JP5115605B2 - バルブタイミング調整装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両に搭載される内燃機関において、クランク軸からのトルク伝達によりカム軸が開閉する動弁の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、クランク軸と連動して回転するハウジング並びにカム軸と連動して回転するベーンロータを備え、内燃機関の回転と同期して供給源から供給される作動液によりバルブタイミングを調整する流体駆動式のバルブタイミング調整装置が知られている。一般に、流体駆動式のバルブタイミング調整装置は、ハウジング内部においてベーンロータのベーンが回転方向に区画する複数の作動室に対し、作動液の入出を制御することにより、ハウジングに対するベーンロータの回転位相を変化させる構成となっている。

ここで、こうした流体駆動式のバルブタイミング調整装置の一種に、回転位相をロックするロック機構を備えたものが、特許文献１に開示されている。この特許文献１のバルブタイミング調整装置では、特定の作動室に連通するロック解除室を設け、当該特定作動室からロック解除室へ流入する作動液の圧力上昇により、回転位相のロックを解除する構成を採用している。

特開２００３−３１４３１１号公報

さて、内燃機関の始動後において、供給源からの作動液の供給圧力が低いことに起因して回転位相のロック解除が遅れるために、各作動室に対する作動液の入出を制御する通常制御で回転位相を変化させることが阻害される旨、特許文献１には開示されている。そこで、特許文献１のバルブタイミング調整装置では、回転位相のロック解除を検知した後、通常制御を実行するようにしているが、この場合、ロック解除の検知を待つ分、通常制御の実行が遅れ、内燃機関の燃費や排ガス特性等の運転性能を悪化させるおそれがあった。

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、内燃機関の始動後の運転性能を確保するバルブタイミング調整装置を提供することにある。

請求項１に記載の発明は、車両に搭載される内燃機関において、クランク軸からのトルク伝達によりカム軸が開閉する動弁のバルブタイミングを、内燃機関の回転と同期して供給源から供給される作動液により調整するバルブタイミング調整装置であって、クランク軸と連動して回転するハウジングと、カム軸と連動して回転し、ハウジングの内部において複数の作動室を回転方向に区画するベーンを有し、各作動室に対する作動液の入出によりハウジングに対する回転位相が変化するベーンロータと、回転位相をロックするロック手段であって、作動室としての特定作動室に連通するロック解除室を有し、特定作動室からロック解除室へ流入する作動液の圧力上昇により回転位相のロックを解除するロック手段と、内燃機関が始動すると、作動液の温度低下に追従して減少する周波数にて特定作動室への作動液の流入を断続させる初期制御を実行した後、各作動室に対する作動液の入出を制御する通常制御へ切り替えて回転位相を変化させる制御手段とを、備えることを特徴とする。

このような請求項１に記載の発明では、内燃機関が始動すると、初期制御が実行されることにより、ロック手段のロック解除室に連通する特定作動室に対して作動液の流入が断続されるので、当該特定作動室からロック解除室への作動液の流入も断続されることとなる。これによれば、内燃機関の始動直後においてロック手段により回転位相がロックされた状態下、特定作動室へ流入する作動液により回転位相を変化させない圧力範囲で、当該特定作動室からさらにロック解除室へと流入する作動液の圧力上昇を、確実に生じさせ得る。故に、初期制御の実行により、ロック解除室への流入作動液を圧力上昇させて回転位相のロックを解除した後には、速やかな通常制御への切り替えにより、各作動室に対する作動液の入出制御で回転位相を変化させて、内燃機関の運転性能を確保することが可能となる。
さらに、請求項１に記載の発明によれば、特定作動室への作動液の流入を初期制御の実行により断続させるための周波数は、当該流入を阻害する粘度低下を招くような作動液の温度低下に追従して、減少する。その結果、各周期において作動液を特定作動室及びロック解除室へ順次流入させる時間は、作動液の温度低下に追従して周波数が減少するほど、延長されることになるので、当該温度低下の状況にあっても、ロック解除室における作動液の圧力を確実に上昇させ得る。故に、初期制御が実行される内燃機関の始動直後においては、ロック解除室への流入作動液の圧力上昇を生じさせて回転位相のロックを解除し、さらには速やかに通常制御へと切り替えることで、内燃機関の運転性能の確保が可能となる。

請求項２に記載の発明によると、ロック手段は、ロック解除室における作動液の圧力低下により回転位相をロックし、制御手段は、内燃機関の停止に伴って特定作動室から作動液を排出させる停止制御を、実行する。このような発明では、内燃機関の停止に伴って停止制御が実行されることにより、特定作動室から作動液が排出されるので、当該特定作動室に連通するロック解除室からも作動液が排出されることになる。その結果、ロック解除室における作動液の圧力低下が生じるので、内燃機関の始動前の停止中は、ロック手段により回転位相がロックされた状態となる。故に、内燃機関の始動中においては、供給源からの作動液の供給圧力が低いこと等に起因して、特定作動室における作動液の圧力上昇が十分に生じ得ないことも、考えられる。しかし、初期制御が実行される内燃機関の始動直後においては、ロック解除室への流入作動液の圧力上昇を生じさせて回転位相のロックを解除し、さらには速やかに通常制御へと切り替えることで、内燃機関の運転性能の確保が可能となるのである。

請求項３に記載の発明によると、ベーンロータの回転中心線は、水平面上における車両の鉛直線に対して交差する。このような発明によれば、水平面上の車両の鉛直線に対して回転中心線が交差するベーンロータは、当該回転中心線まわりとなる回転方向に区画される作動室のいずれかが上方に位置する状態で、内燃機関と共に停止する。故に、内燃機関の停止に伴って上方位置に留まることになった特定作動室からは、重力作用によって作動液の排出が促進されるので、特定作動室における作動液の圧力上昇が内燃機関の始動中において十分に生じ得ない可能性は、高くなると考えられる。しかし、初期制御が実行される内燃機関の始動直後においては、ロック解除室への流入作動液の圧力上昇を生じさせて回転位相のロックを解除し、さらには速やかに通常制御へと切り替えることで、内燃機関の運転性能の確保が可能となるのである。

請求項４に記載の発明によると、通常制御において制御手段は、各作動室のうち特定作動室への作動液の流入から開始する。このような発明では、初期制御の実行により、ロック解除室への流入作動液を圧力上昇させて回転位相のロックを解除した後には、通常制御への切り替えにより、各作動室のうち特定作動室への作動液の流入から開始される。このとき、ロック解除室と連通する特定作動室の作動液も圧力上昇した状態にあるので、特定作動室への作動液の流入により、速やかに回転位相を変化させて内燃機関の運転性能を確保することが可能となる。

請求項５に記載の発明によると、制御手段は、作動液の温度低下に追従して延長される継続時間が経過すると、初期制御を終了する。このような発明によれば、特定作動室への作動液の流入を断続させる初期制御の継続時間は、当該流入を阻害する粘度低下を招くような作動液の温度低下に追従して、延長される。即ち、通常制御への切り替え前において作動液を特定作動室及びロック解除室へ順次流入させる合計時間は、作動液の温度低下に追従して延長されるので、当該温度低下の状況にあっても、ロック解除室における作動液の圧力を確実に上昇させ得る。故に、初期制御が実行される内燃機関の始動直後においては、ロック解除室への流入作動液の圧力上昇を生じさせて回転位相のロックを解除し、さらには速やかに通常制御へと切り替えることで、内燃機関の運転性能の確保が可能となる。

請求項６に記載の発明によると、ベーンは、作動液の流入により回転位相を進角側及び遅角側のうち特定側へ変化させる特定作動室と、作動液の流入により特定側とは逆側へ回転位相を変化させる作動室としての逆側作動室とを、ベーンロータの回転方向に区画し、初期制御において制御手段は、特定作動室への作動液の流入と、逆側作動室への作動液の流入とを、交互に繰り返す。このような発明の初期制御では、特定作動室への作動液の流入により進角側及び遅角側のうち特定側へ回転位相を変化させる作動と、逆側作動室への作動液の流入により当該特定側とは逆側へ回転位相を変化させる作動とが、交互に繰り返されることになる。その結果、特定作動室への作動液の流入が断続されるだけでなく、ハウジング及びベーンロータ間の界面から異物が排除され得る。故に、初期制御が実行される内燃機関の始動直後においては、ロック解除室への流入作動液の圧力上昇を生じさせて回転位相のロックを解除し、さらには速やかに通常制御へと切り替えてハウジング及びベーン間の回転位相を確実に変化させることで、内燃機関の運転性能の確保が可能となる。

第一実施形態によるバルブタイミング調整装置を示す構成図である。 図１のII−II線断面図である。 図２とは異なる作動状態を示す断面図である。 図１とは異なる作動状態を示す断面図である。 図１の制御回路が実施する制御フローを説明するためのフローチャートである。 第二実施形態によるバルブタイミング調整装置の制御回路が実施する制御フローを説明するためのフローチャートである。 図６のＳ２０１について説明するための特性図である。 第三実施形態によるバルブタイミング調整装置を示す構成図である。 図８の制御回路が実施する制御フローを説明するための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１，２は、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を、車両の内燃機関に適用した例を示している。バルブタイミング調整装置１は、カム軸２が開閉する「動弁」としての吸気弁のバルブタイミングを、「作動液」としての作動油により調整する。バルブタイミング調整装置１は、クランク軸（図示しない）からカム軸へ機関トルクを伝達する伝達系に設置されて作動油により駆動される駆動部１０と、駆動部１０への作動油供給を制御する制御部４０とを備えている。

（駆動部）
駆動部１０において、図１に示すように金属製のハウジング１２は、円筒状の環本体１２０と、仕切部として複数のシュー１２１，１２２，１２３，１２４とを有している。各シュー１２１，１２２，１２３，１２４は、環本体１２０において回転方向に所定間隔ずつあけた箇所から内周側へ突出している。回転方向に隣り合うシュー１２１，１２２，１２３，１２４の間には、それぞれ収容室２０が形成されている。

ハウジング１２はさらに、図１，２に示すように複数の歯が回転方向に並ぶスプロケット１２６を、環本体１２０と同軸上に有している。ハウジング１２は、スプロケット１２６の歯に掛け渡される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。かかる連繋により内燃機関の回転中は、クランク軸からスプロケット１２６へ機関トルクが伝達されることで、ハウジング１２がクランク軸と連動して図１の時計方向へ回転する。

図１，２に示すように金属製のベーンロータ１４は、ハウジング１２の内部に同軸上に収容されている。本実施形態のベーンロータ１４は、ハウジング１２と共通となる回転中心線Ｏが水平面上における車両の鉛直線Ｖに対して実質９０度をもって交差するように、配置されている。尚、回転中心線Ｏと鉛直線Ｖとの交差角度については、９０度以外であっても、勿論よい。

ベーンロータ１４は、円柱状の回転軸１４０と、ベーン１４１，１４２，１４３，１４４とを有している。回転軸１４０は、カム軸２に対して同軸上に固定されている。これによりベーンロータ１４は、カム軸２と連動して図１の時計方向に回転すると共に、ハウジング１２に対して相対回転可能となっている。各ベーン１４１，１４２，１４３，１４４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外周側へ突出し、それぞれ対応する収容室２０に収容されている。

各ベーン１４１，１４２，１４３，１４４は、それぞれ対応する収容室２０を回転方向に区画することで、複数の作動室２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８，２９をハウジング１２の内部に形成している。具体的に、シュー１２１及びベーン１４１の間には進角作動室２２が形成され、シュー１２２及びベーン１４２の間には進角作動室２３が形成され、シュー１２３及びベーン１４３の間には進角作動室２４が形成され、シュー１２４及びベーン１４４の間には進角作動室２５が形成されている。また、シュー１２２及びベーン１４１の間には遅角作動室２６が形成され、シュー１２３及びベーン１４２の間には遅角作動室２７が形成され、シュー１２４及びベーン１４３の間には遅角作動室２８が形成され、シュー１２１及びベーン１４４の間には遅角作動室２９が形成されている。

図１，２に示すようにベーン１４１には、円柱状のロック部材３０を同軸上に往復移動可能に収容する収容孔３１が、円筒孔状に形成されている。それらロック部材３０と収容孔３１との間には、ベーン１４１を貫く連通孔３４を通じて進角作動室２２と連通するようにして、ロック解除室３２が常時確保されている。また、ロック部材３０と収容孔３１との間には、ロックスプリング３３が介装されている。

図２，３に示すようにロック部材３０は、進角作動室２２からロック解除室３２へ流入する作動油の圧力に基づく駆動力Ｆｄと、ロックスプリング３３により生じる復原力Ｆｓとを、相反方向に受ける。その結果、ロック解除室３２への流入油の圧力低下によりロック部材３０は、復原力Ｆｓの作用方向に付勢されて図２の如くハウジング１２の嵌合孔１２８と嵌合することで、ハウジング１２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）をロックする。ここで本実施形態では、図１に示す最遅角位相において、回転位相がロックされるようになっている。一方、ロック解除室３２への流入油の圧力上昇によりロック部材３０は、当該圧力による駆動力Ｆｄの作用方向に駆動されて図３の如く嵌合孔１２８から離脱することで、回転位相のロックを解除する。ここで本実施形態では、復原力Ｆｓに抗してロック部材３０を嵌合孔１２８から離脱させるための駆動力Ｆｄを生むロックの解除油圧は、内燃機関の運転中にハウジング１２に対してベーンロータ１４を相対回転させるのに必要な油圧よりも、低く設定されている。

以上の駆動部１０では、ロック部材３０による回転位相のロック解除下、各作動室２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８，２９に対する作動油の入出により、回転位相が変化してバルブタイミングが調整される。具体的には、進角作動室２２，２３，２４，２５への作動油の流入と遅角作動室２６，２７，２８，２９からの作動油の排出とにより、回転位相が進角側へと変化し、それに応じてバルブタイミングが進角する。その結果、図４に示すように本実施形態では、遅角作動室２６を最小サイズに確保した状態でベーン１４１が進角側のシュー１２２に回転方向に当接することにより、回転位相が最進角位相に制限される。一方、回転位相のロック解除下、遅角作動室２６，２７，２８，２９への作動油の流入と進角作動室２２，２３，２４，２５からの作動油の排出とにより、回転位相が遅角側へと変化し、それに応じてバルブタイミングが遅角する。その結果、図１に示すように本実施形態では、進角作動室２２を最小サイズに確保した状態でベーン１４１が遅角側のシュー１２１に回転方向に当接することにより、回転位相が最遅角位相に制限される。また一方、回転位相のロック解除下、進角作動室２２，２３，２４，２５及び遅角作動室２６，２７，２８，２９に作動油が留められることにより、回転位相と共にバルブタイミングは、カム軸２に作用する変動トルクの影響の範囲内で保持される。

（制御部）
制御部４０において、図１，２に示すように進角通路４２は、カム軸２及びベーンロータ１４を貫通することで、進角作動室２２，２３，２４，２５と常時連通している。また、図１に示すように遅角通路４６は、カム軸２及びベーンロータ１４を貫通することで、遅角作動室２６，２７，２８，２９と常時連通している。

供給通路５０は、ポンプ４の吐出口と連通しており、ドレンパン５からポンプ４の吸入口へと吸入される作動油は、当該吐出口から吐出供給されるようになっている。ここでポンプ４は、内燃機関の運転中にクランク軸の回転と同期して駆動されるメカポンプであり、当該運転中は作動油を継続的に供給通路５０へ供給する。したがって、ポンプ４から供給される作動油の圧力は、内燃機関の回転速度が低いほど、減少する傾向にある。

ドレン通路５８は、作動油をドレンパン５へ排出可能に設けられている。ここでドレンパン５は、駆動部１０及び後に詳述の制御弁６０よりも下方に配置され、大気に開放された状態となっている。

制御弁６０は、ソレノイド６１への通電により発生する電磁駆動力と、リターンスプリング６９の発生する弾性復原力とを利用して、スリーブ６２内のスプール６３を往復直線駆動する電磁弁である。ここでスリーブ６２には、進角ドレンポート６４、進角連通ポート６５、供給ポート６６、遅角連通ポート６７及び遅角ドレンポート６８が、軸方向の一端部側から他端部側へ向かって順に設けられている。進角ドレンポート６４及び遅角ドレンポート６８はドレン通路５８と連通し、進角連通ポート６５及び遅角連通ポート６７はそれぞれ進角通路４２及び遅角通路４６とそれぞれ連通し、供給ポート６６は供給通路５０と連通している。これらポート６３，６４，６５，６６，６７，６８間の接続状態は、ソレノイド６１への通電に応じてスプール６３の駆動位置が変化することにより、切り替わる。

制御回路７０は、例えばマイクロコンピュータ等を主体に構成される電子回路であり、制御弁６０のソレノイド６１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、ソレノイド６１への通電を含む内燃機関の運転を制御する。

以上の制御部４０では、制御回路７０がソレノイド６１への通電によりスプール６３を駆動することで、各作動室２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８，２９への作動油の入出を制御する。具体的には、図４の如くポート６６，６５間及びポート６８，６７間をそれぞれ接続する進角位置へのスプール６３の駆動により、ポンプ４からの作動油は進角作動室２２，２３，２４，２５へ流入すると共に、ドレンパン５には遅角作動室２６，２７，２８，２９の作動油が排出される。その結果、回転位相の進角側への変化が生じるので、バルブタイミングが進角する。一方、図１の如くポート６５，６４間及びポート６６，６７間をそれぞれ接続する遅角位置へのスプール６３の駆動により、ポンプ４からの作動油は遅角作動室２６，２７，２８，２９へ流入すると共に、ドレンパン５には進角作動室２２，２３，２４，２５の作動油が排出される。その結果、回転位相の遅角側への変化が生じるので、バルブタイミングが遅角する。また一方、図示はしないが、ポート６５，６７を相互に且つポート６４，６６，６８に対して遮断する保持位置へのスプール６３の駆動により、作動油は、進角作動室２２，２３，２４，２５及び遅角作動室２６，２７，２８，２９のいずれにも留められる。その結果、回転位相と共にバルブタイミングは、変動トルクの影響の範囲内で保持される。

（制御フロー）
以下、制御回路７０が実施する制御フローにつき、図５に基づいて詳細に説明する。尚、本制御フローは、車両のエンジンスイッチのオン等による始動要求に応じて内燃機関がクランキングされるのに伴い、開始される。また、制御フロー開始前における内燃機関の停止中と、内燃機関の始動中は、ソレノイド６１への通電のカットによりスプール６３が遅角位置に駆動され、回転位相が最遅角位相にてロックされているものとする。

制御フローのＳ１００では、内燃機関の始動が終了したか否か、即ちクランキングにより内燃機関が完爆したか否かを判定する。その結果、内燃機関が始動すると、Ｓ１０１へ移行して初期制御を実行する。この初期制御では、ロック解除室３２に連通する進角作動室２２への作動油の流入を、一定の周波数ＦＲｃで一定の継続時間Ｔｃ、断続させる。具体的には、ソレノイド６１への通電を制御することにより、スプール６３の進角位置への駆動と遅角位置への駆動とを、交互に繰り返す。即ち、進角作動室２２，２３，２４，２５への作動油の流入と、遅角作動室２６，２７，２８，２９への作動油の流入とを、交互に繰り返す。このときの繰り返し周波数ＦＲｃ、即ち進角作動室２２への作動油の流入について当該繰り返しにより実現される断続周波数ＦＲｃは、温度低下により粘度上昇した作動油であっても進角作動室２２での圧力上昇が可能となるように、例えば３００Ｈｚ程度に予設定される。また、繰り返しの継続時間Ｔｃ、即ち初期制御の継続時間Ｔｃは、周波数ＦＲｃの場合と同様に作動油の圧力上昇が可能となるように、例えば1秒程度に予設定される。以上により本実施形態では、継続時間Ｔｃが経過したときに、進角作動室２２からロック解除室３２への流入油の圧力上昇に応じてロック部材３０が嵌合孔１２８から離脱し、回転位相のロックが解除されるようになっている。

こうして初期制御が開始されてから、継続時間Ｔｃが経過したか否かを判定するＳ１０２により、当該経過が確認されると、Ｓ１０３へ移行して通常制御を実行する。この通常制御では、内燃機関の燃費や排ガス特性等の運転性能を最適化するバルブタイミングを実現するように、各作動室２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８，２９に対する作動油の入出をソレノイド６１への通電により制御して、回転位相を変化させる又は保持する。但し、本実施形態において通常制御の開始時には、スプール６３を進角位置に駆動することで、ロック解除室３２に連通する進角作動室２２並びにその他の進角作動室２３，２４，２５への作動油の流入から、制御が開始されるようになっている。

この後、エンジンスイッチのオフ等による内燃機関の停止要求があったか否かを判定するＳ１０４により、当該停止要求が確認されると、Ｓ１０５へ移行して停止制御を実行する。この停止制御では、ソレノイド６１への通電をカットすることにより、スプール６３を遅角位置に駆動する。その結果、ロック解除室３２に連通する進角作動室２２並びにその他の進角作動室２３，２４，２５は、ドレンパン５との連通状態になる一方、遅角作動室２６，２７，２８，２９は、ポンプ４との連通状態になる。故に、停止要求を受けて燃料噴射の停止した内燃機関が慣性回転している間は、進角作動室２３，２４，２５及びロック解除室３２から作動油が排出され、また遅角作動室２６，２７，２８，２９に作動油が流入する。以上により、内燃機関が完全に停止したときには、進角作動室２２を最小サイズにする最遅角位相にて回転位相がロックされて、制御フローが終了するようになっている。

ここまで説明したように第一実施形態では、内燃機関の停止に伴って停止制御が実行されることにより、進角作動室２２及びロック解除室３２からは、作動油が排出された状態になる。ここで、水平面上の車両の鉛直線Ｖに対して回転中心線Ｏが交差するベーンロータ１４は、当該中心線Ｏまわりとなる回転方向に区画の作動室２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８，２９のうちいずれかが上方に位置する状態にて、内燃機関と共に停止する。故に、内燃機関の停止に伴って上方位置に留まることになった進角作動室２２からは、重力作用によって作動油の排出が特に促進される。したがって、内燃機関の停止中は、進角作動室２２における作動油の圧力が大気圧レベルまで低下した状態となり易い。さらに、この後に内燃機関が始動されるクランキング中は、ポンプ４から供給される作動油の圧力が低く、当該供給油は、制御弁６０における要素６２，６３間の隙間を通じて進角作動室２２へ流入する程度となる。これらのことから、内燃機関が完爆した始動終了時点における進角作動室２２の油圧については、ロック部材３０を嵌合孔１２８に嵌合させてロックを解除するのに必要な解除油圧には到達し難くなることが、懸念される。

しかし、第一実施形態において内燃機関が始動すると、初期制御が実行されるので、進角作動室２２への作動油の流入、ひいては当該作動室２２からロック解除室３２への作動油の流入が断続されることになる。これによれば、内燃機関の始動直後において回転位相がロックされた状態下、進角作動室２２への流入油によっては回転位相を変化させない圧力範囲で、ロック解除室３２への流入油の圧力上昇を確実に生じさせ得る。故に初期制御により、ロック解除室３２への流入油を圧力上昇させて回転位相のロックを解除した後には、速やかな通常制御への切り替えにより、各作動室２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８，２９に対する作動油の入出を制御して回転位相を変化させることができるのである。

また、第一実施形態の初期制御では、進角作動室２２，２３，２４，２５への作動油の流入による進角側への回転位相変化と、遅角作動室２６，２７，２８，２９への作動油の流入による遅角側への回転位相変化とが、交互に繰り返されることとなる。これにより、進角作動室２２への作動油の流入が断続されるだけでなく、相対回転要素１２，１４間の界面から異物が排除され得るので、こうした初期制御の実行後には、速やかに通常制御へと切り替えて要素１２，１４間の回転位相を確実に変化させることができる。しかも、進角作動室２２への作動油の流入から開始される第一実施形態の通常制御では、当該開始時点においてロック解除室３２と連通する進角作動室２２の作動油も圧力上昇した状態にあるので、回転位相を進角側へ素早く変化させることができるのである。

以上の第一実施形態によれば、内燃機関の燃費や排ガス特性等の運転性能を最適化するバルブタイミングの調整を、内燃機関の始動直後から短時間で開始して、当該運動性能を確保することが可能となる。尚、第一実施形態では、ロック解除室３２を形成する収容孔３１及びロック部材３０と共に、ロックスプリング３３及び嵌合孔１２８が共同して特許請求の範囲に記載の「ロック手段」を構成し、制御回路７０が特許請求の範囲に記載の「制御手段」に相当し、進角作動室２２が特許請求の範囲に記載の「特定作動室」に相当し、遅角作動室２６が特許請求の範囲に記載の「逆側作動室」に相当する。

（第二実施形態）
図６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。第二実施形態の制御フローでは、第一実施形態のＳ１０１の初期制御とは異なる内容にて、Ｓ２０１の初期制御を実行する。このＳ２０１の初期制御では、ロック解除室３２に連通する進角作動室２２への作動油の流入を、図７に例示されるように作動油の温度ＴＥＭＰに応じた可変の周波数ＦＲｖ及び継続時間Ｔｖをもって、断続させる。具体的には、図７（ａ）の如く断続周波数ＦＲｖは、Ｓ２０１の実行開始時点における作動油温度ＴＥＭＰの低下に追従して漸次減少するように、可変設定される。また、図７（ｂ）の如く初期制御の継続時間Ｔｖは、Ｓ２０１の実行開始時点における作動油温度ＴＥＭＰの低下に追従して漸次延長されるするように、可変設定される。ここで、断続周波数ＦＲｖ及び継続時間Ｔｖの設定の基準となる作動油温度ＴＥＭＰについては、本実施形態では、車両の水温センサの出力信号から得られるエンジン冷却水温度に基づき間接的に推定されるが、油温センサにより直接的に測定される値を採用してもよい。

尚、進角作動室２２への作動油流入の断続は、第一実施形態に準じて、進角作動室２２，２３，２４，２５への作動油の流入と、遅角作動室２６，２７，２８，２９への作動油の流入とを、周波数ＦＲｖにて交互に且つ継続時間Ｔｖにて繰り返すことにより、実現される。したがって、Ｓ２０１に続くＳ２０２では、上述の継続時間Ｔｖが経過したか否かが、判定されることになる。

こうした第二実施形態では、周波数ＦＲｖにて断続される各周期において作動油を進角作動室２２及びロック解除室３２へ順次流入させる時間は、作動油温度ＴＥＭＰの低下に追従して当該周波数ＦＲｖが減少するほど、延長されることになる。これによれば、作動油について、温度ＴＥＭＰと共に粘度が低下することで進角作動室２２及びロック解除室３２への流入が阻害される状況になっても、各周期における流入時間の延長により、ロック解除室３２での作動油の圧力上昇を確実に生じさせ得る。それと共に第二実施形態では、通常制御への切り替え前において作動油を進角作動室２２及びロック解除室３２へ順次流入させる合計時間についても、作動油温度ＴＥＭＰの低下に追従して延長されるので、圧力上昇作用の確実性をさらに高め得る。以上により、初期制御が実行される内燃機関の始動直後においては、ロック解除室３２への流入作動油の圧力上昇作用により回転位相のロックを確実に解除し、さらには速やかに通常制御へと切り替えることで、内燃機関の運転性能の確保が可能となるのである。

（第三実施形態）
図８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。第三実施形態では、進角連通孔３４及び遅角連通孔３３４をそれぞれ通じて進角作動室２２及び遅角作動室２６と連通するように、ロック解除室３３２がロック部材３０と収容孔３１との間に常時確保されている。それと共に第三実施形態では、第一実施形態の如き最遅角位相ではなく、最遅角位相及び最進角位相の間となる図８の中間位相をロック位相として、当該ロック位相でロック部材３０が嵌合孔１２８に嵌合することにより、回転位相がロックされるようになっている。ここで第三実施形態では、図８に模式的に示すように、最遅角位相とロック位相との間において、ベーンロータ１４をハウジング１２に対して進角側へ付勢するアシストスプリング３３８が設けられ、内燃機関の停止に伴って回転位相が当該ロック位相へ変化し易くなっている。

さらに、以上の変更に応じて第三実施形態の制御フローでは、図９に示すように、第一実施形態のＳ１０３の通常制御とは異なる内容にて、Ｓ３０３の通常制御を実行する。この通常制御の開始時には、回転位相を変化させる側として進角側及び遅角側のうち一方側を選択し、ソレノイド６１への通電制御によってスプール６３を、進角位置及び遅角位置のうち当該一方側へ回転位相変化を生じさせる位置に駆動する。したがって、回転位相の変化側として進角側が選択された場合には、ロック解除室３３２に連通する進角作動室２２並びにその他の進角作動室２３，２４，２５への作動油流入から、通常制御が開始される。一方、回転位相の変化側として遅角側が選択された場合には、ロック解除室３３２に連通する遅角作動室２６並びにその他の進角作動室２７，２８，２９への作動油流入から、通常制御が開始される。尚、通電制御の開始時に回転位相を変化させる方向については、環境温度や内燃機関の状態に応じて、適宜選択される。

こうした第三実施形態では、第一実施形態に準ずるＳ１０１の初期制御が実行されることにより、進角作動室２２，２３，２４，２５への作動油の流入と、遅角作動室２６，２７，２８，２９への作動油の流入とが、交互に繰り返される。その結果、ロック解除室３３２に連通する進角作動室２２への作動油の流入と、同ロック解除室３３２に連通する遅角作動室２６への作動油の流入とが、互いに半周期ずれて断続されることになる。これによれば、内燃機関の始動直後において回転位相がロックされた状態下、作動室２２，２６への各流入油によっては回転位相を変化させない圧力範囲で、ロック解除室３３２への流入油の圧力上昇を確実に生じさせ得る。また、第一実施形態と同様に、進角側及び遅角側の各側への回転位相変化を交互に繰り返して、相対回転要素１２，１４間の界面から異物を排除し得る。

したがって、こうした初期制御により、ロック解除室３３２への流入油を圧力上昇させて回転位相のロックを解除した後には、速やかな通常制御への切り替えにより、要素１２，１４間の回転位相を確実に変化させることができる。しかも、通常制御の開始時点において、ロック解除室３３２と連通する各作動室２２，２６の作動油はいずれも圧力上昇した状態にあるので、進角側及び遅角側のいずれからであっても、回転位相を素早く変化させることができる。以上、第三実施形態によっても、内燃機関の運転性能を確保することが、可能となるのである。尚、第三実施形態では、ロック解除室３３２を形成する収容孔３１及びロック部材３０と共に、ロックスプリング３３及び嵌合孔１２８が共同して特許請求の範囲に記載の「ロック手段」を構成し、進角作動室２２及び遅角作動室２６がそれぞれ特許請求の範囲に記載の「特定作動室」に相当し、当該「特定作動室」としての進角作動室２２及び遅角作動室２６に対して、それぞれ遅角作動室２６及び進角作動室２２が特許請求の範囲に記載の「逆側作動室」に相当する。

（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。

例えば、第一及び第二実施形態のＳ１０１，Ｓ２０１の初期制御では、スプール６３の進角位置への駆動と保持位置への駆動とを交互に繰り返すことにより、進角作動室２２への作動油の流入を断続させてもよい。また、第二実施形態のＳ２０１の初期制御では、周波数ＦＲｖ及び継続時間Ｔｖの一方を、第一実施形態に準ずる周波数ＦＲｃ又は継続時間Ｔｃへ変更してもよい。さらに第三実施形態では、Ｓ１０１の初期制御に代えて、第二実施形態に準ずるＳ２０１の初期制御を実行してもよい。またさらに、第一〜第三実施形態並びに以上の変形例おいては、「進角」及び「遅角」の関係について、説明のものとは逆にしてもよい。加えて、本発明は、「動弁」としての吸気弁のバルブタイミングを調整する装置以外にも、「動弁」としての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してもよい。

１ バルブタイミング調整装置、２ カム軸、４ ポンプ、５ ドレンパン、１０ 駆動部、１２ ハウジング、１４ ベーンロータ、２２ 作動室・進角作動室（特定作動室・逆側作動室）、２３，２４，２５ 作動室・進角作動室、２６ 作動室・遅角作動室（逆側作動室・特定作動室）、２７，２８，２９ 作動室・遅角作動室、３０ ロック部材（ロック手段）、３１ 収容孔（ロック手段）、３２，３３２ ロック解除室（ロック手段）、３３ ロックスプリング（ロック手段）、３４ 連通孔・進角連通孔、４０ 制御部、４２ 進角通路、４６ 遅角通路、５０ 供給通路、５８ ドレン通路、６０ 制御弁、６１ ソレノイド、６２ スリーブ、６３ スプール、６４ 進角ドレンポート、６５ 進角連通ポート、６６ 供給ポート、６７ 遅角連通ポート、６８ 遅角ドレンポート、６９ リターンスプリング、７０ 制御回路（制御手段）、１２０ 環本体、１２１，１２２，１２３，１２４ シュー、１２６ スプロケット、１２８ 嵌合孔（ロック手段）、１４０ 回転軸、１４１，１４２，１４３，１４４ ベーン、３３４ 遅角連通孔、３３８ アシストスプリング、ＦＲｃ，ＦＲｖ 周波数、Ｆｄ 駆動力、Ｆｓ 復原力、Ｏ 回転中心線、Ｔｃ，Ｔｖ 継続時間、ＴＥＭＰ 温度、Ｖ 鉛直線

Claims (6)

1. 車両に搭載される内燃機関において、クランク軸からのトルク伝達によりカム軸が開閉する動弁のバルブタイミングを、前記内燃機関の回転と同期して供給源から供給される作動液により調整するバルブタイミング調整装置であって、
   前記クランク軸と連動して回転するハウジングと、
   前記カム軸と連動して回転し、前記ハウジングの内部において複数の作動室を回転方向に区画するベーンを有し、各前記作動室に対する前記作動液の入出により前記ハウジングに対する回転位相が変化するベーンロータと、
   前記回転位相をロックするロック手段であって、前記作動室としての特定作動室に連通するロック解除室を有し、前記特定作動室から前記ロック解除室へ流入する前記作動液の圧力上昇により前記回転位相のロックを解除するロック手段と、
   前記内燃機関が始動すると、前記作動液の温度低下に追従して減少する周波数にて前記特定作動室への前記作動液の流入を断続させる初期制御を実行した後、各前記作動室に対する前記作動液の入出を制御する通常制御へ切り替えて前記回転位相を変化させる制御手段とを、
   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、前記ロック解除室における前記作動液の圧力低下により前記回転位相をロックし、
   前記制御手段は、前記内燃機関の停止に伴って前記特定作動室から前記作動液を排出させる停止制御を、実行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. 前記ベーンロータの回転中心線は、水平面上における前記車両の鉛直線に対して交差することを特徴とする請求項２に記載のバルブタイミング調整装置。
4. 前記通常制御において前記制御手段は、各前記作動室のうち前記特定作動室への前記作動液の流入から開始することを特徴とする請求項２又は３に記載のバルブタイミング調整装置。
5. 前記制御手段は、前記作動液の温度低下に追従して延長される継続時間が経過すると、前記初期制御を終了することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のバルブタイミング調整装置。
6. 前記ベーンは、前記作動液の流入により前記回転位相を進角側及び遅角側のうち特定側へ変化させる前記特定作動室と、前記作動液の流入により前記特定側とは逆側へ前記回転位相を変化させる前記作動室としての逆側作動室とを、前記ベーンロータの回転方向に区画し、
   前記初期制御において前記制御手段は、前記特定作動室への前記作動液の流入と、前記逆側作動室への前記作動液の流入とを、交互に繰り返す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。

Images