JP5288044B2 - Variable valve operating device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の可変動弁装置に関し、詳しくはバルブタイミングを変更する油圧駆動式の可変機構と同バルブタイミングを特定時期にロックするロック機構とを備える可変動弁装置に関する。 The present invention relates to a variable valve operating apparatus for an internal combustion engine, and more particularly, to a variable valve operating apparatus including a hydraulically driven variable mechanism that changes valve timing and a lock mechanism that locks the valve timing at a specific time.
内燃機関に搭載される装置として、カム軸により開閉駆動される吸気バルブや排気バルブのバルブタイミングを機関運転状態に応じて変更する油圧駆動式の可変機構を備えた可変動弁装置が知られている。こうした可変動弁装置の可変機構についてその構成を図9に示す。図9(a)は、可変機構100のカバーを取り外した状態での可変機構100の内部構造を示し、同図9(b)は、図9(a)のB−B線に沿った断面構造を示す。なお、同図9(a)ではカム軸200の回転方向を矢印RCにて示している。
As a device mounted on an internal combustion engine, a variable valve operating device having a hydraulically driven variable mechanism that changes valve timing of an intake valve and an exhaust valve driven to open and close by a camshaft according to an engine operating state is known. Yes. The configuration of the variable mechanism of such a variable valve operating apparatus is shown in FIG. 9A shows the internal structure of the
同図9に示す可変機構100は、同一の回転軸線周りに回転する二つの回転体を備え、一方の回転体は、クランク軸にチェーン(いずれも図示略)を介して駆動連結されたスプロケット101及びこれに固定されたハウジング102よりなるアセンブリであり、他方の回転体はカム軸200に駆動連結されたベーンロータ103である。ハウジング102の内部に形成された複数の収容室105の内部には、ベーンロータ103に設けられた複数のベーン103Aがそれぞれ収容され、各収容室105はベーン103Aによって進角室106と遅角室107とに区画されている。そして、これら進角室106及び遅角室107に供給される油圧により収容室105でベーン103Aが変位し、ハウジング102とベーンロータ103との間に相対回転が生じることにより、クランク軸に対するカム軸200の相対回転位相、換言すればバルブタイミングが変更される。
A
また、この可変機構100には、バルブタイミングを最遅角時期と最進角時期との間の中間時期(以下、「特定時期」という)にロックするロック機構110が設けられている。図9(b)に示すように、このロック機構110は、スプロケット101に形成された凹部112と、この凹部112に対して近接離間可能な態様でベーン103Aに収容されたピン111とを備えている。さらに、ベーン103Aにおいてピン111を収容する空間には、ピン111を付勢するばね113が設けられるとともに、作動油が供給される解除室114が形成されている。ピン111は、ばね113により凹部112に嵌入する方向に付勢される一方、解除室114に供給される作動油の圧力に基づく力により凹部112から抜脱する方向、すなわちピン111が解除される方向に付勢される。
In addition, the
そして、機関停止要求時等、バルブタイミングを特定時期にロックする条件が成立した場合には、解除室114から作動油がそれぞれ排出される。これに伴い解除室114の油圧が解除油圧よりも低下すると、ばね113の付勢力によりピン111が凹部112に嵌入する。このようにピン111が凹部112に嵌入することにより、ベーンロータ103とハウジング102との相対回転が機械的にロックされる。その結果、バルブタイミングが特定時期にロックされたロック状態となる。
When a condition for locking the valve timing at a specific timing is established, such as when an engine stop request is made, the hydraulic oil is discharged from the
一方、バルブタイミングの変更要求時等、バルブタイミングを特定時期から解除する条件が成立した場合には、解除室114に作動油が供給される。これに伴い解除室114の油圧が解除油圧よりも上昇すると、この油圧に基づく付勢力によりピン111が凹部112から抜脱する。こうしてピン111が解除されることにより、ベーンロータ103とハウジング102との相対回転のロックが解除された解除状態となる。そして、作動油が進角室106及び遅角室107に対して選択的に給排されることで、特定時期にロックされていたバルブタイミングが機関運転状態に適した時期に変更される。なお、可変機構100の進角室106及び遅角室107、並びにロック機構110の解除室114に対する作動油の給排状態は油路制御弁によって制御される。
On the other hand, when a condition for releasing the valve timing from a specific time is satisfied, such as when a change in valve timing is requested, hydraulic oil is supplied to the
また、例えば特許文献1に記載されるように、バルブタイミングの進角及び遅角を各別に制限する二つの機構(以下、それぞれ「進角制限機構」、「遅角制限機構」という)の協働によりロック機構におけるロック機能を実現するようにした可変動弁装置も提案されている。こうしたロック機構にあっては、上述したようなピン、ばね、解除室が、進角制限機構と遅角制限機構とではベーンロータの異なるベーンにそれぞれ設けられる一方、各ピンが嵌入可能な凹部がスプロケットにそれぞれ形成されている。そして、進角制限機構のピン(以下、「進角制限ピン」という)がこれに対応する凹部に嵌入することにより、バルブタイミングの特定時期からの遅角については許容しつつ、その進角のみが規制される。また、遅角制限機構のピン(以下、「遅角制限ピン」という)がこれに対応する凹部に嵌入することにより、バルブタイミングの特定時期からの進角については許容しつつ、その遅角のみが規制される。すなわち、こうしたロック機構では、進角制限機構のピン及び遅角制限機構のピンが対応する凹部にそれぞれ嵌入することによりバルブタイミングの進角及び遅角が規制されて同バルブタイミングが特定時期にロックされたロック状態となる一方、両ピンがいずれも解除されることにより、こうしたロックが解除された解除状態となる。 In addition, as described in Patent Document 1, for example, two mechanisms for individually limiting the advance angle and the retard angle of the valve timing (hereinafter, referred to as “advance angle limiting mechanism” and “retard angle limiting mechanism”), respectively. There has also been proposed a variable valve apparatus that realizes a lock function in a lock mechanism by operation. In such a lock mechanism, the pin, spring, and release chamber as described above are provided in different vanes of the vane rotor in the advance angle limit mechanism and the retard angle limit mechanism, respectively, while the recess into which each pin can be inserted is a sprocket. Are formed respectively. And, the pin of the advance angle limiting mechanism (hereinafter referred to as “advance limit pin”) is inserted into the corresponding recess, thereby permitting the delay from the specific timing of the valve timing, but only the advance angle. Is regulated. In addition, by inserting a pin of the retard limit mechanism (hereinafter referred to as “retard limit pin”) into the corresponding recess, the advance from the specific timing of the valve timing is allowed, but only the retard is allowed. Is regulated. That is, in such a lock mechanism, the advance angle and retard angle of the valve timing are regulated by inserting the pin of the advance angle limiting mechanism and the pin of the retard angle limiting mechanism into the corresponding recesses respectively, and the valve timing is locked at a specific time. On the other hand, when both the pins are released, the locked state is released.
ところで、機関運転中には、カム軸のカムによりバルブが開閉駆動されるため、図10(a)に示すように、バルブタイミングが遅角側に変化する方向に両回転体を相対回転させようとする正トルクと、バルブタイミングが進角側に変化する方向に両回転体を相対回転させようとする負トルクとがカム軸に交互に作用する。すなわち、図10(a),(b)に示すように、バルブの開弁期間において、バルブリフト量が増大するときには正トルクがカム軸に対して作用する一方、バルブリフト量が減少するときには負トルクがカム軸に対して作用する。 By the way, during the engine operation, the valve is driven to open and close by the cam of the camshaft. Therefore, as shown in FIG. 10 (a), let both rotors rotate relative to each other in the direction in which the valve timing changes to the retard side. And a negative torque that relatively rotates both rotating bodies in the direction in which the valve timing changes to the advance side alternately act on the camshaft. That is, as shown in FIGS. 10A and 10B, during the valve opening period, positive torque acts on the camshaft when the valve lift amount increases, while negative torque when the valve lift amount decreases. Torque acts on the camshaft.
ここで、こうした進角制限機構及び遅角制限機構を備えるロック機構では、これをロック状態から解除状態に切り替える際に、進角制限ピンと遅角制限ピンとが同一のタイミングで解除されることはほとんどなく、多くの場合、それらピンのいずれか一方が先に解除される。そして、上述した進角室及び遅角室の各油圧が十分に上昇していない状況のもとで、進角制限ピン及び遅角制限ピンの一方が凹部に嵌入したまま、他方が先に解除された場合には、その先に解除されるピンに応じてバルブリフト量が以下のように変化することとなる。 Here, in such a lock mechanism including the advance angle limit mechanism and the retard angle limit mechanism, when the lock mechanism is switched from the locked state to the released state, the advance angle limit pin and the delay angle limit pin are rarely released at the same timing. In many cases, one of these pins is released first. Then, under the situation where each hydraulic pressure of the advance angle chamber and the retard angle chamber is not sufficiently increased, one of the advance angle limit pin and the retard angle limit pin is fitted in the recess and the other is released first. If this is done, the valve lift will change as follows according to the pin released earlier.
図10(c)には、進角制限ピンが凹部に嵌入している状態で、遅角制限ピンのみが解除された場合のバルブリフト量の変化を示している。この場合、カム軸に対して作用する正トルクによりバルブタイミングが特定時期から遅角側に変化するように両回転体の間に相対回転が生じることにより、ロック機構がロック状態にある場合(破線にて図示)と比較してバルブリフト量が減少するようになる。一方、カム軸に対して負トルクが作用しても、バルブタイミングが特定時期から進角側に変化する方向への両回転体の間の相対回転が進角制限ピンにより規制されるため、バルブリフト量が変化することはない。 FIG. 10C shows a change in the valve lift when only the retard limit pin is released while the advance limit pin is fitted in the recess. In this case, when the lock mechanism is in the locked state (a broken line) because relative rotation occurs between the two rotating bodies so that the valve timing changes from the specific timing to the retard side due to the positive torque acting on the cam shaft. The valve lift amount is reduced as compared with FIG. On the other hand, even if negative torque acts on the camshaft, the relative rotation between the two rotating bodies in the direction in which the valve timing changes from the specific timing to the advance side is regulated by the advance limit pin. The lift amount does not change.
図10(d)には、遅角制限ピンが凹部に嵌入している状態で、進角制限ピンのみが解除された場合のバルブリフト量の変化を示している。この場合、カム軸に対して作用する負トルクによりバルブタイミングが特定時期から進角側に変化するように両回転体の間に相対回転が生じることにより、ロック機構がロック状態にある場合(破線にて図示)と比較してバルブリフト量が減少する。一方、カム軸に対して正トルクが作用しても、バルブタイミングが特定時期から遅角側に変化する方向への両回転体の間の相対回転が遅角制限ピンにより規制されるため、バルブリフト量が変化することはない。 FIG. 10D shows a change in the valve lift when only the advance angle limiting pin is released in a state where the retard angle limiting pin is fitted in the recess. In this case, when the lock mechanism is in a locked state (a broken line) because relative rotation occurs between the two rotating bodies so that the valve timing changes from the specific timing to the advance side due to negative torque acting on the camshaft. The valve lift amount is reduced as compared with FIG. On the other hand, even if positive torque is applied to the camshaft, the relative rotation between the two rotating bodies in the direction in which the valve timing changes from the specific timing to the retard side is restricted by the retard limit pin. The lift amount does not change.
そして、上述したように吸気バルブや排気バルブのバルブリフト量が変化すると、それに伴って機関回転速度や吸入空気量等、機関運転状態が変化する場合がある。そのため、ロック機構をロック状態から解除状態に切り替える毎に進角制限ピン及び遅角制限ピンの解除順序が異なる場合には、機関運転状態もその度に異なる態様をもって変化するようになる。 As described above, when the valve lift amount of the intake valve or the exhaust valve changes, the engine operation state such as the engine rotation speed or the intake air amount may change accordingly. Therefore, every time the lock mechanism is switched from the locked state to the released state, if the release order of the advance angle limit pin and the retard angle limit pin is different, the engine operating state also changes in a different manner each time.
なお、上記特許文献1に記載されるように、進角制限機構の解除室に対する作動油の給排状態を制御する油路制御弁と、遅角制限機構の解除室に対する作動油の給排状態を制御する油路制御弁とを各別に設けることにより、進角制限ピンと遅角制限ピンとを各別の油路制御弁により制御することも可能である。しかし、この場合には、各ピンに対応した油路制御弁をそれぞれ設けることが必要となり、製造コストの増大が避けられない。 Note that, as described in Patent Document 1, an oil passage control valve that controls the supply / discharge state of hydraulic oil to / from the release chamber of the advance angle limiting mechanism and the supply / discharge state of hydraulic oil to the release chamber of the retardation limit mechanism It is also possible to control the advance angle limit pin and the retard angle limit pin by separate oil path control valves by providing separate oil path control valves for controlling. However, in this case, it is necessary to provide an oil passage control valve corresponding to each pin, and an increase in manufacturing cost is inevitable.
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、進角制限機構及び遅角制限機構の各解除室に対して共通の油路制御弁により作動油を給排可能としつつ、ロック機構をロック状態から解除状態に切り替える際に機関運転状態が都度異なる態様で変化することを抑制することのできる内燃機関の可変動弁装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to enable hydraulic oil to be supplied and discharged by a common oil passage control valve to each release chamber of the advance angle limiting mechanism and the retard angle limiting mechanism. Another object of the present invention is to provide a variable valve operating apparatus for an internal combustion engine that can prevent the engine operating state from changing in a different manner each time the lock mechanism is switched from the locked state to the released state.
上記目的を達成するため、本発明に従う内燃機関の可変動弁装置は、クランク軸と同期して回転する第1の回転体と、カム軸と同期して回転する第2の回転体とを有し、前記カム軸にて開閉駆動されるバルブのバルブタイミングを、作動油の油圧に基づき前記両回転体の間で生じる相対回転により変更する油圧駆動式の可変機構と、バルブタイミングが最遅角時期と最進角時期との間の特定時期よりも遅角側に変化することを許容しつつ進角側に変化することを規制するように前記両回転体の間の相対回転を制限する進角制限機構と、バルブタイミングが前記特定時期よりも進角側に変化することを許容しつつ遅角側に変化することを規制するように前記両回転体の間の相対回転を制限する遅角制限機構とを有し、それら両制限機構の協働によりバルブタイミングを前記特定時期に機械的にロックするロック機構と、を備える。前記進角制限機構及び前記遅角制限機構の各々は、前記両回転体の一方に設けられたピンと、前記両回転体の他方に設けられて前記ピンが嵌入する凹部と、前記ピンが前記凹部に嵌入する方向に前記ピンを付勢するばねと、前記ピンが前記凹部から抜脱する方向に前記ピンを付勢するための作動油が供給される解除室とをそれぞれ有し、前記各解除室の油圧を低下させることにより前記各ピンを前記各凹部に嵌入させて前記両回転体の間の相対回転を制限する一方、前記各解除室の油圧を解除油圧にまで上昇させることにより前記各ピンを前記各凹部から抜脱させて前記両回転体の間の相対回転にかかる制限を解除するように構成される。前記進角制限機構及び前記遅角制限機構は、それら解除室に対する作動油の給排状態が共通の油路制御弁を通じて制御されるものであり、前記可変動弁装置は、前記進角制限機構及び前記遅角制限機構のうち常に同じ制限機構の前記ピンを他方の前記ピンよりも先に抜脱するように前記両制限機構の前記各解除室に対する作動油の給排状態を前記油路制御弁を通じて制御する制御部を有している。 In order to achieve the above object, a variable valve operating apparatus for an internal combustion engine according to the present invention includes a first rotating body that rotates in synchronization with a crankshaft and a second rotating body that rotates in synchronization with a camshaft. And a hydraulically driven variable mechanism that changes the valve timing of the valve that is driven to open and close by the camshaft by the relative rotation generated between the two rotating bodies based on the hydraulic oil pressure, and the valve timing is the most retarded An advance that limits the relative rotation between the two rotating bodies so as to restrict the change to the advance side while allowing the change to the retard side relative to the specific time between the timing and the most advanced angle time. An angle limiting mechanism and a retard angle that restricts relative rotation between the rotating bodies so as to restrict the valve timing from changing to the retarded angle side while allowing the valve timing to change to the advanced angle side relative to the specific time. With a limiting mechanism, and for the cooperation of both limiting mechanisms Ri comprises a locking mechanism for mechanically locking the valve timing in the specific period, the. Each of the advance angle limiting mechanism and the retard angle limiting mechanism includes a pin provided on one of the rotating bodies, a recess provided on the other of the rotating bodies and into which the pin fits, and the pin serving as the recess. A spring for urging the pin in a direction to be fitted into the pin, and a release chamber to which hydraulic oil for urging the pin in a direction in which the pin is removed from the recess is supplied. By reducing the hydraulic pressure of the chamber, the pins are fitted into the recesses to restrict relative rotation between the rotating bodies, while increasing the hydraulic pressure of the release chambers to the release hydraulic pressure. The pin is removed from each of the recesses, and the restriction on the relative rotation between the two rotating bodies is released. The advance angle limit mechanism and the retard angle limit mechanism are configured such that the supply / discharge state of the hydraulic oil with respect to the release chamber is controlled through a common oil passage control valve, and the variable valve apparatus includes the advance angle limit mechanism And the oil path control of the supply / discharge state of the hydraulic oil with respect to the release chambers of the two restriction mechanisms so that the pin of the same restriction mechanism is always pulled out before the other pin among the retardation restriction mechanisms. It has a control part which controls through a valve.
この発明では、進角制限機構及び遅角制限機構のうち常に同じ制限機構のピンを他方のピンよりも先に抜脱するように両制限機構の各解除室に対する作動油の給排状態が共通の油路制御弁を通じて制御される。そのため、バルブタイミングが特定時期に機械的にロックされているロック状態から解除状態にロック機構を切り替える際には、常に同じ制限機構のピンが先に凹部から抜脱する。すなわち、常に同じ制限機構のピンが先に解除される。したがって、ロック機構をロック状態から解除状態に切り替える際にその前後において生じるバルブリフト量の変化態様が、その切り替えの都度異なった態様になることが抑制される。これにより、進角制限機構及び遅角制限機構の各解除室に対して共通の油路制御弁により作動油を給排可能としつつ、ロック機構をロック状態から解除状態に切り替える際に機関運転状態が都度異なる態様で変化することを抑制することができる。 In this invention, the supply / discharge state of the hydraulic fluid to the release chambers of both limiting mechanisms is common so that the pin of the same limiting mechanism is always pulled out of the advance angle limiting mechanism and the retard angle limiting mechanism before the other pin. It is controlled through the oil passage control valve. Therefore, when the lock mechanism is switched from the locked state in which the valve timing is mechanically locked at a specific time to the released state, the pin of the same limiting mechanism is always removed from the recess first. That is, the pin of the same restriction mechanism is always released first. Therefore, when the lock mechanism is switched from the locked state to the released state, the change mode of the valve lift amount generated before and after the lock mechanism is suppressed from being different every time the switch is performed. As a result, when the lock mechanism is switched from the locked state to the released state, the engine operating state can be supplied and discharged with the common oil passage control valve to each release chamber of the advance angle limiting mechanism and the retard angle limiting mechanism. Can be prevented from changing in a different manner each time.
上述した制御部は、バルブタイミングが遅角側に変化するように前記両回転体の間に相対回転を生じさせる正トルクが前記カム軸に作用するバルブリフト量の増大期間に前記各解除室の油圧を上昇させて前記進角制限機構の前記ピンが前記凹部から抜脱するように、前記各解除室に作動油を供給する第1の供給態様と、バルブタイミングが進角側に変化するように前記両回転体の間に相対回転を生じさせる負トルクが前記カム軸に作用するバルブリフト量の減少期間に前記各解除室の油圧を上昇させて前記遅角制限機構の前記ピンが前記凹部から抜脱するように、前記各解除室に作動油を供給する第2の供給態様とのいずれか一方の供給態様をもって前記各解除室に作動油が供給されるように前記油路制御弁を制御する。 The control unit described above is configured so that a positive torque that causes a relative rotation between the two rotating bodies so that the valve timing changes to the retarded angle side during the increase period of the valve lift amount that acts on the camshaft. The first supply mode for supplying hydraulic oil to each release chamber and the valve timing change to the advance side so that the hydraulic pressure is raised and the pin of the advance angle limiting mechanism is removed from the recess. Further, a negative torque that causes a relative rotation between the two rotating bodies raises the hydraulic pressure in each release chamber during a decrease period of the valve lift amount that acts on the camshaft, so that the pin of the retardation limiting mechanism becomes the recess. The oil passage control valve is set so that the hydraulic oil is supplied to each release chamber in one of the second supply modes for supplying the hydraulic oil to each release chamber so as to be removed from the release chamber. Control.
ここで、ロック機構がロック状態にあるときにカム軸に対して正トルクが作用すると、遅角制限ピンが嵌入している凹部の内壁と遅角制限ピンとの押圧力の方が、進角制限ピンが嵌入している凹部の内壁と進角制限ピンとの押圧力よりも大きくなる。一方、ロック機構がロック状態にあるときにカム軸に対して負トルクが作用すると、進角制限ピンが嵌入している凹部の内壁と進角制限ピンとの押圧力の方が、遅角制限ピンが嵌入している凹部の内壁と遅角制限ピンとの押圧力よりも大きくなる。 Here, if a positive torque is applied to the camshaft when the lock mechanism is in the locked state, the pressing force between the inner wall of the recess into which the retard limit pin is inserted and the retard limit pin is more advanced. It becomes larger than the pressing force between the inner wall of the concave portion in which the pin is inserted and the advance angle limiting pin. On the other hand, if a negative torque is applied to the camshaft when the lock mechanism is in the locked state, the pressing force between the inner wall of the recess into which the advance limit pin is inserted and the advance limit pin is more retarded. Becomes larger than the pressing force between the inner wall of the recessed portion in which is inserted and the retard limit pin.
したがって、正トルクがカム軸に作用するバルブリフト量の増大期間に各解除室の油圧を上昇させるように作動油を供給する第1の供給態様をもって油路制御弁が制御されると、進角制限ピンが遅角制限ピンよりも先に解除される。一方、負トルクがカム軸に作用するバルブリフト量の減少期間に各解除室の油圧を上昇させるように作動油を供給する第2の供給態様をもって油路制御弁が制御されると、遅角制限ピンが進角制限ピンよりも先に解除される。 Therefore, when the oil passage control valve is controlled with the first supply mode for supplying the hydraulic oil so as to increase the hydraulic pressure of each release chamber during the increase period of the valve lift amount in which the positive torque acts on the camshaft, the advance angle The limit pin is released before the retard limit pin. On the other hand, when the oil passage control valve is controlled with the second supply mode for supplying the hydraulic oil so as to increase the hydraulic pressure of each release chamber during the decrease period of the valve lift amount in which the negative torque acts on the cam shaft, The limit pin is released before the advance angle limit pin.
なお、解除室の油圧を上昇させて一方の制限機構のピンが凹部から抜脱するように作動油を各解除室に供給する上述した供給態様には、正トルク又は負トルクがカム軸に作用している所定期間に油路制御弁による各解除室に対する作動油の供給を開始するとともにこの所定期間において解除室の油圧を解除油圧にまで上昇させる制御の他、上記所定期間よりも以前に油路制御弁により解除室に対する作動油の供給を開始して解除室の油圧を解除油圧よりも低い圧力にまで上昇させ、所定期間において解除室の油圧を解除油圧にまで上昇させる制御を含むものとする。 In the above-described supply mode in which hydraulic oil is supplied to each release chamber so that the hydraulic pressure in the release chamber is raised and the pin of one of the limiting mechanisms is removed from the recess, positive torque or negative torque acts on the camshaft. In addition to starting the supply of hydraulic oil to each release chamber by the oil passage control valve during the predetermined period and increasing the hydraulic pressure of the release chamber to the release hydraulic pressure during this predetermined period, the oil is controlled before the predetermined period. It includes control for starting supply of hydraulic oil to the release chamber by the passage control valve to increase the hydraulic pressure in the release chamber to a pressure lower than the release hydraulic pressure, and increasing the hydraulic pressure in the release chamber to the release hydraulic pressure in a predetermined period.
具体的には、上記第1の供給態様は、カム軸に対して正トルクが作用している期間に各解除室に対する作動油の供給を開始するものであり、上記第2の供給態様は、カム軸に対して負トルクが作用している期間に各解除室に対する作動油の供給を開始するものであることが好ましい。 Specifically, in the first supply mode, supply of hydraulic oil to each release chamber is started during a period in which a positive torque is applied to the camshaft, and the second supply mode is It is preferable that supply of hydraulic oil to each release chamber is started during a period in which negative torque is acting on the camshaft.
前記進角制限機構及び前記遅角制限機構のうちの一方を第1制限機構とし、他方を第2制限機構とした場合、前記両制限機構の前記ピンが前記凹部にそれぞれ嵌入された状態から前記第1制限機構の前記ピンのみが前記凹部から抜脱された状態に切り替わるときに生じる機関運転状態の変化は、前記両制限機構の前記ピンが前記凹部にそれぞれ嵌入された状態から前記第2制限機構の前記ピンのみが前記凹部から抜脱された状態に切り替わるときのそれよりも小さく、前記制御部は、前記第1制限機構の前記ピンが前記第2制限機構の前記ピンよりも常に先に前記凹部から抜脱するように前記油路制御弁を制御する。 When one of the advance angle limit mechanism and the retard angle limit mechanism is a first limit mechanism and the other is a second limit mechanism, the pins of the both limit mechanisms are inserted into the recesses, respectively. The change in the engine operating state that occurs when only the pin of the first limiting mechanism is switched to the state of being removed from the recess is that the pin of the both limiting mechanisms is inserted into the recess from the second limit. Only when the pin of the mechanism is switched to the state where it is removed from the recess, the control unit is configured so that the pin of the first limiting mechanism is always ahead of the pin of the second limiting mechanism. The oil passage control valve is controlled so as to be removed from the recess.
上述したように、進角制限機構及び遅角制限機構の一方のピンが解除されることに伴い機関運転状態が変化する場合、進角制限ピンが遅角制限ピンよりも先に解除されたときの機関運転状態の変化と遅角制限ピンが進角制限ピンよりも先に解除されたときの機関運転状態の変化とは異なるものとなる。このため、進角制限ピンを遅角制限ピンよりも先に解除させたときの機関運転状態の変化が小さい場合には、進角制限ピンが先に解除するように油路制御弁を制御する一方、遅角制限ピンを進角制限ピンよりも先に解除させたときの機関運転状態の変化が小さい場合には、遅角制限ピンが先に解除するように油路制御弁を制御することが望ましい。これにより、ロック機構をロック状態から解除状態に切り替える際に機関運転状態が大きく変化することを抑えることができ、その安定化を図ることができるようになる。 As described above, when the engine operating state changes as one pin of the advance angle limit mechanism and the retard angle limit mechanism is released, the advance angle limit pin is released before the delay angle limit pin. This is different from the change in the engine operating state and the change in the engine operating state when the retard limit pin is released before the advance limit pin. For this reason, when the change in the engine operating state when the advance limit pin is released before the retard limit pin is small, the oil passage control valve is controlled so that the advance limit pin is released first. On the other hand, if the change in the engine operating state when the retard limit pin is released before the advance limit pin is small, the oil passage control valve should be controlled so that the retard limit pin is released first. Is desirable. As a result, when the lock mechanism is switched from the locked state to the released state, it is possible to suppress a significant change in the engine operating state and to stabilize the engine operating state.
特にこうした機関運転状態の変化として、進角制限ピンを遅角制限ピンよりも先に解除させたときの機関出力の変化が小さい場合には、進角制限ピンが先に解除するように油路制御弁を制御する一方、遅角制限ピンを進角制限ピンよりも先に解除させたときの機関出力の変化が小さい場合には、遅角制限ピンが先に解除するように油路制御弁を制御することが望ましい。 In particular, as a change in the engine operating state, when the change in engine output when the advance angle limit pin is released before the retard angle limit pin is small, the oil passage is set so that the advance angle limit pin is released first. While controlling the control valve, if the change in engine output when the retard limit pin is released before the advance limit pin is small, the oil passage control valve is set so that the retard limit pin is released first. It is desirable to control.
上記可変機構は吸気バルブのバルブタイミングを変更するものであり、前記吸気バルブのバルブタイミングが前記特定時期にある状態では、同吸気バルブは内燃機関のピストンが上死点近傍にあるときに開弁するとともに下死点よりも遅角側で閉弁することが好ましい。 The variable mechanism changes the valve timing of the intake valve. When the valve timing of the intake valve is at the specific time, the intake valve opens when the piston of the internal combustion engine is near top dead center. In addition, it is preferable to close the valve on the retard side with respect to the bottom dead center.
ロック機構をロック状態から解除状態に移行させるときの吸気バルブがピストンの上死点近傍で開弁するとともに下死点よりも遅角側で閉弁するように同バルブタイミングを設定した内燃機関にあっては、次の傾向が一般に存在する。すなわち、吸気バルブの開弁時に内燃機関の燃焼室に流入する時間当たりの吸気の量についてみたとき、その量は吸気バルブのバルブリフト量が増大する期間よりも減少する期間の方が大きくなる。これは、バルブリフト量が増大する期間では減少する期間と比較して燃焼室に発生する負圧が小さく、吸気の慣性力も小さいため、燃焼室に流入する吸気の平均流速が小さくなるからである。したがって、こうした内燃機関においては遅角制限ピンが進角制限ピンよりも先に解除するように油路制御弁を制御する構成を採用することにより、バルブリフト量が減少してカム軸に負トルクが作用する期間、換言すれば吸入空気量を決定するうえで支配的な期間において、実際のバルブリフト量が本来のバルブリフト量よりも大きく低下することを抑制することでき、吸入空気量の減少に起因する機関出力の低下を抑えることができるようになる。 An internal combustion engine in which the valve timing is set so that the intake valve when the lock mechanism is shifted from the locked state to the released state opens near the top dead center of the piston and closes on the retard side from the bottom dead center If so, the following tendencies generally exist. That is, when looking at the amount of intake air per hour flowing into the combustion chamber of the internal combustion engine when the intake valve is opened, the amount is larger during the period when the valve lift amount of the intake valve increases than during the period when the valve lift amount of the intake valve increases. This is because the negative pressure generated in the combustion chamber is smaller and the inertia force of the intake air is smaller in the period in which the valve lift amount increases than in the period in which the valve lift amount decreases, so the average flow velocity of the intake air flowing into the combustion chamber becomes smaller. . Therefore, in such an internal combustion engine, by adopting a configuration in which the oil passage control valve is controlled so that the retard limit pin is released before the advance limit pin, the valve lift amount is reduced and negative torque is applied to the camshaft. In the period during which the valve operates, in other words, in the period dominant in determining the intake air amount, it is possible to suppress the actual valve lift amount from being significantly lower than the original valve lift amount, thereby reducing the intake air amount. It is possible to suppress a decrease in engine output caused by the engine.
以下、図1〜図8を参照して、本発明を吸気バルブのバルブタイミングを変更する内燃機関の可変動弁装置として具体化した一実施形態を説明する。
図1に示すように、内燃機関10の気筒内に往復動可能に収容されたピストン11には、その往復運動を回転運動に変換するクランク軸12が連結されている。また、ピストン11の頂面と気筒の内周面とによって燃焼室13が区画形成されている。内燃機関10の上部には、吸気バルブ21を開閉する吸気用のカム軸22と、排気バルブ23を開閉する排気用のカム軸24とが設けられている。一方、内燃機関10の下部には、作動油を貯留するオイルパン15が取り付けられるとともに、クランク軸12の回転力により駆動されてオイルパン15の作動油を組み上げるオイルポンプ14が設けられている。Hereinafter, an embodiment in which the present invention is embodied as a variable valve operating apparatus for an internal combustion engine that changes the valve timing of an intake valve will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, a
可変動弁装置20は、カム軸22の先端に設けられて吸気バルブ21のバルブタイミングを変更する可変機構25と、最遅角時期と最進角時期との間の特定の中間時期(以下、「特定時期」とする)にバルブタイミングを保持するロック機構26と、可変動弁装置20に設けられた各油室の油圧を制御する油圧機構60とを備えている。なお、可変機構25のスプロケット31は、図示しないタイミングチェーンを介して、クランク軸12と駆動連結されている。また、可変機構25のカバー30は、スプロケット31が設けられている側とは反対側の面に設けられている。
The variable
油圧機構60は、作動油通路61と油路制御弁(以下、「OCV(Oil Control Valve)」とする)62とを備えている。作動油通路61は、オイルパン15の作動油を各油室に供給する複数の油路、及び各油室から作動油をオイルパン15に戻す複数の油路から構成される。また、OCV62は、可変動弁装置20に設けられた各油室に対する作動油の給排状態を制御する。なお、オイルパン15に貯留される作動油は、可変動弁装置20を駆動するための油圧を発生する作動油としての機能の他、内燃機関10の各部を潤滑するための潤滑油としての機能も併せ有している。
The
内燃機関10には、同内燃機関10の運転状態を検出するための各種センサが設けられている。例えば、こうした各種センサとしては、クランク軸12の近傍に設けられてクランク角及び機関回転速度を検出するクランク角センサ16、カム軸22の近傍に設けられて同カム軸22の位置を検出するカム角センサ17等がある。これら各種センサから出力される信号は、内燃機関10の各種装置を総括して制御する制御部18に取り込まれる。
The
制御部18は、演算装置、駆動回路の他、各種制御の演算結果やその演算に用いられる関数マップ等を記憶する記憶装置等を備えている。そして、この制御部18は、各種センサからの出力信号に基づき内燃機関10の運転状態を検出し、その検出結果に基づいて各種制御を実行する。こうした制御の一つであるバルブタイミング可変制御では、機関運転状態に基づいてOCV62のスプール位置を適宜変更することにより、吸気バルブ21のバルブタイミングが機関運転状態に適した目標バルブタイミングと一致するようにこれを制御する。
The
次に、図2を参照して、可変機構25の構成について説明する。同図2は、スプロケット31を取り外した状態の可変機構25の内部構造を示している。上述したスプロケット31、ハウジング32、カバー30は図示しないボルトによって互いに固定され、カム軸22の回転軸線周りに一体回転する。これらカバー30、スプロケット31及びハウジング32は、クランク軸12に駆動連結された第1の回転体として機能する。なお、カム軸22及びハウジング32は、図2に示す回転方向RCに回転するものとする。
Next, the configuration of the
ハウジング32には、その径方向内側に延びる3つの区画部34が設けられている。また、ハウジング32には、ハウジング32と同一の回転軸線周りに回転するベーンロータ33がハウジング32に対して回動可能に収容されている。ベーンロータ33は、カム軸22に一体回転可能に連結されるボス33Aと、ボス33Aから径方向外側に突出する3つのベーン33Bとを有している。ボス33Aは、センターボルト38によりカム軸22の端部に固定されている。そして、ハウジング32の3つの区画部34とベーンロータ33のボス33Aとによって3つの収容室35が区画形成されるとともに、各収容室35は各ベーン33Bにより進角室36と遅角室37とに区画されている。なお、ベーンロータ33は、カム軸22に駆動連結された第2の回転体として機能する。
The
可変機構25には、バルブタイミングを機関始動に適した特定時期に保持するロック機構26が設けられている。このロック機構26は、各別のベーン33Bにそれぞれ設けられた進角制限機構40と遅角制限機構50とを備えている。進角制限機構40は、バルブタイミングが特定時期よりも遅角側に変化することを許容しつつ進角側に変化することを規制する態様にてハウジング32とベーンロータ33とが相対回転することを制限する。一方、遅角制限機構50は、バルブタイミングが特定時期よりも進角側に変化することを許容しつつ遅角側に変化することを規制する態様にてハウジング32とベーンロータ33とが相対回転することを制限する。さらに、進角制限機構40及び遅角制限機構50は、バルブタイミングを特定時期よりも遅角側の時期から特定時期まで段階的に進角させるラチェット機能を備えている。そして、これら進角制限機構40及び遅角制限機構50の協働によりバルブタイミングが特定時期に保持される。
The
上述したOCV62は、センターボルト38に内蔵されている。そして、可変機構25には、OCV62から進角室36、遅角室37、及びロック機構26の各油室に対して、ベーンロータ33の径方向に延びる複数の油路(作動油通路61)が設けられている。
The
次に、図2及び図3を併せて参照し、作動油通路61の構成について説明する。作動油通路61は、供給油路63、進角油路66、遅角油路67、解除油路68、及び排出油路69により構成されている。このOCV62は、進角室36及び遅角室37、並びに第1の解除室47及び第2の解除室57に対する作動油の給排状態を制御する共通の油路制御弁として機能する。
Next, the configuration of the
供給油路63は、オイルポンプ14とOCV62とを連通している。また、この供給油路63は、その途中において、OCV62の進遅角供給ポート64Pに接続された第1の供給油路64と、OCV62の解除用供給ポート65Pに接続された第2の供給油路65とに分岐している。
The
進角油路66は、OCV62の進角ポート66Pと進角室36とを連通している。遅角油路67は、OCV62の遅角ポート67Pと遅角室37とを連通している。
解除油路68は、上述した進角油路66及び遅角油路67とは独立した油路として構成され、その途中で、進角制限機構40の第1の解除室47とOCV62の解除用ポート68Pとを連通する第1の解除油路68Aと、遅角制限機構50の第2の解除室57とOCV62の解除用ポート68Pとを連通する第2の解除油路68Bとに分岐している。The
The
排出油路69は、OCV62の排出ポート69Pに接続されるとともに、オイルパン15まで延びている。
次に、図4を参照して、ロック機構26の詳細な構成について説明する。以下では、カム軸22の軸方向において可変機構25のカバー30が配置される側を「先端側ZA」とし、スプロケット31が配置される側を「基端側ZB」とする。The discharge oil passage 69 is connected to the discharge port 69 </ b> P of the
Next, a detailed configuration of the
進角制限機構40は、円筒状の進角制限ピン41と、進角制限ピン41が嵌入する第1の凹部43と、進角制限ピン41を先端側ZAに付勢する第1のばね42と、作動油が供給又は排出される第1の解除室47とを備えている。進角制限ピン41、第1のばね42、及び第1の解除室47はいずれもベーン33Bに設けられる一方、第1の凹部43は、カバー30に形成されている。
The advance
進角制限ピン41は、ベーン33Bに形成されたベーン孔46において先端側ZA及び基端側ZBに往復動するとともに、その一部がベーン33Bの外部に突出して第1の凹部43に嵌入する。ベーン孔46は、進角制限ピン41により、基端側ZBの第1のばね室48と、先端側ZAの第1の解除室47とに区画されている。第1のばね室48には、進角制限ピン41を先端側ZAに付勢する第1のばね42が収容されている。一方、第1の解除室47には、上述した第1の解除油路68A(図2及び図3参照)を通じて作動油が供給される。そして、第1の解除室47の油圧が第1の解除油圧P1よりも上昇すると、この油圧に基づく付勢力により進角制限ピン41が解除されて基端側ZBに移動する。
The advance
第1の凹部43は、カバー30においてその周方向に沿った円弧状をなしている。詳しくは、第1の凹部43は、相対的に深さが浅く形成された第1の上段部44と、相対的に深さが深く形成された第1の下段部45とから構成されている。第1の上段部44は、第1の下段部45よりも遅角側に形成されている。
The
遅角制限機構50は、円筒状の遅角制限ピン51と、遅角制限ピン51が嵌入する第2の凹部53と、遅角制限ピン51を先端側ZAに付勢する第2のばね52と、作動油が供給又は排出される第2の解除室57とを備えている。遅角制限ピン51、第2のばね52、及び第2の解除室57はいずれもベーン33Bに設けられる一方、第2の凹部53は、カバー30に形成されている。
The
遅角制限ピン51は、ベーン33Bに形成されたベーン孔56において先端側ZA及び基端側ZBに往復動するとともに、その一部がベーン33Bの外部に突出して第2の凹部53に嵌入する。ベーン孔56は、遅角制限ピン51により、基端側ZBの第2のばね室58と、先端側ZAの第2の解除室57とに区画されている。第2のばね室58には、遅角制限ピン51を先端側ZAに付勢する第2のばね52が収容されている。一方、第2の解除室57には、上述した第2の解除油路68B(図2及び図3参照)を通じて作動油が供給される。そして、第2の解除室57の油圧が第2の解除油圧P2よりも上昇すると、この油圧に基づく付勢力により遅角制限ピン51が基端側ZBに移動する。
The retard limit pin 51 reciprocates to the distal end side ZA and the proximal end side ZB in a vane hole 56 formed in the
第2の凹部53は、カバー30においてその周方向に沿った円弧状をなしている。詳しくは、第2の凹部53は、相対的に深さが浅く形成された第2の上段部54と、相対的に深さが深く形成された第2の下段部55とから構成されている。第2の上段部54は、第2の下段部55よりも遅角側に形成されている。
The
進角制限ピン41、遅角制限ピン51、第1の凹部43に形成された第1の上段部44及び第1の下段部45、並びに第2の凹部53に形成された第2の上段部54及び第2の下段部55は、カム軸22に作用する交番トルクによりバルブタイミングを特定時期にまで段階的に進角させるラチェット機構として機能する。すなわち、第1の凹部43に形成された第1の上段部44及び第1の下段部45は、進角制限ピン41がこれら段部44,45に嵌入したときに、それら各段部の遅角側の内壁により同制限ピン41の遅角側への変位をそれぞれ規制する。一方、第2の凹部53に形成された第2の上段部54及び第2の下段部55は、遅角制限ピン51が嵌入したときに、それら各段部の遅角側の内壁により同制限ピン51の遅角側への変位をそれぞれ規制する。
さらに、進角制限ピン41が第1の下段部45に嵌入するとともに遅角制限ピン51が第2の下段部55に嵌入したときには、第1の下段部45の進角側の内壁45Bにより進角制限ピン41の進角側への変位が規制される。また、併せて第2の下段部55の遅角側の内壁55Aにより遅角制限ピン51の遅角側への変位が規制される。そしてこれにより、バルブタイミングが上述した特定時期でロックされることとなる。なお、図4には、ロック機構26がロック状態となって、バルブタイミングが特定時期でロックされた状態を示している。
Further, when the advance
ここで、図4に示すロック機構26のロック状態から、遅角制限ピン51のみが解除されると、進角制限ピン41は、第1の下段部45に嵌入したまま第1の下段部45の遅角側の内壁45Aに接触するまで、遅角側に変位することができる。すなわちその変位量に対応する分だけ、バルブタイミングが特定時期よりも遅角側に変化することが許容されることとなる。
Here, when only the retard limit pin 51 is released from the locked state of the
一方、ロック機構26のロック状態から、進角制限ピン41のみが解除されると、遅角制限ピン51は、第2の下段部55に嵌入したまま第2の下段部55の進角側の内壁55Bに接触するまで、進角側に変位することができる。すなわちその変位量に対応する分だけ、バルブタイミングが特定時期よりも進角側に変化することが許容されることとなる。
On the other hand, when only the
次に、先の図3及び図5を併せて参照して、OCV62の各モード(スプール位置)と、進角室36、遅角室37及び解除室47,57に対する作動油の給排状態との関係について説明する。具体的には、OCV62のスプール位置の制御を通じてOCV62が第1のモード、第2のモード、第3のモード、第4のモード及び第5のモードといったモード間で切り替えられると、上述したOCV62の各ポートの開口面積が変化する。これにより、進角室36、遅角室37及び解除室47,57に対する作動油の給排状態が変更される。
Next, referring to FIG. 3 and FIG. 5 together, each mode (spool position) of the
第1のモード及び第2のモードでは、進遅角供給ポート64Pと進角ポート66Pが連通されて、第1の供給油路64から進角油路66に対して作動油が供給される。また、遅角ポート67Pと排出ポート69Pとが連通されて、遅角油路67から排出油路69に対して作動油が排出される。さらに、解除用ポート68Pと排出ポート69Pが連通されて、解除油路68から排出油路69に対して作動油が排出される。
In the first mode and the second mode, the advance / retard
なお、第2のモードにおける進遅角供給ポート64Pと進角ポート66Pとの連通面積は、第1のモードにおける連通面積と比較して小さく設定されている。このため、第2のモードにおいて第1の供給油路64から進角油路66に対して供給される作動油の量は、第1のモードと比較して少ない。
The communication area between the advance / retard
OCV62が第1のモード又は第2のモードに設定されると、可変機構25ではバルブタイミングが進角される。また、進角制限ピン41及び遅角制限ピン51は、第1の凹部43及び第2の凹部53にそれぞれ嵌入する方向に付勢される。OCV62は、機関始動時に第1のモードに設定される一方、機関運転を停止するとき及びアイドル運転中に第2のモードに設定される。
When the
第3のモードでは、解除用供給ポート65Pと解除用ポート68Pとが連通されて、第2の供給油路65から解除油路68(68A,68B)を介して第1の解除室47及び第2の解除室57に作動油がそれぞれ供給される。その結果、各解除室47,57に供給される作動油に油圧に基づく付勢力により、進角制限ピン41及び遅角制限ピン51は、第1の凹部43及び第2の凹部53からそれぞれ解除され、ロック機構26は解除状態となる。また、進遅角供給ポート64Pと進角ポート66Pとが連通され、第1の供給油路64から進角油路66を介して各進角室36に対して作動油がそれぞれ供給される。さらに、遅角ポート67Pと排出ポート69Pとが連通され、各遅角室37の作動油が遅角油路67から排出油路69を通じて排出される。その結果、バルブタイミングが進角される。すなわち、OCV62は、バルブタイミングの進角制御を実行するときにこの第3のモードに設定される。
In the third mode, the
第4のモードでは、解除用供給ポート65Pと解除用ポート68Pとが連通されて、第2の供給油路65から解除油路68(68A,68B)を介して第1の解除室47及び第2の解除室57に作動油がそれぞれ供給される。その結果、各解除室47,57に供給される作動油に油圧に基づく付勢力により、進角制限ピン41及び遅角制限ピン51は、第1の凹部43及び第2の凹部53からそれぞれ解除され、ロック機構26は解除状態となる。また、進角ポート66P及び遅角ポート67Pが閉鎖される。このため、進角油路66を介した各進角室36への作動油の給排、及び遅角油路67を介した各遅角室37への作動油の給排はいずれも停止される。その結果、バルブタイミングが保持される。なお、OCV62は、バルブタイミングを目標バルブタイミングに保持するとき、及びロック機構26をロック状態から解除状態に切り替えるときにこの第4のモードに設定される。
In the fourth mode, the
第5のモードでは、解除用供給ポート65Pと解除用ポート68Pとが連通されて、第2の供給油路65から解除油路68(68A,68B)を介して第1の解除室47及び第2の解除室57に作動油がそれぞれ供給される。その結果、各解除室47,57に供給される作動油に油圧に基づく付勢力により、進角制限ピン41及び遅角制限ピン51がそれぞれ解除され、ロック機構26は解除状態となる。また、進角ポート66Pと排出ポート69Pとが連通され、各進角室36の作動油が進角油路66から排出油路69を通じて排出される。さらに、進遅角供給ポート64Pと遅角ポート67Pとが連通され、第1の供給油路64から遅角油路67を介して各遅角室37に対して作動油がそれぞれ供給される。その結果、バルブタイミングが遅角される。すなわち、OCV62は、バルブタイミングの遅角制御を実行するときにこの第5のモードに設定される。
In the fifth mode, the
次に、可変動弁装置20の作用について説明する。
機関運転に伴いクランク軸12が回転するとその駆動力がタイミングチェーン(図示略)を介して可変機構25に伝達され、この可変機構25とともに、カム軸22が回転する。これにより、吸気バルブ21はカム軸22に設けられたカム(図示略)により開閉される。Next, the operation of the
When the
また、可変機構25の進角室36及び遅角室37に対する作動油の給排状態がOCV62を通じて制御されると、進角室36及び遅角室37の油圧に基づき収容室35でベーン33Bが変位する。これにより、スプロケット31及びハウジング32に対するベーンロータ33の相対回転位置、すなわちクランク軸12に対するカム軸22の相対回転位置が変更され、吸気バルブ21のバルブタイミングが変更される。
Further, when the supply / discharge state of the hydraulic fluid to the
具体的には、OCV62が上述した第1のモード、第2のモード、又は第3のモードに設定されることにより、ベーンロータ33がハウジング32に対して進角側方向に相対回転すると、バルブタイミングが進角される。そして、ベーン33Bが遅角室37の進角側の内壁に接触すると、バルブタイミングは最進角時期となる。こうしてバルブタイミングが進角されると、排気バルブ23と吸気バルブ21とのバルブオーバーラップが大きくなるため、吸気の充填効率が高められ、内燃機関10の出力の向上を図ることができる。
Specifically, when the
また、OCV62が第5のモードに設定されることにより、ベーンロータ33がハウジング32に対して遅角側方向に相対回転すると、バルブタイミングは遅角される。そして、ベーン33Bが進角室36の遅角側内壁に接触すると、バルブタイミングは最遅角時期となる。こうしてバルブタイミングが特定時期よりも遅角されると、吸気バルブ21の閉じ時期がピストン11の下死点BDCよりも比較的大きく遅角された燃焼サイクル、いわゆる「アトキンソンサイクル」での機関運転がなされることになる。これにより、圧縮比よりも膨張比を大きくすることができ、燃費を向上させることができるようになる。
Further, when the
ところで、内燃機関10の始動時においてバルブタイミングが最遅角時期に設定されると、圧縮比が十分ではないため、機関始動が不能となったり、機関始動に長期間を要したりする等、機関始動性の悪化を招くこととなる。そこで、本実施形態では、機関始動に際して、バルブタイミングが機関始動に適したバルブタイミングである特定時期にロックすべく、機関停止要求時には、ロック機構26をロック状態に切り替えるようにしている。
By the way, when the valve timing is set to the most retarded timing at the start of the
一般に、機関停止要求は内燃機関10がアイドル運転に移行した後に実行される。そこで、内燃機関10がアイドル運転時に移行すると、ロック機構26がロック状態に切り替わるようにOCV62が制御される。すなわち、バルブタイミングが特定時期よりも遅角側にある場合には、OCV62が第2のモードに設定される。一方、バルブタイミングが特定時期よりも進角側にある場合には、OCV62が一旦第5のモードに設定されて、バルブタイミングが遅角される。その後、OCV62が第2のモードに設定される。これにより、バルブタイミングが徐々に進角するとともに、第1の解除室47、第2の解除室57からそれぞれ作動油が排出される。そして、進角制限機構40の第1の解除室47から作動油が排出されてこの第1の解除室47の油圧が第1の解除油圧P1よりも低くなると、第1のばね42の付勢力によって付勢されることで進角制限ピン41が第1の凹部43(第1の下段部45)に嵌入する。併せて、遅角制限機構50の第2の解除室57から作動油が排出されてこの第2の解除室57の油圧が第2の解除油圧P2よりも低下すると、第2のばね52の付勢力によって付勢されることで遅角制限ピン51が第2の凹部53(第2の下段部55)に嵌入する。これにより、進角制限ピン41の進角側への変位が第1の下段部45の進角側の内壁45Bで規制されるとともに、遅角制限ピン51の遅角側への変位が第2の下段部55の遅角側の内壁55Aで規制されて、ロック機構26がロック状態になる。すなわち、バルブタイミングが特定時期にロックされる。
Generally, the engine stop request is executed after the
その後、内燃機関10の始動要求があったときには、バルブタイミングが特定時期にロックされた状態でクランキングが開始される。こうしてバルブタイミングが特定時期に設定されているときに機関始動が開始されると、図6に示すように、ピストン11が上死点(排気上死点、或いは吸気上死点)TDCにあるときに吸気バルブ21が開弁するとともに、下死点(吸気下死点)BDCよりも遅角側で閉弁する。また、排気バルブ23と吸気バルブ21とのバルブオーバーラップが小さく抑えられている。これにより、圧縮比が機関始動に適した値になるとともに機関始動時における燃焼性が安定し、内燃機関10は良好に始動することができる。
Thereafter, when there is a request for starting the
そして、機関始動後にバルブタイミングを特定時期から解除する解除条件が成立すると、ロック機構26が解除状態に切り替えられる。具体的には、OCV62が第4のモードに設定されることにより、第1の解除室47及び第2の解除室57に対して、解除油路68を通じて作動油がそれぞれ供給される。なお、上述したように、解除油路68はその途中において第1の解除油路68Aと第2の解除油路68Bとに分岐しているため、解除油路68に供給された作動油は、これら解除油路68A,68Bを通じて両解除室47,57に対して等しく供給される。
When the release condition for releasing the valve timing from the specific time is satisfied after the engine is started, the
ところで、このようにロック機構26をロック状態から解除状態に切り替える際に、進角制限ピン41と遅角制限ピン51とが同一のタイミングでそれぞれ解除されることはほとんどなく、多くの場合、それらピン41,51のいずれか一方が先に解除される。
By the way, when the
そして、進角制限ピン41が遅角制限ピン51よりも先に解除されたときの機関運転状態の変化と、遅角制限ピン51が進角制限ピン41よりも先に解除されたときの機関運転状態の変化とは異なるものとなる。具体的には、上述した進角室36及び遅角室37の各油圧が十分に上昇していない状況のもとで、進角制限ピン41及び遅角制限ピン51の一方が凹部43,53に嵌入したまま、他方が先に解除された場合には、その先に解除されるピン41,51に応じてバルブリフト量が以下のように変化することとなる。
The engine operating state changes when the advance
図6(a)には、遅角制限ピン51が進角制限ピン41よりも先に解除されたときのバルブリフト量の変化を示している。同図に示すように、遅角制限ピン51が先に解除されると、吸気バルブ21のリフト量が増大する期間であってカム軸22に対して正トルクが作用している期間では、進角制限ピン41が第1の下段部45に嵌入したまま、同進角制限ピン41が第1の下段部45の遅角側の内壁45Aに接触するまで、遅角側に変位する(図4参照)。こうしてバルブタイミングが遅角する方向にベーンロータ33とハウジング32とが相対回転すると、ロック機構26がロック状態にある場合(破線にて図示)と比較して、吸気バルブ21のリフト変化が遅れるためバルブリフト量が減少するようになる。したがって、ロック機構26がロック状態にある場合と比較して、燃焼室13に導入される吸入空気量が減少することにより機関出力が低下する。一方、吸気バルブ21のリフト量が減少する期間であってカム軸22に対して負トルクが作用している期間では、進角制限ピン41は第1の下段部45の進角側の内壁45Bによりその変位が規制されるため、ロック機構26がロック状態にある場合と同様に、バルブリフト量が変化することとなる。
FIG. 6A shows a change in the valve lift when the retard limit pin 51 is released before the
これに対し、図6(b)には、進角制限ピン41が遅角制限ピン51よりも先に解除されたときのバルブリフト量の変化を示している。同図に示すように、進角制限ピン41が先に解除されると、吸気バルブ21のリフト量が減少する期間であってカム軸22に対して負トルクが作用している期間では、遅角制限ピン51は、第2の下段部55に嵌入したまま、第2の下段部55の進角側の内壁55Bに接触するまで、進角側に変位する(図4参照)。こうしてバルブタイミングが進角する方向にベーンロータ33とハウジング32とが相対回転すると、ロック機構26がロック状態にある場合(破線にて図示)と比較して、吸気バルブ21のリフト変化が早くなるためバルブリフト量が減少するようになる。したがって、ロック機構26がロック状態にある場合と比較して、燃焼室13に導入される吸入空気量が減少することにより機関出力が低下する。一方、吸気バルブ21のリフト量が増大する期間であってカム軸22に対して正トルクが作用している期間では、遅角制限ピン51は第2の下段部55の遅角側の内壁55Aによりその変位が規制されるため、ロック機構26がロック状態にある場合と同様に、バルブリフト量が変化することとなる。
On the other hand, FIG. 6B shows a change in the valve lift when the
ここで、吸気バルブ21のバルブタイミングが特定時期にあるとき、吸気バルブ21が上死点TDCで開弁するとともに下死点BDCよりも遅角側で閉弁するように同バルブタイミングが設定される内燃機関10では、吸気バルブ21の開弁時に燃焼室13に流入する時間当たりの吸気の量についてみたとき、その量は吸気バルブ21のバルブリフト量が増大する期間よりも減少する期間の方が大きくなる。これは、バルブリフト量が増大する期間では減少する期間と比較して燃焼室13に発生する負圧が小さく、吸気の慣性力も小さいため、燃焼室13に流入する吸気の平均流速が小さくなるからである。したがって、バルブリフト量が減少してカム軸に負トルクが作用する期間が吸入空気量を決定するうえで支配的な期間となる。そのため、ロック機構26がロック状態にある状態から遅角制限ピン51のみが先に解除された状態に切り替わる前後において生じる機関運転状態の変化の方が(図6(a))、ロック機構26がロック状態にある状態から進角制限ピン41のみが先に解除された状態に切り替わる前後において生じる機関運転状態の変化(図6(b))よりも小さくなる。換言すると、ロック機構26がロック状態にある状態から遅角制限ピン51のみが先に解除された状態に切り替わる前後において生じる機関出力の低下度合いは(図6(a))、ロック機構26がロック状態にある状態から進角制限ピン41のみが先に解除された状態に切り替わる前後において生じる機関出力の低下度合い(図6(b))よりも小さくなる。
Here, when the valve timing of the intake valve 21 is at a specific time, the valve timing is set so that the intake valve 21 opens at the top dead center TDC and closes on the retard side from the bottom dead center BDC. In the
次に、図7を参照して、吸気バルブ21のバルブリフト量及びカム軸22に作用するトルクの推移と、進角制限ピン41及び遅角制限ピン51のそれぞれの解除可能期間の推移とについて説明する。なお図7は、カム軸22に3つのカムがそれぞれ形成され、それらカムにより開閉駆動される吸気バルブ21の開弁期間が240°CAである場合を例に、バルブリフト量及びカム軸22に作用するトルクの推移をそれぞれ示している。
Next, referring to FIG. 7, the transition of the valve lift amount of the intake valve 21 and the torque acting on the
ここで、ロック機構26がロック状態にあるときに、バルブリフト量の増大に伴いカム軸22に対して正トルクが作用すると、ベーンロータ33がカバー30に対して遅角側に変位する方向に力が作用する。このため、第2の下段部55の遅角側の内壁55Aと遅角制限ピン51との押圧力の方が、第1の下段部45の進角側の内壁45Bと進角制限ピン41との押圧力よりも大きくなる。すなわち、遅角制限ピン51には、進角制限ピン41と比較してより大きい押圧力が作用することとなる。したがって、正トルクがカム軸22に作用するバルブリフト量の増大期間に各解除室47,57の油圧を上昇させるように作動油を供給する第1の供給態様をもってOCV62が制御されると、進角制限ピン41が遅角制限ピン51よりも先に解除される。
Here, when the
一方、ロック機構26がロック状態にあるときに、バルブリフト量の減少に伴いカム軸22に対して負トルクが作用すると、ベーンロータ33がカバー30に対して進角側に変位する方向に力が作用する。このため、第1の下段部45の進角側の内壁45Bと進角制限ピン41との押圧力の方が、第2の下段部55の遅角側の内壁55Aと遅角制限ピン51との押圧力よりも大きくなる。すなわち、進角制限ピン41には、遅角制限ピン51と比較してより大きい押圧力が作用することとなる。したがって、負トルクがカム軸22に作用するバルブリフト量の減少期間に各解除室47,57の油圧を上昇させるように作動油を供給する第2の供給態様をもってOCV62が制御されると、遅角制限ピン51が進角制限ピン41よりも先に解除される。
On the other hand, when the
そこで、本実施形態では、第2の供給態様をもってOCV62が制御される。具体的には、カム軸22に対して負トルクが作用している期間において、OCV62が第4のモードに設定され、これにより第1の解除室47及び第2の解除室57に対する作動油の供給が実行される。
Therefore, in the present embodiment, the
次に、図8を参照して、機関始動時における各解除室47,57に対する作動油の供給状態と進角制限ピン41及び遅角制限ピン51の状態との関係を説明する。
タイミングT1において内燃機関10が始動された後、タイミングT2においてカム軸22に対して負トルクが作用し始めると、OCV62が第4のモードに設定されて第1の解除室47及び第2の解除室57への作動油の供給が開始される。このようにカム軸22に対して負トルクが作用している期間は、遅角制限ピン51の解除可能期間であるため、タイミングT3において遅角制限ピン51が進角制限ピン41よりも先に解除される。その後、タイミングT4においてカム軸22に対して正トルクが作用し始めると、このようにカム軸22に対して正トルクが作用している期間は進角制限ピン41の解除可能期間であるため、タイミングT5において進角制限ピン41が解除される。これにより、ロック機構26は解除状態となる。その後、OCV62の制御を通じて、吸気バルブ21のバルブタイミングが機関運転状態に適した目標バルブタイミングに設定される。Next, with reference to FIG. 8, the relationship between the supply state of the hydraulic fluid to the
After the
以上説明した本実施形態によれば、以下の作用効果を奏することができる。
(1)進角制限機構40及び遅角制限機構50の各ピン41,51のうち常に同じピンを他方のピン41,51よりも先に解除するように、各解除室47,57に対する作動油の給排状態が共通のOCV62を通じて制御される。そのため、ロック機構26をロック状態から解除状態に切り替える際に、常に同じピン41,51が先に解除される。したがって、ロック機構26をロック状態から解除状態に切り替える際にその前後において生じるバルブリフト量の変化態様が、その切り替えの都度異なった態様になることが抑制される。これにより、進角制限機構40及び遅角制限機構50の各解除室47,57に対して共通のOCV62により作動油を給排可能としつつ、ロック機構26をロック状態から解除状態に切り替える際に機関運転状態が都度異なる態様で変化することを抑制することができる。According to this embodiment described above, the following effects can be obtained.
(1) Hydraulic oil for the
(2)内燃機関10では、進角制限ピン41が遅角制限ピン51よりも先に解除されたときの機関運転状態の変化と比較して、遅角制限ピン51が進角制限ピン41よりも先に解除されたときの機関運転状態の変化の方が小さい。そのため、遅角制限ピン51が先に解除されるようにOCV62が制御される。これにより、ロック機構26をロック状態から解除状態に切り替える際に機関運転状態が大きく変化することを抑えることができ、その安定化を図ることができるようになる。
(2) In the
(3)また、上述したように遅角制限ピン51が進角制限ピン41よりも先に解除されるため、バルブリフト量が減少してカム軸22に負トルクが作用する期間、換言すれば吸入空気量を決定するうえで支配的な期間において、実際のバルブリフト量が本来のバルブリフト量よりも大きく低下することを抑制することでき、吸入空気量の減少に起因する機関出力の低下を抑えることができるようになる。
(3) Further, as described above, since the retard limit pin 51 is released before the
(4)可変動弁装置20には、単一のOCV62が設けられるとともに、このOCV62により進角室36、遅角室37、第1の解除室47、及び第2の解除室57に対する作動油の給排状態が制御される。したがって、複数のOCVが設けられる構成と比較して、部品点数を削減することができ、可変動弁装置20の製造コストを削減することができる。
(4) The variable
(その他の実施形態)
なお、この発明にかかる内燃機関の可変動弁装置は、上述した実施形態にて例示した構成に限定されるものではなく、この実施形態を適宜変更した例えば次のような形態として実施することもできる。(Other embodiments)
The variable valve operating apparatus for an internal combustion engine according to the present invention is not limited to the configuration exemplified in the above-described embodiment, and may be implemented as, for example, the following form obtained by appropriately modifying this embodiment. it can.
・上記実施形態では、遅角制限ピン51を進角制限ピン41よりも先に解除すべく、カム軸22に対して負トルクが作用している期間にOCV62が第4のモードに設定されて第1の解除室47及び第2の解除室57に対する作動油の供給が開始される例を示した。これに対し、カム軸22に対して正トルクが作用している期間に、第1の解除室47及び第2の解除室57の油圧を第1の解除油圧P1及び第2の解除油圧P2よりもそれぞれ低い値となるまで上昇させておき、その後カム軸22に対して負トルクが作用し始めた後に解除油圧にまで上昇させるようにしてもよい。なお、第1の解除室47及び第2の解除室57に対する作動油の供給開始時期については、OCV62の応答性、作動油の粘性等を考慮して決定することが望ましい。この場合であっても、上述した各作用効果を奏することができる。
In the above embodiment, the
・上記実施形態で示したOCV62の各モードと作動油通路61における作動油の給排状態との関係は一例であって、適宜変更することができる。
・上記実施形態では、遅角制限ピン51を進角制限ピン41よりも先に解除すべく、カム軸22に対して負トルクが作用している期間にOCV62が第4のモードに設定され、その後、OCV62のモードを第4のモードに保持しつつ進角制限ピン41を解除する例を示した。これに対し、遅角制限ピン51が解除された後にOCV62のモードを変更するようにしてもよい。例えば、遅角制限ピン51のみが解除された後、OCV62を第5のモードに設定して進角制限ピン41を解除するようにしてもよい。すなわち、OCV62が第5のモードに設定されてバルブタイミングの遅角制御が開始されると、第1の下段部45の進角側の内壁45Bと進角制限ピン41との押圧力が減少する。また、併せて解除室47,57に対して作動油が供給されるため、進角制限ピン41を解除することができる。さらに、ロック機構26がロック状態から解除状態に切り替えた後、バルブタイミングを特定時期よりも遅角側により迅速に変更することができるようになる。-The relationship between each mode of OCV62 shown in the said embodiment and the supply-and-discharge state of the hydraulic fluid in the
In the above embodiment, the
・上記実施形態では、遅角制限ピン51を進角制限ピン41よりも先に解除すべく、カム軸22に対して負トルクが作用している期間にOCV62が第4のモードに設定されるとともにこの第4のモードが維持されることにより、カム軸22に対して正トルクが作用している期間において進角制限ピン41が解除される例を示した。これに対し、上記実施形態において実行されるピン41,51の各々の解除の間隔よりも、長い間隔をもってピン41,51をそれぞれ解除する構成を採用することもできる。例えば、カム軸22に対して負トルクが作用している期間にOCV62を第4のモードに設定して遅角制限ピン51を解除した後、解除室47,57に対する作動油の供給が実行されない第1のモード又は第2のモードにOCV62を一旦設定し、さらにその後、カム軸22に対して正トルクが作用している期間にOCV62を再度第4のモードに設定して進角制限ピン41を解除するようにしてもよい。
In the above embodiment, the
・上記実施形態では、OCV62による作動油の供給態様として第2の供給態様を採用する例を示した。これに対し、正トルクがカム軸22に作用するバルブリフト量の増大期間に各解除室47,57の油圧を上昇させるように作動油を供給する第1の供給態様をもって、第1の解除室47及び第2の解除室57に作動油が供給されるようにOCV62を制御するようにしてもよい。例えば、ロック機構26がロック状態にある状態から進角制限ピン41が遅角制限ピン51よりも先に解除された状態に切り替わる前後において生じる機関運転状態の変化が、遅角制限ピン51が進角制限ピン41よりも先に解除された状態に切り替わる前後において生じる機関運転状態の変化よりも小さい内燃機関では、上述した第1の供給態様をもってOCV62が制御されることにより、進角制限ピン41が先に解除されるようにすればよい。これにより、ロック機構26をロック状態から解除状態に切り替える際に機関運転状態が大きく変化することを抑えることができ、その安定化を図ることができるようになる。
In the above embodiment, the example in which the second supply mode is adopted as the hydraulic oil supply mode by the
・吸気バルブのバルブタイミングが特定時期にあるときの同吸気バルブの開弁時期と閉弁時期については、上記実施形態において例示したものに限らず、機関出力特性や燃費特性等々の機関要求特性に応じて適宜変更することもできる。そして、こうして設定された吸気バルブの開弁時期及び閉弁時期のもと、ロック機構26をロック状態から解除状態に移行させるときにおける機関運転状態の変化態様を考慮して、先に解除すべきピン41,51を決定することにより、上記(1)、(2)、(4)に示した各作用効果に準じた作用効果を奏することができる。
The opening timing and closing timing of the intake valve when the valve timing of the intake valve is at a specific timing are not limited to those exemplified in the above embodiment, but may be engine demand characteristics such as engine output characteristics and fuel consumption characteristics. It can also be changed accordingly. Then, based on the opening timing and closing timing of the intake valve thus set, the engine operating state should be canceled first when the
・上記実施形態では、ロック機構26をロック状態がある状態からいずれか一方のピン41,51が解除された状態に切り替わる前後において生じる機関運転状態の変化を考慮して、進角制限ピン41及び遅角制限ピン51のうち先に解除すべきピンが決定される例を示した。しかし、こうした機関運転状態の変化を考慮しない場合であっても、進角制限ピン41と遅角制限ピン51とを異なるタイミングで解除するべく作動油の給排状態を制御することにより、上記(1)、(4)に示した各作用効果を奏することができる。
In the above embodiment, in consideration of the change in the engine operating state that occurs before and after the
・上記実施形態では、進角制限機構40の第1の凹部43、及び遅角制限機構50の第2の凹部53のそれぞれに複数の段部44,45,54,55が形成されて、進角制限機構40及び遅角制限機構50がラチェット機構としても機能する例を示した。しかし、第1の凹部43及び第2の凹部に複数の段部が形成されていない構成を採用することも可能である。この場合であっても、進角制限ピン41が第1の凹部43に嵌入するとともに、遅角制限ピン51が第2の凹部53に嵌入することにより、バルブタイミングが特定時期にロックされてロック機構26がロック状態となる。また、上記(1)〜(4)に示した各作用効果を奏することができる。
In the above embodiment, a plurality of
・また、上記各実施形態では、特定時期よりも遅角側にあるバルブタイミングを進角させる機構としてラチェット機構を構成する例を示した。これに対し、特定時期よりも進角側にあるバルブタイミングを遅角させる機構も併せて有するようにラチェット機構を構成するようにしてもよい。 -Moreover, in each said embodiment, the example which comprises a ratchet mechanism as a mechanism which advances the valve timing which exists in the retard side rather than specific time was shown. On the other hand, the ratchet mechanism may be configured to also have a mechanism for retarding the valve timing that is on the more advanced side than the specific time.
・上記実施形態では、可変動弁装置20の各油室に対する作動油の給排状態が単一のOCV62により制御される例を示した。これに対し、可変機構25の進角室36及び遅角室37に対する作動油の給排状態を制御する油路制御弁と、ロック機構26の第1の解除室47及び第2の解除室57に対する作動油の給排状態を制御する油路制御弁とを各別に設けるようにしてもよい。この場合であっても、上記(1)〜(3)に示した各作用効果を奏することができる。
In the above-described embodiment, the example in which the supply / discharge state of the hydraulic oil with respect to each oil chamber of the
・上記実施形態では、進角制限機構40及び遅角制限機構50を各別のベーン33Bにそれぞれ設ける例を示した。これに対し、同一のベーン33Bに進角制限機構40及び遅角制限機構50を設ける構成を採用することもできる。
In the above-described embodiment, an example in which the advance
・上記実施形態では、凹部43,53がカバー30に形成された例を示したが、凹部43,53をスプロケット31に形成するようにしてもよい。
・上記実施形態では、進角制限ピン41及び遅角制限ピン51がいずれもベーンロータ33に設けられる一方、第1の凹部43及び第2の凹部53がいずれもカバー30に設けられる例を示した。これに対し、ピン41,51がいずれもカバー30に設けられる一方、凹部43,53がいずれもベーンロータ33に設けられる構成を採用してもよい。また、ピン41,51が互いに異なる回転体に設けられる構成を採用してもよい。例えば、進角制限ピン41はベーンロータ33に設けられるとともに第1の凹部43がカバー30に設けられる一方、遅角制限ピン51はカバー30に設けられるとともに第2の凹部53がベーンロータ33に設けられるようにしてもよい。In the above embodiment, an example in which the
In the above embodiment, an example in which both the advance
・上記実施形態では、スプロケット31がクランク軸12に駆動連結され、ベーンロータ33がカム軸22に駆動連結された例を示した。しかし、スプロケット31がカム軸22に駆動連結され、ベーンロータ33がクランク軸12に駆動連結されるように可変動弁装置20を構成してもよい。この場合であっても、上述した各作用効果を奏することができる。
In the above embodiment, the
・上記実施形態では、吸気バルブ21のバルブタイミングを変更する可変動弁装置20として具体化した例を示したが、排気バルブ23のバルブタイミングを変更する可変動弁装置として本発明を具体化することも可能である。また、吸気バルブ21のバルブタイミングを変更する可変動弁装置、及び排気バルブ23のバルブタイミングを変更する可変動弁装置のそれぞれに本発明を適用することも可能である。
In the above-described embodiment, an example in which the valve timing of the intake valve 21 is changed is shown as an example of the variable
10…内燃機関、11…ピストン、12…クランク軸、13…燃焼室、14…オイルポンプ、15…オイルパン、16…クランク角センサ、17…カム角センサ、18…制御部、20…可変動弁装置、21…吸気バルブ、22,200…(吸気用)カム軸、23…排気バルブ、24…(排気用)カム軸、25,100…可変機構、26,110…ロック機構、30…カバー(第1の回転体)、31,101…スプロケット(第1の回転体)、32,102…ハウジング(第1の回転体)、33,103…ベーンロータ(第2の回転体)、33A…ボス、33B,103A…ベーン、34…区画部、35,105…収容室、36,106…進角室、37,107…遅角室、38…センターボルト、40…進角制限機構、41…進角制限ピン、42…第1のばね、43…第1の凹部、44…第1の上段部、45…第1の下段部、45A,55A…遅角側の内壁、45B,55B…進角側の内壁、46,56…ベーン孔、47…第1の解除室、48…第1のばね室、50…遅角制限機構、51…遅角制限ピン、52…第2のばね、53…第2の凹部、54…第2の上段部、55…第2の下段部、57…第2の解除室、58…第2のばね室、60…油圧機構、61…作動油通路、62…OCV(油路制御弁)、63…供給油路、64…第1の供給油路、64P…進遅角供給ポート、65…第2の供給油路、65P…解除用供給ポート、66…進角油路、66P…進角ポート、67…遅角油路、67P…遅角ポート、68…解除油路、68A…第1の解除油路、68B…第2の解除油路、68P…解除用ポート、69…排出油路、69P…排出ポート、111…ピン、112…凹部、113…ばね、114…解除室。
DESCRIPTION OF
Claims (8)
クランク軸と同期して回転する第1の回転体と、カム軸と同期して回転する第2の回転体とを有し、前記カム軸にて開閉駆動されるバルブのバルブタイミングを、作動油の油圧に基づき前記両回転体の間で生じる相対回転により変更する油圧駆動式の可変機構と、
バルブタイミングが最遅角時期と最進角時期との間の特定時期よりも遅角側に変化することを許容しつつ進角側に変化することを規制するように前記両回転体の間の相対回転を制限する進角制限機構と、バルブタイミングが前記特定時期よりも進角側に変化することを許容しつつ遅角側に変化することを規制するように前記両回転体の間の相対回転を制限する遅角制限機構とを有し、それら両制限機構の協働によりバルブタイミングを前記特定時期に機械的にロックするロック機構と、を備え、
前記進角制限機構及び前記遅角制限機構の各々は、前記両回転体の一方に設けられたピンと、前記両回転体の他方に設けられて前記ピンが嵌入する凹部と、前記ピンが前記凹部に嵌入する方向に前記ピンを付勢するばねと、前記ピンが前記凹部から抜脱する方向に前記ピンを付勢するための作動油が供給される解除室とをそれぞれ有し、前記各解除室の油圧を低下させることにより前記各ピンを前記各凹部に嵌入させて前記両回転体の間の相対回転を制限する一方、前記各解除室の油圧を解除油圧にまで上昇させることにより前記各ピンを前記各凹部から抜脱させて前記両回転体の間の相対回転にかかる制限を解除するように構成され、
前記進角制限機構及び前記遅角制限機構は、それら解除室に対する作動油の給排状態が共通の油路制御弁を通じて制御されるものであり、
前記進角制限機構及び前記遅角制限機構のうち常に同じ制限機構の前記ピンを他方の前記ピンよりも先に抜脱するように前記両制限機構の前記各解除室に対する作動油の給排状態を前記油路制御弁を通じて制御する制御部を有している
ことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。A variable valve operating device for an internal combustion engine,
A valve timing of a valve that has a first rotating body that rotates in synchronization with the crankshaft and a second rotating body that rotates in synchronization with the camshaft and that is driven to open and close by the camshaft is determined by operating oil. A hydraulically driven variable mechanism that changes by relative rotation generated between the two rotating bodies based on the hydraulic pressure of
The valve timing between the rotating bodies is regulated so as to restrict the valve timing from changing to the advance side while allowing the valve timing to change from the specific timing between the most retarded timing and the most advanced timing. An advance angle limiting mechanism that limits relative rotation, and a relative angle between the two rotating bodies so as to restrict the valve timing from changing to the retarded angle side while allowing the valve timing to change to the advanced angle side from the specific time. A delay angle limiting mechanism that limits rotation, and a lock mechanism that mechanically locks the valve timing at the specific time by the cooperation of both the limiting mechanisms,
Each of the advance angle limiting mechanism and the retard angle limiting mechanism includes a pin provided on one of the rotating bodies, a recess provided on the other of the rotating bodies and into which the pin fits, and the pin serving as the recess. A spring for urging the pin in a direction to be fitted into the pin, and a release chamber to which hydraulic oil for urging the pin in a direction in which the pin is removed from the recess is supplied. By reducing the hydraulic pressure of the chamber, the pins are fitted into the recesses to restrict relative rotation between the rotating bodies, while increasing the hydraulic pressure of the release chambers to the release hydraulic pressure. It is configured to release the restriction on the relative rotation between the two rotating bodies by removing the pin from each recess,
The advance angle limiting mechanism and the retard angle limiting mechanism are such that the supply / discharge state of the hydraulic oil to the release chamber is controlled through a common oil passage control valve,
The supply / discharge state of the hydraulic fluid to the release chambers of the two restriction mechanisms so that the pin of the same restriction mechanism is always pulled out of the advance restriction mechanism and the retard restriction mechanism before the other pin. A variable valve operating apparatus for an internal combustion engine, comprising: a control unit that controls the engine through the oil passage control valve.
請求項1に記載の内燃機関の可変動弁装置。The controller controls the hydraulic pressure in each release chamber during an increase period of a valve lift amount in which a positive torque that causes relative rotation between the two rotating bodies acts on the camshaft so that the valve timing changes to the retard side. So that the pin of the advance limit mechanism is pulled out of the recess, and the valve timing is changed to the advance side. A negative torque that causes a relative rotation between the two rotating bodies increases the hydraulic pressure in each release chamber during a period in which the valve lift amount acting on the camshaft is reduced, so that the pin of the retardation limiting mechanism is released from the recess. The oil passage control valve is controlled so that the hydraulic oil is supplied to each release chamber according to any one of the second supply modes for supplying the hydraulic oil to each release chamber so as to be removed. The internal combustion engine according to claim 1 Variable valve gear.
請求項2に記載の内燃機関の可変動弁装置。The first supply mode starts supply of hydraulic oil to the release chambers during a period in which a positive torque is acting on the cam shaft, and the second supply mode is the cam shaft. The variable valve operating apparatus for an internal combustion engine according to claim 2, wherein supply of hydraulic oil to each of the release chambers is started during a period in which negative torque is applied to the internal combustion engine.
前記両制限機構の前記ピンが前記凹部にそれぞれ嵌入された状態から前記第1制限機構の前記ピンのみが前記凹部から抜脱された状態に切り替わるときに生じる機関運転状態の変化は、前記両制限機構の前記ピンが前記凹部にそれぞれ嵌入された状態から前記第2制限機構の前記ピンのみが前記凹部から抜脱された状態に切り替わるときのそれよりも小さく、
前記制御部は、前記第1制限機構の前記ピンが前記第2制限機構の前記ピンよりも常に先に前記凹部から抜脱するように前記油路制御弁を制御する
請求項1〜3のいずれか1項に記載の内燃機関の可変動弁装置。When one of the advance limit mechanism and the retard limit mechanism is a first limit mechanism and the other is a second limit mechanism,
The change in the engine operating state that occurs when only the pins of the first limiting mechanism are removed from the recesses from the state where the pins of the limiting mechanisms are respectively inserted into the recesses, Smaller than that when only the pin of the second restriction mechanism is switched from the state where the pin of the mechanism is inserted into the recess, respectively,
The said control part controls the said oil-path control valve so that the said pin of the said 1st restriction mechanism may always be extracted from the said recessed part ahead of the said pin of the said 2nd restriction mechanism. A variable valve operating apparatus for an internal combustion engine according to claim 1.
請求項4に記載の内燃機関の可変動弁装置。The variable valve operating apparatus for an internal combustion engine according to claim 4, wherein the engine operating state is an engine output.
請求項4又は5に記載の内燃機関の可変動弁装置。The said control part controls the said oil path control valve so that the said pin of the said retard restriction mechanism may always be extracted from the said recessed part always before the said pin of the said advance restriction mechanism. The variable valve operating apparatus for an internal combustion engine.
請求項4又は5に記載の内燃機関の可変動弁装置。The said control part controls the said oil path control valve so that the said pin of the said advance angle limiting mechanism may always be extracted from the said recessed part ahead of the said pin of the said retard angle limiting mechanism. The variable valve operating apparatus for an internal combustion engine.
前記吸気バルブのバルブタイミングが前記特定時期にある状態では、同吸気バルブは内燃機関のピストンが上死点近傍にあるときに開弁するとともに下死点よりも遅角側で閉弁する
請求項6に記載の内燃機関の可変動弁装置。The variable mechanism changes the valve timing of the intake valve,
The intake valve is opened when the piston of the internal combustion engine is in the vicinity of the top dead center and closed on the retard side from the bottom dead center when the valve timing of the intake valve is at the specific time. 6. A variable valve operating apparatus for an internal combustion engine according to 6.
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