(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気弁を開閉する排気カムと吸気弁を開閉する吸気カムとの相互の位相角を調節する位相角調節手段と、該位相角調節手段の作動を作動油の油圧により制御する油圧制御手段と、前記作動油の劣化度に基づいて前記位相角調節手段に対する前記油圧制御手段の制御油圧値を補正する補正手段と、前記作動油の交換の有無を検知するオイル交換検知手段とを有し、
前記補正手段が、オイル交換直後、前記位相角調節手段に対する前記油圧制御手段の制御油圧値の補正値を初期化し、予め設定された初期値を用いるように構成され、
前記初期値が車両のならし運転完了時に適用された補正値であることを特徴とする車両用可変バルブタイミングエンジン。
【請求項２】
前記作動油の劣化度に基づいて前記作動油の交換の必要性を表示する劣化表示手段を有することを特徴とする請求項１記載の車両用可変バルブタイミングエンジン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排気弁を開閉する排気カムと吸気弁を開閉する吸気カムとの相互の位相角を調節するための可変バルブタイミング機構（位相角調節手段）を有する車両用可変バルブタイミングエンジンに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、排気弁を開閉する排気カムと吸気弁を開閉する吸気カムとの相互の位相角（バルブタイミング）を調節する位相角調節手段として、特開２０００−３２０３５８号公報に示されるような排気カムに対して吸気カムの位相角を調節するもの、吸気弁に対して排気弁の位相角を変更するもの、エンジン回転数に基づいて高速用カムと低速用カムとを選択的に切り換えるもの、及びこれに排気カムに対する吸気カムの位相角を調節するものを組み合わせて排気カムに対する吸気カムの位相角を変えるようにしたものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この種、位相角調節手段の制御には、制御の応答性向上のため油圧制御手段が用いられ、位相角調節手段に対する制御値に対して作動油の粘度などの劣化に対応した補正が施される。
しかしながら、ユーザー側でオイル交換を実施すると、位相角調節手段に対する制御値に対しオイル交換直前に学習した補正値がそのまま用いられてしまうため、位相角調節手段に対する油圧制御手段の制御値に狂いが発生してしまうという問題がある。
さらに、作動油の劣化度をユーザーに警告し、作動油の交換を促すための手段が備えられていないため、オイル交換の必要のないときにユーザー側で無駄に作動油が交換されてしまったり、オイル交換が必要なときに作動油の交換がなされないことがある。
特に、作動油の劣化が進むと、位相角調節手段の制御の応答性が低下するという問題もある。
【０００４】
本発明は上記事情に鑑みて案出されたものであり、オイル交換がされたとき、油圧制御手段の制御油圧値に対する補正値を初期化して正しく動作させることを第１の目的とし、さらに、オイル交換の時期を検知してユーザー側にオイル交換を喚起させることを第２の目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、前記第１の目的を達成するために創案されたものであり、排気弁を開閉する排気カムと吸気弁を開閉する吸気カムとの相互の位相角を調節する位相角調節手段と、該位相角調節手段の作動を作動油の油圧により制御する油圧制御手段と、前記作動油の劣化度に基づいて前記位相角調節手段に対する前記油圧制御手段の制御油圧値を補正する補正手段と、前記作動油の交換の有無を検知するオイル交換検知手段とを有し、前記補正手段が、オイル交換直後、前記位相角調節手段に対する前記油圧制御手段の制御油圧値の補正値を初期化し、予め設定された初期値を用いるように構成され、前記初期値が車両のならし運転完了時に適用された補正値である車両用可変バルブタイミングエンジンを提供するものである。
【０００６】
すなわち、オイル交換直後に、前記位相角調節手段に対する前記油圧制御手段の制御油圧値の補正値がそのまま初期値として用いられてしまうと、位相角調節手段に対する油圧制御値が適さず、位相角の調節が不適当となってしまうが、このように、油圧制御手段の制御油圧値の補正値を初期化し、予め設定された初期値を用いると、位相角調節手段が正しく作動されることになる。
そして、初期値に車両のならし運転完了時の補正値を用いると、位相角調節手段が正しく動作し、制御の応答性及び信頼性が可及的に向上する。
【０００７】
請求項２記載の発明は第２の目的を達成するために創案されたもので、請求項１記載の車両用可変バルブタイミングエンジンにおいて、前記作動油の劣化度に基づいて前記作動油の交換の必要性を表示する劣化表示手段を有するものである。
【０００８】
斯かる構成によれば、劣化表示手段の表示に対応して作動油を交換することになり、適切な時期にオイル交換がなされることになるので、ユーザー側による無駄なオイル交換が防止されるとともに、位相角調節手段の制御の応答性が低下することも防止できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図１乃至図９を参照して詳述する。
図１は本発明に係る車両用４サイクルＤＯＨＣエンジンのシステム図、図２は前記エンジンの駆動系及び動弁系の構造図を示す。図において、１はエンジン、２はシリンダブロック、３はシリンダヘッドであり、エンジン１の吸気ポート（図示せず）に吸気弁６が開閉自在に取り付けられ、排気ポート（図示せず）に排気弁７が開閉自在に取り付けられる。
【００１２】
図２に詳細に示すように、エンジン１のシリンダヘッド３には吸気カムシャフト１７及び排気カムシャフト１８が備えられる。両カムシャフト１７，１８はその従動スプロケット１９，２０及びクランクシャフト２１の駆動スプロケット２２に掛け渡されたエンドレスのタイミングチェーン２３により連結されており、クランクシャフト２１の２回転あたり１回転の割合で両カムシャフト１７，１８が回転駆動される。
【００１３】
吸気カムシャフト１７及び排気カムシャフト１８には、吸気弁６及び排気弁７を開閉する複数の吸気カム２４及び排気カム２５がそれぞれ設けられる。吸気カムシャフト１７はその従動スプロケット１９に対する吸気カムシャフト１７の相対回動角の変更が可能とされ、クランクシャフト２１に対する吸気カム２４の位相角の変更が可能とされる。
また、従動スプロケット１９に対して前記吸気カムシャフト１７を相対的に回動させ、クランクシャフト２１に対する吸気カム２４の位相角の変更を可能とするために、吸気カムシャフト１７の一端部に位相角調節手段（以下、ＶＴＣという）２７が取り付けられる。
【００１４】
図３は前記ＶＴＣ２７の内部を示し、図４は図３のＩＶ−ＩＶ線断面を示す。
図３及び図４に示されるように、ハウジング２７ａ内には吸気カムシャフト１７の位相角を調節するためのベーン(回転子)２９が収容される。ベーン２９はボルトＢ１により吸気カムシャフト１７の一端部に固定され、前記ハウジング２７ａはボルトＢ２により従動スプロケット１９に固定される。
【００１５】
図４に示されるように、前記ベーン２９のボス部２９ａには外周面から外側に突出させて複数のベーン部２９ｂが形成される。ハウジング２７ａの内周壁２７ｂにはハウジング２７ａ内を周方向に区分して複数の油圧室を形成するための区画壁２７ｃが形成されていて、吸気カムシャフト１７及び前記ベーン２９のボス部２９ａにはベーン部２９ｂを介してベーン２９を進角方向と遅角方向とに切り換えて回動させるための油路が形成される。
【００１６】
一方の油路はベーン２９を進角側に回動させる進角用油路２９ｃとして、他方の油路はベーンを遅角方向に回動させる遅角用油路２９ｄとしてそれぞれ油圧制御弁(後記する)２８を介してオイルポンプ(図示せず)に接続される。このためベーン２９を中心として進角側の油圧室(以下、進角室という)３０に作動油を供給しながら遅角側の油圧室(以下、遅角室)３１より同量の作動油を排出すると、隣接する区画壁２７ｃ，２７ｃの範囲内で吸気カムシャフト１７が進角方向に回動され、逆に、遅角室３１に作動油を供給しながら進角室３０より同量の油を排出すると、隣接する区画壁２７ｃ，２７ｃの範囲内で吸気カムシャフト１７が遅角側に回動される。このため、図５に示すように吸気カム２４を点線ａで示す遅角位置から実線ｂで示す進角位置に進角させることも、また、進角位置から遅角位置に遅角させることもできる。
なお、図３中、符号ＳＴはベーン２９の回動を規制するためのストッパーであり、図示しない油路を通じて供給された油圧によって解除される。
【００１７】
図６はエンジン１の制御系及び検出系を示す。前記油圧制御弁２８は駆動コイル(図示せず)と、この駆動コイルにより駆動されるスプール（図示せず）等を備えるリニアソレノイド弁で構成されており、ＥＣＵ１５から駆動コイルに供給される電流の出力デューティ比（出力制御値）に対応して前記スプールの位置を変化させる。
油圧制御弁２８は、前記ＥＣＵ１５より出力される出力デューティ比（出力制御値）が保持デューティ比（例えば５０％）よりも大きいときは前記スプールを中立位置より一方側へ移動させて前記進角室３０を開放するように、また、出力デューティ比が保持デューティ比よりも小さいときは前記スプールを中立位置から他方側に移動させて遅角室３１を開放するように構成される。
【００１８】
このため、出力デューティ比（出力制御値）が保持デューティ比（例えば５０％）よりも大きいときは、進角室３０に供給される作動油の圧力により前記吸気カムシャフト１７は進角側に回動されて図７に示すように、排気カム２５に対する吸気カム２４の位相角は進角され、逆に、出力デューティ比（出力制御値）が保持デューティ比（例えば５０％）よりも小さいときは遅角室３１に供給される作動油の圧力により吸気カムシャフト１７が遅角側に回動されて排気カム２５に対する吸気カム２４の位相角は遅角される。また、出力デューティ比が保持デューティ比のときは、前記スプールが前記進角室３０及び遅角室３１の両方を開放する中立位置に移動され、進角室３０及び遅角室３１の両方が閉鎖されて進角室３０及び遅角室３１に対する作動油の供給が遮断されるため、吸気カムシャフト１７と従動スプロケット１９とが一体化され、吸気カム２４の位相角はそれまでに制御された位相角に保持される。
【００１９】
図６に示すように、制御手段としてのＥＣＵ１５はＩ／Ｏ、ＣＰＵ又はＭＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ（いずれも図示せず）を中心とするマイクロコンピュータから構成されており、前記ＥＣＵ１５には前記油圧制御弁２８の駆動コイルに流れている実電流値を検出するための電流検出回路（図示せず）と、各種センサの信号をＡ／Ｄ変換するためのＡ／Ｄ変換器、波形整形のための整形器が備えられる。
また、ＥＣＵ１５には、ノッキングセンサ３２、カム角を検出するカム角センサ３３、クランク角を検出するクランク角センサ３４、スロットル開度を検出するスロットル開度センサ３５、冷却水の温度を検出する水温センサ４０、吸入空気量を検出するための吸気圧センサ４１、作動油の温度を検出する油温センサ（劣化検知手段）４２、空燃比(Ａ／Ｆ)を検出するためのＯ2センサ(図示せず)の他、ユーザー側により作動油の交換がなされたかどうかを検知するためのスイッチ(オイル交換検知手段)４４が接続される。
【００２０】
前記カム角センサ３３は、吸気カム２４の位相角を検出するためのセンサであり、例えば、マグネットセンサとＭＲＥピックアップ（磁気式ピックアップ）とで構成されていて、吸気カムシャフト１７の回転に伴って所定のクランク角（例えば１８０゜）毎にカムパルスをＥＣＵ１５に出力する。
【００２１】
前記クランク角センサ３４は前記カム角センサ３３と同様に構成されていて、前記クランクシャフト２１の回転に伴って所定のクランク角（例えば３０゜）毎にクランクパルスをＥＣＵ１５に出力する。また、クランク角センサ３４は基準用としての追い歯を検知してクランクシャフト２１が１回転するごとに１回、基準パルスをＥＣＵ１５に出力し、水温センサ４０はラジエータ（図示せず）と前記エンジン１のウォータジャケット（図示せず）とを循環する冷却水の水温を検出してＥＣＵ１５に出力する。スロットル開度センサ３５はスロットル弁３６のスロットル開度を検出し、吸気圧センサ４１は吸気管４（図１参照）内の絶対圧力を検出してそれぞれＥＣＵ１５に出力する。
【００２２】
前記ＥＣＵ１５は、クランク角センサ３４から出力されたクランクパルス及びカム角センサ３３のカムパルスから吸気カム２４の位相角を算出するとともに、クランクパルスからエンジン回転数Ｎｅを、また、吸気圧力から吸入空気量を求め、エンジン１の運転状態を良好とする制御を実行する。
【００２３】
例えば、エンジン回転数、エンジン負荷、吸入空気量に基づいてインジェクタ３７（図１参照）の燃料噴射時間（燃料噴射量）を制御し、前記ノッキングセンサ３２（図６参照）からの信号に基づいて点火時期を補正する。また、点火時期の補正量に基づいて運転領域がサージ領域に入ったときは前記油圧制御弁２８の制御によって前記遅角室３１に作動油を供給し、前記吸気弁６の位相角を遅角させる。
【００２４】
また、前記ＥＣＵ１５は内部カウンターによる運転開始から停止までの走行時間の積算値に基づく車両の走行時間を積算するとともに、車速センサ（図示せず）による変速機の出力軸（図示せず）の検出回転数に基づく車速と走行時間とに基づいて車両の走行距離を演算する。
【００２５】
そして、走行時間又は走行距離に対する前記ベーン２９の使用回転頻度を求めてこの使用回転頻度、前記走行時間、走行距離などの少なくとも１つに基づいて作動油の劣化度を推定する。もちろん、予め、前記ベーン２９の使用回転頻度、前記走行時間、走行距離などの作動油の劣化度を判定するマップをメモリ（図示せず）に格納し、このマップを実際の使用回転頻度、前記走行時間、走行距離で検索することによって作動油の劣化度を検出してもよい。
【００２６】
図８は請求項１記載の発明に対応する作動油の劣化に対する学習ルーチンを示す。
図示されるように、ＥＣＵ１５は、油温センサ４２（劣化検知手段）によるオイル温（作動油の温度）、車両の走行距離、経過時間（車両の走行時間）、前記ベーン２９の使用回転頻度等の少なくとも１つに基づいて作動油の粘度変化などの作動油の劣化度を検知し（Ｓ１）、続いて、前記油圧制御弁２８の出力デューティ比に作動油の劣化度を反映させるための補正係数（補正値）を乗算して補正量を算出する（Ｓ２）。
次に、オイル交換に対応する比較値と計算による補正量とを比較してオイル劣化状態がオイル交換の劣化状態に達したかどうか、すなわち、オイル交換が必要かどうかを判定する（Ｓ３）。
補正量がオイル交換に該当する比較値以下のときは、ステップＳ４に進んで、算出した補正量となるように前記油圧制御弁２８（図６参照）の出力デューティ比（出力制御値）を補正し、この補正された出力デューティ比で油圧制御弁２８を作動してオイル劣化に応じた補正量を反映する（Ｓ４）。
ステップＳ２で算出した補正量がオイル交換が必要な比較値を超えたときは、オイル交換を促すオイル交換表示器（例えば、警告灯４３）に表示信号を出力し、作動油の交換をユーザー側に告知する（Ｓ５）。
その後、オイル交換の有無を検出する手動又は自動のスイッチ（オイル交換検知手段）４４によりオイル交換が実施されたかどうかを判定し（Ｓ６）、オイル交換が実施されたときは、オイル交換を促すための警告灯４３による警告を解除するとともに、オイル交換直前の補正係数を初期化する（Ｓ７）。
そして、オイル交換直後には初期化された補正係数を用い、油圧制御弁２８の出力デューティ比を補正する。この結果、作動油の劣化度が正しく反映され、ＶＴＣ２７が正常に作動する。
この場合、オイルポンプ、油圧制御弁２８、進角室３０、遅角室３１を含むＶＴＣ２７のならし運転はすでに完了しているので、オイル交換直後の補正係数として車両のならし運転完了時（例えば、１０００ｋｍ走行完了時）の補正係数を用いると、学習時間が短縮され、応答性の高い制御がなされる。
【００２７】
図９は請求項２記載の発明に対応する作動油の劣化に対する学習ルーチンを示す。
図示されるように、まず、ＥＣＵ１５は、油温センサ４２によるオイル温（作動油の温度）、車両の走行距離、経過時間（車両の走行時間）、前記ベーン２９の使用回転頻度等の少なくとも１つに基づいて作動油の粘度変化などの作動油の劣化度を検知し（Ｓ１０）、続いて、作動油の劣化度がオイル交換が必要な劣化度に達したかどうかを検出する（Ｓ１１）。
作動油の劣化度がオイル交換の劣化度に達したかどうかは、作動油の劣化度を反映させるための補正係数（補正値）を算出し、補正係数を乗算して得られた補正量とオイル交換が必要なときの比較値とを比較して判定する。
計算による補正量がオイル交換に対応する比較値と比較して比較値以下のときは、算出した補正量となるように油圧制御弁２８の出力デューティ比（油圧制御値）を補正し、この出力デューティ比で油圧制御弁２８を作動する（Ｓ１２）。
算出された補正係数がオイル交換に対応する比較値を超え、次に、手動又は自動のスイッチ（オイル交換検知手段）４４によりオイル交換が実施されていないことが検知されたときは、警告灯４３等のオイル交換を促すためのオイル交換表示器によってユーザー側に警告し（Ｓ１４）、続いて、作動油が交換されたかどうかを判定する(Ｓ１５)。
オイルが交換されたかどうかはスイッチ４４の切り換えによって検出され、例えば、オンに切り換えられたとき、作動油の交換が検出される。
オイル交換がなされたときは、警告灯４３等オイル交換表示を促すためのオイル交換表示器に解除信号を出力して表示を解除し、前記油圧制御弁２８の出力デューティ比（出力制御値）に対する補正値を初期化して初期状態に戻すとともに、この初期値により前記油圧制御弁２８の出力デューティ比を補正し(Ｓ１６)、油圧制御弁２８に対する学習の結果である補正値を初期状態に戻す（Ｓ１７）。
よって、この実施の形態にあっても作動油の劣化度が正しく反映されるため、前記ＶＴＣ２７の正常な位相角（バルブタイミング）の制御がなされる。もちろん、オイル交換直後の初期値として車両のならし運転完了時（例えば、１０００ｋｍ走行完了時）の補正係数を用いると、学習時間が短縮され、制御の応答性及び信頼性が改善される。
前記補正値を初期化した初期値は吸気カムシャフト１７の位相角だけを調節する場合に限らず、排気カムシャフト１８の位相角だけを調節する場合や、吸気カムシャフト１７及び排気カムシャフト１８の両方の位相角を調節する場合も適用できる。特に、オイル交換直後に、ＶＴＣ２７等の複数の位相角調節手段に対する油圧制御弁２８等の油圧制御手段の制御油圧値の補正値を一斉に初期化して、予め設定された初期値を用いるようにすればエンジン制御の信頼性が大幅に向上する。なお、位相角調節手段にはクランクシャフト２１に対する吸気カムシャフト１７、排気カムシャフト１８の位相角を変更させるものの他、吸気カム２４、排気カム２５のカム山の大きさを変更させるものも含まれる。
このように、前記した各学習制御によれば、オイル交換の必要性を表示する警告灯４３等の劣化表示手段の表示に対応して作動油が交換され、適切な時期にオイル交換がなされることになるので、ユーザー側による無駄なオイル交換が防止されるとともに、ＶＴＣ２７等の位相角調節手段の制御の応答性が低下することも防止できる。さらに、オイル交換直後、前記位相角調節手段に対する前記油圧制御手段の制御油圧値の補正値を初期化し、予め設定された初期値が用いられるので位相角調節手段が正しく作動される。
【００２８】
【発明の効果】
以上、要するに本発明によれば次の如き優れた効果を発揮する。
（１）ユーザー側でオイル交換がされたときでも、位相角制御手段を正しく動作させることができる（請求項１、請求項２）。
（２）さらに、ユーザー側にオイル交換が喚起されるので、無駄な作動油の交換を防止することができる（請求項１、請求項２）。
（３）位相角調節手段を正しく動作することができるとともに、その制御の応答性及び信頼性を可及的に向上することができる（請求項１、請求項２）。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係り、ＶＴＣを備えた車両用４サイクルエンジンのシステム構成図である。
【図２】本発明に係るエンジンの駆動機構および動弁機構を示す解説図である。
【図３】本発明に係るＶＴＣの内部を示す要部詳細断面図である。
【図４】本発明に係るＶＴＣの構造を示し、図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図５】本発明に係る吸気カムシャフトの位相角の調節状態を示す解説図である。
【図６】本発明に係る制御系と検出系を示すブロック図である。
【図７】本発明に係る吸気カム、排気カムの位相角と弁リフトとの関係を示す図である。
【図８】本発明の一実施の形態を示し、請求項１記載の発明に係る作動油の劣化に対する学習ルーチンを示すフローチャート図である。
【図９】本発明の一実施の形態を示し、請求項２記載の発明に係る作動油の劣化に対する学習ルーチンを示すフローチャート図である。
【符号の説明】
１  エンジン
５  排気通路
６  吸気弁
７  排気弁
１５  ＥＣＵ（補正手段）
２４  吸気カム
２５  排気カム
２７  ＶＴＣ（位相角調節手段）
２８  油圧制御弁（油圧制御手段）
２９  ベーン（油圧制御手段）
３０  進角室（油圧制御手段）
３１  遅角室（油圧制御手段）
４２  油温センサ（劣化検知手段）
４４  オイル交換検知手段
４３  警告灯（劣化表示手段）
【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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