JP2008088928A - Variable valve timing control device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の機関バルブの開閉タイミングを機関運転状態に応じて制御する内燃機関の可変バルブタイミング制御装置に関する。 The present invention relates to a variable valve timing control device for an internal combustion engine that controls opening / closing timing of an engine valve of the internal combustion engine in accordance with an engine operating state.
車両等に搭載される内燃機関(以下、エンジンともいう)においては、クランクシャフトの回転がタイミングベルト等を介してカムシャフトに伝達される。エンジンの機関バルブ(吸気バルブ・排気バルブ)は、カムシャフトのカムにより周期的に押し下げられて往復動し、吸気通路・排気通路を開閉する。このタイプのエンジンでは、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相は常に一定である。これに対し、近年では、エンジンに可変バルブタイミング(VVT:Variable Valve Timing)機構を搭載している(例えば、特許文献1、2参照)。可変バルブタイミング機構は、エンジンの出力向上、燃費向上、排気エミッション低減などを目的として、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を変化させ、機関バルブの開閉タイミングを変更する機構である。
In an internal combustion engine (hereinafter also referred to as an engine) mounted on a vehicle or the like, rotation of a crankshaft is transmitted to a camshaft via a timing belt or the like. The engine valve (intake valve / exhaust valve) of the engine is periodically pushed down by the cam of the camshaft and reciprocates to open and close the intake passage and the exhaust passage. In this type of engine, the rotational phase of the camshaft relative to the crankshaft is always constant. On the other hand, in recent years, a variable valve timing (VVT: Variable Valve Timing) mechanism is mounted on the engine (see, for example,
可変バルブタイミング機構としては、例えばヘリカルスプライン式とベーン式の機構がある。これらのうち、ベーン式可変バルブタイミング機構は、例えば、内周面に凹部が形成されたベーンハウジングと、そのベーンハウジングの凹部を2つの油圧室(遅角側油圧室、進角側油圧室)に区画するベーンを有するベーンロータとを備え、前記ベーンハウジングをタイミングベルト等を介してクランクシャフトに連結し、ベーンロータをカムシャフトに連結した状態で、前記遅角側油圧室及び進角側油圧室に供給する油圧をオイルコントロールバルブ(OCV)によって制御することにより、クランクシャフトとカムシャフトとの回転位相をずらして機関バルブの開閉タイミングを連続的に変化させる構造となっている。
ところで、エンジンの始動時においては、実圧縮比を高めて良好な始動性を確保するために、吸気バルブの閉じタイミングを早くすることが望ましい。一方、アイドル運転時には、安定したエンジン運転状態を確保するために、吸気バルブと排気バルブとのバルブオーバーラップを小さくすることが望ましい。しかし、従来の可変バルブタイミング制御装置では、エンジン始動時とアイドル運転時との回転位相が同位相に設定されているため、始動時に適した条件とアイドル運転時に適した条件の双方を満足することができない。このため、従来では、エンジンの始動時とアイドル運転時の両者の妥協が必要であった。 Incidentally, at the time of starting the engine, it is desirable to make the intake valve closing timing earlier in order to increase the actual compression ratio and ensure good startability. On the other hand, during idle operation, it is desirable to reduce the valve overlap between the intake valve and the exhaust valve in order to ensure a stable engine operation state. However, in the conventional variable valve timing control device, the rotational phase at the engine start and the idling operation is set to the same phase, so that both conditions suitable for starting and conditions suitable for idling are satisfied. I can't. For this reason, in the past, it was necessary to make a compromise between engine startup and idle operation.
ここで、エンジンの始動性向上に関して、上記した特許文献1、2には、吸気カムシャフトの回転位相を進角する進角アシストスプリング(進角付勢ばね)を可変バルブタイミング機構に設け、エンジン始動時に、吸気バルブの開閉タイミングを進角位置に保持することが記載されている。しかし、進角アシストスプリングによって始動時の進角状態を保持する方法を採用した場合、始動後のアイドル運転時における遅角制御が困難である。すなわち、アイドル運転時等でエンジン回転数が低回転域にあるときには、エンジンの回転で駆動される機械式オイルポンプの吐出圧が低いため、進角アシストスプリングの付勢力に抗して可変バルブタイミング機構を遅角するのに必要な油圧を得ることができず、確実な遅角制御を行うことが難しい。
Here, with respect to improving the startability of the engine, in
本発明はそのような実情を考慮してなされたもので、吸気バルブの開閉タイミングを可変とする可変バルブタイミング機構を備えた内燃機関において、良好な始動性とアイドル運転時の安定性の双方を実現することが可能な内燃機関の可変バルブタイミング制御装置の提供を目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and in an internal combustion engine having a variable valve timing mechanism that makes the intake valve opening and closing timing variable, both good startability and stability during idle operation are achieved. An object of the present invention is to provide a variable valve timing control device for an internal combustion engine that can be realized.
本発明は、内燃機関のクランクシャフトに対する吸気カムシャフトの回転位相を変化させて吸気バルブの開閉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機構と、前記内燃機関の回転により駆動される機械式オイルポンプと、前記機械式オイルポンプから前記可変バルブタイミング機構に供給する油圧を制御する油圧制御手段(例えばオイルコントロールバルブ)とを備えた可変バルブタイミング制御装置において、前記吸気カムシャフトのカムトルクに抗して当該吸気カムシャフトの回転位相を進角する進角付勢ばねと、前記内燃機関の回転以外の動力で駆動されるサブオイルポンプとを設け、前記内燃機関の始動時に、前記進角付勢ばねの付勢力により、前記吸気バルブの開閉タイミングを所定の進角位置に保持し、前記内燃機関の始動後のアイドル運転時には、前記サブオイルポンプを駆動して、前記吸気バルブの開閉タイミングを、前記始動時の進角位置に対して遅角することを特徴としている。 The present invention relates to a hydraulically driven variable valve timing mechanism that adjusts the opening / closing timing of an intake valve by changing the rotational phase of an intake camshaft with respect to a crankshaft of the internal combustion engine, and mechanical oil driven by the rotation of the internal combustion engine In a variable valve timing control device comprising a pump and hydraulic control means (for example, an oil control valve) for controlling the hydraulic pressure supplied from the mechanical oil pump to the variable valve timing mechanism, the variable valve timing control device resists the cam torque of the intake camshaft. An advance bias spring for advancing the rotational phase of the intake camshaft and a sub oil pump driven by power other than the rotation of the internal combustion engine, and at the start of the internal combustion engine, the advance bias The opening and closing timing of the intake valve is held at a predetermined advance position by the biasing force of the spring, During idling after start of the engine, the drives the sub oil pump, the closing timing of the intake valve, is characterized in that retarded relative to the advance position at the start.
なお、内燃機関の回転以外の動力で駆動されるサブオイルポンプとしては電動オイルポンプを挙げることができる。 An example of the sub oil pump that is driven by power other than the rotation of the internal combustion engine is an electric oil pump.
本発明によれば、吸気カムシャフトのカムトルクに抗して当該吸気カムシャフトの回転位相を進角する進角付勢ばねと、内燃機関の回転以外の動力で駆動して可変バルブタイミング機構に供給する油圧を補助するサブオイルポンプとを設けているので、内燃機関の良好な始動性とアイドル運転時の安定性の双方を実現することができる。この点について、以下に説明する。 According to the present invention, an advance bias spring that advances the rotational phase of the intake camshaft against the cam torque of the intake camshaft, and a variable valve timing mechanism that is driven by power other than the rotation of the internal combustion engine. Since the sub oil pump for assisting the hydraulic pressure is provided, it is possible to achieve both good startability of the internal combustion engine and stability during idling. This point will be described below.
まず、本発明では、吸気バルブの開閉タイミングを可変とする可変バルブタイミング機構に、吸気カムシャフトのカムトルクに抗して当該吸気カムシャフトの回転位相を進角する進角付勢ばね(例えば捩りコイルばね)を設け、内燃機関の始動時には、進角付勢ばねの付勢力によって吸気バルブの開閉タイミングを所定の進角位置(例えば最進角位置)に保持し、吸気バルブの閉じタイミングを早くすることで、内燃機関の始動時の実圧縮比を高めて良好な始動性を確保する。 First, in the present invention, an advance biasing spring (for example, a torsion coil) that advances the rotational phase of the intake camshaft against the cam torque of the intake camshaft is added to a variable valve timing mechanism that makes the intake valve open / close timing variable. When the internal combustion engine is started, the opening / closing timing of the intake valve is held at a predetermined advance position (for example, the most advanced position) by the urging force of the advance urging spring, and the closing timing of the intake valve is advanced. As a result, the actual compression ratio at the start of the internal combustion engine is increased to ensure good startability.
次に、始動後のアイドル運転時には、吸気バルブと排気バルブとのバルブオーバーラップを小さくするために遅角制御を行うが、吸気カムシャフトの回転位相を進角する進角付勢ばねを設けた可変バルブタイミング機構において、遅角制御を行うには、進角付勢ばねの付勢力と吸気カムシャフトのカムトルクとの差よりも大きな油圧を可変バルブタイミング機構の遅角側圧力室に作用させる必要がある。しかし、アイドル運転時においては機械式オイルポンプ(内燃機関の回転に駆動されるポンプ)の吐出圧が低いため、可変バルブタイミング機構を遅角制御することができない。 Next, during idle operation after start-up, retard angle control is performed to reduce the valve overlap between the intake valve and the exhaust valve, but an advance bias spring is provided to advance the rotation phase of the intake camshaft. In order to perform retard control in the variable valve timing mechanism, it is necessary to apply a hydraulic pressure larger than the difference between the bias force of the advance bias spring and the cam torque of the intake camshaft to the retard side pressure chamber of the variable valve timing mechanism. There is. However, during idle operation, since the discharge pressure of the mechanical oil pump (pump driven by the rotation of the internal combustion engine) is low, the variable valve timing mechanism cannot be retarded.
そこで、本発明では、内燃機関の回転以外の動力で駆動されるサブオイルポンプ(例えば電動オイルポンプ)を設け、アイドル運転時にサブオイルポンプを駆動することによって、可変バルブタイミング機構に供給する油圧を高くすることで、アイドル運転時の遅角制御を実現可能としている。そして、このような遅角制御により、アイドル運転時において、吸気バルブと排気バルブとのバルブオーバーラップを無くすことが可能となり、これによって安定したアイドル運転状態を確保することができる。 Therefore, in the present invention, a sub oil pump (for example, an electric oil pump) driven by power other than the rotation of the internal combustion engine is provided, and the hydraulic pressure supplied to the variable valve timing mechanism is driven by driving the sub oil pump during idle operation. By making it higher, it is possible to achieve retard control during idle operation. Such retard control makes it possible to eliminate valve overlap between the intake valve and the exhaust valve during idle operation, thereby ensuring a stable idle operation state.
本発明において、内燃機関の停止動作中(イグニッションスイッチオフから機関の回転が完全停止するまでの間)にサブオイルポンプを駆動して、吸気バルブの開閉タイミングを所定の進角位置まで進角するようにしてもよい。このような停止動作中の進角制御により、吸気バルブの開閉タイミングを所定の進角位置(例えば最進角位置)に確実に制御することができるので、次回の始動時において、吸気バルブの開閉タイミングを所定の進角位置に保持した状態で内燃機関を始動することが可能になる。 In the present invention, the sub oil pump is driven during the stop operation of the internal combustion engine (between the ignition switch is turned off and the rotation of the engine is completely stopped) to advance the opening / closing timing of the intake valve to a predetermined advance position. You may do it. With this advance angle control during the stop operation, the intake valve opening and closing timing can be reliably controlled to a predetermined advance angle position (for example, the most advanced angle position). The internal combustion engine can be started with the timing held at a predetermined advance position.
本発明によれば、吸気カムシャフトのカムトルクに抗して当該吸気カムシャフトの回転位相を進角する進角付勢ばねと、内燃機関の回転以外の動力で駆動して可変バルブタイミング機構に供給する油圧を補助するサブオイルポンプとを設け、内燃機関の始動時に、進角付勢ばねの付勢力により吸気バルブの開閉タイミングを所定の進角位置に保持し、始動後のアイドル運転時には、サブオイルポンプを駆動して吸気バルブの開閉タイミングを始動時の進角位置に対して遅角するように構成しているので、良好な始動性とアイドル運転時の安定性の双方を実現することができる。 According to the present invention, an advance bias spring that advances the rotational phase of the intake camshaft against the cam torque of the intake camshaft, and a variable valve timing mechanism that is driven by power other than the rotation of the internal combustion engine. And a sub oil pump for assisting the hydraulic pressure to maintain the intake valve opening / closing timing at a predetermined advance position by the urging force of the advance urging spring at the start of the internal combustion engine. Since the oil pump is driven so that the opening and closing timing of the intake valve is retarded with respect to the advance position at the start, both good startability and stability during idle operation can be realized. it can.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
まず、本発明の可変バルブタイミング制御装置を適用するエンジン(内燃機関)について説明する。 First, an engine (internal combustion engine) to which the variable valve timing control device of the present invention is applied will be described.
−エンジン−
図1は本発明の可変バルブタイミング制御装置を適用するエンジンの概略構成を示す図である。なお、図1にはエンジンの1気筒の構成のみを示している。
-Engine-
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an engine to which a variable valve timing control device of the present invention is applied. FIG. 1 shows only the configuration of one cylinder of the engine.
エンジン1は、車両に搭載されるポート噴射型多気筒ガソリンエンジンであって、その各気筒を構成するシリンダブロック1a内には上下方向に往復動するピストン1cが設けられている。ピストン1cはコネクティングロッド16を介してクランクシャフト15に連結されており、ピストン1cの往復運動がコネクティングロッド16によってクランクシャフト15の回転へと変換される。エンジン1のクランクシャフト15はトランスミッションに連結される。
The
クランクシャフト15にはシグナルロータ17が取り付けられている。シグナルロータ17の外周面には複数の突起(歯)17a・・17aが等角度ごとに設けられている。シグナルロータ17の側方近傍にはクランクポジションセンサ(エンジン回転数センサ)37が配置されている。クランクポジションセンサ37は、例えば電磁ピックアップであって、クランクシャフト15が回転する際にシグナルロータ17の突起17aに対応するパルス状の信号(出力パルス)を発生する。
A
エンジン1のシリンダブロック1aには冷却水温を検出する水温センサ31が配置されている。また、シリンダブロック1aの上端にはシリンダヘッド1bが設けられており、このシリンダヘッド1bとピストン1cとの間に燃焼室1dが形成されている。エンジン1の燃焼室1dには点火プラグ3が配置されている。点火プラグ3の点火タイミングはイグナイタ4によって調整される。イグナイタ4はECU(電子制御ユニット)300によって制御される。
A
エンジン1のシリンダブロック1aの下部には、潤滑油を貯留するオイルパン1eが設けられている。このオイルパン1eに貯留された潤滑油は、エンジン1の運転時に、異物を除去するオイルストレーナ18(図2参照)を介して機械式オイルポンプ19によって汲み上げられて、ピストン1c、クランクシャフト15、コネクティングロッド16などに供給され、各部の潤滑・冷却等に使用される。そして、このようにして供給された潤滑油は、エンジン1の各部の潤滑・冷却などに使用された後、オイルパン1eに戻され、再び機械式オイルポンプ19によって汲み上げられるまでオイルパン1e内に貯留される。また、この例においては、オイルパン1eに貯留された潤滑油を、後述する可変バルブタイミング機構(以下、VVTという)100の作動油にも利用している。なお、機械式オイルポンプ19は、エンジン1のクランクシャフト15の回転によって駆動される。
An
エンジン1の燃焼室1dには吸気通路11と排気通路12とが接続されている。吸気通路11には、エアクリーナ7、熱線式のエアフロメータ32、吸気温センサ33(エアフロメータ32に内蔵)、及び、エンジン1の吸入空気量を調整するための電子制御式のスロットルバルブ5などが配置されている。スロットルバルブ5はスロットルモータ6によって駆動される。スロットルバルブ5の開度はスロットルポジションセンサ36によって検出される。エンジン1の排気通路12には、排気ガス中の酸素濃度を検出するO2センサ34及び三元触媒8などが配置されている。
An
吸気通路11と燃焼室1dとの間に吸気バルブ13が設けられており、この吸気バルブ13を開閉駆動することにより、吸気通路11と燃焼室1dとが連通または遮断される。また、排気通路12と燃焼室1dとの間に排気バルブ14が設けられており、この排気バルブ14を開閉駆動することにより、排気通路12と燃焼室1dとが連通または遮断される。これら吸気バルブ13及び排気バルブ14の開閉駆動は、クランクシャフト15の回転がタイミングベルト等を介して伝達される吸気カムシャフト21及び排気カムシャフト22の各回転によって行われる。吸気カムシャフト21の端部にはVVT100が設けられている。VVT100の構造については後述する。
An intake valve 13 is provided between the
また、吸気カムシャフト21の近傍にはカムポジションセンサ38が配置されている。カムポジションセンサ38は、例えば電磁ピックアップであって、吸気カムシャフト21に一体的に設けられたロータ外周面の1個の突起に対向するように配置されており、吸気カムシャフト21が回転する際にパルス状の信号を出力する。なお、吸気カムシャフト21(排気カムシャフト22)は、クランクシャフト15の1/2の回転速度で回転するので、クランクシャフト15が720°回転するごとにカムポジションセンサ38が1つのパルス状の信号を発生する。
A
そして、吸気通路11には燃料噴射用のインジェクタ(燃料噴射弁)2が配置されている。インジェクタ2には燃料タンクから燃料ポンプによって所定圧力の燃料が供給され、吸気通路11内に燃料が噴射される。この噴射燃料は吸入空気と混合されて混合気となってエンジン1の燃焼室1dに導入される。燃焼室1dに導入された混合気(燃料+空気)は点火プラグ3にて点火されて燃焼・爆発する。この混合気の燃焼室1d内での燃焼・爆発によりピストン1cが往復運動してクランクシャフト15が回転する。以上のエンジン1は運転状態はECU300によって制御される。
A fuel injection injector (fuel injection valve) 2 is disposed in the
−VVT−
VVT100は、エンジン1のクランクシャフト15に対する吸気カムシャフト21の回転位相を可変とする機構であって、図2及び図3に示すように、略中空円盤状のベーンハウジング101と、このベーンハウジング101内に回転自在に収容されたベーンロータ104とを備えている。ベーンロータ104には複数(この例では4枚)のベーン105が一体形成されている。ベーンロータ104はセンタボルト106によって吸気カムシャフト21に固定されており、吸気カムシャフト21と一体となって回転する。
-VVT-
The
ベーンハウジング101の前面側はフロントカバー107によって覆われている。これらベーンハウジング101とフロントカバー107はボルト108にてタイミングプーリ109に固定されており、ベーンハウジング101及びフロントカバー107はタイミングプーリ109と一体となって回転する。タイミングプーリ109は、タイミングベルトを介してクランクシャフト15に連結される。
The front side of the
また、この例のVVT100には、吸気カムシャフト21の始動時のカムトルクに抗して当該吸気カムシャフト21の回転位相を進角する捩りコイルばね(進角付勢ばね)110が設けられている。捩りコイルばね110は、フロントカバー107に一体形成されたスプリングガイド107a内に収容されている。捩りコイルばね110の一端は、フロントカバー107に固着された係止ピン107bに係止されており、他端はベーンロータ104に係止されている。なお、吸気カムシャフト21のカムトルクとは、吸気バルブ13のバルブスプリングの反力及びジャーナルの引き摺りトルク等が起因となって生じるトルクのことである。
Further, the
次に、VVT100の各部について説明する。
Next, each part of the
まず、ベーンハウジング101の内部には、ベーンロータ104のベーン105と同数の凸部102が形成されており、その各凸部102間に形成された凹部103内にベーンロータ104の各ベーン105が収容されている。各ベーン105の先端面は凹部103の内周面に摺動可能に接触している。ベーンロータ104は、作動油の圧力をベーン105で受けることによりベーンハウジング101に対して相対回転する。この相対回転により、クランクシャフト15に対する吸気カムシャフト21の回転位相が変化する。
First, the same number of
ベーンハウジング101の各凹部103には、ベーンロータ104のベーン105によって区画された2つの空間が形成されている。これら2つの空間のうち、ベーン105に対してカムシャフト回転方向(図3の矢印の方向)の後側の空間が進角側油圧室111を構成し、カムシャフト回転方向の前側の空間が遅角側油圧室112を構成している。
In each
ベーンロータ104のベーン105の1つには、段差付きの貫通孔114が形成されている。この貫通孔114には、フランジ付きロックピン113が摺動可能に収容されている。ロックピン113は圧縮コイルばね115の弾性力によってタイミングプーリ109側に付勢されている。一方、タイミングプーリ109には、ロックピン113に対応する位置に係止孔116が形成されており、ベーンロータ104の相対回転によりロックピン113が係止孔116に一致したときには、圧縮コイルばね115の弾性力によってロックピン113が突き出し、その先端が係止孔116に突入する。
A stepped through
このようなロックピン113の係止孔116への突入により、ベーンロータ104のベーンハウジング101に対する相対回転が規制され、その規制状態での相対回転位相を維持した状態で吸気カムシャフト21とタイミングプーリ109とが一体に回転する。この例では、ロックピン113と係止孔116とが、ロック位相つまり吸気カムシャフト21の回転位相が最進角位相となったときに一致するように構成されている。
The relative rotation of the
ロックピン113のロックを解除するために、そのロックピン113を有するベーン105には油通路117が設けられている。この油通路117は進角側油圧室111と係止孔116とに連通しており、進角側油圧室111に供給された油圧が係止孔116に導入される。また、ロックピン113のフランジ部分と貫通孔114の段差部分との間には環状油空間118が形成されている。この環状油空間118は、油通路119を介して遅角側油圧室112と連通しており、遅角側油圧室112に供給された油圧が環状油空間118にも導入される。そして、係止孔116または環状油空間118の油圧が圧縮コイルばね115の付勢力に打ち勝つと、ロックピン113が係止孔116から外れ、ロックピン113の係止が解除される。このようなロックピン113の係止解除によって、ベーンハウジング101とベーンロータ104との間の相対回転が許容され、進角側油圧室111及び遅角側油圧室112に供給される油圧に基づいて、ベーンハウジング101に対するベーンロータ104の回転位相の調整が可能となる。
In order to unlock the
以上の構造のVVT100では、進角側油圧室111内と遅角側油圧室112内の各油圧によってベーンロータ104がベーンハウジング101に対して相対回転する。すなわち、進角側油圧室111内の油圧を遅角側油圧室112内の油圧よりも高くすると、ベーンロータ104はベーンハウジング101に対して吸気カムシャフト21の回転方向に相対回転する。このとき、吸気カムシャフト21の回転位相はクランクシャフト15の回転位相に対して進められる(進角)。これとは逆に、遅角側油圧室112内の油圧を進角側油圧室111の油圧よりも高くすると、ベーンロータ104はベーンハウジング101に対して吸気カムシャフト21の回転方向と逆方向に相対回転され、吸気カムシャフト21の回転位相はクランクシャフト15の回転位相に対して遅らされる(遅角)。そして、このような回転位相の調整によって吸気バルブ13のバルブタイミングを可変とすることができる。
In the
次に、進角側油圧室111と遅角側油圧室112とに供給する作動油の圧力を制御する油圧制御系の構成について図2を参照して説明する。
Next, the configuration of a hydraulic control system that controls the pressure of hydraulic fluid supplied to the advance side
まず、シリンダヘッド1b、吸気カムシャフト21、ベーンロータ104等には、進角側油圧室111に連通する進角側通路121と、遅角側油圧室112に連通する遅角側通路122とが形成されている。これら進角側通路121と遅角側通路122には、オイルコントロールバルブ(以下、OCVという)200が接続されている。OCV200にはオイル供給通路131とオイル排出通路(ドレーン通路)132とが接続されている。オイル供給通路131には、車両に搭載されるバッテリ等からの電力で駆動する電動オイルポンプ20が接続されている。また、オイル供給通路131には、電動オイルポンプ20をバイパスするバイパス通路133が接続されている。バイパス通路133には逆止弁(一方弁)134が設けられている。
First, in the
電動オイルポンプ20の吸込口はリザーブタンク140の内部に連通している。リザーブタンク140には、上記した機械式オイルポンプ19によってオイルパン1eから汲み上げられた潤滑油(作動油)が供給される。リザーブタンク140は簡易密閉型のタンクであって、電動オイルポンプ20を駆動していないときには、オイルパン1eから機械式オイルポンプ19によって汲み上げられた作動油が、リザーブタンク140及びバイパス通路133(逆止弁134)を通過してOCV200に供給される。また、電動オイルポンプ20を駆動したときには、機械式オイルポンプ19の油圧に電動オイルポンプ20の油圧を付加した油圧がOCV200に供給される。なお、この例において、電動オイルポンプ20は、後述する「始動後・アイドル運転時」や「停止動作中」に駆動されるが、通常運転時においても、OCV200に供給する油圧を高くする必要がある場合などにおいて、電動オイルポンプ20を駆動して油圧を補助する場合もある。また、機械式オイルポンプ19が停止中に電動オイルポンプ20のみを駆動する場合もある。
The suction port of the
OCV200は、電磁ソレノイド201と圧縮コイルばね202とによってスプール弁を駆動する4ポート3位置切換弁であって、スプール弁の位置を、進角側通路121(進角側油圧室111)に油圧を供給する位置、遅角側通路122(遅角側油圧室112)に油圧を供給する位置、または、進角側通路121及び遅角側通路122のいずれにも油圧を供給しない位置に選択的に切り換えるようになっている。OCV200の電磁ソレノイド201に印加する電圧は、ECU300によってデューティ制御され、そのデューティ制御により、ベーンロータ104の回転位相を最進角位相から最遅角位相までの範囲で任意に調整することができる。なお、この例では、電磁ソレノイド201の通電停止時(0デューティ時)には、圧縮コイルばね202の弾性力によってスプール弁が進角側通路121に油圧を供給する位置に設定される。
The
−ECU−
ECU300は、図4に示すように、CPU301、ROM302、RAM303及びバックアップRAM304などを備えている。ROM302は、各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップ等が記憶されている。CPU301は、ROM302に記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて演算処理を実行する。また、RAM303はCPU301での演算結果や各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリであり、バックアップRAM304はエンジン1の停止時にその保存すべきデータ等を記憶する不揮発性のメモリである。これらROM302、CPU301、RAM303、及び、バックアップRAM304はバス307を介して互いに接続されるとともに、入力インターフェース305及び出力インターフェース306と接続されている。
-ECU-
The
入力インターフェース305には、水温センサ31、エアフロメータ32、吸気温センサ33、O2センサ34、アクセル開度を検出するアクセルポジションセンサ35、スロットルポジションセンサ36、クランクポジションセンサ37、カムポジションセンサ38、及び、トランスミッションのシフトレバーの操作位置を検出するシフトポジションセンサ39などの各種センサが接続されている。出力インターフェース306には、インジェクタ2、点火プラグ3のイグナイタ4、スロットルバルブ5のスロットルモータ6、OCV200、及び、電動オイルポンプ20などが接続されている。
The
そして、ECU300は、上記した各種センサの検出信号に基づいて、インジェクタ2の噴射時期制御及び点火プラグ3の点火時期制御などを含むエンジン1の各種制御を実行する。さらにECU300は、下記の「停止時・始動時制御」、「始動後・アイドル運転時制御」及び「停止動作中の制御」を含むVVT100(OCV200)の制御と電動オイルポンプ20の制御を実行する。
The
−停止時・始動時制御−
エンジン1の停止時・始動時には、捩りコイルばね110の付勢力によって吸気バルブ13の開閉タイミングが最進角位置(図5(A))に設定され、その最進角位置にロックピン113にて機械的にロックされている。従って、エンジン始動時には、吸気バルブ13の開閉タイミング(閉じタイミング)を最進角位置に保持した状態でエンジン1を始動することができるので、始動時の実圧縮比を高めることができ、良好な始動性を確保することができる。なお、吸気バルブ13の閉じタイミングを早くすると、吸気バルブ13と排気バルブ14とのバルブオーバーラップが大きくなるが、エンジン1の始動時は吸気管負圧が小さいため、吸気側への吹き返し等の問題は起こらない。
-Control at stop and start-
When the
−始動後・アイドル運転時−
エンジン1が始動し、エンジン1の運転状態が安定した時点で(始動後)、電動オイルポンプ20を速やかに駆動するとともに、OCV200を制御して吸気バルブ13の開閉タイミングを遅角制御する。具体的には、電動オイルポンプ20の駆動によりVVT100の遅角側圧力室112に油圧を供給して、ロックピン113による進角ロックを解除する同時に吸気カムシャフト21の回転位相を遅角させ、吸気バルブ13の開閉タイミングを、図5(B)に示すように、最進角位置に対して所定の遅角量だけ遅角する遅角制御を実行する。このとき、エンジン1の始動直後で、機械式オイルポンプ19の吐出圧が低くても、電動オイルポンプ20の油圧が付加されるので、捩りコイルばね110の付勢力に抗して吸気カムシャフト21の回転位相を確実に遅角させることが可能であり、このような遅角制御により、吸気バルブ13と排気バルブ14とのバルブオーバーラップを無くすことが可能となり、アイドル運転時の安定性を確保することができる。
-After startup / idle operation-
When the
−通常運転時−
エンジン1の運転状態に応じてOCV200を駆動してVVT100の進遅角制御を行うことによって、エンジン1の運転状態に合った適切な吸気バルブ13の開閉タイミングを設定する。なお、車両停止時などにおいてスロットルバルブ5が全閉となり、エンジン1が通常運転状態からアイドル運転に移行したときには、上記したアイドル運転時の制御つまり吸気バルブ13の開閉タイミングを最進角位置に対して所定の遅角量だけ遅角する制御(図5(B))を行う。
-During normal operation-
The
−停止動作中の制御−
エンジン1の停止動作中(イグニッションスイッチオフからエンジン1の回転が完全停止するまでの間)において、OCV200のスプール弁の位置を進角側通路121(進角側油圧室111)に油圧を供給する位置に設定するとともに、電動オイルポンプ20を完全停止まで駆動することにより、進角側油圧室111に油圧を供給する。このような電動オイルポンプ20の駆動により、捩りコイルばね110の付勢力に加えて、進角側油圧室111の油圧がベーンロータ104(つまり吸気カムシャフト21)に作用するので、吸気バルブ13の開閉タイミングを最進角位置に確実に設定することが可能となり、その最進角位置でのロックピン113の突き出しによってVVT100がロック位相に確実にロックされる。従って、次回の始動時において、吸気バルブ13の開閉タイミング(閉じタイミング)を最進角位置に確実に保持(ロック)した状態でエンジン1を始動することができ、良好な始動性を確保することができる。
-Control during stop operation-
During the stop operation of the engine 1 (between the ignition switch is turned off and the rotation of the
以上のように、この例によれば、吸気カムシャフト21のカムトルクに抗して当該吸気カムシャフト21の回転位相を進角する捩りコイルばね110と、VVT100に供給する油圧を補助する電動オイルポンプ20とを設けているので、エンジン1の始動時には、捩りコイルばね110の付勢力によって、吸気バルブ13の開閉タイミングを最進角位相に保持することができ、また、アイドル運転時には、電動オイルポンプ20の駆動により吸気バルブ13の開閉タイミングを遅角してバルブオーバーラップを無くすことが可能になる。これによって、エンジン1の始動時において良好な始動性を確保することができるとともに、安定したアイドル運転状態を確保することが可能になる。
As described above, according to this example, the
−他の実施形態−
以上の例では、吸気カムシャフトにVVTを設けた例を示しているが、本発明はこれに限られることなく、吸気カムシャフト及び排気カムシャフトの双方にVVTを設けたエンジンにも適用することができる。
-Other embodiments-
In the above example, the VVT is provided on the intake camshaft. However, the present invention is not limited to this, and the present invention is also applicable to an engine provided with VVT on both the intake camshaft and the exhaust camshaft. Can do.
以上の例では、ベーン式VVTを搭載したエンジンの制御について説明したが、これに替えて、例えばヘリカルスプライン式VVT等の他の方式のVVTを搭載したエンジンの制御にも本発明を適用することができる。 In the above example, the control of the engine equipped with the vane type VVT has been described. Instead, the present invention is also applied to the control of the engine equipped with another type of VVT such as a helical spline type VVT. Can do.
以上の例では、ポート噴射型ガソリンエンジンの可変バルブタイミング制御装置に本発明を適用した例を示したが、本発明はこれに限られることなく、筒内直噴型ガソリンエンジンの可変バルブタイミング制御装置にも適用可能である。また、直列多気筒ガソリンエンジンのほか、V型多気筒ガソリンエンジンにも本発明の可変バルブタイミング制御装置を適用することができる。 In the above example, an example in which the present invention is applied to a variable valve timing control device for a port injection type gasoline engine has been shown, but the present invention is not limited to this, and variable valve timing control for a direct injection gasoline engine in a cylinder. It is also applicable to the device. In addition to the in-line multi-cylinder gasoline engine, the variable valve timing control device of the present invention can be applied to a V-type multi-cylinder gasoline engine.
1 エンジン
13 吸気バルブ
14 排気バルブ
15 クランクシャフト
18 オイルストレーナ
19 機械式オイルポンプ
20 電動オイルポンプ(サブオイルポンプ)
21 吸気カムシャフト
22 排気カムシャフト
100 VVT(可変バルブタイミング機構)
101 ベーンハウジング
104 ベーンロータ
105 ベーン
107 フロントカバー
107a スプリングガイド
107b 係止ピン
109 タイミングプーリ
110 捩りコイルばね
111 進角側油圧室
112 遅角側油圧室
113 ロックピン
121 進角側通路
122 遅角側通路
131 オイル供給通路
132 オイル排出通路
133 バイパス通路
134 逆止弁
140 リザーブタンク
200 OCV(オイルコントロールバルブ)
300 ECU
1 Engine 13
21
101
300 ECU
Claims (3)
前記吸気カムシャフトのカムトルクに抗して当該吸気カムシャフトの回転位相を進角する進角付勢ばねと、前記内燃機関の回転以外の動力で駆動されるサブオイルポンプとを設け、前記内燃機関の始動時に、前記進角付勢ばねの付勢力により、前記吸気バルブの開閉タイミングを所定の進角位置に保持し、前記内燃機関の始動後のアイドル運転時には、前記サブオイルポンプを駆動して、前記吸気バルブの開閉タイミングを、前記始動時の進角位置に対して遅角す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。 A hydraulically driven variable valve timing mechanism that adjusts the opening / closing timing of the intake valve by changing the rotation phase of the intake camshaft with respect to the crankshaft of the internal combustion engine, the mechanical oil pump driven by the rotation of the internal combustion engine, In a variable valve timing control device comprising a hydraulic control means for controlling the hydraulic pressure supplied from the mechanical oil pump to the variable valve timing mechanism,
An internal combustion engine comprising: an advance bias spring that advances the rotational phase of the intake camshaft against the cam torque of the intake camshaft; and a sub oil pump that is driven by power other than the rotation of the internal combustion engine. When the engine is started, the opening / closing timing of the intake valve is held at a predetermined advance position by the urging force of the advance urging spring. During idle operation after the internal combustion engine is started, the sub oil pump is driven. A variable valve timing control device for an internal combustion engine, wherein the opening / closing timing of the intake valve is retarded with respect to the advance angle position at the time of starting.
前記内燃機関の停止動作中に前記サブオイルポンプを駆動して、前記吸気バルブの開閉タイミングを所定の進角位置まで進角す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。 The variable valve timing control device for an internal combustion engine according to claim 1,
A variable valve timing control device for an internal combustion engine, wherein the sub oil pump is driven during the stop operation of the internal combustion engine to advance the opening / closing timing of the intake valve to a predetermined advance position.
前記サブオイルポンプが電動オイルポンプであ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。 The variable valve timing control device for an internal combustion engine according to claim 1 or 2,
The variable valve timing control device for an internal combustion engine, wherein the sub oil pump is an electric oil pump.
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JP2006272814A JP2008088928A (en) | 2006-10-04 | 2006-10-04 | Variable valve timing control device for internal combustion engine |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2009142106A1 (en) * | 2008-05-19 | 2009-11-26 | 日産自動車株式会社 | Control device for internal combustion engine |
JP2009275607A (en) * | 2008-05-15 | 2009-11-26 | Mitsubishi Motors Corp | Control device of engine |
KR101262532B1 (en) * | 2011-06-28 | 2013-05-08 | 기아자동차주식회사 | Continuously Variable Valve Lift system and controlling method |
-
2006
- 2006-10-04 JP JP2006272814A patent/JP2008088928A/en active Pending
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