CN102822477B - 可变气门正时装置 - Google Patents

Abstract

一种可变气门正时装置，其能够通过叶片转子与外壳的相对转动改变发动机气门的气门正时，并具备锁定机构，所述锁定机构对应于锁定解除油压的施加而将该锁定解除，其中：通过将指令施加锁定解除油压的曲柄转角CCA设为能够根据发动机转速NE改变，不依赖于发动机转速NE，使锁定解除油压在凸轮转矩变为适应于锁定解除的状态的曲柄转角下上升。

Description

可变气门正时装置

技术领域

本发明涉及一种可变气门正时装置，其通过第1旋转体以及第2旋转体的相对转动能够改变凸轮轴的旋转相位，其具备锁定所述第1旋转体以及第2旋转体使得它们一体旋转并且对应于锁定解除油压的施加而将该锁定解除的锁定机构。

背景技术

众所周知，作为适用于车载等的内燃机的装置，能够变更凸轮轴相对于作为发动机输出轴的曲轴的相对旋转相位来改变发动机气门（进气门、排气门）的气门正时的可变气门正时装置正在实用。而且，作为这一可变气门正时装置，专利文献1所记载的那样的基于油压而工作的油压式可变气门正时装置已众所周知。

在这里，基于图3，对文献1所记载的可变气门正时装置的结构进行说明。

如该图所示，在凸轮轴1上，能够一体旋转地固定有具备向径向外侧突出的多个（在该图中为3个）叶片3的叶片转子2。在叶片转子2的外周，能够相对转动地配设有大致圆环形状的外壳4。在外壳4上，能够一体旋转地固定有通过链条而驱动连结于内燃机的曲轴的凸轮链轮5。另外，在外壳4的内周，形成有与叶片3相同个数的凹部6，在这些凹部的内部分别收纳有一个叶片3。外壳4的各凹部6，由被收纳于内部的叶片3划分为2个油压室，即滞后角室7与提前角室8。滞后角室7相对于叶片3位于凸轮轴的旋转方向前侧，提前角室8相对于叶片3位于凸轮轴的旋转方向后侧。

另外，在该可变气门正时装置中，设有锁定叶片转子2与外壳4使得它们一体旋转的锁定机构。锁定机构具备：锁定销10，其能够滑动地配设于形成于叶片转子2的叶片3之一的销孔9；和锁定孔11，其形成于凸轮链轮5，锁定销10能够与之嵌合。锁定销10由弹簧12向嵌合于锁定孔11的方向施力。另外，锁定销10，在叶片转子2相对于外壳4的相对转动范围中，在使叶片转子2相对转动到最靠凸轮轴旋转方向相反方向的位置（下面，记载为最滞后角位置），位于能够嵌合于锁定孔11的位置。

另一方面，在该可变气门正时装置中，设有用于供给排出用于该工作的油压的油压回路。在该油压回路中，对从油盘13吸上来的油进行加压而排出的油泵14经由供给油路15连接于油控制阀（下面，记载为OCV16）。在作为由发动机控制用的电子控制单元（下面，记载为ECU20）控制的电磁驱动阀而构成的OCV16，除了上述供给油路15外，还连接有用于使油返回到油盘13的泄油路17、连接于各滞后角油室7的滞后角油路18以及连接于各提前角油室8的提前角油路19。而且，3OCV16构成为，通过切换将供给油路15以及泄油路17的某一个连接于滞后角油路18以及提前角油路19，来进行油相对于滞后角油室7以及提前角油室8的供给、排出。

另外，供给到滞后角油室7以及提前角油室8的油压也作用于锁定销10。这些油压抵抗弹簧12而向将锁定销10从锁定孔11拔出的方向作用。

接下来，对这样的可变气门正时装置的工作进行说明。

若作为控制部的ECU20对OCV16进行指令使得其连接供给油路15与提前角油路19、连接泄油路17与滞后角油路18，则提前角油室8内的油压会上升而滞后角油室7的油压会下降。因此，通过两油室内的油压差对此时的叶片3作用朝向凸轮轴旋转方向（下面，记载为提前角方向）的力，由此，叶片转子2相对于外壳4向提前角方向相对转动。然后，其结果是，能够一体旋转地固定于叶片转子2的凸轮轴1的旋转相位，变得相对于凸轮链轮5的旋转相位提前，使由凸轮轴1进行开闭驱动的发动机气门的气门正时提前。

另外，若ECU20对OCV16进行指令使得其连接供给油路15与滞后角油路18、连接泄油路17与提前角油路19，则滞后角油室7内的油压会上升而提前角油室8的油压会下降。因此，通过两油室内的油压差对此时的叶片3作用朝向凸轮轴旋转相反方向（下面，记载为滞后角方向）的力，由此，叶片转子2相对于外壳4向滞后角方向相对转动。然后，其结果是，能够一体旋转地固定于叶片转子2的凸轮轴1的旋转相位，变得相对于凸轮链轮5的旋转相位滞后，使由凸轮轴1进行开闭驱动的发动机气门的气门正时滞后。

另一方面，若ECU20对OCV16进行指令使得其将对于滞后角油路18、提前角油路19双方的油的供给、排出停止，则叶片转子2会在滞后角油室7内的油压与提前角油室8的油压平衡的位置停止。因此，此时的发动机气门的气门正时保持一定。

另外，在发动机启动时，叶片转子2位于最滞后角位置。而且，叶片转子2，通过锁定销10向锁定孔11的嵌合，而成为被锁定使得其在该最滞后角位置与外壳4一体旋转的状态。

发动机启动后，若油泵14的排出压充分升高，则ECU20向OCV16进行指令使得其连接供给油路15与提前角油路19以对提前角油室8供给油压。此时供给到提前角油室8的油压也作用于锁定销10，通过该油压将锁定销10从锁定孔11拔出。而且其结果，锁定机构的锁定被解除，允许叶片转子2与外壳4的相对转动。这样，ECU20在发动机启动后对提前角油室8进行的最初的供给油压的指令，变为指令施加用于将锁定机构的锁定解除的锁定解除油压。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：2001-041012号公报

发明内容

发明要解决的课题

但是，对这样的可变气门正时装置的叶片转子2，作用凸轮轴1的凸轮转矩。即，在发动机气门打开时，必须抵抗向关闭气门侧对发动机气门施力的气门弹簧而通过凸轮轴1的凸轮向下推发动机气门，所以对凸轮轴1以及能够一体旋转地固定于该凸轮轴1的叶片转子2，作用凸轮轴旋转反方向即滞后角方向的转矩。另一方面，在发动机气门关闭时，由气门弹簧推动凸轮，所以对凸轮轴1以及叶片转子2，作用凸轮轴旋转方向即提前角方向的转矩。因此，根据由凸轮轴1进行的发动机气门的开闭驱动，对叶片转子2，交替作用提前角方向的转矩与滞后角方向的转矩。

这样的凸轮转矩给锁定机构的解除性带来不少影响。即，在锁定解除前，也允许叶片转子2在锁定机构的游隙范围内的少许转动，有由于凸轮转矩而运动的情况。在这里，在要将图4（a）所示状态的锁定销10从锁定孔11拔出时，如果叶片转子2如图4（b）所示那样向提前角方向转动，则如图4（c）所示，锁定销10会挂到锁定孔11的提前角侧的边缘B，有时锁定销10就拔不出来。而且其结果，延迟开始允许叶片转子2与外壳4的相对转动而实现的发动机气门的气门正时的可变控制。

另外，在最滞后角位置以外的位置进行锁定的情况下，锁定的解除性也同样根据锁定解除时的凸轮转矩的状态而变化，这样的问题也同样产生于在最滞后角位置以外的位置进行锁定的可变气门正时装置。

本发明是鉴于这样的实情而进行的，其要解决的课题在于提供能够更可靠地进行锁定的解除的可变气门正时装置。

用于解决课题的技术方案

为了达成上述目的，在本发明中，一种可变气门正时装置，通过第1旋转体以及第2旋转体的相对转动能够改变发动机气门的气门正时，并具备锁定机构，所述锁定机构锁定第1旋转体以及第2旋转体使得它们一体旋转并且对应于锁定解除油压的施加而将该锁定解除，在该可变气门正时装置中：指令施加锁定解除油压的曲柄转角能够根据发动机转速而改变。

如上所述，根据将锁定解除时的凸轮转矩的状态，锁定的解除容易性变化。因此，为了保证可靠的锁定的解除，优选，在凸轮转矩变为对于锁定的解除而言良好的状态的曲柄转角下进行锁定的解除。

另一方面，即使指令进行锁定解除油压的施加，实际上到锁定解除油压上升、开始锁定的解除为止具有一定的滞后角。在这里，即使将从这样的指令到解除油压上升为止的滞后角的时间设为一定，如果此时的发动机转速变化，则从进行指令到锁定解除的油压上升为止的曲柄转角的变化量会变化。因此，即使在统一的曲柄转角下，进行锁定解除油压的施加的指令，如果发动机转速不同，则锁定解除油压上升而开始锁定的解除时的曲柄转角会变化。

这一点，在本发明中，能够根据此时的发动机转速改变指令进行锁定解除油压的施加的曲柄转角。因此，即使发动机转速变化，也能够设定指令进行锁定解除油压的施加的曲柄转角，使得在凸轮转矩变为适应于锁定的解除的状态的曲柄转角下开始锁定的解除。因此，根据本发明，能够更可靠地进行锁定的解除。

附图说明

图1是适用于本发明的一个实施方式的锁定解除控制例程的流程图。

图2（a）是表示发动机转速高时的锁定解除时的控制形态的流程图以及（b）是表示发动机转速低时的锁定解除时的控制形态的流程图。

图3是示意表示可变气门正时装置的结构的简图。

图4（a）～（c）是表示发生解除不良时的锁定机构的状态的推移的剖视图。

具体实施方式

下面，参照图1以及图2详细说明将本发明的可变气门正时装置具体化而得的一个实施方式。另外，本实施方式的可变气门正时装置形成为将进气门的气门正时设为可变的装置，其结构与图3所示的可变气门正时装置的结构基本上相同。即，本实施方式的可变气门正时装置是通过作为第1旋转体的叶片转子2与作为第2旋转体的外壳4的相对转动将进气门的气门正时设为可变的装置。而且，具备锁定机构，该锁定机构锁定叶片转子2与外壳4使得它们一体旋转并且对应于锁定解除油压的施加而将该锁定解除。

另外，本实施方式的可变气门正时装置的ECU20通过占空比控制来进行OCV16的控制。即，ECU20通过向OCV16指令占空比指令值DUTY来控制OCV16的工作，所述占空比指令值取-100%～+100%的范围的值。OCV16工作，使得在占空比指令值DUTY为正值时，向提前角油室8进行供油，在为负值时，向滞后角油室7进行供油。而且占空比指令值DUTY的绝对值越大，则向各油室的供油量越增大。

ECU20在发动机停止时，使叶片转子2转动直至最滞后角位置，并且将锁定销10嵌合于锁定孔11而将叶片转子2与外壳4的相对转动锁定。因此，在发动机启动时，叶片转子2位于最滞后角位置，为由锁定机构进行锁定的状态。

因此，ECU20在发动机启动后，若油泵14的排出油压充分升高，则向OCV16指令100%的占空比指令值，向提前角油路19进行供油，向锁定销施加锁定解除油压，由此解除了锁定机构的锁定。

如上所述，锁定的解除性根据锁定的解除开始时的凸轮转矩的状态而变化。凸轮转矩与曲柄转角同步变化，所以为了使锁定的解除可靠，需要在凸轮转矩变为与锁定的解除相适应的状态的曲柄转角下，开始锁定的解除。

另一方面，即使ECU20对OCV16输出100%的占空比指令值，指令进行施加锁定解除油压，由于OCV16和/或油压系统的滞后角，实际上在锁定解除油压上升之前具有一定的滞后角。即使该滞后角时间是一定的，但从进行指令到锁定的解除油压上升为止的曲柄转角的变化量，根据此时的发动机转速而变化。具体地说，该曲柄转角的变化量与发动机转速成比例地增大。因此，即使在统一的曲柄转角下进行锁定解除油压的施加的指令，如果此时发动机转速不同，则实际上锁定解除油压上升时的曲柄转角会变化。

因此在本实施方式中，ECU20将指令进行锁定解除油压的施加的曲柄转角设为可根据此时的发动机转速变化。而且由此，即使发动机转速变化，也使锁定解除油压在凸轮转矩变为适应于锁定的解除的状态的曲柄转角下上升。

另外，如果想将锁定解除油压上升时的曲柄转角设为一定，只要与发动机转速成比例地使进行锁定解除油压的施加的指令的曲柄转角提前即可。例如，如果将凸轮转矩变为适应于锁定的解除的状态的曲柄转角设为TCA（°CA），将从锁定解除油压的施加的指令到锁定解除油压的上升为止的延迟时间设为DELAY（秒），将发动机转速设为NE（rpm），则能够指令进行锁定解除油压的施加使得能够在曲柄转角TCA下进行锁定解除油压的上升的曲柄转角CCA（°CA）如下式（1）所述。

CCA=TCA-60×DELAY×NE……（1）

图1表示适用于这样的本实施方式的锁定解除控制例程的流程图。本例程的处理在发动机启动后由ECU20执行。

当本例程开始时，在步骤S100中，等待油泵14的排出油压充分升高等可变气门正时控制的开始条件成立。然后，当开始条件成立时（S100：是），在步骤S101中，进行此时的发动机转速NE的读取。

接下来，在步骤S102中，根据读取的发动机转速NE进行指令进行锁定解除油压的施加的曲柄转角CCA的计算。此时的曲柄转角CCA的计算，使用预先储存于ECU20的表示发动机转速NE与曲柄转角CCA的对应关系的演算映射来进行。

然后，在接下来的步骤S103中，在计算出的曲柄转角CCA下，向OCV16指令进行锁定解除油压的施加，根据由此引起的锁定的解除，开始与发动机运行状况相应的气门正时的可变控制（S104）。

在这样的本实施方式中，如图2所示，在发动机转速NE高时，与发动机转速NE低时相比，以更早的曲柄转角，输出用于指令进行锁定解除油压的施加的100%的占空比指令值。其结果，在任何发动机转速下，锁定解除油压上升时的曲柄转角都大致相同，在凸轮转矩变为适于锁定的解除的状态时开始锁定的解除。

根据上面说明的本实施方式，能够起到下面的效果。

（1）在本实施方式中，将指令进行锁定解除油压的施加的曲柄转角CCA设为能够根据发动机转速NE改变。因此，即使发动机转速NE变化，也能够设定进行锁定解除油压的施加的指令，使得在凸轮转矩变为适应于锁定解除的状态的曲柄转角下开始锁定的解除。因此根据本实施方式，能够更可靠地进行锁定的解除。

上面说明的本实施方式能够如下所述那样进行变更。

·在上述实施方式中，根据发动机转速可变地对指令进行锁定解除油压的施加时的曲柄转角设定，使得不依赖于发动机转速，在锁定解除油压在大致一定的曲柄转角下上升。在适应于锁定解除的曲柄转角具有一定范围的情况下，只要设定指令进行锁定解除油压的施加时的曲柄转角，使得锁定解除油压上升的曲柄转角位于该范围内，即可。

·在存在多个适应于锁定解除的曲柄转角的情况下，只要设定指令进行锁定解除油压的施加的曲柄转角，使得锁定解除油压在其中任意一个曲柄转角下上升，即可。例如，可以考虑，设定指令进行锁定解除油压的施加的曲柄转角，使得锁定解除油压在这样的适应于锁定解除的多个曲柄转角中的、可变气门正时控制的开始条件成立后最早到达的曲柄转角下上升。

·在上述实施方式中，构成锁定机构使得在叶片转子2位于最滞后角位置时进行锁定，但在锁定机构构成为在最滞后角位置以外的位置进行锁定的可变气门正时装置中，本发明也同样能够适用。

·叶片3的个数等可变气门正时装置的结构并不限定于上述实施方式，也可以适当变更。重要的是，只要是通过第1旋转体以及第2旋转体的相对转动而将凸轮轴的旋转相位设为可变并具备锁定机构的可变气门正时装置，就能够适用本发明，所述锁定机构锁定这些旋转体使得它们一体旋转，并且对应于锁定解除油压的施加而将该锁定解除。

·在上述实施方式中，作为将进气门的气门正时设为可变的装置而构成可变气门正时装置，但本发明也同样能够适用于将排气门的气门正时设为可变的装置。

附图标记说明

1：凸轮轴，2：叶片转子（第1旋转体）；3：叶片；4：外壳（第2旋转体）；5：凸轮链轮；6：凹部；7：滞后角油室；8：提前角油室；9：销孔；10：锁定销（锁定机构）；11：锁定孔（锁定机构）；12：弹簧（锁定机构）；13：油盘；14：油泵；15：供给油路；16：OCV；17：泄油路；18：滞后角油路；19：提前角油路；20：ECU。

Claims (1)

1.一种可变气门正时装置，通过第1旋转体以及第2旋转体的相对转动能够改变发动机气门的气门正时，且具备锁定机构，所述锁定机构锁定所述第1旋转体以及第2旋转体使得它们一体旋转，并且对应于锁定解除油压的施加而将该锁定解除，所述可变气门正时装置的特征在于：

具备：

油控制阀，其构成为对所述锁定机构施加所述锁定解除油压；和

控制部，其指令所述油控制阀使其施加所述锁定解除油压，并且基于曲柄转角决定指令所述锁定解除油压的施加的时机，

指令所述锁定解除油压的施加的时机的曲柄转角，应补偿从作出所述指令到锁定解除油压实际上升为止的曲柄转角的变化量的变化地、能够根据发动机转速而改变。