JPH11141359A - 内燃機関のバルブタイミング制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】油圧が低いときに異常作動を抑制し、ひいては
異音等の発生をも抑制することができる内燃機関のバル
ブタイミング制御装置を提供する。 【解決手段】カムカャフト１０の先端には油圧制御によ
りバルブの開閉タイミングを変更するＶＶＴ機構１５が
組み付けられている。オイルポンプ５２から吐出される
油は供給油通路５０を介してＯＣＶ４９に供給され、さ
らにＶＶＴ機構１５に供給される。ＥＣＵ２６は、エン
ジン１の回転数が所定値以上であり、かつ、油圧センサ
２５によって検出された油圧が所定値未満のとき、供給
油通路５０とＶＶＴ機構１５とが遮断されるようにＯＣ
Ｖ４９を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の運転中
に同機関の気筒に設けられた吸気・排気バルブの開閉タ
イミングを可変制御する内燃機関のバルブタイミング制
御装置に係り、詳しくは、ベーン式のバルブタイミング
制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のバルブタイミング制御装置の一
般的な構成を図６に示す。バルブタイミング制御装置は
大きくは、クランクシャフトからの動力が伝達されるギ
ヤ又はプーリと一体に連結されたハウジング４１と、こ
のハウジング４１内に同ハウジング４１と同一回転中心
を有して回動自在に収容されたベーン体４２とによって
構成されている。ベーン体４２は、バルブを開閉駆動す
るカムの配設されるカムシャフトの一端に一体に連結さ
れている。上記ハウジング４１には複数の凹部４３が形
成されており、これら凹部４３は相互に同一角度に均等
に（すなわち、ハウジング４１の回転軸を中心に回転対
称に）配設されている。

【０００３】一方、上記ベーン体４２には複数のベーン
４４が形成されており、これらベーン４４も同様にベー
ン体４４の回転軸を中心に回転対称をなして放射状に配
設されている。そして、前述のベーン体４２のハウジン
グ４１内への収容は、これら凹部４３に同ベーン４４が
収容される態様でなされており、このように各凹部４３
を同ベーン４４にて各々区画することにより各ベーン４
４の両側に油圧室４５，４６が形成される。

【０００４】上記各油圧室４５，４６は圧油を供給する
ための油圧通路４７，４８に連通されている。油圧通路
４７，４８はオイルコントロールバルブ（以下、ＯＣＶ
という）４９を介して供給油通路５０及び排出油通路５
１に連通可能になっている。供給油通路５０の上流側に
は油圧供給源としてのオイルポンプ５２が接続されてい
る。オイルポンプ５２はクランクシャフトの回転によっ
て回転駆動される。

【０００５】そして、内燃機関の運転に伴ってオイルポ
ンプ５２が駆動されると、オイルパン５４に貯留されて
いる油がオイルストレーナ５３を介してオイルポンプ５
２内に吸引されるとともに、同ポンプ５２により加圧吐
出された油がＯＣＶ４９を介して上記各油圧通路４７，
４８に供給され、さらに油は対応する油圧室４５，４６
に供給される。各油圧室４５，４６に対する油圧制御に
基づきハウジング４１とベーン体４２との相対回転位相
が変更されることによってカムシャフトとギヤとの相対
回転位相、すなわちバルブタイミングが変更される。こ
こで、上記各油圧室４５，４６に対する油圧制御に基づ
きベーン体４２がカムシャフトの回転方向と同方向に回
動すると、カムシャフトの回転位相がギヤの回転位相に
対して進み、バルブタイミングが進められる（進角）。
逆に、ベーン体４２がカムシャフトの回転方向と逆方向
に回動すると、カムシャフトの回転位相がギヤの回転位
相に対して遅れ、バルブタイミングが遅らされる（遅角
制御）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このように
各油圧室４５，４６に対する油圧制御により進角側又は
遅角側にバルブタイミングを変更する装置においては、
内燃機関の運転中、これを搭載する車両の急旋回・急停
止、急発進等によりオイルパン５４内の油が偏ってオイ
ルストレーナ５３から吸引される油中に空気が混入する
など、油圧が急激に変化したときに、ベーン４４がハウ
ジング４１の凹部４３内壁に強く衝突して、大きな打音
（異音）が発生することがある。

【０００７】また、ベーン４４とハウジング４１の凹部
４３内壁との衝突に伴い、カムシャフトに著しい回転変
動が発生することがあるが、同カムシャフトをタイミン
グベルトによって駆動する機関においては、この回転変
動によりタイミングベルトに大きな振れが発生し、同ベ
ルトとそのカバーとの干渉による異音の発生やタイミン
グベルト自身への損傷が生じることもある。

【０００８】本発明は、上記実情に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、油圧が低いときにバルブタイミン
グ制御装置の異常作動を抑制し、ひいては異音等の発生
をも抑制することができる内燃機関のバルブタイミング
制御装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め、請求項１に記載の発明は、油圧供給源と、油圧制御
により内燃機関のバルブの開閉タイミングを変更するバ
ルブタイミング変更機構と、油圧供給源からの油圧をバ
ルブタイミング変更機構に供給するための油圧供給通路
とを備えた内燃機関のバルブタイミング制御装置におい
て、油圧供給通路の油圧を検出する油圧検出手段と、油
圧検出手段により検出された油圧が所定値以下のとき油
圧供給通路を遮断するための遮断弁とを備えることをそ
の要旨とする。

【００１０】請求項２に記載の発明は、遮断弁は油圧供
給通路に設けられ、かつ、バルブタイミング変更機構に
供給する油圧を制御するオイルコントロールバルブであ
り、内燃機関の回転数を検出するための回転数検出手段
と、回転数検出手段の検出結果に基づいてオイルコント
ロールバルブを制御する制御手段とを備え、制御手段
は、内燃機関の回転数が所定値以上でありかつ油圧検出
手段により検出された油圧が所定値以下のとき油圧供給
通路が遮断されるようにオイルコントロールバルブを制
御することをその要旨とする。

【００１１】請求項３に記載の発明は、油圧供給通路に
設けられ、かつ、バルブタイミング変更機構に供給する
油圧を制御するオイルコントロールバルブを備え、遮断
弁はオイルコントロールバルブの下流側に設けられてい
ることをその要旨とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】（第１実施形態）以下、本発明を
具体化した第１実施形態を図１〜図３に従って説明す
る。

【００１３】図１は、車両用エンジン（以下、エンジ
ン）１に適用された本実施の形態にかかるバルブタイミ
ング制御装置を示している。ここでは、そのバルブ駆動
方式としてＤＯＨＣ（ダブルオーバーヘッドカム）４バ
ルブタイプのものを想定している。

【００１４】エンジン１を構成するシリンダブロック２
には複数のシリンダ３が設けられ、各シリンダ３にはピ
ストン４が配置されている。各ピストン４はクランクケ
ース５に支持されるクランクシャフト６に対しそれぞれ
コンロッド７にて連結されている。クランクシャフト６
にはクランクシャフトタイミングプーリ８が設けられて
いる。

【００１５】シリンダブロック２の上側に設けられるシ
リンダヘッド９には、吸気側カムシャフト１０が複数の
軸受（図示せず）にて回転可能に支持されている。該吸
気側カムシャフト１０には前記シリンダ３毎に２つの吸
気側カム１１が一体的に設けられている。また、シリン
ダヘッド９には同じく複数の軸受（図示せず）にて排気
側カムシャフト１２が回転可能に支持されている。該排
気側カムシャフト１２にはシリンダ３毎に２つの排気側
カム１３が一体的に設けられている。

【００１６】吸気側カムシャフト１０にはカムシャフト
タイミングプーリ１４が一体的に設けられている。また
排気側カムシャフト１２には、カムシャフトタイミング
プーリ１６が設けられている。各カムシャフトタイミン
グプーリ１４，１６は前記クランクシャフトタイミング
プーリ８にタイミングベルト１７で連結されている。そ
して、クランクシャフト６が回転すると吸気側カムシャ
フト１０及び排気側カムシャフト１２が回転駆動される
ようになっている。

【００１７】そして、吸気側カムシャフト１０のさらに
先端側には、前記カムシャフトタイミングプーリ１４及
びカムシャフト１０に対して、図６に示すハウジング４
１及びベーン体４２等よりなるバルブタイミング変更機
構（以下、ＶＶＴ機構という）１５が一体に組み付けら
れている。

【００１８】前記各シリンダ３には、吸気側バルブ１８
が２個ずつ配設されている。そして、この吸気側バルブ
１８は、前記吸気側カム１１に対しバルブリフタ１９
Ａ，１９Ｂを介してそれぞれ駆動連結されている。各バ
ルブリフタ１９Ａ，１９Ｂは、シリンダヘッド９に設け
られる図示しないリフタボア内に摺動可能に支持されて
いる。

【００１９】また、各シリンダ３には、排気側バルブ２
０が２個ずつ配設されている。各排気側バルブ２０は、
前記排気側カム１３に対しバルブリフタ２１を介してそ
れぞれ駆動連結されている。各バルブリフタ２１も、図
示しないリフタボア内に摺動可能に支持されている。

【００２０】なお、クランクシャフト６に近接してクラ
ンク角センサ２３が設けられており、同センサ２３によ
り、エンジン１の回転数、クランク角及び気筒判別等を
検出している。また、カムシャフト１０に近接してカム
角センサ２４が設けられており、同センサ２４により、
カムシャフト１０（したがって、カム）の回転角度等を
検出している。

【００２１】さらに、ＯＣＶ４９の上流側である供給油
通路５０にはオイルフィルタ３５（図２参照）が設けら
れている。また、供給油通路５０には油圧センサ２５が
設けられており、同センサ２５によりオイルポンプ５２
から供給される油の圧力を検出している。

【００２２】上記のようなエンジンシステムを統括制御
する電子制御装置（以下、「ＥＣＵ」という）２６は、
デジタルコンピュータからなっており、前記クランク角
センサ２３、カム角センサ２４及び油圧センサ２５等か
らの検出信号を入力している。ＥＣＵ２６は各センサ等
２３，２４，２５からの信号に基づき、制御プログラム
に従い、ＯＣＶ４９を好適に制御する。

【００２３】図３は上記のＶＶＴ機構１５及びそれを駆
動する機構の油圧回路を示している。次に、上記のよう
に構成されるエンジンシステムの、主にＶＶＴ機構１５
を操作してバルブタイミング変更制御を行う装置として
の動作を、上記ＥＣＵ２６による処理を中心に説明す
る。

【００２４】図３は、ＥＣＵ２６により実行されるエン
ジン１のバルブタイミング変更制御ルーチンを示すフロ
ーチャートである。なお、このルーチンは例えば８ｍｓ
（ミリ秒）ごとの定時間割込みにて周期的に実行され
る。

【００２５】処理がこのルーチンに移行すると、ＥＣＵ
２６は先ずステップ３１において、クランク角センサ２
３の検出信号に基づいてそのときのエンジン回転数Ｎｅ
を入力するとともに、油圧センサ２５の検出信号に基づ
いて供給油の油圧Ｐｏｉｌを入力する。

【００２６】次のステップ３２において、ＥＣＵ２６は
エンジン回転数Ｎｅが所定値Ａｒｐｍより大きいかどう
かを判定する。エンジン回転数Ｎｅが所定値Ａｒｐｍ以
下であると判定すると、ＥＣＵ２６は当該ルーチンを一
旦抜ける。これは、エンジン回転数Ｎｅが低いときには
油圧Ｐｏｉｌは当然低く、油圧の誤検出を防止するため
である。

【００２７】ステップ３２でエンジン回転数Ｎｅが所定
値Ａｒｐｍより大きいと判定すると、ＥＣＵ２６は次の
ステップ３３において油圧Ｐｏｉｌが所定値Ｐｋｐａよ
りも小さいかどうかを判定する。油圧Ｐｏｉｌが所定値
Ｐｋｐａ以上であると判定すると、ＥＣＵ２６は当該ル
ーチンを一旦抜ける。

【００２８】ステップ３３において油圧Ｐｏｉｌが所定
値Ｐｋｐａよりも小さいと判定すると、ＥＣＵ２６はス
テップ３４において、ＯＣＶ４９を保持電流で制御する
ことにより中立位置にし、図２に示すように、油圧通路
４７，４８と供給油通路５０及び排出油通路５１とを遮
断させる。すなわち、エンジン回転数Ｎｅが所定値Ａｒ
ｐｍより大きいときに油圧Ｐｏｉｌが所定値Ｐｋｐａよ
りも小さい場合には、オイルパン５４内の油が偏ってオ
イルストレーナ５３から吸引される油中に空気が混入す
るなど、油圧が急激に変化した状態であって、油圧室４
５，４６から油が逆流するおそれがあるが、油圧通路４
７，４８と供給油通路５０及び排出油通路５１とを遮断
させることによって、油圧室４５，４６からの油の逆流
が防止される。

【００２９】以上詳述したように、こうした態様でバル
ブタイミング制御が行われる本実施の形態によれば、以
下に示す効果が得られるようになる。・エンジン１の運
転中、これを搭載する車両の急旋回・急停止、急発進等
によりオイルパン５４内の油が偏ってオイルストレーナ
５３から吸引される油中に空気が混入するなど、油圧が
急激に変化したときに、油圧通路４７，４８と供給油通
路５０及び排出油通路５１とを遮断させ、油圧室４５，
４６からの油の逆流を防止でき、よってベーン４４とハ
ウジング４１の凹部４３内壁との衝突を抑制し、ひいて
は異音等の発生をも抑制することができる。

【００３０】・エンジン１の低回転数領域（回転数Ｎｅ
が所定値Ａｒｐｍ以下）の場合にはＯＣＶ４９によって
供給油通路５０が遮断されないため、バルブタイミング
の変更制御の立ち上がりが早い。

【００３１】・また、ベーン４４とハウジング４１の凹
部４３内壁との衝突を抑制できるため、カムシャフトの
回転変動を抑制することができ、タイミングベルトの振
れを抑制し、同ベルトとそのカバーとの干渉による異音
の発生やタイミングベルト自身への損傷を未然に防止で
きる。

【００３２】・供給油通路５０の油圧を検出するための
油圧センサ２５を設けるだけの構成の変更によって、Ｖ
ＶＴ機構１５の異常作動を防止することができる。 （第２実施形態）次に、第２実施形態のバルブタイミン
グ制御装置を図４に従って説明する。尚、本実施形態に
おいて、第１実施形態と同じ構成部材については符号を
等しくしてその詳細な説明を省略する。

【００３３】図４は本実施形態のＶＶＴ機構１５及びそ
れを駆動する機構の油圧回路を示しており、ＯＣＶ４９
の上流側である供給油通路５０に油圧検出手段及び遮断
手段としての逆止弁３６を設けており、前記油圧センサ
２５は省略している。

【００３４】逆止弁３６は摺動可能に設けられたプラン
ジャ３６ａと、プランジャ３６ａを付勢するバネ３６ｂ
とを備えており、プランジャ３６ａの背面側には供給油
通路５０から分岐した圧力導入通路３７を介して油圧が
作用するようになっている。すなわち、プランジャ３６
ａに作用する油圧がバネ３６ｂの付勢力よりも大きい場
合には逆止弁３６は供給油通路５０を連通させてＯＣＶ
４９に油を供給する。逆に、プランジャ３６ａに作用す
る油圧がバネ３６ｂの付勢力以下の場合には逆止弁３６
は供給油通路５０を遮断してＯＣＶ４９への油の供給を
阻止する。

【００３５】なお、本実施形態において、第１実施形態
におけるＯＣＶ４９の保持電流での制御は行わない。こ
うした態様でバルブタイミング制御が行われる本実施形
態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。

【００３６】・供給油通路５０の油圧を検出し、油圧が
低い場合には供給油通路５０を遮断する逆止弁３６によ
って、油圧室４５，４６からの油の逆流を防止でき、よ
ってベーン４４とハウジング４１の凹部４３内壁との衝
突を抑制し、ひいては異音等の発生をも抑制することが
できる。

【００３７】・また、ベーン４４とハウジング４１の凹
部４３内壁との衝突を抑制できるため、カムシャフトの
回転変動を抑制することができ、タイミングベルトの振
れを抑制し、同ベルトとそのカバーとの干渉による異音
の発生やタイミングベルト自身への損傷を未然に防止で
きる。

【００３８】・エンジン１の停止時において供給油通路
５０の油圧が低下する場合、供給油通路５０を遮断する
ので、油圧室４５，４６からの油の漏れが防止される。
そのため、次のエンジン１の運転時において、バルブタ
イミング変更制御を良好に開始することができる。

【００３９】（第３実施形態）次に、第３実施形態のバ
ルブタイミング制御装置を図５に従って説明する。尚、
本実施形態において、第２実施形態と同じ構成部材につ
いては符号を等しくしてその詳細な説明を省略する。

【００４０】図５は本実施形態のＶＶＴ機構１５及びそ
れを駆動する機構の油圧回路を示しており、ＯＣＶ４９
の下流側である油圧通路４７に逆止弁３６を設けてお
り、前記油圧センサ２５は省略している。

【００４１】逆止弁３６はプランジャ３６ａと、バネ３
６ｂとを備えており、プランジャ３６ａの背面側には供
給油通路５０から分岐した圧力導入通路３８を介して油
圧が作用するようになっている。すなわち、プランジャ
３６ａに作用する油圧がバネ３６ｂの付勢力よりも大き
い場合には逆止弁３６は油圧通路４７を連通させて油圧
室４５に油を供給する。逆に、プランジャ３６ａに作用
する油圧がバネ３６ｂの付勢力以下の場合には逆止弁３
６は油圧通路４７を遮断して油圧室４５への油の供給を
阻止する。

【００４２】なお、本実施形態においても、第１実施形
態におけるＯＣＶ４９の保持電流での制御は行わない。
こうした態様でバルブタイミング制御が行われる本実施
形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。

【００４３】・供給油通路５０の油圧を検出し、油圧が
低い場合には油圧通路４７を遮断する逆止弁３６によっ
て、第２実施形態と同様の効果を得ることができる。 ・逆止弁３６をＯＣＶ４９の下流側の油圧通路４７に設
けたので、油圧室４５から逆止弁３６に到る油作動容積
を小さくすることができ、よって、カムシャフト１０の
回転変動をより抑制することができる。

【００４４】なお、本発明は上記実施の形態に限定され
るものではなく、以下のように構成することもできる。 ・上記各実施形態では、１気筒につき４バルブのエンジ
ンに実施した例を示したがこれに限らず、例えば、１気
筒につき２バルブ、あるいは１気筒につき６バルブ，８
バルブ等のバルブ数のエンジンに適用してもよい。

【００４５】・上記各実施形態では、２個の吸気側カム
１１によってそれぞれバルブリフタ１９を駆動する構成
のバルブ特性制御装置に適用した例を示したが、これに
限らず、例えば１個の吸気側カム１１で２個のバルブリ
フタを駆動する構成を有するバルブ特性制御装置に適用
することもできる。

【００４６】・上記各実施形態では、吸気側バルブのバ
ルブ特性を制御する装置について例を示したが、これに
限らず、排気側のバルブ、あるいは両方のバルブタイミ
ングを制御する装置として具体化することもできる。

【００４７】以上、各実施形態について説明したが、各
実施形態から把握できる請求項以外の技術的思想につい
て記載する。 （イ）前記油圧供給通路に設けられ、かつ、前記バルブ
タイミング変更機構に供給する油圧を制御するオイルコ
ントロールバルブを備え、前記遮断弁は前記オイルコン
トロールバルブの上流側に設けられている請求項１に記
載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。

【００４８】（ロ）前記遮断弁及び油圧検出手段は、前
記油圧供給通路に設けられた逆止弁であり、該逆止弁は
前記油圧供給通路と交差する方向に移動して油圧供給通
路を連通・遮断可能な弁体と、前記油圧供給通路を遮断
するように同弁体を付勢する付勢手段と、前記油圧供給
通路の油圧を前記付勢手段の付勢力に抗して前記弁体に
作用させる油圧導入通路とを備える請求項３又は上記
（イ）に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。

【００４９】

【発明の効果】請求項１〜３のいずれか一項に記載の発
明によれば、油圧が低いときにバルブタイミング制御装
置の異常作動を抑制し、ひいては異音等の発生をも抑制
することができる。

【００５０】請求項２に記載の発明によれば、オイルコ
ントロールバルブによって油圧供給通路を遮断するの
で、遮断のための弁を別途設けずに済む。また、内燃機
関の低回転数領域の場合には油圧供給通路が遮断されな
いため、バルブタイミングの変更制御の立ち上がりが早
い。

【００５１】請求項３に記載の発明によれば、遮断弁を
オイルコントロールバルブの下流側に設けたので、バル
ブタイミング変更機構から遮断弁に到る油作動容積を小
さくすることができ、バルブタイミング変更機構の回転
変動を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態のバルブタイミング制御装置を備
えたエンジンを示す斜視図

【図２】同じくバルブタイミング制御装置を示す油圧回
路図

【図３】バルブタイミング制御処理を示すフローチャー
ト

【図４】第２実施形態のバルブタイミング制御装置を示
す油圧回路図

【図５】第３実施形態のバルブタイミング制御装置を示
す油圧回路図

【図６】一般的な可変バルブタイミング機構を示す断面
図

【符号の説明】 １５…バルブタイミング変更機構、２３…回転数検出手
段としてのクランク角センサ、２５…油圧検出手段とし
ての油圧センサ、２６…制御手段としてのＥＣＵ、３６
…遮断弁及び油圧検出手段としての逆止弁、４７…油圧
供給通路としての油圧通路、４９…遮断弁としてのオイ
ルコントロールバルブ、５０…油圧供給通路としての供
給油通路、５２…油圧供給源としてのオイルポンプ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 油圧供給源と、油圧制御により内燃機関
   のバルブの開閉タイミングを変更するバルブタイミング
   変更機構と、前記油圧供給源からの油圧を前記バルブタ
   イミング変更機構に供給するための油圧供給通路とを備
   えた内燃機関のバルブタイミング制御装置において、 前記油圧供給通路の油圧を検出する油圧検出手段と、 前記油圧検出手段により検出された油圧が所定値以下の
   とき前記油圧供給通路を遮断するための遮断弁とを備え
   る内燃機関のバルブタイミング制御装置。
2. 【請求項２】 前記遮断弁は前記油圧供給通路に設けら
   れ、かつ、前記バルブタイミング変更機構に供給する油
   圧を制御するオイルコントロールバルブであり、 前記内燃機関の回転数を検出するための回転数検出手段
   と、 前記回転数検出手段の検出結果に基づいて前記オイルコ
   ントロールバルブを制御する制御手段とを備え、 前記制御手段は、内燃機関の回転数が所定値以上であり
   かつ前記油圧検出手段により検出された油圧が所定値以
   下のとき油圧供給通路が遮断されるように前記オイルコ
   ントロールバルブを制御する請求項１に記載の内燃機関
   のバルブタイミング制御装置。
3. 【請求項３】 前記油圧供給通路に設けられ、かつ、前
   記バルブタイミング変更機構に供給する油圧を制御する
   オイルコントロールバルブを備え、 前記遮断弁は前記オイルコントロールバルブの下流側に
   設けられている請求項１に記載の内燃機関のバルブタイ
   ミング制御装置。