JP2013189910A - バルブタイミング調整装置 - Google Patents

Abstract

【課題】始動後に回転位相のロックが解除された内燃機関の通常運転中においてベーンロータの暴れを抑制する。
【解決手段】クランク軸と連動して回転するハウジング１１と、カム軸２と連動して回転し、ハウジング内に区画した進角室２２，２３，２４又は遅角室２６，２７，２８に対する作動油の入出によりハウジングに対する回転位相が調整されるベーンロータ１４と、進角室及び遅角室の間を連通する連通通路９０と、内燃機関の始動中に回転位相をロックし、内燃機関の始動後の通常運転中に当該ロックを解除するロック手段と、内燃機関の通常運転中に進角室及び遅角室への空気の吸入が予測される場合に、進角室をポンプ４に接続し且つ遅角室をドレン５に接続した状態下、連通通路を設定時間開放してから閉塞する制御手段と、を備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、内燃機関においてドレンから供給源を通じて供給される作動油の圧力により、バルブタイミングを調整するバルブタイミング調整装置に関する。

従来、クランク軸及びカム軸とそれぞれ連動して回転するハウジング及びベーンロータを備えたバルブタイミング調整装置が、知られている。こうした装置の一種として特許文献１には、ベーンロータによりハウジング内に区画した進角室又は遅角室に対する作動油の入出により、ハウジングに対するベーンロータの回転位相（以下、単に「回転位相」ともいう）を調整するものが、開示されている。

さて、特許文献１の装置は、進角室や遅角室の液圧が不足していること等に起因して、内燃機関の始動後に回転位相のロックが解除された瞬間にベーンロータの暴れが生じることを課題とし、当該課題に対処している。

特開２０１０−１３８６９８号公報

しかし、特許文献１の装置の場合、回転位相のロック解除時にはベーンロータの暴れを抑制できるが、当該解除後の通常運転中に進角室や遅角室に空気が吸入されて気泡になると、作動油の見かけ上の弾性率が低下することにより、ベーンロータの暴れを抑制できなくなる。

本発明は、以上説明した問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、始動後に回転位相のロックが解除された内燃機関の通常運転中においてベーンロータの暴れを抑制するバルブタイミング調整装置を、提供することにある。

本発明は、内燃機関においてドレン（５）から供給源（４）を通じて供給される作動油の圧力により、バルブタイミングを調整するバルブタイミング調整装置であって、内燃機関のクランク軸と連動して回転するハウジング（１１）と、内燃機関のカム軸（２）と連動して回転し、ハウジング内に区画した進角室（２２，２３，２４）又は遅角室（２６，２７，２８）に対する作動油の入出によりハウジングに対する回転位相が調整されるベーンロータ（１４）と、進角室及び遅角室の間を連通する連通通路（９０）と、内燃機関の始動中に回転位相をロックし、内燃機関の始動後の通常運転中に当該ロックを解除するロック手段（３０，３１，３２，３３，３４，６０，７０，Ｓ１０１〜Ｓ１０４）と、内燃機関の通常運転中に進角室及び遅角室への空気の吸入が予測される場合に、進角室及び遅角室の一方を供給源に接続し且つ進角室及び遅角室の他方をドレンに接続した状態下、連通通路を設定時間開放してから閉塞する制御手段（３０，３１，３２，３３，３４，６０，７０，Ｓ２０１〜Ｓ２０５，Ｓ２２０６，Ｓ３０１〜Ｓ３１０，Ｓ３３０２）と、を備える。

こうした特徴の本発明によると、始動後に回転位相のロックが解除された内燃機関の通常運転中において、進角室及び遅角室への空気の吸入が予測される場合には、進角室及び遅角室間の連通通路が設定時間開放されてから閉塞される。このとき、進角室及び遅角室の一方は供給源に接続され且つ進角室及び遅角室の他方はドレンに接続された状態となっているので、供給源から当該一方の室へと供給される作動油は、連通通路から当該他方の室を経てドレンに排出される。このような作動油経路の形成により、進角室及び遅角室に一旦は空気が吸入されても、当該空気を含んだ作動油を、供給源から供給される新たな作動油により置換しながら、ドレン側へと移送し得る。故に、進角室及び遅角室への吸入空気が気泡となることよりベーンロータが暴れる事態の抑制が、可能となる。

本発明のさらなる特徴によると、ロック手段は、回転位相をロックすると共に連通通路を開放するロック位置と、当該ロックを解除すると共に連通通路を閉塞する解除位置とに移動するロック部材を、制御手段と共有する。故に連通通路を閉塞する解除位置から、連通通路を開放するロック位置へロック部材を移動させることによれば、進角室及び遅角室の相互連通と同時に、回転位相のロックが実現される。これにより、カム軸からベーンロータへ伝達される変動トルクの作用に拘らず、相互連通した進角室及び遅角室の容積変化が抑えられて、それらの室から供給源側へと向かう逆流が規制され得る。その結果、進角室及び遅角室への吸入空気は確実にドレン側へ移送されることになるので、当該吸入空気の気泡化に起因したベーンロータの暴れの抑制効果につき、信頼性を高めることが可能となる。

また、本発明のさらなる特徴によると、制御手段（７０，Ｓ３０３，Ｓ３０６，Ｓ３０９）は、作動油の温度が低くなるのに応じて、設定時間を延長する。故に、作動油の温度が低くなるのに応じて作動油の粘度が高くなっても、連通通路を開放する設定時間が延長されるので、空気を含んだ当該高粘度油は、進角室及び遅角室からドレンへ確実に移送され得る。また逆に、作動油の温度が高くなるのに応じて作動油の粘度が低くなったときには、空気を含んだ当該低粘度油を移送する上での必要最小限にまで、設定時間を短縮し得る。これらによれば、ベーンロータの暴れを抑制する効果の信頼性を高めながらも、当該効果を得るために進角室及び遅角室間を連通させることで内燃機関の通常運転に与える影響を、小さく抑えることが可能となる。

第一実施形態によるバルブタイミング調整装置を示す図であって、図２のI−I線断面図である。 図１のII−II線断面図である。 変動トルクについて説明するための特性図である。 図１のバルブタイミング調整装置の一作動状態を示す模式図である。 図１のバルブタイミング調整装置の別の作動状態を示す模式図である。 図１のバルブタイミング調整装置の別の作動状態を示す模式図である。 図１のバルブタイミング調整装置の別の作動状態を示す模式図である。 図１の制御回路による第一制御を示すフローチャートである。 図１の制御回路による第二制御を示すフローチャートである。 図１の制御回路による第三制御を示すフローチャートである。 位相変動量と作動油圧力との相関を示すグラフである。 第二実施形態による第二制御を示すフローチャートである。 第三実施形態による第三制御を示すフローチャートである。 第一実施形態の変形例による第二制御を示すフローチャートである。 第一実施形態の変形例による第三制御を示すフローチャートである。

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施形態の構成を適用することができる。また、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても複数の実施形態の構成同士を部分的に組み合せることができる。

（第一実施形態）
図１に示すように、本発明の第一実施形態によるバルブタイミング調整装置１は、車両の内燃機関に搭載され、ドレン５から「供給源」としてのポンプ４を通じて供給される作動油の圧力により、吸気弁のバルブタイミングを調整する。

（基本構成）
まず、バルブタイミング調整装置１の基本構成につき、説明する。図１，２に示すようにバルブタイミング調整装置１は、内燃機関においてクランク軸（図示しない）からからカム軸２へ機関トルクを伝達する伝達経路に設置の回転機構系１０と、当該回転機構系１０を駆動するために作動油の入出を制御する制御系５０とを、備えている。

（回転機構系）
回転機構系１０においてハウジング１１は、シューケーシング１２の軸方向両端部にリアプレート１３及びフロントプレート１５を締結してなる。シューケーシング１２は、ハウジング本体１２０及びシュー１２１，１２２，１２３を有している。複数のシュー１２１，１２２，１２３は、円筒状のハウジング本体１２０において回転方向に所定間隔ずつあけた箇所から、それぞれ径方向内側に突出している。回転方向において隣り合うシュー１２１，１２２，１２３の間には、それぞれ収容室２０が形成されている。リアプレート１３は、タイミングチェーン（図示しない）を介してクランク軸と連繋するスプロケット１３４を、有している。かかる連繋により、クランク軸からスプロケット１３４へ機関トルクが伝達されるときには、ハウジング１１がクランク軸と連動して一定方向（図２の時計方向）に回転する。

ベーンロータ１４は、ハウジング１１内に同軸上に収容されており、軸方向両端部をそれぞれリアプレート１３とフロントプレート１５とに摺接させる。ベーンロータ１４は、回転軸１４０及びベーン１４１，１４２，１４３を有している。本実施形態では三部材１４０ａ，１４０ｂ，１４０ｃから構成されている円筒状の回転軸１４０は、円筒状のカム軸２に対して同軸上に連結されている。かかる連結によりベーンロータ１４は、カム軸２と連動してハウジング１１と同一方向（図２の時計方向）に回転しつつ、当該ハウジング１１に対して相対回転可能となっている。

複数のベーン１４１，１４２，１４３は、回転軸１４０において回転方向に所定間隔ずつあけた箇所から、それぞれ径方向外側に突出している。各ベーン１４１，１４２，１４３は、それぞれ対応する収容室２０に収容されることで、進角室２２，２３，２４及び遅角室２６，２７，２８をハウジング１１内に区画している。具体的には、シュー１２１及びベーン１４１の間には進角室２２が形成され、シュー１２２及びベーン１４２の間には進角室２３が形成され、シュー１２３及びベーン１４３の間には進角室２４が形成されている。一方、シュー１２２及びベーン１４１の間には遅角室２６が形成され、シュー１２３及びベーン１４２の間には遅角室２７が形成され、シュー１２１及びベーン１４３の間には遅角室２８が形成されている。

ベーン１４１は、円柱状のロック部材３０と、圧縮コイルスプリングからなる付勢部材３２とを、円筒孔状の支持孔３１内に支持している。ロック部材３０は、支持孔３１の内周面により軸方向に往復移動可能に支持され、軸方向のフロントプレート１５側へ向かって付勢部材３２の付勢力を受けている。ここでフロントプレート１５には、円筒孔状の嵌合孔３３が設けられており、軸方向において支持孔３１と対向するときの当該嵌合孔３３に、ロック部材３０が嵌合可能となっている。かかる嵌合によりロック部材３０は、図１，４に示すように、ハウジング１１に対するベーンロータ１４の回転位相（以下、単に「回転位相」という）を、所定のロック位相にロックする。本実施形態においてロック位相は、内燃機関の始動時に実現されてその始動性を確保するために、図２に示す如き最遅角位相及び最進角位相間の中間位相に予設定されている。

図１に示すように支持孔３１は、ロック部材３０との間にロック解除室３４を形成している。ロック部材３０は、このロック解除室３４に導入される作動油の圧力を受けることで、嵌合孔３３から付勢部材３２の付勢力に抗して脱出可能となっている。かかる脱出によりロック部材３０は、図５〜７に示すように、ロック位相における回転位相ロックを解除する。また一方、ロック解除室３４から作動油が排出されることでロック部材３０は、上述の如く嵌合孔３３に嵌合することで、回転位相のロックを実現する。

以上の構成により回転機構系１０では、ロック部材３０による回転位相のロックが解除された状態下、進角室２２，２３，２４に作動油が導入され且つ遅角室２６，２７，２８から作動油が排出されることで、バルブタイミングを決める回転位相が進角調整される。また、回転位相ロックが解除された状態下、遅角室２６，２７，２８に作動油が導入され且つ進角室２２，２３，２４から作動油が排出されることで、回転位相が遅角調整される。さらにまた、回転位相ロックが解除された状態下、進角室２２，２３，２４及び遅角室２６，２７，２８に対する作動油の入出が止められて、それら各室に作動油が留められることで、回転位相が変動トルクの作用による変動の範囲内で保持調整される。ここで、カム軸２からベーンロータ１４へ伝達される変動トルクは、図３に示すように、ハウジング１１に対する進角方向に作用する負トルクと、ハウジング１１に対する遅角方向に作用する正トルクとの間において、交番変動する。

（制御部）
図１，２に示す制御系５０において、進角通路５１は回転軸１４０に形成され、進角室２２，２３，２４を互いに連通させている。遅角通路５２は回転軸１４０に形成され、遅角室２６，２７，２８を互いに連通させている。ロック解除通路５３は回転軸１４０に形成され、ロック解除室３４と連通している。

主供給通路５４は回転軸１４０に形成され、カム軸２及びその軸受６を貫通する搬送通路３を介して、ポンプ４と連通している。ここでポンプ４は、本実施形態では、内燃機関のクランク軸から機関トルクを受けることで駆動されるメカポンプであり、ドレン５から吸入した作動油を搬送通路３へ吐出する。したがって、内燃機関においてクランキングによる始動中並びに始動により完爆した後の通常運転中には、エンジン回転速度に追従して上昇する供給圧力により、作動油がドレンパン５からポンプ４を通じて主供給通路５４に供給される。

副供給通路５５は回転軸１４０に形成され、主供給通路５４から分岐している。副供給通路５５は、主供給通路５４を介してポンプ４の供給作動油を受ける。図１に示すようにドレン通路５６は、回転機構系１０及びカム軸２の外部において大気開放状態のドレン５へ作動油を排出可能に、設けられている。

制御弁６０は、リニアソレノイド６２が発生する駆動力と、リターンスプリング６４が当該駆動力と反対向きに発生する復原力とを利用して、スリーブ６６内のスプール６８（図２も参照）を軸方向に往復移動させるスプール弁である。制御弁６０は、進角ポート６６１、遅角ポート６６２、ロック解除ポート６６３、主供給ポート６６４、副供給ポート６６５及びドレンポート６６６を、スリーブ６６に有している。ここで、進角ポート６６１は進角通路５１と連通し、遅角ポート６６２は遅角通路５２と連通し、ロック解除ポート６６３は、ロック解除通路５３と連通している。また、主供給ポート６６４は主供給通路５４と連通し、副供給ポート６６５は副供給通路５５と連通し、ドレンポート６６６はドレン通路５６と連通している。制御弁６０は、スプール６８の移動位置に応じて、これらポート６６１，６６２，６６３，６６４，６６５，６６６間の接続状態及び遮断状態を切り替える。かかる切り替え作動により制御弁６０は、各室２２，２３，２４，２６，２７，２８，３４に対する作動油の入出を制御する。

制御回路７０はマイクロコンピュータを主体に構成され、リニアソレノイド６２及び内燃機関の各種電装品（図示しない）と電気接続されている。制御回路７０は、内部メモリに記憶のコンピュータプログラムに従って、リニアソレノイド６２への通電を含む内燃機関の運転を制御する。

以上の構成により制御系５０では、制御回路７０の通電制御に従ったスプール６８の移動により、制御弁６０が図４のロック制御状態Ｓｌとなると、進角ポート６６１が主供給ポート６６４と接続される。その結果、進角室２２，２３，２４が通路５１，５４，３を介してポンプ４と接続されるので、ポンプ４の供給作動油が進角室２２，２３，２４へ導入される。それと共にロック制御状態Ｓｌでは、遅角ポート６６２及びロック解除ポート６６３が共にドレンポート６６６と接続される。その結果、遅角室２６，２７，２８及びロック解除室３４が通路５２，５３，５６を介してドレン５と接続されるので、遅角室２６，２７，２８及びロック解除室３４の作動油がドレン５へ排出される。したがって、本実施形態においてロック制御状態Ｓｌが実現される内燃機関の始動中並びに通常運転中には、回転位相がロック位相にロックされた状態下、進角室２２，２３，２４に対する作動油の導入が継続される状態となる。

制御回路７０の通電制御に従ったスプール６８の移動により、制御弁６０が図５の進角制御状態Ｓａとなると、進角ポート６６１とロック解除ポート６６３とがそれぞれ主供給ポート６６４と副供給ポート６６５とに接続される。その結果、進角室２２，２３，２４及びロック解除室３４が通路５１，５３，５４，５５，３を介してポンプ４と接続されるので、ポンプ４の供給作動油が進角室２２，２３，２４及びロック解除室３４へ導入される。それと共に進角制御状態Ｓａでは、遅角ポート６６２がドレンポート６６６と接続される。その結果、遅角室２６，２７，２８が通路５２，５６を介してドレン５と接続されるので、遅角室２６，２７，２８の作動油がドレン５へ排出される。したがって、本実施形態において進角制御状態Ｓａが実現される内燃機関の通常運転中には、回転位相ロックが解除された状態下、回転位相と共にバルブタイミングが進角調整される。

制御回路７０の通電制御に従ったスプール６８の移動により、制御弁６０が図６の遅角制御状態Ｓｒとなると、遅角ポート６６２とロック解除ポート６６３とがそれぞれ主供給ポート６６４と副供給ポート６６５とに接続される。その結果、遅角室２６，２７，２８及びロック解除室３４が通路５２，５３，５４，５５，３を介してポンプ４と接続されるので、ポンプ４の供給作動油が遅角室２６，２７，２８及びロック解除室３４へ導入される。それと共に遅角制御状態Ｓｒでは、進角ポート６６１がドレンポート６６６と接続される。その結果、進角室２２，２３，２４が通路５１，５６を介してドレン５と接続されるので、進角室２２，２３，２４の作動油がドレン５へ排出される。したがって、本実施形態において遅角制御状態Ｓｒが実現される内燃機関の通常運転中には、回転位相ロックが解除された状態下、回転位相と共にバルブタイミングが遅角調整される。

制御回路７０の通電制御に従ったスプール６８の移動により、制御弁６０が図７の保持制御状態Ｓｈとなると、ポート６６１，６６２が他のポートとの間を遮断される。その結果、進角室２２，２３，２４及び遅角室２６，２７，２８はいずれも、ポンプ４及びドレン５との非接続状態となることで、作動油の入出を止められるので、それら各室に作動油が留められる。それと共に保持制御状態Ｓｈでは、ロック解除ポート６６３が副供給ポート６６５に接続される。その結果、ロック解除室３４が通路５３，５４，５５，３を介してポンプ４と接続されるので、ポンプ４の供給作動油がロック解除室３４へ導入される。したがって、本実施形態において保持制御状態Ｓｈが実現される内燃機関の通常運転中は、回転位相ロックが解除された状態下、回転位相と共にバルブタイミングが保持される。

（連通通路）
以下、図１，２に示すように回転機構系１０に設けられる連通通路９０について、詳細に説明する。進角室２２及び遅角室２６の間を連通するための連通通路９０は、進角室側通路部９１と遅角室側通路部９２とから構成されている。

進角室側通路部９１及び遅角室側通路部９２は、ロック部材３０の支持孔３１を有するベーン１４１に、それぞれ貫通孔状に形成されている。進角室側通路部９１は、ベーン１４１において進角室２２を区画する側面と、支持孔３１の内周面とに開口している。かかる開口形態により進角室側通路部９１は、進角室２２と支持孔３１との間を連通している。遅角室側通路部９２は、ベーン１４１において遅角室２６を区画する側面と、支持孔３１の内周面とに開口している。かかる開口形態により遅角室側通路部９２は、遅角室２６と支持孔３１との間を連通している。

回転位相をロックするロック位置に図４の如く移動したロック部材３０は、支持孔３１の内周面に摺接する最外周部３０ｏにより、各通路部９１，９２の支持孔３１側の開口を露出させることで、それら通路部９１，９２間を連通させる。その結果、進角室２２及び遅角室２６の間において、連通通路９０が開放される。また一方、回転位相ロックを解除する解除位置に図５〜７の如く移動したロック部材３０は、支持孔３１の内周面に摺接する最外周部３０ｏにより、各通路部９１，９２の支持孔３１側の開口を覆うことで、それら通路部９１，９２間の連通を遮断する。その結果、進角室２２及び遅角室２６の間において、連通通路９０が閉塞されることになる。

（制御）
以下、制御系５０において制御回路７０がコンピュータプログラムを実行することにより実現される第一〜第三制御について、詳細に説明する。

（第一制御）
まず、内燃機関の始動前の停止状態から第二制御の開始まで繰り返し実現される第一制御の詳細を、図８に基づき説明する。尚、内燃機関の停止状態においては、回転位相がロック位相にロックされているものとする。

第一制御のＳ１０１では、内燃機関の始動指令の有無を、判定する。ここで始動指令とは、例えばエンジンスイッチのオン指令、アイドルストップシステムの再始動指令等である。

始動指令が確認されない場合には、今回の第一制御が終了する。一方、始動指令を確認することで移行するＳ１０２では、リニアソレノイド６２への通電制御により、制御弁６０をロック制御状態Ｓｌに保持する。その結果、ロック位置のロック部材３０により、回転位相がロック位相にロックされると共に連通通路９０が開放される（図４参照）。このとき、内燃機関のクランキングによりエンジン回転速度が上昇するのに伴って、ポンプ４の供給圧力も上昇するので、作動油の導入継続状態となる進角室２２，２３，２４からは、当該作動油が連通通路９０を通じて遅角室２６，２７，２８にも導入される。

続くＳ１０３では、内燃機関が完爆したか否かを、判定する。内燃機関が始動中、即ちクランキング中である間は、ロック制御状態ＳｌのままＳ１０２が繰り返し実行され、内燃機関が完爆すると、通常運転を開始してＳ１０４に移行する。

内燃機関始動後の通常運転中となるＳ１０４では、リニアソレノイド６２への通電制御により、制御弁６０を保持制御状態Ｓｈへ切り替える。その結果、解除位置へ移動したロック部材３０により、回転位相ロックが解除されると共に連通通路９０が閉塞される（図７参照）が、回転位相がロック位相に保持されたまま第一制御が終了することになる。

（第二制御）
続いて、内燃機関の通常運転中において回転位相ロックの解除後、第三制御の開始まで繰り返し実現される第二制御の詳細を、図９に基づき説明する。

第二制御のＳ２０１では、その実行開始時点がロック解除から所定の初期期間Ｐｉ内にあるか否かを、判定する。ここで初期期間Ｐｉは、ロック解除後において進角室２２，２３，２４及び遅角室２６，２７，２８への空気の吸入が予測される期間の最大長さに、Ｓ２０１の実行毎に設定される。したがって、Ｓ２０１の実行開始時点が初期期間Ｐｉ内にある場合とは、進角室２２，２３，２４及び遅角室２６，２７，２８への空気の吸入が予測される場合を、意味することになる。尚、初期期間Ｐｉについては、例えば先の第一制御により始動するまでに内燃機関が停止していた時間の長さ等に基づいて、設定することができる。

Ｓ２０１の実行開始時点が初期期間Ｐｉを経過している場合には、今回の第二制御が終了する。一方、Ｓ２０１の実行開始時点が初期期間Ｐｉ内にあることで移行するＳ２０２では、制御回路７０の内部タイマによる計時を開始し、続くＳ２０３では、リニアソレノイド６２への通電制御により、制御弁６０をロック制御状態Ｓｌへ切り替える。その結果、ロック位置へ移動したロック部材３０により、回転位相がロック位相にロックされると共に連通通路９０が開放される（図４参照）。

さらに続くＳ２０４では、内部タイマによる計測時間が設定時間Ｔｉに到達したか否かを、判定する。その結果、計測時間が設定時間Ｔｉに未到達である間は、ロック制御状態ＳｌのままＳ２０３が繰り返し実行され、計測時間が設定時間Ｔｉに到達すると、Ｓ２０５に移行する。ここで設定時間Ｔｉは、進角室２２，２３，２４及び遅角室２６，２７，２８への吸入空気を排出するために必要な時間であって、内燃機関の通常運転に与える影響を小さく抑える時間となるように、Ｓ２０４の実行毎に設定される。特に本実施形態では、設定時間Ｔｉの長さが初期期間Ｐｉの長さに一致乃至は近付けて設定されることで、Ｓ２０１からＳ２０２への移行が内燃機関の始動毎に実質一回だけ実現されるようになっている。尚、こうした設定時間Ｔｉについては、例えば進角室２２，２３，２４及び遅角室２６，２７，２８の容積や、ロック制御状態Ｓｌ（図４参照）にて通路３，５４，５１，９０，５２，５６が接続されてなる作動油経路の容積乃至は長さ、初期期間Ｐｉの長さ等に基づいて、設定することができる。

連通通路９０の開放が設定時間Ｔｉ継続された後となるＳ２０５では、リニアソレノイド６２への通電制御により、制御状態Ｓａ，Ｓｒ，Ｓｈのうち内燃機関の通常運転に適した制御状態へ制御弁６０を切り替える。その結果、解除位置へ移動したロック部材３０により、回転位相ロックが解除されると共に連通通路９０が閉塞された状態下（図５〜７参照）、回転位相が調整されて第二制御が終了する。

（第三制御）
続いて、内燃機関の通常運転中において初期期間Ｐｉの経過後、内燃機関の停止までに繰り返し実現される第三制御の詳細を、図１０に基づき説明する。尚、初期期間Ｐｉ後の通常運転中には、第二制御のＳ２０５に準じた制御状態の切り替えが制御弁６０において逐次行われているものとする。

第三制御のＳ３０１では、リニアソレノイド６２への通電制御により制御弁６０が保持制御状態Ｓｈへ切り替えられているか否かを、判定する。保持制御状態Ｓｈ以外の制御状態が確認される場合には、今回の第三制御が終了する一方、保持制御状態Ｓｈへの切り替えが確認されると、Ｓ３０２に移行する。

保持制御状態Ｓｈ（図７参照）の実現により作動油が進角室２２，２３，２４及び遅角室２６，２７，２８に留められた中でのＳ３０２では、変動トルクによる回転位相の変動量（以下、「位相変動量」という）が設定量ΔＶを超えているか否かを、判定する。ここで設定量ΔＶは、進角室２２，２３，２４及び遅角室２６，２７，２８への空気の吸入が予測されるときの位相変動量の最小値よりも小さな安全値に、予設定されている。したがって、位相変動量が設定量ΔＶを超える場合とは、進角室２２，２３，２４及び遅角室２６，２７，２８への空気の吸入が予測される場合を、意味することになる。

また、Ｓ３０２において設定量ΔＶと比較する実際の位相変動量については、例えば内燃機関のクランク角センサやカム角センサの出力信号、又は回転位相を検出する専用のセンサの出力信号等に基づいて、算出することができる。あるいは、位相変動量と作動油の圧力との間には、図１１に示すような相関があることから、例えば作動油の圧力が同図の閾値Ｏｔｈを下回ることにより位相変動量が設定量ΔＶを超えたものとして、判断することができる。尚、後者の判断は、油圧センサにより直接検出した作動油圧力に基づき行なってもよいし、エンジン回転速度等の内燃機関の運転条件と、直接検出される作動油温度又はエンジン冷却水温度から予測される作動油温度とから、作動油圧力を推定して、当該推定圧力に基づき行なってもよい。

以上の如き位相変動量が設定量ΔＶ以下である場合、今回の第三制御が終了する。一方、位相変動量が設定量ΔＶを超えたことで移行するＳ３０３では、直接検出される作動油温度又はエンジン冷却水温度から予測される作動油温度が設定温度ＴＥＭＰを超えているか否かを、判定する。その結果、作動油温度が設定温度ＴＥＭＰを超えている場合には、Ｓ３０４へ移行する一方、作動油温度が設定温度ＴＥＭＰ以下の場合には、Ｓ３０７へ移行する。

ここで、作動油温度が設定温度ＴＥＭＰ超えの高温となっているＳ３０４では、制御回路７０の内部タイマによる計時を開始し、続くＳ３０５では、リニアソレノイド６２への通電制御により、制御弁６０をロック制御状態Ｓｌへ切り替える。その結果、ロック位置へ移動したロック部材３０により、回転位相がロック位相にロックされると共に連通通路９０が開放される（図４参照）。

さらに続くＳ３０６では、内部タイマによる計測時間が高温時設定時間Ｔｈに到達したか否かを、判定する。その結果、計測時間が高温時設定時間Ｔｈに未到達である間は、ロック制御状態ＳｌのままＳ３０５が繰り返し実行される。ここで高温時設定時間Ｔｈは、粘度低下により流動性の上昇した高温の作動油を利用することで、進角室２２，２３，２４及び遅角室２６，２７，２８への吸入空気を排出するのに必要な最小限の時間となるように、予設定されている。尚、こうした高温時設定時間Ｔｈについては、例えば設定温度ＴＥＭＰ超えの作動油の粘度や、進角室２２，２３，２４及び遅角室２６，２７，２８の容積、先のＳ２０４に関して説明した作動油経路の容積乃至は長さ等に基づいて、設定することができる。

以上に対して、作動油温度が設定温度ＴＥＭＰ以下の低温となっているＳ３０７では、Ｓ３０４と実質同一内容の処理を、続くＳ３０８では、Ｓ３０５と実質同一内容の処理をそれぞれ実行する。さらに続くＳ３０９では、内部タイマによる計測時間が低温時設定時間Ｔｌに到達したか否かを、判定する。その結果、計測時間が低温時設定時間Ｔｌに未到達である間は、ロック制御状態ＳｌのままＳ３０８が繰り返し実行される。ここで低温時設定時間Ｔｌは、粘度上昇により流動性の低下した低温度の作動油を利用することによっても、進角室２２，２３，２４及び遅角室２６，２７，２８への吸入空気を排出できる時間となるように、高温時設定時間Ｔｈよりも長い時間に予設定されている。尚、こうした低温時設定時間Ｔｌについては、例えば設定温度ＴＥＭＰ以下の作動油の粘度や、進角室２２，２３，２４及び遅角室２６，２７，２８の容積、先のＳ２０４に関して説明した作動油経路の容積乃至は長さ等に基づいて、行うことができる。

こうしたＳ３０９により計測時間の低温時設定時間Ｔｌへの到達が確認された場合と、Ｓ３０６により計測時間の高温時設定時間Ｔｈへの到達が確認された場合はいずれも、Ｓ３１０へ移行して、Ｓ２０５と実質同一内容の処理を実行することになる。

（作用効果）
ここまで説明した第一実施形態の作用効果を、以下に説明する。

第一実施形態では、始動後に回転位相ロックが解除された内燃機関の通常運転中において、第二及び第三制御が実現される。これら第二及び第三制御によると、進角室２２，２３，２４及び遅角室２６，２７，２８への空気の吸入が予測される場合には、進角室２２及び遅角室２６間の連通通路９０が設定時間Ｔｉ，Ｔｈ，Ｔｌだけ開放されてから、閉塞される。このとき、互いに連通する進角室２２，２３，２４はポンプ４に接続され、且つ互いに連通する遅角室２６，２７，２８はドレン５に接続された状態となっている。故に、ポンプ４から進角室２２，２３，２４へと供給される作動油は、連通通路９０から遅角室２６，２７，２８を経てドレン５に排出される。このような作動油経路の形成により、進角室２２，２３，２４及び遅角室２６，２７，２８に一旦は空気が吸入されても、当該空気を含んだ作動油を、ポンプ４から供給される新たな作動油により置換しながら、ドレン５側へと移送し得る。故に、進角室２２，２３，２４及び遅角室２６，２７，２８への吸入空気が気泡となることよりベーンロータ１４が暴れる事態の抑制が、可能となる。

ここで、第一実施形態の第二制御において空気の吸入が予測される場合とは、内燃機関の通常運転中にロック解除されてから所定の初期期間Ｐｉ内に、設定されている。故にその場合には、内燃機関により駆動されるポンプ４から作動油が供給されることで、始動前における作動油経路内の滞留空気が進角室２２，２３，２４及び遅角室２６，２７，２８に押し出されても、当該滞留空気を含んだ作動油はさらに、ドレン５側へと移送され得る。これによれば、ロック解除直後に作動油経路内から押し出される空気が、進角室２２，２３，２４及び遅角室２６，２７，２８に吸入されることでベーンロータ１４を暴れさせることにつき、その抑制が可能となる。

また一方、第一実施形態の第三制御において空気の吸入が予測される場合とは、内燃機関の通常運転中において進角室２２，２３，２４及び遅角室２６，２７，２８に作動油を留めた状態下、位相変動量が設定量ΔＶを超える場合に、設定されている。故に通常運転中には、進角室２２，２３，２４及び遅角室２６，２７，２８に作動油を留めることで保持させたい回転位相が設定量ΔＶを超えて変動すると、当該ΔＶ超えの要因となる空気を含んだ作動油がドレン５側へと移送され得る。これによれば、通常運転中に進角室２２，２３，２４及び遅角室２６，２７，２８への供給作動油の圧力が不足して空気が負圧吸入されたとしても、当該吸入空気の気泡化による回転位相変動を収束させて、ベーンロータ１４の暴れを抑制することが可能となる。

さらに、第一実施形態の第三制御において連通通路９０を開放する設定時間については、作動油温度が設定温度ＴＥＭＰ超となるときの時間Ｔｈよりも、作動油温度が設定温度ＴＥＭＰ以下となるときの時間Ｔｌが長くなる。即ち、作動油温度が低くなるのに応じて作動油粘度が高くなっても、連通通路９０の開放時間が延長されることになるので、空気を含んだ当該高粘度油は、進角室２２，２３，２４及び遅角室２６，２７，２８からドレン５へ確実に移送され得る。また逆に、作動油温度が高くなるのに応じて作動油粘度が低くなったときには、空気を含んだ当該低粘度油を移送する上での必要最小限にまで、設定時間Ｔｈを短縮し得る。これらによれば、ベーンロータ１４の暴れを抑制する効果の信頼性を高めながらも、当該効果を得るために進角室２２及び遅角室２６間を連通させることで内燃機関の通常運転に与える影響を、小さく抑えることが可能となる。

加えて、第一実施形態の第二及び第三制御において連通通路９０を閉塞する解除位置から、連通通路９０を開放するロック位置へロック部材３０を移動させることによれば、進角室２２，２３，２４及び遅角室２６，２７，２８の相互連通と同時に、回転位相のロックが実現される。これにより、カム軸２からベーンロータ１４へ伝達される変動トルクの作用に拘らず、相互連通した進角室２２，２３，２４及び遅角室２６，２７，２８の容積変化が抑えられて、それらの室からポンプ４側へと向かう逆流が規制され得る。その結果、進角室２２，２３，２４及び遅角室２６，２７，２８への吸入空気は確実にドレン５側へ移送されることになるので、当該吸入空気の気泡化に起因したベーンロータ１４の暴れの抑制効果につき、信頼性を高めることが可能となる。

さらに加えて、第一実施形態の第一制御において内燃機関の始動中には、進角室２２，２３，２４がポンプ４に接続され且つ遅角室２６，２７，２８がドレン５に接続された状態となることで、それらの両室に作動油が迅速導入されて、当該導入油の充填性が高められる。故に、内燃機関始動後のロック解除時には、進角室２２，２３，２４又は遅角室２６，２７，２８での作動油不足によりベーンロータ１４の暴れが生じる事態についても、抑制可能となるのである。

尚、以上の第一実施形態では、ロック部材３０、支持孔３１、付勢部材３２、嵌合孔３３、ロック解除室３４、制御弁６０、並びにＳ１０１〜Ｓ１０４を実行する制御回路７０の共同により、「ロック手段」が構成されている。それと共に第一実施形態では、ロック部材３０、支持孔３１、付勢部材３２、嵌合孔３３、ロック解除室３４、制御弁６０、並びにＳ１０１〜Ｓ１０４，Ｓ２０１〜Ｓ２０５，Ｓ３０１〜Ｓ３１０を実行する制御回路７０の共同により、ロック部材３０を「ロック手段」と共有する「制御手段」が、構成されている。

（第二実施形態）
図１２に示すように、本発明の第二実施形態は第一実施形態の変形例である。第二実施形態の第二制御において、初期期間Ｐｉよりも短い設定時間Ｔｉ開放した連通通路９０をＳ２０５の実行により閉塞した後には、Ｓ２２０６へ移行する。このＳ２２０６では、進角室２２，２３，２４及び遅角室２６，２７，２８の総容積に対する気泡の割合として気泡率が、設定率Ｒｉを超えているか否かを、判定する。ここで設定率Ｒｉは、進角室２２，２３，２４及び遅角室２６，２７，２８における気泡率がベーンロータ１４の暴れを招くと予測されるときの最小値よりも小さな安全値に、予設定されている。また、Ｓ２２０６にて設定率Ｒｉと比較する実際の気泡率は、例えば作動油の圧力や位相変動量に基づいて、判断される。尚、そうした気泡率の判断基準となる作動油圧力及び位相変動量については、第三制御のＳ３０２に準じて算出乃至は推定することができる。

気泡率が設定率Ｒｉを超えていない場合には、今回の第二制御を終了する。一方、気泡率が設定率Ｒｉを超えている場合には、Ｓ２０１へと戻り、さらに当該Ｓ２０１の開始時点が初期期間Ｐｉの経過前である場合には、Ｓ２０２〜Ｓ２０５が再度実行される。即ち再度、連通通路９０が設定時間Ｔｉ開放されてから、閉塞されることになる。

このように第二実施形態では、ロック解除から初期期間Ｐｉが経過するまでの間にて、連通通路９０を開閉しても進角室２２，２３，２４及び遅角室２６，２７，２８での気泡率が低下しない場合には、当該気泡率の設定率Ｒｉ超えを条件として、連通通路９０が再度開閉される。これによれば、ロック解除直後に作動油経路内から押し出されて進角室２２，２３，２４及び遅角室２６，２７，２８に吸入された空気の気泡率を、設定率Ｒｉ以下に確実に抑えて、ベーンロータ１４の暴れを抑制することが可能となる。

尚、以上の第二実施形態では、ロック部材３０、支持孔３１、付勢部材３２、嵌合孔３３、ロック解除室３４、制御弁６０、並びにＳ１０１〜Ｓ１０４，Ｓ２０１〜Ｓ２０５，Ｓ２２０６，Ｓ３０１〜Ｓ３１０を実行する制御回路７０の共同により、ロック部材３０を「ロック手段」と共有する「制御手段」が、構成されている。

（第三実施形態）
図１３に示すように、本発明の第三実施形態は第一実施形態の変形例である。第三実施形態の第三制御では、Ｓ３０２に代わるＳ３３０２の実行により、第二実施形態のＳ２２０６と実質同一内容の気泡率判定が実現される。その結果、気泡率が設定率Ｒｉ以下である場合には、今回の第三制御が終了するが、気泡率が設定率Ｒｉを超えている場合には、Ｓ３０３以降のステップの実行により、連通通路９０が高温時設定時間Ｔｈ又は低温時設定時間Ｔｌだけ開放されることになる。

このような第三実施形態の第三制御において空気の吸入が予測される場合とは、内燃機関の通常運転中において進角室２２，２３，２４及び遅角室２６，２７，２８に作動油を留めた状態下、気泡率が設定率Ｒｉを超える場合となる。故に通常運転中には、進角室２２，２３，２４及び遅角室２６，２７，２８に作動油を留めることで回転位相を保持させたいにも拘らず、それらの室における気泡率が設定率Ｒｉを超える場合には、当該Ｒｉ超えの要因となる空気を含んだ作動油がドレン５側へ移送され得る。これによれば、通常運転中に進角室２２，２３，２４及び遅角室２６，２７，２８への供給作動油の圧力が不足して空気が負圧吸入されたとしても、当該吸入空気の気泡化によるベーンロータ１４の暴れを抑制することが、可能となる。

尚、以上の第三実施形態では、ロック部材３０、支持孔３１、付勢部材３２、嵌合孔３３、ロック解除室３４、制御弁６０、並びにＳ１０１〜Ｓ１０４，Ｓ２０１〜Ｓ２０５，Ｓ３０１，Ｓ３３０２，Ｓ３０３〜Ｓ３１０を実行する制御回路７０の共同により、ロック部材３０を「ロック手段」と共有する「制御手段」が、構成されている。

（他の実施形態）
以上、本発明の複数の実施形態について説明したが、本発明は、それらの実施形態に限定して解釈されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態及び組み合わせに適用することができる。

具体的に第一〜第三実施形態では、第一〜第三制御のうち一つ乃至は二つを実現しない構成を、採用してもよい。また、第一〜第三実施形態の第二制御では、図１４に変形例（同図は第一実施形態の変形例）を示すように、Ｓ２０２〜Ｓ２０４を実行する代わりに、第三制御のＳ３０３〜Ｓ３０９を実行してもよい。逆に、第一〜第三実施形態の第三制御では、図１５に変形例（同図は第一実施形態の変形例）を示すように、Ｓ３０３〜Ｓ３０９を実行する代わりに、第二制御のＳ２０２〜Ｓ２０４を実行してもよい。

さらに第一〜第三実施形態では、「進角」と「遅角」の関係を逆にしてもよい。そして本発明は、吸気弁のバルブタイミングを調整する装置１以外にも、排気弁のバルブタイミングを調整する装置や、それら吸気弁及び排気弁の双方のバルブタイミングを調整する装置に適用することができるのである。

１ バルブタイミング調整装置、２ カム軸、４ ポンプ、５ ドレン、１０ 回転機構系、１１ ハウジング、１４ ベーンロータ、２２，２３，２４ 進角室、２６，２７，２８ 遅角室、３０ ロック部材、３１ 支持孔、３２ 付勢部材、３３ 嵌合孔、３４ ロック解除室、５０ 制御系、６０ 制御弁、７０ 制御回路、９０ 連通通路、９１ 進角室側通路部、９２ 遅角室側通路部、Ｐｉ 初期期間、Ｒｉ 設定率、ＴＥＭＰ 設定温度、Ｔｈ 高温時設定時間、Ｔｉ 設定時間、Ｔｌ 低温時設定時間、ΔＶ 設定量

Claims (8)

1. 内燃機関においてドレン（５）から供給源（４）を通じて供給される作動油の圧力により、バルブタイミングを調整するバルブタイミング調整装置であって、
   前記内燃機関のクランク軸と連動して回転するハウジング（１１）と、
   前記内燃機関のカム軸（２）と連動して回転し、前記ハウジング内に区画した進角室（２２，２３，２４）又は遅角室（２６，２７，２８）に対する前記作動油の入出により前記ハウジングに対する回転位相が調整されるベーンロータ（１４）と、
   前記進角室及び前記遅角室の間を連通する連通通路（９０）と、
   前記内燃機関の始動中に前記回転位相をロックし、前記内燃機関の前記始動後の通常運転中に当該ロックを解除するロック手段（３０，３１，３２，３３，３４，６０，７０，Ｓ１０１〜Ｓ１０４）と、
   前記内燃機関の通常運転中に前記進角室及び前記遅角室への空気の吸入が予測される場合に、前記進角室及び前記遅角室の一方を前記供給源に接続し且つ前記進角室及び前記遅角室の他方を前記ドレンに接続した状態下、前記連通通路を設定時間開放してから閉塞する制御手段（３０，３１，３２，３３，３４，６０，７０，Ｓ２０１〜Ｓ２０５，Ｓ２２０６，Ｓ３０１〜Ｓ３１０，Ｓ３３０２）と、
   を備えることを特徴とするバルブタイミング調整装置。
2. 前記ロック手段は、前記回転位相をロックすると共に前記連通通路を開放するロック位置と、当該ロックを解除すると共に前記連通通路を閉塞する解除位置とに移動するロック部材を、前記制御手段と共有することを特徴とする請求項１に記載のバルブタイミング調整装置。
3. 前記制御手段（７０，Ｓ３０３，Ｓ３０６，Ｓ３０９）は、前記作動油の温度が低くなるのに応じて、前記設定時間を延長することを特徴とする請求項１又は２に記載のバルブタイミング調整装置。
4. 前記作動油は、前記内燃機関により駆動される前記供給源から供給され、
   前記制御手段（３０，３１，３２，３３，３４，６０，７０，Ｓ２０１〜Ｓ２０５，Ｓ２２０６）は、前記内燃機関の前記通常運転中において前記ロックが解除されてから所定の初期期間内を、前記空気の吸入が予測される場合とすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のバルブタイミング調整装置。
5. 前記制御手段（３０，３１，３２，３３，３４，６０，７０，Ｓ２０１〜Ｓ２０５，Ｓ２２０６）は、前記連通通路を前記設定時間開放してから閉塞した後、前記進角室及び前記遅角室における気泡率が設定率を超え且つ前記ロックが解除されてから前記初期期間が経過する前においては、再度、前記連通通路を前記設定時間開放してから閉塞することを特徴とする請求項４に記載のバルブタイミング調整装置。
6. 前記制御手段（３０，３１，３２，３３，３４，６０，７０，Ｓ３０１〜Ｓ３１０）
   は、前記内燃機関の前記通常運転中において前記進角室及び前記遅角室に前記作動油を留めた状態下、前記回転位相の変動量が設定量を超える場合を、前記空気の吸入が予測される場合とすることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のバルブタイミング調整装置。
7. 前記制御手段（３０，３１，３２，３３，３４，６０，７０，Ｓ３０１，Ｓ３３０２，Ｓ３０３〜Ｓ３１０）は、前記内燃機関の前記通常運転中において前記進角室及び前記遅角室に前記作動油を留めた状態下、前記進角室及び前記遅角室における気泡率が設定率を超える場合を、前記空気の吸入が予測される場合とすることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のバルブタイミング調整装置。
8. 前記制御手段（３０，３１，３２，３３，３４，６０，７０，Ｓ１０１〜Ｓ１０４）は、前記内燃機関の前記始動中に、前記進角室及び前記遅角室の一方を前記供給源に接続し且つ前記進角室及び前記遅角室の他方を前記ドレンに接続した状態下、前記連通通路を開放することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のバルブタイミング調整装置。

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