(57)【要約】【課題】エンジンの低回転時でも少ない部品構成でバルブタイミング制御装置が作動できるに十分な油圧を供給できる内燃機関のバルブタイミング制御装置の構造を提供すること。【解決手段】内燃機関のクランクシャフトの回転に対するカムシャフトの回転位相を作動油の油圧を利用して変化させ、カムシャフトにて駆動されるバルブの開閉タイミングを調整するバルブタイミング制御機構と、バルブタイミング制御機構に作動油を供給するためにクランクシャフトの回転が伝達されて駆動する第１のオイルポンプと、バルブタイミング制御機構と前記第１のオイルポンプとを連通する動弁系油路と、動弁系油路から分岐してシリンダブロック部に作動油を供給するシリンダブロック系油路と、動弁系油路の途中に配設され第１のオイルポンプから吐出される作動油をろ過するオイルフィルタと、を備えるバルブタイミング制御装置において、動弁系油路のバルブタイミング制御機構とオイルフィルタの間に第２のオイルポンプが配設される内燃機関のバルブタイミング制御装置。【選択図】　　　図１
2004060572.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のクランクシャフトの回転に対するカムシャフトの回転位相を作動油の油圧を利用して変化させ、前記カムシャフトにて駆動されるバルブの開閉タイミングを調整するバルブタイミング制御機構と、該バルブタイミング制御機構に作動油を供給するために前記クランクシャフトの回転が伝達されて駆動する第１のオイルポンプと、前記バルブタイミング制御機構と前記第１のオイルポンプとを連通する動弁系油路と、該動弁系油路から分岐してシリンダブロック部に作動油を供給するシリンダブロック系油路と、前記動弁系油路の途中に配設され前記第１のオイルポンプから吐出される作動油をろ過するオイルフィルタと、を備えるバルブタイミング制御装置において、前記動弁系油路の前記バルブタイミング制御機構と前記オイルフィルタの間に第２のオイルポンプが配設されること、を特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【請求項２】
エンジンの回転数検出手段を備えて成り、前記第２のオイルポンプは前記エンジンの回転数検出手段の信号に基づいて演算処理された情報で制御されること、を特徴とする請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【請求項３】
前記第２のオイルポンプの作動油の吐出量は、前記第１のオイルポンプの作動油の吐出量から前記シリンダブロック系油路に供給される作動油量を減ずる油量以下に制御されること、を特徴とする請求項１あるいは請求項２に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【請求項４】
前記第２のオイルポンプはセンサレスブラシレスＤＣモータであり、前記第２のオイルポンプの回転数は前記センサレスブラシレスＤＣモータの通電切替信号を利用して検出されること、を特徴とする請求項１乃至請求項３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。
【請求項５】
前記動弁系油路には前記第２のオイルポンプと並列して第１のバイパス油路が配設されるとともに、該第１のバイパス油路にはチェック弁が配設されること、を特徴とする請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【請求項６】
前記動弁系油路には前記第２のオイルポンプと並列して第２のバイパス油路が配設されるとともに、該第２のバイパス油路にはオリフィスが配設されること、を特徴とする請求項１あるいは請求項５に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用内燃機関で複数のポンプ構造で構成されるバルブタイミング制御機構に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両用内燃機関で複数のポンプ構造で構成されるバルブタイミング制御機構に関しては、特開２０００−３４５８７２号公報に示されている。この特開２０００−３４５８７２号公報では、バルブ作動特性可変機構（バルブタイミング制御機構）を備えたエンジンにおいて、オイルポンプを駆動するためのエネルギー消費量を最小限に抑えながら、低速バルブタイミングから高速バルブタイミングへの切替を速やかに行えるようにするために、エンジンの運転状態が低速バルブタイミング領域から高速バルブタイミング領域に切り替わる直前の予備切替領域にあるとき、電動オイルポンプおよび電動リリーフバルブの作動を制御して油圧制御バルブに出力する油圧を低速用油圧から高速用油圧に向けて昇圧している。これによりエンジンの運転状態が予備切替領域を経て、高速バルブタイミング領域になったときに、油圧制御バルブがバルブ作動特性可変機構（バルブタイミング制御機構）に出力する油圧を速やかに高速用油圧まで立ち上げて最小のタイムラグで高速バルブタイミングを確立することができる構成の技術が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
近年、バルブタイミング制御装置を搭載する車両のアイドリング時のノッキング回避や、環境対策に対応してエンジンの低速回転時におけるさらなる燃費向上が課題となっている。しかしながら、上記した公知技術にはエンジンの低速回転時については、バルブタイミング制御機構の動作については特に開示されていない。つまり、エンジンの低速回転時には、エンジンに直結するメカ式のオイルポンプはエンジンの回転数に比例する流量しか供給されないので、オイルポンプから吐出される作動油は殆どがエンジンの潤滑部に流れ、その結果バルブタイミング制御機構を動作させるために必要な油圧が確保できない。バルブタイミング制御機構への作動油は、すべて第２のオイルポンプを経由することから、バルブタイミングを変える時は、常時第２のオイルポンプを動作させる必要がある。これは、エンジン高回転時は第１のオイルポンプからバルブタイミング制御機構に十分な油圧と作動油量が吐出されているにもかかわらず、無駄な動作が必要となる。
【０００４】
したがって、本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、エンジンの低速回転時でも少ない部品構成でバルブタイミング制御装置が作動できるに十分な油圧を供給できる内燃機関のバルブタイミング制御装置の構造を提供し、エンジン高速回転時でも無駄なエネルギーを消費させないことを技術的課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために講じた技術的手段は、
内燃機関のクランクシャフトの回転に対するカムシャフトの回転位相を作動油の油圧を利用して変化させ、前記カムシャフトにて駆動されるバルブの開閉タイミングを調整するバルブタイミング制御機構と、該バルブタイミング制御機構に作動油を供給するために前記クランクシャフトの回転が伝達されて駆動する第１のオイルポンプと、前記バルブタイミング制御機構と前記第１のオイルポンプとを連通する動弁系油路と、該動弁系油路から分岐してシリンダブロック部に作動油を供給するシリンダブロック系油路と、前記動弁系油路の途中に配設され前記第１のオイルポンプから吐出される作動油をろ過するオイルフィルタと、を備えるバルブタイミング制御装置において、前記動弁系油路の前記バルブタイミング制御機構と前記オイルフィルタの間に第２のオイルポンプが配設される内燃機関のバルブタイミング制御装置とする。
【０００６】
従来のバルブタイミング制御装置においては、車両エンジンのクランクシャフトの回転によって駆動される第１のオイルポンプにより、シリンダブロック系潤滑部およびバルブ可変装置に作動油が送給されていた。しかし、エンジンの低速回転時ではシリンダブロック系潤滑部に必要とされる油量が、バルブタイミング制御装置に必要とされる油量に対して相対的に多いため、バルブタイミング制御装置に必要とされる油圧が確保できず、そのため、エンジン低速回転時にはバルブタイミング制御機構を作動させることができなかった。そこで、動弁系油路のオイルフィルタの後段に第２のオイルポンプを配設して、バルブタイミング制御機構に所定圧が作用できる構成とする。
【０００７】
さらに、請求項２において講じた技術的手段は、
エンジンの回転数検出手段を備えて成り、前記第２のオイルポンプは前記エンジンの回転数検出手段の信号に基づいて演算処理された情報で制御される内燃機関のバルブタイミング制御装置とする。
【０００８】
請求項１で動弁系油路の途中に配設される第２のオイルポンプは、エンジンの回転数に相関して駆動される、第１のオイルポンプの供給油圧を補うように演算処理して制御されるので、第２のオイルポンプから送られる作動油によってバルブタイミング制御機構の作動に必要な最適油圧が確保できる。
【０００９】
請求項３において講じた技術的手段は、
前記第２のオイルポンプの作動油の吐出量は、前記第１のオイルポンプの作動油の吐出量から前記シリンダブロック系油路に供給される作動油量を減ずる油量以下に制御される内燃機関のバルブタイミング制御装置とする。
【００１０】
第２のオイルポンプでは以上のように油量制御がおこなわれるため、油量が必要となるシリンダブロック系潤滑部に所定の油量を確保でき、潤滑系の致命的不具合である潤滑不足による焼きつきを防止できる。
【００１１】
請求項４において講じた技術的手段は、
前記第２のオイルポンプはセンサレスブラシレスＤＣモータであり、前記第２のオイルポンプの回転数は前記センサレスブラシレスＤＣモータの通電切替信号を利用して検出される内燃機関のバルブタイミング制御装置とする。
【００１２】
第２のオイルポンプはセンサレスのブラシレスＤＣモータで構成されるので、回転数センサが不要となる。そして、高熱に弱いセンサを使用する必要がないので、第２のオイルポンプは安価に信頼性の高い構成とすることが可能となる。
【００１３】
請求項５において講じた技術的手段は、
前記動弁系油路には前記第２のオイルポンプと並列して第１のバイパス油路が配設されるとともに、該第１のバイパス油路にはチェック弁が配設される内燃機関のバルブタイミング制御装置とする。
【００１４】
本発明のバルブタイミング制御機構は、第２のオイルポンプと並列して第１のバイパス油路が配設される。以上の構成とするので、たとえば第２のオイルポンプの作動を必要としないエンジンの高速回転時には、第１のオイルポンプから送給される作動油は、第１のバイパス油路を通ってバルブタイミング制御機構に送られる。また第１のバイパス油路にはチェック弁が配設されるので、バルブタイミング制御機構から逆方向に作動油が流れることを防止できる。
【００１５】
請求項６において講じた技術的手段は、
前記動弁系油路には前記第２のオイルポンプと並列して第２のバイパス油路が配設されるとともに、該第２のバイパス油路にはオリフィスが配設される内燃機関のバルブタイミング制御装置とする。
【００１６】
バルブタイミング制御機構の動作状態によっては、流路が閉塞状態になる場合がある。このような、負荷の急変時に安価で高い信頼性のあるセンサレスブラシレスＤＣモータを使った第２のポンプでは、動作が不安定に陥り最悪停止する場合も起こりうる。このような作動油の流路の閉塞時においても、第２のバイパス油路によりセンサレスブラシレスＤＣモータが安定に動作可能となる。第２のオイルポンプの両端油圧が所定以上の油圧となった場合、第２のバイパス油路から作動油が開放される構成とするので、第２のオイルポンプが所定以上の油圧から保護される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明のバルブタイミング制御装置を示す概略断面図である。図１示エンジン内に配置されるオイルパンに溜まった作動油は、第１オイルポンプ１からオイルフィルタ４を通って動弁系油路３に送られる。この第１オイルポンプ１はメカ式のオイルポンプであり、直接あるいはチェーンによりエンジンの駆動力が伝達されて作動するように設置されている。動弁系油路３にはシリンダブロック部に作動油を供給するためのシリンダブロック系油路１３が分岐して形成されている。オイルフィルタ４の後段には、図示しない車両制御装置で制御される第２オイルポンプ２が、動弁系潤滑部１１との間の油路に配置されている。第２のオイルポンプに使用するモータは、耐久性に優れ、実回転数を回転センサなし測定できるので、センサレスブラシレスＤＣモータが用いられる。このように第２のオイルポンプは、高信頼性を有する速度制御がセンサレスブラシレスＤＣモータを用いることで安価に達成できる。この第２オイルポンプ２の配管油路には、図１示のように、第２オイルポンプ２とは並列に、チェックバルブ１０が配設されている。上記のように、第１オイルポンプ１と第２のオイルポンプ２は直列に配置されている。第２オイルポンプ２は、オイルフィルタ４の後段に設置されて作動油を吸い上げるので、作動油に含まれる異物つまりを回避できる。
【００１８】
つぎに作動について説明する。第１オイルポンプ１はエンジン回転数に相関する回転数で駆動される。そのため車両エンジンが低速回転時には送給される作動油の油量が同車両エンジン回転数と比例して少なくなる。そのため、車両エンジンの回転数を検出する図示しない回転センサによる信号を検出し、図示しない車両制御装置では、第２オイルポンプ２に必要なポンプ回転数を演算するかまたは予め車両制御装置の記憶装置に書き込まれたソフトテーブルによって、第２オイルポンプ２に制御信号が発せられる。第２のオイルポンプ２の吐出量は、第１のオイルポンプ１の吐出量より少なくする。これにより、シリンダヘッド系潤滑部への送給油量を確保する。第２のオイルポンプの吐出量制御は、モータの最高回転数時のポンプの理論吐出量の設定を、少なくとも第１のオイルポンプ１の車両エンジンのアイドル回転時の吐出量以下にする。おもに第２オイルポンプ２は、車両エンジンの低速回転時に、第１オイルポンプ１から低速回転時にバルブタイミング制御装置へ送られる作動油の油圧が不足するのを補うために機能する。そのため、車両エンジンの始動時のアイドリング状態から比較的低速回転である、たとえば、エンジン回転数１０００ｒｐｍ程度の回転領域まで動作するように制御される。以上の動作の詳細は、車両エンジン固有の特性に合わせて制御パターンが決定される。そして、車両エンジンの低速回転時には、第２のオイルポンプ２を動作させると、チェックバルブ１０により、圧力調整がおこなわれる。以上のチェックバルブ１１の替わりに、オリフィス９を配設してもよい。この場合、より単純な構造で、バルブタイミング制御装置を駆動するという所定の機能を可能にできるので、安価な構成で目的を達成することができる。
【００１９】
車両エンジンの回転数が１０００ｒｐｍ以上に達すると、第１オイルポンプ１から吐出される作動油は所定量確保できる状態となるので、第１オイルポンプ１の駆動のみで、シリンダヘッド系潤滑に必要な油量、および、バルブタイミング制御装置に必要な油圧が同時に確保できる。この状態では、第２オイルポンプ２を動作させる必要がないので、図示しない車両制御装置からは、第２オイルポンプ２を停止する信号が第２オイルポンプ２のモータに送られる。このとき、第２オイルポンプ２と並列にチェックバルブ１０が配置されているので、車両エンジンの高回転時は、第１のオイルポンプ１からの作動油をチェックバルブ１０を介してバルブタイミング制御装置に供給する。
【００２０】
【発明の効果】
本発明によれば、以上説明したように、従来のバルブタイミング制御装置においては、車両エンジンの低速回転領域では、クランクシャフトの回転によって駆動される第１のオイルポンプにより、シリンダブロック系潤滑部およびバルブ可変装置に作動油が送給されていたため、バルブタイミング制御装置に必要とされる油圧が確保できず、そのため必要油圧が確保できず、エンジン低速回転時にはバルブタイミング制御機構を作動させることができなかった。本発明では、オイルフィルタの配置される後段の油路に、第２のオイルポンプを配設してバルブタイミング制御機構に所定圧が作用できる構成とするので、エンジンの低速回転時においても、バルブタイミング制御装置が可動できる。また、第２オイルポンプはセンサレスブラシレスＤＣモータで構成されるので、車両制御装置の信号に応じた回転数制御が容易に実現できる。さらにセンサレスの構成なので、信頼性も高く、安価である。
【００２１】
本発明のバルブタイミング制御機構は、第２のオイルポンプと並列して第１のバイパス油路が配設される。以上の構成とするので、たとえば第２のオイルポンプの作動を必要としないエンジンの高速回転時には、第１のオイルポンプから送給される作動油は第１のバイパス油路を通って、バルブタイミング制御機構に送られる。また第１のバイパス油路にはチェック弁が配設されるので、バルブタイミング制御機構から逆方向に作動油が流れることを防止できる。また、第２のオイルポンプの両端油圧が所定以上の油圧となった場合、第２のバイパス油路から作動油が開放される構成とするので、第２のオイルポンプが所定以上の油圧から保護される構成となり、多大な効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態におけるバルブタイミング制御装置を示す概略油圧回路図である。
【図２】本発明の別の実施の形態におけるバルブタイミング制御装置を示す概略油圧回路図である。
【図３】本発明の別の実施の形態におけるバルブタイミング制御装置を示す概略油圧回路図である。
【符号の説明】
１：第１オイルポンプ（メカ式オイルポンプ）
２：第２オイルポンプ（電動式オイルポンプ）
３：動弁系油路
４：オイルフィルタ
５：第１バイパス油路
６：第２バイパス油路
７：オイルコントロールバルブ
８：バルブタイミング制御機構（ＶＶＴ）
９：オリフィス
１０：チェックバルブ
１１：動弁系潤滑部
１２：シリンダブロック系潤滑部
【図１】
2004060572.tif 000003
【図２】
2004060572.tif 000004
【図３】
2004060572.tif 000005