JP2010242531A - 内燃機関のバルブタイミング制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の停止時に、バルブタイミングをより適切に所定位相に規制することのできるバルブタイミング制御装置を提供する。
【解決手段】電子制御装置５０は、イグニッションスイッチ６０がオフ位置にあることが検出されると、バルブタイミングを中間位相とすべくバルブタイミング変更機構２０を制御するとともに、ロックピンをロック孔に挿入すべくロック機構３０を制御する。電子制御装置５０は、ロック機構３０の制御の開始以降の所定期間において、バルブタイミングが中間位相にある旨が継続して判定されたことを条件に、内燃機関１０を停止する。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の出力軸に対するカムシャフトの相対回転位相を変更することにより機関バルブの開閉タイミングを変更するバルブタイミング制御装置に関する。

従来、内燃機関のバルブタイミング制御装置は、燃費や出力、排気性状の向上を図るために、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変更するようにしている。

特許文献１に記載のバルブタイミング制御装置では、内燃機関の出力軸に連結されるハウジングの内部に、カムシャフトに固定されるベーン体が回動可能に収容され、このベーン体から周方向に延伸するベーンによってハウンジング内に進角用油圧室と遅角用油圧室とが区画形成されている。そして、このバルブタイミング制御装置では、各油圧室の油圧を変更することによりベーン体を回動させ、これにより出力軸に対するカムシャフトの相対回転位相を変更させてバルブタイミングを変更するようにしている。

このバルブタイミング制御装置では、ベーン体が回動してバルブタイミングが始動時に適した中間位相となると、ベーン体に設けられたロックピンがハウジングに設けられたロック孔に対して出入可能な状態となる。そして、この状態において、ベーン体のロックピンが、圧縮スプリングの付勢力によってハウジングのロック孔に挿入されると、ベーン体の回動が規制されるため、バルブタイミングが所定位相に規制される。また、この状態において、ロックピンに対して圧縮スプリングの付勢力に抗する方向に油圧が作用すると、ロックピンはロック孔から抜き出た状態となり、バルブタイミングの変更が許容される。

以上の構成を有する上記バルブタイミング制御装置では、内燃機関の停止時に、次回の始動時に備えて、バルブタイミングを始動時に適した上記中間位相に規制するようにしている。具体的には、このバルブタイミング制御装置は、イグニッションスイッチがオフ位置に変更されたことを検出すると、バルブタイミングを中間位相へと変更すべく、油圧によりベーン体を回動させる。そして、バルブタイミングが中間位相に到達したと判断されたときに、ロックピンに対する油圧の供給を停止し、内燃機関を停止するようにしている。

特開２００２−３５７１３６号公報

上記特許文献１に記載のバルブタイミング制御装置では、バルブタイミングが中間位相に到達したと判断されたときに、ロックピンに対する油圧の供給を停止し、内燃機関を停止するようにしている。そのため、ロックピンに対する油圧の供給を停止し始めてからロックピンがロック孔に挿入されるまでに時間を要する場合には、ロックピンがロック孔に挿入される前に内燃機関が停止される虞があり、これにより、機関停止後にバルブタイミングが中間位相と異なる位相に変位するといった事態が生じ得る。また、バルブタイミングが中間位相にあると一旦判断されたとしても、その後にロックピンがロック孔に挿入される前にカムシャフトの振動などによりバルブタイミングが中間位相と異なる位相に変位する場合があり、こうした場合にも、ロックピンがロック孔に挿入されないまま内燃機関が停止される虞がある。そのため、このような場合には、機関停止時にバルブタイミングを始動時に適した位相に規制することができない。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、内燃機関の停止時に、バルブタイミングをより適切に所定位相に規制することのできるバルブタイミング制御装置を提供することにある。

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、内燃機関のバルブタイミング制御装置であって、内燃機関の出力軸に対するカムシャフトの位相を変更することにより機関バルブのバルブタイミングを変更するバルブタイミング変更機構と、前記バルブタイミングが所定位相であるときに、前記出力軸に連結される部材と前記カムシャフトに連結される部材とを機械的に係合させることにより前記バルブタイミングを前記所定位相に規制するロック状態と、前記係合を解除することにより前記バルブタイミングの変更を許容する非ロック状態とに切り換えられるロック機構と、前記バルブタイミングが前記所定位相であるか否かを判定する判定手段と、前記機関の停止要求があることを条件に、前記バルブタイミングを前記所定位相とすべく前記バルブタイミング変更機構を制御するとともに、前記ロック機構をロック状態に制御する制御手段と、前記制御手段による前記ロック機構の制御の開始以降の所定期間において前記判定手段により前記バルブタイミングが前記所定位相である旨が継続して判定されたことを条件に、前記機関を停止する停止手段とを備えることを要旨とする。

上記構成によれば、内燃機関の停止要求があることを条件に、バルブタイミングを所定位相とすべくバルブタイミング機構を制御するとともに、ロック機構をロック状態とするように制御するようにしている。そして、このロック機構の制御が開始された以降の所定期間において、バルブタイミングが所定位相である旨が継続して判定される場合には、ロック機構の非ロック状態からロック状態への変更が完了したと判断することができるため、バルブタイミングが所定位相に規制された後に内燃機関を停止することができる。したがって、内燃機関の停止時に、バルブタイミングをより適切に所定位相に規制することができる。なお、前記所定期間は、ロック機構が非ロック状態からロック状態へと変更されるのに要する時間以上の長さに設定される。

なお、機関の停止要求とは、例えばイグニッションスイッチをオフ位置に変更する操作等が挙げられ、機関運転が自動的に停止・始動される内燃機関にあっては、制御装置によって自動停止要求がなされたこと等が挙げられる。また、停止手段による機関停止は、燃料の噴射停止や混合気の点火停止により行うことができる。

請求項２に記載の発明は、内燃機関のバルブタイミング制御装置であって、内燃機関の出力軸に連結される第１の回転体と、同第１の回転体の内部において相対回転可能に収容されてカムシャフトに固定される第２の回転体とを有し、同第２の回転体の径方向に延伸するベーンによって区画される進角用流体室及び遅角用流体室の流体圧を変更して前記第２の回転体を回動させることにより機関バルブのバルブタイミングを変更するバルブタイミング変更機構と、前記第１の回転体及び前記第２の回転体のうちの一方に形成されるロックピンと他方に形成されて前記バルブタイミングが所定位相であるときに前記ロックピンが出入自在となるロック孔とを有し、前記ロックピンを前記ロック孔に挿入して前記バルブタイミングを前記所定位相に規制するロック状態と、前記ロックピンを前記ロック孔から抜出して前記バルブタイミングの変更を許容する非ロック状態とに切り換えられるロック機構と、前記バルブタイミングが前記所定位相であるか否かを判定する判定手段と、前記機関の停止要求があることを条件に、前記バルブタイミングを前記所定位相とすべく前記バルブタイミング変更機構を制御するとともに、前記ロックピンを前記ロック孔に挿入すべく前記ロック機構を制御する制御手段と、前記制御手段による前記ロック機構の制御の開始以降の所定期間において前記判定手段により前記バルブタイミングが前記所定位相である旨が継続して判定されたことを条件に、前記機関を停止する停止手段とを備えることを要旨とする。

上記構成によれば、内燃機関の停止要求があることを条件に、バルブタイミングを所定位相とすべくバルブタイミング機構を制御するとともに、ロックピンをロック孔に挿入すべくロック機構を制御するようにしている。そして、このロック機構の制御が開始された以降の所定期間において、バルブタイミングが所定位相である旨が継続して判定される場合には、ロックピンがロック孔に挿入可能な状態が所定期間継続していると判断できるため、この間に、ロック孔に対するロックピンの挿入が完了してロック機構がロック状態になったと判断することができる。したがって、上記構成によれば、ロック機構がロック状態となったと判断された後に内燃機関を停止することができ、内燃機関の停止時に、バルブタイミングをより適切に所定位相に規制することができる。

なお、ロックピンの挿入が完了するとは、バルブタイミングを所定位相で規制可能な程度にロックピンがロック孔に挿入される状態となることを意味する。また、機関の停止要求とは、例えばイグニッションスイッチをオフ位置に変更する操作等が挙げられ、機関運転が自動的に停止・始動される内燃機関にあっては、制御装置によって自動停止要求がなされたこと等が挙げられる。また、停止手段による機関停止は、燃料の噴射停止や混合気の点火停止により行うことができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記ロック機構は、流体圧により前記ロック状態と前記非ロック状態とに切り換えられるものであり、前記所定期間は、前記機関の温度に基づいて設定されることを要旨とする。

内燃機関の温度が変化すると、ロック機構において作用する流体圧が変化するため、ロック機構が非ロック状態からロック状態へと変更されるのに要する時間が変化する。したがって、ロック機構がロック状態に変更された判断するための前記所定期間を内燃機関の温度に基づいて設定することにより、この所定期間をより適切に設定することができる。

本発明にかかるバルブタイミング制御装置の一実施形態において、内燃機関及びその周辺機構を示す模式図。 同実施形態において、バルブタイミング変更機構の断面図。 （ａ）及び（ｂ）は同実施形態にかかるロック機構の断面図。 同実施形態において、内燃機関の停止時におけるバルブタイミング制御の実行手順を示すフローチャート。

以下、本発明にかかる内燃機関のバルブタイミング制御装置を、車載内燃機関のバルブタイミング制御装置に具体化した一実施形態について、図１〜図４を参照して説明する。
図１は本実施形態にかかる内燃機関１０及びその周辺機構を示している。図１に示されるように本実施形態にかかる内燃機関１０の出力軸１１には、図示しない吸気バルブ及び排気バルブを開閉するカムシャフト１２がタイミングチェーン１３を介して連結されている。なお、図１にあっては吸気側のカムシャフト１２のみが図示されている。

各カムシャフト１２の先端にはバルブタイミング変更機構２０がそれぞれ設けられており、タイミングチェーン１３はこのバルブタイミング変更機構２０のスプロケット２１に巻き掛けられている。これにより、機関運転に伴い出力軸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変更機構２０に伝達され、バルブタイミング変更機構２０とともにカムシャフト１２が回転する。

図２はバルブタイミング変更機構２０の内部構造を示す断面図である。図２に示されるようにスプロケット２１と一体に形成されたバルブタイミング変更機構２０のハウジング２２の中には、カムシャフト１２に固定されたロータ２３が回動可能に収容されている。すなわち、ハウジング２２が、内燃機関１０の出力軸１１に連結される第１の回転体又は部材に相当し、ロータ２３が、内燃機関１０のカムシャフト１２に固定される第２の回転体又は連結される部材に相当する。

図２に示されるようにロータ２３にはその中心から径方向に突出する４つのベーン２４が設けられているとともに、ハウジング２２にはこれらベーン２４をそれぞれ収容する４つの収容室２５が設けられている。これにより、ハウジング２２内にロータ２３が収容された状態において、収容室２５はベーン２４によって進角用油圧室２６と遅角用油圧室２７とに区画されている。そして、このようにベーン２４を挟むように配設された進角用油圧室２６及び遅角用油圧室２７内の油圧が調整されることにより、ベーン２４が収容室２５内で移動し、ロータ２３がハウジング２２内で回動するようになる。

進角用油圧室２６及び遅角用油圧室２７への作動油の供給は、図１に示されるように内燃機関１０の出力軸１１に連結された機械式のオイルポンプ１５によって行われる。図１に示されるようにバルブタイミング変更機構２０の進角用油圧室２６には進角用油路４２が、また遅角用油圧室２７には遅角用油路４３がそれぞれ接続されている。進角用油路４２及び遅角用油路４３は、第１油圧調整弁４０を介して第１供給油路４１及び第１還流油路４４に接続されている。

オイルポンプ１５は第１供給油路４１の途中に設けられており、オイルポンプ１５によってオイルパン１４からくみ上げられた作動油は、第１供給油路４１を通じて各油圧室２６，２７に選択的に供給される。また、ロータ２３の回動に伴い各油圧室２６，２７から排出される作動油は第１還流油路４４を通じてオイルパン１４に戻される。なお、オイルポンプ１５から吐出される作動油の一部は、図示しない潤滑油通路を通じて機関各部に潤滑油として供給され、機関各部の潤滑に供された後、オイルパン１４へと戻される。

第１油圧調整弁４０は電気的な駆動信号に基づいて駆動されるソレノイドバルブからなり、吸気側及び排気側の各バルブタイミング変更機構２０について各別に設けられている。第１油圧調整弁４０は、駆動信号のデューティ比の大小に応じて上記各油路４１〜４４の接続態様を切り替える。具体的には、デューティ比が５０％のときに図１に示されるように上記各油路４１〜４４の連通を全て遮断する状態になる。そして、デューティ比が５０％よりも小さいときには、第１供給油路４１と進角用油路４２とを連通するとともに、第１還流油路４４と遅角用油路４３とを連通する状態になり、デューティ比が小さくなるほど進角用油圧室２６に供給される作動油の量を増大させる。一方、デューティ比が５０％よりも大きいときには、第１供給油路４１と遅角用油路４３とを連通するとともに、第１還流油路４４と進角用油路４２とを連通する状態になり、デューティ比が大きくなるほど遅角用油圧室２７に供給される作動油の量を増大させる。

これにより、デューティ比が５０％よりも小いときには、オイルポンプ１５によってくみ上げられた作動油が第１供給油路４１及び進角用油路４２を通じて進角用油圧室２６へと供給されるとともに、遅角用油圧室２７内の作動油が遅角用油路４３及び第１還流油路４４を通じてオイルパン１４へと戻されるようになる。こうして進角用油圧室２６内の油圧が増大すると、図２において、ロータ２３がハウジング２２内において右回り、すなわち破線矢印で示される進角側に回動する。これに伴いカムシャフト１２が進角側に回動し、出力軸１１に対するカムシャフト１２の相対回転位相がバルブタイミングを進角させる方向に変位する。

一方、デューティ比が５０％よりも大きいときには、オイルポンプ１５によってくみ上げられた作動油が第１供給油路４１及び遅角用油路４３を通じて遅角用油圧室２７へと供給されるとともに、進角用油圧室２６内の作動油が進角用油路４２及び第１還流油路４４を通じてオイルパン１４へと戻されるようになる。こうして遅角用油圧室２７内の油圧が増大すると、図２において、ロータ２３がハウジング２２内で左回り、すなわち破線矢印で示される遅角側に回動する。これに伴いカムシャフト１２が遅角側に回動し、出力軸１１に対するカムシャフト１２の相対回転位相がバルブタイミングを遅角させる方向に変位する。

また、デューティ比が５０％に設定されたときには、各油圧室２６，２７内の作動油の給排が停止されるため、各油圧室２６，２７内の油圧によってハウジング２２内でのロータ２３の回動が規制され、バルブタイミングが保持される。

ところで、上記のような油圧駆動式のバルブタイミング変更機構２０にあっては、オイルポンプ１５から各油圧室２６，２７に供給される油圧が小さい機関始動時には、各油圧室２６，２７内の油圧が不足するため、ロータ２３の回動を規制してバルブタイミングを所望の位相に保持することが困難となる。そこで、このバルブタイミング変更機構２０では、機械的な係合によりロータ２３の回動を規制することにより、バルブタイミングを始動時に適した所定位相に保持するロック機構３０を設け、機関始動時のように各油圧室２６，２７内の油圧が小さいときには、このロック機構３０によってバルブタイミングを前記所定位相に保持するようにしている。なお、本実施形態のバルブタイミング変更機構２０にあっては、ロック機構３０によってバルブタイミングを最遅角位相と最進角位相の間の中間位相にロータ２３を規制するようにしている。

図３（ａ），（ｂ）はロック機構３０近傍を拡大して示すバルブタイミング変更機構２０の断面図である。ロック機構３０は、図２及び図３に示されるように、ハウジング２２において４つの収容室２５のうちの１つの壁面に形成されたロック孔３３と、ベーン２４から出没するように往復動可能に設けられるロックピン３１とを含んで構成されている。バルブタイミングが前記中間位相となる状態においては、このロックピン３１は、収容室２５の壁面に形成されたロック孔３３に対応する位置となり、ベーン２４に対して往復動することでロック孔３３に対して出入自在な状態となる。なお、この構成に代わり、このロック孔３３及びロックピン３１を複数の収容室２５及びベーン２４に設けるようにしてもよく、さらには、ロータ２３にロック孔３３を、ハウジング２２にロックピン３１をそれぞれ設けるようにしてもよい。

図３に示されるように、ロックピン３１はスプリング３２によって常にベーン２４から突出する方向に付勢されている。そして、図３（ａ），（ｂ）の下方に示されるようにロック孔３３の底部には作動油が供給されて油圧が作用するロック用油路３４が形成されている。ロックピン３１の先端部には、このロック用油路３４内の油圧がスプリング３２の付勢力と反対方向に作用する。このロック用油路３４は、図１に示すように、第２油圧調整弁４７を介して第２供給油路４８と第２還流油路４９とに接続されており、これら第２供給油路４８と第２還流油路４９とは、それぞれ第１供給油路４１におけるオイルポンプ１５の下流側と第１還流油路４４とに接続されている。この第２油圧調整弁４７は、電気的な駆動信号に基づいて駆動されるソレノイドバルブからなり、駆動信号のデューティ比が大きくなると、オイルパン１４内の作動油が第１供給油路４１及び第２供給油路４８を通じてロック用油路３４へ多く供給され、デューティ比が小さくなると、第２還流油路４９及び第１還流油路４４を通じてロック用油路３４内の作動油がオイルパン１４へ還流される。

これにより、ロータ２３が回動してバルブタイミングが中間位相となると、図３（ａ）に示されるように、ロック機構３０においては、ロック用油路３４の油圧を低下させることにより、ロックピン３１がスプリング３２によって付勢されてロック孔３３に挿入されるロック状態となり、ロータ２３の回動が規制される。このようにして、ロック機構３０を有するバルブタイミング変更機構２０によれば、機関始動時のように各油圧室２６，２７内の油圧を十分に確保できないときであってもロック機構３０をロック状態とすることにより、ロータ２３の回動を規制して、バルブタイミングが不安定になることを回避することができるようになる。

一方、内燃機関が始動してオイルポンプ１５が駆動されるとともに、第２油圧調整弁４７の開度制御が実行されると、ロック機構３０においては、ロック用油路３４内の油圧を上昇させ、この油圧が所定圧力以上となると、図３（ｂ）に破線矢印で示されるように、ロックピン３１がスプリング３２の付勢力に抗して押し戻され、ロック機構が非ロック状態となる。そして、ロック機構３０が非ロック状態であるときには、上述したように、進角用油圧室２６と遅角用油圧室２７との油圧が調整されることにより、先の図２に示すように、ロータ２３が破線矢印に示す方向に回動して、バルブタイミングが変更される。

こうしたバルブタイミング変更機構２０におけるバルブタイミングの変更やロック機構３０のロック状態及び非ロック状態の切り替えは、車両に搭載されて内燃機関１０を統括的に制御する電子制御装置５０によって行われる。

電子制御装置５０は、機関制御に係る各種演算処理を実行するＣＰＵ、その制御に必要なプログラムやデータの記憶されたＲＯＭ、ＣＰＵの演算結果等が一時記憶されるＲＡＭ、外部との間で信号を入・出力するための入・出力ポート等を備えて構成されている。

電子制御装置５０の入力ポートには、内燃機関１０の出力軸１１の回転角、及び出力軸１１の回転速度である機関回転速度を検出するクランク角センサ５１、カムシャフト１２の回転角を検出するカムポジションセンサ５２、機関冷却水温を検出する水温センサ５３、内燃機関１０の吸入空気量を検出するエアフロメータ５４、運転者によるアクセル操作量を検出するアクセルポジションセンサ５５等の各種センサが接続されている。また、電子制御装置５０には、運転者の操作によりオフ位置、アクセサリ位置、スタート位置及びオン位置及びに切り換えられるイグニッションスイッチ６０が接続されている。

また、電子制御装置５０の出力ポートには、内燃機関１０の各種機器、上記オイルポンプ１５及び第１油圧調整弁４０や第２油圧調整弁４７等の駆動回路等が接続されている。これにより電子制御装置５０は、各種センサやイグニッションスイッチ６０から出力される信号に基づいて各種演算処理を実行し、その結果に基づいて機関各部を制御する。

具体的には、電子制御装置５０は、例えば、アクセル操作量に基づいて出力要求の大きさを推定し、出力要求の大きさに見合った出力を発生するように内燃機関１０の燃料噴射量を制御する。また、クランク角センサ５１によって検出される出力軸１１の回転角と、カムポジションセンサ５２によって検出されるカムシャフト１２の回転角とに基づいてバルブタイミング変更機構２０における現在の相対回転位相を算出する。そして、電子制御装置５０は、機関回転速度や、吸入空気量に基づいて最適なバルブタイミングとなるように同バルブタイミングの目標位相を算出し、実際の相対回転位相がこの目標位相に一致するように第１油圧調整弁４０に出力する駆動信号のデューティ比を制御する。このようにデューティ比を設定して第１油圧調整弁４０を制御することによって進角用油圧室２６及び遅角用油圧室２７に供給する作動油の量を調整し、出力軸１１とカムシャフト１２の相対回転位相を変更する位相変更制御を実行することにより、吸気バルブや排気バルブのバルブタイミングを機関運転状態に応じた適切なタイミングに変更する。

また、電子制御装置５０は、内燃機関１０の停止時に、次回の始動時に備えて、ロック機構３０によりバルブタイミングを中間位相に規制するようにしている。具体的には、電子制御装置５０は、制御手段として、内燃機関１０の停止要求があると、バルブタイミングを中間位相とすべく第１油圧調整弁４０を調整することによりロータ２３を回動させるとともに、バルブタイミングが中間位相となった状態でロック機構３０においてロックピン３１がロック孔３３に挿入されるようにロック機構３０を制御する。そして、電子制御装置５０は、その後に内燃機関１０を停止するようにしている。

ここで、ロータ２３が回動してバルブタイミングが中間位相となった状態では、ロックピン３１がロック孔３３に挿入可能な状態とはなるものの、ロック用油路３４内の油圧が低下し始めてからロック孔に対するロックピン３１の挿入が完了するまでには時間を要する。したがって、バルブタイミングが中間位相である旨が一時的に判定されて、ロック機構３０をロック状態とする制御が開始されたとしても、未だ、ロック用油路３４内の油圧が十分に低下しておらず、ロック機構３０においてロックピン３１がロック孔３３に挿入していない可能性がある。そのため、このような状態で内燃機関１０が停止されると、ロック機構３０によってバルブタイミングが中間位相に規制されていない状態で同機関１０が停止される虞がある。

そこで、本実施形態では、電子制御装置５０が、内燃機関１０の停止時にバルブタイミングをより適切に中間位相に規制すべく、図４のフローチャートに示す手順に従って停止時バルブタイミング制御を実行するようにしている。この図４に示す制御は、内燃機関１０の運転中において所定周期毎の割り込み処理として繰り返し実行される。

停止時バルブタイミング制御が開始されると、図４に示すように、先ずステップＳ１１において、内燃機関１０の停止要求があるか否かが判定される。具体的には、イグニッションスイッチ６０がオフ位置に操作されているか否かを判定する。そして、内燃機関１０の停止要求がないと判定される場合には、エンドに移って本処理が終了され、機関運転状態に基づく通常のバルブタイミング制御が実行される。一方、このステップＳ１１において、内燃機関の停止要求が有ると判定された場合には、ステップＳ１２に移る。

ステップＳ１２では、後述するステップＳ１６で用いられる所定カウントＣ_ｔ が設定される。なお、この制御ルーチンが所定カウントＣ_ｔ 回繰り返される期間が、バルブタイミングが中間位相である状態において、ロック機構３０が非ロック状態からロック孔３３に対してロックピン３１の挿入が完了するロック状態へと変化するのに必要な所定期間に相当し、所定カウントＣ_ｔ は、実験などにより予め設定される。また、内燃機関１０の温度が低いほど作動油の流動性が低下してロック用油路３４の作動油の排出に時間を要し、ロック孔３３に対するロックピン３１の挿入が完了するための時間が長くなるため、この所定カウントＣ_ｔ は、機関温度が低いほど大きい値に設定される。

そして、ステップＳ１２からステップＳ１３に移り、バルブタイミングを中間位相に変更する制御が実行される。具体的には、このステップＳ１３では、まず、電子制御装置５０が、クランク角センサ５１によって検出される出力軸１１の回転角と、カムポジションセンサ５２によって検出されるカムシャフト１２の回転角とに基づいてバルブタイミング変更機構２０における現在の相対回転位相を算出する。そして、算出された回転位相、すなわちバルブタイミングが、中間位相よりも進角側にある場合には、第１油圧調整弁４０の駆動信号のデューティ比を５０％よりも大きい値に設定してオイルポンプ１５を駆動することで、遅角用油圧室２７の油圧を上昇させるとともに、進角用油圧室２６の油圧を低下させ、ロータ２３を遅角側へ回動させる。一方、バルブタイミングが中間位相よりも遅角側にある場合には、第１油圧調整弁４０の駆動信号のデューティ比を５０％よりも小さい値に設定してオイルポンプ１５を駆動することで、進角用油圧室２６の油圧を上昇させるとともに、遅角用油圧室２７の油圧を低下させ、ロータ２３を進角側へ回動させる。また、バルブタイミングが中間位相にある場合には、第１油圧調整弁４０の駆動信号のデューティ比を５０％に設定してこの状態を保持する。

そして、ステップＳ１３からステップＳ１４に移り、バルブタイミングが中間位相にあるか否かが判定する。すなわち、電子制御装置５０はクランク角センサ５１によって検出される出力軸１１の回転角と、カムポジションセンサ５２によって検出されるカムシャフト１２の回転角とに基づいて現在のバルブタイミングが中間位相であるか否かを判定する。なお、この電子制御装置５０、クランク角センサ５１及びカムポジションセンサ５２によるステップＳ１４での処理が、判定手段としての処理に該当する。

ステップＳ１４において、バルブタイミングが中間位相である判定されると、ステップＳ１５に移り、ロック機構３０がロック状態となるように制御する。すなわち、バルブタイミングが中間位相であれば、ロック機構３０において、ロックピン３１がロック孔３３に対して出入自在な状態となっている。したがって、ロック機構３０をロック状態とすべく、第２油圧調整弁４７を制御することにより、ロック用油路３４内の油圧を低下させる。この制御により、ロック用油路３４内の油圧が所定圧力以下となると、ロックピン３１がスプリング３２による付勢力によってロック孔３３に挿入される。

そして、ステップＳ１６に移り、カウントアップが行われる。ステップ１６では、前回のルーチンにおけるカウントＣ_ｎ−１ に「１」が加算される。すなわち、前回のカウントＣ_ｎ−１ が「０」であれば、今回のカウントＣ_ｎ は「１」となり、前回のカウントＣ_ｎ−１ が「１」であれば、今回のカウントＣ_ｎ は「２」となる。そして、ステップＳ１７に移り、現在のカウントＣ_ｎ が所定カウントＣ_ｔ であるか否かが判定され、ステップＳ１７において、現在のカウントＣ_ｎ が未だ所定カウントＣ_ｔ に達していないと判定されると、エンドに移り、本処理が一旦終了される。すなわち、この場合は、バルブタイミングが中間位相にあることがＣ_ｎ 回連続して判定されたものの、ロック孔３３に対するロックピン３１の挿入が完了するのに必要な所定期間よりも短い期間において継続してバルブタイミングが中間位相にあると判断されたに過ぎないため、未だロック機構３０はロック状態ではないと判断される。したがって、エンドに移り、本処理が一旦終了される。

一方、ステップＳ１７において、現在のカウントＣ_ｎ が所定カウントＣ_ｔ に達したと判定されると、バルブタイミングが中間位相である旨が所定期間継続して判定されたため、ロック孔３３に対してロックピン３１が出入自在な状態が所定期間継続していたものと判断することができる。そして、この所定期間において、ロックピン３１をロック孔３３に挿入すべくロック機構３０が制御されていたため、ロック孔３３に対するロックピン３１の挿入が完了してロータ２３の回動が規制され、バルブタイミングが中間位相に規制されているものと判断して、ステップＳ１８に移り、内燃機関１０が停止される。

すなわち、電子制御装置５０によるこのステップＳ１８の処理が停止手段としての処理に相当する。なお、具体的には、燃料の噴射停止や混合気の点火停止により内燃機関を停止させる。そして、その後に、ステップＳ１９においてカウントＣ_ｎ がクリアされ、エンドに移って本処理が一旦終了される。

一方、先のステップＳ１４において、バルブタイミングが中間位相にないと判定された場合には、ステップＳ１９に移り、カウントＣ_ｎ がクリアされて、本処理が終了される。したがって、仮に前回の制御ルーチンにおいて、バルブタイミングが中間位相にある旨が判定されていたとしても、今回の制御ルーチンでバルブタイミングが中間位相ではない旨が判定されれば、それまでのカウントはクリアされ、次回の制御ルーチンにおいては、カウントアップによりカウントＣ_ｎ が「１」からスタートする。このようにして、本実施形態では、バルブタイミングが中間位相である旨が一旦判定されたとしても、この判定が所定期間継続してなされない場合には、未だロック孔３３に対するロックピン３１の挿入がしていないと判断されるため、内燃機関１０が停止されない。したがって、バルブタイミングが中間位相であることが一時的に判定されたことを条件として、ロック機構３０が非ロック状態であるにも拘わらず、内燃機関１０が停止されることがなく、ロック機構３０がロック状態となってから、内燃機関１０を停止することができる。

以上詳述したように、本実施形態によれば、以下の（１）及び（２）の作用効果を奏することができる。
（１）本実施形態では、電子制御装置５０が、クランク角センサ５１及びカムポジションセンサ５２の検出信号に基づいてバルブタイミングが始動時に適した中間位相にあるか否かを判定するようにしている。また、電子制御装置５０は、イグニッションスイッチ６０がオフ位置に操作されることを条件に、バルブタイミングを中間位相とすべくバルブタイミング変更機構２０を制御するとともに、ロックピン３１をロック孔３３に挿入してロック機構３０をロック状態とすべく同ロック機構３０を制御するようにしている。そして、電子制御装置５０は、ロック機構３０をロック状態とする制御の開始以降の所定期間において、バルブタイミングが中間位相にある旨が所定期間継続して判定されたことを条件に、内燃機関１０を停止するようにしている。すなわち、ロック機構３０の制御の開始以降の所定期間において、バルブタイミングが中間位相である旨が継続して判定されると、ロックピン３１がロック孔３３に挿入可能な状態が所定期間継続していると判断できるため、この期間にロック孔３３に対するロックピン３１の挿入が完了してロック機構３０がロック状態になったと判断することができる。したがって、ロック機構３０がロック状態となったと判断された後に内燃機関１０を停止することができ、内燃機関１０の停止時に、バルブタイミングを始動時に適した中間位相により適切に規制することができる。

（２）本実施形態では、ロック機構３０が、油圧によりロック状態と非ロック状態とに切り換えられるものであり、バルブタイミングが中間位相であることを継続して判定するための所定期間は、内燃機関１０の温度に基づいて設定される。すなわち、内燃機関１０の温度が変化するとロック用油路３４内の作動油の流動性等が変化するため、ロック機構３０のロックピン３１に対する油圧の作用態様が変化する。したがって、ロックピン３１がロック孔３３に出入自在な状態において、ロック孔３３に対するロックピン３１の挿入が完了するまでの時間が変化するため、ロック孔３３に対するロックピン３１の挿入が完了したと判断するための所定期間を内燃機関１０の温度に基づいて設定することにより、この所定期間をより適切に設定することができる。

（その他の実施形態）
なお上記実施形態は以下のように適宜変更してもよい。
・上記実施形態では、イグニッションスイッチがオフ位置に変更されることを条件に内燃機関の停止要求があると判定するようにしている。しかしながら、内燃機関の停止要求があること判定する条件として、その他の条件を設定するようにしてもよい。具体的には、例えば内燃機関の出力軸と変速機の入力軸との係合状態を示すシフトポジションがパーキング位置にあることを条件に、内燃機関の停止要求があると判定するようにしてもよい。また、機関運転が自動的に停止・始動される内燃機関にあっては、制御装置によって自動停止要求がなされたこと等を条件とすることができる。

・上記実施形態では、内燃機関の停止時にバルブタイミングを中間位相に規制するようにしている。しかしながら、内燃機関の停止時にバルブタイミングを規制する所定位相は、始動時に適した位相であればよく中間位相に限定されない。

具体的には、例えば、バルブタイミング変更機構においてバルブタイミングが最遅角位相である状態において、ロック機構のロックピンがロック孔に対して出入自在となり、内燃機関の停止時に、次回の始動時に備えて、バルブタイミングを最遅角位相に規制するようにしてもよい。また、この場合、上記実施形態におけるロック用油路専用の第２油路調整弁を設けることなく、例えば、ロック用油路と進角用油圧室とを連通さえることにより、ロック用油路に対して進角用油圧室を通じて作動油が供給されるようにしてもよい。なお、この場合、進角用油圧室の作動油は、ロック用油路に優先的に供給されるようにする。

そして、このような構成を採用する場合においては、内燃機関の停止時に、第１油圧調整弁に対する駆動信号のデューティ比を５０％よりも大きく設定し、オイルポンプを駆動する。これにより、遅角用油圧室の油圧が上昇するとともに進角用油圧室の油圧が低下してバルブタイミングが遅角側へ変化し、バルブタイミングが最遅角位相となった直後には未だロック機構が非ロック状態であり、この状態で進角用油圧室の油圧がさらに低下するとロックピンがロック孔に挿入されてロック機構が非ロック状態からロック状態へと変化する。なお、このような構成を採用する場合には、第１油圧調整弁に対する駆動信号のデューティ比を５０％よりも大きく設定してオイルポンプを駆動するといった１つの制御で、バルブタイミングの最遅角位相への変更させる制御とロック機構をロック状態とする制御とが連続して実行される。そのため、図４に示すフローチャートでは、バルブタイミングが中間位相であることを判定した後にロック機構をロック状態とさせる制御を実行しているが、この手順に代わり、バルブタイミングの最遅角位相への変更させる制御とロック機構をロック状態とする制御とを同一の制御として実行した後に、バルブタイミングが最遅角位相である否かを判定するようにしてもよい。

・上記各実施形態では、内燃機関の出力軸に連結される第１の回転体をハウジングとし、カムシャフトに固定される第２の回転体をロータとしたが、第１の回転体及び第２の回転体については、特に限定されない。また、バルブタイミングを変更するバルブタイミング変更機構の構成についても、内燃機関の出力軸に連結される第１の回転体と、同第１の回転体の内部において相対回転可能に収容されてカムシャフトに固定される第２の回転体とを有するものに限定されず、その他の態様を採用するようにしてもよい。

・上記実施形態では、ロック機構が、油圧によりロック状態と非ロック状態とを切り換え、ロック機構が非ロック状態からロック孔に対するロックピンの挿入が完了してロック状態となったと判断するための所定期間を温度に基づいて設定するようにしている。しかしながら、ロック機構は、油圧以外の流体圧によりロック状態と非ロック状態とに切り換えられるものであってもよい。また、このような場合に、ロック機構が非ロック状態からロック孔に対するロックピンの挿入が完了してロック状態となったと判断するための所定期間を機関温度に基づいて設定するようにしてもよいし、一定に設定してもよい。また、ロック機構は流体圧以外の駆動力によりロック状態と非ロック状態とを切り換えるものであってもよい。さらに、ロック機構は、機械的な係合により、バルブタイミングを所定位相に規制するものであればよく、ロック孔にロックピンを挿入するものに限定されない。

１０…内燃機関、１１…出力軸、１２…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…バルブタイミング変更機構、２１…スプロケット、２２…ハウジング、２３…ロータ、２４…ベーン、２５…収容室、２６…進角用油圧室、２７…遅角用油圧室、３０…ロック機構、３１…ロックピン、３２…スプリング、３３…ロック孔、３４…ロック用油路、４０…第１油圧調整弁、４１…第１供給油路、４２…進角用油路、４３…遅角用油路、４４…第１還流油路、４７…第２油圧調整弁、４８…第２供給油路、４９…第２還流油路、５０…電子制御装置、５１…クランク角センサ、５２…カムポジションセンサ、５３…水温センサ、５４…エアフロメータ、５５…アクセルポジションセンサ、６０…イグニッションスイッチ。

Claims (3)

1. 内燃機関の出力軸に対するカムシャフトの位相を変更することにより機関バルブのバルブタイミングを変更するバルブタイミング変更機構と、
   前記バルブタイミングが所定位相であるときに、前記出力軸に連結される部材と前記カムシャフトに連結される部材とを機械的に係合させることにより前記バルブタイミングを前記所定位相に規制するロック状態と、前記係合を解除することにより前記バルブタイミングの変更を許容する非ロック状態とに切り換えられるロック機構と、
   前記バルブタイミングが前記所定位相であるか否かを判定する判定手段と、
   前記機関の停止要求があることを条件に、前記バルブタイミングを前記所定位相とすべく前記バルブタイミング変更機構を制御するとともに、前記ロック機構をロック状態に制御する制御手段と、
   前記制御手段による前記ロック機構の制御の開始以降の所定期間において前記判定手段により前記バルブタイミングが前記所定位相である旨が継続して判定されたことを条件に、前記機関を停止する停止手段とを備える
   内燃機関のバルブタイミング制御装置。
2. 内燃機関の出力軸に連結される第１の回転体と、同第１の回転体の内部において相対回転可能に収容されてカムシャフトに固定される第２の回転体とを有し、同第２の回転体の径方向に延伸するベーンによって区画される進角用流体室及び遅角用流体室の流体圧を変更して前記第２の回転体を回動させることにより機関バルブのバルブタイミングを変更するバルブタイミング変更機構と、
   前記第１の回転体及び前記第２の回転体のうちの一方に形成されるロックピンと他方に形成されて前記バルブタイミングが所定位相であるときに前記ロックピンが出入自在となるロック孔とを有し、前記ロックピンを前記ロック孔に挿入して前記バルブタイミングを前記所定位相に規制するロック状態と、前記ロックピンを前記ロック孔から抜出して前記バルブタイミングの変更を許容する非ロック状態とに切り換えられるロック機構と、
   前記バルブタイミングが前記所定位相であるか否かを判定する判定手段と、
   前記機関の停止要求があることを条件に、前記バルブタイミングを前記所定位相とすべく前記バルブタイミング変更機構を制御するとともに、前記ロックピンを前記ロック孔に挿入すべく前記ロック機構を制御する制御手段と、
   前記制御手段による前記ロック機構の制御の開始以降の所定期間において前記判定手段により前記バルブタイミングが前記所定位相である旨が継続して判定されたことを条件に、前記機関を停止する停止手段とを備える
   ことを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
3. 請求項１又は２に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
   前記ロック機構は、流体圧により前記ロック状態と前記非ロック状態とに切り換えられるものであり、
   前記所定期間は、前記機関の温度に基づいて設定される
   ことを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。

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