JPH0364608A - バルブタイミングリフト制御装置 - 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） 本発明は内燃機関の動弁系に取付けられるバルブタイミ
ングリフト制御装置に関する。

（従来の技術） 内燃機関はその機関出力や燃費の向上を図ることができ
るように各種運転条件が設定されている。

特に、車両用の内燃機関は運転状態が時々刻々と変化す
ることが多いため、各時点で機関出力や燃費を効率良く
得る。あるいは機関の安定性を得るための運転条件が異
なることが多い。処で、通常の内燃機関の動弁系は一定
形状の吸排気ポートを開閉し、一定リフト量、一定量弁
時期を保って全運転域で開閉作動するという構成を採っ
ている。

このため、固定値の設定に当っては最高出力、最多使用
域での運転を可能とする値が選択されることが多い、こ
の結果、その設定運転条件を外れた運転域では運転効率
が低下することとなり、機関の出力性能等が十分に発揮
されないこととなっている。

そこで、常に運転効率良く内燃機関を鹿動させるため、
バルブタイミングあるいはリフト量を増減ｙＡ整するこ
とが行なわれている。

例えば、内燃機関の動弁系に第９図に示すような開弁時
期切り替え手段旧を取り付け、所定の運転モードに応じ
て、吸気バルブの開弁時期を進角し、あるいは遅角させ
ている。

ここで、開弁時期切り替え手段肘はカム軸ひねり機構を
内臓する。即ち、図示しないシリンダヘッド上の軸受１
に枢支される吸気カム軸２の端部に帽着され、ボルト止
めされる筒状の内筒部材３と、この円筒部材３に外嵌さ
れるタイミングギア４のボス部５と、このボス部５の内
壁に形成されるスプライン状の傾斜歯列６と、内筒部材
３の外周面に形成され、傾斜歯列６と対向する位置に形
成されるスプライン状の傾斜歯列７と面傾斜歯列６．７
間に噛み合う内外歯部７８１，７０２を備えたカム部材
８と、カム部材８に押圧力を加える受圧部材９と、第１
．第２の戻しばね１０，１１とを備える。

この開弁時期切り替え手段旧は、図示しない制御系によ
り供給されたひねり油圧を、カム軸２内の油路１２及び
圧力室１３を通して受圧部材９に伝達し、これより加わ
る押圧力によりカム部材８が第１戻しばね１０の弾性力
に抗して右（第９図において）移動する。このカム部材
８の移動時において、一対の傾斜歯列６，７と内外歯部
７０１，７０２との共働作用により、カム軸２とタイミ
ングギア４との相対的な回転方向のずれを得ることがで
き、これを適時に増減変化させることができる。

このような開弁時期切り替え手段村はその制御系の油圧
のオン、オフの切り替え操作に基づき、第１０図に示す
ように吸排気弁の開閉時期であるバルブタイミングを進
角モードａあるいは遅角モードｂに切り替えることがで
きる。ここで、低速運転域で進角モードａを選択するこ
とにより、低速出力の増加を図れ、高速運転域及びアイ
ドル時に遅角モードｂを選択することにより、高速時の
吹き抜けによる燃費の低下を防止でき、アイドル安定性
を確保できる。

他方、内燃機関の動弁系にリフト量切り替え手段Ｍ２を
取付け、所定の運転域に応じて、吸気バルブのリフト量
を大小切り替えている。なお、このリフト量切り替え手
段Ｍ２としては、実開昭６３−６７６０３号公報に開示
されているもの等が知られており、その関連構造を第１
１図に示した。

このリフト量切り替え手段Ｍ２は、吸気２弁式のエンジ
ンに装着され、カム軸ＩＳの各気筒対向部に高速カム１
７とそれを挾む一対の低速カム１８を備え、ロッカ軸１
９のカム対向位置には高速カム１７により駆動されるミ
ツドロッカアーム２０と、これを挾む一対のプライマリ
−ロッカアーム２１及びセカンダリ−ロッカアーム２２
と、これらロッカアーム内に摺動自在に支持され、カム
軸と並行な方向に移動可能な一対の第１第２油圧ピスト
ン２３　、２４と、セカンダリ−ロッカアーム２２内に
支持され第２油圧ピストン２４をスライダー２６を介し
て戻し方向に押圧する戻しばね２５と、プライマリ−ロ
ッカアーム２１内に形成され、ロッカ軸１９内の油路２
７に連通ずる圧力室２８とを備える。

このようなリフト量切り替え手段Ｍ２は、その制御系の
油圧のオン、オフの切り替え操作に基づき、第１２図に
示すように吸排気弁のリフト量及び弁作用角θｅ、θｉ
を大きく保つ高リフトモードＣ１あるいはリフト量及び
弁作用角θｅ、θｉを小さく保つ低すフトモードｄに切
り替えることができる。

ここで、低すフトモードｄを選択することにより、アイ
ドル安定性及び低速運転域での低速トルクの確保が容易
となり、高リフトモードＣを選択することにより、最高
出力の確保が容易となる。

（発明が解決しようとする課題） この様に、従来装置はバルブタイミングあるいはリフト
量のいずれか一方の切り替え制御を行なっているが、い
ずれの場合も、単一のモード切り替え手段旧あるいは阿
２を切り替えさせて複数のそれぞれ異なる切り替えモー
ドでの運転を達成させていた。しかし、この様な単一の
モード切り替え手段の切り替えのみでは、運転条件の変
化に対応してより的確に機関出力や燃費を向上させるべ
く切り替えモードを替えることができず、改良が望まれ
ていた。

本発明の目的は、機関の運転域でより的確な切り替えモ
ードを選択することにより、機関出力や燃費の向上をよ
り的確に図ることができるバルブタイミングリフト制御
装置を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 上述の目的を達成するために、本発明は、内燃機関の動
弁系に取付けられると共に吸気バルブのリフト量を増減
切り替えるリフト量切り替え手段と、上記動弁系に取付
けられると共に吸気バルブの開弁時期を切り替える開弁
時期切り替え手段と。

上記内燃機関の吸気圧情報を発する吸気圧センサと、上
記内燃機関の出力情報を発する負荷センサと、上記内燃
機関の回転数情報を発する回転センサと、上記吸気圧情
報と出力情報と回転数情報とに基づき上記リフト量及び
開弁時期の切り替えによって組み合わされる少なくとも
４つの切り替えモードを確保するように上記リフト量切
り替え手段及び開弁時期切り替え手段を選択的に切り替
え作動させるコントローラとを有したことを特徴とする
。

（作　　用） コントローラがリフト量切り替え手段及び開弁時期切り
替え手段を選択的に切り替え作動させ、これにより、リ
フト量及び開弁時期の切り替えによって組み合わされる
少なくとも４つの切り替えモードを確保することができ
るので、各運転域に最適な切り替えモードを選択できる
。

（実　施　例） 第１図のバルブタイミングリフト制御装置は４気１１ｉ
４サイクルのエンジン３０であり、各気筒当り２本ずつ
の吸排気カム軸３１．３２がクランク軸３３の回転をタ
イミングベルト３４を介して受けて廓動するよう構成さ
れている。

ここでエンジン３０の油圧系３５はオイルパン３６内の
油をギアポンプ３７、フィルタ３８を介してメインオイ
ルギヤラリ−３９に導き、メインオイルギヤラリ−３９
より各潤滑部分に圧油が供給されている。

エンジン３０は吸気系よりの吸気中に図示しない燃料系
よりの燃料を供給し、混合気を二叉状の吸気ポート４０
を通し、吸気各シリンダＳＬ、Ｓ２．Ｓ３．Ｓ４の燃焼
室４１にに導き、排ガスを２又状の排気ポート４２を通
し、図示しない排気系に排出し、この燃焼室４１での燃
料の燃焼により得られたクランク軸３３の回転を出力す
るように構成されている。

各吸気ポート４０は２つの吸気弁（第５図中に１つのみ
記した）４３の開閉作動により、燃焼室４１に連通可能
であり、各排気ポート４２は２つの排気弁（第５図中に
１つのみ記した）４４の開閉作動により、燃焼室４１に
連通可能である。

各気筒と対向する各一対の吸気弁４３は、ロッカ！１！
１４５に一端を枢支された一対のロッカアーム（第５図
中に１つのみ記した）４６の回動端により押圧され、一
対の図示しない弁ばねの弾性力に抗して開作動できる。

同じく、各一対の排気弁４４は、ロッカ軸４７に一端を
枢支された一対のロッカアーム（第５図中に１つのみ記
した）４８の回動端により押圧され、−対の図示しない
弁ばねの弾性力に抗して開作動できる。なお、第５図中
符号５１．５２は第１あるいは第２油圧ピストン（第１
１図中の油圧ピストンと同一のもの）を示している。

ここで各一対の吸気弁４３及び排気弁４４は、第９図、
第１０図で説明したと同様の開弁時期切り替え手段肘及
びリフト量切り替え手段Ｍｌを介して弁駈動力を受け、
第３図（ａ）　、　（ｂ）　、　（ｅ）　、　（ｄ）に
示した。

４つの切り替えモードに応じ、切り替え作動できる６な
お、開弁時期切り替え手段Ｍｌ及びリフト量切り替え手
段Ｍｌにはメインオイルギヤラリ−３９よりそれぞれ圧
油か供給されている。

ここで、リフト量切り替え手段Ｍｌは切り替え電磁弁Ｖ
ｌを備え、これは後述するコントローラ５０の出力電流
を受ける。ここで、オン時には高圧油を圧力室２８（第
１１図中の圧力室と同じ）に続く油路４９に与え、オフ
時には圧力室２８をドレーン側に開放するよう作動でき
る。このため、第３図（ａ）、（ｂ）。

（Ｃ）、（ｄ）に示すように、オン時において、吸気、
排気弁４３．４４は共に高リフトＨ２、大作用角θｅ２
、θｉ２の高リフトモード（Ｃ，Ｄモード）を確保でき
、オフ時において吸気、排気弁４３．４４は共に低すフ
トＨ１，小作用角θｅ１．　　θ１１の低リフトモード
（Ａ。

Ｂモード）を確保できる。なお、Ａモードは低回転高負
荷において、低速トルクを比較的向上でき、Ｂモードは
オーバラップ量Δθ０が小さく着火が安定し、吹き抜け
が少なく、アイドル安定性、ｍ費の向上を図れる。Ｃモ
ードは高回転低負荷での高速トルクの向上を図りやすく
、Ｄモードは高回転高出力で比較的オーバラップ量Δθ
０が小さくなり、出力向上に加え、吸気の吹き抜けを押
えられ、燃費の向上を図れる。

吸気、排気カム軸３１．３２は、第９図に示したと同様
の開弁時期切り替え手段Ｍｌを介してクランク軸３９の
回転力を受けるように構成されている。

ここで、開弁時期切り替え手段肘は各カム軸３１゜３２
をタイミングギア４ｉ、４ｅ（第９図のタイミングギア
４に相当する）に対してひねるひねり機構を内蔵しく第
９図参照）、その切り替え電磁弁ｖ２及びｖ３を介して
ひねり油圧を各圧力室１３（第９図参照）で受ける。

切り替え電磁弁ｖ２及び■３はコントローラ５０の出力
電流により開動する。このうち、電磁弁■２はデユーテ
ィ弁であり、各デユーティ比出力４０％、６０＄。

８０％、１０部に基づくひねり油圧を油路５５を介して
圧力室１３（第９図参照）に導き、これに応じてひねり
機構が働き、第３図（ａ）　、　（ｂ）　、　（Ｃ）　
、　（ｄ）、第４図に示すような開弁時期θＩｌ、θＩ
２．θＩ３．θ工４で吸気弁４３を開動できる。

電磁弁ｖ３は切り替え弁であり、オフ、オン出力に基づ
くひねり油圧を油路５６を介して排気側ひねり機構内の
圧力室１３（第９図参照）に伝える。この場合、第３図
（ａ）　、　（ｂ）　、　（ｃ）　、　（ｄ）、第４図
（ｂ）に示すような開弁時期θＥｌ、θＥ２に、排気弁
４４を駆動できる。

コントローラ５０はマイクロコンピュータ５７、電源５
８の電力を受ける電源回路５９．　Ｍ２に出力電流を発
するリフト開動回路６０、村、阿２に出力電流を発する
ひねり開動回路６１等より構成されている。

ここでマイクロコンピュータ５７はエンジンの出力トル
ク情報を発するトルクセンサ６２、エンジンの回転数情
報を発する回転センサ６３、エンジンの吸気圧情報を発
する吸気圧センサ６４と、エンジンのアイドル情報を発
するアイドルスイッチ６５等より入力を受け、第７図の
バルブタイミングリフト制御プログラムに沿って開弁時
期切り替え手段肘及びリフト量切り替え手段Ｍｌを駆動
制御する。

更に、マイクロコンピュータ５７のメモリーには第６図
に示す切り替えモード設定マツプが記憶処理されている
。ここでの切り替えモード域は次のように決定されてい
る。

まず、Ａモード域とＢモード域の区分及びＣモード域と
Ｄモード域の区分は設定等ブースト（例えば、１／２負
荷に応じた吸気圧）でのトルク線Ｔｂ　、　Ｔｃにより
区分される。なお、トルク線Ｔａ　、　Ｔｄは全負荷で
のものである。

Ａモード域とＤモード域を区分するＰａｄラインは等ブ
ースト等回転数で互いの出力が一致する交差点（第６図
中に×印で示した）の軌跡として求められている。同じ
くＢモード域とＣモード域を区分するＰｂｃラインは等
ブースト等回転数で互いの出力が一致する交差点（第６
図中に×印で示した）の軌跡として求められている。

これら各切り替えモード域に現運転域があると判断した
マイクロコンピュータ５７は、第３図の各切り替えモー
ドを確保するように開弁時期及び、弁リフトを切り替え
制御することと成る。

この様なバルブタイミングリフト制御装置の作動を第７
図のバルブタイミングリフト制御プログラムに沿って説
明する。

マイクロコンピュータ５７は、現運転状態に応じた運転
情報を、各センサよりのデータの取り込みにより行なう
。

そして、切り替えモード域の判定処理に入る。

ここでは、エンジン回転数と出力トルクとにより、現運
転位置ＰＯを判定する。その上で、トルクの上下方向の
しきい値となっている設定等ブースト圧と現ブースト圧
を比較し、現運転域が、Ａ、Ｄモード域側か、Ｂ、Ｃモ
ード域側かを判定する。続いて、エンジン回転数の大小
のしきい値となっているＰａｄライン及びＰｂｃライン
に基づき、現回転数が、Ａ。

Ｂモード域側か、Ｃ，Ｄモード域側かを判断する。そし
て、判定された現運転域が属する切り替えモード域情報
により、所定のモードエリアを書き換える。

この後、ステップａ３に達すると、ここでは、現モード
域に応じた切り替えモードを達成すべく、リフト原動回
路６０及びひねり能動回路６１に制御信号を出力する。

これにより、各庸動回路６０，６１より開弁時期切り替
え手段旧、リフト量切り替え手段Ｍ２の各点じ弁Ｖｌ、
Ｖ２．Ｖ３に所要の出力電流が供給され、Ａ、Ｂ、Ｃ，
Ｄのいずれかのモード（第３図（ａ）、（ｂ）、（Ｃ）
、（ｄ）参照）で吸気弁４３、排気弁４４の開弁時期及
びリフト量が能動することと成る。

この結果、その時の回転数とアクセル踏み込み量に対し
て、出力トルク及び、燃費をより効率良く向上させるこ
とができる。

上述のところにおいて、マイクロコンピュータは第６図
に示したような区分に４つのモード域を設定していたが
、これに代えて、第８図のようなラインＬａｂ、　Ｌｂ
ｃ、　Ｌａｄで区分した切り替えモード設定マツプを設
定しても良い。

ここでは、まず、機関をＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄの切り替えモー
ド（第３図参照）でそれぞれ關動させ、全負荷より吸気
圧を順次低下させた等ブーストでの各トルク線Ｔｂ５Ｔ
ａ、　Ｔｃ、　Ｔｄを求める。その上で、等ブースト等
回転数で互いの出力が一致する交差点（第８図中にＸ印
で示した）の軌跡として求められている。

この様な切り替えモード設定マツプに基づき、機関の吸
気、排気系の各バルブタイミングとリフト量を制御した
場合も第６回の切り替えモード設定マツプを用いた場合
とほぼ同様の高かを得られ、特に、この場合は、機関の
全開出力を機関回転数のほぼ全域にわたって向上させる
ことができる。

（発明の効果） リフト量及び開弁時期の切り替えによって組み合わされ
る少なくとも４つの切り替えモードを確保することがで
きるので、各運転位置で最適な切り替えモードを選択で
き、機関出力や燃費の向上をより的確に図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例としてのバルブタイミングリ
フト制御装置の全体概略構成図、第２図は同上装置で用
いるコントローラを含む制御系のブロック図、第３図（
ａ）　、　（ｂ）　、　（ｃ）　、　（ｄ）は同上装置
で用いるバルブタイミングリフトのそれぞれ異なる切り
替えモード線図、第４図（ａ）　、　（ｂ）は同上装置
内の各電磁弁Ｖ２．Ｖ３の切り替えに基づき得られる吸
気弁の開弁位置特性線図、第５図は同上装置内の動弁系
の要部断面図、第６図は同上装置のマイクロコンピュー
タで用いる切り替えモード設定マツプの特性線図、第７
図は同上装置のマイクロコンピュータが行なうバルブタ
イミングリフト制御の流れを示すフローチャート、第８
図は第６図の切り替えモード設定マツプに代えて採用可
能なその他の切り替えモード設定マツプの特性線図、第
９図は開弁時期切り替え手段旧の断面図、第１０図は第
９図の手段により駆動した吸排気弁のバルブタイミング
モードの特性線図、第１１図はリフト量切り替え手段Ｍ
２の要部概略平断面図、第１２図は第１１図の手段によ
り關動した吸排気弁のリフト量及び弁作用角モードの特
性線図。 ３０・・・エンジン、４０・・・吸気ポート、４２・・
・排気ポート、４３・・・吸気弁、４４・・・排気弁、
４５．４７・・・ロッカ軸、４６．４８・・・ロッカア
ーム、５ｏ・・・コン１−ローラ、　５３，５４・・・
カム軸、５７・・・マイクロコンピュータ、６２・・・
トルクセンサ、６３・・・回転センサ、６４・・・吸気
圧センサ。 弗 ４ ■ 栴 図 処 Ｇ 図 形 囚 エンシ゛ン日射利久〔ｒＦｍ〕 怖ｑ ■ 処 （Ｏ 因 処 ？ ■

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　内燃機関の動弁系に取付けられると共に吸気バルブの
   リフト量を増減切り替えるリフト量切り替え手段と、上
   記動弁系に取付けられると共に吸気バルブの開弁時期を
   切り替える開弁時期切り替え手段と、上記内燃機関の吸
   気圧情報を発する吸気圧センサと、上記内燃機関の出力
   情報を発する負荷センサと、内燃機関の回転数情報を発
   する回転センサと、上記吸気圧情報と出力情報と回転数
   情報とに基づき上記リフト量及び開弁時期の切り替えに
   よって組み合わされる少なくとも４つの切り替えモード
   を確保するように上記リフト量切り替え手段及び開弁時
   期切り替え手段を選択的に切り替え作動させるコントロ
   ーラとを有したバルブタイミングリフト制御装置。