JPH09177517A - Ｖ型エンジンのバルブタイミング変更装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 Ｖ型エンジンの両バンクにおいて、吸気弁の
バルブタイミングの変更を同一に行う。 【解決手段】 本発明は、Ｖ型エンジン１の各バンク
Ａ，Ｂにて、少なくとも２つの吸気弁２ａ，２ｂを異な
るタイミングで動作させるためのバルブタイミング変更
装置であって、それぞれの吸気弁２ａ，２ｂに対し設け
られるカム１１ａ，１１ｂ，１１ａＢ，１１ｂＢと、一
方のバンクＡに設けられ、そのバンクＡの一方のカム１
１ｂを他方のカム１１ａに対し相対回転させ、位相を変
更する位相変更手段１０と、そのバンクＡの上記一方の
カム１１ｂと他方のバンクＢの一方のカム１１ｂＢとを
連結してこれらカム１１ｂ，１１ｂＢ同士を連動させる
連動手段３３，３３Ｂ，３４とを備えたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、Ｖ型エンジンのバ
ルブタイミング変更装置に係り、特に、所謂ミラーサイ
クル方式のエンジン出力制御装置と組み合わせて用いる
ことが可能なバルブタイミング変更装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ガソリンエンジンでは、吸入空
気（吸気）と燃料との混合比率（空燃比；A/F ）が狭い
範囲に制限され、特に３元触媒を搭載したエンジンで
は、空燃比は運転状態によらず常に一定の理論空燃比
（A/F ≒14.7）付近に制御されている。

【０００３】また、エンジンに供給される燃料の量は、
その時々におけるエンジンへの要求出力によって決まる
ため、出力を小さく（燃料流量を少なく）する際には吸
入空気量を少なくする必要がある。このため、通常は、
吸気通路中にスロットル弁を設け、このスロットル弁で
通路を絞ることにより、吸入空気量の調節を行っている
訳である。

【０００４】しかし、部分負荷時において通路を絞るこ
とは、吸気抵抗を増大させることに外ならず、この絞り
損失（ポンピングロス）が、ガソリンエンジンの燃費向
上を妨げる最大の要因となっている。

【０００５】これに対し、膨張行程が圧縮行程よりも長
い燃焼サイクル、所謂ミラーサイクルを応用した出力制
御方法が知られており、これによれば、スロットル弁で
の出力制御を行わなくて済むため、部分負荷時のポンピ
ングロスを低減でき、燃費等を改善できる。

【０００６】これに関する提案としては、特開平5-5430
号公報で開示されたものがあり、これはカムシャフトの
回転位相を変更する位相変更装置を用いて、吸気弁のバ
ルブタイミングを変更し、閉弁時期を制御している。こ
の場合、吸気弁は圧縮行程（ピストン上昇行程）の途中
で閉じられ（所謂遅閉じ）、閉弁時期を遅延させるほど
出力は小さくなる。

【０００７】一方、これをＶ型エンジンで実現しようと
すれば、各バンクの吸気弁に対し同一量だけバルブタイ
ミングを変更し、同一の閉弁時期制御を行わなければな
らない。このため、特開平5-98916 号にみられるよう
に、各バンクに位相変更装置をそれぞれ設け、これら位
相変更装置を同一に制御する方法が考えられる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、位相変
更装置を同一に制御し、同一量だけバルブタイミングを
変更することは実際は困難である。即ち、一般に位相変
更装置は複雑な構造を採用しており、製品間で若干のば
らつきもあるため、同一の入力を与えても完全に同一の
出力を得ることは難しく、位相量の相違が生じる虞があ
る。こうなると、各バンクで同一の吸気量制御が行え
ず、場合によっては幾つかの気筒が可燃域から外れミス
ファイヤを起こすなど、不具合が発生する。

【０００９】また、この対策として、バンク毎或いは気
筒毎に実際の吸気量を検出し、この吸気量に基づいて位
相変更装置間で補正制御を行うことも考えられるが、こ
うすると、装置の構造的な面からも、制御の面からも複
雑化し高価となってしまう。

【００１０】さらに、各バンクに対しそれぞれ位相変更
装置を設ければ、コスト的にも、重量的にも不利とな
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、Ｖ型エンジン
の各バンクにて、少なくとも２つの吸気弁を異なるタイ
ミングで動作させるためのバルブタイミング変更装置で
あって、それぞれの吸気弁に対し設けられるカムと、一
方のバンクに設けられ、そのバンクの一方のカムを他方
のカムに対し相対回転させ、位相を変更する位相変更手
段と、そのバンクの上記一方のカムと他方のバンクの一
方のカムとを連結してこれらカム同士を連動させる連動
手段とを備えたものである。

【００１２】この構成においては、位相変更手段が一方
のバンクにのみ設けられ、特にその出力が連動手段を介
して他方のバンクのカムに伝達される。このため、同一
の出力で各バンクのカムを駆動でき、各バンクの吸気弁
を同一タイミングで動作させることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下本発明の好適な実施の形態を
添付図面に基づいて詳述する。

【００１４】図２は本発明に係るバルブタイミング変更
装置の構成図で、エンジン１はＶ型エンジンであるが、
ここでは一方のバンクＡのみが示されている。エンジン
１は、２つの吸気弁２ａ，２ｂ及び排気弁（図示せず）
をカムシャフト３（吸気側のみ図示）で直動するＤＯＨ
Ｃの構成となっている。吸気弁２ａ，２ｂはそれぞれの
吸気ポート４ａ，４ｂを開閉し、吸気ポート４ａ，４ｂ
は吸気管５に合流接続される。シリンダ７内に設けられ
たピストン８は、その往復動によりクランク軸９を回転
させる。

【００１５】ここで、２つの吸気弁２ａ，２ｂは、それ
ぞれ独立して動作して吸気弁全体としてのバルブタイミ
ング、特に閉弁時期を変更できるようになっている。こ
の変更を実質的に行うのが位相変更装置１０（位相変更
手段）である。

【００１６】図３にも詳細に示すように、位相変更装置
１０は、特開昭59-183010 号公報と同様に構成され、二
重管構造のカムシャフト３を有する。カムシャフト３
は、位相固定カムシャフト（以下固定カムシャフトとい
う）３ａと、位相可変カムシャフト（以下可変カムシャ
フトという）３ｂとからなり、これらカムシャフト３
ａ，３ｂは、吸気弁２ａ，２ｂを押動する固定カム１１
ａ及び可変カム１１ｂをそれぞれ一体的に有する。可変
カムシャフト３ｂは固定カムシャフト３ａの内側に相対
回転自在に嵌合され、その相対回転を許容するのが両者
の一方に固設された中間軸受１２である。固定カムシャ
フト３ａの一端にはタイミングプーリ１３が取り付けら
れ、タイミングプーリ１３はタイミングベルト１４、ド
ライブプーリ１５を介してクランク軸９からの入力を伝
達される。これにより、固定カムシャフト３ａは、クラ
ンク軸９と連動するようになってクランク角に対し位相
が固定される。

【００１７】一方、固定カムシャフト３ａと可変カムシ
ャフト３ｂとは位相変更機構１０ａを介して連結され、
これにより可変カムシャフト３ｂは、固定カムシャフト
３ａに対し相対回転されて位相差を与えられるようにな
っている。即ち、固定カムシャフト３ａには、タイミン
グプーリ１３を間に挟んで斜め溝付ボス１６が固定され
ている。このボス１６の斜め溝１７は、カムシャフト３
の軸方向に対し周方向に向かって斜めに形成されてい
る。一方、可変カムシャフト３ｂの一端にも溝付ボス１
８が固定され、このボス１８の溝１９は軸方向に沿って
形成されている。これら溝１７，１９には可動片２０が
摺動自在に嵌合され、可動片２０は可動ブラケット２１
に一体的に固定される。可動ブラケット２１には軸受２
２を介して制御レバー２３が相対回転可能に取り付けら
れ、この制御レバー２３を軸方向に動かすことで、可動
片２０が溝１７，１９に沿って移動し、可変カムシャフ
ト３ｂの位相が固定カムシャフト３ａに対してずれるこ
とになる。そして、可変カム１１ｂが固定カム１１ａに
対し相対回転し、位相がずれることになる。

【００１８】なお図中、２４は固定及び可変カムシャフ
ト３ａ，３ｂを軸支する軸受、２５はバルブスプリング
である。

【００１９】制御レバー２３は、図２に示す電気式アク
チュエータ２６によって実質的に操作される。このアク
チュエータ２６に制御信号を送るのが電子制御装置(EC
U) ２７である。ECU ２７はこの他、燃料噴射弁２８に
よる燃料噴射制御や点火時期制御等の基本制御を実行す
る。さらにECU ２７には、アクセルペダル２９に設けら
れたアクセルストロークセンサ３０が接続される。アク
セルストロークセンサ３０は、アクセルペダル２９の踏
み込み量に応じた電気信号をECU ２７に出力する。そし
てこの信号に基づいて、ECU ２７は運転手がエンジン１
に要求する要求出力を決定する。

【００２０】なお、上記構成においては、位相変更装置
１０、アクチュエータ２６、ECU ２７及びアクセルスト
ロークセンサ３０が、吸気弁２ｂの閉弁時期を、エンジ
ン１への要求出力が小さいほどに遅延させる閉弁時期制
御手段を構成する。

【００２１】次に、図１はエンジン１の概略平面図で、
図示するように、位相変更機構１０ａは一方のバンクＡ
にのみ設けられ、他方のバンクＢには設けられていな
い。また両方のバンクＡ，Ｂにおいては、互いの近接側
に吸気用カムシャフト３，３Ｂが、離間側に排気用カム
シャフト３１，３１Ｂがそれぞれ配置される。図２，図
３では図示省略したが、排気用カムシャフト３１（３１
Ｂ）は吸気用カムシャフト３（３Ｂ）にギヤ機構３２
（３２Ｂ）を介して連動するようになっている。そして
バンクＢでも同様に、吸気用カムシャフト３Ｂは、固定
カムシャフト３ａＢと可変カムシャフト３ｂＢとからな
る構造とされ、固定カムシャフト３ａＢがタイミングプ
ーリ１３Ｂ，タイミングベルト１４を介してクランク軸
９からの入力を受ける。固定カムシャフト３ａＢには固
定カム１１ａＢが、可変カムシャフト３ｂＢには可変カ
ム１１ｂＢが一体的に設けられている。そして図示省略
するが、バンクＢにも、固定カム１１ａＢに直動される
固定吸気弁と、可変カム１１ｂＢに直動される可変吸気
弁とが設けられている。

【００２２】ここで、バンクＢのカムシャフト３Ｂにお
いて、固定カムシャフト３ａＢはクランク軸９からの入
力で直接回転され、バンクＡの固定カムシャフト３ａと
同期回転或いは同一位相回転するようになるが、可変カ
ムシャフト３ｂＢは固定カムシャフト３ａＢに対し相対
回転自在で、これによっては駆動されない。

【００２３】そこで、この可変カムシャフト３ｂＢは、
以下に述べる連動手段によってバンクＡの可変カムシャ
フト３ｂと連動するようになる。即ち、連動手段は、そ
れぞれの可変カムシャフト３ｂ，３ｂＢに固定されたプ
ーリ３３，３３Ｂと、これらプーリ３３，３３Ｂを掛け
渡して連結するベルト３４とから構成される。これによ
り、バンクＢの可変カムシャフト３ｂＢは、バンクＡの
可変カムシャフト３ｂと同一位相で回転すると共に、バ
ンクＢの固定カムシャフト３ａＢに対して位相がずらさ
れることになる。そして、バンクＢにおいても、バンク
Ａと同一量のカム１１ｂＢの位相変更が行われることに
なる。

【００２４】さて、次に本装置によるエンジン出力の制
御方法について説明する。なお、ここでは便宜上バンク
Ａのみについて説明する。

【００２５】上述したように、かかる構成は遅閉じミラ
ーサイクルのものであり、即ち可変カムシャフト３ｂで
動作される一方の吸気弁２ｂの閉弁時期を制御して、エ
ンジン出力を制御するものである。（以下、この吸気弁
２ｂを可変吸気弁２ｂ、他方の吸気弁２ａを固定吸気弁
２ａという。） 具体的には以下の通りである。図４は、吸気弁２ａ，２
ｂ及び排気弁のバルブリフト線図で、横軸にはクランク
角に相当するピストン位置がとってある。これから分か
るように、固定吸気弁２ａは常に一定のタイミングで開
閉するのに対し、可変吸気弁２ｂは、同一のプロフィー
ル及びリフト量を保ったまま、その開閉タイミングのみ
が、固定吸気弁２ａの開閉タイミングに対し等しいか或
いは遅延させられる。

【００２６】つまり、アクセルペダル２９の踏み込み量
が最大未満の場合に、可変吸気弁２ｂの開閉タイミング
が遅延乃至遅角させられる。そしてこうなると、可変吸
気弁２ｂがピストン上昇中の圧縮行程の途中で閉弁され
るようになり、その閉弁前の圧縮行程中に吸入空気が吸
気ポート４ｂ内等に逆流され、これとともに燃料噴射量
も少なくされてエンジン出力が減小する訳である。より
具体的には、アクセルペダル２９の踏み込み量に応じ
て、つまり要求出力に基づき、ECU ２７がアクチュエー
タ２６を介して制御レバー２３を動作させ、可変カムシ
ャフト３ｂ乃至可変カム１１ｂの位相変更を行って、可
変吸気弁２ｂの閉弁時期を制御する。

【００２７】なお、運転手がアクセルペダル２９を最大
に踏み込めば、要求出力は最大となり、可変吸気弁２ｂ
の開閉タイミングが固定吸気弁２ａのそれと一致され
る。

【００２８】このように、かかる構成では、要求出力が
大なるほどに閉弁時期が進角され、要求出力が小なるほ
どに閉弁時期が遅角される。

【００２９】ところで、この閉弁時期制御は、バンク
Ａ，Ｂともに完全に同一に行わなければならないが、こ
こでは可変吸気弁を直動する可変カムシャフト３ｂ，３
ｂＢがともに連結され連動するようになっているので、
これを容易に達成することができる。

【００３０】即ち、従来は、両バンクに位相変更装置を
設け、これらを同一に制御して同一の入力から同一の出
力を得ることを思案したが、これだと、位相変更装置の
製品間のばらつきにより、或いは制御量の不一致等によ
っても、完全に同一の制御を行うことは困難で、同一量
の位相変更を行うのが困難であった。本装置は、片側の
バンクＡにのみ位相変更装置１０を設け、その出力を両
バンクＡ，Ｂに与えるようにしているので、製品間のば
らつきの影響等を排除し、完全に同一な位相変更を容易
に行うことができる。従って両バンクＡ，Ｂにおいて、
正確且つ同一にバルブタイミングを変更することがで
き、エンジン１全体として正確な出力制御を達成できる
と共に、懸念されていた不具合も未然に防止することが
できる。

【００３１】また、位相変更装置１０が１つで済み、連
動手段自体も非常に単純な構成であるため、シンプル化
によるコストの低減、信頼性の確保等を図れると共に、
重量も軽減でき軽量化が図れる。

【００３２】なお、他のメリットとしては、各バンク
Ａ，Ｂの夫々において、一方の可変吸気弁のみ遅角制御
し、両方の吸気弁のバルブタイミングを同時に変更しな
い点が揚げられる。これにより、開弁期間及び閉弁可能
期間が長くとれ、結果として吸気弁の開閉期間が自由に
設定できると共に制御の容易化、高精度化が図れる。

【００３３】以上、本発明の好適な実施の形態について
説明してきたが、本発明は上記の形態に限定されず様々
な形態が可能である。例えば連動手段は、上記の如きベ
ルト機構の他、チェーン機構やギヤ機構としてもよい。
そして本装置は、筒内噴射エンジンやリーンバーンエン
ジンに組み合わせることも当然可能である。

【００３４】

【発明の効果】本発明は次の如き優れた効果を発揮す
る。

【００３５】（１） Ｖ型エンジンの両バンクにおい
て、吸気弁のバルブタイミングの変更を正確且つ同一に
実行できる。

【００３６】（２） 構成が単純化され、コストの低減
や信頼性の確保、軽量化等を図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るバルブタイミング変更装置の概略
平面図である。

【図２】本発明に係るバルブタイミング変更装置の構成
図である。

【図３】位相変更装置の詳細を示す縦断面図である。

【図４】吸気弁及び排気弁のバルブリフト線図である。

【符号の説明】

１ エンジン ２ａ 固定吸気弁（吸気弁） ２ｂ 可変吸気弁（吸気弁） １０ 位相変更装置（位相変更手段） １１ａ，１１ａＢ 固定カム（カム） １１ｂ，１１ｂＢ 可変カム（カム） ３３，３３Ｂ プーリ（連動手段） ３４ ベルト（連動手段） Ａ，Ｂ バンク

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｖ型エンジンの各バンクにて、少なくと
   も２つの吸気弁を異なるタイミングで動作させるための
   バルブタイミング変更装置であって、それぞれの吸気弁
   に対し設けられるカムと、一方のバンクに設けられ、そ
   のバンクの一方のカムを他方のカムに対し相対回転さ
   せ、位相を変更する位相変更手段と、そのバンクの上記
   一方のカムと他方のバンクの一方のカムとを連結してこ
   れらカム同士を連動させる連動手段とを備えたことを特
   徴とするＶ型エンジンのバルブタイミング変更装置。