JP6112007B2 - 吸気弁用の弁開閉時期制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関に備えられたクランクシャフトとカムシャフトとの相対回転位相を変更して、吸気弁や排気弁の開閉タイミングを調節する弁開閉時期制御装置に関する。

従来、この種の弁開閉時期制御装置としては、例えば下記の特許文献１に記載されたものがあった。
当該装置は、内燃機関の始動を迅速に行うことができ、且つ、始動後に直ちに相対回転位相の変更制御を開始できるよう、位相変更機構に作動流体を給排する給排手段と、ロック機構に作動流体を給排する給排手段とを備えている。この装置では、特に、前記相対回転位相がロック位相にあるときの始動に際して、まず相対回転位相を制御する位相変更機構に作動流体を供給し、相対位相が変更可能になったのちにロック機構に作動流体を供給してロック状態を解除する構成が記載されている。

このように構成することで、相対回転位相を内燃機関の始動に適したロック位相に維持したまま位相変換機構に作動流体を供給することができ、作動流体の流量を増やして短時間に位相変換機構への作動流体の充填作業を終えることができる。この結果、ロック機構の解除タイミングが早くなる。さらにロック機構の解除が早まる結果、直ちに進・遅角制御を行うことができ、始動性・応答性に優れた弁開閉時期制御装置を得ることができる。

特開２００７−１９８１６８号公報

上記特許文献１の装置がそうであるように、位相変更機構への作動流体の充填制御は、内燃機関の始動と同時に行われることが多い。特に、内燃機関の温度が既に高温にある状態では、作動流体の粘性が運転に適した状態になっていることなどから、内燃機関の制御装置が上記充填制御の開始指示を早期に発することとなる。
一方、ロック機構を備えた弁開閉時期制御装置では、次の始動時に相対回転位相をロック位相に固定しておくために例えば内燃機関の停止時にロック位相に設定するよう制御するものが多い。しかしながら、ロック機構の動作不良などに起因して、ロック位相制御が完了しないまま内燃機関が停止することもあり得る。
そのような場合、内燃機関の始動直後に充填制御を実施すると、相対回転位相がロック位相から大きく外れてしまい、吸気弁および排気弁の過剰なオーバーラップ状態等が生じる結果、内燃機関が始動できない場合がある。

そこで本発明は、内燃機関の始動に際して相対回転位相がロック位相にない状態であっても迅速確実に始動できる吸気弁用の弁開閉時期制御装置を提供することを目的とする。

（特徴構成）
本発明に係る吸気弁用の弁開閉時期制御装置の特徴構成は、
内燃機関のクランクシャフトに対して同期回転する駆動側回転体と、
前記駆動側回転体に対して相対回転可能に同軸上に配置され、前記内燃機関の弁開閉用のカムシャフトに対して一体回転する従動側回転体と、
前記駆動側回転体に対する前記従動側回転体の相対回転位相を検出する位相検出機構と、
前記駆動側回転体と前記従動側回転体との間に形成され、容積拡大により前記相対回転位相を遅角方向に移動させる遅角室、及び、容積拡大により前記相対回転位相を進角方向に移動させる進角室と、
前記相対回転位相を最進角位相と最遅角位相との間のロック位相に拘束可能なロック機構と、
前記進角室・前記遅角室・前記ロック機構に対して作動流体の供給・排出を行う給排機構と、
前記給排機構の作動を制御する制御部とを備え、
前記内燃機関のクランキング時において、前記位相検出機構により検出された前記相対回転位相が前記ロック位相にあるとき、前記制御部は、前記遅角室および前記進角室に対して前記作動流体を供給する充填制御を実行し、
前記内燃機関のクランキング時において、前記位相検出機構により検出された前記相対回転位相が前記ロック位相にないとき、前記制御部は、前記遅角室および前記進角室に対して前記作動流体を供給する充填制御を中止する点にある。

（作用効果）
本構成の如く、駆動側回転体と従動側回転体との相対回転位相が、最進角位相と最遅角位相との間のロック位相に固定できる吸気弁用の弁開閉時期制御装置の場合、通常の運転であれば、内燃機関の始動時に相対回転位相はロック位相にあることが多い。内燃機関の始動時には、進・遅角室には作動流体が未だ充填されていない場合が多いから、ロック位相にあれば、給排機構が進角室あるいは遅角室に交互に作動流体を順次供給し、両室を作動流体で満たしてその後の位相変更動作を可能にする作動流体の給排制御を行うことができる。

しかし、内燃機関の運転に際してはロック機構が正確に作動しない場合もあり、内燃機関の始動時に、相対回転位相がロック位相に固定されていない場合もある。そこで、本構成の如く、ロック位相にない場合に、制御部が上記作動流体の順次供給を中止することで、順次供給の開始によって相対回転位相が進角側あるいは遅角側に急激に変更されることを防止し、内燃機関が始動できなくなるといった不都合の発生を防止することができる。

（特徴構成）
本発明に係る吸気弁用の弁開閉時期制御装置は、前記遅角室および前記進角室への前記作動流体の充填制御が中止された場合に、前記内燃機関に設けた温度センサにより検出された前記内燃機関の温度が予め設定された温度以上のとき、前記制御部が前記遅角室に前記作動流体が供給されるように前記給排機構の遅角制御を行うように構成された点にある。

（作用効果）
吸気弁用の弁開閉時期制御装置では、内燃機関の温度が高い場合、燃焼室に供給された燃料の自己着火性が高まり、ピストンが上死点近傍の着火に適した位置に達するまでに着火する可能性が高まる。このような自己着火を防止するために、内燃機関が高温の場合には、例えばシリンダの圧縮比を下げるのが好ましい。圧縮比を下げても、作動流体が高温のため、クランキング回転数は高く維持され、内燃機関の始動は容易である。よって、本構成の如く内燃機関の温度が予め設定された温度以上であり、始動時に相対回転位相がロック位相にないときには、制御部は、主に遅角室に作動流体を供給して相対回転位相を遅角側に設定し、内燃機関の着火をより安定化させている。

（特徴構成）
本発明に係る吸気弁用の弁開閉時期制御装置は、前記遅角室および前記進角室への前記作動流体の充填制御が中止された場合に、前記内燃機関に設けた温度センサにより検出された前記内燃機関の温度が予め設定された温度よりも低いとき、前記制御部が前記進角室に前記作動流体が供給されるように前記給排機構の進角制御を行うこととしてもよい。

（作用効果）
内燃機関の温度が低いときには、作動流体の粘性の高まり等に起因して、例えば始動時のクランキング回転数が低くなる。その場合、仮に、相対回転位相が遅角側にあると、シリンダ内部の圧縮比が下がることとなる。このような場合には、クランキングに際して適切に着火する機会が減少して内燃機関の始動性が低下する。

また、従動側回転体に作用するカム平均トルクは遅角方向に作用し、例えば内燃機関の停止時に相対回転位相がロック位相に固定されない場合には遅角側に位置していることも多く、これも始動困難の原因となる。

よって、本構成の如く、内燃機関の温度が予め設定された温度よりも低く、相対回転位相がロック位相にない場合には、前記制御部が主に進角室に作動流体を供給して相対回転位相をロック位相の側に戻し制御する進角制御を行うのが好ましい。

（特徴構成）
本発明に係る吸気弁用の弁開閉時期制御装置においては、前記遅角制御あるいは前記進角制御により前記相対回転位相が前記ロック位相に固定されたとき、前記制御部は前記遅角室および前記進角室に前記作動流体が供給されるように前記給排機構を制御することとしてもよい。

（作用効果）
上記遅角制御あるいは進角制御の段階では、進角室あるいは遅角室に作動流体が十分に満されているとは限らない。しかし、相対回転位相がロック位相に固定されれば、進・遅角室への作動流体の充填程度に拘らず安定した暖気運転が可能となる。ただし、暖気運転終了後あるいは暖気運転が終了する前に内燃機関を高負荷運転する場合もあるため、そのような運転に備えて位相制御が確実に行える準備を整えておく必要がある。
そこで、本構成の如く、相対回転位相がロック位相に固定された場合には、前記制御部が一旦キャンセルしていた順次供給を復活させることとしている。これにより、運転始動後の様々な運転要求に迅速に対応可能な内燃機関を提供することができる。

（特徴構成）
本発明に係る吸気弁用の弁開閉時期制御装置は、前記遅角制御あるいは前記進角制御により前記相対回転位相が前記ロック位相に固定されないとき、前記制御部が前記内燃機関の温度に応じて前記相対回転位相が所定位相に保持されるように前記給排機構を制御する構成とすることができる。

（作用効果）
上記進・遅角制御を開始したにも拘らずロック位相に設定できないときは、ロック位相を超えて最進角位相あるいは最遅角位相に向けて位相が持続される。これら制御は進角側あるいは遅角側の何れか始動し易い側に位相変換するものであるから、そのまま位相が進んでも特段深刻な状態にはならない。しかし、クランキング後に作動流体の圧力が幾分でも高まり、相対回転位相を所定の位置で保持出来得る状態になっているのであれば、相対回転位相はロック位相近傍で維持する方が始動後の安定運転を実現できることとなって好ましい。よって、本構成の如く、相対回転位相をロック位相に固定できない場合には、前記制御部が給排機構を制御して、内燃機関のその時の温度に応じた好ましい相対回転位相に保持することとし、内燃機関の始動性をより高めることとしている。

（特徴構成）
本発明に係る吸気弁用の弁開閉時期制御装置は、前記クランクシャフトを駆動するモータを備え、前記制御部が、前記相対回転位相が前記ロック位相にあるか否かの判定を、前記クランクシャフトのクランキング時に行うよう構成することができる。

（作用効果）
相対回転位相がロック位相にあるか否かは、例えば、カムシャフトやクランクシャフトに設けた角度センサを用いる。仮に、内燃機関の運転停止時に位相を判定するものであれば、その後、次回の始動時まで位相状態を記憶しておく必要等が生じ、装置構成が煩雑なものとなる。その点、本構成であれば、前記制御部による制御が、始動時の通電開始後の制御となるので特段の記憶装置を備える必要が無く、装置構成を簡略化することができる。

（特徴構成）
本発明に係る吸気弁用の弁開閉時期制御装置は、前記制御部が、前記相対回転位相が前記ロック位相にあるか否かの判定を、前記内燃機関が停止されるときに行うよう構成することもできる。

（作用効果）
本構成の場合、例えば、内燃機関を停止している期間中に相対回転位相を記憶しておく機能が必要になる。しかし、相対回転位相が既に判明していることで、次の始動時において制御部は直ちに順次供給の実行或いは中止に移行することができる。つまり、内燃機関の始動までの時間を結果的に短縮することができ、内燃機関を早期にかつ安定的に始動させることができる。

本発明に係る弁開閉時期制御装置の構成を示す説明図。 吸気弁用制御装置の制御態様を示すフローチャート。 ロック機構正常作動時における吸気弁側冷間始動制御のタイムチャート。 ロック機構不作動時における吸気弁側冷間始動制御のタイムチャート。 吸気弁側温間始動制御のタイムチャート。 排気弁用制御装置の制御態様を示すフローチャート。 ロック機構正常作動時における排気弁側始動制御のタイムチャート。 ロック機構不作動時における排気弁側始動制御のタイムチャート。

（全体構成）
本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
まず本実施形態に係る装置構成を図１に示す。

即ち、本装置は、吸気弁側および排気弁側の弁開閉時期制御装置（以降において 夫々、吸気側ＶＶＴ−１、排気側ＶＶＴ−２（Variable Valve Timing）と称する）を備えている。夫々の側のＶＶＴ−１，２において、内燃機関（以下の実施形態中においては単に「エンジンE」と称する）のクランクシャフト３に対して同期回転する駆動側回転体４と、この駆動側回転体４に対して相対回転可能に同軸上に配置され、カムシャフト２０と一体回転する従動側回転体５とを備えている。

また、駆動側回転体４と従動側回転体５との間には、駆動側回転体４の回転方向Ｓに対して容積拡大により相対回転位相を遅角方向Ｓ２に移動させる遅角室７、及び、容積拡大により相対回転位相を進角方向Ｓ１に移動させる進角室６が形成されている。これら進角室６・遅角室７に対しては、以降に示す給排機構によって相対回転位相変更用の作動流体が供給・排出され、駆動側回転体４と従動側回転体５との相対回転位相が制御される。

さらに、駆動側回転体４と従動側回転体５との相対回転位相を、最進角位相と最遅角位相との間のロック位相に拘束し、エンジンＥの始動時などに安定運転を実現するロック機構Ｌが双方の回転体に亘って設けられている。このロック機構Ｌは、駆動側回転体４および従動側回転体５の一方に出退可能なロック部材８を設け、他方の回転体に前記ロック部材８が係脱可能なロック溝９を設けたものである。このロック溝９に対して給排機構から作動流体が給排され、ロック溝９からロック部材８を押し出すことでロック位相を解除するように構成してある。

給排機構Ｆとしては、吸気弁１０の側および排気弁１１の側の夫々に相対回転位相を制御するＯＣＶ１２（Oil Control Valve）と、ロック部材８の出退制御を行うＯＳＶ１３（Oil Switching Valve）とを備えている。これらは何れもソレノイドに通電することによって流通路を備えたスプールを往復移動させ、作動流体の供給先および排出先を切り替えるものである。

これらの各装置は制御部（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）によって制御される。
ＥＣＵは、エンジンＥの点火系統や燃料系統等を制御する機関制御部１４と、吸気弁用・排気弁用のＶＶＴの位相を制御する位相制御部１５とを備えている。このＥＣＵには、外部の各種装置、即ち、イグニッションスイッチ１６の他、アクセルペダルセンサ１７、ブレーキペダルセンサ１８、位相検出センサ１９等が接続されている。その中で、位相検出センサ１９は、カムシャフト２０やクランクシャフト３に設けた角度センサを備えて構成されている。

ＥＣＵは、各部の状態からエンジンＥに要求される運転状態を演算し、その演算結果に基づき、スタータモータ２１や燃料制御装置２２、点火制御装置２３の運転を制御しつつ、ＶＶＴの相対回転位相を適切に制御する。

（吸気側ＶＶＴの制御例）
次に、吸気側ＶＶＴ−１の詳細につき、図２乃至図５を用いて説明する。
図２は、吸気側ＶＶＴ−１におけるエンジンＥ始動時の制御フローチャートである。
このフローチャートに基づき、まず図３、即ち、エンジンＥ始動時のＶＶＴ制御のうち、エンジンＥの温度が低い場合であって、ロック機構Ｌが健全に機能する場合の制御タイムチャートに基づいて説明する。

図２のフローチャートに示したように、まず、イグニッションスイッチ１６がＯＮされる（♯０１）。これにより、クランクシャフト３に併設されたスタータモータ２１が回転し、クランキングが開始される。
図３には、上から順に、エンジン回転数、ＶＶＴ位相（相対回転位相）、進角油圧、ＯＣＶ１２の作動状態、ＯＳＶ１３の作動状態を示してある。このうちエンジン回転数に着目すると、Ａ点でイグニッションスイッチ１６がオンされ、Ｂ点からＣ点までがクランキング状態である。Ｃ点で着火し、Ｄ点でやや回転数がオーバーシュートしたのち、Ｅ点でアイドル回転に安定した例が示されている。

クランキングが開始されると、ＥＣＵは、ＶＶＴ位相がロック位相にあるか否かを判定する（＃０２）。

ロック位相にあるか否かの判定（♯０２）は、具体的には、カムシャフト２０近傍に設けたカム角センサ１９ａ、及び、クランクシャフト３の近傍に設けたクランクシャフトセンサ１９ｂからの検出信号に基づき、ＶＶＴのＶＶＴ位相を演算することで行う。

通常、エンジンＥ始動時にはＶＶＴ位相はロック位相に固定されている。そのため、イグニッション・オン操作によって直ちにロック位相にあることが判明する。

クランキング時にＶＶＴ位相がロック位相にあると判定されると、直ちに進・遅角室６，７に対する作動流体を順次供給する充填制御（♯０９）が実行される。
これにより、エンジンＥの始動に続く各種運転要求に対してＶＶＴ位相を迅速に変更できるよう進・遅角室６，７に作動流体が充填される。
尚、この充填制御における進・遅角室６，７への作動流体の供給態様は適宜設定可能である。つまり、ロック位相に固定された状態で作動流体が供給されるため、ＶＶＴ位相は変化しない。よって進・遅角室６，７に作動流体を最も早く充填できるよう適宜ＯＣＶ１２を作動させるとよい。

一方、クランキングの最中にロック位相への固定が確認できない場合には、充填制御がキャンセルされる（♯０３）。

ロック位相に固定されていないときに、進角室６及び進角室６に作動流体を充填する動作が行われると、ＶＶＴ位相が急激に変化して、エンジンＥの始動が困難になるからである。

ロック位相にない場合、ＶＶＴ位相はそれ以外の何れかの位置であって、始動に適した位置に設定される必要がある。エンジンＥの始動性は、エンジン温度に影響される。よって、ＥＣＵは、エンジンＥの温度を予め設定された閾値Ｔと比較する（♯０４）。
エンジン温度は、例えば冷却液の通路に設けた温度センサ２４によって温度を検出する。この温度を閾値として、それ以上であるか、それよりも低いかを判断する。閾値の値は、例えば６０℃に設定する。
尚、この閾値は、そのエンジンＥのシリンダ２５の圧縮率や燃料の種類などによって変動させるとよい。つまり、圧縮率などが変われば圧縮時の自己着火率等も変化するからであり、個々のエンジンＥに応じて適切な始動性が得られるように閾値は適宜設定するとよい。

図３は、特に、エンジン温度が上記閾値Ｔよりも低い場合に、進角制御を行う態様を示している（＃０６）。
ＶＶＴ位相が始動時にロック位相にない場合、通常は最遅角側に位置していることが多い。これは、イグニッションスイッチ１６の切り操作と同時にカムシャフト２０は吸気弁１０のスプリングによって遅角側への反トルクを受けるため、停止時にロック位相に固定する機構のないものでは、ＶＶＴ位相は遅角側に移動していることが多いからである。

エンジンＥの温度が低いときには、作動流体の粘性の高まり等に起因して、例えば始動時のクランキング回転数が低くなる。その場合、仮に、ＶＶＴ位相が遅角側にあると、シリンダ２５内部の圧縮比も下がることとなる。このような場合には、エンジンＥの始動性は低下する。また、従動側回転体５に作用するカム平均トルクは遅角側に作用し、例えばエンジンＥの停止時にＶＶＴ位相がロック位相に固定されない場合には、遅角側に位置していることも始動困難の原因となる。よって、エンジンＥの温度が低く、ＶＶＴ位相がロック位相にない場合には、進角室６にのみ作動流体を供給する進角制御を行うのが好ましい。

図３においては、まず、ロック機構Ｌのロック部材８を従動側回転体５に係合可能な状態とすべく、イグニッション・オンによりＯＳＶ１３が入り操作される（Ｆ点）。これにより、従動側回転体５に設けられたロック溝９に対する作動流体の供給が停止され、ロック部材８が従動側回転体５と駆動側回転体４との間で係合可能な状態となる。

ここでのＯＳＶ１３は、電源オフの状態でロック溝９に作動流体を供給する位置となり、ロック解除するものである。ただし、この他にも、電源オフの状態で、ロック溝９に作動流体を供給しない位置となるものもあるため、用いるＯＳＶ１３によって制御態様を適宜設定するとよい。

上記ＯＳＶ１３の動作に伴いＯＣＶ１２も始動する。クランキングにより、従動側回転体５が少しのあいだ進・遅角方向に往復移動する（Ｇ点からＨ点）。このとき、クランクシャフト３の回転に伴ってオイルポンプ２６が駆動され、ＯＣＶ１２が進角方向に作動される（Ｉ点からＪ点）。進角方向への作動流体の圧力（進角油圧）が高まるにつれて（Ｋ点からＬ点）、ＶＶＴ位相は進角側に移動する（Ｈ点からＭ点）。これにより、ＶＶＴ位相がロック位相に固定される（Ｍ点）。ロック位相に固定されたのちはＯＣＶ１２の進角制御は一旦電源オフされ遅角制御に戻る（Ｎ点）。
尚、図３では作動流体の圧力について進角油圧のみを示している。場合によっては、エンジン始動時にＶＶＴ位相がロック位相よりも進角側にあることもあり得る。しかし、その場合には、敢えて作動流体によって遅角制御するまでもなく、カムシャフト２０からの反トルクによって従動側回転体５を遅角側に容易に移動させることができるため、冷間時であって遅角制御する態様は特に記載していない。

この段階になると、エンジンＥの着火状態が判定可能となる。着火したか否かはクランクシャフト３の回転数等から判定する（♯０７）。

エンジンＥが継続的に回転し始めたのち、改めてＶＶＴ位相がロック位相にあるか否かを判定する（♯０８）。
この段階で、ＶＶＴ位相がロック位相にあるか否かを改めて確認し、ロック位相に固定されていれば、改めて進・遅角室６，７に作動流体を供給する充填制御（♯０９）を復活させる。

これにより、始動後の暖気運転を行っている場合等に進・遅角室６，７に作動流体を充填しておき、その後の負荷変動運転に備えることができる。図３には示していないが、充填制御に際しては、Ｎ点以降においてＯＣＶ１２が遅角側及び進角側に予め設定された態様に基づいて交互に切り替えられる。これにより、進・遅角室６，７に速やかに作動流体が充填され、暖気運転が終了した際などにＶＶＴの位相変更が直ちに行えるよう備えておくことができる。

（ロック位相に固定できない場合）
一方、ＶＶＴ位相がロック位相にない場合には、ＯＣＶ１２を用いてＶＶＴ位相をその時の温度に応じた所定の回転位相の近くに保持するように制御する（♯１０）。
この場合の制御態様を図４に示した。
即ち、図４において図３と異なる点は、ＶＶＴ位相、進角油圧、ＯＣＶ１２の動作態様である。つまり、ＶＶＴ位相がロック位相を行き過ぎてしまい（Ａ点）、ＯＣＶ１２が遅角側に切り替わる（Ｂ点）。これにより、進角側への油圧が下がり始める（Ｃ〜Ｄ点）。
このあと、ＯＣＶ１２はオン・オフを繰り返し（Ｅ点以降）、その結果、ＶＶＴ位相が例えばロック位相よりもやや進角側で保持される（Ｆ点以降）。

このように、エンジン温度に基づいて進・遅角制御を開始したにも拘らずロック位相に設定できないときは、ロック位相を超えて最進角位相あるいは最遅角位相に位相が変更される場合が多い。これら制御は進角側あるいは遅角側の何れか始動し易い側に位相変換するものであるから、そのまま位相が進んでも特段深刻な状態にはならない。しかし、クランキング後に作動流体の圧力が幾分でも高まり、ＶＶＴ位相を所定の位置で保持出来得る状態になっているのであれば、ＶＶＴ位相はロック位相近傍で保持する方が始動後の安定運転を実現できることとなって好ましい。

（エンジン温度が高い場合）
ここでは、図２における（＃０４）の判断でエンジン温度が高い場合の制御態様を示す。
この場合の制御態様は図５のようになる。図５と図３との差異は、図５がＶＶＴ位相を最遅角位相に保持する点である。

吸気側ＶＶＴ−１では、エンジンＥの温度が高い場合、ピストン２７が上死点近傍の着火に適した位置に達するまでに着火してしまう可能性が高まる。このような自己着火を防止するために、エンジンＥが高温の場合には、シリンダ２５の圧縮比を下げるのが好ましい。圧縮比を下げても、作動流体が高温のため、クランキング回転数は高く維持される傾向にあり、エンジンＥの始動は容易である。よって、エンジンＥの温度が高く、始動時にＶＶＴ位相がロック位相にないときには、遅角室７にのみ作動流体を供給してＶＶＴ位相を遅角側に設定する。これにより、エンジンＥの着火をより安定化させることができる。

具体的には、図５に示すごとくＯＣＶ１２を遅角制御に保持する。これにより、遅角油圧が最高圧に到達し（Ａ点）、その後一定に保持される（Ｂ点以降）。これに伴って、当初は進遅角双方向に往復移動していたＶＶＴ位相（Ｃ〜Ｄ点）が最遅角側で安定し（Ｄ点以降）、その後も再遅角位置を保持する。

温間始動時には、このように最遅角位相であってもエンジンＥが回転した状態を保持可能である。ただし、作動流体の圧力の高まりに応じてロック位相への再復帰を試みることは、より安定した暖気運転を行うなどのために有効である。そこで、図示は省略してあるが、このあとＯＣＶ１２を進角制御してロック位相への復帰を試み、復帰できた際には進・遅角室６，７への充填制御を復帰するものであってもよい。

〔第2の実施形態〕（排気側ＶＶＴの制御例）
以下には、排気側ＶＶＴ−２の制御態様につき、図６乃至図８に基づいて説明する。
基本的な機械構成は吸気側ＶＶＴ−１と同じである。基本的に異なるのは、排気側ＶＶＴ−２では、エンジン始動時のＶＶＴ位相は全て最進角側に設定することである。

図６において図２と異なる点は、ＶＶＴ位相がロック位相にないとき、エンジン温度をみることなく進角制御すること（＃１４、＃１５）と、エンジン着火後に遅角制御すること（＃１７）である。

本実施形態では、ＶＶＴ位相がロック位相になく充填制御を中止した場合に（＃１３）、給排機構Ｆを進角制御させる（＃１４）。これはつまり、エンジンＥの吸気工程において、ピストン２７が上死点近傍を過ぎる辺りで排気弁１１を閉じる状態とし、燃焼排ガスがシリンダ２５の内部に混入しないようにして、燃焼状態を安定化するためである。また、ピストン２７が上死点近傍にあるときの吸気弁１０と排気弁１１とのオーバーラップが少なくなるように制御して、シリンダ２５の圧縮率を高め、始動を容易にするためでもある。

（ロック位相に固定できる場合）
図７は、ロック機構Ｌが健全に機能する場合の制御態様を示す図であり、図８は、ロック機構Ｌが上手く機能しない場合の制御態様を示す図である。何れの図も、当初は進角状態にあったＶＶＴ位相が遅角状態に切り替わる点で共通している。

まず、図６および図７との関係を説明する。図６においてイグニッションスイッチ１６がＯＮされ（♯１１）、クランキングが開始されると、ＶＶＴ位相がロック位相にあるか否かをＥＣＵが判定する（＃１２）。この点は先の吸気側ＶＶＴ−１の場合と同じである。また、クランキング時にＶＶＴ位相がロック位相にあるときには充填制御が実行され（♯１９）、ロック位相での固定が確認できない場合には、充填制御がキャンセルされる（♯１３）点も同じである。

ただし、図７に示す如く、ＯＣＶ１２は電源オフ状態では進角制御するように構成してあり、クランキング開始直後は最進角位相近傍で位相保持される。これは図６における工程＃１４である。その後、ＶＶＴ位相が最進角位相にあることが確認され（＃１５）、エンジンＥの着火が確認されると（＃１６）、遅角制御（＃１７）に移行するようＯＣＶ１２が遅角制御の側に切り替わる（図７のＡ点）。これに伴い、進角油圧が下がり始め（Ｂ点以降）、ＶＶＴ位相がロック位相の側に変位して（Ｃ点以降）、ロック位相に固定される（Ｄ点）。

このように、排気側ＶＶＴ−２では、始動時にロック位相にない場合には、充填制御を中止すると共に、まず最進角位相でエンジンＥの始動を試みる。その後、エンジン回転が継続したならばロック位相への復帰を試みる。

（ロック位相に固定できない場合）
尚、上記のごとくロック機構Ｌが健全に作用しない場合には、図８に示した制御態様が実施される。つまり、図６の工程＃１６乃至＃１８に対応して、図8では、エンジン着火を判定した後ＯＣＶ１２が遅角制御を開始する（Ａ点以降）。これに伴って、進角油圧が低下し（Ｂ〜Ｃ点）、ＶＶＴ位相も遅角側に変化する（Ｄ〜Ｅ点）。ただし、この途中でロック位相を超えて遅角側に移行した結果（Ｅ点）、図６におけるロック位相の判定がＮＯとなる（＃１８）。よって位相制御は＃２０の位相固定を実施すべく、図８においてＯＣＶ１２を再び進角側に制御し（Ｆ点以降）、進角油圧の低下が止められると共に（Ｃ点）、ＶＶＴ位相が例えば中間ロック位相よりも僅かに遅角側に偏位した位置で保持される（Ｇ点以降）。

このように、エンジン始動後に遅角制御を開始したにも拘らずロック位相に設定できないとき、仮に、そのまま排気弁１１の位相が遅角側に変位し過ぎた場合には、ピストン２７が上死点近傍にある位置での排気弁１１と吸気弁１０とのオーバーラップが大きくなってシリンダ２５の圧縮率が低下してしまう。この結果、エンジンＥの始動が困難となる。
そこで、上記の如く、ＶＶＴ位相がロック位相に固定できない場合でも、極力ロック位相近傍に保持できるよう位相制御を行うことで、エンジンＥの始動性をさらに高めることができる。

本発明は、自動車に組み込まれたＶＶＴのうち吸気側ＶＶＴあるいは排気側ＶＶＴに対して広く用いることができる。

３ クランクシャフト
４ 駆動側回転体
５ 従動側回転体
６ 進角室
７ 遅角室
Ｅ エンジン
Ｌ ロック機構
Ｓ 給排機構

Claims (7)

1. 内燃機関のクランクシャフトに対して同期回転する駆動側回転体と、
   前記駆動側回転体に対して相対回転可能に同軸上に配置され、前記内燃機関の弁開閉用のカムシャフトに対して一体回転する従動側回転体と、
   前記駆動側回転体に対する前記従動側回転体の相対回転位相を検出する位相検出機構と、
   前記駆動側回転体と前記従動側回転体との間に形成され、容積拡大により前記相対回転位相を遅角方向に移動させる遅角室、及び、容積拡大により前記相対回転位相を進角方向に移動させる進角室と、
   前記相対回転位相を最進角位相と最遅角位相との間のロック位相に拘束可能なロック機構と、
   前記進角室・前記遅角室・前記ロック機構に対して作動流体の供給・排出を行う給排機構と、
   前記給排機構の作動を制御する制御部とを備え、
   前記内燃機関のクランキング時において、前記位相検出機構により検出された前記相対回転位相が前記ロック位相にあるとき、前記制御部は、前記遅角室および前記進角室に対して前記作動流体を供給する充填制御を実行し、
   前記内燃機関のクランキング時において、前記位相検出機構により検出された前記相対回転位相が前記ロック位相にないとき、前記制御部は、前記遅角室および前記進角室に対して前記作動流体を供給する充填制御を中止する吸気弁用の弁開閉時期制御装置。
2. 前記遅角室および前記進角室への前記作動流体の充填制御が中止された場合に、前記内燃機関に設けた温度センサにより検出された前記内燃機関の温度が予め設定された温度以上のとき、前記制御部は前記遅角室に前記作動流体が供給されるように前記給排機構の遅角制御を行う請求項１に記載の吸気弁用の弁開閉時期制御装置。
3. 前記遅角室および前記進角室への前記作動流体の充填制御が中止された場合に、前記内燃機関に設けた温度センサにより検出された前記内燃機関の温度が予め設定された温度よりも低いとき、前記制御部は前記進角室に前記作動流体が供給されるように前記給排機構の進角制御を行う請求項１に記載の吸気弁用の弁開閉時期制御装置。
4. 前記遅角制御あるいは前記進角制御により前記相対回転位相が前記ロック位相に固定されたとき、前記制御部は前記遅角室および前記進角室に前記作動流体が供給されるように前記給排機構を制御する請求項２または３に記載の吸気弁用の弁開閉時期制御装置。
5. 前記遅角制御あるいは前記進角制御により前記相対回転位相が前記ロック位相に固定されないとき、前記制御部は前記内燃機関の温度に応じて前記相対回転位相が所定位相に保持されるように前記給排機構を制御する請求項２または３に記載の吸気弁用の弁開閉時期制御装置。
6. 前記クランクシャフトを駆動するモータを備え、前記制御部は、前記相対回転位相が前記ロック位相にあるか否かの判定を、前記クランクシャフトのクランキング時に行う請求項１から５の何れか一項に記載の吸気弁用の弁開閉時期制御装置。
7. 前記制御部は、前記相対回転位相が前記ロック位相にあるか否かの判定を、前記内燃機関が停止されるときに行う請求項１から５の何れか一項に記載の吸気弁用の弁開閉時期制御装置。

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