JP4166644B2 - Valve timing control device for internal combustion engine - Google Patents

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Description

本発明は、内燃機関の吸気バルブのバルブタイミング(開閉タイミング)を制御する内燃機関のバルブタイミング制御装置に関する。   The present invention relates to a valve timing control device for an internal combustion engine that controls valve timing (opening / closing timing) of an intake valve of the internal combustion engine.

内燃機関のバルブタイミング制御装置としては、特許文献1に開示されるようなものがある。この装置においては、機関始動時における吸気バルブのバルブタイミングは、ストッパ等によって機械的に決定されるデフォルト位置(最遅角位置)となっている。
特開平6−299876号公報
An example of a valve timing control device for an internal combustion engine is disclosed in Patent Document 1. In this apparatus, the valve timing of the intake valve at the time of engine start is a default position (most retarded position) that is mechanically determined by a stopper or the like.
JP-A-6-299876

ところで、上記従来の装置におけるデフォルト位置は、以下に記すように、始動性要求と最高出力要求との双方をある程度満足させるようにしか設定することができなかった。   By the way, as described below, the default position in the conventional apparatus can be set only to satisfy both the startability requirement and the maximum output requirement to some extent.

すなわち、機関の始動性要求を満足させるためには、実圧縮比の低下によって着火性が悪化することを防止すべく、始動時における吸気バルブの閉弁タイミング(IVC)を比較的進角側に設定する必要がある。つまり、始動性要求からは、上記デフォルト位置を進角側に設定するのが望ましいことになる。   That is, in order to satisfy the engine startability requirement, the intake valve closing timing (IVC) at the time of starting is relatively advanced in order to prevent deterioration of ignitability due to a decrease in the actual compression ratio. Must be set. That is, from the startability request, it is desirable to set the default position to the advance side.

一方、高回転時に最高出力要求を満足させるためには、IVCを慣性過給の作用によって体積効率が上昇する遅角側に設定する必要がある。つまり、最高出力要求からは、上記デフォルト位置を遅角側に設定するのが望ましいことになる。   On the other hand, in order to satisfy the maximum output requirement at the time of high rotation, it is necessary to set IVC to the retard side where the volumetric efficiency is increased by the action of inertia supercharging. That is, it is desirable to set the default position to the retard side from the highest output request.

このように、始動性要求と最高出力要求とで望ましいIVCが逆方向になっていることから、機関始動時の吸気バルブのバルブタイミングを最遅角位置であるデフォルト位置とする上記従来の装置では、このデフォルト位置を始動性要求と最高出力要求とのトレードオフの関係から設定せざるを得ないため、始動性要求と最高出力要求との双方をある程度満足させることはできるとしても、機関の性能を十分に発揮させることができないという問題があった。   Thus, since the desired IVC is in the opposite direction between the startability request and the maximum output request, in the above-described conventional apparatus in which the valve timing of the intake valve at the time of engine start is the default position which is the most retarded position. Because this default position must be set based on the trade-off relationship between the startability requirement and the maximum output requirement, the engine performance can be satisfied even if both the startability requirement and the maximum output requirement can be satisfied to some extent. There was a problem that it was not possible to fully exhibit.

本発明は、このような従来の問題を解決するためになされたものであり、始動性と出力特性とを向上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を目的とする。   The present invention has been made to solve such a conventional problem, and an object of the present invention is to provide a valve timing control device for an internal combustion engine that can improve startability and output characteristics.

このため、請求項1記載の発明は、機関始動から動作可能に構成された可変バルブタイミング機構を有し、吸気バルブのバルブタイミングを目標バルブタイミングに制御する構成において、機関始動から完爆までの間における吸気バルブの目標バルブタイミングを、完爆後における目標バルブタイミングよりも進角側に設定するようにした。 For this reason, the invention described in claim 1 has a variable valve timing mechanism configured to be operable from the engine start , and controls the valve timing of the intake valve to the target valve timing. The target valve timing of the intake valve during the period is set to be more advanced than the target valve timing after the complete explosion.

かかる構成によると、例えば、機関始動から完爆までの間においては、始動性の面で適切なバルブタイミングとなるような比較的進角側の目標バルブタイミングを設定し、完爆後においては、燃焼安定性や出力特性の面で適切なバルブタイミングとなるような遅角側の目標バルブタイミングが設定される。 According to such a configuration, for example, the target valve timing on the relatively advanced side is set so that the valve timing is appropriate in terms of startability between the engine start and the complete explosion, and after the complete explosion, The target valve timing on the retard side is set so that the valve timing is appropriate in terms of combustion stability and output characteristics.

これにより、機関始動から完爆までの間は、吸気バルブの目標バルブタイミングを比較的進角側に設定することで、実圧縮比の低下を防止して始動性(着火性)を向上できると共に、完爆後には、吸気バルブの目標バルブタイミングを遅角側に制御することで、排気の吸気への吹き返しを減少させて燃焼の安定化を図ることができる。また、高回転時においては、体積効率を向上させることもできる。従って、機関の各運転状態に応じて適切なバルブタイミング制御を実現でき、始動性要求、始動直後における燃焼安定性要求及び最高出力要求を十分に満足させることができる。 As a result, during the period from engine start to complete explosion, the target valve timing of the intake valve is set to a relatively advanced angle side, so that the actual compression ratio can be prevented from decreasing and startability (ignitability) can be improved. After the complete explosion, by controlling the target valve timing of the intake valve to the retard side, it is possible to reduce the return of exhaust gas to the intake air and stabilize the combustion. Moreover, volume efficiency can also be improved at the time of high rotation. Therefore, appropriate valve timing control can be realized according to each operation state of the engine, and the startability requirement, the combustion stability requirement immediately after the startup, and the maximum output requirement can be sufficiently satisfied .

また、請求項1記載の発明は、機関始動から完爆までの間においては、前記目標バルブタイミングとして、前記吸気バルブの目標閉弁タイミングを設定し、前記吸気バルブの閉弁タイミングが前記目標閉弁タイミングとなるように前記可変バルブタイミング機構を制御し、完爆後においては、前記目標バルブタイミングとして、機関の運転状態に基づいて前記吸気バルブの目標開弁タイミングを設定し、前記吸気バルブの開弁タイミングが前記目標開弁タイミングとなるように前記可変バルブタイミング機構を制御するようにした。Further, according to the first aspect of the present invention, a target valve closing timing of the intake valve is set as the target valve timing between the engine start and the complete explosion, and the valve closing timing of the intake valve is set to the target closing timing. The variable valve timing mechanism is controlled so that the valve timing is reached, and after the complete explosion, as the target valve timing, a target valve opening timing of the intake valve is set based on an operating state of the engine. The variable valve timing mechanism is controlled so that the valve opening timing becomes the target valve opening timing.

かかる構成によると、例えば、機関始動から完爆までの間は、適切な実圧縮比を確保できるように吸気バルブの閉弁タイミングが制御され、完爆後においては、各運転状態において安定した燃焼、最高出力等を確保できるように吸気バルブの開弁タイミングが制御される。 According to such a configuration, for example, the valve closing timing of the intake valve is controlled so as to ensure an appropriate actual compression ratio from the engine start to the complete explosion, and after the complete explosion, stable combustion is performed in each operation state. Further, the opening timing of the intake valve is controlled so as to ensure the maximum output and the like.

これにより、吸気バルブのバルブタイミングは、機関始動から完爆までの間は比較的進角側で制御され、完爆後は比較的遅角側で制御されることになるので、始動性の向上、始動直後(低回転時)の燃焼安定性の向上及び高回転時における出力特性の向上をより効果的に図ることができる。   As a result, the valve timing of the intake valve is controlled on the relatively advanced side from the start of the engine to the complete explosion, and is controlled on the relatively retarded side after the complete explosion, improving startability. Thus, it is possible to more effectively improve the combustion stability immediately after starting (at the time of low rotation) and the output characteristics at the time of high rotation.

請求項2記載の発明は、機関始動から完爆までの間において設定する前記吸気バルブの目標閉弁タイミングを、機関の温度に応じて設定する構成とする。According to a second aspect of the present invention, the target valve closing timing of the intake valve that is set between the engine start and the complete explosion is set according to the temperature of the engine.
これにより、機関始動から完爆までの間は、機関の温度による着火性への影響を考慮して、機関の温度に応じて適切な実圧縮比を確保できるように吸気バルブの閉弁タイミングが制御される。As a result, during the period from engine start to complete explosion, the intake valve closing timing is set so that an appropriate actual compression ratio can be ensured according to the engine temperature, taking into account the influence of the engine temperature on ignitability. Be controlled.

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、実施形態における車両用内燃機関の構成図である。   FIG. 1 is a configuration diagram of an internal combustion engine for a vehicle in the embodiment.

この図1において、内燃機関101の吸気管102には、スロットルモータ103aでスロットルバルブ103bを開閉駆動する電子制御スロットル104が介装され、該電子制御スロットル104及び吸気バルブ105を介して、燃焼室106内に空気が吸入される。   In FIG. 1, an electronic control throttle 104 that opens and closes a throttle valve 103 b by a throttle motor 103 a is interposed in an intake pipe 102 of the internal combustion engine 101, and the combustion chamber is connected via the electronic control throttle 104 and the intake valve 105. Air is inhaled into 106.

燃焼排気は、燃焼室106から排気バルブ107を介して排出され、フロント触媒108及びリア触媒109で浄化された後、大気中に放出される。   The combustion exhaust is discharged from the combustion chamber 106 through the exhaust valve 107, purified by the front catalyst 108 and the rear catalyst 109, and then released into the atmosphere.

前記吸気バルブ105及び排気バルブ107は、それぞれ吸気側カムシャフト134、排気側カムシャフト110に設けられたカムによって開閉駆動されるが、吸気側カムシャフト134には、可変バルブタイミング機構(VTC)113が設けられている。   The intake valve 105 and the exhaust valve 107 are driven to open and close by cams provided on the intake side camshaft 134 and the exhaust side camshaft 110, respectively. The intake side camshaft 134 includes a variable valve timing mechanism (VTC) 113. Is provided.

このVTC113は、クランクシャフト120に対する吸気側カムシャフト134の回転位相を変化させることで、吸気バルブ105のバルブタイミング(開閉タイミング)を変化させる機構であり、本実施形態では、後述するようなスパイラルラジアルリンク式の可変バルブタイミング機構を採用する。   The VTC 113 is a mechanism that changes the valve timing (opening / closing timing) of the intake valve 105 by changing the rotational phase of the intake camshaft 134 with respect to the crankshaft 120. In this embodiment, a spiral radial as described later is used. Adopts a link type variable valve timing mechanism.

なお、本実施形態では吸気バルブ105側にのみVTC113を備える構成としたが、排気バルブ107側にもVTC113を備える構成であっても良い。   In this embodiment, the VTC 113 is provided only on the intake valve 105 side. However, the VTC 113 may be provided on the exhaust valve 107 side.

また、各気筒の吸気ポート130には、電磁式の燃料噴射弁131が設けられ、該燃料噴射弁131は、エンジンコントロールユニット(ECU)114からの噴射パルス信号によって開弁駆動されると、所定圧力に調整された燃料を吸気バルブ105に向けて噴射する。   In addition, an electromagnetic fuel injection valve 131 is provided in the intake port 130 of each cylinder. When the fuel injection valve 131 is driven to open by an injection pulse signal from an engine control unit (ECU) 114, a predetermined value is set. The fuel adjusted to the pressure is injected toward the intake valve 105.

マイクロコンピュータを内蔵するECU114には、各種センサからの検出信号が入力され、該検出信号に基づく演算処理によって、前記電子制御スロットル104、VTC113及び燃料噴射弁131を制御する。   The ECU 114 incorporating the microcomputer receives detection signals from various sensors, and controls the electronic control throttle 104, the VTC 113, and the fuel injection valve 131 by arithmetic processing based on the detection signals.

前記各種センサとしては、アクセル開度を検出するアクセル開度センサAPS116、機関101の吸入空気量Qを検出するエアフローメータ115、クランクシャフト120からクランク角180°毎の基準回転位置で基準クランク角信号REFを取り出すと共に単位クランク角度毎の単位角度信号POSを取り出すクランク角センサ117、スロットルバルブ103bの開度TVOを検出するスロットルセンサ118、機関101の冷却水温度Twを検出する水温センサ119、吸気側カムシャフト134からカム角90°(クランク角180°)毎の基準回転位置でカム信号CAMを取り出すカムセンサ132、バッテリ電圧VBを検出する電圧センサ133等が設けられている。   Examples of the various sensors include an accelerator opening sensor APS116 for detecting the accelerator opening, an air flow meter 115 for detecting the intake air amount Q of the engine 101, and a reference crank angle signal at a reference rotational position every crank angle 180 ° from the crankshaft 120. A crank angle sensor 117 for taking out the REF and taking out a unit angle signal POS for each unit crank angle, a throttle sensor 118 for detecting the opening TVO of the throttle valve 103b, a water temperature sensor 119 for detecting the cooling water temperature Tw of the engine 101, the intake side A cam sensor 132 that extracts a cam signal CAM at a reference rotation position for each cam angle 90 ° (crank angle 180 °) from the camshaft 134, a voltage sensor 133 that detects a battery voltage VB, and the like are provided.

なお、前記基準クランク角信号REFの周期、又は、単位時間当たりの単位角度信号POSの発生数に基づいて、ECU114において機関回転速度Neが算出される。   The ECU 114 calculates the engine speed Ne based on the cycle of the reference crank angle signal REF or the number of unit angle signals POS generated per unit time.

次に、前記VTC113の構成を、図2〜図5に基づいて説明する。   Next, the configuration of the VTC 113 will be described with reference to FIGS.

VTC113は、(吸気側)カムシャフト134と、駆動プレート2と、組付角調整機構4と、作動装置15と、VTCカバー6とを含んで構成される。   The VTC 113 includes the (intake side) camshaft 134, the drive plate 2, the assembly angle adjustment mechanism 4, the actuator 15, and the VTC cover 6.

前記駆動プレート2は、機関101(クランクシャフト120)から回転が伝達されて回転する部材であり、前記組付角調整機構4は、前記カムシャフト134と駆動プレート2との組付角度を変化させる機構であって、作動装置15によって作動する。   The drive plate 2 is a member that rotates when rotation is transmitted from the engine 101 (crankshaft 120), and the assembly angle adjusting mechanism 4 changes the assembly angle between the camshaft 134 and the drive plate 2. It is a mechanism and is actuated by an actuating device 15.

前記VTCカバー6は、図示省略したシリンダヘッドとロッカカバーの前端に跨って取り付けられ、駆動プレート2と組付角調整機構4の前面とその周域を覆うカバーである。   The VTC cover 6 is a cover that is mounted across the cylinder head (not shown) and the front end of the rocker cover, and covers the front surface of the drive plate 2 and the assembly angle adjusting mechanism 4 and its peripheral area.

前記カムシャフト134の前端部(図2における左側)には、スペーサ8が嵌合され、更に、このスペーサ8は、カムシャフト134のフランジ部134fに貫通されるピン80によって回転規制されている。   A spacer 8 is fitted to the front end portion (left side in FIG. 2) of the camshaft 134, and the rotation of the spacer 8 is restricted by a pin 80 that passes through the flange portion 134f of the camshaft 134.

また、前記カムシャフト134には、径方向に油供給孔134rが複数貫通形成されている。   The camshaft 134 is formed with a plurality of oil supply holes 134r extending in the radial direction.

前記スペーサ8は、図3に示すように、円盤状の係止フランジ8aと、この係止フランジ8aの前端面から軸方向に延びる円管部8bと、同じく係止フランジ8aの前端面であって円管部8bの基端側から外径方向の3方に延びて軸方向と平行な圧入穴8cが形成された軸支持部8dとが形成されている。   As shown in FIG. 3, the spacer 8 includes a disc-shaped locking flange 8a, a circular pipe portion 8b extending in the axial direction from the front end surface of the locking flange 8a, and a front end surface of the locking flange 8a. A shaft support portion 8d is formed that extends in three directions in the outer diameter direction from the proximal end side of the circular tube portion 8b and is formed with a press-fit hole 8c parallel to the axial direction.

なお、上記軸支持部8d及び圧入穴8cは、図3に示すように、それぞれ周方向に120°毎に配置される。また、前記スペーサ8には、油を供給する油供給孔8rが径方向に貫通形成されている。   Note that the shaft support portion 8d and the press-fitting hole 8c are arranged at 120 ° intervals in the circumferential direction, as shown in FIG. The spacer 8 is formed with an oil supply hole 8r that supplies oil in a radial direction.

前記駆動プレート2は、中心に貫通穴2aが形成された円盤状に形成されており、前記スペーサ8に対して係止フランジ8aによって軸方向の変位を規制された状態で相対回転自在に組み付けられている。   The drive plate 2 is formed in a disk shape with a through hole 2a formed in the center, and is assembled to the spacer 8 so as to be relatively rotatable with its axial displacement restricted by a locking flange 8a. ing.

また、駆動プレート2は、図3に示すように、その後部外周に、クランクシャフト120から図示省略したチェーンを介して回転が伝達されるタイミングスプロケット3が形成されている。   As shown in FIG. 3, the drive plate 2 is formed with a timing sprocket 3 on the outer periphery of the rear portion thereof, in which rotation is transmitted from the crankshaft 120 via a chain (not shown).

更に、駆動プレート2の前端面には、貫通穴2aと外周とを結んで外径方向に3つのガイド溝2gが形成されており、前記ガイド溝2gは、前記軸支持部8dと同様に、周方向に120°毎に配置される。   Further, on the front end surface of the drive plate 2, three guide grooves 2g are formed in the outer diameter direction connecting the through hole 2a and the outer periphery, and the guide groove 2g is similar to the shaft support portion 8d. It arrange | positions every 120 degrees in the circumferential direction.

また、駆動プレート2の前端面の外周部には、円環状のカバー部材2cが溶接或いは圧入により固定されている。   An annular cover member 2c is fixed to the outer peripheral portion of the front end surface of the drive plate 2 by welding or press fitting.

本実施形態において、従動回転体は、カムシャフト134及びスペーサ8によって構成され、駆動回転体は、タイミングスプロケット3を含む駆動プレート2によって構成される。   In the present embodiment, the driven rotator is constituted by the camshaft 134 and the spacer 8, and the drive rotator is constituted by the drive plate 2 including the timing sprocket 3.

前記組付角調整機構4は、カムシャフト134と駆動プレート2との前端部側に配置されて、カムシャフト134と駆動プレート2との組付相対角度を変更するものである。   The assembly angle adjusting mechanism 4 is disposed on the front end side of the camshaft 134 and the drive plate 2 and changes the assembly relative angle between the camshaft 134 and the drive plate 2.

この組付角調整機構4は、図3に示すように、3本のリンクアーム14を有している。   As shown in FIG. 3, the assembly angle adjusting mechanism 4 has three link arms 14.

前記各リンクアーム14は、先端部にスライド部としての円筒部14aが設けられ、また、この円筒部14aから外径方向に延びるアーム部14bが設けられている。   Each link arm 14 is provided with a cylindrical portion 14a as a slide portion at the distal end portion, and an arm portion 14b extending from the cylindrical portion 14a in the outer diameter direction.

前記円筒部14aには、収容孔14cが貫通して形成される一方、アーム部14bの基端部には、回動部としての回動穴14dが貫通して形成されている。   An accommodation hole 14c is formed through the cylindrical portion 14a, while a rotation hole 14d as a rotation portion is formed through the base end of the arm portion 14b.

前記リンクアーム14は、前記スペーサ8の圧入穴8cに圧入された回動ピン81に対して回動穴14を装着して、回動ピン81を中心に回動可能に取り付けられている。   The link arm 14 is attached so as to be rotatable about the rotation pin 81 by attaching the rotation hole 14 to the rotation pin 81 press-fitted into the press-fitting hole 8 c of the spacer 8.

一方、リンクアーム14の円筒部14aは、前記駆動プレート2の径方向ガイドとしてのガイド溝2gに挿入されて、駆動プレート2に対して径方向に移動可能(スライド可能)に取り付けられている。   On the other hand, the cylindrical portion 14 a of the link arm 14 is inserted into a guide groove 2 g as a radial guide of the drive plate 2 and attached to the drive plate 2 so as to be movable (slidable) in the radial direction.

このような構成において、円筒部14aが外力を受けてガイド溝2gに沿って径方向にスライド変位すると、リンクアーム14によるリンク作用により回動ピン81が前記円筒部14aの径方向の変位量に応じた角度だけ周方向に移動することになるもので、この回動ピン81の変位によりカムシャフト134が駆動プレート2に対して相対回転することになる。   In such a configuration, when the cylindrical portion 14a receives an external force and slides and moves in the radial direction along the guide groove 2g, the rotation pin 81 becomes the radial displacement amount of the cylindrical portion 14a by the link action by the link arm 14. The camshaft 134 moves relative to the drive plate 2 due to the displacement of the rotation pin 81.

図4及び図5は、前記組付角調整機構4の作動を示すもので、図4に示すように、円筒部14aがガイド溝2gにおいて駆動プレート2の外周側に配置されているときには、基端部の回動ピン81がガイド溝2gに近い位置に引っ張られているもので、この位置が最遅角位置となる。   4 and 5 show the operation of the assembly angle adjusting mechanism 4. When the cylindrical portion 14a is disposed on the outer peripheral side of the drive plate 2 in the guide groove 2g, as shown in FIG. The end rotation pin 81 is pulled to a position close to the guide groove 2g, and this position is the most retarded position.

一方、図5に示すように、円筒部14aがガイド溝2gにおいて駆動プレート2の内周側に配置されているときには、回動ピン81が周方向に押されてガイド溝2gから離れるもので、この位置が最進角位置となる。   On the other hand, as shown in FIG. 5, when the cylindrical portion 14a is disposed on the inner peripheral side of the drive plate 2 in the guide groove 2g, the rotation pin 81 is pushed in the circumferential direction and separated from the guide groove 2g. This position is the most advanced position.

上記組付角調整機構4における前記円筒部14aの径方向への移動は、前記作動装置15により行われ、この作動装置15は、作動変換機構40と増減速機構41とを備えている。   Movement of the cylindrical portion 14a in the radial direction in the assembly angle adjusting mechanism 4 is performed by the operating device 15, and the operating device 15 includes an operation converting mechanism 40 and an acceleration / deceleration mechanism 41.

前記作動変換機構40は、リンクアーム14の円筒部14aに保持された球22と、前記駆動プレート2の前面に対向して同軸に設けられたガイドプレート24とを備え、このガイドプレート24の回転を前記リンクアーム14における円筒部14aの径方向の変位に変換する機構である。   The operation conversion mechanism 40 includes a sphere 22 held by the cylindrical portion 14a of the link arm 14 and a guide plate 24 provided coaxially so as to face the front surface of the drive plate 2 and the rotation of the guide plate 24. Is converted into a radial displacement of the cylindrical portion 14 a in the link arm 14.

前記ガイドプレート24は、前記スペーサ8の円管部8bの外周に金属系のブッシュ23を介して相対回転可能に支持されている。   The guide plate 24 is supported on the outer periphery of the circular pipe portion 8 b of the spacer 8 through a metal bush 23 so as to be relatively rotatable.

また、前記ガイドプレート24の後面には、断面略半円状で周方向の変位に伴って径方向に変位するガイドとしての渦巻状ガイド溝28が形成され、かつ、径方向の中間部には、油の供給を行う油供給孔24rが前後方向に貫通して形成されている。   Further, a spiral guide groove 28 is formed on the rear surface of the guide plate 24 as a guide having a substantially semicircular cross section and being displaced in the radial direction in accordance with the displacement in the circumferential direction. An oil supply hole 24r for supplying oil is formed to penetrate in the front-rear direction.

前記渦巻状ガイド溝28には、前記球22が係合されている。   The sphere 22 is engaged with the spiral guide groove 28.

即ち、前記リンクアーム14の円筒部14aに設けられた収容孔14cには、図2及び図3に示すように、円盤状の支持パネル22aと、コイルスプリング22b(弾性体)と、リテーナ22cと、球22(球状部材)とが順に挿入されている。   That is, in the accommodation hole 14c provided in the cylindrical portion 14a of the link arm 14, as shown in FIGS. 2 and 3, a disk-shaped support panel 22a, a coil spring 22b (elastic body), a retainer 22c, , And a sphere 22 (spherical member) are sequentially inserted.

また、前記リテーナ22cは、前端部に球22が飛び出した状態で支持する椀状の支持凹部22dが形成されていると共に、外周に前記コイルスプリング22bが着座するフランジ22fが形成されている。   The retainer 22c is formed with a flange-like support recess 22d that supports the ball 22 in a protruding state at the front end, and a flange 22f on the outer periphery of which the coil spring 22b is seated.

そして、図2に示す組付状態では、コイルスプリング22bが圧縮され、支持パネル22aが駆動プレート2の前面に押し付けられ、かつ、前記球22が渦巻状ガイド溝28に押し付けられて上下方向で係合すると共に、渦巻状ガイド溝28の延在方向には相対移動可能となっている。   In the assembled state shown in FIG. 2, the coil spring 22b is compressed, the support panel 22a is pressed against the front surface of the drive plate 2, and the sphere 22 is pressed against the spiral guide groove 28 to engage in the vertical direction. In addition, relative movement is possible in the extending direction of the spiral guide groove 28.

また、前記渦巻状ガイド溝28は、図4、5に示すように、駆動プレート2の回転方向Rに沿って次第に縮径するように形成されている。   Further, as shown in FIGS. 4 and 5, the spiral guide groove 28 is formed so as to gradually reduce the diameter along the rotation direction R of the drive plate 2.

従って、前記作動変換機構40は、前記球22が渦巻状ガイド溝28に係合した状態で、ガイドプレート24が駆動プレート2に対して回転方向Rに相対回転すると、球22が渦巻状ガイド溝28の渦巻形状に沿って半径方向外側に移動し、これによりスライド部としての円筒部14aが、図4に示す外径方向に移動し、リンクアーム14に連結された回動ピン81がガイド溝2gに近づくように引きつけられ、カムシャフト134は遅角方向に移動する。   Therefore, when the guide plate 24 rotates relative to the drive plate 2 in the rotation direction R in a state where the sphere 22 is engaged with the spiral guide groove 28, the operation conversion mechanism 40 causes the sphere 22 to become the spiral guide groove. The cylindrical portion 14a as the slide portion moves in the radial direction along the spiral shape 28, thereby moving in the outer diameter direction shown in FIG. 4, and the rotation pin 81 connected to the link arm 14 is guided by the guide groove. The camshaft 134 is attracted to approach 2 g, and moves in the retarding direction.

逆に、上記状態からガイドプレート24が駆動プレート2に対して回転方向Rとは逆方向に相対回転すると、球22は渦巻状ガイド溝28の渦巻形状に沿って半径方向内側に移動し、これによりスライド部としての円筒部14aが、図5に示す内径方向に移動し、リンクアーム14に連結された回動ピン81がガイド溝2gから離れる方向に押され、この場合、カムシャフト134は進角方向に移動する。   Conversely, when the guide plate 24 rotates relative to the drive plate 2 in the direction opposite to the rotational direction R from the above state, the sphere 22 moves radially inward along the spiral shape of the spiral guide groove 28. As a result, the cylindrical portion 14a as the slide portion moves in the inner diameter direction shown in FIG. 5, and the rotation pin 81 connected to the link arm 14 is pushed away from the guide groove 2g. In this case, the camshaft 134 advances. Move in the angular direction.

次に、増減速機構41について詳細に説明する。   Next, the acceleration / deceleration mechanism 41 will be described in detail.

前記増減速機構41は、前記ガイドプレート24を駆動プレート2に対して増速及び減速、即ち、ガイドプレート24を駆動プレート2に対して回転方向R側に移動(増速)させたり、ガイドプレート24を駆動プレート2に対して回転方向Rとは反対側に移動(減速)させたりするものであり、遊星歯車機構25と第1電磁ブレーキ26と第2電磁ブレーキ27とを備えている。   The acceleration / deceleration mechanism 41 accelerates and decelerates the guide plate 24 with respect to the drive plate 2, that is, moves (accelerates) the guide plate 24 in the rotational direction R with respect to the drive plate 2, 24 is moved (decelerated) with respect to the drive plate 2 in the direction opposite to the rotation direction R, and includes a planetary gear mechanism 25, a first electromagnetic brake 26, and a second electromagnetic brake 27.

前記遊星歯車機構25は、サンギヤ30と、リングギヤ31と、両ギヤ30,31に噛み合わされたプラネタリギヤ33とを備えている。   The planetary gear mechanism 25 includes a sun gear 30, a ring gear 31, and a planetary gear 33 meshed with both gears 30 and 31.

図2、図3に示すように、前記サンギヤ30は、ガイドプレート24の前面側の内周に一体的に形成されている。   As shown in FIGS. 2 and 3, the sun gear 30 is integrally formed on the inner periphery on the front side of the guide plate 24.

前記プラネタリギヤ33は、前記スペーサ8の前端部に固定されたキャリアプレート32に回転自在に支持されている。   The planetary gear 33 is rotatably supported by a carrier plate 32 fixed to the front end portion of the spacer 8.

また、前記リングギヤ31は、前記キャリアプレート32の外側に回転自在に支持された環状の回転体34の内周に形成されている。   The ring gear 31 is formed on the inner periphery of an annular rotator 34 that is rotatably supported outside the carrier plate 32.

なお、前記キャリアプレート32は、前記スペーサ8の前端部に嵌合されて、ワッシャ37を前端部に当接させた状態でボルト9を貫通させてカムシャフト134に締結させて固定されている。   The carrier plate 32 is fitted to the front end portion of the spacer 8 and is fixed to the camshaft 134 through the bolt 9 with the washer 37 in contact with the front end portion.

また、前記回転体34の前端面には、前方を向いた制動面35bを有した制動プレート35がねじで固定されている。   A braking plate 35 having a braking surface 35b facing forward is fixed to the front end surface of the rotating body 34 with a screw.

また、前記サンギヤ30が一体に形成されたガイドプレート24の外周にも、前方を向いた制動面36bを有した制動プレート36が溶接や嵌合などにより固定されている。   A brake plate 36 having a braking surface 36b facing forward is also fixed to the outer periphery of the guide plate 24 integrally formed with the sun gear 30 by welding or fitting.

従って、前記遊星歯車機構25は、プラネタリギヤ33が自転せずにキャリアプレート32と共に公転したとすると、第1電磁ブレーキ26ならびに第2電磁ブレーキ27が非作動状態では、サンギヤ30とリングギヤ31はフリー状態で同速回転する。   Therefore, if the planetary gear 33 revolves together with the carrier plate 32 without the planetary gear 33 rotating, the sun gear 30 and the ring gear 31 are in a free state when the first electromagnetic brake 26 and the second electromagnetic brake 27 are inactive. At the same speed.

この状態から第1電磁ブレーキ26のみを制動作動すると、ガイドプレート24がキャリアプレート32に対して(カムシャフト134に対して)遅れる方向(図4、5のR方向とは逆方向)に相対回転し、駆動プレート2とカムシャフト134とが、図5に示す進角方向に相対変位することになる。   When only the first electromagnetic brake 26 is braked from this state, the guide plate 24 rotates relative to the carrier plate 32 (with respect to the camshaft 134) in a direction (opposite to the R direction in FIGS. 4 and 5). Then, the drive plate 2 and the camshaft 134 are relatively displaced in the advance direction shown in FIG.

一方、第2電磁ブレーキ27のみを制動作動すると、リングギヤ31のみに制動力が付与され、リングギヤ31がキャリアプレート32に対して遅れ方向に相対回転することによってプラネタリギヤ33が自転し、このプラネタリギヤ33の自転がサンギヤ30を増速させ、ガイドプレート24を駆動プレート2に対して回転方向R側に相対回転し、駆動プレート2とカムシャフト134とが図4に示す遅角方向に相対回転することになる。   On the other hand, when only the second electromagnetic brake 27 is braked, a braking force is applied only to the ring gear 31, and the planetary gear 33 rotates as the ring gear 31 rotates relative to the carrier plate 32 in the delay direction. The rotation speeds up the sun gear 30, the guide plate 24 rotates relative to the drive plate 2 in the rotational direction R side, and the drive plate 2 and the camshaft 134 rotate relative to each other in the retard direction shown in FIG. Become.

なお、本実施形態において、キャリアプレート32が入力要素であり、サンギヤ30が出力要素であり、リングギヤ31がフリー要素となる。   In the present embodiment, the carrier plate 32 is an input element, the sun gear 30 is an output element, and the ring gear 31 is a free element.

前記第1電磁ブレーキ26及び第2電磁ブレーキ27は、それぞれ前述した制動プレート36、35の制動面36b、35bに対向するよう内外2重に配置されて、前記VTCカバー6の裏面にピン26p、27pによって回転のみを規制された浮動状態で支持された円管部材26r、27rを有している。   The first electromagnetic brake 26 and the second electromagnetic brake 27 are disposed in an inner and outer double so as to face the braking surfaces 36b and 35b of the braking plates 36 and 35, respectively, and a pin 26p, It has circular pipe members 26r and 27r supported in a floating state in which only rotation is restricted by 27p.

これらの円管部材26r、27rには、コイル26c、27cが収容されていると共に、各コイル26c、27cへの通電時に各制動面35b、36bに押し付けられる摩擦材26b、27bが装着されている。   The circular pipe members 26r and 27r accommodate coils 26c and 27c, and are fitted with friction materials 26b and 27b that are pressed against the braking surfaces 35b and 36b when the coils 26c and 27c are energized. .

また、各円管部材26r、27r及び各制動プレート35、36は、コイル26c、27cへの通電時に磁界を形成するために鉄などの磁性体により形成されている。   The circular pipe members 26r and 27r and the brake plates 35 and 36 are made of a magnetic material such as iron in order to form a magnetic field when the coils 26c and 27c are energized.

それに対して、前記VTCカバー6は、通電時に磁束の漏れを生じさせないために、また、摩擦材26b、27bは、永久磁石化して非通電時に制動プレート35、36に貼り付くのを防止するために、アルミなどの非磁性体により形成されている。   On the other hand, the VTC cover 6 does not cause magnetic flux leakage when energized, and the friction materials 26b and 27b are made permanent magnets to prevent sticking to the brake plates 35 and 36 when de-energized. Further, it is made of a nonmagnetic material such as aluminum.

前記遊星歯車機構25の出力要素としてのサンギヤ30が設けられたガイドプレート24と駆動プレート2の相対回動は、最遅角位置および最進角位置において組付角ストッパ60により規制されるようになっている。なお、この組付角ストッパ60により規制される最遅角位置及び最進角位置は、前記相対回動可能な範囲を規定するための設けられるものであり、始動時におけるバルブタイミング等を設定するために用いるものではない。   The relative rotation of the guide plate 24 provided with the sun gear 30 as the output element of the planetary gear mechanism 25 and the drive plate 2 is regulated by the assembly angle stopper 60 at the most retarded position and the most advanced position. It has become. The most retarded angle position and the most advanced angle position regulated by the assembly angle stopper 60 are provided for defining the range in which the relative rotation is possible, and sets the valve timing and the like at the start. It is not intended for use.

更に、前記遊星歯車機構25において、リングギヤ31と一体的に設けられている制動プレート35と、キャリアプレート32との間には、遊星歯車ストッパ90が設けられている。   Further, in the planetary gear mechanism 25, a planetary gear stopper 90 is provided between the brake plate 35 provided integrally with the ring gear 31 and the carrier plate 32.

ところで、上述した前記作動変換機構40は、リンクアーム14の円筒部14aの位置を保持して、駆動プレート2とカムシャフト134との相対組付位置が変動しない構成となっているもので、その構成について説明する。   By the way, the operation conversion mechanism 40 described above is configured so that the position of the cylindrical portion 14a of the link arm 14 is maintained and the relative assembly position between the drive plate 2 and the camshaft 134 does not vary. The configuration will be described.

前記駆動プレート2からカムシャフト134には、リンクアーム14およびスペーサ8を介して駆動トルクが伝達されるが、カムシャフト134からリンクアーム14には、吸気バルブ105からの反力によるカムシャフト134の変動トルクが、回動ピン81からリンクアーム14の両端の枢支点を結ぶ方向の力Fとして入力される。   Driving torque is transmitted from the driving plate 2 to the camshaft 134 via the link arm 14 and the spacer 8, but the camshaft 134 is linked to the link arm 14 by the reaction force from the intake valve 105. The fluctuating torque is input as a force F in a direction connecting the pivot pins 81 to the pivot points at both ends of the link arm 14.

前記リンクアーム14の円筒部14aは、径方向ガイドとしてのガイド溝2gに沿って径方向に案内されていると共に、円筒部14aから前面に突出した球22が、渦巻状ガイド溝28に係合されているため、各リンクアーム14を介して入力される力Fは、ガイド溝2gの左右の壁とガイドプレート24の渦巻状ガイド溝28とによって支持される。   The cylindrical portion 14a of the link arm 14 is guided in the radial direction along a guide groove 2g as a radial guide, and a sphere 22 protruding forward from the cylindrical portion 14a is engaged with the spiral guide groove 28. Therefore, the force F input via each link arm 14 is supported by the left and right walls of the guide groove 2 g and the spiral guide groove 28 of the guide plate 24.

従って、リンクアーム14に入力された力Fは互いに直交する二つの分力FA、FBに分解されるが、これらの分力FA、FBは、渦巻状ガイド構28の外周側の壁と、ガイド溝2gの一方の壁とに略直交する向きで受け止められ、リンクアーム14の円筒部14aがガイド溝2gに沿って移動することが阻止され、これにより、リンクアーム14が回動することが阻止される。   Therefore, the force F input to the link arm 14 is decomposed into two component forces FA and FB orthogonal to each other. These component forces FA and FB are separated from the outer peripheral wall of the spiral guide structure 28 and the guide. The cylindrical portion 14a of the link arm 14 is prevented from moving along the guide groove 2g in a direction substantially perpendicular to one wall of the groove 2g, thereby preventing the link arm 14 from rotating. Is done.

よって、各電磁ブレーキ26、27の制動力によってガイドプレート24が回動されてリンクアーム14が所定の位置に回動操作された後には、基本的には制動力を付与し続けなくてもリンクアーム14の位置を維持、つまり、駆動プレート2とカムシャフト134の回転位相をそのまま保持することができる。   Therefore, after the guide plate 24 is rotated by the braking force of the electromagnetic brakes 26 and 27 and the link arm 14 is rotated to a predetermined position, the link is basically performed without continuously applying the braking force. The position of the arm 14 can be maintained, that is, the rotational phase of the drive plate 2 and the camshaft 134 can be maintained as it is.

なお、前記リンクアーム14に入力された力Fは、外径方向に作用することに限られず、逆向きの内径方向に作用することもあるが、このときの分力FA、FBは渦巻状ガイド溝28の内周側の壁と、ガイド構2gの他方側とに略直角の向きに受け止められる。   The force F input to the link arm 14 is not limited to acting in the outer diameter direction but may act in the opposite inner diameter direction, but the component forces FA and FB at this time are spiral guides. The groove 28 is received in a substantially perpendicular direction to the inner peripheral wall of the groove 28 and the other side of the guide structure 2g.

ここで、上記VTC113の作用を説明する。   Here, the operation of the VTC 113 will be described.

クランクシャフト120とカムシャフト134の回転位相を遅角側に制御する場合には、第2電磁ブレーキ27に通電する。   When the rotational phase of the crankshaft 120 and the camshaft 134 is controlled to the retard side, the second electromagnetic brake 27 is energized.

第2電磁ブレーキ27に通電すると、第2電磁ブレーキ27の摩擦材27bが制動プレート35に摩擦接触し、遊星歯車機構25のリングギヤ31に制動力が作用し、タイミングスプロケット3の回転に伴ってサンギヤ30が増速回転される。   When the second electromagnetic brake 27 is energized, the friction material 27b of the second electromagnetic brake 27 is brought into frictional contact with the braking plate 35, the braking force is applied to the ring gear 31 of the planetary gear mechanism 25, and the sun gear is rotated as the timing sprocket 3 rotates. 30 is rotated at an increased speed.

このサンギヤ30の増速回転によりガイドプレート24が駆動プレート2に対して回転方向R側に回転させられ、これに伴ってリンクアーム14に支持された球22が渦巻状ガイド溝28の外周側に移動する。   Due to the accelerated rotation of the sun gear 30, the guide plate 24 is rotated in the rotational direction R with respect to the drive plate 2, and accordingly, the ball 22 supported by the link arm 14 is moved to the outer peripheral side of the spiral guide groove 28. Moving.

なお、この遅角側への移動は、組付角ストッパ60により図4に示す最遅角位置において規制される。   Note that the movement toward the retard side is regulated by the assembly angle stopper 60 at the most retarded position shown in FIG.

更に、上述のように、リングギヤ31の回転を第2電磁ブレーキ27により制動するにあたり、瞬時に回転を規制するのではなく所定量の回転を許しながら制動を行うもので、この回転量が所定量となると遊星歯車ストッパ90によりリングギヤ31の回転が規制されるようになっている。   Further, as described above, when the rotation of the ring gear 31 is braked by the second electromagnetic brake 27, the braking is performed while allowing a predetermined amount of rotation instead of instantaneously restricting the rotation. Then, the rotation of the ring gear 31 is regulated by the planetary gear stopper 90.

一方、カムシャフト134の組付角度を進角方向に変位させるときには、第1電磁ブレーキ26に通電する。   On the other hand, when the assembly angle of the camshaft 134 is displaced in the advance direction, the first electromagnetic brake 26 is energized.

これにより、ガイドプレート24に制動力が作用することで、ガイドプレート24が駆動プレート2に対して回転方向Rとは反対方向に回動して、カムシャフト134は進角側に組付角度が変位される。   As a result, a braking force acts on the guide plate 24, whereby the guide plate 24 rotates in the direction opposite to the rotation direction R with respect to the drive plate 2, and the camshaft 134 has an assembly angle on the advance side. Displaced.

なお、この進角側への移動は、組付角ストッパ60により図5に示す最進角位置において規制される。   The movement toward the advance side is regulated by the assembly angle stopper 60 at the most advanced position shown in FIG.

更に、ガイドプレート24の回転が規制されると、プラネタリギヤ33が自転してリングギヤ31が増速回転されるが、この回転量が所定量となると遊星歯車ストッパ90により回転が規制される。   Further, when the rotation of the guide plate 24 is restricted, the planetary gear 33 rotates and the ring gear 31 rotates at an increased speed. When the rotation amount reaches a predetermined amount, the planetary gear stopper 90 restricts the rotation.

つまり、このVTC113では、アクチュエータとしての第1電磁ブレーキ26又は第2電磁ブレーキ27が通電されることで、機関始動から吸気バルブ105のバルブタイミング(開閉タイミング)を変化させることができる。   That is, in the VTC 113, the valve timing (opening / closing timing) of the intake valve 105 can be changed from the start of the engine by energizing the first electromagnetic brake 26 or the second electromagnetic brake 27 as an actuator.

そして、前記ECU114は、クランクシャフト120に対するカムシャフト134の、すなわち、バルブタイミングの目標進角値(目標回転位相)θtgiを機関の運転状態に基づいて設定する一方(図9参照)、クランク角センサ117の基準クランク角信号REFとカムセンサ132のカム信号CAMとの位相差を計測することで実際の進角値(回転位相)を検出し(図6〜8参照)、この実際の進角値が目標進角値θtgiに一致するように、前記第1電磁ブレーキ26及び第2電磁ブレーキ27への通電(すなわち、VTC113)をフィードバック制御する。   The ECU 114 sets the target advance angle value (target rotation phase) θtgi of the camshaft 134 relative to the crankshaft 120, that is, the valve timing based on the operating state of the engine (see FIG. 9), while the crank angle sensor The actual advance value (rotation phase) is detected by measuring the phase difference between the reference crank angle signal REF 117 and the cam signal CAM of the cam sensor 132 (see FIGS. 6 to 8). The energization of the first electromagnetic brake 26 and the second electromagnetic brake 27 (that is, the VTC 113) is feedback-controlled so as to coincide with the target advance value θtgi.

図6〜8は、前記実際の進角値を検出するためのフローチャートである。   6 to 8 are flowcharts for detecting the actual advance value.

図6は、単位角度信号POSのカウント値CPOSのリセット処理を行うフローチャートであり、クランク角センサ117から基準クランク信号REFが出力されると実行される。   FIG. 6 is a flowchart for resetting the count value CPOS of the unit angle signal POS, which is executed when the reference crank signal REF is output from the crank angle sensor 117.

図6において、S11ではクランク角センサ117からの単位角度信号POSのカウント値CPOSを0とする。   In FIG. 6, the count value CPOS of the unit angle signal POS from the crank angle sensor 117 is set to 0 in S11.

図7は、単位角度信号POSのカウント値CPOSのカウントアップ処理を行うフローチャートであり、クランク角センサ117から単位角度信号POSが出力されると実行される。図7において、S21ではカウント値CPOSを1アップする。   FIG. 7 is a flowchart for counting up the count value CPOS of the unit angle signal POS, which is executed when the unit angle signal POS is output from the crank angle sensor 117. In FIG. 7, the count value CPOS is incremented by 1 in S21.

以上の図6、7のフローによって、前記カウント値CPOSは基準クランク角信号REFの発生時に0にリセットされ、その後の単位角度信号POSの発生数を計数した値となる。   6 and 7, the count value CPOS is reset to 0 when the reference crank angle signal REF is generated, and becomes a value obtained by counting the number of subsequent unit angle signals POS generated.

図8は、進角値を検出するフローチャートであり、カムセンサ132からカム信号CAMが出力されると実行される。図8において、S31では、基準クランク角信号REFの発生からカム信号CAMの発生までの前記カウント値CPOSを読み込む。   FIG. 8 is a flowchart for detecting the advance value, which is executed when the cam signal CAM is output from the cam sensor 132. In FIG. 8, in S31, the count value CPOS from the generation of the reference crank angle signal REF to the generation of the cam signal CAM is read.

S32では、読み込んだカウント値CPOSに基づいてクランクシャフト120に対するカムシャフト134の進角値θdetを検出する。   In S32, the advance value θdet of the camshaft 134 relative to the crankshaft 120 is detected based on the read count value CPOS.

つまり、本実施形態においては、クランクシャフト120の対するカムシャフト134の進角値θdetは、カム信号CAMが出力される毎(クランク角180°毎)に検出され、更新されるようになっており、機関運転中は直前に検出された進角値が、機関始動時においては機関停止直前に検出された進角値又は機関停止と共に所定の初期値に戻る場合にはその初期値が、実際の進角値とされる。   That is, in the present embodiment, the advance value θdet of the camshaft 134 with respect to the crankshaft 120 is detected and updated every time the cam signal CAM is output (every crank angle 180 °). If the advance value detected immediately before the engine is operating returns to a predetermined initial value when the engine is started or the engine is stopped, the initial value is It is an advance value.

図9、10は、前記目標進角値θtgiを設定するためのフローチャート及びブロック図であり、スタートSWがONされてスタータが作動してから所定時間(例えば、10msec)ごとに実行される。   9 and 10 are a flowchart and a block diagram for setting the target advance value θtgi, which are executed every predetermined time (for example, 10 msec) after the start SW is turned on and the starter is operated.

S41では、機関の始動判定を行う。本実施形態においては、機関回転速度Neが所定の始動判定回転速度Ne1以上となったとき、及び/又は、バッテリ電圧VBが所定の始動判定電圧VBs以上となったときに、機関が始動したと判定する。機関が始動していればS42に進み、機関が始動していなければ本フローを終了する。   In S41, engine start determination is performed. In the present embodiment, it is assumed that the engine is started when the engine rotational speed Ne is equal to or higher than a predetermined start determination rotational speed Ne1 and / or when the battery voltage VB is equal to or higher than a predetermined start determination voltage VBs. judge. If the engine has been started, the process proceeds to S42, and if the engine has not been started, this flow ends.

S42では、機関の完爆判定を行う。本実施形態においては、機関回転速度Neが所定の完爆判定回転速度Ne2(>Ne1)以上となったときに、機関が完爆したと判定する。機関が完爆していればS43に進み、完爆していなければS45に進む。   In S42, the complete explosion determination of the engine is performed. In the present embodiment, when the engine rotational speed Ne becomes equal to or higher than a predetermined complete explosion determination rotational speed Ne2 (> Ne1), it is determined that the engine has completely exploded. If the engine is completely detonated, the process proceeds to S43, and if it is not detonated, the process proceeds to S45.

S43では、完爆後のバルブタイミング制御を実行すべく、機関の運転状態(トルク・回転)に基づいて吸気バルブ105の目標開弁タイミング(目標IVO)を設定する。本実施形態においては、あらかじめ運転状態毎に目標IVOを割り付けたマップを作成しておき、このマップを参照することで目標IVOを設定する(図10のA部参照)。   In S43, the target valve opening timing (target IVO) of the intake valve 105 is set based on the operating state (torque / rotation) of the engine in order to execute the valve timing control after the complete explosion. In the present embodiment, a map in which the target IVO is assigned for each operating state is created in advance, and the target IVO is set by referring to this map (see part A in FIG. 10).

この目標IVOの設定によって、後述するように、機関始動から完爆までの間に進角側に設定されていた吸気バルブ105のバルブタイミングが、遅角側へと制御されることになるが、これにより、バルブオーバーラップ量が減少し、完爆直後の低回転時(アイドル時等)においては、排気の吸気への吹き返しをなくしてアイドル回転(燃焼)の安定化が図れ、高回転時においては、体積効率を向上できる(最高出力が上昇する)。   By setting the target IVO, as will be described later, the valve timing of the intake valve 105 set on the advance side from the engine start to the complete explosion is controlled to the retard side. As a result, the amount of valve overlap is reduced, and at low revolutions (such as when idling) immediately after a complete explosion, the exhaust air is not blown back into the intake air, and idling revolution (combustion) is stabilized. Can improve volumetric efficiency (maximum output is increased).

なお、完爆後のバルブタイミング制御に際し、上記のように目標IVOを設定するようにしたのは、バルブオーバーラップ量が吸気バルブ105の開弁タイミング(IVO)によって定まるところ、このIVOを精度よく制御するためであり、また、より遅角側での制御を可能にするためである。   It should be noted that the target IVO is set as described above in the valve timing control after the complete explosion because the valve overlap amount is determined by the valve opening timing (IVO) of the intake valve 105. This is for the purpose of control, and also for enabling control on the more retarded side.

そして、S44において前記目標IVOから目標進角値(吸気バルブ105の開弁タイミングが目標IVOとなるような最遅角位置からの進角量)θtg1を算出し(図10のB、C部参照)、本フローを終了する。これにより、吸気バルブのバルブタイミングは、完爆後遅角側に制御されることになる。   In S44, a target advance value (advance amount from the most retarded position at which the opening timing of the intake valve 105 becomes the target IVO) θtg1 is calculated from the target IVO (see B and C in FIG. 10). ), This flow ends. Thereby, the valve timing of the intake valve is controlled to the retard side after the complete explosion.

一方、S45では、機関始動から完爆までの間のバルブタイミング制御を実行すべく、機関冷却水温度Twに基づいて吸気バルブ105の目標閉弁タイミング(目標IVC)を設定する。本実施形態においては、あらかじめ機関冷却水温度Twに応じた目標閉弁タイミングIVCをテーブルとして作成しておき、このテーブルを検索することで目標IVCを設定する(図10のD部参照)。このように、機関冷却水温度Twに基づいて目標IVCを設定することにより、機関温度による着火性への影響を考慮して最適な実圧縮比を確保することができる。   On the other hand, in S45, the target valve closing timing (target IVC) of the intake valve 105 is set based on the engine coolant temperature Tw in order to execute the valve timing control from the engine start to the complete explosion. In the present embodiment, a target valve closing timing IVC corresponding to the engine coolant temperature Tw is created as a table in advance, and the target IVC is set by searching this table (see D section in FIG. 10). Thus, by setting the target IVC based on the engine coolant temperature Tw, an optimum actual compression ratio can be ensured in consideration of the influence of the engine temperature on the ignitability.

この目標IVCの設定によって、機関始動から完爆までの間の吸気バルブ105のバルブタイミングが設定されることになるが、かかる期間は、実圧縮比の低下による着火性の悪化を防止する必要があることから、バルブタイミング(閉弁タイミング)をあまり遅角側にすることは望ましくない。従って、ここでは、比較的進角側のバルブタイミングが設定されることになる。   Depending on the setting of the target IVC, the valve timing of the intake valve 105 from the engine start to the complete explosion is set. During this period, it is necessary to prevent deterioration of ignitability due to a decrease in the actual compression ratio. For this reason, it is not desirable to make the valve timing (valve closing timing) too retarded. Accordingly, the valve timing on the relatively advanced side is set here.

なお、機関始動から完爆までの間のバルブタイミング制御に際し、上記のように目標IVCを設定するようにしたのは、実圧縮比が吸気バルブ105の閉弁タイミング(IVC)によって変化することから、始動時に要求される実圧縮比となるようにIVCを精度よく制御するためであり、また、より進角側での制御を可能とするためである。   Note that the reason why the target IVC is set as described above in the valve timing control from the engine start to the complete explosion is that the actual compression ratio varies depending on the valve closing timing (IVC) of the intake valve 105. This is because the IVC is accurately controlled so that the actual compression ratio required at the time of starting is obtained, and more advanced control is possible.

そして、S46において前記目標IVCから目標進角値(吸気バルブ105の閉弁タイミングが目標IVCとなるような最遅角位置からの進角量)θtg2を算出し(図10のE、F部参照)、本フローを終了する。これにより、機関始動から完爆までの間は、吸気バルブ105のバルブタイミングが比較的進角側に制御されることになる。   Then, in S46, a target advance value (advance amount from the most retarded position at which the closing timing of the intake valve 105 becomes the target IVC) θtg2 is calculated from the target IVC (refer to portions E and F in FIG. 10). ), This flow ends. As a result, the valve timing of the intake valve 105 is controlled to a relatively advanced side during the period from engine start to complete explosion.

以上説明したように、本実施形態では、機関始動から完爆までの間においては、機関冷却水温度Twに応じて目標IVCを設定し、この目標IVCとなるようにVTC113を制御することで吸気バルブ105のバルブタイミングを比較的進角側に制御する一方、完爆後においては、機関の運転状態(トルク・回転)に基づいて目標IVOを設定し、この目標IVOとなるようにVTC113を制御することで進角側に設定された吸気バルブ105のバルブタイミングを遅角側へと制御する。   As described above, in the present embodiment, the target IVC is set according to the engine coolant temperature Tw and the VTC 113 is controlled so as to be the target IVC during the period from the start of the engine to the complete explosion. While the valve timing of the valve 105 is controlled to be relatively advanced, the target IVO is set based on the operating state (torque / rotation) of the engine after the complete explosion, and the VTC 113 is controlled so as to be the target IVO. Thus, the valve timing of the intake valve 105 set to the advance side is controlled to the retard side.

このように、機関始動から動作可能なVTC113を採用し、機関始動から完爆までの間と完爆後とを切り分けて、別々にVTC113(吸気バルブ105のバルブタイミング)を制御するようにしたので、完爆に至るまでは、従来よりも吸気バルブのバルブタイミングを進角側に設定することができ、着火性を向上させて始動性要求を十分に満足させることができる。また、完爆後には、吸気バルブのバルブタイミングが遅角側に設定されるので、燃焼の安定化(アイドル回転の安定化)を図ることができる。   As described above, the VTC 113 operable from the engine start is adopted, and the VTC 113 (valve timing of the intake valve 105) is controlled separately by separating the period from the engine start to the complete explosion and after the complete explosion. Until the complete explosion is reached, the valve timing of the intake valve can be set to the advance side as compared with the conventional case, and the ignition performance can be improved and the startability requirement can be sufficiently satisfied. In addition, after the complete explosion, the valve timing of the intake valve is set to the retard side, so that combustion can be stabilized (idle rotation can be stabilized).

そして、従来のように始動性要求と最高出力要求とのトレードオフから吸気バルブ105の閉弁タイミングの最遅角位置を設定する必要がないので、図11に示すように、特に高回転時において、従来の最遅角位置(図11において、破線で示す:65degCA ABDC)よりも更に遅角側(図11において、実線で示す:75degCA ABDC)にIVCを制御できることになり、体積効率を向上させて最高出力要求をも十分に満足させることが可能となる。   And since there is no need to set the most retarded position of the closing timing of the intake valve 105 from the trade-off between the startability requirement and the maximum output requirement as in the prior art, as shown in FIG. The IVC can be controlled further to the retard side (shown by the solid line in FIG. 11: 75 degCA ABDC) than the conventional most retarded position (shown by the broken line in FIG. 11: 65 degCA ABDC), thereby improving the volume efficiency. Therefore, the maximum output requirement can be fully satisfied.

なお、以上では、機関始動から完爆までの間において機関冷却水温度Twに応じて目標IVCを設定するようにしているが、一定の進角位置に制御する(一定の目標IVCを設定する)ようにしてもよい。このようにすれば、より制御を簡易なものとしつつ上記実施形態と同様の効果を得ることができる。 In the above, the target IVC is set according to the engine coolant temperature Tw from the engine start to the complete explosion, but is controlled to a constant advance position (a constant target IVC is set). You may do it. In this way, it is possible to obtain the same effect as that of the above embodiment while making the control simpler.

また、本実施形態においては、スパイラルラジアルリンク式の可変バルブタイミング機構を採用しているが、機関始動から動作可能の構成されていれば、他の構造の可変バルブタイミング機構であってもよい。   In the present embodiment, a spiral radial link type variable valve timing mechanism is employed. However, a variable valve timing mechanism having another structure may be used as long as it is configured to be operable from the start of the engine.

実施形態における内燃機関のシステム構成図である1 is a system configuration diagram of an internal combustion engine in an embodiment. FIG. 実施形態における可変バルブタイミング機構を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the variable valve timing mechanism in embodiment. 上記可変バルブタイミング機構の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the said variable valve timing mechanism. 上記可変バルブタイミング機構の要部の作動を示す図2のA−A断面図である。It is AA sectional drawing of FIG. 2 which shows the action | operation of the principal part of the said variable valve timing mechanism. 上記可変バルブタイミング機構の要部の作動を示す図2のA−A断面図である。It is AA sectional drawing of FIG. 2 which shows the action | operation of the principal part of the said variable valve timing mechanism. 基準クランク角信号REF毎のCPOSリセット処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the CPOS reset process for every reference | standard crank angle signal REF. 単位角度信号POS毎のCPOSのカウントアップ処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the count-up process of CPOS for every unit angle signal POS. カム信号CAM毎の進角値(回転位相)θdetの検出処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the detection process of the advance value (rotation phase) (theta) det for every cam signal CAM. 目標進角値θtgの設定処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the setting process of target advance angle value (theta) tg. 目標進角値θtgの設定処理を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the setting process of target advance value θtg. 本実施形態の効果(最高出力の向上)を示す図である。It is a figure which shows the effect (improvement of the maximum output) of this embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

101…内燃機関、105…吸気バルブ、113…可変バルブタイミング機構VTC、114…エンジンコントロールユニット、117…クランク角センサ、120…クランクシャフト、132…カムセンサ、134…吸気カムシャフト   DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 ... Internal combustion engine, 105 ... Intake valve, 113 ... Variable valve timing mechanism VTC, 114 ... Engine control unit, 117 ... Crank angle sensor, 120 ... Crankshaft, 132 ... Cam sensor, 134 ... Intake camshaft

Claims (2)

内燃機関のバルブタイミング制御装置であって、
機関始動から動作可能に構成され、機関の吸気バルブのバルブタイミングを変化させる可変バルブタイミング機構と、
前記吸気バルブのバルブタイミングを検出するバルブタイミング検出手段と、
機関の状態を検出する機関状態検出手段と、
目標バルブタイミングを設定し、前記吸気バルブのバルブタイミングが前記目標バルブタイミングとなるように前記可変バルブタイミング機構を制御する制御手段と、を含んで構成され、
前記制御手段は、機関始動から完爆までの間における目標バルブタイミングを、完爆後における目標バルブタイミングよりも進角側に設定する一方、
機関始動から完爆までの間においては、前記目標バルブタイミングとして、前記吸気バルブの目標閉弁タイミングを設定し、前記吸気バルブの閉弁タイミングが前記目標閉弁タイミングとなるように前記可変バルブタイミング機構を制御し、
完爆後においては、前記目標バルブタイミングとして、機関の運転状態に基づいて前記吸気バルブの目標開弁タイミングを設定し、前記吸気バルブの開弁タイミングが前記目標開弁タイミングとなるように前記可変バルブタイミング機構を制御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 valve timing control device for an internal combustion engine,
A variable valve timing mechanism configured to be operable from the start of the engine and changing the valve timing of the intake valve of the engine;
Valve timing detection means for detecting the valve timing of the intake valve;
Engine state detecting means for detecting the state of the engine;
Control means for setting the target valve timing and controlling the variable valve timing mechanism so that the valve timing of the intake valve becomes the target valve timing,
While the control means sets the target valve timing between the engine start and the complete explosion to the advance side than the target valve timing after the complete explosion ,
Between the engine start and the complete explosion, the target valve timing is set as the target valve closing timing of the intake valve, and the variable valve timing is set so that the valve closing timing of the intake valve becomes the target valve closing timing. Control mechanism,
After the complete explosion, the target valve timing is set so that the target valve opening timing of the intake valve is set based on the operating state of the engine, and the valve opening timing of the intake valve becomes the target valve opening timing. A valve timing control apparatus for an internal combustion engine, characterized by controlling a valve timing mechanism .
前記制御手段は、機関始動から完爆までの間において設定する前記吸気バルブの目標閉弁タイミングを、機関の温度に応じて設定することを特徴とする請求項1記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。2. The valve timing control for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the control means sets a target valve closing timing of the intake valve set between an engine start and a complete explosion in accordance with an engine temperature. apparatus.
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