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。
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
次に、増減速機構41について詳細に説明する。
Next, the acceleration /
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 /
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
ここで、上記VTC113の作用を説明する。
Here, the operation of the
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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.
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
Claims (2)
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 .
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