(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
油圧供給源と、ハウジング及びベーン体を備え同ハウジングと同ベーン体とによって区画形成される油圧室に対する油圧制御により内燃機関のバルブの開閉タイミングを変更するバルブタイミング変更機構と、前記油圧供給源からの油圧を前記バルブタイミング変更機構に供給するための油圧供給通路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、
前記油圧供給通路の油圧を検出する油圧検出手段と、
前記油圧検出手段により検出された油圧が所定値以下のとき前記バルブのそのときの開閉タイミングを保持すべく前記油圧供給通路を遮断するための遮断弁とを備える内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【請求項２】
前記遮断弁は前記油圧供給通路に設けられ、かつ、前記バルブタイミング変更機構に供給する油圧を制御するオイルコントロールバルブであり、
前記オイルコントロールバルブを制御する制御手段を備え、
前記制御手段は、前記油圧検出手段により検出された油圧が所定値以下のとき油圧供給通路が遮断されるように前記オイルコントロールバルブを制御する請求項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３】
前記遮断弁は前記油圧供給通路に設けられ、かつ、前記バルブタイミング変更機構に供給する油圧を制御するオイルコントロールバルブであり、
前記内燃機関の回転数を検出するための回転数検出手段と、
前記回転数検出手段の検出結果に基づいて前記オイルコントロールバルブを制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、内燃機関の回転数が所定値以上でありかつ前記油圧検出手段により検出された油圧が所定値以下のとき油圧供給通路が遮断されるように前記オイルコントロールバルブを制御する請求項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４】
前記油圧供給通路に設けられ、かつ、前記バルブタイミング変更機構に供給する油圧を制御するオイルコントロールバルブを備え、
前記遮断弁は前記オイルコントロールバルブの下流側に設けられている請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の運転中に同機関の気筒に設けられた吸気・排気バルブの開閉タイミングを可変制御する内燃機関のバルブタイミング制御装置に係り、詳しくは、ベーン式のバルブタイミング制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のバルブタイミング制御装置の一般的な構成を図６に示す。バルブタイミング制御装置は大きくは、クランクシャフトからの動力が伝達されるギヤ又はプーリと一体に連結されたハウジング４１と、このハウジング４１内に同ハウジング４１と同一回転中心を有して回動自在に収容されたベーン体４２とによって構成されている。ベーン体４２は、バルブを開閉駆動するカムの配設されるカムシャフトの一端に一体に連結されている。上記ハウジング４１には複数の凹部４３が形成されており、これら凹部４３は相互に同一角度に均等に（すなわち、ハウジング４１の回転軸を中心に回転対称に）配設されている。
【０００３】
一方、上記ベーン体４２には複数のベーン４４が形成されており、これらベーン４４も同様にベーン体４４の回転軸を中心に回転対称をなして放射状に配設されている。そして、前述のベーン体４２のハウジング４１内への収容は、これら凹部４３に同ベーン４４が収容される態様でなされており、このように各凹部４３を同ベーン４４にて各々区画することにより各ベーン４４の両側に油圧室４５，４６が形成される。
【０００４】
上記各油圧室４５，４６は圧油を供給するための油圧通路４７，４８に連通されている。油圧通路４７，４８はオイルコントロールバルブ（以下、ＯＣＶという）４９を介して供給油通路５０及び排出油通路５１に連通可能になっている。供給油通路５０の上流側には油圧供給源としてのオイルポンプ５２が接続されている。オイルポンプ５２はクランクシャフトの回転によって回転駆動される。
【０００５】
そして、内燃機関の運転に伴ってオイルポンプ５２が駆動されると、オイルパン５４に貯留されている油がオイルストレーナ５３を介してオイルポンプ５２内に吸引されるとともに、同ポンプ５２により加圧吐出された油がＯＣＶ４９を介して上記各油圧通路４７，４８に供給され、さらに油は対応する油圧室４５，４６に供給される。各油圧室４５，４６に対する油圧制御に基づきハウジング４１とベーン体４２との相対回転位相が変更されることによってカムシャフトとギヤとの相対回転位相、すなわちバルブタイミングが変更される。ここで、上記各油圧室４５，４６に対する油圧制御に基づきベーン体４２がカムシャフトの回転方向と同方向に回動すると、カムシャフトの回転位相がギヤの回転位相に対して進み、バルブタイミングが進められる（進角）。逆に、ベーン体４２がカムシャフトの回転方向と逆方向に回動すると、カムシャフトの回転位相がギヤの回転位相に対して遅れ、バルブタイミングが遅らされる（遅角制御）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このように各油圧室４５，４６に対する油圧制御により進角側又は遅角側にバルブタイミングを変更する装置においては、内燃機関の運転中、これを搭載する車両の急旋回・急停止、急発進等によりオイルパン５４内の油が偏ってオイルストレーナ５３から吸引される油中に空気が混入するなど、油圧が急激に変化したときに、ベーン４４がハウジング４１の凹部４３内壁に強く衝突して、大きな打音（異音）が発生することがある。
【０００７】
また、ベーン４４とハウジング４１の凹部４３内壁との衝突に伴い、カムシャフトに著しい回転変動が発生することがあるが、同カムシャフトをタイミングベルトによって駆動する機関においては、この回転変動によりタイミングベルトに大きな振れが発生し、同ベルトとそのカバーとの干渉による異音の発生やタイミングベルト自身への損傷が生じることもある。
【０００８】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、油圧が低いときにバルブタイミング制御装置の異常作動を抑制し、ひいては異音等の発生をも抑制することができる内燃機関のバルブタイミング制御装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するため、請求項１に記載の発明は、油圧供給源と、ハウジング及びベーン体を備え同ハウジングと同ベーン体とによって区画形成される油圧室に対する油圧制御により内燃機関のバルブの開閉タイミングを変更するバルブタイミング変更機構と、油圧供給源からの油圧をバルブタイミング変更機構に供給するための油圧供給通路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、油圧供給通路の油圧を検出する油圧検出手段と、油圧検出手段により検出された油圧が所定値以下のときバルブのそのときの開閉タイミングを保持すべく油圧供給通路を遮断するための遮断弁とを備えることをその要旨とする。
請求項２に記載の発明は、遮断弁は油圧供給通路に設けられ、かつ、バルブタイミング変更機構に供給する油圧を制御するオイルコントロールバルブであり、オイルコントロールバルブを制御する制御手段を備え、制御手段は、油圧検出手段により検出された油圧が所定値以下のとき油圧供給通路が遮断されるようにオイルコントロールバルブを制御することをその要旨とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、遮断弁は油圧供給通路に設けられ、かつ、バルブタイミング変更機構に供給する油圧を制御するオイルコントロールバルブであり、内燃機関の回転数を検出するための回転数検出手段と、回転数検出手段の検出結果に基づいてオイルコントロールバルブを制御する制御手段とを備え、制御手段は、内燃機関の回転数が所定値以上でありかつ油圧検出手段により検出された油圧が所定値以下のとき油圧供給通路が遮断されるようにオイルコントロールバルブを制御することをその要旨とする。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、油圧供給通路に設けられ、かつ、バルブタイミング変更機構に供給する油圧を制御するオイルコントロールバルブを備え、遮断弁はオイルコントロールバルブの下流側に設けられていることをその要旨とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、本発明を具体化した第１実施形態を図１〜図３に従って説明する。
【００１３】
図１は、車両用エンジン（以下、エンジン）１に適用された本実施の形態にかかるバルブタイミング制御装置を示している。ここでは、そのバルブ駆動方式としてＤＯＨＣ（ダブルオーバーヘッドカム）４バルブタイプのものを想定している。
【００１４】
エンジン１を構成するシリンダブロック２には複数のシリンダ３が設けられ、各シリンダ３にはピストン４が配置されている。各ピストン４はクランクケース５に支持されるクランクシャフト６に対しそれぞれコンロッド７にて連結されている。クランクシャフト６にはクランクシャフトタイミングプーリ８が設けられている。
【００１５】
シリンダブロック２の上側に設けられるシリンダヘッド９には、吸気側カムシャフト１０が複数の軸受（図示せず）にて回転可能に支持されている。該吸気側カムシャフト１０には前記シリンダ３毎に２つの吸気側カム１１が一体的に設けられている。また、シリンダヘッド９には同じく複数の軸受（図示せず）にて排気側カムシャフト１２が回転可能に支持されている。該排気側カムシャフト１２にはシリンダ３毎に２つの排気側カム１３が一体的に設けられている。
【００１６】
吸気側カムシャフト１０にはカムシャフトタイミングプーリ１４が一体的に設けられている。また排気側カムシャフト１２には、カムシャフトタイミングプーリ１６が設けられている。各カムシャフトタイミングプーリ１４，１６は前記クランクシャフトタイミングプーリ８にタイミングベルト１７で連結されている。そして、クランクシャフト６が回転すると吸気側カムシャフト１０及び排気側カムシャフト１２が回転駆動されるようになっている。
【００１７】
そして、吸気側カムシャフト１０のさらに先端側には、前記カムシャフトタイミングプーリ１４及びカムシャフト１０に対して、図６に示すハウジング４１及びベーン体４２等よりなるバルブタイミング変更機構（以下、ＶＶＴ機構という）１５が一体に組み付けられている。
【００１８】
前記各シリンダ３には、吸気側バルブ１８が２個ずつ配設されている。そして、この吸気側バルブ１８は、前記吸気側カム１１に対しバルブリフタ１９Ａ，１９Ｂを介してそれぞれ駆動連結されている。各バルブリフタ１９Ａ，１９Ｂは、シリンダヘッド９に設けられる図示しないリフタボア内に摺動可能に支持されている。
【００１９】
また、各シリンダ３には、排気側バルブ２０が２個ずつ配設されている。各排気側バルブ２０は、前記排気側カム１３に対しバルブリフタ２１を介してそれぞれ駆動連結されている。各バルブリフタ２１も、図示しないリフタボア内に摺動可能に支持されている。
【００２０】
なお、クランクシャフト６に近接してクランク角センサ２３が設けられており、同センサ２３により、エンジン１の回転数、クランク角及び気筒判別等を検出している。また、カムシャフト１０に近接してカム角センサ２４が設けられており、同センサ２４により、カムシャフト１０（したがって、カム）の回転角度等を検出している。
【００２１】
さらに、ＯＣＶ４９の上流側である供給油通路５０にはオイルフィルタ３５（図２参照）が設けられている。また、供給油通路５０には油圧センサ２５が設けられており、同センサ２５によりオイルポンプ５２から供給される油の圧力を検出している。
【００２２】
上記のようなエンジンシステムを統括制御する電子制御装置（以下、「ＥＣＵ」という）２６は、デジタルコンピュータからなっており、前記クランク角センサ２３、カム角センサ２４及び油圧センサ２５等からの検出信号を入力している。ＥＣＵ２６は各センサ等２３，２４，２５からの信号に基づき、制御プログラムに従い、ＯＣＶ４９を好適に制御する。
【００２３】
図３は上記のＶＶＴ機構１５及びそれを駆動する機構の油圧回路を示している。
次に、上記のように構成されるエンジンシステムの、主にＶＶＴ機構１５を操作してバルブタイミング変更制御を行う装置としての動作を、上記ＥＣＵ２６による処理を中心に説明する。
【００２４】
図３は、ＥＣＵ２６により実行されるエンジン１のバルブタイミング変更制御ルーチンを示すフローチャートである。なお、このルーチンは例えば８ｍｓ（ミリ秒）ごとの定時間割込みにて周期的に実行される。
【００２５】
処理がこのルーチンに移行すると、ＥＣＵ２６は先ずステップ３１において、クランク角センサ２３の検出信号に基づいてそのときのエンジン回転数Ｎｅを入力するとともに、油圧センサ２５の検出信号に基づいて供給油の油圧Ｐｏｉｌを入力する。
【００２６】
次のステップ３２において、ＥＣＵ２６はエンジン回転数Ｎｅが所定値Ａｒｐｍより大きいかどうかを判定する。エンジン回転数Ｎｅが所定値Ａｒｐｍ以下であると判定すると、ＥＣＵ２６は当該ルーチンを一旦抜ける。これは、エンジン回転数Ｎｅが低いときには油圧Ｐｏｉｌは当然低く、油圧の誤検出を防止するためである。
【００２７】
ステップ３２でエンジン回転数Ｎｅが所定値Ａｒｐｍより大きいと判定すると、ＥＣＵ２６は次のステップ３３において油圧Ｐｏｉｌが所定値Ｐｋｐａよりも小さいかどうかを判定する。油圧Ｐｏｉｌが所定値Ｐｋｐａ以上であると判定すると、ＥＣＵ２６は当該ルーチンを一旦抜ける。
【００２８】
ステップ３３において油圧Ｐｏｉｌが所定値Ｐｋｐａよりも小さいと判定すると、ＥＣＵ２６はステップ３４において、ＯＣＶ４９を保持電流で制御することにより中立位置にし、図２に示すように、油圧通路４７，４８と供給油通路５０及び排出油通路５１とを遮断させる。すなわち、エンジン回転数Ｎｅが所定値Ａｒｐｍより大きいときに油圧Ｐｏｉｌが所定値Ｐｋｐａよりも小さい場合には、オイルパン５４内の油が偏ってオイルストレーナ５３から吸引される油中に空気が混入するなど、油圧が急激に変化した状態であって、油圧室４５，４６から油が逆流するおそれがあるが、油圧通路４７，４８と供給油通路５０及び排出油通路５１とを遮断させることによって、油圧室４５，４６からの油の逆流が防止される。
【００２９】
以上詳述したように、こうした態様でバルブタイミング制御が行われる本実施の形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
・エンジン１の運転中、これを搭載する車両の急旋回・急停止、急発進等によりオイルパン５４内の油が偏ってオイルストレーナ５３から吸引される油中に空気が混入するなど、油圧が急激に変化したときに、油圧通路４７，４８と供給油通路５０及び排出油通路５１とを遮断させ、油圧室４５，４６からの油の逆流を防止でき、よってベーン４４とハウジング４１の凹部４３内壁との衝突を抑制し、ひいては異音等の発生をも抑制することができる。
【００３０】
・エンジン１の低回転数領域（回転数Ｎｅが所定値Ａｒｐｍ以下）の場合にはＯＣＶ４９によって供給油通路５０が遮断されないため、バルブタイミングの変更制御の立ち上がりが早い。
【００３１】
・また、ベーン４４とハウジング４１の凹部４３内壁との衝突を抑制できるため、カムシャフトの回転変動を抑制することができ、タイミングベルトの振れを抑制し、同ベルトとそのカバーとの干渉による異音の発生やタイミングベルト自身への損傷を未然に防止できる。
【００３２】
・供給油通路５０の油圧を検出するための油圧センサ２５を設けるだけの構成の変更によって、ＶＶＴ機構１５の異常作動を防止することができる。
（第２実施形態）
次に、第２実施形態のバルブタイミング制御装置を図４に従って説明する。尚、本実施形態において、第１実施形態と同じ構成部材については符号を等しくしてその詳細な説明を省略する。
【００３３】
図４は本実施形態のＶＶＴ機構１５及びそれを駆動する機構の油圧回路を示しており、ＯＣＶ４９の上流側である供給油通路５０に油圧検出手段及び遮断手段としての逆止弁３６を設けており、前記油圧センサ２５は省略している。
【００３４】
逆止弁３６は摺動可能に設けられたプランジャ３６ａと、プランジャ３６ａを付勢するバネ３６ｂとを備えており、プランジャ３６ａの背面側には供給油通路５０から分岐した圧力導入通路３７を介して油圧が作用するようになっている。すなわち、プランジャ３６ａに作用する油圧がバネ３６ｂの付勢力よりも大きい場合には逆止弁３６は供給油通路５０を連通させてＯＣＶ４９に油を供給する。逆に、プランジャ３６ａに作用する油圧がバネ３６ｂの付勢力以下の場合には逆止弁３６は供給油通路５０を遮断してＯＣＶ４９への油の供給を阻止する。
【００３５】
なお、本実施形態において、第１実施形態におけるＯＣＶ４９の保持電流での制御は行わない。
こうした態様でバルブタイミング制御が行われる本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
【００３６】
・供給油通路５０の油圧を検出し、油圧が低い場合には供給油通路５０を遮断する逆止弁３６によって、油圧室４５，４６からの油の逆流を防止でき、よってベーン４４とハウジング４１の凹部４３内壁との衝突を抑制し、ひいては異音等の発生をも抑制することができる。
【００３７】
・また、ベーン４４とハウジング４１の凹部４３内壁との衝突を抑制できるため、カムシャフトの回転変動を抑制することができ、タイミングベルトの振れを抑制し、同ベルトとそのカバーとの干渉による異音の発生やタイミングベルト自身への損傷を未然に防止できる。
【００３８】
・エンジン１の停止時において供給油通路５０の油圧が低下する場合、供給油通路５０を遮断するので、油圧室４５，４６からの油の漏れが防止される。そのため、次のエンジン１の運転時において、バルブタイミング変更制御を良好に開始することができる。
【００３９】
（第３実施形態）
次に、第３実施形態のバルブタイミング制御装置を図５に従って説明する。尚、本実施形態において、第２実施形態と同じ構成部材については符号を等しくしてその詳細な説明を省略する。
【００４０】
図５は本実施形態のＶＶＴ機構１５及びそれを駆動する機構の油圧回路を示しており、ＯＣＶ４９の下流側である油圧通路４７に逆止弁３６を設けており、前記油圧センサ２５は省略している。
【００４１】
逆止弁３６はプランジャ３６ａと、バネ３６ｂとを備えており、プランジャ３６ａの背面側には供給油通路５０から分岐した圧力導入通路３８を介して油圧が作用するようになっている。すなわち、プランジャ３６ａに作用する油圧がバネ３６ｂの付勢力よりも大きい場合には逆止弁３６は油圧通路４７を連通させて油圧室４５に油を供給する。逆に、プランジャ３６ａに作用する油圧がバネ３６ｂの付勢力以下の場合には逆止弁３６は油圧通路４７を遮断して油圧室４５への油の供給を阻止する。
【００４２】
なお、本実施形態においても、第１実施形態におけるＯＣＶ４９の保持電流での制御は行わない。
こうした態様でバルブタイミング制御が行われる本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
【００４３】
・供給油通路５０の油圧を検出し、油圧が低い場合には油圧通路４７を遮断する逆止弁３６によって、第２実施形態と同様の効果を得ることができる。
・逆止弁３６をＯＣＶ４９の下流側の油圧通路４７に設けたので、油圧室４５から逆止弁３６に到る油作動容積を小さくすることができ、よって、カムシャフト１０の回転変動をより抑制することができる。
【００４４】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、以下のように構成することもできる。
・上記各実施形態では、１気筒につき４バルブのエンジンに実施した例を示したがこれに限らず、例えば、１気筒につき２バルブ、あるいは１気筒につき６バルブ，８バルブ等のバルブ数のエンジンに適用してもよい。
【００４５】
・上記各実施形態では、２個の吸気側カム１１によってそれぞれバルブリフタ１９を駆動する構成のバルブ特性制御装置に適用した例を示したが、これに限らず、例えば１個の吸気側カム１１で２個のバルブリフタを駆動する構成を有するバルブ特性制御装置に適用することもできる。
【００４６】
・上記各実施形態では、吸気側バルブのバルブ特性を制御する装置について例を示したが、これに限らず、排気側のバルブ、あるいは両方のバルブタイミングを制御する装置として具体化することもできる。
【００４７】
以上、各実施形態について説明したが、各実施形態から把握できる請求項以外の技術的思想について記載する。
（イ）前記油圧供給通路に設けられ、かつ、前記バルブタイミング変更機構に供給する油圧を制御するオイルコントロールバルブを備え、前記遮断弁は前記オイルコントロールバルブの上流側に設けられている請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【００４８】
（ロ）前記遮断弁及び油圧検出手段は、前記油圧供給通路に設けられた逆止弁であり、該逆止弁は前記油圧供給通路と交差する方向に移動して油圧供給通路を連通・遮断可能な弁体と、前記油圧供給通路を遮断するように同弁体を付勢する付勢手段と、前記油圧供給通路の油圧を前記付勢手段の付勢力に抗して前記弁体に作用させる油圧導入通路とを備える請求項４又は上記（イ）に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【００４９】
【発明の効果】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の発明によれば、油圧が低いときにバルブタイミング制御装置の異常作動を抑制し、ひいては異音等の発生をも抑制することができる。
【００５０】
請求項２又は３に記載の発明によれば、オイルコントロールバルブによって油圧供給通路を遮断するので、遮断のための弁を別途設けずに済む。また、内燃機関の低回転数領域の場合には油圧供給通路が遮断されないため、バルブタイミングの変更制御の立ち上がりが早い。
【００５１】
請求項４に記載の発明によれば、遮断弁をオイルコントロールバルブの下流側に設けたので、バルブタイミング変更機構から遮断弁に到る油作動容積を小さくすることができ、バルブタイミング変更機構の回転変動を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態のバルブタイミング制御装置を備えたエンジンを示す斜視図
【図２】同じくバルブタイミング制御装置を示す油圧回路図
【図３】バルブタイミング制御処理を示すフローチャート
【図４】第２実施形態のバルブタイミング制御装置を示す油圧回路図
【図５】第３実施形態のバルブタイミング制御装置を示す油圧回路図
【図６】一般的な可変バルブタイミング機構を示す断面図
【符号の説明】
１５…バルブタイミング変更機構、２３…回転数検出手段としてのクランク角センサ、２５…油圧検出手段としての油圧センサ、２６…制御手段としてのＥＣＵ、３６…遮断弁及び油圧検出手段としての逆止弁、４７…油圧供給通路としての油圧通路、４９…遮断弁としてのオイルコントロールバルブ、５０…油圧供給通路としての供給油通路、５２…油圧供給源としてのオイルポンプ。
【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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