(57)【要約】【課題】作動油の粘度が高いときでもエンジン運転の停止時に確実にバルブタイミングを中間ロック位置に保持させ得る可変バルブタイミング機構を有するエンジンを提供する。【解決手段】オイルポンプ（５１）からの圧油の供給を受けて最遅角位置と最進角位置との間でバルブタイミングを調整し得る制御手段（５３）と、圧油の供給を受けていない状態でカムシャフトに生じる変動トルクを利用して作動し、中間ロック位置にバルブタイミングをロックさせる一方、圧油の供給を受けることでロックが解除される中間ロック機構（３１、４１）とを備え、エンジン運転の停止時にこの中間ロック機構（３１、４１）を作動させるようにした可変バルブタイミング機構を有するエンジンにおいて、エンジン運転の停止信号を受けた場合に作動油の粘度が高いときには、エンジン運転を継続し制御手段（５３）を制御してバルブタイミングを中間ロック位置に移動させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンにより駆動され作動油を圧送するオイルポンプと、
このオイルポンプからの圧油の供給を受けて最遅角位置と最進角位置との間でバルブタイミングを調整し得る制御手段と、
前記圧油の供給を受けていない状態でカムシャフトに生じる変動トルクを利用して作動し、前記最遅角位置と前記最進角位置との間の所定位置を中間ロック位置として、この中間ロック位置に前記バルブタイミングをロックさせる一方、前記圧油の供給を受けることでロックが解除される中間ロック機構と
を備え、エンジン運転の停止時にこの中間ロック機構を作動させるようにした可変バルブタイミング機構を有するエンジンにおいて、
エンジン運転の停止信号を受けた場合に前記作動油の粘度が予め定めた第１所定値より高いときには、エンジン運転を継続し前記制御手段を制御して前記バルブタイミングを前記中間ロック位置に移動させることを特徴とする可変バルブタイミング機構を有するエンジン。
【請求項２】
エンジン運転中、前記作動油の粘度が前記第１所定値より大きな値である第２所定値より高いとき、前記中間ロック機構によるロックを解除しないかまたは前記中間ロック機構によるロックを解除しつつ前記バルブタイミングを前記中間ロック位置に制御することを特徴とする請求項１に記載の可変バルブタイミング機構を有するエンジン。
【請求項３】
前記バルブタイミングのデフォルト位置が前記最進角位置である場合に、エンジン運転中、前記作動油の粘度が前記第１所定値より大きな値である第２所定値より高いとき、前記最遅角位置と前記中間ロック位置との間で前記バルブタイミングを制御することを特徴とする請求項１に記載の可変バルブタイミング機構を有するエンジン。
【請求項４】
前記バルブタイミングのデフォルト位置が前記最遅角位置である場合に、エンジン運転中、前記作動油の粘度が前記第１所定値より大きな値である第２所定値より高いとき、前記最進角位置と前記中間ロック位置との間で前記バルブタイミングを制御することを特徴とする請求項１に記載の可変バルブタイミング機構を有するエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は可変バルブタイミング機構を有するエンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジン運転の停止時に、最遅角位置と最進角位置との間の所定位置を中間ロック位置として、位相可変装置を自力で作動させこの中間ロック位置にバルブタイミングをロックさせるようにした可変バルブタイミング機構を有するエンジンがある（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１９８２５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
カムシャフトにはバルブスプリングからの反力で変動トルクが作用しているが、その変動トルクの平均値はその軸受やカム面における摩擦抵抗により常に一方向（排気側カムシャフトであれば進角側、吸気側カムシャフトであれば遅角側）の値を持っている。上記特許文献１の技術では、この変動トルクを利用することで、自力で位相可変装置を作動させて中間ロック位置へとバルブタイミングを移動させている。
【０００５】
一方、上記特許文献１の技術では、オイルポンプからの圧油の供給を受けて最遅角位置と最進角位置との間でバルブタイミングを調整しているのであるが、作動油の油温が通常温度域より低い状態では作動油の粘度が高くなる。作動油の粘度が高いとエンジン運転の停止時に作動油がダンパとなって作用するためカムシャフトに生じるはずの変動トルクが生じ得ない。エンジン運転の停止時に変動トルクが生じないと、位相可変装置が作動しない。エンジン始動時にバルブタイミングが中間ロック位置にロックされている必要があるのに、位相可変装置が作動しないと、エンジン運転の停止時に確実にバルブタイミングを中間ロック位置に保持させることができない。
【０００６】
そこで本発明は、作動油の粘度が予め定めた第１所定値より高いときでもエンジン運転の停止時に確実にバルブタイミングを中間ロック位置に保持させ得る可変バルブタイミング機構を有するエンジンを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。
【０００８】
本発明は、エンジンにより駆動され作動油を圧送するオイルポンプ（５１）と、このオイルポンプ（５１）からの圧油の供給を受けて最遅角位置と最進角位置との間でバルブタイミングを調整し得る制御手段（５３）と、圧油の供給を受けていない状態でカムシャフトに生じる変動トルクを利用して作動し、最遅角位置と最進角位置との間の所定位置を中間ロック位置として、この中間ロック位置にバルブタイミングをロックさせる一方、圧油の供給を受けることでロックが解除される中間ロック機構（３１、４１）とを備え、エンジン運転の停止時にこの中間ロック機構（３１、４１）を作動させるようにした可変バルブタイミング機構を有するエンジンを前提とし、エンジン運転の停止信号を受けた場合に作動油の粘度が予め定めた第１所定値より高いときには、エンジン運転を継続し制御手段（５３）を制御してバルブタイミングを中間ロック位置に移動させる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、作動油の粘度が第１所定値より高いときにカムシャフトに生じる変動トルクに代えて油圧を利用するので、作動油の粘度が第１所定値より高いときでもエンジン運転の停止時に確実にバルブタイミングを中間ロック位置にロックさせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態の吸気ＶＴＣ機構の正面断面構造の概略構成図である。
【図２】第１実施形態のエンジンの制御装置の概略構成図である。
【図３】内部ロータとハウジングの合わせ面で展開した中間ロック機構のモデル図である。
【図４】油温に対するカム位相振れ幅の特性をまとめた実験データの一例である。
【図５】油温と排気バルブタイミングがデフォルト位置である最進角位置から中間ロック位置まで移動するのに要するトータル時間との関係をまとめた実験データの一例である。
【図６】第１実施形態の温度域毎の制御内容を示す特性図である。
【図７】第１実施形態のエンジン運転の停止時の排気バルブタイミングの変化を説明するためのタイミングチャートである。
【図８】第１実施形態の燃料噴射制御及び油圧制御を説明するためのフローチャートである。
【図９】第２実施形態の油圧域毎の制御内容を示す特性図である。
【図１０】第２実施形態の燃料噴射制御及び油圧制御を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００１２】
エンジンには、圧油の供給を受けクランクシャフトと排気側カムシャフトの回転位相差を連続的に可変制御して、排気バルブのバルブタイミング（以下「排気バルブタイミング」という。）を進遅角する排気側可変バルブタイミング機構（以下「排気ＶＴＣ機構」という。）１１を有する。
【００１３】
図１は、排気ＶＴＣ機構１１の正面断面構造の概略構成図、図２はエンジンの制御装置の概略構成図である。
【００１４】
図１に示すように、排気ＶＴＣ機構１１の内部に設けられた内部ロータ１２は、排気側カムシャフト２の先端にボルト等で締結されることで排気側カムシャフト２と一体回転可能とされる。この内部ロータ１２の外周には、４枚の羽根体（ベーン）１３が放射状に形成されている。
【００１５】
また、内部ロータ１２の外周を覆うようにハウジング１５が設けられている。このハウジング１５は、複数の取り付けボルト１６により排気側カムスプロケット（不図示）に固定されることで、排気側カムスプロケットと一体回転可能とされる。排気側カムスプロケットとクランクスプロケット（不図示）との間にタイミングチェーン（不図示）が巻き掛けられている。なお、ハウジング１５の内周には、内部ロータ１２のベーン１３と同数（４つ）の凸部１５ａが形成されており、隣り合った凸部１５ａの間に形成された凹部１５ｂ内に個々のベーン１３が収容されている。
【００１６】
ベーン１３の先端は凹部１５ｂの内周と摺接し、凸部１５ａの先端は内部ロータ１２の外周１２ａと摺接している。その結果、内部ロータ１２及び排気カムシャフト２と、排気カムスプロケット及びハウジング１５は、互いに同一の軸心を中心として相対回動可能となる。
【００１７】
また、凹部１５ｂには、ベーン１３によって区画されることで２つの空間１７，１８が形成されている。これら２つの空間１７，１８のうち、ベーン１３に対して排気側カムシャフト２の回転方向（矢指α方向）側の空間１７を遅角油圧室、その反対側の空間１８を進角油圧室という。
【００１８】
内部ロータ１２内には、後述する進角油路Ｐ５と連通している排気側カムシャフト方向の油路１９と、この油路１９と進角油圧室１８とを連通する排気カムシャフト２径方向（以下単に「径方向」という。）の油路２０とが形成されている。また、後述する遅角油路Ｐ４と連通している排気側カムシャフト２方向の油路（不図示）と、この油路と遅角油圧室１７とを連通する径方向の油路２２とが形成されている。なお、図１では太い矢印で遅角油圧室１７、進角油圧室１８に作動油が供給される様子を示しているが、実際には２つの油圧室１７、１８に同時に作動油が供給されることはない。
【００１９】
このように構成された排気ＶＴＣ機構１１では、遅角油圧室１７や進角油圧室１８等、各部位に供給される油圧（圧油）の制御を通じて、両回転部（１２，１５）間の相対位相が所定の範囲で自在に変更あるいは保持される。
【００２０】
次に、排気ＶＴＣ機構１１の各部位に供給する油圧を制御する油圧制御系について説明する。
【００２１】
図２に示したように、オイルポンプ５１は、クランクシャフトの回転力に基づき機械的に駆動され、オイルパン５２内の作動油を吸引し、供給油路Ｐ１を介してオイルコントロールバルブ５３（制御手段）に作動油を圧送（供給）する。
【００２２】
オイルコントロールバルブ５３はデューティ制御に基づき開度制御される４ポート弁であり、上記供給油路Ｐ１に加え、作動油をオイルパン５２に還流する２本の排出油路Ｐ２，Ｐ３と、上記排気ＶＴＣ機構１１の遅角油圧室１７に連通する遅角油路Ｐ４と、進角油圧室１８に連通する進角油路Ｐ５とがこのオイルコントロールバルブ５３に接続されている。オイルコントロールバルブ５３は、図示しないが、往復摺動可能に配設されたスプールと、同スプールを付勢するコイルバネと、電圧を印加されることによってスプールを吸引する電磁ソレノイドを内蔵する。
【００２３】
上記電磁ソレノイドに印加される電圧は、エンジンコントローラ７１によってデューティ制御されている。電磁ソレノイドが発生する吸引力は、印加される電圧のデューティ比に応じて変化する。この電磁ソレノイドが発生する吸引力とコイルバネの付勢力との釣り合いによって、スプールの位置が決められる。
【００２４】
スプールが移動することによって、遅角油路Ｐ４及び進角油路Ｐ５と、供給油路Ｐ１及び排出油路Ｐ２，Ｐ３との連通量が変化し、遅角油路Ｐ４及び進角油路Ｐ５に対して供給される作動油の量、あるいはこれら油路Ｐ４，Ｐ５より排出される作動油の量が変化する。エンジンコントローラ７１では、このようにして上記遅角油圧室１７及び進角油圧室１８内の油圧を調節することにより、内部ロータ１２及びハウジング１５の相対的な動きを制御する。
【００２５】
他方、オイルポンプ５１によって吸引された作動油の一部は、供給油路Ｐ１から分岐する油路Ｐ６を通じてオイルスイッチングバルブ５４に供給される。オイルスイッチングバルブ５４は、オイルコントロールバルブ５３と同様、電磁ソレノイド及びコイルバネの協働によって往復動するスプールを内蔵し、電磁ソレノイドへの供給電圧がエンジンコントローラ７１によってデューティ制御されることで開度制御される３ポート弁である。オイルスイッチングバルブ５４には、上記油路Ｐ６に加え、作動油をオイルパン５２に還流する排出油路Ｐ７と、内部ロータ１２内の所定部位に連通するロックキー制御油路Ｐ８とが接続されている。エンジンコントローラ７１では、オイルコントロールバルブ５３と同様、ロックキー制御油路Ｐ８を通じて供給する作動油の油圧を調節することにより、後述する中間ロック機構３１、４１の作動状態を制御する。
【００２６】
図示の状態では進角油圧室１８への油圧が最大となってベーン１３（内部ロータ１２）が回転方向に対して最も進んだ側にある。つまり、ハウジング１５（排気側カムスプロケット）に対する内部ロータ１２（排気側カムシャフト２）の相対位相が矢指方向αに向かって最も進んだ状態にある。この状態は、排気バルブタイミングが最も進角された状態にあたる。このときの排気バルブタイミングの位置を「最進角位置」という。一方、遅角油圧室１７への油圧を最大にするときにはベーン１３（内部ロータ１２）が回転方向に対して最も遅れた側にある。つまり、ハウジング１５に対する内部ロータ１２の相対位相が矢指方向αに向かって最も遅れた状態になる。この状態は、排気バルブタイミングが最も遅角された状態にあたる。このときの排気バルブタイミングの位置を「最遅角位置」という。本実施形態のエンジンでは、「最進角位置」および「最遅角位置」間で排気バルブタイミング（排気バルブ閉時期や排気バルブ開時期）が可動となる。ここで、最進角位置と最遅角位置とは排気ＶＴＣ機構１１の仕様により予め定まっている。そして、後述する中間ロック機構３１、４１は、このように内部ロータ１２及びハウジング１５の相対位相によって決定づけられる排気バルブタイミングが、その可変範囲内の中間状態にあるところで、内部ロータ１２及びハウジング１５の相対位相をロック（固定）する。このときの排気バルブタイミングの位置を「中間ロック位置」という。なお、「可変範囲内の中間状態」とは、可変範囲内の中央を意味するのではなく、最進角位置側や最遅角位置側に偏っている場合も、可変範囲内の中間状態に含まれる。
【００２７】
次に、排気バルブタイミングを中間ロック位置にロックするための一対の中間ロック機構３１、４１について説明する。第１中間ロック機構３１は、ハウジング１５の側に設けられる第１ロックキー３３、この第１ロックキー３３を内部ロータ１２の側に付勢する第１コイルバネ３４、内部ロータ１２の側にあって第１ロックキー３３が係合される第１係止孔３６から主に構成されている。すなわち、ハウジング１５には径方向に沿って第１収容孔３２が形成され、第１収容孔３２を往復動可能となるように第１ロックキー３３が収容されている。第１ロックキー３３の後端部（径方向外側）には第１コイルバネ３４を収容する第１バネ収容孔３５が設けられている。第１コイルバネ３４は、第１収容孔３２内に収容された第１ロックキー３３をハウジング１５側から内部ロータ１２側に向けて付勢する。
【００２８】
一方、内部ロータ１２側には、第１ロックキー３３と係合する第１係止孔３６が設けられている。第１係止孔３６は、第１底面３６ａを回転方向と逆側に、第１底面３６ａよりも深い第２底面３６ｂを回転方向の側に有する段付きの孔となっており、ハウジング１５と対峙する方向に向かって開口している。第２底面３６ｂは側面３６ｃで第１底面３６ａとつながり、もう一つの側面３６ｄで内部ロータ１２の外周１２ａとつながっている。また、第１底面３６ａも側面３６ｅで内部ロータ１２の外周１２ａとつながっている。また、第２底面３６ｂは、この第２底面３６ｂと連通する径方向の通路３７、排気側カムシャフト２方向の油路３８を介してロックキー制御油路Ｐ８と連通している。
【００２９】
第１中間ロック機構３１よりも回転方向側に設けられる第２中間ロック機構４１の構成は第１中間ロック機構３１と同様である。第２中間ロック機構４１は、ハウジング１５の側に設けられる第２ロックキー４３、この第２ロックキー４３を内部ロータ１２の側に付勢する第２コイルバネ４４、内部ロータ１２の側にあって第２ロックキー４３が係合される第２係止孔４６から主に構成されている。すなわち、ハウジング１５には径方向に沿って第２収容孔４２が形成され、第２収容孔４２を往復動可能となるように第２ロックキー４３が収容されている。第２ロックキー４３の後端部（径方向外側）には第２コイルバネ４４を収容する第２バネ収容孔４５が設けられている。第２コイルバネ４４は、第２収容孔４２内に収容された第２ロックキー４３をハウジング１５側から内部ロータ１２側に向けて付勢する。
【００３０】
一方、内部ロータ１２側には、第２ロックキー４３と係合する第２係止孔４６が設けられている。第２係止孔４６も、第１底面４６ａを回転方向と逆側に、第１底面４６ａよりも深い第２底面４６ｂを回転方向の側に有する段付きの孔となっており、ハウジング１５と対峙する方向に向かって開口している。第２底面４６ｂは側面４６ｃで第１底面４６ａとつながり、もう一つの側面４６ｄで内部ロータ１２の外周１２ａとつながっている。また、第１底面４６ａも側面４６ｅで内部ロータ１２の外周１２ａとつながっている。また、第２底面４６ｂは、この第２底面４６ｂと連通する径方向の通路４７、排気側カムシャフト２方向の油路４８を介してロックキー制御油路Ｐ８と連通している。
【００３１】
次に、一対の中間ロック機構３１、４１の作用を説明する。
【００３２】
排気側カムシャフト２には排気バルブ用のバルブスプリングからの反力で、瞬間的には進角側や遅角側のいずれの方向にも変動トルクが作用している。しかしながら、その変動トルクの平均値はその軸受や排気カム面における摩擦抵抗により常に進角側（一方向）の値を持っている。この変動トルクを利用することで、自力で一対の中間ロック機構３１、４１を作動させて中間ロック位置へと排気バルブタイミングを移動させる。
【００３３】
これを図３を参照してさらに説明すると、図３は内部ロータ１２とハウジング１５の合わせ面で展開した中間ロック機構３１、４１のモデル図である。エンジン運転の停止直前状態では図３（Ａ）に示したように、ロックキー３３、４３の先端（図で下端）は内部ロータ１２の外周１２ａに当接しているとする。
【００３４】
エンジン運転の停止でエンジンの回転が低下していく際に排気側カムシャフト２にバルブスプリングからの反力で変動トルクが作用し、これによって内部ロータ１２がハウジング１５に対して図で左側（進角側）や右側（遅角側）に相対的に動くこととなる。また、エンジン運転の停止時にはオイルポンプ５１が停止して圧油が得られなくなり、係止孔３６、４６に作用してロックキー３３、４３を上方に押し上げる油圧が低下するため、コイルバネ３４、４４のバネ力が勝り、図３（Ａ）に矢印で示したようにロックキー３３、４３に下方（内部ロータ１２の側）への付勢力が働く。
【００３５】
上記変動トルクによって図３（Ａ）の状態から内部ロータ１２がハウジング１５に対して右側（遅角側）に所定値Ｃの距離あるいはこれより若干長い距離を移動したときに、コイルバネ３４、４４の下方への付勢力によってまず各ロックキー３３、４３が対応する第１底面３６ａ、４６ａへとはまり込み、図３（Ｂ）に示した状態となる。この状態では、上記変動トルクによって内部ロータ１２がハウジング１５に対して左側（進角側）に移動しようとしても、第２ロックキー４３と第２係止孔側面４６ｅとの当接により移動することができない。
【００３６】
一方、図３（Ｂ）の状態からハウジング１５に対して右側（遅角側）へはまだ内部ロータ１２が移動することが可能である。このため、上記変動トルクによって内部ロータ１２がさらに右側（遅角側）に所定値Ｄの距離あるいはこの距離より若干長い距離を移動したときに、コイルバネ３４、４４の下方への付勢力によって各ロックキー３３、４３が対応する第２底面３６ｂ、４６ｂへとはまり込み、図３（Ｃ）に示した状態となる。もちろん、図３（Ａ）の状態から内部ロータ１２がハウジング１５に対して右側（遅角側）に所定値Ｃ＋Ｄの距離あるいはこれらの距離より若干長い距離を一気に移動したときには、ロックキー３３、４３が第１底面３６ａ、４６ａへとはまり込んだ後に続けて第２底面３６ｂ、４６ｂへとはまり込んで図３（Ｃ）に示した状態となる。図３（Ｃ）の状態では、上記変動トルクによって内部ロータ１２がハウジング１５に対して右側（遅角側）に移動しようとしても、第１ロックキー３３と第１係止孔側面３６ｄとの当接により移動することができない。また、図３（Ｃ）の状態で上記変動トルクによって内部ロータ１２がハウジング１５に対して左側（進角側）に移動しようとしても、第２ロックキー４３と第２係止孔側面４６ｃとの当接により移動することができない。
【００３７】
図３（Ａ）の状態から図３（Ｃ）の状態へと移動させることはできるが、図３（Ｃ）の状態から図３（Ａ）の状態へと戻ることはない。つまり、エンジン運転の停止時の上記変動トルクを利用して図３（Ａ）の状態から図３（Ｂ）の状態へと、さらに図３（Ｂ）の状態から図３（Ｃ）の状態へと移動するように２つのロックキー３３、４３及び２つの係止孔３６、４６の各形状及び位置関係を定めておくのである。このように、コイルバネ３４、４４によって付勢されるロックキー３３、４３と、このロックキー３３、４３が係合する係止孔３６、４６とから、一方向のみ（遅角側）の刻み送りを与えるラチェット機構によって中間ロック機構３１、４１が構成されている。そして、エンジン運転の停止時に中間ロック機構３１、４１を作動させることによって排気バルブタイミングが中間ロック位置へとロックされる。
【００３８】
実施形態では、係止孔３６、４６が２段の底面を有しているが、係止孔３６、４６に設ける底面の数は２つに限定されるものでない。１つでもかまわないし、３つ以上としてもかまわない。また、中間ロック機構を複数設けることも必要ない。少なくとも１つ設ければよい。
【００３９】
さらに、実施形態の中間ロック機構３１、４１に限定されるものでもない。例えば、特開２００７−１９８２５８号公報に記載されている位相可変装置を備えるものにも本発明の適用がある。
【００４０】
中間ロック位置が遅角側に偏っていると、燃焼室内で燃える燃料割合が相対的に増し、排気通路に出てから燃える燃料割合が相対的に減る。その一方で、中間ロック位置が進角側に偏っているときには、燃焼室内で燃える燃料割合が相対的に減り、排気通路に出てから燃える燃料割合が相対的に増える。従って、燃焼室内で燃える燃料割合と排気通路に出てから燃える燃料割合とがバランスする位置に中間ロック位置を定めることとなる。
【００４１】
一方、ロックキー制御油路Ｐ８を通じて十分高い油圧が各係止孔３６、４６に付与されると、この油圧が各コイルバネ３４、４４のバネ力に打ち勝って各ロックキー３３、４３を各係止孔３６、４６から離間させる。すなわち、圧油の供給を受けることで中間ロック機構３１、４１によるロックが解除される。例えば、エンジンの始動時或いは始動時直後においては、ロックキー３３、４３により排気バルブタイミングは内部ロータ１２及びハウジング１５の相対位相の可変範囲内の中間状態にある中間ロック位置にロックされている。その後、作動油の温度が上昇し、所定値を上回る（作動油の粘性がある程度低下する）ようになると、エンジンコントローラ７１の油圧制御に基づき、ロックキー３３、４３による排気バルブタイミングの固定機能、つまり中間ロック機構３１、４１によるロックが解除され、通常の運転状態が持続する限りこのロック解除状態が保持されることになる。
【００４２】
続いて、エンジンコントローラ７１によるエンジン運転中の排気ＶＴＣ機構１１の作動制御について説明する。
【００４３】
図２においてエンジンコントローラ７１は、クランク角センサ７２等の各種センサの検出結果より把握されるエンジンの運転状態に基づき、排気バルブタイミングの目標値（目標排気バルブタイミング）を逐次更新・算出する。そして、エンジンコントローラ７１ではクランク角センサ７２とカム角センサ７３との出力信号から把握される実際の排気バルブタイミングと上記目標排気バルブタイミングとの比較に基づきデューティ指令値を算出する。さらに、エンジンコントローラ７１では、この算出したデューティ指令値に応じたデューティ比の指令信号（電圧）をオイルコントロールバルブ５３の電磁ソレノイドに印加する。こうしてオイルコントロールバルブ５３の開度を調節することで、エンジン運転中には排気ＶＴＣ機構１１の各油圧室１７，１８内の油圧を適宜調節し、排気ＶＴＣ機構１１を作動させる。上記のような態様で、エンジンコントローラ７１では排気ＶＴＣ機構１１の作動を制御（フィードバック制御）し、実際の排気バルブタイミングを目標排気バルブタイミングに収束させる。
【００４４】
さて、エンジン運転中に排気ＶＴＣ機構１１の各油圧室１７，１８に供給する作動油の油温が通常温度域より低い状態では作動油の粘度が高くなる。作動油の粘度が高いとエンジン運転の停止時に作動油がダンパとなって作用するためカムシャフトに生じるはずの変動トルクが生じ得ない。エンジン運転の停止時に変動トルクが生じないと、各ロックキー３３、４３が自力で各係止孔３６、４６へと係合してくれない（中間ロック機構３１、４１が作動しない）。エンジン始動時にバルブタイミングが中間ロック位置にロックされている必要があるのに、中間ロック機構３１、４１が作動しないと、エンジン運転の停止時に確実に排気バルブタイミングを中間ロック位置に保持させることができない。中間ロック機構３１、４１が作動しないと、排気バルブタイミングはデフォルト位置である最進角位置にとどまる。次回の始動時に排気バルブタイミングが最進角位置にあると、排気バルブタイミングが中間ロック位置にあるときよりも上記のように燃焼室内で燃える燃料割合が減るために未燃燃料が排気通路に出てしまう。
【００４５】
そこで、油温の影響を調べた実験データを図４に示す。図４は遅角油圧室１７、進角油圧室１８の両方に作動油を満たしている状態で、作動油の油温Ｔｆ［℃］を相違させたときに、排気側カムシャフトに生じる変動トルクによるカム位相の振れ幅θ［°ＣＡ］がどうなるかをまとめた実験データの一例である。図４の実験データによれば作動油の油温Ｔｆが低下するほどカム位相の振れ幅θが小さくなっている。
【００４６】
図３では、第１底面３６ａ、４６ａ、第２底面３６ｂ、４６ｂの回転方向幅を余裕をみてラチェット幅（ロックキー３３、４３の回転方向幅）Ｗより少し広くしているが、理論的には、第１底面３６ａ、４６ａ、第２底面３６ｂ、４６ｂの回転方向幅はラチェット幅Ｗと同等でよい。そして、ラチェット幅Ｗだけロックキー３３、４３が１回当たりに回転方向に移動したとき、ロックキー３３、４３が径方向内側に係止孔３６、４６の１つの段差の分だけはまり込む。言い換えると、カム位相の振れ幅θがラチェット幅Ｗを超えないと、ロックキー３３、４３が径方向内側にはまり込むことができない。このラチェット幅Ｗ（クランク角に換算）を図４において破線で示している。これより、カム位相の振れ幅θがラチェット幅Ｗより小さい温度域になると中間ロック機構３１、４１は作動し得ないため排気バルブタイミングを中間ロック位置にロックできないことがわかる。
【００４７】
このように、通常温度域より低い温度域においては、排気バルブタイミングを中間ロック位置へと移動させるのに、カムシャフトに生じる変動トルクを利用できなくなるので、これに代わる対策が必要となる。
【００４８】
そこで本発明は、図６に示したように作動油の温度域を大きく
〈１〉通常温度域（油温が第１所定値Ｅ［℃］を超える温度域）
〈２〉低温域（油温が第１所定値Ｅ［℃］以下かつ第１所定値Ｅより小さな値である第２    所定値Ｆ［℃］を超える温度域）
〈３〉極低温域（油温が第２所定値Ｆ［℃］以下の温度域）
の３つに分割し、各温度域に応じた制御（燃料噴射制御及び油圧制御）を行わせることとする。ここで、作動油の油温Ｔｆを検出するセンサ７４を排気ＶＴＣ機構１１の本体や油圧系統に設けておき（図２参照）、３つのどの温度域にあるか否かはこの温度センサ７４により検出する。２つの所定値Ｅ、Ｆ（Ｆ＜Ｅ）は適合により予め定めておく。
【００４９】
なお、ここでは、作動油の粘度を代表する値として作動油の油温を用いているので、作動油の粘度を代表する値として作動油の油圧を用いることでもかまわない。作動油の粘度そのものを用いてもかまわない。例えば作動油の油圧を用いるのであれば、図９に示したように、作動油の油圧域を大きく
〈４〉通常油圧域（油圧が第１所定値Ｇ以下の油圧域）
〈５〉高油圧域（油圧が第１所定値Ｇを超えかつ第１所定値Ｇより大きな値である第２所    定値Ｈ以下の油圧域）
〈６〉超高油圧域（油圧が第２所定値Ｈを超える油圧域）
の３つに分割し、各油圧域に応じた制御（燃料噴射制御及び油圧制御）を行わせることとすればよい。ここでも、２つの所定値Ｇ、Ｈ（Ｈ＞Ｇ）は適合により予め定めておく。
【００５０】
作動油の粘度を代表する値として油温を用いる場合の本実施形態の制御を、図７を参照して説明する。図７において上段は通常温度域でのエンジン運転の停止時に、中段は低温域でのエンジン運転の停止時に、下段は極低温域でのエンジン運転の停止時にそれぞれ排気バルブタイミングがどう変化するのかを示すタイミングチャートである。なお、図７にはエンジン回転速度の変化を細実線で重ねて示している。
【００５１】
通常温度域での制御は従来と同様である。すなわち、図７上段において、エンジン運転の停止前に排気バルブタイミングがデフォルト位置である最進角位置にあるとし、ｔ１のタイミングでエンジン運転の停止信号（図では「ＥＮＧ停止信号」で略記）を受けたとする。エンジン運転の停止信号は、例えばドライバがイグニッションキースイッチを切ることにより発生する。このエンジン運転の停止信号を受けるエンジンコントローラ７１ではｔ１の直ぐ後のｔ２のタイミングでオイルスイッチングバルブ５４をデューティ制御することで係止孔３６、４６に作用する油圧を低下させる。これによって中間ロック機構３１、４１の作動開始の準備が整う。
【００５２】
エンジンコントローラ７１ではｔ２の後のｔ３のタイミングで燃料噴射弁７５への噴射信号を中止してエンジンへの燃料噴射を停止する。これによって、エンジン回転速度がゼロに向かって低下していく。このエンジン回転速度が低下していく過程ではカムシャフトに生じる変動トルクを利用して中間ロック機構３１、４１が作動し、排気バルブタイミングが遅角側に移動し、ｔ４のタイミングで中間ロック位置へとロックされる。エンジン回転速度は落ち続けｔ５タイミングでゼロとなる。
【００５３】
次に、低温域での制御を説明する。低温域においも、エンジン運転の停止前には排気バルブタイミングがデフォルト位置である最進角位置にあるとする。低温域では、通常温度域よりも作動油の粘度が増す分だけカム位相の振れ幅θが小さくなるため、中間ロック機構３１、４１は作動せずに排気バルブタイミングを中間ロック位置にロックできない。そこで、低温域では、カムシャフトに生じる変動トルクに代えて油圧を用い、この油圧で排気バルブタイミングを中間ロック位置へと移動させる。低温域ではエンジン運転の停止信号を受けても、しばらくはエンジン運転を継続して（オイルポンプ５１を働かせて）油圧を確保しておき、オイルコントロールバルブ５３を制御して排気バルブタイミングを中間ロック位置へと移動させるのである。すなわち、図７中段においてｔ１のタイミングでエンジン運転の停止信号を受けたとき、燃料噴射弁７５に対して噴射信号を継続して出力すると共に、ｔ１の直後のｔ１１のタイミングより、排気ＶＴＣ機構１１の作動を開始する。具体的にはオイルコントロールバルブ５３をデューティ制御することによって遅角油圧室１７への油圧を進角油圧室１８への油圧より相対的に高めることで、ベーン１３（内部ロータ１２）が回転方向と反対側に移動するようにする。言い換えると、ハウジング１５に対して内部ロータ１２が相対的に回転方向と反対側（遅角側）にずれるようにし、これによって排気バルブタイミングを遅角側に移動させる。
【００５４】
そして、排気バルブタイミングが中間ロック位置に到達したか否かを判定する。排気バルブタイミングが中間ロック位置に到達したか否かはカム角センサ７３より検出することができる。これは、排気側カムシャフト２の後端にカム角センサ７３が取り付けれられており、排気側カムシャフト２と内部ロータ１２とは一体回転するので、カム角センサ７３により、内部ロータ１２の位相（つまり排気バルブタイミング）を検出することができるためである。このため、図７中段においてカム角センサ７３により、ｔ１１の後のｔ１２のタイミングで排気バルブタイミングが中間ロック位置に到達したことが確認されると、排気ＶＴＣ機構１１の作動が完了したと判断し、オイルコントロールバルブ５３の制御を終了する。
【００５５】
図７中段において排気ＶＴＣ機構１１の作動が完了するｔ１２の直後のｔ１３のタイミングで噴射停止信号を出力する。この噴射停止信号を受けてｔ１４のタイミングでエンジンへの燃料噴射が停止される。燃料噴射の停止に合わせてエンジン回転速度が低下し、ｔ１５のタイミングでゼロとなる。
【００５６】
上記のように、排気ＶＴＣ機構１１を作動させて、排気バルブタイミングを中間ロック位置に到達させた状態では、ロックキー３３、４３が対応する係止孔３６、４６に臨んでいる。この状態でエンジン運転が停止されると、係止孔３６、４６に作用する油圧も低下し、コイルバネ３４、４４のバネ力が勝るため、係止孔３６、４６へとロックキー３３、４３がはまり込む。このようにして、低温域においても、エンジン運転の停止後に排気バルブタイミングは中間ロック位置へとロックされる。
【００５７】
次に、極低温域での制御を説明する。作動油の油温が低温域よりさらに低い状態では作動油の粘度がさらに高くなる。ここで、図５は作動油の油温Ｔｆ［℃］と油圧を用いて排気バルブタイミングがデフォルト位置である最進角位置から中間ロック位置まで移動するのに要するトータル時間ｔtotal［秒］との関係をまとめた実験データの一例である。作動油の油温Ｔｆが低下するほど排気バルブタイミングが最進角位置から中間ロック位置まで移動するのに要するトータル時間ｔtotalが長くなっている。従って、上記低温域制御のように、エンジン運転の停止信号を受けてから排気ＶＴＣ機構１１の作動を開始して排気バルブタイミングを遅角側に移動させても、中間ロック位置に到達するまでに時間を要するのでエンジンが停止するのに時間を要してしまう。そこで、極低温域では中間ロック機構３１、４１を作動させることはしない。つまり、前回のエンジン運転の停止時に排気バルブタイミングが中間ロック位置にロックされていた状態にあり、この状態からの今回のエンジン運転を実行するとすると、今回のエンジン運転時には、オイルスイッチングバルブ５４を制御せず、係止孔３６、４６に作動油を供給することはしない。従って、今回のエンジン運転中、中間ロック機構３１、４１によるロックを解除しない。この状態が図７下段においてエンジン運転の停止直前の状態である。
【００５８】
図７下段においてｔ１のタイミングでエンジン運転の停止信号を受けたとき、通常温度域と同じにｔ３のタイミングでエンジンへの燃料噴射を停止する。これによってエンジン回転速度はｔ３のタイミングより低下しｔ５のタイミングでゼロとなる。このように、極低温域では中間ロック機構３１、４１によるロックを解除させないことで、次回のエンジン始動時に排気バルブタイミングを中間ロック位置にロックできる。
【００５９】
次に、エンジンコントローラ７１で行われるこの燃料噴射制御及び油圧制御を図８のフローチャートに基づいて詳述する。図８のフローはエンジン運転中に一定時間毎（例えば１０ｍｓ毎）に実行する。
【００６０】
図８においてステップ１ではエンジン運転の停止信号が入力したか否かをみる。エンジン運転の停止信号が入力していなければエンジン運転中であると判断してステップ１３へ進み、温度センサ７４により検出される作動油の温度Ｔｆ［℃］と第２所定値Ｆ［℃］（図６参照）を比較する。作動油の油温Ｔｆが第２所定値Ｆ以下であるときには極低温域にあると判断し、ステップ１４に進み、中間ロック機構３１、４１によるロックが解除されないよう、オイルスイッチングバルブ（図では「ＯＳＶ」で略記）５４を非作動状態として係止孔３６、４６に油圧が作用しないようにする。
【００６１】
作動油の油温Ｔｆが第２所定値Ｆを超えているときには通常温度域または低温域にあると判断し、ステップ１５に進み、オイルスイッチングバルブ５４をデューティ制御して係止孔３６、４６に油圧を付与することで中間ロック機構３１、４１によるロックを解除する。そして、ステップ１６でオイルコントロールバルブ（図では「ＯＣＶ」で略記）５３をデューティ制御することで排気ＶＴＣ機構１１を作動させ、実際の排気バルブタイミングを目標排気バルブタイミングに収束させる。
【００６２】
一方、ステップ１でエンジン運転の停止信号が入力したときにはステップ２に進み、オイルスイッチングバルブ５４をデューティ制御して係止孔３６、４６の油圧を低下させる。これによって中間ロック機構３１、４１を作動させるための準備が整う。なお、低温域では、中間ロック機構３１、４１によるロックが解除されていないので、オイルスイッチングバルブ５４は非作動状態のままである。
【００６３】
ステップ３では、排気バルブタイミングが中間ロック位置より遅角側にあるか否かをみる。排気バルブタイミングが中間ロック位置よりも遅角側にないときにはステップ４に進み、温度センサ７４により検出される作動油の油温Ｔｆ［℃］と第１所定値Ｅ［℃］（図６参照）を比較する。作動油の油温Ｔｆが第１所定値Ｅを超えているときには通常温度域にあると判断し、ステップ５に進み、燃料噴射弁７５に与える燃料噴射信号の出力を停止する（エンジンへの燃料噴射を停止する）。ステップ６では、エンジン運転の停止のための後処理を行う。
【００６４】
ステップ５での燃料噴射の停止によりエンジン回転速度はゼロに向かい、その途中で排気側カムシャフト２に生じる変動トルクを利用して中間ロック機構３１、４１が作動し、排気バルブタイミングが中間ロック位置へとロックされる。
【００６５】
一方、ステップ４で作動油の油温Ｔｆが第１所定値Ｅ以下であるときには低温域にあると判断し、ステップ４よりステップ７に進む。ステップ７では、オイルコントロールバルブ５３をデューティ制御することで排気ＶＴＣ機構１１を作動させ、排気バルブタイミングを遅角側へと移動させる。このとき、排気バルブタイミングを遅角側へと移動させる力は、オイルポンプ５１の駆動によって生じる油圧の力である。排気バルブタイミングを遅角側へ移動させると、ロックキー３３、４３が対応する係止孔３６、４６に臨んでいる。そして、ステップ２でのオイルスイッチングバルブ５４のデューティ制御により係止孔３６、４６に作用する油圧が低下すると、コイルバネ３４、４４のバネ力が勝り、ロックキー３７、４７を係止孔へと付勢する。これによって係止孔３６、４６へとロックキー３３、４３がはまり込む。
【００６６】
ステップ８ではカム角センサ７３により排気バルブタイミングが中間ロック位置に到達したか否かをみる。排気バルブタイミングの遅角側への移動を開始した当初は排気バルブタイミングが中間ロック位置に到達していないので、ステップ９に進んで燃料噴射を継続する。燃料噴射を継続するのは、オイルポンプ５１の駆動を継続することで排気ＶＴＣ機構１１の作動に必要な油圧を確保し、この油圧の力で排気バルブタイミングを遅角側に移動させるためである。
【００６７】
排気バルブタイミングが油圧の力で中間ロック位置に到達するまでステップ７、９の操作を繰り返す。ステップ７でのオイルコントロールバルブ５３の制御を継続すればやがて排気バルブタイミングが中間ロック位置に到達する。これによって油圧制御は必要なくなるので、ステップ８よりステップ１０に進んで、オイルコントロールバルブ５３の制御を停止する。
【００６８】
ステップ１１、１２では、ステップ５、６と同様の操作を実行する。すなわち、ステップ１１でエンジンへの燃料噴射を停止し、ステップ１２でエンジン運転の停止のための後処理を行う。
【００６９】
一方、ステップ３で排気バルブタイミングが中間ロック位置より遅角側にあると判断したときにはステップ５、６に進み、エンジンへの燃料噴射を停止し、エンジン運転の停止のための後処理を行う。
【００７０】
なお、作動油の粘度を代表する値として作動油の油圧を用いる場合には、図８に代えて図１０が置き換わる。図１０において図８と同一部分には同一番号を付している。図８と相違する部分を主に説明すると、図１０においては、ステップ２２で作動油の油圧と、閾値としての第２所定値Ｈ（図９参照）とを比較し、作動油の油圧が第２所定値Ｈ以上であるとき超高油圧域にあると判断する。ステップ２１では、作動油の油圧と、閾値としての第１所定値Ｇ（図９参照）とを比較し、作動油の油圧が第１所定値Ｇ以上であるとき高油圧域にあると、また作動油の油圧が第１所定値Ｇ未満であるとき通常油圧域にあると判断する。作動油の油圧は油圧センサにより検出する。
【００７１】
ここで、第１実施形態の作用効果を説明する。
【００７２】
第１実施形態（請求項１に記載の発明）によれば、エンジンにより駆動され作動油を圧送するオイルポンプ５１と、このオイルポンプ５１からの圧油の供給を受けて最遅角位置と最進角位置との間でバルブタイミングを調整し得るオイルコントロールバルブ５３（制御手段）と、圧油の供給を受けていない状態で排気側カムシャフト２に生じる変動トルクを利用して作動し、最遅角位置と最進角位置との間の所定位置を中間ロック位置として、この中間ロック位置にバルブタイミングをロックさせる一方、圧油の供給を受けることでロックが解除される中間ロック機構３１、４１とを備え、エンジン運転の停止時にこの中間ロック機構３１、４１を作動させるようにした排気ＶＴＣ機構１１（可変バルブタイミング機構）を有するエンジンにおいて、エンジン運転の停止信号を受けた場合に低温域で（作動油の油温が予め定めた第１所定値Ｅより低いときには）、エンジン運転を継続しオイルコントロールバルブ５３を制御して排気バルブタイミングを中間ロック位置に移動させている（図８のステップ４、７〜１１参照）。カムシャフトに生じる変動トルクを利用できない低温域、すなわち作動油の粘度が高くなる領域においては、カムシャフトに生じる変動トルクに代えて油圧を利用するのであり、これによって、通常温度域より低い低温域でもエンジン運転の停止時に確実にバルブタイミングを中間ロック位置にロックさせることができる。
【００７３】
極低温域（作動油の油温が第２所定値Ｆより低い場合）にも、エンジン運転を継続しオイルコントロールバルブ５３を制御してバルブタイミングを中間ロック位置に移動させるのではバルブタイミングを中間ロック位置に移動させるのに時間がかかり過ぎることがある。時間がかかり過ぎると、その間エンジン運転を継続しなければならないので、燃費が悪くなる。これに対して本実施形態（請求項２に記載の発明）によれば、エンジン運転中、極低温域で（作動油の油温が第２所定値Ｆより低いときに）、すなわち作動油の粘度が非常に高くなる領域で中間ロック機構３１、４１によるロックを解除しないので（図８のステップ１３、１４参照）、次回のエンジン始動時に排気バルブタイミングを中間ロック位置にロックしておくことが可能となるだけでなく、こうした燃費悪化を排除できる。
【００７４】
さて、実施形態では、エンジンの運転中、極低温域であれば中間ロック機構３１、４１によるロックを解除しない場合で説明した。実際には、極低温域でのエンジンの運転中に中間ロック機構によるロックを解除しないでおく必要は必ずしもない。これについて説明する。排気側カムシャフト２にはバルブスプリングからの反力で変動トルクが作用しており、その変動トルクの平均値はその軸受や排気カム面における摩擦抵抗により常に進角側（一方向）の値を持っていることを前述した。この進角側へ作用する一方向の力を利用すれば、極低温域であってもエンジン運転の停止後に排気バルブタイミングを中間ロック位置へと移動させることができる。そこで、エンジン運転中には排気バルブタイミングを最遅角位置と中間ロック位置との間で制御することが考えられる。そうすれば、エンジン運転の停止直前に排気バルブタイミングが最遅角位置と中間ロック位置との間にあったとしても、エンジン運転の停止後に、進角側へ作用する一方向の力を利用して排気バルブタイミングを中間ロック位置へと移動させることができる。
【００７５】
極低温域でのエンジン運転中に排気バルブタイミングを最遅角位置と中間ロック位置との間で制御し得ることのメリットは、エンジン運転中に排気バルブタイミングの遅角側への制御範囲が広がることにある。すなわち、吸気バルブタイミングが固定であっても、吸気バルブと排気バルブとのオーバーラップを大きくすることができるので、トルクを増大させることができる。
【００７６】
エンジンには、圧油の供給を受けクランクシャフトと吸気側カムシャフトの回転位相差を連続的に可変制御して、吸気バルブのバルブタイミング（以下「吸気バルブタイミン」という。）を進遅角する吸気側可変バルブタイミング機構（以下「吸気ＶＴＣ機構」という。）を有することもある。吸気ＶＴＣ機構では、吸気バルブタイミングのデフォルト位置が、排気ＶＴＣ機構１１と相違して最遅角位置となる。これは、吸気側カムシャフトには吸気バルブ用のバルブスプリングからの反力で変動トルクが作用しており、その変動トルクの平均値はその軸受や吸気カム面における摩擦抵抗により常に遅角側（一方向）の値を持っているためである。
【００７７】
実施形態では排気ＶＴＣ機構で説明したが、この吸気ＶＴＣ機構に対しても本発明を適用することができる。すなわち、吸気ＶＴＣ機構を有するエンジンにおいては遅角側へ作用する一方向の力を利用すれば、極低温域であってもエンジン運転の停止後に吸気バルブタイミングを中間ロック位置へと移動させることができる。そこで本発明を吸気ＶＴＣ機構に適用するときには、極低温域でのエンジン運転中に最進角位置と中間ロック位置との間で吸気バルブタイミングを制御することが考えられる。
【００７８】
極低温域でのエンジン運転中に吸気バルブタイミングを最進角位置と中間ロック位置との間で制御し得ることのメリットは、吸気バルブタイミングの進角側への制御範囲が広がることにある。すなわち、排気バルブタイミングが固定であっても、吸気バルブと排気バルブとのオーバーラップを大きくすることができるので、トルクを増大させることができる。
【００７９】
実施形態では、極低温域で中間ロック機構３１、４１によるロックを解除させないとする場合で説明したが、この制御に代えて、極低温域で中間ロック機構３１、４１によるロックを解除しつつバルブタイミングを中間ロック位置に制御することとしてもかまわない。
【符号の説明】
【００８０】
１１  排気ＶＴＣ機構
１２  内部ロータ
１５  ハウジング
１７  遅角油圧室
１８  進角油圧室
３１  第１中間ロック機構
３３  第１ロックキー
３４  第１コイルバネ
３６  第１係止孔
４１  第２中間ロック機構
４３  第２ロックキー
４４  第２コイルバネ
４６  第２係止孔
５１  オイルポンプ
５３  オイルコントロールバルブ（制御手段）
５４  オイルスイッチングバルブ
７１  エンジンコントローラ
７４  温度センサ
７５  燃料噴射弁
【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】
2011179418.tif 000011
【図１０】
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