JP2004019497A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】機関始動時に迅速に進角室内に作動油を供給して進角状態を形成し、応答性のよいバルブタイミング制御を行う。
【解決手段】内燃機関のバルブタイミング制御において、作動ポンプからは、シリンダヘッドの作動油供給穴、カムシャフトの作動油導入穴、作動油通路という順で作動油が導入され、その作動油の液圧に応答してバルブタイミングが制御される。内燃機関が停止した状態では、停止位置制御手段により、カムシャフトの作動油導入穴とシリンダヘッドの作動油供給穴とが整合しない位置となるように、カムシャフトとシリンダヘッドとの相対位置が制御される。これにより、内燃機関が停止した状態で作動油通路内に作動油を残留させることができ、機関始動時に迅速にバルブタイミング制御を開始することが可能となる。
【選択図】　　　図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の運転状態に応じて機関バルブの開閉弁時期（バルブタイミング）を可変制御する内燃機関のバルブタイミング制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関のバルブタイミング制御装置としては、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を変更して、内燃機関の吸気バルブの開閉タイミングを調整するものが知られている。この種のバルブタイミング制御装置は、クランクシャフトと同期して回転するハウジングと、カムシャフトに結合されハウジングに対して相対的に回転可能なベーンと、油の流入によってその体積を広げてベーンのクランクシャフトに対する回転位相を進角させる進角室と、油の流入によってその体積を広げてベーンのクランクシャフトに対する回転位相を遅角させる遅角室とを備える。
【０００３】
進角室及び遅角室は個々の液圧路を介して油圧制御弁に接続されている。油圧制御弁は、電子制御装置などの指令信号に基づいて動作し、オイルポンプから送られる作動油を進角室及び遅角室に供給し、また、作動油を進角室及び遅角室から排出する。ベーンは、その両側面に形成された進角室内と遅角室内の圧力の相対的関係により、ハウジングに対する相対的回転位相が所望の位相に調整される。それによりクランクシャフトに対するカムシャフトの相対的回転位相が変更され、機関のバルブタイミングが変更される。
【０００４】
なお、機関始動時に液圧路内が低圧状態でのままハウジング内の内部ロータが回転し、ベーンが遅角室などの側壁と衝突して異音が生じることを防止するため、機関停止時にベーンを最遅角位置へロックするためのロック機構を設けることも知られている。そのようなバルブタイミング制御装置の一例が特開２０００−２３０４０８号公報に記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このようなバルブタイミング制御装置では、機関停止時にはオイルポンプの作動が停止されるため、液圧路内に導入されていた作動油が液圧路を通じてオイルパンへと抜けていく。通常は、機関停止時に液圧路内の作動油が抜けて液圧路内の圧力が低下すると、カムシャフトのフリクションによってベーンは最遅角位置に至ることになる。そして、機関停止後は進角室内の作動油は進角側液圧路を通じてオイルパンへと抜けていく。オイルパンから進角室に至る液圧路のうち、カムシャフトとシリンダヘッドの一部との接続部は、カムシャフトとシリンダヘッドのそれぞれにオイル穴が設けられ、両者が連通することにより作動油が移動するように構成されている。また、シリンダヘッドには、シリンダヘッド側のオイル穴を含むように、オイル溝が形成されている。よって、機関停止後には、進角室内の作動油が上記オイル穴及びオイル溝を通じてオイルパンへと抜けてしまう。
【０００６】
このように、機関停止後に作動油が液圧路から抜けてしまうと、その後の機関始動時には、オイルポンプが動作して進角室に作動油が充填されるまではバルブタイミング制御が開始できず、応答が遅れるという問題がある。
【０００７】
本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、機関始動時に迅速に進角室内に作動油を供給して進角状態を形成し、応答性のよいバルブタイミング制御を行うことが可能な内燃機関の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】
本発明による内燃機関の制御装置は、内燃機関の回転に連動して作動する作動ポンプと、内部に形成された作動液通路と、前記作動液通路と通じるとともに外部へ開口する第１の作動液穴とを有する前記内燃機関の回転軸と、前記回転軸回転に伴って前記第１の作動液穴と周期的に整合する位置に形成されるとともに前記作動ポンプに通じる第２の作動液穴を有し、前記回転軸を回転可能に支持する回転軸支持体と、前記作動液通路に導入された作動液の液圧に応答して作動するアクチュエータと、前記内燃機関が停止した状態で、前記第１の作動液穴と前記第２の作動液穴とが整合しない位置となるように前記回転軸と前記回転軸支持体との相対位置を制御する停止位置制御手段と、を備える。
【０００９】
上記の内燃機関の制御装置において、内燃機関の回転軸の内部には作動液通路が形成され、その作動液通路は第１の作動液穴により回転軸外部へ通じている。回転軸は回転軸支持体により回転可能に支持される。回転軸支持体は、回転軸に形成された第１の作動液穴と周期的に整合する位置に設けられた第２の作動液穴を有する。第２の作動液穴は、内燃機関の回転に連動して作動する作動ポンプに通じている。作動ポンプからは、回転軸支持体に設けられた第２の作動液穴、回転軸に設けられた第１の作動液穴、回転軸内部に設けられた作動液通路という順で作動液が導入され、その作動液の液圧に応答してアクチュエータが動作する。そして、内燃機関が停止した状態では、停止位置制御手段により、第１の作動液穴と第２の作動液穴とが整合しない位置となるように、回転軸と回転軸支持体との相対位置が制御される。これにより、内燃機関が停止した状態では、回転軸側の作動液通路内の作動液は回転軸支持体側へ流動しにくくなり、作動液通路内に作動液を残留させることができる。よって、その後に内燃機関を始動する際には、作動液通路内に作動液が残留しているので、迅速にアクチュエータを作動させることが可能となる。
【００１０】
上記の内燃機関の制御装置の一態様では、前記回転軸支持体は、前記回転軸の第１作動液穴と対応する内周上に一部分を除いて形成された環状の溝を有し、前記停止位置制御手段は、前記第１の作動液通過穴が、前記溝が形成されていない一部分と整合するように前記回転軸と前記回転軸支持体との相対位置を制御する。
【００１１】
この態様では、回転軸支持体側には、第１作動液穴が移動する内周上に、一部分を除いて環状の溝が形成されている。この溝は、内燃機関の動作中には、作動液を回転軸支持体側の第２の作動液穴から、回転軸の第１の作動液穴へ円滑に導入するための補助的役割を果たす一方、内燃機関が停止している状態では、環状の溝が形成されていない部分と、回転軸側の第１作動液穴とが整合するように回転軸と回転軸支持体との相対位置関係が制御される。よって、内燃機関の動作中は円滑に作動液を導入させることができるとともに、内燃機関が停止した状態では回転軸内の作動液通路から作動液が抜けることを効果的に防止することができる。
【００１２】
上記の内燃機関の制御装置の他の一態様では、前記アクチュエータは、前記内燃機関のクランクシャフトと前記回転軸との相対的回転位相を変更することにより前記内燃機関のバルブ開閉特性を変更する機構とすることができる。この態様では、内燃機関の停止状態では、作動液を回転軸内の作動液通路に残留させることができるので、内燃機関の始動時には迅速にバルブ開閉制御を開始することができる。
【００１３】
上記の内燃機関の制御装置の他の一態様では、前記停止位置制御手段は、前記クランクシャフトの回転位置を制御するモータ又はジェネレータにより構成することができる。この態様では、モータ又はジェネレータがクランクシャフトの回転位置を制御すると、それに応じて回転軸の回転位置が制御され、その結果、回転軸の第１の作動液穴と回転軸支持体の第２の作動液穴との位置制御が行われる。
【００１４】
上記の内燃機関の制御装置の好適な実施例では、前記内燃機関はハイブリッド車両に搭載されるものであり、前記モータ又はジェネレータは、前記ハイブリッド車両に駆動力を付与し、又は、前記内燃機関の出力の一部を電気エネルギーに変換する。これによれば、ハイブリッド車両で使用されるモータ又はジェネレータにより、機関停止時に第１の作動液穴と第２の作動液穴との位置制御を行うことができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。
【００１６】
［車両］
まず、本発明の制御装置を適用した車両について簡単に説明する。図１に、本発明の制御装置を適用した車両１００の構成を示す。図１に示すように、車両１００は、エンジン６０と、エンジン６０から出力される動力により発電すると共にエンジン６０を始動する際のセルモータとして駆動可能な発電用モータ６９と、駆動輪１７４，１７６にディファレンシャルギヤ１７２を介して結合された駆動軸１７０を駆動する駆動用モータ１５０と、発電用モータ６９を駆動する発電用モータ駆動回路１４２と、駆動用モータ１５０を駆動する駆動用モータ駆動回路１５２と、発電用モータ駆動回路１４２を介して発電用モータ６９と電力の授受を行うと共に駆動用モータ駆動回路１５２を介して駆動用モータ１５０と電力の授受を行うバッテリ１６０と、エンジン６０および両モータ６９，１５０を駆動制御すると共にバルブタイミング制御装置１０を制御する電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）５０とを備える、いわゆるハイブリッド型の電気自動車である。ここで、本発明によるバルブタイミング制御装置１０は、エンジン６０に組み込まれた後述する位相変更機構１１やＥＣＵ５０などにより構成される。
【００１７】
ＥＣＵ５０は、ＣＰＵ（図示せず）を中心としたマイクロコンピュータであり、制御プログラムを記憶したＲＯＭやワーク用のＲＡＭ、入出力ポートなどを備える。ＥＣＵ５０の入力ポートには、エンジン６０の運転状態や発電用モータ６９および駆動用モータ１５０の運転状態等を示す種々のセンサやこれらを運転するのに必要なセンサが接続されている。例えば、エンジン６０の運転状態を検出するセンサとしては、エンジン６０の負荷を検出する吸気圧センサ８０、図示しないディストリビュータに設けられクランクシャフト６８の回転数と回転角度を検出する回転数センサ８１およびクランク角センサ８２、吸気側カムシャフト１１の回転角度を検出するカム角センサ８３、エンジン６０の水温を検出する水温センサ８４などが接続されている。また、発電用モータ６９および駆動用モータ１５０の運転状態を検出するセンサとしては、発電用モータ駆動回路１４２を介して発電用モータ６９に流される三相の電流を検出する電流計１４４や駆動用モータ駆動回路１５２を介して駆動用モータ１５０に流される三相の電流を検出する電流計１５４などが接続されている。このほか、ＥＣＵ５０には、例えば、イグニッションキーの状態を検出するイグニッションスイッチ８５や時間を計測するタイマ８６、アクセルペダル１６３の踏込量を検出するアクセルペダルポジションセンサ１６４、ブレーキペダル１６５の踏込量を検出するブレーキペダルポジションセンサ１６６、バッテリ１６０の残容量ＢＲＭを検出する残容量計１６２、図示しないスロットルバルブの開度（ポジション）を検出するスロットルバルブポジションセンサなども接続されているが、その他のセンサ，スイッチなどの図示は省略する。また、ＥＣＵ５０の出力ポートには、発電用モータ駆動回路１４２や駆動用モータ駆動回路１５２、図示しないイグナイタや燃料噴射弁やスロットルバルブアクチュエータ等が接続されている。
【００１８】
このように構成された車両１００において、ＥＣＵ５０は、アクセルペダルポジションセンサ１６４やブレーキペダルポジションセンサ１６６により検出されたアクセルペダル１６３やブレーキペダル１６５の踏込量に応じたトルクを駆動用モータ１５０から出力するよう駆動用モータ駆動回路１５２を制御すると共に、残容量計１６２により検出されるバッテリ１６０の残容量ＢＲＭが所定範囲内となるようエンジン６０を間欠運転制御する。
【００１９】
［バルブタイミング制御装置］
次に、上記の車両１００に組み込まれるバルブタイミング制御装置１０について説明する。図２は、エンジン６０におけるカムシャフトとクランクシャフトの同期機構を示す。図３は本実施形態のバルブタイミング制御装置１０の可変バルブタイミング機構の側部断面構造と、同制御装置の油圧回路構造とを併せて示している。また、図４は、上記可変バルブタイミング機構の正面図を示している。
【００２０】
吸気側カムシャフト１１は、図３に示すように、エンジン６０のシリンダヘッド２３の上端面とカムキャップ２４により回転可能に軸支されており、吸気側カムシャフト１１には図２に示すように外周部に２つで１対をなす４対のカム７０が形成されている。各カム７０には、エンジン６０の気筒毎に設けられた吸気バルブ６２の上端部が当接されており、吸気側カムシャフト１１と共にカム７０が回転することにより吸気バルブ６２が開閉するようになっている。
【００２１】
吸気側カムシャフト１１のシリンダヘッド２３およびカムキャップ２４により軸支された部分より先端側（図２の左側）には、図３に示すようにカムスプロケット１５が取り付けられている。排気側カムシャフト７３には、吸気側カムシャフト１１と同様に、２つで１対をなす４対のカム７５が形成されており、各カム７５には、エンジン６０の気筒毎に設けられた排気バルブ６４の上端部が当接されている。この結果、排気側カムシャフト７３と共にカム７５が回転することにより排気バルブ６４が開閉駆動する。
【００２２】
カムスプロケット１５及び７４は、図２に示すように、クランクシャフト６８の端部に取り付けられたクランクスプロケット６８Ａにタイミングチェーン７７によって掛装されている。こうして、クランクシャフト６８と吸気側カムシャフト１１とが同期回転される。
【００２３】
次に、バルブタイミング制御装置１０の詳細について、図３及び図４を参照して説明する。図３に示すように、回転に伴い吸気バルブ６２を開閉駆動するカムシャフト１１は、シリンダヘッド２３の上端部及びカムキャップ２４によって回転可能に支持されている。このカムシャフト１１の先端には、内部ロータ１２がセンタボルト１４によって、一体となって回転するように固定されている。
【００２４】
カムシャフト１１の先端部には、図２に示すように機関出力軸であるクランクシャフト６８と駆動連結され、これと同期して回転するカムスプロケット１５がカムシャフト１１に対して相対回転可能に装着されている。このカムスプロケット１５には、ハウジング１６及びカバー１７が取付ボルト１８によって一体となって回転するように取り付けられている。ハウジング１６は円環形状をなしており、その内周部に上記内部ロータ１２を内包するように設けられている。また、カバー１７は、これらハウジング１６及び内部ロータ１２の先端面を覆っている。
【００２５】
一方、図４に示すように、内部ロータ１２の外周には、複数の（ここでは４つの）ベーン１３が設けられている。このベーン１３は、ハウジング１６の内周にその周方向に沿って形成された溝状の凹部１９内に収容されている。この凹部１９は、ベーン１３によって２つの圧力室２１，２２に区画されている。なお以下では、これら圧力室２１，２２のうち、ベーン１３から見てカムシャフト１１の回転方向（図４では時計回り方向側）に形成される圧力室２２を「遅角側圧力室」、またその反対側に形成される圧力室２１を「進角側圧力室」という。
【００２６】
内部ロータ１２の各ベーン１３の先端及びハウジング１６の凹部１９同士を区画する凸状の部分２０の先端には、シール部材２８が装着されている。このシール部材２８は、図３に示すように、板ばね２９によって上記各凹部１９の内壁面及び内部ロータ１２の外周面にそれぞれ圧接されている。そのため、このシール部材２８によって、上記進角側圧力室２１及び遅角側圧力室２２の間がシールされる。また、こうして進角側圧力室２１及び遅角側圧力室２２の間がシールされることで、これら両圧力室２１，２２内に作動油が充填された状態では、それら作動油を介して内部ロータ１２とハウジング１６とが連結され、ハウジング１６に固定されたカムスプロケット１５の回転がカムシャフト１１へと伝達されるようになる。
【００２７】
このバルブタイミング制御装置では、これら圧力室２１，２２内の作動油の圧力によって内部ロータ１２をハウジング１６に対して相対回動させるようにしている。すなわち、進角側圧力室２１内の圧力を遅角側圧力室２２内の圧力に対して高くした場合、内部ロータ１２はハウジング１６に対してカムシャフト１１の回転方向に相対回動される。このとき、内部ロータ１２に固定されたカムシャフト１１の回転位相は、ハウジング１６に固定されたカムスプロケット１５と同期回転するクランクシャフトの回転位相に対して進角されるようになる。
【００２８】
一方、遅角側圧力室２２内の圧力を進角側圧力室２１内の圧力に対して高くした場合、内部ロータ１２はハウジング１６に対してカムシャフト１１の回転方向と逆方向に相対回動され、カムシャフト１１の回転位相はクランクシャフトの回転位相に対して遅角されるようになる。
【００２９】
なお、このバルブタイミング制御装置では、内部ロータ１２は、ベーン１３が凹部１９の一方の側壁に当接する位相から凹部１９の反対側の側壁に当接する位相までの範囲で相対回動できるようになっている。すなわち、この相対回動可能な位相の範囲が、このバルブタイミング制御装置における回動位相の制御範囲となる。以下では、内部ロータ１２が最も遅角方向（カムシャフト１１の回転方向とは逆方向）に相対回動したときの位置、すなわち上記制御範囲の遅角側の最大制御位置を「最遅角位置」といい、最も進角方向（カムシャフト１１の回転方向）に相対回動したときの位置、すなわち上記制御範囲の進角側の最大制御位置を「最進角位置」という。
【００３０】
このようにバルブタイミング制御装置１０では、上記各圧力室２１，２２内の圧力制御に基づき、内部ロータ１２を上記「最遅角位置」から「最進角位置」までの範囲で相対回動させている。そしてこの相対回動によって、クランクシャフトに対するカムシャフト１１の相対回転位相を変更し、カムシャフト１１の回転に伴い開閉駆動される機関バルブの開閉弁時期（バルブタイミング）を可変としている。
【００３１】
また、バルブタイミング制御装置１０では、機関始動時などの圧力低下時に、内部ロータ１２の相対回動を規制するようにロック機構が設けられている。
【００３２】
図３及び図４に示すように、ベーン１３の一つには、カムシャフト１１の軸方向と平行に延びる段付きの収容孔３０が形成されており、この収容孔３０の内部の空間には、ロックピン３１が往復摺動可能に配設されている。
【００３３】
このロックピン３１は、図３にその断面構造を示すように、外周面が上記収容孔３０の内周面に摺接した状態でカムシャフト１１の軸方向に移動するようになっている。また、ロックピン３１はコイルばね３３によってカムスプロケット１５側に向けて付勢されている。カムスプロケット１５には、内部ロータ１２が上記最遅角位置に位置するときに、上記ロックピン３１が挿入可能なロック穴３２が形成されている。ロックピン３１がコイルばね３３の付勢力によってこのロック穴３２内に挿入されることで、内部ロータ１２はカムスプロケット１５に機械的に締結され、その相対回動が規制（ロック）されるようになる。一方、進角側圧力室２１及び遅角側圧力室２２の一方若しくは両方の圧力が十分に高まると、ロックピン３１は収容孔３０から離脱する方向に移動して、上記相対回動の規制（ロック）が解除される。
【００３４】
このように、バルブタイミング制御装置１０は、機関始動直後の圧力低下時には内部ロータ１２の相対回動を最遅角位置で規制（ロック）し、オイルポンプ４１が十分な作動油を供給できるようになると直ちに上記相対回動の規制を解除して、バルブタイミング制御を行えるようにしている。
【００３５】
続いて、進角側及び遅角側圧力室２１，２２内の作動油の圧力を調整するための油圧回路構成について、図３に基づき説明する。
【００３６】
図３に示すように、進角側圧力室２１及び遅角側圧力室２２は、カムシャフト１１の内部やシリンダヘッド２３の内部などに形成された進角側油通路４５及び遅角側油通路４４を通じて、それぞれ油圧制御弁４２に接続されている。この油圧制御弁４２には、オイルポンプ４１によってオイルパン４０から吸引吐出された潤滑油の一部が可変バルブタイミング機構の作動油として給油通路４６を通じて供給されるようになっている。更にこの油圧制御弁４２からは、同油圧制御弁４２に接続されたドレイン通路４７を通じてオイルパン４０へと作動油を還流するようになっている。
【００３７】
油圧制御弁４２は、電子制御装置５０のデューティ制御に基づき作動し、進角側油通路４５及び遅角側油通路４４に対して給油通路４６及びドレイン通路４７のいずれかを連結する。こうして進角側油通路４５及び遅角側油通路４４に作動油を供給する、あるいはこれら油通路４４，４５から作動油を排出することによって、油圧制御弁４２は上記進角側圧力室２１及び遅角側圧力室２２内の圧力を調整している。
【００３８】
次に、機関停止時に作動油が圧力室から抜ける量を減らすための機構について説明する。本発明では、以下の方法により、機関停止時に圧力室からオイルパン４０へと抜ける作動油の量を減らして、機関停止時においてもある程度の量の作動油が進角側油通路４５内に残るようにする。これにより、その後の機関始動時における応答性を改善する。
【００３９】
図５（ａ）に、シリンダヘッド２３とカムキャップ２４によりカムシャフト１１を支持している部分の断面、具体的には図３の切断線Ａ−Ａ’における断面を示す（但し、図３に示すタイミングとは異なるタイミングの状態を示している）。図３及び図５（ａ）に示すように、シリンダヘッド２３とカムキャップ２４の間にカムシャフト１１が回転可能に保持されている。カムシャフト１１には、その中心に進角側油通路４５が形成されるとともに、中心から円周側へずれた位置に遅角側油通路４４が形成されている。進角側油通路４５は、カムシャフト１１内を半径方向に延びて外部まで貫通した油導入穴９６に接続されている。
【００４０】
シリンダヘッド２３とカムキャップ２４には、カムシャフト１１を保持するその内周面上に環状の油通路９１ａ及び９１ｂがそれぞれ形成されている。即ち、カムキャップ２４には半円周に相当する油通路９１ａが形成され、シリンダヘッド２３には半円周に相当する油通路９１ｂが形成されている。油通路９１ａ及び９１ｂを図５（ａ）の上方から見た様子を図５（ｂ）に示す。なお説明の便宜上、油導入穴９６及び油供給穴９２の開口位置も図示している。図５（ｂ）に示すように、油通路９１ａ及び９１ｂは所定の幅を有し、その中を作動油が移動することができる。
【００４１】
機関動作中は、作動油はオイルポンプ４１から、給油通路４６、油圧制御弁４２、進角側油通路４５、シリンダヘッドの油供給穴９２を通って油通路９１ａ、９１ｂ内に供給され、さらにカムシャフト１１の油導入穴９６を通ってカムシャフト１１内部の進角側油通路４５内に導入される。機関動作中は、シリンダヘッド２３及びカムキャップ２４に対してカムシャフト１１は相対的に回転するが、図５（ａ）に示すようにカムシャフト１１の外周には油通路９１ａ、９１ｂが形成されているため、油通路９１ａ及び９１ｂを介して作動油は進角側油通路４５内に導入される。そして、進角側圧力室２１及び遅角側圧力室２２内の作動油量に応じてバルブタイミング制御が実行される。
【００４２】
そして、機関が停止すると、オイルポンプ４１からの作動油の供給が停止し、進角側圧力室２１内の作動油は、進角側油通路４５、カムシャフト１１の油導入穴９６、シリンダヘッド２３の油供給穴９２を通じてオイルパン４０へと移動を開始する。その際、本発明では、カムシャフト１１の油導入穴９６とシリンダヘッド２３の油供給穴９２とが整合しない位置となるように、エンジン６０を停止する。これにより、図５（ａ）に示すように、カムシャフト１１の油導入穴９６の位置とシリンダヘッド２３の油供給穴９２の位置とずれるので、機関停止時に進角側圧力室２１からの作動油がオイルパン４０の方へ抜けていきにくくなる。機関停止時には前述のようにベーン１３は最遅角位置でロックされるため、進角側圧力室２１内には作動油はあまり残留しないが、カムシャフト１１の油導入穴９６とシリンダヘッド２３の油供給穴９２を相互に整合しない配置とすることにより、シリンダヘッド２３側へ抜ける作動油の量は減少し、より多量の作動油をカムシャフト１１内の進角側油通路４５内に残留させることができる。
【００４３】
なお、図５（ａ）に示すように、カムシャフト１１の油導入穴９６とシリンダヘッド２３の油供給穴９２とが整合しない位置でエンジンを停止させたとしても、カムシャフト１１の外周に形成されている油通路９１ａ、９１ｂを通じて作動油はオイルパン４０方向へ抜けていくことが可能であるが、カムキャップ１１及びシリンダヘッド２３と、カムシャフト１１との間の間隔（即ち、油通路９１ａ、９１ｂの断面積）はそれほど大きくはないため、そこから作動油が抜けていく速度及び最終的に抜ける量はそれほど大きくはない。よって、油導入穴９６と油供給穴９２が整合しない位置で機関を停止することにより、機関停止後にカムシャフト１１内の進角側油通路４５内に残留する作動油量を増加させることができる。こうすれば、次の機関始動時には、進角側油通路４５内にある程度の量の作動油が残っている状態で機関を始動するので、カムシャフト１１の回転位相を迅速に進角させることができる。
【００４４】
また、カムキャップ２４及びシリンダヘッド２３と、カムシャフト１１との間に形成される油通路９１ａ、９１ｂの溝の幅を小さくすることにより、さらに機関停止後に進角側油通路４５から作動油を抜けにくくすることができる。即ち、図５（ｂ）に示す油通路９１ａ、９１ｂの幅に比べ、図５（ｃ）に示すように油通路９１ａ、９１ｂの幅を狭めることにより、機関停止後に進角側油通路４５から抜ける作動油量はより少なくなる。また、油通路９１ａ、９１ｂの幅を狭くする代わりに、深さを浅くすることにより、油通路９１ａ、９１ｂの断面積を小さくしても、同様の効果を得ることができる。
【００４５】
また、機関停止時に作動油をさらに抜けにくくする方法としては、図５（ｄ）に示すように、シリンダヘッド２３に形成された油通路９１ｂの一部に凸部９５を形成して油通路を遮断することができる。凸部９５は油通路９１ｂが形成されていない部分とすることができる。即ち、環状の油通路９１ｂは凸部９５の部分でのみ不連続となる。そして、機関停止時には、カムシャフト１１の油導入穴９６が、油通路９１ｂの凸部９５と整合するように機関を停止する。この方法によれば、カムシャフト１１の油導入穴９６は、シリンダヘッド２３に設けられた、油通路９１ｂの凸部９５により封止された状態となるので、進角側油通路４５から作動油が抜けることを効果的に防止できる。
【００４６】
なお、油通路９１ｂの凸部９５は、図５（ｄ）に示すように、一旦形成された油通路９１ｂの一部を他の部材により埋めるようにして構成することもできるし、シリンダヘッド２３に油通路９１ｂを形成する際に、その部分を除いて油通路９１ｂを形成してもよい。
【００４７】
また、この際の凸部９５のカムシャフト１１の周方向における長さは、最低でもカムシャフト１１の油導入穴９６の周方向長さ以上である必要がある。また、実際には、機関停止時のカムシャフト１１の回転位置はクランクシャフト６８を回転させるモータ６９により制御される。よって、凸部９５の周方向長さは、カムシャフト１１の油導入穴９６の周方向長さに、クランクシャフトを回転制御するモータ６９の回転誤差分のマージンを加えた長さとすることが好ましい。この場合のマージンは、モータ６９の最小単位回転角以上となる。
【００４８】
なお、上記のように、シリンダヘッド２３の油通路９１ｂに凸部９５を形成すると、機関動作中にカムシャフト１１が回転する間に、カムシャフト１１の油導入穴９６が凸部９５と周期的に整合して、作動油が進角側油通路４５内へ導入されないタイミングが生じることになるが、そのタイミングは時間的には一瞬であるので、凸部９５を設けたことにより、機関動作中における作動油の進角側油通路４５内への導入の際に作動油の脈動が生じる恐れはない。
【００４９】
［エンジン停止処理］
次に、本実施形態のバルブタイミング制御装置１０によるエンジン停止処理について図６を参照して説明する。図６は、エンジン停止処理を示すフローチャートである。なお、この制御は、主としてＥＣＵ５０が各種センサからの出力信号などに基づいて実行する。
【００５０】
まず、ＥＣＵ５０は、エンジンを停止すべき状態となったか否かを判定する（ステップＳ１）。具体的には、ＥＣＵ５０は、バッテリ１６０の残容量ＢＲＭが所定の基準量を超えた場合（即ち、充電量が十分である場合）に、エンジンを停止すべき状態であると判定する。また、ＥＣＵ５０は、イグニッションスイッチ８５からの出力信号に基づいて、運転者がイグニッションキーをオフとしたことをイグニッションスイッチ８５が検出したときや、車両が一時的に停止したときにエンジンを停止すべき状態であると判定する。
【００５１】
エンジンを停止すべき状態であると判定されると、ＥＣＵ５０はエンジン６０の回転を徐々に低下させ（ステップＳ２）、回転数センサ８１により検出されるクランクシャフト６８の回転数、即ちエンジン６０の回転数を読み込み、エンジンが停止したか否かを判定する（ステップＳ３）。エンジンが停止したと判定すると、ＥＣＵ５０は、クランク角センサ８２とカム角センサ８３とにより検出されるクランクシャフト６８の回転角に基づいて、クランクシャフト６８が所定の停止位置となるように、発電用モータ６９を制御する（ステップＳ４）。ここで、クランクシャフト６８の所定の停止位置とは、図５（ａ）を参照して説明したように、カムシャフト１１の油導入穴９６がシリンダヘッド２３の油供給穴９２と整合しない位置であり、クランクシャフト６８とカムシャフト１１との相対回転位相関係に基づいて予め決定される。一方、図５（ｄ）の例では、クランクシャフトの所定位置は、カムシャフト１１の油導入穴９６が、シリンダヘッド２３に設けられた凸部９５と整合する位置である。こうして、カムシャフト１１の油導入穴９６が、シリンダヘッド２３の油供給穴９２と整合しない位置にある状態でエンジンが停止される。よって、エンジン停止後に進角側油通路４５から、シリンダヘッド２３を通じてオイルパンへ抜ける作動油量を減少させ、進角側油通路４５内に残留する作動油量を増加させることができる。
【００５２】
なお、上記実施形態のバルブタイミング制御装置１０では、エンジン停止時にベーン１３の位置が最遅角側にロックされるため、進角側圧力室２１内にはそれほど多量の作動油が残ることはない。しかし、エンジン停止時にベーンが最遅角側にロックされないタイプのバルブタイミング制御装置などで、エンジン停止時に進角側圧力室内にスペースが確保されるものの場合には、上述のようにエンジン停止時にカムシャフトとシリンダヘッド間の作動油の抜けを抑制することにより、進角側圧力室内に多量の作動油を残留させることができる。よって、エンジン再始動時に直ちにベーンを進角状態とすることができ、応答をより迅速化することができる。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、バルブタイミング制御装置において、カムシャフト側の作動油穴とシリンダヘッド側の作動油穴とが整合しない位置でエンジンを停止させるので、エンジン停止後に圧力室や油通路内に作動油を残留させることができる。よって、次回のエンジン始動時に圧力室内に作動油を迅速に供給して、始動の応答性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したバルブタイミング制御装置を備える車両の概略構成図である。
【図２】図１に示すエンジンにおけるカムシャフト及びクランクシャフトの連結機構を示す。
【図３】本発明を適用したバルブタイミング制御装置の構造を示す側部断面図である。
【図４】本発明を適用したバルブタイミング制御装置の構造を示す正面図である。
【図５】カムシャフトとシリンダヘッド間の油通路の位置関係を示す図である。
【図６】本発明によるエンジン停止処理のフローチャートである。
【符号の説明】
１０　バルブタイミング制御装置
１１　カムシャフト
１２　内部ロータ
１３　ベーン
２１　進角側圧力室
２２　遅角側圧力室
２３　シリンダヘッド
４０　オイルパン
４１　オイルポンプ
５０　ＥＣＵ
６０　エンジン
６９　発電用モータ
１６０　バッテリ

Claims (5)

1. 内燃機関の回転に連動して作動する作動ポンプと、
   内部に形成された作動液通路と、前記作動液通路と通じるとともに外部へ開口する第１の作動液穴とを有する前記内燃機関の回転軸と、
   前記回転軸回転に伴って前記第１の作動液穴と周期的に整合する位置に形成されるとともに前記作動ポンプに通じる第２の作動液穴を有し、前記回転軸を回転可能に支持する回転軸支持体と、
   前記作動液通路に導入された作動液の液圧に応答して作動するアクチュエータと、
   前記内燃機関が停止した状態で、前記第１の作動液穴と前記第２の作動液穴とが整合しない位置となるように前記回転軸と前記回転軸支持体との相対位置を制御する停止位置制御手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記回転軸支持体は、前記回転軸の第１作動液穴と対応する内周上に一部分を除いて形成された環状の溝を有し、前記停止位置制御手段は、前記第１の作動液通過穴が、前記溝が形成されていない一部分と整合するように前記回転軸と前記回転軸支持体との相対位置を制御することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記アクチュエータは、前記内燃機関のクランクシャフトと前記回転軸との相対的回転位相を変更することにより前記内燃機関のバルブ開閉特性を変更する機構であることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記停止位置制御手段は、前記クランクシャフトの回転位置を制御するモータ又はジェネレータにより構成されることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記内燃機関はハイブリッド車両に搭載されるものであり、前記モータ又はジェネレータは、前記ハイブリッド車両に駆動力を付与し、又は、前記内燃機関の出力の一部を電気エネルギーに変換することを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の制御装置。

Images