JP2011021572A - Variable cam phase type internal combustion engine - Google Patents

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Fumihisa Takemoto
史久 竹本
Masayuki Toyokawa
政行 豊川
Kazuki Ichikawa
和樹 市川
Koichiro Shinozaki
広一郎 篠崎
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a variable cam phase type internal combustion engine improved in control accuracy of VTC actuator and the like. <P>SOLUTION: A front end side journal 43 of an intake shaft 4 is rotatably supported by bearing surfaces 61, 62 of a first cam holder 50, and the rear end surface of a VTC attachment flange 41 and the front end surface of a thrust flange 42 come in slide-contact with the axial direction end surfaces of the first cam holder 50. Pulser teeth 71, 72 are projectingly provided on an outer circumference of a back plate 25. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、カム位相が連続的に可変制御されるカム位相可変型内燃機関に係り、詳しくは、VTCアクチュエータの制御精度の向上等を実現する技術に関する。   The present invention relates to a cam phase variable internal combustion engine in which a cam phase is continuously variably controlled, and more particularly to a technique for improving control accuracy of a VTC actuator.

4サイクルエンジン(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、従来より存在する複数のカム(例えば、低速型カムおよび高速型カム)を切り換えるものに代わり、近年ではカム位相とバルブリフトとを個別に可変制御する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、カムシャフトの先端に取り付けられるベーン式のVTCアクチュエータ、VTCアクチュエータの軸心に配設されて油圧回路の切り換えを行うスプールバルブ、スプールバルブのスプールを軸方向に駆動する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)。   Many 4-cycle engines (hereinafter simply referred to as engines) are equipped with various variable valve mechanisms in order to improve output and fuel consumption and reduce harmful exhaust gas components. In recent years, variable valve mechanisms have been mainly used in which the cam phase and the valve lift are variably controlled in place of the conventional switching of a plurality of cams (for example, a low speed cam and a high speed cam). It is coming. A valve timing control device (Variable Timing Control device: hereinafter referred to as VTC) used for variable control of a cam phase is disposed on the axis of a vane-type VTC actuator or VTC actuator attached to the tip of a camshaft. A spool valve that switches a hydraulic circuit, a linear solenoid that drives the spool of the spool valve in the axial direction, and the like (see Patent Document 1).

VTC搭載エンジンでは、カム位相のフィードバック制御を行うべく、カムシャフトの実角度(カム角)をカム角センサによってリアルタイムに検出する必要がある。カム角センサとしては、外周に複数の歯(パルサティース)を有するパルサロータをカムシャフトの後端に締結/一体化するとともに、パルサロータの近傍にセンサ本体(ピックアップコイル等)を設置したものが公知となっている(特許文献2参照)。なお、吸排気カムシャフトのどちらか一方にのみVTCアクチュエータが装着されたエンジンでは、固定側(カム位相の可変制御が行われない側)のカムシャフトの後端にTDC(Top Dead Center:上死点)センサが取り付けられることが多い。   In a VTC-equipped engine, it is necessary to detect the actual camshaft angle (cam angle) in real time by a cam angle sensor in order to perform feedback control of the cam phase. As a cam angle sensor, a pulsar rotor having a plurality of teeth (pulsar teeth) on the outer periphery is fastened / integrated to the rear end of the camshaft, and a sensor body (pickup coil or the like) is installed in the vicinity of the pulsar rotor. (See Patent Document 2). In an engine in which a VTC actuator is mounted on only one of the intake and exhaust camshafts, a TDC (Top Dead Center: top dead center) is provided at the rear end of the fixed (the cam phase is not controlled) camshaft. Point) A sensor is often attached.

特許4059673号公報Japanese Patent No. 4059673 特開2009−36189号公報JP 2009-36189 A

VTC搭載エンジンでは、VTCアクチュエータがカムシャフトの先端に締結される一方、リニアソレノイドはエンジン本体(シリンダヘッド等)に装着される。したがって、VTCの制御精度を高めるためには、リニアソレノイド(ロッド端部)とVTCアクチュエータ(スプールバルブのスプール端部)との相対距離を高精度に規制する必要がある。なお、リニアソレノイドの作動ストロークは一般に3mm程度であり、各部材の加工公差および組立公差の集積が0.5mm程度である。そのため、リニアソレノイドとVTCアクチュエータとの相対距離が全く変化しない場合においても、位相制御に用いることができる作動ストロークは2.5mmとなり、この作動ストローク範囲でカム位相および位相変換速度の調整が行われる。   In a VTC-equipped engine, the VTC actuator is fastened to the tip of the camshaft, while the linear solenoid is mounted on the engine body (cylinder head or the like). Therefore, in order to increase the control accuracy of the VTC, it is necessary to regulate the relative distance between the linear solenoid (rod end) and the VTC actuator (spool end of the spool valve) with high accuracy. The operation stroke of the linear solenoid is generally about 3 mm, and the accumulation of machining tolerances and assembly tolerances of each member is about 0.5 mm. Therefore, even when the relative distance between the linear solenoid and the VTC actuator does not change at all, the operating stroke that can be used for phase control is 2.5 mm, and the cam phase and the phase conversion speed are adjusted within this operating stroke range. .

ところが、従来のVTC搭載エンジンの場合、図5に示すように、カムシャフト4は、そのスラスト方向の規制が後端に取り付けられたカム角センサのパルサロータ80によってなされるため、エンジンの暖機に伴う温度上昇によってVTCアクチュエータ21が軸方向に比較的大きく移動する。例えば、アルミニウム合金製のシリンダヘッド1に鋳鋼製のカムシャフト4が保持されている場合、パルサロータ80からVTCアクチュエータ21の先端までの距離L1を435mm、パルサロータ80からリニアソレノイド31の中心点までの距離L2を450mmとすると、約100℃の温度上昇が起こると線膨張率の相違(カムシャフト4の線膨張率がシリンダヘッド1の線膨張率より小さいこと)によってリニアソレノイド31とVTCアクチュエータ21との相対距離が0.5mm程度増大する。その結果、リニアソレノイド31のロッド端部とスプールバルブのスプール端部との相対距離がその分だけ増大し、上述した例の場合には、位相制御が2.0mmの作動ストロークで行われることになり、制御分解能(リニアソレノイド31のストローク量に対するVTCアクチュエータ21の作動速度の変化幅)が低下して無視し得ない制御精度の悪化が生じてしまう。   However, in the case of a conventional VTC-equipped engine, as shown in FIG. 5, the camshaft 4 is regulated by a pulsar rotor 80 of a cam angle sensor attached to the rear end of the camshaft 4 so that the engine is warmed up. The accompanying temperature rise causes the VTC actuator 21 to move relatively large in the axial direction. For example, when the cast steel camshaft 4 is held by the aluminum alloy cylinder head 1, the distance L1 from the pulsar rotor 80 to the tip of the VTC actuator 21 is 435 mm, and the distance from the pulsar rotor 80 to the center point of the linear solenoid 31 When L2 is 450 mm, when the temperature rises about 100 ° C., the linear expansion coefficient is different between the linear solenoid 31 and the VTC actuator 21 due to the difference in linear expansion coefficient (the linear expansion coefficient of the camshaft 4 is smaller than the linear expansion coefficient of the cylinder head 1). The relative distance increases by about 0.5 mm. As a result, the relative distance between the rod end of the linear solenoid 31 and the spool end of the spool valve increases correspondingly, and in the case of the above-described example, the phase control is performed with an operating stroke of 2.0 mm. As a result, the control resolution (the change width of the operating speed of the VTC actuator 21 with respect to the stroke amount of the linear solenoid 31) is lowered, resulting in a deterioration in control accuracy that cannot be ignored.

一方、図5に示すように、従来のVTCアクチュエータ21は、カムシャフト4の先端に形成されたVTC取付フランジ41に締結されており、前端側カムホルダ50から作動油の供給を受ける構造となっている。そのため、上述したVTC取付フランジ41の軸方向での相対変位が生じた場合、前端側カムホルダ50に形成された作動油供給溝とカムシャフト4のジャーナルに形成された作動油導入孔との間にずれが生じ、VTCアクチュエータ21への作動油供給量が低下して制御性が悪化する虞があった。また、前述したTDCセンサのパルサロータは、カムシャフトの後端に締結/一体化されているため、検出精度を高めるべく大径のものを採用するとシリンダヘッドやカムカバーの外郭が大きくなってしまう等の問題があった。   On the other hand, as shown in FIG. 5, the conventional VTC actuator 21 is fastened to a VTC mounting flange 41 formed at the front end of the camshaft 4, and receives a supply of hydraulic oil from the front end side cam holder 50. Yes. Therefore, when the relative displacement in the axial direction of the VTC mounting flange 41 described above occurs, between the hydraulic oil supply groove formed in the front end side cam holder 50 and the hydraulic oil introduction hole formed in the journal of the camshaft 4. There is a possibility that a deviation occurs, and the amount of hydraulic oil supplied to the VTC actuator 21 is reduced to deteriorate the controllability. Further, since the pulsar rotor of the TDC sensor described above is fastened / integrated to the rear end of the camshaft, if a large-diameter one is adopted in order to increase detection accuracy, the outline of the cylinder head or cam cover becomes large. There was a problem.

本発明は、上記状況に鑑みなされたものであり、VTCアクチュエータの制御精度の向上等を実現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。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a variable cam phase internal combustion engine that realizes improvement in control accuracy of a VTC actuator.

第1の発明は、複数のカムホルダによって回転自在に支持されるとともに、VTC取付フランジがその一端に形成されたカムシャフトと、前記VTC取付フランジに締結されるとともに、カム位相の可変制御に供されるVTCアクチュエータとを備えたカム位相可変型内燃機関であって、前記カムシャフトには、前記VTC取付フランジに対して軸方向に所定の間隔をもってスラストフランジが設けられ、前記VTC取付フランジと前記VTCアクチュエータとのうち少なくとも一方と、前記スラストフランジとには、当該VTCアクチュエータに最も近いカムホルダの軸方向端面に摺接するスラスト面がそれぞれ形成されたことを特徴とする。   The first invention is rotatably supported by a plurality of cam holders, a VTC mounting flange is fastened to one end of the camshaft, and the VTC mounting flange is used for variable control of the cam phase. A cam phase variable internal combustion engine having a VTC actuator, wherein the camshaft is provided with a thrust flange in the axial direction with respect to the VTC mounting flange, and the VTC mounting flange and the VTC. At least one of the actuators and the thrust flange are each formed with a thrust surface slidably contacting the axial end surface of the cam holder closest to the VTC actuator.

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VTCアクチュエータが円筒状のハウジングを有し、当該ハウジングの外周にTDCセンサのパルサロータが形成されたことを特徴とする。   According to a second invention, in the cam phase variable internal combustion engine according to the first invention, the VTC actuator has a cylindrical housing, and a pulsar rotor of a TDC sensor is formed on an outer periphery of the housing. And

第1の発明によれば、カムシャフトのスラスト方向の規制がVTCアクチュエータの直近で行われるため、エンジンの温度変化によるVTCアクチュエータの軸方向移動が抑制され、シリンダヘッドに取り付けられたリニアソレノイドによってVTCアクチュエータが駆動される場合においても、リニアソレノイドとVTCアクチュエータとの相対距離の変化に起因する制御精度の低下が生じにくくなる。また、第2の発明によれば、TDCセンサのパルサロータをカムカバーの大型化等を招くことなく大径化でき、TDC検出精度の向上が実現される。また、ハウジングの外周からパルサロータのティースを突出させるようにすれば、独立したパルサロータが不要となって部品点数等の削減を実現できる。   According to the first invention, since the camshaft thrust direction is regulated in the immediate vicinity of the VTC actuator, the axial movement of the VTC actuator due to the temperature change of the engine is suppressed, and the VTC is controlled by the linear solenoid attached to the cylinder head. Even when the actuator is driven, it is difficult for the control accuracy to decrease due to a change in the relative distance between the linear solenoid and the VTC actuator. Further, according to the second invention, the diameter of the pulsar rotor of the TDC sensor can be increased without causing an increase in the size of the cam cover, and the TDC detection accuracy can be improved. Further, if the teeth of the pulsar rotor are protruded from the outer periphery of the housing, an independent pulsar rotor is unnecessary, and the number of parts can be reduced.

実施形態に係るエンジンの要部透視斜視図である。It is a principal part perspective view of the engine which concerns on embodiment. 実施形態に係るVTCアクチュエータの分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the VTC actuator which concerns on embodiment. 実施形態に係る吸気カムシャフト先端側の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the intake camshaft front end side according to the embodiment. 実施形態に係る吸気カムシャフト先端側の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the intake camshaft front end side according to the embodiment. 従来装置におけるカムシャフト周りの構成を示す側面図である。It is a side view which shows the structure around the cam shaft in a conventional apparatus.

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いくつかの実施形態を詳細に説明する。   Several embodiments of a cam phase variable internal combustion engine according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

[実施形態]
≪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。また、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に供給するための作動油供給油路16が形成されている。
[Embodiment]
<< Configuration of Embodiment >>
<Overall configuration>
An engine (cam phase variable internal combustion engine) E shown in FIG. 1 is a DOHC 4-valve four-cycle in-line four-cylinder gasoline engine mounted on an automobile. An intake valve 2 for each cylinder is provided in the cylinder head 1. And an exhaust valve 3, an intake camshaft 4 and an exhaust camshaft 5 that drive the intake and exhaust valves 2 and 3. Both camshafts 4 and 5 are rotationally driven by the crankshaft 10 at a rotational speed of 1/2 through the crank sprocket 6, the cam chain 7, the intake cam sprocket 8, and the exhaust cam sprocket 9. The crankshaft 10 is connected to the piston 12 via a connecting rod 11 and drives an oil pump 14 installed obliquely downward via a chain 13. A VTC actuator 21 is attached to the front end of the intake camshaft 4, and hydraulic oil supply oil for supplying hydraulic oil (engine oil) from the oil pump 14 to the VTC actuator 21 is supplied to the cylinder head 1 and the cylinder block 15. A path 16 is formed.

クランクスプロケット6の近傍にはクランクシャフト10の回転角度を検出するクランク角センサ17が設置され、吸気カムシャフト4の後端にはカム位相を検出するカム角センサ18が設置され、VTCアクチュエータ21の後部には各気筒の上死点を検出するTDCセンサ19が設置されている。これらセンサ17〜19は他の多くのセンサ(吸気温センサや水温センサ、アクセルセンサ等)とともにエンジンECUに接続されており、エンジンECUは、これらの検出信号(運転情報)に基づいて運転制御量(燃料噴射量や点火時期、吸気側カム位相等)を設定し、燃料噴射弁や点火装置、VTCアクチュエータ21等を駆動制御する。   A crank angle sensor 17 for detecting the rotation angle of the crankshaft 10 is installed in the vicinity of the crank sprocket 6, and a cam angle sensor 18 for detecting a cam phase is installed at the rear end of the intake camshaft 4. A TDC sensor 19 for detecting the top dead center of each cylinder is installed at the rear. These sensors 17 to 19 are connected to an engine ECU together with many other sensors (such as an intake air temperature sensor, a water temperature sensor, an accelerator sensor, etc.), and the engine ECU operates based on these detection signals (operation information). (Fuel injection amount, ignition timing, intake side cam phase, etc.) are set, and the fuel injection valve, ignition device, VTC actuator 21 and the like are driven and controlled.

<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、軸心に設置されたスプールバルブ29、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29を駆動するリニアソレノイド31、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に保持されたバイパスバルブ36、バイパスバルブ36をバックプレート25側に付勢するバイパスバルブスプリング37等を構成要素としている。なお、スプールバルブ29は、吸気カムシャフト4やロータ23の軸心に保持されたバルブスリーブ38と、バルブスリーブ38に摺動自在に内嵌したスプール39と、スプール39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40とから構成されている。
<VTC actuator>
As shown in FIG. 2, the VTC actuator 21 includes a housing 22 in which an intake cam sprocket 8 is formed on the outer periphery, a rotor that is rotatably held in the housing 22, and a rear surface that is fastened to the front end of the intake camshaft 4. 23, a front plate 24 covering the front surface of the housing 22, a back plate 25 covering the rear surface of the housing 22, a reed valve 26 disposed on the inner peripheral side of the front plate 24, and a reed valve cover 27 for fixing the reed valve 26 to the rotor 23. , A bias spring 28 that relatively rotates the housing 22 and the rotor 23 in the advance direction, a spool valve 29 installed at the shaft center, a linear solenoid 31 that drives the spool valve 29 by being controlled by the engine ECU, and the rotor 23 Lock pin 33 held by Lock pin spring 34 for urging the Kkupin 33 to the back plate 25 side, and as a component of the bypass valve spring 37 or the like for urging the bypass valve 36 is held in the rotor 23, the bypass valve 36 in the back plate 25 side. The spool valve 29 includes a valve sleeve 38 held at the axis of the intake camshaft 4 and the rotor 23, a spool 39 slidably fitted in the valve sleeve 38, and the spool 39 attached to the linear solenoid 31 side. And a return spring 40 that is energized.

<吸気カムシャフトおよびカムホルダ>
図3,図4に示すように、吸気カムシャフト4は、VTCアクチュエータ21が締結されるVTC取付フランジ41と、VTC取付フランジ41に軸方向に所定の間隔をもって対峙するスラストフランジ42と、VTC取付フランジ41とスラストフランジ42との間に形成された前端側ジャーナル43とを有している。前端側ジャーナル43には、VTCアクチュエータ21のスプールバルブ29に作動油を導入するための作動油導入孔44が穿設されている。
<Intake camshaft and cam holder>
As shown in FIGS. 3 and 4, the intake camshaft 4 includes a VTC mounting flange 41 to which the VTC actuator 21 is fastened, a thrust flange 42 facing the VTC mounting flange 41 at a predetermined interval in the axial direction, and a VTC mounting. A front end side journal 43 formed between the flange 41 and the thrust flange 42 is provided. The front end side journal 43 is provided with a hydraulic oil introduction hole 44 for introducing hydraulic oil to the spool valve 29 of the VTC actuator 21.

シリンダヘッド1の前端側には、吸気カムシャフト4の前端側ジャーナル43を回転自在に支持すべく、第1カムホルダ50(第1ロアカムホルダ51および第1アッパカムホルダ52)が締結されている。第1ロアカムホルダ51および第1アッパカムホルダ52の軸受面61,62には前後一対の作動油供給溝63,64が形成されており、これら作動油供給溝63,64から供給された作動油が前端側ジャーナル43の作動油導入孔44を介してVTCアクチュエータ21に導入される。   A first cam holder 50 (a first lower cam holder 51 and a first upper cam holder 52) is fastened to the front end side of the cylinder head 1 so as to rotatably support the front end side journal 43 of the intake camshaft 4. A pair of front and rear hydraulic oil supply grooves 63 and 64 are formed in the bearing surfaces 61 and 62 of the first lower cam holder 51 and the first upper cam holder 52, and the hydraulic oil supplied from these hydraulic oil supply grooves 63 and 64 is supplied to the bearing surfaces 61 and 62. It is introduced into the VTC actuator 21 through the hydraulic oil introduction hole 44 of the front end side journal 43.

吸気カムシャフト4は、その前端側ジャーナル43が第1カムホルダ50の軸受面61,62によって回転自在に支持されるとともに、VTC取付フランジ41の後端面およびスラストフランジ42の前端面が第1カムホルダ50の軸方向端面に摺接している。なお、本実施形態の場合、バックプレート25の後端面も、VTC取付フランジ41の後端面と同様に、第1カムホルダ50の前端面に摺接している。   The intake camshaft 4 has a front end journal 43 rotatably supported by bearing surfaces 61, 62 of the first cam holder 50, and the rear end surface of the VTC mounting flange 41 and the front end surface of the thrust flange 42 are the first cam holder 50. Is in sliding contact with the axial end surface of the. In the case of this embodiment, the rear end surface of the back plate 25 is also in sliding contact with the front end surface of the first cam holder 50 in the same manner as the rear end surface of the VTC mounting flange 41.

<TDCセンサ>
TDCセンサ19は、バックプレート25の外周に突設された5つのパルサティース(4つの上死点判別用パルサティース71と1つの気筒判別用パルサティース72)と、これらパルサティース71,72に近接配置されるセンサ本体73とから構成されている。なお、本実施形態ではバックプレート25にパルサティース71,72を一体的に形成する(すなわち、バックプレート25にTDCセンサ19のパルサロータを兼ねさせる)ようにしたが、パルサティースが外周に突設された環状のパルサロータをハウジング22やバックプレート25に締結あるいは圧入するようにしてもよい。
<TDC sensor>
The TDC sensor 19 includes five pulsar teeth (four top dead center discriminating pulsar teeth 71 and one cylinder discriminating pulsar teeth 72) provided on the outer periphery of the back plate 25, and close to these pulsar teeth 71 and 72. It is comprised from the sensor main body 73 arrange | positioned. In this embodiment, the pulsar teeth 71 and 72 are integrally formed on the back plate 25 (that is, the back plate 25 is also used as the pulsar rotor of the TDC sensor 19). The annular pulsar rotor may be fastened or press-fitted into the housing 22 or the back plate 25.

≪実施形態の作用≫
エンジンEが始動されると、エンジンECUは、前述したように、各種運転情報に基づいてエンジンEの各種運転制御量を設定し、燃料噴射弁や点火装置、VTCアクチュエータ21等を駆動制御する。この際、エンジンECUは、クランク角センサ17およびTDCセンサ19の検出信号を用いて燃料噴射時期や点火時期をフィードバック制御する一方、クランク角センサ17およびカム角センサ18の検出信号を用いて吸気カムシャフト4のカム位相をフィードバック制御する
<< Operation of Embodiment >>
When the engine E is started, the engine ECU sets various operation control amounts of the engine E based on various operation information as described above, and drives and controls the fuel injection valve, the ignition device, the VTC actuator 21 and the like. At this time, the engine ECU feedback-controls the fuel injection timing and ignition timing using the detection signals of the crank angle sensor 17 and the TDC sensor 19, while using the detection signals of the crank angle sensor 17 and the cam angle sensor 18. Feedback control of cam phase of shaft 4

暖機が進行してエンジンEの温度が上昇すると、シリンダヘッド1は、吸気カムシャフト4に較べて大きな線膨張率をもって膨張する。ところが、本実施形態の場合、吸気カムシャフト4は、第1カムホルダ50の軸方向端面に対してVTC取付フランジ41の後端面およびスラストフランジ42の前端面をもって摺接している(すなわち、VTCアクチュエータ21の直近の第1カムホルダ50によってスラスト方向で保持されている)。   As the warm-up proceeds and the temperature of the engine E rises, the cylinder head 1 expands with a larger linear expansion rate than the intake camshaft 4. However, in the present embodiment, the intake camshaft 4 is in sliding contact with the axial end surface of the first cam holder 50 with the rear end surface of the VTC mounting flange 41 and the front end surface of the thrust flange 42 (that is, the VTC actuator 21). Is held in the thrust direction by the first cam holder 50 closest to the head).

そのため、第1カムホルダ50からVTCアクチュエータ21の先端までの距離L3を36mm、第1カムホルダ50からリニアソレノイド31の中心点までの距離L4を50mmとすると、約100℃の温度上昇が起こってもリニアソレノイド31とVTCアクチュエータ21との相対距離は0.07mm程度しか増大しない。これにより、リニアソレノイド31の作動ストロークが3mm、各部材の加工公差および組立公差の集積が0.5mmとすると、位相制御に用いることができる作動ストロークが2.43mm確保でき、前述した従来装置に較べて制御分解能が2割程度向上する。   Therefore, if the distance L3 from the first cam holder 50 to the tip of the VTC actuator 21 is 36 mm and the distance L4 from the first cam holder 50 to the center point of the linear solenoid 31 is 50 mm, the linearity is maintained even if the temperature rises by about 100 ° C. The relative distance between the solenoid 31 and the VTC actuator 21 increases only by about 0.07 mm. As a result, if the operation stroke of the linear solenoid 31 is 3 mm, and the accumulation of machining tolerances and assembly tolerances of each member is 0.5 mm, the operation stroke that can be used for phase control can be secured to 2.43 mm. In comparison, the control resolution is improved by about 20%.

また、吸気カムシャフト4と第1カムホルダ50とのスラスト方向での相対変位が少なくなるため、第1アッパカムホルダ52側の作動油供給溝63,64と吸気カムシャフト4側の作動油導入孔44とのずれが小さくなり、従来装置で問題となっていたVTCアクチュエータ21への作動油供給量の低下に起因する制御性の悪化が起こり難くなる。   Further, since the relative displacement in the thrust direction between the intake camshaft 4 and the first cam holder 50 is reduced, the hydraulic oil supply grooves 63 and 64 on the first upper cam holder 52 side and the hydraulic oil introduction hole on the intake camshaft 4 side are reduced. 44 and the controllability due to a decrease in the amount of hydraulic oil supplied to the VTC actuator 21, which has been a problem with conventional devices, is less likely to occur.

一方、本実施形態では、VTCアクチュエータ21のバックプレート25にTDCセンサ19のパルサティース71,72が突設されているため、シリンダヘッド1やカムカバー(図示せず)の外郭を大きくすることなくTDCの検出精度の向上を図ることが可能になるとともに、部品点数の削減を実現できる(独立したパルサロータが不要となる)。   On the other hand, in this embodiment, since the pulsar teeth 71 and 72 of the TDC sensor 19 project from the back plate 25 of the VTC actuator 21, the TDC is not enlarged without increasing the outline of the cylinder head 1 or the cam cover (not shown). The detection accuracy can be improved and the number of parts can be reduced (independent pulsar rotor is not required).

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、ディーゼルエンジン等にも当然に適用可能である。また、上記実施形態では第1カムホルダの前端面にVTC取付フランジとバックプレートとの後端面が摺接するが、VTC取付フランジとバックプレートとのどちらか一方の後端面が第1カムホルダの前端面に摺接するようにしてもよい。また、上記実施形態で吸気カムシャフト側にVTCアクチュエータを備えたものに言及したが、排気カムシャフト側にVTCアクチュエータを備えたカム位相可変型内燃機関に適用してもよい。その他、エンジンやVTCアクチュエータ等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。   Although the description of the specific embodiment is finished as described above, the present invention is not limited to the above embodiment and can be widely modified. For example, although the above embodiment is an application of the present invention to an in-line four-cylinder DOHC gasoline engine, it can naturally be applied to a diesel engine or the like. In the above embodiment, the rear end surface of the VTC mounting flange and the back plate is in sliding contact with the front end surface of the first cam holder. However, the rear end surface of either the VTC mounting flange or the back plate is in contact with the front end surface of the first cam holder. You may make it slidably contact. In the above embodiment, the intake camshaft is provided with the VTC actuator. However, the present invention may be applied to a cam phase variable internal combustion engine having the exhaust camshaft with the VTC actuator. In addition, the specific configuration of the engine, the VTC actuator, and the like can be changed as appropriate without departing from the gist of the present invention.

1 シリンダヘッド
4 吸気カムシャフト
19 TDCセンサ
21 VTCアクチュエータ
25 バックプレート
31 リニアソレノイド
41 VTC取付フランジ
42 スラストフランジ
43 前端側ジャーナル
50 第1カムホルダ
71,72 パルサティース
73 センサ本体
E エンジン
1 Cylinder Head 4 Intake Cam Shaft 19 TDC Sensor 21 VTC Actuator 25 Back Plate 31 Linear Solenoid 41 VTC Mounting Flange 42 Thrust Flange 43 Front End Side Journal 50 First Cam Holder 71, 72 Pulsatis 73 Sensor Body E Engine

Claims (2)

複数のカムホルダによって回転自在に支持されるとともに、VTC取付フランジがその一端に形成されたカムシャフトと、
前記VTC取付フランジに締結されるとともに、カム位相の可変制御に供されるVTCアクチュエータと
を備えたカム位相可変型内燃機関であって、
前記カムシャフトには、前記VTC取付フランジに対して軸方向に所定の間隔をもってスラストフランジが設けられ、
前記VTC取付フランジと前記VTCアクチュエータとのうち少なくとも一方と、前記スラストフランジとには、当該VTCアクチュエータに最も近いカムホルダの軸方向端面に摺接するスラスト面がそれぞれ形成されたことを特徴とするカム位相可変型内燃機関。
A camshaft rotatably supported by a plurality of cam holders and having a VTC mounting flange formed at one end thereof;
A cam phase variable internal combustion engine that is fastened to the VTC mounting flange and includes a VTC actuator that is used for variable control of the cam phase,
The camshaft is provided with a thrust flange at a predetermined interval in the axial direction with respect to the VTC mounting flange,
A cam phase characterized in that at least one of the VTC mounting flange and the VTC actuator, and the thrust flange are formed with a thrust surface slidably contacting the axial end surface of the cam holder closest to the VTC actuator. Variable internal combustion engine.
前記VTCアクチュエータが円筒状のハウジングを有し、当該ハウジングの外周にTDCセンサのパルサロータが形成されたことを特徴とする、請求項1に記載されたカム位相可変型内燃機関。   The cam phase variable internal combustion engine according to claim 1, wherein the VTC actuator has a cylindrical housing, and a pulsar rotor of a TDC sensor is formed on an outer periphery of the housing.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015161245A (en) * 2014-02-27 2015-09-07 大豊工業株式会社 Bearing structure for internal combustion engine

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