(57)【要約】    【課題】  可変バルブタイミング機構が、ロックピンによって中間位相にロックされたか否かの判断を行うことで、始動時の機関制御と実際のバルブタイミングとが不整合となることを回避する。    【解決手段】  ロックピンがピン穴に嵌合する位置よりも進角側に収束させてからロックピンを突出させ、その後、前記嵌合位置を越えて遅角される位置までアクチュエータの駆動デューティを変化させた状態で、実際の相対位相が前記嵌合位置に固定されていれば、ロックが正常に行われたと判断する。そして、ロックが正常に行われなかったときには、次回の始動時に、前記嵌合位置に向けてアクチュエータを制御するか、始動時の燃料制御及び点火制御を最遅角位置に対応する特性に切り換える。【選択図】  図１２
2005264764.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カムシャフトに軸支される第１回転体と、該第１回転体と同軸に配置されクランクシャフトに同期して回転する第２回転体と、前記第１回転体と第２回転体との組付角度をアクチュエータによって連続的に変化させる組付角度変更機構と、を備え、前記組付角度を変化させることで、前記クランクシャフトに対するカムシャフトの相対位相を連続的に可変とすると共に、前記第１回転体と第２回転体との組付角度を所定の中間角度にロックすることで前記相対位相を所定の中間位相にロックするロック機構を備えた内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
前記機関の停止要求が発生した後に、前記所定の中間位相に向けて前記アクチュエータを制御すると共に前記ロック機構を作動させ、
前記ロック機構の作動後における前記アクチュエータの操作量と前記相対位相の検出結果との相関に基づいて前記所定の中間位相にロックされているか否かを判断す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】
前回の機関停止時に前記所定の中間位相にロックされなかったときには、始動時に、前記相対位相を最遅角側とし、かつ、始動時の機関制御を前記最遅角状態に対応する制御に切り換えることを特徴とする請求項１記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【請求項３】
前回の機関停止時に前記所定の中間位相にロックされなかったときには、始動時に、前記所定の中間位相になるように前記アクチュエータを制御することを特徴とする請求項１記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【請求項４】
前記所定の中間位相にロックされていないと判断されたときに、前記所定の中間位相にロックさせるべく再度前記アクチュエータ及びロック機構を制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つ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】
前記相対位相を任意のタイミングで検出可能な相対位相検出手段を備え、該相対位相検出手段の検出結果に基づいて前記アクチュエータをフィードバック制御することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つ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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クランクシャフトに対するカムシャフトの相対位相を連続的に可変とするこことで、機関バルブのバルブタイミングを連続的に変化させる構成であって、前記相対位相を所定の中間位相にロックするロック機構を備えた内燃機関のバルブタイミング制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、内燃機関のクランクシャフトに対するカムシャフトの相対位相を連続的に可変とすると可変バルブタイミング機構が知られており、特許文献１に開示されるものでは、始動時用の相対位相である中間位相でロックするためのロックピンを備え、機関の作動中は油圧によってロックを解除させる一方、機関停止時にはスプリング力によってロックピンを突出させて前記中間位相にロックさせる構成が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−０５００６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、従来では、ロックピンによって実際にロックされたか否かの判断を行っていないため、ロックピンの固着などによってロックできずに相対位相がリターンスプリングの付勢力によって最遅角側に変化した場合や、相対位相を中間位相に向けて変化させている最中に機関が停止され結果的にロックできなかった場合でも、ロックピンによってロックされる中間位相であるとの前提で始動時の機関制御が行われることになり、始動時の機関制御と実際のバルブタイミングとの不整合によって、始動性や排気エミッションが悪化するという問題があった。
【０００４】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、ロックピンによって実際に中間位相にロックされたか否かの判断を行え、以って、始動時の機関制御と実際のバルブタイミングとが不整合となることを回避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を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
そのため請求項１記載の発明は、カムシャフトに軸支される第１回転体と、該第１回転体と同軸に配置されクランクシャフトに同期して回転する第２回転体と、前記第１回転体と第２回転体との組付角度をアクチュエータによって連続的に変化させる組付角度変更機構と、を備え、前記組付角度を変化させることで、前記クランクシャフトに対するカムシャフトの相対位相を連続的に可変とすると共に、前記第１回転体と第２回転体との組付角度を所定の中間角度にロックすることで前記相対位相を所定の中間位相にロックするロック機構を備えた内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
前記機関の停止要求が発生した後に、前記所定の中間位相に向けて前記アクチュエータを制御すると共に前記ロック機構を作動させ、
前記ロック機構の作動後における前記アクチュエータの操作量と前記相対位相の検出結果との相関に基づいて前記所定の中間位相にロックされているか否かを判断する構成とした。
【０００６】
かかる構成によると、ロック機構を作動させて実際に中間位相（始動時位相）にロックされた場合には、その後相対位相を変化させる制御が行われたとしても、相対位相は中間位相に固定されることになるから、相対位相が中間位相から変化した場合には、ロック機構によるロックが正常に機能しなかったものと判断される。
従って、ロック機構用のセンサを用いることなく、ロックが正常に行われたか否かを判断でき、該判断結果を、ロック制御や、次回始動時における燃料噴射量・燃料噴射時期・点火時期などの機関制御に反映させることで、機関運転性の悪化を回避することが可能になる。
【０００７】
請求項２記載の発明では、前回の機関停止時に前記所定の中間位相にロックされなかったときには、始動時に、前記相対位相を最遅角側とし、かつ、始動時の機関制御を前記最遅角状態に対応する制御に切り換える構成とした。
かかる構成によると、次回の始動に備えて機関停止時に始動時用の中間位相にロックさせるが、ロックできなかった場合には、始動時に相対位相を最遅角側とし、かつ、最遅角状態に対応する始動時制御を実行させる。
【０００８】
従って、始動時用相対位相にロックできなかった場合であっても、実際の相対位相と始動時の機関制御との整合を図ることができ、大幅な始動性・排気エミッションの悪化を回避できる。
尚、始動時に相対位相を最遅角側とすることには、リターンスプリングの付勢力によって最遅角側に機械的に戻る場合の他、最遅角側にアクチュエータを制御する場合が含まれるものとする。
【０００９】
請求項３記載の発明では、前回の機関停止時に前記所定の中間位相にロックされなかったときには、始動時に、前記所定の中間位相になるように前記アクチュエータを制御する構成とした。
かかる構成によると、前回の機関停止時にロックできなかったことが判別されている場合には、始動時に前記中間位相（始動時位相）になるようにアクチュエータを制御し、ロック状態に適合する始動時の機関制御を適用できるようにする。
【００１０】
従って、正常にロックできなかった場合でも、通常に始動時の機関制御を実行することで、良好な始動性を実現できる。
請求項４記載の発明では、前記所定の中間位相にロックされていないと判断されたときに、前記所定の中間位相にロックさせるべく再度前記アクチュエータ及びロック機構を制御する構成とした。
【００１１】
かかる構成によると、正常にロックできなかった場合に、中間位相（始動時位相）にロックさせるための制御を再度実行させる。
従って、一時的に中間位相にロックできない場合に、中間位相へのロックを実現させ得る。
請求項５記載の発明では、前記相対位相を任意のタイミングで検出可能な相対位相検出手段を備え、該相対位相検出手段の検出結果に基づいて前記アクチュエータをフィードバック制御する構成とした。
【００１２】
かかる構成によると、相対位相検出手段は、任意のタイミングで相対位相を検出できるから、オーバーシュートを発生させることなく、かつ、速やかに相対位相を目標の相対位相に制御し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は、実施形態における車両用内燃機関のシステム構成図である。
図１において、内燃機関１０１の吸気管１０２には、スロットルモータ１０３ａでスロットルバルブ１０３ｂを開閉駆動する電子制御スロットル１０４が介装され、該電子制御スロットル１０４及び吸気バルブ１０５を介して、燃焼室１０６内に空気が吸入される。
燃焼排気は燃焼室１０６から排気バルブ１０７を介して排出され、フロント触媒１０８及びリア触媒１０９で浄化された後、大気中に放出される。
【００１４】
前記吸気バルブ１０５及び排気バルブ１０７は、それぞれ排気側カムシャフト１１０，吸気側カムシャフト１３４に設けられたカムによって開閉駆動されるが、吸気側カムシャフト１３４側には、クランクシャフト１２０に対する吸気側カムシャフト１３４の相対位相を変化させることで、吸気バルブ１０５の作動角の中心位相を連続的に変化させる可変バルブタイミング機構（以下、ＶＴＣと略す）１１３が設けられている。
【００１５】
また、各気筒の吸気バルブ１０５上流側の吸気ポート１３０には、電磁式の燃料噴射弁１３１が設けられる。
前記燃料噴射弁１３１は、エンジンコントロールユニット（以下、ＥＣＵと略す）１１４からの噴射パルス信号によって開弁駆動されると、所定圧力に調整された燃料を吸気バルブ１０５に向けて噴射する。
【００１６】
前記ＥＣＵ１１４は、マイクロコンピュータを含んで構成され、各種センサからの検出信号に基づく演算処理によって、前記電子制御スロットル１０４，ＶＴＣ１１３及び燃料噴射弁１３１などを制御する。
前記各種センサとしては、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ１１６、機関１０１の吸入空気量Ｑを検出するエアフローメータ１１５、クランクシャフト１２０から基準クランク角位置毎（４気筒でクランク角１８０°毎）の基準クランク角信号ＲＥＦ及び単位クランク角毎の単位角度信号ＰＯＳを取り出すクランク角センサ１１７、スロットルバルブ１０３ｂの開度ＴＶＯを検出するスロットルセンサ１１８、機関１０１の冷却水温度を検出する水温センサ１１９、吸気側カムシャフト１３４から基準カム角毎（クランク角１８０°に相当するカム角で９０°毎）のカム信号ＣＡＭを取り出すカムセンサ１３２などが設けられている。
【００１７】
尚、前記クランク角センサ１１７から出力される回転信号に基づいてＥＣＵ１１４において機関回転速度Ｎｅが算出される。
次に、前記ＶＴＣ１１３の構成を、図２〜図８に基づいて説明する。
図２に示すように、前記ＶＴＣ１１３は、前記吸気側のカムシャフト１３４と、このカムシャフト１３４の前端部に必要に応じて相対回動できるように組み付けられ、チェーン（図示せず）を介してクランクシャフト１２０に連係されるタイミングスプロケット３０２を外周に有する駆動リング３０３（駆動回転体，第２回転体）と、この駆動リング３０３とカムシャフト１３の前方側（図２中左側）に配置されて、両者３０３，３０１の組付角を操作する組付角操作機構３０４（組付角度変更機構）と、この組付角操作機構３０４のさらに前方側に配置されて、同機構３０４を駆動する操作力付与手段３０５と、内燃機関の図外のシリンダヘッドとヘッドカバーの前面に跨って取り付けられて組付角操作機構３０４と操作力付与手段３０５の前面と周域を覆う図外のＶＴＣカバーと、を備えている。
【００１８】
駆動リング３０３は、段差状の挿通孔３０６を備えた短軸円筒状に形成され、この挿通孔３０６部分が、カムシャフト１３の前端部に結合された従動軸部材３０７（従動回転体，第１回転体）に回転可能に組み付けられている。
そして、駆動リング３０３の前面（カムシャフト１３と逆側の面）には、図３に示すように、対面する平行な側壁を有する３個の径方向溝３０８（径方向ガイド）が駆動リング３０３のほぼ半径方向に沿うように形成されている。
【００１９】
また、従動軸部材３０７は、図２に示すように、カムシャフト１３の前端部に突き合わされる基部側外周に拡径部が形成されると共に、その拡径部よりも前方側の外周面に放射状に突出する三つのレバー３０９が一体に形成され、軸芯部を貫通するボルト３１０によってカムシャフト１３に結合されている。
各レバー３０９には、リンク３１１の基端がピン３１２によって軸支連結され、各リンク３１１の先端には前記各径方向溝３０８に摺動自由に係合する円柱状の突出部３１３が一体に形成されている。
【００２０】
各リンク３１１は、突出部３１３が対応する径方向溝３０８に係合した状態において、ピン３１２を介して従動軸部材３０７に連結されているため、リンク３１１の先端側が外力を受けて径方向溝３０８に沿って変位すると、駆動リング３０３と従動軸部材３０７とはリンク３１１の作用によって突出部３１３の変位に応じた方向及び角度だけ相対回動する。
【００２１】
また、各リンク３１１の先端部には、軸方向前方側に開口する収容穴３１４が形成され、この収容穴３１４に、後述する渦巻き溝３１５（渦巻き状ガイド）に係合する球面突起３１６ａを有する係合ピン３１６（転動部材）と、この係合ピン３１６を前方側（渦巻き溝３１５側）に付勢するコイルばね３１７とが収容されている。
なお、この実施形態においては、リンク３１１の先端の突出部３１３と係合ピン３１６、コイルばね３１７等とによって径方向に変位可能な可動案内部が構成されている。
【００２２】
一方、従動軸部材３０７のレバー３０９の突設位置よりも前方側には、円板状のフランジ壁３１８ａを有する中間回転体３１８が、軸受３３１を介して回転自在に支持されている。
この中間回転体３１８のフランジ壁３１８ａの後面側には、断面半円状の前述の渦巻き溝３１５が形成され、この渦巻き溝３１５に、前記各リンク３１１の先端の係合ピン３１６が転動自在に案内係合されている。
【００２３】
渦巻き溝３１５の渦巻きは、駆動リング３０３の回転方向に沿って次第に縮径するように形成されている。
従って、各リンク３１１先端の係合ピン３１６が渦巻き溝３１５に係合した状態において、中間回転体３１８が駆動リング３０３に対して遅れ方向に相対回転すると、リンク３１１の先端部は径方向溝３０８に案内されつつ、渦巻き溝３１５の渦巻き形状に誘導されて半径方向内側に移動し、逆に、中間回転体３１８が進み方向に相対変位すると、半径方向外側に移動する。
【００２４】
この実施形態の組付角操作機構３０４は、以上説明した駆動リング３０３の径方向溝３０８、リンク３１１、突出部３１３、係合ピン３１６、レバー３０９、中間回転体３１８、渦巻き溝３１５等によって構成されている。
この組付角操作機構３０４は、操作力付与手段３０５から中間回転体３１８にカムシャフト１３に対する相対的な回動操作力が入力されると、その操作力が渦巻き溝３１５と係合ピン３１６の係合部を通してリンク３１１の先端を径方向に変位させ、このときリンク３１１とレバー３０９の作用によって駆動リンク３０３と従動軸部材３０７に相対的な回動力を伝達する。
【００２５】
一方、操作力付与手段３０５は、中間回転体３１８を駆動リング３０３の回転方向に付勢するゼンマイばね３１９と、中間回転体３１８を駆動リング３０３の回転方向と逆方向に付勢すべく制動する機構であるヒステリシスブレーキ３２０と、を備えてなり、内燃機関の運転状態に応じてヒステリシスブレーキ３２０の制動力を適宜制御することにより、中間回転体３１８を駆動リング３０３に対して相対回動させ、或いは、この両者の回動位置を維持するようになっている。
【００２６】
ゼンマイばね３１９は、駆動リング３０３に一体に取り付けられた円筒部材３２１にその外周端部が結合される一方で、内周端部が中間回転体３１８の円筒状の基部に結合され、全体が中間回転体３１８のフランジ壁３１８ａの前方側スペースに配置されている。
一方、ヒステリシスブレーキ３２０は、中間回転体３１８の前端部にリテーナプレート３２２を介して取り付けられた有底円筒状のヒステリシスリング３２３と、非回転部材である図外のＶＴＣカバーに回転を規制される状態で取り付けられた磁界制御手段としての電磁コイル３２４（アクチュエータ）と、電磁コイル３２４の磁気を誘導する磁気誘導部材であるコイルヨーク３２５と、を備え、電磁コイル３２４が機関の運転状態に応じて前記ＥＣＵ１１４によって通電制御されるようになっている。
【００２７】
ヒステリシスリング３２３は、図６に示すように、外部の磁界の変化に対して位相遅れをもって磁束力が変化する特性（磁気的ヒステリシス特性）を持つヒステリシス材（半硬質材）によって形成され、外周側の円筒壁３２３ａ部分が前記コイルヨーク３２５によって制動作用を受けるようになっている。
コイルヨーク３２５は、電磁コイル３２４を取り囲むように全体が略円筒形状に形成され、その内周面が軸受３２８を介して従動軸部材３０７の先端部に回転可能に支持されている。
【００２８】
そして、コイルヨーク３２５の後部面側（中間回転体３１８側）には、磁気入出部分が円筒状の隙間をもって向かい合うように周面状の一対の対向面３２６，３２７が形成されている。
また、図４に示すように、コイルヨーク３２５の両対向面３２６，３２７には夫々円周方向に沿って複数の凹凸が連続して形成され、これら凹凸のうちの凸部３２６ａ，３２７ａが磁極（磁界発生部）を成すようになっている。
【００２９】
そして、一方の対向面３２６の凸部３２６ａと他方の対向面３２７の凸部３２７ａは円周方向に交互に配置され、対向面３２６，３２７相互の近接する凸部３２６ａ，３２７ａがすべて円周方向にずれている。
従って、両対向面３２６，３２７の近接する凸部３２６ａ，３２７ａ間には、電磁コイル２４の励磁によって図７に示すような円周方向に傾きをもった向きの磁界が発生する。
【００３０】
そして、両対向面３２６，３２７間の隙間には前記ヒステリシスリング３２３の円筒壁３２３ａが非接触状態で介装されている。
ここで、このヒステリシスブレーキ３２０の作動原理を図８によって説明する。
尚、図８（ａ）は、ヒステリシスリング３２３（ヒステリシス材）に最初に磁界をかけた状態を示し、図８（ｂ）は、上記（ａ）の状態からヒステリシスリング３２３を変位（回転）させた状態を示す。
【００３１】
図８（ａ）の状態においては、コイルヨーク３２５の対向面３２６，３２７間の磁界の向き（対向面２７の凸部３２７ａから他方の対向面３２６の凸部３２７ａに向かう磁界の向き）に沿うようにヒステリシスリング３２３内に磁束の流れが生じる。
この状態からヒステリシスリング３２３が図８（ｂ）に示すように外力Ｆを受けて移動すると、外部磁界内をヒステリシスリング３２３が変位することになるため、このときヒステリシスリング３２３の内部の磁束は位相遅れをもち、ヒステリシスリング３２３の内部の磁束の向きは対向面３２６，３２７間の磁界の向きに対してずれる（傾斜する）ことになる。
【００３２】
従って、対向面３２７の凸部３２７ａからヒステリシスリング３２３に入る磁束の流れ（磁力線）と、ヒステリシスリング３２３から他方の対向面３２６の凸部３２６ａに向かう磁束の流れ（磁力線）が歪められ、このとき、この磁束の流れの歪みを矯正するような引き合い力が対向面３２６，３２７とヒステリシスリング３２３の間に作用し、その引き合い力がヒステリシスリング３２３を制動する抗力Ｆ’として働く。
【００３３】
前記ヒステリシスブレーキ３２０は、以上のようにヒステリシスリング３２３が対向面３２６，３２７間の磁界内を変位するときに、ヒステリシスリング３２３の内部の磁束の向きと磁界の向きのずれによって制動力を発生するものであるが、その制動力は、ヒステリシスリング３２３の回転速度（対向面３２６，３２７とヒステリシスリング３２３の相対速度）に関係なく、磁界の強さ、即ち、電磁コイル３２４の励磁電流の大きさに略比例した一定の値となる。
【００３４】
本実施形態に係るＶＴＣ１１３は以上のような構成となっており、ヒステリシスブレーキ３２０の電磁コイル３２４の励磁をオフにすると、ゼンマイばね３１９の付勢力によって中間回転体３１８が駆動リング３０３に対して機関回転方向に最大限回転し、係合ピン３１６が渦巻き溝３１５の外周側端面３１５ａに突き当たる位置で規制され、この位置がＶＴＣ１１３の機構上で変更し得る相対位相の最遅角位置となる（図３参照）。
【００３５】
この状態から電磁コイル３２４の励磁をオンとすると、ゼンマイばね３１９の力に抗する制動力が中間回転体３１８に付与されて、中間回転体３１８が駆動リング３０３に対して逆方向に回転し、それによってリンク３１１の先端の係合ピン３１６が渦巻き溝３１５に誘導されることでリンク３１１の先端部が径方向溝３０８に沿って変位し、リンク１１の作用によって駆動リング３０３と従動軸部材３０７の組付角が進角側に変更される。
【００３６】
そして、前記電磁コイル３２４の励磁電流を増大して制動力を増大していくと、ついには係合ピン３１６が渦巻き溝３１５の内周側端面３１５ｂに突き当たる位置で規制され、この位置がＶＴＣ１１３の機構上で変更し得る相対位相の最進角位置となる（図５参照）。
この状態から電磁コイル３２４の励磁電流が減少して制動力が減少すると、ゼンマイばね３１９の付勢力によって中間回転体３１８が正方向に戻り回転し、渦巻き溝３１５による係合ピン３１６の誘導によってリンク３１１が上記と逆方向に揺動し、駆動リング３０３と従動軸部材３０７の組付角が遅角側に変更される。
【００３７】
このように、このＶＴＣ１１３によって可変されるクランクシャフト１２０に対するカムシャフト１３の相対位相（吸気バルブ１０５の作動角の中心位相）は、電磁コイル３２４の励磁電流値を制御してヒステリシスブレーキ３２０の制動力を制御することによって任意に変更され、ゼンマイばね３１９の力とヒステリシスブレーキ３２０の制動力のバランスによってその位相を保持することができる。
【００３８】
更に、本実施形態のＶＴＣ１１３には、駆動リング３０３側に支持されるロックピン３５１を、渦巻き溝３１５が形成される中間回転体３１８に設けられたピン穴３５２に嵌合させることで、駆動リング３０３に対する中間回転体３１８の相対回転を制限して、係合ピン３１６の径方向溝３０８における位置を固定し、以って、ロックピン３５１とピン穴３５２との嵌合位置で決められる中間位相にロックするロック機構が設けられている。
【００３９】
前記中間位相とは最遅角位置よりも進角される始動時に要求される相対位相である。
前記ロックピン３５１は、ばね力によって中間回転体３１８に向けて突出する方向に付勢されており、ＥＣＵ１１４で制御される電磁アクチュエータ３５３（又は電磁弁で供給油圧が制御される油圧アクチュエータ）により、前記ばね力に抗して駆動リング３０３側に引き戻されるようになっている。
【００４０】
中間回転体３１８がゼンマイばね３１９によって最遅角側に付勢されていることから、前記ロック機構による非ロック状態で、かつ、ヒステリシスブレーキ３２０の制動力が働かない機関の停止時（キースイッチのＯＦＦ時）であるときには、最遅角位置に戻ることになる。
しかし、前記ロック機構によってロックを行えば、機関の停止中に、始動時に要求される相対位相に対応する位置に固定されることになり、次回の始動時には、ロック状態のまま始動させれば、始動時に要求される相対位相（バルブタイミング）での機関運転を始動開始時から実現できることになる。
【００４１】
尚、ＶＴＣ１１３を上記構成のものに限定するものではなく、特開２００１−０５００６３号公報に開示されるような油圧ベーン式の可変バルブタイミング機構であっても良い。
ここで、前記ＥＣＵ１１４による機関停止時の前記ロック機構（電磁アクチュエータ３５３）の制御を、図１２のフローチャートに従って説明する。
【００４２】
ステップＳ１では、イグニッションキースイッチがＯＦＦされたか否かを判別する。
尚、本実施形態では、後述するように、イグニッションキースイッチがＯＦＦされた後ＶＴＣ１１３のロック制御を完了してから、機関を停止させる処理を行うようになっている。
イグニッションキースイッチがＯＦＦされたとき、即ち、機関の停止要求が発生したときには、ステップＳ２へ進む。
【００４３】
ステップＳ２では、ＶＴＣ１１３の目標角度（相対位相の目標進角値）として、ロックピン３５１がピン穴３５２に嵌合する始動時用目標角度（始動時用相対位相）よりも所定値αだけ進角側の値を設定する（図１３参照）。
ステップＳ３では、前記目標角度に実際の角度を一致させるべく、前記電磁コイル３２４の励磁電流値をフィードバック制御する。
【００４４】
前記実際の角度は、クランクシャフト１２０から基準クランク角信号ＲＥＦが出力されたタイミングからカムセンサ１３２からカム信号ＣＡＭが出力されるまでの角度として検出される。
但し、前記基準クランク角信号ＲＥＦとカム信号ＣＡＭとの位相差に基づき相対位相を検出させる構成では、一定クランク角毎に相対位相の検出結果が更新されることになり、特に低回転時には検出遅れが大きくなって、オーバーシュートを発生させる。
【００４５】
そこで、前記相対位相を任意のタイミングで検出できる手段を設け、例えば微小時間毎に相対位相を更新検出させて、前記電磁コイル３２４の励磁電流値をフィードバック制御させることが好ましい。
前記相対位相を任意のタイミングで検出できる手段は、以下の構成で実現できる。
図９に示すように、カムシャフト１３４と一体に回転する回転体１３３ａの半径が円周方向に連続的に変化するように形成し、該回転体１３３ａの周縁に対向して固定されるギャップセンサ１３３ｂの出力が、図１０に示すように、ギャップセンサ１３３ｂと回転体１３３ａ周縁との距離（ギャップ）がカムシャフト１３４の回転によって変化することで連続的に変化するように構成する。
【００４６】
ここで、カムシャフトの角度位置と前記ギャップとの関係は一定であるから、図１１に示すように、前記ギャップセンサ１３３ｂの出力とカムシャフト１３４の角度位置とは一定の相関を有し、前記ギャップセンサ１３３ｂの出力からカムシャフト１３４の角度位置を検出することができる。
一方、前記基準クランク角信号ＲＥＦからの単位角度信号ＰＯＳの発生数を常に計数させておけば、最小単位を１０°としてクランクシャフト１２０の角度位置を任意のタイミングで求めることができるから、クランクシャフト１２０の角度位置とカムシャフト１３４の角度位置とから前記相対位相を任意のタイミング（所定微小時間毎）に求めることができる。
【００４７】
尚、前記ギャップセンサ１３３ｂを用いる代わりに、前記相対位相の変化に応じて出力が変化する相対位相センサを用いることも可能である。
ステップＳ４では、始動時用目標角度（始動時用相対位相）よりも所定値αだけ進角側の目標角度（目標位相）に実際の角度（実際の相対位相）が収束しているか否かを判別する。
【００４８】
前記目標角度への収束は、制御偏差が所定値以下であるか否かに基づいて判断される。
目標角度に収束すると、ステップＳ５へ進み、前記ロックピン３５１を突出させる制御を行う。
但し、前記収束位置は、始動時用目標角度よりも所定値αだけ進角側であるから、ロックピン３５１を突出させても、対向する位置にピン穴３５２は存在せず、ロックピン３５１は、中間回転体３１８の端面に押し当てられることになる（図１３参照）。
【００４９】
ステップＳ６では、ロックピン３５１を突出させる制御を行ってから所定時間が経過したか否かを判別することで、実際にロックピン３５１が中間回転体３１８の端面に押し当てられる状態になっているか否かを判別する。
前記所定時間が経過すると、ステップＳ７へ進み、前記電磁コイル３２４の励磁電流を制御するデューティ値（ＯＮ時間割合）を一定速度で減少させることで、相対位相を徐々に遅角させる（図１３参照）。
【００５０】
ステップＳ８では、前記デューティ値が所定値βよりも小さくなったか否かを判別する。
前記所定値βは、ロックピン３５１がピン穴３５２に嵌合する位置よりも遅角側の相対位相に対応する値であり、前記デューティ値が所定値βよりも小さくなっている場合には、制御上は、ロックピン３５１がピン穴３５２に嵌合する相対位相を通り過ぎていることになり、ロックピン３５１が正常に突出されていれば、ロックピン３５１とピン穴３５２とが同軸に並んだときにロックピン３５１がピン穴３５２に嵌合し、ロックされているはずである。
【００５１】
そこで、ステップＳ８で前記デューティ値が所定値βよりも小さくなったと判別されると、ステップＳ９へ進み、相対位相の検出結果が、ロックピン３５１がピン穴３５２に嵌合する始動時用目標角度になっているか否かを判別する。
ステップＳ９で、始動時用目標角度になっていると判別されたときには、ロックピン３５１がピン穴３５２に嵌合されたものと判断でき、この場合は、ステップＳ１０へ進んで、ＶＴＣ初期位置固定判定フラグに１をセットする。
【００５２】
一方、始動時用目標角度になっていないと判別されたときには、ロックピン３５１の固着などによって正常に突出されず、始動時用目標角度にロックできなかったものと判断でき、この場合は、ステップＳ１１へ進んで、ロック制御（ステップＳ２〜ステップＳ７）の繰り返し実行回数が所定値以上であるか否かを判別する。
そして、所定回数だけ繰り返しても始動時用目標角度にロックできなかった場合には、ステップＳ１２へ進んで、前記ＶＴＣ初期位置固定判定フラグに０をセットする。
【００５３】
尚、前記所定値を１回として、ステップＳ２〜ステップＳ７のロック制御を１回実行した時点でロックできなかったときに、直ちにステップＳ１２へ進むようにしても良い。
ステップＳ１３では、前記電磁コイル３２４への通電を停止する。
前記電磁コイル３２４への通電を停止させても、ロック機構が正常に機能した場合には、相対位相は始動時用目標角度に固定された状態を保持することになるが、ロック機構が正常に機能しなかった場合には、前記ゼンマイばね３１９の付勢力によって最遅角側に戻り、その位置に固定されることになる。
【００５４】
ステップＳ１４では、エンジンを停止する（燃料噴射・点火を停止する）。
前記ＶＴＣ初期位置固定判定フラグは、図１４のフローチャートに示すように、始動時に用いられる。
図１４のフローチャートにおいて、ステップＳ２１では、クランキング中であるか否かを判別する。
【００５５】
クランキング中であるときには、ステップＳ２２へ進み、前記ＶＴＣ初期位置固定判定フラグが０であるか否かを判別する。
前記ＶＴＣ初期位置固定判定フラグが０であって、前回の機関停止時に始動時用目標角度にロックできず、相対位相が最遅角側になっている場合には、ステップＳ２３へ進み、目標角度を始動時用目標角度としてＶＴＣ１１３をフィードバック制御させる。
【００５６】
前記ステップＳ２３のフィードバック制御においても、前述の相対位相を任意のタイミングで検出できる手段（ギャップセンサ１３３ｂ）を用いることが好ましい。
クランキング中（始動時）の燃料噴射量・燃料噴射時期・点火時期は、前記ロック機構によってロックされる始動時用目標角度であることを前提に設定されるので、実際の角度（相対位相）が前記始動時用目標角度（始動時用相対位相）に収束するまでの間は、実際の相対位相（バルブタイミング）と機関制御とが不整合となるが、前回の機関停止時にロックできなかったことに基づいて直ちに始動時用目標角度に向けての制御を行えるので、速やかに始動時用目標角度に収束させて、実際の相対位相（バルブタイミング）と機関制御とが整合する状態での始動を行わせることができる。
【００５７】
尚、後述するステップＳ３０でロックピン３５１の突出を解除する処理を行うまでは、ロックピン３５１は突出状態に保持されるから、ステップＳ２３の処理によってロックピン３５１がピン穴３５２に嵌合させられる場合もある。
一方、ステップＳ２２で、前記ＶＴＣ初期位置固定判定フラグが１であると判別されたときには、正常に始動時用目標角度（始動時用相対位相）でロックされているので、ＶＴＣ１１３の制御を行うことなく、始動時の燃料噴射・点火時期を制御させる。
【００５８】
ステップＳ２１でクランキング中でないと判別されたとき（クランキング終了後であるとき）には、ステップＳ２４へ進む。
ステップＳ２４では、水温・機関負荷・機関回転速度などから設定されるＶＴＣ１１３の目標角度が始動時用目標角度であるか否かを判別する。
そして、目標角度が始動時用目標角度である間は、ステップＳ２２以降に進む。
【００５９】
一方、目標角度が始動時用目標角度でなくなると、ステップＳ２５へ進み、アクチュエータを動作させることでロックピン３５１の突出を解除し、始動時用目標角度以外の角度への変更を可能にすると共に、前記ＶＴＣ初期位置固定判定フラグを０にリセットする。
そして、ステップＳ２６では、目標角度と実際の角度（相対位相）との偏差に基づく電磁コイル３２４のフィードバック制御を行う。
【００６０】
図１５のフローチャートは、前記ＶＴＣ初期位置固定判定フラグを用いる始動制御の第２実施形態を示す。
前記図１５のフローチャートに示す第２実施形態では、ステップＳ２２でＶＴＣ初期位置固定判定フラグが０であると判断され、前回の機関停止時に始動時用目標角度にロックできなかった場合に、ステップＳ２３Ａに進むと、クランキング中における燃料噴射量・燃料噴射時期・点火時期の設定を、予め記憶してある最遅角状態に適合する設定に切り換える。
【００６１】
即ち、予め始動時用目標角度（ロック位置）に適合する燃料噴射量・燃料噴射時期・点火時期の設定特性と最遅角状態に適合する燃料噴射量・燃料噴射時期・点火時期の設定特性とを記憶しておく。
そして、前回の機関停止時に始動時用目標角度にロックできなかった場合には、前記ゼンマイばね３１９の付勢力によってＶＴＣ１１３が最遅角側に戻り、その位置に固定されていると判断されることから、最遅角状態に適合する燃料噴射量・燃料噴射時期・点火時期の設定特性で始動時の機関制御を行わせ、前回の機関停止時に始動時用目標角度にロックできている場合には、始動時用目標角度（ロック位置）に適合する燃料噴射量・燃料噴射時期・点火時期の設定特性で始動時の機関制御を行わせる。
【００６２】
かかる構成によると、機関始動時にロックできなかったときに、クランキング中のバルブタイミングが最適に設定されないものの、実際のバルブタイミングと機関の制御特性とが不整合となることがなく、始動性が大きく悪化することを回避できる。
尚、前回の機関停止時に始動時用目標角度にロックできなかった場合に、積極的に最遅角に制御した上で、最遅角状態に適合する燃料噴射量・燃料噴射時期・点火時期の設定特性で始動時の機関制御を行わせるようにしても良い。
【００６３】
ここで、上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術思想について、以下にその効果と共に記載する。
（イ）請求項１〜５のいずれか１つ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、
前記ロック機構がロックする相対位相から所定値だけずれた位置に収束させると共に、該収束位置でロック機構を動作させ、その後、前記ロック機構がロックする相対位相を通過して相対位相が変化するように制御することで、前記ロック機構によるロックを行わせ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。
【００６４】
かかる構成によると、ロック機構がロックする相対位相を通過するときにロックされることになり、ロック機構によるロックをより確実に行わせることができる。
（ロ）請求項（イ）記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
前記アクチュエータの操作量が、前記ロック機構がロックする相対位相の通過を示し、かつ、そのときの実際の相対位置が、前記ロック機構がロックする相対位相からずれているときに、前記中間位相にロックされていないと判断す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。
【００６５】
かかる構成によると、制御上は、ロック機構がロックする相対位相を通過していて、ロックが行われているはずであるのに、相対位相の検出結果がロック位置でない場合は、ロックされずに実際の相対位相が制御に追従して変化したものと見なす。
（ハ）請求項１〜５のいずれか１つ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、
前記ロック機構の動作から所定時間以上経過してから、前記所定の中間位相にロックされているか否かを判別す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。
【００６６】
かかる構成によると、ロック機構の動作遅れの間に、ロックの成否が誤判断されてしまうことが回避される。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】実施形態における内燃機関のシステム構成図。
【図２】ＶＴＣ（Variable valve Timing Control）機構を示す断面図。
【図３】図２のＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図４】図２のＢ−Ｂ線に沿う断面図。
【図５】上記ＶＴＣ機構の作動状態を示す図３と同様の断面図。
【図６】ヒステリシス材の磁束密度−磁界特性を示すグラフ。
【図７】図４の部分拡大断面図。
【図８】図７の部品を直線状に展開した模式図であり、初期状態（ａ）とヒステリシスリングが回転したとき（ｂ）の磁束の流れを示す図。
【図９】ギャップセンサの構成を示す図。
【図１０】ギャップとギャップセンサ出力との相関を示す線図。
【図１１】カムシャフトの角度位置とギャップセンサ出力との相関を示す線図。
【図１２】機関停止時のロック機構の制御を示すフローチャート。
【図１３】前記ロック機構制御の特性を示すタイムチャート。
【図１４】ロックの成否判断による始動時制御の第１実施形態を示すフローチャート。
【図１５】ロックの成否判断による始動時制御の第２実施形態を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００６８】
１０１…内燃機関、１０５…吸気バルブ、１１３…可変バルブタイミング機構（ＶＴＣ）、１１４…エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）、１１７…クランク角センサ、１１９…水温センサ、１２０…クランクシャフト、１３２…カムセンサ、１３４…カムシャフト、３０３…駆動リング、３１８…中間回転体、３５１…ロックピン、３５２…ピン穴、３５３…電磁アクチュエータ
【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】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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