JP2704638B2 - 内燃機関のバルブタイミング制御装置 - Google Patents

内燃機関のバルブタイミング制御装置

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    • F01L1/00Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • F01L1/344Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
    • F01L1/34403Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear using helically teethed sleeve or gear moving axially between crankshaft and camshaft
    • F01L1/34406Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear using helically teethed sleeve or gear moving axially between crankshaft and camshaft the helically teethed sleeve being located in the camshaft driving pulley

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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の属する技術分野] この発明は、内燃機関のバルブタイミング制御装置に
係り、詳しくはエンジンの運転状態に応じて吸気バルブ
と排気バルブの開閉時期を変更する内燃機関のバルブタ
イミング制御装置に関する。
[従来の技術] 内燃機関では排気行程の終わりの上死点は吸気始めの
上死点でもあり、この上死点付近では吸気バルブと排気
バルブとが同時に開くことがあり、これをバルブオーバ
ーラップといい、このバルブオーバーラップは内燃機関
の性能に影響を与える。
例えば、内燃機関の低負荷時や低回転時にオーバーラ
ップがあると、排気がシリンダ内に逆流するようにな
り、低負荷時等にはもともと燃料が多く供給されないの
で、残留ガスの割合が多くなると燃料が不良となるた
め、低負荷時等にはバルブオーバーラップがないことが
好ましい。
4 また、逆に高負荷時や高回転時には、吸気に流体と
しての慣性がつくため低負荷時より多くの吸気をシリン
ダ内に入れて、吸入効率を大きくしたほうが出力上得策
であり、バルブの開いている時間を長くしてバルブオー
バーラップさせることが好ましい。
このように、内燃機関ではバルブタイミングに対する
要求が運転状態によって異なるため、運転状態に応じて
バルブタイミングを可変制御するようにしたものがあ
る。例えば、実開昭62−16706号公報及び特開昭62−167
06号公報に示されており、これらは吸気バルブ及び排気
バルブを開閉するカムシャフトと、クランク軸と連動し
カムシャフトを駆動するカム駆動輪との相対回転位置
を、油圧制御手段で作動する可変機構で変え、バルブタ
イミングを可変制御するようになっている。
[発明が解決しようとする課題] ところで、内燃機関の各部を潤滑する潤滑系とは別系
統で、油圧により可変機構を制御するようにすると、油
圧回路の構造が複雑となる。このため、潤滑系にオイル
を供給して可変機構を加圧する加圧通路と、オイルを抜
き減圧するドレン通路とを備えると、簡単な回路構成で
可変機構の加圧と減圧の作動を円滑に行なうことがで
き、バルブタイミングの制御指令に対して迅速に応答さ
せることができる。ところが、ドレン通路を備えるとオ
イル供給側の油圧が低下するため、潤滑系へのオイル供
給に悪影響することがある。
この発明はこのような実状に鑑みてなされたもので、
潤滑系へのオイル供給の油圧を低下させることなく、可
変機構へのオイルの流入量や流出量を増加させ、バルブ
タイミングの制御指令に対する応答性を向上させる内燃
機関のバルブタイミング制御装置を提供することを目的
としている。
[課題を解決するための手段] 前記課題を解決し、かつ目的を達成するために、この
発明は、内燃機関の吸気バルブ及び排気バルブを開閉す
るカムシャフトと、クランク軸と連動し前記カムシャフ
トを駆動するカム駆動輪と、前記カムシャフトと前記カ
ム駆動輪との相対回転位置を変える可変機構とを有する
内燃機関のバルブタイミング制御装置において、前記カ
ムシャフトに潤滑部へオイルを供給する潤滑通路と前記
可変機構へオイルを供給する連通路とを形成し、この連
通路に加圧通路を連通させると共に、前記潤滑通路にオ
イル供給通路を連通させ、前記加圧通路と前記オイル供
給通路とを合流させて油圧発生手段に連通させ、前記合
流部より下流側の加圧通路に可変絞りを配置し、さらに
この可変絞りの下流側にドレン通路を接続し、このドレ
ン通路に開閉弁を配置し、前記可変絞りと前記開閉弁を
運転状態に応じて制御する制御手段を備え、この制御手
段により通常運転時は前記開閉弁を閉じて運転状態に応
じて前記可変絞りの開度を制御し、前記可変機構を加圧
する時は前記開閉弁を閉じて前記可変絞りを開き、前記
可変機構を減圧する時は前記開閉弁を開き前記可変絞り
を絞るように制御可能に構成した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である。
この発明では、通常の運転状態では可変絞りの開度を
制御し、可変機構への加圧に備えると共に潤滑部を潤滑
する。可変機構を加圧するときは、可変機構へのオイル
供給量を増加して迅速に加圧することができる。可変機
構を減圧するときは、可変絞りを絞り開閉弁を開くこと
で可変機構を迅速に減圧し、バルブタイミングの制御指
令に対する応答性が向上することができる。また、油圧
発生手段を共通とする簡単な回路構成で可変機構を加
圧、減圧するとともに、潤滑部の潤滑を円滑に行うこと
ができる。
[発明の実施の形態] 次に、この発明の内燃機関のバルブタイミング制御装
置を添付図面に基づいて詳細に説明する。第1図はこの
発明の一実施例を示す内燃機関のバルブタイミング制御
装置の概略図である。
内燃機関のクランク軸の回転を伝達するカム駆動輪と
してのカムプーリ1と、吸気バルブ及び排気バルブを開
閉するカムシャフト2との間に、カムプーリ1とカムシ
ャフト2との相対回転位置を変える可変機構3が備えら
れ、この可変機構3は油圧制御手段4で制御される。
カムプーリ1は図示しないタイミングベルトが掛け回
されて内燃機関のクランク軸と連結され、このクランク
軸の回転速度に応じてカムシャフト2を回転して吸気バ
ルブ及び排気バルブを開閉するようになっている。
カムシャフト2はシリンダヘッド5にカムキャップ6
を介して回動可能に軸支され、このカムシャフト2は図
示しない排気バルブ及び吸気バルブを開閉させるカムを
有している。
可変機構3は内側ギヤ7、中間ギヤ8、外側ギヤ9の
3個のギヤから構成され、内側ギヤ7はリテーナ10及び
ワッシャ11を介して、締付ボルト12でカムシャフト2の
頭部2aに締付固定され、一体回転可能になっている。外
側ギヤ9はそのフランジ9aにカムプーリ1がボルト13で
締付固定され、外側ギヤ9の一端部は支持体14を介して
カムシャフト2の頭部2aに回動可能に支持され、この支
持体14とシリンダヘッド5及びカムキャップ6の軸受部
との間にはシール15が設けられている。外側ギヤ9の他
端部にはキャップ16がボルト17で締付固定され、このキ
ャップ16、外側ギヤ9及び支持体14でハウジングを構成
している。
中間ギヤ8は円筒状に形成され、内側ギヤ7と外側ギ
ヤ9とに挟まれるように位置しており、中間ギヤ8には
内外周の歯8a,8bのいずれか一方或いは両方をヘリカル
状に形成してある。この中間ギヤ8の内外周の歯8a,8b
と互いに噛み合う歯7a,9bが、内側ギヤ7の外周と外側
ギヤ9の内周に形成されている。中間ギヤ8はカム軸方
向にも直線運動をすることができるのに対し、内側ギヤ
7と外側ギヤ9とは回転のみが許され、カム軸方向の移
動が規制されている。
中間ギヤ8には油圧室18側にピストン19がボルト20で
締付固定され、この中間ギヤ8はスプリング21によって
常に油圧室18方向へ付勢されている。
従って、油圧室18のオイル圧力で中間ギヤ8をカム軸
方向に直線運動させると、この運動によるトルクはねじ
接触を介して内側ギヤ7或いは外側ギヤ9を、カム軸方
向に移動或いは回転させようとするが、内側ギヤ7及び
外側ギヤ9はカム軸方向に動き得ないように規制されて
いるので回転だけが許され、この結果ヘリカル状に形成
した歯のねじ角に応じて内側ギヤ7と外側ギヤ9とが相
対回転する。
油圧室18は締付ボルト12に形成された油圧通路12aを
介してカムシャフト2の連通路2cに連通され、カムシャ
フト2には潤滑通路2bが形成され、この潤滑通路2bから
潤滑部にオイルを供給する。この連通路2cに加圧通路23
を連通させると共に、潤滑通路2bにオイル供給通路31を
連通させ、加圧通路23とオイル供給通路31とを合流させ
て油圧発生手段25に連通させている。この油圧発生手段
25は、オイルポンプ等で構成される。合流部24より下流
側の加圧通路23に可変絞り41を配置し、さらにこの可変
絞り41の下流側にドレン通路26を接続し、このドレン通
路26に開閉弁22を配置している。開閉弁22は、電磁弁に
より構成され、可変絞り41と開閉弁22を運転状態に応じ
て制御する制御手段Kが備えられている。
開閉弁22を構成する電磁弁の弁体27はスプリング28で
ハウジング38に設けたストッパ38a側に押圧され、加圧
通路23を常に開くようになっており、さらにストッパ38
aはドレン通路26と連通する切欠42を有しているから、
加圧通路23とドレン通路26とは連通している。この弁体
27はコイル29に通電されると作動して、加圧通路23側の
開口部38aを閉じる。
制御手段Kは、制御回路32、リレー36及び温度スイッ
チ37から構成されている。制御回路32はエンジン回転セ
ンサ33及び負荷センサ34の情報から運転状態を判断し、
この運転状態に応じて可変絞り41と開閉弁22への通電ラ
イン32a,32bへ出力するようになっている。通電ライン3
2a,32bには、リレー36の接点36a,36bが接続され、コイ
ル36cの一端には電源Eが接続され、他端に温度スイッ
チ37が接続され、リレー36を温度スイッチ37で作動させ
るようにしたものである。
従って、冷却水や油の温度が所定の温度範囲外である
と、リレー36を作動して電磁弁22への通電を停止し、油
の粘度変化による好ましくない作動を回避するようにな
っている。温度スイッチ37は例えばサーモフェライト方
式等が用いられ、この温度スイッチ37の特性は常閉型、
常開型及び常域型等にすることができ、オイルの粘度が
低からず高からず可変機構3の動作を良好に維持するこ
とができる温度範囲を使用可能とする。これらの値はオ
イルの種類や使用環境により変動するものであり、それ
ぞれの使用環境や車種に応じて最適に定めることが必要
である。
制御回路32はエンジン回転センサ33、負荷センサ34の
情報から運転状態を判断し、通常の運転状態では可変絞
り41の開度を制御し、加圧通路23、連通路2cから可変機
構3への加圧に備えると共に、オイルをオイル供給通路
31から潤滑通路2bへ供給して潤滑部を潤滑する。
例えば、低負荷或いは低回転時には、可変絞り41と開
閉弁22を作動させないから、弁体27がスプリング28によ
って加圧通路23をドレン通路26へ連通して開放し、可変
機構3の油圧室18を減圧状態にしている。
例えば、高負荷或いは高回転時には、減圧状態から加
圧状態に切変えられる。この場合は、制御回路32の制御
とリレー36の作動で、可変絞り41と開閉弁22を作動させ
る。即ち、開閉弁22への通電ライン32bへ出力して開閉
弁22を構成する電磁弁のコイル29に通電されると、弁体
27が作動して加圧通路23側の開口部38aを閉じる。これ
に同時に、可変絞り41への通電ライン32aへ出力して可
変絞り41を開く。このように、可変機構3を加圧すると
きは、開閉弁22によりドレン通路26を閉じて可変絞り41
を開いて加圧するため、油圧発生手段25からのオイル供
給量が増加し、加圧通路23、連通路2cを介して可変機構
3を迅速に加圧する。従って、ピストン18が押されて中
間ギヤ8はスプリング21に抗して前進し、これにより内
側ギヤ7に固定されたカムシャフト2と、タイミングベ
ルトに固定されたカムプーリ1とが相対回転して、バル
ブタイミングが変ってバルブオーバーラップが大きくな
る。
この加圧状態から前記した低負荷時或いは低回転時に
減圧状態にされるが、この場合には可変絞り41を閉じ、
開閉弁22が通電されないため、弁体27がスプリング28で
付勢されて加圧通路2側の開口部38aを閉塞し、ドレン
通路26が開放されてオイルが排出されて油圧室18が減圧
される。従って、可変機構3では中間ギヤ8がスプリン
グ21によって図中左方に押し戻され、減圧状態の所定位
置に復帰し、低負荷時或いは低回転時のバルブオーバー
ラップが小さくなるバルブタイミング位置に変換され
る。
また、減圧時にも、油圧発生手段25からオイルが、可
変絞り41、加圧通路23等を介して可変機構3の油圧室18
に供給され、オイルが充填されているため、可変機構3
に油圧室18からオイルが抜けることがなく、ギヤ部の潤
滑不良等が防止される。
ドレン通路26から排出されたドレンオイルは内燃機関
の潤滑系に戻され、また加圧通路23の上流側はオイル供
給通路31が接続され、このオイル供給通路31からバルブ
機構にオイルを供給して各部を潤滑する。このオイルの
供給は、カムシャフト2の連通路2cに加圧通路23を連通
させ、潤滑通路2bにオイル供給通路31を連通させ、この
加圧通路23とオイル供給通路31との合流部24より下流側
の加圧通路23に可変絞り41を配置しているから、可変絞
り41の開閉によりオイル供給通路31を介して潤滑部に供
給するオイル量をコントロールすることができる。
[発明の効果] 以上説明したように、この発明では、通常の運転状態
では可変絞りの開度を制御し、可変機構への加圧に備え
ると共に潤滑系を潤滑することができ、可変機構を加圧
するときは、可変機構へのオイル供給量を増加して迅速
に加圧することができ、可変機構を減圧するときは、可
変絞りを絞り開閉弁を開くことで可変機構を迅速に減圧
し、バルブタイミングの制御指令に対する応答性が向上
することができる。
また、カムシャフトの連通路に加圧通路を連通させ、
潤滑通路にオイル供給通路を連通させ、この加圧通路と
オイル供給通路との合流部より下流側の加圧通路に可変
絞りを配置しているから、カムシャフトを利用して油圧
発生手段を共通とする簡単な回路構成で可変機構を加
圧、減圧するとともに、潤滑部の潤滑を円滑に行うこと
ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の内燃機関のバルブタイミング制御装
置の概略図である。 図中符号1はカムプーリ、2はカムシャフト、3は可変
機構、4は油圧制御手段、22は開閉弁、23は加圧通路、
25は油圧発生手段、26はドレン通路、31はオイル供給通
路、32は制御回路である。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】内燃機関の吸気バルブ及び排気バルブを開
    閉するカムシャフトと、クランク軸と連動し前記カムシ
    ャフトを駆動するカム駆動輪と、前記カムシャフトと前
    記カム駆動輪との相対回転位置を変える可変機構とを有
    する内燃機関のバルブタイミング制御装置において、前
    記カムシャフトに潤滑部へオイルを供給する潤滑通路と
    前記可変機構へオイルを供給する連通路とを形成し、こ
    の連通路に加圧通路を連通させると共に、前記潤滑通路
    にオイル供給通路を連通させ、前記加圧通路と前記オイ
    ル供給通路とを合流させて油圧発生手段に連通させ、前
    記合流部より下流側の加圧通路に可変絞りを配置し、さ
    らにこの可変絞りの下流側にドレン通路を接続し、この
    ドレン通路に開閉弁を配置し、前記可変絞りと前記開閉
    弁を運転状態に応じて制御する制御手段を備え、この制
    御手段により通常運転時は前記開閉弁を閉じて運転状態
    に応じて前記可変絞りの開度を制御し、前記可変機構を
    加圧する時は前記開閉弁を閉じて前記可変絞りを開き、
    前記可変機構を減圧する時は前記開閉弁を開き前記可変
    絞りを絞るように制御可能に構成したことを特徴とする
    内燃機関のバルブタイミング制御装置。
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