(57)【要約】  内燃機関（１０）を制御する電子制御装置（１００）は、機関始動時にバルブタイミング変更機構（３０）のロータをロック位相まで進角側に回動させるときに、吸気カムシャフト（３２）の駆動力によって駆動される補機である高圧燃料ポンプ（８０）及びバキュームポンプ（９０）の稼働量を低減させる。そのため、ロータはロック位相まで速やかに回動して同ロック位置に固定される。
2013069137.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランクシャフトの回転に連動して回転するハウジングと、カムシャフトに連結されたロータとを有し、油圧により前記ハウジングに対する前記ロータの相対回転位相を変更することによってバルブタイミングを変更する油圧駆動式のバルブタイミング変更機構と、
ロック穴にロックピンを挿入することにより前記ハウジングに対する前記ロータの相対回転位相をロック位相に固定するロック機構と、
前記カムシャフトの駆動力を利用して駆動される補機とを備え、
機関始動時に前記ロック機構により前記ロータが固定されていないときには、前記ロータを前記ロック位相まで進角側に回動させ、前記ロック機構によって前記ロータを固定させる内燃機関の制御装置において、
機関始動時に前記ロータを前記ロック位相まで進角側に回動させるときに前記補機の稼働量を低減させる
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記ロック穴の底面には、深さの異なる複数の段部が前記ロック位相に近づくほど深くなるように並べて設けられており、
前記ロック機構は、前記ハウジング内で前記ロータが揺動したときに、前記複数の段部に前記ロックピンが順次嵌入することにより前記ロータが前記ロック位相に向かって進角側に回動するようになるラチェット機能を備えている
請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記制御装置は、油圧により前記ロータをロック位相まで進角側に回動させる
請求項１又は請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記内燃機関は、運転者によって操作されるブレーキ操作部材と、負圧を利用して前記ブレーキ操作部材の操作を助勢するブレーキブースタと、パーキングブレーキとを備える車両に搭載され、
前記補機は前記ブレーキブースタに負圧を供給するバキュームポンプを含み、
前記制御装置は、前記パーキングブレーキが作動していることを条件に前記バキュームポンプの稼働量を低減させる
請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記制御装置は、前記バキュームポンプと前記カムシャフトとの接続を切り離すことのできるクラッチを備え、
同制御装置は、前記バキュームポンプの稼働量を低減させるべく、前記クラッチにより前記バキュームポンプと前記カムシャフトとの接続を切り離して同バキュームポンプの稼働を停止させる
請求項４に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記制御装置は、前記バキュームポンプが接続されている負圧供給通路と、同負圧供給通路を大気開放するリリーフ弁とを備え、
同制御装置は、前記バキュームポンプの稼働量を低減させるべく、前記リリーフ弁を開弁して前記負圧供給通路を大気開放する
請求項４に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記補機は高圧燃料ポンプを含み、
前記制御装置は、機関始動に伴って前記クランクシャフトの回転速度が機関始動完了を判定する水準まで上昇しない状態が継続したことを条件に前記高圧燃料ポンプの稼働量を低減させる
請求項１〜６のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
前記高圧燃料ポンプはスピル弁を有し、同スピル弁を閉弁するタイミングを制御することによって圧送する燃料の量を変更するように構成され、
前記制御装置は、前記高圧燃料ポンプの稼働量を低減させるべく、前記スピル弁を開弁状態に保持する
請求項７に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項９】
前記制御装置は、前記高圧燃料ポンプと前記カムシャフトとの接続を切り離すことのできるクラッチを備え、
同制御装置は、前記高圧燃料ポンプの稼働量を低減させるべく、前記クラッチにより前記高圧燃料ポンプと前記カムシャフトとの接続を切り離して同高圧燃料ポンプの稼働を停止させる
請求項７に記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧駆動式のバルブタイミング変更機構を備える内燃機関の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関のバルブタイミングを変更する機構として、油圧駆動式のバルブタイミング変更機構が知られている。油圧駆動式のバルブタイミング変更機構では、スプロケットに固定されたハウジングの中に、カムシャフトの先端に固定されたロータが収容されている。そして、このロータには径方向に向かって突出する複数のベーンが設けられている。一方で、ハウジングにはこれらベーンをそれぞれ収容する収容室が設けられている。これにより、各収容室はベーンを介して進角用油圧室と遅角用油圧室とにそれぞれ区画されている。【０００３】
このように構成されたバルブタイミング変更機構を備える内燃機関にあっては、進角用油圧室及び遅角用油圧室内の油圧を調整することによりハウジング内でロータを回動させ、スプロケットに対するロータ及びカムシャフトの相対回転位相を変更する。その結果、吸気バルブや排気バルブのバルブタイミングが変更される。【０００４】
機関始動時には機関始動に適したバルブタイミングを実現するためにスプロケットに対するロータ及びカムシャフトの相対回転位相を機関始動に適した相対回転位相に固定する必要がある。しかし、機関始動時は安定した油圧を確保することができないため、進角用油圧室及び遅角用油圧室内の油圧によってスプロケットに対するロータの相対回転位相を保持することは難しい。そこで、スプロケットに対するロータの相対回転位相を機関始動に適した相対回転位相であるロック位相に保持するためのロック機構を設け、内燃機関を停止させる際にこのロック機構によってロータをロック位相に固定するようにしている。なお、ロック機構は、ロックピンと、ロックピンが係合するロック穴とを含み、ロック穴にロックピンを挿入することにより、スプロケットに対するロータの相対回動を規制するものである。【０００５】
ところで、機関始動時には、ロック機構によりロータがロック位相に固定されていることが望ましいが、機関停止時にロータをロック位相に固定することができなかった場合などには、機関始動時にロータがロック位相に固定されていないこともある。こうした場合には、機関始動時のバルブタイミングが不安定になるため、機関始動を完了させることができなかったり、機関始動に時間がかかったりすることになる。【０００６】
これに対して特許文献１に記載の内燃機関にあっては、機関始動時にロータがロック位相に固定されていない場合には、油圧を利用してロック位相までロータを回動させ、ロック機構によりロータをロック位相に固定するようにしている。【０００７】
また、特許文献２に記載の内燃機関にあってはロック穴の底面に深さの異なる複数の段部を設け、これらの段部をロック位相に向かって次第に深くなるように並べている。カムシャフトが回転すると、カムによるバルブの開閉に伴いロータ及びカムシャフトには、バルブタイミングを遅角させる方向にロータ及びカムシャフトを回転させる正トルクと、バルブタイミングを進角させる方向にロータ及びカムシャフトを回転させる負トルクとが交互に作用する。これら正トルク及び負トルクが、進角用油圧室及び遅角用油圧室内の油圧が十分上昇していない機関始動時にロータ及びカムシャフトに作用すると、ハウジング内でロータが進角側と遅角側に交互に揺動する。こうして、ロータがハウジング内で揺動すると、ロック機構のロック穴に設けられた深さの異なる複数の段部にロックピンが順次嵌入することによりロータが徐々にロック位相に向かって回動し、最終的にはロータがロック位相に到達してロック機構によりロータが固定されることとなる。すなわち特許文献２に記載の内燃機関にあっては、ロック機構がラチェット機能を備えており、このラチェット機能の作用によって機関始動時にロータがロック位相まで回動するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−４１０１２号公報
【特許文献２】特開２００２−１２２００９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところが、特許文献１に記載されているように油圧によりロータを回動させたり、特許文献２に記載されているようにラチェット機能を利用してロータを回動させたりすることにより、機関始動時にロータをロック位相まで回動させるようにしている場合であっても、ロータを速やかにロック位相まで回動させることができない場合がある。【００１０】
例えば、機関始動時は安定した油圧を確保することができない。そのため、特許文献１に記載されているように油圧を利用してロータを回動させようとしても、ロータをロック位相に到達させ、ロック機構によって固定するまでに長い時間がかかってしまう場合がある。【００１１】
また、特許文献２に記載されているようにラチェット機能を有するロック機構を設け、正トルク及び負トルクを利用してロータをロック位相まで回動させる場合には、作動油の温度が低く、作動油の粘性が高い場合に、正トルク及び負トルクが作用したときに生じるロータの回動量が小さくなる。その結果、クランキングの実行中にロータをロック位相まで回動させてロック機構によりロータを固定することが難しくなる。【００１２】
本発明の目的は、機関始動時にロータがロック機構により固定されていない状態であったとしても、ロータをロック位相まで速やかに回動させてロータをロック機構によりロック位相に固定し、機関始動を早期に完了させることができる内燃機関の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明に従う内燃機関の制御装置は、クランクシャフトの回転に連動して回転するハウジングと、カムシャフトに連結されたロータとを有し、油圧によりハウジングに対するロータの相対回転位相を変更することによってバルブタイミングを変更する油圧駆動式のバルブタイミング変更機構と、ロック穴にロックピンを挿入することによりハウジングに対するロータの相対回転位相をロック位相に固定するロック機構と、カムシャフトの駆動力を利用して駆動される補機とを備える。そして、本発明に従う内燃機関の制御装置は、機関始動時にロック機構によりロータが固定されていないときには、ロータをロック位相まで進角側に回動させ、ロック機構によってロータを固定させる。さらに本発明に従う内燃機関の制御装置は、機関始動時にロータをロック位相まで進角側に回動させるときに補機の稼働量を低減させる。【００１４】
カムシャフトの駆動力を利用して補機を駆動している場合、補機の稼働量が高いときほど、カムシャフトを回転させる際に作用する負荷は大きくなる。そのため、補機の稼働量が高いときほど、カムシャフト及びロータは進角側に回動しにくくなる。【００１５】
上記構成によれば、ロータをロック位相まで進角側に回動させる際に、カムシャフトの駆動力を利用して駆動される補機の稼働量が低減される。そのため、ロータが進角側に回動しやすくなる。したがって、機関始動時にロータがロック機構により固定されていない状態であったとしても、ロータをロック位相まで速やかに回動させてロータをロック機構によりロック位相に固定することができる。その結果、機関始動を早期に完了させることができるようになる。【００１６】
本発明の一態様では、ロック穴の底面には、深さの異なる複数の段部がロック位相に近づくほど深くなるように並べて設けられている。これにより、ロック機構は、ハウジング内でロータが揺動したときに、複数の段部にロックピンが順次嵌入することによりロータがロック位相に向かって進角側に回動するようになるラチェット機能を備えている。【００１７】
上記構成によれば、ラチェット機能の作用により、機関始動時にカムシャフトが回転するのに伴ってバルブが開閉する際にハウジング内でロータが揺動したときに、ロータがロック位相に向かって進角側に回動するようになる。このとき補機の稼働量が低減されることにより、ハウジング内でロータが揺動するときにロータが進角側に回動しやすくなる。したがって、油温が低く、作動油の粘性が高いときであっても進角側への回動量が小さくなることを抑制することができる。そのため、油温が低く、作動油の粘性が高いときであっても、ロータをロック位相まで速やかに回動させてロータをロック機構によりロック位相に固定し、機関始動を早期に完了させることができる。【００１８】
本発明の一態様では、内燃機関の制御装置は、油圧によりロータをロック位相まで進角側に回動させる。【００１９】
上記構成によれば、油圧によりロータがロック位相に向かって進角側に回動される。このとき、補機の稼働量が低減されることにより、低い油圧であってもロータが進角側に回動するようになる。したがって、安定した油圧を確保することが難しい機関始動時であってもロータをロック位相まで速やかに回動させてロータをロック機構によりロック位相に固定し、機関始動を早期に完了させることができる。【００２０】
なお、ラチェット機能を有するロック機構を備えた内燃機関において、機関始動時に油圧によりロータをロック位相まで進角側に回動させる構成を採用し、ラチェット機能による作用と油圧の作用の双方を利用してロータをロック位相まで回動させるようにすることもできる。【００２１】
本発明の一態様では、内燃機関は、運転者によって操作されるブレーキ操作部材と、負圧を利用してブレーキ操作部材の操作を助勢するブレーキブースタと、パーキングブレーキとを備える車両に搭載され、補機はブレーキブースタに負圧を供給するバキュームポンプを含んでいる。そして、内燃機関の制御装置は、パーキングブレーキが作動していることを条件にバキュームポンプの稼働量を低減させる。【００２２】
ブレーキブースタに負圧を供給するバキュームポンプの稼働量を低減させた場合には、ブレーキ操作部材の操作に必要な力を低減するブレーキブースタの機能が低下してしまう。【００２３】
これに対して、パーキングブレーキが作動していれば、停車中であること、そしてブレーキブースタの機能が低下したとしても停車状態を維持することができる状態であることが推定できる。【００２４】
そのため、バキュームポンプの稼働量を低減させる場合には、パーキングブレーキが作動していることを条件にバキュームポンプの稼働量を低減させることが望ましい。こうした構成を採用すれば、坂路などであっても停車状態を維持しつつ、バキュームポンプの稼働量を低減して機関始動を早期に完了させることができる。【００２５】
バキュームポンプの稼働量を低減させるための具体的な構成としては、バキュームポンプとカムシャフトとの接続を切り離すことのできるクラッチを設け、クラッチによりバキュームポンプとカムシャフトとの接続を切り離してバキュームポンプの稼働を停止させる構成を採用することができる。【００２６】
また、バキュームポンプの稼働量を低減させるための構成として、バキュームポンプが接続されている負圧供給通路を大気開放するリリーフ弁を設け、リリーフ弁を開弁して負圧供給通路を大気開放する構成を採用することもできる。【００２７】
本発明の一態様では、補機は高圧燃料ポンプを含んでいる。そして、内燃機関の制御装置は、機関始動に伴ってクランクシャフトの回転速度が機関始動完了を判定する水準まで上昇しない状態が継続したことを条件に高圧燃料ポンプの稼働量を低減させる。【００２８】
高圧燃料ポンプの稼働量を低減させた場合には、適切な燃料噴射を行うための燃料圧力を確保できなくなるおそれがある。【００２９】
これに対して、クランクシャフトの回転速度が機関始動完了を判定する水準まで上昇しない状態が継続している場合には、燃料を噴射していても機関始動を完了させることができない状態であることが推定される。【００３０】
そのため、高圧燃料ポンプの稼働量を低減させる場合には、機関始動に伴ってクランクシャフトの回転速度が機関始動完了を判定する水準まで上昇しない状態が継続したことを条件に高圧燃料ポンプの稼働量を低減させることが望ましい。こうした構成を採用すれば、高圧燃料ポンプの稼働量を低減させなくても機関始動を完了させることができる状態のときに高圧燃料ポンプの稼働量が低減されてしまい、かえって機関始動に時間がかかるようになってしまうことを抑制することができる。【００３１】
スピル弁を閉弁するタイミングを制御することによって圧送する燃料の量を変更するように構成される高圧燃料ポンプでは、スピル弁を開弁状態に保持すれば高圧燃料ポンプによって燃料が圧送されなくなるため、稼働量を低減することができる。【００３２】
そのため、そのような高圧燃料ポンプの稼働量を低減させるための具体的な方法としては、スピル弁を開弁状態に保持する方法を採用することができる。【００３３】
また、高圧燃料ポンプの稼働量を低減させるための構成として、高圧燃料ポンプと前記カムシャフトとの接続を切り離すことのできるクラッチを設け、クラッチにより高圧燃料ポンプとカムシャフトとの接続を切り離して高圧燃料ポンプの稼働を停止させる構成を採用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施形態にかかる内燃機関の制御装置及びその制御対象である内燃機関の概略構成図。
【図２】同実施形態のバルブタイミング変更機構の内部構造を示す端面図。
【図３】図３におけるＡ−Ａ線に沿った断面構造を示す断面図。
【図４】（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）はラチェット機能によってロータがロック位相まで進角される様子を示す断面図。
【図５】同実施形態において機関始動時に実行する処理の流れを示すフローチャート。
【図６】本発明を具体化した他の実施形態においてバキュームポンプの稼働量を低減するための構成を示す概略構成図。
【図７】本発明を具体化した他の実施形態において高圧燃料ポンプの稼働量を低減するための構成を示す概略構成図。
【図８】本発明を具体化した他の実施形態において機関始動時に実行する処理の流れを示すフローチャート。
【図９】本発明を具体化した他の実施形態において機関始動時に実行する処理の流れを示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、図１〜５を参照し、本発明にかかる内燃機関の制御装置を具体化した一実施形態について説明する。
【００３６】
図１に示すように、内燃機関１０の気筒１１には、ピストン１２が往復動可能に収容されている。このピストン１２の頂面と気筒１１の内周面とによって燃焼室１３が区画形成されている。燃焼室１３の上部には、点火プラグ１８が取り付けられている。また、燃焼室１３には、同燃焼室１３内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁１９が設けられている。さらに、燃焼室１３には、同燃焼室１３に空気を導入する吸気通路１４と、同燃焼室１３から排気を排出する排気通路１５とが接続されている。
【００３７】
ピストン１２には、同ピストン１２の往復運動を回転運動に変換するクランクシャフト１６がコネクティングロッド１７を介して連結されている。また、内燃機関１０の上部には、吸気バルブ３１を開閉する吸気カムシャフト３２と、排気バルブ４１を開閉する排気カムシャフト４２とが回動自在に収容されている。吸気カムシャフト３２の先端には吸気バルブ３１のバルブタイミングを変更するバルブタイミング変更機構３０が取り付けられており、排気カムシャフト４２の先端には排気バルブ４１のバルブタイミングを変更するバルブタイミング変更機構４０が取り付けられている。これらバルブタイミング変更機構３０，４０と、クランクシャフト１６はタイミングチェーンを介して連結されている。これにより、クランクシャフト１６が回転すると、その回転がタイミングチェーンを介してバルブタイミング変更機構３０，４０に伝達されて吸気カムシャフト３２及び排気カムシャフト４２がそれぞれ回転する。
【００３８】
吸気バルブ３１は、バルブスプリング３４によって閉弁方向に付勢されている。吸気カムシャフト３２が回転すると、吸気カムシャフト３２に設けられた吸気カム３３の作用によって吸気バルブ３１がバルブスプリング３４の付勢力に抗って変位し、吸気バルブ３１が開弁される。
【００３９】
また、排気バルブ４１は、バルブスプリング４４によって閉弁方向に付勢されている。排気カムシャフト４２が回転すると、排気カムシャフト４２に設けられた排気カム４３の作用によって排気バルブ４１がバルブスプリング４４の付勢力に抗って変位し、排気バルブ４１が開弁される。
【００４０】
内燃機関１０の下部には、作動油を貯留するオイルパン２１と、クランクシャフト１６の駆動力により駆動されてオイルパン２１内の作動油を汲み上げるオイルポンプ２０とが設けられている。このオイルポンプ２０によって汲み上げられた作動油は作動油通路２４を通じてバルブタイミング変更機構３０，４０に供給される。作動油通路２４にはバルブタイミング変更機構３０，４０の油圧室に対する作動油の供給及び油圧室からの作動油の排出を制御する制御弁２５，２６が設けられている。
【００４１】
なお、オイルパン２１に貯留される作動油は、その一部がバルブタイミング変更機構３０，４０に供給されて、これらバルブタイミング変更機構３０，４０を駆動する油圧を発生する作動油として機能する他、内燃機関１０の各部に供給されて内燃機関１０の各部を潤滑する潤滑油としても機能する。
【００４２】
また、クランクシャフト１６には、内燃機関１０の始動時に同クランクシャフト１６を強制的に回転させてクランキングするスタータモータ２２が接続されている。
【００４３】
図１の中央に示されるように燃料噴射弁１９は、高圧の燃料を貯留するデリバリパイプ８６に接続されている。燃料タンク８４内に貯留された燃料はフィードポンプ８５によって汲み上げられた後、高圧燃料ポンプ８０によって加圧されてデリバリパイプ８６に供給される。
【００４４】
高圧燃料ポンプ８０のプランジャ８２は、吸気カムシャフト３２に連結されたカム８３によって往復動される。すなわち、高圧燃料ポンプ８０は、吸気カムシャフト３２の駆動力を利用して駆動される補機の１つである。
【００４５】
高圧燃料ポンプ８０には、スピル弁８１が設けられており、プランジャ８２の往復動にあわせてこのスピル弁８１を閉弁させることにより、燃料が加圧されてデリバリパイプ８６に圧送される。高圧燃料ポンプ８０では、スピル弁８１の閉弁タイミングを変更することにより、デリバリパイプ８６に圧送する燃料の量を変更することができるようになっている。
【００４６】
また、吸気カムシャフト３２には、高圧燃料ポンプ８０を駆動するカム８３に加えて、ブレーキブースタ９１に負圧を供給するバキュームポンプ９０が接続されている。ブレーキブースタ９１は、運転者が車両のブレーキペダル（ブレーキ操作部材）９６の踏み込み操作を行う際に、負圧を利用して同踏み込み操作を助勢する。バキュームポンプ９０は吸気カムシャフト３２の駆動力を利用してブレーキブースタ９１内の空気を排出する。すなわちバキュームポンプ９０も吸気カムシャフト３２の駆動力を利用して駆動される補機である。なお、ブレーキブースタ９１とバキュームポンプ９０とを接続している負圧供給通路９２には、バキュームポンプ９０側からブレーキブースタ９１側への空気の流動を禁止して、ブレーキブースタ９１側からバキュームポンプ９０側への空気の流動のみを許容する逆止弁９３が設けられている。
【００４７】
また、バキュームポンプ９０と吸気カムシャフト３２との間には、バキュームポンプ９０と吸気カムシャフト３２との接続を切り離すことのできるクラッチ９４が設けられている。
【００４８】
内燃機関１０には、同内燃機関１０の運転状態を検出するための各種のセンサが設けられている。例えば、こうした各種のセンサとしては、クランクポジションセンサ１０１、カムポジションセンサ１０２、エアフロメータ１０３、水温センサ１０４、油温センサ１０５などがある。クランクポジションセンサ１０１は、クランクシャフト１６の近傍に設けられてクランクシャフト１６の回転位相であるクランク角及び単位時間当たりのクランクシャフト１６の回転数である機関回転速度を検出する。カムポジションセンサ１０２は、吸気カムシャフト３２の近傍に設けられて同吸気カムシャフト３２の回転位相であるカム角を検出する。エアフロメータ１０３は、吸気通路１４に設けられて燃焼室１３に導入される空気の量を検出する。水温センサ１０４は、機関冷却水の温度を検出する。油温センサ１０５は、作動油の温度を検出する。
【００４９】
また、内燃機関１０が搭載される車両には、内燃機関１０の始動要求時に操作者により操作されるプッシュ式のスタートスイッチ１０６や、パーキングブレーキ９７が作動していることを検知するパーキングブレーキスイッチ１０７が設けられている。スタートスイッチ１０６は、操作されたときにスタート信号を出力する。一方で、パーキングブレーキスイッチ１０７はパーキングブレーキ９７が作動しているときにパーキングブレーキ信号を出力する。これら各種センサから出力される信号は、内燃機関１０の各種装置を統括して制御する電子制御装置１００に取り込まれる。
【００５０】
電子制御装置１００は、演算ユニットをはじめ、各種制御プログラムや演算マップ、制御の実行に際して算出されるデータ等を記憶保持する複数のメモリを備えている。そして、電子制御装置１００は、上述した各センサの検出結果に基づいて内燃機関１０の状態を監視し、その状態に基づいて、燃料噴射弁１９やスピル弁８１を制御する燃料噴射制御や、点火プラグ１８を制御する点火時期制御を実行する。また、電子制御装置１００は、制御弁２５，２６を制御することによりバルブタイミング変更機構３０，４０を制御して吸気バルブ３１及び排気バルブ４１のバルブタイミングを制御するバルブタイミング制御や、スタータモータ２２による機関始動制御などの制御も実行する。
【００５１】
次に、図２を参照し、バルブタイミング変更機構３０の構成について説明する。なお、バルブタイミング変更機構４０の構成は、バルブタイミング変更機構３０の構成と基本的に同一である。そのため、バルブタイミング変更機構４０の構成についてはその詳細な説明を割愛する。
【００５２】
バルブタイミング変更機構３０は、ハウジング３６内にロータ５３を収容した状態でスプロケット３５によりハウジング３６を閉塞することにより構成されている。しかし、説明の便宜上、図２ではバルブタイミング変更機構３０からスプロケット３５を取り外した状態を図示し、バルブタイミング変更機構３０の内部構造を示している。
【００５３】
ハウジング３６には、その径方向内側に延びる３つの区画壁５４が設けられている。また、ハウジング３６には、ハウジング３６と同一の回転軸線周りに回転するロータ５３が回動可能に収容されている。ロータ５３は、吸気カムシャフト３２に連結されるボス５３Ａと、ボス５３Ａの径方向外側に突出する３つのベーン５３Ｂを有している。そして、ハウジング３６の各区画壁５４とロータ５３のボス５３Ａによって収容室５５が区画形成されるとともに、この収容室５５が各ベーン５３Ｂにより進角用油圧室５６と遅角用油圧室５７とにそれぞれ区画されている。
【００５４】
機関運転に伴いクランクシャフト１６が回転するとその駆動力がタイミングチェーンを介してバルブタイミング変更機構３０のスプロケット３５に伝達される。これにより、バルブタイミング変更機構３０とともに吸気カムシャフト３２が回転する。なお、バルブタイミング変更機構３０及び吸気カムシャフト３２は、図２に矢印で示すように右回りに回転するものとする。
【００５５】
これにより、吸気バルブ３１は吸気カムシャフト３２に設けられた吸気カム３３により開閉される。
【００５６】
また、バルブタイミング変更機構３０の進角用油圧室５６及び遅角用油圧室５７に対する作動油の供給や排出が制御弁２５を通じて制御されると、進角用油圧室５６及び遅角用油圧室５７内の油圧の変化に基づき収容室５５内でベーン５３Ｂが変位し、ハウジング３６内でロータ５３が回動する。これにより、スプロケット３５及びハウジング３６に対するロータ５３の相対回転位相が変更され、それに伴ってクランクシャフト１６に対する吸気カムシャフト３２の相対回転位相が変更されることにより吸気バルブ３１のバルブタイミングが変更される。
【００５７】
具体的には、進角用油圧室５６に対して作動油が供給される一方で遅角用油圧室５７の作動油が排出されることにより、ロータ５３がハウジング３６に対して進角側方向に相対回転すると、バルブタイミングが進角される。そして、遅角用油圧室５７の容積が最も小さくなり、ベーン５３Ｂと区画壁５４とが接触すると、バルブタイミングは最も進角側のタイミングになる。また、遅角用油圧室５７に対して作動油が供給される一方で進角用油圧室５６の作動油が排出されることにより、ロータ５３がハウジング３６に対して遅角側方向に相対回転すると、バルブタイミングが遅角される。そして、進角用油圧室５６の容積が最も小さくなり、ベーン５３Ｂが区画壁５４に接触すると、バルブタイミングは最も遅角側のタイミングになる。
【００５８】
バルブタイミング変更機構３０は、ハウジング３６に対するロータ５３の相対回転位相を、ロック位相に機械的に固定するロック機構５１を備えている。このロック位相は、バルブタイミングを最も遅角側のタイミングにする位相と最も進角側のタイミングにする位相の間に位置する位相であり、且つバルブタイミングが機関始動可能なバルブタイミングに設定される相対回転位相であって、低温始動時にも機関始動可能なバルブタイミングを実現する相対回転位相に設定されている。
【００５９】
ロック機構５１は、互いに異なるベーン５３Ｂにそれぞれ設けられた第１のロック機構６０と第２のロック機構７０とからなっている。第１のロック機構６０及び第２のロック機構７０によって構成されるロック機構５１は、ハウジング３６に対するロータ５３の相対回転位相を、ロック位相よりも遅角側からロック位相まで段階的に進角させるラチェット機能も有している。
【００６０】
次に、図２におけるＡ−Ａ線に沿った断面を示す図３を参照し、ロック機構５１の詳細な構成について説明する。
【００６１】
第１のロック機構６０は、ベーン５３Ｂに収容された円筒状の第１のロックピン６１と、第１のロックピン６１が嵌入する第１のロック穴６３とを備えている。この第１のロック穴６３は、ハウジング３６に形成されている。
【００６２】
第１のロックピン６１は、ベーン５３Ｂに形成されたベーン孔６６内に収容されて往復動するとともに、その一部がベーン５３Ｂの外部に突出して第１のロック穴６３に嵌入する。ベーン孔６６は、第１のロックピン６１により、スプロケット３５側に位置する第１のスプリング室６８と、第１のロック穴６３側に位置する第１の解除室６７とに区画されている。第１のスプリング室６８には、第１のロックピン６１を第１のロック穴６３側に付勢する第１のスプリング６２が収容されている。一方、第１の解除室６７には、進角用油圧室５６及び遅角用油圧室５７内の作動油が供給されるようになっている。したがって進角用油圧室５６及び遅角用油圧室５７内の油圧が高くなると、その油圧に基づく力により第１のロックピン６１はスプロケット３５側に付勢される。
【００６３】
第１のロック穴６３は、ハウジング３６においてその周方向に沿った円弧状をなしている。詳しくは、第１のロック穴６３は、第１の上段部６４と、第１の上段部６４よりも深く形成された第１の下段部６５とから構成されている。なお、第１の上段部６４は、第１の下段部６５よりも遅角側に形成されている。
【００６４】
第２のロック機構７０は、ベーン５３Ｂに収容された円筒状の第２のロックピン７１と、第２のロックピン７１が嵌入する第２のロック穴７３とを備えている。この第２のロック穴７３は、ハウジング３６に形成されている。
【００６５】
第２のロックピン７１は、ベーン５３Ｂに形成されたベーン孔７６内に収容されて往復動するとともに、その一部がベーン５３Ｂの外部に突出して第２のロック穴７３に嵌入する。ベーン孔７６は、第２のロックピン７１により、スプロケット３５側に位置する第２のスプリング室７８と、第２のロック穴７３側に位置する第２の解除室７７とに区画されている。第２のスプリング室７８には、第２のロックピン７１を第２のロック穴７３側に付勢する第２のスプリング７２が収容されている。一方、第２の解除室７７には、進角用油圧室５６及び遅角用油圧室５７内の作動油が供給されるようになっている。したがって進角用油圧室５６及び遅角用油圧室５７内の油圧が高くなると、その油圧に基づく力により第２のロックピン７１はスプロケット３５側に付勢される。
【００６６】
第２のロック穴７３は、ハウジング３６においてその周方向に沿った円弧状をなしている。詳しくは、第２のロック穴７３は、第２の上段部７４と、第２の上段部７４よりも深く形成された第２の下段部７５とから構成されている。なお、第２の上段部７４は、第２の下段部７５よりも遅角側に形成されている。
【００６７】
第１のロック穴６３に形成された第１の上段部６４及び第１の下段部６５は、第１のロックピン６１がこれら段部６４，６５に嵌入したときに同ロックピン６１の変位を規制する。また、第２のロック穴７３に形成された第２の上段部７４及び第２の下段部７５は、第２のロックピン７１が嵌入したときに同ロックピン７１の変位を規制する。さらに、第１のロックピン６１が第１の下段部６５に嵌入するとともに第２のロックピン７１が第２の下段部７５に嵌入したときには、第１の下段部６５の進角側の内壁により第１のロックピン６１の進角側への変位が規制される。そして、併せて第２の下段部７５の遅角側の内壁により第２のロックピン７１の遅角側への変位が規制される。これにより、ハウジング３６に対するロータ５３の相対回転位相がロック位相に固定される。なお、図３には、ロック機構５１が、ロータ５３の相対回転位相をロック位相に固定している状態が示されている。
【００６８】
機関停止要求時には、ロータ５３をロック位相に回動させるように制御弁２５を通じて進角用油圧室５６及び遅角用油圧室５７の油圧が制御される。そして、第１のロック機構６０の第１の解除室６７から作動油が排出されてこの第１の解除室６７内の油圧が低くなると、第１のスプリング６２で付勢された第１のロックピン６１が第１のロック穴６３の第１の下段部６５に嵌入する。併せて、第２のロック機構７０の第２の解除室７７から作動油が排出されてこの第２の解除室７７内の油圧が低くなると、第２のスプリング７２で付勢された第２のロックピン７１が第２のロック穴７３の第２の下段部７５に嵌入する。これにより、第１のロックピン６１の進角側への変位が第１の下段部６５の進角側の内壁で規制されるとともに、第２のロックピン７１の遅角側への変位が第２の下段部７５の遅角側の内壁で規制されて、ロック機構５１によりロータ５３の回動が規制されることになる。すなわち、バルブタイミングが機関始動に適したバルブタイミングに固定される。
【００６９】
こうしてロック機構５１によりロータ５３の回動が規制されている状態で、内燃機関１０の始動要求がなされたときには、バルブタイミングが機関始動に適したバルブタイミングに固定された状態でクランキングが開始される。そのため、内燃機関１０は良好に始動される。
【００７０】
そして、機関始動が完了し、オイルポンプ２０から供給される油圧が十分に高くなると、第１のロックピン６１が第１のロック穴６３から抜脱されるとともに、第２のロックピン７１が第２のロック穴７３から抜脱される。具体的には、第１のロック機構６０の第１の解除室６７に作動油が供給されてこの第１の解除室６７の油圧が解除油圧よりも上昇すると、この油圧に基づく付勢力により第１のロックピン６１はスプロケット３５側に移動して第１のロック穴６３から抜脱される。また、第２のロック機構７０の第２の解除室７７に対しても作動油が供給されてこの第２の解除室７７の油圧が解除油圧よりも上昇すると、この油圧に基づく付勢力により第２のロックピン７１はスプロケット３５側に移動して第２のロック穴７３から抜脱される。これにより、ハウジング３６とロータ５３との相対回転が許容されるようになり、バルブタイミングを機関運転状態に適したタイミングに変更するように制御弁２５の制御が実行される。
【００７１】
一方、機関停止要求時がなされたときにロータ５３の相対回転位相をロック位相に固定することができなかった場合には、ロック機構５１によりロータ５３の回動を規制することができず、バルブタイミングを機関始動に適したバルブタイミングに固定することができないまま内燃機関１０の運転が停止される。
【００７２】
このようにバルブタイミングを機関始動に適したバルブタイミングに固定することができないまま内燃機関１０の運転が停止された後に、内燃機関１０の始動要求があったときには、機関始動が不能となったり、機関始動に長期間を要したりするなど、機関始動性の悪化を招くおそれがある。
【００７３】
そこで、バルブタイミングを機関始動に適したバルブタイミングに固定することができないまま内燃機関１０の運転が停止された場合の機関始動性を向上させるべく、本実施形態のロック機構５１には上述したラチェット機能が設けられている。このラチェット機能により、クランキング時に吸気カムシャフト３２に作用するトルクを利用して、ロータ５３をロック位相まで進角させるようにしている。
【００７４】
次に、図４を参照し、ラチェット機能によりロータ５３がロック位相まで進角する過程について説明する。図４（ａ）〜（ｄ）は、ラチェット機能によりロータ５３がロック位相まで進角する過程について順に示したものである。なお、図４（ａ）〜（ｄ）では、第１のロック機構６０の動作状態と第２のロック機構７０の動作状態との関係を容易に把握できるよう、第１のロック機構６０と第２のロック機構７０とを上下に並べて図示している。
【００７５】
機関運転中には、吸気カム３３による吸気バルブ３１の開閉に伴い、バルブスプリング３４の付勢力によってバルブタイミングを遅角させる方向にロータ５３及び吸気カムシャフト３２を回転させる正トルクと、バルブタイミングを進角させる方向にロータ５３及び吸気カムシャフト３２を回転させる負トルクとが交互に作用する。こうしたトルクが、ロック機構５１によりロータ５３が固定されていない機関始動時であって、進角用油圧室５６及び遅角用油圧室５７内の油圧が十分に上昇していない状況のもとで、ロータ５３及び吸気カムシャフト３２に対して作用すると、ハウジング３６内でロータ５３が進角側と遅角側に交互に揺動する。すなわち、負トルクが作用するときにはロータ５３はハウジング３６に対して進角側に回動し、正トルクが作用するときにはロータ５３はハウジング３６に対して遅角側に回動する。
【００７６】
例えばバルブタイミングが最も遅角側になっているときに上述したような負トルクが吸気カムシャフト３２に作用すると、吸気カムシャフト３２に連結されたロータ５３の回転速度がクランクシャフト１６に連結されたハウジング３６の回転速度を一時的に上回る。これにより、ロータ５３がハウジング３６に対して進角側に相対回転し、第１のロックピン６１及び第２のロックピン７１が進角側に変位する。そして、第１のロックピン６１が第１の上段部６４に嵌入可能な位置まで変位すると、図４（ａ）に示すように、第１のロックピン６１が第１の上段部６４に嵌入する。この状態において正トルクが吸気カムシャフト３２に作用し、バルブタイミングを遅角させる方向にハウジング３６とロータ５３とが相対回転しようとするときには、第１の上段部６４の遅角側の内壁に第１のロックピン６１が接触する。そのため、バルブタイミングが遅角する方向にハウジング３６とロータ５３とが相対回転することが規制される。
【００７７】
そして、この状態で負トルクが吸気カムシャフト３２に作用すると、ロータ５３がハウジング３６に対してさらに進角側に相対回転し、第１のロックピン６１及び第２のロックピン７１が進角側に変位する。そして、第２のロックピン７１が第２の上段部７４に嵌入可能な位置まで変位すると、図４（ｂ）に示すように、第２のロックピン７１が第２の上段部７４に嵌入する。この状態において正トルクが吸気カムシャフト３２に作用し、バルブタイミングを遅角させる方向にハウジング３６とロータ５３とが相対回転しようとするときには、第２の上段部７４の遅角側の内壁に第２のロックピン７１が接触する。そのため、バルブタイミングが遅角する方向にハウジング３６とロータ５３とが相対回転することが規制される。
【００７８】
次に負トルクが吸気カムシャフト３２に作用すると、ロータ５３がハウジング３６に対してさらに進角側に相対回転し、第１のロックピン６１及び第２のロックピン７１が進角側に変位する。そして、第１のロックピン６１が第１の下段部６５に嵌入可能な位置まで変位すると、図４（ｃ）に示すように、第１のロックピン６１が第１の下段部６５に嵌入する。この状態において正トルクが吸気カムシャフト３２に作用し、バルブタイミングを遅角させる方向にハウジング３６とロータ５３とが相対回転しようとするときには、第１の下段部６５の遅角側の内壁に第１のロックピン６１が接触する。そのため、バルブタイミングが遅角する方向にハウジング３６とロータ５３とが相対回転することが規制される。
【００７９】
そして、この状態で負トルクが吸気カムシャフト３２に作用すると、ロータ５３がハウジング３６に対してさらに進角側に相対回転し、第１のロックピン６１及び第２のロックピン７１が進角側に変位する。そして、第２のロックピン７１が第２の下段部７５に嵌入可能な位置まで変位すると、図４（ｄ）に示すように、第２のロックピン７１が第２の下段部７５に嵌入し、ロータ５３がロック位相に固定される。この状態において正トルクが吸気カムシャフト３２に作用し、バルブタイミングを遅角させる方向にハウジング３６とロータ５３とが相対回転しようとするときには、第２の下段部７５の遅角側の内壁に第２のロックピン７１が接触する。そのため、バルブタイミングが遅角する方向にハウジング３６とロータ５３とが相対回転することが規制される。
【００８０】
このようにロータ５３がハウジング３６内で揺動すると、ロック機構５１のロック穴６３，７３に設けられた深さの異なる段部６４，７４，６５，７５にロックピン６１，７１が順次嵌入する。これにより、ロータ５３が徐々にロック位相に向かって回動し、最終的にはロータ５３がロック位相に到達してロック機構５１によりロータ５３が固定されることとなる。
【００８１】
ところが、作動油の温度が低く、作動油の粘性が高い場合には、正トルク及び負トルクが作用したときに生じるロータ５３の回動量が小さくなる。その結果、ロックピン６１，７１を進角側に位置する段部６４，７４，６５，７５に順次嵌入させることができなくなり、クランキングの実行中にロータ５３をロック位相まで回動させてロック機構５１によりロータ５３を固定することが難しくなる。
【００８２】
そこで、本実施形態では、機関始動時に図５に示される一連の処理を実行し、吸気カムシャフト３２の駆動力を利用して駆動される補機の稼働量を必要に応じて低減させるようにしている。
【００８３】
図５に示す一連の処理は、電子制御装置１００により機関始動時に実行される。
【００８４】
電子制御装置１００は、この処理を開始すると、まずステップＳ１００において、ロック機構５１によりロータ５３が固定されていない状態であるか否かを判定する。ロータ５３がロック機構５１により固定されているか否かは、クランクポジションセンサ１０１によって検出されるクランク角と、カムポジションセンサ１０２によって検出されるカム角とに基づいて判定することができる。すなわち、クランク角とカム角とに基づいて推定されるクランクシャフト１６に対する吸気カムシャフト３２の相対回転位相が、ロック位相に対応する相対回転位相である場合には、ロータ５３の相対回転位相がロック位相に固定されており、ロータ５３がロック機構５１によって固定されていると判定することができる。一方で、クランク角とカム角とに基づいて推定されるクランクシャフト１６に対する吸気カムシャフト３２の相対回転位相が、ロック位相に対応する相対回転位相でない場合には、ロータ５３がロック機構５１によって固定されていないと判定することができる。
【００８５】
ステップＳ１００において、ロータ５３がロック機構５１により固定されていない状態である旨の判定がなされた場合（ステップＳ１００：ＹＥＳ）には、ステップＳ２００へと進み、電子制御装置１００は機関始動を完了できない状態であるか否かを判定する。機関始動を完了できない状態であるか否かは、クランクポジションセンサ１０１によって検出される機関回転速度、すなわちクランクシャフト１６の回転速度が機関始動完了を判定する水準（例えば４００ｒｐｍ）まで上昇しない状態が一定の期間継続したか否かに基づいて判定することができる。要するに機関始動を開始してから一定の期間が経過してもクランクシャフト１６の回転速度が機関始動完了を判定する水準まで上昇せず、機関回転速度が機関始動完了を判定する水準まで上昇しない状態が一定の期間継続した場合には、機関始動を完了させることができない状態であると判定することができる。なお、上記の一定の期間の長さは通常であれば機関始動が完了するはずの期間の長さに基づいて設定すればよい。
【００８６】
ステップＳ２００において、機関始動を完了できない状態である旨の判定がなされた場合（ステップＳ２００：ＹＥＳ）には、ステップ３００へと進み、電子制御装置１００は補機の稼働量を低減させる。具体的には、高圧燃料ポンプ８０のスピル弁８１を開弁状態に保持することにより、高圧燃料ポンプ８０の稼働量を低減する。また、このステップＳ３００では、さらにパーキングブレーキスイッチ１０７からパーキングブレーキ信号が出力されていることを条件にバキュームポンプ９０の稼働量も低減させる。すなわち、パーキングブレーキ９７が作動していることを条件にバキュームポンプ９０の稼働量も低減させる。
【００８７】
なお、バキュームポンプ９０の稼働量を低減させる際には、クラッチ９４によりバキュームポンプ９０と吸気カムシャフト３２との接続を切り離してバキュームポンプ９０の稼働を停止させる。
【００８８】
電子制御装置１００は、このように高圧燃料ポンプ８０や、バキュームポンプ９０の稼働量を低減させた状態で機関始動を継続し、ロータ５３がロック機構５１によりロック位相に固定されて機関始動が完了するとこの処理を終了させる。
【００８９】
一方、ステップＳ１００においてロータ５３がロック機構５１により固定されている状態である旨の判定がなされた場合（ステップＳ１００：ＮＯ）には、電子制御装置１００は、補機の稼働量を低減させることなく、そのまま機関始動を継続し、機関始動が完了するとこの処理を終了させる。また、ステップＳ２００において機関始動を完了できる状態である旨の判定がなされた場合（ステップＳ２００：ＮＯ）にも、電子制御装置１００は、補機の稼働量を低減させることなく、そのまま機関始動を継続し、機関始動が完了するとこの処理を終了させる。
【００９０】
以上説明した実施形態による作用を説明する。
【００９１】
上記実施形態によれば、ロータ５３がロック機構５１によって固定されておらず（ステップＳ１００：ＹＥＳ）、且つ機関始動を完了させることができないとき（ステップＳ２００：ＹＥＳ）に吸気カムシャフト３２の駆動力を利用して駆動される補機である高圧燃料ポンプ８０やバキュームポンプ９０の稼働量が低減される。
【００９２】
吸気カムシャフト３２の駆動力を利用して駆動される補機の稼働量が高いときほど、吸気カムシャフト３２を回転させる際に作用する負荷は大きくなる。そのため、吸気カムシャフト３２の駆動力を利用して駆動される補機の稼働量が高いときほど、吸気カムシャフト３２及びロータ５３は進角側に回動しにくくなる。これに対して、上記実施形態によれば、ロータ５３をロック位相まで進角側に回動させる際に吸気カムシャフト３２の駆動力を利用して駆動される補機である高圧燃料ポンプ８０やバキュームポンプ９０の稼働量が低減されるため、ロータ５３が進角側に回動しやすくなる。
【００９３】
以上説明した実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
【００９４】
（１）高圧燃料ポンプ８０の稼働量や、バキュームポンプ９０の稼働量が低減され、ロータ５３が進角側に回動しやすくなる。そのため、機関始動時にロータ５３がロック機構５１により固定されていない状態であったとしても、ロータ５３をロック位相まで速やかに回動させてロータ５３をロック機構５１によりロック位相に固定し、機関始動を早期に完了させることができる。
【００９５】
（２）ラチェット機能の作用により、機関始動時に吸気カムシャフト３２が回転するのに伴って吸気バルブ３１が開閉する際にハウジング３６内でロータ５３が揺動したときに、ロータ５３がロック位相に向かって進角側に回動するようになる。このとき、高圧燃料ポンプ８０の稼働量や、バキュームポンプ９０の稼働量が低減されることにより、ハウジング３６内でロータ５３が揺動するときにロータ５３が進角側に回動しやすくなる。したがって、油温が低く、作動油の粘性が高いときであっても進角側へのロータ５３の回動量が小さくなることを抑制することができる。そのため、油温が低く、作動油の粘性が高いときであっても、ロータ５３をロック位相まで速やかに回動させてロータ５３をロック機構５１によりロック位相に固定し、機関始動を早期に完了させることができる。
【００９６】
（３）ブレーキブースタ９１に負圧を供給するバキュームポンプ９０の稼働量を低減させた場合には、ブレーキペダル９６の操作に必要な力を低減するブレーキブースタ９１の機能が低下してしまう。
【００９７】
これに対して、パーキングブレーキ９７が作動していれば、停車中であること、そしてブレーキブースタ９１の機能が低下したとしても停車状態を維持することができる状態であることが推定できる。
【００９８】
これに対して、上記実施形態では、パーキングブレーキ９７が作動していることを条件にバキュームポンプ９０の稼働量を低減させるようにしている。そのため、坂路などであっても停車状態を維持しつつ、バキュームポンプ９０の稼働量を低減して機関始動を早期に完了させることができる。
【００９９】
（４）高圧燃料ポンプ８０の稼働量を低減させた場合には、適切な燃料噴射を行うための燃料圧力を確保できなくなるおそれがある。
【０１００】
これに対して、クランクシャフト１６の回転速度が機関始動完了を判定する水準まで上昇しない状態が継続している場合には、燃料を噴射していても機関始動を完了させることができない状態であることが推定される。
【０１０１】
上記実施形態では、機関始動に伴ってクランクシャフト１６の回転速度が機関始動完了を判定する水準まで上昇しない状態が継続したことを条件に高圧燃料ポンプ８０の稼働量を低減させるようにしている。そのため、高圧燃料ポンプ８０の稼働量を低減させなくても機関始動を完了させることができる状態のときに高圧燃料ポンプ８０の稼働量が低減されてしまい、かえって機関始動に時間がかかるようになってしまうことを抑制することができる。
【０１０２】
（５）クランクシャフト１６の回転速度に基づいて機関始動を完了できない状態であるか否かを判定するようにしている。すなわち、実際に機関始動の完了を判定できる水準までクランクシャフト１６の回転速度が上昇するかどうかに応じて機関始動が完了するか否かを判定するため、油温や油圧の影響だけでなく、燃焼室１３内での燃焼の状態や、機関回転速度の変動の状態を加味して機関始動が完了できない状態であるか否かをより正確に判断することができる。
【０１０３】
なお、この発明にかかる内燃機関の制御装置は、上述した実施形態にて例示した構成に限定されるものではなく、この実施形態を適宜変更した例えば次のような形態として実施することもできる。
【０１０４】
・上記実施形態では、プッシュ式のスタートスイッチ１０６が操作されたときにスタート信号が出力され、機関始動が開始される例を示した。これに対し、イグニッションキーが始動位置に保持されていることを条件に機関始動が実行される態様を採用してもよい。
【０１０５】
・上記実施形態では、機関始動時にクランクシャフト１６に対する吸気カムシャフト３２の相対回転位相が、ロック位相に対応する相対回転位相になっているか否かに基づいて、ロータ５３がロック機構５１によって固定されているか否かを判定する例を示した。これに対して、ロータ５３がロック機構５１によって固定された状態に移行したか否かを機関停止時に判定するとともに、その判定結果を電子制御装置１００のメモリに記憶し、次の機関始動時においてメモリに記憶されたデータを参照することによりロータ５３がロック機構５１によって固定されているか否かを判定するようにしてもよい。
【０１０６】
・また、ロータ５３がロック機構５１によって固定されているか否かを検出することのできるセンサを設けるとともに、このセンサの検出結果に基づきロータ５３がロック機構５１によって固定されているか否かを判定するようにしてもよい。
【０１０７】
・上記実施形態で示したロック機構５１の構成については一例であって、適宜変更することができる。例えば、上記各実施形態では、ロック機構５１が第１のロック機構６０と第２のロック機構７０とにより構成される例を示した。これに対し、単一のロック機構によりロック機構５１が構成されていてもよい。なお、この場合であっても、深さが異なる複数の段部をロック穴に形成することにより、ラチェット機能を設けることができる。
【０１０８】
・上記実施形態では、第１のロックピン６１及び第２のロックピン７１がいずれもロータ５３に設けられる一方、第１のロック穴６３及び第２のロック穴７３がいずれもハウジング３６に設けられる例を示した。これに対し、ロックピン６１，７１がいずれもハウジング３６に設けられる一方、ロック穴６３，７３がいずれもロータ５３に設けられる構成を採用してもよい。また、第１のロックピン６１をロータ５３に設けるとともに第１のロック穴６３をハウジング３６に設ける一方、第２のロックピン７１をハウジング３６に設けるとともに第２のロック穴７３をロータ５３に設けるようにしてもよい。さらにこれとは反対に第１のロックピン６１をハウジング３６に設けるとともに第１のロック穴６３をロータ５３に設ける一方、第２のロックピン７１をロータ５３に設けるとともに第２のロック穴７３をハウジング３６に設けるようにしてもよい。
【０１０９】
・また、ロック機構の構成として、ロータ５３の外周面から突出する態様でロックピンを設ける一方、このロックピンが嵌入するロック穴をハウジング３６の内周面に設ける構成を採用してもよい。
【０１１０】
・上記実施形態では、吸気バルブ３１のバルブタイミングを変更するバルブタイミング変更機構３０及び排気バルブ４１のバルブタイミングを変更するバルブタイミング変更機構４０のいずれも備える内燃機関の制御装置として具体化した例を示した。これに対して、吸気バルブ３１のバルブタイミングを変更するバルブタイミング変更機構３０のみを備える内燃機関の制御装置として本発明を具体化することも可能である。また、排気バルブ４１のバルブタイミングを変更するバルブタイミング変更機構４０のみを備える内燃機関の制御装置として本発明を具体化することも可能である。
【０１１１】
・車両駆動源として内燃機関１０の他、電動発電機（モータジェネレータ）を備えるハイブリッド車両にあっては、機関始動がこの電動発電機を通じて行われることとなる。上記実施形態において説明した一連の制御は、電動発電機によって機関始動が行われる場合であっても適用することができる。
【０１１２】
・上記実施形態では、ロック機構５１にラチェット機能を設け、機関始動時のロータ５３の揺動を利用してロータ５３をロック位相まで進角側に回動させる構成を例示した。これに対して、ロータ５３をロック位相まで進角側に回動させる構成は適宜変更することができる。例えば、ロック機構５１にラチェット機能を設ける構成に替えて、バルブタイミング変更機構の各油圧室内の油圧を制御することにより、ロータ５３をロック位相まで進角側に回動させる構成を採用することもできる。
【０１１３】
こうした構成によれば、油圧によりロータ５３がロック位相に向かって進角側に回動される。このとき、補機の稼働量が低減されることにより、低い油圧であってもロータ５３が進角側に回動するようになる。したがって、安定した油圧を確保することが難しい機関始動時であってもロータ５３をロック位相まで速やかに回動させてロータ５３をロック機構５１によりロック位相に固定し、機関始動を早期に完了させることができる。
【０１１４】
・なお、上記実施形態のようにラチェット機能を有するロック機構５１を備えた内燃機関１０において、機関始動時に油圧によりロータ５３をロック位相まで進角側に回動させる構成を採用し、ラチェット機能による作用と油圧の作用の双方を利用してロータ５３をロック位相まで回動させるようにすることもできる。
【０１１５】
・上記実施形態では、クラッチ９４によりバキュームポンプ９０と吸気カムシャフト３２との接続を切り離してバキュームポンプ９０の稼働を停止させることにより、バキュームポンプ９０の稼働量を低減させる構成を示した。これに対してバキュームポンプ９０の稼働量を低減させるための構成は適宜変更することができる。例えば、クラッチ９４を設ける構成に替えて、図６に示されるように負圧供給通路９２にリリーフ弁９５を設ける構成を採用することもできる。こうした構成を採用した場合には、電子制御装置１００は、リリーフ弁９５を開放して負圧供給通路９２における逆止弁９３よりもバキュームポンプ９０側の部分を大気開放することにより、バキュームポンプ９０の稼働量を低減させることができる。
【０１１６】
・上記実施形態では、高圧燃料ポンプ８０のスピル弁８１を開弁状態に保持することにより高圧燃料ポンプ８０の稼働量を低減させる構成を示した。これに対して高圧燃料ポンプ８０の稼働量を低減させる構成は適宜変更することができる。例えば、図７に示されるように高圧燃料ポンプ８０のカム８３と吸気カムシャフト３２との接続を切り離すことのできるクラッチ８７を設ける構成を採用することもできる。こうした構成を採用した場合には、電子制御装置１００は、クラッチ８７により高圧燃料ポンプ８０のカム８３と吸気カムシャフト３２との接続を切り離して高圧燃料ポンプ８０の稼働を停止させることにより、高圧燃料ポンプ８０の稼働量を低減させることができる。
【０１１７】
・上記実施形態では、カムシャフトの駆動力を利用して駆動される補機として高圧燃料ポンプ８０とバキュームポンプ９０を示し、これらの稼働量を低減させる構成を示した。これに対して、カムシャフトによって駆動される補機の稼働量を低減させれば、そのカムシャフトに作用する負荷を低減してこのカムシャフトに連結されたロータの進角側への回動を促進することができるため、稼働量を低減させる補機の種類は適宜変更することができる。
【０１１８】
・上記実施形態では、ロータ５３がロック機構５１によって固定されておらず（ステップＳ１００：ＹＥＳ）、且つ機関始動を完了させることができないとき（ステップＳ２００：ＹＥＳ）に高圧燃料ポンプ８０やバキュームポンプ９０の稼働量を低減させるようにしていたが、図８に示されるようにステップＳ２００の処理を省略することもできる。すなわち、ロータ５３がロック機構５１によって固定されていない場合（ステップＳ１００：ＹＥＳ）には、機関始動を完了させることができない状態であるか否かに拘わらず補機の稼働量を低減させるようにしてもよい。
【０１１９】
この場合にも、補機の駆動量を低減することにより、ロータ５３が進角側に回動しやすくなり、ロータ５３をロック位相まで速やかに回動させてロータ５３をロック機構５１によりロック位相に固定させることができる。
【０１２０】
ただし、こうした構成を採用した場合には、ロータ５３がロック機構５１により固定されていないものの、高圧燃料ポンプ８０の稼働量を低減させなくても機関始動を完了させることができる状態のときにも、高圧燃料ポンプ８０の稼働量が低減されてしまう。そのため、ロータ５３をロック機構５１により速やかに固定することができるようになるものの、かえって機関始動に時間がかかるようになってしまうおそれがある。したがって、機関始動にかかる時間を極力短くする上では、上記実施形態のようにロータ５３がロック機構５１によって固定されておらず（ステップＳ１００：ＹＥＳ）、且つ機関始動を完了させることができないとき（ステップＳ２００：ＹＥＳ）に高圧燃料ポンプ８０やバキュームポンプ９０の稼働量を低減させるようにすることが望ましい。
【０１２１】
・機関始動を完了できない状態であるか否かを判定するステップＳ２００の処理に替えて、図９に示されるようにロック位相までロータ５３を進角させることができない状態であるか否かを判定するステップＳ２５０を実行する構成を採用することもできる。
【０１２２】
この場合には、ステップＳ１００において、ロータ５３がロック機構５１により固定されていない状態である旨の判定がなされた場合（ステップＳ１００：ＹＥＳ）には、ステップＳ２５０へと進み、電子制御装置１００はロック位相までロータ５３を進角させることができない状態であるか否かを判定する。ロック位相までロータ５３を進角させることができない状態であるか否かは、油温に基づいて判定することができる。要するに油温が低い場合には、作動油の粘性が高くなっており、正トルク及び負トルクが作用したときに生じるロータ５３の回動量が小さくなっていることが推定されるため、ラチェット機の作用によりロック位相までロータ５３を進角させることができない状態であると判定することができる。
【０１２３】
また、油圧によってロータ５３をロック位相まで進角させる場合には、クランクシャフト１６の回転速度である機関回転速度に基づいてロック位相までロータ５３を進角させることができない状態であるか否かを推定することもできる。機関回転速度が低い場合には、クランクシャフト１６の駆動力を利用して駆動されるオイルポンプ２０の駆動量も低く、バルブタイミング変更機構３０，４０に供給される油圧も低いことが推定されるため、油圧によりロック位相までロータ５３を進角させることができない状態であると判定することができる。
【０１２４】
そして、こうしてステップＳ２５０において、ロータ５３をロック位相まで進角させることができない状態である旨の判定がなされた場合（ステップＳ２５０：ＹＥＳ）には、ステップ３００へと進み、電子制御装置１００は補機の稼働量を低減させる。
【０１２５】
一方、ステップＳ２５０においてロータ５３をロック位相まで進角させることができる状態である旨の判定がなされた場合（ステップＳ２５０：ＮＯ）には、電子制御装置１００は、補機の稼働量を低減させることなく、そのまま機関始動を継続し、機関始動が完了するとこの処理を終了させる。
【０１２６】
こうした構成を採用した場合にも、上記実施形態と同様に、機関始動時にロータ５３がロック機構５１により固定されていない状態であったとしても、ロータ５３をロック位相まで速やかに回動させてロータ５３をロック機構５１によりロック位相に固定し、機関始動を早期に完了させることができるようになる。
【０１２７】
・油温に基づいてロータ５３をロック位相まで進角させることができる状態であるか否かを判定する構成に替えて、図１の右下方に破線で示されるように油圧センサ１０８を設け、油圧センサ１０８によって検出されている油圧の大きさに基づいてこの判定を行う構成を採用することもできる。この場合には、油圧センサ１０８によって検出されている油圧がロータ５３をロック位相まで回転させるために必要な油圧未満である場合に、ロータ５３をロック位相まで進角させることができない状態である旨を判定するようにすればよい。
【符号の説明】
【０１２８】
１０…内燃機関、１１…気筒、１２…ピストン、１３…燃焼室、１４…吸気通路、１５…排気通路、１６…クランクシャフト、１７…コネクティングロッド、１８…点火プラグ、１９…燃料噴射弁、２０…オイルポンプ、２１…オイルパン、２２…スタータモータ、２４…作動油通路、２５，２６…制御弁、３０…バルブタイミング変更機構、３１…吸気バルブ、３２…吸気カムシャフト、３３…吸気カム、３４…バルブスプリング、３５…スプロケット、３６…ハウジング、４０…バルブタイミング可変機構、４１…排気バルブ、４２…排気カムシャフト、４３…排気カム、４４…バルブスプリング、５１…ロック機構、５３…ロータ、５３Ａ…ボス、５３Ｂ…ベーン、５４…区画壁、５５…収容室、５６…進角用油圧室、５７…遅角用油圧室、６０…第１のロック機構、６１…第１のロックピン、６２…第１のスプリング、６３…第１のロック穴、６４…第１の上段部、６５…第１の下段部、６６…ベーン孔、６７…第１の解除室、６８…第１のスプリング室、７０…第２のロック機構、７１…第２のロックピン、７２…第２のスプリング、７３…第２のロック穴、７４…第２の上段部、７５…第２の下段部、７６…ベーン孔、７７…第２の解除室、７８…第２のスプリング室、８０…高圧燃料ポンプ、８１…スピル弁、８２…プランジャ、８３…カム、８４…燃料タンク、８５…フィードポンプ、８６…デリバリパイプ、８７…クラッチ、９０…バキュームポンプ、９１…ブレーキブースタ、９２…負圧供給通路、９３…逆止弁、９４…クラッチ、９５…リリーフ弁、９６…ブレーキペダル、９７…パーキングブレーキ、１００…電子制御装置、１０１…クランクポジションセンサ、１０２…カムポジションセンサ、１０３…エアフロメータ、１０４…水温センサ、１０５…油温センサ、１０６…スタートスイッチ、１０７…パーキングブレーキスイッチ、１０８…油圧センサ。
【図１】
2013069137.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2013069137.tif 000007
【図６】
2013069137.tif 000008
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【手続補正書】
【提出日】平成24年7月30日(2012.7.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
【図１】本発明の一実施形態にかかる内燃機関の制御装置及びその制御対象である内燃機関の概略構成図。
【図２】同実施形態のバルブタイミング変更機構の内部構造を示す端面図。
【図３】図２におけるＡ−Ａ線に沿った断面構造を示す断面図。
【図４】（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）はラチェット機能によってロータがロック位相まで進角される様子を示す断面図。
【図５】同実施形態において機関始動時に実行する処理の流れを示すフローチャート。
【図６】本発明を具体化した他の実施形態においてバキュームポンプの稼働量を低減するための構成を示す概略構成図。
【図７】本発明を具体化した他の実施形態において高圧燃料ポンプの稼働量を低減するための構成を示す概略構成図。
【図８】本発明を具体化した他の実施形態において機関始動時に実行する処理の流れを示すフローチャート。
【図９】本発明を具体化した他の実施形態において機関始動時に実行する処理の流れを示すフローチャート。
【手続補正２】
【補正対象書類名】要約書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【要約】
内燃機関（１０）を制御する電子制御装置（１００）は、機関始動時にバルブタイミング変更機構（３０）のロータをロック位相まで進角側に回動させるときに、吸気カムシャフト（３２）の駆動力によって駆動される補機である高圧燃料ポンプ（８０）及びバキュームポンプ（９０）の稼働量を低減させる。そのため、ロータはロック位相まで速やかに回動して同ロック位相に固定される。
【国際調査報告】
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