JP5236786B2 - Variable valve system and variable valve apparatus for internal combustion engine - Google Patents

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Description

本発明は、機関始動時における排気エミッション性能の向上を図り得る内燃機関の可変動弁システム及び可変動弁装置に関する。   The present invention relates to a variable valve system and a variable valve apparatus for an internal combustion engine that can improve exhaust emission performance when the engine is started.

従来の内燃機関の可変動弁装置としては、例えば、以下の特許文献1に記載されているものが知られている。   As a conventional variable valve operating apparatus for an internal combustion engine, for example, one described in Patent Document 1 below is known.

概略を説明すれば、この可変動弁装置は、ハウジング内に隔成された進角側油室や遅角側油室に油圧を選択的に給排して、カムシャフトに連結されたベーンを正逆回転させることによって、吸気弁の開閉時期(バルブタイミング)を機関運転状態に応じて変更するものである。   Briefly, this variable valve operating apparatus selectively supplies and discharges hydraulic pressure to and from an advance angle side oil chamber and a retard angle side oil chamber that are separated in a housing, and a vane connected to a camshaft. By rotating forward and backward, the opening / closing timing (valve timing) of the intake valve is changed according to the engine operating state.

そして、機関の停止前に、ある程度進角した中間位置に制御しながら前記ベーンをロックピンによって固定してハウジングとベーンとの自由な相対回転を規制して、機関の再始動時に吸気弁と排気弁の適度なバルブオーバーラップを創成する。これによって、冷機始動時の排気エミッション性能など、始動性能を向上させるようになっている。
特開2005−233049号公報
Before the engine stops, the vane is fixed by a lock pin while being controlled to an intermediate position advanced to some extent to restrict free relative rotation between the housing and the vane. Create a reasonable valve overlap for the valve. As a result, the starting performance such as the exhaust emission performance at the time of cold start is improved.
JP 2005-233049 A

しかしながら、前記従来の内燃機関の可変動弁装置にあっては、車両の急ブレーキやエンジンストップなどの様々な突然の機関停止態様において、前記中間位置では機械的に安定する位置ではないので、前記ロックピンをロック穴に常に確実に係入ロックさせるのは困難となる。したがって、適度な進角側の位置に保持することができず、冷機始動時の排気エミッションの低減効果を十分に得られないおそれがある。   However, in the conventional variable valve operating system for an internal combustion engine, in various sudden engine stop modes such as sudden braking of the vehicle and engine stop, the intermediate position is not a mechanically stable position. It becomes difficult to always lock the lock pin into the lock hole. Therefore, it cannot be held at an appropriate advance angle position, and there is a possibility that the exhaust emission reduction effect at the time of cold start cannot be sufficiently obtained.

また、別の方策として、冷機始動時に前記進角側油室へ作動油圧を供給して前記ベーンを適度に進角側へ回転させてバルブオーバーラップをやや大きくすることも考えられるが、かかる冷機始動時は作動油の温度が低く油の粘度が高くなっているため、かかる粘性抵抗によって進角側油室へ作動油を速やかに供給することができない。この結果、ベーンとハウジングの相対回転をスムーズに行うことができず、排気エミッションが増加してしまうおそれがある。   Further, as another measure, it is conceivable that the hydraulic pressure is supplied to the advance side oil chamber at the start of the cooler and the vane is appropriately rotated to the advance side to slightly increase the valve overlap. At the time of start-up, since the temperature of the hydraulic oil is low and the viscosity of the oil is high, the hydraulic oil cannot be quickly supplied to the advance side oil chamber due to the viscous resistance. As a result, the relative rotation between the vane and the housing cannot be performed smoothly, and exhaust emission may increase.

本発明は、前記従来の可変動弁装置の技術的課題に鑑みて案出したもので、機関停止時に排気側位相変更機構と吸気側位相変更機構の両方の作動によって適度なバルブオーバーラップを予め機械的に安定的に創成して、冷機始動時における排気エミッションの低減化を確実に図り得る内燃機関の可変動弁システム及び可変動弁装置を提供することを目的としている。   The present invention has been devised in view of the technical problem of the conventional variable valve operating device, and when the engine is stopped, an appropriate valve overlap is preliminarily achieved by operating both the exhaust side phase change mechanism and the intake side phase change mechanism. It is an object of the present invention to provide a variable valve system and a variable valve apparatus for an internal combustion engine that can be stably created mechanically and reliably reduce exhaust emissions at the time of cold start.

本発明は、燃焼室に直接燃料を噴射する直接噴射式内燃機関に適用される可変動弁装置であって、
吸気弁の開閉タイミングを可変にする吸気側位相変換機構と、
排気弁の開閉タイミングを可変にする排気側位相変換機構と、を備え、
機関を停止するときに、前記吸気側位相変換機構によって前記吸気弁の開閉タイミングが、前記吸気弁と排気弁のバルブオーバーラップをほぼ最大に増加して機械的に保持される第1の位置に変更され、かつ、前記排気側位相変換機構によって前記排気弁の開閉タイミングが、前記バルブオーバーラップがほぼ最小に減少して機械的に保持される第2の位置に変更され、
前記吸気弁の開閉タイミングが前記第1の位置に保持され、かつ、前記排気弁の開閉タイミングが前記第2の位置に保持させているときのバルブオーバーラップは、前記吸気弁の開閉タイミングが最進角で前記排気弁の開閉タイミングが最遅角の場合におけるバルブオーバーラップより小さく、かつ、前記吸気弁の開閉タイミングが最遅角で、前記排気弁の開閉タイミングが最進角の場合におけるバルブオーバーラップよりも大きくなるように設定され、
機関を始動するときに、前記吸気側位相変換機構と排気側位相変換機構によって、前記吸気弁の開閉タイミングを前記第1の位置に保持すると共に、前記排気弁の開閉タイミングを第2の位置に保持することを特徴としている。
The present invention is a variable valve operating device applied to a direct injection internal combustion engine that directly injects fuel into a combustion chamber,
An intake side phase conversion mechanism that makes the opening and closing timing of the intake valve variable,
An exhaust side phase conversion mechanism that makes the opening / closing timing of the exhaust valve variable,
When the engine is stopped, the intake-side phase conversion mechanism causes the intake valve opening / closing timing to be at a first position where the valve overlap between the intake valve and the exhaust valve is increased to a maximum and mechanically held. And the exhaust-side phase conversion mechanism changes the opening / closing timing of the exhaust valve to a second position where the valve overlap is mechanically held with the valve overlap reduced to a minimum,
Closing timing of the intake valve is held at the first position, and the valve overlap when the opening and closing timing of the exhaust valve is then held in the second position, the opening and closing timing of the intake valve is most The valve when the opening / closing timing of the exhaust valve is smaller than the valve overlap when the opening / closing timing of the exhaust valve is the most retarded angle, the opening / closing timing of the intake valve is the most retarded, and the opening / closing timing of the exhaust valve is the most advanced angle Set to be larger than the overlap,
When starting the engine, the intake-side phase conversion mechanism and the exhaust-side phase conversion mechanism hold the opening / closing timing of the intake valve at the first position, and the opening / closing timing of the exhaust valve at the second position. It is characterized by holding .

この発明によれば、従来技術のように、機関の停止時に機械的に安定しない中間位置に固定したり、機関始動時に作動油圧によって強制的に相対回転させるのではなく、機関の始動前、つまり機関停止時に、予め両方の位相変換機構によって排気弁と吸気弁の適度なバルブオーバーラップを機械的に安定的に創成しておくことによって、機関始動初期から最適なバルブオーバーラップを確保することが可能になるため、排気エミッションを確実かつ効果的に低減することができる。   According to the present invention, as in the prior art, it is not fixed to an intermediate position that is not mechanically stable when the engine is stopped, or is not forced to rotate relative to the operating hydraulic pressure when the engine is started. When the engine is stopped, an appropriate valve overlap between the exhaust valve and the intake valve can be created mechanically and stably by using both phase conversion mechanisms in advance, so that an optimal valve overlap can be ensured from the beginning of the engine start. As a result, exhaust emission can be reliably and effectively reduced.

以下、本発明に係る内燃機関の可変動弁装置の実施形態を図面に基づいて詳述する。この実施形態は、いわゆる4サイクルのガソリン機関に適用したものを示している。   Embodiments of a variable valve operating apparatus for an internal combustion engine according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. This embodiment shows what is applied to what is called a 4-cycle gasoline engine.

まず、本発明における内燃機関の可変動弁装置は、図1〜図5に示すように、クランクシャフト01の駆動プーリ02からタイミングチェーン03を介して回転力が伝達される吸気側タイミングプーリ04及び排気側タイミングプーリ05と、該各タイミングプーリ04,05からそれぞれ駆動回転力が伝達される吸気側カムシャフト06及び排気側カムシャフト07と、を備え、該各カムシャフト06,07には、一気筒当たりそれぞれ2つずつ設けられた図外の吸気弁と排気弁とをバルブスプリングのばね力に抗して開作動させる吸気側カム08,08と排気側カム09,09が設けられている。   First, as shown in FIGS. 1 to 5, the variable valve operating apparatus for an internal combustion engine according to the present invention includes an intake side timing pulley 04 to which rotational force is transmitted from a drive pulley 02 of a crankshaft 01 via a timing chain 03 and An exhaust side timing pulley 05, and an intake side camshaft 06 and an exhaust side camshaft 07 to which driving rotational force is transmitted from the respective timing pulleys 04, 05 are provided. There are provided intake-side cams 08 and 08 and exhaust-side cams 09 and 09 that open two intake valves and two exhaust valves, not shown, provided per cylinder, against the spring force of the valve spring.

また、前記各タイミングプーリ04,05と吸気、排気カムシャフト06,07との間には、機関運転状態に応じて前記各吸気弁と排気弁の開閉タイミングをそれぞれ制御する一方の位相変換機構である排気側位相変更機構(排気VTC)1と他方の位相変換機構である吸気側位相変換機構(吸気VTC)2が設けられている。   Further, between the timing pulleys 04 and 05 and the intake and exhaust camshafts 06 and 07, there is one phase conversion mechanism for controlling the opening and closing timings of the intake and exhaust valves according to the engine operating state. An exhaust side phase change mechanism (exhaust VTC) 1 and an intake side phase conversion mechanism (intake VTC) 2 which is the other phase conversion mechanism are provided.

前記排気VTC1と吸気VTC2は、それぞれベーンタイプのものであって、基本構造は共通している。まず、排気VTC1の構造を説明すると、図2及び図3に示すように、前記排気カムシャフト07に回転力を伝達する前記タイミングプーリ05と、前記排気カムシャフト07の端部に固定されてタイミングプーリ05に内部に回転自在に収容されたベーン部材3と、該ベーン部材3を油圧によって正逆回転させる油圧回路4とを備えている。   The exhaust VTC1 and the intake VTC2 are each of the vane type and have the same basic structure. First, the structure of the exhaust VTC 1 will be described. As shown in FIGS. 2 and 3, the timing pulley 05 that transmits the rotational force to the exhaust camshaft 07 and the end of the exhaust camshaft 07 are fixed to the timing. A vane member 3 rotatably accommodated in a pulley 05 and a hydraulic circuit 4 that rotates the vane member 3 forward and backward by hydraulic pressure are provided.

前記タイミングプーリ05は、前記ベーン部材3を回転自在に収容したハウジング5と、該ハウジング5の前端開口を閉塞する円板状のフロントカバー6と、ハウジング5の後端開口を閉塞するほぼ円板状のリアカバー7とから構成され、これらハウジング5及びフロントカバー6,リアカバー7は、4本の小径ボルト8によって排気カムシャフト07の軸方向から一体的に共締め固定されている。   The timing pulley 05 includes a housing 5 that rotatably accommodates the vane member 3, a disc-shaped front cover 6 that closes the front end opening of the housing 5, and a substantially disc that closes the rear end opening of the housing 5. The housing 5 and the front cover 6 and the rear cover 7 are integrally fastened together by four small-diameter bolts 8 from the axial direction of the exhaust camshaft 07.

前記ハウジング5は、前後両端が開口形成された円筒状を呈し、内周面の周方向の約90°位置に4つの隔壁であるシュー5aが内方に向かって突設されている。この各シュー5aは、横断面ほぼ台形状を呈し、ほぼ中央位置に前記各ボルト8の軸部が挿通する4つのボルト挿通孔が軸方向へ貫通形成されていると共に、各内端面の高位部位置に軸方向に沿って切欠形成された保持溝内に、コ字形のシール部材9と該シール部材9を内方へ押圧する図外の板ばねが嵌合保持されている。   The housing 5 has a cylindrical shape in which both front and rear ends are formed, and shoes 5a, which are four partition walls, project inwardly at a position of about 90 ° in the circumferential direction of the inner peripheral surface. Each shoe 5a has a substantially trapezoidal cross section, and four bolt insertion holes through which the shaft portions of the respective bolts 8 pass are formed at substantially the center position, and the high-order portions of the respective inner end surfaces. A U-shaped seal member 9 and a leaf spring (not shown) that presses the seal member 9 inwardly are fitted and held in a holding groove that is cut out at a position along the axial direction.

前記フロントカバー6は、円盤プレート状に形成されて、中央に比較的大径な支持孔6aが穿設されていると共に、外周部に前記ハウジング5の各ボルト挿通孔に対応する位置に図外の4つのボルト孔が穿設されている。   The front cover 6 is formed in a disk plate shape, and a relatively large-diameter support hole 6a is formed in the center, and the outer peripheral portion is not shown at a position corresponding to each bolt insertion hole of the housing 5. These four bolt holes are drilled.

前記リアカバー7は、後端側に前記タイミングチェーンが噛合する歯車部7aが一体に設けられていると共に、ほぼ中央に大径な軸受孔7bが軸方向に貫通形成されている。   The rear cover 7 is integrally provided with a gear portion 7a that meshes with the timing chain on the rear end side, and a large-diameter bearing hole 7b is formed in the axial direction so as to penetrate therethrough.

前記ベーン部材3は、中央にボルト挿通孔を有する円環状のベーンロータ3aと、該ベーンロータ3aの外周面の周方向のほぼ90°位置に一体に設けられた4つのベーン3bとを備えている。   The vane member 3 includes an annular vane rotor 3a having a bolt insertion hole in the center, and four vanes 3b provided integrally at a position approximately 90 ° in the circumferential direction of the outer peripheral surface of the vane rotor 3a.

前記ベーンロータ3aは、前端側の小径筒部が前記フロントカバー6の支持孔6aに回転自在に支持されている一方、後端側の小径な円筒部が前記リアカバー7の軸受孔7bに回転自在に支持されている。   In the vane rotor 3a, a small-diameter cylindrical portion on the front end side is rotatably supported by the support hole 6a of the front cover 6, while a small-diameter cylindrical portion on the rear end side is freely rotatable in the bearing hole 7b of the rear cover 7. It is supported.

また、ベーン部材3は、前記ベーンロータ3aのボルト挿通孔に軸方向から挿通した固定ボルト9によって排気カムシャフト07の前端部に軸方向から固定されている。   The vane member 3 is fixed to the front end portion of the exhaust camshaft 07 from the axial direction by a fixing bolt 9 inserted from the axial direction into the bolt insertion hole of the vane rotor 3a.

前記各ベーン3bは、その内の3つが比較的細長い長方体形状に形成され、他の1つが比較的大きな台形状に形成されて、前記3つのベーン3bはそれぞれの幅長さがほぼ同一に設定されているのに対して1つのベーン3bはその幅長さが前記3つのものよりも大きく設定されて、ベーン部材3全体の重量バランスが取られている。   Each of the vanes 3b is formed in a relatively long and narrow rectangular shape, and the other one is formed in a relatively large trapezoidal shape. The three vanes 3b are substantially the same in width and length. In contrast, the width of one vane 3b is set to be larger than that of the three vanes 3 to balance the weight of the vane member 3 as a whole.

また、各ベーン3bは、各シュー5a間に配置されていると共に、各外面の軸方向に形成された細長い保持溝内に前記ハウジング5の内周面に摺接するコ字形のシール部材10及び該シール部材10をハウジング5の内周面方向に押圧する板ばねが夫々嵌着保持されている。また、各ベーン3bの前記排気カムシャフト07の回転方向と同じ側のそれぞれの一側面には、ほぼ円形状の2つの凹溝3cがそれぞれ形成されている。   Each vane 3b is disposed between the shoes 5a, and has a U-shaped seal member 10 slidably contacting the inner peripheral surface of the housing 5 in an elongated holding groove formed in the axial direction of each outer surface. Leaf springs that press the seal member 10 toward the inner peripheral surface of the housing 5 are fitted and held. Further, two substantially circular concave grooves 3c are formed on one side of each vane 3b on the same side as the rotation direction of the exhaust camshaft 07, respectively.

また、この各ベーン3bの両側と各シュー5aの両側面との間に、それぞれ4つの進角側油室11と遅角側油室12がそれぞれ隔成されている。   Further, four advance-side oil chambers 11 and retard-side oil chambers 12 are respectively separated between both sides of each vane 3b and both sides of each shoe 5a.

前記油圧回路33は、図2に示すように、前記各進角側油室11に対して作動油の油圧を給排する第1油圧通路13と、前記各遅角側油室12に対して作動油の油圧を給排する第2油圧通路14との2系統の油圧通路を有し、この両油圧通路13,14には、供給通路15とドレン通路16とが夫々通路切換用の電磁切換弁17を介して接続されている。前記供給通路15には、オイルパン18内の油を圧送する一方向のオイルポンプ19が設けられている一方、ドレン通路16の下流端がオイルパン18に連通している。   As shown in FIG. 2, the hydraulic circuit 33 is connected to the first hydraulic passages 13 for supplying and discharging the hydraulic oil pressure to and from the advance side oil chambers 11, and to the retard side oil chambers 12. There are two systems of hydraulic passages, a second hydraulic passage 14 for supplying and discharging the hydraulic oil pressure, and a supply passage 15 and a drain passage 16 are provided in both the hydraulic passages 13 and 14 for electromagnetic switching for passage switching. It is connected via a valve 17. The supply passage 15 is provided with a one-way oil pump 19 for pumping oil in the oil pan 18, while the downstream end of the drain passage 16 communicates with the oil pan 18.

前記第1、第2油圧通路13,14は、円柱状の通路構成部20の内部に形成され、この通路構成部20は、一端部が前記ベーンロータ3aの小径筒部から内部の支持穴3d内に挿通配置されている一方、他端部が前記電磁切換弁17に接続されている。   The first and second hydraulic passages 13 and 14 are formed inside a cylindrical passage constituting portion 20, and one end portion of the passage constituting portion 20 extends from the small diameter cylindrical portion of the vane rotor 3 a to the inside support hole 3 d. The other end is connected to the electromagnetic switching valve 17.

また、前記通路構成部20の一端部の外周面と支持穴3dの内周面との間には、各油圧通路13,14の一端側間を隔成シールする3つの環状シール部材21が嵌着固定されている。   Further, between the outer peripheral surface of the one end portion of the passage constituting portion 20 and the inner peripheral surface of the support hole 3d, three annular seal members 21 for separating and sealing between one end sides of the hydraulic passages 13 and 14 are fitted. It is fixed.

前記第1油圧通路13は、前記支持穴3dの駆動軸6側の端部に形成された油室13aと、ベーンロータ3aの内部にほぼ放射状に形成されて油室13aと各進角側油室11とを連通する4本の分岐路13bとを備えている。   The first hydraulic passage 13 is formed in an oil chamber 13a formed at the end of the support hole 3d on the drive shaft 6 side, and substantially radially inside the vane rotor 3a, so that the oil chamber 13a and each advance side oil chamber are formed. And four branch passages 13 b communicating with 11.

一方、第2油圧通路14は、通路構成部20の一端部内で止められ、該一端部の外周面に形成された環状室14aと、ベーンロータ3aの内部にほぼL字形状に折曲形成されて、前記環状室14aと各遅角側油室12と連通する第2油路14bとを備えている。   On the other hand, the second hydraulic passage 14 is stopped within one end portion of the passage constituting portion 20, and is formed into an annular chamber 14a formed on the outer peripheral surface of the one end portion and a substantially L-shape inside the vane rotor 3a. The annular chamber 14a and a second oil passage 14b communicating with each retarded angle side oil chamber 12 are provided.

前記電磁切換弁17は、4ポート3位置型であって、内部の弁体が各油圧通路13、14と供給通路15及びドレン通路16とを相対的に切り換え制御するようになっていると共に、前記コントローラ22からの制御信号によって切り換え作動されるようになっている。   The electromagnetic switching valve 17 is a four-port three-position type, and an internal valve body is configured to relatively switch and control each of the hydraulic passages 13 and 14, the supply passage 15 and the drain passage 16, and Switching operation is performed by a control signal from the controller 22.

このコントローラ22は、機関運転状態を検出すると共に、クランク角センサ23及び吸気カム08のカム角センサ24及び排気カム09のカム角度センサ25からの信号によって各タイミングプーリ04,05と各カムシャフト06、07との相対回転位置を検出している。   The controller 22 detects the engine operating state, and at the same time, receives signals from the crank angle sensor 23, the cam angle sensor 24 of the intake cam 08, and the cam angle sensor 25 of the exhaust cam 09, and the timing pulleys 04, 05 and the camshaft 06. , 07 and relative rotation position are detected.

そして、前記電磁切換弁17の切り換え作動によって、機関始動時に前記遅角側油室12に作動油を供給し、その後に、進角側油室11に作動油を供給するようになっている。   Then, by the switching operation of the electromagnetic switching valve 17, hydraulic oil is supplied to the retard side oil chamber 12 when the engine is started, and thereafter, hydraulic oil is supplied to the advance side oil chamber 11.

また、前記ベーン部材3とハウジング5との間には、このハウジング5に対してベーン部材3の回転を拘束及び拘束を解除する固定手段であるロック機構が設けられている。   Further, between the vane member 3 and the housing 5, there is provided a lock mechanism which is a fixing means for restraining the rotation of the vane member 3 with respect to the housing 5 and releasing the restraint.

すなわち、このロック機構は、図2に示すように、前記幅長さの大きな1つのベーン3bと肉厚なリアカバー7との間に設けられ、前記ベーン3bの内部の排気カムシャフト07の軸方向に沿って形成された摺動用穴26と、該摺動用穴26の内部に摺動自在に設けられた有蓋円筒状のロックピン27と、前記リアカバー7に有する固定孔内に固定された横断面カップ状の係合穴構成部28に設けられて、前記ロックピン27のテーパ状先端部27aが係脱する係合穴28aと、前記摺動用穴26の底面側に固定されたスプリングリテーナ29に保持されて、ロックピン27を係合穴28a方向へ付勢するコイルスプリング状のばね部材30とから構成されている。また、前記係合穴28aには、図外の油孔を介して前記遅角側油室12側から油圧が供給されるようになっている。   That is, as shown in FIG. 2, this locking mechanism is provided between the one vane 3b having a large width and the thick rear cover 7, and the axial direction of the exhaust camshaft 07 inside the vane 3b. A sliding hole 26 formed along the sliding hole 26, a covered cylindrical lock pin 27 slidably provided in the sliding hole 26, and a transverse section fixed in a fixing hole provided in the rear cover 7. An engagement hole 28 a provided in the cup-shaped engagement hole constituting portion 28, in which the tapered tip end portion 27 a of the lock pin 27 engages and disengages, and a spring retainer 29 fixed to the bottom surface side of the sliding hole 26. The coil spring-like spring member 30 is held and biases the lock pin 27 toward the engagement hole 28a. The engagement hole 28a is supplied with hydraulic pressure from the retarded angle side oil chamber 12 through an oil hole (not shown).

そして、前記ロックピン27は、前記ベーン部材3が最遅角側に回転した位置(第1の位置)で、先端部27aが前記ばね部材30のばね力によって係合穴28aに係合してタイミングプーリ05と排気カムシャフト07との相対回転をロックする。また、前記遅角側油室12から係合穴28a内に供給された油圧によって、ロックピン27が後退移動して係合穴28aとの係合が解除されるようになっている。   The lock pin 27 is engaged with the engagement hole 28a by the spring force of the spring member 30 at the position (first position) where the vane member 3 is rotated to the most retarded angle side. The relative rotation between the timing pulley 05 and the exhaust camshaft 07 is locked. Further, the lock pin 27 is moved backward by the hydraulic pressure supplied from the retard side oil chamber 12 into the engagement hole 28a, and the engagement with the engagement hole 28a is released.

さらに、前記各ベーン3bの一側面と該一側面に対向する各シュー5aの対向面との間には、ベーン部材3を遅角側へ回転付勢する付勢手段である一対のコイルスプリング31がそれぞれ配置されている。   Further, a pair of coil springs 31 which are urging means for urging and rotating the vane member 3 to the retard side are provided between one side surface of each vane 3b and the opposite surface of each shoe 5a facing the one side surface. Are arranged respectively.

この2つのコイルスプリング31は、それぞれ独立して形成されて互いに並列に形成されていると共に、それぞれの軸方向の長さ(コイル長)は、前記ベーン3bの一側面とシュー5aの対向面との間の長さよりも大きく設定されて、両者とも同一の長さに設定されている。   The two coil springs 31 are formed independently of each other and formed in parallel with each other. The axial lengths (coil lengths) of the two coil springs 31 are one side surface of the vane 3b and the opposite surface of the shoe 5a. Is set to be larger than the length between the two, and both are set to the same length.

また、この各コイルスプリング31は、最大圧縮変形時に互いが接触しない軸間距離をもって並設されていると共に、各一端部が各シュー5aの凹溝3cに嵌合する図外の薄板状のリテーナを介して連結されている。   In addition, the coil springs 31 are arranged side by side with an inter-axis distance that does not come into contact with each other at the time of maximum compression deformation, and each end is fitted to a concave groove 3c of each shoe 5a. It is connected through.

なお、この実施の形態では、排気側における前記ベーン部材3の変換角、つまり最遅角(図3)と最進角(図4)との差θeは、図3、図4に示すように、例えば約15°程度に設定されている。   In this embodiment, the conversion angle of the vane member 3 on the exhaust side, that is, the difference θe between the most retarded angle (FIG. 3) and the most advanced angle (FIG. 4) is as shown in FIGS. For example, it is set to about 15 °.

一方、吸気VTC2は、図5に示すように、排気VTC1と同じであるから、共通の構成個所には同一の符番を付けて具体的な説明を省略する。なお、吸気VTC2による吸気弁の最大遅角側への制御位置(第2の位置)、つまりコイルスプリング31のばね力などによってベーン部材3が図5に示す最大遅角側へ回転制御された位置での開時期(IVO)の変換角θiは、約25°になっている。   On the other hand, as shown in FIG. 5, the intake VTC2 is the same as the exhaust VTC1, and therefore, the same reference numerals are assigned to the common components and the detailed description thereof is omitted. The control position (second position) of the intake valve to the maximum retarded angle side by the intake VTC2, that is, the position where the vane member 3 is rotationally controlled to the maximum retarded angle side shown in FIG. The conversion angle θi at the opening time (IVO) at approximately 25 °.

以下、排気VTC1の作用を説明する。まず、イグニッションキーをオフして機関を停止させた際に、コントローラ22から電磁切換弁17に対する制御電流の出力が停止されて、弁体がスプリングのばね力に押されて、図2の位置になる。そのため、供給通路15と遅角側の第2油圧通路14とを連通する。したがって、供給油圧により、ベーン部材3は遅角側に回転しようとするが、機関回転数が零に近づくと、オイルポンプ19の油圧が作用せず、供給油圧も零になってしまう。   Hereinafter, the operation of the exhaust VTC 1 will be described. First, when the engine is stopped by turning off the ignition key, the output of the control current from the controller 22 to the electromagnetic switching valve 17 is stopped, and the valve body is pushed by the spring force of the spring to the position shown in FIG. Become. Therefore, the supply passage 15 and the retarded-side second hydraulic passage 14 are communicated. Therefore, the vane member 3 tries to rotate to the retard side by the supply hydraulic pressure, but when the engine speed approaches zero, the oil pressure of the oil pump 19 does not act, and the supply hydraulic pressure also becomes zero.

ここで、ベーン部材3は、排気カムシャフト07に作用する交番トルクなどによる動弁フリクションや前記各コイルスプリング31のばね力によって、図3に示すように、タイミングプーリ05に対して排気カムシャフト07の回転方向(矢印方向)と反対方向の反時計方向に相対回転して安定する。   Here, as shown in FIG. 3, the vane member 3 is moved to the exhaust camshaft 07 with respect to the timing pulley 05 by valve friction caused by an alternating torque acting on the exhaust camshaft 07 and the spring force of each coil spring 31. Relative rotation in the counterclockwise direction opposite to the rotation direction (arrow direction) is stabilized.

これによって、ベーン部材3は、最大幅のベーン3bがシュー5aの進角側油室11側の側面に当接した位置(第1の位置)に保持されて、タイミングプーリ05と排気カムシャフト07との相対回転位相が最大遅角側に変換される。   Accordingly, the vane member 3 is held at a position (first position) where the vane 3b having the maximum width comes into contact with the side surface of the shoe 5a on the advance side oil chamber 11 side, so that the timing pulley 05 and the exhaust camshaft 07 are provided. Relative rotation phase to the maximum retard angle side.

また、同時にこの第1の位置で、ロックピン27の先端部27aが係合穴28a内に係合して前記タイミングプーリ05と排気カムシャフト07との自由な相対回転を規制する。   At the same time, at the first position, the distal end portion 27a of the lock pin 27 is engaged in the engagement hole 28a to restrict free relative rotation between the timing pulley 05 and the exhaust camshaft 07.

したがって、機関再始動時のクランキング時のような回転変動の大きい場合であっても、最大遅角(第1の位置)に機械的に安定し、さらにロックピン27で固定されるので、ベーン部材3つまり、排気カムシャフト07の位相を安定にできるだけでなく、そのばたつきを抑制でき、この結果、バルブタイミング制御の不安定化を抑制し良好な始動性や冷機エミッションの低減を確実に得ることができる。   Therefore, even when the rotational fluctuation is large as in cranking at the time of engine restart, the vane is mechanically stable at the maximum retard angle (first position) and is fixed by the lock pin 27. It is possible not only to stabilize the phase of the member 3, that is, the exhaust camshaft 07, but also to suppress its fluttering, and as a result, to suppress the instability of the valve timing control and to surely obtain good startability and reduction of cooler emissions. Can do.

一方、吸気側のVTC2は、図5に示すように、排気側のVTC1と同じく動弁フリクションや各コイルスプリング31のばね力によってベーン部材3の最大幅のベーン3bがシュー5aの進角側油室11側の側面に当接してタイミングプーリ05と吸気カムシャフト06との相対回転位相が最大遅角側に変更保持されると共に、この時点で排気側と同じくロックピン27の先端部が係合穴28に係合して、ベーン部材3がかかる最遅角の回動位置(第2の位置)に安定かつ確実に保持される。これより、吸気行程にある吸気弁の開時期(IVO)がほぼ上死点付近の最遅角位置に保持される。   On the other hand, as shown in FIG. 5, the intake side VTC 2 is the same as the exhaust side VTC 1, and the vane 3 b having the maximum width of the vane member 3 is caused by the valve side friction and the spring force of each coil spring 31. The relative rotational phase between the timing pulley 05 and the intake camshaft 06 is changed and held at the maximum retarded angle side in contact with the side surface on the chamber 11 side, and at this time, the tip of the lock pin 27 is engaged as in the exhaust side. The vane member 3 engages with the hole 28 and is stably and reliably held at the most retarded rotation position (second position). Thus, the opening timing (IVO) of the intake valve in the intake stroke is held at the most retarded position near the top dead center.

したがって、図6に示すように、各気筒のうち排気行程にある排気弁の閉時期(EVC)が、クランク角でいえばθe×2だけ遅角した位置、つまり、上死点後、例えば約30°の遅角側の位置になる。   Therefore, as shown in FIG. 6, the exhaust valve closing timing (EVC) in the exhaust stroke of each cylinder is delayed by θe × 2 in terms of the crank angle, that is, after the top dead center, for example, about The position is on the retarded side of 30 °.

よって、例えば吸気弁とのバルブオーバーラップが約30°といった適度な大きさになる。   Therefore, for example, the valve overlap with the intake valve becomes an appropriate size of about 30 °.

したがって、この状態で冷機状態にある機関が始動されると、前記適度なバルブオーバーラップによって、残留ガスが吸気系に逆流して未燃HCガスが再燃焼させたり、残留ガス温度が吸気系を暖め燃料の霧化が促進されて、HCガスの発生を十分に抑制することができる。   Therefore, when the engine in the cold state is started in this state, the residual gas flows back to the intake system due to the appropriate valve overlap, and the unburned HC gas is reburned, or the residual gas temperature is The atomization of the warm fuel is promoted, and the generation of HC gas can be sufficiently suppressed.

また、この時点で、前記バルブオーバーラップを過度に大きくした場合には、燃焼室内で残留ガスである不活性ガスが顕著に増加することから、所望の燃焼トルクを発生できないなどにより、機関回転の不安定化を招き易いが、前記約30°という適度なバルブオーバーラップであることから、機関回転の不安定化を回避しつつ冷機エミッション性能を向上させることができるのである。   Further, at this time, if the valve overlap is excessively increased, the inert gas that is a residual gas in the combustion chamber is remarkably increased, so that a desired combustion torque cannot be generated. Although it is likely to cause instability, since it is the appropriate valve overlap of about 30 °, it is possible to improve the cold engine emission performance while avoiding instability of engine rotation.

また、前記機関始動時には、コントローラ22から各電磁切換弁17、17に対する制御電流によって排気側及び吸気側ともに、オイルポンプ19から圧送された作動油は、それぞれ遅角側油室12,12側に供給されて各ベーン部材3,3を各コイルスプリング31、31のばね力と共に最遅角側へ保持するが、各遅角側油室12,12内の作動油圧が高くなるにつれて、各ロックピン27が係合穴28aから抜け出てベーン部材3,3の自由な回動を許容することになる。   Further, when the engine is started, the hydraulic oil pumped from the oil pump 19 by the control current from the controller 22 to the electromagnetic switching valves 17 and 17 on both the exhaust side and the intake side is supplied to the retard side oil chambers 12 and 12, respectively. The vane members 3 and 3 are supplied and held together with the spring force of the coil springs 31 and 31 to the most retarded angle side, but as the hydraulic pressure in the retarded angle side oil chambers 12 and 12 increases, 27 comes out of the engagement hole 28a and allows the vane members 3 and 3 to freely rotate.

ここで、吸気側の電磁切換弁17にはコントローラ22から継続して通電されて、遅角側油室12に作動油が供給されるため、吸気側のベーン部材3は、コイルスプリング31のばね力と作動油圧によって最遅角側に相対回転位置が保持制御される。したがって、吸気弁の開閉時期は、そのまま継続されて図7に示すように、開時期(IVO)が上死点位置になっていると共に、閉時期(IVC)が下死点よりも十分に遅れた時期に制御される。   Here, since the electromagnetic switching valve 17 on the intake side is continuously energized from the controller 22 and hydraulic oil is supplied to the retard side oil chamber 12, the intake side vane member 3 is a spring of the coil spring 31. The relative rotational position is held and controlled to the most retarded angle side by the force and the hydraulic pressure. Therefore, the opening / closing timing of the intake valve continues as it is, and as shown in FIG. 7, the opening timing (IVO) is at the top dead center position, and the closing timing (IVC) is sufficiently delayed from the bottom dead center. Controlled at different times.

一方、排気側の電磁切換弁17には、コントローラ22から切り換え制御電流が出力されて、オイルポンプ19から圧送された作動油が遅角側油室12側に供給される。このため、ベーン部材3は、最遅角側へ相対位置が保持制御される。これによって、排気弁は、図6に示すように、閉時期(EVC)がほぼ上死点後30°に維持制御される。したがって、前述の排気エミッション低減効果が持続するのである。   On the other hand, a switching control current is output from the controller 22 to the electromagnetic switching valve 17 on the exhaust side, and the hydraulic oil pressure-fed from the oil pump 19 is supplied to the retarding oil chamber 12 side. For this reason, the relative position of the vane member 3 is held and controlled to the most retarded angle side. Thus, as shown in FIG. 6, the exhaust valve is controlled so that the closing time (EVC) is approximately 30 ° after top dead center. Therefore, the above-mentioned exhaust emission reduction effect is sustained.

次に、暖機が進むと、既にロックピンが外れており、低負荷時は図7に示すように制御される。特に、排気側VTCが進角側に制御される。したがって、吸気弁と排気弁のバルブオーバーラップは、ほぼ0になる。このバルブオーバーラップがほぼ0になると、残留ガスが少なく、良好な燃焼状態が得られ燃焼が安定化していることから機関回転の安定化が図れると共に、排気エミッションも良好になる。   Next, when the warm-up proceeds, the lock pin has already been removed, and control is performed as shown in FIG. 7 at low load. In particular, the exhaust side VTC is controlled to the advance side. Therefore, the valve overlap between the intake valve and the exhaust valve is almost zero. When this valve overlap is almost zero, the residual gas is small, a good combustion state is obtained, and the combustion is stabilized, so that the engine rotation can be stabilized and the exhaust emission is also improved.

次に、例えば機関中負荷領域あるいは低回転高負荷になると、コントローラ22から排気側及び吸気側の各電磁切換弁17,17にそれぞれ切り換え信号が出力されて、排気側電磁切換弁17に対しては通電を遮断して供給通路15と第2油圧通路14とを連通すると共に、第1油圧通路13とドレン通路16を連通する一方、吸気側電磁切換弁17に供給通路15と第1油圧通路13とを連通すると共に、第2油圧通路14とドレン通路16とを連通する。   Next, for example, when the engine is in an intermediate load region or a low rotation / high load, a switching signal is output from the controller 22 to each of the electromagnetic switching valves 17 and 17 on the exhaust side and the intake side. Cuts off energization and connects the supply passage 15 and the second hydraulic passage 14 and also connects the first hydraulic passage 13 and the drain passage 16, while the supply passage 15 and the first hydraulic passage are connected to the intake side electromagnetic switching valve 17. 13 and the second hydraulic passage 14 and the drain passage 16 are communicated.

したがって、排気VTC1では、各遅角側油室12に作動油圧が供給されて、ベーン部材3が最遅角側に相対回転されると共に、吸気VTC2では、各進角側油室11に作動油圧が供給されて、ベーン部材3が最進角側に相対回転する。このため、排気弁の開閉時期は、図8に示す特性となり、前記始動時と同程度の閉時期(EVC)が上死点後、約30°の変換角となり、吸気弁の開閉時期は、図8に示す特性となり、開時期(IVO)が上死点前の約50°の変換角となる。   Therefore, in the exhaust VTC1, the hydraulic pressure is supplied to each retarded angle oil chamber 12, the vane member 3 is relatively rotated to the most retarded angle side, and in the intake VTC2, the hydraulic pressure is applied to each advanced angle side oil chamber 11. Is supplied, and the vane member 3 rotates relative to the most advanced angle side. For this reason, the opening / closing timing of the exhaust valve has the characteristics shown in FIG. 8, and the closing timing (EVC) of the same level as that at the start becomes a conversion angle of about 30 ° after top dead center. The characteristics shown in FIG. 8 are obtained, and the opening time (IVO) is a conversion angle of about 50 ° before top dead center.

よって、バルブオーバーラップは、約30°+約50°=約80°の大きく創成されることから、ポンピングロスを低減して燃費を改善することができる。つまり、かかる中負荷領域では、燃焼トルクが大きくなっているので、軽負荷〜低負荷の運転域で発生し易い燃焼の不安定化が少ないので、バルブオーバーラップを大きくすることが可能になるため、前記燃費の改善効果が得られるのである。ここで、必ずしも排気VTC1を最遅角にしなくともよいし、吸気VTC2を最進角にしなくともよい。   Therefore, since the valve overlap is created as large as about 30 ° + about 50 ° = about 80 °, the pumping loss can be reduced and the fuel consumption can be improved. In other words, since the combustion torque is large in such a medium load region, there is little instability of combustion that is likely to occur in the light load to low load operation region, so the valve overlap can be increased. The fuel consumption improvement effect can be obtained. Here, the exhaust VTC1 does not necessarily have to be the most retarded angle, and the intake VTC2 does not necessarily have to be the most advanced angle.

以下、前記コントローラ22による前記機関始動時(冷機始動時)における具体的な制御を図9の制御フローチャート図によって説明する。   Hereinafter, specific control by the controller 22 at the time of engine start (at the time of cold start) will be described with reference to the control flowchart of FIG.

まず、ステップ1では、イグニッションスイッチがオンになっているか否かを判別し、つまり機関を始動したか否かを判別し、オンになっていない場合は戻るが、オンしたと判別した場合はステップ2に進む。   First, in Step 1, it is determined whether or not the ignition switch is turned on, that is, whether or not the engine is started. If not, the process returns. Proceed to 2.

このステップ2では、クランキング状態であることを認識するが、このクランキング前には、原則的に予め前記排気VTC1と吸気VTC2によって排気弁と吸気弁の開閉時期が前記図6に示す状態に機械的に安定し、さらにロックピン27でベーン部材3が固定保持されている。   In step 2, it is recognized that the engine is in the cranking state, but before this cranking, in principle, the exhaust valve and the intake valve are opened and closed by the exhaust VTC1 and the intake VTC2 in advance as shown in FIG. The vane member 3 is fixed and held by the lock pin 27.

ステップ3では、排気VTC1と吸気VTC2によって各吸気弁と各排気弁の開閉時期が各コイルスプリング31,31のばね力などによって前記図6に示す特性になっているが、さらに、各VTC1,2によって吸気弁と排気弁の開閉時期を図6に示す特性となるように制御信号を各電磁切換弁17,17に出力する。つまり、それぞれの遅角側油室12,12に作動油を強制的に供給する。なお、各遅角側油室12,12への油圧供給に伴って係合穴28a、28aへ油圧が供給されることからロックピン27,27の係合が解除されて、各ベーン部材3,3の自由な回動が許容されることは前述の通りであるが、その状態でも図6の特性に保持制御されるのである。   In step 3, the opening and closing timings of the intake valves and the exhaust valves have the characteristics shown in FIG. 6 depending on the spring force of the coil springs 31 and 31 by the exhaust VTC1 and the intake VTC2. Thus, a control signal is output to each of the electromagnetic switching valves 17 and 17 so that the opening / closing timings of the intake valve and the exhaust valve have the characteristics shown in FIG. That is, the hydraulic oil is forcibly supplied to each retarded angle side oil chamber 12, 12. In addition, since the hydraulic pressure is supplied to the engagement holes 28a and 28a as the hydraulic pressure is supplied to the retard angle side oil chambers 12 and 12, the engagement of the lock pins 27 and 27 is released, and the vane members 3 and 3 are released. As described above, the free rotation of 3 is allowed, but even in this state, the holding control is performed with the characteristics shown in FIG.

ステップ4では、燃料噴射弁や点火栓に制御信号を出力して燃焼室で完爆させる処理を行う。したがって、この完爆時においても、前記吸気弁や排気弁が図6に示す前記特定の開閉時期に維持制御されていることから、前述した冷機始動時の排気エミッション性能の向上が図れる。   In step 4, a control signal is output to the fuel injection valve and the spark plug to perform a complete explosion in the combustion chamber. Therefore, even during the complete explosion, the intake valve and the exhaust valve are maintained and controlled at the specific opening / closing timing shown in FIG. 6, so that the exhaust emission performance at the time of cold start described above can be improved.

次に、ステップ5では、クランク角センサなどから現在の機関回転状態を検出する。続いて、ステップ6では、機関回転が安定化しているか否かを判別し、ここで、安定していると判別した場合は、ステップ7に移行するが、不安定であると判別した場合は、ステップ8に移行する。   Next, in step 5, the current engine rotation state is detected from a crank angle sensor or the like. Subsequently, in step 6, it is determined whether or not the engine rotation is stabilized. If it is determined that the engine rotation is stable, the process proceeds to step 7, but if it is determined that it is unstable, Move on to step 8.

このステップ8では、排気VTC1によって進角側油室11に作動油圧を供給して排気弁の閉時期(EVC)を進角制御し、これによって吸気弁との前記バルブオーバーラップを減少させる制御を行う。これにより、燃焼を安定化させて機関回転変動を抑制する。この機関の不安定化は、バルブクリアランスが経時的に縮小し、実質のバルブオーバーラップ期間が増加したり、排気系の抵抗が増加して同一のバルブオーバーラップ量に対する残留ガスが増加することなどに起因して発生する。この場合に、前述のバルブオーバーラップの低減補正により、意図しない残留ガスの増加を抑制し、もって機関の安定性を確保することができるのである。   In step 8, the hydraulic pressure is supplied to the advance side oil chamber 11 by the exhaust VTC1 to advance the exhaust valve closing timing (EVC), thereby controlling the valve overlap with the intake valve. Do. This stabilizes combustion and suppresses engine rotation fluctuations. This destabilization of the engine reduces the valve clearance with time, increases the actual valve overlap period, increases the exhaust system resistance, and increases the residual gas for the same valve overlap amount, etc. Caused by In this case, the above-described correction for reducing the valve overlap suppresses an unintended increase in residual gas, thereby ensuring the stability of the engine.

前記ステップ7では、タイマーによってクランキング開始から所定時間経過したか否かを判別し、所定時間経過していないと判別した場合は、前記ステップ5に戻るが、経過したと判別した場合には、冷機制御が終了したと判断してステップ9に移行する。ここで、前記所定時間というのは、気温や始動前の機関の温度や湿度などによって変化させることも可能である。   In step 7, it is determined whether or not a predetermined time has elapsed since the start of cranking by a timer. If it is determined that the predetermined time has not elapsed, the process returns to step 5; It is determined that the cold machine control is finished, and the process proceeds to step 9. Here, the predetermined time can be changed according to the air temperature, the temperature or humidity of the engine before starting, or the like.

このステップ9では、前記排気VTC1と吸気VTC2を、機関運転に応じて予め作られている制御マップに基づいて暖機時及び暖機後の通常制御を行い、その後、リターンする。   In this step 9, the exhaust VTC1 and the intake VTC2 are subjected to normal control at the time of warming up and after warming up based on a control map prepared in advance according to engine operation, and then the process returns.

このステップ9での通常制御は、例えば中負荷において図8に示す大きなバルブオーバーラップに近いバルブオーバーラップとしてポンピングロスを低減して燃費を向上させたり、あるいは残留ガスが増加する傾向にある暖機アイドルにおいて図7に示すバルブオーバーラップに近い小バルブオーバーラップとし、機関の回転安定性を向上するなどの制御が行われるのである。   The normal control in step 9 is, for example, a warm-up that tends to improve the fuel consumption by reducing the pumping loss as a valve overlap close to the large valve overlap shown in FIG. 8 at medium load, or to increase the residual gas. In idle mode, control is performed such that the small valve overlap is close to the valve overlap shown in FIG. 7 and the rotational stability of the engine is improved.

ところで、図6に示す機械的に安定するバルブタイミングであるが、前記排気VTC1による排気弁の最大遅角側への変換角θe(約15°)が、吸気VTC2による吸気弁の最大遅角側への変換角θi(約25°)よりも小さいことから、バルブオーバーラップが比較的小さくなる。このため、始動時に適した排気エミッション性能に有利なバルブオーバーラップにできるだけでなく、例えば電気系統の異常などのフェールセーフ時において暖機状態においてもある程度の機関回転の安定化を図れる。   Incidentally, the mechanically stable valve timing shown in FIG. 6 is that the conversion angle θe (about 15 °) of the exhaust valve to the maximum retarded side by the exhaust VTC1 is the maximum retarded side of the intake valve by the intake VTC2. Since it is smaller than the conversion angle θi (approximately 25 °), the valve overlap is relatively small. For this reason, not only can the valve overlap be advantageous for the exhaust emission performance suitable at the time of starting, but also the engine rotation can be stabilized to some extent even in a warm-up state at the time of fail-safe such as an abnormality in the electric system.

また、機関の始動時には、図6に示すバルブタイミングに機械的に安定していることに加え、前記ロック機構によってベーン部材3の自由な回転が確実に規制されていることから、クランキング時に機関回転の変動があった場合であっても、吸気弁と排気弁の実バルブタイミング(開閉時期)の安定化が図れ、この結果、所望の排気エミッションを確実に低減することができる。   Further, when the engine is started, in addition to being mechanically stable at the valve timing shown in FIG. 6, the free rotation of the vane member 3 is surely restricted by the lock mechanism. Even when there is a fluctuation in rotation, the actual valve timing (opening / closing timing) of the intake valve and the exhaust valve can be stabilized, and as a result, desired exhaust emission can be reliably reduced.

また、この実施の形態では、排気VTC1と吸気VTC2の各ベーン部材3,3をそれぞれコイルスプリング31,31のばね力によって最遅角側へ回転付勢するようになっているため、機関停止時及び始動時に前記バルブオーバーラップを確実に創成することができる。これにより、冷機始動時の排気エミッションの低減化をより確実に得ることができる。   In this embodiment, the vane members 3 and 3 of the exhaust VTC1 and the intake VTC2 are urged to rotate to the most retarded angle side by the spring force of the coil springs 31 and 31, respectively. And, the valve overlap can be surely created at the time of starting. Thereby, reduction of the exhaust emission at the time of cold machine starting can be obtained more reliably.

〔第2の実施の形態〕
図10以下は第2の実施の形態を示し、一方の位相変換機構を吸気VTC2とし、他方の位相変換機構を排気VTC1としたもので、前記排気VTC1と吸気VTC2によって各排気弁と各吸気弁の開閉時期を、機関停止時に進角側にそれぞれ機械的に安定するように構成したものである。
[Second Embodiment]
FIG. 10 and the subsequent figures show a second embodiment, in which one phase conversion mechanism is an intake VTC2 and the other phase conversion mechanism is an exhaust VTC1, and each exhaust valve and each intake valve are controlled by the exhaust VTC1 and the intake VTC2. The opening / closing timing of each is mechanically stabilized to the advance side when the engine is stopped.

すなわち、図10〜図12は排気VTC1の構造を示したものであるが、図13に示す吸気VTC2も同じ構造に形成されており、基本的な構造は第1の実施の形態のものと同じであるが、電磁切換弁がスプリングにより図10の位置になっており、機関停止時及び始動時における油圧回路4の供給通路15が第1油圧通路13に連通し、第2油圧通路14が各ドレン通路16に連通している。また、前記第1油圧通路13と連通している各進角側油室11は、前記ロック機構の係合穴28aに連通している。   That is, FIGS. 10 to 12 show the structure of the exhaust VTC1, but the intake VTC2 shown in FIG. 13 is also formed in the same structure, and the basic structure is the same as that of the first embodiment. However, the electromagnetic switching valve is in the position shown in FIG. 10 by the spring, and the supply passage 15 of the hydraulic circuit 4 communicates with the first hydraulic passage 13 when the engine is stopped and started, and the second hydraulic passage 14 is connected to each of them. It communicates with the drain passage 16. Each advance side oil chamber 11 communicating with the first hydraulic passage 13 communicates with the engagement hole 28a of the lock mechanism.

さらに、各VTC1,2のベーン部材3,3は、各進角側油室11に配置された一対のコイルスプリング31によって常時進角側へ回転付勢されている。この各コイルスプリング31の具体的構成も第1の実施の形態のものと同様であるが、この各コイルスプリング31は、前記動弁フリクションなどに抗してベーン部材3を進角側に付勢しなければならないので、第1の実施の形態のもの比較して大きなばね荷重に設定されている。   Further, the vane members 3 and 3 of the VTCs 1 and 2 are always urged to rotate toward the advance side by a pair of coil springs 31 disposed in each advance side oil chamber 11. Although the specific configuration of each coil spring 31 is the same as that of the first embodiment, each coil spring 31 urges the vane member 3 toward the advance side against the valve friction. Therefore, the spring load is set to be larger than that of the first embodiment.

また、前記吸気VTC2によるベーン部材3の変換角θiは、図13に示すように、例えば25°に設定されていて、図11に示す排気VTC1によるベーン部材3の変換角θe(例えば15°)よりも大きく設定されている。したがって、デフォルト位置(機関停止時及び機関始動時の位置)のバルブオーバーラップ量は、図14に示すように、例えば50°になっていて、第1の実施の形態のものよりも大きくなっている。   Further, as shown in FIG. 13, the conversion angle θi of the vane member 3 by the intake VTC2 is set to, for example, 25 °, and the conversion angle θe (for example, 15 °) of the vane member 3 by the exhaust VTC1 shown in FIG. Is set larger than. Therefore, the valve overlap amount at the default position (position at the time of engine stop and engine start) is, for example, 50 ° as shown in FIG. 14, and is larger than that of the first embodiment. Yes.

したがって、この機関運転中においては、燃焼室での残留ガスが増加するが、本実施の形態の内燃機関として、燃焼室に直接燃料を噴射する直接噴射式の機関に適用した場合には、かかる直噴式機関では燃焼室内に冷却効果によって高圧縮比が図れるため、この高圧縮比により冷機時の燃焼の安定性が確保できため、さらにバルブオーバーラップ量の限界を高めることができる。したがって、冷機始動時における排気エミッションを十分に低減させることが可能になる。   Therefore, the residual gas in the combustion chamber increases during the operation of the engine, but this is required when applied to a direct injection engine that directly injects fuel into the combustion chamber as the internal combustion engine of the present embodiment. In a direct injection engine, a high compression ratio can be achieved in the combustion chamber due to a cooling effect. This high compression ratio can ensure the stability of combustion during cold operation, and can further increase the limit of the valve overlap amount. Therefore, exhaust emission at the time of cold start can be sufficiently reduced.

なぜならば、直噴式機関であると吸気弁が閉じた状態でも燃料を燃焼室に供給することができ、かつ噴射パターンの自由度が大きいので、燃焼を改善する余地が出てくるためである。   This is because in the case of a direct injection engine, fuel can be supplied to the combustion chamber even when the intake valve is closed, and the degree of freedom of the injection pattern is large, so there is room for improving combustion.

また、暖機完了後のアイドリング運転時には、吸気VTC2の制御によって、つまりコントローラ22が電磁切換弁17を切り換え制御して、第1油圧通路13とドレン通路16を連通させ、供給通路15と第2油圧通路14とを連通させて各遅角側油室12内に作動油圧を供給して、ベーン部材3を、図12に示すように、各コイルスプリング31のばね力に抗してタイミングプーリ05の回転方向と反対方向へ回転させて、吸気弁の開閉時期を最遅角側に制御する。一方、排気VTC1は、始動時のままの制御を継続して、排気弁の開閉時期を最進角側に制御する。よって、図15に示すように、排気弁の閉時期(EVC)は、ほぼ上死点位置に維持され、吸気弁の開時期(IVO)もほぼ上死点位置に制御される。これによって、バルブオーバーラップがほぼ0になって、前記図7に示す場合と同様な作用効果が得られる。   Further, during the idling operation after the warm-up is completed, the control of the intake VTC 2, that is, the controller 22 controls the switching of the electromagnetic switching valve 17 to connect the first hydraulic passage 13 and the drain passage 16, and the supply passage 15 and the second passage As shown in FIG. 12, the vane member 3 is communicated with the hydraulic passage 14 to supply hydraulic pressure into each retarded angle side oil chamber 12, and the timing pulley 05 is resisted against the spring force of each coil spring 31. Is rotated in the opposite direction to the rotation direction of the valve, and the opening / closing timing of the intake valve is controlled to the most retarded angle side. On the other hand, the exhaust VTC 1 continues the control as it was at the start, and controls the opening / closing timing of the exhaust valve to the most advanced angle side. Therefore, as shown in FIG. 15, the exhaust valve closing timing (EVC) is maintained at approximately the top dead center position, and the intake valve opening timing (IVO) is also controlled to approximately the top dead center position. As a result, the valve overlap becomes substantially zero, and the same effect as in the case shown in FIG. 7 can be obtained.

また、例えば中負荷、低回転高負荷運転に移行した場合は、今度は排気VTC1によって排気弁の開閉時期を、図16に示すように、最遅角側に制御すると共に、吸気VTC2によって吸気弁の開閉時期を、最進角側に制御する。これによって、排気弁の閉時期(EVC)をクランク軸に対して上死点後、約30°の変換角とし、吸気弁の開時期(IVO)を上死点前、約50°の変換角とし、したがって、バルブオーバーラップ量は約80°となる。よって、この場合も前記図8に示した場合と同様な作用効果が得られる。   Further, for example, when shifting to a medium load, low rotation, high load operation, the exhaust valve opening / closing timing is controlled to the most retarded angle side by the exhaust VTC1, and the intake valve VTC2 is used to control the intake valve opening timing. Is controlled to the most advanced angle side. As a result, the exhaust valve closing timing (EVC) is about 30 ° after the top dead center and the intake valve opening timing (IVO) is about 50 ° before the top dead center. Therefore, the valve overlap amount is about 80 °. Therefore, also in this case, the same effect as that shown in FIG. 8 can be obtained.

以下、図17に示すフローチャートに基づいて本実施の形態におけるコントローラ22の具体的な制御を説明するが、基本的な流れは第1の実施の形態における図9と同じである。異なるところは、機関停止時の場合やステップ13において排気VTC1と吸気VTC2によって排気弁と吸気弁の両方をそれぞれ最進角側に制御して適度なバルブオーバーラップを創成するようになっている点(図13)と、ステップ15において燃焼が不安定と判別された場合にステップ18で吸気弁の閉時期(IVO)を遅角側に補正制御して、バルブオーバーラップ量を低減することとした点である。   Hereinafter, specific control of the controller 22 in the present embodiment will be described based on the flowchart shown in FIG. 17, but the basic flow is the same as that in FIG. 9 in the first embodiment. The difference is that when the engine is stopped or in step 13, both the exhaust valve and the intake valve are controlled to the most advanced angle side by the exhaust VTC1 and the intake VTC2, respectively, and an appropriate valve overlap is created. (FIG. 13) When the combustion is determined to be unstable in step 15, the intake valve closing timing (IVO) is corrected and controlled to the retard side in step 18 to reduce the valve overlap amount. Is a point.

他の処理及び判断は図9に示すものと同じであるから説明を省略する。   Since other processes and determinations are the same as those shown in FIG.

したがって、この第2の実施の形態も第1の実施の形態と同様に、冷機始動時において適度なバルブオーバーラップの創成によって排気エミッションを確実に低減化することが可能になる。   Therefore, similarly to the first embodiment, the second embodiment can surely reduce the exhaust emission by creating an appropriate valve overlap at the time of cold start.

本発明は、前記各実施の形態の構成に限定されるものではなく、例えば、第1の実施の形態における前記各コイルスプリング31,31は、必ずしも必要ではなく、たとえ存在しない場合でも、動弁フリクションなどによって機関停止時には、各ベーン部材3,3が最遅角側に自動的に回転移動する。但し、第2実施の形態においては、動弁フリクションに抗して各ベーン部材3,3を最進角側に回転させなければならないので、各コイルスプリング31,31は、必須である。   The present invention is not limited to the configuration of each of the above embodiments. For example, the coil springs 31 and 31 in the first embodiment are not necessarily required, and even if they do not exist, the valve When the engine is stopped due to friction or the like, the vane members 3 and 3 are automatically rotated to the most retarded angle side. However, in the second embodiment, since the vane members 3 and 3 must be rotated to the most advanced angle side against the valve friction, the coil springs 31 and 31 are indispensable.

また、第1の実施の形態では、いわゆる直噴式の内燃機関に適用したものではないが、第2の実施の形態と同じくこれに適用することも可能である。   Further, the first embodiment is not applied to a so-called direct injection internal combustion engine, but can be applied to this as in the second embodiment.

第2の実施の形態では、直噴式内燃機関の適用したものであるが、ポート噴射の内燃機関で吸気2弁にリフト差を設け、燃焼安定性を高めた機関に用いることも可能である。   In the second embodiment, a direct injection internal combustion engine is applied. However, it is also possible to use a port injection internal combustion engine in which a lift difference is provided in the intake two valves to improve combustion stability.

さらに、前記各実施の形態では、点火栓による着火方式を用いているが、例えば圧縮による着火方式の機関に適用することも可能である。この着火方式では前述した完爆制御において点火制御が含まれなくなるが、点火栓方式と同様に冷機始動時における排気エミッションの低減効果が十分に得られる。   Furthermore, in each of the above-described embodiments, the ignition method using a spark plug is used. However, the present invention can also be applied to, for example, an engine using an ignition method using compression. In this ignition method, ignition control is not included in the above-described complete explosion control, but the exhaust emission reduction effect at the time of cold start can be sufficiently obtained as in the spark plug method.

本発明に係る可変動弁装置の実施形態に供される内燃機関の主要構成部材を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the main structural members of the internal combustion engine provided for embodiment of the variable valve apparatus which concerns on this invention. 第1の実施形態に供される排気VTCを示す縦断面図である。It is a longitudinal section showing exhaust VTC provided for a 1st embodiment. 本実施の形態における最遅角制御状態を示す図2のA−A線断面図である。It is the sectional view on the AA line of FIG. 2 which shows the most retarded angle control state in this Embodiment. 本実施の形態における最進角制御状態を示す図2のA−A線断面図である。It is the sectional view on the AA line of FIG. 2 which shows the most advanced angle control state in this Embodiment. 本実施形態における吸気VTCを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the intake VTC in this embodiment. 機関停止時と始動時における吸排気弁の開期間を示す特性図である。It is a characteristic figure which shows the open period of the intake / exhaust valve at the time of an engine stop and a start. 暖機完了後のアイドリング運転時における吸排気弁の開期間を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the open period of the intake / exhaust valve at the time of idling operation after completion of warm-up. 中負荷などの運転時における吸排気弁の開期間を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the open period of the intake / exhaust valve at the time of driving | running | working, such as medium load. 本実施形態のコントローラによる制御を示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows the control by the controller of this embodiment. 第2の実施形態に供される排気VTCを示す縦断面図である。It is a longitudinal section showing exhaust VTC provided for a 2nd embodiment. 本実施の形態における最進角制御状態を示す図10のB−B線断面図である。It is the BB sectional view taken on the line of FIG. 10 which shows the most advanced angle control state in this Embodiment. 本実施の形態における最遅角制御状態を示す図10のB−B線断面図である。It is the BB sectional view taken on the line of FIG. 10 which shows the most retarded angle control state in this Embodiment. 本実施形態における吸気VTCを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the intake VTC in this embodiment. 機関停止時と始動時における吸排気弁の開期間を示す特性図である。It is a characteristic figure which shows the open period of the intake / exhaust valve at the time of an engine stop and a start. 暖機完了後のアイドリング運転時における吸排気弁の開期間を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the open period of the intake / exhaust valve at the time of idling operation after completion of warm-up. 中負荷などの運転時における吸排気弁の開期間を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the open period of the intake / exhaust valve at the time of driving | running | working, such as medium load. 本実施形態のコントローラによる制御を示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows the control by the controller of this embodiment.

04…吸気側タイミングプーリ
05…排気側タイミングプーリ
06…吸気カムシャフト
07…排気カムシャフト
1…排気VTC(排気側位相変換機構)
2…吸気VTC(吸気側位相変更機構)
3…ベーン部材
4…油圧回路
5…ハウジング
22…コントローラ
27…ロックピン
28a…係合穴
31…コイルスプリング
04 ... Intake side timing pulley 05 ... Exhaust side timing pulley 06 ... Intake camshaft 07 ... Exhaust camshaft 1 ... Exhaust VTC (Exhaust side phase conversion mechanism)
2 ... Intake VTC (Intake side phase change mechanism)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 ... Vane member 4 ... Hydraulic circuit 5 ... Housing 22 ... Controller 27 ... Lock pin 28a ... Engagement hole 31 ... Coil spring

Claims (1)

燃焼室に直接燃料を噴射する直接噴射式内燃機関に適用される可変動弁装置であって、
吸気弁の開閉タイミングを可変にする吸気側位相変換機構と、
排気弁の開閉タイミングを可変にする排気側位相変換機構と、を備え、
機関を停止するときに、前記吸気側位相変換機構によって前記吸気弁の開閉タイミングが、前記吸気弁と排気弁のバルブオーバーラップをほぼ最大に増加して機械的に保持される第1の位置に変更され、かつ、前記排気側位相変換機構によって前記排気弁の開閉タイミングが、前記バルブオーバーラップがほぼ最小に減少して機械的に保持される第2の位置に変更され、
前記吸気弁の開閉タイミングが前記第1の位置に保持され、かつ、前記排気弁の開閉タイミングが前記第2の位置に保持させているときのバルブオーバーラップは、前記吸気弁の開閉タイミングが最進角で前記排気弁の開閉タイミングが最遅角の場合におけるバルブオーバーラップより小さく、かつ、前記吸気弁の開閉タイミングが最遅角で、前記排気弁の開閉タイミングが最進角の場合におけるバルブオーバーラップよりも大きくなるように設定され、
機関を始動するときに、前記吸気側位相変換機構と排気側位相変換機構によって、前記吸気弁の開閉タイミングを前記第1の位置に保持すると共に、前記排気弁の開閉タイミングを第2の位置に保持することを特徴とする内燃機関の可変動弁システム。
A variable valve operating device applied to a direct injection internal combustion engine that directly injects fuel into a combustion chamber,
An intake side phase conversion mechanism that makes the opening and closing timing of the intake valve variable,
An exhaust side phase conversion mechanism that makes the opening / closing timing of the exhaust valve variable,
When the engine is stopped, the intake-side phase conversion mechanism causes the intake valve opening / closing timing to be at a first position where the valve overlap between the intake valve and the exhaust valve is increased to a maximum and mechanically held. And the exhaust-side phase conversion mechanism changes the opening / closing timing of the exhaust valve to a second position where the valve overlap is mechanically held with the valve overlap reduced to a minimum,
Closing timing of the intake valve is held at the first position, and the valve overlap when the opening and closing timing of the exhaust valve is then held in the second position, the opening and closing timing of the intake valve is most The valve when the opening / closing timing of the exhaust valve is smaller than the valve overlap when the opening / closing timing of the exhaust valve is the most retarded angle, the opening / closing timing of the intake valve is the most retarded, and the opening / closing timing of the exhaust valve is the most advanced angle Set to be larger than the overlap,
When starting the engine, the intake-side phase conversion mechanism and the exhaust-side phase conversion mechanism hold the opening / closing timing of the intake valve at the first position, and the opening / closing timing of the exhaust valve at the second position. A variable valve operating system for an internal combustion engine, characterized by being held .
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