(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のカムシャフトとクランクシャフトとのうちの一方に連結されるとともに、内部に放射状に形成された仕切壁を有するハウジングと、
前記カムシャフトとクランクシャフトとのうち他方に連結されるとともに、前記ハウジング内部に回動可能に配置され、前記仕切壁によりハウジング内に形成される区画を進角油圧室と遅角油圧室とに区分する放射状ベーンを有するベーン体と、
前記進角油圧室と遅角油圧室とに供給する作動油圧力を制御し前記ベーン体を前記ハウジングに対して相対回転させることによりクランクシャフトとカムシャフトとの相対回転位相を変化させる油圧制御装置と、
前記ベーン体に設けられた保持孔内に保持され、前記油圧室内の圧力が所定の圧力より低いときに前記保持孔から突出してハウジングに設けられた係合孔に係合し、ベーン体をハウジングに対してバルブタイミング最進角位置と最遅角位置との中間位置に係止する中間位置ロックピンと、を備えた内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
前記油圧室内の圧力が前記所定の圧力より高くなったときに前記中間ロックピンを前記係合孔から離脱する方向に押動する係止解除手段と、
前記保持孔と低圧部とを連通し、中間位置ロックピンの係合孔からの離脱動作に伴って排除される保持孔内の作動油を保持孔の外部に排出する溢流通路とを備え、前記溢流通路の前記保持孔への開口面積は中間位置ロックピンが前記中間位置にあるときに最小となるようにされた内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【請求項２】
内燃機関のカムシャフトとクランクシャフトとのうちの一方に連結されるとともに、内部に放射状に形成された仕切壁を有するハウジングと、
前記カムシャフトとクランクシャフトとのうち他方に連結されるとともに、前記ハウジング内部に回動可能に配置され、前記仕切壁によりハウジング内に形成される区画を進角油圧室と遅角油圧室とに区分する放射状ベーンを有するベーン体と、
前記進角油圧室と遅角油圧室とに供給する作動油圧力を制御し前記ベーン体を前記ハウジングに対して相対回転させることによりクランクシャフトとカムシャフトとの相対回転位相を変化させる油圧制御装置と、
前記ベーン体に設けられ、前記油圧室内の圧力が所定の圧力より低いときにベーン体から突出してハウジングに設けられた係合孔に係合し、ベーン体をハウジングに対してバルブタイミング最進角位置と最遅角位置との中間位置に係止する中間位置ロックピンと、を備えた内燃機関のバルブタイミング制御装置において、前記中間位置ロックピンを前記係合孔に向けて弾性的に押圧付勢するバネ手段を備え、該バネ手段は前記中間位置ロックピンが前記係合孔と係合する位置にある時の押圧力が、中間位置ロックピンが前記係合孔から離脱した位置にある時の押圧力より大きい非線形バネ特性を有する内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【請求項３】
前記バネ手段は、前記中間位置ロックピンを押圧付勢する皿バネを備えた請求項２に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【請求項４】
内燃機関のカムシャフトとクランクシャフトとのうちの一方に連結されるとともに、内部に放射状に形成された仕切壁を有するハウジングと、
前記カムシャフトとクランクシャフトとのうち他方に連結されるとともに、前記ハウジング内部に回動可能に配置され、前記仕切壁によりハウジング内に形成される区画を進角油圧室と遅角油圧室とに区分する放射状ベーンを有するベーン体と、
前記進角油圧室と遅角油圧室とに供給する作動油圧力を制御し前記ベーン体を前記ハウジングに対して相対回転させることによりクランクシャフトとカムシャフトとの相対回転位相を変化させる油圧制御装置と、
前記ベーン体に設けられ、前記油圧室内の圧力が所定の圧力より低いときにベーン体から突出してハウジングに設けられた係合孔に係合し、ベーン体をハウジングに対してバルブタイミング最進角位置と最遅角位置との中間位置に係止する中間位置ロックピンと、を備えた内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
更に、前記中間位置ロックピンが前記係合孔と係合した状態と、前記係合孔から離脱した状態とにそれぞれ所定の保持力で前記中間位置ロックピンを機械的に保持する手段を備えた内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【請求項５】
内燃機関のカムシャフトとクランクシャフトとのうちの一方に連結されるとともに、内部に放射状に形成された仕切壁を有するハウジングと、
前記カムシャフトとクランクシャフトとのうち他方に連結されるとともに、前記ハウジング内部に回動可能に配置され、前記仕切壁によりハウジング内に形成される区画を進角油圧室と遅角油圧室とに区分する放射状ベーンを有するベーン体と、
前記進角油圧室と遅角油圧室とに供給する作動油圧力を制御し前記ベーン体を前記ハウジングに対して相対回転させることによりクランクシャフトとカムシャフトとの相対回転位相を変化させる油圧制御装置と、
前記ベーン体に設けられ、前記油圧室内の圧力が所定の圧力より低いときにベーン体から突出してハウジングに設けられた係合孔に係合し、ベーン体をハウジングに対してバルブタイミング最進角位置と最遅角位置との中間位置に係止する中間位置ロックピンと、を備えた内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
前記作動油として内燃機関潤滑油ポンプから機関潤滑系に供給される潤滑油の一部が使用され、
前記油圧制御装置は、機関停止操作開始時から機関停止時までの間に前記ベーン体を前記中間位置まで移動させるように前記油圧室に作動油を供給し、
更に、機関停止操作開始後に潤滑系への潤滑油供給を制限する手段が設けられた、内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【請求項６】
内燃機関のカムシャフトとクランクシャフトとのうちの一方に連結されるとともに、内部に放射状に形成された仕切壁を有するハウジングと、
前記カムシャフトとクランクシャフトとのうち他方に連結されるとともに、前記ハウジング内部に回動可能に配置され、前記仕切壁によりハウジング内に形成される区画を進角油圧室と遅角油圧室とに区分する放射状ベーンを有するベーン体と、
前記進角油圧室と遅角油圧室とに供給する作動油圧力を制御し前記ベーン体を前記ハウジングに対して相対回転させることによりクランクシャフトとカムシャフトとの相対回転位相を変化させる油圧制御装置と、
前記ベーン体に設けられ、前記油圧室内の圧力が所定の圧力より低いときにベーン体から突出してハウジングに設けられた係合孔に係合し、ベーン体をハウジングに対してバルブタイミング最進角位置と最遅角位置との中間位置に係止する中間位置ロックピンと、を備えた内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
更に、機関停止指令入力後所定の遅延時間経過後に機関停止操作を開始する機関制御手段を備え、
前記作動油は内燃機関駆動の油ポンプから油圧制御装置に供給され、
前記油圧制御装置は、機関停止指令入力時から機関停止時までの間に前記ベーン体を前記中間位置まで移動させるように前記油圧室に作動油を供給する、内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【請求項７】
前記機関制御手段は、機関停止指令入力時の機関回転数または作動油温度の少なくとも一方に基づいて前記遅延時間を設定する請求項６に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【請求項８】
前記機関制御手段は、前記機関停止指令入力後前記ベーン体が前記中間位置まで移動した後に機関停止操作を開始する請求項６に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【請求項９】
内燃機関のカムシャフトとクランクシャフトとのうちの一方に連結されるとともに、内部に放射状に形成された仕切壁を有するハウジングと、
前記カムシャフトとクランクシャフトとのうち他方に連結されるとともに、前記ハウジング内部に回動可能に配置され、前記仕切壁によりハウジング内に形成される区画を進角油圧室と遅角油圧室とに区分する放射状ベーンを有するベーン体と、
前記進角油圧室と遅角油圧室とに供給する作動油圧力を制御し前記ベーン体を前記ハウジングに対して相対回転させることによりクランクシャフトとカムシャフトとの相対回転位相を変化させる油圧制御装置と、
前記ベーン体に設けられ、前記油圧室内の圧力が所定の圧力より低いときにベーン体から突出してハウジングに設けられた係合孔に係合し、ベーン体をハウジングに対してバルブタイミング最進角位置と最遅角位置との中間位置に係止する中間位置ロックピンと、を備えた内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
更に、機関吸気通路に配置されたスロットル弁と、該スロットル弁の開度を制御するスロットル弁開度制御手段とを備え、
前記作動油は内燃機関駆動の油ポンプから油圧制御装置に供給され、
前記油圧制御装置は、機関停止操作開始時から機関停止時までの間に前記ベーン体を前記中間位置まで移動させるように前記油圧室に作動油を供給し、
前記スロットル弁開度制御手段は機関停止操作開始時から機関停止時までの間前記スロットル弁開度を全開に保持する、内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【請求項１０】
内燃機関のカムシャフトとクランクシャフトとのうちの一方に連結されるとともに、内部に放射状に形成された仕切壁を有するハウジングと、
前記カムシャフトとクランクシャフトとのうち他方に連結されるとともに、前記ハウジング内部に回動可能に配置され、前記仕切壁によりハウジング内に形成される区画を進角油圧室と遅角油圧室とに区分する放射状ベーンを有するベーン体と、
前記進角油圧室と遅角油圧室とに供給する作動油圧力を制御し前記ベーン体を前記ハウジングに対して相対回転させることによりクランクシャフトとカムシャフトとの相対回転位相を変化させる油圧制御装置と、
前記ベーン体に設けられ、前記油圧室内の圧力が所定の圧力より低いときにベーン体から突出してハウジングに設けられた係合孔に係合し、ベーン体をハウジングに対してバルブタイミング最進角位置と最遅角位置との中間位置に係止する中間位置ロックピンと、を備えた内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
更に、機関への燃料供給を制御する機関制御手段を備え、
前記油圧制御装置は、機関始動操作開始後に前記ベーン体を前記中間位置まで移動させるように前記油圧室に作動油を供給し、
前記機関制御手段は機関始動操作開始後、前記ベーン体が前記中間位置に係止された後機関への燃料供給を開始する、内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【請求項１１】
内燃機関のカムシャフトとクランクシャフトとのうちの一方に連結されるとともに、内部に放射状に形成された仕切壁を有するハウジングと、
前記カムシャフトとクランクシャフトとのうち他方に連結されるとともに、前記ハウジング内部に回動可能に配置され、前記仕切壁によりハウジング内に形成される区画を進角油圧室と遅角油圧室とに区分する放射状ベーンを有するベーン体と、
前記進角油圧室と遅角油圧室とに供給する作動油圧力を制御し前記ベーン体を前記ハウジングに対して相対回転させることによりクランクシャフトとカムシャフトとの相対回転位相を変化させる油圧制御装置と、
前記ベーン体に設けられ、前記油圧室内の圧力が所定の圧力より低いときにベーン体から突出してハウジングに設けられた係合孔に係合し、ベーン体をハウジングに対してバルブタイミング最進角位置と最遅角位置との中間位置に係止する中間位置ロックピンと、を備えた内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
更に、前記中間位置ロックピンの受圧部と前記進角油圧室と遅角油圧室との双方とを接続し、中間位置ロックピンを前記係合孔から離脱する方向に押圧する作動油を供給するロックピンリフト油圧供給通路と、
バルブタイミング変更中に前記中間位置ロックピンが前記係合孔に係合し、ベーン体が誤って中間位置に係止されたことを検出する誤作動検出手段と、を備え、
前記油圧制御装置は、前記誤作動検出手段によりベーン体の誤作動による中間位置への係止が検出されたときに前記進角油圧室と前記遅角油圧室との圧力が略同一となるようにそれぞれの油圧室に作動油を供給する、内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【請求項１２】
内燃機関の吸気カムシャフトとクランクシャフトとのうちの一方に連結されるとともに、内部に放射状に形成された仕切壁を有するハウジングと、
前記吸気カムシャフトとクランクシャフトとのうち他方に連結されるとともに、前記ハウジング内部に回動可能に配置され、前記仕切壁によりハウジング内に形成される区画を進角油圧室と遅角油圧室とに区分する放射状ベーンを有するベーン体と、
前記進角油圧室と遅角油圧室とに供給する作動油圧力を制御し前記ベーン体を前記ハウジングに対して相対回転させることによりクランクシャフトとカムシャフトとの相対回転位相を変化させる油圧制御装置と、
前記ベーン体に設けられ、前記油圧室内の圧力が所定の圧力より低いときにベーン体から突出してハウジングに設けられた係合孔に係合し、ベーン体をハウジングに対して吸気バルブタイミング最進角位置と最遅角位置との中間位置に係止する中間位置ロックピンと、を備えた内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
更に、排気バルブタイミングを機関通常運転時のタイミングと最進角タイミングとの間で変更可能な排気バルブタイミング調節手段と、
吸気バルブタイミング変更中に前記中間位置ロックピンが前記係合孔に係合し、ベーン体が誤って中間位置に係止されたことを検出する誤作動検出手段と、を備え、
前記排気バルブタイミング調節手段は、前記誤作動検出手段によりベーン体の誤作動による中間位置への係止が検出されたときに、排気バルブタイミングを通常運転タイミングから最進角タイミングに変化させる、内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【請求項１３】
内燃機関のカムシャフトとクランクシャフトとのうちの一方に連結されるとともに、内部に放射状に形成された仕切壁を有するハウジングと、
前記カムシャフトとクランクシャフトとのうち他方に連結されるとともに、前記ハウジング内部に回動可能に配置され、前記仕切壁によりハウジング内に形成される区画を進角油圧室と遅角油圧室とに区分する放射状ベーンを有するベーン体と、
前記進角油圧室と遅角油圧室とに供給する作動油圧力を制御し前記ベーン体を前記ハウジングに対して相対回転させることによりクランクシャフトとカムシャフトとの相対回転位相を変化させる油圧制御装置と、
前記ベーン体に設けられ、前記油圧室内の圧力が所定の圧力より低いときにベーン体から突出してハウジングに設けられた係合孔に係合し、ベーン体をハウジングに対してバルブタイミング最進角位置と最遅角位置との中間位置に係止する中間位置ロックピンと、を備えた内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
更に、機関停止操作時に機関停止操作開始から機関停止までの間に前記ベーン体を前記中間位置まで移動させることが可能か否かを機関停止操作開始時の作動油温度と機関回転数とに基づいて判定する判定手段を備え、
前記油圧制御装置は、機関停止操作開始時に前記判定手段によりベーン体の中間位置までの移動が可能と判断された時にのみ機関停止操作開始後に前記ベーン体を前記中間位置まで移動させるように前記油圧室に作動油を供給する、内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【請求項１４】
内燃機関のカムシャフトとクランクシャフトとのうちの一方に連結されるとともに、内部に放射状に形成された仕切壁を有するハウジングと、
前記カムシャフトとクランクシャフトとのうち他方に連結されるとともに、前記ハウジング内部に回動可能に配置され、前記仕切壁によりハウジング内に形成される区画を進角油圧室と遅角油圧室とに区分する放射状ベーンを有するベーン体と、
前記進角油圧室と遅角油圧室とに供給する作動油圧力を制御し前記ベーン体を前記ハウジングに対して相対回転させることによりクランクシャフトとカムシャフトとの相対回転位相を変化させる油圧制御装置と、
前記ベーン体に設けられ、前記油圧室内の圧力が所定の圧力より低いときにベーン体から突出してハウジングに設けられた係合孔に係合し、ベーン体をハウジングに対してバルブタイミング最進角位置と最遅角位置との中間位置に係止する中間位置ロックピンと、を備えた内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
更に、前記ベーン体に設けられ、前記油圧室内の圧力が所定の圧力より低いときにベーン体から突出してハウジングに設けられた最遅角係合孔に係合し、ベーン体をハウジングに対してバルブタイミング最遅角位置に係止する最遅角位置ロックピンと、
機関停止指令入力後所定の遅延時間経過後に機関停止操作を開始する機関制御手段と、
前記ベーン体が前記中間位置に係止されているか否かを判定する判定手段と、を備え、
前記作動油は内燃機関駆動の油ポンプから油圧制御装置に供給され、
前記油圧制御装置は、機関停止指令入力後、前記ベーン体が前記中間位置に移動するように前記油圧室に作動油を供給し、その後前記判定手段により前記ベーン体が中間位置に係止されていないと判定された場合には、前記ベーン体を前記最遅角位置に移動させる、内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【請求項１５】
更に、前記油圧室内の圧力が所定の圧力より低いときに前記ベーン体の移動範囲を前記最遅角位置と前記中間位置との間に制限する手段を備え、
前記油圧制御装置は、機関停止指令入力後、前記ベーン体をまず前記最遅角位置と前記中間位置との間に移動させ、その後前記中間位置への移動を行う、請求項１４に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【請求項１６】
内燃機関のカムシャフトとクランクシャフトとのうちの一方に連結されるとともに、内部に放射状に形成された仕切壁を有するハウジングと、
前記カムシャフトとクランクシャフトとのうち他方に連結されるとともに、前記ハウジング内部に回動可能に配置され、前記仕切壁によりハウジング内に形成される区画を進角油圧室と遅角油圧室とに区分する放射状ベーンを有するベーン体と、
前記進角油圧室と遅角油圧室とに供給する作動油圧力を制御し前記ベーン体を前記ハウジングに対して相対回転させることによりクランクシャフトとカムシャフトとの相対回転位相を変化させる油圧制御装置と、
前記ベーン体に設けられ、前記油圧室内の圧力が所定の圧力より低いときにベーン体から突出してハウジングに設けられた係合孔に係合し、ベーン体をハウジングに対してバルブタイミング最進角位置と最遅角位置との中間位置に係止する中間位置ロックピンと、を備えた内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
更に、機関停止時に前記ベーン体を前記中間位置に移動させる手段と、
機関始動操作開始時に前記中間位置ロックピンが前記係合孔に係合しているか否かを判定する判定手段と、
機関の制御パラメータを決定し機関運転状態を制御する機関制御手段と、を備え、
前記機関制御手段は、機関始動時に前記判定手段により前記中間位置ロックピンが前記係合孔に係合していると判定されたときにのみ、前記中間位置におけるバルブタイミングに対応した制御パラメータを用いて機関始動操作を行う、内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【請求項１７】
更に、前記ベーン体に設けられ、前記油圧室内の圧力が所定の圧力より低いときにベーン体から突出してハウジングに設けられた最遅角係合孔に係合し、ベーン体をハウジングに対してバルブタイミング最遅角位置に係止する最遅角位置ロックピンを備え、
前記機関制御手段は、機関始動時に前記判定手段により前記中間位置ロックピンが前記係合孔に係合していないと判定された時には、前記最遅角位置に対応した制御パラメータを用いて機関始動操作を行う、請求項１６に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関のバルブタイミング制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関のクランクシャフトに連結されたハウジングと、該ハウジング内に回動可能に配置され、ハウジング内に進角油圧室と遅角油圧室とを区画形成する、カムシャフトに連結されたベーン体とを備えた、いわゆるベーン式バルブタイミング制御装置が知られている。ベーン式バルブタイミング制御装置では、上記進角油圧室と遅角油圧室とに作動油を供給することにより、ハウジングとベーン体とを相対的に回動させてクランクシャフトとカムシャフトとの回転位相を変化させて機関のバルブタイミングを変更する。すなわち、進角油圧室に作動油を供給するとともに遅角油圧室から作動油を排出することにより、ベーン体をハウジングに対してバルブタイミングが進角する側に相対回動させ、遅角油圧室に作動油を供給し進角油圧室から作動油を排出することにより、ベーン体をハウジングに対してバルブタイミングが遅角する方向に相対回動させる。また、バルブタイミングを目標値に維持する場合には進角室と油圧室との内部の作動油圧力を同じ圧力に制御することにより、ハウジングとベーン体との相対位置を一定に保持している。
【０００３】
ベーン式バルブタイミング制御装置の例としては、例えば特開平９−６０５０７号公報に記載されたものがある。
同公報のベーン式バルブタイミング制御装置は、機関始動時にベーン体をハウジングに対して機関バルブタイミングが最も遅角する最遅角位置に係止するストッパピストンを備えている。機関始動時等では、油圧室に作動油を供給するオイルポンプの回転が低いため充分な量の作動油を油圧室に供給することができない。このため、クランクシャフトに連結されたハウジングが回転すると、ベーン体は進角油圧室側のハウジング仕切壁に当接した状態で回転するようになる。すなわち、ベーン体には進角油圧室側の仕切壁から直接カムシャフト駆動トルクが伝達され、バルブタイミングは最遅角タイミングとなる。ところが、機関運転中、ベーン体にはカムシャフトを介してバルブの開閉に伴って正負に変動する反力トルクが伝達される。油圧室に充分な圧力の作動油が存在する場合は、この反力トルクによりベーン体が移動することはないが、機関始動時等の油圧がない状態では、ベーン体はバルブ反力トルクにより揺動してしまい仕切壁と衝突、離反を繰り返しながら回転するようになる。このため、ベーン式バルブタイミング制御装置では機関始動時に仕切壁とベーンとの衝突により打音が生じるのみならず、機関始動時のバルブタイミングが一定しない問題が生じる。
【０００４】
上記特開平９−６０５０７号公報のバルブタイミング制御装置では、上記問題を解決するために、機関始動時の油圧室に作動油が充分に供給されない状態ではベーン体をバルブタイミング最遅角位置に固定するようにしている。すなわち、上記公報の装置ではハウジングとベーン体との摺動部の、ベーン体が最遅角位置にある時の位置に係合孔が設けられ、ベーン体には上記係合孔に嵌合するように係合孔に向けてバネ付勢された最遅角ロックピンが設けられている。機関始動時の油圧のない状態でベーン体がハウジング仕切壁に当接して最遅角位置になると最遅角ロックピンがバネに付勢されて係合孔に挿入され、ベーン体はハウジングに対して最遅角位置に係止される。これにより、油圧がない状態でもベーン体の位置が固定されるため、機関始動時の打音やバルブタイミング変動等の問題が防止される。
【０００５】
また、上記ピンの下面には油圧室内の作動油圧力が作用しているため、機関始動後オイルポンプの回転が上昇し油圧室内の作動油圧力が上昇すると最遅角ロックピンは油圧により係合孔から押し出されベーン体の最遅角位置での固定は解除される。
この状態では、油圧室内に充分な圧力の作動油が供給されているため機関運転状態に応じて適切な位置（バルブタイミング）にベーン体を制御することが可能となる。
【０００６】
ところが、上記公報の装置では機関始動時にはベーン体は最遅角位置に係止され、機関は始動時から油圧が充分に上昇するまでの間バルブタイミングが最も遅角した状態で運転されることになる。通常、最遅角バルブタイミングは通常運転時の最適バルブタイミングの範囲から大きく外れているため、バルブタイミングが最も遅角した状態で機関の運転を続けると機関性能や燃費、排気性状の悪化が生じたり、機関の始動性が悪化する問題が生じる。
【０００７】
そこで、本願出願人は、特願平１０−１９１６３号にて機関始動時にバルブタイミングを最遅角状態に固定する代わりに、最進角状態と最遅角状態との中間位置に固定することにより機関始動時及び始動後の機関運転性能を向上させることを提案している。同出願のバルブタイミング制御装置では、油圧が低い状態でベーン体が上記中間位置にあるときにハウジングの係合孔と係合する中間位置ロックピンをベーン体に設け、機関停止時にベーン体を中間位置に係止する用にしている。これにより、機関始動時にはバルブタイミングは中間タイミングに維持されるようになり、機関始動時及び始動後の機関運転性能の低下が防止される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記特願平１０−１９１６３号の装置のようにバルブタイミングを中間位置に固定する中間位置ロックピンを設けた場合には、ロックピンが誤作動すると問題が生じる。
例えば、中間位置は可変バルブタイミング装置では通常のバルブタイミング調整範囲内に入っているため機関運転中のバルブタイミング調整時にベーン体が中間位置を通過する場合がある。作動油の油圧と油温とが充分に高い状態では中間位置ロックピンは油圧室内の油圧に押されベーン体に格納された状態にあるため、ベーン体が中間位置を通過中に中間位置ロックピンと係合孔とが整合しても本来ロックピンと係合孔とが係合することはないはずである。しかし、前述したようにベーン体にはカムシャフトを介して周期的なバルブ反力トルクとして作用しているため、油圧室内の油圧はバルブ反力トルクに応じて上昇と低下とを繰り返している。このため、ベーン体の中間位置通過時に油圧室圧力が低下すると中間位置ロックピンがベーン体から突出して係合孔に係合してしまう可能性がある。一旦中間位置ロックピンが係合孔に係合すると、バルブタイミングは中間位置に固定されてしまいバルブタイミングを運転状態に応じた適切な値に調節することができなくなり、機関性能の悪化が生じる問題がある。
【０００９】
また、機関始動時にベーン体を中間位置に保持するためには予め機関停止時に次回の始動に備えて中間位置ロックピンを係合孔に係合させておく必要がある。この操作は機関停止操作開始（例えばイグニッションキーオフ動作）後に行う必要があるが、通常バルブタイミング制御装置の作動油は潤滑油ポンプから供給される潤滑油が用いられる。また、潤滑油ポンプは機関クランクシャフトから駆動されるため、機関停止操作が開始されると機関回転の低下とともに潤滑油（作動油）圧力と流量は急激に低下する。このため、機関停止前の運転状態によっては機関停止時にベーン体を中間位置まで移動させて係止することができない場合が生じる。ベーン体が中間位置に係止されていない状態で機関が始動されると、機関始動時にはカム反力トルクによりベーン体が最遅角方向に移動してハウジングの仕切壁と衝突、離反を繰り返すようになり、打音の発生等の問題が生じる。
【００１０】
また、機関始動時に中間位置ロックピンが係合孔と係合した状態であっても、機関始動後の作動油圧力の変動で一時的に油圧が上昇したような場合には、全体としてまだ油圧や油温が充分に上昇していないのにロックピンが係合孔から離脱してしまう場合が生じ、上記と同様に打音等の問題が生じる場合がある。
【００１１】
本発明は上記問題に鑑み、中間位置ロックピンを使用する場合にロックピンの誤作動による打音の発生や機関性能の低下を防止可能なバルブタイミング制御装置を提供することを目的としている。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明によれば、内燃機関のカムシャフトとクランクシャフトとのうちの一方に連結されるとともに、内部に放射状に形成された仕切壁を有するハウジングと、前記カムシャフトとクランクシャフトとのうち他方に連結されるとともに、前記ハウジング内部に回動可能に配置され、前記仕切壁によりハウジング内に形成される区画を進角油圧室と遅角油圧室とに区分する放射状ベーンを有するベーン体と、前記進角油圧室と遅角油圧室とに供給する作動油圧力を制御し前記ベーン体を前記ハウジングに対して相対回転させることによりクランクシャフトとカムシャフトとの相対回転位相を変化させる油圧制御装置と、前記ベーン体に設けられた保持孔内に保持され、前記油圧室内の圧力が所定の圧力より低いときに前記保持孔から突出してハウジングに設けられた係合孔に係合し、ベーン体をハウジングに対してバルブタイミング最進角位置と最遅角位置との中間位置に係止する中間位置ロックピンと、を備えた内燃機関のバルブタイミング制御装置において、前記油圧室内の圧力が前記所定の圧力より高くなったときに前記中間ロックピンを前記係合孔から離脱する方向に押動する係止解除手段と、前記保持孔と低圧部とを連通し、中間位置ロックピンの係合孔からの離脱動作に伴って排除される保持孔内の作動油を保持孔の外部に排出する溢流通路とを備え、前記溢流通路の前記保持孔への開口面積は中間位置ロックピンが前記中間位置にあるときに最小となるようにされた内燃機関のバルブタイミング制御装置が提供される。
【００１７】
すなわち、請求項１の発明では溢流通路の保持孔への開口面積は中間位置ロックピンが中間位置にあるときに最小となるようにされている。中間位置ロックピンが係合孔から離脱する際には、離脱動作に伴って保持孔内に充満した作動油が溢流通路を通って外部に排出されるが、溢流通路の開口部はベーン体が中間位置あるときに最小となる。このため、機関始動時等油温が低い状態では保持孔内の作動油が開口部から溢流通路に流入するのに大きな抵抗が発生する。従って、油温が低い場合には中間位置ロックピンが係合孔から離脱する際に比較的大きな抵抗が生じるようになり、係止状態の中間位置ロックピンが誤作動により係合孔から離脱することが防止される。
【００２２】
請求項２に記載の発明によれば、内燃機関のカムシャフトとクランクシャフトとのうちの一方に連結されるとともに、内部に放射状に形成された仕切壁を有するハウジングと、前記カムシャフトとクランクシャフトとのうち他方に連結されるとともに、前記ハウジング内部に回動可能に配置され、前記仕切壁によりハウジング内に形成される区画を進角油圧室と遅角油圧室とに区分する放射状ベーンを有するベーン体と、前記進角油圧室と遅角油圧室とに供給する作動油圧力を制御し前記ベーン体を前記ハウジングに対して相対回転させることによりクランクシャフトとカムシャフトとの相対回転位相を変化させる油圧制御装置と、前記ベーン体に設けられ、前記油圧室内の圧力が所定の圧力より低いときにベーン体から突出してハウジングに設けられた係合孔に係合し、ベーン体をハウジングに対してバルブタイミング最進角位置と最遅角位置との中間位置に係止する中間位置ロックピンと、を備えた内燃機関のバルブタイミング制御装置において、前記中間位置ロックピンを前記係合孔に向けて弾性的に押圧付勢するバネ手段を備え、該バネ手段は前記中間位置ロックピンが前記係合孔と係合する位置にある時の押圧力が、中間位置ロックピンが前記係合孔から離脱した位置にある時の押圧力より大きい非線形バネ特性を有する内燃機関のバルブタイミング制御装置が提供される。
【００２３】
すなわち、請求項２の発明では中間位置ロックピンをロック位置（係合孔と係合する位置）に弾性的に押圧するバネ手段は中間位置ロックピンがロック位置にある時には押圧力が大きく、中間位置ロックピンがロック解除位置（係合孔から離脱した位置）にある時には押圧力が小さくなる非線形バネ特性を有している。
通常の線形バネ特性を有する圧縮バネをバネ手段として使用すると中間位置ロックピンのロック位置ではバネが伸びた状態であるため押圧力は小さく、ロック解除位置ではバネが圧縮された状態となるため押圧力は大きくなる。このため、機関始動時等に作動油圧力が変動して瞬間的にバネの押圧力をこえたときに中間位置ロックピンのロックが解除される可能性がある。また、これを防止するためにロック位置でのバネの押圧力を大きく設定すると、中間位置ロックピンのロック解除位置では更にバネ押圧力が大きくなってしまい、ロック解除状態では油圧の変動に対して中間位置ロックピンの動作が敏感になり、油圧が僅かに低下しただけで中間位置ロックピンがロック位置に移動してしまう場合が生じる。本発明では、非線形バネ特性を有するバネ手段を用いたことにより、ロック位置ではバネ押圧力を大きく、ロック解除位置では小さく設定することが可能となる。これにより、ロック状態では油圧が変動により多少増大しても確実にロック状態が維持され、ロック解除状態では油圧が変動により多少低下しても確実にロック解除状態が維持されるようになり、中間位置ロックピンの誤作動が防止される。
【００２４】
請求項３に記載の発明によれば、前記バネ手段は、前記中間位置ロックピンを押圧付勢する皿バネを備えた請求項２に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置が提供される。
【００２５】
すなわち、請求項３の発明では請求項２のバネ手段は皿バネとされる。周知のように、皿バネは比較的容易に所望の非線形バネ特性を設定することが可能である。このため、本発明ではバネ手段に容易に所望の非線形バネ特性を付与することが可能となる。
【００２６】
請求項４に記載の発明によれば、内燃機関のカムシャフトとクランクシャフトとのうちの一方に連結されるとともに、内部に放射状に形成された仕切壁を有するハウジングと、前記カムシャフトとクランクシャフトとのうち他方に連結されるとともに、前記ハウジング内部に回動可能に配置され、前記仕切壁によりハウジング内に形成される区画を進角油圧室と遅角油圧室とに区分する放射状ベーンを有するベーン体と、前記進角油圧室と遅角油圧室とに供給する作動油圧力を制御し前記ベーン体を前記ハウジングに対して相対回転させることによりクランクシャフトとカムシャフトとの相対回転位相を変化させる油圧制御装置と、前記ベーン体に設けられ、前記油圧室内の圧力が所定の圧力より低いときにベーン体から突出してハウジングに設けられた係合孔に係合し、ベーン体をハウジングに対してバルブタイミング最進角位置と最遅角位置との中間位置に係止する中間位置ロックピンと、を備えた内燃機関のバルブタイミング制御装置において、更に、前記中間位置ロックピンが前記係合孔と係合した状態と、前記係合孔から離脱した状態とにそれぞれ所定の保持力で前記中間位置ロックピンを機械的に保持する手段を備えた内燃機関のバルブタイミング制御装置が提供される。
【００２７】
すなわち、請求項４に記載の発明では中間位置ロックピンがロック位置にあるときと、ロック解除位置にあるときに所定の保持力で中間位置ロックピンを機械的に保持する手段が設けられている。このため、一旦中間位置ロックピンがロック位置またはロック解除位置に移動すると、上記機械的保持力を越える大きな油圧変動が生じない限り中間位置ロックピンが動作しなくなるため、油圧の変動による中間位置ロックピンの誤作動が防止される。なお、中間位置ロックピンを機械的に保持する手段としては、例えば中間位置ロックピン側面に円周溝を設け、ベーン体のロックピン保持孔とハウジングの係合孔内壁に中間位置ロックピン側面に向けてバネ付勢される係止ボールを配置して、係止ボールと円周溝との係合により機械的に中間位置ロックピンを保持するものを使用することができる。
【００３４】
請求項５に記載の発明によれば、内燃機関のカムシャフトとクランクシャフトとのうちの一方に連結されるとともに、内部に放射状に形成された仕切壁を有するハウジングと、前記カムシャフトとクランクシャフトとのうち他方に連結されるとともに、前記ハウジング内部に回動可能に配置され、前記仕切壁によりハウジング内に形成される区画を進角油圧室と遅角油圧室とに区分する放射状ベーンを有するベーン体と、前記進角油圧室と遅角油圧室とに供給する作動油圧力を制御し前記ベーン体を前記ハウジングに対して相対回転させることによりクランクシャフトとカムシャフトとの相対回転位相を変化させる油圧制御装置と、前記ベーン体に設けられ、前記油圧室内の圧力が所定の圧力より低いときにベーン体から突出してハウジングに設けられた係合孔に係合し、ベーン体をハウジングに対してバルブタイミング最進角位置と最遅角位置との中間位置に係止する中間位置ロックピンと、を備えた内燃機関のバルブタイミング制御装置において、前記作動油として内燃機関潤滑油ポンプから機関潤滑系に供給される潤滑油の一部が使用され、前記油圧制御装置は、機関停止操作開始時から機関停止時までの間に前記ベーン体を前記中間位置まで移動させるように前記油圧室に作動油を供給し、更に、機関停止後に潤滑系への潤滑油供給を制限する手段が設けられた、内燃機関のバルブタイミング制御装置が提供される。
【００３５】
すなわち、請求項５の発明では、機関潤滑系に潤滑油ポンプから供給される潤滑油の一部が作動油として使用される。機関停止操作が開始されると機関回転数の低下に伴って潤滑油ポンプからの潤滑油吐出量も低下する。このため、油圧制御装置への作動油（潤滑油）供給量も低下して機関停止時にベーン体を中間位置まで移動させるだけの油圧と油量が得られない場合が生じる。本発明では、機関停止操作開始後に機関の潤滑系への潤滑油供給を制限し、機関潤滑系への潤滑油供給量を低減することにより油圧制御装置への作動油（潤滑油）供給量の大幅な低下を抑制する。これにより機関停止時に確実にベーン体を中間位置に移動させて中間位置ロックピンをロック状態にすることが可能となる。
【００３６】
請求項６に記載の発明によれば、内燃機関のカムシャフトとクランクシャフトとのうちの一方に連結されるとともに、内部に放射状に形成された仕切壁を有するハウジングと、前記カムシャフトとクランクシャフトとのうち他方に連結されるとともに、前記ハウジング内部に回動可能に配置され、前記仕切壁によりハウジング内に形成される区画を進角油圧室と遅角油圧室とに区分する放射状ベーンを有するベーン体と、前記進角油圧室と遅角油圧室とに供給する作動油圧力を制御し前記ベーン体を前記ハウジングに対して相対回転させることによりクランクシャフトとカムシャフトとの相対回転位相を変化させる油圧制御装置と、前記ベーン体に設けられ、前記油圧室内の圧力が所定の圧力より低いときにベーン体から突出してハウジングに設けられた係合孔に係合し、ベーン体をハウジングに対してバルブタイミング最進角位置と最遅角位置との中間位置に係止する中間位置ロックピンと、を備えた内燃機関のバルブタイミング制御装置において、更に、機関停止指令入力後所定の遅延時間経過後に機関停止操作を開始する機関制御手段を備え、前記作動油は内燃機関駆動の油ポンプから油圧制御装置に供給され、前記油圧制御装置は、機関停止指令入力時から機関停止時までの間に前記ベーン体を前記中間位置まで移動させるように前記油圧室に作動油を供給する、内燃機関のバルブタイミング制御装置が提供される。
【００３７】
すなわち、請求項６の発明では機関停止指令（例えばイグニッションキーオフ）後直ちに機関の停止操作を行わず、所定の遅延時間の間機関の運転を継続した後停止を行うとともに、ベーン体を中間位置まで移動させる。これにより、機関停止指令後も所定の時間油ポンプからの作動油供給量は低下せず、確実にベーン体を中間位置に移動させることが可能となる。
【００３８】
請求項７に記載の発明によれば、前記機関制御手段は、機関停止指令入力時の機関回転数または作動油温度の少なくとも一方に基づいて前記遅延時間を設定する請求項６に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置が提供される。
【００３９】
すなわち、請求項７に記載の発明では、請求項６の遅延時間は機関停止指令入力時の機関回転数または作動油温度の少なくとも一方に基づいて決定される。ベーン体を中間位置まで移動させるのに要する時間は機関回転数（すなわち、ポンプ吐出圧力と吐出量）と油温（すなわち、作動油の粘度）に応じて変化する。例えば機関回転数が高い場合には油ポンプの回転数も高く、作動油の油圧が高く作動油供給量も大きくなっている。このため、機関回転数が高い場合には機関回転数が低い場合よりも短時間でベーン体を中間位置まで移動させることができる。また、油温が高い場合には作動油粘度が低くなるため作動油の流動が良好になり各クリアランス部からのリーク量が増大する。このため、油温が高い場合には油温が低い場合に較べてベーン体を中間位置まで移動させるために多くの作動油を供給する必要がある。本発明では、機関停止指令入力時の機関回転数と油温とに基づいて停止遅延時間を決定するため、機関停止時に確実にベーン体を中間位置にロックすることができるとともに、遅延時間を機関回転数、油温に応じて必要最小限に抑えることが可能となる。
【００４０】
請求項８に記載の発明によれば、前記機関制御手段は、前記機関停止指令入力後前記ベーン体が前記中間位置まで移動した後に機関停止操作を開始する請求項６に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置が提供される。
【００４１】
すなわち、請求項８ではベーン体を中間位置まで移動させた後に機関停止操作が開始される。このため、機関停止時に確実にベーン体を中間位置にロックすることが可能となる。
【００４２】
請求項９に記載の発明によれば、内燃機関のカムシャフトとクランクシャフトとのうちの一方に連結されるとともに、内部に放射状に形成された仕切壁を有するハウジングと、前記カムシャフトとクランクシャフトとのうち他方に連結されるとともに、前記ハウジング内部に回動可能に配置され、前記仕切壁によりハウジング内に形成される区画を進角油圧室と遅角油圧室とに区分する放射状ベーンを有するベーン体と、前記進角油圧室と遅角油圧室とに供給する作動油圧力を制御し前記ベーン体を前記ハウジングに対して相対回転させることによりクランクシャフトとカムシャフトとの相対回転位相を変化させる油圧制御装置と、前記ベーン体に設けられ、前記油圧室内の圧力が所定の圧力より低いときにベーン体から突出してハウジングに設けられた係合孔に係合し、ベーン体をハウジングに対してバルブタイミング最進角位置と最遅角位置との中間位置に係止する中間位置ロックピンと、を備えた内燃機関のバルブタイミング制御装置において、更に、機関吸気通路に配置されたスロットル弁と、該スロットル弁の開度を制御するスロットル弁開度制御手段とを備え、前記作動油は内燃機関駆動の油ポンプから油圧制御装置に供給され、前記油圧制御装置は、機関停止操作開始時から機関停止時までの間に前記ベーン体を前記中間位置まで移動させるように前記油圧室に作動油を供給し、前記スロットル弁開度制御手段は機関停止操作開始時から機関停止時までの間前記スロットル弁開度を全開に保持する、内燃機関のバルブタイミング制御装置が提供される。
【００４３】
すなわち、請求項９の発明では機関停止操作開始後スロットル弁は全開に維持される。機関駆動の油ポンプから作動油を供給してベーン体を移動させる場合には、機関が停止してしまうと作動油が全く供給されなくなりベーン体を移動させることはできなくなる。このため、機関停止操作開始から機関が完全に停止するまでの惰性回転の時間が短いと、機関停止操作開始後にベーン体を中間位置まで移動させることができなくなる可能性がある。本発明では、機関停止操作開始後スロットル弁開度を全開に維持するようにしたことにより、停止操作開始後の機関のポンピングロスは大幅に低減する。このため、機関停止後の惰性回転中の抵抗が低減され惰性回転時間が延長される。
【００４４】
請求項１０に記載の発明によれば、内燃機関のカムシャフトとクランクシャフトとのうちの一方に連結されるとともに、内部に放射状に形成された仕切壁を有するハウジングと、前記カムシャフトとクランクシャフトとのうち他方に連結されるとともに、前記ハウジング内部に回動可能に配置され、前記仕切壁によりハウジング内に形成される区画を進角油圧室と遅角油圧室とに区分する放射状ベーンを有するベーン体と、前記進角油圧室と遅角油圧室とに供給する作動油圧力を制御し前記ベーン体を前記ハウジングに対して相対回転させることによりクランクシャフトとカムシャフトとの相対回転位相を変化させる油圧制御装置と、前記ベーン体に設けられ、前記油圧室内の圧力が所定の圧力より低いときにベーン体から突出してハウジングに設けられた係合孔に係合し、ベーン体をハウジングに対してバルブタイミング最進角位置と最遅角位置との中間位置に係止する中間位置ロックピンと、を備えた内燃機関のバルブタイミング制御装置において、更に、機関への燃料供給を制御する機関制御手段を備え、前記油圧制御装置は、機関始動操作開始後に前記ベーン体を前記中間位置まで移動させるように前記油圧室に作動油を供給し、前記機関制御手段は機関始動操作開始後、前記ベーン体が前記中間位置に係止された後機関への燃料供給を開始する、内燃機関のバルブタイミング制御装置が提供される。
【００４５】
すなわち、請求項１０の発明では機関始動操作（例えばクランキング）開始後にベーン体を中間位置に移動させ、ロックする。この場合、機関始動操作が開始されてベーン体が中間位置にロックされるまでは機関バルブタイミングは一定しないため、燃料噴射量等の機関制御パラメータを始動に最適な値に調節することが困難となり、機関の始動性が悪化する場合がある。本発明では、機関始動操作後、ベーン体が中間位置にロックされた後に機関への燃料供給を開始するため、燃料供給量を中間バルブタイミングに最適な値に固定することが可能となり機関の始動性が向上する。
【００４６】
請求項１１に記載の発明によれば、内燃機関のカムシャフトとクランクシャフトとのうちの一方に連結されるとともに、内部に放射状に形成された仕切壁を有するハウジングと、前記カムシャフトとクランクシャフトとのうち他方に連結されるとともに、前記ハウジング内部に回動可能に配置され、前記仕切壁によりハウジング内に形成される区画を進角油圧室と遅角油圧室とに区分する放射状ベーンを有するベーン体と、前記進角油圧室と遅角油圧室とに供給する作動油圧力を制御し前記ベーン体を前記ハウジングに対して相対回転させることによりクランクシャフトとカムシャフトとの相対回転位相を変化させる油圧制御装置と、前記ベーン体に設けられ、前記油圧室内の圧力が所定の圧力より低いときにベーン体から突出してハウジングに設けられた係合孔に係合し、ベーン体をハウジングに対してバルブタイミング最進角位置と最遅角位置との中間位置に係止する中間位置ロックピンと、を備えた内燃機関のバルブタイミング制御装置において、更に、前記中間位置ロックピンの受圧部と前記進角油圧室と遅角油圧室との双方とを接続し、中間位置ロックピンを前記係合孔から離脱する方向に押圧する作動油を供給するロックピンリフト油圧供給通路と、バルブタイミング変更中に前記中間位置ロックピンが前記係合孔に係合し、ベーン体が誤って中間位置に係止されたことを検出する誤作動検出手段と、を備え、前記油圧制御装置は、前記誤作動検出手段によりベーン体の誤作動による中間位置への係止が検出されたときに前記進角油圧室と前記遅角油圧室との圧力が略同一となるようにそれぞれの油圧室に作動油を供給する、内燃機関のバルブタイミング制御装置が提供される。
【００４７】
すなわち、請求項１１の発明では機関の通常運転時に中間位置ロックピンが誤作動した場合には、進角油圧室と遅角油圧室との双方の油圧を略同一にする。機関通常運転時のバルブタイミング調節中にベーン体が中間位置に係止されると、目標バルブタイミングと実際のバルブタイミングとの間には差が生じたままになるため、油圧制御装置はベーン体を目標位置に移動させようとして駆動側の油圧室の油圧を増大させる。このため、中間位置ロックピンの側面が係合孔壁面に強い力で押しつけられるようになる。このため、例えばロックピンリフト油圧が一時的に低下して中間位置ロックピンがロックしたような場合にロックピンリフト油圧が回復してもロックピンと係合孔壁面との摩擦により中間位置ロックピンのロックを解除することができなくなる場合がある。本発明では、中間位置ロックピンの誤作動によるベーン体の中間位置へのロックが検出された場合には、進角油圧室と遅角油圧室との圧力を略同一に調整する。これにより、中間位置ロックピンを係合孔壁面に押しつける力が低減されロックピンがロック解除位置に移動し易くなるとともに、ロックピンリフト油圧供給通路には両方の油圧室からリフト油圧が供給されるようになるため、誤作動によるロックが確実に解除される。
【００４８】
請求項１２に記載の発明によれば、内燃機関の吸気カムシャフトとクランクシャフトとのうちの一方に連結されるとともに、内部に放射状に形成された仕切壁を有するハウジングと、前記吸気カムシャフトとクランクシャフトとのうち他方に連結されるとともに、前記ハウジング内部に回動可能に配置され、前記仕切壁によりハウジング内に形成される区画を進角油圧室と遅角油圧室とに区分する放射状ベーンを有するベーン体と、前記進角油圧室と遅角油圧室とに供給する作動油圧力を制御し前記ベーン体を前記ハウジングに対して相対回転させることによりクランクシャフトとカムシャフトとの相対回転位相を変化させる油圧制御装置と、前記ベーン体に設けられ、前記油圧室内の圧力が所定の圧力より低いときにベーン体から突出してハウジングに設けられた係合孔に係合し、ベーン体をハウジングに対して吸気バルブタイミング最進角位置と最遅角位置との中間位置に係止する中間位置ロックピンと、を備えた内燃機関のバルブタイミング制御装置において、更に、排気バルブタイミングを機関通常運転時のタイミングと最進角タイミングとの間で変更可能な排気バルブタイミング調節手段と、吸気バルブタイミング変更中に前記中間位置ロックピンが前記係合孔に係合し、ベーン体が誤って中間位置に係止されたことを検出する誤作動検出手段と、を備え、前記排気バルブタイミング調節手段は、前記誤作動検出手段によりベーン体の誤作動による中間位置への係止が検出されたときに、排気バルブタイミングを通常運転タイミングから最進角タイミングに変化させる、内燃機関のバルブタイミング制御装置が提供される。
【００４９】
すなわち、請求項１２の発明では吸気バルブタイミングと排気バルブタイミングとの両方を変更可能なバルブタイミング制御装置が使用される。また、中間位置ロックピンが誤作動して吸気バルブタイミング変更中に中間位置にロックされてしまった場合には、排気バルブタイミングが最進角側に変更される。吸気バルブタイミングが中間位置にロックされると、通常の排気バルブタイミング（例えば排気バルブタイミングが固定された機関の排気バルブタイミング）ではバルブオーバラップ量が比較的多くなり、燃焼室内に残留する既燃ガス量が増大するため運転条件によっては燃焼が不安定になる場合がある。本発明では、吸気バルブタイミングが中間バルブタイミングにロックした場合には排気バルブタイミングを最進角バルブタイミングにすることによりバルブオーバラップ量を低減するようにしている。これにより、全運転条件下で残留既燃ガス量の増大による燃焼の不安定が生じることが防止される。なお、本発明では排気側のバルブタイミング変更は中間位置ロックピンの誤作動が生じていない場合には上記通常の排気バルブタイミングに固定し、誤作動が生じた場合のみ最進角バルブタイミングに変更するようにしても良い。
【００５０】
請求項１３に記載の発明によれば、内燃機関のカムシャフトとクランクシャフトとのうちの一方に連結されるとともに、内部に放射状に形成された仕切壁を有するハウジングと、前記カムシャフトとクランクシャフトとのうち他方に連結されるとともに、前記ハウジング内部に回動可能に配置され、前記仕切壁によりハウジング内に形成される区画を進角油圧室と遅角油圧室とに区分する放射状ベーンを有するベーン体と、前記進角油圧室と遅角油圧室とに供給する作動油圧力を制御し前記ベーン体を前記ハウジングに対して相対回転させることによりクランクシャフトとカムシャフトとの相対回転位相を変化させる油圧制御装置と、前記ベーン体に設けられ、前記油圧室内の圧力が所定の圧力より低いときにベーン体から突出してハウジングに設けられた係合孔に係合し、ベーン体をハウジングに対してバルブタイミング最進角位置と最遅角位置との中間位置に係止する中間位置ロックピンと、を備えた内燃機関のバルブタイミング制御装置において、更に、機関停止操作時に機関停止操作開始から機関停止までの間に前記ベーン体を前記中間位置まで移動させることが可能か否かを機関停止操作開始時の作動油温度と機関回転数とに基づいて判定する判定手段を備え、前記油圧制御装置は、機関停止操作開始時に前記判定手段によりベーン体の中間位置までの移動が可能と判断された時にのみ機関停止操作開始後に前記ベーン体を前記中間位置まで移動させるように前記油圧室に作動油を供給する、内燃機関のバルブタイミング制御装置が提供される。
【００５１】
すなわち、請求項１３の発明では機関停止操作開始時の作動油温度と機関回転数とに基づいて機関が停止するまでにベーン体を中間位置まで移動させることが可能か否かを判定するとともに、中間位置まで移動させることができない場合には、中間位置への移動を行わない。これにより、ベーン体はカム駆動の反力により機関停止までに最遅角位置に移動するため次回の始動時にはバルブタイミングは最遅角バルブタイミングになる。これにより、ベーン体が中間位置への移動の途中で停止してしまうことがないため、中間位置への移動ができなかった場合でも次回の機関始動時にはバルブタイミングを最遅角バルブタイミングとすることができ、一定しないバルブタイミングで機関を始動することがなくなる。
【００５２】
請求項１４に記載の発明によれば、内燃機関のカムシャフトとクランクシャフトとのうちの一方に連結されるとともに、内部に放射状に形成された仕切壁を有するハウジングと、前記カムシャフトとクランクシャフトとのうち他方に連結されるとともに、前記ハウジング内部に回動可能に配置され、前記仕切壁によりハウジング内に形成される区画を進角油圧室と遅角油圧室とに区分する放射状ベーンを有するベーン体と、前記進角油圧室と遅角油圧室とに供給する作動油圧力を制御し前記ベーン体を前記ハウジングに対して相対回転させることによりクランクシャフトとカムシャフトとの相対回転位相を変化させる油圧制御装置と、前記ベーン体に設けられ、前記油圧室内の圧力が所定の圧力より低いときにベーン体から突出してハウジングに設けられた係合孔に係合し、ベーン体をハウジングに対してバルブタイミング最進角位置と最遅角位置との中間位置に係止する中間位置ロックピンと、を備えた内燃機関のバルブタイミング制御装置において、更に、前記ベーン体に設けられ、前記油圧室内の圧力が所定の圧力より低いときにベーン体から突出してハウジングに設けられた最遅角係合孔に係合し、ベーン体をハウジングに対してバルブタイミング最遅角位置に係止する最遅角位置ロックピンと、機関停止指令入力後所定の遅延時間経過後に機関停止操作を開始する機関制御手段と、前記ベーン体が前記中間位置に係止されているか否かを判定する判定手段と、を備え、前記作動油は内燃機関駆動の油ポンプから油圧制御装置に供給され、前記油圧制御装置は、機関停止指令入力後、前記ベーン体が前記中間位置に移動するように前記油圧室に作動油を供給し、その後前記判定手段により前記ベーン体が中間位置に係止されていないと判定された場合には、前記ベーン体を前記最遅角位置に移動させる、内燃機関のバルブタイミング制御装置が提供される。
【００５３】
すなわち、請求項１４の発明では機関停止を遅延させてベーン体を中間位置に移動させるとともに、実際にベーン体が中間位置にロックされたか否かを、例えば実際のバルブタイミングに基づいて判定する。そして、ベーン体が中間位置にロックされていない場合には、次にベーン体を最遅角位置まで移動させる。本発明では、ベーン体を最遅角位置にロックする最遅角位置ロックピンが設けられているため、これによりベーン体の中間位置ロックが失敗した場合でもベーン体は確実に最遅角位置にロックされるようになる。このため、本発明では、機関始動時のバルブタイミングは中間バルブタイミングと最遅角バルブタイミングとのいずれか一方に確実に固定されるようになる。
【００５４】
請求項１５に記載の発明によれば、更に、前記油圧室内の圧力が所定の圧力より低いときに前記ベーン体の移動範囲を前記最遅角位置と前記中間位置との間に制限する手段を備え、前記油圧制御装置は、機関停止指令入力後、前記ベーン体をまず前記最遅角位置と前記中間位置との間に移動させ、その後前記中間位置への移動を行う、請求項１４に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置が提供される。
【００５５】
すなわち、請求項１５の発明では機関停止を遅延させるとともに、まずベーン体を中間位置と最遅角位置との間まで移動させる。これにより、遅延時間が経過して機関停止操作が行われ油圧が低下するとベーン体の移動範囲は中間位置と最遅角位置との間に制限される。この状態では、進角側油圧室の油圧を上昇させベーン体を制限範囲の中で最も進角側に移動させるだけでベーン体は中間位置に保持されることになる。このため、ベーン体を中間位置に正確に移動させるために進角油圧室と遅角油圧室との油圧を精密に制御する必要がなくなり、短時間でベーン体を中間位置に到達させて中間位置ロックピンをロックさせることができるようになる。
【００５６】
請求項１６に記載の発明によれば、内燃機関のカムシャフトとクランクシャフトとのうちの一方に連結されるとともに、内部に放射状に形成された仕切壁を有するハウジングと、前記カムシャフトとクランクシャフトとのうち他方に連結されるとともに、前記ハウジング内部に回動可能に配置され、前記仕切壁によりハウジング内に形成される区画を進角油圧室と遅角油圧室とに区分する放射状ベーンを有するベーン体と、前記進角油圧室と遅角油圧室とに供給する作動油圧力を制御し前記ベーン体を前記ハウジングに対して相対回転させることによりクランクシャフトとカムシャフトとの相対回転位相を変化させる油圧制御装置と、前記ベーン体に設けられ、前記油圧室内の圧力が所定の圧力より低いときにベーン体から突出してハウジングに設けられた係合孔に係合し、ベーン体をハウジングに対してバルブタイミング最進角位置と最遅角位置との中間位置に係止する中間位置ロックピンと、を備えた内燃機関のバルブタイミング制御装置において、更に、機関停止時に前記ベーン体を前記中間位置に移動させる手段と、機関始動操作開始時に前記中間位置ロックピンが前記係合孔に係合しているか否かを判定する判定手段と、機関の制御パラメータを決定し機関運転状態を制御する機関制御手段と、を備え、前記機関制御手段は、機関始動時に前記判定手段により前記中間位置ロックピンが前記係合孔に係合していると判定されたときにのみ、前記中間位置におけるバルブタイミングに対応した制御パラメータを用いて機関始動操作を行う、内燃機関のバルブタイミング制御装置が提供される。
【００５７】
すなわち、請求項１６の発明では機関始動操作開始時にベーン体が中間位置にロックされているか否かを判定するとともに、中間位置にロックされている場合にのみ中間バルブタイミングに対応した点火時期、燃料噴射量等の制御パラメータの値を設定する。また、ベーン体が中間位置にロックされていない場合にはベーン体の実際の位置に応じた点火時期制御を行う。これにより、実際には機関が中間バルブタイミングで始動されていないのに制御パラメータの値が中間バルブタイミングに対応した値に設定されてしまい、機関始動性の悪化や始動後の機関性能の低下が生じることが防止される。
【００５８】
請求項１７に記載の発明によれば、更に、前記ベーン体に設けられ、前記油圧室内の圧力が所定の圧力より低いときにベーン体から突出してハウジングに設けられた最遅角係合孔に係合し、ベーン体をハウジングに対してバルブタイミング最遅角位置に係止する最遅角位置ロックピンを備え、前記機関制御手段は、機関始動時に前記判定手段により前記中間位置ロックピンが前記係合孔に係合していないと判定された時には、前記最遅角位置に対応した制御パラメータを用いて機関始動操作を行う、請求項１６に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置が提供される。
【００５９】
すなわち、請求項１７の発明では機関始動時にベーン体が中間位置にロックされている場合には中間バルブタイミングに対応した制御パラメータの値で始動操作が行われ、中間位置にロックされていない場合には最遅角バルブタイミングに対応した制御パラメータの値で始動操作が行われる。機関始動時にベーン体が中間位置にロックされていない場合には、ベーン体はカム駆動反力により最遅角位置に移動し、最遅角ロックピンにより最遅角位置に保持されるようになる。このため、本発明ではベーン体の中間位置へのロックの有無にかかわらず常にバルブタイミングに適した制御パラメータの値で始動操作が行われ、機関の始動性の悪化や始動後の機関性能の悪化が生じることが防止される。
【００６１】
すなわち、請求項２５の発明では、ベーン体と仕切壁との当接部には緩衝材が配置される。このため、中間位置または最遅角位置にベーン体がロックしていない状態で機関を始動して、油圧室内の油圧が充分に得られないためにベーン体と仕切壁との衝突が生じても打音が発生することが防止される。なお、緩衝材としては、耐油性のゴム等を使用することができる。
【００６２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を用いて本発明の実施形態について説明する。
図１は本発明のバルブタイミング制御装置を自動車用４気筒機関に適用した場合の実施形態の概略構成を示す図である。
図１において、参照符号１は自動車用内燃機関を示す。本実施形態では機関１は互いに独立した吸気カムシャフトと排気カムシャフトとを有するＤＯＨＣ（ダブルオーバーヘッドカムシャフト）型４気筒機関とされている。本実施形態では機関１の排気系は、それぞれ互いに排気の干渉を生じない点火順序の２つの気筒がそれぞれ１つの排気通路に接続されたいわゆるデュアルエキゾーストシステムとされている。図１において、４１は第１気筒と第３気筒との排気を排気集合管５１に合流させる排気枝管、４３は第２気筒と第４気筒との排気とを排気集合管５２に合流させる排気枝管をそれぞれ示している。また、排気集合管５１と５２とは、下流側で単一の排気管５７に合流している。
【００６３】
図１において、６１は機関１の各気筒を共通の吸気通路６３に接続する吸気マニホルド、１７は吸気通路６３に配置されたスロットル弁である。また、吸気通路６３には機関吸入空気量（重量流量）を検出可能な、例えば熱線式等のエアフローメータ２１が配置されている。
また、本実施形態では機関１には可変バルブタイミング機構１０が設けられている。
【００６４】
以下、図２、図３を参照して図１の可変バルブタイミング機構の構成について簡単に説明する。
図２は、本実施形態の可変バルブタイミング機構１０の図１、ＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図、図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図を示す。
図２、図３において、１３はクランク軸（図示せず）からチェーンにより回転駆動されるタイミングプーリー、１０１は後述する仕切壁を構成するスペーサ、１０２はエンドカバーを示す。プーリー１３、スペーサ１０１、エンドカバー１０２はボルト１０５により一体に締結され、プーリー１３とともに回転するハウジング１００を構成する。また、図２、図３に１１０で示すのは、ハウジング１００内に回動可能に収納されたベーン体である。ベーン体１１０はボルト１０４により、機関１の各気筒の吸気弁（図示せず）を開閉する吸気カムシャフト１１に連結され、ハウジング１００とともに回転する。すなわち、吸気カムシャフト１１の駆動力は、クランク軸からチェーンを介してプーリー１３及びハウジング１００に伝達され、ハウジング１００からベーン体１１０を介して吸気カムシャフトに伝達される。
【００６５】
図２に示すように、ベーン体１１０はその外周部にベーン１１１を、ハウジング１００のスペーサ１０１は、内部に放射状に形成された仕切壁１０３を、それぞれ備えている（本実施形態では、ベーン１１１、仕切壁１０３の数はそれぞれ４つとされている）。図２から判るように、ハウジング１００内の仕切壁１０３相互により仕切られた区画は、更に各ベーン１１１により区画されそれぞれの区画内に２つの油圧室１２１、１２３が形成されている。また、ハウジング１００とベーン体１１０との間の各摺動部はオイルシール１０７、１１３等により油密が保たれている。本実施形態では、油圧室１２１と１２３の一方に作動油（本実施形態では機関潤滑油）を供給し、他方から作動油を排出することにより、機関運転中にハウジング１００に対してベーン体１１０を相対的に回動させることにより吸気バルブタイミングを変化させる。例えば、プーリー１３の回転方向を図２に矢印Ｒで示した方向とすると、油圧室１２１に作動油を供給し、油圧室１２３から作動油を排出することによりベーン体１１０はハウジング１００に対して矢印Ｒの方向に変位する。ハウジング１００、プーリー１３はクランク軸に同期して回転しているため、これによりベーン体１１０及びベーン体に連結された吸気カムシャフト１１はクランク軸に対して回転位相が矢印Ｒ方向に進角した状態でハウジング１００と一体に回転するようになる。これにより、吸気カムシャフト１１は、クランク軸に対して回転位相が進角した位置に油圧室１２１、１２３内の油圧で保持され、吸気バルブタイミングは進角する。また、逆に油圧室１２３に作動油を供給し油圧室１２１から作動油を排除することにより吸気バルブタイミングは遅角するようになる。このため、本明細書では、油圧室１２１を進角油圧室、油圧室１２３を遅角油圧室と呼ぶ。
【００６６】
また、本実施形態では，ベーン体１１０をハウジング１００に対して所定位置に固定するロックピンが設けられている。ロックピンは用途に応じて複数個設けることが可能であるが、図２では煩雑化を避けるためロックピン２００を１つだけ示している。各種ロックピンの構成及び機能の詳細については後に詳述する。図３において、１１５、１１７はそれぞれ進角油圧室１２１と遅角油圧室１２３に作動油を供給する油通路を示している。進角油圧室１２１に供給される作動油は、カムシャフト１１の軸受内周に設けられた円周油溝（図示せず）からカムシャフト内に穿設された軸方向油通路１１５に入り、ベーン体１１０の切欠１１５ａからベーン体１１０内に形成された環状油溝１１５ｂに流入する。そして、油溝１１５ｂから油通路１１５ｃ（図２）を経て、ベーン体１１０のベーン１１１付け根部分から進角油圧室１２１内に流入する。また、遅角油圧室１２３に供給される作動油は、カムシャフト１１内に設けられた別の円周油溝からカムシャフト１１内の軸方向油通路１１７に入り、プーリー１３とカムシャフト１１摺動部に形成された円周油溝１１７ａからプーリー１３内の油通路１１７ｂを経て、ポート１１７ｃから遅角油圧室１２３内に流入する。
【００６７】
図３に２５で示すのは、進角用油圧室１２１と遅角用油圧室１２３とへの作動油供給を制御するオイルコントロールバルブ（以下「ＯＣＶ」と呼ぶ）２５である。
ＯＣＶ２５は、スプール２６を有するスプール弁であり、進角用油通路１１５に配管を介して接続された油圧ポート２６ａと、遅角用油通路１１７に配管を介して接続された油圧ポート２６ｂ、機関出力軸に駆動される潤滑油ポンプ等の圧力油供給源２８に接続されたポート２６ｃ及び２つのドレーンポート２６ｄ、２６ｅを備えている。ＯＣＶ２５のスプール２６はポート２６ａと２６ｂのうちのいずれかをポート２６ｃに連通し、他方をドレーンポートに接続するように動作する。
【００６８】
すなわち、図３においてスプール２６が右方向に移動すると、進角用油通路１１５に連通するポート２６ａはポート２６ｃを介して油圧供給源２８に接続され、ドレーンポート２６ｄは閉鎖される。また、この時同時に遅角用油通路１１７に接続されたポート２６ｂはドレーンポート２６ｅに連通する。このため、可変バルブタイミング機構１０の進角用油圧室１２１には、機関の潤滑油ポンプ等の油圧供給源２８から作動油が流入し、進角油圧室１２１内の油圧を上昇させてベーン体１１０を図２の矢印Ｒ方向（進角方向）に押動する。また、この時遅角油圧室１２３内の作動油は油通路１１７、ＯＣＶ２５のポート２６ｂ等を通りドレーンポート２６ｅから排出される。このため、ベーン体１１０はハウジング１００に対して図２のＲ方向に回動する。
また、図３において逆にスプール２６が左方向に移動すると、ポート２６ｂはポート２６ｃに接続され、ポート２６ａはドレーンポート２６ｄに接続される。これにより、遅角油圧室１２３には油通路１１７を通って作動油が流入し、進角油圧室１２１からは油通路１１５を通ってドレーンポート２６ｄに作動油が排出されるため、ベーン体１１０はハウジング１１０に対して図２の矢印Ｒとは逆の方向に回動する。
【００６９】
また、スプール２６が図３に示した中立位置にあるときは、ポート２６ａ、２６ｂは両方とも開放される。図３に２５ｂで示すのは、スプール２６を駆動するリニアソレノイドアクチュエータである。リニアソレノイドアクチュエータ２５ｂは後述するＥＣＵ３０からの制御パルス信号を入力し、この制御パルス信号に応じてスプール２６を移動させることにより、ベーン体１１０の位置、すなわち吸気弁のバルブタイミングを変更する。例えば、リニアソレノイドアクチュエータ２５ｂはＥＣＵ３０からの制御パルス信号がオンになると、スプール２６を図３右方向に移動させ、進角油圧室１２１に作動油を流入させる。また、リニアソレノイドアクチュエータ２５ｂはＥＣＵ３０からの制御パルス信号がオフになると、スプール２６を図３左方向に移動させ、遅角油圧室１２３に作動油を流入させる。ＥＣＵ３０は、上記制御パルス信号のオン、オフデューティー比（信号がオンになっている時間とオフになっている時間との合計に占める信号オン時間の割合）を変化させることにより油圧室１２１と１２３とに供給する油量を制御する。すなわち、制御パルス信号のデューティー比が１００（パーセント）の場合には、スプール２６は図３右方向に移動した状態に保持され、ポート２６ａ及びドレーンポート２６e は全開に保持されるため、作動油は進角油圧室１２１のみに供給され、進角油圧室１２１内の油圧が上昇する。また、同様に制御パルス信号のデューティー比が０の場合には作動油は遅角油圧室１２３のみに供給され、遅角油圧室１２３内の油圧が上昇する。制御パルス信号のデューティー比が５０（パーセント）の状態では、ポート２６ａと２６ｂとは両方とも開放されるため、可変バルブタイミング機構１０の進角油圧室１２１と遅角油圧室１２３との両方に同じ量の作動油が供給されることになる。
【００７０】
図３に３０で示すのは、ＯＣＶ２５の動作を制御する電子制御回路（ＥＣＵ）である。本実施形態では、ＥＣＵ３０はリードオンリメモリ（ＲＯＭ）３２、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）３３、マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）３４、入力ポート３５、出力ポート３６を相互に双方向性バス３１で接続した公知の構成のマイクロコンピュータとして構成される。本実施形態のＥＣＵ３０は、機関運転条件に応じてＯＣＶ２５の動作を制御して吸気弁のバルブタイミングを調節し、機関運転条件に最適な吸気弁バルブタイミングを設定する。この制御のため、ＥＣＵ３０の入力ポート３５には、機関の吸気通路６３に設けられたエアフローメータ２１から機関吸入空気量（重量流量）Ｇに対応した電圧信号と、機関１の潤滑油回路に配置した油温センサ２３から潤滑油温度ＴＯに対応した電圧信号とが、それぞれＡＤ変換器２９を介して入力されているほか、カムシャフトに設けられたカム回転角センサ２５からカムシャフト１１の回転角を表すパルス信号と、機関クランク軸に設けられたクランク軸回転角センサ２７からクランク軸回転角を表すパルス信号とが入力されている。なお、油温センサ２３を設ける代わりに、機関１の冷却水温度を検出する冷却水温度センサを設け、検出した冷却水温度から潤滑油温度ＴＯを推定するようにしてもよい。
【００７１】
クランク軸回転角センサ２７からのパルス信号は、クランク軸回転７２０度毎に発生するクランク軸の基準位置を示すＮ１信号と、クランク軸一定回転角毎に発生するＮＥ信号とからなり、カム回転角センサ４５からは、カムシャフト回転３６０度毎にカムシャフトが基準位置に到達したことを示すＣＮ１パルス信号が発生する。ＥＣＵ３０は一定時間毎にＮＥ信号のパルス間隔から機関回転数ＮＥを計算するとともに、この機関回転数ＮＥを用いてＮ１信号とＣＮ１信号との時間間隔からカムシャフト１１の実際の回転位相（吸気弁のバルブタイミング）を演算する。この演算結果はＲＡＭ３３に格納される。また、吸入空気量Ｇと潤滑油温度ＴＯとは、一定時間毎にＡＤ変換され同様にＲＡＭ３３に格納される。
【００７２】
一方ＥＣＵ３０の出力ポート３６は、駆動回路２５ａを介してＯＣＶ２５のアクチュエータ２５ｂに接続され、制御信号をアクチュエータ２５ｂに供給している。また、後述するオイルスイッチングバルブが設けられる場合には、ＥＣＵ３０の出力ポートは、駆動回路２４０ａを介してオイルスイッチングバルブ（以下ＯＳＶと呼ぶ）２４０のアクチュエータに接続される。ＯＳＶ２４０は、後述する第１０の実施形態等で用いられ、中間位置ロックピンへの作動油の供給を制御するものである。ＯＳＶ２４０については後述する。
【００７３】
なお、本実施形態では、ＥＣＵ３０は、上記により算出された吸入空気量Ｇと機関回転数ＮＥとから機関１回転当たりの吸入空気量Ｇ／ＮＥを算出し、このＧ／ＮＥと機関回転数ＮＥとを機関負荷を代表するパラメータとして用いて吸気バルブタイミングを設定する。すなわち、ＥＣＵ３０は予め設定された最適吸気バルブタイミングをＧ／ＮＥとＮＥとを用いた数値マップの形でＲＯＭ３２に格納してあり、この数値マップに基づいて、算出したＧ／ＮＥとＮＥとを用いて最適バルブタイミングを設定する。そして、実際のバルブタイミングが設定バルブタイミングになるようにＯＣＶ２５に供給する制御信号のデューティー比をフィードバック制御する。このバルブタイミング制御操作は、本発明とは直接関係しないため、ここでは詳細な説明は省略する。
【００７４】
次に、本実施形態のロックピン（例えば、図２に２００で例示したもの等）の機能について説明する。上述したように、本実施形態の可変バルブタイミング機構１０では、吸気弁のバルブタイミングは進角油圧室１２１と遅角油圧室１２３とに供給する油圧を調節することにより制御される。このため、例えば機関始動時等で潤滑油ポンプから充分な量の作動油が供給されない状態では、油圧室１２１、１２３内には充分な圧力の作動油が存在しないため、ベーン体１１０を所望の位置に保持することはできない。また、機関停止中に進角油圧室１２１から作動油が抜けてしまっているような場合には、機関始動時にハウジング１００が回転すると、ベーン体１１１は進角油圧室側の仕切壁１０３に当接し、進角油圧室１２１内に充分な圧力の作動油が供給されるまでこの状態で回転することになる。このとき、吸気バルブタイミングは最も遅角した状態になる。この時のハウジング１００に対するベーン体１１０の位置を本明細書では最遅角位置と呼ぶ。
【００７５】
このように、最遅角位置でベーン１１１と仕切壁１０３とが当接した状態で機関が運転されると、ベーン体１１０は吸気弁開閉に伴ってカムシャフト１１に作用する反力トルクによって、仕切壁１０３と衝突、離反を繰り返すようになり機関始動時に打音を生じるのみならず、機関始動中に吸気バルブタイミングが変動するため機関始動性が悪化する場合が生じる。
【００７６】
前述の特開平９−６００７号公報の装置では上記打音の発生や始動中のバルブタイミングの変動を防止するために、機関始動時等の油圧が低い間ハウジング１００とベーン体１１０との相対位置を最遅角位置に固定する最遅角位置ロックピンを設けていた。しかし、最遅角バルブタイミングは機関の通常運転時のバルブタイミング領域からは外れた位置にあるため必ずしも最適な機関始動性を得ることはできない。また、機関始動後も油圧や油温が充分に上昇するまで機関が回転数や負荷に対して最適な状態から外れたバルブタイミングで運転されることになるため、機関性能の低下が生じる。以下に説明する各実施形態では、機関始動時にバルブタイミングを最遅角位置に固定するのではなく、機関の最進角バルブタイミングと最遅角バルブタイミングとの中間の位置に固定することにより、打音の発生と機関始動性や始動後の性能の低下を防止している。中間バルブタイミングは、機関の常用バルブタイミングの範囲内であるため機関の全運転領域で比較的最適バルブタイミングからの差が小さい。このため、機関始動時及び始動後の油圧と油温とが上昇するまでの間バルブタイミングを中間バルブタイミングに固定することにより、最遅角バルブタイミングに固定した場合に較べて機関性能の低下が大幅に縮小される。
【００７７】
図４は、機関始動時にバルブタイミングを中間バルブタイミングに固定するために使用する中間位置ロックピンの基本構造を説明する図である。
図４は、煩雑化を避けるため、図２のハウジング１００とベーン体１１０とを模式化して示している。
図４に示すように、本実施形態では、ベーン体１１０のベーン１１１の１つには、中間位置ロックピン２３０が設けられている。図４はベーン体１１０が最遅角位置（ベーン体１１０のベーン１１１がハウジング１１０の進角油圧室１２１側の仕切壁に当接する位置）から所定の角度だけ回動した中間位置にある状態を示す。図４の中間位置は、吸気バルブタイミングが最も進角するベーン体位置（最進角位置、すなわちベーン体１１０のベーン１１１が遅角油圧室１２３側の仕切壁に当接する位置）と最遅角位置との中間の位置であり、機関１の全運転領域で比較的性能低下が少ない吸気バルブタイミングが得られる位置とされる。図４の中間位置は、例えば可変バルブタイミング機構を持たない通常の固定バルブタイミング機関の吸気バルブタイミング設定に相当する位置とされている。本実施形態では、プーリー１３のハウジング１００内側面には、ベーン体１１０が図４の中間位置にあるときに、中間位置ロックピン２３０と整合する位置に中間位置ロック孔２３１が設けられている。
【００７８】
図５(A) (B) は中間位置ロックピン２３０の動作状態を説明する図であり、図５(A) はベーン体１１０が図４(A) に示す中間位置から外れた位置にあり中間位置ロックピン２３０が中間位置ロック孔２３１と係合していない状態示している。また、図５(B) はベーン体１１０が中間位置にあり中間位置ロックピン２３０が中間位置ロック孔２３１と係合した状態を示している。
【００７９】
図５(A) (B) に示すように、中間位置ロックピン２３０は大径ピストン部２３０ａと、小径ピストン部２３０ｂとを有しており、ベーン１１１内にはロックピン２３０を収容するガイド孔２３９が設けられている。また、ガイド孔２３９は大径ピストン部２３０ａと摺接する大径部２３９ａと小径ピストン部２３０ｂと摺接する小径部２３９ｂとからなっている。中間位置ロック孔２３１は小径ピストン部２３０ｂを収容するのに充分な径を有している。
【００８０】
更に、ベーン１１１内にはロックピンリフト油圧通路２３３と２３５とが設けられている。油圧通路２３３と２３５とはは、それぞれ進角油圧室１２１と遅角油圧室１２３とをガイド孔大径部２３９ａの大径ピストン部２３０ａ下側部分に連通し油圧室１２１、１２３内の油圧をロックピン２３０の大径ピストン部２３０ａ下部に導入する。中間位置ロックピン２３０は大径ピストン部２３０ａ上部に配置された圧縮スプリング２３７により常時下方に向けて押圧付勢されている。
【００８１】
中間位置ロックピン２３０を用いる場合、機関停止時または機関始動時に中間位置ロックピン２３０と中間位置ロック孔２３１とを係合し、ベーン体１１０を中間位置にロックした状態で機関を始動する。
図５(A) は、機関通常運転時（油圧室１２１、１２３に充分に大きな油圧があり、油温が充分に高い状態）の中間位置ロックピン２３０の状態を示す。この状態では、進角油圧室１２１と遅角油圧室１２３との両方から油圧通路２３３と２３５とを介してガイド孔大径部２３９ａのピストン大径部２３０ａ下側に作動油が供給される。これにより、ロックピン２３０は上方に押圧されスプリング２３７の付勢力に抗して上昇する。このため、機関運転中のバルブタイミング変更操作中に中間位置ロック孔２３１と中間位置ロック孔２３１との位置が整合した状態でもロックピン２３０はロック孔２３１とは係合せず、ベーン体１１０は任意の位置に回動することができる。
【００８２】
この状態で、例えば機関停止時にベーン体１１０が中間位置に移動しロックピン２３０とロック孔２３１とが整合する位置で油圧室１２１、１２３内の油圧が低下すると、ロックピン２３０を上方に押圧する油圧の力がスプリング２３７の押圧力より小さくなる。このため、ロックピン２３０はスプリング２３７に押動されてロック孔２３１内に嵌入し、ベーン体１１０は中間位置にロックされる。これにより、次回の機関始動時には油圧室内の油圧と油温とが充分に高くなるまでバルブタイミングは中間バルブタイミングに固定され、打音の発生や機関始動性の悪化、始動後の機関性能の低下が防止される。
【００８３】
この状態で、油圧室１２１、１２３内の油圧が上昇すると中間位置ロックピン２３０は図５(A) に示した位置に移動し、ベーン体１１０のロックが解除されるため機関のバルブタイミングを中間バルブタイミング以外の運転状態に応じた最適バルブタイミングに調整することが可能となる。油圧通路１２１、１２３から供給される作動油は、ピストン大径部２３０ａ外周とガイド孔大径部２３９ａ内周との間を通ってガイド孔２３９のピストン大径部２３０ａ上側に流入し、ハウジング１００のカバープレート１０２との隙間に設けられた溢流通路（図示せず）から外部に排出される。油圧通路１２１、１２３及び上記溢流通路の流路断面積は比較的小さいため、図５(B) の係止状態で油圧室内の油圧が上昇しても油温が低い間は作動油の粘性のため油圧通路１２１、１２３や溢流通路を通る作動油流量は小さく、大径ピストン部２３０ａの上側と下側の圧力差は充分に大きくならない。このため、機関始動後中間位置ロックピン２３０は油圧と油温との両方が充分に上昇するまで図５(B) の係止状態に保持される。
【００８４】
上記のように、中間位置ロックピン２３０は機関停止時に確実にロック状態にして次回の機関始動に備える必要がある。また、中間位置は通常のバルブタイミング調節範囲内にあるため、機関運転中ベーン体が中間位置を通過することがあるが、このときに中間位置ロックピン２３０が誤作動してロック孔２３１と係合すると機関バルブタイミングの調節ができなくなる問題が生じる。さらに、機関始動時の油圧変動等により中間位置ロックピン２３０が誤作動してロックが解除されると、カム駆動反力によりベーン体は最遅角位置に移動してしまい仕切壁１０３と衝突し打音を発生する。また、この状態ではバルブタイミングが一定しなくなり、機関始動性や始動後の性能低下が大きくなる問題が生じる。
【００８５】
すなわち、中間位置ロックピンを使用する場合には、以下の3 つの点が要求される。
Ｉ．ロック位置及びロック解除位置において誤作動を確実に防止可能であること。
II．機関始動時に中間位置ロックピンが確実にロック位置になっていること。
【００８６】
III ．誤作動によりロックまたはロック解除された場合にできるだけ機関性能に影響を及ぼさないこと。
以下にそれぞれの実施形態を参照して上記の要求を満たす事を可能とする手段について説明する。
【００８７】
Ｉ．ロック位置、ロック解除位置における誤作動の防止。
以下に説明する第１から第７の実施形態では、ロック位置及びロック解除位置において中間位置ロックピンの誤作動を確実に防止する手段について説明する。
【００８８】
（１）第１の実施形態（参考例）
図６は本発明の参考例（すなわち、本発明を構成するものではないが、参考として記載する実施形態）としての第１の実施形態を示す図５と同様な断面図である。本実施形態では、図６に示すようにベーン体１１０内の油圧通路２３３、２３５から分岐する分岐通路２３３ａ、２３５ａがそれぞれ設けられている。分岐通路２３３ａ、２３５ａはそれぞれベーン体１１０のハウジング１１０と摺接する端面に開口している。また、本実施形態では、ハウジング１１０内には、別の油圧通路２３７、２３９が穿設されている。油圧通路２３７と２３９の一端はそれぞれロック孔２３１低部に開口し、他端はハウジングとベーン体との摺動面に開口している。
【００８９】
本実施形態では、分岐通路通路２３３ａ、２３５ａのハウジング側開口とロック孔に連通する油圧通路２３７、２３９のベーン体摺動面側開口とは、ベーン体が中間位置にあるときに互いに整合するようになっている。すなわち、ベーン体１１０が中間位置にあり、中間位置ロックピン２３０とロック孔２３１とが互いに整合したときに油圧通路２３７と分岐通路２３３ａ、及び油圧通路２３９と分岐通路２３５ａとの開口がそれぞれ整合する。これにより、ベーン体１１０が中間位置にあるときには、油圧通路２３３、２３５のロックピンリフト油圧が分岐通路２３３ａ、２３５ａ及び油圧通路２３７、２３９を介してロック孔２３１内に作用するようになる。
【００９０】
前述したように、中間位置は通常のバルブタイミング調節範囲内にあるため、機関運転中にバルブタイミングを変更する際にベーン体１１０は中間位置を通過する場合があり、このときに、例えば油圧の変動や機械的振動などにより中間位置ロックピン２３０が誤作動してロック孔２３１と係合するとバルブタイミングの調節ができなくなる問題が生じる。
【００９１】
前述のように、油圧と油温が充分に上昇した後は油圧通路２３３、２３５からロックピン２３０の大径部２３０ａ下部にロックピンリフト油圧が供給されロックピン２３０はロック解除位置に保持されている。本実施形態では、更にベーン体１１０が中間位置になりロックピン２３０とロック孔２３１が整合してロック可能になったときには、分岐通路２３３ａ、２３５ａと油圧供給通路２３７、２３９とがそれぞれ整合しロック孔２３１内にも油圧が供給されるようになる。このため、中間位置ロックピン２３０にはピストン大径部２３０ａに作用する通常のロックピンリフト油圧に加えて、ピストン小径部２３０ｂ下面にもロック孔２３１内に供給されたロックピンリフト油圧が作用するようになるため、多少の油圧変動が生じたり、機械的振動が加わったような場合でもロックピン２３０はロック解除位置に確実に保持されるようになる。これにより、誤作動による通常運転中の中間位置でのベーン体１１０のロックが確実に防止される。
【００９２】
なお、油圧室１２１、１２３内の油圧が低下した状態では中間位置で分岐通路２３３ａ、２３５ａと油圧通路２３７、２３９が連通してもロック孔２３１内にはリフト油圧は供給されない。このため、機関停止時や機関始動後の油圧か低い状態では中間位置ロックピン２３０はロック孔２３１内に係合した状態で保持される。また、図６の実施形態ではロックピンリフト油圧を両側の油圧室から供給しているが、油圧室とは独立した油圧通路を介してＯＣＶ２５（またはＯＳＶ２４０等の別の油圧制御弁）から直接ピストン大径部２３０ａ下部にロックピンリフト油圧を供給するようにしてもよい。この場合にも図６と同様に同様にベーン体１１０が中間位置にあるときに上記油圧通路と連通して油圧通路内のロックピンリフト油圧をロック孔２３１に導く油圧通路を設ければ図６と同様な誤係止防止効果を得ることができる。
【００９３】
（２）第２の実施形態（参考例）
図５のように進角油圧室１２１と遅角油圧室１２３とに常時連通するロックピンリフト油圧通路を有する場合には、油圧室１２１、１２３に作用する油圧が変動すると中間位置ロックピン２３０が誤作動する可能性がある。特に、機関始動時には潤滑油ポンプ２８が停止状態から起動するため起動時に一時的にポンプ吐出圧力が急上昇する場合がある。一方、機関始動時には中間位置ロックピン２３０は図５(B) のロック位置にあるためポンプの起動により一時的に油圧室１２１または１２３の油圧が急上昇するとロックピンリフト油圧の一時的上昇によりロックが解除されてしまう場合がある。一旦中間位置ロックピン２３０のロックが解除されると、油圧が再度低下したときにベーン体はカム反力により遅角方向に移動してしまいロックピン２３０とロック孔２３１との位置がずれるためロックピン２３０はベーン体１１０を中間位置にロックできなくなる問題がある。
【００９４】
本実施形態では、機関始動時には進角油圧室１２１と遅角油圧室１２３との両方への作動油の供給を遮断する手段を設けることにより、機関始動時の油圧の変動が油圧室に伝達されることを防止することにより上記問題を解決している。
通常、ＯＣＶ２５のスプールの一端にはソレノイドアクチュエータ２５の吸引力に対向する方向にスプールを付勢するスプリングが設けられている。このため、ソレノイドアクチュエータ２５ｂの吸引力が０（すなわち制御パルス信号のデューティー比が０パーセント）になると、スプール２６はスプリングに押圧されてストローク終点まで移動する。前述したように、この位置は遅角油圧室に連通するポート２６ｂが開放され、遅角油圧室と潤滑油ポンプとが連通する位置とされている。一方、機関始動時（クランキング開始時）には制御パルス信号のデューティー比は０パーセントとなるため、機関始動時には遅角油圧室１２３は潤滑油ポンプ２８に連通した状態で機関が始動されることになる。このため、潤滑油ポンプ２８の吐出圧の変動が直接遅角油圧室１２３に伝わり、ロックピンリフト油圧通路２３５を通じてロックピン２３０を誤作動させてしまう可能性がある。
【００９５】
本実施形態では、例えばＯＣＶ２５のデューティー比０パーセントの状態で両方の油圧室に連通するポート２６ａ、２６ｂが閉鎖されるようにスプール２６とポートとの位置関係を設定する。すなわち、ソレノイドアクチュエータ２５ｂが無通電状態となり、スプールがスプリングに押されてストローク端まで移動した状態では両方の油圧室に連通するポート２６ａ、２６ｂが閉鎖される。この場合、ソレノイド通電時には例えばデューティー比がαパーセントになったときに、遅角油圧室に通じるポート２６ａが開放されるように設定すればよい。すなわち、従来０パーセントから１００パーセントの間のデューティー比でＯＣＶ２５を制御していたのに対して、この場合にはαパーセントから１００パーセントの間のデューティー比でバルブタイミングを制御することになる。このように、機関始動時に両方の油圧室が潤滑油ポンプから遮断されるようにすることにより、機関始動時の中間位置ロックピンの誤作動が防止される。
【００９６】
なお、上記の例ではＯＣＶ２５の構造を変更することにより、機関始動時に両方の油圧室への作動油供給を遮断していたが、ＯＣＶ２５の構造は従来通りとして、その代わりに例えば潤滑油ポンプ２８からＯＣＶ２５への作動油供給通路に遮断弁を設け、機関始動時には遮断弁を閉鎖するようにすることによっても機関始動時に両方の油圧室への作動油供給を遮断するようにすることも可能である。
【００９７】
（３）第３の実施形態
次に、誤作動による中間位置ロック解除が生じることを防止する第２の実施形態とは別の実施形態について説明する。
本実施形態では、ベーン体１１０に設けられた中間位置ロックピン２３０のガイド孔２３９から作動油を排出する溢流通路の構成と配置により中間位置ロックピンの誤作動によるロック解除を防止している。
【００９８】
図７は本実施形態の溢流通路の構成を説明する図である。
図７は、ベーン体の中間位置ロックピン２３０のガイド孔２３９上部の拡大断面図を示しており、図１から図５と同一の参照符号は同一の要素を示している。図７において、ベーン体１１０のカバープレート１０２と摺接する面１１０ａには、中間位置ロックピン２３０のピストン大径部２３０ａ上部でガイド孔２３９に連通しベーン体１１０半径方向に延びる溢流溝（ベーン体溢流溝）１１０ｂが形成されている。また、カバープレート１０２のベーン体と摺接する側の面には、同様な溢流溝（カバープレート溢流溝）１０２ｂが設けられている。カバープレート溢流溝１０２ｂはカバープレート中心側で低圧のドレーン（図示せず）に開放されている。このため、ベーン体溢流溝１１０ｂとカバープレート溢流溝１０２ｂとが重なる位置では、ベーン体のガイド孔２３９は溢流溝１１０ｂと１０２ｂとを介してドレーンに連通している。中間位置ロックピン２３０がロック位置（図５(B) ）からロック解除位置（図５(A) ）に移動する際、ピストン大径部２３０ａ上部のガイド孔２３９内の作動油は中間位置ロックピンのロック解除動作に伴って外部に排除される必要がある。溢流溝１１０ｂと１０２ｂとは協働してこのロック解除に伴う作動油を外部に排除する溢流通路として機能し、中間位置ロックピン２３０のロック解除動作を円滑に行わせる。
【００９９】
図８(A) は、カバープレート側溢流溝１０２ｂの形状を示す図７のVIII−VIII線に沿った断面図である。本実施形態では、カバープレートには２つの溢流溝１０２ｂが形成されており、それぞれの溢流溝はカバープレートと同心の円弧状部分１０２１ｂと半径方向に延びてドレーンに開放された直線部分１０２２ｂとから構成されている。また、２つの溢流溝１０２ｂの先端はベーン体の中間位置を挟んで間隔を開けて対向しており、ベーン体１１０が中間位置にあるときには、ベーン体の溢流溝１１０ｂは、一方のカバープレート溢流溝１０２ｂ（図８(A) では左側の溢流溝１０２ｂ）と僅かにオーバラップするようになっている。
【０１００】
図８(B) はベーン体１１０が中間位置にある時のカバープレート溢流溝１０２ｂとベーン体溢流溝１１０ｂとのオーバラップ部分の拡大図である。図８(B) に示すように、カバープレート溢流溝１０２ｂのうち、ベーン体溢流溝１１０ｂとオーバラップする側（図８で左側）の先端部は尖鋭形状に形成されており、ベーン体が中間位置にある時にはオーバラップ面積は極めて小さくなるようにされている。また、オーバラップしていないカバープレート側溢流溝１０２ｂ（図８(B) 右側の溢流溝）先端は円弧形状とされ、この状態ではベーン体１１０が僅かに移動しただけでベーン体の溢流溝１１０ｂとオーバラップするようにされている。すなわち、ロックが解除されベーン体１１０が進角側または遅角側のいずれかの方向に僅かに移動しても溢流溝１１０ｂと１０２ｂのオーバラップ部面積は増大するようにされている。
【０１０１】
上記のように、溢流溝１０２ｂ、１１０ｂを構成した結果、ベーン体１１０が中間位置にあり中間位置ロックピン２３０がロックされた状態では、溢流溝相互のオーバラップ部の面積は最小になり、ガイド孔２３９からドレーンに排出される際の作動油の流路抵抗は最大になる。一方、中間位置ロックピン２３０をロック状態に維持する必要があるのは油温が低く作動油の粘度が高い状態である。このため、中間位置ロックピンのロック時にはガイド孔２３９から溢流溝のオーバラップ部分を通って外部ドレーンに排出される作動油の流動抵抗は極めて大きくなる。このため、油温が低い状態では中間位置ロックピン２３０をロック位置からロック解除位置に向けて移動させるためには大きな力が必要となり、ロックピンリフト油圧が多少変動しても中間位置ロックピン２３０はロック位置に保持されるようになる。これにより、機関始動時に油圧の変動により中間位置ロックピンが誤作動して中間位置ロックが解除されることが防止される。なお、油温が充分に上昇すると作動油の粘性は低下するため、溢流溝オーバラップ部を通る際の作動油の流動抵抗は小さくなるため、中間位置ロックピンのロック解除に要する力は小さくなる。このため、油温上昇後はロックピンリフト油圧が上昇すると確実に中間位置ロックピンのロックが解除される。
【０１０２】
（４）第４の実施形態（参考例）
次に、中間位置ロックピン２３０の図５で説明したものとは別の構成の実施形態について説明する。
図９は、本実施形態の中間位置ロックピンの構成の概略を模式的に説明する図である。前述の各実施形態では、中間位置ロックピン２３０はベーン体１１０内のガイド孔２３１内にベーン体の軸線方向に沿って配置され、ロックピンリフト油圧とスプリングとの作用によりロックと解除とを行っていた。これに対して、本実施形態では、中間位置ロックピン２３０はハウジング１００の仕切壁１０３内にベーン体半径方向に形成されたガイド孔２３９内に保持され、スプリング２３７とハウジング１００の回転による遠心力によりベーン体１１０のロックと解除とを行う点が相違している。
【０１０３】
本実施形態では、機関の通常運転時（機関回転数が高い時）には中間位置ロックピン２３０は遠心力によりスプリング２３７の付勢力に抗してガイド孔２３９内に収納され、ベーン体１１０はハウジング１００に対して自由に回動可能となっている。これに対して、機関停止時にベーン体１１０が中間位置に保持されると、停止時の機関回転低下に伴って、中間位置ロックピン２３０に作用する遠心力も低下するため、中間位置ロックピン２３０はスプリング２３７に押動されてハウジング１００のガイド孔２３９から突出し、ベーン体１１０の中間位置に対応する部分に設けられた中間位置ロック孔２３１に嵌入する。このため、機関停止時、及び次回の機関始動時にはベーン体１１０は中間位置にロックされるようになる。
【０１０４】
一方、機関始動時には機関回転が低く潤滑油ポンプの油圧が低い間は中間位置ロックピン２３０に作用する遠心力は小さいため、中間位置ロックピン２３０とロック孔２３１との係合が維持される。このため、機関始動時にはバルブタイミングは中間バルブタイミングに固定される。この状態から機関回転数が上昇して中間位置ロックピン２３０に作用する遠心力がスプリング２３７の付勢力を越えると中間位置ロックピン２３０はロック孔２３１から離脱して、ハウジング１００のガイド孔２３９内に収納される。これにより、ベーン体１１０の中間位置ロックが解除される。また、この状態では機関回転数が上昇しているため作動油の油圧は充分に高くなっており、バルブタイミング制御は円滑に行われる。
【０１０５】
ところが、上記のように遠心力を用いて中間位置ロックピン２３０のロック解除を行う場合、ハウジング１００の軸線を水平に配置する構成では重力の影響により中間位置ロックピンが誤作動する場合がある。すなわち、中間位置ロックピン２３０がハウジング１１０とともに回転すると、回転中に中間位置ロックピン２３０がハウジング軸線の下側にくると中間位置ロックピン２３にはロックを解除する方向に重力が作用し、ハウジング軸線の上側ではロックを維持する方向に重力が作用するようになる。このため、スプリングの押圧力の設定によっては、回転中に中間位置ロックピン２３０がハウジング１００最下部付近にきたときに充分に機関回転数が上昇していないのに中間位置ロックピン２３０のロックが解除されてしまう場合がある。
【０１０６】
本実施形態では、上記の中間位置ロックピンの誤作動を防止するために、中間位置ロックピン２３０を複数個（図９の例では２つ）使用し、ハウジング中心に対して半径方向に対称となる位置に配置するようにしている。これにより、一方の中間位置ロックピンがハウジング軸線の下側位置にきたときには必ず他方の中間位置ロックピンはハウジング軸線の上側に位置するようになる。これにより、一方の中間位置ロックピンが軸線下側位置で重力の作用により誤作動し、ロックが解除された場合でもベーン体１１０は他方の中間位置ロックピンにより中間位置に確実に保持される。このため、ハウジング軸線を水平に配置した場合にも、重力の影響のために中間位置ロックピンが誤作動してベーン体１１０のロックが解除されることが防止される。
【０１０７】
（５）第５の実施形態（参考例）
次に、本発明の参考例としての第５の実施形態について説明する。図１０は、本実施形態の中間位置ロックピンの構成を説明する図５と同様な図である。本実施形態では、中間位置ロックピン２３０は図５と同様の構成とされ、進角油圧室１２１に連通するロックピンリフト油圧通路２３３と遅角油圧室１２３に連通するロックピンリフト油圧油圧通路２３５とを備えている。但し、図５では、油圧通路２３３と２３５とはガイド孔２３９の大径部２３９ａの底面から同じ高さの位置に開口していたのに対して、本実施形態では、ロックピンリフト油圧通路２３３と２３５との一方（図１０では油圧通路２３５）の開口位置高さが図５の場合と異なっている。すなわち、図１０(B) に示すように本実施形態では、遅角油圧室１２３に連通するロックピンリフト油圧通路２３５のガイド孔２３９壁面開口部は、中間位置ロックピン２３０が下降した状態、すなわちロック孔２３１に嵌入した状態ではピストン大径部２３０ａにより閉鎖される位置に設けられている。
【０１０８】
前述したように、機関始動時には通常ＯＣＶ２５は遅角油圧室１２３を潤滑油ポンプ２８に接続する位置にされる。このため、遅角油圧室１２３には潤滑油ポンプ２８の吐出圧力の変動が直接伝達される。このため、吐出圧力の変動により一時的に短時間遅角油圧室１２３内の圧力が上昇すると、遅角室に連通したロックピンリフト油圧通路２３５の圧力も上昇し、ロックピン２３０のロックを解除する場合がある。本実施形態では、図１０(B) に示すように、ロックピン２３０がロック位置にある場合には、ピストン大径部２３０ａにより遅角油圧室１２３側のロックピンリフト油圧通路２３５の開口が閉鎖されるため、遅角油圧室１２３内の圧力変動によりロックピン２３０が誤作動して中間位置ロックが解除されることが防止される。
【０１０９】
遅角油圧室側のロックピンリフト油圧通路２３５が中間位置ロックピン２３０ロック位置で遮断されるようにした結果、油圧と油温とが上昇した時のロック解除は進角油圧室側のロックピンリフト油圧２３３を通じて供給されるロックピンリフト油圧のみにより行われる。しかし、図１０(A) に示すように、一旦中間位置ロックピン２３０のロックが解除されると、ピストン大径部２３０ａは油圧通路２３５を開放する位置に移動するため、ロック解除後は両方の油圧通路２３３、２３５からロックピンリフト油圧が供給されるようになる。このため、ロック解除後はピストン大径部２３０ａ下部に作動油が充分に供給されるようになり、誤作動により中間位置ロックピン２３０がロック位置に移動することが防止されるようになる。すなわち、本実施形態によれば、簡易な構成でロックピン２３０の誤作動を確実に防止することが可能となる。
なお、本実施形態では中間位置ロックピン２３０がロック位置にあるときに遅角油圧室１２３に連通するロックピンリフト油圧通路２３５を遮断するようにしているが、機関始動時に進角油圧室１２１が潤滑油ポンプ２８に連通する構成では、中間位置ロックピン２３０がロック位置にあるときに進角油圧室１２１に連通するロックピンリフト油圧通路２３３が遮断されるようにすることは言うまでもない。
【０１１０】
（６）第６の実施形態
次に、本発明の第６の実施形態について説明する。本実施形態においても、図５と同様な形式の中間位置ロックピン２３０が使用されているが、中間位置ロックピン２３０をロック位置に向けて押圧付勢するスプリング２３７に非線形バネ特性を付与している点が前述の各実施形態と相違している。
【０１１１】
中間位置ロックピンはロック位置にある場合には、油圧の変動により多少ロックピンリフト油圧が上昇してもロック状態を維持する必要があり、逆にロック解除位置にあるときには、ロックピンリフト油圧が多少低下してもロック解除状態を維持する必要がある。
ところが、図５に示した形式の中間位置ロックピン２３０では、ロックピン２３０がロック位置にある時には押圧スプリング２３７は最も伸張した状態になるためスプリングによる押圧力は最も小さくなる。このことは、ロックピン２３０がロック位置にある時には比較的小さなロックピンリフト油圧の上昇でロックピン２３０がロック解除位置に向けて移動を開始してしまい、油圧の変動でロックピンが誤作動してロック解除されやすいことを意味している。
【０１１２】
一方、ロックピン２３０がロック解除位置にある場合にはスプリング２３７は最も圧縮された状態になるため、逆にスプリングの押圧力は最も大きくなる。このことは、ロックピン２３０がロック解除位置にある場合には、僅かにロックピンリフト油圧が低下してもロックピン２３０がロック位置に向けて移動を開始するため、油圧の変動によりロックピンが誤作動してロックしやすいことを意味している。特に、油圧の変動に機械的振動が加わった場合にはロック位置、ロック解除位置のいずれにおいても中間位置ロックピン２３０の誤作動が生じやすくなる。
【０１１３】
本実施形態では、スプリング２３７に図１１で示すような非線形バネ特性を付与することにより、ロック位置、ロック解除位置のいずれにおいても誤作動が生じることを防止している。
図１１において、縦軸はスプリング押圧力を、横軸はバネの変位を表している。変位はスプリングの自由長さからの圧縮量で表しており、ロック位置、及びロック解除位置におけるスプリング変位量及びスプリングの押圧力はそれぞれ図示したようになる。図１１において、点線は従来の線形バネ特性を表しており、スプリングの押圧力はスプリング変位量に比例して変化する。これに対して、本実施形態のスプリング２３７は、スプリング変位量が小さい間は略線形に増大するが、スプリング変位量がある量ａを越えると逆にスプリング押圧力が低下し、更にスプリング変位量がｂを越えると再度変位とともに増大する非線形特性を有している。本実施形態では、中間位置ロックピンのロック位置はスプリング変位量がａより小さい値になるように、またロック解除位置はスプリング変位量がｂ近傍の値になるように設定されている。
【０１１４】
図１１に示したような非線形バネ特性は、例えば皿バネを使用し、皿バネの板圧や長さを周知の方法で調節することにより任意に設定できる。また、皿バネと通常のコイルバネとを組み合わせることによっても任意の非線形バネ特性を得ることができる。
図１１のような非線形バネ特性を設定した結果、中間位置ロックピン２３０をロック位置に向けて付勢するスプリング押圧力はロック位置では大きく、ロック解除位置では小さくなる。これにより、ロックピン２３０がロック位置にある時には、ロックを解除するために最低でもａ点を越える変位を与える力（図１１にＰＡで示す力）が必要となる。また、ロックピン２３０がロック解除位置にある場合には、ロックピン２３０に作用するロックピンリフト油圧の押圧力を図１１にＰＢで示した値以下に低下させる必要がある。このような非線形バネ特性を設定した結果、本実施形態でロック位置、ロック解除位置のいずれにおいてもロックピンリフト油圧が多少変動しても誤作動が生じにくくなっている。
【０１１５】
これに対して、点線で示した従来の線形バネ特性を採用した場合には、例えば本実施形態と同じスプリング押圧力をロック位置で得ようとすると、ロック解除位置におけるスプリング押圧力は図１１にＰＢ′で示す値になり極めて大きくなる。このため、ロック解除位置において油圧が少し低下しただけでもロックピンはロック位置に向けてスプリング２３７により押動されて移動を開始してしまうようになる。また、これを防止するためにロック解除位置におけるスプリング押圧力ＰＢ′が小さくなるようにすると、線形バネ特性ではロック位置におけるスプリング押圧力はＰＡより小さくなってしまい、僅かなロックピンリフト油圧の上昇でロック解除位置に移動するようになってしまう。このため、従来の線形バネ特性のスプリングを用いた場合には、本実施形態のようにロック位置とロック解除位置の両方において誤作動を防止することはできない。
【０１１６】
（７）第７の実施形態
図１２は、本発明の第７の実施形態を示す図である。上述の第６の実施形態ではスプリング２３７に非線形バネ特性を付与することによりロック位置とロック解除位置両方での中間位置ロックピン２３０の誤作動を防止していたのに対して、本実施形態では機械的保持手段を設けることによりロック位置とロック解除位置との両方での誤作動を防止する点が相違している。
【０１１７】
図１２に示すように、本実施形態では中間位置ロックピン２３０の側面には半円径断面の溝３３１と３３３が全周にわたって設けられている。また、中間位置ロックピンのガイド孔大径部２３９ａの内壁にはスプリング３３７により中間位置ロックピン側面に押圧されるボール３３９が設けられている。溝３３１は図１２に示すように、中間位置ロックピン２３０がロック位置にあるときにボール３３９位置と整合し、溝３３３は中間位置ロックピン２３０がロック解除位置にあるときにボール３３９位置と整合するように配置されている。このため、中間位置ロックピン２３０がロック位置にあるときには溝３３１にボール３３９が係合し、中間位置ロックピン２３０をロック位置に確実に保持するようになる。また、中間位置ロックピン２３０がロック解除位置にある時には、同様に溝３３３にボール３３９が係合し中間位置ロックピン２３０をロック解除位置に確実に保持するようになる。このため、ロック位置、ロック解除位置のいずれにおいて油圧が多少変動してもロックピン２３０が誤作動することが防止される。
【０１１８】
なお、本実施形態ではそれぞれの保持位置にロックピンを保持可能な許容最大圧力変動はスプリング３３７の押圧力を変えることにより任意に設定することができる。
【０１１９】
II. 機関始動時の中間位置ロック確保
以下の第８から第１４の実施形態では、機関停止時にベーン体を中間位置に移動させ機関始動時にベーン体が確実に中間位置にロックされていることを保証する手段について説明する。
【０１２０】
（８）第８の実施形態（参考例）
通常、機関停止時にベーン体を中間位置にロックする場合には機関停止操作が開始（イグニッションキーオフ）されてから、機関が惰性で回転している間にベーン体を中間位置に移動させる必要がある。ところが、図３で説明したように作動油は機関駆動の潤滑油ポンプから供給されるため、油圧室に供給される油圧は機関停止操作開始後、機関回転とともに急激に低下する。このため、機関停止までの時間が短いと機関停止時にベーン体が中間位置に到達する前に油圧が失われる場合が生じる。そこで、本実施形態では、機関停止操作開始後機関が惰性で回転する時間が長くなるようにして、ベーン体が中間位置に到達するまで油圧が失われないようにしている。
【０１２１】
機関の惰性回転時間は、機関回転低下時の機関抵抗負荷が小さい程長くなる。機関回転時の抵抗には、機関各部での摩擦損失が大きな部分を占めている。特に、カムシャフトのカム面とバルブタペットとの摺動部では低回転になると潤滑油膜が切れて固体接触が生じ機関回転の低下とともに摩擦抵抗が急激に増大する。また、カム摺動部の摩擦抵抗はカムシャフトを介してベーン体を最遅角位置に向けて押圧する力として作用するため、機関停止時にベーン体を中間位置に到達させるために進角方向に移動させるような場合には移動に要求される油圧が増大する問題がある。
【０１２２】
本実施形態では、機関停止時のカムシャフトのカム摺動面の摩擦を低減することにより、停止後の機関惰性回転時間を長くするとともに、カムシャフトからベーン体に加わる力を低減して機関停止時のベーン体の中間位置への移動を容易にしている。
本実施形態では、カムシャフトの摺動面の摩擦を低減するために、カム摺動面（カムプロフィール面）とバルブタペットのいずれか一方または両方に固体潤滑層を形成する。固体潤滑層を形成する材料としては、耐油性、耐熱性が高く金属との親和性が良好なものであればいずれの固体潤滑材も使用することができ、例えばＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）、ＴｉＮ（チタンナイトライド）、モリブデン化合物、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）化合物等を使用することができる。このように、カム摺動面に固体潤滑層を形成することにより、機関停止時にベーン体を確実に中間位置まで移動させることが可能となる。
【０１２３】
（９）第９の実施形態（参考例）
本実施形態では、機関停止時に油圧の低下を補ってベーン体を中間位置へ移動させる補助的手段を用いることにより、確実に機関停止時にベーン体を中間位置にロックする。
図１２は、補助的手段として磁石を用いた場合を示す図である。図１２に示すように、本実施形態ではベーン体１１０の各ベーン１１１先端には永久磁石１１１３が埋め込まれている。また、ハウジング１００内周には、ベーン体１１０が中間位置になったときに上記磁石１１３と整合する位置に別の永久磁石１００３が埋め込まれている。磁石１１１３と１００３とは極性が逆になるように配置されている。これにより、ベーン体１１０は磁石１１１３と１００３とにより中間位置に向けて吸引されるため、油圧の低下を補って確実にベーン体を中間位置に移動させることができる。
【０１２４】
図１３(A) 〜(C) は本実施形態における磁石配置例を示している。、図１３(A) はベーン１１１先端とハウジング１００内周との両方に永久磁石１１１３と１００３とを極性が逆になるように配置した場合を示す。これに対して、図１３(B) と(C) とは、ベーン１１１には磁石を配置せず、ハウジング１００内周のみに永久磁石１００３を配置した場合を示している。この場合、ベーン体１１０の中間位置への位置決め精度を高めるため、磁石１００３は円周方向に異なる極性の区画部分を有しており、区画部分の極性が中間位置に対して対称になるように配置されている。また、この場合には磁石の円周方向幅がベーン１１１先端の幅と等しいか、やや大きくなるようにするとベーン体の位置決め精度が向上する。
【０１２５】
また、これらの補助的手段としての磁石は機関停止までの間の機関回転数が低い場合にのみベーン１１１を吸引し、通常運転時（機関回転数が高い場合）にはベーン体１１０の回動動作を妨げないようにすることが好ましい。このため、ハウジング側の永久磁石１００３の裏側をスプリングで支持するようにして、機関回転数（ハウジング回転数）が上昇した場合には遠心力により磁石１００３が半径方向に移動してベーン先端との距離が大きくなるようにしても良い。
【０１２６】
（１０）第１０の実施形態（参考例）
本実施形態では、機関停止時の油圧低下を補ってベーン体を中間位置に移動させるために、機関停止時に潤滑油ポンプ以外の作動油供給源を設置している。
潤滑油ポンプ以外の作動油供給源としては、例えば油圧アキュムレータ等の蓄圧装置を使用することができる。
【０１２７】
図１４はアキュムレータを使用した場合の構成例を示す。
図１４において、アキュムレータ１４０１は潤滑油ポンプ２８からＯＣＶ２５への作動油供給通路に接続され、機関運転中にポンプ２８から吐出される圧力油をアキュムレータ１４０１内に蓄え、機関回転数が低下して潤滑油ポンプ２８の吐出圧が低下すると蓄えた圧力油をＯＣＶ２５に供給する。アキュムレータ１４０１としては、通常のガス加圧ブラダータイプのものを使用することができる。本実施形態では、アキュムレータ１４０１と潤滑油ポンプ２８とを接続する作動油通路にはオイルスイッチングバルブ（ＯＳＶ）２４０が設けられている。ＯＳＶ２４０は、一種の電磁駆動遮断弁でありＥＣＵ３０からの制御信号に応じて中間位置ロックピン２３０に供給するロックピンリフト油圧をオン・オフするものである。
【０１２８】
すなわち、本実施形態では油圧室１２１、１２３と中間位置ロックピンガイド孔大径部２３９ａとを接続するロックピンリフト油圧通路２３３、２３５は設けられておらず、ロックピンリフト油圧はＯＳＶ２４０から直接ガイド孔大径部２３９ａに供給される。
機関通常運転時、ＯＳＶ２４０は開弁保持され、潤滑油ポンプ２８からの吐出油の一部はＯＳＶ２４０を介して直接ガイド孔大径部２３９ａに送られる。これにより、中間位置ロックピン２３０はロック解除位置に確実に保持される。また、このときアキュムレータ１４０１は潤滑油ポンプ２８から吐出される圧力油を蓄える。
【０１２９】
次いで機関停止操作が開始されると、ＯＳＶ２４０は閉弁されロックピンリフト油圧の供給を停止する。これにより、中間位置ロックピン２３０はスプリングにより、ロック位置に向けて押圧される。また、機関回転数が低下して潤滑油ポンプ２８の吐出圧が下がるとアキュムレータ１４０１に蓄圧した作動油が吐出され、ＯＣＶ２５に供給される。これにより、ＯＣＶ２５から油圧室に供給される作動油の油圧と油量との低下が抑制されるため機関停止までに短時間で確実にベーン体１１０を中間位置に移動させることが可能となる。また、このときＯＳＶ２４０が閉弁しているため、ロックピンリフト油圧は低下しており、ベーン体が中間位置に到達しロックピン２３０とロック孔２３１との位置が整合すると中間位置ロックピン２３０は確実にロック孔２３１内に嵌入しベーン体を中間位置にロックする。
【０１３０】
本実施形態では、機関停止時の作動油供給源として蓄圧装置を設けたことにより確実に機関停止時にベーン体を中間位置にロックすることを可能としている。なお、機関停止時の作動油供給源としては、蓄圧装置に代えて独立した電動潤滑油ポンプを用いることも可能である。
【０１３１】
（１１）第１１の実施形態
本実施形態では、機関停止時の潤滑油ポンプの吐出量低下による作動油供給不足を抑制するため、機関停止時に潤滑油ポンプからの機関潤滑油系統への潤滑油供給を制限することにより、ベーン体の中間位置への移動に必要な作動油供給量を確保している。
【０１３２】
図１５は本実施形態の概略構成を説明する線図である。
図１５において、潤滑油ポンプ２８の吐出通路は２つに分岐しており、一方の分岐通路１５０１はＯＣＶ２５に、他方の分岐通路１５０３は機関のクランク軸受、ピストン等の機関潤滑油系に接続されており、それぞれＯＣＶ２５と機関潤滑油系に潤滑油を供給している。本実施形態では、機関潤滑油系に接続される分岐通路１５０３上には潤滑油ポンプ吐出から供給される潤滑油の圧力が一定の値以下になると閉弁するチェック弁１５０５と、チェック弁１５０５をバイパスする小径のバイパス通路１５０７が設けられている。機関停止時機関回転数が低下して潤滑油ポンプ２８吐出圧力が一定の値以下になるとチェック弁１５０５は閉弁し、潤滑油は小径のバイパス通路１５０７を通じて機関潤滑油系に供給されるようになる。これにより、潤滑油ポンプ吐出油量のうち潤滑油系に供給される油の割合が減るため、ＯＣＶ２５に供給される作動油の油圧と油量との減少が抑制される。このため、ＯＣＶ２５では機関停止時にベーン体を中間位置まで移動させるのに必要な油圧と油量とが確保される。
【０１３３】
なお、本実施形態では機関停止時に機関潤滑油系に供給される潤滑油量が削減されることになるが、機関停止時は回転数が低下途中にあり潤滑の必要度は比較的少ないためこれによって潤滑油系での潤滑油不足等の問題は生じない。
また、本実施形態ではチェック弁１５０５を配置することにより機関停止時に潤滑油系への潤滑油の供給を抑制しているが、チェック弁１５０５を設ける代わりに、電磁駆動の制御弁を設け機関停止時に潤滑油系への潤滑油供給を遮断もしくは抑制するようにしても良い。
【０１３４】
また、チェック弁や制御弁を使用する代りに、例えば潤滑油系への分岐通路１５０３に孔径ｄ1 、厚さＬ1 のオリフィスを設け、ＯＣＶ２５への分岐通路１５０１には径ｄ2 、長さＬ2 の絞り部分を設け、ｄ1 がｄ2 より小さく、かつＬ2 がＬ1 より非常に大きくなるように設定するようにしてもよい。このように絞りとオリフィスとを設定することにより、機関回転数が高く潤滑油流量が大きい場合には潤滑油系への分岐通路１５０３に流れる潤滑油流量がＯＣＶ２５への分岐通路１５０１に流れる潤滑油流量より大きくなり、潤滑油流量が低下すると逆に分岐通路１５０３に流れる潤滑油流量が分岐通路１５０１に流れる潤滑油流量より小さくなる流量特性を得ることができる。
【０１３５】
（１２）第１２の実施形態
本実施形態では、機関停止時に運転者からの機関停止指令（例えばイグニッションキーオフ）が出された後も直ちに機関停止操作（燃料噴射停止等）を行わず、所定の遅延時間機関の運転を継続しながら、ベーン体を中間位置に移動させる。これにより、潤滑油ポンプからは作動油が継続して供給されるようになるため確実にベーン体を中間位置に移動させることが可能となる。
【０１３６】
図１６は、本実施形態の機関停止操作を説明するフローチャートである。本操作はＥＣＵ３０により一定時間毎に実行されるルーチンにより行われる。
図１６の操作において、ステップ１６０１では現在イグニッションキーがオフにされたか否か、すなわち機関停止指令を入力しているか否かが判定される。イグニッションキーがオンである場合には現在通常運転中であるので、ステップ１６０３で潤滑油温度ＴＯ、機関回転数ＮＥの値を読み込み、ステップ１６０５では、ＴＯ、ＮＥの値に基づいて機関停止指令を入力した場合の遅延時間ｔＤが算出される。すなわち、本実施形態では機関停止指令が出される前の潤滑油温度と回転数とに基づいて常に遅延時間を算出している。遅延時間ｔＤの算出については後述する。また、現在は機関の通常運転状態であるため、次にステップ１６０７が実行され、機関運転状態に応じて最適なバルブタイミングを設定する通常のバルブタイミング制御が行われる。
【０１３７】
ステップ１６０１でイグニッションキーがオフであった場合、すなわち機関停止指令が出されていた場合には、次にステップ１６０９に進み、停止指令入力後から遅延時間ｔＤが経過したか否かが判定される。ここで使用される遅延時間ｔＤは、停止指令が出される前の油温ＴＯと回転数ＮＥとに基づいて予めステップ１６０５で算出しておいた値が使用される。
【０１３８】
ステップ１６０９で遅延時間ｔＤが経過していない場合には、次にステップ１６１１に進み、機関停止操作（例えば燃料噴射の停止）を行うことなくベーン体を中間位置に移動させる制御を行う。これにより、ＯＣＶ２５には充分な作動油が供給されるため、ベーン体を確実に中間位置に移動させることが可能となる。遅延時間ｔＤの間機関運転継続後、ステップ１６０９で遅延時間が経過したと判断された場合には、次にステップ１６１３に進み機関停止操作を行い、その後ステップ１６１１でベーン体の中間位置への移動制御を継続する。これにより、機関回転数は低下して作動油の油圧は低下するが、ベーン体はこのときにはすでに中間位置に保持されているため、油圧の低下とともに中間位置ロックピン２３０がロック位置に移動し、ベーン体は中間位置にロックされる。
【０１３９】
次にステップ１６０５における遅延時間ｔＤの設定について説明する。前述したように、機関回転数ＮＥが高い場合には、潤滑油ポンプの回転数も高く、潤滑油吐出量は大きくなっており、油圧室に多量の作動油を短時間で供給できるためベーン体を短時間で中間位置に移動させることができる。このため、遅延時間は他の条件が同一であれば機関回転数が高いほど短くなるように設定される。一方、潤滑油温度ＴＯが高いほど潤滑油粘度は低下するため、装置の各クリアランス部からのリーク油量もそれに応じて増大する。このため、潤滑油ポンプの吐出量が同一であれば油温が高くなるほど実際にベーン体を移動させるのに使用できる油量は低下するためベーン体を中間位置に移動させるのに要する時間が長くなる。このため、遅延時間は他の条件が同一であれば潤滑油温度が高いほど長くなるように設定される。本実施形態では、必要とされる遅延時間と、油温、機関回転数との関係を予め実験により求め、ＥＣＵ３０のＲＯＭに記憶してあり、ステップ１６０５ではこの関係に基づいて遅延時間が決定される。
【０１４０】
このように、油温、機関回転数とに応じて機関停止の遅延時間を設定することにより、本実施形態では確実に機関停止時にベーン体を中間位置にロックすることが可能となるとともに、機関停止指令入力後の運転継続を必要最小限の時間に抑制することが可能となる。
なお、図１６の実施形態では、油温ＴＯ、回転数ＮＥとに基づいて予め記憶した関係に基づいて設定した遅延時間ｔＤだけ機関停止操作を遅らせているが、遅延時間ｔＤの算出操作を行わずに、ベーン体が中間位置に移動するまで機関停止操作を遅延させるようにしても良い。
【０１４１】
図１７は、ベーン体の中間位置移動まで停止操作を遅延させる場合のフローチャートを示す。
図１７の操作では、機関停止指令入力（ステップ１７０１）の後、ステップ１７０５で実際の機関バルブタイミングが中間バルブタイミングになるまで（すなわち、ベーン体が中間位置に移動するまで）機関停止操作を行わず、ベーン体を中間位置に移動させる制御を行う。そして、ステップ１７０１でベーン体が中間位置になったことを確認した後ステップ１７０９の機関停止操作を行う。これにより、一層確実に機関停止時にベーン体を中間位置にロックすることが可能となる。
【０１４２】
（１３）第１３の実施形態
本実施形態では、前述の第８の実施形態と同様に機関停止時の抵抗負荷を低減して惰性回転時間を長く維持することによりベーン体の中間位置への移動を容易にしている。
前述の第８の実施形態では、カム摺動面の摩擦抵抗を低減することにより、機関停止時の惰性回転時間を増大していたのに対して、本実施形態では機関のポンピングロスを低減することにより停止時の惰性回転時間を増大するようにしている。
【０１４３】
機関停止時には、通常スロットル弁は全閉にされる。このため、スロットル弁下流側の吸気通路には大きな負圧が発生して各気筒の吸気行程時にピストンの下降動作に対して大きな抵抗となる。本実施形態では、機関吸気通路に運転者のアクセルペダルの踏込みとは無関係に動作可能な独立したアクチュエータを有するいわゆる電子制御スロットル弁を備えている。ＥＣＵ３０は機関停止操作開始時（イグニッションキーオフ時）にこのアクチュエータを駆動してスロットル弁開度を全開に維持する。これにより、機関停止時の各気筒のポンピングロスが大幅に低減されるため、機関惰性回転時間が増大するようになる。なお、電子制御スロットル弁はいずれの公知の形式のものが使用可能であるので、図示は省略する。
【０１４４】
（１４）第１４の実施形態
前述の第８から第１３の実施形態では、機関停止時にベーン体を中間位置に移動させてロックする操作を行うことによって、次回の機関始動時に機関バルブタイミングを中間バルブタイミングに固定するようにしていた。しかし、第８から第１３の実施形態では、仮に機関停止時の中間ロック制御が失敗した場合には機関始動時にバルブタイミングが中間バルブタイミングに固定されないことになる。本実施形態では、機関始動時（クランキング中）にベーン体が中間位置にロックされているか否かを判断し、ロックされていない場合にはクランキング中に中間位置ロック制御を行う。そして本実施形態では更に、ベーン体が中間位置にロックされたことを確認してから点火時期制御や燃料噴射を開始するようにしている。従って、本実施形態では機関始動後は確実にバルブタイミングは中間バルブタイミングに固定されるため、バルブタイミングの変動による運転状態の不安定化や機関性能の低下が生じない。
【０１４５】
図１８は本実施形態の始動操作を説明するフローチャートである。本操作はＥＣＵ３０により一定時間毎に実行されるルーチンにより行われる。
図１８の操作では、まずステップ１８０１で現在クランキング実行中か否かが判定される。現在クランキング中でない場合には機関は始動が完了しているため、ステップ１８０７に進み、現在の運転状態に応じた点火時期と燃料噴射量とで機関が運転される。また、ステップ１８０１で現在クランキング中であった場合、すなわち機関の始動操作開始直後であった場合には、次にステップ１８０３で現在機関バルブタイミングが中間位置にロックされているか否かを判定する。ステップ１８０３で現在のバルブタイミングが中間位置から所定量以上外れている場合には、中間ロックが行われていないため機関の点火制御と燃料噴射制御を開始せずにステップ１８０５に進み、ベーン体を中間位置に移動させる制御を行う。この状態では、クランキングにより潤滑油ポンプも回転しているためＯＣＶ２５には作動油が供給されておりベーン体の移動が可能となっている。ステップ１８０３と１８０５ではベーン体の中間位置ロックが確認されるまで中間位置移動制御が行われる。
【０１４６】
ステップ１８０３で現在のバルブタイミングが中間バルブタイミングに固定されている場合、すなわち機関停止時にベーン体が中間位置にロックされていた場合、またはステップ１８０５の操作によりクランキング中にベーン体が中間位置にロックされた場合には、ステップ１８０７が実行され、点火時期制御と燃料噴射制御とが行われる。この場合には、点火時期と燃料噴射量とは機関の中間バルブタイミングに適した値にセットされる。
III.  中間位置ロックピン誤作動時の操作
以下の第１５から第２０の実施形態では、中間位置ロックピン誤作動によるロックまたはロック解除、及び機関停止時に中間位置ロックできなかった場合の操作について説明する。
【０１４７】
（１５）第１５の実施形態
本実施形態では、機関バルブタイミング変更中ベーン体が中間位置を通過時に中間位置ロックピンが誤作動してベーン体がロックされた場合に、ベーン体のロックを速やかに解除して正常に復帰させる操作を行う。バルブタイミング変更中に中間位置ロックピンの誤作動によりベーン体が中間位置にロックすると、目標バルブタイミングと実際のバルブタイミング（中間バルブタイミング）との間に偏差が生じたままになるため、ＥＣＵ３０はベーン体を目標位置に到達させるために該当する側の油圧室の油圧を上昇させる。このため、中間位置ロックピンはロック孔壁面に強い力で押圧されるようになり、ロック孔壁面とロックピン側面との摩擦力により通常のロックピンリフト油圧ではロックを解除することができなくなる。
【０１４８】
本実施形態では、中間位置ロックピン誤作動による中間位置ロックが生じた場合には、進角油圧室と遅角油圧室との双方に油圧を供給して両方の油圧室の圧力を略等しくするようにしている。これにより、ロックピンに作用する押圧力が低下するとともに、両方の油圧室からロックピンリフト油圧通路を介してロックピンリフト油圧が供給されるため、容易にロックが解除されるようになる。
【０１４９】
図１９は、本実施形態のロック状態からの解除操作を説明するフローチャートである。本操作はＥＣＵ３０により一定時間毎に実行されるルーチンにより行われる。
図１９において操作がスタートすると、ステップ１９０１では現在作動油の温度が所定温度以上になっているか否かが判定される。油温が所定値より低い場合には、正常な状態でも中間位置ロックが行われており解除操作は行う必要がないため、ステップ１９０３以下は実行せず直ちに操作を終了する。上記油温の判定値は、正常な状態であれば中間位置ロックピンのロックが解除されている温度である。
【０１５０】
ステップ１９０１で油温が所定値以上の場合には、既に中間位置ロックピンのロックは解除されていると考えられるため、ステップ１９０３に進み、中間位置ロックピンの誤作動が生じているか否かを判定する。本実施形態では、ＥＣＵ３０により設定される目標バルブタイミングと実際に検出したバルブタイミングとの差が所定値以上であり、かつ現在のバルブタイミングが中間バルブタイミングになっている場合に中間位置ロックピンが誤作動によりロックしたと判定するようにしている。ステップ１９０３で中間位置ロックピン誤作動によるロックが生じていない場合には、ステップ１９０５以下の解除操作は必要ないため、本操作は直ちに終了する。この場合には、別途実行される通常のバルブタイミング制御により進角油圧室と遅角油圧室との油圧が制御され、ベーン体は目標バルブタイミングに相当する位置に移動される。
【０１５１】
一方、ステップ１９０３で誤作動による中間位置ロックピンのロックが生じていると判定された場合には、ステップ１９０５と１９０７とで現在バルブタイミング進角操作中か遅角操作中かが判定される。例えば、ステップ１９０５とステップ１９０７では、目標バルブタイミングと現在のバルブタイミング（中間バルブタイミング）とを比較し、目標バルブタイミングが現在のバルブタイミングより進角側である場合にはバルブタイミング進角操作中、遅角側である場合はバルブタイミング遅角操作中と判定する。そして、現在バルブタイミング進角操作中であった場合にはステップ１９０７でＯＣＶ２５の制御パルスデューティー比ＤをＤ＝５０＋α（パーセント）に、現在バルブタイミング遅角操作中であった場合にはＤ＝５０−α（パーセント）に設定する。
【０１５２】
前述したように、ＯＣＶ２５は制御パルスデューティー比が５０パーセントであるときには、進角油圧室と遅角油圧室との両方に油圧を供給し、両方の油圧室の圧力は同一になる。従って、中間位置ロックピン誤作動時にデューティー比を５０パーセントに設定すれば中間位置ロックピンをロック孔壁面に押圧する力はゼロになり、ロック解除が容易に行われる。しかし、単に両方の油圧室の圧力を同一にしただけでは、中間位置ロックピンのロックは解除されるもののベーン体は中間位置に停止したままとなる。このため、ロック解除後に油圧を低下させると中間位置ロックピンの誤作動によるロックが再発する可能性がある。そこで、本実施形態では僅かに一方の油圧室の圧力を高くして、ロック解除と同時にベーン体の位置を目標位置に向けて動かすようにしている。これにより、ロックピンとロック孔との位置がずれるため再度中間位置ロックピンのロックが生じることが防止される。ここで、αは中間位置ロックピンとロック孔壁面との間の押圧力が充分に小さくなる値であり、実際には実験に基づいて決定することが好ましい。
【０１５３】
本実施形態では図１９の操作を行うことにより、誤作動により生じた中間位置ロックピンのロックを速やかに解除して正常運転に復帰することが可能となる。
【０１５４】
（１６）第１６の実施形態
本実施形態では、吸気バルブタイミングと排気バルブタイミングとの両方のバルブタイミングを変更可能な可変バルブタイミング装置を有する機関で、吸気側のバルブタイミング装置で中間位置ロックピンの誤作動による中間位置ロックが生じた場合の操作について説明する。吸気側のバルブタイミングが中間バルブタイミングに固定されてしまうと、吸排気弁のバルブオーバラップが比較的大きくなる場合が生じる。バルブオーバラップが過大になると、気筒内に残留する既燃ガスの量が増大するため相対的に気筒に吸入される新気の量が減少し燃焼が不安定になる。そこで、本実施形態では、機関運転中に図１９と同様な方法で吸気側で中間位置ロックピンの誤作動による中間位置ロックが生じているか否かを監視し、中間位置ロックが生じた場合には排気バルブタイミングを最進角位置に制御するようにしている。これにより、吸気バルブタイミングが中間バルブタイミングに固定された状態でもバルブオーバラップが減少するため、機関の全運転領域で燃焼の不安定化が生じることが防止される。
なお、本実施形態では排気バルブタイミングを可変とすることが必要とされるが、排気側のバルブタイミング可変機構はは必ずしも吸気側のバルブタイミング可変機構と同様に連続的にバルブタイミングを変更可能なものである必要はなく、通常値と最進角値との２つのバルブタイミングをとることができるものであれば良い。
【０１５５】
（１７）第１７の実施形態
本実施形態では、機関停止時にベーン体を中間位置に移動させる際にまず機関停止操作開始時の機関運転状態からベーン体を中間位置に移動させることができるか否かを判断し、移動できないと判断された場合には逆にベーン体を最遅角位置に移動させる。
【０１５６】
前述したように、機関回転数が低く油温が高い運転状態では油圧の低下が短い時間で生じるため機関停止操作開始（イグニッションキーオフ）から機関が停止するまでにベーン体を中間位置に移動させることができない場合がある。このような場合にも無理にベーン体を中間位置に移動させようとすると、機関が停止したときにベーン体が中間位置に到達しない中途位置で停止した状態になる場合がある。この状態で機関を始動すると、ベーン体はカム駆動反力により遅角側に移動し進角油圧室側の仕切壁に衝突して大きな打音を生じる。そこで、本実施形態では、機関停止時にベーン体を中間位置にロックできないと判断された場合には中間位置にベーン体を移動させる代りに最遅角位置に移動させるようにして打音の発生を防止している。ベーン体には通常ベーン体を遅角方向に移動させるようにカム反力が作用している。このため、中間位置に移動できない場合でもベーン体を最遅角位置に移動させることは比較的容易に行うことができる。また、最遅角位置に中間位置ロックピンと同様な最遅角位置ロックピンを配置すれば、次回始動時にはベーン体は最遅角位置に固定されることになるため、始動時のバルブタイミング変動等が生じることが防止できる。
【０１５７】
図２０は本実施形態の機関停止時のバルブタイミング制御操作を説明するフローチャートである。本操作はＥＣＵ３０により一定時間毎に実行されるルーチンにより行われる。
図２０において操作がスタートすると、ステップ２００１では現在機関停止操作（イグニッションキーオフ）が行われているか否かが判定され、停止操作が行われていない場合には、ステップ２００３で機関回転数ＮＥと油温ＴＯを読み込んだ後ステップ２００５で通常のバルブタイミング制御を実行する。
【０１５８】
ステップ２００１で停止操作が行われている場合には、ステップ２００７で機関停止までにベーン体の中間位置ロックが可能か否かを判定する。ステップ２００７の判定は機関停止直前にステップ２００７で読み込んだ機関回転数ＮＥと油温ＴＯとに基づいて行われる。前述したように、機関回転数が高い場合には機関停止までに潤滑油ポンプが供給できる油量が大きいため、機関停止までのベーン体移動可能範囲が増大する。一方、油温が高い場合には各クリアランス部からのリーク油量が増大するため、機関回転数が同一であっても機関停止までのベーン体移動可能範囲は小さくなる。本実施形態では、予め種々の機関回転数と油温との組合せで実験を行い、ベーン体を最遅角位置から中間位置まで移動させることが可能な回転数と油温の組合せを求めてあり、ＥＣＵ３０のＲＯＭにその関係を格納している。ステップ２００７ではこの記憶した関係に基づいて、機関停止までに中間ロックが可能か否かを判断している。
【０１５９】
ステップ２００７でベーン体の中間位置までの移動が可能と判定された場合には、ステップ２００９に進み、ベーン体を中間位置まで移動させる中間位置制御を行うとともに、ステップ２０１１で後述する中間位置ロックフラグＭＸの値を１に設定して操作を終了する。一方、ステップ２００７でベーン体の中間位置までの移動が不可能と判定された場合には、ステップ２０１３でベーン体を最遅角位置に移動させる最遅角制御を行い、ステップ２０１５で中間位置ロックフラグＭＸの値を０にセットして操作を終了する。中間位置ロックフラグＭＸの値はメインスイッチがオフにされても記憶内容を保持可能なバックアップＲＡＭに格納される。次回の機関始動時にはバックアップＲＡＭに格納されたフラグＭＸの値に基づいて、例えばＭＸの値が１の場合には中間バルブタイミングに適した点火時期と燃料噴射量で始動が行われ、ＭＸの値が０の場合には最遅角バルブタイミングに適した点火時期と燃料噴射量で始動が行われる。
【０１６０】
（１８）第１８の実施形態
本実施形態では、中間位置ロックピンは第１０の実施形態と同様にＯＳＶ２４０からロックピンリフト油圧を供給され油圧室内の油圧とは独立してロック及びロック解除が可能なものとされる。また、本実施形態では中間位置ロックピンに加えて油圧室内の油圧が低いときに作動する通常の最遅角ロックピンが設けられており、前述の第１２の実施形態と同様に機関停止時に、停止指令を入力後所定の遅延時間の間機関停止操作を行わず機関運転を継続しながらベーン体を中間位置に移動させる制御を行う。しかし、本実施形態では、ベーン体を中間位置に移動させた後、実際にベーン体が中間位置にロックされているか否かを判定する操作を行う。そして、中間位置ロックピンが中間位置にロックされていない場合には何らかの原因により中間位置ロックが不成功に終わったと判断し、ベーン体を最遅角位置まで移動させて最遅角位置ロックピンによる最遅角位置ロックを行う。
【０１６１】
これにより、次回の機関始動時にはバルブタイミングは中間バルブタイミングか最遅角バルブタイミングかのいずれか一方に固定されるようになる。
図２１は本実施形態の機関停止操作を説明するフローチャートである。本操作はＥＣＵ３０により一定時間毎に実行されるルーチンにより行われる。
図２１の操作がスタートすると、ステップ２１０１では現在機関停止指令（イグニッションキーオフ）が入力しているか否かが判定され、停止指令を入力している場合にはステップ２１０３で停止指令入力後所定の遅延時間ｔＤが経過したか否かを判定する。ステップ２１０３で遅延時間が経過している場合には、ステップ２１１５に進み、機関停止操作（燃料噴射停止）が行われる。
【０１６２】
ステップ２１０３で遅延時間ｔＤが経過していない場合には、次にステップ２１０５に進み中間ロックフェイルフラグＭＦの値が１にセットされているか否かを判断する。フラグＭＦは、後述するステップ２１１１で中間ロック操作が失敗したと判定された場合に１にセットされる。フラグＭＦの初期値は０であるため、機関始動操作開始時はステップ２１０５は否定判定され、次にステップ２１０７が実行される。ステップ２１０７では、ベーン体を中間位置に移動させるとともに、ＯＳＶ２４０を閉弁して中間位置ロックピンのリフト油圧を解除する中間位置制御が行われる。次に、ステップ２１０９ではベーン体が中間位置に到達したか否かが、実際のバルブタイミングが中間バルブタイミングになったか否かに基づいて判定され、中間位置に到達していない場合にはステップ２１１１以下を実行することなく操作を終了する。これにより、次回の操作実行時もステップ２１０１から２１０９が実行され、ベーン体が中間位置に到達するまでステップ２１０７の中間位置制御が実行される。
【０１６３】
ステップ２１０９でベーン体が中間位置に到達したと判定された場合には、次にステップ２１１１で中間位置ロックピンがロックしているか否かが判定される。この判定は、実際のバルブタイミングが中間バルブタイミングに一致しており、バルブタイミングの変動が所定値以下か否かに基づいて行われる。ステップ２１１１で実際のバルブタイミングが中間バルブタイミングに正確に一致しており、バルブタイミング変動が小さい場合には中間位置ロックピンがロックしていると判断できるため、この場合には次にステップ２１１５に進み機関停止操作を行う。
【０１６４】
一方、ステップ２１１１で、ベーン体が中間位置に到達したにもかかわらず、バルブタイミングが正確に中間バルブタイミングに一致せず変動している場合には何らかの理由で中間位置ロックピンを正常にロックできなかったと判定され、次にステップ２１１３に進みフェイルフラグＭＦの値が１にセットされる。これにより、次にルーチンが実行されるとステップ２１０５の次にステップ２１１７が実行されるようになる。ステップ２１１７ではベーン体を最遅角位置に移動させる最遅角位置制御が行われる。これにより、ベーン体は最遅角位置に移動して、遅延時間ｔＤ経過後に機関停止操作が行われると油圧室の油圧低下に伴って最遅角位置ロックピンがロック孔と係合し、ベーン体は最遅角位置にロックされる。
【０１６５】
これにより、中間位置ロックピンの中間位置ロックが失敗した場合にはベーン体は確実に最遅角位置にロックされるようになる。本実施形態においても、フェイルフラグＭＦの値はバックアップＲＡＭに格納され、次回の機関始動時にはフェイルフラグＭＦの値に応じて、中間バルブタイミング又は最遅角バルブタイミングに適した機関始動操作が行われる。
【０１６６】
図２２は、上記の実施形態において更に確実に中間位置ロックを行うために第３のロックピンを備えた例を示している。
本実施形態では、図２２に示すように、ベーン体には中間位置ロックピン２３０と最遅角ロックピン２６０に加えて第３のロックピン２７０が設けられている。中間ロックピン２３０と第３のロックピン２７０は図２１の場合と同様に、独立したＯＳＶからロックピンリフト油圧を供給され、油圧室の圧力とは無関係にロック及びロック解除が可能である。最遅角ロックピン２６０は図２１の場合と同様に、油圧室内の圧力が低下したときにロック動作を行う。
【０１６７】
ハウジング１００には、ベーン体１１０の中間位置で中間位置ロックピン２３０位置と整合する中間ロック孔２３１とベーン体１１０の最遅角位置で最遅角位置ロックピン２６０位置と整合する最遅角ロック孔２６１が設けられている。また、ハウジング１００には上記第３のロックピン２７０と係合する第３のロック孔２７１が設けられている。本実施形態では、中間ロック孔２３１と最遅角ロック孔２７１とはそれぞれのロックピン２３０、２６０に対応した径の円孔とされているのに対して、第３のロック孔２７１は円弧上の長孔とされており、第３のロックピン２７０がこのロック孔２７１と係合した状態でもベーン体１１０は最遅角位置と中間位置との間で回動可能となっている。第３のロックピン２７１は中間ロックピン２３０によるロックを容易にするために設けられたものである。
【０１６８】
本実施形態では、図２１の場合と同様に機関停止を遅延させてその間にベーン体のロックを行う。この時、ＥＣＵ３０はまずベーン体１１０を遅角方向に移動させるとともに、第３のロックピン２７０へのロックピンリフト油圧の供給を停止する。これにより、ベーン体１１０が中間位置より遅角側に移動した場合には第３のロックピン２７０と長孔２７１とが係合し、その後のベーン体１１０の移動範囲は中間位置と最遅角位置との間に制限されるようになる。
【０１６９】
ベーン体が中間位置と最遅角位置との間の位置になった場合には、次いでＥＣＵ２０は中間位置ロックピン２３０へのロックピンリフト油圧供給を停止するとともに、ベーン体を最進角側に移動させる制御を行う。ところが、ベーン体１１０は第３のロックピン２７０と長孔２７１との係合により移動が制限されているため、これによりベーン体１１０はロックピン２７１が長孔の進角側端部に押圧される位置、すなわち中間位置に油圧によりロックされる。このため、ベーン体は中間位置に静止することになり、中間位置ロックピン２３０とロック孔２３１とが容易に係合するようになる。ＥＣＵ３０はこの後遅角操作を行い、ベーン体が中間位置から移動するか否かを判定する。この遅角操作においてベーン体が遅角方向に移動する場合には中間位置ロックピンのロックが何らかの理由で成功しなかったことを意味するため、この場合にはＥＣＵ３０はベーン体を最遅角位置に移動させる最遅角位置制御を行う。これにより、中間位置ロックが成功しなかった場合にもベーン体は最遅角位置ロックピンにより最遅角位置にロックされるようになる。
【０１７０】
図２３は、本実施形態の機関停止操作を説明するフローチャートである。本操作はＥＣＵ２０により一定時間毎に実行されるルーチンにより行われる。
図２３の操作は、図２１の操作にステップ２３０７、２３０９、２３１１が付加されている点のみが相違している。すなわち、機関停止指令入力後、まずステップ２３０７と２３０９とにより、ベーン体が第３のロックピン２７０の作動範囲（長孔２７１と係合する範囲）に入るまで（ステップ２３０７）ベーン体の遅角制御（ステップ２３０９）が行われ、作動範囲に入ると次にベーン体の最進角制御（ステップ２３１１）が行われる。そして、ベーン体が中間位置に到達（ステップ２３１３）した後中間位置でロックしているか否かの判定（ステップ２３１５）が行われる。ベーン体が中間位置でロックしている場合には次いでステップ２３１９で機関停止操作が行われ、ベーン体が中間位置でロックしていない場合にはフラグＭＦの値が１にセットされる（ステップ２３１７）。これにより、次回ルーチン実行時には最遅角制御が行われ（ステップ２３２１）、遅延時間経過後の機関停止時にベーン体は最遅角位置にロックされる。
【０１７１】
本実施形態のように、長孔形状のロック孔２７１とこのロック孔に係合する第３のロックピンを設けることにより、ベーン体の中間位置ロックをより確実に行うことが可能となる。
【０１７２】
（１９）第１９の実施形態
本実施形態では、図２１の実施形態と同様に中間位置ロックピンと最遅角ロックピンとの２つのロックピンが備えられており、機関停止時にベーン体の中間位置ロックを行う。そして、機関始動時に実際にベーン体が中間位置にロックされているか否かを判定し、中間位置にロックされている場合には中間バルブタイミングに適した点火時期、燃料噴射量等の制御パラメータで機関を運転する。
【０１７３】
また、ベーン体が中間位置にロックされていない場合には、最遅角バルブタイミングに適した制御パラメータを設定して機関を運転する。前述したように、機関始動時にベーン体が中間位置にロックされていない場合にはベーン体はカム反力により最遅角位置に移動して最遅角ロックピンにより最遅角位置にロックされる。このため、ベーン体が中間位置にロックされていないにもかかわらず中間バルブタイミングに適した制御パラメータで機関を運転すると機関性能の低下や排気性状の悪化を生じる可能性がある。本実施形態では、機関始動時にベーン体が中間位置にロックされている場合には中間バルブタイミングに適した制御パラメータを用い、中間位置にロックされていない場合には実際のバルブタイミングに適した制御パラメータを用いて機関を運転することにより中間位置ロックに失敗した場合にも機関性能の低下等が極力少なくなるようにしている。
【０１７４】
図２４は、本実施形態のロック位置判定操作を説明するフローチャートである。本操作は、ＥＣＵ３０により一定時間毎に実行されるルーチンとして行われる。本操作では、機関始動操作開始時（イグニッションキーオン）には、ベーン体が中間位置にロックされていると仮定して制御パラメータを設定して機関始動操作を行うが、その後直ちにベーン体が実際に中間位置にロックされているか否かを判定し、中間位置にロックされていない場合には中間位置ロックが不成功に終わったと判断して最遅角バルブタイミングに適した制御パラメータに切り換える。また、いずれの場合も油温が充分に上昇してロックが解除される条件が成立した場合には、制御パラメータは通常通り機関運転状態に適した値に設定されるようになる。
【０１７５】
図２４において操作がスタートすると、ステップ２４０１では今回の操作が機関始動操作が行われてから（すなわち、イグニッションキーがオンされてから）最初の操作実行か否かが判定される。ステップ２４０１で機関始動操作開始直後であった場合には、ステップ２４０３と２４０５で中間位置ロックフラグＭＸの値が１に、ロックフェイルフラグＭＦの値が０にそれぞれセットされる。フラグＭＸの値は現在ベーン体が中間位置にロックされているか否かを表し、ＭＸ＝１は中間位置にロックされていることを、ＭＸ＝０はロックされていないことを示している。また、フェイルフラグＭＦの値はベーン体の中間位置ロックが失敗したか否かを表し、ＭＦ＝１は中間位置ロック失敗を、ＭＦ＝０は中間位置ロック成功を表している。すなわち、本実施形態では、機関始動直後で中間位置ロック有無の判定ができない間は中間位置ロックが成功したと仮定して制御パラメータの設定を行う。
【０１７６】
ステップ２４０１で機関始動操作開始直後でない場合には次にステップ２４０７で現在ベーン体のロック（中間位置ロックまたは最遅角位置ロック）が行われるべき期間か否かが判定される。前述したように、ベーン体のロックは油温、油圧が充分に上昇していない期間のみ必要となり、油温、油圧が上昇するとロックは自動的に解除される。このため、ステップ２４０７では、作動油温度、圧力が所定値に到達した場合にはロック期間が終了したと判定する。ステップ２４０７でロック期間が終了している場合には、現在中間位置ロックピンと最遅角ロックピンとの両方がロック解除位置にあり、ベーン体は自由に回動可能となっているため、ステップ２４０９に進み、フラグＭＸとフラグＭＦの値は両方とも０にセットされる。
【０１７７】
一方、ステップ２４０７でロック期間中である場合には、現在中間位置ロックピンまたは最遅角ロックピンのいずれかがロックしているはずであるので、ステップ２４１３でロック判定条件が成立したか否かが判定される。ステップ２４１３では、機関回転数が実際のバルブタイミングを検出可能な程度まで上昇した場合にロック判定条件が成立したと判定される。判定条件が成立していない場合には、フラグＭＦ、ＭＸの値は変更されず今回の操作は直ちに終了する。これにより、ステップ２４０３、２４０５で設定されたフラグの値は判定完了まで維持される。
【０１７８】
ステップ２４１３で現在判定条件が成立している場合には、次にステップ２４１５で現在ベーン体が中間位置にロックされているか否かが判定される。ステップ２４１５では、機関の実際のバルブタイミングが正確に中間バルブタイミングに一致し、かつバルブタイミング変動が所定値以内である場合にベーン体が中間位置にロックされていると判定される。
【０１７９】
ステップ２４１５で現在ベーン体が中間位置にロックされている場合には、本操作は直ちに終了し、ステップ２４０３と２４０５とで設定されたフラグの値はそのまま維持される。これにより、機関制御パラメータは引き続き中間バルブタイミングに適した値に設定される。
また、ステップ２４１５で現在ベーン体が中間位置にロックされていない場合には、すなわち中間位置ロックが失敗して現在ベーン体は最遅角位置にロックされているため、ステップ２４１７と２４１９とでは中間位置ロックフラグＭＸの値は０（中間位置ロックしていない状態）、ＭＦの値は１（中間位置ロック失敗）にセットされる。
【０１８０】
図２５は、図２４の操作で設定されたフラグの値を用いた制御パラメータ設定操作を説明するフローチャートである。本操作は、ＥＣＵ３０により一定時間毎に実行されるルーチンとして行われる。
図２５において操作がスタートすると、ステップ２５０１では中間位置ロックフラグＭＸの値が１にセットされているか否かが判定される。ステップ２５０１でＭＸ＝１である場合には現在ベーン体は中間位置にロックされており、機関バルブタイミングは中間バルブタイミングに固定されているため、次にステップ２５０３に進み点火時期、燃料噴射量等の機関制御パラメータを中間バルブタイミングに適した値に設定して操作を終了する。
【０１８１】
また、ステップ２５０１でＭＸ≠１であった場合、すなわち現在ベーン体の中間位置ロックが行われていない場合には、次にステップ２５０５に進み、中間位置ロックが行われていないのは、ロック操作の失敗によるものであるか、油温、油圧が上昇してロックが解除されたものであるかをフラグＭＦの値に基づいて判定する。すなわち、ＭＦ≠１である場合には現在油温、油圧が充分に上昇して中間位置ロックが自然に解除されたためであるので、ステップ２５０７に進み、通常の制御パラメータの設定（機関負荷、回転数、バルブタイミングに応じた設定）を行う。また、ステップ２５０５でＭＦ＝１である場合には、中間位置ロックが何らかの理由で失敗し、現在ベーン体は最遅角位置にロックされているため、ステップ２５０９に進み最遅角バルブタイミングに適した制御パラメータを設定する。例えば、機関が最遅角バルブタイミングで始動される場合には、機関始動を容易にするために、中間バルブタイミングにおける始動の場合より燃料噴射量を多く、かつ点火時期を進角させることが必要となる。
【０１８２】
上述のように、本実施形態では始動時の実際のバルブタイミングに適した制御パラメータを用いて始動後の運転が行われるため、機関性能の低下や排気性状の悪化等が防止される。
【０１８３】
（２０）第２０の実施形態（参考例）
本実施形態では、中間位置ロックピンのロック失敗により、またはロックピンを備えていないためにベーン体が固定されないまま機関を始動する場合に、ベーン体と仕切壁との衝突による打音の発生を防止する手段について説明する。
図２６は本実施形態の概略構成を説明する図である。本実施形態では、ベーン体１００のベーン１１１、またはハウジング１００の仕切壁１０３に耐油性ゴムなどの弾性体からなる緩衝材２６００が設けられている。緩衝材は、図２６(A) 、(B) に示すように、仕切壁またはそれに対向するベーンの側面の一方または両方に接着して、或いは図２６(C) 、(D) に示すように仕切壁先端またはベーン先端を覆うように設けてシール部材を兼用するようにしても良い。このように、仕切壁とベーンの当接部に緩衝材を配置することにより、機関始動時にベーン体と仕切壁とが衝突、離反を繰り返してもそれにより生じる打音が低減され、運転者に違和感を与えることが防止される。
【０１８４】
【発明の効果】
本発明によれば、機関始動時にバルブタイミングを中間バルブタイミングに固定する中間位置ロックピンを設けた場合の問題点が解決される。
すなわち、請求項１から請求項４の発明によれば、中間位置ロックピンの誤作動によるロックやロック解除が生じることが防止可能となる効果を奏する。
【０１８５】
また、請求項５から１０の発明によれば、機関始動時に確実にベーン体を中間位置にロックすることが可能となる効果を奏する。
更に請求項１１から請求項１７の発明によれば、中間位置ロックピンのロックが成功せず、ベーン体が中間位置にロックされない状態で機関が始動された場合でも、打音の発生や機関性能の大幅な低下を防止することが可能となる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明を自動車用内燃機関に適用した場合の実施形態の概略構成を示す図である。
【図２】  図１の可変バルブタイミング機構の構成を説明する図である。
【図３】  図１の可変バルブタイミング機構の構成を説明する図である。
【図４】  中間位置ロックピンの基本構造を説明する図である。
【図５】  中間位置ロックピンの基本構造を説明する図である。
【図６】  本発明の参考例としての第１の実施形態の構成を説明する断面図である。
【図７】  本発明の第３の実施形態の構成を説明する図である。
【図８】  本発明の第３の実施形態の構成を説明する図である。
【図９】  本発明の参考例としての第４の実施形態の構成を説明する図である。
【図１０】  本発明の参考例としての第５の実施形態の構成を説明する図である。
【図１１】  本発明の第６の実施形態に使用するスプリングの非線形バネ特性を説明する図である。
【図１２】  本発明の第７の実施形態の構成を説明する図である。
【図１３】  本発明の参考例としての第９の実施形態の構成を説明する図である。
【図１４】  本発明の参考例としての第１０の実施形態の中間位置ロックピンの構成を説明する図である。
【図１５】  本発明の第１１の実施形態を説明する線図である。
【図１６】  本発明の第１２の実施形態における機関停止操作を説明するフローチャートである。
【図１７】  図１６の操作の変形例を説明するフローチャートである。
【図１８】  本発明の第１４の実施形態の機関始動操作を説明するフローチャートである。
【図１９】  本発明の第１５の実施形態における中間位置ロックピンのロック解除操作を説明するフローチャートである。
【図２０】  本発明の第１７の実施形態における機関停止操作を説明するフローチャートである。
【図２１】  本発明の第１８の実施形態における機関停止操作を説明するフローチャートである。
【図２２】  第１８の実施形態の変形例の構成を説明する図である。
【図２３】  図２２の変形例を使用する機関停止操作を説明するフローチャートである。
【図２４】  本発明の第１９の実施形態の機関始動操作を説明するフローチャートである。
【図２５】  本発明の第１９の実施形態の機関始動操作を説明するフローチャートである。
【図２６】  本発明の参考例としての第２０の実施形態の構成を説明する図である。
【符号の説明】
１…内燃機関
１０…可変バルブタイミング機構
２５…オイルコントロールバルブ（ＯＣＶ）
２８…潤滑油ポンプ
３０…ＥＣＵ（制御回路）
１００…ハウジング
１０３…仕切壁
１１０…ベーン体
１１１…ベーン
１２１…進角油圧室
１２３…遅角油圧室
２３０…中間位置ロックピン
２３１…中間位置ロック孔
２４０…オイルスイッチングバルブ（ＯＳＶ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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