JP2006170026A - 内燃機関の弁開閉時期制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 エンジンの始動直後の弁開閉時期制御装置に対して十分な油圧が供給される前の状態であっても、エンジンの回転数増加による遠心力でロック機構がロック解除状態となることを防止できる弁開閉時期制御装置を提供する。
【解決手段】 流体圧室に対する作動流体の供給状態を判断する判断手段を備えるとともに、内燃機関の始動後、判断手段が前記流体圧室に作動流体が供給されたと判断するまでの間、前記クランクシャフトの回転数を所定回転数以下に制限する制御を行う制御手段を備える。
【選択図】 図８

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。

この弁開閉時期制御装置では、クランクシャフトと一体回転するハウジングと、このハウジングとの間に流体圧室を形成するように前記ハウジングに相対回転可能に嵌合され、カムシャフトと一体回転するロータと、前記ハウジング又はロータに設けられ、前記流体圧室を遅角室および進角室に仕切るベーンとを備える。また、前記遅角室及び前記進角室の一方又は双方に対して油の供給または排出を実行することにより、前記ハウジングと前記ロータとの相対回転位相を最遅角位相と最進角位相との間で移動させる第１経路と、前記相対回転位相を最遅角位相と最進角位相との間の中間位相にロックするロック部と、前記ロック部をロック方向に移動させるバネと、前記バネに抗して前記ロック部をロック解除方向に作動させるロック油通路とを有する相対回転制御機構を備える。

この弁開閉時期制御装置においては、エンジン回転数が増加すると、前記ロック部に作用する遠心力により前記バネに抗して前記ロック部がロック解除されることになる。そこで、エンジン回転による遠心力によりロック部がロック解除されにくくするために、この弁開閉時期制御装置は、前記ハウジングと前記ロータとの相対回転位相が所定の中間位相でロックされているときに、前記遅角室及び進角室のうちのいずれか一方に油を供給すると共に、前記遅角室及び進角室のうちの他方をドレインさせ、ロック解除方向への抵抗となる摩擦抵抗力をロック部に発生させる構成を取り得るようになっている。すなわち、この構成によれば、前記遅角室及び進角室の一方の油圧がベーンに作用するため、ベーンに対して一方向に回転させる付勢力が作用する。この結果、前記相対回転位相をロックしている状態のロック部と相手壁面とが相対的に押圧されて両者間の摩擦が増大する。したがって、ロック部の解除に対する抵抗が増加し、ロック部は遠心方向に外れにくくなる。

特開２００２−０９７９１２号公報（第２−３頁、図２−５）

上記のような弁開閉時期制御装置の構成によると、ロック部が解除されることを防止するためには、前記遅角室及び進角室のうちのいずれか一方に対して油圧を供給する必要がある。しかしながら、この油圧は、エンジンの駆動力により駆動されるポンプから供給されるものであることから、エンジンの始動直後にはポンプからの油圧が前記遅角室及び進角室まで到達し得ず、これらに対して十分な油圧を供給することができない。そのため、エンジンの始動直後に、エンジン回転数を急激に増加させるような制御が行われた場合には、前記遅角室及び進角室のうちのいずれか一方に対して十分な油圧が供給され、ロック部と相手壁面との間の摩擦力が増大する前に前記ロック部に遠心力が作用することになり、ロック部が容易にロック解除される事態が生じ得る。

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、エンジンの始動直後の弁開閉時期制御装置に対して十分な油圧が供給される前の状態であっても、エンジンの回転数増加による遠心力でロック機構がロック解除状態となることを防止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、内燃機関の弁開閉時期を制御する弁開閉時期制御装置において、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、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の径方向に移動する移動部材を有し、この移動部材が径方向内側に移動すると前記相対回転位相の変位を拘束するロック姿勢となり、前記移動部材が径方向外側に移動すると前記相対回転位相の変位を許容するロック解除姿勢となるロック機構と、前記流体圧室に対する作動流体の供給状態を判断する判断手段と、前記内燃機関の始動後、前記判断手段が前記流体圧室に作動流体が供給されたと判断するまでの間、前記クランクシャフトの回転数を所定回転数以下に制限する制御を行う制御手段と、を備える点にある。

なお、前記移動部材が「径方向に移動する」という意味は限定的に解釈するべきではなく、前記移動部材が結果的に前記駆動側回転部材及び前記従動側回転部材の径方向に移動するものであれば、前記移動部材の移動経路が前記径方向と一致する必要はない。

この特徴構成によれば、内燃機関の始動直後の前記流体圧室に対して十分な作動流体の圧力が供給される前の状態で、前記駆動側回転部材及び前記従動側回転部材の回転により前記ロック機構の移動部材に作用する遠心力が大きくなることを防止するので、前記ロック機構が遠心力によりロック解除状態となることを防止することができる。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前記相対回転位相の変位の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、前記所定回転数は、前記駆動側回転部材及び前記従動側回転部材の回転による遠心力の作用により前記移動部材が径方向外側に移動して前記ロック機構がロック解除姿勢となる回転数より低い回転数に設定されると好適である。

前記所定回転数を上記のように設定することにより、前記クランクシャフトの回転数を必要以上に制限することなく、前記ロック機構が遠心力によりロック解除状態となることを防止することができる。

前記判断手段は、前記相対回転位相の変位を検知可能な相対回転位相検知手段を備え、この相対回転位相検知手段により検知される前記相対回転位相の振動の減少に基づいて、前記流体圧室に作動流体が供給されたと判断する構成とすると好適である。

ここで、前記相対回転位相は、内燃機関の弁を開閉する際にカムシャフトに作用する変動トルクにより、前記ロック機構がロック姿勢にある状態であっても前記ロック機構の遊びの量だけ振動する。しかし、前記流体圧室に作動流体が供給されると、その作動流体の圧力により前記振動が制限される。本構成では、このような前記相対回転位相の振動の減少を前記相対回転位相検知手段により検知することにより前記流体圧室に作動流体が供給されたと判断し、前記クランクシャフトの回転数を制限する制御を終了できるので、前記クランクシャフトの回転数を必要以上に長い時間制限することを防止できる。

前記判断手段は、内燃機関の冷却液の温度又は前記作動流体の温度を検知可能な流体温度検知手段を備え、所定の基準時間に対して前記流体温度検知手段による検知結果に基づく補正を加えて演算された時間の経過時に、前記流体圧室に作動流体が供給されたと判断する構成とすると好適である。

ここで、内燃機関の冷却液の温度又は前記作動流体の温度は、内燃機関の停止後の時間が長いほど低下し、前記作動流体の粘度は前記作動流体の温度と一定の関係を有することから、内燃機関の冷却液の温度又は前記作動流体の温度と、内燃機関の停止後の時間及び前記作動流体の粘度との間に一定の相関関係を求めることが可能である。そして、内燃機関の停止後の時間が長いほど前記流体圧室及びそこに連通する流体通路から前記作動流体が抜けている割合が高いために、内燃機関の始動から前記流体圧室に作動流体が供給されるまでの時間は長くなる。また、前記作動流体の粘度が高いほど前記作動流体を前記流体圧室まで送るための抵抗が大きくなるために、内燃機関の始動から前記流体圧室に作動流体が供給されるまでの時間は長くなる。したがって、内燃機関の冷却液の温度又は前記作動流体の温度と、内燃機関の始動から前記流体圧室に作動流体が供給されるまでの時間との間に一定の相関関係を求めることが可能である。本構成では、所定の基準時間に対して、内燃機関の冷却液の温度又は前記作動流体の温度に基づく補正を加えることにより、内燃機関の始動から前記流体圧室に作動流体が供給されるまでの推定時間を演算する。そして、この推定時間の経過時に前記流体圧室に作動流体が供給されたと判断し、前記クランクシャフトの回転数を制限する制御を終了できるので、前記クランクシャフトの回転数を必要以上に長い時間制限することを防止できる。

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。

更に、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に設けられた案内溝６４により案内され、この案内溝６４に沿って外部ロータ２と内部ロータ１の径方向（以下単に「径方向」ともいう）に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。本実施形態においては、このロック体６０が、本発明における「移動部材」に相当する。

そして、遅角用ロック部６Ａは、ロック体６０が径方向内側に移動してロック室６２内に突出す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が径方向内側に移動してロック室６２内に突出す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。

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が径方向内側に移動してロック室６２内に突出した状態で、内部ロータ１と外部ロータ２との相対回転位相の変位を、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おり、ロック機構６は、エンジンの始動のためのクランキングにより相対回転位相をロック位相に拘束するロック姿勢となるように構成されている。

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は径方向外側に移動してロック室６２から離脱し、内部ロータ１と外部ロータ２との相対回転位相の変位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４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６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６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、前記相対回転位相がロック位相にある場合には、ロック機構６がロック姿勢にある状態で前記相対回転位相を進角方向Ｓ２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、エンジンの暖機が終了するまでの間、ロック機構６のロック体６０とロック室６２の側壁面との摩擦力を増大させることにより、エンジンの回転数増加による遠心力でロック体６０がロック室６２から離脱してロック機構６がロック解除状態となることを防止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７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。そして、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、エンジンの冷却水（冷却液）の温度を検知する水温センサ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、スロットルの開度を検知するスロットル開度センサ１０６等の各種センサからの検知信号が入力される。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。ここでは、油温センサ１０４及び水温センサ１０５の一方又は双方が、本発明における「流体温度検知手段１１０」に相当する。

また、制御ユニット９は、上記の通り制御弁７６に接続されているほか、エンジンのスロットル開度の制御を行う電子スロットル制御装置１４１、燃料噴射の制御を行う燃料噴射制御装置１４２、点火時期の制御を行う点火時期制御装置１４３等のエンジンの各部の制御を行う制御装置に接続されている。

ここで、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との相対回転位相を演算して取得することができる。また、同様に、内部ロータ１と外部ロータ２との相対回転位相の変位も取得することができる。したがって、これらのカム角センサ１０１及びクランク角センサ１０２が、本発明における「相対回転位相検知手段１２０」を構成する。

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。

また、本実施形態においては、制御ユニット９は、相対回転位相検知手段１２０を構成するカム角センサ１０１及びクランク角センサ１０２による検知結果に基づいて、流体圧室４０に対する作動油の供給状態の判断を行うので、本発明における「判断手段１３０」を構成する。更に、制御ユニット９は、電子スロットル制御装置１４１等に対して制御命令を出力し、エンジンの回転数、すなわちクランクシャフトの回転数の制御を行うことから、本発明における「制御手段１５０」をも構成する。なお、これらの各手段を構成する制御ユニット９の動作については、以下に詳細に説明する。

〔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、エンジンの始動直後の制御を中心に説明する。図８は、本実施形態に係る弁開閉時期制御装置のエンジン始動後の動作制御を示すフローチャートである。なお、以下の動作制御は、制御ユニット９のＣＰＵ９１を中心として、メモリ９２に格納された各種アルゴリズム等に従って行われる。

エンジンが始動されると（ステップ＃０１：ＹＥＳ）、制御ユニット９は、クランクシャフトの回転数（エンジン回転数）を所定回転数Ｒ以下に制限する制御を行う（ステップ＃０２）。本実施形態においては、制御ユニット９が、回転数センサ１０５からの出力に基づいて、クランクシャフトの回転数が所定回転数Ｒ以下になるように電子スロットル制御装置１４１に対してスロットル開度を制限する制御命令を出力することにより、この制御を行う。また、このとき、ロック機構６は、エンジン始動時のクランキングによりロック姿勢となったままの状態である。

ここで、所定回転数Ｒは、ロック体６０がロック室６２内に突出してロック機構６がロック姿勢となっている状態において、内部ロータ１及び外部ロータ２の回転による遠心力の作用によりロック体６０が外部ロータ２と内部ロータ１の径方向外側に移動してロック機構６がロック解除姿勢となる回転数より低い回転数に設定される。この際、進角室４３又は遅角室４２に対して作動油は供給されていないこととする。この所定回転数Ｒは、具体的には、ロック体６０の重量、ロック体６０を径方向内側に向けて付勢するスプリング６１の付勢力、ロック体６０と外部ロータ２に設けられた案内溝６４との摩擦係数等によって定まる。すなわち、内部ロータ１及び外部ロータ２の回転数及びロック体６０の重量に応じてロック体６０に作用する遠心力が、スプリング６１の付勢力及び案内溝６４との摩擦力とつり合うときの前記回転数が、所定回転数Ｒの最大値となる。但し、実際には、ロック体６０及び案内溝６４の加工精度やスプリング６１の荷重の誤差等によって、製品毎に前記所定回転数Ｒの最大値は変動することから、統計的処理により前記誤差等を考慮してもロック機構６がロック解除姿勢とならない最大の回転数を所定回転数Ｒとすると好適である。例えば、ロック体６０の重量が４．９ｇ、スプリング６１の荷重が２．３９Ｎである場合には、前記所定回転数Ｒを２０００ｒｐｍ程度に設定すると良好に動作した。

次に、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＃０３）。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ので、ロック機構６はロック姿勢のまま変化しない。このような制御弁７６の進角付勢操作により、ロック機構６は、図２に示すようにロック体６０がロック室６２内に突出したロック姿勢において、進角室４３にのみ作動油が供給されて相対回転位相を進角方向に変位させる付勢力が作用するので、ロック体６０の側面がロック室６２の側壁面に押し付けられた状態となってこれらの間で摩擦力が増大し、ロック体６０がロック室６２から離脱しにくくなる。したがって、この進角付勢操作が適切に行われている状態では、クランクシャフトの回転数が増加することによって意図せずにロック機構６がロック解除状態となることを防止できる。

但し、エンジンの始動直後は、エンジンの駆動力で駆動されるオイルポンプ７０からの作動油が未だ進角室４３に到達していないため、このような進角付勢操作は適切に実行されない。したがって、オイルポンプ７０からの作動油が進角室４３に供給されるまでの間は、クランクシャフトの回転数が増加することを防ぐために、上記のとおり、クランクシャフトの回転数を所定回転数Ｒ以下に制限する制御を行う（ステップ＃０２）。これにより、内部ロータ１及び外部ロータ２の回転による遠心力の作用によりロック体６０が径方向外側に移動してロック機構６がロック解除姿勢となることを防止している。

その後、制御ユニット９は、進角室４３に作動油が供給されたか否かについて判断する（ステップ＃０４）。この判断は、本実施形態においては、相対回転位相検知手段１２０を構成するカム角センサ１０１及びクランク角センサ１０２による検知結果に基づいて行う。すなわち、エンジンの動作中は、弁を開閉する際にカムシャフト３に作用する変動トルクにより、ロック機構６がロック姿勢にある状態であってもロック体６０の側面とロック室６２の側壁との隙間の量だけ振動し得ることから、相対回転位相の変位は振動する波形として制御ユニット９において検知される。この際、図９に示すように、相対回転位相の変位の振動は、進角室４３に作動油が供給されていない状態では振幅が大きいが、進角室４３に作動油が供給されると、その作動油の圧力により相対回転位相を進角方向に変位させる付勢力が作用するので、ロック体６０の側面がロック室６２の側壁面に押し付けられた状態となり、相対回転位相の変位の振動は急激に減少する。したがって、制御ユニット９は、カム角センサ１０１及びクランク角センサ１０２による検知結果に基づいて、相対回転位相の変位の振動の減少を検知することにより、進角室４３に作動油が供給されたか否かを正確に判断することができる。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。

そして、進角室４３に作動油が供給されていないと判断した場合には（ステップ＃０４：ＮＯ）、処理はステップ＃０２へ戻り、クランクシャフトの回転数を所定回転数Ｒ以下に制限する制御を継続する。そして、進角室４３に作動油が供給されたと判断した場合には（ステップ＃０４：ＹＥＳ）、クランクシャフトの回転数を所定回転数Ｒ以下に制限する制御を終了し（ステップ＃０５）、制御ユニット９は、乗員によるスロットル操作に応じたエンジン回転数となるように電子スロットル制御装置１４１に対して制御命令を出力する制御を行う。したがって、本実施形態においては、クランクシャフト回転数の制御は、例えば図１０に示すように、進角室４３における作動油の圧力が上昇するまではクランクシャフトの回転数を所定回転数Ｒを上限としてそれ以上上昇しないように制限し、進角室４３における作動油の圧力が上昇した後は、乗員によるスロットル操作に応じたエンジン回転数となるように制御する。

その後、エンジンの暖機が終了した場合には（ステップ＃０６：ＹＥＳ）、制御ユニット９は、制御弁７６の進角付勢操作（ステップ＃０３で開始）を終了し、エンジンの動作状態に応じて相対回転位相を変位させる通常運転時の制御を開始する（ステップ＃０７）。具体的には、制御ユニット９は、制御弁７６のスプール位置を位置Ｗ１から位置Ｗ３までの間で変位させる制御を行う。この通常運転時の制御（ステップ＃０７）は、エンジンが停止されるまで行われ、エンジンが停止されたとき（ステップ＃０８：ＹＥＳ）、弁開閉時期制御装置の動作制御は終了する。

〔その他の実施形態〕
（１）上記実施形態においては、判断手段１３０（制御ユニット９）による流体圧室４０（進角室４３）に作動油が供給されたか否かの判断を、相対回転位相検知手段１２０を構成するカム角センサ１０１及びクランク角センサ１０２による検知結果に基づいて行う構成について説明したが、判断手段１３０による流体圧室４０に作動油が供給されたことの判断は、これ以外の方法により行うことも可能である。例えば、判断手段１３０は、上記流体温度検知手段１１０に相当する油温センサ１０４及び水温センサ１０５の一方又は双方による検知結果に基づいて、所定の基準時間Ｔ０に対して補正を加えて演算された時間の経過時に、流体圧室４０に作動油が供給されたと判断する構成とすることも可能である。ここでは、一例として水温センサ１０５による検知結果に基づいて判断を行う場合について説明する。

上記所定の基準時間Ｔ０は、弁開閉時期制御装置を含むエンジンの内部における作動油の粘度や流体圧室４０及び流体通路内の作動油の満たされている状態等が標準的なある一定の条件のときに、エンジンの始動から流体圧室４０に作動油が供給されるまでの時間に定めると好適である。また、エンジンの始動から流体圧室４０に作動油が供給されるまでの時間（以下「作動油供給時間Ｔ」とする）が基準時間Ｔ０であるときの最も標準的な冷却水温度Ｈを基準温度Ｈ０とする。ここで、冷却水温度Ｈとしては、外気温と冷却水との温度差を用いると好適であるが、絶対温度を用いることも可能である。そして、基準温度Ｈ０は、実際のエンジンを用いて実験を行い、その結果に基づく統計処理により求めることができる。そして、冷却水温度Ｈと、この冷却水温度Ｈの変化に伴い作動油供給時間Ｔが基準時間Ｔ０に対して変化する時間変化量の比との相関関係を実験的及び統計的に求め、この時間変化量の比を補正係数αとして、例えば図１１に示すように、温度−補正係数テーブルを作成する。当然ながら基準温度Ｈ０に対応する補正係数αの値は「１」である。そして、この温度−補正係数テーブルは、制御ユニット９のメモリ９２に格納される。

ここで、エンジンの冷却水温度Ｈはエンジン停止後の時間が長いほど低下し、作動油の粘度は作動油の温度に関係するとともに作動油の温度は冷却水温度Ｈと一定の関係を有することから、冷却水温度Ｈと、エンジンの停止後の時間及び作動油の粘度との間に一定の相関関係を求めることが可能である。そして、エンジンの停止後の時間が長いほど流体圧室４０及びそこに連通する流体通路から作動油が抜けている割合が高いために作動油供給時間Ｔは長くなる。また、作動油の粘度が高いほど作動油を流体圧室４０まで送るための抵抗が大きくなるために作動油供給時間Ｔは長くなる。したがって、冷却液温度Ｈと、この冷却水温度Ｈの変化に伴い作動油供給時間Ｔが基準時間Ｔ０に対して変化する時間変化量の比との間に一定の相関関係を求めることが可能である。よって、これらの相関関係を定めた前記温度−補正係数テーブルを用いることにより、一定の確実性をもって冷却水温度Ｈに基づいて作動油供給時間Ｔの推定時間を演算することができる。

したがって、ここでは、制御ユニット９は、水温センサ１０５により検知された冷却水温度Ｈと、前記温度−補正係数テーブルとに基づいて、作動油供給時間Ｔの推定時間を演算する。そして、制御ユニット９は、作動油供給時間Ｔの推定時間の経過時に、流体圧室４０に作動油が供給されたと判断する。なお、ここでは水温センサ１０５による検知結果に基づいて判断を行う場合について説明したが、油温センサ１０５による検知結果に基づいて判断を行う場合も同様である。

（２）上記実施形態においては、エンジンの暖機が終了するまでの間、進角室４３のみに作動油を供給し、遅角室４２及びロック室６２の作動油をドレインする進角付勢操作を制御弁７６が行う場合について説明したが、遅角室４２のみに作動油を供給し、進角室４３及びロック室６２の作動油をドレインする遅角付勢操作を制御弁７６が行う構成とする場合であっても、同様に本発明を適用することができる。

（３）上記実施形態においては、クランクシャフトの回転数を制限する制御を、電子スロットル制御装置１４１に対して電子スロットルの開度を制限する制御命令を出力することにより行う場合について説明したが、クランクシャフトの回転数を制限する方法はこれに限定されない。例えば、点火時期制御装置１４３に対して、点火を制限する制御命令を出力すること等により行うことも可能である。

（４）上記実施形態においては、ロック機構６のロック体６０が移動部材に相当する場合について説明したが、本発明の移動部材の構成は、このように移動部材自体が内部ロータ１及び外部ロータ２の何れか一方から他方に対して突出又は離脱するような構成に限定されない。例えば、ロック体６０と連動して内部ロータ１又は外部ロータ２の内部において径方向に移動可能な部材が移動部材である場合にも、同様に本発明を適用することが可能である。

（５）上記実施形態においては、制御ユニット９が、本発明における判断手段と制御手段とを兼ねた構成である場合について説明したが、これらを別個の制御ユニットとして備える構成とすることも当然に可能である。

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、相対回転位相が最進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、相対回転位相が最遅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後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における相対回転位相の変位の振動の変化を示す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における作動油圧とクランクシャフト回転数との関係を示すタイミングチャート 本発明のその他の実施形態に係る弁開閉時期制御装置において用いる温度−補正係数テーブルの一例

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
６０：ロック体（移動部材）
７０：オイルポンプ
７１：位相制御装置
７６：制御弁
１０１：カム角センサ
１０２：クランク角センサ
１０３：水温センサ
１０４：油温センサ
１１０：流体温度検知手段
１２０：相対回転位相検知手段
１３０：判断手段
１５０：制御手段

Claims (4)

1. 内燃機関の弁開閉時期を制御する弁開閉時期制御装置において、
   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、
   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の径方向に移動する移動部材を有し、この移動部材が径方向内側に移動すると前記相対回転位相の変位を拘束するロック姿勢となり、前記移動部材が径方向外側に移動すると前記相対回転位相の変位を許容するロック解除姿勢となるロック機構と、
   前記流体圧室に対する作動流体の供給状態を判断する判断手段と、
   前記内燃機関の始動後、前記判断手段が前記流体圧室に作動流体が供給されたと判断するまでの間、前記クランクシャフトの回転数を所定回転数以下に制限する制御を行う制御手段と、
   を備える内燃機関の弁開閉時期制御装置。
2. 前記所定回転数は、前記駆動側回転部材及び前記従動側回転部材の回転による遠心力の作用により前記移動部材が径方向外側に移動して前記ロック機構がロック解除姿勢となる回転数より低い回転数に設定される請求項１記載の内燃機関の弁開閉時期制御装置。
3. 前記判断手段は、前記相対回転位相の変位を検知可能な相対回転位相検知手段を備え、この相対回転位相検知手段により検知される前記相対回転位相の振動の減少に基づいて、前記流体圧室に作動流体が供給されたと判断する請求項１又は２記載の内燃機関の弁開閉時期制御装置。
4. 前記判断手段は、内燃機関の冷却液の温度又は前記作動流体の温度を検知可能な流体温度検知手段を備え、所定の基準時間に対して前記流体温度検知手段による検知結果に基づく補正を加えて演算された時間の経過時に、前記流体圧室に作動流体が供給されたと判断する請求項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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