JP5408347B2 - 内燃機関の可変動弁装置 - Google Patents

Description

本発明は、機関バルブを駆動する出力回転体と、この出力回転体を駆動する入力回転体とを含み、入力回転体に対する出力回転体の回転位相である相対回転位相を変更する機能、および相対回転位相が特定位相のときに入力回転体と出力回転体とを互いに固定する機能を有する内燃機関の可変動弁装置に関する。

上記可変動弁装置としては例えば特許文献１に記載のものが知られている。
この可変動弁装置には、入力回転体と出力回転体とが互いに固定されているか否かを判定するセンサが設けられている。またセンサの出力信号の基準値に対する正の方向のぶれ量と負の方向のぶれ量との比であるぶれ比を算出する。このぶれ比は、入力回転体と出力回転体とを互いに固定しているか否かにより、次のように変化する。すなわち、両回転対が固定されているとき、ぶれ比が所定値以下の値をとる。両回転体が固定されていないとき、出力回転体が入力回転体に対して揺れ動くため、ぶれ比が所定値よりも大きくなる。上記可変動弁装置では、内燃機関の回転の停止過程において、ぶれ比が所定値以下のとき両回転体が互いに固定されている旨判定し、ぶれ比が所定値よりも大きいとき両回転体が固定されていない旨判定する。

特開２００９−１６７９８９号公報

しかし、可変動弁装置に潤滑油が残っている場合、出力回転体と入力回転体とが互いに固定されているときのぶれ比と、出力回転体と入力回転体とが互いに固定されていないときのぶれ比とに実質的な差が生じない可能性がある。このため、出力回転体と入力回転体とが互いに固定されていないときに、両回転体が固定されている旨判定されるおそれがある。

本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、入力回転体と出力回転体とが互いに固定されているか否かを正確に判定することのできる内燃機関の可変動弁装置を提供することにある。

以下、上記目的を達成するための手段およびその作用効果について記載する。なお、本課題を解決するための手段の欄においては、入力回転体と出力回転体とが互いに固定されていない場合を「非固定状態」とし、入力回転体と出力回転体とが互いに固定されている場合を「固定状態」として示す。

本発明によれば、機関バルブを駆動する出力回転体と、この出力回転体を駆動する入力回転体とを含み、前記入力回転体に対する前記出力回転体の回転位相である相対回転位相を変更する機能、および前記相対回転位相が特定位相のときに前記入力回転体と前記出力回転体とを互いに固定する機能を有する内燃機関の可変動弁装置において、前記入力回転体の回転位相を検出しかつ入力角信号を出力する入力角センサと、前記出力回転体の回転位相を検出しかつ立ち上がり信号および立ち下がり信号を出力角信号として出力する出力角センサとを備え、前記出力角センサは、前記立ち上がり信号を形成する第１位相検出部と前記立ち下がり信号に対応する第２位相検出部とを含むタイミングロータを検知するように設けられ、前記第１位相検出部は、前記出力回転体のトルク減少過程において同トルクの変動量が０となる付近に設けられ、かつ前記第２位相検出部は、前記出力回転体のトルク増大過程において同トルクの変動量が０となる付近に設けられ、前記入力角信号と、前記出力角センサの前記立ち上がり信号および前記立ち下がり信号とに基づいて前記相対回転位相の変化量である位相変動量を算出し、前記位相変動量に基づいて前記入力回転体と前記出力回転体とが互いに固定されているか否か判定することを要旨とする。

出力回転体が機関バルブから力を受けるとき相対回転位相が変動する。非固定状態のときの相対回転位相の変動量と固定状態のときの相対回転位相の変動量とを比較すると、前者が後者よりも大きくなる。すなわち、入力回転体および出力回転体が固定状態にあるかまたは非固定状態にあるかにより相対回転位相の変動量が変動する。この発明では、位相変動量に基づいて入力回転体と出力回転体とが互いに固定されているか否か判定しているため、同判定を正確に行うことができる。

機関バルブから出力回転体に加えられる力の方向が同回転体の回転方向に対して反対方向にあるとき、出力回転体のトルクが減少する。出力回転体のトルクの減少過程においてトルクの変動量が０となるとき、出力回転体の遅角方向の位相変動量が最大となる。また、同力の方向が同回転体の回転方向に対して順方向にあるとき、出力回転体のトルクが増大する。出力回転体のトルクの増大過程においてトルクの変動量が０となるとき、出力回転体の進角方向の位相変動量が最大となる。この発明では、出力角センサにより、出力回転体のトルクの減少過程においてトルクが０となるときに立ち上がり信号を検出するため、出力回転体が遅角方向に最大に変動するときの位相変動量を算出することができる。また、出力回転体のトルクの増大過程においてトルクが０となるときに立ち下がり信号を検出するため、出力回転体が進角方向に最大に変動するときの位相変動量を算出することができる。

また本発明によれば、機関バルブを駆動する出力回転体と、この出力回転体を駆動する入力回転体とを含み、前記入力回転体に対する前記出力回転体の回転位相である相対回転位相を変更する機能、および前記相対回転位相が特定位相のときに前記入力回転体と前記出力回転体とを互いに固定する機能を有する内燃機関の可変動弁装置において、前記入力回転体の回転位相を検出する入力角センサと、前記出力回転体の回転位相を検出する出力角センサとを備え、前記出力角センサは、前記出力回転体に加えられるトルクが遅角方向から進角方向に切り替わる時期を出力角信号である立ち上がり信号として出力するものであり、前記入力角センサの検出信号である入力角信号と前記出力角センサの前記立ち上がり信号とに基づいて位相変動量を算出し、前記相対回転位相の変化量である前記位相変動量に基づいて前記入力回転体と前記出力回転体とが互いに固定されているか否か判定することを要旨とする。

機関バルブから出力回転体に加えられる力の方向が同回転体の回転方向に対して反対方向から順方向に変化するとき、入力回転体に対する出力回転体の回転位相は遅角側に大きく変動する。本発明では、出力角センサにより、前記出力回転体に加えられるトルクが遅角方向（同回転体と反対方向）から進角方向（同回転体の順方向）に切り替わる時期を検出するため、入力回転体に対する出力回転体の相対回転位相の遅角側への変動量を検出することができる。

また、本発明によれば、機関バルブを駆動する出力回転体と、この出力回転体を駆動する入力回転体とを含み、前記入力回転体に対する前記出力回転体の回転位相である相対回転位相を変更する機能、および前記相対回転位相が特定位相のときに前記入力回転体と前記出力回転体とを互いに固定する機能を有する内燃機関の可変動弁装置において、前記入力回転体の回転位相を検出する入力角センサと、前記出力回転体の回転位相を検出する出力角センサとを備え、前記出力角センサは、前記出力回転体に加えられるトルクが進角方向から遅角方向に切り替わる時期を出力角信号である立ち下がり信号として出力するものであり、前記入力角センサの検出信号である入力角信号と、前記出力角センサの前記立ち下がり信号とに基づいて位相変動量を算出し、前記相対回転位相の変化量である前記位相変動量に基づいて前記入力回転体と前記出力回転体とが互いに固定されているか否か判定することを要旨とする。

機関バルブから出力回転体に加えられる力の方向が同回転体の回転方向に対して順方向から反対方向に変化するとき、入力回転体に対する出力回転体の相対的な位相は進角側に大きく変動する。本発明では、出力角センサにより、出力回転体に加えられるトルクが進角方向（同回転体の順方向）から遅角方向（同回転体の反対方向）に切り替わる時期を検出するため、入力回転体に対する出力回転体の相対回転位相の進角側への変動量を検出することができる。

また、本発明によれば、機関バルブを駆動する出力回転体と、この出力回転体を駆動する入力回転体とを含み、前記入力回転体に対する前記出力回転体の回転位相である相対回転位相を変更する機能、および前記相対回転位相が特定位相のときに前記入力回転体と前記出力回転体とを互いに固定する機能を有する内燃機関の可変動弁装置において、前記入力回転体の回転位相を検出する入力角センサと、前記出力回転体の回転位相を検出する出力角センサとを備え、前記出力角センサは、前記出力回転体に対するトルクが遅角方向から進角方向に切り替わる第１時期と、前記出力回転体に対するトルクが進角方向から遅角方向に切り替わる第２時期とを検出し、前記第１時期と前記第２時期とを出力角信号として出力するものであり、前記入力角センサの検出信号である入力角信号と、前記出力角センサから出力される前記第１時期および前記第２時期とに基づいて位相変動量を算出し、前記相対回転位相の変化量である前記位相変動量に基づいて前記入力回転体と前記出力回転体とが互いに固定されているか否か判定することを要旨とする。

この発明によれば、相対回転位相の遅角側の変動量に関連する第１時期と、相対回転位相の進角側の変動量に関連する第２時期とに基づいて位相変動量を算出するため、位相変動量をより正確に求めることができる。

前記可変動弁装置は、前記内燃機関が停止過程にあるとき、前記入力回転体と前記出力回転体とが互いに固定されているか否かの判定を実行してもよい。
この発明では、内燃機関の回転の停止過程において固定状態か非固定状態かの判定を行う。このため、次回の機関始動時には固定状態または非固定状態に応じた始動制御を行うことができる。

前記可変動弁装置は、前記内燃機関の停止過程における機関回転速度が規定回転速度に低下したとき、前記入力回転体と前記出力回転体とが互いに固定されているか否かの判定を実行してもよい。

入力回転体と出力回転体とが互いに固定されているかの判定は、内燃機関の停止過程において遅い時期に行うことが好ましい。仮に、内燃機関の停止過程における初期に同判定が行われたとき、その後入力回転体と出力回転体の回転により両回転体が互いに固定される場合も想定される。この場合、同判定と、実際の入力回転体と出力回転体との固定状態とが異なることになる。この点、本願発明は、機関回転速度が規定回転速度にまで低下してから同判定を行うため、判定結果と、実際の入力回転体と出力回転体との固定状態とが異なる結果になる頻度を低くすることができる。

前記可変動弁装置は、前記位相変動量が基準判定値よりも小さいとき、前記入力回転体と前記出力回転体とが互いに固定されている旨判定し、前記位相変動量が前記基準判定値よりも大きいとき、前記入力回転体と前記出力回転体とが互いに固定されていない旨判定してもよい。

前記出力回転体と前記入力回転体とが互いに固定されているときの前記入力角信号および前記出力角信号に基づいて前記基準判定値が更新されてもよい。
可変動弁装置には個体差がある。すなわち、出力回転体および入力回転体の寸法ばらつきや出力回転体と入力回転体の組み付けのばらつきに起因して、入力回転体に対する出力回転体の揺れの程度も異なる。この点、この発明によれば、入力回転体に対し出力回転体が固定されているか否かの基準判定値は、出力回転体と入力回転体とが互いに固定されているときの入力角信号および出力角信号に基づいて更新される。これにより上記判定をより正確に行うことができる。

前記内燃機関の始動後かつ前記出力回転体と前記入力回転体とが互いに固定されているとき、前記入力角信号および前記出力角信号に基づいて前記基準判定値が更新されてもよい。

この発明によれば、内燃機関が停止する前に基準判定値が更新されるため、その後の機関停止のときに、同基準判定値を用いて、入力回転体と出力回転体とが互いに固定されているか否かの判定をすることができる。

前記内燃機関が自動停止されるときに前記入力回転体と前記出力回転体とを互いに固定する機能を備え、前記内燃機関が自動停止状態かつ前記入力回転体と前記出力回転体とが互いに固定されているとき、前記入力角信号および前記出力角信号に基づいて前記基準判定値が更新されてもよい。

この発明によれば、内燃機関の自動停止のときに基準判定値を更新することにより、内燃機関の始動時よりも機関停止時に近い条件下において基準判定値を求めることができる。これにより、入力回転体と出力回転体とが互いに固定されているか否かについてより正確に判定をすることができる。

前記可変動弁装置は、前記内燃機関の始動時、前記相対回転位相が固定されていないときには、前記相対回転位相が固定されているときに比べて、燃料噴射の開始時期を遅くしてもよい。

機関始動時かつ非固定状態のとき、噴射した燃料が燃焼されにくい。この発明では、機関始動時かつ非固定状態のときの燃料噴射の開始時期を機関始動時かつ固定状態のときよりも遅くしているため、例えば噴射された燃料が点火プラグに付着する量を少なくすることができる。

また本発明によれば、機関バルブを駆動する出力回転体と、この出力回転体を駆動する入力回転体とを含み、前記入力回転体に対する前記出力回転体の回転位相である相対回転位相を変更する機能、および前記相対回転位相が特定位相のときに前記入力回転体と前記出力回転体とを互いに固定する機能を有する内燃機関の可変動弁装置が提供される。前記可変動弁装置は、前記入力回転体の位相を検出する入力角センサと、前記出力回転体の回転位相を検出する出力角センサとを備え、前記出力角センサは、前記出力回転体に加えられるトルクが進角方向から遅角方向に切り替わるときを第１検出時期として検出するとともに、前記出力回転体に加えられるトルクが遅角方向から進角方向に切り替わるときを第２検出時期として検出するものであり、前記第１検出時期と前記第２検出時期との間隔の変動量である期間変動量が基準判定値よりも小さいとき、前記入力回転体に対して前記出力回転体が固定されている旨判定し、前記期間変動量が基準判定値よりも大きいとき、前記入力回転体に対して前記出力回転体が固定されていない旨判定することを要旨とする。

非固定状態のときには、出力回転体が機関バルブから力を受けるときに相対回転位相が変動する。一方、固定状態のときには、出力回転体が機関バルブから力を受けたときの相対回転位相の変動量が非固定状態のときよりも小さくなる。すなわち、入力回転体および出力回転体が固定状態にあるかまたは非固定状態にあるかにより相対回転位相の変動量が変動する。この発明では、期間変動量に基づいて入力回転体と前記出力回転体とが互いに固定されているか否か判定しているため、同判定を正確に行うことができる。

本発明の第１実施形態の内燃機関について、その構造を模式的に示す模式図。 同実施形態のバルブタイミング可変機構について、（Ａ）は同バルブタイミング可変機構の断面構造を示す断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面構造を示す断面図。 同実施形態の吸気バルブと吸気カムとカムポジションセンサとの位置関係を模式的に示す断面図。 同実施形態の可変動弁装置について、吸気バルブの変位量と、吸気カムシャフトのトルクと、吸気カムシャフトの位相変動量と、検出部との関係を示す模式図。 同実施形態の可変動弁装置について、カム角信号とバルブタイミング可変機構の固定状態との関係を示す模式図。 同実施形態の可変動弁装置について、電子制御装置により実行される「基準相対回転位相演算処理」の手順を示すフローチャート。 同実施形態の可変動弁装置について、電子制御装置により実行される「固定判定処理」の手順を示すフローチャート。 同実施形態の可変動弁装置について、電子制御装置により実行される「基準判定値学習処理」の手順を示すフローチャート。 同実施形態の可変動弁装置について、機関停止時における総位相変動量の推移を示すタイミングチャート。 同実施形態の内燃機関について、電子制御装置により実行される「機関始動処理」の手順を示すフローチャート。 本発明の第２実施形態の可変動弁装置について、電子制御装置により実行される「固定判定処理」の手順を示すフローチャート。

図１〜図１０を参照して、本発明の一実施形態について説明する。この実施形態では、本発明の可変同弁装置をＶ型６気筒の内燃機関の可変動弁装置として具体化した一例を示している。

内燃機関１は、シリンダブロック１１およびシリンダヘッド１２およびオイルパン１８を含む機関本体１０と、シリンダヘッド１２に設けられた動弁系の各要素を含む可変動弁装置２０と、機関本体１０等に潤滑油を供給する潤滑装置５０と、これら装置を統括的に制御する制御装置６０とを含む。シリンダ１３には、往復運動するピストン１４が設けられている。シリンダヘッド１２には燃料噴射弁１６が設けられている。燃料噴射弁１６は吸気ポートに燃料を噴射する。

可変動弁装置２０は、燃焼室１５を開閉する吸気バルブ２１および排気バルブ２８と、これらバルブのそれぞれを押し下げる吸気カムシャフト（出力回転体）２２および排気カムシャフト２９と、クランクシャフト（入力回転体）１７の回転位相に対する吸気カムシャフト２２の回転位相（以下、「バルブタイミングＶＴ」）を変更するバルブタイミング可変機構３０とを含む。

吸気カムシャフト２２には２個１組の吸気カム２３が３組設けられている。３組の吸気カム２３の突出方向は１２０度ずつ異なっている。以降、３組の吸気カム２３のそれぞれを第１吸気カム２３Ａ、第２吸気カム２３Ｂ、第３吸気カム２３Ｃという。

潤滑装置５０は、オイルパン１８の潤滑油を吐出するオイルポンプ５２と、オイルポンプ５２から吐出された潤滑油を内燃機関１の各部位に供給する潤滑油路５１と、バルブタイミング可変機構３０への潤滑油の供給態様を制御するオイルコントロールバルブ５３とを含む。

制御装置６０は、内燃機関１を制御するための各種の演算処理等を行う電子制御装置６１と、クランクポジションセンサ８０およびカムポジションセンサ９０をはじめとする各種のセンサとを含めて構成されている。クランクポジションセンサ８０は、クランクシャフト１７の回転角度に応じた信号（以下、「クランク角信号ＣＢ」）を電子制御装置６１に出力する。カムポジションセンサ９０は、吸気カムシャフト２２の回転角度に応じた信号（以下、「カム角信号ＤＢ」）を電子制御装置６１に出力する出力角センサである。

カムポジションセンサ９０は、磁気センサ９０Ｂとして構成されている。磁気センサ９０Ｂは、吸気カムシャフト２２に固定されたタイミングロータ９０Ａを検知するように設けられている。タイミングロータ９０Ａは、第１吸気カム２３Ａに対応する第１検出部９１と、第２吸気カム２３Ｂに対応する第２検出部９２と、第３吸気カム２３Ｃに対応する第３検出部９３とを含む。

磁気センサ９０Ｂは、いずれかの検出部９１，９２，９３を検出するとき高レベル信号を出力し、検出部９１，９２，９３を検出しないとき低レベル信号を出力する。すなわち、同磁気センサ９０Ｂは、検出部９１，９２，９３の進角側端部９４が同センサ９０Ｂを通過するとき、立ち上がり信号を検出し、同検出部の遅角側端部９５が同センサ９０Ｂを通過するとき、立ち下がり信号を検出する。立ち上がり信号は、立ち下がり信号よりも応答速度が速い。

電子制御装置６１は、各種の制御に用いるためのパラメータとして次のものを算出する。すなわち、クランク角信号ＣＢおよびカム角信号ＤＢに基づいて、クランクシャフト１７に対する吸気カムシャフト２２の相対的な相対回転位相に対応する演算値を算出する。また、機関運転状態に基づいて燃料噴射弁１６の噴射タイミングを制御する。

電子制御装置６１により行われる制御として、バルブタイミング可変機構３０の制御によりバルブタイミングＶＴを変更するバルブタイミング制御と、燃料噴射弁１６の噴射態様を制御する燃料噴射制御とが挙げられる。

バルブタイミング制御では、機関運転状態に基づいてバルブタイミングＶＴを最も進角側のバルブタイミングＶＴ（以下、「最進角ＶＴｍａｘ」）と最も遅角側のバルブタイミングＶＴ（以下、「最遅角ＶＴｍｉｎ」）との間で変更する。また、機関停止時にはバルブタイミングＶＴを中間角ＶＴｍｄｌに変更する。中間角ＶＴｍｄｌは、バルブタイミングＶＴを最進角ＶＴｍａｘと最遅角ＶＴｍｉｎとの間の特定のタイミングにある。

図２を参照して、バルブタイミング可変機構３０の構成について説明する。なお、図中の矢印Ｘは、スプロケット３３および吸気カムシャフト２２の回転方向を示している。
図２（Ａ）に示されるように、バルブタイミング可変機構３０は、クランクシャフト１７に同期して回転するハウジングロータ３１と、吸気カムシャフト２２に同期して回転するベーンロータ３５と、バルブタイミングＶＴを中間角ＶＴｍｄｌに固定する位相固定機構４０とを含む。

ハウジングロータ３１は、タイミングチェーンを介してクランクシャフト１７に連結されたスプロケット３３と、スプロケット３３の内側に組みつけられてスプロケット３３と一体的に回転するハウジング本体３２と、ハウジング本体３２に取り付けられるカバー３４とを含む。ハウジング本体３２には、径方向においてハウジングロータ３１の回転軸（吸気カムシャフト２２）に向けて突出する３つの区画壁３１Ａが設けられている。

ベーンロータ３５は、吸気カムシャフト２２の端部に固定されるとともにハウジング本体３２内の空間に配置されている。ベーンロータ３５には、ハウジング本体３２の隣り合う区画壁３１Ａの間に向けて突出した３つのベーン３６が設けられている。各ベーン３６は、区画壁３１Ａの間に形成されているベーン収容室３７を進角室３８および遅角室３９に区画する。

バルブタイミング可変機構３０の動作について説明する。
進角室３８への潤滑油の供給および遅角室３９からの潤滑油の排出により、進角室３８が拡大するとともに遅角室３９が縮小して、ベーンロータ３５がハウジングロータ３１に対して進角側すなわち吸気カムシャフト２２の回転方向Ｘに回転する。これにより、バルブタイミングＶＴが進角側に変化する。ベーンロータ３５がハウジングロータ３１に対して最も進角側に回転したとき、すなわちハウジングロータ３１に対するベーンロータ３５の回転位相が最進角位相ＰＡにあるとき、バルブタイミングＶＴは最進角ＶＴｍａｘに設定される。

進角室３８からの潤滑油の排出および遅角室３９への潤滑油の供給により、遅角室３９が拡大するとともに進角室３８が縮小して、ベーンロータ３５がハウジングロータ３１に対して遅角側すなわち吸気カムシャフト２２の回転方向Ｘとは反対方向に回転する。これにより、バルブタイミングＶＴは遅角側に変化する。ベーンロータ３５がハウジングロータ３１に対して最も遅角側に回転したとき、すなわちハウジングロータ３１に対するベーンロータ３５の回転位相が最遅角位相ＰＢにあるとき、バルブタイミングＶＴは最遅角ＶＴｍｉｎに設定される。

また、ベーンロータ３５がハウジングロータ３１に対して回転して、ハウジングロータ３１に対するベーンロータ３５の回転位相が最進角位相ＰＡと最遅角位相ＰＢとの間にある特定の位相すなわち中間角位相ＰＭにあるとき、バルブタイミングＶＴは中間角ＶＴｍｄｌに設定される。

図２（Ｂ）に示されるように、位相固定機構４０は、ハウジングロータ３１に形成された係合部４６と、係合部４６に係合する制限ピン４１と、潤滑装置５０から潤滑油の供給を受ける制限室４４と、制限ピン４１を一方向に押す制限ばね４２と、同ばねを収容するばね室４５とを含む。

制限ピン４１は、制限室４４およびばね室４５により構成される収容室４３に収容されるとともに、ベーンロータ３５の回転軸の軸方向に移動して同収容室４３から突出する。以降、制限ピン４１が収容室４３から突出する方向を「突出方向ＺＡ」とし、制限ピン４１が収容室４３に収容される方向を「収容方向ＺＢ」とする。

係合部４６は、制限ピン４１が嵌りこむ係合穴４８と、係合穴４８の深さよりも相対的に深さが小さい上段溝４７とを備えている。係合穴４８は、中間角位相ＰＭと対応するところに設けられている。上段溝４７は、中間角位相ＰＭよりも遅角側の遅角位相から中間角位相ＰＭまでにわたって形成されている。

制限室４４に油圧が供給されているとき、制限ピン４１はベーン３６に収容された状態に維持される。制限室４４の油圧が排出されるとき、制限ピン４１はベーン３６から突出した状態に維持される。制限ピン４１がベーン３６から突出して係合穴４８に係合するとき、ハウジングロータ３１に対するベーンロータ３５の回転位相が中間角位相ＰＭに固定される。以降では、ハウジングロータ３１に対してベーンロータ３５の回転位相が中間角位相ＰＭに固定されている状態を「固定状態」という。ハウジングロータ３１に対してベーンロータ３５の回転位相が中間角位相ＰＭに固定されていない状態を「非固定状態」という。

バルブタイミング可変機構３０と位相固定機構４０との動作について説明する。
機関始動時において、ハウジングロータ３１に対してベーンロータ３５が固定されていないとき、機関始動時のクランキングにより、ハウジングロータ３１に対してベーンロータ３５が揺れる。制限室４４には潤滑油が供給されていないため、制限ピン４１には、制限ばね４２により突出方向ＺＡに力が加えられている。ベーンロータ３５が回転して制限ピン４１が上段溝４７上に配置されたとき、制限ピン４１の先端部が上段溝４７の底面に突き当てられる。さらに、ベーンロータ３５が回転して制限ピン４１と係合穴４８との位置が一致したとき、制限ピン４１の先端部が係合穴４８の底面に突き当てられる。このようにして、バルブタイミングＶＴが中間角ＶＴｍｄｌに固定される。

なお、機関始動時において、ハウジングロータ３１に対してベーンロータ３５が固定されているときは、機関始動時のクランキング中、ハウジングロータ３１とベーンロータ３５とは一体に回転する。

機関運転中において、バルブタイミングＶＴの進角要求があるとき、オイルコントロールバルブ５３により進角室３８に潤滑油が供給される。このとき、同バルブにより制限室４４に潤滑油が供給される。このため、制限ピン４１が収容室４３に収容された状態で、ハウジングロータ３１に対してベーンロータ３５が進角側に回転する。

機関運転中において、バルブタイミングＶＴの遅角要求があるとき、オイルコントロールバルブ５３により遅角室３９に潤滑油が供給される。このとき、オイルコントロールバルブ５３により制限室４４に潤滑油が供給される。このため、制限ピン４１が収容室４３に収容された状態で、ハウジングロータ３１に対してベーンロータ３５が遅角側に回転する。

機関停止時においてバルブタイミングＶＴを中間角ＶＴｍｄｌにする中間角要求があるとき、オイルコントロールバルブ５３により、ハウジングロータ３１に対するベーンロータ３５の回転位相が中間角位相ＰＭとなるように進角室３８および遅角室３９への潤滑油の供給状態が制御される。また、機関停止時においては、オイルポンプ５２の回転低下により油圧が低下するため、制限ピン４１には突出方向ＺＡへの力が加えられる。このため、ハウジングロータ３１に対するベーンロータ３５の回転位相が中間角位相ＰＭになったとき、制限ピン４１が係合穴４８に嵌まりこむ。これにより、バルブタイミングＶＴが中間角ＶＴｍｄｌに固定される。

図３を参照して、吸気バルブ２１と吸気カム２３と磁気センサ９０Ｂとの位置関係を模式的に示す。
タイミングロータ９０Ａの第１検出部９１と第２検出部９２と第３検出部９３は、各吸気カム２３との関係で位置決めされている。以下、第１吸気カム２３Ａと第１検出部９１との位置関係について説明する。第２吸気カム２３Ｂと第２検出部９２との関係、および第３吸気カム２３Ｃと第３検出部９３との関係は、第１吸気カム２３Ａと第１検出部９１との位置関係と同様である。

第１検出部９１の進角側端部９４は、第１吸気カム２３Ａのノーズ２４の頂点部２５が吸気バルブ２１のロッカアーム２１Ａのローラに当接するときに、同進角側端部９４が磁気センサ９０Ｂにより検出される位置に設けられている。第１検出部９１の遅角側端部９５は、第１吸気カム２３Ａのノーズ２４の遅角側裾部２７がロッカアーム２１Ａのローラに接するときに、同遅角側端部９５が磁気センサ９０Ｂに検出される位置に設けられている。

すなわち、第１検出部９１の進角側端部９４は、吸気カムシャフト２２に加えられる負荷トルクＨＢが遅角方向から進角方向に切り替わる時期（第１時期）を検出するためのものである。第１検出部９１の遅角側端部９５は、吸気カムシャフト２２に加えられる負荷トルクＨＢが進角方向から遅角方向に切り替わる時期（第２時期）を検出するためのものである。

図４を参照して、吸気バルブ２１の変位量ＨＡと、吸気バルブ２１から吸気カム２３に加えられる力により生じる吸気カム２３への負荷トルクＨＢと、クランクシャフト１７と吸気カムシャフト２２との相対回転位相の変動量（以下、「位相変動量ＨＣ」）と、各検出部９１，９２，９３の進角側端部９４および遅角側端部９５との関係を説明する。同図４は、クランクシャフト１７の１回転を３６０ＣＡとし、吸気カムシャフト２２の１周期すなわちクランクシャフト１７の２回転分の期間（７２０ＣＡ）における各パラメータの変化を示している。

図４（ａ）は吸気バルブ２１の変位量ＨＡを示す。第１吸気カム２３Ａと第２吸気カム２３Ｂと第３吸気カム２３Ｃとのノーズ２４は、各吸気カム２３に対応するロッカアーム２１Ａのローラに接触する。第１吸気カム２３Ａと第２吸気カム２３Ｂと第３吸気カム２３Ｃの変位周期は３分の１周期ずつずれている。各吸気カム２３のノーズ２４の頂点部２５がロッカアーム２１Ａのローラに接触するとき、同吸気カム２３に対応する吸気バルブ２１が最も下方に変位して、吸気バルブ２１が全開すなわち変位量ＨＡが最大となる。

図４（ｂ）は、吸気カムシャフト２２に加えられるトルク変動を示す。
吸気バルブ２１が開弁し始めるとき、すなわち吸気カム２３のノーズ２４の進角側裾部２６がロッカアーム２１Ａのローラに接触し始めるとき、吸気カムシャフト２２の回転方向とは反対方向に向けて吸気バルブ２１の力が加えられる。このため、吸気カムシャフト２２に対して遅角方向に加えられる負荷トルクＨＢが増大する。このとき、吸気カムシャフト２２の回転トルクは減少する。

その後、吸気カムシャフト２２が回転して、吸気カム２３のノーズ２４とロッカアーム２１Ａのローラとの接触部分が移動すると、吸気カムシャフト２２に対して遅角方向に加えられる負荷トルクＨＢが減少する。このとき、吸気カムシャフト２２の回転トルクは増大する。吸気カムシャフト２２の回転トルクが増大する期間を、「トルク増大過程」という。

吸気バルブ２１が全開弁から閉弁し始めるとき、すなわち吸気カム２３のノーズ２４の頂点部２５よりも遅角側の部分がロッカアーム２１Ａのローラに接触するとき、吸気カムシャフト２２の回転方向に吸気バルブ２１の力が加えられる。このため、吸気カムシャフト２２に対して進角方向に加えられる負荷トルクＨＢが増大する。

その後、吸気カム２３のノーズ２４とロッカアーム２１Ａのローラとの接触部分が移動すると、吸気カムシャフト２２に対して進角方向に加えられる負荷トルクＨＢが減少し始める。このとき、吸気カムシャフト２２の回転トルクは減少し始める。吸気カムシャフト２２の回転トルクが減少する期間を「トルク減少過程」という。

吸気カム２３のノーズ２４の遅角側裾部２７がロッカアーム２１Ａのローラに接触するとき、吸気カムシャフト２２の回転方向に加えられる吸気バルブ２１の力がなくなる。このため、吸気カムシャフト２２に加えられる負荷トルクＨＢは０となり、その後、吸気カムシャフト２２の負荷トルクＨＢは減少から増大に切り替わる。

なお、吸気カム２３のノーズ２４がロッカアーム２１Ａのローラに接触する度に、吸気カムシャフト２２には各吸気バルブ２１から力が加えられる。このため、吸気カムシャフト２２に加えられる負荷トルクＨＢは３分の１周期ごとに変化する。

図４（ｃ）は、吸気カムシャフト２２の位相変動量ＨＣを示す。吸気カムシャフト２２は、クランクシャフト１７の回転に対して進角側および遅角側に揺れる。吸気バルブ２１が最も下方に変位したとき、吸気カムシャフト２２は最も遅角側に揺れる。すなわち、遅角側の位相変動量（以下、「遅角変動量ＨＣＢ」）が遅角側に最大となる。

一方、吸気バルブ２１の変位量ＨＡが最も小さいとき、吸気カムシャフト２２は最も進角側に揺れる。このとき、進角側の位相変動量（以下、「進角変動量ＨＣＡ」）が進角側に最大となる。

進角変動量ＨＣＡおよび遅角変動量ＨＣＢは、バルブタイミング可変機構３０に供給される潤滑油の温度および油圧あるいはバルブタイミング可変機構３０が固定状態にあるか否かによって変動する。

遅角変動量ＨＣＢおよび進角変動量ＨＣＡが０となる相対回転位相は、進角または遅角することはなく、略一定の相対回転位相に定まっている。この相対回転位相は、クランクシャフト１７に対する吸気カムシャフト２２の平均的な相対回転位相（以下、「基準相対回転位相ＰＫ」）となる。

図４（ｄ）は、進角側端部９４および遅角側端部９５が磁気センサ９０Ｂに検出される位置と、吸気バルブ２１の変位量ＨＡと、吸気カムシャフト２２に加えられる負荷トルクＨＢと、位相変動量ＨＣとの関係を示す。

各検出部９１，９２，９３の進角側端部９４は、吸気カム２３に対する負荷トルクＨＢが遅角方向から進角方向に切り替わるにおいて同負荷トルクＨＢが０となる位相、すなわち位相変動量ＨＣが遅角側に最大となるとき、同進角側端部９４が磁気センサ９０Ｂに検出される。

各検出部９１，９２，９３の遅角側端部９５は、吸気カム２３に対する負荷トルクＨＢが進角方向から遅角方向に切り替わるときにおいて同負荷トルクＨＢが０となる位相、すなわち位相変動量ＨＣが進角側に最大となるとき、同遅角側端部９５が磁気センサ９０Ｂに検出される。

図５を参照して、カム角信号ＤＢとバルブタイミング可変機構３０の固定状態との関係について説明する。
同図５のクランク角信号ＣＢの欠歯部は、同クランク角信号ＣＢの一周期における基準タイミングを示す。カム角信号ＤＢは、第１検出部９１に対応する信号を示している。第２検出部９２および第３検出部９３のカム角信号ＤＢについては、バルブタイミング可変機構３０が固定状態にあるか否かに対するカム角信号ＤＢの変化に関して、第１検出部９１と同様であるため、これらについての説明は省略する。

同図５（ａ）は、仮にクランクシャフト１７に対して吸気カムシャフト２２の相対回転位相が変動しないとしたときの第１検出部９１のカム角信号ＤＢの波形を示す。この場合、クランクシャフト１７に対する第１検出部９１の進角側端部９４の相対回転位相、およびクランクシャフト１７に対する第１検出部９１の遅角側端部９５の相対回転位相は、基準相対回転位相ＰＫとなる。

同図５（ｂ）は、バルブタイミング可変機構３０が固定状態にあるときの第１検出部９１のカム角信号ＤＢの波形を示す。
このとき、クランクシャフト１７に対する第１検出部９１の進角側端部９４の相対回転位相は、基準相対回転位相ＰＫよりも遅角側に所定回転位相ＰＮ１ずれた値をとる。一方、クランクシャフト１７に対する第１検出部９１の遅角側端部９５の相対回転位相は、基準相対回転位相ＰＫよりも進角側に所定回転位相ＰＮ２ずれた値をとる。

バルブタイミング可変機構３０が固定状態にあるときベーンロータ３５とハウジングロータ３１とは互い固定されているため、ベーンロータ３５とハウジングロータ３１との間において回転位相のずれは生じない。しかし、吸気カム２３に吸気バルブ２１から力が作用するため、クランクシャフト１７とハウジングロータ３１との間に介在するタイミングチェーンの撓み量に変動が生じ、クランクシャフト１７に対する第１検出部９１の進角側端部９４および遅角側端部９５の相対回転位相が変動する。

同図５（ｃ）は、バルブタイミング可変機構３０が非固定状態にあるときの第１検出部９１のカム角信号ＤＢの波形を示す。
この場合、クランクシャフト１７に対する第１検出部９１の進角側端部９４の相対回転位相は、基準相対回転位相ＰＫよりも遅角側に所定回転位相ＰＮ３ずれた値をとる。このずれ量すなわち所定回転位相ＰＮ３は、バルブタイミング可変機構３０が固定状態にあるときのずれ量である所定回転位相ＰＮ１よりも大きい。

クランクシャフト１７に対する第１検出部９１の遅角側端部９５の相対回転位相は、基準相対回転位相ＰＫよりも進角側に所定回転位相ＰＮ４ずれた値をとる。このずれ量すなわち所定回転位相ＰＮ４は、バルブタイミング可変機構３０が固定状態にあるときのずれ量である所定回転位相ＰＮ２よりも大きい。

バルブタイミング可変機構３０が非固定状態にあるときベーンロータ３５とハウジングロータ３１とは互い固定されていないため、ベーンロータ３５とハウジングロータ３１との間において回転位相のずれが生じる。また、吸気カム２３が吸気バルブ２１から力が作用するとき、クランクシャフト１７とハウジングロータ３１との間に介在するタイミングチェーンの撓み量に変動が生じる。このため、クランクシャフト１７に対する第１検出部９１の進角側端部９４および遅角側端部９５の相対回転位相は、バルブタイミング可変機構３０が固定状態にあるときに比べて大きく変動する。

以上に示されるように、バルブタイミング可変機構３０が固定状態にあるか非固定状態にあるかにより、第１検出部９１のカム角信号ＤＢの波形が変化する。そして、クランクシャフト１７に対する第１検出部９１の進角側端部９４の相対回転位相についての基準相対回転位相ＰＫに対するずれ量は、固定状態に比べて、非固定状態のときの方が、遅角側に大きくなる。また、クランクシャフト１７に対する第１検出部９１の遅角側端部９５の相対回転位相についての基準相対回転位相ＰＫに対するずれ量は、固定状態に比べて、非固定状態のときの方が、進角側に大きくなる。

図６を参照して、電子制御装置６１において実行される「基準相対回転位相演算処理」について具体的な手順を説明する。なお同処理は、電子制御装置６１により所定の演算周期毎に繰り返し実行される。基準相対回転位相演算処理では、クランクシャフト１７に対する吸気カムシャフト２２の平均的な相対回転位相である基準相対回転位相ＰＫが求められる。

ステップＳ１００において、内燃機関１の機関回転速度ＮＥを取得する。次に、ステップＳ１１０において、機関回転速度ＮＥと進角側端部９４の立ち上がり信号に基づいて、クランクシャフト１７に対する第１検出部９１の進角側端部９４の相対回転位相ＰＮＡを求める。機関回転速度ＮＥと遅角側端部９５の立ち下がり信号とに基づいて、クランクシャフト１７に対する遅角側端部９５の相対回転位相ＰＮＢを求める。次に、ステップＳ１２０において、相対回転位相ＰＮＡと相対回転位相ＰＮＢとの平均を求めて、これを基準相対回転位相ＰＫとする。

図７を参照して、機関停止時において実行される「固定判定処理」について具体的な手順を説明する。なお同処理は、電子制御装置６１により所定の演算周期毎に繰り返し実行される。

イグニッションスイッチがオンからオフに切り替えられたとき、ステップＳ２００において、進角側端部９４の相対回転位相ＰＮＡと基準相対回転位相ＰＫとの差により、進角変動量ＨＣＡが求められる。また、遅角側端部９５の相対回転位相ＰＮＢと基準相対回転位相ＰＫとの差により、遅角変動量ＨＣＢが求められる。次に、ステップＳ１２０において、進角変動量ＨＣＡと遅角変動量ＨＣＢとの和をとることにより総位相変動量ＨＣＣが求められる。

ステップＳ２２０において、総位相変動量ＨＣＣと基準判定値ＨＣＫとが比較される。総位相変動量ＨＣＣが基準判定値ＨＣＫよりも大きいとき、ステップＳ２３０において、クランクシャフト１７に対して吸気カムシャフト２２が固定されていない旨判定する。また総位相変動量ＨＣＣが基準判定値ＨＣＫと同じであるときまたは基準判定値ＨＣＫよりも小さいとき、ステップＳ２４０において、クランクシャフト１７に対して吸気カムシャフト２２が固定されている旨判定する。

このようにして、機関停止時において、クランクシャフト１７に対して吸気カムシャフト２２が固定されているか否か判定される。この判定は記憶されて、機関始動時において同判定結果が各種制御に用いられる。

ところで、バルブタイミング可変機構３０のフリクションは、個々のバルブタイミング可変機構３０により異なるため、同機構３０が固定状態にあるときの総位相変動量ＨＣＣも異なった値をとる。また、バルブタイミング可変機構３０が固定状態にあるときの総位相変動量ＨＣＣは、同機構３０のフリクションの経時変化によっても変化する。基準判定値ＨＣＫを固定値としたときには、クランクシャフト１７に対して吸気カムシャフト２２が固定されているか否かが正確に判定することができなくなる虞がある。このため、機関運転中に基準判定値ＨＣＫが学習される。

図８を参照して、「基準判定値ＨＣＫの学習処理」について具体的な手順を説明する。なお同処理は、電子制御装置６１により所定の演算周期毎に繰り返し実行される。
ステップＳ３００およびステップＳ３１０において、内燃機関１が機関始動中にあり、かつバルブタイミング可変機構３０が固定状態にあるか否かについて判定する。この判定が肯定されるとき、ステップＳ３２０において、内燃機関１の機関回転速度ＮＥが規定回転速度ＮＥＡにあるか否かについて判定する。この判定が肯定されるとき、ステップＳ３３０において総位相変動量ＨＣＣが求められ、この総位相変動量ＨＣＣが基準判定値ＨＣＫとして設定される。

なお、機関回転速度ＮＥが規定回転速度ＮＥＡより小さい限界回転速度ＮＥＧになるとき、カム角信号ＤＢが不安定になるため、各検出部の進角側端部９４および遅角側端部９５に対応する信号が正確に検出されなくなる。このため、基準判定値ＨＣＫを学習するときの規定回転速度ＮＥＡは、カム角信号ＤＢを正確に検出することができる限界回転速度ＮＥＧよりも大きい値に設定される。

図９を参照して、機関停止時において、「固定判定処理」を実行したときの各種パラメータの推移の一例を説明する。なお同処理は、電子制御装置６１により所定の演算周期毎に繰り返し実行される。

時刻ｔ１のとき、すなわちイグニッションスイッチのオンからオフへの切り替えにより機関停止が実行されるとき、バルブタイミング可変機構３０の目標位相が中間角ＶＴｍｄｌに設定される。機関停止時に、バルブタイミングＶＴが中間角ＶＴｍｄｌよりも進角側の値に設定されている場合には、オイルコントロールバルブ５３は、バルブタイミングＶＴを遅角側に変更する。

時刻ｔ２のとき、制限ピン４１が係合穴４８に嵌り込み、ハウジングロータ３１に対してベーンロータ３５が固定される。このとき、クランクシャフト１７に対する吸気カムシャフト２２の相対的な回転が抑制されるため、位相変動量ＨＣが小さくなる。

時刻ｔ３のとき、すなわち内燃機関１の機関回転速度ＮＥが規定回転速度ＮＥＡとなったとき、クランクシャフト１７に対する吸気カムシャフト２２の総位相変動量ＨＣＣに基づいて、クランクシャフト１７に対して吸気カムシャフト２２が固定されている状態にあるか否か判定される。この例では、総位相変動量ＨＣＣが基準判定値ＨＣＫよりも小さいため、クランクシャフト１７に対して吸気カムシャフト２２が固定されている状態にある旨判定される。

一方、機関回転速度ＮＥが規定回転速度ＮＥＡになったときに、ハウジングロータ３１に対してベーンロータ３５が固定されていない場合、総位相変動量ＨＣＣが基準判定値ＨＣＫよりも大きくなる。このときは、クランクシャフト１７に対して吸気カムシャフト２２が固定されていない状態にある旨判定される。

図１０を参照して、機関始動時において実行される「機関始動処理」について具体的な手順を説明する。機関始動処理では、クランクシャフト１７に対して吸気カムシャフト２２が固定されているか否かの判定結果が用いられて燃料噴射制御が実行される。なお同処理は、電子制御装置６１により所定の演算周期毎に繰り返し実行される。

イグニッションスイッチがオフからオンにされたとき、ステップＳ４００およびステップＳ４１０において、吸気温度が基準温度よりも低くかつバルブタイミング可変機構３０が非固定状態にあるか否か判定される。この判定が肯定されるとき、ステップＳ４２０において、クランキングの開始からの経過時間が遅延時間を超えるまで燃料噴射が禁止される。遅延時間は、クランキングのときに制限ピン４１が係合穴４８に嵌り込むまでの時間を確保するための期間として設定されている。

ステップＳ４００およびステップＳ４１０においていずれか一方の条件が否定されるときは、燃料噴射制御は通常モードで実行される。すなわち、クランキングの開始時期から燃料を噴射する。

なお、ステップＳ４００における基準温度は、バルブタイミング可変機構３０が非固定状態にあるときにおいて内燃機関１の始動性を確保することができない温度として設定されている。

すなわち、上記の機関始動処理では、内燃機関１の始動性が低くなる条件にあるとき、クランキングの開始から所定時間が経過するまでの期間を、燃料を噴射しない状態でバルブタイミング可変機構３０を固定状態にするための期間としている。

本実施形態よれば以下の作用効果を奏することができる。
（１）本実施形態では、クランクシャフト１７に対する吸気カムシャフト２２の相対回転位相の変化量である総位相変動量ＨＣＣに基づいて、クランクシャフト１７と吸気カムシャフト２２とが互いに固定されているか否か判定することを要旨とする。

吸気カムシャフト２２が吸気バルブ２１から力を受けるとき相対回転位相が変動する。非固定状態のときの相対回転位相の位相変動量ＨＣと固定状態のときの相対回転位相の位相変動量ＨＣとを比較すると、前者が後者よりも大きくなる。すなわち、クランクシャフト１７および吸気カムシャフト２２が固定状態にあるかまたは非固定状態にあるかにより相対回転位相の変動量が変動する。上記構成では、総位相変動量ＨＣＣに基づいてクランクシャフト１７と吸気カムシャフト２２とが互いに固定されているか否か判定しているため、同判定を正確に行うことができる。

（２）本実施形態では、カムポジションセンサ９０は、立ち上がり信号を形成する進角側端部９４と立ち下がり信号に対応する遅角側端部９５とを含むタイミングロータ９０Ａを検知するように設けられている。さらに、進角側端部９４は、吸気カムシャフト２２のトルク減少過程において回転トルクの変動量が０となる付近に設けられている。遅角側端部９５は、吸気カムシャフト２２のトルク増大過程において回転トルクの変動量が０となる付近に設けられている。

吸気バルブ２１から吸気カムシャフト２２に加えられる力の方向が同吸気カムシャフト２２の回転方向に対して反対方向にあるとき、吸気カムシャフト２２の回転トルクが減少する。吸気カムシャフト２２のトルクの減少過程において回転トルクの変動量が０となるとき、吸気カムシャフト２２の遅角方向の位相変動量ＨＣが最大となる。また、同力の方向が同回転体の回転方向に対して順方向にあるとき、吸気カムシャフト２２の回転トルクが増大する。吸気カムシャフト２２のトルクの増大過程において回転トルクの変動量が０となるとき、吸気カムシャフト２２の進角方向の位相変動量ＨＣが最大となる。この構成では、カムポジションセンサ９０により、吸気カムシャフト２２の回転トルクの減少過程において回転トルクが０となるときに立ち上がり信号を検出するため、吸気カムシャフト２２が遅角方向に最大に変動するときの遅角変動量ＨＣＢを検出することができる。また、吸気カムシャフト２２の回転トルクの増大過程においてトルクが０となるときに立ち下がり信号を検出するため、吸気カムシャフト２２が進角方向に最大に変動するときの進角変動量ＨＣＡを検出することができる。

（３）本実施形態では、電子制御装置６１は、カムポジションセンサ９０が検出する立ち上がり信号に基づいて、位相変動量ＨＣを算出するものであり、カムポジションセンサ９０は、吸気カムシャフト２２に加えられる負荷トルクＨＢが遅角方向から進角方向に切り替わる時期を立ち上がり信号として検出する。

吸気バルブ２１から吸気カムシャフト２２に加えられる力の方向が同回転体の回転方向に対して反対方向から順方向に変化するとき、クランクシャフト１７に対する吸気カムシャフト２２の相対回転位相は遅角側に大きく変動する。この構成では、カムポジションセンサ９０により、吸気カムシャフト２２に加えられるトルクが遅角方向（同回転体と反対方向）から進角方向（同回転体の順方向）に切り替わる時期を検出するため、クランクシャフト１７に対する吸気カムシャフト２２の相対回転位相の遅角側への位相変動量ＨＣを算出することができる。

（４）本実施形態では、電子制御装置６１は、カムポジションセンサ９０が検出する立ち下がり信号に基づいて、位相変動量ＨＣを算出するものであり、同センサ９０は、吸気カムシャフト２２に加えられる負荷トルクＨＢが進角方向から遅角方向に切り替わる時期を立ち下がり信号として検出する。

吸気バルブ２１から吸気カムシャフト２２に加えられる力の方向が同回転体の回転方向に対して順方向から反対方向に変化するとき、クランクシャフト１７に対する吸気カムシャフト２２の相対的な位相は進角側に大きく変動する。この構成では、カムポジションセンサ９０により、吸気カムシャフト２２に加えられる負荷トルクＨＢが進角方向（同回転体の順方向）から遅角方向（同回転体の反対方向）に切り替わる時期を検出するため、クランクシャフト１７に対する吸気カムシャフト２２の相対回転位相の進角側への位相変動量ＨＣを算出することができる。

（５）本実施形態では、カムポジションセンサ９０は、吸気カムシャフト２２に対する負荷トルクが遅角方向から進角方向に切り替わる第１時期と、吸気カムシャフト２２に対する負荷トルクが進角方向から遅角方向に切り替わる第２時期とを検出するものであり、位相変動量ＨＣは、第１時期と第２時期とに基づいて算出される。

この構成によれば、相対回転位相の遅角側の変動量に関連する第１時期と、相対回転位相の進角側の変動量に関連する第２時期とに基づいて総位相変動量ＨＣＣを算出するため、総位相変動量ＨＣＣをより正確に求めることができる。

（６）本実施形態では、電子制御装置６１は、内燃機関１が停止過程にあるとき、クランクシャフト１７と吸気カムシャフト２２とが互いに固定されているか否かの判定を実行する。

この構成では、内燃機関１の回転の停止過程において固定状態か非固定状態かの判定を行う。このため、次回の機関始動時には固定状態または非固定状態に応じた始動制御を行うことができる。

（７）本実施形態では、電子制御装置６１は、内燃機関１の停止過程における機関回転速度ＮＥが規定回転速度ＮＥＡに低下したとき、クランクシャフト１７と吸気カムシャフト２２とが互いに固定されているか否かの判定を実行する。

クランクシャフト１７と吸気カムシャフト２２とが互いに固定されているかの判定は、内燃機関１の停止過程において遅い時期に行うことが好ましい。仮に、内燃機関１の停止過程における初期に同判定が行われたとき、その後、クランクシャフト１７と吸気カムシャフト２２の回転により両回転体が互いに固定される場合が想定される。この場合、同判定と、実際のクランクシャフト１７と吸気カムシャフト２２との固定状態とが異なることになる。この点、上記構成では、機関回転速度ＮＥが規定回転速度ＮＥＡにまで低下してから同判定を行うため、判定結果と、実際のクランクシャフト１７と吸気カムシャフト２２との固定状態とが異なる結果になる頻度を低くすることができる。

（８）本実施形態では、吸気カムシャフト２２とクランクシャフト１７とが固定されているときのクランク角信号ＣＢおよびカム角信号ＤＢに基づいて基準判定値ＨＣＫが更新される。

バルブタイミング可変機構３０には個体差がある。すなわち、吸気カムシャフト２２およびクランクシャフト１７の寸法ばらつきや吸気カムシャフト２２とクランクシャフト１７の組み付けのばらつきに起因して、クランクシャフト１７に対する吸気カムシャフト２２の位相変動量ＨＣの程度も異なる。この点、この構成によれば、クランクシャフト１７に対し吸気カムシャフト２２が固定されているか否かの基準判定値ＨＣＫは、吸気カムシャフト２２とクランクシャフト１７とが互いに固定されているときのクランク角信号ＣＢおよびカム角信号ＤＢに基づく総位相変動量ＨＣＣにより更新される。これにより上記判定をより正確に行うことができる。

（９）本実施形態では、内燃機関１の始動後かつ吸気カムシャフト２２とクランクシャフト１７とが互いに固定されているとき、クランク角信号ＣＢおよびカム角信号ＤＢに基づいて基準判定値ＨＣＫが更新される。

この構成では、内燃機関１の停止処理が実行される時期よりも前の機関始動時に、基準判定値ＨＣＫが更新されるため、その後の機関停止のときに、同基準判定値ＨＣＫを用いて、クランクシャフト１７と吸気カムシャフト２２とが互いに固定されているか否かの判定をすることができる。

（１０）本実施形態では、内燃機関１の始動時、相対回転位相が固定されていないときに、相対回転位相が中間角位相ＰＭに固定されているときに比べて、燃料噴射の開始時期を遅くする。

機関始動時かつ非固定状態のとき、噴射した燃料が燃焼されにくい。この構成では、機関始動時かつ非固定状態のときの燃料噴射の開始時期を機関始動時かつ固定状態のときよりも遅くしているため、例えば噴射された燃料が点火プラグに付着する量を少なくすることができる。

（その他の実施形態）
なお、本発明の実施態様は上記実施形態にて例示した態様に限られるものではなく、これを例えば以下に示すように変更して実施することもできる。また以下の各変形例は、上記実施形態についてのみ適用されるものではなく、異なる変形例同士を互いに組み合わせて実施することもできる。

・上記実施形態では、位相固定機構４０は上段溝４７を含めて構成されているが、この上段溝４７を省略することができる。この場合、位相固定機構４０は、中間角位相ＰＭに対応して設けられた係合穴４８と制限ピン４１とにより構成される。

・上記実施形態では、位相固定機構４０の上段溝４７は中間角位相ＰＭから同位相から遅角側に向けて形成されているが、上段溝４７を中間角位相ＰＭから同位相から進角側に向けて形成することもできる。

・上記実施形態では、基準判定値ＨＣＫの学習を機関始動時に実行しているが、これを予め設定することもできる。また、機関始動時から機関停止時までの機関運転中のアイドル時に、機関を停止する自動停止を実行する内燃機関１においては、自動停止時における所定機関回転速度ＮＥのときに、基準判定値ＨＣＫの学習を実行することができる。

この場合、クランクシャフト１７に対する吸気カムシャフト２２の位相変動量は機関状態によって変動する。内燃機関１の始動時と内燃機関１の自動停止時とを比べると、自動停止時の方が運転停止時の状態に近い。当該変形例では、自動停止時に基準判定値ＨＣＫが求められるため、機関始動時に求めた基準判定値ＨＣＫを用いる場合と比較して、クランクシャフト１７に対し吸気カムシャフト２２固定されているか否かについてより正確に判定をすることができる。

・上記実施形態では、タイミングロータ９０Ａは各吸気カム２３に対応して検出部９１，９２，９３を設けた構成とされているが、いずれか１つまたは２つを省略することができる。また、いずれか２つを一体にしてもよい。

・上記実施形態では、タイミングロータ９０Ａにはクランクシャフト１７と吸気カムシャフト２２との相対回転位相を検出する検出部９１，９２，９３しか設けられていないが、気筒判別用の検出部を設けることができる。

・上記実施形態では、各検出部９１，９２，９３の遅角側端部９５および進角側端部９４は、負荷トルクＨＢが０となる位相、すなわち総位相変動量ＨＣＣが遅角側または進角側に最大となる位相に対応して設けられているが、各検出部９１，９２，９３の遅角側端部９５および進角側端部９４は次に示すように設けることができる。

（ａ）検出部９１，９２，９３のいずれか１つまたは２つを、遅角側端部９５および進角側端部９４の負荷トルクＨＢが最大となる位相、すなわち総位相変動量ＨＣＣが０付近となる位相に対応して設けることができる。この構成によれば、総位相変動量ＨＣＣが０付近となる位相に対応して設けた検出部によって、クランクシャフト１７と吸気カムシャフト２２との相対回転位相を求めることができる。

（ｂ）各検出部９１，９２，９３の遅角側端部９５は、位相変動量ＨＣが遅角側に最大となる位置ではなく、当該位相からずれたところに設けることができる。
（ｃ）各検出部９１，９２，９３の進角側端部９４は、位相変動量ＨＣが進角側に最大となる位置ではなく、当該位置からずれたところに設けることができる。

・上記実施形態では、クランクシャフト１７に対して吸気カムシャフト２２が固定されているか否かの判定について、クランクシャフト１７に対する吸気カムシャフト２２の総位相変動量ＨＣＣに基づいて行っている。このような判定に代え、カム角信号ＤＢだけに基づいて同判定を行うこともできる。

図５および図１１を参照してカム角信号ＤＢに基づく「固定判定処理」の手順について説明する。
イグニッションスイッチがオンからオフに切り替えられたとき、ステップＳ５００において、機関回転速度ＮＥと、第１検出部９１の進角側端部９４の検出タイミングと遅角側端部９５の検出タイミングとに基づいて位相間隔ＰＮＸ（期間変動量）を求める。次に、ステップＳ５１０において、位相間隔ＰＮＸと基準判定値ＨＣＫＡとを比較する。基準判定値ＨＣＫＡは、機関始動時の所定回転速度における位相間隔ＰＮＸとして設定される。

位相間隔ＰＮＸが基準判定値ＨＣＫＡよりも大きいとき、ステップＳ５２０において、クランクシャフト１７に対して吸気カムシャフト２２が固定されていない旨判定する。位相間隔ＰＮＸが基準判定値ＨＣＫＡにあるかまたは基準判定値ＨＣＫＡよりも小さいとき、ステップＳ５３０において、クランクシャフト１７に対して吸気カムシャフト２２が固定されている旨判定する。この構成では、位相間隔ＰＮＸに基づいてクランクシャフト１７と吸気カムシャフト２２とが互いに固定されているか否か判定しているため、同判定を正確に行うことができる。

・上記実施形態では、クランクシャフト１７に対して吸気カムシャフト２２が固定されているか否かの判定は、機関停止時に実行しているが、この判定時期はこれに限定されない。例えば、機関始動時に、同判定を実行することができる。また、自動停止する機能を有する内燃機関１においては、自動停止のときに、同判定を実行することができる。

・上記実施形態および上記変形例では、クランクシャフト１７と吸気カムシャフト２２との関係において総位相変動量ＨＣＣもしくは位相間隔ＰＮＸを求め、この総位相変動量ＨＣＣもしくは位相間隔ＰＮＸに基づいて、クランクシャフト１７に対する吸気カムシャフト２２が固定されているか否かについて判定している。しかし、本発明が適用される対象は、クランクシャフト１７と吸気カムシャフト２２とに限定されない。例えば、本発明は、ハウジングロータ３１と吸気カムシャフト２２との相対回転位相の固定状態を判定するため場合にも適用することができる。また、クランクシャフト１７とハウジングロータ３１と相対回転位相の固定状態を判定する場合にも適用することができる。

・上記実施形態では、中間角ＶＴｍｄｌで固定するバルブタイミング可変機構３０を含む可変動弁装置２０について本発明が適用されているが、同バルブタイミング可変機構３０に限らず、本発明を適用することができる。例えば、最遅角ＶＴｍｉｎで固定するバルブタイミング可変機構３０を含む可変動弁装置２０について本発明を適用することができる。

・上記実施形態では、１つの制限ピン４１によりハウジングロータ３１とベーンロータ３５とを固定する位相固定機構４０を有したバルブタイミング可変機構３０について本発明を適用している。しかし、本発明は、２つの制限ピン４１によりハウジングロータ３１とベーンロータ３５とを固定する位相固定機構４０を有したバルブタイミング可変機構３０についても適用することができる。

・上記実施形態では、制限ピン４１をベーンロータ３５に設け、各係合穴４８をハウジングロータ３１に設ける構成としたが、制限ピン４１をハウジングロータ３１に設けるとともに係合穴４８をベーンロータ３５に設ける構成とすることもできる。

・上記実施形態では、制限ピン４１と係合穴４８との係合および解除方向をベーンロータ３５の軸方向としているが、同方向をベーンロータ３５の径方向と一致するように制限ピン４１と係合穴４８とを形成することもできる。

・上記実施形態では、バルブタイミングＶＴを最遅角ＶＴｍｉｎで固定するバルブタイミング可変機構３０について本発明を適用しているが、バルブタイミングＶＴを最進角ＶＴｍａｘで固定するバルブタイミング可変機構３０について本発明を適用することもできる。

１…内燃機関、１０…機関本体、１１…シリンダブロック、１２…シリンダヘッド、１３…シリンダ、１４…ピストン、１５…燃焼室、１６…燃料噴射弁、１７…クランクシャフト、１８…オイルパン、２０…可変動弁装置、２１…吸気バルブ、２１Ａ…ロッカアーム、２２…吸気カムシャフト、２３…吸気カム、２３Ａ…第１吸気カム、２３Ｂ…第２吸気カム、２３Ｃ…第３吸気カム、２４…ノーズ、２５…頂点部、２６…進角側裾部、２７…遅角側裾部、２８…排気バルブ、２９…排気カムシャフト、３０…バルブタイミング可変機構、３１…ハウジングロータ、３１Ａ…区画壁、３２…ハウジング本体、３３…スプロケット、３４…カバー、３５…ベーンロータ、３６…ベーン、３７…ベーン収容室、３８…進角室、３９…遅角室、４０…位相固定機構、４１…制限ピン、４２…制限ばね、４３…収容室、４４…制限室、４５…ばね室、４６…係合部、４７…上段溝、４８…係合穴、５０…潤滑装置、５１…潤滑油路、５２…オイルポンプ、５３…オイルコントロールバルブ、６０…制御装置、６１…電子制御装置、８０…クランクポジションセンサ（入力角センサ）、９０…カムポジションセンサ（出力角センサ）、９０Ａ…タイミングロータ、９０Ｂ…磁気センサ、９１…第１検出部、９２…第２検出部、９３…第３検出部、９４…進角側端部（第１位相検出部）、９５…遅角側端部（第２位相検出部）。

Claims (12)

1. 機関バルブを駆動する出力回転体と、この出力回転体を駆動する入力回転体とを含み、前記入力回転体に対する前記出力回転体の回転位相である相対回転位相を変更する機能、および前記相対回転位相が特定位相のときに前記入力回転体と前記出力回転体とを互いに固定する機能を有する内燃機関の可変動弁装置において、
   前記入力回転体の回転位相を検出しかつ入力角信号を出力する入力角センサと、前記出力回転体の回転位相を検出しかつ立ち上がり信号および立ち下がり信号を出力角信号として出力する出力角センサとを備え、
   前記出力角センサは、前記立ち上がり信号を形成する第１位相検出部と前記立ち下がり信号に対応する第２位相検出部とを含むタイミングロータを検知するように設けられ、
   前記第１位相検出部は、前記出力回転体のトルク減少過程において同トルクの変動置が０となる付近に設けられ、かつ前記第２位相検出部は、前記出力回転体のトルク増大過程において同トルクの変動量が０となる付近に設けられ、
   前記入力角信号と、前記出力角センサの前記立ち上がり信号および前記立ち下がり信号とに基づいて前記相対回転位相の変化量である位相変動量を算出し、前記位相変動量に基づいて前記入力回転体と前記出力回転体とが互いに固定されているか否か判定する
   ことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
2. 機関バルブを駆動する出力回転体と、この出力回転体を駆動する入力回転体とを含み、前記入力回転体に対する前記出力回転体の回転位相である相対回転位相を変更する機能、および前記相対回転位相が特定位相のときに前記入力回転体と前記出力回転体とを互いに固定する機能を有する内燃機関の可変動弁装置において、
   前記入力回転体の回転位相を検出する入力角センサと、前記出力回転体の回転位相を検出する出力角センサとを備え、
   前記出力角センサは、前記出力回転体に加えられるトルクが遅角方向から進角方向に切り替わる時期を出力角信号である立ち上がり信号として出力するものであり、
   前記入力角センサの検出信号である入力角信号と前記出力角センサの前記立ち上がり信号とに基づいて位相変動量を算出し、
   前記相対回転位相の変化量である前記位相変動量に基づいて前記入力回転体と前記出力回転体とが互いに固定されているか否か判定する
   ことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
3. 機関バルブを駆動する出力回転体と、この出力回転体を駆動する入力回転体とを含み、前記入力回転体に対する前記出力回転体の回転位相である相対回転位相を変更する機能、および前記相対回転位相が特定位相のときに前記入力回転体と前記出力回転体とを互いに固定する機能を有する内燃機関の可変動弁装置において、
   前記入力回転体の回転位相を検出する入力角センサと、前記出力回転体の回転位相を検出する出力角センサとを備え、
   前記出力角センサは、前記出力回転体に加えられるトルクが進角方向から遅角方向に切り替わる時期を出力角信号である立ち下がり信号として出力するものであり、
   前記入力角センサの検出信号である入力角信号と、前記出力角センサの前記立ち下がり信号とに基づいて位相変動量を算出し、
   前記相対回転位相の変化量である前記位相変動量に基づいて前記入力回転体と前記出力回転体とが互いに固定されているか否か判定する
   ことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
4. 機関バルブを駆動する出力回転体と、この出力回転体を駆動する入力回転体とを含み、前記入力回転体に対する前記出力回転体の回転位相である相対回転位相を変更する機能、および前記相対回転位相が特定位相のときに前記入力回転体と前記出力回転体とを互いに固定する機能を有する内燃機関の可変動弁装置において、
   前記入力回転体の回転位相を検出する入力角センサと、前記出力回転体の回転位相を検出する出力角センサとを備え、
   前記出力角センサは、前記出力回転体に対するトルクが遅角方向から進角方向に切り替わる第１時期と、前記出力回転体に対するトルクが進角方向から遅角方向に切り替わる第２時期とを検出し、前記第１時期と前記第２時期とを出力角信号として出力するものであり、
   前記入力角センサの検出信号である入力角信号と、前記出力角センサから出力される前記第１時期および前記第２時期とに基づいて位相変動量を算出し、
   前記相対回転位相の変化量である前記位相変動量に基づいて前記入力回転体と前記出力回転体とが互いに固定されているか否か判定する
   ことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
5. 請求項１〜４に記載のいずれか一項に記載の内燃機関の可変動弁装置において、
   前記内燃機関が停止過程にあるとき、前記入力回転体と前記出力回転体とが互いに固定されているか否かの判定を実行する
   ことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
6. 請求項５に記載の内燃機関の可変動弁装置において、
   前記内燃機関の停止過程における機関回転速度が規定回転速度に低下したとき、前記入力回転体と前記出力回転体とが互いに固定されているか否かの判定を実行する
   ことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の内燃機関の可変動弁装置において、
   前記位相変動量が基準判定値よりも小さいとき、前記入力回転体と前記出力回転体とが互いに固定されている旨判定し、
   前記位相変動量が前記基準判定値よりも大きいとき、前記入力回転体と前記出力回転体とが互いに固定されていない旨判定する
   ことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
8. 請求項７に記載の内燃機関の可変動弁装置において、
   前記出力回転体と前記入力回転体とが互いに固定されているときの前記入力角信号および前記出力角信号に基づいて前記基準判定値が更新される
   ことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
9. 請求項８に記載の内燃機関の可変動弁装置において、
   前記内燃機関の始動後かつ前記出力回転体と前記入力回転体とが互いに固定されているとき、前記入力角信号および前記出力角信号に基づいて前記基準判定値が更新される
   ことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
10. 請求項９に記載の内燃機関の可変動弁装置において、
    前記内燃機関が自動停止されるときに前記入力回転体と前記出力回転体とを互いに固定する機能を備え、
    前記内燃機関が自動停止状態かつ前記入力回転体と前記出力回転体とが互いに固定されているとき、前記入力角信号および前記出力角信号に基づいて前記基準判定値が更新される
    ことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
11. 請求項１〜１０に記載のいずれか一項に記載の内燃機関の可変動弁装置において、
    前記内燃機関の始動時、前記相対回転位相が固定されていないときには、前記相対回転位相が固定されているときに比べて、燃料噴射の開始時期を遅くする
    ことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
12. 機関バルブを駆動する出力回転体と、この出力回転体を駆動する入力回転体とを含み、前記入力回転体に対する前記出力回転体の回転位相である相対回転位相を変更する機能、および前記相対回転位相が特定位相のときに前記入力回転体と前記出力回転体とを互いに固定する機能を有する内燃機関の可変動弁装置において、
    前記入力回転体の位相を検出する入力角センサと、前記出力回転体の回転位相を検出する出力角センサとを備え、
    前記出力角センサは、前記出力回転体に加えられるトルクが進角方向から遅角方向に切り替わるときを第１検出時期として検出するとともに、前記出力回転体に加えられるトルクが遅角方向から進角方向に切り替わるときを第２検出時期として検出するものであり、
    前記第１検出時期と前記第２検出時期との間隔の変動量である期間変動量が基準判定値よりも小さいとき、前記入力回転体に対して前記出力回転体が固定されている旨判定し、
    前記期間変動量が基準判定値よりも大きいとき、前記入力回転体に対して前記出力回転体が固定されていない旨判定する
    ことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。

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