(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に放射状に形成された仕切壁を有するハウジングと、
前記仕切壁によりハウジング内に形成される区画を、進角油圧室と遅角油圧室とに区分する放射状ベーンを有し、前記ハウジング内部に回動可能に配置されたベーン体と、
前記進角油圧室と遅角油圧室とに供給する作動油圧力を制御する油圧制御装置とを備え、
前記ハウジングを内燃機関のカムシャフトとクランクシャフトとのうち一方に連結し、前記ベーン体を前記カムシャフトとクランクシャフトとのうち他方に連結し、前記進角油圧室に作動油を供給することにより前記内燃機関バルブタイミングが進角する方向に、前記遅角油圧室内に作動油を供給することにより前記内燃機関バルブタイミングが遅角する方向に、それぞれ前記ハウジングと前記ベーン体とを相対的に回動させる内燃機関のバルブタイミング制御装置であって、
前記作動油温度が予め定めた温度以下のときに前記ベーン体を前記ハウジングに対して、バルブタイミング最進角位置と最遅角位置との中間位置に係止する中間係止手段を備えた内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【請求項２】
前記ベーン体は内燃機関の吸気カムシャフトに連結されており、前記油圧室内の作動油圧力が予め定めた圧力より低いときに、前記ベーン体を前記ハウジングに対して、吸気バルブタイミングの最遅角位置近傍に係止する最遅角係止手段を備えた、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】
前記中間係止手段は、前記ハウジングとベーン体とのうちの一方に形成された係合孔と、前記ハウジングとベーン体とのうちの他方に前記係合孔と係合可能に形成された係合部材とを備え、前記係合孔に前記係合部材を係合させることにより前記ベーン体を前記ハウジングに係止する請求項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】
前記係合孔は、前記ハウジングと前記ベーン体とが相対的に回動したときの前記係合部材の移動軌跡に沿った形状の長孔に形成され、該長孔の一方の端部は前記中間位置における前記係合部材位置と対応する位置に、他方の端部はバルブタイミング最遅角位置における前記係合部材位置と対応する位置に、それぞれ配置され、前記油圧制御装置は前記作動油温度が所定温度より低いときに前記進角油圧室に予め定めた圧力の作動油を供給する請求項３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】
前記中間係止手段は、機関停止動作中若しくは機関停止後に前記ベーン体を前記ハウジングに係止する請求項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６】
更に、機関停止時に前記ハウジングとベーン体との相対回動範囲を前記中間位置から前記中間位置よりバルブタイミング進角側の予め定めた位置までの範囲に制限する制限手段を備え、
前記中間係止手段は、前記ハウジングとベーン体とのうちの一方に形成された係合孔と、前記ハウジングとベーン体とのうちの他方に前記係合孔と係合可能に形成された係合部材と、前記係合部材を前記係合孔に向けて付勢する手段とを備え、前記油圧制御装置は機関停止動作中にベーン体を前記制限手段により制限された範囲内になるように回動させる請求項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７】
前記油圧制御装置は機関停止動作中に前記ハウジングとベーン体との相対位置が前記制限手段により制限される範囲内になるように進角油圧室と遅角油圧室とに供給する作動油圧力を制御する、請求項６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】
前記油圧制御装置は、作動油温度に基づいて機関停止動作中に前記ベーン体が回動可能な回動量を演算する手段と、前記演算された回動量に基づいて機関停止前のアイドル運転時のバルブタイミングを設定する手段とを備えた請求項７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】
更に、前記中間係止手段により前記ハウジングとベーン体とが係止されているときの実バルブタイミングを検出するとともに、検出したバルブタイミングの変動が予め定めた値以上のときに、前記中間係止手段に異常が生じたと判定する異常検出手段を備えた、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１０】
前記油圧制御装置は、前記異常検出手段により中間係止手段に異常が生じたと判定されたときに、前記遅角油圧室に作動油を供給し前記ベーン体を機関バルブタイミングの最遅角位置に保持する請求項９に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【請求項１１】
更に、前記進角油圧室と遅角油圧室との両方の油圧が予め定めた圧力より低いときに、前記ベーン体を前記中間位置に係止し、前記進角油圧室と遅角油圧室とのいずれか一方の内部の油圧が前記予め定めた圧力以上になったときに前記係止を解除する第２の中間係止手段を備え、
前記油圧制御装置は、前記第２の中間係止手段による係止が解除された状態で機関バルブタイミングを進角または遅角させる際に、前記ベーン体が前記中間位置を通過するときには前記進角油圧室と前記遅角油圧室との両方に作動油を供給する請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、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】
内燃機関のクランクシャフトに連結されたハウジングと、該ハウジング内に回動可能に配置され、ハウジング内に進角油圧室と遅角油圧室とを区画形成する、カムシャフトに連結されたベーン体とを備えた、いわゆるベーン式バルブタイミング制御装置が知られている。ベーン式バルブタイミング制御装置では、上記進角油圧室と遅角油圧室とに作動油を供給することにより、ハウジングとベーン体とを相対的に回動させてクランクシャフトとカムシャフトとの回転位相を変化させて機関のバルブタイミングを変更する。すなわち、進角油圧室に作動油を供給するとともに遅角油圧室から作動油を排出することにより、ベーン体をハウジングに対してバルブタイミングが進角する側に相対回動させ、遅角油圧室に作動油を供給し進角油圧室から作動油を排出することにより、ベーン体をハウジングに対してバルブタイミングが遅角する方向に相対回動させる。また、バルブタイミングを目標値に維持する場合には進角室と油圧室との内部の作動油圧力を同じ圧力に制御することにより、ハウジングとベーン体との相対位置を一定に保持している。
【０００３】
ベーン式バルブタイミング制御装置の例としては、例えば特開平９−６０５０７号公報に記載されたものがある。
同公報のベーン式バルブタイミング制御装置は、機関始動時にベーン体をハウジングに対して機関バルブタイミングが最も遅角する最遅角位置に係止するストッパピストンを備えている。機関始動時等では、油圧室に作動油を供給するオイルポンプの回転が低いため充分な量の作動油を油圧室に供給することができない。このため、クランクシャフトに連結されたハウジングが回転すると、ベーン体は進角油圧室側のハウジング仕切壁に当接した状態で回転するようになる。すなわち、ベーン体には進角油圧室側の仕切壁から直接カムシャフト駆動トルクが伝達され、バルブタイミングは最遅角タイミングとなる。ところが、機関運転中、ベーン体にはカムシャフトを介してバルブの開閉に伴って正負に変動する反力トルクが伝達される。油圧室に充分な圧力の作動油が存在する場合は、この反力トルクによりベーン体が移動することはないが、機関始動時等の油圧がない状態では、ベーン体はバルブ反力トルクにより揺動してしまい仕切壁と衝突、離反を繰り返しながら回転するようになる。このため、ベーン式バルブタイミング制御装置では機関始動時に仕切壁とベーンとの衝突により打音が生じるのみならず、機関始動時のバルブタイミングが一定しない問題が生じる。
【０００４】
上記特開平９−６０５０７号公報のバルブタイミング制御装置では、上記問題を解決するために、機関始動時の油圧室に作動油が充分に供給されない状態ではベーン体をバルブタイミング最遅角位置に固定するようにしている。すなわち、上記公報の装置ではハウジングとベーン体との摺動部の、ベーン体が最遅角位置にある時の位置に係合孔が設けられ、ベーン体には上記係合孔に嵌合するように係合孔に向けてバネ付勢された最遅角ロックピンが設けられている。機関始動時の油圧のない状態でベーン体がハウジング仕切壁に当接して最遅角位置になると最遅角ロックピンがバネに付勢されて係合孔に挿入され、ベーン体はハウジングに対して最遅角位置に係止される。これにより、油圧がない状態でもベーン体の位置が固定されるため、機関始動時の打音やバルブタイミング変動等の問題が防止される。
【０００５】
また、上記ピンの下面には油圧室内の作動油圧力が作用しているため、機関始動後オイルポンプの回転が上昇し油圧室内の作動油圧力が上昇すると最遅角ロックピンは油圧により係合孔から押し出されベーン体の最遅角位置での固定は解除される。
この状態では、油圧室内に充分な圧力の作動油が供給されているため機関運転状態に応じて適切な位置（バルブタイミング）にベーン体を制御することが可能となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記公報の装置のように機関始動時に作動油圧が充分に上昇した状態になると直ちにベーン体の係止を解除したのでは機関バルブタイミングの制御が安定しない問題がある。
前述したように、ベーン式バルブタイミング制御装置ではベーンを相互に対向する方向に付勢する進角油圧室と遅角油圧室とが設けられているため、本来この両方の油圧室内の作動油圧力を同一にすれば任意の位置（バルブタイミング）にベーン体を保持することが可能なはずである。しかし、実際には各要素間のクリアランスを通って油圧室から作動油が排出されるため、ベーン体を目標位置に精度良く保持するためには実際のベーン体位置（すなわちバルブタイミング）を検出し、この実バルブタイミングと目標バルブタイミングとに基づいて各油圧室に供給する作動油圧力をフィードバック制御する必要がある。
【０００７】
しかし、作動油の温度が低く粘度が高い状態では作動油の流動速度が遅くなるため、上記フィードバック制御の応答性が低下してしまいバルブタイミングを精度良く制御できない場合が生じる。
このため、上記公報のように機関始動後作動油圧力が上昇すると直ちにベーン体の係止を解除したのでは、作動油温度が低い間はバルブタイミングが安定せず機関運転状態が不安定になる問題が生じる。
【０００８】
例えば上記公報の装置においても、ベーン体の最遅角位置係止を油圧が上昇しても直ちには解除せず、油温が低い間ベーン体の係止を継続するようにすれば、始動後のバルブタイミング不安定が生じることを一応は防止できる。
ところが、機関始動後油圧は短時間で上昇するものの、油温の上昇には油圧の上昇に較べてかなり長時間を要するのが通常である。このため、油温がフィードバック制御実施に充分なほど上昇するまでの間ベーン体を最遅角位置に係止すると、機関始動後かなり長時間機関が最遅角バルブタイミングで運転されることになる。この場合、最遅角バルブタイミングは、通常運転時の最適バルブタイミングから離れている場合が多いため、油温が充分に上昇するまで機関バルブタイミングを最遅角タイミングに固定して運転したのでは、充分な性能が得られない状態で長時間機関が運転されることになる問題が生じる。
【０００９】
一方、最遅角タイミングを通常運転時の最適バルブタイミング付近に設定すれば油温上昇までの機関性能低下は少ないものの、これではバルブタイミング調節範囲を狭めることになり実際的ではない。
本発明は、上記問題に鑑み、機関性能の低下を最小に抑制し、しかもバルブタイミング調節範囲を狭めることなく作動油温度が上昇するまでの間のバルブタイミング不安定を防止可能な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している。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明によれば、内部に放射状に形成された仕切壁を有するハウジングと、前記仕切壁によりハウジング内に形成される区画を、進角油圧室と遅角油圧室とに区分する放射状ベーンを有し、前記ハウジング内部に回動可能に配置されたベーン体と、前記進角油圧室と遅角油圧室とに供給する作動油圧力を制御する油圧制御装置とを備え、前記ハウジングを内燃機関のカムシャフトとクランクシャフトとのうち一方に連結し、前記ベーン体を前記カムシャフトとクランクシャフトとのうち他方に連結し、前記進角油圧室に作動油を供給することにより前記内燃機関バルブタイミングが進角する方向に、前記遅角油圧室内に作動油を供給することにより前記内燃機関バルブタイミングが遅角する方向に、それぞれ前記ハウジングと前記ベーン体とを相対的に回動させる内燃機関のバルブタイミング制御装置であって、前記作動油温度が予め定めた温度以下のときに前記ベーン体を前記ハウジングに対して、バルブタイミング最進角位置と最遅角位置との中間位置に係止する中間係止手段を備えた内燃機関のバルブタイミング制御装置が提供される。
【００１１】
すなわち、請求項１の発明では機関始動後、油温が上昇するまでの間ベーン体はハウジングに対してバルブタイミング最進角位置と最遅角位置との中間に係止される。このため、油温が上昇するまでの間、機関は中間のバルブタイミングに固定された状態で運転される。この中間のバルブタイミングは、例えば通常の運転条件において機関性能の低下が少ないタイミング（例えば可変バルブタイミング制御を行なわない従来の機関のバルブタイミングと同等のタイミング）に設定される。これにより、油温が低くバルブタイミングのフィードバック制御が安定しない状態で機関性能の低下を最小に抑制するとともに、バルブタイミング調節範囲を狭めることなくバルブタイミング不安定が生じることが防止される。
【００１２】
請求項２に記載の発明によれば、前記ベーン体は内燃機関の吸気カムシャフトに連結されており、前記油圧室内の作動油圧力が予め定めた圧力より低いときに、前記ベーン体を前記ハウジングに対して、吸気バルブタイミングの最遅角位置近傍に係止する最遅角係止手段を備えた、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が提供される。
【００１３】
請求項２の発明では、ベーン体は吸気カムシャフトに接続されており吸気バルブタイミングが運転条件に応じて制御されるようになっている。そして、機関始動時に油圧室内の作動油圧力が低いときには、最遅角係止手段によりベーン体は吸気バルブタイミングが最遅角状態になる位置に固定される。これにより、機関始動時に油圧が上昇するまでの打音やバルブタイミング変動が生じることが防止される。また、機関始動時に吸気バルブタイミングを最遅角状態に維持することにより、吸気充填効率低下のために気筒実圧縮比が低下する。これにより、機関始動時のクランキングが容易になり機関の始動性が向上する。
【００１４】
請求項３に記載の発明によれば、前記中間係止手段は、前記ハウジングとベーン体とのうちの一方に形成された係合孔と、前記ハウジングとベーン体とのうちの他方に前記係合孔と係合可能に形成された係合部材とを備え、前記係合孔に前記係合部材を係合させることにより前記ベーン体を前記ハウジングに係止する請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置が提供される。
【００１５】
すなわち、請求項３の発明では、中間係止手段は係合部材（例えばピン）と係合孔とを係合させることによりハウジングとベーン体とを中間位置に係止する。係合部材と係合孔との係合、脱離動作は、例えば係合部材に油圧を作用させることにより行なわれる。
請求項４に記載の発明によれば、前記係合孔は、前記ハウジングと前記ベーン体とが相対的に回動したときの前記係合部材の移動軌跡に沿った形状の長孔に形成され、該長孔の一方の端部は前記中間位置における前記係合部材位置と対応する位置に、他方の端部はバルブタイミング最遅角位置における前記係合部材位置と対応する位置に、それぞれ配置され、前記油圧制御装置は前記作動油温度が所定温度より低いときに前記進角油圧室に予め定めた圧力の作動油を供給する請求項３に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置が提供される。
【００１６】
請求項４の発明では、油温が低い間進角油圧室に予め定めた圧力の作動油を供給する。これにより係合部材が上記長孔の進角側端部に当接するまでベーン体が回動し油温が低い間機関バルブタイミングは中間位置に固定される。なお、進角油圧室への作動油の供給は進角油圧室の圧力を所定値まで上昇させるのみで足りるので、通常のバルブタイミングのフィードバック制御を行なう必要はなく、油温が低いことによる制御遅れは生じない。
【００１７】
請求項５に記載の発明によれば、前記中間係止手段は、機関停止動作中（すなわち、イグニッションスイッチオフから機関の回転が停止するまでの間）若しくは機関停止後に前記ベーン体を前記ハウジングに係止する請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置が提供される。
請求項５の発明では、機関停止動作中または機関停止後にベーン体が中間位置に係止されるため、機関始動時には最初からバルブタイミングは中間位置に固定される。このため、機関始動時にバルブタイミングが最遅角位置から中間位置まで変化することがなく、バルブタイミングの変化により機関始動性が悪化することが防止される。なお、上記中間係止手段による係止動作は、例えば機関停止動作中の作動油残圧により行なっても良いし、機関停止後にスプリング等の機械的付勢手段を用いて行なってもよい。
【００１８】
請求項６に記載の発明によれば、更に、機関停止時に前記ハウジングとベーン体との相対回動範囲を前記中間位置から前記中間位置よりバルブタイミング進角側の予め定めた位置までの範囲に制限する制限手段を備え、前記中間係止手段は、前記ハウジングとベーン体とのうちの一方に形成された係合孔と、前記ハウジングとベーン体とのうちの他方に前記係合孔と係合可能に形成された係合部材と、前記係合部材を前記係合孔に向けて付勢する手段とを備え、前記油圧制御装置は機関停止動作中にベーン体を前記制限手段により制限された範囲内になるように回動させる請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置が提供される。
【００１９】
請求項６の発明では、機関停止時にベーン体は中間位置より進角側の範囲内に位置するように制御される。一方、機関始動時で油圧室内の油圧が低い状態ではベーン体は必ずハウジングに対してバルブタイミング遅角方向に回動する。このため、機関停止時にベーン体を中間位置より進角側に移動させておくことにより、機関始動時のベーン体の遅角方向回動時必ず上記中間位置を通過することになる。このため、中間係止手段による係止動作が確実に行なわれる。
【００２０】
請求項７に記載の発明によれば、前記油圧制御装置は機関停止動作中に前記ハウジングとベーン体との相対位置が前記制限手段により制限される範囲内になるように進角油圧室と遅角油圧室とに供給する作動油圧力を制御する、請求項６に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置が提供される。
請求項７の発明では、機関停止動作中にベーン体を上記制限範囲内に回動させる制御は進角油圧室と遅角油圧室とに供給する作動油圧力を制御することにより行なわれる。これにより、機関停止時に確実にベーン体が制限範囲内になるように回動する。
【００２１】
請求項８に記載の発明によれば、前記油圧制御装置は、作動油温度に基づいて機関停止動作中に前記ベーン体が回動可能な回動量を演算する手段と、前記演算された回動量に基づいて機関停止前のアイドル運転時のバルブタイミングを設定する手段とを備えた請求項７に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置が提供される。
【００２２】
請求項８の発明では、油圧制御装置は機関停止動作中に回動可能なベーン体の回動量を演算する。すなわち、機関停止動作中油圧室に供給される油圧は低下して行くため停止動作中にベーン体を回動させることのできる量には制限がある。また、油温が高い場合には油粘度が低く同一油圧でも各摺動部クリアランスからのリーク量が大きくなり油圧は比較的に急速に降下するため、油温が低い場合に較べてベーン体の回動可能量は小さくなる。本発明では、機関運転中に油温に基づいてベーン体回動可能量を算出し、機関停止前のアイドル運転時に上記回動可能量の範囲内で前述の制限範囲内にベーン体が到達できる位置まで機関バルブタイミングを制御しておく。これにより、油温（残油圧力の低下速度）にかかわらず、機関停止動作時にベーン体が確実に前述の制限範囲内の位置まで回動するようになる。
【００２３】
請求項９に記載の発明によれば、更に、前記中間係止手段により前記ハウジングとベーン体とが係止されているときの実バルブタイミングを検出するとともに、検出したバルブタイミングの変動が予め定めた値以上のときに、前記中間係止手段に異常が生じたと判定する異常検出手段を備えた、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が提供される。
【００２４】
請求項９の発明では、ベーン体が中間係止手段により中間位置に係止されているときの実バルブタイミングの変動に基づいて中間係止手段の異常の有無を判定する。中間係止手段により係止されている状態では実バルブタイミングは中間位置に固定されているはずである。従って、中間係止手段が作動中に実バルブタイミングが大きく変動する場合には中間係止手段に異常が生じたために、実際にはベーン体が係止されていないと判断することができる。
【００２５】
請求項１０に記載の発明によれば、前記油圧制御装置は、前記異常検出手段により中間係止手段に異常が生じたと判定されたときに、前記遅角油圧室に作動油を供給し前記ベーン体を機関バルブタイミングの最遅角位置に保持する請求項９に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置が提供される。
請求項１０の発明では、中間係止手段に異常が検出された場合には、ベーン体は油圧により最遅角位置に固定される。このため油温が低くフィードバック制御の応答性が低下した状態でもバルブタイミングが不安定になることがない。
【００２６】
請求項１１に記載の発明によれば、更に、前記進角油圧室と遅角油圧室との両方の油圧が予め定めた圧力より低いときに、前記ベーン体を前記中間位置に係止し、前記進角油圧室と遅角油圧室とのいずれか一方の内部の油圧が前記予め定めた圧力以上になったときに前記係止を解除する第２の中間係止手段を備え、前記油圧制御装置は、前記第２の中間係止手段による係止が解除された状態で機関バルブタイミングを進角または遅角させる際に、前記ベーン体が前記中間位置を通過するときには前記進角油圧室と前記遅角油圧室との両方に作動油を供給する請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置が提供される。
【００２７】
請求項１１の発明では、機関始動時等の油圧が低い状態でベーン体を中間位置に係止し、油圧上昇後係止を解除する第２の中間係止手段が設けられている。すなわち、請求項１１の発明では、第２の中間係止手段は進角室と油圧室とのうち一方でも油圧が所定値以上になっている場合には係止を解除する。ところが、油圧と油温とが共に上昇して通常のフィードバック制御中を行なう際、バルブタイミング変更中にベーン体が中間位置を通過するような場合には、例えば進角動作中であれば遅角油圧室からは作動油が排出され圧力が低下し、同時に進角油圧室には作動油が供給される。このため、ベーン体とハウジングとのクリアランス等を通って進角油圧室から遅角油圧室への作動油のリークが生じるため、充分に進角油圧室内の油圧が上昇しない場合があり得る。また、遅角動作中にも同様な状態が生じ得る。このような場合には、ベーン体が中間位置を通過時に第２の中間係止手段が油圧低下のために誤作動してベーン体を中間位置に係止してしまい、目標バルブタイミングが得られなくなる可能性がある。本発明では、通常のバルブタイミング制御中にベーン体が中間位置を通過する際には、進角油圧室と遅角油圧室との両方に作動油を供給することにより、進角油圧室と遅角油圧室との両方の油圧を高く維持して確実に上記第２の中間係止手段が確実に係止解除状態に保持されるようにする。これにより、油圧上昇後の通常バルブタイミング制御中の第２の中間係止手段の誤作動が防止される。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を用いて本発明の実施形態について説明する。
図１は本発明のバルブタイミング制御装置を自動車用４気筒機関に適用した場合の実施形態の概略構成を示す図である。
図１において、参照符号１は自動車用内燃機関を示す。本実施形態では機関１は互いに独立した吸気カムシャフトと排気カムシャフトとを有するＤＯＨＣ（ダブルオーバーヘッドカムシャフト）型４気筒機関とされている。本実施形態では機関１の排気系は、それぞれ互いに排気の干渉を生じない点火順序の２つの気筒がそれぞれ１つの排気通路に接続されたいわゆるデュアルエキゾーストシステムとされている。図１において、４１は第１気筒と第３気筒との排気を排気集合管５１に合流させる排気枝管、４３は第２気筒と第４気筒との排気とを排気集合管５２に合流させる排気枝管をそれぞれ示している。また、排気集合管５１と５２とは、下流側で単一の排気管５７に合流している。
【００２９】
図１において、６１は機関１の各気筒を共通の吸気通路６３に接続する吸気マニホルド、１７は吸気通路６３に配置されたスロットル弁である。また、吸気通路６３には機関吸入空気量（重量流量）を検出可能な、例えば熱線式等のエアフローメータ２１が配置されている。
また、本実施形態では機関１には可変バルブタイミング機構１０が設けられている。
【００３０】
以下、図２、図３を参照して図１の可変バルブタイミング機構の構成について簡単に説明する。
図２は、本実施形態の可変バルブタイミング機構１０の図１、ＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図、図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図を示す。
図２、図３において、１３はクランク軸（図示せず）からチェーンにより回転駆動されるタイミングプーリー、１０１は後述する仕切壁を構成するスペーサ、１０２はエンドカバーを示す。プーリー１３、スペーサ１０１、エンドカバー１０２はボルト１０５により一体に締結され、プーリー１３とともに回転するハウジング１００を構成する。また、図２、図３に１１０で示すのは、ハウジング１００内に回動可能に収納されたベーン体である。ベーン体１１０はボルト１０４により、機関１の各気筒の吸気弁（図示せず）を開閉する吸気カムシャフト１１に連結され、ハウジング１００とともに回転する。すなわち、吸気カムシャフト１１の駆動力は、クランク軸からチェーンを介してプーリー１３及びハウジング１００に伝達され、ハウジング１００からベーン体１１０を介して吸気カムシャフトに伝達される。
【００３１】
図２に示すように、ベーン体１１０はその外周部にベーン１１１を、ハウジング１００のスペーサ１０１は、内部に放射状に形成された仕切壁１０３をそれぞれ備えている（本実施形態では、ベーン１１１、仕切壁１０３の数はそれぞれ４つとされている）。図２から判るように、ハウジング１００内の仕切壁１０３相互により仕切られた区画は、更に各ベーン１１１により区画されそれぞれの区画内に２つの油圧室１２１、１２３が形成されている。また、ハウジング１００とベーン体１１０との間の各摺動部はオイルシール１０７、１１３等により油密が保たれている。本実施形態では、油圧室１２１と１２３の一方に作動油（本実施形態では機関潤滑油）を供給し、他方から作動油を排出することにより、機関運転中にハウジング１００に対してベーン体１１０を相対的に回動させることにより吸気バルブタイミングを変化させる。例えば、プーリー１３の回転方向を図２に矢印Ｒで示した方向とすると、油圧室１２１に作動油を供給し、油圧室１２３から作動油を排出することによりベーン体１１０はハウジング１００に対して矢印Ｒの方向に変位する。ハウジング１００、プーリー１３はクランク軸に同期して回転しているため、これによりベーン体１１０及びベーン体に連結された吸気カムシャフト１１はクランク軸に対して回転位相が矢印Ｒ方向に進角した状態でハウジング１００と一体に回転するようになる。これにより、吸気カムシャフト１１は、クランク軸に対して回転位相が進角した位置に油圧室１２１、１２３内の油圧で保持され、吸気バルブタイミングは進角する。また、逆に油圧室１２３に作動油を供給し油圧室１２１から作動油を排除することにより吸気バルブタイミングは遅角するようになる。このため、本明細書では、油圧室１２１を進角油圧室、油圧室１２３を遅角油圧室と呼ぶ。
【００３２】
また、本実施形態では，ベーン体１１０をハウジング１００に対して所定位置に固定するロックピンが設けられている。ロックピンは用途に応じて複数個設けることが可能であるが、図２では煩雑化を避けるためロックピン２００を１つだけ示している。各種ロックピンの構成及び機能の詳細については後に詳述する。図３において、１１５、１１７はそれぞれ進角油圧室１２１と遅角油圧室１２３に作動油を供給する油通路を示している。進角油圧室１２１に供給される作動油は、カムシャフト１１の軸受内周に設けられた円周油溝（図示せず）からカムシャフト内に穿設された軸方向油通路１１５に入り、ベーン体１１０の切欠１１５ａからベーン体１１０内に形成された環状油溝１１５ｂに流入する。そして、油溝１１５ｂから油通路１１５ｃ（図２）を経て、ベーン体１１０のベーン１１１付け根部分から進角油圧室１２１内に流入する。また、遅角油圧室１２３に供給される作動油は、カムシャフト１１内に設けられた別の円周油溝からカムシャフト１１内の軸方向油通路１１７に入り、プーリー１３とカムシャフト１１摺動部に形成された円周油溝１１７ａからプーリー１３内の油通路１１７ｂを経て、ポート１１７ｃから遅角油圧室１２３内に流入する。
【００３３】
図３に２５で示すのは、進角用油圧室１２１と遅角用油圧室１２３とへの作動油供給を制御するオイルコントロールバルブ（以下「ＯＣＶ」と呼ぶ）２５である。
ＯＣＶ２５は、スプール２６を有するスプール弁であり、進角用油通路１１５に配管を介して接続された油圧ポート２６ａと、遅角用油通路１１７に配管を介して接続された油圧ポート２６ｂ、機関出力軸に駆動される潤滑油ポンプ等の圧力油供給源２８に接続されたポート２６ｃ及び２つのドレーンポート２６ｄ、２６ｅを備えている。ＯＣＶ２５のスプール２６はポート２６ａと２６ｂのうちのいずれかをポート２６ｃに連通し、他方をドレーンポートに接続するように動作する。
【００３４】
すなわち、図３においてスプール２６が右方向に移動すると、進角用油通路１１５に連通するポート２６ａはポート２６ｃを介して油圧供給源２８に接続され、ドレーンポート２６ｄは閉鎖される。また、この時同時に遅角用油通路１１７に接続されたポート２６ｂはドレーンポート２６ｅに連通する。このため、可変バルブタイミング機構１０の進角用油圧室１２１には、機関の潤滑油ポンプ等の油圧供給源２８から作動油が流入し、進角油圧室１２１内の油圧を上昇させてベーン体１１０を図２の矢印Ｒ方向（進角方向）に押動する。また、この時遅角油圧室１２３内の作動油は油通路１１７、ＯＣＶ２５のポート２６ｂ等を通りドレーンポート２６ｅから排出される。このため、ベーン体１１０はハウジング１００に対して図２のＲ方向に回動する。
【００３５】
また、図３において逆にスプール２６が左方向に移動すると、ポート２６ｂはポート２６ｃに接続され、ポート２６ａはドレーンポート２６ｄに接続される。これにより、遅角油圧室１２３には油通路１１７を通って作動油が流入し、進角油圧室１２１からは油通路１１５を通ってドレーンポート２６ｄに作動油が排出されるため、ベーン体１１０はハウジング１１０に対して図２の矢印Ｒとは逆の方向に回動する。
【００３６】
また、スプール２６が図３に示した中立位置にあるときは、ポート２６ａ、２６ｂは両方とも閉鎖される。図３に２５ｂで示すのは、スプール２６を駆動するリニアソレノイドアクチュエータである。リニアソレノイドアクチュエータ２５ｂは後述するＥＣＵ３０からの制御パルス信号を入力し、この制御パルス信号に応じてスプール２６を移動させることにより、ベーン体１１０の位置、すなわち吸気弁のバルブタイミングを変更する。例えば、リニアソレノイドアクチュエータ２５ｂはＥＣＵ３０からの制御パルス信号がオンになると、スプール２６を図３右方向に移動させ、進角油圧室１２１に作動油を流入させる。また、リニアソレノイドアクチュエータ２５ｂはＥＣＵ３０からの制御パルス信号がオフになると、スプール２６を図３左方向に移動させ、遅角油圧室１２３に作動油を流入させる。ＥＣＵ３０は、上記制御パルス信号のオン、オフデューティー比（信号がオンになっている時間とオフになっている時間との合計に占める信号オン時間の割合）を変化させることにより油圧室１２１と１２３とに供給する油量を制御する。すなわち、制御パルス信号のデューティー比が１００（パーセント）の場合には、スプール２６は図３右方向に移動した状態に保持され、ポート２６ａ及びドレーンポート２６e は全開に保持されるため、作動油は進角油圧室１２１のみに供給され、進角油圧室１２１内の油圧が上昇する。また、同様に制御パルス信号のデューティー比が０の場合には作動油は遅角油圧室１２３のみに供給され、遅角油圧室１２３内の油圧が上昇する。制御パルス信号のデューティー比が５０（パーセント）の状態では、ポート２６ａと２６ｂとは交互に同じ時間だけ開くため、可変バルブタイミング機構１０の進角油圧室１２１と遅角油圧室１２３との両方に作動油が供給されることになる。
図３に３０で示すのは、ＯＣＶ２５の動作を制御する電子制御回路（ＥＣＵ）である。本実施形態では、ＥＣＵ３０はリードオンリメモリ（ＲＯＭ）３２、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）３３、マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）３４、入力ポート３５、出力ポート３６を相互に双方向性バス３１で接続した公知の構成のマイクロコンピュータとして構成される。本実施形態のＥＣＵ３０は、機関運転条件に応じてＯＣＶ２５の動作を制御して吸気弁のバルブタイミングを調節し、機関運転条件に最適な吸気弁バルブタイミングを設定する。この制御のため、ＥＣＵ３０の入力ポート３５には、機関の吸気通路６３に設けられたエアフローメータ２１から機関吸入空気量（重量流量）Ｇに対応した電圧信号と、機関１の潤滑油回路に配置した油温センサ２３から潤滑油温度Ｔに対応した電圧信号とが、それぞれＡＤ変換器２９を介して入力されているほか、カムシャフトに設けられたカム回転角センサ２５からカムシャフト１１の回転角を表すパルス信号と、機関クランク軸に設けられたクランク軸回転角センサ２７からクランク軸回転角を表すパルス信号とが入力されている。なお、油温センサ２３を設ける代わりに、機関１の冷却水温度を検出する冷却水温度センサを設け、検出した冷却水温度から潤滑油温度Ｔを推定するようにしてもよい。
【００３７】
クランク軸回転角センサ２７からのパルス信号は、クランク軸回転７２０度毎に発生するクランク軸の基準位置を示すＮ１信号と、クランク軸一定回転角毎に発生するＮＥ信号とからなり、カム回転角センサ４５からは、カムシャフト回転３６０度毎にカムシャフトが基準位置に到達したことを示すＣＮ１パルス信号が発生する。ＥＣＵ３０は一定時間毎にＮＥ信号のパルス間隔から機関回転数ＮＥを計算するとともに、この機関回転数ＮＥを用いてＮ１信号とＣＮ１信号との時間間隔からカムシャフト１１の実際の回転位相（吸気弁のバルブタイミング）を演算する。この演算結果はＲＡＭ３３に格納される。また、吸入空気量Ｇと潤滑油温度Ｔとは、一定時間毎にＡＤ変換され同様にＲＡＭ３３に格納される。
【００３８】
一方ＥＣＵ３０の出力ポート３６は、駆動回路２５ａを介してＯＣＶ２５のアクチュエータ２５ｂに接続され、制御信号をアクチュエータ２５ｂに供給している。また、ＥＣＵ３０の出力ポートは、駆動回路２４０ａを介してオイルスイッチングバルブ（以下ＯＳＶと呼ぶ）２４０のアクチュエータに接続されている。ＯＳＶ２４０は、後述するロックピンへの作動油の供給を制御するものである。ＯＳＶ２４０については後述する。
【００３９】
なお、本実施形態では、ＥＣＵ３０は、上記により算出された吸入空気量Ｇと機関回転数ＮＥとから機関１回転当たりの吸入空気量Ｇ／ＮＥを算出し、このＧ／ＮＥと機関回転数ＮＥとを機関負荷を代表するパラメータとして用いて吸気バルブタイミングを設定する。すなわち、ＥＣＵ３０は予め設定された最適吸気バルブタイミングをＧ／ＮＥとＮＥとを用いた数値マップの形でＲＯＭ３２に格納してあり、この数値マップに基づいて、算出したＧ／ＮＥとＮＥとを用いて最適バルブタイミングを設定する。そして、実際のバルブタイミングが設定バルブタイミングになるようにＯＣＶ２５に供給する制御信号のデューティー比をフィードバック制御する。このバルブタイミング制御操作は、本発明とは直接関係しないため、ここでは詳細な説明は省略する。
【００４０】
次に、本実施形態のロックピン（例えば、図２に２００で例示したもの等）の機能について説明する。上述したように、本実施形態の可変バルブタイミング機構１０では、吸気弁のバルブタイミングは進角油圧室１２１と遅角油圧室１２３とに供給する油圧を調節することにより制御される。このため、例えば機関始動時等で潤滑油ポンプから充分な量の作動油が供給されない状態では、油圧室１２１、１２３内には充分な圧力の作動油が存在しないため、ベーン体１１０を所望の位置に保持することはできない。また、機関停止中に進角油圧室１２１から作動油が抜けてしまっているような場合には、機関始動時にハウジング１００が回転すると、ベーン体１１１は進角油圧室側の仕切壁１０３に当接し、進角油圧室１２１内に充分な圧力の作動油が供給されるまでこの状態で回転することになる。このとき、吸気バルブタイミングは最も遅角した状態になる。この時のハウジング１００に対するベーン体１１０の位置を本明細書では最遅角位置と呼ぶ。
【００４１】
このように、最遅角位置でベーン１１１と仕切壁１０３とが当接した状態で機関が運転されると、ベーン体１１０は吸気弁開閉に伴ってカムシャフト１１に作用する反力トルクによって、仕切壁１０３と衝突、離反を繰り返すようになり機関始動時に打音を生じるのみならず、機関始動中に吸気バルブタイミングが変動するため機関始動性が悪化する場合が生じる。
【００４２】
そこで、このような場合にハウジング１００とベーン体１１０との相対位置を固定するために、本発明では、ベーン体１１０とハウジング１００とを係止するロックピンを設けている。図１から図３の可変バルブタイミング機構では、ロックピンの配置や動作についていくつかの例が考えられる。以下にロックピンのいくつかの実施形態についてそれぞれ図面を参照して説明する。
(1) 第１の実施形態
図４は、ロックピンの第１の実施形態を説明する図である。図４は、煩雑化を避けるため、図２のハウジング１００とベーン体１１０とを模式化して示している。
【００４３】
図４(A) 、(B) に示すように、本実施形態では、ベーン体１１０のベーン１１１の１つには、最遅角ロックピン２１０が、また他のベーンには中間位置ロックピン２３０が設けられている。すなわち、本実施形態では２つのロックピンが使用される。図４(A) はベーン体１１０のベーンがハウジング１００の進角油圧室側の仕切壁１０３に当接した最遅角位置にある状態を示している。本実施形態では、プーリー１３のハウジング１００内側面には、ベーン体が図４(A) の最遅角位置になったときに最遅角ロックピン２１０と整合する位置に最遅角ロック孔２１１が設けられている。また、図４(B) はベーン体１１０が図４(A) の最遅角位置から所定の角度だけ回動した中間位置にある状態を示す。図４(B) の中間位置は、吸気バルブタイミングが最も進角するベーン体位置（最進角位置）と図４(A) の最遅角位置との中間の位置であり、機関１の全運転領域で比較的性能低下が少ない吸気バルブタイミングが得られる位置とされる。図４(B) の中間位置は、例えば可変バルブタイミング機構を持たない通常の固定バルブタイミング機関の吸気バルブタイミング設定に相当する位置とされている。本実施形態では、プーリー１３のハウジング１００内側面には、ベーン体１１０が図４(B) の中間位置にあるときに、中間位置ロックピン２３０と整合する位置に中間位置ロック孔２３１が設けられている。
【００４４】
図５(A) (B) は最遅角ロックピン２１０の動作状態を説明する図であり、図５(A) はベーン体１１０が図４(A) に示す最遅角位置にあり、最遅角ロックピン２１０が最遅角ロック孔２１１と係合した状態を示す。また、図５(B) は最遅角ロックピン２１０と最遅角ロック孔２１１との係合が解除された状態を示している。
【００４５】
図５(A) (B) に示すように、最遅角ロックピン２１０は大径ピストン部２１０ａと、小径ピストン部２１０ｂとを有しており、ベーン１１１内にはロックピン２１０を収容するガイド孔２１９が設けられている。また、ガイド孔２１９は大径ピストン部２１０ａと摺接する大径部２１９ａと小径ピストン部２１０ｂと摺接する小径部２１９ｂとからなっている。最遅角ロック孔２１１は小径ピストン部２１０ｂを収容するのに充分な径を有している。
【００４６】
更に、ベーン１１１内には油圧通路２１３と２１５とが設けられている。油圧通路２１３は、進角油圧室１２１とガイド孔小径部２１９ｂとを接続し、進角油圧室１２１内の油圧を小径ピストン部２１０ｂとガイド孔小径部２１９ｂとの間の間隙を介して小径ピストン部２１９ｂ下部に導入するものである。また、油圧通路２１５は、遅角油圧室１２３とガイド孔大径部２１９ａとを接続し、遅角油圧室１２３内の油圧をガイド孔大径部２１９ａ内のロックピン大径ピストン部２１０ａ下部に導入するものである。また、ロックピン２１０は、大径ピストン部２１０ａ上部に配置された圧縮スプリング２１７により常時下方に付勢されている。
【００４７】
前述したように、機関始動時等で油圧室１２１及び１２３の両方に油圧がない状態では、ベーン体１１０はハウジング１００の回転により図４(A) の最遅角位置になり、ハウジング１００の仕切壁１０３と当接した状態で回転する。このとき、最遅角ロックピン２１０と最遅角ロック孔２１１との位置は整合し、ロックピン２１０はスプリング２１７に付勢されて最遅角ロック孔２１１に係合する。このため、油圧室１２１及び１２３の両方に油圧がない状態ではベーン体１１０は最大遅角位置に係止された状態になり、吸気弁駆動反力トルクがベーン体１１０に作用してもベーン体位置は固定される。これにより、機関始動時のベーン体と仕切壁の衝突による打音や、始動時のベーン体位置変化によるバルブタイミングの変動が生じることが防止される。
【００４８】
一方、機関が始動して潤滑油ポンプの回転が上がると、油圧室１２１と１２３とには充分な量の作動油が供給されるようになる。この状態で、油圧室１２１と１２３との内いずれか一方の圧力が上昇すると、油圧通路２１３または２１５を介してロックピン２１０の大径ピストン部２１０ａ下面または小径ピストン部２１０ｂ下面に油圧が導入され、この油圧が充分に高くなると最遅角ロックピン２１０はスプリング２１７の付勢力に抗して上昇し、小径ピストン部２１０ｂと最遅角ロック孔２１１との係合が解除される。この状態では、進角油圧室１２１に充分な圧力の作動油が供給されているため、ベーン体１１０を最遅角位置から進角方向に回動させることが可能となる。
【００４９】
すなわち、最遅角ロックピン２１０は機関始動時等の油圧低下時にベーン体１１０を最遅角位置に係止して打音等の発生を防止するとともに、始動後の油圧上昇とともに自動的にベーン体の係止を解除してバルブタイミングの進角を可能とするものである。
本実施形態では、前述のように上記最遅角ロックピン２１０に加えて中間位置ロックピン２３０が設けられている。図６(A) (B) は中間位置ロックピン２３０の動作状態を説明する図であり、図６(A) はベーン体１１０が中間位置以外の位置にあり、中間位置ロックピン２３０と中間位置ロック孔２３１とが整合していない状態を、図６(B) はベーン体１１０が図４(B) の中間位置にあり、ロックピン２２０とロック孔２３１とが係合した状態を示している。
【００５０】
本実施形態で、最遅角ロックピン２１０に加えて中間位置ロックピン２３０を設けたのは以下の理由による。
上述したように、機関始動時等で油圧が低い場合には最遅角ロックピン２１０によりベーン体１１０は最遅角位置に係止される。しかし、始動後油圧が上昇すると、最遅角ロックピン２１０による係止は解除されてしまいベーン体１１０は油圧室１２１と１２３とに供給される油圧に応じて回動するようになる。
【００５１】
この状態では、本来であればベーン体位置（バルブタイミング）のフィードバック制御が可能なはずであるが、実際の運転では機関始動後の油温が低いため、作動油の粘度が高くＯＣＶ２５の開度（デューティー比）変化に対する油圧室１２１、１２３内の油圧変化の応答が低下している。このため、実際には機関始動後油圧が上昇しても油温がある程度上昇するまではバルブタイミングのフィードバック制御が安定しない状態が続き、バルブタイミングが変動する問題がある。
【００５２】
そこで、本実施形態では、機関始動後油圧の上昇に伴って最遅角ロックピン２１０によるベーン体１１０の係止が解除された後、油温がフィードバック制御が安定する温度まで上昇する間中間位置ロックピン２３０を用いてベーン体１１０を図４(B) の中間位置に係止するようにしている。これにより、油温が十分に上昇するまで機関バルブタイミングは性能低下の比較的少ない中間のバルブタイミングに固定されるため上記問題が解決される。
【００５３】
次に図６(A) (B) を用いて中間位置ロックピン２３０の動作について説明する。中間位置ロックピン２３０は、最遅角ロックピン２１０と同様大径ピストン部２３０ａと小径ピストン部２３０ｂとからなる。また、中間位置ロックピン２３０を収容するベーン１１１内のガイド孔２３９には、大径ピストン部２３０ａと摺接する大径部２３９ａと小径ピストン部２３０ｂと摺接する小径部２３９ｂとが設けられている。更に、ガイド孔２３９には中間位置ロックピン２３０を下方に付勢する圧縮スプリング２３７が配置されている。また、本実施形態ではガイド孔大径部２３９ａの中間位置ロックピン大径ピストン部２３０ａ下側をＯＳＶ２４０と接続する、図３の油通路１１５と同様な油通路２４１がカムシャフト１１とベーン体１１１内部に設けられている。
【００５４】
ＯＳＶ２４０はＯＣＶ２５と同様な構成のスプール弁であり、ＥＣＵ３０からの制御信号がオンになると油通路２４１を潤滑油ポンプ２８等の油圧源に接続し、制御信号がオフになると油通路２４１をドレーンに接続する。
ＯＳＶ２４０がオフの状態では、中間位置ロックピン２３０の大径ピストン部２３０ａ下面には油圧が作用しないため、ロックピン２３０はスプリング２３７により図の下方向に押圧されている（図６(A) ）。このため、ＯＳＶ２４０がオフの状態でベーン体１１０が図４(B) の中間位置になると、中間位置ロックピン２３０はスプリング２３７に押動されて中間位置ロック孔２３１と係合し、ベーン体１１０を中間位置に係止する（図６(B) ）。
【００５５】
一方、ＯＳＶ２４０がオンになるとＯＳＶ２４０から油通路２４１を介して中間位置ロックピン大径ピストン部２３０ａ下面に油圧が供給されるため、ロックピン２３０はスプリング２３７の付勢力に抗して図の上方に移動する。この状態では、ロックピン２３０は中間位置においても中間位置ロック孔２３１とは係合せず、ベーン体１１０は係止されない。また、図６(B) のように係止状態にある場合でも、ＯＳＶ２４０がオンになるとベーン体の係止は解除され、ベーン体は自由に回動可能となる。
【００５６】
本実施形態では、ＥＣＵ３０は油温センサで検出した油温Ｔが予め定めた温度以下のときにはＯＳＶ２４０をオフ状態に保持し、油温Ｔが予め定めた温度に到達後はＯＳＶ２４０をオン状態に保持する。これにより、機関始動後油温が所定値に上昇するまでベーン体１１０は中間位置に係止される。
次に機関始動から油温が上昇するまでの最遅角ロックピン２１０と中間位置ロックピン２３０との動作について説明する。
【００５７】
▲１▼  機関始動時（油圧、油温とも低）
この状態では、ＥＣＵ３０はＯＣＶ２５のデューティー比を１００％（進角油圧室１２１に作動油を供給する位置）に設定するとともに、ＯＳＶ２４０をオフにする。機関始動時には潤滑油ポンプの吐出圧力が低いため、ＯＣＶ２５のデューティー比が１００％に設定されていても進角油圧室１２１内の油圧は上昇せず、ベーン体１１０は図４(A) に示した最遅角位置になる。また、この状態では、最遅角ロックピン２１０はスプリング２１７により下方に付勢されているため、最遅角ロックピン２１０と最遅角ロック孔２１１との位置が整合すると最遅角ロックピン２１０は最遅角ロック孔２１１に係合する。これにより、ベーン体１１０は最遅角位置に係止される（図５(A) ）。
【００５８】
また、ＯＳＶ２４０がオフのため、中間位置ロックピン２３０はスプリング２３７により下方に押圧されているが、中間位置ロック孔２３１の位置と整合しないため、ロック孔２３１とは係合しない（図６(A) ）。
▲２▼  機関始動後油圧上昇時（油圧高、油温低）
この状態では、ＯＣＶ２５とＯＳＶ２４０は機関始動時と同じ状態に保持される。このため、機関始動後油圧が上昇すると、ＯＣＶ２５を通じて進角油圧室１２１に作動油が供給され、進角油圧室１２１内の油圧が上昇する。これにより、油圧通路２１３を通じて最遅角ロックピン２１０の小径ピストン部２１０ｂ下面に油圧が作用するようになり、最遅角ロックピン２１０はスプリング２１７の付勢力に抗して上昇し、最遅角ロックピン２１０と最遅角ロック孔２１１との係合が解除される（図５(B) ）。このため、ベーン体１１０は進角油圧室１２１内の油圧に押され進角方向に回動する。この回動中にベーン体１１０が図４(B) の中間位置に到達すると、中間位置ロックピン２３０と中間位置ロック孔２３１との位置が整合し、中間位置ロックピン２３０はスプリング２３７に押されて中間位置ロック孔２３１に係合する。これにより、機関始動後油圧が上昇しても、油温が十分に上昇してフィードバック制御が安定するまでは、バルブタイミングは比較的性能低下の少ない位置に固定されることになる。
【００５９】
▲３▼  機関始動後油温上昇時（油圧、油温とも高）
機関始動後油温が予め定めた温度以上になると、ＥＣＵ３０はＯＳＶ２４０をオンにする。これにより、中間位置ロックピン大径ピストン部２３０ａ下面に油圧が作用し、中間位置ロックピン２３０はスプリング２３７の付勢力に抗して上昇する。これにより、中間位置ロックピン２３０と中間位置ロック孔２３１との係合が解除される。また、油温が上記所定値に到達するとＥＣＵ３０はＯＣＶ２５のフィードバック制御を開始する。この状態では油温は十分に上昇しているため、フィードバック制御の応答遅れは生じず、機関バルブタイミングは運転状態に応じて最適なタイミングに制御されるようになる。
(2) 第２の実施形態
図７、図８はロックピンの構成の第２の実施形態を示す図４、図６と同様な図である。図７、図８において図４、図６と同一の参照符号は図４、図６と同様な要素を表している。
【００６０】
本実施形態では、第１実施形態と同様、最遅角ロックピン２１０と中間位置ロックピン２３０との２つのロックピンが用いられている。また、最遅角ロックピン２１０、中間位置ロックピン２３０及び最遅角ロック孔２１１の構成は第１実施形態のものと同一とされ、中間位置ロック孔２３１の形状のみが第１実施形態と相違している。
【００６１】
すなわち、第１実施形態では中間位置ロック孔２３１の形状は、中間位置ロックピン２３０の断面形状に対応した真円形状であったのに対して、本実施形態では、中間位置ロック孔２３１の形状は、ベーン体１１０が最遅角位置（図７(A) ）から中間位置（図７(B) ）まで回動したときに、中間位置ロックピン２３０が描く軌跡に沿った長孔形状とされる。これにより、本実施形態では中間位置ロックピン２３０と中間位置ロック孔２３１とが係合した状態でもベーン体１１０は固定されずに、最遅角位置と中間位置との間を回動可能となっている（図８(A) 、(B) 参照）。
【００６２】
次に、本実施形態における最遅角ロックピン２１０と中間位置ロックピン２３０との動作について説明する。
▲１▼  機関始動時（油圧、油温とも低）
この状態では、第１実施形態と同様ＥＣＵ３０はＯＣＶ２５のデューティー比を１００％（進角油圧室１２１に作動油を供給する位置）に設定するとともに、ＯＳＶ２４０をオフにする。このため、第１実施形態と同様に、最遅角ロックピン２１０は最遅角ロック孔２１１と係合し、ベーン体１１０は図７(A) に示した最遅角位置に係止される。しかし、本実施形態では、中間位置ロック孔２３１は最遅角位置まで延設されているため、最遅角位置においても中間位置ロックピン２３０と中間位置ロック孔２３１とが係合可能となっている。このため、中間位置ロックピン２３０はスプリング２３７により下方に押圧されて中間位置ロック孔２３１（長孔）と係合する（図８(A) ）。
【００６３】
▲２▼  機関始動後油圧上昇時（油圧高、油温低）
機関始動後油圧が上昇すると、第１の実施形態と同様最遅角ロックピン２１０と最遅角ロック孔２１１との係合が解除される。この状態では油温が低いため、まだＯＳＶ２４０はオフにされており中間位置ロックピン２３０は中間位置ロック孔２３１に係合したままになっている。しかし、本実施形態では中間位置ロック孔２３１は長孔とされているため、進角油圧室１２１内の油圧が上昇して最遅角ロックピン２１０による係止が解除されると、中間位置ロックピン２３０と中間位置ロック孔２３１とが係合した状態のままベーン体１１０は進角方向に回動する。これにより、中間位置ロックピン２３０はベーン体の回動につれて中間位置ロック孔２３１内を移動する。そして、中間位置ロックピン２３０が中間位置ロック孔２３１の最進角側の端部に当接するとベーン体１１０のそれ以上の進角は阻止される（図８(B) ）。これにより、ベーン体１１０は進角油圧室１２１内の油圧に押圧され中間位置にロックされる。
【００６４】
▲３▼  機関始動後油温上昇時（油圧、油温とも高）
機関始動後油温が予め定めた温度以上になると、第１実施形態と同様、ＥＣＵ３０はＯＳＶ２４０をオンにするとともに、ＯＣＶ２５のデューティー比のフィードバック制御を開始する。これにより、中間位置ロックピン２３０と中間位置ロック孔２３１との係合が解除されるとともに、機関バルブタイミングが運転状態に応じてフィードバック制御されるようになる。
【００６５】
第１の実施形態のように、中間位置ロックピン２３０と中間位置ロック孔２３１との係合がベーン体１１０が中間位置になったときにのみ可能な構造とすると、ベーン体の回動中に中間位置ロックピン２３０がロック孔と係合可能な状態になる時間が短くなってしまい、中間位置で確実にベーン体を係止できない場合が生じる。これに対して本実施形態では、機関始動時から常に中間位置ロックピン２３０と中間位置ロック孔２３１とを係合させているため、油圧上昇後確実にベーン体１１０を中間位置に係止することができる利点がある。
(3) 第３の実施形態
図９、図１０はロックピンの構成の第３の実施形態を示す図７、図８と同様な図である。本実施形態では、最遅角ロックピン２１０は設けられておらず、その代わりに中間位置ロックピン２３０と進角制限ピン２５０とが設けられている。本実施形態の中間位置ロックピン２３０は、図４の最遅角ロックピン２１０と全く同一の構造とされており、ただ中間位置（図９(B) ）においてのみ真円の中間位置ロック孔２３１と係合するようになっている点が図４の最遅角ロックピン２１０と相違している。すなわち、本実施形態の中間位置ロックピン２３０は、進角油圧室１２１、遅角油圧室１２３のいずれかの圧力が上昇した場合には自動的に中間位置ロック孔２３１との係合が解除される。
【００６６】
一方、進角制限ピン２５０は、図８の中間位置ロックピンと全く同一の構成とされており、進角制限ピン２５０と係合する進角制限孔２５１も図８の中間位置ロック孔２３１と同様に、最遅角位置から中間位置に対応する位置まで延設された長孔となっている。本実施形態においても、進角制限ピン２５０と進角制限孔との係合はＯＳＶ２４０のオン・オフにより制御される。
【００６７】
本実施形態では、機関停止時に潤滑油回路中の残油圧力を用いて中間位置までベーン体１１０を移動させ、予めベーン体を中間位置にロックしておく点が第１、第２実施形態と相違している。すなわち、本実施形態では、機関始動時から油温が上昇するまでの間ベーン体１１０は常に中間位置に係止されることになる。前述の第１、第２実施形態では機関始動時にはベーン体１１０は最遅角位置に係止され、始動後油圧が上昇すると中間位置に係止されていた。このため、機関始動後の運転が安定しない状態でバルブタイミングが最遅角バルブタイミングから中間バルブタイミングまで変化することになり、機関の始動性が悪化したり、機関運転状態が更に不安定になるなどの問題が生じる場合がある。
【００６８】
これに対して、本実施形態では機関始動時から常にバルブタイミングは一定になるため上記始動性の悪化や運転状態の不安定化等の問題が生じることが防止される。
以下、本実施形態の中間位置ロックピン２３０と進角制限ピン２５０との動作について説明する。
【００６９】
▲１▼  アイドル運転時（機関停止前）
本実施形態では、ＥＣＵ３０は機関がアイドル運転されていることを吸入空気量Ｇと回転数ＮＥとに基づいて判断する。そして、アイドル運転時にはバルブタイミングを最遅角状態に制御する（図９(A) ）とともに、進角制限ピン２５０のＯＳＶ２４０をオフにする。これにより、進角制限ピン２５０はスプリング２５９に押動されて進角制限孔２５１と係合する。また、この状態では、油圧室１２１、１２３には十分な油圧が発生しているため中間位置ロックピン２３０は中間位置ロック孔２３１とは係合しない。
【００７０】
▲２▼  機関停止時
アイドル運転から機関が停止されると、ＥＣＵ３０はＯＳＶ２４０をオフにしたまま、ＯＣＶ２５のデューティー比を１００％に設定する。これにより進角油圧室１２１には機関の潤滑油回路の残油圧力により作動油が流入するようになる。このため、機関停止時にはベーン体１１０は最遅角位置から進角側に回動する。ところが、機関停止時には進角制限ピン２５０と進角制限孔２５１とが係合したままになっているため、ベーン体１１０の進角は進角制限孔２５１の進角側端部と進角制限ピン２５０とが当接する位置（すなわち中間位置）で制限され、残油圧力の低下後はベーン体１１０はこの中間位置に停止する。
【００７１】
本実施形態では、油圧室１２１、１２３内の圧力が低下すると中間位置ロックピン２３０は自動的に中間位置ロック孔２３１と係合するため、機関停止後残油圧の低下により油圧室内圧力が低くなると中間位置ロックピン２３０が中間位置ロック孔２３１に係合し、ベーン体１１０は機関停止後中間位置にロックされる（図９(B) 、図１０(B) ）。
【００７２】
なお、アイドル運転から機関が停止されず再び機関回転数が上昇した場合には、ＥＣＵ３０はＯＳＶ２４０をオンにして進角制限ピン２５０と進角制限孔２５１との係合を解除するとともに、ＯＣＶ２５によりバルブタイミングを最適タイミングにフィードバック制御する。
▲３▼  機関始動時
機関が再始動されると、機関始動時の油圧が低い間はベーン体１１０は中間位置ロックピン２３０と中間位置ロック孔２３１との係合により中間位置に係止される。また、機関始動時にＥＣＵ３０は油温が所定温度に到達するまでＯＳＶ２４０をオフ状態に保持するとともに、ＯＣＶ２５のデューティー比を１００％に設定する。機関始動後油圧が上昇すると中間位置ロックピン２３０による係止は自動的に解除されるが、これにより進角制限ピン２５０と進角制限孔２５１との係合は保持されるため、進角制限ピン２５０は進角油圧室１２１内に供給される油圧により進角制限孔２５１の進角側の端面に当接し、押圧、固定される。これにより、始動後油温が上昇するまでの間ベーン体１１０は中間位置に係止される（図９(B) 図１０(B) ）。
【００７３】
▲４▼  油温上昇後
機関始動後油温が所定値まで上昇すると、ＥＣＵ３０はＯＳＶ２４０をオンにするとともに、ＯＣＶ２５のデューティー比を機関の実バルブタイミングに基づいてフィードバック制御する。これにより、進角制限ピン２５０と進角制限孔２５１との係合が解除され、バルブタイミングが機関運転状態に応じて最適なタイミングにフィードバック制御されるようになる。
(4) 第４の実施形態
次に図１１を用いてロックピンの構成の第４の実施形態について説明する。
【００７４】
本実施形態では、第１の実施形態と同一の構成の、ＯＳＶ２４０により中間位置ロック孔２３１と係合、離脱する中間位置ロックピン２３０が用いられており、中間位置ロック孔２３１真円断面形状である点も第１実施形態と同様である。しかし、本実施形態では第１実施形態における最遅角ロックピン２１０や第３実施形態における進角制限ピン２５０等は設けられておらず、代わりにベーン体１１０を互いに対向する方向に付勢するスプリング２６１、２６３がそれぞれ進角油圧室１２１と遅角油圧室１２３とに配置されている。スプリング２６１、２６３は、油圧室１２１と１２３とに油圧が発生していない状態では、ベーン体１１０が図１１に示した中間位置にある状態でバランスするようにその付勢力が設定されている。
【００７５】
本実施形態においても、ベーン体１１０は機関停止時または停止後に中間位置に係止され、機関始動後油温が所定温度まで上昇したときに係止が解除される。すなわち、機関停止時にはＥＣＵ３０は中間位置ロックピン２３０のＯＳＶ２４０をオフにする。このため、機関が停止され油圧室１２１、１２３内の油圧が低下するとベーン体はスプリング２６１、２６３の付勢力がバランスする中間位置に回動する。このとき、中間位置ロックピン２３０と中間位置ロック孔２３１との位置が整合し中間位置ロックピン２３０が中間位置ロック孔２３１と係合する。すなわち、機関停止中はベーン体１１０は中間位置に固定される。
【００７６】
機関始動時及び機関始動後油温が所定値まで上昇する間、ＥＣＵ３０はＯＳＶ２４０をオフ状態に保持する。このため、機関始動時及びその後油温が上昇するまでの間、中間位置ロックピン２３０と中間位置ロック孔２３１との係合が保持され、第３実施形態と同様にベーン体１１０は中間位置に係止されるようになる。油温が所定値まで上昇すると、ＥＣＵ３０はＯＳＶ２４０をオンにして中間位置ロックピン２３０と中間位置ロック孔２３１との係合を解除するとともに、ＯＣＶ２５によるバルブタイミングのフィードバック制御を開始する点も第３実施形態と同様である。
【００７７】
本実施形態によれば、進角制限ピン等を用いることなく確実に機関始動時から油温が上昇するまでの間ベーン体１１０を中間位置に係止することが可能となっている。
(5) 第５の実施形態
次に図１２と図１３とを用いてロックピンの構成の第５の実施形態について説明する。
【００７８】
本実施形態では、図６（第１実施形態）と同一の構造の中間位置ロックピン２３０及び断面真円形状の中間位置ロック孔２３１が設けられている。すなわち、中間位置ロックピン２３０はＯＳＶ２４０のオン・オフにより中間位置ロック孔２３１との係合、離脱が制御される。また、本実施形態においても、進角制限ピン２５０と長孔形状の進角制限孔２５１とが設けられているが、進角制限孔２５１はベーン体１１０の中間位置に対応する位置から中間位置より進角側の適宜な位置まで延設されている点が図９、図１０（第３実施形態）と相違している。すなわち、本実施形態では、進角制限ピン２５０と進角制限孔２５１とが係合した状態では、ベーン体１１０の回動範囲は中間位置から中間位置より進角側の適宜な位置までの範囲に制限されることになる。
【００７９】
また、本実施形態では進角制限ピン２５０の係合、離脱を制御するＯＳＶ２４０（図１０）が設けられておらず、油圧室１２１、１２３内に発生する油圧により進角制限ピン２５０と進角制限孔２５１との係合、離脱が制御される点が図９、図１０（第３実施形態）と相違している。
図１３(A) から(D) に示すように、本実施形態の進角制限ピン２５０は、大径ピストン部２５０ａ、小径ピストン部２５０ｂとを備え、ベーン体１１０のベーン１１１内には、進角制限ピン２５０のガイド孔２５９と進角油圧室１２１、遅角油圧室１２３とをそれぞれ連通する油圧通路２５３、２５５が設けられている。油圧通路２５３、２５５は油圧室１２１、１２３内の油圧を進角制限ピンの大径ピストン部２５０ａ下側に導入するものである。すなわち、進角油圧室１２１または遅角油圧室１２３のいずれかに十分な油圧が発生している状態では、進角制限ピン２５０は大径ピストン部２５０ａ下面に作用する油圧により、スプリング２５７の付勢力に抗して上方に移動し、進角制限孔２５１との係合が解除される。また、油圧室１２１、１２３のいずれにも油圧が発生していない状態では、進角制限ピン２５０はスプリング２５７に付勢されて進角制限孔２５１に係合する。
【００８０】
以下、本実施形態の中間位置ロックピン２３０と進角制限ピン２５０との動作について説明する。
▲１▼  アイドル運転時（機関停止前）
本実施形態では、ＥＣＵ３０は機関アイドル運転時にはバルブタイミングを最遅角状態と中間位置との間の位置に制御する（図１２(A) ）。また、後述するように油温が所定値まで上昇した状態ではＥＣＵ３０はＯＳＶ２４０をオン状態に保持している。この状態では、油圧室１２１と１２３との両方に十分な油圧が発生しているため、進角制限ピン２５０は上方に移動しており進角制限孔２５１とは係合していない（図１３(A) ）。また、ＯＳＶ２４０がオン状態に保持されているため、中間位置ロックピン２３０も中間位置ロック孔２３１とは係合していない。
【００８１】
▲２▼  機関停止時
アイドル運転から機関が停止されると、ＥＣＵ３０はＯＳＶ２４０をオフにするとともに、バルブタイミングを進角させて、進角制限ピン２５０が進角制限孔２５１（長孔）内に入る位置まで潤滑油回路内の残圧によりベーン体１１０を回動させる（図１３(B) ）。前述のように、本実施形態では、機関停止前のアイドル運転時にはベーン体１１０は最遅角位置と中間位置との間に保持されているため、進角制限ピン２５０を進角制限孔２５１と整合する位置に移動させるためのベーン体１１０回動量は比較的小さくなる。従って、機関停止時に潤滑油回路残油圧力が急速に低下する場合（例えば油温が高い場合）にも、十分に進角制限ピン２５０と進角制限孔２５１との位置を整合させることができる。また、進角制限孔２５１は長孔に形成されており、ベーン体１１０の回動は進角制限孔２５１の範囲に進角制限ピン２５０を移動させるだけで足りるため、厳密なベーン体１１０の位置制御は必要とされない。
この状態で油圧が低下すると、進角制限ピン２５０は進角制限孔２５１に係合する（図１３(C) ）。また、ＯＳＶ２４０がオフにされるため、中間位置ロックピン２３０は中間位置ロック孔２３１と位置が整合した場合には係合状態となるが、位置が整合していない場合には中間位置ロック孔２３１より進角側位置に保持される。
【００８２】
▲３▼  機関始動時
機関が再始動されると、ＥＣＵ３０はＯＳＶ２４０をオフ状態に保持したままＯＣＶ２５のデューティー比を０％に設定し、遅角油圧室１２３に作動油を供給する。しかし、機関始動中には、潤滑油ポンプ油圧が上昇しないため、遅角油圧室１２３内の油圧は低いままとなる。この状態では、機関停止時に中間位置ロックピン２３０と中間位置ロック孔２３１とが係合していない場合には（すなわち、中間位置ロックピン２３０が中間位置ロック孔２３１より進角側に保持されていた場合には）、ハウジング１００の回転によりベーン体１１０が遅角側に回動する。このため、進角制限ピン２５０は進角制限孔２５１と係合したまま遅角側に移動し、制限孔２５１の遅角側端部（すなわち中間位置）に当接し、ベーン体１１０が停止する。この状態では、中間位置ロックピン２３０と中間位置ロック孔２３１との位置が整合するため、中間位置ロックピン２３０が中間位置ロック孔２３１と係合し、ベーン体１１０は中間位置に係止される。機関始動後遅角油圧室１２３内の油圧が上昇すると、進角制限ピン２５０は油圧室１２３内の油圧により進角制限孔２５１との係合を解除されるが、ＯＳＶ２４０は油温が上昇するまでオフ状態に保持されるため、中間位置ロックピン２３０と中間位置ロック孔２３１との係合が保持され、ベーン体１１０は中間位置に引き続き係止される。
(6) 第６の実施形態
次に図１４と図１５とを用いてロックピンの構成の第６の実施形態について説明する。
【００８３】
本実施形態では、第５実施形態の中間位置ロックピン２３０（図１２、図１３）を設けずに、進角制限ピン２５０に中間位置ロックピン２３０の機能を持たせた点が第５実施形態と相違している。
第１５図に示すように、本実施形態の進角制限ピン２５０は、第５実施形態とは異なり、図８の進角制限ピン２５０と同様ＯＳＶ２４０により進角制限孔２５１との係合、離脱が制御される。また、本実施形態の進角制限孔２５１は、第５実施形態と同様な範囲に設けられた長孔形状とされているが、長孔底面のの最も遅角側の部分に進角制限ピン２５０と係合しベーン体１１０を中間位置に係止する中間位置ロック孔２３１が設けられた二重構造となっている点が第５実施形態と相違している。
【００８４】
以下、本実施形態の進角制限ピン２５０の動作について説明する。
▲１▼  アイドル運転時（機関停止前）
本実施形態では、第５実施形態と同様油温上昇後はＯＳＶ２４０はオン状態に保持されており、進角制限ピン２５０は進角制限孔２５１、中間位置ロック孔２３１とは係合していない（図１５(A) ）。機関停止前のアイドル運転状態では、本実施形態においても第５実施形態と同様、ベーン体１１０が最遅角位置と中間位置との間に位置するようにバルブタイミングが制御される（図１４(A) ）。
【００８５】
▲２▼  機関停止時
機関停止時には、ＥＣＵ３０はＯＳＶ２４０をオフにするとともに、第５実施形態と同様潤滑油回路内の残油圧力でバルブタイミングを進角させて、進角制限ピン２５０が進角制限孔２５１の範囲内に入るようにベーン体１１０を移動させる（図１４(B) ）。この状態では、進角制限ピン２５０と中間位置ロック孔２３１との位置が整合しない場合、進角制限ピン２５０は進角制限孔２５１と係合し、長孔２５１の底面と当接する（図１５(B) ）。また、進角制限ピン２５０と中間位置ロック孔２３１との位置が整合した場合には、進角制限ピン２５０は更に下方に移動し、中間位置ロック孔２３１に係合する。
【００８６】
▲３▼  機関始動時
機関始動時には、ＥＣＵ３０はＯＳＶ２４０をオフ状態に維持する。始動中の油圧が低い状態では、ハウジング１００の回転によりベーン体１１０は遅角側に回動するため進角制限ピン２５０は進角制限孔２５１内を遅角側に移動し、遅角側の端部に当接して停止する（図１４(C) ）。このため、進角制限ピン２５０と中間位置ロック孔２３１との位置が整合し、進角制限ピン２５０が更に下方に移動して中間位置ロック孔２３１と係合する（図１５(C) ）。これにより、ベーン体１１０は中間位置に係止される。
【００８７】
▲４▼  油温上昇後
機関始動後油温が所定値まで上昇すると、ＥＣＵ３０はＯＳＶ２４０をオンにするとともに、ＯＣＶ２５のデューティー比を機関の実バルブタイミングに基づいてフィードバック制御する。これにより、進角制限ピン２５０と中間位置ロック孔２３１（及び進角制限孔２５１）との係合が解除され、バルブタイミングが機関運転状態に応じて最適なタイミングにフィードバック制御されるようになる。
【００８８】
本実施形態では、第３から第５の実施形態と同様、バルブタイミングが機関始動時から油温が上昇するまでの間、中間位置に固定されるようになる。
(7) 第７の実施形態
次に、前述の第５実施形態のように、機関停止時に潤滑油の残圧を用いてベーン体１１０を所定の範囲（進角制限ピン２５０が進角制限孔２５１の範囲に入る位置）に回動させる場合のＯＣＶ２５の制御についての例を説明する。
【００８９】
機関停止時の潤滑油回路残油圧力を用いてベーン体１１０を回動させる場合には機関停止時の残油圧力及びその降下速度によりベーン体１１０の最大回動可能量が定まる。例えば、機関停止前のアイドル回転数が高く、停止時の残油圧力が高い場合にはベーン体の最大回動可能量（バルブタイミングの最大可能進角量）が大きくなる。また、機関停止時の油温が低く潤滑油の粘性が高い場合には残油圧力の降下速度が小さくなり、ベーン体の最大回動可能量は大きくなる。
【００９０】
このため、機関停止時のバルブタイミング進角目標を常に一定値に設定していると、例えば機関停止時の油圧が高く（アイドル回転数が高く）、油温が低いような場合にはバルブタイミングが大きく進角（ベーン体回動量が大きく）なり、進角制限ピン２５０が進角制限孔２５１の範囲を越えてしまうまでベーン体１１０が進角側に回動してしまう過進角が生じる可能性がある。一方機関停止時の油圧が低く（アイドル回転数が低く）、しかも油温が高い場合には同一のバルブタイミング進角目標値であっても進角制限ピン２５０が進角制限孔２５１範囲に到達するまでベーン体１１０を進角側に回動できなくなる場合が生じる可能性がある。
【００９１】
そこで、本実施形態では予め機関停止時バルブタイミング進角可能量（ベーン体１１０の回動可能量）と機関停止時の残油圧力と油温との相関を実験等により求めておき、この関係に基づいて機関停止時のバルブタイミング進角目標値を決定しておく。
図１６は、本実施形態における機関停止時のバルブタイミング進角目標値の油温とアイドル回転数とによる変化を示すグラフである。図１６に示すように、本実施形態では、例えば同一の油温であればアイドル回転数が低いほど、また同一のアイドル回転数であれば油温が高いほど進角目標値は大きく設定される。ＯＣＶ２５のデューティー比は、バルブタイミング進角目標値と実際のバルブタイミングとの偏差に基づいて決定されるため、進角目標値が大きく設定されると、上記偏差が大きくなりデューティー比は大きな値に設定される。このため、アイドル回転数が低く油温が高い場合でも油圧がベーン体１１０を回動できなくなる値まで低下してしまう前にベーン体１１０を所定位置範囲まで進角させることが可能となる。また、図１６に示すように、逆にアイドル回転数が高く油温が低い場合にはバルブタイミング進角目標値は小さく設定されるため、実バルブタイミングとの偏差が小さくなりＯＣＶ２５のデューティー比は小さな値に設定される。このため、油圧が低下する時間が長い場合でもベーン体１１０の過進角が生じない。
【００９２】
図１７は、上記バルブタイミング進角目標値設定操作を説明するフローチャートである。本操作は、ＥＣＵ３０により一定時間毎に実行されるルーチンにより行なわれる。
図１７において、操作がスタートするとステップ１７０１では、前回操作実行時から今回操作実行時までの間に機関停止操作が行なわれたか否か（機関イグニッションスイッチのオフ操作が行なわれたか否か）が判定される。機関停止操作が行なわれた場合には、ステップ１７０３で機関停止操作実行直後の油温Ｔと機関回転数（アイドル回転数）ＮＥとを読み込み、ステップ１７０５では図１６の関係に基づいてバルブタイミング進角目標値を設定する。図１６の関係は、油温Ｔと機関回転数ＮＥとを用いた数値テーブルの形でＥＣＵ３０のＲＯＭ３２に格納されており、ステップ１７０５ではこの数値テーブルから進角目標値が読みだされる。
【００９３】
なお、ステップ１７０１でイグニッションスイッチのオフ操作が行なわれていない場合には、進角目標値の設定を行なうことなくそのまま操作を終了する。
この場合、バルブタイミングは、通常時のフィードバック制御により設定される。
ステップ１７０５でバルブタイミングの進角目標値が設定された場合には、別途行なわれるバルブタイミング制御操作（図示せず）で、イグニッションスイッチオフ後のＯＣＶ２５開度がバルブタイミング進角目標値に応じて制御される。
【００９４】
上記により、本実施形態では機関停止時の潤滑油回路の残油圧力やその降下速度にかかわらず常に、機関始動時にベーン体１１０を中間位置に係止することが可能となる。
(8) 第８の実施形態
次に、機関停止時に潤滑油の残圧を用いてベーン体を所定の範囲に回動させる場合のＯＣＶ２５の制御について、上述の第７実施形態とは異なる実施形態について説明する。
【００９５】
上記第７実施形態では、機関停止時のアイドル回転数と油温とに基づいてバルブタイミング進角目標値を変更していたが、本実施形ではバルブタイミング進角目標値は変更せず、機関停止時にはＯＣＶ２５のデューティー比は一定値（例えば１００％）に固定される。
このようにＯＣＶ２５のデューティー比を一定値に固定した場合には前述したように機関停止時のアイドル回転数と油温とに応じて停止時のベーン体１１０の回動可能量（バルブタイミング進角可能量）が変化する。この場合、機関停止時のアイドル運転中のバルブタイミング（ベーン体１１０位置）を一定にしたのでは機関停止後に最終的にベーン体１１０が停止する位置はベーン体の回動可能量に応じて変化してしまう。従って、ＯＣＶ２５のデューティー比を一定値に固定してベーン体の停止位置を常に一定範囲内に制御するためには、アイドル運転中のバルブタイミングをベーン体の回動可能量に応じて変化させる必要がある。
【００９６】
そこで、本実施形態ではアイドル運転時のバルブタイミングをアイドル回転数と油温とに応じて変更するようにしている。例えば、アイドル回転数が低く、油温が高い場合には停止時のベーン体１１０の回動可能量が小さくなる。このため、この場合には機関停止前のアイドル運転時のバルブタイミングを予め進角させておく。また、アイドル回転数が高く油温が低いような場合には、停止時のベーン体１１０回動可能量は大きくなる。そこで、この場合には機関停止前のアイドル運転時のバルブタイミングを予め遅角させておく。これにより、ベーン体の回動可能量が変化した場合でも、機関停止時にベーン体１１０が確実に所定の範囲まで移動するようになる。
【００９７】
図１８は、本実施形態におけるアイドル運転時バルブタイミング設定値の、アイドル回転数と油温とによる変化を示すグラフである。ＯＣＶ２５のデューティー比を一定値に固定した場合機関停止時のベーン体１１０の回動可能量は、同一の油温であればアイドル回転数が高いほど、また同一のアイドル回転数であれば油温が低いほど大きくなる。そこで、本実施形態では図１８に示すようにアイドル時のバルブタイミングが、同一回転数であれば油温が高いほど進角し、油温が低いほど遅角するように、また同一油温であればアイドル回転数が低いほど進角し、アイドル回転数が高いほど遅角するように設定している。
【００９８】
図１９は、本実施形態におけるバルブタイミング設定操作を説明するフローチャートである。本操作はＥＣＵ３０により一定時間毎に実行されるルーチンにより行なわれる。
図１９において操作がスタートすると、ステップ１９０１では、機関吸入空気量Ｇ、回転数ＮＥ及び油温Ｔが読み込まれる。
【００９９】
次いで、ステップ１９０３では現在イグニッションスイッチがオフになっているか否かが判定され、オフになっていない場合には、ステップ１９０５に進み、現在アイドル運転中か否かが機関回転数ＮＥと吸入空気量Ｇとに基づいて判定される。ステップ１９０５で現在アイドル運転中でなかった場合には、次にステップ１９０７が実行され、機関１回転あたりの吸入空気量Ｇ／ＮＥと機関回転数ＮＥとに基づいて通常運転時のバルブタイミング設定値が算出される。また、ステップ１９０５で現在アイドル運転中であった場合には、ステップ１９０９に進み、アイドル回転数ＮＥと油温Ｔとに基づいて前述の図１８の関係からアイドル運転時のバルブタイミング設定値が算出される。なお、図１８の関係はＮＥとＴとを用いた数値テーブルとしてＥＣＵ３０のＲＯＭ３２に格納されている。
【０１００】
そして、ステップ１９１１では、実際のバルブタイミングがステップ１９０７または１９０９にて算出されたバルブタイミング設定値になるようにＯＣＶ２５のデューティー比が制御される。
一方、ステップ１９０３で現在イグニッションスイッチがオフになっている場合にはステップ１９１３でＯＣＶ２５のデューティー比は一定値（例えば１００％）に固定される。機関停止前のアイドル運転中には予め図１８のバルブタイミング設定値になるようにバルブタイミングが制御されているため、これによりベーン体１１０は所定の範囲内に確実に回動するようになる。
(9) 第９の実施形態
次に、本発明の別の実施形態について説明する。
【０１０１】
前述の各実施形態では機関始動後油温が所定値まで上昇する間、中間位置ロックピン２３０によりベーン体１１０は中間位置に係止されている。しかし、中間位置ロックピン２３０の作動不良等によりベーン体１１０の係止が失敗したような場合には、バルブタイミングが変動してしまい機関運転が不安定になる場合が生じる。本実施形態では、以下の方法によりベーン体１１０の中間位置係止異常が生じたことを検出する。
【０１０２】
図２０は、本実施形態の中間位置係止異常検出操作を説明するフローチャートである。本操作は、ＥＣＵ３０により一定時間毎に実行されるルーチンにより行なわれる。
図２０において、操作が開始されるとステップ２００１では、現在の油温Ｔが読み込まれる。そして、ステップ２００３では、上記により読み込んだ油温Ｔが所定値Ｔ0 に到達しているか否かが判定される。ここで、所定温度Ｔ0 は、各実施形態においてベーン体１１０の中間位置係止が解除される温度である。ステップ２００３でＴ≧Ｔ0 であった場合には現在中間位置係止は行なわれていないため、ステップ２００５以下の中間位置係止異常検出操作は行なわず、ステップ２０２１で後述する異常フラグＸＦの値を０にセットして操作を終了する。
【０１０３】
一方、ステップ２００３でＴ＜Ｔ0 であった場合には、現在油温が低く中間係止操作が実行されているはずであるため、ステップ２００５以下の異常検出操作を行なう。
すなわち、ステップ２００７では現在の機関実バルブタイミングＶＶＴを読み込み、ステップ２００７、２００９ではこのＶＶＴが今までの最大値ＶＶＴMAX より大きい場合にはＶＶＴMAX の値を更新する。また同様に、ステップ２０１１、２０１３では必要に応じてＶＶＴの最小値ＶＶＴMIN の値を更新する。
【０１０４】
そして、ステップ２０１５では実バルブタイミングＶＶＴの値のばらつきΔＶＶＴをＶＶＴMAX とＶＶＴMIN の差として算出する。
ステップ２０１７では、上記により算出したばらつきΔＶＶＴの値が所定値ΔＶＶＴ0 より大きいか否かにより係止異常の有無を判定する。すなわち、ベーン体１１０が中間位置に正常に係止されていれば、ベーン体１１０の位置の変動は小さく、実バルブタイミングの変動（ばらつき）も小さくなる。一方、中間位置に係止されるべき条件であるにもかかわらず、ベーン体１１０が正常に係止されていない場合にはベーン体１１０の位置は変動し実バルブタイミングのばらつきも大きくなる。
【０１０５】
そこで、ステップ２０１７でΔＶＶＴ≧ΔＶＶＴ0 であった場合には係止異常が生じたとして、ステップ２０１９で異常フラグＸＦの値が１（異常）にセットされる。また、ΔＶＶＴ＜ΔＶＶＴ0 であった場合にはステップ２０２１でフラグＸＦの値は０にセットされる。
これにより、中間位置係止異常の有無をフラグＸＦの値に基づいて判定することが可能となる。
(10)第１０の実施形態
次に、本発明の別の実施形態について説明する。本実施形態では、例えば第９の実施形態等により中間位置係止異常が検出された場合には、ＯＣＶ２５のデューティー比を０％に設定し遅角油圧室１２３のみに油圧を供給する。これにより、ベーン体１１０は最大遅角位置に回動し、遅角油圧室１２３内の油圧によりハウジング１００の仕切壁１０３に押圧されるため、ベーン体１１０は最大遅角位置に固定されるようになる。このため、中間係止異常時にもバルブタイミングが安定し、機関の運転が不安定になることが防止される。
【０１０６】
なお、中間係止異常が生じるのは、油温が低くバルブタイミングのフィードバック制御が安定しない状態においてであるが、上記のＯＣＶ２５のデューティー比を固定することにより確実にベーン体１１０を最大遅角位置に固定することが可能となる。
図２１は、本実施形態の中間係止異常発生時の制御を示すフローチャートである。本操作は、ＥＣＵ３０により一定時間毎に実行されるルーチンにより行なわれる。
【０１０７】
図２１においてルーチンがスタートすると、ステップ２１０１では、図２０の異常フラグＸＦの値が１にセットされているか否かを判定する。そして、ＸＦ＝１の場合にはステップ２１０３に進み、ＯＣＶ２５のデューティー比を０％に設定する。これにより、遅角油圧室１２３には作動油が供給され、ベーン体１１０が最遅角位置に固定される。また、ステップ２１０１でＸＦ≠１であった場合には、現在係止異常が生じていないか、又は現在油温が所定値Ｔ0 に到達してバルブタイミングのフィードバック制御が可能な状態であるので、ステップ２１０３を実行することなく操作を終了する。これにより、中間位置係止異常が生じた場合にも、バルブタイミングの変動により機関運転状態が不安定になることが防止される。
(11)第１１の実施形態
次に、本発明の別の実施形態について説明する。
【０１０８】
例えば、前述の第３の実施形態（図９、図１０）のように中間位置ロックピン２３０が機関始動時の油圧が低いときにのみベーン体１１０を中間位置に係止し、始動中または始動後に進角油圧室または遅角油圧室の一方の油圧が上昇すると係止を解除するようにされている場合には、油温上昇後通常のバルブタイミング制御が行なわれているときに、中間位置ロックピン２３０が誤作動してベーン体１１０を中間位置に係止してしまう場合が生じ得る。
【０１０９】
第３の実施形態では、油温が上昇すると進角制限ピン２５０による中間位置ロックが解除され通常のバルブタイミングの制御が行なわれるが、進角制限ピン２５０はＯＳＶ２４０により確実に係止解除状態に保持されるのに対して、中間位置ロックピン２３０は油圧室１２１と１２３との油圧のみにより解除状態に保持されるため、油圧室１２１、１２３内の油圧が変動すると本来作動すべきでないときに誤作動してベーン体１１０を中間位置に係止してしまう場合が生じる。
【０１１０】
例えば、通常のバルブタイミング制御中にバルブタイミングを進角または遅角中にはベーン体１１０は中間位置を通過する場合がある。進角または遅角中には油圧室の一方に作動油が供給され他方からは作動油が排出される。このため、作動油が供給される側の油圧室からベーン体とハウジングとの摺動部のクリアランスを通って他方の油圧室へのリークが生じやすくなる。このリーク量は進角油圧室と遅角油圧室との圧力差に応じて増大するため、進角または遅角操作実行中に一時的に大きくなる場合があり、リーク量の増大が生じると作動油が供給されている側の油圧も低下してしまい、結果的に両方の油圧室の油圧が低下する場合が生じる。ところが、このような両方の油圧室の油圧低下がベーン体１１０の中間位置通過時に生じると中間位置ロックピン２３０は係合解除位置を維持できず、中間位置通過時に中間位置ロック孔２３１と係合してしまう可能性がある。このように進角または遅角中に中間位置ロックピン２３０の誤作動が生じると、機関のバルブタイミングは目標バルブタイミングに到達することができず機関性能の低下が生じる問題がある。
【０１１１】
そこで、本実施形態ではＥＣＵ３０はバルブタイミング制御中にベーン体１１０が中間位置を通過する際にはＯＣＶ２５のデューティー比を５０％付近の値に設定するようにしている。デューティー比が５０％付近に設定されると、ＯＣＶ２５からは進角油圧室１２１と遅角油圧室１２３との両方に作動油が供給されるようになり、両方の油圧室の油圧が上昇する。このため、ベーン体１１０の中間位置通過時には中間位置ロックピン２３０は確実に係合解除位置に保持されるようになり、誤作動が防止される。
【０１１２】
図２２は、本実施形態の中間位置ロックピン２３０誤作動防止操作を説明するフローチャートである。本操作はＥＣＵ３０により一定時間毎に実行されるルーチンにより行なわれる。
図２２の操作において、ステップ２２０１では、現在の機関実バルブタイミングＶＶＴ及び油温Ｔが読み込まれる。そして、ステップ２２０３では、現在油温が所定値Ｔ0 以上になっているか否かが判定される。所定温度Ｔ0 は第３の実施形態おいて、進角制限ピン２５０による中間位置の係止が解除される温度である。ステップ２２０３でＴ＜Ｔ0 であった場合には現在進角制限ピン２５０による中間位置係止実行中であり誤作動防止操作の必要はないため、直ちに本操作は終了する。
【０１１３】
一方、ステップ２２０３でＴ≧Ｔ0 であった場合には、現在機関バルブタイミングのフィードバック制御が行なわれているため、ステップ２２０５に進み、現在ベーン体１１０が中間位置にあるか否かが判定される。ステップ２２０５において、ＶＶＴ1 ≦ＶＶＴ≦ＶＶＴ2 の範囲は、中間位置ロックピン２３０と中間位置ロック孔２３１とが係合可能なベーン体位置に対応するバルブタイミング範囲である。
【０１１４】
ステップ２２０５において否定判定がなされた場合には、現在ベーン体１１０は中間位置にないためステップ２２０７で通常のバルブタイミングフィードバック制御が行なわれる。このとき、ＯＣＶ２５のデューティー比ＤＲは目標バルブタイミングと実バルブタイミングＶＶＴとの偏差に基づくフィードバック制御により設定される。
【０１１５】
また、ステップ２２０５で肯定判定された場合、すなわち現在ベーン体１１０が中間位置にある場合には、次にステップ２２０９と２２１３で目標バルブタイミングと実バルブタイミングとに基づいて現在バルブタイミングの進角操作または遅角操作のいずれかが実行されているかが判定され、進角操作実行中の場合にはステップ２２１１でＯＣＶ２５のデューティー比ＤＲが５０＋α（％）に設定され、遅角操作実行中の場合にはステップ２２１５でデューティー比ＤＲは５０−α（％）に設定される。これにより、ベーン体１１０の中間位置通過の際、ＯＣＶ２５のデューティー比Ｒは進角中であれば５０％よりやや大きい値に、また、遅角中であれば５０％よりやや小さい値に設定される。このため、ベーン体１１０の中間位置通過時には進角油圧室１２１と遅角油圧室１２３との両方の油圧室に作動油が供給され両方の油圧室内の油圧が上昇する。これにより、中間位置ロックピン２３０は係合解除位置に確実に保持されるようになる。なお、上記αの値は正の値とされるが、αを過度に大きく設定すると油圧室の圧力差が大きくなるため中間位置ロックピンの誤作動が生じやすくなる。また、逆にαを過度に小さく設定すると中間位置通過時のバルブタイミング変化速度が遅くなるため、αの値は実際には実験等により適宜な値に設定することが好ましい。
【０１１６】
【発明の効果】
上述のように、各請求項に記載の発明によれば、内燃機関のバルブタイミング制御装置において、機関性能の低下を最小に抑制し、しかもバルブタイミング調節範囲を狭めることなく作動油温度が上昇するまでの間のバルブタイミング不安定を防止することが可能となるという共通の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を自動車用内燃機関に適用した実施形態の概略構成を示す図である。
【図２】図１の可変バルブタイミング機構の構成を説明する図である。
【図３】図１の可変バルブタイミング機構の構成を説明する図である。
【図４】本発明の第１の実施形態の構成を説明する略示図である。
【図５】本発明の第１の実施形態の作動状態を説明する図である。
【図６】本発明の第１の実施形態の作動状態を説明する図である。
【図７】本発明の第２の実施形態の構成を説明する略示図である。
【図８】本発明の第２の実施形態の作動状態を説明する図である。
【図９】本発明の第３の実施形態の構成を説明する略示図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態の作動状態を説明する図である。
【図１１】本発明の第４の実施形態の構成を説明する略示図である。
【図１２】本発明の第５の実施形態の構成を説明する略示図である。
【図１３】本発明の第５の実施形態の作動状態を説明する図である。
【図１４】本発明の第６の実施形態の構成を説明する略示図である。
【図１５】本発明の第６の実施形態の作動状態を説明する図である。
【図１６】本発明の第７の実施形態の動作原理を説明する図である。
【図１７】本発明の第７の実施形態の動作を説明するフローチャートである。
【図１８】本発明の第８の実施形態の動作原理を説明する図である。
【図１９】本発明の第８の実施形態の動作を説明するフローチャートである。
【図２０】本発明の第９の実施形態の動作を説明するフローチャートである。
【図２１】本発明の第１０の実施形態の動作を説明するフローチャートである。
【図２２】本発明の第１１の実施形態の動作を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
１…内燃機関
１０…可変バルブタイミング機構
１１…カムシャフト
２５…オイルコントロールバルブ（ＯＣＶ）
２８…潤滑油ポンプ
３０…制御回路（ＥＣＵ）
１００…ハウジング
１０３…仕切壁
１１０…ベーン体
１１１…ベーン
１２１…進角油圧室
１２３…遅角油圧室
２３０…中間位置ロックピン
２３１…中間位置ロック孔
２４０…オイルスイッチングバルブ（ＯＳＶ）
【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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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