(57)【要約】【課題】ロック機構の動作不良が発生した場合であっても、その動作不良からの早期の復帰を図ることの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。【解決手段】この装置は、進角側圧力室及び遅角側圧力室の圧力に基づきカムシャフトの相対回転位相を目標位相に変更するバルブタイミング可変機構と、機械的な係合を通じて相対回転位相を所定のロック位相にロックするロック機構とを備える。ロック機構によるロック状態は、各圧力室の圧力により解除される。バルブタイミング可変機構による相対回転位相の変更操作中にロック機構がロック状態にあると検出されるときに、相対回転位相を目標位相へと変更するための回転力が減少するように各圧力室の圧力を一旦変化させた後（時刻ｔ１〜ｔ２）、元の状態にまで徐々に復帰させる（時刻ｔ２〜ｔ４）。【選択図】      図７
2004346846.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
進角側圧力室及び遅角側圧力室に供給される流体の圧力に基づいてクランクシャフトに対するカムシャフトの相対回転位相を目標位相に変更するバルブタイミング可変機構と、同バルブタイミング可変機構による前記相対回転位相の変更動作を機械的な係合を通じて規制し前記相対回転位相を所定のロック位相にロックするロック状態と前記進角側圧力室及び前記遅角側圧力室の流体圧によって同ロックが解除された解除状態とに選択的に切り換えられるロック機構とを有する内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
前記バルブタイミング可変機構による前記相対回転位相の変更操作中に前記ロック機構がロック状態にあることを検出する検出手段と、
前記検出手段により前記ロック機構がロック状態にある旨検出されるときに、前記相対回転位相を目標位相に変更するための回転力が減少するように前記各圧力室の少なくとも一方の流体圧を一旦変化させ、その後に同流体圧を元の状態にまで徐々に復帰させる流体圧制御手段と
を備えることを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【請求項２】
前記流体圧制御手段は前記検出手段により前記ロック機構がロック状態にある旨検出されるときに、前記ロック位相を目標位相として前記相対回転位相が変更されるように前記各圧力室の少なくとも一方の流体圧を一旦変化させ、その後に同流体圧を元の状態にまで徐々に復帰させる
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】
前記流体圧制御手段は前記検出手段により前記ロック機構がロック状態にある旨検出されるときに、前記相対回転位相を目標位相に変更するための回転力と逆向きの回転力が生じるように前記各圧力室の少なくとも一方の流体圧を一旦変化させ、その後に同流体圧を元の状態にまで徐々に復帰させる
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】
前記バルブタイミング可変機構は前記クランクシャフト及びカムシャフトの一方に駆動連結される第１の回転体と、他方に駆動連結される第２の回転体とを含み、
前記ロック機構は前記第１の回転体に設けられたロックピンの先端を前記第２の回転体に形成された凹部に係合させることにより前記ロック状態となる一方、前記各圧力室の流体圧によって前記ロックピンを前記凹部から離間する側に付勢して同係合が解除されることにより前記解除状態となる
請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【請求項５】
前記流体圧制御手段は前記検出手段により前記ロック機構がロック状態にある旨の検出がなされていることを条件に、前記流体圧を一旦変化させた後に元の状態に復帰させる一連の操作を繰り返し実行する
請求項１〜４の何れかに記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【請求項６】
前記ロック位相は最進角位相または最遅角位相である
請求項１〜５の何れかに記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【請求項７】
前記検出手段は前記ロック機構がロック状態にある旨の検出をするに際して前記目標位相が前記ロック位相から変化した後の経過時間が所定時間を超えていることを条件とする
請求項１〜６の何れか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】
前記流体圧は機関駆動式ポンプをその圧力源とするものであり、前記検出手段は前記ロック状態にある旨の検出をするに際して機関回転速度が低いことを条件とする
請求項１〜７の何れか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】
前記検出手段は前記ロック状態にある旨の検出をするに際して前記流体の温度が高いことを条件とする
請求項１〜８の何れか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】
この発明は、クランクシャフトに対するカムシャフトの相対回転位相を変更することにより、同カムシャフトにより開閉されるバルブの開閉時期（バルブタイミング）を可変設定するバルブタイミング制御装置に係り、詳しくは、上記相対回転位相の変更動作を機械的な係合を通じて規制してこれをロックするロック機構を有する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】
車両用内燃機関にあっては、出力の向上やエミッションの改善等を図るために、同機関のバルブタイミングを適宜に変更するバルブタイミング制御装置が設けられたものがある。こうしたバルブタイミング制御装置は、例えば、内燃機関のクランクシャフトに駆動連結されたハウジングと、カムシャフトに駆動連結されたベーン体とを備えてなり、これらハウジング及びベーン体は、例えばカムシャフトを軸として相対回転可能に配設されている。ベーン体にはその径方向に延びるベーンが形成されており、このベーンによってハウジングの内部は進角側圧力室と遅角側圧力室とに区画されている。
【０００３】
これら圧力室にはそれぞれ調圧された作動油が供給されており、その油圧がそれぞれベーンに作用することにより、ハウジングに対するベーン体の相対回転位相、換言すればクランクシャフトに対するカムシャフトの相対回転位相が進角側または遅角側に変更される。そして、このようにカムシャフトの相対回転位相を変更することにより、同機関のバルブタイミングが変更されるようになる。
【０００４】
また、こうしたバルブタイミング制御装置として、カムシャフトの相対回転位相を所定のロック位相で機械的にロックするロック機構を備えたものもよく知られている（例えば特許文献１参照）。このロック機構を備えるバルブタイミング制御装置では、機関始動時等、作動油の供給圧を十分に確保できないときでも、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保持することができる。
【０００５】
ロック機構は、例えば、ベーン体に形成された収容孔に出没可能に配設されるロックピン、ロックピンの先端部が挿入される凹部（ロック穴）、同ロックピンをロック穴側に付勢するスプリング等を備えて構成される。また、ベーン体において上記収容孔の近傍には、ロック解除用の圧力室が形成されている。この圧力室は上記各圧力室と連通されて作動油の一部が供給されており、この作動油の油圧（ロック解除圧）に応じた大きさの付勢力がロックピンに作用することにより、同ロックピンはロック穴から離間する側に付勢されている。
【０００６】
こうしたロック機構では、スプリングの付勢力と作動油の油圧に基づく付勢力との大小関係に応じてロックピンの出没状態、すなわちロック状態並びにそれが解除された解除状態とが選択的に切り換えられる。
【０００７】
例えば、機関停止に伴ってオイルポンプの供給圧が所定圧（ロック圧）以下にまで低下すると、スプリングの付勢力が上記ロック解除圧に基づく付勢力を上回るようになる。その結果、ロックピンはスプリングの付勢力によってロック穴側に移動し、その先端部がロック穴に挿入される。これにより、ロック機構はロック状態となり、同ロック機構によりハウジングとベーン体との相対回動が規制されるようになる。
【０００８】
一方、機関始動に際してオイルポンプの運転が再開され、同オイルポンプから進角及び遅角側圧力室にそれぞれ供給される作動油の油圧が徐々に増大することによりロック解除圧が所定圧以上にまで上昇すると、同ロック解除圧に基づく付勢力がスプリングの付勢力を上回るようになる。その結果、ロックピンはこのロック解除圧に基づく付勢力によってロック穴から離間する側に移動し、その先端部がロック穴から離脱する。これにより、ロック機構は解除状態となり、ハウジングとベーン体との相対回動が可能なる。そして、このようにロック機構がロック状態から解除状態に移行し、オイルポンプの供給圧が更に上昇すると、その後、遅角側圧力室と進角側圧力室との圧力調整に基づいてバルブタイミングの変更が行われるようになる。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００２−３１７６１０号公報（第１図、第５頁）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、通常、ロック状態から解除状態に移行すると、その後、ロック機構は上記各圧力室に供給される油圧により解除状態に維持されるが、この油圧は機関運転中において、例えばクランクシャフトやカムシャフトの回転脈動の影響等といった種々の要因によって変動している。このため、一旦ロックピンがロック穴から完全に離脱して解除状態に移行した後であっても、それら要因の影響によって上記油圧が一時的に低下し、ロックピンがロック穴に再度挿入されてしまうことがある。
【００１１】
更に、その状態でハウジングとベーン体とを相対回動させるべく各圧力室への油圧の供給がなされると、ロックピンがロック穴の内壁に押し付けられてそれらの間に過大な接触圧が生じ、これによりロックピンの円滑な離脱が妨げられるおそれがある。その結果、その後の長期にわたってバルブタイミングを変更することができなくなることがある。
【００１２】
なお、ロック機構を備える装置に限らず、相対回転位相の変更動作を機械的な係合を通じて規制するロック機構を備える装置にあっては、上述したような不都合の発生が避けきれない。
【００１３】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、ロック機構の動作不良が発生した場合であっても、その動作不良からの早期の復帰を図ることの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。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
先ず、請求項１記載の発明は、進角側圧力室及び遅角側圧力室に供給される流体の圧力に基づいてクランクシャフトに対するカムシャフトの相対回転位相を目標位相に変更するバルブタイミング可変機構と、同バルブタイミング可変機構による前記相対回転位相の変更動作を機械的な係合を通じて規制し前記相対回転位相を所定のロック位相にロックするロック状態と前記進角側圧力室及び前記遅角側圧力室の流体圧によって同ロックが解除された解除状態とに選択的に切り換えられるロック機構とを有する内燃機関のバルブタイミング制御装置において、前記バルブタイミング可変機構による前記相対回転位相の変更操作中に前記ロック機構がロック状態にあることを検出する検出手段と、前記検出手段により前記ロック機構がロック状態にある旨検出されるときに、前記相対回転位相を目標位相に変更するための回転力が減少するように前記各圧力室の少なくとも一方の流体圧を一旦変化させ、その後に同流体圧を元の状態にまで徐々に復帰させる流体圧制御手段とを備えることをその要旨とする。
【００１５】
また、請求項２記載の発明は、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において、前記流体圧制御手段は前記検出手段により前記ロック機構がロック状態にある旨検出されるときに、前記ロック位相を目標位相として前記相対回転位相が変更されるように前記各圧力室の少なくとも一方の流体圧を一旦変化させ、その後に同流体圧を元の状態にまで徐々に復帰させることをその要旨とする。
【００１６】
また、請求項３記載の発明は、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において、前記流体圧制御手段は前記検出手段により前記ロック機構がロック状態にある旨検出されるときに、前記相対回転位相を目標位相に変更するための回転力と逆向きの回転力が生じるように前記各圧力室の少なくとも一方の流体圧を一旦変化させ、その後に同流体圧を元の状態にまで徐々に復帰させることをその要旨とする。
【００１７】
ロック機構によるロック状態が完全に解除されないままバルブタイミング可変機構によるカムシャフトの相対回転位相の変更動作がなされると、ロック機構において相対回転位相の変更を規制する係合部位に過大な接触圧が作用し、その円滑な動作が妨げられる。
【００１８】
この点、請求項１記載の構成では、相対回転位相を目標位相に変更するための回転力が減少するように、また請求項２記載の構成では、前記ロック位相を目標位相として相対回転位相が変更されるように、また請求項３記載の構成では、相対回転位相を目標位相に変更するための回転力と逆向きの回転力が生じるように、それぞれ進角側圧力室及び遅角側圧力室の少なくとも一方の流体圧を一旦変化させ、その後に同流体圧を元の状態にまで徐々に復帰させるようにしている。
【００１９】
これらのいずれの構成によっても、ロック機構の係合部位における接触圧を弱めることができ、これにより同係合部位の円滑な動作を確保してロック機構による規制（ロック）を速やかに解除することが可能になる。しかも、流体圧を元の状態に復帰させる際にはその復帰を徐々に行うようにしているため、バルブタイミング可変機構による相対回転位相の変更動作に伴って上記接触圧が過度に上昇するよりも前にロック機構によるロックを解除することができるようになる。従って、ロック機構の動作不良が発生した場合であっても、その動作不良からの早期の復帰を図ることができるようになる。
【００２０】
また、上記ロック機構として具体的には、請求項４に記載されるように、クランクシャフト及びカムシャフトの一方に駆動連結される第１の回転体と、それらの他方に駆動連結される第２の回転体とを含むバルブタイミング可変機構にあって、第１の回転体に設けられたロックピンの先端を第２の回転体に形成された凹部に係合させることによりロック状態となる一方、前記各圧力室の流体圧によってロックピンを凹部から離間する側に付勢して同係合が解除されることにより解除状態となるロック機構を採用することができる。
【００２１】
同構成によれば、ロックピンの外壁と凹部の内壁との間に過大な接触圧が作用してロックピンの円滑な動作が妨げられるときにその接触圧を弱めることができ、これにより同ロックピンの円滑な動作を確保してロック機構によるロックを速やかに解除することが可能になる。
【００２２】
また、請求項５記載の発明は、請求項１〜４の何れかに記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、前記流体圧制御手段は前記検出手段により前記ロック機構がロック状態にある旨の検出がなされていることを条件に、前記流体圧を一旦変化させた後に元の状態に復帰させる一連の操作を繰り返し実行することをその要旨とする。
【００２３】
上記構成によれば、上記接触圧によってロック機構の係合部位が密着してそれらが離れ難くなっており、同接触圧が弱められてもロックが解除されないような場合であっても、係合部位に揺さ振りをかけて、その密着状態の解消を図ることができるようになる。これにより、そうした場合にも速やかなロック解除を図ることができるようになる。
【００２４】
また、このように前記流体圧を一旦変化させた後に元の状態に復帰させる一連の操作は、請求項６記載の構成によるように、前記ロック位相として最進角位相または最遅角位相が設定される装置に適用することができる。
【００２５】
また、請求項７記載の発明は、請求項１〜６の何れかに記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、前記検出手段は前記ロック機構がロック状態にある旨の検出をするに際して前記目標位相が前記ロック位相から変化した後の経過時間が所定時間を超えていることを条件とすることをその要旨とする。
【００２６】
相対回転位相の変更操作中にロック機構がロック状態にあること、すなわちロック機構による誤ったロックがなされていることは、目標位相がロック位相から変化したにもかかわらず実際の相対回転位相がロック位相にあることをもって検出することができる。ここで、相対回転位相は目標位相の変化に対して応答遅れをもって変化するために、ロック機構がロック状態にある旨の検出をより一層正確に行う上では、こうした応答遅れを考慮するのが望ましい。これに対し、上記構成によれば、そうした応答遅れを考慮した上で上記検出をなすことができ、その検出を精度良くなすことができるようになる。
【００２７】
また、請求項８記載の発明は、請求項１〜７の何れかに記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、前記流体圧は機関駆動式ポンプをその圧力源とするものであり、前記検出手段は前記ロック状態にある旨の検出をするに際して機関回転速度が低いことを条件とすることをその要旨とする。
【００２８】
機関駆動式ポンプの吐出圧は機関回転速度に応じて変化する。このため、機関駆動式ポンプを上記流体圧の圧力源とする装置では、機関回転速度が低くなるほど上記流体圧も低くなる。そして、ロック機構による誤ったロックは、このように機関回転速度が低くなる等して流体圧が過度に低下したときに起こる。これに対し、上記構成によれば、機関回転速度が低いときに限ってそうした誤ったロックがなされている旨の検出がなされるために、その検出を一層的確に行うことができる。
【００２９】
また、請求項９記載の発明は、請求項１〜８の何れかに記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、前記検出手段は前記ロック状態にある旨の検出をするに際して前記流体の温度が高いことを条件とすることをその要旨とする。
【００３０】
流体の温度が高くなるとその粘性が低下し、これに伴って流体圧回路からの流体のリーク量が多くなるために、上記各圧力室の流体圧も低下する。そして、上記誤ったロックは、このように流体の温度が高くなって流体圧が過度に低下したときにも起こる。これに対し、上記構成によれば、そうした流体の温度またはその相関温度が高いときに限って上記誤ったロックがなされている旨の検出がなされるために、その検出を一層的確に行うことができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかるバルブタイミング制御装置を具体化した一実施の形態について説明する。
【００３２】
図１に、本実施の形態のバルブタイミング制御装置にかかるバルブタイミング可変機構の構造と、同制御装置の油圧回路構造とを併せて示す。
同図１に示すように、バルブタイミング可変機構１０は、略円環形状のハウジング１２と、その内部に収容されたベーン体１４とを有している。ベーン体１４は、吸気バルブを駆動するカムシャフト１６に、またハウジング１２は内燃機関のクランクシャフトに同期して回転するカムプーリ１８に、それぞれ一体回転可能に連結されている。本実施の形態では、ハウジング１２が第１の回転体として機能し、ベーン体１４が第２の回転体として機能する。またこの例では、カムシャフト１６は同図１の時計回り方向に回転するものとする。
【００３３】
ベーン体１４の外周には、その径方向に延びる複数のベーン２０が形成されている。また、ハウジング１２の内周には、その周方向に延びる複数の溝部２２が形成されており、ベーン２０はこの溝部２２内にそれぞれ配設されている。そして各溝部２２内には、ベーン２０によって区画されることで、進角側圧力室２４と遅角側圧力室２６とがそれぞれ形成されている。なお、図１では、ベーン２０並びに溝部２２をそれぞれ２つずつ示すが、この数は適宜に変更してよい。
【００３４】
これら進角側圧力室２４、遅角側圧力室２６はそれぞれ適宜の油通路を介して油圧制御弁２８に接続されており、同油圧制御弁２８には、クランクシャフトに駆動連結された機関駆動式のオイルポンプ３０から送られる流体（作動油）が供給される。この油圧制御弁２８としては、印加される電圧のデューティ比に応じて、進角側圧力室２４あるいは遅角側圧力室２６への作動油供給量を調整することの可能な弁が採用されている。そして油圧制御弁２８は、電子制御装置３２から入力される駆動信号のデューティ比に基づいて動作し、作動油を進角側圧力室２４や遅角側圧力室２６内に供給、あるいは進角側圧力室２４や遅角側圧力室２６内から排出させる。そして、ベーン２０は、その両側面に形成された進角側圧力室２４内と遅角側圧力室２６内との流体圧の差、すなわち油圧の差により、上記溝部２２内における相対回動位相が所望の位相に設定される。その結果、ベーン体１４はハウジング１２に対して相対回動され、ひいてはカムプーリ１８に対するカムシャフト１６の相対回転位相が変更されて、吸気バルブのバルブタイミングが変更される。
【００３５】
なお、上記駆動信号のデューティ比は「０％〜１００％」の範囲で調節され、そのデューティ比が「１００％」に近づくほど上記相対回転位相を速やかに進角側に変更するように、またデューティ比が「０％」に近づくほど相対回転位相を速やかに遅角側に変更するように各圧力室２４，２６の油圧が調節される。
【００３６】
こうしたバルブタイミング制御は、具体的には次のように行われる。
電子制御装置３２には、水温センサによって検出される冷却水温度ＴＨＷ、カム角センサによって検出されるカムシャフト１６の回転位相、クランク角センサによって検出されるクランクシャフトの回転位相及び機関回転速度ＮＥ等の機関運転状態を表すパラメータが入力される。
【００３７】
電子制御装置３２は、これらのパラメータを基に機関運転状態に応じた適切なバルブタイミングを演算し、それに応じたカムシャフト１６の相対回転位相の目標位相を算出する。また、上記クランクシャフトの回転位相とカムシャフト１６の回転位相との関係から同カムシャフト１６の現在の相対回転位相を算出する。
【００３８】
そして、目標位相が現在の位相と異なる場合、電子制御装置３２は、進角側圧力室２４及び遅角側圧力室２６のいずれか一方から作動油を排出するとともに、他方に対しては作動油を供給するように油圧制御弁２８を作動制御する。その結果生じる進角側圧力室２４と遅角側圧力室２６との圧力の偏差に応じてベーン体１４はハウジング１２に対して相対回動し、バルブタイミングが調整される。
【００３９】
こうした調整の結果、目標位相が現在の位相と一致した場合、電子制御装置３２は、進角側圧力室２４及び遅角側圧力室２６に対する作動油の供給及び排出を停止するよう油圧制御弁２８を作動制御する。その結果、進角側圧力室２４及び遅角側圧力室２６の圧力は均等に保持され、ベーン体１４の相対回動位相も維持されるようになる。
【００４０】
なお、このバルブタイミング可変機構では、ベーン体１４は、ベーン２０が溝部２２の一方の側壁に当接する位相から同溝部２２の反対側の側壁に当接する位相までの範囲で相対回動できるようになっている。すなわち、この相対回動可能な位相の範囲が、このバルブタイミング制御装置における回動位相の制御範囲となる。以下では、ベーン体１４が最も遅角方向（カムシャフト１６の回転方向とは逆方向）に相対回動したときのカムシャフト１６の相対回転位相、すなわち上記制御範囲の遅角側の制御限界位相を「最遅角位相」という。そしてこの位相は、上記油圧制御弁２８が電子制御装置３２によって作動制御されていないときの初期位置、すなわち機関停止時の位置として設定されている。一方、最も進角方向（カムシャフト１６の回転方向）に相対回動したときのカムシャフト１６の相対回転位相、すなわち上記制御範囲の進角側の制御限界位相を「最進角位相」という。
【００４１】
このように本実施の形態のバルブタイミング制御装置では、進角側圧力室２４及び遅角側圧力室２６の圧力制御に基づき、カムシャフト１６の相対回転位相を上記「最遅角位相」から「最進角位相」までの範囲で適宜変更している。そして、その変更制御により、カムシャフト１６の回転に伴い開閉駆動される吸気バルブの開閉時期（バルブタイミング）を可変としている。
【００４２】
また、本実施の形態のバルブタイミング可変機構１０には、機関始動時などの圧力低下時にベーン体１４の相対回動を規制するロック機構３４が設けられている。
【００４３】
すなわち、ベーン２０の一つには、カムシャフト１６の軸方向と平行に延びる段付きの収容孔３６が形成されており、この収容孔３６の内部の空間には、ロックピン３８が出没可能に配設されている。
【００４４】
このロックピン３８は、図２及び図３にその断面構造を示すように、外周面が上記収容孔３６の内周面に摺接した状態で、図２に示す位置から図３に示す位置までの間をカムシャフト１６（図１）の軸方向に移動するようになっている。また、ロックピン３８はコイルばね４０によってハウジング１２側に向けて付勢されている。このロックピン３８の端部には拡径された段部３８ａが形成されており、この段部３８ａと上記収容孔３６の段部３６ａとの間には環状の空間であるロック解除用圧力室４２が形成されている。このロック解除用圧力室４２は、上記ベーン２０に形成された遅角側油通路４４を通じて遅角側圧力室２６に接続されており、同遅角側圧力室２６の圧力が伝達されるようになっている。
【００４５】
一方、ハウジング１２には、カムシャフト１６の相対回転位相（ベーン体１４の相対回動位相）が最遅角位相であるときに、ロックピン３８が挿入可能な凹部としてのロック穴４８が形成されている。図２に示すように、ロックピン３８がコイルばね４０の付勢力によってこのロック穴４８内に挿入されることで、ベーン体１４はハウジング１２に機械的に締結され、その相対回動が規制（ロック）されるようになる。
【００４６】
このロック穴４８とロックピン３８の先端部とで形成される空間はロック解除用圧力室５０となっており、上記ベーン２０とハウジング１２との摺接面に形成された進角側油通路４６を通じて進角側圧力室２４に接続され、同進角側圧力室２４の圧力が伝達されるようになっている。
【００４７】
上記ロック解除用圧力室４２，５０内の作動油の圧力は共に、上記ロックピン３８をロック穴４８から離脱させる方向に作用する。従って、進角側圧力室２４及び遅角側圧力室２６の一方若しくは両方の圧力が高まり、これらと接続されたロック解除用圧力室４２，５０の圧力が十分に高まると、図３に示すように、ロックピン３８はロック穴４８から離脱する方向に移動して、上記相対回動のロックが解除される。
【００４８】
このように本実施の形態のバルブタイミング制御装置では、機関始動直後の圧力低下時にはベーン体１４の相対回動を所定のロック位相（最遅角位相）でロックし、オイルポンプ３０が十分な作動油を供給できるようになると上記相対回動のロックを解除して、バルブタイミング制御を行えるようにしている。
【００４９】
なお、本実施の形態のロック機構３４にあって、遅角側圧力室２６（ロック解除用圧力室４２）の圧力のみが高められる場合には、同圧力が所定圧力Ｐａ以上になることでロックピン３８のロック穴４８からの離脱が可能になる。一方、進角側圧力室２４（ロック解除用圧力室５０）の圧力が高められる場合には同圧力が上記所定圧力Ｐａよりも低い所定圧力Ｐｂ以上になることで、ロックピン３８は離脱可能になる。すなわち、進角側圧力室２４の圧力を高めることで、遅角側圧力室２６の圧力を高める場合よりも速やかにロックピン３８の離脱、すなわちロックの解除がなされるようになっている。
【００５０】
また、上記油圧制御弁２８の作動制御がなされていないときには、オイルポンプ３０と遅角側圧力室２６とが連通するように油圧回路が構成されている。そのため、機関始動時にあって油圧制御弁２８が動作していないときには、オイルポンプ３０から遅角側圧力室２６に向けて作動油が供給され、このときロックピン３８をロック穴４８から離脱させる方向への予圧がかけられるようになる。その後、進角側圧力室２４に作動油を供給することで、上記ロック解除用圧力室４２，５０に確実に油圧を作用させてその圧力上昇を確実なものとし、ロック機構３４によるロックが確実に解除されるようにしている。
【００５１】
さて、本実施の形態では、カムシャフト１６の相対回転位相の変更操作中にロック機構３４がロック状態にあるとき、すなわちロック機構３４による誤ったロックがなされているときに、そのロックの解除を図るべく、以下に記載する解除制御を実行するようにしている。
【００５２】
この解除制御にかかる処理について、図４に示すフローチャートを参照して説明する。
なお、このフローチャートに示される一連の処理は、上記解除制御処理の具体的な処理手順を示したものであり、所定周期毎の処理として、電子制御装置３２により実行される。
【００５３】
図４に示すように、この処理では先ず、上記誤ったロックがなされているか否かが判断される。具体的には、以下の（条件イ）〜（条件ホ）の各条件が全て満たされるか否かが判断され（ステップＳ１００〜Ｓ１０８）、それら条件が全て満たされるときに、誤ったロックがなされている旨の検出がなされる。
（条件イ）進角要求がなされていること（ステップＳ１００）。
（条件ロ）冷却水温度ＴＨＷが所定温度ＴＨ１よりも高いこと（ステップＳ１０２）。
（条件ハ）機関回転速度ＮＥが所定速度Ｎ１よりも低いこと（ステップＳ１０４）。
（条件ニ）カムシャフト１６の相対回転位相がロック位相であること（ステップＳ１０６）。
（条件ホ）目標位相がロック位相から変化した後の経過時間が所定時間Ｔ１を超えていること（ステップＳ１０８）。
【００５４】
なお、上記所定温度ＴＨ１、所定速度Ｎ１、及び所定時間Ｔ１は、ロック機構３４による誤ったロックがなされていることを的確に検出することの可能な値が実験などにより求められ、電子制御装置３２に記憶されている。また、本実施の形態では、ステップＳ１００〜Ｓ１０８の処理が、相対回転位相の変更操作中にロック機構がロック状態にあることを検出する検出手段として機能する。
【００５５】
ここで、上記誤ったロックがなされると、カムシャフト１６の相対回転位相についての目標位相がロック位相から変更されているにもかかわらず、実際の相対回転位相がロック位相から変化しない、といった現象が発生する。このため、そうした現象の発生を監視することで、誤ったロックがなされていることを検出することができる。なお、実際の相対回転位相は目標位相の変化に対して応答遅れをもって変化するために、誤ったロックの発生を精度よく検出するためには、目標位相がロック位相から変化してから若干の時間をおいた後における上記現象の発生を監視することが望ましい。
【００５６】
本処理では、こうした点を考慮し、上記（条件イ），（条件ニ），（条件ホ）を設定している。そして、それら条件を通じて、進角要求がなされた後（ステップＳ１００：ＹＥＳ）、実際の相対回転位相がロック位相にある状態が（ステップＳ１０６：ＹＥＳ）、所定時間Ｔ１を超えて継続している（ステップＳ１０８：ＹＥＳ）ことを条件に、誤ったロックがなされている旨の検出をなすようにしている。
【００５７】
また、こうした誤ったロックは、作動油の温度が高いときや機関回転速度ＮＥが低いときに生じることが発明者等によって確認されている。これは以下のような理由によるものである。
【００５８】
すなわち先ず、作動油の温度が高くなるとその粘性が低下し、これに伴って油圧回路からの作動油のリーク量が多くなるために、上記各圧力室２４，２６の圧力が低下する。そして、このように作動油の温度が高くなりその圧力が過度に低下すると、ロック穴４８からのロックピン３８の離脱状態を維持することができなくなって、上記誤ったロックがなされるようになる。
【００５９】
一方、機関回転速度ＮＥは内燃機関の各気筒において混合気が燃焼されて回転トルクが付与されるときには加速され、そうした回転トルクが付与されないときには減速されるといったように脈動しているために、その回転脈動に伴って機関駆動式のオイルポンプ３０の吐出圧も脈動している。また、機関回転速度ＮＥが低いときには、間欠的に実行される各燃焼の間隔が長くなるために上記脈動の振幅が大きくなり易く、更にはこのときオイルポンプ３０の回転速度も低くその吐出圧の平均値が低くなるために同吐出圧の最低値もごく低い値になる。そして、そうした吐出圧の低下が過度なものとなると、これを圧力源とする各圧力室２４，２６の圧力の過度な低下を招き、ロックピン３８の離脱状態を維持することができなくなって、上記誤ったロックがなされるようになる。
【００６０】
本処理では、そうした実情をふまえ、上記（条件ロ）及び（条件ハ）を設定している。具体的には、作動油の温度が好適に反映される相関温度としての冷却水温度ＴＨＷが所定温度ＴＨ１よりも高く（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、且つ機関回転速度ＮＥが所定速度Ｎ１よりも低いときに限って（ステップＳ１０４：ＹＥＳ）、上記誤ったロックがなされている旨の検出がなされる。これにより、誤ったロックが発生することのないときに上記検出がなされることが抑制され、その検出が的確に行われるようになる。
【００６１】
そして、上記（条件イ）〜（条件ホ）のうちいずれか一つでも満たされない場合には（ステップＳ１００〜Ｓ１０８のうちいずれか一つでも「ＮＯ」）、誤ったロックはなされていないとして、以下の処理を実行することなく、本処理は一旦終了される。
【００６２】
その後、本処理が繰り返し実行され、上記各条件が全て満たされると（ステップＳ１００〜Ｓ１０８の全てが「ＹＥＳ」）、誤ったロックがなされている旨の検出がなされ、そのロック状態からの復帰を図るための処理（ステップＳ１１２）が実行される。本実施の形態では、このステップＳ１１２の処理が、流体圧を一旦変化させ、その後に同流体圧を元の状態にまで徐々に復帰させる流体圧制御手段として機能する。
【００６３】
この復帰処理の実行に先立って、同復帰処理が「Ｎ」回以上継続して実行されたか否かが判断される（ステップＳ１１０）。そして、このときには復帰処理が一度も実行されていないとして（ステップＳ１１０：ＮＯ）、同復帰処理が実行される（ステップＳ１１２）。
【００６４】
以下、この復帰処理について説明する。
誤ったロックがなされた状態でカムシャフト１６の相対回転位相を進角させるべく各圧力室２４，２６の圧力が調節されると、このときそれら圧力はハウジング１２に対してベーン体１４を相対回動させるように作用する。その結果、図５に示すように、ロックピン３８がロック穴４８の内壁に押し付けられて、それらロックピン３８とロック穴４８との接触面Ｙに過大な接触圧が作用し、ロックピン３８の円滑な動作が妨げられる。
【００６５】
ここで、カムシャフト１６の相対回転位相が最遅角位相になると、ベーン２０が溝部２２の一方の側壁に当接してベーン体１４の遅角側への相対回転が規制される。そして、このとき機構上の制約が最も小さくなった状態（図６に示す状態）でのロックピン３８のロック穴４８への挿入、及び同ロック穴４８からの離脱が可能となるように、ロック機構３４は設定されている。
【００６６】
そこで、この復帰処理では先ず、図７に示すように、駆動信号のデューティ比が機関運転状態に見合った比率（本例では「１００％」）から一旦「０％」に変更されるとともに（時刻ｔ１）、その状態が所定時間維持される（時刻ｔ１〜ｔ２）。これにより、カムシャフト１６の相対回転位相を目標位相に変更するための回転力と逆向きの回転力が生じて、ロックピン３８のロック穴４８内壁への押し付けが解除される。
【００６７】
なお、このときには、同じ圧力まで高めた場合に、進角側圧力室２４の圧力と比べてロックピン３８を離脱させるように作用する力が弱い遅角側圧力室２６の圧力のみが高められている。そのため、ロックピン３８を確実に離脱させるためには、駆動信号のデューティ比の比率を高めて進角側圧力室２４の圧力を上昇させることが望ましい。
【００６８】
しかしながら、このとき駆動信号のデューティ比を機関運転状態に見合った比率にまで瞬時に高めて進角側圧力室２４の圧力を高めると、これに伴ってロックピン３８を離脱させるように作用する力が高くなるが、同時にベーン体１４を進角側に相対回動させる回転力も発生してしまう。そして、これにより上記現象が再現し、ロックピン３８の離脱が妨げられるようになる。
【００６９】
このため、この復帰処理では、上記デューティ比を「０％」から機関運転状態に見合った比率に戻す際に、デューティ比を所定の時間が経過する毎に所定比率αずつ段階的に復帰させるようにしている（時刻ｔ２〜ｔ４）。具体的には先ず、ロックピン３８を離脱させることは可能であるがベーン体１４を相対回動させるほどの回転力は発生しない程度に進角側圧力室２４の圧力が高められ、同ロックピン３８の離脱が図られる（時刻ｔ２〜ｔ３）。その後、進角側圧力室２４の圧力が更に高められて上記回転力が発生され、ベーン体１４の進角側への相対回動が図られる（時刻ｔ３〜ｔ４）。これにより、相対回転位相の変更動作に伴って上記接触圧が過度に上昇するよりも前にロック機構３４によるロックを解除することが可能になる。
【００７０】
こうした復帰処理が実行された後、バルブタイミングの変更にかかる制御が機関運転状態に基づく通常の制御に復帰された後（ステップＳ１１４）、本処理は一旦終了される。
【００７１】
そして、このように復帰処理が実行された後においても、ロック機構３４による誤ったロックが解消されない場合には（ステップＳ１００〜Ｓ１０８の全てが「ＹＥＳ」）、上記復帰処理（ステップＳ１１２）が繰り返し実行される。なお、これは復帰処理の継続実行回数が所定回数「Ｎ」以下であること（ステップＳ１１０：ＮＯ）を条件に許可される。
【００７２】
このように復帰処理を繰り返し実行することで、ロックピン３８の離脱を図る機会が増加される。また、これに加えて次のような作用もある。上記復帰処理の実行に際して、上記接触面Ｙ（図５）における接触圧によってロックピン３８とロック穴４８とが密着してそれらが離れ難くなっており、同接触圧が弱められてもロックピン３８をロック穴４８から離脱させることができない場合がある。これに対し、上記復帰処理を繰り返し実行することで、ロック機構３４に揺さ振りがかけられ、その密着状態の解消が図られるようになる。なお、復帰処理が「Ｎ」回繰り返されたにもかかわらず、誤ったロックが解消されない場合には（ステップＳ１１０：ＮＯ）、「オン」操作をもってバルブタイミング制御装置に異常が生じている旨の判断がなされる異常フラグが「オン」操作された後（ステップＳ１１６）、本処理は一旦終了される。
【００７３】
以上説明したように、本実施の形態によれば、以下に記載する効果が得られるようになる。
（１）ロック機構３４による誤ったロックがなされていると検出されるときに、カムシャフト１６の相対回転位相を目標位相に変更するための回転力と逆向きの回転力が生じるように各圧力室２４，２６の圧力を一旦変化させ、その後それら圧力を元の状態にまで徐々に復帰させるようにした。このため、ロックピン３８とロック穴４８との接触圧を弱めることができ、これによりロックピン３８の円滑な動作を確保して上記誤ったロックを速やかに解除することが可能になる。しかも、各圧力室２４，２６の圧力を元の状態に復帰させる際にはその復帰を徐々に行うようにしているため、相対回転位相の変更動作に伴って上記接触圧が過度に上昇するよりも前にロック機構３４によるロックを解除することができるようになる。従って、ロック機構３４の動作不良が発生した場合であっても、その動作不良からの早期の復帰を図ることができるようになる。
【００７４】
（２）前記復帰制御を実行してもロック機構３４による誤ったロックが解消されない場合に、同復帰処理を繰り返し実行するようにした。このため、上記接触圧によってロックピン３８とロック穴４８とが密着してそれらが離れ難くなっており、同接触圧が弱められてもロック機構３４によるロックが解除されない場合に、同ロック機構３４に揺さ振りをかけて、その密着状態の解消を図ることができるようになる。これにより、そうした場合にも速やかなロック解除を図ることができるようになる。
【００７５】
（３）目標位相がロック位相から変化した後の経過時間が所定時間Ｔ１を超えていることを条件に、ロック機構３４により誤ったロックがなされている旨の検出をなすようにした。このため、目標位相の変化に対する実際の相対回転位相の変化の応答遅れを考慮した上で上記検出をなすことができ、ロック機構３４が解除状態であるにもかかわらずロック状態にあると誤って検出されることを好適に抑制することができるようになる。
【００７６】
（４）また、機関回転速度ＮＥが所定速度Ｎ１よりも低いときに限って上記検出をなすようにしたために、その検出を一層的確に行うことができる。
（５）また、冷却水温度ＴＨＷが高いときに限って上記検出をなすようにしたために、その検出をより一層的確に行うすることができる。
【００７７】
なお、上記実施の形態は、以下のように変更して実施してもよい。
・上記実施の形態において、ロック機構３４による誤ったロックがなされていることを的確に検出することが可能であれば、（条件ロ）や（条件ハ）を省略したり、（条件イ），（条件ニ），（条件ホ）を任意に変更したりしてもよい。
【００７８】
・上記実施の形態では、その復帰処理の実行に際して駆動信号のデューティ比を一旦「０％」に変更するようにした。これに代えて、例えば目標位相をロック位相に一旦変更する等、カムシャフト１６の相対回転位相をロック位相に変更するように上記デューティ比、ひいては各圧力室２４，２６の圧力を一旦変化させるようにしてもよい。また、上記デューティ比を目標位相に見合った比率よりも低い比率に変更して、カムシャフト１６の相対回転位相を目標位相に変更するための回転力が減少するように各圧力室２４，２６の圧力を一旦変化させるようにしてもよい。これら構成によっても、ロックピン３８とロック穴４８との接触圧を弱めることができるようになる。
【００７９】
・上記実施の形態では、各圧力室２４，２６の圧力を元の状態に復帰させるに際して、駆動信号のデューティ比を機関運転状態に見合った比率へと所定比率αずつ段階的に復帰させるようにした。これに限らず、例えば図８に示すように一定の変化速度をもってデューティ比を復帰させる等、デューティ比を所定の変化速度をもって連続的に復帰させるようにしてもよい。
【００８０】
・上記実施の形態では、復帰制御を実行してもロック機構３４の誤ったロックが解消されない場合に、同復帰処理を繰り返し実行するようにしたが、一度のみ実行するようにしてもよい。
【００８１】
・相対回転位相の変更動作を機械的な係合を通じて規制して同相対回転位相をロック位相にロックするロック状態と各圧力室２４，２６の圧力によってロックが解除された解除状態との間でその状態が選択的に切り換えられるロック機構であれば、上記実施の形態のロック機構３４に代えて採用することができる。
【００８２】
・上記実施の形態では、吸気バルブを駆動するカムシャフト１６の相対回転位相をロック位相（最遅角位相）でロックするロック機構３４を備えたバルブタイミング制御装置に本発明を適用するようにした。本発明は、排気バルブを駆動するカムシャフトの相対回転位相を所定のロック位相（最進角位相）でロックするロック機構を備えたバルブタイミング制御装置にも適用可能である。また、最進角位相や最遅角位相に限らず、最遅角位相と最進角位相との中間のロック位相でロックするロック機構を備えるバルブタイミング制御装置にも、本発明は適宜適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の概略構成を示すブロック図。
【図２】同実施の形態にかかるロック機構の断面構造を示す断面図。
【図３】同実施の形態にかかるロック機構の断面構造を示す断面図。
【図４】同実施の形態にかかる解除制御処理を実行する際の処理手順を示すフローチャート。
【図５】ロック機構の作動態様の一例を示す略図。
【図６】ロック機構の作動態様の一例を示す略図。
【図７】同実施の形態にかかる復帰処理における駆動信号のデューティ比の設定態様を示すタイミングチャート。
【図８】同設定態様の変更例を示すタイミングチャート。
【符号の説明】
１０…バルブタイミング可変機構、１２…ハウジング、１４…ベーン体、１６…カムシャフト、１８…カムプーリ、２０…ベーン、２２…溝部、２４…進角側圧力室、２６…遅角側圧力室、２８…油圧制御弁、３０…オイルポンプ、３２…電子制御装置、３４…ロック機構、３６…収容孔、３６ａ…段部、３８…ロックピン、３８ａ…段部、４０…コイルばね、４２，５０…ロック解除用圧力室、４４…遅角側油通路、４６…進角側油通路、４８…ロック穴。
【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】
2004346846.tif 000009
【図８】
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