(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の駆動軸の駆動力を従動軸に伝達するとともに前記駆動軸に対する前記従動軸の位相を変更することにより、弁の開閉タイミングを調整するバルブタイミング調整システムであって、
前記駆動軸または前記従動軸の一方とともに回転するハウジングと、
前記駆動軸または前記従動軸の他方とともに回転し、前記ハウジング内部を遅角室および進角室に仕切るベーンを有し、前記ハウジングに対して相対回動可能なベーンロータと、
前記ベーンロータに形成される収容孔に摺動可能に収容され、前記ハウジングの内壁に形成された嵌合孔に嵌合することで前記ハウジングに対する前記ベーンロータの相対回動を規制する規制部材と、
作動流体を汲み上げ吐出するポンプと、
前記ポンプの吐出側と前記遅角室および進角室との間に設けられ、前記ポンプから吐出された作動流体の流路を前記遅角室または前記進角室に選択的に切換可能な切換弁と、
前記ポンプが前記切換弁に供給する作動流体の圧力を低圧または高圧に調整する圧力調整弁と、
前記遅角室または前記進角室に供給される作動流体の圧力を検出し、前記遅角室または前記進角室に供給される作動流体の圧力に応じた信号を出力する作動流体圧検出手段と、
前記規制部材が前記嵌合孔に嵌合しているか否かを判定するロックモード判定手段と、
前記駆動軸に対する前記従動軸の目標位相が入力される第１タイミングと前記圧力調整弁により前記切換弁に供給される作動流体の圧力が調整される第２タイミングとを比較するタイミング比較手段と、
前記圧力調整弁が作動する前に前記進角室に供給される作動流体の圧力または前記圧力調整弁が作動した後に前記進角室に供給される作動流体の圧力のいずれか一方と所定の圧力とを比較する圧力比較手段と、
前記ロックモード判定手段により前記規制部材が前記嵌合孔に嵌合していると判定され、かつ、前記タイミング比較手段により前記第１タイミングと前記第２タイミングとの差が所定の時間より短いと判定される場合、前記圧力比較手段における比較結果に基づいて前記切換弁及び前記圧力調整弁が作動するタイミングを制御する制御部と、
を備えることを特徴とするバルブタイミング調整システム。
【請求項２】
前記制御部は、
前記作動流体圧検出手段が検出する作動流体の圧力と前記圧力調整弁が作動する前に前記進角室に供給される作動流体の圧力である調整前圧力および前記圧力調整弁が作動した後に前記進角室に供給される作動流体の圧力である調整後圧力との関係を表す第１マップに基づいて前記調整後圧力を算出し、
前記調整前圧力が前記規制部材のロックが解除不良となる下限油圧である第１圧力より小さく、かつ、前記調整後圧力が前記規制部材のロックが解除不良となる上限油圧である第２圧力より小さいと前記圧力比較手段が判定する場合、前記第２タイミングを前記第１タイミングの所定時間後に調整し、
前記調整前圧力が前記第１圧力より小さく、かつ、前記調整後圧力が前記第２圧力以上であると前記圧力比較手段が判定する場合、前記第２タイミングを前記第１タイミングの所定時間後に調整、または、前記第１タイミングを前記第２タイミングの所定時間後に調整し、
前記調整前圧力が前記第１圧力以上、かつ、前記調整後圧力が前記第２圧力より大きいと前記圧力比較手段が判定する場合、前記第１タイミングを前記第２タイミングの所定時間後に調整することを特徴とする請求項１に記載のバルブタイミング調整システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの吸排気弁を開閉するタイミングを変更可能なバルブタイミング調整システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンのクランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を変更することにより、カムシャフトが開閉駆動する吸気弁および排気弁の少なくとも一方の開閉タイミングを調整するバルブタイミング調整システムが公知である。バルブタイミング調整システムは、クランクシャフトの回転駆動力が、ハウジング、ベーンロータ、およびカムシャフトを経由し、吸気弁または排気弁の一方または両方に伝達される。ハウジングとベーンロータとにより形成される進角室、および遅角室に供給する作動油の圧力を制御することにより、吸排気弁の開閉タイミングを調整する。
【０００３】
吸排気弁の開閉タイミングを進角するとき、進角室に遅角室より多くの作動流体を供給し、吸排気弁の開閉タイミングを遅角するとき、遅角室に進角室より多くの作動流体を供給する。また、吸排気弁の開閉タイミングを保持するとき、進角室および遅角室にそれぞれ同程度の作動流体を供給する。進角室および遅角室に供給される作動流体の圧力は、作動流体の供給先を進角室または遅角室を選択する切換弁および圧力調整弁によって調整される。圧力調整弁は、ポンプが吐出する作動流体の圧力を切換弁に供給される前に調整する。特許文献１には、エンジンの回転数に応じて切換弁に供給される作動油の圧力を調整するオイル供給装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−５８４５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載のオイル供給装置では、エンジンの回転数に基づいて作動流体の圧力を調整するため、エンジンの回転数が高いとバルブタイミング調整装置において高圧を必要としないときであっても、オイル供給装置は高圧の作動油を供給する。このため、ハウジングに対してベーンロータの相対回動を可能にするロック解除中またはハウジングに対してベーンロータをロックするロック進行中において、エンジンの回転数に応じて作動流体の圧力が変化するとロック解除不良またはロック不良が発生するおそれがある。また、バルブタイミング調整装置に高圧を必要としないときに高圧の作動流体を供給するため、オイルの消費量が多くなる。
【０００６】
本発明の目的は、ベーンロータのロック解除不良およびロック不良を防止可能なバルブタイミング調整システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明によると、バルブタイミング調整システムは、吸気弁および排気弁の少なくとも一方の開閉タイミングを調整するバルブタイミング調整装置、ポンプ、切換弁、圧力調整弁などを備える。ポンプが切換弁に向けて吐出する作動流体は、切換弁によってバルブタイミング調整装置のハウジングとベーンロータとにより形成されている進角室または遅角室に選択的に供給される。バルブタイミング調整装置では、切換弁が供給する作動流体によって駆動軸に対する従動軸の回転位相を変更する。ポンプと切換弁との間に設けられている圧力調整弁では、切換弁に供給される作動流体の圧力を調整する。
【０００９】
請求項１に記載の発明によると、バルブタイミング調整システムは、作動流体圧検出手段をさらに備える。作動流体圧検出手段は、遅角室または進角室に供給される作動流体の圧力を検出し、遅角室または進角室に供給される作動流体の圧力に応じた信号を出力する。
【００１０】
請求項１に記載の発明によると、バルブタイミング調整システムは、駆動軸に対する従動軸の目標位相が入力される第１タイミングと圧力調整弁により切換弁に供給される作動流体の圧力が調整される第２タイミングとを比較するタイミング比較手段をさらに備える。
【００１１】
請求項１に記載の発明によると、バルブタイミング調整システムは、規制部材が嵌合孔に嵌合しているか否かを判定するロックモード判定手段をさらに備える。
【００１２】
請求項１に記載の発明によると、バルブタイミング調整システムは、圧力比較手段をさらに備える。圧力比較手段は、圧力調整弁が作動する前に進角室に供給される作動流体の圧力または圧力調整弁が作動した後に進角室に供給される作動流体の圧力のいずれか一方と所定の圧力とを比較する。
また、請求項１に記載の発明によると、バルブタイミング調整システムは、制御部をさらに備える。制御部は、ロックモード判定手段により規制部材が嵌合孔に嵌合していると判定され、かつ、タイミング比較手段により第１タイミングと第２タイミングとの差が所定の時間より短いと判定される場合、圧力比較手段における比較結果に基づいて切換弁及び圧力調整弁を作動するタイミングを制御する。
また、請求項２に記載の発明によると、制御部は、圧力調整弁が調整する前の作動流体の調整前圧力および圧力調整弁が調整した後の作動流体の調整後圧力と、作動流体圧検出手段が検出する作動流体の圧力との関係を表す第１マップを記憶する。制御部は、作動流体圧検出手段により検出される遅角室または進角室に供給される作動流体の圧力および第１マップに基づいて調整前圧力および調整後圧力を算出する。
さらに、制御部は、調整前圧力が規制部材のロックが解除不良となる下限油圧である第１圧力より小さく、かつ、調整後圧力が規制部材のロックが解除不良となる上限油圧である第２圧力より小さいと圧力比較手段が判定する場合、第２タイミングを第１タイミングの所定時間後に調整する。また、調整前圧力が第１圧力より小さく、かつ、調整後圧力が第２圧力以上であると圧力比較手段が判定する場合、第２タイミングを第１タイミングの所定時間後に調整、または、第１タイミングを第２タイミングの所定時間後に調整する。また、調整前圧力が第１圧力以上、かつ、調整後圧力が第２圧力より大きいと圧力比較手段が判定する場合、前記第１タイミングを前記第２タイミングの所定時間後に調整する。
【００１３】
バルブタイミング調整システムでは、内燃機関の始動直後に吸排気弁の開閉タイミングを進角する際規制部材の嵌合孔との嵌合を解除するため、バルブタイミング調整装置に作動流体を供給する。規制部材の嵌合を解除している最中に圧力調整弁により作動流体の圧力が調整されると、規制部材の嵌合がスムーズに解除されないため、ベーンロータの規制がスムーズに解除されないおそれがある。そこで、請求項１または２に記載のバルブタイミング調整システムでは、規制部材によるベーンロータの規制を解除する際、圧力調整弁による作動流体の圧力を調整する前の調整前圧力、および圧力を調整した後の調整後圧力を算出する。算出される調整前圧力および調整後圧力は規制部材によるロック解除が不良となる作動流体の圧力領域と比較され、圧力調整弁により切換弁に供給される作動流体の圧力が調整される第２タイミングと切換弁が作動流体の流路を切り換える第３タイミングとの前後関係を調整する。これにより、規制部材によるベーンロータの規制を解除している最中にバルブタイミング調整装置に供給される作動流体の圧力が突然変更されることがなくなるため、内燃機関始動時の規制部材によるロックをスムーズに解除することができる。
【００１４】
また、調整前圧力が低圧であって調整後圧力が高圧である場合、切換弁が作動流体の流路を切り換える前に圧力調整弁により切換弁に供給される作動流体の圧力が調整されると、バルブタイミング調整装置に高圧の作動流体が供給される。供給される高圧の作動流体は、ハウジングに対するベーンロータの回転位相を迅速に変更するため、駆動軸に対する従動軸の回転位相が短時間で目標位相に到達する。これにより、吸排気弁の開閉タイミングの変更における応答性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１実施形態によるバルブタイミング調整システムが適用される駆動力伝達系の模式図である。
【図２】本発明の第１実施形態によるバルブタイミング調整システムの位相調整部の断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態によるバルブタイミング調整システムの位相調整部と油圧制御部との関係を示す模式図である。
【図４】本発明の第１実施形態によるバルブタイミング調整システムにおける位相調整部のストッパピン付近の拡大断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態によるバルブタイミング調整システムにおける進角油圧および遅角油圧とストッパピンのロック状態との関係を説明する断面図である。
【図６】本発明の第１実施形態によるバルブタイミング調整システムにおける説明図であって、（ａ）油圧制御弁に供給される油圧とストッパピンのロックを解除するために必要な時間との関係を説明する説明図、（ｂ）油圧制御弁に供給される油圧切換前後の油圧とストッパピンのロック解除不良領域との関係を説明する説明図、である。
【図７】本発明の第１実施形態によるバルブタイミング調整システムにおけるオイルの圧力制御処理を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第１実施形態によるバルブタイミング調整システムにおける吸気弁進角指示入力タイミングに対する吸気弁進角指示出力タイミングおよび油圧切換指示出力タイミングとの関係を示す説明図である。
【図９】本発明の第１実施形態によるバルブタイミング調整システムにおける実験結果を説明する説明図である。
【図１０】本発明の第２実施形態によるバルブタイミング調整システムの位相調整部と油圧制御部との関係を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態のバルブタイミング調整システムについて図面に基づいて説明する。
【００２４】
（第１実施形態）
第１実施形態によるバルブタイミング調整システムを図１から図９に示す。本実施形態のバルブタイミング調整システムは、作動流体としてオイルを用いる油圧制御式である。バルブタイミング調整システムは、エンジンのクランクシャフトの回転角度に対するカムシャフトの回転角度（以下、「カムシャフト位相」という）を調整することにより吸排気弁の開閉タイミングを調整する位相調整部と、位相調整部に供給されるオイルの圧力を制御する油圧制御部とを備える。
【００２５】
バルブタイミング調整システム１０の位相調整部１００が設けられる駆動力伝達系では、図１に示すように、エンジン１の「駆動軸」としてのクランクシャフト２に固定されるギア３と、「従動軸」としてのカムシャフト４、５に固定されるギア１９１、６にチェーン７が巻き掛けられ、クランクシャフト２からカムシャフト４、５に駆動力が伝達される。一方のカムシャフト４はカム機構を経由して吸気弁８を開閉駆動し、他方のカムシャフト５はカム機構を経由して排気弁９を開閉駆動する。第１実施形態のバルブタイミング調整システム１０では、ギア１９１に対する回転位相が変更可能なベーンロータ２０（図２参照）にカムシャフト４が接続しており、ベーンロータ２０の位相を変更することにより吸気弁８の開閉タイミングを調整する。カムシャフト４にはカムシャフト４の回転角度を検出するカム角センサ４１が取り付けられている。また、クランクシャフト２にはクランクシャフト２の回転角度を検出するクランク角センサ４２が取り付けられている。
【００２６】
図２および図３に示すように、位相調整部１００は、ハウジング１１、ベーンロータ２０、およびストッパピン３０等を備えている。
ハウジング１１は、環状の周壁１２および仕切り部材としてのシュウ１３、１４、１５、１６と一体に形成されたシュウハウジング１７、フロントプレート１８、並びにスプロケット１９等から構成されている。略台形に形成されたシュウ１３、１４、１５、１６は、周壁１２から径方向内側へ延びており、周壁１２の周方向に略等間隔に設けられている。周方向に隣接するシュウ同士の間隙には略扇状の圧力室５０が形成されている。
【００２７】
スプロケット１９は、径外側にギア１９１を備え、周壁１２の回転軸方向の一方に設けられている。スプロケット１９は、軸方向にカムシャフト４を通す軸孔１９２を有している。
【００２８】
フロントプレート１８は、略円盤状に形成され、周壁１２の回転軸方向の他方に設けられている。フロントプレート１８は、円盤の中心に板厚方向に通じる円孔１８１を有している。
【００２９】
シュウハウジング１７、フロントプレート１８およびスプロケット１９は、ボルト１１１によって同軸上に固定されている。
【００３０】
ベーンロータ２０は、ハウジング１１と略同軸に設けられ、ハウジング１１の内側に相対回転可能に収容されている。ベーンロータ２０は、略円筒状のロータ２１、およびこのロータ２１から径外方向に突出する４個のベーン２２、２３、２４、２５を有している。ベーンロータ２０とカムシャフト４とはボルト２６によって固定されている。ベーンロータ２０とカムシャフト４とは、ノックピン２７によって周方向の位置決めがされている。これにより、ベーンロータ２０は、カムシャフト４とともに回転する。各ベーン２２、２３、２４、２５は、各圧力室５０を、それぞれ遅角室５１、５２、５３、５４と進角室５５、５６、５７、５８とに仕切っている。
【００３１】
遅角室５１、５２、５３、５４に油圧を供給する遅角通路６１、６２は、ベーンロータ２０のロータ２１に形成されている。進角室５５、５６、５７、５８に油圧を供給する進角通路６３、６４は、ロータ２１のスプロケット１９側の外壁に形成されている。遅角通路６１、６２および進角通路６３、６４は、それぞれカムシャフト４に形成された遅角通路６５および進角通路６６に連通している。
【００３２】
シール部材２８、２９は、例えば樹脂で形成されている。各ベーン２２、２３、２４、２５の径外方向の外壁に嵌合するシール部材２８は、板ばね２８１の弾性力により周壁１２に押し付けられている。各シュウ１３、１４、１５、１６の径内方向の内壁に嵌合するシール部材２９は、板ばね２９１の弾性力によりロータ２１に押し付けられている。このため、シール部材２８、２９は、遅角室５１、５２、５３、５４と進角室５５、５６、５７、５８との間のオイルの漏れを抑制している。
【００３３】
「規制部材」としてのストッパピン３０は、有底円筒状に形成され、ベーン２２を回転軸方向に通じる収容孔２２１の軸方向に往復移動可能に収容されている。図３に示すように、スプロケット１９にはベーンロータ２０が最遅角に位置している状態でストッパピン３０に対応する位置に嵌合孔３１が形成されている。この嵌合孔３１にはブッシュ３２が設けられている。ストッパピン３０は、一方の端部にブッシュ３２の径内側に嵌合する嵌合部３３を有している。
【００３４】
ストッパピン３０の他方の端部には、嵌合孔３１側に凹む凹部３４が設けられている。この凹部３４には、付勢部材としてのコイルスプリング３５が収容されている。コイルスプリング３５は、一端が凹部３４の内壁に当接し、他端がフロントプレート１８の内壁に当接する圧縮コイルスプリングであり、ストッパピン３０をスプロケット１９側へ付勢している。
【００３５】
ストッパピン３０が収容される収容孔２２１を形成するベーン２２には、遅角室５１と収容孔２２１とを連通する遅角通路２２２が形成されている（図４参照）。遅角通路２２２によって、遅角室５１のオイルの圧力（以下、「遅角油圧」という）が収容孔２２１に供給される。また、スプロケット１９には、進角室５５と収容孔２２１とを連通する進角通路１９３が形成されている。進角通路１９３によって、進角室５５のオイルの圧力（以下、「進角油圧」という）が収容孔２２１に供給される。ストッパピン３０は、進角室５５および遅角室５１に供給されるオイルの圧力の大きさに応じて、ブッシュ３２と嵌合、または嵌合を解除する。ストッパピン３０のロック解除時における油圧とストッパピン３０の動作の関係については、後述する。
【００３６】
バルブタイミング調整システム１０の油圧制御部２００は、図３に示すように、ポンプ９０、油圧制御弁９２、圧力調整弁９９、ＥＣＵ９１などを備える。
【００３７】
ポンプ９０は、例えば、エンジン１が発生する回転トルクによって駆動する機械式ポンプである。ポンプ９０は、オイルパン９５に貯留されるオイルを吸引、昇圧する。昇圧されたオイルは、ポンプ９０から吐出され、油路９０２を流れる。
【００３８】
油路９０２は、逆止弁９０１を介して油圧制御弁９２に接続する。また、油路９０２は、ポンプ９０と逆止弁９０１との間で油路９０３の一端と接続する。油路９０３の他端は、圧力調整弁９９に接続する。
【００３９】
圧力調整弁９９は、リリーフ部９９１および油圧供給部９９２を備える。油路９０３が接続するリリーフ部９９１では、油圧供給部９９２が供給する油圧によってリリーフ圧が決定される。リリーフ部９９１に所定のリリーフ圧以上の圧力が油路９０３から作用する場合、リリーフ部９９１は開弁し、油路９０２を流れるオイルの一部がリリーフ部９９１を通ってオイルパン９５に還流される。油圧供給部９９２は、リニアソレノイド弁であって、ＥＣＵ９１が出力する電流の大きさに応じてリリーフ部９９１のリリーフ圧力を決定する。第１実施形態の圧力調整弁９９では、リリーフ圧が高く設定される高圧設定およびリリーフ圧が低く設定される低圧設定の２つの圧力設定が可能である。
【００４０】
油圧制御弁９２は、リニアソレノイド弁であって、電気的に接続するＥＣＵ９１が出力する電流の大きさに応じてポンプ９０が吐出するオイルの圧力を調整するとともに、供給されるオイルを進角室５５、５６、５７、５８および遅角室５１、５２、５３、５４を選択して供給する。油圧制御弁９２は、油路９０２と接続する一方、進角室５５、５６、５７、５８に接続する進角通路９３および遅角室５１、５２、５３、５４に接続する遅角通路９４と接続している。また、図示しない油路を介して、オイルパン９５とも接続している。
【００４１】
ＥＣＵ９１は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭ（記憶媒体）に記憶された各種のエンジン制御プログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて燃料噴射弁の燃料噴射量や点火プラグの点火時期を制御する。ＥＣＵ９１には、油温センサ９６が検出するオイルの温度、油圧センサ９７が検出する進角通路９３および遅角通路９４を流通するオイルの圧力、スロットルセンサ９８が検出する図示しないスロットルバルブの回転角度が入力される。また、ＥＣＵ９１には、カム角センサ４１が検出するカムシャフト４の回転角度、およびクランク角センサ４２が検出するクランクシャフト２の回転角度が入力される。ＥＣＵ９１は、特許請求の範囲に記載の「タイミング比較手段」、「圧力比較手段」、「ロックモード判定手段」、「制御部」に相当する。
【００４２】
次に、バルブタイミング調整システム１０の作動を説明する。
＜エンジン始動時＞
エンジン１を始動した直後の状態では、遅角室５１、５２、５３、５４および進角室５５、５６、５７、５８にポンプ９０から十分にオイルが供給されない。このとき、図３に示すようにストッパピン３０は嵌合孔３１のブッシュ３２に嵌合している（以下、ストッパピン３０がブッシュ３２に嵌合している状態を「ストッパピン３０がロックしている」という）。これにより、カムシャフト位相は最遅角位置に保持されたまま、ハウジング１１に対するベーンロータ２０の相対回動は規制されている。
【００４３】
＜エンジン始動直後の進角作動時＞
エンジン１が始動してから所定時間が経過すると、位相を進角制御するため、遅角室５１、５２、５３、５４および進角室５５、５６、５７、５８にオイルが十分に供給される。このとき、進角室５５および遅角室５１に滞留するオイルがストッパピン３０に作用することにより、ストッパピン３０のロックが解除される。以下にストッパピン３０のロック解除における油圧の作用について図４〜図８に基づいて説明する。
【００４４】
バルブタイミング調整システム１０におけるストッパピン３０周辺の拡大断面図を図４に示す。
ストッパピン３０がロックしているとき、ベーンロータ２０は、最遅角に位置している。このとき、進角油圧が進角通路１９３を介してストッパピン３０に作用すると、ストッパピン３０はコイルスプリング３５の付勢力に抗して図４の上方に移動する。一方、遅角油圧が遅角通路２２２を介してストッパピン３０に作用すると、ストッパピン３０は、進油圧が作用するときと同じようにコイルスプリング３５の付勢力に抗して図４の上方に移動する。すなわち、バルブタイミング調整システム１０におけるストッパピン３０のロック状態は、進角油圧または遅角油圧のいずれによっても解除される。なお、図４中の矢印は、進角室５５から収容孔２２１に供給されるオイルの流れる方向、および、遅角室５１から供給されるオイルの流れる方向を示している。
【００４５】
ストッパピン３０のロックを解除するとき、進角油圧および遅角油圧の大きさによって次の３つのパターンが予想される。これら３つのパターンにおけるストッパピン３０とブッシュ３２との関係を図５に示す。
【００４６】
図５（ａ）は、進角油圧によってストッパピン３０のロックが解除される様子を示したものである。このときの進角油圧および遅角油圧は比較的小さく、進角油圧によってストッパピン３０のロックは解除される。これにより、ベーンロータ２０の進角作動はスムーズに行われる。
【００４７】
図５（ｂ）は、図５（ａ）と同様に進角油圧によってストッパピン３０の嵌合が解除される様子を示したものである。しかしながら、図５（ｂ）における進角油圧は、図８（ａ）における進角油圧に比べて大きい。このとき、進角室５５に供給される油圧によってベーン２２は進角方向に移動する。これにより、ベーン２２の収容孔２２１に収容されているストッパピン３０は、進角方向に偏心する。偏心したストッパピン３０は、嵌合孔３１に設けられているブッシュ３２に当接し、ストッパピン３０とブッシュ３２との間に図５（ｂ）の矢印に示すような摩擦力が発生する。これにより、図５（ａ）に比べて大きい進角油圧が供給される図５（ｂ）の状態では、ストッパピン３０のロックは解除されにくくなる。したがって、図５（ｂ）の状態ではベーンロータ２０の進角作動はスムーズに行われない。
【００４８】
さらに油圧制御弁９２に供給される油圧が大きくなると、ベーン２２が進角方向に進角する前に、遅角油圧によってストッパピン３０のロックが解除される（図５（ｃ））。これにより、進角室５５にオイルが供給される前にストッパピン３０の嵌合は解除されているため、ベーンロータ２０の進角作動はスムーズに行われる。
【００４９】
図６（ａ）に、油圧制御弁９２に供給される油圧とストッパピン３０のロックが解除されるのに必要な時間との関係を示す。図５において説明したように、進角油圧および遅角油圧として油圧制御弁９２に供給される油圧が比較的小さい場合、および油圧制御弁９２に供給される油圧が比較的大きい場合、ストッパピン３０のロックが解除されるのに必要な時間は短い。しかしながら、油圧制御弁９２に供給される油圧が中間程度である場合、ストッパピン３０のロックが解除されるのに必要な時間は長くなる。
【００５０】
ここで、ストッパピン３０のロックが解除されるのに必要な時間が長くなる領域での油圧の上下限とバルブタイミング調整システム１０での油圧の調整前後での油圧との関係を図６（ｂ）に示す。前述したように、ストッパピン３０のロックが解除されるのに必要な時間が長くなる領域をロック解除不良領域とし、その下限油圧を起動不良下限油圧Ｐ１とする。また、ロック解除不良領域の上限油圧を起動不良上限油圧Ｐ２とする。起動不良下限油圧Ｐ１は、特許請求の範囲に記載の「第１圧力」に相当する。起動不良上限油圧Ｐ２は、特許請求の範囲に記載の「第２圧力」に相当する。
【００５１】
バルブタイミング調整システム１０では、油圧の調整前後において油圧制御弁９２に供給される油圧がロック解除不良領域の油圧となってしまう場合がある。そこで、第１実施形態によるバルブタイミング調整システム１０では、調整前後の油圧と起動不良下限油圧Ｐ１および起動不良上限油圧Ｐ２との大小関係を判定することにより、ストッパピン３０のロックを解除するのに最適な油圧を選択する圧力制御処理を行う。第１実施形態によるバルブタイミング調整システム１０におけるオイルの圧力制御処理のフローを図７に示す。
【００５２】
最初のステップ（以下、「ステップ」を省略し、単に記号Ｓで示す）１０１において、ストッパピン３０がロック状態であるか否かを判定する。ＥＣＵ９１には、外部の電子制御装置から吸気弁８の開閉タイミングを制御する指令が入力される。これにより、油圧制御弁９２に電流が出力され、ベーンロータ２０の位相を変更する。そこで、Ｓ１０１では吸気弁８を進角する指令がＥＣＵ９１に入力されているか否かを判定する。当該指令が入力されていない場合、ストッパピン３０はロック状態であり、ベーンロータ２０はスプロケット１９にロックされていると判定する。一方、当該指令が入力されている場合、ストッパピン３０のロック状態は解除されており、ベーンロータ２０はスプロケット１９に対して相対回動可能であると判定する。ストッパピン３０がロック状態であると判定される場合、Ｓ１０２に移行する。ストッパピン３０のロック状態は解除されていると判定される場合、位相調整部１００に供給される油圧は変更されることなく、圧力制御処理は終了する。
【００５３】
次にＳ１０２において、吸気弁８の開閉タイミングを所望の開閉タイミングとするカムシャフト目標位相がＥＣＵ９１に入力された時刻と油圧制御弁９２に供給される油圧が調整される予定の時刻との時間差が所定時間より小さいか否かを判定する。ＥＣＵ９１は、図示しない外部の電子制御装置から吸気弁８の開閉タイミングを所望の開閉タイミングとする指令が入力された第１時刻ｔ１を記憶するとともに、圧力調整弁９９によって油圧を調整する予定の時刻を事前に算出する。ＥＣＵ９１では、第１時刻ｔ１と圧力調整弁９９によって油圧を調整する予定の時刻との差を算出する。第１時刻ｔ１と圧力調整弁９９によって油圧を調整する予定の時刻との差が所定の時間より小さいと判定される場合、Ｓ１０３に移行する。第１時刻ｔ１と圧力調整弁９９によって油圧を調整する予定の時刻との差が所定の時間以上であると判定される場合、位相調整部１００に供給される油圧は変更されることなく、圧力制御処理は終了する。第１時刻ｔ１は、特許請求の範囲に記載の「第１タイミング」に相当する。圧力調整弁９９によって油圧を調整する予定の時刻は、特許請求の範囲に記載の「第２タイミング」に相当する。
【００５４】
次にＳ１０３において、圧力調整弁９９により調整される前後の油圧を算出する。ＥＣＵ９１には、位相調整部１００に供給される油圧と圧力調整弁９９により調整される調整前油圧および調整後油圧との関係を示す第１マップが記憶されている。そこで、現時点で油圧制御弁９２に供給されている油圧に基づいて、圧力調整弁９９により調整される前の調整前油圧および圧力調整弁９９により調整された後の調整後油圧を算出する。調整前油圧および調整後油圧は、ＥＣＵ９１に記憶される。
【００５５】
次にＳ１０４において、圧力調整弁９９による調整前油圧が起動不良下限油圧Ｐ１より小さいか否かを判定する。前述したように起動不良下限油圧Ｐ１は、ロック解除不良領域の下限油圧である。圧力調整弁９９による調整前油圧が起動不良下限油圧Ｐ１より小さいと判定される場合、Ｓ１０５に移行する。圧力調整弁９９による調整前油圧が起動不良下限油圧Ｐ１以上であると判定される場合、Ｓ１０８に移行する。
【００５６】
次にＳ１０５において、圧力調整弁９９による調整後油圧が起動不良上限油圧Ｐ２より小さいか否かを判定する。前述したように起動不良上限油圧Ｐ２は、ロック解除不良領域の上限油圧である。圧力調整弁９９による調整後油圧が起動不良上限油圧Ｐ２より小さいと判定される場合、Ｓ１０６に移行する。圧力調整弁９９による調整後油圧が起動不良上限油圧Ｐ２以上であると判定される場合、Ｓ１０７に移行する。
【００５７】
次にＳ１０６において、ＥＣＵ９１は圧力調整弁９９によって油圧を調整する予定の時刻を変更する。Ｓ１０６では、Ｓ１０４およびＳ１０５での判定によって調整前油圧が起動不良下限油圧Ｐ１より小さく、かつ調整後油圧が起動不良上限油圧Ｐ２より小さいと判定されている。図６（ｂ）に示すように油圧調整後にロック解除不良が発生するおそれがある（図６（ｂ）パターン１に該当）。そこで、Ｓ１０６では、図８（ａ）に示すように第１時刻ｔ１に対して、圧力調整弁９９によって油圧を調整する予定の時刻を所定時間遅らせる。具体的には、ＥＣＵ９１が圧力調整弁９９に対して油圧を調整する信号を出力する時刻を所定時間遅らせる。
【００５８】
また、Ｓ１０５において圧力調整弁９９の調整後油圧が起動不良上限油圧Ｐ２以上であると判定された場合、Ｓ１０７において、ＥＣＵ９１は圧力調整弁９９によって油圧を調整する予定の時刻を変更するか、または、ベーンロータ２０の位相を目標位相とする信号を出力する時刻を変更する。Ｓ１０７では、Ｓ１０４およびＳ１０５での判定によって調整前油圧が起動不良下限油圧Ｐ１より小さく、調整後油圧が起動不良上限油圧Ｐ２より大きいと判定されている。この状態であっても、図５（ｂ）で示したようにストッパピン３０が偏心するため、ストッパピン３０のロックが解除されないおそれがある。そこで、Ｓ１０７では図８（ａ）または（ｂ）に示すように、第１時刻ｔ１に対して圧力調整弁９９によって油圧を調整する予定の時刻を所定時間遅らせるか、もしくは第１時刻ｔ１に対してベーンロータ２０の位相を目標位相とする信号を出力する時刻を所定時間遅らせる。具体的には、圧力調整弁９９での油圧の調整時刻を所定時間遅らせる場合、ＥＣＵ９１が圧力調整弁９９に対して油圧を調整する信号を出力する時刻を所定時間遅らせる（図８（ａ））。また、ベーンロータ２０の位相を目標位相とする信号を出力する時刻を所定時間遅らせる場合、ＥＣＵ９１が油圧制御弁９２に対して油圧制御弁９２での油路の切換を指示する信号を出力する時刻を所定時間遅らせる（図８（ｂ））。
【００５９】
また、Ｓ１０４において圧力調整弁９９による調整前油圧が起動不良下限油圧Ｐ１以上であると判定された場合、次にＳ１０８において、圧力調整弁９９による調整後油圧が起動不良上限油圧Ｐ２より大きいか否かを判定する。圧力調整弁９９による調整後油圧が起動不良上限油圧Ｐ２より大きいと判定される場合、Ｓ１０９に移行する。圧力調整弁９９による調整後油圧が起動不良上限油圧Ｐ２以下であると判定される場合、位相調整部１００に供給される油圧は変更されることなく、圧力制御処理は終了する。
【００６０】
次にＳ１０９において、ＥＣＵ９１はベーンロータ２０の位相を目標位相とする信号を出力する時刻を変更する。Ｓ１０９では、Ｓ１０４およびＳ１０５での判定によって調整前油圧が起動不良下限油圧Ｐ１より大きく、調整後油圧が起動不良上限油圧Ｐ２より大きいと判定されているので、油圧調整前にロック解除不良が発生するおそれがある（図６（ｂ）パターン３参照）。そこで、図８（ｂ）に示すように、第１時刻ｔ１に対してベーンロータ２０の位相を目標位相とする信号を出力する時刻を所定時間遅らせる。具体的には、ＥＣＵ９１が油圧制御弁９２に対して油圧制御弁９２での油路の切換を指示する信号を出力する時刻を所定時間遅らせる（図８（ｂ））。
【００６１】
第１実施形態のバルブタイミング調整システム１０では、このようにしてエンジン始動直後の進角作動時にストッパピン３０のロックを解除する。
【００６２】
＜進角作動時＞
位相調整部１００を進角制御するとき、ＥＣＵ９１は、油圧制御弁９２および圧力調整弁９９に供給する駆動電流を制御する。油圧制御弁９２は、ポンプ９０と進角通路９３とを接続し、遅角通路９４とオイルパン９５とを接続する。ポンプ９０が吐出するオイルは、進角通路９３、６６、６３、６４を経由し、進角室５５、５６、５７、５８に供給される。一方、遅角室５１、５２、５３、５４のオイルは、遅角通路６１、６２、６５、９４を経由し、オイルパン９５に排出される。進角室５５、５６、５７、５８の油圧はベーン２２、２３、２４、２５に作用し、ベーンロータ２０を進角方向に付勢するトルクを発生する。これにより、ベーンロータ２０は、ハウジング１１に対して進角方向に回転する。このとき、圧力調整弁９９では、油圧制御弁９２に供給されるオイルの圧力を調整する。
【００６３】
＜遅角作動時＞
位相調整部１００を遅角制御するとき、ＥＣＵ９１は、油圧制御弁９２に供給する駆動電流を制御する。油圧制御弁９２は、ポンプ９０と遅角通路９４とを接続し、進角通路９３とオイルパン９５とを接続する。ポンプ９０から吐出されるオイルは、遅角通路９４、６５、６１、６２を経由し、遅角室５１、５２、５３、５４に供給される。一方、進角室５５、５６、５７、５８のオイルは進角通路６３、６４、６６、９３を経由し、オイルパン９５に排出される。遅角室５１、５２、５３、５４の油圧がベーン２２、２３、２４、２５に作用し、ベーンロータ２０を遅角方向に付勢するトルクを発生する。これにより、ベーンロータ２０は、ハウジング１１に対して遅角方向に回転する。このとき、圧力調整弁９９では、油圧制御弁９２に供給されるオイルの圧力を調整する。
【００６４】
＜中間保持状態＞
ベーンロータ２０が目標位相に到達すると、ＥＣＵ９１は油圧制御弁９２および圧力調整弁９９に出力する駆動電流のデューティ比を制御する。油圧制御弁９２は、ポンプ９０と、遅角通路９４および進角通路９３との接続を遮断し、遅角室５１、５２、５３、５４および進角室５５、５６、５７、５８に滞留するオイルがオイルパン９５に排出されることを規制する。このため、ベーンロータ２０は目標位相に保持される。このとき、圧力調整弁９９では、油圧制御弁９２に供給されるオイルの圧力を調整する。
なお、進角作動時、遅角作動時および中間保持状態では、ポンプ９０から位相調整部１００の進角室５５、５６、５７、５８および遅角室５１、５２、５３、５４に供給される油圧はコイルスプリング３５がストッパピン３０に作用する力よりも大きいので、ストッパピン３０のロック状態は解除されている。
【００６５】
（実験）
本発明の第１実施形態によるバルブタイミング調整システムにおいて、吸気弁を進角作動する指示が入力される時刻に対して油圧調整の時刻または吸気弁の進角作動を開始する時刻を遅らせた場合のストッパピンのロックが解除されるのに必要な時間の変化を実験により確認した。
実験結果を示す図９によると、吸気弁を進角作動する指示が入力される時刻（図９の横軸における原点）に対して油圧調整を所定時間遅らせると、ストッパピンのロックが解除されるのに必要な時間が短くなること明らかである（図９（ａ））。また、吸気弁を進角作動する指示が入力される時刻に対して、吸気弁の進角作動を開始する時刻を所定時間遅らせると、ストッパピンのロックが解除されるのに必要な時間が短くなること明らかである（図９（ｂ））。
【００６６】
（効果）
次に第１実施形態でのバルブタイミング調整システム１０の効果について説明する。
（Ａ）第１実施形態のバルブタイミング調整システム１０では、ストッパピン３０のロックを解除するとき、ＥＣＵ９１が圧力調整弁９９によって調整される作動流体の圧力を位相調整部１００に作用させる前に算出する。ＥＣＵ９１では、ストッパピン３０のロック解除が不良となるロック解除不良領域の起動不良下限油圧Ｐ１および起動不良上限油圧Ｐ２に対する調整前圧力および調整後圧力の大きさを判定することにより、ストッパピン３０のロック解除時の圧力を選択する。特に、ストッパピン３０のロック解除中の圧力変更を避けるため、ＥＣＵ９１がベーンロータ２０の位相を目標位相とする信号を出力する時刻と、圧力調整弁９９に対して油圧を調整する信号を出力する時刻との前後関係を調整する。これにより、ストッパピン３０のロック解除不良の発生を防止することができる。
【００６７】
（Ｂ）また、調整前圧力が比較的低圧であって調整後圧力が比較的高圧である場合、Ｓ１０７またはＳ１０９においてベーンロータ２０の位相を目標位相とする信号を出力する時刻を第１時刻から所定時間遅らせることにより、位相調整部１００に供給される油圧が高圧となる。これにより、ベーンロータ２０のハウジング１１に対する回転位相の変更が迅速に行われるため、吸気弁８の開閉タイミングを変更する際の応答性を向上することができる。
【００８０】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態によるバルブタイミング調整システムを図１０に基づいて説明する。なお、第１実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００８１】
第２実施形態のバルブタイミング調整システム１０１は、図１０に示すように、パーキングブレーキのオンオフを検出する「パーキングブレーキ検出手段」としてのパーキングブレーキスイッチ９８１、および図示しないシフトレンジ装置のシフトレンジを検出する「シフトレンジ検出手段」としてのシフトレンジセンサ９８２を備えている。パーキングブレーキスイッチ９８１は、検出するパーキングブレーキのオンオフに応じた信号をＥＣＵ９１に出力する。シフトレンジセンサ９８２は、運転者により選択されるシフトレンジに応じた信号をＥＣＵ９１に出力する。
【００８３】
第２実施形態によるバルブタイミング調整システム１０１では、パーキングブレーキの作動状態をパーキングブレーキスイッチ９８１によって検出、またはシフトレンジセンサ９８２によって選択されているシフトレンジを検出する。パーキングブレーキがオンである場合、またはシフトレンジがパーキングレンジである場合、その後にエンジン１が停止されることが考えられる。そこで、第２実施形態のバルブタイミング調整システム１０１では、これら２つのスイッチが検出する信号に基づいてストッパピン３０をロックするための圧力制御処理を実行する。これにより、第１実施形態の効果（Ａ）および（Ｂ）に加えて、エンジン１の停止前にストッパピン３０を確実にロックすることができる。したがって、ストッパピン３０のロック不良の発生をさらに防止することができる。
【００８４】
（他の実施形態）
（ア）上述の実施形態では、オイルの圧力および温度は、それぞれ油圧センサおよび油温センサが検出するとした。しかしながら、オイルの圧力および温度の検出方法は，これに限定されない。エンジンを冷却する冷却水の温度を検出する水温センサによって検出された冷却水の水温から油圧および油温を算出してもよい。
【００８６】
（ウ）上述の実施形態では、圧力調整弁は、低圧設定および高圧設定の２つの油圧設定が可能であるとした。しかしながら、設定できる油圧はこれに限定されない。リリーフ圧を調整することにより、３つ以上の複数の油圧設定が可能であってもよい。この場合、第２実施形態のバルブタイミング調整システムでは、位相調整部に供給する油圧を連続的に変化させ、起動不良上限油圧より大きく、かつ起動不良上限油圧に近い値にすることにより、オイルの消費量を減少させることができる。
【００８７】
（エ）上述の実施形態では、ポンプはエンジンの駆動力によって作動する機械式ポンプであるとした。しかしながら、ポンプの駆動源はこれに限定されない。電動ポンプでもあってもよい。この場合、第２実施形態のバルブタイミング調整システムでは、位相調整部に供給する油圧を連続的に変化させ、起動不良上限油圧より大きく、かつ起動不良上限油圧に近い値にすることにより、オイルの消費量を減少させることができる。
【００８８】
（オ）上述の実施形態では、バルブタイミング調整システムでは作動流体としてオイルを用いるとした。しかしながら、作動流体は、オイルに限定されない。バルブタイミング調整システムを作動可能な流体であればよい。
【００８９】
以上、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。
【符号の説明】
【００９０】
１                    ・・・エンジン（内燃機関）、
２                    ・・・クランクシャフト（駆動軸）、
４、５                ・・・カムシャフト（従動軸）、
８                    ・・・吸気弁、
９                    ・・・排気弁、
１０、１０１          ・・・バルブタイミング調整システム、
１１                  ・・・ハウジング、
２０                  ・・・ベーンロータ、
２２、２３、２４、２５・・・ベーン、
２２１                ・・・収容孔、
３０                  ・・・ストッパピン（規制部材）、
３１                  ・・・嵌合孔、
４１                  ・・・カム角センサ、
４２                  ・・・クランク角センサ、
５１、５２、５３、５４・・・遅角室、
５５、５６、５７、５８・・・進角室、
９０                  ・・・ポンプ、
９１                  ・・・ＥＣＵ（タイミング比較手段、圧力比較手段、ロックモード判定手段、制御部）
９２                  ・・・油圧制御弁（切換弁）、
９６                  ・・・油温センサ、
９７                  ・・・油圧センサ（作動流体圧検出手段）、
９８１                ・・・パーキングブレーキスイッチ、
９８２                ・・・シフトレンジセンサ、
９９                  ・・・圧力調整弁、
１００                ・・・位相調整部。
【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】
0005827875.tif 000008
【図８】
0005827875.tif 000009
【図９】
0005827875.tif 000010
【図１０】
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