JP2009264231A - バルブタイミング調整装置用のロック制御装置、及びロック制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】運転者に違和感を与えることの回避と確実なロックとの両立を実現したバルブタイミング調整装置用のロック制御装置及びロック制御システムを提供する。
【解決手段】バルブタイミング調整装置は、最遅角位置及び最進角位置の中間位置でロータを相対回転不能にロックするロック機構と、ロータを進角側へ付勢するコイルばねと、を有しており、エンジンの停止に伴いクランク軸が回転停止してから次回エンジン始動させるまでのエンジン停止期間中に、クランク軸をクランキングさせるスタータモータを作動させることで、エンジン停止期間中にクランク軸を回転させる停止後回転制御手段Ｓ２０を備える。そして、Ｖ型エンジン又は水平対向型エンジンであって、一方のバンクを構成する複数の気筒が順次燃焼した後、他方のバンクを構成する複数の気筒が順次燃焼するよう、左右のバンクが交互に燃焼するエンジンに適用する。
【選択図】 図８

Description

本発明は、エンジンの吸気バルブ又は排気バルブの開閉タイミングを調整するバルブタイミング調整装置に適用された、バルブタイミング調整装置用のロック制御装置に関する。

吸気バルブ又は排気バルブの開閉タイミングを調整する従来のバルブタイミング調整装置は、エンジンのクランク軸（出力軸）とともに回転するエンジン側回転体と、カム軸とともに回転するカム側回転体とを備え、カム側回転体をエンジン側回転体に対して相対回転させるよう油圧ポンプから作動油を供給する構成である。そして、作動油の供給先を切替制御する等により、カム側回転体の相対回転位置を制御している。

上記油圧ポンプはクランク軸の回転力を駆動源としているため、エンジン始動時には十分な作動油を供給できず最適な相対回転位置に制御できない。そこで従来の装置では、エンジン始動時に最適とされる位置でカム側回転体を相対回転不能にロックするロック機構を設けており、エンジンの停止を指令するためのイグニッションスイッチオフ操作（ＩＧオフ操作）を検出した場合に、カム側回転体をロック位置に向けて相対回転させるよう作動油供給状態を制御するロック制御を実行している。

ここで、作動油が低温で高粘性になっていると、前記ロック制御を行ったとしても、油圧ポンプが停止するまでの間にカム側回転体がロック位置まで到達できない場合がある。この問題に対し特許文献１記載の装置では、ＩＧオフ操作後においてエンジンへの燃料噴射を停止させるタイミングを遅延させる遅延制御を行うことで、ＩＧオフ操作後における油圧の低下を遅延させて、ロック位置まで到達させることを図っている。
特開２００６−２６６２００号公報

しかしながら、エンジン停止タイミングを遅延させるほど、ロックの確実性が高まる反面、ＩＧオフ操作してから直ぐにエンジンが停止しないことについて、運転者に違和感を与えてしまう。また、ミッション車両に搭載された内燃機関において、ドライバのクラッチ操作ミス等によりエンストした場合には、上記遅延制御を実施することができない。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、運転者に違和感を与えることの回避と確実なロックとの両立を実現したバルブタイミング調整装置用のロック制御装置及びロック制御システムを提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。

請求項１記載の発明では、
エンジンの出力軸とともに回転するエンジン側回転体と、吸気バルブ又は排気バルブを開閉駆動させるカム軸とともに回転するカム側回転体と、前記出力軸の回転力を駆動源として前記両回転体の一方を他方に対して相対回転させるよう作動油を供給する油圧ポンプと、を有し、前記作動油の供給状態を制御することで前記一方の回転体の相対回転位置を制御して、前記吸気バルブ又は前記排気バルブの開閉タイミングを調整するバルブタイミング調整装置に適用された、バルブタイミング調整装置用のロック制御装置において、
前記バルブタイミング調整装置は、最遅角位置及び最進角位置の中間位置で前記一方の回転体を相対回転不能にロックするロック機構と、前記一方の回転体を進角側へ付勢するスプリングと、を有しており、
前記エンジンの停止に伴い前記出力軸が回転停止してから次回エンジン始動させるまでのエンジン停止期間中に、前記出力軸をクランキングさせるスタータモータを作動させることで、前記エンジン停止期間中に前記出力軸を回転させる停止後回転制御手段を備え、
所定のバンク角をなす左右のバンクを備えたＶ型エンジン又は水平対向型エンジンであって、一方のバンクを構成する複数の気筒が順次燃焼した後、他方のバンクを構成する複数の気筒が順次燃焼するよう、左右のバンクが交互に燃焼するエンジンに適用したことを特徴とする。

これによれば、エンジンの停止に伴い出力軸が回転停止した時点において、一方の回転体がロック位置よりも遅角側にずれてロックできていない場合には、一方の回転体はスプリングの弾性力により進角側に付勢されるので、この弾性力によりロック位置まで相対回転することとなる。

また、エンジンの停止に伴い出力軸が回転停止した時点において、一方の回転体がロック位置よりも進角側にずれてロックできていない場合には、スタータモータにより出力軸を回転させることで、エンジン側回転体は出力軸とともに回転しようとするのに対し、カム側回転体はカム軸からのカムトルクにより回転抵抗を受ける。したがって、一方の回転体はカムトルクにより遅角側に相対回転することとなり、その結果、ロック位置に到達する。ちなみに、前記カムトルクとは、吸気バルブ又は排気バルブをリフトアップさせることに伴い生じるトルクであり、換言すれば、これらのバルブを閉弁側に付勢しているバルブスプリングを弾性変形させて開弁させるのに要するトルクである。

さらに本発明は、左右のバンクが交互に燃焼するＶ型エンジン又は水平対向型エンジンに適用したことを特徴としており、以下、この特徴による技術的意義を、図９及び図１０に示す具体例を参照しながら説明する。なお、これらの図の横軸は時間経過を表す。

複数気筒を１列に配置した直列型エンジンでは、例えば吸気バルブのカム軸は１本である。そのため、吸気バルブをリフトアップさせることに伴い生じる先述したカムトルクは、カム軸に常時かかることとなる（図９の下段参照）。すると、ロック位置よりも遅角側にずれてロックできていない場合において、一方の回転体には、スプリングによる弾性力が進角側へかかると同時に、カムトルクが遅角側へ常時かかっている。したがって、先述したようにスプリングの弾性力により一方の回転体を進角側へ相対回転させることは困難となる。

これに対し、Ｖ型エンジン又は水平対向型エンジンでは、例えば吸気バルブのカム軸はバンク毎に備えられるため２本である。そして、一方のバンクを構成する複数の気筒が順次燃焼した後、他方のバンクを構成する複数の気筒が順次燃焼するよう、左右のバンクが交互に燃焼するエンジンにおいては、一方のバンクにて吸気行程が順次なされた後、他方のバンクにて吸気行程が順次なされるよう、カム軸上のカム位置は設定されている。

そのため、停止後回転制御手段により出力軸を回転させると、一方のバンクのカム軸にカムトルクが順次発生した後、他方のバンクのカム軸でカムトルクが順次発生する。つまり、他方のバンクのカム軸にてバルブのリフトアップに伴うカムトルクが発生している期間（図１０中の符号ＴａＬに例示される期間）には、一方のバンクのカム軸にはカムトルクは発生しないこととなる（図１０中の符号ＴｂＲに例示される領域）。したがって、このようにカムトルクが発生しない期間ＴｂＲ（以下「非リフトアップ領域」と呼ぶ）に、先述したようにスプリングの弾性力により一方の回転体を進角側へ相対回転させることが可能となる。

以上により、エンジン停止に伴い出力軸が回転停止した時点において、一方の回転体が、ロック位置に対して遅角側及び進角側のいずれにずれていたとしても、ロック位置まで相対回転してロックされることとなる。よって、エンジン停止タイミングを遅延させる従来の遅延制御の廃止、或いは遅延時間の短縮を可能にしつつ、次回のエンジン始動時にはロックした状態にしておくことができる。よって、運転者に違和感を与えることの回避と確実なロックとの両立を実現できる。

請求項２記載の発明では、前記停止後回転制御手段は、前記エンジン停止期間中に前記出力軸を回転制御するにあたり、エンジン始動時のクランキング速度よりも遅い回転速度で前記スタータモータを作動させることを特徴とする。

停止後回転制御手段によりスタータモータを作動させて出力軸を回転させることは、エンジン停止時に行われるため、その回転による振動騒音は運転者等に感じられ易い。よって、スタータモータの回転速度をできるだけ低速にして振動騒音を抑制することが望ましい。この点を鑑みた上記請求項２記載の発明によれば、クランキング速度よりも遅い回転速度でスタータモータを作動させるので前記振動騒音を最小限にできる。

請求項３記載の発明では、前記停止後回転制御手段は、前記エンジン停止期間中に前記出力軸を回転制御するにあたり、前記カム軸が１８０℃Ａだけ回転するよう前記スタータモータを作動させることを特徴とする。

先述した非リフトアップ領域ＴｂＲ、つまりスプリングの弾性力により一方の回転体が進角側へ相対回転する期間は、カム軸が１８０℃Ａ回転する毎に現れる。この点を鑑みた上記請求項３記載の発明によれば、カム軸が１８０℃Ａだけ回転するようスタータモータを作動させるので、スタータモータの作動を最小限にしつつ確実なロックを実現できる。なお、上記「１８０℃Ａ」との数値は厳密に解釈されるものではなく、上記効果が発揮される数値範囲（例えば１８０℃Ａ±１５℃Ａ、より好ましくは±５℃Ａ）に解釈されるものである。

請求項４記載の発明では、前記バルブタイミング調整装置は前記左右のバンクのそれぞれに搭載されており、前記エンジンの停止に伴い前記出力軸が回転停止してから所定時間が経過するまでは、前記停止後回転制御手段による前記出力軸の回転を禁止することを特徴とする。

Ｖ型エンジン又は水平対向型エンジンでは、一方のバンクにおける非リフトアップ領域ＴｂＲと他方のバンクにおける非リフトアップ領域ＴｂＬとは交互に現れる（図１０の下段参照）。したがって、一方のバンクに搭載されたバルブタイミング調整装置におけるリフトアップ領域ＴａＲ中に、エンジン停止に伴い出力軸が回転停止したとすれば、その回転停止は、他方のバンクに搭載されたバルブタイミング調整装置における非リフトアップ領域ＴｂＬ中に生じたこととなる。

そのため、いずれのタイミングで出力軸が回転停止したとしても、その回転停止時点において、両バンクのいずれかではスプリングの弾性力により一方の回転体は進角側へ相対回転しようとする。そして、このようにロック位置に向けて進角側へ相対回転している最中にスタータモータを作動させてしまうと、ロック位置に到達する前に、非リフトアップ領域ＴｂＬが終了してカムトルクを受ける領域ＴａＬになってしまうとの懸念がある。この懸念に対し、上記請求項４記載の発明によれば、エンジン停止に伴い出力軸が回転停止してから所定時間が経過するまでは、停止後回転制御手段による出力軸の回転を禁止するので、スプリングの弾性力によりロック位置まで相対回転させることを確実にでき、上記懸念を解消できる。

なお、上記請求項４記載の発明に反し、所定時間経過を待たずに出力軸を回転させたとしても、スタータモータによる出力軸の回転数を増やせば、いずれのバンクのバルブタイミング調整装置についても確実にロックさせることができる。つまり、上記請求項４記載の発明によれば、停止後回転制御手段による出力軸の回転数を最小限にできると言える。

ところで、エンジン運転中にバルブタイミング調整装置に供給された作動油は、エンジン停止後にも残存する。そして、停止後回転制御手段により出力軸を回転させると、カム側回転体はカムトルクによる回転抵抗を受けているため、エンジン側回転体は残存作動油を押し退けながらカム側回転体に対して相対回転することとなる。この時、残存作動油は低温であるほど高粘性となり押し退けられにくくなる。そのため、スタータモータへの印加電圧が低いと極低温時には回転軸を回転させることができない場合がある。

この点を鑑みた請求項５記載の発明では、前記停止後回転制御手段は、前記エンジン停止期間中に前記出力軸を回転制御するにあたり、前記作動油の温度が低いほど前記スタータモータへの印加電圧を高くすることを特徴とするので、低温時であっても回転軸を確実に回転できるとともに、高温時にはスタータモータへの印加電圧を最小限にできる。

ここで、スタータモータから出力軸への動力伝達は、出力軸と一体的に回転するリングギヤと、スタータモータと一体的に回転するピニオンギヤとの噛み合いによりなされることが一般的である。そして、ピニオンギヤとリングギヤとの接続状態を遮断可能に構成した場合には、停止後回転制御手段により出力軸を回転させるにあたり、動力を伝達させるべく両ギヤを接続状態にすることを要する。すると、接続状態にするにあたりピニオンギヤがリングギヤに衝突する音（噛み合いはじめる音）が生じるため、この音がユーザに対する違和感を与えてしまう。これに対し請求項６記載の発明では、前記スタータモータから前記出力軸への動力伝達機構は、動力伝達が常時可能に構成された機構であることを特徴とするので、上述の衝突音発生を回避できる。

請求項７記載の発明は、前記バルブタイミング調整装置と、上記ロック制御装置と、を備えることを特徴とするロック制御システムである。このロック制御システムによれば、上述の各種効果を同様に発揮することができる。

以下、本発明を具体化した各実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
図１は、本実施形態に係るバルブタイミング調整装置を搭載したＶ型エンジン１の概略構成図である。Ｖ型エンジン１は、左バンクＬ及び右バンクＲを９０度の開き角をもってＶ字状に配置して構成されるとともに、左バンクＬ及び右バンクＲにそれぞれ２つの気筒を有する４気筒エンジンである。Ｖ型エンジン１は各気筒１ａを有するシリンダブロック１ｂを備え、気筒１ａにはピストン１１が往復移動可能に設けられる。ピストン１１は、コンロッド１２を介してＶ型エンジン１の下部に設けられたクランク軸１３（出力軸）に連結されている。そして、ピストン１１の往復運動は、コンロッド１２によりクランク軸１３の回転運動へと変換される。

シリンダブロック１ｂの上部には、左バンクＬ側及び右バンクＲ側にそれぞれシリンダヘッド１ｃが設けられる。シリンダヘッド１ｃの底面とピストン１１の上端面とによって囲まれた空間により燃焼室１ｄが形成される。シリンダヘッド１ｃには、吸気ポート１ｅ及び排気ポート１ｆが燃焼室１ｄと連通するよう形成される。Ｖ型エンジン１の外部の空気は吸気ポート１ｅから吸入され、燃焼室１ｄで生じた排気が、排気ポート１ｆ、からＶ型エンジン１の外部へ排出される。

シリンダヘッド１ｃには、吸気ポート１ｅ及び排気ポート１ｆをそれぞれ開閉するための吸気バルブ１４及び排気バルブ１５が往復移動可能に設けられる。吸気バルブ１４及び排気バルブ１５は、バルブスプリング２２により閉弁方向に付勢されている。

左バンクＬのシリンダヘッド１ｃ上部には、左バンクＬの吸気バルブ１４及び排気バルブ１５を開閉駆動させるための第１吸気カム軸１６Ｌ及び第１排気カム軸１７Ｌが回動可能に支持されている。また、右バンクＲのシリンダヘッド１ｃ上部には、右バンクＲの吸気バルブ１４及び排気バルブ１５を開閉駆動させるための第２吸気カム軸１６Ｒ及び第２排気カム軸１７Ｒが回動可能に支持されている。第１吸気カム軸１６Ｌ及び第２吸気カム軸１６Ｒは、左バンクＬ及び右バンクＲにより挟まれる空間側に位置している。

各カム軸１６Ｌ，１７Ｌ，１６Ｒ，１７Ｒは、図示しないタイミングベルトによってクランク軸１３に駆動連結されている。各カム軸１６Ｌ〜１７Ｒに形成されたバルブカム１８Ｌ，１９Ｌ，１８Ｒ，１９Ｒは、その回転により吸気ロッカアーム２０及び排気ロッカアーム２１を押圧し、バルブスプリング２２の付勢力に抗して吸気バルブ１４及び排気バルブ１５を開閉駆動する。吸気バルブ１４及び排気バルブ１５が開閉駆動されることで、吸気ポート１ｅ及び排気ポート１ｆと燃焼室１ｄとが連通・遮断される。なお、Ｖ型エンジン１の一連の行程（吸入、圧縮、燃焼、排気行程）において、クランク軸１３は２回転（７２０°ＣＡ）し、各カム軸１６Ｌ〜１７Ｒはそれぞれ１回転（３６０°ＣＡ）する。

次に、各カム軸１６Ｌ〜１７Ｒの構成について説明する。

図２はカム軸１６Ｌ〜１７ＲをＶ型エンジン１の上面側から見たときの構成図である。左バンクＬには第１吸気カム軸１６Ｌ及び第１排気カム軸１７Ｌが互いに平行に配置され、右バンクＲには第２吸気カム軸１６Ｒ及び第２排気カム軸１７Ｒが互いに平行に配置されている。各カム軸１６Ｌ〜１７Ｒの一端側にはスプロケット２３が一体回転可能に固定されており、クランク軸１３に固定されたスプロケット２４の回転がタイミングチェーン２５を介して伝達される。

各カム軸１６Ｌ〜１７Ｒには、吸気バルブ１４及び排気バルブ１５を駆動するバルブカム２６が等間隔に備えられている。また、第１及び第２吸気カム軸１６Ｌ，１６Ｒのうちスプロケット２３と反対側の部分には、ポンプカム２７が備えられている。

また、第１及び第２吸気カム軸１６Ｌ，１６Ｒのうちスプロケット２３側の端部には、バルブタイミング調整装置を構成するバルブタイミング可変機構２８Ｌ，２８Ｒがそれぞれ設けられている。バルブタイミング可変機構２８Ｌ，２８Ｒは、クランク軸１３の回転位置に対する第１及び第２吸気カム軸１６Ｌ，１６Ｒの相対回転位置（位相）を調整して、吸気バルブ１４の開閉タイミングを可変設定するものである。すなわち、吸気バルブ１４の開弁期間（作用角）が一定に維持された状態で、開弁時期及び閉弁時期が進角側又は遅角側に変更される。

図３に示すように、ＥＣＵ１００には、カム角センサ１０１Ｌ，１０１Ｒ及びクランク角センサ１０２等からの検出信号が入力される。カム角センサ１０１Ｌ，１０１Ｒは、第１及び第２吸気カム軸１６Ｌ，１６Ｒの回転角度（カム角）をそれぞれ検出するセンサであり、クランク角センサ１０２は、クランク軸１３の回転角度（クランク角）を検出するセンサである。また、ＥＣＵ１００には、イグニッションスイッチ１１０の出力信号が入力される。イグニッションスイッチ１１０が車両ドライバによりオフ操作されると、エンジン１を停止させる停止指令信号（ＩＧオフ信号）がＥＣＵ１００に入力される。また、このＥＣＵ１００は、後述するＯＣＶ１２２Ｌ（ＯＣＶ：オイルコントロールバルブ）の作動を制御することで、バルブタイミング可変機構２８Ｌ，２８Ｒの作動を制御して、吸気バルブ１４の開閉タイミングを制御する。

バルブタイミング調整装置の油圧回路には、オイルパン１２０内のオイルが油圧ポンプ１２１により作動油として供給される。油圧ポンプ１２１はエンジン１を駆動源としており、クランク軸１３からの動力がポンプカム２７を介して伝達されるようになっている。

そして、油圧ポンプ１２１による作動油の供給先をＯＣＶ１２２Ｌにより切り換えることで、吸気バルブ１４の開閉タイミング（以下、単にバルブタイミングと呼ぶ）を進角側及び遅角側のいずれに変化させるかを制御する。また、ＯＣＶ１２２Ｌの作動を例えばデューティ制御して作動油の供給量を制御することで、第１及び第２吸気カム軸１６Ｌ，１６Ｒの実進角量（実バルブタイミング）が制御される。ちなみに、図３では、左バンクＬのバルブタイミング可変機構２８Ｌに対するＯＣＶ１２２Ｌを図示しているが、右バンクＲのバルブタイミング可変機構２８Ｒに対しても同様のＯＣＶが備えられている。

また、ＥＣＵ１００の電源端子には、メインリレー１１１のスイッチ１１２を介してバッテリ１３０のプラス端子側が接続されている。ＥＣＵ１００は、イグニッションスイッチ１１０からＩＧオン信号が入力されると、メインリレー１１１のリレー駆動コイル１１３に通電してメインリレー１１１のスイッチ１１２をオンし、バッテリ１３０から電源の供給を受ける。メインリレー１１１を通して供給される電源は、ＥＣＵ１００の他に、ＯＣＶ１２２Ｌ等、制御系全体に供給される。つまり、メインリレー１１１は、イグニッションスイッチ１１０のオフ後も、引き続き所定時間オン状態に保持され、その期間に、後述するロック制御及び停止後回転制御等を実行できるようになっている。

次に、図３〜図５に基づいてバルブタイミング可変機構２８Ｌ，２８Ｒの構成を説明する。なお、左バンクＬの可変機構２８Ｌと右バンクＲの可変機構２８Ｒとでは構成は同じであるため、以下、左バンクＬの可変機構２８Ｌのみについて説明する。

バルブタイミング可変機構２８Ｌのハウジング３１（エンジン側回転体（他方の回転体））は、吸気カム軸１６Ｌの外周に回動自在に支持された先述のスプロケット２３にボルト３２で締め付け固定されている。これにより、クランク軸１３の回転がタイミングチェーン２５を介してスプロケット２３とハウジング３１に伝達され、スプロケット２３とハウジング３１がクランク軸１３と同期して回転するようになっている。

一方、吸気カム軸１６Ｌは、シリンダヘッド１ｃとベアリングキャップ１ｇにより回転可能に支持され、この吸気カム軸１６Ｌの一端部に、ロータ３５（カム側回転体（一方の回転体））がストッパ３６を介してボルト３７で締め付け固定されている。このロータ３５は、ハウジング３１内に相対回転自在に収納されている。

図４及び図５に示すように、ハウジング３１の内部には、複数の油圧室４０が形成され、各油圧室４０が、ロータ３５の外周部に形成されたベーン４１によって進角室４２と遅角室４３とに区画されている。そして、ロータ３５の外周部とベーン４１の外周部には、それぞれシール部材４４が装着され、各シール部材４４が板ばね４５（図３参照）によって外周方向に付勢されている。これにより、ロータ３５の外周面とハウジング３１の内周面との隙間及びベーン４１の外周面と油圧室４０の内周面との隙間がシール部材４４でシールされている。

図３に示すように、吸気カム軸１６Ｌの外周部に形成された環状の進角溝４６と遅角溝４７が、それぞれＯＣＶ１２２Ｌの所定ポートに接続され、エンジン１の動力で油圧ポンプ１２１が駆動されることにより、オイルパン１２０から汲み上げたオイル（作動油）がＯＣＶ１２２Ｌを介して進角溝４６や遅角溝４７に供給される。進角溝４６に接続された進角油路４８は、吸気カム軸１６Ｌの内部を貫通してロータ３５に形成された円弧状進角油路４９（図４参照）に連通するように形成され、この円弧状進角油路４９が各進角室４２に連通している。一方、遅角溝４７に接続された遅角油路５０は、吸気カム軸１６Ｌの内部を貫通してロータ３５に形成された円弧状遅角油路５１（図５参照）に連通するように形成され、この円弧状遅角油路５１が各遅角室４３に連通している。

ＯＣＶ１２２Ｌは、ソレノイド１２２ａとスプリング１２２ｂで弁体を駆動する４ポート３位置切換弁であり、弁体の位置を、進角室４２に作動油を供給する進角供給位置と、遅角室４３に作動油を供給する遅角供給位置と、進角室４２と遅角室４３のいずれにも作動油を供給しない保持位置との間で切り換えるようになっている。ソレノイド１２２ａの通電停止時には、スプリング１２２ｂによって弁体が進角室４２に作動油を供給する位置に自動的に切り換えられ、カム軸位相を進角させる方向に油圧が働くようになっている。なお、図３に示すＯＣＶ１２２Ｌは、ソレノイド１２２ａの通電時における作動状態を示している。

進角室４２と遅角室４３に所定圧以上の油圧が供給された状態では、進角室４２と遅角室４３の油圧でベーン４１が固定されて、クランク軸１３の回転によるハウジング３１の回転が作動油を介してベーン４１に伝達される。これにより、クランク軸１３と吸気カム軸１６Ｌとは一体的に回転する。

エンジン運転中は、進角室４２と遅角室４３の油圧をＯＣＶ１２２Ｌで制御してロータ３５をハウジング３１に対して相対回転させることで、クランク軸１３に対する吸気カム軸１６Ｌの回転位相（カム軸位相）を制御して吸気バルブ１４のバルブタイミングを可変する。具体的には、ＯＣＶ１２２Ｌを前述の進角供給位置又は遅角供給位置に作動させてロータ３５を相対回転させ、目標相対回転位置に到達したら、ＯＣＶ１２２Ｌを保持位置に作動させてロータ３５の相対回転位置を保持させる。

ここで、吸気カム軸１６Ｌが吸気バルブ１４を駆動する場合に、吸気バルブ１４を閉弁方向に付勢するバルブスプリング２２から吸気カム軸１６Ｌは正・負に変動する変動トルクを受ける。正方向の変動トルクは、ロータ３５を遅角側に相対回転させる方向のトルクを表し、負方向の変動トルクは、ロータ３５を進角側に相対回転させる方向のトルクを表している。そして、変動トルクの平均は正方向、つまり遅角方向に働いている。そこで、ロータ３５を進角側に相対回転させる場合に、遅角側に相対回転させる場合に比べて相対回転の応答性が悪化することを回避するために、進角方向に相対回転させる油圧力をばね弾性力で補助するコイルばね５５（図３参照）を備えている。

図３に示す例では、コイルばね５５を、ロータ３５に対してシリンダヘッド１ｃ側に配置して、スプロケット２３に収容しているが、シリンダヘッド１ｃの反対側に配置して、例えばハウジング３１に収容するようにしてもよい。また、図３に示す例では、スプロケット２３とロータ３５との間にてコイルばね５５の弾性力が発揮されるよう構成しているが、例えばハウジング３１とロータ３５との間にてコイルばね５５の弾性力が発揮されるよう構成してもよい。なお、当該コイルばね５５は、特許請求の範囲に記載の「スプリング」に相当するものである。

また、図４及び図５に示すように、いずれか１つのベーン４１に形成されたロックピン収容孔５７には、ハウジング３１に対してロータ３５を相対回転不能にロックするためのロックピン５８（ロック機構）が出没可能に収容され、このロックピン５８がハウジング３１に設けられた図３に示すロック穴５９（ロック機構）に嵌り込むことで、カム軸位相がその調整可能範囲の中間位置（ロック位置）でロックされる。ちなみに、最遅角位置及び最進角位置の中間位置に設定されたロック位置でエンジン始動させることにより、エンジン始動性を向上できる。また、例えばアクセル操作量一定で平坦な道を走行する場合等、負荷変動の少ない定常走行時においては、前記中間位置より遅角側の位相とすることで、燃焼室１ｄでの膨張比を大きくして熱効率を向上させるアトキンソンサイクル化を図っている。

図６及び図７に示すように、ロックピン５８は、ロックピン収容孔５７の内周に嵌合された円筒部材６１内に摺動可能に挿入され、スプリング６２によってロック方向（突出方向）に付勢されている。また、ロックピン５８の中央外周部に形成された弁部６３によって、円筒部材６１とロックピン５８との隙間が、ロック油圧室６４とロック解除保持用の解除保持油圧室６５とに区画されている。そして、ロック油圧室６４と解除保持油圧室６５に進角室４２から作動油を供給するために、ベーン４１には、進角室４２に連通するロック油路６６とロック解除保持用の油路６７が形成されている。また、ハウジング３１には、ロック穴５９と遅角室４３とを連通するロック解除油路６８が形成されている。

図６に示すように、ロックピン５８のロック時には、ロックピン５８の弁部６３がロック解除保持用の油路６７を塞いで、ロック油路６６をロック油圧室６４に連通させた状態となる。これにより、進角室４２からロック油圧室６４に油圧が供給され、この油圧とスプリング６２によってロックピン５８がロック穴５９に嵌まり込んだ状態に保持され、カム軸位相が中間位置でロックされる。

エンジン停止中は、ロック油圧室６４の油圧（進角室４２の油圧）が低下するが、スプリング６２によってロックピン５８がロック位置に保持される。したがって、エンジン始動は、ロックピン５８がロック位置に保持された状態（中間位置）で行われ、エンジン始動後に、ロック穴５９の油圧（遅角室４３の油圧）が高くなると、その油圧によって次のようにしてロックピン５８のロックが解除される。エンジン始動後に、遅角室４３からロック解除油路６８を通してロック穴５９に供給される油圧（ロック解除方向の力）が、ロック油圧室６４の油圧（進角室４２の油圧）とスプリング６２のばね力との合力（ロック方向の力）よりも大きくなると、ロック穴５９の油圧によってロックピン５８がロック穴５９から押し出されて図７のロック解除位置に移動し、ロックピン５８のロックが解除される。

このロック解除状態では、図７に示すように、ロックピン５８の弁部６３がロック油路６６を塞いで、ロック解除保持用の油路６７を解除保持油圧室６５に連通させた状態となる。これにより、進角室４２から解除保持油圧室６５に油圧が供給され、この解除保持油圧室６５の油圧（進角室４２の油圧）とロック穴５９の油圧（遅角室４３の油圧）とによってロックピン５８がスプリング６２に抗してロック解除位置に保持される。そして、エンジン運転中は、進角室４２と遅角室４３のいずれかの油圧が高くなっているため、その油圧でロックピン５８がロック解除位置に保持され、ロータ３５が相対回転可能な状態（つまりバルブタイミング制御が可能な状態）に保持される。

ＥＣＵ１００は、ソレノイド１２２ａの作動を制御することによりＯＣＶ１２２Ｌの作動を制御する進遅角位置制御手段として機能し、クランク角センサ１０２及びカム角センサ１０１Ｌ，１０１Ｒの出力信号に基づいて吸気バルブの実バルブタイミング（吸気カム軸１６Ｌ，１６Ｒの実進角量）を演算すると共に、吸気圧センサ２２、水温センサ２３等のエンジン運転状態を検出する各種センサの出力に基づいて吸気バルブの目標バルブタイミング（吸気カム軸１６Ｌ，１６Ｒの目標進角量）を演算する。そして、吸気バルブの実バルブタイミングを目標バルブタイミングに一致させるようにバルブタイミング調整装置１８のＯＣＶ１２２Ｌをフィードバック制御する。

換言すれば、ＥＣＵ１００は、進角室４２と遅角室４３の油圧を制御して、ハウジング３１に対するロータ３５の実相対回転位置（実進角量に相当）を目標相対回転位置（目標進角量に相当）まで相対回転させることで、吸気バルブの実バルブタイミングが目標バルブタイミングに一致するよう、カム軸位相を変化させる。

その後、エンジン１を停止させる際に、エンジン回転速度が低下すると、油圧ポンプ１２１の吐出圧が低下するため、進角室４２や遅角室４３の油圧が低下してくる。これにより、解除保持油圧室６５の油圧（進角室４２の油圧）とロック穴５９の油圧（遅角室４３の油圧）が低下して、スプリング６２のばね力がこれらの油圧に打ち勝つようになると、スプリング６２のばね力によってロックピン５８が突出してロック穴５９に嵌まり込むようになる。但し、ロックピン５８がロック穴５９に嵌まり込むには、両者の位置が一致していること、つまり、ロータ３５が中間位置に一致していることが条件となる。

この条件を満たすべく、イグニッションスイッチ１１０のオフ操作（ＩＧオフ操作）を検出した場合に、ＥＣＵ１００は、ロータ３５をロック位置（中間位置）に向けて相対回転させるようにＯＣＶ１２２Ｌを制御するロック制御を実行している。このロック制御によりロータ３５を中間位置に到達させることができれば、ロックピン５８がロック穴５９に嵌まり込んだロック状態で、次回、ＩＧオン操作してエンジン１を始動させることができる。

ここで、作動油が低温で高粘性になっていると、前記ロック制御を行ったとしても、油圧ポンプ１２１が停止するまでの間にロータ３５がロック位置まで到達できない場合がある。また、先述したように、ＩＧオフ操作後においてエンジン１への燃料噴射を停止させるタイミングを遅延させる遅延制御（特許文献１参照）を行うと、ＩＧオフ操作してから直ぐにエンジン１が停止しないことについて運転者に違和感を与えてしまう。これに対し本実施形態では、ロック位置まで到達できなかった場合に、以下に説明するＩＧオフ時制御を実行することで、運転者に違和感を与えることの回避と確実なロックとの両立を実現させている。

ＩＧオフ時制御とは、エンジン１の停止に伴いクランク軸１３が回転停止（つまり油圧ポンプ１２が作動停止）した後のエンジン停止期間中に、ロック状態になっていないことを条件として、クランク軸１３をクランキングさせるスタータモータ１４０（図３参照）を作動させる制御である。このＩＧオフ時制御はＥＣＵ１００（ロック制御装置）が有するマイコンにより実行される制御であり、以下、図８を用いてＩＧオフ時制御の処理手順を説明する。

図８の処理は、ＩＧオフ操作した後クランク軸１３が回転停止したことと、ロック状態になっていないこととを条件として開始される。先ず、ステップＳ１０において、クランク軸１３が回転停止してから所定時間が経過したか否かを判定する。

所定時間（例えば約１ｓｅｃ）が経過したと判定されると（Ｓ１０：ＹＥＳ）、続くステップＳ２０（停止後回転制御手段）においてスタータモータ１４０を作動させるよう、バッテリ１３０からスタータモータ１４０に電力供給してスタータモータ１４０を回転させる。所定時間が経過するまではステップＳ１０にて処理は待機されるので、このステップＳ１０により、所定時間が経過するまではスタータモータ１４０の作動が禁止されることとなる。

また、ステップＳ２０にて電力供給するにあたり、ＤＣ-ＤＣコンバータ（図示せず）によりスタータモータ１４０への印加電圧を調整する。この調整では、エンジン始動時に通常用いるスタータモータ１４０によるクランキング速度に比べ、遅い回転速度でスタータモータ１４０を回転させるよう電圧調整する。

なお、スタータモータ１４０からクランク軸１３への動力伝達機構は、特開２０００−２７４３３７号公報等に記載の機構と同様にして、動力伝達が常時可能に構成された機構である。

続くステップＳ３０では、クランク角センサ１０２の検出値に基づき、第１吸気カム軸１６Ｌが、ステップＳ２０による回転を開始してから１８０℃Ａ（クランク軸１３では３６０℃Ａ）回転したか否かを判定する。１８０℃Ａ回転したと判定（Ｓ３０：ＹＥＳ）されるまではステップＳ２０の処理を継続し、１８０℃Ａ回転したと判定されると図８の一連の処理を終了する。

以下、図８のＩＧオフ時制御を実行することによるバルブタイミング可変機構２８Ｌ，２８Ｒの作動を説明する。

ＩＧオフ操作に伴いクランク軸１３が回転停止した時点において、ロータ３５がロック位置よりも遅角側にずれてロックできていない場合には、ロータ３５はコイルばね５５の弾性力により進角側に付勢されるので、この弾性力によりロック位置まで相対回転することとなる。但し、このようにコイルばね５５の弾性力で進角側に相対回転させるには、本実施形態に係るＶ型エンジン１の燃料順序が図１０に示す態様である必要がある。これについては後に詳述する。

一方、ロック位置よりも進角側にずれてロックできていない場合には、スタータモータ１４０によりクランク軸１３を回転させることで、ハウジング３１はクランク軸１３とともに回転しようとするのに対し、ロータ３５は吸気カム軸１６Ｌからのカムトルクにより回転抵抗を受ける。したがって、ロータ３５はカムトルクにより遅角側に相対回転することとなり、その結果、ロック位置に到達する。よって、ロータ３５がロック位置に対して遅角側及び進角側のいずれにずれていたとしても、ロック位置まで相対回転してロックされることとなる。

ここで、図１０は、本実施形態に係るＶ型４気筒エンジン１による各気筒の吸気順序と、第１吸気カム軸１６Ｌ及び第２吸気カム軸１６Ｒのリフト変化を説明する図である。図９は、直列型４気筒エンジンの場合におけるカム軸１６ｘのリフト変化を示す図であり、本実施形態と比較説明するための図である。なお、これらの図の横軸は時間経過を表す。

図９に示す直列型エンジンでは、１本の吸気カム軸１６ｘに全気筒のバルブカム２６ｘが設けられている。そのため、吸気バルブをリフトアップさせることに伴い生じるカムトルクは、吸気カム軸１６ｘに常時かかることとなる（図９の下段参照）。すると、ロック位置よりも遅角側にずれてロックできていない場合において、ロータには、スプリングによる弾性力が進角側へかかると同時に、カムトルクが遅角側へ常時かかっている。したがって、スプリングの弾性力によりロータを進角側へ相対回転させることは困難となる。

これに対し、本実施形態に係るＶ型エンジン１では、左バンクＬに設けられた第１吸気カム軸１６Ｌと、右バンクＲに設けられた第２吸気カム軸１６Ｒとの、２本の吸気カム軸１６Ｌ，１６Ｒを備える。そして、本実施形態では、右バンクＲの気筒＃３，＃４が順次燃焼した後、左バンクＬの気筒＃２，＃１が順次燃焼するよう、左右のバンクＬ，Ｒが交互に燃焼するＶ型エンジン１を対象としている。つまり、右バンクＲの気筒＃３，＃４にて吸気行程が順次なされた後、左バンクＬの気筒＃２，＃１にて吸気行程が順次なされるよう、２本の吸気カム軸１６Ｌ，１６Ｒ上におけるバルブカム２６の位置は設定されている。

そのため、ＩＧオフ操作に伴いクランク軸１３が回転停止した後に、スタータモータ１４０を作動させてクランク軸１３を回転させると、２本の吸気カム軸１６Ｌ，１６Ｒのうち一方のカム軸１６Ｒにカムトルクが順次発生した後、他方のカム軸１６Ｌでカムトルクが順次発生する。つまり、他方のカム軸１６Ｌにてバルブのリフトアップに伴うカムトルクが発生している期間ＴａＬには、一方のカム軸１６Ｒには符号ＴｂＲに例示される領域にてカムトルクは発生しないこととなる。したがって、このようにカムトルクが発生しない期間ＴｂＲ（非リフトアップ領域）に、コイルばね５５の弾性力によりカム軸１６Ｒのロータ３５を進角側へ相対回転させることが可能となる。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。

（１）コイルばね５５を備えるので、エンジン停止後ロータ３５がロック位置よりも遅角側にずれてロックできていない場合には、コイルばね５５の弾性力によりロック位置に向けて進角側に相対回転できる。また、エンジン停止後スタータモータ１４０を作動させるので、進角側にずれてロックできていない場合には、カムトルクによりロック位置に向けて遅角側に相対回転できる。以上により、エンジン停止時にロック位置に対して遅角側及び進角側のいずれにずれていたとしても、ロック位置まで相対回転してロックさせることができる。よって、エンジン停止タイミングを遅延させる従来の遅延制御の廃止、或いは遅延時間の短縮を可能にしつつ、次回のエンジン始動時にはロックした状態にしておくことができる。よって、運転者に違和感を与えることの回避と確実なロックとの両立を実現できる。

（２）エンジン停止後にスタータモータ１４０を作動させるにあたり、始動時のクランキング速度よりも遅い回転速度で作動させる。そのため、スタータモータ１４０の回転による振動騒音を最小限にできる。

（３）先述した非リフトアップ領域ＴｂＲ、つまりコイルばね５５の弾性力により進角側へ相対回転する期間は、第１及び第２吸気カム軸１６Ｌ，１６Ｒが１８０℃Ａ（クランク軸１３で３６０℃Ａ）回転する毎に現れるのに対し、本実施形態では、第１及び第２吸気カム軸１６Ｌ，１６Ｒを１８０℃Ａ（クランク軸１３で３６０℃Ａ）だけ回転させるので、スタータモータ１４０の作動を最小限にしつつ確実なロックを実現できる。

（４）図８のステップＳ１０に示すように、クランク軸１３が回転停止してから所定時間が経過するまでは、スタータモータ１４０を作動させることを禁止している。そのため、コイルばね５５の弾性力によりロック位置に向けて進角側へ相対回転している最中に、スタータモータ１４０の作動によりロック位置に到達する前に非リフトアップ領域ＴｂＬが終了して、カムトルクを受ける領域ＴａＬになってしまうことを回避できる。よって、コイルばね５５の弾性力によりロック位置まで相対回転させることを確実にできる。

（５）スタータモータ１４０からクランク軸１３への動力伝達機構は、クランク軸１３と一体的に回転するリングギヤ（図示せず）と、スタータモータ１４０の回転軸と一体的に回転するピニオンギヤ（図示せず）とが常時噛み合っているよう構成された機構であるので、エンジン停止時にスタータモータ１４０を作動させるにあたり、ピニオンギヤをリングギヤに噛み合わせる時に生じる衝突音の発生を回避できる。よって、このような衝突音によりユーザに違和感を与えてしまうことを回避できる。

（第２実施形態）
本実施形態では、エンジン停止後スタータモータ１４０を作動させるにあたり、図１１に示すように作動油の温度が低いほどスタータモータ１４０への印加電圧を高くしている。

図１２は、スタータモータ１４０への印加電圧を調整する回路を示す図であり、複数のスイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３のオン・オフを切り替えることにより、印加電圧を調整する。例えば図１３に示すようにスタータモータ１４０を作動させる時の作動油温度が−２０℃以下の極低温時、−２０℃〜０℃の低温時、０℃以上の通常時の３段階に場合分けする。そして、これらの段階毎に複数のスイッチＳＷ１〜ＳＷ３をオンさせる数を変更することで、印加電圧を調整する。

なお、作動油温度は、作動油温度を検出する油温センサ１０３（図３参照）により検出するようにしてもよいし、エンジン冷却水の温度と作動油温度とは相関があることを利用して、エンジン冷却水温度を検出するセンサの検出値に基づき、冷却水温度が低いほどスタータモータ１４０への印加電圧を高くするようにしてもよい。

以上により、作動油温度が低いほどスタータモータ１４０への印加電圧を高くするので、低温時であってもクランク軸１３を確実に回転できるとともに、高温時にはスタータモータ１４０への印加電圧を最小限にできる。

（他の実施形態）
上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。また、本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、各実施形態の特徴的構成をそれぞれ任意に組み合わせるようにしてもよい。

・上記第１実施形態によるＩＧオフ時制御では、エンジン１の停止に伴いクランク軸１３が回転停止した時に、ロック状態になっていないことを条件としてスタータモータ１４０を作動させているが、ロック状態の有無に拘わらずスタータモータ１４０を作動させるようにしてもよい。

・上記第１実施形態では、ＩＧオフ操作した後クランク軸１３が回転停止した時点から所定時間が経過した時点でスタータモータ１４０を作動させているが、次回エンジン始動させるまでのエンジン停止期間中に、スタータモータ１４０を作動させればよく、例えば、次回エンジン始動にあたりＩＧオン操作してからスタータモータ１４０の駆動をオン操作するまでの間に、図８のステップＳ２０及びステップＳ３０の処理を実行するようにしてもよい。

・本発明の実施にあたり、ＩＧオフ操作後、所定時間は燃料噴射を継続することで作動油圧低下の開始時期を遅らせる遅延制御を、上記実施形態に係るＩＧオフ時制御と組み合わせて実行するようにしてもよい。

・上記第１実施形態では、吸気カム軸１６Ｌ，１６Ｒに取り付けられたバルブタイミング可変機構２８Ｌ，２８Ｒを対象としているが、排気カム軸１７Ｌ，１７Ｒに取り付けられたバルブタイミング可変機構を対象としてもよい。

・上記第１実施形態ではＶ型エンジンを対象としているが、水平対向型エンジン（バンク角１８０度）を対象としてもよい。また、本発明は４気筒エンジンに限られるものではなく、例えば６気筒、８気筒でもよい。但し、左右のバンクが交互に燃焼するエンジンであることを要する。

本発明の第１実施形態にて適用されるエンジンの概略を説明する図。 図１に示すカム軸を上面側から見た図。 図２のバルブタイミング調整装置を示す縦断面図。 図３のＩ−Ｉ断面図。 図３のII−II断面図。 図３のロック機構によるロック状態を示す断面図。 図３のロック機構によるロック解除状態を示す断面図。 第１実施形態に係るＩＧオフ時制御の処理手順を示すフローチャート。 第１実施形態と比較される直列型４気筒エンジンにおいて、カム軸のリフト変化を示す図。 第１実施形態に係るＶ型４気筒エンジンにおいて、カム軸のリフト変化を示す図。 本発明の第２実施形態において、スタータモータへの印加電圧と作動油温度との関係を示す図。 第２実施形態において、スタータモータへの印加電圧を制御するための回路を示す図。 図１２の回路の制御内容を示す図。

符号の説明

１…Ｖ型エンジン、１３…クランク軸（出力軸）、１６Ｌ…第１吸気カム軸、１６Ｒ…第２吸気カム軸、２８Ｌ，２８Ｒ…バルブタイミング調整装置、３１…ハウジング（エンジン側回転体（他方の回転体））、３５…ロータ（カム側回転体（一方の回転体））、５５…コイルばね（スプリング）、５８…ロックピン（ロック機構）、５９…ロック穴（ロック機構）、１００…ＥＣＵ（ロック制御装置）、１２１…油圧ポンプ、１４０…スタータモータ、Ｓ２０…停止後回転制御手段。

Claims (7)

1. エンジンの出力軸とともに回転するエンジン側回転体と、吸気バルブ又は排気バルブを開閉駆動させるカム軸とともに回転するカム側回転体と、前記出力軸の回転力を駆動源として前記両回転体の一方を他方に対して相対回転させるよう作動油を供給する油圧ポンプと、を有し、前記作動油の供給状態を制御することで前記一方の回転体の相対回転位置を制御して、前記吸気バルブ又は前記排気バルブの開閉タイミングを調整するバルブタイミング調整装置に適用された、バルブタイミング調整装置用のロック制御装置において、
   前記バルブタイミング調整装置は、最遅角位置及び最進角位置の中間位置で前記一方の回転体を相対回転不能にロックするロック機構と、前記一方の回転体を進角側へ付勢するスプリングと、を有しており、
   前記エンジンの停止に伴い前記出力軸が回転停止してから次回エンジン始動させるまでのエンジン停止期間中に、前記出力軸をクランキングさせるスタータモータを作動させることで、前記エンジン停止期間中に前記出力軸を回転させる停止後回転制御手段を備え、
   所定のバンク角をなす左右のバンクを備えたＶ型エンジン又は水平対向型エンジンであって、一方のバンクを構成する複数の気筒が順次燃焼した後、他方のバンクを構成する複数の気筒が順次燃焼するよう、左右のバンクが交互に燃焼するエンジンに適用したことを特徴とするバルブタイミング調整装置用のロック制御装置。
2. 前記停止後回転制御手段は、前記エンジン停止期間中に前記出力軸を回転制御するにあたり、エンジン始動時のクランキング速度よりも遅い回転速度で前記スタータモータを作動させることを特徴とする請求項１に記載のバルブタイミング調整装置用のロック制御装置。
3. 前記停止後回転制御手段は、前記エンジン停止期間中に前記出力軸を回転制御するにあたり、前記カム軸が１８０℃Ａだけ回転するよう前記スタータモータを作動させることを特徴とする請求項１又は２に記載のバルブタイミング調整装置用のロック制御装置。
4. 前記バルブタイミング調整装置は前記左右のバンクのそれぞれに搭載されており、
   前記エンジンの停止に伴い前記出力軸が回転停止してから所定時間が経過するまでは、前記停止後回転制御手段による前記出力軸の回転を禁止することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のバルブタイミング調整装置用のロック制御装置。
5. 前記停止後回転制御手段は、前記エンジン停止期間中に前記出力軸を回転制御するにあたり、前記作動油の温度が低いほど前記スタータモータへの印加電圧を高くすることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のバルブタイミング調整装置用のロック制御装置。
6. 前記スタータモータから前記出力軸への動力伝達機構は、動力伝達が常時可能に構成された機構であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載のバルブタイミング調整装置用のロック制御装置。
7. 前記バルブタイミング調整装置と、
   請求項１〜６のいずれか１つに記載のロック制御装置と、
   を備えることを特徴とするロック制御システム。

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