JP2010255554A

JP2010255554A - Variable cam phase internal combustion engine

Info

Publication number: JP2010255554A
Application number: JP2009107522A
Authority: JP
Inventors: Fumihisa Takemoto; 史久竹本; Masayuki Toyokawa; 政行豊川; Kazuki Ichikawa; 和樹市川; Koichiro Shinozaki; 広一郎篠崎
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2009-04-27
Filing date: 2009-04-27
Publication date: 2010-11-11

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a variable cam phase internal combustion engine that suppresses an engine stall during failure. <P>SOLUTION: When, for example, a spool valve 29 is fixed at an advance angle position, the working oil supplied to a bypass valve 36 is discharged, the bypass valve 36 moves to a back plate 25 side to be at a fail position, and the working oil in a CTA side delay angle chamber 47b flows in a CTA side advance angle chamber 47a via communication oil passages 43c, 43d and a communication groove 36a of the bypass valve 36. The working oil supplied to a lock pin 33 is discharged, and the lock pin 33 is biased to the back plate 25 side. At this time, as the oil passage length of a lock pin side oil passage 71 is formed somewhat longer than the oil passage length of a bypass valve side oil passage 72, a rotor 23 and a housing 22 relatively rotate before the lock pin 33 is strongly press-contacted with the back plate 25, to establish a quick fail cam phase. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、カム位相が連続的に可変制御されるカム位相可変型内燃機関に係り、詳しくは、フェール時におけるエンジンストール等を抑制する技術に関する。 The present invention relates to a cam phase variable internal combustion engine in which the cam phase is continuously variably controlled, and more particularly to a technique for suppressing engine stall or the like during a failure.

４サイクルエンジン（以下、単にエンジンと記す）では、出力および燃費の向上や有害排出ガス成分の低減等を図るべく、種々の可変動弁機構を搭載したものが多くなっている。可変動弁機構としては、従来より存在する複数のカム（例えば、低速型カムおよび高速型カム）を切り換えるものに代わり、過渡特性の更なる向上やスロットルレス化等を実現すべく、カム位相とバルブリフトとを個別に連続可変制御するものが近年では主流となってきている。カム位相の可変制御に供されるバルブタイミングコントロール装置（Variable Timing Control Device：以下、ＶＴＣと記す）としては、油圧を駆動源とする油圧駆動型位相可変機構（Oil Pressure Actuated phaser：以下、ＯＰＡと記す）が主流であるが、応答性が高く作動油（エンジンオイル）の消費量も少ないカムトルク駆動型位相可変機構（Cam Torque Actuated phaser：以下、ＣＴＡと記す）を併用したものが開発されている（特許文献１参照）。 Many 4-cycle engines (hereinafter simply referred to as engines) are equipped with various variable valve mechanisms to improve output and fuel consumption, reduce harmful exhaust gas components, and the like. As a variable valve mechanism, instead of switching a plurality of existing cams (for example, a low speed type cam and a high speed type cam), the cam phase and In recent years, the valve lift and the individual individually continuously variable control have become mainstream. As a valve timing control device (Variable Timing Control Device: hereinafter referred to as VTC) used for variable control of the cam phase, an oil pressure actuated phaser (Oil Pressure Actuated phaser: hereinafter referred to as OPA) However, a cam torque driven variable phaser (Cam Torque Actuated phaser: hereinafter referred to as CTA) has been developed that is responsive and consumes less hydraulic oil (engine oil). (See Patent Document 1).

この種のＶＴＣを搭載したエンジンでは、進角側油室や遅角側油室に連絡する作動油回路を切り換えるスプールバルブが失陥（フェール）した場合（異物の噛み込みによる作動不良等が発生した場合）、カム位相の制御が行えなくなる可能性がある。そこで、カム位相制御の異常（バルブオーバラップ期間の過大等）が検出された場合、燃料噴射量を増大させることによってエンジンの失火やストールを防止するフェールセーフ制御が提案されている（特許文献２参照）。 In an engine equipped with this type of VTC, if the spool valve that switches the hydraulic oil circuit that communicates with the advance side oil chamber or the retard side oil chamber fails (fails), malfunctions may occur due to foreign matter biting. The cam phase may not be controlled. In view of this, there has been proposed fail-safe control for preventing engine misfire and stall by increasing the fuel injection amount when an abnormality in cam phase control (excessive valve overlap period, etc.) is detected (Patent Document 2). reference).

特許４０５９６７３号公報Japanese Patent No. 4059673 特許第２５６９９９９号Japanese Patent No. 2569999

しかしながら、特許文献２のフェールセーフ制御を採用した場合にも、カム位相の可変範囲の設定状況によっては過大なバルブオーバラップが生じ、燃料噴射量を増大させても十分な吸気量が確保できないことによって失火が生じる可能性がある。この場合、エンジンがストールし、再始動させることもできなくなり、整備工場等の施設が無い山間路等において運転者が多大な不安を憶える虞があった。そこで、本発明者等は、油圧制御弁等のフェール時に、ＣＴＡの進角側油室と前記遅角側油室とをバイパスバルブによって連通させると同時に、ロータに組み込まれたロックピンをハウジング側に形成されたロック孔に向けて付勢する方法を検討した。この方法によれば、ＣＴＡの進角側油室と前記遅角側油室との間で作動油が自由に移動することで（すなわち、ＣＴＡが無効化されることで）、カムシャフトに作用するカムトルクによってロータとハウジングとが交番的に相対回転するようになり、フェール時カム位相となった瞬間にロックピンによってロータとハウジングとが結合される。 However, even when the fail-safe control of Patent Document 2 is adopted, an excessive valve overlap occurs depending on the setting state of the variable range of the cam phase, and a sufficient intake amount cannot be secured even if the fuel injection amount is increased. Can cause misfire. In this case, the engine is stalled and cannot be restarted, and there is a possibility that the driver may have great anxiety on a mountain road where there is no facility such as a maintenance factory. Therefore, the inventors have made the CTA advance side oil chamber and the retard side oil chamber communicate with each other by a bypass valve at the time of failure of the hydraulic control valve or the like, and at the same time, the lock pin incorporated in the rotor is connected to the housing side. The method of urging toward the lock hole formed in the above was studied. According to this method, the hydraulic oil freely moves between the advance side oil chamber and the retard side oil chamber of the CTA (that is, the CTA is invalidated), thereby acting on the camshaft. Due to the cam torque, the rotor and the housing are rotated relative to each other alternately, and the rotor and the housing are coupled by the lock pin at the moment when the cam phase at the time of failure is reached.

上述したロックピンおよびバイパスバルブは、スプリングによってフェールポジション側に常時付勢されているが、エンジンの運転時に作動油（エンジンオイル）が供給されることによって通常ポジション側に移動する。したがって、ＶＴＣのフェールが生じた際には、エンジンＥＣＵが作動油排出バルブを作動させることにより、ロックピン側油路とバイパスバルブ側油路とを介してロックピンおよびバイパスバルブから作動油を排出させることになる。ところが、ロックピン側油路とバイパスバルブ側油路との容量の設定等に起因してロックピンがバイパスバルブよりも早く作動した場合、スプリングによってロックピンがハウジングの内側壁に圧接し、ハウジングとロータとの回転に抵抗が生じる。すると、バイパスバルブがフェールポジションとなっても、ロータとハウジングとの相対回転が円滑に行われなくなってフェール時カム位相の確立が遅れ、吸入空気量が減少すること等によって失火が生じることがあった。 The above-described lock pin and bypass valve are always urged toward the fail position by the spring, but move to the normal position when hydraulic oil (engine oil) is supplied during operation of the engine. Therefore, when a VTC failure occurs, the engine ECU operates the hydraulic oil discharge valve to discharge the hydraulic oil from the lock pin and the bypass valve via the lock pin side oil path and the bypass valve side oil path. I will let you. However, when the lock pin operates faster than the bypass valve due to the setting of the capacity of the lock pin side oil passage and the bypass valve side oil passage, the lock pin is pressed against the inner wall of the housing by the spring, and the housing Resistance occurs in rotation with the rotor. Then, even if the bypass valve is in the fail position, the relative rotation between the rotor and the housing is not smoothly performed, the establishment of the cam phase during failure is delayed, and a misfire may occur due to a decrease in the intake air amount. It was.

本発明は、上記状況に鑑みなされたものであり、フェール時におけるエンジンストール等を抑制したカム位相可変型内燃機関を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above situation, and an object thereof is to provide a variable cam phase internal combustion engine that suppresses engine stall or the like during a failure.

第１の発明は、所定の角度範囲をもってカム位相が可変制御されるカム位相可変型内燃機関であって、クランクシャフトに同期して回転する第１回転部材と、カムシャフトと一体に回転するとともに前記第１回転部材に相対回転可能に連結される第２回転部材と、前記第１回転部材および前記第２回転部材の間に形成された進角側油室と遅角側油室とに連絡する作動油回路を切り換えることにより、前記カム位相を進角と遅角と保持との間でシフトさせるカム位相制御手段と、付勢手段に付勢されることで前記第１回転部材と前記第２回転部材とを所定の結合角度をもって結合させ、作動油が供給されることによって前記結合を解除するロックピンと、付勢手段に付勢されることで前記進角側油室と前記遅角側油室とを前記カム位相制御手段を介さずに連通させ、作動油が供給されることによって前記連通を停止するバイパスバルブと、前記ロックピンと前記バイパスバルブとから同時に作動油を排出する作動油排出手段とを備え、前記作動油排出手段による作動油の排出が開始された場合、前記ロックピンによる結合よりも、前記バイパスバルブによる連通が早く行われることを特徴とする。 A first invention is a cam phase variable internal combustion engine in which a cam phase is variably controlled within a predetermined angle range, and a first rotating member that rotates in synchronization with a crankshaft and a camshaft rotate together. A second rotating member connected to the first rotating member so as to be relatively rotatable, and an advance side oil chamber and a retarded side oil chamber formed between the first rotating member and the second rotating member. By switching the hydraulic oil circuit to be operated, the cam phase control means for shifting the cam phase between the advance angle, the retard angle, and the holding, and the first rotation member and the first The two rotation members are coupled at a predetermined coupling angle, and the hydraulic oil is supplied to the lock pin which releases the coupling when supplied with hydraulic oil, and the advance side oil chamber and the retard side are energized by the urging means. The oil chamber and the cam phase control means The hydraulic oil discharge means comprises: a bypass valve that communicates without intervening and stops the communication when the hydraulic oil is supplied; and a hydraulic oil discharge means that discharges the hydraulic oil simultaneously from the lock pin and the bypass valve. When the discharge of the hydraulic oil by is started, the communication by the bypass valve is performed earlier than the connection by the lock pin.

また、第２の発明は、第１の発明に係るカム位相可変型内燃機関において、前記ロックピンと前記作動油排出手段とを連通させるロックピン側油路と、前記バイパスバルブと前記作動油排出手段とを連通させるバイパスバルブ側油路とを備え、前記ロックピン側油路の長さが前記バイパスバルブ側油路の長さに対してほぼ同等あるいは大きく設定されたことを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the cam phase variable internal combustion engine according to the first aspect of the present invention, a lock pin side oil passage for communicating the lock pin and the hydraulic oil discharge means, the bypass valve, and the hydraulic oil discharge means And a bypass valve side oil passage, and the length of the lock pin side oil passage is set to be substantially equal to or larger than the length of the bypass valve side oil passage.

また、第３の発明は、第１の発明に係るカム位相可変型内燃機関において、前記ロックピンと前記作動油排出手段とを連通させるロックピン側油路と、前記バイパスバルブと前記作動油排出手段とを連通させるバイパスバルブ側油路とを備え、前記ロックピン側油路の流路面積が前記バイパスバルブ側油路の流路面積に対してほぼ同等あるいは小さく設定されたことを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the cam phase variable internal combustion engine according to the first aspect of the present invention, a lock pin side oil passage for communicating the lock pin and the hydraulic oil discharge means, the bypass valve, and the hydraulic oil discharge means And a bypass valve side oil passage, and a flow passage area of the lock pin side oil passage is set to be substantially equal to or smaller than a flow passage area of the bypass valve side oil passage.

また、第４の発明は、第１の発明に係るカム位相可変型内燃機関において、前記ロックピンと前記作動油排出手段とを連通させるロックピン側油路と、前記バイパスバルブと前記作動油排出手段とを連通させるバイパスバルブ側油路とを備え、前記ロックピン側油路の容積が前記バイパスバルブ側油路の容積に対してほぼ同等あるいは大きく設定されたことを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the cam phase variable internal combustion engine according to the first aspect of the present invention, a lock pin side oil passage for communicating the lock pin and the hydraulic oil discharge means, the bypass valve, and the hydraulic oil discharge means And a bypass valve side oil passage, and the volume of the lock pin side oil passage is set substantially equal to or larger than the volume of the bypass valve side oil passage.

本発明によれば、フェール時において、バイパスバルブがフェールポジションになると同時、あるいは若干遅くロックピンが作動するため、第１回転部材と第２回転部材とが大きな抵抗を受けずに相対回転するようになり、フェールカム位相の確立に要する時間が短くなる。 According to the present invention, at the time of failure, the lock pin operates at the same time or slightly later when the bypass valve reaches the fail position, so that the first rotating member and the second rotating member rotate relative to each other without receiving a large resistance. Thus, the time required for establishing the fail cam phase is shortened.

第１実施形態に係るエンジンの要部透視斜視図である。It is a principal part perspective view of the engine which concerns on 1st Embodiment. 第１実施形態に係るＶＴＣアクチュエータの分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the VTC actuator which concerns on 1st Embodiment. 第１実施形態に係るＶＴＣアクチュエータの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the VTC actuator which concerns on 1st Embodiment. 第１実施形態に係るロックピンの縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the lock pin which concerns on 1st Embodiment. 第１実施形態に係るバイパスバルブの縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the bypass valve which concerns on 1st Embodiment. 第１実施形態に係るＶＴＣアクチュエータの進角作動を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the advance operation | movement of the VTC actuator which concerns on 1st Embodiment. 第１実施形態に係るＶＴＣアクチュエータのフェール時作動を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the operation | movement at the time of a failure of the VTC actuator which concerns on 1st Embodiment. 第１実施形態の作用を示すグラフである。It is a graph which shows the effect | action of 1st Embodiment. 第２実施形態に係るＶＴＣアクチュエータのフェール時作動を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the operation | movement at the time of a failure of the VTC actuator which concerns on 2nd Embodiment. 第３実施形態に係るＶＴＣアクチュエータのフェール時作動を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the operation | movement at the time of a failure of the VTC actuator which concerns on 3rd Embodiment.

以下、図面を参照して、本発明に係るカム位相可変型内燃機関のいくつかの実施形態を詳細に説明する。 Several embodiments of a cam phase variable internal combustion engine according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

［第１実施形態］
≪第１実施形態の構成≫
＜全体構成＞
図１に示すエンジン（カム位相可変型内燃機関）Ｅは、自動車に搭載されるＤＯＨＣ４バルブ型の４サイクル直列４気筒ガソリンエンジンであり、そのシリンダヘッド１に、各気筒２本ずつの吸気バルブ２および排気バルブ３、これら吸排気バルブ２，３を駆動する吸気カムシャフト４および排気カムシャフト５を備えている。両カムシャフト４，５は、クランクスプロケット６、カムチェーン７、吸気カムスプロケット８、排気カムスプロケット９を介して、クランクシャフト１０によって１／２の回転速度をもって回転駆動される。また、クランクシャフト１０は、コネクティングロッド１１を介してピストン１２に連結されるとともに、チェーン１３を介して斜め下方に設置されたオイルポンプ１４を駆動する。 [First Embodiment]
<< Configuration of First Embodiment >>
<Overall configuration>
An engine (cam phase variable internal combustion engine) E shown in FIG. 1 is a DOHC 4-valve four-cycle in-line four-cylinder gasoline engine mounted on an automobile. An intake valve 2 for each cylinder is provided in the cylinder head 1. And an exhaust valve 3, an intake camshaft 4 and an exhaust camshaft 5 that drive the intake and exhaust valves 2 and 3. Both camshafts 4 and 5 are rotationally driven by the crankshaft 10 at a rotational speed of 1/2 through the crank sprocket 6, the cam chain 7, the intake cam sprocket 8, and the exhaust cam sprocket 9. The crankshaft 10 is connected to the piston 12 via a connecting rod 11 and drives an oil pump 14 installed obliquely downward via a chain 13.

吸気カムシャフト４の前端にはＶＴＣアクチュエータ２１が取り付けられ、シリンダヘッド１およびシリンダブロック１５にはオイルポンプ１４からの作動油（エンジンオイル）をＶＴＣアクチュエータ２１に供給するための作動油供給油路１６が形成されている。また、シリンダヘッド１にはノーマルオープン型の電磁シャットバルブ（油圧遮断手段）１７が装着されており、この電磁シャットバルブ１７によって作動油供給油路１６が連通／遮断される。なお、電磁シャットバルブ１７は、図示しないエンジンＥＣＵからの駆動電流によって閉鎖（遮断）駆動される。 A VTC actuator 21 is attached to the front end of the intake camshaft 4. A hydraulic oil supply oil passage 16 for supplying hydraulic oil (engine oil) from the oil pump 14 to the cylinder head 1 and the cylinder block 15 to the VTC actuator 21. Is formed. The cylinder head 1 is equipped with a normally open type electromagnetic shut valve (hydraulic shut-off means) 17, and the hydraulic oil supply oil passage 16 is communicated / blocked by the electromagnetic shut valve 17. The electromagnetic shut-off valve 17 is driven to be closed (cut off) by a drive current from an engine ECU (not shown).

＜ＶＴＣアクチュエータ＞
図２に示すように、ＶＴＣアクチュエータ２１は、外周に吸気カムスプロケット８が形成されたハウジング（第１回転部材）２２、ハウジング２２内に回転自在に保持されるとともに吸気カムシャフト４の前端にその後面が締結されるロータ（第２回転部材）２３、ハウジング２２の前面を覆うフロントプレート２４、ハウジング２２の後面を覆うバックプレート２５、フロントプレート２４の内周側に配置されたリードバルブ２６、リードバルブ２６をロータ２３に固定するリードバルブカバー２７、ハウジング２２とロータ２３とを進角方向に相対回動させるバイアススプリング２８、軸心に設置されたスプールバルブ２９、エンジンＥＣＵによって制御されることによってスプールバルブ２９を駆動するリニアソレノイド３１、ロータ２３に保持されたロックピン３３、ロックピン３３をバックプレート２５側に付勢するロックピンスプリング３４、ロータ２３に保持されたバイパスバルブ３６、バイパスバルブ３６をバックプレート２５側に付勢するバイパスバルブスプリング３７等を構成要素としている。なお、スプールバルブ２９は、吸気カムシャフト４やロータ２３の軸心に保持されたバルブスリーブ３８と、バルブスリーブ３８に摺動自在に内嵌したスプール３９と、スプール３９をリニアソレノイド３１側に付勢するリターンスプリング４０とから構成されている。 <VTC actuator>
As shown in FIG. 2, the VTC actuator 21 includes a housing (first rotating member) 22 having an intake cam sprocket 8 formed on the outer periphery thereof, is rotatably held in the housing 22, and is then attached to the front end of the intake camshaft 4. A rotor (second rotating member) 23 to which the surface is fastened, a front plate 24 covering the front surface of the housing 22, a back plate 25 covering the rear surface of the housing 22, a reed valve 26 disposed on the inner peripheral side of the front plate 24, a lead By being controlled by a reed valve cover 27 for fixing the valve 26 to the rotor 23, a bias spring 28 for relatively rotating the housing 22 and the rotor 23 in the advance direction, a spool valve 29 installed at the shaft center, and an engine ECU. Linear solenoid 31 for driving the spool valve 29, rotor 3, a lock pin spring 34 that biases the lock pin 33 toward the back plate 25, a bypass valve 36 that is retained by the rotor 23, and a bypass valve that biases the bypass valve 36 toward the back plate 25. The spring 37 or the like is a constituent element. The spool valve 29 includes a valve sleeve 38 held at the axis of the intake camshaft 4 and the rotor 23, a spool 39 slidably fitted in the valve sleeve 38, and the spool 39 attached to the linear solenoid 31 side. And a return spring 40 that is energized.

図３に示すように、ロータ２３の外周には第１〜第３ベーン４１〜４３が立設される一方、ハウジング２２の内周にはこれらベーン４１〜４３をそれぞれ所定角度をもって相対回動自在に収容する第１〜第３ベーン室４５〜４７が形成されている。本実施形態の場合、第１ベーン４１および第１ベーン室４５は第１ＯＰＡ６１の構成要素であり、第２ベーン４２および第２ベーン室４６は第２ＯＰＡ６２の構成要素であり、第３ベーン４３および第３ベーン室４７はＣＴＡ６３の構成要素である。 As shown in FIG. 3, first to third vanes 41 to 43 are erected on the outer periphery of the rotor 23, while these vanes 41 to 43 are relatively rotatable at a predetermined angle on the inner periphery of the housing 22. The 1st-3rd vane chambers 45-47 accommodated in are formed. In the present embodiment, the first vane 41 and the first vane chamber 45 are components of the first OPA 61, the second vane 42 and the second vane chamber 46 are components of the second OPA 62, and the third vane 43 and the second vane chamber 46. The 3-vane chamber 47 is a component of the CTA 63.

第３ベーン４３にはバイパスバルブ３６とバイパスバルブスプリング３７（図２参照）とが収容されている。また、第１ベーン４１にはロックピン３３とロックピンスプリング３４（図２参照）とが収容される一方、バックプレート２５にはロックピン３３が嵌入するロック孔２５ａが穿設されている。実施形態の場合、ロックピン３３およびバイパスバルブ３６は、エンジンＥの運転時に吸気カムシャフト４の回転に伴う遠心力が殆ど作用しないように、ＶＴＣアクチュエータ２１の軸心（すなわち、吸気カムシャフト４の軸心）と平行に設置されている。図３中、符号４９で示す部材はロータ２３の外周に設けられたロータ側シールであり、符号５０で示す部材はハウジング２２の内周に設けられたハウジング側シールである。 The third vane 43 accommodates a bypass valve 36 and a bypass valve spring 37 (see FIG. 2). The first vane 41 accommodates a lock pin 33 and a lock pin spring 34 (see FIG. 2), and the back plate 25 has a lock hole 25a into which the lock pin 33 is fitted. In the case of the embodiment, the lock pin 33 and the bypass valve 36 are arranged such that the centrifugal force accompanying the rotation of the intake camshaft 4 hardly acts during operation of the engine E so that the shaft center of the VTC actuator 21 (that is, the intake camshaft 4 It is installed parallel to the axis). In FIG. 3, a member denoted by reference numeral 49 is a rotor-side seal provided on the outer periphery of the rotor 23, and a member denoted by reference numeral 50 is a housing-side seal provided on the inner periphery of the housing 22.

第１，第２ベーン室４５，４６は、第１，第２ベーン４１，４２により、スプールバルブ２９からの作動油がＯＰＡ側進角油路５１，５２を介して供給される進角室（以下、単に進角室と記す）４５ａ，４６ａと、スプールバルブ２９からの作動油がＯＰＡ側遅角油路５３，５４を介して供給される遅角側油室（以下、単に遅角室と記す）４５ｂ，４６ｂとにそれぞれ区画されている。また、第３ベーン室４７は、第３ベーン４３により、第１ＣＴＡ油路５６を介してスプールバルブ２９に連通するＣＴＡ側進角室４７ａと、第２ＣＴＡ油路５５を介してスプールバルブ２９に連通するＣＴＡ側遅角室４７ｂとに区画されている。 The first and second vane chambers 45 and 46 are advance chambers (operating oil from the spool valve 29 are supplied by the first and second vanes 41 and 42 via the OPA-side advance oil passages 51 and 52). (Hereinafter simply referred to as advance chambers) 45a, 46a, and retard oil chambers (hereinafter simply referred to as retard chambers) in which hydraulic oil from the spool valve 29 is supplied via the OPA retard oil passages 53, 54. It is divided into 45b and 46b. Further, the third vane chamber 47 communicates with the spool valve 29 via the second CTA oil passage 55 and the CTA side advance chamber 47 a communicating with the spool valve 29 via the first CTA oil passage 56 by the third vane 43. The CTA side retarding chamber 47b is partitioned.

＜ロックピン＞
図４に示すように、ロックピン３３は、段付き円柱形状を呈しており、第１ベーン４１に穿設されたロックピン保持孔４１ａ内に摺動自在に保持されている。また、ロックピンスプリング３４は、ロックピン３３の軸心に形成されたスプリング保持孔に収容されており、ロックピン３３をバックプレート２５側に常時付勢している。第１ベーン４１には、ロックピン３３に電磁シャットバルブ１７からの作動油を導入するためのロックピン側油路７１が形成されている。そして、図４（ａ）に示すように、ロックピン側油路７１に作動油が導入されると、ロックピン３がフロントプレート２４側に移動し、ロータ２３がハウジング２２に対して相対回転可能となる。また、図４（ｂ）に示すように、ロックピン保持孔４１ａ内の作動油がロックピン側油路７１から排出されると、ロックピンスプリング３４のばね力によってロックピン３３がバックプレート２５側に付勢され、フェール時カム位相が確立されたときにロックピン３３がロック孔２５ａに嵌入する。 <Lock pin>
As shown in FIG. 4, the lock pin 33 has a stepped columnar shape, and is slidably held in a lock pin holding hole 41 a formed in the first vane 41. Further, the lock pin spring 34 is accommodated in a spring holding hole formed in the shaft center of the lock pin 33, and constantly urges the lock pin 33 toward the back plate 25 side. The first vane 41 is formed with a lock pin side oil passage 71 for introducing hydraulic oil from the electromagnetic shut valve 17 to the lock pin 33. Then, as shown in FIG. 4A, when hydraulic oil is introduced into the lock pin side oil passage 71, the lock pin 3 moves to the front plate 24 side and the rotor 23 can rotate relative to the housing 22. It becomes. As shown in FIG. 4B, when the hydraulic oil in the lock pin holding hole 41a is discharged from the lock pin side oil passage 71, the lock pin 33 is moved to the back plate 25 side by the spring force of the lock pin spring 34. When the failure cam phase is established, the lock pin 33 is fitted into the lock hole 25a.

＜バイパスバルブ＞
図５に示すように、バイパスバルブ３６は、その中間部に連通溝３６ａを有する円筒形状を呈しており、第３ベーン４３に穿設されたバルブ保持孔４３ａ内に摺動自在に保持されている。また、バイパスバルブスプリング３７は、バイパスバルブ３６の軸心に形成されたスプリング保持孔に収容されており、バイパスバルブ３６をバックプレート２５側に常時付勢している。第３ベーン４３には、バイパスバルブ３６の一端に電磁シャットバルブ１７からの作動油を導入するためのバイパスバルブ側油路７２と、ＣＴＡ側遅角室４７ｂとバルブ保持孔４３ａとを接続する連通油路４３ｃと、リードバルブ２６の前面に形成された油室とバルブ保持孔４３ａとを接続する連通油路４３ｄとが形成されている。そして、図５（ａ）に示すように、バイパスバルブ側油路７２からバルブ保持孔４３ａに作動油が導入されると、バイパスバルブ３６がフロントプレート２４側に移動して両連通油路４３ｃ，４３ｄが遮断される。また、図５（ｂ）に示すように、バルブ保持孔４３ａ内の作動油がバイパスバルブ側油路７２から排出されると、バイパスバルブスプリング３７のばね力によってバイパスバルブ３６がバックプレート２５側に移動し、両連通油路４３ｃ，４３ｄがバイパスバルブ３６の連通溝３６ａを介して連通される。 <Bypass valve>
As shown in FIG. 5, the bypass valve 36 has a cylindrical shape having a communication groove 36 a in the middle thereof, and is slidably held in a valve holding hole 43 a formed in the third vane 43. Yes. The bypass valve spring 37 is accommodated in a spring holding hole formed in the shaft center of the bypass valve 36, and always biases the bypass valve 36 toward the back plate 25 side. The third vane 43 is connected to a bypass valve side oil passage 72 for introducing hydraulic oil from the electromagnetic shut valve 17 to one end of the bypass valve 36, a CTA side retarding chamber 47b, and a valve holding hole 43a. An oil passage 43c and a communication oil passage 43d that connects the oil chamber formed on the front surface of the reed valve 26 and the valve holding hole 43a are formed. Then, as shown in FIG. 5A, when hydraulic oil is introduced from the bypass valve side oil passage 72 into the valve holding hole 43a, the bypass valve 36 moves to the front plate 24 side, and both the communication oil passages 43c, 43d is blocked. 5B, when the hydraulic oil in the valve holding hole 43a is discharged from the bypass valve side oil passage 72, the bypass valve 36 is moved to the back plate 25 side by the spring force of the bypass valve spring 37. The two communicating oil passages 43 c and 43 d are communicated via the communicating groove 36 a of the bypass valve 36.

＜ロックピン側油路およびバイパスバルブ側油路＞
第１実施形態の場合、図６に模式的に示すように、ロックピン側油路７１の油路長は、バイパスバルブ側油路７２の油路長よりも若干長く形成されている。 <Lock pin side oil passage and bypass valve side oil passage>
In the case of the first embodiment, as schematically shown in FIG. 6, the oil path length of the lock pin side oil path 71 is formed slightly longer than the oil path length of the bypass valve side oil path 72.

≪実施形態の作用≫
図６に示すように、エンジンＥの運転開始時においては、電磁シャットバルブ１７に駆動電流が供給されないため（作動油供給油路１６が連通されるため）、オイルポンプ１４から吐出された作動油が作動油供給油路１６を経由してＶＴＣアクチュエータ２１に導入される。導入された作動油は、チェックバルブ３５を介してＣＴＡ６３に充填されるとともに、ロックピン側油路７１を介してロックピン３３に供給され、バイパスバルブ側油路７２を介してバイパスバルブ３６にも供給される。これにより、ロックピン３３がフロントプレート２４側に移動し、ロータ２３がハウジング２２に対して相対回転可能になる一方、バイパスバルブ３６もフロントプレート２４側に移動し、両連通油路４３ｃ，４３ｄが遮断される。
＜ＶＴＣの通常時制御＞ << Operation of Embodiment >>
As shown in FIG. 6, at the start of operation of the engine E, since the drive current is not supplied to the electromagnetic shut-off valve 17 (because the hydraulic oil supply oil passage 16 is communicated), the hydraulic oil discharged from the oil pump 14 Is introduced into the VTC actuator 21 via the hydraulic oil supply oil passage 16. The introduced hydraulic oil is charged into the CTA 63 via the check valve 35, supplied to the lock pin 33 via the lock pin side oil passage 71, and also to the bypass valve 36 via the bypass valve side oil passage 72. Supplied. As a result, the lock pin 33 moves to the front plate 24 side, and the rotor 23 can rotate relative to the housing 22, while the bypass valve 36 also moves to the front plate 24 side, and both the communicating oil passages 43 c and 43 d are connected. Blocked.
<Normal control of VTC>

図示しないエンジンＥＣＵは、アクセル開度や吸気量、冷却水温等の各種運転情報に基づいて吸気カムシャフト４の目標カム位相を設定した後、図示しないカム角センサから入力した実カム位相と目標カム位相とを一致させるように、ＶＴＣアクチュエータ２１をフィードバック制御する。 The engine ECU (not shown) sets the target cam phase of the intake camshaft 4 based on various operation information such as the accelerator opening, the intake air amount, and the coolant temperature, and then the actual cam phase and the target cam input from a cam angle sensor (not shown). The VTC actuator 21 is feedback controlled so as to match the phase.

エンジンＥＣＵは、例えば、吸気カムシャフト４を進角させる場合、スプールバルブ２９のスプール３９を進角ポジション（図６中、右方）に移動させる。すると、オイルポンプ１４から作動油供給油路１６を経由して供給された作動油は、スプール３９およびＯＰＡ側進角油路５１，５２を介してＯＰＡ側進角室４５ａ，４６ａに流入し、第１，第２ベーン４１，４２を進角側に相対回転させる。なお、ＯＰＡ側遅角室４５ｂ，４６ｂ内の作動油は、ＯＰＡ側遅角油路５３を介してスプール３９の左方から外部に排出される。 For example, when the intake camshaft 4 is advanced, the engine ECU moves the spool 39 of the spool valve 29 to the advanced position (rightward in FIG. 6). Then, the hydraulic oil supplied from the oil pump 14 via the hydraulic oil supply oil passage 16 flows into the OPA side advance chambers 45a and 46a via the spool 39 and the OPA side advance oil passages 51 and 52, The first and second vanes 41 and 42 are rotated relative to the advance side. The hydraulic oil in the OPA side retarding chambers 45 b and 46 b is discharged to the outside from the left side of the spool 39 through the OPA side retarding oil passage 53.

一方、ＣＴＡ６３では、進角ポジションに移動したスプール３９を介して、第２ＣＴＡ油路５５と中央油路５７とが連通する。そして、吸気カムシャフト４に進角側のカムトルクが作用し、ハウジング２２に対してロータ２３が進角側に相対回転するごとにリードバルブ２６の第２弁体２６ｂが開き、ＣＴＡ側遅角室４７ｂ内の作動油がＣＴＡ側進角室４７ａに流入して第３ベーン４３を進角側に相対回転させる。また、遅角側のカムトルクが作用した場合には、リードバルブ２６の第１，第２弁体２６ａ，２６ｂは閉じ、作動油の移動は起こらずにカム位相が保持される。 On the other hand, in the CTA 63, the second CTA oil passage 55 and the central oil passage 57 communicate with each other via the spool 39 moved to the advance position. The advance cam torque acts on the intake camshaft 4 and the second valve body 26b of the reed valve 26 opens each time the rotor 23 rotates relative to the housing 22 toward the advance side. The hydraulic oil in 47b flows into the CTA side advance chamber 47a and relatively rotates the third vane 43 to the advance side. Further, when the retard side cam torque is applied, the first and second valve bodies 26a, 26b of the reed valve 26 are closed, and the cam phase is maintained without moving the hydraulic oil.

＜フェール時制御＞
リニアソレノイド３１の断線やスプールバルブ２９の固着等が生じ、カム位相の制御が行えなくなった場合、エンジンＥＣＵは、インストルメントパネル等に設置された異常警告灯を点灯させるとともに電磁シャットバルブ１７への電流供給を行う。 <Control during failure>
When the linear solenoid 31 is disconnected or the spool valve 29 is stuck, and the cam phase cannot be controlled, the engine ECU turns on an abnormality warning light installed on the instrument panel and the like and turns on the electromagnetic shut valve 17. Supply current.

図７に示すように、スプールバルブ２９が例えば進角位置で固着していた場合、第１，第２ＯＰＡ６１，６２では、ハウジング２２とロータ２３との間からのリークの他、作動油供給油路１６および電磁シャットバルブ１７を介して、ＯＰＡ側進角室４５ａ，４６ａの作動油がＶＴＣアクチュエータ２１の外部に排出される。また、ＣＴＡ６３内では、バイパスバルブ３６に供給されていた作動油がバイパスバルブ側油路７２を介して電磁シャットバルブ１７から排出される。その結果、バイパスバルブスプリング３７のばね力によってバイパスバルブ３６がバックプレート２５側（図７中の上方）に移動してフェールポジションとなり、連通油路４３ｃ，４３ｄとバイパスバルブ３６の連通溝３６ａと介して、ＣＴＡ側遅角室４７ｂ内の作動油がＣＴＡ側進角室４７aに流入するようになる。更に、第１ベーン４１では、ロックピン３３に供給されていた作動油が、ロックピン側油路７１を介して電磁シャットバルブ１７から排出される。その結果、ロックピンスプリング３４のばね力によってロックピン３３がバックプレート２５側（図７中の上方）に付勢され、ロックピン３３がロック孔２５ａに嵌入できるようになる。 As shown in FIG. 7, when the spool valve 29 is fixed at an advanced position, for example, in the first and second OPAs 61 and 62, in addition to leakage from between the housing 22 and the rotor 23, the hydraulic oil supply oil passage 16 and the electromagnetic shut-off valve 17, the hydraulic oil in the OPA side advance chambers 45 a and 46 a is discharged to the outside of the VTC actuator 21. In the CTA 63, the hydraulic oil supplied to the bypass valve 36 is discharged from the electromagnetic shut valve 17 through the bypass valve side oil passage 72. As a result, the bypass valve 36 is moved to the back plate 25 side (upward in FIG. 7) by the spring force of the bypass valve spring 37 to be in the fail position, and through the communication oil passages 43c and 43d and the communication groove 36a of the bypass valve 36. Thus, the hydraulic oil in the CTA side retarding chamber 47b flows into the CTA side retarding chamber 47a. Further, in the first vane 41, the hydraulic oil that has been supplied to the lock pin 33 is discharged from the electromagnetic shut valve 17 through the lock pin side oil passage 71. As a result, the lock pin 33 is biased toward the back plate 25 (upward in FIG. 7) by the spring force of the lock pin spring 34, and the lock pin 33 can be fitted into the lock hole 25a.

これにより、吸気カムシャフト４が受けるカムトルクによってロータ２３とハウジング２２とが断続的に相対回転し、フェールカム位相（本実施形態では、最進角位相）となった瞬間にロックピン３３がロック孔２５ａに嵌入する。この際、ロックピン側油路７１の油路長がバイパスバルブ側油路７２の油路長よりも若干長く形成されているため、ロックピン３３側では作動油の排出に要する時間が長くなり、ロックピン３３がバイパスバルブ３６よりも遅れて作動する。そのため、ロックピン３３がバックプレート２５に強く圧接する前に（すなわち、回転抵抗が殆ど無い状態で）ロータ２３とハウジング２２とが相対回転し、速やかなフェールカム位相の確立が実現される。本発明者等がロックピン側油路７１の油路長とバイパスバルブ側油路７２の油路長との比（油路長比Ｒ）を種々変化させて実機試験を行ったところ、図８のグラフに示すように、油路長比Ｒが１（ロックピン側油路７１の油路長とバイパスバルブ側油路７２の油路長とが同一）の場合に、フェールカム位相の確立に要する時間（フェール時カム位相確立時間Ｔ）が最も短くなることが判明した。なお、ロックピン側油路７１の油路長よりもバイパスバルブ側油路７２の油路長を徒に長くしてゆくと、回転抵抗は発生し難くなるものの、ロックピン３３の作動が遅れるためにフェール時カム位相確立時間Ｔは長くなる。 As a result, the rotor 23 and the housing 22 intermittently rotate relative to each other due to the cam torque received by the intake camshaft 4, and at the moment when the fail cam phase (the most advanced angle phase in this embodiment) is reached, the lock pin 33 is locked. 25a. At this time, since the oil passage length of the lock pin side oil passage 71 is formed slightly longer than the oil passage length of the bypass valve side oil passage 72, the time required to discharge the hydraulic oil on the lock pin 33 side becomes longer. The lock pin 33 operates later than the bypass valve 36. For this reason, the rotor 23 and the housing 22 rotate relative to each other before the lock pin 33 is strongly pressed against the back plate 25 (that is, in a state where there is almost no rotational resistance), and a quick fail cam phase is established. The inventors conducted an actual machine test by changing various ratios (oil path length ratio R) of the oil path length of the lock pin side oil path 71 and the oil path length of the bypass valve side oil path 72, as shown in FIG. As shown in the graph, when the oil path length ratio R is 1 (the oil path length of the lock pin side oil path 71 is the same as the oil path length of the bypass valve side oil path 72), the fail cam phase is established. It was found that the time required (failure cam phase establishment time T) was the shortest. If the oil path length of the bypass valve side oil path 72 is made longer than the oil path length of the lock pin side oil path 71, rotation resistance is less likely to occur, but the operation of the lock pin 33 is delayed. In addition, the failure cam phase establishment time T becomes longer.

［第２実施形態］
図９に示すように、第２実施形態も、上述した第１実施形態と同様の構成を有しているが、ロックピン側油路７１にその流路面積を減少させる絞り部７１ａが設けられている。そのため、フェール時において、ロックピン３３側では作動油の排出に要する時間が長くなり、ロックピン３３がバイパスバルブ３６よりも遅れて作動し、第１実施形態と同様に速やかなフェールカム位相の確立が実現される。 [Second Embodiment]
As shown in FIG. 9, the second embodiment also has the same configuration as the first embodiment described above, but the lock pin side oil passage 71 is provided with a throttle portion 71 a that reduces the flow passage area. ing. For this reason, at the time of a failure, the time required for the hydraulic oil to be discharged becomes longer on the lock pin 33 side, the lock pin 33 operates later than the bypass valve 36, and a quick fail cam phase is established as in the first embodiment. Is realized.

［第３実施形態］
図１０に示すように、第３実施形態も、上述した第１実施形態と同様の構成を有しているが、ロックピン側油路７１にその容積を増大させる大径部７１ｂが設けられている。そのため、フェール時において、ロックピン３３側では作動油の排出に要する時間が長くなり、ロックピン３３がバイパスバルブ３６よりも遅れて作動し、第１実施形態と同様に速やかなフェールカム位相の確立が実現される。 [Third Embodiment]
As shown in FIG. 10, the third embodiment also has the same configuration as the first embodiment described above, but the lock pin side oil passage 71 is provided with a large-diameter portion 71 b that increases its volume. Yes. For this reason, at the time of a failure, the time required for the hydraulic oil to be discharged becomes longer on the lock pin 33 side, the lock pin 33 operates later than the bypass valve 36, and a quick fail cam phase is established as in the first embodiment. Is realized.

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、上記実施形態は本発明を直列４気筒ＤＯＨＣガソリンエンジンに適用したものであるが、ディーゼルエンジン等にも当然に適用可能である。また、上記実施形態で吸気カムシャフト側にＶＴＣアクチュエータを備えたものに言及したが、排気カムシャフト側にＶＴＣアクチュエータを備えたカム位相可変型内燃機関に適用してもよい。その他、エンジンや可変動弁装置の具体的構成等についても、本発明の主旨を逸脱しない範囲であれば適宜変更可能である。 Although the description of the specific embodiment is finished as above, the present invention is not limited to the above embodiment and can be widely modified. For example, although the above embodiment is an application of the present invention to an in-line four-cylinder DOHC gasoline engine, it can naturally be applied to a diesel engine or the like. In the above embodiment, the intake camshaft is provided with the VTC actuator. However, the present invention may be applied to a cam phase variable internal combustion engine having the exhaust camshaft with the VTC actuator. In addition, the specific configuration of the engine and the variable valve operating apparatus can be changed as appropriate without departing from the gist of the present invention.

４吸気カムシャフト
４ａカムジャーナル
５排気カムシャフト
１６作動油供給油路
２１ＶＴＣアクチュエータ
２２ハウジング
２３ロータ
２９スプールバルブ
７１高リフトカム
１０１下部カムホルダ
１０２上部カムホルダ
１０５，１０６オイルギャラリ
１０７環状油路
１２１〜１２４軸受側油孔
１３１〜１３４ジャーナル側油孔
Ｅエンジン 4 intake camshaft 4a cam journal 5 exhaust camshaft 16 hydraulic oil supply oil passage 21 VTC actuator 22 housing 23 rotor 29 spool valve 71 high lift cam 101 lower cam holder 102 upper cam holder 105, 106 oil gallery 107 annular oil passage 121-124 bearing side Oil hole 131-134 Journal side oil hole E Engine

Claims

所定の角度範囲をもってカム位相が可変制御されるカム位相可変型内燃機関であって、
クランクシャフトに同期して回転する第１回転部材と、
カムシャフトと一体に回転するとともに前記第１回転部材に相対回転可能に連結される第２回転部材と、
前記第１回転部材および前記第２回転部材の間に形成された進角側油室と遅角側油室とに連絡する作動油回路を切り換えることにより、前記カム位相を進角と遅角と保持との間でシフトさせるカム位相制御手段と、
付勢手段に付勢されることで前記第１回転部材と前記第２回転部材とを所定の結合角度をもって結合させ、作動油が供給されることによって前記結合を解除するロックピンと、
付勢手段に付勢されることで前記進角側油室と前記遅角側油室とを前記カム位相制御手段を介さずに連通させ、作動油が供給されることによって前記連通を停止するバイパスバルブと、
前記ロックピンと前記バイパスバルブとから同時に作動油を排出する作動油排出手段と
を備え、
前記作動油排出手段による作動油の排出が開始された場合、前記ロックピンによる結合よりも、前記バイパスバルブによる連通が早く行われることを特徴とするカム位相可変型内燃機関。 A cam phase variable internal combustion engine in which the cam phase is variably controlled within a predetermined angle range,
A first rotating member that rotates in synchronization with the crankshaft;
A second rotating member that rotates integrally with the camshaft and is connected to the first rotating member so as to be relatively rotatable;
By switching the hydraulic fluid circuit that communicates with the advance side oil chamber and the retard side oil chamber formed between the first rotation member and the second rotation member, the cam phase is changed between the advance angle and the retard angle. Cam phase control means for shifting between holding,
A lock pin that couples the first rotating member and the second rotating member at a predetermined coupling angle by being biased by a biasing means, and that releases the coupling by supplying hydraulic oil;
The advance angle side oil chamber and the retard angle side oil chamber communicate with each other without passing through the cam phase control means by being urged by the urging means, and the communication is stopped by supplying hydraulic oil. A bypass valve;
Hydraulic oil discharging means for simultaneously discharging hydraulic oil from the lock pin and the bypass valve;
The cam phase variable internal combustion engine, wherein when the hydraulic oil discharge by the hydraulic oil discharge means is started, the bypass valve is communicated faster than the coupling by the lock pin.

前記ロックピンと前記作動油排出手段とを連通させるロックピン側油路と、前記バイパスバルブと前記作動油排出手段とを連通させるバイパスバルブ側油路とを備え、前記ロックピン側油路の長さが前記バイパスバルブ側油路の長さに対してほぼ同等あるいは大きく設定されたことを特徴とする、請求項１に記載されたカム位相可変型内燃機関。 A lock pin side oil passage for communicating the lock pin and the hydraulic oil discharge means; a bypass valve side oil passage for communicating the bypass valve and the hydraulic oil discharge means; and a length of the lock pin side oil passage. 2. The cam phase variable internal combustion engine according to claim 1, wherein is set to be substantially equal to or larger than a length of the bypass valve side oil passage.

前記ロックピンと前記作動油排出手段とを連通させるロックピン側油路と、前記バイパスバルブと前記作動油排出手段とを連通させるバイパスバルブ側油路とを備え、前記ロックピン側油路の流路面積が前記バイパスバルブ側油路の流路面積に対してほぼ同等あるいは小さく設定されたことを特徴とする、請求項１に記載されたカム位相可変型内燃機関。 A lock pin side oil passage for communicating the lock pin and the hydraulic oil discharging means; and a bypass valve side oil passage for communicating the bypass valve and the hydraulic oil discharging means; 2. The cam phase variable internal combustion engine according to claim 1, wherein the area is set to be substantially equal to or smaller than a flow path area of the bypass valve side oil passage.

前記ロックピンと前記作動油排出手段とを連通させるロックピン側油路と、前記バイパスバルブと前記作動油排出手段とを連通させるバイパスバルブ側油路とを備え、前記ロックピン側油路の容積が前記バイパスバルブ側油路の容積に対してほぼ同等あるいは大きく設定されたことを特徴とする、請求項１に記載されたカム位相可変型内燃機関。 A lock pin side oil passage for communicating the lock pin and the hydraulic oil discharge means; a bypass valve side oil passage for communicating the bypass valve and the hydraulic oil discharge means; 2. The variable cam phase internal combustion engine according to claim 1, wherein the internal combustion engine is set to be substantially equal to or larger than a volume of the bypass valve side oil passage.