特許 5717610 バルブタイミング調整システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5717610

(24)【登録日】2015年3月27日

(45)【発行日】2015年5月13日

(54)【発明の名称】バルブタイミング調整システム

(51)【国際特許分類】

   F01L 1/356 20060101AFI20150423BHJP

   F01L 13/00 20060101ALI20150423BHJP

   F02D 13/02 20060101ALI20150423BHJP

【ＦＩ】

   F01L1/356 E

   F01L13/00 301Y

   F02D13/02 G

【請求項の数】13

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2011-248681(P2011-248681)

(22)【出願日】2011年11月14日

(65)【公開番号】特開2013-104353(P2013-104353A)

(43)【公開日】2013年5月30日

【審査請求日】2014年3月4日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004695

【氏名又は名称】株式会社日本自動車部品総合研究所

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100093779

【弁理士】

【氏名又は名称】服部 雅紀

(72)【発明者】

【氏名】安木 佑介

(72)【発明者】

【氏名】大江 修平

(72)【発明者】

【氏名】山口 錠二

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 慎一郎

(72)【発明者】

【氏名】山口 一郎

(72)【発明者】

【氏名】柘植 徳之

【審査官】 谷川 啓亮

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−２５４０１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２４２５３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−１７５４２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１３８６１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０８３２８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２０８４９８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０１Ｌ １／３５６

Ｆ０２Ｄ １３／００ − ２８／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内燃機関の駆動軸または従動軸の一方とともに回転するハウジングと、前記駆動軸または前記従動軸の他方とともに回転し、前記ハウジング内部を遅角室および進角室に仕切るベーンを有し、前記ハウジングに対して相対回動可能なベーンロータと、前記ベーンロータに形成される収容孔に摺動可能に収容され、前記ハウジングの回転軸方向の一方の内壁に形成された嵌合孔に嵌合することで前記ハウジングに対する前記ベーンロータの相対回動を規制する規制部材と、を備え、前記駆動軸の駆動力を前記従動軸に伝達するとともに前記駆動軸に対する前記従動軸の位相を変更することにより、吸気弁および排気弁の少なくとも一方の開閉タイミングを調整するバルブタイミング調整装置と、
前記従動軸の回転角度を検出し、前記従動軸の回転角度に応じた信号を出力する従動角検出手段と、
前記駆動軸の回転角度を検出し、前記駆動軸の回転角度に応じた信号を出力する駆動角検出手段と、
作動流体を汲み上げ吐出するポンプと、
前記ポンプの吐出側と前記バルブタイミング調整装置の前記遅角室および進角室との間に設けられ、前記ポンプから吐出された作動流体の流路を前記遅角室または前記進角室に選択的に切換可能な切換弁と、
前記切換弁に供給される作動流体の圧力を調整する圧力調整弁と、
前記駆動軸に対する前記従動軸の目標位相が入力され、入力される前記目標位相に応じた信号を前記切換弁および前記圧力調整弁に出力する第１制御手段と、
前記従動角検出手段が検出する前記従動軸の回転角度および前記駆動角検出手段が検出する前記駆動軸の回転角度に基づいて、前記駆動軸に対する前記従動軸の現在位相と前記目標位相との差が所定の位相差より大きいか否かを判定する位相差判定手段と、
を備え、
前記位相差判定手段により前記現在位相と前記目標位相との差が所定の位相差以上であると判定される場合、前記第１制御手段は前記切換弁に供給する作動流体の圧力を高くする信号を前記圧力調整弁に出力することを特徴とするバルブタイミング調整システム。

【請求項2】

前記位相差判定手段は、
前記従動角検出手段が検出する前記従動軸の回転角度、および前記駆動角検出手段が検出する前記駆動軸の回転角度に基づいて前記駆動軸に対する前記従動軸の位相が前記目標位相に到達するまでに必要な目標到達時間を算出する目標到達時間算出手段と、
前記目標到達時間算出手段が算出する前記目標到達時間、および所定の目標時間に基づいて前記現在位相と前記目標位相との差が所定の位相差以上であるか否かを判定する第１判定手段と、
であることを特徴とする請求項１に記載のバルブタイミング調整システム。

【請求項3】

前記従動角検出手段が検出する前記従動軸の回転角度および前記駆動角検出手段が検出する前記駆動軸の回転角度に基づいて、前記駆動軸に対する前記従動軸の位相が変更中であるか否かを判定するモード判定手段をさらに備え、
前記モード判定手段により前記駆動軸に対する前記従動軸の位相が変更中であると判定される場合、前記位相差判定手段は前記現在位相と前記目標位相との差が所定の位相差以上であるか否かを判定することを特徴とする請求項１または２に記載のバルブタイミング調整システム。

【請求項4】

前記駆動軸に対する前記従動軸の位相を保持するとき、前記目標位相に対する位相の変動幅を算出する位相変動幅算出手段をさらに備え、
前記モード判定手段により前記駆動軸に対する前記従動軸の位相が変更中でないと判定される場合、前記位相変動幅算出手段は前記目標位相に対する位相の変動幅を算出することを特徴とする請求項３に記載のバルブタイミング調整システム。

【請求項5】

前記位相変動幅算出手段により算出される前記目標位相に対する位相の変動幅が所定の変動幅以上であるか否かを判定する第２判定手段をさらに備え、
前記第２判定手段により前記目標位相に対する位相の変動幅が所定の変動幅以上であると判定される場合、前記第１制御手段は前記切換弁に供給する作動流体の圧力を高くする信号を前記圧力調整弁に出力することを特徴とする請求項４に記載のバルブタイミング調整システム。

【請求項6】

前記位相変動幅算出手段は、前記従動角検出手段が検出する前記従動軸の回転角度、および前記駆動角検出手段が検出する前記駆動軸の回転角度に基づいて前記目標位相に対する位相の変動幅を算出することを特徴とする請求項４または５に記載のバルブタイミング調整システム。

【請求項7】

前記内燃機関に供給される吸入空気量を調節するスロットルバルブの回転角度を検出し、前記スロットルバルブの回転角度に応じた信号を出力するバルブ角度検出手段と、
作動流体の温度を検出し、検出された作動流体の温度に応じた信号を出力する作動流体温度検出手段と、
作動流体の圧力を検出し、検出された作動流体の圧力に応じた信号を出力する作動流体圧力検出手段と、
作動流体の圧力と前記目標位相に対する位相の変動幅との関係を示す第１マップを記憶する第１記憶手段と、
をさらに備え、
前記位相変動幅算出手段は、前記駆動角検出手段による検出される前記駆動軸の回転角度、前記バルブ角度検出手段により検出される前記スロットルバルブの回転角度、前記作動流体温度検出手段により検出される作動流体の温度、前記作動流体圧力検出手段により検出される作動流体の圧力、および前記第１マップに基づいて前記目標位相に対する位相の変動幅を算出することを特徴とする請求項４または５に記載のバルブタイミング調整システム。

【請求項8】

前記規制部材が前記嵌合孔に嵌合しているか否かを判定するロック判定手段をさらに備え、
前記ロック判定手段により前記規制部材が前記嵌合孔に嵌合していないと判定される場合、前記モード判定手段は前記駆動軸に対する前記従動軸の位相が変更中であるか否かを判定することを特徴とする請求項３から７のいずれか一項に記載のバルブタイミング調整システム。

【請求項9】

前記第１制御手段に前記目標位相が入力される第１タイミングと前記圧力調整弁により作動流体の圧力が調整される第２タイミングとの差が所定の時間より小さいか否かを判定する時間差判定手段をさらに備え、
前記ロック判定手段により前記規制部材が前記嵌合孔に嵌合していると判定される場合、前記時間差判定手段は前記第１タイミングと前記第２タイミングとの差が所定の時間より小さいか否かを判定することを特徴とする請求項８に記載のバルブタイミング調整システム。

【請求項10】

前記圧力調整弁が調整する前の作動流体の調整前圧力および前記圧力調整弁が調整した後の作動流体の調整後圧力を算出する圧力算出手段をさらに備え、
前記ロック判定手段により前記規制部材が前記嵌合孔に嵌合していると判定され、かつ前記時間差判定手段により前記第１タイミングと前記第２タイミングとの差が所定の時間より小さいと判定される場合、前記圧力算出手段は、前記調整前圧力および前記調整後圧力を算出することを特徴とする請求項９に記載のバルブタイミング調整システム。

【請求項11】

前記圧力算出手段により算出される前記調整前圧力が所定の第１油圧より小さいか否かを判定する調整前圧力判定手段と、
前記圧力算出手段により算出される前記調整後圧力が所定の第２油圧より小さいか否かを判定する調整後圧力判定手段と、
前記切換弁が作動流体の流路を切り換える第３タイミングと前記第２タイミングとの関係を調整する第２制御手段と、
をさらに備え、
前記調整前圧力判定手段により前記調整前圧力が前記第１油圧より小さいと判定され、かつ前記調整後圧力判定手段により前記調整後圧力が前記第２油圧より小さいと判定される場合、前記第２制御手段は前記第２タイミングを前記第３タイミングの所定時間後に調整することを特徴とする請求項１０に記載のバルブタイミング調整システム。

【請求項12】

前記圧力算出手段により算出される前記調整前圧力が所定の第１油圧より小さいか否かを判定する調整前圧力判定手段と、
前記圧力算出手段により算出される前記調整後圧力が所定の第２油圧より小さいか否かを判定する調整後圧力判定手段と、
前記切換弁が作動流体の流路を切り換える第３タイミングと前記第２タイミングとの関係を調整する第２制御手段と、
をさらに備え、
前記調整前圧力判定手段により前記調整前圧力が前記第１油圧より小さいと判定され、かつ前記調整後圧力判定手段により前記調整後圧力が前記第２油圧以上であると判定される場合、前記第２制御手段は、前記第２タイミングを前記第３タイミングの所定時間後に調整する、または前記第３タイミングを前記第２タイミングの所定時間後に調整することを特徴とする請求項１０に記載のバルブタイミング調整システム。

【請求項13】

前記圧力算出手段により算出される前記調整前圧力が所定の第１油圧より小さいか否かを判定する調整前圧力判定手段と、
前記圧力算出手段により算出される前記調整後圧力が所定の第２油圧より小さいか否かを判定する調整後圧力判定手段と、
前記切換弁が作動流体の流路を切り換える第３タイミングと前記第２タイミングとの関係を調整する第２制御手段と、
をさらに備え、
前記調整前圧力判定手段により前記調整前圧力が前記第１油圧以上であると判定され、かつ前記調整後圧力判定手段により前記調整後圧力が前記第２油圧以上であると判定される場合、前記第２制御手段は、前記第３タイミングを前記第２タイミングの所定時間後に調整することを特徴とする請求項１０に記載のバルブタイミング調整システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、エンジンの吸排気弁を開閉するタイミングを変更可能なバルブタイミング調整システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、エンジンの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することにより、カムシャフトが開閉駆動する吸気弁、及び排気弁の少なくとも一方の開閉タイミングを調整するバルブタイミング調整システムが公知である。バルブタイミング調整システムは、クランクシャフトの回転駆動力が、ハウジング、ベーンロータ、及びカムシャフトを経由し、吸気弁または排気弁の一方または両方に伝達される。ハウジングとベーンロータとにより形成される進角室、及び遅角室に供給する作動油の圧力を制御することにより、弁の開閉タイミングを調整する。
弁の開閉タイミングを進角するとき、進角室に遅角室より多くの作動流体を供給し、弁の開閉タイミングを遅角するとき、遅角室に進角室より多くの作動流体を供給する。また、弁の開閉タイミングを保持するとき、進角室、及び遅角室にそれぞれ同程度の作動流体を供給する。
一般に、進角室、及び遅角室に供給する作動流体の圧力が低いと、吸排気弁側のカムトルク変動の影響を受け易く、ハウジングに対するベーンロータの相対回転位置が安定しないため、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相が変動し易い。特許文献１には、作動流体の圧力が低いとき、電動ポンプによって作動流体を昇圧するバルブタイミング調整システムのオイル供給装置が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１０−８４５２０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に記載のオイル供給装置では、作動流体の温度に基づいて電動ポンプを駆動するため、バルブタイミング調整システムにおいて高圧の作動流体を必要としないときでも、作動流体の温度が低温であれば電動ポンプを駆動して高圧の作動流体を供給する。このため、バルブタイミング調整システムを駆動するための作動流体の消費量が多くなり、車両の燃費が悪化する。

【0005】

本発明の目的は、所望の弁開閉タイミングを応答よく的確に調整可能なバルブタイミング調整システムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

請求項１に記載の発明によると、バルブタイミング調整システムは、吸気弁、及び排気弁の少なくとも一方の開閉タイミングを調整するバルブタイミング調整装置、ポンプ、切換弁、圧力調整弁、第１制御手段、位相差判定手段などを備える。ポンプが切換弁に向けて吐出する作動流体は、切換弁によってバルブタイミング調整装置のハウジングとベーンロータとにより形成されている進角室または遅角室に選択的に供給される。バルブタイミング調整装置では、切換弁が供給する作動流体によって駆動軸に対する従動軸の回転位相を変更する。ポンプと切換弁との間に設けられている圧力調整弁では、切換弁に供給される作動流体の圧力を調整する。第１制御手段では、駆動軸に対する従動軸の目標位相が入力され、入力される目標位相に応じた信号を切換弁、及び圧力調整弁に出力する。位相差判定手段では、従動角検出手段が検出する従動軸の回転角度、駆動角検出手段が検出する駆動軸の回転角度に基づいて、駆動軸に対する従動軸の現在位相と目標位相との差が所定の位相差以上であるか否かを判定する。バルブタイミング調整システムでは、位相差判定手段により現在位相と目標位相との差が所定の位相差以上であると判定される場合、第１制御手段は切換弁に供給される作動流体の圧力を高くする信号を圧力調整弁に出力する。

【0007】

請求項１に記載のバルブタイミング調整システムは、駆動軸に対する従動軸の現在位相と目標位相との差が所定の位相差以上であるか否かを判定する位相差判定手段を備える。第１制御手段では、位相差判定手段が判定する位相差の大小関係に応じて圧力調整弁を制御する。すなわち、現在位相と目標位相との差が所定の位相差以上であると判定される場合、バルブタイミング調整装置に供給される作動流体の圧力を高圧化する。これにより、内燃機関の回転数や作動流体の温度に応じて作動流体の圧力を調整する従来のバルブタイミング調整システムに比べて、駆動軸に対する従動軸の現在位相と目標位相との位相差に応じて作動流体の圧力を調整することができるため、作動流体の消費量を少なくすることができる。

【0008】

また、現在位相と目標位相との差が所定の位相差以上であると判定される場合、作動流体の圧力を高圧化することにより、駆動軸に対する従動軸の現在位相を迅速に目標位相に到達させることができる。これにより、バルブタイミング調整システムでの吸排気弁の開閉タイミングの応答性を向上させることができる。

【0009】

請求項２に記載の発明によると、位相差判定手段は、従動角検出手段が検出する従動軸の回転角度、及び駆動角検出手段が検出する駆動軸の回転角度に基づいて駆動軸に対する従動軸の回転位相が目標位相に到達するまでに必要な目標到達時間を算出する目標到達時間算出手段と、目標到達時間算出手段が算出する目標到達時間、及び所定の目標時間に基づいて現在位相と目標位相との差が所定の位相差以上であるか否かを判定する第１判定手段と、から構成される。請求項２に記載のバルブタイミング調整システムでは、駆動軸に対する従動軸の現在の位相が目標位相に到達するまでに必要な目標到達時間を算出する。算出された目標到達時間が所定の目標時間以上である場合、現在位相と目標位相との差が所定の位相差以上であると判定し、圧力調整弁を制御して切換弁に供給する作動流体を高圧化する。また、算出された目標到達時間が所定の目標時間より小さい場合、現在位相と目標位相との差が所定の位相差より小さいと判定し、圧力調整弁による作動流体の圧力制御を行わない。これにより、駆動軸に対する従動軸の回転位相の状態に応じて作動流体の圧力を調整することができるため、作動流体の消費量を少なくすることができる。
請求項３に記載の発明によると、バルブタイミング調整システムは、従動角検出手段が検出する従動軸の回転角度および駆動角検出手段が検出する駆動軸の回転角度に基づいて、駆動軸に対する従動軸の回転位相が変更中であるか否かを判定するモード判定手段をさらに備える。バルブタイミング調整システムでは、モード判定手段により駆動軸に対する従動軸の回転位相が変更中であると判定される場合、位相差判定手段は現在位相と目標位相との差が所定の位相差以上であるか否かを判定する。

【0010】

請求項４に記載の発明によると、バルブタイミング調整システムは、駆動軸に対する従動軸の回転位相を保持するとき、目標位相に対する位相の変動幅を算出する位相変動幅算出手段をさらに備える。バルブタイミング調整システムでは、モード判定手段により駆動軸に対する従動軸の回転位相が変更中でないと判定する場合、位相変動幅算出手段は目標位相に対する位相の変動幅を算出する。
請求項５に記載の発明によると、バルブタイミング調整システムは、位相変動幅算出手段により算出される目標位相に対する位相の変動幅が所定の変動幅以上であるか否かを判定する第２判定手段をさらに備える。第２判定手段により目標位相に対する位相の変動幅が所定の変動幅以上であると判定される場合、第１制御手段は切換弁に供給する作動流体の圧力を高くする信号を圧力調整弁に出力する。

【0011】

バルブタイミング調整システムでは、吸排気弁の開閉タイミングを調整するとき、吸排気弁の開閉タイミングを進角、または遅角する場合の他に一定の開閉タイミングで保持する場合がある。このとき、進角室、及び遅角室に供給される作動流体の圧力が低いと、ハウジングに対するベーンロータの位置が安定しないため、目標位相に対する位相の変動幅が大きくなる。そこで、請求項５に記載のバルブタイミング調整システムでは、位相変動幅算出手段により目標位相に対する位相の変動幅を算出する。次に第２判定手段により算出された位相の変動幅が所定の変動幅以上であると判定されると、第１制御手段は、圧力調整弁に切換弁に供給される作動流体の圧力を高くする信号を出力する。これにより、進角室、及び遅角室に滞留する作動流体の圧力が高くなるため、ハウジングに対するベーンロータの位置が安定する。したがって、吸排気弁の開閉タイミングを一定の間隔で安定させることができる。

【0012】

請求項６に記載の発明によると、位相変動幅算出手段は、従動角検出手段が検出する従動軸の回転角度、及び駆動角検出手段が検出する駆動軸の回転角度に基づいて目標位相に対する位相の変動幅を算出する。
また、請求項７に記載の発明によると、バルブタイミング調整システムは、バルブ角度検出手段、作動流体温度検出手段、作動流体圧力検出手段、及び作動流体の圧力と目標位相に対する位相の変動幅との関係を示す第１マップを記憶する第１記憶手段をさらに備える。請求項７に記載のバルブタイミング調整システムの位相変動幅算出手段は、駆動角検出手段による検出される駆動軸の回転角度、バルブ角度検出手段により検出されるスロットルバルブの回転角度、作動流体温度検出手段により検出される作動流体の温度、作動流体圧力検出手段により検出される作動流体の圧力、及び第１マップに基づいて目標位相に対する位相の変動幅を算出する。

【0014】

請求項８に記載の発明によると、バルブタイミング調整システムは、規制部材が嵌合孔に嵌合しているか否かを判定するロック判定手段をさらに備える。ロック判定手段により規制部材が嵌合孔に嵌合していないと判定される場合、モード判定手段により駆動軸に対する従動軸の回転位相が変更中であるか否かを判定する。
バルブタイミング調整装置の規制部材は、ハウジングの内壁に形成されている嵌合孔に嵌合することによりベーンロータの相対回動を規制する。ロック判定手段では、規制部材が嵌合孔に嵌合しているか否かを判定する。ロック判定手段により規制部材が嵌合孔に嵌合していないと判定される場合、ベーンロータはハウジングに対して回動可能であると考えられるため、モード判定手段により位相が変更中であるか否かを判定する。

【0015】

請求項９に記載の発明によると、バルブタイミング調整システムは、第１制御手段に駆動軸に対する従動軸の目標位相が入力される第１タイミングと圧力調整弁により作動流体の圧力が調整される第２タイミングとの差が所定の時間より小さいか否かを判定する時間差判定手段をさらに備える。バルブタイミング調整システムでは、ロック判定手段により規制部材が嵌合孔に嵌合していると判定される場合、時間差判定手段は第１タイミングと第２タイミングとの差が所定の時間より小さいか否かを算出する。
また、請求項１０に記載の発明によると、バルブタイミング調整システムは、圧力調整弁が調整する前の作動流体の調整前圧力、及び圧力調整弁が調整した後の作動流体の調整後圧力を算出する圧力算出手段をさらに備える。バルブタイミング調整システムでは、ロック判定手段により規制部材が嵌合孔に嵌合していると判定され、かつ時間差判定手段により第１タイミングと第２タイミングとの差が所定の時間より小さいと判定される場合、圧力算出手段は、調整前圧力、及び調整後圧力を算出する。

【0016】

バルブタイミング調整システムでは、内燃機関の始動直後に吸排気弁の開閉タイミングを進角する際、規制部材の嵌合孔との嵌合を解除するため、バルブタイミング調整装置に作動流体を供給する。このとき、圧力調整弁による作動流体の圧力が調整されると、規制部材の嵌合を解除することができなくなるおそれがある。そこで、請求項９、及び１０に記載のバルブタイミング調整システムでは、規制部材の嵌合を解除する際、圧力調整弁による作動流体の圧力調整前、及び圧力調整後の圧力を算出する。

【0017】

請求項１１〜１３に記載の発明によると、バルブタイミング調整システムは、圧力算出手段により算出される調整前圧力に基づいて調整前圧力が所定の第１油圧より小さいか否かを判定する調整前圧力判定手段と、圧力算出手段により算出される調整後圧力に基づいて調整後圧力が所定の第２油圧より小さいか否かを判定する調整後圧力判定手段と、切換弁が作動流体の流路を切り換える第３タイミングと第２タイミングとの関係を調整する第２制御制御手段と、をさらに備える。バルブタイミング調整システムでは、調整前圧力判定手段、及び調整後圧力判定手段による判定結果に基づいて、第３タイミングと第２タイミングとの前後関係を調整する。これにより、規制部材の嵌合をスムーズに解除することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の第１実施形態によるバルブタイミング調整システムが適用される駆動力伝達系の模式図である。

【図2】本発明の第１実施形態によるバルブタイミング調整システムの位相調整部の断面図である。

【図3】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線の断面図である。

【図4】本発明の第１実施形態によるバルブタイミング調整システムにおける圧力制御弁に供給されるオイルの圧力制御処理を示すフローチャートである。

【図5】本発明の第１実施形態によるバルブタイミング調整システムにおけるオイルの油圧と位相変動幅の関係を示す説明図である。

【図6】本発明の第１実施形態によるバルブタイミング調整システムにおけるポンプの回転数と位相調整部による回転位相変更の応答性との関係を示す説明図である。

【図7】本発明の第２実施形態によるバルブタイミング調整システムにおける位相調整部のストッパピン付近の拡大断面図である。

【図8】本発明の第２実施形態によるバルブタイミング調整システムにおける進角油圧、及び遅角油圧とストッパピンのロック状態との関係を説明する断面図である。

【図9】本発明の第２実施形態によるバルブタイミング調整システムにおける説明図であって、（ａ）油圧制御弁に供給される油圧とストッパピンのロックを解除するために必要な時間との関係を説明する説明図、（ｂ）油圧制御弁に供給される油圧調整前後の油圧とストッパピンのロック解除不良領域との関係を説明する説明図、である。

【図10】本発明の第２実施形態によるバルブタイミング調整システムにおけるベーンロータのロック解除処理を示すフローチャートである。

【図11】本発明の第２実施形態によるバルブタイミング調整システムにおけるベーンロータのロック解除処理を示すフローチャートである。

【図12】本発明の第２実施形態によるバルブタイミング調整システムにおける吸気弁進角指示入力タイミングに対する吸気弁進角指示出力タイミング、及び油圧調整指示出力タイミングとの関係を示す説明図である。

【図13】本発明の第２実施形態によるバルブタイミング調整システムにおける実験結果を説明する説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明の実施形態のバルブタイミング調整システムについて図面に基づいて説明する。

【0020】

（第１実施形態）
第１実施形態によるバルブタイミング調整システムを図１から図６に示す。本実施形態のバルブタイミング調整システムは、作動流体としてオイルを用いる油圧制御式である。バルブタイミング調整システムは、エンジンのクランクシャフトの回転角度に対するカムシャフトの回転角度（以下、「カムシャフト位相」という）を調整することにより吸排気弁の開閉タイミングを調整する位相調整部と、位相調整部に供給されるオイルの圧力を制御する油圧制御部とを備える。

【0021】

バルブタイミング調整システム１０の位相調整部１００が設けられる駆動力伝達系では、図１に示すように、エンジン１の「駆動軸」としてのクランクシャフト２に固定されるギア３と、「従動軸」としてのカムシャフト４、５に固定されるギア１９１、６にチェーン７が巻き掛けられ、クランクシャフト２からカムシャフト４、５に駆動力が伝達される。一方のカムシャフト４はカム機構を経由して吸気弁８を開閉駆動し、他方のカムシャフト５はカム機構を経由して排気弁９を開閉駆動する。第１実施形態のバルブタイミング調整システム１０では、ギア１９１に対する回転位相が変更可能なベーンロータ２０（図２参照）にカムシャフト４が接続しており、ギア１９１に対するベーンロータ２０の回転位相を変更することにより吸気弁８の開閉タイミングを調整する。カムシャフト４にはカムシャフト４の回転角度を検出する「従動角検出手段」としてのカム角センサ４１が取り付けられている。また、クランクシャフト２にはクランクシャフト２の回転角度を検出する「駆動角検出手段」としてのクランク角センサ４２が取り付けられている。位相調整部１００は、特許請求の範囲に記載の「バルブタイミング調整装置」に相当する。

【0022】

図２及び図３に示すように、位相調整部１００は、ハウジング１１、ベーンロータ２０、及びストッパピン３０等を備えている。
ハウジング１１は、環状の周壁１２、及び仕切り部材としてのシュウ１３、１４、１５、１６と一体に形成されたシュウハウジング１７、フロントプレート１８、並びにスプロケット１９等から構成されている。略台形に形成されたシュウ１３、１４、１５、１６は、周壁１２から径方向内側へ延びており、周壁１２の周方向に略等間隔に設けられている。周方向に隣接するシュウ同士の間隙には略扇状の圧力室５０が形成されている。

【0023】

スプロケット１９は、径外側にギア１９１を備え、周壁１２の回転軸方向の一方に設けられている。スプロケット１９は、軸方向にカムシャフト４を通す軸孔１９２を有している。

【0024】

フロントプレート１８は、略円盤状に形成され、周壁１２の回転軸方向の他方に設けられている。フロントプレート１８は、円盤の中心に板厚方向に通じる円孔１８１を有している。

【0025】

シュウハウジング１７、フロントプレート１８、及びスプロケット１９は、ボルト１１１によって同軸上に固定されている。

【0026】

ベーンロータ２０は、ハウジング１１と略同軸に設けられ、ハウジング１１の内側に相対回転可能に収容されている。ベーンロータ２０は、略円筒状のロータ２１、及びこのロータ２１から径外方向に突出する４個のベーン２２、２３、２４、２５を有している。ベーンロータ２０とカムシャフト４とはボルト２６によって固定されている。ベーンロータ２０とカムシャフト４とは、ノックピン２７によって周方向の位置決めがされている。これにより、ベーンロータ２０は、カムシャフト４とともに回転する。各ベーン２２、２３、２４、２５は、各圧力室５０を、それぞれ遅角室５１、５２、５３、５４と進角室５５、５６、５７、５８とに仕切っている。

【0027】

遅角室５１、５２、５３、５４に油圧を供給する遅角通路６１、６２は、ベーンロータ２０のロータ２１に形成されている。進角室５５、５６、５７、５８に油圧を供給する進角通路６３、６４は、ロータ２１のスプロケット１９側の外壁に形成されている。遅角通路６１、６２、及び進角通路６３、６４は、それぞれカムシャフト４に形成された遅角通路６５、及び進角通路６６に連通している。

【0028】

シール部材２８、２９は、例えば樹脂で形成されている。各ベーン２２、２３、２４、２５の径外方向の外壁に嵌合するシール部材２８は、板ばね２８１の弾性力により周壁１２に押し付けられている。各シュウ１３、１４、１５、１６の径内方向の内壁に嵌合するシール部材２９は、板ばね２９１の弾性力によりロータ２１に押し付けられている。このため、シール部材２８、２９は、遅角室５１、５２、５３、５４と進角室５５、５６、５７、５８との間のオイルの漏れを抑制している。

【0029】

ストッパピン３０は、有底円筒状に形成され、ベーン２２を回転軸方向に通じる収容孔２２１の軸方向に往復移動可能に収容されている。図３に示すように、スプロケット１９にはベーンロータ２０が最遅角に位置している状態でストッパピン３０に対応する位置に嵌合孔３１が形成されている。この嵌合孔３１にはブッシュ３２が設けられている。ストッパピン３０は、一方の端部にブッシュ３２の径内側に嵌合する嵌合部３３を有している。

【0030】

ストッパピン３０の他方の端部には、嵌合孔３１側に凹む凹部３４が設けられている。この凹部３４には、付勢部材としてのコイルスプリング３５が収容されている。コイルスプリング３５は、一端が凹部３４の内壁に当接し、他端がフロントプレート１８の内壁に当接する圧縮コイルスプリングであり、ストッパピン３０をスプロケット１９側へ付勢している。

【0031】

バルブタイミング調整システム１０の油圧制御部２００は、図３に示すように、ポンプ９０、油圧制御弁９２、圧力調整弁９９、ＥＣＵ９１などを備える。

【0032】

ポンプ９０は、オイルパン９５に貯留されるオイルを吸引、昇圧する。昇圧されたオイルは、ポンプ９０から吐出され、油路９０２を流れる。

【0033】

油路９０２は、逆止弁９０１を介して油圧制御弁９２に接続する。また、油路９０２は、ポンプ９０と逆止弁９０１との間で油路９０３の一端と接続する。油路９０３の他端は、圧力調整弁９９に接続する。

【0034】

圧力調整弁９９は、リリーフ部９９１、及び油圧供給部９９２を備える。油路９０３が接続するリリーフ部９９１では、油圧供給部９９２が供給する油圧によってリリーフ圧が決定される。リリーフ部９９１に所定のリリーフ圧以上の圧力が油路９０３から作用する場合、リリーフ部９９１は開弁し、油路９０２を流れるオイルの一部がリリーフ部９９１を通ってオイルパン９５に還流される。油圧供給部９９２は、リニアソレノイド弁であって、ＥＣＵ９１が出力する電流の大きさに応じてリリーフ部９９１のリリーフ圧力を決定する。

【0035】

油圧制御弁９２は、リニアソレノイド弁であって、電気的に接続するＥＣＵ９１が出力する電流の大きさに応じてポンプ９０が吐出するオイルの圧力を調整するとともに、供給されるオイルを進角室５５、５６、５７、５８、及び遅角室５１、５２、５３、５４を選択して供給する。油圧制御弁９２は、油路９０２と接続する一方、進角室５５、５６、５７、５８に接続する進角通路９３、及び遅角室５１、５２、５３、５４に接続する遅角通路９４と接続している。また、図示しない油路を介して、オイルパン９５とも接続している。

【0036】

ＥＣＵ９１は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭ（記憶媒体）に記憶された各種のエンジン制御プログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて燃料噴射弁の燃料噴射量や点火プラグの点火時期を制御する。ＥＣＵ９１には、「作動流体温度検出手段」としての油温センサ９６が検出するオイルの温度、「作動流体圧力検出手段」としての油圧センサ９７が検出する進角通路９３、及び遅角通路９４を流通するオイルの圧力、「バルブ角度検出手段」としてのスロットルセンサ９８が検出する図示しないスロットルバルブの回転角度が入力される。また、ＥＣＵ９１には、カム角センサ４１が検出するカムシャフト４の回転角度、及びクランク角センサ４２が検出するクランクシャフト２の回転角度が入力される。ＥＣＵ９１は、特許請求の範囲に記載の「第１制御手段」、「位相差判定手段」、「モード判定手段」、「位相変動幅算出手段」、「第１判定手段」、「第１記憶手段」、「目標到達時間算出手段」、「第２判定手段」に相当する。

【0037】

次に、バルブタイミング調整システム１０の作動を説明する。
＜エンジン始動時＞
エンジン１を始動した直後の状態では、遅角室５１、５２、５３、５４、及び進角室５５、５６、５７、５８にポンプ９０から十分にオイルが供給されない。このとき、図３に示すようにストッパピン３０は嵌合孔３１のブッシュ３２に嵌合している（以下、ストッパピン３０がブッシュ３２に嵌合している状態を「ストッパピン３０がロックしている」という）。これにより、カムシャフト位相は最遅角位置に保持されたまま、ハウジング１１に対するベーンロータ２０の相対回動は規制されている。

【0038】

＜進角作動時＞
位相調整部１００を進角制御するとき、ＥＣＵ９１は、油圧制御弁９２、及び圧力調整弁９９に供給する駆動電流を制御する。油圧制御弁９２は、ポンプ９０と進角通路９３とを接続し、遅角通路９４とオイルパン９５とを接続する。ポンプ９０が吐出するオイルは、進角通路９３、６６、６３、６４を経由し、進角室５５、５６、５７、５８に供給される。一方、遅角室５１、５２、５３、５４のオイルは、遅角通路６１、６２、６５、９４を経由し、オイルパン９５に排出される。進角室５５、５６、５７、５８の油圧はベーン２２、２３、２４、２５に作用し、ベーンロータ２０を進角方向に付勢するトルクを発生する。これにより、ベーンロータ２０は、ハウジング１１に対して進角方向に回転する。このとき、圧力調整弁９９では、油圧制御弁９２に供給されるオイルの圧力を調整する。油圧制御弁９２、及び圧力調整弁９９が位相調整部１００に供給する油圧の制御処理の詳細は後述する。

【0039】

＜遅角作動時＞
位相調整部１００を遅角制御するとき、ＥＣＵ９１は、油圧制御弁９２に供給する駆動電流を制御する。油圧制御弁９２は、ポンプ９０と遅角通路９４とを接続し、進角通路９３とオイルパン９５とを接続する。ポンプ９０から吐出されるオイルは、遅角通路９４、６５、６１、６２を経由し、遅角室５１、５２、５３、５４に供給される。一方、進角室５５、５６、５７、５８のオイルは進角通路６３、６４、６６、９３を経由し、オイルパン９５に排出される。遅角室５１、５２、５３、５４の油圧がベーン２２、２３、２４、２５に作用し、ベーンロータ２０を遅角方向に付勢するトルクを発生する。これにより、ベーンロータ２０は、ハウジング１１に対して遅角方向に回転する。このとき、圧力調整弁９９では、油圧制御弁９２に供給されるオイルの圧力を調整する。油圧制御弁９２、及び圧力調整弁９９が位相調整部１００に供給する油圧の制御処理の詳細は後述する。

【0040】

＜中間保持状態＞
ベーンロータ２０が目標位相に到達すると、ＥＣＵ９１は油圧制御弁９２、及び圧力調整弁９９に出力する駆動電流のデューティ比を制御する。油圧制御弁９２は、ポンプ９０と、遅角通路９４、及び進角通路９３との接続を遮断し、遅角室５１、５２、５３、５４、及び進角室５５、５６、５７、５８に滞留するオイルがオイルパン９５に排出されることを規制する。このため、ベーンロータ２０は目標位相に保持される。このとき、圧力調整弁９９では、油圧制御弁９２に供給されるオイルの圧力を調整する。油圧制御弁９２、及び圧力調整弁９９が位相調整部１００に供給する油圧の制御処理の詳細は後述する。
なお、進角作動時、遅角作動時、及び中間保持状態では、ポンプ９０から位相調整部１００の進角室５５、５６、５７、５８、及び遅角室５１、５２、５３、５４に供給される油圧はコイルスプリング３５がストッパピン３０に作用する力よりも大きいので、ストッパピン３０のロック状態は解除されている。

【0041】

第１実施形態のバルブタイミング調整システム１０では、ベーンロータ２０のロックが解除されると、油圧制御弁９２、及び圧力調整弁９９により決定されるオイルの圧力、及び供給量によってベーンロータ２０の位相が制御される。このとき、油圧制御弁９２、及び圧力調整弁９９に駆動電流を通電するＥＣＵ９１は、位相調整部１００に供給されるオイルの圧力を最適な圧力に制御する圧力制御処理を実行する。第１実施形態のバルブタイミング調整システム１０におけるオイルの油圧制御処理について、図４に示すフローチャートに基づいて説明する。

【0042】

最初のステップ（以下、「ステップ」を省略し、単に記号Ｓで示す）１０１において、エンジン１の運転状態を検出する。Ｓ１０１では、ＥＣＵ９１に入力されるカムシャフト４の回転角度、クランクシャフト２の回転角度、オイルの温度、オイルの圧力、及びスロットルバルブの回転角度から、エンジン１の運転状態を検出する。

【0043】

次にＳ１０２において、ベーンロータ２０が進角作動中または遅角作動中であるか否かを判定する。ＥＣＵ９１には、図示しない外部の電子制御装置からバルブタイミング調整指令が入力される。ＥＣＵ９１ではこのバルブタイミング調整指令に基づいて、ベーンロータ２０が進角作動中または遅角作動中であるか、またはいずれでもなく中間保持状態であるか否かを判定する。ベーンロータ２０が進角作動中または遅角作動中であると判定される場合、Ｓ１０３に移行する。ベーンロータ２０が位相保持状態であると判定される場合、Ｓ１０６に移行する。

【0044】

次にＳ１０３において、ベーンロータ２０の位相が目標位相に到達するまでに要する時間（以下、「目標到達時間」という）を算出する。ベーンロータ２０が進角作動中または遅角作動中である場合、ベーンロータ２０は、現在の位相を目標位相に変更するために回転している。そこで、Ｓ１０３では、カム角センサ４１が検出するカムシャフト４の回転角度、及びクランク角センサ４２が検出するクランクシャフト２の回転角度から算出されるカムシャフト位相の変化速度と、現在のカムシャフト位相と目標とするカムシャフト位相との差から、ＥＣＵ９１は目標到達時間を算出する。

【0045】

次にＳ１０４において、Ｓ１０３で算出した目標到達時間が所定時間以上であるか否かを判定する。目標到達時間が所定の時間以上であると判定される場合、Ｓ１０５に移行する。目標到達時間が所定時間より小さいと判定される場合、位相調整部１００に供給される油圧は変更されることなく、圧力制御処理は終了する。

【0046】

次にＳ１０５において、位相調整部１００に供給する油圧を高く設定する。具体的には、ＥＣＵ９１は、圧力調整弁９９に対してリリーフ圧を高く設定するように駆動電流を通電する。これにより、油圧制御弁９２は高圧のオイルを進角室５５、５６、５７、５８、または遅角室５１、５２、５３、５４に供給する。

【0047】

次にＳ１０２においてベーンロータ２０が位相保持状態であると判定される場合、Ｓ１０６において、ベーンロータ２０の位相が変動しているか否かを判定する。ここで、位相調整部１００に供給される油圧とベーンロータ２０の位相変動幅の関係を示す第１マップを図５に示す。ベーンロータ２０の位相変動幅は、位相調整部１００の進角室５５、５６、５７、５８、及び遅角室５１、５２、５３、５４に供給されるオイルの量、及び油圧により決定される。特に、油圧の大きさによってはベーンロータ２０が進角方向または遅角方向に揺動する。具体的には、油圧が小さい場合、ベーン２２、２３、２４、２５に作用する圧力が小さいため、ベーンロータ２０は揺動しやすくなり、ベーンロータ２０の位相変動幅が大きくなる。Ｓ１０６では、Ｓ１０１で検出されたエンジン１の運転状態に基づいて、現在の油圧が図５において設定される位相変動幅の閾値を下回る位相変動幅となる油圧であるか否かを判定する。現在の油圧が当該設定される位相変動幅の閾値に対応する油圧の閾値以下であると判定される場合、Ｓ１０７に移行する。現在の油圧が当該設定される位相変動幅の閾値に対応する油圧の閾値より大きいと判定される場合、位相調整部１００に供給される油圧は変更されることなく、圧力制御処理は終了する。

【0048】

次にＳ１０７において、位相調整部１００に供給する油圧を高く設定する。具体的には、ＥＣＵ９１は、圧力調整弁９９に対してリリーフ圧を高く設定するように駆動電流を通電する。これにより、油圧制御弁９２は高圧のオイルを進角室５５、５６、５７、５８、または遅角室５１、５２、５３、５４に供給する。

【0049】

＜エンジン停止時作動＞
バルブタイミング調整システム１０の作動中にエンジン停止が指示されると、上記遅角作動時と同じように、ベーンロータ２０はハウジング１１に対して遅角方向に回転し、ストッパピン３０がロック可能な位相である最遅角位置に位相制御される。また、エンジン停止指示後、エンジン１の回転低下に伴って、バルブタイミング調整システム１０に供給される油圧は次第に低くなり、ストッパピン３０に印加される進角室５５、５６、５７、５８、及び遅角室５１、５２、５３、５４の圧力も低下する。

【0050】

（効果）
次に第１実施形態でのバルブタイミング調整システム１０の効果について説明する。
（Ａ）バルブタイミング調整システム１０では、ベーンロータ２０が進角作動または遅角作動をしている場合、ベーンロータ２０の目標位相と実際の位相との差が大きいと判定すると、ＥＣＵ９１は位相調整部１００に供給する油圧を高圧にする。このように、バルブタイミング調整システム１０では、ベーンロータ２０の作動状態に応じて位相調整部１００に供給する油圧の大きさを切り換える。これにより、油温やエンジンの回転数に応じて一義的に油圧を制御する従来のバルブタイミング調整システムに比べて、オイルの消費量を少なくすることができる。

【0051】

（Ｂ）上述したように、ベーンロータ２０が進角作動または遅角作動をしている場合、ベーンロータ２０の目標位相と実際の位相との差が大きいと、ＥＣＵ９１は位相調整部１００に供給する油圧を高圧にする。これにより、図６に示すようにポンプ９０が同じ回転数であっても供給される油圧が高圧となり、カムシャフト位相の変化速度を速くすることができる。したがって、吸気弁８の開閉タイミングの応答性を向上することができる。

【0052】

（Ｃ）また、バルブタイミング調整システム１０では、ストッパピン３０がロックされていない状態でベーンロータ２０が進角または遅角作動をしていないとき、吸気弁８の現在の開閉タイミングを保持している。このとき、進角室５５、５６、５７、５８、及び遅角室５１、５２、５３、５４に供給されるオイルの圧力が過度に低いと、ベーンロータ２０が進角方向または遅角方向のいずれにも移動するため、吸気弁８の開閉タイミングが不安定になる。そこで、第１実施形態のバルブタイミング調整システム１０では、ベーンロータ２０の目標位相に対する位相変動幅を算出する。算出された位相変動幅が、所定の位相変動幅以上である場合、ＥＣＵ９１は圧力調整弁９９を制御して油圧制御弁９２に高圧のオイルを供給する。これにより、進角室５５、５６、５７、５８、及び遅角室５１、５２、５３、５４に高圧のオイルが供給されるため、ベーンロータ２０の位相変動幅は小さくなり、吸気弁８の開閉タイミングを安定させることができる。

【0053】

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態によるバルブタイミング調整システムを図７から図１３に基づいて説明する。第２実施形態は、第１実施形態に対して、ストッパピンのロック解除に用いられる油路の形状、及びストッパピンがロックされている状態での油圧制御処理が異なる。なお、第１実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。

【0054】

第２実施形態によるバルブタイミング調整システム１０におけるストッパピン３０周辺の拡大断面図を図７に示す。
ストッパピン３０を収容する収容孔２２１には、スプロケット１９に形成されている進角通路１９３、及びベーン２２に形成されている遅角通路２２２が接続している。ストッパピン３０がロックしているとき、ベーンロータ２０は、最遅角に位置している。進角室５５のオイルの圧力が進角通路１９３を介してストッパピン３０に作用すると、ストッパピン３０はコイルスプリング３５の付勢力に抗して図７の上方に移動する。一方、遅角室５１のオイルの圧力が遅角通路２２２を介してストッパピン３０に作用すると、ストッパピン３０は、進角室５５の油圧が作用するときと同じようにコイルスプリング３５の付勢力に抗して図７の上方に移動する。したがって、第２実施形態によるバルブタイミング調整システム１０におけるストッパピン３０のロック状態は、進角室５５に供給されるオイルの圧力、または遅角室５１に供給されるオイルの圧力のいずれによっても解除される。なお、図７中の矢印は、進角室５５から収容孔２２１に供給されるオイルの流れる方向、及び遅角室５１から供給されるオイルの流れる方向を示している。

【0055】

ストッパピン３０のロックを解除するとき、進角室５５、及び遅角室５１に供給されるオイルの油圧の大きさによって次の３つのパターンが予想される。これら３つのパターンにおけるストッパピン３０と嵌合孔３１に設けられているブッシュ３２との関係を図８に示す。

【0056】

図８（ａ）は、進角室５５に供給される進角油圧によってストッパピン３０のロックが解除される様子を示したものである。このときの進角室５５、及び遅角室５１に供給される油圧は比較的小さく、進角室５５に供給される油圧によってストッパピン３０のロックは解除される。これにより、ベーンロータ２０の進角作動はスムーズに行われる。

【0057】

図８（ｂ）は、図８（ａ）と同様に進角室５５に供給される進角油圧によってストッパピン３０の嵌合が解除される様子を示したものである。しかしながら、図８（ｂ）の進角油圧は、図８（ａ）の進角油圧に比べて大きい。このとき、進角室５５に供給される油圧によってベーン２２が進角方向に移動する。これにより、ベーン２２の収容孔２２１に収容されているストッパピン３０は進角方向に偏心する。偏心したストッパピン３０は、嵌合孔３１に設けられているブッシュ３２に当接し、ストッパピン３０とブッシュ３２との間に図８（ｂ）の矢印に示すような摩擦力が発生する。これにより、図８（ａ）に比べて大きい進角油圧が供給される図８（ｂ）の状態では、ストッパピン３０のロックは解除されにくくなる。したがって、図８（ｂ）の状態ではベーンロータ２０の進角作動はスムーズに行われない。

【0058】

さらに油圧制御弁９２に供給される油圧が大きくなると、遅角室５１に滞留している油圧によって、ストッパピン３０のロックが解除される（図８（ｃ））。これにより、進角室５５にオイルが供給される前にストッパピン３０の嵌合は解除されているため、ベーンロータ２０の進角作動はスムーズに行われる。

【0059】

図９（ａ）に、油圧制御弁９２に供給される油圧とストッパピン３０のロックが解除されるのに必要な時間との関係を示す。図８において説明したように、油圧制御弁９２に供給される油圧が比較的小さい場合、及び油圧制御弁９２に供給される油圧が比較的大きい場合、ストッパピン３０のロックが解除されるのに必要な時間は短い。しかしながら、油圧制御弁９２に供給される油圧が中間程度である場合、ストッパピン３０のロックが解除されるのに必要な時間は長くなる。

【0060】

ここで、ストッパピン３０のロックが解除されるのに必要な時間が長くなる領域での油圧の上下限とバルブタイミング調整システム１０での油圧の調整前後での油圧との関係を図９（ｂ）に示す。前述したように、ストッパピン３０のロックが解除されるのに必要な時間が長くなる領域をロック解除不良領域とし、その下限油圧を起動不良下限油圧Ｐ１とする。また、ロック解除不良領域の上限油圧を起動不良上限油圧Ｐ２とする。

【0061】

第２実施形態によるバルブタイミング調整システム１０では、油圧の調整前後において油圧制御弁９２に供給される油圧がロック解除不良領域の油圧となってしまう場合がある。そこで、第２実施形態によるバルブタイミング調整システム１０では、起動不良下限油圧Ｐ１、及び起動不良上限油圧Ｐ２との大小関係の結果に基づいて油圧の制御処理を行う。第２実施形態によるバルブタイミング調整システム１０における圧力制御処理のフローを図１０、及び１１に示す。

【0062】

Ｓ１０１における運転条件の検出の次にＳ２０１において、ストッパピン３０がロック状態であるか否かを判定する。ＥＣＵ９１には、外部の電子制御装置からハウジング１１に対するベーンロータ２０の位相を目標位相とする信号が入力される。これにより、油圧制御弁９２に電流が出力され、ベーンロータ２０の位相を変更する。そこで、Ｓ２０１では、ベーンロータ２０の位相を目標位相とする信号がＥＣＵ９１に入力されているか否かを判定する。当該信号が入力されていない場合、ストッパピン３０はロック状態であり、ベーンロータ２０はスプロケット１９にロックされていると判定する。一方、当該信号が入力されている場合、ストッパピン３０のロック状態は解除されており、ベーンロータ２０はスプロケット１９に対して相対回動可能であると判定する。ストッパピン３０がロック状態であると判定される場合、Ｓ２０２に移行する。ストッパピン３０のロック状態は解除されていると判定される場合、Ｓ１０２に移行する。なお、Ｓ１０２以降は、第１実施形態のバルブタイミング調整システム１０の圧力制御処理と同じフローである。ＥＣＵ９１は、特許請求の範囲に記載の「ロック判定手段」、「時間差判定手段」、「圧力算出手段」、「調整前圧力判定手段」、「調整後圧力判定手段」、「第２制御手段」に相当する。

【0063】

次にＳ２０２において、ベーンロータ２０の位相を目標位相とする信号がＥＣＵ９１に入力された時刻と油圧制御弁９２に供給される油圧を圧力調整弁９９によって調整する予定の時刻との時間差が所定時間より小さいか否かを判定する（図１１参照）。ＥＣＵ９１は、図示しない外部の電子制御装置からベーンロータ２０の位相を目標位相とする信号が入力された第１時刻ｔ１を記憶するとともに、圧力調整弁９９によって油圧を調整する予定の時刻を事前に算出する。ＥＣＵ９１では、第１時刻ｔ１と圧力調整弁９９によって油圧を調整する予定の時刻との差を算出する。第１時刻ｔ１と圧力調整弁９９によって油圧を調整する予定の時刻との差が所定の時間より小さいと判定される場合、Ｓ２０３に移行する。第１時刻ｔ１と圧力調整弁９９によって油圧を調整する予定の時刻との差が所定の時間以上であると判定される場合、位相調整部１００に供給される油圧は変更されることなく、圧力制御処理は終了する。第１時刻ｔ１は、特許請求の範囲に記載の「第１タイミング」に相当する。圧力調整弁９９によって油圧を調整する予定の時刻は、特許請求の範囲に記載の「第２タイミング」に相当する。

【0064】

次にＳ２０３において、圧力調整弁９９による油圧の調整前後において位相調整部１００に供給される油圧を算出する。ＥＣＵ９１は、現時点で位相調整部１００に供給されている油圧を調整前油圧として油圧センサ９７によって検出するとともに、圧力調整弁９９により調整される油圧を事前に記憶しているマップに基づいて調整後油圧として算出する。算出された調整前油圧、及び調整後油圧は、ＥＣＵ９１に記憶される。

【0065】

次にＳ２０４において、圧力調整弁９９による調整前油圧が起動不良下限油圧Ｐ１より小さいか否かを判定する。前述したように起動不良下限油圧Ｐ１は、ロック解除不良領域の下限油圧である。圧力調整弁９９による調整前油圧が起動不良下限油圧Ｐ１より小さいと判定される場合、Ｓ２０５に移行する。圧力調整弁９９による調整前油圧が起動不良下限油圧Ｐ１以上であると判定される場合、Ｓ２０８に移行する。

【0066】

次にＳ２０５において、圧力調整弁９９による調整後油圧が起動不良上限油圧Ｐ２より小さいか否かを判定する。前述したように起動不良上限油圧Ｐ２は、ロック解除不良領域の上限油圧である。圧力調整弁９９による調整後油圧が起動不良上限油圧Ｐ２より小さいと判定される場合、Ｓ２０６に移行する。圧力調整弁９９による調整後油圧が起動不良上限油圧Ｐ２以上であると判定される場合、Ｓ２０７に移行する。

【0067】

次にＳ２０６において、ＥＣＵ９１は圧力調整弁９９によって油圧を調整する予定の時刻を変更する。Ｓ２０６では、Ｓ２０４、及びＳ２０５での判定によって調整前油圧が起動不良下限油圧Ｐ１より小さく、かつ調整後油圧が起動不良上限油圧Ｐ２より小さいと判定されている。図９（ｂ）に示すように油圧調整後にロック解除不良が発生するおそれがある（図９（ｂ）パターン１に該当）。そこで、Ｓ２０６では、図１２（ａ）に示すように第１時刻ｔ１に対して、圧力調整弁９９によって油圧を調整する予定の時刻を所定時間遅らせる。具体的には、ＥＣＵ９１が圧力調整弁９９に対して油圧を調整する信号を出力する時刻を所定時間遅らせる。

【0068】

また、Ｓ２０５において圧力調整弁９９の調整後油圧が起動不良上限油圧Ｐ２以上であると判定された場合、Ｓ２０７において、ＥＣＵ９１は圧力調整弁９９によって油圧を調整する予定の時刻を変更するか、または「第３タイミング」としてのベーンロータ２０の位相を目標位相とする信号を出力する時刻を変更する。Ｓ２０５では、Ｓ２０４、及びＳ２０５での判定によって調整前油圧が起動不良下限油圧Ｐ１より小さく、調整後油圧が起動不良上限油圧Ｐ２より大きいと判定されている。この状態であっても、図８（ｂ）で示したようにストッパピン３０が偏心するため、ストッパピン３０のロックが解除されないおそれがある。そこで、Ｓ２０７では図１２（ａ）または（ｂ）に示すように、第１時刻ｔ１に対して圧力調整弁９９によって油圧を調整する予定の時刻を所定時間遅らせるか、もしくは第１時刻ｔ１に対してベーンロータ２０の位相を目標位相とする信号を出力する時刻を所定時間遅らせる。具体的には、圧力調整弁９９での油圧の調整時刻を所定時間遅らせる場合、ＥＣＵ９１が圧力調整弁９９に対して油圧を調整する信号を出力する時刻を所定時間遅らせる（図１２（ａ））。また、ベーンロータ２０の位相を目標位相とする信号を出力する時刻を所定時間遅らせる場合、ＥＣＵ９１が油圧制御弁９２に対して油圧制御弁９２での油路の切換を指示する信号を出力する時刻を所定時間遅らせる（図１２（ｂ））。

【0069】

また、Ｓ２０４において圧力調整弁９９による調整前油圧が起動不良下限油圧Ｐ１以上であると判定された場合、次にＳ２０８において、圧力調整弁９９による調整後油圧が起動不良上限油圧Ｐ２より大きいか否かを判定する。圧力調整弁９９による調整後油圧が起動不良上限油圧Ｐ２より大きいと判定される場合、Ｓ２０９に移行する。圧力調整弁９９による調整後油圧が起動不良上限油圧Ｐ２以下であると判定される場合、位相調整部１００に供給される油圧は変更されることなく、圧力制御処理は終了する。

【0070】

次にＳ２０９において、ＥＣＵ９１はベーンロータ２０の位相を目標位相とする信号を出力する時刻を変更する。Ｓ２０９では、Ｓ２０４、及びＳ２０５での判定によって調整前油圧が起動不良下限油圧Ｐ１より大きく、調整後油圧が起動不良上限油圧Ｐ２より大きいと判定されているので、油圧調整前にロック解除不良が発生するおそれがある（図９（ｂ）パターン３参照）。そこで、図１２（ｂ）に示すように、第１時刻ｔ１に対してベーンロータ２０の位相を目標位相とする信号を出力する時刻を所定時間遅らせる。具体的には、ＥＣＵ９１が油圧制御弁９２に対して油圧制御弁９２での油路の切換を指示する信号を出力する時刻を所定時間遅らせる（図１２（ｂ））。

【0071】

（実験）
本発明の第２実施形態によるバルブタイミング調整システムにおいて、吸気弁を進角作動する指示が入力される時刻に対して油圧調整の時刻または吸気弁の進角作動を開始する時刻を遅らせた場合のストッパピンのロックが解除されるのに必要な時間の変化を実験により確認した。

【0072】

実験結果を示す図１３によると、吸気弁を進角作動する指示が入力される時刻（図１３の横軸における原点）に対して油圧調整を所定時間遅らせると、ストッパピンのロックが解除されるのに必要な時間が短くなること明らかである（図１３（ａ））。また、吸気弁を進角作動する指示が入力される時刻に対して、吸気弁の進角作動を開始する時刻を所定時間遅らせると、ストッパピンのロックが解除されるのに必要な時間が短くなること明らかである（図１３（ｂ））。

【0073】

このように、第２実施形態によるバルブタイミング調整システムでは、第１実施形態の効果（Ａ）〜（Ｃ）に加えて、ベーンロータ２０の位相を目標位相とする信号を出力する時刻と圧力調整弁９９に対して油圧を調整する信号を出力する時刻とを協調制御することにより、ストッパピン３０のロックをスムーズに解除することができる。

【0074】

（他の実施形態）
（ア）上述の実施形態では、ベーンロータが進角作動中または遅角作動中であるか否かを判定するとき、外部の電子制御装置から入力されるバルブタイミング調整指令に基づいて判定するとした。しかしながら、ベーンロータの作動状態を判定する方法はこれに限定されない。カムシャフトの回転速度、及びクランクシャフトの回転速度から算出されるカムシャフト位相の変化速度を算出し、ベーンロータの作動状態を判定してもよい。

【0075】

（イ）上述の実施形態では、ベーンロータの位相変動幅は、事前に有している油圧と位相変動幅との関係を示すマップにおいて油圧から算出するとした。しかしながら、位相変動幅の算出はこれに限定されない。カム角センサによって検出されるカムシャフトの回転角度、及び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角度から算出してもよい。

【0076】

（ウ）上述の実施形態では、油温センサにより検出される油温、及び油圧センサによる検出される油圧からエンジンの運転状態を検出するとした。しかしながら、エンジンの運転状態を検出する方法はこれに限定されない。エンジンを冷却する冷却水の温度から油温、油圧を算出することにより、エンジンの運転状態を検出してもよい。

【0077】

（エ）上述の実施形態では、スロットルセンサからエンジンの運転状態を検出するとした。しかしながら、エンジンの運転状態を検出する方法はこれに限定されない。クランク角センサが検出するクランクシャフトの回転角度からエンジンの運転状態を検出してもよい。

【0078】

（オ）上述の実施形態では、圧力制御弁に供給されるオイルの圧力を調整する圧力調整弁は、リリーフ部、及び油圧供給部から構成されるとした。しかしながら、圧力調整弁の構成はこれに限定されない。油路から供給される圧力の大きさに応じて開弁し、オイルパンにオイルの一部を還流する構成であればよい。

【0079】

（カ）上述の実施形態では、バルブタイミング調整システムでは作動流体としてオイルを用いるとした。しかしながら、作動流体は、オイルに限定されない。バルブタイミング調整システムを作動可能な流体であればよい。

【0080】

以上、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。

【符号の説明】

【0081】

１ ・・・エンジン（内燃機関）、
２ ・・・クランクシャフト（駆動軸）、
４、５ ・・・カムシャフト（従動軸）、
８ ・・・吸気弁、
９ ・・・排気弁、
１０ ・・・バルブタイミング調整システム、
１１ ・・・ハウジング、
２０ ・・・ベーンロータ、
２２、２３、２４、２５・・・ベーン、
２２１ ・・・収容孔、
３０ ・・・ストッパピン（規制部材）、
３１ ・・・嵌合孔、
４１ ・・・カム角センサ（従動角検出手段）、
４２ ・・・クランク角センサ（駆動角検出手段）、
５１、５２、５３、５４・・・遅角室、
５５、５６、５７、５８・・・進角室、
９０ ・・・ポンプ、
９１ ・・・ＥＣＵ（第１制御手段、位相差判定手段、モード判定手段、位相変動幅算出手段、第１判定手段、第１記憶手段、目標到達時間算出手段、第２判定手段、ロック判定手段、時間差判定手段、圧力算出手段、調整前圧力判定手段、調整後圧力判定手段、第２制御手段）、
９２ ・・・油圧制御弁（切換弁）、
９６ ・・・油温センサ（作動流体温度検出手段）、
９７ ・・・油圧センサ（作動流体圧力検出手段）、
９８ ・・・スロットルセンサ（バルブ角度検出手段）、
９９ ・・・圧力調整弁、
１００ ・・・位相調整部（バルブタイミング調整装置）。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】