(57)【要約】【課題】内燃機関の始動直後におけるＨＣの排出を抑制する。【解決手段】機関始動時及び始動後所定期間のアイドル時は、吸気バルブ及び排気バルブの目標バルブ作動特性を、バルブオーバーラップ量を略同一としつつ、検出した機関温度が低いほどバルブオーバーラップ中心が進角側となるよう設定し、この目標バルブ作動特性に基づいて前記可変動弁機構を制御する。これにより、機関温度が低いときは、排気行程末期におけるＨＣの排出を効果的に低減し、機関温度が高いときは、排気行程初期におけるＨＣの排出を効果的に低減する。【選択図】図１７
2004176680.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の可変動弁装置であって、
機関の吸気バルブ及び排気バルブのバルブ作動特性を可変とする可変動弁機構と、
機関温度を検出する温度検出手段と、
機関始動時及び始動後所定期間のアイドル時に、前記吸気バルブ及び排気バルブの目標バルブ作動特性を、バルブオーバーラップ量を略同一としつつ、検出した機関温度が低いほどバルブオーバーラップ中心が進角側となるよう設定し、この目標バルブ作動特性に基づいて前記可変動弁機構を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
【請求項２】
前記制御手段は、検出した機関温度が低いほど吸気バルブの閉時期が遅角側となるよう前記目標バルブ作動特性を設定すること特徴とする請求項１記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項３】
前記可変動弁機構は、前記吸気バルブのバルブリフト量及びバルブタイミングと、前記排気バルブのバルブタイミングと、を可変とする構成であり、
前記制御手段は、前記吸気バルブの目標バルブリフト量及び目標バルブタイミングと、前記排気バルブの目標バルブタイミングと、を前記目標バルブ作動特性として設定することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の内燃機関の可変動弁装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の可変動弁装置に関し、詳しくは、機関の吸気バルブ及び排気バルブのバルブ作動特性を適切に制御して、機関始動直後におけるＨＣの排出を抑制する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
機関始動直後は、燃焼温度が低いため排気中の未燃ＨＣが多く、また、排気温度も低いので、排気浄化触媒が活性化されていないこともあって、ＨＣ排出量が増大しやすい。特に、排気行程末期においては、シリンダ内壁に付着した未燃ＨＣが引き剥がされて排出されるため、シリンダからのＨＣ排出量の増大を助長している。
【０００３】
このため、機関が冷間状態にあるときに、吸気バルブの開時期を進角させてバルブオーバーラップ量を拡大し、上死点付近で発生する分子量の小さなＨＣを吸気系に吸い戻すことでシリンダ内に多くのＨＣを残留させて、次行程で再燃焼することで未燃ＨＣの排出の低減を図るようにした技術がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−８８９６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、機関の始動直後において、上記従来の技術のように吸気バルブの開時期を早めてバルブオーバーラップ量を拡大すると、初回サイクルでは未燃ＨＣを内部ＥＧＲとして多く残留させることができるが、２サイクル目以降は燃焼が不安定となって運転性が悪化するおそれがあった。
【０００６】
また、この燃焼の不安定に伴って比較的分子量の大きなＨＣが増加してしまうことになるが、かかる分子量の大きなＨＣを除去するためには、通常設けられる三元触媒装置に加えて、例えば、ゼオライト等を用いたＨＣ吸着材を新たに排気通路中に設けることが必要となってしまうという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、機関の運転性を悪化させることなく、機関始動直後のＨＣの排出を効果的に低減することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明に係る内燃機関の可変動弁装置は、機関始動時及び始動後所定期間のアイドル時における吸気バルブ及び排気バルブのバルブ作動特性を、バルブオーバーラップ量を略同一としつつ、機関温度が低いほどバルブオーバーラップ中心が進角側となるよう可変動弁機構を制御するようにした。
【０００９】
このようにすれば、機関温度が低いときは、バルブオーバーラップ量を略同一としたのままバルブオーバーラップ中心が進角側に設定されるので、内部ＥＧＲ量（残留ガス量）を増加させることなく、内部ＥＧＲに含まれる未燃ＨＣの割合を増加させて次行程で再燃焼することができる。これにより、燃焼性に影響を与えることなく、低温時に増大する排気行程末期の未燃ＨＣの排出を低減できる。
【００１０】
一方、機関温度が高いときは、バルブオーバーラップ量を略同一としたままバルブオーバーラップ中心が低温時に比べて遅角側に設定されるので、排気バルブの開時期が遅くなり、シリンダ内に未燃ＨＣを長く滞留させて、燃焼時に発生した熱による未燃ＨＣの酸化を促進することができる。これにより、燃焼性に影響を与えることなく、高温時に増大する排気行程初期の未燃ＨＣの排出を低減できる。
【００１１】
すなわち、機関温度に応じて最適なバルブ作動特性を設定して、機関始動直後における未燃ＨＣの排出を効果的に低減することができる。
また、請求項２に係る発明は、機関温度が低いほど吸気バルブの閉時期が遅角側となるよう可変動弁機構を制御するようにした。
【００１２】
このようにすれば、機関始動直後における未燃ＨＣの排出を低減しつつ、実圧縮比を増加させて低温時の燃焼性を向上させることができる。
更にまた、請求項３に係る発明は、吸気バルブについては、そのバルブリフト量とバルブタイミング（開閉タイミング）の両方を可変とし、排気バルブについては、そのバルブタイミングのみを可変とする構成とした。
【００１３】
このようにすれば、設定された目標バルブ作動特性を容易に達成して、前記請求項１及び請求項２に係る発明を効果的に実現できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
図１は、車両用内燃機関の構成図である。図１において、内燃機関１０１の吸気通路１０２には、スロットルモータ１０３ａでスロットル弁１０３ｂを開閉駆動する電子制御スロットル１０４が介装されており、該電子制御スロットル１０４及び吸気バルブ１０５を介して、燃焼室１０６内に空気が吸入される。
【００１５】
燃焼排気は、燃焼室１０６から排気バルブ１０７を介して排出され、フロント触媒１０８及びリア触媒１０９で浄化された後、大気中に放出される。
前記吸気バルブ１０５は、可変バルブ作動角／リフト機構（以下、ＶＥＬという）１１２によってバルブリフト量及びバルブ作動角が連続的に変えられるようになっており、可変バルブタイミング機構（以下、ＶＴＣとい）１１３によってバルブタイミング（開閉タイミング）が連続的に変えられるようになっている。
【００１６】
一方、排気バルブ１０７は、ＶＴＣ１１３によってバルブタイミング（開閉タイミング）のみが連続的に変えられるようになっている。
マイクロコンピュータを内蔵するコントロールユニット（Ｃ／Ｕ）１１４には、アクセル開度ＡＶＯを検出するアクセルペダルセンサＡＰＳ２０１、吸入空気量（質量流量）Ｑａを検出するエアフローメータ２０２、クランク軸１２０から回転信号Ｎｅを取り出すクランク角センサ２０３、吸気側カム軸１１０・排気側カム軸１１１の回転位置をそれぞれ検出するカムセンサ２０４、スロットル弁１０３ｂの開度ＴＶＯを検出するスロットルセンサ２０５、機関１０１の冷却水温度Ｔｗを検出する水温センサ２０６等の各種センサ類からの検出信号や前記スロットル弁１０３ｂの開度ＴＶＯが所定以下となったときにＯＮ動作するアイドルスイッチ２０７、スタータモータ（図示省略）を駆動して機関１０１を始動するスタートスイッチ２０８からのＯＮ／ＯＦＦ信号が入力される。
【００１７】
そして、Ｃ／Ｕ１１４は、前記クランク角センサ２０３及びカムセンサ２０４の検出信号に基づいて、前記ＶＴＣ１１３を制御すると共に、スロットル弁１０３ｂの開度及び吸気バルブ１０５の作動特性によってアクセル開度に対応する目標吸入空気量が得られるように、アクセルペダルセンサＡＰＳ２０１で検出されるアクセルペダルの開度ＡＰＯ等に応じて前記電子制御スロットル１０４、前記ＶＥＬ１１２を制御する。
【００１８】
また、各気筒の吸気バルブ１０５上流側の吸気ポート１３０には、電磁式の燃料噴射弁１３１が設けられ、該燃料噴射弁１３１は、前記Ｃ／Ｕ１１４からの噴射パルス信号によって開弁駆動されると、所定圧力に調整された燃料を噴射供給する。
【００１９】
ここで、前記ＶＥＬ１１２及びＶＴＣ１１３の構造を詳細に説明する。なお、ここで説明するものは一例であり、これに限るものではない。
まず、ＶＥＬ１１２について説明する。本実施形態におけるＶＥＬ１１２は、図２〜図４に示すように、一対の吸気バルブ１０５、１０５と、シリンダヘッド１１のカム軸受１４に回転自在に支持された中空状のカム軸（前記吸気側カム軸）１１０と、該カム軸１１０に軸支された回転カムである２つの偏心カム１５、１５と、前記カム軸１１０の上方位置に同じカム軸受１４に回転自在に支持された制御軸１６と、該制御軸１６に制御カム１７を介して揺動自在に支持された一対のロッカアーム１８、１８と、各吸気バルブ１０５、１０５の上端部にバルブリフター１９、１９を介して配置された一対のそれぞれ独立した揺動カム２０、２０とを備えている。
【００２０】
前記偏心カム１５、１５とロッカアーム１８、１８とは、リンクアーム２５、２５によって連係され、ロッカアーム１８、１８と揺動カム２０、２０とは、リンク部材２６、２６によって連係されている。
【００２１】
前記偏心カム１５は、図５に示すように、略リング状を呈し、小径なカム本体１５ａと、該カム本体１５ａの外端面に一体に設けられたフランジ部１５ｂとからなり、内部軸方向にカム軸挿通孔１５ｃが貫通形成されていると共に、カム本体１５ａの軸心Ｘがカム軸１１０の軸心Ｙから所定量だけ偏心している。また、前記偏心カム１５は、カム軸１１０に対し前記バルブリフター１９に干渉しない両外側にカム軸挿通孔１５ｃを介して圧入固定されていると共に、カム本体１５ａの外周面１５ｄが同一のカムプロフィールに形成されている。
【００２２】
前記ロッカアーム１８は、図４に示すように、略クランク状に屈曲形成され、中央の基部１８ａが制御カム１７に回転自存に支持されている。また、基部１８ａの外端部に突設された一端部１８ｂには、リンクアーム２５の先端部と連結するピン２１が圧入されるピン孔１８ｄが貫通形成されている一方、基部１８ａの内端部に突設された他端部１８ｃには、各リンク部材２６の後述する一端部２６ａと連結するピン２８が圧入されるピン孔１８ｅが形成されている。
【００２３】
前記制御カム１７は、円筒状を呈し、制御軸１６外周に固定されていると共に、図２に示すように軸心Ｐ１位置が制御軸１６の軸心Ｐ２からαだけ偏心している。
【００２４】
前記揺動カム２０は、図２及び図６、図７に示すように略横Ｕ字形状を呈し、略円環状の基端部２２にカム軸１１０が嵌挿されて回転自在に支持される支持孔２２ａが貫通形成されていると共に、ロッカアーム１８の他端部１８ｃ側に位置する端部２３にピン孔２３ａが貫通形成されている。
【００２５】
また、該揺動カム２０の下面には、基端部２２側の基円面２４ａと該基円面２４ａから端部２３端縁側に円弧状に延びるカム面２４ｂとが形成されており、該基円面２４ａとカム面２４ｂとが、揺動カム２０の揺動位置に応じて各バルブリフター１９の上面所定位置に当接するようになっている。すなわち、図８に示すバルブリフト特性からみると、図２に示すように基円面２４ａの所定角度範囲θ１がベースサークル区間になり、また、カム面２４ｂの前記ベースサークル区間θ１から所定角度範囲θ２が所謂ランプ区間となり、更に、カム面２４ｂのランプ区間θ２から所定角度範囲θ３がリフト区間になるように設定されている。
【００２６】
前記リンクアーム２５は、円環状の基部２５ａと、該基部２５ａの外周面所定位置に突設された突出端２５ｂとを備え、基部２５ａの中央位置には、前記偏心カム１５のカム本体１５ａの外周面に回転自在に嵌合する嵌合穴２５ｃが形成されている一方、突出端２５ｂには、前記ピン２１が回転自在に挿通するピン孔２５ｄが貫通形成されている。なお、前記リンクアーム２５と偏心カム１５とによって揺動駆動部材が構成される。
【００２７】
前記リンク部材２６は、所定長さの直線状に形成され、円形状の両端部２６ａ、２６ｂには前記ロッカアーム１８の他端部１８ｃと揺動カム２０の端部２３の各ピン孔１８ｄ、２３ａに圧入した各ピン２８、２９の端部が回転自在に挿通するピン挿通孔２６ｃ、２６ｄが貫通形成されている。なお、各ピン２１、２８、２９の一端部には、リンクアーム２５やリンク部材２６の軸方向の移動を規制するスナップリング３０、３１、３２が設けられている。
【００２８】
前記制御軸１６は、図１０に示すように、一端部に設けられたアクチュエータ（ＤＣサーボモータ）１２１によって所定回転角度範囲内で回転駆動されるようになっている。そして、前記制御軸１６の作動角を前記アクチュエータ１２１で変化させることによって、制御カム１７の軸心Ｐ１に対する制御軸１６の軸心Ｐ２の位置を変化し、吸気バルブ１０５、１０５のバルブリフト量及びバルブ作動角が連続的に変化する（図９参照）。
【００２９】
より具体的に説明すると、図１０において、前記ＤＣサーボモータ１２１は、その回転軸が前記制御軸１６に平行となるよう配置されており、該回転軸の先端には、第１かさ歯車１２２が軸支されている。
【００３０】
前記制御軸１６の先端には、一対のステー１２３ａ、１２３ｂが固定されており、該一対のステー１２３ａ、１２３ｂの先端部にはナット１２４が固定されている。
【００３１】
前記ナット１２４に噛み合わされるネジ棒１２５の端部には、前記第１かさ歯車１２２と噛み合う第２かさ歯車１２６が軸支されており、前記ＤＣサーボモータ１２１の回転が前記ネジ棒１２５に伝達されるようになっている。
【００３２】
そして、前記ＤＣサーボモータ１２１によってネジ棒１２５が回転し、該ネジ棒１２５に噛み合うナット１２４の位置がネジ棒１２５の軸方向に変位することで制御軸１６が回転される。なお、ナット１２４の位置が第２かさ歯車１２６に近づく方向が、バルブリフト量が小さくなる方向となっており、逆に、ナット１２４の位置を第２かさ歯車１２６から遠ざかる方向が、バルブリフト量が大きくなる方向となっている。
【００３３】
また、前記制御軸１６の先端には、図１０に示すように、該制御軸１６の作動角を検出するポテンショメータ式の作動角センサ２０９が設けられており、該作動角センサ２０９で検出される実際の作動角が、設定した目標作動角（ＴＧＶＥＬ）に一致するように、前記Ｃ／Ｕ１１４が前記ＤＣサーボモータ１２１をフィードバック制御する。
【００３４】
次に、ＶＴＣ１１３について説明する。
なお、以下では、吸気バルブ１０５側のＶＴＣについて説明するが、排気バルブ１０７側のＶＴＣについても同様である。
【００３５】
本実施形態におけるＶＴＣは、図１１〜図１４に示すようにスパイラルラジアルリンク式の可変バルブタイミング機構であり、吸気側カム軸１１０と、駆動プレート３０２と、組付角調整機構３０４と、作動装置３１５と、ＶＴＣカバー３０６から構成される。
【００３６】
前記駆動プレート３０２は、機関１０１（クランク軸１２０）から回転が伝達されて回転する部材であり、前記組付角調整機構３０４は、前記カム軸１１０と駆動プレート３０２との組付角度を変化させる機構であって、作動装置３１５によって作動する。
【００３７】
前記ＶＴＣカバー３０６は、図示省略したシリンダヘッドとロッカカバーの前端に跨って取り付けられて、駆動プレート３０２と組付角調整機構３０４の前面とその周域を覆うカバーである。
【００３８】
前記カム軸１１０の前端部（図１１における左側）には、スペーサ３０８が嵌合され、更に、このスペーサ３０８は、カム軸１１０のフランジ部１１０ｆに貫通されるピン３８０によって回転規制されている。
【００３９】
また、前記カム軸１１０には、径方向に油供給孔１１０ｒが複数貫通形成されている。
前記スペーサ３０８は、図１２に示すように、円盤状の係止フランジ３０８ａと、この係止フランジ３０８ａの前端面から軸方向に延びる円管部３０８ｂと、同じく係止フランジ３０８ａの前端面であって円管部３０８ｂの基端側から外径方向の三方に延びて軸方向と平行な圧入穴３０８ｃが形成された軸支持部３０８ｄとが形成されている。
【００４０】
尚、上記軸支持部３０８ｄ及び圧入穴３０８ｃは、図１２に示すように、それぞれ周方向に１２０°毎に配置される。
また、前記スペーサ３０８には、油を供給する油供給孔３０８ｒが径方向に貫通形成されている。
【００４１】
前記駆動プレート３０２は、中心に貫通穴３０２ａが形成された円盤状に形成されており、前記スペーサ３０８に対して係止フランジ３０８ａによって軸方向の変位を規制された状態で相対回転自在に組み付けられている。
【００４２】
また、駆動プレート３０２は、図１２に示すように、その後部外周に、クランクシャフト１２０から図示省略したチェーンを介して回転が伝達されるタイミングスプロケット３０３が形成されている。
【００４３】
更に、駆動プレート３０２の前端面には、貫通穴３０２ａと外周とを結んで外径方向に３つのガイド溝３０２ｇが形成されており、前記ガイド溝３０２ｇは、前記軸支持部３０８ｄと同様に、周方向に１２０°毎に配置される。
【００４４】
また、駆動プレート３０２の前端面の外周部には、円環状のカバー部材３０２ｃが溶接或いは圧入により固定されている。
本実施形態において、従動回転体は、カム軸１１０及びスペーサ３０８によって構成され、駆動回転体は、タイミングスプロケット３０３を含む駆動プレート３０２によって構成される。
【００４５】
前記組付角調整機構３０４は、カム軸１１０と駆動プレート３０２との前端部側に配置されて、吸気カム軸１１０と駆動プレート３０２との組付相対角度を変更するものである。
【００４６】
この組付角調整機構３０４は、図１２に示すように、３本のリンクアーム３１４を有している。
前記各リンクアーム３１４は、先端部にスライド部としての円筒部３１４ａが設けられ、また、この円筒部３１４ａから外径方向に延びるアーム部３１４ｂが設けられている。
【００４７】
前記円筒部３１４ａには、収容孔３１４ｃが貫通して形成されている一方、アーム部３１４ｂの基端部には、回動部としての回動穴３１４ｄが貫通して形成されている。
【００４８】
前記リンクアーム３１４は、前記スペーサ３０８の圧入穴３０８ｃにきつく圧入された回動ピン３８１に対して回動穴３１４ｄを装着して、回動ピン３８１を中心に回動可能に取り付けられている。
【００４９】
一方、リンクアーム３１４の円筒部３１４ａは、前記駆動プレート３０２の径方向ガイドとしてのガイド溝３０２ｇに挿入されて、駆動プレート３０２に対して径方向に移動可能（スライド可能）に取り付けられている。
【００５０】
上記構成において、円筒部３１４ａが外力を受けてガイド溝３０２ｇに沿って径方向にスライド変位すると、リンクアーム３１４によるリンク作用により回動ピン３８１が前記円筒部３１４ａの径方向の変位量に応じた角度だけ周方向に移動することになるもので、この回動ピン３８１の変位によりカム軸１１０が駆動プレート３０２に対して相対回転することになる。
【００５１】
図１３及び図１４は、前記組付角調整機構３０４の作動を示すもので、図１３に示すように、円筒部３１４ａがガイド溝３０２ｇにおいて駆動プレート３０２の外周側に配置されているときには、基端部の回動ピン３８１がガイド溝３０２ｇに近い位置に引っ張られているもので、この位置が最遅角位置となる。
【００５２】
一方、図１４に示すように、円筒部３１４ａがガイド溝３０２ｇにおいて駆動プレート３０２の内周側に配置されているときには、回動ピン３８１が周方向に押されてガイド溝３０２ｇから離れるもので、この位置が最進角位置となる。
【００５３】
上記組付角調整機構３０４における前記円筒部３１４ａの径方向への移動は、前記作動装置３１５により行われ、この作動装置３１５は、作動変換機構３４０と増減速機構３４１とを備えている。
【００５４】
前記作動変換機構３４０は、リンクアーム３１４の円筒部３１４ａに保持された球３２２と、前記駆動プレート３０２の前面に対向して同軸に設けられたガイドプレート３２４とを備え、このガイドプレート３２４の回転を前記リンクアーム３１４における円筒部３１４ａの径方向の変位に変換する機構である。
【００５５】
前記ガイドプレート３２４は、前記スペーサ３０８の円管部３０８ｂの外周に金属系のブッシュ３２３を介して相対回転可能に支持されている。
また、前記ガイドプレート３２４の後面には、断面略半円状で周方向の変位に伴って径方向に変位する渦巻きガイドとしての渦巻き状ガイド溝３２８が形成され、かつ、径方向の中間部には、油の供給を行う油供給孔３２４ｒが前後方向に貫通して形成されている。
【００５６】
前記渦巻き状ガイド溝３２８には、前記球３２２が係合されている。
即ち、前記リンクアーム３１４の円筒部３１４ａに設けられた収容孔３１４ｃには、図１１及び図１２に示すように、円盤状の支持パネル３２２ａと、コイルスプリング３２２ｂ（弾性体）と、リテーナ３２２ｃと、球３２２（球状部材）とが順に挿入されている。
【００５７】
また、前記リテーナ３２２ｃは、前端部に球３２２が飛び出した状態で支持する椀状の支持凹部３２２ｄが形成されていると共に、外周に前記コイルスプリング３２２ｂが着座するフランジ３２２ｆが形成されている。
【００５８】
そして、図１１に示す組付状態では、コイルスプリング３２２ｂが圧縮され、支持パネル３２２ａが駆動プレート３０２の前面に押し付けられ、かつ、前記球３２２が渦巻き状ガイド溝３２８に押し付けられて上下方向で係合すると共に、渦巻き状ガイド溝３２８の延在方向には相対移動可能となっている。
【００５９】
また、前記渦巻き状ガイド溝３２８は、図１３、１４に示すように、駆動プレート３０２の回転方向Ｒに沿って次第に縮径するように形成されている。
従って、前記作動変換機構３４０は、前記球３２２が渦巻き状ガイド溝３２８に係合した状態で、ガイドプレート３２４が駆動プレート３０２に対して回転方向Ｒに相対回転すると、球３２２が渦巻き状ガイド溝３２８の渦巻き形状に沿って半径方向外側に移動し、これによりスライド部としての円筒部３１４ａが、図１３に示す外径方向に移動し、リンクアーム１３４に連結された回動ピン３８１がガイド溝３０２ｇに近づくよう引きつけられて、カム軸１１０は遅角方向に移動する。
【００６０】
逆に、上記状態からガイドプレート３２４が駆動プレート３０２に対して回転方向Ｒとは逆方向に相対回転すると、球３２２は渦巻き状ガイド溝３２８の渦巻き形状に沿って半径方向内側に移動し、これによりスライド部としての円筒部３１４ａが、図１４に示す内径方向に移動し、リンクアーム３１４に連結された回動ピン３８１がガイド溝３０２ｇから離れる方向に押され、この場合、カム軸１１０は進角方向に移動する。
【００６１】
次に、前記増減速機構３４１について詳細に説明する。
前記増減速機構３４１は、前記ガイドプレート３２４を駆動プレート３０２に対して増速及び減速、即ち、ガイドプレート３２４を駆動プレート３０２に対して回転方向Ｒ側に移動（増速）させたり、ガイドプレート３２４を駆動プレート３０２に対して回転方向Ｒとは反対側に移動（減速）させたりするものであり、遊星歯車機構３２５と第１電磁ブレーキ３２６と第２電磁ブレーキ３２７とを備えている。
【００６２】
前記遊星歯車機構３２５は、サンギヤ３３０と、リングギヤ３３１と、両ギヤ３３０、３３１に噛み合わされたプラネタリギヤ３３３とを備えている。
図１１、図１２に示すように、前記サンギヤ３３０は、ガイドプレート３２４の前面側の内周に一体的に形成されている。
【００６３】
前記プラネタリギヤ３３３は、前記スペーサ３０８の前端部に固定されたキャリアプレート３３２に回転自在に支持されている。
また、前記リングギヤ３３１は、前記キャリアプレート３３２の外側に回転自在に支持された環状の回転体３３４の内周に形成されている。
【００６４】
尚、前記キャリアプレート３３２は、前記スペーサ３０８の前端部に嵌合されて、ワッシャ３３７を前端部に当接させた状態でボルト３０９を貫通させてカム軸１１０に締結させて固定されている。
【００６５】
また、前記回転体３３４の前端面には、前方を向いた制動面３３５ｂを有した制動プレート３３５がねじで固定されている。
また、前記サンギヤ３３０が一体に形成されたガイドプレート３２４の外周にも、前方を向いた制動面３３６ｂを有した制動プレート３３６が溶接や嵌合などにより固定されている。
【００６６】
従って、前記遊星歯車機構３２５は、プラネタリギヤ３３３が自転せずにキャリアプレート３３２と共に公転したとすると、第１電磁ブレーキ３２６ならびに第２電磁ブレーキ３２７が非作動状態では、サンギヤ３３０とリングギヤ３３１はフリー状態で同速回転する。
【００６７】
この状態から第１電磁ブレーキ３２６のみを制動作動すると、ガイドプレート３２４がキャリアプレート３３２に対して（カム軸１１０に対して）遅れる方向（図１３、１４のＲ方向とは逆方向）に相対回転し、駆動プレート３０２とカム軸１１０とが、図１４に示す進角方向に相対変位することになる。
【００６８】
一方、第２電磁ブレーキ３２７のみを制動作動すると、リングギヤ３３１のみに制動力が付与され、リングギヤ３３１がキャリアプレート３３２に対して遅れ方向に相対回転することによってプラネタリギヤ３３３が自転し、このプラネタリギヤ３３３の自転がサンギヤ３３０を増速させ、ガイドプレート３２４を駆動プレート３０２に対して回転方向Ｒ側に相対回転し、駆動プレート３０２とカム軸１１０とが図４に示す遅角方向に相対回転することになる。
【００６９】
尚、本実施形態において、キャリアプレート３３２が入力要素であり、サンギヤ３３０が出力要素であり、リングギヤ３３１がフリー要素となる。
前記第１電磁ブレーキ３２６及び第２電磁ブレーキ３２７は、それぞれ前述した制動プレート３３６、３３５の制動面３３６ｂ、３３５ｂに対向するよう内外二重に配置されて、前記ＶＴＣカバー３０６の裏面にピン３２６ｐ、３２７ｐによって回転のみを規制された浮動状態で支持された円管部材３２６ｒ、３２７ｒを有している。
【００７０】
これらの円管部材３２６ｒ、３２７ｒには、コイル３２６ｃ、３２７ｃが収容されていると共に、各コイル３２６ｃ、３２７ｃへの通電時に各制動面３３５ｂ、３３６ｂに押し付けられる摩擦材３２６ｂ、３２７ｂが装着されている。
【００７１】
また、各円管部材３２６ｒ、３２７ｒ及び各制動プレート３３５、３３６は、コイル３２６ｃ、３２７ｃへの通電時に磁界を形成するために鉄などの磁性体により形成されている。
【００７２】
それに対して、前記ＶＴＣカバー３０６は、通電時に磁束の漏れを生じさせないために、また、摩擦材３２６ｂ、３２７ｂは、永久磁石化して非通電時に制動プレート３３５、３３６に貼り付くのを防止するために、アルミなどの非磁性体により形成されている。
【００７３】
前記遊星歯車機構３２５の出力要素としてのサンギヤ３３０が設けられたガイドプレート３２４と駆動プレート３０２の相対回動は、最遅角位置および最進角位置において組付角ストッパ３６０により規制されるようになっている。
【００７４】
更に、前記遊星歯車機構３２５において、リングギヤ３３１と一体的に設けられている制動プレート３３５と、キャリアプレート３３２との間には、遊星歯車ストッパ３９０が設けられている。
【００７５】
ところで、上述した前記作動変換機構３４０は、リンクアーム３１４の円筒部３１４ａの位置を保持して、駆動プレート３０２とカム軸１１０との相対組付位置が変動しない構成となっているもので、その構成について説明する。
【００７６】
前記駆動プレート３０２からカム軸１１０には、リンクアーム３１４およびスペーサ３０８を介して駆動トルクが伝達されるが、カム軸１１０からリンクアーム３１４には、機関バルブ（吸気バルブ１０５）からの反力によるカム軸１１０の変動トルクが、回動ピン３８１からリンクアーム３１４の両端の枢支点を結ぶ方向の力Ｆとして入力される。
【００７７】
前記リンクアーム３１４の円筒部３１４ａは、径方向ガイドとしてのガイド溝３０２ｇに沿って径方向に案内されていると共に、円筒部３１４ａから前面に突出した球３２２が、渦巻き状ガイド溝３２８に係合されているため、各リンクアーム３１４を介して入力される力Ｆは、ガイド溝３０２ｇの左右の壁とガイドプレート３２４の渦巻き状ガイド溝３２８とによって支持される。
【００７８】
従って、リンクアーム３１４に入力された力Ｆは互いに直交する二つの分力ＦＡ、ＦＢに分解されるが、これらの分力ＦＡ、ＦＢは、渦巻き状ガイド構３２８の外周側の壁と、ガイド溝３０２ｇの一方の壁とに略直交する向きで受け止められ、リンクアーム３１４の円筒部３１４ａがガイド溝３０２ｇに沿って移動することが阻止され、これにより、リンクアーム３１４が回動することが阻止される。
【００７９】
よって、各電磁ブレーキ３２６、３２７の制動力によってガイドプレート３２４が回動されて、リンクアーム３１４が所定の位置に回動操作された後には、基本的には制動力を付与し続けなくてもリンクアーム３１４の位置を維持、つまり、駆動プレート３０２とカム軸１１０の回転位相をそのまま保持することができる。
【００８０】
尚、前記力Ｆは、外径方向に作用することに限られず、逆向きの内径方向に作用することもあるが、このとき分力ＦＡ、ＦＢは渦巻き状ガイド溝３２８の内周側の壁と、ガイド構３０２ｇの他方側とに略直角の向きに受け止められる。
【００８１】
以下、上記可変バルブタイミング機構ＶＴＣ１１３の作用を説明する。
クランク軸１２０とカム軸１１０の回転位相を遅角側に制御する場合には、第２電磁ブレーキ３２７に通電する。
【００８２】
第２電磁ブレーキ３２７に通電すると、第２電磁ブレーキ３２７の摩擦材３２７ｂが制動プレート３３５に摩擦接触し、遊星歯車機構３２５のリングギヤ３３１に制動力が作用し、タイミングスプロケット３０３の回転に伴ってサンギヤ３３０が増速回転される。
【００８３】
このサンギヤ３３０の増速回転によりガイドプレート３２４が駆動プレート３０２に対して回転方向Ｒ側に回転させられ、これに伴ってリンクアーム３１４に支持された球３２２が渦巻き状ガイド溝３２８の外周側に移動する。
【００８４】
この遅角側への移動は、組付角ストッパ３６０により図１３に示す最遅角位置において規制される。
更に、上述のように、リングギヤ３３１の回転を第２電磁ブレーキ３２７により制動するにあたり、瞬時に回転を規制するのではなく所定量の回転を許しながら制動を行うもので、この回転量が所定量となると遊星歯車ストッパ３９０によりリングギヤ３３１の回転が規制されるようになっている。
【００８５】
一方、カム軸１１０の組付角度を進角方向に変位させるときには、第１ブレーキ３２６に通電する。
これにより、ガイドプレート３２４に制動力が作用することで、ガイドプレート３２４が駆動プレート３０２に対して回転方向Ｒとは反対方向に回動して、カム軸１１０は進角側に組付角度が変位される。
【００８６】
この進角側への移動は、組付角ストッパ３６０により図１４に示す最進角位置において規制される
更に、ガイドプレート３２４の回転が規制されると、プラネタリギヤ３３３が自転してリングギヤ３３１が増速回転されるが、この回転量が所定量となると遊星歯車ストッパ３９０により回転が規制される。
【００８７】
そして、前記クランク角センサ２０３及びカムセンサ２０４の検出信号に基づいて検出される実際の吸気側カム軸１１０（排気側カム軸１１１）が目標の回転位相角に一致するように（すなわち、目標バルブタイミングとなるように）、前記Ｃ／Ｕ１１４が、前記第１電磁ブレーキ３２６及び第２電磁ブレーキ３２７への通電をフィードバック制御する。
【００８８】
次に、上記構成において、前記Ｃ／Ｕ１１４によって機関始動時及び始動直後に実行されるバルブ制御について説明する。
かかる制御は、吸気バルブ１０５及び排気バルブ１０７のバルブ作動特性を適切に設定することによって、機関始動直後におけるＨＣの排出を抑制するものである。
【００８９】
具体的には、機関１０１からのＨＣ排出量は、図１５に示すように、排気行程初期（図中Ａ部）と排気行程末期（図中Ｂ部）との２つの時期に多くなる。排気行程初期は、排気バルブ１０７周辺に残留する未燃ＨＣが排出されることによるものであり、排気行程末期は、シリンダの内壁に付着していた未燃ＨＣが引き剥がされて排出されることによるものである。
【００９０】
ここで、機関温度が低いときは、シリンダ内壁に付着する燃料量（未燃ＨＣ）が多くなる。この場合は、その付着した燃料が引き剥がされて排出される排気行程末期の未燃ＨＣの排出（図中Ｂ部）を抑える必要がある。
【００９１】
そこで、機関温度が所定温度以下である低温時には、機関の負荷、回転速度等に基づいて通常設定されるバルブ作動特性に対して、バルブオーバーラップ量を略同一に維持しつつ、バルブオーバーラップ中心を進角させた設定、より具体的には、排気上死点よりも進角側に設定することで、内部ＥＧＲ量（残留ガス量）を増加させることなく、内部ＥＧＲに含まれる未燃ＨＣを増加させて、次行程で再燃焼することで未燃ＨＣの排出を低減する（図中の実線→破線）。また、同時に吸気バルブ１０５の閉時期を遅角させた設定とすることで実圧縮比の増加を図り、低温時の燃焼性を向上させる。
【００９２】
一方、機関停止直後の再スタート時等は、機関温度が比較的高くなっていることからシリンダ内壁に付着する燃料量は比較的少ない。この場合は、残留している未燃ＨＣ、すなわち、排気行程初期の未燃ＨＣの排出（図中Ａ部）を抑えることで、ＨＣ排出量を効果的に低減できる。
【００９３】
そこで、機関温度が前記所定温度よりも高いときは、バルブオーバーラップ量を略同一に維持しつつ、低温時に比べて排気バルブ１０７の開時期を遅角させた設定とすること（すなわち、バルブオーバーラップ中心を遅角させること）で、シリンダ内に未燃ＨＣを長く滞留させて燃焼時に発生した熱による未燃ＨＣの酸化を促進することでＨＣの排出を抑制する。また、高温時は比較的燃焼性が良好であることから、吸気バルブ１０５の閉時期を、低温時よりも進角側に設定してポンプ損失の低減を図る。
【００９４】
すなわち、本実施形態では、図１６（ａ）〜（ｃ）に示すように、機関始動直後においては、バルブオーバーラップ量を略同一に維持しつつ、機関温度（冷却水温度Ｔｗ）が低いほどバルブオーバーラップ中心を進角側に設定すると共に、吸気バルブ１０５の閉時期を遅角側に設定するようにしている。
【００９５】
図１７は、以上説明したバルブ制御を示すフローチャートである。
図１７において、ステップ１（図中Ｓ１と記す。以下同じ）では、アイドルスイッチ２０７がＯＮであるか否かを判定する。アイドルスイッチ２０７がＯＮであればステップ２に進む。一方、アイドルスイッチ２０７がＯＦＦであれば、通常のバルブ制御（通常制御）を実行、すなわち、機関の負荷、回転速度等に基づいて吸気バルブ１０５及び排気バルブ１０７のバルブ作動特性を制御する（ステップ９→７）。
【００９６】
ステップ２では、スタートスイッチ２０８がＯＮであるか否かを判定する。スタートスイッチ２０８がＯＮであればステップ３に進む。一方、スタートスイッチ２０８がＯＦＦであれステップ８に進み、機関始動から所定期間経過したか否かを判定する。そして、所定期間経過していなければステップ３に進み、所定期間経過していればステップ９に進んで前記通常制御を実行する。なお、前記所定期間は、あらかじめ実験等により求めておいたものであり、サイクル数等で代用してもよい。
【００９７】
ステップ３では、機関の冷却水温度Ｔｗを読み込む。
ステップ４では、検出した冷却水温度Ｔｗに基づいて、図に示すようなテーブルを検索して前記ＶＥＬ１１２の目標作動角（ＴＧＶＥＬ）を設定する。なお、かかる目標作動角（ＴＧＶＥＬ）は、前記冷却水温度Ｔｗが低いほど吸気バルブ１０５のバルブリフト量（及びバルブ作動角）が小さくなるように設定される。
【００９８】
ステップ５では、検出した冷却水温度Ｔｗに基づいて、図に示すようなテーブルを検索して吸気側カム軸１１０の目標回転位相（ＴＧＶＴＣＩ）を設定する。なお、かかる目標回転位相（ＴＧＶＴＣＩ）は、前記冷却水温度Ｔｗが低いほど吸気バルブ１０５のバルブ（開閉）タイミングが進角側となるよう設定される。
【００９９】
ステップ６では、検出した冷却水温度Ｔｗに基づいて、図に示すようなテーブルを検索して排気カム軸１１１の目標回転位相（ＴＧＶＴＣＥ）を設定する。なお、かかる目標回転位相（ＴＧＶＴＣＥ）は、前記冷却水温度Ｔｗが低いほど排気バルブ１０７のバルブ（開閉）タイミングが進角側となるよう設定される。
【０１００】
そして、ステップ７では、前記目標作動角（ＴＧＶＥＬ）、目標回転位相（ＴＧＶＴＣＩ、ＴＧＶＴＣＥ）に基づいて、前記ＶＥＬ１１２及びＶＴＣ１１３を制御する。この結果、機関温度（冷却水温度Ｔｗ）に応じた適切なバルブ作動特性となる（図１６参照）。
【０１０１】
以上により、機関始動直後において、機関の運転性に影響を与えることなく、ＨＣの排出を効果的に低減することができると共に、安定した燃焼を維持することができる。
【０１０２】
更に、上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術的思想について、以下にその効果と共に記載する。
請求項１記載の内燃機関の可変動弁装置において、前記制御手段は、機関低温時には、前記バルブオーバーラップ中心が排気上死点よりも進角側となるように前記目標バルブ作動特性を設定することを特徴とする。
【０１０３】
このようにすれば、低温時に増大する排気行程末期におけるＨＣの排出をより効果的に低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における内燃機関のシステム構成図。
【図２】実施の形態における可変バルブ作動角／リフト機構（ＶＥＬ）の断面図（図３のＡ−Ａ断面図）。
【図３】上記ＶＥＬの側面図。
【図４】上記ＶＥＬの平面図。
【図５】上記ＶＥＬに使用される偏心カムの斜視図。
【図６】上記ＶＥＬの低リフト時の作用を示す断面図（図３のＢ−Ｂ断面図）。
【図７】上記ＶＥＬの高リフト時の作用を示す断面図（図３のＢ−Ｂ断面図）。
【図８】上記ＶＥＬにおける揺動カムの基端面とカム面に対応してバルブリフト特性図。
【図９】上記ＶＥＬのバルブタイミングとバルブリフトの特性図。
【図１０】上記ＶＥＬにおける制御軸の回転駆動機構を示す斜視図。
【図１１】実施の形態における可変バルブタイミング機構（ＶＴＣ）を示す断面図。
【図１２】上記ＶＴＣの分解斜視図。
【図１３】上記ＶＴＣの要部の作動を示す図１１のＡ−Ａ断面図。
【図１４】上記ＶＴＣの要部の作動を示す図１１のＡ−Ａ断面図。
【図１５】クランク角とＨＣ排出量を示す特性図。
【図１６】機関始動時及び始動後所定期間のアイドル時の吸気・排気バルブの開閉特性を示す図。
【図１７】機関始動時及び始動後所定期間における吸気バルブ及び排気バルブのバルブ制御を示すフローチャート。
【符号の説明】
１０１…内燃機関、１０５…吸気バルブ、１０７…排気バルブ、１１２…可変バルブ作動角／リフト機構（ＶＥＬ）、１１３…可変バルブタイミング機構（ＶＴＣ）、１１４…コントロールユニット（Ｃ／Ｕ）、１２７…作動角センサ、２０３…クランク角センサ、２０４…カムセンサ、２０６…水温センサ
【図１】
2004176680.tif 000003
【図２】
2004176680.tif 000004
【図３】
2004176680.tif 000005
【図４】
2004176680.tif 000006
【図５】
2004176680.tif 000007
【図６】
2004176680.tif 000008
【図７】
2004176680.tif 000009
【図８】
2004176680.tif 000010
【図９】
2004176680.tif 000011
【図１０】
2004176680.tif 000012
【図１１】
2004176680.tif 000013
【図１２】
2004176680.tif 000014
【図１３】
2004176680.tif 000015
【図１４】
2004176680.tif 000016
【図１５】
2004176680.tif 000017
【図１６】
2004176680.tif 000018
【図１７】
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