JP2009222022A - カム位相可変型内燃機関 - Google Patents

Abstract

【課題】 油圧制御弁の失陥時等においても、エンジン停止後の再始動時に所定のカム位相が確立されるようにしたカム位相可変型内燃機関を提供する。
【解決手段】 バイパスバルブ３６は、その中間部に連通溝３６ａを有しており、第３ベーン４３に吸気カムシャフト４の軸心と平行に穿設されたバルブ保持孔４３ａ内に摺動自在に保持されている。また、バイパスバルブスプリング３７は、バイパスバルブ３６の軸心に形成されたスプリング保持孔に収容されており、バイパスバルブ３６をリードバルブ２６側に常時付勢している。油圧導入孔４３ｂから油圧が排出されると、バイパスバルブスプリング３７のばね力によってバイパスバルブ３６がリードバルブ２６側に移動し、両連通油路４３ｃ，４３ｄがバイパスバルブ３６の連通溝３６ａを介して連通される。
【選択図】 図４

Description

本発明は、カム位相可変型内燃機関に係り、詳しくは、油圧制御弁の失陥時等においても、エンジン停止後の再始動時に所定のカム位相が確立されるようにする技術に関する。

４サイクルガソリンエンジン（以下、単にエンジンと記す）では、出力および燃費の向上や有害排出ガス成分の低減等を図るべく、種々の可変動弁機構を搭載したものが多くなっている。可変動弁機構としては、低速型カムと高速型カムとを切り換えるものが従来より存在するが、近年ではカム位相とバルブリフトとを個別に連続可変制御することで過渡特性の更なる向上やスロットルレス化等を実現したものが主流となってきている。カム位相の可変制御に供されるバルブタイミングコントロール装置（Variable Timing Control Device：以下、ＶＴＣと記す）は、シリンダヘッドにおけるカムシャフトの端部付近に設置された油圧アクチュエータ（以下、ＶＴＣアクチュエータと記す）や、ＶＴＣアクチュエータへの供給油圧（エンジン油圧）を制御するためのリニアソレノイド等から構成されている（特許文献１参照）。

特許文献１のＶＴＣアクチュエータは、複数枚のベーンを有するロータと、ロータを相対回転可能に収納するハウジングとを有し、ハウジングに形成された進角室と遅角室とに作動油（エンジンオイル）が適宜供給されるとロータとハウジングとが相対回転する構造が採られており、ロータがカムシャフト側に固着される一方でハウジングにカムスプロケットが一体化されている。この種のＶＴＣアクチュエータを搭載したエンジンでは、進角室や遅角室に作動油を供給する油圧制御弁が失陥し（異物の噛み込みによる作動不良等が発生し）、カム位相の制御が行えなくなってしまう可能性がある。そこで、カム位相制御の異常（バルブオーバラップ期間の過大）が検出された場合、燃料噴射量を増大させることによってエンジンの失火やストールを防止するフェールセーフ制御が提案されている（特許文献２参照）。
特開２００２−２８５８７２号公報 特許第２５６９９９９号

しかしながら、特許文献２のフェールセーフ制御を採用した場合にも、カム位相の可変範囲の設定状況によっては過大なバルブオーバラップが生じ、燃料噴射量を増大させても十分な吸気量が確保できないことによって失火が生じる可能性がある。この場合、エンジンがストールし、再始動させることもできなくなり、整備工場等の施設が無い山間路等において運転者が多大な不安を憶える虞があった。

本発明は、上記状況に鑑みなされたものであり、油圧制御弁の失陥時等においても、エンジン停止後の再始動時に所定のカム位相が確立されるようにしたカム位相可変型内燃機関を提供することを目的とする。

第１の発明は、所定の角度範囲をもってカム位相が可変制御されるカム位相可変型内燃機関であって、クランクシャフトに同期して回転する第１回転部材と、カムシャフトと一体に回転するとともに前記第１回転部材に相対回転可能に連結される第２回転部材と、前記第１回転部材および前記第２回転部材の間に形成された進角側油圧室と遅角側油圧室とを連絡する油圧回路を切り換えることにより、前記カム位相の変化を進角と遅角と保持との間でシフトさせるカム位相制御手段と、その作動時において、前記進角側油圧室と前記遅角側油圧室とを連通させるバイパス手段と、その作動時において、前記第１回転部材と前記第２回転部材とを所定の結合角度をもって結合／一体化するカム位相固定手段と、所定条件の下に、前記第１回転部材と前記第２回転部材とを前記結合角度に相対回転させるべく、前記バイパス手段と前記カム位相固定手段とを作動させる結合制御手段とを備えたことを特徴とする。

また、第２の発明は、第１の発明に係るカム位相可変型内燃機関において、前記バイパス手段が前記カムシャフトの軸心と略平行に作動する弁体を有することを特徴とする。

また、第３の発明は、所定の角度範囲をもってカム位相が可変制御されるカム位相可変型内燃機関であって、クランクシャフトに同期して回転する第１回転部材と、カムシャフトと一体に回転するとともに前記第１回転部材に相対回転可能に連結される第２回転部材と、前記第１回転部材および前記第２回転部材の間に形成された進角側油圧室と遅角側油圧室とを連絡する油圧回路を切り換えることにより、前記カム位相の変化を進角と遅角と保持との間でシフトさせるカム位相制御手段と、前記第１回転部材または前記第２回転部材の回転に伴う遠心力によって前記カムシャフトの軸心から離反する方向に移動する弁体と、当該弁体を前記カムシャフトの軸心側に付勢する付勢手段とを有し、前記第１回転部材または前記第２回転部材の回転速度が所定値以下であるときに前記進角側油圧室と前記遅角側油圧室とを連通させるバイパス手段と、その作動時において、前記第１回転部材と前記第２回転部材とを所定の結合角度をもって結合／一体化するカム位相固定手段と、所定条件の下に、前記第１回転部材と前記第２回転部材とを前記結合角度で結合させるべく、前記カム位相固定手段を作動させる結合制御手段とを備えたことを特徴とする。

第１の発明によれば、油圧制御弁が失陥した場合においても、結合制御手段がバイパス手段とカム位相固定手段とを作動させると、先ずカム位相制御手段の進角側油圧室と遅角側油圧室とがバイパス手段によって連通されることで、第１回転部材と第２回転部材とが結合角度側に相対回転できるようになる。そして、エンジンが停止する際や再始動する際に、カムシャフトが受けるカムトルクによって第１回転部材と第２回転部材とが結合角度側に断続的に相対回転し、例えば始動時カム位相となった瞬間に第１回転部材と第２回転部材とがカム位相固定手段によって結合され、円滑な再始動やその後の運転が可能となる。また、第２の発明によれば、カムシャフトの回転に伴う遠心力を受け難くなるため、バイパス手段の円滑な作動が実現される。また、第３の発明によれば、バイパス手段を駆動するための油圧回路等が不要となり、構成部品点数の削減が実現される。

以下、図面を参照して、本発明に係るカム位相可変型内燃機関の実施形態およびその変形例を詳細に説明する。

〔実施形態〕
図１は実施形態に係る自動車用エンジンの要部透視斜視図であり、図２は実施形態に係るＶＴＣアクチュエータの分解斜視図であり、図３は実施形態に係るＶＴＣアクチュエータの概略構成図である。

≪実施形態の構成≫
＜全体構成＞
図１に示すエンジン（カム位相可変型内燃機関）Ｅは、自動車に搭載されるＤＯＨＣ４バルブ型の４サイクル直列４気筒ガソリンエンジンであり、そのシリンダヘッド１に、各気筒２本ずつの吸気バルブ２および排気バルブ３、これら吸排気バルブ２，３を駆動する吸気カムシャフト４および排気カムシャフト５を備えている。両カムシャフト４，５は、クランクスプロケット６、カムチェーン７、吸気カムスプロケット８、排気カムスプロケット９を介して、クランクシャフト１０によって１／２の回転速度をもって回転駆動される。また、クランクシャフト１０は、コネクティングロッド１１を介してピストン１２に連結されるとともに、チェーン１３を介して斜め下方に設置されたオイルポンプ１４を駆動する。

吸気カムシャフト４の前端にはＶＴＣアクチュエータ２１が取り付けられ、シリンダヘッド１およびシリンダブロック１５にはオイルポンプ１４からの作動油（エンジンオイル）をＶＴＣアクチュエータ２１に供給するための油路１６が形成されている。また、シリンダヘッド１にはノーマルオープン型の電磁シャットバルブ（油圧遮断手段）１７が装着されており、この電磁シャットバルブ１７によって後述するロックピン３３とバイパスバルブ３６とに対する作動油の供給／排出が行われる。なお、電磁シャットバルブ１７は、図示しないエンジンＥＣＵからの駆動電流によって閉鎖（遮断）駆動される。

＜ＶＴＣアクチュエータ＞
図２に示すように、ＶＴＣアクチュエータ２１は、外周に吸気カムスプロケット８が形成されたハウジング（第１回転部材）２２、ハウジング２２内に回転自在に保持されるとともに吸気カムシャフト４の前端にその後面が締結されるロータ（第２回転部材）２３、ハウジング２２の前面を覆うフロントプレート２４、ハウジング２２の後面を覆うバックプレート２５、フロントプレート２４の内周側に配置されたリードバルブ２６、リードバルブ２６をロータ２３に固定するリードバルブカバー２７、ハウジング２２とロータ２３とを進角方向に相対回動させるバイアススプリング２８、吸気カムシャフト４およびロータ２３の軸心に保持されたバルブスリーブ２９、バルブスリーブ２９に摺動自在に内嵌したスプールバルブ（油圧制御弁）３０、エンジンＥＣＵによって制御されることによってスプールバルブ３０を軸方向に駆動するリニアソレノイド３１、スプールバルブ３０をリニアソレノイド３１側に付勢するリターンスプリング３２、ロータ２３に保持されたロックピン３３、ロックピン３３をバックプレート２５側に付勢するロックピンスプリング３４、ロータ２３に保持されてロータ２３内の油路から油路１６への作動油の逆流を防止するチェックバルブ３５、ロータ２３に保持されたバイパスバルブ（バイパス手段：弁体）３６、バイパスバルブ３６をリードバルブ２６側に付勢するバイパスバルブスプリング（バイパス手段：付勢手段）３７を主要構成要素としている。

図３に示すように、ロータ２３の外周には比較的薄幅の第１，第２ベーン４１，４２と比較的厚幅の第３，第４ベーン４３，４４とが立設される一方、ハウジング２２の内周にはこれらベーン４１〜４４を所定角度（本実施形態では、３５°）をもって相対回動自在に収容する第１〜第４ベーン室４５〜４８が形成されている。本実施形態の場合、第１ベーン４１および第１ベーン室４５は第１油圧駆動型位相可変機構（Oil Pressure Actuated phaser：以下、ＯＰＡと記す）６１の構成要素であり、第２ベーン４２および第２ベーン室４６は第２ＯＰＡ６２の構成要素であり、第３ベーン４３および第３ベーン室４７はカムトルク駆動型位相可変機構（Cam Torque Actuated phaser：カム位相制御手段：以下、ＣＴＡと記す）６３の構成要素である。

第４ベーン４４にはロックピン３３およびロックピンスプリング３４が収容されており、ロックピン解除油路への作動油の供給が行われない場合にのみ、ロックピンスプリング３４のばね力によってロックピン３３の先端がバックプレート２５に形成されたロック孔２５ａに嵌入可能となる。なお、ロック孔２５ａは、始動時に適したカム位相（始動時カム位相：本実施形態では、最進角位相）が得られる位置に設けられている。図３中、符号４９で示す部材はロータ２３の外周に設けられたロータ側シールであり、符号５０で示す部材はハウジング２２の内周に設けられたハウジング側シールである。

第１，第２ベーン室４５，４６は、第１，第２ベーン４１，４２により、スプールバルブ３０からの作動油が供給油路５１，５２を介して供給される進角側油圧室４５ａ，４６ａと、ドレイン通路５３，５４に接続する遅角室４５ｂ，４６ｂとにそれぞれ区画されている。また、第３ベーン室４７は、第３ベーン４３により、進角側油路５６とリードバルブ２６の第２弁体２６ｂとを介してスプールバルブ３０に連通する進角側油圧室４７ａと、遅角側油路５５とリードバルブ２６の第１弁体２６ａとを介してスプールバルブ３０に連通する遅角側油圧室４７ｂとに区画されている。

＜バイパスバルブ＞
バイパスバルブ３６は、その中間部に連通溝３６ａを有しており、第３ベーン４３に吸気カムシャフト４の軸心と平行に穿設されたバルブ保持孔４３ａ内に摺動自在に保持されている。また、バイパスバルブスプリング３７は、バイパスバルブ３６の軸心に形成されたスプリング保持孔に収容されており、バイパスバルブ３６をリードバルブ２６側に常時付勢している。第３ベーン４３には、バイパスバルブ３６の一端に電磁シャットバルブ１７からの油圧を導入するための油圧導入孔４３ｂと、遅角側油圧室４７ｂとバルブ保持孔４３ａとを接続する連通油路４３ｃと、リードバルブ２６の前面に形成された油室とバルブ保持孔４３ａとを接続する連通油路４３ｄとが形成されている。そして、図４（ａ）に示すように、油圧導入孔４３ｂに油圧が導入されると、バイパスバルブ３６がバックプレート２５側に移動して両連通油路４３ｃ，４３ｄが遮断される。また、図４（ｂ）に示すように、油圧導入孔４３ｂから油圧が排出されると、バイパスバルブスプリング３７のばね力によってバイパスバルブ３６がリードバルブ２６側に移動し、両連通油路４３ｃ，４３ｄがバイパスバルブ３６の連通溝３６ａを介して連通される。

≪実施形態の作用≫
以下、図５〜図９の模式図を参照して本実施形態の作用を説明する。
＜進角作動＞
エンジンＥの運転中に吸気カムシャフト４を進角させる場合、エンジンＥＣＵは、図５に示すように、電磁シャットバルブ１７によって油路１６を連通させた状態で、リニアソレノイド３１によってスプールバルブ３０を進角位置（図中、右方）に移動させる。すると、オイルポンプ１４から油路１６を経由して供給された作動油は、ロックピン３３を解除状態で保持するとともに、スプールバルブ３０を介して第１，第２ＯＰＡ６１，６２側の進角側油圧室４５ａ，４６ａに流入して第１，第２ベーン４１，４２を進角側に付勢する。なお、エンジンＥの通常運転時には電磁シャットバルブ１７に駆動電流が供給されず（油路１６が連通され）、オイルポンプ１４からの作動油によってロックピン３３が解除状態で保持される。一方、ＣＴＡ６３では、吸気カムシャフト４に進角側のカムトルクが作用し、ハウジング２２に対してロータ２３が進角側に相対回転するごとにリードバルブ２６の第２弁体２６ｂが開き、遅角側油圧室４７ｂ内の作動油がスプールバルブ３０を介して進角側油圧室４７ａに流入する。また、遅角側のカムトルクが作用した場合には、リードバルブ２６の第１，第２弁体２６ａ，２６ｂは閉じ、作動油の移動は起こらずにカム位相が保持される。これら第１，第２ＯＰＡ６１，６２およびＣＴＡ６３の作動により、ロータ２３がハウジング２２に対して図中時計回りに相対回転し、吸気カムシャフト４が進角する。なお、ＣＴＡ６３への作動油の供給は、エンジンＥの運転開始時に、チェックバルブ３５を介してＣＴＡ６３が満たされるまで行われる。

＜遅角作動＞
エンジンＥの運転中に吸気カムシャフト４を遅角させる場合、エンジンＥＣＵは、図６に示すように、リニアソレノイド３１によってスプールバルブ３０を遅角位置（図中、左方）に移動させる。すると、第１，第２ＯＰＡ６１，６２では、進角側油圧室４５ａ，４６ａ内の作動油がスプールバルブ３０を介してドレイン通路５３，５４から排出され、第１，第２ベーン４１，４２を進角側に付勢する付勢力がなくなる。一方、ＣＴＡ６３では、吸気カムシャフト４に遅角側のカムトルクが作用し、ハウジング２２に対してロータ２３が遅角側に相対回転するごとにリードバルブ２６の第１弁体２６ａが開き、進角側油圧室４７ａ内の作動油が遅角側油圧室４７ｂに流入する。また、進角側のカムトルクが作用した場合には、リードバルブ２６の第１，第２弁体２６ａ，２６ｂは閉じ、作動油の移動は起こらずにカム位相が保持される。これら第１，第２ＯＰＡ６１，６２およびＣＴＡ６３の作動により、ロータ２３がハウジング２２に対して図中反時計回りに相対回転し、吸気カムシャフト４が遅角する。

＜保持作動＞
上述した進角作動や遅角作動によって目標とするカム位相が得られると、エンジンＥＣＵは、図７に示すように、リニアソレノイド３１によってスプールバルブ３０を保持位置（図中、中央）に移動させる。すると、第１，第２ＯＰＡ６１，６２では、進角側油圧室４５ａ，４６ａ内の作動油がスプールバルブ３０によって封じ込められ、第１，第２ベーン４１，４２が移動できなくなる。一方、ＣＴＡ６３では、進角側油圧室４７ａと遅角側油圧室４７ｂとの間で作動油が移動できなくなり、第３ベーン４３も移動できなくなる。これら第１，第２ＯＰＡ６１，６２およびＣＴＡ６３の作動により、ロータ２３がハウジング２２に対して相対回転しなくなり、吸気カムシャフト４のカム位相が保持される。

＜停止作動＞
運転者がイグニッションキーをＯＦＦにしてエンジンＥを停止させるとエンジンＥの回転速度は急速に低下するが、エンジンＥＣＵは、その後所定時間にわたり、電磁シャットバルブ１７に駆動電流を供給するとともに、リニアソレノイド３１にも進角側に作動させる駆動電流を供給する。すると、図８に示すように、ロックピン３３に供給されていた作動油が電磁シャットバルブ１７から排出され、ロックピンスプリング３４のばね力によってロックピン３３がバックプレート２５側に付勢されるようになる。また、第１，第２ＯＰＡ６１，６２では、スプールバルブ３０が進角位置に移動することにより、オイルポンプ１４からの作動油がスプールバルブ３０を介して進角側油圧室４５ａ，４６ａに供給され、第１，第２ベーン４１，４２を進角側に付勢する。また、ロックピン３３と同様に、バイパスバルブ３６に供給されていた作動油が電磁シャットバルブ１７から排出され、バイパスバルブスプリング３７のばね力によってバイパスバルブ３６がリードバルブ２６側（図８中の上方）に移動する。一方、ＣＴＡ６３では、スプールバルブ３０だけでなく、連通油路４３ｃ，４３ｄとバイパスバルブ３６の連通溝３６ａとを介しても、遅角側油圧室４７ｂ内の作動油が進角側油圧室４７ａに流入するようになる。これにより、ロータ２３がハウジング２２に対して進角側に相対回転し、始動時カム位相となった瞬間に、ロックピン３３がロック孔２５ａに嵌入してロータ２３とハウジング２２とがロックされる。

＜異常時作動＞
リニアソレノイド３１の断線やスプールバルブ３０の固着等が生じ、カム位相の制御が行えなくなった場合、エンジンＥＣＵは、インストルメントパネル等に設置された異常警告灯を点灯させるとともに、エンジンＥの再始動時に電磁シャットバルブ１７に駆動電流を供給する。図９に示すように、スプールバルブ３０が例えば保持位置で固着していた場合、第１，第２ＯＰＡ６１，６２では、エンジンＥがイグニッションキーＯＦＦされた後におけるリークにより、進角側油圧室４５ａ，４６ａの作動油がＶＴＣアクチュエータ２１の外部に徐々に排出される。また、ＣＴＡ６３内では、バイパスバルブ３６に供給されていた作動油が電磁シャットバルブ１７から排出され、バイパスバルブスプリング３７のばね力によってバイパスバルブ３６がリードバルブ２６側（図９中の上方）に移動することで、連通油路４３ｃ，４３ｄとバイパスバルブ３６の連通溝３６ａと介して、遅角側油圧室４７ｂ内の作動油が進角側油圧室４７ａに流入するようになる。この際、バイパスバルブ３６が吸気カムシャフト４の軸心と平行に設置されているため、ＶＴＣアクチュエータ２１の回転に伴う遠心力がバイパスバルブ３６に殆ど作用せず、バイパスバルブ３６の円滑な作動が実現される。

これにより、図９中に矢印で示すように、遅角側油圧室４７ｂ内の作動油が進角側油圧室４７ａに流入することで、吸気カムシャフト４が受けるカムトルクによってロータ２３とハウジング２２とが進角側に断続的に相対回転し、始動時カム位相（最進角位相）となった瞬間にロックピン３３がロック孔２５ａに嵌入し、ロータ２３とハウジング２２とがロックされて円滑な再始動が実現される。そして、運転者は、始動時カム位相のままエンジンＥを運転させ、自動車を整備工場等に搬送することができるようになる。なお、ロータ２３とハウジング２２とのロックは、エンジンＥの停止時に行われなかった場合にも、再始動時（クランキング時）に行われる。

〔一部変形例〕
図１０は、一部変形例に係るＶＴＣアクチュエータの概略構成図である。一部変形例では、バイパスバルブおよびその周辺を除いて上述した実施形態と略同様の構成を採っているため、実施形態と重複した部分の説明は省略する。

≪一部変形例の構成≫
図１０に示すように、一部変形例のＶＴＣアクチュエータ２１では、バイパスバルブ３６とチェックバルブ４０とが第３ベーン４３に保持されるとともに、進角側油圧室４７ａと遅角側油圧室４７ｂとを接続する連通油路４３ｃ，４３ｄが第３ベーン４３に形成されている。バイパスバルブ３６は、その中間部に連通溝３６ａを有しており、第３ベーン４３の中間部にラジアル方向に穿設されたバルブ保持孔４３ａに収容されている。バイパスバルブ３６は、バイパスバルブスプリング（付勢手段）３７によって、ＶＴＣアクチュエータ２１（すなわち、吸気カムシャフト４）の軸心方向に常時付勢されている。また、チェックバルブ４０は、連通油路４３ｃの進角側油圧室４７ａ側に圧入されており、作動油を遅角側油圧室４７ｂから進角側油圧室４７ａへのみ流入させる。なお、エンジンＥの停止時（図１０の状態）においては、両連通油路４３ｃ，４３ｄがバイパスバルブ３６の連通溝３６ａを介して連通される。

≪一部変形例の作用≫
エンジンＥの通常運転時においては、ＶＴＣアクチュエータ２１が吸気カムシャフト４とともに所定の回転速度（例えば、６００ｒｐｍ）以上で回転しており、バイパスバルブ３６には比較的大きな遠心力が作用する。この場合、図１１（ａ）に示すように、バイパスバルブ３６は、バイパスバルブスプリング３７のばね力に打ちかってＶＴＣアクチュエータ２１の軸心から離間する方向に移動し、両連通油路４３ｃ，４３ｄを遮断する。これにより、上述した実施形態と同様に、スプールバルブ３０が進角作動や遅角作動、保持作動することにより、ロータ２３とハウジング２２との進角方向や遅角方向への相対回動や保持が行われる。また、エンジンＥの停止によってエンジン回転速度が低下した際には、図１１（ｂ）に示すように、バイパスバルブ３６は、遠心力が弱まることでバイパスバルブスプリング３７のばね力によってＶＴＣアクチュエータ２１の軸心方向に移動し、その連通溝３６ａを介して両連通油路４３ｃ，４３ｄを連通させる。これにより、遅角側油圧室４７ｂの作動油がチェックバルブ４０を介して進角側油圧室４７ａ側に流入できるようになるため、吸気カムシャフト４が受けるカムトルクによってロータ２３とハウジング２２とが進角側に断続的に相対回転する。そして、始動時カム位相（最進角位相）となった瞬間にロックピン３３がロック孔２５ａに嵌入し、ロータ２３とハウジング２２とがロックされて円滑な再始動が実現される。

一方、リニアソレノイド３１の断線やスプールバルブ３０の固着等が生じ、カム位相の制御が行えなくなった場合には、エンジンＥＣＵは、インストルメントパネル等に設置された異常警告灯を点灯させるとともに、エンジンＥの再始動時に電磁シャットバルブ１７に駆動電流を供給する。この場合には、実施形態と同様に、第１，第２ＯＰＡ６１，６２では、エンジンＥがイグニッションキーＯＦＦされた後におけるリークにより、進角側油圧室４５ａ，４６ａの作動油がＶＴＣアクチュエータ２１の外部に徐々に排出される。また、ＣＴＡ６３内では、エンジン回転速度の低下とともに遠心力が弱まることで、バイパスバルブ３６は、バイパスバルブスプリング３７のばね力によってＶＴＣアクチュエータ２１の軸心方向に移動し、その連通溝３６ａを介して両連通油路４３ｃ，４３ｄを連通させる。これにより、遅角側油圧室４７ｂの作動油がチェックバルブ４０を介して進角側油圧室４７ａ側に流入できるようになるため、吸気カムシャフト４が受けるカムトルクによってロータ２３とハウジング２２とが進角側に断続的に相対回転する。そして、始動時カム位相（最進角位相）となった瞬間にロックピン３３がロック孔２５ａに嵌入し、ロータ２３とハウジング２２とがロックされて円滑な再始動が実現される。なお、ロータ２３とハウジング２２とのロックは、実施形態と同様に、エンジンＥの停止時に行われなかった場合にも、再始動時（クランキング時）に行われる。

本実施形態や一部変形例では、上述したように、比較的簡易かつ安価な構造を採りながら、異常時におけるエンジンＥの再始動を円滑に行うことができるようになる。

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態や一部変形例に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、上記実施形態や一部変形例は本発明を直列４気筒ＤＯＨＣガソリンエンジンに適用したものであるが、Ｖ型エンジンやディーゼルエンジン等にも当然に適用可能である。また、上記実施形態は吸気カムシャフト側のみにＶＴＣを備えたエンジンに本発明を適用したものであるが、排気カムシャフト側にもＶＴＣを備えたエンジンに適用してもよく、その場合にもシリンダヘッドに設置した１つの電磁シャットバルブで両ＶＴＣのロックピンやリードバルブへの作動油の供給を停止できる。

また、実施形態や一部変形例のＣＴＡでは、進角側油圧室および遅角側油圧室をともに第３ベーン室に形成するようにしたが、例えば、進角側油圧室を第２ベーン室に形成し、遅角側油圧室を第３ベーン室に形成するようにしてもよい。そして、一部変形例でその形態を採った場合には、ハウジングにおける第２ベーン室と第３ベーン室との間にリードバルブを設置することにより、上述したものと同様の作用効果が得られる。なお、一部変形例におけるチェックバルブは、始動時カム位相を短時間で達成されるために、カムトルクによるロータとハウジングとの相対回転を進角側のみに行わせるものであるが、必ずしも設けなくてもよい。また、一部変形例では、ＣＴＡ側のみにバイパスバルブを設置したが、ロータとハウジングとの相対回転を円滑に行わせるために、ＯＰＡ側にもリードバルブを設置してもよい。更に、上記実施形態や一部変形例は、カム位相制御手段としてＣＴＡとＯＰＡとを有するＶＴＣアクチュエータに本発明を適用したものであるが、本発明は、ＯＰＡのみを有するＶＴＣアクチュエータに適用してもよく、その場合には、ＯＰＡの進角側油圧室と遅角側油圧室とをバイパスバルブによって連通させることになる。その他、ＶＴＣアクチュエータをはじめ、エンジンや動弁機構の具体的構成等についても、本発明の主旨を逸脱しない範囲であれば適宜変更可能である。

実施形態に係るエンジンの要部透視斜視図である。 実施形態に係るＶＴＣアクチュエータの分解斜視図である。 実施形態に係るＶＴＣアクチュエータの概略構成図である。 実施形態に係るバイパスバルブの作動態様を示す横断面図である。 実施形態に係るＶＴＣアクチュエータの進角作動を示す模式図である。 実施形態に係るＶＴＣアクチュエータの遅角作動を示す模式図である。 実施形態に係るＶＴＣアクチュエータの保持作動を示す模式図である。 実施形態に係るＶＴＣアクチュエータの停止作動を示す模式図である。 実施形態に係るＶＴＣアクチュエータの異常時作動を示す模式図である。 一部変形例に係るＶＴＣアクチュエータの概略構成図である。 一部変形例の作用を示す説明図である。

符号の説明

１ シリンダヘッド
４ 吸気カムシャフト
８ 吸気カムスプロケット
１０ クランクシャフト
１４ オイルポンプ
１６ 油路
１７ 電磁シャットバルブ（油圧遮断手段）
２１ ＶＴＣアクチュエータ
２２ ハウジング（第１回転部材）
２３ ロータ（第２回転部材）
２６ リードバルブ
３０ スプールバルブ
３１ リニアソレノイド
３２ リターンスプリング
３３ ロックピン
３６ バイパスバルブ（バイパス手段：弁体）
３７ バイパスバルブスプリング（バイパス手段：付勢手段）
４０ チェックバルブ
４３ 第３ベーン
４３ａ バルブ保持孔
４３ｂ 油圧導入孔
４３ｃ 連通油路
４３ｄ 連通油路
４７ 第３ベーン室
４７ａ 進角側油圧室
４７ｂ 遅角側油圧室
６１ 第１ＯＰＡ
６２ 第２ＯＰＡ
６３ ＣＴＡ（カム位相制御手段）
Ｅ エンジン

Claims (3)

1. 所定の角度範囲をもってカム位相が可変制御されるカム位相可変型内燃機関であって、
   クランクシャフトに同期して回転する第１回転部材と、
   カムシャフトと一体に回転するとともに前記第１回転部材に相対回転可能に連結される第２回転部材と、
   前記第１回転部材および前記第２回転部材の間に形成された進角側油圧室と遅角側油圧室とを連絡する油圧回路を切り換えることにより、前記カム位相の変化を進角と遅角と保持との間でシフトさせるカム位相制御手段と、
   その作動時において、前記進角側油圧室と前記遅角側油圧室とを連通させるバイパス手段と、
   その作動時において、前記第１回転部材と前記第２回転部材とを所定の結合角度をもって結合／一体化するカム位相固定手段と、
   所定条件の下に、前記第１回転部材と前記第２回転部材とを前記結合角度に相対回転させるべく、前記バイパス手段と前記カム位相固定手段とを作動させる結合制御手段と
   を備えたことを特徴とするカム位相可変型内燃機関。
2. 前記バイパス手段が前記カムシャフトの軸心と略平行に作動する弁体を有することを特徴とする、請求項１に記載されたカム位相可変型内燃機関。
3. 所定の角度範囲をもってカム位相が可変制御されるカム位相可変型内燃機関であって、
   クランクシャフトに同期して回転する第１回転部材と、
   カムシャフトと一体に回転するとともに前記第１回転部材に相対回転可能に連結される第２回転部材と、
   前記第１回転部材および前記第２回転部材の間に形成された進角側油圧室と遅角側油圧室とを連絡する油圧回路を切り換えることにより、前記カム位相の変化を進角と遅角と保持との間でシフトさせるカム位相制御手段と、
   前記第１回転部材または前記第２回転部材の回転に伴う遠心力によって前記カムシャフトの軸心から離反する方向に移動する弁体と、当該弁体を前記カムシャフトの軸心側に付勢する付勢手段とを有し、前記第１回転部材または前記第２回転部材の回転速度が所定値以下であるときに前記進角側油圧室と前記遅角側油圧室とを連通させるバイパス手段と、
   その作動時において、前記第１回転部材と前記第２回転部材とを所定の結合角度をもって結合／一体化するカム位相固定手段と、
   所定条件の下に、前記第１回転部材と前記第２回転部材とを前記結合角度で結合させるべく、前記カム位相固定手段を作動させる結合制御手段と
   を備えたことを特徴とするカム位相可変型内燃機関。

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