JPH0357807A - 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、油圧リフタを用いた
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浦圧リフタを設けて
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晴威する。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、油圧リフタ
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できない。

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、上記浦圧リフタは、シリンダヘッドに回転可能に
取付けられる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、
上記シリンダヘッドとリフタボデーとに、上記リフタボ
デーの回転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
ムリフト時に容積可変機構により油圧リフタのリフタボ
デーが回転して所定のリリーフ状態に設定されることで
、カムピストンが抑圧移動する際に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。

〔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１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のリテーナ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。この油圧リフタ２０は、シリンダヘッド１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が回転可能
に揮人される。リフタボデー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２１ａに受圧而積の大きいカムピス１・ン２
２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、浦圧室２４が形成され、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ＩＯ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に当接して構成されるのであり、これによりカムｌ
Ｏのリフト量℃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
面積Ａ２との比（ＡＩ　／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！ｌｌ２は、１２−Ａ１／Ａ２　ｘｆ１−Ｖ になり、バルブリフトがカムピストン２２の受圧面ＭＡ
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、オイルポンプ２６からの通路
２７がチェック弁２８を介して油圧室２４に連通してお
り、油圧リフタ２０にリフタボデ−２１が回転式の容積
可変機横３０が設けられる。

容積可変機構３０は、第１図，第２図のようにカムピス
トン２２の開口端部２２ａの近くの高さ位置で、シリン
ダヘッドｌ側に例えば４本のリリーフ通路３１ａないし
３１ｄが等ピッチで放射状に設けられ、リフタボデ−２
１の円周上に同じ４木のポート３２ａないし３２ｄが不
等ピッチで設けられる。またリフタボデ−２１のフラン
ジ２１ｃは、リンク３３を介してアクチュエータ３４に
回転すべく連結しており、制御ユニット４０の信号によ
りリフタボデ−２ｌの回転角を変化して、リリーフ通路
３１ａ〜３１ｄに対するポート３２ａ〜３２ｄの連通状
態を変えて油圧室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Ｎｃを検出するクランク角センサ
３５，負荷に応じた吸入空気量Ｑ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４ｌに入力し
、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、リフタボデ−２１の回転角
が第２図の実線のように零の場合はポート３２ａとリリ
ーフ通路３１ａの連通のみでリリーフが少なくて有効容
積が大きく、回転角が増すとポート３２ｂとリリーフ通
路３ｌｂ，ポート３２ｃとリリーフ通路ａｌｅ　，ポー
ト３２ｄとリリーフ通路Ｂｉｄが次々に連通し、リリー
フ量の増大で有効容積が小さくなる構成である。そこで
駆動部４４は、アクチュエータ３４に上述の有効容積に
応じた回転角の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ΔＶ，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に入力してリフタ容積Ｖを補正
する。更にカム角センサ３７の気筒ｔ＋＋別信号は駆動
部４４に人力し、該当する気簡のアクチュエータ３４に
開閉信号を出力する。

次いで、かかるＭ　５３Ｅの可変バルブタイミング装置
の作用を、第５図のバルブダイヤグラムを用いて述べる
。

先ず、エンジン運転時に、カム１０がベースサークルに
あるとき浦圧リフタ２０の浦圧室２４にはオイルボンブ
２Ｂにより常にオイルが供給され、一部リリーフされて
所定の容積Ｖｏ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ｉｏが、カム軸９により回転
してリフトされると、油圧リフタ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３ｉａ〜３１ｄが閉じると、内部に高圧を
発生するために有効な容積Ｖ８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４ｌに人力し、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からアクチュエータ３４に回
転角の大きい信号が出力する。このため、アクチュエー
タ３４によりリンク３３を介して油圧リフタ２０のリフ
タボデー２１が大きく回転し、例えば４つのポート３２
ａないし３２ｄが各リリー゛フ通路３１ａないし３Ｌｄ
に順次連通してリリーフし、リリーフ量が最大の状態に
なる。従って、動弁機構４のカム１０がカム軸９により
回転してリフトすると、浦圧リフタ２０のカムピストン
２２が押圧されて移動する。こうして油圧室２４の有効
容積Ｖｃは小さくなり、かつカムピストン２２の移動に
よりボ−ト３２ａないし３２ｄがすべて閉じて内部に高
圧を生じ、この高圧とカムピストン２２　　リフタピス
トン２３の受圧面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ｖＥの減少に応じ遅延されバルブス
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ＬＩｆ！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１０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，リフタビス！・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
りアクチュエータ３４等を介してリフタボデ−２１の回
転角が上述より小さく制御され、ポートとリリーフ通路
との連通個数と共にリリーフ量が少なくなって油圧室２
４の有効容積ｖ［！を増す。

高速・高負荷の条件では、リフタボデ−２１の回転角が
更に小さく制御され、リリーフ量の減少で油圧室２４の
効容積ｖＥは最も大きくなる。こうして、負荷等の増大
に応じてバルブリフト開始が早まり、バルブリフ１１は
第５図の曲線Ｌ２ＲＸ＋Ｌ　３１！Ｘ・　Ｌ２１１・　
Ｌ　３１Ｎのように増して′ゞルブ開き角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。

なお、容積可変機構３０のりフタボデ−２１の回転角，
ポートとリリーフ通路によるリリーフ量の制御等は、実
施例に限定されない。

〔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｛Ｒ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、受圧而積を異にして構或
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、油圧リフタの受圧而積の比によりバルブリフト
状態を任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有効容積を制御するので、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、容積可変機構は胎圧リフタのリフタボデー
を利用してそれを回転するだけの構成であるから、電磁
リリーフ弁等は不要になり、油圧および電気の制御系が
簡素化する。

【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
示す構成図、 第２図は第１図の■−■断面と動作系を示す図、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
ム図である。

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、シリンダヘッドに回転可能に取付け
   られる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、 上記シリンダヘッドとリフタボデーとに、上記リフタボ
   デーの回転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、上記シリンダヘッド側にリ
   リーフ通路を設け、 上記リフタボデー側に上記リリーフ通路と連通した状態
   で上記カムピストンにより閉じられるポートを設けると
   共に、上記リフタボデーを上記制御ユニットの信号によ
   り回転するアクチュエータに連結し、 上記リフタボデーの回転角でリリーフ状態と共に上記油
   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。