JP2012002099A - Valve timing control device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、油圧式のバルブタイミング可変機構を駆動することによって機関バルブのバルブタイミングを可変とする内燃機関のバルブタイミング制御装置に関するものである。 The present invention relates to a valve timing control device for an internal combustion engine that varies a valve timing of an engine valve by driving a hydraulic valve timing variable mechanism.
車両用内燃機関に、その出力の向上やエミッションの改善等を図るために、機関バルブの開閉時期(いわゆるバルブタイミング)を適宜に変更するバルブタイミング可変機構を設けることが多用されている。バルブタイミング可変機構は内燃機関のクランクシャフトとカムシャフトとの間に設けられる。そして、このバルブタイミング可変機構の駆動を通じてクランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相(相対回転位相)、ひいてはバルブタイミングが変更される。 In order to improve the output and emission of an internal combustion engine for a vehicle, it is often used to provide a variable valve timing mechanism for appropriately changing the opening / closing timing (so-called valve timing) of the engine valve. The variable valve timing mechanism is provided between the crankshaft and the camshaft of the internal combustion engine. Then, the rotational phase (relative rotational phase) of the camshaft with respect to the crankshaft, and thus the valve timing, is changed through driving of the variable valve timing mechanism.
バルブタイミング可変機構としては、その駆動源として油圧を用いる油圧式のものが知られている。油圧式のバルブタイミング可変機構が設けられた装置には、同機構に対して油圧を調節しつつ供給する油圧制御機構が設けられる。そして、この油圧制御機構の作動制御を通じて油圧の供給態様を切り替えることによってバルブタイミング可変機構の作動態様が制御される。油圧制御機構の作動態様としては、基本的に、上記相対回転位相が進角するようになる作動態様、同相対回転位相が遅角するようになる作動態様、同相対回転位相が現状のまま保持されるようになる作動態様とが設定される。そして、バルブタイミング制御装置では、内燃機関の運転状態に基づいて上記相対回転位相についての制御目標値(目標位相)が設定されるとともに、同目標位相に基づいて油圧制御機構の作動制御が実行される。これにより、上記相対回転位相、ひいてはバルブタイミングが機関運転状態に見合うように調節されるようになる。 As the variable valve timing mechanism, a hydraulic type using hydraulic pressure as its drive source is known. The apparatus provided with the hydraulic valve timing variable mechanism is provided with a hydraulic control mechanism that supplies the mechanism while adjusting the hydraulic pressure. The operation mode of the variable valve timing mechanism is controlled by switching the hydraulic supply mode through the operation control of the hydraulic control mechanism. As the operation mode of the hydraulic control mechanism, basically, the operation mode in which the relative rotation phase is advanced, the operation mode in which the relative rotation phase is delayed, and the relative rotation phase is maintained as it is. The operation mode to be performed is set. In the valve timing control device, a control target value (target phase) for the relative rotation phase is set based on the operating state of the internal combustion engine, and operation control of the hydraulic control mechanism is executed based on the target phase. The As a result, the relative rotational phase and thus the valve timing are adjusted to match the engine operating state.
また、バルブタイミング制御装置に、クランクシャフトに対するカムシャフトの相対回転位相を予め定めた所定のロック位相で機械的にロックするためのロック機構を設けることが提案されている(例えば特許文献1参照)。特許文献1には、油圧制御機構を介して供給される油圧によって駆動される油圧式のロック機構が開示されている。このロック機構は、これに供給される油圧により、上記相対回転位相がロック位相でロックされた状態(ロック状態)と同相対回転位相のロックが解除された状態(ロック解除状態)とのいずれかの作動状態になる。こうしたロック機構を設けることにより、バルブタイミングが上記ロック位相に対応するタイミングで保持される状態とバルブタイミングの任意のタイミングへの変更が可能になる状態とを切り替えることが可能になる。 In addition, it has been proposed that the valve timing control device is provided with a lock mechanism for mechanically locking the relative rotation phase of the camshaft with respect to the crankshaft at a predetermined lock phase (see, for example, Patent Document 1). . Patent Document 1 discloses a hydraulic lock mechanism that is driven by hydraulic pressure supplied via a hydraulic control mechanism. The lock mechanism is either in a state where the relative rotation phase is locked at the lock phase (lock state) or in a state where the lock of the relative rotation phase is released (lock release state) by the hydraulic pressure supplied to the lock mechanism. It will be in the operating state. By providing such a lock mechanism, it is possible to switch between a state in which the valve timing is held at a timing corresponding to the lock phase and a state in which the valve timing can be changed to an arbitrary timing.
ここで、バルブタイミング可変機構の駆動制御(詳しくは、油圧制御機構の作動制御)に際しては、実際の相対回転位相の目標位相への追従速度が過度に低下するとの動作異常が発生することがある。特許文献1には、そうした動作異常が発生した場合に、その異常からの復帰を図るための復帰制御を実行することが提案されている。この特許文献1に記載の装置では、油圧制御機構の可動部分への異物の噛み込みが上記動作異常の発生原因である可能性が高いとして、そうした異物の噛み込みを解消させるための制御が実行される。具体的には、油圧制御機構の可動部分を強制的に振動させるように、同可動部分が往復移動するようになる制御態様で油圧制御機構の作動制御が実行される。 Here, in the drive control of the variable valve timing mechanism (specifically, the operation control of the hydraulic control mechanism), an abnormal operation may occur in which the follow-up speed of the actual relative rotational phase to the target phase is excessively reduced. . Patent Document 1 proposes that when such an operation abnormality occurs, a return control is executed to recover from the abnormality. In the apparatus described in Patent Document 1, since it is highly likely that the foreign matter is caught in the movable part of the hydraulic control mechanism, the control for eliminating the foreign matter is executed. Is done. Specifically, the operation control of the hydraulic control mechanism is executed in a control mode in which the movable part reciprocates so as to forcibly vibrate the movable part of the hydraulic control mechanism.
上述した動作異常が発生する原因としては、油圧制御機構の可動部分に異物が噛み込むことに限らず、さまざまなものがあると想定される。そのため、動作異常の発生時において一様に異物の噛み込みを解消させるための復帰制御を実行したとしても、同異常から復帰させることができない場合がある。すなわち、油圧制御機構の可動部分への異物の噛み込み以外の要因によって動作異常が発生している場合に上記復帰制御を実行しても、同異常が解消されないことはもとより、復帰制御が無駄に実行されることとなってしまう。 The cause of the above-described operation abnormality is not limited to foreign matter being caught in the movable part of the hydraulic control mechanism, and it is assumed that there are various causes. For this reason, even if the return control for uniformly eliminating the foreign object is performed when the operation abnormality occurs, it may not be possible to recover from the abnormality. In other words, when an operation abnormality has occurred due to factors other than the entry of foreign matter into the movable part of the hydraulic control mechanism, even if the return control is performed, the abnormality is not resolved and the return control is useless. Will be executed.
本発明は、そうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、動作異常の発生に適切に対処することのできる内燃機関のバルブタイミング制御装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a valve timing control device for an internal combustion engine that can appropriately cope with occurrence of an abnormal operation.
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について説明する。
請求項1に記載の発明は、クランクシャフトに対するカムシャフトの相対回転位相の変更を通じてバルブタイミングを変更する油圧式のバルブタイミング可変機構と、同機構による前記相対回転位相の変更動作を機械的な係合を通じて規制して前記相対回転位相を予め定めたロック位相でロックする油圧式のロック機構と、前記バルブタイミング可変機構および前記ロック機構への油圧の供給態様を切り替える油圧制御機構と、機関運転状態に基づき設定した目標位相をもとに実行される前記油圧制御機構の作動制御を通じて前記バルブタイミング可変機構および前記ロック機構の作動状態を変更して前記バルブタイミングを調節する調節手段と、前記相対回転位相の前記目標位相への追従速度が低下するとの動作異常の発生を検知したときに同動作異常からの復帰を図るべく前記油圧制御機構の作動制御の一実行態様である復帰制御を実行する実行手段と、を備える内燃機関のバルブタイミング制御装置において、前記動作異常の発生を検知したときに前記相対回転位相を検出する検出手段を有し、前記実行手段は、前記検出手段により検出した前記相対回転位相がその制御範囲における限界位相であるとの第1条件、および前記検出手段により検出した前記相対回転位相が前記ロック位相であるとの第2条件のいずれかが満たされたときに前記復帰制御の実行を開始することをその要旨とする。
In the following, means for achieving the above object and its operational effects will be described.
According to a first aspect of the present invention, there is provided a hydraulic valve timing variable mechanism that changes the valve timing through a change in the relative rotation phase of the camshaft with respect to the crankshaft, and a mechanical engagement between the relative rotation phase change operation by the mechanism. A hydraulic lock mechanism that regulates the relative rotational phase with a predetermined lock phase by controlling through a combination, a hydraulic control mechanism that switches a supply mode of hydraulic pressure to the variable valve timing mechanism and the lock mechanism, and an engine operating state Adjusting means for adjusting the valve timing by changing the operating state of the variable valve timing mechanism and the locking mechanism through the operation control of the hydraulic control mechanism that is executed based on the target phase set on the basis of the target phase, and the relative rotation When an abnormal operation is detected that the follow-up speed of the phase to the target phase decreases. In the valve timing control device for an internal combustion engine, the occurrence of the operation abnormality is detected, comprising: execution means for executing return control that is one execution mode of operation control of the hydraulic control mechanism in order to recover from the operation abnormality Detecting means for detecting the relative rotational phase, wherein the execution means is a first condition that the relative rotational phase detected by the detecting means is a limit phase in the control range, and the detecting means The gist is that the execution of the return control is started when any of the second condition that the detected relative rotational phase is the lock phase is satisfied.
動作異常の発生原因が油圧制御機構の可動部分への異物の噛み込みである場合には、このときバルブタイミング可変機構に供給する油圧を変更することができなくなって同機構の作動態様を変更することもできなくなる。そのため、上記相対回転位相が進角側および遅角側のどちらかのみに変化するようになり、同相対回転位相がその制御範囲の限界位相になる可能性が高い。上記構成では、動作異常の発生時において上記相対回転位相が制御範囲の限界位相になった場合に、油圧制御機構の可動部分への異物の噛み込みが生じた可能性が高いとして、復帰制御を実行することができ、適切に動作異常からの復帰を図ることができる。 When the cause of the abnormal operation is a foreign object biting into the movable part of the hydraulic control mechanism, the hydraulic pressure supplied to the variable valve timing mechanism cannot be changed at this time, and the operation mode of the mechanism is changed. You can't do that either. Therefore, the relative rotational phase changes only to either the advance side or the retard side, and there is a high possibility that the relative rotational phase becomes the limit phase of the control range. In the above configuration, if the relative rotational phase becomes the limit phase of the control range when an operation abnormality occurs, the return control is performed because there is a high possibility that foreign matter is caught in the movable part of the hydraulic control mechanism. It is possible to execute the operation, and it is possible to appropriately recover from the abnormal operation.
また、発明者等による検討の結果、動作異常の発生原因の一つとして、ロック機構の誤作動があることが分かった。具体的には、ロック機構の誤作動によって上記相対回転位相がロック位相でロックされた状態(ロック状態)になると、目標位相が変更されても上記相対回転位相が変化しない状態になるために、動作異常が発生してしまう。この点、上記構成では、動作異常の発生時において上記相対回転位相がロック位相である場合に、ロック機構の誤作動により誤ってロック状態になっている可能性が高いとして、復帰制御を実行することができ、この場合においても適切に動作異常からの復帰を図ることができる。 Further, as a result of investigations by the inventors, it has been found that the malfunction of the lock mechanism is one of the causes of the abnormal operation. Specifically, when the relative rotation phase is locked at the lock phase due to a malfunction of the lock mechanism (lock state), even if the target phase is changed, the relative rotation phase does not change. Abnormal operation will occur. In this regard, in the above configuration, if the relative rotation phase is the lock phase when an operation abnormality occurs, the return control is executed assuming that there is a high possibility that the lock mechanism is erroneously locked due to a malfunction of the lock mechanism. Even in this case, it is possible to appropriately recover from the abnormal operation.
このように上記構成によれば、カムシャフトの相対回転位相に基づいて動作異常の発生原因を判断するとともにその発生原因に応じて復帰制御を実行することができるようになるため、動作異常の発生に適切に対処することができるようになる。 As described above, according to the above configuration, the cause of the operation abnormality can be determined based on the relative rotation phase of the camshaft, and the return control can be executed according to the cause of the occurrence. Will be able to deal with it properly.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、前記実行手段は、前記第2条件が満たされたときに、前記ロック機構の作動状態を前記ロックが解除された状態にするための制御を前記復帰制御として実行するものであることをその要旨とする。 According to a second aspect of the present invention, in the valve timing control device for an internal combustion engine according to the first aspect, the execution means is configured so that when the second condition is satisfied, an operating state of the lock mechanism is The gist of the invention is that the control for making the released state is executed as the return control.
上記構成によれば、第2条件が満たされるとき、すなわちロック機構の誤作動により誤ってロック状態になっている可能性が高いときに、専用に構築された復帰制御を通じてロック機構の作動状態を前記ロックが解除された状態(ロック解除状態)に変更することができ、動作異常を適切に解消することができる。 According to the above configuration, when the second condition is satisfied, that is, when there is a high possibility that the lock mechanism is erroneously locked due to a malfunction of the lock mechanism, the operation state of the lock mechanism is determined through the return control that is specially constructed. The state can be changed to the unlocked state (unlocked state), and the operation abnormality can be appropriately eliminated.
請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、前記実行手段は、前記第1条件が満たされたときに、前記油圧制御機構の可動部分への異物の噛み込みを解消するための制御を前記復帰制御として実行するものであることをその要旨とする。 According to a third aspect of the present invention, in the valve timing control device for an internal combustion engine according to the first or second aspect, the execution means moves to the movable part of the hydraulic control mechanism when the first condition is satisfied. The gist of the present invention is that the control for eliminating the foreign object biting is executed as the return control.
上記構成によれば、第1条件が満たされるとき、すなわち油圧制御機構の可動部分への異物の噛み込みが生じた可能性が高いときに、専用に構築された復帰制御を通じて上記異物の噛み込みの解消を図ることができ、動作異常を適切に解消することができる。 According to the above configuration, when the first condition is satisfied, that is, when there is a high possibility that foreign matter is caught in the movable part of the hydraulic control mechanism, the foreign matter is caught through the return control that is specially constructed. Can be eliminated, and abnormal operation can be appropriately eliminated.
請求項4に記載の発明は、請求項1〜3のいずれか一項に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、当該装置は、前記動作異常の発生を検知した後において前記第1条件および前記第2条件が共に満たされないときに前記動作異常が発生している旨の情報を報知する報知手段をさらに有することをその要旨とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the valve timing control device for an internal combustion engine according to any one of the first to third aspects, the device detects the occurrence of the operation abnormality and the first condition and The gist of the present invention is that it further includes notification means for notifying that the operation abnormality has occurred when both of the second conditions are not satisfied.
例えばバルブタイミング可変機構に供給される作動油が劣化してその粘度が大きく低下した場合など、油圧制御機構の作動制御が適正に実行される状況であってもバルブタイミング可変機構の作動速度が不要に低くなって動作異常が検知されてしまうことがある。こうした場合には、カムシャフトの相対回転位相の変化速度が低くなるものの、同相対回転位相の変化は継続するために、カムシャフトの相対回転位相はその制御範囲の限界位相やロック位相に留まることなく任意の位相に変化するようになる。また、この場合には、油圧制御機構の作動制御を通じて動作異常を解消することが困難であるため、復帰制御を実行しても、同異常が解消されないばかりか復帰制御が無駄に実行されることとなってしまう。 For example, when the hydraulic fluid supplied to the variable valve timing mechanism deteriorates and its viscosity drops significantly, the operating speed of the variable valve timing mechanism is not required even when the hydraulic control mechanism is properly controlled. The operating error may be detected. In such a case, although the speed of change of the relative rotational phase of the camshaft becomes low, the relative rotational phase of the camshaft continues to change, so that the relative rotational phase of the camshaft remains at the limit phase or lock phase of its control range. Change to any phase. In this case, since it is difficult to eliminate the operation abnormality through the operation control of the hydraulic control mechanism, even if the return control is executed, the abnormality is not solved and the return control is executed wastefully. End up.
上記構成では、動作異常の発生時において上記相対回転位相が上記限界位相およびロック位相のいずれでもない場合に、復帰制御を実行することなく、動作異常が発生している旨が報知される。これにより、作動油の交換を促すなどして、動作異常の発生に適切に対処することが可能になる。 In the above configuration, when the operation abnormality occurs, if the relative rotation phase is neither the limit phase nor the lock phase, it is notified that the operation abnormality has occurred without executing the return control. As a result, it is possible to appropriately cope with the occurrence of an operation abnormality by, for example, prompting replacement of hydraulic oil.
なお、請求項1〜4のいずれか一項に記載の発明は、請求項5によるように、クランクシャフトに対する排気カムシャフトの相対回転位相の変更を通じて排気バルブのバルブタイミングを変更する前記バルブタイミング可変機構を備え、前記ロック位相として前記相対回転位相の制御範囲における進角側の限界位相が設定されるとともに、前記第1条件として前記検出手段により検出した前記相対回転位相がその制御範囲における遅角側の限界位相であるとの条件が設定されたバルブタイミング制御装置に適用することができる。 In the invention according to any one of claims 1 to 4, the valve timing variable that changes the valve timing of the exhaust valve through the change of the relative rotation phase of the exhaust camshaft with respect to the crankshaft. A limit phase on the advance side in the control range of the relative rotation phase is set as the lock phase, and the relative rotation phase detected by the detection means as the first condition is a retardation angle in the control range. The present invention can be applied to a valve timing control device in which a condition that it is a limit phase on the side is set.
以下、本発明を具体化した一実施の形態にかかる内燃機関のバルブタイミング制御装置について説明する。
図1に、本実施の形態にかかるバルブタイミング制御装置が適用される内燃機関の全体構成を示す。
Hereinafter, a valve timing control device for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention will be described.
FIG. 1 shows an overall configuration of an internal combustion engine to which the valve timing control device according to the present embodiment is applied.
図1に示すように、内燃機関10はシリンダブロック11とシリンダヘッド12とオイルパン13とを備えている。シリンダヘッド12には、機関バルブとしての吸気バルブ21および排気バルブ22を開閉するための動弁機構20が取り付けられている。
As shown in FIG. 1, the
この動弁機構20は、吸気バルブ21と、同吸気バルブ21を往復動させるための吸気カムシャフト23と、内燃機関10のクランクシャフト14に対する吸気カムシャフト23の相対回転位相を変更するための吸気バルブタイミング可変機構24とを備えている。クランクシャフト14と吸気カムシャフト23とは吸気バルブタイミング可変機構24を介して駆動連結されている。この吸気バルブタイミング可変機構24の駆動を通じて吸気バルブ21の開閉時期(以下、吸気バルブタイミング)が変更される。
The
また、動弁機構20は、排気バルブ22と、同排気バルブ22を往復動させるための排気カムシャフト25と、クランクシャフト14に対する排気カムシャフト25の相対回転位相を変更するための排気バルブタイミング可変機構26とを備えている。クランクシャフト14と排気カムシャフト25とは排気バルブタイミング可変機構26を介して駆動連結されている。この排気バルブタイミング可変機構26の駆動を通じて排気バルブ22の開閉時期(以下、排気バルブタイミング)が変更される。
Further, the
内燃機関10には、潤滑油や作動油として機能するオイルを機関各部に供給するためのオイル供給装置15が設けられている。このオイル供給装置15は、上記オイルパン13内に備蓄されたオイルを圧送するオイルポンプ16と、同オイルポンプ16から圧送されたオイルを機関各部に供給する供給油路17とを備えている。この供給油路17には吸気バルブタイミング可変機構24へのオイル(詳しくは、その圧力[油圧])の供給態様を切り替えるためのオイルコントロールバルブ18と、排気バルブタイミング可変機構26へのオイル(詳しくは、その圧力[油圧])の供給態様を切り替えるためのオイルコントロールバルブ19とが取り付けられている。本実施の形態では、オイルコントロールバルブ19が油圧制御機構として機能する。
The
本実施の形態にかかる装置には、内燃機関10の周辺機器として、例えばマイクロコンピュータを備えて構成された電子制御ユニット30や、各種センサ、警告灯31なども設けられている。電子制御ユニット30は各種センサの出力信号を取り込むとともにそれら出力信号をもとに各種の演算を行い、その演算結果に応じて各オイルコントロールバルブ18,19の作動制御や警告灯31の点灯などといった各種制御を実行する。本実施の形態では、電子制御ユニット30が調節手段として機能し、警告灯31が報知手段として機能する。
In the apparatus according to the present embodiment, as a peripheral device of the
各種センサとしては、例えばクランクシャフト14の回転位相(クランク角)を検出するためのクランクポジションセンサ32が設けられている。また、吸気カムシャフト23の回転位相(吸気カム角)を検出するための吸気カムポジションセンサ33や、排気カムシャフト25の回転位相(排気カム角)を検出するための排気カムポジションセンサ34なども設けられている。なお電子制御ユニット30は、クランク角および吸気カム角に基づいて吸気バルブタイミングに相当する演算値(以下、吸気バルブタイミングVTi)を算出するとともに、クランク角および排気カム角に基づいて排気バルブタイミングに相当する演算値(以下、排気バルブタイミングVTe)を算出している。本実施の形態では、クランクポジションセンサ32および排気カムポジションセンサ34が検出手段として機能する。
As various sensors, for example, a crank
以下、吸気バルブタイミング可変機構24および排気バルブタイミング可変機構26の構成について詳細に説明する。なお本実施の形態にかかる装置では、吸気バルブタイミング可変機構24の構造と排気バルブタイミング可変機構26の構造とがほぼ同一の構造であるため、以下では排気バルブタイミング可変機構26についてのみ説明する。
Hereinafter, the configuration of the intake valve timing
図2(A)および(B)に、排気バルブタイミング可変機構26の断面構造を示す。なお、図2(A)中の矢印Xは排気カムシャフト25の回転方向を示している。また図2(B)は排気バルブタイミング可変機構26の同図(A)のA−A線に沿った断面構造を示している。
2A and 2B show a cross-sectional structure of the exhaust valve timing
図2(A)および(B)に示すように、排気バルブタイミング可変機構26は、クランクシャフト14(図1参照)に同期して回転するハウジングロータ40と、排気カムシャフト25に同期して回転するベーンロータ41とを備える。
2A and 2B, the exhaust valve timing
上記ハウジングロータ40は、タイミングチェーンを介してクランクシャフト14に連結されるスプロケット42と、スプロケット42の内側に設けられて同スプロケット42と一体回転するハウジング本体43と、ハウジング本体43に取り付けられるカバー44とを備える。ハウジング本体43の内部には、その径方向における内周面に、その回転軸(詳しくは、上記吸気カムシャフト23)に向けて突出する形状の三つの区画壁40Aが設けられている。
The
上記ベーンロータ41は、排気カムシャフト25に取り付けられるとともに上記ハウジング本体43の内部に配設されている。このベーンロータ41は、上記ハウジング本体43の内部において隣り合う区画壁40Aの間を仕切るように突出する形状の三つのベーン45を備えている。各ベーン45により、区画壁40Aの間に形成されたベーン収容室46が進角室47と遅角室48とに区画されている。
The
進角室47は、上記ベーン45より排気カムシャフト25の回転方向Xにおける後方側に区画形成される。また遅角室48は、ベーン45より上記回転方向Xにおける前方側に区画形成される。そして、これら進角室47および遅角室48に前記オイルコントロールバルブ19(図1参照)の作動制御を通じて供給態様を切り替えつつ油圧を供給することにより、排気バルブタイミング可変機構26が駆動される。
The
以下、排気バルブタイミング可変機構26の動作について説明する。
進角室47にオイルを供給するとともに遅角室48からオイルを排出することにより、進角室47が拡大するとともに遅角室48が縮小し、ベーンロータ41がハウジングロータ40に対して進角側、すなわち上記吸気カムシャフト23の回転方向Xに回転するようになる。これにより排気バルブタイミングが進角側に変化する。なお、ベーンロータ41がハウジングロータ40に対して最も進角側の回転位相になったときに排気バルブタイミングは最進角位相VTemaxに設定される。
Hereinafter, the operation of the exhaust valve timing varying
By supplying oil to the
一方、進角室47からオイルが排出されるとともに遅角室48にオイルが供給されると、進角室47が縮小するとともに遅角室48が拡大し、ベーンロータ41がハウジングロータ40に対して遅角側、すなわち上記回転方向Xと反対の方向に回転するようになる。これにより排気バルブタイミングが遅角側に変化する。なお、ベーンロータ41がハウジングロータ40に対して最も遅角側の回転位相になったときに排気バルブタイミングは最遅角位相VTeminになる。本実施の形態では、最進角位相VTemaxと最遅角位相VTeminとにより定まる位相範囲がクランクシャフト14に対する排気カムシャフト25の相対回転位相についての制御範囲として機能する。
On the other hand, when the oil is discharged from the
排気バルブタイミング可変機構26には、クランクシャフト14に対する排気カムシャフト25の相対回転位相(排気バルブタイミングに相当する位相)をその制御範囲の進角側の限界位相(上記最進角位相VTemax)でロックするロック機構50が設けられている。
In the variable exhaust
図3に、ロック機構50およびその周辺の断面構造を示す。
同図3に示すように、ロック機構50は、ベーン45に設けられた制限ピン51と、ハウジングロータ40に形成されて上記制限ピン51の先端部分が嵌る係合穴52とを備えている。そして、制限ピン51が係合穴52に嵌ることにより、ベーン45とハウジングロータ40との相対回転、ひいてはクランクシャフト14と排気カムシャフト25との相対回転が機械的な係合を通じて規制されるようになる。
FIG. 3 shows a cross-sectional structure of the
As shown in FIG. 3, the
詳しくは、上記ベーンロータ41にピン収容室53が形成されるとともに、上記制限ピン51がピン収容室53に対して出没するように同ピン収容室53の内部に往復移動可能に収容されている。このピン収容室53の内部には制限ばね54が設けられている。この制限ばね54によって上記制限ピン51がピン収容室53から突出する方向に常時付勢されている。
More specifically, a
ピン収容室53の内部における上記制限ピン51の先端側の部分には、同ピン収容室53の内壁面と制限ピン51に形成された摺接部51Aとによって圧力室(進角解除室55)が区画形成されている。ベーンロータ41には、進角解除室55と進角室47(図2参照)とを連通する進角連通路56が形成されている。この進角連通路56を通じて進角解除室55にオイル(油圧)が供給される。そのため、進角室47にオイルが供給されると、進角解除室55にもオイルが供給されるようになり、このとき制限ピン51の摺接部51Aに油圧が作用するために同制限ピン51が上記制限ばね54の付勢力に抗してベーン45の内部に収容される方向(以下、「収容方向ZB」)に移動するようになる。
A pressure chamber (advance angle releasing chamber 55) is formed on the tip side of the limit pin 51 inside the
また、上記係合穴52は、三つのベーン収容室46(図2参照)のうちの一つに形成されている。この係合穴52は、ベーンロータ41に形成された遅角連通路57を介して遅角室48に連通されている。これにより、制限ピン51の先端部分と係合穴52の底部とにより区画された圧力室(遅角解除室58)に遅角室48内のオイル(油圧)が供給されるようになっている。そのため、遅角室48にオイルが供給されると、遅角解除室58にもオイルが供給されるようになり、このとき制限ピン51の先端面51Bに油圧が作用するために同制限ピン51が上記収容方向ZBに移動するようになる。
The
なお、進角解除室55および遅角解除室58にオイルが供給されていないときには、制限ばね54の付勢力により同制限ピン51がベーン45から突出する方向(以下、「突出方向ZA」)に付勢されている。そして、この状態でハウジングロータ40に対してベーンロータ41が回転して制限ピン51が係合穴52の形成位置まで移動すると、同制限ピン51が突出して係合穴52に嵌まり込む。これにより、ハウジングロータ40とベーンロータ41との相対回転が規制される。
When oil is not supplied to the advance
本実施の形態では、排気バルブタイミングが最進角位相VTemaxになったときに、上記ロック機構50によってクランクシャフト14に対する排気カムシャフト25の相対回転位相がロックされるように、制限ピン51の配設位置や係合穴52の形成位置が定められている。
In the present embodiment, the limit pin 51 is arranged so that the relative rotation phase of the
ロック機構50は以下のように作動する。
排気バルブタイミングの進角要求があるときには、オイル供給装置15により進角室47にオイルが供給されるために、このとき進角解除室55にもオイルが供給される。そのため、進角解除室55内の油圧によって制限ピン51がピン収容室53に収容された状態で保持されるとともに、進角室47内の油圧によってハウジングロータ40に対してベーンロータ41が進角側に回転するようになる。
The
When there is a request for advancement of the exhaust valve timing, oil is supplied to the
一方、排気バルブタイミングの遅角要求があるときには、オイル供給装置15により遅角室48にオイルが供給されるために、このとき遅角解除室58にもオイルが供給される。そのため、遅角解除室58内の油圧によって制限ピン51がピン収容室53に収容された状態で保持されるとともに、遅角室48内の油圧によってハウジングロータ40に対してベーンロータ41が遅角側に回転するようになる。
On the other hand, when there is a request for retarding the exhaust valve timing, oil is supplied to the
他方、内燃機関10の停止に際して排気バルブタイミングの最進角要求があるときには、オイル供給装置15によって進角室47にオイルが供給されるために、ハウジングロータ40に対してベーンロータ41が進角側に回転する。このときオイルポンプ16の回転低下に伴って進角室47内の油圧と進角解除室55内の油圧とが徐々に低下するために、制限ピン51が突出方向ZAに付勢されるようになる。そして、その状態でハウジングロータ40に対するベーンロータ41の回転位相が最進角位相VTemaxに対応する位相になると、制限ピン51が係合穴52に嵌まり込み、排気バルブタイミングが最進角位相VTemaxで固定されるようになる。
On the other hand, when there is a request for the most advanced angle of the exhaust valve timing when the
なお、吸気バルブタイミング可変機構24にも、上記ロック機構50と同一構造のロック機構(図示略)が設けられている。このロック機構としては、吸気バルブタイミングを最遅角位相で固定するべく作動するものが設けられている。
The intake valve timing
以下、図4を参照しつつ、オイル供給装置15による排気バルブタイミング可変機構26へのオイルの供給態様について説明する。
図4に示すように、前記オイルポンプ16から吐出されたオイルは供給油路61を介してオイルコントロールバルブ19に供給される。そして、このオイルは、オイルコントロールバルブ19の作動状態に応じて以下の(イ)〜(ホ)に示す各態様で供給油路17を流通する。
Hereinafter, an aspect of supplying oil to the exhaust valve timing
As shown in FIG. 4, the oil discharged from the
(イ)オイルコントロールバルブ19の作動状態として進角室47にオイルを供給するとともに遅角室48からオイルを排出する作動状態(以下、「第1モードMD1」)であるときには、進角油路62を介して進角室47にオイルが供給されるとともに遅角油路63を介して遅角室48のオイルが排出される。遅角室48から排出されたオイルは、オイルコントロールバルブ19および排出油路64を介してオイルパン13に戻される。
(A) When the
(ロ)オイルコントロールバルブ19の作動状態が進角室47にオイルを供給するとともに遅角室48に対するオイルの流通を遮断する作動状態(以下、「第2モードMD2」)であるときには、進角油路62を介して進角室47にオイルが供給されるとともに遅角油路63が閉鎖される。
(B) When the operation state of the
(ハ)オイルコントロールバルブ19の作動状態が進角室47に対するオイルの流通と遅角室48に対するオイルの流通とを共に遮断する作動状態(以下、「第3モードMD3」)であるときには、遅角油路63と進角油路62とが共に閉鎖される。
(C) When the operating state of the
(ニ)オイルコントロールバルブ19の作動状態が進角室47に対するオイルの流通を遮断するとともに遅角室48にオイルを供給する作動状態(以下、「第4モードMD4」)であるときには、遅角油路63を介して遅角室48にオイルが供給されるとともに進角油路62が閉鎖される。
(D) When the operating state of the
(ホ)オイルコントロールバルブ19の作動状態が進角室47からオイルを排出するとともに遅角室48からオイルを供給する作動状態(以下、「第5モードMD5」)であるときには、進角油路62を介して進角室47からオイルが排出されるとともに遅角油路63を介して遅角室48にオイルが供給される。進角室47から排出されたオイルは、オイルコントロールバルブ19および排出油路64を介してオイルパン13に戻される。
(E) When the operation state of the
以下、図5および図6を参照して、オイルコントロールバルブ19の構造を説明する。
図5および図6に示すように、オイルコントロールバルブ19は、複数のポートが設けられたスリーブ71と、スリーブ71の内部に配設されたスプール72とにより構成されている。そして、このスプール72をスリーブ71に対して移動させることにより、ポート同士の連通状態が切り替えられて進角室47および遅角室48に対するオイルの流通状態が変更されるようになる。
Hereinafter, the structure of the
As shown in FIGS. 5 and 6, the
スリーブ71には、進角油路62に接続される進角ポート71aと、遅角油路63に接続される遅角ポート71bと、供給油路61に接続される供給ポート71cと、排出油路64に接続される第1排出ポート71dと、同排出油路64に接続される第2排出ポート71eとが形成されている。
The
スプール72の先端部(図中における左側の端部)には、同スプール72を進角ポート71aから遅角ポート71bの方向(図中における右方向)に向けて付勢するスプールばね73が設けられている。またスプール72の基端部(図中における右側の端部)には、スプールばね73に抗して同スプール72を移動させるための駆動機構(図示略)が設けられている。この駆動機構は、電子制御ユニット30から出力されて同駆動機構に入力される駆動信号(詳しくは、そのデューティ比)に基づいてスプール72を駆動する。
A
スプール72には、同スプール72ともども移動する三つの弁体が設けられている。具体的には、供給ポート71cおよび第1排出ポート71dおよび進角ポート71aの開口面積を変更するための進角弁74と、供給ポート71cおよび遅角ポート71bおよび第2排出ポート71eの開口面積を変更するための遅角弁75と、スプール72の内部から外部へのオイルの漏れを防止するための封止弁76とが設けられている。
The
このオイルコントロールバルブ19は、スリーブ71に対してスプール72を移動させることにより、進角室47および遅角室48に対するオイルの流通状態を上記第1モードMD1〜第5モードMD5のいずれかに切り替える。
The
以下、オイルコントロールバルブ19の各動作モードと上記スプール72の移動位置との関係を説明する。なお図5および図6には、各動作モードにおける代表的なスプール72の移動位置を示している。
Hereinafter, the relationship between each operation mode of the
オイルコントロールバルブ19の作動状態として前記第5モードMD5が選択されるときには、スリーブ71に対するスプール72の移動位置が図5(A)に示す位置になる。この位置では、進角ポート71aと第1排出ポート71dとが連通された状態になるとともに遅角ポート71bと供給ポート71cとが連通された状態になる。この場合には、進角室47からオイルが排出されるとともに、遅角室48にオイルが供給される。そのため、排気バルブタイミングが遅角側に変化するようになる。
When the fifth mode MD5 is selected as the operation state of the
前記第4モードMD4が選択されるときには、スリーブ71に対するスプール72の位置が図5(B)に示す位置になる。この位置では、進角ポート71aが進角弁74により閉鎖された状態になるとともに、遅角ポート71bと供給ポート71cとが連通された状態になる。なお、このときの遅角ポート71bの開口面積は第5モードMD5の選択時と比較して小さい。この場合、進角室47のオイルの流通が遮断されるとともに、遅角室48にわずかにオイルが供給される。そのため、このとき排気バルブタイミングが遅角側に変化するものの、その変化速度は小さい。
When the fourth mode MD4 is selected, the position of the
前記第3モードMD3が選択されるときには、スリーブ71に対するスプール72の位置が図5(C)に示す位置になる。この位置では、進角ポート71aが進角弁74により閉鎖された状態になるとともに、遅角ポート71bが遅角弁75により閉鎖された状態になる。この場合、進角室47および遅角室48の油圧が維持されるようになる。そのため、このとき排気バルブタイミングが現状のタイミングで保持されるようになる。
When the third mode MD3 is selected, the position of the
前記第2モードMD2が選択されるときには、スリーブ71に対するスプール72の位置が図6(A)に示す位置になる。この位置では、進角ポート71aと供給ポート71cとが連通された状態になるとともに、遅角ポート71bが遅角弁75により閉鎖された状態になる。なお、このときの進角ポート71aの開口面積は第1モードMD1の選択時と比較して小さい。この場合、進角室47にオイルが供給されるとともに、遅角室48のオイルの流通が遮断される。そのため、このとき排気バルブタイミングが進角側に変化するものの、その変化速度は小さい。
When the second mode MD2 is selected, the position of the
前記第1モードMD1が選択されるときには、スリーブ71に対するスプール72の位置が図6(B)に示す位置になる。この位置では、進角ポート71aと供給ポート71cとが連通された状態になるとともに、遅角ポート71bと第2排出ポート71eとが連通された状態になる。この場合、進角室47にオイルが供給されるとともに、遅角室48からオイルが排出される。そのため、排気バルブタイミングが速やかに進角側に変化するようになる。
When the first mode MD1 is selected, the position of the
本実施の形態では、吸気バルブタイミング可変機構24の駆動制御が次のように実行される。すなわち先ず、機関回転速度および機関負荷に基づいて吸気バルブタイミングについての制御目標値(目標吸気バルブタイミングTvti)が算出されるとともに、クランクポジションセンサ32の検出信号および吸気カムポジションセンサ33の検出信号に基づいて実際の吸気バルブタイミングVTiが検出される。その後、目標吸気バルブタイミングTvtiと実際の吸気バルブタイミングVTiとの差(=Tvti−VTi)が算出されるとともに、同差に基づいてオイルコントロールバルブ18に出力する駆動信号のデューティ比が算出される。そして、電子制御ユニット30から駆動信号が出力されるとともに、同駆動信号をもとにオイルコントロールバルブ18が作動するようになる。このように目標吸気バルブタイミングTvtiと実際の吸気バルブタイミングVTiとが一致するようにオイルコントロールバルブ19の作動がフィードバック制御される。
In the present embodiment, drive control of the intake valve timing
また、排気バルブタイミング可変機構26の駆動制御が次のように実行される。すなわち先ず、機関回転速度および機関負荷に基づいて排気バルブタイミングについての制御目標値(目標排気バルブタイミングTvte)が算出されるとともに、クランクポジションセンサ32の検出信号および排気カムポジションセンサ34の検出信号に基づいて実際の排気バルブタイミングVTeが検出される。その後、目標排気バルブタイミングTvteと実際の排気バルブタイミングVTeとの差(=Tvte−VTe)が算出されるとともに、同差に基づいてオイルコントロールバルブ19に出力する駆動信号のデューティ比が算出される。そして、電子制御ユニット30から駆動信号が出力されるとともに、同駆動信号をもとにオイルコントロールバルブ19が作動するようになる。このように目標排気バルブタイミングTvteと実際の排気バルブタイミングVTeとが一致するように、オイルコントロールバルブ19の作動がフィードバック制御される。本実施の形態では、目標排気バルブタイミングTvteが目標位相として機能する。
Further, the drive control of the exhaust valve timing
なお、吸気バルブタイミング可変機構24の駆動制御や排気バルブタイミング可変機構26の駆動制御では、オイルコントロールバルブ18,19に出力される駆動信号のデューティ比として0%から100%の範囲内の値が設定される。
In the drive control of the intake valve timing
詳しくは、実際のバルブタイミングと目標バルブタイミングとがほぼ一致している場合には、デューティ比として50%を含む範囲内における特定比率(保持デューティ)が設定される。一方、実際のバルブタイミングが目標バルブタイミングより遅角側のタイミングである場合には、デューティ比として上記保持デューティより大きい比率が設定される。また、この場合には実際のバルブタイミングと目標バルブタイミングとの差が大きいときほど、上記デューティ比として大きい比率が設定される。他方、実際のバルブタイミングが目標バルブタイミングより進角側のタイミングである場合にはデューティ比として保持デューティより小さい比率が設定される。また、この場合には実際のバルブタイミングと目標バルブタイミングとの差が大きいときほど、上記デューティ比として小さい比率が設定される。 Specifically, when the actual valve timing and the target valve timing substantially coincide with each other, a specific ratio (holding duty) within a range including 50% is set as the duty ratio. On the other hand, when the actual valve timing is retarded from the target valve timing, a ratio larger than the holding duty is set as the duty ratio. In this case, the larger the difference between the actual valve timing and the target valve timing, the larger the duty ratio is set. On the other hand, when the actual valve timing is a timing advanced from the target valve timing, a ratio smaller than the holding duty is set as the duty ratio. Further, in this case, the smaller the difference between the actual valve timing and the target valve timing, the smaller the duty ratio is set.
本実施の形態の装置では、排気バルブタイミングの目標排気バルブタイミングTvteへの追従速度が低下するといった動作異常が発生することがある。この動作異常の発生に対処するために、上記動作異常を検出する処理(動作異常検出処理)が実行される。 In the apparatus according to the present embodiment, an operation abnormality may occur in which the follow-up speed of the exhaust valve timing to the target exhaust valve timing Tvte decreases. In order to cope with the occurrence of the operation abnormality, a process (operation abnormality detection process) for detecting the operation abnormality is executed.
図7に、動作異常検出処理の実行手順を示す。
なお、図7のフローチャートに示す一連の処理は、動作異常検出処理の実行手順を概念的に示したものであり、実際の処理は所定周期毎の割り込み処理として電子制御ユニット30により実行される。
FIG. 7 shows an execution procedure of the operation abnormality detection process.
Note that the series of processes shown in the flowchart of FIG. 7 conceptually shows the execution procedure of the operation abnormality detection process, and the actual process is executed by the
同図7に示すように、この処理では先ず、目標排気バルブタイミングTvteが本処理の前回実行時から所定量以上変化したか否かが判断される(ステップS101)。そして、目標排気バルブタイミングTvteの変化量が所定量より小さい場合には(ステップS101:NO)、動作異常を判定可能な機関運転状態ではないとして、以下の処理を実行することなく、本処理は一旦終了される。 As shown in FIG. 7, in this process, it is first determined whether or not the target exhaust valve timing Tvte has changed by a predetermined amount or more since the previous execution of this process (step S101). And when the variation | change_quantity of the target exhaust valve timing Tvte is smaller than predetermined amount (step S101: NO), this process is performed without performing the following processes noting that it is not the engine operation state which can determine operation abnormality. Once terminated.
その後、本処理が繰り返し実行されて、目標排気バルブタイミングTvteが所定量以上変化すると(ステップS101:YES)、その後において所定時間が経過するまでの間に、目標排気バルブタイミングTvteと実際の排気バルブタイミングVTeとが一致したか否かが判断される(ステップS102)。ここでは、目標排気バルブタイミングTvteと実際の排気バルブタイミングVTeとの差がごく小さくなったことをもって、それら目標排気バルブタイミングTvteおよび排気バルブタイミングVTeが一致したと判断される。また上記所定時間としては、動作異常の発生を適正に検知することの可能な時間が実験やシミュレーションの結果に基づき予め求められて設定されている。 Thereafter, this process is repeatedly executed, and when the target exhaust valve timing Tvte changes by a predetermined amount or more (step S101: YES), the target exhaust valve timing Tvte and the actual exhaust valve are elapsed until the predetermined time elapses thereafter. It is determined whether or not the timing VTe coincides (step S102). Here, when the difference between the target exhaust valve timing Tvte and the actual exhaust valve timing VTe is very small, it is determined that the target exhaust valve timing Tvte and the exhaust valve timing VTe coincide. In addition, as the predetermined time, a time during which an abnormal operation can be appropriately detected is obtained and set in advance based on the results of experiments and simulations.
そして、目標排気バルブタイミングTvteと実際の排気バルブタイミングVTeとが一致したと判断されると(ステップS102:NO且つステップS103:YES)、このとき動作異常が発生していないとして、異常フラグがオフ操作される(ステップS104)。 If it is determined that the target exhaust valve timing Tvte and the actual exhaust valve timing VTe coincide with each other (step S102: NO and step S103: YES), the abnormality flag is turned off because no operation abnormality has occurred at this time. It is operated (step S104).
一方、目標排気バルブタイミングTvteと実際の排気バルブタイミングVTeとが一致する前に上記所定時間が経過すると(ステップS102:YES)、このとき動作異常が発生しているとして、異常フラグがオン操作される(ステップS105)。 On the other hand, if the predetermined time elapses before the target exhaust valve timing Tvte and the actual exhaust valve timing VTe coincide with each other (step S102: YES), an abnormality flag is turned on because an operation abnormality has occurred at this time. (Step S105).
本実施の形態では、動作異常検出処理の検出結果(詳しくは、異常フラグの操作状態)に応じて、これに対処するための処理が実行される。
ところで、発明者等による検討の結果、上記動作異常が発生する原因として様々なものがあることが分かった。その発生原因としては、例えばオイルコントロールバルブ19の可動部分(スプール72とスリーブ71との間)への異物噛み込みによる動作不良や、ロック機構50の誤作動により誤ってロック状態になることが挙げられる。その他、オイルの劣化や、特性の異なるオイルの誤用、排気バルブタイミング可変機構26へのオイルの給排を行う供給油路17からのオイルの漏れ、並びに同供給油路17の詰まりなども挙げられる。そのため、そうした種々の要因によって発生する動作異常を効率よく解消するためには、その発生原因を特定するとともに、それに応じて適正に対処することが望ましい。
In the present embodiment, processing for coping with this is executed according to the detection result of the operation abnormality detection processing (specifically, the operation state of the abnormality flag).
By the way, as a result of investigations by the inventors, it has been found that there are various causes for the occurrence of the above-mentioned operation abnormality. The cause of the occurrence is, for example, malfunction due to foreign matter biting into the movable part of the oil control valve 19 (between the
こうした実情をふまえて本実施の形態では、動作異常の発生が検知されたとき(詳しくは異常フラグのオン操作時)に、これに対処するための処理(異常時処理)として、そのときの排気バルブタイミングVTeに応じて異なる処理を実行するようにしている。 In the present embodiment based on such actual circumstances, when an abnormal operation is detected (specifically, when an abnormality flag is turned on), as a process for dealing with this (an abnormal process), exhaust at that time is performed. Different processing is executed according to the valve timing VTe.
以下、上記異常時処理の具体的な実行態様について説明する。
図8に、異常時処理の具体的な実行手順を示す。なお同図8のフローチャートに示す一連の処理は、所定周期毎の割り込み処理として電子制御ユニット30により実行される。
Hereinafter, a specific execution mode of the abnormality process will be described.
FIG. 8 shows a specific execution procedure of the abnormality process. The series of processes shown in the flowchart of FIG. 8 is executed by the
図8に示すように、この処理では、異常フラグのオン操作時において排気バルブタイミングVTeが最進角位相VTemax(ロック位相)であれば(ステップS201:YES且つステップS202:YES)、強制ロック解除処理が実行される(ステップS203)。この強制ロック解除処理は、ロック機構50の作動状態をそのロックが解除された状態(ロック解除状態)に強制的に移行させるために実行される。なお本実施の形態では、ステップS201の処理およびステップS202の処理を通じて第2条件が満たされたか否かが判断される。
As shown in FIG. 8, in this process, if the exhaust valve timing VTe is the most advanced angle phase VTemax (lock phase) when the abnormality flag is turned on (step S201: YES and step S202: YES), the forced lock release is performed. Processing is executed (step S203). This forced unlocking process is executed to forcibly shift the operating state of the
ここで、上述したようにロック機構50の誤作動によって排気バルブタイミングVTeがロック位相でロックされた状態(ロック状態)になると、目標排気バルブタイミングTvteが変更されても実際の排気バルブタイミングVTeが変化しない状態になるために、動作異常検出処理によって動作異常が検出されてしまう。
Here, as described above, when the exhaust valve timing VTe is locked at the lock phase (locked state) due to malfunction of the
本実施の形態では、動作異常の発生の検知時において排気バルブタイミングVTeがロック位相である場合に、ロック機構50の誤作動により誤ってロック状態になっている可能性が高いとして、ロック解除状態に移行させるための強制ロック解除処理、すなわち動作異常から復帰させるための処理を実行することができる。
In the present embodiment, when the exhaust valve timing VTe is in the lock phase at the time of detecting the occurrence of an operation abnormality, it is highly likely that the
図9に、強制ロック解除処理の具体的な実行手順を示す。
同図9に示すように、この処理は、オイルコントロールバルブ19の作動状態が前記第4モードMD4になる駆動信号を出力するとの処理(ステップS301)を所定時間にわたり継続して実行する(ステップS302:YES)といったように実行される。
FIG. 9 shows a specific execution procedure of the forced lock release processing.
As shown in FIG. 9, in this process, a process (step S301) for outputting a drive signal in which the operation state of the
このとき選択される第4モードMD4では進角室47へのオイル供給が遮断された状態で遅角室48(図3参照)にオイルが供給される。そのため、遅角室48に連通された遅角解除室58内の油圧上昇によって制限ピン51を係合穴52から脱出させることが可能になる。
In the fourth mode MD4 selected at this time, oil is supplied to the retard chamber 48 (see FIG. 3) in a state where the oil supply to the
また、オイルコントロールバルブ19を前記第5モードMD5で作動させる場合と比較して、進角室47の油圧低下を抑えて排気カムシャフト25(詳しくは、ベーンロータ41)を遅角側に相対回転させる力の発生を抑えつつ、遅角室48の油圧上昇によって制限ピン51を係合穴52から脱出させることが可能になる。そのため、制限ピン51の係合穴52からの脱出に際して、制限ピン51の側面が係合穴52の内壁面に押し付けられることによる同制限ピン51の動作不要を回避することができ、その脱出、ひいてはロック解除状態への移行を適正に行うことができる。
Further, compared with the case where the
さらに、専用に構築された強制ロック解除処理を通じて、ロック機構50の作動状態をロック解除状態に変更することができるため、動作異常を適切に解消することができるようになる。
Furthermore, since the operating state of the
なお、こうした強制ロック解除処理の実行後においては、排気バルブタイミングについてのフィードバック制御が再開される。そして、その直後の動作異常検出処理(図7参照)において動作異常が検出された場合には前記警告灯31が点灯される。すなわち、この場合には、強制ロック解除処理を実行しても動作異常が解消されなかったとして、警告灯31が点灯されて、動作異常が発生している旨が報知される。
Note that after the execution of the forced unlocking process, the feedback control for the exhaust valve timing is resumed. Then, when an operation abnormality is detected in the operation abnormality detection process (see FIG. 7) immediately after that, the warning
一方、上記異常時処理では、図8に示すように、異常フラグのオン操作時において排気バルブタイミングVTeが最遅角位相VTeminであれば(ステップS201:YES、且つステップS202:NO、且つステップS204:YES)、異物除去処理が実行される(ステップS205)。この異物除去処理は、オイルコントロールバルブ19の可動部分に噛み込んだ異物を除去するための処理として実行される。なお本実施の形態では、ステップS201の処理およびステップS203の処理を通じて第1条件が満たされたか否かが判断される。また、ステップS203の処理やステップS205の処理が実行手段として機能する。
On the other hand, in the abnormal time process, as shown in FIG. 8, if the exhaust valve timing VTe is the most retarded phase VTemin when the abnormality flag is turned on (step S201: YES, step S202: NO, and step S204). : YES), foreign matter removal processing is executed (step S205). This foreign matter removing process is executed as a process for removing foreign matter caught in the movable part of the
ここで、動作異常の発生原因がオイルコントロールバルブ19の可動部分に異物が噛み込んだことである場合には、このとき排気バルブタイミング可変機構26に供給する油圧を変更することができなくなって同機構26の作動態様を変更することもできなくなる。そのため、排気バルブタイミングが進角側および遅角側のどちらかのみに変化するようになり、同排気バルブタイミングがその制御範囲の限界位相になる可能性が高い。本実施の形態にかかる装置では、発明者等による検証の結果、オイルコントロールバルブ19の可動部分への異物の噛み込みが発生した場合には排気バルブタイミングが遅角側の限界位相(最遅角位相VTemin)になることが確認された。
Here, if the cause of the abnormal operation is that a foreign object has caught in the movable part of the
本実施の形態では、動作異常の発生の検知時において排気バルブタイミングが最遅角位相VTeminである場合に、オイルコントロールバルブ19への異物の噛み込みが生じた可能性が高いとして、同異物を除去するための異物除去処理、すなわち動作異常から復帰させるための処理を実行することができる。
In the present embodiment, it is assumed that there is a high possibility that foreign matter is caught in the
図10に、異物除去処理の実行態様を示す。
図10に示すように、時刻t11において、異物除去処理の実行が開始されると、前記駆動信号のデューティ比として[100%]が設定される。そして、その後の時間経過に伴って上記デューティ比が徐々に小さい比率に変更されるとともに(時刻t11〜t12、t12〜t13・・・)、同デューティ比が[0%]に達する度に[100%]に戻される(時刻t12、t13・・・)。こうした処理が、上記デューティ比が[0%]に達した回数が所定回数(例えば10回)になるまで繰り返し実行された後(時刻tn)、異物除去処理の実行が終了される。
FIG. 10 shows an execution mode of the foreign substance removal processing.
As shown in FIG. 10, when execution of the foreign substance removal process is started at time t11, [100%] is set as the duty ratio of the drive signal. Then, with the passage of time thereafter, the duty ratio is gradually changed to a smaller ratio (time t11 to t12, t12 to t13...), And every time the duty ratio reaches [0%], [100 %] (Time t12, t13...). After such processing is repeatedly executed until the number of times the duty ratio reaches [0%] reaches a predetermined number (for example, 10 times) (time tn), the foreign matter removal processing is finished.
こうした異物除去処理を実行することにより、オイルコントロールバルブ19の作動状態として、排気バルブタイミングを進角側に変化させる作動状態(前記第1モードMD1や第2モードMD2)と同排気バルブタイミングを遅角側に変化させる作動状態(前記第4モードMD4や第5モードMD5)とが交互に切り替えられるようになる。そのため、オイルコントロールバルブ19のスプール72をスリーブ71内において強制的に振動させるように同スプール72が往復移動するようになる。これにより、このスプール72とスリーブ71との間に噛み込んだ異物の移動を促すことにより、同異物の除去を図ることができる。
By executing such foreign matter removal processing, the operation state of the
また、専用に構築された異物除去処理を通じて、オイルコントロールバルブ19の可動部分からの異物の除去を図ることができるため、動作異常を適切に解消することができるようになる。
Further, since the foreign matter can be removed from the movable part of the
なお、こうした異物除去処理の実行後においては排気バルブタイミングについてのフィードバック制御が再開される。そして、その直後の動作異常検出処理(図7参照)において動作異常が検出された場合には警告灯31が点灯される。すなわち、この場合には、異物除去処理を実行しても動作異常が解消されなかったとして、警告灯31が点灯されて、動作異常が発生している旨が報知される。
It should be noted that feedback control for the exhaust valve timing is resumed after execution of such foreign matter removal processing. When an operation abnormality is detected in the operation abnormality detection process (see FIG. 7) immediately after that, the warning
他方、上記異常時処理では、図8に示すように、異常フラグのオン操作時において排気バルブタイミングVTeが最進角位相VTemaxおよび最遅角位相VTeminのいずれでもない場合には(ステップS201:YES、且つステップS202:NO、且つステップS204:NO)、警告灯31が点灯される(ステップS206)。
On the other hand, in the abnormal time process, as shown in FIG. 8, when the exhaust valve timing VTe is neither the most advanced angle phase VTemax nor the most retarded angle phase VTemin when the abnormality flag is turned on (step S201: YES). And step S202: NO and step S204: NO), the warning
ここで、オイルの劣化や、特性の異なるオイルの誤用、排気バルブタイミング可変機構26に対するオイルの給排を行う供給油路17からのオイルの漏れ、並びに同供給油路17の詰まりなどが発生すると、排気バルブタイミング可変機構26の遅角室48や進角室47に供給される油圧が不要に変化して同機構26の作動状態の作動速度が低下することがある。
Here, when deterioration of the oil, misuse of oil having different characteristics, leakage of oil from the
この場合、オイルコントロールバルブ19の作動制御が適正に実行される状況であっても排気バルブタイミング可変機構26の作動速度が不要に低くなるために、動作異常が検知されてしまうことがある。こうした場合には、排気バルブタイミングの変化速度が低くなるものの、同排気バルブタイミングの変化は継続するために、排気バルブタイミングは最進角位相VTemax(ロック位相)や最遅角位相VTeminに留まることなく任意の位相に変化するようになる。また、この場合には、オイルコントロールバルブ19の作動制御を通じて上記動作異常を解消することが困難であるため、仮に強制ロック解除処理や異物除去処理などといった動作異常からの復帰を図るための処理を実行しても、動作異常が解消されないばかりか同処理が無駄に実行されることとなってしまう。
In this case, even if the operation control of the
本実施の形態では、動作異常の発生時において排気バルブタイミングが最進角位相VTemaxおよび最遅角位相VTeminのいずれでもない場合に、動作異常からの復帰を図るための処理を実行することなく、警告灯31が点灯されて動作異常が発生している旨が報知される。これにより、装置の点検やオイル交換を促すなどして、動作異常の発生に適切に対処することができるようになる。
In this embodiment, when the exhaust valve timing is neither the most advanced angle phase VTemax nor the most retarded angle phase VTemin at the time of occurrence of an operation abnormality, the process for recovering from the operation abnormality is not performed. The warning
このように本実施の形態によれば、異常時処理(図8)を実行することにより、排気バルブタイミングに基づいて動作異常の発生原因を判断するとともに、その発生原因に応じて動作異常からの復帰を図るための処理を実行することができるようになる。そのため、動作異常の発生に適切に対処することができるようになる。 As described above, according to the present embodiment, the cause of the operation abnormality is determined based on the exhaust valve timing by executing the abnormality process (FIG. 8), and the operation error is detected according to the cause. Processing for returning can be executed. For this reason, it becomes possible to appropriately cope with the occurrence of an abnormal operation.
以上説明したように、本実施の形態によれば、以下に記載する効果が得られるようになる。
(1)動作異常の発生を検知したときに検出した排気バルブタイミングVTeが最進角位相VTemaxであるとの条件、および同排気バルブタイミングVTeが最遅角位相VTeminであるとの条件のいずれかが満たされたときに、動作異常からの復帰を図るための処理を開始するようにした。そのため、動作異常の発生時において排気バルブタイミングが最遅角位相VTeminになった場合に、オイルコントロールバルブ19の可動部分への異物の噛み込みが生じた可能性が高いとして、同異物を除去するための異物除去処理を実行することができ、適切に動作異常からの復帰を図ることができる。また、動作異常の発生時において排気バルブタイミングが最進角位相VTemaxになった場合に、ロック機構50の誤作動により誤ってロック状態になっている可能性が高いとして、オイルコントロールバルブ19の作動状態を強制的にロック解除状態に移行させるための強制ロック解除処理を実行することができる。そのため、この場合においても適切に動作異常からの復帰を図ることができる。したがって、排気バルブタイミングに基づいて動作異常の発生原因を判断するとともに、その発生原因に応じて動作異常からの復帰を図るための処理を実行することができ、動作異常の発生に適切に対処することができる。
As described above, according to the present embodiment, the effects described below can be obtained.
(1) One of the condition that the exhaust valve timing VTe detected when the occurrence of the operation abnormality is detected is the most advanced angle phase VTemax, and the condition that the exhaust valve timing VTe is the most retarded angle phase VTemin When the condition is satisfied, the process to recover from the abnormal operation is started. For this reason, when the exhaust valve timing becomes the most retarded phase VTemin when an operation abnormality occurs, the foreign matter is removed because it is highly likely that foreign matter has been caught in the movable part of the
(2)動作異常の発生の検知時に検出した排気バルブタイミングVTeが最進角位相VTemaxであるときに強制ロック解除処理を実行するようにした。そのため、専用に構築された処理を通じて、ロック機構50の作動状態をロック解除状態に変更することができるため、動作異常を適切に解消することができるようになる。
(2) The forced unlocking process is executed when the exhaust valve timing VTe detected when detecting the occurrence of an operation abnormality is the most advanced angle phase VTemax. Therefore, the operation state of the
(3)動作異常の発生の検知時に検出した排気バルブタイミングVTeが最遅角位相VTeminであるときに異物除去処理を実行するようにした。そのため、専用に構築された処理を通じて、オイルコントロールバルブ19の可動部分からの異物の除去を図ることができるため、動作異常を適切に解消することができるようになる。
(3) The foreign matter removal process is executed when the exhaust valve timing VTe detected when the occurrence of an abnormal operation is detected is the most retarded phase VTemin. For this reason, it is possible to remove foreign substances from the movable part of the
(4)動作異常の発生の検知時において排気バルブタイミングが最進角位相VTemaxおよび最遅角位相VTeminのいずれでもない場合に、動作異常からの復帰を図るための処理を実行することなく、警告灯31を点灯するようにした。そのため、装置の点検やオイル交換を促すなどして動作異常の発生に適切に対処することができるようになる。
(4) If the exhaust valve timing is neither the most advanced angle phase VTemax nor the most retarded angle phase VTemin when detecting the occurrence of an operation abnormality, a warning is issued without executing a process for recovering from the operation abnormality The
なお、上記実施の形態は、以下のように変更して実施してもよい。
・強制ロック解除処理の実行態様は任意に変更することができる。例えばオイルコントロールバルブ19の作動状態を所定時間にわたって前記第5モードMD5に設定したり、排気バルブタイミングが変化したことをもって強制ロック解除処理の実行を終了させたりしてもよい。要は、ロック機構50の作動状態を強制的にロック解除状態に移行させることができればよい。
The embodiment described above may be modified as follows.
The execution mode of the forced lock release process can be arbitrarily changed. For example, the operation state of the
・異物除去処理の実行態様は任意に変更可能である。要は、オイルコントロールバルブ19のスプール72が振動するように、駆動信号のディーティ比を周期的に変更することができればよい。
The execution mode of the foreign matter removal process can be arbitrarily changed. In short, it is only necessary that the duty ratio of the drive signal can be periodically changed so that the
・動作異常の発生を検知したときに検出した排気バルブタイミングVTeが最進角位相VTemaxであるときと最遅角位相VTeminであるときとにおいて、動作異常を解消するための処理として同一の処理を実行するようにしてもよい。要は、上記排気バルブタイミングVTeが最進角位相VTemaxであるときにはオイルコントロールバルブ19の作動状態を強制的にロック解除状態に移行させることができ、同排気バルブタイミングVTeが最遅角位相VTeminであるときにはオイルコントロールバルブ19の可動部分に噛み込んだ異物を除去することができればよい。
When the exhaust valve timing VTe detected when the occurrence of the operation abnormality is detected is the most advanced angle phase VTemax and the most retarded angle phase VTemin, the same process is performed as a process for eliminating the operation abnormality. You may make it perform. In short, when the exhaust valve timing VTe is the most advanced angle phase VTemax, the operating state of the
・ロック機構としては、例えば制限ピン51を係合穴52から脱出させるための圧力室として遅角解除室および進角解除室のいずれか一方のみが設けられたものなど、任意の構造のものを採用することができる。
A lock mechanism having an arbitrary structure such as one in which only one of the retard release chamber and the advance release chamber is provided as a pressure chamber for allowing the limit pin 51 to escape from the
・警告灯31を点灯させる処理の実行態様は、例えば動作異常検出処理において動作異常の発生が検知されたときに点灯させるなど、適宜変更可能である。
・警告灯31を点灯させることに代えて、ブザーを吹聴させたり、ナビゲーションシステム等の画像表示装置に動作異常が発生している旨の情報を表示させたりしてもよい。要は、動作異常が発生していることを報知することができればよい。
The execution mode of the process for turning on the warning
Instead of turning on the warning
・上記実施の形態にかかる動作異常検出処理や、異常時処理、強制ロック解除処理、並びに異物除去処理は、排気バルブタイミング可変機構26に適用することに限らず、吸気バルブタイミング可変機構24にもその構成を適宜変更した上で適用することができる。同構成においては、動作異常の発生の検知時に検出した吸気バルブタイミングVTiが最進角位相であるときに異物除去処理を実行し、同吸気バルブタイミングVTiが最遅角位相(ロック位相)であるときに強制ロック解除処理を実行するようにすればよい。
The operation abnormality detection process, the abnormality process, the forced lock release process, and the foreign substance removal process according to the above embodiment are not limited to the exhaust valve timing
・本発明は、バルブタイミングの制御範囲の限界位相において同バルブタイミングをロックするロック機構が設けられた装置に限らず、限界位相と異なる位相においてバルブタイミングをロックするロック機構が設けられた装置にも適用することができる。 -The present invention is not limited to a device provided with a lock mechanism that locks the valve timing in the limit phase of the control range of the valve timing, but also in a device provided with a lock mechanism that locks the valve timing in a phase different from the limit phase. Can also be applied.
10…内燃機関、11…シリンダブロック、12…シリンダヘッド、13…オイルパン、14…クランクシャフト、15…オイル供給装置、16…オイルポンプ、17…供給油路、18…オイルコントロールバルブ、19…オイルコントロールバルブ、20…動弁機構、21…吸気バルブ、22…排気バルブ、23…吸気カムシャフト、24…吸気バルブタイミング可変機構、25…排気カムシャフト、26…排気バルブタイミング可変機構、30…電子制御ユニット、31…警告灯、32…クランクポジションセンサ、33…吸気カムポジションセンサ、34…排気カムポジションセンサ、40…ハウジングロータ、40A…区画壁、41…ベーンロータ、42…スプロケット、43…ハウジング本体、44…カバー、45…ベーン、46…ベーン収容室、47…進角室、48…遅角室、50…ロック機構、51…制限ピン、51A…摺接部、51B…先端面、52…係合穴、53…ピン収容室、54…制限ばね、55…進角解除室、56…進角連通路、57…遅角連通路、58…遅角解除室、61…供給油路、62…進角油路、63…遅角油路、64…排出油路、71…スリーブ、71a…進角ポート、71b…遅角ポート、71c…供給ポート、71d…第1排出ポート、71e…第2排出ポート、72…スプール、73…スプールばね、74…進角弁、75…遅角弁、76…封止弁。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記動作異常の発生を検知したときに前記相対回転位相を検出する検出手段を有し、
前記実行手段は、前記検出手段により検出した前記相対回転位相がその制御範囲における限界位相であるとの第1条件、および前記検出手段により検出した前記相対回転位相が前記ロック位相であるとの第2条件のいずれかが満たされたときに前記復帰制御の実行を開始する
ことを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。 A hydraulic valve timing variable mechanism that changes the valve timing by changing the relative rotation phase of the camshaft with respect to the crankshaft, and the relative rotation phase by restricting the operation of changing the relative rotation phase by the mechanism through mechanical engagement. Based on a target phase set based on the engine operating state, a hydraulic lock mechanism that locks the valve at a predetermined lock phase, a hydraulic control mechanism that switches a supply mode of hydraulic pressure to the valve timing variable mechanism and the lock mechanism Adjusting means for adjusting the valve timing by changing the operating state of the variable valve timing mechanism and the locking mechanism through the operation control of the hydraulic control mechanism executed at a time, and the follow-up speed of the relative rotational phase to the target phase Recovery from the abnormal operation when the occurrence of the abnormal operation is detected. In the valve timing control apparatus for an internal combustion engine comprising an execution means for executing a recovery control Rubeku an execution mode of the operation control of the hydraulic control mechanism, and
Detecting means for detecting the relative rotational phase when the occurrence of the operation abnormality is detected;
The execution means includes a first condition that the relative rotation phase detected by the detection means is a limit phase in the control range, and a first condition that the relative rotation phase detected by the detection means is the lock phase. The valve timing control device for an internal combustion engine, wherein execution of the return control is started when one of two conditions is satisfied.
前記実行手段は、前記第2条件が満たされたときに、前記ロック機構の作動状態を前記ロックが解除された状態にするための制御を前記復帰制御として実行するものである
ことを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。 The valve timing control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1,
The execution means is configured to execute, as the return control, control for setting the operation state of the lock mechanism to the unlocked state when the second condition is satisfied. A valve timing control device for an internal combustion engine.
前記実行手段は、前記第1条件が満たされたときに、前記油圧制御機構の可動部分への異物の噛み込みを解消するための制御を前記復帰制御として実行するものである
ことを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。 The valve timing control device for an internal combustion engine according to claim 1 or 2,
The execution unit is configured to execute, as the return control, control for eliminating the foreign matter from being caught in the movable part of the hydraulic control mechanism when the first condition is satisfied. A valve timing control device for an internal combustion engine.
当該装置は、前記動作異常の発生を検知した後において前記第1条件および前記第2条件が共に満たされないときに前記動作異常が発生している旨の情報を報知する報知手段をさらに有する
ことを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。 The valve timing control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3,
The apparatus further includes notification means for notifying information indicating that the operation abnormality has occurred when both the first condition and the second condition are not satisfied after the occurrence of the operation abnormality is detected. An internal combustion engine valve timing control device.
前記バルブタイミング可変機構は、前記クランクシャフトに対する排気カムシャフトの相対回転位相の変更を通じて排気バルブのバルブタイミングを変更するものであり、
前記バルブタイミング制御装置は、前記ロック位相として前記相対回転位相の制御範囲における進角側の限界位相が設定されてなるとともに、前記第1条件として前記検出手段により検出した前記相対回転位相がその制御範囲における遅角側の限界位相であるとの条件が設定されてなる
ことを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。 In the valve timing control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4,
The valve timing variable mechanism changes the valve timing of the exhaust valve through a change in the relative rotation phase of the exhaust camshaft with respect to the crankshaft.
In the valve timing control device, an advance angle limit phase in the control range of the relative rotation phase is set as the lock phase, and the relative rotation phase detected by the detection means is controlled as the first condition. A valve timing control device for an internal combustion engine, characterized in that a condition that the phase is a retarded phase limit phase is set.
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