JP2014114731A - Valve timing adjusting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の気筒を開閉する吸気弁のバルブタイミングを調整するバルブタイミング調整装置に、関する。 The present invention relates to a valve timing adjusting device that adjusts the valve timing of an intake valve that opens and closes a cylinder of an internal combustion engine.
従来、作動液の圧力により吸気弁のバルブタイミングを調整する液圧式のバルブタイミング調整装置が、広く知られている。一般に液圧式バルブタイミング調整装置は、内燃機関のクランク軸及びカム軸とそれぞれ連動して回転するハウジングロータ及びベーンロータを備えており、ハウジングロータ内においてベーンロータが作動液の圧力を受けることで、それらロータ間の回転位相が変化する。かかる回転位相変化の結果、バルブタイミングが調整されることになる。 2. Description of the Related Art Conventionally, a hydraulic valve timing adjusting device that adjusts the valve timing of an intake valve by the pressure of hydraulic fluid is widely known. In general, a hydraulic valve timing adjusting device includes a housing rotor and a vane rotor that rotate in conjunction with a crankshaft and a camshaft of an internal combustion engine, respectively. The rotation phase changes between. As a result of this rotational phase change, the valve timing is adjusted.
さて、液圧式バルブタイミング調整装置の一種として特許文献1には、内燃機関において最遅角位相よりも進角した回転位相を中間位相として、当該中間位相へ到達した回転位相を内燃機関の始動時にロックすることが、開示されている。こうしたロック機能によれば、吸気弁を閉じるタイミングが可及的に早くなることで、気筒での実圧縮比が高くなるので、圧縮加熱によって気筒内ガスの温度が上昇し、燃料気化が促進されることになる。故に、例えば極低温等の低温環境下にて停止状態のまま放置された内燃機関の冷間始動時には、始動性を確保できるのである。
As a kind of hydraulic valve timing adjusting device,
しかし、吸気弁の閉じタイミングが早い特許文献1の液圧式バルブタイミング調整装置では、気筒での高い実圧縮比に起因して、例えば常温等の比較的高温環境下にある内燃機関の温間始動時に、次の問題を発生するおそれがある。その問題の一つは、ノッキングの発生である。また、別の一つは、アイドルストップシステム乃至はハイブリッドシステムに適用された内燃機関の再始動時、あるいはイグニッションオフによるエンジン停止直後の再始動時に、気筒内ガスの圧縮時温度が高くなり過ぎて点火前に自己着火するプリイグニションを招くことや、圧縮反力が大きいことでクランキング回転の変動が増大して不快な振動乃至は騒音を招くことである。
However, in the hydraulic valve timing adjustment device of
そこで、特許文献2に開示される液圧式バルブタイミング調整装置では、気筒内のピストンが下死点に到達するよりも遅いタイミングにて吸気弁を閉じるための遅角位相と、当該遅角位相よりも進角した中間位相とのうち一方を、内燃機関の始動時に選択している。このような回転位相の選択によれば、内燃機関の温度(以下、「エンジン温度」という)に適した始動を実現することが、可能となる。
Therefore, in the hydraulic valve timing adjustment device disclosed in
ところが、特許文献2の液圧式バルブタイミング調整装置では、内燃機関の温間始動時に作動液の圧力をハウジングロータ内のベーンロータに与えることで、回転位相のロックではなく調整により、遅角位相を選択している。そのため、作動液の圧力が低下している始動時には、カム軸からの変動トルク作用によってベーンロータがハウジングロータに対する進角側へと相対回転し、回転位相が遅角位相からずれ易くなる。
However, in the hydraulic valve timing adjusting device of
また、特許文献2の液圧式バルブタイミング調整装置では、内燃機関の冷間始動時に中間位相への回転位相変化を変動トルクによって生じさせるため、ハウジングロータ内のベーンロータに圧力を与える作動液がドレンされている。その結果、ロック体に圧力を与える作動液もドレンされるため、当該ロック体がロック解除位置に移動して、中間位相でのロックが困難となってしまう。
Further, in the hydraulic valve timing adjusting device of
本発明は、以上説明した問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、エンジン温度に適した始動を実現する液圧式のバルブタイミング調整装置を、提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a hydraulic valve timing adjusting device that realizes starting suitable for engine temperature.
本発明は、内燃機関の気筒(7)を開閉する吸気弁(9)のバルブタイミングを、作動液の圧力により調整するバルブタイミング調整装置において、内燃機関のクランク軸と連動して回転するハウジングロータ(11)と、内燃機関のカム軸(2)と連動して回転し、ハウジングロータ内において作動液の圧力を受けることにより、ハウジングロータに対する回転位相が変化するベーンロータ(14)と、気筒内のピストン(8)が下死点に到達するよりも遅いタイミングにて吸気弁を閉じるための回転位相を主ロック位相(Pm)とし、内燃機関の始動時に主ロック位相へ到達している回転位相をロックするための主ロック手段(16)と、主ロック位相よりも進角した回転位相を副ロック位相(Ps)とし、内燃機関の始動時に副ロック位相へ変化した場合の回転位相をロックするための副ロック手段(17)と、主ロック手段及び副ロック手段の作動を制御するロック制御手段(18)とを、備え、主ロック手段は、ベーンロータにより支持され、往復移動する主ロック部材(160)と、ハウジングロータにより支持され、主ロック孔(162)を形成する可動部材(164)であって、主ロック孔への主ロック部材の嵌入により主ロック位相でのロックを達成するロック位置(Ll)と、当該嵌入を維持したまま副ロック手段による副ロック位相でのロックを許容する許容位置(Lp)とに、往復移動する可動部材と、を有し、ロック制御手段は、内燃機関の設定温度(Ts)以上での温間始動時に可動部材をロック位置に保持する一方、内燃機関の設定温度未満での冷間始動時に可動部材の許容位置への駆動を許容することを特徴とする。 The present invention relates to a housing rotor that rotates in conjunction with a crankshaft of an internal combustion engine in a valve timing adjustment device that adjusts the valve timing of an intake valve (9) that opens and closes a cylinder (7) of the internal combustion engine by the pressure of hydraulic fluid. (11) and a vane rotor (14) that rotates in conjunction with the camshaft (2) of the internal combustion engine and receives the pressure of hydraulic fluid in the housing rotor, and the rotational phase of the housing rotor changes, The rotation phase for closing the intake valve at a timing later than the piston (8) reaches the bottom dead center is defined as a main lock phase (Pm), and the rotation phase reaching the main lock phase when the internal combustion engine is started is defined as The main lock means (16) for locking and the rotation phase advanced from the main lock phase is defined as the sub lock phase (Ps), and the sub lock is applied when starting the internal combustion engine. A sub-lock means (17) for locking the rotational phase when the phase is changed, and a lock control means (18) for controlling the operation of the main lock means and the sub-lock means. The main lock means is a vane rotor. And a movable member (164) which is supported by a housing rotor and forms a main lock hole (162). The main lock member is inserted into the main lock hole by insertion of the main lock member. A movable member that reciprocates between a lock position (Ll) that achieves locking at the main lock phase and an allowable position (Lp) that allows locking at the sub lock phase by the sub lock means while maintaining the fitting; The lock control means holds the movable member in the locked position at the time of warm start at a temperature equal to or higher than the set temperature (Ts) of the internal combustion engine, while cooling the temperature below the set temperature of the internal combustion engine. Characterized in that it allows the driving of the tolerance position of the movable member at the time of starting.
このような本発明によると、内燃機関の設定温度以上での温間始動時には、主ロック手段においてハウジングロータの支持する可動部材が、ロック制御手段によりロック位置に保持される。その結果、内燃機関始動時に到達している主ロック位相では、主ロック手段においてベーンロータの支持する主ロック部材が、ロック位置にて可動部材の主ロック孔に嵌入するため、主ロック位相での回転位相ロックが達成される。ここで、気筒内ピストンが下死点に到達するよりも遅いタイミングにて吸気弁を閉じる主ロック位相では、下死点到達後のピストンのリフトアップに応じて気筒内ガスが吸気系に押出されることで、実圧縮比が低下する。故に温間始動時には、主ロック位相での回転位相ロックを維持して、ノッキングやプリイグニション、不快な振動乃至は騒音といった始動不具合(以下、単に「始動不具合」という)の発生を、抑制できる。 According to the present invention as described above, at the time of warm start above the set temperature of the internal combustion engine, the movable member supported by the housing rotor in the main lock means is held in the lock position by the lock control means. As a result, in the main lock phase reached when the internal combustion engine is started, the main lock member supported by the vane rotor in the main lock means is fitted into the main lock hole of the movable member at the lock position, so that the rotation in the main lock phase is performed. Phase lock is achieved. Here, in the main lock phase in which the intake valve is closed at a timing later than the in-cylinder piston reaches bottom dead center, the in-cylinder gas is pushed out to the intake system in accordance with the lift of the piston after reaching bottom dead center. As a result, the actual compression ratio decreases. Therefore, at the time of warm start, the rotation phase lock in the main lock phase can be maintained, and the occurrence of starting troubles (hereinafter simply referred to as “starting troubles”) such as knocking, pre-ignition, unpleasant vibration or noise can be suppressed.
これに対し、内燃機関の設定温度未満での冷間始動時には、ロック制御手段により可動部材が許容位置への駆動を許容される。このとき、カム軸から作用する変動トルクによりベーンロータがハウジングロータに対する進角側へ相対回転すると、ベーンロータに支持されて主ロック孔への嵌入を維持する主ロック部材が、可動部材と共に許容位置側へと移動する。その結果、主ロック位相より進角した副ロック位相まで回転位相が変化すると、許容位置の可動部材によって許容される当該副ロック位相での回転位相ロックが副ロック手段によって達成されるので、吸気弁を閉じるタイミングが可及的に早められる。これにより、気筒内ガスの押出し量が減少して、当該ガスの温度が実圧縮比と共に上昇するので、冷間始動時にあっても着火性を向上させて、始動性を確保できる。 On the other hand, at the time of cold starting below the set temperature of the internal combustion engine, the movable member is allowed to drive to the allowable position by the lock control means. At this time, when the vane rotor rotates relative to the advance side with respect to the housing rotor by the fluctuating torque acting from the camshaft, the main lock member that is supported by the vane rotor and maintains the insertion into the main lock hole moves to the allowable position side together with the movable member. And move. As a result, when the rotation phase changes from the main lock phase to the sub lock phase advanced, the rotation lock at the sub lock phase allowed by the movable member at the allowable position is achieved by the sub lock means. The timing to close is made as early as possible. As a result, the amount of in-cylinder gas pushed out decreases and the temperature of the gas rises with the actual compression ratio. Therefore, even during cold start, the ignitability can be improved and startability can be ensured.
以上の如き本発明の特徴によれば、エンジン温度に適した始動を実現することが、可能となる。 According to the features of the present invention as described above, it is possible to realize starting suitable for the engine temperature.
ここで、本発明のさらなる特徴としては、ロック制御手段は、温間始動時に可動部材をロック位置側に押圧する一方、冷間始動時に当該押圧を緩和する押圧部材(182)を、有する。 Here, as a further feature of the present invention, the lock control means includes a pressing member (182) that presses the movable member toward the lock position at the time of warm start, and relieves the pressure at the time of cold start.
この特徴によると、温間始動時の可動部材は、ロック制御手段の押圧部材により変動トルクに抗して押圧されることで、当該押圧側のロック位置に保持されるので、主ロック位相での回転位相ロックは達成され得る。また一方、冷間始動時の可動部材は、押圧部材によるロック位置側への押圧を緩和されることで、変動トルクによる許容位置への駆動を許容されるので、副ロック位相での回転位相ロックは達成され得る。これらによれば、温間始動時と冷間始動時とにそれぞれ適した回転位相へ正確に、切替可能となる。 According to this feature, the movable member at the time of warm start is pressed against the fluctuation torque by the pressing member of the lock control means, and is held at the lock position on the pressing side. A rotational phase lock can be achieved. On the other hand, the movable member at the time of cold start is allowed to be driven to the allowable position by the fluctuation torque by relieving the pressing to the lock position side by the pressing member. Can be achieved. According to these, it is possible to accurately switch to a rotation phase suitable for each of the warm start and the cold start.
また、本発明のさらなる特徴としては、ロック制御手段は、内部に導入される作動液の導入量に応じて、押圧部材による可動部材の押圧を制御する制御室(183)であって、導入量が所定のロック量(Ql)となる場合に、可動部材をロック位置に保持するための当該押圧を行う一方、導入量がロック量よりも少ない許容量(Qp)となる場合に、可動部材を許容位置まで駆動するために当該押圧を緩和する制御室と、温間始動時に導入量をロック量に制御する一方、冷間始動時に導入量を許容量に制御する制御弁(60)とを、有する。 Further, as a further feature of the present invention, the lock control means is a control chamber (183) for controlling the pressing of the movable member by the pressing member in accordance with the introduction amount of the working fluid introduced into the inside, and the introduction amount Is pressed to hold the movable member in the locked position when the predetermined amount of lock (Ql) is reached, while the movable member is moved to the allowable amount (Qp) smaller than the lock amount while the pressing amount is held. A control chamber that relieves the pressure to drive to the permissible position, and a control valve (60) that controls the introduction amount to a lock amount during a cold start, while controlling the introduction amount to a permissible amount during a cold start, Have.
この特徴によると、温間始動時のロック制御手段において制御弁は、制御室内部に導入される作動液の導入量を、所定のロック量に制御する。その結果、押圧部材に押圧される可動部材がロック位置に確実に保持されて、主ロック位相での回転位相ロックが達成され得る。また一方、冷間始動時の制御弁は、制御室への作動液導入量をロック量よりも少ない許容量に制御する。その結果、押圧部材によって押圧緩和される可動部材が、変動トルクにより確実に許容位置へと到達して、副ロック位相での回転位相ロックが許容され得る。これらによれば、温間始動時と冷間始動時とにそれぞれ適した回転位相への切替につき、信頼性を高めることが可能となる。 According to this feature, in the lock control means at the time of warm start, the control valve controls the amount of hydraulic fluid introduced into the control chamber to a predetermined lock amount. As a result, the movable member pressed by the pressing member is securely held at the lock position, and the rotation phase lock in the main lock phase can be achieved. On the other hand, the control valve at the time of cold start controls the amount of hydraulic fluid introduced into the control chamber to an allowable amount smaller than the lock amount. As a result, the movable member that is relieved by the pressing member can surely reach the allowable position by the varying torque, and the rotational phase lock in the secondary lock phase can be permitted. According to these, it is possible to increase the reliability with respect to switching to the rotation phase suitable for each of the warm start and the cold start.
図1に示すように、本発明の一実施形態によるバルブタイミング調整装置1は、車両の内燃機関に搭載される。尚、本実施形態において内燃機関の停止及び始動は、エンジンスイッチSWのオフ指令及びオン指令に応じるだけでなく、アイドルストップシステムISSのアイドルストップ指令及び再始動指令にも応じて、実現される。
As shown in FIG. 1, a valve
(基本構成)
まず、バルブタイミング調整装置1の基本構成につき、説明する。バルブタイミング調整装置1は、「作動液の圧力」として作動油の圧力を利用する液圧式であり、機関トルクの伝達によりカム軸2が開閉する「動弁」として吸気弁9(後に詳述する図16参照)のバルブタイミングを調整する。図1〜4に示すようにバルブタイミング調整装置1は、内燃機関にてクランク軸(図示しない)から出力される機関トルクをカム軸2へ伝達する伝達系に設置の回転駆動部10と、当該駆動部10を駆動するために作動油の入出を制御する制御部40とを、備えている。
(Basic configuration)
First, the basic configuration of the valve
(回転駆動部)
図1,2,4に示すように、回転駆動部10において金属製のハウジングロータ11は、リアプレート13とフロントプレート15とをシューリング12の軸方向両端部にそれぞれ締結してなる。シューリング12は、円筒状のハウジング本体120、複数のシュー121,122,123及びスプロケット124を有している。図2に示すように各シュー121,122,123は、ハウジング本体120のうち回転方向に所定間隔ずつあけた箇所から、径方向内側へ突出している。回転方向に隣り合うシュー121,122,123の間には、それぞれ収容室20が形成されている。スプロケット124は、タイミングチェーン(図示しない)を介してクランク軸と連繋する。かかる連繋により内燃機関の回転中は、機関トルクがクランク軸からスプロケット124へと伝達されることで、ハウジングロータ11がクランク軸と連動して一定方向(図2の時計方向)に回転する。
(Rotation drive)
As shown in FIGS. 1, 2, and 4, the
図1,2,4に示すように金属製のベーンロータ14は、ハウジングロータ11内に同軸上に収容されており、軸方向両端部をそれぞれリアプレート13とフロントプレート15とに摺動させる。ベーンロータ14は、円筒状の回転軸140及び複数のベーン141,142,143を有している。図1に示すように回転軸140は、カム軸2に対して同軸上に固定されている。かかる固定によりベーンロータ14は、カム軸2と連動してハウジングロータ11と同一方向(図2の時計方向)に回転可能しつつ、ハウジングロータ11に対して相対回転可能となっている。
As shown in FIGS. 1, 2, and 4, the
図2に示すように各ベーン141,142,143は、回転軸140のうち回転方向に所定間隔ずつあけた箇所から径方向外側へ突出し、それぞれ対応する収容室20に収容されている。各ベーン141,142,143は、対応する収容室20を回転方向に分割することで、作動油が入出する進角室22,23,24及び遅角室26,27,28を、ハウジングロータ11内に区画している。具体的には、シュー121及びベーン141の間には進角室22が形成され、シュー122及びベーン142の間には進角室23が形成され、シュー123及びベーン143の間には進角室24が形成されている。また一方、シュー122及びベーン141の間には遅角室26が形成され、シュー123及びベーン142の間には遅角室27が形成され、シュー121及びベーン143の間には遅角室28が形成されている。
As shown in FIG. 2, the
進角室22,23,24及び遅角室26,27,28に対して入出される作動油の圧力は、ハウジングロータ11内にてベーンロータ14に作用する。かかる圧力作用により、ベーンロータ14がハウジングロータ11に対して相対回転することで、ハウジングロータ11に対するベーンロータ14の回転位相(以下、単に「回転位相」という)が変化する。ここで図2は、回転位相が主ロック位相Pmに変化した状態を示し、また図3は、回転位相が副ロック位相Psに変化した状態を示している。
The pressure of the hydraulic oil that enters and exits the
図1に示すように、「主ロック手段」としての主ロック機構16は、ベーン141に形成されて作動油の入出する主ロック解除室161を、有している。主ロック機構16は、主ロック解除室161からの作動油排出により回転位相を、図5の如く主ロック位相Pmにロックする。また一方、主ロック解除室161への作動油導入等により主ロック機構16は、主ロック位相Pmでの回転位相ロックを図6〜9の如く解除する。
As shown in FIG. 1, the
図4に示すように、「副ロック手段」としての副ロック機構17は、ベーン142に形成されて作動油の入出する副ロック解除室171を、有している。副ロック機構17は、副ロック解除室171からの作動油排出等により回転位相を、図7の如く副ロック位相Psにロックする。また一方、副ロック解除室171への作動油導入により副ロック機構17は、副ロック位相Psでの回転位相ロックを図5,6,8,9の如く解除する。
As shown in FIG. 4, the
以上の回転駆動部10では、各ロック機構16,17による回転位相ロックの解除下、進角室22,23,24への作動油導入且つ遅角室26,27,28からの作動油排出が生じることで、回転位相が進角側へ変化する(例えば、図2から図3への変化)。その結果、バルブタイミングが進角調整される。また一方、各ロック機構16,17による回転位相ロックの解除下、遅角室26,27,28への作動油導入且つ進角室22,23,24からの作動油排出が生じることで、回転位相が遅角側へ変化する(例えば、図3から図2への変化)。その結果、バルブタイミングが遅角調整される。さらに、各ロック機構16,17による回転位相ロックの解除下、進角室22,23,24及び遅角室26,27,28に作動油が閉じ込められることで、回転位相の変化が抑制されて、バルブタイミングが略一定に保持される。
In the above
(制御部)
図1,5に示す制御部40において、主進角通路41は、回転軸140に形成されて進角室22,23,24と連通している。主遅角通路45は、回転軸140に形成されて遅角室26,27,28と連通している。ロック解除通路49は、回転軸140に形成されてロック解除室161,171の双方と連通している。
(Control part)
In the
回転軸140に形成される主供給通路50は、「供給源」としてのポンプ4に搬送通路3を介して連通している。ここでポンプ4は、内燃機関の回転中に機関トルクを受けることで駆動されるメカポンプであり、当該回転中は、ドレンパン5から吸入した作動油を継続して吐出する。それと共に、カム軸2及びその軸受を貫通する搬送通路3は、カム軸2の回転に拘らずに常にポンプ4の吐出口と連通可能となっている。これらのことから、ポンプ4から主供給通路50への作動油供給は、クランキングにより内燃機関が始動して完爆すると、各室22,23,24,26,27,28,161,171への搬送に必要な高い圧力にて行われ、また内燃機関と共に停止する。
The
副供給通路52は、回転軸140に形成されて主供給通路50から分岐している。副供給通路52は、ポンプ4から供給される作動油を、主供給通路50を通じて受ける。ドレン回収通路54は、回転駆動部10の外部に設けられている。ドレン回収通路54は、ドレン回収部としてのドレンパン5と共に大気に開放され、当該ドレンパン5へ作動油を排出可能となっている。
The
制御弁60は、リニアソレノイド62が発生する駆動力と、付勢部材64が当該駆動力と反対向きに発生する復原力とを利用する、所謂スプール弁である。各通路41,45,49,50,52,54と繋がる制御弁60は、図1,2に示すスリーブ66内のスプール68を軸方向に往復移動させることで、それら通路間の連通又は遮断を切替える。その結果、図5〜7,9のロック領域Rlh,Rlo,Rliへスプール68が移動したときには、ポンプ4からの作動油が遅角室26,27,28に導入されると共に、進角室22,23,24及びロック解除室161,171の作動油がドレンパン5に排出される。また、図8の遅角領域Rrへスプール68が移動したときには、進角室22,23,24の作動油がドレンパン5に排出されると共に、ポンプ4からの作動油が遅角室26,27,28及びロック解除室161,171に導入される。さらに、図8の進角領域Raへスプール68が移動したときには、遅角室26,27,28の作動油がドレンパン5に排出されると共に、ポンプ4からの作動油が進角室22,23,24及びロック解除室161,171に導入される。またさらに、図8の保持領域Rhへスプール68が移動したときには、ポンプ4からの作動油がロック解除室161,171に導入されつつ、進角室22,23,24及び遅角室26,27,28に作動油が閉じ込められる。
The
制御回路80は、図1に示すリニアソレノイド62やエンジンスイッチSW、内燃機関の各種電装品等と電気的に接続されるマイクロコンピュータであり、アイドルストップシステムISSを構成している。制御回路80は、リニアソレノイド62への通電及びアイドルストップを含む内燃機関の運転を、コンピュータプログラムに従い制御する。
The
(ベーンロータへの変動トルク作用)
次に、カム軸2からベーンロータ14に作用する変動トルクにつき、説明する。
(Variable torque action on the vane rotor)
Next, the variable torque that acts on the
内燃機関の回転中は、カム軸2が開閉駆動する吸気弁9からのスプリング反力等に起因して、変動トルクがベーンロータ14に作用する。図10に例示するように変動トルクは、ハウジングロータ11に対する進角側へ作用する負トルクと、ハウジングロータ11に対する遅角側へ作用する正トルクとの間にて、交番変動する。本実施形態の変動トルクについては、カム軸2及びその軸受間のフリクション等に起因して、正トルクのピークトルクが負トルクのピークトルクよりも大きくなっており、それらの平均トルクが正トルク側(遅角側)に偏っている。
During the rotation of the internal combustion engine, fluctuating torque acts on the
(ベーンロータの付勢構造)
次に、ベーンロータ14を副ロック位相Psへ向かって付勢するための付勢構造につき、説明する。
(Van rotor energizing structure)
Next, a biasing structure for biasing the
図11に示す回転駆動部10において各ロータ11,14には、それぞれ係止ピン110,146が設けられている。第一係止ピン110は、フロントプレート15においてシューリング12とは軸方向反対側へ突出する円柱状に、形成されている。第二係止ピン146は、回転軸140においてフロントプレート15と実質平行のアームプレート147から軸方向の当該プレート15側へと突出する円柱状に、形成されている。これら各係止ピン110,146は、ロータ11,14の回転中心線から実質同一距離だけ偏心した箇所に、軸方向では互いにずれて配置されている。
In the
図1,11に示すように、フロントプレート15及びアームプレート147の間には、進角弾性部材19が配置されている。進角弾性部材19は、実質同一平面上にて金属素線を巻いた渦巻きスプリングであり、その渦巻き中心がロータ11,14の回転中心線と心合わせされている。進角弾性部材19の内周側端部は、回転軸140の外周部に巻装されている。進角弾性部材19の外周側端部は、図11の如くU字状に屈曲されて係止部190を形成している。係止部190は、係止ピン110,146のうち回転位相に応じたピンにより、係止可能となっている。
As shown in FIGS. 1 and 11, an advance
以上の構成下、副ロック位相Psよりも遅角側、即ちロック位相Ps,Pmの間に回転位相が変化した状態では、係止部190が第一係止ピン110に係止される。このとき、係止部190から第二係止ピン146が離脱するので、進角弾性部材19がねじり弾性変形して発生する復原力は、ハウジングロータ11に対する進角側の回転トルクとしてベーンロータ14に作用する。即ちベーンロータ14は、進角側の副ロック位相Psへ向かって付勢される。ここで、ロック位相Ps,Pmの間にて進角弾性部材19の復原力は、遅角側に偏った変動トルク(図10参照)の平均値よりも大きくなるように、且つ正及び負トルクのピークトルクよりも小さくなるように、予設定されている。また一方、副ロック位相Psよりも進角側に回転位相が変化した状態では、係止部190が第二係止ピン146に係止される。このとき、係止部190から第一係止ピン110が離脱するので、進角弾性部材19によるベーンロータ14の付勢作用は制限される。
With the above configuration, the locking
(主ロック機構)
次に、主ロック機構16の詳細を説明する。図1,2,12に示すように主ロック機構16は、主ロック解除室161に加え、主ロック部材160、主弾性部材163、可動部材164、支持溝165及び許容弾性部材166を有している。
(Main lock mechanism)
Next, details of the
円筒状の金属製主ロック部材160は、回転軸140から偏心して配置され、ベーン141により軸方向に往復移動可能に支持されている。ベーン141において主ロック部材160の周りには、主ロック解除室161が形成されている。
The cylindrical metal
図1,12に示すように、コイルスプリング状の金属製主弾性部材163は、ベーン141内に収容されている。主弾性部材163は、ベーン141のスプリング受部141aと、主ロック部材160において当該受部141aよりリアプレート13側のスプリング受部160aとの間に、介装されている。かかる介装状態の主弾性部材163は、主ロック部材160をリアプレート13側へ付勢するように、復原力を発生する。また、主ロック解除室161からの圧力作用により主ロック部材160を駆動する駆動力は、主弾性部材163の復原力に抗して主ロック部材160に作用する。
As shown in FIGS. 1 and 12, the coil spring-like metal main
図1,2に示すように円弧形平板状の金属製可動部材164は、当該円弧形の中心を回転軸140の回転中心線に合わせて配置され、リアプレート13により回転方向に往復移動可能に支持されている。ここで図12〜14に示すように、本実施形態のリアプレート13においてベーン141と摺動する軸方向端面には、回転方向に延伸する支持溝165が円弧溝状に開口形成されることで、当該溝165内に可動部材164が摺動支持されている。それと共に支持溝165は、回転方向両側にて閉塞されることで、ストッパ165a,165bを形成している。図5,9に示すように遅角ストッパ165aは、ハウジングロータ11に対する遅角側に移動してロック位置Llへと到達した可動部材164を、係止する。また一方、図7,8に示すように進角ストッパ165bは、ハウジングロータ11に対する進角側に移動して許容位置Lpへと到達した可動部材164を、係止する。以上の構成により可動部材164は、ロック位置Llと許容位置Lpとに往復移動可能となっている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the arc-shaped flat plate-shaped metal
図1,2,12〜14に示す可動部材164において、ベーン141と摺動する軸方向端面には、主ロック孔162が円筒孔状に開口形成されている。主ロック解除室161からの作動油排出によって主ロック孔162には、主弾性部材163の復原力を受ける主ロック部材160が図5〜7の如く嵌入可能となっている。ここで、主ロック位相Pmにて可動部材164が図5のロック位置Llに保持された状態下(保持については、後に詳述する)、主ロック部材160が主ロック孔162へ嵌入することで、回転位相は当該位相Pmにロックされる。また一方、主ロック孔162への主ロック部材160の嵌入が図6,7の如く維持されたまま、可動部材164がロック位置Llよりも許容位置Lp側へと移動することで、主ロック位相Pmでの回転位相ロックは解除される。このとき特に本実施形態では、可動部材164が図7の許容位置Lpに到達することで、副ロック位相Psでの回転位相ロックが許容されるようになっている。さらに本実施形態では、主ロック解除室161への作動油導入により、主ロック部材160が図8,9の如く主ロック孔162から脱出することによっても、主ロック位相Pmでの回転位相ロックが解除されるようになっている。
In the
図12,13に示すようにコイルスプリング状の金属製許容弾性部材166は、リアプレート13において遅角ストッパ165aに開口する有底円筒孔13a内に、収容されている。許容弾性部材166は、円筒孔13aの底面と可動部材164の遅角側端面との間に、介装されている。かかる介装状態の許容弾性部材166は、可動部材164を許容位置Lp側へ付勢するように、復原力を発生する。即ち、許容弾性部材166の復原力は、ハウジングロータ11に対する進角側へ向かって作用する。したがって、図5,6,7に示す主ロック位相Pmから副ロック位相Psまでの回転位相にて主ロック孔162への主ロック部材160の嵌入状態では、許容弾性部材166の復原力と進角弾性部材19の復原力との合力がベーンロータ14及び可動部材164に作用する。そこで本実施形態では、許容弾性部材166の復原力と進角弾性部材19の復原力との合力についても、変動トルク(図10参照)の平均値よりも大きく且つ正及び負トルクのピークトルクよりも小さくなるように、予設定されている。
As shown in FIGS. 12 and 13, the metal allowable
以上説明した主ロック機構16により実現される主ロック位相Pmは、図2,15に示す如き最遅角位相に予設定されている。そして、特に本実施形態の主ロック位相Pmは、図16に示すように、内燃機関の気筒7内のピストン8が下死点BDCに到達するタイミングよりも遅いタイミングにて吸気弁9を閉じるための回転位相に、予設定されている。
The main lock phase Pm realized by the
(副ロック機構)
次に、副ロック機構17の詳細を説明する。図2,4,14に示すように副ロック機構17は、副ロック解除室171に加え、副ロック部材170、副弾性部材173、制限溝174,175及び副ロック孔172を有している。
(Sub lock mechanism)
Next, details of the
円筒状の金属製副ロック部材170は、回転軸140から偏心して配置され、ベーン142により軸方向に往復移動可能に支持されている。ベーン142において副ロック部材170の周りには、副ロック解除室171が形成されている。
The cylindrical
図4に示すように、コイルスプリング状の金属製副弾性部材173は、ベーン142内に収容されている。副弾性部材173は、ベーン142のスプリング受部142aと、副ロック部材170において当該受部142aよりリアプレート13側のスプリング受部170aとの間に、介装されている。かかる介装状態の副弾性部材173は、副ロック部材170をリアプレート13側へ付勢するように、復原力を発生する。また、副ロック解除室171からの圧力作用により副ロック部材170を駆動する力は、副弾性部材173の復原力に抗して副ロック部材170に作用する。
As shown in FIG. 4, the coil spring-like metal secondary
図4,14に示すように、リアプレート13においてベーン142と摺動する軸方向端面には、回転方向に延伸する円弧溝状に、第一制限溝174が開口形成されている。また、第一制限溝174の溝底面には、回転方向に延伸する円弧溝状に、第二制限溝175が開口形成されている。さらに、第二制限溝175の溝底面には、副ロック孔172が開口形成されている。
As shown in FIGS. 4 and 14, a first limiting
こうした構成下において副ロック部材170は、副ロック解除室171からの作動油排出によって、制限溝174,175のいずれかに進入可能又は副ロック孔172に嵌入可能となっている。ここで、図6の如く副ロック部材170が第一制限溝174へ進入することで、回転位相は第一位相範囲Pr1(図15参照)に制限される。また、第一制限溝174を通じて副ロック部材170が第二制限溝175に進入することで、回転位相は第二位相範囲Pr2(図15参照)に制限される。さらに、図7の如く副ロック部材170が制限溝174,175を通じて副ロック孔172に嵌入することで、回転位相は副ロック位相Psにロックされる。
Under such a configuration, the
これに対し、副ロック解除室171への作動油導入により、図8の如く副ロック部材170が副ロック孔172及び制限溝174,175から脱出することで、主ロック位相Pmでの回転位相ロックは解除される。また、副ロック解除室171から作動油が排出されても、図9の如く副ロック部材170が副ロック孔172及び制限溝174,175の外部にてリアプレート13と接触することでも、主ロック位相Pmでの回転位相ロックは解除状態となる。
On the other hand, when the hydraulic oil is introduced into the secondary
以上説明した副ロック機構17により実現される副ロック位相Psは、図3,15に示す如く主ロック位相Pmよりも進角した中間位相に、予設定されている。そして、特に本実施形態の副ロック位相Psは、図16に示すように、内燃機関の気筒7内のピストン8が下死点BDCに到達するタイミング乃至はその近傍のタイミングにて吸気弁9を閉じるための回転位相に、予設定されている。また、図15に示すように本実施形態では、かかる副ロック位相Psよりも遅角側且つ主ロック位相Pmよりも進角側の第一位相範囲Pr1に対して、第二位相範囲Pr2は、当該範囲Pr1の進角側端と副ロック位相Psとの間に、予設定されている。
The sub lock phase Ps realized by the
(ロック制御系)
次に、各ロック機構16,17の作動を制御する「ロック制御手段」として、図1に示すように各部10,40に跨って設けられるロック制御系18の詳細を、説明する。ロック制御系18は、制御弁60及び制御回路80に、制御機構180及び制御通路181を組み合わせてなる。
(Lock control system)
Next, details of the
回転駆動部10の一部をなす制御機構180は、図12,13に示すように、作動油の圧力により駆動される押圧部材182と、当該作動油の入出する制御室183とを、有している。
As shown in FIGS. 12 and 13, the
円柱ピストン状の金属製押圧部材182は、リアプレート13において進角ストッパ165bに開口する有底円筒孔13b内に、収容されている。押圧部材182は、支持溝165内に進入することで、別体である可動部材164の進角側端面に湾曲凸面状の先端面を、図12〜14の如く当接可能となっている。したがって、かかる当接下において、図5〜9に示すように押圧部材182は、支持溝165内への進入量の増大により可動部材164をロック位置Ll側に押圧する一方、支持溝165内への進入量の減少により当該押圧を緩和する。
The cylindrical piston-shaped
図12,13に示すように制御室183は、リアプレート13内において円筒孔13bの底面と押圧部材182の後端面との間に、形成されている。制御室183は、内部に導入される作動油の導入量に応じて、押圧部材182による可動部材164の押圧を制御する。具体的に、制御室183への作動油導入量が増大すると、支持溝165内への押圧部材182の進入量も増大するため、可動部材164はロック位置Ll側へと押圧される。その結果、制御室183への作動油導入量が図5,9の如く所定のロック量Qlに達した状態では、押圧部材182及び遅角ストッパ165a間に挟持されることで可動部材164が、ロック位置Llに保持される。また一方、制御室183への作動油導入量が減少すると、支持溝165内への押圧部材182の進入量も減少するため、可動部材164はロック位置Ll側への押圧緩和作用を受ける。その結果、制御室183への作動油導入量が図7,8の如くロック量Qlより少ない許容量Qp(本実施形態では、例えば実質的に零となる量)に達した状態では、可動部材164を許容位置Lpまで駆動することが可能となる。
As shown in FIGS. 12 and 13, the
図1,5に示すように制御部40の一部をなす制御通路181は、リアプレート13に形成されて制御室183と連通している。それと共に、制御弁60に接続される制御通路181は、他の通路41,45,49,50,52,54との間の連通又は遮断を、スプール68の往復移動によって切替えられる。その結果、図5の保持ロック領域Rlhにスプール68が移動するときには、制御室183に作動油が閉じ込められる。また、図9の導入ロック領域Rliにスプール68が移動するときには、ポンプ4からの作動油が制御室183に導入される。さらに、図6,7の排出ロック領域Rloにスプール68が移動するときには、制御室183の作動油がドレンパン5に排出される。またさらに、図8のいずれかの領域Rr,Rh,Raにスプール68が移動するときにも、制御室183の作動油はドレンパン5へ排出される。
As shown in FIGS. 1 and 5, the
後に詳述するように制御回路80は、リニアソレノイド62への通電を、内燃機関の始動時にエンジン温度と設定温度Ts(後に詳述する図17,18参照)との大小関係に応じて制御する一方、内燃機関の通常運転中及び始動時にはエンジン温度に拘らず制御する。尚、設定温度Tsは、それ以上の温間始動と、それ未満の冷間始動とを適切に判別するため、例えば40〜60℃の範囲内の温度等に予設定されている。
As will be described in detail later, the
(作動)
次に、装置1の作動を詳細に説明する。
(Operation)
Next, the operation of the
(1) 通常運転
始動により完爆した後における内燃機関の通常運転中は、図17,18の如くスプール68を領域Rr,Ra,Rhのいずれかに移動させる。このときポンプ4からの作動油供給は、内燃機関の回転速度に応じた高い圧力にて継続される。その結果、各ロック解除室161,171に導入される作動油圧力により、各ロック部材160,170がそれぞれロック孔162,172から脱出することで、各ロック位相Pm,Psでの回転位相ロックの解除状態が維持される(図8)。それと共に、作動油が排出されることになる制御室183では、作動油導入量が許容量Qpに制御されるので、許容弾性部材166の復原力を受ける可動部材164は、進角ストッパ165bに押当てられて許容位置Lpに定位する。こうした維持及び定位下、スプール68の移動位置を領域Rr,Ra,Rhのいずれかに適時に変更することで、バルブタイミングが適宜調整される。
(1) Normal operation During normal operation of the internal combustion engine after a complete explosion at the start, the
(2) 停止・始動
エンジンスイッチSWのオフ指令又はアイドルストップシステムISSのアイドルストップ指令といった停止指令に応じて、内燃機関が停止するときには、燃料カットにより内燃機関を慣性回転状態とする前に、次始動に備えた準備処理を行う。
(2) Stop / Start When the internal combustion engine stops in response to a stop command such as an engine switch SW off command or an idle stop system ISS idle stop command, Prepare for the start-up.
具体的に準備処理では、まず、内燃機関のアイドル回転によりポンプ4からの作動油供給が高い圧力にて継続される中、図17,18の如くスプール68を導入ロック領域Rliに移動させる。その結果、遅角室26,27,28の作動油圧力により回転位相が最遅角位相としての主ロック位相Pmに到達する。それと共に、ポンプ4からの作動油が制御室183に導入されることで、当該導入量がロック量Qlに達すると、押圧部材182に押圧される可動部材164がロック位置Llにて遅角ストッパ165aの係止作用を受ける(図9)。尚、主弾性部材163の復原力が予調整されていることにより、このときの主ロック部材160は、主ロック解除室161の圧力低下にあっても、主ロック孔162から脱出した状態を維持する。また同様に、副弾性部材173の復原力が予調整されていることにより、このときの副ロック部材170は、副ロック解除室171の圧力低下にあっても、副ロック孔172から脱出した状態を維持する。
Specifically, in the preparation process, first, while the hydraulic oil supply from the pump 4 is continued at a high pressure due to idle rotation of the internal combustion engine, the
さらに準備処理では、内燃機関のアイドル回転によりポンプ4からの作動油供給が高い圧力にて継続される中、図17,18の如くスプール68を保持ロック領域Rlhに移動させる。その結果、遅角室26,27,28の作動油圧力により、回転位相が主ロック位相Pmに保持される。それと共に、制御室183への作動油導入量がロック量Qlに保持されることで、可動部材164がロック位置Llに保持される。このとき、主弾性部材163の復原力を受ける主ロック部材160は、主ロック解除室161の圧力低下に応じて、主ロック孔162に嵌入する(図5)。それと共に、副弾性部材173の復原力を受ける副ロック部材170は、副ロック解除室171の圧力低下に応じて、副ロック孔172及び制限溝174,175の外部でリアプレート13と接触する(図5)。こうした嵌入及び接触の結果、回転位相が主ロック位相Pmにロックされる。
Further, in the preparation process, the
以上の準備処理が終了すると、図17,18の如くスプール68を保持ロック領域Rlhに維持したまま、内燃機関を慣性回転状態とする。その結果、回転位相が主ロック位相Pmにロックされた状態で、内燃機関が完全に停止する。
When the above preparation process is completed, the internal combustion engine is brought into an inertial rotation state while the
この後、エンジンスイッチSWのオン指令又はアイドルストップシステムISSの再始動指令といった始動指令に応じて、内燃機関のクランキングが設定温度Ts以上で開始される温間始動時には、図17の如くスプール68を保持ロック領域Rlhに維持する。このとき、ポンプ4からの作動油供給は実質止まって、当該供給の圧力は必要圧力に達しない状態となるが、制御室183への作動油導入量はロック量Qlに制御される。その結果、可動部材164は、変動トルクのうち特に負トルクに抗して押圧部材182により押圧されることで、当該押圧側のロック位置Llに保持される。故に、主ロック解除室161の圧力消失状態にて主弾性部材163の復原力を受ける主ロック部材160は、主ロック孔162への嵌入を維持する(図5)。それと共に、副ロック解除室171の圧力消失状態にて副弾性部材173の復原力を受ける副ロック部材170は、副ロック孔172及び制限溝174,175の外部でリアプレート13と接触する(図5)。こうした嵌入維持及び接触の結果、主ロック位相Pmでの回転位相ロックが達成された状態で、内燃機関が完爆する。
Thereafter, in a warm start in which cranking of the internal combustion engine is started at the set temperature Ts or higher in response to a start command such as an on command for the engine switch SW or a restart command for the idle stop system ISS, the
以上に対し、始動指令に応じて内燃機関のクランキングが設定温度Ts未満で開始される冷間始動時には、図17の如くスプール68を排出ロック領域Rloに移動させることで、制御室183から作動油を排出させる。ここで特に本実施形態では、負トルクを受ける押圧部材182により制御室183の作動油が制御通路181に押出されることで、当該室183からの作動油排出が促進される。その結果、制御室183への作動油導入量が許容量Qpに制御されると、可動部材164は、押圧部材182によるロック位置Ll側への押圧を緩和されるので、許容位置Lpへの駆動を許容される。このとき、主ロック解除室161の圧力消失状態にて主弾性部材163の復原力を受ける主ロック部材160は、主ロック孔162への嵌入を維持したまま、ハウジングロータ11に対して可動部材164及びベーンロータ14と共に相対駆動可能となる。また、副ロック解除室171の圧力消失状態にて副弾性部材173の復原力を受ける副ロック部材170は、停止時と同じリアプレート13との接触箇所から、ハウジングロータ11に対してベーンロータ14と共に相対駆動可能となる。
On the other hand, at the time of cold start in which cranking of the internal combustion engine is started below the set temperature Ts according to the start command, the
こうして各ロック位相Pm,Psでの回転位相ロックが解除される冷間始動時には、負トルクによりベーンロータ14がハウジングロータ11に対する進角側へと相対回転する。このとき、ベーンロータ14に支持されて主ロック孔162への嵌入を維持する主ロック部材160は、可動部材164と共に許容位置Lp側へ移動する(図6)。その結果、回転位相が主ロック位相Pmから進角すると、副ロック解除室171の圧力消失状態にて副弾性部材173の復原力を受ける副ロック部材170は、第一制限溝174及び第二制限溝175へと順次進入する。これにより、正トルク作用時のベーンロータ14がハウジングロータ11に対する遅角側へと相対回転しても、主ロック位相Pmへの回転位相の戻りは、図18の如く第一位相範囲Pr1又は第二位相範囲Pr2に制限される。
At the time of cold start in which the rotational phase lock at the lock phases Pm and Ps is released in this way, the
さらにこの後、負トルクにより回転位相が進角して副ロック位相Psまで変化すると、主ロック孔162への嵌入を維持した主ロック部材160は、可動部材164と共に許容位置Lpへと到達して、進角ストッパ165bにより係止される(図7)。それと共に、副ロック解除室171の圧力消失状態にて副弾性部材173の復原力を受ける副ロック部材170は、副ロック孔172へ嵌入する(図7)。こうした係止及び嵌入の結果、図18の如く回転位相が副ロック位相Psにロックされた状態で、内燃機関が完爆する。
Thereafter, when the rotational phase is advanced by the negative torque and changes to the sub-lock phase Ps, the
(作用効果)
以上説明した装置1によると、内燃機関の設定温度Ts以上での温間始動時には、主ロック機構16においてハウジングロータ11の支持する可動部材164が、ロック制御系18によりロック位置Llに保持される。その結果、内燃機関始動時に到達している主ロック位相Pmでは、主ロック機構16においてベーンロータ14の支持する主ロック部材160が、ロック位置Llにて可動部材164の主ロック孔162に嵌入するため、主ロック位相Pmでの回転位相ロックが達成される。ここで、気筒7内のピストン8が下死点BDCに到達するよりも遅いタイミングにて吸気弁9を閉じる主ロック位相Pmでは、内燃機関の次の始動時に、下死点到達後のピストン8のリフトアップに応じて気筒7内ガスが吸気系に押出されることで、実圧縮比が低下する(デコンプレッション効果)。故に温間始動時には、例えばアイドルストップシステムISSによる再始動が頻繁に繰り返される場合でも、主ロック位相Pmでの回転位相ロックを維持して、始動不具合の発生を抑制できる。
(Function and effect)
According to the
これに対し、内燃機関の設定温度Ts未満での冷間始動時には、ロック制御系18により可動部材164が許容位置Lpへの駆動を許容される。このとき、カム軸2から作用する変動トルク(負トルク)によりベーンロータ14がハウジングロータ11に対する進角側へ相対回転すると、ベーンロータ14に支持されて主ロック孔162への嵌入を維持する主ロック部材160が、可動部材164と共に許容位置Lp側へと移動する。その結果、主ロック位相Pmより進角した副ロック位相Psまで回転位相が変化すると、許容位置Lpの可動部材164によって許容される当該位相Psでの回転位相ロックが副ロック機構17によって達成されるので、吸気弁9を閉じるタイミングが可及的に早められる。これにより、気筒7内ガスの押出し量が減少して、当該ガスの温度が実圧縮比と共に上昇するので、冷間始動時、例えば極低温環境下での車両の長時間放置後の始動時やシステムISSにより一時停止したまま運転終了する場合の再始動時等にあっても、着火性を向上させて始動性を確保できる。
On the other hand, at the time of cold start below the set temperature Ts of the internal combustion engine, the
以上の如き装置1によれば、エンジン温度に適した始動を実現することが、可能となる。
According to the
ここで特に、温間始動時の可動部材164は、ロック制御系18の押圧部材182により変動トルク(負トルク)に抗して押圧されることで、当該押圧側のロック位置Llに保持されるので、主ロック位相Pmでの回転位相ロックは達成され得る。また一方、冷間始動時の可動部材164は、押圧部材182によるロック位置Ll側への押圧を緩和されることで、変動トルクによる許容位置Lpへの駆動を許容されるので、副ロック位相Psでの回転位相ロックは達成され得る。これらによれば、温間始動時と冷間始動時とにそれぞれ適した回転位相へ正確に、切替可能となる。
Here, in particular, the
また、温間始動時のロック制御系18において制御弁60は、制御室183内部に導入される作動油の導入量を、所定のロック量Qlに制御する。その結果、押圧部材182に押圧される可動部材164がロック位置Llに確実に保持されて、主ロック位相Pmでの回転位相ロックが達成され得る。また一方、冷間始動時の制御弁60は、制御室183への作動油導入量をロック量Qlよりも少ない許容量Qpに制御する。その結果、押圧部材182によって押圧緩和される可動部材164が、変動トルクにより確実に許容位置Lpへと到達して、副ロック位相Psでの回転位相ロックが許容され得る。これらによれば、温間始動時と冷間始動時とにそれぞれ適した回転位相への切替につき、信頼性を高めることが可能となる。
Further, in the
さらに、内燃機関により駆動されるポンプ4からの作動油の供給圧力は、内燃機関の始動時には、制御室183まで作動油を搬送するのに必要な圧力に比べて、不足する。しかし、制御室183への作動油導入量は、制御弁60により内燃機関の停止に伴ってロック量Qlに保持されるので、かかる停止後の温間始動時には、ポンプ4からの供給圧力に拘らず可動部材164をロック位置Llに保持して、主ロック位相Pmでの回転位相ロックを達成し得る。したがって、温間始動性の信頼性を高めることが可能である。
Furthermore, the supply pressure of the hydraulic oil from the pump 4 driven by the internal combustion engine is deficient compared to the pressure required to convey the hydraulic oil to the
またさらに、冷間始動時に変動トルクが作用することで、許容位置Lpへの可動部材164の駆動を伴いながら回転位相が副ロック位相Psに変化すると、副ロック機構17では、副ロック部材170が副ロック孔172に嵌入する。ここで、ロータ11,14のうち一方が副ロック部材170を支持し、それらロータ11,14のうち他方が副ロック孔172を形成することから、副ロック孔172への副ロック部材170の嵌入による副ロック位相Psでの回転位相ロックを、確実に達成し得る。したがって、冷間始動性の信頼性を高めることが可能である。
Further, when the rotational phase changes to the sub-lock phase Ps while driving the
加えて、主ロック機構16において許容弾性部材166の復原力により付勢される可動部材164は、内燃機関始動後の通常運転中に、当該付勢側の許容位置Lpにおいて進角ストッパ165bにより係止される。このとき、各ロック部材160,170が各ロック孔162,172から脱出することで、両ロック位相Pm,Psでの回転位相ロックが解除された状態下、許容弾性部材166の復原力を受ける可動部材164は、進角ストッパ165bに押当てられ得る。これによれば、エンジン温度に適した始動後、回転位相変化による自由なバルブタイミング調整を実現する際には、可動部材164の移動を規制して、当該移動に起因する騒音(衝突音・摺動音等)及び磨耗(衝突磨耗・摺動磨耗等)の発生を抑制可能となる。
In addition, the
また加えて、主ロック位相Pm及び副ロック位相Ps間の回転位相にてベーンロータ14は、ハウジングロータ11に対する進角側へ進角弾性部材19によって付勢される。故に、内燃機関の冷間始動時に進角弾性部材19の付勢作用を受けるベーンロータ14は、変動トルク(負トルク)の作用も相俟って、ハウジングロータ11に対する回転位相を副ロック位相Psまで素早く変化させ得る。これによれば、冷間始動時の内燃機関において変動トルクを発生させるクランキングの開始から、副ロック位相Psにて回転位相をロックするまでに要する時間を、短縮できるので、特に冷間停止後の冷間始動性につき、信頼性を高めることが可能となる。
In addition, the
(他の実施形態)
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、当該実施形態に限定して解釈されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態に適用することができる。
(Other embodiments)
Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not construed as being limited to the embodiment, and can be applied to various embodiments without departing from the gist of the present invention. it can.
具体的には、上記実施形態の変形例1として、気筒7内のピストン8が下死点BDCに到達するタイミングよりも遅いタイミングに吸気弁9を閉じる回転位相となる限りにおいて、最遅角位相よりも進角側の主ロック位相Pmを採用してもよい。また、上記実施形態の変形例2として、副ロック部材170をハウジングロータ11に支持させる一方、副ロック孔172をベーンロータ14に形成してもよい。さらに、上記実施形態の変形例3として、コイルスプリング以外の種類の金属製スプリングの他、例えばゴム製部材等を、弾性部材163,173,166に採用してもよい。
Specifically, as a first modification of the above-described embodiment, as long as the rotation phase closes the
上記実施形態の変形例4としては、任意の時に作動油の供給を開始可能な電動ポンプを、ポンプ4に採用してもよい。ここで変形例4の場合はさらに、内燃機関の停止に伴ってロック量Qlを保持する代わりに、内燃機関の温間始動に伴って、ポンプ4からの作動油導入によりロック量Qlを実現してもよい。 As a fourth modification of the above embodiment, an electric pump that can start supplying hydraulic oil at any time may be employed for the pump 4. Here, in the case of the modified example 4, instead of holding the lock amount Ql when the internal combustion engine is stopped, the lock amount Ql is realized by introducing hydraulic oil from the pump 4 when the internal combustion engine is warmly started. May be.
上記実施形態の変形例5としては、進角弾性部材19を設けなくてもよい。また、上記実施形態の変形例6として、許容弾性部材166を設けなくてもよい。さらに、上記実施形態の変形例7として、許容弾性部材166の復原力と進角弾性部材19の復原力との合力(変形例5,6とさらに組み合わせる場合には、いずれか一方の復原力)を、正及び負トルクのピークトルクよりも大きくなるように予設定することで、冷間始動時には、当該合力によって可動部材164を進角ストッパ165bに押当てて、副ロック位相Psでの回転位相ロックを達成してもよい。ここで変形例7の場合、要素166,19,164,165bによって構成される「副ロック手段」を、同「副ロック手段」としての副ロック機構17と組み合わせてもよいし、副ロック機構17を設けなくてもよい。
As the fifth modification of the above embodiment, the advance
上記実施形態の変形例8としては、遅角ストッパ165aによる係止作用に代えて、許容弾性部材166の復原力と押圧部材182による押圧力との釣り合いにより、可動部材164をロック位置Llに保持してもよい。また、上記実施形態の変形例9として、可動部材164の代わりに押圧部材182を係止するように、進角ストッパ165bを設けてもよい。さらに、上記実施形態の変形例10として、可動部材164と押圧部材182とを、別体に形成する代わりに、一体に形成してもよい。またさらに、上記実施形態の変形例11として可動部材164の直接駆動、もしくは押圧部材182による可動部材164の駆動を、例えばリニアソレノイド等の各種駆動源により実現してもよい。
As a
上記実施形態の変形例12としては、エンジンスイッチSWのオフ指令に応じて内燃機関が停止するときに、回転位相を副ロック位相Psにロックさせた後、エンジンスイッチSWのオン指令に応じて内燃機関が始動するときに、当該位相Psでの回転位相ロックをそのまま実現させてもよい。あるいは、上記実施形態の変形例13として、アイドルストップシステムISSのアイドルストップ指令に応じて内燃機関が停止するときに、回転位相を副ロック位相Psにロックさせた後、アイドルストップシステムISSの再始動指令に応じて内燃機関が始動するときに、当該位相Psでの回転位相ロックをそのまま実現させてもよい。 As a twelfth modification of the above embodiment, when the internal combustion engine stops in response to an engine switch SW off command, the rotation phase is locked to the sub-lock phase Ps, and then the internal combustion engine responds to the engine switch SW on command. When the engine is started, the rotational phase lock at the phase Ps may be realized as it is. Alternatively, as a thirteenth modification of the above embodiment, when the internal combustion engine stops in response to the idle stop command of the idle stop system ISS, the rotation phase is locked to the sub lock phase Ps, and then the idle stop system ISS is restarted. When the internal combustion engine is started in response to the command, the rotational phase lock at the phase Ps may be realized as it is.
上記実施形態の変形例14としては、図19に示すように、内燃機関停止時の準備処理前段に実現される導入ロック領域Rliにて、ポンプ4からの作動油をロック解除室161,171に導入してもよい。ここで変形例14の場合、内燃機関停止時の準備処理後段に導入ロック領域Rliから移行する保持ロック領域Rlhにて、ロック解除室161,171の作動油を排出することになる。また、上記実施形態の変形例15としては、図20に示すように、内燃機関の冷間始動時に遅角領域Rrを、排出ロック領域Rloの代わりに実現してもよい。ここで変形例15の場合、ポンプ4からの作動油供給は冷間始動時に実質止まっているので、上記実施形態と同様に主ロック部材160は、主ロック孔162への嵌入を維持したまま、ハウジングロータ11に対して可動部材164及びベーンロータ14と共に相対駆動可能となる。
As a fourteenth modification of the above-described embodiment, as shown in FIG. 19, hydraulic oil from the pump 4 is supplied to the
1 バルブタイミング調整装置、2 カム軸、4 ポンプ、7 気筒、8 ピストン、9 吸気弁、11 ハウジングロータ、13 リアプレート、14 ベーンロータ、16 主ロック機構、17 副ロック機構、18 ロック制御系、19 進角弾性部材、60 制御弁、80 制御回路、160 主ロック部材、162 主ロック孔、164 可動部材、165 支持溝、165b 進角ストッパ、166 許容弾性部材、170 副ロック部材、172 副ロック孔、180 制御機構、181 制御通路、182 押圧部材
183 制御室、Ll ロック位置、Lp 許容位置、Pm 主ロック位相、Ps 副ロック位相、Ql ロック量、Qp 許容量、Rlh 保持ロック領域、Rli 導入ロック領域、Rlo 排出ロック領域、Ts 設定温度
1 valve timing adjusting device, 2 camshaft, 4 pump, 7 cylinder, 8 piston, 9 intake valve, 11 housing rotor, 13 rear plate, 14 vane rotor, 16 main lock mechanism, 17 sub lock mechanism, 18 lock control system, 19 Advance angle elastic member, 60 control valve, 80 control circuit, 160 main lock member, 162 main lock hole, 164 movable member, 165 support groove, 165b advance angle stopper, 166 allowable elastic member, 170 sub lock member, 172 sub lock hole , 180 control mechanism, 181 control passage, 182 pressing
Claims (7)
前記内燃機関のクランク軸と連動して回転するハウジングロータ(11)と、
前記内燃機関のカム軸(2)と連動して回転し、前記ハウジングロータ内において前記作動液の圧力を受けることにより、前記ハウジングロータに対する回転位相が変化するベーンロータ(14)と、
前記気筒内のピストン(8)が下死点に到達するよりも遅いタイミングにて前記吸気弁を閉じるための前記回転位相を主ロック位相(Pm)とし、前記内燃機関の始動時に前記主ロック位相へ到達している前記回転位相をロックするための主ロック手段(16)と、
前記主ロック位相よりも進角した前記回転位相を副ロック位相(Ps)とし、前記内燃機関の始動時に前記副ロック位相へ変化した場合の前記回転位相をロックするための副ロック手段(17)と、
前記主ロック手段及び前記副ロック手段の作動を制御するロック制御手段(18)とを、備え、
前記主ロック手段は、
前記ベーンロータにより支持され、往復移動する主ロック部材(160)と、
前記ハウジングロータにより支持され、主ロック孔(162)を形成する可動部材(164)であって、前記主ロック孔への前記主ロック部材の嵌入により前記主ロック位相でのロックを達成するロック位置(Ll)と、当該嵌入を維持したまま前記副ロック手段による前記副ロック位相でのロックを許容する許容位置(Lp)とに、往復移動する可動部材と、
を有し、
前記ロック制御手段は、
前記内燃機関の設定温度(Ts)以上での温間始動時に前記可動部材を前記ロック位置に保持する一方、前記内燃機関の前記設定温度未満での冷間始動時に前記可動部材の前記許容位置への駆動を許容することを特徴とするバルブタイミング調整装置。 In the valve timing adjusting device for adjusting the valve timing of the intake valve (9) for opening and closing the cylinder (7) of the internal combustion engine by the pressure of the hydraulic fluid,
A housing rotor (11) that rotates in conjunction with a crankshaft of the internal combustion engine;
A vane rotor (14) that rotates in conjunction with the camshaft (2) of the internal combustion engine and receives a pressure of the hydraulic fluid in the housing rotor to change a rotational phase with respect to the housing rotor;
The rotation phase for closing the intake valve at a timing later than the piston (8) in the cylinder reaches bottom dead center is defined as a main lock phase (Pm), and the main lock phase is set when the internal combustion engine is started. Main locking means (16) for locking the rotational phase reaching
Sub-lock means (17) for locking the rotation phase when the rotation phase advanced from the main lock phase is set to the sub-lock phase (Ps) and changing to the sub-lock phase when the internal combustion engine is started. When,
Lock control means (18) for controlling the operation of the main lock means and the sub lock means,
The main lock means is
A main lock member (160) supported by the vane rotor and reciprocally moved;
A movable member (164) supported by the housing rotor and forming a main lock hole (162), wherein the lock position at which the lock at the main lock phase is achieved by fitting the main lock member into the main lock hole (Ll) and a movable member that reciprocates to an allowable position (Lp) that allows the sub-locking means to lock in the sub-lock phase while maintaining the fitting,
Have
The lock control means includes
The movable member is held at the locked position during a warm start at a temperature equal to or higher than the set temperature (Ts) of the internal combustion engine, while the movable member is moved to the allowable position at a cold start at a temperature lower than the set temperature of the internal combustion engine. The valve timing adjusting device characterized by permitting driving of the valve.
前記温間始動時に前記可動部材を前記ロック位置側に押圧する一方、前記冷間始動時に当該押圧を緩和する押圧部材(182)を、有す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装置。 The lock control means includes
2. The valve timing adjustment according to claim 1, further comprising: a pressing member (182) that presses the movable member toward the lock position during the warm start and relieves the press during the cold start. apparatus.
内部に導入される前記作動液の導入量に応じて、前記押圧部材による前記可動部材の押圧を制御する制御室(183)であって、前記導入量が所定のロック量(Ql)となる場合に、前記可動部材を前記ロック位置に保持するための当該押圧を行う一方、前記導入量が前記ロック量よりも少ない許容量(Qp)となる場合に、前記可動部材を前記許容位置まで駆動するために当該押圧を緩和する制御室と、
前記温間始動時に前記導入量を前記ロック量に制御する一方、前記冷間始動時に前記導入量を前記許容量に制御する制御弁(60)とを、有することを特徴とする請求項2に記載のバルブタイミング調整装置。 The lock control means includes
A control chamber (183) for controlling the pressing of the movable member by the pressing member according to the amount of the hydraulic fluid introduced into the interior, wherein the amount of introduction becomes a predetermined lock amount (Ql). In addition, the pressing for holding the movable member at the lock position is performed, and the movable member is driven to the allowable position when the introduction amount is an allowable amount (Qp) smaller than the lock amount. A control room to relieve the pressure for
The control valve (60) for controlling the introduction amount to the lock amount during the warm start, and controlling the introduction amount to the permissible amount during the cold start. The valve timing adjusting device described.
前記制御弁は、前記内燃機関の停止に伴って前記導入量を前記ロック量に保持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装置。 The hydraulic fluid is supplied from a supply source (4) driven by the internal combustion engine,
The valve timing adjusting device according to claim 3, wherein the control valve holds the introduction amount at the lock amount as the internal combustion engine stops.
前記ベーンロータ及び前記ハウジングロータのうち一方により支持され、往復移動する副ロック部材(170)と、
前記ハウジングロータ及び前記ベーンロータのうち他方に形成され、前記副ロック部材の嵌入により前記副ロック位相でのロックを達成する副ロック孔(172)とを、有することを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載のバルブタイミング調整装置。 The sub-locking means is
A sub-lock member (170) supported by one of the vane rotor and the housing rotor and reciprocating;
5. A sub-lock hole (172) formed on the other of the housing rotor and the vane rotor and configured to achieve locking at the sub-lock phase by fitting of the sub-lock member. The valve timing adjusting device according to any one of the above.
復原力を発生することにより、前記可動部材を前記許容位置側へ付勢する許容弾性部材(166)と、
前記許容位置において前記可動部材を係止するストッパ(165b)とを、有し、
前記内燃機関の始動後となる通常運転中、前記主ロック部材が前記主ロック孔から脱出し且つ前記副ロック部材が前記副ロック孔から脱出することを特徴とする請求項5に記載のバルブタイミング調整装置。 The main lock means is
An allowable elastic member (166) for biasing the movable member toward the allowable position by generating a restoring force;
A stopper (165b) for locking the movable member at the allowable position,
6. The valve timing according to claim 5, wherein the main lock member is withdrawn from the main lock hole and the sub-lock member is withdrawn from the sub-lock hole during normal operation after the internal combustion engine is started. Adjustment device.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012268618A JP2014114731A (en) | 2012-12-07 | 2012-12-07 | Valve timing adjusting device |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102015106262B3 (en) * | 2015-04-23 | 2016-09-22 | Hilite Germany Gmbh | Method for operating a hydraulically operated phaser arrangement |
-
2012
- 2012-12-07 JP JP2012268618A patent/JP2014114731A/en active Pending
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