(57)【要約】【課題】回転位相を変位させる動作及びロック動作やロック解除動作がスムーズに行われるように従来の弁開閉時期制御を改善する。【解決手段】弁開閉時期調整システムは、内燃機関のクランク軸に対するカム軸の回転位相を変位させる変位機構部と、回転位相の変位範囲内に位置する中間ロック位相で回転位相をロックするロック機構部と、変位機構部とロック機構部とを油圧駆動する油圧制御弁の動作を制御する制御系を有する制御ユニット９とを備えている。制御ユニット９が油圧回路の作動油の劣化度を評価する油劣化度評価部を備え、劣化度に基づいて制御系の時間応答性を変更する。【選択図】図１
2013019354.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のクランク軸に対するカム軸の回転位相を変位させる変位機構部と、前記回転位相の変位範囲内に位置する中間ロック位相で前記回転位相をロックするロック機構部と、前記変位機構部と前記ロック機構部とを油圧駆動する油圧制御弁を含む油圧回路と、前記油圧制御弁の動作を制御する制御系を有する制御ユニットとを含み、
前記制御ユニットが前記油圧回路の作動油の劣化度を評価する油劣化度評価部を備え、前記劣化度に基づいて前記制御系の時間応答性を変更する弁開閉時期調整システム。
【請求項２】
前記制御系が、前記回転位相の実際値をフィードバックして前記回転位相の実際値を前記回転位相の目標値に近づけるフィードバック制御系であり、
前記制御ユニットには、少なくとも前記劣化度を入力パラメータとして前記油圧制御弁に駆動信号を出力する制御系の時間応答性を決定する制御定数を導出するマップが用意されている請求項１に記載の弁開閉時期調整システム。
【請求項３】
前記油劣化度評価部は、前記内燃機関で走行する車両の走行距離に基づいて前記劣化度を算定する請求項１又は２に記載の弁開閉時期調整システム。
【請求項４】
前記油劣化度評価部は、前記内燃機関で走行する車両のオイル交換時からの経過時間に基づいて前記劣化度を算定する請求項１又は３に記載の弁開閉時期調整システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のクランクシャフトと同期して回転する駆動側回転部材に対する従動側回転部材の相対回転位相を制御する弁開閉時期調整システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、駆動側回転部材に対する従動側回転部材の相対回転位相（以下、単に回転位相と称する）を所定の中間回転位相（ロック回転位相またはロック位置）に保持するために、従動側回転部材に形成されたロック凹部とこのロック凹部に対して出退可能なロック体とからなる油圧式のロック機構を備えた弁開閉時期制御装置が知られている。なお、ここでは、ロック体がロック凹部に挿入されることをロックまたはロック動作、ロック体がロック凹部から離脱することをロック解除またはロック解除動作と呼んでいる。このように構成された弁開閉時期制御装置では、ロック要求やロック解除要求が発生した場合、駆動側回転部材に対する従動側回転部材の相対回転位相を変位させる動作及びロック動作やロック解除動作がスムーズに行われるように油圧制御弁を制御する必要がある。
【０００３】
特許文献１には、１つの油圧制御弁で回転位相の変位と、ロックピンの動作の両方を制御する弁開閉時期制御装置が開示されている。この装置では、油圧制御弁への駆動信号（駆動電流）を制御する制御手段が、油圧制御弁に対する制御の制御領域を、複数の制御領域に区分すると共に、少なくとも１つの制御領域における駆動電流制御特性を他の制御領域における駆動電流制御特性と異ならせている。詳しくは、位相変位制御の精度・安定性の確保が要求される制御領域では、駆動電流制御の応答速度（時定数）をオーバーシュート・ハンチング防止可能な範囲内に設定し、一方、高応答化が要求される制御領域では、駆動電流制御の応答速度（時定数）を高応答化している。例えば、ロックピンをロック方向／ロック解除方向に駆動するロックピン制御領域では高応答化し、回転位相を運転条件に応じて設定した目標回転位相に変位制御する制御領域では、精度・安定性が確保できる低応答化する。
この装置では、ロック動作・ロック解除動作制御と回転位相変位制御とで異なる応答速度を設定することでそれぞれの動作が最適に行われることが意図されている。しかしながら、各制御領域、特にロック・ロック解除動作制御領域で所定の応答速度（時定数）に固定化されてしまうため、油圧制御弁を含む油圧回路における作動油の油圧動特性などが変化した場合には、ロック制御の安定性・精度に関して問題が生じる。
【０００４】
特許文献２には、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可能にした位相可変機構と、吸気弁のリフト量を連続的に変更可能にした可変バルブリフト機構とを備えた内燃機関の制御装置が開示されている。この装置では、低負荷側の運転領域と高負荷側の運転領域でモードを分けており、各モードによって、早閉じ動作と遅閉じ動作を分け、吸気弁閉タイミング設定や目標気筒空気量を変化させている。また、モードが移行する際に、気筒空気量を適切に調整し、異常燃焼を確実に防止することができるとともに、ポンプ損失を低減し、機関運転効率を高めることができる。しかしながら、この装置では、低負荷側と高負荷側で運転領域を分けているが、可変バルブの制御動作のおけるモード分けに関する記載がなく、弁開閉時期制御における制御モードの調整に関しては考慮されていない。
【０００５】
特許文献３には、クランクシャフトに対して同期回転する駆動側回転部材と、カムシャフトに対して一体回転する従動側回転部材との相対位相（回転位相）を、可動する仕切りによって容積が相補的に可変する２種類の圧力室のそれぞれに対する作動流体の給排によって変位させる位相変換機構と、前記内燃機関の始動に適した中間ロック位相において前記相対位相を固定可能にするとともにその固定解除を作動流体によって行うロック機構とを備えた弁開閉時期制御装置が開示されている。回転位相変位のための作動油の供給を制御する第１制御弁と、ロック動作のための作動油の供給を制御する第２制御弁とが備えられている。制御ユニットには、エンジンの運転状態に応じた最適の相対位相を格納・記憶しており、別途検出される運転状態（エンジン回転数、冷却水温など）に対して、最適の相対位相が取得できるように構成されている。制御ユニットには、イグニッションキーのＯＮ／ＯＦＦ情報、エンジン油温を検出する油温センサからの情報等も入力されている。この弁開閉時期制御装置は、運転状態に応じて最適な目標相対位相（目標回転位相）を算定する構成となっているが、算定された目標回転位相を実現するために油圧制御弁を駆動するための操作量の演算に関しては詳しく記載されていない。特に、回転位相を変位させる動作及びロック動作やロック解除動作がスムーズを行われるような油圧制御弁の制御に関しては特に考慮されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１‐０５８４４４号公報（段落番号〔０００２−００１１〕〔００４３−００４９〕、図９）
【特許文献２】特開２００９‐２４３３７２号公報（段落番号〔００２９−０１２５〕、図５，１２）
【特許文献３】特開２００９‐０７４３８４号公報（段落番号〔００１２−００４０〕、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記実情に鑑み、本発明の目的は、回転位相を変位させる動作及びロック動作やロック解除動作がスムーズに行われるように従来の弁開閉時期制御を改善することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の弁開閉時期調整システムは、内燃機関のクランク軸に対するカム軸の回転位相を変位させる変位機構部と、前記回転位相の変位範囲内に位置する中間ロック位相で前記回転位相をロックするロック機構部と、前記変位機構部と前記ロック機構部とを油圧駆動する油圧制御弁を含む油圧回路と、前記油圧制御弁の動作を制御する制御系を有する制御ユニットとを含み、前記制御ユニットが前記油圧回路の作動油の劣化度を評価する油劣化度評価部を備え、前記劣化度に基づいて前記制御系の時間応答性を変更するように構成されている。
【０００９】
油圧回路の作動油（単に油またはオイルとも称する）の劣化が進むと、油圧回路、特に油圧制御弁における油圧動特性が変化し、その結果、この油圧制御弁を組み込んだ時間応答性が変化し、回転位相を変位させる動作及びロック動作やロック解除動作の確実性を低下させる。このような問題は、本発明の上記構成によれば、油圧制御弁を含む油圧回路の作動油の劣化度が評価され、その評価された劣化度に基づいて制御系の時間応答性を変更することで解決される。例えば、作動油の粘性が低下すると、油圧制御弁を含む油圧制御系の時間応答性が低下するが、この低下は、油圧制御弁への駆動信号を出力する制御系の時間応答性を相応に高くすることで補償することができる。これにより、環境条件の変化にかかわらず、長期にわたって、回転位相を変位させる動作及びロック動作やロック解除動作の確実性が得られる。
【００１０】
弁開閉時期調整システムの制御系にフィードバック制御系が利用されている場合、本発明による時間応答性の変更は、フィードバック制御系の時間応答性を変更することにより簡単かつ確実に実現する。このため、本発明の好適な実施形態では、前記制御系が、前記回転位相の実際値をフィードバックして前記回転位相の実際値を前記回転位相の目標値に近づけるフィードバック制御系として構成され、前記制御ユニットには、少なくとも前記劣化度を入力パラメータとして前記油圧制御弁に駆動信号を出力する制御系の時間応答性を決定する制御定数を導出するマップが用意されている。このようなマップを予め作成しておくことで、劣化度の変化を補償することができる制御系を簡単に実現できる。また、この制御系の時間応答性を他のパラメータ、例えば目標回転位相にも依存させたい場合には、目標回転位相も入力パラメータして時間応答性を決定する制御定数を導出するマップを作成すればよい。
【００１１】
自動車用内燃機関における作動油の劣化は、その走行距離とオイル交換後の経過時間に依存する。内燃機関(エンジン)にはオイルフィルタが搭載されているため、オイル交換直後から所定距離までは、オイルフィルタが有効に機能し、異物が吸着されるので、オイル劣化はあまりない。ただし、エンジンの熱の影響を受け、酸化や炭化、オイル量低下が生じるため、これらが油劣化の要因となる。さらに、オイルフィルタはオイル中の異物を吸着させるものであり、使用と共に吸着力が低下するため、所定距離以上の走行では二次曲線的にオイル劣化が進む。このことから、走行距離による油劣化曲線は予め予測することができる。
【００１２】
また、行距離と比較してオイル劣化は少ないが、長時間経過するとオイル自体が酸化するので、
走行距離による油劣化曲線も予め予測することができる。
このことから、本発明の好適な実施形態の１つでは、前記油劣化度評価部は、前記内燃機関で走行する車両の走行距離に基づいて前記劣化度を算定するように構成される。また、本発明の好適な実施形態の他の１つでは、前記油劣化度評価部は、前記内燃機関で走行する車両のオイル交換時からの経過時間に基づいて前記劣化度を算定するように構成される。
【００１３】
もちろん、この２つの劣化度の算定方法を組み合わせてもよい。車両の走行距離またはオイル交換時からの経過時間その両方から劣化度を導出し、この導出された劣化度から制御系の時間応答性変更のための変更指令値を導出するマップを予め作成しておけば、簡単な構成にもかかわらず、長期的な作動油の劣化の進行にもかかわらず、回転位相を変位させる動作及びロック動作やロック解除動作の確実性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の弁開閉時期調整システムの基本的な制御の流れを概略的に図解する模式図である。
【図２】弁開閉時期制御装置の全体構成を示す側断面図である。
【図３】図２のIII−III断面図である。
【図４】規制機構及びロック機構の構成を示す分解図である。
【図５】エンジン始動時の規制機構及びロック機構の状態を示す（ａ）平面図と（ｂ）断面図である。
【図６】ロック状態を解除するときの規制機構及びロック機構の状態を示す（ａ）平面図と（ｂ）断面図である。
【図７】規制状態を解除するときの規制機構及びロック機構の状態を示す（ａ）平面図と（ｂ）断面図である。
【図８】規制解除状態及びロック解除状態を保持するときの規制機構及びロック機構の状態を示す（ａ）平面図と（ｂ）断面図である。
【図９】通常運転状態における進角制御時の規制機構及びロック機構の状態を示す（ａ）平面図と（ｂ）断面図である。
【図１０】通常運転状態における規制機構及びロック機構の状態を示す（ａ）平面図と（ｂ）断面図である。
【図１１】ロック動作開始時における規制機構及びロック機構の状態を示す（ａ）平面図と（ｂ）断面図である。
【図１２】規制状態を実現するときの規制機構及びロック機構の状態を示す（ａ）平面図と（ｂ）断面図である。
【図１３】ロック状態における規制機構及びロック機構の状態を示す（ａ）平面図と（ｂ）断面図である。
【図１４】制御ユニットの機能を示す機能ブロック図である。
【図１５】ＶＶＴ機構に対する回転位相制御ルーチンの一例を示すフローチャート図である。
【図１６】始動からロック解除までの回転位相変位行程を図解する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の弁開閉時期調整システムの具体的な実施形態を説明する前に、この発明の概略的な説明を図１の模式図を用いて説明する。このシステムは、制御ユニット９によって制御される弁開閉時期調整機構（以下、ＶＶＴ機構と称する）１を備えている。ＶＶＴ機構１は、後で詳しく説明されるが、内燃機関（エンジンとも表記する）のクランク軸に対するカム軸の回転位相を進角方向または遅角方向に変位させる変位機構部と、前記回転位相の変位範囲内に位置する中間ロック位相で前記回転位相をロックするロック機構部とを備えている。変位機構部とロック機構部とは駆動信号（例えばＰＷＭ信号）によって駆動制御される油圧制御弁（図１では図示されていない）によって動作する。制御ユニット９は、エンジンＥＣＵ１１から与えられた回転位相の制御目標となる基本目標回転位相（図１ではθ0で示されている）に基づいて、油圧制御弁への駆動信号を出力するフィードバック制御系を構築している。
【００１６】
ＶＶＴ機構の油圧動作を制御している油圧制御弁を含む油圧回路で用いられている作動油の油圧動特性によって油圧制御弁のスプールの動き、油圧制御弁から供給される油圧による変位機構部及びロック機構部の動き（回転位相、ロック動作、ロック解除動作）の時間応答性が変動する。油圧動特性に影響を与える因子の１つは、作動油の劣化である。
【００１７】
このため、この発明では、制御ユニット９は、ＶＶＴ機構の油圧動作を制御している油圧制御弁を含む油圧回路で用いられている作動油の劣化度の評価結果に基づいて制御系の時間応答性を変更する。油劣化による油圧動特性の低下、さらにそれによる油圧制御を含む制御系全体の時間応答性の低下を補償する。そのような補償を実現するために、ここでは、劣化度に基づいて低下する時間応答性を補償できる時間応答性を選択し、その時間応答性に基づいてフィードバック制御系の時間応答性を規定する制御係数（図ではＫで示されている）、例えば時定数が変更される。
【００１８】
なお、油圧動特性に影響を与えるような油劣化の要因は、車両の走行距離またはオイル交換時からの経過時間であるので、そのような情報は、図１ではセンサＥＣＵ１２から特性情報（図では「特」で示されている）として得られるとしている。また、油劣化以外で油圧動特性に影響を与えるものとして、油温（図ではＴで示されている）やエンジン回転数も同時に考慮する場合、これらの値も特性情報に含ませて、時間応答性変更の要因として用いられる。エンジン回転数は、エンジン制御のために常時検出されており、これに関連している油圧ポンプの回転数は油圧に関連するので、特性情報としての価値がある。もし、油圧センサ等で油圧が検出されている場合は、エンジン回転数：Ｎeに代えて油圧を用いることができる。
【００１９】
また、図1の発明概略図では、オプション的に、基本目標回転数（図ではθ0で示されている）も、特性情報に基づいて決定された時間応答性に基づいて補正されている。この補正された基本目標回転数が目標回転数（図ではθで示されている）としてフィードバック制御の目標値となる。
【００２０】
なお、上述した特性情報から時間応答性を決定する際には、入力パラメータとしての特性情報に基づいて、図１で模式的に示されているように、種々の用意された時間応答性から選択されるような、マップを予め作成しておくと好都合である。
【００２１】
フィードバック系自体は、よく知られた構成であり、ＶＶＴ機構１における回転位相の測定値（回転位相の実際値）である実角度（図ではθrで示されている）と、目標値である目標角度（図ではθで示されている）の差である偏差（図ではΔθで示されている）に基づいて、操作量：Ｓを演算する。さらに、演算された操作量から駆動信号：Ｄが生成され、油圧制御弁に出力される。
【００２２】
本発明に係る実施形態について図２から図１３に基づいて説明する。まずは、図２及び図３に基づいて、ＶＶＴ機構１の全体構成について説明する。
【００２３】
（全体構成）
弁開閉時期制御機構（以下単にＶＶＴ機構と称する）１は、エンジンのクランクシャフトに対して同期回転する駆動側回転部材としての外部ロータ２と、外部ロータ２に対して同軸上に配置され、カムシャフト１９と同期回転する従動側回転部材としての内部ロータ３とを備えている。
【００２４】
外部ロータ２は、カムシャフト１９が接続される側に取り付けられるリアプレート２１と、カムシャフト１９が接続される側とは反対側に取り付けられるフロントプレート２２と、リアプレート２１とフロントプレート２２とで挟まれるハウジング２３から構成される。外部ロータ２に内装される内部ロータ３は、カムシャフト１９の先端部に一体的に組み付けられ、外部ロータ２に対して一定の範囲内で相対回転が可能である。
【００２５】
クランクシャフトが回転駆動すると、動力伝達部材１０を介してリアプレート２１のスプロケット部２１ａにその回転駆動力が伝達され、外部ロータ２が図３に示すＳ方向に回転駆動する。外部ロータ２の回転駆動に伴い、内部ロータ３がＲＤ方向に回転駆動してカムシャフト１９が回転する。
【００２６】
外部ロータ２のハウジング２３には、径内方向に突出する複数個の突出部２４を周方向に沿って互いに離間させて形成してある。この突出部２４と内部ロータ３とにより油圧室４が形成される。本実施形態においては、油圧室４を３箇所に設けてあるが、これに限られるものではない。
【００２７】
各油圧室４は、内部ロータ３の一部をなす仕切部３１又は内部ロータ３に取り付けられるベーン３２によって、進角室４１と遅角室４２とに二分されている。仕切部３１に形成された規制部材収容部５１とロック部材収容部６１には、それぞれ規制部材５とロック部材（ロックピンとも称する）６が収容され、規制機構５０及びロック機構部６０を構成している。なお本発明では、進角方向及び遅角方向の回転変位を行う機構全般を変位機構部とも呼んでいる。この変位機構部に規制機構５０も含まれている。これらの構成については後述する。
【００２８】
内部ロータ３に形成された進角通路４３は、進角室４１に連通している。同様に、内部ロータ３に形成された遅角通路４４は、遅角室４２に連通している。進角通路４３及び遅角通路４４は、油圧回路７を介して、進角室４１及び遅角室４２に作動油を供給又は排出して、変位機構部の主要素である仕切部３１又はベーン３２に油圧を作用させる。このようにして、外部ロータ２に対する内部ロータ３の相対回転位相を、図３の進角方向Ｄ１又は遅角方向Ｄ２へ変位させ、或いは、任意の位相に保持する。なお、作動油としてはエンジンオイルが用いられるのが一般的である。
【００２９】
外部ロータ２と内部ロータ３とが相対回転移動可能な一定の範囲は、油圧室４の内部で仕切部３１又はベーン３２が変位可能な範囲に対応する。進角室４１の容積が最大となるのが最進角位相であり、遅角室４２の容積が最大となるのが最遅角位相である。すなわち、相対回転位相は最進角位相と最遅角位相との間で変位可能である。
【００３０】
内部ロータ３とフロントプレート２２とに亘ってトーションスプリング８を設けてある。内部ロータ３及び外部ロータ２は、トーションスプリング８により、相対回転位相が進角方向Ｄ１に変位するよう付勢されている。
【００３１】
次に、油圧回路７の構成について説明する。油圧回路７は、エンジンにより駆動されて作動油の供給を行う油圧ポンプ７１と、進角通路４３及び遅角通路４４に対する作動油の供給及び排出を制御するソレノイド式油圧制御弁７２と、油圧ポンプ７１からの作動油を昇圧する昇圧機構７３、作動油を貯留するタンク７４とを備えている。
【００３２】
油圧制御弁７２は、制御ユニット９から出力される駆動信号に基づいて作動する。油圧制御弁７２は、進角通路４３への作動油の供給を許可し、遅角通路４４からの作動油の排出を許可して進角制御を行う第１の位置７２ａと、進角通路４３及び遅角通路４４への作動油の給排を禁止して位相保持制御を行う第２の位置７２ｂと、進角通路４３からの作動油の排出を許可し、遅角通路４４への作動油の供給を許可して遅角制御を行う第３の位置７２ｃとを備えている。油圧制御弁７２は、制御ユニット９から駆動信号に基づいて動作する。本実施形態の油圧制御弁７２は、制御ユニット９からからの駆動信号のない状態においては、第１の位置７２ａで進角制御を行うよう構成されている。
【００３３】
（規制機構）
相対回転位相を最遅角位相から中間ロック位相までの範囲（以下、「規制範囲Ｌr」と称する）に規制する規制機構５０の構成について、図４に基づき説明する。中間ロック位相とは、後述のロック機構部６０によってロックされるときの相対回転位相を指す。
【００３４】
規制機構５０は、主に段付き円筒形の規制部材５と、規制部材５を収容する規制部材収容部５１と、規制部材５が突入可能となるようリアプレート２１の表面に形成された長孔形状の規制凹部５２とから構成される。
【００３５】
規制部材５は、径が異なる円筒を４段積み重ねた形状である。この４段の円筒をリアプレート２１の側から順に、第１段部５ａ、第２段部５ｂ、第３段部５ｃ及び第４段部５ｄと称する。第２段部５ｂは第１段部５ａよりも径が小さくなるよう構成され、それよりフロントプレート２２の側では、第２段部５ｂ、第３段部５ｃ、第４段部５ｄと順に径が大きくなるように構成されている。なお、第３段部５ｃは、第１油圧室５５の容積を小さくして、第１油圧室５５に作動油が供給されたときの規制部材５の動作性を向上させるために設けてある。
【００３６】
第１段部５ａは規制凹部５２に突入可能に形成され、第１段部５ａが規制凹部５２に突入しているときは、相対回転位相が規制範囲Ｌr内に規制される。第４段部５ｄには円筒形の凹部５ｆが形成され、スプリング５３が収容される。また、規制部材５が付勢方向に移動するときの作動油の抵抗を緩和し、動作性を向上させるため、規制部材５の中心部には貫通孔５ｇが形成されている。
【００３７】
規制部材５とフロントプレート２２との間には栓部材５４を設け、この栓部材５４と凹部５ｆの底面との間にスプリング５３が取り付けられる。栓部材５４に形成した切欠部５４ａは、規制部材５がフロントプレート２２の側に移動する際に、作動油を不図示の排出流路によりＶＶＴ機構１の外部に排出可能とし、規制部材５の動作性の向上に寄与する。
【００３８】
規制部材収容部５１は、カムシャフト１９の回転軸芯（以下、「回転軸芯」と称する）の方向に沿って内部ロータ３に形成され、フロントプレート２２の側からリアプレート２１の側に亘って内部ロータ３を貫通している。規制部材収容部５１は、例えば径が異なる円筒状の空間を２段積み重ねた形状であって、規制部材５がその内部で移動可能なように形成してある。
【００３９】
規制凹部５２は、回転軸芯を中心とした円弧状であって、その径方向における位置は後述のロック凹部６２とはわずかに異なるよう形成してある。規制凹部５２は、規制部材５が第１端部５２ａと当接状態にあるときに、相対回転位相が中間ロック位相となるように、規制部材５が第２端部５２ｂと当接状態にあるときには、相対回転位相が最遅角位相となるように構成されている。すなわち、規制凹部５２は規制範囲Ｌrに対応している。
【００４０】
規制部材５は、規制部材収容部５１に収容されると共に、スプリング５３によってリアプレート２１の側に常時付勢されている。規制部材５の第１段部５ａが規制凹部５２に突入すると、相対回転位相が規制範囲Ｌr内に規制され、「規制状態」が作り出される。スプリング５３による付勢力に抗して、第１段部５ａが規制凹部５２から退出すると、規制状態が解除され、「規制解除状態」となる。
【００４１】
規制部材５を規制部材収容部５１に収容すると、規制部材５と規制部材収容部５１とによって第１油圧室５５が形成される。第１油圧室５５に作動油が供給され、油圧が第１受圧面５ｅに作用すると、規制部材５がスプリング５３の付勢力に抗してフロントプレート
２２の側に移動し、規制解除状態となる。第１油圧室５５に作動油を給排する流路の構成については後述する。
【００４２】
（ロック機構部）
相対回転位相を中間ロック位相にロックするロック機構部６０の構成について、図４に基づき説明する。ロック機構部６０は、主に段付き円筒形のロック部材６と、ロック部材６を収容するロック部材収容部６１と、ロック部材６が突入可能となるようリアプレート２１の表面に形成された円孔形状のロック凹部６２とから構成される。
【００４３】
ロック部材６は、例えば径が異なる円筒を３段積み重ねた形状である。この３段の円筒をリアプレート２１の側から順に、第１段部６ａ、第２段部６ｂ及び第３段部６ｃと称する。第１段部６ａ、第２段部６ｂ、第３段部６ｃと順に径が大きくなるように構成されている。
【００４４】
第１段部６ａはロック凹部６２に突入可能に形成され、第１段部６ａがロック凹部６２に突入している状態のときは、相対回転位相が中間ロック位相にロックされる。第３段部６ｃから第２段部６ｂの一部に亘って、円筒形の凹部６ｆが形成され、スプリング６３が収容される。また、ロック部材６が付勢方向に移動するときの作動油の抵抗を緩和し、動作性を向上させるため、ロック部材６の中心部には貫通孔６ｇが形成されている。
【００４５】
ロック部材６とフロントプレート２２との間には栓部材６４を設け、この栓部材６４と凹部６ｆの底面との間にスプリング６３が取り付けられる。栓部材６４に形成した切欠部６４ａは、ロック部材６がフロントプレート２２の側に移動する際に、作動油を不図示の排出流路によりＶＶＴ機構１の外部に排出可能とし、ロック部材６の動作性の向上に寄与する。
【００４６】
ロック部材収容部６１は、回転軸芯の方向に沿って内部ロータ３に形成され、フロントプレート２２の側からリアプレート２１の側に亘って内部ロータ３を貫通している。ロック部材収容部６１は、径が異なる円筒状の空間を３段積み重ねた形状であって、ロック部材６がその内部で移動可能なように形成してある。
【００４７】
ロック部材６は、ロック部材収容部６１に収容されると共に、スプリング６３によってリアプレート２１の側に常時付勢されている。ロック部材６の第１段部６ａがロック凹部６２に突入すると、相対回転位相が中間ロック位相にロックされ、「ロック状態」が作り出される。スプリング６３による付勢力に抗して、第１段部６ａがロック凹部６２から退出すると、ロック状態が解除され、「ロック解除状態」となる。
【００４８】
ロック部材６をロック部材収容部６１に収容すると、ロック部材６とロック部材収容部６１によって第２油圧室６５及び第３油圧室６６が形成される。第２油圧室６５に作動油が供給され、油圧が第２受圧面６ｄに作用すると、ロック部材６がスプリング６３の付勢力に抗してフロントプレート２２の側に移動し、ロック解除状態となる。また、第３油圧室６６に作動油が供給され、油圧が第３受圧面６ｅに作用すると、ロック部材６のロック解除状態が保持される。第２油圧室６５及び第３油圧室６６に作動油を給排する流路の構成については後述する。
【００４９】
次に、規制解除流路、ドレン流路、ロック解除流路及び連通流路について、図４と図５に基づき説明する。
【００５０】
（規制解除流路）
規制解除状態を実現するための規制解除流路は、規制時連通路８２と解除時連通路８３
とを備えている。規制時連通路８２は、後述するリアプレート通路８４、第１貫通路８５ａ及び供給路８５ｃからなり、規制状態を解除するために第１油圧室５５に作動油を供給する流路である。また、解除時連通路８３は、規制部材５が規制凹部５２から退出しているときに、規制解除状態を保持するために第１油圧室５５に作動油を供給する流路である。
【００５１】
リアプレート通路８４は、リアプレート２１の内部ロータ３の側の表面に形成された溝状の通路であり、進角室４１と連通している。リアプレート通路８４は、規制部材５が規制範囲Ｌr内における所定の進角側の範囲（以下、「規制解除可能範囲Ｌt」と称する）内にあるときにのみ、ロータ通路８５の一部をなす第１貫通路８５ａと連通可能なように構成されている。なお、規制解除可能範囲Ｌt内に規制部材５があるとは、第１段部５ａが完全に規制解除可能範囲Ｌtの領域に位置していることをいう。
【００５２】
ロータ通路８５は、内部ロータ３に形成される通路であり、第１貫通路８５ａ、第２貫通路８５ｂ、供給路８５ｃ及び排出路８５ｄからなる。第１貫通路８５ａ及び第２貫通路８５ｂは、内部ロータ３の径方向外側の側面に、回転軸芯の方向に沿って連続的に直線をなすように形成される。第１貫通路８５ａのリアプレート２１の側の端部は、規制部材５が規制解除可能範囲Ｌt内にあるときに、リアプレート通路８４と連通するよう構成されている。また、第２貫通路８５ｂのフロントプレート２２の側の端部は、排出路８５ｄと接続している。供給路８５ｃは、第１貫通路８５ａと第２貫通路８５ｂの境界部から分岐し、第１油圧室５５に連通している。排出路８５ｄは内部ロータ３のフロントプレート２２の側の表面に平面視でＬ字状に形成されており、規制部材５が規制解除可能範囲Ｌtよりも進角側の所定の範囲にあるときにのみ、後述の排出孔８７と連通するよう構成されている。
【００５３】
上述のように、規制時連通路８２は、リアプレート通路８４、第１貫通路８５ａ及び供給路８５ｃからなる。したがって、規制部材５が規制解除可能範囲Ｌt内にあるときに、リアプレート通路８４と第１貫通路８５ａとが連通することにより、規制時連通路８２は第１油圧室５５に連通して作動油を供給し、第１受圧面５ｅに油圧を作用させて規制状態を解除する。
【００５４】
解除時連通路８３は、内部ロータ３内に形成された管状の通路であり、進角室４１と連通している。解除時連通路８３は、規制部材５が規制凹部５２から退出して規制解除状態となっているときに、第１油圧室５５に連通して進角室４１から作動油を供給し、第１受圧面５ｅに油圧を作用させて規制解除状態を保持する。
【００５５】
なお、規制部材５がスプリング５３の付勢力に抗してフロントプレート２２の側に移動するとき、解除時連通路８３が第１油圧室５５と連通するタイミングで、供給路８５ｃが第１段部５ａによって第１油圧室５５との連通を断たれるように構成してある。すなわち、第１油圧室５５に作動油を供給する通路は、規制時連通路８２或いは解除時連通路８３の何れかとなるよう択一的に構成されている。この構成により、第１油圧室５５から作動油を排出したい場合に、第１油圧室５５から供給路８５ｃ（後述のドレン油路８６の一部）を介して作動油を排出しつつ、解除時連通路８３からの作動油の供給を断つことができる。
ただし厳密には、規制時連通路８２と解除時連通路８３との切換時においては、規制時連通路８２及び解除時連通路８３の何れからも作動油が第１油圧室５５に供給されるように構成してある。これは、規制時連通路８２と解除時連通路８３との切換時に何れの連通路も第１油圧室５５に接続されない状況が生じると、第１油圧室５５が一時的に密閉状態となり、規制部材５の規制・解除動作の円滑性が損なわれてしまうのを防止するためである。
【００５６】
（ドレン流路）
ドレン流路８６は、規制部材５が規制凹部５２に突入するときに、規制部材５の移動抵抗となる第１油圧室５５内の作動油を速やかに排出するための流路である。ドレン流路８６は、供給路８５ｃ、第２貫通路８５ｂ、排出路８５ｄ及び排出孔８７からなる。排出孔８７は、フロントプレート２２を回転軸芯の方向に貫通するよう形成されている。
【００５７】
ドレン流路８６は、規制部材５が規制解除可能範囲Ｌtよりも進角側の所定の範囲にあるときにのみ連通し、規制部材５が規制解除可能範囲Ｌt内にあるときには連通しないように構成してある。この構成により、リアプレート通路８４と第１貫通路８５ａが連通しているときに、進角室４１から供給された作動油が、そのままドレン流路８６を経由して排出されるのを防止する。
【００５８】
（ロック解除流路）
ロック解除流路８８は、内部ロータ３内に形成された管状の通路であり、遅角室４２と連通している。ロック解除流路８８は、第２油圧室６５に遅角室４２から作動油を供給して、第２受圧面６ｄに油圧を作用させ、ロック部材６をロック凹部６２から退出させるための流路である。
【００５９】
（連通流路）
連通流路８９は、内部ロータ３内に形成された管状の通路であり、規制解除状態かつロック部材６がフロントプレート２２の側にある程度移動した状態で、第１油圧室５５と第３油圧室６６とを連通するように構成されている。解除時連通路８３、第１油圧室５５、連通流路８９及び第３油圧室６６が連通すると、進角室４１から第１油圧室５５に供給された作動油が第３油圧室６６にも供給されるため、規制解除状態とロック解除状態を保持することができる。
【００６０】
（ロック解除時及び規制解除時の動作）
以上説明した規制機構５０、ロック機構部６０及び各流路を用いて、ロック状態を解除する手順について、図５〜図８に基づき説明する。
【００６１】
エンジン始動時の状態を図５に示す。エンジン始動時には、油圧制御弁７２が第１の位置７２ａにあるため進角制御を行う。しかし、規制部材５は規制解除可能範囲Ｌtの範囲外にあるため、規制時連通路８２からは第１油圧室５５に作動油が供給されない。また、解除時連通路８３も第１油圧室５５と連通していないため、第１油圧室５５に作動油が供給されない。よって、ロック状態が維持される。
【００６２】
エンジン始動後、まずロック状態を解除するために、遅角制御に切り換えたときの状態を図６に示す。このとき、ロック解除流路８８を介して遅角室４２から第２油圧室６５に作動油が供給され、ロック部材６がロック凹部６２から退出してロック状態が解除される。ロック状態が解除されると、規制部材５は規制凹部５２内で遅角方向に移動する。
【００６３】
図示しない位相センサが、規制部材６が規制解除可能範囲Ｌt内に位置する相対回転位相となったことを検知すると、ＥＣＵ７３は進角制御に切り換える。このときの状態を図７に示す。リアプレート通路８４と第１貫通路８５ａとが連通しているため、規制時連通路８２から第１油圧室５５に作動油が供給される。すると、規制部材５は規制凹部５２から退出し、規制状態が解除される。
【００６４】
進角制御によって、規制解除状態及びロック解除状態を保持しているときの状態を図８に示す。このとき、第１油圧室５５と第３油圧室６６とは連通流路８９により連通するから、進角室４１から第１油圧室５５に供給される作動油は、第３油圧室にも供給されることになる。その結果、規制解除状態及びロック解除状態が保持される。
【００６５】
（通常運転状態における動作）
次に、上述の手順により規制解除状態及びロック解除状態が実現され、通常の運転状態となったときの動作について、図９及び図１０に基づき説明する。
【００６６】
通常の運転状態において、進角制御を行ったときの状態を図９に示す。進角制御のときには上述のとおり、進角室４１、解除時連通路８３、第１油圧室５５、連通流路８９及び第３油圧室６６が連通するから、規制解除状態及びロック解除状態が保持された状態で進角作動する。
【００６７】
通常の運転状態において、遅角制御を行ったときの状態を図１０に示す。このとき、遅角室４２から第２油圧室６５に作動油が供給されるので、ロック解除状態が保持される。一方、第１油圧室５５には作動油が供給されないので、規制部材５はスプリング５３によって付勢され、リアプレート２１と当接する。しかし、規制部材５はリアプレート２１の表面上を滑動するので、運転に支障をきたすことはない。また、規制凹部５２とロック凹部６２は径方向にずらした位置に形成しているため、規制部材５がロック凹部６２に突入することはない。
【００６８】
（規制時及びロック時の動作）
最後に、まず規制状態とした後、ロック状態とする手順について、図１１〜図１３に基づき説明する。
【００６９】
進角制御により、排出路８５ｄと排出孔８７とが連通して、ドレン流路８６が機能する位置するまで位相回転させた状態を図１１に示す。このとき、進角室４１から第１油圧室５５及び第３油圧室６６に作動油が供給されるため、規制解除状態及びロック解除状態を保持している。ドレン流路８６が連通しているため、次の手順において規制部材５を規制凹部５２に突入させるときに、第１油圧室５５から作動油を排出し、速やかに規制状態とすることができる。
【００７０】
遅角制御に切り換えて、規制状態が実現した状態を図１２に示す。規制部材５が規制凹部５２に突入してからも遅角制御を維持すると、規制部材５が規制解除可能範囲Ｌt内に位置して、次に進角制御に切り換えたとき、規制状態が解除されてしまう。このため、規制状態となった後は、規制部材５が規制解除可能範囲Ｌt内に位置して、リアプレート通路８４と第１貫通路８５ａとが連通する前に進角制御に切り換える必要がある。
【００７１】
規制部材５が規制解除可能範囲Ｌtに入る前に、進角制御に切り換えると、第１油圧室５５には作動油が供給されないので、規制部材５は規制凹部５２から退出せずに進角作動する。その結果、規制部材５が規制凹部５２の第１端部５２ａに当接する。このとき、連通流路８９への作動油供給が断たれているので、ロック部材６はスプリング６３によって付勢され、ロック凹部６２に突入し、図１３に示したロック状態が実現される。
【００７２】
上述したように構成されたＶＶＴ機構１の変位機構部とロック機構部とを、エンジンＥＣＵ１１からの動作指令に基づいて制御する制御ユニット９を、図１４に示された機能ブロック図を用いて説明する。この実施形態では、エンジンＥＣＵ１１からの動作指令には、基本目標回転位相である基本目標角度（図ではθ0で示されている）及びその動作行程におけるロック動作またはロック解除動作の有無情報（図ではＲonまたはＲoffで示されている）が含まれているとする。ロック動作またはロック解除動作の有無情報は、基本目標角度から、制御ユニット９側で判定してもよい。
【００７３】
制御ユニット９は、データ入出力部９１、油劣化度評価部９２、補正マップ９５、目標補正部９５、フィードバック制御部９６を含んでいる。データ入出力部９１は、エンジンＥＣＵ１１から送られてくる基本目標角度やその他の図示されていないＥＣＵ等からデータを受け取り、要求している制御ユニット９内の各機能部に転送する。エンジンＥＣＵ１１からの基本目標角度：θ0からロック動作またはロック解除動作の有無情報：Ｒon,Ｒoffが読み取られるとともに、基本目標角度：θ0自体は目標補正部９５に転送する。
【００７４】
油劣化度評価部９２は、走行距離またはオイル交換後経過時間あるいはその両方から油劣化度を導出する機能を有する。つまり、劣化度（図ではＺで示されている）は以下の関数またはマップによって導出される。
Ｚ＝Ｂ（走行距離and/orオイル交換後経過時間）
走行距離またはオイル交換後経過時間はセンサＥＣＵ１２から走行情報として受け取ることができるが、この実施形態では、走行情報として走行距離だけを受け取り、劣化度は劣化度−走行距離曲線から算定されるように構成されている。
なお、制御系の時間応答性に影響を与える油圧回路７における油圧動特性は、油粘性や油圧によっても影響される。従って、油劣化度評価部９２が、油粘性や油圧に関する情報に基づいて時間応答性を変更する付加指令を出力する機能を有することも好都合である。その際、油粘性は油温に依存するため、ここでは油粘性を測定する代わりに油温を用いることや、油圧を測定する代わりに油圧に関係するオイルポンプ７１の回転数と連係しているエンジン回転数を用いることも可能である。この付加指令は劣化度に統合してフィードバック制御部９６に与えることができる
【００７５】
目標補正部９５は、データ入出力部９１から受けと取った、基本目標角度とロック動作またはロック解除動作の有無情報とを入力パラメータとして補正マップ９４を用いて、運転状態や車両特性に最適な制御量を実現するための目標角度（図ではθで示されている）を導出して、フィードバック制御部９６に出力する。
【００７６】
フィードバック制御部９６は、偏差算出部９６１、操作量算定部９６２、制御定数算定部９６３、駆動制御部９６４を含んでいる。偏差算出部９６１は、目標補正部９５から送られてきた目標角度と制御量である実角度との差から偏差を算出する。操作量算定部９６２は偏差を入力として操作量(図ではＳで示されている)を出力する制御器として機能するもので、一般にはＰＩＤ制御器として構成されるが、他の形式の制御器を採用してもよい。制御定数算定部９６３は操作量算定部９６２における時間応答性、この実施形態ではこのフィードバック制御部９６の時定数を設定する。この時定数の算定には、油劣化度評価部９２から与えられる劣化度に基づいて適切な時定数が導出される。駆動制御部９６４は、操作量算定部９６２から出力された操作量に基づいて、ＶＶＴ機構１の油圧制御弁７２のソレノイドを駆動する駆動信号（この実施形態ではＰＷＭ信号）を生成して出力する。
【００７７】
上述したように構成された、本発明に係る弁開閉時期調整システムの実施形態における、ＶＶＴ機構１に対する回転位相制御ルーチンを図１５のフローチャートを用いて説明する。
【００７８】
まず、この制御系への入力パラメータとして、エンジン回転数：Ｎe、スロットル開度：Ｔh、実角度：θr、油温：Ｔ、エンジン情報：Ｅが読み込まれる（＃５０）。ここでのエンジン情報：Ｅには、エンジン始動時、エンジン停止時、アイドリングストップ時など種々の運転状態を示すデータが含まれている。読み込まれた入力パラメータから、必要とされる弁開閉タイミングであるＶＶＴ機構１の回転位相である基本目標角度：θ0が導出される（＃５２）。基本目標角度：θ0の導出には、予め設定されたマップ：Ｍａｐ（Ｎe,Ｔ,Ｔh）が用いられる。
θ0＝Ｍａｐ（Ｎe,Ｔ,Ｔh）
この基本目標角度：θ0の導出は、エンジンＥＣＵ１１で行われて、制御ユニット９に転送されてもよいし、制御ユニット９で導出してもよい。
【００７９】
基本目標角度：θ0、実角度：θr、エンジン情報：Ｅからロック機構部におけるロックピン６のロック動作またはロック解除動作を表すロック・ロック解除フラグ：ＦＦの設定を決定関数：Ｆを用いて決定する（＃５４）。
ＲＦ＝Ｆ（θ0,θr,Ｅ）
次に、目標補正部９５が目標角度導出関数またはマップ：Ｇを用いて目標角度：θを算出する（＃５６）。
θ＝Ｇ（θ0,ＲＦ）
同時に、油劣化度評価部９２が走行距離から作動油の劣化度を算定する（＃５８）。
Ｚ＝Ｂ（走行距離）
次いで、偏差算出部９６１が目標角度：θと実角度：θrの差分である偏差：Δθを算出する（＃６０）。
Δθ＝θr−θ
さらに、制御定数算定部９６３が油劣化度評価部９２から与えられた劣化度：Ｚ、必要に応じて付加的に用いられるエンジン回転数Ｎeや油温：Ｔなどを入力パラメータとし、マップ：Ｍａｐ2を用いて制御定数（ここでは時定数）：Ｋを導出する（＃６４）。
Ｋ＝Ｍａｐ2（Ｚ,Ｎe,Ｔ）
新たに導出された制御定数：Ｋによって再設定された操作量算定部９６２を通じて操作量：Ｓが演算される（＃６６）。
Ｓ＝Ｈ（Δθ,Ｋ）
演算出力された操作量：Ｓは駆動制御部９６４によってＰＷＭ信号である駆動信号：Ｄが生成される（＃６８）。
Ｄ＝ＰＷＭ（Ｓ）
生成された駆動信号：Ｄは、油圧制御弁７２に送られ、ＶＶＴ機構１の変位機構部とロック機構部とが制御される。
【００８０】
このような回転位相制御ルーチンを繰り返すことで、回転位相変位の特定行程が実現するが、その一例（始動からロック解除まで）を図１６の模式図を用いて説明する。
図示されていないがこの行程の出発点は、運転停止時であり、規制ピン５とロックピン６のそれぞれが規制凹部５２とロック凹部６２に突入している。
【００８１】
ステップ（１）
図示されていないが、始動時には、一旦進角室４１に油圧がかけられた後、遅角制御のために遅角室４２に作動油が供給される。その際、遅角室４２に供給された作動油がロック凹部６２に進入して、ロックピン６を押し上げる。
ステップ（２）
ロックピン６がロック凹部６２から持ち上げられると遅角室４２にかけられた油圧により回転位相が遅角方向に変位する。
ステップ（３）
所定の回転位相まで変位すると、遅角室４２への作動油の供給が停止され、次いで進角制御のために進角室４１に作動油が供給される。進角室４１に供給された作動油が規制ピン５を規制凹部５２から持ち上げるためと、ロックピン６の持ち上げ（ロック解除）を保持するためにも利用される。
ステップ（４）
規制ピン５が規制凹部５２から持ち上げられると進角室４１にかけられた油圧により回転位相が進角方向に変位する。
ステップ（５）
さらに、回転位相の進角方向への変位が、ロックピン６の持ち上げ（ロック解除）が保持されているので、ロック位置を越えてさらに進む。これにより、加速に適した進角位置まで変位が続行する。
【００８２】
〔別実施の形態〕
（１）上述した実施形態では、制御ユニット７の機能を分かりやすく説明するため、その構成を機能別にブロック化しているが、この機能ブロックは説明目的であり、本発明がこのように区画された機能ブロックに限定されるわけではない。例えば、時定数の算定をフィードバック制御部９６の外部で行ってもよい。また制御ユニット７自体をエンジンＥＣＵ１１内に構築してもよい。逆に、制御ユニット７の機能を第２の制御ユニットとの間で分割してもよい。
（２）制御ユニット７に導入されている種々の関数やマップは、便宜上使用された語句であり、入力パラメータに基づいて出力する演算器、テーブル、ニューラルネットワーク、データベースなど、種々の形態を含むものである。
（３）時間応答性の変更のために制御系の時定数を変更する以外に、制御系に遅れ回路を導入することや操作量をなまらすようなフィルタを導入することも可能である。
（４）ここで用いられている油圧という言葉は、流体圧を意味しており、ここでの作動油は、本発明の枠内において種々の圧力を伝達する流体に置き換え可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明は、内燃機関のクランク軸に対するカム軸の回転位相を変位させる変位機構部と、前記回転位相の変位範囲内に位置する中間ロック位相で前記回転位相をロックするロック機構部と、前記変位機構部と前記ロック機構部とを油圧駆動する油圧制御弁を含む油圧回路と、前記油圧制御弁の動作を制御する制御系を有する制御ユニットを備えた弁開閉時期調整システムに利用することができる。
【符号の説明】
【００８４】
１：ＶＶＴ機構
３１：仕切部（変位機構部）
３２：ベーン（変位機構部）
４１：進角室
４２：遅角室
５：規制ピン
５２：規制凹部
６０：ロック機構部
６：ロック部材（ロックピン）
６２：ロック凹部
７：油圧回路
７１：油圧ポンプ
７２：油圧制御弁
９：制御ユニット
９２：油劣化度評価部
９５：目標補正部
９６：フィードバック制御部
９６１：偏差算出部
９６２：操作量算定部
９６３：制御定数算定部
９６４：駆動制御部
【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】
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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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【図１６】
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