JP5827875B2 - バルブタイミング調整システム - Google Patents
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Description
また、請求項1に記載の発明によると、バルブタイミング調整システムは、制御部をさらに備える。制御部は、ロックモード判定手段により規制部材が嵌合孔に嵌合していると判定され、かつ、タイミング比較手段により第1タイミングと第2タイミングとの差が所定の時間より短いと判定される場合、圧力比較手段における比較結果に基づいて切換弁及び圧力調整弁を作動するタイミングを制御する。
また、請求項2に記載の発明によると、制御部は、圧力調整弁が調整する前の作動流体の調整前圧力および圧力調整弁が調整した後の作動流体の調整後圧力と、作動流体圧検出手段が検出する作動流体の圧力との関係を表す第1マップを記憶する。制御部は、作動流体圧検出手段により検出される遅角室または進角室に供給される作動流体の圧力および第1マップに基づいて調整前圧力および調整後圧力を算出する。
さらに、制御部は、調整前圧力が規制部材のロックが解除不良となる下限油圧である第1圧力より小さく、かつ、調整後圧力が規制部材のロックが解除不良となる上限油圧である第2圧力より小さいと圧力比較手段が判定する場合、第2タイミングを第1タイミングの所定時間後に調整する。また、調整前圧力が第1圧力より小さく、かつ、調整後圧力が第2圧力以上であると圧力比較手段が判定する場合、第2タイミングを第1タイミングの所定時間後に調整、または、第1タイミングを第2タイミングの所定時間後に調整する。また、調整前圧力が第1圧力以上、かつ、調整後圧力が第2圧力より大きいと圧力比較手段が判定する場合、前記第1タイミングを前記第2タイミングの所定時間後に調整する。
第1実施形態によるバルブタイミング調整システムを図1から図9に示す。本実施形態のバルブタイミング調整システムは、作動流体としてオイルを用いる油圧制御式である。バルブタイミング調整システムは、エンジンのクランクシャフトの回転角度に対するカムシャフトの回転角度(以下、「カムシャフト位相」という)を調整することにより吸排気弁の開閉タイミングを調整する位相調整部と、位相調整部に供給されるオイルの圧力を制御する油圧制御部とを備える。
ハウジング11は、環状の周壁12および仕切り部材としてのシュウ13、14、15、16と一体に形成されたシュウハウジング17、フロントプレート18、並びにスプロケット19等から構成されている。略台形に形成されたシュウ13、14、15、16は、周壁12から径方向内側へ延びており、周壁12の周方向に略等間隔に設けられている。周方向に隣接するシュウ同士の間隙には略扇状の圧力室50が形成されている。
<エンジン始動時>
エンジン1を始動した直後の状態では、遅角室51、52、53、54および進角室55、56、57、58にポンプ90から十分にオイルが供給されない。このとき、図3に示すようにストッパピン30は嵌合孔31のブッシュ32に嵌合している(以下、ストッパピン30がブッシュ32に嵌合している状態を「ストッパピン30がロックしている」という)。これにより、カムシャフト位相は最遅角位置に保持されたまま、ハウジング11に対するベーンロータ20の相対回動は規制されている。
エンジン1が始動してから所定時間が経過すると、位相を進角制御するため、遅角室51、52、53、54および進角室55、56、57、58にオイルが十分に供給される。このとき、進角室55および遅角室51に滞留するオイルがストッパピン30に作用することにより、ストッパピン30のロックが解除される。以下にストッパピン30のロック解除における油圧の作用について図4〜図8に基づいて説明する。
ストッパピン30がロックしているとき、ベーンロータ20は、最遅角に位置している。このとき、進角油圧が進角通路193を介してストッパピン30に作用すると、ストッパピン30はコイルスプリング35の付勢力に抗して図4の上方に移動する。一方、遅角油圧が遅角通路222を介してストッパピン30に作用すると、ストッパピン30は、進油圧が作用するときと同じようにコイルスプリング35の付勢力に抗して図4の上方に移動する。すなわち、バルブタイミング調整システム10におけるストッパピン30のロック状態は、進角油圧または遅角油圧のいずれによっても解除される。なお、図4中の矢印は、進角室55から収容孔221に供給されるオイルの流れる方向、および、遅角室51から供給されるオイルの流れる方向を示している。
位相調整部100を進角制御するとき、ECU91は、油圧制御弁92および圧力調整弁99に供給する駆動電流を制御する。油圧制御弁92は、ポンプ90と進角通路93とを接続し、遅角通路94とオイルパン95とを接続する。ポンプ90が吐出するオイルは、進角通路93、66、63、64を経由し、進角室55、56、57、58に供給される。一方、遅角室51、52、53、54のオイルは、遅角通路61、62、65、94を経由し、オイルパン95に排出される。進角室55、56、57、58の油圧はベーン22、23、24、25に作用し、ベーンロータ20を進角方向に付勢するトルクを発生する。これにより、ベーンロータ20は、ハウジング11に対して進角方向に回転する。このとき、圧力調整弁99では、油圧制御弁92に供給されるオイルの圧力を調整する。
位相調整部100を遅角制御するとき、ECU91は、油圧制御弁92に供給する駆動電流を制御する。油圧制御弁92は、ポンプ90と遅角通路94とを接続し、進角通路93とオイルパン95とを接続する。ポンプ90から吐出されるオイルは、遅角通路94、65、61、62を経由し、遅角室51、52、53、54に供給される。一方、進角室55、56、57、58のオイルは進角通路63、64、66、93を経由し、オイルパン95に排出される。遅角室51、52、53、54の油圧がベーン22、23、24、25に作用し、ベーンロータ20を遅角方向に付勢するトルクを発生する。これにより、ベーンロータ20は、ハウジング11に対して遅角方向に回転する。このとき、圧力調整弁99では、油圧制御弁92に供給されるオイルの圧力を調整する。
ベーンロータ20が目標位相に到達すると、ECU91は油圧制御弁92および圧力調整弁99に出力する駆動電流のデューティ比を制御する。油圧制御弁92は、ポンプ90と、遅角通路94および進角通路93との接続を遮断し、遅角室51、52、53、54および進角室55、56、57、58に滞留するオイルがオイルパン95に排出されることを規制する。このため、ベーンロータ20は目標位相に保持される。このとき、圧力調整弁99では、油圧制御弁92に供給されるオイルの圧力を調整する。
なお、進角作動時、遅角作動時および中間保持状態では、ポンプ90から位相調整部100の進角室55、56、57、58および遅角室51、52、53、54に供給される油圧はコイルスプリング35がストッパピン30に作用する力よりも大きいので、ストッパピン30のロック状態は解除されている。
本発明の第1実施形態によるバルブタイミング調整システムにおいて、吸気弁を進角作動する指示が入力される時刻に対して油圧調整の時刻または吸気弁の進角作動を開始する時刻を遅らせた場合のストッパピンのロックが解除されるのに必要な時間の変化を実験により確認した。
実験結果を示す図9によると、吸気弁を進角作動する指示が入力される時刻(図9の横軸における原点)に対して油圧調整を所定時間遅らせると、ストッパピンのロックが解除されるのに必要な時間が短くなること明らかである(図9(a))。また、吸気弁を進角作動する指示が入力される時刻に対して、吸気弁の進角作動を開始する時刻を所定時間遅らせると、ストッパピンのロックが解除されるのに必要な時間が短くなること明らかである(図9(b))。
次に第1実施形態でのバルブタイミング調整システム10の効果について説明する。
(A)第1実施形態のバルブタイミング調整システム10では、ストッパピン30のロックを解除するとき、ECU91が圧力調整弁99によって調整される作動流体の圧力を位相調整部100に作用させる前に算出する。ECU91では、ストッパピン30のロック解除が不良となるロック解除不良領域の起動不良下限油圧P1および起動不良上限油圧P2に対する調整前圧力および調整後圧力の大きさを判定することにより、ストッパピン30のロック解除時の圧力を選択する。特に、ストッパピン30のロック解除中の圧力変更を避けるため、ECU91がベーンロータ20の位相を目標位相とする信号を出力する時刻と、圧力調整弁99に対して油圧を調整する信号を出力する時刻との前後関係を調整する。これにより、ストッパピン30のロック解除不良の発生を防止することができる。
次に、本発明の第2実施形態によるバルブタイミング調整システムを図10に基づいて説明する。なお、第1実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
(ア)上述の実施形態では、オイルの圧力および温度は、それぞれ油圧センサおよび油温センサが検出するとした。しかしながら、オイルの圧力および温度の検出方法は,これに限定されない。エンジンを冷却する冷却水の温度を検出する水温センサによって検出された冷却水の水温から油圧および油温を算出してもよい。
2 ・・・クランクシャフト(駆動軸)、
4、5 ・・・カムシャフト(従動軸)、
8 ・・・吸気弁、
9 ・・・排気弁、
10、101 ・・・バルブタイミング調整システム、
11 ・・・ハウジング、
20 ・・・ベーンロータ、
22、23、24、25・・・ベーン、
221 ・・・収容孔、
30 ・・・ストッパピン(規制部材)、
31 ・・・嵌合孔、
41 ・・・カム角センサ、
42 ・・・クランク角センサ、
51、52、53、54・・・遅角室、
55、56、57、58・・・進角室、
90 ・・・ポンプ、
91 ・・・ECU(タイミング比較手段、圧力比較手段、ロックモード判定手段、制御部)
92 ・・・油圧制御弁(切換弁)、
96 ・・・油温センサ、
97 ・・・油圧センサ(作動流体圧検出手段)、
981 ・・・パーキングブレーキスイッチ、
982 ・・・シフトレンジセンサ、
99 ・・・圧力調整弁、
100 ・・・位相調整部。
Claims (2)
- 内燃機関の駆動軸の駆動力を従動軸に伝達するとともに前記駆動軸に対する前記従動軸の位相を変更することにより、弁の開閉タイミングを調整するバルブタイミング調整システムであって、
前記駆動軸または前記従動軸の一方とともに回転するハウジングと、
前記駆動軸または前記従動軸の他方とともに回転し、前記ハウジング内部を遅角室および進角室に仕切るベーンを有し、前記ハウジングに対して相対回動可能なベーンロータと、
前記ベーンロータに形成される収容孔に摺動可能に収容され、前記ハウジングの内壁に形成された嵌合孔に嵌合することで前記ハウジングに対する前記ベーンロータの相対回動を規制する規制部材と、
作動流体を汲み上げ吐出するポンプと、
前記ポンプの吐出側と前記遅角室および進角室との間に設けられ、前記ポンプから吐出された作動流体の流路を前記遅角室または前記進角室に選択的に切換可能な切換弁と、
前記ポンプが前記切換弁に供給する作動流体の圧力を低圧または高圧に調整する圧力調整弁と、
前記遅角室または前記進角室に供給される作動流体の圧力を検出し、前記遅角室または前記進角室に供給される作動流体の圧力に応じた信号を出力する作動流体圧検出手段と、
前記規制部材が前記嵌合孔に嵌合しているか否かを判定するロックモード判定手段と、
前記駆動軸に対する前記従動軸の目標位相が入力される第1タイミングと前記圧力調整弁により前記切換弁に供給される作動流体の圧力が調整される第2タイミングとを比較するタイミング比較手段と、
前記圧力調整弁が作動する前に前記進角室に供給される作動流体の圧力または前記圧力調整弁が作動した後に前記進角室に供給される作動流体の圧力のいずれか一方と所定の圧力とを比較する圧力比較手段と、
前記ロックモード判定手段により前記規制部材が前記嵌合孔に嵌合していると判定され、かつ、前記タイミング比較手段により前記第1タイミングと前記第2タイミングとの差が所定の時間より短いと判定される場合、前記圧力比較手段における比較結果に基づいて前記切換弁及び前記圧力調整弁が作動するタイミングを制御する制御部と、
を備えることを特徴とするバルブタイミング調整システム。 - 前記制御部は、
前記作動流体圧検出手段が検出する作動流体の圧力と前記圧力調整弁が作動する前に前記進角室に供給される作動流体の圧力である調整前圧力および前記圧力調整弁が作動した後に前記進角室に供給される作動流体の圧力である調整後圧力との関係を表す第1マップに基づいて前記調整後圧力を算出し、
前記調整前圧力が前記規制部材のロックが解除不良となる下限油圧である第1圧力より小さく、かつ、前記調整後圧力が前記規制部材のロックが解除不良となる上限油圧である第2圧力より小さいと前記圧力比較手段が判定する場合、前記第2タイミングを前記第1タイミングの所定時間後に調整し、
前記調整前圧力が前記第1圧力より小さく、かつ、前記調整後圧力が前記第2圧力以上であると前記圧力比較手段が判定する場合、前記第2タイミングを前記第1タイミングの所定時間後に調整、または、前記第1タイミングを前記第2タイミングの所定時間後に調整し、
前記調整前圧力が前記第1圧力以上、かつ、前記調整後圧力が前記第2圧力より大きいと前記圧力比較手段が判定する場合、前記第1タイミングを前記第2タイミングの所定時間後に調整することを特徴とする請求項1に記載のバルブタイミング調整システム。
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