WO2008123613A1 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

バルブ駆動用カム（１３）とポンプ駆動用カム（１５０）とが共にバルブカムシャフト（１）に設けられている内燃機関においてバルブの開閉タイミングを変更する内燃機関の制御装置が提供される。同制御装置は、開閉タイミングの変更中に開閉タイミングが目標開閉タイミングの方向とは逆方向に戻されるのを抑制する装置を有している。また同制御装置では、開閉タイミングを目標開閉タイミングの方向へ変更するのに上記バルブカムシャフトに作用するバルブ開閉駆動反力トルクと燃料ポンプ駆動反力トルクとの合成反力トルクを利用することを考慮して上記バルブ駆動用カムと上記ポンプ駆動用カムの相対回転位相が設定されている。

Description

内燃機関の制御装置 技術分野

本発明は内燃機関の制御装置に関する。 より詳細には、 内燃機関 の各気筒のバルブの開閉タイ明ミングを変更する内燃機関の制御装置 に関する。 背景技術

内燃機関の各気筒のバルブの開閉タイミングを運転状態等に応じ て変更する開閉タイミング変更機構を備えた内燃機関が公知である 。 そして、 このような開閉タイミング変更機構として油圧で制御さ れるものが知られている。 すなわち例えば、 バルブの開閉タイミン グを進角させる場合には、 進角側油路を介して進角油圧室に作動油 を供給すると共に遅角側油路を介して遅角油圧室から作動油を排出 することによって油圧作動ァクチユエ一夕を作動させ、 バルブ駆動 用カムの回転位相を進角させるようになつている。 また逆にバルブ の開閉タイミングを遅角させる場合には、 遅角側油路を介して遅角 油圧室に作動油を供給すると共に進角側油路を介して進角油圧室か ら作動油を排出することによって油圧作動ァクチユエ一夕を作動さ せ、 バルブ駆動用カムの回転位相を遅角させるようになつている。

そして、 上記進角側油路及び遅角側油路に、 任意に逆止弁として 作用させることのできる弁を設け、 作動油が意図する向きとは逆に 流れてしまうのを防止するようにしたものも公知である。 .

また、 内燃機関の各気筒のバルブを開閉駆動するバルブカムシャ フ トに、 バルブ駆動用カムに加えてポンプ駆動用カムを設けて内燃 機関の燃料ポンプを駆動するようにした内燃機関が知られている。 そしてこのようにバルブ力ムシャフ トにポンプ駆動用カムを設けた 場合には、 バルブカムシャフ トにはバルブ開閉駆動に伴う反カトル ク （バルブ開閉駆動反力 トルク） の変動に加えて燃料ポンプ駆動に 伴う反力 トルク （燃料ポンプ駆動反力 トルク） の変動が加わること になる。

すなわち、 より詳細には、 上記バルブ開閉駆動反力トルクは、 バ ルブ駆動用カムの作動においてバルブを開方向に駆動するカムリフ 卜最大位置よりも前の期間では、 バルブスプリ ングを圧縮するため にバルブカムシャフ 卜の回転を妨げる方向のトルク （正のトルク） として作用し、 バルブを閉方向に駆動するカムリフ ト最大位置より も後の期間では、 バルブスプリングの復元力のためにバルブカムシ ャフ トの回転方向の トルク （負のトルク） として作用する。 また、 上記燃料ポンプ駆動反力 トルクについても上記バルブ開閉駆動反力 トルクと同様に、 ポンプ駆動用カムの作動においてカムリフ ト最大 位置よりも前の期間では、 バルブカムシャフ トの回転を妨げる方向 のトルク （正のトルク） として作用し、 カムリフ ト最大位置よりも 後の期間では、 バルブカムシャフ トの回転方向のトルク （負のトル ク） として作用する。

そして、 バルブカムシャフ トには上記バルブ開閉駆動反力 トルク と上記燃料ポンプ駆動反力 トルクを合成した合成反力トルクが作用 することになるのであるが、 この合成反力 トルクの最大値や変動幅 が大きくなると、 バルブカムシャフ トの駆動に要する トルクが大き くなつたり、 クランクシャフ トからバルブカムシャフ トに動力を伝 達する部材 （例えば、 タイミングチェーン、 タイミングベルト、 夕 イミングギヤ等） の寿命が低下する等の問題が生じる。

そのため、 従来技術の中にはこのような問題に対処すべく、 上記 バルブ駆動用カムの回転位相と上記ポンプ駆動用カムの回転位相と を、 上記のような合成反力トルクの平準化を図り、 その最大値が小 さくなるように、 もしくは、 上記のような合成反力トルクの変動幅 が小さくなるように設定するようにしたものがある （例えば、 特開

2 0 0 1 -2 2 7 4 2 5号公報、 特開 2 0 0 6 — 2 0 7 4 4 0号公 報及び特開 2 0 0 6 — 2 9 0 9 3号公報参照） 。 発明の開示

ところで、 上記のようにバルブ駆動用カムとポンプ駆動用カムと が共にバルブカムシャフ トに設けられている内燃機関において、 上 述したような油圧で制御される開閉夕イミング変更機構が用いられ る場合、 その制御の応答性には、 上記作動油の圧力の他、 上記バル ブ開閉駆動反力 トルクと上記燃料ポンプ駆動反力トルクとの合成反 力卜ルクが大きく影響する。 これはバルブ駆動用カムの回転位相を 変更するための油圧作動ァクチユエ一夕は、 結果的には上記作動油 の圧力によって発生する駆動トルクと上記合成反力 トルクとの合成 トルクによって作動させられることになるからである。

すなわち、 上記バルブ駆動用カムの回転位相を目標とする回転位 相に変更しょうとする場合において、 上記作動油の圧力により発生 する駆動トルク以上の大きさの合成反力トルクが反対向きに作用し ている時には、 上記バルブ駆動用カムの回転位相を目標とする回転 位相に近付けることはできないため、 このような期間が長い場合に は制御の応答性は悪化する。 また、 上記作動油の圧力により発生す る駆動トルクが反対向きに作用している合成反力 トルクより も大き い場合であっても、 その差が小さい場合には十分な応答性を得るこ とはできない。

一方、 逆に上記合成反力トルクが上記作動油の圧力により発生す る駆動トルクと同じ向きに作用している時には、 上記バルブ駆動用 カムの回転位相を目標とする回転位相に容易に近付けることができ るため、 このような期間が長い場合には制御の応答性が向上する。 更にこの場合、 上記合成反力トルクが大きい程、 上記バルブ駆動用 カムの回転位相を迅速に目標とする回転位相に近付けることができ るため、 制御の応答性は向上することになる。

そしてこのような合成反力トルクの応答性への影響は、 作動油の 圧力が低い場合、 例えば機関回転数の低い場合に特に顕著になる。

ここで上述した従来技術のように上記合成反力 トルクの平準化を 図った場合を考えてみると、 これらの場合では上記合成反力トルク の平準化が図られ、 その最大値が小さくなるように、 もしくは、 合 成反力トルクの変動幅が小さくなるようにされているので、 結果と して、 バルブカムシャフ トの回転を妨げる方向の トルク （正のトル ク） が作用している期間が長くなる。 したがって、 このような場合 には、 バルブの開閉タイミングを進角させる場合において十分な応 答性を得られない可能性があり、 特に、 作動油の圧力が低い場合に は、 その応答性が相当に悪化してしまう ことが懸念される。

本発明は以上のような問題に鑑みてなされたもので、 その目的は 、 バルブ駆動用カムとポンプ駆動用カムとが共にバルブカムシャフ 卜に設けられている内燃機関において'、 内燃機関の気筒に設けられ たバルブの開閉タイミングを応答性良く制御することのできる内燃 機関の制御装置を提供することである。

本発明は、 上記課題を解決するための手段として、 請求の範囲の 各請求項に記載された内燃機関の制御装置を提供する。

本発明の 1番目の態様では、 内燃機関の気筒に設けられたバルブ を開閉駆動するバルブ駆動用カムを設けたバルブカムシャフ トにポ ンプ駆動用カムを設けて内燃機関の燃料ポンプを駆動するようにし た内燃機関において、 上記内燃機関の気筒に設けられたバルブの開 閉タイミングを変更する内燃機関の制御装置であって、 開閉夕イミ ングの変更中に開閉タイミングが目標とする開閉タイミングの方向 とは逆方向に戻されるのを抑制する装置を有すると共に、 開閉タイ ミングを目標とする開閉タイミングの方向へ変更するのに上記内燃 機関の気筒に設けられたバルブの開閉駆動に伴って上記バルブカム シャフ 卜に作用するバルブ開閉駆動反力トルクと上記燃料ポンプの 駆動に伴って上記バルブ力ムシャフ トに作用する燃料ポンプ駆動反 力トルクとの合成反力 トルクを利用することを考慮して上記バルブ 駆動用カムと上記ポンプ駆動用カムの相対回転位相が設定されてい る、 内燃機関の制御装置が提供される。

本態様のように、 開閉タイミングの変更中に開閉タイミングが目 標とする開閉タイミングの方向とは逆方向に戻されるのを抑制する 装置を有している場合、 同装置によって開閉夕イミングの変更中に 開閉タイミングが目標とする開閉夕イミングの方向とは逆方向に戻 されるのが抑制されるので、 上記合成反力 トルクによって開閉タイ ミングが目標とする開閉夕イミングの方向とは逆方向に戻されてし まうことについて考慮する必要が無い。 したがってこのような場合 には、 上記合成反力トルクを、 開閉タイミングを目標とする開閉夕 イミングの方向へ変更するのに利用することが可能となる。 そのた め、 上記合成反力トルクを、 開閉タイミングを目標とする開閉タイ ミングの方向へ変更するのに利用することを考慮して上記バルブ駆 動用カムと上記ポンプ駆動用カムの相対回転位相を設定することで 、 上記合成反力 トルクを上記開閉夕イミングの制御に効率的に利用 することが可能となり、 開閉タイミングの制御の応答性の向上を図 ることができる。

このようなことから本態様によれば、 バルブ駆動用カム 駆動用カムとが共にバルブカムシャフ トに設けられている内燃機関 において、 内燃機関の気筒に設けられたパルプの開閉タイミングを 応答性良く制御することができる。

本発明の 2番目の態様では、 内燃機関の気筒に設けられたバルブ を開閉駆動するバルブ駆動用カムを設けたバルブカムシャフ トにポ ンプ駆動用カムを設けて内燃機関の燃料ポンプを駆動するようにし た内燃機関において、 上記内燃機関の気筒に設けられたバルブの開 閉タイミングを変更する内燃機関の制御装置であって、 開閉夕イミ ングの変更中に開閉タイミングが目標とする開閉タイミングの方向 とは逆方向に戻されるのを抑制する装置を有すると共に、 上記バル ブ駆動用カムと上記ポンプ駆動用カムの相対回転位相が、 上記内燃 機関の気筒に設けられたバルブの開閉駆動に伴って上記バルブ力ム シャフ トに作用するバルブ開閉駆動反力 トルクと上記燃料ポンプの 駆動に伴って上記バルブカムシャフ トに作用する燃料ポンプ駆動反 力トルクとの合成反力トルクの値の変動幅が最大になるように設定 されている、 内燃機関の制御装置が提供される。

本態様のようにすることによって、 上記開閉タイミングを目標と する開閉夕イミングの方向へ変更するのに寄与する合成反力 トルク の値を最大にすることができる。 その結果、 本態様によっても、 1 番目の態様と同様、 バルブ駆動用カムとポンプ駆動用カムとが共に バルブカムシャフ トに設けられている内燃機関において、 内燃機関 の気筒に設けられたバルブの開閉タイミングを応答性良く制御する ことが可能となる。

また、 本発明の 1番目または 2番目の態様において、 上記バルブ 駆動用カムと上記ポンプ駆動用カムの相対回転位相が、 上記バルブ 駆動用カムのカムリフ ト最大となるタイミングと上記ポンプ駆動用 カムのカムリフ 卜最大となるタイミングとが一致するように設定さ れていてもよい。

このようにしても 1番目または 2番目の態様とほぼ同様の作用及 び効果を得ることができる。 なおここで、 上記バルブ駆動用カムと 上記ポンプ駆動用カムの相対回転位相は、 上記バルブ駆動用カムの カムリフ ト最大となる夕イミングの全てが上記ポンプ駆動用カムの カムリフ ト最大となるタイミングと一致するように設定されている 必要はなく、 上記バルブ力ムシャフ 卜の一回転中に少なく とも一度 は上記バルブ駆動用カムのカムリフ ト最大となるタイミングと上記 ポンプ駆動用カムのカムリフ ト最大となるタイミングとが一致する ように設定されていればよい。

また、 本発明の 1番目または 2番目の態様において、 上記バルブ カムシャフ トの一回転中に上記バルブ駆動用カムがパルブを開閉駆 動する回数が、 上記ポンプ駆動用カムが燃料ポンプを駆動する回数 より多くなるようになつていてもよい。

このようになる場合は、 例えば、 上記バルブカムシャフ トの一回 転中にバルブを開閉駆動するバルブ駆動用カムのカム山の数が、 上 記ポンプ駆動用カムのカム山の数より多い場合であり、 このような 場合であっても 1番目または 2番目の態様とほぼ同様の作用及び効 果を得ることができる。

また、 本発明の 1番目または 2番目の態様において、 上記内燃機 関の気筒に設けられたバルブの開閉タイミングの変更が、 少なく と も一つの油圧室に油路を介して作動油を供給して油圧作動ァクチュ エー夕を作動させることによって行われてもよく、 上記開閉夕イミ ングの変更中に開閉タイミングが目標とする開閉タイミングの方向 とは逆方向に戻されるのを抑制する装置として上記油路に上記油圧 室に作動油へ供給すべきときに作動油が逆流しないように機能する 逆流防止装置が設けられていてもよい。 このようにしても 1番目または 2番目の態様とほぼ同様の作用及 ぴ効果を得ることができる。

また、 本発明の 1番目の態様において、 上記バルブ駆動用カムと 上記ポンプ駆動用カムの相対回転位相が、 上記合成反力 トルクの値 の変動幅が予め定めた変動幅未満になるように設定されていてもよ い。

上述したように、 上記合成反力トルクの値の変動幅が大きくなる とクランクシャフ トからバルブカムシャフ トに動力を伝達する部材 の寿命が低下する等の問題が生じる。 したがって、 このように上記 バルブ駆動用カムと上記ポンプ駆動用カムの相対回転位相が上記合 成反力トルクの値の変動幅が予め定めた変動幅未満になるように設 定すれば、 上記予め定めた変動幅を適切に設定することによって、 上記開閉タイミングの制御の応答性の向上を図りつつ、 上記動力伝 達部材の寿命の低下等、 上記合成反力トルクの値の変動幅が大きく なることに起因する問題の発生を抑制することができる。

以下、 添付図面と本発明の好適な実施形態の記載から本発明を一 層十分に理解できるであろう。 図面の簡単な説明

図 1 は、 自動車用直列 4気筒 D O H C機関に本発明を適用した実 施形態のカムシャフト配置を説明するための図である。

図 2は、 図 1 の吸気バルブカムシャフ 卜の部分を示す図である。 図 3は、 開閉夕イミング変更機構の作動について説明するための 図である。

図 4 a及び図 4 bは、 バルブ駆動用カムとポンプ駆動用カムの相 対回転位相について示すための図であり、 図 2の矢印 Aの方向で見 た場合の図である。 図 4 aがバルブ駆動用カムについて示し、 図 4 bがポンプ駆動用カムについて示している。

図 5は、 吸気バルブ力ムシャフ トに作用するバルブ開閉駆動反力 卜ルク T V、 燃料ボンプ駆動反力トルク T p、 合成反力トルク T t の変動について示す図である。

図 6 a及び図 6 bは 、 別の実施形態についての図 4 a及び図 4 b と同様の図であり、 図 6 aがバルブ駆動用カムについて示し、 図 6 bがポンプ駆動用カムについて示している。

図 7 a及び図 7 bは 、 本発明を V型 6気筒機関に適用した場合に ついての図 4 a及び図 4 b と同様の図であり、 図 7 aがバルブ駆動 用カムについて示し、 図 7 bがポンプ駆動用カムについて示してい

発明を実施するための最良の形態

以下、 図面を参照して本発明の実施形態について説明する 図 1は、 自動車用直列 4気筒 D O H C機関に本発明を適用した実 施形態の力ムシャフ ト配置を説明するための図である。 図 1 におい て、 1は吸気バルブ力ムシャフ ト、 3は排気バルブカムシャフ 卜、

5は機関のクランクシャフ トを示す。 バルブカムシャフ ト 1及び 3 は、 夕イミングベル h 7 を介してクランクシャフ ト 5に同期して駆 動されている

また、 本実施形態では各気筒にはそれぞれ吸気パルプ 1 1 、 排気 バルブ 3 1がそれぞれ 2つずつ、 合計 4つの弁が設けられており、 それぞれの弁に対応して吸気バルブカムシャフ ト 1 には各気筒毎に 2つの吸気バルブ駆動用カム 1 3が、 また排気パルプカムシャフ 卜 3には各気筒毎に 2つの排気バルブ駆動用カム 3 3が、 それぞれ設 けられている。

また、 図 1 において 2 0で示すのは、 吸気バルブ 1 1の開閉タイ ミングを変更する開閉タイミング変更機構である。 つまり、 開閉夕 イミング変更機構 2 0 を作動することにより、 吸気バルブ 1 1 の開 閉タイミングを進角側に変更したり、 遅角側に変更したりすること ができ、 これによつてバルブオーバーラップ量の調整を行うことも できる。 また、 本実施形態において開閉タイミング変更機構 2 0は 油圧で制御される。 すなわち、 本実施形態では油圧作動ァクチユエ 一夕である開閉タイミング変更機構 2 0 を作動させることにより開 閉タイミングの変更が行われるようになつている。 なお、 開閉タイ ミング変更機構 2 0の作動については後に更に詳細に説明する。

また、 図 1 において 1 5 0で示すのは、 燃料ポンプ 2 0 0 を駆動 するためのポンプ駆動用カムであり、 吸気バルブカムシャフ ト 1 の 端部に設けられている。 図 2は、 図 1の吸気バルブカムシャフ ト 1 の部分を示す図であるが、 この図に示すようにポンプ駆動用カム 1 5 0は吸気バルブ力ムシャフ ト 1の上部 （図 1 において吸気バルブ カムシャフ ト 1 に対してクランクシャフ ト 5 と反対側） に配置され た燃料ポンプ 2 0 0のプランジャの端部と係合し、 吸気バルブカム シャフ ト 1の回転に同期して燃料ポンプ 2 0 0のプランジャを上方 向に押動することにより、 燃料ポンプ 2 0 0から燃料を吐出する。 そして本実施形態のように吸気バルブカムシャフ ト 1 に吸気バル ブ駆動用カム 1 3に加えてポンプ駆動用カム 1 5 0 を設けた場合に は、 吸気パルプカムシャフ ト 1 には吸気バルブ 1 1の開閉駆動に伴 う反力トルク （吸気バルブ開閉駆動反力トルク） T vの変動に加え て燃料ポンプ 2 0 0の駆動に伴う反力トルク （燃料ポンプ駆動反力 トルク） Τ ρの変動が加わることになる。

すなわちより詳細には、 上記吸気バルブ開閉駆動反力トルク Τ V は、 吸気パルプ駆動用カム 1 3の作動において吸気バルブ 1 1 を開 方向に駆動するカムリフ ト最大位置よりも前の期間では、 バルブス プリングを圧縮するために吸気バルブカムシャフト 1 の回転を妨げ る方向のトルク （正のトルク） として作用し、 吸気バルブ 1 1 を閉 方向に駆動するカムリフ 卜最大位置よりも後の期間では、 バルブス プリ ングの復元力のために吸気バルブカムシャフ ト 1 の回転方向の トルク （負のトルク） として作用する。 また、 上記燃料ポンプ駆動 反力トルク T pについても上記吸気バルブ開閉駆動反力トルク T V と同様に、 ポンプ駆動用カム 1 5 0の作動においてカムリフ ト最大 位置よりも前の期間では、 吸気バルブカムシャフ ト 1 の回転を妨げ

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る方向のトルク （正のトルク） として作用し、 カムリフ ト最大位置 よりも後の期間では、 吸気バルブカムシャフ ト 1の回転方向のトル ク （負のトルク） として作用する。 そして、 吸気バルブカムシャフ 卜 1 には上記吸気バルブ開閉駆動反力トルク T Vと上記燃料ポンプ 駆動反力 トルク T pを合成した合成反力トルク T tが作用すること になる。

次に開閉タイミング変更機構 2 0の作動について説明する。 図 3 は、 本実施形態における開閉タイミング変更機構 2 0の作動につい て説明するための図である。 図中、 2 0は開閉タイミング変更機構 、 2 2はォイルコンロールバルブ （〇 C V ) 、 2 3は作動油ポンプ である。

開閉夕イミング変更機構 2 0は、 いわゆるベーン式位相角変更機 構であり、 内燃機関のクランクシャフ ト 5からタイミングベルト 7 により回転駆動されるタイミングプーリ 3 5 と、 そのタイミングプ —リ 3 5 と一体になつて回転駆動されるハウジング 3 6 と、 このハ ウジング 3 6内に回動可能に配置され、 ハウジング 3 6内に進角油 圧室 3 7 と遅角油圧室 3 8 とを区画形成する、 吸気バルブカムシャ フ ト 1 に連結されたべ一ン体 3 9 とを備えている。 このような開閉 タイミング変更機構 2 0では、 上記進角油圧室 3 7 と遅角油圧室 3 8 とに作動油を供給することにより、 ハウジング 3 6 とべ一ン体 3 9 とを相対的に回動させてクランクシャフ ト 5 と吸気バルブ力ムシ ャフト 1 との回転位相を変化させて吸気バルブ 1 1の開閉タイミン グを変更する。

すなわち、 進角油圧室 3 7に進角側油路 2 4を介して作動油を供 給するとともに遅角油圧室 3 8から遅角側油路 2 5 を介して作動油 を排出することにより、 ベ一ン体 3 9をハウジング 3 6 に対して位 相角が進角する側に相対回動させ、 遅角油圧室 3 8に遅角側油路 2 5を介して作動油を供給し進角油圧室 3 7から.進角側油路 2 4を介 して作動油を排出することにより、 ベーン体 3 9をハウジング 3 6 に対して位相角が遅角する方向に相対回動させる。 また、 位相角を 一定の位相角に維持する場合には進角油圧室 3 7 と遅角油圧室 3 8 との内部の作動油圧力を同じ圧力に制御することにより、 ハウジン グ 3 6 とべーン体 3 9 との相対位置を一定に保持する。

このような各油圧室 3 7 、 3 8内の作動油圧力の制御、 すなわち これら油圧室 3 7 、 3 8への作動油の供給制御は O C V 2 2によつ て行われる。 O C V 2 2は、 スプール 4 0 を有するスプール弁であ り、 進角油圧室 3 7 に通じる油圧ポート 4 0 a、 遅角油圧室 3 8へ 通じる油圧ポート 4 0 b、 機関出力軸に駆動される作動油ポンプ 2 3に接続されたポート 4 0 c及び 2つのドレーンポート 4 0 d、 4 0 e を備えている。 O C V 2 2のスプール 4 0はポート 4 0 aと 4 O bのうちの何れかをポート 4 0 c に連通し、 他方をドレーンポ一 トに接続するように動作する。

すなわち、 図 3 においてスプール 4 0が左方向に移動すると、 進 角油圧室 3 7 に連通するポート 4 0 aはポート 4 0 c を介して作動 油ポンプ 2 3 に接続され、 ドレ一ンポート 4 0 dは閉鎖される。 ま た、 この時同時に遅角油圧室 3 8に通じるポート 4 0 bはドレーン ポート 4 0 eに連通する。 このため、 開閉タイミング変更機構 2 0 の進角油圧室 3 7には、 作動油ポンプ 2 3から作動油が流入し、 進 角油圧室 3 7内の油圧を上昇させてベーン体 3 9 を図 3の矢印 の 方向 （進角方向） に押動する。 また、 この時遅角油圧室 3 8内の作 動油は O C V 2 2のポート 4 0 bを通り ドレ一ンポート 4 0 eから 排出される。 このため、 ベーン体 3 9はハウジング 3 6に対して図 3 の矢印 Rの方向に回動する。

また、 図 3において逆にスプール 4 0が右方向に移動すると、 ポ ート 4 0 bはポート 4 0 c に接続され、 ポート 4 0 aはドレ一ンポ 一卜 4 0 dに接続される。 これにより、 遅角油圧室 3 8には作動油 が流入し、 進角油圧室 3 7からは作動油が排出されるため、 ベーン 体 3 9はハウジング 3 6に対して図 3の矢印 Rとは逆の方向に回動 する。 そして、 スプール 4 0が図 3に示した中立位置にある時は、 ポート 4 0 a、 4 0 bは両方とも閉鎖される。

図 3に 4 1で示すのは、 スプール 4 0を駆動するリニアソレノィ ドアクチユエ一夕である。 リニアソレノィ ドアクチユエ一夕 4 1 は 電子制御ユニッ ト （E C U ) 2 7からの制御信号に応じてスプール 4 0 を移動させる。

更に、 本実施形態においては図 3 に示したように、 上記進角側油 路 2 4及び遅角側油路 2 5にそれぞれ任意に逆止弁として作用させ ることのできる制御弁 2 8、 2 9が設けられており、 作動油が意図 する向きとは逆に流れてしまうのを防止するようになっている。 すなわち、 上記進角側油路 2 4に設けられた制御弁 2 8は、 進角 油圧室 3 7に進角側油路 2 4を介して作動油を供給して開閉夕イミ ングを進角させるべき時には、 進角油圧室 3 7に向かう作動油の流 れのみを許容する逆止弁として作用し、 それ以外の時には双方向の 流れを許容する弁として作用するように制御される。 また、 上記遅 角側油路 2 5に設けられた制御弁 2 9は、 遅角油圧室 3 8に遅角側 油路 2 5を介して作動油を供給して開閉タイミングを遅角させるベ き時には、 遅角油圧室 3 8に向かう作動油の流れのみを許容する逆 止弁として作用し、 それ以外の時には双方向の流れを許容する弁と して作用するように制御される。 そして、 これらの制御弁 2 8 、 2 9の制御も E C U 2 7からの制御信号によって行われる。

すなわち本実施形態では、 上記制御弁 2 8 、 2 9が上記進角油圧 室 3 7及び遅角油圧室 3 8 に作動油を供給すべきときに作動油が逆 流しないように機能する逆流防止装置として機能している。 また、 上記制御弁 2 8 、 2 9のような制御弁は、 例えば、 当該制御弁本体 内に、 逆止弁を有する管路と、 同逆止弁をバイパスする管路と、 こ れら二つの管路を通る経路を切替える切替え弁とを設けることによ り構成することができる。 なお、 本実施形態では上記制御弁 2 8 、 2 9 を一体的な弁としたが、 他の実施形態では同様な機能が達成さ れるのであれば （すなわち、 任意に逆止弁として作用させるという 機能が達成されるのであれば） 上記制御弁 2 8 、 2 9の代わりに、 例えば、 逆止弁を有する管路と、 同逆止弁をバイパスする管路と、 これら二つの管路を通る経路を切替える切替え弁とを有する配管の 構成を用いてもよい。 更に同様な機能が達成されるものであれば全 く別の構成を用いてもよい。

そして本実施形態では、 以上のような構成を前提として、 上記バ ルブ駆動用カム 1 3 と上記ポンプ駆動用カム 1 5 0の相対回転位相 が以下で説明するように設定され、 開閉タイミングが応答性良く制 御できるようになつている。 すなわち、 本実施形態では、 上記バル ブ駆動用カム 1 3 と上記ポンプ駆動用カム 1 5 0の相対回転位相が 、 上記開閉夕イミング変更機構 2 0による開閉タイミングの変更の 際に、 上記合成反力トルク T t を、 開閉タイミングを目標とする開 閉タイミング （目標開閉タイミング） の方向へ変更するのに利用す ることを考慮して設定されている。

つまりより詳細には、 本実施形態では、 上記バルブ駆動用カム 1 3 と上記ポンプ駆動用カム 1 5 0 の相対回転位相が、 上記吸気バル ブ開閉駆動反力トルク T Vと上記燃料ポンプ駆動反力トルク T pと を合成した上記合成反力 トルク T t の値の変動幅が最大になるよう に設定されている。 そしてこのようにすると後述するように上記開 閉タイミングを目標開閉タイミングの方向へ変更するのに寄与する 合成反力 トルクの値を最大にすることができる。

より具体的には本実施形態では、 上記バルブ駆動用カム 1 3 と上 記ポンプ駆動用カム 1 5 0 の相対回転位相が、 上記バルブ駆動用力 ム 1 3のカムリフ 卜最大となるタイミングと上記ポンプ駆動用カム 1 5 0のカムリフ ト最大となるタイミングとが一致するように設定 されている。

図 4 a及び図 4 bは、 本実施形態におけるバルブ駆動用カム 1 3 とポンプ駆動用カム 1 5 0の相対回転位相について示すための図で あり、 図 2の矢印 Aの方向で見た場合の図である。 図 4 aが上記バ ルブ駆動用カム 1 3について示した図であり、 図 4 bが上記ポンプ 駆動用力ム 1 5 0 について示した図である。

そして、 図 5は本実施形態において吸気バルブカムシャフ ト 1 に 作用する各反力 トルク T v 、 T p 、 T t の変動について示す図であ る。 すなわち、 図 4 a及び図 4 bに示すように上記バルブ駆動用力 ム 1 3 と上記ポンプ駆動用カム 1 5 0の相対回転位相が、 上記バル ブ駆動用カム 1 3のカムリフ ト最大となるタイミングと上記ポンプ 駆動用カム 1 5 0のカムリフ ト最大となるタイミングとが一致する ように設定されると、 図 5に示すように上記吸気バルブ開閉駆動反 力トルク T vの変動と上記燃料ポンプ駆動反力トルク T pの変動と の位相が一致し、 これらの反力トルク T v及び T pを合成した合成 反力トルク T t の変動幅が最大になる。

図 5に示した合成反力トルク T t の変動において、 正のトルクと して示されている部分は吸気バルブカムシャフ ト 1 の回転を妨げる 方向のトルクが作用する部分であり、 換言すれば、 開閉タイミング を遅角させる方向の トルクが作用する部分である。 また、 負のトル クとして示されている部分は吸気バルブカムシャフ ト 1 の回転方向 のトルクが作用する部分であり、 換言すれば、 開閉タイミングを進 角させる方向のトルクが作用する部分である。

そして、 本実施形態のように油圧で作動される開閉タイミング変 更機構 2 0が用いられる場合、 その制御の応答性には、 上記作動油 の圧力の他、 上記合成反力 トルク T tが大きく影響する。 これは、 吸気バルブ駆動用カム 1 3 の回転位相を変更するために作動される 上記開閉夕イミング変更機構 2 0のべーン体 3 9は、 結果的には上 記作動油の圧力によって発生する駆動トルクと上記合成反力トルク T t との合成トルクによって作動させられることになるからである そして、 まずここで上記制御弁 2 8 、 2 9 を有していない場合に ついて考えてみると、 この場合には図 4 a及び図 4 bに示すように 上記バルブ駆動用カム 1 3 と上記ポンプ駆動用カム 1 5 0の相対回 転位相を設定し、 図 5に示すように上記合成反力 トルク T t の変動 幅が最大になるようにしても、 開閉タイミングの制御における十分 な応答性の向上を得ることはできないと考えられる。

すなわち、 図 5に示すように上記合成反力 トルク T tの変動幅が 最大になるようにすると、 開閉タイミングを目標開閉タイミングに する方向の トルクも最大になるのであるが、 開閉タイミングを目標 開閉タイミングの方向とは逆方向に戻そうとする トルクも最大にな る。 そして上記制御弁 2 8 、 2 9 を有していない場合には、 上記進 角油圧室 3 7及び遅角油圧室 3 8に作動油を供給すべきときに作動 油が逆流することが防止されないため、 特に油圧が十分に高くない 時には開閉タイミングの変更中に開閉タイミングが目標とする開閉 タイミングの方向とは逆方向に戻されることになる。 したがって、 この場合には開閉タイミングを変更するときに一進一退を繰り返し ながら目標開閉タイミングまで到達することになり、 十分な応答性 の向上を期待することができない。 そしてこのようなことから、 上 記制御弁 2 8 、 2 9 を有していない場合には、 上記合成反力 トルク T t を、 開閉タイミングを目標開閉タイミングの方向へ変更するの に十分に利用することはできないと言える。

その一方、 本実施形態のように上記制御弁 2 8 、 2 9 を有してい る場合には、 これらの制御弁 2 8 、 2 9カ 開閉タイミングを変更 すべく上記進角油圧室 3 7及び遅角油圧室 3 8 に作動油を供給すベ きときに作動油が逆流しないように機能するため、 開閉タイミング の変更中に開閉タイミングが目標開閉タイミングの方向とは逆方向 に戻されるのが抑制される。 したがって、 本実施形態のように上記 制御弁 2 8 、 2 9 を有している場合には、 上記合成反力トルクによ つて開閉タイミングが目標開閉タイミングの方向とは逆方向に戻さ れてしまうことについては考慮する必要が無い。

つまり、 この場合には上記合成反力トルク T t は、 開閉タイミン グを目標開閉タイミングの方向へ変更するように作用する部分のみ 考慮すればよく、 上記合成反力トルク T t を、 開閉タイミングを目 標開閉タイミングの方向へ変更するのに利用することができる。

すなわち、 例えば図 5に示される本実施形態の場合、 合成反カ ト ルク T t の変動において、 負のトルクとして示される部分の最小値 の大きさにかかわらず正のトルクとして示される部分の最大値が大 きい程、 開閉タイミングを遅角させるときの応答性が向上する。 ま た、 正のトルクとして示される部分の最大値の大きさにかかわらず 負のトルクとして示される部分の最小値が小さい程、 開閉タイミン グを進角させるときの応答性が向上する。

したがって、 本実施形態のように上記制御弁 2 8 、 2 9を有して いる場合には、 図 4 a及び図 4 bに示すように上記バルブ駆動用力 ム 1 3 と上記ポンプ駆動用カム 1 5 0 の相対回転位相を設定し、 図 5に示すように上記合成反力 トルク T t の変動幅が最大になるよう にすることによって、 開閉タイミングの制御における応答性を向上 することができる。

以上のように、 本実施形態のように上記制御弁 2 8 、 2 9 を有し ている場合にのみ、 上記合成反力トルク T t を、 開閉タイミングを 目標開閉タイミングの方向へ変更するのに利用することが可能であ り、 その場合に上記合成反力 トルク T t を、 開閉タイミングを目標 開閉タイミングの方向へ変更するのに利用することを考慮して上記 バルブ駆動用カム 1 3 と上記ポンプ駆動用カム 1 5 0 の相対回転位 相を設定することで、 上記合成反力トルク T t を上記開閉タイミン グの制御に効率的に利用することができ、 開閉タイミングの制御の 応答性の向上を図ることができる。 そしてその結果として、 ドライ バビリティの向上、 燃費及ぴ排気エミッシヨンの改善等を図ること ができる。

なお上述したように、 一般に上記合成反力トルク T t の変動幅が 大きくなるとクランクシャフ トからバルブカムシャフ トに動力を伝 達する部材の寿命が低下する等の問題が生じることが判明している 。 そのため他の実施形態においてはこの点を考慮し、 吸気バルブ駆 動用カムとポンプ駆動用カムの相対回転位相を、 上記合成反力トル ク T t の開閉タイミング変更への利用を考慮しつつ、 上記合成反力 トルク T t の値の変動幅が予め定めた変動幅未満になるように設定 するようにしてもよい。

このようにすると、 上記予め定めた変動幅を適切に設定すること によって、 開閉タイミングの制御の応答性の向上を図りつつ、 上記 動力伝達部材の寿命の低下等、 上記合成反力 トルク T t の値の変動 幅が大きくなることに起因する問題の発生を抑制することができる なお、 上述の実施形態においては図 4 a及び図 4 bで示したよう に、 上記吸気バルブカムシャフ ト 1の一回転中に吸気バルブ 1 1 を 開閉駆動するバルブ駆動用カム 1 3のカム山の数とポンプ駆動用力 ム 1 5 0のカム山の数は共に 4個であり同数であった。 すなわち、 上述の実施形態においては、 上記吸気バルブカムシャフ ト 1の一回 転中にバルブ駆動用カム 1 3が吸気バルブ 1 1 を開閉駆動する回数 が、 ポンプ駆動用カム 1 5 0が燃料ポンプ 2 0 0 を駆動する回数と 同じであった。

しかしながら、 本発明はこれに限定されるものではなく、 他の実 施形態では例えば、 吸気バルブ力ムシャフ トの一回転中に吸気パル ブ駆動用カムが吸気バルブを開閉駆動する回数が、 ポンプ駆動用力 ムが燃料ポンプを駆動する回数よりも多くなつていてもよい。

図 6 a及び図 6 bはこのような場合の一実施形態におけるバルブ 駆動用カムとポンプ駆動用カムについて示した図 4 a及び図 4 わと 同様の図である。 すなわち、 図 6 aが上記バルブ駆動用カムについ て示しており、 図 6 bが上記ポンプ駆動用カムについて示している 。 図 6 a及び図 6 bに示されているように、 この例では上記吸気バ ルブカムシャフ トの一回転中に吸気バルブを開閉駆動するバルブ駆 動用カムのカム山の数が 4個であるのに対し、 ポンプ駆動用カムの カム山の数が 3個である。 したがってこの場合、 吸気バルブ力ムシ ャフ 卜の一回転中にバルブ駆動用カムが吸気バルブを開閉駆動する 回数が、 ポンプ駆動用カムが燃料ポンプを駆動する回数より も 1回 多くなるようになつている。 また、 ポンプ駆動用カムの 3個のカム 山とバルブ駆動用カムの 4個のカム山のうちの 3個のカム山の相対 回転位相が一致している。

そしてこれまでの説明からも明らかなように、 このようにしても 上記合成反力トルク T t の変動幅が大きくされるため、 上述の実施 形態と同様、 開閉タイミングを応答性良く制御することが可能とな る。

また、 上述の実施形態では本発明を直列 4気筒 D O H C機関に適 用したが、 本発明は他の型式の内燃機関にも適用可能である。 例え ば図 7 a及び図 7 bは本発明を V型 6気筒機関に適用した場合にお ける吸気バルブ駆動用カムとポンプ駆動用カムについて示した図 4 a及び図 4 bと同様の図である。 すなわち、 図 7 aが吸気バルブ駆 動用カムについて示しており、 図 7 bがポンプ駆動用カムについて 示している。

更に、 上述の実施形態では油圧作動ァクチユエ一夕である開閉夕 イミング変更機構 2 0 を作動させることにより開閉タイミングの変 更が行われるようになっていたが、 本発明はこれに限定されるもの ではなく、 他の実施形態では油圧作動ァクチユエ一夕以外の手段に よって開閉タイミングの変更が行われるようになつていてもよい。 また、 以上では、 吸気バルブの開閉タイミングを変更する場合につ いて説明したが、 本発明が排気バルブの開閉タイミングを変更する 場合についても全く同様に適用できることは明らかである。

なお、 本発明について特定の実施形態に基づいて詳述しているが 、 当業者であれば、 本発明の請求の範囲及び思想から逸脱すること なく、 様々な変更、 修正等が可能である。 また、 本願は 2 0 0 7年 4月 3 日に出願された日本国出願である 特願 2 0 0 7 一 0 9 7 6 5 1 を基礎出願とする優先権の主張を伴う 出願であり、 この基礎出願の全内容は言及することにより本願明細 書に組み込まれるものとする。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 内燃機関の気筒に設けられたパルプを開閉駆動するバルブ駆 動用カムを設けたバルブカムシャフ トにポンプ駆動用カムを設けて 内燃機関の燃料ポンプを駆動するようにした内燃機関において、 上 記内燃機関の気筒に設けられたバルブの開閉タイミングを変更する 内燃機関の制御装置であって、

開閉タイミングの変更中に開閉タイミングが目標とする開閉タイ ミングの方向とは逆方向に戻されるのを抑制する装置を有すると共 に、 開閉タイミングを目標とする開閉タイミングの方向へ変更する のに上記内燃機関の気筒に設けられたバルブの開閉駆動に伴って上 記バルブカムシャフ トに作用するバルブ開閉駆動反力トルクと上記 燃料ポンプの駆動に伴って上記バルブカムシャフ トに作用する燃料 ポンプ駆動反力 トルクとの合成反力トルクを利用することを考慮し て上記バルブ駆動用カムと上記ポンプ駆動用カムの相対回転位相が 設定されている、 内燃機関の制御装置。

2 . 上記バルブ駆動用カムと上記ポンプ駆動用カムの相対回転位 相が、 上記バルブ駆動用カムのカムリフ ト最大となるタイミングと 上記ポンプ駆動用カムのカムリフ ト最大となるタイミングとが一致 するように設定されている、 請求項 に記載の内燃機関の制御装置

3 . 上記バルブカムシャフ トの一回転中に上記バルブ駆動用カム がバルブを開閉駆動する回数が、 上記ポンプ駆動用カムが燃料ボン プを駆動する回数より多くなるようになつている、 請求項 1 に記載 の内燃機関の制御装置。

4 . 上記内燃機関の気筒に設けられたバルブの開閉タイミングの 変更が、 少なく とも一つの油圧室に油路を介して作動油を供給して 油圧作動ァクチユエ一夕を作動させることによって行われ、 上記開閉タイミングの変更中に開閉タイミングが目標とする開閉 タイミングの方向とは逆方向に戻されるのを抑制する装置として上 記油路に上記油圧室へ作動油を供給すべきときに作動油が逆流しな いように機能する逆流防止装置が設けられている、 請求項 1 に記載 の内燃機関の制御装置。

5 . 上記バルブ駆動用カムと上記ポンプ駆動用カムの相対回転位 相が、 上記合成反力トルクの値の変動幅が予め定めた変動幅未満に なるように設定されている、 請求項 1 に記載の内燃機関の制御装置

6 . 内燃機関の気筒に設けられたバルブを開閉駆動するバルブ駆 動用カムを設けたバルブカムシャフ トにポンプ駆動用カムを設けて 内燃機関の燃料ポンプを駆動するようにした内燃機関において、 上 記内燃機関の気筒に設けられたバルブの開閉タイミングを変更する 内燃機関の制御装置であって、

開閉タイミングの変更中に開閉タイミングが目標とする開閉タイ ミングの方向とは逆方向に戻されるのを抑制する装置を有すると共 に、 上記バルブ駆動用カムと上記ポンプ駆動用カムの相対回転位相 が、 上記内燃機関の気筒に設けられたバルブの開閉駆動に伴って上 記バルブカムシャフ トに作用するバルブ開閉駆動反力トルクと上記 燃料ポンプの駆動に伴って上記バルブカムシャフ トに作用する燃料 ポンプ駆動反力トルクとの合成反力トルクの値の変動幅が最大にな るように設定されている、 内燃機関の制御装置。

7 . 上記バルブ駆動用カムと上記ポンプ駆動用カムの相対回転位 相が、 上記バルブ駆動用カムのカムリフ ト最大となるタイミングと 上記ポンプ駆動用カムのカムリフ ト最大となるタイミングとが一致 するように設定されている、 請求項 6に記載の内燃機関の制御装置

8 . 上記バルブカムシャフ 卜の一回転中に上記バルブ駆動用カム がバルブを開閉駆動する回数が、 上記ポンプ駆動用カムが燃料ボン プを駆動する回数より多くなるようになつている、 請求項 6に記載 の内燃機関の制御装置。

9 . 上記内燃機関の気筒に設けられたバルブの開閉タイミングの 変更が、 少なく とも一つの油圧室に油路を介して作動油を供給して 油圧作動ァクチユエ一夕を作動させることによって行われ、

上記開閉タイミングの変更中に開閉タイミングが目標とする開閉 夕イミングの方向とは逆方向に戻されるのを抑制する装置として上 記油路に上記油圧室へ作動油を供給すべきときに作動油が逆流しな いように機能する逆流防止装置が設けられている、 請求項 6 に記載 の内燃機関の制御装置。