(57)【要約】【課題】エンジン始動時に吸気弁および排気弁のバルブタイミングを、エンジンから排出される有害物質の量を抑制するのに適したタイミングに設定できるようにする。【解決手段】エンジン３の駆動軸１８の回転によって駆動されるスプロケット３１，７１と、スプロケット３１，３２，７２に対するカムシャフト２５，２７，６７の相対位相を油圧により変更可能な位相変更手段と、スプロケット２５，２７，６７とカムシャフト２５，２７，６７との相対位相を、エンジン３の冷態始動時の排ガス中に含まれる有害物質量を低減するのに適した初期位相に固定する固定手段とをそなえ、エンジン３停止前に、位相変更手段により、相対位相が初期位相に設定されるとともに、固定手段により相対位相が該初期位相に固定されることを特徴とする、可変バルブタイミング制御装置。【選択図】        図１
2004340074.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンのバルブタイミングを変更可能な可変バルブタイミング制御装置であって、
該エンジンの駆動軸と接続され、該駆動軸の回転によって駆動されるスプロケットと、
該スプロケットの回転によって駆動されるカムシャフトと、
該スプロケットと該カムシャフトとの間に介装され、該スプロケットに対する該カムシャフトの相対位相を油圧により変更可能な位相変更手段と、
該スプロケットと該カムシャフトとの相対位相を、該エンジンの冷態始動時の排ガス中に含まれる有害物質量を低減するのに適した初期位相に固定する固定手段と、
該エンジンに対して運転停止が指令されると、該エンジンの運転を延長し該エンジン停止前に、該位相変更手段により該相対位相を該初期位相に設定して、該固定手段により該相対位相を該初期位相に固定する制御手段とを備えた
ことを特徴とする、可変バルブタイミング制御装置。
【請求項２】
該制御手段は、該エンジンに対して運転停止が指令されると、該エンジンの運転を延長し、該エンジンの回転数を所定回転数以上に維持することを特徴とする、請求項１記載の可変バルブタイミング制御装置。
【請求項３】
エンジンのバルブタイミングを変更可能な可変バルブタイミング制御装置であって、
該エンジンの駆動軸と接続され、該駆動軸の回転によって駆動されるスプロケットと、
該スプロケットの回転によって駆動されるカムシャフトと、
該スプロケットと該カムシャフトとの間に介装され、該スプロケットに対する該カムシャフトの相対位相を油圧により変更可能な位相変更手段と、
該スプロケットと該カムシャフトとの相対位相を、該エンジンの冷態始動時の排ガス中に含まれる有害物質量を低減するのに適した初期位相に固定する固定手段と、
該位相変更手段に油圧を供給可能な電動油圧ポンプと、
該エンジンが停止すると、該電動油圧ポンプを作動させて、該位相変更手段により該相対位相を該初期位相に設定して、該固定手段により該相対位相を該初期位相に固定する制御手段とを備えた
ことを特徴とする、可変バルブタイミング制御装置。
【請求項４】
エンジンのバルブタイミングを変更可能な可変バルブタイミング制御装置であって、
該エンジンの駆動軸と接続され、該駆動軸の回転によって駆動されるスプロケットと、
該スプロケットの回転によって駆動されるカムシャフトと、
該スプロケットと該カムシャフトとの間に介装され、該スプロケットに対する該カムシャフトの相対位相を油圧により変更可能な位相変更手段と、
該スプロケットと該カムシャフトとの相対位相を、該エンジンの冷態始動時の排ガス中に含まれる有害物質量を低減するのに適した初期位相に固定する固定手段と、
該位相変更手段に油圧を供給可能な油圧蓄圧手段と、
該エンジンが停止すると、該電動油圧ポンプを作動させて、該位相変更手段により該相対位相を該初期位相に設定して、該固定手段により該相対位相を該初期位相に固定する制御手段とを備えた
ことを特徴とする、可変バルブタイミング制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの可変バルブタイミング制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、排ガス中に含まれるＨＣ（炭化水素）に代表される有害物質の量を削減することが望まれ、この要望を実現するための様々な技術が開示されている。例えば、特許文献１には、エンジンが高負荷運転中である場合にはバルブオーバラップ（すなわち、排気バルブと吸気バルブとの両方を開弁させる期間）を設定したり、エンジンが低負荷運転中である場合にはマイナスオーバラップ（すなわち、排気バルブと吸気バルブとの両方を閉弁させる期間）を設定したりして、ＨＣ排出量を低減できる旨が記載されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−７３８０３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、排ガスに含まれる有害物質（ここではＨＣを例にとって説明する）の量を常に低減させることが望ましいが、特にエンジンを冷態始動させた場合にＨＣの排出量が多くなるため、近年では冷態始動時のＨＣの低減が強く望まれている。冷態始動時にＨＣの排出量が多いのは、エンジンが十分に温まっていないために未燃燃料やオイルなどがそのまま排ガス中に含まれることでＨＣ量が増加してしまうという理由や、触媒の温度が低いと触媒が十分に活性化されないため、エンジンから排出されたＨＣを触媒では十分に除去することができないという理由などによる。
【０００５】
ところで、ＨＣ排出量を抑制するため、排気行程中にマイナスオーバラップ（ネガティブオーバラップ）を設定した場合、排ガスがこのネガティブオーバラップ期間中に圧縮され、その後、ＴＤＣ近傍で吸気バルブを開弁することで、圧縮された排ガスを勢いよく吸気ポート内に流入させることができる。
そして、この手法によれば、ＨＣの発生原因の一つである吸気ポートの壁面に付着している液滴燃料を、吸気ポート内に勢いよく流入した排ガスによって霧化させ、次回の燃焼・爆発工程において燃焼させることができるので、ＨＣの排出量を低減することができるのである。
【０００６】
一方で、中高負荷運転時には、このようなネガティブオーバラップは好ましくなく、通常で運転する方が効率が高い。
そこで、バルブタイミングを変更できるようにしたＶＶＴ機構を設け、エンジンの運転状態に応じて、バルブタイミングを変更するように構成することが考えられる。しかしながら、この場合、ＶＶＴ機構によるバルブタイミングの変更が求められることになるが、ＶＶＴ機構は油圧で駆動されており、エンジンの始動後から油圧が所定圧に達するまでの間、このＶＶＴ機構はバルブタイミングを変更することができない。
【０００７】
このように、油圧駆動によるＶＶＴ機構を用いてバルブタイミングを変更する手法は有害物質排出量を抑制にできる点で大変に有効であるにもかかわらず、エンジン始動直後には用いることができないという課題がある。
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、エンジン始動時に吸気弁および排気弁のバルブタイミングを、エンジンから排出される有害物質の量を抑制するのに適したタイミングに設定できるようにした、可変バルブタイミング制御装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の本発明の可変バルブタイミング制御装置は、エンジンのバルブタイミングを変更可能な可変バルブタイミング制御装置であって、該エンジンの駆動軸と接続され、該駆動軸の回転によって駆動されるスプロケットと、該スプロケットの回転によって駆動されるカムシャフトと、該スプロケットと該カムシャフトとの間に介装され、該スプロケットに対する該カムシャフトの相対位相を油圧により変更可能な位相変更手段と、該スプロケットと該カムシャフトとの相対位相を、該エンジンの冷態始動時の排ガス中に含まれる有害物質量を低減するのに適した初期位相に固定する固定手段と、該エンジンに対して運転停止が指令されると、該エンジンの運転を延長し該エンジン停止前に、該位相変更手段により該相対位相を該初期位相に設定して該固定手段により該相対位相を該初期位相に固定する制御手段とを備えたことを特徴としている。
【０００９】
これにより、エンジンが停止した後に油圧が低下しても、スプロケットとカムシャフトとの相対位相（すなわち、エンジンのクランクシャフトとカムシャフトとの相対位相）は、エンジンの排ガスに含まれる有害物質量を低減するのに大変有効な初期位相で固定されるので、エンジンの再始動時に有効的に有害物質排出量を低減することが可能となる。
【００１０】
また、請求項２記載の可変バルブタイミング制御装置は、上記請求項１記載の構成において、該制御手段は、該エンジンに対して運転停止が指令されると、該エンジンの運転を延長し、該エンジンの回転数を所定回転数以上に維持することを特徴としている。
これにより、エンジン停止前に上記の相対位相を初期位相に変更するのに必要な油圧を確実に得ることができ、スプロケットとカムシャフト（すなわち、エンジンのクランクシャフトとカムシャフト）との相対位相を確実に初期位相に変更することが可能となる。
【００１１】
また、請求項３記載の可変バルブタイミング制御装置は、エンジンのバルブタイミングを変更可能な可変バルブタイミング制御装置であって、該エンジンの駆動軸と接続され、該駆動軸の回転によって駆動されるスプロケットと、該スプロケットの回転によって駆動されるカムシャフトと、該スプロケットと該カムシャフトとの間に介装され、該スプロケットに対する該カムシャフトの相対位相を油圧により変更可能な位相変更手段と、該スプロケットと該カムシャフトとの相対位相を、該エンジンの冷態始動時の排ガス中に含まれる有害物質量を低減するのに適した初期位相に固定する固定手段と、該位相変更手段に油圧を供給可能な電動油圧ポンプと、該エンジンが停止すると、該電動油圧ポンプを作動させて、該位相変更手段により該相対位相を該初期位相に設定して、該固定手段により該相対位相を該初期位相に固定する制御手段とを備えたことを特徴としている。
【００１２】
これにより、エンジン停止後であっても、電力によって駆動される電動油圧ポンプによって発生した油圧によって位相変更手段が駆動され、クランクシャフトに接続されたスプロケットとカムシャフトとの位相がエンジンの排ガスに含まれる有害物質量を低減することができるような初期位相に変更される。また、固定手段によりスプロケットとカムシャフトとの相対位相は初期位相で固定されているので、エンジン始動時には、スプロケット（すなわち、クランクシャフト）とカムシャフトとを上記の初期位相を維持したまま運転することができ、有害物質排出量を有効に低減することが可能となる。
【００１３】
また、請求項４記載のエンジンのバルブタイミングを変更可能な可変バルブタイミング制御装置であって、該エンジンの駆動軸と接続され、該駆動軸の回転によって駆動されるスプロケットと、該スプロケットの回転によって駆動されるカムシャフトと、該スプロケットと該カムシャフトとの間に介装され、該スプロケットに対する該カムシャフトの相対位相を油圧により変更可能な位相変更手段と、  該スプロケットと該カムシャフトとの相対位相を、該エンジンの冷態始動時の排ガス中に含まれる有害物質量を低減するのに適した初期位相に固定する固定手段と、該位相変更手段に油圧を供給可能な油圧蓄圧手段と、該エンジンが停止すると、該電動油圧ポンプを作動させて、該位相変更手段により該相対位相を該初期位相に設定して、該固定手段により該相対位相を該初期位相に固定する制御手段とを備えたことを特徴とする。
これにより、エンジン停止後であっても、前もって油圧を蓄えている油圧蓄圧手段から油圧が入力された位相変更手段が駆動し、クランクシャフトに接続されたスプロケットとカムシャフトとの位相がエンジンの排ガスに含まれる有害物質量を低減することができるような初期位相に変更される。また、固定手段によりスプロケットとカムシャフトとの相対位相は初期位相で固定されているので、エンジン始動時には、スプロケット（すなわち、クランクシャフト）とカムシャフトとを上記の初期位相を維持したまま運転することができ、有害物質排出量を有効に低減することが可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態にかかるエンジンの可変バルブタイミング制御装置について図１〜図９を用いて説明すると、図１はその構成を示す模式図、図２はその駆動機構を示す模式図、図３はそのＶＶＴ機構を示す模式図であって（ａ）は正面図，（ｂ）は（ａ）の断面図、図４はそのバルブタイミングと排ガスに含まれるＨＣ量の関係を模式的に示す図であって（ａ）はバルブリフト特性、（ｂ）排ガス中に含まれるＨＣ量を示す模式的なグラフ、図５および図６はそれぞれその動作を示すフローチャートである。
【００１５】
可変バルブタイミング制御装置は、図１に示すように、ＥＣＵ１と可変バルブタイミング機構（ＶＶＴ機構）２とから主に構成されている。
このうちＶＶＴ機構２は排気バルブ５のバルブタイミングを変更する排気側のＶＶＴ機構（排気ＶＶＴ）２−１と、吸気バルブ４のバルブタイミングを変更する吸気側のＶＶＴ機構（吸気ＶＶＴ）２−２とから構成されている。
【００１６】
また、エンジン３の吸気系は、吸気管６、サージタンク７、吸気マニホールド８などを備えて構成され、この吸気マニホールド８の下流端部には、吸気バルブ４が開放されることによりシリンダ９内の燃焼室１０と連通する吸気ポート１１が形成されている。さらに、この吸気系には、アクセル開度に応じて燃焼室１０内へ流入する吸入空気量を調節するスロットルバルブ１２、このスロットルバルブ１２の開度を検出するスロットルバルブポジションセンサ１３、吸入空気量を検出するエアフローセンサ１６が設けられている。
【００１７】
一方、エンジン３の排気系には、排気マニホールド２２の上流端部に形成され、排気バルブ５が開放されることにより燃焼室１０と連通する排気ポート１４が設けられるとともに、排気マニホールド２２の下流には図示しない排ガス浄化用の触媒が設けられている。また、エンジン３には上述の吸気系および排気系の他に、シリンダ９、燃焼室１０、ピストン１５、スパークプラグ１６、インジェクタ１７が設けられている。
【００１８】
上述のＥＣＵ１には、とバルブオーバラップ設定手段１９とＶＶＴ機構制御手段（可変バルブタイミング機構制御手段）２０とエンジン運転延長手段２３とが内蔵されて構成されている。なお、図示はしないが、このＥＣＵ１には、インジェクタ１７を制御するインジェクタ制御手段、スパークプラグ１６を制御するスパークプラグ制御手段、上述センサやＯＣＶ２１などとの通信インターフェースとしての入出力ユニット、制御プログラムや制御マップを記憶する記憶ユニット、ＥＣＵ１の全体を統合的に制御する中央演算処理ユニットなども内蔵され、エンジン３やＯＣＶ２１を制御できるようになっている。
【００１９】
これらのうち、バルブオーバラップ設定手段１９は、吸気バルブ４と排気バルブ５とが共に開弁となるバルブオーバラップ（ＶＯＬ）を設定するものであって、ＶＯＬ＝０として設定されれば排気バルブ５が閉じる（ＥＣ）と同時に吸気バルブ４が開く（ＩＯ）というバルブリフト特性となり、また、ＶＯＬ＜０として設定されれば、排気バルブ５が閉じてから吸気バルブ４が開くというバルブリフト特性となる。なお、このＶＯＬ＜０とした場合のＥＣからＩＯまでの期間をネガティブオーバラップ（ＮＶＯＬ）といい、このネガティブオーバラップの期間においては排気バルブ５も吸気バルブ４も閉弁され、燃焼室１０に対する空気の流出入が遮断されるようになっている。
【００２０】
ＶＶＴ機構制御手段２０は、上記のバルブオーバラップ設定手段１９によって設定されたＶＯＬ（もしくはＮＶＯＬ）とクランク角センサによって検出されたピストン１５の位置とに応じて排気ＶＶＴ２−１と吸気ＶＶＴ２−２とをそれぞれ独立して作動させるものである。
このうち、排気ＶＶＴ２−１は、排気側のカムシャフト（排気カムシャフト）２５とエンジン３のクランクシャフト（駆動軸；図１には図示略）との間の位相を変更できるようになっており、一方、吸気ＶＶＴ２−２は、吸気側のカムシャフト（吸気カムシャフト）２７とクランクシャフトとの間の位相を自由に変更できるようになっている。
【００２１】
また、排気ＶＶＴ２−１は油圧回路（図示略）を介してエンジン３によって駆動される油圧ポンプ５０と接続され、この油圧ポンプ５０によって発生された油圧が、排気側のＯＣＶ２１−１によって調節された後に供給されて駆動するようになっている。これと同様に、吸気ＶＶＴ２−２も油圧回路を介して油圧ポンプ５０と接続され、吸気側のＯＣＶ２１−２によって調節された油圧が供給されて駆動するようになっている。なお、以後、排気ＶＶＴ２−１と吸気ＶＶＴ２−２との総称として単にＶＶＴ機構２という場合があり、また、排気側のＯＣＶ２１−１と吸気側のＯＣＶ２１−２との総称として単にＯＣＶ２１という場合がある。
【００２２】
エンジン運転延長手段２３は、図示しないイグニッションスイッチがオフとなっても、エンジン３を停止させずに運転を延長して、排気スプロケット３１と排気カムシャフト２５および吸気スプロケット３２と吸気カムシャフト３２とが、後述する初期位相で固定された後、エンジン３を停止させるものである。
ところで、図２に示すように、この上述の排気ＶＶＴ２−１はスプロケット３１と排気カムシャフト２５とから主に構成され、吸気ＶＶＴ２−２はスプロケット３２と吸気カムシャフト２７とから主に構成されている。また、排気ＶＶＴ２−１のスプロケット３１と、吸気ＶＶＴ２−２のスプロケット３２と、エンジン３のクランクシャフト１８とは互いにタイミングベルト１９によって接続され、クランクシャフト１８が矢印Ｃで示す方向へ回転することによって両スプロケット３２，３１がそれぞれ矢印Ｃ２，Ｃ１に示すようにクランクシャフト１８と同方向に駆動されるようになっている。また、タイミングベルト１９はテンショナ３３によって適当なテンションを保つようになっている。
【００２３】
また、スプロケット３１と排気カムシャフト２５との相対位相および吸気側のスプロケット３２と吸気カムシャフト２７との相対位相を、図２中矢印Ｄ１，Ｅ１およびＤ２，Ｅ２に示すようにそれぞれ独立して変更することで排気バルブ５および吸気バルブ４の各バルブタイミングを、クランクシャフト１８の位相に対して変更・調整できるようになっている。なお、矢印Ｄ１，Ｄ２で示す方向が進角方向、矢印Ｅ１，Ｅ２で示す方向が遅角方向である。
【００２４】
以下、ＶＶＴ機構２の詳細な機構について、吸気ＶＶＴ２−２を例にとって図３（ａ），（ｂ）を用いて説明する。なお、本実施形態においては排気ＶＶＴ２−１は吸気ＶＶＴ２−２と同様の機構となっているので排気ＶＶＴ２−１については説明を省略する。
図３（ａ），（ｂ）に示すように、吸気カムシャフト２７はスプロケット３２に対して同一の中心軸上に回動可能に配設され、また、スプロケット３２にはハウジング（位相変更手段）３４が複数のボルト３５によって締結されている。また、スプロケット３２とハウジング３４との間には空間（油圧室；位相変更手段）４０が形成されている。また、上記のカムシャフト２７にはセンタボルト４４によりロータ（位相変更手段）３６が締結されており、このロータ３６が上記の空間４０中で回動可能に配設されている。さらに、このロータ３６には４枚のベーン（薄板；位相変更手段）３９が外方へ放射状に固設されている。
【００２５】
また、図３（ａ）内、各空間４０は油圧が入力される油圧室となっており、油圧室４０はスプロケット３２の内壁３２ａとベーン３９とハウジング３４とによって区画され、この油圧室４０内に作動油が供給されると、油圧室４０内に配設されたベーン３９が油圧を受けて図中矢印Ｄ２で示す方向へ駆動され、これに伴ってロータ３６およびカムシャフト２７も矢印Ｄ２方向へ回動し、スプロケット３２とカムシャフト２７との相対位相が変更されるようになっている。また、図３（ｂ）に示すように、ロータ３６とハウジング３４との間にはトーションスプリング４１が介装され、ロータ３６は図３（ａ）中矢印Ｄ２とは反対方向に付勢されるようになっている。したがって、油圧室４０内の油圧が低下するとロータ３６はトーションスプリング４１の付勢力によって自然と矢印Ｄ２と反対方向へ回動されるようになっている。また、この油圧室４０へ供給される油圧はエンジン３によって駆動される油圧ポンプ５０によって発生し、その油圧の大きさはオイルコントロールバルブＯＣＶ２１−２によって調節されるようになっている。
【００２６】
つまり、図２に示すようにクランクシャフト１８が矢印Ｃで示すように回転すると、図３（ａ）中矢印Ｃ２で示すように、タイミングベルト１９を介してスプロケット３２も駆動され、このスプロケット３２の回転に伴ってベーン３９，ロータ３６およびカムシャフト２７が回動される。この時、油圧室４０内へ供給される作動油の供給量によってスプロケット３２とカムシャフト２７との相対的な位相が適宜変更され、これにより、吸気バルブ４のバルブタイミングが制御されるようになっている。
【００２７】
なお、本実施形態においては、ロータ３６を矢印Ｄ２方向へ回転させると、吸気カムシャフト２７は進角側へ位相を変えるようになっている。一方、油圧室４０の作動油をドレーンし、トーションスプリング４１の付勢力によってロータ３６を矢印Ｄ２とは逆方向へ回転させると、吸気カムシャフト２７は遅角側へ位相を変えるようになっている。また、本実施形態において位相変更手段は、ロータ３６、ベーン３９、油圧室４０とから構成されるようになっている。
【００２８】
ところで、この吸気ＶＶＴ２−２にはロック機構（固定手段）が設けられ、油圧ポンプ５０が停止して油圧室４０へ油圧を供給できない場合であっても、トーションスプリング３９の付勢力に抗してロータ３６をスプロケット３２に対して所定の位相で固定できるようになっている。
このロック機構は、スプロケット３２に設けられたロック溝（図示略）と、クランクシャフト２７の回転軸方向に進退可能にロータ３６内に組み込まれたロックピン４２と、このロックピン４２をロータ３６から前記のロック溝方向へ押し出すように付勢するプッシュスプリング（図示略）と、前記のプッシュスプリングに抗してロックピン４２をロータ３６内に押し戻す油圧を生ずるロック解除油圧室（図示略）とによって構成されている。なお、このロック解除油圧室に供給される作動油は、上記の油圧室４０へ供給される作動油の油圧回路とは異なり、専用の油圧回路より供給されるようになっている。
【００２９】
そして、本実施形態においては、エンジン３が停止する直前に、このロック機構によってロータ３６とスプロケット３２とが固定される所定の位相を「初期位相」という。また、本実施形態では、この初期位相はエンジンの冷態始動時において、排ガスに含まれるＨＣの量を低減するのに極めて適した位相に設定されている。以下、この位相について説明する。
【００３０】
図４（ａ）の破線で示すバルブリフト特性に示すように、排気バルブの閉弁時期を排気ＴＤＣと同時（ＶＯＬ＝０）となるように設定すると、図４（ｂ）の破線で示すように、排ガス中に含まれるＨＣの量は排気ＴＤＣ直前で急増する。この原因としては、シリンダ内に付着したＨＣ（例えば、未燃燃料やオイルなど）が排気ＴＤＣに至るまでにピストンリングによって掻き上げられ、このＨＣが排ガスとともに排気ポートへ排出されることによる。
【００３１】
そこで、本願発明においては、図４（ａ）に実線で示すように、排気バルブ５の閉弁時期（ＥＣ）を排気ＴＤＣ以前に設定している。つまり、上述のように、ピストンが排気ＴＤＣに達するより前に排気バルブ５を閉じることで、ピストンリングによって掻き上げられたＨＣは排気ポート１４へ排出されないようになっている。
【００３２】
また、図４（ａ）の実線で示すバルブリフト特性においては、排気バルブ５が閉弁された後に吸気バルブ４が開弁する、いわゆるネガティブオーバラップが設定されており、このネガティブオーバラップ中は排気バルブ５も吸気バルブ４も開弁しないようになっている。また、このネガティブオーバラップは排気行程中に設定されているため、排気バルブ５閉弁後、燃焼室１０内に残留した排ガス（内部ＥＧＲガス）はピストン１５の上昇により圧縮され、その後吸気バルブ４が開弁されると、吸気ポート１１へ勢いよく流入するようになっている。
【００３３】
これにより、吸気ポート１１内壁に付着した液滴燃料が霧化され、図４（ｂ）に示すように、従来に比して、ＨＣ量を大幅に低減することができるようになっている。なお、図４（ａ）内で実線で示すバルブリフト特性は、ＥＣ（排気弁閉）＝２０°ＢＴＤＣ，ＩＯ（吸気弁開）＝３°ＡＴＤＣとなっている。
つまり、エンジン３を始動する際に、図４（ａ）に実線で示すバルブリフト特性となるように吸排気バルブ４，５のバルブタイミングを設定しておけば、排ガスに含まれるＨＣ量を大幅に低減することができるのである。そこで、本実施形態においては、初期位相としてＥＣ＝２０°ＢＴＤＣ，ＩＯ＝３°ＡＴＤＣに設定し、ロータ３６とスプロケット３２との間（すなわち、カムシャフト２７とクランクシャフト１８との間）の相対位相が上記の初期位相でロックピン４３によって固定されるようにすることで、ＨＣ量が低減できるようになっている。
【００３４】
そして、その後エンジン３の駆動によってオイルポンプ５０が駆動されることで油圧室４０内の油圧が所定圧まで高まると、ロック解除油圧室へ専用の油圧回路よりロック解除油圧室内へ油圧が入力され、ロックピン４２がロータ３６内へ押し戻されることでスプロケット３２のロック溝から離脱し、スプロケット３２とロータ３６およびカムシャフト２７との相対位相を油圧室４０内に供給される油圧に応じて変更できるようになっている。
【００３５】
本実施形態に係る本願発明は上述のように構成されているので、図５および図６に示すフローチャートを用いてその作用を説明する。まず、図５のステップＭ１においてイグニッションスイッチがオフにされても、直ぐにはエンジン３を停止せずステップＭ２へ進み、その後、ステップＭ２において初期位相が設定される。なお、本実施形態においてはエンジン３からの排ガス中に含まれるＨＣ量を抑制できる位相であるＥＣ＝２０°ＢＴＤＣ，ＩＯ＝３°ＡＴＤＣとして初期位相が設定される。そして、ステップＭ２で初期位相が設定されると、次にステップＭ３に進む。
【００３６】
このとき、エンジン３の回転数が過度に低いとオイルコントロールバルブを制御する油圧を確保できず、このためＶＶＴ機構２によるバルブタイミングの初期位相への変更ができなくなってしまうので、ＶＶＴ機構２によるバルブタイミング変更前にはエンジン回転数を所定の回転数まで上昇させる必要がある。このため、ステップＭ３ではＶＶＴ機構２によるバルブタイミング変更前に、油圧を確保するための回転数制御が実行される。
【００３７】
このアイドル制御は図６に示すように、ヒステリシスを持たせた制御に基づいて行なわれる。まず、ステップＳ１においてエンジン回転数が第１所定値（所定回転数）よりも低いか否かが判定される。ここで、第１所定値はＶＶＴ機構２を作動させるために必要な油圧を確保できる最低のエンジン回転数である。このとき、エンジン回転数が第１所定値よりも低い場合には、ステップＳ２においてエンジン目標回転数が第２所定値（＞第１所定値）に設定され、点火時期進角もしくは燃料噴射量増加などのエンジン回転を上昇させる制御が行なわれた後、ステップＳ３へ進む。一方、ステップＳ１において、エンジン回転数が第１所定値よりも高い場合には特に制御が行なわれずにリターンする。
【００３８】
ステップＳ３においては、エンジン回転数が第２所定値よりも高いか否かが判定され、このとき、エンジン回転数が第２所定値よりも高い場合には、そのままリターンし、エンジン回転数が第２所定値よりも低い場合にはエンジン回転数＞第２所定値となるまでステップＳ３の判定を繰り返す。なお、上述の第１所定値および第２所定値はそれぞれ水温に応じて設定されるマップ値である。
【００３９】
次に、図５に示すステップＭ４においてＯＣＶ２１が制御されてＶＶＴ機構２の油圧室４０内に所定の油圧が入力され、上述の相対位相がステップＭ２で設定された初期位相に変更されるとともに、ロック機構によってこの初期位相が維持される。
また、このロック機構による相対位置の固定が確実に行なわれたことを保障するべく、所定時間経過したか否かを判定し（ステップＭ５参照）、所定時間経過すると、エンジン３の運転が停止される（ステップＭ６参照）。
【００４０】
上述したように、本実施形態に係る本願発明によれば、エンジン停止時にロック機構によりスプロケット３２とカムシャフト２７との相対位相は初期位相で固定されるので、エンジン３の再始動時にスプロケット３２に対するカムシャフト２７（すなわち、クランクシャフト１８に対するカムシャフト２７）の相対位相はロック機構により初期位相で維持される。また、本実施形態においては、この初期位相が排ガス中に含まれるＨＣ量を低減することができる位相に設定されているので、エンジン３の冷態始動時に、従来よりも大幅にＨＣ量を低減することができる。
【００４１】
また、エンジン３が停止する前に、ＶＶＴ機構２を作動させるのに必要な油圧をエンジン３の回転数を上昇させることによって得ることで、スプロケット３２とカムシャフト２７との相対位相を確実に初期位相に変更することが可能となる。
次に、上述した実施形態の第１変形例について図を用いて説明すると、図７は本変形例の構成を示す模式図、図８はそのＶＶＴ機構の構造を示す図であって（ａ）は正面図，（ｂ）は（ａ）の断面図、図９はその動作を示すフローチャートである。なお、上述の実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明を極力省略する。また、ここでは上述の実施形態にかかる可変バルブタイミング制御装置との相違点に重点を置いて説明する。
【００４２】
上述の実施形態においては、図１に示すように、油圧ポンプ５０によって生じた油圧をＯＣＶ２１によって調節した後にＶＶＴ機構２へ入力することでＶＶＴ機構２の作動を制御していたため、エンジン３の運転が停止すると油圧ポンプ５０の駆動も停止する。このため、エンジン３を停止してしまうとＯＣＶ２１やＶＶＴ機構２への油圧供給も停止することになる。したがって、上述の実施形態においては、図５のフローチャートで示したように、イグニッションスイッチがオフにされても直ぐにはエンジン３の運転を停止せずに運転時間を延長し、この延長時間内に吸気側のスプロケット３２と吸気カムシャフト２７および排気側のスプロケット３１および吸気カムシャフト２７とを上記の初期位相に設定し、その後、エンジン３の運転を停止させるようになっている。
【００４３】
これに対して、本変形例においては、図示しないバッテリから給電されて駆動する電動油圧ポンプ５１が油圧ポンプ５０とＯＣＶ２１との間に介装されている点で上述の実施形態と異なっている。つまり、エンジン３の運転が停止した後も、この電動油圧ポンプ５１により、油圧を生じさせることが可能となり、この油圧によってＯＣＶ２１やＶＶＴ機構２１を駆動することができるようになっている。
【００４４】
なお、このＶＶＴ機構２１は、図２を用いて上述の実施形態において説明したものと同様に構成されている。
第１変形例に係る本願発明は上述のように構成されているので、図９に示すフローチャートを用いてその作用を説明する。まず、図９のステップＭ２１においてイグニッションスイッチがオフにされると、上述の実施形態とは異なり、直ぐにエンジン３は停止され、これと略同時に、ステップＭ２２において電動油圧ポンプ５１が作動され、その後、ステップＭ２３において初期位相が選択・設定される。なお、本変形例においても上述の実施形態と同様に初期位相としてＥＣ＝２０°ＢＴＤＣ，ＩＯ＝３°ＡＴＤＣに初期位相を設定する。
【００４５】
その後、ステップＭ２４において、排気側のオイルコントロールバルブ２−１および吸気側のオイルコントロールバルブ２−２が制御されて、ＶＶＴ機構２の相対位相がステップＭ２で設定された初期位相となり、この初期位相がロック機構によって固定される。
また、このロック機構によるスプロケット３２とカムシャフト２７との固定が確実に行なわれたことを保障するため、所定時間経過した後（ステップＭ２５参照）、油圧ポンプ５１の運転は停止される（ステップＭ２６参照）。
【００４６】
これにより、エンジン３が停止した後であっても、バッテリからの電力によって駆動される電動油圧ポンプ５１によって発生した油圧によって位相変更手段が作動し、スプロケット３１，３２とカムシャフト２５，２７との位相を初期位相にすることができる。また、ロック機構によりスプロケット３１，３２とカムシャフト２５，２７との相対位相は初期位相で固定されているので、その後、エンジン３が始動された場合であっても、スプロケット３１，３２（すなわち、クランクシャフト１８）とカムシャフト２５，２７との相対位相を上記の初期位相で維持することができる。
【００４７】
次に、上述した実施形態の第２変形例について図を用いて説明すると、図１０は第２変形例の構成を示す模式図、図１１はその動作を示すフローチャートである。なお、上述の実施形態および第１変形例と同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明を極力省略する。また、ここでは上述の第１変形例に係る可変バルブタイミング制御装置との相違点に重点を置いて説明する。
【００４８】
上述の第１変形例については、図７を用いて説明したように、バッテリ（図示略）から給電されて駆動する電動油圧ポンプ５１が油圧ポンプ５０とＯＣＶ２１との間に介装されており、エンジン３が停止している場合であっても、この電動油圧ポンプ５１により油圧を生じさせることが可能となり、この油圧によってＯＣＶ２１やＶＶＴ機構２１を駆動することができるようになっている。
【００４９】
これに対して、第２変形例においては、図１０に示すように、油圧ポンプ５０とＯＣＶ２１との間に逆止弁９１を備えたアキュームレータ（油圧蓄圧手段）９０が介装されている点で第１変形例と異なっている。また、このアキュームレータ９０とＯＣＶ２１との間および油圧ポンプ５０とＯＣＶ２１との間に電磁切換弁９２が介装されている点でも上述の第１変形例と異なっている。なお、このＶＶＴ機構２１は、図２を用いて上述の実施形態において説明したものと同様に構成されている。
【００５０】
このアキュームレータ９０は、エンジン３によって駆動する油圧ポンプ５０からの作動油が逆止弁９１を介して供給され、この油圧ポンプ５０の吐出圧によって加圧された作動油がアキュームレータ９０内で蓄えられるようになっている。また、一旦このアキュームレータ９０内に蓄えられた作動油は逆止弁によって堰き止められるようになっており、油圧ポンプ５０の駆動が停止した場合であっても、アキュームレータ９０内の作動油は油圧ポンプ５０に対して流出しないようになっている。
【００５１】
また、電磁切換弁９２により、油圧ポンプ５０からＯＣＶ２１へ供給される作動油と、アキュームレータ９０からＯＣＶ２１へ供給される作動油とが選択的に切換えられるようになっている。また、この電磁切換弁９２はＥＣＵ１と接続され、このＥＣＵ１によって電磁切換弁９２の切換えが制御されるようになっている。
第２変形例に係る本願発明は上述のように構成されているので、図１１に示すフローチャートを用いてその作用を説明する。まず、図１１のステップＭ３１においてイグニッションスイッチがオフにされると、直ぐにエンジン３は停止され、これと同時に、ステップＭ３２において電磁切換弁９２が制御されてアキュームレータ９０内に圧縮して蓄えられた作動油がＯＣＶ２１へ供給され、ステップＭ３３において初期位相が選択・設定される。なお、本変形例においても上述の実施形態および第１変形例と同様に初期位相としてＥＣ＝２０°ＢＴＤＣ，ＩＯ＝３°ＡＴＤＣに初期位相を設定する。
【００５２】
その後、ステップＭ３４において、排気側のオイルコントロールバルブ２１−１および吸気側のオイルコントロールバルブ２１−２が制御されて、ＶＶＴ機構２の相対位相がステップＭ３３で設定された初期位相となり、この初期位相がロック機構によって固定される。
また、このロック機構によるスプロケット３２とカムシャフト２７との固定が確実に行なわれたことを保障するため、所定時間経過した後（ステップＭ３５参照）、アキュームレータ９０とＯＣＶ２１との間の作動油路が遮断されるとともに油圧ポンプ５０とＯＣＶ２１との作動油路が連通するように電磁切換弁９２が制御される（ステップＭ３６参照）。
【００５３】
これにより、エンジン３が停止した後であっても、アキュームレータ９０内に蓄えられた油圧によって位相変更手段が作動し、スプロケット３１，３２とカムシャフト２５，２７との位相を初期位相にすることができる。また、ロック機構によりスプロケット３１，３２とカムシャフト２５，２７との相対位相は初期位相で固定されているので、その後、エンジン３が始動された場合であっても、スプロケット３１，３２（すなわち、クランクシャフト１８）とカムシャフト２５，２７との相対位相を上記の初期位相で維持することができる。
【００５４】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することができる。
例えば、ＶＶＴ機構としては図８に示すようなタイプのものを適用してもよい。  この図８に示すＶＶＴ機構６２は、スプロケット７２とエンジン３のクランクシャフト１８とがタイミングベルト１９によって接続され、クランクシャフト１８の回転によって両スプロケット７２も回転駆動されるようになっている。
【００５５】
また、上述の実施形態において、図３に示すＶＶＴ機構２はカムシャフト２７と４枚のベーン３９を有するロータ３６とがセンタボルト４４によって締結されて構成されていたが、これに対し、図８に示すＶＶＴ機構６２は、カムシャフト６７と４つのベーン（位相変更手段）７９とが一体に形成されている点で異なっている。
【００５６】
また、このＶＶＴ機構６２においては、カムシャフト６７がスプロケット７２に対して同一の中心軸上に回動可能に配設され、また、スプロケット７２にはハウジング（位相変更手段）７４が複数のボルト７５によって締結されている。そして、スプロケット７２とハウジング７４との間には後述する各ベーン７９に対応する位置に空間（油圧室；位相変更手段）８０が形成され、上記のカムシャフト６７と一体に形成された４つのベーン７９がそれぞれ直交するように十字型に形成されている。そして、これらのベーン７９はそれぞれ対応する空間８０中で回動するように配設されている。また、空間８０は油圧室であってハウジング内壁７４ａとベーン８０とによって区画されており、この油圧室８０内へ作動油が供給されると、油圧室８０内に配設されたベーン７９が油圧を受けて図中矢印Ｄ２で示す方向へ駆動されて回動する。そして、この回動に伴ってカムシャフト６７も矢印Ｄ２方向へ回動して、スプロケット６２とカムシャフト７２との相対位相が変更されるようになっている。なお、この図８に示すＶＶＴ機構６２の位相変更手段は、ベーン７９と油圧室８０とから構成され、スプロケット７２とカムシャフト６７との間に介装されるようになっている。
【００５７】
また、図８（ｂ）に示すように、ベーン７９とハウジング７４との間にはトーションスプリング８１が介装され、ベーン７９は図８（ａ）中矢印Ｄ２とは反対方向に付勢されるようになっている。したがって、油圧室８０内の作動油がドレーンされて油圧が低下するとベーン７９はトーションスプリング８１の付勢力によって自然に矢印Ｄ２と反対方向へ回動されるようになっている。
【００５８】
また、この油圧室８０へ供給される油圧は、エンジン３が運転している間は油圧ポンプ５０によって生じ、一方、エンジン３が停止している間は電動油圧ポンプ５１もしくはアキュームレータ９０によって生じるようになっている。そして、油圧ポンプ５０または電動油圧ポンプ５１またはアキュームレータ９０によって生じた油圧は、その大きさがオイルコントロールバルブＯＣＶ２１によって調節された後にＶＶＴ機構６２に供給されるようになっている。
【００５９】
つまり、エンジン３の運転よってクランクシャフト１８が回転すると、このスプロケット７２の回転に伴ってカムシャフト６７も回動される。この時、油圧室８０内へ供給される油圧の大きさによってスプロケット７２とカムシャフト６７との相対的な位相が変更され、これにより、バルブタイミングが適宜制御されるようになっている。
【００６０】
なお、図８に示すＶＶＴ機構８２においては、油圧室８０の油圧を高めてベーン７９を矢印Ｄ２方向へ回転させると、カムシャフト６７は進角側へ位相を変えるようになっている。一方、油圧室８０の油圧を減じ、トーションスプリング８１の付勢力によってベーン７９を矢印Ｄ２とは逆方向へ回転させると、カムシャフト７９は遅角側へ位相を変えるようになっている。
【００６１】
また、このＶＶＴ機構８２にはロック機構（固定手段）が設けられ、油圧ポンプが停止して油圧室８０へ油圧が入力されなような場合であっても、トーションスプリング８１の付勢力に抗してベーン７９を所定の位相で固定できるようになっている。このロック機構は上述の実施形態と略同様の構成となっており、スプロケット７２に設けられたロック溝７２ａと、カムシャフト６７の軸方向に対して進退可能に１つのベーン７９内に組み込まれたロックピン８２と、このロックピン８２をベーン７９からロック溝７２ａ方向へ押し出すように付勢するプッシュスプリング（図示略）と、前記のプッシュスプリングに抗してロックピン８２をベーン７９内に押し戻す油圧を生ずるロック解除油圧室（図示略）とによって構成されている。なお、このロック解除油圧室に入力される油圧は、上記の油圧室８０へ入力される油圧の油圧回路とは異なり、専用の油圧回路より供給されるようになっている。
【００６２】
なお、エンジン３が停止した際に、このロックピン８２によってベーン７９（カムシャフト６７）とスプロケット７２とが固定される所定の位相が上述した「初期位相」であって、上述の実施形態と同様、この初期位相はエンジン３の冷態始動時においてＨＣを低減するのに適した位相であって、本変形例においては初期位相をＥＣ＝２０°ＢＴＤＣ，ＩＯ＝３°ＡＴＤＣで設定されるようになっている。
【００６３】
ところで、上記の実施形態およびその変形例においては、上述の相対位相を初期位相とすることによって低減できる有害物質として炭化水素（ＨＣ）を具体例として挙げたがＨＣに限定するものではなく、例えば二酸化炭素（ＣＯ２），一酸化炭素（ＣＯ），窒素酸化物（ＮＯｘ），硫黄酸化物（ＳＯｘ），パティキュレイトマター（ＰＭ）などを対象として初期位相を設定してもよい。
【００６４】
また、上記の実施形態およびその変形例においては、初期位相をＥＣ＝２０°ＢＴＤＣ，ＩＯ＝３°ＡＴＤＣとして設定したが、このような設定に限定するものではなく、エンジンの種類や運転環境に応じて適宜変更可能であることはいうまでもない。
【００６５】
【発明の効果】
以上詳述したように、エンジンの可変バルブタイミング制御装置によれば、エンジンの冷態始動直後であってもエンジンから排出される有害物質量を効果的に抑制することができる。つまり、エンジンが停止した後に油圧が低下しても、固定手段によりスプロケットとカムシャフトとの相対位相（すなわち、エンジンのクランクシャフトとカムシャフトとの相対位相）は初期位相で固定され、また、この初期位相はエンジンの排ガスに含まれる有害物質量を低減することができる位相となっているので、エンジンの冷態始動時であっても有効的に有害物質排出量を低減することが可能となる（請求項１）。
【００６６】
また、エンジン停止前に、上記の相対位相を初期位相に変更するのに必要な油圧をエンジン回転数を上昇させることによって確実に得ることができ、位相変更手段はスプロケットとカムシャフトとの相対位相を適宜変更することが可能となる（請求項２）。
また、電気によって駆動して油圧を発生させる電動油圧ポンプをそなえることで、エンジン停止後であっても位相変更手段を駆動することが可能となり、スプロケットとカムシャフトとの位相（すなわち、エンジンのクランクシャフトとカムシャフトの相対位相）を初期位相として固定することができ、エンジン再始動時であっても、スプロケットとカムシャフトとを上記の初期位相を維持したまま運転することができるので、有害物質排出量を有効に低減することが可能となる（請求項３）。
【００６７】
また、予め油圧を蓄えることができる油圧蓄圧手段をそなえることによって、エンジン停止後であっても位相変更手段を駆動することが可能となり、スプロケットとカムシャフトとの位相（すなわち、エンジンのクランクシャフトとカムシャフトの相対位相）を初期位相として固定することができ、エンジン再始動時であっても、スプロケットとカムシャフトとを上記の初期位相を維持したまま運転することができるので、有害物質排出量を有効に低減することが可能となる（請求項４）。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る可変バルブタイミング制御装置の構成を示す模式図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る可変バルブタイミング制御装置の駆動機構を示す模式図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る可変バルブタイミング制御装置のＶＶＴ機構の構造を模式的に示す図であって、（ａ）は正面図，（ｂ）は（ａ）の断面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る可変バルブタイミング制御装置のバルブタイミングと排ガスに含まれるＨＣ量の関係を模式的に示す図であって（ａ）はバルブリフト特性、（ｂ）排ガス中に含まれるＨＣ量を示す模式的なグラフである。
【図５】本発明の一実施形態に係る可変バルブタイミング制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図６】本発明の一実施形態に可変バルブタイミング制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図７】本発明の一実施形態の第１変形例に係る可変バルブタイミング制御装置の構成を示す模式図である。
【図８】本発明の一実施形態または第１，２変形例に係る可変バルブタイミング制御装置に適用可能なＶＶＴ機構の構造を模式的に示す図であって、（ａ）は正面図，（ｂ）は（ａ）の断面図である。
【図９】本発明の一実施形態の第１変形例に係る可変バルブタイミング制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の一実施形態の第２変形例に係る可変バルブタイミング制御装置のＶＶＴ機構の構造を模式的に示す図であって、（ａ）は正面図，（ｂ）は（ａ）の断面図である。
【図１１】本発明の一実施形態の第２変形例に係る可変バルブタイミング制御装置の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１  ＥＣＵ
２，２−１，２−２  ＶＶＴ機構（可変バルブタイミング機構）
３  エンジン
４  吸気バルブ
５  排気バルブ
１８  クランクシャフト（駆動軸）
１９  タイミングベルト
２１，２１−１，２１−２  ＯＣＶ（オイルコントロールバルブ）
２５，２７，６７  カムシャフト
３１，３２，７２  スプロケット
３４，７４  ハウジング（位相変更手段）
３９，７９  ベーン（位相変更手段）
４０，８０  油圧室（位相変更手段）
５０  油圧ポンプ
５１  電動油圧ポンプ
６２  ＶＶＴ機構（可変バルブタイミング機構）
９０  アキュームレータ（油圧蓄圧手段）
【図１】
2004340074.tif 000003
【図２】
2004340074.tif 000004
【図３】
2004340074.tif 000005
【図４】
2004340074.tif 000006
【図５】
2004340074.tif 000007
【図６】
2004340074.tif 000008
【図７】
2004340074.tif 000009
【図８】
2004340074.tif 000010
【図９】
2004340074.tif 000011
【図１０】
2004340074.tif 000012
【図１１】
2004340074.tif 000013