JP2011089463A - バルブタイミング可変装置の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バルブタイミングを早期に且つ確実に中間ロック位相に固定することのできるバルブタイミング可変装置の制御装置を提供する。
【解決手段】バルブタイミングを進角側に位相変更しつつ中間ロック位相に固定するに際して、バルブタイミング可変機構に供給される作動油温に基づいて目標遅角位相を算出する（Ｓ１３０）。そして、一時的にベーンロータを目標遅角位相まで遅角側に相対回転させてから（Ｓ１５２）、バルブタイミングを進角側に位相変更しつつ中間ロック位相に固定する（Ｓ１６０）。その結果、作動油温に伴って油圧が変化しても、バルブタイミングを早期に中間ロック位相に位相変更し且つ確実にロックピンを突出させることができるようになる。
【選択図】図７

Description

本発明は、中間ロック機構を備えたバルブタイミング可変装置の制御装置に関する。

周知のように、車載等の内燃機関に適用される装置として、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を可変とすることで、吸気バルブや排気バルブといった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可変装置が実用化されている。このバルブタイミング可変装置には、クランクシャフトに駆動連結された第１回転体とカムシャフトに駆動連結された第２回転体とを有するバルブタイミング可変機構が備えられている。そして、油圧などを利用して第１回転体と第２回転体とを相対回転させることによりクランクシャフトに対するカムシャフトの相対回転位相を変更し、これによりバルブタイミングが変更されるようになっている。

また、上記回転位相の可変領域である最遅角位相から最進角位相の間でかつ両端を除く位相には「中間ロック位相」が設けられており、機関の始動時には該中間ロック位相にバルブタイミングが固定された状態とする「中間ロック機構」を備えたバルブタイミング可変装置も知られている。なお、この中間ロック位相には、例えば機関の始動が可能となるようなバルブタイミングなどが設定される。このような中間ロック機構としては、クランクシャフトに駆動連結された第１回転体及びカムシャフトに駆動連結された第２回転体のうち、一方の回転体から他方の回転体に向けてロックピンが突出し、このロックピンが他方の回転体に設けられた係止穴に嵌合することで両回転体の相対回転が不可能な状態にするものがある。より具体的には、一方の回転体に設けられた収容孔にロックピンが収容可能にされており、バルブタイミングが中間ロック位相になったときに同収容孔と対向する他方の回転体の部位には、同ロックピンが嵌合する係止穴が形成されている。そして、バルブタイミングを中間ロック位相にて固定するときには、同ロックピンを収容孔から突出させて係止穴に嵌合させ、これにより両回転体の相対回転が不可能になってバルブタイミングは中間ロック位相に固定される。

特許文献１に記載のバルブタイミング可変装置では、上記中間ロック機構によって、機関の停止時には、バルブタイミングを中間ロック位相に固定し、次回の機関始動時に備えるようにしている。

特開２００２−３０９９７４号公報

ここで、中間ロック機構を備えるバルブタイミング可変装置において、バルブタイミングの可変制御と中間ロック機構の作動制御とを、単一の油圧制御弁により行うものが検討されている。以下、この油圧制御弁の動作モードをそれぞれ説明する。
（モードＡ１）進角室に作動油を供給し且つ遅角室から作動油を排出し且つロックピンを突出可能状態に維持するモード。
（モードＡ２）進角室に作動油を供給し且つ遅角室から作動油を排出し且つロックピンを突出禁止状態に維持するモード。
（モードＡ３）進角室への作動油の供給及び前記進角室からの作動油の排出を停止し且つ遅角室への作動油の供給及び遅角室からの作動油の排出を停止し且つロックピンを突出禁止状態に維持するモード。
（モードＡ４）進角室から作動油を排出し且つ遅角室に作動油を供給し且つロックピンを突出禁止状態に維持するモード。

以上のような動作モードを持つ油圧制御弁においては、中間ロック機構を作動させるときにはモードＡ１やモードＡ４が選択される。モードＡ１では、ロックピンを突出可能状態に維持するとともに、進角室に作動油が供給されて且つ遅角室から作動油が排出される。すなわち、このような油圧制御弁によって油圧制御されるバルブタイミング可変装置において、バルブタイミングを中間ロック位相に固定するときには、同バルブタイミングを進角側に位相変更させつつロックピンを嵌合させることになる。したがって、中間ロック機構の作動要求があったときにバルブタイミングが中間ロック位相よりも遅角側の位相である場合はモードＡ１の油圧制御のみを行えばよいが、中間ロック位相よりも進角側の位相である場合は、いったんバルブタイミングを中間ロック位相よりも遅角側に位相変更した後（モードＡ４による）、モードＡ１の油圧制御を行う必要がある。

このように、モードＡ１の油圧制御によってロックピンを係止穴に嵌合させるためには、バルブタイミングが中間ロック位相よりも遅角側にある状態から中間ロック位相にまで進角されるまでの間に、ロックピンが係止穴に向けて突出された状態になっている必要がある。そこで、モードＡ４による遅角側への位相変更に際して目標とされる目標遅角位相は、次のような値に設定される。すなわち、目標遅角位相は、バルブタイミングを目標遅角位相から中間ロック位相まで進角側に位相変更するために要する時間が、ロックピンが突出されるまでに要する時間（以下、ピン待ち時間という）よりも長くなるような値に設定される。

ここで、油圧制御に用いられる作動油の油温が高い場合は作動油の粘度が低くなるため、バルブタイミング可変装置や中間ロック機構の油圧に対する応答性が低下する。逆に、作動油の油温が低い場合は作動油の粘度が高くなるため、これらの応答性は高くなる。こうした作動油の温度による粘度変化により、上記モードＡ１及びモードＡ４によるバルブタイミングの固定に際しては、次のような不都合の発生が懸念される。

まず、応答性が低いときには、目標遅角位相から中間ロック位相へのバルブタイミングの変化速度が遅くなるため、ロックピンによるロックが完了するまでに比較的長い時間がかかってしまう。一方、応答性が高いときには、バルブタイミングの変化速度が速くなるため、ロックピンが収容孔から突出する前に回転体が中間ロック位相を超えて進角側に回転してしまい、中間ロック位相を通り抜けてしまうおそれがある。

本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、バルブタイミングの中間ロック位相への固定を可能な限り早期に且つ確実に行うことのできるバルブタイミング可変装置の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、内燃機関のクランクシャフトに駆動連結された第１回転体と機関バルブを開閉動作させるカムシャフトに駆動連結される第２回転体との相対回転位相を油圧制御にて変更することにより前記機関バルブのバルブタイミングを可変とするバルブタイミング可変機構と、前記第１回転体及び前記第２回転体の一方に形成された収容孔を油圧制御にて移動する係止部材が前記第１回転体及び前記第２回転体の他方に形成された係止穴に嵌入されることによって、前記第１回転体に対して前記第２回転体を、それらの相対回転範囲の間でかつ両端を除く中間ロック位相に固定する中間ロック機構とを備え、前記係止部材を前記収容孔から突出させるとともに前記第２回転体を前記第１回転体に対して進角側に相対回転させる進角ロック制御を実行するバルブタイミング可変装置の制御装置であって、前記中間ロック位相よりも進角側に位置する前記第２回転体を前記中間ロック位相に固定するときには、前記中間ロック位相よりも遅角側の位相であって前記バルブタイミング可変機構に供給される作動油の油温に応じて変更される位相にまで前記第２回転体を相対回転させた後に前記進角ロック制御を実行することを要旨とする。

上記構成によれば、中間ロック位相よりも進角側のタイミングになっているバルブタイミングを中間ロック位相に固定するときには、第２回転体の位相が中間ロック位相よりも遅角側の位相となるように変更される。そして、この遅角側への位相変更の後に上記進角ロック制御が実行されることにより、第２回転体は中間ロック位相に向けて進角側に相対回転されるとともに係止部材は係止穴に対して嵌入可能な状態にされる。

ここで同構成では、第２回転体を中間ロック位相よりも遅角側に相対回転させるとき、作動油の油温に応じて変更される位相にまで第２回転体を相対回転させるようにしている。従って、第２回転体を中間ロック位相よりも遅角側に相対回転させたときの最終的な到達位相は作動油の油温に応じて可変設定される。そのため、第２回転体の回転速度（バルブタイミングの変化速度）や係止穴への係止部材の嵌入時間が、作動油の温度に応じて変化しても、その変化に合わせて上記到達位相が可変設定されるようになる。従って、バルブタイミングの中間ロック位相への固定を可能な限り早期に且つ確実に行うことができるようになる。

請求項２に記載の発明は、内燃機関のクランクシャフトに駆動連結された第１回転体と機関バルブを開閉動作させるカムシャフトに駆動連結される第２回転体との相対回転位相を油圧制御にて変更することにより前記機関バルブのバルブタイミングを可変とするバルブタイミング可変機構と、前記第１回転体及び前記第２回転体の一方に形成された収容孔を油圧制御にて移動する係止部材が前記第１回転体及び前記第２回転体の他方に形成された係止穴に嵌入されることによって、前記第１回転体に対して前記第２回転体を、それらの相対回転範囲の間でかつ両端を除く中間ロック位相に固定する中間ロック機構とを備え、前記係止部材を前記収容孔から突出させるとともに前記第２回転体を前記第１回転体に対して進角側に相対回転させる進角ロック制御を実行するバルブタイミング可変装置の制御装置であって、前記中間ロック位相よりも進角側に位置する前記第２回転体を前記中間ロック位相に固定するときには、前記中間ロック位相よりも遅角側の位相であって前記バルブタイミング可変機構に供給される作動油の油温と相関のあるパラメータに応じて変更される位相にまで前記第２回転体を相対回転させた後に前記進角ロック制御を実行することを要旨とする。

同構成によれば、請求項１に記載の構成と同様な作用効果を得ることができる。また、作動油の油温を直接検出するのではなく、同油温に相関するパラメータに基づいて設定するようにしている。したがって、例えば油温センサのような、作動油温を直接検出する手段を設けなくともよいため、部品点数の増加を抑制することができる。

なお、内燃機関が使用される一般的な環境雰囲気下では、作動油の温度が高いときほど、バルブタイミング可変機構や中間ロック機構の応答性は低くなり、第２回転体の回転速度の低下や係止穴への係止部材の嵌入時間の増大が生じやすくなる。従って、請求項１や請求項２に記載の構成においては、作動油の温度が高いときほど上記到達位相が中間ロック位相に近づくように同到達位相を可変設定することが望ましい。ちなみに、一般的な環境雰囲気下とは異なる特殊な雰囲気下、例えば極低温雰囲気下において内燃機関が使用されるときには、作動油温に応じた上記各機構の応答性が一般的な環境雰囲気下とは異なることがある。従って、そのような特殊な雰囲気下の内燃機関の使用が想定される場合には、作動油温あるいは作動油温と相関のあるパラメータに基づく上記到達位相の設定傾向を一般的な環境雰囲気下における設定傾向とは異ならせるようにしてもよい。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のバルブタイミング可変装置の制御装置に係り、前記中間ロック機構において、前記係止穴の側方には、前記第２回転体が前記中間ロック位相から遅角側に向かって回転したときにおける前記係止部材の周方向の軌跡に沿うように形成されてかつ前記係止穴よりも底の浅いラチェット溝が設けられていることを要旨とする。

第２回転体の進角側への相対回転速度が非常に速いときには、係止部材が係止穴に嵌入される前に、第２回転体は中間ロック位相を通り抜けてしまう可能性がある。この点、上記構成によれば、第２回転体の進角側への相対回転速度が速い場合でも、係止部材はまずラチェット溝の開口部に嵌ることができる。そしてその後、第２回転体が進角側に相対回転していくことによって係止部材は係止穴の壁面に接触する。係止部材が係止穴の壁面に接触すると、第２回転体はそれ以上の進角側への相対回転が制限されて中間ロック位相に固定される。したがって、バルブタイミングを確実に中間ロック位相に固定することができるようになる。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のバルブタイミング可変装置の制御装置において、前記係止部材を前記収容孔から突出させるように付勢する付勢部材が設けられていることを要旨とする。

同構成によれば、バルブタイミング可変機構や中間ロック機構の油圧制御が不可能な場合であっても、バルブの開閉によって進角方向及び遅角方向に交互にカムシャフトに生じるトルク（以下、交番トルクという）により第２回転体が揺動するのに伴い、収容孔から突出されるように付勢されている係止部材は上記ラチェット溝に嵌り、係止穴の底部に向かって移動していき、バルブタイミングは中間ロック位相に固定されるようになる。したがって、油圧制御による第２回転体の進角側への相対回転が不可能な場合であっても、バルブタイミングを確実に中間ロック位相に固定することができるようになる。

請求項５に記載の発明は、内燃機関のクランクシャフトに駆動連結された第１回転体と機関バルブを開閉動作させるカムシャフトに駆動連結される第２回転体との相対回転位相を油圧制御にて変更することにより前記機関バルブのバルブタイミングを可変とするバルブタイミング可変機構と、前記第１回転体及び前記第２回転体の一方に形成された収容孔を油圧制御にて移動する係止部材が前記第１回転体及び前記第２回転体の他方に形成された係止穴に嵌入されることによって、前記第１回転体に対して前記第２回転体を、それらの相対回転範囲の間でかつ両端を除く中間ロック位相に固定する中間ロック機構とを備え、前記係止部材を前記収容孔から突出させるとともに前記第２回転体を前記第１回転体に対して遅角側に相対回転させる遅角ロック制御を実行するバルブタイミング可変装置の制御装置であって、前記中間ロック位相よりも遅角側に位置する前記第２回転体を前記中間ロック位相に固定するときには、前記中間ロック位相よりも進角側の位相であって前記バルブタイミング可変機構に供給される作動油の油温に応じて変更される位相にまで前記第２回転体を相対回転させた後に前記遅角ロック制御を実行することを要旨とする。

上記構成によれば、中間ロック位相よりも遅角側のタイミングになっているバルブタイミングを中間ロック位相に固定するときには、第２回転体の位相が中間ロック位相よりも進角側の位相となるように変更される。そして、この進角側への位相変更の後に上記遅角ロック制御が実行されることにより、第２回転体は中間ロック位相に向けて遅角側に相対回転されるとともに係止部材は係止穴に対して嵌入可能な状態にされる。

ここで同構成では、第２回転体を中間ロック位相よりも進角側に相対回転させるとき、作動油の油温に応じて変更される位相にまで第２回転体を相対回転させるようにしている。従って、第２回転体を中間ロック位相よりも進角側に相対回転させたときの最終的な到達位相は作動油の油温に応じて可変設定される。そのため、第２回転体の回転速度（バルブタイミングの変化速度）や係止穴への係止部材の嵌入時間が、作動油の温度に応じて変化しても、その変化に合わせて上記到達位相が可変設定されるようになる。従って、バルブタイミングの中間ロック位相への固定を可能な限り早期に且つ確実に行うことができるようになる。

請求項６に記載の発明は、内燃機関のクランクシャフトに駆動連結された第１回転体と機関バルブを開閉動作させるカムシャフトに駆動連結される第２回転体との相対回転位相を油圧制御にて変更することにより前記機関バルブのバルブタイミングを可変とするバルブタイミング可変機構と、前記第１回転体及び前記第２回転体の一方に形成された収容孔を油圧制御にて移動する係止部材が前記第１回転体及び前記第２回転体の他方に形成された係止穴に嵌入されることによって、前記第１回転体に対して前記第２回転体を、それらの相対回転範囲の間でかつ両端を除く中間ロック位相に固定する中間ロック機構とを備え、前記係止部材を前記収容孔から突出させるとともに前記第２回転体を前記第１回転体に対して遅角側に相対回転させる遅角ロック制御を実行するバルブタイミング可変装置の制御装置であって、前記中間ロック位相よりも遅角側に位置する前記第２回転体を前記中間ロック位相に固定するときには、前記中間ロック位相よりも進角側の位相であって前記バルブタイミング可変機構に供給される作動油の油温と相関のあるパラメータに応じて変更される位相にまで前記第２回転体を相対回転させた後に前記遅角ロック制御を実行することを要旨とする。

同構成によれば、請求項５に記載の構成と同様な作用効果を得ることができる。また、作動油の油温を直接検出するのではなく、同油温に相関するパラメータに基づいて設定するようにしている。したがって、例えば油温センサのような、作動油温を直接検出する手段を設けなくともよいため、部品点数の増加を抑制することができる。

なお、内燃機関が使用される一般的な環境雰囲気下では、作動油の温度が高いときほど、バルブタイミング可変機構や中間ロック機構の応答性は低くなり、第２回転体の回転速度の低下や係止穴への係止部材の嵌入時間の増大が生じやすくなる。従って、請求項５や請求項６に記載の構成においては、作動油の温度が高いときほど上記到達位相が中間ロック位相に近づくように同到達位相を可変設定することが望ましい。ちなみに、一般的な環境雰囲気下とは異なる特殊な雰囲気下、例えば極低温雰囲気下において内燃機関が使用されるときには、作動油温に応じた上記各機構の応答性が一般的な環境雰囲気下とは異なることがある。従って、そのような特殊な雰囲気下の内燃機関の使用が想定される場合には、作動油温あるいは作動油温と相関のあるパラメータに基づく上記到達位相の設定傾向を一般的な環境雰囲気下における設定傾向とは異ならせるようにしてもよい。

請求項７に記載の発明は、請求項５又は６に記載のバルブタイミング可変装置の制御装置に係り、前記中間ロック機構において、前記係止穴の側方には、前記第２回転体が前記中間ロック位相から進角側に向かって回転したときにおける前記係止部材の周方向の軌跡に沿うように形成されてかつ前記係止穴よりも底の浅いラチェット溝が設けられていることを要旨とする。

第２回転体の遅角側への相対回転速度が非常に速いときには、係止部材が係止穴に嵌入される前に、第２回転体は中間ロック位相を通り抜けてしまう可能性がある。この点、上記構成によれば、第２回転体の遅角側への相対回転速度が速い場合でも、係止部材はまずラチェット溝の開口部に嵌ることができる。そしてその後、第２回転体が遅角側に相対回転していくことによって係止部材は係止穴の壁面に接触する。係止部材が係止穴の壁面に接触すると、第２回転体はそれ以上の遅角側への相対回転が制限されて中間ロック位相に固定される。したがって、バルブタイミングを確実に中間ロック位相に固定することができるようになる。

請求項８に記載の発明は、請求項７に記載のバルブタイミング可変装置の制御装置において、前記係止部材を前記収容孔から突出させるように付勢する付勢部材が設けられていることを要旨とする。

バルブタイミングが中間ロック位相に固定されることなく機関が停止されて一定時間が経過すると、バルブタイミング可変装置の油圧は低下するが、この状態で機関が始動されると、クランクシャフトの回転により第２回転対は相対的に遅角側に回転される。このときには、上記収容孔の油圧も低下しており、同構成では、係止部材が収容孔から突出可能な状態になる。したがって、第２回転体が中間ロック位相よりも進角側の位置にあるときに機関が停止されたときには、次回の機関始動時において、第２回転体は中間ロック位相に向けて自立的に遅角側に相対回転するとともに係止部材は突出される。そして、係止部材がラチェット溝に嵌り、さらに第２回転体が遅角側に相対回転されるのに伴って係止部材は係止穴に嵌合する。従って、油圧制御によらずともバルブタイミングを自立的に中間ロック位相に固定することができ、バルブタイミングを確実に中間ロック位相に固定することができるようになる。

請求項９に記載の発明は、請求項１〜８のいずれか１項に記載のバルブタイミング可変装置の制御装置において、前記内燃機関がアイドル運転状態のときに、前記中間ロック機構による前記第２回転体の固定を行うことを要旨とする。

内燃機関が停止されるときには機関はアイドル運転状態になっていることが多い。そこで、同構成では、内燃機関がアイドル運転状態のときに中間ロック機構による第２回転体の固定を、すなわちバルブタイミングの中間ロック位相での固定を行うようにしている。したがって、内燃機関が停止されるときには、バルブタイミングはすでに中間ロック位相に固定されており、次回の機関始動時においては、バルブタイミングが中間ロック位相に固定された状態で機関を始動させることができるようになる。

本発明のバルブタイミング可変装置の制御装置を具体化した第１実施形態について、同装置を備える内燃機関の構造を示す断面図。 同実施形態のバルブタイミング可変装置について、（ａ）はその構造を示す平面図、（ｂ）はＤＡ−ＤＡ線に沿う断面図、（ｃ）はＤＢ−ＤＢ線に沿う断面図。 同実施形態のバルブタイミング可変装置について、（ａ）はベーンロータの相対回転位相が中間ロック位相よりも遅角側の位相にあるときの断面図、（ｂ）はロックピンがラチェット溝に嵌った状態のときの断面図、（ｃ）はロックピンが係止穴に固定された状態のときの断面図。 同実施形態の油圧供給経路を示す模式図。 同実施形態のオイルコントロールバルブの構造を示す断面図。 同実施形態のオイルコントロールバルブの動作モードを示すテーブル。 同実施形態の中間ロック処理の手順を示すフローチャート。 同実施形態において、（ａ）は作動油が低温のときのバルブタイミング可変装置の動作態様を示すタイミングチャート、（ｂ）は作動油が高温のときのバルブタイミング可変装置の動作態様を示すタイミングチャート。 第２実施形態のオイルコントロールバルブの動作モードを示すテーブル。 同実施形態のバルブタイミング可変装置の断面図。 同実施形態の中間ロック処理の手順を示すフローチャート。 同実施形態において、（ａ）は作動油が低温のときのバルブタイミング可変装置の動作態様を示すタイミングチャート、（ｂ）は作動油が高温のときのバルブタイミング可変装置の動作態様を示すタイミングチャート。

（第１実施形態）
以下、この発明にかかるバルブタイミング可変装置の制御装置を具体化した第１実施形態について、図１〜図８を参照して説明する。

図１に示されるように、内燃機関１には、吸気及び燃料からなる混合気の燃焼を通じてクランクシャフト１６を回転させる機関本体１０と、機関本体１０に作動油を供給する油圧機構６０と、これら装置をはじめとして各種装置を統括的に制御する制御装置１００とが設けられている。

機関本体１０のシリンダブロック１１には、混合気を燃焼させる燃焼室１４が形成されている。混合気の燃焼にともなうピストン１５の直線運動はクランクシャフト１６の回転運動に変換される。シリンダブロック１１の上部には、動弁系の部品が配置されるシリンダヘッド１３が取り付けられている。

シリンダヘッド１３には、燃焼室１４を吸気通路に対して開閉する吸気バルブ２１及びこれを開弁方向に駆動する吸気カムシャフト２２と、燃焼室１４を排気通路に対して開閉する排気バルブ２３及びこれを開弁方向に駆動する排気カムシャフト２４とが設けられている。また、バルブタイミング可変機構３０と油圧機構６０とから構成されて吸気バルブ２１のバルブタイミングを変更するバルブタイミング可変装置３も設けられている。

シリンダブロック１１の下部には、内燃機関１の各部位に供給される作動油を貯留するオイルパン１２が取り付けられている。オイルパン１２に貯留される作動油は、油圧機構６０を介して、バルブタイミング可変機構３０をはじめとする各供給部位に供給される。そして、同可変機構３０から排出された作動油は油圧機構６０を介して再びオイルパン１２に戻される。

制御装置１００には、機関運転状態等をモニタする各種センサ、すなわちクランクポジションセンサ１０２及びカムポジションセンサ１０３を含む各種センサと、これらセンサ等の出力に基づいて各装置の動作を制御する電子制御装置１０１とが設けられている。クランクポジションセンサ１０２はクランクシャフト１６の付近に設けられて、機関回転速度ＮＥに応じた信号を出力する。カムポジションセンサ１０３は吸気カムシャフト２２の付近に設けられて、同シャフト２２の回転角度に応じた信号を出力する。

電子制御装置１０１は、バルブタイミングを調整するバルブタイミング制御等の各種制御を行う。バルブタイミング制御においては、機関運転状態（機関負荷及び機関回転速度ＮＥ）に基づいてバルブタイミングの目標値を設定する。そして、クランクポジションセンサ１０２及びカムポジションセンサ１０３の出力に基づいて算出されるバルブタイミングを目標値に一致させるべく油圧機構６０を介してバルブタイミング可変機構３０の制御を行う。

図２及び図３を参照して、バルブタイミング可変機構３０の構成について説明する。なお図２（ａ）は、ハウジング本体３２から図２（ｂ）及び図２（ｃ）に示されるカバー３４を取り外した状態での同可変機構３０の平面構造を示す。また同図２（ａ）において、矢印ＲＡは吸気カムシャフト２２及びスプロケット３３の回転方向（以下、「回転方向ＲＡ」）を示す。

図２（ａ）に示されるように、バルブタイミング可変機構３０は、クランクシャフト１６に同期して回転するハウジングロータ３１と、吸気カムシャフト２２の端部に固定されることにより同シャフト１６に同期して回転するベーンロータ３５とにより構成されている。なお、ハウジングロータ３１は上記第１回転体を、ベーンロータ３５は上記第２回転体を構成する。

ハウジングロータ３１は、タイミングチェーン（図示略）を介してクランクシャフト１６と連結されることにより同シャフト１６に同期して回転するスプロケット３３と、このスプロケット３３の内側に組み付けられてこれと一体をなす態様で回転するハウジング本体３２と、この本体３２に取り付けられるカバー３４とにより構成されている。

ベーンロータ３５は、ハウジング本体３２内の空間に配置され、同本体３２とカバー３４とにより形成される空間に収容される。
ハウジング本体３２には、径方向においてベーンロータ３５に向けて突出する３つの区画壁３１Ａが設けられている。ベーンロータ３５には、ハウジング本体３２に向けて突出し、区画壁３１Ａの間にある３つのベーン収容室３７をそれぞれ進角室３８及び遅角室３９に区画する３つのベーン３６が設けられている。

進角室３８は、１つのベーン収容室３７内においてベーン３６よりも吸気カムシャフト２２の回転方向ＲＡの後方側に位置するものであり、油圧機構６０によるバルブタイミング可変機構３０についての作動油の給排状態に応じて容積が変化する。遅角室３９は、１つのベーン収容室３７内においてベーン３６よりも吸気カムシャフト２２の回転方向ＲＡの前方側に位置するものであり、進角室３８と同じく油圧機構６０によるバルブタイミング可変機構３０についての作動油の給排状態に応じて容積が変化する。

バルブタイミング可変機構３０は、上記の構成に基づいてハウジングロータ３１に対するベーンロータ３５の相対的な回転位相を変更することにより、バルブタイミングを変更する。同可変機構３０によるバルブタイミングの変更は具体的には以下のように行われる。

進角室３８への作動油の供給及び遅角室３９からの作動油の排出により、ベーンロータ３５がハウジングロータ３１に対して進角側すなわち吸気カムシャフト２２の回転方向ＲＡに回転するとき、バルブタイミングは進角側に変化する。ベーンロータ３５がハウジングロータ３１に対して限界まで進角側に回転したとき、すなわちベーンロータ３５の回転位相が最進角の位相にあるとき、バルブタイミングは最も進角側のタイミングに設定される。

進角室３８からの作動油の排出及び遅角室３９への作動油の供給により、ベーンロータ３５がハウジングロータ３１に対して遅角側すなわち吸気カムシャフト２２の回転方向ＲＡの後方側に回転するとき、バルブタイミングは遅角側に変化する。ベーンロータ３５がハウジングロータ３１に対して限界まで遅角側に回転したとき、すなわちベーンロータ３５の回転位相が最遅角の位相にあるとき、バルブタイミングは最も遅角側のタイミングに設定される。

進角室３８及び遅角室３９のそれぞれと油圧機構６０との間における作動油の流通が遮断されることにより、すなわち進角室３８及び遅角室３９のそれぞれに作動油が保持されることにより、ハウジングロータ３１とベーンロータ３５との相対的な回転が不能とされるとき、バルブタイミングはそのときのタイミングに維持される。

ここで、バルブタイミング可変装置３には、ハウジングロータ３１に対してベーンロータ３５をそれらの相対回転範囲の間でかつ両端（最遅角位相及び最進角位相）を除く中間ロック位相に固定する中間ロック機構４０が設けられており、この中間ロック機構４０によってベーンロータ３５は中間ロック位相に係止される。なお、中間ロック位相としては、例えば機関の始動が可能となるようなバルブタイミングを設定することが望ましい。

中間ロック機構４０は、油圧機構６０からの作動油の供給に基づいて動作するものであり、バルブタイミングが中間ロック位相にあるときに、ハウジングロータ３１とベーンロータ３５とを互いに固定することでバルブタイミングを中間ロック位相に固定する。

具体的には、図２（ｂ）に示されるように、ベーン３６に設けられて同ベーン３６に対して移動するロックピン４２（上記係止部材を構成する）と、同じくベーン３６に設けられて油圧機構６０により作動油が給排される収容孔４４と、また同じくベーン３６に設けられてロックピン４２を収容孔４４から突出させる方向に付勢する付勢部材としてのロックばね４３と、ハウジングロータ３１に設けられた係止穴４１とにより構成されている。また図２（ｃ）に示すように、ハウジングロータ３１に固定されたスプロケット３３にあって進角室３８及び遅角室３９に対向する面には、係止穴４１と同係止穴４１よりも遅角側の所定位置までとの間においてロックピン４２の周方向の軌跡に沿うようにして、係止穴４１よりも底の浅いラチェット溝５０が形成されている。このラチェット溝５０の深さは、係止穴４１の深さよりも小さく（浅く）設定されている。つまり、係止穴４１の側方には、ベーンロータ３５が中間ロック位相から進角側に向かって回転したときにおけるロックピン４２の周方向の軌跡に沿うように形成されてかつ係止穴４１よりも底の浅いラチェット溝５０が設けられている。同ラチェット溝５０にロックピン４２が嵌入されると、バルブタイミングの位相変更可能範囲は、中間ロック位相と同中間ロック位相よりも遅角側の上記所定位置に対応する位相との間の範囲に規制される。

ロックピン４２は、収容孔４４の作動油の力とロックばね４３の力との関係に基づいて、ベーン３６から突出する方向とベーン３６に引込む方向との間で動作する。収容孔４４の油圧は、ロックピン４２に対して収容方向Ｚ１に作用する。ロックばね４３の力は、ロックピン４２に対して突出方向Ｚ２に作用する。

次に、中間ロック機構４０の動作を説明する。油圧機構６０により収容孔４４から作動油が排出されて収容孔４４が作動油で満たされないときには、ロックばね４３による突出方向の力が収容孔４４の作動油による収容方向の力を上回るようになる。これにより、ロックピン４２は収容孔４４から突出可能な状態になる。逆に、油圧機構６０により収容孔４４に作動油が供給されて収容孔４４が作動油で満たされているときには、収容孔４４の作動油による収容方向の力がロックばね４３による突出方向の力を上回るようになる。これにより、ロックピン４２は収容孔４４に収容される状態になる。

本実施形態においては、油圧機構６０によってロックピン４２が突出可能な状態に油圧制御されるときには、後述のようにベーンロータ３５が進角側に回転するように同時に油圧制御される。そのため、ロックピン４２が係止穴４１に嵌入されるためには、ベーンロータ３５はあらかじめ中間ロック位相よりも遅角側に位置していなくてはならない。

ベーンロータ３５の相対回転位相が中間ロック位相よりも遅角側の位相にあるときに（図３（ａ）参照）、油圧機構６０によって進角室３８に作動油が供給される一方で、収容孔４４及び遅角室３９からは作動油が排出されると、図３（ｂ）に示すように、ベーンロータ３５は進角側に回転するとともに、ロックピン４２が収容孔４４から突出されてラチェット溝５０に嵌る。

そして、油圧機構６０による同油圧制御の状態が続くと、ベーンロータ３５は中間ロック位相まで進角側に相対回転する。このとき、ロックピン４２の側面が、係止穴４１の回転方向ＲＡの前方方向の壁面に当接し、ベーンロータ３５がそれ以上進角側に相対回転することが制限される。一方、収容孔４４への油圧の供給は停止されていることから、ロックピン４２の先端は、ラチェット溝５０の底部から係止穴４１の底部に向けてさらに突出されて係止穴４１に嵌入される（図３（ｃ）参照）。これにより、ロックピン４２と係止穴４１とが係合してハウジングロータ３１とベーンロータ３５とが互いに固定されるため、ハウジングロータ３１に対するベーンロータ３５の相対回転位相は中間ロック位相に保持（固定）される。

また、バルブタイミング可変機構３０や中間ロック機構４０の油圧制御が不可能な場合でも、機関始動時には次のようにして係止穴４１へのロックピン４２の嵌入が行われる。
まず、機関始動が行われてクランクキングが開始されると、スプロケット３３の固定されたハウジングロータ３１は図２（ａ）に示した矢印ＲＡの方向に回転される。また、このときには遅角室３９や進角室３８の油圧が低下しているために、ベーンロータ３５はハウジングロータ３１に対して相対回転されて最遅角位相の位置にまで回転される。このようにしてベーンロータ３５が最遅角位相にまで相対回転すると、ハウジングロータ３１の回転がベーンロータ３５にも伝達されて、吸気カムシャフト２２の回転が開始される。吸気カムシャフト２２の回転が開始されると、吸気バルブ２１を付勢するバルブスプリングからの反力によって吸気カムシャフト２２には進角側及び遅角側への交番トルクが発生する。この交番トルクにより、ベーンロータ３５は、ハウジングロータ３１に対して進角側及び遅角側に揺動される。そして、このベーンロータ３５が進角側に揺動されたときにロックピン４２はラチェット溝５０に嵌る。この状態で吸気カムシャフト２２に対して再度交番トルクが作用すると、ベーンロータ３５はラチェット溝５０とロックピン４２との噛み合いにより遅角方向への回転が制限されているため、進角側にのみさらに回転されて、最終的にはロックピン４２が係止穴４１に嵌合される。このようにしてバルブタイミング可変装置３では、油圧制御によってバルブタイミングを中間ロック位相に固定できなかった場合でも、クランキング時における吸気カムシャフト２２の交番トルクを利用したベーンロータ３５の自立的な相対回転によって、機関始動時にはバルブタイミングが中間ロック位相に固定される。

次に、図４を参照して、バルブタイミング可変機構３０と油圧機構６０との間における作動油の流通構造について説明する。なお、同図４は、これら装置の間における油路の構成を模式的に示している。

オイルパン１２に貯留される作動油は、吸込油路７１を介してオイルポンプ６１に汲み上げられる。そして、オイルポンプ６１から吐出された作動油は、バルブタイミング可変機構３０を含む各部位に供給される。

オイルパン１２とオイルポンプ６１とは上記吸込油路７１で接続されており、オイルポンプ６１とオイルコントロールバルブ６３とは第１供給油路７２で接続されている。また、オイルコントロールバルブ６３とオイルパン１２とは第１排出油路７３で接続されており、オイルコントロールバルブ６３と進角室３８とは進角油路７４で接続されている。そして、オイルコントロールバルブ６３と遅角室３９とは遅角油路７５で接続されており、オイルコントロールバルブ６３と収容孔４４とはロック油路７６で接続されている。

オイルコントロールバルブ６３は、第１供給油路７２及び第１排出油路７３と進角油路７４及び遅角油路７５及びロック油路７６との接続状態を切り替えることにより、進角室３８及び遅角室３９及び収容孔４４に対する作動油の給排状態を変更する。

次に、図５を参照して、オイルコントロールバルブ６３の構造及びその動作モードについて詳述する。なお、図５は、オイルコントロールバルブ６３の軸方向に沿う断面構造を示すものであり、動作モードが後述するモードＡ１であるときの断面構造を示す。また、図中の矢印は作動油の流れを示す。

オイルコントロールバルブ６３は、複数のポートが設けられる単一のハウジング８０と、このハウジング８０内に設けられる単一のスプール９０とにより構成されている。そして、このスプール９０がハウジング８０に対して移動することにより、複数のポート同士の連通状態を切り替えて進角室３８及び遅角室３９及び収容孔４４に対する作動油の給排状態を変更する。

ハウジング８０には、第１供給油路７２に接続される第１供給ポート８５及び第２供給ポート８６と第１排出油路７３に接続される第１排出ポート８７及び第２排出ポート８８と、進角油路７４に接続される進角ポート８２と、遅角油路７５に接続される遅角ポート８３と、ロック７６油路に接続されるロックポート８４とが設けられている。第２供給ポート８６と第２排出ポート８８との間にあるハウジング８０の壁部内側には、第２排出ポート８８とロックポート８４とを接続するための中間連通路８１が設けられている。

スプール９０には、進角ポート８２に対応する第１隔壁９１と、遅角ポート８３に対応する第２隔壁９２と、ロックポート８４に対応する第３隔壁９３及び第４隔壁９４及び第５隔壁９５とが設けられている。バルブタイミング可変機構３０側にある各ポート８２〜８４のそれぞれと、第１供給油路７２及び第１排出油路７３側にある各ポート８５〜８８のそれぞれとは、次のような関係にある。

すなわち進角ポート８２は、第１供給ポート８５及び第１排出ポート８７のいずれか一方のみと連通される。また遅角ポート８３は、第１供給ポート８５及び第２排出ポート８８のいずれか一方のみと連通される。またロックポート８４は、第２供給ポート８６及び第２排出ポート８８のいずれか一方のみと連通される。

こうした構造を有するオイルコントロールバルブ６３においては、ハウジング８０に対する軸方向についてのスプール９０の位置に応じてその動作モードを、以下のようにモードＡ１〜モードＡ４のいずれかに設定することができる。これら動作モードと作動油の給排状態との対応を図６に示す。
（モードＡ１）進角室３８に作動油を供給し且つ遅角室３９から作動油を排出し且つ収容孔４４から作動油を排出するモード。このモードＡ１は、上記進角ロック制御に相当する。
（モードＡ２）進角室３８に作動油を供給し且つ遅角室３９から作動油を排出し且つ収容孔４４に作動油を供給するモード。
（モードＡ３）進角室３８への作動油の供給及び前記進角室３８からの作動油の排出を停止し且つ遅角室３９への作動油の供給及び前記遅角室からの作動油の排出を停止し且つ収容孔４４に作動油を供給するモード。
（モードＡ４）進角室３８から作動油を排出し且つ遅角室３９に作動油を供給し且つ収容孔４４に作動油を供給するモード。

次に、図７を参照して、機関の次回始動時に備えて機関のアイドル運転時及び停止時にベーンロータ３５を特定の中間ロック位相に固定する「中間ロック処理」を実行するときの制御様態について説明する。なお当該処理は、機関運転中に電子制御装置１０１により繰り返し実行される。

この処理ではまずステップＳ１１０において、中間ロック要求が設定されているか否かを判定する。ここで中間ロック要求は、電子制御装置１０１によりアイドル運転要求及び機関停止要求がある旨判定されるとき、これに基づいて中間ロック要求が設定される。またバルブタイミングの変更要求がある旨判定されるとき、これに基づいて中間ロック要求が解除される。

ステップＳ１１０の判定処理により中間ロック要求が設定されていない旨判定されるときには（Ｓ１１０：ＮＯ）、所定の制御周期が経過した後に再び同判定処理を行う。一方、中間ロック要求が設定されている旨判定されるときには（Ｓ１１０：ＹＥＳ）、次のステップＳ１２０においてバルブタイミング可変機構３０に供給される作動油の温度（以下、作動油温という）が算出される。作動油温の算出は、現時点までの冷却水温ＴＨＷの履歴と、予め実験等に基づいて作成されたマップや関数等とを併せ参照することによって行われる。なお、作動油温をセンサなどで直接検出するようにしてもよい。

そして、ステップＳ１３０において目標遅角位相が算出される。この目標遅角位相は、モードＡ１が選択されたときに、ロックピン４２が係止穴４１を通り抜けることなく、且つできるだけ早くバルブタイミングを中間ロック位相にて固定することができる値として可変設定されるものであり、中間ロック位相よりも遅角側の位相に設定される。以下、目標遅角位相について図８を用いて詳細に説明する。

図８（ａ）において、作動油温が低温のときには、作動油の粘度が高く、油圧制御系での作動油の漏れも少なくなってバルブタイミング可変機構３０及び中間ロック機構４０の応答性は良好な状態になる。そのため、目標遅角位相が中間ロック位相に近すぎると、ピン待ち時間（収容状態のロックピン４２が突出されて係止穴４１に係止可能になるまでに要する時間）よりも、ベーンロータ３５が目標遅角位相から中間ロック位相にまで相対回転するまでの時間が短くなってしまう。そのため、図８（ａ）に点線にて示すように、ロックピン４２が突出して中間ロック位相での固定が完了するタイミング（時刻ｔ１）以前に、ベーンロータ３５が中間ロック位相を通り過ぎてしまう。したがって、図８（ａ）に実線にて示すように、作動油温が低温のときは、目標遅角位相は中間ロック位相から離れた遅角位相である必要がある。

一方、図８（ｂ）において、作動油温が高温のときには、作動油の粘度が低く、油圧制御系での作動油の漏れも多くなってバルブタイミング可変機構３０及び中間ロック機構４０の応答性は低下する。このとき、ピン待ち時間の延長に比べて、ベーンロータ３５が目標遅角位相から中間ロック位相まで相対回転するのに要する時間の延長の方が長い場合がある。すなわち、図８（ｂ）に点線にて示すように、目標遅角位相が中間ロック位相から遠すぎると、中間ロック位相での固定が完了するタイミング（時刻ｔ３）までに必要以上に時間を要することになる。したがって、図８（ｂ）に実線にて示すように、作動油温が高温のときは、低温のときに比して目標遅角位相を中間ロック位相に近づけることにより、中間ロック位相の固定は、点線にて示した状態よりも早い時期（時刻ｔ２）に完了するようになる。

そこで、ベーンロータ３５が確実に、且つ早期に中間ロック位相に固定されることができるような目標遅角位相が作動油温に応じて算出される。なお、この目標遅角位相は、主に上記作動油温と予め実験等に基づいて作成されたマップや関数等とを併せ参照して設定され、基本的には作動油の温度が高いときほど、目標遅角位相が中間ロック位相に近づくように可変設定される。

ステップＳ１３０にて目標遅角位相が算出されると、次いでステップＳ１４０では現在のベーンロータ３５の相対回転位相Ｒが、すなわち現在のバルブタイミングが検出される。この位相は、クランクポジションセンサ１０２及びカムポジションセンサ１０３の出力から得られる。そして、ステップＳ１４０で取得されたベーンロータ３５の相対回転位相ＲがステップＳ１３０で算出された目標遅角位相よりも遅角側か否かがステップＳ１５１にて判定される。

ステップＳ１５１において、現在の相対回転位相Ｒが目標遅角位相よりも遅角側でない旨判定されるときには（Ｓ１５１：ＮＯ）、オイルコントロールバルブの動作モードとして上記モードＡ４が選択されるとともに相対回転位相Ｒは目標遅角位相に向けて変更される（Ｓ１５２）。ステップＳ１５１にて否定判定される場合には、ベーンロータ３５の現在の相対回転位相Ｒが目標遅角位相よりも進角側になっており、相対回転位相Ｒが中間ロック位相に近い可能性がある。この状態で上記モードＡ１が選択されると、ロックピン４２が突出する前にベーンロータ３５が中間ロック位相を通り過ぎてしまう虞がある。そこで、ステップＳ１５２の処理によって一時的にモードＡ４を選択することで、ベーンロータ３５を目標遅角位相に向けて遅角側に相対回転させる。そして、ステップＳ１５３にて、相対回転位相Ｒが目標遅角位相となった旨判定されるまでステップＳ１５２の処理が繰り返し実行される。

ステップＳ１５１において、現在の相対回転位相Ｒが目標遅角位相よりも遅角側である旨判定される場合（Ｓ１５１：ＹＥＳ）、またはステップＳ１５３にて相対回転位相Ｒが目標遅角位相となった旨判定される場合には（Ｓ１５３：ＹＥＳ）、次にステップＳ１６０の処理が行われる。このステップＳ１６０では、オイルコントロールバルブ６３の動作モードとしてモードＡ１が選択される。モードＡ１では、ロックピン４２の突出とともにベーンロータ３５が進角側に相対回転される。このときには、ベーンロータ３５は目標遅角位相よりも遅角側に位置した状態、あるいは目標遅角位相に達した状態から進角側に相対回転されるため、ベーンロータ３５が中間ロック位相に至るまでにロックピン４２は突出可能な状態となっている。

次に、ステップＳ１７０では、中間ロック要求が解除されたか否かが判定される。中間ロック要求が設定されている旨判定されるときには（Ｓ１７０：ＮＯ）、所定の演算周期が経過した後に再び同判定処理が行われる。これにより、ロックピン４２が係止穴４１に嵌合した後、中間ロック要求が継続して設定されている限りはオイルコントロールバルブ６３のモードＡ１が維持されるため、ベーンロータ３５を進角側に駆動させる力が進角室３８の作動油により付与され続けるようになる。すなわちロックピン４２は、係止穴４１に嵌合し、ロックピン４２の側面が係止穴４１の壁面に押し付けられた状態に維持されベーンロータ３５の中間ロック位相での固定が維持される。

一方、中間ロック要求が解除された旨判定されるときには（Ｓ１７０：ＹＥＳ）、本処理は終了される。そして、バルブタイミングの進角要求があるときには上記モードＡ２が選択され、バルブタイミングの保持要求があるときには上記モードＡ３が選択され、バルブタイミングの遅角要求があるときには上記モードＡ４が選択される。

以上説明したように、第１実施形態に係るバルブタイミング可変装置の制御装置によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）モードＡ４によってベーンロータ３５を中間ロック位相よりも遅角側に相対回転させるとき、作動油の油温に応じて変更される目標遅角位相に向けてベーンロータ３５を相対回転させるようにしている。従って、ベーンロータ３５を中間ロック位相よりも遅角側に相対回転させたときの最終的な到達位相は作動油の油温に応じて可変設定されるようになる。それにより、ベーンロータ３５の回転速度やピン待ち時間が作動油温に応じて変化しても、その変化に合わせて目標遅角位相（上記到達位相）が可変設定される。従ってバルブタイミングを早期にかつ確実に中間ロック位相にて固定することができるようになる。

（２）ベーンロータ３５の進角側への相対回転速度が非常に速いときには、ロックピン４２が係止穴４１に嵌入される前に、ベーンロータ３５は中間ロック位相を通り抜けてしまう可能性がある。この点、本実施形態では、ハウジングロータ３１にあって、係止穴４１と同係止穴４１よりも遅角側の所定位置までとの間には、ロックピン４２の周方向の軌跡に沿うように、係止穴４１よりも底の浅いラチェット溝５０を形成するようにしている。従って、ベーンロータ３５の進角側への相対回転速度が速い場合でも、ロックピン４２はまずラチェット溝５０の開口部にも嵌るようになる。そしてその後、ベーンロータ３５が進角側に相対回転していくことによってロックピン４２は係止穴４１の壁面に当接し、ロックピン４２が係止穴４１の壁面に当接すると、ベーンロータ３５はそれ以上の進角側への相対回転が制限される。そして、同壁面に当接しつつ、ロックピン４２は係止穴４１の底部へとさらに突出することにより、ベーンロータ３５は中間ロック位相にて固定される。したがって、ベーンロータ３５の相対回転速度が速くても、ベーンロータ３５（バルブタイミング）を中間ロック位相に固定することができるようになる。

（３）上記ラチェット溝５０が形成されており、またロックピン４２を収容孔４４から突出させる方向に付勢するロックばね４３が設けられている。これにより、バルブタイミング可変機構３０や中間ロック機構４０の油圧制御が不可能な場合であっても、吸気バルブ２１の開閉によって吸気カムシャフト２２に生じる交番トルクによりベーンロータ３５が揺動するのに伴い、収容孔４４から突出する方向に付勢されているロックピン４２は係止穴４１の底部に向かって移動し、ベーンロータ３５は中間ロック位相に固定されるようになる。したがって、この場合にもベーンロータ３５（バルブタイミング）を確実に中間ロック位相に固定することができるようになる。

（４）機関の次回始動時には、吸気バルブ２１のバルブタイミングは上記中間ロック位相にて固定されていることが望ましい。そして、内燃機関１が停止されるときには機関はアイドル運転状態になっていることが多い。そこで、内燃機関１がアイドル運転状態のときに中間ロック機構４０によるベーンロータ３５の固定を、すなわちバルブタイミングの中間ロック位相での固定を行うようにしている。したがって、内燃機関１が停止されるときには、バルブタイミングはすでに中間ロック位相に固定されており、次回の機関始動時においては、バルブタイミングが中間ロック位相に固定された状態で機関を始動させることができるようになる。

（５）現時点までの冷却水温ＴＨＷの履歴と、予め実験等に基づいて作成されたマップあるいは関数等とを併せ参照することで作動油温を算出するようにしている。このように作動油温を同油温に相関するパラメータに基づいて算出するようにしているため、例えば油温センサのような作動油温を直接検出する部材を設けなくてもよく、部品点数の増加を抑えることができる。
（第２実施形態）
次に本発明の第２実施形態について、先に説明した第１実施形態との相違点を中心に説明する。

第１実施形態では、ベーンロータ３５を中間ロック位相に固定するに際して、ベーンロータ３５を進角側に相対回転させながらロックピン４２を突出させるように構成されていた。一方、本実施形態では、ベーンロータ３５を遅角側に相対回転させながらロックピン４２を突出させるように構成されており、以下の点が異なっている。

まず、前記第１実施形態では、先の図６に示したように、オイルコントロールバルブ６３の動作モードとして上記モードＡ１〜モードＡ４を設定するようにした。これに対して第２実施形態では、図９に示すように、オイルコントロールバルブの動作モードとしてモードＢ１〜モードＢ４を設定するようにしている。モードＢ１は上記モードＡ２と同様の油圧制御を、モードＢ２は上記モードＡ３と同様の油圧制御を、モードＢ３は上記モードＡ４と同様の油圧制御をそれぞれ行う動作モードである。一方、モードＢ４は、進角室３８から作動油を排出し且つ遅角室３９に作動油を供給し且つ収容孔４４から作動油を排出するモードであり、このモードＢ４が上記遅角ロック制御に相当する。このように、本実施形態のオイルコントロールバルブ６３は、ベーンロータ３５を遅角側に相対回転させながらロックピン４２を突出させるように構成されている。

図１０に、図２（ａ）のバルブタイミング可変機構３０をＤＢ線に沿って切断したときの、本実施形態における断面図を示す。この図１０に示すように本実施形態では、ハウジングロータ３１に固定されたスプロケット３３にあって進角室３８及び遅角室３９に対向する面には、係止穴４１と同係止穴４１よりも進角側の所定位置との間において、ロックピン４２の周方向の軌跡に沿うようにして、係止穴４１よりも底の浅いラチェット溝５１が形成されている。つまり、係止穴４１の側方には、ベーンロータ３５が中間ロック位相から遅角側に向かって回転したときにおけるロックピン４２の周方向の軌跡に沿うように形成されてかつ係止穴４１よりも底の浅いラチェット溝５１が設けられている。このラチェット溝５１にロックピン４２が嵌入されると、バルブタイミングの位相変更可能範囲は、中間ロック位相と同中間ロック位相よりも進角側の上記所定位置に対応する位相との間の範囲に規制される。

同図１０に示す状態からオイルコントロールバルブ６３の動作モードとしてモードＢ４が選択されると、ベーンロータ３５が遅角側に相対回転されるとともに、ロックピン４２が収容孔４４から突出されてラチェット溝５１に嵌るように油圧制御される。

そして、同油圧制御の状態が続くと、ベーンロータ３５は中間ロック位相まで遅角側に相対回転する。このとき、ロックピン４２の側面が、係止穴４１の回転方向ＲＡの後方方向の壁面に当接し、ベーンロータ３５がそれ以上遅角側に相対回転することが制限される。一方、収容孔４４への油圧の供給は停止されていることから、ロックピン４２の先端は、ラチェット溝５１の底部から係止穴４１の底部に向けてさらに突出されて係止穴４１に嵌入される。これにより、ロックピン４２と係止穴４１とが嵌合してハウジングロータ３１とベーンロータ３５とが互いに固定されるため、ハウジングロータ３１に対するベーンロータ３５の相対回転位相、すなわちバルブタイミングは中間ロック位相に保持（固定）される。

また、このように、バルブタイミングの中間ロック位相への固定は、ベーンロータ３５が中間ロック位相よりも進角側にある状態から行われるので、上記中間ロック処理を実行するときの制御様態は、先の図７に示した処理手順の一部を変更した図１１に示す処理手順にて行われる。すなわち、第１実施形態における中間ロック処理ではステップＳ１３０にて目標遅角位相を算出したが、本実施形態では目標進角位相が算出される（Ｓ２３０）。この目標進角位相は、モードＢ４が選択されたときに、ロックピン４２が係止穴４１を通り抜けることなく、且つできるだけ早くバルブタイミングを中間ロック位相にて固定することができる値として可変設定されるものであり、中間ロック位相よりも進角側の位相に設定される。以下、目標進角位相について図１２を用いて詳細に説明する。

図１２（ａ）において、作動油温が低温のときには、作動油の粘度が高く、バルブタイミング可変機構３０及び中間ロック機構４０の応答性は良好な状態になる。そのため、目標進角位相が中間ロック位相に近すぎると、ピン待ち時間よりもベーンロータ３５が中間ロック位相にまで相対回転するまでの時間が短くなってしまう。そのため、図１２（ａ）に点線にて示すように、ロックピン４２が突出して中間ロック位相での固定が完了するタイミング（時刻ｔ１）以前に、ベーンロータ３５が中間ロック位相を通り過ぎてしまう。したがって、図１２（ａ）に実線にて示すように、作動油温が低温のときは、目標進角位相は中間ロック位相から離れた進角位相である必要がある。

一方、図１２（ｂ）において、作動油温が高温のときには、作動油の粘度が低く、バルブタイミング可変機構３０及び中間ロック機構４０の応答性は低下する。このとき、ピン待ち時間の延長に比べて、ベーンロータ３５が目標進角位相から中間ロック位相まで相対回転するのに要する時間の延長の方が長い場合がある。すなわち、図１２（ｂ）に点線にて示すように、目標進角位相が中間ロック位相から遠すぎると、中間ロック位相での固定が完了するタイミング（時刻ｔ３）までに必要以上に時間を要することになる。したがって、図１２（ｂ）に実線にて示すように、作動油温が高温のときは、低温のときに比して目標進角位相を中間ロック位相に近づけることにより、中間ロック位相の固定は、点線にて示した状態よりも早い時期（時刻ｔ２）に完了するようになる。

そこで、ベーンロータ３５が確実に、且つ早期に中間ロック位相に固定されることができるような目標進角位相が、作動油温に応じて算出される。なお、この目標進角位相も、主にバルブタイミング可変機構３０に供給される作動油の温度（作動油温）と予め実験等に基づいて作成されたマップや関数等とを併せ参照して設定され、基本的には作動油の温度が高いときほど、目標進角位相が中間ロック位相に近づくように可変設定される。

そして上記ステップＳ１５１の処理に代えて、現在の相対回転位相Ｒが目標進角位相よりも進角側か否かが判定される（Ｓ２５１）。このステップＳ２５１において、現在の相対回転位相Ｒが目標進角位相よりも進角側でない旨判定されるときには（Ｓ２５１：ＮＯ）、上記ステップＳ１５２の処理に代えて、オイルコントロールバルブの動作モードとして上記モードＢ１を選択するとともに相対回転位相Ｒを目標進角位相に向けて変更するＳ２５２の処理が行われる。ステップＳ２５１にて否定判定される場合には、ベーンロータ３５の現在の相対回転位相Ｒが目標進角位相よりも遅角側になっており、相対回転位相Ｒが中間ロック位相に近い可能性がある。この状態で上記モードＢ４が選択されると、ロックピン４２が突出する前にベーンロータ３５が中間ロック位相を通り過ぎてしまう虞がある。そこで、ステップＳ２５２の処理によって一時的にモードＢ１を選択することで、ベーンロータ３５を目標進角位相に向けて進角側に相対回転させる。そして、ステップＳ２５２の処理が実行されると、上記ステップＳ１５３の処理に代えて、相対回転位相Ｒが目標進角位相になったか否かを判定するステップＳ２５３の処理が行われ、このステップＳ２５３の処理にて、相対回転位相Ｒが目標進角位相になった旨判定されるまでステップＳ２５２の処理が繰り返し実行される。

ステップＳ２５１において、現在の相対回転位相Ｒが目標進角位相よりも進角側である旨判定される場合（Ｓ２５１：ＹＥＳ）、またはステップＳ２５３にて相対回転位相Ｒが目標進角位相となった旨判定される場合には（Ｓ２５３：ＹＥＳ）、次に、上記ステップＳ１６０の処理に代えて、ステップＳ２６０の処理が行われる。このステップＳ２６０では、オイルコントロールバルブ６３の動作モードとしてモードＢ４が選択される。モードＢ４では、ロックピン４２の突出とともにベーンロータ３５が遅角側に相対回転される。このときには、ベーンロータ３５は目標進角位相よりも進角側に位置した状態、あるいは目標進角位相に達した状態から遅角側に相対回転されるため、ベーンロータ３５が中間ロック位相に至るまでにロックピン４２は突出可能な状態となっている。

そして、上述したステップＳ１７０の判定処理が同様に行われて、ベーンロータ３５の中間ロック位相での固定が維持される。
ちなみに、中間ロック要求が解除された旨判定されるときには（Ｓ１７０：ＹＥＳ）、本処理は終了される。そして、バルブタイミングの進角要求があるときには上記モードＢ１が選択され、バルブタイミングの保持要求があるときには上記モードＢ２が選択され、バルブタイミングの遅角要求があるときには上記モードＢ３が選択される。

以上説明した本実施形態に係るバルブタイミング可変装置の制御装置によれば、上記（１）、（２）、（４）及び（５）に記載した効果に準ずる効果を得ることができるとともに、これに加えて以下の効果を得ることもできる。

（６）係止穴４１と同係止穴４１よりも進角側の所定位置との間に、係止穴４１よりも底が浅くなるように形成されたラチェット溝５１を設けるようにしている。吸気バルブ２１のバルブタイミングが中間ロック位相に固定されることなく機関が停止されて一定時間が経過すると、バルブタイミング可変装置３の油圧は低下するが、この状態で機関が始動されると、クランクシャフト１６の回転によりベーンロータ３５は相対的に遅角側に回転される。このとき、収容孔４４の作動油もすでに排出されていることから、ロックピン４２は収容孔４４から突出可能な状態になっている。したがって、ベーンロータ３５が中間ロック位相よりも進角側の位置にあるときに機関が停止されたときには、次回の機関始動時において、ベーンロータ３５は中間ロック位相に向けて自立的に遅角側に相対回転するとともにロックピン４２は突出される。そして、同ロックピン４２がラチェット溝５１に嵌り、さらにベーンロータ３５が遅角側に相対回転されるのに伴ってロックピン４２は係止穴４１に嵌合する。従って、油圧制御によらずとも吸気バルブ２１のバルブタイミングを自立的に中間ロック位相に固定することができ、バルブタイミングを確実に中間ロック位相に固定することができるようになる。

なお、上記各実施形態は以下のように変更して実施することもできる。
・上記各実施形態では、機関のアイドル運転状態のときにバルブタイミングを中間ロック位相に固定するようにしていたが、中間ロック位相でのバルブタイミングが機関のアイドル運転状態に適さない場合、同位相に固定しないようにしてもよい。そしてこれに代えて、例えば機関の停止予備信号が検知されたときに、バルブタイミングを中間ロック位相に固定するようにしてもよい。なお、機関の停止予備信号は、サイドブレーキが作動し且つシフトがパーキングに固定されているときや、イグニッションスイッチがＯＦＦにされたとき等に出力されるようにしてもよい。この場合でも次回の機関始動時においては、バルブタイミングが中間ロック位相に固定された状態で機関を始動させることができるようになる。

・図２（ｃ）及び図３及び図１０では、ラチェット溝５０，５１を１つの段差状として図示しているが、これを複数の段差状としてもよい。また、係止穴４１から離間する方向へのベーンロータ３５の回転を規制する一方で、係止穴４１に近づく方向へのベーンロータ３５の回転を可能にすることができる形状であれば他の形状でもよく、例えば斜面としてもよい。また、ラチェット溝５０，５１をベーンロータ３５に形成して、ロックピン４２及び収容孔４４をハウジングロータ３１側に設けるようにしてもよい。

・上記各実施形態において、ベーンロータ３５が中間ロック位相を通過するときに、ロックピン４２が係止穴４１に即座に嵌合することが可能であるならば、ラチェット溝５０，５１を形成しないようにしてもよい。この場合でも、上記（１）、（４）、及び（５）に記載の効果を得ることができる。

・上記各実施形態では、収容孔４４からのロックピン４２の突出を、ロックばね４３による付勢力を利用して行うようにした。この他、ロックばね４３を省略して、油圧供給により収容孔４４からのロックピン４２の突出を行うようにしてもよい。この場合でも、上記（１）、（２）、（４）及び（５）に記載の効果を得ることができる。

・上記第１実施形態において、オイルコントロールバルブ６３の動作モードがモードＡ１のとき、進角室に作動油を供給するようにしているが、進角油路７４の流路を絞る等により、進角室への作動油の供給量を少なくするようにしてもよい。この場合には、オイルコントロールバルブ６３がモードＡ１であってバルブタイミングが中間ロック位相に固定されているとき、ロックピン４２が係止穴４１の壁面に押圧される力が弱くなるため、ロックピン４２の損傷等を好適に抑制することができる。同様の理由により、上記第２実施形態においても、オイルコントロールバルブ６３の動作モードがモードＢ４のとき、遅角油路７５の流路を絞る等により、遅角室への作動油の供給量を少なくするようにしてもよい。

・内燃機関１が使用される一般的な環境雰囲気下では、作動油の温度が高いときほど、バルブタイミング可変機構３０や中間ロック機構４０の応答性は低くなり、ベーンロータ３５の回転速度の低下や係止穴４１へのロックピン４２の嵌入時間の増大が生じやすくな
る。従って、上記各実施形態では、作動油の温度が高いときほど、目標遅角位相や目標進角位相が中間ロック位相に近づくように可変設定するようにした。他方、一般的な環境雰囲気下とは異なる特殊な雰囲気下、例えば極低温雰囲気下において内燃機関１が使用され
るときには、作動油温に応じた上記各機構３０、４０の応答性が一般的な環境雰囲気下とは異なることがある。従って、そのような特殊な雰囲気下の内燃機関１の使用が想定される場合には、作動油温に基づいた目標遅角位相や目標進角位相の設定傾向を一般的な環境
雰囲気下における設定傾向とは異ならせるようにしてもよい。

・上記第１実施形態では、モードＡ４の実行時におけるベーンロータ３５の最終的な到達位相である目標遅角位相を作動油温に応じて直接可変設定するようにした。この他、モードＡ４の実行時におけるベーンロータ３５の最終的な到達位相を、予め設定された固定値Ｆ１と、この固定値Ｆ１からの遅角側への位相変更量であって作動油温に応じて可変設定される変更量Ｃ１とに基づいて設定するようにしてもよい。なお、この変形例における変更量Ｃ１の設定については、基本的に作動油の温度が高いときほど上記到達位相が中間ロック位相に近づくように可変設定することが望ましい。

同様に、上記第２実施形態では、モードＢ１の実行時におけるベーンロータ３５の最終的な到達位相である目標進角位相を作動油温に応じて直接可変設定するようにした。この他、モードＢ１の実行時におけるベーンロータ３５の最終的な到達位相を、予め設定された固定値Ｆ２と、この固定値Ｆ２からの進角側への位相変更量であって作動油温に応じて可変設定される変更量Ｃ２とに基づいて設定するようにしてもよい。なお、この変形例における変更量Ｃ２の設定については、基本的に作動油の温度が高いときほど上記到達位相が中間ロック位相に近づくように可変設定することが望ましい。

・吸気カムシャフト２２に駆動連結される第２回転体をハウジングロータ３１とし、クランクシャフト１６に駆動連結される第１回転体をベーンロータ３５としてもよい。
・上記バルブタイミング可変装置３が排気カムシャフト２４に設けられる場合でも、本発明は同様に適用することができる。

１…内燃機関、３…バルブタイミング可変装置、１０…機関本体、１１…シリンダブロック、１２…オイルパン、１３…シリンダヘッド、１４…燃焼室、１５…ピストン、１６…クランクシャフト、２１…吸気バルブ、２２…吸気カムシャフト、２３…排気バルブ、２４…排気カムシャフト、３０…バルブタイミング可変機構、３１…ハウジングロータ、３１Ａ…区画壁、３２…ハウジング本体、３３…スプロケット、３４…カバー、３５…ベーンロータ、３６…ベーン、３７…ベーン収容室、３８…進角室、３９…遅角室、４０…中間ロック機構、４１…係止穴、４２…ロックピン、４３…ロックばね、４４…収容孔、５０，５１…ラチェット溝、６０…油圧機構、６１…オイルポンプ、６３…オイルコントロールバルブ、７０…油路、７１…吸込油路、７２…第１供給油路、７３…第１排出油路、７４…進角油路、７５…遅角油路、７６…ロック油路、８０…ハウジング、８１…中間連通路、８２…進角ポート、８３…遅角ポート、８４…ロックポート、８５…第１供給ポート、８６…第２供給ポート、８７…第１排出ポート、８８…第２排出ポート、９０…スプール、９１…第１隔壁、９２…第２隔壁、９３…第３隔壁、９４…第４隔壁、９５…第５隔壁、１００…制御装置、１０１…電子制御装置、１０２…クランクポジションセンサ、１０３…カムポジションセンサ。

Claims (9)

1. 内燃機関のクランクシャフトに駆動連結された第１回転体と機関バルブを開閉動作させるカムシャフトに駆動連結される第２回転体との相対回転位相を油圧制御にて変更することにより前記機関バルブのバルブタイミングを可変とするバルブタイミング可変機構と、
   前記第１回転体及び前記第２回転体の一方に形成された収容孔を油圧制御にて移動する係止部材が前記第１回転体及び前記第２回転体の他方に形成された係止穴に嵌入されることによって、前記第１回転体に対して前記第２回転体を、それらの相対回転範囲の間でかつ両端を除く中間ロック位相に固定する中間ロック機構とを備え、
   前記係止部材を前記収容孔から突出させるとともに前記第２回転体を前記第１回転体に対して進角側に相対回転させる進角ロック制御を実行するバルブタイミング可変装置の制御装置であって、
   前記中間ロック位相よりも進角側に位置する前記第２回転体を前記中間ロック位相に固定するときには、前記中間ロック位相よりも遅角側の位相であって前記バルブタイミング可変機構に供給される作動油の油温に応じて変更される位相にまで前記第２回転体を相対回転させた後に前記進角ロック制御を実行する
   ことを特徴とするバルブタイミング可変装置の制御装置。
2. 内燃機関のクランクシャフトに駆動連結された第１回転体と機関バルブを開閉動作させるカムシャフトに駆動連結される第２回転体との相対回転位相を油圧制御にて変更することにより前記機関バルブのバルブタイミングを可変とするバルブタイミング可変機構と、
   前記第１回転体及び前記第２回転体の一方に形成された収容孔を油圧制御にて移動する係止部材が前記第１回転体及び前記第２回転体の他方に形成された係止穴に嵌入されることによって、前記第１回転体に対して前記第２回転体を、それらの相対回転範囲の間でかつ両端を除く中間ロック位相に固定する中間ロック機構とを備え、
   前記係止部材を前記収容孔から突出させるとともに前記第２回転体を前記第１回転体に対して進角側に相対回転させる進角ロック制御を実行するバルブタイミング可変装置の制御装置であって、
   前記中間ロック位相よりも進角側に位置する前記第２回転体を前記中間ロック位相に固定するときには、前記中間ロック位相よりも遅角側の位相であって前記バルブタイミング可変機構に供給される作動油の油温と相関のあるパラメータに応じて変更される位相にまで前記第２回転体を相対回転させた後に前記進角ロック制御を実行する
   ことを特徴とするバルブタイミング可変装置の制御装置。
3. 前記中間ロック機構において、前記係止穴の側方には、前記第２回転体が前記中間ロック位相から遅角側に向かって回転したときにおける前記係止部材の周方向の軌跡に沿うように形成されてかつ前記係止穴よりも底の浅いラチェット溝が設けられている
   請求項１又は２に記載のバルブタイミング可変装置の制御装置。
4. 前記係止部材を前記収容孔から突出させるように付勢する付勢部材が設けられている
   請求項３に記載のバルブタイミング可変装置の制御装置。
5. 内燃機関のクランクシャフトに駆動連結された第１回転体と機関バルブを開閉動作させるカムシャフトに駆動連結される第２回転体との相対回転位相を油圧制御にて変更することにより前記機関バルブのバルブタイミングを可変とするバルブタイミング可変機構と、
   前記第１回転体及び前記第２回転体の一方に形成された収容孔を油圧制御にて移動する係止部材が前記第１回転体及び前記第２回転体の他方に形成された係止穴に嵌入されることによって、前記第１回転体に対して前記第２回転体を、それらの相対回転範囲の間でかつ両端を除く中間ロック位相に固定する中間ロック機構とを備え、
   前記係止部材を前記収容孔から突出させるとともに前記第２回転体を前記第１回転体に対して遅角側に相対回転させる遅角ロック制御を実行するバルブタイミング可変装置の制御装置であって、
   前記中間ロック位相よりも遅角側に位置する前記第２回転体を前記中間ロック位相に固定するときには、前記中間ロック位相よりも進角側の位相であって前記バルブタイミング可変機構に供給される作動油の油温に応じて変更される位相にまで前記第２回転体を相対回転させた後に前記遅角ロック制御を実行する
   ことを特徴とするバルブタイミング可変装置の制御装置。
6. 内燃機関のクランクシャフトに駆動連結された第１回転体と機関バルブを開閉動作させるカムシャフトに駆動連結される第２回転体との相対回転位相を油圧制御にて変更することにより前記機関バルブのバルブタイミングを可変とするバルブタイミング可変機構と、
   前記第１回転体及び前記第２回転体の一方に形成された収容孔を油圧制御にて移動する係止部材が前記第１回転体及び前記第２回転体の他方に形成された係止穴に嵌入されることによって、前記第１回転体に対して前記第２回転体を、それらの相対回転範囲の間でかつ両端を除く中間ロック位相に固定する中間ロック機構とを備え、
   前記係止部材を前記収容孔から突出させるとともに前記第２回転体を前記第１回転体に対して遅角側に相対回転させる遅角ロック制御を実行するバルブタイミング可変装置の制御装置であって、
   前記中間ロック位相よりも遅角側に位置する前記第２回転体を前記中間ロック位相に固定するときには、前記中間ロック位相よりも進角側の位相であって前記バルブタイミング可変機構に供給される作動油の油温と相関のあるパラメータに応じて変更される位相にまで前記第２回転体を相対回転させた後に前記遅角ロック制御を実行する
   ことを特徴とするバルブタイミング可変装置の制御装置。
7. 前記中間ロック機構において、前記係止穴の側方には、前記第２回転体が前記中間ロック位相から進角側に向かって回転したときにおける前記係止部材の周方向の軌跡に沿うように形成されてかつ前記係止穴よりも底の浅いラチェット溝が設けられている
   請求項５又は６に記載のバルブタイミング可変装置の制御装置。
8. 前記係止部材を前記収容孔から突出させるように付勢する付勢部材が設けられている
   請求項７に記載のバルブタイミング可変装置の制御装置。
9. 前記内燃機関がアイドル運転状態のときに、前記中間ロック機構による前記第２回転体の固定を行う
   請求項１〜８のいずれか１項に記載のバルブタイミング可変装置の制御装置。

Images