(57)【要約】【課題】  カム位相可変装置のフェール時におけるエンジン始動の容易化等を実現したカム位相可変型内燃機関を提供する。【解決手段】  ＯＮ／ＯＦＦソレノイド９１とリニアソレノイド３１とがともに正常であった場合、ＯＰＡ側進角室４５ａ，４６ａ内の作動油が作動油排出路８１〜８３を介してドレイン通路９４に排出される。ＯＰＡ側進角室４５ａ，４６ａから作動油が排出されると、ロータ２３の遅角側への回転抵抗が小さくなるため、エンジンＥのクランキングが開始されると、バイアススプリング２８によって遅角方向に付勢されていることから、ロータ２３はハウジング２２に対して遅角側に回転する。そして、ロータ２３がハウジング２２に対して最遅角位相まで相対回転すると、ロックピンスプリング３４に付勢されたロックピン３３がロック孔２５ａに嵌入し、ロータ２３とハウジング２２とが始動時カム位相でロックされる。【選択図】      図１２
2010133272.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランクシャフトに同期して回転する第１回転部材と、
カムシャフトと一体に回転するとともに、前記第１回転部材に相対回転可能に連結された第２回転部材と、
前記第１回転部材と前記第２回転部材との間に進角側油室と遅角側油室とを有し、当該進角側油室と当該遅角側油室との少なくとも一方に作動油が供給されることにより、カム位相を変化させる油圧アクチュエータと、
前記進角側油室と前記遅角側油室とに対する作動油の供給切換制御に供される供給切換手段と、
前記供給切換手段に対する作動油の給排制御に供される作動油給排手段と
を有するカム位相可変装置が搭載されたカム位相可変型内燃機関であって、
前記進角側油室と前記遅角側油室とのいずれか一方と前記作動油給排手段とを前記供給切換手段を介さずに連絡する作動油排出路と、
前記カム位相可変装置に係る失陥を判定する失陥判定手段と、
前記失陥判定手段によって失陥が判定された場合、前記供給切換手段から前記作動油給排手段によって作動油を排出させる失陥時駆動手段と
を備えたことを特徴とするカム位相可変型内燃機関。
【請求項２】
前記カムシャフトに作用するカムトルクを駆動力とし、前記第１回転部材と前記第２回転部材との相対角度を変化または保持させるカムトルクアクチュエータと、
前記カムトルクアクチュエータの作動を無効化する無効化手段と
を更に備え、
前記失陥時駆動手段は、前記失陥判定手段によって失陥が判定された場合、前記無効化手段も作動させることを特徴とする、請求項１に記載されたカム位相可変型内燃機関。
【請求項３】
前記第１回転部材と前記第２回転部材とを所定の始動時カム位相で結合するカム位相固定手段を更に備え、
前記失陥時駆動手段は、前記失陥判定手段によって失陥が判定された場合、前記カム位相固定手段も作動させることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載されたカム位相可変型内燃機関。
【請求項４】
前記第１回転部材と前記第２回転部材との間に介装され、当該第１回転部材と前記第２回転部材とを前記始動時カム位相側に付勢する付勢手段を更に備えたことを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載されたカム位相可変型内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧アクチュエータを駆動源とするＶＴＣを備えたカム位相可変型内燃機関に係り、詳しくは、カム位相可変装置のフェール時におけるエンジン始動の容易化等を実現する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガソリンエンジンを始め、ディーゼルエンジンやＨＣＣＩ(Homogeneous Charge Compression Ignition：予混合圧縮着火)エンジンにおいては、出力および燃費の向上や有害排出ガス成分の低減等を実現すべく、運転状態に応じて吸排気バルブのリフト量や開弁タイミングを変化させる可変動弁装置を搭載したもの（開弁特性可変型内燃機関）が増加している。可変動弁装置としては、バルブリフトを段階的あるいは無段階に可変制御する可変バルブリフト装置（Variable valve Lift Control device：以下、ＶＬＣと記す）が従来より存在する他、カム位相（開弁タイミング）を連続的に可変制御するバルブタイミングコントロール装置（Variable Timing Control device：以下、ＶＴＣと記す）も出現している。
【０００３】
ＶＬＣとしては、カムシャフトに動弁特性の異なる複数のカムを形成するとともに、各カムに対応するロッカアームをバルブに対して選択的に連結させるものが知られている（特許文献１参照）。また、ＶＴＣとしては、高速運転に向いた油圧アクチュエータ（油圧駆動型位相可変機構（Oil Pressure Actuated phaser）：以下、ＯＰＡと記す）と、低速運転に向いたカムトルクアクチュエータ（カムトルク駆動型位相可変機構（Cam Torque Actuated phaser）：以下、ＣＴＡと記す）とを内装し、カムシャフトの端部に設置されるベーン式のものが知られている（特許文献２参照）。この種のＶＴＣでは、スプールバルブやリニアソレノイド等からなる油路切換制御機構を用いて、ＯＰＡへの油圧供給経路とＣＴＡ内での作動油流動方向とを同時に切り換えることが一般的である。なお、ＶＴＣを搭載したエンジンでは、油路切換制御機構がフェール（失陥）すると（リニアソレノイドの断線や異物の噛み込みによるスプールの作動不良等が発生すると）、カム位相の制御が行えなくなってしまう可能性がある。そこで、カム位相制御の異常（バルブオーバラップ期間の過大）が検出された場合、燃料噴射量を増大させることによってエンジンの失火やストールを防止するフェールセーフ制御が提案されている（特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２００８−１２１５８５号公報
【特許文献２】特開２００２−２３５５１３号公報
【特許文献３】特許２５６９９９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献３のフェールセーフ制御を採用しても、カム位相の可変範囲の設定状況によっては過大なバルブオーバラップ等が生じ、燃料噴射量を増大させても十分な吸気量が確保できず失火が生じる可能性がある。そのため、エンジン停止中にＶＴＣがフェールした場合はもちろんであるが、運転中にＶＴＣがフェールした場合にもエンジンがストールし、再始動させることができなくなり、整備工場等の施設が無い山間路等において運転者が多大な不安を憶える虞があった。
【０００５】
そこで、本発明者等は、ＶＴＣのフェール時において、ＶＴＣアクチュエータへの油圧供給を電磁シャットバルブ等によって絶つとともに、バイパスバルブによってＣＴＡの作動を無効化するフェールセーフ機構を研究した。このフェールセーフ機構が起動すると、油圧供給が絶たれることでＯＰＡも機能しなくなるため、カムトルク反力によってロータとハウジングとが進角側あるいは遅角側に交番的に相対回転する。そして、例えば、所定のカム位相（以下、始動時カム位相と記す）が確立された時点でロックピンによってロータとハウジングとを結合すれば、ストールしない範囲でエンジンの運転を継続させることが可能となる。しかしながら、このフェールセーフ機構を採用しても、ＯＰＡ内に作動油が存在することから、始動時カム位相が確立されるまでに時間が掛かり、円滑な始動が行えなくなる問題があった。
【０００６】
本発明は、上記状況に鑑みなされたものであり、カム位相可変装置のフェール時におけるエンジン始動の容易化等を実現したカム位相可変型内燃機関を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明は、クランクシャフトに同期して回転する第１回転部材と、カムシャフトと一体に回転するとともに、前記第１回転部材に相対回転可能に連結された第２回転部材と、前記第１回転部材と前記第２回転部材との間に進角側油室と遅角側油室とを有し、当該進角側油室と当該遅角側油室との少なくとも一方に作動油が供給されることにより、カム位相を変化させる油圧アクチュエータと、前記進角側油室と前記遅角側油室とに対する作動油の供給切換制御に供される供給切換手段と、前記供給切換手段に対する作動油の給排制御に供される作動油給排手段とを有するカム位相可変装置が搭載されたカム位相可変型内燃機関であって、前記進角側油室と前記遅角側油室とのいずれか一方と前記作動油給排手段とを前記供給切換手段を介さずに連絡する作動油排出路と、前記カム位相可変装置に係る失陥を判定する失陥判定手段と、前記失陥判定手段によって失陥が判定された場合、前記供給切換手段から前記作動油給排手段によって作動油を排出させる失陥時駆動手段とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、第２の発明は、第１の発明に係るカム位相可変型内燃機関において、前記カムシャフトに作用するカムトルクを駆動力とし、前記第１回転部材と前記第２回転部材との相対角度を変化または保持させるカムトルクアクチュエータと、前記カムトルクアクチュエータの作動を無効化する無効化手段とを更に備え、前記失陥時駆動手段は、前記失陥判定手段によって失陥が判定された場合、前記無効化手段も作動させることを特徴とする。
【０００９】
また、第３の発明は、第１または第２の発明に係るカム位相可変型内燃機関において、前記第１回転部材と前記第２回転部材とを所定の始動時カム位相で結合するカム位相固定手段を更に備え、前記失陥時駆動手段は、前記失陥判定手段によって失陥が判定された場合、前記カム位相固定手段も作動させることを特徴とする。
、請求項１または請求項２に記載されたカム位相可変型内燃機関。
【００１０】
また、第４の発明は、第１〜第３の発明に係るカム位相可変型内燃機関において、前記第１回転部材と前記第２回転部材との間に介装され、当該第１回転部材と前記第２回転部材とを前記始動時カム位相側に付勢する付勢手段を更に備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
第１の発明によれば、失陥判定手段がカム位相可変装置のフェールを判定すると、失陥時駆動手段によって作動油給排手段が作動油排出側に駆動され、進角側油室（あるいは、遅角側油室）内の作動油が作動油排出路および作動油給排手段を経由して排出される。これにより、第１回転部材と第２回転部材とが遅角側（あるいは、進角側）に相対回転可能しやすくなり、始動時カム位相の確立を速やかに行わせることが可能となる。また、第２の発明によれば、カムトルクアクチュエータの作動が無効化されるため、油路切換制御機構の作動状態に拘わらず始動時カム位相の確立が円滑に行われる。また、第３の発明によれば、始動時カム位相となった時点で第１回転部材と第２回転部材とが固定されるため、始動時カム位相の確立後における不要な作動が生じなくなる。また、第４の発明によれば、始動時カム位相の確立がより迅速に行われる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明に係るカム位相可変型内燃機関の一実施形態を詳細に説明する。
図１は実施形態に係る自動車用エンジンの要部透視斜視図であり、図２は実施形態に係るＶＴＣアクチュエータの分解斜視図であり、図３は実施形態に係るＶＴＣアクチュエータの概略構成図である。また、図４は実施形態に係るバイパスバルブの作動態様を示す断面図であり、図５は実施形態に係る電磁シャットバルブの作動態様を示す断面図である。また、図６は実施形態に係るエンジンＥＣＵの概略構成を示すブロック図である。
【００１３】
≪実施形態の構成≫
＜全体構成＞
図１に示すエンジンＥ（カム位相可変型内燃機関）は、自動車に搭載されるＤＯＨＣ４バルブ型の４サイクル直列４気筒ガソリンエンジンであり、そのシリンダヘッド１に、各気筒２本ずつの吸気バルブ２および排気バルブ３、これら吸排気バルブ２，３を駆動する吸気カムシャフト４および排気カムシャフト５を備えている。両カムシャフト４，５は、クランクスプロケット６、カムチェーン７、吸気カムスプロケット８、排気カムスプロケット９を介し、クランクシャフト１０の１／２の回転速度をもって回転駆動される。また、クランクシャフト１０は、コネクティングロッド１１を介してピストン１２に連結されるとともに、チェーン１３を介して斜め下方に設置されたオイルポンプ１４を駆動する。
【００１４】
シリンダヘッド１およびシリンダブロック１５には、後述するＶＴＣアクチュエータ２０，２１にオイルポンプ１４からの作動油（エンジンオイル）を供給するための作動油供給油路１６が形成されている。また、シリンダヘッド１にはノーマルオープン型の電磁シャットバルブ１７が装着されており、この電磁シャットバルブ１７が作動することによってＶＴＣアクチュエータ２０，２１に対する作動油の供給形態が切り換えられる。なお、吸気カムシャフト４の後端には吸気側カム角センサ１８が設置され、排気カムシャフト５の後端には排気側カム角センサ１９が設置されている。
【００１５】
吸気カムシャフト４の前端には吸気側ＶＴＣアクチュエータ２０が取り付けられ、排気カムシャフト５の前端には排気側ＶＴＣアクチュエータ２１が取り付けられている。また、吸気カムシャフト４と吸気バルブ２との間には吸気側ＶＬＣ機構５０が介装され、排気カムシャフト５と排気バルブ３との間には排気側ＶＬＣ機構５１が介装されている。
【００１６】
車室内には、各種センサ（両カム角センサ１８，１９、図示しないアクセルセンサ、吸気量センサ、クランク角センサ等）の出力情報に基づき、エンジンＥに付設された各種被制御装置（電磁シャットバルブ１７、両ＶＴＣアクチュエータ２０，２１、両ＶＬＣ機構５０，５１、図示しない燃料噴射弁や点火コイル等）の制御量を決定して駆動電流を出力するエンジンＥＣＵ７０が設置されている。
【００１７】
＜ＶＴＣアクチュエータ＞
図２に示すように、排気側ＶＴＣアクチュエータ２１は、外周に排気カムスプロケット９が形成されたハウジング２２、ハウジング２２内に回転自在に保持されるとともに排気カムシャフト５の前端にその後端面が締結されるロータ２３、ハウジング２２の前面を覆うフロントプレート２４、ハウジング２２の後面を覆うバックプレート２５、フロントプレート２４の内側に配置されたリードバルブ２６、リードバルブ２６をロータ２３に固定するリードバルブカバー２７、ハウジング２２とロータ２３とを遅角方向に相対回転させるバイアススプリング２８、排気カムシャフト５およびロータ２３の軸心に設置されたスプールバルブ２９、エンジンＥＣＵ７０によって制御されることによってスプールバルブ２９を駆動するリニアソレノイド３１、ロータ２３に保持されたロックピン３３、ロックピン３３をバックプレート２５側に付勢するロックピンスプリング３４、ロータ２３に保持されたバイパスバルブ３６、バイパスバルブ３６をフロントプレート２４側に付勢するバイパスバルブスプリング３７等を構成要素としている。なお、スプールバルブ２９は、排気カムシャフト５やロータ２３の軸心に保持されたバルブスリーブ３８と、バルブスリーブ３８に摺動自在に内嵌したスプール３９と、スプール３９をリニアソレノイド３１側に付勢するリターンスプリング４０とから構成されている。
【００１８】
図３に示すように、ロータ２３の外周には第１ベーン４１と第２ベーン４２と第３ベーン４３とが立設される一方、ハウジング２２の内周にはこれらベーン４１〜４３を所定角度をもって相対回転可能に収容する第１〜第３ベーン室４５〜４７が形成されている。本実施形態の場合、第１ベーン４１および第１ベーン室４５は第１ＯＰＡ６１の構成要素であり、第２ベーン４２および第２ベーン室４６は第２ＯＰＡ６２の構成要素であり、第３ベーン４３および第３ベーン室４７はＣＴＡ６３の構成要素である。
【００１９】
第１，第２ベーン室４５，４６は、スプールバルブ２９からの作動油がＯＰＡ側進角油路５１，５２を介して供給されるＯＰＡ側進角室４５ａ，４６ａと、スプールバルブ２９からの作動油がＯＰＡ側遅角油路５３，５４を介して供給されるＯＰＡ側遅角室４５ｂ，４６ｂとに、第１，第２ベーン４１，４２によってそれぞれ区画されている。また、第３ベーン室４７は、第１ＣＴＡ油路５６を介してスプールバルブ２９に連通するＣＴＡ側進角室４７ａと、第２ＣＴＡ油路５５を介してスプールバルブ２９に連通するＣＴＡ側遅角室４７ｂとに、第３ベーン４３によって区画されている。また、ＯＰＡ側進角油路５１，５２は、後述するように、作動油排出路８１〜８３を介して電磁シャットバルブ１７に接続している。
【００２０】
第１ベーン４１にはロックピン３３とロックピンスプリング３４（図２参照）とが収容されており、ロックピン解除油路への作動油の供給が行われない場合にのみ、ロックピンスプリング３４のばね力によってロックピン３３の先端がバックプレート２５に形成されたロック孔２５ａに嵌入する。なお、ロック孔２５ａは、ロータ２３がハウジング２２に対して始動時カム位相（本実施形態では、最遅角位相）となった際に、ロックピン３３が嵌入する位置に穿設されている。
【００２１】
（バイパスバルブ）
図４に示すように、バイパスバルブ３６は、その中間部に連通溝３６ａを有しており、第３ベーン４３に排気カムシャフト５の軸心と平行に穿設されたバルブ保持孔内に摺動自在に保持されている。また、バイパスバルブスプリング３７は、バイパスバルブ３６の軸心に形成されたスプリング保持孔に収容されており、バイパスバルブ３６をバックプレート２５側に常時付勢している。第３ベーン４３には、バイパスバルブ３６の一端に電磁シャットバルブ１７からの油圧を導入するための油圧導入孔４３ｂと、ＣＴＡ側進角室４７ａとバルブ保持孔４３ａとを接続する連通油路４３ｄと、後述する中央油路５７とバルブ保持孔４３ａとを接続する連通油路４３ｃとが形成されている。図４（ａ）に示すように、油圧導入孔４３ｂに油圧が導入されると、バイパスバルブ３６がフロントプレート２４側に移動して両連通油路４３ｃ，４３ｄが遮断される。また、図４（ｂ）に示すように、油圧導入孔４３ｂから油圧が排出されると、バイパスバルブスプリング３７のばね力によってバイパスバルブ３６がバックプレート２５側に移動し、バイパスバルブ３６の連通溝３６ａを介して両連通油路４３ｃ，４３ｄが連通する。
【００２２】
（電磁シャットバルブ）
図５に示すように、電磁シャットバルブ１７は、ＯＮ／ＯＦＦソレノイド９１と、２つのランド９２ａ，９２ｂおよび連通溝９２ｃを有するスプール９２と、スプール９２をＯＮ／ＯＦＦソレノイド９１側に付勢するリターンスプリング９３と、ドレイン通路９４とを備えている。図５（ａ）に示すように、ＯＮ／ＯＦＦソレノイド９１が非励磁の状態では、リターンスプリング９３に付勢されたスプール９２が図中右方に位置するため、作動油供給油路１６（１６ａ，１６ｂ）が連通溝９２ｃを介して連通してオイルポンプ１４からの作動油が両ＶＴＣアクチュエータ２０，２１に供給される一方、作動油排出路８３がランド９２ｂによって閉鎖される。また、図５（ｂ）に示すように、ＯＮ／ＯＦＦソレノイド９１が励磁されるとスプール９２が図中左方に移動するため、作動油供給油路１６ａがランド９２ａによって閉鎖される一方、作動油供給油路１６ｂおよび作動油排出路８３が連通溝９２ｃを介してドレイン通路９４に連通する。これにより、両ＶＴＣアクチュエータ２０，２１から作動油が排出され、特に、ＯＰＡ側進角室４５ａ，４６ａからは作動油が速やかに排出される。
【００２３】
＜エンジンＥＣＵ＞
図６に示すように、エンジンＥＣＵ７０は、入力インタフェース７１と、目標カム位相設定部７２と、目標リフト量設定部７３と、始動時フェール判定制御部７４（失陥判定手段、失陥時駆動手段）と、出力インタフェース７５とを備えている。入力インタフェース７１には、アクセル開度や吸気量、冷却水温等の各種運転情報の他、吸気側カム角センサ１８や排気側カム角センサ１９の検出信号が入力される。また、目標カム位相設定部７２は、各種入力情報に基づいて吸排気カムシャフト４，５の目標カム位相をそれぞれ設定し、出力インタフェース７５を介して両ＶＴＣアクチュエータ２０，２１に駆動信号を出力する。また、目標リフト量設定部７３は、各種入力情報に基づいて吸排気バルブ２，３の目標リフト量を設定し、出力インタフェース７５を介して両ＶＬＣ機構５０，５１に駆動信号を出力する。また、始動時フェール判定制御部７４は、エンジンＥの始動時において、ＯＮ／ＯＦＦソレノイド９１やリニアソレノイド３１を所定の手順で駆動することによってＶＴＣアクチュエータ２０，２１のフェール判定を行い、その判定結果に応じてＯＮ／ＯＦＦソレノイド９１やリニアソレノイド３１を駆動制御する。
【００２４】
≪実施形態の作用≫
以下、図７〜図１８（模式的作動図やフローチャート、グラフ）を参照して、本実施形態の作用を説明する。
＜通常運転時制御＞
エンジンＥの通常運転時において、エンジンＥＣＵ７０は、両ＶＴＣアクチュエータ２０，２１の通常運転時制御を所定の制御インターバル（例えば、１０ｍｓ）をもって繰り返し実行する。通常運転時制御を開始すると、エンジンＥＣＵ７０は、上述した各種運転情報に基づき両カムシャフト４，５の目標カム位相を決定した後、目標カム位相を実現するための駆動電流を両ＶＴＣアクチュエータ２０，２１のリニアソレノイド３１に対して適宜出力する。また、エンジンＥＣＵ７０は、両カム角センサ１８，１９の出力信号に基づき、両カムシャフト４，５に対するカム位相のフィードバック制御を実行する。
【００２５】
（進角作動）
例えば、エンジンＥの運転中に排気カムシャフト５を進角させる場合、エンジンＥＣＵ７０は、図７に示すように、リニアソレノイド３１によってスプール３９を進角ポジション（図中、右方）に移動させる。すると、オイルポンプ１４から作動油供給油路１６を経由して供給された作動油は、スプール３９およびＯＰＡ側進角油路５１，５２を介してＯＰＡ側進角室４５ａ，４６ａに流入し、第１，第２ベーン４１，４２を進角側に相対回転させる。なお、ＯＰＡ側遅角室４５ｂ，４６ｂ内の作動油は、ＯＰＡ側遅角油路５３，５４を介してスプール３９の左方から外部に排出される。
【００２６】
一方、ＣＴＡ６３では、進角ポジションに移動したスプール３９を介して、第２ＣＴＡ油路５５と中央油路５７とが連通する。そして、排気カムシャフト５に進角側のカムトルクが作用し、ハウジング２２に対してロータ２３が進角側に相対回転するごとにリードバルブ２６の第２弁体２６ｂが開き、ＣＴＡ側遅角室４７ｂ内の作動油がＣＴＡ側進角室４７ａに流入して第３ベーン４３を進角側に相対回転させる。また、遅角側のカムトルクが作用した場合には、リードバルブ２６の第１，第２弁体２６ａ，２６ｂは閉じ、作動油の移動は起こらずにカム位相が保持される。
【００２７】
これら第１，第２ＯＰＡ６１，６２およびＣＴＡ６３の作動により、ロータ２３はハウジング２２に対して図中時計回りに相対回転し、排気カムシャフト５が進角する。なお、ＣＴＡ６３への作動油の供給は、エンジンＥの運転開始時に、ＣＴＡ６３が満たされるまで行われる。また、エンジンＥの通常運転時には電磁シャットバルブ１７に駆動電流が供給されず（作動油供給油路１６ａ，１６ｂが連通され）、オイルポンプ１４からの作動油によって、保持されるとともに、バイパスバルブ３６がフロントプレート２４側に移動して連通油路４３ｃ，４３ｄ間での作動油の流通を遮断する。
【００２８】
（遅角作動）
エンジンＥの運転中に排気カムシャフト５を遅角させる場合、エンジンＥＣＵ７０は、図８に示すように、リニアソレノイド３１によってスプール３９を遅角ポジション（図中、左方）に移動させる。すると、オイルポンプ１４から作動油供給油路１６を経由して供給された作動油は、スプール３９およびＯＰＡ側遅角油路５３，５４を介してＯＰＡ側遅角室４５ｂ，４６ｂに流入し、第１，第２ベーン４１，４２を遅角側に相対回転させる。なお、ＯＰＡ側進角室４５ａ，４６ａ内の作動油は、ＯＰＡ側進角油路５１，５２を介してスプール３９の右方から外部に排出される。
【００２９】
一方、ＣＴＡ６３では、遅角ポジションに移動したスプール３９を介して、第１ＣＴＡ油路５６と中央油路５７とが連通する。そして、排気カムシャフト５に遅角側のカムトルクが作用し、ハウジング２２に対してロータ２３が遅角側に相対回転するごとにリードバルブ２６の第１弁体２６ａが開き、ＣＴＡ側進角室４７ａ内の作動油がＣＴＡ側遅角室４７ｂに流入して第３ベーン４３を遅角側に相対回転させる。また、進角側のカムトルクが作用した場合には、リードバルブ２６の第１，第２弁体２６ａ，２６ｂは閉じ、作動油の移動は起こらずにカム位相が保持される。
【００３０】
（保持作動）
上述した進角作動や遅角作動によって目標とするカム位相が得られると、エンジンＥＣＵ７０は、図９に示すように、リニアソレノイド３１によってスプール３９を保持ポジション（図中、中央）に移動させる。すると、ＯＰＡ側進角室４５ａ，４６ａおよびＯＰＡ側遅角室４５ｂ，４６ｂ内の作動油がスプール３９によって封じ込められ、第１，第２ベーン４１，４２が移動できなくなる。一方、ＣＴＡ６３では、ＣＴＡ側進角室４７ａとＣＴＡ側遅角室４７ｂとの間で作動油が移動できなくなり、第３ベーン４３も移動できなくなる。これら第１，第２ＯＰＡ６１，６２およびＣＴＡ６３の作動により、ロータ２３がハウジング２２に対して相対回転しなくなり、排気カムシャフト５のカム位相が保持される。
【００３１】
＜始動時フェール判定制御＞
エンジンＥＣＵ７０は、イグニッションスイッチがＯＮとなると、図１０のフローチャートおよび図１１のグラフに示す始動時フェール判定制御を実行する。なお、図１１（後述する図１４，図１５，図１７，図１８）のグラフは、カム位相、ＯＮ／ＯＦＦソレノイド９１およびリニアソレノイド３１の駆動デューティの時間的変化を示している。始動時フェール判定制御を開始すると、エンジンＥＣＵ７０は、図１０のステップＳ１でエンジンＥがクランキング中であるか否かを判定し、この判定がＮｏであれば何ら処理を行わずにスタートに戻る。
【００３２】
運転者がイグニッションキーやエンジンスタートボタンを操作してステップＳ１の判定がＹｅｓになると、エンジンＥＣＵ７０は、図１１，図１２に示すように、ステップＳ２でＯＮ／ＯＦＦソレノイド９１をＯＮとし、ステップＳ３でリニアソレノイド３１を所定の駆動デューティ（例えば、２０〜３０％）をもって駆動する。
【００３３】
（シャットバルブフェール判定）
次に、エンジンＥＣＵ７０は、ステップＳ４でＯＮ／ＯＦＦソレノイド９１がフェールしているか否かを判定し、この判定がＹｅｓであればステップＳ５で後述する「ＯＮ／ＯＦＦソレノイドフェール時処理」に移行する。本実施形態の場合、ＯＮ／ＯＦＦソレノイド９１のフェール判定は、クランキング開始から所定時間Ｔｔが経過した後においてもカム位相の変動（オシレーション）が生じているか否かにより行われる。カム位相のオシレーションは、ＯＮ／ＯＦＦソレノイド９１のフェールによってロックピン３３が作動しない場合、ロータ２３とハウジング２２とが始動時カム位相でロックされず、カムトルク変動によって進角側と遅角側との間で交番的に相対回転することによって生じる。なお、所定時間Ｔｔは、エンジンＥのクランキング開始時点でカム位相が最進角側にあった場合においても、始動時カム位相への移行が十分になされる値に設定されている。
【００３４】
（リニアソレノイドフェール判定）
ステップＳ４の判定がＮｏであった場合、エンジンＥＣＵ７０は、ステップＳ６でリニアソレノイド３１がフェールしているか否かを判定し、この判定がＹｅｓであればステップＳ７で後述する「リニアソレノイドフェール時処理」に移行する。本実施形態の場合、このフェール判定は、リード線の断線等によってリニアソレノイド３１への通電が全く行われない、あるいは、リニアソレノイド３１の目標駆動デューティＤｔｇｔと実駆動デューティＤｒｅａｌとの差ΔＤが所定のフェール判定駆動デューティＤｔｈを超えているか否かにより行われる。目標駆動デューティＤｔｇｔに対する実駆動デューティＤｒｅａｌの乖離は、スプール３９が異物を噛み込んだ場合等に生じる。
【００３５】
ステップＳ６の判定もＮｏ（すなわち、ＯＮ／ＯＦＦソレノイド９１とリニアソレノイド３１とがともに正常）であった場合、図１２に示すように、作動油供給油路１６ｂおよび作動油排出路８３がドレイン通路９４に連通するため、ロックピン３３に供給されていた作動油が排出されるとともに、バイパスバルブ３６に供給されていた作動油も排出され、更にＯＰＡ側進角室４５ａ，４６ａ内の作動油がＯＰＡ側進角油路５１，５２および作動油排出路８１〜８３を介してドレイン通路９４に排出される。
【００３６】
これにより、ロックピン３３は、ロックピンスプリング３４によってバックプレート２５側に付勢され、バックプレート２５に形成されたロック孔２５ａに嵌入可能となる。また、ＣＴＡ６３では、バイパスバルブスプリング３７のばね力によってバイパスバルブ３６がバックプレート２５側（図１２中の上方）に移動することで、連通油路４３ｃ，４３ｄとバイパスバルブ３６の連通溝３６ａとを介して、ＣＴＡ側進角室４７ａからＣＴＡ側遅角室４７ｂへの作動油の移動が可能となる。
【００３７】
ＯＰＡ側進角室４５ａ，４６ａから作動油が排出されると、ロータ２３の遅角側への回転抵抗が小さくなる。そのため、エンジンＥのクランキングが開始されると、バイアススプリング２８によって遅角方向に付勢されていることから、図１２に示すように、ロータ２３は、ハウジング２２に対して遅角側に回転する。そして、ロータ２３がハウジング２２に対して最遅角位相まで相対回転すると（始動時カム位相が確立されると）、ロックピンスプリング３４に付勢されたロックピン３３がロック孔２５ａに嵌入し、ロータ２３とハウジング２２とが始動時カム位相でロックされる。
【００３８】
次に、エンジンＥＣＵ７０は、ステップＳ８でエンジンＥが始動（完爆）したか否かを判定し、この判定がＮｏである間はステップＳ８の判定を繰り返す。なお、エンジンＥの始動判定は、エンジン回転速度が所定の完爆判定閾値（例えば、５００ｒｐｍ）に達したか否かをもって行えばよい。
【００３９】
エンジンＥが始動してステップＳ８の判定がＹｅｓになると、エンジンＥＣＵ７０は、ステップＳ９でＯＮ／ＯＦＦソレノイド９１をＯＦＦとし、ステップＳ１０でリニアソレノイド３１の駆動デューティを０％とする。次に、エンジンＥＣＵ７０は、ステップＳ１１でステップＳ１０の処理後に所定の待機時間Ｔｃｄが経過したか否かを判定し、この判定がＮｏである間はステップＳ１１の判定を繰り返す。なお、待機時間Ｔｃｄは、排気側ＶＴＣアクチュエータ２１の正常な作動に要する時間（ＯＮ／ＯＦＦソレノイド９１がＯＦＦされた後、ロックピン３３がロック孔２５ａから抜け出し、排気側ＶＴＣアクチュエータ２１に作動油が満たされるために要する時間）よりも長く設定されている。
【００４０】
待機時間Ｔｃｄが経過してステップＳ１１の判定がＹｅｓになると、エンジンＥＣＵ７０は、ステップＳ１２で前述の通常運転時制御に移行し、目標カム位相に基づくリニアソレノイド３１の駆動制御を開始する。
【００４１】
＜ＯＮ／ＯＦＦソレノイドフェール時処理＞
図１０のステップＳ４の判定がＹｅｓであった場合、エンジンＥＣＵ７０は、図１３のフローチャートおよび図１４，図１５のグラフに示すＯＮ／ＯＦＦソレノイドフェール時処理を実行する。ＯＮ／ＯＦＦソレノイドフェール時処理を開始すると、エンジンＥＣＵ７０は、図１３のステップＳ２１でエンジンＥが始動したか否かを判定し、この判定がＮｏである間はステップＳ２１の判定を繰り返す。この場合、ＯＮ／ＯＦＦソレノイド９１がフェールしているため、ロータ２３とハウジング２２とは、ロックピン３３によって始動時カム位相でロックされることはない。しかしながら、リニアソレノイド３１が遅角ポジションとなるため、排気側ＶＴＣアクチュエータ２１は最遅角位相付近に保持されてエンジンＥの始動が行われる。
【００４２】
エンジンＥが始動してステップＳ２１の判定がＹｅｓになると、エンジンＥＣＵ７０は、ステップＳ２２でＯＮ／ＯＦＦソレノイド９１をＯＦＦとした後、ステップＳ２３でリニアソレノイド３１がフェールしているか否かを判定し、この判定がＹｅｓであればステップＳ２４で両ソレノイド３１，９１のフェールを運転者に知らせる図示しない故障警告灯を点灯する。この場合、図１４に示すように、ＯＮ／ＯＦＦソレノイド９１がＯＦＦ状態で、かつリニアソレノイド３１が非作動状態であるため、排気側ＶＴＣアクチュエータ２１は始動時カム位相のままで保持され、整備工場等への走行は可能となる。なお、ステップＳ２２でＯＮ／ＯＦＦソレノイド９１をＯＦＦとする理由は、通常運転時制御に移行した後に何らかの原因でＯＮ／ＯＦＦソレノイド９１が作動した場合、エンジンＥの運転中において、排気側ＶＴＣアクチュエータ２１が不用意に始動時カム位相でロックされる虞があるためである。
【００４３】
一方、ステップＳ２３の判定がＮｏであった場合、エンジンＥＣＵ７０は、ステップＳ２５でＯＮ／ＯＦＦソレノイド９１のフェールを運転者に知らせる図示しない故障警告灯を点灯した後、ステップＳ２６で通常運転時制御に移行して目標カム位相に基づくリニアソレノイド３１の駆動制御を開始する（図１５参照）。これは、ＯＮ／ＯＦＦソレノイド９１がフェールしていても、エンジンＥが始動しさえすれば、通常の運転制御が実行できるためである。
【００４４】
＜リニアソレノイドフェール時処理＞
図１０のステップＳ６の判定がＹｅｓであった場合、エンジンＥＣＵ７０は、図１６のフローチャートおよび図１７，図１８のグラフに示すリニアソレノイドフェール時処理を実行する。リニアソレノイドフェール時処理を開始すると、エンジンＥＣＵ７０は、図１６のステップＳ３１でリニアソレノイド３１への通電が行われているか否かを判定し、この判定がＮｏであればステップＳ３２でリニアソレノイド３１のフェールを運転者に知らせる図示しない故障警告灯を点灯して処理を終了する。この場合、図１７に示すように、エンジンＥＣＵ７０は、ＯＮ／ＯＦＦソレノイド９１をＯＮとしたまま（すなわち、ロックピン３３によって排気側ＶＴＣアクチュエータ２１を始動時カム位相でロックさせたまま）で保持し、エンジンＥの始動および運転を実行する。この状態では、カム位相が最遅角で固定されるため、整備工場等への走行は可能となる。
【００４５】
ステップＳ３１の判定がＹｅｓであった場合、エンジンＥＣＵ７０は、ステップＳ３３でエンジンＥが始動したか否かを判定し、この判定がＮｏである間はステップＳ３３の判定を繰り返す。この場合も、ＯＮ／ＯＦＦソレノイド９１がＯＮとなっているため、エンジンＥの始動が可能となる。
【００４６】
エンジンＥが始動してステップＳ３３の判定がＹｅｓになると、エンジンＥＣＵ７０は、ステップＳ３４でリニアソレノイド３１を所定時間にわたってクリーニングモードで作動させる。クリーニングモードは、図１８に示すように、リニアソレノイド３１の駆動デューティを０％と１００％との間で交番的に繰り返すモードであり、これにより、スプール３９が噛み込んでいた異物が排除されてリニアソレノイド３１が正常に作動する可能性がある。
【００４７】
次に、エンジンＥＣＵ７０は、ステップＳ３５でリニアソレノイド３１のフェールを再び判定し、この判定がＮｏであれば（すなわち、リニアソレノイド３１のフェールが解消されたら）、ステップＳ３６でＯＮ／ＯＦＦソレノイド９１をＯＦＦとし、ステップＳ３７でリニアソレノイド３１の駆動デューティを０％とする。次に、エンジンＥＣＵ７０は、ステップＳ３８でステップＳ３７の処理後に所定の待機時間Ｔｃｄが経過したか否かを判定し、この判定がＮｏである間はステップＳ３８の判定を繰り返す。
【００４８】
待機時間Ｔｃｄが経過してステップＳ３８の判定がＹｅｓになると、エンジンＥＣＵ７０は、ステップＳ３９で通常運転時制御に移行し、目標カム位相に基づくリニアソレノイド３１の駆動制御を開始する。
【００４９】
一方、ステップＳ３５の判定がＹｅｓであった場合、エンジンＥＣＵ７０は、ステップＳ３２でリニアソレノイド３１のフェールを運転者に知らせる図示しない故障警告灯を点灯し、ＯＮ／ＯＦＦソレノイド９１をＯＮとしたままで保持し、エンジンＥの始動および運転を実行する。
【００５０】
本実施形態では、上述した構成を採用したことにより、特別なセンサを用いることなく排気側ＶＴＣアクチュエータ２１のフェールを検出できるとともに、ＯＮ／ＯＦＦソレノイド９１やリニアソレノイド３１のフェール時においても、運転者がエンジンＥの始動および運転を行って整備工場等に自動車を持ち込むこと等が可能となる。
【００５１】
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、上記実施形態は本発明を直列４気筒ＤＯＨＣガソリンエンジンに適用したものであるが、Ｖ型エンジンやディーゼルエンジン等にも当然に適用可能である。また、上記実施形態では排気側ＶＴＣアクチュエータのフェール判定処理について述べたが、吸気側ＶＴＣアクチュエータのフェール判定処理も同様の方法で行うことが可能である。また、上記実施形態では、ＯＰＡとＣＴＡとが併設されたＶＴＣアクチュエータを用いたが、ＯＰＡのみを有するＶＴＣアクチュエータを採用してもよい。また、実施形態のＣＴＡでは、進角側油圧室および遅角側油圧室をともに第３ベーン室に形成するようにしたが、例えば、進角側油圧室を第２ベーン室に形成し、遅角側油圧室を第３ベーン室に形成するようにしてもよい。また、上記実施形態では、始動時カム位相を最遅角に設定したが、最進角あるいは最遅角と最進角との中間に設定してもよい。その他、ＶＴＣアクチュエータをはじめ、エンジンやＶＬＣ機構の具体的構成等についても、本発明の主旨を逸脱しない範囲であれば適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】実施形態に係るエンジンの要部透視斜視図である。
【図２】実施形態に係るＶＴＣアクチュエータの分解斜視図である。
【図３】実施形態に係るＶＴＣアクチュエータの概略構成図である。
【図４】実施形態に係るバイパスバルブの作動態様を示す断面図である。
【図５】実施形態に係る電磁シャットバルブの作動態様を示す断面図である。
【図６】実施形態に係るエンジンＥＣＵの概略構成を示すブロック図である。
【図７】実施形態に係るＶＴＣアクチュエータの進角作動を示す模式図である。
【図８】実施形態に係るＶＴＣアクチュエータの遅角作動を示す模式図である。
【図９】実施形態に係るＶＴＣアクチュエータの保持作動を示す模式図である。
【図１０】実施形態に係る始動時フェール判定制御の手順を示すフローチャートである。
【図１１】実施形態に係るカム位相や両ソレノイドの駆動デューティの変化を示すグラフである。
【図１２】実施形態に係るＶＴＣアクチュエータの始動時作動を示す模式図である。
【図１３】実施形態に係るＯＮ／ＯＦＦソレノイドフェール時処理の手順を示すフローチャートである。
【図１４】実施形態に係るカム位相や両ソレノイドの駆動デューティの変化を示すグラフである。
【図１５】実施形態に係るカム位相や両ソレノイドの駆動デューティの変化を示すグラフである。
【図１６】実施形態に係るＯＮ／ＯＦＦソレノイドフェール時処理の手順を示すフローチャートである。
【図１７】実施形態に係るカム位相や両ソレノイドの駆動デューティの変化を示すグラフである。
【図１８】実施形態に係るカム位相や両ソレノイドの駆動デューティの変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５３】
５      排気カムシャフト
１０    クランクシャフト
１７    電磁シャットバルブ（作動油給排手段）
２１    排気側ＶＴＣアクチュエータ
２２    ハウジング（第１回転部材）
２３    ロータ（第２回転部材）
２９    スプールバルブ（供給切換手段）
３１    リニアソレノイド
３１    両ソレノイド
３３    ロックピン（カム位相固定手段）
３６    バイパスバルブ（無効化手段）
３６ａ  連通溝
３７    バイパスバルブスプリング（付勢手段）
４５ａ，４６ａ  ＯＰＡ側進角室（進角側油室）
４５ｂ，４６ｂ  ＯＰＡ側遅角室（遅角側油室）
６１    第１ＯＰＡ（油圧アクチュエータ）
６２    第２ＯＰＡ（油圧アクチュエータ）
６３    ＣＴＡ（カムトルクアクチュエータ）
７０    エンジンＥＣＵ
７４    始動時フェール判定制御部（失陥判定手段）
８１〜８３    作動油排出路（作動油排出路）
９１    ＯＮ／ＯＦＦソレノイド（失陥時駆動手段）
Ｅ      エンジン
【図１】
2010133272.tif 000003
【図２】
2010133272.tif 000004
【図３】
2010133272.tif 000005
【図４】
2010133272.tif 000006
【図５】
2010133272.tif 000007
【図６】
2010133272.tif 000008
【図７】
2010133272.tif 000009
【図８】
2010133272.tif 000010
【図９】
2010133272.tif 000011
【図１０】
2010133272.tif 000012
【図１１】
2010133272.tif 000013
【図１２】
2010133272.tif 000014
【図１３】
2010133272.tif 000015
【図１４】
2010133272.tif 000016
【図１５】
2010133272.tif 000017
【図１６】
2010133272.tif 000018
【図１７】
2010133272.tif 000019
【図１８】
2010133272.tif 000020