JPH10141036A - 内燃機関の潤滑油圧回路 - Google Patents

内燃機関の潤滑油圧回路

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JPH10141036A
JPH10141036A JP16775597A JP16775597A JPH10141036A JP H10141036 A JPH10141036 A JP H10141036A JP 16775597 A JP16775597 A JP 16775597A JP 16775597 A JP16775597 A JP 16775597A JP H10141036 A JPH10141036 A JP H10141036A
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oil
pressure
internal combustion
combustion engine
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Hiroyuki Fukunaga
博之 福永
Naoya Kato
直也 加藤
Tokio Kohama
時男 小浜
Toru Yoshinaga
融 吉永
Mitsuharu Narita
光晴 成田
Wataru Kanayama
亘 金山
Masae Ohori
正衛 大堀
Hitoshi Uda
等 宇田
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Toyota Motor Corp
Soken Inc
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Nippon Soken Inc
Toyota Motor Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は内燃機関の潤滑油系における油圧制
御装置に関し、軸受部や動弁系等の潤滑必要部位への必
要な潤滑油量を確保しつつバルブタイミング可変機構に
高油圧を送ることができるようにすることを目的とす
る。 【解決手段】 潤滑油ポンプ50と内燃機関の潤滑必要部
位を接続する潤滑油通路54において、バルブタイミング
制御弁38への高圧通路66が分岐する部位より下流側に制
御弁70を設ける。制御弁70は潤滑油通路54の圧力に応動
するが、潤滑油圧力が小となる高油温(100°C)以上・低
回転時(600rpm)において最小の潤滑油量を内燃機関の潤
滑必要部位を確保する隙間Ｇを弁体70-1とバルブシート
70-2との間に確保している。そのため、低油圧時にバル
ブタイミング機構への給油を優先的に行いバルブタイミ
ング切替応答性を確保することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は可変バルブタイミ
ング等の内燃機関の運転制御のため設けられ、内燃機関
の運転状態に応じて作動する油圧アクチュエータを備え
た内燃機関の潤滑油圧回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】バルブタイミング可変機構(VVT) 等の内
燃機関運転制御装置では内燃機関の潤滑油圧をその動力
源として使用する。バルブタイミング可変機構への油圧
は内燃機関の潤滑油ポンプから軸受部や動弁系への潤滑
必要部位への潤滑油通路から分岐させている。内燃機関
の運転条件に応じて油圧は選択的にバルブタイミング可
変機構に送られ、所期のバルブタイミング制御が行われ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】潤滑油の温度が高い状
態ではその粘度は低下し、同一の機関回転数に対して潤
滑油ポンプからの油圧は降下する。一方、機関回転数が
低下すると油圧は低下する。従って、潤滑油の温度が高
くかつ機関回転数が低い状態においてはこれらの両者の
影響の和によって潤滑油の油圧の低下は大きくなる。油
圧が低下しても軸受部や動弁系では低圧損の給油が行わ
れ、潤滑に必要な油量は確保することができる。しかし
ながら、ＶＶＴへは必要な高油圧が供給されなくなるた
めバルブタイミング制御時に油圧機構の動作が緩慢とな
り、バルブタイミング制御の応答性の悪化が見られる。
またバルブタイミング制御の安定性が悪化する。
【０００４】この発明は軸受部や動弁系等の潤滑必要部
位への必要な潤滑油量を確保しつつバルブタイミング可
変機構に高油圧を送ることができるようにすることを目
的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明は上記課題を解
決するため請求項１に記載の技術手段を採用する。この
技術手段によれば、請求項１の発明ではバルブタイミン
グ可変機構の作動時においてバルブタイミング可変機構
に優先的に油圧を供給することによりバルブタイミング
切替の応答性を高めることができる。
【０００６】請求項２に記載の技術手段によれば、バル
ブタイミング可変機構への優先的な油圧供給は少なくと
も低油圧のときに行うことにより、応答性の低下する低
油圧のときにおいて高速応答性を確実に確保することが
できる。請求項３に記載の技術手段によれば油圧通路に
送出される油圧を制御するリリーフ弁を設けることによ
り、バルブタイミング可変機構の応答性の低下の恐れが
ある運転時に油圧を高めることにより、請求項３と同様
な効果を奏することができる。
【０００７】請求項４の技術手段によれば、内燃機関の
潤滑必要部位とバルブタイミング可変機構への油圧通路
の分岐部に低油圧時に内燃機関の潤滑必要部位への油量
を最低限に絞る制御弁を設けることで、低油圧時にもバ
ルブタイミング切替えの必要な応答性を確保することが
できる。請求項５の技術手段によれば、内燃機関の潤滑
必要部位への油量を絞るときにリリーフ弁により油圧を
高めることにより、請求項２と同様な効果を得ることが
できる。
【０００８】請求項６，７の技術手段によれば、制御弁
をオイルクーラのハウジングに収容、さらにオイルフィ
ルタをハウジングに収容することにより、構造のコンパ
クト化及び部品点数の削減を図ることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、この発明の、バルブタイミ
ング可変機構(VVT) への応用を図面によって説明する
と、第１の実施の形態を示す第１図において、１０は内
燃機関のシリンダヘッドであり、カムシャフト１２が回
転自在に軸支されている。カムシャフト１２の一端にタ
イミングプーリ１４がそのスリーブ部14-1においてカム
シャフト１２上に回転可能に取り付けられている。タイ
ミングプーリ１４のプーリ部14-2はタイミングベルト１
６によって図示しないクランク軸上のタイミングプーリ
に連結され、クランク軸の回転運動がタイミングプーリ
１４に伝達される。
【００１０】動力伝達カップ１８はそのフランジ部18-1
がねじ２０によってタイミングプーリ１４のハブ部14-3
に締結されている。動力伝達カップ１８の内方にタイミ
ングピストン２２が配置される。タイミングピストン２
２はタイミングプーリ１４のスリーブ部14-1に対して軸
線方向に摺動自在とされ、タイミングプーリ１４のハブ
部14-3に面したタイミングピストン２２の一側面に第１
油圧室２６が形成され、動力伝達カップ１８に面したタ
イミングピストン２２の他側面に第２油圧室２８が形成
される。動力伝達カップ１８の内方に連結プレート３０
が配置され、連結プレート３０はピン３２によってカム
シャフト１２に対して回り止めされていると共に、中空
ボルト３４によってカムシャフト１２の端部に締結され
ている。カバープレート３６は動力伝達カップ１８の開
口部に嵌着されている。
【００１１】タイミングピストン２２はその外周及び内
周に少なくとも一方はカムシャフト１２の軸線に対して
傾斜したスプライン22A, 22Bを形成しており、外周側の
スプライン22A は動力伝達カップ１８の内周に形成した
スプライン18A と噛合し、内周側のスプライン22B は連
結プレート３０の外周に形成したスプライン30A と噛合
している。タイミングピストン２２の外周がタイミング
プーリ１４側の動力伝達カップ１８とスプライン係合
し、タイミングピストン２２の内周がカムシャフト１２
側の連結プレート３０とスプライン係合する構成によ
り、タイミングピストン２２の軸線方向に沿った移動は
スプラインが軸線方向に対して傾斜していることから、
カムシャフト１２とタイミングプーリ１４との相対回転
を惹起させ、バルブタイミングを変化させることができ
る。
【００１２】バルブタイミング制御弁(OCV) ３８はバル
ブタイミングを所期の値に制御するべく第１油圧室２
６、第２油圧室２８への油圧の導入を切り換えるため設
けられる。即ち、バルブタイミング制御弁３８は５ポー
ト２位置弁として構成され、その弁体38A が図示の第１
位置にあるときは、第１油圧室２６に接続された第１切
替ポート38-1は後述のように油圧源側に接続された高圧
ポート38H に接続され、第２油圧室２８に接続された第
２切替ポート38-2は後述のようにオイルパン５２に接続
された低圧ポート38L1に接続される。そのため、高圧ポ
ート38H の油圧は第１切替ポート38-1より配管４０を矢
印ｆ1 の方向に通過し、シリンダヘッド１０内の通路４
２、カムシャフト１２内の通路４３を介して第１油圧室
２６に導入され、第２油圧室２８内の油圧は中空ボルト
３４内の通路４４、カムシャフト１２内の通路４５、シ
リンダヘッド１０内の通路４６を介して、配管４８内を
矢印ｆ2 のように流れ、第２切替ポート38-2より低圧ポ
ート38L1に戻される。即ち、第１油圧室２６は高圧、第
２油圧室２８は低圧となり、タイミングピストン２２は
左行する（このときバルブタイミングは、例えば、進角
側の値となる）。
【００１３】バルブタイミング制御弁３８が第２位置に
切り換えられると、弁体38A は左方向に延出され、第２
油圧室２８に接続された第２切替ポート38-2が高圧ポー
ト38H に接続され、第１油圧室２６に接続された第１切
替ポート38-1が後述のようにオイルパン５２に接続され
た低圧ポート38L2に接続される。そのため、高圧ポート
38H の油圧は第２切替ポート38-2より配管４８を矢印ｆ
3 の方向に通過し、シリンダヘッド１０内の通路４６、
カムシャフト１２内の通路４５、中空ボルト３４内の通
路４４を介して第２油圧室２８に導入され、第１油圧室
２６内の油圧はカムシャフト１２内の通路４３、シリン
ダヘッド１０内の通路４２を介して、配管４０内を矢印
ｆ4 のように流れ、第１切替ポート38-1より低圧ポート
38L2に戻される。即ち、第１油圧室２６は低圧、第２油
圧室２８は高圧となり、タイミングピストン２２は右行
する（バルブタイミングは遅角側の値となる）。
【００１４】また、所定のバルブタイミングが得られた
状態ではバルブタイミング制御弁は中立位置とされる。
この中立位置では第１切替ポート38-1及び第２切替ポー
ト38-2は弁体38A によって完全に閉塞され、高圧ポート
38H にも低圧ポート38L1, 38L2にも連通しない。したが
って、タイミングピストンはその位置を動かず、バルブ
タイミングはその値に保持される。
【００１５】バルブタイミング制御のための具体的な動
作を説明する、回転数及び負荷等の運転条件により目標
バルブタイミングＶi （＝タイミングピストン２２の位
置等）をマップ演算し、実際に検出されるバルブタイミ
ングＶx が目標バルブタイミングＶi に一致するように
バルブタイミング制御弁３８がフィードバック制御され
る。この制御については図１８の第４実施例においてフ
ローチャート（ステップ２６０〜２６８）においても説
明されている。
【００１６】次に内燃機関はタイミング機構(VVT) への
作動油圧の供給を説明すると、潤滑油ポンプ５０は内燃
機関のクランク軸によって駆動され、オイルパン５２か
らの潤滑油はストレーナ５３を介してを汲み上げられ、
潤滑油通路５４に圧送される。潤滑油ポンプ５０の出口
付近において潤滑油通路５４に調量用のリリーフ弁５６
が設けられる。５７はオイルフィルタである。潤滑油通
路５４は内燃機関の潤滑が必要となる各部位、即ち、各
気筒の主軸受への給油通路６２、動弁系への給油通路６
４に接続される。６５はオイルクーラである。また、バ
ルブタイミング可変機構への作動油圧を取り出すための
高圧通路６６は内燃機関の潤滑必要部位への通路60, 6
2, 64の上流において潤滑油通路５４から分岐してお
り、前述のようなバルブタイミング切替動作に必要とな
る油圧をバルブタイミング制御弁３８に導くべく高圧ポ
ート38H に接続される。また、バルブタイミング制御弁
３８の低圧ポート38L1及び38L2からの低圧通路６８はオ
イルパン５２に接続している。
【００１７】この実施形態によれば、流量制御弁７０が
潤滑油通路５４への分岐部位の下流におけるメイン潤滑
油通路５４に配置される。流量制御弁７０の弁体70-1は
潤滑油温が高くかつ内燃機関回転数が低い最小油圧の状
態においてＶＶＴ側に優先的な油圧供給が行われるよう
に構成される。即ち、最小油圧の状態では内燃機関の潤
滑必要部位への給油量は潤滑性能を確保に必要となる最
小限まで絞られ、残りはＶＶＴ側に振り向けられる。即
ち、制御弁７０は内燃機関の潤滑必要部位への必要油量
を確保する所定の隙間Ｇをバルブシート70-2との間に形
成するようにスプリング70-3のばね定数を設定してお
り、また、油圧が増大すると共にリフト量は大きくなる
ようにされる。図２は制御弁７０に加わる油圧と通路面
積比（潤滑油通路の面積に対する流量制御弁７０の開口
面積比）との関係を示す。図示のように制御弁にかかる
油圧が小さいときは通路面積比は隙間Ｇの大きさによっ
て決まる一定の小さな値に保持され、制御弁にかかる圧
力が所定値ｐa に上昇した後はそこにかかる油圧に比例
して通路面積比は大きくなり、所定の油圧ｐb に到達し
た後は最大の通路面積比に固定されるように設定され
る。低圧時の開口面積を必要最小限に絞り、ＶＶＴへの
給油を優先的に行うことにより、流量制御弁７０の上流
側の潤滑油圧力を高め、バルブタイミング可変機構にお
ける応答速度の改善を図ることができる。
【００１８】従来技術においてはこの発明のような流量
制御弁７０は設けられていなかった。この場合、潤滑油
温度が高く、機関回転数が低いため、潤滑油供給通路の
圧力が低くなるときのバルブタイミングの切替え時の応
答性が悪化する問題があった。即ち、図３は流量制御弁
７０を持たないものにおいて、リリーフ弁５６の下流の
潤滑油通路５４における油圧（横軸）と、応答時間（進
角側と遅角側とでバルブタイミング切替に要する時間
（縦軸))との関係を示す。機関回転数を複数段階（例え
ば600 rpm, 2,000 rpm等) で変化させることにより油圧
を変化させ、その油圧の値に対する応答時間の変化を図
３の曲線A, Bに示し、Ａは潤滑油温が100°Ｃ、曲線Ｂ
は潤滑油温が４０°Ｃの場合である。図から判るように
潤滑油温が高い場合(A) は潤滑油が低い場合(B) と比較
して油圧は低下し、潤滑油温が変化しない場合は機関回
転数が低い場合は高い場合より油圧は低下する。従っ
て、潤滑油温が高く機関回転数が低い場合は油圧の低下
が大きく、図中、曲線Ａ上の潤滑油温＝100 °Ｃ、機関
回転数600 rpm の場合が応答時間は最長となる。
【００１９】このような問題点の解決を図るためにこの
発明では低回転時においてＶＶＴへの油圧供給を優先す
るために内燃機関の潤滑必要部への潤滑油通路における
流路面積を必要最小限に絞っており、このため流量制御
弁７０を設けている。これは、油圧が下がる高油温・低
回転時は内燃機関の潤滑必要部では低圧損の高給油状態
であるため油量としては過剰となっており、油量を必要
量まで絞り過剰な部分を制御油圧用に優先すれば油圧を
高めることができるという思想に立つものである。即
ち、図４は潤滑油通路５４に絞り部分がない従来技術に
おける各回転数に対する主軸受１回転当たりの油量を示
す。低回転側程１回転当たりの油量が多くなる。１回転
当たりの油量が少ない高回転側でも必要油量が得られる
ようになっていることから、図中矢印Ｅで示す分だけ低
回転側での油量が過大となっている。即ち、低回転側で
はこの分をバルブタイミング可変機構の駆動用に優先し
て使用すれば油圧を高めることができる。そこで、この
発明では低油圧時の油量をこの必要最低限に絞るため流
量制御弁７０を設けているのである。
【００２０】以下、流量制御弁７０の作動を詳細に説明
すると、高い潤滑油圧が得られる、例えば、潤滑油温度
が100 °Ｃで、機関回転数が2000r.p.m.といった場合
（図３の曲線Ａ参照）について先ず説明する。まず、バ
ルブタイミング可変機構が作動していない状態（バルブ
タイミング制御弁３８が中立位置にある状態）について
説明すると、油圧ポンプ５０からの潤滑油はリリーフ弁
５６において余剰の潤滑油からｌ1 のようにオイルパン
５２に戻され、油圧は図６(ハ) のｐ1 に制御される。高
圧通路６６より高圧ポート38H に向かう油量（図５(イ)
のｈ1 ）は殆ど零である（図６(ニ) 参照）。従って、リ
リーフ弁５６を通った後の潤滑油通路５４内の大部分は
潤滑油は油圧制御弁７０を介して矢印ｊ1 ，ｋ1 のよう
に内燃機関の潤滑必要部（主軸受、動弁系）に供給され
る。このときの油圧の大きさは流量制御弁７０を図２の
最大の通路面積比とする圧力ｐb より高くなっている。
【００２１】バルブタイミングを変化（図の例では進
角）させるために（第１油圧室２６または第２油圧室２
８に油圧を導くため）、時刻ｔA でバルブタイミング制
御弁(OCV) ３８のソレノイドがオンされると（図６の
(イ))、図５の(ロ) の矢印ｈ2 に示す、高圧通路６６への
潤滑油の分流量が多くなる（図６の(ニ) 参照）。このと
き高圧通路６６への潤滑油量ｈ1 の急増により潤滑油通
５４の圧力ｐ3 はリリーフ圧力ｐ0 付近まで低下し（図
６(ハ))、リリーフ量ｌ2 は少なくなるが、依然として流
量制御弁７０の開度は通路面積比（図２）を最大値とす
る圧力を確保する。そのため、必要量の潤滑油を流量制
御弁７０を介して矢印ｊ2 ，ｋ2 のように内燃機関の潤
滑必要部（主軸受、動弁系）に供給することができる。
【００２２】バルブタイミング制御弁３８から第１油圧
室２６または第２油圧室２８への油圧導入によってバル
ブタイミングは油圧導入速度に応じて変化され（図６の
(ロ))、時間τの経過後時刻ｔB でバルブタイミングの切
り替えが完了される。潤滑油温度が高温（例えば100 °
Ｃ）で、機関回転数が600 r.p.m.といった低回転の場合
は潤滑油通路５４における油圧は低くなり（図３の曲線
Ａ参照）、バルブタイミング制御弁(OCV) ３８のオフ状
態において（図７の(イ))、矢印ｌ3 で示すリリーフ量は
殆ど零となる（図８(ニ) 参照）。また、高圧通路６６
（高圧ポート38H)への漏洩分の潤滑油（矢印ｈ3 ）も殆
ど零となる（図８(ホ) 参照）。大部分は内燃機関の潤滑
必要部に矢印ｊ3 ，ｋ3 のように流入される。リリーフ
を抑えることによりこの場合の油圧通路５４の油圧はリ
リーフ圧ｐO ´より幾分低い値ｐ4 とするがこの値ｐ4
は図２において通路面積比を最大値とする値ｐb には達
している（図８(ハ))。
【００２３】バルブタイミングを変化させるために（第
１油圧室２６または第２油圧室２８に油圧を導くた
め）、時刻ｔA でバルブタイミング制御弁(OCV) ３８の
ソレノイドがオンされると（図８の(イ))、図７(ロ) の矢
印ｈ4 に示す高圧通路６６への潤滑油の分流量が多くな
る（図８(ホ) 参照）。このとき高圧通路６６への潤滑油
量の急増により圧力が図２において通路断面積を最小値
とする圧力ｐb 付近の圧力ｐ5 に降下し、流量制御弁７
０の開度は減少されるが、 このとき弁体70-1とバルブシ
ート70-2との間に最小隙間Ｇ（図１）が確保されている
ため、矢印ｊ4 ，ｋ 4 により示す軸受部への油量は内燃
機関の潤滑必要部において所望の潤滑性能を確保する量
は維持される。一方、流量制御弁７０が絞られることに
より図７の(ロ) の矢印ｈ4 により示す高圧通路６６へ送
られる潤滑油量は高圧時（図６(ニ) のｈ2 ）より僅か減
少した程度の量は確保される。従って、ＶＶＴの必要な
応答性が得られると共に、その作動の必要な安定性が得
られる。
【００２４】バルブタイミング制御弁３８から第１油圧
室２６または第２油圧室２８への油圧導入によってバル
ブタイミングは油圧導入速度に応じて変化され（図８の
(ロ)の実線) 、時間τ´の経過後時刻ｔB でバルブタイ
ミングの切り替えが完了される。流量制御弁７０による
絞り作用によりバルブタイミング制御弁への高圧通路６
６の油圧が確保され、応答時間τ´の値は高圧時のそれ
τ（図６の(ロ))とほとんど遜色ない値となっている。
【００２５】流量制御弁７０を持たない従来技術では潤
滑油温度が高温（例えば100 °Ｃ）で、機関回転数が60
0 r.p.m.といった低回転時は潤滑油通路の油圧は図８
(ハ) の破線Ｘのように低いものしか得られない。そのた
め、バルブタイミング制御弁を開弁させたときの高圧通
路への油量は図８(ホ) の破線Ｙのように少なくなり、バ
ルブタイミングの変化は図８の(ロ) の破線Ｚのように緩
慢となりτ″のように大きな応答遅れとなっていた。
【００２６】図９、図１０は、低回転数(600 r.p.m.)に
おいて温度が更に上昇した最も条件の過酷な場合（例え
ば120 °Ｃ）を示す。潤滑油圧力（＝ｐ6)は更に低下
し、バルブタイミング可変機構のオフ状態（図９の(イ))
においてリリーフ量ｌ5 は殆ど零でとなる。バルブタイ
ミング制御弁(OCV) ３８のオフ状態では高圧通路６６へ
の油量はｈ5 により表され、殆ど零となっている。矢印
ｊ5 ，ｋ5 は内燃機関の潤滑必要部への潤滑油の流れを
示す。
【００２７】時刻ｔA でバルブタイミング制御弁(OCV)
３８のソレノイドがオンされると（図１０の(イ))、図９
(ロ) の矢印ｈ6 により示す高圧通路６６への潤滑油の分
流量が多くなる（図１０(ニ) 参照）。そのため、バルブ
タイミング切替えは図１０の(ロ) の実線で示すように充
分な高速をもって行われる。このとき高圧通路６６への
潤滑油量の急増により圧力が図２において通路断面積を
最小値とする圧力（＝ｐ7 ）に降下し、流量制御弁７０
の開度は減少されるが、 弁体70-1とバルブシート70-2と
の間に確保される最小隙間Ｇ（図１）により矢印ｊ6 ，
ｋ6 により示す軸受部への油量は内燃機関の潤滑必要部
において所望の潤滑性能を確保する量は維持される。
【００２８】一方、従来技術では圧力は更に降下し（図
１０(ハ) の破線Ｘ´）、バルブタイミング可変機構への
油量は更に減少するため（図１０(ニ) の破線Ｙ´）、図
１０の(ロ) の破線Ｚ´のように応答速度の低下は著しく
大きくなる。図１１はこの発明の第２実施例を概略的に
示しており、制御装置170 は制御弁８０とバイパス通路
８２とより成る。制御弁８０の弁体８４は常閉型であ
り、所定の油圧では全閉位置となり、一方、バイパス通
路８２は制御弁８０が閉鎖する低圧時に内燃機関の潤滑
に必要となる給油量を確保する。
【００２９】図１２は第３実施例を示し、この実施例で
は油圧により制御される制御弁の代わりに電磁式の制御
弁９０を設け、電磁弁はマイクロコンピュータより構成
されるコントローラ９２に接続され、油圧センサ９４は
潤滑油通路の油圧の検出を行う。即ち、油圧センサ９４
により検出される油圧が閾値に満たないときは電磁弁９
０は閉弁され、バイパス通路８２を通過する必要流量が
内燃機関の潤滑必要部に供給され、余剰油をバルブタイ
ミング可変機構に回すことによりバルブタイミングの切
替応答速度を確保する。油圧センサ９４により検出され
る油圧が閾値Ｐ x を越えると電磁弁９０は開弁される。
図１３は電磁弁９０が開閉する閾値Ｐxを示している。
この閾値は油圧低下が問題となる温度100 °Ｃといった
高温時で所定低回転数における油圧の値に設定される。
また、油圧低下が問題とならない油温４０°Ｃでは油圧
は閾値を下回らず、電磁弁９０はいつも開放状態であ
る。
【００３０】図１４は第４実施例を示す。この実施例で
は図１２の制御弁９０と同様な制御弁２００に加え、リ
リーフ弁２０２を設け、そのリリーフ量を電気的に可変
制御可能とし、コントローラ９２によってリリーフ弁を
制御をするようにしている。これによりバルブタイミン
グ可変機構(VVT) を駆動するときは同機構に優先的にオ
イルが供給されるように油量分配用の制御弁２００と可
変リリーフ弁２０２の制御が後述のように行われる。ま
た、コントローラ９２には油圧センサ９４からの油圧に
加え、潤滑油の温度、エンジン回転数、エンジン負荷、
バルブタイミングの進角量等のセンサ（図示しない）か
らのパラメータ信号が入力されている。
【００３１】図１５はこの実施例に使用される油量分配
制御弁２００の具体的構成を示している。油量分配制御
弁２００はＶＶＴへの高圧通路６６への分岐点よりエン
ジン側に配置されており、弁体２０６とソレノイド２０
８とスプリング２１０と弁座２１２を備えている。ソレ
ノイド２０８が通電されていない状態では（イ)に示すよ
うにスプリング２１０は弁体２０６を弁座２１２から離
間する方向に付勢しており、このときはオリフィス８２
をバイパスする通路２１４が形成されるため内燃機関の
必要潤滑部である主軸受や動弁系への油量は制限されな
い。ソレノイド２０８が通電されるた状態では（ロ)に示
すようにソレノイド２０８に生じた電磁力は弁体２０６
をスプリング２１０に抗して弁座２１２に着座させる。
そのため、潤滑油は最低油量を確保するべくオリフィス
８２だけを通して内燃機関の必要潤滑部に供給される。
即ち、このときは通路６６を介してVVT への給油が優先
して行われる。
【００３２】図１６は図１４における油量分配制御弁の
別の具体的構造例を概略的に示している。即ち、油量分
配制御弁２００はロッド２１８と、ロッド２１８上の一
対の弁体220, 222と、ロッド２１８の端部に形成される
ラック２２４と、ラック２２４と係合するピニオン２２
６と、ピニオン２２６の回転駆動のためのモータ２２８
とから成る。弁体220, 222はバルブタイミング可変機構
(VVT) への通路６６及び主軸、動弁部などの内燃機関の
潤滑部への通路５４の制御をそれぞれ行うものである。
図１６の状態はVVT への給油を優先する配置であり、VV
T への通路６６への開口部ａは最大となっており、一方
通路潤滑部への通路５４への開口部ｂは必要最小値とな
っている。モータ２２８を回転させることによりピニオ
ン２２６はラック２２４は図の右方に移動され、軸受部
への通路の開口部ｂを増大させ、VVT への通路６６への
開口部ａを縮小させる。
【００３３】図１７は図１４における可変リリーフ弁２
０２の詳細構造を示す。即ち、可変リリーフ弁２０２は
メイン油圧通路５４の圧力に応動して可変リリーフを行
う第１の弁体２３０と、第１の弁体２３０を閉鎖方向に
付勢するスプリング２３２と、リリーフ圧の制御用の第
２の弁体２３４と、第２の弁体２３４を開放方向に付勢
するスプリング２３６と、ソレノイド２３８と、第１の
リリーフ通路２４０と、第２のリリーフ通路２４２とよ
り成る。定常運転ではソレノイド２３８への通電はされ
ておらず、スプリング２３６によって第２の弁体２３４
は第１のリリーフ通路２４０を開放するべく位置してい
る。そのため、第１の弁体２３０が第１のリリーフ通路
２４０を開放すべくスプリング２３２に抗して変位する
低い油圧でメイン通路５４から第１のリリーフ通路２４
０を介してのリリーフが行われる。ソレノイド２３８が
通電されると、ソレノイド２３８に生じた電磁力によっ
て第２の弁体２３４はスプリング２３６に抗して左行
し、第１のリリーフ通路２４０を閉鎖する。そのため、
第１の弁体２３０が第２のリリーフ通路２４２を開放す
べくスプリング２３２に抗して変位する高い油圧でメイ
ン通路５４から第２のリリーフ通路２４０を介してのリ
リーフが行われる。
【００３４】図１８はこの実施例におけるコントローラ
可変リリーフ動作を説明するフローチャートである。ス
テップ２６０は内燃機関の運転パラメータの検出を示し
ている。即ち、機関回転数Ne、機関負荷Ｗ、油圧Ｐx 、
バルブタイミングにおける現在の進角値Ｖx （図１の実
施例においてタイミングピストン２２の位置に相当す
る）のそれぞれの検出値が入力される。ステップ２６２
では機関性能を最適とするバルブタイミング進角値の目
標値Ｖi の算出が行われる。進角目標値Ｖi は、例え
ば、機関回転数Neと機関負荷Ｗとの二次元マップとして
ＲＯＭ内に格納されており、ステップ２６０で検出した
機関回転数Ne、機関負荷Ｗの値より補間演算により目標
値Ｖi を得ることができる。ステップ２６４では目標進
角値Ｖi と実測進角値Ｖx との比較がされ、目標値と実
測値とが一致しているときはステップ２６６に進み、流
量分配制御弁２００及びリリーフ弁２０２はオフされ
る。即ち、ソレノイド208, 238を消磁するべくコントロ
ーラから信号が出力され、バルブタイミング可変機構へ
の優先的な油圧制御は行われない。また、第２弁体２３
４は第１リリーフ通路２４０を開放するため油圧配管５
４は低圧側に制御される。ステップ２６４で目標値と実
測値とが一致していないとの判断のときは、ステップ２
７０に進み、進角値を目標値Ｖi とするようVVT の制御
が第１実施例と同様に行われる。Ｖi ＞Ｖx のときはバ
ルブタイミングが目標進角値に不足と判断され、OCV 38
を第１位置とし、タイミングピストン２２を左行させ、
逆に、Ｖi ＜Ｖx のときはバルブタイミングが目標進角
値より進み過ぎと判断され、OCV 38を第２位置とし、タ
イミングピストン２２を右行させる。このような制御に
より最終的にはＶi ＝Ｖx とすることができる。
【００３５】次に、ステップ２８０では検出した油圧Ｐ
x と設定油圧Ｐ0 (200kPa 程度）との大小比較がされ
る。即ち、Ｐx ＞Ｐ0 のときは油圧が足りており、所期
の速度での進角値の変更が可能である、即ち、VVT での
優先的な油圧の制御が必要ないと判断し、ステップ２６
０に戻り、以上の処理を繰り返す。Ｐx ＞Ｐ0 が成立し
ないときは所期の速度での進角制御ができないと判断さ
れ、そのときはステップ２８２に進み、流量分配制御弁
２００及びリリーフ弁２０２はオンされる。即ち、ソレ
ノイド２０８は通電されるため図１５の(ロ) に示すよう
に弁体２０６は弁座２１２を閉鎖することから内燃機関
の潤滑部への油量がオリフィス８２による最小値に制御
され、また図１７のソレノイド２３４は通電を受けるた
め第２弁体２３４は第１通路２４０を閉鎖するため、油
圧通路５４は高圧に制御される。このようにVVT への優
先的な油圧制御に加えて設定油圧を高める制御を併用す
ることにより、低回転速度運転時等の油圧が低下する運
転時においてバルブタイミングの切り替え制御の必要な
応答性を確保することができる。
【００３６】図１９の（イ)及び（ロ)は第４実施例におい
て機関回転数とVVT 側油圧との関係及び機関回転数とVV
T 応答時間を従来との比較において示す。即ち、従来技
術では機関低回転側においてVVT 側の油圧が（イ)の破線
に示すように低いため、（ロ)の破線に示すように応答時
間が長くなっていたが、実線で示す本実施例では低回転
側の油圧を従来と比較して高めることができるため低回
転側での応答性の大幅な改善を実現することができる。
【００３７】図２０は第５実施例を示しており、この実
施例はオイルクーラ６５と流量分配制御弁７０とを一体
的な組立体３００として構成したことを特徴としてい
る。図２１によってこの一体構造を説明すると、３０２
はハウジングであり、ハウジング３０２の上面に別体の
オイルフィルタ５７が適当な手段によって取付られる。
オイルポンプからのオイルはハウジング３０２内を突き
抜けるように配置されたパイプ３０３を介してオイルフ
ィルタ５７に流入されるように配置されている。ハウジ
ング３０２の中心にパイプ３０４が垂直方向に挿入固定
され、パイプ３０４の下端は主軸受や動弁機構等の潤滑
必要部への通路３０８に連通するようにエンジンブロッ
ク３０６に固定される。パイプ３０４の上端からオイル
フィルタ５７により清浄とされた後のオイルが流入され
る。パイプ３０４内には弁体３１０が上下摺動自在に挿
入されている。弁体３１０はスプリング３１２により上
方に付勢され、通常は弁体３１０の上端はパイプ３０４
の内周肩部304-1 に着座される。弁体３１０の端面に開
口310-1 が形成され、この開口310-1 はVVT への油圧の
優先制御時において主軸受や動弁機構等の潤滑必要部に
最小限のオイルを供給するオリフィスの機能を達成する
ものである。弁体３１０の手前の位置でVVT への通路６
６が分岐している。分岐部の下流においてパイプ３０４
には開口304-2が形成され、この開口304-2 はハウジン
グ３０２内に形成される通路３２０を介して弁体３１０
の下流のパイプ３０４の部分に開口している。更に下流
側において、パイプ３０４にはリリーフポート３２２が
形成され、このリリーフポート３２２はハウジング３０
２内に形成されるバイパス通路３３０を介して弁体３１
０の下流側においてパイプ３０４に形成された開口304-
4 に接続されている。従って、弁体３１０が弁座304-1
よりリフトしたときは、開口304-2 をオイルは通過し、
この部分での圧力損失は解消される。
【００３８】組立体３００をオイルクーラとして機能さ
せるためハウジング３０２は冷却水室３３４を形成して
おり、冷却水室３３４に入口部３３６により冷却水が導
入され、出口部３３８より冷却水が排出される（冷却水
の流れについては図２２参照）。オイル通路３２０は熱
交換部（フィン）３４０により冷却水室３３４内の冷却
水と熱交換可能に配置される。
【００３９】この実施例の作動において、弁体３１０は
油圧の力とスプリング３１２の押しつけ力とのバランス
によって開弁量が決まる。流量の少ない油圧の低い状態
では弁体３１０の前後の差圧によって弁体３１０は肩部
304-1 に当接する位置をとり、潤滑部への流量は孔310-
1 の径で決まる最小流量となり、VVT 側通路６６への優
先的な潤滑油供給が行われ、ＶＶＴの応答性を確保する
ことができる。内燃機関の回転数が高いためポンプ吐出
量が大きいときは高油圧によって弁体３１０はスプリン
グ３１２に抗して下降され、オイルが通路３２０を通過
することにより、潤滑部側への流量は増大される（オイ
ルの流れについては図２３を参照）。この間、熱交換部
３４０によりオイルと冷却水との熱交換が行われ、油温
は低下される。一方、油温が低い場合は熱交換部３４０
での粘性抵抗の増大により圧力損失が増大するため、弁
体３１０はリリーフポート３２２を開放する位置まで下
降する。そのため、オイルはリリーフ通路３３０を通過
するため、圧力損失の高い状態は解消される。
【００４０】図２４の実施例はオイルフィルタのハウジ
ングをも一体化した組立体４００を示している。即ち、
この実施例ではハウジング４０２は図２１で説明したオ
イルクーラと制御弁とを一体化した構造に加えてオイル
フィルタを一体化している。即ち、潤滑部への油圧通路
３０８に連通するパイプ４０８は上方に突出している。
この突出部にフィルタ部材４０４が挿入され、カバー４
１０がボルト４１２により固定される構造となってい
る。４１４はオイルシールである。ハウジング４０２の
外周付近に環状室４１６が形成され、環状室４１６はオ
イルクーラ部分を貫通する連通パイプ３０３によってオ
イルポンプの吐出側に接続され、この環状室４１６はフ
ィルタホルダ４１８の連通孔418-1 を介してフィルタ部
材４０４に開口され、フィルタ部材４０４にオイルを導
入することができる。パイプ４０８は連通孔408-1 を備
え、フィルタ部材４０４を通過後のオイルはパイプ４０
８、連通孔４２０よりVVT 側への高圧通路６６に導入さ
れる。VVT 側への優先的なオイル供給を行う弁体３１０
及びオイルクーラを構成する冷却室３３４及び熱交換部
３４０の構成は図２０の実施例と同一であり、詳細説明
は省略する。
【００４１】この実施例ではオイルクーラに加え、オイ
ルフィルタも共通のハウジング４０２に装着することに
より部品点数の一層の削減を図ることができる。また、
フィルタ部材の交換はカバー４１０を外すことだけで行
うことができ、従来におけるフィルタハウジング毎の交
換方式と比較して、資源節約、コスト低減を実現するこ
とができる。
【００４２】図２６及び図２７は図２１又は図２４の実
施例において使用される制御弁の弁体３１０の別形態を
示す。即ち、弁体５００はその上端が４か所（図２７）
においてカットされることにより凹部500-1 が形成され
る。そのため、低油圧時は図２６の(ロ) に示すように弁
体５００が弁座304-1 に着座時に絞られた通路が形成さ
れ、ここ矢印のようにオイルが通過し、図２１の通路３
２０を通過して内燃機関の潤滑必要部に最小限の給油が
行われ、残りはＶＶＴ側へ優先的に供給され、ＶＶＴの
高速応答性を確保することができる。高油圧時は図２６
の(イ) に示すように弁体５００のリフトは大きくなり、
内燃機関の潤滑必要部に向かう油量を増大させることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１はバルブタイミング可変機構の全体概略構
成図である。
【図２】図２は流量制御弁にかかる油圧と通路面積比と
の関係を示すグラフである。
【図３】図３は油圧とＶＶＴ応答時間との関係を示すグ
ラフである。
【図４】図４は機関回転数と１回転当たりの主軸受にお
ける油量を模式的に示すグラフである。
【図５】図５はこの発明の油圧経路の概略図であり、高
油圧（水温＝100 °Ｃ、2000r.p.m)での潤滑油の流れを
説明している。
【図６】図６は図５の条件でのバルブタイミングの切替
えに伴う各部の作動を説明するタイミング図である。
【図７】図７は図５と同様であるが、低油圧（水温＝10
0 °Ｃ、600 r.p.m)での潤滑油の流れを説明している。
【図８】図８は図７の条件でのバルブタイミングの切替
えに伴う各部の作動を説明するタイミング図である。
【図９】図９は図５と同様であるが、更に低油圧（水温
＝120 °Ｃ、600 r.p.m)での潤滑油の流れを説明してい
る。
【図１０】図１０は図９の条件でのバルブタイミングの
切替えに伴う各部の作動を説明するタイミング図であ
る。
【図１１】図１１は別の実施例の油圧経路の概略図であ
る。
【図１２】図１２は更に別の実施例の油圧経路の概略図
である。
【図１３】図１３は図１２の実施例での制御弁のオン・
オフを行う閾値を説明するグラフである。
【図１４】図１４は第４実施例の油圧経路の概略図であ
る。
【図１５】図１５は図１４の実施例の制御弁の具体的構
成を示す図である。
【図１６】図１６は図１４の実施例の制御弁の別の具体
的構成を示す図である。
【図１７】図１７は図１４の実施例の可変リリーフ弁の
具体的構成を示す図である。
【図１８】図１８は図１４の実施例の動作を説明するフ
ローチャートである。
【図１９】図１９は図１４の実施例の油圧特性(イ) 及び
応答時間特性(ロ) を示すグラフである。
【図２０】図２０は第５実施例の油圧経路の概略図であ
る。
【図２１】図２１は図２０における制御弁一体型オイル
クーラ一の断面図である。
【図２２】図２２は図２１におけるXXII-XXII 線に沿っ
て表される矢視断面図である。
【図２３】図２３は図２１におけるXXIII-XXIII 線に沿
って表される矢視断面図である。
【図２４】図２４は第６実施例における制御弁及びオイ
ルフィルタ一体型オイルクーラ一の断面図である。
【図２５】図２５は図２４のXXV-XXV 線に沿って表され
る矢視断面図である。
【図２６】図２７は制御弁の別形態を示す概略図であ
る。
【図２７】図２７は図２６のXXVII 方向の矢視図であ
る。
【符号の説明】
１０…シリンダヘッド １２…カムシャフト １４…タイミングプーリ １６…タイミングベルト 18A, 22A, 22B, 30A…スプライン ２２…タイミングピストン ３８…バルブタイミング制御弁(OCV) ５０…潤滑油ポンプ ５２…オイルパン ５４…潤滑油通路 ５６…リリーフ弁 ６６…高圧通路 ７０…流量制御弁
フロントページの続き (72)発明者 小浜 時男 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 吉永 融 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 成田 光晴 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 金山 亘 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 大堀 正衛 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 宇田 等 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 油圧によって制御されるバルブタイミン
    グ可変機構を備えた内燃機関において、内燃機関の潤滑
    必要部位への油圧通路と前記バルブタイミング可変機構
    への油圧通路との分岐部に内燃機関への油量とバルブタ
    イミング可変機構への油量との分配を制御する制御弁が
    設けられ、該制御弁はバルブタイミング可変機構の作動
    時においてバルブタイミング可変機構への給油を優先す
    るように油量制御を行う弁であることを特徴とする内燃
    機関の潤滑油圧回路。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の発明において、制御弁
    によるバルブタイミング可変機構の作動時における優先
    給油は少なくとも油圧が小さいときにおいて行われるこ
    とを特徴とする内燃機関の潤滑油圧回路。
  3. 【請求項３】 請求項１に記載の発明において、前記油
    圧通路に送出される油圧を可変制御するための可変リリ
    ーフ弁を備え、可変リリーフ弁はバルブタイミング可変
    機構への給油の優先制御時に油圧を高める弁であること
    を特徴とする内燃機関の潤滑油圧回路。
  4. 【請求項４】 油圧によって制御されるバルブタイミン
    グ可変機構を備えた内燃機関において、内燃機関の潤滑
    必要部位への油圧通路と前記バルブタイミング可変機構
    への油圧通路との分岐部から潤滑必要部位側に油量を制
    御するための制御弁が設けられ、該制御弁は低油圧時に
    流路面積を小とするように流路面積の制御を行う弁であ
    ることを特徴とする内燃機関の潤滑油圧回路。
  5. 【請求項５】 請求項４に記載の発明において、前記油
    圧通路に送出される油圧を可変制御するための可変リリ
    ーフ弁を備え、可変リリーフ弁は流路面積を小とする運
    転時に油圧を高める弁であることを特徴とする内燃機関
    の潤滑油圧回路。
  6. 【請求項６】 請求項１もしくは４に記載の発明におい
    て、油圧通路に送り出される油圧を制御するための前記
    制御弁はオイルクーラのハウジングに収容されているこ
    とを特徴とする内燃機関の潤滑油圧回路。
  7. 【請求項７】 請求項６に記載の発明において、オイル
    フィルタがハウジング内に収容されていることを特徴と
    する内燃機関の潤滑油圧回路。
  8. 【請求項８】 請求項４に記載の発明において、前記制
    御弁は油圧の増大に応じて開度が大きくなる常開の流量
    制御弁より構成されることを特徴とする内燃機関の潤滑
    油圧回路。
  9. 【請求項９】 請求項４に記載の発明において、前記制
    御弁は油圧の増大に応じて開度が大きくなる弁体と該弁
    体に並列に設けられたバイパス通路とから構成されるこ
    とを特徴とする内燃機関の潤滑油圧回路。
JP16775597A 1996-09-13 1997-06-24 内燃機関の潤滑油圧回路 Pending JPH10141036A (ja)

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