JP2014051919A - Valve opening-closing timing control apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関のクランク軸と同期回転する駆動側回転部材に対して、内燃機関のカム軸と一体回転する従動側回転部材の相対回転位相を制御する弁開閉時期制御装置に関する。 The present invention relates to a valve opening / closing timing control device that controls the relative rotation phase of a driven side rotating member that rotates integrally with a cam shaft of an internal combustion engine with respect to a driving side rotating member that rotates synchronously with a crankshaft of the internal combustion engine.
従来、内燃機関の燃費向上を図るべく、内燃機関の吸気弁及び排気弁の一方又は双方の開閉時期を制御する弁開閉時期制御装置が利用されてきた。この種の弁開閉時期制御装置は、クランク軸と同期回転する駆動側回転部材と、カム軸と一体回転する従動側回転部材との相対回転位相を変更して上記開閉時期を制御する。 Conventionally, a valve opening / closing timing control device for controlling the opening / closing timing of one or both of an intake valve and an exhaust valve of an internal combustion engine has been used in order to improve fuel consumption of the internal combustion engine. This type of valve opening / closing timing control device controls the opening / closing timing by changing the relative rotation phase between a driving side rotating member that rotates synchronously with the crankshaft and a driven side rotating member that rotates integrally with the camshaft.
一方、近年、更なる燃費向上の要求に答えるべく、内燃機関に導入される混合気の高圧縮化も検討されている。この種の内燃機関にあっては吸気弁を閉じるタイミングと、ピストンが下死点付近に達するタイミングとが一致している場合に圧縮比が高くなる。係る場合、混合気の温度が高いと点火プラグによる着火の前に自己着火するプレイグニッションが発生することがある。このようなプレイグニッションの発生は、シリンダの壁面温度を急激に上昇させ、内燃機関の出力の低下や回転不良の原因となる。そこで、このようなプレイグニッションの発生を抑制する技術も検討されてきた(例えば特許文献1)。 On the other hand, in recent years, in order to meet the demand for further improvement in fuel consumption, higher compression of the air-fuel mixture introduced into the internal combustion engine has been studied. In this type of internal combustion engine, the compression ratio increases when the timing at which the intake valve is closed coincides with the timing at which the piston reaches near bottom dead center. In such a case, if the temperature of the air-fuel mixture is high, preignition that self-ignites before ignition by the spark plug may occur. The occurrence of such pre-ignition causes the wall surface temperature of the cylinder to rapidly increase, causing a decrease in the output of the internal combustion engine and a rotation failure. Then, the technique which suppresses generation | occurrence | production of such preignition has also been examined (for example, patent document 1).
特許文献1に記載の弁開閉時期制御装置は、駆動側回転部材と従動側回転部材との相対回転位相(以下「相対回転位相」とする)を最遅角位相と最進角位相との間の中間位相に保持する中間位相保持機構が備えられる。この弁開閉時期制御装置は、内燃機関を停止させる際に内燃機関に関する状態量が設定条件を満たしている場合、その停止前に相対回転位相を中間位相よりも遅角方向の側の位相に制御し、内燃機関を停止させる際に内燃機関に関する状態量が設定条件を満たしていない場合、その停止前に相対回転位相を中間位相に制御する。また、内燃機関の運転停止後、内燃機関に関する状態量が設定条件を満たさなくなると、相対回転位相を中間位相に制御する。
In the valve opening / closing timing control device described in
特許文献1に記載の制御は、例えばアイドルストップのような短時間、内燃機関を停止した場合に行われる。よって、アイドルストップではなくイグニッションキーの操作によって内燃機関の運転を停止した時に制御することは想定されていない。このため、内燃機関が高温状態で停止した後、温度が低下する前に再始動した場合、プレイグニッションが発生する可能性がある。
The control described in
本発明の目的は、上記問題に鑑み、プレイグニッションの発生を確実に抑制することが可能な弁開閉時期制御装置を提供することにある。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a valve opening / closing timing control device capable of reliably suppressing the occurrence of pre-ignition.
上記目的を達成するための本発明に係る弁開閉時期制御装置の特徴構成は、
内燃機関のクランク軸と同期回転する駆動側回転部材と、
前記内燃機関のカム軸と一体回転すると共に前記駆動側回転部材に対して相対回転可能な従動側回転部材と、
前記駆動側回転部材と前記従動側回転部材とにより形成される流体圧室と、
前記流体圧室内に配置され、前記駆動側回転部材に対する前記従動側回転部材の相対回転位相を前記相対回転の方向のうち遅角方向に移動させる遅角室と前記相対回転位相を前記相対回転の方向のうち進角方向に移動させる進角室とに前記流体圧室を仕切るベーンと、
前記相対回転位相を最遅角位相と最進角位相との間の中間位相に保持する中間位相保持機構と、
前記内燃機関に関する状態量を取得する状態量取得部と、
前記内燃機関の停止時の前記相対回転位相が前記中間位相よりも遅角位相の側の位相であり、前記状態量が予め設定された設定条件を満たしている場合に前記相対回転位相を前記中間位相に移行させる位相制御部と、
を備えている点にある。
The characteristic configuration of the valve timing control apparatus according to the present invention for achieving the above object is as follows:
A drive-side rotating member that rotates synchronously with the crankshaft of the internal combustion engine;
A driven side rotating member that rotates integrally with the cam shaft of the internal combustion engine and is rotatable relative to the driving side rotating member;
A fluid pressure chamber formed by the driving side rotating member and the driven side rotating member;
A retard chamber disposed in the fluid pressure chamber and moving the relative rotation phase of the driven side rotation member with respect to the drive side rotation member in the retardation direction of the relative rotation direction, and the relative rotation phase of the relative rotation phase. A vane that partitions the fluid pressure chamber into an advance chamber that is moved in an advance direction among the directions;
An intermediate phase holding mechanism for holding the relative rotational phase at an intermediate phase between the most retarded angle phase and the most advanced angle phase;
A state quantity obtaining unit for obtaining a state quantity relating to the internal combustion engine;
When the internal combustion engine is stopped, the relative rotational phase is a phase that is more retarded than the intermediate phase, and the relative rotational phase is set to the intermediate phase when the state quantity satisfies a preset setting condition. A phase control unit for shifting to a phase;
It is in the point equipped with.
このような特徴構成とすれば、内燃機関の始動にあたり、駆動側回転部材と従動側回転部材との相対回転位相として中間位相が適している場合には、位相制御部により相対回転位相を中間位相に移行させることができる。したがって、スムーズに内燃機関を再始動させることができる。一方、内燃機関の再始動時に、プレイグニッションが発生する可能性がある場合には、中間位相に移行させないようにすることで、プレイグニッションの発生を確実に抑制することができる。 With such a characteristic configuration, when the intermediate phase is suitable as the relative rotational phase between the driving side rotational member and the driven side rotational member when starting the internal combustion engine, the phase control unit converts the relative rotational phase to the intermediate phase. Can be migrated to. Therefore, the internal combustion engine can be restarted smoothly. On the other hand, when there is a possibility that pre-ignition may occur when the internal combustion engine is restarted, the occurrence of pre-ignition can be reliably suppressed by preventing the transition to the intermediate phase.
また、前記状態量取得部が、前記内燃機関を通流するオイルの温度、前記内燃機関を冷却する冷媒の温度、及び前記内燃機関に導入される空気の温度のうちの少なくとも1つを前記状態量として取得し、前記位相制御部は、前記状態量としての温度が夫々規定された設定温度以下である場合に、前記相対回転位相を前記中間位相に移行させると好適である。 In addition, the state quantity acquisition unit sets at least one of the temperature of the oil flowing through the internal combustion engine, the temperature of the refrigerant that cools the internal combustion engine, and the temperature of the air introduced into the internal combustion engine as the state. It is preferable that the phase control unit shifts the relative rotational phase to the intermediate phase when the temperature as the state quantity is equal to or less than a predetermined set temperature.
このような構成とすれば、例えばアイドルストップ後、内燃機関が冷えていない状態で再始動を行う温間再始動を行う場合や、運転停止後に時間をあけずに温間再始動を行う場合には、相対回転位相を遅角位相にして始動することができるので、プレイグニッションの発生を確実に抑制することができる。一方、内燃機関の再始動にあたり、内燃機関が冷えている状態である場合には、このような状態に適した相対回転位相である中間位相で始動することができる。 With such a configuration, for example, when performing a warm restart that restarts after the idling stop and the internal combustion engine is not cooled, or when performing a warm restart without taking time after stopping the operation Since it is possible to start with the relative rotational phase being the retarded phase, it is possible to reliably suppress the occurrence of pre-ignition. On the other hand, when restarting the internal combustion engine, when the internal combustion engine is in a cold state, the engine can be started at an intermediate phase that is a relative rotational phase suitable for such a state.
また、前記状態量取得部が、前記内燃機関が停止してからの経過時間を前記状態量として取得し、前記位相制御部は、前記状態量取得部により取得された前記状態量としての前記経過時間が設定時間を超えた場合に、前記相対回転位相を前記中間位相に移行させると好適である。 Further, the state quantity acquisition unit acquires an elapsed time since the internal combustion engine stopped as the state quantity, and the phase control unit acquires the progress as the state quantity acquired by the state quantity acquisition unit. When the time exceeds the set time, it is preferable to shift the relative rotation phase to the intermediate phase.
このような構成とすれば、内燃機関の停止後、所定時間が経過して内燃機関が冷えているような状態で、内燃機関の始動を行う場合には、駆動側回転部材と従動側回転部材との相対回転位相が遅角位相で始動することができるので、プレイグニッションの発生を確実に抑制することができる。一方、内燃機関の再始動にあたり、内燃機関が冷えている状態である場合には、このような状態に適した相対回転位相である中間位相で始動することができる。 With such a configuration, when the internal combustion engine is started in a state in which the internal combustion engine is cooled after the internal combustion engine is stopped, the driving side rotating member and the driven side rotating member are used. Can be started with a retarded phase, so that the occurrence of pre-ignition can be reliably suppressed. On the other hand, when restarting the internal combustion engine, when the internal combustion engine is in a cold state, the engine can be started at an intermediate phase that is a relative rotational phase suitable for such a state.
また、前記位相制御部は、前記内燃機関が停止している間に前記相対回転位相を前記中間位相に移行させると好適である。 Further, it is preferable that the phase control unit shifts the relative rotation phase to the intermediate phase while the internal combustion engine is stopped.
このような構成とすれば、内燃機関の停止中に予め相対回転位相を変更しておくことができる。したがって、次に内燃機関を始動する際には、中間位相への設定が完了しているため、スムーズに内燃機関を始動することが可能となる。 With such a configuration, the relative rotational phase can be changed in advance while the internal combustion engine is stopped. Therefore, the next time the internal combustion engine is started, since the setting to the intermediate phase is completed, the internal combustion engine can be started smoothly.
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。図1は、本実施形態に係る弁開閉時期制御装置1の全体構成を示す側方断面図である。図2−図4は、図1のII−II線における各種状態の断面を示した図である。弁開閉時期制御装置1は、内燃機関としてのエンジンEを駆動源として備える車両や、エンジンE及び電動モータを含む駆動源を備えるハイブリッド車両に搭載される。したがって、弁開閉時期制御装置1は、エンジンE及び電動モータのうちの少なくともエンジンEを有する駆動源に対して、そのエンジンEの弁開閉時期を制御するものである。本発明に係る弁開閉時期制御装置1は、プレイグニッションの発生を抑制することが可能に構成されている。以下、このような弁開閉時期制御装置1について図面を用いて説明する。なお、以下では、内燃機関に符合Eを付して説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. FIG. 1 is a side sectional view showing an overall configuration of a valve opening / closing
弁開閉時期制御装置1は、駆動側回転部材としての外部ロータ12と、従動側回転部材としての内部ロータ2とを備えて構成される。外部ロータ12は、内燃機関Eのクランク軸110に対して同期回転する。内部ロータ2は、内燃機関Eのカム軸101に対して一体回転すると共に外部ロータ12に対して相対回転可能に同軸に配置される。本実施形態では、弁開閉時期制御装置1は、外部ロータ12と内部ロータ2との軸芯Xを中心にした相対回転位相(相対回転角)の設定により、吸気弁115の開閉タイミングを制御する。
The valve
内部ロータ2は、カム軸101の先端部に一体的に組付けられている。具体的には、内部ロータ2は、締結ボルト20によってカム軸101の先端部に締結固定されている。
The
弁開閉時期制御装置1は、カム軸101が接続される側とは反対側に、フロントプレート11と、タイミングスプロケット15を一体的に備えた外部ロータ12と、カム軸101が接続される側のリアプレート13と、を備えて構成される。外部ロータ12は内部ロータ2に外装され、フロントプレート11とリアプレート13とで軸方向両側から挟みこまれる。この状態でフロントプレート11と外部ロータ12とリアプレート13とは、上述の締結ボルト20によって締結固定される。
The valve
クランク軸110が回転駆動すると、動力伝達部材102を介してタイミングスプロケット15に回転駆動力が伝達され、外部ロータ12が図2に示される回転方向Sに回転駆動する。外部ロータ12の回転駆動に伴い、内部ロータ2が回転方向Sに回転駆動してカム軸101が回転し、カム軸101に設けられたカム116が内燃機関の吸気弁115を押し下げて開弁させる。
When the
図2に示されるように、外部ロータ12には、径方向内側に突出する複数個の突出部14が回転方向Sに沿って互いに離間させて形成され、外部ロータ12と内部ロータ2とにより流体圧室4が形成される。突出部14は内部ロータ2の外周面2aに対するシューとして機能する。本実施形態においては、流体圧室4が4つ形成されている例を挙げて説明しているが、これに限定されるものではない。
As shown in FIG. 2, the
外周面2aのうち流体圧室4に面する部分には、内部ロータ2の径方向を深さ方向とするベーン溝21が形成されている。ベーン溝21には、ベーン22の一部が挿入され、径方向外側に立設配置される。したがって、ベーン22は流体圧室4内に配置される。
A
また、流体圧室4は、ベーン22によって回転方向Sに沿って進角室41と遅角室42とに仕切られている。遅角室42にオイルが供給されると、外部ロータ12に対する内部ロータ2の相対回転位相が相対回転方向のうち遅角方向S2に移動(変位)される。遅角方向S2とは、遅角室42の容積が大きくなる方向であり、図2において符号S2で示される方向である。進角室41にオイルが供給されると、相対回転位相を相対回転方向のうち進角方向S1に移動(変位)される。進角方向S1とは、ベーン22が外部ロータ12に対して相対回転移動し、進角室41の容積が大きくなる方向であり、図2において符号S1で示される方向である。ベーン溝21とベーン22との間にはスプリング23が配設され、ベーン22は径方向外側に付勢される。これにより、進角室41と遅角室42との間でのオイルの漏洩を防止している。
Further, the
図1及び図2に示されるように、各進角室41に連通するよう、進角通路43が内部ロータ2及びカム軸101に形成される。また、各遅角室42に連通するよう、遅角通路44が内部ロータ2及びカム軸101に形成される。進角通路43及び遅角通路44は、後述する第1制御弁174の所定のポートに接続される。
As shown in FIGS. 1 and 2, an
第1制御弁174を制御することによって、進角室41及び遅角室42に対してオイルを供給、排出、又は給排量保持し、ベーン22に当該オイルの流体圧力を作用させる。このようにして、相対回転位相を進角方向S1又は遅角方向S2へ変位させ、或いは、任意の位相に保持する。
By controlling the
また、図1に示されるように、内部ロータ2とフロントプレート11とに亘ってトーションスプリング3が設けられる。トーションスプリング3は、カム軸101のトルク変動に基づく遅角方向S2への平均変位力に抗するよう、内部ロータ2を進角側に付勢する。これにより、相対回転位相を円滑かつ迅速に進角方向S1へ変位させることが可能となる。
In addition, as shown in FIG. 1, a
このような構成により、内部ロータ2は外部ロータ12に対して軸芯Xの回りに一定の範囲内で円滑に相対回転移動可能である。外部ロータ12と内部ロータ2とが相対回転移動可能な一定の範囲、即ち最進角位相と最遅角位相との位相差は、流体圧室4の内部でベーン22が変位可能な範囲に対応する。遅角室42の容積が最大となるのが最遅角位相であり、進角室41の容積が最大となるのが最進角位相である。
With such a configuration, the
中間位相保持機構6は、内燃機関Eの始動直後等のオイルの流体圧力が安定しない状況において、外部ロータ12と内部ロータ2とを所定の相対位置に保持することで、外部ロータ12と内部ロータ2との相対回転位相を最遅角位相と最進角位相との間の中間位相に保持する。このように中間位相に保持することにより、クランク軸110の回転位相に対するカム軸101の回転位相を適正に維持し、内燃機関Eの安定的な回転を実現する。なお、本実施形態では、中間位相を、吸気弁115と排気弁との開弁時期が一部重複(オーバーラップ)する位相、もしくは排気弁の閉弁するタイミングと吸気弁115の開弁するタイミングとがほぼ同等(ゼロラップ)となる位相としている。この結果、吸気弁115と排気弁との開弁時期が一部重複する位相であれば、内燃機関Eの始動時の炭化水素(HC)の低減が図られ、低エミッションの内燃機関Eとすることができる。また、排気弁の閉弁するタイミングと吸気弁115の開弁するタイミングとがほぼ同等となる位相であれば、冷間域での始動性及びアイドリング安定性の良い内燃機関Eとすることができる。
The intermediate
中間位相保持機構6は、図1及び図2に示されるように、中間ロック通路61と、二つの中間ロック溝62と、収容部63と、プレート状の中間ロック部材64と、スプリング65と、を備えて構成される。
As shown in FIGS. 1 and 2, the intermediate
中間ロック通路61は、内部ロータ2とカム軸101とに形成され、中間ロック溝62と後述する第2制御弁175とを接続する。第2制御弁175を制御することによって、中間ロック溝62へのオイルの給排を単独で切換えることができる。中間ロック溝62は、内部ロータ2の外周面2aに形成されており、相対回転方向に一定の幅を有している。収容部63は、外部ロータ12の二箇所に形成されている。二つの中間ロック部材64は各収容部63に夫々配設され、収容部63から径方向に出退可能である。スプリング65は収容部63に配設され、各中間ロック部材64を径方向内側、即ち、中間ロック溝62の側に付勢する。
The
中間ロック溝62からオイルが排出されていると、各中間ロック部材64は中間ロック溝62に突出する。図2に示されるように、両方の中間ロック部材64が中間ロック溝62に突入すると、中間ロック溝62の周方向の両端に各中間ロック部材64が夫々同時に係止することとなる。この結果、内部ロータ2の外部ロータ12に対する相対回転移動が拘束され、相対回転位相が中間ロック位相に保持される。第2制御弁175を制御して、中間ロック溝62にオイルを供給すると、図3に示されるように、両方の中間ロック部材64が中間ロック溝62から収容部63へ引退して相対回転位相の拘束が解除され、内部ロータ2は相対回転移動自在となる。以下、中間位相保持機構6が相対回転位相を中間位相に拘束している状態を「中間ロック状態」と称する。また、中間ロック状態が解除された状態を「中間ロック解除状態」と称する。
When oil is discharged from the
なお、中間ロック部材64の形状としては、本実施形態に示されたプレート状の他にピン状等を適宜採用することができる。
As the shape of the
二つの中間ロック溝62のうち遅角方向S2の側の中間ロック溝62(相対回転位相の進角方向S1への変位を規制する溝)は、遅角方向S2に沿って段階的に径方向に深さを深くしたラチェット構造とされている。これにより、中間ロック部材64が段階的に規制され、中間ロック部材64が中間ロック溝62に突入し易くなる。なお、中間ロック通路61は内部ロータ2の途中で二手に分岐され、各中間ロック溝62に接続されている。
Of the two
最遅角ロック機構7は、アイドリング運転時等の低速回転時において、外部ロータ12と内部ロータ2とを所定の相対位置に保持することで、相対回転位相を最遅角位相に拘束する。即ち、カム軸101のトルク変動に基づく遅角方向S2及び進角方向S1の変位力に拘らず、内部ロータ2が相対回転移動しないため、安定したアイドリング運転状態を実現できる。なお、本実施形態において、最遅角位相は、排気弁の閉弁タイミングよりも遅い時期にて開弁する位相であり、内燃機関Eの温間域にてプレイグニッションを回避しつつ内燃機関Eの始動性を確保できる位相である。
The most retarded
最遅角ロック機構7は、図2に示されるように、最遅角ロック通路71と、最遅角ロック溝72と、収容部73と、プレート状の最遅角ロック部材74と、スプリング75と、を備えている。最遅角ロック通路71は、進角通路43から分岐して構成される。最遅角ロック部材74は、二つの中間ロック部材64のうち進角方向S1の側の中間ロック部材64(相対回転位相の遅角方向S2への変位を規制する部材)と同一の部材である。同様に、収容部73は、二つの収容部63のうち進角方向S1の側の収容部63と同一であり、スプリング75は、その収容部63に配設されるスプリング65と同一である。
As shown in FIG. 2, the most retarded
このような構成において、最遅角ロック溝72からオイルが排出されていると、最遅角ロック部材74は最遅角ロック溝72に突出する。図4に示されるように、最遅角ロック部材74が最遅角ロック溝72に突入すると、最遅角ロック溝72に最遅角ロック部材74が係止し、内部ロータ2の外部ロータ12に対する相対回転移動が拘束され、相対回転位相が最遅角位相に保持される。第1制御弁174を制御して相対回転位相を進角側へ変位させようとすると、最遅角ロック溝72にオイルが供給され、最遅角ロック部材74が最遅角ロック溝72から収容部73へ引退する。即ち、相対回転位相の拘束は解除される。以下、最遅角ロック機構7が相対回転位相を最遅角位相に拘束している状態を「最遅角ロック状態」と称する。また、最遅角ロック状態が解除された状態を「最遅角ロック解除状態」と称する。
In such a configuration, when oil is discharged from the most retarded
相対回転位相が最遅角位相以外の位相であるときは、最遅角ロック部材74は最遅角ロック溝72と位置ずれしているため、内部ロータ2の外周面2aに摺接するだけである。なお、最遅角ロック部材74の形状としては、本実施形態に示されたプレート状の他にピン状等を適宜採用することができる。
When the relative rotational phase is a phase other than the most retarded angle phase, the most retarded
このような構成において、図2に示されるような中間ロック状態において、第2制御弁175への給電を停止すれば、図3に示されるように、中間ロック解除状態となる。その後、第2制御弁175への給電が停止され続ける限りは、中間ロック溝62にオイルが供給され続けるため、中間ロック部材64が中間ロック溝62に突入することはない。
In such a configuration, if the power supply to the
図4に示されるように、相対回転位相が最遅角位相に変位し、最遅角ロック部材74が最遅角ロック溝72に対向すると、最遅角ロック部材74(64)が最遅角ロック溝72に突入し、最遅角ロック状態となる。
As shown in FIG. 4, when the relative rotation phase is displaced to the most retarded phase and the most
このように、本実施形態の構成であると、構成を簡易化することができると共に、部品点数を減らすことができ、製作コストの低減が可能となる。また、中間ロック部材64と最遅角ロック部材74とを共用するため、周方向において外部ロータ12にスペースの余裕ができ、図2に示されるように、流体圧室4を四箇所備えることができる。この結果、相対回転位相を変位させる力が大きくなり、迅速な位相変位が実現できる。また、流体圧室4の周方向の幅を広くして、相対回転位相の変位可能範囲を広くすることも可能である。
Thus, with the configuration of the present embodiment, the configuration can be simplified, the number of parts can be reduced, and the manufacturing cost can be reduced. Further, since the
次に、本実施形態に係る油圧回路の構成について説明する。油圧回路は、図1に示されるように、内燃機関Eにより駆動されてオイルの供給を行う第1ポンプ171と、当該第1ポンプ171に対して下流側に設けられ、内燃機関Eとは異なる動力により駆動されてオイルの供給を行う第2ポンプ172と、第1ポンプ171と第2ポンプ172との間に設けられてオイルが貯留可能なオイル貯留部173とを有して構成される。また、油圧回路は、流体圧室4及び中間位相保持機構6へのオイルの供給を制御する第1制御弁174、及び中間位相保持機構6へのオイルの供給を制御する第2制御弁175も有する。
Next, the configuration of the hydraulic circuit according to the present embodiment will be described. As shown in FIG. 1, the hydraulic circuit is provided by a
位相制御部180は、上述の相対回転位相を制御するべく、第2ポンプ172、第1制御弁174及び第2制御弁175の動作制御を行う。この位相制御部180は、演算処理装置を利用したものであり、単一の制御機器で構成されることもあれば、複数の制御機器で構成されることもある。
The
指令受付部181は、車両に搭載されたイグニッションキーやシステムレディスイッチを用いて構成され、操作者からの運転許可指令及び運転停止指令(イグニッションキーやシステムレディスイッチのオン操作及びオフ操作)を受け付けるように構成されている。位相制御部180は、指令受付部181によって受け付けられた運転許可指令及び運転停止指令に基づいて運転を制御する。つまり、位相制御部180は、運転許可指令が受け付けられると、内燃機関E及び電動モータを運転可能な状態にする。したがって、内燃機関E及び電動モータを運転可能な状態においてアクセル操作などの運転操作が行われると、位相制御部180は、その運転操作に応じて各機能部を制御する。また、位相制御部180は、運転停止指令が受け付けられると、内燃機関E及び電動モータを運転不能な状態にする。
The
状態量取得部182は、内燃機関Eの運転に関する状態量を取得する。内燃機関Eの運転に関する状態量とは、例えば内燃機関Eを通流する潤滑系178のオイルの温度、内燃機関Eを冷却する冷媒の温度、及び内燃機関Eに導入される空気の温度である。内燃機関Eを通流するオイルとは、内燃機関Eを潤滑するオイル(エンジンオイル)や弁開閉時期制御装置1を動作させるオイルを含む。また、冷媒とは所謂「クーラント」が相当する。内燃機関Eに導入される空気とは、混合気を生成するのに使用するために吸気口に導入された空気が相当する。本実施形態では、状態量取得部182は、これらのうちの少なくとも1つを状態量として取得する。このような状態量取得部182は温度計で実現することができる。
The state
本実施形態において、第1ポンプ171は、内燃機関Eのクランク軸110から伝達される回転力により駆動される機械式の油圧ポンプからなる。第1ポンプ171は、オイルパン176に貯留されたオイルを吸入ポートから吸入し、当該オイルを吐出ポートから下流側に吐出する。第1ポンプ171の吐出ポートは、フィルタ177を介して、内燃機関Eの潤滑系178及びオイル貯留部173に連通している。潤滑系178には、内燃機関E及びその周囲のオイルの供給を必要とする全ての部位が含まれる。
In the present embodiment, the
また、第2ポンプ172は、内燃機関Eとは異なる動力、例えば電動モータにより駆動される電動式ポンプからなる。これにより、第2ポンプ172は、内燃機関Eの動作状態に拘らず位相制御部180からの動作信号にしたがって動作可能とされる。第2ポンプ172は、オイル貯留部173に貯留されたオイルを吸入ポートから吸入し、当該オイルを吐出ポートから下流側に吐出する。第2ポンプ172の吐出ポートは、第1制御弁174及び第2制御弁175に連通している。具体的には、第2ポンプ172は、上述の遅角室42及び進角室41に対してオイルを供給・排出可能であり、これにより上述の相対回転位相を制御することが可能となる。また、第2ポンプ172に並行して、第2ポンプ172の上流側の流路と下流側の流路とを連通させるバイパス流路179も配設される。当該バイパス流路179には、チェックバルブ179Aが設けられる。
The
オイル貯留部173は、第1ポンプ171と第2ポンプ172との間に設けられ、一定量のオイルを貯留可能な貯留室173Aを有している。また、オイル貯留部173は、貯留室173Aを第1ポンプ171の下流側の流路に連通させる第1連通口173B、この第1連通口173Bより低い位置に設けられ、貯留室173Aを第2ポンプ172の上流側の流路に連通させる第2連通口173C、及び第1連通口173Bより高い位置に設けられ、貯留室173Aを潤滑系178に連通させる潤滑系連通口173Dを有している。そして、オイル貯留部173の貯留室173Aの容量は、第1連通口173Bより低く第2連通口173Cより高い領域の容量が、第1ポンプ171の停止状態で第2ポンプ172により供給する必要があるオイルの量以上となるように設定する。
The
本実施形態においては、内燃機関Eの停止状態、すなわち第1ポンプ171の停止状態においては、第2ポンプ172が流体圧室4及び中間位相保持機構6に対してオイルを供給する動作を行う。したがって、オイル貯留部173の貯留室173Aの容量は、流体圧室4及び中間位相保持機構6の最遅角ロック通路71の容量と、貯留室173Aから第2ポンプ172までの間の配管等の容量とを合わせた容量以上となるように設定する。これにより、第1ポンプ171の停止状態であっても、第2ポンプ172のみを作動させることにより、外部ロータ12に対する内部ロータ2の相対回転位相を、所期の位相に変位させることが可能となる。
In the present embodiment, when the internal combustion engine E is stopped, that is, when the
オイル貯留部173の潤滑系連通口173Dが連通する潤滑系178の部位は、オイルの流れに対する所定の流路抵抗を有している。ここで、潤滑系178による流路抵抗は、第1ポンプ171が動作状態であり、第2ポンプ172が停止状態である際に、第1ポンプ171から吐出されたオイルが貯留室173A内に充満し、更にバイパス流路179を介して流体圧室4等に十分な圧力のオイルが供給される程度の流路抵抗とすることが望ましい。このような潤滑系178の部位としては、例えば、内燃機関Eのメインギャラリ部、チェーンテンショナ部、ピストンジェット部等が該当する。
The portion of the
ここで、オイル貯留部173内のオイル量は、内燃機関Eの状態にしたがって変化する。内燃機関Eの停止状態では、第1ポンプ171からのオイルの供給はない。ここで、潤滑系178及び第1ポンプ171は外気に連通されているので、潤滑系連通口173D及び第1連通口173Bからはオイルが流出し、貯留室173A内には空気が流入する。一方、第2ポンプ172及びチェックバルブ179Aは密閉構造となっているため第1連通口173Bより低い領域のオイルは流出しない。したがって、内燃機関Eの停止状態でのオイル貯留部173の有効容量は、第1連通口173Bより低く第2連通口173Cより高い領域の容量となる。
Here, the amount of oil in the
内燃機関Eの始動前後の第1ポンプ171が停止状態又は十分に動作していない状態で、第2ポンプ172を動作させてオイルを流体圧室4等に供給すると、オイル貯留部173の貯留室173A内のオイルが第2ポンプ172に吸入され、オイルの量は減少する。この際、潤滑系連通口173Dが連通する潤滑系178の部位は外気に連通しているので、潤滑系178を介して潤滑系連通口173Dから空気が流入可能となっている。したがって、第2ポンプ172によるオイルの吸入抵抗は小さくなっている。そのため、オイルの温度が低いためにオイルの粘度が高い場合等であっても、第2ポンプ172は動作することが可能となる。
When the
一方、内燃機関Eの始動後は、第1ポンプ171により十分な量のオイルが吐出される。そのため、オイル貯留部173の貯留室173A内には、オイルが充満する。この際、潤滑系連通口173Dが連通する潤滑系178の部位は外気に連通しているので、貯留室173A内にあった空気は潤滑系連通口173Dから潤滑系178を介して放出される。また、潤滑系178はオイルの流れに対する流路抵抗を有しているので、貯留室173A内にオイルが充満した後は、潤滑系178の流路抵抗により、貯留室173A内のオイルは一定範囲内の圧力に保たれる。したがって、第2ポンプ172の停止状態においても、バイパス流路179を介して流体圧室4、中間位相保持機構6等に対して十分な圧力のオイルが供給される。なお、内燃機関Eの回転数が低くなり、第1ポンプ171により十分な圧力のオイルを供給できない状態となった場合には、第2ポンプ172も動作してオイルを供給することも当然に可能である。その後、内燃機関Eが停止し、第2ポンプ172も停止状態となると、貯留室173A内のオイルは、上述の内燃機関Eの停止状態と同様の状態に戻る。
On the other hand, after the internal combustion engine E is started, a sufficient amount of oil is discharged by the
第1制御弁174としては、例えば、位相制御部180からのソレノイドへの通電によってスリーブ内に摺動可能に配置されたスプールをスプリングに抗して変位させる可変式電磁スプールバルブを用いることができる。この第1制御弁174は、進角通路43に連通する進角ポートと、遅角通路44に連通する遅角ポートと、第2ポンプ172の下流側の流路に連通する供給ポートと、オイルパン176に連通するドレインポートとを有している。
As the
第1制御弁174は、進角ポートを供給ポートと連通し、遅角ポートをドレインポートと連通する進角制御、遅角ポートを供給ポートと連通し、進角ポートをドレインポートと連通する遅角制御、及び進角ポート及び遅角ポートを閉塞するホールド制御の3つの状態制御を行うことが可能な3位置制御弁から構成される。進角制御を行うことにより、ベーン22は外部ロータ12に対して進角方向S1に相対回転移動し、相対回転位相は進角側へ変位する。遅角制御を行うと、ベーン22は外部ロータ12に対して遅角方向S2に相対回転移動し、相対回転位相は遅角側へ変位する。ホールド制御を行うと、ベーン22は相対回転移動せず、相対回転位相を任意の位相に保持できる。
The
進角制御が行われると、進角通路43と最遅角ロック通路71とにオイルが供給される。最遅角ロック状態のときは、最遅角ロック通路71は最遅角ロック部材74によって閉塞されている。進角制御によって最遅角ロック部材74が最遅角ロック溝72から引退して最遅角ロック解除状態となると、進角通路43を介して進角室41にオイルが供給され、内部ロータ2は進角側へ相対回転移動する。
When the advance angle control is performed, oil is supplied to the
また、第1制御弁174は、位相制御部180により制御されて動作し、進角室41及び最遅角ロック通路71、又は遅角室42に対するオイルの供給又は排出の制御を行う。これにより、第1制御弁174は、中間位相保持機構6のロック状態又は解除状態の切替制御、及び外部ロータ12に対する内部ロータ2の相対回転位相の制御を行う。本実施形態では第1制御弁174に通電すると遅角制御が可能な状態となり、第1制御弁174への給電を停止すると進角制御が可能な状態となるように設定されている。また、第1制御弁174は、電磁ソレノイドに供給する電力のデューティ比の調節により開度を設定するものである。これにより、オイルの給排量の微調節が可能である。
The
第2制御弁175は、第1制御弁174と同様に可変式電磁スプールバルブを用いて構成される。第2制御弁175は、中間ロック通路61に連通する規制ポートと、第2ポンプ172の下流側の流路に連通する供給ポートと、オイルパン176に連通するドレインポートとを有している。また、第2制御弁175は、規制ポートを供給ポートと連通する解除制御、及び規制ポートをドレインポートと連通する規制制御の2つの状態制御を行うことが可能な2位置制御弁として構成される。第2制御弁175は、位相制御部180により制御されて動作し、中間位相保持機構6の中間ロック溝62へのオイルの供給又は排出の制御を行う。このようにして、第2制御弁175は、中間位相保持機構6の規制状態又は解除状態の切替制御を行う。
Similarly to the
第2制御弁175により、中間ロック溝62へのオイルの供給と、中間ロック溝62からのオイルの排出とが切換え可能である。なお、本実施形態においては、第2制御弁175は、給電されると中間ロック溝62からのオイルが排出可能な状態となり、給電が停止されると中間ロック溝62へのオイルが供給可能な状態となるように構成されている。
The
ここで、内燃機関Eのクランク軸110の近傍には、当該クランク軸110の回転角を検出するクランク角センサが備えられる。また、カム軸101の近傍には、当該カム軸101の回転角を検出するカム軸角センサが備えられる。位相制御部180は、クランク角センサとカム軸角センサとの検出結果から相対回転位相を検出し、相対回転位相がいずれの位相にあるかを判定する。また、位相制御部180には、イグニッションキーのON/OFF情報、状態量取得部182により取得された各部の温度を示す情報等が伝達される。また、位相制御部180のメモリ内には、内燃機関Eの運転状態に応じた最適の相対回転位相の制御情報が記憶されている。位相制御部180は、内燃機関Eの運転状態に応じて相対回転位相を制御する。
Here, in the vicinity of the
本実施形態においては、内燃機関Eの停止時の相対回転位相が中間位相よりも遅角位相の側の位相であり、状態量が予め設定された設定条件を満たしている場合に、位相制御部180は相対回転位相を中間位相に移行させる。相対回転位相とは、外部ロータ12と内部ロータ2との回転位相である。中間位相とは、本実施形態では中間ロック状態となる位相である。また、相対回転位相は、上述のようにクランク角センサとカム軸角センサとの検出結果から検出可能である。状態量とは、本実施形態ではオイルの温度、冷媒の温度、及び空気の温度のうち、少なくとも1つである。
In the present embodiment, when the relative rotational phase when the internal combustion engine E is stopped is a phase that is more retarded than the intermediate phase, and the state quantity satisfies a preset setting condition, the
予め設定された条件とは、本実施形態では、オイルの温度、冷媒の温度、及び空気の温度が夫々規定された設定温度以下であることをいう。位相制御部180は、オイルの温度、冷媒の温度、及び空気の温度のうち、少なくとも1つが、夫々規定された設定温度以下である場合に、第2ポンプ172を駆動すると共に、第1制御弁174及び第2制御弁175を用いて外部ロータ12と内部ロータ2との相対回転位相を中間位相に移行させる。これにより、内燃機関Eの停止後、内燃機関Eが冷えて冷間状態となった場合であっても、プレイグニッションの発生を確実に抑制することが可能となる。
In the present embodiment, the preset condition means that the temperature of the oil, the temperature of the refrigerant, and the temperature of the air are each equal to or lower than the specified set temperatures. The
ここで、このような位相制御部180による制御(相対回転位相を中間位相に移行させる制御)は、内燃機関Eが停止している状態において(停止している間に)行われる。したがって、第2ポンプ172、第1制御弁174、及び第2制御弁175はバッテリからの電気エネルギー、特に第2ポンプ172にあっては電動ポンプを用いて制御される。
Here, such control by the phase control unit 180 (control for shifting the relative rotational phase to the intermediate phase) is performed while the internal combustion engine E is stopped (while it is stopped). Therefore, the
次に、位相制御部180が行う処理について図5のフローチャートを用いて説明する。内燃機関Eの運転が停止されると(ステップ#01:Yes)、位相制御部180が外部ロータ12と内部ロータ2との相対回転位相が中間位相よりも遅角側の位相であるか否かを判定する。この判定は、クランク角センサとカム軸角センサとの検出結果に基づいて行われる。上記相対回転位相が中間位相よりも遅角側である場合には(ステップ#02:Yes)、更に予め設定された設定条件を具備するか否かが判定される。
Next, processing performed by the
設定条件を具備する場合には(ステップ#03:Yes)、位相制御部180は上記相対回転位相を中間位相に移行させる(ステップ#04)。そして、処理を終了する。一方、ステップ#03において、設定条件を具備しない場合には(ステップ#03:No)、位相制御部180は現在の相対回転位相を維持して(ステップ#05)、処理を終了する。
When the setting condition is satisfied (step # 03: Yes), the
また、ステップ#02において、相対回転位相が中間位相よりも遅角側でない場合には(ステップ#02:No)、そのまま処理を終了する。このようにして位相制御部180は、内燃機関Eの運転停止後の外部ロータ12と内部ロータ2との相対回転位相を制御する。
In
〔その他の実施形態〕
上記実施形態では、状態量が内燃機関Eを通流するオイルの温度、内燃機関Eを冷却する冷媒の温度、及び内燃機関Eに導入される空気の温度のうち少なくとも1つであるとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。状態量を内燃機関Eが停止してからの経過時間とすることも可能である。係る場合、状態量取得部182が当該経過時間を計数して取得することも可能であるし、別途設けられるカウンタが計数した結果を取得することも可能である。
[Other Embodiments]
In the above embodiment, the state quantity has been described as being at least one of the temperature of the oil flowing through the internal combustion engine E, the temperature of the refrigerant that cools the internal combustion engine E, and the temperature of the air introduced into the internal combustion engine E. . However, the scope of application of the present invention is not limited to this. It is also possible to make the state quantity the elapsed time after the internal combustion engine E stops. In such a case, the state
また、このように内燃機関Eの停止後の経過時間を状態量とした場合には、位相制御部180は、当該経過時間が設定時間を超えた場合に、相対回転位相を中間位相に移行させることが可能である。このような構成であっても、内燃機関Eの停止後、内燃機関Eが冷えて冷間状態となった場合であっても、プレイグニッションの発生を確実に抑制することが可能となる。
Further, when the elapsed time after the stop of the internal combustion engine E is used as the state quantity in this way, the
上記実施形態では、位相制御部180は、内燃機関Eの停止時の相対回転位相が中間位相よりも遅角位相の側の位相であり、状態量が予め設定された設定条件を満たしている場合に相対回転位相を中間位相に移行させるとして説明した。すなわち、外部ロータ12と内部ロータ2とを中間ロック状態にするとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。内燃機関Eの停止時の相対回転位相が中間位相よりも遅角位相の側の位相であり、状態量が予め設定された設定条件を満たしている場合に、相対回転位相を最遅角位相と中間ロック状態とする位相との間に移行させるように構成することも当然に可能である。
In the above embodiment, the
係る場合、図6に示されるように、上記実施形態における最遅角ロック溝72を始動位置ロック溝92とすると共に、最遅角ロック部材74を始動位置ロック部材94とし、始動位置ロック溝92を中間ロック通路61と連通すると好適である。このような構成とすることにより、最遅角位相、最進角位相、中間ロック位相の夫々に制御することができ、また始動位置ロック溝92に始動位置ロック部材94を収容することで適切に始動位置を設定することができる。したがって、内燃機関Eの停止後、内燃機関Eが冷えて冷間状態となった場合であっても、プレイグニッションの発生を確実に抑制することが可能となる。
In this case, as shown in FIG. 6, the most retarded
本発明は、内燃機関のクランク軸と同期回転する駆動側回転部材に対して、内燃機関のカム軸と一体回転する従動側回転部材の相対回転位相を制御する弁開閉時期制御装置に用いることが可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is used for a valve opening / closing timing control device that controls a relative rotation phase of a driven side rotating member that rotates integrally with a cam shaft of an internal combustion engine with respect to a driving side rotating member that rotates synchronously with a crankshaft of the internal combustion engine. Is possible.
1:弁開閉時期制御装置
2:内部ロータ(従動側回転部材)
4:流体圧室
6:中間位相保持機構
12:外部ロータ(駆動側回転部材)
22:ベーン
41:進角室
42:遅角室
101:カム軸
110:クランク軸
180:位相制御部
182:状態量取得部
E:内燃機関(エンジン)
S1:進角方向
S2:遅角方向
1: Valve opening / closing timing control device 2: Internal rotor (driven rotation member)
4: Fluid pressure chamber 6: Intermediate phase holding mechanism 12: External rotor (drive side rotating member)
22: vane 41: advance chamber 42: retard chamber 101: camshaft 110: crankshaft 180: phase control unit 182: state quantity acquisition unit E: internal combustion engine (engine)
S1: Advance direction S2: Delay direction
Claims (4)
前記内燃機関のカム軸と一体回転すると共に前記駆動側回転部材に対して相対回転可能な従動側回転部材と、
前記駆動側回転部材と前記従動側回転部材とにより形成される流体圧室と、
前記流体圧室内に配置され、前記駆動側回転部材に対する前記従動側回転部材の相対回転位相を前記相対回転の方向のうち遅角方向に移動させる遅角室と前記相対回転位相を前記相対回転の方向のうち進角方向に移動させる進角室とに前記流体圧室を仕切るベーンと、
前記相対回転位相を最遅角位相と最進角位相との間の中間位相に保持する中間位相保持機構と、
前記内燃機関に関する状態量を取得する状態量取得部と、
前記内燃機関の停止時の前記相対回転位相が前記中間位相よりも遅角位相の側の位相であり、前記状態量が予め設定された設定条件を満たしている場合に前記相対回転位相を前記中間位相に移行させる位相制御部と、
を備える弁開閉時期制御装置。 A drive-side rotating member that rotates synchronously with the crankshaft of the internal combustion engine;
A driven side rotating member that rotates integrally with the cam shaft of the internal combustion engine and is rotatable relative to the driving side rotating member;
A fluid pressure chamber formed by the driving side rotating member and the driven side rotating member;
A retard chamber disposed in the fluid pressure chamber and moving the relative rotation phase of the driven side rotation member with respect to the drive side rotation member in the retardation direction of the relative rotation direction, and the relative rotation phase of the relative rotation phase. A vane that partitions the fluid pressure chamber into an advance chamber that is moved in an advance direction among the directions;
An intermediate phase holding mechanism for holding the relative rotational phase at an intermediate phase between the most retarded angle phase and the most advanced angle phase;
A state quantity obtaining unit for obtaining a state quantity relating to the internal combustion engine;
When the internal combustion engine is stopped, the relative rotational phase is a phase that is more retarded than the intermediate phase, and the relative rotational phase is set to the intermediate phase when the state quantity satisfies a preset setting condition. A phase control unit for shifting to a phase;
A valve opening / closing timing control device comprising:
前記位相制御部は、前記状態量としての温度が夫々規定された設定温度以下である場合に、前記相対回転位相を前記中間位相に移行させる請求項1に記載の弁開閉時期制御装置。 The state quantity acquisition unit uses, as the state quantity, at least one of a temperature of oil flowing through the internal combustion engine, a temperature of a refrigerant that cools the internal combustion engine, and a temperature of air introduced into the internal combustion engine. Acquired,
2. The valve opening / closing timing control device according to claim 1, wherein the phase control unit shifts the relative rotation phase to the intermediate phase when the temperature as the state quantity is equal to or less than a predetermined set temperature. 3.
前記位相制御部は、前記状態量取得部により取得された前記状態量としての前記経過時間が設定時間を超えた場合に、前記相対回転位相を前記中間位相に移行させる請求項1に記載の弁開閉時期制御装置。 The state quantity acquisition unit acquires an elapsed time since the internal combustion engine stopped as the state quantity,
The valve according to claim 1, wherein the phase control unit shifts the relative rotational phase to the intermediate phase when the elapsed time as the state quantity acquired by the state quantity acquisition unit exceeds a set time. Open / close timing control device.
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