可变气门正时装置制造方法
【专利摘要】在通过叶片转子与壳体的相对转动而变更凸轮轴的旋转相位，且具备根据锁定解除液压的施加而解除该锁定的锁定机构的可变气门正时装置中，使指示施加锁定解除液压的曲柄角CCA能够根据为了该施加而供给的油的压力改变，由此，不依赖于锁定解除液压的上升所需的时间的油的温度引起的变化，以凸轮转矩成为适合于锁定解除的状态的曲柄角使锁定解除液压上升。
【专利说明】可变气门正时装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种可变气门正时装置，其通过第一及第二旋转体的相对转动来变更凸轮轴的旋转相位且具备锁定机构，该锁定机构将第一及第二旋转体以一体旋转的方式锁定，并根据锁定解除液压的施加而解除该锁定。
【背景技术】
[0002]众所周知，作为适用于车载等内燃机的装置，可变气门正时装置被实际应用，该可变气门正时装置变更凸轮轴的旋转相位，更详细而言，变更凸轮轴相对于作为发动机输出轴的曲轴的相对旋转相位，使发动机气门(进气/排气气门)的气门正时可变。并且，作为这种可变气门正时装置，已知有专利文献I及2记载那样的基于液压而进行动作的液压式的可变气门正时装置。
[0003]在此，基于图3，说明文献I及文献2记载那样的可变气门正时装置的结构。
[0004]如该图所示，在凸轮轴I上以能够一体旋转的方式固定有叶片转子2，该叶片转子2具备向径向外侧突出的多个(在该图中为3个)叶片3。在叶片转子2的外周以能够相对转动的方式配置有大致圆环形状的壳体4。在壳体4以能够一体旋转的方式固定有凸轮链轮5，该凸轮链轮5通过链条而与内燃机的曲轴驱动连结。而且，在壳体4的内周形成有与叶片3相同数量的凹部6，各叶片3在它们的内部分别各收容一个。壳体4的各凹部6通过收容在内部的叶片3，而划分成2个油室即滞后室7和提前室8。滞后室7相对于叶片3而位于凸轮轴的旋转方向提前侧，提前室8相对于叶片3而位于凸轮轴的旋转方向滞后侧。
[0005]另外，在该可变气门正时装置设有将叶片转子2和壳体4以一体旋转的方式锁定的锁定机构。锁定机构具备:在叶片转子2的一个叶片3上形成的销孔9以能够滑动的方式配置的锁定销10 ;形成于凸轮链轮5，且能够供锁定销10嵌合的锁定孔11。锁定销10由弹簧12向与锁定孔11嵌合的方向施力。需要说明的是，锁定销10位于在叶片转子2相对于壳体4的相对转动范围中的、叶片转子2向凸轮轴旋转反方向相对转动最多的位置(以下，记载为最大滞后角位置)上能够与锁定孔11嵌合的位置。
[0006]另一方面，在该可变气门正时装置上设有供给/排出用于其动作的液压的液压回路。在该液压回路上，油泵14对从油盘13汲取的油进行加压，向形成于液压缸体的主油道21排出。在主油道21设置有对其内部的液压进行检测的液压传感器22。
[0007]这样的主油道21经由供给油路15而与油控制阀(以下，记载为0CV16)连接。0CV16构成作为由发动机控制用的电子控制单元(以下，记载为ECU20)控制的电磁驱动阀。在0CV16，除了上述供给油路15之外，还分别连接有用于使油返回油盘13的泄放油路17、与各滞后室7连接的滞后油路18、以及与各提前室8连接的提前油路19。并且，0CV16构成为，通过对将供给油路15及泄放油路17中的哪一个分别与滞后油路18及提前油路19连接进行切换，而进行油对滞后室7及提前室8的供给/排出。
[0008]需要说明的是，向滞后室7及提前室8供给的液压也作用于锁定销10。上述的液压克服弹簧12的作用力而朝向将锁定销10从锁定孔11拔出的方向作用。[0009]接下来，说明这样的可变气门正时装置的动作。
[0010]作为控制部的E⑶20以将供给油路15与提前油路19连接并将泄放油路17与滞后油路18连接的方式对0CV16发出指令时，提前室8内的液压上升，滞后室7的液压下降。因此，对此时的叶片3通过两油室的液压差而作用朝向凸轮轴旋转方向(以下，记载为提前方向)的力，由此，叶片转子2相对于壳体4向提前方向相对转动。并且，其结果是，能够一体旋转地固定在叶片转子2上的凸轮轴I旋转相位相对于凸轮链轮5的旋转相位提前，被凸轮轴I进行开闭驱动的发动机气门的气门正时提前。
[0011]另外，ECU20以将供给油路15与滞后油路18连接并将泄放油路17与提前油路19连接的方式对0CV16发出指令时，滞后室7内的液压上升，提前室8的液压下降。因此，对此时的叶片3通过滞后室7与提前室8的液压差而作用朝向凸轮轴旋转反方向(以下，记载为滞后方向)的力，由此，叶片转子2相对于壳体4向滞后方向相对转动。并且，其结果是，能够一体旋转地固定在叶片转子2上的凸轮轴I旋转相位相对于凸轮链轮5的旋转相位延迟，被凸轮轴I进行开闭驱动的发动机气门的气门正时滞后。
[0012]另一方面，E⑶20以对滞后油路18、提前油路19这双方停止油的供给/排出的方式对0CV16发出指令时，叶片转子2停止在滞后室7内的液压与提前室8内的液压均衡的位置。因此，此时的发动机气门的气门正时保持为一定。
[0013]需要说明的是，在发动机起动时，叶片转子2位于最大滞后角位置。并且，通过锁定销10向锁定孔11的嵌合，而叶片转子2成为在其最大滞后角位置处锁定成与壳体4 一体旋转的状态。
[0014]在发动机起动后，若发动机转速上升而油泵14的排出压充分升高，则ECU20以将供给油路15与提前油路19连接而向提前室8供给液压的方式对0CV16发出指令。向此时的提前室8供给的液压也作用于锁定销10，通过该液压将锁定销10从锁定孔11拔出。并且，其结果是，锁定机构的锁定被解除，从而容许叶片转子2与壳体4的相对转动。如此，ECU20产生的对发动机起动后的提前室8的、最初的液压供给的指令对施加用于解除锁定机构的锁定的锁定解除液压发出指令。
[0015]在先技术文献
[0016]专利文献
[0017]专利文献1:日本特开2001-041012号公报
[0018]专利文献2:日本特开2005-076518号公报
【发明内容】
[0019]然而，在这种可变气门正时装置的叶片转子2上作用有凸轮轴I的凸轮转矩。即，当发动机气门打开时，必须克服对发动机气门向关闭侧施力的气门弹簧而通过凸轮轴I的凸轮按下发动机气门，因此对凸轮轴I及能够一体旋转地固定于凸轮轴I的叶片转子2作用凸轮轴旋转反方向、即滞后方向的转矩。另一方面，在发动机气门关闭时，通过气门弹簧按压凸轮，因此对凸轮轴I及叶片转子2作用凸轮轴旋转方向即提前方向的转矩。因此，根据由凸轮轴I产生的发动机气门的开闭驱动，提前方向的转矩和滞后方向的转矩交替地作用于叶片转子2。
[0020]这种凸轮转矩对锁定机构的解除性造成不少的影响。即，提前室8的液压产生的力和凸轮转矩产生的力作用于锁定解除时的叶片转子2。并且，在将图4 (a)所示的状态的锁定销10从锁定孔11抜出时，若提前室8的液压及凸轮转矩产生的提前方向的力增大成某种程度以上，则叶片转子2如图4 (b)所示向提前方向转动。这种情况下，如图4 (c)所示，有时锁定销10卡挂于锁定孔11的提前侧的缘B，而无法将锁定销10抜出。并且其结果是，容许叶片转子2与壳体4的相对转动的发动机气门的气门正时的可变控制的开始有时会滞后。
[0021]需要说明的是，即使在最大滞后角位置以外的位置进行锁定的情况下，根据锁定解除时的凸轮转矩的状态的不同而锁定的解除性变化的情况也同样，这种问题在在最大滞后角位置以外的位置进行锁定的可变气门正时装置中也同样地发生。
[0022]本发明鉴于这种实际情况而作出，其要解决的课题在于提供一种能够更可靠地进行锁定的解除的可变气门正时装置。
[0023]为了实现上述目的，本发明的可变气门正时装置通过第一及第二旋转体的相对转动来变更凸轮轴的旋转相位且具备锁定机构，该锁定机构将所述第一及第二旋转体以一体旋转的方式锁定，并根据锁定解除液压的施加而解除该锁定，所述可变气门正时装置中，使指示施加锁定解除液压的曲柄角能够根据为了该施加而供给的油的温度改变。
[0024]如上述那样，根据解除锁定时的凸轮转矩的状态的不同，锁定的解除性发生变化。因此，为了保证可靠的锁定的解除，优选在凸轮转矩成为适合于锁定的解除的状态的曲柄角进行锁定的解除。
[0025]另一方面，即使指示施加锁定解除液压，到实际上锁定解除液压上升而锁定的解除开始为止，也存在一定的滞后。而且从指示施加锁定解除液压到锁定解除液压上升为止的时间根据为了锁定解除液压的施加而供给的油的温度而变化。例如在油的温度高时，其粘度下降，可迅速地进行锁定解除液压的供给，因此锁定解除液压的上升所需的时间短。因此，为了在凸轮转矩成为适合于锁定的解除的状态的曲柄角进行锁定的解除，需要考虑油的温度来设定指示施加锁定解除液压的曲柄角。
[0026]关于这一点，在本发明中，使指示施加锁定解除液压的曲柄角能够根据为了该施加而供给的油的温度改变。因此，即使从锁定解除液压的施加的指令开始到锁定解除液压上升为止的时间根据油的温度而变化，也能够以适当的曲柄角使锁定解除液压上升。因此根据本发明，能够更可靠地进行锁定的解除。
[0027]需要说明的是，若要使锁定解除液压上升时的曲柄角为一定，则在上述油的温度高时，与上述油的温度低时相比，只要使指示施加锁定解除液压的曲柄角滞后即可。
[0028]另外为了实现上述目的，本发明的另一个可变气门正时装置，其能够通过第一及第二旋转体的相对转动而改变发动机气门的气门正时且具备锁定机构，该锁定机构将所述第一及第二旋转体以一体旋转的方式锁定，并根据锁定解除液压的施加而解除该锁定，所述可变气门正时装置中，指示施加锁定解除液压的曲柄角能够根据为了该施加而供给的油的压力改变。
[0029]如上述那样，从指示施加锁定解除液压到锁定解除液压上升为止的时间根据为了锁定解除液压的施加而供给的油的温度而变化。并且，由于根据油的温度而该油的压力也发生变化，因此能够使用这样的油的压力作为油温度的指标值。因此，即使根据为了锁定解除液压的施加而供给的油的压力来设定指示施加锁定解除液压的曲柄角，也能够以适当的曲柄角使锁定解除液压上升。因此，根据本发明，能够更可靠地进行锁定的解除。
[0030]需要说明的是，若要使锁定解除液压上升时的曲柄角为一定，则在上述油的压力高时，与上述油的压力低时相比，只要使指示施加锁定解除液压的曲柄角滞后即可。
【专利附图】
【附图说明】
[0031]图1是适用于本发明的一实施方式的锁定解除控制例程的流程图。
[0032]图2是分别表示(a)油温度高时及(b)油温度低时的锁定解除时的控制形态的时间图。
[0033]图3是示意性地表示可变气门正时装置的结构的简图。
[0034]图4是表示(a)?(C)解除不良发生时的锁定机构的状态的推移的剖视图。
【具体实施方式】
[0035]以下，参照图1及图2，详细说明将本发明的可变气门正时装置具体化的一实施方式。需要说明的是，本实施方式的可变气门正时装置成为能够改变进气气门的气门正时的装置，其结构与图3所示的可变气门正时装置的结构基本上相同。即，本实施方式的可变气门正时装置成为通过作为第一旋转体的叶片转子2与作为第二旋转体的壳体4的相对转动来变更凸轮轴I的旋转相位，从而能够改变进气气门的气门正时的装置。并且，具备将叶片转子2和壳体4以两者一体旋转的方式锁定并根据锁定解除液压的施加而解除该锁定的锁定机构。
[0036]需要说明的是，本实施方式的可变气门正时装置的E⑶20通过占空控制而进行OCV16的控制。即，ECU20将取得-100%?+100%的范围的值的占空比指令值DUTY对0CV16发出指令，由此控制0CV16的动作。OCV16以在占空比指令值DUTY为正值时进行向提前室8的油供给，在占空比指令值DUTY为负值时进行向滞后室7的油供给的方式进行动作。并且向各室的油供给量在占空比指令值DUTY的绝对值越大时越增大。
[0037]E⑶20在发动机停止时，使叶片转子2转动至最大滞后角位置，并使锁定销10与锁定孔11嵌合而将叶片转子2与壳体4的相对转动锁定。因此，在发动机起动时，叶片转子2位于最大滞后角位置，成为基于锁定机构进行了锁定的状态。
[0038]因此，若在发动机起动后，发动机转速上升至规定值而可变气门正时控制的开始条件成立，则ECU20将100%的占空比指令值对0CV16发出指令，进行向提前油路19的油供给，对锁定销10施加锁定解除液压，由此解除锁定机构的锁定。
[0039]如上述那样，锁定的解除性根据锁定的解除开始时的凸轮转矩的状态而变化。凸轮转矩与曲柄角同步地变化，因此为了使锁定的解除可靠，需要以凸轮转矩成为适合于锁定的解除的状态的曲柄角开始锁定的解除。
[0040]另一方面，即使E⑶20对0CV16输出100%的占空比指令值，而指示施加锁定解除液压，由于0CV16或液压系的滞后，而实际上到锁定解除液压上升为止也存在一定的滞后。液压的上升所需的时间根据油的温度而变化。因此，若以一定的曲柄角指示施加锁定解除液压，则锁定解除液压上升时的曲柄角会根据油的温度而变化。
[0041]需要说明的是，若油的温度升高，则其粘度下降，油泵14的油排出量增加。并且其结果是，为了锁定解除液压的施加而供给的主油道21内的油的压力上升。因此，在本实施方式中，根据主油道21内的油的压力来把握该油的温度，以无论与油的温度对应的液压的上升所需的时间的变化如何都以适当的曲柄角使锁定解除液压上升的方式，设定指示施加锁定解除液压的曲柄角。具体而言，在主油道21内的油的压力高而认为该油的温度高时，与该油的压力低而认为该油的温度低时相比，使指示施加锁定解除液压的曲柄角滞后。
[0042]接下来，参照图1，说明这样的适用于本实施方式的锁定解除控制例程的处理的详情。需要说明的是，本例程的处理在发动机起动后由ECU20执行。
[0043]此外，当本例程开始时，在步骤SlOO中，等待发动机转速上升成规定值等的可变气门正时控制的开始条件的成立。并且，当开始条件成立时(S100为“是”)，在步骤SlOl中，进行此时的主油道21内的油的压力的读入。
[0044]接着，在步骤S102中，根据该读入的主油道21的油的压力而进行指示施加锁定解除液压的曲柄角CCA的计算。此时的曲柄角CCA的计算使用预先存储于ECU20的、表示主油道21内的油的压力与曲柄角CCA的对应关系的运算映射进行。
[0045]然后，在下一步骤S103中，以算出的曲柄角CCA，对0CV16指示锁定解除液压的施加。然后，对应于基于此的锁定的解除而开始与发动机运转状况对应的气门正时的可变控制(S104)。
[0046]在以上说明的本实施方式中，如图2所示，在主油道21内的油的温度高而其压力高时，与该油的温度及压力低时相比，使输出用于指示施加锁定解除液压的100%的占空比指令值的曲柄角滞后。其结果是，无论为了锁定解除液压的施加而供给的主油道21内的油的压力、温度如何，锁定解除液压上升时的曲柄角大致相同，在凸轮转矩成为适合于锁定的解除的状态时开始锁定的解除。
[0047]根据以上说明的本实施方式的可变气门正时装置，能够起到如下的效果。
[0048](I)在本实施方式中，能够根据为了锁定解除液压的施加而供给的主油道21内的油的压力改变指示施加锁定解除液压的曲柄角CCA。因此，即使为了锁定解除液压的施加而供给的油的温度改变而锁定解除液压的上升所需的时间变化，也能够以凸轮转矩成为适合于锁定解除的状态的曲柄角使锁定的解除开始的方式，设定进行锁定解除液压的施加的指示的曲柄角CCA。因此，根据本实施方式的可变气门正时装置，能够更可靠地进行锁定的解除。
[0049]以上说明的本实施方式能够如下变更。
[0050]?在上述实施方式中，根据主油道21内的油的压力而设定了指示施加锁定解除液压时的曲柄角，但也可以在检测出主油道21内的油的温度的情况下，根据该温度直接求出指示施加锁定解除液压时的曲柄角。
[0051]?在上述实施方式中，不依赖于主油道21内的油的温度，以在大致一定的曲柄角使锁定解除液压上升的方式，设定了指示施加锁定解除液压时的曲柄角。不过，在适合于锁定解除的曲柄角存在一定的范围的情况下，可以以锁定解除液压上升的曲柄角收纳于该范围内的方式设定指示施加锁定解除液压时的曲柄角。
[0052]?在适合于锁定解除的曲柄角存在多个的情况下，可以以在其中任一个曲柄角使锁定解除液压上升的方式设定指示施加锁定解除液压的曲柄角。例如，可考虑以在这样的适合于锁定解除的多个曲柄角中的、可变气门正时控制的开始条件成立后最早到达的曲柄角使锁定解除液压上升的方式，设定指示施加锁定解除液压的曲柄角等。[0053]?在上述实施方式中，以在叶片转子2位于最大滞后角位置时进行锁定的方式构成锁定机构，但是以在最大滞后角位置以外的位置进行锁定的方式构成锁定机构的可变气门正时装置中，也能够同样地适用本发明。
[0054]?叶片3的个数等的可变气门正时装置的结构并不局限于上述实施方式，可以适当变更。总之，只要是通过第一及第二旋转体的相对转动来变更凸轮轴的旋转相位，且具备将上述旋转体以一体旋转的方式锁定并根据锁定解除液压的施加而解除该锁定的锁定机构的可变气门正时装置，就能够适用本发明。
[0055]?在上述实施方式中，作为能够改变进气气门的气门正时的装置，构成了可变气门正时装置，但是在能够改变排气气门的气门正时的装置中也能够同样地适用本发明。
[0056]标号说明
[0057]I…凸轮轴，2…叶片转子，3…叶片，4…壳体，5…凸轮链轮，6…凹部，7…滞后室，8…提前室，9…销孔，10…锁定销，11…锁定孔，12…弹簧，13…油盘，14…油泵，15…供给油`路，16…0CV，17…泄放油路，18…滞后油路，19…提前油路，20…E⑶，21…主油道，22…液压
传感器。
【权利要求】
1.一种可变气门正时装置，其通过第一及第二旋转体的相对转动来变更凸轮轴的旋转相位且具备锁定机构，该锁定机构将所述第一及第二旋转体以一体旋转的方式锁定，并根据锁定解除液压的施加而解除该锁定，所述可变气门正时装置的特征在于， 指示施加所述锁定解除液压的曲柄角能够根据为了该施加而供给的油的温度改变。
2.根据权利要求1所述的可变气门正时装置，其中， 在所述油的温度高时，与所述油的温度低时相比，使指示施加所述锁定解除液压的曲柄角滞后。
3.一种可变气门正时装置，其能够通过第一及第二旋转体的相对转动而改变发动机气门的气门正时且具备锁定机构，该锁定机构将所述第一及第二旋转体以一体旋转的方式锁定，并根据锁定解除液压的施加而解除该锁定，所述可变气门正时装置的特征在于， 指示施加所述锁定解除液压的曲柄角能够根据为了该施加而供给的油的压力改变。
4.根据权利要求3所述的可变气门正时装置，其中， 在所述油的压力高时，与所述油的压力低时相比，使指示施加所述锁定解除液压的曲柄角滞后。
【文档编号】F01L1/34GK103518042SQ201180070778
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2011年5月13日 优先权日:2011年5月13日
【发明者】山口一郎, 横山友, 藤村治仁 申请人:丰田自动车株式会社