JP2008057348A - 可変バルブタイミング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジン停止時に意図しないバルブタイミングの変化が発生することを防止した可変バルブタイミング装置を提供する。
【解決手段】可変バルブタイミング装置は、アクチュエータの作動量を位相領域によって異なる減速比によって減速して位相を変化させる。エンジン停止時に、バルブ位相が、アクチュエータの作動量に対する位相変化量の比率が小さい、すなわち減速比大の領域２５００外であるときには、カムシャフト反力等によりアクチュエータが作動されて、意図しない位相変化が発生する可能性がある。このため、エンジン作動中において、エンジン始動中および車両停車中等のエンジン停止指示が発生される可能性がある状態では、エンジン停止指示発生からエンジン停止までの間に変更可能なバルブタイミング量を考慮して設定される位相制限値ＩＶｌｍｔよりも遅角側の領域に制限して目標位相値を設定する。
【選択図】図１７

Description

この発明は、可変バルブタイミング装置に関し、より特定的には、アクチュエータの作動量に対するバルブの開閉タイミングの変更量の比が、開閉タイミングの位相領域によって異なる機構を有する可変バルブタイミング装置に関する。

従来より、インテークバルブやエキゾーストバルブが開閉する位相（クランク角）を運転状態に応じて変更する可変バルブタイミング（Variable Valve Timing：ＶＶＴ）が知られている。一般的に、可変バルブタイミング装置では、インテークバルブやエキゾーストバルブを開閉駆動するカムシャフトをスプロケット等に対して相対的に回転させることにより位相を変更する。カムシャフトは、油圧や電動モータ等のアクチュエータにより回転される。

油圧を駆動源とした可変バルブタイミング装置では、寒冷時やエンジン始動時に油圧が不足したり油圧制御の応答性が低下して、可変バルブタイミング制御精度が低下するという問題点があるため、駆動源として電動モータを用いた可変バルブタイミング装置が提案されている（たとえば、特許文献１〜３）。

特に、特許文献１および２には、電動モータにより回転される案内回転体との回転位相差に従って、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相、すなわち、バルブタイミングが変更される可変バルブタイミング装置が開示されている。さらに、特許文献１には、スプロケットに対する案内回転体の回転位相の変化量に対する、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相（バルブタイミング）の変化量の比が、バルブタイミングの位相領域によって異なる機構が開示されている。特に、特許文献１の図１６によれば、遅角側の領域では上記変化量の比が相対的に小さく、その一方で、進角側の領域では上記変化量の比が相対的に大きく設定されている。
特開２００５−９８１４２号公報 特開２００５−４８７０７号公報 特開２００４−１５６４６１号公報

特許文献１および２の構成では、案内回転体を回転駆動する電動モータの出力軸と、スプロケットとの相対回転速度を、上記変化量の比に対応する減速比で減速して、バルブタイミングが変化される。すなわち、特許文献１に開示された構成では、この減速比がバルブタイミングの位相領域に応じて異なるように設定されている。

したがって、上記減速比が小さい領域、すなわち、電動モータの出力軸とスプロケットとの相対回転速度に対するバルブタイミングの変化量が大きい領域では、エンジン停止時において、カムシャフトに発生する反力によって電動モータの出力軸が回転されることにより、意図しないバルブタイミングの変化が発生する可能性がある。

この発明はこのような問題点を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、エンジン停止時に意図しないバルブタイミングの変化が発生することを防止した可変バルブタイミング装置を提供することである。

この発明による可変バルブタイミング装置は、エンジンに設けられたインテークバルブおよびエキゾーストバルブの少なくとも一方のバルブの開閉タイミングを変更する可変バルブタイミング装置であって、アクチュエータと、変更機構と、位相目標設定手段と、位相制御手段と、位相目標制限手段とを備える。変更機構は、エンジンの作動中において、開閉タイミングが変更されるバルブを駆動するカムシャフトのクランクシャフトに対する回転位相差を、アクチュエータの作動量に応じた変化量で変化させることによって開閉タイミングを変更するように構成される。特に、変更機構は、開閉タイミングが第１の位相領域にある場合と第２の位相領域にある場合とで、アクチュエータの作動量に対する開閉タイミングの変化量の比率が異なり、かつ、第１の位相領域では第２の位相領域よりも比率が小さくなるように構成される。位相目標設定手段は、エンジンの運転状態に応じて、少なくとも一方のバルブの目標開閉タイミングを設定するように構成される。位相制御手段は、目標開閉タイミングと実際の開閉タイミングとの比較に基づき、アクチュエータの作動量を設定するように構成される。位相目標制限手段は、エンジンの停止指示の発生以後におけるアクチュエータの作動によって、エンジン停止時の開閉タイミングが第１の位相領域内となるように、エンジンの運転中における目標開閉タイミングを制限するように構成される。

上記可変バルブタイミング装置によれば、エンジン運転中におけるバルブの開閉タイミング（以下、バルブタイミング）の目標位相を制限することによって、エンジンの停止指示の発生からエンジン停止までの間でのアクチュエータの作動によって、アクチュエータの作動量に対する位相変化量の比率が小さい（すなわち、減速比が大きい）第１の位相領域までバルブタイミングを変更することができる。これにより、エンジン停止時に意図しないバルブタイミングの変化が発生することを防止できる。

好ましくは、位相目標制限手段は、エンジンの始動中において、目標開閉タイミングを第１の位相領域内に制限する。

これにより、エンジン始動中に運転者によるイグニッションスイッチがオフされてエンジン停止指示が発生されたときにも、バルブタイミングを上記第１の位相領域内に保持して、意図しないバルブタイミングの変化が発生することを防止できる。

また好ましくは、位相目標制限手段は、車両停止中において、目標開閉タイミングを、第１の位相領域および第１の位相領域との位相差が所定量以下である位相領域を含む範囲内に制限する。

これにより、運転者によるイグニッションスイッチのオフ操作に伴うエンジン停止指示や、ハイブリッド自動車等のエンジン間欠運転を行なう車両での自動的なエンジン停止指示が発生する可能性が高い車両停止時において、バルブタイミングが第１の位相領域から大きく離れることを防止できる。したがって、車両停止状態からエンジン停止指示が発せられた際に、エンジン停止までの間にバルブタイミングを上記第１の位相領域内に確実に戻すことができ、エンジン停止時に意図しないバルブタイミングの変化が発生することを防止できる。

さらに好ましくは、可変バルブタイミング装置は、制限範囲可変設定手段をさらに備える。制限範囲可変設定手段は、位相目標制限手段による制限範囲を規定する所定量を、エンジンの温度に応じて設定するように構成される。特に、制限範囲可変設定手段は、エンジンの低温時に所定量を相対的に小さく設定する。

これにより、潤滑油の粘性度増大等によりアクチュエータの作動量やバルブタイミングの変化速度を確保することが困難なエンジン低温時において、バルブタイミングを上記第１の位相領域の近傍に制限できる。この結果、エンジン低温時においても、エンジン停止時に意図しないバルブタイミングの変化が発生することを防止できる。

あるいは好ましくは、上記第１の位相領域は、最遅角位相を含んで所定位相より遅角側に設けられ、位相目標設定手段は、エンジンの停止指示の発生以後において、目標開閉タイミングを最遅角位相に設定する。

これにより、エンジン始動の際に、エンジンでの初回爆発トルクを低減してエンジン振動を抑制するための始動時減圧制御を行なう場合においても、エンジン停止時に意図しないバルブタイミングの変化が発生することを防止できる。

好ましくは、アクチュエータは電動機で構成され、かつ、アクチュエータの作動量は、カムシャフトに対する電動機の相対的な回転速度差である。

これにより、電動機がアクチュエータであり、かつ、アクチュエータの作動量がエンジン停止とともに回転停止されるカムシャフトに対する電動機の相対的な回転速度差である構成において、エンジン停止時に意図しないバルブタイミングの変化が発生することを防止できる。

この発明による可変バルブタイミング装置によれば、エンジン停止時に意図しないバルブタイミングの変化が生じることを防止できる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

図１を参照して、本発明の実施の形態に係る可変バルブタイミング装置を搭載した車両のエンジンについて説明する。

エンジン１０００は、第１バンク１０１０および第２バンク１０１２に、それぞれ４つの気筒（シリンダ）からなる気筒群が設けられたＶ型８気筒エンジンである。なお、本発明の適用はエンジン形式を限定するものではなく、Ｖ型８気筒以外の形式のエンジンについても、以下に説明する可変バルブタイミング装置を適用可能である。

エンジン１０００には、エアクリーナ１０２０から空気が吸入される。吸入空気量は、スロットルバルブ１０３０により調整される。スロットルバルブ１０３０はモータにより駆動される電子スロットルバルブである。

空気は、吸気通路１０３２を通ってシリンダ１０４０に導入される。空気は、シリンダ１０４０の内部（燃焼室）において燃料と混合される。シリンダ１０４０には、インジェクタ１０５０から燃料が直接噴射される。すなわち、インジェクタ１０５０の噴射孔はシリンダ１０４０内に設けられている。

燃料は吸気行程において噴射される。なお、燃料が噴射される時期は、吸気行程に限らない。また、本実施の形態においては、インジェクタ１０５０の噴射孔がシリンダ１０４０内に設けられた直噴エンジンとしてエンジン１０００を説明するが、直噴用のインジェクタ１０５０に加えて、ポート噴射用のインジェクタを設けてもよい。さらに、ポート噴射用のインジェクタのみを設けるようにしてもよい。

シリンダ１０４０内の混合気は、点火プラグ１０６０により着火されて燃焼する。燃焼後の混合気、すなわち排気ガスは、三元触媒１０７０により浄化された後、車外に排出される。混合気の燃焼によりピストン１０８０が押し下げられることにより、クランクシャフト１０９０が回転する。

シリンダ１０４０の頭頂部には、インテークバルブ１１００およびエキゾーストバルブ１１１０が設けられる。インテークバルブ１１００はインテークカムシャフト１１２０により駆動される。エキゾーストバルブ１１１０はエキゾーストカムシャフト１１３０により駆動される。インテークカムシャフト１１２０およびエキゾーストカムシャフト１１３０は、チェーンやギヤ等により連結されて、同じ回転速度（クランクシャフト１０９０の回転速度の２分の１）で回転する。なお、シャフト等の回転体の回転速度については、単位時間当たりの回転数（代表的には、毎分当たりの回転数：ｒｐｍ）で表わすことが一般的であるため、以下では、回転体の回転速度の意味で単に「回転数」とも表記する。

インテークバルブ１１００は、インテークカムシャフト１１２０に設けられたインテーク用ＶＶＴ機構２０００により、その位相（開閉タイミング）が制御される。エキゾーストバルブ１１１０は、エキゾーストカムシャフト１１３０に設けられたエキゾースト用ＶＶＴ機構３０００により、その位相（開閉タイミング）が制御される。

本実施の形態においては、インテークカムシャフト１１２０およびエキゾーストカムシャフト１１３０がＶＶＴ機構により回転されることにより、インテークバルブ１１００およびエキゾーストバルブ１１１０の位相が制御される。なお、位相を制御する方法はこれに限らない。

インテーク用ＶＶＴ機構２０００は、電動モータ２０６０（図３において図示）により作動する。電動モータ２０６０は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）４０００により制御される。電動モータ２０６０の電流や電圧は電流計（図示せず）および電圧計（図示せず）により検知され、ＥＣＵ４０００に入力される。

エキゾースト用ＶＶＴ機構３０００は、油圧により作動する。なお、インテーク用ＶＶＴ機構２０００を油圧により作動するようにしてもよく、エキゾースト用ＶＶＴ機構３０００を電動モータにより作動するようにしてもよい。

ＥＣＵ４０００には、クランク角センサ５０００からクランクシャフト１０９０の回転数およびクランク角を表す信号が入力される。また、ＥＣＵ４０００には、カムポジションセンサ５０１０からインテークカムシャフト１１２０およびエキゾーストカムシャフト１１３０の位相（回転方向におけるカムシャフトの位置）を表す信号が入力される。

さらに、ＥＣＵ４０００には、水温センサ５０２０からエンジン１０００の水温（冷却水の温度）を表す信号が、エアフローメータ５０３０からエンジン１０００の吸入空気量（エンジン１０００に吸入される空気量）を表す信号が入力される。

ＥＣＵ４０００は、これらのセンサから入力された信号、メモリ（図示せず）に記憶されたマップおよびプログラムに基づいて、エンジン１０００が所望の運転状態になるように、スロットル開度、点火時期、燃料噴射時期、燃料噴射量、インテークバルブ１１００の位相、エキゾーストバルブ１１１０の位相などを制御する。

本実施の形態においてＥＣＵ４０００は、エンジン運転状態を示すパラメータ、代表的にはエンジン回転数ＮＥと吸入空気量ＫＬとをパラメータに対応して予め目標位相を決定したマップの参照により、現在のエンジン運転状態に対応したインテークバルブ１１００の目標位相を逐次決定する。一般的に、インテークバルブ１１００の目標位相を決定するための上述のマップは水温別に複数記憶される。

以下、インテーク用ＶＶＴ機構２０００についてさらに説明する。なお、エキゾースト用ＶＶＴ機構３０００を、以下に説明するインテーク用ＶＶＴ機構２０００と同じ構成にするようにしてもよく、インテーク用ＶＶＴ機構２０００およびエキゾースト用ＶＶＴ機構３０００の各々を、以下に説明するインテーク用ＶＶＴ機構２０００と同じ構成にしてもよい。

図３に示すように、インテーク用ＶＶＴ機構２０００は、スプロケット２０１０、カムプレート２０２０、リンク機構２０３０、ガイドプレート２０４０、減速機２０５０、および電動モータ２０６０から構成される。

スプロケット２０１０は、チェーン等を介してクランクシャフト１０９０に連結される。スプロケット２０１０の回転数は、インテークカムシャフト１１２０およびエキゾーストカムシャフト１１３０と同様に、クランクシャフト１０９０の２分の１の回転数である。スプロケット２０１０の回転軸と同心軸で、スプロケット２０１０に対して相対的に回転可能であるように、インテークカムシャフト１１２０が設けられる。

カムプレート２０２０は、ピン（１）２０７０によりインテークカムシャフト１１２０に連結される。カムプレート２０２０は、スプロケット２０１０の内部において、インテークカムシャフト１１２０と一体的に回転する。なお、カムプレート２０２０とインテークカムシャフト１１２０とを一体的に形成するようにしてもよい。

リンク機構２０３０は、アーム（１）２０３１とアーム（２）２０３２とから構成される。図３におけるＡ−Ａ断面である図４に示すように、インテークカムシャフト１１２０の回転軸に対して点対称になるように、一対のアーム（１）２０３１がスプロケット２０１０内に設けられる。各アーム（１）２０３１は、ピン（２）２０７２を中心として搖動可能であるようにスプロケット２０１０に連結される。

図３におけるＢ−Ｂ断面である図５、および図５の状態からインテークバルブ１１００の位相を進角させた状態である図６に示すように、アーム（１）２０３１とカムプレート２０２０とが、アーム（２）２０３２により連結される。

アーム（２）２０３２は、ピン（３）２０７４を中心として、アーム（１）２０３１に対して搖動可能であるように支持される。また、アーム（２）２０３２は、ピン（４）２０７６を中心として、カムプレート２０２０に対して搖動可能であるように支持される。

一対のリンク機構２０３０により、インテークカムシャフト１１２０がスプロケット２０１０に対して相対的に回転し、インテークバルブ１１００の位相が変更される。そのため、一対のリンク機構２０３０のうちのいずれか一方が破損等して折れた場合であっても、他方のリンク機構によりインテークバルブ１１００の位相を変更することが可能である。

図３に戻って、各リンク機構２０３０（アーム（２）２０３２）のガイドプレート２０４０側の面には、制御ピン２０３４が設けられる。制御ピン２０３４は、ピン（３）２０７４と同心軸に設けられる。各制御ピン２０３４は、ガイドプレート２０４０に設けられたガイド溝２０４２内を摺動する。

各制御ピン２０３４は、ガイドプレート２０４０のガイド溝２０４２内を摺動することにより、半径方向に移動される。各制御ピン２０３４が半径方向に移動されることにより、インテークカムシャフト１１２０がスプロケット２０１０に対して相対回転せしめられる。

図３におけるＣ−Ｃ断面である図７に示すように、ガイド溝２０４２は、ガイドプレート２０４０が回転することにより各制御ピン２０３４を半径方向に移動させるように、渦巻形状に形成される。なお、ガイド溝２０４２の形状はこれに限らない。

制御ピン２０３４がガイドプレート２０４０の軸心から半径方向に離れるほど、インテークバルブ１１００の位相はより遅角される。すなわち、位相の変化量は、制御ピン２０３４が半径方向に変化することによるリンク機構２０３０の作動量に対応した値になる。なお、制御ピン２０３４がガイドプレート２０４０の軸心から半径方向に離れるほど、インテークバルブ１１００の位相がより進角されるようにしてもよい。

図７に示すように、制御ピン２０３４がガイド溝２０４２の端部に当接すると、リンク機構２０３０の作動が制限される。そのため、制御ピン２０３４がガイド溝２０４２の端部に当接する位相が、最遅角もしくは最進角の位相になる。

図３に戻って、ガイドプレート２０４０には、ガイドプレート２０４０と減速機２０５０とを連結するための凹部２０４４が、減速機２０５０側の面において複数設けられる。

減速機２０５０は、外歯ギヤ２０５２および内歯ギヤ２０５４から構成される。外歯ギヤ２０５２は、スプロケット２０１０と一体的に回転するように、スプロケット２０１０に対して固定される。

内歯ギヤ２０５４には、ガイドプレート２０４０の凹部２０４４に収容される凸部２０５６が複数形成される。内歯ギヤ２０５４は、電動モータ２０６０の出力軸の軸心２０６４に対して偏心して形成されたカップリング２０６２の偏心軸２０６６を中心に回転可能に支持される。

図３におけるＤ−Ｄ断面を、図８に示す。内歯ギヤ２０５４は、複数の歯のうちの一部の歯が外歯ギヤ２０５２と噛合うように設けられる。電動モータ２０６０の出力軸回転数がスプロケット２０１０の回転数と同じである場合は、カップリング２０６２および内歯ギヤ２０５４は外歯ギヤ２０５２（スプロケット２０１０）と同じ回転数で回転する。この場合、ガイドプレート２０４０がスプロケット２０１０と同じ回転数で回転し、インテークバルブ１１００の位相が維持される。

電動モータ２０６０により、カップリング２０６２が、軸心２０６４を中心に外歯ギヤ２０５２に対して相対的に回転されると、内歯ギヤ２０５４全体が軸心２０６４を中心に回転（公転）するとともに、内歯ギヤ２０５４が偏心軸２０６６を中心に自転する。内歯ギヤ２０５４の回転運動により、ガイドプレート２０４０がスプロケット２０１０に対して相対的に回転せしめられ、インテークバルブ１１００の位相が変更される。

なお、上記構造から理解されるように、エンジン停止時、すなわち、スプロケット２０１０の回転停止時に、電動モータ２０６０によって内歯ギヤ２０５４を単独で回転させてインテークバルブ１１００の位相を変更することは困難である。すなわち、インテーク用ＶＶＴ機構２０００では、エンジン停止後にバルブタイミングの変更が困難である点を確認的に記載する。

インテークバルブ１１００の位相は、電動モータ２０６０の出力軸とスプロケット２０１０との相対回転数（電動モータ２０６０の作動量）が、減速機２０５０、ガイドプレート２０４０およびリンク機構２０３０において減速されることにより変化する。なお、電動モータ２０６０の出力軸とスプロケット２０１０との相対回転数を増速してインテークバルブ１１００の位相を変更するようにしてもよい。なお、電動モータ２０６０の出力軸には、この出力軸の回転角（回転方向における出力軸の位置）を表す信号を出力するモータ回転角センサ５０５０が設けられる。モータ回転角センサ５０５０は、一般的には、電動モータ２０６０の出力軸が所定角度回転する度にパルス信号を発生するように構成される。このモータ回転角センサ５０５０の出力に基づいて、電動モータ２０６０の出力軸の回転数（以下、単に電動モータ２０６０の回転数とも称する）を検知可能である。

図９に示すように、インテーク用ＶＶＴ機構２０００全体の減速比Ｒ（θ）、すなわち、位相の変化量に対する電動モータ２０６０の出力軸とスプロケット２０１０との相対回転数の比は、インテークバルブ１１００の位相に応じた値をとり得る。なお、本実施の形態においては、減速比が大きいほど、電動モータ２０６０の出力軸とスプロケット２０１０との相対回転数に対する位相の変化量がより小さくなる。

インテークバルブ１１００の位相が最遅角からＣＡ（１）までの位相領域２５００にある場合では、インテーク用ＶＶＴ機構２０００全体の減速比はＲ（１）となる。インテークバルブ１１００の位相がＣＡ（２）（ＣＡ（２）はＣＡ（１）よりも進角側）から最進角までの位相領域２５２０にある場合には、インテーク用ＶＶＴ機構２０００全体の減速比は、Ｒ（２）（Ｒ（１）＞Ｒ（２））となる。

インテークバルブ１１００の位相がＣＡ（１）からＣＡ（２）までの位相領域２５１０にある場合には、インテーク用ＶＶＴ機構２０００全体の減速比は、予め定められた変化率（（Ｒ（２）−Ｒ（１））／（ＣＡ（２）−ＣＡ（１）））で変化する。

以上のような構造に基づき発現する、本実施の形態に係る可変バルブタイミング装置のインテーク用ＶＶＴ機構２０００の作用について説明する。

インテークバルブ１１００の位相（インテークカムシャフト１１２０）を進角させる場合、電動モータ２０６０を作動させ、ガイドプレート２０４０をスプロケット２０１０に対して相対的に回転させると、図１０に示すように、インテークバルブ１１００の位相が進角される。

インテークバルブ１１００の位相が最遅角とＣＡ（１）との間の領域（図９の領域２５００）にある場合、電動モータ２０６０の出力軸とスプロケット２０１０との相対回転数が減速比Ｒ（１）で減速されて、インテークバルブ１１００の位相が進角される。

インテークバルブ１１００の位相がＣＡ（２）と最進角との間の領域（図９の領域２５２０）にある場合、電動モータ２０６０の出力軸とスプロケット２０１０との相対回転数が減速比Ｒ（２）で減速されて、インテークバルブ１１００の位相が進角される。

インテークバルブ１１００の位相を遅角する場合は、位相を進角する場合とは逆方向に電動モータ２０６０の出力軸がスプロケット２０１０に対して相対回転される。位相を遅角する場合も、進角する場合と同様に、最遅角とＣＡ（１）との間の領域において、電動モータ２０６０の出力軸とスプロケット２０１０との相対回転数が減速比Ｒ（１）で減速されて、位相が遅角される。また、ＣＡ（２）と最進角との間の領域において、電動モータ２０６０の出力軸とスプロケット２０１０との相対回転数が減速比Ｒ（２）で減速され、位相が遅角される。

これにより、電動モータ２０６０の出力軸とスプロケット２０１０との相対的な回転方向が同じである限り、最遅角とＣＡ（１）との間の領域２５００およびＣＡ（２）と最進角との間の領域２５２０の両方の領域においてインテークバルブ１１００の位相を進角させたり、遅角させたりすることができる。このとき、ＣＡ（２）と最進角との間の領域２５２０において、位相をより大きく進角させたり、遅角させたりすることができる。そのため、大きな範囲で位相を変化させることができる。

また、最遅角とＣＡ（１）との間の領域２５００においては、減速比が大きいため、エンジン１０００の運転に伴ってインテークカムシャフト１１２０に作用するトルクにより電動モータ２０６０の出力軸を回転させるためには大きなトルクが必要になる。そのため、電動モータ２０６０の停止時等において、電動モータ２０６０がトルクを発生しない状態であっても、インテークカムシャフト１１２０に作用するトルクにより電動モータ２０６０の出力軸が回転されることを抑制することができる。そのため、制御上の位相から実際の位相が変化する、意図しない位相変化の発生を防止することができる。

なお、電動モータ２０６０の相対回転方向と、位相の進角／遅角との対応関係については、電動モータ２０６０の出力軸の回転速度がスプロケット２０１０よりも低いときに、インテークバルブ位相が遅角側に変化するように設計することが好ましい。このようにすると、エンジン運転中にアクチュエータである電動モータ２０６０が動作不能となった場合に、インテークバルブ位相は、遅角側へ徐々に変化し、最終的には、最遅角位置まで行き着くこととなる。すなわち、インテークバルブ位相制御が不能となっても、インテークバルブ位相について、エンジン１０００の燃焼安定側の設定とすることができる。

ところで、インテークバルブ１１００の位相がＣＡ（１）とＣＡ（２）との間の領域２５１０にある場合、予め定められた変化率で変化する減速比で、電動モータ２０６０の出力軸とスプロケット２０１０との相対回転数が減速されて、インテークバルブ１１００の位相が進角されたり、遅角されたりする。

これにより、位相が領域２５００からの領域２５２０に、もしくは領域２５２０から領域２５００に変化する場合において、電動モータ２０６０の出力軸とスプロケット２０１０との相対回転数に対する位相の変化量を漸増もしくは漸減させることができる。そのため、位相の変化量がステップ状に急変することを抑制して、位相が急変することを抑制することができる。その結果、位相の制御性を向上することができる。

なお、図９の減速比Ｒ（θ）は、電動モータ２０６０の作動量（電動モータ２０６０の出力軸とスプロケット２０１０との相対回転数）に対するインテークバルブ１１００の位相変化量の比率の逆数に相当する。すなわち、減速比が大きい領域２５００は、本発明での「第１の位相領域」に対応し、それ以外の領域２５１０，２５２０は、本発明での「第２の位相領域」に対応する。

以上のように、本実施の形態に係る可変バルブタイミング装置のインテーク用ＶＶＴ機構によれば、インテークバルブの位相が最遅角からＣＡ（１）までの領域２５００にある場合では、インテーク用ＶＶＴ機構２０００全体の減速比はＲ（１）となる。インテークバルブの位相がＣＡ（２）から最進角までの領域２５２０にある場合には、インテーク用ＶＶＴ機構２０００全体の減速比は、Ｒ（１）よりも小さいＲ（２）となる。これにより、電動モータの出力軸の回転方向が同じである限り、最遅角とＣＡ（１）との間の領域２５００およびＣＡ（２）と最進角との間の領域２５２０の両方の領域においてインテークバルブの位相を進角させたり、遅角させたりすることができる。このとき、ＣＡ（２）と最進角との間の領域２５２０において、位相をより大きく進角させたり、遅角させたりすることができる。そのため、大きな範囲で位相を変化させることができる。また、最遅角とＣＡ（１）との間の領域２５００においては、減速比が大きいため、エンジンの運転に伴なってインテークカムシャフトに作用するトルクにより電動モータの出力軸が回転されることを抑制することができる。そのため、制御上の位相から実際の位相が変化することを抑制することができる。その結果、大きな範囲で位相を変化させ、かつ、位相を精度よく制御することができる。

次に、インテークバルブ１１００の位相（以下、単にインテークバルブ位相とも称する）の制御構成について詳細に説明する。

図１１を参照して、図１でも説明したように、エンジン１０００は、クランクシャフト１０９０からの動力がタイミングチェーン１２００（またはタイミングベルト）により各スプロケット２０１０，２０１２を介してインテークカムシャフト１１２０およびエキゾーストカムシャフト１１３０に伝達されるように構成されている。また、インテークカムシャフト１１２０の外周側には、所定のカム角毎にカム角信号Ｐｉｖを出力するカムポジションセンサ５０１０が取付けられている。一方、クランクシャフト１０９０の外周側には、所定のクランク角毎にクランク角信号Ｐｃａを出力するクランク角センサ５０００が取付けられている。また、電動モータ２０６０の回転子（図示せず）には、所定の回転角度毎にモータ回転角信号Ｐｍｔを出力するモータ回転角センサ５０５０が取付けられている。これらのカム角信号Ｐｉｖ、クランク角信号Ｐｃａおよびモータ回転角信号Ｐｍｔは、ＥＣＵ４０００へ入力される。

ＥＣＵ４０００は、さらに、エンジン１０００の状態を検出するためのセンサ群の出力および運転条件（運転者ペダル操作、現車速等）に基づき、エンジン１０００に対して要求される出力が得られるように、エンジン１０００の動作を制御する。そのエンジン制御の一環として、ＥＣＵ４０００は、図２に示したマップに基づき、インテークバルブ１１００およびエキゾーストバルブ１１１０の目標位相を設定する。さらに、ＥＣＵ４０００は、インテークバルブ１１００の実位相をこの目標位相に合致させるように、インテーク用ＶＶＴ機構２０００のアクチュエータである電動モータ２０６０の回転数指令値Ｎｍｒｅｆを生成する。

この回転数指令値Ｎｍｒｅｆは、以下に説明するように、アクチュエータ作動量に相当する電動モータ２０６０の出力軸とスプロケット２０１０（インテークカムシャフト１１２０）との相対回転数に対応させて決定される。電動機ＥＤＵ（Electronic Drive Unit）４１００は、ＥＣＵ４０００からの回転数指令値Ｎｍｒｅｆに従い、電動モータ２０６０の回転数制御を行なう。

なお、エンジン停止の際、具体的には、エンジン１０００の停止指示の発生後には、インテークバルブ位相の目標値（目標位相）は、次回のエンジン始動に備えて、エンジン始動に適した停止時位相に設定される。すなわち、エンジン停止指示の発生時に、インテークバルブ位相が停止時位相と異なる場合（停止時位相へ未到達時）には、それ以降において、可変バルブタイミング装置によってインテークバルブ位相（すなわちインテークカムシャフト１１２０の位相）を変更する必要がある。

図１２は、本発明の実施の形態によるインテーク用ＶＶＴ機構２０００のアクチュエータである電動モータ２０６０の回転数制御を説明するブロック図である。

図１２を参照して、位相目標設定部４０１０は、負荷運転時に参照される負荷運転時マップ４０１２および、無負荷運転時に参照される無負荷運転時マップ４０１４を参照して、エンジン運転状態を示すパラメータに応じて、ＶＶＴの対象となるインテークバルブ１１００の目標位相値ＩＶｒｅｆを設定する。負荷運転時マップ４０１２および無負荷運転時マップ４０１４は、エンジン温度（具体的には、冷却水温）別に複数設けられる。たとえば、負荷運転時マップ４０１２は、図２に示したように、エンジン回転数および空気量に応じて目標位相値ＩＶｒｅｆを設定し、無負荷運転時マップ４０１４は、エンジン回転数に応じて目標位相値ＩＶｒｅｆを設定する。

位相目標制限部４０２０は、エンジンの停止時点でのインテークバルブ位相を確実に減速比大の領域２５００（図９）内とできるように、エンジン運転中の所定条件時（代表的には、エンジン始動中や車両停止中のエンジン停止指示が発生される可能性がある運転状態時）に目標位相値ＩＶｒｅｆを制限する。以下に詳細に説明するように、位相目標制限部４０２０は、エンジン停止指示の発生からエンジン停止までの間での電動モータ２０６０の作動によってインテークバルブ位相が領域２５００に確実に復帰可能な範囲内に、目標位相値ＩＶｒｅｆを制限する。制限範囲設定部４０３０は、エンジン温度を示す冷却水温に応じて、位相目標制限部４０２０による制限範囲を可変設定する。

このように、インテークバルブ１１００の目標位相値ＩＶｒｅｆは、基本的には、位相目標設定部４０１０によりエンジン運転状態に応じて設定され、かつ、エンジン停止指示が発生される可能性がある運転状態では、位相目標制限部４０２０および制限範囲設定部４０３０によって制限を加えられる。

アクチュエータ作動量設定部６０００は、インテークバルブ１１００の現在の実際の位相ＩＶ（θ）（以下、「実インテークバルブ位相ＩＶ（θ）」とも表記する）と、目標位相値ＩＶｒｅｆとの偏差に基づき、実インテークバルブ位相ＩＶ（θ）を目標位相値ＩＶｒｅｆと一致させるためのアクチュエータ作動量が得られるように、電動モータ２０６０の回転数指令値Ｎｍｒｅｆを生成する。

アクチュエータ作動量設定部６０００は、バルブ位相検出部６０１０と、カムシャフト位相変化量算出部６０２０と、相対回転数設定部６０３０と、カムシャフト回転数検出部６０４０と、回転数指令値生成部６０５０とを含む。アクチュエータ作動量設定部６０００の動作は、ＥＣＵ４０００に予め格納された所定プログラムに従う制御処理を所定の制御周期毎に実行することによって実現される。

バルブ位相検出部６０１０は、クランク角センサ５０００からのクランク角信号Ｐｃａ、カムポジションセンサ５０１０からのカム角信号Ｐｉｖおよび、電動モータ２０６０の回転角センサ５０５０からのモータ回転角信号Ｐｍｔを適宜用いて、実インテークバルブ位相ＩＶ（θ）を算出する。

カムシャフト位相変化量算出部６０２０は、演算部６０２２と、必要位相変化量算出部６０２５とを有する。演算部６０２２は、インテークバルブ位相ＩＶ（θ）の目標位相値ＩＶｒｅｆに対する位相偏差ΔＩＶ（θ）（ΔＩＶ（θ）＝ＩＶ（θ）−ＩＶｒｅｆ）を求める。必要位相変化量算出部６０２５は、演算部６０２２により求められた位相偏差ΔＩＶに応じて、この制御周期でのインテークカムシャフト１１２０の必要位相変化量Δθを算出する。

たとえば、単一の制御周期での位相変化量Δθの最大値Δθｍａｘが予め設定され、必要位相変化量算出部６０２５は、この最大値Δθｍａｘの範囲内で、位相偏差ΔＩＶ（θ）に応じた位相変化量Δθを決定する。なお、最大値Δθｍａｘについては所定の固定値としてもよく、あるいは、必要位相変化量算出部６０２５が、エンジン１０００の運転状態（回転数、吸入空気量等）や位相偏差ΔＩＶ（θ）の大きさに応じて可変に設定する構成としてもよい。また、カムシャフト位相変化量算出部６０２０は、インテークバルブ位相ＩＶ（θ）が目標位相値ＩＶｒｅｆに到達しているかどうかの収束判定を実行し、位相収束時には位相変化量Δθ＝０に設定する。

相対回転数設定部６０３０は、必要位相変化量算出部６０２５によって求められた必要位相変化量Δθを生じさせるのに必要な、スプロケット２０１０（インテークカムシャフト１１２０）の回転数に対する電動モータ２０６０の出力軸の相対的な回転数ΔＮｍを算出する。たとえば、この相対回転数ΔＮｍは、インテークバルブ位相を進角させるときには正値（ΔＮｍ＞０）に設定され、反対にインテークバルブ位相を遅角させるときには負値（ΔＮｍ＜０）に設定され、現在のインテークバルブ位相を維持するとき（すなわち、Δθ＝０の位相収束時）には略零（ΔＮｍ＝０）に設定される。

ここで、制御周期に相当する単位時間ΔＴ当たりでの位相変化量Δθと相対回転数ΔＮｍとの関係は、下記（１）式で示される。なお、（１）式中において、Ｒ（θ）は、図９に示された、インテークバルブ位相に応じて変化する減速比である。

Δθ∝ΔＮｍ・３６０°・（１／Ｒ（θ））・ΔＴ …（１）
したがって、相対回転数設定部６０３０は、制御周期ΔＴにて要求されるカムシャフト位相変化量Δθを生じさせるための電動モータ２０６０の相対回転数ΔＮｍを、（１）式に従った演算処理によって求めることができる。

カムシャフト回転数検出部６０４０は、スプロケット２０１０の回転数、すなわちインテークカムシャフト１１２０の実回転数ＩＶＮを、クランクシャフト１０９０の回転数の２分の１として求める。なお、カムシャフト回転数検出部６０４０は、カムポジションセンサ５０１０からのカム角信号Ｐｉｖに基づいてインテークカムシャフト１１２０の実回転数ＩＶＮを算出する構成としてもよい。ただし、一般的に、インテークカムシャフト１１２０の１回転当たりのカム角信号出力数は、クランクシャフト１０９０の１回転当たりのクランク角信号出力数よりも少ないので、クランクシャフト１０９０の回転数に基づいてカムシャフト回転数ＩＶＮを検出することにより、検出精度を向上することができる。

回転数指令値生成部６０５０は、カムシャフト回転数検出部６０４０によって求められたインテークカムシャフト１１２０の実回転数ＩＶＮと、相対回転数設定部６０３０により設定された相対回転数ΔＮｍとを加算して、電動モータ２０６０の回転数指令値Ｎｍｒｅｆを生成する。回転数指令値生成部６０５０によって生成された回転数指令値Ｎｍｒｅｆは、電動機ＥＤＵ４１００へ送出される。

電動機ＥＤＵ４１００は、リレー回路４２５０を介して電源４２００と接続される。リレー回路４２５０のオン・オフは、制御信号ＳＲＬによって制御される。電源４２００は、一般的には、エンジン作動時に充電可能な二次電池で構成される。

電動機ＥＤＵ４１００は、電動モータ２０６０の回転数を回転数指令値Ｎｍｒｅｆに合致させるような回転数制御を行なう。たとえば、電動機ＥＤＵ４１００は、回転数指令値Ｎｍｒｅｆに対する電動モータ２０６０の実回転数Ｎｍの回転数偏差（Ｎｒｅｆ−Ｎｍ）に応じて、電源４２００から電動モータ２０６０への供給電力（モータ印加電圧振幅やモータ電流Ｉｍｔ）を制御するように、電力用半導体素子（トランジスタ等）のスイッチングを制御する。たとえば、このような電力用半導体素子のスイッチング動作におけるデューティ比が制御される。

特に、電動機ＥＤＵ４１００は、モータ制御性を向上させるために、回転数制御における調整量となるデューティ比ＤＴＹを下記（２）式に従って制御する。

ＤＴＹ＝ＤＴＹ（ＳＴ）＋ＤＴＹ（ＦＢ） …（２）
（２）式において、ＤＴＹ（ＦＢ）は、上記回転数偏差および所定の制御ゲインによる制御演算（代表的には、一般的なＰ制御、ＰＩ制御等）基づくフィードバック項である。

（２）式中のＤＴＹ（ＳＴ）は、図１３に示すように、電動モータ２０６０の回転数指令値Ｎｍｒｅｆおよび設定された相対回転数ΔＮｍに基づいて設定されるプリセット項である。

図１３を参照して、相対回転数ΔＮｍ＝０のとき、すなわち、回転数指令値Ｎｍｒｅｆに対して、電動モータ２０６０をスプロケット２０１０と同一回転数で回転するとき（ΔＮｍ＝０のとき）に必要なモータ電流値に対応させたデューティ比特性６０６０が予めテーブル化される。そして、（２）式中のＤＴＹ（ＳＴ）は、デューティ比特性６０６０に従って設定される。あるいは、デューティ比特性６０６０に従う基準値から、相対回転数ΔＮｍに応じたデューティ比の値を相対的に増減させることにより設定してもよい
このように、プリセット項およびフィードバック項を組み合わせて電動モータ２０６０への供給電力を制御する回転数制御とすることにより、電動機ＥＤＵ４１００は、単純なフィードバック制御、すなわち（２）式のＤＴＹ（ＦＢ）項のみによる回転数制御と比較して、回転数指令値Ｎｍｒｅｆの変化に対して電動モータ２０６０の回転数を高速に追従させることができる。

次に、図１２に示した位相目標制限部４０２０および制限範囲設定部４０３０の動作について詳細に説明する。

本発明の実施の形態に係る可変バルブタイミング装置では、エンジン始動時のインテークバルブ位相（始動時位相）は、図９に示した減速比大の領域２５００内に設けられる。特に、アイドル時にエンジンを自動停止するエコノミランニングシステムの搭載車両や、モータ単独による走行が可能なハイブリッド自動車等の、自動的にエンジン間欠運転が行なわれる車両では、エンジン始動時の振動を低減するために、始動時位相を最遅角位相に設定する始動時減圧制御が行なうことが好ましい。

図１４に示されるように、以下、本実施の形態では、位相目標設定部４０１０は、エンジン停止指示の発生後には、次回のエンジン始動に備えて目標位相値ＩＶｒｅｆ＝θ０（最遅角位相）に設定するものとする。そして、エンジン停止指示の発生後において、インテークバルブ位相は、最遅角位相に向けて変化するように制御される。なお、上記のように、エンジン停止指示は、運転者によるエンジン停止指示（代表的には、イグニッションスイッチのオフ操作）の他にも、ハイブリッド車両やエコノミランニングシステム搭載車両等でのエンジンの自動停止制御によって自動的に生成されるエンジン停止指示が含まれ得る。

これにより、一旦インテークバルブ１１００から吸入した空気を吸気通路へ戻してからインテークバルブ１１００を閉して圧縮動作へ移るような、燃焼室内への吸気導入量の初期設定により、燃焼室内を減圧する始動時減圧制御を行なうことができる。この結果、エンジン始動時には吸気通路が大気圧であることから、運転継続時よりも燃焼室への空気充填効率が高くなって初回点火時の爆発ショックが大きくなる傾向にあるところ、エンジンでの初回爆発トルクを低減してエンジン振動を抑制するとともに、クランキング抵抗を低減してスムーズな始動性を確保することが可能となる。

位相目標設定部４０１０は、エンジン始動時点（時刻ｔ０）には目標位相値ＩＶｒｅｆを最遅角φ０に設定し、エンジン始動開始後には、上述のようにエンジン運転状態に応じて目標位相値ＩＶｒｅｆを設定する。この際に、図１４に示すように、インテークバルブ位相の急変を避けるように、目標位相値ＩＶｒｅｆを徐々に変化するようにしてもよい。

図１５および図１６は、図１２に示した位相目標制限部４０２０および制限範囲設定部４０３０による目標位相値の制限を説明するフローチャートである。図１５および図１６に従う目標位相値の制限処理は、エンジンの作動中、すなわち、エンジン停止指示の非発生時に実行され、たとえば、ＥＣＵ４０００に予め格納されたプログラムを所定の制御周期毎に実行することによって実現される。

図１５を参照して、ＥＣＵ４０００は、ステップＳ１００により、エンジン状態を示すパラメータに応じて目標位相値ＩＶｒｅｆを設定する。ステップＳ１００の処理は、図１２の位相目標設定部４０１０の動作に対応する。

ＥＣＵ４０００は、ステップＳ１２０により、エンジン始動中であるかどうかを判定する。たとえば、エンジン始動指示に応答してオンされ、エンジン完爆に応答してオフされるように設定されたエンジン始動中フラグに基づいて、ステップＳ１２０の判定を実行できる。

そして、エンジン始動中には（ステップＳ１２０のＹＥＳ判定時）には、ＥＣＵ４０００は、ステップＳ１４０により、目標位相値ＩＶｒｅｆを減速比大の領域２５００内に制限する。すなわち、ステップＳ１００にて位相目標設定部４０１０により設定された目標位相値ＩＶｒｅｆが、図９に示した領域２５００の境界値ＣＡ（１）よりも進角側である場合には、目標位相値ＩＶｒｅｆ＝ＣＡ（０）に修正される。ステップＳ１２０，Ｓ１４０の処理は、図１２の位相目標制限部４０２０の動作に対応する。

これにより、エンジン始動中に、代表的には運転者によるイグニッションスイッチのオフ操作によってエンジンが停止されるときにも、インテークバルブ位相を確実に領域２５００内に保持することができる。この結果、エンジン停止時に意図しないバルブタイミングの変化が発生することを防止できる。

一方、エンジン始動完了後（ステップＳ１２０のＮＯ判定時）には、ＥＣＵ４０００は、ステップＳ２００により、車両停止中であるかどうかを、図示しない車速センサにより検出された車速に基づき判定する。

そして、停車時（ステップＳ２００のＹＥＳ判定時）には、ＥＣＵ４０００は、ステップＳ２２０およびＳ２４０により、図１７に示すように、目標位相値ＩＶｒｅｆが位相制限値ＩＶｌｍｔよりも進角側に設定されないように制限する。なお、エンジン始動後の停車時には、エンジンは、通常無負荷運転（アイドル運転）されている。また、ハイブリッド自動車では、バッテリ残量の低下時に、バッテリ充電のための発電機を回転駆動するために、エンジンが負荷運転されるケースがある。これらの場合にも、目標位相値ＩＶｒｅｆは、ステップＳ１００において、上述の負荷運転時マップ４０１２および無負荷運転時マップ４０１４の参照により設定される。

図１７を参照して、位相制限値ＩＶｌｍｔは、減速比大の領域２５００の境界値ＣＡ（１）からΔθだけ進角側に設定される。これにより、目標位相値ＩＶｒｅｆは、減速比大の領域２５００および領域２５００からの位相差がΔθ以下の領域２５５０を含む範囲内に制限される。

これにより、運転者によるイグニッションスイッチのオフ操作や、ハイブリッド自動車等のエンジン間欠運転を行なう車両での自動的なエンジン停止指示が発生する可能性が高い車両停止時において、インテークバルブ位相が減速比大の領域２５００から大きく離れることを防止できる。したがって、車両停止状態からエンジン停止指示が発せられた際に、エンジン停止までの間にインテークバルブ位相を確実に領域２５００内に戻すことができるので、エンジン停止時に意図しないバルブタイミングの変化が発生することを防止できる。

なお、図１８に示すように、位相制限値ＩＶｌｍｔは、停車中の位相目標制限範囲を規定するΔθ（図１７）がエンジン温度（冷却水温）に応じて可変となるように設定される。具体的には、実線７０００に示した設定特性に従って、エンジン温度（冷却水温）が基準温度Ｔｊよりも低いときには、位相制限値ＩＶｌｍｔ＝θａとする一方で、エンジン温度が基準温度Ｔｊ以上のときには、位相制限値ＩＶｌｍｔを最進角位相に設定して、目標位相値ＩＶｒｅｆの制限を非実行とする。

これにより、潤滑油の粘性度増大等により電動モータ２０６０を高回転数で作動させて位相変化速度を確保することが困難となるようなエンジン低温時であっても、エンジン停止指示発生後のインテークバルブ位相制御によってインテークバルブ位相を領域２５００内とすることが可能な範囲内に制限して、目標位相値ＩＶｒｅｆを設定できる。たとえば、上記のような制限が必要となるエンジン温度およびそのときに確保可能な位相変化速度を実験等で求めることにより、基準温度Ｔｊおよび位相θａを決めることができる。

なお、点線７０１０，７０２０で示した設定特性に従って、エンジン温度が低温になるに従って、位相制限値ＩＶｌｍｔが徐々に遅角側（図１７のΔθは徐々に減少）に設定されるようにしてもよい。

再び、図１６を参照して、ＥＣＵ４０００は、ステップＳ２２０では、エンジン温度に従って位相制限値ＩＶｌｍｔを、図１８に示した設定特性を反映したマップ等の参照により読出す。すなわち、ステップＳ２２０の処理は、図１２の制限範囲設定部４０３０の動作に対応する。

さらに、ＥＣＵ４０００は、ステップＳ２４０では、目標位相値ＩＶｒｅｆを位相制限値ＩＶｌｍｔよりも遅角側（図１７における領域２５００および２５５０の範囲内）に制限する。すなわち、ステップＳ１００で位相目標設定部４０１０により設定された目標位相値ＩＶｒｅｆが、位相制限値ＩＶｌｍｔよりも進角側である場合には、目標位相値ＩＶｒｅｆ＝ＩＶｌｍｔに修正される。ステップＳ２４０の処理は、図１２の位相目標制限部４０２０の動作に対応する。

一方、走行中（非停車時、ステップＳ２００のＮＯ判定時）には、ＥＣＵ４０００は、ステップＳ２６０により、特に制限することなく、ステップＳ１００で設定された目標位相値ＩＶｒｅｆをそのままインテークバルブ位相制御の目標値とする。

以上説明したように、本実施の形態による可変バルブタイミング装置によれば、エンジン作動中、特に、エンジン停止指示が発生される可能性がある状態時に、エンジンの停止指示の発生からエンジン停止までの間でのアクチュエータの作動によって変更可能な位相量を考慮して、インテークバルブ位相制御の目標値（目標位相値ＩＶｒｅｆ）を制限することができる。これにより、エンジン停止時点におけるインテークバルブ位相を確実に減速比大の領域２５００内とできるので、エンジン停止時に意図しないバルブタイミングの変化が発生することを防止できる。

なお、以上で説明した本実施の形態において、ＶＶＴ機構２０００（図３〜図９）は、本発明での「変更機構」に対応し、位相目標設定部４０１０およびステップＳ１００（図１５）は、本発明での「位相目標設定手段」に対応し、アクチュエータ作動量設定部６０００は、本発明での「位相制御手段」に対応する。また、位相目標制限部４０２０およびステップＳ１４０（図１５），Ｓ２４０（図１６）は、本発明における「位相目標制限手段」に対応し、制限範囲設定部４０３０およびステップＳ２２０（図１６）は、本発明での「制限範囲可変設定手段」に対応する。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の実施の形態に係る可変バルブタイミング装置が搭載された車両のエンジンを示す概略構成図である。 インテークカムシャフトの位相を定めたマップを示す図である。 インテーク用ＶＶＴ機構を示す断面図である。 図３のＡ−Ａ断面図である。 図３のＢ−Ｂ断面図（その１）である。 図３のＢ−Ｂ断面図（その２）である。 図３のＣ−Ｃ断面図である。 図３のＤ−Ｄ断面図である。 インテーク用ＶＶＴ機構全体として減速比を示す図である。 スプロケットに対するガイドプレートの位相とインテークカムシャフトの位相との関係を示す図である。 本実施の形態に係る可変バルブタイミング装置によるインテークバルブ位相の制御構成を説明する概略ブロック図である。 本実施の形態に係る可変バルブタイミング装置のアクチュエータである電動モータの回転数制御を説明するブロック図である。 電動モータの回転数制御を説明する概念図である。 エンジン始動時におけるインテークバルブ位相制御を説明する概念図である。 図１２に示した位相目標制限部および制限範囲可変部の動作を説明する第１のフローチャートである。 位相目標制限部および制限範囲設定部の動作を説明する第２のフローチャートである。 位相目標制限部および制限範囲設定部による目標位相値の制限を説明する概念図である。 制限範囲設定部による目標位相値の制限範囲の可変設定を説明する概念図である。

符号の説明

１０００ エンジン、１０１０，１０１２ バンク、１０２０ エアクリーナ、１０３０ スロットルバルブ、１０３２ 吸気通路、１０４０ シリンダ、１０５０ インジェクタ、１０６０ 点火プラグ、１０７０ 三元触媒、１０８０ ピストン、１０９０ クランクシャフト、１１００ インテークバルブ、１１１０ エキゾーストバルブ、１１２０ インテークカムシャフト、１１３０ エキゾーストカムシャフト、１２００ タイミングチェーン、１２１０，１２１２ スプロケット、２０００ インテーク用ＶＶＴ機構、２０２０ カムプレート、２０３０ リンク機構、２０３４ 制御ピン、２０４０ ガイドプレート、２０４２ ガイド溝、２０４４ 凹部、２０５０ 減速機、２０５２ 外歯ギヤ、２０５４ 内歯ギヤ、２０５６ 凸部、２０６０ 電動モータ、２０６２ カップリング、２０６４ 軸心、２０６６ 偏心軸、２５００ 位相領域（ＶＶＴ機構減速度大）、２５１０，２５２０ 位相領域（減速度小）、２５５０ 位相領域（制限範囲）３０００ エキゾースト用ＶＶＴ機構、４０００ ＥＣＵ、４０１０ 位相目標設定部、４０１２ 負荷運転時マップ、４０１４ 無負荷運転時マップ、４０２０ 位相目標制限部、４０３０ 制限範囲設定部、４１００ 電動機ＥＤＵ、４２００ 電源、４２５０ リレー回路、５０００ クランク角センサ、５０１０ カムポジションセンサ、５０２０ 水温センサ、５０３０ エアフローメータ、５０５０ モータ回転角センサ、６０００ アクチュエータ作動量設定部、６０１０ バルブ位相検出部、６０２０ カムシャフト位相変化量算出部、６０２２ 演算部、６０２５ 必要位相変化量算出部、６０３０ 相対回転数設定部、６０４０ カムシャフト回転数検出部、６０５０ 回転数指令値生成部、６０６０ デューティ比特性、ＣＡ（０） 位相境界値（位相領域２５００）、Ｉｍｔ モータ電流、ＩＶ（θ） インテークバルブ位相、ＩＶＮ カムシャフト回転数、ＩＶｌｍｔ 位相制限値、ＩＶｒｅｆ 目標位相値、Ｎｍ 実回転数（電動モータ）、Ｎｍｒｅｆ 回転数指令値（電動モータ）、Ｐｃａ クランク角信号、Ｐｉｖ カム角信号、Ｐｍｔ モータ回転角信号、Ｔｊ 基準温度、Ｒ（θ） 減速比、ＳＲＬ 制御信号（リレー回路）、ΔＮｍ 相対回転数（電動モータ）、ΔＩＶ（θ） 位相偏差（インテークバルブ位相）、Δθ カムシャフト位相変化量、φ０ 最遅角位相。

Claims (7)

1. エンジンに設けられたインテークバルブおよびエキゾーストバルブの少なくとも一方のバルブの開閉タイミングを変更する可変バルブタイミング装置であって、
   アクチュエータと、
   前記エンジンの作動中において、前記開閉タイミングが変更されるバルブを駆動するカムシャフトのクランクシャフトに対する回転位相差を、前記アクチュエータの作動量に応じた変化量で変化させることによって前記開閉タイミングを変更するように構成された変更機構とを備え、
   前記変更機構は、前記開閉タイミングが第１の位相領域にある場合と第２の位相領域にある場合とで、前記アクチュエータの作動量に対する前記開閉タイミングの変化量の比率が異なり、かつ、前記第１の位相領域では前記第２の位相領域よりも前記比率が小さくなるように構成され、
   前記エンジンの運転状態に応じて、前記少なくとも一方のバルブの目標開閉タイミングを設定するための位相目標設定手段と、
   前記目標開閉タイミングと実際の前記開閉タイミングとの比較に基づき、前記アクチュエータの作動量を設定する位相制御手段と、
   前記エンジンの停止指示の発生以後における前記アクチュエータの作動によってエンジン停止時の開閉タイミングが前記第１の位相領域内となるように、前記エンジンの運転中における前記目標開閉タイミングを制限するための位相目標制限手段とをさらに備える、可変バルブタイミング装置。
2. 前記位相目標制限手段は、前記エンジンの始動中において、前記目標開閉タイミングを前記第１の位相領域内に制限する、請求項１記載の可変バルブタイミング装置。
3. 前記位相目標制限手段は、車両停止中において、前記目標開閉タイミングを、前記第１の位相領域および前記第１の位相領域との位相差が所定量以下である位相領域を含む範囲内に制限する、請求項１記載の可変バルブタイミング装置。
4. 前記位相目標制限手段による制限範囲を規定する前記所定量を、前記エンジンの温度に応じて設定するように構成された制限範囲可変設定手段をさらに備える、請求項３記載の可変バルブタイミング装置。
5. 前記制限範囲可変設定手段は、前記エンジンの低温時に前記所定量を相対的に小さく設定する、請求項４記載の可変バルブタイミング装置。
6. 前記第１の位相領域は、最遅角位相を含んで所定位相より遅角側に設けられ、
   前記位相目標設定手段は、エンジンの停止指示の発生以後において、前記目標開閉タイミングを前記最遅角位相に設定する、請求項１から５のいずれか１項に記載の可変バルブタイミング装置。
7. 前記アクチュエータは電動機で構成され、かつ、前記アクチュエータの作動量は、前記カムシャフトに対する前記電動機の相対的な回転速度差である、請求項１から６のいずれか１項に記載の可変バルブタイミング装置。

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