JP2013053616A - エンジンのバルブタイミング制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジン停止時に短期間で中間ロック状態とするとともに、この中間ロック状態の確認精度の向上を図る。
【解決手段】吸・排気弁のバルブタイミングを変更可能な可変バルブタイミング機構と、その第１，第２回転体の相対回転位置をエンジン始動用の中間ロック位置に拘束可能な中間ロック機構と、を有する。エンジン停止要求を検出すると、エンジン停止前に、中間ロック状態となるように可変バルブタイミング機構と中間ロック機構とを駆動制御する（Ｓ１２）。エンジン停止要求の検出から所定期間ΔＴ内に中間ロック状態であることを検出した場合、もしくはエンジン停止要求の検出から所定期間ΔＴが経過した場合に、エンジンの停止処理を実行する（Ｓ１３〜Ｓ１６）。このエンジンの停止処理の実行後にも、エンジン回転速度が所定値ＮＥｍｉｎ未満となるまで、中間ロック状態の監視を継続する（Ｓ１７〜Ｓ１９）。
【選択図】図４

Description

本発明は、エンジンの吸気弁もしくは排気弁（以下、「吸・排気弁」とも呼ぶ）のバルブタイミングを制御するバルブタイミング制御装置に関し、特に、エンジン停止時にバルブタイミングをエンジン始動用の中間ロック状態に保持する技術に関する。

エンジンの動弁系として、エンジン運転状態に応じて吸気弁や排気弁のバルブタイミングを変更可能な可変バルブタイミング機構が知られている。可変バルブタイミング機構は、例えば特許文献１にも記載のように、エンジンのクランクシャフトに同期して回転する第１回転体と、上記エンジンのカムシャフトと一体的に回転するとともに、上記第１回転体と相対回転可能な第２回転体と、を有し、アクチュエータにより両回転体の相対回転位置を変更することによって、カムシャフトにより開閉作動する吸・排気弁のバルブタイミングを変更可能なものである。

また、特許文献１には、バルブタイミングに対応する両回転体の相対回転位置（回転位相）を所定の中間ロック位置に拘束可能な中間ロック機構が設けられている。この中間ロック機構は、一方の回転体に設けられたロック片を他方の回転体に設けられた係止溝に係止させることで、両回転体の相対回転位置を所定の中間ロック位置に拘束可能なものであり、例えばエンジン停止要求の検出時に、両回転体の相対回転位置をエンジン始動に適した中間ロック位置に予め拘束・固定しておくことで、次回のエンジン始動を円滑に行うことが可能となる。

特開２００５−１６４４５号公報

エンジン停止要求の検出時に、中間ロック状態となるように可変バルブタイミング機構及び中間ロック機構を駆動制御しても、実際に中間ロック状態となったことを検出・確認することなく燃料噴射の停止等のエンジンの停止処理を実行すると、非中間ロック状態のままエンジン回転が完全に停止することがあり得る。このように非中間ロック状態のままでエンジンが停止すると、次回のエンジン始動時に、エンジン始動に適していないバルブタイミングでエンジン始動を行うか、あるいはエンジン始動前にエンジン始動に適した中間ロック位置へ向けて可変バルブタイミング機構や中間ロック機構を駆動する必要があり、エンジン始動性が低下する。特に、バルブタイミング機構や中間ロック機構が油圧駆動式のように流体圧により駆動されるものである場合、エンジン始動前にバルブタイミング機構や中間ロック機構の駆動に必要な油圧を確保することが困難であるために、エンジン停止前に予め中間ロック状態としておくことが望ましい。

そこで、エンジン停止要求の検出時に、中間ロック状態であることを検出・監視し、中間ロック状態であることを確認してからエンジンの停止処理を実行することも考えられる。但し、この場合、何らかの理由で中間ロック状態にならない状態が比較的長い間継続すると、エンジンの停止要求の検出から実際にエンジンの停止処理を開始するまでの時間が長くなり、運転者に対して違和感や応答性が遅いとの印象を与えたり、不必要にエンジンの実動状態が継続して燃費性能や排気性能の低下を招いてしまう。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明に係るエンジンのバルブタイミング制御装置は、エンジンのクランクシャフトに同期して回転する第１回転体と、上記エンジンのカムシャフトと一体的に回転するとともに、上記第１回転体と相対回転可能な第２回転体と、を有し、両回転体の相対回転位置を最進角位置と最遅角位置との間の可動範囲内で変更することによって、上記カムシャフトにより開閉作動する吸・排気弁のバルブタイミングを変更可能な可変バルブタイミング機構と、上記両回転体の相対回転位置を上記最進角位置と上記最遅角位置との中間に位置するエンジン始動用の中間ロック位置に拘束可能な中間ロック機構と、を有している。

エンジン停止要求の検出時には、上記中間ロック位置に拘束された中間ロック状態となるように、上記可変バルブタイミング機構と中間ロック機構とを駆動制御するとともに、中間ロック状態であるか否かを検出・監視する。そして、エンジン停止要求の検出から所定期間内に上記中間ロック状態であることを検出した場合、もしくはエンジン停止要求の検出から上記所定期間が経過した場合に、エンジンの停止処理を実行する一方、エンジンの停止処理の実行後にも、上記中間ロック状態の監視を継続することを特徴とするものである。

このように発明では、エンジン停止要求の検出時に即座にエンジンを停止するのではなく、エンジン停止要求の検出から所定期間内であれば、中間ロック状態であることを確認してから燃料噴射の停止等のエンジンの停止処理を行うために、中間ロック状態となる前にエンジンが停止する可能性を低くし、エンジン始動性を向上することができる。

また、エンジン停止要求の検出から所定期間（例えば、１秒程度）が経過すると、中間ロック状態の検出・確認をまたずにエンジンの停止処理が行われ、つまり中間ロック状態であることが検出・確認されなくてもエンジン停止要求の検出から比較的短い時間（所定期間）のうちにエンジンが停止されるために、エンジン停止要求から実際にエンジン停止処理が開始されるまでに長い時間を要することがなく、エンジンの停止応答性を向上することができる。

更に、エンジン停止後にも、中間ロック状態の監視を継続しているために、例えば中間ロック状態が検出・確認されないままエンジンの停止処理を開始した後の、エンジンのクランクシャフトが惰性で回転している際に中間ロック状態となった場合にも、中間ロック状態であることを検出・確認することが可能となり、エンジン停止時における中間ロック状態の検出精度を更に向上することができる。

本発明の一実施例に係るエンジンの可変バルブタイミング機構及び中間ロック機構の構成を示す断面対応図。 吸気弁及び排気弁のバルブタイミングを示す説明図で、縦列（Ａ）がエンジンを駆動源とするエンジン車両、縦列（Ｂ）が車両駆動源としてエンジンとモータとを併用するハイブリッド車両、横列（Ｃ）が初期位置でのバルブタイミング、横列（Ｄ）が中間ロック位置でのバルブタイミング。 車両の制御システムの一例を示す説明図。 本実施例に係る制御の流れを示すフローチャート。 本実施例に係る車両停止時の動作の一例を示すタイミングチャート。 エンジン回転速度及び油温に対するディレイ時間の関係を示す特性図。

以下、図示実施例により本発明を説明する。先ず、図１を参照して、可変バルブタイミング機構（以下、「ＶＴＣ」とも呼ぶ）及び中間ロック機構６の構成について説明する。なお、これらの機構は特開２００７−１３２２７２号公報に記載されているように公知である。

ＶＴＣは、エンジンのクランクシャフトに同期して回転する駆動側回転部材としての外部ロータ１（第１回転体）と、外部ロータ１に対して相対回転可能に同軸上に配置され、弁開閉用のカムシャフトと一体回転する従動側回転部材としての内部ロータ２（第２回転体）と、両ロータ１，２の相対回転位置（回転位相）を最進角位置と最遅角位置との間の可動範囲内で変更することによって、カムシャフトにより開閉作動する吸・排気弁のバルブタイミングを変更可能な油圧駆動式のＶＴＣアクチュエータ（第１のアクチュエータ）と、を備えて構成されている。

ＶＴＣアクチュエータとして、外部ロータ１と内部ロータ２との間には、流体圧室４０が形成されており、この流体圧室４０は、内部に配置されるベーン５によって遅角室４２と進角室４３とに仕切られている。そして、作動流体としてのエンジンオイルが供給されることによって遅角室４２の容積が増大すると、外部ロータ１に対する内部ロータ２の相対回転位置が遅角側に変位し、進角室４３の容積が増大すると、同相対回転位置が進角側に変位する。

なお、外部ロータ１は、内部ロータ２に対して所定範囲内で相対回転可能に外装され、外部ロータ１の外周にはタイミングスプロケット２０が一体的に設けられている。タイミングスプロケット２０とエンジンのクランクシャフトに取り付けられたギアとの間には、タイミングベルト等の動力伝達部材が架設されている。エンジンのクランクシャフトが回転駆動されると、動力伝達部材を介してタイミングスプロケット２０に回転動力が伝達されるので、タイミングスプロケット２０を備えた外部ロータ１が回転方向Ｓに沿って回転駆動され、更には、内部ロータ２が回転方向Ｓに沿って回転駆動されてカムシャフトが回転し、カムシャフトに設けられたカムがエンジンの吸・排気弁を押し下げて開弁させる。

中間ロック機構６は、両ロータ１，２の相対回転位置をエンジンの始動に適した中間ロック位置に拘束するものであり、中間ロック位置は、最進角と最遅角との中間に位置する。なお、上記エンジンには現在のクランク角を検出するクランク角センサ７８と、カムシャフトの角度位置（位相）を検出するカム角センサ７９と、が設けられており、電子制御ユニットであるＥＣＭ（エンジン・コントロール・モジュール）９は、これらのセンサの検出結果から、エンジン回転速度ＮＥを検出するとともに、吸・排気弁のバルブタイミングに対応する外部ロータ１と内部ロータ２の間の相対回転位置（以下、「ＶＴＣ変換角」とも呼ぶ）の検出値ＶＴＣＮＯＷを検出し、このＶＴＣ変換角の検出値ＶＴＣＮＯＷに基づいて、ＶＴＣ変換角が中間ロック位置に対して進角側と遅角側とのいずれの回転位置にあるかを検出・判定する。

また、ＥＣＭ９はそのメモリ内に、エンジンの運転状態に応じた最適のＶＴＣ変換角の目標値ＶＴＣＴＲＧを格納・記憶しており、別途検出される運転状態（エンジン回転速度、冷却水温や油温等のエンジン温度など）に対して、最適のＶＴＣ変換角の目標値ＶＴＣＴＲＧを設定できるように構成されている。したがって、ＥＣＭ９は、その時のエンジンの運転状態に適合した最適のＶＴＣ変換角の目標値ＶＴＣＴＲＧとなるように、ＶＴＣ変換角を制御する制御指令を生成及び出力する。更に、このＥＣＭ９には、運転者により操作されるエンジン始動・停止スイッチ８１（図３参照）のＯＮ／ＯＦＦ情報、エンジン油温を検出する油温センサからの情報等が取りこまれるように構成されている。

次に、ＶＴＣの油圧駆動式のＶＴＣアクチュエータの構成について更に具体的に説明すると、外部ロータ１には、径方向内方へ突出する複数の突部４が適宜間隔をあけて設けらており、外部ロータ１の隣接する突部４の間に、前述した流体圧室４０がそれぞれ形成されている。内部ロータ２の外周部の、各流体圧室４０に対面する個所にはベーン溝４１が形成されており、このベーン溝４１には、流体圧室４０の内部を相対回転方向に沿って互いに隣接した進角室４３と遅角室４２とに仕切るベーン５が、径方向に沿って摺動可能に支持されている。進角室４３は内部ロータ２に形成された進角通路１１に連通し、遅角室４２は内部ロータ２に形成された遅角通路１０に連通している。そして、遅角通路１０及び進角通路１１は、後述する油圧回路７に接続されている。

流体圧室４０（進角室４３及び遅角室４２）への流体の供給及び排出は、スプール式のＯＣＶ（流体制御弁）７６を介して行われる。ＯＣＶ７６は、進角室４３へ流体を供給可能で、且つ、遅角室４２から流体を排出可能な第１状態Ｗ１と、進角室４３へ流体を供給可能であり且つ遅角通路を閉鎖する第２状態Ｗ２と、進角通路及び遅角通路の両方を閉鎖して、進角室４３及び遅角室４２の両方への流体の供給を停止する第３状態Ｗ３と、進角通路を閉鎖し且つ遅角室４２へ流体を供給可能な第４状態Ｗ４と、進角室４３から流体を排出可能であり且つ遅角室４２へ流体を供給可能な第５状態Ｗ５との間でスプール位置を切換制御することで、進角室４３及び遅角室４２への流体の供給量及び排出量を調節可能である。具体的には、ＥＣＭ９がＯＣＶ７６に設けられたリニアソレノイド（不図示）への通電量を制御することで、ＯＣＶ７６のハウジング内に摺動可能に支持されたスプールの位置が上記リニアソレノイドによって図の左右方向で調節される。

中間ロック機構６への流体の供給及び排出は、ＯＣＶ７６とは別のＯＳＶ（流体切換弁）７７を用いて行われる。ＯＳＶ７７を含めた油圧回路７が、進角室４３及び遅角室４２への流体の供給及び排出とは別に、中間ロック機構６への流体の供給及び排出を行って、ロック片６０Ａ，６０Ｂをロック凹部６２に接近・離間する方向へ駆動することによって、中間ロック位置へのロック及びロック解除を行う、油圧駆動式の中間ロック用アクチュエータ（第２のアクチュエータ）として機能している。なお、後述するロック片６０Ａ，６０Ｂのロック凹部６２への係入操作が、ＯＣＶ７６による進角油圧経路及び遅角油圧経路の油圧制御とは独立したＯＳＶ７７によって行われるため、エンジン停止直後の油圧が不安定となる状態においても、ロック片６０Ａ，６０Ｂをロック凹部６２に確実に係合させ易い。

油圧回路７は、進角通路１１及び遅角通路１０を介して進角室４３及び遅角室４２の一方若しくは両方に対する作動油としてのエンジンオイルの給／排出を実行することで、ベーン５の流体圧室４０での位置を変更して、外部ロータ１に対する内部ロータ２の相対回転位置を最進角位置（進角室４３の容積が最大となる時の相対回転位置）と最遅角位置（遅角室４２の容積が最大となる時の相対回転位置）との間で変位調整し、これによって、カムシャフトにより開閉駆動される吸・排気弁のバルブタイミングを変更する油圧駆動式のＶＴＣアクチュエータとして機能する。

具体的には、油圧回路７は、エンジンの駆動力で駆動し、作動油又は後述のロック油となるエンジンオイルをＯＣＶ７６及びＯＳＶ７７側に供給するポンプ７０を備えており、ＥＣＭ９からの制御指令に伴って、ポンプ７０の作動、非作動が制御される。ＯＣＶ７６は、この油圧回路７のポンプ７０より下流側で、進角室４３及び遅角室４２の上流側に設けられている。他方、ＯＳＶ７７は、ポンプ７０より下流側で、ロック凹部６２に通じるロック油通路６３の上流側に設けられている。ポンプ７０は、エンジンオイルを貯留するオイルパン７５と接続されている。この油圧回路７において、進角通路１１及び遅角通路１０がＯＣＶ７６の所定のポートに接続され、ロック油通路６３がＯＣＶ７６の所定のポートに接続されている。

中間ロック機構６は、外部ロータ１に設けられた遅角用ロック部６Ａ及び進角用ロック部６Ｂと、内部ロータ２の最外周面２Ａの一部に形成されたロック凹部６２とを備える。遅角用ロック部６Ａ及び進角用ロック部６Ｂは、外部ロータ１上に径方向に摺動変位可能に支持された各ロック片６０Ａ，６０Ｂ、および、各ロック片６０Ａ，６０Ｂを径方向内向きに突出付勢するバネ６１を有する。ロック凹部６２は、従来技術のように、単に内部ロータ２の周方向に長さを備え、ロック片６０Ａ，６０Ｂが係入される一段の溝ではなく、図４に示すように、本来のロック機能を果たすための係止溝６２Ｍと、係止溝６２Ｍよりもロック片６０Ａ，６０Ｂによる係止深度の浅い補助係止溝６２ａ，６２ｂと、を備えた二段状・ラチェット状の溝である。補助係止溝６２ａ，６２ｂは係止溝６２Ｍの最進角側の端部と最遅角側の端部とから各々進角側及び遅角側に向かって延設されており、周方向の長さは極僅かである。また、ロック片６０Ａ，６０Ｂの先端が押し当てられる係止溝６２Ｍおよび補助係止溝６２ａ，６２ｂの底面は、内部ロータ２の最外周面２Ａと略平行に延びている。、ロック片６０Ａ，６０Ｂの形状としては、プレート形状、ピン形状などを適宜採用することができる。

遅角用ロック部６Ａは、遅角用ロック片６０Ａをロック凹部６２（係止溝６２Ｍまたは補助係止溝６２ａ，６２ｂ）内に係入させることで、内部ロータ２が外部ロータ１に対して中間ロック位置から遅角側（図１においてＳ１で示す方向）へ相対回転することを阻止する。他方、進角用ロック片６Ｂは、進角用ロック片６０Ｂをロック凹部６２内に係入させることで、内部ロータ２が外部ロータ１に対して中間ロック位置から進角側（図１においてＳ２で示す方向）へ相対回転することを阻止する。即ち、遅角用ロック部６Ａまたは進角用ロック部６Ｂのいずれか一方が、ロック凹部６２内に係入している状態にあっては、遅角側または進角側の何れか一方への回転位置変更が規制され、他方への回転位置変更は許容される。

ロック凹部６２の中でも補助係止溝６２ａ，６２ｂよりも深い係止溝６２Ｍの幅は、遅角用ロック片６０Ａと進角用ロック片６０Ｂとの、互いに内部ロータ２の周方向に離間した側面どうしの距離と略一致させてある。したがって、遅角用ロック片６０Ａ及び進角用ロック片６０Ｂの両方を同時に係止溝６２Ｍに係入させることで、両ロータ１，２の相対回転位置を、実質的に幅を持たない中間ロック位置に拘束する、所謂ロック状態とすることができる。他方、係止溝６２Ｍよりもロック片６０による係止深度の浅い補助係止溝６２ａ，６２ｂは、係止溝６２Ｍに係入されなかったロック片６０Ａ，６０Ｂを補助係止溝６２ａ，６２ｂに係止させることで、両ロータ１，２の相対回転位置をロック状態としないまでも、中間ロック位置に近接した範囲内に保持する役目を果たす。

なお、ロック凹部６２は内部ロータ２に形成されたロック油通路６３に連通しており、ロック油通路６３は油圧回路７のＯＣＶ７６における所定のポートに接続されている。したがって、油圧回路７は、ロック油通路６３を介して、ロック凹部６２にロック油としてのエンジンオイルを給／排出することが可能であり、ＯＣＶ７６からロック凹部６２にロック油が供給されると、ロック凹部６２に係入していた一対のロック片６０Ａ，６０Ｂは、ロック片６０Ａ，６０Ｂの先端が内部ロータ２の最外周面２Ａよりも僅かに径方向外側に位置するまで外部ロータ１側に引き込まれて、両ロータ１，２のロック状態が解除され、相対回転が可能な状態になる。

図２は、吸気弁側にＶＴＣを適用し、排気弁側のバルブタイミングは固定のものとした場合の、吸気弁及び排気弁のバルブタイミングを示している。図中、縦列（Ａ）がエンジンを車両駆動源とする通常のエンジン車両、縦列（Ｂ）が車両駆動源としてエンジンとモータ・ジェネレータとを併用するハイブリッド車両への適用例である。また、横列（Ｃ）が初期位置である最遅角位置でのバルブタイミング、横列（Ｄ）がエンジン始動用の中間ロック位置でのバルブタイミングを示している。

同図に示すように、エンジン車両及びハイブリッド車両の双方とも、初期位置とエンジン始動用の中間ロック位置とでバルブタイミングが異なり、いずれも中間ロック位置が初期位置に対して進角している。特に、ハイブリッド車両では、ミラーサイクル・デコンプレッションによる燃費向上やＨＣ低減を図るために、エンジン車両に比してバルブタイミングの可変幅が大きく設定されており、初期位置から中間ロック位置までの進角量も大きい。

このため、仮にエンジン停止時に中間ロック位置に拘束されていない場合、一般的には動弁反力等によりエンジン停止中に両ロータ１，２の相対回転位置が初期位置に戻されるために、次回のエンジン始動時に、ＶＴＣを駆動して両ロータ１，２の相対回転位置を初期位置からエンジン始動用の中間ロック位置まで移動させる必要がある。しかしながら、エンジン始動時には油圧も低いために、油圧駆動式のＶＴＣを駆動して初期位置からエンジン始動用の中間ロック位置まで移動させることは困難であり、エンジン始動までに時間がかかり、エンジン始動性が低下する。そこで本実施例では、後述するように、エンジン停止要求を検出したときに、エンジンの停止処理を開始する前にＶＴＣ及び中間ロック機構６を駆動制御して、両ロータ１，２の相対回転位置を中間ロック位置に拘束した中間ロック状態に保持することで、次回のエンジン始動性の向上を図るようにしている。

図３は、このバルブタイミング制御装置が適用される車両の制御システムの一例を示している。この車両の制御システムは、エンジンを制御する上記のＥＣＭ９の他、車両に搭載された各種電装品を制御するＢＣＭ（ボディ・コントロール・モジュール）８２等の複数の電子制御ユニットがＣＡＮ（コントローラ・エリア・ネットワーク）通信によって相互に通信可能に接続されている。ＢＣＭ８２には、運転者により操作されるエンジン始動・停止スイッチ８１からのエンジン始動要求及びエンジン停止要求が受信可能に接続されている。エンジン停止時には、ＢＣＭ８２からのエンジン停止信号（ＩＧＮ ＯＦＦ）によりイグニッションリレー８３がＯＦＦとされて、燃料ポンプ８４の駆動停止やインジェクター８５による燃料噴射の停止等のエンジン停止処理が行われる。

図４は、本実施例の制御の流れを示すフローチャートである。ステップＳ１１では、エンジンの実動中に、エンジンの停止要求が検出されたかを判定する。エンジン停止要求は、例えば上記のエンジン始動・停止スイッチ８１の操作により検出され、あるいは、エンジンの自動停止機能を備えた車両では、エンジンの自動停止要求があるときに検出される。

エンジンの自動停止要求が検出されると、ステップＳ１２へ進み、次回のエンジン始動に適した中間ロック状態となるように、上記のＶＴＣ及び中間ロック機構６を駆動制御する。具体的には、ＶＴＣの両ロータ１，２の相対回転位置を中間ロック位置へ向けて駆動制御するとともに、中間ロック機構６のロック片６０Ａ，６０Ｂをロック凹部６２に嵌合・係止する方向へ駆動制御する。

続くステップＳ１３では、図５にも示すように、エンジン停止要求の検出時点（ｔ１）から所定期間ΔＴ（例えば約１秒程度）以内であるかを判定する。ステップＳ１４では、バルブタイミングに対応するＶＴＣ変換角の検出値ＶＴＣＮＯＷに基づいて、中間ロック状態であるか否かを検出する（中間ロック検出手段）。具体的には、図５にも示すように、ＶＴＣ変換角の検出値ＶＴＣＮＯＷが、中間ロック位置を中心とする所定範囲ΔＶＴＣ内にある場合に、中間ロック状態であると検出・確認する。検出値ＶＴＣＮＯＷは、上述したように、クランク角センサ７８やカム角センサ７９の検出信号により算出される。

エンジン停止要求の検出から所定期間ΔＴ内に中間ロック状態であることが検出された場合には、ステップＳ１３，Ｓ１４が肯定されてステップＳ１５へ進み、図５にも示すように、ロック判定フラグ＃ＶＴＣＩＬＯＣＫを、中間ロック状態であることを表す「１」に設定する。そして、ステップＳ１６において、燃料噴射の停止等のエンジンの停止処理を開始する（エンジン停止手段）。つまり、エンジン停止要求の検出から所定期間ΔＴ内に中間ロック状態であることが検出された場合には、速やかにエンジンの停止処理を開始する。

一方、エンジン停止要求の検出から所定期間ΔＴを経過しても中間ロック状態であることが検出・確認されない場合には、ステップＳ１３の判定が否定されてステップＳ１６へ進み、中間ロック状態の検出・確認を待つことなく、エンジンの停止処理の実行を開始する。このように、エンジン停止要求の検出から所定期間ΔＴが経過すると強制的にエンジンの停止処理を開始することで、エンジン停止要求に対して実際のエンジン停止処理が過度に遅れることを回避して、運転者に違和感を与えることなく応答性良くエンジンの停止を実行することができる。

エンジン停止処理が開始されると、ステップＳ１６からステップＳ１７へ進み、中間ロック状態の監視を継続する（中間ロック監視継続手段）。つまり、ステップＳ１４及びステップ１５の処理と同様、ＶＴＣ変換角の検出値ＶＴＣＮＯＷに基づいて、中間ロック状態であるか否かを検出し、中間ロック状態であることが検出された場合には、ロック判定フラグ＃ＶＴＣＩＬＯＣＫを、中間ロック状態であることを表す「１」に設定する。このように、エンジンの停止処理の開始後であるにもかかわらず、中間ロック状態の確認・監視を継続することによって、エンジンの停止処理の開始後の、エンジンのクランクシャフトが惰性で回転している状況で中間ロック状態となった場合にも、これを検出することが可能となり、より確実に中間ロック状態を検出可能となる。

エンジン停止処理の開始後のエンジン回転速度ＮＥの低下中には、エンジン回転速度が０となるエンジン停止前後で、圧縮気筒からの反力等によって、クランクシャフトの回転方向が正転と反転とを繰り返す、いわゆるクランクシャフトの揺り戻しを生じることがあり、ＶＴＣ変換角の検出値ＶＴＣＮＯＷが不正確なものとなり、中間ロック状態の検出に誤判定を生じるおそれがある。

このような誤判定を回避するように、ステップＳ１８では、エンジン回転速度ＮＥが、予め設定された所定値ＮＥｍｉｎ（例えば、３００ｒｐｍ程度）未満となったかを判定し、エンジン回転速度ＮＥがＮＥｍｉｎ未満となると、ステップＳ１９へ進み、中間ロック状態の監視を終了する。

このようにして確認・監視された中間ロック状態・未中間ロック状態の内容は、ロック判定フラグ＃ＴＣＴＩＬＯＣＫとして次回のエンジン始動時に備えて記憶・保持される。次回のエンジン始動時には、このロック判定フラグ＃ＴＣＴＩＬＯＣＫに基づいて、中間ロック状態であるか否かを確認し、中間ロック状態である場合には、ＶＴＣや中間ロック機構６を駆動することなく、即座にスタータによるクランキング等のエンジンの始動処理を開始する。一方、中間ロック状態でない場合には、エンジン始動安定性を確保するために、エンジン始動処理を開始する前に、少なくともＶＴＣを駆動してＶＴＣ変換角をエンジン始動用の中間ロック位置に変更し、更に好ましくは中間ロック機構６により中間ロック状態に保持した状態で、エンジンの始動処理を開始する。

仮に中間ロック状態・未中間ロック状態の内容が記憶されていない場合、エンジン始動の際、ＶＴＣ変換角の通常基準位置の検出が行われるまでの間、燃焼噴射の制御は、あらゆるＶＴＣ変換角を想定したものとなる。これに対して、本実施例のように中間ロック状態・未中間ロック状態の内容が記憶されていれば、中間ロック状態にある場合には、通常基準位置の検出をまたずに精度の高い燃料噴射制御を実施することができる。

図５は、本実施例に係るエンジン停止時の動作の一例を示すタイミングチャートである。この図５及び上記の図３を参照して、本実施例に係るエンジン停止時の動作について更に詳しく説明する。

エンジン実動中に、運転者によるエンジン始動・停止スイッチ８１の操作等によりＢＣＭ８２がエンジン停止要求を検出すると（図３の矢印Ａ１）、このＢＣＭ８２がＥＣＭ９にエンジン停止（ＩＧＮ ＯＦＦ）の予告信号を送信する（図３の矢印Ａ２）。

図５に示すように、予告信号を受けたＥＣＭ９は、燃料噴射量の空燃比フィードバック制御（Ｆ／Ｂ制御）を停止し、自立運転可能な極少量の燃料噴射量を噴射供給するとともに、エンジン停止要求フラグｆＥＮＧＳＴＰＲＱを、エンジン停止要求が有ることを示す「１」に設定し、かつ、中間ロック状態への駆動制御を開始する。具体的には、図５の矢印Ｂ１及び領域Ｂ２に示すように、中間ロック用アクチュエータのＯＳＶ７７への指令信号のデューティ比を１００％としてロック片６０Ａ，６０Ｂをロック凹部６２に係止する方向へ駆動するとともに、このＯＳＶ７７の油圧上昇を確保するためのディレイ期間としての予め設定されたＯＣＶ印加ディレイ時間（ＯＳＶＯＣＶＤＹ）の経過後の時点ｔ２で、ＶＴＣのバルブタイミングに対応するＶＴＣ変換角の目標値ＶＴＣＴＲＧを中間ロック位置に設定する。この目標値の変更に伴い、図５のように目標値ＶＴＣＴＲＧが検出値ＶＴＣＮＯＷよりも遅角側にある場合には、ＶＴＣアクチュエータのＯＣＶ７６への指令信号のデューティ比が遅角側とは逆側に１００％とされ、ＶＴＣ変換角が最大出力で進角側へ駆動されて、中間ロック位置へ向けて変位する。このように、中間ロック位置に対応する目標値ＶＴＣＴＲＧに対して検出値ＶＴＣＮＯＷが進角側か遅角側かを判定し、その逆方向、つまり中間ロック位置へ向けて最大の出力でＶＴＣを駆動することによって、エンジン停止要求を受けてから中間ロック状態までの時間を短くすることができる。

また、中間ロック状態となる際には、ＯＳＶ７７の通電による中間ロック用アクチュエータの作動開始（ｔ１）からＯＣＶ７６の通電によるＶＴＣアクチュエータの作動開始（ｔ２）までの間に所定のディレイ期間（ＯＳＶＯＣＶＤＹ）を設けて、ＶＴＣの作動開始時点（ｔ２）の前に予め中間ロック用アクチュエータの油圧を立ち上げておくことにより、ＶＴＣアクチュエータによりＶＴＣ変換角が中間ロック位置となる際に確実に中間ロック機構を作動させて中間ロック状態とすることができ、ロック誤作動の発生を抑制することができる。

上記のディレイ期間（ＯＳＶＯＣＶＤＹ）は、図６に示すような予め設定されたマップを参照して、エンジン回転速度Ｎｅとエンジン温度としての油温（もしくは水温）に基づいて設定される。同図に示すように、エンジン回転速度Ｎｅが高くなるほど、ポンプ７０の駆動力が上昇して油圧の立ち上がりが早くなることから、ディレイ期間（ＯＳＶＯＣＶＤＹ）を短くする。また、油温等のエンジン温度が高くなるほど、エンジンオイルの粘性が下がり、油圧の立ち上がりが早くなることから、ディレイ期間（ＯＳＶＯＣＶＤＹ）を短くする。これにより、エンジン回転速度やエンジン温度に応じて適切にディレイ期間を設定することができる。

なお、ディレイ期間（ＯＳＶＯＣＶＤＹ）の設定はこれに限らず、例えば油圧を検出又は推定し、この油圧を用いて所定のテーブルを参照することによって設定するようにしても良く、あるいは簡易的に固定値を用いるようにしても良い。

また、ＥＣＭ９は、エンジン停止要求の検出ｔ１以降、エンジン水温が所定のしきい値ｍＯＳＶＴＷＨ（例えば、約６０℃）以下であることを条件に、中間ロック状態の検出・監視を行う。つまり、ＶＴＣ変換角の現在値である検出値ＶＴＣＮＯＷに基づいて、中間ロック状態であるか否かを、例えば演算間隔毎に逐次検出・監視する。そして、エンジン停止要求の検出時点ｔ１から所定のディレイ時間ΔＴ内に、ＶＴＣ変換角の現在値ＶＴＣＮＯＷが、中間ロック位置を中心とする進角側のロック判定閾値と遅角側のロック判定閾値との間の所定範囲ΔＶＴＣ内にあり、かつ、ＯＳＶ７７が通電中（デューティ比１００％）、つまりロック片６０Ａ，６０Ｂがロック凹部６２側へ駆動されている場合、その時点ｔ３で、ロック片６０Ａ，６０Ｂがロック凹部６２に係止した中間ロック状態にあると判定して、ＯＣＶ７６のデューティ比を０として、ＶＴＣの中間ロック位置へ向けた駆動制御を終了する。また、中間ロック判定フラグ＃ＶＴＣＩＬＯＣＫを、中間ロック状態であることを示す「１」に設定するとともに、エンジン停止ディレイ要求フラグｆＥＮＧＳＴＰＮＧを、エンジン停止の遅延が不要、つまりエンジン停止処理が実行可能であることを示す「０」に設定し、これらのフラグの設定をＢＣＭ８２へ送信する（図３の矢印Ａ３、図５の矢印Ｂ３）。これを受けてＢＣＭ８２がイグニッションスイッチＩＧＮ ＳＷを「０」に設定し（図３の矢印Ａ４）、これにより、イグニッションリレーがＯＦＦとされて、エンジンの停止処理が開始される。

なお、上記の中間ロック状態の検出後（ｔ３〜）も、ＯＳＶ７７のデューティ比は変更することなく１００％に維持し、つまり中間ロック機構６の作動は継続する。この理由は、ＶＴＣ変換角の現在値ＶＴＣＮＯＷが、補助係止溝６２ａ，６２ｂの範囲を考慮した所定範囲ΔＶＴＣ内にあるときに中間ロック状態であると検出されるが、実際には検出誤差等もあり、ロック片６０Ａ，６０Ｂがロック凹部６２の中央の深い係止溝６２Ｍに嵌合・係止されているとは限らず、係止溝６２Ｍの両側の浅い補助係止溝６２ａ，６２ｂに係止されている場合、あるいはロック凹部６２に係止することなくその近傍に位置している場合もあり得る。このような場合でも、その後のエンジン振動等によって、多くの場合、最終的にはロック片６０Ａ，６０Ｂが係止溝６２Ｍに係止・嵌合する中間ロック状態となるのものの、本実施例では、より確実に中間ロック状態であることを確認するために、一旦中間ロック状態を検出した後も（ｔ３〜）、エンジン回転が実質的に停止するまで、中間ロック機構６の作動を継続するとともに、中間ロック状態の監視を継続している。

その後、エンジン回転速度ＮＥが所定値ＮＥｍｉｎ（約３００ｒｐｍ）まで低下した時点ｔ４で、図５の矢印Ｂ５に示すように、中間ロック判定フラグ＃ＶＴＣＩＬＯＣＫの更新を禁止するマスク処理を行うことによって、中間ロック状態の監視を終了する。これにより、その後にエンジン回転が０付近まで低下し、圧縮気筒からの反力等によりクランクシャフトが正転と反転を繰り返すクランクシャフトの振動・揺り返しによって、ＶＴＣ変換角の現在値ＶＴＣＮＯＷを誤検知した場合にも、これに起因する中間ロック状態の誤判定を確実に回避することができる。

そして、クランクシャフトの回転が安定的に停止し、エンジンが停止したことを確認すると、エンジン回転中判定フラグｆＥＮＧＲＵＮを、エンジン停止を表す「０」に設定するとともに、ＯＳＶ７７のデューティ比を０として、中間ロック機構６の作動を停止する。

以上のように本発明を具体的な実施例に基づいて説明してきたが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変形・変更を含むものである。例えば、上記実施例では吸気弁に可変バルブタイミング機構を設けているが、これに限らず、排気弁側に可変バルブタイミング機構を適用したものにも同様にして本発明を適用することができる。

１…外部ロータ（第１回転体）
２…内部ロータ（第２回転体）
６…中間ロック機構
９…ＥＣＭ
６０Ａ，６０Ｂ…ロック片
６２…ロック凹部
６２Ｍ…係止溝
６２ａ，６２ｂ…補助係止溝
７８…クランク角センサ
７９…カム角センサ

Claims (8)

1. エンジンのクランクシャフトに同期して回転する第１回転体と、上記エンジンのカムシャフトと一体的に回転するとともに、上記第１回転体と相対回転可能な第２回転体と、を有し、両回転体の相対回転位置を最進角位置と最遅角位置との間の可動範囲内で変更することによって、上記カムシャフトにより開閉作動する吸・排気弁のバルブタイミングを変更可能な可変バルブタイミング機構と、
   上記両回転体の相対回転位置を上記最進角位置と上記最遅角位置との中間に位置するエンジン始動用の中間ロック位置に拘束可能な中間ロック機構と、を有し、
   エンジン停止要求の検出時に、上記中間ロック位置に拘束された中間ロック状態となるように、上記可変バルブタイミング機構と中間ロック機構とを駆動制御するエンジンの制御装置において、
   上記中間ロック状態であるか否かを検出する中間ロック検出手段と、
   上記エンジン停止要求の検出から所定期間内に上記中間ロック状態であることを検出した場合、もしくはエンジン停止要求の検出から上記所定期間が経過した場合に、エンジンの停止処理を実行するエンジン停止手段と、
   上記エンジンの停止処理の実行後にも、上記中間ロック状態の監視を継続する中間ロック監視継続手段と、
   を有することを特徴とするエンジンのバルブタイミング制御装置。
2. 上記エンジン停止処理の実行後に、エンジン回転速度が所定値以下に低下すると、上記中間ロック状態の監視を終了することを特徴とする請求項１に記載のエンジンのバルブタイミング制御装置。
3. 上記中間ロック状態ではない状態でエンジンを停止した場合、次回のエンジン始動時には、上記中間ロック状態となるように上記可変バルブタイミング機構と中間ロック機構とを駆動制御することを特徴とする請求項２に記載のエンジンのバルブタイミング制御装置。
4. 上記中間ロック機構は、一方の回転体に設けられたロック片を、他方の回転体に設けられた係止溝に係止させることにより、両回転体の相対回転位置を上記中間ロック位置に拘束するものであり、
   上記他方の回転体には、上記係止溝よりもロック片による係止深度の浅い補助係止溝が、上記係止溝の最進角側の端部と最遅角側の端部とから、各々進角側及び遅角側に向かって延設されており、
   上記中間ロック監視手段は、上記両回転体の相対回転位置の現在値が、上記補助係止溝に対応する所定範囲内にある場合に、上記中間ロック状態であると判定することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のエンジンのバルブタイミング制御装置。
5. 流体圧により上記可変バルブタイミング機構を駆動する第１のアクチュエータと、
   流体圧により上記中間ロック機構を駆動する第２のアクチュエータと、を有し、
   上記中間ロック状態とする際には、上記第２のアクチュエータによるロック機構の駆動開始から上記第１のアクチュエータによる可変バルブタイミング機構の駆動開始までの間に所定のディレイ期間を設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のエンジンのバルブタイミング制御装置。
6. 上記ディレイ期間は、エンジン回転速度とエンジン温度とに基づいて所定のマップを参照することにより設定されることを特徴とする請求項５に記載のエンジンのバルブタイミング制御装置。
7. 上記エンジン停止時に、上記可変バルブタイミング機構を中間ロック位置へ向けて最大出力で駆動することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のエンジンのバルブタイミング制御装置。
8. 上記エンジン停止時に、上記中間ロック状態であるか否かの判定結果を記憶し、
   次回のエンジン始動時には、上記判定結果に基づいて、上記中間ロック状態への駆動制御の実施を判定することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のエンジンのバルブタイミング制御装置。

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