JP7444058B2 - 弁開閉時期制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の吸気弁の開閉時期を設定する弁開閉時期制御装置に関する。

内燃機関を搭載する車両では、内燃機関の排気ガスを浄化する触媒を備えたものが多く存在する。この触媒は、触媒自体の温度が低下した場合や、触媒に空気を接触させた場合に酸素の影響により性能が低下することが知られている。このような課題を解消するため、特許文献１、あるいは、特許文献２の技術も提案されている。

つまり、特許文献１には、内燃機関（文献ではエンジン）の運転中に燃料カット制御が行われ、燃焼が休止した場合には、排気ガス（厳密には燃焼室から排出された空気）を吸気管に還流させることにより排気ガスを触媒に流さない技術が記載されている。

この特許文献１では、触媒の上流側と内燃機関の吸気管との間に還流管を備え、還流管を開閉する開閉弁を備えており、燃料カット制御が行われた場合には、開閉弁を制御することにより、触媒に流れる排気ガスを遮断すると共に、排気ガスを排気側から吸気側に戻すことにより空気が触媒に接触して冷却する不都合を解消している。

また、特許文献２には、アクセル全閉操作で内燃機関（文献ではエンジン）に対する燃料カットを行った場合に、弁開閉時期制御装置（文献では吸気開閉弁時期調整機構）の制御により吸気バルブの開閉時期を遅角させ、触媒に接触する空気を減じ、触媒の性能低下を抑制する技術が記載されている。

この特許文献２では、燃焼が休止した場合には、弁開閉時期制御装置で遅角制御を行うことにより、吸気した空気の一部を圧縮行程で吸気側に吹き返すことにより燃焼室からの排気流量の低減を可能にしている。

特開平０９－３２９０６０号公報 特開２００６－７０８２４号公報

しかしながら、特許文献１に記載されるように還流管を備え、この還流管を開閉する開閉弁を備えるものでは、燃焼室から排出される空気が触媒に接触する不都合を抑制できる反面、内燃機関の構造が複雑化し、部品点数が増大し、コスト上昇を招く観点から改善の余地がある。

また、特許文献２に記載されるように燃料カットを行った場合に弁開閉時期制御装置を遅角制御するものでは、燃焼室から排出される空気量の低減が可能であるものの、低減される空気量が不充分となることも想像できた。

つまり、吸気弁を制御する従来からの弁開閉時期制御装置は、最遅角位相に設定してもピストンが上死点に達する以前に閉じ状態に達するため、燃焼室内の空気量が僅かであっても、この空気は、ピストンが上死点に達した時点で圧縮されることになる。従って、この後の排気行程において排気弁が開放した際には、燃焼室で圧縮された空気が排気経路に送り出され、触媒に接触することも想像できるのである。

このような理由から、内燃機関の燃焼が休止する状況では、燃焼室から排気側に排出される空気量を大きく低減する弁開閉時期制御装置が求められる。

本発明に係る弁開閉時期制御装置の特徴構成は、回転軸芯を中心に回転自在に配置され内燃機関のクランクシャフトと同期回転する駆動側回転体と、前記回転軸芯を中心に回転自在に配置され前記駆動側回転体と相対回転自在で前記内燃機関の吸気弁を開閉するカムシャフトと一体回転する従動側回転体と、電動モータの駆動力により前記駆動側回転体および前記従動側回転体の相対回転位相を設定する位相調節機構と、前記内燃機関が始動不能となり、且つ、前記内燃機関に燃料噴射と点火を行っても自律的な稼動が不能となる位相に達するまで前記相対回転位相を遅角側に設定する遅角制御を行う休止制御部と、を備えている点にある。

通常の弁開閉時期制御装置における遅角制御では、相対回転位相を最も遅角側に設定した場合であっても、内燃機関の始動は可能である。一方、本発明の特徴構成によると、休止制御部が、遅角制御を行うことにより、弁開閉時期制御装置が、内燃機関の始動が不能で、内燃機関の自立的な稼動が不能となる位相に設定される。この位相は、燃焼室において混合気の圧縮を殆ど行わない位相であるため、圧縮行程において燃焼室で空気は殆ど圧縮されない。このような理由から、この後の排気行程において排気弁が開放した状態でピストンが上昇しても燃焼室から空気は殆ど排出されない。
このように、燃焼室から排気側に排出される空気量を大きく低減する弁開閉時期制御装置が構成された。特に、この構成では、例えば、内燃機関の排気経路に排気ガスを浄化する触媒を備えた車両において、燃焼室で燃焼を休止した場合でも、燃焼室からの空気を触媒に接触させる不都合を解消できる。

他の構成として、前記休止制御部は、前記遅角制御により、前記内燃機関の燃焼室において圧縮行程が終了するまで前記吸気弁を開放しても良い。

これによると、休止制御部が遅角制御を行うことにより、圧縮行程においてピストンが上死点に達するまで吸気弁が開放するため、燃焼室で空気が圧縮されることはない。そして、この後の排気行程において排気弁が開放した状態でピストンが上昇した場合に、燃焼室から空気が排出されることもない。

他の構成として、前記休止制御部は、燃料カットにより前記内燃機関の燃焼室での燃焼を休止させる休止制御を行うことができ、前記休止制御部は、前記休止制御を実行している状況で、前記クランクシャフトが前記内燃機関の外部からの力により回転した際には、この回転が開始された後に、前記遅角制御を行っても良い。

これによると、休止制御部が燃料カットを行うことにより内燃機関の燃焼室で燃焼が休止する状況でありながら、車両が慣性等により走行する場合のように車輪の回転力（外部からの力）によりクランクシャフトが回転した場合に遅角制御を行うことにより、燃焼室から排気経路に空気が送り出される現象を抑制できる。具体例を挙げると、ハイブリッド車のように、内燃機関を休止状態に維持して走行用モータの駆動力で走行する状況において、車輪の駆動力をクランクシャフトに伝える制御が行われた場合には、クランクシャフトの回転に伴い遅角制御を行うことにより、燃焼室から排気経路に排出される空気量を大きく低減できる。

他の構成として、前記休止制御部は、燃料カットにより前記内燃機関の燃焼室での燃焼を休止させる休止制御を行うことができ、前記遅角制御を実行するタイミングが、前記休止制御を実行した直後に設定た直後に設定されても良い。

これによると、休止制御部が燃料カットを行うことにより内燃機関の燃焼室での燃焼を休止する休止制御を、稼動状態にある内燃機関に対して実行した直後に遅角制御を行うことにより、例えば、燃焼室に混合気が残留する状態で遅角制御を行う不都合を回避して失火を招くこともない。

他の構成として、前記内燃機関の排気ガスを浄化する触媒の温度を取得する触媒温度取得部を更に備え、前記休止制御部は、燃料カットにより前記内燃機関の燃焼室での燃焼を休止させた休止制御を実行した状態において、前記触媒温度取得部で取得される触媒温度に基づき前記遅角制御の要否の判断を行っても良い。

触媒は、所定の温度において活性状態が維持され排気ガスの最適な浄化を実現する。また、触媒は、内燃機関が休止した直後に酸素が供給された際には、反応熱により温度が上昇する。更に、触媒は、内燃機関が休止した直後に酸素の供給が遮断された際には、温度低下を招く現象が認められる。このような理由から、休止制御を実行した状態において、休止制御部が、触媒温度取得部で取得される温度に基づいて遅角制御の要否を判断することにより、休止状態の内燃機関のクランクシャフトが回転する際に燃焼室を通過する空気量を制御し、触媒の温度管理を可能にする。

他の構成として、前記休止制御部は、前記触媒温度取得部で取得される前記触媒温度が第１の設定温度未満である場合に、前記遅角制御を行わなくても良い。

これによると、内燃機関を休止させた状態において、触媒の温度が第１の設定温度未満である場合に遅角制御を行わないため、休止状態の内燃機関のクランクシャフトが回転した場合には、この回転に伴い燃焼室を通過した空気を触媒に供給できることになり、空気に含まれる酸素との反応熱により触媒の温度を上昇させることができる。

他の構成として、前記休止制御部は、前記触媒温度取得部で取得される前記触媒温度が第２の設定温度以上である場合に、前記遅角制御を行っても良い。

これによると、内燃機関を休止させた状態において、触媒の温度が第２の設定温度以上である場合に遅角制御を行うため、休止状態の内燃機関のクランクシャフトが回転した場合でも、回転に伴って燃焼室を通過する空気量が低減し、触媒の温度上昇を抑制できる。

他の構成として、前記内燃機関の排気ガスを浄化する触媒に含まれる酸素濃度を取得する酸素濃度取得部を更に備え、前記休止制御部は、燃料カットにより前記内燃機関の燃焼室での燃焼を休止させた休止制御を実行した状態において、前記酸素濃度取得部で取得される酸素濃度に基づいて前記遅角制御の要否の判断を行っても良い。

触媒のうち、酸素を蓄える機能を有するものは、排気ガスに含まれる浄化対象物質に対し、触媒に蓄えた酸素が接触することで浄化を可能にしており、排気ガスに含まれる浄化対象物質の増減や、反応形態の変化に対応するため、所定量の酸素を蓄えていることが望ましい。また、酸素を蓄える機能を有する触媒は、排気ガスに含まれる酸素を蓄えるため、休止制御を実行した状態において、休止制御部が、酸素濃度取得部で取得される酸素濃度に基づいて遅角制御の要否を判断することにより、休止状態の内燃機関のクランクシャフトの回転に伴い燃焼室を通過する空気量を制御し、結果として、触媒に蓄えられる酸素の量の管理を可能にする。

他の構成として、前記休止制御部は、前記酸素濃度取得部で取得される前記酸素濃度が、設定濃度値未満である場合に前記遅角制御を行わなくても良い。

これによると、内燃機関を休止させた状態において、触媒の酸素濃度が設定濃度値未満にある場合に遅角制御を行わないため、休止状態の内燃機関のクランクシャフトの回転に伴い燃焼室を通過した空気を触媒に供給できるため、空気に含まれる酸素を触媒に蓄えることが可能となる。

他の構成として、前記休止制御部は、前記酸素濃度取得部で取得される前記酸素濃度が、設定濃度値以上である場合に前記遅角制御を行っても良い。

これによると、内燃機関を休止させた状態において、触媒の酸素濃度が設定濃度値以上にある場合に遅角制御を行うことにより、内燃機関のクランクシャフトの回転に伴い燃焼室を通過する空気量を大きく低減し、触媒の酸素濃度を過剰に上昇させることもない。

他の構成として、前記内燃機関が、複数の気筒を有する構造であり、複数の前記気筒の夫々の燃焼室に対し所定の順序で燃料を供給し、点火を行うように構成され、前記休止制御部は、燃料カットにより前記内燃機関の燃焼室での燃焼を休止させる休止制御を行うことができ、前記休止制御部は、前記休止制御を行う休止指令情報を取得した場合には、前記休止指令情報を取得したタイミングの直後に燃焼する前記気筒を最終燃焼気筒に設定し、前記最終燃焼気筒での燃焼の後で、前記最終燃焼気筒の吸気弁が閉じた直後に前記遅角制御を行っても良い。

これによると、休止制御部が休止指令情報を取得した場合には、取得したタイミング直後に燃焼する気筒を最終燃焼気筒に設定し、この最終燃焼気筒での燃焼の後に、燃料カットを行い、最終燃焼気筒の吸気弁が閉じた直後に遅角制御を行うことで内燃機関を休止できる。
触媒は、酸素が供給されることにより劣化することや溶損することもある。これに対し、本構成では、休止制御により休止指令情報を取得したタイミングから内燃機関が休止するまでの時間の短縮が可能となり、燃焼室を通過した空気を無駄に供給することがなく、触媒の劣化や溶損を抑制できる。また、遅角制御では弁開閉時期制御装置の相対回転位相を遅角側に大きく変位させるため、クランクシャフトの回転に作用する負荷を低減し、内燃機関の停止に伴う揺れ量を小さくできるだけでなく、休止状態でクランクシャフトが回転しても燃焼室から触媒に流れる空気量を低減させることも可能にする。

他の構成として、前記内燃機関が、複数の前記気筒の夫々の燃焼室に燃料を噴射するインジェクタを備え、前記休止制御部は、前記休止指令情報を取得したタイミング直後に前記インジェクタで燃料が噴射された前記気筒を前記最終燃焼気筒に設定しても良い。

これによると、休止指令情報を取得したタイミング直後に燃料の噴射を行ったインジェクタを備えた気筒を、最終燃焼気筒に設定することにより、無駄な燃焼を行うことなく迅速に休止状態に移行できる。

他の構成として、前記内燃機関が、複数の前記気筒の吸気ポートの夫々に燃料を噴射するインジェクタを備え、前記休止制御部は、前記休止指令情報を取得したタイミング直前に前記インジェクタで燃料が噴射された前記気筒を前記最終燃焼気筒に設定しても良い。

これによると、休止指令情報を取得したタイミング直前に燃料の噴射を行ったインジェクタが備えられた気筒を、最終燃焼気筒に設定することにより、無駄な燃焼を行うことなく休止状態に移行できる。

第１実施形態のエンジンの断面と制御ユニットとを示す図である。 弁開閉時期制御装置の断面図である。 図２のIII－III線断面図である。 図２のIV－IV線断面図である。 弁開閉時期制御装置の分解斜視図である。 吸気時期を進角側に設定したタイミングダイヤグラムである。 吸気時期を遅角側に設定したタイミングダイヤグラムである。 吸気弁を超遅角位相に設定したタイミングダイヤグラムである。 吸気弁の開閉時期の制御形態を示すフローチャートである。 休止制御のフローチャートである。 始動制御のフローチャートである。 第２実施形態のエンジンの断面と制御ユニットとを示す図である。 休止制御で制御に伴う触媒の温度変化を示す図である。 休止時位相制御のフローチャートである。 第３実施形態のエンジンの断面と制御ユニットとを示す図である。 休止時位相制御のフローチャートである。 第４実施形態の休止制御のフローチャートである。 別実施形態（ａ）での遅角制御を示すフローチャートである。 別実施形態（ｆ）の休止制御のフローチャートである。 別実施形態（ｆ）の休止制御のフローチャートである。 別実施形態（ｇ）の停止制御のフローチャートである。

以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。
〔基本構成〕
図１に示すように、内燃機関としてのエンジンＥは、吸気弁Ｖａと、排気弁Ｖｂとを備えると共に、吸気弁Ｖａの開閉時期を設定する弁開閉時期制御装置Ａを備えている。このエンジンＥは、弁開閉時期制御装置Ａと、エンジンＥとを制御するためＥＣＵとして機能するエンジン制御装置４０を備えている。

図１、図２に示すエンジンＥ（内燃機関の一例）は、乗用車等の車両に備えられ、このエンジンＥの駆動力をミッションケースで変速し、車輪に伝えることで車両の走行を可能にするものを想定している。

エンジンＥは、クランクシャフト１を支持するシリンダブロック２の上部にシリンダヘッド３を連結し、シリンダブロック２に形成された複数のシリンダボアにピストン４を往復作動自在に収容し、ピストン４をコネクティングロッド５によりクランクシャフト１に連結して４サイクル型に構成されている。

シリンダヘッド３に吸気弁Ｖａと、排気弁Ｖｂとが備えられ、シリンダヘッド３の上部に吸気弁Ｖａを制御する吸気カムシャフト７と、排気弁Ｖｂを制御する排気カムシャフト８とが備えられている。また、クランクシャフト１の出力プーリ１Ｓと、弁開閉時期制御装置Ａの駆動プーリ２１Ｓおよび排気弁Ｖｂの排気プーリＶｂＳとに亘ってタイミングベルト６が巻回されている。このエンジンＥでは、シリンダボアのうちピストン４より上側に燃焼室が形成されている。

シリンダヘッド３には、燃焼室に燃料を噴射するインジェクタ９と点火プラグ１０とが備えられている。シリンダヘッド３には、吸気弁Ｖａを介して燃焼室に空気を供給するインテークマニホールド１１と、排気弁Ｖｂを介して燃焼室からの燃焼ガスを送り出すエキゾーストマニホールド１２とが連結している。更に、エキゾーストマニホールド１２から排気ガスが送られる排気経路に排気ガスを浄化する触媒１３を備えている。

このエンジンＥでは、クランクシャフト１を駆動回転するスタータモータ１５を備え、クランクシャフト１の近傍位置には回転角の検知が可能なシャフトセンサ１６を備え、吸気カムシャフト７の近傍には、吸気カムシャフト７の回転角の検知が可能なカム角センサ１７を備えている。

エンジン制御装置４０は、エンジンＥを制御するＥＣＵとして機能するものであり、始動制御部４１と、位相制御部４２と、休止制御部４３と、停止制御部４４とを備えている。このエンジン制御装置４０の制御の詳細は後述する。

このエンジン制御装置４０は、シャフトセンサ１６の検知結果と、カム角センサ１７の検知結果に基づき燃焼対象となる気筒を判別する気筒判別を行うと共に、シャフトセンサ１６の検知結果と、カム角センサ１７の検知結果とに基づき弁開閉時期制御装置Ａの相対回転位相の検知を行う。後述するように、相対回転位相は、駆動ケース２１（駆動側回転体の一例）と内部ロータ２２（従動側回転体の一例）との回転軸芯Ｘを中心とする相対的な角度であり、この相対回転位相から吸気弁Ｖａの開閉時期（バルブタイミング）が決まる。

〔弁開閉時期制御装置〕
図２～図５に示すように弁開閉時期制御装置Ａは、駆動ケース２１（駆動側回転体）と、内部ロータ２２（従動側回転体）とを有すると共に、これらの相対回転位相を位相制御モータＭ（電動モータの一例）の駆動力により設定する位相調節機構を備えている。

駆動ケース２１は、外周に駆動プーリ２１Ｓが形成されると共に、吸気カムシャフト７の回転軸芯Ｘと同軸芯に配置されている。内部ロータ２２は、駆動ケース２１に対して相対回転自在に内包され、連結ボルト２３により吸気カムシャフト７に連結固定されている。駆動ケース２１と内部ロータ２２との間に位相調節機構が配置され、駆動ケース２１の開口部分を覆う位置にフロントプレート２４が配置され、これを複数の締結ボルト２５により駆動ケース２１に締結されている。

この弁開閉時期制御装置Ａでは、図３に示すようにタイミングベルト６からの駆動力により全体が駆動回転方向Ｓに回転する。位相制御モータＭ（電動モータ）の駆動力により駆動ケース２１に対する内部ロータ２２の相対回転位相が、駆動回転方向Ｓと同方向へ向かう方向を進角方向Ｓａと称し、この逆方向を遅角方向Ｓｂと称する。

〔弁開閉時期制御装置：位相調節機構〕
位相調節機構は、内部ロータ２２の内周に一体形成される複数の内歯部２６Ｔを有し、回転軸芯Ｘと同軸芯に配置されるリングギヤ２６を備えると共に、これに咬合するための複数の外歯部２７Ｔを有し、回転軸芯Ｘに平行する姿勢の偏心軸芯Ｙと同軸芯に配置されるインナギヤ２７を備え、偏心カム体２８と、継手部Ｊとを備えて構成される。

この位相調節機構では、リングギヤ２６の内歯部２６Ｔの歯数に対して、インナギヤ２７の外歯部２７Ｔの歯数が１歯だけ少ないものが用いられている。

継手部Ｊは、駆動ケース２１に対してインナギヤ２７が回転軸芯Ｘに直交する方向への変位を許しつつ、駆動ケース２１とインナギヤ２７との相対回転を阻止するオルダム継手として構成されている。

偏心カム体２８は、回転軸芯Ｘと同軸芯で回転するようにフロントプレート２４に対して第１軸受３１により支持されている。この偏心カム体２８には、回転軸芯Ｘに平行する姿勢の偏心軸芯Ｙを中心とする偏心カム面２８Ａが一体形成され、この偏心カム面２８Ａに対して第２軸受３２を介してインナギヤ２７が回転自在に支持される。また、偏心カム面２８Ａに形成した凹部にバネ体２９を嵌め込み、このバネ体２９の付勢力を、第２軸受３２を、介してインナギヤ２７に作用させている。

この偏心カム体２８は全体に筒状であり、内周には、一対の係合溝２８Ｂが回転軸芯Ｘと平行となる姿勢で形成されている。

これにより、リングギヤ２６の内歯部２６Ｔの一部にインナギヤ２７の外歯部２７Ｔの一部が咬合する。尚、第１軸受３１と第２軸受３２とはボールベアリングで構成されるものであるが、ブッシュで構成されるものでも良い。

継手部Ｊは、板材をプレス加工して成る継手部材３３を有しており、この継手部材３３に形成した一対の係合アーム３３Ａを駆動ケース２１の係合溝部２１Ｇに係合させ、この継手部材３３に形成した一対の係合凹部３３Ｂをインナギヤ２７の係合突部２７Ｕに係合させて構成されている。

つまり、継手部材３３は、中央部分が環状に形成されると共に、この環状の中央部分から外方に向けて一対の係合アーム３３Ａが突出形成され、環状の中央部分の空間と連なるように一対の係合凹部３３Ｂが形成される構造を有している。

この継手部Ｊでは、継手部材３３が、駆動ケース２１の一対の係合溝部２１Ｇを結ぶ直線方向に変位自在となり、この継手部材３３に対してインナギヤ２７が一対の係合突部２７Ｕを結ぶ直線方向に変位自在となる。

位相制御モータＭは、エンジンＥに支持されると共に、出力軸Ｍａに対して直交姿勢となる係合ピン３４を備えており、この係合ピン３４を、偏心カム体２８の内周の係合溝２８Ｂに嵌め込んでいる。尚、位相制御モータＭには、ブラシレス直流モータが使用されるが、ステッピングモータ等の同期モータを用いても良い。

このような構成から、エンジンＥが停止する状態で位相調節機構の作動形態を考えると、位相制御モータＭの駆動力で偏心カム体２８が回転した場合には、偏心カム面２８Ａが回転軸芯Ｘを中心に回転し、この回転に伴いインナギヤ２７が回転軸芯Ｘを中心に公転を開始する。この公転時には、インナギヤ２７の外歯部２７Ｔとリングギヤ２６の内歯部２６Ｔとの咬合位置がリングギヤ２６の内周に沿って変位するためインナギヤ２７には偏心軸芯Ｙを中心に自転させようとする力が作用する。

このように、インナギヤ２７が１回転だけ公転した場合には、リングギヤ２６の内歯部２６Ｔの歯数と、インナギヤ２７の外歯部２７Ｔの歯数との差（歯数差）に相当する角度（１歯に対応する角度）だけインナギヤ２７に対して回転させようとする回転力（自転力）が作用する。

前述したように、継手部Ｊは、駆動ケース２１に対するインナギヤ２７の回転を規制する構造であるため、位相制御モータＭの駆動力で偏心カム体２８が回転した場合でも、駆動ケース２１に対してインナギヤ２７が回転することはなく、インナギヤ２７に作用する回転力により、駆動ケース２１に対してリングギヤ２６が回転し、このリングギヤ２６と一体的に内部ロータ２２が相対回転する結果、駆動ケース２１に対する吸気カムシャフト７の相対回転位相の調節が実現する。

特に、インナギヤ２７が、回転軸芯Ｘを中心に１回転だけ公転した場合には、駆動ケース２１に対して吸気カムシャフト７を、インナギヤ２７の外歯部２７Ｔの歯数と差（歯数差）に相当する角度だけ回転させるため大きい減速比での調節が実現する。

〔相対回転位相と開閉時期〕
図６、図７には、排気弁Ｖｂの排気開時期ＥＶＯと、排気閉時期ＥＶＣとを示すと共に、弁開閉時期制御装置Ａで制御される吸気弁Ｖａの吸気開時期ＩＶＯと、吸気閉時期ＩＶＣとを示している。これらの図に示すように、排気開時期ＥＶＯと、排気閉時期ＥＶＣとは固定され、排気閉時期ＥＶＣは上死点ＴＤＣと一致する時期に設定されている。

吸気開時期ＩＶＯと、吸気閉時期ＩＶＣとはエンジンＥの稼動時に弁開閉時期制御装置Ａを制御することにより図６に示される進角方向Ｓａの限界と、図７に示される遅角方向Ｓｂの限界との範囲内で設定される。また、エンジンＥの始動を可能にする吸気閉時期ＩＶＣの遅角側の限界は、エンジンＥが高温であるほど遅角側に変位する傾向がある。

具体的には、図６、図７に示すようにエンジンＥが冷熱状態にある状況では、弁開閉時期制御装置Ａの相対回転位相の吸気閉時期ＩＶＣの遅角側の限界が冷熱始動時期ＬＳｃとなり、エンジンＥが高温状態である状況では、弁開閉時期制御装置Ａの相対回転位相を吸気閉時期ＩＶＣの遅角側の限界が高温始動時期ＬＳｈとなる。

このような理由から、冷熱状態のエンジンＥを始動する際には、図６に示すように吸気閉時期ＩＶＣが冷熱始動時期ＬＳｃより進角方向Ｓａに設定される。また、停止直後のように高温状態にあるエンジンＥを始動する際には、図７に示すように吸気閉時期ＩＶＣが高温始動時期ＬＳｈより進角方向Ｓａで、且つ、冷熱始動時期ＬＳｃより遅角方向Ｓｂに設定される。

特に、この弁開閉時期制御装置Ａでは、エンジンＥを休止する際には、相対回転位相を遅角方向Ｓｂに大きく変位させる遅角制御を行うことにより、相対回転位相が図８に示す超遅角位相に設定される。この超遅角位相は、吸気閉時期ＩＶＣが上死点ＴＤＣと一致するように開閉時期が設定されている。尚、この超遅角位相に設定できるように、駆動ケース２１に対する内部ロータ２２の回転可能な範囲が設定されている。

〔弁開閉時期制御装置：位相調節の概要〕
弁開閉時期制御装置Ａによる位相調節では、エンジン制御装置４０の位相制御部４２は、吸気カムシャフト７の回転速度と等速度で同じ方向に位相制御モータＭの出力軸Ｍａを駆動回転することで駆動ケース２１と内部ロータ２２との相対回転位相を維持する。

また、位相制御部４２は、吸気カムシャフト７の回転速度を基準にして、位相制御モータＭの回転速度を増大する又は低減することにより相対回転位相を進角方向Ｓａ又は遅角方向Ｓｂに変位させる。

特に、弁開閉時期制御装置Ａは、位相制御モータＭの駆動力で相対回転位相を変位させるため、油圧により変位を実現するものと比較して高速での作動が可能であり、エンジンＥの始動時のように油圧が充分でない状況においても、必要とする相対回転位相に迅速に設定することが可能である。

〔制御構成〕
図１に示すように、エンジン制御装置４０は、アクセルペダルセンサ１４と、シャフトセンサ１６と、カム角センサ１７からの検知信号が入力すると共に、位相制御モータＭと、スタータモータ１５とに制御信号を出力し、更に、インジェクタ９と点火プラグ１０とを制御する燃焼管理部１９に制御信号を出力する。

燃焼管理部１９は、インジェクタ９に対して燃料を供給するポンプ類の作動を管理すると共に、点火プラグ１０に電力を供給するイグニッション回路の制御により点火順序や点火タイミングを管理する。

このエンジン制御装置４０は、前述したように始動制御部４１と、位相制御部４２と、休止制御部４３と、停止制御部４４とを備えている。これらはソフトウエアとして構成されるものであるが、各々の一部をハードウエアで構成することも可能である。特に、休止制御部４３は、エンジンＥを休止する休止制御と、弁開閉時期制御装置Ａの相対回転位相を図８に示す超遅角位相に設定する遅角制御とを実行する。

始動制御部４１は、スタータモータ１５を制御することによりクランキングを行い、このクランキングによりクランクシャフト１の回転速度が設定値を超えた後に燃焼管理部１９の制御により、インジェクタ９で燃焼室に燃料を供給し、点火プラグ１０で点火を行うことでエンジンＥの始動を実現する。この始動制御部４１は、位相制御モータＭの制御により弁開閉時期制御装置Ａの相対回転位相が、エンジンＥの始動に適した相対回転位相に設定される。

位相制御部４２は、エンジンＥが稼動する状況において、アクセルペダルセンサ１４で検知されるアクセルペダルの踏み込み量、エンジンＥに作用する負荷、クランクシャフト１の回転速度等の情報に基づき、燃焼室に対して最適な吸気タイミングで空気を吸引するために位相制御モータＭを制御することで弁開閉時期制御装置Ａを制御して必要とする量の空気の吸入を実現する。

この位相制御部４２で位相制御を行う際には、目標位相が設定されると共に、シャフトセンサ１６とカム角センサ１７との検知結果から弁開閉時期制御装置Ａの相対回転位相を取得し、この相対回転位相と目標位相との偏差を小さくするフィードバック制御が実行される。

休止制御部４３は、エンジンＥの少なくとも一部の燃焼室での燃焼を休止する際に燃焼管理部１９の制御でインジェクタ９での燃料供給を停止し、点火プラグ１０で点火を停止することでエンジンＥの休止（一時的な停止）を実現する。この休止を単に、「エンジンＥの休止」として説明する。休止制御部４３の具体的な制御形態として、アクセルペダルの踏み込みを解除した場合に、エンジンＥの休止が行われるように制御形態が設定されている。

停止制御部４４は、燃焼室での燃焼を停止する際に燃焼管理部１９の制御により、インジェクタ９での燃料供給を停止し、点火プラグ１０での点火を停止することでエンジンＥの完全な停止を実現する。

〔休止制御の課題〕
エンジン制御装置４０では、前述したように、アクセルペダルセンサ１４からの信号に基づき、アクセルペダルの踏み込み操作が解除されたことを判定した場合に、休止制御部４３が、休止制御を実行する。このように休止制御が実行される状況でも、車体が慣性により走行するため、車輪の回転力によりクランクシャフト１が回転することになる。このようにエンジンＥが休止する状態でクランクシャフト１が回転した場合に、従来からのエンジンＥでは、燃焼室に空気が吸入され、この後に燃焼室から空気が排出される。

このように、従来からのエンジンＥでは、エンジンＥが休止する状況において燃焼室から排出された空気が触媒１３に接触する結果、触媒１３の温度を低下させるだけでなく、空気に含まれる酸素が触媒に吸着して浄化性能を低下させるものであった。

この不都合を解消するため、エンジン制御装置４０では、エンジンＥを休止する休止制御を実行する際には、前述した遅角制御を並行して実行することにより、弁開閉時期制御装置Ａを図８に示す超遅角位相まで変位させ、燃焼室から排気経路に対して空気を殆ど排出しない制御を可能にしている。

〔制御形態〕
エンジン制御装置４０によるエンジンＥの制御形態を図９のフローチャートに示しており、これに関連するタイミングダイヤグラムを図６～図８に示している。尚、図９に示すフローチャートは、エンジンＥが既に始動した状態での制御の流れを示している。

つまり、エンジンＥが稼動する状況では、位相制御部４２が、弁開閉時期制御装置Ａの相対回転位相をエンジンＥの稼動に対応した位相とする位相制御を実行する（＃０１、＃０２ステップ）。

この制御では、エンジンＥに作用する負荷、エンジンＥの回転速度（単位時間あたりの回転数）、アクセルペダルの踏み込み量等の情報を、エンジン制御装置４０が取得する。そして、これらの情報に基づき、位相制御部４２がエンジンＥを稼動させるために最適な相対回転位相を目標位相に設定すると共に、シャフトセンサ１６とカム角センサ１７とから検知される実相対回転位相が目標位相に達するまで位相制御モータＭを駆動する制御が実行される。この位相制御では、弁開閉時期制御装置Ａを図６、図７に示す相対回転位相の範囲に含まれるように相対回転位相が設定される。

また、前述したようにアクセルペダルの踏み込みが解除されたことをアクセルペダルセンサ１４からの信号により判定した場合には、休止制御部４３が、休止制御によりエンジンＥを休止し（＃０３、＃１００ステップ）、この後に、アクセルペダルが踏み込まれたことを判定した場合に、始動制御部４１が、エンジンＥの始動制御を実行する（＃０４、＃２００ステップ）。このフローチャートでは休止制御（＃１００ステップ）と、始動制御（＃２００ステップ）とをサブルーチンとして示している。

そして、エンジンＥを停止する際には、停止制御部４４が、燃料カット（燃焼室への燃料供給停止）を行い、点火を停止することでエンジンＥを停止する（＃０５、＃０６ステップ）。これによりエンジンＥの停止が実現する。

休止制御（＃１００ステップ）は、図１０に示すように、休止制御部４３が、燃料カット（燃焼室への燃料供給停止）を行うと共に、点火を停止し、弁開閉時期制御装置Ａの目標位相に超遅角位相に設定する（＃１０１、＃１０２ステップ）。そして、位相制御モータＭの制御により相対回転位相を遅角方向Ｓｂに変位させる制御を開始し、相対回転位相が目標位相に達した時点で制御を停止する（＃１０３～＃１０５ステップ）。

このフローチャートにおいて＃１０３ステップが遅角制御の具体例であり、弁開閉時期制御装置Ａが図８に示す超遅角位相に達して停止した状態では、吸気弁Ｖａの吸気閉時期ＩＶＣが、上死点ＴＤＣに一致する。この超遅角位相は、排気開時期ＥＶＯが高温始動時期ＬＳｈを遅角側に超える時期であり、エンジンＥの始動が不能であり、燃料の供給と点火とを行ってもエンジンＥの自律的な稼動が不能な位相となる。なお、超遅角位相においては、必ずしも吸気弁Ｖａの吸気閉時期ＩＶＣが上死点ＴＤＣに一致している必要はなく、エンジンＥの始動が不能であり、燃料の供給と点火とを行ってもエンジンＥの自律的な稼動が不能な位相であればよい。

また、エンジンＥが休止する状況でも、車体が慣性で走行しているため、車輪から伝えられる駆動力によりピストン４が作動するものの、休止制御（＃１００ステップ）により弁開閉時期制御装置Ａの相対回転位相が超遅角位相に設定されるため、燃焼室において空気が圧縮されることはなく、排気弁Ｖｂが開状態に達しても燃焼室から空気は排出されない。これにより、触媒１３に温度低下を招くことや、触媒１３に空気中の酸素を吸着させることもない。

始動制御（＃２００ステップ）では、図１１に示すように、弁開閉時期制御装置Ａの相対回転位相を、エンジンＥの始動が可能となる目標位相に設定する（＃２０１、＃２０２ステップ）。この後に、位相制御モータＭの制御により相対回転位相を進角方向Ｓａに変位させる制御を開始し、相対回転位相が目標位相に達した時点でインジェクタ９により燃焼室に燃料を供給し、点火プラグ１０による点火を行い、エンジンＥの始動を確認した後に制御を終了する（＃２０３～＃２０５ステップ）。

この＃２００ステップの始動制御は、エンジン制御装置４０の始動制御部４１により実行される。この始動制御を実行する際に、例えば、エンジンＥを温度に基づいて目標位相を設定し、この目標位相に達するように位相制御モータＭを駆動するように制御形態を設定することも可能である。

〔第１実施形態の作用効果〕
このように、弁開閉時期制御装置Ａは、図６と図７とで示される通常の位相制御の範囲を超えて図８に示す超遅角位相に設定できるように構成されている。この機械的な構成に加え、エンジンＥが休止する際には、相対回転位相を超遅角位相に設定する制御を行うようにエンジン制御装置４０が構成されている。

これにより、エンジンＥが休止した場合には、車輪から伝えられる駆動力によってクランクシャフト１が回転し、この回転に伴い吸気弁Ｖａと排気弁Ｖｂとが開閉する作動が行われても、吸気弁Ｖａが開閉するタイミングを大きく遅らせる作動を可能にしている。このように吸気弁Ｖａの開閉時期を設定することにより、ピストン４が上死点ＴＤＣ（圧縮上死点）に達する直前まで吸気弁Ｖａを開状態に維持することが可能となり、燃焼室で燃焼室空気が圧縮されることはない。

従って、この後に排気弁Ｖｂが開放しても燃焼室から空気が排出されることはなく、エキゾーストマニホールド１２から排気経路に空気が流動することがなく、触媒１３の温度低下を招くことや、触媒１３に空気を接触させて触媒の性能低下を招くこともない。

また、図１０のフローチャートに示すように、休止制御として燃料がカットされた直後に、相対回転位相を遅角方向Ｓｂに変位させる遅角制御を行うため、例えば、燃焼室に混合気が残留する状態で遅角制御を行う場合のように、失火を招くこともない。

以下、本発明の第２実施形態を図面に基づいて説明する。
〔基本構成〕
この第２実施形態では、エンジンＥ（内燃機関の一例）の構成、弁開閉時期制御装置Ａの構成、エンジン制御装置４０の構成は、第１実施形態と基本的に共通するものであるが、図１２に示すように、触媒１３の温度を取得する触媒温度取得部としての触媒温度センサ４６を備えた点とが第１実施形態と異なる。

図１２には、触媒１３に接触する位置に触媒温度センサ４６を備えた構成を示しているが、例えば、触媒１３の上流側と下流側との排気ガスの温度を取得する２つの温度センサを備え、これらの温度センサの温度差から触媒１３の温度を推定する構成を採用しても良い。または、触媒温度センサ４６の代わりにエンジンＥの排気ガスの温度を取得する排ガス温センサを備え、外気温、エンジンＥの稼動時間等のパラメータで排ガス温センサの取得値を補正して触媒１３の温度を推定する構成等を採用しても良い。

〔休止制御に伴う弁開閉時期制御装置の制御〕
本実施形態において、触媒１３は、Ａ℃（第１の設定温度の一例）からＢ℃（第２の設定温度の一例）の温度範囲において活性状態が維持され、排気ガスの最適な浄化を実現するものが用いられている。図１３では、活性状態が維持される下限の温度を活性下限ラインＡ℃とし、活性状態が維持される上限の温度を活性上限ラインＢ℃として、夫々示している。例えば、Ａ℃は３５０℃であり、Ｂ℃は４００℃である。触媒１３は、エンジンＥが休止した直後に空気が供給された場合には、空気に含まれる酸素の反応熱により温度が上昇する。これに対して、エンジンＥが休止した直後に空気が供給されず酸素が遮断された場合に、触媒１３は温度低下を招く現象が認められる。

図１３には、燃料カットによりエンジンＥが休止した直後に、例えば、車輪の回転に伴いクランクシャフト１が回転する状況において、図１４のフローチャートに示す休止時位相制御を実行した際に触媒温度センサ４６で取得される触媒１３の温度変化を示している。

つまり、上段の図１３（ａ）には、触媒温度センサ４６で取得される温度が活性下限ラインＡ℃より低温である場合の制御における触媒１３の温度変化を示している。下段の図１３（ｂ）には、触媒温度センサ４６で取得される温度が活性上限ラインＢ℃より高温である場合の制御における触媒１３の温度変化を示している。

図１３（ａ）（ｂ）では、弁開閉時期制御装置Ａを吸気制御位相（超遅角位相を含まない位相）に設定した際の温度変化をベースグラフＰとして一点鎖線で示し、超遅角位相に設定した際の温度変化を超遅角グラフＱとして破線で示し、ベースグラフＰと超遅角グラフＱとを組み合わせた温度変化を総合グラフＲとして実線で示している。

図１４のフローチャートに示す休止時位相制御は、エンジン制御装置４０の休止制御部４３が実行する。つまり、燃料カットによりエンジンＥの稼動を休止した休止制御を実行したタイミングで触媒温度センサ４６によって取得される温度が、図１３（ａ）に示すように、活性下限ラインＡ℃（下限の一例）より低い場合には、触媒１３の温度を上昇させるため、休止制御部４３が弁開閉時期制御装置Ａをベース位相（超遅角位相を含まない位相）に設定する（＃４０１～＃４０３ステップ）。

この制御は、クランクシャフト１が回転する状況を想定しているため、弁開閉時期制御装置Ａの相対回転位相がベース位相に設定されることにより、クランクシャフト１の回転に伴い、エンジンＥの燃焼室から排出される空気が触媒１３に供給される。この供給により、空気に含まれる酸素が触媒１３と反応して反応熱が発生し、図１３（ａ）に示す総合グラフＲは、第１タイミングｔ１までベースグラフＰと同様に温度変化し、触媒１３の温度上昇を可能にする。

酸素との反応による触媒１３の温度上昇には限界があり、限界に達した後には供給される空気によって放熱が開始される（図１３（ａ）のベースグラフＰを参照）。このような放熱による温度低下を抑制するため、放熱により温度低下が開始される切換タイミング（図１３の第１タイミングｔ１）で遅角制御が実行され、休止制御部４３は、弁開閉時期制御装置Ａの相対回転位相を超遅角位相に設定する（＃４０４、＃４０５ステップ）。これにより、総合グラフＲは、第１タイミングｔ１以降は、超遅角グラフＱと同じ傾向で温度低下する。

つまり、図１３（ａ）に総合グラフＲとして示した温度変化は、第１タイミングｔ１に達するまでは弁開閉時期制御装置Ａの相対回転位相がベース位相に設定されるため、前述したようにベースグラフＰと重複する。この総合グラフＲは、この後に、第１タイミングｔ１に達した後には相対回転位相が超遅角位相に設定されるため、超遅角グラフＱと平行する傾向で温度が変化する。

このように、＃４０３～＃４０５ステップの制御を行うことにより、図１３（ａ）の総合グラフＲに示すように触媒１３の温度が変化し、触媒１３の温度上昇を可能にするだけでなく、温度上昇の後の放熱を抑制している。その結果、触媒１３の温度上昇を図り、この後には放熱を抑制することにより、触媒１３を活性状態、あるいは、活性に近い状態に維持して排気ガスの良好な浄化を可能にしている。

第１タイミングｔ１は、触媒温度センサ４６で取得した温度に基づいて設定することが可能であり、弁開閉時期制御装置Ａをベース位相に設定された後の時間経過（タイマによるカウント等）に基づいて設定することも可能である。

また、燃料カットによりエンジンＥの稼動を休止した休止制御を実行したタイミングで触媒温度センサ４６によって取得される温度が、図１３（ｂ）に示すように、活性上限ラインＢ℃（上限の一例）より高い場合（等しい場合も含む）には、触媒１３の温度を低下させるため、遅角制御により弁開閉時期制御装置Ａを超遅角位相に設定する（＃４０１、＃４０２、＃４０６ステップ）。

この制御は、車輪の回転に伴いクランクシャフト１が回転する状況を想定しているため、弁開閉時期制御装置Ａの相対回転位相が超遅角位相に設定されることにより、クランクシャフト１が回転してもエンジンＥの燃焼室から触媒１３に対して殆ど空気が供給されない。図１３（ｂ）に総合グラフＲ（第１タイミングｔ１まで超遅角グラフＱと重複）として示すように、少しの空気に接触するため触媒１３の温度が僅かに上昇する。

この制御においても、酸素との反応による触媒１３の温度上昇は限界があり、限界に達した後には、温度低下が開始される切換タイミング（図１３では第１タイミングｔ１）で、弁開閉時期制御装置Ａの相対回転位相をベース位相に設定することで、触媒１３に供給される空気によって触媒１３の温度低下が促進される（＃４０７、＃４０８ステップ）。これにより、図１３（ｂ）の総合グラフＲは、第１タイミングｔ１以降は、ベースグラフＰと同じ傾向で温度が低下する。

図１３では、（ａ）と（ｂ）の第１タイミングｔ１として等しいタイミングのものを示しているが、これらが異なるタイミングであっても良い。また、この第１タイミングｔ１は、触媒温度センサ４６で取得した温度に基づいて設定することが可能であり、弁開閉時期制御装置Ａの相対回転位相をベース位相に設定された後の時間経過（タイマによるカウント等）に基づいて設定することも可能である。

次に、温度低下が促進され、触媒温度センサ４６で取得される温度が活性上限ラインＢ℃まで低下した第２タイミングｔ２で遅角制御により弁開閉時期制御装置Ａの相対回転位相を再度、超遅角位相に設定することにより空気の供給が抑制される（＃４０９、＃４１０ステップ）。この第２タイミングｔ２以降、総合グラフＲは、超遅角グラフＱと同じ傾向で温度が僅かに低下する。

図１３（ｂ）に総合グラフＲとして示した温度変化は、第１タイミングｔ１に達するまでは弁開閉時期制御装置Ａの相対回転位相が超遅角位相に設定されるため、前述したように超遅角グラフＱと重複する。この総合グラフＲは、この後に、第１タイミングｔ１に達した後に相対回転位相がベース位相に設定されるため、ベースグラフＰと平行する傾向で温度が低下し、更に、第２タイミングｔ２において相対回転位相が再度、超遅角位相に設定されるため、急激な温度低下を抑制した温度変化を示す。

つまり、＃４０６～＃４１０ステップに示す制御を行うことにより、総合グラフＲに示すように触媒１３の温度が変化し、触媒１３の温度低下を可能にし、この温度低下の後には、活性上限ラインＢ℃より低下する現象を抑制する。その結果、触媒１３の温度低下を実現するだけでなく、温度が活性上限ラインＢ℃より低下する現象を抑制し、触媒１３の温度を、活性状態、あるいは、活性に近い状態に維持して排気ガスの良好な浄化を可能にしている。

図１４に示すフローチャートは、休止時位相制御の概要を示すものであり、この制御の流れの途中における何れのタイミングにおいてエンジンＥを始動する情報を取得した場合には、この休止時位相制御を停止し、弁開閉時期制御装置Ａの相対回転位相を進角方向に変位させることで相対回転位相をエンジンＥの始動に適した位相に変位させた後にエンジンＥを始動させる制御が行われる。

〔第２実施形態の作用効果〕
このように、エンジンＥを休止する際には、休止制御部４３が、触媒１３の温度に基づいて弁開閉時期制御装置Ａの遅角制御の要否を判断する。つまり、触媒温度センサ４６で取得した触媒１３の温度に基づいて、例えば、弁開閉時期制御装置Ａを超遅角位相に設定することにより、触媒１３に供給される空気量を大きく低減して触媒１３の温度を維持することや、弁開閉時期制御装置Ａをベース位相に設定することにより、空気に含まれる酸素を利用して触媒１３の温度上昇を可能にする。

また、休止時位相制御では、弁開閉時期制御装置Ａの相対回転位相を超遅角位相とベース位相とに切り換える制御を行うことにより、触媒１３の温度が活性下限ラインＡ℃（下限の一例）より低い場合と、活性上限ラインＢ℃（上限の一例）より高い場合との何れの場合でも、図１３のチャートに総合グラフＲとして示すグラフのように温度を管理し触媒１３を活性状態に維持することや、活性に近い状態に維持して排気ガスの処理を良好に行えるものにしている。

以下、本発明の第３実施形態を図面に基づいて説明する。
〔基本構成〕
この第３実施形態では、エンジンＥ（内燃機関の一例）の構成、弁開閉時期制御装置Ａの構成、エンジン制御装置４０の構成は、第１実施形態と基本的に共通するものであるが、触媒１３は、触媒担体に酸素ストレージ剤を担持することにより、酸素を保持できるように構成され、図１５に示すように、触媒１３に含まれる酸素濃度を取得する酸素濃度取得部としての第１酸素濃度センサ５１と第２酸素濃度センサ５２とを備えた点が第１実施形態と異なる。

図１５には、エキゾーストマニホールド１２からの排気ガスが触媒１３に供給される排気ガス経路のうち、触媒１３の上流側に第１酸素濃度センサ５１を配置し、触媒１３の下流側に第２酸素濃度センサ５２を配置している。これら２つの酸素濃度センサは排気ガス空燃比センサとして機能するものであり、２つの酸素濃度センサでの取得値に基づき触媒１３に保持されている酸素量を推定するために用いられる。

触媒１３は、排気ガスに含まれる酸素濃度が上昇した場合に酸素を保持する機能（酸素ストレージ機能）を有し、排気ガスに含まれる酸素濃度が低下した場合には酸素を与えることにより触媒１３の雰囲気を理論空燃比の付近に維持する。

尚、触媒１３は、触媒担体に酸素ストレージ剤を担持することにより、燃焼室での燃焼がリーン側で行われた際のように排気ガスの酸素濃度が上昇した場合には、酸素ストレージ剤に酸素を保持し、燃焼室での燃焼がリッチ側で行われた際のように排気ガスの酸素濃度が低下した場合には、酸素ストレージ剤に対して既に保持した酸素を排気ガスに与えるように機能する。

〔休止制御に伴う弁開閉時期制御装置の制御〕
触媒１３は、エンジンＥが休止したタイミングにおいて、保持した酸素が充分な量にある場合（酸素が飽和する場合）には、この後に空気を供給する必要はない。また、触媒１３は、エンジンＥが休止したタイミングにおいて、保持した酸素が充分でない場合には、この後に空気を供給して保持される酸素量の増大を図ることが好ましい。

このような理由から、図１６のフローチャートに示す休止時位相制御が実行される。つまり、燃料カットによりエンジンＥが休止した際には、休止制御直前における触媒１３の酸素濃度を第１酸素濃度センサ５１と第２酸素濃度センサ５２が取得する（＃５０１、＃５０２ステプ）。

酸素濃度を取得する制御は、エンジンＥが稼動する状況においてエンジン制御装置４０が比較的短いインターバルで第１酸素濃度センサ５１と第２酸素濃度センサ５２とからの検知信号を取得することにより行われる。その制御形態の一例を挙げると、第１酸素濃度センサ５１の検知信号から燃焼室での燃焼がリッチ側にあり、アクセル操作量が変更されず、第１酸素濃度センサ５１と第２酸素濃度センサ５２との検知信号が変動しない場合には、触媒１３に保持される酸素量は、予め設定された上限に達して飽和状態にあると考えられる。

これに対し、アクセル操作が行われ、第１酸素濃度センサ５１の検知信号から燃焼室での燃焼がリッチ側で行われたことが判定され、この後に第２酸素濃度センサ５２の検知信号から酸素濃度の低下が認められる場合には、触媒１３の内部の酸素が消費され、触媒１３に保持されている酸素量の低下が想像される。

エンジン制御装置４０では、第１酸素濃度センサ５１と第２酸素濃度センサ５２との取得信号の変化傾向と、変化時間と、排気ガスの流量とに基づき、テーブルを参照する等の処理により触媒１３の酸素濃度の推定を可能にしている。

この制御では、触媒１３に担持される酸素濃度の上限と下限との中間に閾値（設定濃度値の一例）が設定されている。触媒１３の酸素濃度が閾値以上である場合には、休止制御部４３は、遅角制御により弁開閉時期制御装置Ａの相対回転位相を超遅角位相に設定し、これにより空気の供給が抑制される（＃５０３、＃５０４ステップ）。また、触媒１３の酸素濃度が閾値未満である場合には、相対回転位相がベース位相に設定される（＃５０３、＃５０５ステップ）。

特に、酸素濃度が閾値以上である判断（＃５０３ステップのＹｅｓ）が、酸素濃度が設定濃度値以上にある場合の判断の一例であり、酸素濃度が閾値未満である判断（＃５０３ステップのＮｏ）が、酸素濃度が設定濃度値以上である判断の一例である。

尚、この制御の他の実施形態として、触媒１３の酸素濃度の上限の値と下限の値とを予め設定し、上限の値と下限の値との範囲内であれば空気を供給しない制御を行うことも考えられる。このような他の実施形態では、下限の値を設定濃度値に設定することにより超遅角位相とベース位相との選択を行えるように制御形態設定することも考えられる。

〔第３実施形態の作用効果〕
このように、エンジンＥが休止する際には、休止制御部４３が、第１酸素濃度センサ５１と第２酸素濃度センサ５２との取得値に基づいて、弁開閉時期制御装置Ａの遅角制御の要否を判断する。つまり、第１酸素濃度センサ５１と第２酸素濃度センサ５２との取得値から触媒１３の酸素濃度を取得し、この取得値と閾値とに基づいて遅角制御を行う場合と、遅角制御を行わない場合との選択を可能にする。

この制御では、車輪の回転に伴いクランクシャフト１が回転する状況を想定しているため、弁開閉時期制御装置Ａの相対回転位相が超遅角位相に設定された場合には、クランクシャフト１が回転してもエンジンＥの燃焼室から触媒１３に対して殆ど空気が供給されない。これにより触媒１３に対し無駄に空気を接触させることがなく、車輪の回転に負荷を作用させることもない。

また、弁開閉時期制御装置Ａの相対回転位相がベース位相（超遅角位相を含まない位相）に設定された場合には、クランクシャフト１が回転する際に燃焼室を通過した空気が触媒１３に供給され触媒１３に保持される酸素濃度を上昇させ、触媒１３の酸素濃度を高めることが可能となり、この後に、エンジンＥを始動した場合には排気ガスの最適な浄化を実現する。

この第３実施形態では、図１６のフローチャートの＃５０３～＃５０５ステップに示すように触媒１３の酸素濃度に基づいて弁開閉時期制御装置Ａの相対回転位相が設定された後には、相対回転位相が固定されるものであるが、例えば、ベース位相に設定した後に、例えばクランクシャフト１の回転数の積算値が設定値に達した場合に超遅角位相に切り換えるように制御形態を設定することも可能である。

以下、本発明の第４実施形態を図面に基づいて説明する。
〔基本構成〕
この第４実施形態では、エンジンＥ（内燃機関の一例）の構成、弁開閉時期制御装置Ａの構成、エンジン制御装置４０の構成は、第１実施形態と基本的に共通する。

図１、図２に示すように、エンジンＥは複数（実施形態では４つ）の気筒を有すると共に、複数の燃焼室の夫々に収容したピストン４と、複数の燃焼室の夫々に燃料を噴射するインジェクタ９と、燃焼室の混合気に点火する点火プラグ１０とを有している。

また、図２に示す複数の気筒のうち、図面の左端のものを１番とし、この１番から右へ２番、３番、４番として識別番号を設定しており、例えば、１番、３番、４番、２番の順序で夫々の気筒に燃料を供給し、点火する制御が考えられる。

第１実施形態において既に説明したように、休止制御部４３が、エンジンＥを休止する制御（休止制御）では、燃料カット（燃焼室への燃料供給停止）を行い、弁開閉時期制御装置Ａの相対回転位相を遅角方向Ｓｂに大きく変位させる遅角制御が行われる。

ここで、休止制御部４３が休止制御を実行するタイミングとして、例えば、予め設定された気筒（特定の識別番号が設定された気筒）の燃焼が終了した後に設定することが考えられる。しかしながら、このような設定は、制御が単純となるものの、休止制御部４３を含むエンジン制御装置４０が休止指令情報を取得した後に、エンジンＥが休止するまでに所定の時間を要することから燃料を無駄に消費する不都合に繋がるものであった。

また、触媒１３は、空気に含まれる酸素が接触することにより劣化や溶損する性質を有するものである。このような理由から、エンジンＥを休止させる際には、休止指令情報を取得した後に、迅速に休止状態に移行することにより、触媒１３に供給される酸素量を低減することが望まれる。

このような理由から、エンジン制御装置４０は、休止信号情報を取得した際に図１７のフローチャートに基づいて休止制御を実行する。

図１７に示すように、休止指令情報を取得した場合には、取得したタイミングの直後に燃焼する気筒を最終燃焼気筒に設定し、このように設定された気筒での燃焼が終了した後に燃料カットを行う（＃６０１～＃６０４ステップ）。

この第４実施形態では、図１に示すように、インジェクタ９が燃焼室に燃料を噴射する筒内噴射型であるため、＃６０２ステップでは、休止指令情報を取得した直後にインジェクタ９で燃料が噴射された気筒が最終燃焼気筒に設定される。

これに対して、図面には示していないが、インジェクタが吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射型である場合には、＃６０２ステップにおいて、休止指令情報を取得した直前にインジェクタによって燃料が噴射された気筒が最終燃焼気筒として設定される。

尚、＃６０４ステップの燃料カットの制御は、最終燃焼気筒に燃料が供給された後であれば良く、このフローチャートに示すタイミングに限定されるものではない。

次に、弁開閉時期制御装置Ａの目標位相に超遅角位相に設定し、最終燃焼気筒の吸気弁Ｖａが吸気閉時期ＩＶＣ（図６、図７を参照）に達した直後のタイミングで、位相制御モータＭの制御により相対回転位相を遅角方向Ｓｂに変位させ、相対回転位相が目標位相に達した時点で制御を停止する（＃６０５～＃６０９ステップ）。

〔第４実施形態の作用効果〕
このように制御形態を設定することにより、内燃機関での燃焼を無駄に継続することなく迅速に休止状態に移行できる。また、このように制御を行うことにより、内燃機関の停止に伴う揺れ量を小さくし、休止状態でクランクシャフト１が回転した場合に、燃焼室から触媒１３に流れる空気量を低減して触媒１３の劣化や溶損を抑制する。

例えば、休止指令情報を取得した直後に無条件で休止制御を実行する制御形態を想像すると、このように想像した制御形態では燃焼が終了していない気筒が存在する場合に、休止制御が開始され、エンジンＥが休止した状態で未燃焼の混合気が燃焼室に残存する不都合に繋がることもある。

エンジンＥが休止する状態で未燃焼の混合気が燃焼室に残存する場合には、例えば、車輪の回転力によってクランクシャフト１が回転する場合には、燃焼室の未燃焼の混合気が触媒１３に接触し、触媒１３を劣化させるものであった。

このような不都合に対して、エンジンＥの燃焼室に燃料を供給する供給系が、燃焼室に燃料を噴射する筒内噴射型であっても、吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射型のものであっても、燃焼室での燃焼が終了した後に、位相制御モータＭの制御により相対回転位相を遅角方向Ｓｂに変位させて超遅角位相に設定し（遅角制御）、休止制御を行うことにより未燃焼の混合気を触媒１３に接触させる不都合を解消できる。

この第４実施形態の休止制御は、第１実施形態と、第２実施形態と、第３実施形態との何れの休止制御にも適用することが可能である。特に、この第４実施形態のように制御形態を設定することにより、休止制御の迅速化だけではなく、遅角制御によって弁開閉時期制御装置Ａが超遅角位相に設定された場合には、エンジンＥの自律した稼動が不能になるため、確実な停止を可能にする。

〔別実施形態〕
本発明は、上記した実施形態以外に以下のように構成しても良い（実施形態と同じ機能を有するものには、実施形態と共通の番号、符号を付している）。

（ａ）ハイブリッド型の車両において、エンジンＥを停止し、バッテリーの電力で走行用モータを駆動して走行する際に、車輪からの駆動力がクランクシャフト１に伝えられる場合に、遅角制御を行う制御を行えるように構成する。つまり、弁開閉時期制御装置Ａとして超遅角位相に設定できる構成のものを用い、この弁開閉時期制御装置Ａを制御するエンジン制御装置４０を備える。

ハイブリッド型車両では、エンジンＥを休止し、バッテリーの電力で走行用モータを駆動して走行するモータ走行モード（ＥＶモード）で走行する状況でも、エンジンブレーキを必要とする場合に、所定のマニュアル操作により車輪の回転力をエンジンＥに伝え、エンジンブレーキを利用して減速できるものも存在する。

このように、モータ走行モード（ＥＶモード）で走行する状況で、エンジンブレーキを作用させるためのマニュアル操作が行われた後に、本発明の実施形態に係る遅角制御を実行するため、以下の制御を行うことも考えられる。

つまり、図１８のフローチャートに示すように、エンジンＥが休止状態にある状況で、クランクシャフト１が回転した際には、弁開閉時期制御装置Ａの目標位相に超遅角位相に設定すると共に、位相制御モータＭの制御により相対回転位相を遅角方向Ｓｂに変位させる制御を開始し、相対回転位相が目標位相に達した時点で位相の制御を停止する（＃３０１～＃３０６ステップ）。

このように、エンジンＥが休止する状況で、クランクシャフト１が回転を開始した直後に遅角制御を行い弁開閉時期制御装置Ａを超遅角位相に設定することにより、燃焼室からの空気の排出量を大きく低減し、触媒１３の温度低下を招くことや、触媒１３に空気を接触させて性能低下を招く不都合を抑制できる。

図１８のフローチャートに示す制御は、クランクシャフト１が回転を開始した直後に、遅角制御を実行するものであるが、前述したようにエンジンブレーキを用いるためのマニュアル操作が行われたことを検知したタイミングで遅角制御を開始するように制御形態を設定しても良い。

更に、ハイブリッド型の車両では、バッテリーに充電された電力を放電するためにエンジンＥのクランクシャフト１を、バッテリーの電力を利用して駆動回転するモータリングを行うこともある。このようなモータリングを行う際にも、本発明の実施形態に係る遅角制御を実行できるように構成することで、燃焼室からの空気の排出量を大きく低減し、触媒１３の温度低下を招くことや、触媒１３に空気を接触させて性能低下を招く不都合を抑制できる。

また、ハイブリッド型の車両においては、放電させるためのモータリング時間を短縮する効果も得られる。すなわち、遅角制御を行い弁開閉時期制御装置Ａを超遅角位相に設定することにより、吸気弁Ｖａが閉じた状態での吸気行程の時間が長くなる。従って、吸気行程におけるエンジンＥ（内燃機関）のピストン４の移動に伴うピストンロスが上昇し、モータリングにおける放電を短い時間にて実行できる。

（ｂ）Ｖ型エンジンや、水平対向エンジンのように２組のバンク（気筒列）を有し、片バンク（一方の気筒列）の燃焼室の燃焼だけ休止する休止制御を可能にしたエンジンＥでは、休止したバンクの吸気カムシャフト７の弁開閉時期制御装置Ａを、超遅角位相に設定するため遅角制御を行えるように構成する。

この制御を行うことにより、休止状態の気筒から空気が排出される現象を抑制し、休止状態において空気が触媒１３の温度低下を招くことや、触媒１３に空気を接触させて性能低下を招く不都合を抑制できる。

（ｃ）超遅角位相は、必ずしも図８に示す位相に限るものではなく、排気閉時期ＥＶＣが上死点ＴＤＣを更に遅角方向Ｓｂに変位したものや、上死点ＴＤＣから僅かに進角側に変位したものであっても良い。また、少量の空気は排出されるものの、高温始動時期ＬＳｈと上死点ＴＤＣの間の任意の位相であっても良い。

（ｄ）超遅角位相は、良好なデコンプ状態を作り出すものであるため、エンジンＥの始動時にクランクシャフト１が所定回転に達するまで弁開閉時期制御装置Ａを超遅角位相に設定するようにエンジンＥの始動ルーチンを設定する。このような制御形態を採用することにより極めて短時間でクランクシャフト１の回転数を上昇させ、エンジンＥの始動に要する時間を短縮することも可能となる。

（ｅ）エンジンＥが高負荷運転時など、排気温度が非常に高い状態となる場合に、排気弁Ｖｂを遅角制御してエキゾーストマニホールド１２から触媒１３に流れる排気量を減少させても良い。この場合、非常に温度の高い排気によって触媒１３の内部を溶解させることによる触媒劣化を抑制できる。

（ｆ）先に説明した第４実施形態では、最終燃焼気筒を設定し、予め設定した気筒での燃焼の終了を基準にして休止制御を行うものであったが、これに代えて、図１９のフローチャート、あるいは、図２０のフローチャートに示すように制御形態を設定できる。

図１９に示す休止制御では、休止指令情報を取得した場合には、燃料カットを行い、設定時間の経過を待つ（＃７０１～＃７０３ステップ）。次に、この設定時間が経過した後に、弁開閉時期制御装置Ａの目標位相に超遅角位相に設定し、位相制御モータＭの制御により相対回転位相を遅角方向Ｓｂに変位させ、相対回転位相が目標位相に達した時点で制御を停止する（＃７０４～＃７０７ステップ）。

このように、休止指令情報を取得した直後に燃料カットを行い、更に、設定時間として、燃料が供給された燃焼室の燃焼が終了するに充分な時間を設定することにより、エンジンＥが休止した状態で未燃焼の混合気が燃焼室に残存する不都合を招くこともない。

また、図２０に示す休止制御では、休止指令情報を取得した場合には、燃料カットを行い、クランクアングルの変化量が設定値を超えるのを待つ（＃８０１～＃８０３ステップ）。次に、クランクアングルの変化量が設定を超えた後に、弁開閉時期制御装置Ａの目標位相に超遅角位相に設定し、位相制御モータＭの制御により相対回転位相を遅角方向Ｓｂに変位させ、相対回転位相が目標位相に達した時点で制御を停止する（＃８０４～＃８０７ステップ）。

このように、休止指令情報を取得した直後に燃料カットを行い、更に、設定値として、燃料が供給された燃焼室の燃焼が終了するに充分なクランクアングルを設定することにより、エンジンＥが休止した状態で未燃焼の混合気が燃焼室に残存する不都合を招くこともない。

この別実施形態（ｆ）では、第４実施形態の構成と比較して、エンジンＥを休止するまでの時間が少し多くの時間を要するものであるが、予め設定した気筒での燃焼の終了を基準にして休止制御を行うものと比較してエンジンＥを休止するまでの時間を短縮できる。

（ｇ）エンジンＥを停止する際に、図２１のフローチャートに示す制御を実行する。つまり、図２１に示す停止制御では、停止指令情報を取得した場合に、弁開閉時期制御装置Ａの相対回転位相を取得する（＃９０１、＃９０２ステップ）。

このように取得した相対回転位相が超遅角位相にない場合には弁開閉時期制御装置Ａの目標位相に超遅角位相に設定し、位相制御モータＭの制御により相対回転位相を遅角方向Ｓｂに変位させ、相対回転位相が目標位相に達した時点で制御を停止する（＃９０３～＃９０６ステップ）。

これに対して、相対回転位相が既に超遅角位相にある場合、及び、＃９０６ステップの制御が終了した後に燃料カットによりエンジンＥを停止する（＃９０７ステップ）。

このような制御を行うことにより、エンジンＥを停止する直前において弁開閉時期制御装置Ａを超遅角位相に設定し、デコンプにより完全停止時のエンジンＥの振れを抑制し、振動のないエンジン停止が実現する。

本発明は、内燃機関の吸気弁の開閉時期を設定する弁開閉時期制御装置に利用できる。

１ クランクシャフト
７ 吸気カムシャフト
９ インジェクタ
２１ 駆動ケース（駆動側回転体）
２２ 内部ロータ（従動側回転体）
４３ 休止制御部
４６ 触媒温度センサ（触媒温度取得部）
５１ 第１酸素濃度センサ（酸素濃度取得部）
５２ 第２酸素濃度センサ（酸素濃度取得部）
Ｅ エンジン（内燃機関）
Ｍ 位相制御モータ（電動モータ）
Ｖａ 吸気弁
Ｖｂ 排気弁
Ｘ 回転軸芯

Claims (10)

1. 複数の気筒を有し、複数の前記気筒の夫々の燃焼室に対し所定の順序で燃料を供給し、点火を行うように構成された内燃機関を有する車両に備えられ、
   回転軸芯を中心に回転自在に配置され内燃機関のクランクシャフトと同期回転する駆動側回転体と、
   前記回転軸芯を中心に回転自在に配置され前記駆動側回転体と相対回転自在で前記内燃機関の吸気弁を開閉するカムシャフトと一体回転する従動側回転体と、
   電動モータの駆動力により前記駆動側回転体および前記従動側回転体の相対回転位相を設定する位相調節機構と、
   前記車両の走行中に、前記内燃機関の複数の前記気筒の少なくとも一部の前記燃焼室での燃焼を一時的に停止させて休止する際に、前記燃焼室での前記燃焼を休止した前記気筒について、前記内燃機関が始動不能となり、且つ、前記内燃機関に燃料噴射と点火を行っても自律的な稼動が不能となる位相に達するまで前記相対回転位相を遅角側に設定する遅角制御を行う休止制御部と、を備え、
   前記休止制御部は、燃料カットにより前記内燃機関の燃焼室での前記燃焼を休止させる休止制御を行うことができ、
   前記休止制御部は、前記休止制御を実行している状況で、前記クランクシャフトが前記内燃機関の外部からの力により回転した際には、この回転が開始された後に、前記遅角制御を行う弁開閉時期制御装置。
2. 前記休止制御部は、前記遅角制御により、前記内燃機関の燃焼室において圧縮行程が終了するまで前記吸気弁を開放する請求項１に記載の弁開閉時期制御装置。
3. 前記クランクシャフトを回転させる前記内燃機関の外部からの力は、前記車両が慣性により走行することによる車輪の回転力である請求項１又は２に記載の弁開閉時期制御装置。
4. 前記内燃機関の排気ガスを浄化する触媒の温度を取得する触媒温度取得部を更に備え、
   前記休止制御部は、燃料カットにより前記内燃機関の燃焼室での燃焼を休止させた休止制御を実行した状態において、前記触媒温度取得部で取得される前記触媒の温度が前記触媒の活性状態が維持される下限の温度未満である場合に、前記遅角制御を行わない請求項１から３のいずれか一項に記載の弁開閉時期制御装置。
5. 前記内燃機関の排気ガスを浄化する触媒の温度を取得する触媒温度取得部を更に備え、
   前記休止制御部は、燃料カットにより前記内燃機関の燃焼室での燃焼を休止させた休止制御を実行した状態において、前記触媒温度取得部で取得される前記触媒の温度が前記触媒の活性状態が維持される上限の温度以上である場合に、前記遅角制御を行う請求項１から３のいずれか一項に記載の弁開閉時期制御装置。
6. 前記内燃機関の排気ガスを浄化する触媒に含まれる酸素濃度を取得する酸素濃度取得部を更に備え、
   前記休止制御部は、燃料カットにより前記内燃機関の燃焼室での燃焼を休止させた休止制御を実行した状態において、前記酸素濃度取得部で取得される前記酸素濃度が、前記触媒で保持可能な前記酸素濃度の上限と下限の中間に設定された設定濃度値未満である場合に前記遅角制御を行わない請求項１から３のいずれか一項に記載の弁開閉時期制御装置。
7. 前記内燃機関の排気ガスを浄化する触媒に含まれる酸素濃度を取得する酸素濃度取得部を更に備え、
   前記休止制御部は、燃料カットにより前記内燃機関の燃焼室での燃焼を休止させた休止制御を実行した状態において、前記酸素濃度取得部で取得される前記酸素濃度が、前記触媒で保持可能な前記酸素濃度の上限と下限の中間に設定された設定濃度値以上である場合に前記遅角制御を行う請求項１から３のいずれか一項に記載の弁開閉時期制御装置。
8. 前記休止制御部は、前記休止制御を行う休止指令情報を取得した場合には、前記休止指令情報を取得したタイミングの直後に燃焼する前記気筒を最終燃焼気筒に設定し、前記最終燃焼気筒での燃焼の後で、前記最終燃焼気筒の吸気弁が閉じた直後に前記遅角制御を行う請求項１から３のいずれか一項に記載の弁開閉時期制御装置。
9. 前記内燃機関が、複数の前記気筒の夫々の燃焼室に燃料を噴射するインジェクタを備え、前記休止制御部は、前記休止指令情報を取得したタイミング直後に前記インジェクタで燃料が噴射された前記気筒を前記最終燃焼気筒に設定する請求項８に記載の弁開閉時期制御装置。
10. 前記内燃機関が、複数の前記気筒の吸気ポートの夫々に燃料を噴射するインジェクタを備え、前記休止制御部は、前記休止指令情報を取得したタイミング直前に前記インジェクタで燃料が噴射された前記気筒を前記最終燃焼気筒に設定する請求項８に記載の弁開閉時期制御装置。

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