JP2016089683A - 弁開閉時期制御ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】イグニッションスイッチのＯＮ操作があった場合には、フィードバック制御を行わずとも内燃機関の始動前に弁開閉時期制御装置の相対回転位相を適正に設定するユニットを構成する。
【解決手段】イグニッションスイッチ５４がＯＮ操作された場合に、制御部５０は、温度センサ５３の検知結果に基づく弁開閉時期制御装置１の目標位相と、この弁開閉時期制御装置１の停止時位相との位相差を求める。次に、制御部５０は、位相差に基づいて駆動信号を設定し、この駆動信号に基づいて位相制御モータＭを駆動することにより相対回転位相と目標位相との位相差を小さくし、この後に内燃機関Ｅを始動する制御を実行する。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関のクランクシャフトと同期回転する駆動側回転体と、内燃機関の弁開閉用のカムシャフトと一体回転する従動側回転体との相対回転位相を電動アクチュエータの駆動力により設定する弁開閉時期制御装置において、電動アクチュエータの制御形態の改良に関する。

上記構成として特許文献１には、イグニッションキーＯＮが操作された場合に、内燃機関の始動前に電動アクチュエータを駆動することで、弁開閉時期制御装置の駆動側回転体と従動側回転体との相対回転位相を設定する制御装置（文献ではコントロールユニット）の技術が示されている。

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位相を検出する検出手段を備えており、この検出結果に基づいて内燃機関を始動する以前に、相対回転位相が目標とする相対回転位相から外れていることを判定した場合には、電動アクチュエータの駆動により、相対回転位相を目標とする位相に移行する制御形態が示されている。

特開２０１２−１４５０３６号公報

弁開閉時期制御装置を備えた車両では、内燃機関（エンジン）の始動時に弁開閉時期制御装置の駆動側回転体と従動側回転体との相対回転位相が、始動に適した位相にあることが望まれる。また、内燃機関を冷熱状態で始動させる場合には、良好な始動性を得るように、相対回転位相が、最遅角位相と最進角位相との中間となる中間位相にあることも望まれる。尚、相対回転位相が理想から外れた状態でクランキングを行った場合には、振動を招き運転者に不快感を与えることになる。

アイドリングストップ制御を行う車両では、内燃機関の温度が高い状況で始動するため、クランキング時の負荷を軽減させる目的から、アイドルストップ制御で内燃機関を停止する場合には、弁開閉時期制御装置の相対回転位相を、中間位相より遅角側に設定している。

これに対して、内燃機関が冷熱状態で始動する場合には、良好な始動を実現するために、最遅角位相と最進角位相との間の領域のうち、略中央となる中間位相にあることが望まれる。

特許文献１に示されるようにイグニッションキーの操作の後に、センサ類によって相対回転位相を検知し、この検知信号をフィードバックする状態で相対回転位相を設定するものでは、内燃機関が始動する以前に相対回転位相を理想とする位相に設定し、振動を招くことのない始動が可能となる。その反面、内燃機関が停止状態で相対回転位相を検知するためのロータリエンコーダ等のセンサを必要とし、制御系のコスト上昇に繋がるものであった。

従来からの車両では、内燃機関が稼働する状況でクランクシャフトの回転位相を検知するセンサと、カムシャフトの回転位相を検知するセンサとを備え、夫々のセンサの位相差から相対回転位相を求めるものが存在する。この構成では、センサの構成が簡単で低廉である反面、内燃機関が停止する状況では、相対回転位相を検知できず、内燃機関を始動する以前に相対回転位相を目標とする位相に設定する制御が困難であった。

本発明の目的は、イグニッションスイッチのＯＮ操作があった場合には、フィードバック制御を行わずとも内燃機関の始動前に弁開閉時期制御装置の相対回転位相を適正に設定するユニットを構成する点にある。

本発明の特徴は、回転軸芯を中心に内燃機関のクランクシャフトと同期回転する駆動側回転体と、
前記回転軸芯と同軸芯上で前記駆動側回転体と相対回転自在に配置され、前記内燃機関の弁開閉用のカムシャフトと一体回転する従動側回転体と、
電動アクチュエータにより前記駆動側回転体及び前記従動側回転体の相対回転位相を設定する位相調節機構とを備える弁開閉時期制御装置と、
前記内燃機関の温度又は環境の温度を計測する温度センサの検出値に基づき目標位相を設定し、前記電動アクチュエータの制御により前記相対回転位相を設定する制御部とを有し、
前記制御部は、前記内燃機関を停止した際の前記相対回転位相を停止時位相に設定し、前記内燃機関を始動するイグニッションスイッチがＯＮ操作された場合に、前記目標位相と、前記停止時位相との位相差に基づき駆動信号を設定して前記電動アクチュエータを制御する始動前制御を開始し、前記始動前制御の開始の後に前記内燃機関を始動する機関始動制御を実行する点にある。

この構成によると、イグニッションスイッチがＯＮ操作された場合には、温度センサの制御に基づいて目標位相を設定し、この目標位相と停止時位相との位相差から電動アクチュエータにより駆動信号が設定される。この設定より始動前制御では、駆動側回転体と従動側回転体との相対回転位相を検知するためのセンサ類を備えずとも、停止時位相と目標位相との位相差に基づいて電動アクチュエータを駆動することが可能となり、内燃機関を始動する以前に位相差を小さくできる。また、始動前制御の開始の後に機関始動制御を行うことにより、弁開閉時期制御装置の相対回転位相が、始動に最適な位相、あるいは、最適に近い位相にある状況で内燃機関の始動が可能となる。
従って、内燃機関を始動するイグニッション操作があった場合には、フィードバック制御を行わずとも内燃機関の始動前に弁開閉時期制御装置の相対回転位相を適正に設定し、この後に、内燃機関を良好に始動するユニットが構成された。

本発明は、前記クランクシャフトと前記カムシャフトとの回転時に各々の回転位相を検知して相対回転位相を判定する位相検知部が備えられると共に、
前記制御部は、前記機関始動制御によるクランキングの開始の後に、前記位相検知部によって検知される相対回転位相と前記目標位相との間の位相差が小さくなるように前記電動アクチュエータを駆動するフィードバック制御を実行しても良い。

これによると、始動前制御を完了した時点で、弁開閉時期制御装置の相対回転位相が目標位相から外れた位相にあっても、機関始動制御によるクランキングの開始によりクランクシャフトとカムシャフトとが回転を開始した直後にフィードバック制御により各々の位相差を小さくすることができる。

本発明は、前記位相検知部による検知に基づく前記位相差が、予め設定された閾値未満である場合には前記フィードバック制御を実行しない点にある。

これによると、フィードバック制御が行われないため、電動アクチュエータを無駄に駆動することがなく、電力消費を抑制できる。

本発明は、前記制御部は、前記位相差が増大するにつれて前記電動アクチュエータの単位時間あたりの駆動量が増大する複数の前記駆動信号を設定し、複数の前記駆動信号は、前記イグニッションスイッチのＯＮ操作から設定時間が経過したタイミングで前記位相差がゼロとなるように時間軸に対する電力値の変化を示し、前記イグニッションスイッチのＯＮ操作から設定時間が経過したタイミングで前記機関始動制御が開始されても良い。

これによると、始動前制御を実行する場合には、温度センサの検知値に対応する駆動信号を設定し、電動アクチュエータに対し、駆動信号に基づいて時間軸に従って変化する電力を供給することになる。また、供給される複数の駆動信号はイグニッションスイッチがＯＮ操作から設定時間が経過したタイミングで位相差を小さくするデータ構造を有している。このため、何れの駆動信号が設定されても、設定時間が経過したタイミングで電動アクチュエータの駆動を停止し、機関始動制御に移行して内燃機関の始動が可能となる。
特に、イグニッションスイッチのＯＮ操作からクランキングの開始までの時間が長い場合には、運転者が内燃機関の故障や不調を疑うこともあるが、イグニッションスイッチのＯＮ操作から内燃機関の始動までの時間が一定である場合には、運転者が故障や不調を疑うこともない。

本発明は、前記クランクシャフトの駆動回転を行うクランキングの開始から設定時間が経過したタイミングで点火プラグによる点火が開始されても良い。

これによると、クランキングの開始から決まったタイミングで内燃機関の始動を感ずるため、運転者に違和感を感じさせることがない。

弁開閉時期制御装置の断面及び制御系を示す図である。 図１のII−II線における断面図である。 図１のIII−III線における断面図である。 弁開閉時期制御装置の分解斜視図である。 制御系のブロック回路図である。 第１の制御形態のタイミングチャートである。 第１の制御形態のフローチャートである。 第２の制御形態のタイミングチャートである。 第２の制御形態のフローチャートである。

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に示すように、内燃機関としてのエンジンＥの吸気バルブ３Ｂの開閉時期（開閉タイミング）を制御する弁開閉時期制御装置１と、この弁開閉時期制御装置１を制御する制御装置５０とを備えて弁開閉時期制御ユニットが構成されている。

エンジンＥ（内燃機関の一例）は、シリンダブロックの複数のシリンダボアにピストン４を収容し、ピストン４をコネクティングロッド５によりクランクシャフト２に連結した４サイクル型に構成されている。

図１〜図４に示すように、弁開閉時期制御装置１は、エンジンＥのクランクシャフト２と同期回転する駆動側回転体Ａと、吸気カムシャフト３と一体回転する従動側回転体Ｂと、位相制御モータＭ（電動アクチュエータの一例）の駆動力により駆動側回転体Ａと従動側回転体Ｂとの相対回転位相を設定する位相調節機構Ｃを備えて構成されている。

クランクシャフト２の出力スプロケット２Ｓと、駆動側回転体Ａの外周の駆動スプロケット１１Ｓとに亘ってタイミングチェーン６を巻回している。これによりエンジンＥの稼働時には、弁開閉時期制御装置１の全体が駆動回転方向Ｓに向けて回転する。また、位相調節機構Ｃの駆動により駆動側回転体Ａに対し従動側回転体Ｂが駆動回転方向Ｓと同方向を進角方向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。

この弁開閉時期制御ユニットでは、制御部５０で位相制御モータＭを駆動することにより、位相調節機構Ｃで駆動側回転体Ａと従動側回転体Ｂとの相対回転位相を設定し、吸気カムシャフト３のカム部３Ａによる吸気バルブ３Ｂの開閉時期の制御が実現する。

〔弁開閉時期制御装置〕
駆動側回転体Ａは、駆動スプロケット１１Ｓが形成されたリアケース１１とフロントケース１２とを複数の締結ボルト１３で締結して構成されている。リアケース１１とフロントケース１２とで形成される空間に対して、従動側回転体Ｂと、ハイポトロコイド型減速ギヤで成る位相調節機構Ｃとが収容されている。

従動側回転体Ｂは、位相調節機構Ｃを構成するリングギヤ２１と、これに連結する従動プレート２１Ｐとで構成されている。従動プレート２１Ｐが連結ボルト３５により吸気カムシャフト３に連結している。更に、位相調節機構Ｃを構成するインナギヤ２２がオルダム継手３０を介してフロントケース１２に連係している。

吸気カムシャフト３の回転軸芯Ｘと同軸芯上に駆動側回転体Ａを配置しており、位相制御モータＭを支持フレーム７によりエンジンＥに支持し、その出力軸Ｍａが回転軸芯Ｘと同軸芯上に配置されている。

位相調節機構Ｃは、多数の内歯部２１Ａを有するリングギヤ２１と、多数の内歯部２１Ａを有するインナギヤ２２と、インナギヤ２２に連係する駆動シャフト２４とを備えている。リングギヤ２１は回転軸芯Ｘと同軸芯に配置され、リングギヤ２１は吸気カムシャフト３と一体的に回転する。

インナギヤ２２の歯数は、リングギヤ２１の歯数より少なく設定され、駆動シャフト２４の偏心部２４Ｂに第２ボールベアリング２７により偏心軸芯Ｙを中心に回転自在に支持されている。偏心軸芯Ｙは回転軸芯Ｘに対し平行する姿勢に設定されている。

駆動シャフト２４は、回転軸芯Ｘを中心とする孔部２４Ｃを有している。この孔部２４Ｃに形成された一対の係合溝２４Ｔに対して位相制御モータＭの出力軸Ｍａの係合部材２８が係合している。

駆動シャフト２４のうち、回転軸芯Ｘに沿う方向の外端側には回転軸芯Ｘを中心とする外周面の第１被支持部２４Ａが形成されている。この内端側には偏心軸芯Ｙを中心とする外周面の偏心部２４Ｂと、回転軸芯Ｘを中心とする外周面の第２被支持部２４Ｓとが形成されている。偏心部２４Ｂの外周の一部には切欠部が形成され、この切欠部にバネ部材２５が嵌め込まれている。

図１に示すように、フロントケース１２の開口部分に備えた第１ボールベアリング２６に対して回転自在に駆動シャフト２４の第１被支持部２４Ａが内嵌している。駆動シャフト２４の偏心部２４Ｂに外嵌する第２ボールベアリング２７によりインナギヤ２２が回転自在に外嵌している。これによりリングギヤ２１の内歯部２１Ａの一部にインナギヤ２２の外歯部２２Ａの一部が噛み合い、バネ部材２５の付勢力で噛み合いが維持される。

オルダム継手３０はフロントケース１２とインナギヤ２２との間に配置されるオルダムリング３１を備えると共に、インナギヤ２２の側面に支持される一対の第１キー３２と、フロントケース１２に支持される一対の第２キー３３とを備えている。オルダムリング３１には、回転軸芯Ｘに直交する方向への第１キー３２の径方向への相対変位を許す一対の第１キー溝３０Ａと、第１キー溝３０Ａと直交する姿勢で形成され、回転軸芯Ｘと直交する方向への第２キー３３の相対変位を許す一対の第２キー溝３０Ｂが形成されている。

尚、オルダムリング３１は凹状部３０Ｃが形成されることにより軽量化を図り、慣性モーメントを低減している。第１キー３２は、インナギヤ２２の側面に固定される、又は、インナギヤ２２の側面に一体的に形成されている。第２キー３３は、フロントケース１２の係合凹部１２Ａに係入する突起部３３Ａが一体形成されている。

また、位相調節機構Ｃでは、リングギヤ２１の内歯部２１Ａの一部にインナギヤ２２の外歯部２２Ａの一部が噛み合うため駆動シャフト２４に対して常に曲げ方向（回転軸芯Ｘに対して直交する方向）に荷重が作用する。この荷重の作用により駆動シャフト２４の内端側が回転軸芯Ｘに直交する方向へ変位した場合には、従動プレート２１Ｐに形成された環状部４０の内支持部４０Ｓに接触して受け止めるように構成されている。

〔弁開閉時期制御装置：作動形態〕
吸気カムシャフト３の回転速度より高速又は低速で位相制御モータＭの出力軸Ｍａを駆動回転することにより、偏心部２４Ｂの偏心軸芯Ｙが回転軸芯Ｘを中心に公転する。この公転によりリングギヤ２１の内歯部２１Ａに対するインナギヤ２２の外歯部２２Ａに対する噛み合い位置がリングギヤ２１の内周に沿って変位し、インナギヤは偏心軸芯Ｙを中心に自転する。

駆動シャフト２４の回転が継続され、例えば、インナギヤ２２が１回だけ公転した時点で、リングギヤ２１の内歯部２１Ａの歯数と、インナギヤ２２の外歯部２２Ａの歯数差に相当する角度だけリングギヤ２１に対してインナギヤ２２が相対回転する。この相対回転は、インナギヤ２２を基準に考えるとインナギヤ２２に対してリングギヤ２１を回転させる。これにより駆動側回転体Ａと従動側回転体Ｂとを相対回転させ、相対回転位相を任意に設定して吸気カムシャフト３による開閉時期の設定を実現している。

〔制御構成〕
制御部５０は、ＥＣＵとして機能するものであり、図５に示すように、吸気カムシャフト３の回転位相を検知するカムシャフトセンサ５１と、クランクシャフト２の回転位相を検知するクランクシャフトセンサ５２とからの検知信号を取得する。また、エンジンＥの水温を検知する温度センサ５３とからの検知信号と、エンジンＥの始動と停止とを実現するイグニッションスイッチ５４の操作信号と取得する。更に、クランクシャフト２を回転駆動するスタータモータ５５を制御するスタータリレー５５Ａと、稼働管理部５６とに制御信号を出力する。

カムシャフトセンサ５１とクランクシャフトセンサ５２とは、例えば、シャフトと一体回転するギヤ等の磁性体の突起部の近傍に永久磁石から磁界を作用させ、シャフトの回転に伴う磁束密度の変化を検知するピックアップ型に構成されている。これらのセンサは、この構成に限るものではなく、シャフトに取り付けた永久磁石と、永久磁石の磁気を検知するホール素子とを組み合わせて回転を検知するもの等を使用しても良い。

この種の非接触型のセンサでは、シャフトの回転により、シャフトが所定の回転位相に達したタイミングでのみ、信号を出力するため、回転速度と、回転位相との検知が可能である。また、吸気カムシャフト３の回転速度は、クランクシャフト２の回転速度の２倍となるため、制御部５０の位相検知部５０Ｅが、２つの検知タイミングを演算することにより相対回転位相を取得する。

温度センサ５３は、エンジンＥの外壁に接触することによりエンジンＥの水温を検知するものであっても良い。また、イグニッションスイッチ５４は、押し操作でＯＮ状態となり、再度の押し操作でＯＦＦ状態になるものを想定しているが、回転操作型のキースイッチでも良い。

稼働管理部５６は、吸気タイミングで燃焼室に燃料を供給するインジェクターと、混合気の点火を行う点火プラグ等を管理する。

制御部５０は、位相制御部５０Ａと、始動前制御部５０Ｂと、機関始動制御部５０Ｃと、機関停止制御部５０Ｄと、位相検知部５０Ｅとを備えている。位相制御部５０Ａと、始動前制御部５０Ｂと、機関始動制御部５０Ｃと、機関停止制御部５０Ｄ、位相検知部５０Ｅとはソフトウエアで構成されるものを想定しているが、各々をロジック等のハードウエアで構成することや、ソフトウエアとハードウエアとの組み合わせで構成しても良い。

位相制御部５０Ａは、エンジンＥの稼働時に、車体の走行速度や温度センサ５３の検知結果に基づいて目標位相を設定すると共に、カムシャフトセンサ５１とクランクシャフトセンサ５２との検知結果から取得した相対回転位相を、目標位相に合致させる方向に位相制御モータＭを駆動する。

この弁開閉時期制御装置１では、吸気カムシャフト３の回転速度と等速で位相制御モータＭの出力軸Ｍａを回転させることにより、駆動側回転体Ａと従動側回転体Ｂとの相対回転位相を維持し、吸気バルブ３Ｂの開閉時期を維持する。このような理由から、相対回転位相を変位させる場合には、吸気カムシャフト３の回転速度より出力軸Ｍａの回転速度を増大する、又は、低減する制御が行われる。

始動前制御部５０Ｂは、イグニッションスイッチ５４がＯＮ操作された場合には、この後に、機関始動制御を開始する直前までに始動前制御を実行する。この始動前制御では、位相制御モータＭを駆動することにより、弁開閉時期制御装置１の相対回転位相を目標位相の方向に作動させる制御が行われる。

機関始動制御部５０Ｃは、機関始動制御として、スタータモータ５５を駆動し、稼働管理部５６を制御することにより、エンジンＥを始動させる制御を実現する。

機関停止制御部５０Ｄは、イグニッションスイッチ５４がＯＦＦ操作された場合に、稼働管理部５６の制御により点火プラグへの給電を停止し、燃焼室への燃料の供給を停止してエンジンＥを停止させる。特に、この機関停止制御部５０ＤではエンジンＥを停止させる際には、弁開閉時期制御装置１の相対回転位相を、最遅角位相と最進角位相との間の領域の１／２程度となる相対回転位相（停止時位相の一例）に移行し、この後にエンジンＥを停止させる。

位相検知部５０Ｅは、カムシャフトセンサ５１とクランクシャフトセンサ５２とからの検知信号に基づき、各々の検知タイミングを演算することにより弁開閉時期制御装置１の相対回転位相を取得する。

〔第１の制御形態〕
制御部５０における第１の制御形態の具体例を図６のタイミングチャートと、図７のフローチャートとに示している。

この第１の制御形態では、図６に示すようにイグニッションスイッチ５４がＯＮ操作されたＯＮ操作タイミングＴＳから、スタータモータ５５によるクランキングを開始するクランキング開始タイミングＴ１までの始動前制御を始動前制御部５０Ｂが行う。また、クランキング開始タイミングＴ１の後の機関始動制御を機関始動制御部５０Ｃが行う。尚、図６には始動要求フラグが示しているが、この始動要求フラグは、エンジンＥの始動のために必要な制御が行われる時間領域を設定している。

この制御では、エンジンＥが停止する状態でイグニッションスイッチ５４がＯＮ操作された場合には（ＯＮ操作タイミングＴＳでは）、温度センサ５３の検知信号に基づき、目標位相をセットする（＃１０１ステップ）。

目標位相とは、温度センサ５３の検知に基づき、エンジンＥを始動させるために最適に設定される相対回転位相である。この相対回転位相は、エンジンＥが冷熱状態にある場合に、最遅角位相と最進角位相との間の領域の中間位相に設定される。

次に、目標位相と停止時位相との位相差に基づいて、位相差に対応する駆動信号パターン（駆動信号の具体例）をセットし、この駆動信号パターンに従って位相制御モータＭを駆動し、この駆動をパターンのエンドに達するまで継続する（＃１０２〜＃１０４ステップ）。

始動前制御では、位相差が大きいほど位相制御モータＭに大きい電力を供給するため、時間経過に従って必要とする電力を供給する駆動信号パターンがセットされる。駆動信号パターンは、不揮発性メモリ等のストレージに記憶されたものであり、時間軸に対する電力値（デューティ比）の変化を示すデータ構造を有している。具体的には、メモリのアドレスの増加方向を時間の経過方向に設定し、各アドレスに電力値に対応するデューティ比に対応するデータを記憶したものが想定される。このデータ構造では、制御実行時に、メモリのアドレスを時間経過に伴ってインクリメントして読み出したデータに対応した電力を位相制御モータＭに供給することが可能となる。

また、弁開閉時期制御装置１の相対回転位相を、目標位相に近づける制御を優先するため、駆動信号パターンは、位相差が大きいほどＯＮ操作タイミングＴＳからを基準としたパターンエンド（クランキング開始タイミングＴ１と一致する）までの時間が長くなる。

尚、駆動信号パターンは、予めメモリに記憶するものに代えて、位相差に基づき演算に基づいてセットされるものであっても良い。制御部５０は、デューティ比の設定により供給電力を制御するドライバを有しており、このドライバを制御することにより、駆動信号パターンに従う電力が位相制御モータＭに供給される。

予め設定される駆動信号パターンは、複数の目標位相と複数の停止時位相とを想定し、この想定において、位相制御モータＭを駆動した実験を行い、最も効率的に位相差を小さくする作動を行ったものを、位相差に対応してメモリに記憶したものである。また、実験により得られた複数の駆動信号パターンを得る演算式を求めておくことにより、演算により駆動信号パターンをセットすることも可能である。

このように駆動信号パターンがセットされることにより、相対回転位相をフィードバックすることなく、相対回転位相と目標位相との位相差を小さくする制御や、位相差をゼロにする制御（回転位相を目標位相に合致させる制御）を可能にする。

次に、駆動信号パターンに従う制御の完了に連係して、スタータモータ５５を駆動してクランキングを開始する。これに伴い、カムシャフトセンサ５１と、クランクシャフトセンサ５２との検知信号から相対回転位相を取得の可否を判定し、取得可能な状態に達した後には、位相差が閾値を超えている場合にのみ位相補正制御を実行する（＃１０５〜＃１０８ステップ）

クランキングを開始することによりクランクシャフト２と吸気カムシャフト３とが回転を開始するため、各々の回転速度が所定値を超えた場合に、位相検知部５０Ｅによる相対回転位相の取得が可能となる。このような理由から、クランキングの後には、カムシャフトセンサ５１と、クランクシャフトセンサ５２との検知信号から位相検知部５０Ｅが取得する。そして、位相差が予め設定されている閾値を超えている場合にのみ、相対回転位相をフィードバックするフィードバック制御で位相制御モータＭを駆動する位相補正制御に移行する。

この位相補正制御が、補正制御完了タイミングＴ２で完了した場合には、補正制御完了タイミングＴ２において、稼働管理部５６の制御により燃料を供給し、点火プラグでの点火を行う。そして、エンジンＥが稼働状態に移行した後の始動制御完了タイミングＴ３においてクランキングを停止して制御を終了する（＃１０９〜＃１１１ステップ）。

この制御では、クランクシャフトセンサ５２で検知されるエンジンＥの回転速度が、予め設定された値を超えることでエンジンＥが始動したものと判定し、この後の始動制御完了タイミングＴ３でスタータモータ５５の駆動を停止する。

また、この機関始動制御では、クランキング開始タイミングＴ１から規定時間が経過したタイミングで稼働管理部５６の制御により燃料を供給し、点火プラグでの点火を行っても良い。このように制御形態を設定することにより、クランキング開始から決まったタイミングでエンジンＥを始動することも可能となる。

このように、本発明の弁開閉時期制御ユニットでは、停止時位相と目標位相との位相差が大きい場合でも、クランキングを開始するクランキング開始タイミングＴ１では、弁開閉時期制御装置１の相対回転位相を目標位相に合致させることが可能となる。これにより、振動やエミッションを悪化させることなく良好なエンジン始動が可能となる。

〔第２の制御形態〕
制御部５０における第２の制御形態の具体例を図８のタイミングチャートと、図９のフローチャートとに示している。

この第２の制御形態のうち、図８においてイグニッションスイッチ５４がＯＮ操作されたＯＮ操作タイミングＴＳから、スタータモータ５５によるクランキングを開始するクランキング開始タイミングＴ１までの始動前制御を始動前制御部５０Ｂが行う。また、クランキング開始タイミングＴ１の後の機関始動制御を機関始動制御部５０Ｃが行う。尚、図８には始動要求フラグが示しているが、この始動要求フラグは、エンジンＥの始動のために必要な制御が行われる時間領域を設定している。

この制御では、エンジンＥが停止する状態でイグニッションスイッチ５４がＯＮ操作された場合には（ＯＮ操作タイミングＴＳ）、温度センサ５３の検知信号に基づき、目標位相をセットする（＃２０１ステップ）。

目標位相とは、温度センサ５３の検知に基づき、エンジンＥを始動させるために最適に設定される相対回転位相である。この相対回転位相は、エンジンＥが冷熱状態にある場合に、最遅角位相と最進角位相との間の領域の中間位相に設定される。

次に、目標位相と停止時位相との位相差に基づいて、位相差に対応する駆動信号パターンをセットし、この駆動信号パターンに従って位相制御モータＭを駆動し、この駆動をパターンのエンドに達するまで継続する（＃２０２〜＃２０６ステップ）。

始動前制御では、位相差が大きいほど位相制御モータＭに大きい電力を供給するため、時間経過に従って必要とする電力を供給する駆動信号パターンがセットされる。駆動信号パターンは、不揮発性メモリ等のストレージに記憶されたものであり、時間軸に対する電力値（デューティ比）の変化を示すデータ構造を有している。具体的には、メモリのアドレスの増加方向を時間の経過方向を設定し、各アドレスに電力値に対応するデューティ比に対応するデータを記憶したものが想定される。このデータ構造では、制御実行時に、メモリのアドレスを時間経過に伴ってインクリメントして読み出したデータに対応した電力を位相制御モータＭに供給することが可能となる。

図８のタイミングチャートには、目標位相として（Ｐ），(Ｑ)，（Ｒ）に示す３種の位相を示しており、夫々の位相に対応した電力（ＤＰ），（ＤＱ），（ＤＲ）のパターンで電力が供給される。これに従って、相対回転位相は（ＦＰ），（ＦＱ），（ＦＲ）のパターンで変化する。

尚、駆動信号パターンは、予めメモリに記憶するものに代えて、位相差に基づき演算に基づいてセットされるものであっても良い。制御部５０は、デューティ比の設定により供給電力を制御するドライバを有しており、このドライバを制御することにより、駆動信号パターンに従う電力が位相制御モータＭに供給される。

予め設定される駆動信号パターンは、複数の目標位相と複数の停止時位相とを想定し、この想定において、位相制御モータＭを駆動した実験を行い、最も効率的に位相差を小さくする作動を行ったものを、位相差に対応してメモリに記憶したものである。特に、これらの制御パターンは、イグニッションスイッチ５４のＯＮ操作から設定時間が経過したタイミングで位相差を小さくするように時間軸に対する電力値の変化を示すデータ構造を有している。従って、イグニッションスイッチ５４のＯＮ操作から設定時間が経過したタイミングで機関始動制御の実行を可能にしている。

尚、実験により得られた複数の駆動信号パターンを得る演算式を求めておくことにより、演算により駆動信号パターンをセットすることも可能である。

このように駆動信号パターンがセットされることにより、相対回転位相をフィードバックすることなく、相対回転位相と目標位相との位相差を小さくする制御や、位相差を無くす制御（回転位相を目標位相に合致させる制御）を可能にする。

駆動信号パターンに従う制御の完了に連係して、スタータモータ５５を駆動してクランキングを開始する。更に、この機関始動制御では、クランキング開始タイミングＴ１から設定時間が経過したタイミングＴ２で稼働管理部５６の制御により燃料を供給し、点火プラグでの点火を行う。

このように制御形態を設定することにより、クランキング開始から決まったタイミングでエンジンＥを始動することも可能となる。そして、エンジンＥが稼働状態に移行した後の始動制御完了タイミングＴ３においてクランキングを停止して制御を終了する（＃２０６〜＃２０８ステップ）。

この制御では、クランクシャフトセンサ５２で検知されるエンジンＥの回転速度が、予め設定された値を超えることでエンジンＥが始動したものと判定し、この後の始動制御完了タイミングＴ３スタータモータ５５の駆動を停止する。

このように本発明の弁開閉時期制御ユニットでは、何れの制御信号パターンが設定されても、設定時間が経過したタイミングで電動アクチュエータの駆動を停止し、機関始動制御に移行して内燃機関の始動が可能となる。これにより、イグニッションスイッチをＯＮ操作から内燃機関の始動までの時間の変化がなく、運転者にエンジンＥの故障や不調を疑わせることや、違和感を感じさせることもない。また、クランキング時には制御信号パターンに従って相対回転位相を設定するため、振動やエミッションを悪化させることなく良好なエンジン始動が可能となる。

尚、この第２の制御形態でも、第１の制御形態と同様にクランキングの開始の後に弁開閉時期制御装置１の相対回転位相を取得し、位相補正制御を行っても良い。

〔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）エンジンＥ（内燃機関）が冷熱状態にある場合には、環境の温度と等しい温度となるため、温度センサ５３の外部に配置することや吸気の温度等の環境の温度を検知するように構成しても良い。また、エンジンＥの温度を検知する温度センサと、外気の温度を検知する温度センサとの検知結果の平均値等に基づいて目標位相を設定しても良い。

（ｂ）エンジンＥ（内燃機関）を停止させる場合に、弁開閉時期制御装置１の相対回転位相を予め設定された位相に設定する制御を行わず、エンジン停止時の相対回転位相を不揮発性メモリ等に記憶するよう機関停止制御部５０Ｄの制御形態を設定する。

この別実施形態（ｂ）のように機関停止制御部５０Ｄの制御形態を設定することにより、イグニッションスイッチ５４のＯＮ操作時には、始動前制御部５０Ｂが記憶された停止時位相を読み出して目標位相と比較して制御を行うことになる。

（ｃ）実施形態で説明したようにエンジンＥ（内燃機関）の停止時に、弁開閉時期制御装置１の相対回転位相を決まった停止時位相に設定するものでは、目標回転位相との位相差を演算することなく、温度センサ５３の検知結果に基づいて直接的に駆動信号パターンを設定することが可能となる。このような理由から、温度センサ５３の検知結果に基づいて制御パターンを直接読み出せるようにデータ構造を設定しても良い。

この別実施形態（ｃ）のように構成することにより、位相差を演算する処理が不要となり、エンジンＥの始動前における相対回転位相の設定を迅速に行える。

（ｄ）機関停止制御部５０ＤでエンジンＥ（内燃機関）を停止する場合に、外気温に基づいて停止時における弁開閉時期制御装置１の相対回転位相を変更するように制御形態を設定しても良い。

つまり、エンジンＥの始動時における弁開閉時期制御装置１の理想とする相対回転位相はエンジンＥの温度により変化する。この理由から、外気温に対応した停止時位相でエンジンＥを停止させることで、イグニッションスイッチ５４がＯＮ操作された場合における目標位相と、停止時位相との位相差が小さくできる。その結果、始動前制御での位相制御モータＭ（電動アクチュエータ）の作動量を少なくして、位相差を小さくする（合致させる）制御の迅速化を実現する。

本発明は、電動アクチュエータの駆動により相対回転位相を設定する弁開閉時期制御装置を有する弁開閉時期制御ユニットに利用することができる。

２ クランクシャフト
３ カムシャフト（吸気カムシャフト）
５０ 制御部
５０Ｅ 位相検知部
５３ 温度センサ
５４ イグニッションスイッチ
Ａ 駆動側回転体
Ｂ 従動側回転体
Ｃ 位相調節機構
Ｅ 内燃機関（エンジン）
Ｍ 電動アクチュエータ（位相制御モータ）
Ｘ 回転軸芯

Claims (5)

1. 回転軸芯を中心に内燃機関のクランクシャフトと同期回転する駆動側回転体と、
   前記回転軸芯と同軸芯上で前記駆動側回転体と相対回転自在に配置され、前記内燃機関の弁開閉用のカムシャフトと一体回転する従動側回転体と、
   電動アクチュエータにより前記駆動側回転体及び前記従動側回転体の相対回転位相を設定する位相調節機構とを備える弁開閉時期制御装置と、
   前記内燃機関の温度又は環境の温度を計測する温度センサの検出値に基づき目標位相を設定し、前記電動アクチュエータの制御により前記相対回転位相を設定する制御部とを有し、
   前記制御部は、前記内燃機関を停止した際の前記相対回転位相を停止時位相に設定し、前記内燃機関を始動するイグニッションスイッチがＯＮ操作された場合に、前記目標位相と、前記停止時位相との位相差に基づき駆動信号を設定して前記電動アクチュエータを制御する始動前制御を開始し、前記始動前制御の開始の後に前記内燃機関を始動する機関始動制御を実行する弁開閉時期制御ユニット。
2. 前記クランクシャフトと前記カムシャフトとの回転時に各々の回転位相を検知して相対回転位相を判定する位相検知部が備えられると共に、
   前記制御部は、前記機関始動制御によるクランキングの開始の後に、前記位相検知部によって検知される相対回転位相と前記目標位相との間の位相差が小さくなるように前記電動アクチュエータを駆動するフィードバック制御を実行する請求項１記載の弁開閉時期制御ユニット。
3. 前記位相検知部による検知に基づく前記位相差が、予め設定された閾値未満である場合には前記フィードバック制御を実行しない請求項２記載の弁開閉時期制御ユニット。
4. 前記制御部は、前記位相差が増大するにつれて前記電動アクチュエータの単位時間あたりの駆動量が増大する複数の前記駆動信号を設定し、複数の前記駆動信号は、前記イグニッションスイッチのＯＮ操作から設定時間が経過したタイミングで前記位相差がゼロとなるように時間軸に対する電力値の変化を示し、前記イグニッションスイッチのＯＮ操作から設定時間が経過したタイミングで前記機関始動制御が開始される請求項１記載の弁開閉時期制御ユニット。
5. 前記クランクシャフトの駆動回転を行うクランキングの開始から設定時間が経過したタイミングで点火プラグによる点火が開始される請求項１〜４のいずれか一項に記載の弁開閉時期制御ユニット。
   
   

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