JP2013096376A - 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】エンジンの自動停止を行う際には、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することで最遅角ロック機構Ｌ１をロック状態に設定する。この後にエンジンの自動始動を行う際には、クランキング開始から設定タイミングに達するまで相対回転角を最遅角に拘束し、設定タイミングに達した後にアキュムレータ２７の作動油の供給により最遅角ロック機構Ｌ１のロック状態を解除すると共に、アキュムレータ２７の作動油を進角室Ｃａに供給して相対回転角を進角方向に移行させ中間ロック機構Ｌ２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。

また、相対回転角を最遅角に設定して内燃機関の始動を行うものでは、クランク軸を軽快に回転させて内燃機関の始動に繋げることも可能であるが、吸気圧縮比が低いため適正な燃焼を行い難く、相対回転角を最遅角にロックした状態でクランク軸の回転駆動を開始した後には、相対回転角を進角方向に移行させることが望まれる。

しかしながら、内燃機関で駆動される油圧ポンプを備え、この油圧ポンプからの作動油によってロック機構のロック解除を行う構成では、ロック解除のタイミングが遅れ、内燃機関を適正な稼働状態に移行させることが困難にな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ロック機構で最遅角に拘束した状態で内燃機関を始動する際に、始動直後には相対回転角を安定させ、この後に相対回転角を進角方向に円滑に移行させ得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、この後に起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、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、前記相対回転角を最遅角に拘束する最遅角ロック機構を備え、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、前記駆動側回転体と前記従動側回転体との相対回転角を最遅角に設定して前記最遅角ロック機構をロック状態に設定する最遅角設定制御を行い、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に達するまで前記最遅角ロック機構をロック状態に維持しこの設定タイミングの後に前記最遅角ロック機構のロック解除を行う最遅角拘束制御を実行する点にある。

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、この最遅角において最遅角ロック機構がロック状態に達する。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、最遅角ロック機構によって自動始動の開始から設定タイミングまで相対回転角が最遅角に拘束される。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。また、設定タイミングに達した後には、最遅角ロック機構のロック解除が行われるため相対回転角を進角側に変化させることも可能となる。
従って、駆動側回転体と従動側回転体との相対回転角をロック機構で最遅角に拘束した状態で内燃機関を始動する際に、始動直後には相対回転角を安定させ、この後に相対回転角を進角方向に円滑に移行させ得る弁開閉制御装置が構成された。

本発明は、圧油が供給されることにより前記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、前記相対回転角制御ユニットが、前記進角室と前記遅角室とに対する作動油の給排を行う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、前記最遅角ロック機構が、前記駆動側回転体と前記従動側回転体との一方に出退自在に備えたロック部材と、前記駆動側回転体と前記従動側回転体との他方に形成された前記ロック部材が係脱する係合凹部と、前記ロック部材を前記係合凹部に係入させる付勢機構とを備えて構成され、前記機関制御部は、前記自動始動の開始から設定タイミングに達すると内燃機関の点火を行い、前記タイミング制御部は、前記設定タイミングに達すると前記アキュムレータの作動油の圧力により最遅角ロック機構のロック解除を行うと共に、前記相対回転角制御弁を制御することで、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進角室に供給しても良い。

これによると、内燃機関が自動始動する際には、設定タイミングに達するまで最遅角ロック機構のロック部材が係合凹部に係合する状態を維持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最遅角に拘束する。次に、設定タイミングにおいてアキュムレータの作動油の供給によりロック部材を係合凹部から抜き出すので、内燃機関で駆動される油圧ポンプからの作動油の圧力が低い状態でもロック解除を実現する。また、設定タイミングに達すると点火が行われることにより内燃機関の回転速度が増大し、ロック解除の後に油圧ポンプからの作動油を進角室に供給することで相対回転角を進角方向に変化させ、吸気圧縮比を高めた状態で内燃機関の適正な稼動に移行できる。

本発明は、前記油圧ポンプからの作動油を、前記ロック部材を前記係合凹部から抜き出す方向に作用させるロック制御油路が備えられ、このロック制御油路に対して、ロック制御弁と、これ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とが介装され、前記ロック制御弁と前記チェック弁との中間の前記ロック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ロック制御油路から係合凹部に供給することで、遅角室に作用させてロック解除が実現する。

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、内燃機関が稼動して油圧ポンプから供給される作動油により駆動側回転体と従動側回転体との相対回転角が進角側へ変化が促進され、相対角がロック角に達した時点でロック機構により相対回転角を拘束して安定的な稼動を維持できる。

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。 最遅角にあ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。 エンジン停止シーケンスのタイミングチャートである。 エンジン始動シーケンス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遅角に拘束する最遅角ロック機構Ｌ１と、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Ｌ２を備えている。

最遅角ロック機構Ｌ１と中間ロック機構Ｌ２とは、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第１ロック部材５１及び第２ロック部材５６と、第１ロック部材５１及び第２ロック部材５６を突出方向に付勢する付勢機構としての第１ロックスプリング５２及び第２ロックスプリング５７とを備えている。

また、最遅角ロック機構Ｌ１は、第１ロック部材５１の突出端が係入する第１ロック孔部５３を備えている。中間ロック機構Ｌ２は、第１ロック部材５１の突出端と第２ロック部材５６の突出端が同時に係合するために内部ロータ１２の外周に係合凹部として溝状に形成された第２ロック孔部５８とを備えて構成されている。

これらの構成から、最遅角ロック機構Ｌ１により外部ロータ１１と内部ロータ１２との相対回転角を最遅角に拘束した状態では、吸気圧縮比を低下させ、エンジンＥの始動時の負荷を低減する。また、中間ロック機構Ｌ２により外部ロータ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、最遅角ロック機構Ｌ１と中間ロック機構Ｌ２とは、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とが形成され、第１ロック孔部５３には進角制御油路２１が連通し、第２ロック孔部５８にはロック解除油路２３が連通している。また、第１ロック孔部５３の開口部分から隣接する遅角室Ｃｂに作動油を供給する供給油路２１ａが内部ロータ１２の外周に形成されている。吸気タイミング制御機構１０の後部位置でカム軸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、電磁操作型の中間ロック制御弁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。尚、本発明では相対回転角制御弁２４と中間ロック制御弁２５とが本発明のロック制御弁として機能する。

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は中間ロック制御弁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、中間ロック制御弁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。

中間ロック制御弁２５は、油圧ポンプＰの作動油をロック解除油路２３から第２ロック孔部５８に供給して中間ロック機構Ｌ２のロック解除を行うアンロックポジションと、ロック解除油路２３から作動油を排出して中間ロック機構Ｌ２とを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、又は、アキュムレータ２７の作動油の送り出しを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、又は、アキュムレータ２７の作動油の送り出しを阻止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、中間ロック制御弁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操作された場合にはシステムが停止する。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し、ＯＦＦ操作により取得される信号をシステム停止トリガと称する。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。

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、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最遅角ロック機構Ｌ１によるロック状態でエンジンＥが停止する。この自動停止の後にイグニッションスイッチ４５のＯＦＦ操作によってシステムが停止する際には、アキュムレータ２７に加圧状態で貯留した作動油で外部ロータ１１と内部ロータ１２との相対回転角をロック角まで変化させて中間ロック機構Ｌ２によるロック状態に設定する。この制御形態のタイミングチャートを図４（エンジン停止シーケンス）に示している。

また、システムが起動している状況（イグニッションスイッチ４５がＯＦＦしない状況）で始動条件が成立し、自動始動トリガをエンジン管理装置４０が取得した場合には、エンジンＥの自動始動が行われる。この自動始動が行われる際に、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、クランキング時に最遅角ロック機構Ｌ１が相対回転角を最遅角に拘束する状態を設定タイミングまで維持し、この後、相対回転角を進角方向に変化させる制御を行う。この制御形態のタイミングチャートを図５（エンジン始動シーケンス）に示している。

尚、タイミングチャートとして示していないが、自動始動制御が行われる際に、エンジン温センサ４７で計測されるエンジン温が設定値未満である場合には、前述したエンジン停止シーケンスの制御の後半部分と同様に、クランキング時に相対回転角をロック角まで変化させ中間ロック機構Ｌ２によるロック状態に設定する制御が行われる。

〔エンジン停止シーケンス〕
図４に示すように、システムが起動している状況ではエンジン回転速度や負荷等に基づいて相対回転角制御弁２４の制御により外部ロータ１１と内部ロータ１２との相対回転角を変更する制御が行われる。このようにシステムが起動している状況において停止条件が成立してエンジン管理装置４０が自動停止トリガを取得した場合には、タイミング制御部４２が中間ロック制御弁２５をアンロックポジションに設定（維持）した状態で（ｂ）、相対回転角制御弁２４を遅角ポジションに設定する（ｃ）。これにより油圧ポンプＰからの作動油が遅角室Ｃｂに供給され、相対回転角が最遅方向に変化する（ｅ）。この変化により相対回転角が最遅角に達した時点で最遅角ロック機構Ｌ１の第１ロック部材５１が第１ロックスプリング５２の付勢力で第１ロック孔部５３に係入するロック状態に達し、この後に機関制御部４１がエンジンＥを停止する（ｆ）。

この制御が最遅角設定制御であり、この制御でエンジンＥを停止した後に、イグニッションスイッチ４５がＯＦＦ操作された場合には、次にエンジン温が低下した状況でもエンジンＥの始動を良好に行わせるために外部ロータ１１と内部ロータ１２との相対回転角をロック角に設定する制御が行われる。

つまり、最遅角設定制御の後にエンジン管理装置４０がシステム停止トリガを取得した場合（イグニッションスイッチ４５がＯＦＦ操作された場合）には、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）、相対回転角制御弁２４を進角ポジション設定し（ｃ）、電動モータＭを駆動する（ｄ）。次に、システム停止トリガを取得してから設定時間が経過したタイミングで中間ロック制御弁２５をロックポジションに操作する（ｂ）。

これによりアキュムレータ２７に加圧状態で貯留し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に供給して最遅角ロック機構Ｌ１のロックを解除すると共に、内部ロータ１２を進角方向に回転させる力を作用させる。つまり、アキュムレータ２７からの作動油を進角制御油路２１から第１ロック孔部５３に供給することで、第１ロック部材５１を第１ロック孔部５３から抜き出して最遅角ロック機構Ｌ１のロック解除を行うと共に、相対回転角を進角方向に変化させる。この変化の後には中間ロック制御弁２５がロックポジションに操作された状態で相対回転角がロック角に達すると第１ロック部材５１と第２ロック部材５６とが第１、第２ロックスプリング５２、５７の付勢力により第２ロック孔部５８に係入することで中間ロック機構Ｌ２がロック状態となり、相対回転角をロック角に拘束することになる。特に、本発明の制御構成では、アキュムレータ２７に加圧状態で貯留した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が阻止するので、最遅角ロック機構Ｌ１のロック解除と、相対回転角の進角方向への変化を確実に行わせ、中間ロック機構Ｌ２によるロック状態に迅速に移行できる。

このようにエンジン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ロック機構Ｌ１で最遅角に拘束することで、この後にエンジンＥの自動始動を行い易くする。また、エンジンＥが自動停止した後にシステムが停止した場合には、次にエンジンＥを始動する際にエンジン温が低下しており始動性が低下していることも考えられ、低温でもエンジンＥの始動性を高めるように相対回転角を中間ロック機構Ｌ２でロック角に拘束する状態に移行する。

〔エンジン始動シーケンス〕
前述したエンジン停止シーケンスにより、最遅角ロック機構Ｌ１がロック状態に達した状態でエンジンＥが停止した後に、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５に示すように、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）。このクランキングにより、クランク軸１の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（点火タイミング）で機関制御部４１が点火プラグ５による点火を行い（ｆ）、エンジンＥの稼動状態に移行する。

また、点火タイミングと同じタイミングで、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）、中間ロック制御弁２５をロックポジションに設定し（ｂ）、相対回転角制御弁２４を進角ポジションに設定し（ｃ）、この直後に電動モータＭを停止する制御が行われる。

この制御が最遅角拘束制御であり、この制御では、自動始動トリガを取得したタイミングで電動モータＭの駆動によりクランキングを開始し、この後にクランク軸１の回転速度が必要回転速度Ｒに達するまでは最遅角ロック機構Ｌ１をロック状態に維持する。これにより、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して円滑な始動を実現する。

次に、点火によりエンジンＥが稼動状態に移行した後には、エンジンＥの回転速度が低いため油圧ポンプＰから供給される作動油の圧力が低い状態にあるがアキュムレータ２７に加圧状態で貯留している作動油の圧力で最遅角ロック機構Ｌ１の第１ロック部材５１を作動させてロック状態を解除し（ｂ）、アキュムレータ２７の作動油を進角室Ｃａに供給する。これにより相対回転角が進角方向に変化し相対回転角がロック角に達すると（ｅ）、中間ロック機構Ｌ２がロック状態に達し、相対回転角をロック角に拘束した状態でエンジンＥの安定的な稼動に移行できるのである。

特に、油圧ポンプＰから作動油を送り出す油路にチェック弁２８を備えているので、アキュムレータ２７に加圧状態で貯留した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が阻止することになり、最遅角ロック機構Ｌ１のロック解除と、相対回転角の進角方向への変化を確実に行わせることが可能となる。

〔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まで変化させて最遅角ロック機構Ｌ１でロックした後にエンジンＥを停止させる（最遅角設定制御）。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。

この後に、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越える状況において自動始動が行われる際には、電動モータＭを制御してクランキングを行うと共に、クランク軸１の回転速度が必要回転速度Ｒに達するまでは最遅角ロック機構Ｌ１をロック状態に拘束することで相対回転角を変動させない安定的な始動を行う（最遅角拘束制御）。このように相対回転角を変動させない安定な始動が行われるため、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。

この始動によりクランク軸１の回転速度が必要回転速度Ｒに達した後には、タイミング制御部４２が、アキュムレータ２７に加圧状態で貯留された作動油で最遅角ロック機構Ｌ１のロックを解除し、相対回転角を進角方向に移行させ中間ロック機構Ｌ２をロック状態にすることで燃焼に適した圧縮比でエンジンＥを安定的に稼動させることが可能となる。

また、エンジンＥが自動停止した後に、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、アキュムレータ２７に加圧状態で貯留された作動油により最遅角ロック機構Ｌ１のロック解除を行い、相対回転角をロック角まで変化させて中間ロック機構Ｌ２によるロックを行う。この制御では電動モータＭを少しの回転させるだけで済むため、電力を無駄に消費することもない。この後に、運転者がイグニッションスイッチ４５をＯＮ操作した後にエンジンＥの自動始動が行われる際には外部ロータ１１と内部ロータ１２との相対回転角が中間ロック機構Ｌ２によりロック角に拘束されているので、冷温のエンジンＥの始動に最適な圧縮比で始動を行えるのである。

〔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。

（ｂ）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を停止する際に、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Ｌ２によって中立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制御形態を設定する。この逆転の回転量は僅かであるが、逆転によりカム軸に対して進角側への強いトルクを発生させ、相対回転角をロック角に確実にロックできる。

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・ロック制御弁
２５ ロック制御弁（中間ロック制御弁）
２７ アキュムレータ
２８ チェック弁
３１ 接続油路
４１ 機関制御部
４２ タイミング制御部
５１ ロック部材（第１ロック部材）
５２ 付勢機構（第１ロックスプリング）
５３ 係合凹部（第１ロック孔部）
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）
Ｌ１ 最遅角ロック機構
Ｌ２ ロック機構（中間ロック機構）
Ｐ 油圧ポンプ

Claims (4)

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、この後に起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、
   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、
   前記相対回転角を最遅角に拘束する最遅角ロック機構を備え、
   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、前記駆動側回転体と前記従動側回転体との相対回転角を最遅角に設定して前記最遅角ロック機構をロック状態に設定する最遅角設定制御を行い、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に達するまで前記最遅角ロック機構をロック状態に維持しこの設定タイミングの後に前記最遅角ロック機構のロック解除を行う最遅角拘束制御を実行する弁開閉制御装置。
2. 圧油が供給されることにより前記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、
   前記相対回転角制御ユニットが、前記進角室と前記遅角室とに対する作動油の給排を行う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、
   前記最遅角ロック機構が、前記駆動側回転体と前記従動側回転体との一方に出退自在に備えたロック部材と、前記駆動側回転体と前記従動側回転体との他方に形成された前記ロック部材が係脱する係合凹部と、前記ロック部材を前記係合凹部に係入させる付勢機構とを備えて構成され、
   前記機関制御部は、前記自動始動の開始から設定タイミングに達すると内燃機関の点火を行い、前記タイミング制御部は、前記設定タイミングに達すると前記アキュムレータの作動油の圧力により最遅角ロック機構のロック解除を行うと共に、前記相対回転角制御弁を制御することで、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進角室に供給する請求項１記載の弁開閉制御装置。
3. 前記油圧ポンプからの作動油を、前記ロック部材を前記係合凹部から抜き出す方向に作用させるロック制御油路が備えられ、このロック制御油路に対して、ロック制御弁と、これ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とが介装され、前記ロック制御弁と前記チェック弁との中間の前記ロック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２記載の弁開閉制御装置。
4. 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２又は３記載の弁開閉制御装置。

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