JP2004245074A - Variable valve gear for engine - Google Patents

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JP2004245074A JP2003033413A JP2003033413A JP2004245074A JP 2004245074 A JP2004245074 A JP 2004245074A JP 2003033413 A JP2003033413 A JP 2003033413A JP 2003033413 A JP2003033413 A JP 2003033413A JP 2004245074 A JP2004245074 A JP 2004245074A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To form a compact cam cap by integrating a cam journal lubricating oil passage and a lock pin releasing oil passage for common use, and to provide a variable valve gear for an engine having a compatibility of engine starting stability and lubricating performance. <P>SOLUTION: The valve gear has: a first control circuit 90 including first control valves 23 and 24 to supply and discharge working oil to and from a phase variable mechanism; and a second control circuit 110 including a second control valve 120 to supply and discharge working oil to and from a lock releasing chamber 54. An oil passage 123 inside a cam shaft in the second control circuit 110 is branched and communicated to a bearing lubricating oil passage 124 provided inside the cam shaft. A control means 113 to control opening and closing, and an opening degree of the second control valve 120 is provided, and the control means 113 open-controls the opening degree of the second control valve 120 into a throttling state until complete explosion at least when the engine is started. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸・排気バルブの開閉時期を可変とするエンジンの可変動弁装置の技術分野に属する。
【0002】
【従来の技術】
近年、自動車用などのエンジンにおいては、吸・排気バルブの開閉タイミングを可変とする可変動弁装置が備えられることがある。この可変動弁装置は、一般に、クランクシャフトに対するカムシャフトの位相を可変とする位相可変機構を有する。カムシャフトの端部に設けられた油圧式の位相可変機構は、クランクシャフトの回転とチェーンで連動するカムスプロケットと一体のケース(クランクシャフト側回転部材)と、該ケースに収容され、カムシャフトと一体のロータ(カムシャフト側回転部材)とを含み、これらのケースとロータとによって進角用油圧室及び遅角用油圧室が形成される。これらの油圧室に対する作動圧の給排を行う油圧制御弁(第1制御弁)を制御することによってクランクシャフトに対するカムシャフトの位相が変化する。可変動弁装置には、この第1制御弁を含み、該第1制御弁と進角用油圧室及び遅角用油圧室とを連通する進角用油路及び遅角用油路等から構成される油圧制御回路(第1制御回路)が形成される。
【0003】
ところで、特許文献1に示されるように、このような位相可変機構に、所定条件の下でケースとロータとを結合するロックピン機構が備えられる場合がある。このロックピン機構は、例えばエンジン始動時に、少なくともエンジンが完爆するまでは、ケースとロータとを一体化させて、ロータのばたつきによる異音発生を防止し、もってエンジン始動性を高めるために用いられる。上記特許文献1に記載のロックピン機構では、ロータに収容されたロックピンがスプリングの付勢力でケース部材の穴に突入したときにロック状態となる。そして、上記穴に設けられたロック解除室に連通する油路を介して油圧制御弁(第2制御弁)で制御された作動圧が供給されると、ロックピンがスプリングを縮めながら上記穴から後退してロック解除状態となる。可変動弁装置には、この第2制御弁を含み、該第2制御弁と上記ロック解除室とを連通するロック解除用油路等から構成される油圧制御回路(第2制御回路)が形成される。
【0004】
【特許文献1】
特開2002−309974号公報(第3図)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このようにロックピン機構を備えた位相可変機構では、カムシャフトの軸受部潤滑用油路の他、上記進角用油圧室及び遅角用油圧室に通じる第1制御回路の油路や、ロックピン機構のロック解除室に通じる第2制御回路の油路等が少なくとも必要になる。これらの油路は、一般に、カムシャフトの内部をそれぞれ独立をして軸方向に延びる部分と、該部分とカムシャフト外部とを連通するために、カムシャフトの位相可変機構側の軸受部の周面に開口する部分とを含む。よって、上記周面には軸方向に所定の間隔を空けて上記油路の数だけ開口が並ぶことになり、その結果、軸受面を構成するカムキャップが軸方向に厚くなり、エンジンのコンパクト性が阻害される。
【0006】
この問題に対処するためには、例えば、上記油路のうち、潤滑用油路と第2制御回路のロック解除用油路とを共通化し、カムシャフトの周面に開口する油路の数を減らすことが考えられる。しかし、その場合、上記共通油路に、どのような大きさの油圧を供給すべきかが重要となる。つまり、エンジンの運転中は、潤滑用油路には、シャフトの焼付を回避するためにある程度高い油圧を常に供給する必要がある一方で、ロック解除用油路には、特にエンジン始動時の完爆前には、あまり高い油圧を供給すると、ロックピンが外れて、ロータのばたつきによる振動や異音等が発生すると共に、エンジンの燃焼が不安定になるからである。
【0007】
そこで、本発明は、カムジャーナル潤滑用油路とロックピン解除用油路とを共通化することでカムキャップをコンパクトに形成すると共に、エンジンの始動安定性と潤滑性能とを両立したエンジンの可変動弁装置の提供を課題とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は次のように構成したことを特徴とする。まず、本願の請求項1に記載の発明は、カムシャフトの端部に設けられてクランクシャフトに対する該カムシャフトの位相を可変とする油圧式の位相可変機構を有すると共に、該位相可変機構に進角用油圧室及び遅角用油圧室を形成するカムシャフト側回転部材とクランクシャフト側回転部材とを結合するロックピン機構が備えられ、かつ上記進角用油圧室及び遅角用油圧室に対する作動油の給排を行う第1制御弁を含む第1制御回路と、上記ロックピン機構のロック解除室に対する作動油の給排を行う第2制御弁を含む第2制御回路とが設けられたエンジンの可変動弁装置であって、上記第1制御回路及び第2制御回路は、カムシャフトの軸受部周面に軸方向に間隔を空けて開口すると共にカムシャフト内部をそれぞれ軸方向に延びる油路を含み、上記第2制御回路の上記カムシャフト内部の油路が、同じくカムシャフト内部に設けられた軸受部潤滑用油路に分岐して連通していると共に、上記第2制御弁の開閉及び開度を制御する制御手段が備えられて、該制御手段は、少なくともエンジン始動の際に完爆するまでは第2制御弁の開度を絞り状態に開制御することを特徴とする。
【0009】
この発明によると、第2制御回路のカムシャフト内部の油路が、同じくカムシャフト内部に形成された軸受部潤滑用油路に分岐して連通しているから、これらの油路が共通化され、カムシャフトの周面に開口する油路の数を削減することができる。そのため、カムシャフトの軸受面を構成するカムキャップが軸方向に厚くなることが抑制され、コンパクト性が阻害されない。
【0010】
そして、少なくともエンジン始動の際に完爆するまでは第2制御弁の開度を絞り状態に開制御することにより、上記共通油路には、油圧は供給されるが、あまり高い油路は供給されない。これにより、完爆前に不用意にロックピンが抜けてしまうことが防止され、エンジンの良好な始動安定性及びロータのばたつきによる異音発生の防止が図られる。
【0011】
一方、潤滑用油路には、ある程度の油圧が供給されるから、シャフトの焼付等の問題も回避される。しかも、始動時は、回転数が低いから、それ程大量の潤滑油の供給は必要なく、あまり高くない油圧でも十分量の潤滑油が軸受部に供給される。
【0012】
次に、請求項2に記載の発明は、上記請求項1に記載のエンジンの可変動弁装置において、制御手段は、ロックピン機構がロック解除されずに軸受部が潤滑されるような油圧が第2制御回路のカムシャフト内部油路に供給されるように第2制御弁を制御することを特徴とする。
【0013】
この発明によると、エンジンの始動性の確保と、良好な潤滑性能との両立が確実に図られる。
【0014】
次に、請求項3に記載の発明は、上記請求項1または請求項2に記載のエンジンの可変動弁装置において、ロックピン機構は、カムシャフト側回転部材とクランクシャフト側回転部材との相対回転範囲の中間位置で両部材を結合することを特徴とする。
【0015】
この発明によると、ロックピン機構は、カムシャフト側回転部材とクランクシャフト側回転部材とを、これらの相対回転範囲の中間位置で結合するから、このロックピン機構を備えた位相可変機構においては、位相可変制御をこの結合位置から両方向に、広く、細かく行うことができるという利点がある。しかし、このような中間位置ロックの位相可変機構は、完爆する前にロックピンが抜けてしまうと中間保持が困難になり、バルブタイミングが変化し、特にエンジンの燃焼性が不安定になる。そのため、このような中間位置ロックの位相可変機構に、請求項1または請求項2に記載の発明を適用すると、特に有効な作用効果が得られる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。図1に示すように、本実施の形態に係るエンジン1には、図外のクランクシャフト(符号2を付す)に平行に配置され、シリンダヘッド3とカムキャップ4とで回転自在に支持された、吸気カムシャフト5及び排気カムシャフト6が備えられている。これらのカムシャフト5,6の一端部近傍には、該カムシャフト5,6に対して所定範囲内で相対回転可能なスプロケット7,8が嵌合されると共に、これらのスプロケット7,8とクランクシャフト2側のスプロケットとの間にチェーン9が巻き掛けられている。そして、クランクシャフト2の回転に伴い、上記チェーン9を介して、両スプロケット7,8及び両カムシャフト5,6が回転し、これにより、カムシャフト5,6にそれぞれ固設された複数のカム10…10,11…11を介して、複数の吸気バルブ12…12及び排気バルブ13…13が開閉駆動される。なお、図示しないシリンダブロック及びシリンダヘッド3のカムキャップ4側の端面には、該端面を覆うフロントカバー14が取り付けられている。
【0017】
このエンジン1の可変動弁装置20は、吸気カムシャフト5及び排気カムシャフト6のスプロケット7,8側の端部にそれぞれ設けられ、クランクシャフト2に対するこれらのカムシャフト5,6の回転位相角(すなわちクランクシャフト2に対する吸気バルブ12…12及び排気バルブ13…13の開閉時期の位相角)をそれぞれ独立して変更する吸気側及び排気側の油圧式位相可変機構21,22と、該位相可変機構21,22の進角用油圧室38…38及び遅角用油圧室39…39(図3参照)に供給する油圧を制御する吸気用及び排気用の油圧制御弁(第1制御弁)23,24とを有する。両位相可変機構21,22は、エンジン1の運転状態に応じて、相互に独立して、個別に制御される。そして、両位相可変機構21,22は、構造がほぼ同様とされているので、以下、排気用位相可変機構22を例にとってその構造を説明し、吸気用位相可変機構21についてはその構造の説明は省略する。
【0018】
すなわち、位相可変機構22は、図2、図3に示すように、中心に向けて突出する複数の突出部30…30(図3に2つだけ図示)を有する中空のハウジング31と、該ハウジング31の蓋部材32とを含み、これらのハウジング31と蓋部材32とが複数のボルト33…33によりスプロケット8に一体に固定された基本構造である。また、位相可変機構22は、上記ハウジング31に収容され、周辺に向けて突出する複数の(より詳しくは、ハウジング31の突出部30と同数の)係合部37…37(図3に1つだけ図示)を有するロータ35と、該ロータ35の中心部に嵌合される受け部材36とを含み、これらのロータ35と受け部材36とが中心部の単一のボルト34により排気カムシャフト6に一体に固定された構造である。各係合部37…37は、スプロケット8とハウジング31と蓋部材32とロータ35とで囲まれた空間を、進角用油圧室38…38と遅角用油圧室39…39とに画成する。
【0019】
上記受け部材36にはツルマキバネ40が内装されている。ツルマキバネ40の一端41は、蓋部材32に立設されたピン42に係止され、他端43は、上記受け部材36の中央ボス部に設けられた凹部に係止されている。これにより、ツルマキバネ40は排気カムシャフト6を進角方向(図3におけるXの方向)に付勢している。その結果、排気バルブ13…13を常時閉側に付勢するリターンスプリング(図示せず)の反力による排気カムシャフト6の遅角方向(オーバーラップが大きくなる方向)への一方的な不勢力を相殺する。また、吸気側のツルマキバネ40は吸気カムシャフト5を進角方向(図3におけるXの方向)に付勢している。これにより、吸気バルブ12…12を常時閉側に付勢するリターンスプリングの反力による吸気カムシャフト5の遅角方向(オーバーラップが小さくなる方向)への一方的な付勢力を相殺する。
【0020】
また、位相可変機構22は、図2に明示したように、ロックピン機構50を搭載する。このロックピン機構50は、ロータ35の所定の1つの係合部37の中で軸方向に移動可能なロックピン51を含む。ロックピン51は、リターンスプリング52によって、常にスプロケット8側に付勢されている。スプロケット8には、カムシャフト6及びロータ35が、相対回転範囲の中間位置に到達したときに、上記ロックピン51が嵌入する凹所53が形成されている。さらに該凹所53には、後述するロック解除用油路105に連通するロックピン解除用油圧室54が設けられている。
【0021】
次に、第1制御弁23,24について説明する。図4に示すように、排気用の第1制御弁24は、軸方向が上下に延びるように挿入孔60に挿入され、ブラケット61及びボルト62を用いて、カムキャップ4に組み付けられている。第1制御弁24は、中空のバルブケース63と、該ケース63内を軸方向に移動可能なスプール64と、該スプール64を1方向に付勢するスプリング65とを有する。上記スプール64の軸方向の移動量は、コントロールユニット113(図7参照)で駆動が制御されるアクチュエータ、例えば電磁ソレノイドなどで調整される。第1制御弁24には、1つの入力ポート70と、2つのドレンポート71,72と、進角用出力ポート73と遅角用出力ポート74とが設けられている。そして、入力ポート70に油圧供給油路80(図5参照)が接続され、進角用出力ポート73と遅角用出力ポート74にそれぞれ進角用油路81及び遅角用油路82が接続されている。
【0022】
一方、吸気側の第1制御弁23は図1に示すように、フロントカバー14に水平方向に取り付けられており、その構造は排気用第1制御弁24と同様とされるので、これ以上の詳しい説明は省略する。第1制御弁23,24による制御は、スプール64の軸方向の位置に応じて、進角用油路81及び遅角用油路82の入力ポート70との連通度及びドレンポート71,72との連通度が変化し、上記進角用油圧室38及び遅角用油圧室39に供給される進角用油圧及び遅角用油圧を制御することである。
【0023】
次に、排気側の進角用油路81及び遅角用油路82を説明する。進角用油路81は、図5に示すカムキャップ4の高位置に形成された横油路83と、同じくカムキャップ4に形成された内部油路84と、図6に示す排気カムシャフト6用軸受面91に形成された環状溝93とを含む。
【0024】
横油路83の一端部は、図4に示すように、排気用第1制御弁24に連結し、進角用出力ポート73に接続している。横油路83の他端部は、図5に示す内部油路84の上端部に連通し、該内部油路84の下端部は、図6に示す環状溝93に接続している。
【0025】
次に、遅角用油路82は、図5に示すカムキャップ4の低位置に形成された横油路85と、同じくカムキャップ4に形成された内部油路86と、図6に示す排気カムシャフト6用軸受面91に形成された環状溝94とを含む。
【0026】
横油路85の一端部は、図4に示すように、排気用第1制御弁24に連結し、遅角用出力ポート74に接続している。横油路85の他端部は、図5に示す内部油路86の上端部に連通し、該内部油路86の下端部は、図6に示す環状溝94に接続している。
【0027】
なお、図5に示すように、油圧供給油路80、進角用油路81及び遅角用油路82はカムキャップ4の端面に露出して形成された箇所(横油路83,85等)がある。そこで、図1に示すように、カバー部材87をカムキャップ4の端面に締結することでカムキャップ4の端面の油路を完成する。
【0028】
また、図2に明示したように、排気カムシャフト6の周面には、上記環状溝93,94にそれぞれ臨む縦油路95,96が形成されており、該縦油路95,96を介して、横油路97,98がそれぞれ位相可変機構22の遅角用油圧室38…38及び進角用油圧室39…39に連通する。
【0029】
このように、排気側の進角用油路81及び遅角用油路82は、横油路83,85、内部油路84,86、環状溝93,94、縦油路95,96及び横油路97,98を含む。
【0030】
一方、吸気側の進角用油路100及び遅角用油路101(図6参照)は、図1に示すようにフロントカバー14に取り付けられた吸気用第1制御弁23と、吸気用位相可変機構24の進角用油圧室38…38及び遅角用油圧室39…39とをそれぞれ連通している。進角用油路100及び遅角用油路101は、上記吸気用第1制御弁23からフロントカバー14に設けられた油路(図示せず)を一部に有している。そして、この油路にシリンダヘッド3の内部に設けられた油路(図示せず)を介して、図6に示す進角用油路100及び遅角用油路101の一部を構成する進角用環状溝102及び遅角用環状溝103にそれぞれ連通する。ただし、進角用油路100はカムキャップ4の底面に設けられた溝油路104を含む。そして、図2に示す排気側と同様に、吸気カムシャフト5の周面には、上記環状溝103,102に臨む縦油路95,96が設けられ、該縦油路95,96を介して、横油路97,98が吸気用位相可変機構21の進角用油圧室38…38及び遅角用油圧室39…39に導かれる。
【0031】
このように、吸気側の進角用油路100及び遅角用油路101は、フロントカバー14及びシリンダヘッド3に設けられた油路、環状溝102,103、溝油路104、縦油路95,96及び横油路97,98を含む。
【0032】
ここで、吸気側及び排気側の進角用油路81,100及び遅角用油路82,101と第1制御弁23,24等で第1制御回路90(図7参照)が構成される。
【0033】
次に、図2に基づいて、排気側の位相可変機構22に備えられたロックピン機構50に至るロック解除用油路105について説明する。なお、吸気側も略同様の構成をしているのでをの説明は省略する。
【0034】
すなわち、ロックピン機構50のロック解除室54に対する作動油の給排を行う油圧制御弁(第2制御弁)120(図7参照)が、例えば、シリンダヘッド3に備えられており、該制御弁120から延びる制御油路121が、図2に示すシリンダヘッド3側のカムシャフト軸受部92に連通している。該制御油路121は排気カムシャフト6に設けられたロックピン用環状溝122に連通している。そして、該ロックピン用環状溝122からカムシャフト6内部に設けられた縦油路123が横油路125に接続している。横油路125は排気カムシャフト6の位相可変機構22側端部に貫通しており、ロータ35に設けられた溝部126を介してスプロケット8の表面に設けられた環状溝127に連通している。そして、該環状溝127からスプロケット8内部を通過してロック解除室54に至るスプロケット内油路128が設けられている。
【0035】
このように、ロック解除用油路105は、制御油路121、環状溝122、縦油路123、横油路125、溝部126、環状溝127尾およびスプロケット内油路128を含む。
【0036】
ここで、吸気側及び排気側のロック解除用油路105,105と、第2制御弁120等で第2制御回路110(図7参照)が構成される。
【0037】
そして、この第2制御回路110のカムシャフト5,6の内部の油路(縦油路123,123)が、同じくカムシャフト5,6内部に設けられた軸受部潤滑用油路124,124に分岐して連通している
また、図1及び図6に示すように、カムキャップ4は、ボルト130…130により、シリンダヘッド3の位相可変機構21,22側の端部に締結されている。図6には、カムキャップ4に形成された上記ボルト130…130の貫通孔131…131を図示してある。
【0038】
次に、本実施形態の作用効果について説明する。まず、位相可変機構21,22の作用を説明すると、図3に排気側で示すように、ロータ35は、スプロケット8(吸気側スプロケット7も同じ)、ハウジング31、及び蓋部材32に対して、係合部37…37が突出部30…30に当接するまで、所定範囲内で相対回転可能である。これにより、スプロケット8(同)ひいてはクランクシャフト2に対するカムシャフト6(吸気カムシャフト5も同じ)の回転位相角が変更可能となり、クランクシャフト2に対する吸・排気バルブ12…12,13…13の開閉時期が変更可能となる。
【0039】
第1制御弁23,24の給排制御は、例えばエンジン回転数センサやスロットル開度センサあるいは水温センサなどの各種センサで検出されたエンジン1の運転状態に基づいて、第1制御弁23,24を駆使してコントロールユニット113(図7参照)により行われ、エンジン1の出力性能などが最適化される。
【0040】
例えば、アイドリング時などは、吸気量が少ないため、吸気バルブ12…12と排気バルブ13…13とのオーバラップが大きいと、燃焼ガスが吸気側に吹き返してしまい、吸気の妨げとなるので、こうした場合には、オーバラップを小さくして、燃焼ガスの混入を抑えて、燃焼の安定化を図る。一方、低・中負荷時には、吸気量を増しながらオーバラップを大きくして、内部EGRも増加させ、出力を保ちつつ燃費の向上を図る。
【0041】
例えば、いま、第1制御回路90の進角用油路81及び遅角用油路82により、排気カムシャフト6を遅角状態から進角状態に移行させる場合、図4に示す排気用油圧制御弁24のスプール64が軸方向に移動して、その結果、進角用出力ポート73は、入力ポート70との連通度が増大し、逆にドレンポート71との連通度が減少する。それゆえ、進角用出力ポート73から進角用油路81に出力される進角用油圧が上昇する。一方、遅角用出力ポート74は、入力ポート70との連通度が減少し、逆にドレンポート72との連通度が増大する。それゆえ、遅角用出力ポート74から遅角用油路82に出力される遅角用油圧が低下する。これにより、図3に示す排気用位相可変機構22の進角用油圧室38…38内の油圧は上昇し、遅角用油圧室39…39内の油圧は低下して、ロータ35ないし排気カムシャフト6は、ハウジング31ないしクランクシャフト2に対して、進角側に変位する。なお、進角状態から遅角状態に移行させる場合は、遅角状態から進角状態に移行させる場合の反対方向にスプール64を移動させることで達成できる。
【0042】
次に、図7を参照して、第2制御回路110について説明すると、オイルポンプ111から吐出された作動圧は元圧油路112及び第2の油圧供給油路114を経て第2制御弁120に供給される。第2制御弁120はデューティソレノイドバルブであり、コントロールユニット(特許請求の範囲における制御手段に相当)113により印加される制御信号のデューティ率(1ON−OFF周期におけるON時間の比率)に応じて油路114,112の開閉及び開度を調整し、油圧を制御する。
【0043】
そして、該第2制御弁120により制御された作動油が図2に示す制御油路121に供給される。制御油路121に供給された作動油はロックピン用環状溝122に供給される。そして、ロックピン用環状溝122からカムシャフト6内部に設けられた縦油路123が軸受部潤滑用油路124と横油路125に分岐している。該軸受部潤滑用油路124に供給された作動油は多数の軸受部91,92…を良好に潤滑する。一方、横油路125に供給された作動油はロータ35に設けられた溝部126に供給され、さらに、相対回転するスプロケット8の表面に設けられた環状溝127及びスプロケット8の内部に設けられたスプロケット内油路128を通じてロック解除室54に供給される。これにより、スプリング52によってスプロケット8側に付勢されたロックピン51が作動圧により凹所53から抜けてロック機構53が解除状態となる。
【0044】
このとき、カムキャップ4及びシリンダヘッド3の軸受面91,92に設けられる油路は、本来、第1制御回路90の進角用油路81,100と、遅角用油路82,101と、第2制御回路110のロック解除用油路105と、軸受部潤滑用油路124とが少なくとも必要となる。しかし、縦油路123において、ロックピン解除用の油路(横油路125)を軸受部潤滑用油路124に分岐して設けたことによって、油路が共通化され、カムキャップ4に設ける環状溝の数を削減することができる。その結果、カムシャフト6の軸受面91を構成するカムキャップ4が軸方向にコンパクトに構成できる。
【0045】
続いて、図8を用いて第2制御弁120のコントロールユニット113による弁開度制御について説明すると、最も下方に描かれた曲線は、水温に対するカムシャフト6の軸受部91,92を潤滑するために必要な作動圧を供給する第2制御弁120の弁開度のライン(潤滑ライン)を表している。この潤滑ラインは、水温の上昇に伴って弁開度が開かれて、作動圧が一定に保たれるという特性を持つ。すなわち、水温が低い場合は作動油の粘性が高いので、作動油が各油路の連結箇所等から漏れる量が少ない。その結果、作動圧が立ちやすくなるので、弁開度は絞り状態に保たれる。一方、水温が上昇すると、上記連結箇所等から漏れる作動油の量が増加するので、一定の作動圧を保つためには弁開度を開く必要がある。なお、潤滑ラインより下方の領域は、ロックピン51が抜けず、かつ潤滑もされない程度の作動圧が供給される弁開度制御領域である。
【0046】
そして、潤滑ラインの上方に描かれた曲線は、水温に対するロックピン51が抜けるための作動圧を供給する第2制御弁120の弁開度のライン(ロック解除ライン)を表している。ロック解除ラインも潤滑ラインと同様に、水温が低い場合は弁開度を絞り制御にして、水温の上昇に伴って弁開度を開く制御を行い、作動圧を一定に保つ。なお、潤滑ラインとロック解除ラインの間の領域は、潤滑は行われるが、ロックピン51は抜けない程度の作動圧が供給される弁開度制御領域である(請求項2に相当)。
【0047】
次に、図9を用いて水温とエンジン回転による位相可変機構22の制御について説明すると、図の斜線部は位相可変機構制御領域で、該位相可変機構制御領域の下方に描かれた曲線はロックピン51解除のラインを示している。また、一定の水温Temp1より低いときは、ファストアイドル状態で、ここではエンジン1の回転によらずロックピン51は解除されない。また、ロックピン51解除のラインより下方の領域はアイドル回転の領域で、ロックピン51は解除されない。例えば、いま、水温Temp2でロックピン51解除する場合を考える。図9におけるTemp2でロックピン51解除の制御信号を受けると、図8に示すように弁開度全開の制御が行われる。すなわち、少なくとも完爆するまでは、潤滑ラインとロックピン解除ラインの間の領域に制御されていた作動圧(α)が、ロックピン51解除信号で、ロックピン解除ラインを超えて弁開度全開に制御される。もちろん、ロックピン解除ラインを少し超えた弁開度(β)でもよい。要するに、潤滑とロック解除ラインとの間の領域から、ロック解除ラインを超える領域に移行すればよい。
【0048】
このような制御をすることによって、エンジン1の始動の際に完爆するまでは第2制御弁120の開度を絞り状態に制御することにより、上記共通油路123には、あまり高い油圧は供給されない。これにより、少なくとも完爆前に不用意にロックピン51が抜けてしまうことが防止され、エンジン1の良好な始動安定性及びロータ35のばたつきによる異音発生の防止が図られる。
【0049】
一方、潤滑用油路124には、ある程度の作動圧が供給されるから、シャフト5,6の焼付等の問題も回避される。しかも、始動時は、回転数が低いから、それ程大量の潤滑油の供給は必要なく、あまり高くない油圧でも十分量の潤滑油が軸受部91,92に供給される。
【0050】
以上により、コントロールユニット113は、水温とエンジン回転に応じてロックピン51の解除の制御を行い、ロックピン51が解除されないときには、ロックピン51は解除されずに潤滑するような作動圧を供給するような制御を行う。
【0051】
なお、キーオフ時は、第2制御弁120は全開にされ、キーオンで該制御弁120は開度を絞られ、所定の作動圧を供給する。これによって、断線時等のフェールセーフ潤滑を確保することができる。
【0052】
また、本実施の形態のロックピン機構50は、ロータ35とスプロケット8とを、これらの相対回転範囲の中間位置で結合するから、このロックピン機構50を備えた位相可変機構21,22においては、位相可変制御を両方向に、広く、細かく行うことができるという利点がある。しかし、吸気側及び排気側の双方に、ツルマキバネ40,40を備える必要があるので、完爆する前にロックピン51が抜けてしまうと中間保持が困難になり、バルブタイミングが変化し、特にエンジン1の燃焼性が不安定になる。そのため、前述のような完爆するまでは第2制御弁120の開度を絞り状態にして軸受部91,92の潤滑のみを行う制御を適用すると、特に有効な作用効果が得られる。
【0053】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、第2制御回路のカムシャフト内部の油路が、同じくカムシャフト内部に形成された軸受部潤滑用油路に分岐して連通しているから、これらの油路が共通化され、カムシャフトの周面に開口する油路の数を削減することができる。そのため、カムシャフトの軸受面を構成するカムキャップが軸方向に厚くなることが抑制され、コンパクト性が阻害されない。
【0054】
そして、少なくともエンジン始動の際に完爆するまでは第2制御弁の開度を絞り状態に開制御することにより、上記共通油路には、油圧は供給されるが、あまり高い油路は供給されない。これにより、完爆前に不用意にロックピンが抜けてしまうことが防止され、エンジンの良好な始動安定性及びロータのばたつきによる異音発生の防止が図られる。
【0055】
一方、潤滑用油路には、ある程度の油圧が供給されるから、シャフトの焼付等の問題も回避される。しかも、始動時は、回転数が低いから、それ程大量の潤滑油の供給は必要なく、あまり高くない油圧でも十分量の潤滑油が軸受部に供給される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係るエンジンの位相可変機構を示す平面図である。
【図2】油圧式位相可変機構の周辺を示す一部切欠きの拡大側面図である。
【図3】同位相可変機構の一部切欠き正面図である。
【図4】排気用第1制御弁の一部切欠き正面図である。
【図5】カムキャップの正面図である。
【図6】カムキャップの底面図である。
【図7】本実施の形態における位相可変機構及びロックピン機構の油圧回路図である。
【図8】第2制御弁の水温と弁開度に応じた作動圧のマップである。
【図9】第2制御弁の水温とエンジン回転数に応じたロックピン解除制御のマップである。
【符号の説明】
1 エンジン
2 クランクシャフト
5 吸気カムシャフト
6 排気カムシャフト
20 可変動弁装置
38 進角用油圧室
39 遅角用油圧室
50 ロックピン機構
54 ロック解除室
21,22 位相可変機構
23,24 第1制御弁
81,100 進角用油路
82,101 遅角用油路
90 第1制御回路
91,92 軸受面
93(81),102(100) 環状溝(遅角用油路)
94(82),103(101) 環状溝(進角用油路)
105 ロックピン解除油路
110 第2制御回路
113 コントロールユニット(制御手段)
120 第2制御弁
124 軸受部潤滑油路
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention belongs to the technical field of a variable valve operating device for an engine that makes opening and closing timings of intake and exhaust valves variable.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, an engine for a vehicle or the like is sometimes provided with a variable valve apparatus that can change the opening / closing timing of intake / exhaust valves. This variable valve device generally has a phase variable mechanism that varies the phase of a camshaft with respect to a crankshaft. The hydraulic variable phase mechanism provided at the end of the camshaft includes a case (crankshaft-side rotating member) integrated with a cam sprocket that is linked to the rotation of the crankshaft by a chain, and is housed in the case. The case includes an integral rotor (camshaft-side rotating member), and the case and the rotor form an advance hydraulic chamber and a retard hydraulic chamber. The phase of the camshaft with respect to the crankshaft changes by controlling a hydraulic control valve (first control valve) that supplies and discharges operating pressure to and from these hydraulic chambers. The variable valve apparatus includes the first control valve, and includes an advance oil passage, a retard oil passage, and the like that communicate the first control valve with the advance hydraulic chamber and the retard hydraulic chamber. A hydraulic control circuit (first control circuit) is formed.
[0003]
By the way, as shown in Patent Literature 1, such a phase variable mechanism may be provided with a lock pin mechanism for coupling a case and a rotor under predetermined conditions. This lock pin mechanism is used, for example, at the time of engine start, at least until the engine completely explodes, by integrating the case and the rotor to prevent the generation of abnormal noise due to the rattling of the rotor, and thus to enhance the engine startability. Can be In the lock pin mechanism described in Patent Document 1, the lock state is established when the lock pin accommodated in the rotor enters the hole of the case member by the urging force of the spring. When an operating pressure controlled by a hydraulic control valve (second control valve) is supplied through an oil passage communicating with a lock release chamber provided in the hole, the lock pin contracts a spring from the hole while contracting a spring. Retreats to the unlocked state. The variable valve gear includes a hydraulic control circuit (second control circuit) including the second control valve and including an unlocking oil passage communicating the second control valve with the unlocking chamber. Is done.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-309974 (FIG. 3)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the variable phase mechanism having the lock pin mechanism as described above, in addition to the oil passage for lubricating the bearing of the camshaft, the oil passage for the first control circuit communicating with the advance hydraulic chamber and the retard hydraulic chamber. In addition, at least an oil passage or the like of the second control circuit leading to the lock release chamber of the lock pin mechanism is required. In general, these oil passages have a portion extending in the axial direction independently of the inside of the camshaft, and a circumferential portion of a bearing portion on the side of the phase variable mechanism of the camshaft for communicating the portion with the outside of the camshaft. And a portion opening to the surface. Therefore, openings are arranged on the peripheral surface by a predetermined interval in the axial direction by the number of the oil passages. As a result, the cam cap constituting the bearing surface becomes thicker in the axial direction, and the engine is compact. Is inhibited.
[0006]
In order to cope with this problem, for example, of the above oil passages, the oil passage for lubrication and the oil passage for unlocking the second control circuit are shared, and the number of oil passages opened on the peripheral surface of the camshaft is reduced. It can be reduced. However, in that case, it is important how much hydraulic pressure should be supplied to the common oil passage. In other words, during operation of the engine, it is necessary to always supply a relatively high oil pressure to the lubricating oil passage to avoid seizure of the shaft, whereas the unlocking oil passage is particularly required to complete the engine starting operation. If an excessively high oil pressure is supplied before the explosion, the lock pin is disengaged, generating vibrations and abnormal noise due to the rattling of the rotor, and the combustion of the engine becomes unstable.
[0007]
In view of the above, the present invention provides a compact cam cap by sharing a cam journal lubricating oil passage and a lock pin releasing oil passage, and provides an engine having both engine starting stability and lubricating performance. An object is to provide a variable valve device.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is characterized in that it is configured as follows. First, the invention according to claim 1 of the present application has a hydraulic phase variable mechanism provided at an end of a camshaft to vary the phase of the camshaft with respect to a crankshaft, and further advances to the phase variable mechanism. A lock pin mechanism that connects a camshaft-side rotating member and a crankshaft-side rotating member that form the angle hydraulic chamber and the retard hydraulic chamber; and operates on the advance hydraulic chamber and the retard hydraulic chamber. An engine provided with a first control circuit including a first control valve for supplying and discharging oil, and a second control circuit including a second control valve for supplying and discharging hydraulic oil to and from a lock release chamber of the lock pin mechanism. Wherein the first control circuit and the second control circuit each have an oil passage that opens in the circumferential surface of the bearing portion of the camshaft at an interval in the axial direction and extends inside the camshaft in the axial direction, respectively. An oil passage inside the camshaft of the second control circuit branches off and communicates with a bearing lubrication oil passage also provided inside the camshaft, and opens and closes and opens the second control valve. Control means for controlling the degree is provided, and the control means controls the opening degree of the second control valve to a throttle state at least until a complete explosion occurs when the engine is started.
[0009]
According to the present invention, since the oil passage inside the camshaft of the second control circuit branches off and communicates with the bearing lubrication oil passage also formed inside the camshaft, these oil passages are shared. Thus, the number of oil passages opened on the peripheral surface of the camshaft can be reduced. Therefore, the cam cap constituting the bearing surface of the camshaft is prevented from becoming thick in the axial direction, and compactness is not hindered.
[0010]
By controlling the opening of the second control valve to be in a throttled state at least until a complete explosion occurs at the time of engine start, hydraulic pressure is supplied to the common oil passage, but an excessively high oil passage is supplied. Not done. This prevents the lock pin from being accidentally pulled out before the complete explosion, and achieves good starting stability of the engine and generation of abnormal noise due to rattling of the rotor.
[0011]
On the other hand, since a certain amount of hydraulic pressure is supplied to the lubricating oil passage, problems such as seizure of the shaft are avoided. In addition, since the rotation speed is low at the time of starting, it is not necessary to supply a large amount of lubricating oil, and a sufficient amount of lubricating oil is supplied to the bearing even with a hydraulic pressure that is not too high.
[0012]
Next, according to a second aspect of the present invention, in the variable valve operating device for an engine according to the first aspect, the control means includes a hydraulic pressure that lubricates the bearing without unlocking the lock pin mechanism. The second control valve is controlled so as to be supplied to an oil passage inside the camshaft of the second control circuit.
[0013]
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, ensuring both the startability of an engine and the favorable lubrication performance is achieved reliably.
[0014]
Next, according to a third aspect of the present invention, in the variable valve operating device for an engine according to the first or second aspect, the lock pin mechanism is configured to move the camshaft-side rotating member relative to the crankshaft-side rotating member. It is characterized in that both members are connected at an intermediate position in the rotation range.
[0015]
According to the present invention, the lock pin mechanism couples the camshaft-side rotation member and the crankshaft-side rotation member at an intermediate position between the relative rotation ranges. Therefore, in the phase variable mechanism including the lock pin mechanism, There is an advantage that the phase variable control can be performed widely and finely in both directions from this coupling position. However, if the lock pin comes off before the complete explosion occurs, it becomes difficult to maintain the intermediate position in such an intermediate position lock variable phase mechanism, the valve timing changes, and especially the combustion characteristics of the engine become unstable. Therefore, when the invention according to claim 1 or 2 is applied to such a phase variable mechanism of the intermediate position lock, a particularly effective operation and effect can be obtained.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. As shown in FIG. 1, an engine 1 according to the present embodiment is disposed parallel to a crankshaft (denoted by reference numeral 2) and rotatably supported by a cylinder head 3 and a cam cap 4. , An intake camshaft 5 and an exhaust camshaft 6. Sprockets 7, 8 which can rotate relative to the camshafts 5, 6 within a predetermined range are fitted in the vicinity of one ends of the camshafts 5, 6, and the sprockets 7, 8 and the crank A chain 9 is wound around the sprocket on the shaft 2 side. Then, with the rotation of the crankshaft 2, the two sprockets 7, 8 and the two camshafts 5, 6 rotate via the chain 9, whereby a plurality of cams fixed to the camshafts 5, 6 are provided. A plurality of intake valves 12 ... 12 and exhaust valves 13 ... 13 are opened and closed via 10 ... 10, 11 ... 11. A front cover 14 that covers the end faces of the cylinder block and the cylinder head 3 (not shown) on the cam cap 4 side is attached.
[0017]
The variable valve operating device 20 of the engine 1 is provided at each end of the intake camshaft 5 and the exhaust camshaft 6 on the sprocket 7, 8 side, and the rotational phase angle of these camshafts 5, 6 with respect to the crankshaft 2 ( That is, the intake-side and exhaust-side hydraulic phase variable mechanisms 21 and 22 for independently changing the opening and closing timings of the intake valves 12... 12 and the exhaust valves 13. The intake and exhaust hydraulic control valves (first control valves) 23 for controlling the hydraulic pressure supplied to the advance hydraulic chambers 38 and 38 and the retard hydraulic chambers 39 and 39 (see FIG. 3) 24. The two phase variable mechanisms 21 and 22 are controlled independently of each other and individually according to the operating state of the engine 1. Since the two phase variable mechanisms 21 and 22 have substantially the same structure, the structure of the variable phase mechanism for exhaust 22 will be described below as an example, and the structure of the variable phase mechanism for intake 21 will be described below. Is omitted.
[0018]
That is, as shown in FIGS. 2 and 3, the phase variable mechanism 22 includes a hollow housing 31 having a plurality of protrusions 30... 30 (only two are shown in FIG. 31 is a basic structure in which the housing 31 and the lid member 32 are integrally fixed to the sprocket 8 by a plurality of bolts 33. In addition, the variable phase mechanism 22 includes a plurality of (more specifically, the same number as the protruding portions 30 of the housing 31) engaging portions 37... 37 (one in FIG. (Shown only) and a receiving member 36 fitted to the center of the rotor 35, and the rotor 35 and the receiving member 36 are connected to the exhaust camshaft 6 by a single bolt 34 at the center. It is a structure fixed integrally to the 37 define a space surrounded by the sprocket 8, the housing 31, the lid member 32, and the rotor 35 into hydraulic chambers 38 for advance and hydraulic chambers 39 for retard. I do.
[0019]
The receiving member 36 has a tool spring 40 therein. One end 41 of the torsion spring 40 is locked by a pin 42 erected on the lid member 32, and the other end 43 is locked by a concave portion provided in a central boss portion of the receiving member 36. Thus, the spring 40 biases the exhaust camshaft 6 in the advance direction (X direction in FIG. 3). As a result, a one-sided force in the retard direction (direction in which the overlap increases) of the exhaust camshaft 6 due to the reaction force of the return spring (not shown) that constantly biases the exhaust valves 13. Offset. In addition, the intake side lug spring 40 urges the intake camshaft 5 in the advance direction (X direction in FIG. 3). This cancels out the unidirectional urging force of the intake camshaft 5 in the retard direction (direction in which the overlap decreases) due to the reaction force of the return spring that urges the intake valves 12.
[0020]
Further, the phase variable mechanism 22 has a lock pin mechanism 50 mounted thereon, as clearly shown in FIG. The lock pin mechanism 50 includes a lock pin 51 that can move in the axial direction within one predetermined engagement portion 37 of the rotor 35. The lock pin 51 is constantly urged toward the sprocket 8 by the return spring 52. When the camshaft 6 and the rotor 35 reach an intermediate position in the relative rotation range, the sprocket 8 has a recess 53 into which the lock pin 51 is fitted. Further, the recess 53 is provided with a lock pin releasing hydraulic chamber 54 communicating with an unlocking oil passage 105 described later.
[0021]
Next, the first control valves 23 and 24 will be described. As shown in FIG. 4, the first control valve 24 for exhaust is inserted into the insertion hole 60 so that the axial direction extends vertically, and is assembled to the cam cap 4 using a bracket 61 and a bolt 62. The first control valve 24 has a hollow valve case 63, a spool 64 movable in the case 63 in the axial direction, and a spring 65 for urging the spool 64 in one direction. The amount of movement of the spool 64 in the axial direction is adjusted by an actuator whose driving is controlled by the control unit 113 (see FIG. 7), for example, an electromagnetic solenoid. The first control valve 24 is provided with one input port 70, two drain ports 71 and 72, an advance output port 73, and a retard output port 74. An oil supply oil passage 80 (see FIG. 5) is connected to the input port 70, and an advance oil passage 81 and a retard oil passage 82 are connected to the advance output port 73 and the retard output port 74, respectively. Have been.
[0022]
On the other hand, as shown in FIG. 1, the first control valve 23 on the intake side is mounted on the front cover 14 in a horizontal direction, and its structure is the same as that of the first control valve 24 for exhaust. Detailed description is omitted. The control by the first control valves 23 and 24 controls the degree of communication with the input port 70 and the drain ports 71 and 72 of the advance oil passage 81 and the retard oil passage 82 according to the position of the spool 64 in the axial direction. Is to control the advance hydraulic pressure and the retard hydraulic pressure supplied to the advance hydraulic chamber 38 and the retard hydraulic chamber 39, respectively.
[0023]
Next, the exhaust-side advance oil passage 81 and the retard oil passage 82 will be described. The advance oil passage 81 includes a horizontal oil passage 83 formed at a high position of the cam cap 4 shown in FIG. 5, an internal oil passage 84 also formed on the cam cap 4, and an exhaust camshaft 6 shown in FIG. And an annular groove 93 formed in the bearing surface 91.
[0024]
As shown in FIG. 4, one end of the horizontal oil passage 83 is connected to the first exhaust control valve 24 and connected to the advance output port 73. The other end of the horizontal oil passage 83 communicates with the upper end of an internal oil passage 84 shown in FIG. 5, and the lower end of the internal oil passage 84 is connected to an annular groove 93 shown in FIG.
[0025]
Next, the retard oil passage 82 includes a horizontal oil passage 85 formed at a lower position of the cam cap 4 shown in FIG. 5, an internal oil passage 86 also formed in the cam cap 4, and an exhaust gas shown in FIG. An annular groove 94 formed in the bearing surface 91 for the camshaft 6.
[0026]
As shown in FIG. 4, one end of the horizontal oil passage 85 is connected to the first exhaust control valve 24 and is connected to the retard output port 74. The other end of the horizontal oil passage 85 communicates with the upper end of an internal oil passage 86 shown in FIG. 5, and the lower end of the internal oil passage 86 is connected to an annular groove 94 shown in FIG.
[0027]
As shown in FIG. 5, the hydraulic supply oil passage 80, the advance oil passage 81, and the retard oil passage 82 are formed by exposing at the end surface of the cam cap 4 (lateral oil passages 83, 85, etc.). ). Therefore, as shown in FIG. 1, the cover 87 is fastened to the end face of the cam cap 4 to complete the oil passage on the end face of the cam cap 4.
[0028]
As shown in FIG. 2, on the peripheral surface of the exhaust camshaft 6, there are formed vertical oil passages 95 and 96 facing the annular grooves 93 and 94, respectively. Thus, the horizontal oil passages 97 and 98 communicate with the retard hydraulic chambers 38... 38 and the advance hydraulic chambers 39.
[0029]
As described above, the exhaust-side advance oil passage 81 and the retard oil passage 82 include the horizontal oil passages 83 and 85, the internal oil passages 84 and 86, the annular grooves 93 and 94, the vertical oil passages 95 and 96, and the horizontal oil passages 95 and 96. Oil passages 97 and 98 are included.
[0030]
On the other hand, the intake-side advance oil passage 100 and the retard-side oil passage 101 (see FIG. 6) are provided with an intake first control valve 23 attached to the front cover 14 as shown in FIG. The advance hydraulic chambers 38 ... 38 and the retard hydraulic chambers 39 ... 39 of the variable mechanism 24 communicate with each other. The advance oil passage 100 and the retard oil passage 101 partially have an oil passage (not shown) provided from the intake first control valve 23 to the front cover 14. The oil passage (parts of the advance oil passage 100 and the retard oil passage 101 shown in FIG. 6) shown in FIG. 6 is provided through an oil passage (not shown) provided inside the cylinder head 3 in this oil passage. It communicates with the angular annular groove 102 and the retard angular annular groove 103, respectively. However, the advance oil passage 100 includes a groove oil passage 104 provided on the bottom surface of the cam cap 4. 2, on the peripheral surface of the intake camshaft 5, vertical oil passages 95 and 96 facing the annular grooves 103 and 102 are provided, and through the vertical oil passages 95 and 96. The horizontal oil passages 97 and 98 are guided to the advance hydraulic chambers 38 and 38 and the retard hydraulic chambers 39 and 39 of the intake variable phase mechanism 21.
[0031]
As described above, the intake-side advance oil passage 100 and the retard oil passage 101 include the oil passages provided in the front cover 14 and the cylinder head 3, the annular grooves 102 and 103, the groove oil passage 104, and the vertical oil passage. 95, 96 and horizontal oil passages 97, 98.
[0032]
Here, a first control circuit 90 (see FIG. 7) is constituted by the intake-side and exhaust-side advance oil passages 81 and 100 and the retard oil passages 82 and 101, the first control valves 23 and 24, and the like. .
[0033]
Next, the unlocking oil passage 105 leading to the lock pin mechanism 50 provided in the exhaust-side variable phase mechanism 22 will be described with reference to FIG. Note that the intake side has substantially the same configuration, and a description thereof will be omitted.
[0034]
That is, a hydraulic control valve (second control valve) 120 (see FIG. 7) for supplying and discharging hydraulic oil to and from the lock release chamber 54 of the lock pin mechanism 50 is provided in, for example, the cylinder head 3. A control oil passage 121 extending from 120 communicates with the camshaft bearing 92 on the cylinder head 3 side shown in FIG. The control oil passage 121 communicates with a lock pin annular groove 122 provided in the exhaust camshaft 6. A vertical oil passage 123 provided inside the camshaft 6 from the lock pin annular groove 122 is connected to a horizontal oil passage 125. The horizontal oil passage 125 penetrates an end of the exhaust camshaft 6 on the side of the phase variable mechanism 22 and communicates with an annular groove 127 provided on the surface of the sprocket 8 via a groove 126 provided on the rotor 35. . An oil passage 128 in the sprocket is provided from the annular groove 127 to the inside of the sprocket 8 and to the unlocking chamber 54.
[0035]
As described above, the unlocking oil passage 105 includes the control oil passage 121, the annular groove 122, the vertical oil passage 123, the horizontal oil passage 125, the groove 126, the 127 annular groove, and the oil passage 128 in the sprocket.
[0036]
Here, a second control circuit 110 (see FIG. 7) is configured by the unlocking oil passages 105, 105 on the intake side and the exhaust side, the second control valve 120, and the like.
[0037]
The oil passages (vertical oil passages 123, 123) inside the camshafts 5, 6 of the second control circuit 110 are connected to bearing lubrication oil passages 124, 124 also provided inside the camshafts 5, 6. Branch and communicate
As shown in FIGS. 1 and 6, the cam cap 4 is fastened to the ends of the cylinder head 3 on the side of the phase variable mechanisms 21 and 22 by bolts 130. FIG. 6 shows through holes 131... 131 of the bolts 130.
[0038]
Next, the operation and effect of the present embodiment will be described. First, the operation of the phase variable mechanisms 21 and 22 will be described. As shown on the exhaust side in FIG. 3, the rotor 35 moves the sprocket 8 (the same applies to the intake side sprocket 7), the housing 31, and the lid member 32. Until the engaging portions 37... 37 come into contact with the protruding portions 30. This makes it possible to change the rotational phase angle of the camshaft 6 (same for the intake camshaft 5) with respect to the sprocket 8 (same) and, thus, the crankshaft 2, and to open and close the intake and exhaust valves 12,. The time can be changed.
[0039]
The supply / discharge control of the first control valves 23 and 24 is performed based on the operating state of the engine 1 detected by various sensors such as an engine speed sensor, a throttle opening sensor, and a water temperature sensor. Is performed by the control unit 113 (see FIG. 7) to optimize the output performance of the engine 1 and the like.
[0040]
For example, when the engine is idling, the amount of intake air is small, and if the overlap between the intake valves 12... 12 and the exhaust valves 13. In such a case, the overlap is reduced to suppress the mixing of the combustion gas, thereby stabilizing the combustion. On the other hand, at low / medium loads, the overlap is increased while increasing the intake air amount, the internal EGR is also increased, and the fuel efficiency is improved while maintaining the output.
[0041]
For example, when the exhaust camshaft 6 is shifted from the retarded state to the advanced state by the advance oil passage 81 and the retard oil passage 82 of the first control circuit 90, the exhaust hydraulic control shown in FIG. The spool 64 of the valve 24 moves in the axial direction. As a result, the degree of communication of the advance output port 73 with the input port 70 increases, and conversely, the degree of communication with the drain port 71 decreases. Therefore, the advance hydraulic pressure output from the advance output port 73 to the advance oil passage 81 increases. On the other hand, the degree of communication of the retard output port 74 with the input port 70 decreases, and the degree of communication with the drain port 72 increases. Therefore, the retard hydraulic pressure output from the retard output port 74 to the retard oil passage 82 decreases. Accordingly, the oil pressure in the advance hydraulic chambers 38... 38 of the variable exhaust phase mechanism 22 shown in FIG. The shaft 6 is displaced to the advance side with respect to the housing 31 or the crankshaft 2. The shift from the advanced state to the retarded state can be achieved by moving the spool 64 in the opposite direction to the case of shifting from the retarded state to the advanced state.
[0042]
Next, the second control circuit 110 will be described with reference to FIG. 7. The operating pressure discharged from the oil pump 111 passes through the original pressure oil passage 112 and the second hydraulic supply oil passage 114 to the second control valve 120. Supplied to The second control valve 120 is a duty solenoid valve, and controls the oil in accordance with the duty ratio (the ON time ratio in one ON-OFF cycle) of the control signal applied by the control unit (corresponding to the control means in the claims) 113. The opening and closing and opening of the paths 114 and 112 are adjusted to control the hydraulic pressure.
[0043]
Then, the hydraulic oil controlled by the second control valve 120 is supplied to the control oil passage 121 shown in FIG. The hydraulic oil supplied to the control oil passage 121 is supplied to the lock pin annular groove 122. A vertical oil passage 123 provided inside the camshaft 6 from the lock pin annular groove 122 branches into a bearing lubrication oil passage 124 and a horizontal oil passage 125. The hydraulic oil supplied to the bearing lubrication oil passage 124 lubricates a large number of bearings 91, 92,. On the other hand, the hydraulic oil supplied to the horizontal oil passage 125 is supplied to a groove 126 provided in the rotor 35, and further provided in an annular groove 127 provided in the surface of the sprocket 8 which rotates relatively and inside the sprocket 8. The oil is supplied to the lock release chamber 54 through the oil passage 128 in the sprocket. As a result, the lock pin 51 urged toward the sprocket 8 by the spring 52 comes out of the recess 53 by operating pressure, and the lock mechanism 53 is released.
[0044]
At this time, the oil passages provided on the cam cap 4 and the bearing surfaces 91, 92 of the cylinder head 3 are originally formed by the advance oil passages 81, 100 and the retard oil passages 82, 101 of the first control circuit 90. The oil passage 105 for unlocking the second control circuit 110 and the oil passage 124 for lubricating the bearing portion are required at least. However, in the vertical oil passage 123, the oil passage (lateral oil passage 125) for releasing the lock pin is branched and provided to the bearing lubrication oil passage 124, so that the oil passage is shared and provided on the cam cap 4. The number of annular grooves can be reduced. As a result, the cam cap 4 forming the bearing surface 91 of the camshaft 6 can be made compact in the axial direction.
[0045]
Next, valve opening control by the control unit 113 of the second control valve 120 will be described with reference to FIG. 8. The lowermost curve is used to lubricate the bearings 91 and 92 of the camshaft 6 with respect to the water temperature. 2 shows a line (lubrication line) of the valve opening of the second control valve 120 that supplies a necessary operating pressure to the second control valve 120. This lubricating line has the characteristic that the valve opening is opened as the water temperature rises and the operating pressure is kept constant. That is, when the water temperature is low, the viscosity of the hydraulic oil is high, so that the amount of the hydraulic oil leaking from the connection points of the respective oil passages is small. As a result, the operating pressure tends to rise, so that the valve opening is kept in the throttled state. On the other hand, when the water temperature rises, the amount of hydraulic oil leaking from the connection points increases, so that it is necessary to open the valve to maintain a constant operating pressure. The area below the lubrication line is a valve opening degree control area to which the operating pressure is supplied to such an extent that the lock pin 51 does not come off and is not lubricated.
[0046]
A curve drawn above the lubrication line represents a line (an unlocking line) of the valve opening of the second control valve 120 that supplies an operating pressure for releasing the lock pin 51 with respect to the water temperature. Similarly to the lubrication line, when the water temperature is low, the lock release line performs throttle control of the valve opening, performs control to open the valve as the water temperature rises, and keeps the operating pressure constant. The area between the lubrication line and the lock release line is a valve opening degree control area to which the lubrication is performed, but the operating pressure of which the lock pin 51 does not come off is supplied (corresponding to claim 2).
[0047]
Next, the control of the phase variable mechanism 22 by the water temperature and the engine rotation will be described with reference to FIG. 9. The hatched portion in the figure is the phase variable mechanism control area, and the curve drawn below the phase variable mechanism control area is the lock. The line for releasing the pin 51 is shown. When the water temperature is lower than the predetermined water temperature Temp1, the lock pin 51 is not released regardless of the rotation of the engine 1 in the fast idle state. The area below the lock pin 51 release line is an idle rotation area, and the lock pin 51 is not released. For example, consider the case where the lock pin 51 is released at the water temperature Temp2. When the control signal for releasing the lock pin 51 is received at Temp2 in FIG. 9, the control for fully opening the valve opening is performed as shown in FIG. That is, the operating pressure (α) controlled in the region between the lubrication line and the lock pin release line at least until the complete explosion exceeds the lock pin release line by the lock pin 51 release signal, and the valve is fully opened. Is controlled. Of course, the valve opening (β) may slightly exceed the lock pin release line. In short, what is necessary is just to shift from the area between the lubrication and the lock release line to the area beyond the lock release line.
[0048]
By performing such control, by controlling the opening degree of the second control valve 120 to a throttled state until the complete explosion at the start of the engine 1, an excessively high hydraulic pressure is applied to the common oil passage 123. Not supplied. This prevents the lock pin 51 from accidentally coming off at least before the complete explosion, and achieves good starting stability of the engine 1 and generation of abnormal noise due to rattling of the rotor 35.
[0049]
On the other hand, since a certain level of operating pressure is supplied to the lubricating oil passage 124, problems such as seizure of the shafts 5 and 6 are also avoided. In addition, since the rotation speed is low at the time of starting, it is not necessary to supply a large amount of lubricating oil, and a sufficient amount of lubricating oil is supplied to the bearing portions 91 and 92 even with a not so high hydraulic pressure.
[0050]
As described above, the control unit 113 controls the release of the lock pin 51 in accordance with the water temperature and the engine rotation, and supplies the operating pressure for lubricating without releasing the lock pin 51 when the lock pin 51 is not released. Such control is performed.
[0051]
When the key is turned off, the second control valve 120 is fully opened, and when the key is turned on, the opening of the control valve 120 is reduced, and a predetermined operating pressure is supplied. Thereby, fail-safe lubrication at the time of disconnection or the like can be ensured.
[0052]
Further, since the lock pin mechanism 50 of the present embodiment couples the rotor 35 and the sprocket 8 at an intermediate position of the relative rotation range, in the phase variable mechanisms 21 and 22 including the lock pin mechanism 50, In addition, there is an advantage that the phase variable control can be performed widely and finely in both directions. However, since it is necessary to provide the lug springs 40 on both the intake side and the exhaust side, if the lock pin 51 comes off before the complete explosion, it becomes difficult to maintain the intermediate position, the valve timing changes, and especially the engine timing is changed. 1 becomes unstable in flammability. Therefore, a particularly effective operation and effect can be obtained by applying the above-described control in which the opening of the second control valve 120 is kept in the throttled state until the complete explosion, and only the lubrication of the bearing portions 91 and 92 is applied.
[0053]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the oil passage inside the camshaft of the second control circuit branches off and communicates with the bearing lubrication oil passage also formed inside the camshaft. The oil passage is shared, and the number of oil passages opened on the peripheral surface of the camshaft can be reduced. Therefore, the cam cap constituting the bearing surface of the camshaft is prevented from becoming thick in the axial direction, and compactness is not hindered.
[0054]
By controlling the opening of the second control valve to be in a throttled state at least until a complete explosion occurs at the time of engine start, hydraulic pressure is supplied to the common oil passage, but an excessively high oil passage is supplied. Not done. This prevents the lock pin from being accidentally pulled out before the complete explosion, and achieves good starting stability of the engine and generation of abnormal noise due to rattling of the rotor.
[0055]
On the other hand, since a certain amount of hydraulic pressure is supplied to the lubricating oil passage, problems such as seizure of the shaft are avoided. In addition, since the rotation speed is low at the time of starting, it is not necessary to supply a large amount of lubricating oil, and a sufficient amount of lubricating oil is supplied to the bearing even with a hydraulic pressure that is not too high.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing a variable phase mechanism of an engine according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged side view of a partly cutaway showing a periphery of a hydraulic variable phase mechanism.
FIG. 3 is a partially cutaway front view of the variable phase mechanism.
FIG. 4 is a partially cutaway front view of the first exhaust control valve.
FIG. 5 is a front view of the cam cap.
FIG. 6 is a bottom view of the cam cap.
FIG. 7 is a hydraulic circuit diagram of the variable phase mechanism and the lock pin mechanism in the present embodiment.
FIG. 8 is a map of an operating pressure according to a water temperature and a valve opening of a second control valve.
FIG. 9 is a map of lock pin release control according to the water temperature of the second control valve and the engine speed.
[Explanation of symbols]
1 engine
2 Crankshaft
5 Intake camshaft
6 Exhaust camshaft
20 Variable valve gear
38 Hydraulic chamber for advance
39 Hydraulic chamber for retard angle
50 Lock pin mechanism
54 Lock release room
21,22 Variable phase mechanism
23, 24 First control valve
81,100 oil passage for advance angle
82,101 Oil passage for retard angle
90 1st control circuit
91,92 Bearing surface
93 (81), 102 (100) annular groove (oil passage for retard angle)
94 (82), 103 (101) annular groove (advance oil passage)
105 Lock pin release oil passage
110 second control circuit
113 control unit (control means)
120 Second control valve
124 Bearing lubrication oil passage

Claims (3)

カムシャフトの端部に設けられてクランクシャフトに対する該カムシャフトの位相を可変とする油圧式の位相可変機構を有すると共に、該位相可変機構に進角用油圧室及び遅角用油圧室を形成するカムシャフト側回転部材とクランクシャフト側回転部材とを結合するロックピン機構が備えられ、かつ上記進角用油圧室及び遅角用油圧室に対する作動油の給排を行う第1制御弁を含む第1制御回路と、上記ロックピン機構のロック解除室に対する作動油の給排を行う第2制御弁を含む第2制御回路とが設けられたエンジンの可変動弁装置であって、上記第1制御回路及び第2制御回路は、カムシャフトの軸受部周面に軸方向に間隔を空けて開口すると共にカムシャフト内部をそれぞれ軸方向に延びる油路を含み、上記第2制御回路の上記カムシャフト内部の油路が、同じくカムシャフト内部に設けられた軸受部潤滑用油路に分岐して連通していると共に、上記第2制御弁の開閉及び開度を制御する制御手段が備えられて、該制御手段は、少なくともエンジン始動の際に完爆するまでは第2制御弁の開度を絞り状態に開制御することを特徴とするエンジンの可変動弁装置。A hydraulic phase variable mechanism is provided at an end of the camshaft to vary the phase of the camshaft with respect to the crankshaft, and an advanced hydraulic chamber and a retard hydraulic chamber are formed in the variable phase mechanism. A lock pin mechanism for connecting the camshaft-side rotating member and the crankshaft-side rotating member is provided, and a first control valve including a first control valve for supplying and discharging hydraulic oil to and from the advance hydraulic chamber and the retard hydraulic chamber. A variable valve train for an engine, comprising: a first control circuit; and a second control circuit including a second control valve for supplying and discharging hydraulic oil to and from a lock release chamber of the lock pin mechanism. The circuit and the second control circuit include oil passages that are opened at intervals in the axial direction on the peripheral surface of the bearing portion of the camshaft and that extend in the camshaft in the axial direction, respectively. An oil passage inside the shaft branches off and communicates with a bearing lubrication oil passage also provided inside the camshaft, and a control means for controlling the opening / closing and opening of the second control valve is provided. The variable valve actuation device for an engine, wherein the control means controls the opening of the second control valve to a throttled state at least until a complete explosion occurs when the engine is started. 制御手段は、ロックピン機構がロック解除されずに軸受部が潤滑されるような油圧が第2制御回路のカムシャフト内部油路に供給されるように第2制御弁を制御することを特徴とする請求項1に記載のエンジンの可変動弁装置。The control means controls the second control valve such that hydraulic pressure such that the bearing portion is lubricated without the lock pin mechanism being unlocked is supplied to the camshaft internal oil passage of the second control circuit. The variable valve train for an engine according to claim 1. ロックピン機構は、カムシャフト側回転部材とクランクシャフト側回転部材との相対回転範囲の中間位置で両部材を結合することを特徴とする請求項1または請求項2に記載のエンジンの可変動弁装置。3. The variable valve actuation valve for an engine according to claim 1, wherein the lock pin mechanism couples both members at an intermediate position in a relative rotation range between the camshaft-side rotating member and the crankshaft-side rotating member. apparatus.
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