JP2006170025A - 内燃機関の弁開閉時期制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 弁開閉時期制御装置内の作動油の状態や作動油の種類等に関わらず、駆動側回転部材と従動側回転部材との相対回転位相を確実にロック位相にて拘束できるようにし、内燃機関の始動性を高める。
【解決手段】 クランキング時に、前記相対回転位相は振動しつつ平均的には進角方向及び遅角方向のいずれか一方向に変位するように構成され、位相制御装置は、クランキング開始からの所定時間は進角室及び遅角室の双方について作動流体を排出可能な状態とし、前記所定時間の経過後に前記一方向とは反対の方向に前記相対回転位相を変位させるように前記進角室又は前記遅角室に対して作動流体を供給する始動時制御を行う。
【選択図】 図９

Description

本発明は、自動車用エンジン等の内燃機関のバルブタイミングを調節制御する弁開閉時期制御装置に関する。

自動車用エンジン等の内燃機関において、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カムシャフトに対して同期回転する従動側回転部材との相対回転位相を変位させることにより、バルブタイミングを適切に調節して好適な運転状態を達成することができる弁開閉時期制御装置が知られている。そして、この種の内燃機関の弁開閉時期制御装置として、下記特許文献１には以下のような構成が開示されている。

すなわち、この弁開閉時期制御装置は、クランク軸と同期回転するハウジング部材と、このハウジング部材に設けたシュー部に相対回転可能に組付けられ、ベーン部にて前記ハウジング部材内に進角油室と遅角油室を形成しカム軸と同期回転するロータ部材と、作動油の給排に応じて作動しアンロック状態では前記ハウジング部材と前記ロータ部材の相対回転を許容しロック状態では前記ハウジング部材と前記ロータ部材の相対回転を最進角位相位置と最遅角位相位置間のロック位相位置にて規制する相対回転制御機構と、前記進角油室及び前記遅角油室と前記相対回転制御機構への作動油の給排を制御する油圧回路を備え、前記油圧回路からの作動油の給排に応じて作動しアンロック状態では前記ハウジング部材と前記ロータ部材の相対回転を許容し、ロック状態では最遅角位相位置または最進角位相位置と前記ロック位相位置間の設定位相位置にて前記ハウジング部材に対する前記ロータ部材の遅角側または進角側への相対回転のみを規制する補助制御機構を設けた構成を備えている。

この弁開閉時期制御装置によれば、カム軸に作用する変動トルクによりハウジング部材とロータ部材の相対回転位相が最遅角位相位置（または最進角位相位置）から設定位相位置に変化した時点で補助制御機構がロック状態となって、ハウジング部材に対するロータ部材の遅角側（または進角側）への相対回転のみを規制し、相対回転位相の初期値を設定位相位置に棚上げする。したがって、その後は、カム軸に作用する変動トルクにより、ハウジング部材とロータ部材の相対回転位相位置がロック位相位置に変化して、相対回転制御機構によりハウジング部材とロータ部材の相対回転がロック位相位置にて規制される。これによって、内燃機関の始動開始時点からハウジング部材とロータ部材の相対回転が相対回転制御機構によりロック位相位置にて規制される時点までの時間を短縮することができて、打音の発生、内燃機関の始動性不良を抑制することができる。

特開２００２−０９７９１２号公報（第２−３頁、図２−５）

しかしながら、上記のような弁開閉時期制御装置の構成によると、カム軸に作用する変動トルクにより前記相対回転位相を振動させて前記設定位相位置に変位させることにより補助制御機構をロック状態とさせることから、前記相対回転位相を変位させる際における弁開閉時期制御装置内の作動油の状態や作動油の種類等によっては、作動油の抵抗により前記相対回転位相の振動の幅が十分に確保できず、前記設定位相位置まで変位させることができない場合が生じ得る。特に、内燃機関の停止後時間が経っておらず、前記進角油室、前記遅角油室及びこれらに連通する油圧回路の内部に作動油が充満している場合や、作動油が低温である場合等には、前記相対回転位相を振動させる際における作動油の抵抗が大きく、前記相対回転位相を前記設定位相位置まで変位させることができない場合が生じ得る。このような場合、前記相対回転制御機構によって前記相対回転位相をロック位相で拘束することができず、内燃機関の始動性が悪くなる問題がある。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、弁開閉時期制御装置内の作動油の状態や作動油の種類等に関わらず、駆動側回転部材と従動側回転部材との相対回転位相を確実にロック位相にて拘束できるようにし、内燃機関の始動性を高めることができる弁開閉時期制御装置を提供する点にある。

上記目的を達成するための本発明に係る内燃機関の弁開閉時期制御装置の特徴構成は、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、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同期回転する従動側回転部材と、前記駆動側回転部材及び前記従動側回転部材の少なくとも一方に形成され、進角室と遅角室とに仕切られた流体圧室と、前記進角室及び遅角室の一方又は双方に対する作動流体の供給又は排出を制御して、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最進角位相と最遅角位相との間で変位させる位相制御装置と、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を前記最進角位相と前記最遅角位相との間のロック位相で拘束可能なロック機構と、を備え、クランキング時に、前記相対回転位相は振動しつつ平均的には進角方向及び遅角方向のいずれか一方向に変位するように構成された内燃機関の弁開閉時期制御装置であって、前記位相制御装置は、クランキング開始からの所定時間は前記進角室及び遅角室の双方について作動流体を排出可能な状態とし、前記所定時間の経過後に前記一方向とは反対の方向に前記相対回転位相を変位させるように前記進角室又は前記遅角室に対して作動流体を供給する始動時制御を行う点にある。

この特徴構成によれば、クランキング開始からの所定時間は、前記進角室及び遅角室の双方について作動流体を排出可能な状態でクランキングを行うことにより、前記相対回転位相の振動を利用して前記進角室及び前記遅角室の内部から作動流体を排出させつつ前記相対回転位相を進角方向及び遅角方向のいずれか一方向に変位させることができるので、クランキング開始時の前記相対回転位相に対して前記一方向側に前記ロック位相が存在する場合には、前記ロック機構による前記相対回転位相の拘束を行うことができる。また、前記一方向側に前記ロック位相が存在しない場合であっても、前記所定時間の経過後に前記一方向とは反対の方向に前記相対回転位相を変位させるように前記進角室又は前記遅角室に対して作動流体を供給するので、前記ロック機構による前記相対回転位相の拘束を行うことができる。したがって、内燃機関の始動時におけるロック機構による拘束の確実性を高め、内燃機関の始動性を高めることができる。

ここで、前記所定時間は、前記流体圧室内に作動流体が満たされている状態でクランキングを開始する場合において、前記クランキング時における前記相対回転位相の振動の中心が、前記一方向とは反対の方向側にある前記最進角位相又は前記最遅角位相から前記ロック位相まで変位するのに要する時間以上に設定されていると好適である。

前記所定時間を上記のように設定することにより、前記相対回転位相を進角方向及び遅角方向のいずれか一方向に変位させる際に、当該一方向にロック位相が存在するとして前記相対回転位相が前記ロック位相に到達するまでに要する最大の時間以上の時間、前記相対回転位相を変位させることになるので、当該一方向にロック位相が存在する場合に前記相対回転位相を確実にロック位相まで到達させることができ、ロック機構による拘束の確実性を高めることができる。

また、前記位相制御装置は、内燃機関が始動した時に前記始動時制御を中止し、内燃機関の始動後の制御を開始すると好適である。

これにより、内燃機関の始動後速やかに、始動後の内燃機関の状態に適した制御を行うことができる。

以下に、本発明を自動車用エンジンの弁開閉時期制御装置に適用した実施の形態について、図面に基づいて説明する。

〔基本構成〕
図１〜図３に示す弁開閉時期制御装置は、エンジンのクランクシャフト（図示省略）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、前記外部ロータ２に対して同軸状に配置され、カムシャフト３に対して同期回転する従動側回転部材としての内部ロータ１とを備えて構成されている。

上記内部ロータ１は、エンジンの吸気弁又は排気弁の開閉を制御するカムの回転軸を構成するカムシャフト３の先端部に対して一体的に組付けられている。このカムシャフト３は、エンジンのシリンダヘッドに回転自在に組み付けられている。

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、カムシャフト３が接続される側の反対側にフロントプレート２２が、カムシャフト３が接続される側にリアプレート２３がそれぞれ一体的に取り付けられている。また、外部ロータ２の外周には、タイミングスプロケット２０が一体的に設けられている。この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に取り付けられたギアとの間には、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が架設されている。

そして、エンジンのクランクシャフトが回転駆動すると、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、外部ロータ２が図２に示す回転方向Ｓに沿って回転駆動し、ひいては、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の吸気弁又は排気弁を押し下げて開弁させる。

図２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。外部ロータ２の隣接する突部４の夫々の間には、外部ロータ２と内部ロータ１で規定される流体圧室４０が形成されている。図示するものにあっては、流体圧室４０は、４室備えられている。

内部ロータ１の外周部の、上記各流体圧室４０に対面する箇所にはベーン溝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２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が放射方向に沿って摺動可能に挿入されている。このベーン５は、図１に示すように、その内径側に備えられるスプリング５１により、流体圧室内壁面ｗ側に付勢されている。

上記流体圧室４０の進角室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、これら進角通路１１及び遅角通路１０は、後述する油圧回路７に接続されている。そして、進角室４３及び遅角室４２の一方又は双方に対して油圧回路７からの作動油が供給又は排出されることにより、内部ロータ１と外部ロータ２との相対回転位相を最進角位相と最遅角位相との間で変位させ又は任意の位相で保持する付勢力が発生する。

図１に示すように、内部ロータ１と外部ロータ２のフロントプレート２２との間には、これらの相対回転位相を進角方向に付勢する付勢機構としてのトーションスプリング２７が設けられている。すなわち、このトーションスプリング２７は、図２においてＳ２で示される進角方向にベーン５を変位させる方向に内部ロータ１及び外部ロータ２を常時付勢するトルクを与えている。このトーションスプリング２７のトルク設定は、エンジンを始動するためのクランキング時に、外部ロータ２と内部ロータ１との相対回転位相（以下、単に「相対回転位相」ともいう）が振動しつつ平均的には遅角方向に変位するように設定されている。すなわち、本実施形態においては、クランキング時にカムシャフト３に作用するトルク変動は遅角方向に大きく進角方向に小さいため、このトルク変動によって前記相対回転位相は振動しつつ平均的には遅角方向に変位する。そして、トーションスプリング２７のトルク設定は、この相対回転位相の遅角方向への変位を妨げない範囲で相対回転位相を進角方向に付勢するように設定されている。なお、クランキング時にカムシャフト３に作用するトルク変動は、カムシャフト３に設けられたカムが、エンジンの弁（バルブ）をバルブスプリングに抗して開閉駆動する際のバルブスプリングの抵抗等によって発生する。

さらに、内部ロータ１と外部ロータ２との間には、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ロック位相（図２に示す位相）にあるときに、内部ロータ１と外部ロータ２と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。このロック機構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の外周部の一部に設けられた凹状のロック室６２とを備えて構成されている。ロック室６２は内部ロータ１に形成されたロック通路６３に連通し、このロック通路６３は後述する油圧回路７に接続されている。

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を径方向内方側に付勢するスプリング６１とをそれぞれ備えて構成されている。なお、ロック体６０の形状は、その用途に従って、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、遅角用ロック部６Ａは、ロック体６０をロック室６２内に突出させることで内部ロータ１が外部ロータ２に対して遅角方向へ相対回転することを阻止し、進角用ロック部６Ｂは、ロック体６０をロック室６２内に突出させることで内部ロータ１が外部ロータ２に対して進角方向へ相対回転することを阻止する。すなわち、遅角用ロック部６Ａ又は進角用ロック部６Ｂのいずれか一方が、ロック室６２内に突出している状態となることで、前記相対回転位相の遅角方向又は進角方向のいずれか一方への変位が規制され、いずれか他方への変位が許容される。ここで、ロック体６０のロック室６２内への突出は、ロック室６２内に作動油が供給されていないドレイン状態において、スプリング６１の付勢力により行われる。

本実施形態においては、ロック室６２は、その遅角側に規制段差部６４が設けられている。この規制段差部６４は、遅角用ロック部６Ａが進入する側のロック室６２の遅角側の径方向に延びる壁部に、内部ロータ１の外周面とロック室６２の底面との間に階段状にもう一つの面を設けることにより形成したものである。この規制段差部６４は、図４に示す状態で遅角用ロック部６Ａが突出して係合することにより、最遅角位相（図５に示す位相）とロック位相（図２及び図３に示す位相）との間の位相（以下「規制位相」という）で、前記相対回転位相がその位相より遅角側に変位することを規制し、進角側に変位することを許容する構成となっている。

そして、このロック機構６では、図２に示すように、遅角用ロック部６Ａ及び進角用ロック部６Ｂの両方のロック体６０がロック室６２内に突出した状態で、内部ロータ１と外部ロータ２との相対回転位相を、最進角位相（図６に示す位相）と最遅角位相との間に設定された所定のロック位相に拘束するロック姿勢となる。なお、このロック位相は、エンジンの弁開閉時期に関し、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。

一方、ロック体６０のロック室６２からの離脱は、後述する油圧回路７からロック通路６３を介してロック室６２に作動油が供給されることにより行われる。すなわち、ロック室６２内に作動油が供給されて充満し、この作動油の圧力によってロック体６０を外部ロータ２内に収納させる方向（ロック室６２からの離脱させる方向）に作用する付勢力が、ロック体６０をロック室６２内に突出させる方向に付勢するスプリング６１の付勢力より大きくなると、図３に示すように、ロック体６０はロック室６２から離脱し、内部ロータ１と外部ロータ２との相対回転を許容するロック解除姿勢となる。

〔油圧回路の構成〕
油圧回路７は、エンジンの駆動力で駆動されて作動油を制御弁７６に供給するオイルポンプ７０と、制御ユニット（ＥＣＵ：Electric Control Unit）９により制御されて複数のポートにおける作動油の供給又は排出を制御する制御弁７６と、作動油を貯留するオイルパン７５とを備えている。ここでは、制御弁７６として、制御ユニット９からのソレノイド７６ａへの通電によってスプール７６ｂをスプリング７６ｇに抗して移動させて変位させる可変式電磁スプールバルブを用いる。

上記制御弁７６の第１のポート７６ｃには上記進角室４３に連通する進角通路１１が、第２のポート７６ｄには上記遅角室４２に連通する遅角通路１０が、第３のポート７６ｅには上記ロック室６２に連通するロック通路６３が、それぞれ接続されている。また、制御弁７６のドレンポート７６ｆは、オイルパン７５に連通されている。

制御弁７６は、制御ユニット９により制御されて、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の一方又は双方に対する作動油の供給又は排出の制御を行い、流体圧室４０内でのベーン５の相対位置を変更し、外部ロータ２と内部ロータ１との相対回転位相を図６に示すような最進角位相（進角室４３の容積が最大となるときの相対回転位相）と図５に示すような最遅角位相（遅角室４２の容積が最大となるときの相対回転位相）との間で変位させる制御を行う。よって、この制御弁７６及びそれを制御する制御ユニット９が、本発明における位相制御装置７１を構成する。

また、本実施形態においては、制御弁７６は、ロック機構６をロック姿勢とロック解除姿勢との間での姿勢変更させる動作の制御を行うロック制御装置７２としても機能する。すなわち、制御弁７６は、制御ユニット９により制御されて、上記ロック通路６３を介してロック室６２に対する作動油の供給又は排出の制御を行い、ロック体６０のロック室６２への突出又は離脱の制御を行う。

〔制御弁の動作〕
図７に示すように、油圧回路７の制御弁７６は、制御ユニット９からソレノイド７６ａへの給電量を制御することによりスプール７６ｂのストローク量を制御し、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、及びロック室６２に対する作動油の供給、排出（ドレイン）、及びそれらの停止（閉鎖）を切り替えるように構成されている。本実施形態においては、ソレノイド７６ａへの給電量の制御は、ソレノイド７６ｅに供給する電流のデューティ値（％）を変えることにより行う。そして、スプール７６ｂのストローク量は、ソレノイド７６ａへの給電量（電流のデューティ値）に比例する構成としている。以下、図７に基づいてスプール位置毎の制御弁７６の制御動作について説明するが、これは制御弁７６による制御動作の一例であり、適宜変更が可能である。

制御弁７６は、スプール位置が位置Ｗ１のとき、ロック室６２に作動油を供給し、ロック体６０を離脱させてロック機構６をロック解除姿勢とし、更に、進角室４３の作動油をドレインしつつ、遅角室４２に作動油を供給することにより、外部ロータ２と内部ロータ１との相対回転位相を遅角方向Ｓ１に変位させる遅角方向変位操作を実行する。

制御弁７６は、スプール位置が位置Ｗ２のとき、ロック室６２に作動油を供給してロック機構６をロック解除姿勢としたままで、進角室４３及び遅角室４２に対する作動油の供給及び排出を停止（第１のポート７６ｃ及び第２のポート７６ｄを閉鎖）して、前記相対回転位相をその時点での位相に保持する位相保持操作を実行する。

制御弁７６は、スプール位置が位置Ｗ３のとき、ロック室６２に作動油を供給してロック機構６をロック解除姿勢とし、更に、遅角室４２の作動油をドレインしつつ、進角室４３に作動油を供給することにより、前記相対回転位相を進角方向Ｓ２に変位させる進角方向変位操作を実行する。

制御弁７６は、スプール位置が位置Ｗ４のとき、ロック室６２の作動油をドレインし、前記相対回転位相がロック位相となればロック機構６をロック姿勢とすることが可能な状態とし、更に、遅角室４２の作動油をドレインしつつ、進角室４３に作動油を供給する。これにより、ロック機構６のロック可能状態で前記相対回転位相を進角方向Ｓ２に変位させる方向に付勢する進角付勢操作を実行する。この操作は、後述するように、始動時制御において前記相対回転位相をロック位相としてロック機構６をロック姿勢とするために行われる。

制御弁７６は、スプール位置が位置Ｗ５のとき、進角室４３、遅角室４２、及びロック室６２の作動油をオイルパン７５側に排出可能な状態とするドレイン操作を実行する。すなわち、この操作では、制御弁７６の第１のポート７６ｃ、第２のポート７６ｄ、及び第３のポート７６ｅは、すべてドレンポート７６ｆに連通された状態となる。

〔制御ユニットの構成〕
図８に示すように、制御ユニット９は、演算処理を行うＣＰＵ９１、所定のプログラムやデータテーブル等を格納したメモリ９２、入出力インターフェース９３を有して構成されている。また、制御ユニット９には、カムシャフトの位相を検知するカム角センサ１０１、クランクシャフトの位相を検知するクランク角センサ１０２、イグニッションスイッチ１０３、作動油の温度を検知する油温センサ１０４、クランクシャフトの回転数（エンジン回転数）を検知する回転数センサ１０５、エンジンの冷却水温度を検知する水温センサ１０６からの検知信号が入力される。また、図示は省略するが、この制御ユニット９には、その他に、車速センサ、スロットル開度センサ等の上記以外の各種センサからの検知信号も入力される。そして、制御ユニット９は、これらの各種センサからの検知信号に基づいてエンジンの動作状態を検知する。

また、制御ユニット９は、カム角センサ１０１で検知したカムシャフト３の位相と、クランク角センサ１０２で検知したクランクシャフトの位相とに基づいて、カムシャフト３とクランクシャフトの相対回転位相、すなわち、弁開閉時期制御装置における内部ロータ１と外部ロータ２との相対回転位相の現在値を演算して取得することができる。

そして、制御ユニット９は、エンジンオイルの温度、クランクシャフトの回転数、車速、スロットル開度等のような上記の各種センサ等により検知したエンジンの動作状態に基づいて制御弁７６への給電量を制御し、それにより制御弁７６による進角室４３、遅角室４２、及びロック室６２への作動油の供給又は排出を制御して内部ロータ１と外部ロータ２との相対回転位相及びロック機構６によるロック状態がそのときのエンジンの動作状態に適した位相となるように適宜変更する制御を行うように構成されている。

〔動作制御〕
次に、本実施形態に係る弁開閉時期制御装置の動作制御について、エンジン始動時の制御を中心に説明する。図９は、弁開閉時期制御装置のエンジン始動時の動作制御（始動時制御）を示すフローチャートである。

まず、イグニッションスイッチ１０３からエンジン始動信号が入力され、クランキングが開始されると（ステップ＃０１：ＹＥＳ）、制御ユニット９は、制御弁７６のスプール位置を位置Ｗ５に変位させてドレイン操作を実行し、進角室４３及び遅角室４２の双方について作動油を排出可能な状態とする（ステップ＃０２）。また、この位置Ｗ５ではロック室６２の作動油も排出可能な状態となっている。この状態では、クランキング時にカムシャフト３に作用するトルク変動によって、ベーン５は流体圧室４０内で進角方向及び遅角方向に交互に振動する。クランキング開始時に進角室４３及び遅角室４２の内部に作動油が充満していた場合には、このようなベーン５の振動によって進角室４３及び遅角室４２から作動油が排出され、前記トルク変動によるベーン５の動作のし易さ、すなわち外部ロータ２と内部ロータ１との相対回転位相の振動及び変位の自由度が確保され易くなる。

そして、前記相対回転位相の振動及び変位の自由度が確保されると、クランキング時にカムシャフト３に作用するトルク変動は進角方向に比べて遅角方向が大きく、トーションスプリング２７も相対回転位相の遅角方向への変位を妨げないトルク設定となっているため、クランキング時には前記相対回転位相は振動しつつ平均的には遅角方向に変位する。したがって、クランキング開始時における前記相対回転位相がロック位相よりも進角側にある場合には、前記相対回転位相は、クランキング中はそこから前記トルク変動によって遅角方向に変位してロック位相に到達する。この際、ロック室６２の作動油も排出可能な状態となっているので、前記相対回転位相がロック位相に到達した時にロック機構６はロック姿勢となり、良好にエンジンが始動され得る状態となる。そして、エンジンが始動した場合には（ステップ＃０３：ＹＥＳ）、エンジン始動後の制御（ステップ＃０７）が開始される。

図１０は、クランキング開始時における前記相対回転位相がロック位相よりも進角側にある場合の一例として、クランキング開始時における前記相対回転位相が、図６に示すように最進角位相である場合における弁開閉時期制御装置の動作のタイミングチャートである。この場合、エンジン始動信号が入力されると、クランクシャフトが電動モータ等により回転されてクランキングが開始される。これに伴ってカムシャフト３に作用するトルク変動により前記相対回転位相は振動しつつ平均的には遅角方向に変位する。そして、前記相対回転位相がロック位相に到達した時にロック機構６はロック姿勢となり、前記相対回転位相はロック位相で拘束される。なお、この図１０は、クランキング開始時に進角室４３及び遅角室４２の内部に作動油が充満している場合の例を示しており、前記相対回転位相の振動の振幅は、ベーン５の振動による進角室４３及び遅角室４２からの作動油の排出に伴って大きくなっている。

また、この図１０においては、所定時間Ｔの経過後に制御弁７６のスプール位置を位置Ｗ４とすることになっているが、通常は、所定時間Ｔの経過前に、前記相対回転位相はロック位相で拘束されてエンジンが始動し（ステップ＃０３：ＹＥＳ）、エンジン始動後の制御（ステップ＃０７）に移行するので、所定時間Ｔの経過後の制御（ステップ＃０５）は行われない（図９参照）。

一方、クランキング開始時における前記相対回転位相がロック位相よりも遅角側にある場合には、クランキング時にカムシャフト３に作用するトルク変動によって前記相対回転位相が遅角方向に変位しても、ロック位相は現在の前記相対回転位相よりも進角側にあるため、ロック機構６がロック姿勢となることはない。その場合、前記相対回転位相は、最遅角位相付近で振動する状態となるが、その状態ではエンジンの始動性が悪く、エンジンが始動しない場合がある。

そこで、エンジンが始動しないまま（ステップ＃０３：ＮＯ）、所定時間Ｔが経過した時には（ステップ＃０４：ＹＥＳ）、制御ユニット９は、制御弁７６のスプール位置を位置Ｗ４に変位させて進角付勢操作を実行し、遅角室４２の作動油をドレインしつつ、進角室４３に作動油を供給する。（ステップ＃０５）。また、この位置Ｗ４ではロック室６２の作動油もドレインされている。これにより、前記相対回転位相は、クランキング時にカムシャフト３に作用するトルク変動によって振動しつつも、進角室４３に供給される作動油の圧力によって平均的には進角方向に変位する。したがって、クランキング開始時における前記相対回転位相がロック位相よりも遅角側にある場合には、前記相対回転位相は、この進角室４３に供給される作動油の圧力による進角方向への変位によりロック位相に到達する。この際、ロック室６２の作動油も排出可能な状態となっているので、前記相対回転位相がロック位相に到達した時にロック機構６はロック姿勢となり、良好にエンジンが始動され得る状態となる。そして、エンジンが始動した場合には（ステップ＃０６：ＹＥＳ）、エンジン始動後の制御（ステップ＃０７）が開始される。

ここで、所定時間Ｔは、進角室４３及び遅角室４２の内部に作動油が満たされている状態でクランキングを開始する場合において、クランキング時における前記相対回転位相の振動の中心が、最進角位相からロック位相まで変位するのに要する時間以上に設定されている。すなわち、この所定時間Ｔは、クランキング開始時の前記相対回転位相に対して、クランキング時にカムシャフト３に作用するトルク変動により前記相対回転位相が変位する方向（遅角方向）にロック位相が存在する場合（クランキング開始時における前記相対回転位相がロック位相に対して進角側である場合）であって、前記トルク変動により前記相対回転位相をロック位相まで変位させるために要する時間として想定される最長の時間以上に設定されている。ここで、最長の時間となる場合の弁開閉時期制御装置の状態は、進角室４３及び遅角室４２の内部に作動油が満たされており、前記相対回転位相が最進角位相である場合が相当する。この所定時間Ｔとして、具体的にどのような値を設定するかは、実験を行い回帰分析等により統計的に算出して設定すると好適である。

図１１は、クランキング開始時における前記相対回転位相がロック位相よりも遅角側にある場合の一例として、クランキング開始時における前記相対回転位相が、図５に示すように最遅角位相である場合における弁開閉時期制御装置の動作のタイミングチャートである。この場合、エンジン始動信号が入力されると、クランクシャフトが電動モータ等により回転されてクランキングが開始される。これに伴ってカムシャフト３に作用するトルク変動により前記相対回転位相は振動するが、それ以上の遅角方向への変位できないので、最遅角位相付近で振動することになる。したがって、このままでは前記相対回転位相がロック位相に到達することはない。そこで、所定時間Ｔの経過後に、制御ユニット９は制御弁７６のスプール位置を位置Ｗ４とする（ステップ＃０５）。これにより、前記相対回転位相は、前記トルク変動によって振動しつつも、進角室４３に供給される作動油の圧力によって平均的には進角方向に変位する。そして、前記相対回転位相が規制位相に到達した時にロック機構６のロック体６０が規制段差部６４に突出して係合し、前記相対回転位相が遅角方向に変位することが規制される。そして更に前記相対回転位相が進角方向に変位してロック位相に到達した時にロック機構６はロック姿勢となり、前記相対回転位相はロック位相で拘束される。これにより、エンジンは良好に始動され得る状態となり、エンジンが始動した後は（ステップ＃０６：ＹＥＳ）、エンジン始動後の制御（ステップ＃０７）が開始される（図９参照）。なお、この図１１は、クランキング開始時に進角室４３及び遅角室４２の内部に作動油が充満している場合の例を示しており、前記相対回転位相の振動の振幅は、ベーン５の振動による進角室４３及び遅角室４２からの作動油の排出に伴って大きくなっている。

〔その他の実施形態〕
（１）上記の実施形態では、クランキング時にカムシャフト３に作用するトルク変動により、外部ロータ２と内部ロータ１との相対回転位相が振動しつつ平均的には遅角方向に変位する場合について説明したが、本発明は、クランキング時に前記相対回転位相が平均的には進角方向に変位するような構成にも適用することが可能である。この場合、トーションスプリング２７は前記相対回転位相を遅角方向に付勢するように設けられ、弁開閉時期制御装置のエンジン始動時の動作制御（始動時制御）についての上記説明において、「進角」と「遅角」とが入れ替わることになるが、それ以外は上記説明をそのまま適用することが可能である。

（２）上記の実施形態では、ロック室６２の遅角側に規制段差部６４を設け、最遅角位相とロック位相との間の規制位相において、前記相対回転位相がその位相より遅角側に変位することを規制し、進角側に変位することを許容することにより、最遅角位相からロック位相への前記相対回転位相の変位を促し、ロック機構６による前記相対回転位相の拘束の確実性を高めることができる構成とした場合について説明した。しかし、本発明によれば、所定時間Ｔの経過後に進角室４３に作動油を供給して前記相対回転位相を強制的に進角方向に変位させることにより、最遅角位相からロック位相への前記相対回転位相の変位を確実に行うことができるので、規制段差部６４を備えない構成とすることも可能である。

（３）上記の実施形態では、制御ユニット９による制御弁７６のソレノイド７６ａへの給電量の制御は、ソレノイド７６ｅに供給する電流のデューティ値（％）を変えることにより行っていたが、これに代えて電流値を変更することにより行うことも可能である。また、電圧のデューティ値（％）を変更し、或いは電圧値を変更することにより行うことも可能である。

本発明の実施形態に係る弁開閉時期制御装置の構成を示す側断面図 図１のＡ−Ａ断面図であって、相対回転位相がロック位相であってロック機構がロック姿勢である状態を示す図 図１のＡ−Ａ断面図であって、相対回転位相がロック位相であってロック機構がロック解除姿勢である状態を示す図 図１のＡ−Ａ断面図であって、相対回転位相が規制位相であるときの状態を示す図 図１のＡ−Ａ断面図であって、相対回転位相が最遅角位相であるときの状態を示す図 図１のＡ−Ａ断面図であって、相対回転位相が最進角位相であるときの状態を示す図 本発明の実施形態に係る制御弁のスプールのストローク量と動作状態との関係を示す図 本発明の実施形態に係る制御ユニットの電気的接続構成を示すブロック図 本発明の実施形態に係る弁開閉時期制御装置のエンジン始動時の動作制御を示すフローチャート 本発明の実施形態に係る弁開閉時期制御装置のクランキング開始時における相対回転位相が最進角位相である場合の動作のタイミングチャート 本発明の実施形態に係る弁開閉時期制御装置のクランキング開始時における相対回転位相が最遅角位相である場合の動作のタイミングチャート

符号の説明

１：内部ロータ（従動側回転部材）
２：外部ロータ（駆動側回転部材）
３：カムシャフト
６：ロック機構
７：油圧回路
９：制御ユニット
２７：トーションスプリング
４０：流体圧室
４２：遅角室
４３：進角室
７０：オイルポンプ
７１：位相制御装置
７６：制御弁

Claims (3)

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同期回転する従動側回転部材と、
   前記駆動側回転部材及び前記従動側回転部材の少なくとも一方に形成され、進角室と遅角室とに仕切られた流体圧室と、
   前記進角室及び遅角室の一方又は双方に対する作動流体の供給又は排出を制御して、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最進角位相と最遅角位相との間で変位させる位相制御装置と、
   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を前記最進角位相と前記最遅角位相との間のロック位相で拘束可能なロック機構と、を備え、
   クランキング時に、前記相対回転位相は振動しつつ平均的には進角方向及び遅角方向のいずれか一方向に変位するように構成された内燃機関の弁開閉時期制御装置であって、
   前記位相制御装置は、クランキング開始からの所定時間は前記進角室及び遅角室の双方について作動流体を排出可能な状態とし、前記所定時間の経過後に前記一方向とは反対の方向に前記相対回転位相を変位させるように前記進角室又は前記遅角室に対して作動流体を供給する始動時制御を行う内燃機関の弁開閉時期制御装置。
2. 前記所定時間は、前記流体圧室内に作動流体が満たされている状態でクランキングを開始する場合において、前記クランキング時における前記相対回転位相の振動の中心が、前記一方向とは反対の方向側にある前記最進角位相又は前記最遅角位相から前記ロック位相まで変位するのに要する時間以上に設定されている請求項１記載の内燃機関の弁開閉時期制御装置。
3. 前記位相制御装置は、内燃機関が始動した時に前記始動時制御を中止し、内燃機関の始動後の制御を開始する請求項１又は２記載の内燃機関の弁開閉時期制御装置。

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