JP6402663B2 - 弁開閉時期制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、内燃機関のクランクシャフトと同期して回転する駆動側回転体に対する従動側回転体の相対回転位相を制御する弁開閉時期制御装置に関する。
近年、内燃機関（以下「エンジン」とも称する）の運転状況に応じて吸気弁及び排気弁の開閉時期を変更可能とする弁開閉時期制御装置が実用化されている。この弁開閉時期制御装置は、例えば、エンジンの作動による駆動側回転体の回転に対する従動側回転体の相対回転位相（以下、単に「相対回転位相」とも称する）を変化させることにより、従動側回転体の回転に伴って開閉される吸排気弁の開閉時期を変更する機構を有している。
一般に、吸排気弁の最適な開閉時期はエンジンの始動時や車両の走行時などエンジンの運転状況により異なる。エンジンの始動時には、相対回転位相を最遅角位相と最進角位相との間の所定位相に拘束することにより、エンジンの始動に最適な吸排気弁の開閉時期を実現すると共に、駆動側回転体と従動側回転体によって形成される流体圧室の仕切部が揺動して打音が発生するのを抑制している。そのため、エンジンを停止させる前には、相対回転位相を所定位相に拘束しておくことが望まれる。
特許文献１には、エンジンの停止信号に基づいて相対回転位相を中間ロック位相にロックさせることができる弁開閉時期制御装置が開示されている。この弁開閉時期制御装置においては、１個の油圧制御弁（電磁弁）で進角制御、遅角制御、中間位相保持制御、中間ロック位相でのロック制御を行う。これらの制御は、油圧制御弁のスプールの位置を電磁ソレノイドへ印加する駆動電流（給電量）に応じて変化させることにより行われる。具体的には、特許文献１の図６には、駆動電流を０から最大まで変化させたときに、（１）「全ドレン」、「進角作動による中間ロック位相へのロック」、「ロック解除した状態での進角作動」、「中間位相保持」、「ロック解除した状態での遅角作動」の４つの状態を切り替えるよう制御される場合と、（２）「ロック解除した状態での遅角作動」、「中間位相保持」、「ロック解除した状態での進角作動」、「進角作動による中間ロック位相へのロック」、「全ドレン」の４つの状態を切り替えるよう制御される場合とが開示されている。
また、特許文献１の図２１には、駆動電流を０から最大まで変化させたときに、「遅角作動による中間ロック位相へのロック」、「ロック解除した状態での遅角作動」、「中間位相保持」、「ロック解除した状態での進角作動」、「進角作動による中間ロック位相へのロック」の５つの状態を切り替えるよう制御される場合が開示されている。
特開２００３−１７２１０９号公報
一般的な弁開閉時期制御装置は、進角制御、遅角制御、中間位相保持という位相制御を行う電磁弁と、中間ロック位相でのロック、ロック解除というロック制御を行う電磁弁の２個の電磁弁を備えている。そのため、各々の電磁弁では３つの状態、又は、２つの状態を切り替える制御がなされる。よって、それぞれの電磁弁におけるスプールの可動範囲を各位相制御又はロック制御の位置に振り分けることは容易であると共に、１つの状態を維持することができる駆動電流の範囲を広くして制御性を高めることができる。また、位相制御とロック制御とは独立した電磁弁で行われるので、例えばロック解除の状態で位相を変位させているときに、誤ってロック状態に切り替わることはない。
一方、特許文献１に開示された弁開閉時期制御装置では、１個の油圧制御弁で上記の４つ又は５つの状態を切り替える制御が行われるので、それぞれの状態を維持することができるスプールの制御位置、及び、駆動電流の範囲が狭くなる。そのため、各状態においては、隣接する状態の境界近傍まで駆動電流の制御範囲を広げて、少しでも制御性を高めるようにしている。一方、各状態における、駆動電流の上限値と下限値、すなわち、隣接する状態との境界近傍で、且つ、当該状態を維持することができる駆動電流の値（以下、境界電流と称する）は、通常は車両製造時にのみ設定され、その後は変更されない。また、境界電流は、外部環境の変化や油圧制御弁自体の劣化等の理由により変化する場合がある。
油圧制御弁の構造上、「遅角作動による中間ロック位相へのロック」と「ロック解除した状態での遅角作動」は互いに隣接する状態である。また、「進角作動による中間ロック位相へのロック」と「ロック解除した状態での進角作動」も互いに隣接する状態である。
そのため、隣接する状態の境界近傍まで駆動電流の制御範囲を広げた場合、上記の理由により「ロック解除した状態での遅角作動」の境界電流や「ロック解除した状態での進角作動」の境界電流が変化すると、車両製造時に設定した「ロック解除した状態での遅角作動」や「ロック解除した状態での進角作動」の境界電流の値を電磁ソレノイドに印加しているにもかかわらず「遅角作動による中間ロック位相へのロック」や「進角作動による中間ロック位相へのロック」の状態に切り替わるおそれがあった。この場合、進角作動や遅角作動の途中で中間ロック位相にロックされてしまう。このように、４つ又は５つの状態を切り替える制御が行われる油圧制御弁を弁開閉時期制御装置に用いる場合には、境界電流の設定に関して更なる改良の余地があった。
このように、エンジンの作動中に境界電流の再設定が可能な弁開閉時期制御装置が求められている。
上記課題を解決するために、本発明に係る弁開閉時期制御装置の特徴構成は、内燃機関の駆動軸と同期回転する駆動側回転体と、前記駆動側回転体の内側で前記駆動側回転体の軸心と同軸心に配置され、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、前記駆動側回転体に対する前記従動側回転体の相対回転位相における最進角位相と最遅角位相の間にある中間ロック位相で供給される作動油によって前記相対回転位相の変位を拘束するロック状態と該ロック状態が解除されたロック解除状態とを選択的に切り替える中間ロック機構と、駆動源へ印加される駆動電流が変化することによってスプールの位置が変更され、前記スプールの位置に応じて作動油が選択的に供給又は排出されることにより、前記相対回転位相が進角方向又は遅角方向に変位すると共に前記中間ロック機構への作動油の供給と排出とを選択的に切り替える電磁弁とを備え、前記内燃機関の所定の作動時において、前記駆動電流が変化することによって前記ロック解除状態から前記ロック状態に切り替わったときの前記駆動電流の値に対して、所定の値だけ異なり、且つ、前記ロック解除状態を維持する前記駆動電流の値が境界電流に設定されるように構成されており、
前記所定の作動時が前記内燃機関の始動時である場合の前記所定の値よりも、前記所定の作動時が前記ロック解除状態を維持する前記駆動電流を印加したにも関わらず前記ロック状態に切り替わった時である場合の前記所定の値の方が大きい点にある。
このような特徴構成とすれば、内燃機関の所定の作動時において、駆動電流を変化させてロック解除状態からロック状態に切り替わったときの駆動電流の値に対して、所定の値だけ異なり、且つ、ロック解除状態を維持する駆動電流の値を境界電流に設定する。これにより、例えば、外部環境の変化や電磁弁の劣化等の理由によりロック解除状態からロック状態に切り替わる駆動電流（境界電流）に変化が生じていた場合でも、できるだけロック状態に切り替わる駆動電流の近傍で、ロック解除状態を維持することができる駆動電流を新たな境界電流に設定することができる。その結果、電磁弁における複数の状態の切り替えの制御を確実に行うことができる。
所定の作動時が内燃機関の始動時である場合、内燃機関の始動時に境界電流を設定することができるので、常にロック状態に切り替わる駆動電流の近傍で、ロック解除状態を維持することができる駆動電流を境界電流に設定することができる。その結果、電磁弁における複数の状態の切り替えの制御を確実に行うことができる。
所定の作動時が、ロック解除状態を維持する駆動電流を印加したにも関わらずロック状態に切り替わった時である場合、運転者の意思とは異なってロック状態に切り替わっている。この場合、境界電流を新たに設定することにより、運転者の意思に沿って弁開閉時期制御装置を作動させることができる。
そして、運転者の意思とは異なってロック状態に切り替わる方が運転中には危険度が高いため、所定の作動時が内燃機関の始動時である場合の所定の値よりも、所定の作動時がロック解除状態を維持する駆動電流を印加したにも関わらずロック状態に切り替わった時である場合の所定の値を大きくして、二度と意に反してロック状態に切り替わらないようにすることができる。
本発明に係る弁開閉時期制御装置においては、前記相対回転位相が前記中間ロック位相を跨いで進角方向へ変位する進角変位と、前記相対回転位相が前記中間ロック位相を跨いで遅角方向へ変位する遅角変位とが交互に発生するように前記駆動電流が変化するよう構成されると好適である。
このような構成とすれば、進角変位と遅角変位とが交互に発生するように駆動電流を変化させて相対回転位相を変位させることにより、遅角側の境界電流の設定と進角側の境界電流の設定とを並行して行うことができ、各々を独立して設定する場合と比較して、設定を完了するまでの時間を短縮することができる。
本発明に係る弁開閉時期制御装置においては、前記進角変位と前記遅角変位との少なくとも一方が複数回発生する場合に、連続する２回の同方向へ変位するときの前記駆動電流の値は、先の前記駆動電流の値よりも後の前記駆動電流の値の方が前記ロック状態に切り替わる値に近くなるように設定されると好適である。
このような構成とすれば、駆動電流を繰り返し印加するたびにロック状態に切り替わる値に近づくので、ロック解除状態での遅角作動と進角作動を行うことができる駆動電流の範囲を広げることができ、電磁弁の制御性を高めることができる。
本発明に係る弁開閉時期制御装置においては、前記進角変位と前記遅角変位のいずれかのときに前記ロック状態に切り替わった場合は、その後に前記ロック状態に切り替わった方向に変位するときに印加される前記駆動電流の値は前記境界電流であると好適である。
このような構成とすれば、進角変位と遅角変位のいずれか一方の境界電流が先に設定された場合でも、進角変位と遅角変位とが交互に発生するように駆動電流を変化させて相対回転位相を変位させて、いずれか他方の境界電流を設定することができる。
本発明の実施形態に係る弁開閉時期制御装置の構成を表す縦断面図である。 図１のII−II線断面図である。 ＯＣＶの作動による、各流路における作動油の流通状態を表す図である。 始動時と意外ロック発生時における境界電流の再設定を行う手順全体を表すフローチャートである。 始動時に遅角側境界電流の再設定を行う手順を表すフローチャートである。 始動時に進角側境界電流の再設定を行う手順を表すフローチャートである。 始動時の再設定中の相対回転位相と駆動電流のタイムチャートである。 意外ロック時に遅角側境界電流の再設定を行う手順を表すフローチャートである。 意外ロック時の再設定中の相対回転位相と駆動電流のタイムチャートである。
１．弁開閉時期制御装置の構成
以下に、内燃機関としてのエンジンＥに搭載された本発明の実施形態に係る弁開閉時期制御装置１０について、図面に基づいて詳細に説明する。
〔全体構成〕
図１に示す弁開閉時期制御装置１０は、クランクシャフトＣと同期回転するハウジング１と、ハウジング１の内側でハウジング１の軸心Ｘと同軸心に配置され、エンジンＥの弁開閉用のカムシャフト１０１と一体回転する内部ロータ２とを備えている。カムシャフト１０１は、エンジンＥの吸気弁１０３の開閉を制御するカム１０４の回転軸である。なお、クランクシャフトＣは駆動軸の一例であり、ハウジング１は駆動側回転体の一例であり、内部ロータ２は従動側回転体の一例である。
ハウジング１と内部ロータ２を組み合わせた状態で固定ボルト５を中心に挿通し、固定ボルト５の雄ねじとカムシャフト１０１の雌ねじとを螺着する。これにより、固定ボルト５がカムシャフト１０１に対して固定されると共に、内部ロータ２もカムシャフト１０１に対して固定される。
ハウジング１は、フロントプレート１１と、内部ロータ２に外装される外部ロータ１２と、タイミングスプロケット１５を備えるリヤプレート１３とを締結ボルト１６により組み付けて構成される。内部ロータ２と外部ロータ１２とは、軸心Ｘを中心にして相対回転自在に構成されている。
ハウジング１とカムシャフト１０１との間には、軸心Ｘを中心とする回転方向に付勢力を作用させる戻しばね７０を備えている。この戻しばね７０は、ハウジング１に対する内部ロータ２の相対回転位相（以下、単に「相対回転位相」とも称する）が最遅角にある状態から進角側の所定の相対回転位相に達するまで付勢力を作用させ、相対回転位相が所定回転位相より進角側の領域では付勢力を作用させない機能を有する。
クランクシャフトＣが回転駆動すると、動力伝達部材１０２を介してタイミングスプロケット１５にその回転駆動力が伝達され、ハウジング１が図２に示す回転方向Ｓに回転駆動する。ハウジング１の回転駆動に伴い、内部ロータ２が回転方向Ｓに回転駆動してカムシャフト１０１が回転し、カム１０４がエンジンＥの吸気弁１０３を押し下げて開弁させる。
図２に示すように、外部ロータ１２に、径方向内側に突出し且つ内部ロータ２の外周面に当接する３個の突出部１４を回転方向Ｓに沿って互いに離間させて形成することにより、内部ロータ２と外部ロータ１２との間に流体圧室４が形成されている。内部ロータ２の外周面のうち流体圧室４に面する部分に形成された突出部２１によって、流体圧室４は進角室４１と遅角室４２とに分割されている。
進角室４１及び遅角室４２には作動油（作動流体の一例）が供給、排出され、又はその給排が遮断されることにより、突出部２１に作動油の油圧を作用させて相対回転位相を進角方向Ｓ１又は遅角方向Ｓ２へ変位させ、あるいは、任意の位相に保持する。突出部２１が進角方向Ｓ１の移動端に達した状態での相対回転位相を最進角位相と称し、突出部２１が遅角方向Ｓ２の移動端に達した状態での相対回転位相を最遅角位相と称する。なお、相対回転位相の絶対値や相対回転位相の変位方向は不図示のクランク角センサやカム角センサにより検出されて、不図示のＥＣＵ（電子制御ユニット）に入力される。
図２に示すように、内部ロータ２には、進角室４１に連通する進角流路４３と、遅角室４２に連通する遅角流路４４と、後述する中間ロック機構８に給排する作動油が流通するロック解除流路４５と、中間ロック機構８から弁開閉時期制御装置１０の外部へ排出される作動油が流通するロック排出流路４６が形成されている。
〔中間ロック機構〕
弁開閉時期制御装置１０は、相対回転位相を最進角位相と最遅角位相との間の中間ロック位相Ｐに拘束する中間ロック機構８を備えている。図２に示すように、中間ロック機構８は、第１ロック部材８１と、第１スプリング８２と、第２ロック部材８３と、第２スプリング８４と、第１凹部８５と、第２凹部８６により構成される。
第１ロック部材８１と第２ロック部材８３はプレート状の部材で構成され、軸心Ｘに平行な姿勢で内部ロータ２の方向に向けて接近、離間できるように外部ロータ１２に対し移動自在に支持されている。第１凹部８５は、内部ロータ２の外周に軸心Ｘの方向に沿って溝状に区画形成されており、第２凹部８６は、内部ロータ２の外周に軸心Ｘの方向に沿って溝状に区画形成されている。
図２に示すように、第１凹部８５と第２凹部８６から作動油が排出された状態における中間ロック位相Ｐでは、第１スプリング８２の付勢力により内部ロータ２に向けて移動した第１ロック部材８１が第１凹部８５と嵌合する。また、第２スプリング８４の付勢力により内部ロータ２に向けて移動した第２ロック部材８３が第２凹部８６と嵌合する。これにより、相対回転位相を中間ロック位相Ｐに拘束する。これがロック状態である。
ロック解除流路４５は、第１凹部８５の深い溝と第２凹部８６の深い溝のそれぞれの底面に接続されており、ロック状態にあるときに作動油がロック解除流路４５を流通して第１凹部８５と第２凹部８６に供給されると、第１ロック部材８１と第２ロック部材８３は作動油の油圧を受ける。この油圧が第１スプリング８２と第２スプリング８４の付勢力を上回ると第１ロック部材８１と第２ロック部材８３は第１凹部８５と第２凹部８６からそれぞれ離間し、ロック解除状態となる。
ロック排出流路４６も、第１凹部８５の深い溝と第２凹部８６の深い溝のそれぞれの底面に接続されているが、ロック排出流路４６は第１凹部８５と第２凹部８６に供給される作動油の流通を許容せず、第１凹部８５と第２凹部８６から弁開閉時期制御装置１０の外部へ排出される作動油の流通のみを許容するように構成されている。
〔ＯＣＶ〕
図１に示すように、本実施形態においては、ＯＣＶ（オイルコントロールバルブ）５１が、内部ロータ２の内側で且つ軸心Ｘと同軸心に配設されている。ＯＣＶ５１は電磁弁の一例である。ＯＣＶ５１は、スプール５２と、スプール５２を付勢するコイルスプリング５３と、スプール５２を駆動する電磁ソレノイド５４とを備えて構成される。電磁ソレノイド５４は駆動源の一例である。また、電磁ソレノイド５４の構成は、公知なので詳細な説明を省略する。
スプール５２は、固定ボルト５に形成された断面円形の孔である収容空間５ａに収容されており、軸心Ｘの方向に沿って摺動する。スプール５２は軸心Ｘの方向に沿った断面円形の有底穴である主排出流路５２ａを有している。
コイルスプリング５３は収容空間５ａの奥部に配設されており、スプール５２を電磁ソレノイド５４の方向（図１の左方向）に常時付勢している。スプール５２は、収容空間５ａに取り付けられたストッパ５５により、収容空間５ａから飛び出さない。主排出流路５２ａに形成された段差がコイルスプリング５３の一方を保持している。収容空間５ａとそこから連続して形成されている内径の小さい有底穴との境界にはパーティション５ｄが挿入されており、パーティション５ｄはコイルスプリング５３の他方を保持している。電磁ソレノイド５４に給電すると、電磁ソレノイド５４に設けられたプッシュピン５４ａが、スプール５２の端部を押圧する。その結果、スプール５２はコイルスプリング５３の付勢力に抗してカムシャフト１０１の方向に摺動する。ＯＣＶ５１は、電磁ソレノイド５４への印加電流を０から最大まで変化させることにより、スプール５２の位置調節ができるように構成されている。電磁ソレノイド５４への印加電流の値は、ＥＣＵによって制御される。
ＯＣＶ５１は、スプール５２の位置に応じて進角室４１及び遅角室４２への作動油の供給、排出、保持を切り換えると共に、中間ロック機構８への作動油の供給と排出を切り換える。
〔油路構成〕
図１に示すように、オイルパン６１に貯留されている作動油は、クランクシャフトＣの回転駆動力が伝達されることにより駆動する機械式のオイルポンプ６２によって汲み上げられ、供給流路４７を流通する。供給流路４７を流通した作動油は、ＯＣＶ５１を経由して、進角流路４３、遅角流路４４、ロック解除流路４５に供給される。
〔ＯＣＶの動作〕
図３に、電磁ソレノイド５４へ印加電流に応じてスプール５２の位置がＷ１〜Ｗ５に変化したときのＯＣＶ５１の作動構成を示す。図３に示すように、本実施形態に係る弁開閉時期制御装置１０は、電磁ソレノイド５４へ駆動電流を印加してＯＣＶ５１のスプール５２を軸心Ｘに沿って移動させて所望の位置で停止させることにより「遅角作動による中間ロック位相へのロック（Ｗ１）」、「ロック解除した状態での遅角作動（Ｗ２）」、「中間位相保持（Ｗ３）」、「ロック解除した状態での進角作動（Ｗ４）」、「進角作動による中間ロック位相へのロック（Ｗ５）」の５つの状態に切り替えられるように構成されている。
詳細な説明は省略するが、ロック排出流路４６を有しない弁開閉時期制御装置の場合は、ＯＣＶ５１はＷ１〜Ｗ４の４つの状態に切り換え可能に構成される。
２．境界電流の再設定の手順〔全体のフロー〕
次に、弁開閉時期制御装置１０において、遅角作動による中間ロック位相Ｐへのロックの状態（以下、遅角ロック状態と称する）とロック解除した状態での遅角作動の状態（以下、遅角作動状態と称する）の境界近傍で、且つ、遅角作動状態を維持することができる駆動電流Ｉの値を再設定する手順について説明する。併せて、進角作動による中間ロック位相Ｐへのロックの状態（以下、進角ロック状態と称する）とロック解除した状態での進角作動の状態（以下、進角作動状態と称する）の境界近傍で、且つ、進角作動状態を維持することができる駆動電流Ｉの値を再設定する手順について説明する。以下、これら両方の駆動電流Ｉの値を「境界電流」と総称し、遅角作動状態を維持する境界電流を「遅角側境界電流Ｉret」、進角作動状態を維持する境界電流を「進角側境界電流Ｉadv」と称する。
境界電流を再設定するタイミングとして、例えば、エンジンＥの始動時（以下、単に始動時と称する）が挙げられる。また、それまでロック解除状態で遅角作動状態や進角作動状態の維持が可能であった境界電流を電磁ソレノイド５４に印加したにも関わらず、外部環境の変化やＯＣＶ５１自体の劣化等の理由により境界電流の値が変化していたためロック状態に切り替わってしまった場合（以下、「意外ロック発生時」と称する）が挙げられる。ただし、再設定を行うのはこれら２つの場合に限るものではなく、例えば、バッテリーを交換した時や、車両点検を受けた時など、任意の場合に境界電流を再設定してもよい。なお、始動時と意外ロック発生時は「内燃機関の所定の作動時」の一例である。
図４に、上述した始動時と意外ロック発生時における境界電流の再設定手順の全体のフローチャートを示す。以下、本願においてフローチャートに示す制御は、ＥＣＵにより行われるものとする。ＥＣＵにおいて、始動時の再設定を行う前は、遅角側境界電流Ｉretの再設定終了フラグは０になり再設定が完了したら当該フラグは１になるように設定されている。同様に、再設定を行う前は、進角側境界電流Ｉadvの再設定終了フラグは０になり、再設定が完了したら当該フラグは１になるように設定されている。また、始動時の境界電流の再設定中において、電磁ソレノイド５４に駆動電流Ｉを印加して遅角作動状態を維持しているときには遅角ロックフラグは０であり、遅角ロック状態に切り替わったときには遅角ロックフラグは１になる。同様に、電磁ソレノイド５４に駆動電流Ｉを印加して進角作動状態を維持しているときには進角ロックフラグは０であり、進角ロック状態に切り替わったときには進角ロックフラグは１になる。
エンジンＥが停止しているときは、中間ロック機構８により相対回転位相は中間ロック位相Ｐでロック状態になっている。車両のイグニッションスイッチをオンにしてエンジンＥを始動させると（Ｓ４０１のＹｅｓ）、電磁ソレノイド５４はまだ通電されていないので引き続きロック状態が維持されている。その後、電磁ソレノイド５４への通電によりロック解除状態に切り替わり（Ｓ４０２）、遅角側と進角側の初期境界電流の値がそれぞれ設定される（Ｓ４０３）。初期境界電流の値は、相対回転位相を確実に遅角作動状態又は進角作動状態にすることができる値であり、例えば、以前に設定されて正常に作動した境界電流の値でもよい。その後、遅角側境界電流再設定サブルーチン（Ｓ４０４）と、進角側境界電流再設定サブルーチン（Ｓ４０５）を実行する。両方の再設定が完了したら（Ｓ４０６のＹｅｓ）、再設定のフローを終了し、未完了であれば（Ｓ４０６のＮｏ）再設定が完了するまでサブルーチンの実行を繰り返す。
エンジンＥの始動時でなければ（Ｓ４０１のＮｏ）、意外ロック発生時までは再設定は行われない（Ｓ４０７のＮｏ）。意外ロックが発生したら（Ｓ４０７のＹｅｓ）、意外ロック時境界電流再設定サブルーチン（Ｓ４０８）を行う。
上記の再設定のフローはイグニッションスイッチをオフにしてエンジンＥが停止するまで繰り返される（Ｓ４０９のＮｏ）。
〔遅角側境界電流の再設定フロー〕
次に、遅角側境界電流再設定サブルーチン（Ｓ４０４）について説明する。図５に、始動時において遅角側境界電流Ｉretの再設定手順のフローチャートを示し、図７に、当該再設定手順における実相対回転位相φと駆動電流Ｉのタイムチャートを示す。
図７に示すＡ状態は、車両のイグニッションスイッチをオンにしてエンジンＥを始動させた状態である（図４のＳ４０１のＹｅｓ）。このとき電磁ソレノイド５４はまだ通電されておらず、実相対回転位相φは中間ロック位相Ｐでロック状態が維持されている。その後、ＯＣＶ５１が位相保持（Ｗ３）状態になるような駆動電流Ｉを電磁ソレノイド５４に印加すると、中間ロック機構８はロック解除状態に切り替えられるが（Ｓ４０２）、実相対回転位相φは中間ロック位相Ｐ（正確には±３ＣＡ（クランクアングル）の範囲内）が維持されたままである（図７のＢ状態）。
次に、上述のように遅角作動状態と進角作動状態のそれぞれの初期境界電流（以下、単に初期電流と称する）がＥＣＵにより設定され（Ｓ４０３）、遅角側境界電流再設定サブルーチン（Ｓ４０４）が開始される。
遅角側境界電流再設定サブルーチンにおいては、まず、遅角側境界電流の再設定終了フラグにより、既に遅角側境界電流Ｉretの再設定が完了したか否かを確認し、フラグが０であれば（図５のＳ５０１のＹｅｓ）、遅角作動状態となる初期電流が駆動電流Ｉとして電磁ソレノイド５４に印加される（Ｓ５０２）。初期電流の印加でロック状態に切り替わらなければ（Ｓ５０３のＮｏ）、図７のＣ状態のように、実相対回転位相φは中間ロック位相Ｐから遅角方向Ｓ２へ変位し、Ｗ２状態になる。
実相対回転位相φが遅角側折り返し閾値ａよりも進角側にあるときは（Ｓ５０４のＮｏ）、遅角側境界電流再設定サブルーチンの最初に戻り上記フローが繰り返される。繰り返される間に実相対回転位相φが遅角側折り返し閾値ａよりも遅角側に変位するので、その状態になれば（Ｓ５０４のＹｅｓ）、ＥＣＵは、初期電流ではロック状態に切り替わらなかった、すなわち、遅角側境界電流Ｉretの再設定は未完了であると判断する。そして、遅角側境界電流Ｉretの再設定をするために次回電磁ソレノイド５４に印加するときの駆動電流Ｉの値を、初期電流から遅角側電流変化量αだけ減じた値（第二期電流）と設定する（Ｓ５０５）。遅角側電流変化量αは例えば５ｍＡである。本実施形態においては、初期電流と比べて第二期電流の方がよりロック状態に切り替わりやすい電流である。また、遅角ロックフラグは０のままで（Ｓ５０６）、遅角側境界電流Ｉretの再設定終了フラグも０のままで、サブルーチン（Ｓ４０４）を終了する。
次に進角側境界電流再設定サブルーチン（図４のＳ４０５）が実行される。このサブルーチンの詳細な説明は後述する。このサブルーチンの実行結果に関わらず遅角側境界電流Ｉretの再設定は未完了なので、再設定は完了しておらず（Ｓ４０６のＮｏ）、進角側境界電流再設定サブルーチンが実行された後、再度、遅角側境界電流再設定サブルーチン（Ｓ４０４）が実行される。
遅角側境界電流再設定サブルーチンの二度目の実行においては、第二期電流が駆動電流Ｉとして電磁ソレノイド５４に印加され（Ｓ５０２）、それでもロック状態に切り替わらなければ（Ｓ５０３のＮｏ）、図７のＥ状態のように、実相対回転位相φは中間ロック位相Ｐから遅角方向Ｓ２へ変位し、Ｗ２状態になる。
実相対回転位相φが遅角側折り返し閾値ａよりも遅角側に変位すれば（Ｓ５０４のＹｅｓ）、ＥＣＵは、第二期電流ではロック状態に切り替わらず、遅角側境界電流Ｉretの再設定は未完了であると判断する。そして、遅角側境界電流Ｉretの再設定をするために三回目に電磁ソレノイド５４に印加するとき駆動電流Ｉの値を、第二期電流からさらに遅角側電流変化量αだけ減じた値（第三期電流）として（Ｓ５０５）、遅角側境界電流再設定サブルーチンを終了する。
次に、進角側境界電流再設定サブルーチン（Ｓ４０５）が再度実行された後、その後、第三期電流を駆動電流Ｉとして電磁ソレノイド５４に印加する（Ｓ５０２）。第三期電流を印加したときはロック状態に切り替わったので（Ｓ５０３のＹｅｓ）、図７のＧ状態のように、実相対回転位相φは中間ロック位相Ｐに拘束され、Ｗ１状態になる。これにより、Ｗ２とＷ１が切り替わる境界の電流は、第二期電流と第三期電流の間にあることが分かった。なお、ロック状態に切り替わったとは、第三期電流を電磁ソレノイド５４に印加した後、所定時間の間実相対回転位相φが遅角側折り返し閾値ａよりも遅角側に変位しなかったことにより判定される（図７参照）。
この結果より、ロック解除状態からロック状態に切り替わる直前の駆動電流Ｉである第二期電流を境界電流にしてもよいが、もし第二期電流の方が第三期電流よりもＷ２とＷ１の境界に近ければ、今回境界電流を再設定しても、エンジンＥの作動中に再び境界電流が変化してしまうおそれがある。そこで、本実施形態においては、第三期電流に遅角側電流変化量αを加え（＝第二期電流）、さらに遅角側電流マージンαmを加えた値を遅角側境界電流Ｉretに設定する（Ｓ５０８）。これにより遅角ロック状態に切り替わったと共に遅角側境界電流Ｉretの再設定が完了したので、遅角ロックフラグを１にすると共に（Ｓ５０９）、遅角側境界電流Ｉretの再設定終了フラグも１にして（Ｓ５１０）、サブルーチン（Ｓ４０４）を終了する。なお、遅角側電流変化量αと遅角側電流マージンαmの和は所定の値の一例である。
図７のＨ状態にあるように、遅角側境界電流Ｉretの再設定が完了しても、進角側境界電流再設定サブルーチンが終了するまでは、引き続き遅角側境界電流再設定サブルーチンを実行する必要がある。この場合には、既に遅角側境界電流Ｉretの再設定終了フラグは１なので（Ｓ５０１のＮｏ）、遅角側境界電流Ｉretを駆動電流Ｉとして印加する（図５のＳ５１１、図７のＩ状態、Ｋ状態）。
〔進角側境界電流の再設定フロー〕
次に、進角側境界電流再設定サブルーチン（図４のＳ４０５）について説明する。図６に、始動時において進角側境界電流Ｉadvの再設定手順のフローチャートを示し、図７に、当該再設定手順における実相対回転位相φと駆動電流Ｉのタイムチャートを示す。
図７のＣ状態のように、実相対回転位相φが中間ロック位相Ｐから遅角方向Ｓ２へ変位（Ｗ２状態）し、遅角側境界電流再設定サブルーチンが終了した後、進角側境界電流再設定サブルーチンが実行される。当該サブルーチンにおいては、まず、進角側境界電流の再設定終了フラグにより、既に進角側境界電流Ｉadvの再設定が完了したか否かを確認し、フラグが０であれば（図６のＳ６０１のＹｅｓ）、既に設定されている進角作動状態となる初期電流が駆動電流Ｉとして電磁ソレノイド５４に印加される（Ｓ６０２、図７のＤの状態）。これにより、実相対回転位相φは進角側に向かって変位する。そして初期電流の印加でロック状態に切り替わらなければ（Ｓ６０３のＮｏ）、実相対回転位相φは中間ロック位相Ｐを越えて進角側に到達し、Ｗ４状態になる。
実相対回転位相φが進角側折り返し閾値ｂよりも遅角側にあるときは（Ｓ６０４のＮｏ）、サブルーチンの最初に戻り上記フローが繰り返される。繰り返される間に実相対回転位相φが進角側折り返し閾値ｂよりも進角側に変位するので、その状態になれば（Ｓ６０４のＹｅｓ）、ＥＣＵは、初期電流ではロック状態に切り替わらなかった、すなわち、進角側境界電流Ｉadvの再設定は未完了であると判断する。そして、進角側境界電流Ｉadvの再設定をするために次回電磁ソレノイド５４に印加するとき駆動電流Ｉの値を、初期電流に進角側電流変化量βだけ加えた値（第二期電流）とする（Ｓ６０５）。進角側電流変化量βは例えば５ｍＡである。本実施形態においては、初期電流と比べて第二期電流の方がよりロック状態に切り替わりやすい電流である。また、進角ロックフラグは０のままで（Ｓ６０６）、進角側境界電流Ｉadvの再設定終了フラグも０のままで（Ｓ６０７）、サブルーチン（Ｓ４０５）を終了する。
次に上述した遅角側境界電流再設定サブルーチンが実行される。このサブルーチンの実行結果に関わらず進角側境界電流Ｉadvの再設定は未完了なので、再設定は完了しておらず（Ｓ４０６のＮｏ）、遅角側境界電流再設定サブルーチンが実行された後、再度、進角側境界電流再設定サブルーチンが実行される。
進角側境界電流再設定サブルーチンの二度目の実行においては、第二期電流が駆動電流Ｉとして電磁ソレノイド５４に印加され（Ｓ６０２）、それでもロック状態に切り替わらなければ（Ｓ６０３のＮｏ）、図７のＦ状態のように、実相対回転位相φは中間ロック位相Ｐから進角方向Ｓ１へ変位し、Ｗ４状態になる。
実相対回転位相φが進角側折り返し閾値ｂよりも進角側に変位すれば（Ｓ６０４のＹｅｓ）、ＥＣＵは、第二期電流ではロック状態に切り替わらず、進角側境界電流Ｉadvの再設定は未完了と判断する。そして、進角側境界電流Ｉadvの再設定をするために三回目に電磁ソレノイド５４に印加するとき駆動電流Ｉの値を、第二期電流にさらに進角側電流変化量βだけ加えた値（第三期電流）として（Ｓ６０５）、進角側境界電流再設定サブルーチンを終了する。
このようにして、遅角側境界電流再設定サブルーチンと進角側境界電流再設定サブルーチンとを交互に実行する。そして、進角側境界電流再設定サブルーチンにおいて、図７のＪ状態で示すように、第三期電流にさらに進角側電流変化量βだけ加えた第四期電流を駆動電流Ｉとして電磁ソレノイド５４に印加してもロック状態には切り替わらなかった。図７のＬ状態で示すように、第四期電流にさらに進角側電流変化量βだけ加えた第五期電流を駆動電流Ｉとして電磁ソレノイド５４に印加したときはロック状態に切り替わったので（Ｓ６０３のＹｅｓ）、実相対回転位相φは中間ロック位相Ｐに拘束され、Ｗ５状態になる。これにより、Ｗ４とＷ５が切り替わる境界の電流は、第四期電流と第五期電流の間にあることが分かった。なお、ロック状態に切り替わったことは、第五期電流を電磁ソレノイド５４に印加した後、所定時間の間実相対回転位相φが進角側折り返し閾値ｂよりも進角側に変位しなかったことにより判定される（図７参照）。
この結果より、ロック解除状態からロック状態に切り替わる直前の駆動電流Ｉである第四期電流を境界電流にしてもよいが、もし第四期電流の方が第五期電流よりもＷ５とＷ４の境界に近ければ、今回進角側境界電流Ｉadvを再設定しても、エンジンＥの作動中に再び境界電流が変化してしまうおそれがある。そこで、本実施形態においては、第五期電流から進角側電流変化量βを減じ（＝第四期電流）、さらに進角側電流マージンβmを減じた値を進角側境界電流Ｉadvに設定する（Ｓ６０８）。これにより進角ロック状態に切り替わったと共に進角側境界電流Ｉadvの再設定が完了したので、進角ロックフラグを１にすると共に（Ｓ６０９）、進角側境界電流Ｉadvの再設定終了フラグも１にして（Ｓ６１０）、進角側境界電流再設定サブルーチンを終了する。進角側電流変化量βと進角側電流マージンβmの和は所定の値の一例である。
遅角側境界電流Ｉretは図７のＧ状態のときに既に決まり、遅角側境界電流Ｉretの再設定終了フラグも１になっているので、遅角側境界電流再設定サブルーチンも終了している。遅角側と進角側の両方の境界電流の再設定が完了したので、再設定フローを一旦終了するが（図４のＳ４０６のＹｅｓ）。再設定フローの終了後は、図７のＭ状態で示すように、ロック解除された状態で実相対回転位相φを中間ロック位相Ｐに変位させ、その状態を保持する。
再設定のフローはイグニッションスイッチをオフにしてエンジンＥが停止するまで繰り返される（Ｓ４０９のＮｏ）。ただし、エンジンＥの始動時でなければ（Ｓ４０１のＮｏ）、意外ロック発生時までは境界電流の再設定は行われない（Ｓ４０７のＮｏ）。
このように、エンジンＥの始動時に境界電流を再設定することにより、外部環境の変化やＯＣＶ５１の劣化等の理由により境界電流に変化が生じていた場合でも、できるだけロック状態に切り替わる近傍で、ロック解除状態を維持することができる駆動電流Ｉを境界電流に設定することができる。その結果、５つの状態の切り替えの制御を確実に行うことができる。
また、遅角側と進角側に交互に実相対回転位相φを変位させることにより、遅角側境界電流Ｉretの再設定と進角側境界電流Ｉadvの再設定とを並行して行うことができ、各々を独立して再設定を行う場合と比較して、再設定を完了するまでの時間を短縮することができる。さらに、ロック解除状態で初期電流から所定の大きさ（遅角側電流変化量αと進角側電流変化量β）だけロック状態に近づくように駆動電流Ｉを変化させ、ロック状態に切り替わったらその直前に電磁ソレノイド５４に印加した駆動電流Ｉにマージンを考慮して境界電流を規定することにより、ロック解除状態での遅角作動と進角作動を行うことができる駆動電流Ｉの範囲を広げてＯＣＶ５１の制御性を高めることができる。
〔意外ロック発生時の境界電流の再設定フロー〕
次に、意外ロック時境界電流再設定サブルーチン（図４のＳ４０８）について説明する。図４に示すように、意外ロック発生時はエンジンＥの始動時ではないので（Ｓ４０１のＮｏ）、車両走行時等に発生する。図８に、意外ロック発生時において遅角側境界電流Ｉretの再設定手順のフローチャートを示し、図９に、当該再設定手順における実相対回転位相φと駆動電流Ｉのタイムチャートを示す。
図９に示すように、Ａ状態では、実相対回転位相φが中間ロック位相Ｐよりも進角側にあり、その位相が変位しないように保持されている（Ｗ３状態）。そこから、中間ロック位相Ｐを跨いで遅角側に実相対回転位相φを変位させるため、遅角作動状態（Ｗ２）になるような駆動電流Ｉ（以下、原遅角側境界電流と称する）を電磁ソレノイド５４に印加したところ（図９のＢ状態）、所定の時間が経過しても中間ロック位相Ｐで拘束され、所望の遅角側の位相に到達しなかった（図９のＣ状態）。そのため、ＥＣＵはＯＣＶ５１が遅角作動状態（Ｗ２）ではなく、遅角ロック状態（Ｗ１）になったと判定する。これは、外部環境の変化やＯＣＶ５１自体の劣化等の理由により遅角側境界電流Ｉretが増加側に変化していたため、原遅角側境界電流の値が遅角ロック状態の制御範囲になってしまったと考えられる。
そこで、図８に示すような手順で、原遅角側境界電流の値を確実に遅角作動状態になるような新たな遅角側境界電流Ｉretの値に設定し直す。まず、意に反して中間ロック位相Ｐになって所定時間経過後に、目標相対回転位相θとこのときの実相対回転位相（＝中間ロック位相Ｐ）φの大小比較を行い、目標相対回転位相θの方が大きければ（Ｓ８０１のＮｏ）、ＥＣＵは、最初は中間ロック位相Ｐよりも遅角側にあって、進角側に変位しようとしたときに、進角側に到達できずに、中間ロック位相Ｐでロック状態になったと判定する。また、目標相対回転位相θの方が小さければ（Ｓ８０１のＹｅｓ）、ＥＣＵは、最初は中間ロック位相Ｐよりも進角側にあって、遅角側に変位しようとしたときに、遅角側に到達できずに、中間ロック位相Ｐでロック状態になったと判定する。図９は後者の場合を示している。
今後、原遅角側境界電流に対し、二度とロック状態に切り替わらない駆動電流Ｉの値を新たな遅角側境界電流Ｉretとして再設定し、電磁ソレノイド５４に印加することが必要である。そのため、意外ロック時には、始動時に再設定した遅角側境界電流Ｉretである、原遅角側境界電流には遅角側電流変化量αと遅角側電流マージンαmの和よりもさらに大きい値である遅角側意外ロック補正値γを加えて、新たな遅角側境界電流Ｉretにする（Ｓ８０２）。
遅角側境界電流Ｉretの再設定と並行して、ロック状態をロック解除状態に切り替える必要がある。ただし、今回は、実相対回転位相φを遅角方向Ｓ２に向けて変位させている最中にロック状態に切り替わったので、中間ロック機構８の第１ロック部材８１は第１凹部８５の進角側の壁面に押し付けられている。そのため、位相が保持される（Ｗ３）ような駆動電流Ｉを電磁ソレノイド５４に印加しても、単にロック解除流路４５から作動油が供給されるだけで第１ロック部材８１は進角側の壁面との間の摩擦力により第１凹部８５からスムーズに抜けないおそれがある。そこで、第１ロック部材８１を第１凹部８５の進角側の壁面から離間する方向に実相対回転位相φを変位させつつロック解除するとよい。
本実施形態の場合は、進角作動状態（Ｗ４）になるような駆動電流Ｉを電磁ソレノイド５４に印加すると、第１ロック部材８１を第１凹部８５の進角側の壁面から離間させつつ第１ロック部材８１を抜くことができる（Ｓ８０３、図９のＤ状態）。
次に、再度目標相対回転位相θに向けて再設定した遅角側境界電流Ｉretを電磁ソレノイド５４に印加して（Ｓ８０４）、中間ロック位相Ｐでロック状態に切り替わることなく目標相対回転位相θに到達させることができた（Ｓ８０５のＹｅｓ、図９のＥ状態）。目標相対回転位相θに到達した後は、図９のＦ状態で示すように、その位相を保持する。
これにより、例えば、車両走行中に、それまでロック解除状態で遅角作動状態や進角作動状態の維持が可能であった境界電流を電磁ソレノイド５４に印加したにも関わらず、外部環境の変化やＯＣＶ５１自体の劣化等の理由により境界電流の値が変化していたためロック状態に切り替わってしまった場合にも、迅速に新たな遅角側境界電流Ｉretの再設定を行い、目標相対回転位相θに到達させることが可能になる。
本実施形態では遅角側境界電流Ｉretの再設定について説明したが、図８のＳ８０６〜Ｓ８０８にあるように、進角側境界電流Ｉadvについても同様のやり方で、進角方向Ｓ１に実相対回転位相φを変位させている最中に意図せぬロック状態に切り替わったとしても、迅速に進角側境界電流Ｉadvの再設定を行って、目標相対回転位相θにスムーズに到達させることができる。
本発明は、内燃機関のクランクシャフトと同期して回転する駆動側回転体に対する従動側回転体の相対回転位相を制御する弁開閉時期制御装置に利用することが可能である。
１ ハウジング（駆動側回転体）
２ 内部ロータ（従動側回転体）
８ 中間ロック機構
１０ 弁開閉時期制御装置
５１ ＯＣＶ（電磁弁）
５２ スプール
５４ 電磁ソレノイド（駆動源）
１０１ カムシャフト
Ｃ クランクシャフト（駆動軸）
Ｅ エンジン（内燃機関）
Ｉadv 進角側境界電流（駆動境界電流）
Ｉret 遅角側境界電流（境界電流）
Ｐ 中間ロック位相
Ｘ 軸心

Claims (4)

  1. 内燃機関の駆動軸と同期回転する駆動側回転体と、
    前記駆動側回転体の内側で前記駆動側回転体の軸心と同軸心に配置され、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、
    前記駆動側回転体に対する前記従動側回転体の相対回転位相における最進角位相と最遅角位相の間にある中間ロック位相で供給される作動油によって前記相対回転位相の変位を拘束するロック状態と該ロック状態が解除されたロック解除状態とを選択的に切り替える中間ロック機構と、
    駆動源へ印加される駆動電流が変化することによってスプールの位置が変更され、前記スプールの位置に応じて作動油が選択的に供給又は排出されることにより、前記相対回転位相が進角方向又は遅角方向に変位すると共に前記中間ロック機構への作動油の供給と排出とを選択的に切り替える電磁弁とを備え、
    前記内燃機関の所定の作動時において、前記駆動電流が変化することによって前記ロック解除状態から前記ロック状態に切り替わったときの前記駆動電流の値に対して、所定の値だけ異なり、且つ、前記ロック解除状態を維持する前記駆動電流の値が境界電流に設定されるように構成されており、
    前記所定の作動時が前記内燃機関の始動時である場合の前記所定の値よりも、前記所定の作動時が前記ロック解除状態を維持する前記駆動電流を印加したにも関わらず前記ロック状態に切り替わった時である場合の前記所定の値の方が大きい弁開閉時期制御装置。
  2. 前記相対回転位相が前記中間ロック位相を跨いで進角方向へ変位する進角変位と、前記相対回転位相が前記中間ロック位相を跨いで遅角方向へ変位する遅角変位とが交互に発生するように前記駆動電流が変化するよう構成される請求項１に記載の弁開閉時期制御装置。
  3. 前記進角変位と前記遅角変位との少なくとも一方が複数回発生する場合に、連続する２回の同方向へ変位するときの前記駆動電流の値は、先の前記駆動電流の値よりも後の前記駆動電流の値の方が前記ロック状態に切り替わる値に近くなるように設定される請求項２に記載の弁開閉時期制御装置。
  4. 前記進角変位と前記遅角変位のいずれかのときに前記ロック状態に切り替わった場合は、その後に前記ロック状態に切り替わった方向に変位するときに印加される前記駆動電流の値は前記境界電流である請求項２又は３に記載の弁開閉時期制御装置。
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