JPH0357806A - 可変バルブタイミング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、車両用エンジンの動弁系に設けられて吸．排
気バルブの開閉タイミングを可変に制御する可変バルブ
タイミング装置に関し、詳しくは、浦圧リフタを用いた
方式に関する。

〔従来の技術〕

一般にエンジンにおいては、低速・低負荷の条件では、
バルブ開時間を短くして燃費を向上すると共に運転を安
定化し、高速・高負荷の条件では、バルブ開時間を長く
して高出力化を図るようにバルブタイミングを可変に制
御することが提案されている。この場合の可変制御方法
として種々提案されているが、カムフォロアによるバル
ブのリフト量を変化させればバルブタイミングも変化す
ることから、カムとバルブとの間に油圧リフタを設けて
このりフタ油圧を制御するものがある。

そこで従来、この種の油圧リフタによる可変バルブタイ
ミング装置に関しては、例えば特開昭６１−９３２１８
号公報の先行技術がある。ここで、カムとバルブとの間
に介設される油圧リフタを、カップ状のアウタリフタに
中空ボックス状のインナリフタを嵌合し、両者の間に高
圧オイル室を設けてｔＳ成する。そして高圧オイル室へ
のオイル通路中に逆止弁を設け、この逆止弁を電磁弁に
より強制的に開いて高圧オイル室の油圧を制御すること
が示されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、上記先行技術のものにあっては、浦圧リフタ
のカムとバルブとの受圧面積が等しくなっているため、
カムリフト量に対しバルブリフト量が等しいか，または
小さい関係になり、タイミング制御域の拡大．カム側の
構造の小型化等が期待てきない。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、その目的
とするところは、バルブのリフト量と共にタイミングの
制御域を拡大し、広い運転域で最適にバルブタイミング
を制御することが可能な可変バルブタイミング装置を提
供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明の可変バルブタイミン
グ装置は、ダイレクト式動弁機構のバルブとカムとの間
に油圧リフタを介設する可変バルブタイミング装置にお
いて、上記油圧リフタは、固定側リフタボデーに上記カ
ム側に接する大径のカムピストンと、上記バルブ側に接
する小径のリフタピストンとを嵌合し、これらの内部に
油圧室を形成して成り、上記油圧室に常にオイルを供給
する通路を連通し、上記カムピストンとリフタボデーに
、カムリフト時の上紀カムピストンの移動により上記油
圧室の有効容積を複数段に変化する容積可変機構を設け
、少なくとも各運転条件に応じて制御ユニットの信号に
より上記容積可変機構を動作制御するものである。

〔作　　　用〕

上記構戊に基づき、カムの回転によるリフトで大径のカ
ムピストンが押し下げられ、それに応じてリフタピスト
ンが作動する。この場合、リフタピストンの移動量は大
径のカムピストンと小径のリフタピストンとの受圧面積
の比に応じて定められる。そしてバルブを倍増してリフ
トしながらダイレクト式に開弁動作し、カムのベースサ
ークルでの閉弁の際に油圧リフタによりバルブの伸縮等
を吸収し、バルブクリアランスを零調整する。そしてカ
ムリフト時に油圧リフタのカムピストンが抑圧移動する
場合に、容積可変機構により油圧リフタの油圧室の有効
容積が各運転条件に応じたものに変化して、バルブリフ
ト量が調整され、バルブタイミングが広い運転域で最適
に可変制御されるようになる。

大径のカムピストンが押し下げられ、それに応゜じてリ
フタピストンが作動する。この場合、リフタ〔実　施　
例〕 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図において、符号ｌはシリンダヘッド、２は吸（排
）気ポート、３は吸（排）気バルブ、４は動弁機構であ
り、吸（排）気バルブ３は、シリンダヘッドｌのバルブ
ガイド５により支持されて傘部３ａをバルブシ一ト６に
接し、ステムエンド３ｂのりテーナ７にバルブスプリン
グ８が吸（排）気バルブ３を閉じる方向に付勢して取付
けられる。

動弁機構４は、吸（排）気バルブ３のステムエンド３ｂ
側にカム軸９のカムｌＯを同軸上に配置し、ダイレクト
式に弁開閉動作するようになっている。

そこで上記吸（排）気バルブ３とカム１０との間に、可
変バルブタイミング用の油圧リフタ２０が介設されてい
る。この浦圧リフタ２０は、シリンダヘッド｛のバルブ
スプリング８後方の凹部１１において、リテーナ７と干
渉しない位置にカップ状のりフタボデ−２ｌが圧人して
嵌着される。リフタボデ−２１は、大径筒部２１ａに対
しその底部中心に小径筒部２ｌｂを有する形状であり、
大径筒部２Ｌａに受圧面積の大きいカムピストン２２が
底をカム１０側に向け嵌合し、小径筒部２ｌｂに受圧面
積の小さいリフタピストン２３が底を吸（排）気バルブ
３側に向けて嵌合してある。こうしてリフタボデ−２１
の内部のカムピストン２２とリフタピストン２３との間
に、油圧室２４が形威され、カムピストン２２とリフタ
ピストン２３との間に、スプリング２５が付勢される。

そしてカムピストン２２にはカム｛０が摺接し、リフタ
ピストン２３が吸（排）気バルブ３のステムエンド３ｂ
に当接して構或されるのであり、これによりカム１０の
リフトｍｆ！．１に対し、油圧室２４の容積Ｖ，カムピ
ストン２２の受圧面積Ａ１と、リフタピストン２３の受
圧而積Ａ２との比（Ａ１　／Ａ２　）により、吸（排）
気バルブ３をリフトする。即ち、吸（排）気バルブ３の
リフト量℃２は、 １２−Ａ１／Ａ２　ｘＡ１−Ｖ になり、バルブリフトがカムピストン２２の受圧面積Ａ
１とリフタピストン２３の受圧面積Ａ２との比（ＡＩ　
／Ａ２　）により倍増作用される。

油圧系について述べると、オイルボンブ２Ｂからの通路
２７がチェック弁２８を有して油圧室２４に連通してお
り、油圧リフタ２０にカムピストン２２の移動を利用し
た容積可変機構３０が設けられる。

容積可変機構３０は、第２図のようにカムピストン２２
の上限でその開口側端部２２ａと一致するりフタボデ−
２ｉ側にポート３１ａが所定の開度ａを有して設けられ
、更にリフタボデ−２１の軸方向でポート３１ａから離
れた位置に他のポート３ｌｂが設けられる。これらのポ
ート３１ａ　，　３ｌｂは各リリーフ通路３２ａ　，　
３２ｂに連通し、このリリーフ通路３２ａ，３２ｂに制
御ユニット４０の信号により開閉する電磁リリーフ弁３
３ａ　，　８３ｂが設けられ、電磁リリーフ弁３３ａ　
，　３３ｂの開閉とカムピストン２２によるポート３１
ａ　，　３２ｂの閉動作とにより、油圧室２４の有効容
積を複数段に変化するようになっている。

第３図において、制御ユニット４０について述べる。

先ず、エンジン回転数Ｎｅを検出するクランク角センサ
３５，負荷に応じた吸入空気ｆｆｉＱを検出するエアフ
ローメータ３６，気筒を判別するカム角センサ３７，ス
ロットル開度センサ３８，水温センサ３９を有する。ク
ランク角センサ３５のエンジン回転数Ｎｅとエアフロー
メータ３６の吸入空気量Ｑとは運転条件判定部４１に人
力し、エンジン回転数Ｎｅと吸入空気量Ｑとの関係から
各運転条件を判断し、この信号がバルブタイミング決定
手段４２に入力する。バルブタイミング決定手段４２に
おいては予め第４図に示すようなバルブタイミングのマ
ップが設定されており、低速または低負荷では有効容積
を小さくしてバルブ開き角を小にし、中速・中負荷では
有効容積をやや大きくしてバルブ開き角を中にし、高速
・高負荷では有効容積を大きくしてバルブ開き角を大に
する。かかるバルブタイミングに応じたバルブ開き角φ
の信号は有効容積設定手段４３に人力し、この出力信号
は駆動部４４に人力する。

ここで容積可変機構３０は、２つの電磁リリーフ弁３３
ａ　，　３３ｂが共に閉じている場合に油圧室２４の有
効容積が最も大き＜、電磁リリーフ弁３３ａが開くと有
効容積が減じ、電磁リリーフ弁３３ｂを開くと有効容積
が最も小さくなる構成である。そこで駆動部４４は、２
つの電磁リリーフ弁３３ａ　，　３３ｂに対して上記油
圧室２４の有効容積に応じた開閉信号を出力するように
なっている。

またスロットル開度センサ３８のスロットル開度θは加
速検出手段４５に人力して加速が検出され、補正量設定
手段４６で容積補正量Δｖ６を定める。

また水温センサ３９の水温ｔは補正量設定手段４７に人
力して容積補正量ΔＶ，を定め、補正量Δｖ，，ΔＶ，
が有効容積設定手段４３に人力してリフタ容積Ｖを補正
する。更にカム角センサ３７の気筒判別信号は駆動部４
４に人力し、該当する気簡の電磁リリーフ弁に開閉信号
を出力する。

次いで、かかる構成の可変バルブタイミング装置の作用
を、第５図のバルブリフトカーブおよびタイミングチャ
ートを用いて述べる。

先ず、エンジン運転時に、カムｌＯがベースサークルに
あるとき油圧リフタ２０の油圧室２４にはオイルポンプ
２６により常にオイルが供給され、容積Ｖまで充填され
ることが可能になっている。そこで動弁機構４のカムｉ
ｏが、カム軸９により回転してリフトされると、浦圧リ
フタ２０の大径のカムピストン２２の抑圧移動が始まる
。そして制御された位置でリリーフ通路３２ａ　，　３
２ｂが閉じると、内部に高圧を発生するために有効な容
積ＶＥとなる。またエンジン回転数Ｎｅと負荷に応じた
吸入空気量Ｑの信号が制御ユニット４０の運転条件判定
部４Ｉに入力し、各運転条件が判断され、バルブタイミ
ング決定手段４２でバルブ開き角φがマップにより検索
される。

そこで低速または低負荷の条件では、バルブ開き角φが
小さく設定され、有効容積設定手段４３で有効容積を小
さくするため、駆動部４４から電磁リリーフ弁３０に開
信号が出力する。このため、動弁機横４のカム１０がカ
ム軸９により回転してリフトすると、油圧リフタ２０の
大径のカムピストン２２が押圧されるが、カムピストン
２２から離れたポート３ｌｂが開いて有効容積が低下し
ているため、カムピストン２２は単独に移動してポート
３１ａを閉じ、次いでポート３ｌｂを閉じて油圧室２４
を密閉するようになる。こうして浦圧リフタ２０の油圧
室２４は、上記容積可変機構３０の動作により有効容積
Ｖｐ．が小さくなり、ポート３ｌｂが閉じた以降にカム
ピストン２２，リフタピストン２３の受圧而積の比によ
る押圧力が小径のリフタピストン２３に倍増して作用す
る。このため吸（排）気バルブ３は、有効容積の減少に
応じ遅延されてバルブスプリング８に抗してリフトしダ
イレクト式に開弁動作するが、この場合のバルブリフト
はカムリフトに対応して小さくなる。即ち、第５図のよ
うに下死点前で排気バルブが開弁し、上死点前で吸気バ
ルブが開弁ずる場合のリフト特性は曲線Ｌ１ｒ＋ｘ＋　
　ＬＩＩＮのようになり、バルブ開き角φの小さいバル
ブタイミングになる。

一方、カム｛０のベースサークル側では、吸（排）気バ
ルブ３がバルブスプリング８により後退して閉弁動作す
る。このとき油圧室２４の油圧やスプリング力により、
カムピストン２２，リフタピストン２３がカム１０と吸
（排）気バルブ３とに接した状態に保持され、かつ吸（
排）気バルブ３の伸縮等に応じ油圧室２４が容積変化し
てバルブクリアランスを零調整すると共に、吸（排）気
バルブ３の伸縮を吸収する。

次いで中速・中負荷の条件では、制御ユニット４０によ
り電磁リリーフ弁８３ａが開いて電磁リリーフ弁３３ｂ
が閉じることで、油圧リフタ２０，カムピストン２２は
近いポート３１ａに対し移動してそれを閉じ、油圧室２
４の有効容積ｖ８が増す。また高速・高負荷の条件では
、制御ユニット４０により両電磁リリーフ弁３３ａ　，
　３３ｂが共に閉じることで、油圧室２４の有効容積ｖ
６は最も大きくなる。こうして各運転条件に応じてバル
ブリフト開始が早まり、バルブリフト量は第５図の曲線
Ｌ　２ＥＸ　ｒ　　Ｌ３１！エ，Ｌ　２１Ｎ　＋　　Ｌ
３１Ｎのように増してバルブ開き角φも大きくなり、各
運転条件に適したバルブタイミングに制御されるのであ
る。

第６図の本発明の他の実施例によると、容積可変機構３
０として油圧リフタ２０のリフタボデー２ｌに２つのポ
ート３１ａ　，　３ｌｂが設けられ、更にカムピストン
２２にも２つのポート３４ａ　，　３４ｂが設けられる
。そしてポート３１ａと３４ａは一部重複して中速・中
負荷で少ないリリーフ量に定める。またボト３ｌｂに対
し２つのポート３４ａ　，　３４ｂは、低速または低負
荷の条件においてポート３ｌｂに先ずポート３４ｂが連
通し、次いでポート３４ａが連続して連通して多いリリ
ーフ量に定めるように配置される。

こうして、この実施例の場合も上述と同様のカムピスト
ン２２の移動により油圧室２４の容積を可変に制御する
。

なお、容積可変機構のポートの配置，電磁リリーフ弁の
開閉等は実施例に限定されず、更に細かく制御する構或
にもできる。

〔発明の効果〕

以上述べてきたように、本発明によれば、ダイレクト式
動弁機構のカムとバルブとの間に介設される可変バルブ
タイミング用油圧リフタが、受圧面積を異にして構戊さ
れ、カムリフトに対しバルブリフトを倍増作用するので
、カム自体の形状を小型化し得る。

さらに、浦圧リフタの受圧面積の比によりバルブリフト
状態をｆモ意に定めることができ、設計の自由度が増大
する。

また、油圧リフタには容積可変機構が設けられ、各運転
条件等により油圧リフタの油圧と共に容積を変化するの
で、広い運転域でバルブタイミングを最適に可変制御し
得る。

さらにまた、容積可変機ｔＩＩ１は油圧リフタのカムピ
ストンの移動を利用し、複数の電磁リリーフ弁を開閉制
御する構底であるから、構造が簡単で制御も容易であり
、多気筒，多バルブに適する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の可変バルブタイミング装置の実施例を
示す構或図、 第２図は要部の拡大断面図、 第３図は制御ユニットのブロック図、 第４図はバルブタイミングのマップを示す図、第５図は
バルブタイミングの可変状態を示すバルブダイヤグラム
図、 第６図は容積可変機構の他の実施例を示す要部の拡大断
面図である。 ３・・・吸（排）気バルブ、４・・・動弁機構、１０・
・・カム、２０・・・油圧リフタ、２１・・・リフタボ
デー、２２・・・カムピストン、２３・・・リフタピス
トン、２４・・・油圧室、２７・・・オイル供給通路、
３０・・・容積可変機構、３２ａ，３２ｂ・・・リリー
フ通路、３３ａ　，　３３ｂ・・・電磁リリーフ弁、４
０・・・制御ユニット

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ダイレクト式動弁機構のバルブとカムとの間に油
   圧リフタを介設する可変バルブタイミング装置において
   、 上記油圧リフタは、固定側リフタボデーに上記カム側に
   接する大径のカムピストンと、上記バルブ側に接する小
   径のリフタピストンとを嵌合し、これらの内部に油圧室
   を形成して成り、 上記油圧室に常にオイルを供給する通路を連通し、 上記カムピストンとリフタボデーに、カムリフト時の上
   記カムピストンの移動により上記油圧室の有効容積を複
   数段に変化する容積可変機構を設け、 少なくとも各運転条件に応じて制御ユニットの信号によ
   り上記容積可変機構を動作制御することを特徴とする可
   変バルブタイミング装置。
2. （２）上記容積可変機構は、少なくとも上記リフタボデ
   ーの軸方向に複数のポートを有し、 上記各ポートのリリーフ通路に上記制御ユニットの信号
   により開閉する電磁リリーフ弁を設け、上記電磁リリー
   フ弁により上記各ポートのリリーフ状態を定め、上記各
   ポートとカムピストンとにより閉じながら上記油圧室の
   有効容積を変化するように構成する請求項（１）記載の
   可変バルブタイミング装置。