特開 2024-123652 弁開閉時期制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024123652

(43)【公開日】2024-09-12

(54)【発明の名称】弁開閉時期制御装置

(51)【国際特許分類】

   F02D 13/02 20060101AFI20240905BHJP

   F02D 17/00 20060101ALI20240905BHJP

【ＦＩ】

F02D13/02 H

F02D17/00 Q

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023031255

(22)【出願日】2023-03-01

(71)【出願人】

【識別番号】000000011

【氏名又は名称】株式会社アイシン

(74)【代理人】

【識別番号】110001818

【氏名又は名称】弁理士法人Ｒ＆Ｃ

(72)【発明者】

【氏名】江波 卓弥

(72)【発明者】

【氏名】藤本 精一

(72)【発明者】

【氏名】金子 雅昭

【テーマコード（参考）】

3G092

【Ｆターム（参考）】

3G092AA01

3G092AA11

3G092AB02

3G092CA01

3G092DA01

3G092DA02

3G092DA03

3G092DG08

3G092EA03

3G092EA04

3G092FA07

3G092FA24

3G092FA30

3G092GA01

3G092GA10

3G092HA12Z

3G092HE03Z

(57)【要約】

【課題】内燃機関の始動時における燃料の過剰な供給の抑制と、ドライバビリティの悪化の抑制とを両立することが可能な弁開閉時期制御装置を提供する。
【解決手段】弁開閉時期制御装置１００は、回転軸芯Ｘを中心に内燃機関Ｅのクランクシャフト１と同期回転する駆動側回転体と、回転軸芯Ｘと同軸芯、かつ、駆動側回転体の内側に配置され、内燃機関Ｅの吸気弁Ｖａを開閉するためのカムシャフト２と一体回転する従動側回転体と、電動モータＭの駆動力により、駆動側回転体及び従動側回転体の相対回転位相を設定する位相調節機構と、内燃機関Ｅの停止指令があった場合に、相対回転位相を最遅角位相にする遅角作動制御を行い、内燃機関Ｅの停止過程において内燃機関Ｅの回転数が予め設定された下限回転数に達したとき、最遅角位相にある相対回転位相を進角位相にする進角作動制御を行うことが可能な位相制御部９と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転軸芯を中心に内燃機関のクランクシャフトと同期回転する駆動側回転体と、
前記回転軸芯と同軸芯、かつ、前記駆動側回転体の内側に配置され、前記内燃機関の吸気弁を開閉するためのカムシャフトと一体回転する従動側回転体と、
電動モータの駆動力により、前記駆動側回転体及び前記従動側回転体の相対回転位相を設定する位相調節機構と、
前記内燃機関の停止指令があった場合に、前記従動側回転体を前記駆動側回転体の回転方向と逆方向に変位させて前記相対回転位相を最遅角位相にする遅角作動制御を行い、前記内燃機関の停止過程において前記内燃機関の回転数が予め設定された下限回転数に達したとき、前記従動側回転体を前記駆動側回転体の回転方向と同方向に変位させて前記最遅角位相にある前記相対回転位相を進角位相にする進角作動制御を行うことが可能な位相制御部と、
を備える弁開閉時期制御装置。

【請求項2】

前記最遅角位相は、前記吸気弁の吸気閉タイミングを、前記内燃機関のピストンの上死点を基準として、進角側に所定の第１クランク角だけずれた第１タイミングと遅角側に所定の第２クランク角だけ変位した第２タイミングとで規定された範囲内に設定した超遅閉タイミングである請求項１に記載の弁開閉時期制御装置。

【請求項3】

前記内燃機関の停止指令は、車両の走行中に前記内燃機関の運転を一時停止する間欠停止指令である請求項１又は２に記載の弁開閉時期制御装置。

【請求項4】

前記位相制御部は、前記停止過程において前記進角作動制御を行わないエコモードと、前記停止過程において前記進角作動制御を行うトルクモードとに切り替え可能である請求項１又は２に記載の弁開閉時期制御装置。

【請求項5】

前記位相制御部は、スロットルを開く開要求があり、且つ、前記内燃機関の回転数が前記下限回転数以下である場合に前記進角作動制御を行う請求項１又は２に記載の弁開閉時期制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、弁開閉域制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、内燃機関においてクランクシャフトからのトルク伝達によりカムシャフトのカム部によるバルブの開閉時期を制御する弁開閉時期制御装置が利用されている。このような弁開閉時期制御装置を備えた車両として、例えば下記に出典を示す特許文献１に記載のものがある。

【0003】

特許文献１には、ハイブリッド車両が記載されている。このハイブリッド車両は、エンジンを停止させるエンジン停止中に、制御装置が吸気バルブの開弁タイミングを遅角側に変化させるように制御する。制御装置は、吸気バルブの開弁タイミングを遅角側に変化させるように制御している際であって、且つ、エンジンが停止する前に、エンジンの再始動要求があると、吸気バルブの開弁タイミングを進角側に変化させるように制御する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１６－２０５１９５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に記載のハイブリッド車両は、エンジンに対して燃料の供給が停止された場合に、吸気バルブの開弁タイミングを遅角側に変化させることで、排気流路に設けられた触媒（排ガスを浄化する触媒）が劣化する原因となる新気の供給を抑制している。また、エンジン停止中に、触媒をリーン状態（酸素リッチの状態）にしないようにして、次のエンジンの始動時に燃料の過剰な供給を抑制している。しかしながら、吸気バルブの開弁タイミングが遅角位相にある状態において、エンジンの再始動要求があると、エンジンを点火することが可能な位相まで進角させる必要がある。このため、特許文献１に記載の構成では、エンジンの再始動要求に対して遅れ（応答遅れ）が生じ、ドライバビリティが悪化する可能性がある。

【0006】

そこで、内燃機関の始動時における燃料の過剰な供給の抑制と、ドライバビリティの悪化の抑制とを両立することが可能な弁開閉時期制御装置が求められる。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明に係る弁開閉時期制御装置の特徴構成は、回転軸芯を中心に内燃機関のクランクシャフトと同期回転する駆動側回転体と、前記回転軸芯と同軸芯、かつ、前記駆動側回転体の内側に配置され、前記内燃機関の吸気弁を開閉するためのカムシャフトと一体回転する従動側回転体と、電動モータの駆動力により、前記駆動側回転体及び前記従動側回転体の相対回転位相を設定する位相調節機構と、前記内燃機関の停止指令があった場合に、前記従動側回転体を前記駆動側回転体の回転方向と逆方向に変位させて前記相対回転位相を最遅角位相にする遅角作動制御を行い、前記内燃機関の停止過程において前記内燃機関の回転数が予め設定された下限回転数に達したとき、前記従動側回転体を前記駆動側回転体の回転方向と同方向に変位させて前記最遅角位相にある前記相対回転位相を進角位相にする進角作動制御を行うことが可能な位相制御部と、を備えている点にある。

【0008】

例えば、内燃機関の停止指令に基づいて遅角作動制御が行われている場合において、ユーザのチェンジ・オブ・マインド（ユーザの心変わり）があると、内燃機関を再始動する必要がある。このチェンジ・オブ・マインドは、アクセルから足が離れた状態で先行車両を追い越したいと心変わりした場合が挙げられる。そこで、上述した特徴構成によれば、内燃機関の停止過程において内燃機関の回転数が予め設定された下限回転数に達したときに、内燃機関の再始動に備えて、駆動側回転体及び従動側回転体の相対回転位相を進角位相にする進角作動制御を行うことにより内燃機関の再始動指令に対する応答遅れ（再始動要求に対するレスポンスの遅れ）を抑制することが可能となる。

【0009】

また、前記最遅角位相は、前記吸気弁の吸気閉タイミングを、前記内燃機関のピストンの上死点を基準として、進角側に所定の第１クランク角だけずれた第１タイミングと遅角側に所定の第２クランク角だけ変位した第２タイミングとで規定された範囲内に設定した超遅閉タイミングであると好適である。

【0010】

このような構成とすれば、内燃機関の停止指令に応じて燃料の供給が停止された際における遅角作動制御により、駆動側回転体及び従動側回転体の相対回転位相として、吸気弁の吸気閉タイミングを超遅閉タイミングにする位相にすることで、内燃機関の排気流路に設けられる触媒に対して新気の供給を断つことができる。したがって、触媒の劣化を抑制することが可能となる。

【0011】

また、前記内燃機関の停止指令は、車両の走行中に前記内燃機関の運転を一時停止する間欠停止指令であると好適である。

【0012】

このような構成とすれば、例えば車両の速度や、内燃機関に要求される出力トルクに応じて、走行中に内燃機関の運転と停止とを繰り返すような、所謂間欠的なアイドリングストップ機能を備えたハイブリッド車両に適用することで、上述した内燃機関の再始動指令に対する応答遅れを抑制することが可能となる。

【0013】

また、前記位相制御部は、前記停止過程において前記進角作動制御を行わないエコモードと、前記停止過程において前記進角作動制御を行うトルクモードとに切り替え可能であると好適である。

【0014】

このような構成とすれば、エコモードでは、内燃機関の再始動指令に対する応答遅れよりも燃料消費の抑制を優先し、トルクモードでは、燃料消費の抑制よりも内燃機関の再始動指令に対する応答遅れの低減を優先することができる。したがって、ユーザの要望に応じた運転状況を提供することが可能となる。

【0015】

また、前記位相制御部は、スロットルを開く開要求があり、且つ、前記内燃機関の回転数が前記下限回転数以下である場合に前記進角作動制御を行うと好適である。

【0016】

内燃機関の停止指令があった場合において、スロットルを開く開要求があるときには、内燃機関を再始動させる状況にある確率が高い。そこで、上述した構成とすれば、内燃機関の再始動を行い易い状態にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】弁開閉時期制御装置を備えた内燃機関の断面図である。

【図2】弁開閉時期制御装置の断面図である。

【図3】図２のIII－III線断面図である。

【図4】吸気バルブが遅角吸気タイミングに設定された状態の開閉タイミングを示す図である。

【図5】吸気バルブが進角吸気タイミングに設定された状態の開閉タイミングを示す図である。

【図6】吸気バルブが超遅閉吸気タイミングに設定された状態の開閉タイミングを示す図である。

【図7】位相制御部により制御される相対回転位相を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

【0019】

〔基本構成〕
以下、本実施形態の弁開閉時期制御装置１００について説明する。図１は、弁開閉時期制御装置１００を備えた内燃機関（以下、「エンジンＥ」とする）の断面図である。図２は、弁開閉時期制御装置１００の断面図である。図３は、図２のIII－III線の断面図である。

【0020】

図１に示されるように、エンジンＥは吸気バルブＶａと排気バルブＶｂとを備えている。弁開閉時期制御装置１００は、吸気バルブ（吸気弁）Ｖａのバルブタイミング（開閉時期）を設定する。本実施形態では、排気バルブ（排気弁）Ｖｂのバルブタイミングを設定する弁開閉時期制御装置１０１も備えられている。エンジンＥの駆動制御と、弁開閉時期制御装置１００及び弁開閉時期制御装置１０１の制御は、位相制御部９により行われる。なお、排気バルブ（排気弁）Ｖｂのバルブタイミングを設定する弁開閉時期制御装置１０１を省略してもよい。

【0021】

エンジンＥは、車両に設けられ、当該車両の走行駆動力を出力する。位相制御部９は、車両の走行中にエンジンＥの運転が一時停止された場合に、燃費悪化の抑制とエンジンＥの再始動時におけるドライバビリティの改善との両立を実現するように構成されている（詳細は後述する）。

【0022】

〔エンジン〕
図１－図２に示されるように、エンジンＥは、クランクシャフト１を回転自在に支持するシリンダブロック１０２の上部にシリンダヘッド１０３が連結されており、シリンダブロック１０２に形成された複数のシリンダボアにピストン４が往復作動自在に収容されている。本実施形態では、ピストン４は、コネクティングロッド５を介してクランクシャフト１に連結されており、４サイクル型に構成されている。

【0023】

上述したように吸気バルブＶａ及び排気バルブＶｂは、シリンダヘッド１０３に設けられている。シリンダヘッド１０３の上部には吸気バルブＶａを開閉するための吸気カムシャフト２と、排気バルブＶｂを開閉するための排気カムシャフト３とが備えられている。

【0024】

シリンダヘッド１０３には、燃焼室に燃料を噴射するインジェクタ１０９と点火プラグ１１０とが備えられている。シリンダヘッド１０３には、吸気バルブＶａを介して燃焼室に空気を供給するインテークマニホールド１１１と、燃焼室の燃焼ガスを、排気バルブＶｂを介して送り出すエキゾーストマニホールド１１２とが連結されている。また、エキゾーストマニホールド１１２には、当該エキゾーストマニホールド１１２を流通する排ガスを浄化する触媒１１３が設けられている。触媒１１３は、ＣＯやＨＣの酸化反応とＮＯｘの還元反応とを行う、所謂三元触媒が相当する。エンジンＥは、始動時にクランクシャフト１を駆動回転するスタータモータ１１５を備えている。

【0025】

図２に示すように、弁開閉時期制御装置１００は、駆動側回転体Ａ、従動側回転体Ｂ、及び、位相調節機構Ｃを備える。駆動側回転体Ａは、回転軸芯Ｘを中心に内燃機関としてのエンジンＥのクランクシャフト１と同期回転する。従動側回転体Ｂは、回転軸芯Ｘと同軸芯で、駆動側回転体Ａの内側に配置される。また、従動側回転体Ｂは、エンジンＥの吸気バルブＶａを開閉する吸気カムシャフト２（「カムシャフト」の一例）と一体回転する。位相調節機構Ｃは、電動モータＭの駆動力により駆動側回転体Ａと従動側回転体Ｂとの相対回転位相を設定する。

【0026】

エンジンＥのクランクシャフト１の出力スプロケット１Ｓと、駆動側回転体Ａの駆動スプロケット１１Ｓとに亘ってタイミングチェーン６（タイミングベルト等でもよい）が巻回されている。

【0027】

弁開閉時期制御装置１００は、エンジンＥの運転時には、タイミングチェーン６からの駆動力により弁開閉時期制御装置１００の全体が回転軸芯Ｘを中心に駆動回転方向Ｓに回転する。また、電動モータＭの駆動力により位相調節機構Ｃを作動させ駆動側回転体Ａに対して従動側回転体Ｂを回転方向と同方向又は逆方向に変位可能となる。この変位のうち駆動回転方向Ｓと同方向へ向かう変位方向を進角方向Ｓａと称し、駆動回転方向Ｓと逆方向へ向かう変位方向を遅角方向Ｓｂと称している。位相調節機構Ｃでの変位により駆動側回転体Ａと従動側回転体Ｂとの相対回転位相を設定し、吸気カムシャフト２のカム部２Ａによる吸気バルブＶａの開閉時期（開閉タイミング）の制御が実現する。

【0028】

なお、従動側回転体Ｂが相対的に駆動側回転体Ａの回転方向と同方向に変位する作動を進角作動と称し、この進角作動により吸気圧縮比が増大する。また、従動側回転体Ｂが相対的に駆動側回転体Ａと逆方向に変位する作動（進角作動とは逆方向への作動）を遅角作動と称し、この遅角作動により吸気圧縮比が低減する。

【0029】

〔弁開閉時期制御装置〕
図２に示すように、駆動側回転体Ａは、外周に駆動スプロケット１１Ｓが形成されたアウタケース１１と、フロントプレート１２とを複数の締結ボルト１３で締結して構成されている。アウタケース１１は、底部に開口を有する有底筒状型である。フロントプレート１２は、回転軸芯Ｘに沿う方向で偏心部材２６に対して吸気カムシャフト２と反対側に設けられる。

【0030】

図２及び図３に示すように、アウタケース１１の内部空間に従動側回転体Ｂとしての中間部材２０と、ハイポトロコイド型のギヤ減速機構を有した位相調節機構Ｃとが収容されている。また、位相調節機構Ｃは、位相変化を駆動側回転体Ａ及び従動側回転体Ｂに反映するオルダム継手Ｃｘを備えている。

【0031】

従動側回転体Ｂを構成する中間部材２０は、回転軸芯Ｘに直交する姿勢で吸気カムシャフト２に連結する支持壁部２１と、回転軸芯Ｘを中心とする筒状で吸気カムシャフト２から離間する方向に支持壁部２１の外周縁から突出する筒状壁部２２とが一体形成されている。

【0032】

この中間部材２０は、筒状壁部２２の外面がアウタケース１１の内面に接触する状態で相対回転自在に嵌め込まれ、支持壁部２１の中央の貫通孔に挿通する連結ボルト２３により吸気カムシャフト２の端部に固定される。このように固定された状態で筒状壁部２２の外側（吸気カムシャフト２より遠い側）の端部がフロントプレート１２より内側に位置するように構成されている。

【0033】

図２に示すように、電動モータＭは、その出力軸Ｍａを回転軸芯Ｘと同軸芯上に配置するように支持フレーム７によりエンジンＥに支持されている。電動モータＭの出力軸Ｍａには回転軸芯Ｘに対して直交する姿勢の一対の係合ピン８が形成されている。

【0034】

〔位相調節機構〕
図２及び図３に示すように、位相調節機構Ｃは、中間部材２０と、中間部材２０の筒状壁部２２の内周面に形成される出力ギヤ２５と、偏心部材２６と、弾性部材ＳＰと、第一軸受２８と、第二軸受２９と、入力ギヤ３０と、固定リング３１と、リング状のスペーサ３２と、オルダム継手Ｃｘとを備えて構成されている。本実施形態では、第一軸受２８は、偏心部材２６の外周面に接触する内輪２８ａと、中間部材２０の内周面に接触する外輪２８ｂとを有するボールベアリングが用いられる。また、第二軸受２９は、偏心部材２６の外周面に接触する内輪２９ａと、入力ギヤ３０の内周面に接触する外輪２９ｂとを有するボールベアリングが用いられる。

【0035】

図２に示すように、中間部材２０の筒状壁部２２の内周のうち、回転軸芯Ｘに沿う方向（以下、軸方向と記載する）で内側（支持壁部２１に隣接する位置）に回転軸芯Ｘを中心とする支持面２２Ｓが形成され、支持面２２Ｓより外側（吸気カムシャフト２より遠い側）に回転軸芯Ｘを中心とする出力ギヤ２５が形成されている。

【0036】

偏心部材２６は筒状に構成されている。偏心部材２６は、軸方向での内側（吸気カムシャフト２に近い側）に回転軸芯Ｘを中心とする外周面の円周支持面２６Ｓが形成されている。円周支持面２６Ｓの更に軸方向での内側（吸気カムシャフト２に更に近い側）には円周支持面２６Ｓから更に径方向外側に向かって突出する鍔部２６Ｑが形成されている。また、偏心部材２６は、外側（吸気カムシャフト２から遠い側）に回転軸芯Ｘに平行となる姿勢で偏心する偏心軸芯Ｙを中心とする外周面の偏心支持面２６Ｅが形成されている。したがって、偏心部材２６は、吸気カムシャフト２に近い側から軸方向に沿って、鍔部２６Ｑ、円周支持面２６Ｓ、偏心支持面２６Ｅが、この順に並んで形成されている。偏心軸芯Ｙに沿う方向は軸方向と同一であるため、以下では、偏心軸芯Ｙに沿う方向についても単に軸方向と記載する。

【0037】

図２及び図３に示すように、偏心支持面２６Ｅには、偏心部材２６の径方向に沿い、内側に向けて窪む第一凹部７０が形成されている。第一凹部７０の底面には偏心部材２６の周方向における両端に、偏心部材２６の径方向軸側に向けて窪む一対の第二凹部７９，７９が形成されている。本実施形態では、第一凹部７０は周方向において対称である。

【0038】

第二凹部７９，７９は、それぞれ、第一凹部７０における、偏心部材２６の周方向におけるそれぞれの端部に形成されている。偏心部材２６の径方向における、第二凹部７９，７９の底面の最大深さは、第一凹部７０における偏心部材２６の周方向中央付近の底面の深さよりも深く構成されている。偏心部材２６の周方向における第二凹部７９，７９のそれぞれの底面から端部に到るまでの面は、後述するバネ部材７１の湾曲形状に沿う形状に形成されている。

【0039】

第一凹部７０には、弾性部材ＳＰが嵌め込まれている。弾性部材ＳＰは、一対のバネ部材７１，７１を含む。本実施形態では、一対のバネ部材７１，７１はそれぞれ、同一の形状、かつ、同一の大きさである。弾性部材ＳＰは、入力ギヤ３０の外歯部３０Ａの一部を出力ギヤ２５の内歯部２５Ａの一部に噛み合わせるように、第二軸受２９を介して入力ギヤ３０に付勢力を作用させる。

【0040】

偏心部材２６の内周には、電動モータＭの一対の係合ピン８の各々が係合可能な一対の係合溝２６Ｔが回転軸芯Ｘと平行姿勢で形成されている。

【0041】

偏心部材２６は、円周支持面２６Ｓに第一軸受２８を外嵌し、この第一軸受２８を筒状壁部２２の支持面２２Ｓに嵌め込むことにより、中間部材２０に対し回転軸芯Ｘを中心に回転自在に支持される。また、入力ギヤ３０は、偏心部材２６の偏心支持面２６Ｅに対し第二軸受２９を介して偏心軸芯Ｙを中心に回転自在に支持される。

【0042】

この位相調節機構Ｃでは、入力ギヤ３０の外歯部３０Ａの歯数が、出力ギヤ２５の内歯部２５Ａの歯数より１歯だけ少なく設定されている。そして、入力ギヤ３０の外歯部３０Ａの一部が出力ギヤ２５の内歯部２５Ａの一部に噛合する。

【0043】

図２に示すように、固定リング３１は、偏心部材２６の外周に嵌合状態で支持されることによりスペーサ３２を介して第二軸受２９の抜け止めを行う。

【0044】

〔位相調節機構：オルダム継手〕
図３に示すように、オルダム継手Ｃｘは、中央の環状部４１と、この環状部４１から第一方向（図３では左右方向）に沿って径方向外方に突出する一対の外部係合アーム４２と、環状部４１から第一方向に直交する第二方向（図３では上下方向）に沿って径方向外方に突出する内部係合アーム４３とを一体形成した板状の継手部材４０で構成されている。一対の内部係合アーム４３の各々には環状部４１の開口に連なる係合凹部４３ａが形成されている。

【0045】

図２及び図３に示すように、アウタケース１１のうち、フロントプレート１２が当接する開口縁部にはアウタケース１１の内部空間から外部空間に亘り、回転軸芯Ｘを中心に半径方向に延びる一対の案内溝部１１ａが貫通溝状に形成されている。この案内溝部１１ａの溝幅が外部係合アーム４２の幅より僅かに広く設定されている。

【0046】

入力ギヤ３０のうちフロントプレート１２に対向する端面には一対の係合突起３０Ｔが一体形成されている。この係合突起３０Ｔの係合幅が内部係合アーム４３の係合凹部４３ａの係合幅より僅かに狭く設定されている。

【0047】

このような構成から、継手部材４０の一対の外部係合アーム４２を、アウタケース１１の一対の案内溝部１１ａに係合させ、継手部材４０の一対の内部係合アーム４３の係合凹部４３ａに、入力ギヤ３０の一対の係合突起３０Ｔを係合させることによりオルダム継手Ｃｘを機能させることが可能となる。

【0048】

なお、継手部材４０がアウタケース１１に対して外部係合アーム４２が延びる第一方向（図３で左右方向）に変位可能となり、この継手部材４０に対して内部係合アーム４３の係合凹部４３ａの形成方向に沿う第二方向（図３では上下方向）に入力ギヤ３０が変位自在となる。

【0049】

オルダム継手Ｃｘ（継手部材４０）と第二軸受２９との間にスペーサ３２が備えられることで、軸方向において第二軸受２９の移動は、所定の設定値以下の距離に制限される。また、フロントプレート１２における入力ギヤ３０に対向する面には、外側（吸気カムシャフト２から遠い側）に向かって凹んだ凹部１２ｄが形成されている。凹部１２ｄは、フロントプレート１２における継手部材４０の開口部分と対向して設けられ、凹部１２ｄは継手部材４０の開口部分よりも周方向に沿う長さ及び軸方向に沿う長さの夫々が僅かに広く形成されている。これにより、入力ギヤ３０の係合突起３０Ｔとフロントプレート１２との接触を防止することができる。

【0050】

〔弁開閉時期制御装置の各部の配置〕
弁開閉時期制御装置１００は、図２に示すように吸気カムシャフト２の端部に中間部材２０の支持壁部２１が連結ボルト２３により連結しており、これらは一体回転する。偏心部材２６は第一軸受２８により中間部材２０に対して回転軸芯Ｘを中心に相対回転自在に支持される。図２に示すように、この偏心部材２６の偏心支持面２６Ｅに対し第二軸受２９を介して入力ギヤ３０が支持され、この入力ギヤ３０の外歯部３０Ａの一部が出力ギヤ２５の内歯部２５Ａの一部に噛み合う。

【0051】

更に、図３に示すようにオルダム継手Ｃｘの外部係合アーム４２がアウタケース１１の一対の案内溝部１１ａに係合し、オルダム継手Ｃｘの内部係合アーム４３の係合凹部４３ａに入力ギヤ３０の係合突起３０Ｔが係合する。図２に示すようにオルダム継手Ｃｘの継手部材４０の外方側にフロントプレート１２が配置されるため、継手部材４０はフロントプレート１２の内面に接触する状態で回転軸芯Ｘに対して直交する方向に移動可能となる。この配置により、オルダム継手Ｃｘは、第一軸受２８及び第二軸受２９の双方より外側（吸気カムシャフト２から遠い側）で、フロントプレート１２より内側（吸気カムシャフト２に近い側）に配置される。

【0052】

そして、図２に示すように、電動モータＭの出力軸Ｍａに形成された一対の係合ピン８が、偏心部材２６の係合溝２６Ｔに係合する。

【0053】

〔位相調節機構の作動形態〕
図１及び図２に示すように、クランクシャフト１の近傍には回転角の検出が可能なクランク角センサ１１６が設けられている。また、吸気カムシャフト２の近傍には、吸気カムシャフト２の回転角の検出が可能な吸気側カム角センサ１１７が設けられ、排気カムシャフト３の近傍には排気カムシャフト３の回転角の検出が可能な排気側カム角センサ１１８が設けられている。

【0054】

クランク角センサ１１６と、吸気側カム角センサ１１７と、排気側カム角センサ１１８とは、回転に伴い間欠的にパルス信号を出力するように構成されている。クランク角センサ１１６は、クランクシャフト１の回転時にクランクシャフト１の回転基準からのパルス信号をカウントすることで回転基準からの回転角を取得する。同様に、吸気側カム角センサ１１７と排気側カム角センサ１１８とは、吸気カムシャフト２の回転時に吸気カムシャフト２の回転基準からパルス信号をカウントすることで、位相制御部９において、回転基準からの回転角を取得できるように構成されている。

【0055】

これにより、例えば、アウタケース１１と中間部材２０とが所定の基準位相（例えば、中間位相）にある状態でのクランク角センサ１１６のカウント値と、吸気側カム角センサ１１７、あるいは、排気側カム角センサ１１８のカウント値とを記憶しておくことにより、相対回転位相が、基準位相から進角側（進角方向Ｓａ）と遅角側（遅角方向Ｓｂ）との何れに変位しても２種のカウント値の比較により相対回転位相を取得できる。

【0056】

また、位相制御部９には、クランク角センサ１１６と、吸気側カム角センサ１１７と、排気側カム角センサ１１８とからの検出信号が入力すると共に、メインスイッチ１４５と、温度センサ１４６と、アクセルペダルセンサ１４７とからの検出信号が入力される。また、位相制御部９は、スタータモータ１１５と、電動モータＭと、燃焼管理部１１９とに制御信号を出力する。

【0057】

この制御構成においてメインスイッチ１４５は、車両の運転座席のパネル部分に配置され、エンジンＥの人為操作による始動と、人為操作による完全停止を可能にしている。アクセルペダルセンサ１４７は、アクセルペダル（図示せず）の踏み込み量を取得する。燃焼管理部１１９は、インジェクタ１０９に対して燃料を供給するポンプ類の作動を管理すると共に、点火プラグ１１０に電力を供給するイグニッション回路の制御により点火順序や点火タイミングを管理する。

【0058】

電動モータＭは位相制御部９によって制御される。上述したように、エンジンＥにはクランクシャフト１と吸気カムシャフト２との回転速度（単位時間あたりの回転数）とを検知可能なクランク角センサ１１６、吸気側カム角センサ１１７、及び排気側カム角センサ１１８を備えており、これらのセンサの検知信号が制御装置に入力するように構成されている。

【0059】

位相制御部９は、エンジンＥの稼動時において電動モータＭを吸気カムシャフト２の回転速度と等しい速度で駆動することで相対回転位相を維持する。これに対して電動モータＭの回転速度を吸気カムシャフト２の回転速度より低減することにより進角作動が行われ、これとは逆に回転速度が増大することにより遅角作動が行われる。進角作動により吸気圧縮比が増大し、遅角作動により吸気圧縮比が低減する。

【0060】

電動モータＭがアウタケース１１と等速（吸気カムシャフト２と等速）で回転する場合には、出力ギヤ２５の内歯部２５Ａに対する入力ギヤ３０の外歯部３０Ａの噛み合い部分の位置が変化しないため、駆動側回転体Ａに対する従動側回転体Ｂの相対回転位相は維持される。

【0061】

これに対してアウタケース１１の回転速度より高速又は低速で電動モータＭの出力軸Ｍａを駆動回転することにより、位相調節機構Ｃでは偏心軸芯Ｙが回転軸芯Ｘを中心に公転する。この公転により出力ギヤ２５の内歯部２５Ａに対する入力ギヤ３０の外歯部３０Ａに対する噛み合い部分の位置が出力ギヤ２５の内周に沿って変位し、入力ギヤ３０と出力ギヤ２５との間には回転力が作用する。つまり、出力ギヤ２５には回転軸芯Ｘを中心とする回転力が作用し、入力ギヤ３０には偏心軸芯Ｙを中心に自転させようとする回転力が作用する。

【0062】

入力ギヤ３０は、その係合突起３０Ｔが継手部材４０の内部係合アーム４３の係合凹部４３ａに係合するためアウタケース１１に対して自転することはなく、回転力が出力ギヤ２５に作用する。この回転力の作用により出力ギヤ２５と共に中間部材２０が、アウタケース１１に対し回転軸芯Ｘを中心に回転する。その結果、駆動側回転体Ａと従動側回転体Ｂとの相対回転位相を設定し、吸気カムシャフト２による開閉時期の設定を実現する。

【0063】

また、入力ギヤ３０の偏心軸芯Ｙが回転軸芯Ｘを中心に公転する際には、入力ギヤ３０の変位に伴い、オルダム継手Ｃｘの継手部材４０は、アウタケース１１に対して外部係合アーム４２が延びる方向（第一方向）に変位し、入力ギヤ３０は、内部係合アーム４３が延びる方向（第二方向）へ変位する。

【0064】

入力ギヤ３０の外歯部３０Ａの歯数は、上述したように、出力ギヤ２５の内歯部２５Ａの歯数より１歯だけ少なく設定されているため、入力ギヤ３０の偏心軸芯Ｙが回転軸芯Ｘを中心に１回転だけ公転した場合には、１歯分だけ出力ギヤ２５が回転することになり大きい減速を実現している。

【0065】

アウタケース１１及び中間部材２０の相対回転位相は、位相制御部９により制御される。図４には、吸気側の弁開閉時期制御装置１００で制御される吸気バルブＶａの吸気タイミングＩｎと、排気側の弁開閉時期制御装置１０１で制御される排気バルブＶｂの排気タイミングＥｘとのダイヤグラムが示される。図４は、吸気バルブＶａが遅角吸気タイミングに設定され、排気バルブＶｂがノーマル排気タイミングに設定された場合のダイヤグラムである。

【0066】

具体的には、吸気バルブＶａが遅角吸気タイミングに設定されると、吸気開タイミングＩＶＯは、上死点ＴＤＣより遅角側（遅角方向Ｓｂ）に設けられ、吸気閉タイミングＩＶＣは下死点ＢＤＣより遅角側（遅角方向Ｓｂ）に設けられる。すなわち、ピストン４が下死点ＢＤＣから上死点ＴＤＣに向かう圧縮行程の間に、吸気バルブＶａは開状態から閉状態に移行する。

【0067】

また、排気バルブＶｂがノーマル排気タイミングに設定されるとき、排気閉タイミングＥＶＣは上死点ＴＤＣと一致し、排気開タイミングＥＶＯは下死点ＢＤＣより進角側（進角方向Ｓａ）にある。すなわち、ピストン４が下死点ＢＤＣから上死点ＴＤＣに向かう排気行程の間、排気バルブＶｂは常に開状態に維持される。

【0068】

このような遅角吸気タイミングにおいて、排気バルブＶｂが排気閉タイミングＥＶＣで閉状態に移行し、この移行からクランクシャフト１が設定量だけ回転した後に、吸気バルブＶａが吸気開タイミングＩＶＯにおいて開状態への移行を開始し、ピストン４が下死点ＢＤＣから上死点ＴＤＣに向かう圧縮行程の間、吸気バルブＶａは開状態から閉状態に移行する。

【0069】

これにより、ピストン４が上死点ＴＤＣに到達する以前に燃焼室にガスを封入することが可能となり、筒内圧（燃焼室の圧力）の上昇によるガスの圧縮によって燃焼室のガスの温度を上昇させることが可能となる。

【0070】

一方、位相制御部９は、車両の走行中にエンジンＥの回転速度を上昇させる場合、吸気量を増大させるように制御する。この場合には、進角吸気タイミングとして、吸気開タイミングＩＶＯを進角方向Ｓａに変化させるように吸気側の弁開閉時期制御装置１００が制御される。図５は、吸気バルブＶａが進角吸気タイミングに設定され、排気バルブＶｂがノーマル排気タイミングに設定された場合のダイヤグラムである。

【0071】

具体的には、吸気バルブＶａが進角吸気タイミングに設定されると、吸気開タイミングＩＶＯは、上死点ＴＤＣより進角側（進角方向Ｓａ）に設けられる。このときも、吸気閉タイミングＩＶＣは下死点ＢＤＣより遅角側（遅角方向Ｓｂ）に設けられる。すなわち、ピストン４が下死点ＢＤＣから上死点ＴＤＣに向かう圧縮行程の間に、吸気バルブＶａは開状態から閉状態に移行する。

【0072】

また、排気バルブＶｂがノーマル排気タイミングに設定されるとき、排気閉タイミングＥＶＣは上死点ＴＤＣと一致し、排気開タイミングＥＶＯは下死点ＢＤＣより進角側（進角方向Ｓａ）にある。すなわち、ピストン４が下死点ＢＤＣから上死点ＴＤＣに向かう排気行程の間、排気バルブＶｂは常に開状態に維持される。

【0073】

このような進角吸気タイミングにおいて、吸気バルブＶａが吸気開タイミングＩＶＯで開状態に移行し、この移行からクランクシャフト１が設定量だけ回転した後に、排気バルブＶｂが排気閉タイミングＥＶＣにおいて閉状態への移行を開始する。このように、進角吸気タイミングにおいては、排気バルブＶｂが排気閉タイミングＥＶＣで閉状態に移行する直前に吸気バルブＶａが吸気開タイミングＩＶＯにおいて開状態への移行を開始させ、排気バルブＶｂと吸気バルブＶａとが同時に開放するオーバラップ領域が作られる。

【0074】

本実施形態の位相制御部９は、エンジンＥの停止指令があった場合に、中間部材２０をアウタケース１１の回転方向と逆方向に変位させて相対回転位相を最遅角位相にする遅角作動制御を行い、エンジンＥの停止過程においてエンジンＥの回転数が予め設定された下限回転数Ｎ２に達したとき、中間部材２０をアウタケース１１の回転方向と同方向に変位させて最遅角位相にある相対回転位相を進角位相にする進角作動制御を行うことが可能に構成されている。

【0075】

エンジンＥの停止指令は、位相制御部９の上位システムから伝達される。この停止指令は、車両の走行中にエンジンＥの運転を一時停止する間欠停止指令にあたる。一時停止する間欠停止指令とは、例えば車両の速度が所定の第１速度以下になった場合に、エンジンＥを停止し、所定の第２速度以上になった場合に、エンジンＥを停止するような所謂アイドリングストップのようにエンジンＥを所定時間の間、停止させるように指令である。このような場合には、位相制御部９は相対回転位相を最遅角位相にする遅角位相制御を行う。本実施形態では、最遅角位相は、吸気バルブＶａの吸気閉タイミングＩＶＣを、エンジンＥのピストン４の上死点ＴＤＣを基準として、進角側に所定の第１クランク角だけずれた第１タイミングと遅角側に所定の第２クランク角だけ変位した第２タイミングとで規定された範囲内に設定した超遅閉タイミングである。なお、第２速度は、第１速度よりも低い速度である。

【0076】

図６は、吸気バルブＶａが超遅閉タイミング（吸気超遅閉タイミング）に設定され、排気バルブＶｂがノーマル排気タイミングに設定された場合のダイヤグラムである。この吸気超遅閉タイミングは、吸気閉タイミングＩＶＣを、上死点ＴＤＣの近傍、すなわち、上死点ＴＤＣより第１クランク角（例えば５クランク角）だけ進角（進角方向Ｓａ）した第１タイミングと、上死点ＴＤＣより第２クランク角（例えば５クランク角）だけ遅角（遅角方向Ｓｂ）した第２タイミングとの間に設定することで実現される。

【0077】

このバルブタイミングでは、ピストン４が上死点ＴＤＣに到達した付近で吸気バルブＶａを閉じる（吸気閉タイミングＩＶＣに移行する）ように、吸気バルブＶａを遅角方向Ｓｂに変位させる。また、ピストン４が上死点ＴＤＣと下死点ＢＤＣの間の中間付近で、吸気バルブＶａが開く（吸気開タイミングＩＶＯに移行する）ように制御される。

【0078】

具体的には、吸気超遅閉タイミングでは、図４で示した遅角吸気タイミングよりも吸気バルブＶａが閉状態に移行するタイミングが遅角側に設定され、吸気開タイミングＩＶＯが下死点ＢＤＣを基準にしてＢＢＤＣ（Ｂｅｆｏｒｅ ＢＤＣ）側に設定される。このように吸気閉タイミングＩＶＣが上死点ＴＤＣの近傍に設定されている。

【0079】

また、排気バルブＶｂは、排気閉タイミングＥＶＣで閉状態に移行し、この移行からクランクシャフト１が所定の量だけ回転した後に、吸気バルブＶａが吸気開タイミングＩＶＯにおいて開状態への移行を開始することになる。そして、圧縮行程では、吸気バルブＶａが開放状態を維持して、ピストン４が上死点ＴＤＣに到達した付近で吸気閉タイミングＩＶＣに移行する。

【0080】

これにより、ピストン４が上死点ＴＤＣから下死点ＢＤＣに達するまでに吸気バルブＶａを介して燃焼室に吸引された空気が、ピストン４が下死点ＢＤＣから上死点ＴＤＣに達するまでに燃焼室から吸気バルブＶａを介してインテークマニホールド１１１へと、ほぼ全量戻ることとなる。その結果、排気行程において、燃焼室から排気バルブＶｂを介してエキゾーストマニホールド１１２へと吐き出される酸素含有空気が極微量となり、触媒１１３の劣化を抑制できる。

【0081】

上述したように、位相制御部９は、エンジンＥの停止指令があった場合に、中間部材２０とアウタケース１１との相対回転位相を最遅角位相にする遅角作動制御を行う。また、このようなエンジンＥの停止過程においてエンジンＥの回転数が予め設定された下限回転数Ｎ２に達したとき、中間部材２０をアウタケース１１の回転方向と同方向に変位させて最遅角位相にある相対回転位相を進角位相にする進角作動制御を行う。

【0082】

図７には、タイミングチャートが示される。ｔ１以前では、エンジンＥが所定の回転数で、進角位相で走行している状態が示される。このような状態において、停止指令があったとする（ｔ１）。この場合、車両は減速し、エンジンＥの回転数がＮ１になった場合に位相制御部９は、相対回転位相を超遅閉タイミングとする最遅角位相制御を行う（ｔ２）。

【0083】

エンジンＥは停止指令にしたがって、回転数が低くなっていく。このとき、エンジンＥの回転数が下限回転数Ｎ２となると、位相制御部９は相対回転位相を超遅閉タイミングの最遅角位相から、進角方向Ｓａに制御する（ｔ３）。この進角制御は、相対回転位相を進角位相にするのではなく、最遅角位相よりも少なくとも進角側の位相に制御される。具体的には、次に、エンジンＥの始動に適した相対回転位相に制御される。このような相対回転位相は、例えば図４に示す相対回転位相であるとよい。

【0084】

これによりエンジンＥの始動指令があった場合に（ｔ４）、適切に始動することが可能となる。なお、エンジンＥが始動した後は、車両の走行状態に応じて、位相制御部９は、相対回転位相を変位させるとよい（図７の例では、ｔ５において、進角作動制御が行われている）。もちろん、車両の走行状態に応じて、遅角位相制御を行うことも可能である。

【0085】

ここで、位相制御部９は、エンジンＥの停止過程において進角作動制御を行わないエコモードと、エンジンＥの停止過程において進角作動制御を行うトルクモードとに切り替えることができるように構成することが可能である。エンジンＥの停止過程において進角作動制御を行わないエコモードとは、車両のレスポンス（ドライバビリティ）よりも、エンジンＥにおける燃料の使用量の低減を優先した低燃費走行を行う走行モードである。このエコモードとトルクモードとの切り替えは、タッチパネルやボタン操作等によりユーザの意思に応じて実行してもよいし、車両の走行シーンに応じて自動的に実行してもよい。車両の走行シーンに応じて自動で実行する場合、例えば、高速道路の走行中はトルクモード、一般道の走行中はエコモードといった切り替えを行うことが想定される。

【0086】

このような場合には、エンジンＥが停止指令にしたがって、回転数が低くなり、エンジンＥの回転数が下限回転数Ｎ２となっても、位相制御部９は相対回転位相を超遅閉タイミングの最遅角位相から、進角方向Ｓａには制御されない。このため、次にエンジンＥの始動指令があった場合に、進角作動制御が行われる。これにより、車両が走行し始めるまでのレスポンスが悪くなるが、触媒への新気の供給を断つことができる。したがって、触媒の劣化を抑制すると共に、低燃費を実現できる。

【0087】

一方、エンジンＥの停止過程において進角作動制御を行うトルクモードとは、車両における燃料の使用量の低減よりも、レスポンス（ドライバビリティ）の応答性を優先して走行を行う走行モードである。この場合には、上述したように、エンジンＥの回転数が下限回転数Ｎ２と達した場合に、位相制御部９は相対回転位相を超遅閉タイミングの最遅角位相から、進角方向Ｓａに制御するとよい。

【0088】

また、位相制御部９は、エンジンＥの回転数が下限回転数Ｎ２以下である場合だけでなく、スロットルを開く開要求があり、且つ、エンジンＥの回転数が下限回転数Ｎ２以下である場合に進角作動制御を行うように構成することも可能である。スロットルを開く開要求とは、運転者がアクセルペダル（あるいはアクセルレバー）を操作してエンジンＥのスロットル（図示せず）の開くための指示である。これは、アクセルペダルセンサ１４７により検出され、運転者によるエンジンＥを始動する意図を把握することができる。したがって、位相制御部９は、アクセルペダルセンサ１４７によりスロットを開く開要求が検出され、且つ、エンジンＥの回転数が下限回転数Ｎ２以下である場合に進角作動制御を行うように構成することも可能である。

【0089】

〔その他の実施形態〕
上記実施形態では、最遅角位相は、吸気バルブＶａの吸気閉タイミングＩＶＣを、エンジンＥのピストン４の上死点ＴＤＣを基準として、進角側に所定の第１クランク角だけずれた第１タイミングと遅角側に所定の第２クランク角だけ変位した第２タイミングとで規定された範囲内に設定した超遅閉タイミングであるとして説明した。最遅角位相は、超遅閉タイミングではなく、上述した超遅閉タイミングよりも進角側に設定された遅角位相であってもよい。また、超遅閉タイミングは、ピストン４の上死点ＴＤＣと、当該上死点ＴＤＣを基準として進角側に所定の第１クランク角だけずれた第１タイミングとで規定された範囲内に設定することも可能であるし、ピストン４の上死点ＴＤＣと、当該上死点ＴＤＣを基準として遅角側に所定の第２クランク角だけずれた第２タイミングとで規定された範囲内に設定することも可能である。また、第１クランク角と第２クランク角とは、互いに等しくてもよいし、第１クランク角が第２クランク角よりも大きくてもよいし、第２クランク角が第１クランク角よりも大きくてもよい。

【0090】

上記実施形態では、エンジンＥの停止指令は、車両の走行中にエンジンＥの運転を一時停止する間欠停止指令であるとして説明した。しかしながら、エンジンＥの停止指令は、車両を一時停止させる際の間欠停止指令でなくてもよく、車両を駐車させる際の駐車指令であってもよい。また、エンジンＥの停止指令は、信号待ちの状態で車両のエンジンＥを一時的に停止させるアイドリングストップであってもよい。

【0091】

上記実施形態では、位相制御部９は、停止過程において進角作動制御を行わないエコモードと、停止過程において進角作動制御を行うトルクモードとに切り替え可能であるとして説明した。しかしながら、位相制御部９は、停止過程において進角作動制御を行わないエコモードに切り替えることができないような構成であってもよい。

【0092】

上記実施形態では、位相制御部９は、スロットルを開く開要求があり、且つ、エンジンＥの回転数が下限回転数以下である場合に進角作動制御を行うとして説明した。しかしながら、位相制御部９は、エンジンＥの回転数が下限回転数より大きい場合であっても、スロットルを開く開要求がある場合にのみ進角作動制御を行うように構成することも可能である。

【0093】

本発明は、弁開閉域制御装置に用いることが可能である。

【符号の説明】

【0094】

１１：クランクシャフト
２：カムシャフト
４：ピストン
９：位相制御部
１００：弁開閉時期制御装置
Ａ：駆動側回転体
Ｂ：従動側回転体
Ｃ：位相調節機構
Ｅ：エンジン（内燃機関）
ＩＶＣ：吸気閉タイミング
Ｍ：電動モータ
Ｎ２：下限回転数
ＴＤＣ：上死点
Ｖａ：吸気バルブ（吸気弁）
Ｘ：回転軸芯

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】