JPH04164120A - ロータリ弁の開閉位相の初期設定方法 - 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、自動車用エンジンの制御構造に関し。

さらに詳しくは、ポペット弁とは別に吸気通路に設けで
あるロータリ弁による吸気量の制御構造に関する。

（従来の技術） 周知のように、自動車用エンジンにおける吸気系にあっ
ては、アクセル開度およびエンジン回転数に応じた吸気
制御が行われるが、この吸気制御にあたっては、吸気ポ
ートを開閉するポペット弁を用いた場合、高速、低速お
よび中速の各速度域での吸気の体積効率がポペット弁の
開閉タイミングにより設定されることから、各速度域で
の最適な吸気効率を得ることが難しいとされていた。

そこで、このような不具合を解消するために、吸気方向
におけるポペット弁の上流側に、エンジンの回転に同期
して開閉するロータリ弁を設け、このロータリ弁の開閉
タイミングの位相をポペット弁の開閉タイミングに対し
て所謂、進角、遅角およびオーバーラツプさせることで
、吸気の充填効率を改善したりピストンの参勤行程によ
って生じる吸気押し戻し等の不具合を解消して吸気の体
積効率を向上させる構造が提案されている。

そして、このような構造におけるロータリ弁の位相可変
構造の一例としては、例えば、ロータリ弁の支軸に一体
の出力歯車を有する差動歯車機構を用い、上記出力歯車
と対向する入力歯車との間にアクセル開度に応じて回転
量を設定される位相設定歯車を設け、この位相設定歯車
の回転量を介して上記出力歯車の入力歯車に対する位相
を可変するようにした構造（例えば、特公昭６１−４６
６４６号公報）、あるいは、上述した差動歯車機構に代
えて、ロータリ弁の支軸にヘリカルスプラインを形成し
、このヘリカルスプラインに係合する調整部材の揺動量
を調整することでロータリ弁の回転位相を可変するよう
にした機構（例えば実開昭６１−１２８３０７号公報）
がある。

（発明が解決しようとする課題） ところで、上述したロータリ弁の位相可変機構にあって
は、エンジンと同期して回転し、ポペット弁との相対位
相、所謂、オーバーラツプ量を調整することで吸気量の
制御を行うようになっているので、組立てに際しては、
動弁機構の開閉位相に対してロータリ弁の開閉位相を合
わせることが必要となる。

このため、従来では、エンジンの吸気通路に上記ロータ
リ弁の駆動部を取り付ける際に、エンジン側の動弁機構
の開閉位相に対してロータリ弁の開閉位相を設定するた
めの初期態位の設定作業を目視による目印合わせによっ
て、あるいは、実装した後の開閉タイミングを検査する
段階で行うようになっていた。

従って、このようなロータリ弁の開閉位相の初期設定は
、作業者の経験に依存したり、また、調整のために時間
がかかる等の問題があり、簡単に初期設定作業を行うこ
とができないのが現状であった・ そこで、本発明の目的は、上述した従来のロータリ弁に
おける開閉位相の初期設定における問題に鑑み、上記初
期設定を簡単に行える方法を得ることにある。

（課題を解決するための手段） この目的を達成するため、本発明は、燃焼室に連通ずる
吸気ポートを開閉するポペット弁とは別に、吸気方向に
おける上記ポペット弁の上流側に配置されている吸気通
路開閉用ロータリ弁を備えた吸気制御構造において、上
記ポペット弁の開閉位相に対する上記ロータリ弁の開閉
位相を可変するための基準位置を設定する開閉位相の初
期設定方法であって、上記ロータリ弁は、エンジン側ク
ランクの回転を入力として回転するサンギヤとこのサン
ギヤおよびり′ングギャに噛み合う遊星ギヤを含む遊星
歯車機構からなる位相可変機構によりエンジンの動弁機
構と同期して回転すると共に、上記位相可変機構におけ
る遊星ギヤのキャリアが上記サンギヤを中心にして回転
することでポペット弁に対する開閉位相を変化させられ
るように構成され、上記遊星ギヤのキャリアには、この
回転量および回転方向を検知するセンサを設け、かつ、
上記ロータリ弁およびこれを挿嵌して回転自在に支持す
るロータリ弁のハウジングとの相対位置にロータリ弁の
径方向に貫通する位置決め孔を形成し、上記位置決め孔
にロータリ弁の回転止め用ピンを挿入した状態でこのロ
ータリ弁の支軸を上記位相可変機構の出力側に一体化し
、この時点の上記センサの読み値を上記キャリアの回転
駆動手段の駆動開始の際の初期値として登録し、この初
期値から必要な可変駆動量を設定するようにしたことを
特徴としている。

また、本発明は、燃焼室に連通ずる吸気ポートを開閉す
るポペット弁とは別に、吸気方向における上記ポペット
弁の上流側に配置されている吸気通路開閉用ロータリ弁
を備えた吸気制御構造において、上記ポペット弁の開閉
位相に対する上記ロータリ弁の開閉位相を可変するため
の基準位置を設定する開閉位相の初期設定方法であって
、上記ロータリ弁は、エンジン側クランクの回転を入力
として回転するサンギヤとこのサンギヤおよびリングギ
ヤに噛み合う遊星ギヤを含む遊星歯車機構からなる位相
可変機構によりエンジンの動弁機構と同期して回転する
と共に、上記位相可変機構における遊星ギヤのキャリア
が上記サンギヤを中心にして回転することでポペット弁
に対する開閉位相を変化させられるように構成され、上
記遊星ギヤのキャリアには、この回転量および回転方向
を検知するセンサを設け、かつ、上記ロータリ弁および
これを挿嵌して回転自在に支持するロータリ弁のハウジ
ングとの相対位置にロータリ弁の径方向に貫通する位置
決め孔を形成し、上記ロータリ弁のハウジングが上記位
相可変機構に取り付けられる際、上記センサの読み値が
所定値になるように上記キャリアの回転駆動手段を駆動
したうえで、上記位置決め孔にロータリ弁の回転止め用
ピンを挿入した状態のロータリ弁の支軸を上記位相可変
機構における出力部に一体化するようにしたことを特徴
としている。

（作　用） 本発明によれば、ロータリ弁とこれを挿嵌して回転自在
に支持するハウジングとを回転止め用ピンにより固定し
た状態で位相可変機構に上記ロータリ弁の支軸を装着す
ると、ロータリ弁の開閉位相を変化させる部材である遊
星ギヤのキャリアの位置を位相変化する際の初期値とし
て読み取り、この初期値を基準にして位相可変制御のた
めのキャリアの回転制御が行われるようになる。

また、本発明によれば、ロータリ弁およびこれを挿嵌し
て回転自在に支持するハウジングとを回転止め用ピンに
より固定した状態で位相可変機構に装着する際、位相可
変機構における上記遊星ギヤの位置を回転始発位置に相
当する所定位置に設定したうえで、上記ロータリ弁との
一体化が行われる。

（実　施　例） 以下、第１図乃至第１１図において、本発明実施例の詳
細を説明する。

第１図は、本発明実施例を適用される自動車用エンジン
の吸気制御構造の概略構成を示す図であり、同図におい
て、符号１は、エンジン本体を示している。

すなわち、エンジン本体１のシリンダヘッドＩＡ内の燃
焼室に連通ずるインテークマニホールドＩＢ゛　中には
、矢印で示す吸気方向における吸気ポートの上流側に、
吸気ポートを開閉するポペット弁２とは別にインテーク
マニホールドＩＢを開閉するために回転可能に設けであ
るロータリ弁３が位置している。

上述したロータリ弁３は、インテークマニホールドＩＢ
中に設けである弁ハウジング４内に回転可能に支持され
ており、このロータリ弁３の回転支軸３Ａは、後述する
位相可変機構に付設されているエンジン側からの駆動力
伝達機構によって回転駆動される。

すなわち、位相可変機構５は、その動作原理を説明する
ための模型図を示す第２図において、遊星歯車機構によ
って構成してあり、この機構におけるサンギヤ６は、同
一軸６Ａ１上にプーリ６Ａを固定されており、このプー
リ６Ａは、第３図示のように、エンジンのシリンダブロ
ックＩＣ側に位置するクランク軸の回転を駆動源とする
タイミングベルト６Ｂの伝達機構６Ｃにより駆動される
ようになっている。

そして、このサンギヤ６は、外周面の等分位置、本実施
例では３等分された位置で遊星ギヤ７と噛み合っており
、そして、遊星ギヤ７は、キャリアとして設けであるウ
オールホイール８により回転自在に支持されている。

上述した遊星ギヤ７は、その外周に位置するリングギヤ
９の内歯９Ａに噛み合っており、このリングギヤ９の外
周に形成された外歯９Ｂには、ロータリ弁３の支軸と一
体の駆動ギヤＩＯが噛み合っている。従って、クランク
軸の回転は、サンギヤ６を介して遊星ギヤ７に伝達され
、この遊星ギヤ７がリングギヤ９を回転させることで駆
動ギヤ１０を回転させてロータリ弁３への回転力の伝達
が行われる。このときの伝達特性としては、ロータリ弁
３の回転数がクランクの回転数に対して１／２または１
／４に減速された関係とされている。

一方、上述したウオームホイール８には、ウオームギヤ
１１が噛み合っており、このウオームギヤ１１は、駆動
モータＩ２の出力軸に一体に設けである。

この駆動モータ１２は、例えば、正逆回転可能なサーボ
モータが用いられており、その回転方向および回転量を
アクセル開度およびエンジン回転数に応じて設定される
ことで、リングギヤ９に噛み合うロータリ弁用の駆動ギ
ヤ１０に対する回転開始位置の位相可変制御を行い、換
言すれば、回転位相を調整制御するようになっている。

つまり、アクセル全開時において高速回転時には、ポペ
ッ１−弁の開閉タイミングにオーバーラツプすることが
できるロータリ弁の開閉タイミングを設定するようにし
、そして、低速回転時には、ビス１−ンの上昇行程への
移行による吸気の押し戻しを避けるためにポペット弁の
開閉タイミングに対して高速回転時よ゛りも早くロータ
リ弁を閉じることができる開閉タイミングを設定するよ
うにし、また、中速回転時には、ピストンの下降行程へ
の移行時に生じる負圧を利用した吸入効率を向上させる
ためにポペット弁の開閉タイミングに対して高速回転時
よりも遅くロータリ弁を閉じることができるように開閉
タイミングを設定す、るようになっている。

従って、駆動モータＩ２の回転方向および回転量の設定
によって、ウオームホイール８は駆動モータ１０に従動
して回転し、遊星ギヤ７の位置を変化させることでリン
グギヤ９に連動させて出力ギヤ１０の位相を変化させる
。

このような位相可変時での位相変速比（α）は、で表さ
れる。

一方、上述した動作原理を設定された位相可変機構５は
、第４図乃至第６図に示すような具体的な配置構造とさ
れている。

すなわち、第４図は第３図に示したプーリ６Δを取り除
いて位相可変機構５をエンジン本体の長手方向端部から
みた外観図であり、同図において、位相可変機構５は、
上述した遊星歯車機構を内蔵したギヤボックス５Ａとギ
ヤボックス５Ａを塞ぐためのカバー５Ａ１に取り付けら
れていて、遊星歯車機構におけるリングギヤの位相を検
出するためのスロットルセンサを内蔵したセンサボック
ス５Ｂとを備えている。

つまり、ギヤボックス５Ａは、符号５Ａ２で示した取付
は孔にボルトを挿通されることでシリンダヘッドの一部
から張り出して設けであるフランジ（図示されず）ある
いは後述するロータリ弁のハウジングに対して、第４図
に示すように、駆動モータ１２が傾斜した態位となる状
態で一体的に取り付けられるようになっており、内部に
は、カバー５Ａ１を取り除いた状態が示しである第５図
において、第２図で説明した構造と同様に、鄭動モータ
１２の出力軸に取り付けであるウオームギヤ１１噛み合
うウオームホイール８と、このウオームホイール８にお
ける周方向の３等分位置に支持されている遊星ギヤ７と
、この遊星ギヤ７に噛み合うリングギヤ９の内歯９Ａお
よびサンギヤ６と、リングギヤ９の外歯９Ｂに噛み合う
出力ギヤ１０とが設けてあり、これら各ギヤのうち、ウ
オームギヤ１１以外はそれぞれ軸方向を平行させて設け
である。

また、上述した出力ギヤ１０は、第５図に示すように、
ロータリ弁３の外径よりも小さい径とされてギヤボック
ス５Ａ内で最もシリンダヘッド側に位置させである。

そして、上述したウオームホイール８におけるウオーム
ギヤ１１と噛み合う面と反対側には、セクタギヤ８Ａが
形成してあり、このセクタギヤ８Ａには、第６図に示す
ように、軸方向一端をギヤボックス５Ａにより支持され
ているスロットルセンサ１３の軸１３Ａと一体の従動ギ
ヤ１４が噛み合っており、このスロットルセンサ１３は
、図示しないポテンションメータに対応して設られてい
て、基準位置からのウオームホイール８の回転量および
回転方向を検知することで、ロータリ弁３の開閉タイミ
ングの設定制御をフィードバック制御するようになって
いる。

このスロットルセンサ１３の位置は、第５図に示す出力
ギヤ１０の位置から最も離れた位置とされ、しかも′、
リングギヤ９の回転中心よりも高い位置（第５図中、符
号Ｈで示す高さ）に回転中心を設定されている。

一方、上述したギヤボックス５Ａには、遊星歯車機構に
おける各ギヤへの潤滑構造が設けてあり、この潤滑構造
は、プーリ６Ａを固定されているプーリ軸６Ａ１内に軸
方向一端部から軸方向に沿って中心部の途中まで貫通す
る油溝６Ａ１０とこの油溝６Ａ１０から径方向に貫通す
る副油溝１０ＡＩＩとこの副油溝１０ＡＩＩから滲出し
て軸受面を経由した潤滑油が落下して溜る位置、つまり
、第５図においてはギヤボックス５Ａ内の下面、換言す
れば、出力ギヤ１０が設けである位置に形成された空洞
部からなる油溜り部５Ａ１２とこの油溜り部５Ａ１２か
ら跳ね上げられた潤滑油を回収するドレイン５Ａ１３と
で構成しである。

従って、上述したスロットルセンサ１３の位置は、出力
ギヤ１０から最も離れた位置でかつプーリ軸６Ａ１より
も高い位置とされているので、油溜り部５Ａ１２から跳
ね上げられる潤滑油の飛散が最も少ない　　。

位置とされていることになる。

上述したスロットルセン１３に対応して設けであるポテ
ンションメータ２０は、第７図に示す酩動モ−タ１２の
即動制御部１５の入力部に対してＡ／Ｄ変換器を含むイ
ンターフェースを介して接続しである。

この制御部１５は、上述したエンジンの回転数およびア
クセルポジションについての情報を入力されることで駆
動モータ１２の回転量および回転方向を設定して遊星ギ
ヤ７のキャリアであるウオームホイール８を回転させて
遊星ギヤ７の回転位相を変えることでロータリ弁３の開
閉タイミングを変化させる機能を持′っと共に、ロータ
リ弁３の初期設定の際゛の制御も行う機能を備えている
。なお、この後者の機能については後で詳しく述へる。

一方、ロータリ弁３は、第８図示のように、上述した位
相可変機構５に一体化されるハウジング１６に挿嵌され
て回転自在に支持されており、その周壁とロータリ弁３
との相対位置にはロータリ弁３の径方向に貫通するねし
孔で構成された位置決め孔１６Ａ、３Ｂが形成してあり
、この位置決め孔のうち、ハウジング１６側の孔１６Ａ
は、後述するロータリ弁３の非固定時には、第９図（Ａ
）に示すようにプラグ１７で塞がれている。

上述した制御部１５においては、スロットルセンサ１３
を介したポテンションメータ２ｏがらの読取値（Ｖ）を
入力されることで、この値を駆動モータＩ２の駆動制御
の際の初期値とする場合と、その値が所定値にない場合
には所定値になる方向および回転量に相当する信号を駆
動モータ１２に出方するようになっている。

本実施例は以上のような構成であるから、いま、ロータ
リ弁３を位相可変機構５に装着しようとする場合には、
ロータリ弁３とエンジン側のクランク回転、換言すれば
、エンジンの動弁機構の駆動位相との同期設定が行われ
る。

すなわち、上述した同期設定は、ロータリ弁３の開閉タ
イミングを設定するための回転位相をポペット弁３の開
閉タイミングと基準を同じにする必要があり、この基準
合わせのための初期設定を意味する。

そして、この初期設定は、まず、第９図（Ｂ）に示すよ
うに、ハウジング１６に有する位置決め孔１６Ａからロ
ータリ弁３の位置決め孔３Ｂに向は回転止め用ピン１８
を挿通してロータリ弁３をハウジング１５に固定する。

そして、この状態のロータリ弁３の支軸３Ａを位相可変
機構５における出方ギヤ１０の回転軸に装備しであるカ
ップリングに装着する。第８図はこの状態を示している
。

そして、このようにカップリングを介して位相可変機構
５とロータリ弁３とが一体とされた時点で、位相可変機
構５内のスコツ１−ルセンサ１３による読取値を制御部
１５に出力する。

制御部１５では、スロットルセンサ１３がらの読取値が
入力されると、第１０図に示すように、その値がロータ
リ弁３の装着前の値と同じであるかを判別し、同じでな
い場合には、読取値を駆動モータ１２の即動開始時での
ウオームホイール８の初期位置情報としてメモリ（ＲＡ
Ｍ）内で更新し、この初期値を基準として、ウオームホ
イール８の怪魚制御のためのエンコード処理を行う。な
お、この時点では、ウオームホイール８と遊動関係にあ
るプーリ６Ａの回転位相は、クランクの位相に同期設定
されでいること勿論である。

本実施例によれば、ロータリ弁とハウジングとを固定し
た状態で位相可変機構に装着したときのスロットルセン
サの読取値をこれ以前の値と違う場合に限って更新する
だけで駆動モータによる位相可変制御が行えるので、ス
ロットルセンサの初期セットを行う手間が省ける。

次に、本発明の別実施例について述べると、この実施例
においては、ハウジング１５に同定されたロータリ弁３
を位相可変機構５に装着する前に位相可変機構５におけ
るスロットルセンサ１３を初期態位に復帰させる行程を
特徴としている。

すなわち、ロータリ弁３を装着される前に、位相可変機
構５におけるスロットルセンサ１３を介してポテンショ
ンメータ２０からの読取値が制御部１５に入力されると
、制御部１５では、第１１図に示すよ′うに、スロット
ルセンサ１３の初期値（ν。）にその読取値が一致して
いるかを判別し、一致していない場合には、一致する方
向に駆動モータ１２を回転させる。この駆動モータ１２
の回転時には、ウオーム−２〇− ホイール８が回転するが、回転はプーリ軸６Ａ１には伝
えられず、従って、クランクとの位相台ゎせを行われた
プーリ軸６ＡＩの位相を変化させることない。

本実施例によれば、駆動モータ１２による位相制御にあ
たって、ウオームホイール８の位置情報に関する初期値
を常に記憶しておく必要がないので、例えば、制御部内
のメモリに対するバックアップ電源等の構造を不要にす
ることができる。

（発明の効果） 以上、本発明によりば、遊星歯車機構により楕成しであ
る位相可変機構による作動制御されるロータリ弁の位相
制御開始の際の初期設定を、特別な構成を付加すること
なく、上記位相制御に用いられる制御部を利用すること
で簡単に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例による吸気制御構造をエンジンに
適用した場合の配置関係を説明するための模式図、第２
図は第１図に示した吸気制御構造の要部を示す模式的な
斜視図、第３図は第１図に示した吸気制御構造をエンジ
ンに実装した場合の配置構造を示す側面図、第４図は第
３図に示した吸気制御構造の要部を示す側面図、第５図
は第４図に示した要部の一部を開放した状態の断面図、
第６図は第４図中、符号ＶＩ−ＶＩ線で示す方向の矢視
断面図、第７図は第５図に示した駆動モータの駆動制御
部を説明するためのブロック図、第８図はロータリ弁と
位相可変機構との連結構造の一部を示す断面図、第９図
は第８図中、符号］Ｘ、−ＩＸ線で示す方向の矢視断面
図、第１０図および第１１図は第７図の示した制御部の
動作をそれぞれ説明するためのフローチャートである。 １・・・エンジン本体、ＩＡ・・・シリンダヘッド、Ｉ
Ｂ・・・インテークマニホールド、２・・・ポペット弁
、３・・・ロータリ弁、５・・・位相可変機構、５Ａ・
・・ギヤボックス、５Ａｌ・・・カバー、５Ａ１２・・
・油溜り部、５Ｂ・・・センサボックス、６・・・サン
ギヤ、６Ａ・・・プーリ、６Ａ１・・・プーリ軸、７・
・・遊星ギヤ、８・・・ウオームホイール、８Ａ・・・
セクタギヤ、９・・・リングギヤ、９Ａ・・・リングギ
ヤの内歯、９Ｂ・・・リングギヤの外歯、１０・・・出
力ギヤ、１１・・・ウオームギヤ、１２・・・駆動モー
タ、１３・・・スロットルセンサ、１４・・・従動ギヤ
、１５・・・制御部、１６・・・ハウジング、］、６Ａ
・・・位置決め孔、１８・・・回転止め用ピン。 区 の

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、燃焼室に連通する吸気ポートを開閉するポペット弁
   とは別に、吸気方向における上記ポペット弁の上流側に
   配置されている吸気通路開閉用ロータリ弁を備えた吸気
   制御構造において、上記ポペット弁の開閉位相に対する
   上記ロータリ弁の開閉位相を可変するための基準位置を
   設定する開閉位相の初期設定方法であって、 上記ロータリ弁は、エンジン側クランクの回転を入力と
   して回転するサンギヤとこのサンギヤおよびリングギヤ
   に噛み合う遊星ギヤを含む遊星歯車機構からなる位相可
   変機構によりエンジンの動弁機構と同期して回転すると
   共に、上記位相可変機構における遊星ギヤのキャリアが
   上記サンギヤを中心にして回転することでポペット弁に
   対する開閉位相を変化させられるように構成され、上記
   遊星ギヤのキャリアには、この回転量および回転方向を
   検知するセンサを設け、かつ、上記ロータリ弁およびこ
   れを挿嵌して回転自在に支持するロータリ弁のハウジン
   グとの相対位置にロータリ弁の径方向に貫通する位置決
   め孔を形成し、上記位置決め孔にロータリ弁の回転止め
   用ピンを挿入した状態でこのロータリ弁の支軸を上記位
   相可変機構の出力側に一体化し、この時点の上記センサ
   の読み値を上記キャリアの回転駆動手段の駆動開始の際
   の初期値として登録し、この初期値から必要な可変駆動
   量を設定するようにしたことを特徴とするロータリ弁の
   開閉位相の初期設定方法。 ２、燃焼室に連通する吸気ポートを開閉するポペット弁
   とは別に、吸気方向における上記ポペット弁の上流側に
   配置されている吸気通路開閉用ロータリ弁を備えた吸気
   制御構造において、上記ポペット弁の開閉位相に対する
   上記ロータリ弁の開閉位相を可変するための基準位置を
   設定する開閉位相の初期設定方法であって、 上記ロータリ弁は、エンジン側クランクの回転を入力と
   して回転するサンギヤとこのサンギヤおよびリングギヤ
   に噛み合う遊星ギヤを含む遊星歯車機構からなる位相可
   変機構によりエンジンの動弁機構と同期して回転すると
   共に、上記位相可変機構における遊星ギヤのキャリアが
   上記サンギヤを中心にして回転することでポペット弁に
   対する開閉位相を変化させられるように構成され、上記
   遊星ギヤのキャリアには、この回転量および回転方向を
   検知するセンサを設け、かつ、上記ロータリ弁およびこ
   れを挿嵌して回転自在に支持するロータリ弁のハウジン
   グとの相対位置にロータリ弁の径方向に貫通する位置決
   め孔を形成し、上記ロータリ弁のハウジングが上記位相
   可変機構に取り付けられる際、上記センサの読み値が所
   定値になるように上記キャリアの回転駆動手段を駆動し
   たうえで、上記位置決め孔にロータリ弁の回転止め用ピ
   ンを挿入した状態のロータリ弁の支軸を上記位相可変機
   構における出力部に一体化するようにしたことを特徴と
   するロータリ弁の開閉位相の初期設定方法。