JP4069850B2 - 内燃機関のバルブ開閉特性制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、機関バルブ、すなわち吸気バルブや排気バルブのバルブ開閉特性を変更可能な内燃機関のバルブ開閉特性制御装置に関する。

従来、例えば、特許文献１には機関バルブのバルブ開閉特性としてそのバルブタイミングを制御するようにした装置が知られている。この装置は、カムシャフトの実相対回転位相を変更することでバルブタイミングを可変とする可変機構と、前記実相対回転位相が所定のロック位相となったときにカムシャフトの相対回動をロック可能なロック機構とを備えている。即ち本装置では、前述の実相対回転位相の変更、即ちバルブタイミングの変更が、前述のロックが解除されることで可能となる。また同装置には前述のロックが解除されたことを検出する手段が設けられており、同手段によってロック解除が検出されたことを条件として、前記実相対回転位相が目標相対回転位相となるようにこれをフィードバック制御するようにしている。

ところで、例えばＶ型エンジンのように複数の気筒群を有する内燃機関において前述したようなバルブタイミング制御装置を適用する場合には、気筒群毎に対応して前述の可変機構及びロック機構を各別に設けるのが一般的である。そしてこのような構成では、前述の実相対回転位相が全ての可変機構において等しい値となっていることが望ましい。これは、各可変機構の相互間で実相対回転位相に差異が生じると、その分、各気筒群の発生トルク差に起因するトルク変動が生じることとなるためである。
特開２００１−５５９３５号公報

しかしながら前述の構成においては、何らかの原因によってロック解除動作に支障をきたし、全ロック機構のうちその一部がうまくロック解除されない場合、同ロック機構に対応する可変機構においては実相対回転位相がロック位相に保持される一方、ロック解除された他の可変機構においては前述のフィードバック制御が行われることとなる。即ち、他の可変機構においてのみ実相対回転位相が目標相対回転位相に向けて変更されることにより、ロック解除された可変機構とロック解除されていない可変機構とで前記実相対回転位相に差異が生じ、これに伴うトルク変動が発生する。

本発明はこうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数の気筒群の相互間でバルブ開閉特性が異なることに起因して内燃機関の出力特性が各気筒群間でアンバランスとなることを抑制可能な内燃機関のバルブ開閉特性制御装置を提供することにある。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
先ず、請求項１に係る発明は、複数の気筒群を有する内燃機関において前記各気筒群に対応して各別に設けられ、それら各気筒群の機関バルブのバルブ開閉特性を可変とする可変機構と、前記各可変機構にそれぞれ設けられ、それら可変機構によるバルブ開閉特性を所定のロック値にロック可能なロック機構と、前記バルブ開閉特性にかかる目標値を機関運転状態に基づいて設定する設定手段と、前記バルブ開閉特性が前記目標値となるように各可変機構を駆動制御する駆動手段とを備えた内燃機関のバルブ開閉特性制御装置において、前記各可変機構は機関バルブを開閉駆動するカムシャフトの回転位相を前記設定手段により設定される目標回転位相に変更することでそのバルブタイミングを可変とするものであり、前記ロック機構は前記カムシャフトの回転位相が所定のロック位相となったときにその回転位相の変更動作をロックするものであり、前記ロック機構によりその可変動作がロックされたロック状態と同ロックを解除したロック解除状態のいずれにあるかを前記各可変機構について各別に判定する判定手段と、前記判定手段により前記各可変機構のうちその一部が前記ロック状態にあると判定されるときに、少なくとも前記ロック解除状態にある可変機構の前記目標回転位相を、前記ロック位相から所定の限度値までの制限範囲内に制限するとともに前記ロック位相とは異なる値に設定する制限手段とを備えることをその要旨とする。

この発明によれば、判定手段により各可変機構のうちその一部がロック状態にあると判定されるときに、少なくともロック解除状態にある可変機構の目標値を、前記ロック値との差が小さくなるように制限するようにしている。

従って、こうして制限された目標値に向けて可変機構が駆動制御されることにより、ロック状態の可変機構に対応した気筒群とロック解除状態の可変機構に対応した気筒群との間で、バルブ開閉特性の差異が制限される。その結果、内燃機関のトルク変動の増大等、バルブ開閉特性の差異に起因する各気筒群間での出力特性のアンバランス化を抑制することができるようになる。

なお、上記したバルブ開閉特性としては、例えば、吸気バルブの開・閉タイミング、及びリフト量等のリフト態様、排気バルブの開・閉タイミング、及びリフト量等のリフト態様や、両バルブの開期間のオーバーラップ量等が挙げられる。

また、このような可変機構の具体的な態様としては、前記各可変機構は機関バルブを開閉駆動するカムシャフトの回転位相を前記設定手段により設定される目標回転位相に変更することでそのバルブタイミングを可変とするものであり、前記ロック機構は前記カムシャフトの回転位相が所定のロック位相となったときにその回転位相の変更動作をロックするものである、といった構成を採用することができる。

従って、制御手段によって制限された目標回転位相に向けて可変機構が駆動制御されることにより、ロック状態の可変機構に対応した気筒群と、ロック解除状態の可変機構に対応した気筒群との間で、バルブタイミングの差異が制限されることとなる。即ち、このバルブタイミングの差異に起因する内燃機関のトルク変動を抑制することができるようになる。

なお本発明の構成には、吸気バルブのバルブタイミングを可変とする吸気バルブ用可変機構、及び排気バルブのバルブタイミングを可変とする排気バルブ用可変機構の一方のみを備えた態様のみならず、これら両可変機構を備えた態様も含まれる。こうした両可変機構を備えた態様においては、吸気バルブ用可変機構のロック機構がロック状態にあると判定されるときには排気バルブ用ではなく吸気バルブ用可変機構における目標回転位相が、排気バルブ用可変機構のロック機構がロック状態にあると判定されるときには吸気バルブ用ではなく排気バルブ用可変機構における目標回転位相が制御手段による前述の制限対象となる。

さらに、前記制限手段は前記目標回転位相を前記ロック位相から所定の限度値までの制限範囲内に制限している。こうした制限により、ロック状態にある可変機構とロック解除状態にある可変機構との間での目標回転位相の差異が最大でも前記制限範囲の大きさに制限されることとなる。なお前述した所定の限度値がロック位相と同一の値に設定されたとき、前記目標回転位相の差異は「０」となり、バルブタイミングの差異が最も好適に制限されることとなる。

また、ロック解除状態にある可変機構は、ロック位相とは異なる目標回転位相に向けて駆動制御され、同目標回転位相に保持される。従って、可変機構は、ロック機構によるロックがなされない位相状態に置かれることとなり、同ロック機構における不必要なロック（誤ロック）が抑制されるようになる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記目標回転位相が前記限度値よりも前記ロック位相側にあるときに前記制限手段による前記目標回転位相の制限を禁止する禁止手段を更に備えることをその要旨とする。

この発明によれば、例えば、制限手段による前述の制限において、設定手段が設定した目標回転位相がその大小に拘わらず一律に前記限度値に置き換えられる態様と比較して、設定手段によって設定された目標回転位相が限度値よりもロック位相側にあるときロック位相から遠ざけられるように変更されることがなくなる。従って、不必要にバルブタイミングの差異を増大させることなく前記トルク変動を有効に抑制することができる。

また、請求項１又は２に記載される内燃機関については、請求項３に記載の発明によるように、これを複数の前記気筒群が所定の角度間隔をおいて配置されたＶ型を呈してなるものとする、といった構成を採用することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の発明において、前記制限手段は前記判定手段により全ての前記可変機構がロック状態にあると判定されるときに、全ての前記可変機構について前記目標値にかかる制限を行うことをその要旨とする。

この発明によれば、ロック状態にあった全ロック機構の一部がその後ロック解除状態に移行した場合、前記ロック機構の目標値は、この移行の時点において既に前述の制限が行われた値とされていることになる。一方、例えば全てのロック機構のうちの一部がロック状態にあると判定されたときにのみ制限手段が前述の制限を行う態様においては、前述のロック解除状態への移行後に前記判定がなされ、その後この判定結果に基づいて前記目標値の制限が行われることになる。従って、こうした態様に比較して本発明では、判定手段による前述の判定処理等が存在することに起因した処理遅延を生じることなく迅速にバルブ開閉特性の差異を制限することが可能になる。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図９に従って説明する。図１は本発明が適用される一実施形態としての車両用ガソリンエンジンシステムを示す概略構成図である。
内燃機関としてのＶ型６気筒エンジン１０は、複数のシリンダが図面を垂直方向に見て所定の角度間隔をおいてＶ字状に配置されているシリンダブロック１１と、シリンダブロック１１の上部にそれぞれ連結される左側シリンダヘッド１２Ｌ、右側シリンダヘッド１２Ｒとを備え、左側気筒群ＬＳと右側気筒群ＲＳとを形成している。

また、エンジン１０は、シリンダブロック１１の各シリンダ内を略上下方向に往復移動するピストン１３を備え、各ピストン１３の下端部にはクランクシャフト１４が連結されており、各ピストン１３が上下動することによりクランクシャフト１４が回転させられる。

また、クランクシャフト１４の近傍には、クランク角センサ４０が配設されており、クランク角センサ４０は、クランクシャフト１４の回転速度に応じた周期でパルス状のクランク角度信号を発生させる。そして後述する気筒判別センサ４２による基準位置信号の発生後に、クランク角センサ４０からのクランク角度信号の発生数を計測することで、ＥＣＵ（電子制御装置）７０にてクランクシャフト１４の回転速度（エンジン回転速度）ｎｅが算出される。

各シリンダブロック１１、及び両シリンダヘッド１２Ｌ，１２Ｒの内壁と、ピストン１３の頂部とによって区画形成された空間は、混合気を燃焼させるための燃焼室１５として機能し、両シリンダヘッド１２Ｌ，１２Ｒの頂部には、混合気に点火するための点火プラグ１６が、燃焼室１５に突出するように配設されている。各点火プラグ１６はイグニッションコイル等（図示しない）を介してイグナイタ１９に接続されており、ＥＣＵ７０からの点火信号に基づきクランク角度に同期して高電圧が供給されるようになっている。

また、両シリンダヘッド１２Ｌ，１２Ｒの後述する両排気側カムシャフト３３Ｌ，３３Ｒ近傍には、それぞれ両排気側カムシャフト３３Ｌ，３３Ｒの回転に伴い、所定の割合で発生する基準位置信号を検出するための気筒判別センサ４２が配設されている。かかる基準位置信号は、クランクシャフト１４の基準位置の検出、気筒の判別に用いられる。

シリンダブロック１１には、冷却水通路を流れる冷却水の温度（冷却水温度）ｔｅを検出するための水温センサ４３が配設されている。ＥＣＵ７０はこの冷却水温度ｔｅを機関温度として把握する。さらに、両シリンダヘッド１２Ｌ，１２Ｒは、それぞれ吸気ポート２２、及び排気ポート３２を有しており、各吸気ポート２２には吸気通路２０が接続されており、各排気ポート３２には排気通路３０が接続されている。また、シリンダヘッド１２の各吸気ポート２２には、吸気バルブ（機関バルブ）２１が配設され、各排気ポート３２には排気バルブ３１が配設されている。

そして、左側気筒群ＬＳの各吸気バルブ２１の上方には、吸気バルブ２１を開閉駆動するための左側吸気側カムシャフト２３Ｌが配置され、右側気筒群ＲＳの各吸気バルブ２１の上方には、吸気バルブ２１を開閉駆動するための右側吸気側カムシャフト２３Ｒが配置されている。また、左側気筒群ＬＳの各排気バルブ３１の上方には、排気バルブ３１を開閉駆動するための左側排気側カムシャフト３３Ｌが配置され、右側気筒群ＲＳの各排気バルブ３１の上方には、排気バルブ３１を開閉駆動するための右側排気側カムシャフト３３Ｒが配置されている。

さらに、両吸気側カムシャフト２３Ｌ，２３Ｒの一端には、それぞれ吸気側タイミングプーリ２７が装着されており、両排気側カムシャフト３３Ｌ，３３Ｒの一端には、それぞれ排気側タイミングプーリ３４が装着されている。各タイミングプーリ２７，３４は、タイミングベルト３５を介して、クランクシャフト１４に同期回転可能に駆動連結されている。

従ってエンジン１０の作動時には、クランクシャフト１４からタイミングベルト３５及び各タイミングプーリ２７，３４を介して各カムシャフト２３Ｌ，２３Ｒ，３３Ｌ，３３Ｒに回転駆動力が伝達される。そしてこの回転駆動力に基づき各カムシャフト２３Ｌ，２３Ｒ，３３Ｌ，３３Ｒが回転することにより、各吸気バルブ２１、及び各排気バルブ３１が開閉駆動される。これら各バルブ２１，３１は、クランクシャフト１４の回転及びピストン１３の上下動に同期して、すなわち、吸気行程、圧縮行程、爆発・膨張行程、及び排気行程よりなるエンジン１０における一連の４行程に同期して、所定の開閉タイミングで駆動される。

更に両吸気側カムシャフト２３Ｌ，２３Ｒの近傍には、それぞれカム角センサ４４Ｌ，４４Ｒが配設されており、各カム角センサ４４Ｌ，４４Ｒは、両吸気側カムシャフト２３Ｌ，２３Ｒに連結された磁性体ロータ（図示しない）と電磁ピックアップ（図示しない）とから構成されている。また、磁性体ロータの外周には、複数の歯が等角度毎に形成され、吸気側カムシャフト２３の回転にともなうパルス状のカム角度信号が検出されるようになっている。

吸気通路２０の空気取り入れ側にはエアクリーナ２４が接続されており、吸気通路２０の途中にはアクセルペダル（図示しない）に連動して開閉駆動されるスロットルバルブ２６が配設されている。そして、かかるアクセルペダルが開閉されることにより、吸入空気量が調整される。

そして、スロットルバルブ２６の近傍には、スロットル開度ｔａを検出するスロットルセンサ４５が配設されている。さらに、スロットルバルブ２６の下流側には、吸気脈動を抑制するためのサージタンク２５が形成されている。そして、サージタンク２５には、サージタンク２５内における吸気圧力を検出する吸気圧力センサ４６が配設されている。また、各シリンダの吸気ポート２２の近傍には、燃焼室１５へ燃料を供給するためのインジェクタ１７が配設されている。各インジェクタ１７は、通電により開弁される電磁弁であり、各インジェクタ１７には、燃料ポンプ（図示しない）から圧送される燃料が供給される。

したがって、エンジン１０の作動時には、吸気通路２０には、エアクリーナ２４によって濾過された空気が取り込まれ、その空気の取り込みと同時に各インジェクタ１７から各吸気ポート２２に向けて燃料が噴射される。この結果、吸気ポート２２では混合気が生成され、混合気は、吸入行程において開弁される吸気バルブ２１の開弁にともなって、燃焼室１５に吸入される。そして、燃焼室１５における燃焼により発生した排ガスは、排気通路３０に配設された触媒コンバータ２８を通って、大気中に排出される。

また、本実施形態のエンジン１０には、吸気バルブ２１のバルブ開閉特性としてのバルブタイミング、即ち、吸気バルブ２１の開閉タイミングを変更してバルブオーバラップ量の変更を実現するためのバルブタイミング可変機構（以下「ＶＶＴ」という。）５０Ｌ，５０Ｒが配設されている。各ＶＶＴ５０Ｌ，５０Ｒはそれぞれ左側気筒群ＬＳ、右側気筒群ＲＳの吸気側タイミングプーリ２７に設けられ、油圧により駆動されるようになっている。このＶＶＴ５０Ｌ，５０Ｒは、各吸気側タイミングプーリ２７に対する吸気側カムシャフト２３Ｌ，２３Ｒの実相対回転位相を変化させることにより、吸気バルブ２１のバルブタイミングを連続的（無段階）に変更させるための機構である。これらＶＶＴ５０Ｌ，５０Ｒには、それぞれ対応するオイルコントロールバルブ（以下「ＯＣＶ」という。）８０Ｌ，８０Ｒ、及び、オイルポンプ６４Ｌ，６４Ｒが接続されている。

次に、これらＶＶＴ５０Ｌ，５０Ｒのシステム構成について、図２及び図３を参照して説明する。なお、説明の便宜上、図２には左側気筒群ＬＳにおけるＶＶＴ５０Ｌと、右側気筒群ＲＳにおけるＶＶＴ５０Ｒとを区別することなく、単にＶＶＴ５０が配設された吸気側カムシャフト２３近傍の模式面、及びＶＶＴ５０の制御システム即ち本実施形態におけるバルブ開閉特性制御装置の概略構成図を示すものとする。

ＶＶＴ５０の制御システムは前述のＥＣＵ７０を備えており、同ＥＣＵ７０は各種センサからの入力信号に基づいてＯＣＶ８０を作動制御することで、吸気バルブ２１を目標となるバルブタイミングに調整するためのＶＶＴ制御を行う。

図２に示すようにＶＶＴ５０は、略円環形状のハウジング５１と、その内部に収容されたベーン体５２とを有している。ハウジング５１は吸気側タイミングプーリ２７に、またベーン体５２は吸気側カムシャフト２３に、それぞれ一体回転可能に連結されている。なおこの例では、吸気側カムシャフト２３は同図２の時計回り方向に回転するものとする。

ベーン体５２の外周には、その径方向に延びる複数のベーン５３が形成されている。また、ハウジング５１の内周には、その周方向に延びる複数の凹部５４が形成されており、ベーン５３はこの凹部５４内にそれぞれ配設されている。そして各凹部５４内には、ベーン５３によって区画されることで、進角側圧力室５５と遅角側圧力室５６とがそれぞれ形成されている。なお、図２では、ベーン５３並びに凹部５４をそれぞれ２つずつ示すが、この数は適宜に変更してよい。

これら進角側圧力室５５、遅角側圧力室５６は適宜の油通路を介してＯＣＶ８０に接続されており、同ＯＣＶ８０には、クランクシャフト１４に駆動連結されたオイルポンプ６４から送られる作動油が供給される。ＯＣＶ８０は、同ＯＣＶ８０に印加される電圧のデューティ比ｄｖｔに応じて、進角側圧力室５５あるいは遅角側圧力室５６への作動油供給量を調整可能な弁となっている。そしてＯＣＶ８０は、ＥＣＵ７０の指令信号に基づいて動作し、作動油を進角側圧力室５５や遅角側圧力室５６に供給、あるいは進角側圧力室５５や遅角側圧力室５６から排出させる。その結果ベーン体５２は、進角側圧力室５５と遅角側圧力室５６との油圧の差によりハウジング５１に対して相対回動され、ひいては吸気側タイミングプーリ２７に対する吸気側カムシャフト２３の実相対回転位相が変更されて、吸気バルブ２１のバルブタイミングが変更される。

ＶＶＴ５０におけるバルブタイミング制御は、具体的には次のように行われる。
ＥＣＵ７０には、水温センサ４３からの冷却水温度情報に関する信号、クランク角センサ４０からのクランク角度信号、気筒判別センサ４２からの基準位置信号、カム角センサ４４Ｌ，４４Ｒからのカム角度信号、及びスロットルセンサ４５からのスロットル開度ｔａに関する信号等の機関運転状態を表すパラメータが入力される。そしてＥＣＵ７０は、これらのパラメータを基に機関運転状態に応じた適切なバルブタイミングを実現すべくベーン体５２の目標相対回転位相（以下、単に目標位相という）ｖｔｔを算出する。なおＥＣＵ７０は、前述したクランク角度信号、及び、カム角度信号に基づいてベーン体５２の実相対回転位相（以下、単に実位相という）ｖｔを把握するようになっている。

この実位相ｖｔが目標位相ｖｔｔと異なる場合、ＥＣＵ７０は、進角側圧力室５５及び遅角側圧力室５６のいずれか一方から作動油を排出するとともに他方に対して作動油を供給するようにデューティ比ｄｖｔを設定してＯＣＶ８０を作動制御する。その結果生じる進角側圧力室５５と遅角側圧力室５６との圧力差に応じてベーン体５２はハウジング５１に対して相対回動し、実位相ｖｔが目標位相ｖｔｔとなるように調整される。

そして、こうした調整の結果、目標位相ｖｔｔが実位相ｖｔと一致した場合、ＥＣＵ７０は、進角側圧力室５５及び遅角側圧力室５６に対する作動油の供給及び排出を停止するべくデューティ比ｄｖｔを保持デューティ比Ｋ（例えば約５０％）に設定する。この結果進角側圧力室５５及び遅角側圧力室５６の圧力が均等に保持されることで、ベーン体５２の実位相ｖｔが維持されるようになる。

なおＥＣＵ７０は上記したＯＣＶ８０の作動制御において、目標位相ｖｔｔと実位相ｖｔとの偏差に応じた大きさのデューティ比ｄｖｔを設定する。即ち、前記偏差が大きいほど、デューティ比ｄｖｔを、前記両圧力室５５，５６の圧力を均等とする保持デューティ比Ｋからかけ離れた値に設定する。

この場合例えば、目標位相ｖｔｔが実位相ｖｔよりも進角側にある際には、前記偏差が大きいほどデューティ比ｄｖｔは保持デューティ比Ｋからかけ離れた１００％側の値に設定される。こうした設定によりデューティ比ｄｖｔが保持デューティ比Ｋからかけ離れるほど、遅角側圧力室５６の圧力に対して進角側圧力室５５の圧力は大きなものとなる。逆に、目標位相ｖｔｔが実位相ｖｔよりも遅角側にある際には、前記偏差が大きいほどデューティ比ｄｖｔは保持デューティ比Ｋからかけ離れた０％側の値に設定される。こうした設定によりデューティ比ｄｖｔが保持デューティ比Ｋからかけ離れるほど、進角側圧力室５５の圧力に対して遅角側圧力室５６の圧力がより大きなものとなる。即ち、前記偏差が大きいほど両圧力室５５，５６の圧力差が増大され、速やかに実位相ｖｔが目標位相ｖｔｔに収束されることとなる。

ＶＶＴ５０においてベーン体５２は、ベーン５３が凹部５４の一方の側壁に当接する位相から同凹部５４の反対側の側壁に当接する位相までの範囲で相対回動できるようになっている。即ち、この相対回動可能な位相の範囲が、本実施形態のバルブタイミング制御における実位相ｖｔの制御範囲となる。以下では、ベーン体５２が最も遅角方向（吸気側カムシャフト２３の回転方向とは逆方向）に相対回動したときの位置、即ち上記制御範囲の遅角側の最大制御位置を「最遅角位置」という。そしてこの位置は、上記ＯＣＶ８０がＥＣＵ７０によって作動制御されていないときの初期位置、即ち機関停止時の位置として設定されている。一方、最も進角方向（吸気側カムシャフト２３の回転方向）に相対回動したときの位置、すなわち上記制御範囲の進角側の最大制御位置を「最進角位置」という。このように本実施形態のＶＶＴ５０では、進角側圧力室５５及び遅角側圧力室５６の圧力制御に基づき、ベーン体５２を上記「最遅角位置」から「最進角位置」までの範囲で相対回動させている。

また、ＶＶＴ５０には、機関始動時などの圧力低下時にベーン体５２の相対回動を規制（ロック）するロック機構９０が設けられている。即ち、図２に示すように、ベーン５３の一つには、吸気側カムシャフト２３の軸方向と平行に延びる段付きの収容孔９１が形成されており、この収容孔９１の内部の空間には、ロックピン９２が往復摺動可能に配設されている。

このロックピン９２は、図３及び図４にその断面構造を示すように、外周面が上記収容孔９１の内周面に摺接した状態で、図３に示す位置から図４に示す位置までの間を吸気側カムシャフト２３の軸方向に移動するようになっている。また、ロックピン９２はコイルばね９３によってハウジング５１側に向けて付勢されている。このロックピン９２の端部には拡径された段部９２ａが形成されており、この段部９２ａと上記収容孔９１の段部９１ａとの間には環状の空間であるロック解除用圧力室９４が形成されている。このロック解除用圧力室９４は、ベーン５３に形成された遅角側油通路９５を通じて遅角側圧力室５６に接続されており、同遅角側圧力室５６の圧力が伝達されるようになっている。

一方、ハウジング５１には、ベーン体５２が上記最遅角位置に位置するときに、ロックピン９２が挿入可能なロック穴９６が形成されている。図３に示すように、ロックピン９２がコイルばね９３の付勢力によってこのロック穴９６内に挿入されることで、ベーン体５２はハウジング５１に機械的に位置固定され、その相対回動が規制（ロック）されるようになる。即ち、この相対回動（可変動作）が規制された状態（ロック状態）においては、実位相ｖｔが最も遅角側の位相（ロック位相）に維持される。即ち、ロック機構９０は、吸気側カムシャフト２３の実位相ｖｔが所定のロック位相となったときにその実位相ｖｔの変更動作をロックすることで、吸気バルブ２１のバルブタイミングを所定のロック値にロックする。

このロック穴９６とロックピン９２の先端部とで形成される空間はロック解除用圧力室９７となっており、ベーン５３とハウジング５１との摺接面に形成された進角側油通路９８を通じて進角側圧力室５５に接続され、同進角側圧力室５５の圧力が伝達されるようになっている。

上記ロック解除用圧力室９４，９７の作動油の圧力は、ロックピン９２をロック穴９６から離脱させる方向に作用する。したがって、進角側圧力室５５及び遅角側圧力室５６の一方若しくは両方の圧力が高まり、ロック解除用圧力室９４，９７の圧力が十分に高まると、図４に示すように、ロックピン９２はロック穴９６から離脱する方向に移動して、上記相対回動のロックが解除される。本実施形態においては、このロックが解除された状態をロック解除状態ということとする。

なお本実施形態では、遅角側圧力室５６に連通したロック解除用圧力室９４よりも、進角側圧力室５５に連通したロック解除用圧力室９７の方が、ロックピン９２をロック穴９６から離脱させる方向への油圧の作用面積が大きくなっている。即ち、ロックピン９２に対してロック穴９６から離脱する方向に作用する力は、同じ大きさの圧力ならば遅角側圧力室５６の圧力よりも、進角側圧力室５５の圧力の影響を大きく受けることとなる。

こうして本実施形態では、機関始動直後等の低圧時にはベーン体５２の相対回動が最遅角位置即ちロック位相でロックされ、エンジン１０の回転速度ｎｅの上昇等に伴いオイルポンプ６４Ｌ，６４Ｒが十分な油圧を供給できるようになると上記ロックが解除されて実位相ｖｔの変更を行うことができるようになっている。そしてＥＣＵ７０は、エンジン１０における両気筒群ＬＳ，ＲＳ間の実位相ｖｔの差異即ちバルブタイミングの差異に起因したトルク変動を抑制するとともに、エンジン１０の運転状態に適したバルブタイミングへの速やかな変更を実現すべく、早期の確実なロック解除を図るための制御を行うようになっている。

以下、こうしたＶＶＴ５０の制御の詳細な処理手順について、図５〜８に示すフローチャートやマップを参照して説明する。
なお、これらフローチャートに示される一連の処理は、ＥＣＵ７０によって所定の制御周期をもって、左側気筒群ＬＳ側と右側気筒群ＲＳ側とで交互に繰り返し実行される。

図５のフローチャートに示すように、ＥＣＵ７０は先ずステップＳ１００において、目標位相ｖｔｔの算出を行う。この目標位相ｖｔｔは前述したように、エンジン１０の運転状態に適したバルブタイミングを実現すべく前述の各パラメータを基に算出される。即ちステップＳ１００は、目標位相ｖｔｔ、ひいては目標となるバルブタイミング（目標値）をエンジン１０の運転状態に基づいて設定する設定手段として機能する。なお本実施形態において目標位相ｖｔｔ、及び、実位相ｖｔは、前述のロック位相を基準（「０」）とした、ベーン体５２が同ロック位相から進角側に離間するほど大きい値とされている。

そしてステップＳ１０５では、両気筒群ＬＳ，ＲＳの少なくとも一方において抜け完了フラグがＯＦＦであるか否かが判定される。この「抜け完了フラグ」は、ロックピン９２がロック穴９６から離脱した（抜けが完了した）状態にあるか否か、即ち、ロック機構９０がロック解除状態にあるか否かを示すものである。この抜け完了フラグは、ロックピン９２がロック穴９６に挿入されてロック状態となっている状態で「ＯＦＦ」とされ、ロックピン９２がロック穴９６から離脱してロック解除状態となっている状態で「ＯＮ」とされる。なお、初期状態において前記抜け完了フラグは、予め両気筒群ＬＳ，ＲＳともにＯＦＦに設定されている。

なお本実施形態においてステップＳ１０５は、抜け完了フラグの設定処理である後述のステップＳ１３０とで、ロック機構９０がロック状態とロック解除状態とのいずれにあるかを判定する判定手段として機能する。

この判定結果がＹＥＳである場合、即ち、両気筒群ＬＳ，ＲＳの少なくとも一方においてロック機構９０がロック状態にあると判定された場合、処理はステップＳ１１０に移行される。他方、前記判定結果がＮＯである場合、即ち、両気筒群ＬＳ，ＲＳともロック機構９０がロック解除状態にあると判定された場合には、処理がステップＳ１２０に移行される。

ステップＳ１１０では、ステップＳ１００において算出された目標位相ｖｔｔが所定位相（所定の限度値）ｄ１以上であるか否かが判定される。なお、この所定位相ｄ１は、「０」より大きい値、即ちロック位相よりも進角側の位相に設定されている。

そしてこの判定結果がＹＥＳである場合、即ち目標位相ｖｔｔが所定位相ｄ１以上であると判定された場合、ステップＳ１１５において、前記目標位相ｖｔｔが前記所定位相ｄ１に設定される。即ち、ステップＳ１００で算出された目標位相ｖｔｔが所定位相ｄ１よりも大きい場合には前記目標位相ｖｔｔが所定位相ｄ１に置き換えられ、所定位相ｄ１と等しい場合はそのまま値が維持される。他方、前記判定結果がＮＯである場合、即ちステップＳ１００で算出された目標位相ｖｔｔが所定位相ｄ１未満であると判定された場合には、前記目標位相ｖｔｔの値が置き換えられることなく処理はステップＳ１２０に移行される。これらよって、目標位相ｖｔｔが所定位相ｄ１以下の範囲に制限されることとなる。

本実施形態においてステップＳ１０５，Ｓ１１５は、判定手段により両ロック機構９０の少なくとも一方がロック状態にあると判定されるときに、全ＶＶＴ５０における目標位相ｖｔｔをロック位相から所定位相ｄ１までの制限範囲内に制限するように機能する。即ち同ステップＳ１０５，Ｓ１１５は、判定手段により前述の判定がなされるときに、ロック解除状態にあるＶＶＴ５０のバルブタイミングの目標値を、上記ロック値との差が小さくなるように制限する制限手段として機能する。なお、ステップＳ１１０は、目標位相ｖｔｔが所定位相ｄ１よりもロック位相側にあるときに制限手段による目標位相ｖｔｔの制限を禁止する禁止手段として機能する。

例えば、ベーン体５２の実位相ｖｔがこの制限された目標位相ｖｔｔとなるようにＯＣＶ８０が駆動された場合には、前記実位相ｖｔが所定位相ｄ１以下に制限されることとなる。即ち、両ＶＶＴ５０の一方においてロック状態が解除されず他方においてのみロック解除状態となっているときに、このロック解除状態にある側のベーン体５２が前述のようにＯＣＶ８０の駆動によって相対回動されたとしても、両ＶＶＴ５０間即ち両気筒群ＬＳ，ＲＳ間における実位相ｖｔの差異は所定位相ｄ１以下に制限されることとなる。この所定位相ｄ１は、前述の実位相ｖｔの差異、即ちバルブタイミングの差異に起因するエンジン１０のトルク変動を十分に抑制可能な値に設定されている。

ステップＳ１２０では、目標位相ｖｔｔが所定位相ｄ２以上であるか否かが判定される。なお、この所定位相ｄ２は、「０＜ｄ２≦ｄ１」の関係を満たす値である。そしてこの判定結果がＮＯである場合、即ち目標位相ｖｔｔが所定位相ｄ２よりも小さいと判定された場合、ステップＳ１２５において、突当制御が実行される。この突当制御においては、実位相ｖｔを確実に「０」とすべく、ベーン体５２を最遅角位置に向けて相対回動させるための油圧制御が行われる。

具体的には、ＯＣＶ８０に印加される電圧のデューティ比ｄｖｔが「Ｋ−Ｘ」に設定される。ここで、Ｋは前述の保持デューティ比であり、Ｘは、ベーン体５２を最遅角位置まで確実に相対回動させることのできる所定のデューティ比（例えば２０％）である。従って本実施形態においては、ステップＳ１２０での処理時点において目標位相ｖｔｔが所定位相ｄ２以上となっていない限り、ベーン体５２は最遅角位置に向けて相対回動されることとなり、目標位相ｖｔｔに向けた相対回動が行われ得ないというヒステリシスが設けられていることになる。

他方、ステップＳ１２０における判定結果がＹＥＳである場合、ステップＳ１３０において、抜け完了フラグ設定処理が行われる。この抜け完了フラグ設定処理は、前述のステップＳ１０５での判定処理での判定対象となるフラグのＯＮ／ＯＦＦを、エンジン１０の運転状態等に基づいて設定するためのものである。

即ち図６のフローチャートに示すようにこの抜け完了フラグ設定処理では、先ずステップＳ２００において、エンジン１０が全開加速状態にあるか否かが判定される。この判定は、例えば、スロットルセンサ４５によって検出されたスロットル開度ｔａが所定角度（例えば３０°）を超えた状態にあるか否かに基づいて行われる。スロットル開度ｔａが前記所定角度を超えていれば全開加速状態と判定され、超えていなければ全開加速状態ではないと判定される。

この判定結果がＹＥＳである場合、即ち全開加速状態にあると判定された場合には、回転速度ｎｅが急上昇されており、これに伴い急上昇されたオイルポンプ６４の吐出圧が、ロックピン９２をロック穴９６から離脱させロック解除状態とするのに十分な状態に達しているとみなされ、ステップＳ２１０において抜け完了フラグがＯＮに設定される。他方、前記判定結果がＮＯである場合、処理はステップＳ２２０に移行される。

このステップＳ２２０においては、実位相ｖｔが所定位相ｄ３以上である状態、及び、回転速度ｎｅが所定速度ｒ１以上である状態の少なくとも一方の状態にあるか否かが判定される。なお、所定位相ｄ３は「０＜ｄ３＜ｄ１」の関係を満たす値であり、実位相ｖｔがこの所定位相ｄ３以上であれば、ベーン体５２がロック位置（前記最遅角位置）から完全に外れてロック機構９０がロック解除状態にあるとみなされる。また、所定速度ｒ１は、エンジン１０によって駆動されるオイルポンプ６４の吐出圧が、ロック機構９０をロック解除状態とするのに十分なほど高くなっていると想定される状態でのエンジン回転速度の値である。即ち、ステップＳ２２０での判定結果がＹＥＳである場合には、ステップＳ２１０において抜け完了フラグがＯＮに設定される。

他方、ステップＳ２２０における判定結果がＮＯである場合、ステップＳ２３０において、実位相ｖｔが所定位相ｄ４未満であり、且つ、回転速度ｎｅが所定速度ｒ２未満である状態か否かが判定される。なお、所定位相ｄ４は「０＜ｄ４＜ｄ３」の関係を満たす値であり、実位相ｖｔがこの所定位相ｄ４未満のときベーン体５２がほぼロック位置にあってロック機構９０はロック状態にある可能性が大きいとみなされる。また、所定速度ｒ２は「０＜ｒ２＜ｒ１」の関係を満たす値であり、オイルポンプ６４の吐出圧が、ロック機構９０をロック解除状態とするためには不十分であると想定される状態でのエンジン回転速度の値である。

即ち、ステップＳ２３０での判定結果がＹＥＳである場合には、前述の実位相ｖｔ及び回転速度ｎｅの大きさではロック機構９０をロック解除状態にあるとみなすことが不可能であるとされて、Ｓ２４０において抜け完了フラグがＯＦＦに設定される。なお、ステップＳ２３０での判定結果がＮＯである場合には、ステップＳ２２０，Ｓ２３０の条件のいずれにも属さないとして、ステップＳ２１０，Ｓ２４０での抜け完了フラグ設定が行われることなく、図６のフローチャートの処理が終了される。即ち本実施形態の抜け完了フラグ設定処理においては、ステップＳ２２０における判定基準値（所定位相ｄ３、所定速度ｒ１）とステップＳ２３０における判定基準値（所定位相ｄ４、所定速度ｒ２）との間にヒステリシスとなる数値差が設けられている。

なお本実施形態においてＥＣＵ７０は、水温センサ４３によって検出された前述の冷却水温度ｔｅに応じた所定速度ｒ１を設定するようになっており、この設定は例えば図７に示すようなマップＭ１０１に基づいて行われる。同マップＭ１０１は、予めＥＣＵ７０に記憶されたものであり、冷却水温度ｔｅと所定速度ｒ１との関係を示すものである。同マップＭ１０１に示すように、冷却水温度ｔｅが高いほど所定速度ｒ１も高い値を示すように設定されている。そして所定速度ｒ２は、上記所定速度ｒ１から前述のヒステリシス分を差し引いた値に設定されている。

こうした設定がなされているのは、オイルポンプ６４の吐出圧が、油温に応じて変化する油粘度の影響により、同じエンジン回転速度ｎｅであっても異なる値を示すためである。例えば冷却水温度ｔｅが高ければ、その影響により油温が高く油粘度が低いと推定されるため、オイルポンプ６４の油圧が比較的低いものになると考えられる。このようにしてＥＣＵ７０は、油温を推定するためのパラメータとして冷却水温度ｔｅを利用し、この温度ｔｅに応じた前述の所定速度ｒ１，ｒ２を設定することで、判定基準値として用いられるこれら所定速度ｒ１，ｒ２を、油温の影響によるオイルポンプ６４の吐出圧の変化を加味したものとするようにしている。

次にステップＳ１３５では、現在このフローチャート処理の対象となっている側の気筒群ＬＳ，ＲＳ（演算対象気筒群）の抜け完了フラグがＯＮであるか否かが判定される。この判定結果がＹＥＳである場合、即ち演算対象気筒群のロック機構９０がロック解除状態にあるとみなされる場合、処理はステップＳ１４０に移行され、通常フィードバック制御が行われる。この通常フィードバック制御では、前述したような、目標位相ｖｔｔと実位相ｖｔとの偏差に応じたデューティ比ｄｖｔの算出が行われ、実位相ｖｔが目標位相ｖｔｔとなるように、前述の算出結果に応じてＯＣＶ８０の作動制御が行われる。

従ってここでは、演算対象気筒群のロック機構９０がロック解除状態にあり、他方の気筒群のロック機構９０がロック状態にある場合に、演算対象気筒群のＶＶＴ５０は、実位相ｖｔが、前述の制限範囲内（所定位相ｄ１以下）に制限された目標位相ｖｔｔとなるように駆動制御される。一方ロック状態にある側のＶＶＴ５０のベーン体５２はロック位置にあるため、両気筒群ＬＳ，ＲＳ間における実位相ｖｔの差異は所定位相ｄ１以下に制限されることとなる。これにより、前述したように実位相ｖｔの差異即ちバルブタイミングの差異に起因したエンジン１０のトルク変動が制限されるようになる。

ところで、両圧力室５５，５６間に圧力差が存在する状態で、ロック機構９０をロック状態からロック解除状態に移行させる、即ちロックピン９２をロック穴９６から離脱させる場合、ロック穴９６及び収容孔９１とロックピン９２との間には、ロックピン９２の離脱方向とは反対方向に作用する摩擦力が生じることとなる。この摩擦力は前述の離脱に対する抵抗力となり、ロック状態からロック解除状態への移行が阻害される、即ちロック解除不良が生じる要因となる。

近年では、エンジン１０の実用回転速度域の低域側へのシフトが推し進められており、これに伴いオイルポンプ６４の吐出圧の確保が困難となる傾向にあるため、ロックピン９２を離脱方向に移動させる力が不足するなど、前述のロック解除不良が生じやすい状況にある。また、ＶＶＴ５０のレスポンスを向上すべく、吸気バルブ２１と吸気側カムシャフト２３との摩擦抵抗の低減やＶＶＴ５０の高容量化が図られる傾向にあり、こうした施策によるレスポンスの向上が、皮肉にもロックピン９２の離脱完了前における前記抵抗力の増大の誘因となって前述のロック解除不良を引き起こし兼ねない状況となっている。

このようなロック解除不良状態にあるロック機構９０をロック解除状態に移行させるためには、ＯＣＶ８０による油圧制御によって、両圧力室５５，５６間に圧力差が存在しない、即ちベーン体５２に対して油圧による相対回動力が作用しない状態を実現することが有効である。この状態では、前述の抵抗力が生じることなく、ロックピン９２の離脱が円滑に行われることとなる。この圧力差が存在しない状態を実現するには、ＯＣＶ８０の駆動制御においてデューティ比ｄｖｔを保持デューティ比Ｋに設定すればよいのであるが、実際には、作動油の温度や回転速度ｎｅの変動等により、前記圧力差が実際にゼロとなるデューティ比ｄｖｔがばらついて保持デューティ比Ｋと異なる値になってしまうことがある。この場合、デューティ比ｄｖｔを保持デューティ比Ｋに設定したとしても前述のばらつきの分だけベーン体５２に相対回動力が作用して前述の抵抗力が生じることとなる。

そこで本実施形態では、ステップＳ１３５における判定結果がＮＯである場合、即ち演算対象気筒群のロック機構９０がロック状態にあるとみなされる場合に、ステップＳ１４５においてロックピン抜き制御が行われるようになっている。このロックピン抜き制御は、ロック状態にあるロック機構９０を可能な限り速やかにロック解除状態へ移行すべく行われるＶＶＴ５０の油圧制御である。具体的には、デューティ比ｄｖｔを、所定範囲においてその下限値から上限値に向けて徐変させることでロック解除状態への移行の迅速化を図るものである。この「所定範囲」は、前述の保持デューティ比Ｋを含むものであり、前記下限値は同保持デューティ比Ｋよりも小さく、上限値は同保持デューティ比Ｋよりも大きく設定されている。

図８のフローチャートに示すようにこのロックピン抜き制御では、先ずステップＳ３００において、ＯＣＶ８０への出力値として現在設定されているデューティ比ｄｖｔが「Ｋ＋γ」以上、及び、「Ｋ−α」未満のいずれかの範囲にあるか否かが判定される。ここで、Ｋは前述の保持デューティ比である。そしてαは、「０＜α＜Ｘ」の関係を満たし、且つ、前記圧力差が実際にゼロとなるデューティ比ｄｖｔが保持デューティ比Ｋから遅角側にばらつく量の最大値よりも大きな所定のデューティ比（例えば５％）とされている。ちなみに前述の「Ｋ−α」は、前記所定範囲の下限値に相当する。また、γは「α＜γ」の関係を満たし、且つ、前記圧力差が実際にゼロとなるデューティ比ｄｖｔが保持デューティ比Ｋから進角側にばらつく量の最大値よりも大きな所定のデューティ比とされており、前述の「Ｋ＋γ」は、前記所定範囲の上限値に相当する。

このステップＳ３００での判定結果がＹＥＳである場合、前記デューティ比ｄｖｔが前記所定範囲から外れた状態（但し上限側に関しては上限値以上である状態）であるとみなされ、ステップＳ３１０においてデューティ比ｄｖｔの値が、前記下限値「Ｋ−α」に置き換えられる。そしてこのデューティ比ｄｖｔでのＯＣＶ８０駆動が行われる。

なお、図５のフローチャートの処理が開始されてから、ステップＳ１２５やステップＳ１４０でのデューティ比ｄｖｔの設定処理が一度も行われることなくステップＳ３００での判定処理がなされる場合、判定対象となるデューティ比ｄｖｔには、初期値として予め設定された、例えば「Ｋ−α」よりも小さい所定値が用いられる。即ちこの場合、ステップＳ３１０においてデューティ比ｄｖｔに「Ｋ−α」が与えられる。

他方、前記判定結果がＮＯである場合には、ステップＳ３２０において、ステップＳ３００で判定対象とされたデューティ比ｄｖｔが「Ｋ＋β」未満であるか否かが判定される。ここで、βは「β＜γ」の関係を満たす所定の値であり、本実施形態では実験等によって、前記圧力差が実際にゼロとなるデューティ比ｄｖｔが、前記所定範囲の中でも前述の「Ｋ−α」から「Ｋ＋β」まで（但し「Ｋ＋β」は含まれない）の範囲において存在する確率が高いことが判明している。即ちこのステップでは、判定対象となっている前述のデューティ比ｄｖｔが前記所定範囲においてロック解除状態への移行の実現性が高い側の範囲にあるか否かが判定される。

そしてこのステップＳ３２０での判定結果がＹＥＳである場合、即ち前述のロック解除状態への移行の実現性が高い側の範囲にあると判定された場合には、処理がステップＳ３３０に移行される。逆に前記判定結果がＮＯである場合、即ち前記実現性が低い側の範囲にあると判定された場合には、処理がステップＳ３４０に移行される。

ステップＳ３３０では、デューティ比ｄｖｔの値が、ステップＳ３２０で判定対象とされたデューティ比ｄｖｔの値に所定デューティ比Ａが加算されたものに置き換えられる。そしてこの置換後のデューティ比ｄｖｔでのＯＣＶ８０駆動が行われる。他方ステップＳ３４０では、デューティ比ｄｖｔの値が、ステップＳ３２０で判定対象とされたデューティ比ｄｖｔの値に所定デューティ比Ｂが加算されたものに置き換えられる。そしてこの置換後のデューティ比ｄｖｔでのＯＣＶ８０駆動が行われる。

従って、ステップＳ３３０，Ｓ３４０の処理が繰り返し実行された場合には、デューティ比ｄｖｔが徐々に増加されることとなる。なおここで、各所定デューティ比Ａ，Ｂは、「０＜Ａ＜Ｂ」の関係を満たすものとされている。よって例えば、ステップＳ３３０処理が繰り返されたときには、ステップＳ３４０処理が繰り返されたときよりもデューティ比ｄｖｔが緩やかな増加傾向を示しながら徐変されることとなる。こうして、前記所定範囲においてロック解除状態への移行の実現性が高い側の範囲では、同実現性が低い側の範囲に比べて緩やかな増加傾向でデューティ比ｄｖｔが徐変されることとなる。

図５、図６及び図８に示したこれら一連の処理が複数サイクル繰り返されることにより、演算対象気筒群においては、例えば、図９のタイムチャートにおいて線図１０１で示すようなデューティ比ｄｖｔの時系列変化が見られるようになる。

即ち、時点ｔ１以降、突当制御によって「Ｋ−Ｘ」に維持されたデューティ比ｄｖｔは、目標位相ｖｔｔがｄ２以上となることで（但し演算対象気筒群がロック状態となっていることが条件）、時点ｔ２において「Ｋ−α」に切り替えられ、その後「Ｋ＋β」に向けて、前述したように緩やかな増加傾向で直線的に徐変される。そして時点ｔ３においてデューティ比ｄｖｔが「Ｋ＋β」に至ると、同デューティ比ｄｖｔは、これまでよりも急な増加傾向で「Ｋ＋γ」に向けて直線的に徐変される。そして「Ｋ＋γ」に至ると、時点ｔ４においてデューティ比ｄｖｔは再び「Ｋ−α」とされる。

この「Ｋ−α」から「Ｋ＋γ」への徐変中においては、ベーン体５２に作用する相対回動力が遅角側から進角側に切り替わることとなる。この切替りの瞬間には、言うまでもなく、両圧力室５５，５６間の圧力差がゼロとなり、ロックピン９２の離脱し易い状況となる。本実施形態では前述したように、この圧力差が実際にゼロとなるデューティ比ｄｖｔが「Ｋ−α」から「Ｋ＋β」まで（但し「Ｋ＋β」は含まれない）の範囲に存在する確率が高いとされていることから、この範囲における徐変の増加傾向を、「Ｋ＋β」から「Ｋ＋γ」への徐変における増加傾向に比較して緩やかなものとしている。即ち、ロック解除状態への移行の実現性が高い範囲では、デューティ比ｄｖｔを緩やかに増加徐変させることで、これに伴う前記圧力差の増加傾向を緩慢にし、これによりロックピン９２の離脱に対する前述の抵抗力の増加傾向を緩慢とするようにしている。こうした作用によってロックピン９２をより確実に離脱させ得るようにしている。

一方、比較的ロック解除状態への移行の実現性が低いとされる「Ｋ＋β」から「Ｋ＋γ」までの範囲では、前述の「Ｋ−α」から「Ｋ＋β」への徐変における増加傾向に比較して急な増加傾向での徐変が行われるようになっている。こうすることで、例えば「Ｋ−α」から「Ｋ＋β」への徐変における増加傾向を「Ｋ＋β」から「Ｋ＋γ」への徐変においても継続した場合と比較して、「Ｋ＋γ」までの徐変に要する時間が短縮されるようになる。仮にロックピン抜き制御に要する時間が長くなれば、その分、通常フィードバック制御の開始が遅れ、ひいては、機関運転状態に応じた適切なバルブタイミングの実現が遅れることとなり、運転フィーリングの悪化等の要因となる。従って、その防止のためにロックピン抜き制御の所要時間を前述のようにして短縮することは特に有用である。

前述したような、時点ｔ２〜ｔ４におけるこうしたデューティ比ｄｖｔの増減制御は、演算対象気筒群の抜け完了フラグがＯＮとなるまで繰り返される（時点ｔ４〜ｔ７）。そして前述の徐変期間中に前記抜き完了フラグがＯＦＦからＯＮに切り替わると（時点ｔ７）、通常フィードバック制御に移行される。線図１０１においては、目標位相ｖｔｔと実位相ｖｔとの偏差の大きさに応じて、デューティ比ｄｖｔが一旦「Ｋ＋γ」を超えた値ｄｖｔｍａｘとされた後に、収束方向に向けて徐々に減少されている。

なお、ＥＣＵ７０及びＯＣＶ８０は、実位相ｖｔが目標位相ｖｔｔとなるように、即ち吸気バルブ２１のバルブタイミングが目標のバルブタイミング（目標値）となるように各可変機構（ＶＶＴ５０）を駆動制御する駆動手段を構成する。

本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
（１）本実施形態によれば、ＥＣＵ７０は、両気筒群ＬＳ，ＲＳのうち少なくとも一方のロック機構９０がロック状態にあると判定すると、両ＶＶＴ５０の目標位相ｖｔｔをロック位相から所定の限度値（所定位相ｄ１）までの制限範囲内の値に制限する。従って、こうして制限された目標位相ｖｔｔに向けてＶＶＴ５０が駆動制御されることにより、両ロック機構９０間の実位相ｖｔの差異が制限されることとなる。よって、この差異即ちバルブタイミングの差異に起因する内燃機関のトルク変動を抑制することができるようになる。

また本実施形態においては、例えば両ロック機構９０が共にロック状態にあった場合、その一方がその後ロック解除状態に移行したときには、目標位相ｖｔｔがこの移行の時点において既に前述の制限が行われた値、即ち、所定位相ｄ１以下の値に設定されていることになる。一方例えば、両ロック機構９０の一方がロック状態にあると判定されたときにのみ前述の制限が行われるようにした場合には、前述のロック解除状態への移行後に前記判定がなされ、その後この判定結果に基づいて目標位相ｖｔｔの制限が行われることになる。従って、こうした態様に比較して本実施形態では、前述の判定処理等が存在することに起因した処理遅延を生じることなく迅速に前述の実位相ｖｔの差異を制限することが可能になる。

（２）ＥＣＵ７０は、ステップＳ１１５での処理において目標位相ｖｔｔを、前記ロック位相とは異なる値である所定位相ｄ１に設定する。これによれば、ロック解除状態にある側のＶＶＴ５０は、ロック位相とは異なる目標位相ｖｔｔに向けて駆動制御され、この位相ｖｔｔに保持される。よって、ＶＶＴ５０は、ロック機構９０によるロックがなされない位相状態に置かれることとなり、同ロック機構９０における不必要なロック（誤ロック）が抑制されるようになる。

（３）ＥＣＵ７０は、ステップＳ１００で算出された目標位相ｖｔｔが所定位相ｄ１未満である、即ち、所定位相ｄ１よりもロック位相側にある旨の判定がなされたとき、目標位相ｖｔｔを変更することなくそのまま維持する。よって例えば、ステップＳ１００で算出された目標位相ｖｔｔをその大小に拘わらず一律に所定位相ｄ１に置き換える態様と比較して、ステップＳ１００で算出された目標位相ｖｔｔが所定位相ｄ１未満であるとき、これが大きくなるように、即ちロック位相から遠ざけられるように変更されることがなくなる。従って、不必要にバルブタイミングの差異を増大させることなく前記トルク変動を有効に抑制することができる。

なお、実施の形態は前記に限定されるものではなく、例えば、以下の様態としてもよい。
・前記実施形態では、両気筒群ＬＳ，ＲＳの少なくとも一方のロック機構９０がロック状態にあり、且つ、ステップＳ１００で算出された目標位相ｖｔｔが所定位相ｄ１以上であると判定されたとき、前記目標位相ｖｔｔが一定の所定位相ｄ１に置き換えられた。しかしこのとき、前述の制限範囲内であれば、所定位相ｄ１以外の位相に置き換えられるようにしてもよい。また、一定値に置き換えられる必要はなく、状況に応じて前記制限範囲内で変動する値に置き換えられるようにしてもよい。但し前記実施形態においては、図５のフローチャートにおけるステップＳ１４０の通常フィードバック制御への移行を可能とするために、所定位相ｄ２以上の値に置き換えられる必要がある。

・前記実施形態では、両気筒群ＬＳ，ＲＳの少なくとも一方のロック機構９０がロック状態にあると判定されたとき、目標位相ｖｔｔを、両気筒群ＬＳ，ＲＳについて同一の値となるように制限したが、これに限らず、前述のトルク変動を抑制できる程度であれば両気筒群ＬＳ，ＲＳの相互間で異なる値となるように制限してもよい。

・前記実施形態では、ステップＳ１００で算出された目標位相ｖｔｔが所定位相ｄ１未満であるか否かについての判定処理（ステップＳ１１０処理）を行い、この処理において所定位相ｄ１未満であると判定されたときに前記目標位相ｖｔｔを変更することなくそのまま維持するようにしたが、この判定処理を省略してもよい。即ちこの場合、両気筒群ＬＳ，ＲＳの少なくとも一方のロック機構９０がロック状態にあると判定されたときには、ステップＳ１００で算出された目標位相ｖｔｔの大小に拘わらず同目標位相ｖｔｔが所定位相ｄ１に置き換えられることとなる。

・両気筒群ＬＳ，ＲＳのロック機構９０が共にロック状態にあると判定された場合には、目標位相ｖｔｔの制限を行わないようにしてもよい。即ち両ロック機構９０の一方がロック状態にあると判定された場合にのみ、前述の制限を行うようにしてもよい。

・両気筒群ＬＳ，ＲＳのロック機構９０の一方のみがロック状態にあると判定された場合に、他方のロック機構９０、即ちロック解除状態にあるロック機構９０に対してのみ目標位相ｖｔｔの制限を行うようにしてもよい。

・前記実施形態では、所定位相ｄ１を「０」とは異なる値とすることで、目標位相ｖｔｔをロック位相とは異なる位相に制限するようにしたが、これに代えて、所定位相ｄ１を「０」とすることで目標位相ｖｔｔをロック位相とするようにしてもよい。

・保持デューティ比Ｋを、両圧力室５５，５６間の圧力差が実際にゼロとなるデューティ比ｄｖｔとすべく、学習処理を通じて定期的に置き換えるようにしてもよい。この場合、両圧力室５５，５６間の圧力差が実際にゼロとなるデューティ比ｄｖｔと、保持デューティ比Ｋの学習値との最大誤差よりも前述の所定デューティ比α，γを大きく設定するのが望ましい。

・前記実施形態では、前述のデューティ比ｄｖｔの徐変が行われるか否かの判定基準値（所定速度ｒ１，ｒ２）が、ロック解除に影響を与える油温に応じて設定されるようになっていたが、これに限定されず、例えば、予め設定された単一の固定値とされてもよい。

・前述のロックピン抜き制御において、デューティ比ｄｖｔを、前述の所定範囲においてその上限値から下限値に向けて徐変させるようにしてもよい。また前記実施形態では、前記上限値を下限値よりも保持デューティ比Ｋから離間した値としたが、下限値を上限値よりも保持デューティ比Ｋから離間した値としてもよい。

・前記実施形態では、図５のフローチャートの処理が開始されてから、ステップＳ１２５やステップＳ１４０でのデューティ比ｄｖｔの設定処理が一度も行われることなくステップＳ３００での判定処理がなされる場合、判定対象となるデューティ比ｄｖｔの初期値として、「Ｋ−α」よりも小さい所定値が用いられた。しかしこれに代えて、前記初期値として「Ｋ−α」を用いるようにしてもよい。但しこの場合、ステップＳ３００における判定結果がＮＯとなることから、ステップＳ３３０においてデューティ比ｄｖｔが「Ｋ−α＋Ａ」に置き換えられることとなる。

・ＥＣＵ７０による前述のＶＶＴ制御（図５等のフローチャートに示す一連の処理に相当）において、突当制御に関連する処理（例えばステップＳ１２０，Ｓ１２５）やロックピン抜き制御に関連する処理（例えばステップＳ１３５，Ｓ１４５）を省略してもよい。

・前記実施形態では、両圧力室５５，５６の油圧に基づく外力によってロックピン９２を移動させるようにしたが、これに限定されない。例えば、両圧力室５５，５６に油圧を供給するための油圧経路とは別に、油圧経路を特段に設けてオイルポンプ６４とは別の油圧源を同経路に設け、同油圧源を用いてロックピン９２に油圧を供給するようにしてもよい。この場合、このロック機構９０を、ロックピン９２に作用する油圧が所定圧以上となることでロック解除可能となるように構成してもよく、所定圧未満となることでロック解除可能となるように構成してもよい。また油圧を利用した態様に限らず、例えば、電磁アクチェータ等の専用のアクチェータを用いてロックピン９２を移動させるようにしてもよい。但しこの場合、前述の実最適デューティ比ＤＦは、例えば保持デューティ比Ｋと同等となる。

・前記実施形態では、遅角側圧力室５６に連通したロック解除用圧力室９４よりも、進角側圧力室５５に連通したロック解除用圧力室９７の方が、ロックピン９２をロック穴９６から離脱させる方向への油圧の作用面積が大きく設定されたが、これに限定されない。進角側のロック解除用圧力室９７における前記作用面積が遅角側のロック解除用圧力室９４における前記作用面積以下であってもよい。

・前記実施形態では、ピン形状のロックピン９２を用い、これとロック穴９６との係合によってベーン体５２の相対回動をロックするようにしたが、これに限らず、ピン形状ではない部材を用いてベーン体５２の相対回動をロックするようにしてもよい。

・前記実施形態では、前記最遅角位置においてベーン体５２の相対回動をロック可能なロック機構９０を備えた態様において本発明を適用したが、これに限定されない。例えば、前記最進角位置と前記最遅角位置との中間位置において前記相対回動をロック可能なロック機構を備えた態様にいて本発明を適用してもよい。この場合、制限手段によって目標位相ｖｔｔが、ロック位相から所定の限度値までの制限範囲内において、同ロック位相から進角側及び遅角側の両側に制限されるようにしてもよく、また、進角側及び遅角側の一方側に制限されるようにしてもよい。

・排気側カムシャフト３３（３３Ｌ，３３Ｒ）側にＶＶＴを設け、排気バルブ３１のバルブタイミングを可変とした態様においてこの排気側に本発明を適用してもよい。この場合、排気バルブ３１のバルブタイミングのみ可変とした態様に限らず、吸気バルブ２１及び排気バルブ３１の両バルブタイミングを可変とした態様において、吸気側及び排気側の両方に本発明を適用するようにしてもよい。

・前記内燃機関は、前記実施形態において記載したＶ型エンジンに限定されず、例えば、水平対向型エンジンであってもよい。また、直列配置された複数の気筒を、それぞれ別個のカムシャフト及びＶＶＴを有する複数の気筒群に群分けしたタイプのエンジンであってもよい。

・気筒群の数は二つに限定されない。例えば三つ以上であってもよい。
・上記したバルブ開閉特性としては、バルブタイミングの他に、例えば、吸気バルブのリフト量等のリフト態様、排気バルブのリフト量等のリフト態様や、両バルブの開期間のオーバーラップ量等が挙げられる。

一実施形態のガソリンエンジンシステムの概略構成を示す図。 同実施形態のバルブタイミング制御装置の概略構成を示す模式図。 同実施形態のロック機構の断面構造を示す図。 同実施形態のロック機構の断面構造を示す図。 同実施形態のＥＣＵによる処理の手順を示すメインフローチャート。 同実施形態の抜け完了フラグ設定処理における処理手順を示すフローチャート。 同実施形態の冷却水温度と所定速度との関係を示すマップ。 同実施形態のロックピン抜き制御における処理手順を示すフローチャート。 同実施形態におけるデューティ比の変化を示すタイムチャート。

符号の説明

１０…Ｖ型６気筒エンジン、２１…吸気バルブ、３１…排気バルブ、２３，２３Ｌ，２３Ｒ…吸気側カムシャフト、５０…ＶＶＴ、７０…ＥＣＵ、８０…ＯＣＶ、９０…ロック機構、ｄ１…所定位相、ＬＳ…左側気筒群、ＲＳ…右側気筒群、ｖｔ…実相対回転位相、ｖｔｔ…目標相対回転位相。

Claims (4)

1. 複数の気筒群を有する内燃機関において前記各気筒群に対応して各別に設けられ、それら各気筒群の機関バルブのバルブ開閉特性を可変とする可変機構と、前記各可変機構にそれぞれ設けられ、それら可変機構によるバルブ開閉特性を所定のロック値にロック可能なロック機構と、前記バルブ開閉特性にかかる目標値を機関運転状態に基づいて設定する設定手段と、前記バルブ開閉特性が前記目標値となるように各可変機構を駆動制御する駆動手段とを備えた内燃機関のバルブ開閉特性制御装置において、
   前記各可変機構は機関バルブを開閉駆動するカムシャフトの回転位相を前記設定手段により設定される目標回転位相に変更することでそのバルブタイミングを可変とするものであり、
   前記ロック機構は前記カムシャフトの回転位相が所定のロック位相となったときにその回転位相の変更動作をロックするものであり、
   前記ロック機構によりその可変動作がロックされたロック状態と同ロックを解除したロック解除状態のいずれにあるかを前記各可変機構について各別に判定する判定手段と、
   前記判定手段により前記各可変機構のうちその一部が前記ロック状態にあると判定されるときに、少なくとも前記ロック解除状態にある可変機構の前記目標回転位相を、前記ロック位相から所定の限度値までの制限範囲内に制限するとともに前記ロック位相とは異なる値に設定する制限手段と
   を備えることを特徴とする内燃機関のバルブ開閉特性制御装置。
2. 前記目標回転位相が前記限度値よりも前記ロック位相側にあるときに前記制限手段による前記目標回転位相の制限を禁止する禁止手段を更に備える
   請求項１に記載の内燃機関のバルブ開閉特性制御装置。
3. 前記内燃機関は複数の前記気筒群が所定の角度間隔をおいて配置されたＶ型を呈してなる
   請求項１又は２に記載の内燃機関のバルブ開閉特性制御装置。
4. 前記制限手段は前記判定手段により全ての前記可変機構がロック状態にあると判定されるときに、全ての前記可変機構について前記目標値にかかる制限を行う
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関のバルブ開閉特性制御装置。

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