JP6015136B2 - 弁開閉時期制御装置及び内燃機関制御システム - Google Patents

Description

本発明は、弁開閉時期制御装置及び内燃機関制御システムに関し、詳しくは、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部材と、駆動側回転部材と同軸上に配置され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部材とを２種の回転位相で規制する機構を備えている構成の改良に関する。

上記の弁開閉時期制御装置として特許文献１には、駆動回転体としてのハウジングの内部に、従動回転体としての内部ロータを備え、これらを進角室に相対移動させる遅角室と、これら遅角方向に相対移動させる進角室とが示されている。この構成では、進角室と遅角室との一方を選択して作動油を供給することでハウジングと内部ロータとの相対回転位相を遅角位相方向又は遅角位相方向に変位させる相対回転用ＯＣＶが示されている。

この特許文献１では、ハウジング側に第一規制部材と第二規制部材とを出退自在に備え、第一規制部材が嵌り込む第一規制溝と、第二規制部材が嵌り込む第二規制溝とを内部ロータに形成している。第一規制部材と第二規制部材とはスプリングにより突出付勢され、内部ロータには第一規制部材に対して抜き出す方向に作動油の圧力を作用させる第一連通路と、第二規制部材に対して抜き出す方向に作動油の圧力を作用させる第二連通路とが形成されている。

この構成では、第一規制部材が第一規制溝に嵌り込むと同時に第二規制部材が第二規制溝に嵌り込む状態が中間ロック位相であり、第二規制部材を第二規制溝から抜き出した状態で第一規制部材が第一規制溝の遅角側の端部に当接する状態が遅角側規制位相である。

この特許文献１に示される弁開閉時期制御装置では、第一規制部材と第二規制部材とに個別に作動油を供給して、各々が対応する第一規制溝又は第二規制溝から抜き出す作動を行わせるための規制部用ＯＣＶ（規制部用流体制御機構）を備えている。

特開２０１１‐１８５２号公報

特許文献１にも記載されるように、エンジン（内燃機関）の始動時には相対回転位相を中間ロック位相に拘束し、エンジンの始動の後には、良好な加速を得るために相対回転位相を遅角側に変位させ、相対回転位相を中間ロック位相より遅角側の遅角側規制位相で規制することが行われている。

特許文献１に記載されるように２つの規制部材を備え、この２つの規制部材を抜き出す方向に作動させるために２つの連通路を備える構成では、２つの連通路を必要とし、２つの連通路に対して選択的に作動油を供給する制御弁（流体制御機構）を必要とするため、構成が複雑になり制御機構として３位置切換型の構成を用いる等、コスト上昇を招くものであった。

本発明の目的は、中間ロック位相で内燃機関を始動した後に、中間ロック位相より遅角側の相対回転位相に規制可能な弁開閉時期制御装置を低廉に構成する点にある。

本発明の特徴は、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部材と、前記駆動側回転部材と同軸上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部材とを備え、流体の供給により前記駆動側回転部材と前記従動側回転部材との相対回転位相を遅角方向に変位させる遅角室と、流体の供給により前記相対回転位相を進角方向に変位させる進角室とが形成され、前記駆動側回転部材と前記従動側回転部材との何れか一方の回転部材から他方の回転部材に向けて突出付勢される第１出退部材と第２出退部材とを備え、前記第１出退部材が突出状態で嵌り込む第１凹部と、前記第２出退部材が突出状態で嵌り込む第２凹部とを他方の回転部材に形成し、相対回転位相が前記進角方向の作動端となる最進角と前記遅角方向の作動端となる最遅角との間の所定位相となる中間ロック位相と、相対回転位相が前記中間ロック位相より遅角方向となる遅角側ロック位相とが設定され、前記第１出退部材が前記第１凹部に嵌り込むと同時に前記第２出退部材が前記第２凹部に嵌り込むことにより相対回転位相を前記中間ロック位相に拘束する拘束機構を有し、前記第２出退部材が前記第２凹部に嵌り込んだ状態で、相対回転位相の遅角方向への変位を許容するように前記第２凹部が溝状に形成され、この遅角方向への相対回転位相の変位で前記第２出退部材が前記第２凹部の端部に当接することにより相対回転位相を前記遅角側ロック位相に規制する規制機構を有し、前記第１出退部材を前記第１凹部から抜き出す方向に流体を供給する第１解除流路と、前記第２出退部材を前記第２凹部から抜き出す方向に流体を供給する第２解除流路とが、単一の主解除流路から流体が供給されるように構成され、前記第２解除流路から前記第２出退部材に供給される流体の流れを抑制する遅延部が備えられている点にある。

この構成によると、拘束機構により中間ロック位相に拘束した状態から相対回転位相を遅角側ロック位相に変位させる場合には、遅角室に流体を供給する状態で、主解除流路に流体を供給する。この供給により主解除流路から第１解除流路に送られる流体の圧力で第１出退部材は第１凹部から抜き出される。また、主解除油路に流体が供給された場合には、この主解除油路から第２解除流路に送られる流体の流れが遅延部によって抑制されるため第２出退部材の抜き出し方向への作動は遅れ、第１出退部材が第１凹部から抜き出したタイミングにおいて、第２出退部材を第２凹部に嵌り込む状態に維持することが可能となる。
このような理由から、設定時間だけ主解除流路に流体を供給することにより、第１出退部材を第１凹部から抜き出し、相対回転位相が遅角方向に変位を開始した後にも第２出退部材を第２凹部に嵌り込む状態に維持できる。そして、相対回転位相が遅角方向に変位することにより第２出退部材を第２凹部の遅角側の端部に当接させ規制機構により遅角側ロック位相に規制することが可能となる。
このような作動を実現するためには、第１解除流路と第２解除流路に供給する流体を独立して制御する流路を形成しなくて済むため構成が単純化し、この流体を制御する弁体も２位置切換型で済む。
従って、中間ロック位相で内燃機関を始動した後に、中間ロック位相より遅角側の相対回転位相に規制可能な弁開閉時期制御装置が低廉に構成された。

本発明は、前記第２解除流路の流路断面積を、前記第１解除流路の流路断面積より小さく設定することにより前記遅延部が構成されても良い。

これによると、第２解除流路の流路断面積の設定により遅延部を構成するため、特別な部品等を用いないで済み、組み立てが容易となり低廉化も実現する。

本発明は、流体が供給された際に第２解除流路に流れる流体の量を制限する位置に移動し、流体を送り出す際には第２解除流路に流れる流体を制限しない位置に移動する流量制
御体を備えて前記遅延部が構成されても良い。

これによると、流体が供給される際には流量制御体が流体の流れを制限するため第２出退部材の作動を抑制し、流体を排出する際には制限されずに流体を流し出すため第２規制体を迅速に突出作動させることも可能となる。

本発明は、請求項１に記載の弁開閉時期制御装置の進角室と遅角室との一方を選択して流体を供給する位相制御弁と、主解除流路に流体を供給する解除制御弁とを備え、前記位相制御弁と前記解除制御弁とを制御する制御ユニットを備え、前記制御ユニットは、相対回転位相が中間ロック位相にある状態で内燃機関の始動が行われた場合には、前記位相制御弁の制御により前記遅角室に流体を供給すると共に、前記解除制御弁を制御して設定時間だけ前記主解除流路に流体を供給する制御を行っても良い。

これによると、例えば、相対回転位相が中立ロック位相にある状態で内燃機関を始動させ、この始動の後に相対回転位相を遅角側ロック位相まで変位させる場合には、位相制御弁を制御して遅角室に流体を供給すると共に、制御解除弁を制御して設定時間だけ主解除流路に流体を供給する。この制御により、第１出退部材を第１凹部から抜き出し、相対回転位相が遅角側に変位を開始した後に第２出退部材を第２凹部に嵌り込む状態に維持する。この後に、相対回転位相が遅角側に変位することにより第２出退部材を第２凹部の遅角側の端部に当接させ規制機構により遅角側ロック位相に規制することも可能となる。

本発明の特徴は、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部材と、前記駆動側回転部材と同軸上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部材とを備え、流体の供給により前記駆動側回転部材と前記従動側回転部材との相対回転位相を遅角方向に変位させる遅角室と、流体の供給により前記相対回転位相を進角方向に変位させる進角室とが形成され、前記駆動側回転部材と前記従動側回転部材との何れか一方の回転部材から他方の回転部材に向けて突出付勢される第１出退部材と第２出退部材とを備え、前記第１出退部材が突出状態で嵌り込む第１凹部と、前記第２出退部材が突出状態で嵌り込む第２凹部とを他方の回転部材に形成し、前記第１出退部材を前記第１凹部から抜き出す方向に流体を供給する第１解除流路と、前記第２出退部材を前記第２凹部から抜き出す方向に流体を供給する第２解除流路とが、単一の主解除流路から供給されるように構成され、前記主解除流路から前記第１出退部材及び前記第２出退部材に流体が供給される際に、前記第１出退部材に流体が供給開始されるタイミングと前記第２出退部材に流体が供給開始されるタイミングとが異なるように、前記第１解除流路または前記第２解除流路に流体の流れを抑制する遅延部が備えられている点にある。

この構成によると、遅延部が備えられているため、単一の主解除流路から第１出退部材と第２出退部材とに対して同時に流体を供給しても第１出退部材と第２出退部材とに流体が供給されるタイミングを異ならせることができる。従って、流体の供給源や流体の供給を制御する部材が１つであったとしても、第１出退部材と第２出退部材との双方が、それぞれ第１凹部と第２凹部とに嵌り込む状態と、第１出退部材又は第２出退部材の一方が第１凹部又は第２凹部に嵌り込む状態とを作り出すことができる。

内燃機関制御システムの構成を示す図である。 図１のII−II線断面図である。 弁開閉時期制御装置の遅角側ロック位相における断面図である。 弁開閉時期制御装置の最遅角ロック位相における断面図である。 オリフィス部の構成を示す断面図である。 図５のVI−VI線断面図である。 中間ロック位相における規制機構の断面と油路系を示す図である。 中間ロック位相から遅角側ロック位相へ回転位相が変化する際の規制機構の断面と油路系を示す図である。 遅角側ロック位相に達した状態の規制機構の断面と油路系を示す図である。 遅角側ロック位相から最遅角ロック位相へ回転位相が変化する際の規制機構の断面と油路系を模式的に示す図である。 最遅角ロック位相に達した状態の規制機構の断面と油路系を示す図である。 別実施形態（ａ）のオリフィス部の構成を示す断面図である。

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及び図２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１Ｖの開閉時期を設定する弁開閉時期制御装置１０と、エンジンＥとを制御するエンジン制御ユニット４０を備えて内燃機関制御システムが構成されている。

エンジンＥは乗用車等の車両に備えられるものであり、本発明の内燃機関制御システムは、信号待ち等で停車時した際には、このエンジン制御ユニット４０がエンジンＥを停止させるアイドルストップ制御を実現する。尚、この内燃機関制御システムは、ハイブリッド型の車両のようにエンジンＥの停止と始動とが頻繁に行われる車両において、弁開閉時期制御装置１０とエンジンＥとを制御にも適用できる。

エンジンＥには、クランクシャフト１に駆動回転力を伝えるスタータモータＭと、燃料の噴射を制御する燃料制御装置５と、点火プラグ（図示せず）による点火を制御する点火制御装置６と、クランクシャフト１の回転角と回転速度とを検出するシャフトセンサ１Ｓを備えている。弁開閉時期制御装置１０には外部ロータ１１と内部ロータ１２との相対回転位相を検出する位相検出センサ４６が備えられている。

エンジン制御ユニット４０は、エンジンＥを管理するＥＣＵとして構成され、このエンジン制御ユニット４０は、ソフトウエアで成る機関制御部４１と、ソフトウエアで成る位相制御部４２とを備えている。機関制御部４１はエンジンＥの自動始動、自動停止等を行い、位相制御部４２は弁開閉時期制御装置１０の相対回転位相とロック機構とを制御する。このエンジン制御ユニット４０に関連する制御構成と制御形態とは後述する。

〔弁開閉時期制御装置〕
図１〜図４に示すように、弁開閉時期制御装置１０は、エンジンＥのクランクシャフト１と同期回転する駆動側回転部材としての外部ロータ１１と、エンジンＥの燃焼室の吸気バルブ１Ｖを開閉するカムシャフト３に連結ボルト１３により連結する従動側回転部材としての内部ロータ１２とを備えている。内部ロータ１２は、カムシャフト３の軸芯Ｘと同軸芯に配置され、この内部ロータ１２と外部ロータ１１とは軸芯Ｘを中心にして相対回転自在に構成されている。

外部ロータ１１と内部ロータ１２とは軸芯Ｘと同軸芯上に配置され、これらはフロントプレート１４とリヤプレート１５とに挟み込まれる状態で締結ボルト１６により締結されている。外部ロータ１１に連結するリヤプレート１５の外周にはタイミングスプロケット１５Ｓが形成されている。内部ロータ１２の中心部位がリヤプレート１５の中央部に形成された開口を貫通する状態で配置され、この内部ロータ１２の後端位置に吸気側のカムシャフト３が連結する。

外部ロータ１１には軸芯Ｘの方向（内方）に向けて突出する複数の突出部１１Ｔを一体的に形成することにより回転方向で隣接する突出部１１Ｔの間に流体圧室Ｃが形成されている。内部ロータ１２は複数の突出部１１Ｔの突出端に密接する外周を有する円柱状に形成されると共に、流体圧室Ｃに嵌め込まれる複数のベーン１７を備えている。このベーン１７は流体圧室Ｃを回転方向で２つの空間に仕切る位置に配置され、これにより流体圧室Ｃは進角室Ｃａと遅角室Ｃｂとに分割される。

外部ロータ１１と内部ロータ１２との相対回転位相（以下、相対回転位相と称する）が最遅角にある状態から相対回転位相を中間ロック位相Ｐ１に達するまで付勢力を作用させるトーションスプリング１８が備えられている。尚、トーションスプリング１８の付勢力が作用する範囲は、中間ロック位相Ｐ１を超えるものでも良く、中間ロック位相Ｐ１に達しないものであっても良い。

この弁開閉時期制御装置１０は、エンジンＥのクランクシャフト１に設けた出力スプロケット７と、外部ロータ１１のタイミングスプロケット１５Ｓとに亘ってタイミングチェーン８を巻回することで外部ロータ１１がクランクシャフト１と同期回転する。図面には示していないが、排気側のカムシャフト３の前端にも弁開閉時期制御装置１０と同様の構成の装置を備えており、この装置に対してもタイミングチェーン８から回転力が伝えられる。

弁開閉時期制御装置１０は、クランクシャフト１からの駆動力により外部ロータ１１が駆動回転方向Ｓに向けて回転する。また、外部ロータ１１に対して内部ロータ１２が駆動回転方向Ｓと同方向へ回転する方向を進角方向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装置１０では、相対回転位相が進角方向Ｓａに変位する際に変位量の増大に伴い吸気圧縮比を高め、相対回転位相が遅角方向Ｓｂに変位する際に変位量の増大に伴い吸気圧縮比を低減するようにクランクシャフト１とカムシャフト３との関係が設定されている。

ベーン１７で仕切られた流体圧室Ｃのうち、流体としての作動油が供給されることで相対回転位相を進角方向Ｓａに変位させる空間が進角室Ｃａであり、これとは逆に、流体としての作動油が供給されることで相対回転位相を遅角方向Ｓｂに変位させる空間が遅角室Ｃｂである。ベーン１７が進角方向の移動端（軸芯Ｘを中心にした揺動端）に達した状態での相対回転位相を最進角と称し、ベーン１７が遅角側の移動端（軸芯Ｘを中心にした揺動端）に達した状態での相対回転位相を最遅角と称している。尚、最進角は、ベーン１７の進角方向の移動端だけはなく、この近傍を含む概念である。これと同様に最遅角はベーン１７の遅角方向での移動端だけではなく、この近傍を含む概念である。

内部ロータ１２には進角室Ｃａに連通する進角制御油路２１と、遅角室Ｃｂに連通する遅角制御油路２２と、後述する３つのロック機構にロック解除方向へ作動油を供給する主解除油路２３（主解除流路の一例）とが形成されている。この弁開閉時期制御装置１０では、エンジンＥのオイルパンに貯留される潤滑油を作動油として用いており、この作動油が進角室Ｃａ又は遅角室Ｃｂに供給される。

〔弁開閉時期制御装置：ロック機構〕
この弁開閉時期制御装置１０は、図２〜図４に示すように、中間ロック機構Ｌ１（拘束機構の一例）と、遅角側ロック機構Ｌ２（規制機構の一例）と、最遅角ロック機構Ｌ３との３つのロック機構を備えている。中間ロック機構Ｌ１（拘束機構の一例）は、外部ロータ１１と内部ロータ１２との相対回転位相を図２に示す中間ロック位相Ｐ１にロックする（拘束する）。遅角側ロック機構Ｌ２は、相対回転位相を中間ロック位相Ｐ１より遅角方向Ｓｂで図３に示す遅角側ロック位相Ｐ２にロックする（規制する）。最遅角ロック機構Ｌ３は、相対回転位相を図４に示す最遅角に対応する最遅角ロック位相Ｐ３にロックする（拘束する）。

中間ロック位相Ｐ１は、相対回転位相が進角方向Ｓａの作動端となる最進角と前記遅角方向Ｓｂの作動端となる最遅角との間の所定位相に設定され、低温状態のエンジンＥの始動を良好に行う相対回転位相である。遅角側ロック位相Ｐ２は、エンジンＥの始動後のアイドリング時にＨＣ排出量を低減できる相対回転位相である。最遅角ロック位相Ｐ３は、高温状態で停止しているエンジンＥ（停止から時間が経過していない状態のエンジンＥ）を低トルクでクランキングする相対回転位相である。

中間ロック機構Ｌ１と遅角側ロック機構Ｌ２と最遅角ロック機構Ｌ３とは、第１出退部材３１と、第２出退部材３２と、第１凹部３５と、第２凹部３６と、第３凹部３７との組み合わせにより構成される。

第１出退部材３１と第２出退部材３２とは、プレート状の部材で構成され、軸芯Ｘと直交する姿勢で、突出端が軸芯Ｘに向けて接近・離間できるように外部ロータ１１に対し出退自在に支持されている。第１出退部材３１は第１スプリング３１Ｓにより内部ロータ１２の方向に突出付勢され、第２出退部材３２は第２スプリング３２Ｓにより内部ロータ１２の方向に突出付勢されている。

第１凹部３５は、内部ロータ１２の周方向に沿って溝状に形成されている。これと同様に第２凹部３６は、内部ロータ１２の周方向に沿って溝状に形成されているが、第１凹部３５と比較して浅い溝状に形成され、進角方向の端部に第２出退部材３２が嵌り込む嵌合孔部３６Ａが形成されている。第３凹部３７は第１出退部材３１が嵌り込む孔状に形成されている。

中間ロック位相Ｐ１では、第１凹部３５に嵌り込んだ第１出退部材３１が第１凹部３５の内面の進角方向Ｓａの端部に当接すると共に、第２凹部３６に嵌り込んだ第２出退部材３２が第２凹部３６の内面の遅角方向Ｓｂの端部に当接する。

このように相対回転位相を中間ロック位相Ｐ１に拘束する第１出退部材３１と第１凹部３５と第２出退部材３２と第２凹部３６とで本発明の中間ロック機構Ｌ１（拘束機構の具体例）が構成されている。

また、相対回転位相が中間ロック位相Ｐ１にある状態で、第１出退部材３１を第１凹部３５から抜き出した後に、相対回転位相を遅角方向Ｓｂに変位させて第２出退部材３２が第２凹部３６の内面の進角方向の端部に当接する状態で嵌合孔部３６Ａに嵌合する相対回転位相が遅角側ロック位相Ｐ２である。

このように相対回転位相を遅角側ロック位相Ｐ２に規制する第２出退部材３２と第２凹部３６とで本発明の遅角側ロック機構Ｌ２（規制機構の具体例）が構成される。

尚、この遅角側ロック位相Ｐ２では、第２出退部材３２が第２凹部３６の嵌合孔部３６Ａに嵌り込む構成は必須ではなく、嵌合孔部３６Ａを備えずに遅角側ロック機構Ｌ２を構成しても良い。このように嵌合孔部３６Ａを備えない構成では、遅角側ロック位相Ｐ２において、第２凹部３６の遅角方向Ｓｂの壁面に第２出退部材３２が当接する構成となる。

更に、遅角側ロック位相Ｐ２にある状態で、第２出退部材３２を第２凹部３６から抜き出し、相対回転位相を更に遅角方向Ｓｂに変位させて第１出退部材３１が第３凹部３７に嵌り込む回転位相が最遅角ロック位相Ｐ３である。

〔弁開閉時期制御装置：油路構成〕
主解除油路２３（主解除流路の一例）の作動油を第１凹部３５に供給する第１解除油路２３Ａ（第１解除流路の一例）と、主解除油路２３の作動油を第２凹部３６に供給する第２解除油路２３Ｂ（第２解除流路の一例）と、主解除油路２３の作動油を第３凹部３７に供給する第３解除油路２３Ｃとが内部ロータ１２に形成されている。

特に、主解除油路２３から第２解除油路２３Ｂを介して第２出退部材３２に供給される作動油の流れを抑制するように、この油路系に遅延部としてのオリフィス部Ｒが備えられている。前述したように第２凹部３６には嵌合孔部３６Ａが形成され、この嵌合孔部３６Ａの内端側（回転軸芯側）に接続する第２解除油路２３Ｂにオリフィス部Ｒが接続している。

オリフィス部Ｒは、図５、図６に示すように、第２解除油路２３Ｂの内部に移動自在に収容されたボール２６（流量制御体の一例）と、このボール２６が当接するホーン状の当接面２７Ｓを有し第２解除油路２３Ｂに嵌め込まれるリング状のシート２７と、当接面２７Ｓからボール２６を離間させる付勢力を与えるようにシート２７とボール２６との間に介装されるスプリング２８とを備え、この第２解除油路２３Ｂには、当接面２７Ｓにボール２６が当接した場合にも作動油の流れを許すようにシート２７の内周には溝部２７Ａが形成されている。また、この溝部２７Ａにおける流路断面積を第１解除油路２３Ａの流路断面積より小さくすることにより第２解除油路２３Ｂに流れる作動油に対して、第１解除油路２３Ａより高い流路抵抗を設定している。

この構成により、オリフィス部Ｒは、主解除油路２３から第２出退部材３２に作動油が供給される場合には作動油の圧力によりボール２６が当接面２７Ｓに当接することで溝部２７Ａにのみ作動油を流す状態に切り換えて（流路面積を小さくして）作動油の流れを抑制し、作動油を排出する場合にはボール２６が当接面２７Ｓから離間して制限することなく作動油を排出する。このオリフィス部Ｒは、内部ロータ１２の回転時に遠心力によりボール２６が当接面２７Ｓに当接する現象をスプリング２８の付勢力で阻止しており、この付勢力が作用する状態でボール２６に当接してボール２６の位置を決める規制ピン２９を第２解除油路２３Ｂの内部に形成している。

このオリフィス部Ｒを備えたことにより、中間ロック位相Ｐ１にある状態で主解除油路２３に作動油を供給した場合には、第１凹部３５から第１出退部材３１に対して迅速に作動油を供給し、短時間のうちに第１出退部材３１を第１凹部３５から抜き出す。これに対して、第２凹部３６に作動油が供給される際にはオリフィス部Ｒにおいて作動油の流れが制限されるため、第２出退部材３２の作動タイミングを、第１出退部材３１の作動タイミングより遅らせることが可能となる。

従って、第１出退部材３１が第１凹部３５から抜け出した後にも、第２出退部材３２が第２凹部３６に嵌り込んだ状態を維持する。これとは逆に、作動油を排出する場合にはボール２６が当接面２７Ｓから離間して制限することなく作動油を排出する。

このように第１出退部材３１に対して第２出退部材３２が遅延して作動する現象を利用することで、第１出退部材３１の抜き出しを確実に行いながら、第２出退部材３２を第２凹部３６に嵌り込む状態を維持し、中間ロック位相Ｐ１から遅角側ロック位相Ｐ２への移行を確実に行えるようにしている。

尚、遅延部としてのオリフィス部Ｒを、ボール２６に代えてポペット弁（流量制御体の一例）を用いることや、ボール２６やポペットが備えられた流路と並列にオリフィス用の流路を備えて構成しても良い。

〔弁開閉時期制御装置の油圧制御部〕
図１に示すように、エンジンＥには、エンジンＥの駆動力でオイルパンの潤滑油を吸引して作動油として送り出す油圧ポンプ２０を備えている。本発明の内燃機関制御システムでは、油圧ポンプ２０からの作動油を弁開閉時期制御装置１０の進角室Ｃａと遅角室Ｃｂとの一方を選択して供給する電磁操作型の位相制御弁２４と、油圧ポンプ２０からの作動油を主解除油路２３に供給する電磁操作型の解除制御弁２５とを備えている。特に、油圧ポンプ２０と、位相制御弁２４と、解除制御弁２５と、作動油が給排される油路とを併せて弁開閉時期制御装置１０の油圧制御部が構成されている。

位相制御弁２４は、制御信号により進角ポジションと遅角ポジションと中立ポジションとに操作自在な電磁弁として構成されている。つまり、進角ポジションでは、油圧ポンプ２０の作動油を進角制御油路２１から進角室Ｃａに供給するとともに遅角室Ｃｂの作動油を遅角制御油路２２により排出する。遅角ポジションでは、油圧ポンプ２０の作動油を遅角制御油路２２から遅角室Ｃｂに供給するとともに進角室Ｃａの動油を進角制御油路２１により排出する。中立ポジションでは、進角室Ｃａと遅角室Ｃｂとの何れにも作動油を供給しない。

解除制御弁２５は、制御信号によりアンロックポジションとロックポジションとに操作自在な電磁弁として構成されている。つまり、アンロックポジションでは、油圧ポンプ２０の作動油を主解除油路２３から第１凹部３５と第２凹部３６と第３凹部３７とに供給する。ロックポジションでは、主解除油路２３から作動油を排出して第１出退部材３１と第２出退部材３２との嵌り込みを可能にする。

〔制御構成〕
エンジン制御ユニット４０は、シャフトセンサ１Ｓと、イグニッションスイッチ４３と、アクセルペダルセンサ４４と、ブレーキペダルセンサ４５と、位相検出センサ４６とからの信号が入力する。このエンジン制御ユニット４０は、スタータモータＭを制御し、燃料制御装置５を制御し、点火制御装置６を制御する信号を出力すると共に、位相制御弁２４と解除制御弁２５を制御する信号を出力する。

イグニッションスイッチ４３は、システムを起動させるスイッチとして構成され、ＯＮ操作によりエンジンＥを始動し、ＯＦＦ操作によりエンジンＥを停止させる。また、ＯＮ操作された場合には、アイドルストップ制御によるエンジンＥの自動停止と自動始動とが可能なシステム起動状態に達する。

アクセルペダルセンサ４４は、アクセルペダル（図示せず）の踏み込み量を検出し、ブレーキペダルセンサ４５は、ブレーキペダル（図示せず）の踏み込みを検出する。

機関制御部４１は、イグニッションスイッチ４３の操作に基づいてエンジンＥの始動と停止とを実現すると共に、エンジンＥがアイドリング状態で停車した際にエンジンＥを一時的に停止するアイドルストップ制御を実現する。

位相制御部４２は、エンジンＥの稼動時に弁開閉時期制御装置１０による吸気弁のタイミング制御を行い、エンジンＥが停止する際の状況に基づいて弁開閉時期制御装置１０の相対回転位相を設定し、ロック機構によるロック状態に移行を実現する。

〔制御形態：アイドルストップ制御〕
アイドルストップ制御は、ブレーキペダルを踏み込んで停車した際に（アクセルペダルが操作されない状態で）、エンジンＥを一時的に停止し、ブレーキペダルの踏み操作が解除された際にエンジンＥを始動するように制御形態が設定されている。これにより無駄な燃料消費を抑制して燃費が向上する。

アイドルストップ制御によりエンジンＥを停止させる場合には、解除制御弁２５をアンロックポジションに操作保持することで、図１０に示すように、第１出退部材３１と第２出退部材３２との何れも内部ロータ１２の外周面から僅かに浮かせた状態で、位相制御弁２４を操作して遅角室Ｃｂに作動油を供給することで相対回転位相を遅角方向Ｓｂに変位させる。これにより相対回転位相が最遅角の近傍に達した場合には解除制御弁２５をロックポジションに操作することにより第１出退部材３１を嵌り込み可能な状態にしておき、相対回転位相が最遅角に達した時点で、図４、図１１に示すように、第１出退部材３１の第３凹部３７に嵌り込む状態に移行する。このように相対回転位相が最遅角ロック位相Ｐ３に達した時点で最遅角ロック機構Ｌ３によるロック状態に達し、機関制御部４１は、燃料制御装置５により燃焼室への燃料供給を停止すると共に点火制御装置６による点火を停止してエンジンＥを停止させる。

このアイドルストップ制御では、エンジンＥが高温状態でエンジンＥの始動を行えるため混合気の点火が容易である。また、相対回転位相を最遅角に設定してクランキングを行った場合には、吸気圧縮比が低いためクランクシャフト１の回転を軽負荷で円滑に行える。このような理由から、アイドルストップ制御でエンジンＥを停止させる場合には、最遅角ロック機構Ｌ３により最遅角ロック位相Ｐ３でロックしており、ブレーキペダルの踏み操作が解除され、エンジンＥを始動する際にはスタータモータＭによるクランキングを開始する。

このクランキングによりクランクシャフト１の回転速度が設定値に達した後に、位相制御部４２が解除制御弁２５をアンロックポジションに操作することで第１出退部材３１を第３凹部３７から抜き出して最遅角ロック機構Ｌ３のロックを解除する。この制御と並行して位相制御弁２４を進角ポジションに操作することで相対回転位相を進角方向Ｓａへ移行させながら、燃料制御装置５による燃焼室への燃料供給を行い、点火制御装置６により点火プラグでの点火を行うことでエンジンＥを始動させる。

〔制御形態：通常ストップ制御〕
エンジンＥが稼動している状況でイグニッションスイッチ４３が人為的にＯＦＦ操作された場合には、位相検出センサ４６の検出結果に基づき位相制御部４２が位相制御弁２４を操作して、進角室Ｃａ又は遅角室Ｃｂに作動油を供給し、相対回転位相を図２、図７に示す中間ロック位相Ｐ１まで移行させる制御が行われる。この移行時には解除制御弁２５はアンロックポジションにあり、中間ロック位相Ｐ１の近傍に達すると解除制御弁２５をロックポジションに切り換え、中間ロック位相Ｐ１において中間ロック機構Ｌ１によるロック状態に達する。

尚、このロック状態では、第１出退部材３１が第１スプリング３１Ｓの付勢力により第１凹部３５に嵌り込んだ状態で、第１凹部３５の内面の進角方向Ｓａの端部に当接する。また、第２出退部材３２は第２スプリング３２Ｓの付勢力により第２凹部３６に嵌り込み、第２凹部３６の内面の遅角方向Ｓｂの端部に当接する。

この移行の後に、機関制御部４１が燃料制御装置５により燃焼室への燃料供給を停止すると共に、点火制御装置６による点火を停止する。この中間ロック位相Ｐ１は、低温状態にあるエンジンＥを良好に始動できる相対回転位相である。

〔制御形態：通常スタート制御〕
次に、エンジンＥが低温にある状態でイグニッションスイッチ４３が人為的にＯＮ操作された場合には、機関制御部４１が、スタータモータＭを回転駆動させ、燃料制御装置５による燃焼室への燃料供給を行い、点火制御装置６により点火プラグでの点火を行うことでエンジンＥを始動させる。

エンジンＥが始動したことを位相検出センサ４６からの検出信号で判定し、このエンジンＥの始動の後には、位相制御部４２が、相対回転位相を遅角側ロック位相Ｐ２に変位させ、遅角側ロック機構Ｌ２によるロック状態に移行させる制御が行われる。

具体的な制御形態として、エンジンＥが始動して所定の回転速度に達したことを、シャフトセンサ１Ｓ等からの検出信号に基づいてエンジン制御ユニット４０が判別した場合には、位相制御部４２が解除制御弁２５を、設定時間だけアンロックポジションに操作する。この操作により、主解除油路２３に設定時間だけ作動油が供給される。

このように設定時間だけ作動油が供給されることにより、作動油は第１解除油路２３Ａから直接的に第１出退部材３１に作用して第１出退部材３１を第１凹部３５から抜き出される。これと同時に第２解除油路２３Ｂにも作動油が供給されるが、この第２解除油路２３Ｂから第２出退部材３２との間の油路にはオリフィス部Ｒが形成されているため、第２出退部材３２に作用する作動油の圧力上昇が抑制され、第２出退部材３２の抜き出し方向への作動は遅れる。

具体的な作動形態として、第２解除油路２３Ｂに作動油が供給された場合には、第２解除油路２３Ｂに流れる作動油の圧力によりボール２６が当接面２７Ｓに当接するため、溝部２７Ａに制限された量の作動油が流れ、しかも、第２凹部３６に流れる作動油も、この第２凹部３６によって制限される。従って、図８に示すように、第１出退部材を第１凹部から抜き出したタイミングで、第２出退部材３２を第２凹部３６に嵌り込む状態に維持させることが可能となる。

また、第１出退部材３１を第１凹部３５から抜き出したタイミングで相対回転位相は遅角方向Ｓｂに変位を開始する。この遅角方向Ｓｂへの変位時には第２出退部材３２が第２凹部３６に嵌り込んだ状態にあるので、主解除油路２３に対する作動油の供給が停止した後に第２出退部材３２を第２凹部３６の底部に接触する状態に復帰する。そして、相対回転位相が遅角側ロック位相Ｐ２に達すると、図３、図９に示すように、第２出退部材３２が第２凹部３６の嵌合孔部３６Ａに嵌り込み、相対回転位相が遅角側ロック位相Ｐ２にロックされる。

特に、この通常スタート制御では作動油の温度が低く、作動油の粘性が高い状況でエンジンＥを始動する。このエンジンＥの始動時には油圧ポンプ２０から第２解除油路２３Ｂを介して第２出退部材３２に供給される作動油に対してオリフィス部Ｒから作用する抵抗は大きく、第２出退部材３２に作用する圧力上昇も緩速で行われる。従って、主解除油路２３に作動油を供給した後に、第１出退部材３１の規制が解除された後に第２出退部材３２の規制が解除されるまでの時間を長く設定することが可能となり、先述した設定時間を厳密に設定しなくても、第１出退部材３１だけを確実に抜き出して、遅角側ロック位相Ｐ２に移行できる。

尚、この遅角側ロック位相Ｐ２では、アイドリング運転時のＨＣ排出量を低減できる。

〔実施形態の作用・効果〕
このように本発明では、アイドルストップ制御によりエンジンＥを停止する場合には、相対回転位相を最遅角ロック位相Ｐ３まで変位させ、最遅角ロック機構Ｌ３でロックする状態に移行することで、この後にエンジンＥを始動する場合には低い圧縮比により軽快なクランキングを実現している。

また、運転者がイグニッションスイッチ４３をＯＦＦ操作してエンジンＥを停止させる場合には、相対回転位相を中間ロック位相Ｐ１まで変位させて中間ロック機構Ｌ１によるロック状態に移行する。これによりエンジンＥが低温の状態でもエンジンＥの始動を確実に行えるようにする。この後に、運転者がイグニッションスイッチ４３をＯＮ操作した場合には、クランキングを行い、通常の制御によりエンジンＥを始動させる。

このエンジンＥの始動の後には、主解除油路２３に対して設定時間だけ作動油を供給する制御を行うだけで、第２出退部材３２を第２凹部３６に嵌め込んだ状態を維持しながら、第１出退部材３１を第１凹部３５から抜き出す状態に移行できる。そして、遅角側ロック位相Ｐ２への移行を確実に行わせ、最遅角ロック機構Ｌ３でのロック状態に移行してアイドリング運転時のＨＣ排出量を低減できる。

このように第１出退部材３１と第２出退部材３２とに対して単一の主解除油路２３から作動油を供給する構成であるので、主解除油路２３に作動油の供給と排出とを行う２位置切換型で、出力側のポートが単一となる解除制御弁２５を使用できることになる。従って、第１出退部材３１と第２出退部材３２とに対して選択して作動油の給排を行うように出力側のポートが２つ備えるものと比較して解除制御弁２５の構成が単純となり、この解除制御弁２５と第１出退部材３１と第２出退部材３２とに作動油を給排するための油路も２つ形成しなくて済む。

〔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）図１２に示すように、オリフィス部Ｒとして第２凹部３６の流路断面積を小さくすることで、この第２凹部３６の一部で第２のオリフィス部Ｒを構成する。つまり、第２凹部３６における流路は、この第２凹部３６と、この外部に位置する外部ロータ１１の内面との間の空間で形成されるものであり、この第２凹部３６を浅く形成することにより、流路断面積を小さくしてオリフィス部Ｒを構成するのである。特に、本発明では、オリフィス部Ｒとして、実施形態で説明したようにボール２６を用いたものと、第２凹部３６で構成されるオリフィス部Ｒとの２つでオリフィス部Ｒを備えても良い。

（ｂ）実施形態では、遅延部の具体構成としてオリフィス部Ｒを採用していたが、この遅延部として、第２解除油路２３Ｂから分岐する分岐油路に、アキュムレータのように、圧力上昇時に作動油の分岐油路の側に逃がす空間を備えて構成しても良い。遅延部を構成することにより、主解除油路２３から第２出退部材３２に作動油が供給された場合には、この作動油の流れを分岐油路の方向に逃がすことにより、第２出退部材３２に作用する圧力の上昇を遅延させる形態で抑制することになり、この第２出退部材３２の第２凹部３６からの抜き出しを抑制できる。

（ｃ）作動油の温度を計測する温度センサを備え、この温度センサの検出結果に基づいて、主解除油路２３に作動油を供給する設定時間を調節するように制御形態を設定する。このように制御形態を設定することにより、例えば、季節により作動油の温度が異なる場合でも、第１出退部材３１だけを第１凹部３５から確実に抜き出す制御を実現する。

（ｄ）相対回転位相を中間ロック位相Ｐ１から遅角側ロック位相Ｐ２に変位させる場合に、遅角側ロック位相Ｐ２を越えて最遅角の方向に変位していることを検出した場合に相対回転位相を進角方向Ｓａに変位させる制御形態を設定する。このように制御形態を設定することにより、遅角側ロック位相Ｐ２に確実にロックする制御が可能となる。また、このように遅角側ロック位相Ｐ２にロックできない場合には、主解除油路２３に作動油を供給する設定時間を短縮するように制御形態を設定しても良い。

（ｅ）第１出退部材３１と第２出退部材３２とを、内部ロータ１２に対して軸芯Ｘと平行する方向にスライド移動自在に備え、この第１出退部材３１と第２出退部材３２とが嵌り込む第１凹部３５と第２凹部３６とをフロントプレート１４又はリヤプレート１５に形成する。このように構成することにより、第１出退部材３１と第２出退部材３２とに大径の部材を用い、強固なロック状態を現出することも可能となる。

（ｆ）第１出退部材３１と第２出退部材３２とを外部ロータ１１に備え、これらが嵌り込む第１凹部３５と第２凹部３６とを内部ロータ１２に備えても良い。

本発明は、弁開閉時期制御装置の相対回転位相を最遅角と最進角との中間となる中間ロック位相でロックする中間ロック機構を備え、この中間ロック位相で内燃機関を始動した後に、これより遅角側の回転位相に維持する装置に利用することができる。

１ クランクシャフト
３ カムシャフト
１０ 弁開閉時期制御装置
１１ 駆動側回転部材（外部ロータ）
１２ 従動側回転部材（内部ロータ）
２３ 主解除流路（主解除油路）
２３Ａ 第１解除流路（第１解除油路）
２３Ｂ 第２解除流路（第２解除油路）
２４ 位相制御弁
２６ 流量制御体（ボール）
３１ 第１出退部材
３２ 第２出退部材
３５ 第１凹部
３６ 第２凹部
４０ 制御ユニット
Ｅ 内燃機関（エンジン）
Ｃａ 進角室
Ｃｂ 遅角室
Ｓａ 進角方向
Ｓｂ 遅角方向
Ｌ１ 拘束機構（中間ロック機構）
Ｌ２ 規制機構（遅角側ロック機構）
Ｐ１ 中間ロック位相
Ｐ２ 遅角側ロック位相
Ｒ 遅延部（オリフィス部）

Claims (5)

1. 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部材と、
   前記駆動側回転部材と同軸上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部材とを備え、
   流体の供給により前記駆動側回転部材と前記従動側回転部材との相対回転位相を遅角方向に変位させる遅角室と、流体の供給により前記相対回転位相を進角方向に変位させる進角室とが形成され、
   前記駆動側回転部材と前記従動側回転部材との何れか一方の回転部材から他方の回転部材に向けて突出付勢される第１出退部材と第２出退部材とを備え、前記第１出退部材が突出状態で嵌り込む第１凹部と、前記第２出退部材が突出状態で嵌り込む第２凹部とを他方の回転部材に形成し、
   相対回転位相が前記進角方向の作動端となる最進角と前記遅角方向の作動端となる最遅角との間の所定位相となる中間ロック位相と、相対回転位相が前記中間ロック位相より遅角方向となる遅角側ロック位相とが設定され、
   前記第１出退部材が前記第１凹部に嵌り込むと同時に前記第２出退部材が前記第２凹部に嵌り込むことにより相対回転位相を前記中間ロック位相に拘束する拘束機構を有し、
   前記第２出退部材が前記第２凹部に嵌り込んだ状態で、相対回転位相の遅角方向への変位を許容するように前記第２凹部が溝状に形成され、この遅角方向への相対回転位相の変位で前記第２出退部材が前記第２凹部の端部に当接することにより相対回転位相を前記遅角側ロック位相に規制する規制機構を有し、
   前記第１出退部材を前記第１凹部から抜き出す方向に流体を供給する第１解除流路と、前記第２出退部材を前記第２凹部から抜き出す方向に流体を供給する第２解除流路とが、単一の主解除流路から流体が供給されるように構成され、前記第２解除流路から前記第２出退部材に供給される流体の流れを抑制する遅延部が備えられている弁開閉時期制御装置。
2. 前記第２解除流路の流路断面積を、前記第１解除流路の流路断面積より小さく設定することにより前記遅延部が構成されている請求項１記載の弁開閉時期制御装置。
3. 流体が供給された際に第２解除流路に流れる流体の量を制限する位置に移動し、流体を送り出す際には第２解除流路に流れる流体を制限しない位置に移動する流量制御体を備えて前記遅延部が構成されている請求項１又は２記載の弁開閉時期制御装置。
4. 請求項１に記載の弁開閉時期制御装置の進角室と遅角室との一方を選択して流体を供給する位相制御弁と、主解除流路に流体を供給する解除制御弁とを備え、前記位相制御弁と前記解除制御弁とを制御する制御ユニットを備え、
   前記制御ユニットは、相対回転位相が中間ロック位相にある状態で内燃機関の始動が行われた場合には、前記位相制御弁の制御により前記遅角室に流体を供給すると共に、前記解除制御弁を制御して設定時間だけ前記主解除流路に流体を供給する制御を行う内燃機関制御システム。
5. 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部材と、
   前記駆動側回転部材と同軸上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部材とを備え、
   流体の供給により前記駆動側回転部材と前記従動側回転部材との相対回転位相を遅角方向に変位させる遅角室と、流体の供給により前記相対回転位相を進角方向に変位させる進角室とが形成され、
   前記駆動側回転部材と前記従動側回転部材との何れか一方の回転部材から他方の回転部材に向けて突出付勢される第１出退部材と第２出退部材とを備え、前記第１出退部材が突出状態で嵌り込む第１凹部と、前記第２出退部材が突出状態で嵌り込む第２凹部とを他方の回転部材に形成し、
   前記第１出退部材を前記第１凹部から抜き出す方向に流体を供給する第１解除流路と、前記第２出退部材を前記第２凹部から抜き出す方向に流体を供給する第２解除流路とが、単一の主解除流路から供給されるように構成され、
   前記主解除流路から前記第１出退部材及び前記第２出退部材に流体が供給される際に、前記第１出退部材に流体が供給開始されるタイミングと前記第２出退部材に流体が供給開始されるタイミングとが異なるように、前記第１解除流路または前記第２解除流路に流体の流れを抑制する遅延部が備えられている弁開閉時期制御装置。

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