WO2013129110A1 - 内燃機関の可変バルブタイミング制御装置 - Google Patents

内燃機関の可変バルブタイミング制御装置 Download PDF

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WO2013129110A1
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rotor
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健 塩澤
博則 伊藤
健司 有賀
糸山　浩之
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日産自動車株式会社
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    • F01L2800/00—Methods of operation using a variable valve timing mechanism

Definitions

  • the present invention relates to a variable valve timing control device for an internal combustion engine.
  • variable valve timing device for an internal combustion engine having an intermediate lock mechanism capable of locking a camshaft phase with respect to a crankshaft at an intermediate phase is conventionally known.
  • variable valve timing device for an internal combustion engine disclosed in Patent Document 1
  • a housing that rotates in synchronization with a crankshaft, a rotor that is provided in the housing and rotates with a camshaft, and can be engaged with both the housing and the rotor.
  • the two lock pins are inserted into the two lock grooves formed in the rotor from the housing side to restrict the relative rotation of the camshaft with respect to the crankshaft.
  • An intermediate lock mechanism for holding the valve timing at a predetermined intermediate lock position is disclosed.
  • the variable valve timing device in Patent Document 1 can change the valve timing by supplying hydraulic oil to an advance side hydraulic chamber or a retard side hydraulic chamber formed between the housing and the rotor.
  • hydraulic oil is alternately and repeatedly supplied to the advance side hydraulic chamber and the retard side hydraulic chamber, and then the lock pin is pushed back to the housing side by hydraulic pressure.
  • the valve timing is stabilized at the intermediate lock position, and the relative rotation of the housing and the rotor from the intermediate lock position is suppressed, so that the lock pin is pressed against the housing and the rotor.
  • the frictional force between the lock pin and the housing and the rotor generated by this can be reduced, and the two lock pins can be easily pulled out from the two lock grooves.
  • the intermediate lock mechanism has two lock pins, unless the hydraulic pressure in the advance side hydraulic chamber and the hydraulic pressure in the retard side hydraulic chamber are made strictly uniform, one of the two lock pins is Since it will always be pressed with respect to a housing and a rotor, possibility that cancellation
  • a variable valve timing control device for an internal combustion engine of the present invention includes a variable valve timing mechanism that varies a valve timing of an engine valve, and an intermediate lock mechanism that can perform an intermediate lock that holds the valve timing at a predetermined intermediate lock position. ing.
  • the intermediate lock mechanism includes an advance side intermediate position holding member and a retard side intermediate position holding member that engage with the first rotor and the second rotor of the variable valve timing mechanism.
  • the advance side intermediate position holding member restricts the valve timing from moving from the intermediate lock position to the advance side, and the retard side intermediate position holding member is used to retard the valve timing from the intermediate lock position. The movement to the side is restricted.
  • the valve timing When releasing the intermediate lock by the intermediate lock mechanism, the valve timing is controlled to the advance side or the retard side from the intermediate lock position, and the direction opposite to the direction in which the valve timing of the engine valve is controlled
  • the valve timing of the engine valve is adjusted by the first intermediate lock release.
  • the valve timing of the engine valve is controlled in the direction opposite to the controlled direction, and the second intermediate lock release for releasing the engagement of the other intermediate position holding member with respect to the first rotor and the second rotor is performed. It is a feature.
  • the intermediate lock by the intermediate lock mechanism can be released without generating a friction force between the intermediate position holding member and the housing and the rotor, and the intermediate lock mechanism can be released. It is possible to suppress the failure of release.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a variable valve timing control device for an internal combustion engine according to the present invention.
  • This variable valve timing mechanism 2 receives the supply of hydraulic oil and continuously variably controls the rotational phase difference between a crankshaft (not shown) and a camshaft (not shown) to provide an engine valve (intake valve) (not shown).
  • intake valve an engine valve
  • the valve timing (the phase of the lift center angle) of the exhaust valve can be varied within a predetermined range.
  • the variable valve timing mechanism 2 is applied to the intake valve side.
  • variable valve timing mechanism 2 includes an inner rotor 21 (first rotor) and an outer rotor 22 (second rotor) that is fitted to the inner rotor 21 so as to be relatively rotatable.
  • the inner rotor 21 is fixed to the tip of an intake camshaft (not shown) rotatably supported by a cylinder block (not shown) of the internal combustion engine, and rotates integrally with the intake camshaft.
  • an intake camshaft (not shown) rotatably supported by a cylinder block (not shown) of the internal combustion engine, and rotates integrally with the intake camshaft.
  • the intake camshaft rotates together with the inner rotor 21, the intake valve is driven to open and close by a cam (not shown) provided on the intake camshaft.
  • Four vanes 23 are provided radially on the outer periphery of the inner rotor 21.
  • the outer rotor 22 is coaxially disposed on the outer peripheral side of the inner rotor 21.
  • the outer rotor 22 is fixed to an intake cam sprocket (not shown) by a plurality of mounting bolts 24.
  • the intake cam sprocket is linked to the crankshaft via a timing chain (or timing belt) (not shown).
  • the tip of the vane 23 is in sliding contact with the inner periphery of the recess 26, and the tip of the protrusion 25 is in sliding contact with the outer periphery of the inner rotor 21.
  • the inner rotor 21 and the intake camshaft 4, and the intake cam sprocket and the outer rotor 22 can be relatively rotated around the same axis.
  • two spaces 27 and 28 are defined in a liquid-tight manner by being partitioned by the vane 23.
  • the space 28 on the intake camshaft rotation direction (arrow P1 direction) side with respect to the vane 23 is the retard side hydraulic chamber, and the space 27 on the opposite side (arrow P2 direction) advances. It is a corner side hydraulic chamber.
  • an oil passage 32 communicating with the advance angle side oil passage 30 and an oil passage 33 communicating with the retard angle side oil passage 31 are formed.
  • the vane 23 is
  • the valve timing of the intake valve is most retarded when it hits against the other end surface 26b of the recess 26 or a stopper (not shown) on the end surface 26b side.
  • the valve timing position of the intake valve at this time is set as the most retarded position.
  • valve timing of the intake valve is a predetermined intermediate lock position between the most advanced angle position and the most retarded angle position
  • an intermediate lock mechanism provided between the inner rotor 21 and the outer rotor 22 is used.
  • the relative rotational phases of the inner rotor 21 and the outer rotor 22 are maintained by 34a and 34b.
  • the intermediate lock mechanism 34a is an advance side intermediate lock mechanism that restricts the movement of the inner rotor 21 in the advance direction (arrow P1 direction), and the intermediate lock mechanism 34b is in the retard direction (arrow P2 direction) of the inner rotor 21.
  • This is a retard-side intermediate locking mechanism that restricts movement.
  • the advance side intermediate lock mechanism 34a and the retard side intermediate lock mechanism 34b in this embodiment have substantially the same configuration.
  • the advance side intermediate locking mechanism 34 a is a lock key 35 a as an elongated intermediate position holding member that can advance and retreat in a direction orthogonal to the rotation axes of the inner rotor 21 and the outer rotor 22, and a lock formed on the convex portion 25 of the outer rotor 22.
  • the length of the engagement recess 38a along the circumferential direction of the inner rotor 21 is formed to be longer than the length of the lock key 35a at the tip along the circumferential direction of the inner rotor 21.
  • the tip of the lock key 35a engages with the advance side wall surface 46a of the engagement recess 38a, so that the relative rotational phase of the inner rotor 21 and the outer rotor 22 is advanced from the predetermined intermediate phase. Is restricted from moving to.
  • the retard side wall surface 47a of the engaging recess 38a is separated from the tip of the lock key 35a in the engaging recess 38a by a predetermined distance along the circumferential direction of the inner rotor 21 at the intermediate lock position.
  • hydraulic oil can be supplied to the engaging recess 38 a from an oil passage 40 a formed in the inner rotor 21. Further, the hydraulic oil in the engagement recess 38a can be drained (discharged) through the oil passage 40a.
  • the retard-side intermediate lock mechanism 34b has substantially the same configuration as the advance-side intermediate lock mechanism 34a, and serves as an elongated intermediate position holding member that can advance and retract in a direction perpendicular to the rotation axes of the inner rotor 21 and the outer rotor 22.
  • An engagement recess 38b formed on the outer periphery of the inner rotor 21 and engageable with the tip of the lock key 35b is roughly constituted.
  • the length of the engaging recess 38b along the circumferential direction of the inner rotor 21 is formed to be longer than the length along the circumferential direction of the inner rotor 21 at the tip of the lock key 35b.
  • the distal end of the lock key 35b engages with the retard side wall surface 47b of the engagement recess 38b, so that the relative rotational phase of the inner rotor 21 and the outer rotor 22 is retarded from the predetermined intermediate phase. Is restricted from moving to.
  • the advance side wall surface 46b of the engagement recess 38b is separated from the tip of the lock key 35b in the engagement recess 38b by a predetermined distance along the circumferential direction of the inner rotor 21 at the intermediate lock position.
  • hydraulic oil can be supplied to the engaging recess 38b from an oil passage 40b formed in the inner rotor 21.
  • the hydraulic oil in the engagement recess 38b can be drained (discharged) through the oil passage 40b.
  • the valve timing of the intake valve can be held at the intermediate lock position. ing.
  • the variable valve timing mechanism 2 is driven by hydraulic oil from the oil pump 41.
  • the oil pump 41 is mechanically driven based on the rotational force of the crankshaft and sucks the hydraulic oil in the oil pan 42.
  • the oil pump 41 supplies hydraulic oil to an oil control valve (OCV) 43 and an oil switching valve (OSV) 44.
  • OCV oil control valve
  • OSV oil switching valve
  • the oil control valve 43 and the oil switching valve 44 are control valves that are duty-controlled based on commands from an ECM (engine control module) 11.
  • the oil control valve 43 can supply hydraulic oil to the advance side hydraulic chamber 27 via the advance side oil passage 30 and supply hydraulic oil to the retard side hydraulic chamber 28 via the retard side oil passage 31. It is possible.
  • the oil switching valve 44 can supply hydraulic oil from the intermediate position holding oil passage 45 to the engagement recesses 38a and 38b of the intermediate lock mechanisms 34a and 34b via the oil passages 40a and 40b.
  • the oil switching valve 44 has substantially the same configuration as that in which the port communicating with the advance side oil passage 30 is sealed when the oil control valve 43 is advanced.
  • the ECM 11 receives detection signals from various sensors.
  • the target value of the valve timing of the intake valve is sequentially updated and calculated based on the engine operating state grasped from the result. Then, the ECM 11 outputs a command signal to the oil control valve 43 according to the engine operating state, and performs switching control of the oil control valve 43.
  • the oil control valve 43 is switched so that hydraulic oil is supplied to the advance side hydraulic chamber 27, and when the valve timing of the intake valve is retarded, the retard side
  • the oil control valve 43 is switched so that the hydraulic oil is supplied to the hydraulic chamber 28.
  • the valve timing of the intake valve variably controlled by the variable valve timing mechanism 2 can be detected by the ECM 11 based on the output signals of the crank angle sensor 12 and the cam angle sensor 13.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram schematically showing the operating state of the oil control valve 43 and the oil switching valve 44 with respect to the duty ratio which is a control command value.
  • the operation state of the oil control valve 43 includes an advance operation that advances the valve timing of the intake valve and a neutral operation that does not supply hydraulic oil to both the advance side hydraulic chamber 27 and the retard side hydraulic chamber 28 (dead zone). ) And a retarding operation that retards the valve timing of the intake valve.
  • the advance operation the hydraulic oil is supplied to the advance hydraulic chamber 27 while the hydraulic oil in the retard hydraulic chamber 28 is drained (discharged), so the valve timing of the intake valve is advanced. Change to the side.
  • the retard operation the hydraulic oil is supplied to the retard hydraulic chamber 28 while the hydraulic fluid in the advance hydraulic chamber 27 is drained (discharged), so the valve timing of the intake valve is retarded. To change.
  • the operating state of the oil switching valve 44 includes a lock state in which the valve timing of the intake valve can be held at the intermediate lock position, a lock release state in which the valve timing of the intake valve is not held at the intermediate lock position, It is roughly classified into a lock indefinite state in which it is not certain whether it is in the locked state or the unlocked state.
  • the lock indefinite state In the lock indefinite state, the supply of hydraulic oil to the engagement recesses 38a and 38b and the drain (discharge) of the hydraulic oil are prohibited, and immediately before the engagement recesses 38a and 38b enter the lock indefinite state.
  • the distal ends of the lock keys 35a and 35b engage with the corresponding engaging recesses 38a and 38b, and the distal ends of the lock keys 35a and 35b correspond to the corresponding engaging recesses 38a and 38b. In some cases, they do not engage.
  • variable valve timing mechanism 2 when the valve timing of the intake valve is held at the intermediate lock position by the intermediate lock mechanisms 34a and 34b, the hydraulic pressure in the advance side hydraulic chamber 27 is increased. If there is a pressure difference between the hydraulic pressure in the retard side hydraulic chamber 28, one of the lock keys 35 a and 35 b is pressed against the corresponding engagement recess 38 and the side wall of the lock key storage chamber 36.
  • the valve timing of the intake valve tends to move further toward the advance side than the intermediate lock position. A part on the front end side is pressed against the engaging recess 38 a and a part on the rear end side of the lock key 35 a is pressed against the lock key accommodation chamber 36.
  • the lock key 35a is pulled out of the engagement recess 38a by the frictional force of the portion pressed against the engagement recess 38a and the lock key storage chamber 36a (perpendicular to the rotation axes of the inner rotor 21 and the outer rotor 22). Movement in the direction of movement) is restricted. That is, if it is attempted to release the intermediate lock by the intermediate lock mechanisms 34a and 34b in such a state, the lock key 35a may not be successfully pulled out from the engagement recess 38a.
  • valve timing of the intake valve can be held at the intermediate lock position in a state where there is no pressure difference between the hydraulic pressure in the advance side hydraulic chamber 27 and the hydraulic pressure in the retard side hydraulic chamber 28, both the lock keys 35a and 35b Although it is not pressed against the corresponding engaging recess 38 and the side wall of the lock key accommodating chamber 36, it is difficult to make the advance side hydraulic chamber 27 and the retard side hydraulic chamber 28 to have exactly the same oil pressure. .
  • the valve timing of the intake valve when releasing the state in which the valve timing of the intake valve is held at the intermediate lock position by the intermediate lock mechanisms 34a, 34b (when releasing the intermediate lock), first, the valve timing of the intake valve Is controlled to the advance side or the retard side from the intermediate lock position, and the tip of one lock key 35 that restricts the movement opposite to the direction in which the valve timing of the intake valve is controlled is Pull out the first intermediate unlock. Then, after the first intermediate lock is released, the valve timing of the intake valve is controlled in the direction opposite to the first intermediate lock release, and the tip of the other lock key 35 is pulled out from the engagement recess 38, and the second intermediate lock release is pulled out. To implement.
  • FIG. 3 schematically shows the case where the intermediate lock of the retard side intermediate lock mechanism 34b is released as the first intermediate lock release, and the intermediate lock of the advance side intermediate lock mechanism 34a is released as the second intermediate lock release. It is explanatory drawing shown.
  • the valve timing of the intake valve is controlled to be advanced from the intermediate lock position, and a part of the front end side of the lock key 35a of the advance side intermediate lock mechanism 34a is engaged.
  • the tip of the lock key 35b of the retard side intermediate lock mechanism 34b is pulled out from the engagement recess 38b, and the retard side intermediate lock mechanism 34b The intermediate lock is released.
  • the timing for pulling the tip of the lock key 35b from the engagement recess 38b by releasing the first intermediate lock is after the tip of the lock key 35a is pressed against the advance side wall surface 46a of the engagement recess 38a. Therefore, the oil switching valve 44 is in the unlocked state from the locked state when the tip of the lock key 35a is pressed against the advance side wall surface 46a of the engaging recess 38a by the first intermediate unlocking. It is controlled to switch to.
  • the valve timing of the intake valve is controlled to be retarded from the intermediate lock position, and a part of the front end side of the lock key 35a is on the advance side of the engagement recess 38.
  • the tip of the lock key 35a of the advance side intermediate lock mechanism 34a is pulled out from the engagement recess 38a, and the intermediate lock of the advance side intermediate lock mechanism 34a is released. To do.
  • valve timing of the intake valve is controlled to be retarded from the intermediate lock position, the vane 23 will move in the direction indicated by the arrow in FIG. 3b, and the relative rotational phase of the inner rotor 21 and the out rotor 22 will change. And As a result, the advance side wall surface 46a of the engagement recess 38a tends to move away from the lock key 35a, so that a part of the front end side of the lock key 35a is advanced side wall surface 46a of the engagement recess 38a. Separate from.
  • the intermediate lock mechanisms 34a and 34b prevent the intermediate friction mechanisms 34a and 34b from generating a friction force between the lock key 35a and the lock key 35b that are generated by pressing the lock key 35a and the lock key 35b against the inner rotor 21 and the outer rotor 22.
  • the lock can be released. Therefore, the intermediate lock mechanism 34a, 34b can release the intermediate lock with high accuracy, and the failure to release the intermediate lock can be suppressed.
  • FIG. 4 is a timing chart showing an example of an operation when the variable valve timing mechanism 2 in the present embodiment releases the intermediate lock of the intermediate lock mechanisms 34a and 34b.
  • the intermediate lock release sequence permission flag becomes “1”
  • the oil control valve 43 causes the hydraulic pressure in the advance hydraulic chamber 27 to In order to balance the hydraulic pressure in the retarded-side hydraulic chamber 28 and the retarded-side hydraulic chamber 28, an unlocking preparation operation is performed in which the hydraulic pressure is alternately supplied to the advanced-side hydraulic chamber 27 and the retarded-side hydraulic chamber 28 multiple times.
  • the intermediate lock request is generated when, for example, the water temperature or the oil temperature is equal to or lower than a predetermined temperature, or the engine rotational speed is equal to or lower than the predetermined rotational speed R. It may occur depending on the operating conditions even when it is not stopped.
  • the oil control valve 43 has the valve timing of the intake valve advanced from the intermediate locking position. Is controlled at a predetermined constant duty ratio.
  • the second intermediate unlocking is performed for a predetermined time T2, and during that time, the oil control valve 43 has a valve timing of the intake valve that is higher than the intermediate lock position. Control is performed at a predetermined constant duty ratio so as to be on the retard side.
  • the predetermined time T1 and the predetermined time T2 are set to the same length.
  • the oil switching valve 44 is not at the start of the first intermediate lock release, but the tip of the lock key 35a is brought into contact with the advance side wall surface 46a of the engagement recess 38a by the first intermediate lock release. Since it is controlled to switch from the locked state to the unlocked state after being pressed, the OSV drive permission flag sets the oil switching valve 44 to the locked state between time t2 and time t3. Is switched to “0” to bring the oil switching valve 44 into the unlocked state. Therefore, after time t3, the hydraulic pressure is always applied to the lock keys 35a and 35b in the direction in which the intermediate lock is released, and the intermediate lock of the intermediate lock mechanisms 34a and 34b can be quickly released. it can.
  • the response speed of the variable valve timing mechanism 2 by the oil control valve 43 changes as shown in FIG. 5 in accordance with the value of the current applied to the oil control valve 43.
  • the control command value to the oil control valve 43 is on the horizontal axis as a current value instead of the duty ratio, and the duty ratio increases in the direction in which the current value increases.
  • the response speed of the variable valve timing mechanism 2 is, in other words, the change speed of the valve timing of the intake valve.
  • the variable valve timing decreases as the OCV applied current value decreases until the OCV applied current value decreases by a predetermined amount or more as viewed from the central dead band (region where the OCV applied current value is A2 or more and A3 or less).
  • the delay side velocity linear region (the region where the OCV applied current value is greater than or equal to A1 and less than A2) where the response speed to the retard side of mechanism 2 increases is variable, and is variable when the current value becomes smaller than a predetermined amount as seen from the center dead band.
  • the response speed to the retard side of the valve timing mechanism 2 becomes a maximum value and becomes a retard angle speed saturation region (region where the OCV applied current value is less than A1).
  • the retarded side of the variable valve timing mechanism 2 until the OC current value increases by a predetermined amount or more as viewed from the central dead band region where the OCV applied current value is A2 or more and A3 or less.
  • the advance side velocity linear range region where the OCV applied current value is larger than A3 and A4 or less
  • the response speed to becomes larger becomes larger. It is an advance side velocity saturation region (region where the OCV applied current value is larger than A4) where the response speed to the advance side becomes the maximum value and becomes constant.
  • variable valve timing mechanism 2 does not move to the advance side or the retard side.
  • the response speed of the variable valve timing mechanism 2 is reliably advanced or retarded.
  • the duty ratio corresponding to the OCV applied current value in the retard side velocity linear region or the advance side velocity linear region is used.
  • the OCV applied current value in the retard side velocity linear region or the advance side velocity linear region is used, considering the product variation of the oil control valve 43, the retard side velocity linear region or the advance side velocity linear region. Among these, it is preferable to use an OCV applied current value that is somewhat distant from the central dead zone.
  • the lock key 35a of the advance side intermediate lock mechanism 34 is in contact with the retard side wall surface 47a of the engagement recess 38a. Time is faster. Therefore, there is a possibility that the front end of the lock key 35a hits the retarded side wall surface 47a before it comes out of the engaging recess 38a.
  • the second intermediate unlocking is performed. It is advantageous that the response speed of the variable valve timing mechanism 2 in FIG. 2 is slow, and the retarded-side speed linear range or the advanced-side speed linearity is greater than the OCV applied current value in the retarded-side speed saturated region or the advanced-side speed saturated region. It is advantageous to use the OCV applied current value in the region.
  • the second intermediate If the response speed of the variable valve timing mechanism 2 at the time of unlocking is made slower than the response speed of the variable valve timing mechanism 2 at the time of releasing the first intermediate lock, the lock key 35b is quickly engaged when the first intermediate lock is released.
  • the engagement of the recess 38b can be released, and when the second intermediate lock is released, the engagement of the lock key 35a and the engagement recess 38 can be more reliably released.
  • the predetermined time T1 is compared with the predetermined time T1.
  • the predetermined times T1 and T2 can be changed according to the operation state. For example, when the water temperature or the oil temperature increases, the response speed of the variable valve timing mechanism 2 becomes relatively fast. In this case, the predetermined times T1 and T2 may be set to be relatively short. .
  • the direction of changing the valve timing of the intake valve when the first intermediate lock is released is such that the target value of the valve timing of the intake valve after the release of the intermediate lock in the intermediate lock mechanisms 34a, 34b is relative to the intermediate lock position. Depending on whether it is on the advance side or the retard side, it may be set.
  • the setting of the valve timing of the intake valve is set as shown in FIG. 6 according to the operating state, the engine rotation speed becomes higher than the predetermined rotation speed R, and the valve timing of the intake valve is set to the intermediate position.
  • the first intermediate lock is performed.
  • the valve timing of the intake valve is controlled to be on the more advanced side than the intermediate lock position.
  • the valve timing of the intake valve may be controlled so as to be retarded from the intermediate lock position.
  • the valve timing of the intake valve is retarded from the intermediate lock position. This can be surely prevented.
  • the intermediate lock position of the valve timing of the intake valve Switching from can be performed smoothly.
  • the valve timing of the intake valve is set.
  • the deviation between the detected value of the intake valve and the target value of the valve timing of the intake valve is large, it is determined that the intermediate lock mechanism 34a, 34b has failed to release the intermediate lock, and the first intermediate lock release is performed.
  • the second intermediate lock release may be performed. In this way, even if the intermediate lock mechanism 34a, 34b fails to release the intermediate lock, the intermediate lock can be released again, and the intermediate lock can be reliably released.
  • FIG. 7 is a flowchart showing the flow of control in this embodiment described above.
  • S15 the oil control valve 43 is controlled for the predetermined time T1 with a duty ratio such that the valve timing of the intake valve is surely advanced from the intermediate lock position.
  • S16 the oil control valve 43 is controlled for the predetermined time T2 with a duty ratio such that the valve timing of the intake valve is surely retarded from the intermediate lock position. That is, S15 corresponds to the first intermediate lock release, and S16 corresponds to the second intermediate lock release.
  • S17 it is determined whether or not the intermediate lock of the intermediate lock mechanisms 34a and 34b has been released. If it is determined that the intermediate lock has been released, the process proceeds to S18, and the control is switched to normal control in which the valve timing of the intake valve is variably controlled to the valve timing corresponding to the operating state.

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Abstract

中間ロック機構（３４ａ、３４ｂ）による中間ロックを解除する場合、吸気弁のバルブタイミングを中間ロック位置よりも進角側に制御して、吸気弁のバルブタイミングを制御した方向とは逆側の移動を規制するロックキー（３５ｂ）を係合凹部（３８ｂ）から引き抜く。それから、吸気弁のバルブタイミングを中間ロック位置よりも遅角側に制御して、ロックキー（３５ａ）を係合凹部（３８ａ）から引き抜く。これにより、ロックキー（３５ａ、３５ｂ）が係合凹部（３８ａ、３８ｂ）に対して押し付けられることがないようにして、中間ロック機構（３４ａ、３４ｂ）による中間ロックが解除される。

Description

内燃機関の可変バルブタイミング制御装置
　本発明は、内燃機関の可変バルブタイミング制御装置に関する。
　クランク軸に対するカム軸の位相を中間位相でロックすることが可能な中間ロック機構を備える内燃機関の可変バルブタイミング装置が従来から知られている。
　例えば、特許文献１の内燃機関の可変バルブタイミング装置には、クランク軸と同期して回転するハウジングと、ハウジング内に設けられ、カム軸と共に回転するロータと、ハウジングとロータの双方に係合可能な２本のロックピンと、を有し、ロータに形成された２つのロック溝にハウジング側から２本のロックピンの先端がそれぞれ挿入されることによって、クランク軸に対するカム軸の相対回転を規制し、バルブタイミングを所定の中間ロック位置に保持する中間ロック機構が開示されている。
　この特許文献１における可変バルブタイミング装置は、ハウジングとロータとの間に形成された進角側油圧室あるいは遅角側油圧室に作動油を供給することで、バルブタイミングを変更することが可能となっており、中間ロック機構を解除する際には、進角側油圧室と遅角側油圧室に交互に繰り返し作動油を供給してから、ロックピンを油圧によりハウジング側に押し戻している。
　そのため、この特許文献１においては、バルブタイミングが中間ロック位置で安定し、中間ロック位置からのハウジング及びロータの相対回転が抑制された状態となるので、ロックピンがハウジング及びロータに対して押し付けられることによって生じるロックピンとハウジング及びロータとの間の摩擦力を低減することができ、２本のロックピンを２つのロック溝から引き抜きやすくなっている。
　しかしながら、進角側油圧室と遅角側油圧室に交互に繰り返し作動油を供給しても、進角側油圧室の油圧と遅角側油圧室の油圧とを厳密に均一にすることは難しい。そのため、部品のばらつきによっては、ロックピンがハウジング及びロータに対して押し付けられることによって生じる両者間の摩擦力が大きくなって、中間ロック機構の解除が失敗してしまう可能性がある。
　また、中間ロック機構が２本のロックピンを有する場合、進角側油圧室の油圧と遅角側油圧室の油圧とを厳密に均一にしなければ、２本のロックピンのうちの一方は、必ずハウジング及びロータに対して押し付けられることになるので、中間ロック機構の解除が失敗する可能性が大きくなる。
特開２００２－３４９２２０号公報
　本発明の内燃機関の可変バルブタイミング制御装置は、機関弁のバルブタイミングを可変する可変バルブタイミング機構と、バルブタイミングを所定の中間ロック位置に保持する中間ロックが可能な中間ロック機構と、を備えている。
　本発明において、中間ロック機構は、可変バルブタイミング機構の第１ロータ及び第２ロータに係合する進角側中間位置保持部材と遅角側中間位置保持部材とを有している。進角側中間位置保持部材は、バルブタイミングが前記中間ロック位置から進角側に移動することを規制するものであり、遅角側中間位置保持部材は、バルブタイミングが前記中間ロック位置から遅角側に移動することを規制するものである。
　そして、前記中間ロック機構による前記中間ロックを解除する場合、バルブタイミングを前記中間ロック位置よりも進角側もしくは遅角側に制御して、前記機関弁のバルブタイミングを制御した方向とは逆側の移動を規制する一方の中間位置保持部材の前記第１ロータ及び前記第２ロータに対する係合を解除する第１中間ロック解除を行った後、前記第１中間ロック解除で機関弁のバルブタイミングを制御した方向とは逆方向に前記機関弁のバルブタイミングを制御し、他方の中間位置保持部材の前記第１ロータ及び前記第２ロータに対する係合を解除する第２中間ロック解除を実施することを特徴としている。
　本発明によれば、中間位置保持部材がハウジング及びロータに対して押し付けられることによって生じる両者間の摩擦力が発生しないようにして、中間ロック機構による中間ロックを解除することができるので、中間ロックの解除が失敗してしまうことを抑制することができる。
本発明に係る内燃機関の可変バルブタイミング制御装置の概略構成を模式的に示した説明図。 デューティ比に対するオイルコントロールバルブ及びオイルスイッチングバルブの作動状況を模式的に示した説明図。 本発明に係る中間ロックの解除を模式的に示した説明図であって、（ａ）は第１中間ロック解除として遅角側中間ロック機構の中間ロックを解除する場合を示し、（ｂ）は第２中間ロック解除として進角側中間ロック機構の中間ロックを解除した場合を示す。 本実施例における可変バルブタイミング機構の動作を一例を示すタイミングチャート。 オイルコントロールバルブへの印加電流と可変バルブタイミング機構の応答速度の相関を示した説明図。 吸気弁のバルブタイミングの設定例を模式的に示した説明図。 本実施例における制御の流れを示すフローチャート。
　以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明に係る内燃機関の可変バルブタイミング制御装置の概略構成を示す説明図である。この可変バルブタイミング機構２は、作動油の供給を受けてクランクシャフト（図示せず）とカムシャフト（図示せず）の回転位相差を連続的に可変制御して、図示しない機関弁（吸気弁もしくは排気弁）のバルブタイミング（リフト中心角の位相）を所定範囲内で可変可能とするものである。本実施例では、この可変バルブタイミング機構２が吸気弁側に適用されている。
　可変バルブタイミング機構２は、図１に示すように、インナロータ２１（第１ロータ）と、インナロータ２１に相対回転可能に嵌合するアウタロータ２２（第２ロータ）と、を備えている。
　インナロータ２１は、内燃機関のシリンダブロック（図示せず）に回転可能に支持された吸気カムシャフト（図示せず）の先端部に固定され、この吸気カムシャフトと連動して一体的に回転する。インナロータ２１とともに前記吸気カムシャフトが回転すると、この吸気カムシャフトに設けられたカム（図示せず）により吸気弁が開閉駆動される。このインナロータ２１の外周には、４枚のベーン２３が放射状に設けられている。
　アウタロータ２２は、インナロータ２１の外周側に同軸上に配置されている。このアウタロータ２２は、複数の取付ボルト２４により吸気カムスプロケット（図示せず）に固定されている。この吸気カムスプロケットは、図示せぬタイミングチェーン（またはタイミングベルト）を介してクランクシャフトに連動している。
　アウタロータ２２の内周には、インナロータ２１のベーン２３と同数（４つ）の凸部２５が形成されており、隣り合った凸部２５の間に形成された凹部２６内に個々のベーン２３が収容されている。
　ベーン２３の先端は凹部２６の内周と摺接し、凸部２５の先端はインナロータ２１の外周と摺接している。その結果、インナロータ２１及び吸気カムシャフト４と、前記吸気カムスプロケット及びアウタロータ２２は、互いに同一の軸心を中心として相対回転可能となる。
　また、凹部２６には、ベーン２３によって区画されることで２つの空間２７，２８が液密に画成されている。これら２つの空間２７，２８のうち、ベーン２３に対して吸気カムシャフトの回転方向（矢印Ｐ１方向）側の空間２８が遅角側油圧室、その反対側（矢印Ｐ２方向）の空間２７が進角側油圧室となっている。
　インナロータ２１内には、進角側油路３０と連通している油路３２と、遅角側油路３１と連通している油路３３とが形成されている。
　本実施例においては、進角側油路３０から進角側油圧室２７に作動油が供給され、インナロータ２１に対するアウタロータ２２の相対位相が矢印Ｐ１方向に最も進んだ状態のときに、換言すればベーン２３が例えば凹部２６の一方の端面２６ａや端面２６ａ側のストッパ（図示せず）に突き当たるときに、吸気弁のバルブタイミングが最も進角した状態となる。このときの吸気弁のバルブタイミングの位置を最進角位置とする。一方、遅角側油路３１から遅角側油圧室２８に作動油が供給され、インナロータ２１に対するアウタロータ２２の相対位相が、矢印Ｐ２方向に最も進んだ状態のときに、換言すればベーン２３が例えば、凹部２６の他方の端面２６ｂや端面２６ｂ側のストッパ（図示せず）に突き当たるときに、吸気弁のバルブタイミングが最も遅角した状態となる。このときの吸気弁のバルブタイミングの位置を最遅角位置とする。そして、吸気弁のバルブタイミングが前記最進角位置と前記最遅角位置の間の所定の中間ロック位置のとき、本実施例では、インナロータ２１とアウタロータ２２との間に設けられた中間ロック機構３４ａ、３４ｂによりインナロータ２１及びアウタロータ２２の相対回転位相が保持される。
　中間ロック機構３４ａは、インナロータ２１の進角方向（矢印Ｐ１方向）への移動を規制する進角側中間ロック機構であり、中間ロック機構３４ｂはインナロータ２１の遅角方向（矢印Ｐ２方向）への移動を規制する遅角側中間ロック機構である。また、本実施例における進角側中間ロック機構３４ａと遅角側中間ロック機構３４ｂとは、略同一構成となっている。
　進角側中間ロック機構３４ａは、インナロータ２１及びアウタロータ２２の回転軸に対して直交する方向に進退可能な細長い中間位置保持部材としてのロックキー３５ａと、アウタロータ２２の凸部２５に形成されたロックキー収容室３６ａと、ロックキー収容室３６ａ内に配置され、ロックキー３５ｂをインナロータ２１側に向かって常時付勢するコイルバネ３７ａと、インナロータ２１の外周に形成され、ロックキー３５ａの先端と係合可能な係合凹部３８ａと、から大略構成されている。ここで、係合凹部３８ａのインナロータ２１周方向に沿った長さは、ロックキー３５ａ先端のインナロータ２１周方向に沿った長さよりも長くなるよう形成されている。そして、前記中間ロック位置では、ロックキー３５ａの先端が係合凹部３８ａの進角側側壁面４６ａと係合することで、インナロータ２１及びアウタロータ２２の相対回転位相が所定の中間位相から進角側に移動するのを規制している。また、係合凹部３８ａの遅角側側壁面４７ａは、前記中間ロック位置では、係合凹部３８ａ内のロックキー３５ａの先端に対して、インナロータ２１周方向に沿って所定距離離間している。なお、係合凹部３８ａには、インナロータ２１に形成された油路４０ａから作動油が供給可能となっている。また、係合凹部３８ａ内の作動油は、油路４０ａを介してドレイン（排出）可能となっている。
　遅角側中間ロック機構３４ｂは、進角側中間ロック機構３４ａと略同一構成となっており、インナロータ２１及びアウタロータ２２の回転軸に対して直交する方向に進退可能な細長い中間位置保持部材としてのロックキー３５ｂと、アウタロータ２２の凸部２５に形成されたロックキー収容室３６ｂと、ロックキー収容室３６ｂ内に配置され、ロックキー３５ｂをインナロータ２１側に向かって常時付勢するコイルバネ３７ｂと、インナロータ２１の外周に形成され、ロックキー３５ｂの先端と係合可能な係合凹部３８ｂと、から大略構成されている。ここで、係合凹部３８ｂのインナロータ２１周方向に沿った長さは、ロックキー３５ｂ先端のインナロータ２１周方向に沿った長さよりも長くなるよう形成されている。そして、前記中間ロック位置では、ロックキー３５ｂの先端が係合凹部３８ｂの遅角側側壁面４７ｂと係合することで、インナロータ２１及びアウタロータ２２の相対回転位相が所定の中間位相から遅角側に移動するのを規制している。また、係合凹部３８ｂの進角側側壁面４６ｂは、前記中間ロック位置では、係合凹部３８ｂ内のロックキー３５ｂの先端に対して、インナロータ２１周方向に沿って所定距離離間している。なお、係合凹部３８ｂには、インナロータ２１に形成された油路４０ｂから作動油が供給可能となっている。また、係合凹部３８ｂ内の作動油は、油路４０ｂを介してドレイン（排出）可能となっている。
　つまり、中間ロック機構３４ａ、３４ｂにより、インナロータ２１及びアウタロータ２２の相対回転位相が前記所定の中間位相から移動することを規制することで、吸気弁のバルブタイミングが前記中間ロック位置に保持可能となっている。
　可変バルブタイミング機構２は、オイルポンプ４１からの作動油によって駆動される。オイルポンプ４１は、クランクシャフトの回転力に基づき機械的に駆動され、オイルパン４２内の作動油を吸引している。そして、このオイルポンプ４１から、オイルコントロールバルブ（ＯＣＶ）４３とオイルスイッチングバルブ（ＯＳＶ）４４に作動油が供給されている。オイルコントロールバルブ４３及びオイルスイッチングバルブ４４は、ＥＣＭ（エンジンコントロールモジュール）１１からの指令に基づいてデューティ制御される制御弁である。
　オイルコントロールバルブ４３は、進角側油路３０を介して進角側油圧室２７に作動油を供給可能であり、遅角側油路３１を介して遅角側油圧室２８に作動油を供給可能となっている。また、オイルスイッチングバルブ４４は、中間位置保持用油路４５から油路４０ａ、４０ｂを介して中間ロック機構３４ａ、３４ｂの係合凹部３８ａ、３８ｂに作動油を供給可能となっている。なお、オイルスイッチングバルブ４４は、本実施例では、オイルコントロールバルブ４３の進角時に進角側油路３０と連通するポートを目封じしたものと略同一構成となっている。
　ＥＣＭ１１は、クランクシャフトの回転角度を検知するクランク角センサ１２や吸気カムシャフトの回転角度を検知するカム角センサ１３のほか、各種センサからの検出信号が入力されており、これらの各種センサの検出結果より把握される機関運転状態に基づき、吸気弁のバルブタイミングの目標値を逐次更新・算出する。そして、ＥＣＭ１１は、機関運転状態に応じてオイルコントロールバルブ４３へ指令信号を出力し、オイルコントロールバルブ４３の切替制御を実施する。吸気弁のバルブタイミングを進角させる場合には進角側油圧室２７に作動油が供給されるようにオイルコントロールバルブ４３が切り替えられ、吸気弁のバルブタイミングを遅角させる場合には遅角側油圧室２８に作動油が供給されるようにオイルコントロールバルブ４３が切り替えられる。なお、可変バルブタイミング機構２により可変制御される吸気弁のバルブタイミングは、クランク角センサ１２とカム角センサ１３の出力信号に基づいてＥＣＭ１１により検知可能となっている。
　図２は、制御指令値であるデューティ比に対するオイルコントロールバルブ４３及びオイルスイッチングバルブ４４の作動状況を模式的に示した説明図である。
　オイルコントロールバルブ４３の作動状態は、吸気弁のバルブタイミングを進角させる進角動作と、進角側油圧室２７及び遅角側油圧室２８の双方に作動油の供給を行わない中立動作（不感帯）と、吸気弁のバルブタイミングを遅角させる遅角動作とに大別される。進角動作中には、進角側油圧室２７に作動油が供給される一方で、遅角側油圧室２８内の作動油がドレイン（排出）されるため、吸気弁のバルブタイミングは進角側に変化する。遅角動作中には、遅角側油圧室２８に作動油が供給される一方で進角側油圧室２７内の作動油がドレイン（排出）されるため、吸気弁のバルブタイミングは遅角側に変化する。中立動作中には、進角側油圧室２７及び遅角側油圧室２８に対する作動油の供給と作動油のドレイン（排出）が停止し、吸気弁のバルブタイミングが進角側へも遅角側へも変化しないため、吸気弁のバルブタイミングは現在の状態に保持される。
　オイルスイッチングバルブ４４の作動状態は、吸気弁のバルブタイミングを前記中間ロック位置に保持可能なロック状態と、吸気弁のバルブタイミングが前記中間ロック位置で保持されることがないロック解除状態と、前記ロック状態なのか前記ロック解除状態なのか定かではないロック不定状態と、に大別される。
　前記ロック状態では、係合凹部３８ａ、３８ｂへの作動油が供給が停止されると共に、係合凹部３８ａ、３８ｂ内の作動油がドレイン（排出）される。そのため、ロックキー３５ａ、３５ｂ先端が対応する係合凹部３８ａ、３８ｂ内にそれぞれ進入可能な状態となり、吸気弁のバルブタイミングが前記中間ロック位置になると、ロックキー３５ａ、３５ｂ先端が対応する係合凹部３８ａ、３８ｂと係合し、吸気弁のバルブタイミングを前記中間ロック位置に保持可能となる。
　前記ロック解除状態では、係合凹部３８ａ、３８ｂ内に作動油が同時に供給され、ロックキー３５ａ、３５ｂに作用するコイルバネ３７ａ、３７ｂの付勢力よりも大きい油圧が係合凹部３８ａ、３８ｂ内に生じている。そのため、ロックキー３５ａ、３５ｂ先端が対応する係合凹部３８ａ、３８ｂ内に進入できない状態となり、吸気弁のバルブタイミングが前記中間ロック位置になっても前記中間ロック位置に保持されることはなく、中間ロック機構３４ａ、３４ｂによる中間ロックは解除される。
　前記ロック不定状態では、係合凹部３８ａ、３８ｂ内に対する作動油の供給と作動油のドレイン（排出）がそれぞれ禁止された状態となるので、係合凹部３８ａ、３８ｂ内がロック不定状態となる直前の状態に保持されることになり、ロックキー３５ａ、３５ｂ先端が対応する係合凹部３８ａ、３８ｂと係合する場合もあれば、ロックキー３５ａ、３５ｂ先端が対応する係合凹部３８ａ、３８ｂと係合しない場合もある。
　ここで、上述した構成の可変バルブタイミング機構２においては、中間ロック機構３４ａ、３４ｂにより吸気弁のバルブタイミングが前記中間ロック位置に保持されている状態のとき、進角側油圧室２７の油圧と遅角側油圧室２８の油圧とに圧力差があれば、ロックキー３５ａ、３５ｂうちの一方が対応する係合凹部３８及びロックキー収容室３６の側壁に対して押し付けられることになる。
　例えば、進角側油圧室２７の油圧が遅角側油圧室２８の油圧より大きければ、吸気弁のバルブタイミングは、前記中間ロック位置よりも進角側へ移動しようとするため、ロックキー３５ａの先端側の一部が係合凹部３８ａに押し付けられ、ロックキー３５ａの後端側の一部がロックキー収容室３６に押し付けられることになる。
　そのため、ロックキー３５ａは、係合凹部３８ａ及びロックキー収容室３６ａに対して押し付けられた部分の摩擦力により、係合凹部３８ａから引き抜かれる方向（インナロータ２１及びアウタロータ２２の回転軸に対して直交する方向）の移動が規制されることになる。つまり、このような状態で中間ロック機構３４ａ、３４ｂによる前記中間ロックを解除しようとすれば、ロックキー３５ａを係合凹部３８ａからうまく引き抜くことができない可能性がある。
　また、進角側油圧室２７の油圧と遅角側油圧室２８の油圧との圧力差がない状態で、吸気弁のバルブタイミングを前記中間ロック位置に保持できれば、ロックキー３５ａ、３５ｂの双方が対応する係合凹部３８及びロックキー収容室３６の側壁に対して押し付けられることはないが、進角側油圧室２７と遅角側油圧室２８とを厳密に等しい油圧にすることは困難である。
　そこで、本実施例では、中間ロック機構３４ａ、３４ｂにより吸気弁のバルブタイミングが前記中間ロック位置に保持されている状態を解除する場合（前記中間ロックを解除する場合）、まず吸気弁のバルブタイミングを前記中間ロック位置よりも進角側もしくは遅角側に制御して、吸気弁のバルブタイミングを制御した方向とは逆側の移動を規制する一方のロックキー３５の先端を係合凹部３８から引く抜く第１中間ロック解除を実施する。そして、前記第１中間ロック解除後に、この第１中間ロック解除とは逆方向に吸気弁のバルブタイミングを制御し、他方のロックキー３５の先端を係合凹部３８から引く抜く第２中間ロック解除を実施する。
　図３は、前記第１中間ロック解除として遅角側中間ロック機構３４ｂの中間ロックを解除し、前記第２中間ロック解除として進角側中間ロック機構３４ａの中間ロックを解除した場合を模式的に示した説明図である。
　まず、図３ａに示すように、吸気弁のバルブタイミングを前記中間ロック位置よりも進角側になるように制御し、進角側中間ロック機構３４ａのロックキー３５ａの先端側の一部が係合凹部３８の進角側側壁面４６ａに押し付けられた状態となってから、遅角側中間ロック機構３４ｂのロックキー３５ｂの先端を係合凹部３８ｂから引き抜いて、遅角側中間ロック機構３４ｂの前記中間ロックを解除する。
　吸気弁のバルブタイミングを前記中間ロック位置よりも進角側になるように制御すると、図３ａに矢示する方向にベーン２３が動こうとして、インナロータ２１及びアウトロータ２２の相対回転位相が変化しようとする。これにより、係合凹部３８ａの進角側側壁面４６ａがロックキー３５ａに向かって動こうとするため、ロックキー３５ａの先端側の一部が係合凹部３８ａの進角側側壁面４６ａに押し付けられると共に、ロックキー３５ａの後端側の一部がロックキー収容室３６ａの側壁面に押し付けられることになる。一方、係合凹部３８ｂの遅角側側壁面４７ｂは、ロックキー３５ｂから離間する方向に動こうとするため、ロックキー３５ｂの先端は、係合凹部３８ｂの遅角側側壁面４７ｂに押し付けられることはない。
　そのため、このような前記第１中間ロック解除により、ロックキー３５ｂと係合凹部３８ｂ及びロックキー収容室３６ｂとの間に発生する摩擦力を最小限にしてからロックキー３５ｂの先端を係合凹部３８ｂから引き抜くことが可能となる。
　なお、前記第１中間ロック解除によりロックキー３５ｂの先端を係合凹部３８ｂから引く抜くタイミングは、ロックキー３５ａの先端が係合凹部３８ａの進角側側壁面４６ａに押し付けられてからとなる。そのため、オイルスイッチングバルブ４４は、前記第１中間ロック解除によりロックキー３５ａの先端が係合凹部３８ａの進角側側壁面４６ａに押し付けられている状態のときに、前記ロック状態から前記ロック解除状態に切り替わるように制御される。
　次に、図３ｂに示すように、吸気弁のバルブタイミングを前記中間ロック位置よりも遅角側になるように制御し、ロックキー３５ａの先端側の一部が係合凹部３８の進角側側壁面４６ａに押し付けられている状態を解除してから、進角側中間ロック機構３４ａのロックキー３５ａの先端を係合凹部３８ａから引き抜いて、進角側中間ロック機構３４ａの前記中間ロックを解除する。
　吸気弁のバルブタイミングを前記中間ロック位置よりも遅角側になるように制御すると、図３ｂに矢示する方向にベーン２３が動こうとして、インナロータ２１及びアウトロータ２２の相対回転位相が変化しようとする。これにより、係合凹部３８ａの進角側側壁面４６ａがロックキー３５ａから離間する方向に動こうとするため、ロックキー３５ａの先端側の一部が係合凹部３８ａの進角側側壁面４６ａから離間する。
　そのため、このような前記第２中間ロック解除により、ロックキー３５ａと係合凹部３８ａ及びロックキー収容室３６ａとの間に発生する摩擦力を最小限にしてからロックキー３５ａの先端を係合凹部３８ａから引き抜くことが可能となる。
　つまり、本実施例では、ロックキー３５ａ及びロックキー３５ｂがインナーロータ２１及びアウタロータ２２に対して押し付けられることによって生じる両者間の摩擦力が発生しないようにして、中間ロック機構３４ａ、３４ｂによる前記中間ロックを解除することができる。そのため、中間ロック機構３４ａ、３４ｂによる前記中間ロックの解除を精度良く実施することができ、該中間ロックの解除失敗を抑制することができる。
　図４は、本実施例における可変バルブタイミング機構２が中間ロック機構３４ａ、３４ｂの前記中間ロックを解除する際の動作の一例を示すタイミングチャートである。
　時刻ｔ１において、中間ロック要求がなくなり、中間ロック要求フラグが「０」となると、中間ロック解除シーケンス許可フラグが「１」となって、オイルコントロールバルブ４３は、進角側油圧室２７内の油圧と遅角側油圧室２８内の油圧が釣り合うように、進角側油圧室２７と遅角側油圧室２８に交互に複数回ずつ油圧を供給するロック解除準備動作を実施する。ここで、前記中間ロック要求とは、例えば、水温や油温が所定温度以下であったり、機関回転速度が所定回転速度Ｒ以下の場合に発生するものであり、内燃機関の始動時や内燃機関の停止時以外でも、運転条件によっては発生するものである。
　時刻ｔ２にて、ロック解除準備動作が終了すると、前記第１中間ロック解除が所定時間Ｔ１の間実施され、オイルコントロールバルブ４３はその間、吸気弁のバルブタイミングが前記中間ロック位置よりも進角側になるように所定の一定デューティ比で制御される。
　そして、前記第１中間ロック解除が終了した時刻ｔ３からは、前記第２中間ロック解除が所定時間Ｔ２の間実施され、オイルコントロールバルブ４３はその間、吸気弁のバルブタイミングが前記中間ロック位置よりも遅角側になるように所定の一定デューティ比で制御される。本実施例では、所定時間Ｔ１と所定時間Ｔ２とは、同じ長さに設定されている。
　そして、時刻ｔ４おいて前記第２中間ロック解除が終了すると、中間ロック機構３４ａ、３４ｂにおける前記中間ロックの解除が終了したものと判定され、中間ロック実行フラグが「０」となり、吸気弁のバルブタイミングの目標値が変更される。なお、中間ロック解除シーケンス許可フラグは、前記第２中間ロック解除が終了すると「０」となる。
　なお、オイルスイッチングバルブ４４は、上述したように、前記第１中間ロック解除の開始時ではなく、前記第１中間ロック解除によりロックキー３５ａの先端が係合凹部３８ａの進角側側壁面４６ａに押し付けられてから、前記ロック状態から前記ロック解除状態に切り替わるように制御されるため、ＯＳＶ駆動許可フラグは、時刻ｔ２と時刻ｔ３の間で、オイルスイッチングバルブ４４を前記ロック状態にする「１」からオイルスイッチングバルブ４４を前記ロック解除状態にする「０」に切り替わっている。そのため、時刻ｔ３以降は、ロックキー３５ａ、３５ｂに対して、常に前記中間ロックを解除する方向に油圧が作用することになり、中間ロック機構３４ａ、３４ｂの前記中間ロックを速やかに解除することができる。
　ここで、オイルコントロールバルブ４３による可変バルブタイミング機構２の応答速度は、オイルコントロールバルブ４３への印加電流値に応じて、図５に示すように変化する。この図５においては、オイルコントロールバルブ４３への制御指令値をデューティ比ではなく電流値換算として横軸にとっており、電流値が大きくなる方向でデューティ比が大きくなるものとする。なお、可変バルブタイミング機構２の応答速度とは、換言すれば吸気弁のバルブタイミングの変化速度である。
　図５に示すように、中央の不感帯域（ＯＣＶ印加電流値がＡ２以上、Ａ３以下の領域）からみてＯＣＶ印加電流値が所定量以上小さくなるまでは、ＯＣＶ印加電流値が小さくなるほど可変バルブタイミング機構２の遅角側への応答速度が大きくなる遅角側速度線形域（ＯＣＶ印加電流値がＡ１以上、Ａ２未満の領域）となり、中央の不感帯域からみて電流値が所定量以上小さくなると可変バルブタイミング機構２の遅角側への応答速度が最大値となって一定となる遅角側速度飽和域（ＯＣＶ印加電流値がＡ１未満の領域）となっている。また、中央の不感帯域（ＯＣＶ印加電流値がＡ２以上、Ａ３以下の領域）からみてＯＣ電流値が所定量以上大きくなるまでは、ＯＣＶ印加電流値が大きくなるほど可変バルブタイミング機構２の遅角側への応答速度が大きくなる進角側速度線形域（ＯＣＶ印加電流値がＡ３より大きく、Ａ４以下の領域）となり、中央の不感帯域からみて電流値が所定量以上大きくなると可変バルブタイミング機構２の進角側への応答速度が最大値となって一定となる進角側速度飽和域（ＯＣＶ印加電流値がＡ４よりも大きい領域）となっている。
　そのため、オイルコントロールバルブ４３の制御指令値として不感帯域のＯＣＶ印加電流値を用いると、可変バルブタイミング機構２が進角側にも遅角側にも動かないことになる。
　そこで、本実施例では、前記第１中間ロック解除及び前記第２中間ロック解除においてオイルコントロールバルブ４３を制御する際には、可変バルブタイミング機構２の応答速度が確実に進角側もしくは遅角側に確実に動作するように、遅角側速度線形域もしくは進角側速度線形域のＯＣＶ印加電流値に対応するデューティ比を用いている。ここで、遅角側速度線形域もしくは進角側速度線形域のＯＣＶ印加電流値を用いる場合、オイルコントロールバルブ４３の製品ばらつきを考慮すれば、遅角側速度線形域もしくは進角側速度線形域の中でも、ある程度中央の不感帯域から離れたＯＣＶ印加電流値を用いることが好ましい。
　また、前記第２中間ロック解除においては、可変バルブタイミング機構２の応答速度が大きくなるほど、進角側中間ロック機構３４のロックキー３５ａが係合凹部３８ａの遅角側側壁面４７ａに突き当たるまでの時間が速くなる。そのため、ロックキー３５ａの先端が係合凹部３８ａから抜けないうちに遅角側側壁面４７ａに突き当たってしまう可能性がある。
　つまり、前記第２中間ロック解除においてロックキー３５ａが係合凹部３８ａの遅角側側壁面４７ａに突き当たる前にロックキー３５ａの先端を係合凹部３８ａから引き抜くためには、前記第２中間ロック解除における可変バルブタイミング機構２の応答速度が遅い方が有利であり、遅角側速度飽和域もしくは進角側速度飽和域のＯＣＶ印加電流値よりも、遅角側速度線形域もしくは進角側速度線形域のＯＣＶ印加電流値を用いるほうが有利である。
　そこで、前記第１中間ロック解除時における可変バルブタイミング機構２の応答速度と、前記第２中間ロック解除時における可変バルブタイミング機構２の応答速度と、を個別に設定する場合には、第２中間ロック解除時における可変バルブタイミング機構２の応答速度を第１中間ロック解除時における可変バルブタイミング機構２の応答速度よりも遅くすれば、前記第１中間ロック解除時には、速やかにロックキー３５ｂと係合凹部３８ｂの係合を解除することができ、前記第２中間ロック解除時には、ロックキー３５ａと係合凹部３８の係合をより確実に解除することができる。
　なお、第２中間ロック解除時における可変バルブタイミング機構２の応答速度を第１中間ロック解除時における可変バルブタイミング機構２の応答速度よりも遅くする場合には、前記所定時間Ｔ１に比べ、前記所定時間Ｔ２が長くなるよう設定することで、可変バルブタイミング機構２の応答速度にばらつきがあったとしても、前記第２中間ロック解除時にロックキー３５ａの先端が係合凹部３８から確実に抜ける時間を確保することができる。
　また、可変バルブタイミング機構２の応答速度は、運転状態（水温、油温、油圧等）によっても変化するので、前記所定時間Ｔ１、Ｔ２を運転状態に応じて変更することも可能である。例えば、水温や油温が高くなると、可変バルブタイミング機構２の応答速度は相対的に速くなるので、その場合には、前記所定時間Ｔ１、Ｔ２が相対的に短くなるように設定してもよい。
　そして、前記第１中間ロック解除時に、吸気弁のバルブタイミングを変更する方向は、中間ロック機構３４ａ、３４ｂにおける前記中間ロックの解除後の吸気弁のバルブタイミングの目標値が前記中間ロック位置に対して進角側、遅角側のどちらにあるのかによって設定するにようにしてもよい。
　例えば、吸気弁のバルブタイミングの設定が、運転状態に応じて図６に示すように設定されており、機関回転速度が前記所定回転速度Ｒよりも大きくなって、吸気弁のバルブタイミングが前記中間ロック位置となるような運転状態から矢示するように前記中間ロック位置よりも遅角側のバルブタイミングとなる運転状態に変化する場合には、上述した実施例のように、前記第１中間ロック解除時においては吸気弁のバルブタイミングを前記中間ロック位置よりも進角側になるように制御する。
　これによって、前記中間ロック位置から該中間ロック位置よりも遅角側に吸気弁のバルブタイミングを変更する過渡時に、吸気弁のバルブタイミングが前記中間ロック位置よりも進角側となってしまうことを確実に防止することができる。
　また、前記第２中間ロック解除時に吸気弁のバルブタイミングが制御される方向と、前記中間ロック位置から切り替えられる吸気弁のバルブタイミングの方向が一致するので、吸気弁のバルブタイミングの前記中間ロック位置からの切り替えを円滑に行うことができる。
　なお、吸気弁のバルブタイミングが前記中間ロック位置となるような運転状態から前記中間ロック位置よりも進角側のバルブタイミングとなる運転状態に変化する場合には、前記第１中間ロック解除時においては吸気弁のバルブタイミングを前記中間ロック位置よりも遅角側になるように制御すればよい。
　この場合には、前記中間ロック位置から該中間ロック位置よりも進角側に吸気弁のバルブタイミングを変更する過渡時に、吸気弁のバルブタイミングが前記中間ロック位置よりも遅角側となってしまうことを確実に防止することができる。また、前記第２中間ロック解除時に吸気弁のバルブタイミングが制御される方向と、前記中間ロック位置から切り替えられる吸気弁のバルブタイミングの方向が一致するので、吸気弁のバルブタイミングの前記中間ロック位置からの切り替えを円滑に行うことができる。
　そして、中間ロック機構３４ａ、３４ｂの前記中間ロックの解除後に、吸気弁のバルブタイミングの目標値を前記中間ロック位置よりも進角側もしくは遅角側の値とした際に、吸気弁のバルブタイミングの検出値と、吸気弁のバルブタイミングの目標値との偏差が大きい場合には、中間ロック機構３４ａ、３４ｂよる前記中間ロックの解除後が失敗したものと判定して、前記第１中間ロック解除及び前記第２中間ロック解除を実施するようにしてもよい。このようにすれば、中間ロック機構３４ａ、３４ｂよる前記中間ロックの解除に失敗しても、前記中間ロックの解除を再度実施することができ、確実に前記中間ロックを解除することができる。
　図７は、上述した本実施例における制御の流れを示すフローチャートである。
　Ｓ１１～Ｓ１３において、中間ロック機構３４ａ、３４ｂの前記中間ロックを解除する条件が成立するとＳ１４へ進み、進角側油圧室２７と遅角側油圧室２８に交互に複数回ずつ油圧を供給するロック解除準備動作を実行する。
　Ｓ１１では機関回転速度が前記所定回転速度Ｒよりも大きいか否かを判定し、Ｓ１２では内燃機関が始動してから経過時間が所定時間Ｔ経過しているかを判定し、Ｓ１３では水温が所定温度Ｄよりも大きいか否かを判定している。
　Ｓ１４にて、ロック解除準備動作が終了するとＳ１５へ進む。Ｓ１５では、吸気弁のバルブタイミングが前記中間ロック位置よりも確実に進角側になるようなデューティ比で前記所定時間Ｔ１の間オイルコントロールバルブ４３を制御する。そして、Ｓ１６では、吸気弁のバルブタイミングが前記中間ロック位置よりも確実に遅角側になるようなデューティ比で前記所定時間Ｔ２の間オイルコントロールバルブ４３を制御する。つまり、Ｓ１５は、前記第１中間ロック解除に相当し、Ｓ１６は、前記第２中間ロック解除に相当する。
　Ｓ１７では、中間ロック機構３４ａ、３４ｂの前記中間ロックが解除されたか否かを判定する。前記中間ロックが解除されたと判定された場合にはＳ１８へ進み、吸気弁のバルブタイミングを運転状態に応じたバルブタイミングに可変制御する通常の制御に切り替える。
　前記中間ロックが解除されていないと判定された場合にはＳ１５へ進み、再度前記第１中間ロック解除と前記第２中間ロック解除を実施する。

Claims (7)

  1. 　カムシャフトと連動して回転する第１ロータと、当該第１ロータと同軸上に配置され、クランクシャフトに連動して回転する第２ロータと、を有し、前記第１ロータ及び前記第２ロータの相対回転位相を運転状態に応じて変更することで機関弁のバルブタイミングを可変する可変バルブタイミング機構と、
    　所定の中間ロック位置にバルブタイミングを保持する中間ロックが可能な中間ロック機構と、を備えた内燃機関の可変バルブタイミング制御装置において、
    　前記中間ロック機構は、前記第１ロータ及び前記第２ロータに係合し、バルブタイミングが前記中間ロック位置から進角側に移動することを規制する進角側中間位置保持部材と、バルブタイミングが前記中間ロック位置から遅角側に移動することを規制する遅角側中間位置保持部材と、を有し、
    　前記中間ロック機構による前記中間ロックを解除する場合、
    　バルブタイミングを前記中間ロック位置よりも進角側もしくは遅角側に制御して、バルブタイミングを制御した方向とは逆側の移動を規制する一方の中間位置保持部材の前記第１ロータ及び前記第２ロータに対する係合を解除する第１中間ロック解除を行った後、
    　前記第１中間ロック解除でバルブタイミングを制御した方向とは逆方向にバルブタイミングを制御し、他方の中間位置保持部材の前記第１ロータ及び前記第２ロータに対する係合を解除する第２中間ロック解除を実施する内燃機関の可変バルブタイミング制御装置。
  2. 　前記中間ロックを解除する際には、前記各中間位置保持部材に対して、前記中間ロックを解除する方向に付勢力を作用させる請求項１に記載の内燃機関の可変バルブタイミング制御装置。
  3. 　前記第２中間ロック解除時のバルブタイミングの変化速度を、前記第１中間ロック解除時のバルブタイミングの変化速度よりも遅くする請求項１または２に記載の内燃機関の可変バルブタイミング制御装置。
  4. 　運転状態に変化によりバルブタイミングが前記中間ロック位置から切り替えられる際に、切り替え後のバルブタイミングが前記中間ロック位置よりも遅角側のバルブタイミングとなる場合には、
    　前記第１中間ロック解除にて、バルブタイミングを前記中間ロック位置よりも進角側に制御し、
    　前記第２中間ロック解除にて、バルブタイミングを前記中間ロック位置よりも遅角側に制御する請求項１～３のいずれかに記載の内燃機関の可変バルブタイミング制御装置。
  5. 　運転状態に変化によりバルブタイミングが前記中間ロック位置から切り替えられる際に、切り替え後の機関弁のバルブタイミングが前記中間ロック位置よりも進角側にバルブタイミングとなる場合には、
    　前記第１中間ロック解除にて、バルブタイミングを前記中間ロック位置よりも遅角側に制御し、
    　前記第２中間ロック解除にて、バルブタイミングを前記中間ロック位置よりも進角側に制御する請求項１～３のいずれかに記載の内燃機関の可変バルブタイミング制御装置。
  6. 　前記中間ロックの解除後に、バルブタイミングの目標値を前記中間ロック位置よりも進角側もしくは遅角側の値とした際に、バルブタイミングの検出値と、バルブタイミングの目標値との偏差が大きい場合には、
    　前記中間ロックの解除を再度実施する請求項１～５のいずれかに記載の内燃機関の可変バルブタイミング制御装置。
  7. 　前記第２中間ロック解除時にバルブタイミングを進角側もしくは遅角側に制御する期間は、前記第１中間ロック解除時にバルブタイミングを進角側もしくは遅角側に制御する期間よりも長くなるよう設定されている請求項１～６のいずれかに記載の内燃機関の可変バルブタイミング制御装置。
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