JP2007113406A - 内燃機関のバルブタイミング制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】機関始動時における遅角室内の空気圧によるベーン部材の不安定な挙動を防止しつつ速やかな位相変更制御を得ることのできるＶＴＣを提供する。
【解決手段】タイミングスプロケット１と相対回転可能なベーン部材３を、進角側・遅角室１７，１８へ油圧を選択的に給排させることにより正逆回転させて、前記スプロケットとカムシャフト２との相対回転位相を変換させる。機関始動初期には、オイルポンプから吐出された作動油を、油圧制御弁２３を介して各遅角室１８に強制的に供給してベーン部材の回転位置を遅角側に維持させると共に、その後は油圧スイッチ２６のオン信号によって電子コントローラ３６が油圧制御弁への通電を制御して、直ちに位相変更機構を作動させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関の吸気弁や排気弁の開閉時期を運転状態に応じて可変にするバルブタイミング制御装置に関する。

従来のバルブタイミング制御装置としては、以下の特許文献１に記載されたベーンタイプのものが知られている。

概略を説明すれば、このバルブタイミング制御装置は、吸気側に適用されたもので、前後の開口端がフロントカバーとリアカバーで閉塞されたタイミングスプロケットの筒状ハウジングの内部に、カムシャフトの端部に固定されたベーンが回転自在に収納されていると共に、ハウジングの内周面に直径方向から互いに内方へ突出されたほぼ台形状の２つのシューとベーン部材の２つのベーン（羽根部）との間に進角室と遅角室が隔成されている。

そして、機関運転状態に応じて電子コントローラが流路切換弁（ＯＣＶ）の作動を制御することにより、各流路を切り換えて、オイルポンプから吐出された油圧を前記進角室と遅角室の各室に選択的に給排してベーン部材を正逆回転させることにより、タイミングプーリとカムシャフトとの相対回動位相を進角あるいは遅角側に変化させて、吸気弁の開閉時期を可変制御するようになっている。

また、前記オイルポンプと流路切換弁との間には、油圧センサが設けられて、オイルポンプから吐出された油圧が所定圧より低い場合は、それを検出した油圧センサからの情報信号に基づいて前記電子コントローラが流路切換弁によって前記各油通路を遮断して進角室や遅角室への油圧の供給を停止する。これによって、バルブタイミング制御装置の異常作動を抑制するようになっている。
特開平１１−１４１３５９号公報

前記従来のバルブタイミング制御装置にあっては、前述のように、機関始動時には、オイルポンプの吐出油圧が所定以下に低下していることから、進角室や遅角室への油圧の供給が停止されて、バルブタイミング制御装置の異常作動を防止しているが、機関を長時間停止させた場合には、前記進角室と遅角室の両方の油圧室から作動油の大部分が外部に排出されて、前記各室には空気が滞留した状態になる。

このため、前記機関始動初期において、ベーン部材の移動を固定するロックピンなどが外れてしまうと、カムシャフトに発生する正負の交番トルクによってベーン部材が進角室と遅角室内の空気を圧縮しながら正逆回転方向へばたついてしまうおそれがある。したがって、今度はカムシャフトからベーン部材に作用する正負の交番トルクによって装置が異常作動して異音が発生してしまうおそれがある。

また、ロックピンが正常に機能している場合においても、滞留した空気が油圧によって圧縮されて、この圧縮空気の圧縮圧力によって油圧が見かけ上一時的に上昇し、その後、圧縮空気が抜けると、圧縮空気によって上昇した油圧が低下する現象が発生する。この後に、作動油による正規の油圧が加わって油圧が上昇し、位相変更機構を駆動できるだけの油圧条件になれば、位相変更機構を作動させることができる。しかし、先の圧縮空気による油圧の上昇で位相変更機構を駆動させてしまうと、ベーン部材で空気の圧縮を行って異常動作や異音が発生することになる。

本発明は、前記従来のバルブタイミング制御装置の技術的課題に鑑みて案出されたもので、請求項１記載の発明は、進角室と遅角室に対して油圧が選択的に給排されることによってクランクシャフトに対するカムシャフトの相対回転位相を変更する位相変更機構と、前記進角室または遅角室へ給排する油圧を制御する油圧制御弁と、前記供給油圧を検出する油圧検出手段と、機関始動時に、前記油圧制御弁を制御して前記進角室及び／または遅角室に油圧を供給することにより始動位相を維持すると共に、前記油圧検出手段によって検出された油圧が所定以上となった場合、あるいは所定以上と推定された場合に、前記油圧制御弁を機関運転状態に応じて制御を開始する制御手段と、を備えたことを特徴としている。

この発明によれば、機関の始動初期には、制御手段が進角室あるいは遅角室への供給油圧の高低に拘わらず油圧制御弁を制御して進角室あるいは遅角室に位相変更機構を駆動できる所定圧力の油圧を供給するので、カムシャフトに発生する交番トルクに影響されることなく、クランクシャフトに対するカムシャフトの始動に適した相対回転位相に維持させることができる。

また、供給された油圧が所定以上になると、制御手段によって直ちに位相変更機構が作動できるように油圧制御弁を制御するため、機関の始動が開始された早い時点からクランクシャフトとカムシャフトの相対回転位相制御を行うことが可能になる。

請求項２に記載の発明は、基本構成は前記請求項１に記載された発明と同様であるが、異なるところは、機関の始動時において、進角室あるいは遅角室への供給油圧が所定以下のときに、前記位相変更機構の位相を始動位相に拘束し、供給油圧が所定以上のときに前記拘束を解除する拘束機構と、該拘束機構に空気圧が作用した場合には、拘束状態を維持する拘束維持手段と、を備えたことを特徴としている。

一般的に、機関停止中には、進角室や遅角室内の作動油がドレンされて内部に空気が流入して滞留し、この滞留した空気が機関始動時に、油圧源であるオイルポンプから吐出された作動油圧によって圧縮されるため、前記拘束機構の拘束が解除されてしまい、バルブタイミング制御装置が異常作動してしまうおそれがある。

しかし、本発明によれば、拘束維持手段によって、前記空気圧による拘束機構の不用意な解除を防止することが可能になる。したがって、前記不用意な解除によって装置が異常作動して異音が発生するといった問題を一掃できる。

また、前記制御手段によって機関始動時に強制的に油圧が供給されて始動位相が維持されることは、前記請求項１に記載の発明と同様である。

請求項３に記載の発明は、機関によって駆動され、潤滑油を吐出するオイルポンプと、進角室と遅角室に前記オイルポンプから吐出された潤滑油を給排することによってクランクシャフトに対するカムシャフトの相対回転位相を変更する位相変更機構と、前記進角室または遅角室に対して前記潤滑油を給排制御する油圧制御弁と、前記オイルポンプの吐出圧が潤滑不可能な程度に低下していることを検出する油圧異常検出手段と、機関始動時に、前記油圧制御弁を制御して前記進角室及び／または遅角室に油圧を供給し、かつ、始動に適した位相から位相が変更しないようにすると共に、前記油圧異常検出手段からの情報信号によって異常が解除されたことを検知した後、所定時間が経過したときに、前記油圧制御弁が機関運転状態に応じた通常制御を開始する制御手段と、を備えたことを特徴としている。

車両の内燃機関には、一般に機関潤滑用のオイルポンプからの吐出圧を検出する油圧異常検出手段が設けられているが、本発明はかかる油圧異常検出手段から低圧異常が解除された信号が出力されて所定時間経過した時点では油圧が上昇していると推定して、通常の相対回転位相制御を開始するようにしたため、特別に油圧検出手段を設けることなく、機関始動時の適した相対回転位相を確保することができると共に、通常の制御を行うことが可能になる。

以下、本発明に係る内燃機関のバルブタイミング制御装置（ＶＴＣ）の各実施形態を図面に基づいて詳述する。この実施形態も従来と同じく、吸気弁側に適用したものを示している。

図１〜図５は本発明の第１の実施形態を示し、機関の図外のクランクシャフトによりタイミングチェーンを介して回転駆動される駆動部材であるタイミングスプロケット１と、該タイミングスプロケット１に対して相対回転可能に設けられたカムシャフト２と、該カムシャフト２の端部に固定されてタイミングスプロケット１内に回転自在に収容された従動部材であるベーン部材３と、該ベーン部材３を油圧によって正逆回転させる油圧回路４とを備えている。

前記タイミングスプロケット１は、外周にタイミングチェーンが噛合する歯部５ａが一体に設けられて、前記ベーン部材３を回転自在に収容したハウジング５と、該ハウジング５の前端開口を閉塞する蓋体たる円板状のフロントカバー６と、ハウジング５の後端開口を閉塞するほぼ円板状のリアカバー７とから構成され、これらハウジング５及びフロントカバー６，リアカバー７は、４本の小径ボルト８によってカムシャフト軸方向から一体的に共締め固定されている。

前記ハウジング５は、前後両端が開口形成された円筒状を呈し、内周面の周方向の約９０°位置に４つのシューである隔壁部１０が内方に向かって突設されている。この各隔壁部１０は、横断面ほぼ台形状を呈し、それぞれハウジング５の軸方向に沿って設けられて、その軸方向の両端縁がハウジング５の両端縁と同一面になっていると共に、ほぼ中央位置に前記各ボルト８が挿通する４つのボルト挿通孔１１が軸方向へ貫通形成されている。さらに、各隔壁部１０は、内端面が前記ベーン部材３の後述するベーンロータの外形に沿って円弧状に形成されていると共に、内端面の高位部位置に軸方向に沿って切欠形成された保持溝１１内に、コ字形のシール部材１２と該シール部材１２を内方へ押圧する図外の板ばねが嵌合保持されている。

前記フロントカバー６は、中央に比較的大径なボルト挿通孔６ａが穿設されていると共に、外周部に前記ハウジング５の各ボルト挿通孔８に挿通する４つのボルト孔が穿設されている。

前記リアカバー７は、ほぼ中央に前記カムシャフト２の前端部２ａを回転自在に支持する軸受孔７ａが形成されていると共に、外周部に前記各小径ボルト８が螺着する４つの雌ねじ孔が形成されている。

前記カムシャフト２は、シリンダヘッドの上端部に図外のカム軸受を介して回転自在に支持され、外周面の所定位置に図外の吸気弁をバルブリフターを介して開作動させるカムが一体に設けられている。

前記ベーン部材３は、焼結合金材で一体に形成され、中央にカムボルト１３によってカムシャフト２の前端部に固定された円環状のベーンロータ１４と、該ベーンロータ１４の外周面の周方向の９０°位置に一体に設けられた４枚のベーン１５とを備えている。ベーンロータ１４は、中央軸方向に前記カムボルト１６が挿通すると共に、カムシャフト２の前端部２ａが挿通嵌合する段差径状の挿通孔１３ａが貫通形成されており、前記カムボルト１３によってカムシャフト２の前端部２ａに軸方向から固定されている。

前記４つのベーン１５は、その３つがそれぞれ細長い長方体形状を呈し、１つがほぼ円周方向の幅が大きなほぼ台形状に形成されて、これによってベーン部材３全体の重量バランスが取られている。また、各ベーン１５は、各隔壁部１０間に配置されていると共に、それぞれの外周面の中央に保持溝が切欠形成され、この各保持溝内に、前記ハウジング５の内周面に摺接するコ字形のシール部材１６と該シール部材１６をハウジング５の内周面方向に押圧する板ばね１６ａがそれぞれ嵌着保持されている。

また、この各ベーン１５の両側と各隔壁部１０の両側面との間に、それぞれ４つの進角室１７と遅角室１８がそれぞれ隔成されている。

前記油圧回路４は、図１、図２及び図７に示すように、前記各進角室１７に対して潤滑油である作動油圧を給排する第１油通路１９と、前記各遅角室１８に対して作動油圧を給排する第２油通路２０との２系統の油通路を有し、この両油通路１９，２０には、機関潤滑油供給用のメインオイルギャラリーである供給通路２１とドレン通路２２とが、それぞれ通路切換用の油圧制御弁２３を介して接続されている。前記供給通路２１には、オイルパン２４内の油を圧送する一方向のオイルポンプ２５が設けられている一方、ドレン通路２２の下流端がオイルパン２４に連通している。

前記第１油通路１９は、図２及び図４にも示すように、前記油圧制御弁２３と各進角室１７との間に形成されており、シリンダヘッド内からカム軸受内及びカムシャフト２の内部軸方向に形成された第１通路部１９ａと、カムシャフト２の前端側のグルーブ溝からベーンロータ１４の内部にほぼ放射状に分岐形成されて第１通路部１９ａと各進角室１７とを連通する４本の分岐路１９ｂとから構成されている。

一方、第２油通路２０は、前記油圧制御弁２３と各遅角室１８との間に形成されており、シリンダヘッド内からカム軸受及びカムシャフト２の内部軸方向に形成された第２通路部２０ａと、カムシャフト前端部２ａの径方向孔からベーンロータ１４の内部に放射状に分岐形成されて、前記第２通路部２０ａと各遅角室１８とを連通する４本の第２分岐路２０ｂとから構成されている。

また、この第２油通路２０には、油圧制御弁２３を通過した油圧を検出する油圧検出手段である専用の油圧スイッチ２６が設けられている。すなわち、この油圧スイッチ２６は、機関始動時などにおいて前記オイルポンプ２５から吐出されて供給通路２１及び油圧制御弁２３を通過してそれぞれ流路抵抗を受けた油圧の圧力を検出するようになっている。また、この油圧スイッチ２６が検出する所定以上の油圧とは、機関停止時に前記各遅角室１８内に滞留した空気が機関始動時に、オイルポンプ２５から吐出された作動油によって圧縮される圧力よりも僅かに大きい場合をいう。

なお、前記ベーン部材３やハウジング５及び各進角、遅角室１７、１８などによって位相変更機構が構成されている。

前記油圧制御弁２３は、図１及び図２に示すように、４ポート２位置型のソレノイド弁であって、シリンダヘッドの内部に形成されたバルブ穴内に固定された有底円筒状のバルブボディ２７と、該バルブボディ２７の外端部に一体に固定されたソレノイド２８と、バルブボディ２７の内部に摺動自在に設けられたスプール弁体２９とを備えている。

前記バルブボディ２７は、軸方向のほぼ中央位置に供給通路２１とバルブボディ２７の内部とを連通する供給ポート３０が形成されていると共に、該供給ポート３０の軸方向両側に、前記第１油通路１９と第２油通路２０の各端部とバルブボディ２７内を連通する第１、第２ポート３１，３２が径方向に沿って形成されている。また、前記第１、第２ポート３１，３２の各外側には、バルブボディ２７の内部とドレン通路２２とを連通する第１、第２ドレンポート３３，３４がそれぞれ穿設されている。

前記供給ポート３０と第１、第２ポート３１，３２とは、それぞれの通路断面積が対応して接続される前記供給通路２１や第１、第２油通路１９，２０の通路断面積とほぼ同一に設定されている。

前記ソレノイド２８は、ソレノイドケーシング２８ａの内部に設けられた電磁コイル２８ｂと、該電磁コイル２８ｂへの通電によって励磁される固定コア２８ｃと、該固定コア２８ｃの励磁によって摺動して前記スプール弁体２９を押圧移動させる可動プランジャ２８ｄとから主として構成されている。前記電磁コイル２８ｂは、図外のハーネスを介して電子コントローラ３６からの制御電流が通電あるいは通電が遮断されるようになっている。

前記スプール弁体２９は、軸方向の摺動位置に応じて前記供給ポート３０を開閉するほぼ中央の第１ランド部２９ａと、該第１ランド部２９ａの軸方向の両側に設けられて、前記各第１、第２ポート３１、３２及び各ドレンポート３３，３４を相対的に開閉する第２，第３ランド部２９ｂ、２９ｃとを備えている。また、このスプール弁体２９は、一端部に設けられたフランジ状のスプリングリテーナ２９ｄとバルブボディ２７の内周に一体に設けられた環状リテーナとの間に弾装されたリターンスプリング３５のばね力によって、図１に示すように、最大右方向、つまり、供給ポート３０と第２ポート３２とを連通し、第１ポート３１とドレンポート３３とを連通する位置に付勢されている一方、前記電子コントローラ３６からの制御電流によって、リターンスプリング３５のばね力に抗して最大左方向あるいは所定の中間位置に移動制御されるようになっている。

前記電子コントローラ３６は、機関回転数を検出する図外のクランク角センサや吸入空気量を検出するエアフローメータからの信号及びスロットルバルブ開度センサ、機関の水温を検出する水温センサなどの各種センサ類によって現在の運転状態を検出すると共に、前記油圧スイッチ２６から入力された情報信号に基づいて油圧制御弁２３を切り換え制御している。

また、この電子コントローラ３６は、イグニッションキーをオンした機関始動初期から前記油圧スイッチ２６によって油圧が所定以上となった情報信号を入力するまでは、前記電磁コイル２８ｂに通電せずに、スプール弁体２９をリターンスプリング３５のばね力で最大右方向位置に保持するようになっていると共に、前記油圧が所定以上になった場合に、前記スプール弁体２９を移動制御して前記位相変更機構の通常の制御を行うようになっている。

さらに、前記最大幅のベーン１５とハウジング５との間には、該ハウジング５に対してベーン部材３の回転を拘束し、あるいは拘束を解除する拘束機構３７が設けられている。

この拘束機構３７は、図２及び図５に示すように、前記幅長さの大きな１つのベーン１５とリアカバー８との間に設けられ、前記ベーン１５の内部のカムシャフト２軸方向に沿って形成された摺動用穴３８と、該摺動用穴３８の内部に摺動自在に設けられた有蓋円筒状のロックピン３９と、前記リアカバー８に形成された固定孔内に固定された横断面カップ状の係合穴構成部４０に設けられて、前記ロックピン３９のテーパ状先端部３９ａが係脱する係合穴４０ａと、前記摺動用穴３８の底面側に固定されたスプリングリテーナ４１に保持されて、ロックピン３９を係合穴４０ａ方向へ付勢するばね部材４２とから構成されている。

前記ロックピン３９は、前記ベーン部材３が最遅角側に回転した位置で先端部３９ａが前記ばね部材４２のばね力によって係合穴４０ａに係合してタイミングスプロケット１とカムシャフト２との相対回転をロックするようになっている。一方、前記係合穴４０ａ内とロックピン３９の段差部と摺動用穴３８との間には、油孔４３ａ、４３ｂを介して前記進角室１７と遅角室１８内の油圧が供給され、この油圧によって前記ロックピン３９が図５に示すように後退して係合穴４０ａ内に対する係合が解除されるようになっている。

前記ばね部材４２は、拘束維持機構として機能し、機関始動時に前記各遅角室１８内に滞留した空気がオイルポンプ２５から圧送された作動油圧によって圧縮された該圧力によっては大きき圧縮変形しない程度のばね力に設定されている。

以下、前記電子コントローラ３６などに基づく本実施形態の作用を説明する。

まず、機関停止時には、オイルポンプ２５の作動停止によって各進角、遅角室１７、１８への作動油圧の供給が停止されると共に、機関停止直後に予めカムシャフト２に発生した交番トルクによってベーン部材３が、図３に示すように、カムシャフト２の回転方向（矢印方向）とは反対側に回転して最遅角側に位置している。

またこの時点で、前記拘束機構３７のロックピン３９が、リターンスプリング４２のばね力によって先端部３９ａが係合穴４０ａ内に係合してベーン部材３の自由な回転を規制する。

さらに、電子コントローラ３６から油圧制御弁２３への通電も遮断されることから、スプール弁体２９は、リターンスプリング３５のばね力で図１に示すように最大右方向位置に付勢されている。

次に、イグニッションキーをオン操作して機関を始動させた場合、この始動初期時には、電動コントローラ３６からの制御電流が前記電磁コイル２８ｂに出力されない。したがって、スプール弁体２９は、図１に示すように、リターンスプリング３５のばね力によって最大右方向に付勢された状態になっていることから、第１ランド部２９ａが供給ポート３０を開成すると共に、第３ランド部２９ｃが第２ポート３２を開成しつつ第２ドレンポート３４を閉止する。同時に第２ランド部２９ｂが第１ポート３１と第１ドレンポート３３を連通させる。

したがって、オイルポンプ２５から吐出された作動油圧は、供給通路２１から供給ポート３０を介してバルブボディ２７内に流入してそのまま第２ポート３２から第２油通路２０内に流入し、ここから各第２分岐路２０ｂを通って各遅角室１８に供給される。このため、ベーン部材３は、前記各遅角室１８内に供給された低い作動油圧によって最遅角側に位置した状態が維持される。これによって、機関始動性が向上する。

このとき、各遅角室１８内に滞留した空気は、前記低油圧によって押圧されて該低油圧と一緒にベーン部材３を最遅角側へ押しつける働きをする。

一方、ロックピン３９は、いまだ遅角室１８内の内圧が十分上昇していないため、ばね部材４２のばね力によって係合穴４０ａとの係合が維持された状態になっている。このため、カムシャフト２に作用する交番トルクによる正逆回転方向のばたつきの発生を抑制できる。

その後、オイルポンプ２５の吐出圧が上昇して所定圧以上になると、これを検出した油圧スイッチ２６からのオン信号に基づいて電子コントローラ３６が位相変換機構に対する通常制御を行う。

すなわち、始動直後、例えば、前記イグニッションキーをオンしてクランキングが開始された直後の約２秒間位で油圧が立ち上がって前記油圧スイッチ２６がオン作動すると、電子コントローラ３６は、油圧制御弁２３の電磁コイル２３ｂに通電して、固定コア２８ｃを励磁する。そうすると、スプール弁体２９が、図１に示す位置から可動プランジャ２８ｄを介して漸次左方向へ移動して、第１ポート３１と第１ドレンポート３３との連通を遮断すると共に、供給ポート３０と第１ポート３１を連通する。同時に、第２ポート３２と第２ドレンポート３４を連通する。なお、前記約２秒間は一例であって、機種などによって油圧の立ち上がり時間が異なっている。

このため、オイルポンプ２５の吐出圧は、第１油通路１９を通って各分岐路１９ｂから各進角室１７に供給されて内部が高圧になる一方、各遅角室１８内の作動油は第２油通路２０などを介して第２ドレンポート２２からオイルパン２４内に戻されて低圧になる。

これによって、前記各進角室１７の油圧の上昇に伴ってロックピン３９が、図５に示すように、係合穴４０ａから抜け出してベーン部材３のロック状態を解除し、該ベーン部材３の自由な回転を許容すると同時に、ベーン部材３が、図３に示す位置から図中左方向へ回転して、つまりカムシャフト２の回転方向と同方向に回転して、クランクシャフトとカムシャフト２の相対回転位相を進角側へ速やかに変更する。

これによって、吸気弁と排気弁とのバルブオーバーラップが僅かに大きくなって、内部ＥＧＲの効果によりＨＣ排出量を低減することができる。

さらに、機関が低回転から定常運転の中回転域に移行すると、電子コントローラ３６から電磁コイル２３ｂへの通電が維持されて、各進角室１７に油圧が継続的に供給される。このため、ベーン部材３は、同方向へさらに回転して図４に示すように、最大回転位置に保持され、クランクシャフトとカムシャフト２の相対回転位相を最進角側に変更させる。これにより、バルブオーバーラップが大きくなって機関の出力が向上する。

なお、電子コントローラ３６から油圧制御弁２３に対する通電を制御することによって、前記スプール弁体２９を、図７に示すように中立位置に保持して供給ポート３０と第１、第２ポート３１，３２及び該各第１、第２ポート３１，３２と各ドレンポート３３，３４との連通をそれぞれ遮断してベーン部材３を、任意の回転位置に保持することも可能である。

また、前記油圧スイッチ２６のオン作動時期は、機関始動時における作動油の粘性にもよるが、通常の機関の停止時間によって若干異なる。

本実施形態では、以上のように機関の運転状態に応じて吸気弁の開閉時期を変更することにより、機関性能を十分に引き出すことができることは勿論のこと、特に、機関の始動初期には、電子コントローラ３６が油圧制御弁２３に通電しないことにより、各遅角室１８への供給油圧が低くても該各遅角室１８に油圧を強制的に供給するため、カムシャフト２に発生する交番トルクに影響されることなく、クランクシャフトとカムシャフト２は始動に適した遅角側への相対回転位相を維持できる。

また、供給された油圧が所定以上になると、油圧スイッチ２６を介して電子コントローラ３６によって直ちに位相変更機構が作動できるように油圧制御弁２３を制御するため、機関の始動が開始された早い時点からクランクシャフトとカムシャフト２の相対回転位相制御を行うことが可能になる。

さらに、前記機関始動初期には、拘束機構３７のロックピン３９は、ばね部材４２の比較的大きなばね力によって、空気圧などによる係合穴４０ａからの不用意な係合解除を防止することが可能になる。したがって、前記空気圧などによる不用意な解除によって装置が異常作動して異音が発生するといった問題を一掃できる。

本実施形態では、油圧スイッチ２６が油圧制御弁２３と各遅角室１８との間の油圧を検出するため、位相変更機構を制御可能な油圧を正確かつ速やかに検出することができ、これによって、ＶＴＣの制御精度の低下を防止できる。

また、この実施形態では、前述のように、機関始動直後における油圧スイッチ２６のオン作動により電子コントローラ３６が即座に駆動して位相変換機構を速やかに作動させることから、特に冷機始動時に発生しやすい排気ガス中のハイドロカーボン（ＨＣ）の排出量を効果的に抑制することが可能になる。

すなわち、図８中、上側の波形図は、機関始動時における経過時間（ｓｅｃ）とＨＣ排出量との関係を示し、破線はＶＴＣを有さない機関のＨＣ排出量、太実線は本実施形態のように油圧スイッチ２６を有するＶＴＣにおけるＨＣ排出量、細実線は油圧スイッチ２６を有しないＶＴＣにおけるＨＣ排出量、一点鎖線は機関回転数、二点鎖線は油圧をそれぞれ示している。

図８中、下側破線は経過時間と各ＶＴＣの作動開始時期との関係を示し、太実線は本実施形態の油圧スイッチ２６を有している場合、細実線は油圧スイッチを有していない場合を示している。

この図（下側）をみると、油圧スイッチ２６を有さない場合（細実線）は、イグニッションキーをオンした後に約３秒経過後にＶＴＣの作動が開始され、その後、ベーン部材３が約２秒間で緩慢に回転することがわかる。

これに対して、本実施形態のように、油圧スイッチ２６を有する場合（太実線）は、油圧の立ち上がりを速やかに検出できるので、電子コントローラ３６によるＶＴＣの作動開始速度を３秒以下にすることが可能になる。

したがって、ＨＣ排出量は、図の上側をみると、油圧スイッチを有さない場合（細線）は、ＶＴＣを有さないもの（破線）に比較して、特に機関回転開始後の約３秒から５秒の間では僅かに減少していることがわかる。

これに対して、本実施形態のように、油圧スイッチ２６によってＶＴＣの作動開始時間が早くなると、太実線で示すように、機関回転開始後の前記時間帯ではＨＣ排出量が油圧スイッチを有していないものよりもさらに大きく減少しており、ＶＴＣを有していないものと比較すると、３割以上である約３４．１％も減少する。

このように、本実施形態では、前述した作用効果に加えて、油圧スイッチ２６を設けることによって、機関始動時における排気ガス中のＨＣ排出量を大幅に低減できることが明らかである。

図９は前記電子コントローラ３６によるさらに異なる制御フローを示している。なお、このルーチンはイグニッションキーがオンされると、例えば８ｍｓ（ミリ秒）ごとに行われる。

まず、ステップ１でイグニッションキーがオンされたことを検出し、ステップ２において、前記油圧スイッチ２６から出力された信号がオンされた否かを判定する。つまり、第２油通路２０内の油圧が所定圧に到達したか否かを判定する。ここで、前述のように、いまだ所定圧になっていない（オフ）と判定した場合は、ステップ２に戻り、所定圧になっている（オン）と判定した場合は、ステップ３に移行する。

このステップ３では、ディレイタイマーの作動を開始させて、ステップ４に進む。ここでは、遅延時間が予め設定した例えば３秒間を経過したか否かを判断し、経過しなければ、そのままステップ４に戻り、３秒間経過したと判断した場合は、油圧が十分に上昇していることから、ステップ５において位相変更機構の通常の制御を開始する処理を行い終了する。

この実施形態では、油圧スイッチ２６のオン作動後、ディレイタイマーによってＶＴＣの作動開始時期を僅かに遅くしたため、図１０の油圧特性図に示すように、十分に油圧が上昇した時点でＶＴＣを作動させることかできる。これによって、ＶＴＣの確実かつ安定した作動を得ることが可能になる。

つまり、機関長時間停止後に各遅角室１８から作動油が排出されている場合は、再始動時の油圧の立ち上がりによる作動の不安定化を招くが、ディレイタイマーを利用することによって前記不都合を一掃することが可能になる。

図１１は電子コントローラ３６のさらに異なる制御フローを示し、水温センサによる機関油温を制御条件に加えたものである。

ステップ１１では、イグニッションキーがオンされていることを検出し、ステップ１２では、水温センサから現在の水温（油温）を検出する。

ステップ１４では、前記水温センサからの情報信号に基づいてディレイタイマーの時間を算出する。つまり、つまり油温が所定値より低い場合は作動油の粘性が高くなっているため、ディレイ時間を長く設定し、油温が所定値より高い場合は、ディレイ時間を短く設定する。

ステップ１４では、前記油圧スイッチ２６がオンされているか否かを判定し、オフされている場合は、油圧が低いためステップ１４に戻るが、オンされている場合は、ステップ１５においてディレイタイマーを作動させる。

ステップ１６では、ディレイ時間が設定時間を過ぎたか否かを判定して、いまだ過ぎていないと判定した場合は、ステップ１６に戻り、過ぎている場合は、ステップ１７に移行する。

このステップ１７では、作動油の粘性が低く油圧も十分に高くなっていることからＶＴＣの制御を開始させる処理を行う。

このように、この実施形態では、油圧の高低の他に、作動油の粘性も考慮してＶＴＣの制御を行うため、該ＶＴＣをより精度良く制御することが可能になる。

図１２は、第４の実施形態を示し、油圧スイッチ５０をオイルポンプ２５と油圧制御弁２３との間の供給通路２１に接続して、該供給通路２１内の油圧を検出する構成としたものであり、この油圧スイッチ５０は、通常の機関に取り付けられている油圧の異常を検出するものである。

そして、電子コントローラ３６は、前記油圧スイッチ５０からオイルポンプ２５の吐出圧が異常に低圧ではないとの信号が出力されて所定時間経過した時点では油圧が上昇していると推定し、これによってＶＴＣによる通常の相対回転位相制御を開始するように油圧制御弁２３に対する通電制御を行うようになっている。

したがって、特別に油圧検出手段を設けることなく、機関始動時の適した相対回転位相を確保することができると共に、速やかに通常の制御を行うことが可能になると共に、コストの高騰を抑制できる。

本発明は、前記各実施形態の構成に限定されるものではなく、例えば本発明を排気弁に適用することも可能であり、この場合、機関始動時には、ＶＴＣがクランクシャフトとカムシャフト２の相対回転位相を進角側に制御する。

また、機関始動時に空気圧によってベーン部材３の不用意な正逆回転を阻止する方法としては、前記拘束機構３７のばね部材４２のばね力を高める以外に、ロックぴん３９の受圧面積を小さくするなどによって対応することも可能である。

前記実施形態から把握される前記請求項に記載した発明以外の技術的思想について以下に説明する。

請求項（１）前記制御手段は、機関始動時に前記油圧制御弁を制御して、前記進角室または遅角室の一方に油圧を供給して始動に適した位相を維持すると共に、前記油圧検出手段によって検出された油圧が所定以上となったとき、または所定以上と推定された後に、前記油圧制御弁によって前記進角室または遅角室の他方に油圧を供給するように制御することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。

請求項（２）前記制御手段により油圧制御弁を制御して通常制御を開始する油圧は、前記進角室及び／または遅角室に滞留する空気圧以上であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。

機関停止中に進角室や遅角室に滞留した空気が、オイルポンプから圧送された作動油圧によって位相変更機構を介して圧縮されて生じる圧力によって油圧制御弁が通常制御を開始してしまうのを防止することができる。

また、進角室や遅角室に空気が大量に滞留している状態で、位相変更機構の制御を行うことがなく、あくまでも空気圧以上の油圧によって制御を行うので、相対回転位相の制御精度が悪化することはない。

請求項（３）前記拘束機構は、付勢部材によって拘束部材が拘束用穴に係合し、油圧によって拘束部材が拘束用穴との係合が解除するように構成され、
前記拘束維持手段は、前記拘束部材が油圧を受ける受圧面積及び／または付勢部材の付勢力を調整することによって構成されていることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。

この発明によれば、前記拘束部材の受圧面積を小さくしたり、あるいは付勢部材の付勢力を大きく設定することによって、空気圧による拘束部材の拘束用穴からの解除がされにくくすることができる。

請求項（４）前記異常検出手段を、圧力スイッチによって構成したことを特徴とする請求項３に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。

請求項（５）機関温度を検出する温度検出手段を設けると共に、前記油圧異常検出手段により異常状態が解除されたことを検知しかつ前記油圧制御弁が機関運転状態に応じた通常の位相変更制御を開始するまでの時間は、前記温度検出手段によって検出された温度情報に基づいて位相変更を可変制御することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。

通常、作動油は、その温度によってその粘度が変化し、この粘度に応じて油圧の立ち上がり方が異なる。

このため、本発明では、油圧の異常状態、つまり異常な低油圧が解除されて位相変更機構を制御できる油圧になるまで温度検出手段からの情報に基づいて細かな制御を行うことが可能になる。

したがって、可及的に早い時期に位相変更機構の制御が可能になる。

請求項（６）前記油圧検出手段は、前記油圧制御弁と位相変更機構との間の油圧を検出することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。

この発明によれば、油圧検出手段によって位相変更機構が制御可能な油圧を正確かつ速やかに検出することができる。これによって、位相変更機構の制御精度の低下を防止できる。

本発明のバルブタイミング制御装置の第１の実施形態を示す概略図である。 同バルブタイミング制御装置の断面図である。 本実施形態におけるベーン部材の最遅角側の回転位置を示す断面図である。 本実施形態におけるベーン部材の最進角側の回転位置を示す断面図である。 本実施形態に供される拘束機構を示す部分断面図である。 本実施形態の作用を示す概略図である。 本実施形態のさらに異なる作用を示す概略図である。 本実施形態などのＨＣ排出量の特性を比較して示すグラフである。 第２の実施形態のフローチャート図である。 第２の実施形態における油圧の立ち上がり特性などを示すグラフである。 第３の実施形態のフローチャート図である。 第４の実施形態を示すブロック図である。

符号の説明

１…タイミングスプロケット（駆動部材）
２…カムシャフト
３…ベーン部材（従動部材）
４…油圧回路
５…ハウジング
１０…隔壁部
１４…ベーンロータ
１５…ベーン
１７…進角室
１８…遅角室）
２３…油圧制御弁
２５…オイルポンプ
２６…油圧スイッチ（油圧検出手段）
３０〜３４…ポート
３６…電子コントローラ（制御手段）
３７…拘束機構
４２…ばね部材（拘束維持機構）
５０…油圧スイッチ（油圧異常検出手段）

Claims (3)

1. 進角室と遅角室に対して油圧が選択的に給排されることによってクランクシャフトに対するカムシャフトの相対回転位相を変更する位相変更機構と、
   前記進角室または遅角室へ給排する油圧を制御する油圧制御弁と、
   前記供給油圧を検出する油圧検出手段と、
   機関始動時に、前記油圧制御弁を制御して前記進角室及び／または遅角室に油圧を供給することにより始動位相を維持すると共に、前記油圧検出手段によって検出された油圧が所定以上となった場合、あるいは所定以上と推定された場合に、前記油圧制御弁を機関運転状態に応じて制御を開始する制御手段と、
   を備えたことを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
2. 進角室と遅角室に対して油圧が選択的に給排されることによってクランクシャフトに対するカムシャフトの相対回転位相を変更する位相変更機構と、
   前記進角室または遅角室へ給排する油圧を制御する油圧制御弁と、
   前記供給油圧を検出する油圧検出手段と、
   機関始動時に、前記油圧制御弁を制御して前記進角室及び／または遅角室に油圧を供給することにより始動位相を維持する制御手段と、
   前記供給油圧が所定以下のときに前記位相変更機構の位相を始動位相に拘束し、供給油圧が所定以上のときに前記拘束を解除する拘束機構と、
   該拘束機構に空気圧が作用した場合には、拘束状態を維持する拘束維持手段と、
   を備えたことを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
3. 機関によって駆動され、潤滑油を吐出するオイルポンプと、
   進角室と遅角室に前記オイルポンプから吐出された潤滑油を給排することによってクランクシャフトに対するカムシャフトの相対回転位相を変更する位相変更機構と、
   前記進角室または遅角室に対して前記潤滑油を給排制御する油圧制御弁と、
   前記オイルポンプの吐出圧が潤滑不可能な程度に低下していることを検出する油圧異常検出手段と、
   機関始動時に、前記油圧制御弁を制御して前記進角室及び／または遅角室に油圧を供給し、かつ、始動に適した位相から位相が変更しないようにすると共に、前記油圧異常検出手段からの情報信号によって異常が解除されたことを検知した後、所定時間が経過したときに、前記油圧制御弁が機関運転状態に応じた通常制御を開始する制御手段と、
   を備えたことを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
   

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