同様に、排気バルブの開弁期間、吸気バルブの開弁期間、そしてオーバーラップの期間が示されている。そして、燃料噴射時間ＴＡＵを縮小するとオーバーラップにかからないようにできることが示されている。
図３３がこの制御のフローチャートであって、ステップ３３１〜３３５、および３３７、３３８は図３１のステップ３１１〜３１５、および３１７、３１８と同じであって、ステップ３３６のみＴＡＵをＴＡＵ−ΔＴＡＵ（ΔＴＡＵは予め定めた値）にするように変更されている。
【００７８】
また、第１の実施の形態およびその第１から第４の変形例に使用されている過熱防止手段を、第２の実施の形態に使用されている触媒活性化促進手段と組み合わせることも可能であり、逆に、第２の実施の形態およびその変形例に使用されている過熱防止手段を、第１の実施の形態に使用されている触媒活性化促進手段と組み合わせることも可能である。
なお、本文記載のオーバーラップ拡大手段や、触媒活性化促進条件、吹き抜け防止対象領域等は一例にすぎずそれぞれの目的が達成されれば手段・条件等はこれに限らない。
【００７９】
【発明の効果】
各請求項に記載の発明によれば、機関が予め定めた所定の運転状態にある時にバルブ特性制御装置によってバルブオーバーラップ期間が拡大され、拡大されたバルブオーバーラップ期間中に機関の排気ポート内の圧力が低下せしめられ、この低下せしめられた排気ポート内の圧力よりも吸気管内の圧力が上昇せしめられ、吸入された混合気は排気管に吹き抜け、排気管内で燃焼し、排気管内の温度が上昇し、その結果、触媒が確実に活性化される。吸気管内の圧力の上昇による出力の増大は出力増大を抑制する手段により抑制され運転者の要求しない出力を発生することがなく運転フィーリングを損なわない。
【００８０】
特に請求項４のようにすれば、出力増大を抑制する手段を要することなしに出力の増大が抑制される。
特に請求項５のようにすれば排気カムシャフトに取り付けられたバルブ特性制御装置と、吸気カムシャフトに取り付けられたバルブ特性制御装置でオーバーラップ期間を拡大するのでオーバーラップ期間の拡大の自由度が大きい。
特に請求項６のようにすれば排気カムシャフトに取り付けられたバルブ特性制御装置と、吸気バルブカムシャフトに取り付けられたバルブ特性制御装置のいずれか一方でオーバーラップ期間を拡大するのでオーバーラップ拡大の制御が簡単である。
特に請求項７のようにすれば長さを最適化された排気管により排気脈動による負圧波が拡大されたバルブオーバーラップ期間中に排気ポートに戻るようにされるので特別に排気管圧力を低下する手段を設ける必要はなく構成が簡素化されコストも安くすることができる。
特に請求項９から１７のようにすれば、冷間時の触媒の活性化を促進するとともに暖機後の触媒の過熱が防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の全体の構成を示す図である。
【図２】バルブタイミング制御装置の構造をカム中心軸を通る平面で切った断面図である。
【図３】図１の装置を軸方向から見た図である。
【図４】オイルコントロールバルブ９０の構造を示す図である。
【図５】図２の４−４線に沿って見たオイルコントロールバルブ９０とカムシャフト５０内の油路の連通を示す断面図である。
【図６】第１の実施の形態における触媒活性化制御の要否を判定するルーチンのフローチャートである。
【図７】触媒活性を促進する運転領域を示すマップである。
【図８】第１の実施の形態における触媒活性化のための制御のフローチャートである。
（ａ）はオーバーラップを拡大する制御のフローチャートであり、
（ｂ）はオーバーラップを拡大時にスロットル開度を増大して排気ポート圧力を低下させる制御のフローチャートであり、
（ｃ）はスロットル増大による出力増大を抑制のための点火時期遅角する制御のフローチャートである。
【図９】第１の実施の形態におけるオーバーラップ期間の変化を示す図であって、
（ａ）はオーバーラップ小の場合で、
（ｂ）はオーバーラップ大の場合である。
【図１０】第１の実施の形態におけるオーバーラップを大、中、小にするための吸気カムシャフト５０と排気カムシャフト５０’の位相を示す図表である。
【図１１】吸気カムシャフトの位相を最も進角する場合のバルブ特性制御装置１００のバルブハウジング２０とロータ４０の相対位置関係を示す図である。
【図１２】排気カムシャフトの位相を最も遅角する場合のバルブ特性制御装置１００’のバルブハウジング２０’とロータ４０’の相対位置関係を示す図である。
【図１３】排気ポート圧力と吸気ポート圧力を比較して示した図である。
【図１４】第１の実施の形態における触媒活性化の作動を説明する図である。
【図１５】本発明による混合気の吹き抜けを説明する図である。
【図１６】第２の実施の形態における触媒過熱防止の制御を必要とするか否かを判定するルーチンのフローチャートである。
【図１７】第２の実施の形態における触媒過熱防止の制御のフローチャートである。
【図１８】第１の実施の形態におけるオーバーラップの設定を示す図である。
【図１９】第１の実施の形態の第２変形例における触媒過熱防止の制御を説明する図である。
【図２０】第１の実施の形態の第２変形例における触媒過熱防止の制御のフローチャートである。
【図２１】第１の実施の形態の第３変形例において使用される可変排気弁を示す図である。
【図２２】第１の実施の形態の第３変形例における触媒過熱防止の制御を説明する図である。
【図２３】第１の実施の形態の第３変形例における触媒過熱防止の制御のフローチャートである。
【図２４】第１の実施の形態の第４変形例において使用される背圧を可変とするマフラーの構造を示す図である。
【図２５】第１の実施の形態の第４変形例における触媒過熱防止の制御を説明する図である。
【図２６】第１の実施の形態の第４変形例における触媒過熱防止の制御のフローチャートである。
【図２７】第２の実施の形態における拡大されたオーバーラップ期間を示す図である。
【図２８】第２の実施の形態における触媒活性化促進の制御を説明する図である。
【図２９】第２の実施の形態におけるオーバーラップを大、中、小にするための吸気カムシャフト５０と排気カムシャフト５０’の位相を示す図表である。
【図３０】第２の実施の形態の触媒過熱防止の制御を説明する図である。
【図３１】第２の実施の形態の触媒過熱防止の制御のフローチャートである。
【図３２】第２の実施の形態の変形例の触媒過熱防止の制御を説明する図である。
【図３３】第２の実施の形態の変形例の触媒過熱防止の制御のフローチャートである。
【符号の説明】
２…吸気管
３…サージタンク
４…吸気マニホールド
５…エアクリーナ
６…排気マニホールド
７…排気管
１０…ギヤ
２０、２０’…ハウジング
２２、２２’…内側突出部
３０…サイドカバー
４０、４０’…ロータ
４２、４２’…ベーン
５０、５０’…カムシャフト
６０Ａ…上側ベアリングメタル
６０Ｂ…下側ベアリングメタル
７０…シリンダヘッド
８０…カムキャップ
９０…オイルコントロールバルブ
１００、１００’…バルブ特性制御装置
１１０、１１０’…進角油室
１２０、１２０’…遅角油室
２００…ＥＣＵ
２１１…エアフローメータ
２１２…クランクポジションセンサ
２１３…冷却水温センサ
２１４、２１４’…カム角センサ
２５１…電子スロットル
２５３…点火栓
２５５…排気制御弁
３００…自動変速機
３１０…変速制御機構
４００…マフラー
４１０…背圧制御弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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