JP2004340074A

JP2004340074A - Variable valve timing control device

Info

Publication number: JP2004340074A
Application number: JP2003139465A
Authority: JP
Inventors: Hideo Nakai; 英夫中井; Katsuhiko Miyamoto; 勝彦宮本; Yoshiyuki Hoshiba; 義幸干場; Katsuyuki Maeda; 勝幸前田; Seiji Shioda; 聖二塩田
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp; Mitsubishi Automotive Engineering Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp; Mitsubishi Automotive Engineering Co Ltd
Priority date: 2003-05-16
Filing date: 2003-05-16
Publication date: 2004-12-02

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To set valve timing of an intake valve and an exhaust valve at engine start to timing suitable for suppressing quantity of toxic substance discharged from an engine. <P>SOLUTION: This variable valve timing device is provided with sprockets 31, 71 drive by rotation of a drive shaft 18 of an engine 3, a phase changing means capable of changing phases of cam shafts 25, 27, 67 in relation to the sprockets 31, 32, 72 by a hydraulic system, a fixing means fixing phases of the cam shafts 25, 27, 26 in relation to the sprockets 31, 32, 72 to an initial phase suitable for reducing quantity of toxic substance contained in exhaust gas at cold start of the engine 3, and sets the relative phase to the initial phase by the phase changing means before stop of the engine 3 and fixes relative phase to the initial phase by the fixing means. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【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Ｃ_２，Ｃ_１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Ｄ_１，Ｅ_１およびＤ_２，Ｅ_２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Ｄ_１，Ｄ_２で示す方向が進角方向、矢印Ｅ_１，Ｅ_２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Ｄ_２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Ｄ_２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Ｄ_２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Ｄ_２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Ｃ_２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Ｄ_２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Ｄ_２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Ｄ_２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Ｄ_２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Ｄ_２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Ｄ_２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Ｄ_２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Ｄ_２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（ＣＯ_２），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】
１ＥＣＵ
２，２−１，２−２ＶＶＴ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
２１，２１−１，２１−２ＯＣＶ（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
６２ＶＶＴ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）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a variable valve timing control device for an engine.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, it has been desired to reduce the amount of harmful substances represented by HC (hydrocarbon) contained in exhaust gas, and various techniques for realizing this demand have been disclosed. For example, Patent Literature 1 discloses setting a valve overlap (that is, a period during which both the exhaust valve and the intake valve are opened) when the engine is operating under a high load, or setting the engine during a low load operation. In this case, it is described that the amount of HC emission can be reduced by setting a minus overlap (that is, a period in which both the exhaust valve and the intake valve are closed).
[0003]
[Patent Document 1]
JP 2000-73803 A
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, it is desirable to always reduce the amount of harmful substances (here, HC will be described as an example) contained in the exhaust gas. However, particularly when the engine is started in a cold state, the amount of HC emission becomes large. It is strongly desired to reduce HC during a cold start. The reason for the large amount of HC emission during cold start is that the engine is not sufficiently warm, and unburned fuel and oil are directly contained in the exhaust gas, resulting in an increase in HC amount. If the temperature is low, the catalyst is not sufficiently activated, and the HC discharged from the engine cannot be sufficiently removed by the catalyst.
[0005]
By the way, when minus overlap (negative overlap) is set during the exhaust stroke in order to suppress the amount of HC emission, the exhaust gas is compressed during this negative overlap period, and then the intake valve is opened near TDC. This allows the compressed exhaust gas to flow vigorously into the intake port.
According to this method, the droplet fuel adhering to the wall of the intake port, which is one of the causes of generation of HC, is atomized by the exhaust gas which has flowed vigorously into the intake port, and the next combustion / explosion Since combustion can be performed in the process, the amount of HC emission can be reduced.
[0006]
On the other hand, at the time of medium-high load operation, such a negative overlap is not preferable, and the normal operation has higher efficiency.
Therefore, it is conceivable to provide a VVT mechanism that can change the valve timing, and change the valve timing according to the operating state of the engine. However, in this case, it is necessary to change the valve timing by the VVT mechanism. However, the VVT mechanism is driven by hydraulic pressure, and the VVT mechanism operates after the engine starts until the hydraulic pressure reaches a predetermined pressure. The timing cannot be changed.
[0007]
As described above, although the method of changing the valve timing using the hydraulically driven VVT mechanism is very effective in suppressing the emission of harmful substances, it cannot be used immediately after the engine is started. There is.
The present invention has been made in view of such a problem, and can set the valve timing of the intake valve and the exhaust valve at the time of starting the engine to a timing suitable for suppressing the amount of harmful substances discharged from the engine. It is an object of the present invention to provide a variable valve timing control device.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The variable valve timing control device according to the first aspect of the present invention is a variable valve timing control device capable of changing a valve timing of an engine, which is connected to a drive shaft of the engine and driven by rotation of the drive shaft. A sprocket, a camshaft driven by rotation of the sprocket, phase changing means interposed between the sprocket and the camshaft, and capable of changing a relative phase of the camshaft with respect to the sprocket by hydraulic pressure, Fixing means for fixing the relative phase between the sprocket and the camshaft to an initial phase suitable for reducing the amount of harmful substances contained in exhaust gas at the time of cold start of the engine; Is commanded, the operation of the engine is extended, and before the engine is stopped, the relative phase is initialized by the phase changing means. It is characterized in that a control means for fixing the said relative phase in the initial phase by the fixing means is set to phase.
[0009]
As a result, even if the oil pressure drops after the engine stops, the relative phase between the sprocket and the camshaft (that is, the relative phase between the engine crankshaft and the camshaft) reduces the amount of harmful substances contained in the exhaust gas of the engine. Since the phase is fixed at an initial phase which is very effective for reduction, it is possible to effectively reduce the emission of harmful substances when the engine is restarted.
[0010]
Further, in the variable valve timing control device according to claim 2, in the configuration according to claim 1, when the operation stop command is issued to the engine, the control means extends the operation of the engine, It is characterized in that the rotation speed of the engine is maintained at a predetermined rotation speed or more.
As a result, the hydraulic pressure required to change the relative phase to the initial phase before the engine stops can be reliably obtained, and the relative phase between the sprocket and the camshaft (that is, the crankshaft and the camshaft of the engine) can be changed. It is possible to reliably change to the initial phase.
[0011]
A variable valve timing control device according to claim 3 is a variable valve timing control device capable of changing valve timing of an engine, the sprocket being connected to a drive shaft of the engine and driven by rotation of the drive shaft. A camshaft driven by rotation of the sprocket, a phase change means interposed between the sprocket and the camshaft, and capable of hydraulically changing a relative phase of the camshaft with respect to the sprocket; Fixing means for fixing the relative phase between the camshaft and the camshaft to an initial phase suitable for reducing the amount of harmful substances contained in exhaust gas at the time of cold start of the engine; and supplying hydraulic pressure to the phase changing means. A possible electric hydraulic pump and, when the engine is stopped, operating the electric hydraulic pump, By setting versus phase in initial phase, is characterized in that a control means for fixing the said relative phase in the initial phase by the fixing means.
[0012]
Thus, even after the engine is stopped, the phase changing means is driven by the hydraulic pressure generated by the electric hydraulic pump driven by the electric power, and the phase of the sprocket and the camshaft connected to the crankshaft is included in the exhaust gas of the engine. The initial phase is changed so that the amount of harmful substances can be reduced. Further, since the relative phase between the sprocket and the camshaft is fixed at the initial phase by the fixing means, it is necessary to operate the sprocket (that is, the crankshaft) and the camshaft while maintaining the above initial phase when starting the engine. It is possible to effectively reduce harmful substance emissions.
[0013]
5. A variable valve timing control apparatus according to claim 4, wherein said variable valve timing control apparatus is capable of changing a valve timing of said engine, said sprocket being connected to a drive shaft of said engine and being driven by rotation of said drive shaft. A camshaft to be driven, phase changing means interposed between the sprocket and the camshaft, and capable of changing a relative phase of the camshaft with respect to the sprocket by hydraulic pressure; and a relative position between the sprocket and the camshaft. Fixing means for fixing the phase to an initial phase suitable for reducing the amount of harmful substances contained in exhaust gas at the time of cold start of the engine, hydraulic pressure accumulating means capable of supplying oil pressure to the phase changing means, When the engine stops, the electric hydraulic pump is operated, and the relative phase is set to the initial phase by the phase changing means. Control means for fixing the relative phase to the initial phase by a fixing means.
Thus, even after the engine is stopped, the phase changing means, which has received the hydraulic pressure from the hydraulic pressure accumulating means that stores the hydraulic pressure in advance, is driven, and the phase between the sprocket connected to the crankshaft and the camshaft is changed to the exhaust gas of the engine. Is changed to an initial phase that can reduce the amount of harmful substances contained in. Further, since the relative phase between the sprocket and the camshaft is fixed at the initial phase by the fixing means, it is necessary to operate the sprocket (that is, the crankshaft) and the camshaft while maintaining the above initial phase when starting the engine. It is possible to effectively reduce harmful substance emissions.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a variable valve timing control device for an engine according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 9. FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration, FIG. 3A and 3B are schematic views showing the VVT mechanism, in which FIG. 3A is a front view, FIG. 3B is a sectional view of FIG. 3A, and FIG. 4 schematically shows the relationship between the valve timing and the amount of HC contained in exhaust gas. FIGS. 6A and 6B are graphs showing (a) a valve lift characteristic, (b) a schematic graph showing the amount of HC contained in exhaust gas, and FIGS.
[0015]
The variable valve timing control device mainly includes an ECU 1 and a variable valve timing mechanism (VVT mechanism) 2, as shown in FIG.
The VVT mechanism 2 includes an exhaust VVT mechanism (exhaust VVT) 2-1 for changing the valve timing of the exhaust valve 5 and an intake VVT mechanism (intake VVT) 2-2 for changing the valve timing of the intake valve 4. It is composed of
[0016]
The intake system of the engine 3 includes an intake pipe 6, a surge tank 7, an intake manifold 8, and the like. At the downstream end of the intake manifold 8, the intake valve 4 is opened to open the cylinder 9 An intake port 11 communicating with the combustion chamber 10 is formed. The intake system further includes a throttle valve 12 for adjusting the amount of intake air flowing into the combustion chamber 10 according to the accelerator opening, a throttle valve position sensor 13 for detecting the opening of the throttle valve 12, an intake air amount. Is provided.
[0017]
On the other hand, the exhaust system of the engine 3 is provided with an exhaust port 14 formed at the upstream end of the exhaust manifold 22 and communicating with the combustion chamber 10 by opening the exhaust valve 5, and at the downstream of the exhaust manifold 22. Is provided with an unillustrated exhaust gas purifying catalyst. The engine 3 is provided with a cylinder 9, a combustion chamber 10, a piston 15, a spark plug 16, and an injector 17 in addition to the above-described intake system and exhaust system.
[0018]
The ECU 1 includes a valve overlap setting means 19, a VVT mechanism control means (variable valve timing mechanism control means) 20, and an engine operation extending means 23. Although not shown, the ECU 1 includes injector control means for controlling the injector 17, spark plug control means for controlling the spark plug 16, an input / output unit as a communication interface with the above-described sensors and the OCV 21, a control program, and the like. A storage unit that stores the control map, a central processing unit that integrally controls the entire ECU 1, and the like are also built in, so that the engine 3 and the OCV 21 can be controlled.
[0019]
Among them, the valve overlap setting means 19 sets a valve overlap (VOL) in which both the intake valve 4 and the exhaust valve 5 are opened, and if VOL = 0 is set, the exhaust valve is set to the exhaust valve. 5 is closed (EC) and at the same time the intake valve 4 is opened (IO) at the same time as the valve lift characteristic, and if VOL <0, the valve lift characteristic is that the exhaust valve 5 is closed and then the intake valve 4 is opened. Become. Note that the period from EC to IO when VOL <0 is called negative overlap (NVOL). During this negative overlap period, both the exhaust valve 5 and the intake valve 4 are closed, and the combustion chamber 10 is closed. Inflow and outflow of air are shut off.
[0020]
The VVT mechanism control means 20 controls the exhaust VVT 2-1 and the intake VVT 2-2 according to the VOL (or NVOL) set by the valve overlap setting means 19 and the position of the piston 15 detected by the crank angle sensor. Are operated independently of each other.
Among them, the exhaust VVT 2-1 can change the phase between the exhaust-side camshaft (exhaust camshaft) 25 and the crankshaft (drive shaft; not shown in FIG. 1) of the engine 3. On the other hand, the intake VVT 2-2 can freely change the phase between the intake side camshaft (intake camshaft) 27 and the crankshaft.
[0021]
The exhaust VVT 2-1 is connected to a hydraulic pump 50 driven by the engine 3 via a hydraulic circuit (not shown), and the hydraulic pressure generated by the hydraulic pump 50 is adjusted by the OCV 21-1 on the exhaust side. It is supplied later and driven. Similarly, the intake VVT 2-2 is also connected to the hydraulic pump 50 via a hydraulic circuit, and is driven by supplying the hydraulic pressure adjusted by the OCV 21-2 on the intake side. Hereinafter, the exhaust VVT 2-1 and the intake VVT 2-2 may be simply referred to as the VVT mechanism 2, and the exhaust OCV 21-1 and the intake OCV 21-2 may be simply referred to as the OCV 21. is there.
[0022]
The engine operation extending means 23 extends the operation without stopping the engine 3 even when an ignition switch (not shown) is turned off, so that the exhaust sprocket 31 and the exhaust camshaft 25 and the intake sprocket 32 and the intake camshaft 32 The engine 3 is stopped after being fixed at an initial phase described later.
By the way, as shown in FIG. 2, the above-described exhaust VVT 2-1 is mainly composed of a sprocket 31 and an exhaust cam shaft 25, and the intake VVT 2-2 is mainly composed of a sprocket 32 and an intake cam shaft 27. I have. The sprocket 31 of the exhaust VVT 2-1, the sprocket 32 of the intake VVT 2-2, and the crankshaft 18 of the engine 3 are connected to each other by a timing belt 19, and the crankshaft 18 rotates in the direction shown by the arrow C. Both sprockets 32 and 31 are indicated by arrows C, respectively. ₂ , C ₁ As shown in the figure, the crankshaft 18 is driven in the same direction. Further, the timing belt 19 is maintained at an appropriate tension by a tensioner 33.
[0023]
The relative phase between the sprocket 31 and the exhaust camshaft 25 and the relative phase between the sprocket 32 on the intake side and the intake camshaft 27 are indicated by arrows D in FIG. ₁ , E ₁ And D ₂ , E ₂ As shown in (1), the valve timing of each of the exhaust valve 5 and the intake valve 4 can be changed and adjusted with respect to the phase of the crankshaft 18 by independently changing them. The arrow D ₁ , D ₂ Is the advance direction, and arrow E ₁ , E ₂ The direction indicated by is the retard direction.
[0024]
Hereinafter, a detailed mechanism of the VVT mechanism 2 will be described using the intake VVT 2-2 as an example with reference to FIGS. Note that, in the present embodiment, the exhaust VVT 2-1 has the same mechanism as the intake VVT 2-2, and thus the description of the exhaust VVT 2-1 is omitted.
As shown in FIGS. 3A and 3B, the intake camshaft 27 is rotatably disposed on the same central axis with respect to the sprocket 32, and the sprocket 32 has a housing (phase changing means). 34 is fastened by a plurality of bolts 35. A space (hydraulic chamber; phase changing means) 40 is formed between the sprocket 32 and the housing 34. A rotor (phase changing means) 36 is fastened to the camshaft 27 by a center bolt 44, and the rotor 36 is rotatably disposed in the space 40. Further, four vanes (thin plates; phase changing means) 39 are fixed radially outward to the rotor 36.
[0025]
In FIG. 3A, each space 40 is a hydraulic chamber into which hydraulic pressure is input. The hydraulic chamber 40 is partitioned by the inner wall 32a of the sprocket 32, the vane 39, and the housing 34. Is supplied with hydraulic oil, the vane 39 disposed in the hydraulic chamber 40 receives the oil pressure and receives an arrow D in FIG. ₂ , The rotor 36 and the camshaft 27 are also moved in the direction indicated by the arrow D. ₂ , And the relative phase between the sprocket 32 and the camshaft 27 is changed. Further, as shown in FIG. 3B, a torsion spring 41 is interposed between the rotor 36 and the housing 34. ₂ Is biased in the opposite direction. Accordingly, when the hydraulic pressure in the hydraulic chamber 40 decreases, the rotor 36 naturally moves due to the urging force of the torsion spring 41 as indicated by the arrow D. ₂ Is rotated in the opposite direction. The hydraulic pressure supplied to the hydraulic chamber 40 is generated by a hydraulic pump 50 driven by the engine 3, and the level of the hydraulic pressure is adjusted by an oil control valve OCV 21-2.
[0026]
That is, when the crankshaft 18 rotates as shown by the arrow C as shown in FIG. 2, the arrow C in FIG. ₂ As shown by, the sprocket 32 is also driven via the timing belt 19, and the vane 39, the rotor 36, and the camshaft 27 are rotated with the rotation of the sprocket 32. At this time, the relative phase between the sprocket 32 and the camshaft 27 is appropriately changed depending on the supply amount of the working oil supplied into the hydraulic chamber 40, whereby the valve timing of the intake valve 4 is controlled. ing.
[0027]
In this embodiment, the rotor 36 is indicated by an arrow D. ₂ When rotated in the direction, the intake camshaft 27 changes the phase toward the advanced angle side. On the other hand, the hydraulic oil in the hydraulic chamber 40 is drained, and the rotor 36 is moved by the force of the torsion spring 41 by the arrow D. ₂ When rotated in the opposite direction, the intake camshaft 27 changes the phase to the retard side. Further, in the present embodiment, the phase changing means includes a rotor 36, a vane 39, and a hydraulic chamber 40.
[0028]
Incidentally, a lock mechanism (fixing means) is provided in the intake VVT 2-2, and even if the hydraulic pump 50 stops and the hydraulic pressure cannot be supplied to the hydraulic chamber 40, the intake VVT 2-2 resists the urging force of the torsion spring 39. The rotor 36 can be fixed at a predetermined phase with respect to the sprocket 32.
The lock mechanism includes a lock groove (not shown) provided in the sprocket 32, a lock pin 42 incorporated in the rotor 36 so as to be able to advance and retreat in the rotation axis direction of the crankshaft 27, and a lock pin 42 from the rotor 36. A push spring (not shown) that urges the lock pin 42 to be pushed in the lock groove direction, and a lock release hydraulic chamber (not shown) that generates a hydraulic pressure that pushes the lock pin 42 back into the rotor 36 against the push spring. It is configured. The hydraulic oil supplied to the unlocking hydraulic chamber is supplied from a dedicated hydraulic circuit, unlike the hydraulic circuit of the hydraulic oil supplied to the hydraulic chamber 40.
[0029]
In the present embodiment, a predetermined phase at which the rotor 36 and the sprocket 32 are fixed by the lock mechanism immediately before the engine 3 stops is referred to as an “initial phase”. In the present embodiment, the initial phase is set to a phase that is extremely suitable for reducing the amount of HC contained in the exhaust gas during a cold start of the engine. Hereinafter, this phase will be described.
[0030]
As shown by the valve lift characteristic indicated by the broken line in FIG. 4A, when the valve closing timing of the exhaust valve is set to be simultaneous with the exhaust TDC (VOL = 0), as indicated by the broken line in FIG. In addition, the amount of HC contained in the exhaust gas rapidly increases immediately before the exhaust TDC. This is because HC (for example, unburned fuel or oil) adhering to the cylinder is scooped up by the piston ring before reaching the exhaust TDC, and the HC is discharged to the exhaust port together with the exhaust gas.
[0031]
Therefore, in the present invention, the closing timing (EC) of the exhaust valve 5 is set before the exhaust TDC as shown by a solid line in FIG. That is, as described above, by closing the exhaust valve 5 before the piston reaches the exhaust TDC, the HC scooped up by the piston ring is not discharged to the exhaust port 14.
[0032]
In the valve lift characteristic indicated by the solid line in FIG. 4A, a so-called negative overlap in which the intake valve 4 is opened after the exhaust valve 5 is closed is set, and during this negative overlap, Neither the exhaust valve 5 nor the intake valve 4 is opened. Further, since this negative overlap is set during the exhaust stroke, the exhaust gas (internal EGR gas) remaining in the combustion chamber 10 is compressed by the rise of the piston 15 after the exhaust valve 5 is closed, and then the intake valve 4 is closed. When the valve is opened, it flows into the intake port 11 vigorously.
[0033]
As a result, the droplet fuel adhering to the inner wall of the intake port 11 is atomized, and as shown in FIG. 4B, the amount of HC can be significantly reduced as compared with the related art. The valve lift characteristics indicated by the solid line in FIG. 4A are such that EC (exhaust valve closed) = 20 ° BTDC and IO (intake valve open) = 3 ° ATDC.
That is, when the engine 3 is started, if the valve timings of the intake and exhaust valves 4 and 5 are set so as to have the valve lift characteristics indicated by the solid line in FIG. It can be reduced to the following. Therefore, in the present embodiment, EC = 20 ° BTDC and IO = 3 ° ATDC are set as the initial phase, and the relative phase between the rotor 36 and the sprocket 32 (that is, between the camshaft 27 and the crankshaft 18) is set. The HC amount can be reduced by setting the phase to be fixed by the lock pin 43 at the initial phase.
[0034]
Then, when the oil pump 50 is driven by driving the engine 3 to increase the oil pressure in the hydraulic chamber 40 to a predetermined pressure, the hydraulic pressure is input to the unlock hydraulic chamber from a dedicated hydraulic circuit to the unlock hydraulic chamber, When the lock pin 42 is pushed back into the rotor 36, the lock pin 42 is released from the lock groove of the sprocket 32, and the relative phase between the sprocket 32, the rotor 36 and the camshaft 27 can be changed according to the hydraulic pressure supplied into the hydraulic chamber 40. It has become.
[0035]
Since the present invention according to the present embodiment is configured as described above, its operation will be described with reference to the flowcharts shown in FIGS. First, even if the ignition switch is turned off in step M1 of FIG. 5, the process immediately proceeds to step M2 without stopping the engine 3, and then the initial phase is set in step M2. In the present embodiment, the initial phase is set as EC = 20 ° BTDC and IO = 3 ° ATDC, which are phases that can suppress the amount of HC contained in the exhaust gas from the engine 3. When the initial phase is set in step M2, the process proceeds to step M3.
[0036]
At this time, if the number of revolutions of the engine 3 is excessively low, the oil pressure for controlling the oil control valve cannot be secured, so that the VVT mechanism 2 cannot change the valve timing to the initial phase. Before changing the valve timing, it is necessary to increase the engine speed to a predetermined speed. For this reason, in step M3, before the VVT mechanism 2 changes the valve timing, the rotation speed control for securing the oil pressure is executed.
[0037]
This idle control is performed based on a control having hysteresis as shown in FIG. First, in step S1, it is determined whether or not the engine speed is lower than a first predetermined value (predetermined speed). Here, the first predetermined value is a minimum engine speed at which a hydraulic pressure required to operate the VVT mechanism 2 can be secured. At this time, if the engine speed is lower than the first predetermined value, the engine target speed is set to the second predetermined value (> first predetermined value) in step S2, and the ignition timing is advanced or the fuel injection amount is increased. After such control as to increase the engine rotation is performed, the process proceeds to step S3. On the other hand, if the engine speed is higher than the first predetermined value in step S1, the process returns without performing any control.
[0038]
In step S3, it is determined whether or not the engine speed is higher than a second predetermined value. At this time, if the engine speed is higher than the second predetermined value, the process returns as it is, and the engine speed is reduced to the second predetermined value. If it is lower than the second predetermined value, the determination in step S3 is repeated until the engine speed> the second predetermined value. Note that the first predetermined value and the second predetermined value are map values set according to the water temperature.
[0039]
Next, in step M4 shown in FIG. 5, the OCV 21 is controlled to input a predetermined oil pressure into the hydraulic chamber 40 of the VVT mechanism 2, and the relative phase is changed to the initial phase set in step M2, This initial phase is maintained by the locking mechanism.
In order to ensure that the relative position is fixed by the lock mechanism, it is determined whether or not a predetermined time has elapsed (see step M5). When the predetermined time has elapsed, the operation of the engine 3 is stopped. (See step M6).
[0040]
As described above, according to the present invention according to the present embodiment, the relative phase between the sprocket 32 and the camshaft 27 is fixed at the initial phase by the lock mechanism when the engine is stopped. The relative phase of the camshaft 27 (that is, the camshaft 27 with respect to the crankshaft 18) is maintained at the initial phase by the lock mechanism. Further, in the present embodiment, since the initial phase is set to a phase that can reduce the amount of HC contained in the exhaust gas, the amount of HC is significantly reduced during the cold start of the engine 3 as compared with the conventional case. can do.
[0041]
Also, before the engine 3 is stopped, the hydraulic pressure required to operate the VVT mechanism 2 is obtained by increasing the number of revolutions of the engine 3, so that the relative phase between the sprocket 32 and the camshaft 27 can be surely initialized. The phase can be changed.
Next, a first modified example of the above-described embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 7 is a schematic diagram showing the configuration of this modified example, and FIG. 8 is a diagram showing the structure of the VVT mechanism. Is a front view, (b) is a sectional view of (a), and FIG. 9 is a flowchart showing the operation. The same components as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as much as possible. Further, here, the description will be made focusing on the differences from the variable valve timing control device according to the above-described embodiment.
[0042]
In the above-described embodiment, as shown in FIG. 1, the operation of the VVT mechanism 2 is controlled by inputting the hydraulic pressure generated by the hydraulic pump 50 to the VVT mechanism 2 after adjusting the oil pressure by the OCV 21. Stops, the driving of the hydraulic pump 50 also stops. Therefore, when the engine 3 is stopped, the supply of the hydraulic pressure to the OCV 21 and the VVT mechanism 2 also stops. Therefore, in the above-described embodiment, as shown in the flowchart of FIG. 5, the operation time is extended immediately without stopping the operation of the engine 3 even if the ignition switch is turned off, and the intake air is The sprocket 32 on the side and the intake camshaft 27 and the sprocket 31 and the intake camshaft 27 on the exhaust side are set to the above-mentioned initial phase, and thereafter, the operation of the engine 3 is stopped.
[0043]
On the other hand, the present modified example is different from the above-described embodiment in that an electric hydraulic pump 51 driven by being supplied with power from a battery (not shown) is interposed between the hydraulic pump 50 and the OCV 21. That is, even after the operation of the engine 3 is stopped, the electric hydraulic pump 51 can generate a hydraulic pressure, and the OCV 21 and the VVT mechanism 21 can be driven by the hydraulic pressure.
[0044]
The VVT mechanism 21 has the same configuration as that described in the above embodiment with reference to FIG.
Since the present invention according to the first modification is configured as described above, its operation will be described with reference to the flowchart shown in FIG. First, when the ignition switch is turned off in step M21 of FIG. 9, unlike the above-described embodiment, the engine 3 is immediately stopped, and at about the same time, the electric hydraulic pump 51 is operated in step M22. In step M23, an initial phase is selected and set. In this modification, the initial phase is set to EC = 20 ° BTDC and IO = 3 ° ATDC as the initial phase as in the above-described embodiment.
[0045]
Thereafter, in step M24, the exhaust-side oil control valve 2-1 and the intake-side oil control valve 2-2 are controlled, and the relative phase of the VVT mechanism 2 becomes the initial phase set in step M2. Is fixed by the lock mechanism.
Further, in order to ensure that the sprocket 32 and the camshaft 27 are securely fixed by the lock mechanism, the operation of the hydraulic pump 51 is stopped after a predetermined time has elapsed (see step M25) (step M26). reference).
[0046]
Thereby, even after the engine 3 is stopped, the phase changing means operates by the hydraulic pressure generated by the electric hydraulic pump 51 driven by the electric power from the battery, and the sprockets 31 and 32 and the camshafts 25 and 27 are connected. The phase can be the initial phase. Further, since the relative phase between the sprockets 31, 32 and the camshafts 25, 27 is fixed at the initial phase by the lock mechanism, even when the engine 3 is started thereafter, the sprockets 31, 32 (ie, The relative phase between the crankshaft 18) and the camshafts 25 and 27 can be maintained at the above-mentioned initial phase.
[0047]
Next, a second modification of the above-described embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 10 is a schematic diagram showing the configuration of the second modification, and FIG. 11 is a flowchart showing the operation thereof. The same components as those in the above-described embodiment and the first modification are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as much as possible. Further, here, the description will be made with emphasis on the difference from the variable valve timing control device according to the above-described first modification.
[0048]
As described with reference to FIG. 7, in the first modified example described above, the electric hydraulic pump 51 driven by being supplied with power from a battery (not shown) is interposed between the hydraulic pump 50 and the OCV 21. Even when the engine 3 is stopped, hydraulic pressure can be generated by the electric hydraulic pump 51, and the OCV 21 and the VVT mechanism 21 can be driven by the hydraulic pressure.
[0049]
On the other hand, in the second modified example, as shown in FIG. 10, an accumulator (hydraulic pressure accumulating means) 90 having a check valve 91 is interposed between the hydraulic pump 50 and the OCV 21. This is different from the first modification. Further, the second modification is different from the first modification in that an electromagnetic switching valve 92 is interposed between the accumulator 90 and the OCV 21 and between the hydraulic pump 50 and the OCV 21. The VVT mechanism 21 has the same configuration as that described in the above embodiment with reference to FIG.
[0050]
In the accumulator 90, hydraulic oil from a hydraulic pump 50 driven by the engine 3 is supplied via a check valve 91, and hydraulic oil pressurized by the discharge pressure of the hydraulic pump 50 is stored in the accumulator 90. It has become. The hydraulic oil once stored in the accumulator 90 is blocked by a check valve, and even when the driving of the hydraulic pump 50 is stopped, the hydraulic oil in the accumulator 90 remains 50 so that it does not flow out.
[0051]
In addition, the hydraulic switching valve 92 selectively switches between the hydraulic oil supplied from the hydraulic pump 50 to the OCV 21 and the hydraulic oil supplied from the accumulator 90 to the OCV 21. The electromagnetic switching valve 92 is connected to the ECU 1, and the switching of the electromagnetic switching valve 92 is controlled by the ECU 1.
Since the present invention according to the second modification is configured as described above, its operation will be described with reference to the flowchart shown in FIG. First, when the ignition switch is turned off in step M31 of FIG. 11, the engine 3 is immediately stopped, and at the same time, the operation is controlled by controlling the electromagnetic switching valve 92 in step M32 and stored in the accumulator 90 in a compressed state. Oil is supplied to the OCV 21, and an initial phase is selected and set in Step M33. In this modification, the initial phase is set to EC = 20 ° BTDC and IO = 3 ° ATDC as the initial phase as in the above-described embodiment and the first modification.
[0052]
Thereafter, in step M34, the oil control valve 21-1 on the exhaust side and the oil control valve 21-2 on the intake side are controlled, and the relative phase of the VVT mechanism 2 becomes the initial phase set in step M33. Is fixed by the lock mechanism.
Further, in order to ensure that the sprocket 32 and the camshaft 27 are securely fixed by the lock mechanism, after a lapse of a predetermined time (see step M35), the working oil passage between the accumulator 90 and the OCV 21 is changed. The electromagnetic switching valve 92 is controlled so that it is shut off and the hydraulic oil passage between the hydraulic pump 50 and the OCV 21 communicates (see step M36).
[0053]
As a result, even after the engine 3 is stopped, the oil pressure stored in the accumulator 90 activates the phase changing means, and the phases of the sprockets 31, 32 and the camshafts 25, 27 are set to the initial phase. it can. Further, since the relative phase between the sprockets 31, 32 and the camshafts 25, 27 is fixed at the initial phase by the lock mechanism, even when the engine 3 is started thereafter, the sprockets 31, 32 (ie, The relative phase between the crankshaft 18) and the camshafts 25 and 27 can be maintained at the above-mentioned initial phase.
[0054]
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be variously modified and implemented without departing from the spirit of the present invention.
For example, the type shown in FIG. 8 may be applied as the VVT mechanism. In the VVT mechanism 62 shown in FIG. 8, the sprocket 72 and the crankshaft 18 of the engine 3 are connected by the timing belt 19, and the rotation of the crankshaft 18 also drives both sprockets 72.
[0055]
Further, in the above-described embodiment, the VVT mechanism 2 shown in FIG. 3 is configured such that the camshaft 27 and the rotor 36 having the four vanes 39 are fastened by the center bolt 44. The VVT mechanism 62 shown in FIG. 7 is different from the VVT mechanism 62 in that a camshaft 67 and four vanes (phase changing means) 79 are integrally formed.
[0056]
In the VVT mechanism 62, a camshaft 67 is rotatably disposed on the same central axis with respect to the sprocket 72, and a housing (phase changing means) 74 is provided on the sprocket 72 with a plurality of bolts 75. Has been concluded by A space (hydraulic chamber; phase changing means) 80 is formed between the sprocket 72 and the housing 74 at a position corresponding to each of the vanes 79 described later, and the four vanes formed integrally with the camshaft 67. 79 are formed in a cross shape so as to be orthogonal to each other. These vanes 79 are arranged to rotate in the corresponding spaces 80, respectively. The space 80 is a hydraulic chamber, which is defined by a housing inner wall 74a and a vane 80. When hydraulic oil is supplied into the hydraulic chamber 80, the vane 79 disposed in the hydraulic chamber 80 is hydraulically driven. Arrow D in the figure ₂ It is driven in the direction shown by and rotates. With this rotation, the camshaft 67 also moves in the direction of the arrow D. ₂ By rotating in the direction, the relative phase between the sprocket 62 and the camshaft 72 is changed. The phase changing means of the VVT mechanism 62 shown in FIG. 8 includes a vane 79 and a hydraulic chamber 80, and is interposed between the sprocket 72 and the cam shaft 67.
[0057]
As shown in FIG. 8B, a torsion spring 81 is interposed between the vane 79 and the housing 74. ₂ Is biased in the opposite direction. Therefore, when the hydraulic oil in the hydraulic chamber 80 is drained and the hydraulic pressure is reduced, the vane 79 is naturally moved by the arrow D by the urging force of the torsion spring 81. ₂ Is rotated in the opposite direction.
[0058]
The hydraulic pressure supplied to the hydraulic chamber 80 is generated by the hydraulic pump 50 while the engine 3 is operating, and generated by the electric hydraulic pump 51 or the accumulator 90 while the engine 3 is stopped. Has become. The hydraulic pressure generated by the hydraulic pump 50, the electric hydraulic pump 51, or the accumulator 90 is supplied to the VVT mechanism 62 after its magnitude is adjusted by the oil control valve OCV21.
[0059]
That is, when the crankshaft 18 is rotated by the operation of the engine 3, the camshaft 67 is also rotated with the rotation of the sprocket 72. At this time, the relative phase between the sprocket 72 and the camshaft 67 is changed according to the magnitude of the hydraulic pressure supplied into the hydraulic chamber 80, whereby the valve timing is appropriately controlled.
[0060]
Incidentally, in the VVT mechanism 82 shown in FIG. ₂ When rotated in the direction, the camshaft 67 changes the phase toward the advanced angle side. On the other hand, the hydraulic pressure in the hydraulic chamber 80 is reduced, and the vane 79 is moved in the direction indicated by the arrow D by the urging force of the torsion spring 81. ₂ When rotated in the opposite direction, the camshaft 79 changes the phase to the retard side.
[0061]
Further, the VVT mechanism 82 is provided with a lock mechanism (fixing means) so that even if the hydraulic pump stops and hydraulic pressure is not input to the hydraulic chamber 80, the VVT mechanism 82 resists the urging force of the torsion spring 81. Thus, the vane 79 can be fixed at a predetermined phase. This lock mechanism has substantially the same configuration as that of the above-described embodiment, and is incorporated in a lock groove 72a provided in the sprocket 72 and one vane 79 so as to be able to advance and retreat in the axial direction of the camshaft 67. A lock pin 82, a push spring (not shown) for urging the lock pin 82 to be pushed out of the vane 79 in the direction of the lock groove 72a, and a hydraulic pressure for pushing the lock pin 82 back into the vane 79 against the push spring. And a lock release hydraulic chamber (not shown). The hydraulic pressure input to the lock release hydraulic chamber is supplied from a dedicated hydraulic circuit, unlike the hydraulic circuit of the hydraulic pressure input to the hydraulic chamber 80 described above.
[0062]
The predetermined phase at which the lock pin 82 fixes the vane 79 (camshaft 67) and the sprocket 72 when the engine 3 is stopped is the above-mentioned “initial phase”, which is the same as in the above-described embodiment. This initial phase is a phase suitable for reducing HC at the time of cold start of the engine 3. In this modification, the initial phase is set to EC = 20 ° BTDC and IO = 3 ° ATDC. It has become.
[0063]
By the way, in the above-mentioned embodiment and its modification, hydrocarbon (HC) is mentioned as a specific example as a harmful substance which can be reduced by setting the above-mentioned relative phase as an initial phase, but it is not limited to HC. Carbon dioxide (CO ₂ ), Carbon monoxide (CO), nitrogen oxides (NOx), sulfur oxides (SOx), particulate matter (PM), and the like.
[0064]
Further, in the above-described embodiment and its modification, the initial phase is set as EC = 20 ° BTDC, IO = 3 ° ATDC. However, the present invention is not limited to such a setting, and may be different depending on the type of engine and operating environment. Needless to say, it can be changed as appropriate.
[0065]
【The invention's effect】
As described in detail above, according to the variable valve timing control device for the engine, the amount of harmful substances discharged from the engine can be effectively suppressed even immediately after the cold start of the engine. That is, even if the oil pressure decreases after the engine stops, the relative phase between the sprocket and the camshaft (that is, the relative phase between the crankshaft and the camshaft of the engine) is fixed at the initial phase by the fixing means. Since the initial phase is a phase in which the amount of harmful substances contained in the exhaust gas of the engine can be reduced, it is possible to effectively reduce the amount of harmful substances discharged even during a cold start of the engine. (Claim 1).
[0066]
Also, before stopping the engine, it is possible to reliably obtain the oil pressure required to change the relative phase to the initial phase by increasing the engine speed, and the phase changing means uses the relative phase between the sprocket and the camshaft. Can be appropriately changed (claim 2).
In addition, by providing an electric hydraulic pump that generates electric oil pressure by being driven by electricity, it is possible to drive the phase changing unit even after the engine is stopped, and it is possible to drive the phase between the sprocket and the camshaft (that is, the crankshaft of the engine). Relative phase between the shaft and the camshaft) can be fixed as the initial phase, and even when the engine is restarted, the sprocket and the camshaft can be operated while maintaining the above initial phase. Emissions can be effectively reduced (claim 3).
[0067]
In addition, by providing a hydraulic pressure accumulating means capable of accumulating hydraulic pressure in advance, it is possible to drive the phase changing means even after the engine is stopped, and it is possible to drive the phase between the sprocket and the camshaft (ie, the crankshaft of the engine). Relative phase of the camshaft) can be fixed as the initial phase, and even when the engine is restarted, the sprocket and the camshaft can be operated while maintaining the above initial phase. Can be effectively reduced (claim 4).
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a variable valve timing control device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram showing a drive mechanism of the variable valve timing control device according to one embodiment of the present invention.
3A and 3B are diagrams schematically showing a structure of a VVT mechanism of the variable valve timing control device according to one embodiment of the present invention, wherein FIG. 3A is a front view and FIG. 3B is a cross-sectional view of FIG. is there.
FIGS. 4A and 4B are diagrams schematically showing the relationship between the valve timing and the amount of HC contained in the exhaust gas of the variable valve timing control device according to the embodiment of the present invention, wherein FIG. 5 is a schematic graph showing the amount of HC contained therein.
FIG. 5 is a flowchart showing an operation of the variable valve timing control device according to one embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a flowchart showing an operation of the variable valve timing control device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a schematic diagram showing a configuration of a variable valve timing control device according to a first modification of the embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram schematically showing a structure of a VVT mechanism applicable to the variable valve timing control device according to the embodiment of the present invention or the first and second modified examples, in which (a) is a front view, (b) is a sectional view of (a).
FIG. 9 is a flowchart showing an operation of a variable valve timing control device according to a first modification of the embodiment of the present invention.
FIGS. 10A and 10B are diagrams schematically showing a structure of a VVT mechanism of a variable valve timing control device according to a second modification of the embodiment of the present invention, wherein FIG. 10A is a front view, and FIG. FIG.
FIG. 11 is a flowchart showing an operation of a variable valve timing control device according to a second modification of the embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 ECU
2,2-1,2-2 VVT mechanism (variable valve timing mechanism)
3 Engine
4 Intake valve
5 Exhaust valve
18 Crankshaft (drive shaft)
19 Timing belt
21, 21, 1, 21-2 OCV (Oil Control Valve)
25, 27, 67 camshaft
31, 32, 72 Sprocket
34, 74 housing (phase changing means)
39,79 Vane (Phase changing means)
40,80 Hydraulic chamber (phase change means)
50 hydraulic pump
51 Electric hydraulic pump
62 VVT mechanism (variable valve timing mechanism)
90 accumulator (hydraulic pressure accumulating means)

Claims

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。A variable valve timing control device capable of changing an engine valve timing,
A sprocket connected to a drive shaft of the engine and driven by rotation of the drive shaft;
A camshaft driven by rotation of the sprocket;
Phase changing means interposed between the sprocket and the camshaft and capable of changing a relative phase of the camshaft with respect to the sprocket by hydraulic pressure;
Fixing means for fixing the relative phase between the sprocket and the camshaft to an initial phase suitable for reducing the amount of harmful substances contained in exhaust gas during cold start of the engine;
When an operation stop is instructed to the engine, the operation of the engine is extended, and before the engine is stopped, the relative phase is set to the initial phase by the phase changing means, and the relative phase is set by the fixing means. And a control means for fixing the initial phase to the initial phase.

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。2. The control device according to claim 1, wherein when the operation stop is instructed to the engine, the control means prolongs the operation of the engine and maintains the rotation speed of the engine at a predetermined rotation speed or more. Variable valve timing control device.

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。A variable valve timing control device capable of changing an engine valve timing,
A sprocket connected to a drive shaft of the engine and driven by rotation of the drive shaft;
A camshaft driven by rotation of the sprocket;
Phase changing means interposed between the sprocket and the camshaft and capable of changing a relative phase of the camshaft with respect to the sprocket by hydraulic pressure;
Fixing means for fixing the relative phase between the sprocket and the camshaft to an initial phase suitable for reducing the amount of harmful substances contained in exhaust gas during cold start of the engine;
An electric hydraulic pump capable of supplying hydraulic pressure to the phase changing means,
Control means for operating the electric hydraulic pump when the engine stops, setting the relative phase to the initial phase by the phase changing means, and fixing the relative phase to the initial phase by the fixing means. A variable valve timing control device, comprising:

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。A variable valve timing control device capable of changing an engine valve timing,
A sprocket connected to a drive shaft of the engine and driven by rotation of the drive shaft;
A camshaft driven by rotation of the sprocket;
Phase changing means interposed between the sprocket and the camshaft and capable of changing a relative phase of the camshaft with respect to the sprocket by hydraulic pressure;
Fixing means for fixing the relative phase between the sprocket and the camshaft to an initial phase suitable for reducing the amount of harmful substances contained in exhaust gas during cold start of the engine;
Hydraulic pressure accumulating means capable of supplying hydraulic pressure to the phase changing means,
Control means for operating the electric hydraulic pump when the engine stops, setting the relative phase to the initial phase by the phase changing means, and fixing the relative phase to the initial phase by the fixing means. A variable valve timing control device, comprising: