(57)【要約】【課題】エンジン停止指示発生後において、可変バルブタイミング装置により変更可能なバルブタイミング量を確保するとともに、停止時位相への設定精度を向上する。【解決手段】停止時位相を目標値とするエンジン停止指示発生後のインテークバルブ位相制御において、モード切換条件の成立までは（Ｓ１３０のＮＯ時）、モータロックの非発生を条件に（Ｓ１６０のＮＯ時）、インテークバルブ位相の変化量を確保するために、アクチュエータである電動モータへの供給電力を最大値に固定する最速モードが選択される（Ｓ１８０）。その後、インテークバルブ位相が停止時位相へ近づいてモード切換条件が成立すると（Ｓ１３０のＹＥＳ時）、停止時位相への設定精度を高めるように、制御モードが最速モードから通常モードへ切換えられて（Ｓ１５０）、インテークバルブ位相のフィードバック制御が実行される。【選択図】図１９
2008057351.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンに設けられたインテークバルブおよびエキゾーストバルブの少なくとも一方のバルブの開閉タイミングを変更する可変バルブタイミング装置であって、
アクチュエータとして設けられる電動機と、
前記エンジンの作動中において、前記開閉タイミングが変更されるバルブを駆動するカムシャフトのクランクシャフトに対する回転位相差を、前記カムシャフトに対する前記電動機の相対的な回転速度差の正負および大きさに応じた方向および変化速度で変化させることによって、前記開閉タイミングを変更するように構成された変更機構と、
前記エンジンの停止指示の発生以後における前記開閉タイミングの制御モードを設定する停止時位相制御手段とを備え、
前記停止時位相制御手段は、
前記電動機の回転速度に応じてモード切換条件を設定するモード切換条件設定手段と、
前記開閉タイミングの制御状況に基づき前記モード切換条件が成立しているか否かを判定するモード切換判定手段とを含み、
前記モード切換判定手段は、前記エンジンの停止指示の発生後において、前記モード切換条件が成立するまでの間、エンジン停止時の目標開閉タイミングに向かって前記開閉タイミングが変化する方向に前記電動機を現在の運転状態下での最高速度で回転させる第１のモードに前記制御モードを設定する一方で、前記モード切換条件の成立後には、前記目標開閉タイミングと現在の前記開閉タイミングとの偏差に基づき前記電動機の回転速度指令を設定するフィードバック制御を行なう第２のモードに前記制御モードを設定する、可変バルブタイミング装置。
【請求項２】
前記モード切換判定手段は、前記エンジン停止時の目標開閉タイミングと前記現在の開閉タイミングとの差が、前記電動機の現在の回転速度に応じて可変設定される所定量以下となったときに、前記モード切換条件の成立したと判定し、
前記所定量は、前記電動機の回転速度が高いほど相対的に大きく設定される、請求項１記載の可変バルブタイミング装置。
【請求項３】
前記モード切換判定手段は、前記第１のモードが開始されてからの経過時間が所定時間以上となったときに前記モード切換条件の成立したと判定し、
前記所定時間は、前記エンジンの停止指示発生時における前記目標開閉タイミングに対する前記開閉タイミングの偏差と、前記電動機の現在の回転速度に応じて、前記電動機の回転速度が高く、かつ、前記偏差が小さいほど相対的に短く設定される、請求項１記載の可変バルブタイミング装置。
【請求項４】
前記電動機の回転速度に基づき、前記電動機にロックが発生したことを検知するロック検知手段をさらに備え、
前記ロック検知手段は、前記エンジンの停止指示の発生以後において前記ロックが所定時間を超えて発生したときに、前記電動機の通電停止を指示する、請求項１記載の可変バルブタイミング装置。
【請求項５】
前記開閉タイミングの制御指示に従って前記電動機への供給電力を制御する駆動制御手段をさらに備え、
前記駆動制御手段は、前記第１のモードにおいて、前記電動機への供給電力を最大値に固定する一方で、前記第２のモードでは、前記電動機の現在の回転速度および前記回転速度指令に基づき前記電動機への供給電力を可変制御する、請求項１記載の可変バルブタイミング装置。
【請求項６】
前記変更機構は、前記開閉タイミングが第１の位相領域にある場合と第２の位相領域にある場合とで、前記アクチュエータの作動量に対する前記開閉タイミングの変化量の比率が異なり、かつ、前記第１の位相領域では前記第２の位相領域よりも前記比率が小さくなるように構成され、
前記エンジンの停止時における前記目標開閉タイミングは、前記第１の位相領域内に設けられ、
前記エンジンのアイドル運転時における前記目標開閉タイミングは、前記前記第２の位相領域内に設けられる、請求項１〜５のいずれか１項に記載の可変バルブタイミング装置。
【請求項７】
前記エンジンの停止時における前記目標開閉タイミングは最遅角位相である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の可変バルブタイミング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、可変バルブタイミング装置に関し、より特定的には、電動モータをアクチュエータとした可変バルブタイミング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、インテークバルブやエキゾーストバルブが開閉する位相（クランク角）を運転状態に応じて変更する可変バルブタイミング（Variable Valve Timing：ＶＶＴ）が知られている。一般的に、可変バルブタイミング装置では、インテークバルブやエキゾーストバルブを開閉駆動するカムシャフトをスプロケット等に対して相対的に回転させることにより位相を変更する。カムシャフトは、油圧や電動モータ等のアクチュエータにより回転される。
【０００３】
油圧を駆動源とした可変バルブタイミング装置では、寒冷時やエンジン始動時に油圧が不足したり油圧制御の応答性が低下して、可変バルブタイミング制御精度が低下するという問題点があるため、駆動源として電動モータを用いた可変バルブタイミング装置が、特許文献１（特開２００４−１５６４６１号）等に開示されている。特許文献１に開示されたバルブタイミング装置では、さらに、バルブタイミングの可変範囲の限界位置またはその近傍へ制御する際に、バルブタイミング変化速度を制限することによって、位相可変機構の可動部品が高速でストッパ部に衝突することが回避される。
【０００４】
また、可変バルブタイミング装置は、車両運転中のみならず、イグニッションキーのオフ操作によりエンジン停止指示が発生された後にも作動されて、バルブタイミング（カムシャフト位相）を変更するケースがある。具体的には、エンジン停止指示発生時点におけるバルブタイミングが次回のエンジン始動に適した位相と異なる場合には、次回のエンジン始動に備えるために、可変バルブタイミング装置によってバルブタイミングが変更される。たとえば、特許文献２（特開２００４−１５６５０８号公報）には、イグニッションキーのオフ後に、電磁アクチュエータであるヒステリシスブレーキに電流を所定時間通電することにより、次回のエンジン始動に適した角度位置となるようにバルブタイミングを変更するバルブタイミング制御装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００４−１５６４６１号公報
【特許文献２】特開２００４−１５６５０８号公報
【特許文献３】特開２００３−３２８７８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献２に開示されるバルブタイミング制御装置では、イングニッションキーのオフ時点を起点とする所定期間ヒステリシスブレーキを通電することによって、バルブタイミングが始動時タイミングとなるようにバルブタイミング制御が行なわれる。しかしながら、特許文献２では、エンジン作動中と同様のバルブタイミング制御をイグニッションキーのオフ後にも継続的に行なわれることが開示されるものの、エンジン停止時（すなわち、次回のエンジン始動時）におけるバルブタイミングを確実に目標値とするために、エンジン停止の際（イングニッションキーのオフ後）に変更可能なバルブタイミング量を確保するための方策については開示していない。この点については、特許文献１および３も同様であり、エンジン停止の際のバルブタイミング制御によって変更可能なバルブタイミング量を確保するとともに、エンジン停止時点におけるバルブタイミングを確実に目標値とするための方策は開示されていない。
【０００６】
この発明はこのような問題点を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、エンジン停止指示発生後に変更可能なバルブタイミング量を確保するとともに、エンジン停止時のバルブタイミングを確実に目標位相とすることが可能な可変バルブタイミング装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明による可変バルブタイミング装置は、エンジンに設けられたインテークバルブおよびエキゾーストバルブの少なくとも一方のバルブの開閉タイミングを変更する可変バルブタイミング装置であって、アクチュエータとして設けられる電動機と、変更機構と、停止時位相制御手段とを備える。変更機構は、エンジンの作動中において、開閉タイミングが変更されるバルブを駆動するカムシャフトのクランクシャフトに対する回転位相差を、カムシャフトに対する電動機の相対的な回転速度差の正負および大きさに応じた方向および変化速度で変化させることによって、開閉タイミングを変更するように構成される。停止時位相制御手段は、エンジンの停止指示の発生以後における開閉タイミングの制御モードを設定する。この停止時位相制御手段は、電動機の回転速度に応じてモード切換条件を設定するモード切換条件設定手段と、開閉タイミングの制御状況に基づきモード切換条件が成立しているか否かを判定するモード切換判定手段とを含む。特に、モード切換判定手段は、エンジンの停止指示の発生後において、モード切換条件が成立するまでの間、エンジン停止時の目標開閉タイミングに向かって開閉タイミングが変化する方向に電動機を現在の運転状態下での最高速度で回転させる第１のモードに制御モードを設定する一方で、モード切換条件の成立後には、目標開閉タイミングと現在の開閉タイミングとの偏差に基づき電動機の回転速度指令を設定するフィードバック制御を行なう第２のモードに制御モードを設定する。
【０００８】
上記可変バルブタイミング装置によれば、エンジン停止指示の発生以後のバルブタイミング制御を第１のモードで行なって電動機を最高速度で回転させることによって、開閉タイミング（以下、バルブタイミングとも称する）の変更量を確保するとともに、エンジン停止時の目標バルブタイミングに近づくと第１のモードから第２のモードへ切換えてフィードバック制御を行なうことにより、エンジン停止時のバルブタイミングの設定精度を向上できる。この結果、エンジン停止時のバルブタイミングを確実に目標バルブタイミングとすることが可能となる。
【０００９】
好ましくは、モード切換判定手段は、エンジン停止時の目標開閉タイミングと現在の開閉タイミングとの差が、電動機の現在の回転速度に応じて可変設定される所定量以下となったときに、モード切換条件の成立したと判定する。そして、所定量は、電動機の回転速度が高いほど相対的に大きく設定される。
【００１０】
また好ましくは、モード切換判定手段は、第１のモードが開始されてからの経過時間が所定時間以上となったときにモード切換条件の成立したと判定する。特に、所定時間は、エンジンの停止指示発生時における目標開閉タイミングに対する開閉タイミングの偏差と、電動機の現在の回転速度に応じて、電動機の回転速度が高く、かつ、偏差が小さいほど相対的に短く設定される。
【００１１】
これにより、第１のモードから第２のモードへの切換えは、電動機の回転速度が高いほど、早いタイミング、すなわち目標バルブタイミングとの位相差が大きい時点で行なわれる。この結果、エンジン停止時のバルブタイミングの設定精度を向上することができる。特に、エンジン停止時の目標バルブタイミングが最遅角位相である場合には、変更機構の可動部品が高速でストッパ部に衝突することにより機器故障が発生することを回避できる。
【００１２】
あるいは好ましくは、可変バルブタイミング装置は、電動機の回転速度に基づき、電動機にロックが発生したことを検知するロック検知手段をさらに備える。ロック検知手段は、エンジンの停止指示の発生以後においてロックが所定時間を超えて発生したときに、電動機の通電停止を指示する。
【００１３】
これにより、電動機のロック状態発生に伴って発熱が過大となることを防止して、電動機の機器保護を図ることができる。
【００１４】
好ましくは、可変バルブタイミング装置は、開閉タイミングの制御指示に従って電動機への供給電力を制御する駆動制御手段をさらに備える。駆動制御手段は、第１のモードにおいて、電動機への供給電力を最大値に固定する一方で、第２のモードでは、電動機の現在の回転速度および回転速度指令に基づき電動機への供給電力を可変制御する。
【００１５】
これにより、第１のモードにおける電動機の回転速度を簡易かつ確実に現在の運転状態下での最高速度としてバルブタイミングの変化量を確保できる。また、第２のモードでは、電動機の回転速度制御によるバルブタイミングのフィードバック制御によって制御精度を向上できる。
【００１６】
また好ましくは、変更機構は、開閉タイミングが第１の位相領域にある場合と第２の位相領域にある場合とで、アクチュエータの作動量に対する開閉タイミングの変化量の比率が異なり、かつ、第１の位相領域では第２の位相領域よりも比率が小さくなるように構成される。さらに、エンジンの停止時における目標開閉タイミングは、第１の位相領域内に設けられ、エンジンのアイドル運転時における目標開閉タイミングは、第２の位相領域内に設けられる。
【００１７】
これにより、エンジンの停止指示の発生からエンジン停止までの間での電動機（アクチュエータ）の作動によって、電動機の作動量に対する位相変化量の比率が小さい（すなわち、減速比が大きい）第１の位相領域までバルブタイミングを変更することができる。したがって、バルブタイミングが第１の位相領域外である状態でエンジンが停止することにより、カムシャフトからの反力等により電動機が回転されることに起因する意図しないバルブタイミング変化が発生することを防止できる。
【００１８】
あるいは好ましくは、エンジンの停止時における目標開閉タイミングは最遅角位相である。
【００１９】
これにより、エンジンの始動時減圧制御等の目的でエンジン停止時の目標バルブタイミングを最遅角位相とする場合に、エンジン停止指示発生後でのバルブタイミングの変更量を確保するとともに、変更機構の可動部品が高速でストッパ部に衝突することにより機器故障が発生することを回避できる。
【発明の効果】
【００２０】
この発明による可変バルブタイミング装置によれば、エンジン停止指示発生後に変更可能なバルブタイミング量を確保するとともに、エンジン停止時のバルブタイミングを確実に目標位相とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００２２】
図１を参照して、本発明の実施の形態に係る可変バルブタイミング装置を搭載した車両のエンジンについて説明する。
【００２３】
エンジン１０００は、第１バンク１０１０および第２バンク１０１２に、それぞれ４つの気筒（シリンダ）からなる気筒群が設けられたＶ型８気筒エンジンである。なお、本発明の適用はエンジン形式を限定するものではなく、Ｖ型８気筒以外の形式のエンジンについても、以下に説明する可変バルブタイミング装置を適用可能である。
【００２４】
エンジン１０００には、エアクリーナ１０２０から空気が吸入される。吸入空気量は、スロットルバルブ１０３０により調整される。スロットルバルブ１０３０はモータにより駆動される電子スロットルバルブである。
【００２５】
空気は、吸気通路１０３２を通ってシリンダ１０４０に導入される。空気は、シリンダ１０４０の内部（燃焼室）において燃料と混合される。シリンダ１０４０には、インジェクタ１０５０から燃料が直接噴射される。すなわち、インジェクタ１０５０の噴射孔はシリンダ１０４０内に設けられている。
【００２６】
燃料は吸気行程において噴射される。なお、燃料が噴射される時期は、吸気行程に限らない。また、本実施の形態においては、インジェクタ１０５０の噴射孔がシリンダ１０４０内に設けられた直噴エンジンとしてエンジン１０００を説明するが、直噴用のインジェクタ１０５０に加えて、ポート噴射用のインジェクタを設けてもよい。さらに、ポート噴射用のインジェクタのみを設けるようにしてもよい。
【００２７】
シリンダ１０４０内の混合気は、点火プラグ１０６０により着火されて燃焼する。燃焼後の混合気、すなわち排気ガスは、三元触媒１０７０により浄化された後、車外に排出される。混合気の燃焼によりピストン１０８０が押し下げられることにより、クランクシャフト１０９０が回転する。
【００２８】
シリンダ１０４０の頭頂部には、インテークバルブ１１００およびエキゾーストバルブ１１１０が設けられる。インテークバルブ１１００はインテークカムシャフト１１２０により駆動される。エキゾーストバルブ１１１０はエキゾーストカムシャフト１１３０により駆動される。インテークカムシャフト１１２０およびエキゾーストカムシャフト１１３０は、チェーンやギヤ等により連結されて、同じ回転速度（クランクシャフト１０９０の回転速度の２分の１）で回転する。なお、シャフト等の回転体の回転速度については、単位時間当たりの回転数（代表的には、毎分当たりの回転数：ｒｐｍ）で表わすことが一般的であるため、以下では、回転体の回転速度の意味で単に「回転数」とも表記する。
【００２９】
インテークバルブ１１００は、インテークカムシャフト１１２０に設けられたインテーク用ＶＶＴ機構２０００により、その位相（開閉タイミング）が制御される。エキゾーストバルブ１１１０は、エキゾーストカムシャフト１１３０に設けられたエキゾースト用ＶＶＴ機構３０００により、その位相（開閉タイミング）が制御される。
【００３０】
本実施の形態においては、インテークカムシャフト１１２０およびエキゾーストカムシャフト１１３０がＶＶＴ機構により回転されることにより、インテークバルブ１１００およびエキゾーストバルブ１１１０の位相が制御される。なお、位相を制御する方法はこれに限らない。
【００３１】
インテーク用ＶＶＴ機構２０００は、電動モータ２０６０（図３において図示）により作動する。電動モータ２０６０は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）４０００により制御される。電動モータ２０６０の電流や電圧は電流計（図示せず）および電圧計（図示せず）により検知され、ＥＣＵ４０００に入力される。
【００３２】
エキゾースト用ＶＶＴ機構３０００は、油圧により作動する。なお、インテーク用ＶＶＴ機構２０００を油圧により作動するようにしてもよく、エキゾースト用ＶＶＴ機構３０００を電動モータにより作動するようにしてもよい。
【００３３】
ＥＣＵ４０００には、クランク角センサ５０００からクランクシャフト１０９０の回転数およびクランク角を表す信号が入力される。また、ＥＣＵ４０００には、カムポジションセンサ５０１０からインテークカムシャフト１１２０およびエキゾーストカムシャフト１１３０の位相（回転方向におけるカムシャフトの位置）を表す信号が入力される。
【００３４】
さらに、ＥＣＵ４０００には、水温センサ５０２０からエンジン１０００の水温（冷却水の温度）を表す信号が、エアフローメータ５０３０からエンジン１０００の吸入空気量（エンジン１０００に吸入される空気量）を表す信号が入力される。
【００３５】
ＥＣＵ４０００は、これらのセンサから入力された信号、メモリ（図示せず）に記憶されたマップおよびプログラムに基づいて、エンジン１０００が所望の運転状態になるように、スロットル開度、点火時期、燃料噴射時期、燃料噴射量、インテークバルブ１１００の位相、エキゾーストバルブ１１１０の位相などを制御する。
【００３６】
本実施の形態においてＥＣＵ４０００は、エンジン運転状態を示すパラメータ、代表的にはエンジン回転数ＮＥと吸入空気量ＫＬとをパラメータに対応して予め目標位相を決定したマップの参照により、現在のエンジン運転状態に対応したインテークバルブ１１００の目標位相を逐次決定する。一般的に、インテークバルブ１１００の目標位相を決定するための上述のマップは水温別に複数記憶される。
【００３７】
以下、インテーク用ＶＶＴ機構２０００についてさらに説明する。なお、エキゾースト用ＶＶＴ機構３０００を、以下に説明するインテーク用ＶＶＴ機構２０００と同じ構成にするようにしてもよく、インテーク用ＶＶＴ機構２０００およびエキゾースト用ＶＶＴ機構３０００の各々を、以下に説明するインテーク用ＶＶＴ機構２０００と同じ構成にしてもよい。
【００３８】
図３に示すように、インテーク用ＶＶＴ機構２０００は、スプロケット２０１０、カムプレート２０２０、リンク機構２０３０、ガイドプレート２０４０、減速機２０５０、および電動モータ２０６０から構成される。
【００３９】
スプロケット２０１０は、チェーン等を介してクランクシャフト１０９０に連結される。スプロケット２０１０の回転数は、インテークカムシャフト１１２０およびエキゾーストカムシャフト１１３０と同様に、クランクシャフト１０９０の２分の１の回転数である。スプロケット２０１０の回転軸と同心軸で、スプロケット２０１０に対して相対的に回転可能であるように、インテークカムシャフト１１２０が設けられる。
【００４０】
カムプレート２０２０は、ピン（１）２０７０によりインテークカムシャフト１１２０に連結される。カムプレート２０２０は、スプロケット２０１０の内部において、インテークカムシャフト１１２０と一体的に回転する。なお、カムプレート２０２０とインテークカムシャフト１１２０とを一体的に形成するようにしてもよい。
【００４１】
リンク機構２０３０は、アーム（１）２０３１とアーム（２）２０３２とから構成される。図３におけるＡ−Ａ断面である図４に示すように、インテークカムシャフト１１２０の回転軸に対して点対称になるように、一対のアーム（１）２０３１がスプロケット２０１０内に設けられる。各アーム（１）２０３１は、ピン（２）２０７２を中心として搖動可能であるようにスプロケット２０１０に連結される。
【００４２】
図３におけるＢ−Ｂ断面である図５、および図５の状態からインテークバルブ１１００の位相を進角させた状態である図６に示すように、アーム（１）２０３１とカムプレート２０２０とが、アーム（２）２０３２により連結される。
【００４３】
アーム（２）２０３２は、ピン（３）２０７４を中心として、アーム（１）２０３１に対して搖動可能であるように支持される。また、アーム（２）２０３２は、ピン（４）２０７６を中心として、カムプレート２０２０に対して搖動可能であるように支持される。
【００４４】
一対のリンク機構２０３０により、インテークカムシャフト１１２０がスプロケット２０１０に対して相対的に回転し、インテークバルブ１１００の位相が変更される。そのため、一対のリンク機構２０３０のうちのいずれか一方が破損等して折れた場合であっても、他方のリンク機構によりインテークバルブ１１００の位相を変更することが可能である。
【００４５】
図３に戻って、各リンク機構２０３０（アーム（２）２０３２）のガイドプレート２０４０側の面には、制御ピン２０３４が設けられる。制御ピン２０３４は、ピン（３）２０７４と同心軸に設けられる。各制御ピン２０３４は、ガイドプレート２０４０に設けられたガイド溝２０４２内を摺動する。
【００４６】
各制御ピン２０３４は、ガイドプレート２０４０のガイド溝２０４２内を摺動することにより、半径方向に移動される。各制御ピン２０３４が半径方向に移動されることにより、インテークカムシャフト１１２０がスプロケット２０１０に対して相対回転せしめられる。
【００４７】
図３におけるＣ−Ｃ断面である図７に示すように、ガイド溝２０４２は、ガイドプレート２０４０が回転することにより各制御ピン２０３４を半径方向に移動させるように、渦巻形状に形成される。なお、ガイド溝２０４２の形状はこれに限らない。
【００４８】
制御ピン２０３４がガイドプレート２０４０の軸心から半径方向に離れるほど、インテークバルブ１１００の位相はより遅角される。すなわち、位相の変化量は、制御ピン２０３４が半径方向に変化することによるリンク機構２０３０の作動量に対応した値になる。なお、制御ピン２０３４がガイドプレート２０４０の軸心から半径方向に離れるほど、インテークバルブ１１００の位相がより進角されるようにしてもよい。
【００４９】
図７に示すように、制御ピン２０３４がガイド溝２０４２の端部に当接すると、リンク機構２０３０の作動が制限される。そのため、制御ピン２０３４がガイド溝２０４２の端部に当接する位相が、最遅角もしくは最進角の位相になる。
【００５０】
図３に戻って、ガイドプレート２０４０には、ガイドプレート２０４０と減速機２０５０とを連結するための凹部２０４４が、減速機２０５０側の面において複数設けられる。
【００５１】
減速機２０５０は、外歯ギヤ２０５２および内歯ギヤ２０５４から構成される。外歯ギヤ２０５２は、スプロケット２０１０と一体的に回転するように、スプロケット２０１０に対して固定される。
【００５２】
内歯ギヤ２０５４には、ガイドプレート２０４０の凹部２０４４に収容される凸部２０５６が複数形成される。内歯ギヤ２０５４は、電動モータ２０６０の出力軸の軸心２０６４に対して偏心して形成されたカップリング２０６２の偏心軸２０６６を中心に回転可能に支持される。
【００５３】
図３におけるＤ−Ｄ断面を、図８に示す。内歯ギヤ２０５４は、複数の歯のうちの一部の歯が外歯ギヤ２０５２と噛合うように設けられる。電動モータ２０６０の出力軸回転数がスプロケット２０１０の回転数と同じである場合は、カップリング２０６２および内歯ギヤ２０５４は外歯ギヤ２０５２（スプロケット２０１０）と同じ回転数で回転する。この場合、ガイドプレート２０４０がスプロケット２０１０と同じ回転数で回転し、インテークバルブ１１００の位相が維持される。
【００５４】
電動モータ２０６０により、カップリング２０６２が、軸心２０６４を中心に外歯ギヤ２０５２に対して相対的に回転されると、内歯ギヤ２０５４全体が軸心２０６４を中心に回転（公転）するとともに、内歯ギヤ２０５４が偏心軸２０６６を中心に自転する。内歯ギヤ２０５４の回転運動により、ガイドプレート２０４０がスプロケット２０１０に対して相対的に回転せしめられ、インテークバルブ１１００の位相が変更される。
【００５５】
なお、上記構造から理解されるように、エンジン停止時、すなわち、スプロケット２０１０の回転停止時に、電動モータ２０６０によって内歯ギヤ２０５４を単独で回転させてインテークバルブ１１００の位相を変更することは困難である。すなわち、インテーク用ＶＶＴ機構２０００では、エンジン停止後にバルブタイミングの変更が困難である点を確認的に記載する。
【００５６】
インテークバルブ１１００の位相は、電動モータ２０６０の出力軸とスプロケット２０１０との相対回転数（電動モータ２０６０の作動量）が、減速機２０５０、ガイドプレート２０４０およびリンク機構２０３０において減速されることにより変化する。なお、電動モータ２０６０の出力軸とスプロケット２０１０との相対回転数を増速してインテークバルブ１１００の位相を変更するようにしてもよい。なお、電動モータ２０６０の出力軸には、この出力軸の回転角（回転方向における出力軸の位置）を表す信号を出力するモータ回転角センサ５０５０が設けられる。モータ回転角センサ５０５０は、一般的には、電動モータ２０６０の出力軸が所定角度回転する度にパルス信号を発生するように構成される。このモータ回転角センサ５０５０の出力に基づいて、電動モータ２０６０の出力軸の回転数（以下、単に電動モータ２０６０の回転数、あるいはモータ回転数とも称する）を検知可能である。
【００５７】
図９に示すように、インテーク用ＶＶＴ機構２０００全体の減速比Ｒ（θ）、すなわち、位相の変化量に対する電動モータ２０６０の出力軸とスプロケット２０１０との相対回転数の比は、インテークバルブ１１００の位相に応じた値をとり得る。なお、本実施の形態においては、減速比が大きいほど、電動モータ２０６０の出力軸とスプロケット２０１０との相対回転数に対する位相の変化量がより小さくなる。
【００５８】
インテークバルブ１１００の位相が最遅角からＣＡ（１）までの位相領域２５００にある場合では、インテーク用ＶＶＴ機構２０００全体の減速比はＲ（１）となる。インテークバルブ１１００の位相がＣＡ（２）（ＣＡ（２）はＣＡ（１）よりも進角側）から最進角までの位相領域２５２０にある場合には、インテーク用ＶＶＴ機構２０００全体の減速比は、Ｒ（２）（Ｒ（１）＞Ｒ（２））となる。
【００５９】
インテークバルブ１１００の位相がＣＡ（１）からＣＡ（２）までの位相領域２５１０にある場合には、インテーク用ＶＶＴ機構２０００全体の減速比は、予め定められた変化率（（Ｒ（２）−Ｒ（１））／（ＣＡ（２）−ＣＡ（１）））で変化する。
【００６０】
以上のような構造に基づき発現する、本実施の形態に係る可変バルブタイミング装置のインテーク用ＶＶＴ機構２０００の作用について説明する。
【００６１】
インテークバルブ１１００の位相（インテークカムシャフト１１２０）を進角させる場合、電動モータ２０６０を作動させ、ガイドプレート２０４０をスプロケット２０１０に対して相対的に回転させると、図１０に示すように、インテークバルブ１１００の位相が進角される。
【００６２】
インテークバルブ１１００の位相が最遅角とＣＡ（１）との間の位相領域２５００にある場合、電動モータ２０６０の出力軸とスプロケット２０１０との相対回転数が減速比Ｒ（１）で減速されて、インテークバルブ１１００の位相が進角される。
【００６３】
インテークバルブ１１００の位相がＣＡ（２）と最進角との間の位相領域２５２０にある場合、電動モータ２０６０の出力軸とスプロケット２０１０との相対回転数が減速比Ｒ（２）で減速されて、インテークバルブ１１００の位相が進角される。
【００６４】
インテークバルブ１１００の位相を遅角する場合は、位相を進角する場合とは逆方向に電動モータ２０６０の出力軸がスプロケット２０１０に対して相対回転される。位相を遅角する場合も、進角する場合と同様に、最遅角とＣＡ（１）との間の位相領域２５００において、電動モータ２０６０の出力軸とスプロケット２０１０との相対回転数が減速比Ｒ（１）で減速されて、位相が遅角される。また、ＣＡ（２）と最進角との間の位相領域２５２０において、電動モータ２０６０の出力軸とスプロケット２０１０との相対回転数が減速比Ｒ（２）で減速され、位相が遅角される。
【００６５】
これにより、電動モータ２０６０の出力軸とスプロケット２０１０との相対的な回転方向が同じである限り、最遅角とＣＡ（１）との間の領域２５００およびＣＡ（２）と最進角との間の領域２５２０の両方の位相領域においてインテークバルブ１１００の位相を進角させたり、遅角させたりすることができる。このとき、ＣＡ（２）と最進角との間の領域２５２０において、位相をより大きく進角させたり、遅角させたりすることができる。そのため、大きな範囲で位相を変化させることができる。
【００６６】
また、最遅角とＣＡ（１）との間の位相領域２５００においては、減速比が大きいため、エンジン１０００の運転に伴ってインテークカムシャフト１１２０に作用するトルクにより電動モータ２０６０の出力軸を回転させるためには大きなトルクが必要になる。そのため、電動モータ２０６０の停止時等において、電動モータ２０６０がトルクを発生しない状態であっても、エンジンの運転状態に伴ってインテークカムシャフト１１２０に作用するトルクにより電動モータ２０６０の出力軸が回転されることを抑制することができる。そのため、制御上の位相から実際の位相が変化する、意図しない位相変化の発生を防止することができる。
【００６７】
なお、電動モータ２０６０の相対回転方向と、位相の進角／遅角との対応関係については、電動モータ２０６０の出力軸の回転数がスプロケット２０１０よりも低いときに、インテークバルブ位相が遅角側に変化するように設計することが好ましい。このようにすると、エンジン運転中にアクチュエータである電動モータ２０６０が動作不能となった場合に、インテークバルブ位相は、遅角側へ徐々に変化し、最終的には、最遅角位置まで行き着くこととなる。すなわち、インテークバルブ位相制御が不能となっても、インテークバルブ位相について、エンジン１０００の燃焼安定側の設定とすることができる。
【００６８】
ところで、インテークバルブ１１００の位相がＣＡ（１）とＣＡ（２）との間の位相領域２５１０にある場合、予め定められた変化率で変化する減速比で、電動モータ２０６０の出力軸とスプロケット２０１０との相対回転数が減速されて、インテークバルブ１１００の位相が進角されたり、遅角されたりする。
【００６９】
これにより、位相が領域２５００から領域２５２０に、もしくは領域２５２０から領域２５００に変化する場合において、電動モータ２０６０の出力軸とスプロケット２０１０との相対回転数に対する位相の変化量を漸増もしくは漸減させることができる。そのため、位相の変化量がステップ状に急変することを抑制して、位相が急変することを抑制することができる。その結果、位相の制御性を向上することができる。
【００７０】
なお、図９の減速比Ｒ（θ）は、電動モータ２０６０の作動量（電動モータ２０６０の出力軸とスプロケット２０１０との相対回転数）に対するインテークバルブ１１００の位相変化量の比率の逆数に相当する。すなわち、減速比が大きい領域２５００は、本発明での「第１の位相領域」に対応し、それ以外の領域２５１０，２５２０は、本発明での「第２の位相領域」に対応する。
【００７１】
本発明の実施の形態に係る可変バルブタイミング装置では、エンジン始動時のインテークバルブ位相（始動時位相）は、図９に示した減速比大の領域２５００内に設けられる。特に、アイドル時にエンジンを自動停止するエコノミランニングシステムの搭載車両や、モータ単独による走行が可能なハイブリッド自動車等の、自動的にエンジン間欠運転が行なわれる車両では、エンジン始動時の振動を低減するために、始動時位相を最遅角位相に設定する始動時減圧制御が行なうことが好ましい。
【００７２】
以下、本実施の形態では、始動時位相は、最遅角位相に設定されるものとする。したがって、エンジン１０００の停止指示の発生後におけるインテークバルブの目標位相（停止時位相）は、次回のエンジン始動に備えてθｓ（最遅角位相）に設定される。
【００７３】
また、アイドル時におけるインテークバルブの目標位相θｉは、領域２５００の外に設定されるものとする。この場合には、エンジン停止指示の発生後に、エンジン停止時の意図しない位相変化の発生を避ける目的で、インテークバルブ位相を領域２５００内に戻すためには、エンジン停止指示発生後に変更可能な位相量を確保することが必要である。なお、本実施の形態において、エンジン停止指示は、運転者によるエンジン停止指示（代表的には、イグニッションスイッチのオフ操作）の他にも、ハイブリッド車両やエコノミランニングシステム搭載車両等でのエンジンの自動停止制御によって自動的に生成されるエンジン停止指示が含まれ得る。
【００７４】
次に、インテークバルブ１１００の位相（以下、単にインテークバルブ位相とも称する）の制御構成について詳細に説明する。
【００７５】
図１１を参照して、図１でも説明したように、エンジン１０００は、クランクシャフト１０９０からの動力がタイミングチェーン１２００（またはタイミングベルト）により各スプロケット２０１０，２０１２を介してインテークカムシャフト１１２０およびエキゾーストカムシャフト１１３０に伝達されるように構成されている。また、インテークカムシャフト１１２０の外周側には、所定のカム角毎にカム角信号Ｐｉｖを出力するカムポジションセンサ５０１０が取付けられている。一方、クランクシャフト１０９０の外周側には、所定のクランク角毎にクランク角信号Ｐｃａを出力するクランク角センサ５０００が取付けられている。また、電動モータ２０６０の回転子（図示せず）には、所定の回転角度毎にモータ回転角信号Ｐｍｔを出力するモータ回転角センサ５０５０が取付けられている。これらのカム角信号Ｐｉｖ、クランク角信号Ｐｃａおよびモータ回転角信号Ｐｍｔは、ＥＣＵ４０００へ入力される。
【００７６】
ＥＣＵ４０００は、さらに、エンジン１０００の状態を検出するためのセンサ群の出力および運転条件（運転者ペダル操作、現車速等）に基づき、エンジン１０００に対して要求される出力が得られるように、エンジン１０００の動作を制御する。そのエンジン制御の一環として、ＥＣＵ４０００は、図２に示したマップに基づき、インテークバルブ１１００およびエキゾーストバルブ１１１０の目標位相を設定する。さらに、ＥＣＵ４０００は、インテークバルブ１１００の実位相をこの目標位相に合致させるように、インテーク用ＶＶＴ機構２０００のアクチュエータである電動モータ２０６０の回転数指令値Ｎｍｒｅｆを生成する。
【００７７】
この回転数指令値Ｎｍｒｅｆは、以下に説明するように、アクチュエータ作動量に相当する電動モータ２０６０の出力軸とスプロケット２０１０（インテークカムシャフト１１２０）との相対回転数に対応させて決定される。電動機ＥＤＵ（Electronic Drive Unit）４１００は、ＥＣＵ４０００からの回転数指令値Ｎｍｒｅｆに従い、電動モータ２０６０の回転数制御を行なう。
【００７８】
図１２は、本発明の実施の形態によるインテーク用ＶＶＴ機構２０００のアクチュエータである電動モータ２０６０の回転数制御を説明するブロック図である。
【００７９】
図１２を参照して、位相目標設定部４０１０は、エンジン運転状態（たとえば、図２に示したようにエンジン回転数および空気量）を示すパラメータに応じて、ＶＶＴの対象となるインテークバルブ１１００の目標位相値ＩＶｒｅｆを設定する。なお、エンジン停止の際、具体的にはエンジン１０００の停止指示の発生後には、位相目標設定部４０１０は、次回のエンジン始動に備えて、目標位相値ＩＶｒｅｆを、エンジン始動に適した停止時位相（本実施の形態では最遅角位相）に設定する。すなわち、エンジン停止指示の発生時点において、インテークバルブ位相が停止時位相と異なる場合（停止時位相へ未到達時）には、それ以降において、可変バルブタイミング装置によってインテークバルブ位相（すなわちインテークカムシャフト１１２０の位相）を変更する必要がある。
【００８０】
アクチュエータ作動量設定部６０００は、インテークバルブ１１００の現在の実際の位相ＩＶ（θ）（以下、「実インテークバルブ位相ＩＶ（θ）」とも表記する）と、目標位相値ＩＶｒｅｆとの偏差に基づき、実インテークバルブ位相ＩＶ（θ）を目標位相値ＩＶｒｅｆと一致させるためのアクチュエータ作動量が得られるように、電動モータ２０６０の回転数指令値Ｎｍｒｅｆを生成する。
【００８１】
アクチュエータ作動量設定部６０００は、バルブ位相検出部６０１０と、カムシャフト位相変化量算出部６０２０と、相対回転数設定部６０３０と、カムシャフト回転数検出部６０４０と、回転数指令値生成部６０５０とを含む。アクチュエータ作動量設定部６０００の動作は、ＥＣＵ４０００に予め格納された所定プログラムに従う制御処理を所定の制御周期毎に実行することによって実現される。
【００８２】
バルブ位相検出部６０１０は、クランク角センサ５０００からのクランク角信号Ｐｃａ、カムポジションセンサ５０１０からのカム角信号Ｐｉｖおよび、電動モータ２０６０の回転角センサ５０５０からのモータ回転角信号Ｐｍｔを適宜用いて、実インテークバルブ位相ＩＶ（θ）を算出する。
【００８３】
カムシャフト位相変化量算出部６０２０は、演算部６０２２と、必要位相変化量算出部６０２５とを有する。演算部６０２２は、インテークバルブ位相ＩＶ（θ）の目標位相値ＩＶｒｅｆに対する位相偏差ΔＩＶ（θ）（ΔＩＶ（θ）＝ＩＶ（θ）−ＩＶｒｅｆ）を求める。必要位相変化量算出部６０２５は、演算部６０２２により求められた位相偏差ΔＩＶに応じて、この制御周期でのインテークカムシャフト１１２０の必要位相変化量Δθを算出する。
【００８４】
たとえば、単一の制御周期での位相変化量Δθの最大値Δθｍａｘが予め設定され、必要位相変化量算出部６０２５は、この最大値Δθｍａｘの範囲内で、位相偏差ΔＩＶ（θ）に応じた位相変化量Δθを決定する。なお、最大値Δθｍａｘについては所定の固定値としてもよく、あるいは、必要位相変化量算出部６０２５が、エンジン１０００の運転状態（回転数、吸入空気量等）や位相偏差ΔＩＶ（θ）の大きさに応じて可変に設定する構成としてもよい。また、カムシャフト位相変化量算出部６０２０は、インテークバルブ位相ＩＶ（θ）が目標位相値ＩＶｒｅｆに到達しているかどうかの収束判定を実行し、位相収束時には位相変化量Δθ＝０に設定する。
【００８５】
相対回転数設定部６０３０は、必要位相変化量算出部６０２５によって求められた必要位相変化量Δθを生じさせるのに必要な、スプロケット２０１０（インテークカムシャフト１１２０）の回転数に対する電動モータ２０６０の出力軸の相対的な回転数ΔＮｍを算出する。たとえば、この相対回転数ΔＮｍは、インテークバルブ位相を進角させるときには正値（ΔＮｍ＞０）に設定され、反対にインテークバルブ位相を遅角させるときには負値（ΔＮｍ＜０）に設定され、現在のインテークバルブ位相を維持するとき（すなわち、Δθ＝０の位相収束時）には略零（ΔＮｍ＝０）に設定される。
【００８６】
ここで、制御周期に相当する単位時間ΔＴ当たりでの位相変化量Δθと相対回転数ΔＮｍとの関係は、下記（１）式で示される。なお、（１）式中において、Ｒ（θ）は、図９に示された、インテークバルブ位相に応じて変化する減速比である。
【００８７】
Δθ∝ΔＮｍ・３６０°・（１／Ｒ（θ））・ΔＴ  …（１）
したがって、相対回転数設定部６０３０は、制御周期ΔＴにて要求されるカムシャフト位相変化量Δθを生じさせるための電動モータ２０６０の相対回転数ΔＮｍを、（１）式に従った演算処理によって求めることができる。
【００８８】
カムシャフト回転数検出部６０４０は、スプロケット２０１０の回転数、すなわちインテークカムシャフト１１２０の実回転数ＩＶＮを、クランクシャフト１０９０の回転数の２分の１として求める。なお、カムシャフト回転数検出部６０４０は、カムポジションセンサ５０１０からのカム角信号Ｐｉｖに基づいてインテークカムシャフト１１２０の実回転数ＩＶＮを算出する構成としてもよい。
【００８９】
回転数指令値生成部６０５０は、カムシャフト回転数検出部６０４０によって求められたインテークカムシャフト１１２０の実回転数ＩＶＮと、相対回転数設定部６０３０により設定された相対回転数ΔＮｍとを加算して、電動モータ２０６０の回転数指令値Ｎｍｒｅｆを生成する。回転数指令値生成部６０５０によって生成された回転数指令値Ｎｍｒｅｆは、電動機ＥＤＵ４１００へ送出される。
【００９０】
電動機ＥＤＵ４１００は、リレー回路４２５０を介して電源４２００と接続される。リレー回路４２５０のオン・オフは、制御信号ＳＲＬによって制御される。電源４２００は、一般的には、エンジン作動時に充電可能な二次電池で構成される。
【００９１】
電動機ＥＤＵ４１００は、電動モータ２０６０の回転数を回転数指令値Ｎｍｒｅｆに合致させるような回転数制御を行なう。たとえば、電動機ＥＤＵ４１００は、回転数指令値Ｎｍｒｅｆに対する電動モータ２０６０の実回転数Ｎｍの回転数偏差（Ｎｒｅｆ−Ｎｍ）に応じて、電源４２００から電動モータ２０６０への供給電力Ｐｗ（モータ印加電圧振幅やモータ電流）を制御するように、電力用半導体素子（トランジスタ等）のスイッチングを制御する。たとえば、このような電力用半導体素子のスイッチング動作におけるデューティ比が制御される。
【００９２】
特に、電動機ＥＤＵ４１００は、モータ制御性を向上させるために、回転数制御における調整量となるデューティ比ＤＴＹを下記（２）式に従って制御する。
【００９３】
ＤＴＹ＝ＤＴＹ（ＳＴ）＋ＤＴＹ（ＦＢ）  …（２）
（２）式において、ＤＴＹ（ＦＢ）は、上記回転数偏差および所定の制御ゲインによる制御演算（代表的には、一般的なＰ制御、ＰＩ制御等）基づくフィードバック項である。
【００９４】
（２）式中のＤＴＹ（ＳＴ）は、図１３に示すように、電動モータ２０６０の回転数指令値Ｎｍｒｅｆおよび設定された相対回転数ΔＮｍに基づいて設定されるプリセット項である。
【００９５】
図１３を参照して、相対回転数ΔＮｍ＝０のとき、すなわち、回転数指令値Ｎｍｒｅｆに対して、電動モータ２０６０をスプロケット２０１０と同一回転数で回転するとき（ΔＮｍ＝０のとき）に必要なモータ供給電力（モータ電流，モータ印加電圧）に対応させたデューティ比特性６０６０が予めテーブル化される。そして、（２）式中のＤＴＹ（ＳＴ）は、デューティ比特性６０６０に従って設定される。あるいは、デューティ比特性６０６０に従う基準値から、相対回転数ΔＮｍに応じたデューティ比の値を相対的に増減させることにより設定してもよい。
【００９６】
このように、プリセット項およびフィードバック項を組み合わせて電動モータ２０６０への供給電力を制御する回転数制御とすることにより、電動機ＥＤＵ４１００は、単純なフィードバック制御、すなわち（２）式のＤＴＹ（ＦＢ）項のみによる回転数制御と比較して、回転数指令値Ｎｍｒｅｆの変化に対してモータ回転数を高速に追従させることができる。
【００９７】
再び図１２を参照して、本実施の形態による可変バルブタイミング装置は、エンジン停止指示の発生後におけるインテークバルブ位相を制御するための停止時制御モード設定部６５００をさらに備える。停止時制御モード設定部６５００は、モード切換条件設定部６５１０と、モード切換判定部６５２０と、ロック検出部６５５０とを含む。
【００９８】
モード切換判定部６５２０は、エンジン停止指示発生後でのインテークバルブ位相制御のモードを、エンジン停止指示の発生に応答して最速モード（第１のモード）に設定するとともに、モード切換条件設定部６５１０によって設定されたモード切換条件が成立するまでの間、最速モードに維持する。そして、モード切換条件の成立に応答して、モード切換判定部６５２０は、インテークバルブ位相の制御モードを、最速モードから通常モード（第２のモード）に切換える。
【００９９】
たとえば、図１５に示すように、モード切換位相θｒに従って、エンジン停止指示の発生後には、インテークバルブ位相＞θｒ（進角側）の領域ＡＲ１内である間、最速モードが選択される一方で、インテークバルブ位相≦θｒ（遅角側）の領域ＡＲ２となると、最速モードに代えて通常モードが選択される。すなわち、エンジン停止指示の発生後には、停止時位相である最遅角位相と現在のインテークバルブ位相との位相差Δθが所定以下（｜Δθ｜≦｜θｒ−θｓ｜）となるまでの間、最速モードが選択され、位相差Δθが所定以下となった時点から、制御モードは、最速モード（第１のモード）から通常モード（第２のモード）に切換られる。そいて、以降は、通常モードによりインテークバルブ位相が停止時位相に向けて変化される。なお、エンジン停止指示の発生時点ですでにインテークバルブ位相が領域ＡＲ２であるときは、最速モードは選択されず、エンジン停止までの以降の期間を通じて、制御モードが通常モードに設定される。
【０１００】
通常モードでは、アクチュエータ作動量設定部６０００によるインテークバルブ位相ＩＶ（θ）のフィードバック制御が行なわれて、電動モータ２０６０は、回転数指令値Ｎｍｒｅｆに従って回転数制御される。
【０１０１】
一方、最速モードでは、インテークバルブ位相ＩＶ（θ）のフィードバックを行なうことなく、電動モータ２０６０への供給電力を最大値に固定して、電動モータ２０６０を負方向に回転させる。これにより、電動モータ２０６０が現在の運転状態下での最高回転数で負方向に回転して、インテークバルブ位相は、最高速度にて最遅角位相（停止時位相）へ向けて変化する。この際の電動モータ２０６０の回転数は、温度等の条件によって異なってくる。特に、低温時には潤滑油の粘性増加によりモータの負荷トルクが高まるので、同一電力供給に対する回転数は低下する。
【０１０２】
モード切換条件設定部６５１０は、電動モータ２０６０の回転数Ｎｍに応じた周波数のパルス信号であるモータ回転角信号Ｐｍｔを受けて、モード切換条件を示すモード切換位相θｒを設定する。
【０１０３】
図１５に示すように、モード切換位相θｒは、その時点でのモータ回転数Ｎｍに応じて逐次設定され、回転数Ｎｍが高いほど相対的に進角側に設定される。すなわち、モード切換条件は、回転数Ｎｍが高いほど、最速モードから通常モードへの切換えタイミングが相対的に早くなるように設定される。
【０１０４】
あるいは、図示しないタイマによってエンジン停止指示発生時点からの経過時間を計時する構成として、この経過時間Ｔとモード切換時間Ｔｍとの比較によってモード切換条件を判定してもよい。この場合には、モード切換判定部６５２０は、経過時間Ｔがモード切換時間Ｔｍに達するまでの間は最速モードを選択する一方で、モード切換時間Ｔｍの経過時に制御モードを最速モードから通常モードに切換えて、それ以降は通常モードを選択する構成としてもよい。
【０１０５】
そして、モード切換条件設定部６５１０は、エンジン停止指示発生時点での位相差Δθおよび電動モータ２０６０の回転数Ｎｍに応じてモード切換時間Ｔｍを設定する。たとえば、図１６に示すように、回転数Ｎｍに対するモード切換時間Ｔｍの設定特性６６００が、エンジン停止指示発生時点での位相差Δθごとに予め設定される。さらに、モード切換条件設定部６５１０は、エンジン停止指示発生時点での位相差Δθに基づき使用する設定特性６６００を選択するとともに、以降では、選択した設定特性６６００に従って、そのときの回転数Ｎｍに対するモード切換時間Ｔｍを逐次求める。モード切換時間Ｔｍは、エンジン停止指示発生時点での位相差Δθが小さいほど相対的に短く設定され、かつ、回転数Ｎｍが高いほど相対的に短く設定される。
【０１０６】
再び図１２を参照して、ロック検出部６５５０は、電動モータ２０６０の回転が略停止されるロック状態を検出する。具体的には、図１７に示すように、モータ回転角信号Ｐｍｔのパルス非発生時間Ｔｌｃが制限値を超えたときに、ロック状態の発生が検出される。あるいは、エンジン停止指示発生以後におけるパルス非発生時間Ｔｌｃを積算して、この積算時間が所定値に達したときにロック状態の発生を検出してもよい。
【０１０７】
ロック検出部６５５０は、ロック状態の発生時には、リレー回路４２５０をオフさせるような制御信号ＳＲＬを発生、あるいは、電動機ＥＤＵ４１００によるスイッチング制御の停止指示を発生することにより、電動モータ２０６０への通電を停止する。これにより、電動モータ２０６０およびこれを駆動する電動機ＥＤＵ４１００内のスイッチング素子が過熱により故障することを防止できる。
【０１０８】
次に、図１８を用いて電動モータ２０６０を駆動制御する電動機ＥＤＵの構成を説明する。
【０１０９】
図１８は、電動機ＥＤＵ４１００の構成を説明する機能ブロック図である。
図１８を参照して、電動機ＥＤＵ４１００は、パルスカウンタ４１１０，４１２０と、減算回路４１３０と、制御演算回路４１４０と、デューティプリセット回路４１５０と、加算回路４１５５と、駆動回路４１６０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１７０と、インバータ４１８０と、モード判定回路４３００と、切換スイッチ４３１０とを含む。
【０１１０】
電動機ＥＤＵ４１００は、回転数指令値Ｎｍｒｅｆに応じた周波数を有するパルス信号である制御信号ＳＧＩを、ＥＣＵ４０００から受ける。パルスカウンタ４１１０は、ＥＣＵ４０００からの制御信号ＳＧＩのパルス数をカウントする。制御信号ＳＧＩは、を有している。パルスカウンタ４１２０は、モータ回転角信号Ｐｍｔのパルス数をカウントする。減算回路４１３０は、パルスカウンタ４１１０，４１２０のそれぞれでのパルスカウント数差ΔＮｐを示す信号を出力する。すなわち、減算回路４１３０の出力信号は、電動モータ２０６０の回転数指令値Ｎｍｒｅｆに対する回転数偏差に相当する。
【０１１１】
制御演算回路４１４０は、Ｐ制御あるいはＰＩ制御等の周知の制御演算方式に従って、上記回転数偏差に応じた調整量、すなわち上記（２）式中でのフィードバック項ＤＴＹ（ＦＢ）を示す制御電圧Ｖｆｂを出力する。一方、デューティプリセット回路４１５０は、パルスカウンタ４１１０の出力に基づき、図１３に示したデューティ比特性６０６０に従って、上記（２）式中でのプリセット項ＤＴＹ（ＳＴ）を示す制御電圧Ｖｓｔを出力する。
【０１１２】
そして、加算回路４１５５は、制御演算回路４１４０からの制御電圧Ｖｆｂおよびデューティプリセット回路４１５０からの制御電圧Ｖｓｔの和に従う制御電圧Ｖｍｎを出力する。制御電圧Ｖｍｎは、上記（２）式中でのデューティ比ＤＴＹに相当し、回転数制御モード時における、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１７０内の電力用半導体素子のデューティ比を示す。
【０１１３】
モード判定回路４３００は、ＥＣＵ４０００からの指示に基づき、電動モータ２０６０の回転方向が正転および逆転のいずれであるかを示す制御信号ＳＰおよび、いずれの制御モードが選択されているかを示す制御信号ＳＭＤを生成する。エンジン停止指示の発生後には、図１２に示したモード切換判定部６５２０によるモード指示に基づき、モード判定回路４３００は、制御信号ＳＭＤを生成する。なお、通常運転時には、制御信号ＳＭＤは、基本的には通常モードを選択するように設定される。
【０１１４】
電動モータ２０６０の回転方向は、基本的には回転数指令値Ｎｍｒｅｆに従って決められるが、ＥＣＵ４０００から直接信号によって指示してもよい。特に、エンジン停止指示の発生後の最速モードでは、現在のインテークバルブ位相が停止時位相に対して、進角側および遅角側のいずれであるかに対応して電動モータ２０６０の回転方向を定める必要があるが、本実施の形態では、インテークバルブ１１００の停止時位相が最遅角位相であるので、エンジン停止指示の発生後における電動モータ２０６０の回転方向は一定（逆転方向）となる。
【０１１５】
切換スイッチ４３１０は、モード判定回路４３００からの制御信号ＳＭＤに従って、通常モードの選択時には加算回路４１５５からの制御電圧Ｖｍｎを制御電圧Ｖｄｔｙとして駆動回路４１６０へ伝達する。一方、切換スイッチ４３１０は、最速モードの選択時には、最大デューティ比ＤＴＹｍａｘ（１００％）に対応する電圧Ｖｃｓを、制御電圧Ｖｄｔｙとして駆動回路４１６０へ伝達する。
【０１１６】
ＤＣ／ＤＣコンバータ４１７０は、チョッパ回路等で構成され、回路中の電力用半導体素子のデューティ比に従って、電源４２００からの電源電圧ＶＢを降圧あるいは昇降圧する。したがって、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１７０の出力電圧Ｖａｃは、制御電圧Ｖｄｔｙによって指示されるデューティ比ＤＴＹに応じて可変制御される。
【０１１７】
インバータ４１８０は、一般的な三相インバータ等で構成され、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１７０の出力電圧Ｖａｃを振幅とする交流電圧を電動モータ２０６０へ印加する。したがって、最速モードでは、最大デューティ比ＤＴＹｍａｘに従ってＤＣ／ＤＣコンバータ４１７０の出力電圧Ｖａｃが最大値となるため、電動モータ２０６０への印加電圧振幅が最大となって、電動モータ２０６０への供給電力も最大値に設定される。これにより、モータ回転数を、簡易な制御によってその運転状態下での最高値とすることができる。
【０１１８】
また、インバータ４１８０は、モード判定回路４３００からの制御信号ＳＰに従って、電動モータ２０６０の逆転時には、正転時とは位相が反転された交流電圧を電動モータ２０６０へ印加する。
【０１１９】
図１９は、本実施の形態に係る可変バルブタイミング装置でのエンジン停止指示発生後における制御モードの設定を説明するフローチャートである。図１９に示す制御処理は、たとえば、ＥＣＵ４０００に予め格納されたプログラムを所定の制御周期毎に実行することによって実現される。
【０１２０】
図１９を参照して、ＥＣＵ４０００は、ステップＳ１００により、エンジン停止指示の発生後であるか否かを判定する。たとえば、エンジン始動時に「オフ」に初期設定され、エンジン停止指示に応答して「オン」されるように設定したエンジン停止処理中フラグに基づいて、ステップＳ１００の判定を実行できる。
【０１２１】
ステップＳ１００のＮＯ判定時、すなわち、エンジン停止指示が発生されていないときには、ＥＣＵ４０００は、ステップＳ１５０により、インテークバルブ位相の制御モードを通常モードに設定する。上述のように、通常モードでは、位相目標値に対するインテークバルブ位相のフィードバック制御に基づき、電動モータ２０６０の回転数制御が行なわれる。
【０１２２】
ＥＣＵ４０００は、ステップＳ１００のＹＥＳ判定時には、ステップＳ１０５により、エンジン回転数が所定範囲内であるか否かを判定する。ステップＳ１０５における判定は、エンジン停止までの時間が短くインテークバルブ位相を変更可能な時間が余り残っていないエンジン極低回転時（たとえば、２００ｒｐｍ未満）および、インテークバルブ位相を変更可能な時間が十分確保されるため、最速モードを設定しなくても通常モードによる制御でインテークバルブ位相を停止時位相へ変更できると予測されるエンジン高回転時（たとえば、２０００ｒｐｍ超）に、ＮＯ判定とされる。一方、上記エンジン極低回転時およびエンジン高回転時以外（たとえば、２００〜２０００ｒｐｍ）には、ステップＳ１０５は、ＹＥＳ判定とされる。
【０１２３】
ＥＣＵ４０００は、ステップＳ１０５のＹＥＳ判定時には、ステップＳ１１０により、エンジン停止指示発生後において、以降に説明する条件に応じて、制御モードが既に通常モードに設定されているか否かを判定する。そして、一旦通常モードに設定されている場合（ステップＳ１１０のＹＥＳ判定時）には、ＥＣＵ４０００は、ステップＳ１５０を実行して、インテークバルブ位相の制御モードを通常モードに維持する。なお、上述のように、エンジン停止指示の発生後には、通常モードでの位相目標値ＩＶ（θ）ｒは、停止時位相θｓ（最遅角位相）に設定される。
【０１２４】
一方、ステップＳ１１０のＮＯ判定時、すなわち、エンジン停止指示発生時に初期的に設定される最速モードが維持されている場合には、ＥＣＵ４０００は、ステップＳ１２０により、モード切換条件、具体的には、図１４，１５に示したモード切換位相θｒ（あるいは、図１６に示したモード切換時間Ｔｍ）を、そのときのモータ回転数Ｎｍに応じて設定する。
【０１２５】
そして、ＥＣＵ４０００は、ステップＳ１３０により、ステップＳ１２０で設定したモード切換条件が成立しているか否かを判定する。モード切換条件としてモード切換位相θｒを設定した場合には、現在のインテークバルブ位相ＩＶ（θ）が、モード切換位相θｒよりも停止時位相θｓに近づいているか否かを判定する。すなわち、｜ＩＶ（θ）−θｓ｜＜｜θｒ−θｓ｜であるか否かが判定される。なお、停止時位相が最遅角位相であるときには、ステップＳ１３０では、単に、現在のインテークバルブ位相ＩＶ（θ）が、ステップＳ１３０で設定されたモード切換位相θｒよりも遅角側であるか否か（ＩＶ（θ）＜θｒ）を判定すればよい。
【０１２６】
また、モード切換条件としてモード切換時間Ｔｍを設定した場合には、図示しないタイマによって計時されたエンジン停止指示発生からの経過時間が、モード切換時間Ｔｍを超えるまでの間ステップＳ１３０はＮＯ判定とされ、モード切換時間Ｔｍを超えるとステップＳ１３０はＹＥＳ判定とされる。このように、ステップＳ１２０による処理は、図１２に示したモード切換条件設定部６５１０の動作に対応する。
【０１２７】
モード切換条件の成立時（ステップＳ１３０のＹＥＳ判定時）、すなわち、現在のインテークバルブ位相ＩＶ（θ）がモード切換位相θｒよりも停止時位相θｓに近づいたとき、あるいは、エンジン停止指示発生からの経過時間がモード切換時間Ｔｍを超えたときには、ＥＣＵ４０００は，ステップＳ１５０を実行して、インテークバルブ位相の制御モードを通常モードに設定する。
【０１２８】
一方、モード切換条件の非成立時（ステップＳ１３０のＮＯ判定時）、すなわち、現在のインテークバルブ位相ＩＶ（θ）がモード切換位相θｒよりも停止時位相θｓから遠いとき、あるいは、エンジン停止指示発生からの経過時間がモード切換時間Ｔｍに達していないときには、ＥＣＵ４０００は、さらに、ステップＳ１６０を実行して、電動モータ２０６０の回転が略停止されるロック状態が発生しているか否かを判定する。ステップＳ１６０による判定は、上述した、ロック検出部６５５０による、ロック状態発生の検出手法と同様であるので、詳細な説明は繰り返さない。
【０１２９】
電動モータ２０６０のロックが発生すると（ステップＳ１６０のＹＥＳ判定時）、ＥＣＵ４０００は、ステップＳ２００により電動モータ２０６０への通電を停止し、かつ、ステップＳ２１０により、インテークバルブ位相制御は終了される。すなわち、ステップＳ１６０、Ｓ２００およびＳ２１０による処理は、図１２に示したロック検出部６５５０の動作に対応する。なお、電動モータ２０６０のロック検出制御は、通常制御時（通常モード）にも実行されるが、電動モータ２０６０への供給電力が大きい最速モード時には、ロック発生時間の制限値が通常時よりも短く設定される。
【０１３０】
電動モータ２０６０のロックが発生していなければ、ＥＣＵ４０００は、ステップＳ１８０により、インテークバルブ位相の制御モードを最速モードに設定する。このように、ステップＳ１３０，Ｓ１５０，Ｓ１８０による処理は、図１２に示したモード切換判定部６５２０の動作に対応する。
【０１３１】
以上のような制御処理により、エンジン停止指示の発生時点では、エンジン回転数（Ｓ１０５）、モード切換条件の成立（Ｓ１３０）が判定され、エンジン回転数が最速モードを選択する意義のある所定範囲内であり、かつ、インテークバルブ位相が停止時位相から離れているモード切換条件の不成立時には、インテークバルブ位相の制御モードは、最速モードに設定される。そして、モード切換条件が成立するまでの間、インテークバルブ位相の制御モードが最速モードに維持される。この間、電動モータ２０６０が最高回転数で回転されることによって、インテークバルブ位相を高速に停止時位相へ近づけることができるので、エンジン停止指示発生後におけるインテークバルブ位相の変化量を確保できる。
【０１３２】
一方、インテークバルブ位相が停止時位相へ近づいてモード切換条件が成立すると、インテークバルブ位相の制御モードは、最速モードから通常モードへ切換えられる。これにより、インテークバルブ位相の停止時位相への設定精度を高めることが可能となる。特に、停止時位相が、最遅角位相等の位相可変範囲の最端部である場合には、ＶＶＴ機構２０００の可動部品が高速でストッパ部に衝突することによる機器故障を回避できる。
【０１３３】
さらに本実施の形態では、モータ回転数が高いほど、早いタイミング、すなわち目標バルブタイミングとの位相差が大きい時点で通常モードへの切換が行なわれるようにモード切換条件を可変設定するので、モータ回転数に合せてモード切換条件を適切に設定できる。すなわち、モード切換条件を固定する制御構成と比較すると、インテークバルブ位相の変化量の確保および停止時位相への設定精度向上の両立を図ることができる。
【０１３４】
さらに、電動モータ２０６０への供給電力が大きくなる最速モードでは、ロック検出に伴う通電停止制御を通常制御時とは異なる処理によって実行するので、電動モータ２０６０がロック状態により過熱となることを防止して、機器保護を図ることができる。
【０１３５】
なお、以上に説明した本実施の形態において、ＶＶＴ機構２０００（図３〜図９）は、本発明での「変更機構」に対応し、停止時制御モード設定部６５００およびステップＳ１０５〜Ｓ２１０は、本発明での「停止時位相制御手段」に対応する。特に、モード切換条件設定部６５１０およびステップＳ１２０は、本発明での「モード切換条件設定手段」に対応し、モード切換判定部６５２０およびステップＳ１３０，Ｓ１５０，Ｓ１８０は、本発明での「モード切換判定手段」に対応し、ロック検出部６５５０およびステップS１６０，Ｓ２００，Ｓ２１０は、本発明での「ロック検知手段」に対応する。また、電動機ＥＤＵ４１００は、本発明での「駆動制御手段」に対応する。
【０１３６】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【０１３７】
【図１】本発明の実施の形態に係る可変バルブタイミング装置が搭載された車両のエンジンを示す概略構成図である。
【図２】インテークカムシャフトの位相を定めたマップを示す図である。
【図３】インテーク用ＶＶＴ機構を示す断面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ断面図である。
【図５】図３のＢ−Ｂ断面図（その１）である。
【図６】図３のＢ−Ｂ断面図（その２）である。
【図７】図３のＣ−Ｃ断面図である。
【図８】図３のＤ−Ｄ断面図である。
【図９】インテーク用ＶＶＴ機構全体として減速比を示す図である。
【図１０】スプロケットに対するガイドプレートの位相とインテークカムシャフトの位相との関係を示す図である。
【図１１】本実施の形態に係る可変バルブタイミング装置によるインテークバルブ位相の制御構成を説明する概略ブロック図である。
【図１２】本実施の形態に係る可変バルブタイミング装置のアクチュエータである電動モータの回転数制御を説明するブロック図である。
【図１３】電動モータの回転数制御を説明する概念図である。
【図１４】モード切換判定部によるモード切換を説明する概念図である。
【図１５】モード切換位相の可変設定を説明する概念図である。
【図１６】モード切換時間の可変設定を説明する概念図である。
【図１７】モータ回転角センサ出力による電動モータのロック検出を説明する波形図である。
【図１８】電動機ＥＤＵの構成を説明する機能ブロック図である
【図１９】本実施の形態に係る可変バルブタイミング装置でのエンジン停止指示発生後における制御モードの設定を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【０１３８】
１０００  エンジン、１０１０，１０１２  バンク、１０２０  エアクリーナ、１０３０  スロットルバルブ、１０３２  吸気通路、１０４０  シリンダ、１０５０  インジェクタ、１０６０  点火プラグ、１０７０  三元触媒、１０８０  ピストン、１０９０  クランクシャフト、１１００  インテークバルブ、１１１０  エキゾーストバルブ、１１２０  インテークカムシャフト、１１３０  エキゾーストカムシャフト、１２００  タイミングチェーン、１２１０，１２１２  スプロケット、２０００  インテーク用ＶＶＴ機構、２０２０  カムプレート、２０３０  リンク機構、２０３４  制御ピン、２０４０  ガイドプレート、２０４２  ガイド溝、２０４４  凹部、２０５０  減速機、２０５２  外歯ギヤ、２０５４  内歯ギヤ、２０５６  凸部、２０６０  電動モータ、２０６２  カップリング、２０６４  軸心、２０６６  偏心軸、２５００  位相領域（ＶＶＴ機構減速度大）、３０００  エキゾースト用ＶＶＴ機構、４０００  ＥＣＵ、４１００  電動機ＥＤＵ、４０１０  位相目標設定部、４１１０，４１２０  パルスカウンタ、４１３０  減算回路、４１４０  制御演算回路、４１５０  デューティプリセット回路、４１５５  加算回路、４１６０  駆動回路、４１７０  コンバータ、４１８０  インバータ、４２００  電源、４２５０  リレー回路、４３００  モード判定回路、４３１０  切換スイッチ、５０００  クランク角センサ、５０１０  カムポジションセンサ、５０２０  水温センサ、５０３０  エアフローメータ、５０５０  モータ回転角センサ、６０００  アクチュエータ作動量設定部、６０１０  バルブ位相検出部、６０２０  カムシャフト位相変化量算出部、６０２２  演算部、６０２５  必要位相変化量算出部、６０３０  相対回転数設定部、６０４０  カムシャフト回転数検出部、６０５０  回転数指令値生成部、６０６０  デューティ比特性、６５００  停止時制御モード設定部、６５１０  モード切換条件設定部、６５２０  モード切換判定部、６５５０  ロック検出部、ＩＶｒｅｆ  目標位相値、ＩＶ（θ）  インテークバルブ位相、ＩＶＮ  実回転数（カムシャフト）、Ｎｍ  実回転数（電動モータ）、Ｎｍｒｅｆ  回転数指令値（電動モータ）、Ｐｃａ  クランク角信号、Ｐｉｖ  カム角信号、Ｐｍｔ  モータ回転角信号、Ｐｗ  供給電力（電動モータ）、Ｑｉｎｔ  始動時燃料噴射量、Ｒ（θ）  減速比、ＳＲＬ  制御信号（リレー回路）、Ｔｌｃ  パルス非発生時間、Ｔｍ  モード切換時間、Ｖａｃ  出力電圧、ＶＢ  電源電圧、ΔＮｍ  相対回転数（電動モータ）、ΔＩＶ（θ）  位相偏差（インテークバルブ位相）、Δθ  カムシャフト位相変化量、θｉ  アイドル時位相、θｒ  モード切換位相、θｓ  停止時位相（最遅角位相）。
【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】
2008057351.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
2008057351.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
2008057351.tif 000017
【図１６】
2008057351.tif 000018
【図１７】
2008057351.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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