JP2011157833A - バルブタイミング調整装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】スプリングは、一端がベーンロータに係止され、他端がハウジング11に係止され、ベーンロータをハウジング11に対し進角方向に付勢する。ストッパピンは、ハウジング11の内壁に形成された穴部に嵌合することによりベーンロータのハウジング11に対する相対回動を規制する。ECU4は、クランクシャフト8を回転駆動することが可能なスターターモータ60の回転を制御する。ECU4は、ストッパピンがハウジング11の穴部から抜け出た状態でエンジン6が停止した場合、エンジン6の再始動時、スターターモータ60を比較的高速な第1回転速度で回転させ、急激に、比較的低速な第2回転速度で回転するよう制御する。
【選択図】図3
Description
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態によるバルブタイミング調整装置を図1〜3に示す。
通常、エンジン6が停止している状態ではストッパピン30はリング36の穴部37に入り込んでいる。
イグニッションキーがオンされると、ECU4は、スターターモータ60のギア61をフライホイール82のギアに噛み合わせるとともに、スターターモータ60を所定の回転速度で回転させる。これにより、クランクシャフト8、カムシャフト9および7が回転し、吸気弁92および排気弁71が開閉駆動される。このとき、ストッパピン30はリング36の穴部37に入り込んだ状態であり、クランクシャフト8に対するカムシャフト7の位相が、エンジン始動に適した最進角位置に保持されているため、エンジン6は容易に始動する。
エンジン始動後、油圧ポンプ1から作動油が十分に供給されると、第1圧力室40および第2圧力室41に供給される油圧によりストッパピン30がリング36から抜け出すので、ハウジング11に対しベーンロータ16は相対回動自在となる。そして、各遅角油圧室および各進角油圧室に加わる油圧を制御することにより、クランクシャフト8に対するカムシャフト7の位相差を調整する。
バルブタイミング調整装置10が遅角作動するとき、ECU4は、切換弁3に供給する駆動電流を制御する。これにより、切換弁3は、油圧ポンプ1と遅角油路100とを接続し、進角油路110とオイルパン2とを接続する。油圧ポンプ1から吐出される作動油は、遅角油路100を経由し、遅角油圧室51、52、53、54に供給される。遅角油圧室51、52、53、54の油圧がベーン161、162、163、164に作用し、ベーンロータ16を遅角方向に付勢するトルクを発生する。このとき、進角油圧室55、56、57、58の作動油は進角油路110を経由し、オイルパン2に排出される。遅角油圧室51、52、53、54の油圧の発生するトルクが、スプリング26の発生する進角方向のトルク(付勢トルク)に抗し、ベーンロータ16は、ハウジング11に対し遅角方向に回動する。
バルブタイミング調整装置10が進角作動するとき、ECU4は、切換弁3に供給する駆動電流を制御する。これにより、切換弁3は、油圧ポンプ1と進角油路110とを接続し、遅角油路100とオイルパン2とを接続する。油圧ポンプ1から吐出される作動油は、進角油路110を経由し、進角油圧室55、56、57、58に供給される。進角油圧室55、56、57、58の油圧は、ベーン161、162、163、164に作用し、ベーンロータ16を進角方向に付勢するトルクを発生する。このとき、遅角油圧室51、52、53、54の作動油は、遅角油路100を経由し、オイルパン2に排出される。進角油圧室55、56、57、58の油圧の発生するトルクと、スプリング26の復元力がベーンロータ16を進角方向へ回動させるトルク(付勢トルク)との合力により、ベーンロータ16は、ハウジング11に対し進角方向に回動する。
ベーンロータ16が目標位相に到達すると、ECU4は切換弁3に供給する駆動電流のデューティ比を制御する。これにより、切換弁3は、油圧ポンプ1と、遅角油路100および進角油路110との接続を遮断し、遅角油圧室51、52、53、54および進角油圧室55、56、57、58からオイルパン2に作動油が排出されることを規制する。このため、ベーンロータ16は目標位相に保持される。
バルブタイミング調整装置10の作動中にエンジン停止が指示されると、ベーンロータ16は、上記進角作動時と同様の作動によりハウジング11に対して進角方向に回転する。ベーンロータ16は、ベーン163のストッパ面169がシュー133に当接するまで進角方向へ回転し、最進角位置で回動が停止する。この状態において、ECU4は、油圧ポンプ1の作動を停止するとともに、切換弁3によって進角油路110とオイルパン2とを接続する。これにより、第2圧力室41の圧力が低下し、ストッパピン30はスプリング34の付勢力によりリング36側へ移動する。その結果、ストッパピン30は、リング36の穴部37に嵌合する。
このように、バルブタイミング調整装置10は、通常、ストッパピン30がリング36の穴部37に嵌合した後、作動を停止し、次のエンジン始動に備える。
S301では、ECU4は、エンストに関する情報に基づき、当該エンジン始動が、エンスト後のエンジン始動か否かを判断する。ここで、エンストに関する情報とは、例えば、「エンジン停止時にECU4に記憶される、イグニッションキーのオフ信号」のことを指す。ECU4は、前回のエンジン停止時の情報としてイグニッションキーのオフ信号が記憶されていなかった場合、「エンスト後のエンジン始動である」と判断する。一方、前回のエンジン停止時の情報としてイグニッションキーのオフ信号が記憶されていた場合、前回正しくエンジン停止が行われたとして「エンスト後のエンジン始動ではない」と判断する。ECU4が「エンスト後のエンジン始動である」と判断した場合(S301:Y)、処理はS302へ移行する。一方、「エンスト後のエンジン始動ではない」と判断した場合(S301:N)、処理はS306へ移行する。
なお、S305:Yとなった場合、ベーンロータ16はエンジン始動に適した位置(最進角位置)にあるため、S305の後、エンジン6が始動する。
S307では、ECU4は、エンジン6が始動したことを確認する。その後、S300の一連の処理を抜ける。
図5(A)は、エンジン回転数(クランクシャフト8の回転速度)とベーンロータ16に作用する平均カムトルクとの関係を示す特性図である。この図から、エンジン6の回転数、すなわちクランクシャフト8の回転数が高くなる程、ベーンロータ16に作用する平均カムトルクは小さくなることがわかる。一方、図5(B)は、エンジン回転数とベーンロータ16の位相振れ幅との関係を示す特製図である。この図から、エンジン6の回転数、すなわちクランクシャフト8の回転数が高くなる程、ベーンロータ16の位相振れ幅は小さくなることがわかる。
(1.6−1.2)/0.02=20 ・・・式1
より、ベーンロータ16は、最遅角位置から進角側へ約20°CA回動する。この時点で、ベーンロータ16の最進角位置(ストッパピン嵌合位置)までの位相は約10°CAである。ここで、ECU4は、スターターモータ60の回転速度が第1回転速度から第2回転速度に急激に変化するよう、スターターモータ60の回転を制御する。これにより、クランクシャフト8が第2クランキング回転速度(100rpm)で回転する。このときのベーンロータ16の位相振れ幅は約27°CAなので(図5(B)参照)、ベーンロータ16は、進角側または遅角側へ約13.5°CA回動(位相振れ)する。これにより、ベーンロータ16は、最進角位置(ストッパピン嵌合位置)まで到達するため、ストッパピン30が穴部37に嵌合する。
スターターモータ60を回転開始から第1回転速度で回転させ続けた場合、クランクシャフト8は、第1クランキング回転速度(500rpm)、つまり一定の速度で回転する。このとき、上記式1より、ベーンロータ16は、最遅角位置から進角側へ約20°CA回動する。この時点で、ベーンロータ16の最進角位置(ストッパピン嵌合位置)までの位相は約10°CAである。このときのベーンロータ16の位相振れ幅は約4°CAなので(図5(B)参照)、ベーンロータ16は、進角側または遅角側へ約2°CA回動(位相振れ)するが、最進角位置(ストッパピン嵌合位置)までは到達しない。
本発明の第2実施形態によるバルブタイミング調整装置について、図6に基づいて説明する。第2実施形態では、異常時(エンスト等によるエンジン停止後の再始動時)のスターターモータ60の制御の仕方が第1実施形態と異なる。
S401では、ECU4は、エンストに関する情報に基づき、当該エンジン始動が、エンスト後のエンジン始動か否かを判断する。ここで、エンストに関する情報とは、例えば、「エンジン停止時にECU4に記憶される、イグニッションキーのオフ信号」のことを指す。ECU4は、前回のエンジン停止時の情報としてイグニッションキーのオフ信号が記憶されていなかった場合、「エンスト後のエンジン始動である」と判断する。一方、前回のエンジン停止時の情報としてイグニッションキーのオフ信号が記憶されていた場合、前回正しくエンジン停止が行われたとして「エンスト後のエンジン始動ではない」と判断する。ECU4が「エンスト後のエンジン始動である」と判断した場合(S401:Y)、処理はS402へ移行する。一方、「エンスト後のエンジン始動ではない」と判断した場合(S401:N)、処理はS406へ移行する。
なお、S405:Yとなった場合、ベーンロータ16はエンジン始動に適した位置(最進角位置)にあるため、S405の後、エンジン6が始動する。
S407では、ECU4は、エンジン6が始動したことを確認する。その後、S400の一連の処理を抜ける。
本発明の他の実施形態では、バルブタイミング調整装置は、水温検出手段および作動流体温度検出手段を備えない構成としてもよい。第1実施形態で示したように、駆動軸回転角検出手段および従動軸回転角検出手段によって「電動機の回転速度を変更すべきタイミング」を検知可能だからである。
また、本発明は、吸気弁の開閉タイミングを調整するバルブタイミング調整装置にも適用できる。
Claims (5)
- 内燃機関の駆動軸と、当該駆動軸の駆動力により回転駆動されて吸気弁および排気弁を開閉する従動軸との位相を変化させることによって、吸気弁および排気弁の少なくとも一方の開閉タイミングを調整するバルブタイミング調整装置であって、
前記駆動軸または前記従動軸の一方とともに回転し、回転方向に所定角度範囲で形成される収容室を有するハウジングと、
前記駆動軸または前記従動軸の他方とともに回転し、外周に設けられた複数のベーンにより前記収容室を遅角室および進角室に仕切り、前記遅角室および前記進角室に供給される作動流体の圧力により前記ハウジングに対して遅角方向または進角方向に相対回動するように駆動されるベーンロータと、
一端が前記ベーンロータに係止され、他端が前記ハウジングに係止され、前記ベーンロータを前記ハウジングに対し進角方向に付勢する付勢部材と、
前記ベーンに形成された孔に軸方向へ往復移動可能に収容され、前記ハウジングの内壁に形成された穴部に嵌合することにより前記ベーンロータの前記ハウジングに対する相対回動を規制する規制部材と、
前記駆動軸を回転駆動することが可能な電動機の回転を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記規制部材が前記穴部から抜け出た状態で前記内燃機関が停止した場合、前記内燃機関の再始動時、前記電動機を比較的高速な第1回転速度で回転させ、急激に、比較的低速な第2回転速度で回転するよう制御することを特徴とするバルブタイミング調整装置。 - 前記制御部は、前記電動機を前記第1回転速度で回転させることにより「前記ベーンロータが前記ハウジングに対し所定の相対回転角となった」とき、前記電動機を前記第2回転速度で回転するよう制御することを特徴とする請求項1に記載のバルブタイミング調整装置。
- 前記駆動軸の回転角を検出可能な駆動軸回転角検出手段と、
前記従動軸の回転角を検出可能な従動軸回転角検出手段と、をさらに備え、
前記制御部は、前記駆動軸回転角検出手段および前記従動軸回転角検出手段により検出した前記駆動軸の回転角および前記従動軸の回転角に基づき、「前記ベーンロータが前記ハウジングに対し前記所定の相対回転角となった」ことを検知することを特徴とする請求項2に記載のバルブタイミング調整装置。 - 前記制御部は、前記電動機を前記第1回転速度で回転させ、「所定の時間が経過した」とき、前記電動機を前記第2回転速度で回転するよう制御することを特徴とする請求項1に記載のバルブタイミング調整装置。
- 前記内燃機関を冷却する冷却水の温度を検出可能な水温検出手段と、
前記作動流体の温度を検出可能な作動流体温度検出手段と、をさらに備え、
前記制御部は、前記水温検出手段および前記作動流体温度検出手段の少なくとも一方により検出した温度に基づき、「前記所定の時間が経過した」ことを検知することを特徴とする請求項4に記載のバルブタイミング調整装置。
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