JP2006002640A - Valve timing varying device and valve timing regulating device - Google Patents

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JP2006002640A JP2004178825A JP2004178825A JP2006002640A JP 2006002640 A JP2006002640 A JP 2006002640A JP 2004178825 A JP2004178825 A JP 2004178825A JP 2004178825 A JP2004178825 A JP 2004178825A JP 2006002640 A JP2006002640 A JP 2006002640A
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忍 嶋▲崎▼
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a valve timing varying device and a regulating device, which can suppress rotation fluctuation of the cam shaft of an internal combustion engine without adding control for rotation fluctuation countermeasure to control of the output of an electric motor. <P>SOLUTION: A valve timing can be advanced or delayed since the desired number of rotations can be realized for a cam shaft 6 interlocking as a result of torque being generated at a turbine impeller 24b. Since the cam shaft 6 and the electric motor 22 are interconnected by a torque converter 24 through oil, torque fluctuation on the cam shaft 6 side accompanying with valve drive is not transmitted directly to the electric motor 22 side, and on the electric motor 22 side, there is no need to apply control for rotation fluctuation countermeasure. Besides, since torque fluctuation occurring to the cam shaft 6 side is absorbed by a damper effect at the turbine impeller 24b, rotation fluctuation at the cam shaft 6 is suppressed. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、内燃機関のクランクシャフトに対してカムシャフトを相対回転させることでバルブタイミングを変更するバルブタイミング可変装置及びバルブタイミング調節装置に関する。   The present invention relates to a valve timing variable device and a valve timing adjusting device that change valve timing by rotating a camshaft relative to a crankshaft of an internal combustion engine.

内燃機関の燃焼制御などのために内燃機関の運転状態に応じて吸気バルブや排気バルブのバルブタイミングを変更するバルブタイミング調節装置が知られている。しかし油圧を用いてバルブタイミングを変更するバルブタイミング調節装置では、始動時や低温時などで油圧が十分でない場合にはバルブタイミングの調節が困難となることから、電動モータを用いてバルブタイミング調節を可能とする装置が提案されている(例えば特許文献1,2参照)。   2. Description of the Related Art A valve timing adjusting device that changes the valve timing of an intake valve or an exhaust valve in accordance with the operating state of an internal combustion engine for combustion control of the internal combustion engine or the like is known. However, with a valve timing adjustment device that uses hydraulic pressure to change the valve timing, it is difficult to adjust the valve timing when the hydraulic pressure is insufficient at the start or at low temperatures. An apparatus that can be used has been proposed (see, for example, Patent Documents 1 and 2).

この内、特許文献1の装置では、遊星歯車機構を用いて電動モータにて各機構を相対回転することによりバルブタイミングを調節している。特許文献2の装置では、カムシャフトに対する電動モータによる制動力を制御することにより、タイミングプーリとカムシャフトとの間に設けた2つのコイルバネの付勢力とのバランス点を変更して、バルブタイミングを調節している。
特開平11−107718号公報(第4−6頁、図1−2) 特開2000−170513号公報(第5−7頁、図2−4)
Among these, in the apparatus of Patent Document 1, the valve timing is adjusted by relatively rotating each mechanism with an electric motor using a planetary gear mechanism. In the device of Patent Document 2, by controlling the braking force of the electric motor against the camshaft, the balance point between the urging forces of the two coil springs provided between the timing pulley and the camshaft is changed to change the valve timing. It is adjusting.
Japanese Patent Laid-Open No. 11-107718 (page 4-6, FIG. 1-2) JP 2000-170513 A (page 5-7, FIG. 2-4)

しかし前者の遊星歯車機構を用いたものはバルブ駆動により生じるカムシャフト側のトルク変動が歯車同士の噛み合わせを介して電動モータに直接的に伝達される。このようなトルク変動に対抗して回転変動を抑制し目標バルブタイミングを維持するためには、電動モータの出力制御にて回転変動対策用制御を加える必要があり制御が複雑化する。この点については、後者のコイルバネを用いたものについても同じであり、カムシャフトから電動モータへのトルク変動は直接伝達されるので、電動モータの出力制御に回転変動対策用制御を加える必要がある。   However, in the former using the planetary gear mechanism, the torque fluctuation on the camshaft side caused by the valve drive is directly transmitted to the electric motor through the meshing of the gears. In order to suppress the rotation fluctuation against such torque fluctuation and maintain the target valve timing, it is necessary to add the control for countermeasure against rotation fluctuation in the output control of the electric motor, and the control becomes complicated. This also applies to the latter using the coil spring, and torque fluctuation from the camshaft to the electric motor is directly transmitted, so it is necessary to add control for countermeasures against rotation fluctuation to the output control of the electric motor. .

このようなトルク変動に対抗する回転変動対策用制御を実行すると、CPU等の電子制御機構の演算負荷が増加するので、高価な電子制御機構を用いる必要が生じたり、他の処理が遅延する等により内燃機関全体の制御に影響するおそれがある。   When such control for countering torque fluctuations is executed, the calculation load of an electronic control mechanism such as a CPU increases. Therefore, it becomes necessary to use an expensive electronic control mechanism, other processing is delayed, etc. This may affect the control of the entire internal combustion engine.

本発明は、電動モータの出力制御に回転変動対策用制御を加えることなく、カムシャフトの回転変動を抑制することができるバルブタイミング可変装置及びバルブタイミング調節装置の提供を目的とするものである。   An object of the present invention is to provide a valve timing variable device and a valve timing adjusting device that can suppress rotational fluctuation of a camshaft without adding rotational fluctuation countermeasure control to output control of an electric motor.

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項1に記載のバルブタイミング可変装置は、内燃機関のカムシャフトとクランクシャフトとの間のトルク伝達経路に配置され、前記クランクシャフトに対して前記カムシャフトを相対回転させることでバルブタイミングを変更するバルブタイミング可変装置であって、前記クランクシャフトに連動して回転するバルブタイミング可変装置本体又は内燃機関本体に取り付けられた電動モータと、ポンプ羽根車を前記電動モータの出力軸に連動させ、タービン羽根車を前記カムシャフトに連動させた流体伝動装置とを備えたことを特徴とする。
In the following, means for achieving the above object and its effects are described.
The variable valve timing device according to claim 1 is arranged in a torque transmission path between a camshaft and a crankshaft of an internal combustion engine, and changes the valve timing by rotating the camshaft relative to the crankshaft. An electric motor attached to the valve timing variable device main body or the internal combustion engine main body that rotates in conjunction with the crankshaft, and a pump impeller linked to the output shaft of the electric motor, And a fluid transmission device in which an impeller is linked to the camshaft.

電動モータは、クランクシャフトに連動して回転するバルブタイミング可変装置本体、又は内燃機関本体に取り付けられて、流体伝動装置のポンプ羽根車を回転可能としている。   The electric motor is attached to the valve timing variable device main body or the internal combustion engine main body that rotates in conjunction with the crankshaft, and is capable of rotating the pump impeller of the fluid transmission device.

このため、電動モータの駆動により流体伝動装置のポンプ羽根車を回転させることでタービン羽根車に対して流体によってトルクを伝達させ、タービン羽根車の回転数や回転角度を調節することによりカムシャフトとクランクシャフトとの間の回転位相差を変更することができる。このことによりバルブタイミングを進角させたり遅角させたりして変更することができる。   Therefore, by rotating the pump impeller of the fluid transmission device by driving the electric motor, torque is transmitted to the turbine impeller by the fluid, and by adjusting the rotation speed and rotation angle of the turbine impeller, The rotational phase difference from the crankshaft can be changed. This makes it possible to change the valve timing by advancing or retarding the valve timing.

そしてカムシャフトと電動モータとは流体伝動装置にて流体を介して接続されているため、バルブ駆動に伴うカムシャフト側のトルク変動は電動モータ側に直接伝達されることはなく、電動モータ側にて回転変動対策用制御を加える必要がない。   Since the camshaft and the electric motor are connected via a fluid in the fluid transmission device, the torque fluctuation on the camshaft side due to the valve drive is not directly transmitted to the electric motor side, but on the electric motor side. Therefore, there is no need to add control for countermeasures against rotation fluctuations.

しかも、カムシャフト側に生じたトルク変動は、カムシャフトが流体伝動装置のタービン羽根車に連動しているため、タービン羽根車に伝達されたトルク変動は、タービン羽根車の羽根部分で流体によりダンパー効果が生じて吸収される。このことによりカムシャフトにおける回転変動が抑制される。   In addition, since the torque fluctuation generated on the camshaft side is interlocked with the turbine impeller of the fluid transmission device, the torque fluctuation transmitted to the turbine impeller is damperd by the fluid at the blade portion of the turbine impeller. The effect is produced and absorbed. This suppresses rotational fluctuations in the camshaft.

このようにして電動モータの出力制御に回転変動対策用制御を加えることなく、カムシャフトの回転変動を抑制することができる。
請求項2に記載のバルブタイミング可変装置では、請求項1において、前記カムシャフトと前記クランクシャフトとの間には、バルブタイミングの変更範囲を制限するストッパー機構が設けられていることを特徴とする。
In this way, it is possible to suppress the rotational fluctuation of the camshaft without adding the rotational fluctuation countermeasure control to the output control of the electric motor.
According to a second aspect of the present invention, there is provided the variable valve timing device according to the first aspect, wherein a stopper mechanism is provided between the camshaft and the crankshaft to limit a change range of the valve timing. .

このようなストッパー機構の存在により、電動モータを一方向回転や一方向トルク出力させたり、場合により回転停止させるなどの単純な出力制御で、最遅角状態や最進角状態を容易に実現することができる。   Due to the presence of such a stopper mechanism, the most retarded angle state and the most advanced angle state can be easily realized by simple output control such as rotating the electric motor in one direction, outputting a one-way torque, or stopping rotation in some cases. be able to.

又、ストッパー機構により、電動モータが故障してもバルブタイミングが異常な範囲に設定されることが防止でき、クランクシャフト回転にカムシャフトを連動させることができるので、車両等において待避走行が可能となる。   In addition, the stopper mechanism can prevent the valve timing from being set in an abnormal range even if the electric motor breaks down, and the camshaft can be interlocked with the crankshaft rotation, so that it is possible to save the vehicle. Become.

請求項3に記載のバルブタイミング可変装置では、請求項1又は2において、前記流体伝動装置は、トルクコンバータ又は流体継手であることを特徴とする。
このように流体伝動装置としてはトルクコンバータ又は流体継手を用いることができる。特に、トルクコンバータを用いた場合には、前述した効果と共に、電動モータの出力トルクが増幅されてカムシャフトに伝達されるので、電動モータを、より小型化できる効果が生じ、内燃機関全体の大型化の抑制と電動モータ駆動時の消費エネルギー抑制に貢献できる。
According to a third aspect of the present invention, in the variable valve timing device according to the first or second aspect, the fluid transmission device is a torque converter or a fluid coupling.
Thus, a torque converter or a fluid coupling can be used as the fluid transmission device. In particular, when a torque converter is used, the output torque of the electric motor is amplified and transmitted to the camshaft in addition to the effects described above, so that the effect of further reducing the size of the electric motor is produced, resulting in a large internal combustion engine. This can contribute to the reduction of energy consumption and the reduction of energy consumption when driving an electric motor.

請求項4に記載のバルブタイミング調節装置は、請求項1〜3のいずれかに記載のバルブタイミング可変装置と、内燃機関の運転状態に応じて目標バルブタイミングを設定し、前記カムシャフトと前記クランクシャフトとの間の回転位相差が、前記目標バルブタイミングに対応する値となるように前記バルブタイミング可変装置の電動モータの出力制御を実行するバルブタイミング調節手段とを備えたことを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a valve timing adjusting device according to any one of the first to third aspects, the target valve timing is set according to an operating state of the internal combustion engine, the camshaft and the crank And a valve timing adjusting unit that performs output control of the electric motor of the variable valve timing device so that a rotational phase difference from the shaft becomes a value corresponding to the target valve timing.

前述したバルブタイミング可変装置に対して、上述したごとくバルブタイミング調節手段が機能することにより、電動モータの出力制御に回転変動対策用制御を加えることなく適切にバルブタイミングを制御でき、同時にカムシャフトの回転変動を抑制することができる。   As described above, the valve timing adjusting device functions as described above, so that the valve timing can be appropriately controlled without adding rotation fluctuation countermeasure control to the output control of the electric motor. Rotational fluctuation can be suppressed.

請求項5に記載のバルブタイミング調節装置では、請求項4において、前記バルブタイミング調節手段は、内燃機関の始動時においては、バルブオーパラップを小さくする方向へ前記バルブタイミング可変装置の電動モータにおける出力制御を行うことを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the valve timing adjusting device according to the fourth aspect, wherein the valve timing adjusting means outputs the output of the electric motor of the variable valve timing device in a direction to reduce the valve overlap when the internal combustion engine is started. Control is performed.

このようにバルブタイミング調節手段の制御が行われることにより始動時の内燃機関出力トルクを十分に確保して始動性を高めることができる。
請求項6に記載のバルブタイミング調節装置では、請求項5において、前記カムシャフトは吸気カムシャフトであり、前記バルブタイミング調節手段は、内燃機関の始動時においては、前記クランクシャフトに対して前記カムシャフトを遅角させる方向へ前記バルブタイミング可変装置の電動モータにおける出力制御を行うことで、バルブオーパラップを小さくすることを特徴とする。
Thus, by controlling the valve timing adjusting means, it is possible to sufficiently secure the output torque of the internal combustion engine at the time of starting and improve the startability.
According to a sixth aspect of the present invention, in the fifth aspect, the camshaft is an intake camshaft, and the valve timing adjusting means is configured such that the cam timing is relative to the crankshaft when the internal combustion engine is started. The valve overlap is reduced by performing output control in the electric motor of the variable valve timing device in the direction of retarding the shaft.

吸気バルブのバルブタイミング調節の場合には、始動時に電動モータに対して、カムシャフトを遅角させる方向への出力制御を加えることにより、吸気バルブのバルブタイミングを遅角させてバルブオーパラップを小さくすることができる。   When adjusting the valve timing of the intake valve, by adding output control in the direction of retarding the camshaft to the electric motor at the start, the valve timing of the intake valve is retarded to reduce the valve overlap. can do.

[実施の形態1]
図1は上述した発明が適用された内燃機関のバルブ2a,2b,2c,2d(本実施の形態では吸気バルブ)に対するバルブタイミング調節装置4を示す斜視図である。尚、本実施の形態では、排気バルブ側にはバルブタイミング調節装置は適用されていないが、吸気バルブ2a,2b,2c,2d側と同様なバルブタイミング調節装置を用いても良い。ただし排気バルブのバルブタイミング調節制御については排気バルブに対応した制御を実行することになる。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a perspective view showing a valve timing adjusting device 4 for valves 2a, 2b, 2c and 2d (intake valves in the present embodiment) of an internal combustion engine to which the above-described invention is applied. In this embodiment, the valve timing adjusting device is not applied to the exhaust valve side, but a valve timing adjusting device similar to that of the intake valves 2a, 2b, 2c, 2d may be used. However, for the valve timing adjustment control of the exhaust valve, control corresponding to the exhaust valve is executed.

ここでの内燃機関は、車両用の4気筒4バルブエンジンであり、カムシャフト6には各気筒毎に2つ、合計で8つのカム8a,8b,8c,8dが設けられている。各カム8a〜8dはカムシャフト6が回転することにより、ローラロッカーアーム10a,10b,10c,10dを介して、バルブ2a〜2dの開閉弁駆動を行う。尚、図1では、バルブ2a〜2dの開閉状態を示すためにバルブシート14a,14b,14c,14dを各バルブ2a〜2dに対応してリング形状で示している。又、バルブスプリング12a,12b,12c,12dについては中間の一部のみを示している。   The internal combustion engine here is a four-cylinder four-valve engine for a vehicle, and the camshaft 6 is provided with two cams 8a, 8b, 8c, and 8d for each cylinder. Each of the cams 8a to 8d drives the valves 2a to 2d via the roller rocker arms 10a, 10b, 10c, and 10d as the cam shaft 6 rotates. In FIG. 1, the valve seats 14a, 14b, 14c, and 14d are shown in a ring shape corresponding to the valves 2a to 2d in order to show the open / closed state of the valves 2a to 2d. Further, only the middle part of the valve springs 12a, 12b, 12c and 12d is shown.

カムシャフト6の回転駆動力は、バルブタイミング調節装置4に組み込まれているバルブタイミング可変装置5側から得ている。ここで図2にバルブタイミング可変装置5の縦断面を示す。   The rotational driving force of the camshaft 6 is obtained from the valve timing variable device 5 side incorporated in the valve timing adjusting device 4. Here, FIG. 2 shows a longitudinal section of the variable valve timing device 5.

バルブタイミング可変装置5は、タイミングスプロケット20、電動モータ22、トルクコンバータ(流体伝動装置に相当)24及びストッパー機構26を備えている。
タイミングスプロケット20は円筒シャフト20aを備え、この円筒シャフト20aにてシリンダヘッドの一端に設けられたジャーナル部Jにて回転可能に支持されている。タイミングスプロケット20は内燃機関のクランクシャフトにタイミングチェーンにて連結されている。このことによりタイミングスプロケット20全体はクランクシャフトの回転に連動して内燃機関回転数の半分の回転数で回転する。
The variable valve timing device 5 includes a timing sprocket 20, an electric motor 22, a torque converter (corresponding to a fluid transmission device) 24, and a stopper mechanism 26.
The timing sprocket 20 includes a cylindrical shaft 20a, and is supported rotatably by a journal portion J provided at one end of the cylinder head. The timing sprocket 20 is connected to the crankshaft of the internal combustion engine by a timing chain. As a result, the entire timing sprocket 20 rotates at half the rotational speed of the internal combustion engine in conjunction with the rotation of the crankshaft.

ストッパー機構26は図2のX−X断面図に相当する図3の(A)に示すごとく、ハウジング28とロータ30とを備えている。ハウジング28はストッパー機構26の外周を形成し、内部の円形状空間には2つの内向きストッパー28aが突出している。ロータ30は上記内向きストッパー28aよりも内部に配置される円板であり、外周には2つの外向きストッパー30aが突出して形成されている。この外向きストッパー30aは周方向において上記内向きストッパー28aの間に配置されている。   The stopper mechanism 26 includes a housing 28 and a rotor 30 as shown in FIG. 3A corresponding to the XX cross-sectional view of FIG. The housing 28 forms the outer periphery of the stopper mechanism 26, and two inward stoppers 28a protrude from the inner circular space. The rotor 30 is a disk arranged inside the inward stopper 28a, and two outward stoppers 30a project from the outer periphery. The outward stopper 30a is disposed between the inward stoppers 28a in the circumferential direction.

ハウジング28には内向きストッパー28aの部分にボルト孔28bが形成されている。このボルト孔28bにはタイミングスプロケット20側からボルト20bが螺入されることにより、ハウジング28はタイミングスプロケット20に締結されて一体回転するようにされている。一方、ロータ30の中心には、円筒シャフト20a内を回転可能に貫通したカムシャフト6が溶接やスプラインなどにより固定されて、カムシャフト6とロータ30とが一体回転するようにされている。したがって内向きストッパー28aと外向きストッパー30aとの当接位置により、バルブタイミングの変更範囲が制限されており、この変更範囲内でカムシャフト6はタイミングスプロケット20に対して相対回転可能である。   The housing 28 is formed with a bolt hole 28b in the inward stopper 28a. When the bolt 20b is screwed into the bolt hole 28b from the timing sprocket 20 side, the housing 28 is fastened to the timing sprocket 20 and integrally rotated. On the other hand, at the center of the rotor 30, the camshaft 6 that penetrates the cylindrical shaft 20 a so as to rotate is fixed by welding, spline, or the like, so that the camshaft 6 and the rotor 30 rotate integrally. Therefore, the change range of the valve timing is limited by the contact position between the inward stopper 28a and the outward stopper 30a, and the camshaft 6 can rotate relative to the timing sprocket 20 within this change range.

ハウジング28の外周からはトルクコンバータ24側に円筒状のカバー26aが形成されて、トルクコンバータ24全体を覆っている。
トルクコンバータ24は電動モータ22の出力軸22aの出力トルクを増幅して、カムシャフト6に伝達する機能を有している。すなわち、トルクコンバータ24はポンプ羽根車24a、タービン羽根車24b及びステータ24cを備えている。この内、ポンプ羽根車24aは電動モータ22の出力軸22aに取り付けられて、電動モータ22の出力により回転される。タービン羽根車24bはカムシャフト6に取り付けられ、ステータ24cはタービン羽根車24b又はカムシャフト6に対してワンウェイクラッチ24dにて接続されている。
A cylindrical cover 26 a is formed on the torque converter 24 side from the outer periphery of the housing 28 to cover the entire torque converter 24.
The torque converter 24 has a function of amplifying the output torque of the output shaft 22 a of the electric motor 22 and transmitting it to the camshaft 6. That is, the torque converter 24 includes a pump impeller 24a, a turbine impeller 24b, and a stator 24c. Among these, the pump impeller 24 a is attached to the output shaft 22 a of the electric motor 22 and is rotated by the output of the electric motor 22. The turbine impeller 24b is attached to the camshaft 6, and the stator 24c is connected to the turbine impeller 24b or the camshaft 6 by a one-way clutch 24d.

電動モータ22は内燃機関のヘッドカバー32に本体側が固定されている。そしてマイクロコンピュータを中心として構成されているECU(電子制御ユニット)40(図1)により、目標バルブタイミングが達成されるように電動モータ22の出力制御がなされている。   The main body side of the electric motor 22 is fixed to the head cover 32 of the internal combustion engine. The output of the electric motor 22 is controlled so that the target valve timing is achieved by an ECU (electronic control unit) 40 (FIG. 1) configured mainly with a microcomputer.

すなわち、ECU40は、カムシャフト6に設けられたロータ42の回転に基づいてカム角センサ44にて360°CA(CA:クランク角)毎に検出されるG2信号と、クランクシャフトに設けられた機関回転数センサ46から出力されるNE信号とを検出している。そして、これらG2信号とNE信号とに基づいてカム角θcを、進角値(例えば吸気TDCを基準とする進角値)として求めている。更に吸気量センサ48から単位時間当たりの吸入空気量GAや、その他のセンサや演算処理からの情報(例えば燃料噴射量やアクセル開度など)を求めて、これらの内燃機関運転状態に基づいて、目標バルブタイミングに対応する目標カム角θtを算出している。そしてカム角θcが目標カム角θtとなるように電動モータ22の出力制御を実行している。   That is, the ECU 40 detects the G2 signal detected every 360 ° CA (CA: crank angle) by the cam angle sensor 44 based on the rotation of the rotor 42 provided on the camshaft 6, and the engine provided on the crankshaft. The NE signal output from the rotation speed sensor 46 is detected. Based on the G2 signal and the NE signal, the cam angle θc is obtained as an advance value (for example, an advance value based on the intake TDC). Further, an intake air amount GA per unit time from the intake air amount sensor 48 and information (for example, fuel injection amount, accelerator opening degree, etc.) from other sensors and arithmetic processing are obtained, and based on these internal combustion engine operating states, A target cam angle θt corresponding to the target valve timing is calculated. The output control of the electric motor 22 is executed so that the cam angle θc becomes the target cam angle θt.

カム角制御処理を図4のフローチャートに示す。本処理は一定時間周期で繰り返し実行される処理である。
本処理が開始されると、まず現在、内燃機関の始動後か否かが判定される(S102)。始動後でなければ(S102でNO)、次に始動中か否かが判定される(S104)。クランキング前の状態であれば(S104でNO)、このまま一旦本処理を終了する。このため、実質的な処理は行われない。
The cam angle control process is shown in the flowchart of FIG. This process is a process that is repeatedly executed at regular time intervals.
When this process is started, it is first determined whether or not the internal combustion engine has been started (S102). If it has not been started (NO in S102), it is next determined whether or not the engine is being started (S104). If the state is before cranking (NO in S104), the process is temporarily terminated as it is. For this reason, substantial processing is not performed.

クランキングの開始、すなわち始動中となれば(S104でYES)、通常運転時とは逆方向のトルクが出力されるように電動モータ22の出力制御がなされる(S106)。したがってトルクコンバータ24を介してストッパー機構26のロータ30には、クランクシャフトに連動するタイミングスプロケット20及びハウジング28の回転方向とは逆方向のトルクが付与される。このことにより、図3の(B)に示すごとく、ストッパー機構26のロータ30は、ハウジング28の回転方向に対して相対的に逆方向に回転する。そしてロータ30の外向きストッパー30aの遅角側端面Lpaが、ハウジング28の内向きストッパー28aの遅角側端面Lpbに当接する。そしてトルクコンバータ24から伝達される逆方向トルクに応じた押圧力状態で停止する。したがってクランキング時にカムシャフト6に振動幅の大きいトルク変動が生じても、遅角側端面Lpaと遅角側端面Lpbとの当接状態は維持される。更にカムシャフト6に連動するタービン羽根車24bはトルクコンバータ24内のオイル(流体に相当)によりダンパー効果を生じてカムシャフト6の回転変動が抑制されるので、より確実に遅角側端面Lpaと遅角側端面Lpbとの当接状態が維持される。   When cranking starts, that is, during starting (YES in S104), output control of the electric motor 22 is performed so that torque in the direction opposite to that during normal operation is output (S106). Therefore, torque in the direction opposite to the rotational direction of the timing sprocket 20 and the housing 28 that are linked to the crankshaft is applied to the rotor 30 of the stopper mechanism 26 via the torque converter 24. As a result, as shown in FIG. 3B, the rotor 30 of the stopper mechanism 26 rotates in the opposite direction relative to the rotation direction of the housing 28. Then, the retard side end face Lpa of the outward stopper 30 a of the rotor 30 abuts on the retard side end face Lpb of the inward stopper 28 a of the housing 28. And it stops in the pressing force state according to the reverse direction torque transmitted from the torque converter 24. FIG. Therefore, even if torque fluctuation with a large vibration width occurs in the camshaft 6 during cranking, the contact state between the retard side end face Lpa and the retard side end face Lpb is maintained. Further, since the turbine impeller 24b interlocked with the camshaft 6 produces a damper effect by the oil (corresponding to fluid) in the torque converter 24 and the rotational fluctuation of the camshaft 6 is suppressed, the retarded side end face Lpa is more reliably detected. The contact state with the retarded side end face Lpb is maintained.

この遅角側端面Lpaと遅角側端面Lpbとの当接状態は、吸気バルブ2aのバルブタイミングが最遅角にある状態に相当する。このことにより始動時においてバルブオーパラップが最も小さい状態、ここではバルブオーパラップが無い状態に確実に維持できる。このことにより燃焼室内への吸気量が十分に確保されて安定した機関始動が迅速にできる。   The contact state between the retard side end surface Lpa and the retard side end surface Lpb corresponds to a state where the valve timing of the intake valve 2a is at the most retarded angle. As a result, it is possible to reliably maintain a state in which the valve overlap is the smallest at the time of starting, that is, a state in which there is no valve overlap. As a result, a sufficient amount of intake air into the combustion chamber is secured, and stable engine start can be performed quickly.

そして、内燃機関の始動が完了すると(S102YES)、内燃機関の運転状態に応じたバルブタイミングとするために、内燃機関の運転状態(機関回転数NE及び吸入空気量GA等)の値から、予め実験等により求めた目標カム角マップに基づいて目標カム角θtを算出する(S108)。   When the start of the internal combustion engine is completed (YES in S102), in order to obtain a valve timing corresponding to the operation state of the internal combustion engine, from the values of the operation state of the internal combustion engine (engine speed NE, intake air amount GA, etc.) A target cam angle θt is calculated based on the target cam angle map obtained by experiments or the like (S108).

次に目標カム角θtと実際に検出されたカム角θcとの差dθが式1のごとく算出される(S110)。
[式1] dθ ← θt − θc
次にこの差dθの状態が判定される(S112)。ここでdθ<0(°)であれば、すなわちバルブタイミングの遅角制御要求時には、ECU40は電動モータ22の正トルク出力減少処理を実行する(S114)。このことにより実際のカム角θcが目標カム角θtよりも進角した場合には目標カム角θtに向けてカム角θcを減少させることになる。
Next, a difference dθ between the target cam angle θt and the actually detected cam angle θc is calculated as shown in Equation 1 (S110).
[Formula 1] dθ ← θt − θc
Next, the state of the difference dθ is determined (S112). Here, if dθ <0 (°), that is, at the time of requesting the retard control of the valve timing, the ECU 40 executes a positive torque output reduction process of the electric motor 22 (S114). As a result, when the actual cam angle θc is advanced from the target cam angle θt, the cam angle θc is decreased toward the target cam angle θt.

尚、始動後は電動モータ22に対する制御は正トルク出力によりカムシャフト6の回転をタイミングスプロケット20の回転に適合させることが前提となっている。
一方、dθ>0であれば、すなわちバルブタイミングの進角制御要求時には、ECU40は電動モータ22の正トルク出力増加処理を実行する(S116)。このことにより実際のカム角θcが目標カム角θtよりも遅角した場合には目標カム角θtに向けてカム角θcを増加させることになる。
After starting, the control of the electric motor 22 is based on the premise that the rotation of the camshaft 6 is adapted to the rotation of the timing sprocket 20 by a positive torque output.
On the other hand, if dθ> 0, that is, when the valve timing advance control is requested, the ECU 40 executes a positive torque output increase process of the electric motor 22 (S116). As a result, when the actual cam angle θc is retarded from the target cam angle θt, the cam angle θc is increased toward the target cam angle θt.

dθ=0であれば、ECU40は電動モータ22に対して正トルクの出力レベルを維持させることでカム角θcを維持する。
上述した構成において、請求項との関係は、カム角制御処理(図4)がバルブタイミング調節手段としての処理に相当する。
If dθ = 0, the ECU 40 maintains the cam angle θc by causing the electric motor 22 to maintain a positive torque output level.
In the configuration described above, the relationship with the claims corresponds to the cam angle control processing (FIG. 4) as processing as the valve timing adjusting means.

以上説明した本実施の形態1によれば、以下の効果が得られる。
(イ).電動モータ22は、内燃機関のヘッドカバー32に固定されていることにより内燃機関本体に取り付けられている。この状態で、電動モータ22はトルクコンバータ24のポンプ羽根車24aを回転可能としている。
According to the first embodiment described above, the following effects can be obtained.
(I). The electric motor 22 is attached to the internal combustion engine body by being fixed to the head cover 32 of the internal combustion engine. In this state, the electric motor 22 can rotate the pump impeller 24 a of the torque converter 24.

このため電動モータ22がポンプ羽根車24aを回転させるとタービン羽根車24bにトルクが生じ、タービン羽根車24bに連動するカムシャフト6に所望の回転数を実現することができる。そしてこのことでカムシャフト6とクランクシャフトとの間の回転位相差を変更することができ、バルブタイミングを進角させたり遅角させたりすることができる。   For this reason, when the electric motor 22 rotates the pump impeller 24a, torque is generated in the turbine impeller 24b, and a desired rotational speed can be realized in the camshaft 6 interlocked with the turbine impeller 24b. Thus, the rotational phase difference between the camshaft 6 and the crankshaft can be changed, and the valve timing can be advanced or retarded.

そしてカムシャフト6と電動モータ22とはトルクコンバータ24にて流体であるオイルを介して接続されているため、バルブ駆動に伴うカムシャフト6側のトルク変動は電動モータ22側に直接伝達されることはない。したがって、カム角制御処理(図4)にて説明したごとく電動モータ22側の制御においては回転変動対策用制御を加える必要がない。   Since the camshaft 6 and the electric motor 22 are connected to each other through oil as a fluid in the torque converter 24, torque fluctuation on the camshaft 6 side accompanying valve driving is directly transmitted to the electric motor 22 side. There is no. Therefore, as described in the cam angle control process (FIG. 4), it is not necessary to add control for countermeasures against rotation fluctuation in the control on the electric motor 22 side.

しかも、カムシャフト6側に生じたトルク変動は、カムシャフト6がトルクコンバータ24のタービン羽根車24bに連動しているため、タービン羽根車24bに伝達されたトルク変動は、タービン羽根車24bの羽根部分でオイルによりダンパー効果が生じて吸収される。このことによりカムシャフト6における回転変動が抑制される。   Moreover, since the torque fluctuation generated on the camshaft 6 side is interlocked with the turbine impeller 24b of the torque converter 24, the torque fluctuation transmitted to the turbine impeller 24b is the blade of the turbine impeller 24b. Damper effect is caused by oil in the part and absorbed. As a result, rotational fluctuations in the camshaft 6 are suppressed.

このようにして電動モータ22の出力制御に回転変動対策用制御を加えることなく、カムシャフト6の回転変動を抑制することができる。
(ロ).ストッパー機構26の存在により、電動モータ22を一方向回転させたり、一方向トルク出力させたり、場合により回転を停止させるなどの単純な出力制御で、最遅角状態や最進角状態を容易に実現することができる。
Thus, the rotation fluctuation of the camshaft 6 can be suppressed without adding the rotation fluctuation countermeasure control to the output control of the electric motor 22.
(B). Due to the presence of the stopper mechanism 26, the most retarded angle state or the most advanced angle state can be easily achieved by simple output control such as rotating the electric motor 22 in one direction, outputting torque in one direction, or stopping rotation in some cases. Can be realized.

ここでは始動時に電動モータ22に逆トルク出力させることで、ロータ30の外向きストッパー30aの遅角側端面Lpaを、ハウジング28の内向きストッパー28aの遅角側端面Lpbに当接することで最遅角状態を実現している。そして更に前記ダンパー効果も加わることで、最遅角状態によるバルブオーパラップ無しの状態維持を容易に実現でき、始動時の内燃機関出力トルクを十分に確保して始動性を高めることができる。   Here, the reverse torque is output to the electric motor 22 at the time of starting, so that the retarded end face Lpa of the outward stopper 30a of the rotor 30 is brought into contact with the retarded end face Lpb of the inward stopper 28a of the housing 28, so The corner state is realized. Further, by adding the damper effect, it is possible to easily maintain the state without the valve overlap due to the most retarded state, and to sufficiently secure the output torque of the internal combustion engine at the time of starting, thereby improving the startability.

又、ストッパー機構26により、電動モータ22が故障してもバルブタイミングが異常な範囲に設定されることが防止でき、クランクシャフト回転にカムシャフト6を連動させることができるので、待避走行が可能となる。   Further, the stopper mechanism 26 can prevent the valve timing from being set in an abnormal range even if the electric motor 22 fails, and the camshaft 6 can be interlocked with the rotation of the crankshaft. Become.

(ハ).流体伝動装置としてトルクコンバータ24を用いているので、電動モータ22の出力トルクが増幅されてカムシャフト6に伝達される。このことから、更に電動モータ22を小型化できる効果が生じ、内燃機関全体の大型化の抑制と電動モータ22駆動時の消費エネルギー抑制に貢献できる。   (C). Since the torque converter 24 is used as the fluid transmission device, the output torque of the electric motor 22 is amplified and transmitted to the camshaft 6. As a result, the effect of further reducing the size of the electric motor 22 is produced, which can contribute to the suppression of the increase in size of the entire internal combustion engine and the reduction of energy consumption when the electric motor 22 is driven.

[実施の形態2]
本実施の形態では、図5に示すごとく電動モータ122は円筒状のカバー126aに固定されている。すなわち電動モータ122はバルブタイミング可変装置105の本体に取り付けられている。したがって電動モータ122はタイミングスプロケット20に連動して回転することになる。
[Embodiment 2]
In the present embodiment, as shown in FIG. 5, the electric motor 122 is fixed to a cylindrical cover 126a. That is, the electric motor 122 is attached to the main body of the variable valve timing device 105. Therefore, the electric motor 122 rotates in conjunction with the timing sprocket 20.

このため電動モータ122に対する電力供給は、電動モータ122側に設けられたリング状電極123とヘッドカバー132等の内燃機関側に設けられたブラシ状電極133との接触によりなされている。他の構成については前記実施の形態1と同じであり、同一の符号にて示している。   For this reason, electric power is supplied to the electric motor 122 by contact between the ring-like electrode 123 provided on the electric motor 122 side and the brush-like electrode 133 provided on the internal combustion engine side such as the head cover 132. Other configurations are the same as those in the first embodiment, and are denoted by the same reference numerals.

又、ECU側では前述したカム角制御処理(図4)が実行される。ただし、電動モータ122がタイミングスプロケット20と共に回転するため、電動モータ122は比較的低回転状態での制御となる。   On the ECU side, the aforementioned cam angle control process (FIG. 4) is executed. However, since the electric motor 122 rotates together with the timing sprocket 20, the electric motor 122 is controlled in a relatively low rotation state.

以上説明した本実施の形態2によれば、以下の効果が得られる。
(イ).電動モータ122はカバー126aに取り付けられてタイミングスプロケット20と共に回転しており、ポンプ羽根車24aの回転によりタービン羽根車24bの回転数でなく回転角度を調節するという構成の違いはあるが、基本的に前記実施の形態1の(イ)〜(ハ)の効果を生じる。
According to the second embodiment described above, the following effects can be obtained.
(I). Although the electric motor 122 is attached to the cover 126a and rotates together with the timing sprocket 20, there is a difference in configuration in which the rotation angle is adjusted not by the rotation speed of the turbine impeller 24b by the rotation of the pump impeller 24a. The effects (a) to (c) of the first embodiment are produced.

ただし、電動モータ122は前記実施の形態1の場合に比較して低回転にて制御され、しかも内燃機関の回転数変化に影響されないので、より安定したバルブタイミング調節が可能となる。   However, since the electric motor 122 is controlled at a lower speed than in the case of the first embodiment and is not affected by a change in the rotational speed of the internal combustion engine, more stable valve timing adjustment is possible.

[その他の実施の形態]
(a).前記各実施の形態においては、流体伝動装置としてトルクコンバータを用いたが、ステータが存在しない流体継手を用いても良い。この場合には、トルク増幅効果が無いが、電動モータ側の出力トルク増加にて対処することによりバルブタイミング調節は可能である。
[Other embodiments]
(A). In each of the above embodiments, the torque converter is used as the fluid transmission device, but a fluid coupling without a stator may be used. In this case, there is no torque amplification effect, but the valve timing can be adjusted by coping with the increase in output torque on the electric motor side.

(b).前記各実施の形態ではストッパー機構を用いていたが、ストッパー機構を用いずに始動時においても全て電動モータの駆動によりバルブオーパラップが無い状態を実現しても良い。   (B). In each of the above embodiments, the stopper mechanism is used. However, a state in which there is no valve overlap by driving the electric motor without starting the stopper mechanism may be realized.

実施の形態1の内燃機関のバルブタイミング調節装置の斜視図。1 is a perspective view of a valve timing adjustment device for an internal combustion engine according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態1のバルブタイミング可変装置の縦断面図。FIG. 3 is a longitudinal sectional view of the variable valve timing device according to the first embodiment. 実施の形態1のストッパー機構の構成及び動作説明図。FIG. 3 is a diagram illustrating the configuration and operation of the stopper mechanism according to the first embodiment. 実施の形態1のECUが実行するカム角制御処理のフローチャート。5 is a flowchart of cam angle control processing executed by the ECU according to the first embodiment. 実施の形態2のバルブタイミング可変装置の縦断面図。The longitudinal cross-sectional view of the valve timing variable apparatus of Embodiment 2. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

2a,2b,2c,2d…吸気バルブ、4…バルブタイミング調節装置、5…バルブタイミング可変装置、6…カムシャフト、8a,8b,8c,8d…カム、10a,10b,10c,10d…ローラロッカーアーム、12a,12b,12c,12d…バルブスプリング、14a,14b,14c,14d…バルブシート、20…タイミングスプロケット、20a…円筒シャフト、20b…ボルト、22…電動モータ、22a…出力軸、24…トルクコンバータ、24a…ポンプ羽根車、24b…タービン羽根車、24c…ステータ、24d…ワンウェイクラッチ、26…ストッパー機構、26a…円筒状のカバー、28…ハウジング、28a…内向きストッパー、28b…ボルト孔、30…ロータ、30a…外向きストッパー、32…ヘッドカバー、40…ECU、42…ロータ、44…カム角センサ、46…機関回転数センサ、48…吸気量センサ、105…バルブタイミング可変装置、122…電動モータ、123…リング状電極、126a…カバー、132…ヘッドカバー、133…ブラシ状電極、J…ジャーナル部。   2a, 2b, 2c, 2d ... intake valve, 4 ... valve timing adjusting device, 5 ... valve timing variable device, 6 ... camshaft, 8a, 8b, 8c, 8d ... cam, 10a, 10b, 10c, 10d ... roller rocker Arm, 12a, 12b, 12c, 12d ... Valve spring, 14a, 14b, 14c, 14d ... Valve seat, 20 ... Timing sprocket, 20a ... Cylindrical shaft, 20b ... Bolt, 22 ... Electric motor, 22a ... Output shaft, 24 ... Torque converter, 24a ... pump impeller, 24b ... turbine impeller, 24c ... stator, 24d ... one-way clutch, 26 ... stopper mechanism, 26a ... cylindrical cover, 28 ... housing, 28a ... inward stopper, 28b ... bolt hole 30 ... rotor, 30a ... outward stopper, 32 ... 40 ... ECU, 42 ... rotor, 44 ... cam angle sensor, 46 ... engine speed sensor, 48 ... intake air amount sensor, 105 ... valve timing variable device, 122 ... electric motor, 123 ... ring electrode, 126a ... cover , 132... Head cover, 133... Brush-like electrode, J.

Claims (6)

内燃機関のカムシャフトとクランクシャフトとの間のトルク伝達経路に配置され、前記クランクシャフトに対して前記カムシャフトを相対回転させることでバルブタイミングを変更するバルブタイミング可変装置であって、
前記クランクシャフトに連動して回転するバルブタイミング可変装置本体又は内燃機関本体に取り付けられた電動モータと、
ポンプ羽根車を前記電動モータの出力軸に連動させ、タービン羽根車を前記カムシャフトに連動させた流体伝動装置と、
を備えたことを特徴とするバルブタイミング可変装置。
A variable valve timing device arranged in a torque transmission path between a camshaft and a crankshaft of an internal combustion engine and changing a valve timing by rotating the camshaft relative to the crankshaft;
An electric motor attached to the valve timing variable device main body or the internal combustion engine main body rotating in conjunction with the crankshaft;
A fluid transmission device in which a pump impeller is linked to an output shaft of the electric motor, and a turbine impeller is linked to the camshaft;
A variable valve timing device comprising:
請求項1において、前記カムシャフトと前記クランクシャフトとの間には、バルブタイミングの変更範囲を制限するストッパー機構が設けられていることを特徴とするバルブタイミング可変装置。 2. The variable valve timing device according to claim 1, wherein a stopper mechanism is provided between the camshaft and the crankshaft to limit a valve timing change range. 請求項1又は2において、前記流体伝動装置は、トルクコンバータ又は流体継手であることを特徴とするバルブタイミング可変装置。 3. The variable valve timing device according to claim 1, wherein the fluid transmission device is a torque converter or a fluid coupling. 請求項1〜3のいずれかに記載のバルブタイミング可変装置と、
内燃機関の運転状態に応じて目標バルブタイミングを設定し、前記カムシャフトと前記クランクシャフトとの間の回転位相差が、前記目標バルブタイミングに対応する値となるように前記バルブタイミング可変装置の電動モータの出力制御を実行するバルブタイミング調節手段と、
を備えたことを特徴とするバルブタイミング調節装置。
The valve timing variable device according to any one of claims 1 to 3,
The target valve timing is set according to the operating state of the internal combustion engine, and the electric motor of the valve timing variable device is set so that the rotational phase difference between the camshaft and the crankshaft becomes a value corresponding to the target valve timing. Valve timing adjusting means for performing motor output control;
A valve timing adjusting device comprising:
請求項4において、前記バルブタイミング調節手段は、内燃機関の始動時においては、バルブオーパラップを小さくする方向へ前記バルブタイミング可変装置の電動モータにおける出力制御を行うことを特徴とするバルブタイミング調節装置。 5. The valve timing adjusting device according to claim 4, wherein the valve timing adjusting means performs output control in the electric motor of the valve timing variable device in a direction to reduce the valve overlap when the internal combustion engine is started. . 請求項5において、前記カムシャフトは吸気カムシャフトであり、前記バルブタイミング調節手段は、内燃機関の始動時においては、前記クランクシャフトに対して前記カムシャフトを遅角させる方向へ前記バルブタイミング可変装置の電動モータにおける出力制御を行うことで、バルブオーパラップを小さくすることを特徴とするバルブタイミング調節装置。 6. The variable valve timing device according to claim 5, wherein the camshaft is an intake camshaft, and the valve timing adjusting means is configured to retard the camshaft with respect to the crankshaft when the internal combustion engine is started. A valve timing adjusting device characterized in that the valve overlap is reduced by performing output control in the electric motor.
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