特許 6186953 内燃機関のバルブタイミング制御装置

(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】6186953

(24)【登録日】2017年8月10日

(45)【発行日】2017年8月30日

(54)【発明の名称】内燃機関のバルブタイミング制御装置

(51)【国際特許分類】

   F01L 1/356 20060101AFI20170821BHJP

【ＦＩ】

   F01L1/356 E

【請求項の数】4

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2013-138598(P2013-138598)

(22)【出願日】2013年7月2日

(65)【公開番号】特開2015-10585(P2015-10585A)

(43)【公開日】2015年1月19日

【審査請求日】2016年3月25日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003997

【氏名又は名称】日産自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002468

【氏名又は名称】特許業務法人後藤特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100075513

【弁理士】

【氏名又は名称】後藤 政喜

(74)【代理人】

【識別番号】100120260

【弁理士】

【氏名又は名称】飯田 雅昭

(74)【代理人】

【識別番号】100120178

【弁理士】

【氏名又は名称】三田 康成

(74)【代理人】

【識別番号】100130638

【弁理士】

【氏名又は名称】野末 貴弘

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 健児

(72)【発明者】

【氏名】荒井 勝博

(72)【発明者】

【氏名】三橋 英雄

(72)【発明者】

【氏名】塩澤 健

【審査官】 今関 雅子

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−２０３８３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０１９３５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１５２８８８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０１Ｌ １／３４−１／３５６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

２個の部材の回転位相差に応じて内燃機関のバルブタイミングを変化させるとともに、所定の中間ロック位置で前記２個の部材の一方から他方へとロックピンを貫入させることでバルブタイミングを中間ロック位置でロックするロックピンを備えたバルブタイミング可変機構を備える内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
外部からの中間ロック解除要求の入力に応じて、前記２個の部材の一方から他方へと貫入したロックピンを引き抜く中間ロック解除指令を前記バルブタイミング可変機構に出力し、
中間ロック解除指令の出力後、前記２個の部材の回転位相差が所定の目標回転位相差となるように前記バルブタイミング可変機構を制御し、
前記２個の部材の実回転位相差を検出し、
前記２個の部材の回転位相差が所定の目標回転位相差となるように前記バルブタイミング可変機構を制御した後、前記実回転位相差と前記目標回転位相差との差異が所定値以下とならない場合に、中間ロック解除が完了していないと判定する、よう構成されるとともに、
前記目標回転位相差は、前記実回転位相差が前記目標回転位相差と異なることを判定可能な回転位相差の最小のずれに相当する前記中間ロック位置からの回転位相差角に設定される、ことを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。

【請求項2】

前記目標回転位相差は、前記中間ロック位置から遅角側にずれた位置に設定される、請求項１の内燃機関のバルブタイミング制御装置。

【請求項3】

前記２個の部材並びに前記ロックピンは内燃機関の吸気弁のバルブタイミングを制御する部材であり、前記中間ロック解除が完了していない場合には、排気弁のバルブタイミングの操作を禁止するようにさらに構成される、請求項１または２の内燃機関のバルブタイミング制御装置。

【請求項4】

前記２個の部材の回転位相差が所定の目標回転位相差となるように前記バルブタイミング可変機構を制御した後、所定時間が経過しても前記実回転位相差と前記目標回転位相差との差異が所定値以上ある場合に、中間ロック解除が完了していないと判定するようさらに構成される、請求項１から３のいずれかの内燃機関のバルブタイミング制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、内燃機関の吸気弁または排気弁の開閉タイミングを変化させるバルブタイミング制御装置に関し、さらに詳しくは所定のロック位置からのロックピンの解放操作の判定に関する。

【背景技術】

【0002】

内燃機関の吸気弁や排気弁の開閉タイミングをトルク要求などに応じて変化させるバルブタイミング可変機構は、例えば内燃機関のクランクシャフト側の回転部材とカムシャフト側の回転部材との回転位相差を、油圧アクチュエータを用いて所定の範囲で変化させるように構成されている。

【0003】

内燃機関の運転を停止する際は、これらの２個の回転部材の回転位相差はロックピンにより中間ロック位置にロックされる。ロックピンは中間ロック位置において２個の部材の一方から他方へと貫入することで、２個の回転部材の回転位相差、言い換えれば相対回転位置、を中間ロック位置にロックする。

【0004】

内燃機関の始動時には、まず、ロックピンの引き抜きによる中間ロックの解除が行なわれ、その後に、２個の回転部材の要求回転位相差が実現するようにバルブタイミング可変機構が制御される。特許文献１の従来技術は、２個の回転部材の実回転位相差を検出し、実回転位相差が要求回転位相差へと収束しない場合に、中間ロック解除が正しく行なわれていないと判定している。特許文献１は、さらに、要求回転位相差への制御開始から、中間ロック解除の判定に至る待機時間を、油圧アクチュエータを駆動する油圧回路の動特性に基づき設定している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１３−０１９３５３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

要求回転位相差がロックの行なわれる中間ロック位置から離れている場合には、ロックピンの解放操作後に油圧アクチュエータが２個の部材を要求回転位相差へと駆動するのに要する時間が長くなる。言い換えれば、ロックピンの解放操作から相当の時間が経過しないと、ロックピンの解放操作が完了したかどうかを判定することができない。

【0007】

一方、ロックピンの解放指令の出力と同時に。ロックピンの解放を前提とした各種のオープンループ操作が行なわれることがある。その場合に、ロックピンの解放操作から相当の時間が経過した後にロックピンの解放が完了していないと判定されると、その時点ではオープンループ操作が相当に進行しており、結果として誤操作に近い状況が出現することになる。

【0008】

この発明は、従来技術に内在する以上の問題点を解決すべくなされたもので、ロックピンの解放完了の判定所要時間を短縮することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

以上の目的を達成するために、この発明は、２個の部材の回転位相差に応じて内燃機関のバルブタイミングを変化させるとともに、所定の中間ロック位置で２個の部材の一方から他方へとロックピンを貫入させることでバルブタイミングを中間ロック位置でロックするロックピンを備えたバルブタイミング可変機構を備える内燃機関のバルブタイミング制御装置に適用される。バルブタイミング制御装置は次のように構成される。

【0010】

すなわち、バルブタイミング制御装置は、外部からの中間ロック解除要求の入力に応じて、２個の部材の一方から他方へと貫入したロックピンを引き抜く中間ロック解除指令をバルブタイミング可変機構に出力する。中間ロック解除指令の出力後、２個の部材の回転位相差が所定の目標回転位相差となるようにバルブタイミング可変機構を制御する。２個の部材の実回転位相差を検出し、２個の部材の回転位相差が所定の目標回転位相差となるようにバルブタイミング可変機構を制御した後も、実回転位相差と目標回転位相差との差異が所定値以下とならない場合に、中間ロック解除が完了していないと判定する。この判定に用いる目標回転位相差を、実回転位相差が目標回転位相差と異なることを判定可能な回転位相差の最小のずれに相当する中間ロック位置からの回転位相差角に設定する。

【発明の効果】

【0011】

中間ロック解除指令後の目標回転位相差を、回転位相差が目標回転位相差と異なることを判定可能な回転位相差の最小のずれに相当するロック位置からの回転位相差に設定することで、中間ロック解除が完了したがどうかの判定を最短時間で行なうことができる。その結果、仮に中間ロック解除が完了していないと判定された場合でも、中間ロック解除指令の出力と同時に開始される。中間ロック解除を前提としたオープンループ操作がもたらす影響を最小限に留めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】この発明の実施形態による内燃機関のバルブタイミング制御装置の概略構成図である。

【図2】この発明の実施形態によるコントローラが実行する中間ロック解除ルーチンを説明するフローチャートの一部である。

【図3】この発明の実施形態によるコントローラが実行する中間ロック解除ルーチンを説明するフローチャートの残りの一部である。

【図4】中間ロック解除ルーチンの実行により、所定時間内に中間ロックが解除された場合の制御結果を示すタイミングチャートである。

【図5】中間ロック解除ルーチンの実行により、所定時間内に中間ロックが解除されなかった場合の制御結果を示すタイミングチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0013】

図１を参照すると、この発明の実施形態による内燃機関１のバルブタイミング制御装置２は、内燃機関１のバルブタイミングを変化させるバルブタイミング可変機構３を備える。

【0014】

内燃機関１はクランクシャフトに同期して回転する吸気カムシャフトに固定されたカムにより吸気弁と排気弁を開閉する。また、クランクシャフトに同期して回転する排気カムシャフトに固定されたカムにより排気弁を開閉する。バルブタイミング可変機構３は吸気弁と排気弁の各々について、２個の回転部材であるクランクシャフトとカムシャフトの回転位相差、言い換えれば相対回転位置を、油圧アクチュエータを用いて変化させることで、バルブタイミングを予め設定された最進角位置と最遅角位置の間で変化させる。

【0015】

バルブタイミング可変機構３はバルブタイミングを最進角位置と最遅角位置の間に設定された中間ロック位置にロックする機能を有する。これはクランクシャフトとカムシャフトの一方から他方へとロックピンを貫入させることで行なわれる。クランクシャフトとカムシャフトの一方から他方へとロックピンが貫入することで、クランクシャフトとカムシャフトの回転位相差は中間ロック位置で機械的にロックされる。ロックピンのロック操作はコントローラ４からの指令信号に応動するアクチュエータによって行なわれる。

【0016】

ロック操作を行なうのは、例えば内燃機関１の運転を停止する場合である。内燃機関１の運転が停止していると、バルブタイミング可変機構３への油圧供給も停止する。そのため、確実に所定のバルブタイミングのもとで内燃機関１を再始動できるように、内燃機関１の停止に先立って、コントローラ４からバルブタイミング可変機構３にロック指令信号が出力され、アクチュエータがロックピンをロック位置に駆動することでバルブタイミングを中間ロック位置にロックする。

【0017】

内燃機関１の始動は、したがって、常にバルブタイミングを中間ロック位置に固定した中間ロック状態で行なわれる。始動後の内燃機関１は、運転条件に応じてバルブタイミングを変化させる。バルブタイミングを変化させるには、まずロックピンを引き抜いて、中間ロック位置でのロック状態を解除する必要がある。この操作は、コントローラ４からバルブタイミング可変機構３に解除指令信号を出力することで行なわれる。

【0018】

以上のようなロック機構を備えたバルブタイミング可変機構３は、例えば前記特許文献１により公知の機構であるので、その構造についての詳しい説明を省略する。

【0019】

ところで、内燃機関１の始動後に、バルブタイミングの中間ロック位置へのロック、すなわち中間ロック、を解除する際は、内燃機関１の運転制御に関わる、例えば燃料噴射制御のような他のパラメータについても、並行して制御指令が出力される。これらの制御指令は、中間ロックが解除され、バルブタイミングが新たな目標バルブタイミングへと制御されることを前提に出力される。

【0020】

バルブタイミング可変機構３への解除指令信号の入力に対してアクチュエータがロックピンをロック位置から引き抜く操作がスムーズに行なわれず、中間ロックが解除されない状態が続くと、バルブタイミングと内燃機関１の運転制御に関する他のパラメータとの整合性が失われ、内燃機関１の運転性能や排気塑性に好ましくない影響を及ぼす。

【0021】

そこで、バルブタイミング制御装置２はロックピンのロック位置からの引き抜きが完了したかどうかを判定する機能を備えている。そのために、バルブタイミング制御装置２はクランクシャフトとカムシャフトの実回転位相差を検出する回転位相差検出センサ５を備える。コントローラ４は中間ロック解除指令信号を出力した後に目標バルブタイミングをバルブタイミング可変機構３に出力する。

【0022】

ロックピンをロック位置から引き抜き、油圧制御によりクランクシャフトとカムシャフトの回転位相差を目標バルブタイミング相当の回転位相差へと変化させるには時間を要する。そこで、コントローラ４は解除指令信号と新たな目標バルブタイミングの出力から、一定時間待機した後に、回転位相差検出センサ５が検出するクランクシャフトとカムシャフトの実回転位相差と、目標バルブタイミング相当の回転位相差とを比較し、これらのずれに基づき、ロック解除が適正に行なわれたかどうかを判定する。

【0023】

待機時間は、ロックピンをロック位置から引き抜くロック解除操作の所要時間と、中間ロック位置から目標バルブタイミング相当位置へと回転位相差を変化させるのに要する時間との合計時間に基づき決定される。前者は一定であるが、後者は目標バルブタイミング相当位置と中間ロック位置との角度距離に依存する。すなわち、目標バルブタイミング相当位置の中間ロック位置からの角度距離が大きいほど、目標バルブタイミングを実現するための油圧制御に要する時間も長くなる。

【0024】

前述のように、目標バルブタイミングの出力と並行してエンジン運転制御に関する他のパラメータの変更が行なわれることを考慮すると、待機時間は短い方が好ましい。一方、目標バルブタイミングは最進角位置から最遅角位置まで設定可能である。したがって、ロック解除の判定に確実を期すには、待機時間を中間ロック位置からの最大角度距離となる最進角位置または最遅角位置を基準に設定する必要がある。

【0025】

しかしながら、その結果、待機時間が長くなることは避けられない。

【0026】

この実施形態によるバルブタイミング制御装置２は、ロックピンのロック解除を指示する解除指令信号の出力直後に出力される目標バルブタイミングを中間ロック位置の近傍であって、かつ実回転位相差との差異を判定可能な最小の回転位相差相当値に設定する。この設定により、待機時間を可能な限り短縮することができる。なお、目標バルブタイミングの達成を確認した後に、コントローラ４はバルブタイミングを内燃機関１の運転状態に基づく新たな目標バルブタイミングへと制御する。

【0027】

以上の制御を実現するために、コントローラ４は中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏ インタフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成される。コントローラを複数のマイクロコンピュータで構成することも可能である。

【0028】

次に図２と図３を参照して、以上の制御を実現するためにコントローラ４が実行する中間ロック解除ルーチンを説明する。このルーチンは、内燃機関１の運転中に例えば１０ミリ秒の一定間隔で繰り返し実行される。ここでは、中間ロックの解除の対象は内燃機関１の吸気弁である。

【0029】

図２を参照すると、ステップＳ１でコントローラ４は中間ロック固着フラグｆＡが０であるかどうかを判定する。中間ロック固着フラグｆＡは、ロックピンの引き抜きが適正に行なわれなかった場合に１に設定されるフラグである。中間ロック固着フラグｆＡの初期値は０である。

【0030】

ステップＳ１の判定か肯定的な場合は、コントローラ４はＳ２−Ｓ４の処理を行ない、ステップＳ１の判定か否定的な場合は、コントローラ４は図３のステップＳ２４−Ｓ２６の処理を行なう。

【0031】

ステップＳ２でコントローラ４は、中間ロック解除要求フラグｆＢが０であるかどうかを判定する。中間ロック解除要求フラグｆＢは中間ロックの解除が要求されている場合に１に設定されるフラグである。中間ロック解除要求フラグｆＢは内燃機関１の始動によりバルブタイミング可変機構３の操作に必要な油圧の供給が可能になった時点で出力される。中間ロック解除要求フラグｆＢの初期値は０である。

【0032】

ステップＳ２の判定が肯定的な場合、すなわち中間ロック解除の要求が存在しない場合は、コントローラ４はステップＳ３の処理を行なう。ステップＳ２の判定が否定的な場合、すなわち中間ロック解除の要求が存在する場合は、コントローラ４はステップＳ５の処理を行なう。

【0033】

ステップＳ３で、コントローラ４は目標吸気ＶＴＣ変換角ｔＶＴＣｉを中間ロック位相差角であるＡに設定する。ここで、ＶＴＣはバルブタイミングコントロールの略称である。目標吸気ＶＴＣ変換角ｔＶＴＣｉは、目標バルブタイミングに相当するクランクシャフトとカムシャフトの回転位相差を表す値である。コントローラ４はまた、ステップＳ３で中間ロック解除フラグｆＣを０にリセットする。中間ロック解除フラグｆＣは中間ロックの解除が確認された場合に１に設定されるフラグである。中間ロック解除フラグｆＣの初期値は０である。

【0034】

次のステッフＳ４でコントローラ４は、吸気ＶＴＣの中間ロックが解除されていないので、排気ＶＴＣの操作を禁止する。なお、このバルブタイミング制御装置２は吸気ＶＴＣの制御とともに排気ＶＴＣの制御も実行する。ステッフＳ４の処理の後、コントローラ４はルーチンを終了する。

【0035】

一方、ステップＳ５で、コントローラ４は、前回のルーチン実行時に中間ロック解除要求フラグｆＢが０であったか否かを判定する。ここでは、前回のルーチン実行時の中間ロック解除要求フラグをｆＢｚで表している。判定が肯定的な場合は、コントローラ４はステップＳ６−Ｓ９の処理を行なう。判定が否定的な場合は、コントローラ４は図３のステップＳ１０の処理を行なう。

【0036】

ステップＳ６でコントローラ４は、中間ロック解除動作の実行継続時間を計測するタイマＴｉｍｅｒを０にリセットする。

【0037】

ステップＳ７でコントローラ４は、ロックピンを引き抜く中間ロック解除指令信号を出力する。

【0038】

ステップＳ８でコントローラ４は、目標吸気ＶＴＣ変換角ｔＶＴＣｉを、中間ロック位置相差角Ａの近傍であって中間ロック位相差角Ａより遅角側の回転位相差角Ｂに設定する。回転位相差角Ｂは、中間ロックが確実に解除されたことを判定可能な最小距離だけ中間ロック位相差角Ａから離れた回転位相差角に設定される。中間ロックが確実に解除されたことを判定可能かどうかは、回転位相差検出センサ５の分解能と検出誤差に依存する。回転位相差角Ｂの値はしたがってこれらの要素を考慮して決定される。

【0039】

ここで、解除指令信号の出力の直後に目標吸気ＶＴＣ変換角ｔＶＴＣｉを中間ロック位置位相差角Ａと異なる回転位相差角Ｂに設定する理由を説明する。

【0040】

中間ロック解除指令信号の入力に応じてバルブタイミング可変機構３では油圧アクチュエータに油圧が供給され、油圧アクチュエータがロックピンをバネに抗して貫入孔から引き抜こうとする。直後に目標吸気ＶＴＣ変換角ｔＶＴＣｉが回転位相差角Ｂに設定されると、バルブタイミング可変機構３は実目標吸気ＶＴＣ変換角ｒＶＴＣｉを回転位相差角Ｂに近づけようとすることで、ロックピンに横断方向の力を及ぼす。この横断方向の力はロックピンが貫入している貫入孔の壁面とロックピンとの摩擦抵抗を増大させる。一方、カムシャフトはカムがバルブに連なるロッカアームを乗り越える際に大きな反力を受ける。この反力は摩擦抵抗を減少させる。結果として、ロックピンの摩擦抵抗は増減を繰り返し、油圧アクチュエータによるロックピンの引き抜きは摩擦抵抗が減じる都度、段階的に行なわれる。

【0041】

単純にロックピンの引き抜きやすさを考慮するのであれば、目標吸気ＶＴＣ変換角ｔＶＴＣｉを中間ロック位置位相差角Ａに維持してロックピンを引き抜くことが望ましい。しかしながら、その場合には、目標吸気ＶＴＣ変換角ｔＶＴＣｉを回転位相差角Ｂへと制御するタイミングが遅くなり、結果として、中間ロック解除の判定にも遅れが生じることになる。解除指令信号の出力直後に目標吸気ＶＴＣ変換角ｔＶＴＣｉを回転位相差角Ｂに設定することで中間ロック解除の判定を早期に行なうことが可能となる。

【0042】

さて、ステップＳ８の処理の後、コントローラ４はステップＳ９で、排気ＶＴＣの操作を禁止した後ルーチンを終了する。

【0043】

図３を参照すると、ステップＳ１０で、コントローラ４は、中間ロック解除フラグｆＣが０であるかどうかを判定する。判定が肯定的な場合、すなわち中間ロックが解除されていない場合は、コントローラ４はステップＳ１１の処理を行なう。一方、ステップＳ１０の判定が否定的な場合、すなわち中間ロックが解除されている場合は、コントローラ４はステップＳ２２とＳ２３の処理を行なう。

【0044】

ステップＳ１１でコントローラ４は、タイマＴｉｍｅｒが所定時間Ｔｔｈに達していないかどうかを判定する。所定時間Ｔｔｈは、中間ロック位置にロックピンが固着しているかどうかを判定するために必要なしきい値である。所定時間Ｔｔｈはあらかじめ次のように設定される。

【0045】

ロックピンを引き抜きが完了すると、バルブタイミング可変機構３による吸気ＶＴＣのバルブタイミング、すなわちクランクシャフトとカムシャフトの回転位相差の変更が可能になる。これにより、回転位相差検出センサ５が検出するクランクシャフトとカムシャフトの実回転位相差が目標値の回転位相差角Ｂに接近する。このプロセスについて、実回転位相差が回転位相差角Ｂに実質的に等しくなるまでの時間を実験またはシミュレーションに基づき若干の余裕を見て決定した値が所定時間Ｔｔｈである。

【0046】

このバルブタイミング制御装置２においては、回転位相差角Ｂを中間ロック位置位相差角Ａの近傍であって中間ロック位相差角Ａより遅角側の値に設定している。回転位相差角Ｂは、中間ロック位相差角Ａに対して中間ロックが確実に解除されたことを判定可能な最小角度だけしか離れていないので、最大進角位置あるいは最小進角位置と比較して、中間ロック位置Ａに極めて近い位置にある。そのため、中間ロック位置位相差角Ａから回転位相差角Ｂへの回転位相差の制御は短時間で行なうことができ、所定時間Ｔｔｈを小さな値に設定することが可能である。

【0047】

ステップＳ１１の判定が肯定的な場合は、コントローラ４はステップＳ１２の処理を行なう。判定が否定的な場合は、コントローラ４はステップＳ１９の処理を行なう。

【0048】

ステップＳ１２でコントローラ４は、ロックピンを引き抜く解除指令信号の出力を継続する。ステップＳ１３でコントローラ４は、目標吸気ＶＴＣ変換角ｔＶＴＣｉを回転位相差角Ｂに維持する。

【0049】

次のステップＳ１４でコントローラ４は、目標吸気ＶＴＣ変換角ｔＶＴＣｉである回転位相差角Ｂと、回転位相差検出センサ５が検出した実吸気ＶＴＣ変換角ｒＶＴＣｉとの差の絶対値が、しきい値Ｃを超えているどうかを判定する。ここで、実吸気ＶＴＣ変換角ｒＶＴＣｉはクランクシャフトとカムシャフトの実回転位相差を表す値である。

【0050】

判定が肯定的な場合に、コントローラ４はステップＳ１５でタイマＴｉｍｅｒの前回値ＴｉｍｅｒｚにインクリメントΔＴを加えることでタイマ値を更新する。

【0051】

次のステップＳ１６でコントローラ４は、排気ＶＴＣの操作を禁止した後ルーチンを終了する。

【0052】

一方、ステップＳ１４の判定が否定的な場合は、回転位相差角Ｂと、回転位相差検出センサ５が検出した実吸気ＶＴＣ変換角ｒＶＴＣｉとの差の絶対値がしきい値Ｃ以下であることを意味する。その場合にコントローラ４は、ステップＳ１７で中間ロック解除フラグｆＣを、中間ロック解除完了を意味する１にセットする。次のステップＳ１８で、排気ＶＴＣの操作を許可した後、コントローラ４はルーチンを終了する。

【0053】

ステップＳ１１に戻ると、タイマＴｉｍｅｒが所定時間Ｔｔｈに達するとステップＳ１１の判定は否定的に転じる。この場合には、コントローラ４はステップＳ１９−Ｓ２１の処理を行なう。

【0054】

ステップＳ１９でコントローラ４は、目標吸気ＶＴＣ変換角ｔＶＴＣｉを吸気ＶＴＣ変換角ＶＴＣｉ０に設定する。吸気ＶＴＣ変換角ＶＴＣｉ０は通常運転時の内燃機関１のバルブタイミングに相当し、内燃機関１の運転状態に応じて変化する値である。ここで、目標吸気ＶＴＣ変換角ｔＶＴＣｉを吸気ＶＴＣ変換角ＶＴＣｉ０に設定するのは次の理由による。

【0055】

ステップＳ１９が実行されるのは、中間ロック解除が所定時間Ｔｔｈ以内に完了しなかった場合であり、ロックピンの貫入孔からの引き抜きに失敗したことを意味する。この場合に、目標吸気ＶＴＣ変換角ｔＶＴＣｉを中間ロック解除時の回転位相差角Ｂから吸気ＶＴＣ変換角ＶＴＣｉ０に変更することで、ロックピンに作用する荷重が変化し、結果としてロックピンの引き抜きに成功する可能性があるからである。

【0056】

次のステップＳ２０でコントローラ４は中間ロック固着フラグｆＡを、固着を表す１にセットする。

【0057】

次のステップＳ２１で、排気ＶＴＣの操作を禁止した後、コントローラ４はルーチンを終了する。ステップＳ１９−Ｓ２１の処理が、中間ロック解除に失敗した場合の処理に相当する。

【0058】

ステップＳ１０に戻ると、中間ロック解除フラグｆＣが０でない場合、すなわち、中間ロック解除が確認された場合は、コントローラ４はステップＳ２２とＳ２３の処理を行なう。

【0059】

ステップＳ２２でコントローラ４は、目標吸気ＶＴＣ変換角ｔＶＴＣｉを吸気ＶＴＣ変換角ＶＴＣｉ０に設定する。

【0060】

次のステップＳ２３で、排気ＶＴＣの操作を禁止した後、コントローラ４はルーチンを終了する。

【0061】

ステップＳ１に戻ると、中間ロック固着フラグｆＡが０でない場合、すなわち、中間ロック解除に失敗したと判定された場合、コントローラ４はステップＳ２４−Ｓ２６の処理を行なう。この処理は、ステップＳ１９−Ｓ２１の処理が行なわれた後のルーチン実行において実行される。

【0062】

ステップＳ２４でコントローラ４は車両の室内に設けた警告灯に点灯する。これにより車両のドライバに内燃機関１の整備が必要であることを知らせる。

【0063】

次のステップＳ２５で、コントローラ４は目標吸気ＶＴＣ変換角ｔＶＴＣｉを吸気ＶＴＣ変換角ＶＴＣｉ０に維持する。

【0064】

次のステップＳ２６で、排気ＶＴＣの操作禁止を継続した後、コントローラ４はルーチンを終了する。

【0065】

以上の中間ロック解除ルーチンにおいて、ステップＳ３とＳ４が、中間ロック解除要求が発せられる前の処理に相当する。ステップＳ６−Ｓ９が、中間ロック解除要求が発せられた直後の処理に相当する。ステップＳ１２−Ｓ１６が、中間ロック解除操作に相当する。ステップＳ１７−Ｓ１８が中間ロック解除確認直後の処理に相当する。ステップＳ２２とＳ２３が、中間ロック解除を確認した場合の次回以降のルーチン実行時の処理に相当する。ステップＳ１９−Ｓ２１が、中間ロック解除に失敗したと判定した直後の処理に相当する。ステップＳ２４−Ｓ２６が、中間ロック解除に失敗したと判定した場合の次回目以降のルーチン実行時の処理に相当する。

【0066】

図４と図５を参照して、中間ロック解除ルーチンの実行結果を説明する。

【0067】

図４は、所定時間Ｔｔｈ内に中間ロック解除が完了する場合の状況を示す。図５は、所定時間Ｔｔｈ内に中間ロック解除が完了せず、中間ロック解除に失敗したと判定される場合の状況を示す。

【0068】

図４を参照すると、内燃機関１の始動後、時刻ｔ１に中間ロック解除要求が入力され、中間ロック解除要求フラグｆＢが要求なしを示す０から要求有りを示す１に転じる。その結果、ステップＳ６−Ｓ９の処理が行なわれ、ロックピンの解除指令信号が出力されるとともに、タイマＴｉｍｅｒのカウントが開始される。また、目標吸気ＶＴＣ変換角ｔＶＴＣｉがそれまでの中間ロック位置位相差角Ａから、中間ロック位置相差角Ａの近傍であって中間ロック位相差角Ａより遅角側の位相差角Ｂに変更される。また、排気ＶＴＣの操作禁止が維持される。

【0069】

次回以降のルーチン実行においては、ステップＳ１２とＳ１３とＳ１６でこの状態が維持される。一方、ステップＳ１１でタイマＴｉｍｅｒが所定時間Ｔｔｈに達したかどうか、ステップＳ１４で回転位相差角Ｂと実吸気ＶＴＣ変換角ｒＶＴＣｉとの差の絶対値が、しきい値Ｃを超えているどうかを判定する。

【0070】

ロックピンの引き抜きが完了すると、実吸気ＶＴＣ変換角ｒＶＴＣｉは、図の吸気ＶＴＣの破線に示すように、目標値の回転位相差角Ｂに急速に追随する。その結果、時刻ｔ２にステップＳ１４で回転位相差角Ｂと実吸気ＶＴＣ変換角ｒＶＴＣｉとの差の絶対値が、しきい値Ｃ以下となる。これにより、中間ロック解除が完了したと判定され、ステップＳ１７で中間ロック解除判定フラグｆＣが１にセットされる。また、ステップＳ１８で排気ＶＴＣ操作が許可され、さらに次回のルーチン実行において、ステップＳ２２で目標吸気ＶＴＣ変換角ｔＶＴＣｉが吸気ＶＴＣ変換角ＶＴＣｉ０に設定される。

【0071】

この処理の結果、時刻ｔ２以降は、吸気ＶＴＣと排気ＶＴＣがともに内燃機関１の運転状態に応じたバルブタイミングとなるように操作される。

【0072】

図５を参照すると、時刻ｔ１に中間ロック解除要求フラグｆＢが０から１に転じるまでの状況は図４のタイミングチャートと同じである。時刻ｔ１以降も、図４のタイミングチャートと同様に、ステップＳ１２とＳ１３とＳ１６で中間ロック解除操作が行なわれる。しかしながら、ロックピンの引き抜きが適正に行なわれないため、実吸気ＶＴＣ変換角ｒＶＴＣｉは、図の吸気ＶＴＣの破線に示されるように、中間ロック位置相差角Ａから変化しない。

【0073】

時刻ｔ３にタイマＴｉｍｅｒが所定時間Ｔｔｈに達すると、ステップＳ１１の判定が否定的に転じ、ステップＳ２２で、目標吸気ＶＴＣ変換角ｔＶＴＣｉが吸気ＶＴＣ変換角ＶＴＣｉ０に設定され、ステップＳ２０で中間ロック固着フラグｆＡが固着を表す１にセットされる。さらに、ステップＳ２１で目標吸気ＶＴＣ変換角ｔＶＴＣｉが吸気ＶＴＣ変換角ＶＴＣｉ０に維持され、ステップＳ２６で排気ＶＴＣの操作禁止が維持される。

【0074】

以上のように、このバルブタイミング制御装置２は、中間ロック解除操作における目標回転位相差である目標吸気ＶＴＣ変換角ｔＶＴＣｉを、実回転位相差が目標回転位相差との差異が所定値以上であることを判定可能な回転位相差の最小のずれに相当する、中間ロック位置からの回転位相差角Ｂに設定している。

【0075】

そのため、中間ロック解除の確認に要する時間が短縮され、中間ロック解除指令から短時間で中間ロック解除が適正に行なわれたかどうかを判定することができる。中間ロック解除指令と並行して内燃機関１の運転制御に関する他のパラメータの変更が出力される場合でも、中間ロック解除が完了したかどうかを短時間で判定できるため、中間ロック解除に失敗した場合でも、中間ロック解除を前提としたパラメータの変更を早期に解消することが可能となり、中間ロック解除を前提としたパラメータの変更の影響を最小限に留めることができる。

【0076】

また、中間ロック解除に失敗したと判定した場合、このバルブタイミング制御装置２は、目標回転位相差である目標吸気ＶＴＣ変換角ｔＶＴＣｉを内燃機関１の運転状態に基づく目標値ＶＴＣｉ０に設定している。この設定により、中間ロック解除に失敗したと判定した場合でも、目標吸気ＶＴＣ変換角ｔＶＴＣｉの値が変わることで、ロックピンに加わる荷重が変化し、ロックピンの引き抜きに成功する可能性を高めることができる。

【0077】

このバルブタイミング制御装置２は、吸気弁を開閉する２個の部材の実回転位相差と目標回転位相差との差異が所定値以下にならない限り、排気弁のバルブタイミングの操作を禁止している。つまり、中間ロック解除が確認されない限り、排気弁のバルブタイミングの操作は禁止される。したがって、吸気弁のバルブタイミング操作が不可能な状態で、排気弁のバルブタイミングのみが操作されることで生じる制御の不整合を防止することができる。

【0078】

さらに、このバルブタイミング制御装置２においては、中間ロック解除の判定に与える時間を回転位相差角Ｂに基づき設定された所定時間Ｔｔｈに制限している。これにより中間ロック解除の確認を短時間で行なうことが可能となる。

【0079】

以上のように、この発明を特定の実施形態を通じて説明して来たが、この発明は上記の実施形態に限定されるものではない。当業者にとっては、特許請求の範囲で上記の実施形態にさまざまな修正あるいは変更を加えることが可能である。

【0080】

例えば、上記の実施形態では吸気弁のバルブタイミングを固定する中間ロックの解除の判定にこの発明を適用しているが、排気弁のバルブタイミンクを固定する中間ロックの解除の判定にこの発明を適用することも可能である。

【0081】

また、このバルブタイミング制御装置２においては、中間ロック固着フラグｆＡが１に設定された後にロックピンの引き抜きが完了することもあり得る。したがって、コントローラ４は、所定時間Ｔｔｈが経過して中間ロックの解除に失敗したと判定した後も、実回転位相差の検出と、実回転位相差と目標回転位相差の差異の判定を継続して行なっても良い。そして、これらの差異の絶対値が所定値Ｃ以下となったら、中間ロック固着フラグｆＡを０にリセットする。

【符号の説明】

【0082】

１ 内燃機関
２ バルブタイミング制御装置
３ バルブタイミング可変機構
４ コントローラ
５ 回転位相差検出センサ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】