JPH09264110A - 弁開閉時期制御装置 - Google Patents
弁開閉時期制御装置Info
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Abstract
御装置はエンジンを停止すると弁開閉時期制御装置に供
給されている油圧が低下し、エンジン始動時にベーンが
動いて打音を発生したり、吸気弁と排気弁とが同時に開
弁するオーバーラップにより正常な燃焼ができない問題
を解決する。 【解決手段】 弁開閉時期制御装置に、エンジン停止時
など油圧の供給がなくなった場合にタイミングプーリに
対しするカムシャフトの位相を適正な位置に作用する手
段を付加した。
Description
閉時期制御装置に関するものである。
フトとのタイミングを制御する弁開閉時期制御装置は多
数紹介されており、その一例としてベーンタイプの弁開
閉時期制御装置が知られている。
置には、特開平1−92504号に開示されたものがあ
る。
のA−A断面図である図8により説明すると、1はタイ
ミングプーリで図示しない内燃機関のクランクプーリを
駆動源とし、環状ベルト、環状チェーン又はギア等によ
って回転力が伝えられるようになっている。4はカムシ
ャフトでエンジンのシリンダーヘッド14に支承されて
おり、ベーン2が内部ロータ3を介してカムシャフト4
に固定されている。また、タイミングプーリ1のタイミ
ングプーリ内周部1aには仕切壁1bが形成されてお
り、仕切壁1b、1bの間に油圧室8が形成されてい
る。この油圧室8にはそれぞれベーン2が挿入され、該
ベーン2と外側版5とにより圧力作動室9,9aが形成
され、かつ外側板5はプレート21及び固定ボルト20
とにより位置決めされている。すなわち、ベーン2を含
むカムシャフト4側と、油圧室8を含むタイミングプー
リ1の側とは、相対回転可能に支承されている。また、
この相対回転は、ベーン2がタイミングプーリ内周部に
設けられた油圧室8の範囲で回転することによって達成
され、その角度は図8に示すθの角度だけ回転すること
ができる。カムシャフト4とタイミングプーリ1との相
対回転は、ベーン2の両側に設けられた圧力作動室9,
9aへ吸排する油圧によって、ベーン2を回転すること
によって行われている。なお、図8に矢印で示す回転方
向に対して、ベーン2よりも上流側を圧力作動室9と
し、ベーン2よりも下流側を圧力作動室9aとした。こ
の油圧は図示しないオイルポンプを油圧源とし、その制
御を切換バルブ15の制御によって行っている。この切
換バルブ15は、ソレノイド13へ通電することによっ
て弁スプール18をスプリング16に抗して図示右方向
へ摺動させるものであり、オイルポンプから排出された
オイルを油路12から切換バルブ15へ採り入れ、油路
10、11を介してベーン2の両側の油圧作動室9,9
aの油圧を調節するものである。
10は圧力作動室9へ連通しており、油路11は圧力作
動室9aへ連通している。切換バルブ15を制御して油
路10へオイルを供給し圧力作動室9の油圧を高める
と、ベーン2が図8の矢印で示す方向に回転し、カムシ
ャフト4の位相がタイミングプーリ1に対してベーン2
の回転分だけ進ませることができ、カムシャフト4に回
転に伴って開閉する吸気弁又は排気弁の開閉タイミング
を進ませることができる。また、逆に切換バルブ15を
制御して油路11へオイルを供給し圧力作動室9aの油
圧を高めると、ベーン2が図8の矢印と逆方向に回転
し、カムシャフト4の位相がタイミングプーリ1に対し
てベーン2の回転分だけ遅らせることができ、カムシャ
フト4に回転に伴って開閉する吸気弁又は排気弁の開閉
タイミングを遅らせることができる。
部ロータ3に設けた穴24内にスプリング23の付勢力
により挿入されている。この穴24の位置は、ベーン2
のオイル溝8内の相対回転可能範囲の端部であり、タイ
ミングプーリ1の回転方向に対して最も遅れた位置に設
けられている。また、22aもノックピンでありノック
ピン22と対称位置に設けられており、図8に示す状態
から角度θだけ相対回転すると、ノックピン22aは穴
24aにスプリング23aの付勢力により挿入されるよ
うになっている。
ては、エンジンが運転中は、図示しないオイルポンプか
ら油路12、切換バルブ15、油路10,11を介して
弁開閉時期制御装置に油圧の供給することができるの
で、ベーン2の位置を図8における角度θの範囲内の任
意の位置に回転させたり、任意の位置において保持する
ことが可能である。ところが、エンジンを停止するとオ
イルポンプも停止し、弁開閉時期制御装置への油圧の供
給も停止する。また、油路10,11に設けたチェック
バルブ(逆止弁)7,7aや切換バルブ15の制御を用
いることより弁開閉時期制御装置内の油圧を保持しよう
としても、時間の経過と共に油圧は減少していく。この
ことは、弁開閉時期制御装置の潤滑を目的として弁開閉
時期制御装置内のオイルの通路からオイルが洩れて図示
しないオイルパンへ還流することを許容していることに
起因している。油圧室の油圧が低下した状況において、
次にエンジンを始動するときには、弁開閉時期制御装置
がタイミングプーリからカムシャフトへ回転力を伝達す
る経路に配置されていることから、タイミングプーリ1
の回転にベーン2の回転が同期しない場合には、ベーン
2は油圧室8を形成する仕切壁1bに当接する位置(図
8に示す最遅角の位置)まで回転する。この時に、ベー
ン2が仕切壁1bに当接する打音が発生し運転者に不快
感を与えることとなる。
の排気弁を開閉するためのカムシャフトに取り付けた場
合には、上記の遅角作動のため排気弁の開閉を遅らせる
ことになり、排気弁と吸気弁とが同時に開くオーバーラ
ップの領域を大きくしてしまう。このことは、エンジン
始動時に吸入される混合気に充分な慣性力がなく、且つ
排気に残圧もないことから、吸入弁から吸入される混合
気が吸気弁を介して排出されてしまう。従って、正常な
燃焼ができずにエンジンの始動ができないばかりか、こ
の排気ガスによる大気の汚染に対する問題も発生する可
能性がある。
した弁開閉時期制御装置を開示するものである。
ために出願人らは、エンジンを停止しオイルポンプから
の油圧の供給が停止した場合など油圧作動室の油圧が低
下したときに、ベーンを備えたカムシャフトをタイミン
グプーリに対して進角側または遅角側へ回転させてその
位置を保持することで、次にエンジンを始動させる場合
に吸気弁と排気弁の開閉時期を適切なタイミングとする
ことに着目した。
周部に複数の油圧室を形成する仕切壁を備えたタイミン
グプーリと、油圧室を区画するベーンを取り付けた吸気
弁又は排気弁を開閉させるカムシャフトと、ベーンで区
画される油圧室をそれぞれ油圧作動室とし油圧作動室へ
油圧を吸排するそれぞれの通路と、通路に接続する油圧
作動室の油圧調整手段と、タイミングプーリとカムシャ
フトとの位相差を保持する保持機構からなる弁開閉時期
制御装置において、吸気弁又は前記排気弁を同時に開弁
しない方向に付勢する弾性手段を介設したことである。
この吸気弁又は前記排気弁を同時に開弁しない方向に付
勢するによってオーバーラップの発生を防止し得る。従
って、エンジンが停止しベーンの両側に形成された油圧
作動室の油圧が低下すると、弾性手段の力によりカムシ
ャフトを進角位置又は遅角位置へ回転させて、この位置
を保持機構により保持することで、次にエンジンを始動
する際にエンジンが正常に燃焼させてエンジンを始動で
きるものである。
ムシャフトが排気弁を開閉するカムシャフトであり、弾
性手段の弾性力は前記油圧作動室へ吸排される油圧によ
る力よりも小さく、油圧作動室への油圧が低下した場合
においてもカムシャフトを進角方向に付勢することであ
る。弾性手段を排気弁側のカムシャフトの回転を制御す
る弁開閉時期制御装置に用いることにより、エンジンが
停止しベーンの両側に形成された油圧作動室の油圧が低
下すると、弾性手段の力によりカムシャフトを最進角位
置へ回転させて、この位置を保持機構により保持するこ
とで、次にエンジンを始動する際にエンジンが正常な吸
気を行い混合気を正常に燃焼させてエンジンを始動でき
るものである。
周部に複数の油圧室を形成する仕切壁を備えたタイミン
グプーリと、油圧室を区画するベーンを取り付けた排気
弁を開閉するカムシャフトと、ベーンで区画される油圧
室をそれぞれ油圧作動室とし油圧作動室へ油圧を吸排す
るそれぞれの通路と、通路に接続する油圧作動室の油圧
調整手段と、タイミングプーリとカムシャフトとの位相
差を保持する保持機構からなる弁開閉時期制御装置にお
いて、油圧調整手段と油圧源との間に配置され前記カム
シャフトを進角方向に付勢する為の油圧を蓄えるアキュ
ームレータと、アキュームレータと油圧源との間に配置
されアキュームレータから油圧源への油圧の流れを妨げ
る逆止弁とを設けたことである。アキュームレータを油
圧通路へ配置したことにより、エンジン作動中にアキュ
ームレータに油圧が蓄えられ、エンジンが停止するなど
して油圧作動室の油圧が減少するとアキュームレータに
蓄えられた油圧がカムシャフトを進角させる側の油圧作
動室へ供給されカムシャフトを最進角位置へ回転させ
て、この位置を保持機構により保持することで、次にエ
ンジンを始動する際にエンジンが正常に燃焼させてエン
ジンを始動できるものである。
図1〜3に基づいて説明する。
の弁開閉時期制御装置31aを示す図面である。図2
は、図1のB−B断面図であり、弁開閉時期制御装置3
1aによりカムシャフト4の回転が最進角となった状態
を示している。図3は、図1のB−B断面図であり、弁
開閉時期制御装置31aによりカムシャフト4の回転が
最遅角となった状態を示している。なお、前述の図7及
び図8で説明した従来技術と同一部材については、同一
番号を付けている。
ャフト4の内部に軸方向に沿って4a,4bの油路を形
成し、油路4aは油路10と連通しており、油路4bは
油路11と連通している。また、油路4a,4bは、そ
れぞれカムシャフト4内の形成した連結部4c,4dを
介して内部ロータ3内に形成した油路3a,3bに連通
している。油路3a,3bは、それぞれ圧力作動室9,
9aと連通している。また、ノックピン22aはスプリ
ング23aにより内周側に付勢されており、内部ロータ
3の外周に形成した孔24aと位相が一致したときに挿
入されるようになっている。この孔24aは、タイミン
グプーリ1とカムシャフト4との位相が最進角となった
ときにノックピン22aが挿入される位置に設けられて
いる。一方、孔24の先端部は、ベーン2を遅角方向へ
回転させるときに圧力作動室9aに供給されるオイルの
油路3bに連通しており、圧力作動室9aに供給される
オイルの油圧がスプリング23aに抗して作用し、ノッ
クピン22aと孔24aとの係合を解除できるようにス
プリング23aの弾性力は、圧力作動室9,9aへ供給
される油圧よりも小さくなっている。ロータ3の外周側
にはスプリング32が配置されており、スプリング32
の一端はタイミングプーリ1に固定されており、他端は
カムシャフト4と一体になった内部ロータ3に固定され
ており、スプリング32の弾性力は圧力作動室9,9a
に供給される油圧よりも小さく設定されている。
設けたドレン通路であり、切換バルブ15から図示しな
いオイルパンへオイルを排出する通路である。また、油
路12は、図示しないオイルポンプから切換バルブ15
へオイルを供給する油路である。
鎖するボールである。
作用について説明する。
フト4の回転に連動して開閉している。この吸気弁又は
排気弁の開閉タイミングを進めたい場合には、図示しな
い制御装置によって切換バルブ15を制御して、油路1
2より供給されるオイルを油路10へ連通して圧力作動
室9へ油圧を供給する。一方、油路11のオイルをドレ
ン14aへ連通して圧力作動室9aの油圧を排出する。
すると、ベーン2の両側に形成された圧力作動室9,9
aの圧力に差ができ、ベーン2がタイミングプーリ1に
対して図2,図3に示す矢印の方向に回転する。このと
き、タイミングプーリ1に固定されたノックピン22a
が内部ロータ3に形成された孔24aと一致する位置
(最進角の位置)において、スプリング23aの付勢力
によりノックピン22aが孔24aに挿入される(図2
に示す状態)。
を遅らせたい場合には、図示しない制御装置によって切
換バルブ15を制御して、油路12より供給されるオイ
ルを油路11へ連通して圧力作動室9aへ油圧を供給す
る。一方、油路10のオイルをドレン14aへ連通して
圧力作動室9の油圧を排出する。すると、圧力作動室9
aに連通した油路3bに油圧が供給されることにより、
孔24aの内周側よりノックピン22aにも油圧が作用
し、スプリング23aの付勢力に抗してノックピン22
aを外周側へ押し退ける、これと共に、ベーン2の両側
に形成された圧力作動室9,9aの圧力に差ができ、ベ
ーン2がタイミングプーリ1に対して図2,図3に示す
矢印の反対方向に回転し、ベーン2が油圧室8に当接す
る位置まで回転することができる(図3に示す状態)。
相変化の途中で圧力作動室9,9aへの油圧を均等に保
持し、位相変化範囲の任意の位置でベーン2を保持する
ことも可能である。
プーリ1に取り付けられる図示しないタイミングベルト
の駆動力によってタイミングプーリ1を図2及び図3に
示す矢印の方向に回転させる。そして、このタイミング
プーリ1の回転をカムシャフト4に伝達する伝達通路に
ベーン2,圧力作動室9,9aが配置していることか
ら、エンジンが駆動している間は常に遅角方向への力が
働いている。従って、弁開閉時期制御装置31aを吸気
弁側のカムシャフトに取り付けても、排気弁側のカムシ
ャフトに取り付けても、図示しないオイルポンプから切
換バルブ15へ所定の油圧が供給されることにより、弁
開閉時期制御装置31aにより所望のエンジン特性を得
ることができるが、弁開閉時期制御装置31aの切り換
えレスポンスは、遅角側へ切り換える場合に比べて進角
側へ切り換える場合は前述の遅角方向の力が働いている
分だけ遅くなる。また、エンジンの工程は、排気工程、
吸気工程、圧縮工程、膨張工程の順に循環し、排気弁、
吸気弁はそれぞれ排気工程、吸気工程の際に開弁する。
従って、排気弁と吸気弁とが同時に開弁するオーバーラ
ップを避けるためには、排気弁の開閉を遅らせること
と、吸気弁の開閉を進ませることを避けることが好まし
い。排気弁側のカムシャフトと吸気弁のカムシャフトと
の双方に弁開閉時期制御装置31aを取付け、スプリン
グ32の付勢方向を排気弁側のカムシャフトを進角方向
とし、吸気弁のカムシャフトを遅角方向とすることが達
成できる。
吸気弁のカムシャフトの一方のみに弁開閉時期制御装置
31aを取り付けるエンジンも多数あるが、前述の如く
エンジンが駆動している間は常に遅角方向への力が働い
ていることもあり、本発明の好ましい効果を得るために
は、カムシャフト4を排気弁側のカムシャフトとして、
スプリング32は、カムシャフト4を進角方向に付勢
し、前述の遅角方向の力に対抗する力を発生させること
が好ましい。
側のカムシャフト4に弁開閉時期制御装置31aを取付
け、スプリング32はカムシャフト4を進角方向に付勢
しているものとすると、エンジンを停止すると、オイル
ポンプも停止し切換バルブ15への油圧の供給も停止す
る。弁開閉時期制御装置31aにおいては、オイルポン
プから供給されるオイルが、ベーン2の回転のための油
圧制御の目的以外に、シリンダーヘッド14とカムシャ
フト4との摺動面及びタイミングプーリ1に取り付けら
れる環状チェーンの潤滑なども兼ねており、ベーン2の
回転のための油路のシール性は高い設定となっていな
い。従って、エンジンの停止後、時間の経過と共に弁開
閉時期制御装置31aに設けた油路の油圧は下がってい
く。このような状況になると、タイミングプーリ1とカ
ムシャフト4との間に配置したスプリング32の付勢力
によりカムシャフト4を進角方向へ位相を回転させ、図
2に示すノックピン22aを孔24aに挿入させる位置
に固定する。従って、次にエンジンを始動する際に、油
圧室9,9aに供給された油圧が少なくても、ベーン2
が回転することはなくオイル溝との間で打音を発生させ
ることがない。また、弁開閉時期制御装置31aを排気
弁側のカムシャフトに取り付けても、オーバーラップの
領域を大きくすることがないので、エンジン始動の際に
も正常な燃焼が可能となる。
1に対してカムシャフト4を遅角方向に付勢するように
配置しても、エンジン始動の際に正常な燃焼が可能とな
る点については同一である。
に基づいて説明する。
の弁開閉時期制御装置31bを示す図面である。弁開閉
時期制御装置31bは、図1に示した弁開閉時期制御装
置31aと比べて切換バルブ15とスプリング32を配
置していない点以外は同一であり、その詳細な説明は図
1と同一の番号を付与するに止め省略する。図5は、弁
開閉時期制御装置31bへの油圧吸排経路を模式的に説
明した図面である。
して電磁弁38を用いており、電磁弁38は、オイルパ
ン37のオイルをオイルポンプ36、逆止弁35、アキ
ュームレーター34を介して油路12によりオイルを導
いている。また、39は電磁弁38からの排出オイルを
オイルパン37へ導く排出油路である。
いて説明する。弁開閉時期制御装置31bを作用させ
て、タイミングプーリー1とカムシャフト4との位相を
変化させる場合には、電磁弁38に備わった室38a,
38b,38cを切り換えることによって、油路10,
11に油圧を供給したり、油路10,11の油圧を保持
したりすることができるものである(弁開閉時期制御装
置31bの内部の位相変化については第1の実施の形態
と同一である)。
プ36が停止する。それと共に、電磁弁38への通電も
停止するので、電磁弁38は図5に示す基本位置にな
り、油路10が油路12と連通し、油路11が油路39
と連通する。これによって、エンジン駆動中に蓄えられ
た油圧が逆止弁35により油路10を通って圧力作動室
9へ導かれると共に、圧力作動室9aのオイルが油路3
9よりオイルパンへ排出され、圧力作動室9と圧力作動
室9aとの間に大きな圧力差が生じる。従って、ベーン
2が図2に示す進角方向に回転し、図2に示す最進角位
置でノックピン22aが孔24に挿入して固定される。
置31bへの油圧吸排経路の変形例を示している。図6
の変形例においては、油路12と平行にアキュームレー
ター34を配置し、アキュームレーター34の上流側に
逆止弁40、下流側に電磁弁41を配置している。ま
た、オイルポンプ36からアキュームレータ34へ流れ
るオイルへの逆止弁40の抵抗力は、逆止弁35におけ
るオイルポンプ36から電磁弁38への抵抗力よりも大
きく設定されている。また、電磁弁41を制御すること
によりアキュームレーター34をエンジン停止後のみ油
路12に連通するようになっている。従って、図5に示
した第2の実施の形態において説明したようにエンジン
停止時にベーン2を最進角位置に回転させるのみなら
ず、エンジンを始動させる際にアキュームレーター34
へ油圧を蓄える必要がなく、弁開閉時期制御装置31b
へ油圧を素早く供給することができる。
停止後にアキュームレーター34に蓄えた油圧を弁開閉
時期制御装置31bへ供給するので、次にエンジンを始
動する際はアキュームレーター34に蓄えられた油圧は
ベーン2を最進角位置に回転させるのに必要な圧力とな
っていないことが予想される。この状態で次のエンジン
を始動した直後にエンジンが停止する場合(例えば、発
進時のエンストなど)に、アキュームレーター34の油
圧によってベーン2を最進角位置に回転させることがで
きない問題を解消するために、例えば、電磁弁38,4
1及び弁開閉時期制御装置31bを制御するECU等に
よって、アキュームレーター34にベーン2を回転させ
ることができる油圧が蓄えられるまで遅角方向への切換
を制限することが好ましい。
ミングプーリとカムシャフトとの間に作用する弾性手段
を介設したので、この弾性手段によって、エンジンが停
止しベーンの両側に形成された油圧作動室の油圧が低下
すると、排気弁又は吸気弁の開閉時期を次にエンジンを
始動する際にエンジンが正常に燃焼させてエンジンを始
動できる時期、つまり排気弁と吸気弁とが同時に開弁す
るオーバーラップを避けることができる。
ャフトに弁開閉時期制御装置を取付け、油圧室への油圧
が低下した場合に、タイミングプーリとカムシャフトと
の間に作用しカムシャフトを進角方向に付勢する弾性手
段を介設したので、この弾性手段によって、エンジンが
停止しベーンの両側に形成された油圧作動室の油圧が低
下するとカムシャフトを最進角位置へ回転させることが
でき、次にエンジンを始動する際にエンジンが正常に燃
焼させてエンジンを始動できるものである。また、カム
シャフトに固定したベーンを最進角位置で固定させるこ
とができるので、ベーンがタイミングプーリの内周側に
形成した油圧作動室の側壁に当接して打音が発生するこ
とを防止できる。
油圧源との間に配置されカムシャフトを進角方向に付勢
するための油圧を蓄えるアキュームレータと、アキュー
ムレータと油圧源との間に配置されアキュームレータか
ら油圧源への油圧の流れを妨げる逆止弁とを設けたこと
により、エンジンが停止するとアキュームレータに蓄え
られた油圧がこの油圧作動室へ供給されカムシャフトを
最進角位置へ回転させるので、次にエンジンを始動する
際にエンジンが正常に燃焼させてエンジンを始動できる
ものである。また、カムシャフトに固定したベーンを最
進角位置で固定させることができるので、ベーンがタイ
ミングプーリの内周側に形成した油圧作動室の側壁に当
接して打音が発生することを防止できる。
御装置の断面を示したものである。
フトが最進角位置にある状態を示したものである。
フトが最遅角位置にある状態を示したものである。
御装置の断面を示したものである。
御装置の油圧吸排路を示したものである。
圧吸排路を示したものである。
を示したものである。
路) 8・・・油圧室 9,9a・・・油圧作動室 15・・・切換バルブ(油圧調整手段) 22・・・ノックピン 23・・・スプリング 24・・・孔 31a,31b・・・弁開閉時期制御装置 32・・・スプリング(弾性手段) 34・・・アキュームレータ 35・・・逆止弁 38・・・電磁弁(油圧調整手段)
Claims (3)
- 【請求項1】 内周部に複数の油圧室を形成する仕切壁
を備えたタイミングプーリと、前記油圧室を区画するベ
ーンを取り付けた吸気弁又は排気弁を開閉させるカムシ
ャフトと、前記ベーンで区画される油圧室をそれぞれ油
圧作動室とし該油圧作動室へ油圧を吸排するそれぞれの
通路と、該通路に接続する油圧作動室の油圧調整手段
と、前記タイミングプーリと前記カムシャフトとの位相
差を保持する保持機構からなる弁開閉時期制御装置にお
いて、前記吸気弁又は前記排気弁を同時に開弁しない方
向に付勢する弾性手段を介設したことを特徴とする弁開
閉時期制御装置。 - 【請求項2】 前記カムシャフトが排気弁を開閉するカ
ムシャフトであり、前記弾性手段の弾性力は前記油圧作
動室へ吸排される油圧による力よりも小さく、前記油圧
作動室への油圧が低下した場合においても前記カムシャ
フトを進角方向に付勢することを特徴とする請求項1記
載の弁開閉時期制御装置。 - 【請求項3】 内周部に複数の油圧室を形成する仕切壁
を備えたタイミングプーリと、前記油圧室を区画するベ
ーンを取り付けた排気弁を開閉するカムシャフトと、前
記ベーンで区画される油圧室をそれぞれ油圧作動室とし
該油圧作動室へ油圧を吸排するそれぞれの通路と、該通
路に接続する油圧作動室の油圧調整手段と、前記タイミ
ングプーリと前記カムシャフトとの位相差を保持する保
持機構からなる弁開閉時期制御装置において、前記油圧
調整手段と前記油圧源との間に配置され前記カムシャフ
トを進角方向に付勢する為の油圧を蓄えるアキュームレ
ータと、該アキュームレータと前記油圧源との間に配置
され前記アキュームレータから前記油圧源への油圧の流
れを妨げる逆止弁とを設けたことを特徴とする弁開閉時
期制御装置。
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