JP2016023620A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関のアイドル運転が長期にわたって継続される場合であっても、カム軸の軸内油路に排出される作動油の量を確保することにより、バルブステムとバルブガイドとの摺接部位における焼き付きの発生を抑制することができる内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】内燃機関は、軸内油路４１１及び軸内油路４１１の作動油を吸気バルブ２１に向けて流出させる流出孔４１２を有する吸気カム軸４１と、バルブタイミングの変更時に作動油を軸内油路４１１に排出するバルブタイミング調整装置６０とを備える。制御装置１００は、内燃機関のアイドル運転の継続時間が所定時間継続したことを含む実施条件が成立していないときにはバルブタイミングを保持する制御を実施し、上記実施条件が成立しているときにはバルブタイミング調整装置６０を制御してバルブタイミングを変動させる変動制御を実施する。【選択図】図３

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関する。

特許文献１には、吸気バルブや排気バルブを開閉させるためのカム軸の一例が記載されている。このカム軸には、その軸線に沿って延びる軸内油路と、軸内油路の作動油をバルブに向けて流出させる流出孔とが設けられている。この流出孔から流出した作動油は、バルブステムとバルブガイドとの摺接部位に潤滑油として供給されてそれらの焼き付きの発生を抑制するようにしている。

また、特許文献２には、バルブタイミングを調整する油圧駆動式のバルブタイミング調整装置の一例が記載されている。このバルブタイミング調整装置は、進角用の油室及び遅角用の油室への作動油の供給を制御するオイルコントロールバルブを備えている。このオイルコントロールバルブはカム軸に取り付けられており、バルブタイミングの変更時には、オイルコントロールバルブから作動油がカム軸の軸内油路に排出されるようになっている。

すなわち、オイルコントロールバルブの作動によって進角用の油室に作動油が供給されると、バルブタイミングが進角されるとともに、遅角用の油室の作動油がオイルコントロールバルブを通じてカム軸の軸内油路に排出される。一方、オイルコントロールバルブの作動によって遅角用の油室に作動油が供給されると、バルブタイミングが遅角されるとともに、進角用の油室の作動油がオイルコントロールバルブを通じてカム軸の軸内油路に排出されるようになっている。

独国特許出願公開１０２００７０５４９９２号明細書 特開２０１２−１４９５９０号公報

ところで、内燃機関の高速回転時では、通常、バルブタイミングが頻繁に変更されるため、カム軸の軸内油路にはバルブタイミング調整装置から作動油が頻繁に排出されることとなる。そのため、例えば特許文献１に記載されるようにカム軸に上記流出孔を設けた場合、バルブタイミング調整装置から軸内油路に排出された作動油が、流出孔を通じてバルブステムとバルブガイドとの摺接部位に供給される。したがって、こうした内燃機関の高速回転時にあっては、この摺接部位における焼き付きの発生を抑制することができる。

一方、内燃機関のアイドル運転時には、アイドル運転に適した一定のタイミングにバルブタイミングが保持されるため、バルブタイミング調整装置からカム軸の軸内油路に作動油が排出されない。そのため、アイドル運転が長期にわたって継続されると、上記摺接部位で作動油が不足し、同摺接部位における焼き付きが生じやすくなる。

本発明の目的は、内燃機関のアイドル運転が長期にわたって継続される場合であっても、カム軸の軸内油路に排出される作動油の量を確保することにより、バルブステムとバルブガイドとの摺接部位における焼き付きの発生を抑制することができる内燃機関の制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するための内燃機関の制御装置は、軸内油路及び同軸内油路の作動油をバルブに向けて流出させる流出孔を有するカム軸と、作動油の供給及び排出が行われる進角用の油室及び遅角用の油室を有し、バルブタイミングを進角させるときには遅角用の油室の作動油を軸内油路に排出する一方、バルブタイミングを遅角させるときには進角用の油室の作動油を軸内油路に排出する油圧駆動式のバルブタイミング調整装置と、を備えた内燃機関に適用される。この内燃機関の制御装置は、内燃機関のアイドル運転が所定時間継続したことを含む実施条件が成立していないときには、バルブタイミングを保持する制御を実施し、実施条件が成立しているときには、バルブタイミング調整装置を制御してバルブタイミングを変動させる変動制御を実施する。

上記構成によれば、内燃機関のアイドル運転が開始された直後では、バルブステムとバルブガイドとの摺接部位に十分な量の作動油がある。そのため、上記実施条件が成立していないときには、バルブタイミングが一定のタイミングで保持される。

しかし、このようにバルブタイミングが保持されているときには、バルブタイミング調整装置から軸内油路に作動油が排出されない。軸内油路に作動油がなくなると、流出孔を通じて上記摺接部位に作動油が供給されなくなる。そして、上記摺接部位に作動油が供給されないと、上記摺接部位における作動油の量が徐々に少なくなる。そこで、上記構成では、上記実施条件が成立していると、変動制御が実施され、バルブタイミングが変化してバルブタイミング調整装置から軸内油路に作動油が排出される。その結果、軸内油路を流れる作動油が、上記摺接部位に潤滑油として供給されるようになる。その結果、内燃機関のアイドル運転が長期にわたって継続される場合であっても、上記摺接部位における焼き付きの発生を抑制することができるようになる。

なお、変動制御が実施されることにより、内燃機関のアイドル運転に適したバルブタイミングと実際のバルブタイミングとのずれ量が大きくなると、失火やラフアイドルが生じるなど、内燃機関のアイドル運転の不安定化を招くおそれがある。そのため、変動制御を、バルブタイミングの進角と遅角とを交互に行う制御とすることが好ましい。この構成によれば、上記ずれ量が大きくなりにくいため、変動制御の実施に伴う内燃機関のアイドル運転の不安定化を抑制することができるようになる。

ちなみに、クランク軸と同期して回転するハウジングと、同ハウジング内に配置され、カム軸と一体回転するベーンロータとを備えるバルブタイミング調整装置では、ハウジングの内周面に径方向内側に突出する複数の壁部が設けられ、ベーンロータに周方向で互いに隣り合う一対の壁部の間の空間を進角用の油室と遅角用の油室とに区画するベーンが設けられている。こうしたバルブタイミング調整装置では、進角用の油室又は遅角用の油室に作動油を供給してベーンロータをハウジングに対して相対回転させることでバルブタイミングを変更するようにしている。

バルブタイミング調整装置として、こうしたバルブタイミング調整装置を採用する場合、変動制御を、ベーンが上記一対の壁部の一方に当接する最も進角側のバルブタイミングよりも遅角側であって且つベーンが上記一対の壁部の他方に当接する最も遅角側のバルブタイミングよりも進角側の範囲でバルブタイミングを変動させる制御とすることが好ましい。この構成によれば、変動制御の実施中にベーンがハウジングの壁部に衝突しにくくなるため、そうした衝突に起因する異音や振動の発生を抑制することができるようになる。

上述したような変動制御を実施すれば、バルブステムとバルブガイドとの摺接部位に作動油を供給することができるものの、バルブタイミングを、内燃機関のアイドル運転に適したバルブタイミングで保持し続けることができなくなる。一方、上記摺接部位に十分な量の作動油を供給した後であれば、上記摺接部位への作動油の供給を停止させても、しばらくの間は、上記摺接部位を十分に潤滑した状態に維持することができる。そこで、変動制御の実施時にあっては、バルブタイミングを変動させる変動期間と、バルブタイミングの変動を停止させる停止期間とを交互に繰り返させることが好ましい。この構成によれば、上記摺接部位に作動油が供給され、同摺接部位における作動油の量が増えると、変動期間から停止期間に移行され、バルブタイミングが、内燃機関のアイドル運転に適したバルブタイミングで保持されるようになる。また、このように上記摺接部位への作動油の供給が停止され、同摺接部位における作動油の量が少なくなると、停止期間から変動期間に移行され、同摺接部位への作動油の供給が再開されることとなる。すなわち、上記摺接部位に十分な量の作動油があるときには、バルブタイミングを、内燃機関のアイドル運転に適したバルブタイミングで保持させることができるようになる。

ここで、車両に設けられている自動変速機のシフトポジションがニュートラルレンジやパーキングレンジであるときには、アクセル操作がなされる可能性が低いため、内燃機関のアイドル運転が長期にわたって継続されやすい。一方、自動変速機のシフトポジションが走行レンジであるときには、車両が停止してアイドル運転が開始されても、直ぐにアクセル操作がなされて車両が加速状態となる可能性が高い。そして、このようにアクセル操作がなされると、機関運転状態が変化してバルブタイミングが変更され、バルブタイミング調整装置からカム軸の軸内油路に作動油が排出されるようになる。そのため、自動変速機のシフトポジションが走行レンジであるときには、変動制御を実施する必要性は低い。

そこで、上記内燃機関の制御装置において、自動変速機のシフトポジションが走行レンジであるときには、上記実施条件が成立しないことが好ましい。この構成によれば、自動変速機のシフトポジションがニュートラルレンジやパーキングレンジであり、アイドル運転がしばらくの間継続すると予測されるときに限って、上記実施条件が成立しているときに変動制御が実施されるようになる。そのため、内燃機関のアイドル運転時にあっては、変動制御の実施によりバルブタイミングの不必要な変更を抑制することができるようになる。

内燃機関の制御装置の一実施形態である制御装置と、制御装置によって制御される内燃機関とを備える車両の一部を示す概略構成図。 吸気バルブとその周辺部材との概略構成を示す断面図。 吸気バルブ用のバルブタイミング調整装置と、吸気カム軸とを示す概略構成図。 変動制御を実施するに際し、クランク軸に対する吸気カム軸の相対回転位相の変動が許容される範囲を説明する模式図。 変動制御の開始タイミングを決定するために同制御装置が実行する処理ルーチンを説明するフローチャート。

以下、内燃機関の制御装置を具体化した一実施形態を図１〜図５に従って説明する。
図１には、内燃機関１０と、この内燃機関１０を制御する制御装置１００とを備える車両の一部が図示されている。この制御装置１００が、「内燃機関の制御装置」に相当する。図１に示すように、内燃機関１０の気筒１１の内部には、往復運動するピストン１２が収容されている。このピストン１２の往復運動が、コネクティングロッド１３によって回転運動に変換されてクランク軸１４に伝達される。このクランク軸１４の回転速度は、クランクポジションセンサ１１１によって検出される。

なお、クランク軸１４の回転は、自動変速機２４によって減速されて駆動輪に伝達される。自動変速機２４のシフトポジションは、車両の運転者によるシフト装置２５の操作によって選択される。自動変速機２４は、選択可能なシフトポジションとして、走行レンジ、ニュートラルレンジ（Ｎレンジ）及びパーキングレンジ（Ｐレンジ）を有している。「走行レンジ」は、車両を前進させる前進レンジ（Ｄレンジ）、及び車両を後退させる後退レンジ（Ｒレンジ）の双方を含んでいる。また、「ニュートラルレンジ」は、自動変速機２４をニュートラル状態にし、内燃機関１０の駆動トルクを駆動輪に伝達させないためのレンジである。また、「パーキングレンジ」は、駐車時などで用いられ、自動変速機２４の出力軸をロックするためのレンジである。

ちなみに、運転者は、一般に、信号待ちなどのように一時的な停車時には自動変速機２４のシフトポジションを走行レンジのままにしておくことが多く、長時間の停車時にはシフトポジションをニュートラルレンジやパーキングレンジに変更することが多い。そのため、シフトポジションが走行レンジであるときには、内燃機関１０のアイドル運転が比較的短くなり、シフトポジションがニュートラルレンジやパーキングレンジであるときには、内燃機関１０のアイドル運転が比較的長くなると予測される。

また、内燃機関１０において、気筒１１の内周面、ピストン１２の頂面及びシリンダヘッド１５によって燃焼室１６が区画形成されている。燃焼室１６の上部には、ピストン１２と対向するように点火プラグ１７が設けられている。また、燃焼室１６には、吸入空気が流れる吸気通路１８と、燃焼室１６から排出された排気が流れる排気通路１９とが接続されている。

この吸気通路１８には、燃料噴射弁２０によって燃料が噴射される。吸気バルブ２１が開弁しているときに、吸入空気及び燃料を含む混合気が、吸気通路１８から燃焼室１６に供給される。そして、燃焼室１６では、点火プラグ１７によって混合気が燃焼される。その後、排気バルブ２２が開弁されているときに、排気が燃焼室１６から排気通路１９に排出される。

内燃機関１０は、クランク軸１４の回転に連動して回転する排気カム軸３１と、排気カム軸３１と一体回転するカム３２の回転運動を直線運動に変換する動弁機構３３と、排気バルブ２２を閉弁させる方向に付勢するバルブスプリング３４とを備えている。そして、カム３２からの動力が動弁機構３３を通じて排気バルブ２２に伝達されることにより、排気バルブ２２が開閉動作するようになっている。

また、内燃機関１０は、クランク軸１４の回転に連動して回転する吸気カム軸４１と、吸気カム軸４１と一体回転するカム４２の回転運動を直線運動に変換する動弁機構４３と、吸気バルブ２１を閉弁させる方向に付勢するバルブスプリング４４とを備えている。そして、カム４２からの動力が動弁機構４３を通じて吸気バルブ２１に伝達されることにより、吸気バルブ２１が開閉動作するようになっている。

さらに、内燃機関１０には、クランク軸１４に対する吸気カム軸４１の相対回転位相、すなわち吸気バルブ２１の開弁タイミングであるバルブタイミングを調整する油圧駆動式のバルブタイミング調整装置６０が設けられている。このバルブタイミング調整装置６０は、クランク軸１４の回転速度に対する吸気カム軸４１の相対回転速度を制御することにより、上記相対回転位相を調整するようにしている。

こうした内燃機関１０を制御する制御装置１００には、クランクポジションセンサ１１１に加え、吸気カム軸４１の回転速度を検出するカム軸センサ１１２と、自動変速機２４のシフトポジションを検出するシフトセンサ１１３とが電気的に接続されている。このシフトセンサ１１３は、シフト装置２５の操作レバーの位置を検出することにより、シフトポジションを検出する。そして、制御装置１００は、これら各センサ１１１〜１１３を含む各種の検出系によって検出された情報に基づいて内燃機関１０を制御するようにしている。

次に、図２を参照して、吸気バルブ２１を開閉動作させる動弁機構４３及びその周辺部材について説明する。
図２に示すように、吸気バルブ２１は、吸気カム軸４１の下方に位置している。そして、吸気バルブ２１のバルブステム２１ａが、シリンダヘッド１５に固定されているバルブガイド５１に挿通されている。すなわち、吸気バルブ２１が開閉動作する場合、バルブステム２１ａが、バルブガイド５１に対して摺動するようになっている。また、吸気バルブ２１のバルブステム２１ａの先端側（図中上端側）にはリテーナ５２が固定されており、このリテーナ５２とシリンダヘッド１５との間にバルブスプリング４４が圧縮された状態で配置されている。

また、吸気バルブ用の動弁機構４３は、ラッシュアジャスタ５３と、ロッカアーム５４とを備えている。ロッカアーム５４の一端はラッシュアジャスタ５３に支持されており、ロッカアーム５４の他端はリテーナ５２に当接されている。また、ロッカアーム５４には、吸気バルブ２１に当接するローラ５４ａが設けられている。そして、機関運転に伴って吸気カム軸４１が回転すると、カム４２の作用により、ロッカアーム５４がラッシュアジャスタ５３によって支持されている部分を支点として揺動する。その結果、吸気バルブ２１が開閉動作するようになっている。

次に、図３を参照して、吸気カム軸４１及びバルブタイミング調整装置６０の構成について説明する。
図３に示すように、吸気カム軸４１は円筒形状をなしており、吸気カム軸４１の内側は、作動油が流れる軸内油路４１１となっている。また、吸気カム軸４１においてカム４２近傍の周壁には、軸内油路４１１を流れる作動油を吸気カム軸４１外に流出させる流出孔４１２が設けられている。すなわち、軸内油路４１１の作動油は、流出孔４１２を介して吸気バルブ２１に向けて流出される。こうした作動油は、カム４２、ロッカアーム５４、ローラ５４ａ、吸気バルブ２１などにも付着する。吸気バルブ２１に付着した作動油は、バルブステム２１ａとバルブガイド５１との間にも進入する。そして、吸気バルブ２１とバルブガイド５１との摺接部位、及びカム４２とローラ５４ａとの間などの潤滑必要箇所では作動油が潤滑油として機能することにより、各種部品の焼き付きの発生が抑制されるようになっている。

図３に示すように、バルブタイミング調整装置６０は、クランク軸１４と同期して回転するハウジング６１と、ハウジング６１の内部に設けられ、吸気カム軸４１と一体回転するベーンロータ６２とを備えている。ハウジング６１の内周面には、径方向内側に突出する複数の壁部６１１が設けられている。これら各壁部６１１は、吸気カム軸４１を中心とする周方向に配置されている。ベーンロータ６２は、吸気カム軸４１に固定されているボス６２１と、ボス６２１から径方向外側に突出する複数のベーン６２２を有している。ベーン６２２は、周方向において互いに隣り合う一対の壁部６１１の間に配置されている。すなわち、周方向で互いに隣り合う上記一対の壁部６１１の間の空間が、ベーン６２２によって進角用の油室６３と遅角用の油室６４とに区画されている。

そして、進角用の油室６３に作動油が供給されると、ベーンロータ６２が、ハウジング６１に対して図中時計回り方向に相対回転するとともに、遅角用の油室６４の作動油がハウジング６１外に排出される。これにより、クランク軸１４に対する吸気カム軸４１の相対回転位相が進角側に変化し、バルブタイミングが進角される。反対に、遅角用の油室６４に作動油が供給されると、ベーンロータ６２が、ハウジング６１に対して図中反時計回り方向に相対回転するとともに、進角用の油室６３の作動油がハウジング６１外に排出される。これにより、上記相対回転位相が遅角側に変化し、バルブタイミングが遅角される。

また、バルブタイミング調整装置６０には、吸気カム軸４１に接続されているオイルコントロールバルブ７０と、アクチュエータ８１とが設けられている。そして、このアクチュエータ８１の駆動によってオイルコントロールバルブ７０を動作させることにより、進角用の油室６３への作動油の供給や遅角用の油室６４への作動油の供給が制御されるようになっている。

オイルコントロールバルブ７０は、オイルパン２６から作動油を汲み上げるオイルポンプ２７に供給油路２８を通じて接続されているとともに、オイルパン２６に排出油路２９を通じて接続されている。また、オイルコントロールバルブ７０は、進角用の油室６３に進角用油路６３１を通じて接続されているとともに、遅角用の油室６４に遅角用油路６４１を通じて接続されている。

こうしたオイルコントロールバルブ７０は、筒状をなすバルブハウジング７１と、バルブハウジング７１の内側を軸方向（図中左右方向）に進退移動するスプール７２とを有している。バルブハウジング７１の先端（図中右端）は、吸気カム軸４１の内側に圧入されている。こうしたバルブハウジング７１には、供給油路２８と連通する第１のポート７１１、排出油路２９と連通する第２のポート７１２、軸内油路４１１と連通する第３のポート７１３、進角用油路６３１と連通する第４のポート７１４、及び、吸気カム軸４１の遅角用油路６４１と連通する第５のポート７１５が形成されている。

スプール７２は、有底略筒状をなしており、図中左端が閉塞される一方で図中右端が開放されている。こうしたスプール７２の筒状部の外周面には、複数の環状溝７２２，７２３，７２４が全周にわたって形成されている。また、スプール７２には、スプール７２の内外を連通させる排出孔７２１が形成されている。こうしたスプール７２の軸方向位置の調整によって、第１のポート７１１と第４のポート７１４とが互いに連通されると、第５のポート７１５が排出孔７２１と連通される。これにより、オイルポンプ２７からの作動油が第１のポート７１１及び第４のポート７１４を通じて進角用の油室６３に供給され、遅角用の油室６４の作動油が第５のポート７１５及び排出孔７２１を通じてスプール７２の内側に排出される。

また、スプール７２の軸方向位置の調整によって、第１のポート７１１と第５のポート７１５とが互いに連通されると、第４のポート７１４が排出孔７２１と連通される。これにより、オイルポンプ２７からの作動油が第１のポート７１１及び第５のポート７１５を通じて遅角用の油室６４に供給され、進角用の油室６３の作動油が第４のポート７１４及び排出孔７２１を通じてスプール７２の内側に排出される。

そして、スプール７２の内側に排出された作動油は、第２のポート７１２又は第３のポート７１３を通じてオイルコントロールバルブ７０外に流出される。このとき、第３のポート７１３から流出された作動油は、吸気カム軸４１の軸内油路４１１に排出される。なお、本明細書にあっては、進角用の油室６３に作動油が供給され、遅角用の油室６４から作動油が排出されるときのスプール７２の軸方向位置を「進角時位置」といい、遅角用の油室６４に作動油が供給され、進角用の油室６３から作動油が排出されるときのスプール７２の軸方向位置を「遅角時位置」というものとする。

また、バルブハウジング７１内においてスプール７２よりも図中右側には、スプール７２を図中左方に付勢するスプリング８２が設けられている。スプール７２には、スプリング８２からの付勢力が作用する方向とは反対方向（図中右方）への押圧力がアクチュエータ８１から付与される。すなわち、アクチュエータ８１がスプール７２に付与する押圧力を調整することにより、スプール７２の軸方向位置が調整されるようになっている。

ところで、車両の運転者がアクセルペダルを操作するなどし、クランク軸１４が高速回転している場合、こうした内燃機関１０の運転状態の変化に連動して上記相対回転位相が頻繁に変更される。そのため、吸気カム軸４１の軸内油路４１１には、進角用の油室６３や遅角用の油室６４の作動油がオイルコントロールバルブ７０を通じて頻繁に排出される。そのため、バルブステム２１ａとバルブガイド５１との摺接部位、及びカム４２とローラ５４ａとの間などの潤滑必要箇所には、流出孔４１２を通じて作動油が適宜供給される。その一方で、内燃機関１０がアイドル運転している場合、内燃機関１０の運転状態が変わらないため、通常、上記相対回転位相は、アイドル運転に適した相対回転位相、例えば最遅角位相で保持されている。この場合、上記相対回転位相が変更されないため、進角用の油室６３や遅角用の油室６４の作動油が軸内油路４１１に排出されない。こうした状態が長期にわたって継続されると、上記の潤滑必要箇所で潤滑油が不足し、吸気バルブ２１を開閉させるために必要な各種部品の焼き付きが発生しやすくなる。

そこで、本実施形態の制御装置１００にあっては、自動変速機２４のシフトポジションがニュートラルレンジ又はパーキングレンジである場合、内燃機関１０のアイドル運転が長期にわたって継続されると予測できるため、上記相対回転位相を、内燃機関１０のアイドル運転時の機関運転状態に適した相対回転位相（例えば、最遅角位相）から強制的に変更させる変動制御を実施するようにした。この変動制御は、上記相対回転位相（バルブタイミング）を、アイドル運転時の機関運転状態に適した相対回転位相（バルブタイミング）とは異なる位相（タイミング）に強制的に変更する制御である。

こうした変動制御が実施されると、上記相対回転位相が変化し、進角用の油室６３や遅角用の油室６４の作動油がオイルコントロールバルブ７０を通じて軸内油路４１１に排出されるようになる。そして、こうした軸内油路４１１の作動油が、流出孔４１２を通じて上記の潤滑必要箇所に供給され、結果として、当該潤滑必要箇所では作動油が不足しなくなる。その結果、内燃機関１０のアイドル運転が長期にわたって継続される場合であっても、吸気バルブ２１を開閉させるために必要な各種部品の焼き付きが生じなくなる。

また、変動制御の実施中では、アイドル運転時の機関運転状態に適した相対回転位相（例えば、最遅角位相）と上記相対回転位相とがずれているため、アイドル運転が不安定化しやすい。そのため、内燃機関１０のアイドル運転が開始された直後などのように上記の潤滑必要箇所で作動油が不足していないときには、変動制御を実施しないようにすることが好ましい。そこで、本実施形態の制御装置１００では、自動変速機２４のシフトポジションがニュートラルレンジやパーキングレンジとなり、内燃機関１０のアイドル運転が所定時間継続したことを条件に、変動制御を実施するようにしている。これにより、内燃機関１０のアイドル運転の継続により、上記の潤滑必要箇所の作動油が少なくなってから、変動制御を開始させることが可能となる。

そして、変動制御によって上記相対回転位相の変動がある程度の期間継続されると、上記の潤滑必要箇所が作動油によって十分に潤滑されるため、上記の潤滑必要箇所への作動油の供給を停止させても、しばらくの間は、上記の潤滑必要箇所を十分に潤滑した状態に維持することができる。そのため、変動制御の実施中にあっては、上記相対回転位相を強制的に変動させる変動期間と、上記相対回転位相を停止させる停止期間とが交互に繰り返されるようにしている。これにより、上記の潤滑必要箇所の作動油が少ないときにのみ、上記相対回転位相を強制的に変更させ、上記の潤滑必要箇所に作動油を供給させることが可能となる。また、上記の潤滑必要箇所に十分な量の作動油があるときには、上記相対回転位相を、アイドル運転時の機関運転状態に適した相対回転位相（例えば、最遅角位相）で保持することができるようになる。

また、本実施形態の制御装置１００が実施する変動制御では、上記相対回転位相の進角側への変化と遅角側への変化とを交互に行わせるようにしている。こうした変動制御を実施することにより、例えば上記相対回転位相の進角側への変更によって、アイドル運転時の機関運転状態に適した相対回転位相（例えば、最遅角位相）と実際の上記相対回転位相とのずれ量が大きくなっても、その後に上記相対回転位相が遅角側に変更されることにより上記ずれ量を小さくすることができる。

また、変動制御の実施によって上記相対回転位相を進角側に変更させるに際し、上記相対回転位相が最進角位相に達すると、ベーンロータ６２のベーン６２２がハウジング６１の壁部６１１に衝突し、衝突に起因する異音や振動が発生するおそれがある。同様に、変動制御の実施によって上記相対回転位相を遅角側に変更させるに際し、上記相対回転位相が最遅角位相に達すると、ベーンロータ６２のベーン６２２がハウジング６１の壁部６１１に衝突し、衝突に起因する異音や振動が発生するおそれがある。さらに、アイドル運転時の機関運転状態に適した相対回転位相（例えば、最遅角位相）と実際の上記相対回転位相とのずれ量を大きくしすぎると、内燃機関１０の失火を招くおそれもある。

そこで、図４に示すように、変動制御において上記相対回転位相の変動が許容される範囲Ｈを、最遅角位相よりも進角側の第１の位相ＶＶＴ１と、最進角位相よりも遅角側の第２の位相ＶＶＴ２との間としている。この第２の位相ＶＶＴ２は、内燃機関１０が失火しないような位相に設定されている。そのため、変動制御の実施時にあっては、こうした範囲Ｈ内で上記相対回転位相を変動させることにより、ベーン６２２と壁部６１１との衝突が抑制されるとともに、内燃機関１０の失火が抑制される。

次に、図５に示すフローチャートを参照し、変動制御を実施するために制御装置１００が実行する処理ルーチンについて説明する。
図５に示すように、本処理ルーチンにおいて、制御装置１００は、内燃機関１０がアイドル運転中であるか否かを判定する（ステップＳ１１）。例えば、アクセルペダルの操作量が「０（零）」で機関運転が行われているときには、アイドル運転中であると判断することができる。そして、内燃機関１０がアイドル運転中ではない場合（ステップＳ１１：ＮＯ）、制御装置１００は、本処理ルーチンを終了する。

一方、内燃機関１０がアイドル運転中である場合（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、制御装置１００は、自動変速機２４のシフトポジションがニュートラルレンジ（Ｎレンジ）又はパーキングレンジ（Ｐレンジ）であるか否かを判定する（ステップＳ１２）。シフトポジションがニュートラルレンジでもパーキングレンジでもない場合には、シフトポジションが走行レンジであるため、内燃機関１０のアイドル運転が長期化しないと予測することができる。一方、シフトポジションがニュートラルレンジやパーキングレンジである場合には、内燃機関１０のアイドル運転が長期化すると予測することができる。

そのため、自動変速機２４のシフトポジションがニュートラルレンジでもパーキングレンジでもない場合（ステップＳ１２：ＮＯ）、制御装置１００は、本処理ルーチンを終了する。一方、シフトポジションがニュートラルレンジ又はパーキングレンジである場合（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、制御装置１００は、シフトポジションがニュートラルレンジやパーキングレンジになった時点からの経過時間である計測時間Ｔを更新する（ステップＳ１３）。

そして、制御装置１００は、更新した計測時間Ｔが規定時間ＴＴｈ以上であるか否かを判定する（ステップＳ１４）。この規定時間ＴＴｈは、変動制御の開始タイミングを決定するための基準値である。計測時間Ｔが規定時間ＴＴｈ未満である場合（ステップＳ１４：ＮＯ）、制御装置１００は、その処理を前述したステップＳ１１に移行する。一方、計測時間Ｔが規定時間ＴＴｈ以上である場合（ステップＳ１４：ＹＥＳ）、制御装置１００は、変動制御を開始する（ステップＳ１５）。その後、制御装置１００は、本処理ルーチンを終了する。

次に、内燃機関１０のアイドル運転時の作用について説明する。
内燃機関１０がアイドル運転するようになり（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、自動変速機２４のシフトポジションが走行レンジからパーキングレンジに変更されると（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、計測時間Ｔの計測が開始される（ステップＳ１３）。このようにシフトポジションがパーキングレンジで保持されている間、上記相対回転位相が、アイドル運転時の機関運転状態に適した相対回転位相（例えば、最遅角位相）で保持されており、バルブタイミング調整装置６０からは作動油が吸気カム軸４１の軸内油路４１１に排出されない。そのため、吸気バルブ２１とバルブガイド５１との摺接部位、及びカム４２とローラ５４ａとの間などの潤滑必要箇所には、軸内油路４１１から作動油が供給されない。その結果、上記の潤滑必要箇所の作動油が徐々に少なくなる。

そして、計測時間Ｔが規定時間ＴＴｈに達すると（ステップＳ１４：ＹＥＳ）、内燃機関１０のアイドル運転が所定時間以上継続されていると判断され、変動制御が開始される（ステップＳ１５）。すなわち、自動変速機２４のシフトポジションがパーキングレンジ又はニュートラルレンジであること、及び、上記の計測時間Ｔが規定時間ＴＴｈ以上であることが全て成立すると、変動制御の実施条件が成立したと判断され、変動制御が開始される。すると、変動制御の変動期間では、バルブタイミング調整装置６０におけるオイルコントロールバルブ７０のスプール７２が、上記進角時位置と上記遅角時位置との間で振動される。

すなわち、スプール７２が上記進角時位置に位置する場合、上記相対回転位相が進角側に変更され、遅角用の油室６４の作動油が軸内油路４１１に排出される。そして、上記相対回転位相が第２の位相ＶＶＴ２（図４参照）に達すると、スプール７２が上記進角時位置から上記遅角時位置に向けて移動する。このようにスプール７２が上記遅角時位置に位置する場合、上記相対回転位相が遅角側に変更され、進角用の油室６３の作動油が軸内油路４１１に排出される。そして、上記相対回転位相が第１の位相ＶＶＴ１（図４参照）に達すると、スプール７２が上記遅角時位置から上記進角時位置に向けて移動する。つまり、変動制御の変動期間では、上記相対回転位相の第２の位相ＶＶＴ２までの進角側への変更と、上記相対回転位相の第１の位相ＶＶＴ１までの遅角側への変更とが交互に繰り返される。

これにより、進角用の油室６３や遅角用の油室６４から排出された作動油が軸内油路４１１を流れるようになり、軸内油路４１１の作動油が、流出孔４１２を通じ、バルブステム２１ａとバルブガイド５１との摺接部位、及びカム４２とローラ５４ａとの間などの潤滑必要箇所に潤滑油として供給されるようになる。その結果、こうした潤滑必要箇所における作動油の量が増大される。

そして、変動制御が一定期間実施されると、変動期間から停止期間に移行される。すると、上記相対回転位相が、アイドル運転時の機関運転状態に適した相対回転位相（例えば、最遅角位相）に戻されて保持される。すなわち、変動制御の停止期間では、バルブタイミング調整装置６０からは吸気カム軸４１の軸内油路４１１に作動油が排出されない。そのため、上記の潤滑必要箇所の作動油が徐々に少なくなる。そして、上記の潤滑必要箇所で作動油が不足し始めると、停止期間から変動期間に移行される。その結果、上記相対回転位相が再び変動され、バルブタイミング調整装置６０の作動油が、軸内油路４１１を通じて上記の潤滑必要箇所に供給されるようになる。

なお、変動制御が実施されている最中に、自動変速機２４のシフトポジションが走行レンジに変更されることがある。この場合、変動制御は終了される。
以上、上記構成及び作用によれば、以下に示す効果を得ることができる。

（１）内燃機関１０のアイドル運転中に変動制御を実施することにより、上記相対回転位相が変化してバルブタイミング調整装置６０から吸気カム軸４１の軸内油路４１１に作動油が排出される。その結果、軸内油路４１１の作動油が、流出孔４１２を通じてバルブステム２１ａとバルブガイド５１との摺接部位に潤滑油として供給されるようになる。したがって、内燃機関１０のアイドル運転が長期にわたって継続される場合であっても、上記の摺接部位における焼き付きの発生を抑制することができる。

（２）変動制御は、アイドル運転が所定時間継続したことを含む変動制御の実施条件に実施される。これにより、内燃機関１０のアイドル運転の開始直後で上記の摺接部位に十分な量の作動油があるときには変動制御が実行されないものの、上記の摺接部位の作動油の量が少なくなると、変動制御が開始され、上記の摺接部位に作動油が供給されるようになる。そのため、内燃機関１０のアイドル運転が開始された直後において上記の摺接部位で作動油が未だ不足していないときに、上記相対回転位相が不必要に変化してしまうことを抑制することができる。

（３）また、変動制御では、上記相対回転位相を変動させる変動期間と、上記相対回転位相の変動を停止させる停止期間とが交互に繰り返される。そのため、変動制御の実施によって上記の摺接部位における作動油の量が増えると上記相対回転位相の変動を停止させ、上記相対回転位相の変動停止によって上記の摺接部位における作動油の量が少なくなると上記相対回転位相の変動を再開させることができる。すなわち、上記の摺接部位に十分な量の作動油があるときには、上記相対回転位相を、アイドル運転時の機関運転状態に適した相対回転位相で保持させることができる。

（４）また、変動制御の変動期間では、上記相対回転位相の進角側への変更と遅角側への変更とが交互に繰り返される。これにより、アイドル運転に適した上記相対回転位相と実際の上記相対回転位相とのずれ量が大きくなりにくいため、変動制御の実施に伴うアイドル運転の不安定化を抑制することができる。

（５）また、変動制御によって上記相対回転位相の変更が許容される範囲Ｈは、最遅角位相よりも進角側の第１の位相ＶＶＴ１と、最進角位相よりも遅角側の第２の位相ＶＶＴ２との間に設定されている。したがって、変動制御の実施中にあっては、ベーンロータ６２のベーン６２２とハウジング６１の壁部６１１との衝突が抑制されるため、当該衝突に起因する異音や振動の発生を抑制することができる。

（６）また、本実施形態では、自動変速機２４のシフトポジションが走行レンジであり、アイドル運転が長期化しないと予測されるときには、変動制御が実施されない。言い換えると、シフトポジションがニュートラルレンジやパーキングレンジであり、内燃機関１０のアイドル運転が長期的に継続されると予測される場合に限って、変動制御が実施される。そのため、内燃機関のアイドル運転時において、変動制御の実施による上記相対回転位相の不必要な変更を抑制することができる。

なお、上記実施形態は以下のような別の実施形態に変更してもよい。
・自動変速機２４のシフトポジションが走行レンジである場合であっても、例えばブレーキ操作が行われている状況下で内燃機関１０がアイドル運転を行っているときには、変動制御の実施を許可するようにしてもよい。この場合、ブレーキ操作が行われていること、及び内燃機関１０がアイドル運転を行っていることの双方が成立する時間を継続時間として計測し、この継続時間が規定時間以上になったときに、変動制御を実施するようにしてもよい。ただし、この場合、ブレーキ操作の解消が検知されたときには、変動制御を速やかに終了させることが好ましい。

・アイドル運転時の機関運転状態に適した相対回転位相が、最遅角位相よりも進角側であって且つ最進角位相よりも遅角側の位相（「アイドル最適位相」という。）である場合、変動制御において上記相対回転位相の変動が許容される範囲Ｈを、アイドル最適位相を含むように設定してもよい。こうした構成であっても、上記実施形態と同等の効果を得ることができる。

・自動変速機２４のシフトポジションがニュートラルレンジやパーキングレンジであること、及び、上記の計測時間Ｔが規定時間ＴＴｈ以上であることの双方が成立しているとき、すなわち変動制御の実施条件が成立しているときには、停止期間を設けず、上記相対回転位相の変動を継続させるようにしてもよい。こうした構成であっても、上記（１）及び（６）と同等の効果を得ることができる。

・変動制御の実施によって上記相対回転位相の変動が許容される範囲Ｈを、内燃機関１０が失火しない範囲で任意に設定してもよい。例えば、上記相対回転位相を最遅角位相にしても失火しないのであれば、上記範囲Ｈを、最遅角位相を含むように設定してもよい。また、上記相対回転位相を最進角位相にしても失火しないのであれば、上記範囲Ｈを、最進角位相を含むように設定してもよい。こうした構成であっても、上記（１）と同等の効果を得ることができる。

・上記相対回転位相を進角側又は遅角側に一回だけ変更させることにより、上記の潤滑必要箇所に十分な量の作動油を供給できるのであれば、変動制御の変動期間では、上記相対回転位相の進角側への変動と遅角側への変動とを繰り返さなくてもよい。例えば、アイドル運転時の機関運転状態に適した相対回転位相が最遅角位相である場合、変動制御の変動期間では、上記相対回転位相を、最遅角位相から上記第２の位相ＶＶＴ２に変更させるようにしてもよい。この場合、変動期間から停止期間に移行されると、上記相対回転位相が最遅角位相に戻されることとなるが、その際にもバルブタイミング調整装置６０から吸気カム軸４１の軸内油路４１１に作動油が排出される。こうした構成であっても、上記（１）と同等の効果を得ることができる。

・上記実施形態では、計測時間Ｔの計測は、自動変速機２４のシフトポジションがニュートラルレンジやパーキングレンジになった時点から開始される。しかし、シフトポジションが走行レンジであっても、内燃機関１０のアイドル運転が開始されたときには、同開始時点からの計測時間Ｔを計測するようになってもよい。この場合、内燃機関１０がアイドル運転を行っており、計測時間Ｔが計測されているときに、シフトポジションが走行レンジからニュートラルレンジやパーキングレンジに変更されても、計測時間Ｔの計測が継続されることが好ましい。こうした構成では、内燃機関１０がアイドル運転が行われるときには、変動制御の実施機会が増えることとなる。

・内燃機関１０の中には、排気バルブ２２のバルブタイミング、すなわちクランク軸１４に対する排気カム軸３１の相対回転位相を調整するバルブタイミング調整装置を備えたものもある。そして、排気バルブ用のバルブタイミング調整装置のオイルコントロールバルブが排気カム軸３１に接続され、バルブタイミング調整装置から排出された作動油が、排気カム軸３１の軸内油路を流れる場合にあっては、内燃機関１０のアイドル運転中に、排気バルブ２２のバルブタイミングを変動させる変動制御を実施するようにしてもよい。この場合、内燃機関１０のアイドル運転中に変動制御が実施されると、排気バルブ用のバルブタイミング調整装置から排出された作動油が、排気カム軸３１の軸内油路を通じ、排気バルブ２２のバルブステムとバルブガイドとの摺接部位に供給される。その結果、排気バルブ２２のバルブステムとバルブガイドとの摺接部位の焼き付きの発生を抑制することができる。

１０…内燃機関、１４…クランク軸、２１…吸気バルブ、２２…排気バルブ、２４…自動変速機、３１…排気カム軸、４１…吸気カム軸、４１１…軸内油路、４１２…流出孔、６０…バルブタイミング調整装置、６１…ハウジング、６１１…壁部、６２…ベーンロータ、６２２…ベーン、６３…進角用の油室、６４…遅角用の油室、１００…内燃機関の制御装置としての制御装置。

Claims (5)

1. 軸内油路及び同軸内油路の作動油をバルブに向けて流出させる流出孔を有するカム軸と、
   作動油の供給及び排出が行われる進角用の油室及び遅角用の油室を有し、バルブタイミングを進角させるときには前記遅角用の油室の作動油を前記軸内油路に排出する一方、バルブタイミングを遅角させるときには前記進角用の油室の作動油を前記軸内油路に排出する油圧駆動式のバルブタイミング調整装置と、を備えた内燃機関に適用され、
   前記内燃機関のアイドル運転が所定時間継続したことを含む実施条件が成立していないときには、バルブタイミングを保持する制御を実施し、
   前記実施条件が成立しているときには、前記バルブタイミング調整装置を制御してバルブタイミングを変動させる変動制御を実施する
   内燃機関の制御装置。
2. 前記変動制御は、バルブタイミングの進角と遅角とを交互に行う制御である
   請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記バルブタイミング調整装置は、クランク軸と同期して回転するハウジングと、同ハウジング内に配置され、前記カム軸と一体回転するベーンロータとを備え、前記ハウジングの内周面には径方向内側に突出する複数の壁部が設けられ、前記ベーンロータには周方向で互いに隣り合う一対の壁部の間の空間を前記進角用の油室と前記遅角用の油室とに区画するベーンが設けられ、前記進角用の油室又は前記遅角用の油室に作動油を供給して前記ベーンロータを前記ハウジングに対して相対回転させることでバルブタイミングを変更する装置であり、
   前記変動制御は、前記ベーンが前記一対の壁部の一方に当接する最も進角側のバルブタイミングよりも遅角側であって且つ前記ベーンが前記一対の壁部の他方に当接する最も遅角側のバルブタイミングよりも進角側の範囲でバルブタイミングを変動させる制御である
   請求項１又は請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記変動制御は、バルブタイミングを変動させる変動期間と、バルブタイミングの変動を停止させる停止期間とを交互に繰り返す制御である
   請求項１〜請求項３のうち何れか一項に記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記内燃機関は車両に搭載されるものであり、
   前記車両に設けられている自動変速機のシフトポジションが走行レンジであるときには、前記実施条件が成立しない
   請求項１〜請求項４のうち何れか一項に記載の内燃機関の制御装置。