JP2020153307A - 内燃機関の可変動弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の始動性を向上する。【解決手段】内燃機関の可変動弁装置は、第１状態Ｊ１と第２状態に切替可能な可変機構と、可変機構に供給される油圧を制御する油圧制御装置とを備える。油圧制御装置は、油圧ポンプ１１と、オイルギャラリ３０と、バルブユニット３１と、メイン通路３３と、バイパス通路３７と、バイパス弁３９と、制御ユニット１００とを備える。可変機構を第１状態にするとき、バルブユニットを第１状態にして可変機構にオイルギャラリの圧油を供給する。可変機構を第２状態にするとき、バルブユニットを第２状態にして可変機構から圧油を排出する。内燃機関の始動時に、バルブユニットを第１状態にすると共に、バイパス弁を開弁して、油圧ポンプから吐出された圧油をバイパス通路を通じてバルブユニットに供給する。【選択図】図３

Description

本開示は内燃機関の可変動弁装置に係り、特に、内燃機関の吸気弁または排気弁（これらを総称してエンジンバルブという）の作動特性を可変にするための可変動弁装置に関する。

エンジンバルブの作動特性（例えばバルブタイミング、バルブリフト量、作用角の少なくとも一つ）を可変にするための可変動弁装置が公知である。かかる可変動弁装置において、エンジンバルブの作動特性を切り替えるために少なくとも第１状態と第２状態に切替可能な可変機構と、可変機構を切り替えるために可変機構に供給される油圧を制御するための油圧制御装置とを備えたものがある。

特開２００８−１１４８４４号公報

こうした可変動弁装置において、内燃機関の始動時における可変機構の状態が予め決められている場合がある。仮にこれを第１状態とする。この場合、始動前に可変機構が第１状態でなく、第２状態になっているときには、始動開始直後に可変機構を第１状態に速やかに切り替えなければならない。

しかし、内燃機関の始動開始直後では、まだ油圧が十分に立ち上がっておらず、可変機構を第１状態に切り替えるのに十分な大きさの油圧になっていない。そのため第１状態への切り替えが不可能で、第２状態で始動せざるを得ず、良好な始動性を得るのが困難という問題がある。

そこで本開示は、上記事情に鑑みて創案され、その目的は、内燃機関の始動性を向上できる内燃機関の可変動弁装置を提供することにある。

本開示の一の態様によれば、
エンジンバルブの作動特性を切り替えるために第１状態と第２状態に切替可能な可変機構と、
前記可変機構を切り替えるために前記可変機構に供給される油圧を制御するための油圧制御装置と、
を備えた内燃機関の可変動弁装置であって、
前記油圧制御装置は、
油圧ポンプと、
前記油圧ポンプから吐出された圧油を貯留するオイルギャラリと、
前記オイルギャラリに貯留された圧油を前記可変機構に選択的に供給するバルブユニットと、
前記油圧ポンプ、前記オイルギャラリおよび前記バルブユニットを連結するメイン通路と、
前記オイルギャラリをバイパスするバイパス通路であって、前記メイン通路における前記油圧ポンプおよび前記オイルギャラリの間の位置と、前記オイルギャラリおよび前記バルブユニットの間の位置とを連結するバイパス通路と、
前記バイパス通路に設けられたバイパス弁と、
前記バルブユニットおよび前記バイパス弁を制御するように構成された制御ユニットと、
を備え、
前記制御ユニットは、
前記可変機構を第１状態にするとき、前記バルブユニットを第１状態にして前記可変機構に前記オイルギャラリの圧油を供給し、
前記可変機構を第２状態にするとき、前記バルブユニットを第２状態にして前記可変機構から圧油を排出し、
前記内燃機関の始動時に、前記バルブユニットを第１状態にすると共に、前記バイパス弁を開弁して、前記油圧ポンプから吐出された圧油を前記バイパス通路を通じて前記バルブユニットに供給する
ことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置が提供される。

好ましくは、前記制御ユニットは、前記内燃機関の始動開始と同時に前記バイパス弁を開弁し、その後、所定の開弁終了条件が成立したとき、前記バイパス弁を閉弁する。

好ましくは、前記開弁終了条件が、前記オイルギャラリの圧力が所定の閾値以上になったことを含む。

好ましくは、前記制御ユニットは、前記内燃機関の始動時に、所定の開弁実行条件が成立しているとき、前記バイパス弁を開弁し、
前記開弁実行条件が、前記オイルギャラリの圧力が所定の閾値未満になっていることを含む。

本開示によれば、内燃機関の始動性を向上できる。

可変動弁装置の一部の構成を示す概略平面図である。 バルブタイミングの変化の様子を示すバルブリフト線図である。 可変機構の第１状態を示す図である。 可変機構の第３状態を示す図である。 可変機構の第２状態を示す図である。 制御マップを示す図である。 エンジン始動時の制御方法を示すフローチャートである。 エンジン始動時のエンジン回転数、ギャラリ圧、およびバイパス通路の出口圧の推移を示すタイムチャートである。

以下、添付図面を参照して本開示の実施形態を説明する。

図１には、本実施形態の可変動弁装置の一部の構成を示す。図１は、シリンダヘッドを上方から見たときの概略平面図である。

本実施形態の内燃機関（エンジン）は、トラック、バス等の大型車両に搭載される多気筒ディーゼルエンジンであり、具体的には直列６気筒ディーゼルエンジンである。但し車両およびエンジンの用途、形式、種類等は限定されず任意である。

クランクシャフト（図示せず）からの回転駆動力が、ギヤ機構等からなる動力伝達機構（図示せず）を通じてカムシャフト１に伝達される。本実施形態のエンジンは、２本のカムシャフトで吸気弁および排気弁をそれぞれ駆動するＤＯＨＣ（Double OverHead Camshaft）エンジンであり、図示するカムシャフト１は、吸気弁３を開閉駆動するための吸気カムシャフトである。但し付加的または代替的に、本開示を、排気弁（図示せず）を駆動するための排気カムシャフトに適用してもよい。吸気弁および排気弁を総称してエンジンバルブという。

便宜上、カムシャフト１の中心軸Ｃ１の方向（軸方向）における一端側（図１の左側）を前、他端側（図１の右側）を後とする。これら前後方向は、エンジンおよび車両の前後方向と一致する（エンジンは縦置きされる）。但し必ずしも一致しなくてもよい。前方から順に＃１気筒〜＃６気筒が配置される。図１はそのうちの１気筒分の構成を示す。

可変動弁装置は、吸気弁３の作動特性を切り替えるために少なくとも第１状態と第２状態に切替可能な可変機構５と、可変機構５を切り替えるために可変機構５に供給される油圧を制御するための油圧制御装置（後述）とを備える。本実施形態の場合、吸気弁３の作動特性とはバルブタイミングと作用角のことをいう。作動流体としてのオイルにはエンジン潤滑用オイルが使用される。

可変機構５に関し、カムシャフト１には、バルブスプリング２の付勢力に抗じて吸気弁３を開弁する三つのカム４Ａ，４Ｂ，４Ｃが気筒毎に固設される。吸気弁３は１気筒当たりに二つ設けられ、これら二つの吸気弁３がバルブブリッジ８により同時に開閉されるようになっている。吸気弁３の開弁時には、三つのカム４Ａ，４Ｂ，４Ｃの一部およびロッカーアーム９により、バルブブリッジ８が、バルブスプリング２の付勢力に抗じて下方（図１の紙面厚さ方向裏側に向かう方向）に押し下げられる。他方、吸気弁３の閉弁時には逆に、バルブスプリング２の付勢力によってバルブブリッジ８が上方（図１の紙面厚さ方向表側に向かう方向）に押し上げられる。

三つのカムすなわち第１カム４Ａ、第２カム４Ｂおよび第３カム４Ｃは、それぞれ異なるカムプロファイルを有し、吸気弁３のバルブタイミングおよび作用角の両方を三段階に切り替えるようになっている。すなわち本実施形態の可変機構５は、第１状態と第２状態と第３状態の三段階に切替可能である。

また可変機構５は、ロッカーアーム９を含み、ロッカーアーム９は、三つのカム４Ａ，４Ｂ，４Ｃにそれぞれ対応した１気筒当たりに三つのロッカーアームすなわち第１ロッカーアーム９Ａ、第２ロッカーアーム９Ｂおよび第３ロッカーアーム９Ｃを含む。これらロッカーアーム９Ａ，９Ｂ，９Ｃは前後方向に互いに隣接され、共通のロッカーシャフト１８に回動可能に支持される。Ｃ２はロッカーシャフト１８の中心軸を示す。これらカムおよびロッカーアームの軸方向の配列順序は任意であるが、本実施形態では後方から順に第２、第１、第３とされる。

ロッカーアーム９Ａ，９Ｂ，９Ｃにはロッカーローラ１９が回転可能に設けられ、ロッカーローラ１９はカム４Ａ，４Ｂ，４Ｃに常時当接される。また、第１ロッカーアーム９Ａのみに、バルブブリッジ８の上面部に係合される延在部２０が設けられる。第１ロッカーアーム９Ａに対する第２および第３ロッカーアーム９Ｂ，９Ｃの連結状態を切り替えることにより、バルブタイミング等を三段階に切り替えるようになっている。

図３にも詳しく示すように、ロッカーアーム９Ａ，９Ｂ，９Ｃの連結状態を切り替えるための連結機構が設けられる。ロッカーアーム９Ａ，９Ｂ，９Ｃの内部にはピン穴２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃが設けられ、これらピン穴２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃには、ロッカーアーム９Ａ，９Ｂ，９Ｃの連結状態を切り替えるための四つのピン２１Ａａ，２１Ａｂ，２１Ｂ，２１Ｃが軸方向移動可能かつ出没可能に設けられている。また第２ロッカーアーム９Ｂの内部には、四つのピン２１Ａａ，２１Ａｂ，２１Ｂ，２１Ｃを纏めて前方に付勢可能なバネ２２が設けられている。ピン２１Ａａ，２１Ａｂ，２１Ｂ，２１Ｃの位置は、第１および第３ロッカーアーム９Ａ，９Ｃの内部にそれぞれ設けられた第１および第３ロッカー通路２３Ａ，２３Ｃに油圧を給排することにより、制御される。

ロッカーシャフト１８の内部には、各気筒の第１ロッカー通路２３Ａに連通された第１シャフト通路１４Ａと、各気筒の第３ロッカー通路２３Ｃに連通された第３シャフト通路１４Ｃとが設けられる。これらシャフト通路１４Ａ，１４Ｃに供給される油圧が油圧制御装置により制御されることにより、各気筒の第１および第３ロッカー通路２３Ａ，２３Ｃの油圧が同時に制御され、ひいては各気筒のピン２１Ａａ，２１Ａｂ，２１Ｂ，２１Ｃの位置、さらには各気筒の第１〜第３ロッカーアーム９Ａ，９Ｂ，９Ｃの連結状態が同時に切り替えられる。

可変機構５は、吸気弁３のバルブタイミングおよび作用角の両方を、図２に示すような三つの状態、すなわち第１状態Ｓ１、第２状態Ｓ２および第３状態Ｓ３の何れかに段階的に切り替えるように構成されている。ここでバルブタイミングには、エンジンバルブが開弁を開始する開タイミングと、エンジンバルブが閉弁を終了する閉タイミングとの両方が含まれる。また作用角とは、エンジンバルブが開弁している（すなわちバルブリフト量ＶＬがゼロより大きくなっている）クランク位相期間またはカム位相期間をいう。

本実施形態では、第１状態Ｓ１、第２状態Ｓ２および第３状態Ｓ３のときの最大バルブリフト量ＶＬｍａｘは等しい。また第１状態Ｓ１から第３状態Ｓ３に向かうにつれ、最大バルブリフト期間（バルブリフト量ＶＬが最大バルブリフト量ＶＬｍａｘとなっている期間）は遅角側に段階的に延長される。開タイミングα１から、第１状態Ｓ１のバルブリフト量ＶＬが最大バルブリフト量ＶＬｍａｘに最初に到達するタイミング（第１最大リフトタイミングという）α２までのバルブリフトカーブは、何れの状態でも同じである。第１最大リフトタイミングα２以降、第１状態Ｓ１では即座に閉弁が開始され、第２状態Ｓ２では最大バルブリフト量ＶＬｍａｘが第２所定期間Δα２だけ維持された後に閉弁が開始され、第３状態Ｓ３では最大バルブリフト量ＶＬｍａｘがさらに長い第３所定期間Δα３だけ維持された後に閉弁が開始される。そして第１状態Ｓ１の閉タイミングはα３、第２状態Ｓ２の閉タイミングはα３より遅角側のα４、第３状態Ｓ３の閉タイミングはα４より遅角側のα５とされる。第１状態Ｓ１の作用角はα１〜α３までの期間、第２状態Ｓ２の作用角はより長いα１〜α４までの期間、第３状態Ｓ３の作用角はさらに長いα１〜α５までの期間である。従って本実施形態では、最大バルブリフト量ＶＬｍａｘが一定とされる一方で、閉タイミングと作用角が三段階に変化させられる。なお閉弁開始タイミングから閉弁終了タイミング（閉タイミング）までのバルブリフトカーブの形状は何れの状態でも同じである。

第１〜第３ロッカーアーム９Ａ，９Ｂ，９Ｃの外形状は実質的に同一である。これに対し、第１〜第３カム４Ａ，４Ｂ，４Ｃのカムプロファイルは、それぞれ第１〜第３状態Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３に対応した異なるカムプロファイルに設定されている。

バルブタイミングおよび作用角の第１〜第３状態Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３に対応した可変機構５の各状態を第１〜第３状態Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３とする。可変機構５は、これら第１〜第３状態Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３の何れかに切替可能である。

第１状態Ｓ１で吸気弁３を駆動する場合、図３に示すように、後述する油圧制御装置により第１ロッカー通路２３Ａおよびピン穴２４Ａに圧力流体としての圧油が供給され、第３ロッカー通路２３Ｃおよびピン穴２４Ｃから圧油が排出される。すると、ピン２１Ａａ，２１Ａｂが互いに離反するように前後方向に移動され、ピン２１Ｂがバネ２２の付勢力に抗じて後方に押し付けられ、ピン２１Ｃが前方に押し付けられる。すると、ピン２１Ａａ，２１Ａｂはピン穴２４Ａ内に完全に挿入され、ピン穴２４Ａから突出しない状態となる。同様に、ピン２１Ｂはピン穴２４Ｂ内に完全に挿入されて突出せず、ピン２１Ｃはピン穴２４Ｃ内に完全に挿入されて突出しない状態となる。ピン２１Ａａの後端面とピン２１Ａｂの前端面とが、第１ロッカーアーム９Ａの後端面と前端面に面一に配置され、ピン２１Ｂの前端面が第２ロッカーアーム９Ｂの前端面に面一に配置され、ピン２１Ｃの後端面が第３ロッカーアーム９Ｃの後端面に面一に配置される。これにより第１ロッカーアーム９Ａは、第２ロッカーアーム９Ｂおよび第３ロッカーアーム９Ｃと非連結の状態となり、第１カム４Ａの動作のみが第１ロッカーアーム９Ａを通じて吸気弁３に伝達される。そして他の第２および第３ロッカーアーム９Ｂ，９Ｃは単に第２および第３カム４Ｂ，４Ｃの動作に追従して空振り動作（ロストモーション）するだけとなる。こうして吸気弁３は、第１カム４Ａのカムプロファイルに従う作動特性とされ、第１カム４Ａのカムプロファイルに従って第１状態Ｓ１で作動する。

次に、第３状態Ｓ３で吸気弁３を駆動する場合、図４に示すように、第３ロッカー通路２３Ｃおよびピン穴２４Ｃに圧油が供給され、第１ロッカー通路２３Ａおよびピン穴２４Ａから圧油が排出される。すると、ピン２１Ｃが油圧により後方に押し出されて第３ロッカーアーム９Ｃから突出し、第１ロッカーアーム９Ａのピン穴２４Ａ内に挿入される。これにより第３ロッカーアーム９Ｃが第１ロッカーアーム９Ａに連結される。他方、残りのピン２１Ａａ，２１Ａｂ，２１Ｂは、バネ２２の付勢力に抗じてピン２１Ｃにより後方に押し出され、ピン２１Ａａとピン２１Ｂは第１状態Ｓ１のときと同じ位置に位置される。これにより、第１ロッカーアーム９Ａと第２ロッカーアーム９Ｂは非連結の状態となる。従って吸気弁３は、一体となった第１および第３ロッカーアーム９Ａ，９Ｃを介して、実質的に第３カム４Ｃによって開閉駆動される。吸気弁３は、第３カム４Ｃのカムプロファイルに従う作動特性とされ、第３カム４Ｃのカムプロファイルに従って第３状態Ｓ３で作動する。

次に、第２状態Ｓ２で吸気弁３を駆動する場合、図５に示すように、第１ロッカー通路２３Ａおよびピン穴２４Ａと、第３ロッカー通路２３Ｃおよびピン穴２４Ｃとから、圧油が排出される。すると、ピン２１Ｂがバネ２２により前方に押し出されて第２ロッカーアーム９Ｂから突出し、第１ロッカーアーム９Ａのピン穴２４Ａ内に挿入される。これにより第２ロッカーアーム９Ｂが第１ロッカーアーム９Ａに連結される（図１はこの状態を示す）。他方、残りのピン２１Ａａ，２１Ａｂ，２１Ｃはピン２１Ｂにより前方に押し出され、ピン２１Ａｂとピン２１Ｃは第１状態Ｓ１のときと同じ位置に位置される。これにより、第１ロッカーアーム９Ａと第３ロッカーアーム９Ｃは非連結の状態となる。従って吸気弁３は、一体となった第１および第２ロッカーアーム９Ａ，９Ｂを介して、実質的に第２カム４Ｂによって開閉駆動される。吸気弁３は、第２カム４Ｂのカムプロファイルに従う作動特性とされ、第２カム４Ｂのカムプロファイルに従って第２状態Ｓ２で作動する。

次に、油圧制御装置の構成を説明する。図３に示すように、油圧制御装置は概して、油圧ポンプ１１と、油圧ポンプ１１から吐出された圧油を貯留するオイルギャラリ３０と、オイルギャラリ３０に貯留された圧油を可変機構５に選択的に供給するバルブユニット３１と、油圧ポンプ１１、オイルギャラリ３０およびバルブユニット３１を連結するメイン通路３３と、オイルギャラリ３０をバイパスするバイパス通路３７と、バイパス通路３７に設けられたバイパス弁３９と、バルブユニット３１およびバイパス弁３９を制御するように構成された制御ユニット、回路要素（circuitry）もしくはコントローラとしての電子制御ユニット（ＥＣＵ（Electronic Control Unit）という）１００とを備える。

油圧ポンプ１１は、オイルタンクとしてのオイルパン１０からオイルを吸引し、圧油として吐出する。オイルパン１０からバルブユニット３１に至るメイン通路３３が設けられ、油圧ポンプ１１とオイルギャラリ３０はメイン通路３３に上流側から順に設けられる。こうして油圧ポンプ１１、オイルギャラリ３０およびバルブユニット３１はメイン通路３３により連結される。油圧ポンプ１１から吐出された圧油はメイン通路３３を通じてオイルギャラリ３０に供給される。

油圧ポンプ１１は、エンジンのクランクシャフトによって駆動される機械式である。但し、電気モータによって駆動される電動式であってもよい。油圧ポンプ１１とオイルギャラリ３０の間のメイン通路３３には、オイルを冷却するオイルクーラ３４と、オイルを濾過するオイルフィルタ３５とが上流側から順に設けられる。

オイルギャラリ３０は、メインの圧油溜めとして機能する十分大きな空間であって、本実施形態ではエンジンのシリンダブロックに一体に形成される。但し別体で形成されてもよい。オイルギャラリ３０は、可変機構５とは別の、潤滑または油圧供給が必要な複数の部位３６に連通接続され、それら各部位３６にオイルを供給するようになっている。

オイルギャラリ３０の入口は、メイン通路３３を介してオイルフィルタ３５に接続される。他方、オイルギャラリ３０の可変機構５側の出口は、メイン通路３３を介してバルブユニット３１に接続される。

バルブユニット３１は、互いに接続された上流側の供給バルブ（ＯＳＶという）１２と、下流側の切替バルブ（ＯＣＶという）１３とを含む。

ＯＳＶ１２は、オイルの出入口をなす複数（具体的には三つ）のポート、すなわち第１供給ポートＰ１、第２供給ポートＰ２および第３供給ポートＰ３を有する。またＯＣＶ１３も、オイルの出入口をなす複数（具体的には四つ）のポート、すなわち第１切替ポートＱ１、第２切替ポートＱ２、第３切替ポートＱ３および第４切替ポートＱ４を有する。ＯＳＶ１２およびＯＣＶ１３はソレノイドバルブにより構成される。

ＯＳＶ１２において、第１供給ポートＰ１はメイン通路３３に接続され、第２供給ポートＰ２はＯＣＶ１３の第１切替ポートＱ１に接続され、第３供給ポートＰ３はオイルパン１０に接続されている。

ＯＣＶ１３において、第２切替ポートＱ２は第１シャフト通路１４Ａに接続され、第３切替ポートＱ３は第３シャフト通路１４Ｃに接続され、第４切替ポートＱ４はオイルパン１０に接続されている。

ＥＣＵ１００はエンジンの制御を司るもので、演算機能を有するＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶媒体であるＲＯＭ（Read Only Memory）およびＲＡＭ（Random Access Memory）、入出力ポート、ならびにＲＯＭおよびＲＡＭ以外の記憶装置等を含む。ＥＣＵ１００は、ＯＳＶ１２およびＯＣＶ１３をオンオフ制御する。

図３に示すように、ＯＳＶ１２がオフ（ＯＦＦ）のとき、第１供給ポートＰ１と第２供給ポートＰ２が連通状態になる。なお、失陥時にＯＳＶ１２が強制的にオフになっても油圧ポンプ１１から可変機構５への圧油供給をできるようにするため、フェールセーフの観点から、ＯＳＶ１２がオフのとき、油圧ポンプ１１からの圧油がＯＳＶ１２を通過できるようにしている。

図５に示すように、ＯＳＶ１２がオン（ＯＮ）のとき、第２供給ポートＰ２と第３供給ポートＰ３が連通状態になる。

図３に示すように、ＯＣＶ１３がオフのとき、第１切替ポートＱ１と第２切替ポートＱ２が連通状態になると共に、第３切替ポートＱ３と第４切替ポートＱ４が連通状態になる。

図４に示すように、ＯＣＶ１３がオンのとき、第２切替ポートＱ２と第４切替ポートＱ４が連通状態になると共に、第１切替ポートＱ１と第３切替ポートＱ３が連通状態になる。

図３に示すように、ＥＣＵ１００には、エンジンの回転速度、具体的には単位時間（毎分）当たりのエンジン回転数Ｎｅ（ｒｐｍ）を検出する回転速度センサ１５と、アクセルペダルの操作量すなわちアクセル開度Ａｃを検出するアクセル開度センサ１６とが接続されている。ＥＣＵ１００は、回転数Ｎｅおよびアクセル開度Ａｃの検出値に基づいて所定のマップから目標燃料噴射量Ｆを算出する。さらにＥＣＵ１００は、回転数Ｎｅおよび目標燃料噴射量Ｆに基づき、図６に示すような制御マップに従って可変機構５を切り替える。このようにＥＣＵ１００は、エンジン運転状態に応じて可変機構５を切り替える。なおエンジン回転数Ｎｅ、アクセル開度Ａｃおよび目標燃料噴射量Ｆはエンジン運転状態を表すパラメータである。アクセル開度Ａｃおよび目標燃料噴射量Ｆはエンジンの負荷を表すパラメータである。

回転数Ｎｅおよび目標燃料噴射量Ｆが制御マップ中の第１領域Ｒ１にあるとき、ＥＣＵ１００は可変機構５を第１状態Ｊ１に切り替える。以下同様に、ＥＣＵ１００は、回転数Ｎｅおよび目標燃料噴射量Ｆが制御マップ中の第２領域Ｒ２にあるとき、可変機構５を第２状態Ｊ２に切り替え、回転数Ｎｅおよび目標燃料噴射量Ｆが制御マップ中の第３領域Ｒ３にあるとき、可変機構５を第３状態Ｊ３に切り替える。

第１領域Ｒ１は低回転かつ低負荷側の領域、第３領域Ｒ３は高回転または高負荷側の領域、第２領域Ｒ２はそれらの間の中間領域である。第１領域Ｒ１から第３領域Ｒ３に向かうにつれ、エンジン回転数Ｎｅは高回転側となり、目標燃料噴射量Ｆは増大側、すなわちエンジン負荷は高負荷側となる。従って、エンジン回転数Ｎｅが高回転側またはエンジン負荷が高負荷側となるにつれ、可変機構５の状態は第１状態Ｊ１、第２状態Ｊ２、第３状態Ｊ３というように順次変化し、バルブタイミングおよび作用角は第１状態Ｓ１、第２状態Ｓ２、第３状態Ｓ３というように、閉タイミングが遅れる方向に順次変化する。

もっとも、制御マップの形は如何様にも設定でき、ここで述べた例に限られない。実機の要請に合わせて、各状態に対応するエンジン運転領域を任意に設定可能である。

可変機構５を第１状態Ｊ１に切り替える場合、図３に示すようにＥＣＵ１００は、バルブユニット３１を第１状態に制御し、具体的にはＯＳＶ１２をオフ、ＯＣＶ１３をオフにする。すると、オイルギャラリ３０の圧油は第１供給ポートＰ１、第２供給ポートＰ２、第１切替ポートＱ１、第２切替ポートＱ２を順に経て第１シャフト通路１４Ａおよび第１ロッカー通路２３Ａに至る。他方、第３ロッカー通路２３Ｃおよび第３シャフト通路１４Ｃの圧油は、第３切替ポートＱ３、第４切替ポートＱ４を順に経てオイルパン１０に排出される。

次に、可変機構５を第３状態Ｊ３に切り替える場合、図４に示すようにＥＣＵ１００は、バルブユニット３１を第３状態に制御し、具体的にはＯＳＶ１２をオフ、ＯＣＶ１３をオンにする。すると、オイルギャラリ３０の圧油は第１供給ポートＰ１、第２供給ポートＰ２、第１切替ポートＱ１、第３切替ポートＱ３を順に経て第３シャフト通路１４Ｃおよび第３ロッカー通路２３Ｃに至る。他方、第１ロッカー通路２３Ａおよび第１シャフト通路１４Ａの圧油は、第２切替ポートＱ２、第４切替ポートＱ４を順に経てオイルパン１０に排出される。

次に、可変機構５を第２状態Ｊ２に切り替える場合、図５に示すようにＥＣＵ１００は、バルブユニット３１を第２状態に制御し、具体的にはＯＳＶ１２をオン、ＯＣＶ１３をオフにする。すると、第１供給ポートＰ１がどのポートにも接続されないのでオイルギャラリ３０からの圧油供給は停止される。他方、第１ロッカー通路２３Ａおよび第１シャフト通路１４Ａの圧油は、第２切替ポートＱ２、第１切替ポートＱ１、第２供給ポートＰ２、第３供給ポートＰ３を順に経てオイルパン１０に排出される。また第３ロッカー通路２３Ｃおよび第３シャフト通路１４Ｃの圧油は、第３切替ポートＱ３、第４切替ポートＱ４を順に経てオイルパン１０に排出される。

図３に示すように、バイパス通路３７は、オイルギャラリ３０をバイパスすると共に、メイン通路３３における油圧ポンプ１１およびオイルギャラリ３０の間の位置と、オイルギャラリ３０およびバルブユニット３１の間の位置とを連結する。

本実施形態の場合、バイパス通路３７は、オイルクーラ３４、オイルフィルタ３５およびオイルギャラリ３０をバイパスする。そしてバイパス通路３７の上流端は、メイン通路３３における油圧ポンプ１１とオイルクーラ３４の間の位置に接続され、この位置でメイン通路３３から分岐し、メイン通路３３から圧油を抽出し、導入する。他方、バイパス通路３７の下流端は、メイン通路３３におけるオイルギャラリ３０とＯＳＶ１２の間の位置に接続され、この位置でメイン通路３３に合流し、メイン通路３３に圧油を供給する。

バイパス弁３９はソレノイドバルブにより構成され、ＥＣＵ１００によって開閉制御される。バイパス弁３９は、ＥＣＵ１００によってオンされたとき開となってバイパス通路３７における圧油の流れを許容する。またバイパス弁３９は、ＥＣＵ１００によってオフされたとき閉となってバイパス通路３７における圧油の流れを禁止する。

次に、他の電気的構成を説明する。オイルギャラリ３０には、その内部の圧力（ギャラリ圧Ｐｇという）および温度（ギャラリ温Ｔｇという）を検出するためのギャラリ圧センサ４１およびギャラリ温センサ４２が設けられる。これらセンサの出力信号はＥＣＵ１００に送られる。またＥＣＵ１００は、エンジン始動時にクランクシャフトを回転駆動するスタータモータ（Ｓ／Ｍ）４７をオンオフ制御する。

さて、ここで本実施形態の課題を説明する。本実施形態の場合、エンジン始動時に可変機構５を図３に示すような第１状態Ｊ１とすることが予め決められ、予定されている。言い換えれば、第１状態Ｊ１でエンジンを始動することが予め決められ、第１状態Ｊ１のときのバルブリフトカーブ（図２参照）は、始動時も含めて最適となるように適合されている。

通常、エンジンは停止前にアイドル運転しており、そのときエンジン運転状態は図６の制御マップ中の第１領域Ｒ１にある。従って可変機構５は第１状態Ｊ１となっている。

この状態でエンジンを停止すると、可変機構５に供給されていた圧油が抜ける。特に、第１ロッカーアーム９Ａのピン穴２４Ａに供給されていた圧油が、油圧ポンプ１１を逆流してオイルパン１０に排出される。

こうなると、可変機構５は図５に示すような第２状態Ｊ２となってしまう。このままでは、次回の始動にとって好ましくないため、次回の始動開始直後に可変機構５を第１状態Ｊ１に速やかに切り替えなければならない。

しかし、エンジン停止中にはオイルギャラリ３０の圧油も抜ける。また始動開始直後では、ギャラリ圧Ｐｇがまだ十分に立ち上がっておらず、可変機構５を第１状態Ｊ１に切り替えるのに十分な大きさの油圧になっていない。このことは、始動が低温始動または冷間始動だったり、始動前の停止時間が長かったりするとより顕著である。

このようにギャラリ圧Ｐｇが不足する状態では、第１状態Ｊ１への切り替えが不可能か著しく困難である。そのため、不本意にも第２状態Ｊ２で始動せざるを得ず、良好な始動性を得るのが困難という問題がある。

そこで本実施形態では、オイルギャラリ３０をバイパスするバイパス通路３７を設け、エンジン始動開始直後にバイパス弁３９を開弁することにより、油圧ポンプ１１からの比較的高圧の圧油をバイパス通路３７を通じて直接的にバルブユニット３１、ひいては可変機構５に供給し、その圧油を利用して可変機構５を第１状態Ｊ１に速やかに切り替えることを可能としている。

以下、ＥＣＵ１００によって実行されるバルブユニット３１とバイパス弁３９の制御の概要を説明する。

本実施形態では概して、エンジンの通常運転時にバイパス弁３９を閉とし、油圧ポンプ１１から吐出された圧油をメイン通路３３にのみ流すようにする。そしてエンジンの始動時には、バルブユニット３１を図３に示すような第１状態（ＯＳＶ１２をオフ、ＯＣＶ１３をオフ）にすると共に、バイパス弁３９を開弁し、油圧ポンプ１１から吐出された圧油をバイパス通路３７を通じて直接的にバルブユニット３１に供給する。

すると、供給された圧油は、図３に示されるようなルートを辿ってロッカーアーム９Ａのピン穴２４Ａに供給される。これにより、エンジン停止中に第２状態Ｊ２になっていた可変機構５を、第１状態Ｊ１に速やかに切り替えることができ、ギャラリ圧Ｐｇが十分に立ち上がっていない場合でも、第１状態Ｊ１でのエンジン始動を達成できる。これにより、エンジンの始動性を向上することが可能である。

次に図７を参照して、エンジン始動時の制御方法を説明する。ＥＣＵ１００は図示されるフローチャートの手順に従って制御を行う。

初期状態において、エンジンおよび車両は停止しており、ＯＳＶ１２、ＯＣＶ１３およびバイパス弁３９はいずれもオフである。従ってバルブユニット３１は図３に示すような第１状態となっているが、可変機構５からは油圧が抜けているため、可変機構５は図５に示すような第２状態Ｊ２となっている。つまり、バルブユニット３１は始動にとって好ましい状態となっているが、可変機構５は始動にとって好ましい状態となっていない。よって始動開始と同時に可変機構５を即座に第１状態Ｊ１に切り替える必要がある。

エンジンを起動するためのスイッチ、例えばキースイッチが運転手によりオンされると、フローチャートが開始する。最初のステップＳ１０１では、ＥＣＵ１００の内部信号に基づき、スタータモータ４７がオンされたか否かが判断される。オンされてなければ待機状態となり、オンされたらステップＳ１０２に進む。なおスタータモータ４７のオンも運転手のキースイッチの操作により行われる。

ステップＳ１０２では、バイパス弁３９の開弁を実行するための所定の開弁実行条件が成立しているか否かが判断される。具体的には、ギャラリ圧センサ４１により検出されたギャラリ圧Ｐｇが所定の閾値Ｐｇｓ未満のとき（後述の主条件が非成立のとき）、開弁実行条件が成立する。閾値Ｐｇｓは、オイルギャラリ３０の圧油単独で可変機構５を切り替えられるギャラリ圧の最小値として設定されている。

開弁実行条件が成立している場合、ステップＳ１０３に進んで、バイパス弁３９がオンすなわち開とされる。これにより、エンジンの始動開始と同時に油圧ポンプ１１からの圧油がバルブユニット３１に直接的に供給される。

この供給された圧油は、図３に示すような経路を辿って第１ロッカーアーム９Ａのピン穴２４Ａに供給され、可変機構５を第１状態Ｊ１に切り替える。こうして可変機構５を始動開始と同時に速やかに第１状態Ｊ１に切り替えることができ、その後の始動を円滑に行い、始動性を向上することができる。

この後、エンジンが始動され、エンジンはアイドル回転数で運転する。そしてこれに伴い、ギャラリ圧Ｐｇも次第に上昇する。

次のステップＳ１０４では、バイパス弁３９の開弁を終了するための所定の開弁終了条件が成立したか否かが判断される。例えば、ギャラリ圧センサ４１により検出されたギャラリ圧Ｐｇが所定の閾値Ｐｇｓ以上になったという主条件が成立したとき、開弁終了条件が成立する。

開弁終了条件が成立してなければ待機状態となり、開弁終了条件が成立したならば、ステップＳ１０５に進んでバイパス弁３９がオフすなわち閉とされ、フローチャートが終了する。これにより、バイパス通路３７を通じた圧油供給が終了される。

ギャラリ圧Ｐｇが閾値Ｐｇｓ以上に上昇すれば、もはや油圧ポンプ１１から直接的に圧油を供給する必要はない。よってこの場合にはバイパス通路３７を通じた圧油供給を終了し、代わって、オイルギャラリ３０の圧油に可変機構５の切り替えを担当させる。

開弁終了条件については、前述の主条件に加えてまたはそれに代えて、次の副条件を採用してもよい。第１の副条件は、ギャラリ温センサ４２により検出されたギャラリ温Ｔｇが所定の閾値Ｔｇｓ以上であることである。エンジンの始動後の暖機が進み、ギャラリ温Ｔｇが所定の閾値Ｔｇｓ以上となっている場合には、ギャラリ圧Ｐｇが閾値Ｐｇｓ以上となっているとみなせる。よって第１の副条件に基づき、開弁終了条件が成立したと判断することができる。

第２の副条件は、回転速度センサ１５により検出されたエンジン回転数Ｎｅが所定の閾値Ｎｅｓ以上となったことである。閾値Ｎｅｓは例えば、所定のアイドル回転数と同等かそれより若干高い回転数とすることができる。このようにエンジン回転数Ｎｅが十分高くなった場合には、ギャラリ圧Ｐｇが閾値Ｐｇｓ以上になったとみなせるので、第２の副条件に基づき、開弁終了条件が成立したと判断することができる。

ところで、ステップＳ１０２で開弁実行条件が成立していない場合には、ステップＳ１０５に進んで、バイパス弁３９が閉とされる。

例えば、ギャラリ圧Ｐｇが既に閾値Ｐｇｓ以上となった状況下でエンスト等によりエンジンが停止し、その後短時間内に再始動したような場合には、スタータオンの時点でギャラリ圧Ｐｇが閾値Ｐｇｓ以上であるため、油圧ポンプ１１からの圧油を直接的に供給する必要はない。よってこの場合にはバイパス弁３９を閉とし、バイパス通路３７を通じた圧油供給を実行しない。

図８には、エンジン始動時のエンジン回転数Ｎｅ、ギャラリ圧Ｐｇ、およびバイパス通路３７の出口圧Ｐａの推移を示す。なおバイパス通路３７の出口圧Ｐａとは、バイパス通路３７がメイン通路３３に合流する合流位置での油圧である。

時刻ｔ０でキースイッチがオンされ、時刻ｔ１でスタータモータ４７がオンされると、エンジンがクランキング回転数Ｎｅｃｒで回転される。その後時刻ｔ２で初爆を迎えると、エンジン回転数Ｎｅは次第に上昇し、時刻ｔ４でアイドル回転数Ｎｅｉに達する。

ギャラリ圧Ｐｇは、初爆直後の時刻ｔ３から上昇し始め、エンジン回転数Ｎｅの上昇に遅れる格好で上昇する。そして時刻ｔ４よりも遅れた時刻ｔ５で閾値Ｐｇｓに達し、その後時刻ｔ６で、アイドル回転数Ｎｅｉ相当の圧力Ｐｇｉに達する。

他方、バイパス通路出口圧Ｐａは、スタータモータ４７がオンされた時刻ｔ１から即座に上昇し始め、閾値Ｐｇｓより高い圧力Ｐａ１まで速やかに立ち上がる。この圧力Ｐａ１は、油圧ポンプ１１の吐出圧にほぼ等しい値である。バイパス通路出口圧Ｐａは、初爆のタイミングｔ２よりも早く、閾値Ｐｇｓさらには圧力Ｐａ１に達する。このため、初爆前に可変機構５を第１状態Ｊ１に切り替えることができ、始動性を向上できる。

なお、時刻ｔ５でバイパス弁４０が閉とされ、バイパス通路３７からメイン通路３３への圧油供給が停止されるので、その直後、バイパス通路出口圧Ｐａはギャラリ圧Ｐｇまで若干低下する。

このように本実施形態では、エンジンの始動時にバイパス弁３９を開弁し、油圧ポンプ１１からの圧油をバイパス通路３７を通じてバルブユニット３１に供給する。このため、エンジンの始動開始直後に可変機構５を、始動に適した第１状態Ｊ１に速やかに切り替えることができ、エンジンの始動性を向上することができる。

以上の説明から理解されるように、特許請求の範囲における可変機構の「第１状態と第２状態」は、本実施形態における可変機構５の「第１状態Ｊ１と第２状態Ｊ２」に相当する。

以上、本開示の実施形態を詳細に述べたが、本開示の実施形態や変形例は他にも様々考えられる。

（１）例えば、前記実施形態ではエンジン始動用のバルブタイミング等の状態を第１状態Ｓ１としたが、第２状態Ｓ２または第３状態Ｓ３としてもよい。

（２）前記実施形態では、可変機構５をロッカーアーム切替式のものとしたが、これ以外の形式も可能である。例えば、カムシャフトに同軸固定された可動ベーンを油圧の給排に応じて回転駆動し、カムスプロケットまたはカムギアに対するカムシャフトの相対位相を変化させるベーン式の可変機構としてもよい。

（３）上記実施形態では可変機構を三段階に切替可能なものとしたが、少なくとも二段階で切替可能であればよく、四段階以上で切替可能なものであってもよい。そしてそのうちの任意の二段階部分に本開示を適用できる。

本開示の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本開示の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本開示に含まれる。従って本開示は、限定的に解釈されるべきではなく、本開示の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。

５ 可変機構
１１ 油圧ポンプ
３０ オイルギャラリ
３１ バルブユニット
３３ メイン通路
３７ バイパス通路
３９ バイパス弁
１００ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）

Claims (4)

1. エンジンバルブの作動特性を切り替えるために第１状態と第２状態に切替可能な可変機構と、
   前記可変機構を切り替えるために前記可変機構に供給される油圧を制御するための油圧制御装置と、
   を備えた内燃機関の可変動弁装置であって、
   前記油圧制御装置は、
   油圧ポンプと、
   前記油圧ポンプから吐出された圧油を貯留するオイルギャラリと、
   前記オイルギャラリに貯留された圧油を前記可変機構に選択的に供給するバルブユニットと、
   前記油圧ポンプ、前記オイルギャラリおよび前記バルブユニットを連結するメイン通路と、
   前記オイルギャラリをバイパスするバイパス通路であって、前記メイン通路における前記油圧ポンプおよび前記オイルギャラリの間の位置と、前記オイルギャラリおよび前記バルブユニットの間の位置とを連結するバイパス通路と、
   前記バイパス通路に設けられたバイパス弁と、
   前記バルブユニットおよび前記バイパス弁を制御するように構成された制御ユニットと、
   を備え、
   前記制御ユニットは、
   前記可変機構を第１状態にするとき、前記バルブユニットを第１状態にして前記可変機構に前記オイルギャラリの圧油を供給し、
   前記可変機構を第２状態にするとき、前記バルブユニットを第２状態にして前記可変機構から圧油を排出し、
   前記内燃機関の始動時に、前記バルブユニットを第１状態にすると共に、前記バイパス弁を開弁して、前記油圧ポンプから吐出された圧油を前記バイパス通路を通じて前記バルブユニットに供給する
   ことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
2. 前記制御ユニットは、前記内燃機関の始動開始と同時に前記バイパス弁を開弁し、その後、所定の開弁終了条件が成立したとき、前記バイパス弁を閉弁する
   請求項１に記載の内燃機関の可変動弁装置。
3. 前記開弁終了条件が、前記オイルギャラリの圧力が所定の閾値以上になったことを含む
   請求項２に記載の内燃機関の可変動弁装置。
4. 前記制御ユニットは、前記内燃機関の始動時に、所定の開弁実行条件が成立しているとき、前記バイパス弁を開弁し、
   前記開弁実行条件が、前記オイルギャラリの圧力が所定の閾値未満になっていることを含む
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関の可変動弁装置。

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