JP2004156511A - Valve timing controller of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この出願の発明は、内燃機関の吸気側または排気側の機関弁の開閉タイミングを運転状態に応じて可変制御する内燃機関のバルブタイミング制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
この種のバルブタイミング制御装置として、次のようなものが案出されている。
【0003】
このバルブタイミング制御装置は、クランクシャフトにタイミングチェーン等を介して連係されたハウジング(駆動回転体)がカムシャフトの端部に回動可能に組み付けられ、ハウジングの内側端面に形成された径方向ガイドに可動案内部が径方向に沿って摺動自在に係合支持されると共に、径方向外側に突出するレバーを有するレバー軸(従動回転体)がカムシャフトの端部にボルト結合され、可動案内部とレバー軸のレバーとがリンクによって枢支連結されている。そして、前記径方向ガイドに対向する位置には、渦巻き状ガイドを有する中間回転体がハウジングとレバー軸に対して相対回動可能に設けられ、前記可動案内部の軸方向の一方の端部に突設された略円弧状の複数の突条が前記渦巻き状ガイドに案内係合されている。また、中間回転体はハウジングに対して回転を進める側にゼンマイばねによって付勢されると共に、電磁ブレーキによって回転を遅らせる側の力を適宜受けるようになっている。この装置の場合、中間回転体に操作力を付与するゼンマイばね及び電磁ブレーキと、中間回転体の回動に応じてハウジング(駆動回転体)とレバー軸(従動回転体)の組付角を回動操作するリンクと、によって組付角変更手段が構成されている。
【0004】
この装置においては、電磁ブレーキがOFF状態のときには、中間回転体がゼンマイばねの付勢力を受けハウジングに対して初期位置に位置されており、渦巻き状ガイドに突条でもって噛合う可動案内部は径方向外側に最大に変位し、リンクを引き起こしてハウジングとレバー軸の組付角を最遅角位相の角度位置(以下、「最遅角位置」と呼ぶ。)または最進角位相の角度位置(以下、「最進角位置」と呼ぶ。)に維持している。そして、この状態から電磁ブレーキがONにされると、中間回転体が減速されてハウジングに対して遅れ側に相対回転する結果、渦巻き状ガイドに噛合う可動案内部が径方向内側に変位し、今まで引き起こされていたリンクを次第に倒すようにしてハウジングとレバー軸の組付角を最進角位置または最遅角位置に変更する。
【0005】
【特許文献】
特開2001−41013号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のバルブタイミング制御装置は、内燃機関の始動時の組付角を最遅角位置、または、最進角位置(吸気側の動弁系に適用した場合には最遅角位置。排気側の動弁系に適用した場合には最進角位置)に戻し、それによって吸気弁と排気弁のバルブオーバーラップを少なくして機関始動時の燃焼の安定化を図っている。この機関始動時の組付角は内燃機関の温度に関係なく一定であり、機関始動時の燃焼が不安定になり易い冷間時はもとより、比較的燃焼が安定する高温時においてもに常に一定組付角位置に戻されていた。
【0007】
ところで、内燃機関を高温状態で始動させ、そのままアイドリング等の低速運転を行う状況はしばしばあるが、近年、この状況下におけるさらなる燃費の向上を求める要望がある。
【0008】
この状況下で燃費のさらなる向上を図るには、機関のポンピングロスを少なくするために吸気弁と排気弁のバルブオーバーラップを増大する必要があるが、低温始動時の燃焼安定性(機関始動性)を重視した装置においては、このような要望に応えることはできない。
【0009】
そこでこの出願の発明は、低温時における機関始動性の悪化を招くことなく、高温時の始動直後の燃費の向上を図ることのできる内燃機関のバルブタイミング制御装置を提供しようとするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するための手段として、この出願発明は、内燃機関の温度を検出する温度検出手段を設け、内燃機関の始動時の組付角を前記検出手段で検出された温度に応じて制御するようにした。
【0011】
この発明の場合、内燃機関の温度に応じて始動時の組付角を制御するため、低温時には、吸気弁と排気弁のバルブオーバーラップを小さくして確実な機関始動を実現し、高温時には、前記バルブオーバーラップを大きくすることでポンピングロスを少なくし、機関始動直後の燃費の向上を図ることができる。また、低温始動時にバルブオーバーラップを小さくした場合には、所謂内部EGRが減少するために燃焼温度が上昇し、その結果、不活性ガスの排出を抑制することが可能になると共に、触媒温度の早期上昇によってNOxの排出をも抑えることが可能となる。
【0012】
具体的には、吸気側動弁系に用いられるバルブタイミング制御装置の場合、温度検出手段による検出温度が低温時のときに、高温時のときよりも組付角を遅角側に制御するようにすれば良い。
【0013】
このようにすれば、機関始動のむずかしい低温始動には、バルブオーバーラップが小さくなるために始動時の燃焼の安定化が図られ、比較的機関始動が容易な高温始動時には、逆にバルブオーバラップが大きくなってポンピングロスが低減される。また、高温始動時に組付角が進角側に制御されると、バルブオーバーラップが大きくなると同時に吸気弁の閉じタイミングが遅くなるため、吸気行程から圧縮行程に移行した初期に混合気が吸気側から逃げにくくなる。このため、実圧縮比が高まり、始動後の低速トルクが高まる。
【0014】
【発明の実施の形態】
次に、この出願の発明の一実施形態を図1〜図7に基づいて説明する。
【0015】
この実施形態は、この出願の発明にかかるバルブタイミング制御装置を内燃機関の吸気側の動弁系に適用したものであるが、排気側の動弁系に同様に適用することも可能である。
【0016】
バルブタイミング制御装置は、図1に示すように内燃機関のシリンダヘッド(図示せず)に回転自在に支持されたカムシャフト1と、このカムシャフト1の前端部に結合された従動軸部材7(従動回転体)と、この従動軸部材7に必要に応じて相対回動できるように組み付けられ、チェーン(図示せず)を介してクランクシャフト(図示せず)に連係されるタイミングスプロケット2を外周に有する駆動リング3(駆動回転体)と、この駆動リング3と従動軸部材7の前方側(図1中左側)に配置され、両者3,1を相対回動させて組付角を操作する組付角変更手段4と、内燃機関の図外のシリンダヘッドとヘッドカバーの前面に跨って取り付けられて組付角変更手段4の前面と周域を覆う図外のVTCカバーと、を備えている。尚、組付角変更手段4は、回動操作力を発生する操作力発生部40と、その操作力発生部40で発生した回動操作力を駆動リング3と従動軸部材7の相対的な回転力に変換する変換機構部41と、によって構成されている。
【0017】
駆動リング3は、段差状の挿通孔6を備えた略円板状に形成され、この挿通孔6部分が従動軸部材7(従動回転体)に回転可能に組み付けられている。そして、駆動リング3の前面(カムシャフト1と逆側の面)には、図2,図3に示すように、対面する平行な側壁を有する3つの径方向溝8(径方向ガイド)が同リング3のほぼ半径方向に沿うように形成されている。
【0018】
また、従動軸部材7は、図1に示すように、カムシャフト1の前端部に突き合される基部側の外周に拡径部が形成されると共に、その拡径部よりも前方側の外周面に放射状に突出する三つのレバー9が一体に形成され、軸芯部を貫通するボルト10によってカムシャフト1に結合されている。各レバー9には、リンク11の基端がピン12によって枢支連結され、各リンク11の先端には前記各径方向溝8に摺動自在に係合する円柱状の突出部13が一体に形成されている。
【0019】
各リンク11は、突出部13が対応する径方向溝8に係合した状態において、ピン12を介して従動軸部材7に連結されているため、リンク11の先端側が外力を受けて径方向溝8に沿って変位すると、駆動リング3と従動軸部材7はリンク11の作用でもって突出部13の変位に応じた方向及び角度だけ相対回動する。
【0020】
また、各リンク11の先端部には、軸方向前方側に開口する収容穴14が形成され、この収容穴14に、後述する渦巻き溝15(渦巻き状ガイド)に係合する係合ピン16と、この係合ピン16を前方側(渦巻き溝15側)に付勢するコイルばね17とが収容されている。尚、この実施形態の場合、リンク11の先端の突出部13と係合ピン16、コイルばね17等によって径方向に変位可能な可動案内部が構成されている。
【0021】
一方、従動軸部材7のレバー9の突設位置よりも前方側には、円板状のフランジ壁を有する中間回転体18が軸受19を介して回転自在に支持されている。この中間回転体18のフランジ壁の後面側には断面半円状の前述の渦巻き溝15が形成され、この渦巻き溝15に、前記各リンク11の先端の係合ピン16が転動自在に案内係合されている。渦巻き溝15の渦巻きは、機関回転方向Rに沿って次第に縮径するように形成されている。したがって、各リンク11先端の係合ピン16が渦巻き溝15に係合した状態において、中間回転体18が駆動リング3に対して遅れ方向に相対回転すると、リンク11の先端部は径方向溝8に案内されつつ、渦巻き溝15の渦巻き形状に誘導されて半径方向内側に移動し、逆に、中間回転体18が進み方向に相対変位すると、半径方向外側に移動する。
【0022】
組付角変更手段4の変換機構部41は、以上説明した駆動リング3の径方向溝8、リンク11、突出部13、係合ピン16、レバー9、中間回転体18、渦巻き溝15等によって構成されている。この変換機構部41は、後述する操作力発生部40から中間回転体18にカムシャフト1に対する相対的な回動操作力が入力されると、その操作力が渦巻き溝15と係合ピン16の係合部を通してリンク11の先端を径方向に変位させ、このときリンク11が揺動してその揺動量に応じて駆動リング3と従動軸部材7を相対回動させる。
【0023】
一方、操作力発生部40は、中間回転体18を駆動リング3に対して機関回転方向Rに付勢する付勢手段としてのゼンマイばね45と、中間回転体18を駆動リング3に対して機関回転方向Rと逆方向に作動させる(付勢手段に抗する力を発生する)電磁アクチュエータとしてのヒステリシスブレーキ20と、を備え、ゼンマイばね45の付勢力とヒステリシスブレーキ20の作動力とのバランスによって中間回転体18を回動操作するようになっている。
【0024】
ゼンマイばね45は、駆動リング3に延設された円筒壁21にその外周端部が結合される一方、内周端部が中間回転体18の円筒状の基部に結合されている。
【0025】
また、中間回転体18のカムシャフト1と逆側の端面には、封止壁46が一体に結合され、その封止壁46の外周面が前記円筒壁21の内面に摺動自在に密接している。
【0026】
図1,図4に示すように、ヒステリシスブレーキ20は、非回転部材であるVTCカバーに取り付けられると共に、略円筒状の隙間を挟む対向面を備えた磁気誘導部材22と、前記対向面に設けられた内側極歯23、及び、外側極歯24と、磁気誘導部材22に取り付けられて内側極歯23と外側極歯24の間に磁界を生じさせる電磁コイル25と、前記両極歯23,24間に非接触状態で挿入配置された円筒状のヒステリシスリング26と、外周端がこのヒステリシスリング26に一体に結合された状態で中間回転体18に連結ピン47とゴムブッシュ48を介して結合された円環プレート27と、を備え、電磁コイル25がコントローラ42の出力信号によって適宜通電制御されるようになっている。
【0027】
磁気誘導部材22の内側極歯23と外側極歯24は夫々軸方向に沿って延出する複数の極歯要素を有している。両極歯23,24の極歯要素は夫々円周方向に沿って配置され、極歯23,24の極歯要素相互は円周方向にオフセットされている。したがって、電磁コイル25が通電されると、両極歯23,24間には、オフセットした位置関係にある相手極歯要素に向かう磁界が発生する。
【0028】
ヒステリシスリング26は、磁気的ヒステリシス特性を有するヒステリシス材から成り、同リング26の回転中に内側極歯23と外側極歯24の間に磁界が発生すると、その磁界の向きとヒステリシスリング26内の磁束の向きとにずれが生じるようになっている。ヒステリシスブレーキ20は、このずれによって制動力を発生する。また、円環プレート27は、磁気誘導部材22の内周面に軸受28,29を介して支持された軸部材30に一体に結合されている。したがって、ヒステリシスリング20は、円環プレート27と軸部材30を介して磁気誘導部材22に相対回転可能に支持されている。
【0029】
尚、図中43は、中間回転体18と駆動リング3の間に設けられ、両者18,3の相対回動範囲を規制するストッパである。
【0030】
コントローラ42には、クランク角センサ35やカム角センサ36等から機関の運転状態を判断するための信号が入力され、コントローラ42は、これらの信号に基づいてヒステリシスブレーキ20の通電電流をフィードバック制御するようになっている。また、コントローラ42には、さらに潤滑油の油温を検出する油温センサ37(この出願における温度検出手段)からの信号が入力され、機関始動時における組付角がコントローラ42によって適宜制御されるようになっている。
【0031】
この実施形態の場合、機関始動時の組付角位置は、油温センサ37によって検出される内燃機関の温度に応じて図5,図6に示すθ1〜θ3のいずれかに制御されるようになっている。ここで、θ1は、最遅角位置と最進角位置のほぼ中間の角度位置であり、θ2は、θ1に対して遅角側に設定角度偏寄させた角度位置、θ3は、θ1に対して進角側に設定角度偏寄させた角度位置である。そして、これらの機関始動時の組付角θ1〜θ3は、図6に示すように2つの敷居温度T1,T2(ただし、T1<T2)を境にして切換えられるようになっている。
【0032】
このバルブタイミング制御装置は以上のような構成であるため、クランクシャフトとカムシャフト1の回転位相(機関弁の開閉タイミング)を最進角側に変更する場合には、ヒステリシスブレーキ20に所定の電流を通電することにより、ゼンマイばね45の力に抗する制動力が円環プレート27から中間回転体18に連結ピン47とゴムブッシュ48を介して伝達される。これにより、中間回転体18が駆動リング3に対して逆方向に回転し、それによってリンク11の先端の係合ピン16が渦巻き溝15に誘導されてリンク11の先端部が径方向内側に変位し、このとき、図3に示すようにリンク11の作用によって駆動リング3と従動軸部材7の組付角が最進角位置に変更される。
【0033】
また、クランクシャフトとカムシャフト1の回転位相(機関弁の開閉タイミング)を最遅角側に変更する場合には、ヒステリシスブレーキ20の通電をオフにすることにより、中間回転体18がゼンマイばね45の力によって機関回転方向に回転させられる。すると、渦巻き溝15による係合ピン16の誘導によってリンク11の先端部が径方向外側に変位し、このとき、図2に示すようにリンク11の作用によって駆動リング3と従動軸部材7の組付角が最遅角位置に変更される。
【0034】
そして、クランクシャフトとカムシャフト1の回転位相を最進角位置と最遅角位置の間の任意の位置に変更する場合には、ヒステリシスブレーキ20に通電する電流値を適宜制御することにより、駆動リング3に対する中間回転体18の相対回動位置がゼンマイばね45とヒステリシスブレーキ20とのバランスによって調整される。
【0035】
また、内燃機関の始動時には前述のように組付角がθ1〜θ3のいずれかに制御されるが、このときの具体的な制御は、図7に示すフローチャートに従って実行される。
【0036】
即ち、最初に、S1においてイグニッションキーがオンにされると、次に、S2で油温センサ37による内燃機関の温度の検出が行われ、その後に、S3において、検出温度Tが下側の敷居温度T1以上であるかどうかが判断される。このとき、検出温度Tが温度T1よりも低い場合にはS4に進んで機関始動時の組付角位置θをθ2に制御し、検出温度Tが温度T1以上である場合にはS5へと進む。S5においては、さらに検出温度Tが上側の敷居温度T2よりも低いかどうかが判断され、温度T2以上の場合にはS6に進んで組付角位置θをθ3に制御し、温度T2よりも低い場合にはS7に進んで組付角位置θをθ1に制御する。
【0037】
したがって、このバルブタイミング制御装置においては、内燃機関の温度TがT<T1となる低温時は機関始動時の初期位置θが遅角側の組付角位置θ2に制御されることとなるため、低温始動時には、図5に示すように吸気弁と排気弁のバルブオーバーラップが小さくなり、それによって始動時やアイドリング時の機関燃焼が安定すると共に、所謂内部EGRが減少することで燃焼温度が上昇し、不活性ガスの抑制効果と、触媒の早期昇温によるNOxの抑制効果を得ることができる。
【0038】
さらに、内燃機関の温度TがT2≦Tとなる高温時は機関始動時の初期位置θが遅角側の組付角位置θ2に制御されることとなるため、高温始動時には、図5に示すように吸気弁と排気弁のバルブオーバーラップ大きくなり、その結果、機関始動直後のポンピングロスが低減され、機関の燃費が向上する。また、初期位置θがθ2に制御されると吸気弁の閉じタイミングが早められるために実圧縮比が高まり、機関始動後における低速トルクが向上する。
【0039】
また、内燃機関の温度TがT1≦T<T2となる常温時には、バルブオーバーラップの大きさと吸気弁の閉じタイミングが上述の二つの条件のときのほぼ中間の状態となり、燃焼安定性、燃費、低速トルク等の特性もほぼ中間的なものとなる。
【0040】
また、この装置の場合、以上のように低温時、高温時、常温時の各条件下で機関始動時の組付角が切換えられるが、低温始動時に遅角側の組付角位置θ2に切換えられたときには、図5に示すように機関始動後に組付角を最遅角位置に迅速に切換えることができ、同様に、高温始動時に進角側の組付角位置θ3に切換えられたときには、機関始動後に組付角を最進角側に迅速に切換えることができる。したがって、この実施形態の装置においては、機関始動後に機関温度に応じた望ましい組付角に早期に切換えることができるという利点がある。
【0041】
ところで、この実施形態のバルブタイミング制御装置においては、内燃機関の始動時に機関温度に応じた組付角に制御するようにしているが、これとは別に、機関運転状態からイグニッションキーがオフにされた後、機関が完全停止するまでの間に、組付角θを機関始動時の基準組付角位置(常温時の組付角位置)θ1に戻すようにしても良い。
【0042】
このようにした場合には、機関の始動直前の組付角がθ2とθ3の中間の組付角位置θ1となるため、検出温度によって決まる始動時の組付角がθ1〜θ3のいずれになっても、所定の組付角位置に速やかに変更することができる。
【0043】
尚、この発明の実施形態は以上で説明したものに限るものではなく、例えば、上記の実施形態においては、組付角変更手段の操作力発生部はゼンマイばねとヒステリシスブレーキによって構成したが、操作力発生部はこれら以外の付勢手段と電磁アクチュエータによって構成するようにしても良い。また、操作力発生部は必ずしも付勢手段を用いる必要はなく、正転逆転操作ができる電磁アクチュエータを用いれば付勢手段を無くすこともできる。さらに、組付角変更手段のアクチュエータは油圧アクチュエータを用いるようにしても良い。
【0044】
また、内燃機関の温度を検出する温度検出手段は、油温センサ37に限らず、冷却水温度を検出する水温センサ等であっても良い。
【0045】
また、前述のようにこの出願の発明にかかるバルブタイミング制御装置は排気側の動弁系に適用することも可能であるが、この場合には、低温始動時の組付角を高温始動時の組付角よりも進角側に変更すれば良い。
【0046】
次に、上記の各実施形態から把握し得る請求項に記載以外の発明について、以下にその作用効果と共に記載する。
【0047】
(イ) 内燃機関の温度を機関始動時に温度検出手段によって検出し、その検出された温度に応じて内燃機関のクランクキング時に組付角変更手段を制御することを特徴とする請求項1または2に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【0048】
この場合、機関始動時の内燃機関の温度に応じた組付角制御を正確に行うことができる。
【0049】
(ロ) 内燃機関の停止時に、組付角を内燃機関の始動が可能な基準組付角位置に制御することを特徴とする請求項1,2または前記(イ)に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【0050】
この場合、組付角を機関停止時に予め内燃機関の始動が可能な基準組付角位置に戻しておくことにより、内燃機関の始動時には機関温度に応じた適正組付角に早期に変更することが可能になる。
【0051】
(ハ) 組付角変更手段のアクチュエータとして電磁アクチュエータを用いたことを特徴とする請求項1,2、前記(イ),(ロ)のいずれかに記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【0052】
この場合、電磁アクチュエータを用いたため、機関始動時には通電によって即時に大きな起動トルクを得ることができる。したがって、内燃機関の始動時には、組付角変更手段を機関温度に応じた組付角位置に迅速に作動させることができる。
【0053】
(ニ) 組付角変更手段は、
駆動回転体と従動回転体のいずれか一方に設けられた径方向ガイドと、
前記駆動回転体と従動回転体に対して相対回動可能に設けられ、前記径方向ガイドに対峙する側の面に渦巻き状ガイドを有する中間回転体と、
前記径方向ガイドと渦巻き状ガイドに変位可能に案内係合される可動案内部と、
前記駆動回転体と従動回転体のいずれか他方のものの回転中心から離間した部位と前記可動案内部とを揺動可能に連結するリンクと、
前記中間回転体を回動させる回動操作力を発生する操作力発生部と、を備え、
中間回転体に入力された回動操作力を、渦巻き状ガイドと可動案内部の係合部によって増幅して、駆動回転体と従動回転体の組付角操作力に変換することを特徴とする請求項1,2、(イ)〜(ハ)のいずれかに記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【0054】
この場合、操作力発生部で発生した力を、増幅して駆動回転体と従動回転体の組付角操作力に変換するため、大きな操作力を要する機関始動初期等であっても組付角を機関温度に応じた角度位置に迅速に変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この出願の発明の一実施形態を示す縦断面図。
【図2】同実施形態を示す図1のA−A線に沿う断面図。
【図3】同実施形態の作動状態を示す図2に対応の断面図。
【図4】同実施形態を示す分解斜視図。
【図5】同実施形態のバルブリフト特性を示す図。
【図6】同実施形態の温度と組付角の関係を示す図。
【図7】同実施形態の制御を示すフローチャート。
【符号の説明】
1…カムシャフト
3…駆動リング(駆動回転体)
4…組付角変更手段
7…従動軸部材(従動回転体)
37…油温センサ(温度検出手段)[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a valve timing control device for an internal combustion engine that variably controls the opening / closing timing of an intake-side or exhaust-side engine valve of the internal combustion engine in accordance with an operating state.
[0002]
[Prior art]
The following has been devised as this type of valve timing control device.
[0003]
In this valve timing control device, a housing (driving rotating body) linked to a crankshaft via a timing chain or the like is rotatably assembled to an end of a camshaft, and a radial guide formed on an inner end surface of the housing. A movable guide portion is slidably engaged in the radial direction and supported, and a lever shaft (a driven rotating body) having a lever protruding outward in the radial direction is bolted to an end of the camshaft. The part and the lever of the lever shaft are pivotally connected by a link. An intermediate rotating body having a spiral guide is provided at a position facing the radial guide so as to be rotatable relative to the housing and the lever shaft, and is provided at one end of the movable guide portion in the axial direction. A plurality of projecting substantially arc-shaped projections are guided and engaged with the spiral guide. The intermediate rotator is biased by a spring to the side that advances the rotation with respect to the housing, and receives an appropriate force on the side that delays the rotation by an electromagnetic brake. In the case of this device, a mainspring spring and an electromagnetic brake for applying an operating force to the intermediate rotating body, and an assembling angle of a housing (drive rotating body) and a lever shaft (driven rotating body) are rotated according to the rotation of the intermediate rotating body. The link to be operated dynamically constitutes an assembly angle changing unit.
[0004]
In this device, when the electromagnetic brake is in the OFF state, the intermediate rotating body is located at the initial position with respect to the housing under the urging force of the mainspring spring, and the movable guide portion which meshes with the spiral guide with a ridge is provided. It is displaced to the maximum in the radial direction and causes a link to cause the assembling angle of the housing and the lever shaft to be the angle position of the most retarded phase (hereinafter referred to as the “most retarded position”) or the most advanced angle position. (Hereinafter, referred to as “most advanced position”). Then, when the electromagnetic brake is turned ON from this state, the intermediate rotating body is decelerated and relatively rotates with respect to the delay side with respect to the housing. As a result, the movable guide portion meshing with the spiral guide is displaced radially inward, The assembling angle of the housing and the lever shaft is changed to the most advanced position or the most retarded position by gradually tilting the link that has been raised.
[0005]
[Patent Document]
JP 2001-41013 A
[Problems to be solved by the invention]
The above-described conventional valve timing control device sets the assembly angle at the start of the internal combustion engine to the most retarded position or the most advanced position (the most retarded position when applied to the intake-side valve train. When the present invention is applied to the valve operating system, the valve is returned to the most advanced position, thereby reducing the valve overlap between the intake valve and the exhaust valve, thereby stabilizing combustion at the time of starting the engine. The assembly angle at the start of the engine is constant irrespective of the temperature of the internal combustion engine, and is always constant not only at the time of cold when combustion tends to be unstable at the start of the engine but also at the time of high temperature where combustion is relatively stable. It had been returned to the assembly angle position.
[0007]
By the way, there are often situations in which the internal combustion engine is started in a high temperature state and low-speed operation such as idling is performed as it is, but in recent years there is a demand for further improvement in fuel efficiency under this situation.
[0008]
In this situation, in order to further improve the fuel efficiency, it is necessary to increase the valve overlap between the intake valve and the exhaust valve in order to reduce the pumping loss of the engine. Such a demand cannot be met in a device which emphasizes (1).
[0009]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a valve timing control device for an internal combustion engine that can improve fuel efficiency immediately after starting at a high temperature without deteriorating the engine startability at a low temperature.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
As means for solving the above-mentioned problems, the present invention includes a temperature detecting means for detecting the temperature of the internal combustion engine, and an assembly angle at the time of starting the internal combustion engine according to the temperature detected by the detecting means. Controlled.
[0011]
In the case of the present invention, in order to control the assembly angle at the start according to the temperature of the internal combustion engine, at a low temperature, the valve overlap between the intake valve and the exhaust valve is reduced to realize a reliable engine start, and at a high temperature, By increasing the valve overlap, pumping loss can be reduced and fuel efficiency can be improved immediately after the engine is started. Further, when the valve overlap is reduced at the time of low temperature start, the so-called internal EGR is reduced, so that the combustion temperature is increased. As a result, it is possible to suppress the emission of the inert gas and to reduce the catalyst temperature. it is possible to suppress the emissions of the NO x early rise.
[0012]
Specifically, in the case of a valve timing control device used for the intake-side valve train, the assembling angle is controlled to be more retarded when the temperature detected by the temperature detecting means is low than when it is high. You can do it.
[0013]
In this way, in a low-temperature start where the engine is difficult to start, the valve overlap is reduced, so that the combustion at the start is stabilized, and in a high-temperature start where the engine is relatively easy to start, the valve overlap is conversely performed. And pumping loss is reduced. Also, when the assembly angle is controlled to the advanced side during a high temperature start, the valve overlap increases and the closing timing of the intake valve is delayed, so that the air-fuel mixture is shifted to the intake side at the beginning of the transition from the intake stroke to the compression stroke. It is difficult to escape from. For this reason, the actual compression ratio increases, and the low-speed torque after starting increases.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, an embodiment of the invention of this application will be described with reference to FIGS.
[0015]
In this embodiment, the valve timing control device according to the invention of this application is applied to a valve train on the intake side of an internal combustion engine. However, the valve timing control device can be similarly applied to a valve train on the exhaust side.
[0016]
As shown in FIG. 1, the valve timing control device includes a
[0017]
The
[0018]
Further, as shown in FIG. 1, the driven
[0019]
Each
[0020]
A receiving
[0021]
On the other hand, an intermediate
[0022]
The
[0023]
On the other hand, the operating
[0024]
The
[0025]
A sealing
[0026]
As shown in FIGS. 1 and 4, the
[0027]
The
[0028]
The
[0029]
In the drawing,
[0030]
Signals for determining the operating state of the engine from the
[0031]
In the case of this embodiment, the assembly angle position at the time of starting the engine is controlled to any one of θ 1 to θ 3 shown in FIGS. 5 and 6 according to the temperature of the internal combustion engine detected by the
[0032]
Since this valve timing control device is configured as described above, when changing the rotation phase of the crankshaft and the camshaft 1 (opening / closing timing of the engine valve) to the most advanced side, a predetermined current is applied to the
[0033]
When the rotational phase of the crankshaft and the camshaft 1 (opening / closing timing of the engine valve) is changed to the most retarded side, the energization of the
[0034]
When the rotational phase of the crankshaft and the
[0035]
When the internal combustion engine is started, the mounting angle is controlled to any one of θ 1 to θ 3 as described above, and the specific control at this time is executed according to the flowchart shown in FIG.
[0036]
That is, first, when the ignition key is turned on in S1, next, the temperature of the internal combustion engine is detected by the
[0037]
Accordingly, in this valve timing control device, so that the temperature T of the internal combustion engine T <T 1 and the low temperature made is controlled to assembling angular position theta 2 of the initial position theta retard side when the engine is started Therefore, at the time of a low temperature start, as shown in FIG. 5, the valve overlap between the intake valve and the exhaust valve becomes small, thereby stabilizing the engine combustion at the time of start and idling, and reducing the so-called internal EGR, thereby reducing the combustion temperature. There rises, it is possible to obtain the effect of suppressing inert gas, the inhibitory effect of the NO x by early Atsushi Nobori of the catalyst.
[0038]
Furthermore, when the temperature T of the internal combustion engine is a high temperature where T 2 ≦ T, the initial position θ at the time of starting the engine is controlled to the retarded assembly angle position θ 2 . As shown in (2), the valve overlap between the intake valve and the exhaust valve becomes large. As a result, the pumping loss immediately after the start of the engine is reduced, and the fuel efficiency of the engine is improved. Also, it increased actual compression ratio for the closing timing of the intake valve and the initial position theta is controlled to theta 2 is advanced, improved low-speed torque after engine startup.
[0039]
Further, when the temperature T of the internal combustion engine is a normal temperature where T 1 ≦ T <T 2 , the magnitude of the valve overlap and the closing timing of the intake valve are almost in the middle between the above two conditions, and the combustion stability and Characteristics such as fuel efficiency and low-speed torque are also intermediate.
[0040]
Further, in this apparatus, at a low temperature as described above, at high temperatures, but assembling angle at engine starting in the condition of normal temperature is switched, the assembling angle position theta 2 of the retarded side during cold start when it is switched can be switched quickly to the most retarded position the assembling angle after engine starting as shown in FIG. 5, similarly, is switched to the assembling angle position theta 3 the advance side during hot start Sometimes, after the engine is started, the mounting angle can be quickly switched to the most advanced side. Therefore, the apparatus according to this embodiment has an advantage that it is possible to quickly switch to a desired mounting angle according to the engine temperature after the engine is started.
[0041]
By the way, in the valve timing control device of this embodiment, when the internal combustion engine is started, the assembly angle is controlled according to the engine temperature, but separately from this, the ignition key is turned off from the engine operation state. after, until the engine is completely stopped, the reference assembly angle position at engine start assembling angle theta (assembling angle position at room temperature) may be returned to the theta 1.
[0042]
In such a case, since the assembling angle starting immediately before an engine is assembled angular position theta 1 intermediate theta 2 and theta 3, 1 assembling angle at starting which is determined by the detected temperature theta through? In any of the three cases, it is possible to quickly change to the predetermined assembling angle position.
[0043]
It should be noted that the embodiment of the present invention is not limited to the above-described one. For example, in the above-described embodiment, the operating force generating unit of the assembly angle changing unit is configured by the mainspring spring and the hysteresis brake. The force generating section may be constituted by other urging means and an electromagnetic actuator. Further, the operating force generating unit does not necessarily need to use the urging means, and the urging means can be eliminated by using an electromagnetic actuator which can perform the forward and reverse rotation operation. Further, a hydraulic actuator may be used as the actuator of the assembly angle changing means.
[0044]
Further, the temperature detecting means for detecting the temperature of the internal combustion engine is not limited to the
[0045]
Further, as described above, the valve timing control device according to the invention of this application can be applied to the exhaust-side valve train, but in this case, the assembly angle at the time of low-temperature start is set at the time of high-temperature start. What is necessary is just to change it to the advance side from the assembly angle.
[0046]
Next, inventions other than those described in the claims that can be understood from the above embodiments will be described below together with their operational effects.
[0047]
The temperature of the internal combustion engine is detected by the temperature detecting means at the time of starting the engine, and the assembly angle changing means is controlled at the time of cranking of the internal combustion engine according to the detected temperature. 3. The valve timing control device for an internal combustion engine according to
[0048]
In this case, the assembly angle control according to the temperature of the internal combustion engine at the time of starting the engine can be accurately performed.
[0049]
(B) When the internal combustion engine is stopped, the assembly angle is controlled to a reference assembly angle position at which the internal combustion engine can be started. Timing control device.
[0050]
In this case, by returning the assembly angle to a reference assembly angle position at which the internal combustion engine can be started in advance when the engine is stopped, it is possible to quickly change the assembly angle to an appropriate assembly angle according to the engine temperature when the internal combustion engine is started. Becomes possible.
[0051]
(3) The valve timing control device for an internal combustion engine according to any one of (1) and (2), wherein an electromagnetic actuator is used as an actuator of the assembly angle changing means.
[0052]
In this case, since the electromagnetic actuator is used, a large starting torque can be immediately obtained by energization at the time of starting the engine. Therefore, when starting the internal combustion engine, the assembly angle changing means can be quickly operated to the assembly angle position corresponding to the engine temperature.
[0053]
(D) Assembling angle changing means:
A radial guide provided on one of the driving rotating body and the driven rotating body,
An intermediate rotating body that is provided so as to be relatively rotatable with respect to the driving rotating body and the driven rotating body, and has a spiral guide on a surface facing the radial guide;
A movable guide portion that is displaceably engaged with the radial guide and the spiral guide;
A link that swingably connects a portion separated from the rotation center of the other one of the driving rotator and the driven rotator and the movable guide portion,
An operation force generator that generates a rotation operation force for rotating the intermediate rotating body,
The rotating operation force input to the intermediate rotating body is amplified by an engaging portion between the spiral guide and the movable guide, and is converted into an assembling angle operating force of the driving rotating body and the driven rotating body. The valve timing control device for an internal combustion engine according to any one of
[0054]
In this case, since the force generated by the operating force generating unit is amplified and converted into an assembling angle operating force of the driving rotator and the driven rotator, the assembling angle can be increased even in the initial stage of engine start requiring a large operating force. Can be quickly changed to an angular position corresponding to the engine temperature.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an exemplary sectional view of the same embodiment taken along line AA of FIG. 1;
FIG. 3 is an exemplary sectional view corresponding to FIG. 2 showing an operation state of the embodiment;
FIG. 4 is an exploded perspective view showing the same embodiment.
FIG. 5 is a view showing valve lift characteristics of the embodiment.
FIG. 6 is a diagram illustrating a relationship between a temperature and an assembly angle according to the first embodiment.
FIG. 7 is a flowchart showing control of the embodiment.
[Explanation of symbols]
1
4: Assembling angle changing means 7: driven shaft member (driven rotating body)
37 ... Oil temperature sensor (temperature detecting means)
Claims (2)
内燃機関の温度を検出する温度検出手段を設け、内燃機関の始動時の組付角を前記検出手段で検出された温度に応じて制御することを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。A driven rotor, which is rotationally driven by a crankshaft of an internal combustion engine, and a camshaft or a separate member coupled to the shaft, and the driven rotor is assembled such that the drive rotor can be relatively rotated as required. A valve timing control device for an internal combustion engine, comprising: a body; and an assembly angle changing unit configured to operate an assembly angle between the driving rotor and the driven rotor.
A valve timing control device for an internal combustion engine, comprising: temperature detection means for detecting the temperature of the internal combustion engine; and controlling an assembly angle at the time of starting the internal combustion engine in accordance with the temperature detected by the detection means.
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