JP2000345870A

JP2000345870A - 内燃機関のバルブタイミング制御装置

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Publication number: JP2000345870A
Application number: JP11158204A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Machida; 憲一町田; Satoru Watanabe; 渡辺　　悟; Osamu Fujita; 治藤田
Original assignee: Unisia Jecs Corp
Current assignee: Hitachi Unisia Automotive Ltd
Priority date: 1999-06-04
Filing date: 1999-06-04
Publication date: 2000-12-12
Anticipated expiration: 2019-06-04
Also published as: JP3793664B2

Abstract

(57)【要約】【課題】クランクシャフトに対するカムシャフトの回転
位相を連続的制御するベーン式バルブタイミング制御装
置において、カムシャフトに交互に発生する正及び負の
回転トルクによって油圧経路内に空気を吸い込み、回転
位相が大きくハンチングすることを防止する。【解決手段】進角側油圧室及び遅角側油圧室に対する油
圧の給排を制御する電磁切り換え弁に与えるデューティ
制御信号を、回転位相の計測値を目標に一致させるべく
フィードバック制御する。そして、フィードバック制御
が略収束する毎に、前記デューティ制御信号にオフセッ
トを付加し、前記進角側油圧室及び遅角側油圧室に対す
る油圧に対する油圧の給排が常時行われるようにする。

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バルブタ
イミング制御装置に関し、詳しくは、クランクシャフト
に対するカムシャフトの回転位相をバルブによる油圧制
御によって連続的に可変制御する構成のバルブタイミン
グ制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、係る構成のバルブタイミング制御
装置として、特開平１０−１４１０２２号公報に開示さ
れるようなベーン式バルブタイミング制御装置があっ
た。

【０００３】このものは、カムスプロケットに固定され
る筒状のハウジングの内周面に凹部を形成する一方、カ
ムシャフトに固定される羽車の羽部（ベーン）が前記凹
部に収容させ、前記凹部内で前記羽部が移動できる範囲
内でカムシャフトがカムスプロケットに対して相対的に
回転できるよう構成する。

【０００４】そして、前記羽部が前記凹部を回転方向の
前後に区画して形成される一対の油圧室に対して相対的
に油を給排することで、前記羽部を前記凹部の中間位置
に保持させ、回転位相の連続的な可変制御を行わせる構
成となっており、前記一対の油圧室の油圧が目標の回転
位相が得られる油圧に調整されると、油圧通路をバルブ
で閉じて油の給排を停止させるよう構成されていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、カムシャフ
トには、吸排気バルブを閉方向に付勢するバルブスプリ
ングによって正及び負の回転トルク（以下、カムトルク
という）が交互に発生し、油圧通路をバルブで閉じて油
の給排を停止させているときに、正のカムトルクが加わ
った側の油圧室の油圧が上昇することになる。そして、
前記カムトルクによる油圧の上昇によって油もれが発生
すると、前記カムトルクの正負が反転したときに、前記
油漏れが発生した場所から今度は空気を吸い込み、密閉
された油圧経路内の油に空気が混じるようになり、空気
が混じった状態でカムトルクが加わると、空気の圧縮率
は油よりも大きいため、正のカムトルクが加わったとき
に回転位相がより大きく変位するようになり、これによ
り、回転位相のハンチングを発生させる可能性があっ
た。

【０００６】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位
相をバルブによる油圧制御によって連続的に可変制御す
る構成の内燃機関のバルブタイミング制御装置におい
て、回転位相がカムトルクによって大きくハンチングす
ることを防止できるようにすることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】そのため請求項１記載の
発明では、クランクシャフトに対するカムシャフトの回
転位相を油圧制御によって連続的に可変制御する構成で
あって、前記油圧制御される油圧室における油の給排を
バルブによって選択的に制御する構成の内燃機関のバル
ブタイミング制御装置において、前記油圧室における油
の給排が常時行われるよう前記バルブを制御する構成と
した。

【０００８】かかる構成によると、目標の回転位相に変
化がない状態では、本来、油圧室に対する油の給排を停
止し、目標相当の油圧を閉じ込めておけば良いが、本発
明では、目標変化がない状態でも油の給排が行われるよ
うにバルブを制御する。バルブの給排を行わせるべく油
圧通路をバルブで開ければ、油圧室にカムトルクが加わ
っても、空気の吸い込みが回避される。

【０００９】請求項２記載の発明では、クランクシャフ
トに対するカムシャフトの回転位相を油圧制御によって
連続的に可変制御する構成であって、前記油圧制御され
る油圧室における油の給排をバルブによって選択的に制
御する構成の内燃機関のバルブタイミング制御装置にお
いて、前記バルブの制御信号を強制的にオフセットさせ
るよう構成した。

【００１０】かかる構成によると、バルブの制御信号を
強制的にオフセットさせることで、目標の回転位相に変
化がなく、バルブによって油圧通路を閉じて油圧室に対
する油の給排を停止する条件のときでも油圧室に対する
油の給排が行われるようにする。

【００１１】請求項３記載の発明では、前記回転位相を
計測し、該計測結果が目標に一致するように前記制御信
号をフィードバック制御するよう構成され、前記制御信
号が所定範囲内であるときに、前記制御信号に所定のオ
フセット量を付加する構成とした。

【００１２】かかる構成によると、バルブの制御信号に
オフセット量を付加することで油圧が目標の回転位相に
相当する値からずれ、これによって実際に回転位相がず
れると、目標の回転位相に戻すべくフィードバック制御
が働き、オフセット量の付加により油が供給された油圧
室からは油を排出させ、オフセット量の付加により油が
排出された油圧室には油を供給する制御が行われること
になり、該フィードバック制御の収束に伴って制御信号
が所定範囲内に戻ったときに再度オフセットを付加すれ
ば、目標に対するずれの設定と該ずれの解消とが繰り返
されることになる。

【００１３】請求項４記載の発明では、前記所定範囲内
が、油圧保持状態に相当する信号範囲を含む構成とし
た。かかる構成によると、油圧通路を閉じる（油の給排
を停止する）ことになる制御信号範囲に戻った時には、
必ずオフセットが付加されることになり、油圧通路が閉
じた状態に保持されることがない。

【００１４】請求項５記載の発明では、前記オフセット
量を、前記回転位相の目標値に応じて可変に設定する構
成とした。かかる構成によると、そのときの回転位相の
目標値から、そのときの油圧室の体積を推定でき、前記
体積に応じてオフセット量を設定することで、体積によ
る感度の違いに対応したオフセット量が設定されること
になる。

【００１５】請求項６記載の発明では、前記オフセット
量を、作動油の温度に応じて可変に設定する構成とし
た。かかる構成によると、作動油の温度、即ち、粘性に
よる感度の違いに対応したオフセット量が設定されるこ
とになる。

【００１６】請求項７記載の発明では、前記作動油の温
度を、機関の冷却水温度に基づいて推定する構成とし
た。かかる構成によると、作動油の温度を直接検出する
代わりに、作動油の温度と相関のある冷却水温度に基づ
いて作動油の温度を推定する。

【００１７】請求項８記載の発明では、前記オフセット
量を、内燃機関の回転速度に応じて可変に設定する構成
とした。かかる構成によると、回転速度によるカムトル
クの変動、及び、機関駆動のオイルポンプを用いる構成
の場合には、供給油の変動に応じてオフセット量が設定
されることになる。

【００１８】請求項９記載の発明では、前記オフセット
量を、前記作動油の供給圧に応じて可変に設定する構成
とした。かかる構成によると、作動油の供給圧の大小に
よる油圧室内の圧力変化の感度の違いに対応してオフセ
ット量が設定されることになる。

【００１９】請求項１０記載の発明では、前記カムシャ
フトをカムスプロケットに対して相対的に回転させてク
ランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を連続
的に可変制御する構成であって、前記カムシャフトとカ
ムスプロケットとの一方側の所定円周上に設けた凹部
と、前記カムシャフトとカムスプロケットとの他方側に
設けられ前記凹部内に収容されると共に前記凹部を回転
方向の前後に区画して一対の油圧室を形成するベーンと
を備え、前記一対の油圧室に相対的に油を給排すること
で、前記回転位相を連続的に可変制御する構成とした。

【００２０】かかる構成によると、前記凹部とベーンと
で構成される一対の油圧室に対して相対的に油を給排す
ることで回転位相を連続的に可変制御する所謂ベーン式
バルブタイミング制御装置において、前記油圧室に対す
る油の給排を強制し、油圧通路が密閉された状態に保持
されることを回避する。

【００２１】

【発明の効果】請求項１記載の発明によると、油圧室に
対する油の給排を常時行わせて、油圧通路が密閉される
状態を回避するので、カムトルクが作用しても、油圧経
路内に空気を吸い込むことを防止でき、以って、回転位
相のハンチングの発生を防止できるという効果がある。

【００２２】請求項２記載の発明によると、バルブの制
御信号を強制的にオフセットさせることで、油圧室にお
ける油の給排を強制的に行わせることができ、これによ
ってカムトルクが加わっても油圧経路内に空気を吸い込
むことを防止でき、以って、回転位相のハンチングの発
生を防止できるという効果がある。また、バルブ制御に
よって油圧経路内に空気を吸い込むことを防止できるの
で、弁体や供給ポートなどの機構部分に特別な加工を施
す必要がなく、装置のコスト上昇を抑制できると共に、
バルブの開口面積を精度良く制御できるという効果があ
る。

【００２３】請求項３，４記載の発明によると、オフセ
ット量の付加によって強制的な回転位相のずれを生じさ
せ、該ずれの収束に応じて再度オフセットを付加するの
で、バルブを、中立点を中心に所定範囲内で変位させる
ことができ、オフセットの付加による定常的な偏差の発
生を防止できるという効果がある。

【００２４】請求項５記載の発明によると、油圧室の体
積に応じた最適なオフセット量を与えて、空気を吸い込
むことを防止しつつ、過剰な回転位相の変化を回避でき
るという効果がある。

【００２５】請求項６記載の発明によると、作動油の粘
性に応じた最適なオフセット量を与えて、空気を吸い込
むことを防止しつつ、過剰な回転位相の変化を回避でき
るという効果がある。

【００２６】請求項７記載の発明によると、作動油の温
度を冷却水温度から推定することにより、作動油の温度
を直接検出するセンサの取り付けが困難な仕様において
も、作動油の温度を精度良く検出でき、また、作動油の
温度を直接検出するセンサを不要としてコスト低減を図
れるという効果がある。

【００２７】請求項８記載の発明によると、機関の回転
速度によるカムトルクの違い及びポンプからの油の供給
量の違いに対応した最適なオフセット量を与えることが
でき、以って、空気を吸い込むことを防止しつつ、過剰
な回転位相の変化を回避できるという効果がある。

【００２８】請求項９記載の発明によると、油圧室に対
する油の供給圧に応じた最適なオフセット量を与えて、
空気を吸い込むことを防止しつつ、過剰な回転位相の変
化を回避できるという効果がある。

【００２９】請求項１０記載の発明によると、所謂ベー
ン式バルブタイミング制御装置において、カムトルクが
作用しても油圧経路内に空気を吸い込むことを防止で
き、以って、回転位相のハンチングの発生を防止できる
という効果がある。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を説明
する。図１〜図６は、実施形態における内燃機関のバル
ブタイミング制御装置の機構部分を示すものであり、吸
気バルブ側に適用したものを示す。

【００３１】図に示すバルブタイミング制御装置は、機
関のクランクシャフト（図示省略）によりタイミングチ
ェーンを介して回転駆動されるカムスプロケット１（タ
イミングスプロケット）と、該カムスプロケット１に対
して相対回転可能に設けられたカムシャフト２と、該カ
ムシャフト２の端部に固定されてカムスプロケット１内
に回転自在に収容された回転部材３と、該回転部材３を
カムスプロケット１に対して相対的に回転させる油圧回
路４と、カムスプロケット１と回転部材３との相対回転
位置を所定位置で選択的にロックするロック機構１０と
を備えている。

【００３２】前記カムスプロケット１は、外周にタイミ
ングチェーン（又はタイミングベルト）が噛合する歯部
５ａを有する回転部５と、該回転部５の前方に配置され
て回転部材３を回転自在に収容したハウジング６と、該
ハウジング６の前端開口を閉塞する蓋体たる円板状のフ
ロントカバー７と、ハウジング６と回転部５との間に配
置されてハウジング６の後端部を閉塞する略円板状のリ
アカバー８とから構成され、これら回転部５とハウジン
グ６及びフロントカバー７，リアカバー８は、４本の小
径ボルト９によって軸方向から一体的に結合されてい
る。

【００３３】前記回転部５は、略円環状を呈し、周方向
の約９０°の等間隔位置に各小径ボルト９が螺着する４
つの雌ねじ孔５ｂが前後方向へ貫通形成されていると共
に、内部中央位置に後述する通路構成用のスリーブ２５
が嵌合する段差径状の嵌合孔１１が貫通形成されてい
る。更に、前端面には、前記リアカバー８が嵌合する円
板状の嵌合溝１２が形成されている。

【００３４】また、前記ハウジング６は、前後両端が開
口形成された円筒状を呈し、内周面の周方向の９０°位
置には、４つの隔壁部１３が突設されている。この隔壁
部１３は、横断面台形状を呈し、それぞれハウジング６
の軸方向に沿って設けられて、各両端縁がハウジング６
の両端縁と同一面になっていると共に、基端側には、小
径ボルト９が挿通する４つのボルト挿通孔１４が軸方向
へ貫通形成されている。更に、各隔壁部１３の内端面中
央位置に軸方向に沿って切欠形成された保持溝１３ａ内
に、コ字形のシール部材１５と該シール部材１５を内方
へ押圧する板ばね１６が嵌合保持されている。

【００３５】更に、前記フロントカバー７は、中央の比
較的大径なボルト挿通孔１７が穿設されていると共に、
前記ハウジング６の各ボルト挿通孔１４と対応する位置
に４つのボルト孔１８が穿設されている。

【００３６】また、リアカバー８は、後端面に前記回転
部材５の嵌合溝１２内に嵌合保持される円板部８ａを有
していると共に、中央にスリーブ２５の小径な円環部２
５ａが嵌入する嵌入孔８ｃが穿設され、更に、前記ボル
ト挿通孔１４に対応する位置に４つのボルト孔１９が同
じく形成されている。

【００３７】前記カムシャフト２は、シリンダヘッド２
２の上端部にカム軸受２３を介して回転自在に支持さ
れ、外周面の所定位置に、バルブリフターを介して吸気
バルブを開動作させるカム（図示省略）が一体に設けら
れていると共に、前端部にはフランジ部２４が一体に設
けられている。

【００３８】前記回転部材３は、フランジ部２４と嵌合
穴１１にそれぞれ前後部が嵌合した前記スリーブ２５を
介して軸方向から挿通した固定ボルト２６によってカム
シャフト２の前端部に固定されており、中央に前記固定
ボルト２６が挿通するボルト挿通孔２７ａを有する円環
状の基部２７と、該基部２７の外周面周方向の９０°位
置に一体に設けられた４つのベーン２８ａ，２８ｂ，２
８ｃ，２８ｄとを備えている。

【００３９】前記第１〜第４ベーン２８ａ〜２８ｄは、
それぞれ断面が略逆台形状を呈し、各隔壁部１３間の凹
部に配置され、前記凹部を回転方向の前後に隔成し、ベ
ーン２８ａ〜２８ｄの両側と各隔壁部１３の両側面との
間に、進角側油圧室３２と遅角側油圧室３３を構成す
る。また、各ベーン２８ａ〜２８ｄの外周面の中央に軸
方向に切欠された保持溝２９にハウジング６の内周面６
ａに摺接するコ字形のシール部材３０と該シール部材３
０を外方に押圧する板ばね３１がそれぞれ嵌着保持され
ている。

【００４０】前記ロック機構１０は、前記回転部５の嵌
合溝１２の外周側所定位置に形成された係合溝２０と、
前記係合溝２０に対応した前記リアカバー８の所定位置
に貫通形成されて、内周面がテーパ状の係合孔２１と、
該係合孔２１に対応した前記１つのベーン２８の略中央
位置に内部軸方向に沿って貫通形成された摺動用孔３５
と、該１つのベーン２８の前記摺動用孔３５内に摺動自
在に設けられたロックピン３４と、該ロックピン３４の
後端側に弾装されたばね部材であるコイルスプリング３
９と、ロックピン３４と摺動用孔３５との間に形成され
た受圧室４０とから構成されている。

【００４１】前記ロックピン３４は、中央側の中径状の
本体３４ａと、該本体３４ａの先端側に略先細り円錐状
に形成された係合部３４ｂと、本体３４ａの後端側に形
成された段差大径状のストッパ部３４ｃとから構成され
ており、ストッパ部３４ｃの内部凹溝３４ｄの底面とフ
ロントカバー７の内端面との間に弾装された前記コイル
スプリング３９のばね力によって係合孔２１方向へ付勢
されるようになっていると共に、前記本体３４ａとスト
ッパ部３４ｃとの間の外周面及び摺動用孔３５の内周面
との間に形成された受圧室４０内の油圧によって、係合
孔２１から抜け出る方向に摺動するようになっている。
また、この受圧室４０は、前記ベーン２８の側部に形成
された通孔３６によって前記遅角側油圧室３３に連通し
ている。また、ロックピン３４の係合部３４ｂは、回転
部材３の最大遅角側の回動位置において係合部３４ｂが
係合孔２１内に係入するようになっている。

【００４２】前記油圧回路４は、進角側油圧室３２に対
して油圧を給排する第１油圧通路４１と、遅角側油圧室
３３に対して油圧を給排する第２油圧通路４２との２系
統の油圧通路を有し、この両油圧通路４１，４２には、
供給通路４３とドレン通路４４とがそれぞれ通路切り換
え用の電磁切換弁４５を介して接続されている。前記供
給通路４３には、オイルパン４６内の油を圧送するオイ
ルポンプ４７が設けられている一方、ドレン通路４４の
下流端がオイルパン４６に連通している。

【００４３】前記第１油圧通路４１は、シリンダヘッド
２２内からカムシャフト２の軸心内部に形成された第１
通路部４１ａと、固定ボルト２６内部の軸線方向を通っ
て頭部２６ａ内で分岐形成されて第１通路部４１ａと連
通する第１油路４１ｂと、頭部２６ａの小径な外周面と
回転部材３の基部２７内に有するボルト挿通孔２７ａの
内周面との間に形成されて第１油路４１ｂに連通する油
室４１ｃと、回転部材３の基部２７内に略放射状に形成
されて油室４１ｃと各進角側油圧室３２に連通する４本
の分岐路４１ｄとから構成されている。

【００４４】一方、第２油圧通路４２は、シリンダヘッ
ド２２内及びカムシャフト２の内部一側に形成された第
２通路部４２ａと、前記スリーブ２５の内部に略Ｌ字形
状に折曲形成されて第２通路部４２ａと連通する第２油
路４２ｂと、回転部材５の嵌合孔１１の外周側孔縁に形
成されて第２油路４２ｂと連通する4つの油通路溝４２
ｃと、リアカバー８の周方向の約９０°の位置に形成さ
れて、各油通路溝４２ｃと遅角側油圧室３３とを連通す
る４つの油孔４２ｄとから構成されている。

【００４５】前記電磁切換弁４５は、内部のスプール弁
体が各油圧通路４１，４２と供給通路４３及びドレン通
路４４ａ，４４ｂとを相対的に切り換え制御するように
なっていると共に、コントローラ４８からの制御信号に
よって切り換え作動されるようになっている。

【００４６】具体的には、図４〜図６に示すように、シ
リンダブロック４９の保持孔５０内に挿通固定された筒
状のバルブボディ５１と、該バルブボディ５１内の弁孔
５２に摺動自在に設けられて流路を切り換えるスプール
弁体５３と、該スプール弁体５３を作動させる比例ソレ
ノイド型の電磁アクチュエータ５４とから構成されてい
る。

【００４７】前記バルブボディ５１は、周壁の略中央位
置に前記供給通路４３の下流側端と弁孔５２とを連通す
る供給ポート５５が貫通形成されていると共に、該供給
ポート５５の両側に前記第１，第２油圧通路４１，４２
の他端部と弁孔５２とを連通する第１ポート５６及び第
２ポート５７がそれぞれ貫通形成されている。また、周
壁の両端部には、両ドレン通路４４ａ，４４ｂと弁孔５
２とを連通する第３，第４ポート５８，５９が貫通形成
されている。

【００４８】前記スプール弁体５３は、小径軸部の中央
に供給ポート５５を開閉する略円柱状の第１弁部６０を
有していると共に、両端部に第３，第４ポート５８，５
９を開閉する略円柱状の第２，第３弁部６１，６２を有
している。また、スプール弁体５３は、前端側の支軸５
３ａの一端縁に有する傘部５３ｂと弁孔５２の前端側内
周壁に有するスプリングシート５１ａとの間に弾装され
た円錐状の弁ばね６３によって、図中右方向、つまり第
１弁部６０で供給ポート５５と第２油圧通路４２とを連
通する方向に付勢されている。

【００４９】前記電磁アクチュエータ５４は、コア６
４，移動プランジャ６５，コイル６６，コネクタ６７な
どを備え、移動プランジャ６５の先端に前記スプール弁
体５３の傘部５３ｂを押圧する駆動ロッド６５ａが固定
されている。

【００５０】前記コントローラ４８は、機関回転速度を
検出する回転センサ１０１や吸入空気量を検出するエア
フローメータ１０２からの信号によって現在の運転状態
（負荷、回転）を検出すると共に、クランク角センサ１
０３及びカムセンサ１０４からの信号によってカムスプ
ロケット１とカムシャフト２との相対回動位置、即ち、
クランクシャフトに対するカムシャフト２の回転位相を
検出する。

【００５１】前記コントローラ４８は、前記電磁アクチ
ュエータ５４に対する通電量をディザ信号が重畳された
デューティ制御信号に基づいて制御する。例えば、コン
トローラ４８から電磁アクチュエータ５４にデューティ
比０％の制御信号（ＯＦＦ信号）を出力すると、スプー
ル弁体５３が弁ばね６３のばね力で図４に示す位置、つ
まり、最大右方向に移動する。これによって、第１弁部
６０が供給ポート５５の開口端５５ａを開成して第２ポ
ート５７と連通させると同時に、第２弁部６１が第３ポ
ート５８の開口端を開成すると共に、第４弁部６２が第
４ポート５９を閉止する。このため、オイルポンプ４７
から圧送された作動油は、供給ポート５５，弁孔５２，
第２ポート５７，第２油圧通路４２を通って遅角側油圧
室３３に供給されると共に、進角側油圧室３２内の作動
油が、第１油圧通路４１，第１ポート５６，弁孔５２，
第３ポート５８を通って第１ドレン通路４４ａからオイ
ルパン４６内に排出される。

【００５２】従って、遅角側油圧室３３の内圧が高、進
角側油圧室３２の内圧が低となって、回転部材３は、ベ
ーン２８ａ〜２８ｂを介して最大一方向に回転する。こ
れによって、カムスプロケット１とカムシャフト２とは
一方側へ相対回動して位相が変化し、この結果、吸気バ
ルブの開時期が遅くなり、排気バルブとのオーバーラッ
プが小さくなる。

【００５３】一方、コントローラ４８から電磁アクチュ
エータ５４にデューティ比１００％の制御信号（ＯＮ信
号）を出力すると、スプール弁体５３が弁ばね６３のば
ね力に抗して図６に示すように左方向へ最大に摺動し
て、第３弁部６１が第３ポート５８を閉止すると同時
に、第４弁部６２が第４ポート５９を開成すると共に、
第１弁部６０が、供給ポート５５と第１ポート５６とを
連通させる。このため、作動油は、供給ポート５５、第
１ポート５６、第１油圧通路４１を通って進角側油圧室
３２内に供給されると共に、遅角側油圧室３３内の作動
油が第２油圧通路４２、第２ポート５７、第４ポート５
９、第２ドレン通路４４ｂを通ってオイルパン４６に排
出され、遅角側油圧室３３が低圧になる。

【００５４】このため、回転部材３は、ベーン２８ａ〜
２８ｄを介して他方向へ最大に回転し、これによって、
カムスプロケット１とカムシャフト２とは他方側へ相対
回動して位相が変化し、この結果、吸気バルブの開時期
が早くなり（進角され）、排気バルブとのオーバーラッ
プが大きくなる。

【００５５】前記コントローラ４８は、第１弁部６０が
供給ポート５５を閉止し、かつ、第３弁部６１が第３ポ
ート５８を閉止し、かつ、第４弁部６２が第４ポート５
９を閉止する位置となるデューティ比をベースデューテ
ィ比ＢＡＳＥＤＴＹ（例えば５０％）とする一方、クラ
ンク角センサ１０３及びカムセンサ１０４からの信号に
基づいて検出されるカムスプロケット１とカムシャフト
２との相対回動位置（回転位相）と、運転状態に応じて
設定した前記相対回動位置（回転位相）の目標値（目標
進角値）とを一致させるためのフィードバック補正分Ｐ
ＩＤＤＴＹを比例・積分・微分（ＰＩＤ）動作によって
設定し、前記ベースデューティ比ＢＡＳＥＤＴＹとフィ
ードバック補正分ＰＩＤＤＴＹとの加算結果を最終的な
デューティ比ＶＴＣＤＴＹとし、該デューティ比ＶＴＣ
ＤＴＹの制御信号を電磁アクチュエータ５４に出力する
ようにしてある。

【００５６】つまり、前記相対回動位置（回転位相）を
遅角方向へ変化させる必要がある場合には、前記フィー
ドバック補正分ＰＩＤＤＴＹによりデューティ比が減少
され、オイルポンプ４７から圧送された作動油が遅角側
油圧室３３に供給されると共に、進角側油圧室３２内の
作動油がオイルパン４６内に排出されるようになり、逆
に、前記相対回動位置（回転位相）を進角方向へ変化さ
せる必要がある場合には、前記フィードバック補正分Ｐ
ＩＤＤＴＹによりデューティ比が増大され、作動油が進
角側油圧室３２内に供給されると共に、遅角側油圧室３
３内の作動油がオイルパン４６に排出されるようにな
る。そして、前記相対回動位置（回転位相）を現状の状
態に保持する場合には、前記フィードバック補正分ＰＩ
ＤＤＴＹの絶対値が減ることで、ベースデューティ比付
近のデューティ比に戻るよう制御され、供給ポート５
５，第３ポート５８，第４ポート５９の閉止（油圧の給
排の停止）により各油圧室３２，３３の内圧を保持する
ように制御される。

【００５７】図７は、前記コントローラ４８による電磁
アクチュエータ５４のデューティ制御の様子を示すブロ
ック図である。この図７に示すように、前記ベースデュ
ーティ比ＢＡＳＥＤＴＹとフィードバック補正分ＰＩＤ
ＤＴＹとの加算値が求められる一方、該加算値に所定の
オフセット量を付加したデューティ比が演算され、オフ
セット量を付加しないデューティ比と、オフセット量を
付加したデューティ比とのいずれか一方が選択的に出力
されるようにしてある。

【００５８】前記ベースデューティ比ＢＡＳＥＤＴＹ
は、図中に示すように、供給ポート５５，第３ポート５
８，第４ポート５９が共に閉止され、いずれの油圧室３
２，３３でも油の給排が行われないデューティ比範囲の
略中央値に設定されている。

【００５９】そして、該ベースデューティ比ＢＡＳＥＤ
ＴＹにフィードバック補正分ＰＩＤＤＴＹを加算した値
が所定範囲内（ＶＤＴＲＬ＃＜ＢＡＳＥＤＴＹ＋ＰＩＤ
ＤＴＹ＜ＶＤＴＲＨ＃）であるとき、具体的には、いず
れの油圧室３２，３３でも油の給排が行われないデュー
ティ比範囲を含み、該デューティ比範囲よりも僅かに広
い範囲内であるときにオフセットの付加が選択され、該
オフセットが付加されることで、前記相対回動位置（回
転位相）の僅かなずれが生じ、該ずれを解消すべく油圧
室における油の給排を行わせるフィードバック制御がな
され、該フィードバック制御によって目標付近に戻ると
（フィードバック制御が略収束すると）、再度オフセッ
トが付加され、結果的に目標付近の狭い範囲内で周期的
な変動を生じさせるようにしてある。

【００６０】これにより、目標の相対回動位置（回転位
相）が変化しない状態であっても、供給ポート５５，第
３ポート５８，第４ポート５９が共に閉止されいずれの
油圧室３２，３３でも油の給排が行われない状態に保持
されることがなく、常に油の給排が行われるようにな
る。

【００６１】供給ポート５５，第３ポート５８，第４ポ
ート５９が共に閉止されいずれの油圧室３２，３３でも
油の給排が行われない状態でカムトルクが作用すると、
正のトルクが加わった方の油圧室の内圧が増大して油漏
れが生じ、逆に負のトルクが加わったときに前記漏れた
箇所から空気を吸い込む可能性があり、該空気の吸い込
みによりカムトルクが加わることによる振幅が大きくな
って、結果、相対回動位置（回転位相）が大きくハンチ
ングすることになってしまう。

【００６２】これに対し、上記のようにして常に油の給
排が行われる構成であれば、前記空気の吸い込みを防止
でき、以って、空気の吸い込みによるハンチングの発生
を防止できる。

【００６３】ところで、前記オフセット量は、相対回動
位置（回転位相）のずれをなるべく小さく発生させる値
とすることが望まれるため、運転条件に応じて可変に設
定するようにしてある。

【００６４】本実施の形態では、相対回動位置（回転位
相）の目標値（目標進角値）ＶＴＣangleと、水温セン
サ１０５で検出される機関の冷却水温度Ｔｗとに基づい
てオフセット分の基本値ＶＤＴＹＯＦを設定し、更に、
この基本値ＶＤＴＹＯＦを機関回転速度に応じた補正係
数で補正する構成としてある。

【００６５】前記目標値ＶＴＣangleは、油圧室３２，
３３の体積を示すパラメータであり、体積が大きいほど
油圧制御に対する圧力変化の感度が鈍くなるので、目標
値ＶＴＣangleに応じてオフセット量を可変に設定させ
るようにしてある。

【００６６】また、冷却水温度Ｔｗは、作動油の温度に
相関する温度として用いるものであり、更に、作動油の
温度は作動油の粘性に相関するパラメータであって、油
の粘性の違いによる感度の違いに対応して、オフセット
量を可変に設定させるようにしてある。尚、作動油の温
度を直接検出し、該検出結果を用いて基本値ＶＤＴＹＯ
Ｆを設定させる構成としても良い。

【００６７】更に、機関回転速度は、カムトルクの大き
さに相関し、また、オイルポンプによる作動油の供給量
に相関するパラメータであり、これらの条件に応じた適
切なオフセット量に補正されるようにしてある。

【００６８】ここで、オイルポンプからの作動油の供給
圧を圧力センサで検出し、該供給圧に基づいて、前記オ
フセット量を可変に設定する構成とすることも可能であ
る。前記供給圧は、前記油の供給量と同様に油圧制御に
よる圧力変化の感度に相関するパラメータである。

【００６９】尚、前記オフセット量は、プラス（進角方
向）の値であっても良いし、また、マイナス（遅角方
向）の値であっても良い。図８のフローチャートは、前
記図７に示した制御機能を示すものであり、Ｓ１では、
目標進角値を演算し、Ｓ２では実際の進角値を検出し、
Ｓ３では、ディザ信号を重畳してフィードバック補正分
ＰＩＤＤＴＹを演算する。

【００７０】そして、Ｓ４では、オフセット量の演算
を、目標進角値、水温（油温）、機関回転速度等に応じ
て可変に設定する。Ｓ５では、ベースデューティ比ＢＡ
ＳＥＤＴＹとフィードバック補正分ＰＩＤＤＴＹとの加
算値が所定範囲内であるか否かを判別し、所定範囲内で
ないとき、つまり、オフセット量を付加しなくても油圧
室における油の給排が行われる条件のときには、Ｓ６で
前記オフセット量を０にリセットし、前記所定範囲内で
あれば、Ｓ４におけるオフセット量の演算結果をそのま
ま保持してＳ７へ進む。

【００７１】Ｓ７では、ベースデューティ比ＢＡＳＥＤ
ＴＹとフィードバック補正分ＰＩＤＤＴＹとオフセット
量ＶＤＴＹＯＦとの加算値を求め、更に、該加算値に電
源電圧に応じた補正を加えて最終的な制御デューティを
決定する。

【００７２】尚、上記実施の形態では、バルブタイミン
グ制御装置を所謂ベーン式としたが、油圧室内の油圧を
カムシャフトの軸方向に作用させると共に、該軸方向の
油圧を回転方向の力に変換する機構を備え、前記油圧室
に対する油圧の給排を行うことで、前記油圧室内の油圧
を目標進角値に対応する圧力に制御して、回転位相を連
続的に変化させる構成のバルブタイミング制御装置にお
いて、前記油圧室における油圧の給排を常時行わせるべ
く、油圧フィードバック制御が略収束する毎にオフセッ
トを付加する構成としても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態におけるバルブタイミング制御機構
を示す断面図。

【図２】図１のＢ−Ｂ断面図。

【図３】上記バルブタイミング制御機構の分解斜視図。

【図４】上記バルブタイミング制御機構における電磁切
換弁を示す縦断面図。

【図５】上記バルブタイミング制御機構における電磁切
換弁を示す縦断面図。

【図６】上記バルブタイミング制御機構における電磁切
換弁を示す縦断面図。

【図７】上記バルブタイミング制御機構の制御ブロック
図。

【図８】上記バルブタイミング制御機構の制御内容を示
すフローチャート。

【符号の説明】

１…カムスプロケット２…カムシャフト３…回転部材４…油圧回路６…ハウジング７…フロントカバー１３…隔壁２８ａ〜２８ｄ…ベーン３２…進角側油圧室３３…遅角側油圧室４５…電磁切換弁４７…オイルポンプ５１…バルブボディ５２…弁孔５３…スプール弁体５５…供給ポート５５ａ…開口端５６…第１ポート５７…第２ポート６０…第１弁部１０１…回転センサ１０２…エアフローメータ１０３…クランク角センサ１０４…カムセンサ１０５…水温センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者藤田治神奈川県厚木市恩名1370番地株式会社ユニシアジェックス内Ｆターム(参考） 3G016 AA06 AA19 BA23 BA25 BA38 CA04 CA12 CA13 CA18 CA21 CA24 CA25 CA27 CA29 CA33 CA36 DA06 DA22 DA23 GA00 GA10 3G092 AA11 BA01 DA01 DA10 DA12 DF04 DF06 DG05 DG09 EA11 EA13 EA22 EA28 EA29 EB00 EC01 EC07 FA06 FA50 HA01Z HA11Z HA13Z HE00Z HE01Z HE03Z HE08Z HE09Z

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】クランクシャフトに対するカムシャフトの
回転位相を油圧制御によって連続的に可変制御する構成
であって、前記油圧制御される油圧室における油の給排
をバルブによって選択的に制御する構成の内燃機関のバ
ルブタイミング制御装置において、前記油圧室における油の給排が常時行われるよう前記バ
ルブを制御することを特徴とする内燃機関のバルブタイ
ミング制御装置。
【請求項２】クランクシャフトに対するカムシャフトの
回転位相を油圧制御によって連続的に可変制御する構成
であって、前記油圧制御される油圧室における油の給排
をバルブによって選択的に制御する構成の内燃機関のバ
ルブタイミング制御装置において、前記バルブの制御信号を強制的にオフセットさせるよう
構成したことを特徴する内燃機関のバルブタイミング制
御装置。
【請求項３】前記回転位相を計測し、該計測結果が目標
に一致するように前記制御信号をフィードバック制御す
るよう構成され、前記制御信号が所定範囲内であるとき
に、前記制御信号に所定のオフセット量を付加すること
を特徴とする請求項２記載の内燃機関のバルブタイミン
グ制御装置。
【請求項４】前記所定範囲内が、油圧保持状態に相当す
る信号範囲を含むことを特徴とする請求項３記載の内燃
機関のバルブタイミング制御装置。
【請求項５】前記オフセット量を、前記回転位相の目標
値に応じて可変に設定することを特徴とする請求項２〜
４のいずれか１つに記載の内燃機関のバルブタイミング
制御装置。
【請求項６】前記オフセット量を、作動油の温度に応じ
て可変に設定することを特徴とする請求項２〜５のいず
れか１つに記載の内燃機関のバルブタイミング制御装
置。
【請求項７】前記作動油の温度を、機関の冷却水温度に
基づいて推定することを特徴とする請求項６記載の内燃
機関のバルブタイミング制御装置。
【請求項８】前記オフセット量を、内燃機関の回転速度
に応じて可変に設定することを特徴とする請求項２〜７
のいずれか１つに記載の内燃機関のバルブタイミング制
御装置。
【請求項９】前記オフセット量を、前記作動油の供給圧
に応じて可変に設定することを特徴とする請求項２〜８
のいずれか１つに記載の内燃機関のバルブタイミング制
御装置。
【請求項１０】前記カムシャフトをカムスプロケットに
対して相対的に回転させてクランクシャフトに対するカ
ムシャフトの回転位相を連続的に可変制御する構成であ
って、前記カムシャフトとカムスプロケットとの一方側
の所定円周上に設けた凹部と、前記カムシャフトとカム
スプロケットとの他方側に設けられ前記凹部内に収容さ
れると共に前記凹部を回転方向の前後に区画して一対の
油圧室を形成するベーンとを備え、前記一対の油圧室に
相対的に油を給排することで、前記回転位相を連続的に
可変制御する構成であることを特徴とする請求項１〜９
のいずれか１つに記載の内燃機関のバルブタイミング制
御装置。