JP2009074384A - 弁開閉時期制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】駆動側回転部材12と、カムシャフトに対して一体回転する従動側回転部材11との相対位相を変位させる位相変換機構1と、始動に適した中間ロック位相において前記相対位相を固定可能にするとともにその固定解除を作動流体によって行うロック機構6と、位相変換機構1を進角位相方向へ付勢する付勢機能を中間ロック位相より遅角位相方向側に位置する中間規制位相と最遅角位相の間に限定している付勢機構3とを有する弁開閉時期制御装置。
【選択図】図4
Description
さらに、相対位相を遅角位相側から中間ロック位相に素早く変位させるには、進角アシストスプリングの付勢力が強いことが好ましい。しかし、カム反力やオイル粘性等による遅角位相方向に作用する力が弱いと、中間ロック位相より遅角側に変位させる場合には、進角アシストスプリングの付勢力に打ち勝つために、制御油圧に頼らなければならない。それ故、進角アシストスプリングの強さは、最低油圧で遅角位相方向への制御が可能な程度に設定しておかなければならない。
内燃機関のクランクシャフトに対して同期回転する駆動側回転部材と、前記駆動側回転部材に対して同軸上に配置され、前記内燃機関の吸気弁及び排気弁の少なくとも一方を開閉するカムシャフトに対して一体回転する従動側回転部材との相対位相を、可動する仕切りによって容積が相補的に可変する2種類の圧力室のそれぞれに対する作動流体の給排によって変位させる位相変換機構と、
前記内燃機関の始動に適した中間ロック位相において前記相対位相を固定可能にするとともにその固定解除を作動流体によって行うロック機構と、
前記位相変換機構を進角位相方向へ付勢する付勢機能を前記中間ロック位相より遅角位相方向側に位置する中間規制位相と最遅角位相の間に限定している付勢機構とを有する点にある。
この構成であれば、第1ロック片と第2ロック片の両方を係止溝に突入させた中間ロック位相から中間規制位相に変位させる場合、まず、第1ロック片と第2ロック片とが規制補助係止溝の深さレベルまで持ち上げられるようにロック機構に作動流体を供給することで、固定解除を行う。固定解除後の中間規制位相の方への変位は、第1ロック片が規制補助係止溝の終端に接当することで制限される。この第1ロック片と規制補助係止溝とによるストッパ効果と、前述した付勢機構によるストッパ効果とによって、中間規制位相の安定した保持が可能となる。
この構成のように第1ポンプの代替として機能可能な第2ポンプを備えた場合、エンジン停止に伴う第1ポンプによる作動流体の圧力不足は第2ポンプにより補償することができるので、上述した特許文献1による装置のように、付勢機構の付勢力を第1ポンプによる最低圧力の作動流体による遅角位相方向へ変位力を下回るように制限する必要がない。従って付勢機構の付勢圧を第1ポンプによる最低圧力の作動流体が供給された位相変換機構による遅角位相方向へ変位力を超えるように設定することができる。これにより、遅角位相領域から中間規制位相への戻りが迅速に行われる。また、遅角制御を確実にすべく、第1ポンプによって供給される作動流体が最低圧力の状況下で相対位相を遅角位相方向へ中間規制位相を超えて変位させる場合には、第2ポンプを始動するように設定しておくと好都合である。
以下に、エンジンの始動時および停止時になされる弁開閉時期制御装置の制御動作の例を説明する。
一般には、エンジン停止時に中間ロック位相でロックされているので、イグニッションキーがON操作される以前では、相対位相は、位相変換機構1はロック機構6によって中間ロック位相に拘束されたロック状態にある。また、第1制御弁74は中立位置にあり、進角室2B及び遅角室2Aに対する作動油の給排は停止されている。そして、イグニッションキーのON操作によりエンジンの始動が指令されると、セルモータによるクランキングが実施され、エンジンが始動し、第1ポンプ71が回転し、進角室2B及び遅角室2Aへの作動油の供給が可能となる(#20)。また、制御ユニット8は、第1制御弁74を操作して、遅角室2Aと進角室2Bの両方を作動油で満たす(#21)。同時に、第2制御弁75を操作してロック機構6の作動油を排出する(#22)。ロック機構6の作動油を排出することで、エンジン始動時には、バネ61によりロック機構6はロック状態のままでとなる。エンジンが始動して(#23)、アイドリング回転に入ると、アクセル踏み込み操作がなされたかどうかがチェックされる(#24)。アクセル踏み込み操作がなければ(#24No分岐)、さらにエンジン始動から所定時間:t経過したかどうかがチェックされる(#25)。この所定時間:tは、中間ロック位相でエンジンを始動後、中間規制位相でエミッションの改善が期待できる時間でもあり、エンジン冷却水の水温に応じて20秒から30秒の間で選択される構成が好ましい。エンジン始動から所定時間:t経過していない場合には(#25No分岐)、ステップ#24にジャンプして処理を繰り返す。ステップ#24のチェックでアクセル踏み込み操作がされているか(#24Yes分岐)、あるいはステップ#25のチェックでエンジン始動から所定時間:t経過した場合には(#25Yes分岐)、第2制御弁75を操作してロック機構6に作動油を供給する(#26)。ロック機構6に作動油を供給することで、ロック機構6のロック状態が解除される。ロック状態が解除されると、カム反力により相対位相は遅角位相方向に変位し、中間規制位相に達した段階で、トーションスプリング3による強い抗力を受けて、相対位相は中間規制位相付近で維持される。このことを確認するチェックが行われ(#27)、もし何らかの原因で、相対位相が中間規制位相から外れていた場合、制御ユニット8は、第1制御弁24を操作して、進角室2B及び遅角室2Cに対する作動油の供給を適宜行って、相対位相が中間規制位相となるように調整する(#28)。この中間規制位相が維持されると、始動制御が終了し、通常の運転制御に移行する。
エンジンの停止時になされる弁開閉時期制御装置の制御動作の例を、図5のフローチャートを用いて説明する。停止制御は、イグニッションキーのOFF操作によるエンジン停止指令が要求されることにより開始される。イグニッションキーのOFF操作時は、一般的にはエンジンはアイドリング回転となっており、イグニッションキーのOFF操作により、その回転数は停止に向かって低下し始める。
まず、停止制御がスタートすると、制御ユニット8は、ロック機構6の作動油を排出するように第2制御弁75を作動させ、ロック機構6のロック片60Aと60Bの動きをバネ61による突出方向の力に委ねておく(#01)。エンジン停止による第1ポンプ71の停止による油圧低下を補償するため、第2ポンプ72を始動する(#02)。制御ユニット8は、クランク角を検出するセンサとカム軸の角度位相を検出するセンサからの信号に基づいて現在の相対位相(現相対位相)を求め、その現相対位相と中間ロック位相とズレに応じた制御動作を行う(#03)。
〈1〉図を用いた上述した実施の形態の説明では、ロック機構6の中間規制位相に対応した規制補助係止溝62aを設けていた。しかしながら、通常、中間規制位置はトーションスプリング3によるストッパ効果とカム反力により維持することが可能であるので、規制補助係止溝62aを省略することができる。ただし、この規制補助係止溝62a、及び係止溝62Mの遅角側端部から遅角側に延びる補助係止溝は、停止制御時の中間ロック位相への変位プロセスにとっては好都合であるので、規制補助係止溝62aだけでなく上記さらなる補助係止溝を係止溝62Mの両側に形成することは弁開閉時期制御装置にとっては好ましい形態の1つである。
(2)上述した実施の形態の説明では、トーションスプリング3の最小付勢力が、第1ポンプ71による最低圧力の作動流体が供給された位相変換機構1による遅角位相方向への変位力を超えるように設定されており、従来に較べ強い付勢力が利用することができた。これは、エンジンにより駆動される第1ポンプ71だけでなく、電気駆動する第2ポンプ72も備えられ、この第2ポンプ72によるアシスト力がトーションスプリング3に抗して相対位相の遅角位相方向への変位を可能にしていたからである。したがって、トーションスプリング3の最小付勢力を、第1ポンプ71による最低圧力の作動流体が供給された位相変換機構1による遅角位相方向への変位力を下回るように設定する場合、第2ポンプ72は省略することができる。逆に、第2ポンプ72を採用することができない場合には、トーションスプリング3の最小付勢力を、第1ポンプ71による最低圧力の作動流体が供給された位相変換機構1による遅角位相方向への変位力を下回るように設定することで、本発明を実現することが可能である。トーションスプリング3の付勢力が小さくなったとしても、中間ロック位相から中間規制位相に変位する際に、中間規制位相のところでトーションスプリング3の抗力によるストッパ効果が得られるので、中間規制位相領域での相対位相の保持がスムーズとなる。
2A 遅角室
2B 進角室
3 トーションスプリング(付勢機構)
6 ロック機構
7 油圧回路
8 制御ユニット
10 カム軸
11 従動側回転部材
12 駆動側回転部材
13 ベーン
60A 遅角用ロック片
60B 進角用ロック片
62M 係止溝
62a 規制補助係止溝
63 ロック流路
71 第1ポンプ
72 第2ポンプ
74 第1制御弁
75 第2制御弁
Claims (4)
- 内燃機関のクランクシャフトに対して同期回転する駆動側回転部材と、前記駆動側回転部材に対して同軸上に配置され、前記内燃機関の吸気弁及び排気弁の少なくとも一方を開閉するカムシャフトに対して一体回転する従動側回転部材との相対位相を、可動する仕切りによって容積が相補的に可変する2種類の圧力室のそれぞれに対する作動流体の給排によって変位させる位相変換機構と、
前記内燃機関の始動に適した中間ロック位相において前記相対位相を固定可能にするとともにその固定解除を作動流体によって行うロック機構と、
前記位相変換機構を進角位相方向へ付勢する付勢機能を前記中間ロック位相より遅角位相方向側に位置する中間規制位相と最遅角位相の間に限定している付勢機構と、を有する弁開閉時期制御装置。 - 前記中間ロック位相で前記内燃機関を始動させた所定時間後に、前記ロック機構を固定解除し、前記相対位相を前記中間規制位相まで変位させる請求項1に記載の弁開閉時期制御装置。
- 前記ロック機構は、前記駆動側回転部材と前記従動側回転部材との一方の回転部材に互いに位相変位方向に間隔をあけて設けられた第1ロック片及び第2ロック片と、前記第1ロック片と第2ロック片とが突入することにより前記相対位相を固定するように他方の回転部材に設けられた係止溝とを有し、前記係止溝の両端部のうち進角側端部に前記係止溝の深さより浅い深さを有するとともに遅角位相方向での前記中間ロック位相から前記中間規制位置までの範囲の前記第1ロック片の相対変位を許容する規制補助係止溝を有する請求項1又は2に記載の弁開閉時期制御装置。
- 前記内燃機関により駆動されて前記位相変換機構に作動流体を供給する第1ポンプと、前記内燃機関とは異なる動力により駆動されて前記位相変換機構に作動流体を供給する第2ポンプとが備えられ、かつ
前記中間規制位相と前記最遅角位相との間における前記付勢機構の最小付勢力が、前記第1ポンプによる最低圧力の作動流体が供給された前記位相変換機構による遅角位相方向への変位力を超えるように設定されている請求項1から3のいずれか一項に記載の弁開閉時期制御装置。
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