JP2010203315A - 内燃機関の可変動弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】機関始動時において、収容室の内壁へのベーンの衝突を緩和する。
【解決手段】クランクシャフトの回転方向に対して反対方向にカムシャフト１２が相対回転するときには、バルブタイミング可変機構２０のベーン２４は、進角側油圧室２６が縮小する方向である遅角側に変位する。また、機関停止要求時には、収容室２５内におけるベーン２４の変位がロック機構３０により最遅角状態で規制される。そして、機関始動時には、ベーン２４が規制状態に移行したか否かが判定され、ベーン２４が規制状態に移行していない旨判定されたときには、進角側油圧室２６及び遅角側油圧室２７からの作動油の排出を停止する、または、進角側油圧室２６に作動油を供給するとともに遅角側油圧室２７から作動油を排出することにより、進角側油圧室２６が縮小する方向（遅角側）へのベーン２４の変位が抑制される。
【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関の可変動弁装置に係り、特に、機関停止要求時に停止遅延制御が実行される可変動弁装置に関する。

車両に搭載される内燃機関において、排気性状の改善や出力の向上を図るべく、吸気バルブや排気バルブの開閉時期、いわゆるバルブタイミングを機関運転状態に応じて連続的に可変とする可変動弁装置が設けられたものが実用化されている（例えば特許文献１、特許文献２参照）。

例えば図８に示すように、こうした可変動弁装置は、内燃機関のクランクシャフトにタイミングチェーンを介して連結されるスプロケット１に一体成形されたハウジング２を備えており、このハウジング２の内部には、カムシャフト３に駆動連結されたベーン体４が回動可能に収容されている。このベーン体４には、上記ハウジング２内に形成された収容室６内に配置される複数のベーン５が設けられている。このベーン５により、収容室６が進角側油圧室７と遅角側油圧室８とに区画されている。そして、進角側油圧室７及び遅角側油圧室８に供給される作動油の圧力により同収容室６内でベーン５が変位することにより、クランクシャフトに対するカムシャフト３の回転位相が変更される。これにより、同カムシャフト３により開閉されるバルブのバルブタイミングが変更される。例えば、進角側油圧室７に作動油が供給されるとともに遅角側油圧室８から作動油が排出されることにより、バルブタイミングが進角側に変更される。一方、遅角側油圧室８に作動油が供給されるとともに進角側油圧室７から作動油が排出されることにより、バルブタイミングが遅角側に変更される。また、この可変動弁装置には、収容室６内におけるベーン５の変位を所定位置において規制するためのロック機構９が設けられている。

ここで、例えば吸気バルブのバルブタイミングを可変とする吸気バルブタイミング装置において、機関始動時において吸気バルブが最遅角位相にある状態で機関始動をすべく、機関停止時に停止遅延制御を実行するものが知られている（例えば特許文献１、特許文献２参照）。この停止遅延制御では、停止要求があったときに、図８に示すように、収容室６において進角側油圧室７が形成される側の内壁６Ａに当接するまでベーン５を変位させた後に（最遅角状態）、内燃機関を停止する。そして、この最遅角状態において上記ロック機構９によりベーン５の変位が規制される。これにより、機関始動時のおける筒内の圧縮比を低下させるとともに、機関始動時において収容室６内でベーン５の位置が不要に変動することを抑制しようとしている。

特開２００５−３３０８１０号公報 特開２００５−２６４８０４号公報

しかしながら、内燃機関のストールが発生した場合等には、上述した停止遅延制御が実行されることなく内燃機関が停止する。また、内燃機関に接続された変速機のシフト位置がＤ（ドライブ）レンジにある状態で、運転者の操作によりイグニッションスイッチがオンからオフに切り替わったときにも、この運転者による機関停止要求が優先されて、上述した停止遅延制御が実行されることなく速やかに内燃機関の停止が実行される。そのため、このように停止遅延制御が実行されずに内燃機関が停止されると、ベーン５が規制状態にない状態で機関始動が開始されることとなる。

ここで、内燃機関が停止されて上述した収容室６に対する作動油の供給が停止されると、収容室６内の作動油が排出されて上記各油圧室７，８内の作動油の圧力が低下する。そして、機関始動時においてこのように各油圧室７，８内の作動油の圧力が低下している状態で、同図８に矢印で示す方向にクランクシャフトが回転すると、カムシャフト３のフリクション（例えばカムジャーナルとベアリングとの間のフリクション）により、カムシャフト３及び同カムシャフト３に駆動連結されたベーン５が遅角側に変位して、収容室６において最遅角側の内壁６Ａに衝突する場合がある。このような衝突が生じると、可変動弁装置が損傷するといった問題が発生するおそれがある。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、内燃機関のクランクシャフト及びカムシャフトの一方に駆動連結されたハウジングと、同ハウジングの内部に形成された収容室内に配置されて同収容室内を第１油圧室と第２油圧室とに区画するベーンを有するとともに前記クランクシャフト及び前記カムシャフトの他方に駆動連結されたベーン体とを備える内燃機関の可変動弁装置であって、機関始動時において、収容室の内壁へのベーンの衝突を緩和することにある。

以下、上記目的を達成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に記載の発明は、内燃機関のクランクシャフト及びカムシャフトの一方に駆動連結されたハウジングと、同ハウジングの内部に形成された収容室内に配置されて同収容室内を第１油圧室と第２油圧室とに区画するベーンを有するとともに前記クランクシャフト及び前記カムシャフトの他方に駆動連結されたベーン体とを備え、前記第１油圧室及び前記第２油圧室に供給する作動油の圧力により同収容室内で前記ベーンを変位させて前記ハウジングと前記ベーン体とを相対回転させることにより、前記クランクシャフトに対する前記カムシャフトの回転位相を変更して同カムシャフトにより開閉されるバルブのバルブタイミングを変更するようにした内燃機関の可変動弁装置であって、前記クランクシャフトの回転方向に対して反対方向に前記カムシャフトが相対回転するときには、前記第１油圧室が縮小する方向に前記ベーンが変位するものであり、機関停止要求時には、前記収容室内における前記ベーンの変位を所定位置で規制する規制処理を実行した後に機関停止する停止遅延制御が実行される可変動弁装置において、前記規制処理を通じて前記ベーンが規制状態に移行したか否かを機関始動時に判定する規制状態判定手段と、前記規制状態判定手段により前記ベーンが規制状態に移行していない旨判定されたときには、機関始動時において前記第１油圧室が縮小する方向への前記ベーンの変位を抑制する変位抑制手段とを備えることを要旨とする。

上記構成では、ベーンが規制状態に移行したか否かを機関始動時に判定し、規制状態に移行していない旨判定されたときには、機関始動時において第１油圧室が縮小する方向へのベーンの変位を抑制するようにしている。したがって、機関始動時において、ベーンが第１油圧室側に変位して収容室の内壁にベーンが衝突することを緩和することができ、ひいては、こうした衝突に起因する可変動弁装置の損傷を抑制することができるようになる。

なお、収容室内をベーンが第１油圧室の縮小する方向へ変位する原因としては、クランキング時におけるカムシャフトのフリクションが挙げられる。また、上述したベーンの衝突の緩和とは、ベーンの衝突強度を低減したり、第１油圧室及び第２油圧室における作動油の圧力が十分上昇するまでに生じるベーンの衝突回数を低減したりすることに該当する。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の可変動弁装置において、前記変位抑制手段は、温間始動時であるときに、前記第１油圧室及び第２油圧室からの作動油の排出を停止することにより前記収容室内における前記ベーンの位置を保持する位相保持制御を実行することを要旨とする。

温間始動時であるときには、前回の機関停止からの経過時間が比較的短いため、第１油圧室及び第２油圧室における作動油の排出量が比較的少なく、これら油圧室に作動油が残存していると推定することができる。そして、このように各油圧室に作動油が残存している場合には、これら作動油の圧力により収容室内におけるベーンの変位を制御することができる。

そこで、上記構成では、温間始動時であるときに、第１油圧室及び第２油圧室からの作動油の排出を停止することにより収容室内におけるベーンの位置を保持する位相保持制御を実行するようにしており、これにより、機関始動時において第１油圧室が縮小する方向へのベーンの変位を抑制することができるようになる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の内燃機関の可変動弁装置において、前記変位抑制手段は、冷間始動時であるときに、前記第１油圧室に対して作動油を供給する供給制御を実行することを要旨とする。

一方、冷間始動時であるときには、前回の機関停止からの経過時間が比較的長いため、第１油圧室及び第２油圧室における作動油の排出量が比較的多く、これら油圧室に作動油が残存していない、もしくは残存量が少ないと推定することができる。

そこで、上記構成では、冷間始動時であるときに、第１油圧室に対して作動油を供給する供給制御を実行するようにしている。これにより、第１油圧室における作動油の圧力を早期に高めることができる。したがって、機関始動時において第１油圧室が縮小する方向へのベーンの変位を抑制して、収容室の内壁へのベーンの衝突回数を低減することができる。これにより、可変動弁装置の損傷を抑制することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の可変動弁装置において、前記変位抑制手段は、前記第１油圧室に対して作動油を供給する供給制御を実行することを要旨とする。

また、温間始動時及び冷間始動時に関わらず、上記構成のように第１油圧室に対して作動油を供給する供給制御を実行することにより、機関始動時において第１油圧室が縮小する方向へのベーンの変位を抑制することができるようになる。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の内燃機関の可変動弁装置において、前記規制状態判定手段は、前回の機関停止時において、前記内燃機関に接続された変速機のシフト位置が動力伝達可能な位置にある状態でイグニッションスイッチがオンからオフに切り替わったことに基づいて前記規制状態にない旨判定することを要旨とする。

ここで、内燃機関に接続された変速機のシフト位置が動力伝達可能な位置（例えばＤレンジ）にある状態で、イグニッションスイッチがオンからオフに切り替わったときには、運転者による機関停止要求が優先されるため、上述した停止遅延制御を実行することができない場合が多い。

そこで、上記構成のように、規制状態判定手段による規制状態の判定についてはこれを、前回の機関停止時において、内燃機関に接続された変速機のシフト位置が動力伝達な位置にある状態でイグニッションスイッチがオンからオフに切り替わったことに基づいて規制状態にない旨判定する、といった態様をもって具体化することができる。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の内燃機関の可変動弁装置において、前記規制状態判定手段は、前回の機関停止時において、運転者による機関停止要求を伴わずに前記内燃機関が停止したことに基づいて前記規制状態にない旨判定することを要旨とする。

また、運転者による機関停止要求を伴わずに内燃機関が停止した場合、すなわち内燃機関のストールが発生した場合にも、上述した停止遅延制御が実行されずに内燃機関が停止される。

そこで、上記構成のように、規制状態判定手段による規制状態の判定についてはこれを、前回の機関停止時において運転者による機関停止要求を伴わずに内燃機関が停止したことに基づいて規制状態にない旨判定する、といった態様をもって具体化することもできる。

請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれか１項に記載の内燃機関の可変動弁装置において、前記カムシャフトの相対回転を前記所定位置において機械的にロックするロック機構を更に有し、前記規制処理において前記ロック機構により前記ベーンが前記所定位置でロックされることにより前記規制状態とされることを要旨とする。

上記構成によれば、カムシャフトの相対回転を所定位置において機械的にロックするロック機構を更に有し、規制処理においてロック機構によりベーンが所定位置でロックされることにより規制状態とされるため、機関始動時において、ベーンの位置を所定位置において確実に保持することができる。

請求項８に記載の発明によるように、上記停止遅延制御はこれを、収容室の内壁にベーンが当接する最変位状態を所定位置とするものであり、ベーンが最変位状態に達するまで収容室内の作動油圧力により収容室内においてベーンを変位させた後に内燃機関を停止して規制状態とする、といった態様をもって具体化することができる。

さらに、請求項９に記載の発明によるように、請求項８に記載の内燃機関の可変動弁装置において、カムシャフトは吸気バルブを開閉する吸気カムシャフトであり、最変位状態は、第１油圧室が最も縮小され且つ吸気バルブのバルブタイミングが最遅角位相となる最遅角状態である、といった態様を採用することができる。

また、請求項１０に記載の発明によるように、請求項９に記載の内燃機関の可変動弁装置において、内燃機関のアイドル運転時には、バルブタイミングが最遅角位相よりも進角側に保持されるように収容室内におけるベーンの位置が調整される構成にあっては、ベーンが最遅角状態において規制されずに内燃機関が停止される機会が増加する傾向にある。

この点、上記構成では、上述した規制状態判定手段と変位抑制手段とを備えているため、機関始動時において、最遅角側の収容室の内壁に対してベーンが衝突することを緩和することができるようになる。

本発明にかかる内燃機関の可変動弁装置を具体化した第１の実施形態について、これが適用された内燃機関とその周辺構成を示す概略構成図。 同実施形態にかかるバルブタイミング変更機構の内部構造を示す断面図。 同実施形態において駆動される油圧調整弁のスプール弁の位置を示す図であって、（ａ）は、進角時におけるスプール弁の位置を示し、（ｂ）は保持時におけるスプール弁の位置を示し、（ｃ）は遅角時におけるスプール弁の位置を示している。 本実施形態において実行される停止遅延制御の態様を示すタイムチャート。 本実施形態において実行される「変位抑制処理」の処理手順を示すフローチャート。 第２の実施形態において実行される「変位抑制処理」の処理手順を示すフローチャート。 本発明にかかる内燃機関の可変動弁装置の変形例において実行される「変位抑制処理」の処理手順を示すフローチャート。 本発明の従来技術にかかる可変動弁装置の内部構造を示す断面図。

（第１の実施形態）
以下、本発明にかかる内燃機関の可変動弁装置を具体化した第１の実施形態について、図１〜図５を参照して説明する。

図１に、本実施形態にかかる可変動弁装置が適用された内燃機関１０と、その周辺構成を示す。この内燃機関１０のクランクシャフト１１には、図示しない吸気バルブを開閉する吸気カムシャフト１２と、排気バルブを開閉する排気カムシャフト（図示略）とがタイミングチェーン１３を介してそれぞれ連結されている。

内燃機関１０の吸気系には、可変動弁装置として、吸気バルブのバルブタイミングを連続的に可変とするバルブタイミング可変機構２０と、同吸気バルブの最大リフト量の調整を通じてその開弁期間を可変とするバルブリフト量可変機構５０とが設けられている。これら可変動弁装置により、吸気バルブのバルブ特性が機関運転状態に応じて可変設定される。

バルブタイミング可変機構２０は、カムシャフト１２の先端に設けられている。そして、上述したタイミングチェーン１３は、図２に併せて示すバルブタイミング可変機構２０のスプロケット２１に噛み合っている。このスプロケット２１には、ハウジング２２が一体形成されている。こうした構成により、機関運転に伴いクランクシャフト１１が回転するとその駆動力がタイミングチェーン１３を介してバルブタイミング可変機構２０に伝達され、このバルブタイミング可変機構２０とともに、同図２の矢印に示す方向にカムシャフト１２が回転する。これにより、吸気バルブはカムシャフト１２に設けられたカム（図示略）により開閉される。

ハウジング２２の内部には、吸気カムシャフト１２に駆動連結されたベーン体２３が回動可能に収容されている。このベーン体２３には、その中心から径方向に伸びる複数のベーン２４が設けられている。これら複数のベーン２４はハウジング２２の内部に形成された収容室２５内に配置されており、この収容室２５内を進角側油圧室２６と遅角側油圧室２７とに区画している。

さらに、バルブタイミング可変機構２０には、ベーン２４の変位を所定位置で機械的に規制することによってカムシャフト１２の相対回転を機械的にロックするロック機構３０が設けられている。具体的には、このロック機構３０は、収容室２５において進角側油圧室２６が形成される側（最遅角側）の内壁２５Ａにベーン２４が当接する状態、すなわち、進角側油圧室２６が最も縮小され且つ吸気バルブのバルブタイミングが最遅角位相となる最遅角状態において、同ベーン２４の変位を規制する。

ロック機構３０は、出没可能な状態でベーン２４の所定位置に設けられるロックピン３１と、このロックピン３１を突出する方向に付勢するスプリング３２と、上述した収容室２５に形成されてこのロックピン３１が挿入される係合穴３３とにより構成されている。

図１に示すように、上述した進角側油圧室２６及び遅角側油圧室２７には、クランクシャフト１１に駆動連結された機械式のオイルポンプ１５によって作動油が供給される。このオイルポンプ１５は、オイルパン１４の作動油内に開口端部を有する供給通路４４の途中に設けられており、この供給通路４４は、油圧調整弁（ＯＣＶ）４０の供給ポート４４ａに接続されている。また、このＯＣＶ４０の進角側供給ポート４２ａには、進角側油圧室２６に連通する進角側油路４２が接続されるとともに、ＯＣＶ４０の遅角側供給ポート４３ａには、遅角側油圧室２７に連通する遅角側油路４３が接続されている。

さらに、ＯＣＶ４０の進角側ドレインポート４５ａには、進角側油圧室２６から排出された作動油をオイルパン１４に戻す進角側ドレイン通路４５が接続されるとともに、ＯＣＶ４０の遅角側ドレインポート４６ａには、遅角側油圧室２７から排出された作動油をオイルパン１４に戻す遅角側ドレイン通路４６が接続されている。

ＯＣＶ４０は、電気的な駆動信号に基づいて駆動されるスプール弁４１を有している。このスプール弁４１が駆動されることにより、上記各ポート４２ａ〜４６ａの開閉状態が切り替えられる。

内燃機関１０における各種制御は、電子制御装置７０によって行われる。この電子制御装置７０は、機関制御にかかる演算処理を実行する中央処理装置（ＣＰＵ）、機関制御に必要なプログラムや各種の情報を記憶するためのメモリ、外部との信号の入出力を行うための入力ポート及び出力ポート等を備えている。

電子制御装置７０の入力ポートには、内燃機関１０の運転状態を検出するために各種センサが接続されている。例えば、こうした各種センサとしては、クランクシャフト１１の近傍に設けられて、クランク角ＣＡ及び機関回転速度ＮＥを検出するクランク角センサ７１、カムシャフト１２の近傍に設けられて同カムシャフト１２の位置を検出するカム角センサ７２、内燃機関１０の機関冷却水温Ｔｗを検出する水温センサ７３、車両の運転者により切り替え操作されるとともに現在の操作位置（オン、オフ、アクセサリ、スタート）に対応した信号を出力するイグニッションスイッチ７４、運転者により操作される変速機６０のシフト位置を検出するシフト位置センサ７５等がある。具体的には、こうしたシフト位置として、変速機６０のシフト位置が内燃機関１０の動力を伝達可能な位置であるＤレンジ、内燃機関１０の動力の伝達を遮断する位置であるＰレンジ等が検出される。

一方、電子制御装置７０の出力ポートには、ＯＣＶ４０、バルブリフト量可変機構５０等の駆動回路が接続されている。
そして、電子制御装置７０は、上記各種センサから入力した検出信号に基づいて内燃機関１０の運転状態を把握し、その把握した運転状態に応じて上記出力ポートに接続された各種駆動回路に指令信号を出力する。これにより、吸気バルブのバルブタイミングを機関運転状態に適合させるべくバルブタイミング可変機構２０を制御するバルブタイミング可変制御が実行される。また、吸気バルブの最大リフト量を機関運転状態に適合させるべくバルブリフト量可変機構５０を制御するバルブリフト量可変制御が実行される。これにより、内燃機関１０におけるアイドル運転時には、吸気バルブの最大リフト量が小さく設定されるとともに、バルブタイミングが最遅角位相よりも進角側に設定される。

バルブタイミング可変制御では、機関回転速度ＮＥや機関負荷に基づいて機関運転状態に応じた最適なバルブタイミングとするための目標位相が算出され、クランクシャフト１１に対するカムシャフト１２の実際の回転位相θがこの目標位相に一致するように上述したＯＣＶ４０のスプール弁４１の位置が制御される。なお、回転位相θについては、上述したクランク角センサ７１及びカム角センサ７２の出力信号に基づき把握される。

より詳細には、バルブタイミングを進角側に変更する「進角指令制御」が実行されるときには、図３（ａ）の「進角時」に示すようにスプール弁４１が制御され、バルブタイミングを保持する「位相保持制御」が実行されるときには、同図３（ｂ）の「保持時」に示すようにスプール弁４１が制御され、バルブタイミングを遅角側に制御する「遅角指令制御」が実行されるときには、同図３（ｃ）の「遅角時」に示すようにスプール弁４１が制御される。

すなわち、図３（ａ）に示す「進角時」には、進角側供給ポート４２ａを開放する一方、進角側ドレインポート４５ａを閉塞する位置にスプール弁４１が配置される。これにより、供給通路４４を通じて供給される作動油が、進角側油路４２を通じて進角側油圧室２６に供給されるため、ベーン２４が進角側（図２参照）に向かって変位する。これに伴い、遅角側油圧室２７から排出される作動油は、遅角側ドレインポート４６ａに接続された遅角側ドレイン通路４６を通じてオイルパン１４に戻される。

図３（ｂ）に示す「保持時」には、進角側供給ポート４２ａ及び遅角側供給ポート４３ａをともに閉塞する位置にスプール弁４１が配置される。これにより、進角側油圧室２６及び遅角側油圧室２７に対する作動油の供給がともに停止されるとともに、各油圧室２６，２７からの作動油の排出が停止される。

さらに、図３（ｃ）に示す「遅角時」には、遅角側供給ポート４３ａを開放する一方、遅角側ドレインポート４６ａを閉塞する位置にスプール弁４１が配置される。これにより、供給通路４４を通じて供給される作動油が、遅角側油路４３を通じて遅角側油圧室２７に供給されるため、ベーン２４が遅角側（図２参照）に向かって変位する。これに伴い、進角側油圧室２６から排出される作動油は、進角側ドレインポート４５ａに接続された進角側ドレイン通路４５を通じてオイルパン１４に戻される。

このように、ベーン体２３の回動に伴い同ベーン体２３と上述したハウジング２２とが相対回転することにより、クランクシャフト１１に対するカムシャフト１２の回転位相θが変更される。これにより、同カムシャフト１２により開閉される吸気バルブのバルブタイミングが変更される。

また、上述したロック機構３０にあっては、機関運転時において収容室２５内（進角側油圧室２６及び遅角側油圧室２７内）における油圧が上昇すると、ロックピン３１と係合穴３３との係合が油圧により解除されて、収容室２５内におけるベーン２４の変位が可能となる。

一方、内燃機関１０が停止する過程において、機関回転速度ＮＥが徐々に低下すると、オイルポンプ１５により各油圧室２６，２７に送り出される作動油の量が徐々に低下するため、これら各油圧室２６，２７内の油圧が低下する。これに伴い、スプリング３２によりロックピン３１が押圧されて、同ロックピン３１と係合穴３３とが係合される。これにより、収容室２５内におけるベーン２４の変位が最遅角状態で機械的に規制されて、同ベーン２４が規制状態に移行する。

ここで、運転者による内燃機関１０の停止要求は、通常、内燃機関１０のアイドル運転時において実行される。このアイドル運転時には、上述したように、バルブタイミングが最遅角位相よりも進角側になるように制御されている。そこで、内燃機関１０では、機関停止要求がなされたときには、図４に示す停止遅延制御が実行されてバルブタイミングが最遅角位相に変更されることにより、ベーン２４が規制状態に移行するようになる。

同図４に示すように、時刻ｔ１において変速機６０のシフト位置がＤレンジからＰレンジに切り替えられた後、時刻ｔ２においてイグニッションスイッチ７４がオンからオフに切り替えられると、この切り替え操作が運転者による機関停止要求として把握される。この場合には、機関運転が継続されるとともに遅角指令制御が実行されて、収容室２５内における最遅角側にまで油圧によりベーン２４が変位する。すなわち、バルブタイミングが最遅角位相に達するまで、遅角指令制御が実行される。このように、機関停止要求時において実行される遅角指令制御が、本発明における規制処理に相当する。

そして、時刻ｔ３においてバルブタイミングが最遅角位相に達すると、内燃機関１０が停止される。その後、各油圧室２６，２７の油圧が低下すると、上述したロック機構３０のロックピン３１が係合穴３３に係合し、ベーン２４が規制状態に移行する。これにより、時刻ｔ４において機関始動が実行されるときには、ベーン２４が規制状態に移行した状態となる。

ところで、一般的な内燃機関では、変速機６０のシフト位置がＤレンジにある状態で、イグニッションスイッチ７４がオンからオフに切り替わったときには、運転者による機関停止要求が優先されるように制御される。そのため、上述した停止遅延制御を実行することができない場合が多い。

すなわち、同図４（ｃ）の一点鎖線に示すようにシフト位置がＤレンジにある状態で、時刻ｔ２においてイグニッションスイッチ７４がオンからオフに切り替えられると、この運転者による機関停止要求が優先される。これにより、同図４（ａ）の一点鎖線に示すように、時刻ｔ２において内燃機関１０が停止される。この場合には、上述した停止遅延制御が実行されずに内燃機関１０が停止されるため、同図４（ｄ）の一点鎖線に示すように、時刻ｔ２におけるバルブタイミングであって、最遅角位相よりも進角側に設定されたバルブタイミングが維持される。したがって、機関停止後において各油圧室２６，２７の油圧が低下した場合であっても、ロック機構３０のロックピン３１が係合穴３３に係合されず、ベーン２４が規制状態に移行できなくなる。

このようにベーン２４が規制状態に移行していない状態で機関始動に伴いクランキングが実行されると、以下のような問題の発生が懸念される。
すなわち、内燃機関１０の停止に伴い上述した収容室２５（各油圧室２６，２７）に対する作動油の供給が停止されると、これら各油圧室２６，２７内の作動油が排出されて油圧が低下する。このように油圧が低下した状態において機関始動に伴いカムシャフト１２がクランクシャフト１１に対して相対回転すると、同カムシャフト１２に駆動連結されたベーン２４が収容室２５内で変位するようになる。

ここで、図２の矢印で示す方向にクランクシャフト１１が回転すると、この回転に伴い、例えばカムジャーナルとベアリング（いずれも図示略）との間に発生するフリクションによって、同カムシャフト１２の回転を妨げる方向にトルクが作用する。これにより、クランクシャフト１１の回転方向に対して反対方向にカムシャフト１２が相対回転するようになる。

なお、カムシャフト１２に作用するトルクとしては、上述したような、カムシャフト１２のフリクションに起因して同カムシャフト１２の回転を妨げる方向に作用するトルクの他、同カムシャフト１２に設けられたカムによる吸気バルブの開閉操作によって生じるトルクがある。

すなわち、カムシャフト１２の回転に伴い吸気バルブの開閉操作が実行されると、この開閉操作に伴い同カムシャフト１２を駆動するために要するトルクが周期的に変動する。そのため、上記ベーン２４には、同ベーン２４をカムシャフト１２の回転軸周りに揺動させようとするトルクが常時作用している。したがって、各油圧室２６，２７における作動油の圧力が比較的小さいときには、こうしたカムシャフト１２のトルク変動に起因したベーン２４の揺動、すなわち進角側油圧室２６を縮小する方向（遅角側）への変位、及び遅角側油圧室２７を縮小する方向（進角側）への変位が発生する場合がある。

しかし、こうしたトルク変動に起因してカムシャフト１２に作用するトルクは、上述したようなカムシャフト１２のフリクションに起因して同カムシャフト１２に作用するトルクに比較して小さいものである。したがって、機関始動時においてベーン２４に作用する力としては、全体として、進角側油圧室２６が縮小する方向（遅角側）に作用する力の方が、遅角側油圧室２７が縮小する方向（進角側）に作用する力よりも大きくなる傾向にある。

したがって、機関始動時におけるクランキング時には、ベーン２４が遅角側に向かって、比較的勢いよく変位しやすい傾向がある。そのため、ベーン２４が遅角側に変位して同ベーン２４が収容室２５の内壁２５Ａに衝突すると、バルブタイミング可変機構２０の損傷を引き起こすおそれがある。

そこで、本実施形態では、機関始動時におけるクランキング時には、遅角側へのベーン２４の変位を抑制すべく、図５のフローチャートに示す「変位抑制処理」が実行される。
次に、こうした機関始動時のクランキング時において電子制御装置７０により実行される「変位抑制処理」の処理手順について説明する。なお、この電子制御装置７０が、本発明の規制状態判定手段、変位抑制手段としての機能を備えている。

本処理が開始されると、まず、前回の機関停止時に、Ｄレンジ状態でイグニッションスイッチ７４（ＩＧ）がオフされたか否かが判定される（ステップＳ１００）。
なお、変速機６０のシフト位置がＤレンジである状態でイグニッションスイッチ７４がオンからオフに切り替わったときには、他の処理により、この切り替え操作の情報が電子制御装置７０のメモリにおいて記憶される。そのため、本ステップでは、こうしたメモリに記憶された情報に基づいて判定処理される。

そして、この判定処理が否定判定される場合には（ステップＳ１００：ＮＯ）、前回の機関停止時において、変速機６０のシフト位置がＤレンジではなく、内燃機関１０の動力が遮断された状態（例えばＰレンジ）にある状態でイグニッションスイッチ７４がオフされており、停止遅延制御が実行された可能性が高いと判断することができる。この場合には、規制処理として実行される遅角指令制御によりバルブタイミングが最遅角位相にまで変更されて、ベーン２４が規制状態に移行したと判断することができる。そのため、本処理は終了されて、機関運転状態に応じた通常のバルブタイミング可変制御が実行される。

一方、上記ステップＳ１００における判定処理が肯定判定される場合には（ステップＳ１００：ＹＥＳ）、前回の機関停止時において、変速機６０のシフト位置がＤレンジにある状態でイグニッションスイッチ７４がオフされており、停止遅延制御が実行されずに内燃機関１０が停止されたと判断することができる。この場合には、ベーン２４が規制状態に移行しておらず、機関始動時において、ベーン２４が変位するおそれがあると判断することができる。

そこで、次に温間始動時であるか否かが判定される（ステップＳ１１０）。具体的には、水温センサ７３に基づき把握される機関冷却水温Ｔｗが、温間時であることを判定するための判定値として予め設定された所定温度α以上（Ｔｗ≧α）であることに基づいて判断される。

そして、温間始動時である旨判定される場合には（ステップＳ１１０：ＹＥＳ）、前回の機関停止からの経過時間が比較的短いため、進角側油圧室２６及び遅角側油圧室２７における作動油の排出量が比較的少なく、これら油圧室２６，２７に作動油が残存していると推定することができる。

そこで、このように温間始動時である旨判定される場合には、位相保持制御が実行されて（ステップＳ１２０）、本処理は終了される。この位相保持制御が本発明における保持制御に相当する。具体的には、先の図３（ｂ）に示す位置にスプール弁４１が駆動されて、各油圧室２６，２７に対する作動油の供給、及び各油圧室２６，２７からの作動油の排出が停止される。この場合には、各油圧室２６，２７に残存する作動油の圧力により、ベーン２４の位置が保持される。

一方、温間始動時ではない旨、すなわち冷間始動時である旨判定される場合には（ステップＳ１１０：ＮＯ）、前回の機関停止からの経過時間が比較的長いため、進角側油圧室２６及び遅角側油圧室２７における作動油の排出量が比較的多く、これら油圧室２６，２７に作動油が残存していない、もしくは残存量が少ないと推定することができる。

そこで、このように冷間始動時である旨判定される場合には、進角指令制御が実行されて（ステップＳ１３０）、本処理は終了される。この進角指令制御が本発明における供給制御に相当する。具体的には、先の図３（ａ）に示す位置にスプール弁４１が駆動されて、進角側供給ポート４２ａが開放される一方、進角側ドレインポート４５ａが閉塞される。これにより、進角側油圧室２６に対して作動油が供給されるため、同油圧室２６内の油圧が早期に上昇するようになる。

なお、上記ステップＳ１２０において実行される位相保持制御、及びステップＳ１３０において実行される進角指令制御については、クランキングが終了されたときに停止される。その後、機関運転状態に応じたバルブタイミング可変制御が実行される。

以上説明した第１の実施形態によれば、以下の作用効果を奏することができる。
（１）前回の機関停止時においてベーン２４が規制状態に移行したか否かを機関始動時に判定し、規制状態に移行していない旨判定されたときには、進角側油圧室２６が縮小する方向（遅角側）へのベーン２４の変位を抑制するようにしている（ステップＳ１２０，Ｓ１３０）。したがって、機関始動時において、ベーン２４が進角側油圧室２６側に変位して収容室２５の内壁２５Ａにベーン２４が衝突することを緩和することができ、ひいては、こうした衝突に起因するバルブタイミング可変機構２０の損傷を抑制することができるようになる。

（２）特に、温間始動時には、収容室２５内におけるベーン２４の位置を保持する位相保持制御が実行されるため（ステップＳ１２０）、機関始動時において進角側油圧室２６が縮小する方向へのベーン２４の変位が抑制される。これにより、収容室２５内の内壁２５Ａへのベーン２４の衝突を回避したり、その衝突強度を低減したりすることができるようになる。

（３）また、冷間始動時には、進角側油圧室２６に対して作動油を供給する供給制御、すなわち進角指令制御が実行されるため（ステップＳ１３０）、進角側油圧室２６における作動油の圧力が早期に上昇される。これにより、機関始動時において進角側油圧室２６が縮小する方向へのベーン２４の変位を抑制して、収容室２５の内壁２５Ａへのベーン２４の衝突回数を低減することができるようになる。

（４）ロック機構３０によってベーン２４が最遅角状態で機械的にロックされることにより、ベーン２４が規制状態とされるため、機関始動時において、ベーン２４の位置を確実に保持することができる。

（５）内燃機関１０のアイドル運転時にあっては、バルブタイミングが最遅角位相よりも進角側に保持されるように収容室２５内におけるベーン２４の位置が調整される。そのため、アイドル運転時においてバルブタイミングが最遅角位相に調整される構成と比較して、ベーン２４が最遅角状態において規制されずに内燃機関１０が停止される機会が増加する傾向にある。この点、本実施形態では、上記「変位抑制処理」が実行されるため、たとえ機関始動時においてベーン２４が規制状態に移行していない場合であっても、収容室２５内における遅角側へのベーン２４の変位が抑制される。したがって、機関始動時において収容室２５の内壁２５Ａに対するベーン２４の衝突を緩和することができる。

（第２の実施形態）
次に、本発明にかかる内燃機関の可変動弁装置を具体化した第２の実施形態について、上記第１の実施形態との相違点を中心に説明する。

上記第１の実施形態では、変速機６０のシフト位置がＤレンジにある状態でイグニッションスイッチ７４がオンからオフに切り替えられた旨判定されることに基づいて、ベーン２４が規制状態に移行していない旨判定される例を示した。

一方、イグニッションスイッチ７４がオンにある状態で内燃機関１０が停止したとき、すなわち運転者による機関停止要求を伴わず内燃機関１０が停止した場合（エンジンストール）であっても、停止遅延制御が実行されずに内燃機関１０が停止される。そこで、本実施形態の「変位抑制処理」では、前回の機関停止時においてエンジンストールが発生したと推定されるような場合には、ベーン２４が規制状態に移行していないと判定される。

本実施形態の電子制御装置７０は、先の図５に示した処理に代えて、図６のフローチャートに示す「変位抑制処理」を機関始動時において実行する。
本処理が開始されると、まず、ベーン２４が最遅角状態でロックされているか否かが判定される（ステップＳ２００）。具体的には、下記条件１及び条件２のいずれか一方が成立するときに、ベーン２４が最遅角状態でロックされていないとして否定判定される。

（条件１）前回の機関停止時に、変速機６０のシフト位置が内燃機関１０の動力を伝達可能な位置（例えばＤレンジ）でイグニッションスイッチ７４がオンからオフに切り替えられたこと。

（条件２）前回の機関停止時に、イグニッションスイッチ７４がオンである状態、すなわち運転者による機関停止要求がなされていない状態で、内燃機関１０が停止されたこと。

そして、ベーン２４が最遅角状態でロックされている旨判定される場合には（ステップＳ２００：ＹＥＳ）、本処理は終了される。
一方、ベーン２４が最遅角状態でロックされていない旨判定される場合には（ステップＳ２００：ＮＯ）、以下のステップＳ２１０〜ステップＳ２３０において、先の図５に示すステップＳ１１０〜ステップＳ１３０と同一の処理が実行される。

以上説明した第２の実施形態によれば、上記（１）〜（５）と同様の作用効果を奏することができる。
（その他の実施形態）
なお、この発明にかかる内燃機関の可変動弁装置は、上記各実施形態にて例示した構成に限定されるものではなく、同実施形態を適宜変更した例えば次のような形態として実施することもできる。

・上記第１の実施形態では、変速機６０のシフト位置について、内燃機関１０の動力を伝達可能な位置をＤレンジとし、内燃機関１０の動力の伝達を遮断する位置をＰレンジとする例を示した。そして、図５のステップＳ１００における判定処理では、Ｄレンジ状態でＩＧがオフされたことに基づいてベーン２４が規制状態にない旨判定するようにしていた。しかしながら、内燃機関１０の動力が伝達可能な位置であるか否かを判定することができる態様であれば、シフト位置の判定条件（Ｄレンジであること）についてはこの例に限られない。

・また、ベーン２４が規制状態であるか否かの判定処理について、上記各実施形態において示した例に限られない。例えば、上記第２の実施形態において示した（条件２）のみに基づいてベーン２４が規制状態であるか否かを判定するようにしてもよい。

・上記各実施形態では、機関始動時のクランキング時において、「変位抑制処理」を実行する例を示した。しかし、この「変位抑制処理」の実行期間について、これよりも長くなるように適宜変更してもよい。要するに、機関始動に伴ってベーン２４が遅角側に変位することによる内壁２５Ａへの衝突強度を効果的に緩和することができる期間を設定すればよい。また、「位相保持制御」の実行期間と、「進角指令制御」の実行期間とは、必ずしも同一であることを要しない。

・上記各実施形態では、機関始動における機関冷却水温Ｔｗが所定温度α（Ｔｗ≧α）以上であるときに、温間始動時である旨判定する例を示したが、他の判定処理により判定するようにしてもよい。例えば、前回の機関停止からの経過時間を計測し、この経過時間が所定時間以内であるときに温間始動時である旨判定する態様を採用してもよい。

・上記各実施形態では、温間始動時であるときには、「位相保持制御」が実行され、冷間始動時であるときには、「進角指令制御」が実行される例を示した。しかし、機関始動時においてベーン２４が規制状態に移行していない旨判定されるときには、温間始動時及び冷間始動時に関わらず、「進角指令制御」を実行するようにしてもよい。図７に、この変形例に対応した「変位抑制処理」の処理手順を示す。同図７に示すように、機関始動時において本処理が開始されると、まずベーン２４が最遅角状態でロックされているか否かが判定され（ステップＳ３００）、ロックされていない旨判定される場合には（ステップＳ３００：ＹＥＳ）、「進角制令制御」が実行される（ステップＳ３１０）。一方、ベーン２４が最遅角状態でロックされている旨判定される場合には（ステップＳ３００：ＮＯ）、本処理が終了されて、通常のバルブタイミングの可変制御が実行される。この場合であっても、上記（１）、（４）、（５）に示した各作用効果に加えて、下記（６）に示す作用効果を奏することができる。

（６）機関始動時において、進角側油圧室２６が縮小する方向への（遅角側）ベーン２４の変位を抑制することができる。
・上記各実施形態では、内燃機関１０のアイドル運転時において、バルブタイミングが最遅角位相よりも進角側に保持されるように収容室２５内におけるベーン２４の位置が調整される例を示した。しかし、こうしたアイドル運転時におけるバルブタイミングについては、適宜変更することができる。また、上述したバルブリフト量可変機構５０が設けられておらず、バルブタイミングのみが可変設定される内燃機関１０であっても、本発明を適用することができる。この場合であっても、機関始動時においてベーン２４が遅角側に変位することを抑制することにより、上記（１）〜（４）及び（６）に示した各作用効果を奏することができる。

・上記各実施形態では、機関停止時においてベーン２４が最遅角状態で機械的にロックされる例を示したが、このベーン２４の変位が規制される位置については、適宜変更してもよい。例えば、ベーン２４が最進角状態でロックされる構成を採用することができる。

・さらに、ベーン２４の変位を規制する構成についても、例示したロック機構３０に限られない。すなわち、機関始動時におけるベーン２４の不要な変位を抑制することのできる機構であれば、他の構成を採用してもよい。

・上記各実施形態では、バルブタイミング可変機構２０のハウジング２２がクランクシャフト１１に駆動連結され、ベーン体２３がカムシャフト１２に駆動連結された例を示した。しかし、ハウジング２２がカムシャフト１２に駆動連結され、ベーン体２３がクランクシャフト１１に駆動連結されるようにバルブタイミング可変機構２０を構成してもよい。この場合には、クランクシャフト１１の回転方向に対して反対方向にカムシャフト１２が相対回転するときに縮小する第１油圧室を、遅角側油圧室２７として構成すればよい。そして、ベーン２４が規制状態に移行していない旨判定されるときには、遅角側油圧室２７が縮小する方向への（進角側）、ベーン２４の変位を抑制することにより、少なくとも上記（１）に示した作用効果と同様の作用効果を奏することができる。

・上記各実施形態では、本発明の可変動弁装置を内燃機関１０の吸気系に適用した例を示したが、内燃機関１０の排気系であっても、本発明は適用可能である。

１０…内燃機関、１１…クランクシャフト、１２，３…吸気カムシャフト、１３…タイミングチェーン、１４…オイルパン、１５…オイルポンプ、２０…バルブタイミング可変機構、２１，１…スプロケット、２２，２…ハウジング、２３，４…ベーン体、２４，５…ベーン、２５，６…収容室、２５Ａ，６Ａ…内壁、２６，７…進角側油圧室（第１油圧室）、２７，８…遅角側油圧室（第２油圧室）、３０，９…ロック機構、３１…ロックピン、３２…スプリング、３３…係合穴、４０…油圧調整弁（ＯＣＶ）、４１…スプール弁、４２…進角側油路、４２ａ…進角側供給ポート、４３…遅角側油路、４３ａ…遅角側供給ポート、４４…供給通路、４４ａ…供給ポート、４５…進角側ドレイン通路、４５ａ…進角側ドレインポート、４６…遅角側ドレイン通路、４６ａ…遅角側ドレインポート、５０…バルブリフト量可変機構、６０…変速機、７０…電子制御装置、７１…クランク角センサ、７２…カム角センサ、７３…水温センサ、７４…イグニッションスイッチ、７５…シフト位置センサ。

Claims (10)

1. 内燃機関のクランクシャフト及びカムシャフトの一方に駆動連結されたハウジングと、同ハウジングの内部に形成された収容室内に配置されて同収容室内を第１油圧室と第２油圧室とに区画するベーンを有するとともに前記クランクシャフト及び前記カムシャフトの他方に駆動連結されたベーン体とを備え、前記第１油圧室及び前記第２油圧室に供給する作動油の圧力により同収容室内で前記ベーンを変位させて前記ハウジングと前記ベーン体とを相対回転させることにより、前記クランクシャフトに対する前記カムシャフトの回転位相を変更して同カムシャフトにより開閉されるバルブのバルブタイミングを変更するようにした内燃機関の可変動弁装置であって、前記クランクシャフトの回転方向に対して反対方向に前記カムシャフトが相対回転するときには、前記第１油圧室が縮小する方向に前記ベーンが変位するものであり、機関停止要求時には、前記収容室内における前記ベーンの変位を所定位置で規制する規制処理を実行した後に機関停止する停止遅延制御が実行される可変動弁装置において、
   前記規制処理を通じて前記ベーンが規制状態に移行したか否かを機関始動時に判定する規制状態判定手段と、
   前記規制状態判定手段により前記ベーンが規制状態に移行していない旨判定されたときには、機関始動時において前記第１油圧室が縮小する方向への前記ベーンの変位を抑制する変位抑制手段とを備える
   ことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
2. 請求項１に記載の内燃機関の可変動弁装置において、
   前記変位抑制手段は、温間始動時であるときに、前記第１油圧室及び第２油圧室からの作動油の排出を停止することにより前記収容室内における前記ベーンの位置を保持する位相保持制御を実行する
   ことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の内燃機関の可変動弁装置において、
   前記変位抑制手段は、冷間始動時であるときに、前記第１油圧室に対して作動油を供給する供給制御を実行する
   ことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
4. 請求項１に記載の内燃機関の可変動弁装置において、
   前記変位抑制手段は、前記第１油圧室に対して作動油を供給する供給制御を実行する
   ことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の内燃機関の可変動弁装置において、
   前記規制状態判定手段は、前回の機関停止時において、前記内燃機関に接続された変速機のシフト位置が動力伝達可能な位置にある状態でイグニッションスイッチがオンからオフに切り替わったことに基づいて前記規制状態にない旨判定する
   ことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の内燃機関の可変動弁装置において、
   前記規制状態判定手段は、前回の機関停止時において、運転者による機関停止要求を伴わずに前記内燃機関が停止したことに基づいて前記規制状態にない旨判定する
   ことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
7. 前記カムシャフトの相対回転を前記所定位置において機械的にロックするロック機構を更に有し、
   前記規制処理において前記ロック機構により前記ベーンが前記所定位置でロックされることにより前記規制状態とされる
   請求項１〜６のいずれか１項に記載の内燃機関の可変動弁装置。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の内燃機関の可変動弁装置において、
   前記停止遅延制御は、前記収容室の内壁に前記ベーンが当接する最変位状態を前記所定位置とするものであり、
   前記ベーンが前記最変位状態に達するまで前記収容室内の作動油圧力により前記収容室内において前記ベーンを変位させた後に前記内燃機関を停止して前記規制状態とする
   ことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
9. 請求項８に記載の内燃機関の可変動弁装置において、
   前記カムシャフトは吸気バルブを開閉する吸気カムシャフトであり、
   前記最変位状態は、前記第１油圧室が最も縮小され且つ前記吸気バルブのバルブタイミングが最遅角位相となる最遅角状態である
   ことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
10. 請求項９に記載の内燃機関の可変動弁装置において、
    前記内燃機関のアイドル運転時には、前記バルブタイミングが最遅角位相よりも進角側に保持されるように前記収容室内における前記ベーンの位置が調整される
    ことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。

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