JP2013096375A - 弁開閉制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】吸気弁の外部ロータと内部ロータとの相対回転角を最遅角に設定してエンジンを始動する際の相対回転角を安定させる。
【解決手段】エンジンを自動始動する際に、外部ロータ１１と内部ロータ１２との間に形成される遅角室Ｃｂにアキュムレータ２７の作動油を供給し、外部ロータ１１と内部ロータ１２と一時的に最遅角に拘束し、この後、相対回転角を進角方向に変化させて中間ロック機構Ｌによるロック状態に移行する。
【選択図】図３

Description

本発明は、弁開閉制御装置に関し、詳しくは、運転者による停止操作が行われない状況で停止条件が成立した場合に自動停止し、この後に始動条件が成立した場合に自動始動する内燃機関において、クランク軸と同期回転する駆動側回転体と、内燃機関のカム軸と一体回転し、且つ、駆動側回転体と相対回転可能な従動側回転体とを備え、駆動側回転体と従動側回転体との相対回転角を、内燃機関の吸気圧縮比を最も高くする最進角と、内燃機関の吸気圧縮比を最も低くする最遅角との間の制御領域で設定する弁開閉制御装置の改良に関する。

上記のように構成された弁開閉制御装置として特許文献１には、ハイブリッド型の車両にエンジンのクランク軸と同期して回転する駆動側回転体（文献ではハウジング）を備え、カム軸と一体回転する従動側回転体（文献では複数のベーンを有した部材）を備えて構成される位相変更機構が示されている。この位相変更機構では、駆動側回転体の内部に軸芯側に突出する複数の突部を形成し、この複数の突部の間に形成される空間に複数のベーンを配置することで、ベーンを基準にして回転方向の一方側に進角室が形成され、回転方向の他方側に遅角室が形成され、この進角室と遅角室との一方を選択して作動油を供給するコントロールバルブを備えた構成が示されている。

この特許文献１では、駆動側回転体と従動側回転体との相対回転角を進角側に設定することで吸気圧縮比を高め、遅角側に設定することで吸気圧縮比を低減する作動を行う点が示され、コントロールバルブの制御により駆動側回転体と従動側回転体との相対回転角を進角側又は遅角側に設定して内燃機関の吸気タイミングを調整するために制御される。

ハイブリッド型の車両では運転者が内燃機関を停止させる操作を行わずとも、条件が成立した際に、ＥＣＵが内燃機関を自動的に停止させ、この停止の後に条件が成立した際にＥＵＣが内燃機関を自動的に始動させる制御が行われる。このような理由から、特許文献１では、ＥＣＵによって内燃機関が停止させる際には、前述した相対回転角を最遅角に変化させロック機構でロックすることで、この後の内燃機関の始動を容易にする点が記載されている。

特開平１０−２２７２３６号公報 （段落番号〔００５４〕、図９）

ハイブリッド型の車両に限らず、車両が信号待ち等で一時停止した場合に内燃機関を停止させるアイドルストップ型の車両でも、内燃機関を停止させる制御と始動させる制御とが頻繁に行われる。従って、内燃機関を始動させる場合には、特許文献１に記載される吸気圧縮比を低く設定して、圧縮行程の負荷を小さくて始動を行いやすくすると共に、始動時の振動を抑制するように、ＥＣＵで内燃機関を停止する際には駆動側回転体と従動側回転体との相対回転角を最遅角に設定する制御が有効と考えられている。

しかしながら、ロック機構によって最遅角に維持する構成ではロック機構を構成する部品点数が増大することになり、相対回転角を最遅角に維持するロック機構を用いずに装置を構成することも望まれている。

また、この種の弁開閉制御装置では、内燃機関で駆動される油圧ポンプからの作動油によって駆動側回転体と従動側回転体との相対回転角を制御するため、内燃機関の始動時には油圧ポンプから必要とする圧力の作動油を得ることができない。従って、駆動側回転体と従動側回転体との相対回転角を最遅角に設定した状態で内燃機関が停止した後に、この内燃機関の始動制御が行われた場合には、油圧ポンプから供給される作動油の圧力では相対回転角を最遅角に維持できず、相対回転角が変動するため吸気タイミングが乱れ適正な始動に移行できない不都合を招くものであった。

特に、特許文献１に記載されるように、相対回転角が最遅角に設定された場合に駆動側回転体の突部に、従動側回転体のベーンが近接する位置関係となるものでは、内燃機関の始動時に相対回転角が変動した場合に突部に対してベーンが当接することにより異音が発生することもあり改善の余地がある。

本発明の目的は、駆動側回転体と従動側回転体との相対回転角を最遅角に設定した状態で内燃機関を始動した場合に、相対回転角を安定させて円滑な始動を実現する弁開閉制御装置を合理的に構成する点にある。

本発明の特徴は、運転者による停止操作が行われない状況で停止条件が成立した場合に機関制御部により自動停止し、この後に始動条件が成立した場合に前記機関制御部により自動始動する内燃機関が構成されると共に、前記内燃機関のクランク軸と同期回転する駆動側回転体と、前記内燃機関のカム軸と一体回転し、且つ、前記駆動側回転体と相対回転可能な従動側回転体とを備え、圧油が供給されることにより前記駆動側回転体と前記従動側回転体との相対回転角を進角方向に変化させる進角室と、圧油が供給されることにより前記相対回転角を遅角方向に変化させる遅角室とが前記駆動側回転体と前記従動側回転体の間に形成され、前記相対回転角を、最進角と最遅角との間の制御領域で設定する相対回転角制御ユニットを備え、前記相対回転角制御ユニットが、前記進角室と前記遅角室との一方を選択して作動油を供給する相対回転角制御弁と、この相対回転角制御弁を制御するタイミング制御部と、前記作動油を加圧状態で貯留するアキュムレータと、このアキュムレータを制御する蓄圧制御弁とを備えて構成され、前記相対回転角制御ユニットは、前記自動停止が行われる際に、前記相対回転角を最遅角に設定する最遅角設定制御を実行し、前記自動始動が開始された際に、前記自動始動の開始から設定タイミングまで遅角ポジションに前記相対回転角制御弁を制御し、前記アキュムレータの作動油の圧力を前記遅角室に作用させるように前記蓄圧制御弁を制御する点にある。

この構成によると、機関制御部により内燃機関が自動停止する際には、相対回転角制御ユニットが最遅角設定制御を実行することで駆動側回転体と従動側回転体との相対回転角が最遅角に設定される。この後に、機関制御部により内燃機関が自動始動する際には、相対回転角制御ユニットが最遅角拘束制御を実行することで、自動始動の開始から設定タイミングまでタイミング制御部が相対回転角制御弁を遅角ポジションに操作し、アキュムレータの作動油の圧力を遅角室に作用させ、相対回転角を最遅角に拘束することが可能となる。これにより、駆動側回転体と従動側回転体との相対回転角を変動させることなく、内燃機関の始動に伴う駆動側回転体の回転力を従動側回転体に直接的に伝え、駆動側回転体の内部に内壁と従動側回転体のベーン等の部材とが当接する等の現象を招くこともない。
従って、駆動側回転体と従動側回転体との相対回転角を最遅角に設定した状態で内燃機関を始動した場合に、相対回転角を安定させて円滑な始動を実現し、この始動時に異音を発生させることもない弁開閉制御装置がロック機構を備えずに構成された。

本発明は、前記内燃機関で駆動される油圧ポンプと前記相対回転角制御弁との間にはチェック弁を有し、前記相対回転角制御ユニットは、前記自動停止から前記自動始動までの間、遅角ポジションに前記相対回転角制御弁を制御しても良い。

これによると、自動停止から自動開始までの間にアキュムレータの作動油の圧力を遅角室に供給する際に、この作動油が油圧ポンプの方向へ流動する現象をチェック弁が阻止するので、電動型の油圧ポンプ等を備えずとも、アキュムレータの圧力を減ずることなく、駆動側回転体と従動側回転体との相対回転角を最遅角に拘束することが可能となる。

本発明は、前記内燃機関で駆動される油圧ポンプからの作動油を前記遅角室に供給する制御油路が形成され、この制御油路に対して、前記相対回転角制御弁より前記油圧ポンプ側位置に前記油圧ポンプから送り出される作動油の流れを許容するチェック弁が介装され、前記相対回転角制御弁と前記チェック弁との中間の前記制御油路に前記アキュムレータからの作動油が接続油路により供給されても良い。

これによると、アキュムレータの作動油が油圧ポンプの方向への流動する現象をチェック弁が阻止してアキュムレータの圧力を減ずることなく遅角室に作用させることが可能となる。これにより電動型の油圧ポンプ等を備えずとも、駆動側回転体と従動側回転体との相対回転角を最遅角に拘束することが可能となる。

本発明は、前記相対回転角制御ユニットが、前記自動始動の開始から前記クランク軸の回転速度が設定値に達した時点で、前記内燃機関の燃焼室の点火を行うと共に、前記相対回転角を進角方向に変化させる進角移行制御を行っても良い。

これによると、自動始動の開始からクランク軸の回転速度が設定値に達した時点で内燃機関の点火を行うことで、内燃機関を稼働状態に移行でき、稼働によりクランク軸の回転速度が増大するに伴い進角移行制御を行うことで駆動側回転体と従動側回転体との相対回転角を進角方向に変化させることで内燃機関の出力の増大を図ることが可能となる。

本発明は、前記駆動側回転体と前記従動側回転体との相対回転角を、最進角と最遅角との間のロック角に拘束するロック機構を備えても良い。

これによると、内燃機関が稼働状態に移行した後に、ロック機構がロック状態に達することで、駆動側回転体と従動側回転体との相対回転角をロック角に拘束して内燃機関の回転速度を安定させる。

本発明は、前記内燃機関の前記クランク軸を回転駆動する電動モータを備え、前記内燃機関が自動停止した状態で、運転者が前記内燃機関を停止する操作を行った場合には、前記駆動側回転体と前記従動側回転体との相対回転角を前記最進角と前記最遅角との中間のロック角に設定するように前記機関制御部が前記電動モータの逆転を行っても良い。

これによると、内燃機関が自動停止した状態で、運転者が内燃機関を停止する操作を行った場合には、機関制御部が電動モータを逆転させ、駆動側回転体と従動側回転体との相対回転角を最進角と最遅角との中間のロック角に設定する。このため、後に運転者が内燃機関を始動する際に安定した始動が実現する。

本発明は、前記内燃機関が停止した状態で、前記クランク軸に対しピストンの圧縮行程と、吸気側のカム軸の開き工程と、排気側のカム軸の開き工程とが同位相で遅角方向に作用する３気筒型に構成されても良い。

これによると、内燃機関の始動時においてカム軸を遅角方向に回転させる力が作用しているため、アキュムレータの作動油の圧力を強く作用させなくとも駆動側回転体と従動側回転体との相対回転角を最遅角に維持でき、アキュムレータの小型化も可能となる。

吸気タイミング制御機構と制御系とを模式的に示す図である。 ロック角にある吸気タイミング制御機構の断面図である。 エンジン始動シーケンス（１）の開始時点における吸気タイミング制御機構の断面と制御構成とを示す図である。 エンジン始動シーケンス（１）のタイミングチャートである。 エンジン始動シーケンス（２）の開始時点における吸気タイミング制御機構の断面と制御構成とを示す図である。 エンジン始動シーケンス（２）のタイミングチャートである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
〔基本構成〕
図１及び図２に示すように、内燃機関としてのエンジンＥのクランク軸１と同期回転する駆動側回転体としての外部ロータ１１と、エンジンＥの燃焼室の吸気バルブ２を開閉するカム軸３と同軸で一体回転する従動側回転体としての内部ロータ１２とをカム軸３の軸芯Ｘを中心にして相対回転自在に組み合わせて吸気タイミング制御機構１０が構成されている。吸気タイミング制御機構１０は、外部ロータ１１と内部ロータ１２との軸芯Ｘを中心にした相対回転角の設定により、吸気バルブ２の開閉タイミングを制御するものであり、この吸気タイミング制御機構１０と、外部ロータ１１と内部ロータ１２との相対回転角を制御する相対回転角制御ユニットＡを備えて弁開閉制御装置が構成されている。

エンジンＥは、アトキンソンサイクルエンジンであり、シリーズ方式やシリーズ・パラレル方式と称されるハイブリッド型の駆動機構を有するハイブリッド型車輌に備えられている。吸気バルブ２はバルブスプリングで閉じ方向に付勢され、カム軸３に形成されたカム部３ａの当接により押し下げ方向に作動して開放する位置と、バルブスプリングの付勢力により閉塞する位置とに切換えられる。

クランク軸１には主クラッチ４を介して電動モータＭが連結しており、この電動モータＭを含めてエンジンＥは、ＥＣＵとして構成されるエンジン管理装置４０によって管理される。エンジン管理装置４０は、吸気系（図示せず）、燃料供給系（図示せず）、点火プラグ５の点火タイミング、電動モータＭによるエンジンＥの始動、エンジンＥの停止等の管理を行う。

エンジン管理装置４０は、ソフトウエアで成る機関制御部４１と、ソフトウエアで成るタイミング制御部４２とを備えており、機関制御部４１はエンジンＥの自動始動と自動停止とを行い、タイミング制御部４２は、相対回転角制御ユニットＡを介して吸気タイミング制御機構１０の制御を行うことによりエンジンＥの吸気量の制御を行う。詳しく説明していないが、この相対回転角制御ユニットＡは排気タイミングの制御も行う。

電動モータＭは、バッテリー（図示せず）からの電力によりクランク軸１を駆動回転してエンジンＥの始動を行うスタータモータとしての機能を有すると共に、クランク軸１からの駆動力により発電を行うジェネレータの機能を有し、発電された電力はバッテリー（図示せず）に充電される。

ハイブリッド型の駆動機構を有する車両では、エンジンＥの自動始動と自動停止とが頻繁に行われるものであり、図１に示す弁開閉制御装置は、エンジン管理装置４０によって自動停止が行われる際に、次の自動始動において電動モータＭの負荷を小さくして始動を行うために相対回転角を最遅角に設定する制御を行う。また、システム停止時には次にエンジンＥの始動を行う際に安定的な始動を実現するために相対回転角をロック角に設定する制御を行う。これらの制御を実現するための構成と制御形態とを以下に説明する。

〔吸気タイミング制御機構〕
吸気タイミング制御機構１０は、外部ロータ１１と内部ロータ１２とを軸芯Ｘと同軸芯上に配置すると共に、外部ロータ１１の内部に内部ロータ１２を嵌め込み、これらをフロントプレート１３とリヤプレート１４とに挟み込んだ構成を有している。フロントプレート１３とリヤプレート１４とは連結ボルト１５により外部ロータ１１に連結しており、外部ロータ１１の外周にはタイミングスプロケット１６が形成されている。内部ロータ１２の中心部位がリヤプレート１４の中央部に形成された開口を貫通する状態で配置され、この内部ロータ１２の後端位置に吸気側のカム軸３の前端が後端に連結している。

この吸気タイミング制御機構１０では、エンジンＥのクランク軸１に設けた出力スプロケット６とタイミングスプロケット１６とに亘って無端チェーン７を巻回することで外部ロータ１１がクランク軸１と同期回転する。図面には示していないが、排気側のカム軸３の前端にも吸気タイミング制御機構１０と同様の構成の排気タイミング制御機構を備えており、この排気タイミング制御機構に対しても無端チェーン７から回転力が伝えられる。

図２、図３に示すように、外部ロータ１１には軸芯Ｘの方向（内方）に向けて突出する複数の突出部１１Ｔを形成することにより、回転方向で隣接する突出部１１Ｔの間に流体圧室Ｃが形成されている。内部ロータ１２は複数の突出部１１Ｔに密接する外周を有した円柱状に形成されると共に、流体圧室Ｃに嵌まり込むことで流体圧室Ｃを回転方向で２つの空間に仕切る複数のベーン１７を内部ロータ１２に形成している。

この吸気タイミング制御機構１０は、クランク軸１からの駆動力により外部ロータ１１が駆動回転方向Ｓに向けて回転する。また、外部ロータ１１に対して内部ロータ１２が駆動回転方向Ｓと同方向へ回転する方向を進角方向Ｓａと称し、この逆方向への回転方向を遅角方向Ｓｂと称している。この吸気タイミング制御機構１０では、相対回転角が進角方向に変化する際に変化量の増大に伴い吸気圧縮比を高め、相対回転角が遅角方向に変化する際に変化量の増大に伴い吸気圧縮比を低減するようにクランク軸１とカム軸３との関係が設定されている。

ベーン１７で仕切られた流体圧室Ｃのうち、作動油が供給されることで相対回転角を進角方向Ｓａに変化させる空間を進角室Ｃａと称し、これとは逆に、作動油が供給されることで相対回転角を遅角方向Ｓｂに変化させる空間を遅角室Ｃｂと称している。ベーン１７が進角方向の移動端（軸芯Ｘを中心にした揺動端）に達した状態での相対回転角を最進角と称し、ベーン１７が遅角側の移動端（軸芯Ｘを中心にした揺動端）に達した状態での相対回転角を最遅角と称している。吸気タイミング制御機構１０の相対回転角は最進角と最遅角との間の制御領域に設定可能に構成されている。尚、最進角は、ベーン１７の進角方向の移動端だけはなく、この近傍を含む概念である。これと同様に最遅角はベーン１７の遅角方向での移動端だけではなく、この近傍を含む概念である。

この吸気タイミング制御機構１０は、外部ロータ１１と内部ロータ１２との相対回転角を最進角と最遅角との間（制御領域内）のロック角に拘束する中間ロック機構Ｌを備えている。この中間ロック機構Ｌは、軸芯Ｘと直交する姿勢で、突出端が軸芯Ｘに向けて接近・離間できるように外部ロータ１１に対し出退自在に備えた一対のロック部材１８と、夫々のロック部材１８を突出方向に付勢するロックスプリング１９と、ロック部材１８が係脱するために内部ロータ１２の外周に形成されたロック溝部１２Ｌとを備えて構成されている。

この中間ロック機構Ｌでは、一対のロック部材１８がロック溝部１２Ｌに同時に係入する形態で外部ロータ１１と内部ロータ１２との相対回転角をロック角に拘束した状態では、エンジン温が低い状態でも適正なエンジン始動を実現すると共に、エンジンＥを低い燃費で効率的に稼働させる吸気圧縮比が設定される。尚、中間ロック機構Ｌは、この構成に限るものではなく、例えば、軸芯Ｘと平行する姿勢でスライド移動となるロック部材を内部ロータ１２に備え、このロック部材が係脱する凹部をフロントプレート１３又はリヤプレート１４に形成する構成でも良い。

内部ロータ１２には進角室Ｃａに連通する進角制御油路２１と、遅角室Ｃｂに連通する遅角制御油路２２と、ロック溝部１２Ｌに連通するロック解除油路２３とが形成されている。また、カム軸３の前端の外周には進角制御溝２１Ａと、遅角制御溝２２Ａと、ロック制御溝２３Ａとが環状に形成され、これらと、進角制御油路２１と、遅角制御油路２２と、ロック解除油路２３とが連通している。

〔相対回転角制御ユニット〕
図１及び図３に示すように、エンジンＥには、エンジンＥの駆動力でオイルパン８のオイルを吸引して、作動油として送り出す油圧ポンプＰを備えている。相対回転角制御ユニットＡは、電磁操作型の相対回転角制御弁２４と、電磁操作型のロック制御弁２５（ロック制御部の一例）と、電磁操作型の蓄圧制御弁２６と、アキュムレータ２７と、この３つの制御弁を制御するエンジン管理装置４０（主としてタイミング制御部４２の制御）とを備えて構成されている。

油圧ポンプＰの供給油路に油圧ポンプＰから送り出される作動油の流れを許容し、油圧ポンプＰの方向への作動油の流れを阻止するチェック弁２８を備えている。このチェック弁２８から送り出される作動油を回転角制御油路２９と、ロック制御油路３０と、接続油路３１とに分岐して送り出す油路系が構成されている。回転角制御油路２９は相対回転角制御弁２４に接続し、ロック制御油路３０はロック制御弁２５に接続し、接続油路３１は蓄圧制御弁２６に接続している。更に、相対回転角制御弁２４は前述した進角制御溝２１Ａと、遅角制御溝２２Ａとに接続し、ロック制御弁２５は、前述したロック制御溝２３Ａに接続している。

相対回転角制御弁２４は、油圧ポンプＰの作動油を進角制御油路２１から進角室Ｃａに供給するとともに遅角室Ｃｂの作動油を遅角制御油路２２によって排出する進角ポジションと、油圧ポンプＰの作動油を遅角制御油路２２から遅角室Ｃｂに供給するとともに進角室Ｃａの動油を進角制御油路２１によって排出する遅角ポジションと、進角室Ｃａと遅角室Ｃｂとの何れにも作動油を供給しない中立ポジションとに操作自在に構成されている。

ロック制御弁２５は、油圧ポンプＰの作動油をロック解除油路２３からロック溝部１２Ｌに作動油を供給してロック解除を行うアンロックポジションと、ロック溝部１２Ｌから作動油を排出してロック可能にするロックポジションとに操作自在に構成されている。蓄圧制御弁２６は、油圧ポンプＰの作動油をアキュムレータ２７に供給する（給排可能にする）開ポジションと、油圧ポンプＰからの作動油のアキュムレータ２７への供給を阻止する（給排を不能にする）閉ポジションとに操作自在に構成されている。

〔制御構成〕
エンジンＥを始動するイグニッションスイッチ４５と、エンジンＥのクランク軸１の回転角と回転速度とを計測可能なクランク軸センサ４６と、エンジンＥの冷却水の温度からエンジンＥの温度を計測するエンジン温センサ４７とを備え、これらからの信号をエンジン管理装置４０に入力する信号系が形成されている。また、エンジン管理装置４０から電動モータＭと、点火プラグ５を駆動するイグニッション回路（図示せず）と、スロットル制御回路（図示せず）とに制御信号を出力する信号系が形成されると共に、相対回転角制御弁２４と、ロック制御弁２５と、蓄圧制御弁２６とに制御信号を出力する信号系が形成されている。図面には示していないが、エンジン管理装置４０には、アクセルペダルの操作量を計測するアクセルセンサや、走行速度センサ等からの信号が入力する。

イグニッションスイッチ４５は、システムを起動させるスイッチとして構成され、ＯＮ操作によりシステムが起動し、電気系に電力を供給すると共にエンジンＥの自動始動と自動停止が可能なシステム起動状態となる。また、イグニッションスイッチ４５がＯＦＦ操作された際にはシステムが停止する。また、このＯＦＦ操作時にエンジンＥが稼動状態にある場合にはエンジンＥも停止する。特に、イグニッションスイッチ４５のＯＮ操作により取得される信号をシステム始動トリガと称する。ちなみに、イグニッションスイッチ４５は最初の押し操作がＯＮ操作となり、次の押し操作がＯＦＦ操作となるプッシュ操作型のものを想定しているが、キーを用いた回転操作型のものでも良く、ＯＮ操作とＯＦＦ操作とを異なるスイッチで行うものでも良い。

また、クランク軸センサ４６は、磁石とホール素子やコイル等を用いた非接触型に構成されている。エンジン温センサ４７としてはサーミスタを用いて構成されており、このエンジン温センサ４７がオイルパン８のオイルの温度を計測するものでも良い。

前述したように電動モータＭは、スタータモータの機能とジェネレータの機能とを有するため、エンジンＥが停止している状態でバッテリー電圧が低下した場合（始動条件が成立した場合）には自動始動トリガが生成され、エンジン管理装置４０が電動モータＭの駆動でエンジンＥを始動させてバッテリーの充電を行う。また、バッテリーが充電により所定の電圧まで上昇した場合（停止条件が成立した場合）には自動停止トリガが生成され、エンジン管理装置４０がエンジンＥを停止させる制御を行う。

〔制御形態の概要〕
イグニッションスイッチ４５のＯＮ操作でシステムを起動させ、エンジンＥが稼働する状態で停止条件が成立して自動停止トリガをエンジン管理装置４０が取得した場合には、タイミング制御部４２が外部ロータ１１と内部ロータ１２との相対回転角を最遅角まで変化させた状態でエンジンＥが停止する（エンジン停止シーケンス）。また、始動条件が成立して自動始動トリガをエンジン管理装置４０が取得した際に、エンジン温センサ４７で計測されるエンジン温が設定値を超えている場合には、電動モータＭの駆動によるクランキング時に相対回転角を一時的に最遅角に拘束し（最遅角拘束制御）、この後、進角方向に変化させる制御を行う。この制御のタイミングチャートを図４（エンジン始動シーケンス（１））に示している。

運転者によりイグニッションスイッチ４５がＯＮ操作され、エンジン管理装置４０がシステム始動トリガを取得した際に、エンジン温センサ４７で計測されるエンジン温をエンジン管理装置４０が取得する。このように取得したエンジン温が設定値を超えている場合には、前述したエンジン始動シーケンス（１）と同様に、クランキング時に外部ロータ１１と内部ロータ１２と相対回転角を一時的に最遅角に拘束し、この後、進角方向に変化させる制御を行う。これとは逆に、エンジン温センサ４７で計測されるエンジン温が設定値未満である場合には、クランキングと同時に相対回転角を進角方向に変化させる制御を行う。この制御のタイミングチャートを図６（エンジン始動シーケンス（２））に示している。

タイミングチャートとして示していないが、エンジンＥが自動停止した後に自動始動する場合にも、エンジン温センサ４７でエンジン温が計測され、このエンジン温が設定値未満である場合にも、図６に示すエンジン始動シーケンス（２）が実行される。

〔エンジン始動シーケンス（１）〕
エンジン停止シーケンスにより外部ロータ１１と内部ロータ１２との相対回転角が最遅角でエンジンＥが停止した状態で、エンジン管理装置４０が自動始動トリガを取得した場合には、図３、図４に示すようにタイミング制御部４２が蓄圧制御弁２６を開ポジションに設定し（ａ）、タイミング制御部４２が相対回転角制御弁２４を遅角ポジション設定し（ｃ）、タイミング制御部４２がロック制御弁２５をロックポジションに操作し（ｂ）、機関制御部４１が電動モータＭを駆動してエンジンＥのクランキングを開始する（ｄ）。

この制御が最遅角拘束制御であり、この制御を実行することでアキュムレータ２７に加圧状態で貯留された作動油を接続油路３１、回転角制御油路２９、相対回転角制御弁２４、遅角制御油路２２に送り遅角室Ｃｂに供給する。この供給状態でクランキングが行われるため油圧ポンプＰから供給される作動油が供給されない状況でもベーン１７に対して遅角室Ｃｂから作動油の圧力を作用させ外部ロータ１１と内部ロータ１２との相対回転角を最遅角に拘束して相対回転角が乱れる不都合を阻止する（ｅ）。

次に、クランキングの継続によりクランク軸センサ４６で計測される回転速度が、点火に必要な必要回転速度Ｒに達したタイミングで、相対回転角制御弁２４を進角ポジションに設定し（ｃ）、点火プラグ５による点火を行う（ｇ）。この制御によりエンジンＥが稼働し、クランク軸１の回転速度が更に上昇した場合には、電動モータＭによるクランキングを停止する（ｄ）。

このように相対回転角を進角方向に変化（移行）させる制御が進角移行制御であり、エンジンＥが稼動することにより油圧ポンプＰから供給される作動油の油量が増大し、この油圧ポンプＰからの作動油と、アキュムレータ２７からの作動油とが、相対回転角制御弁２４から進角制御油路２１を介して進角室Ｃａに供給されることにより外部ロータ１１と内部ロータ１２との相対回転角が進角方向に変化し（移行し）、一対のロック部材１８が同時にロック溝部１２Ｌに係入し、中間ロック機構Ｌがロック状態に達する（ｆ）。

この進角移行制御により、中間ロック機構Ｌにより吸気タイミング制御機構１０の相対回転角がロック角にロックされ、エンジンＥが安定的に稼働する。

〔エンジン始動シーケンス（２）〕
エンジン管理装置４０システム始動トリガを取得した場合には、図５、図６に示すように、タイミング制御部４２が蓄圧制御弁２６を開ポジションに設定し（ａ）、タイミング制御部４２が相対回転角制御弁２４を進角ポジション設定し（ｃ）、タイミング制御部４２がロック制御弁２５をロックポジションに操作し（ｂ）、機関制御部４１が電動モータＭを駆動してエンジンＥのクランキングを開始する（ｄ）。

この制御を行うことで、アキュムレータ２７に加圧状態で貯留された作動油を接続油路３１、回転角制御油路２９、相対回転角制御弁２４、進角制御油路２１に送り進角室Ｃａに作用させる状態でクランキングが行われる。これにより油圧ポンプＰからの作動油が供給されない状況でも外部ロータ１１と内部ロータ１２との相対回転角を進角方向に変化させ続けることになり、相対回転角が多少変動するものの相対回転角を進角方向に変化させることになる（ｅ）。この制御により相対回転角がロック角に達すると一対のロック部材１８が同時にロック溝部１２Ｌに係入し、中間ロック機構Ｌがロック状態に達する（ｆ）。

次に、クランキングが継続することで、クランク軸センサ４６で計測される回転速度が、点火に必要な必要回転速度Ｒに達したタイミングで、点火プラグ５による点火を行う（ｇ）。これによりエンジンＥが稼働し、クランク軸１の回転速度が更に上昇した場合には、電動モータＭによるクランキングを停止する（ｄ）。

この制御により、中間ロック機構Ｌにより吸気タイミング制御機構１０の相対回転角がロック角にロックされ、エンジンＥが安定的に稼働する。

タイミングチャートには示していないが、エンジンＥが稼動する状況において運転者がイグニッションスイッチ４５をＯＦＦ操作した場合には、中間ロック機構Ｌが非ロック状態である場合には、相対回転角を変化させ、中間ロック機構Ｌにより相対回転角をロック角に保持した後にエンジンＥを停止する制御が行われる。

〔実施形態の作用・効果〕
このように本発明では、エンジンＥの自動停止が行われる際には、外部ロータ１１と内部ロータ１２との相対回転角を最遅角に設定してエンジンＥを停止させる。これにより、このエンジン温が設定値を越える暖機状態でのエンジンＥの自動始動時にはエンジンＥの燃焼室を低い圧縮比に維持するので始動が容易となり、消費される電力も低減する。この自動始動で最遅角拘束制御が行われることで、アキュムレータ２７に加圧状態で貯留された作動油が遅角室Ｃｂに供給され、相対回転角を最遅角に拘束した状態でクランキングが行われる。

最遅角維持制御では、油圧ポンプＰからの作動油が殆ど供給されない状態でありながらアキュムレータ２７の作動油が油圧ポンプＰの方向に流れ出る不都合をチェック弁２８が阻止しつつ、遅角室Ｃｂに供給して（圧力を作用させて）相対回転角を最遅角に拘束する。この拘束により吸気タイミングが乱れることがなく、ベーン１７が、外部ロータ１１の突出部１１Ｔに繰り返して当接して異音を発生させることもない。特に、アキュムレータ２７の作動油の供給によって相対回転角を最遅角に維持するためロック機構を備えずに済み、装置の部品点数を増大させることがない。

次に、進角移行制御により相対角を進角方向に移行させることで、中間ロック機構Ｌをロック状態にすることにより、エンジンＥを燃費の良い安定的な状態で稼動させる。

また、自動始動が行われる際、あるいは、運転者がイグニッションスイッチ４５をＯＮ操作した際に、エンジン温が設定値を越える場合には、最遅角拘束制御と同様の制御を行うことで、燃焼室を低い圧縮比に維持する状態で吸気タイミングを乱さず、異音を発生させない始動を実現する。この制御では前述と同様に油圧ポンプＰからの作動油が供給されない状態でありながらアキュムレータ２７の作動油を用いて最遅角に拘束する制御が行われる。

これとは逆に、自動始動が行われる際、あるいは、運転者がイグニッションスイッチ４５をＯＮ操作した際に、エンジン温が設定値未満である場合には、クランキングと同時にアキュムレータ２７の作動油により相対回転角を進角方向に変化させる。これにより、相対回転角を迅速にロック角まで変化させ中間ロック機構Ｌによるロック状態に移行し、エンジンＥの安定的な稼動を実現する。この制御においても、油圧ポンプＰからの作動油が供給されない状態でありながらアキュムレータ２７の作動油が油圧ポンプＰの方向に流れ出る不都合をチェック弁２８が阻止しつつ、進角室Ｃａに供給して（圧力を作用させて）相対回転角をロック角まで変化させて中間ロック機構Ｌによるロックを実現する。

〔別実施形態〕
本発明は、上記した実施形態以外に以下のように構成しても良い。

（ａ）信号待ち等、走行を一時的に停止した場合に、エンジンＥを停止させる、所謂、アイドルストップ制御が行われるエンジンＥの弁開閉制御装置に適用しても良い。このように構成する場合には、スタータモータによってクランキングが行われる際に吸気タイミングを乱さず、異音を発生させずにエンジンＥの始動を行える。

（ｂ）エンジンＥが自動停止した状態にある状態で、運転者がイグニッションスイッチ４５の操作でエンジンＥを停止する場合には、吸気タイミング制御機構１０の相対回転角を中間ロック機構Ｌによって中間位置にロックするために、電動モータＭを逆転させるように機関制御部４１の制御形態を設定する。この逆転により中間位置に確実にロックできる。

（ｃ）３気筒型のエンジンＥに本発明の弁開閉制御装置を適用する。３気筒型のエンジンＥでは、クランク軸に戻り方向の力を作用させる要素として、ピストンの圧縮行程と、吸気側のカム軸３の開き工程と、排気側のカム軸の開き工程とが同位相で発生する。このような構成のため、エンジンＥを停止した場合には、クランク軸１を戻す方向に作用する力が外部ロータ１１と内部ロータ１２との相対回転角を遅角方向に向かわせる方向に作用することになり、エンジンＥの停止中にアキュムレータ２７からの作動油の圧力を作用させずに最遅角に良好に拘束できる。もしくは、エンジンＥの始動時にはアキュムレータ２７からの作動油の圧力を強く作用させずとも相対回転角を最遅角に良好に拘束できる。

（ｄ）中間ロック機構Ｌを、相対回転角が進角方向に変化する際に逆方向（遅角方向）への回転を阻止しながらロック角に達した場合には、その回転角（ロック角）を維持するラチェット部を備えて構成する。この中間ロック機構Ｌでは、油圧式にラチェット部の機能を解除する構成を必要とするが、中間位置に達するまでに相対回転角が変動した場合にも相対角が進角方向に変動する現象を阻止して円滑な始動を実現する。

特に、ラチェット部を備えて中間ロック機構Ｌを構成したものでも、自動停止状態からシステム停止状態に移行する場合に、電動モータＭの駆動でクランク軸を回転させることで中間ロック機構Ｌによるロック状態に移行できる。

本発明は、運転者による停止操作が行われない状況で停止条件が成立した場合に自動停止し、この後に始動条件が成立した場合に自動始動する内燃機関において、吸気弁の開閉タイミングを制御する弁開閉制御装置に利用することができる。

１ クランク軸
３ カム軸
１１ 駆動側回転体（外部ロータ）
１２ 従動側回転体（内部ロータ）
２４ 相対回転角制御弁
２６ 蓄圧制御弁
２７ アキュムレータ
２８ チェック弁
２９ 制御油路
３１ 接続油路
４１ 機関制御部
４２ タイミング制御部
Ａ 相対回転角制御ユニット
Ｃａ 進角室
Ｃｂ 遅角室
Ｅ 内燃機関（エンジン）
Ｌ ロック機構（中間ロック機構）
Ｍ 電動モータ
Ｐ 油圧ポンプ

Claims (7)

1. 運転者による停止操作が行われない状況で停止条件が成立した場合に機関制御部により自動停止し、この後に始動条件が成立した場合に前記機関制御部により自動始動する内燃機関が構成されると共に、
   前記内燃機関のクランク軸と同期回転する駆動側回転体と、前記内燃機関のカム軸と一体回転し、且つ、前記駆動側回転体と相対回転可能な従動側回転体とを備え、圧油が供給されることにより前記駆動側回転体と前記従動側回転体との相対回転角を進角方向に変化させる進角室と、圧油が供給されることにより前記相対回転角を遅角方向に変化させる遅角室とが前記駆動側回転体と前記従動側回転体の間に形成され、
   前記相対回転角を、最進角と最遅角との間の制御領域で設定する相対回転角制御ユニットを備え、
   前記相対回転角制御ユニットが、前記進角室と前記遅角室との一方を選択して作動油を供給する相対回転角制御弁と、この相対回転角制御弁を制御するタイミング制御部と、前記作動油を加圧状態で貯留するアキュムレータと、このアキュムレータを制御する蓄圧制御弁とを備えて構成され、
   前記相対回転角制御ユニットは、前記自動停止が行われる際に、前記相対回転角を最遅角に設定する最遅角設定制御を実行し、前記自動始動が開始された際に、前記自動始動の開始から設定タイミングまで遅角ポジションに前記相対回転角制御弁を制御し、前記アキュムレータの作動油の圧力を前記遅角室に作用させるように前記蓄圧制御弁を制御する弁開閉制御装置。
2. 前記内燃機関で駆動される油圧ポンプと前記相対回転角制御弁との間にはチェック弁を有し、
   前記相対回転角制御ユニットは、前記自動停止から前記自動始動までの間、遅角ポジションに前記相対回転角制御弁を制御する請求項１記載の弁開閉制御装置。
3. 前記内燃機関で駆動される油圧ポンプからの作動油を前記遅角室に供給する制御油路が形成され、この制御油路に対して、前記相対回転角制御弁より前記油圧ポンプ側位置に前記油圧ポンプから送り出される作動油の流れを許容するチェック弁が介装され、前記相対回転角制御弁と前記チェック弁との中間の前記制御油路に前記アキュムレータからの作動油が接続油路により供給される請求項１記載の弁開閉制御装置。
4. 前記相対回転角制御ユニットは、前記自動始動の開始から前記クランク軸の回転速度が設定値に達した時点で、前記内燃機関の燃焼室の点火を行うと共に、前記相対回転角を進角方向に変化させる進角移行制御を行う請求項１〜３のいずれか一項に記載の弁開閉制御装置。
5. 前記駆動側回転体と前記従動側回転体との相対回転角を、最進角と最遅角との間のロック角に拘束するロック機構を備えている請求項４記載の弁開閉制御装置。
6. 前記内燃機関の前記クランク軸を回転駆動する電動モータを備え、
   前記内燃機関が自動停止した状態で、運転者が前記内燃機関を停止する操作を行った場合には、前記駆動側回転体と前記従動側回転体との相対回転角を前記最進角と前記最遅角との中間のロック角に設定するように前記機関制御部が前記電動モータの逆転を行う請求項５記載の弁開閉制御装置。
7. 前記内燃機関が停止している状態で、前記クランク軸に対しピストンの圧縮行程と、吸気側のカム軸の開き工程と、排気側のカム軸の開き工程とが同位相で遅角方向に作用する３気筒型に構成されている請求項１〜６のいずれか一項に記載の弁開閉制御装置。

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