内燃機関の可変バルブタイミング制御装置
【課題】進角室・遅角室へのオイル充填時にエンジンの潤滑にまわすオイル量を確保できるようにする。
【解決手段】油圧制御弁２５がオイル充填モードから変化できない異常が発生したときにエンジン回転速度が所定回転速度以上、及び／又は、オイル温度が所定温度以下であれば、エンジン１１の潤滑にまわすオイル量を確保できると判断して何もしないが、エンジン回転速度が所定回転速度以下、及び／又は、オイル温度が所定温度以上であれば、オイルポンプ２８を駆動するエンジン回転速度を、エンジン１１の潤滑にまわすオイル量を確保できる回転速度まで上昇させる。或は、オイルポンプ２８が可変容量ポンプである場合は、オイルポンプ２８の容量をエンジン１１の潤滑にまわすオイル量を確保できる容量まで増加させるようにしても良い。
【解決手段】油圧制御弁２５がオイル充填モードから変化できない異常が発生したときにエンジン回転速度が所定回転速度以上、及び／又は、オイル温度が所定温度以下であれば、エンジン１１の潤滑にまわすオイル量を確保できると判断して何もしないが、エンジン回転速度が所定回転速度以下、及び／又は、オイル温度が所定温度以上であれば、オイルポンプ２８を駆動するエンジン回転速度を、エンジン１１の潤滑にまわすオイル量を確保できる回転速度まで上昇させる。或は、オイルポンプ２８が可変容量ポンプである場合は、オイルポンプ２８の容量をエンジン１１の潤滑にまわすオイル量を確保できる容量まで増加させるようにしても良い。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関（エンジン）のクランク軸に対するカム軸の回転位相（以下「ＶＣＴ位相」という）をその調整可能範囲に位置する中間ロック位相でロックする中間ロック機構を備えた内燃機関の可変バルブタイミング制御装置に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
従来より、油圧駆動式の可変バルブタイミング装置においては、特許文献１（特開平９−３２４６１３号公報）、特許文献２（特開２００１−１５９３３０号公報）に記載されているように、エンジン停止時のロック位相をＶＣＴ位相の調整可能範囲の略中間に設定して、バルブタイミング（ＶＣＴ位相）の調整可能範囲を拡大するようにしたものがある。このものは、エンジン停止時にロックする中間ロック位相を始動に適した位相に設定して、この中間ロック位相で始動し、始動完了後のエンジン回転上昇（オイルポンプ回転上昇）により油圧が適正な油圧に上昇して可変バルブタイミング装置内にオイルを充填してから、ロックを解除してＶＣＴ位相をエンジン運転状態に応じて設定した目標ＶＣＴ位相に制御するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−３２４６１３号公報
【特許文献２】特開２００１−１５９３３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、中間ロック機構付きの可変バルブタイミング装置では、エンジン停止中は中間ロック位相でロックされた状態になっているため、エンジン始動後に進角室と遅角室の両方にオイルを速やかに充填する必要がある。そのため、ロック状態で進角室と遅角室との間を連通路で連通させ、進角室に供給したオイルを連通路を通して遅角室にも供給すると共に、遅角室のオイル供給油路をドレンに開放し、オイル供給の邪魔となる各室内のエアーをドレンに排出して、オイル充填性を向上させるようにしている。
【０００５】
この構成では、オイル充填時に遅角室に充填されるオイルの一部がドレンに排出されることになり、オイルを無駄に消費してしまう。このため、オイル充填時にエンジンの潤滑にまわすオイルが不足してエンジン潤滑性が悪化する懸念がある。
【０００６】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、進角室・遅角室へのオイル充填による内燃機関の潤滑性悪化を回避できる内燃機関の可変バルブタイミング制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、内燃機関のクランク軸に対するカム軸の回転位相（以下「ＶＣＴ位相」という）を変化させてバルブタイミングを調整する油圧駆動式の可変バルブタイミング装置と、ＶＣＴ位相をその調整可能範囲に位置する中間ロック位相でロックするロックピンと、ＶＣＴ位相を進角側に駆動する進角室と遅角側に駆動する遅角室と前記ロックピンを駆動する油圧室に供給する油圧を制御する油圧制御弁と、内燃機関の潤滑用のオイルを前記油圧制御弁に供給するオイルポンプとを備え、前記可変バルブタイミング装置は、前記ロックピンを突出させてＶＣＴ位相を前記中間ロック位相でロックするように前記油圧制御弁を制御することで前記進角室と前記遅角室とを連通させた状態に切り替えるように構成され、前記油圧制御弁がオイル充填モードのときに前記進角室と前記遅角室とを連通させた状態でいずれか一方の室にオイルを供給して両室にオイルを充填する内燃機関の可変バルブタイミング制御装置において、油圧制御弁がオイル充填モードから変化できない異常が発生したときにオイルポンプのオイル吐出量が所定値以上となるように制御するオイル量確保制御を実行するオイル量確保制御を備えた構成としたものである。
【０００８】
本発明は、油圧制御弁が正常に動作している場合でも、油圧制御弁がオイル充填モードのときにオイル量確保制御を実行するようにしても良いが、油圧制御弁が正常に動作している場合は、油圧制御弁がオイル充填モードに維持される時間は比較的短く、内燃機関の潤滑性が悪化した状態は長く続かないため、焼き付き等の最悪の事態には至らないが、油圧制御弁がオイル充填モードから変化できない異常が発生した場合は、内燃機関の潤滑性が悪化した状態が長く続くため、焼き付き等の最悪の事態に至る可能性がある。
【０００９】
そこで、本発明のように、油圧制御弁がオイル充填モードから変化できない異常が発生したときにオイルポンプのオイル吐出量が所定値以上となるように制御するオイル量確保制御を実行するようにすれば、油圧制御弁がオイル充填モードから変化できない異常が発生しても、オイル量確保制御により内燃機関の潤滑にまわすオイル量を確保することができ、内燃機関の潤滑性を確保できる。
【００１０】
ここで、「オイル充填モードから変化できない異常」とは、油圧制御弁がオイル充填モードで固着した異常（請求項２）、又は、油圧制御弁の駆動信号がオイル充填モードで固定された異常（請求項３）である。また、請求項４のように、油圧制御弁が通電オフ時にオイル充填モードの状態となるように構成されている場合は、油圧制御弁が断線等により通電不能になった異常も、「オイル充填モードから変化できない異常」となる。
【００１１】
また、請求項５のように、ＶＣＴ位相が中間ロック位相でロックされた状態が所定時間継続する毎に一時的にロック解除する制御を実行し、ロック解除できなければ、油圧制御弁がオイル充填モードから変化できない異常が発生していると判定するようにしても良い。これにより、ロック期間中に油圧制御弁がオイル充填モードから変化できない異常が発生していないか否かを監視することができる。
【００１２】
また、請求項６のように、オイル量確保制御の実行中にオイルポンプを駆動する内燃機関の回転速度を上昇させるようにしても良い。内燃機関の回転速度を上昇させることで、オイルポンプのオイル吐出量を増加させることができる。
【００１３】
また、請求項７のように、オイルポンプが可変容量ポンプである場合は、オイル量確保制御の実行中にオイルポンプの容量を増加させるようにしても良い。オイルポンプの容量を増加させることで、オイルポンプのオイル吐出量を増加させることができる。
【００１４】
また、請求項８のように、内燃機関回転速度とオイル温度の少なくとも一方に基づいてオイル量確保制御を実行する領域を制限するようにしても良い。内燃機関回転速度が高いときには、オイルポンプのオイル吐出量が多くなるため、オイル量確保制御を実行しなくても、内燃機関の潤滑にまわすオイル量を確保できる。また、オイル温度が低いときには、オイルの粘度が高くなってオイルの漏れが少なくなるため、オイル量確保制御を実行しなくても、内燃機関の潤滑にまわすオイル量を確保できる。従って、内燃機関回転速度やオイル温度に基づいてオイル量確保制御を実行する領域を制限するようにすれば、オイル量確保制御を実行しなくても内燃機関の潤滑にまわすオイル量を確保できる領域で、オイル量確保制御を実行せずに済む。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は本発明の実施例１を示す制御システム全体の概略構成図である。
【図２】図２は可変バルブタイミング装置と油圧制御回路の構成を説明する縦断側面図である。
【図３】図３は可変バルブタイミング装置の縦断正面図である。
【図４】図４はロックピンの状態と進角室−遅角室間の連通／遮断との関係を説明する図であり、（ａ）はロック解除状態の場合の進角室−遅角室間の遮断状態を説明する図、（ｂ）は正常なロック状態の場合の進角室−遅角室間の連通状態を説明する図である。
【図５】図５は可変バルブタイミング装置の制御特性を説明する図である。
【図６】図６は実施例１のオイル量確保制御プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】図７は実施例１の異常診断プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。
【図８】図８は実施例２の異常診断プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。
【図９】図９は実施例３のオイル量確保制御プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための形態を吸気バルブの可変バルブタイミング装置に適用して具体化した３つの実施例１〜３を説明する。
【実施例１】
【００１７】
本発明の実施例１を図１乃至図７に基づいて説明する。
【００１８】
図１に示すように、内燃機関であるエンジン１１は、クランク軸１２からの動力がタイミングチェーン１３により各スプロケット１４，１５を介して吸気側カム軸１６と排気側カム軸１７とに伝達されるようになっている。但し、吸気側カム軸１６には、クランク軸１２に対する吸気側カム軸１６の進角量（ＶＣＴ位相）を調整する可変バルブタイミング装置１８（ＶＣＴ）が設けられている。
【００１９】
また、吸気側カム軸１６の外周側には、気筒判別のために特定のカム角でカム角信号パルスを出力するカム角センサ１９が設置され、一方、クランク軸１２の外周側には、所定クランク角毎にクランク角信号パルスを出力するクランク角センサ２０が設置されている。これらカム角センサ１９及びクランク角センサ２０の出力信号は、エンジン制御回路２１に入力され、このエンジン制御回路２１によって吸気バルブの実バルブタイミング（実ＶＣＴ位相）が演算されると共に、クランク角センサ２０の出力パルスの周波数（パルス間隔）に基づいてエンジン回転速度が演算される。また、エンジン運転状態を検出する各種センサ（吸気圧センサ２２、水温センサ２３、スロットルセンサ２４等）の出力信号がエンジン制御回路２１に入力される。
【００２０】
このエンジン制御回路２１は、上記各種センサで検出したエンジン運転状態に応じて燃料噴射制御や点火制御を行うと共に、可変バルブタイミング制御（位相フィードバック制御）を行い、吸気バルブの実バルブタイミング（実ＶＣＴ位相）を目標バルブタイミング（目標ＶＣＴ位相）に一致させるように可変バルブタイミング装置１８を駆動する油圧をフィードバック制御する。
【００２１】
次に、図２及び図３に基づいて可変バルブタイミング装置１８（ＶＣＴ）の構成を説明する。
可変バルブタイミング装置１８のハウジング３１は、吸気側カム軸１６の外周に回動自在に支持されたスプロケット１４にボルト３２で締め付け固定されている。これにより、クランク軸１２の回転がタイミングチェーン１３を介してスプロケット１４とハウジング３１に伝達され、スプロケット１４とハウジング３１がクランク軸１２と同期して回転する。
【００２２】
一方、吸気側カム軸１６の一端部には、ロータ３５がボルト３７で締め付け固定されている。このロータ３５は、ハウジング３１内に相対回動自在に収納されている。
図３に示すように、ハウジング３１の内部には、複数のベーン収容室４０が形成され、各ベーン収容室４０が、ロータ３５の外周部に形成されたベーン４１によって進角室４２と遅角室４３とに区画されている。少なくとも１つのベーン４１の両側部には、ハウジング３１に対するロータ３５（ベーン４１）の相対回動範囲を規制するストッパ部５６が形成され、このストッパ部５６によって実ＶＣＴ位相（カム軸位相）の調整可能範囲の最遅角位相と最進角位相が規制されている。
【００２３】
可変バルブタイミング装置１８には、ＶＣＴ位相をその調整可能範囲の略中間に位置する中間ロック位相でロックする中間ロック機構５０が設けられている。この中間ロック機構５０の構成を説明すると、いずれか１つ又は複数のベーン４１にロックピン収容孔５７が設けられ、このロックピン収容孔５７に、ハウジング３１とロータ３５（ベーン４１）との相対回動をロックするためのロックピン５８が突出可能に収容され、このロックピン５８がスプロケット１４側に突出してスプロケット１４のロック穴５９に嵌り込むことで、ＶＣＴ位相がその調整可能範囲の略中間に位置する中間ロック位相でロックされる。この中間ロック位相は、エンジン１１の始動に適した所定位相に設定されている。尚、ロック穴５９をハウジング３１に設けた構成としても良い。
【００２４】
ロックピン５８は、スプリング６２によってロック方向（突出方向）に付勢されている。また、ロックピン５８の外周部とロックピン収容孔５７との間には、ロックピン５８をロック解除方向に駆動する油圧を制御するためのロック解除用の油圧室が形成されている。 また、ハウジング３１には、進角制御時にロータ３５を進角方向に相対回動させる油圧をばね力で補助する付勢手段としてねじりコイルばね等のばね５５（図２参照）が設けられている。吸気バルブの可変バルブタイミング装置１８では、吸気側カム軸１６のトルクがＶＣＴ位相を遅角させる方向に作用することから、上記ばね５５は、ＶＣＴ位相を吸気側カム軸１６のトルク方向と反対方向である進角方向に付勢することになる。
【００２５】
本実施例１では、ばね５５が作用する範囲は、最遅角位相から中間ロック位相直前までの範囲に設定され、エンジンストール等の異常停止後の再始動時のフェールセーフを想定して、ロックピン５８がロック穴５９から外れた状態で中間ロック位相より遅角側の実ＶＣＴ位相で始動した場合に、スタータ（図示せず）によるクランキング中に、ばね５５のばね力により実ＶＣＴ位相を遅角側から中間ロック位相へ進角させる進角動作を補助してロックピン５８をロック穴５９に嵌まり込ませてロックできるように構成されている。
【００２６】
一方、中間ロック位相より進角側の実ＶＣＴ位相で始動した場合は、クランキング中に吸気側カム軸１６のトルクが遅角方向に作用するため、吸気側カム軸１６のトルクにより実ＶＣＴ位相を進角側から中間ロック位相へ遅角させてロックピン５８をロック穴５９に嵌まり込ませてロックさせることができる。
【００２７】
更に、本実施例１では、図４に示すように、ロータ３５には、進角室４２と遅角室４３とを連通させるための連通路６３が形成され、図４（ａ）に示すように、ロックピン５８がロック穴５９から抜き出されたロック解除状態の場合は、進角室４２と遅角室４３との間の連通路６３がロックピン５８で遮断された状態に維持される。また、図４（ｂ）に示すように、ロックピン５８が突出してロック穴５９に嵌まり込んだロック状態の場合は、進角室４２と遅角室４３との間の連通路６３が開放され、進角室４２と遅角室４３との間でオイルが出入り可能な状態に維持される。
【００２８】
また、本実施例１では、可変バルブタイミング装置１８のＶＣＴ位相及びロックピン５８を駆動する油圧を制御する油圧制御弁２５は、ＶＣＴ位相を駆動する油圧を制御する位相制御用の油圧制御弁機能とロックピン５８を駆動する油圧を制御するロック制御用の油圧制御弁機能とを一体化した油圧制御弁により構成され、エンジン１１の動力によって駆動されるオイルポンプ２８により、オイルパン２７内のオイル（作動油）が汲み上げられて油圧制御弁２５に供給される。この油圧制御弁２５は、例えば８ポート・４ポジション型のスプール弁により構成され、図５に示すように、油圧制御弁２５の制御デューティ（制御量）に応じて、ロックモードＬ１，Ｌ２、進角モードＡ、保持モードＨ、遅角モードＲの４つの制御領域に区分されている。
【００２９】
ロックモードＬ１，Ｌ２の制御領域では、ロックピン収容孔５７内のロック解除用油圧室のオイル供給油路を遮断してロックピン収容孔５７内のロック解除用油圧室の油圧を抜いて、スプリング６２によってロックピン５８をロック方向に突出させる。
【００３０】
更に、ロックモードＬ１，Ｌ２の制御領域は、ロックピン５８を突出させながら進角室４２のオイル供給油路を開放して進角室４２にオイルを供給して連通路６３を通して遅角室４３にもオイルを充填するオイル充填モードＬ１の制御領域と、ロックピン５８を突出させながら進角室４２のオイル供給油路を遮断するロック保持モードＬ２の制御領域とに区分されている。
【００３１】
ロックモードＬ１，Ｌ２の制御領域では、遅角室４３をドレンに開放するようにしている。これにより、オイル充填モードＬ１の制御領域では、オイル供給の邪魔となる各室４２，４３のエアーをドレンに排出して、オイル充填性を向上させるようにしている。
【００３２】
進角モードＡの制御領域では、遅角室４３のオイル供給油路を遮断して、遅角室４３をドレンに開放して遅角室４３の油圧を抜いた状態で、油圧制御弁２５の制御デューティに応じて、進角室４２のオイル供給油路を開放して、進角室４２にオイルを供給して進角室４２の油圧を変化させて実ＶＣＴ位相を進角させる。
【００３３】
保持モードＨの制御領域では、進角室４２と遅角室４３の両方のオイル供給油路を遮断して両室４２，４３の油圧を保持して、実ＶＣＴ位相が動かないように保持する。
遅角モードＲの制御領域では、進角室４２のオイル供給油路を遮断して、進角室４２をドレンに開放して進角室４２の油圧を抜いた状態で、油圧制御弁２５の制御デューティに応じて、遅角室４３へのオイル供給油路を開放して、遅角室４３にオイルを供給して遅角室４３の油圧を変化させて実ＶＣＴ位相を遅角させる。
【００３４】
ロックモードＬ１，Ｌ２以外の制御領域（進角モードＡ、保持モードＨ、遅角モードＲ）では、ロックピン収容孔５７内のロック解除用油圧室のオイル供給油路を開放してロック解除用油圧室にオイルを充填してロック解除用油圧室の油圧を上昇させ、その油圧によりロックピン５８をロック穴５９から抜き出してロックピン５８のロックを解除する。
【００３５】
前述したように、オイル充填モードＬ１の制御領域では、進角室４２と遅角室４３との間の連通路６３が開放された状態で、進角室４２のオイル供給油路が開放され、且つ、遅角室４３がドレンに開放されるため、遅角室４３に充填されるオイルの一部がドレンに排出されることになり、オイルを無駄に消費して、エンジン１１の潤滑にまわすオイルが不足する懸念がある。このため、油圧制御弁２５がオイル充填モードＬ１から変化できない異常が発生した場合は、エンジン１１の潤滑にまわすオイルが不足する状態が長く続くことになり、最悪の場合は、エンジン１１の焼き付き等が発生する可能性がある。
【００３６】
そこで、本実施例１では、エンジン制御回路２１は、後述する図６のオイル量確保制御プログラムを実行することで、油圧制御弁２５がオイル充填モードから変化できない異常が発生したときに、オイルポンプ２８のオイル吐出量がエンジン１１の潤滑にまわすオイル量を確保できる所定値以上となるように制御するオイル量確保制御を実行する。
【００３７】
ここで、「オイル充填モードから変化できない異常」とは、油圧制御弁２５がオイル充填モードで固着した異常、又は、油圧制御弁２５の駆動信号がオイル充填モードで固定された異常である。また、本実施例１のように、油圧制御弁２５が通電オフ時にオイル充填モードの状態となるように構成されている場合は、油圧制御弁２５が断線等により通電不能になった異常も、「オイル充填モードから変化できない異常」となる。
【００３８】
また、オイル量確保制御によりオイルポンプ２８のオイル吐出量を増加させる方法は、オイルポンプ２８を駆動するエンジン回転速度を上昇させれば良い。
或は、オイルポンプ２８が可変容量ポンプである場合は、オイル量確保制御の実行中にオイルポンプ２８の容量を増加させてオイル吐出量を増加させるようにしても良い。
【００３９】
ところで、エンジン回転速度が高いときには、オイルポンプ２８のオイル吐出量が多くなるため、オイル量確保制御を実行しなくても、エンジン１１の潤滑にまわすオイル量を確保できる。また、オイル温度が低いときには、オイルの粘度が高くなってオイルの漏れが少なくなるため、オイル量確保制御を実行しなくても、エンジン１１の潤滑にまわすオイル量を確保できる。
【００４０】
これらの事情を考慮して、本実施例１では、油圧制御弁２５がオイル充填モードから変化できない異常が発生したときに、エンジン回転速度が所定回転速度以下、及び／又は、オイル温度が所定温度以上の条件が満たされたときのみ、オイル量確保制御を実行するようにしている。
【００４１】
以上説明した本実施例１のオイル量確保制御は、エンジン制御回路２１によって図６及び図７の各プログラムに従って実行される。以下、図６及び図７の各プログラムの処理内容を説明する。
【００４２】
［オイル量確保制御プログラム］
図６のオイル量確保制御プログラムは、エンジン制御回路２１によってエンジン運転中に所定周期で繰り返し実行され、特許請求の範囲でいうオイル量確保制御手段としての役割を果たす。
【００４３】
本プログラムが起動されると、まずステップ１０１で、後述する図７の異常診断プログラムの処理結果に基づいて、油圧制御弁２５がオイル充填モードから変化できない異常が発生したか否かを判定し、当該異常が発生していないと判定されれば、そのまま何もせずに本プログラムを終了する。
【００４４】
これに対し、上記ステップ１０１で、油圧制御弁２５がオイル充填モードから変化できない異常が発生したと判定されれば、ステップ１０２に進み、エンジン回転速度が所定回転速度以下、且つ、オイル温度が所定温度以上の条件が満たされるか否かを判定する。ここで、エンジン回転速度が所定回転速度以下、又は、オイル温度が所定温度以上の条件が満たされるか否かを判定しても良い。或は、エンジン回転速度とオイル温度のいずれか一方のみの条件を判定しても良い。尚、オイル温度は、温度センサで検出しても良いし、冷却水温センサで検出した冷却水温からオイル温度を推定したり、走行履歴からオイル温度を推定したり、自動変速機の油温からオイル温度を推定したり、或は、これらの中から複数の推定方法を組み合わせてオイル温度を推定しても良い。
【００４５】
上記ステップ１０２の条件が満たされなければ、オイル量確保制御を実行しなくてもエンジン１１の潤滑にまわすオイル量を確保できると判断して、そのまま何もせずに本プログラムを終了する。
【００４６】
これに対し、上記ステップ１０２の条件を満足していれば、エンジン１１の潤滑にまわすオイル量を確保できないと判断して、ステップ１０３に進み、オイルポンプ２８を駆動するエンジン回転速度を、エンジン１１の潤滑にまわすオイル量を確保できる回転速度まで上昇させる。或は、オイルポンプ２８が可変容量ポンプである場合は、オイルポンプ２８の容量をエンジン１１の潤滑にまわすオイル量を確保できる容量まで増加させるようにしても良い。
【００４７】
尚、ステップ１０２の処理を省略して、油圧制御弁２５がオイル充填モードから変化できない異常が発生したときに、エンジン回転速度やオイル温度を問わず、ステップ１０３に進んで、エンジン回転速度を上昇（又はオイルポンプ２８の容量を増加）させるようにしても良い。
【００４８】
［異常診断プログラム］
図７の異常診断プログラムは、エンジン制御回路２１によってエンジン運転中に所定周期で繰り返し実行される。本プログラムが起動されると、まずステップ２０１で、油圧制御弁２５が断線等により通電不能であるか否かを判定し、油圧制御弁２５が通電不能であると判定されれば、ステップ２０５に進み、油圧制御弁２５が「オイル充填モードから変化できない異常」になっていると判定する。
【００４９】
一方、上記ステップ２０１で、油圧制御弁２５が通電不能ではない（通電可能である）と判定されれば、ステップ２０２に進み、油圧制御弁２５の駆動信号がオイル充填モードで固定されているか否かを判定する。この判定は、例えば、油圧制御弁２５の駆動信号をオイル充填モードから変化できるか否かを判定すれば良い。このステップ２０２で、油圧制御弁２５の駆動信号がオイル充填モードで固定されていると判定されれば、ステップ２０５に進み、油圧制御弁２５が「オイル充填モードから変化できない異常」になっていると判定する。
【００５０】
これに対し、上記ステップ２０２で、油圧制御弁２５の駆動信号がオイル充填モードで固定されていないと判定されれば、ステップ２０３に進み、ＶＣＴ位相が中間ロック位相で固着しているか否かを判定する。この判定は、例えば、一時的にロック解除制御を実行してロック解除できたか否か（ＶＣＴ位相を中間ロック位相から変化できたか否か）を判定すれば良い。このステップ２０３で、ＶＣＴ位相が中間ロック位相で固着していると判定されれば、ステップ２０５に進み、油圧制御弁２５が「オイル充填モードから変化できない異常」になっていると判定する。油圧制御弁２５が「オイル充填モードから変化できない異常」が発生すれば、ＶＣＴ位相を中間ロック位相から変化させることができないためである。
【００５１】
上記ステップ２０１〜２０３の判定結果が全て「Ｎｏ」であれば、ステップ２０４に進み、油圧制御弁２５が正常であると判定する。
尚、ステップ２０１〜２０３のうちのいずれか１つ又は２つの判定を省略するようにしても良い。
【００５２】
以上説明した本実施例１によれば、油圧制御弁２５がオイル充填モードから変化できない異常が発生したときに、オイルポンプ２８のオイル吐出量が所定値以上となるように制御するようにしたので、油圧制御弁２５がオイル充填モードから変化できない異常が発生しても、エンジン１１の潤滑にまわすオイル量を確保することができて、エンジン１１の潤滑性を確保でき、エンジン１１の焼き付き等が発生することを未然に防止できる。
【実施例２】
【００５３】
本発明の実施例２では、エンジン制御回路２１によって図８の異常診断プログラムを所定周期で実行することで、ＶＣＴ位相が中間ロック位相でロックされた状態が所定時間継続する毎に一時的にロック解除する制御を実行し、ロック解除できなければ、油圧制御弁２５がオイル充填モードから変化できない異常が発生していると判定する。
【００５４】
図８の異常診断プログラムでは、まずステップ３０１で、ＶＣＴ位相が中間ロック位相でロックされたロックモードであるか否かを判定し、ロックモードでなければ、そのまま本プログラムを終了し、ロックモードであれば、ステップ３０２に進み、ロックモードの状態が所定時間継続したか否かを判定し、まだ所定時間継続していなければ、そのまま本プログラムを終了する。
【００５５】
その後、ロックモードの状態が所定時間継続した時点で、ステップ３０２からステップ３０３に進み、一時的にロック解除制御を実行して、次のステップ３０３で、実際にロック解除できたか否か（ＶＣＴ位相を中間ロック位相から変化できたか否か）を判定する。その結果、ロック解除できないと判定されれば、ステップ３０７に進み、油圧制御弁２５が「オイル充填モードから変化できない異常」になっていると判定する。油圧制御弁２５が「オイル充填モードから変化できない異常」が発生すれば、ロック解除できないためである。
【００５６】
これに対し、上記ステップ３０４で、ロック解除できたと判定されれば、ステップ３０５に進み、油圧制御弁２５が正常であると判定して、次のステップ３０６で、ロック制御を実行して、ＶＣＴ位相を中間ロック位相でロックした状態に戻す。
その他の事項は、前記実施例１と同じである。
【実施例３】
【００５７】
前記実施例１では、油圧制御弁２５がオイル充填モードから変化できない異常が発生したときに、オイルポンプ２８のオイル吐出量が所定値以上となるように制御するオイル量確保制御を実行するようにしたが、本発明の実施例３では、図９のオイル量確保制御プログラムを実行することで、油圧制御弁２５がオイル充填モードになっているときに、オイルポンプ２８のオイル吐出量がエンジン１１の潤滑にまわすオイル量を確保できる所定値以上となるように制御するオイル量確保制御を実行する。
【００５８】
中間ロック機構５０付きの可変バルブタイミング装置１８では、エンジン停止中は中間ロック位相でロックされた状態になっているため、エンジン始動後に進角室４２と遅角室４３の両方にオイルを速やかに充填する必要がある。そのため、エンジン始動時には油圧制御弁２５がオイル充填モードとなり、遅角室４３に充填されるオイルの一部がドレンに排出されることになり、オイルを無駄に消費してしまうため、エンジン１１の潤滑にまわすオイルが不足する懸念がある。
【００５９】
そこで、本実施例３では、図９のオイル量確保制御プログラムのステップ１０１ａで、油圧制御弁２５がオイル充填モードになっているか否かを判定し、油圧制御弁２５がオイル充填モードになっていなければ、そのまま何もせずに本プログラムを終了する。
【００６０】
これに対し、上記ステップ１０１ａで、油圧制御弁２５がオイル充填モードになっていると判定されれば、ステップ１０２に進み、エンジン回転速度が所定回転速度以下、及び／又は、オイル温度が所定温度以上の条件が満たされるか否かを判定し、この条件が満たされなければ、オイル量確保制御を実行しなくてもエンジン１１の潤滑にまわすオイル量を確保できると判断して、そのまま何もせずに本プログラムを終了する。
【００６１】
これに対し、上記ステップ１０２の条件が満たされれば、エンジン１１の潤滑にまわすオイル量を確保できないと判断して、ステップ１０３に進み、オイルポンプ２８を駆動するエンジン回転速度を、エンジン１１の潤滑にまわすオイル量を確保できる回転速度まで上昇させる。或は、オイルポンプ２８が可変容量ポンプである場合は、オイルポンプ２８の容量をエンジン１１の潤滑にまわすオイル量を確保できる容量まで増加させるようにしても良い。
【００６２】
尚、ステップ１０２の処理を省略して、油圧制御弁２５がオイル充填モードのときに、エンジン回転速度やオイル温度を問わず、ステップ１０３に進んで、エンジン回転速度を上昇（又はオイルポンプ２８の容量を増加）させるようにしても良い。
【００６３】
以上説明した本実施例３によれば、油圧制御弁２５がオイル充填モードのときに、オイルポンプ２８のオイル吐出量が所定値以上となるように制御するオイル量確保制御を実行するため、進角室４２・遅角室４３へのオイル充填時にエンジン１１の潤滑にまわすオイル量を確保するようにオイルポンプ２８のオイル吐出量を制御することが可能となり、進角室４２・遅角室４３へのオイル充填によるエンジン１１の潤滑性悪化を回避できる。
【００６４】
尚、油圧制御弁２５がオイル充填モードのときに、オイル量確保制御を間欠的に実行するようにしても良い（オイル量確保制御の実行／停止を交互に所定の時間毎に切り替えるようにしても良い）。このようにしても、油圧制御弁２５がオイル充填モードのときに、エンジン１１の潤滑にまわすオイル量を間欠的に増加させることができるため、エンジン１１の潤滑性を確保できる。
【００６５】
尚、上記実施例１〜３は、本発明を吸気バルブの可変バルブタイミング装置に適用して具体化した実施例であるが、排気バルブの可変バルブタイミング装置に適用して実施しても良い。本発明を排気バルブの可変バルブタイミング装置に適用する場合は、排気バルブのＶＣＴ位相の制御方向（「進角」と「遅角」の関係）を吸気バルブのＶＣＴ位相の制御方向とは反対にすれば良い。
【００６６】
その他、本発明は、可変バルブタイミング装置１８の構成や油圧制御弁２５の構成等を適宜変更しても良い等、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００６７】
１１…エンジン（内燃機関）、１２…クランク軸、１３…タイミングチェーン、１４，１５…スプロケット、１６…吸気カム軸、１７…排気カム軸、１８…可変バルブタイミング装置（ＶＣＴ）、１９…カム角センサ、２０…クランク角センサ、２１…エンジン制御回路（オイル量確保制御手段）、２５…油圧制御弁、２８…オイルポンプ、３１…ハウジング、３５…ロータ、４０…ベーン収容室、４１…ベーン、４２…進角室、４３…遅角室、５０…中間ロック機構、５５…ばね、５８…ロックピン、５９…ロック穴、６２…スプリング、６３…連通路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関（エンジン）のクランク軸に対するカム軸の回転位相（以下「ＶＣＴ位相」という）をその調整可能範囲に位置する中間ロック位相でロックする中間ロック機構を備えた内燃機関の可変バルブタイミング制御装置に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
従来より、油圧駆動式の可変バルブタイミング装置においては、特許文献１（特開平９−３２４６１３号公報）、特許文献２（特開２００１−１５９３３０号公報）に記載されているように、エンジン停止時のロック位相をＶＣＴ位相の調整可能範囲の略中間に設定して、バルブタイミング（ＶＣＴ位相）の調整可能範囲を拡大するようにしたものがある。このものは、エンジン停止時にロックする中間ロック位相を始動に適した位相に設定して、この中間ロック位相で始動し、始動完了後のエンジン回転上昇（オイルポンプ回転上昇）により油圧が適正な油圧に上昇して可変バルブタイミング装置内にオイルを充填してから、ロックを解除してＶＣＴ位相をエンジン運転状態に応じて設定した目標ＶＣＴ位相に制御するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−３２４６１３号公報
【特許文献２】特開２００１−１５９３３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、中間ロック機構付きの可変バルブタイミング装置では、エンジン停止中は中間ロック位相でロックされた状態になっているため、エンジン始動後に進角室と遅角室の両方にオイルを速やかに充填する必要がある。そのため、ロック状態で進角室と遅角室との間を連通路で連通させ、進角室に供給したオイルを連通路を通して遅角室にも供給すると共に、遅角室のオイル供給油路をドレンに開放し、オイル供給の邪魔となる各室内のエアーをドレンに排出して、オイル充填性を向上させるようにしている。
【０００５】
この構成では、オイル充填時に遅角室に充填されるオイルの一部がドレンに排出されることになり、オイルを無駄に消費してしまう。このため、オイル充填時にエンジンの潤滑にまわすオイルが不足してエンジン潤滑性が悪化する懸念がある。
【０００６】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、進角室・遅角室へのオイル充填による内燃機関の潤滑性悪化を回避できる内燃機関の可変バルブタイミング制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、内燃機関のクランク軸に対するカム軸の回転位相（以下「ＶＣＴ位相」という）を変化させてバルブタイミングを調整する油圧駆動式の可変バルブタイミング装置と、ＶＣＴ位相をその調整可能範囲に位置する中間ロック位相でロックするロックピンと、ＶＣＴ位相を進角側に駆動する進角室と遅角側に駆動する遅角室と前記ロックピンを駆動する油圧室に供給する油圧を制御する油圧制御弁と、内燃機関の潤滑用のオイルを前記油圧制御弁に供給するオイルポンプとを備え、前記可変バルブタイミング装置は、前記ロックピンを突出させてＶＣＴ位相を前記中間ロック位相でロックするように前記油圧制御弁を制御することで前記進角室と前記遅角室とを連通させた状態に切り替えるように構成され、前記油圧制御弁がオイル充填モードのときに前記進角室と前記遅角室とを連通させた状態でいずれか一方の室にオイルを供給して両室にオイルを充填する内燃機関の可変バルブタイミング制御装置において、油圧制御弁がオイル充填モードから変化できない異常が発生したときにオイルポンプのオイル吐出量が所定値以上となるように制御するオイル量確保制御を実行するオイル量確保制御を備えた構成としたものである。
【０００８】
本発明は、油圧制御弁が正常に動作している場合でも、油圧制御弁がオイル充填モードのときにオイル量確保制御を実行するようにしても良いが、油圧制御弁が正常に動作している場合は、油圧制御弁がオイル充填モードに維持される時間は比較的短く、内燃機関の潤滑性が悪化した状態は長く続かないため、焼き付き等の最悪の事態には至らないが、油圧制御弁がオイル充填モードから変化できない異常が発生した場合は、内燃機関の潤滑性が悪化した状態が長く続くため、焼き付き等の最悪の事態に至る可能性がある。
【０００９】
そこで、本発明のように、油圧制御弁がオイル充填モードから変化できない異常が発生したときにオイルポンプのオイル吐出量が所定値以上となるように制御するオイル量確保制御を実行するようにすれば、油圧制御弁がオイル充填モードから変化できない異常が発生しても、オイル量確保制御により内燃機関の潤滑にまわすオイル量を確保することができ、内燃機関の潤滑性を確保できる。
【００１０】
ここで、「オイル充填モードから変化できない異常」とは、油圧制御弁がオイル充填モードで固着した異常（請求項２）、又は、油圧制御弁の駆動信号がオイル充填モードで固定された異常（請求項３）である。また、請求項４のように、油圧制御弁が通電オフ時にオイル充填モードの状態となるように構成されている場合は、油圧制御弁が断線等により通電不能になった異常も、「オイル充填モードから変化できない異常」となる。
【００１１】
また、請求項５のように、ＶＣＴ位相が中間ロック位相でロックされた状態が所定時間継続する毎に一時的にロック解除する制御を実行し、ロック解除できなければ、油圧制御弁がオイル充填モードから変化できない異常が発生していると判定するようにしても良い。これにより、ロック期間中に油圧制御弁がオイル充填モードから変化できない異常が発生していないか否かを監視することができる。
【００１２】
また、請求項６のように、オイル量確保制御の実行中にオイルポンプを駆動する内燃機関の回転速度を上昇させるようにしても良い。内燃機関の回転速度を上昇させることで、オイルポンプのオイル吐出量を増加させることができる。
【００１３】
また、請求項７のように、オイルポンプが可変容量ポンプである場合は、オイル量確保制御の実行中にオイルポンプの容量を増加させるようにしても良い。オイルポンプの容量を増加させることで、オイルポンプのオイル吐出量を増加させることができる。
【００１４】
また、請求項８のように、内燃機関回転速度とオイル温度の少なくとも一方に基づいてオイル量確保制御を実行する領域を制限するようにしても良い。内燃機関回転速度が高いときには、オイルポンプのオイル吐出量が多くなるため、オイル量確保制御を実行しなくても、内燃機関の潤滑にまわすオイル量を確保できる。また、オイル温度が低いときには、オイルの粘度が高くなってオイルの漏れが少なくなるため、オイル量確保制御を実行しなくても、内燃機関の潤滑にまわすオイル量を確保できる。従って、内燃機関回転速度やオイル温度に基づいてオイル量確保制御を実行する領域を制限するようにすれば、オイル量確保制御を実行しなくても内燃機関の潤滑にまわすオイル量を確保できる領域で、オイル量確保制御を実行せずに済む。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は本発明の実施例１を示す制御システム全体の概略構成図である。
【図２】図２は可変バルブタイミング装置と油圧制御回路の構成を説明する縦断側面図である。
【図３】図３は可変バルブタイミング装置の縦断正面図である。
【図４】図４はロックピンの状態と進角室−遅角室間の連通／遮断との関係を説明する図であり、（ａ）はロック解除状態の場合の進角室−遅角室間の遮断状態を説明する図、（ｂ）は正常なロック状態の場合の進角室−遅角室間の連通状態を説明する図である。
【図５】図５は可変バルブタイミング装置の制御特性を説明する図である。
【図６】図６は実施例１のオイル量確保制御プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】図７は実施例１の異常診断プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。
【図８】図８は実施例２の異常診断プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。
【図９】図９は実施例３のオイル量確保制御プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための形態を吸気バルブの可変バルブタイミング装置に適用して具体化した３つの実施例１〜３を説明する。
【実施例１】
【００１７】
本発明の実施例１を図１乃至図７に基づいて説明する。
【００１８】
図１に示すように、内燃機関であるエンジン１１は、クランク軸１２からの動力がタイミングチェーン１３により各スプロケット１４，１５を介して吸気側カム軸１６と排気側カム軸１７とに伝達されるようになっている。但し、吸気側カム軸１６には、クランク軸１２に対する吸気側カム軸１６の進角量（ＶＣＴ位相）を調整する可変バルブタイミング装置１８（ＶＣＴ）が設けられている。
【００１９】
また、吸気側カム軸１６の外周側には、気筒判別のために特定のカム角でカム角信号パルスを出力するカム角センサ１９が設置され、一方、クランク軸１２の外周側には、所定クランク角毎にクランク角信号パルスを出力するクランク角センサ２０が設置されている。これらカム角センサ１９及びクランク角センサ２０の出力信号は、エンジン制御回路２１に入力され、このエンジン制御回路２１によって吸気バルブの実バルブタイミング（実ＶＣＴ位相）が演算されると共に、クランク角センサ２０の出力パルスの周波数（パルス間隔）に基づいてエンジン回転速度が演算される。また、エンジン運転状態を検出する各種センサ（吸気圧センサ２２、水温センサ２３、スロットルセンサ２４等）の出力信号がエンジン制御回路２１に入力される。
【００２０】
このエンジン制御回路２１は、上記各種センサで検出したエンジン運転状態に応じて燃料噴射制御や点火制御を行うと共に、可変バルブタイミング制御（位相フィードバック制御）を行い、吸気バルブの実バルブタイミング（実ＶＣＴ位相）を目標バルブタイミング（目標ＶＣＴ位相）に一致させるように可変バルブタイミング装置１８を駆動する油圧をフィードバック制御する。
【００２１】
次に、図２及び図３に基づいて可変バルブタイミング装置１８（ＶＣＴ）の構成を説明する。
可変バルブタイミング装置１８のハウジング３１は、吸気側カム軸１６の外周に回動自在に支持されたスプロケット１４にボルト３２で締め付け固定されている。これにより、クランク軸１２の回転がタイミングチェーン１３を介してスプロケット１４とハウジング３１に伝達され、スプロケット１４とハウジング３１がクランク軸１２と同期して回転する。
【００２２】
一方、吸気側カム軸１６の一端部には、ロータ３５がボルト３７で締め付け固定されている。このロータ３５は、ハウジング３１内に相対回動自在に収納されている。
図３に示すように、ハウジング３１の内部には、複数のベーン収容室４０が形成され、各ベーン収容室４０が、ロータ３５の外周部に形成されたベーン４１によって進角室４２と遅角室４３とに区画されている。少なくとも１つのベーン４１の両側部には、ハウジング３１に対するロータ３５（ベーン４１）の相対回動範囲を規制するストッパ部５６が形成され、このストッパ部５６によって実ＶＣＴ位相（カム軸位相）の調整可能範囲の最遅角位相と最進角位相が規制されている。
【００２３】
可変バルブタイミング装置１８には、ＶＣＴ位相をその調整可能範囲の略中間に位置する中間ロック位相でロックする中間ロック機構５０が設けられている。この中間ロック機構５０の構成を説明すると、いずれか１つ又は複数のベーン４１にロックピン収容孔５７が設けられ、このロックピン収容孔５７に、ハウジング３１とロータ３５（ベーン４１）との相対回動をロックするためのロックピン５８が突出可能に収容され、このロックピン５８がスプロケット１４側に突出してスプロケット１４のロック穴５９に嵌り込むことで、ＶＣＴ位相がその調整可能範囲の略中間に位置する中間ロック位相でロックされる。この中間ロック位相は、エンジン１１の始動に適した所定位相に設定されている。尚、ロック穴５９をハウジング３１に設けた構成としても良い。
【００２４】
ロックピン５８は、スプリング６２によってロック方向（突出方向）に付勢されている。また、ロックピン５８の外周部とロックピン収容孔５７との間には、ロックピン５８をロック解除方向に駆動する油圧を制御するためのロック解除用の油圧室が形成されている。 また、ハウジング３１には、進角制御時にロータ３５を進角方向に相対回動させる油圧をばね力で補助する付勢手段としてねじりコイルばね等のばね５５（図２参照）が設けられている。吸気バルブの可変バルブタイミング装置１８では、吸気側カム軸１６のトルクがＶＣＴ位相を遅角させる方向に作用することから、上記ばね５５は、ＶＣＴ位相を吸気側カム軸１６のトルク方向と反対方向である進角方向に付勢することになる。
【００２５】
本実施例１では、ばね５５が作用する範囲は、最遅角位相から中間ロック位相直前までの範囲に設定され、エンジンストール等の異常停止後の再始動時のフェールセーフを想定して、ロックピン５８がロック穴５９から外れた状態で中間ロック位相より遅角側の実ＶＣＴ位相で始動した場合に、スタータ（図示せず）によるクランキング中に、ばね５５のばね力により実ＶＣＴ位相を遅角側から中間ロック位相へ進角させる進角動作を補助してロックピン５８をロック穴５９に嵌まり込ませてロックできるように構成されている。
【００２６】
一方、中間ロック位相より進角側の実ＶＣＴ位相で始動した場合は、クランキング中に吸気側カム軸１６のトルクが遅角方向に作用するため、吸気側カム軸１６のトルクにより実ＶＣＴ位相を進角側から中間ロック位相へ遅角させてロックピン５８をロック穴５９に嵌まり込ませてロックさせることができる。
【００２７】
更に、本実施例１では、図４に示すように、ロータ３５には、進角室４２と遅角室４３とを連通させるための連通路６３が形成され、図４（ａ）に示すように、ロックピン５８がロック穴５９から抜き出されたロック解除状態の場合は、進角室４２と遅角室４３との間の連通路６３がロックピン５８で遮断された状態に維持される。また、図４（ｂ）に示すように、ロックピン５８が突出してロック穴５９に嵌まり込んだロック状態の場合は、進角室４２と遅角室４３との間の連通路６３が開放され、進角室４２と遅角室４３との間でオイルが出入り可能な状態に維持される。
【００２８】
また、本実施例１では、可変バルブタイミング装置１８のＶＣＴ位相及びロックピン５８を駆動する油圧を制御する油圧制御弁２５は、ＶＣＴ位相を駆動する油圧を制御する位相制御用の油圧制御弁機能とロックピン５８を駆動する油圧を制御するロック制御用の油圧制御弁機能とを一体化した油圧制御弁により構成され、エンジン１１の動力によって駆動されるオイルポンプ２８により、オイルパン２７内のオイル（作動油）が汲み上げられて油圧制御弁２５に供給される。この油圧制御弁２５は、例えば８ポート・４ポジション型のスプール弁により構成され、図５に示すように、油圧制御弁２５の制御デューティ（制御量）に応じて、ロックモードＬ１，Ｌ２、進角モードＡ、保持モードＨ、遅角モードＲの４つの制御領域に区分されている。
【００２９】
ロックモードＬ１，Ｌ２の制御領域では、ロックピン収容孔５７内のロック解除用油圧室のオイル供給油路を遮断してロックピン収容孔５７内のロック解除用油圧室の油圧を抜いて、スプリング６２によってロックピン５８をロック方向に突出させる。
【００３０】
更に、ロックモードＬ１，Ｌ２の制御領域は、ロックピン５８を突出させながら進角室４２のオイル供給油路を開放して進角室４２にオイルを供給して連通路６３を通して遅角室４３にもオイルを充填するオイル充填モードＬ１の制御領域と、ロックピン５８を突出させながら進角室４２のオイル供給油路を遮断するロック保持モードＬ２の制御領域とに区分されている。
【００３１】
ロックモードＬ１，Ｌ２の制御領域では、遅角室４３をドレンに開放するようにしている。これにより、オイル充填モードＬ１の制御領域では、オイル供給の邪魔となる各室４２，４３のエアーをドレンに排出して、オイル充填性を向上させるようにしている。
【００３２】
進角モードＡの制御領域では、遅角室４３のオイル供給油路を遮断して、遅角室４３をドレンに開放して遅角室４３の油圧を抜いた状態で、油圧制御弁２５の制御デューティに応じて、進角室４２のオイル供給油路を開放して、進角室４２にオイルを供給して進角室４２の油圧を変化させて実ＶＣＴ位相を進角させる。
【００３３】
保持モードＨの制御領域では、進角室４２と遅角室４３の両方のオイル供給油路を遮断して両室４２，４３の油圧を保持して、実ＶＣＴ位相が動かないように保持する。
遅角モードＲの制御領域では、進角室４２のオイル供給油路を遮断して、進角室４２をドレンに開放して進角室４２の油圧を抜いた状態で、油圧制御弁２５の制御デューティに応じて、遅角室４３へのオイル供給油路を開放して、遅角室４３にオイルを供給して遅角室４３の油圧を変化させて実ＶＣＴ位相を遅角させる。
【００３４】
ロックモードＬ１，Ｌ２以外の制御領域（進角モードＡ、保持モードＨ、遅角モードＲ）では、ロックピン収容孔５７内のロック解除用油圧室のオイル供給油路を開放してロック解除用油圧室にオイルを充填してロック解除用油圧室の油圧を上昇させ、その油圧によりロックピン５８をロック穴５９から抜き出してロックピン５８のロックを解除する。
【００３５】
前述したように、オイル充填モードＬ１の制御領域では、進角室４２と遅角室４３との間の連通路６３が開放された状態で、進角室４２のオイル供給油路が開放され、且つ、遅角室４３がドレンに開放されるため、遅角室４３に充填されるオイルの一部がドレンに排出されることになり、オイルを無駄に消費して、エンジン１１の潤滑にまわすオイルが不足する懸念がある。このため、油圧制御弁２５がオイル充填モードＬ１から変化できない異常が発生した場合は、エンジン１１の潤滑にまわすオイルが不足する状態が長く続くことになり、最悪の場合は、エンジン１１の焼き付き等が発生する可能性がある。
【００３６】
そこで、本実施例１では、エンジン制御回路２１は、後述する図６のオイル量確保制御プログラムを実行することで、油圧制御弁２５がオイル充填モードから変化できない異常が発生したときに、オイルポンプ２８のオイル吐出量がエンジン１１の潤滑にまわすオイル量を確保できる所定値以上となるように制御するオイル量確保制御を実行する。
【００３７】
ここで、「オイル充填モードから変化できない異常」とは、油圧制御弁２５がオイル充填モードで固着した異常、又は、油圧制御弁２５の駆動信号がオイル充填モードで固定された異常である。また、本実施例１のように、油圧制御弁２５が通電オフ時にオイル充填モードの状態となるように構成されている場合は、油圧制御弁２５が断線等により通電不能になった異常も、「オイル充填モードから変化できない異常」となる。
【００３８】
また、オイル量確保制御によりオイルポンプ２８のオイル吐出量を増加させる方法は、オイルポンプ２８を駆動するエンジン回転速度を上昇させれば良い。
或は、オイルポンプ２８が可変容量ポンプである場合は、オイル量確保制御の実行中にオイルポンプ２８の容量を増加させてオイル吐出量を増加させるようにしても良い。
【００３９】
ところで、エンジン回転速度が高いときには、オイルポンプ２８のオイル吐出量が多くなるため、オイル量確保制御を実行しなくても、エンジン１１の潤滑にまわすオイル量を確保できる。また、オイル温度が低いときには、オイルの粘度が高くなってオイルの漏れが少なくなるため、オイル量確保制御を実行しなくても、エンジン１１の潤滑にまわすオイル量を確保できる。
【００４０】
これらの事情を考慮して、本実施例１では、油圧制御弁２５がオイル充填モードから変化できない異常が発生したときに、エンジン回転速度が所定回転速度以下、及び／又は、オイル温度が所定温度以上の条件が満たされたときのみ、オイル量確保制御を実行するようにしている。
【００４１】
以上説明した本実施例１のオイル量確保制御は、エンジン制御回路２１によって図６及び図７の各プログラムに従って実行される。以下、図６及び図７の各プログラムの処理内容を説明する。
【００４２】
［オイル量確保制御プログラム］
図６のオイル量確保制御プログラムは、エンジン制御回路２１によってエンジン運転中に所定周期で繰り返し実行され、特許請求の範囲でいうオイル量確保制御手段としての役割を果たす。
【００４３】
本プログラムが起動されると、まずステップ１０１で、後述する図７の異常診断プログラムの処理結果に基づいて、油圧制御弁２５がオイル充填モードから変化できない異常が発生したか否かを判定し、当該異常が発生していないと判定されれば、そのまま何もせずに本プログラムを終了する。
【００４４】
これに対し、上記ステップ１０１で、油圧制御弁２５がオイル充填モードから変化できない異常が発生したと判定されれば、ステップ１０２に進み、エンジン回転速度が所定回転速度以下、且つ、オイル温度が所定温度以上の条件が満たされるか否かを判定する。ここで、エンジン回転速度が所定回転速度以下、又は、オイル温度が所定温度以上の条件が満たされるか否かを判定しても良い。或は、エンジン回転速度とオイル温度のいずれか一方のみの条件を判定しても良い。尚、オイル温度は、温度センサで検出しても良いし、冷却水温センサで検出した冷却水温からオイル温度を推定したり、走行履歴からオイル温度を推定したり、自動変速機の油温からオイル温度を推定したり、或は、これらの中から複数の推定方法を組み合わせてオイル温度を推定しても良い。
【００４５】
上記ステップ１０２の条件が満たされなければ、オイル量確保制御を実行しなくてもエンジン１１の潤滑にまわすオイル量を確保できると判断して、そのまま何もせずに本プログラムを終了する。
【００４６】
これに対し、上記ステップ１０２の条件を満足していれば、エンジン１１の潤滑にまわすオイル量を確保できないと判断して、ステップ１０３に進み、オイルポンプ２８を駆動するエンジン回転速度を、エンジン１１の潤滑にまわすオイル量を確保できる回転速度まで上昇させる。或は、オイルポンプ２８が可変容量ポンプである場合は、オイルポンプ２８の容量をエンジン１１の潤滑にまわすオイル量を確保できる容量まで増加させるようにしても良い。
【００４７】
尚、ステップ１０２の処理を省略して、油圧制御弁２５がオイル充填モードから変化できない異常が発生したときに、エンジン回転速度やオイル温度を問わず、ステップ１０３に進んで、エンジン回転速度を上昇（又はオイルポンプ２８の容量を増加）させるようにしても良い。
【００４８】
［異常診断プログラム］
図７の異常診断プログラムは、エンジン制御回路２１によってエンジン運転中に所定周期で繰り返し実行される。本プログラムが起動されると、まずステップ２０１で、油圧制御弁２５が断線等により通電不能であるか否かを判定し、油圧制御弁２５が通電不能であると判定されれば、ステップ２０５に進み、油圧制御弁２５が「オイル充填モードから変化できない異常」になっていると判定する。
【００４９】
一方、上記ステップ２０１で、油圧制御弁２５が通電不能ではない（通電可能である）と判定されれば、ステップ２０２に進み、油圧制御弁２５の駆動信号がオイル充填モードで固定されているか否かを判定する。この判定は、例えば、油圧制御弁２５の駆動信号をオイル充填モードから変化できるか否かを判定すれば良い。このステップ２０２で、油圧制御弁２５の駆動信号がオイル充填モードで固定されていると判定されれば、ステップ２０５に進み、油圧制御弁２５が「オイル充填モードから変化できない異常」になっていると判定する。
【００５０】
これに対し、上記ステップ２０２で、油圧制御弁２５の駆動信号がオイル充填モードで固定されていないと判定されれば、ステップ２０３に進み、ＶＣＴ位相が中間ロック位相で固着しているか否かを判定する。この判定は、例えば、一時的にロック解除制御を実行してロック解除できたか否か（ＶＣＴ位相を中間ロック位相から変化できたか否か）を判定すれば良い。このステップ２０３で、ＶＣＴ位相が中間ロック位相で固着していると判定されれば、ステップ２０５に進み、油圧制御弁２５が「オイル充填モードから変化できない異常」になっていると判定する。油圧制御弁２５が「オイル充填モードから変化できない異常」が発生すれば、ＶＣＴ位相を中間ロック位相から変化させることができないためである。
【００５１】
上記ステップ２０１〜２０３の判定結果が全て「Ｎｏ」であれば、ステップ２０４に進み、油圧制御弁２５が正常であると判定する。
尚、ステップ２０１〜２０３のうちのいずれか１つ又は２つの判定を省略するようにしても良い。
【００５２】
以上説明した本実施例１によれば、油圧制御弁２５がオイル充填モードから変化できない異常が発生したときに、オイルポンプ２８のオイル吐出量が所定値以上となるように制御するようにしたので、油圧制御弁２５がオイル充填モードから変化できない異常が発生しても、エンジン１１の潤滑にまわすオイル量を確保することができて、エンジン１１の潤滑性を確保でき、エンジン１１の焼き付き等が発生することを未然に防止できる。
【実施例２】
【００５３】
本発明の実施例２では、エンジン制御回路２１によって図８の異常診断プログラムを所定周期で実行することで、ＶＣＴ位相が中間ロック位相でロックされた状態が所定時間継続する毎に一時的にロック解除する制御を実行し、ロック解除できなければ、油圧制御弁２５がオイル充填モードから変化できない異常が発生していると判定する。
【００５４】
図８の異常診断プログラムでは、まずステップ３０１で、ＶＣＴ位相が中間ロック位相でロックされたロックモードであるか否かを判定し、ロックモードでなければ、そのまま本プログラムを終了し、ロックモードであれば、ステップ３０２に進み、ロックモードの状態が所定時間継続したか否かを判定し、まだ所定時間継続していなければ、そのまま本プログラムを終了する。
【００５５】
その後、ロックモードの状態が所定時間継続した時点で、ステップ３０２からステップ３０３に進み、一時的にロック解除制御を実行して、次のステップ３０３で、実際にロック解除できたか否か（ＶＣＴ位相を中間ロック位相から変化できたか否か）を判定する。その結果、ロック解除できないと判定されれば、ステップ３０７に進み、油圧制御弁２５が「オイル充填モードから変化できない異常」になっていると判定する。油圧制御弁２５が「オイル充填モードから変化できない異常」が発生すれば、ロック解除できないためである。
【００５６】
これに対し、上記ステップ３０４で、ロック解除できたと判定されれば、ステップ３０５に進み、油圧制御弁２５が正常であると判定して、次のステップ３０６で、ロック制御を実行して、ＶＣＴ位相を中間ロック位相でロックした状態に戻す。
その他の事項は、前記実施例１と同じである。
【実施例３】
【００５７】
前記実施例１では、油圧制御弁２５がオイル充填モードから変化できない異常が発生したときに、オイルポンプ２８のオイル吐出量が所定値以上となるように制御するオイル量確保制御を実行するようにしたが、本発明の実施例３では、図９のオイル量確保制御プログラムを実行することで、油圧制御弁２５がオイル充填モードになっているときに、オイルポンプ２８のオイル吐出量がエンジン１１の潤滑にまわすオイル量を確保できる所定値以上となるように制御するオイル量確保制御を実行する。
【００５８】
中間ロック機構５０付きの可変バルブタイミング装置１８では、エンジン停止中は中間ロック位相でロックされた状態になっているため、エンジン始動後に進角室４２と遅角室４３の両方にオイルを速やかに充填する必要がある。そのため、エンジン始動時には油圧制御弁２５がオイル充填モードとなり、遅角室４３に充填されるオイルの一部がドレンに排出されることになり、オイルを無駄に消費してしまうため、エンジン１１の潤滑にまわすオイルが不足する懸念がある。
【００５９】
そこで、本実施例３では、図９のオイル量確保制御プログラムのステップ１０１ａで、油圧制御弁２５がオイル充填モードになっているか否かを判定し、油圧制御弁２５がオイル充填モードになっていなければ、そのまま何もせずに本プログラムを終了する。
【００６０】
これに対し、上記ステップ１０１ａで、油圧制御弁２５がオイル充填モードになっていると判定されれば、ステップ１０２に進み、エンジン回転速度が所定回転速度以下、及び／又は、オイル温度が所定温度以上の条件が満たされるか否かを判定し、この条件が満たされなければ、オイル量確保制御を実行しなくてもエンジン１１の潤滑にまわすオイル量を確保できると判断して、そのまま何もせずに本プログラムを終了する。
【００６１】
これに対し、上記ステップ１０２の条件が満たされれば、エンジン１１の潤滑にまわすオイル量を確保できないと判断して、ステップ１０３に進み、オイルポンプ２８を駆動するエンジン回転速度を、エンジン１１の潤滑にまわすオイル量を確保できる回転速度まで上昇させる。或は、オイルポンプ２８が可変容量ポンプである場合は、オイルポンプ２８の容量をエンジン１１の潤滑にまわすオイル量を確保できる容量まで増加させるようにしても良い。
【００６２】
尚、ステップ１０２の処理を省略して、油圧制御弁２５がオイル充填モードのときに、エンジン回転速度やオイル温度を問わず、ステップ１０３に進んで、エンジン回転速度を上昇（又はオイルポンプ２８の容量を増加）させるようにしても良い。
【００６３】
以上説明した本実施例３によれば、油圧制御弁２５がオイル充填モードのときに、オイルポンプ２８のオイル吐出量が所定値以上となるように制御するオイル量確保制御を実行するため、進角室４２・遅角室４３へのオイル充填時にエンジン１１の潤滑にまわすオイル量を確保するようにオイルポンプ２８のオイル吐出量を制御することが可能となり、進角室４２・遅角室４３へのオイル充填によるエンジン１１の潤滑性悪化を回避できる。
【００６４】
尚、油圧制御弁２５がオイル充填モードのときに、オイル量確保制御を間欠的に実行するようにしても良い（オイル量確保制御の実行／停止を交互に所定の時間毎に切り替えるようにしても良い）。このようにしても、油圧制御弁２５がオイル充填モードのときに、エンジン１１の潤滑にまわすオイル量を間欠的に増加させることができるため、エンジン１１の潤滑性を確保できる。
【００６５】
尚、上記実施例１〜３は、本発明を吸気バルブの可変バルブタイミング装置に適用して具体化した実施例であるが、排気バルブの可変バルブタイミング装置に適用して実施しても良い。本発明を排気バルブの可変バルブタイミング装置に適用する場合は、排気バルブのＶＣＴ位相の制御方向（「進角」と「遅角」の関係）を吸気バルブのＶＣＴ位相の制御方向とは反対にすれば良い。
【００６６】
その他、本発明は、可変バルブタイミング装置１８の構成や油圧制御弁２５の構成等を適宜変更しても良い等、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００６７】
１１…エンジン（内燃機関）、１２…クランク軸、１３…タイミングチェーン、１４，１５…スプロケット、１６…吸気カム軸、１７…排気カム軸、１８…可変バルブタイミング装置（ＶＣＴ）、１９…カム角センサ、２０…クランク角センサ、２１…エンジン制御回路（オイル量確保制御手段）、２５…油圧制御弁、２８…オイルポンプ、３１…ハウジング、３５…ロータ、４０…ベーン収容室、４１…ベーン、４２…進角室、４３…遅角室、５０…中間ロック機構、５５…ばね、５８…ロックピン、５９…ロック穴、６２…スプリング、６３…連通路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のクランク軸に対するカム軸の回転位相（以下「ＶＣＴ位相」という）を変化させてバルブタイミングを調整する油圧駆動式の可変バルブタイミング装置と、ＶＣＴ位相をその調整可能範囲に位置する中間ロック位相でロックするロックピンと、ＶＣＴ位相を進角側に駆動する進角室と遅角側に駆動する遅角室と前記ロックピンを駆動する油圧室に供給する油圧を制御する油圧制御弁と、内燃機関の潤滑用のオイルを前記油圧制御弁に供給するオイルポンプとを備え、前記可変バルブタイミング装置は、前記ロックピンを突出させてＶＣＴ位相を前記中間ロック位相でロックするように前記油圧制御弁を制御することで前記進角室と前記遅角室とを連通させた状態に切り替えるように構成され、前記油圧制御弁がオイル充填モードのときに前記進角室と前記遅角室とを連通させた状態でいずれか一方の室にオイルを供給して両室にオイルを充填する内燃機関の可変バルブタイミング制御装置において、
前記油圧制御弁が前記オイル充填モードから変化できない異常が発生したときに前記オイルポンプのオイル吐出量が所定値以上となるように制御するオイル量確保制御を実行するオイル量確保制御手段を備えていることを特徴とする内燃機関の可変バルブタイミング制御装置。
【請求項２】
前記オイル充填モードから変化できない異常とは、前記油圧制御弁が前記オイル充填モードで固着した異常であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の可変バルブタイミング制御装置。
【請求項３】
前記オイル充填モードから変化できない異常とは、前記油圧制御弁の駆動信号が前記オイル充填モードに固定された異常であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の可変バルブタイミング制御装置。
【請求項４】
前記油圧制御弁は、通電オフ時に前記オイル充填モードの状態となるように構成され、 前記オイル充填モードから変化できない異常とは、前記油圧制御弁が通電不能になった異常であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の可変バルブタイミング制御装置。
【請求項５】
前記オイル量確保制御手段は、ＶＣＴ位相が前記中間ロック位相でロックされた状態が所定時間継続する毎に一時的にロック解除する制御を実行し、ロック解除できなければ、前記油圧制御弁が前記オイル充填モードから変化できない異常が発生していると判定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の内燃機関の可変バルブタイミング制御装置。
【請求項６】
前記オイル量確保制御手段は、前記オイル量確保制御の実行中に前記オイルポンプを駆動する内燃機関の回転速度を上昇させることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の内燃機関の可変バルブタイミング制御装置。
【請求項７】
前記オイルポンプは、可変容量ポンプにより構成され、
前記オイル量確保制御手段は、前記オイル量確保制御の実行中に前記オイルポンプの容量を増加させることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の内燃機関の可変バルブタイミング制御装置。
【請求項８】
前記オイル量確保制御手段は、内燃機関回転速度とオイル温度の少なくとも一方に基づいて前記オイル量確保制御を実行する領域を制限することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の内燃機関の可変バルブタイミング制御装置。
【請求項１】
内燃機関のクランク軸に対するカム軸の回転位相（以下「ＶＣＴ位相」という）を変化させてバルブタイミングを調整する油圧駆動式の可変バルブタイミング装置と、ＶＣＴ位相をその調整可能範囲に位置する中間ロック位相でロックするロックピンと、ＶＣＴ位相を進角側に駆動する進角室と遅角側に駆動する遅角室と前記ロックピンを駆動する油圧室に供給する油圧を制御する油圧制御弁と、内燃機関の潤滑用のオイルを前記油圧制御弁に供給するオイルポンプとを備え、前記可変バルブタイミング装置は、前記ロックピンを突出させてＶＣＴ位相を前記中間ロック位相でロックするように前記油圧制御弁を制御することで前記進角室と前記遅角室とを連通させた状態に切り替えるように構成され、前記油圧制御弁がオイル充填モードのときに前記進角室と前記遅角室とを連通させた状態でいずれか一方の室にオイルを供給して両室にオイルを充填する内燃機関の可変バルブタイミング制御装置において、
前記油圧制御弁が前記オイル充填モードから変化できない異常が発生したときに前記オイルポンプのオイル吐出量が所定値以上となるように制御するオイル量確保制御を実行するオイル量確保制御手段を備えていることを特徴とする内燃機関の可変バルブタイミング制御装置。
【請求項２】
前記オイル充填モードから変化できない異常とは、前記油圧制御弁が前記オイル充填モードで固着した異常であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の可変バルブタイミング制御装置。
【請求項３】
前記オイル充填モードから変化できない異常とは、前記油圧制御弁の駆動信号が前記オイル充填モードに固定された異常であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の可変バルブタイミング制御装置。
【請求項４】
前記油圧制御弁は、通電オフ時に前記オイル充填モードの状態となるように構成され、 前記オイル充填モードから変化できない異常とは、前記油圧制御弁が通電不能になった異常であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の可変バルブタイミング制御装置。
【請求項５】
前記オイル量確保制御手段は、ＶＣＴ位相が前記中間ロック位相でロックされた状態が所定時間継続する毎に一時的にロック解除する制御を実行し、ロック解除できなければ、前記油圧制御弁が前記オイル充填モードから変化できない異常が発生していると判定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の内燃機関の可変バルブタイミング制御装置。
【請求項６】
前記オイル量確保制御手段は、前記オイル量確保制御の実行中に前記オイルポンプを駆動する内燃機関の回転速度を上昇させることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の内燃機関の可変バルブタイミング制御装置。
【請求項７】
前記オイルポンプは、可変容量ポンプにより構成され、
前記オイル量確保制御手段は、前記オイル量確保制御の実行中に前記オイルポンプの容量を増加させることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の内燃機関の可変バルブタイミング制御装置。
【請求項８】
前記オイル量確保制御手段は、内燃機関回転速度とオイル温度の少なくとも一方に基づいて前記オイル量確保制御を実行する領域を制限することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の内燃機関の可変バルブタイミング制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−１００８３６（Ｐ２０１３−１００８３６Ａ）
【公開日】平成２５年５月２３日（２０１３．５．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１３−４７３５５（Ｐ２０１３−４７３５５）
【出願日】平成２５年３月８日（２０１３．３．８）
【分割の表示】特願２０１０−２１６３９０（Ｐ２０１０−２１６３９０）の分割
【原出願日】平成２２年９月２８日（２０１０．９．２８）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２３日（２０１３．５．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２５年３月８日（２０１３．３．８）
【分割の表示】特願２０１０−２１６３９０（Ｐ２０１０−２１６３９０）の分割
【原出願日】平成２２年９月２８日（２０１０．９．２８）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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