JP2006170024A - 弁開閉時期制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ロック機構が働くロック位相が所謂中間位相とされ、ロック機構による強制保持が可能な弁開閉時期制御装置において、通常の相対回転位相制御を実行する制御状態において、不測にロック機構によるロックが働いて、制御不能となることを避ける。
【解決手段】制御弁が、スプールの移動領域として、相対回転位相の制御を実行する相対回転位相制御領域Ａ２と、相対回転位相制御領域Ａ２に接して設けられ、ロック機構に対する制御を実行するロック制御領域Ａ１とを有する構成のものにおいて、相対回転位相制御手段により生成される制御指令が、スプールを、相対回転位相制御領域Ａ２を超えてロック制御領域Ａ１側に侵入させる可能性がある制御指令である場合に、スプールの移動を相対回転位相制御領域Ａ２に留める制限制御指令に置き換える制限手段を設ける。
【選択図】 図７

Description

本発明は、車両等に搭載されるエンジンの動作状態に適応してエンジンの吸気弁及び排気弁の一方又は両方の開閉時期を制御する弁開閉時期制御装置に関する。

この種の弁開閉時期制御装置は、クランクシャフトに対して同期回転する駆動側回転部材と、駆動側回転部材に対して同軸状に配置され、カムシャフトに対して一体回転する従動側回転部材とを備えて構成され、前記駆動側回転部材或いは前記従動側回転部材の少なくとも一方に形成された流体圧室と、前記流体圧室を進角室と遅角室とに仕切るベーンとを備えて構成されている。

弁開閉時期の制御は、駆動側回転部材と従動側回転部材との相対回転位相を適切に設定する制御となるが、この相対回転位相を決定するのに、上記の進角室及び遅角室の一方若しくは両方に対する作動油の給排出が実行されて流体圧室に対するベーンの相対位置が変更される。ここで、相対回転位相は、進角室の容積が最大となるときの最進角位相と遅角室の容積が最大となるときの最遅角位相との間で調整される。

さて、装置は前記作動油の給排出を可能とするために、進角室及び遅角室に個々に接続される油路を備えるとともに、この油路への油圧の供給を選択的に切り換える制御弁を具備している。そして、この制御弁に対してＥＣＵ（電気的制御ユニット）設けられ、このＥＣＵにおいてエンジンの運転状態に従った制御指令が生成され、その制御指令に従って制御弁内に備えられるスプールの位置が切り換り、相対回転位相制御が実現される。

ＥＣＵにおける制御指令の生成に際しては、別途検出されるクランクシャフトとカムシャフトとの回転角から相対回転位相が求められるとともに、導出された相対回転位相と、目標となる相対回転位相との関係から、ＥＣＵに備えられる相対回転位相制御手段が制御指令を生成して、制御弁に出力する。

即ち、本願に係る相対回転位相制御は、図１に示すように、クランクシャフト回転角センサ９ｃとカム回転角センサ９ａ，９ｂからの出力に従ったものであり、ＥＣＵ９で生成された制御指令に従って、制御弁内部に備えられるスプールの位置を制御して、相対回転位相を目標となる相対回転位相に近づけるフィードバック形態を採る。

一方、エンジン始動時等において、その始動を最良の状態で行う目的から、進角室の容積が最大となる最進角位相と遅角室の容積が最大となる最遅角位相との間に設定される中間位相で相対回転位相をロック（固定）し、始動を行うことが提案されている。

この相対回転位相のロックを目的として、弁開閉時期制御装置にはロック機構が備えられる。この様なロック機構６は、例えば、図４等に示されるように、駆動側回転部材に設けられたロック体６０をバネ６１により従動側回転部材側に付勢し、上記ロック体６０を従動側回転部材に設けられたロック油室６２内に突入させて相対回転を拘束するものであり、ロック体が突入したロック状態で相対回転位相の固定が起こる。上述の相対回転位相の制御を行う場合は、図３に示すように、ロック油室内にロック油を供給してロック体を駆動側回転部材側に引退させて、両部材間の位相拘束（ロック）を解く。
この種のロック、ロック解除に際しても、ロック油室への油圧の給排出が、ＥＣＵ９からの制御指令に従った制御弁７６の動作により行われる。

上記制御弁として、この制御弁を単一のもので構成し、制御弁に備えられるスプールの位置（領域）として、上記相対回転位相制御を実行するための相対回転位相制御領域と、上記ロック機構に対する制御を実行するためのロック制御領域とが、実質的に接続して設けられる構成のものが提案されている。

例えば、特許文献１に示される図２１を例に取ると、図上左側に示されるロック油室に油が供給され、若しくはロック油室に油が満たされて閉鎖されている領域（供給側から閉鎖域に移動した場合）が相対回転位相制御領域であり、その右側に示される領域がロック制御領域となる。

特開２００３−１７２１１０（図２１）

上記構成の弁開閉時期制御装置にあっては、以下のような問題があることが判明した。
相対回転位相制御を実行している状態で、進角制御を行う場合、進角室に油を供給するか油圧を保持し、遅角室をドレンする。この状態では、ロック油室には、相対回転位相の制御を行う要請から油圧が供給される（ロックを抑制する）状態とされる。

一方、この進角制御に対して、その制御領域に隣接して、進角状態を維持しながらロック機構を働かせるロック強制保持を行う場合がある。このロック強制保持は、ロック機構に備わるロック体がロック油室内へ突入した状態を維持させて、この状態において、進角室内に供給される油圧によりロック体をロック油室の側壁（段差を成す壁）に押し付けて、ロックの強制保持を図るものである。この形態では、ロック体の突入を許容するためにロック油室の油はドレンされ、ロック体のロック油室側壁への付勢力を得るのに、進角室へ油の供給が行われる。

このロック体によるロックを伴わない進角制御とロック体によるロックが掛かったロック強制保持とを実現するため、一対の制御弁のスプール位置領域が、実質的に接続して設けられている構成が提案されているのである。

上記構成にあって、進角制御を実行する必要がある状況で、駆動側回転部材と従動側回転部材との相対回転位相は所定の位相にあるのであるが、何らかの理由により、ＥＣＵに備えられる相対回転位相制御手段側で、相対回転位相が目標の相対回転位相より小さいと認識した場合は、制御弁のスプール位置をさらに進角側（図７における右側）に移動させる制御指令が生成され出力される場合ある。

この場合、制御弁のスプール位置が、図７に示す、相対回転位相制御領域を超えて、ロック制御領域側へ移動すると、ロック油室の油圧がドレンされることにより、ロック機構によるロックがかかる。このような状況になると、本来の相対回転位相制御が行えない制御不能が発生する。

本発明の目的は、ロック機構が働くロック位相が所謂中間位相とされ、ロック機構による強制保持が可能な弁開閉時期制御装置において、通常の相対回転位相制御を実行する制御状態において、不測にロック機構によるロックが働いて、制御不能となることを避けることができる弁開閉時期制御装置を得ることにある。

この目的を達成するための、
クランクシャフトに対して同期回転する駆動側回転部材と、前記駆動側回転部材に対して同軸状に配置され、カムシャフトに対して一体回転する従動側回転部材とを備え、
前記駆動側回転部材或いは前記従動側回転部材の少なくとも一方に形成された流体圧室と、前記流体圧室を仕切って形成される進角室と遅角室とを備え、
前記クランクシャフトとカムシャフトとの回転角の関係に基づいて、前記進角室及び前記遅角室の一方若しくは両方に対する作動油の給排出をして、前記駆動側回転部材と前記従動側回転部材との相対回転位相を調整する制御指令を生成して、前記給排出を制御する制御弁に出力する相対回転位相制御手段を備え、
前記進角室の容積が最大となる最進角位相と前記遅角室の容積が最大となる最遅角位相との間に設定される中間位相で、前記制御弁による油圧制御に従って前記相対回転位相を拘束可能なロック機構を備えた弁開閉時期制御装置の特徴構成は、
前記制御弁が、スプールの移動領域として、前記相対回転位相制御を実行するための相対回転位相制御領域と、前記相対回転位相制御領域に連続して設けられ、前記ロック機構に対する制御を実行するためのロック制御領域とを有し、
前記相対回転位相制御手段により生成される前記制御指令が、前記スプールを、前記相対回転位相制御領域を超えて前記ロック制御領域に侵入させる可能性がある制御指令である場合に、前記スプールの移動を前記相対回転位相制御領域に留める制限制御指令に置き換える制限手段を設けたことにある。

この弁開閉時期制御装置にあっては、相対回転位相制御手段が、目標とする相対回転位相と、クランクシャフトとカムシャフトの回転角とから導出される相対回転位相との関係に基づいて制御指令を生成する。そして、制限手段が、この制御指令を評価し、この制御指令が相対回転位相制御領域を超えてロック制御領域側に侵入させる可能性がある制御指令である場合に、その制御指令をスプールの移動を相対回転位相制御領域に留める制限制御指令に置き換える。
例えば、同じく進角側への移動を指令する制御指令である場合も、その変化の絶対値を小さくして、ロック制御領域側へスプールが移動するのを制限する。このようにすることにより、不測に制御不能の状態に陥るのを防止することができる。

ここで、前記相対回転位相制御領域と前記ロック制御領域との境界に接して、
前記相対回転位相制御領域側に、前記相対回転位相を進角側へ進ませ、前記ロック機構によるロックを抑制する進角ロック抑制部Ｗ３が設けられ、
前記ロック制御領域側に、前記相対回転位相を進角側へ進ませ、前記ロック機構によるロックを許容する進角ロック許容部Ｗ２が設けられていることが、好ましい。

この構成では、進角ロック抑制部Ｗ３で従来通りの相対回転位相の進角制御を行い、進角ロック許容部Ｗ２で進角側への付勢状態で強制ロック保持を行える。さらに、エンジン停止に伴って、中間ロック位相より遅角側の位相にある弁開閉時期制御装置の位相を進角側へ進めて中間ロックを実現する場合に、進角ロック抑制部から進角ロック許容部に導いて迅速にロックを実現できる。

さらに、前記進角ロック許容部Ｗ２を挟んで、前記進角ロック抑制部Ｗ３とは反対側の前記ロック制御領域に、前記進角室及び遅角室の両方の油を排出するとともに、前記ロック機構によるロックを許容するドレンロック許容部Ｗ１が設けられていることが好ましい。

通常、中間ロック位相で始動ロックをかけようとする場合、最遅角位相から中間ロック位相までの位相制御が最も厳しい制御状態であり、その場合、進角室、遅角室及びロック油室の全ての油をドレンした状態でロックをかけることとなるが、このロックを、相対回転位相制御領域から最も離れた安定した状態のスプール位置（ドレンロック許容部Ｗ１）で行うことができる。
この構造では、エンジンの始動時に、前記制御弁のスプール位置を前記ドレンロック許容部として始動ロックを実行することができる。

この種の制御弁のスプール位置は、制御指令としての電流値に従うように構成することが可能であり、さらに、電圧値で制御指令を構成する場合は、このスプール位置を挟む２位置に対応する２の電圧値間でのディユティー比の制御によりスプール位置が決まるようにしてもよい。
後者の手法を採用すると、厳密なスプール位置の位置制御が困難な場合でも、ディユティー比を適切に設定することにより、相対的な位置制御を的確に実現できる。

また、制御弁の前記スプール位置が前記制御指令としての電流値に従う構成を採用しておき、前記制限手段に前記相対回転位相が前記相対回転位相制御領域に留まる限界電流値が記憶されており、前記制御指令が、前記限界電流値を超えた前記ロック制御領域に対応する電流値が前記制御指令として生成された場合に、前記制限制御指令を生成されるように、比較的容易な構成として構成することができる。
即ち、この構成でおいては、制限手段に電流値の限界値を記憶させておき、この電流値と制御指令としの電流値とを比較させて、これが危険領域のある場合は、電流値をその限界値内に収めるようにするのである。

さて、これまで説明してきた構成において、前記スプールを、前記相対回転位相制御領域を超えて前記ロック制御領域に侵入させる可能性があると判断する領域が、前記相対回転位相制御領域内で、前記境界に近接した所定域に設けられていることが好ましい。

制限手段が実質的に働く領域を、境界に近接した所定域として設定することにより、制限を良好に実現できる。

本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。
図１は、本願に係る弁開閉時期制御装置１００を採用したエンジンＥ周りの装備状況を示す図であり、同図に示すように、吸気側と排気側のカムシャフト３に対して、弁開閉時期制御装置１００がそれぞれ装備される。

１ システムの全体構成
この制御システムは、図１に示すように、エンジンＥの吸気弁Ｅｉを開閉する吸気カムシャフト３ａの回転数を検出するカム回転角センサ９ａ、排気弁Ｅｏを開閉する排気カムシャフト３ｂの回転数を検出するカム回転角センサ９ｂ、クランクシャフト１２の回転数を検出するクランクシャフト回転角センサ（エンジジン回転数センサ）９ｃ、吸気通路１３に配設され吸気流量を制御するスロットル弁１４、スロットル弁１４の開度を検出するスロットル開度センサ９ｄおよびスロットル弁１４を作動するスロットルモータ１５からなる電子制御スロットル１６、および電子制御スロットル１６他を制御するＥＣＵ９等から構成される。

図１に示すように、前記ＥＣＵ９は、本願において独特の構成である、相対回転位相制御手段９０、制限手段９１、始動制御手段９２、強制ロック制御手段９３等も備え、本願に係る弁開閉時期制御装置１００における制御部としても働く構成が採用されている。

この制御部の主な働きである相対回転位相制御に関して、その概略を排気側に関して説明すると、同図に示すように、ＥＣＵ９に備えられる相対回転位相制御手段９０は、クランクシャフト回転角センサ９ｃとカム回転角センサ９ｂからの信号により、それらの差として、相対回転位相であるクランクシャフト回転に対する排気弁の位相差（実際の弁開閉時期）を導出する。

一方、このＥＣＵ９には、その記憶手段９４内に、エンジンＥの運転状態に応じた最適の相対回転位相が格納・記憶されており、別途検出される運転状態（例えば、エンジン回転数あるいは冷却水温）に対して、最適の相対回転位相が、相対回転位相制御手段９０で認識できるように構成されている。そして、この相対回転位相制御手段９０において、エンジンＥの運転状態に適合した最適の相対回転位相になるように、実際の相対回転位相を制御する制御指令が生成・出力される。

図２に示すように、このＥＣＵ９からの制御指令は制御弁７６に送られ、そのスプール位置を適切な位置に制御することとなる。

２ 弁開閉時期制御装置
弁開閉時期制御装置１００は、図２に示すように、エンジンＥのクランクシャフト１２に対して同期回転する駆動側回転部材としての外部ロータ２と、この外部ロータ２に対して同軸状に配置され、カムシャフト３に対して一体回転する従動側回転部材としての内部ロータ１とを備えている。

上記内部ロータ１は、エンジンＥのシリンダヘッドに一体回転するように支持されたカムシャフト３の先端部に一体的に組付けられている。
上記外部ロータ２は、上記内部ロータ１に対して所定の相対回転位相の範囲内で相対回転可能に外装され、フロントプレート２２、リアプレート２３及び外部ロータ２の外周に一体的に設けたタイミングスプロケット２０を有して構成されている。

タイミングスプロケット２０とエンジンのクランクシャフト１２に取り付けられたギア（図示省略）との間には、タイミングチェーンやタイミングベルト等の動力伝達部材２４が架設される。

この構成により、エンジンＥのクランクシャフト１２が回転駆動すると、動力伝達部材２４を介してタイミングスプロケット２０に回転動力が伝達され、上記タイミングスプロケット２０を備えた外部ロータ２が図３に示す回転方向Ｓに沿って回転駆動し、更には、内部ロータ１が回転方向Ｓに沿って回転駆動してカムシャフト３が回転し、カムシャフト３に設けられたカムがエンジンＥの吸気弁又は排気弁を押し下げて開弁させる。

〔流体圧室〕
図３に示すように、上記外部ロータ２には、径内方向に突出するシューとして機能する突部４の複数個が回転方向に沿って互いに離間して並設されている。そして、外部ロータ２の隣接する突部４の夫々の間には、内部ロータ１と外部ロータ２との間で規定される流体圧室４０が形成されている。

内部ロータ１の外周部の、上記各流体圧室４０に対面する個所にはベーン溝４１が形成されており、このベーン溝４１には、上記流体圧室４０を相対回転方向（図３において矢印Ｓ１，Ｓ２方向）において進角室４３と遅角室４２とに仕切るベーン５が放射方向に摺動可能に挿入されている。

また、上記進角室４３は内部ロータ１に形成された進角通路１１に連通し、遅角室４２は内部ロータ１に形成された遅角通路１０に連通し、進角通路１１及び遅角通路１０は、油圧回路７に接続されている。

油圧回路７は、上記進角通路１１及び上記遅角通路１０を介して進角室４３及び遅角室４２の一方若しくは両方に対する作動油としてのエンジンオイルの給排出を実行し、ベーン５の流体圧室４０での相対位置を変更して内部ロータ１と外部ロータ２との相対回転位相（以下、相対回転位相と呼ぶ。）を最進角位相（進角室４３の容積が最大となるときの両ロータ１，２の相対回転位相）と最遅角位相（遅角室４２の容積が最大となるときの両ロータ１，２の相対回転位相）との間で調整可能な相対回転位相調整機構として機能する。

さらに詳細には、油圧回路７は、図２に示すように、エンジンの駆動力で駆動し、作動油又は後述のロック油となるエンジンオイルを制御弁７６側に供給するポンプ７０と、ＥＣＵ９による給電量制御によりスプールの位置を変化させて複数のポートにおけるエンジンオイルの給排出を実行するソレノイド式の制御弁７６と、エンジンオイルを貯留するオイルパン７５とを備え、上記進角通路１１及び上記遅角通路１０が、上記制御弁７６の所定のポートに接続されている。

これらポートの切替は、制御弁７６の内部に設けられたスプール７６ａが、制御弁本体７６ｂに対して、その長手軸方向に移動することで、実現する。図２に示すように、制御弁本体７６ｂの基端側部位には前記ＥＣＵ９からの制御指令を受ける電磁ソレノイド７６ｃが備えられており、例えばこのソレノイド７６ｃの電流値を変化させることで、スプール位置が変わり、選択されるポートが適宜変わる構成が採用されている。

〔付勢機構〕
図２に示すように、内部ロータ１と外部ロータ２との間には、両ロータ１，２の相対回転位相を進角側に付勢する付勢機構としてのトーションスプリング８が設けられている。 このトーションスプリング８は、図３において、Ｓ１で示す方向に外部ロータ２を内部ロータ１に対して付勢する。

〔ロック機構及びロック油室〕
図３，４に示すように、内部ロータ１と外部ロータ２との間には、両ロータ１，２の相対回転位相が最進角位相と最遅角位相との間に設定された所定の中間位相（ロック位相）にあるときに、両ロータ１，２の相対回転を拘束可能なロック機構６が設けられている。

ロック機構６は、外部ロータ２に設けられた遅角用ロック部６Ａ及び進角用ロック部６Ｂと、内部ロータ１の外周部の一部に凹状のロック油室６２とを備えて構成されている。
遅角用ロック部６Ａ及び進角用ロック部６Ｂは、外部ロータ２に径方向において摺動自在に設けられたロック体６０と、ロック体６０を径内方向に付勢するバネ６１とを有する。尚、ロック体６０の形状は、プレート形状、ピン形状、又はその他の形状を採用することができる。

そして、上記遅角用ロック部６Ａは、ロック体６０をロック油室６２内に突入させることで、内部ロータ１が外部ロータ２に対してロック位相から遅角方向（図４においてＳ１で示す方向）へ相対回転することを阻止し、上記進角用ロック体６Ｂは、ロック体６０をロック油室６２内に突入させることで、内部ロータ１が外部ロータ２に対してロック位相から進角方向（図４においてＳ２で示す方向）へ相対回転することを阻止する。即ち、遅角用ロック部６Ａ若しくは進角用ロック部６Ｂのいずれか1方が、ロック油室６２内に突入している状態にあっては、遅角若しくは進角の何れか一方側への位相変更が規制され、他方側への位相変更は許容される。

図示する例にあっては、ロック油室６２は、遅角側に関して独特な構成が採られており、遅角用ロック部６Ａが侵入するロック油室壁６５（内部ロータの外径面１ａとロック油室の底面６２ａとの間を接続し、内部ロータ１の径方向に延びる壁面）に、規制段差部６６が設けられている。この規制段差部６６は、ロック油室６２内に遅角用ロック体６Ｂが、図６に示す状態で侵入することにより、最遅角位相（図５に示す位相）と中間位相（図３、４に示す位相）との中間の位相（この位相を本願にあっては規制位相と呼ぶ）で、相対回転位相が遅角側へ変更されるのを規制し、進角側へ変更されるのを許容する。

図４に示すように、遅角用ロック部６Ａ及び進角用ロック体６Ｂの両方のロック体６０を、ロック油室６２内に突入させることで、両ロータ１，２の相対回転位相を、最進角位相と最遅角位相との間に設定された所定の中間位相（ロック位相）に拘束する所謂ロック状態とすることができる。尚、上記ロック位相は、エンジンＥの弁の開閉時期がエンジンの円滑な始動性が得られるような位相に設定されている。

上記ロック油室６２は内部ロータ１に形成されたロック油通路６３に連通し、ロック油通路６３は上記油圧回路７の制御弁７６における所定のポートに接続されている。
即ち、先に説明した油圧回路７は、ロック油通路６３を介して、ロック油室６２にロック油としてのエンジンオイルの給排出を実行するように構成され、制御弁７６からロック油室６２にロック油が供給されると、図３に示すように、ロック体６０が外部ロータ２側に引退して、両ロータ１，２の相対回転のロック状態が解除される。
この解除は、例えば、中間ロックでエンジンの始動が良好にかかり、進角制御、遅角制御といった弁開閉時期制御を始める時点で実行される。

〔制御弁〕
図２、図７に示すように、油圧回路７の制御弁７６は、ＥＣＵ９からの給電量（例えば電流値）に比例してスプール位置を位置Ｗ１から位置Ｗ５まで変化させ、進角室４３、遅角室４２、及び、ロック油室６２に作動油又はロック油となるエンジンオイルの供給、ドレン、停止等を切り替えるように構成されている。図７に示すように、本実施例の場合、電流値の増加に伴って、スプール位置は位置Ｗ１から位置Ｗ５まで変化する。

スプール位置と、各位置での動作状況は以下の通りである。
制御弁７６のスプール位置を位置Ｗ１とすることで、進角室４３及び遅角室４２の作動油と共にロック油室６２のロック油をオイルパン７５側にドレンするドレン操作を実行する。このスプール位置Ｗ１は、始動ロック時等に使用される。この位置が本願にいうドレンロック許容部である。

制御弁７６のスプール位置を位置Ｗ２とすることで、進角室４３に対する作動油の供給を維持し、遅角室４２の作動油と共にロック油室６２のロック油をオイルパン７５側にドレンするドレン操作を実行する。このスプール位置Ｗ２は、ロック機構によるロックの強制保持が必要な場合に使用される。この位置では、ロック機構６のロック体６０がロック油室６２に突入することが許容される。この位置が本願にいう進角ロック許容部である。

制御弁７６のスプール位置を位置Ｗ３とすることで、ロック油室６２にロック油が供給されて両ロータ１，２の相対回転のロック状態を解除し、更に、遅角室４２の作動油をドレンしつつ、進角室４３に作動油を供給する。この位置Ｗ３では、両ロータ１，２の相対回転位相を進角方向Ｓ２に移動する進角制御を実行できる。この位置が本願にいう進角ロック抑制部である。

制御弁７６のスプール位置を位置Ｗ４とすることで、両ロータ１，２の相対回転のロック状態を解除しつつ、進角室４３及び遅角室４２に対する作動油の供給を実質的に停止する。結果、両ロータ１，２の相対回転位相をその時点での位相に保持する保持制御を実行する。

制御弁７６のスプール位置を位置Ｗ５とすることで、両ロータ１，２の相対回転のロック状態を解除し、更に、進角室４３の作動油をドレンしつつ、遅角室４２に作動油を供給する。この位置では、両ロータ１，２の相対回転位相を遅角方向Ｓ１に移動する遅角制御を実行する。

以上説明したように、スプールの位置としては、位置Ｗ１〜Ｗ５の５の位置が予定されているが、これらの位置に関して、位置Ｗ１，Ｗ２はロック機構によるロックが働くことを許容する領域であり、この領域を本願にあってはロック制御領域Ａ１と呼ぶ。一方、位置Ｗ３〜Ｗ５は、ロック機構によるロックを解除し、本来装置に求められる制御である相対回転位相制御を実行する領域であり、この領域を相対回転制御領域Ａ２と呼ぶ。
さらに、これら領域Ａ１，Ａ２の間に、一定の領域が設けられているが、この領域を境界領域Ｂと呼ぶ。

３ 特徴構成
以上が、本願に係る弁開閉時期制御装置１００を採用したシステムの構成であるが、以下、ＥＣＵ９の詳細構成を装置の動作状態との関係で説明するとともに、本願の特徴構成に関して説明する。

弁開閉時期制御装置１００が関与する制御は、主には、通常運転時の相対回転位相制御、エンジン始動時の始動制御、及びロック状態の強制保持制御の３の制御である。ここで、本願の特徴構成は、相対回転位相制御を実行している状態で、不測に制御不能に陥らないような手段が講じてあることにあり、この特徴構成には、これまで説明してきた相対回転位相制御手段９０、制限手段９１が関与する。
エンジンＥに対して設けられているＥＣＵ９は、所定のプログラム等を格納したメモリ、ＣＰＵ、入力出力インターフェース等を備えて構成されている。

（１） 通常制御
この通常制御は、相対回転位相をエンジンＥの運転状況に適合するように制御するものであり、ロック機構６は、この制御状態では働かないことが予定される。即ち、ロック油室６２にロック油が供給され、ロック体６０がロック油室６２から離脱した状態（図３に示す状態）で進角、位相保持、遅角制御が実行される。

従って、制御弁７６に備えられるスプール７６ａの位置としては、図７に示すＷ３，Ｗ４，Ｗ５の範囲で、その位置が変更制御される。この制御状態にあっては、ＥＣＵ９内に備えられる相対回転位相制御手段９０が、クランクシャフト１２とカムシャフト３との間の回転角の関係に基づいて外部ロータ２、内部ロータ１間の相対回転位相を導出する。

同時に、エンジンの運転状態（エンジン回転数、冷却水温度等）に基づいて、記憶手段９４からその状態に適合する相対回転位相の目標値を割り出し、前記導出される相対回転位相と相対回転位相の目標値との関係から制御弁７６に対する制御指令を生成し、生成された制御指令が出力される。

この制御指令の形態は具体的には電流値の形態であり、上記導出された相対回転位相と目標値との関係から電流値を増加させる、保持する、減少させる等の出力形態が決定される。

さて、本願にあっては、上記のような通常の相対回転位相制御状態において、スプールの位置が位置Ｗ３側から、位置Ｗ２へ侵入しない構成が採用されている。
即ち、図１に示すように、上述の相対回転位相制御手段９０に対して、この出力を監視する形態で、制限手段９１が設けられている。

この制限手段９１は、常時、相対回転位相制御手段９０からの制御指令をモニターしており、出力される制御指令に従った場合、実際に制御弁７６側で実現するスプール７６ａの位置（実際は制御弁に備えられるソレノイドを流れる電流値）が、どのようになるかをモニターしている。

一方、この制限手段９１には、ソレノイド７６ｃを流れる電流値に従ってスプール７６ａの位置が、どの範囲となるかの経験値が記憶されている。特に、スプール位置が相対回転位相制御状態にあるにもかかわらず制御不能になる可能性が高くなる境界領域Ｂに対応する境界電流値が記憶されている。

そして、この制限手段９１にあっては、先にモニターしている相対回転位相制御手段９０の指令に従った場合に到達するスプールの位置に対応する電流値が、先に説明した境界電流値の範囲内にあるかどうかが判断され、判断の結果、進角側から境界電流値の範囲内に侵入する制御指令が生成されていた場合、その制御指令に対してオーバライドする形態で、制限制御指令が生成され出力される。この制限制御指令は、進角側への進角量を低減する、あるいは現状のスプール位置を守る等の制御指令である。

このように、ＥＣＵ９内に相対回転位相制御手段９０に対して制限手段９１を設けて、監視を行うとともに、不適切な制御指令に対しては、制限制御指令を生成して、出力することにより、本願が問題とする不側に制御不能に陥るといった問題を解消できる。

（２） 始動制御
この始動制御は、エンジンＥの始動時に行われる制御であり、ＥＣＵ９内に備えられる始動制御手段９２により実行される。さらに具体的には、イグニッションキー（図示省略）のオン操作が行われる等、エンジン始動指令がＥＣＵ９に入力された状態で、この始動制御手段９２が働き、制御弁７６のスプール位置を図７に示す位置Ｗ１の位置とする制御指令を生成・出力する。先に示したように、この位置Ｗ１では、進角室、遅角室及びロック油室の全ての油がドレンされる。
但し、エンジン始動状態にあっては、図８に示すように、通常、油の供給は実質上存在しないため、クランクシャフト１２の回転に共って、相対回転位相に示すような相対回転位相の周期的変動が発生し、内部ロータ１に備えられている、ロック体６０が規制段差部６６に順次係合する（図６に示す状態）ことで、最終的に、図４に示すように中間ロックをかけることができ。エンジン始動に際して、最適な状態で始動を始めることができる。この状態にあっては、制御弁７６への制御指令としての電流値は、ほぼ最低の値を取る。

（３） 強制ロック制御
この強制ロック制御は、例えば、ロック制御時から相対回転位相制御へ移行する時に、なお暫くロック機構６によるロック状態を維持したい場合に実行される制御である。
図７に示すように、スプール７６ａの位置は、この制御状態においてスプール位置Ｗ２とされ、ロック油室６２の油圧をドレンした状態で、進角室４３への油供給を実行して実現される。
この強制ロック制御は、ＥＣＵ９内に備えられる強制ロック制御手段９３により実行される。さらに具体的には、エンジン回転数が所定の遷移域にある状態で、この強制ロック手段９３が働き、エンジン回転により一定の遠心力がロック体６０に働く状態にあっても、ロック状態を維持できるようにする。さらに、ロック制御状態から相対回転位相制御状態への遷移を迅速に実行することも可能となる。

従って、本願構成の弁開閉時期制御装置では、通常の相対回転位相制御を実行している状態において、不側に制御不能に陥ることはなく信頼性の高い制御を実行できる。さらに、相対回転位相制御とロック制御とを受持つ制御弁を単一のものとできるため、別部材を使用する場合のようなコストアップを伴うものではない。
また、ロックを抑制しながら進角制御を実行する進角ロック抑制領域と、ロックを許容しながら進角制御を実行する進角ロック許容領域が近接できるため、ロック制御から相対回転位相制御への遷移制御を迅速に実現できる。

〔別実施形態〕
上記の実施例においては、ＥＣＵ９から制御弁７６への制御指令が電流値の形態で送られる状態を示したが、電圧値で制御することも可能である。この場合は、制御弁のスプール位置が、制御指令としての電圧値に従う構成とし、当該スプール位置を挟む２位置に対応する一対の電圧値が設定され、これら２位置間におけるディユティー比制御により、スプールの位置を設定する構成が好ましい。

弁開閉時期制御システムの概略構成を示す図 弁開閉時期制御装置の概略構成を示す側断面図 ロック解除をして相対回転位相制御を実施可能な状態における立断面図 ロック機構による相対回転位相のロック状態を示す立断面図 最遅角位相における立断面図 最初の規制が掛かった状態における立断面図 制御弁の作動構成を示す図 エンジン始動時における各種状態を示すタイミングチャート

符号の説明

１：内部ロータ
２：外部ロータ
３：カムシャフト
４：突部
５：ベーン
６：ロック機構
６Ａ：遅角用ロック部
６Ｂ：進角用ロック部
７：油圧回路
８：トーションスプリング
９：ＥＣＵ
１０：遅角通路
１１：進角通路
２０：タイミングスプロケット
２２：フロントプレート
２３：リアプレート
２４：動力伝達部材
４０：流体圧室
４１：ベーン溝
４２：遅角室
４３：進角室
６０：ロック体
６２：ロック油室
６３：ロック油通路
７０：ポンプ
７５：オイルパン
７６：制御弁
９ａ：カム回転角センサ
９ｂ：カム回転角センサ
９ｃ：クランクシャフト回転角センサ
９０：相対回転位相制御手段
９１：制限手段
９２：始動制御手段
９３：強制ロック制御手段

Claims (6)

1. クランクシャフトに対して同期回転する駆動側回転部材と、前記駆動側回転部材に対して同軸状に配置され、カムシャフトに対して一体回転する従動側回転部材とを備え、
   前記駆動側回転部材或いは前記従動側回転部材の少なくとも一方に形成された流体圧室と、前記流体圧室を仕切って形成される進角室と遅角室とを備え、
   前記クランクシャフトとカムシャフトとの回転角の関係に基づいて、前記進角室及び前記遅角室の一方若しくは両方に対する作動油の給排出を実行して、前記駆動側回転部材と前記従動側回転部材との相対回転位相を調整する制御指令を生成して、前記給排出を制御する制御弁に出力する相対回転位相制御手段を備え、
   前記進角室の容積が最大となる最進角位相と前記遅角室の容積が最大となる最遅角位相との間に設定される中間位相で、前記制御弁による油圧制御に従って前記相対回転位相を拘束可能なロック機構を備えた弁開閉時期制御装置であって、
   前記制御弁が、スプールの移動領域として、前記相対回転位相の制御を実行する相対回転位相制御領域と、前記相対回転位相制御領域に接して設けられ、前記ロック機構に対する制御を実行するロック制御領域とを有し、
   前記相対回転位相制御手段により生成される前記制御指令が、前記スプールを、前記相対回転位相制御領域を超えて前記ロック制御領域側に侵入させる可能性がある制御指令である場合に、前記制御指令を前記スプールの移動を前記相対回転位相制御領域に留める制限制御指令に置き換える制限手段を設けた弁開閉時期制御装置。
2. 前記相対回転位相制御領域と前記ロック制御領域との境界に接して、
   前記相対回転位相制御領域側に、前記相対回転位相を進角側へ進ませ、前記ロック機構によるロックを抑制する進角ロック抑制部Ｗ３が設けられ、
   前記ロック制御領域側に、前記相対回転位相を進角側とし、前記ロック機構によるロックを許容する進角ロック許容部Ｗ２が設けられている請求項１記載の弁開閉時期制御装置。
3. 前記進角ロック許容部Ｗ２を挟んで、前記進角ロック抑制部Ｗ３とは反対側の前記ロック制御領域に、前記進角室及び遅角室の両方の作動油を排出するとともに、前記ロック機構によるロックを許容するドレンロック許容部Ｗ１が設けられている請求項２記載の弁開閉時期制御装置。
4. 前記制御弁の前記スプール位置が、前記制御指令としての電流値に従う構成で、前記制限手段に前記相対回転位相が前記相対回転位相制御領域に留まる限界電流範囲が記憶されており、前記限界電流範囲を超えた前記ロック制御領域に対応する電流値が前記制御指令として生成された場合に、前記制限制御指令が生成される請求項１〜３のいずれか一項記載の弁開閉時期制御装置。
5. 前記制御弁の前記スプール位置が、前記制御指令としての電圧値に従う構成で、当該スプール位置を挟む２位置に対応する一対の電圧値が設定され、前記２位置間におけるディユティー比制御により、前記スプールの位置が制御される請求項１〜４のいずれか一項記載の弁開閉時期制御装置。
6. 前記スプールを、前記相対回転位相制御領域を超えて前記ロック制御領域に侵入させる可能性があると判断する領域が、前記境界の近傍領域として設定されている請求項２記載の弁開閉時期制御装置。

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