JP2001248410A - エンジン動弁系の弁開閉位相連続可変制御装置 - Google Patents
エンジン動弁系の弁開閉位相連続可変制御装置Info
- Publication number
- JP2001248410A JP2001248410A JP2000107383A JP2000107383A JP2001248410A JP 2001248410 A JP2001248410 A JP 2001248410A JP 2000107383 A JP2000107383 A JP 2000107383A JP 2000107383 A JP2000107383 A JP 2000107383A JP 2001248410 A JP2001248410 A JP 2001248410A
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- shaft
- phase
- cam
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】弁開閉の位相を連続的に可変制御する装置とし
て、従来のような油圧を用いず、電気式で安価、簡便で
かつ省エネタイプのものを開発する。 【解決手段】外周にタイミングベルトの歯を有し、内周
に内歯車を有するプーリーの内歯車にキャリアに
軸を取り付けた２個以上の遊星歯車を噛み合わせ、さ
らに太陽歯車に噛み合わせる。キャリアは出力軸に
結合され、太陽歯車は制御入力軸に結合される。また、
出力軸は動弁系のカムシャフトに接続され、制御入力軸
はモータに接続される。プーリーを回転させると、カ
ムシャフトが回転し、吸気（あるいは排気）を行う。さ
らにモータに制御電圧を印可してその軸を回転させ、弁
開閉の位相を変化させる。なおカムの回転角および位相
を非接触で計測するセンサを用いてカムの位相を検出す
る。
て、従来のような油圧を用いず、電気式で安価、簡便で
かつ省エネタイプのものを開発する。 【解決手段】外周にタイミングベルトの歯を有し、内周
に内歯車を有するプーリーの内歯車にキャリアに
軸を取り付けた２個以上の遊星歯車を噛み合わせ、さ
らに太陽歯車に噛み合わせる。キャリアは出力軸に
結合され、太陽歯車は制御入力軸に結合される。また、
出力軸は動弁系のカムシャフトに接続され、制御入力軸
はモータに接続される。プーリーを回転させると、カ
ムシャフトが回転し、吸気（あるいは排気）を行う。さ
らにモータに制御電圧を印可してその軸を回転させ、弁
開閉の位相を変化させる。なおカムの回転角および位相
を非接触で計測するセンサを用いてカムの位相を検出す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は内燃機関に関するもの
でり、自動車、船舶、ガスヒートポンプ等のエンジンに
使用される。
でり、自動車、船舶、ガスヒートポンプ等のエンジンに
使用される。
【０００２】
【従来の技術】近年、連続バルブタイミング可変機構を
用いて出力、燃費の向上のみならずＮＯｘを相当減少さ
せることができることが知られている。したがって、各
回転数での吸気弁の閉じるタイミングが重要である。低
速域では、吸気側への吹き返しを抑えエンジン回転を安
定化させるために、最小オーバラップとし、中回転では
加速などでトルクを急速に得るため、吸排気のバルブが
開いている状態で排気ガスを追い出し、燃料をすばやく
給気させるため、最大オーバラップとし、高回転では体
積効率向上のため、オーバラップを小さくする。これを
考慮して実際エンジンに使用するバルブタイミングは、
２つまたは３つの作動カムを回転数に応じて油圧で切り
替える方法、ベーン式プーリやヘリカルギア式プーリを
油圧でコントロールしてカムの位相を変える方法および
歯車列を用いたカム制御機構などがある。前者の場合で
は、カムプロフィールの持つバルブリフト量とバルブタ
イミングを同時に切り替えられるが、バルブタイミング
を連続的に可変にすることはできない。後者の場合、バ
ルブタイミングを可変にできるのでバルブタイミングを
採用しているエンジンの主流となる。しかし、油圧でコ
ントロールするため、油圧温度等の条件に左右される。
またオイルポンプ、オイルコントロールバルブのような
複雑な機構を用いる。さらにエンジン始動時には油圧が
かからないので、始動時に最小オーバラップ角に戻すた
めにリターンスプリングが必要となるので、駆動時の油
圧ピストンがリターンスプリングより強い力をかけなけ
ればならない。またエンジンの定常回転時も一定の位相
を保持するために油圧をかけておかなければならないた
め常時制御エネルギを必要とするといった欠点があっ
た。
用いて出力、燃費の向上のみならずＮＯｘを相当減少さ
せることができることが知られている。したがって、各
回転数での吸気弁の閉じるタイミングが重要である。低
速域では、吸気側への吹き返しを抑えエンジン回転を安
定化させるために、最小オーバラップとし、中回転では
加速などでトルクを急速に得るため、吸排気のバルブが
開いている状態で排気ガスを追い出し、燃料をすばやく
給気させるため、最大オーバラップとし、高回転では体
積効率向上のため、オーバラップを小さくする。これを
考慮して実際エンジンに使用するバルブタイミングは、
２つまたは３つの作動カムを回転数に応じて油圧で切り
替える方法、ベーン式プーリやヘリカルギア式プーリを
油圧でコントロールしてカムの位相を変える方法および
歯車列を用いたカム制御機構などがある。前者の場合で
は、カムプロフィールの持つバルブリフト量とバルブタ
イミングを同時に切り替えられるが、バルブタイミング
を連続的に可変にすることはできない。後者の場合、バ
ルブタイミングを可変にできるのでバルブタイミングを
採用しているエンジンの主流となる。しかし、油圧でコ
ントロールするため、油圧温度等の条件に左右される。
またオイルポンプ、オイルコントロールバルブのような
複雑な機構を用いる。さらにエンジン始動時には油圧が
かからないので、始動時に最小オーバラップ角に戻すた
めにリターンスプリングが必要となるので、駆動時の油
圧ピストンがリターンスプリングより強い力をかけなけ
ればならない。またエンジンの定常回転時も一定の位相
を保持するために油圧をかけておかなければならないた
め常時制御エネルギを必要とするといった欠点があっ
た。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の従来
型の欠点を解消するもので、制御系が簡単かつ安価で、
エネルギ効率が極めて良い連続バルブタイミング制御装
置を提供するものである。
型の欠点を解消するもので、制御系が簡単かつ安価で、
エネルギ効率が極めて良い連続バルブタイミング制御装
置を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】外周にタイミングベルト
の歯（あるいは歯車の歯）を有し、内周に内歯車を有
するプーリー（あるいは歯車）の内歯車にキャリア
に軸を取り付けた２個以上の遊星歯車を噛み合わ
せ、さらに遊星歯車を太陽歯車に噛み合わせる。キ
ャリアは出力軸に結合され、太陽歯車は制御入力
軸に結合される。また、出力軸は動弁系のカムシャフ
トに接続され、また制御入力軸はモータに接続され
る。プーリー（あるいは歯車）をエンジン等で回転さ
せると、カムシャフトが回転し、カムに接触する弁が開
閉し、燃料の吸気（あるいは排気）を行う。さらにモー
タに制御電圧を印可してその軸を回転させ、弁開閉の
位相を変化させ、弁開閉タイミングを制御する（図１参
照）。上記の制御において、カム軸および原動軸にに永
久磁石素片を取り付け、さらにコイルを磁石を取り付け
た軸から適当な距離をおいた周上に設置し、カムの回転
角および位相を非接触で計測する。
の歯（あるいは歯車の歯）を有し、内周に内歯車を有
するプーリー（あるいは歯車）の内歯車にキャリア
に軸を取り付けた２個以上の遊星歯車を噛み合わ
せ、さらに遊星歯車を太陽歯車に噛み合わせる。キ
ャリアは出力軸に結合され、太陽歯車は制御入力
軸に結合される。また、出力軸は動弁系のカムシャフ
トに接続され、また制御入力軸はモータに接続され
る。プーリー（あるいは歯車）をエンジン等で回転さ
せると、カムシャフトが回転し、カムに接触する弁が開
閉し、燃料の吸気（あるいは排気）を行う。さらにモー
タに制御電圧を印可してその軸を回転させ、弁開閉の
位相を変化させ、弁開閉タイミングを制御する（図１参
照）。上記の制御において、カム軸および原動軸にに永
久磁石素片を取り付け、さらにコイルを磁石を取り付け
た軸から適当な距離をおいた周上に設置し、カムの回転
角および位相を非接触で計測する。
【０００５】
【実施例】図１は本発明の遊星歯車機構を有する弁タイ
ミング制御機構を示したものである。図１のプーリー
と自動車エンジンのクランク軸に取り付けたプーリとを
タイミングベルトで連結し、出力軸を動弁系のカム軸
に連結する。したがってクランクの回転はタイミングベ
ルトを通してプーリに伝達され、遊星歯車を回転さ
せ、に連結されたキャリアが回転する。キャリア
には出力軸が取り付けられているので、結局出力軸
に連結されたカム軸はクランクと同方向に回転する。な
おこのとき、４サイクルエンジンでは減速比を１／２と
し、クランク回転数の１／２の回転速度とする。カム軸
には弁が取り付けられているので、カムのプロフイルに
従って弁が開閉する。本装置の入力軸にウオームを取り
付け、そのウオームに噛み合うように制御用モータの軸
に連結されたウオーム歯車を取り付ける。制御用モータ
に電圧を印可すると、モータ軸に取り付けられたウオー
ム歯車が回転し、ウオームすなわち制御入力軸を回転
させるので、出力軸に取り付けられたカムがモータの
回転量に応じて回転し、カムの位相が変化する。
ミング制御機構を示したものである。図１のプーリー
と自動車エンジンのクランク軸に取り付けたプーリとを
タイミングベルトで連結し、出力軸を動弁系のカム軸
に連結する。したがってクランクの回転はタイミングベ
ルトを通してプーリに伝達され、遊星歯車を回転さ
せ、に連結されたキャリアが回転する。キャリア
には出力軸が取り付けられているので、結局出力軸
に連結されたカム軸はクランクと同方向に回転する。な
おこのとき、４サイクルエンジンでは減速比を１／２と
し、クランク回転数の１／２の回転速度とする。カム軸
には弁が取り付けられているので、カムのプロフイルに
従って弁が開閉する。本装置の入力軸にウオームを取り
付け、そのウオームに噛み合うように制御用モータの軸
に連結されたウオーム歯車を取り付ける。制御用モータ
に電圧を印可すると、モータ軸に取り付けられたウオー
ム歯車が回転し、ウオームすなわち制御入力軸を回転
させるので、出力軸に取り付けられたカムがモータの
回転量に応じて回転し、カムの位相が変化する。
【０００６】このときのカムの位相を測定するため、カ
ムの最大リフト位置の軸方向延長線上に永久磁石素片を
取り付け、その外側にコイルを設置する。このとき、カ
ム軸が回転すると、カムの最大リフトのところで、コイ
ルに大きな誘導起電力を生ずる。したがってコイルの電
圧ピークより、カムの最大リフトの位置、すなわちカム
の位相が分かる。
ムの最大リフト位置の軸方向延長線上に永久磁石素片を
取り付け、その外側にコイルを設置する。このとき、カ
ム軸が回転すると、カムの最大リフトのところで、コイ
ルに大きな誘導起電力を生ずる。したがってコイルの電
圧ピークより、カムの最大リフトの位置、すなわちカム
の位相が分かる。
【０００７】本実施例では、吸気弁と排気弁の両方に本
発明のカム角位相センサと遊星歯車制御機構を取り付
け、実験を行った。なお制御はすべてディジタルシグナ
ルプロセッサ（ＤＳＰ）を用いて行った。一般のエンジ
ンでは、吸気弁と排気弁の位相差を低速域で１２０°中
速域で６０°、高速域で１２０°としているものが多
い。そこで、その制御を連続的に行ってみた。図２はエ
ンジン回転数が９６０ｒｐｍから１９２０ｒｐｍまで増
速したときの（カム回転数は４８０ｒｐｍ（８Ｈｚ）か
ら９６０ｒｐｍ（１６Ｈｚ））弁の位相の制御を行った
結果である。図中破線がカム回転数の変化であり、一点
鎖線がカム位相制御の目標値を示し、実線が本発明を用
いたときのカム位相の実験結果である。図より本発明の
バルブタイミング制御装置でほぼ目標どおりの制御がで
きることがわかる。
発明のカム角位相センサと遊星歯車制御機構を取り付
け、実験を行った。なお制御はすべてディジタルシグナ
ルプロセッサ（ＤＳＰ）を用いて行った。一般のエンジ
ンでは、吸気弁と排気弁の位相差を低速域で１２０°中
速域で６０°、高速域で１２０°としているものが多
い。そこで、その制御を連続的に行ってみた。図２はエ
ンジン回転数が９６０ｒｐｍから１９２０ｒｐｍまで増
速したときの（カム回転数は４８０ｒｐｍ（８Ｈｚ）か
ら９６０ｒｐｍ（１６Ｈｚ））弁の位相の制御を行った
結果である。図中破線がカム回転数の変化であり、一点
鎖線がカム位相制御の目標値を示し、実線が本発明を用
いたときのカム位相の実験結果である。図より本発明の
バルブタイミング制御装置でほぼ目標どおりの制御がで
きることがわかる。
【０００９】
【発明の効果】本発明の効果を列記すると次のようであ
る。 （１）本装置は従来の装置より安価である。 （２）制御時はエネルギを消費するが、エンジンの定常
回転時にはエネルギ消費がないので、従来の装置よりエ
ネルギ効率が良く省エネ化を図ることができる。 （３）制御が簡単である。
る。 （１）本装置は従来の装置より安価である。 （２）制御時はエネルギを消費するが、エンジンの定常
回転時にはエネルギ消費がないので、従来の装置よりエ
ネルギ効率が良く省エネ化を図ることができる。 （３）制御が簡単である。
【図１】 この発明の装置の正面および側面図
【図２】 この発明の実施例における弁の制御結果
【図１】１ プーリーまたは歯車 ２ 内歯車 ３
遊星歯車 ４ キャリア ５ 太陽歯車 ６ 制御入力軸 ７ 出力軸
遊星歯車 ４ キャリア ５ 太陽歯車 ６ 制御入力軸 ７ 出力軸
Claims (2)
- 【請求項１】 外周にタイミングベルトの歯（あるいは
歯車の歯）を有し、内周に内歯車を有するプーリー
（あるいは歯車）の内歯車にキャリアに軸を取り
付けた２個以上の遊星歯車を噛み合わせ、さらに遊星
歯車を太陽歯車に噛み合わせる。キャリアは出力
軸に結合され、太陽歯車は制御入力軸に結合され
る。また、出力軸は動弁系のカムシャフトに接続さ
れ、また制御入力軸はモータに接続される。プーリー
（あるいは歯車）をエンジン等で回転させると、カム
シャフトが回転し、カムに接触する弁が開閉し、燃料の
吸気（あるいは排気）を行う。さらにモータに制御電
圧を印可してその軸を回転させ、弁開閉の位相を変化さ
せることを特徴とする弁開閉タイミング制御装置。 - 【請求項２】カム軸および原動軸にに永久磁石素片を取
り付け、さらにコイルを、磁石を取り付けた軸から適当
な距離をおいた周上に設置し、カムの回転角および位相
を非接触で計測することを特徴とするセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000107383A JP2001248410A (ja) | 2000-03-03 | 2000-03-03 | エンジン動弁系の弁開閉位相連続可変制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000107383A JP2001248410A (ja) | 2000-03-03 | 2000-03-03 | エンジン動弁系の弁開閉位相連続可変制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001248410A true JP2001248410A (ja) | 2001-09-14 |
Family
ID=18620384
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000107383A Pending JP2001248410A (ja) | 2000-03-03 | 2000-03-03 | エンジン動弁系の弁開閉位相連続可変制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001248410A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004038200A1 (ja) * | 2002-10-25 | 2004-05-06 | Denso Corporation | 内燃機関の可変バルブタイミング制御装置 |
| US7243627B2 (en) | 2004-08-31 | 2007-07-17 | Denso Corporation | Engine rotation condition detecting system and engine control method |
| CN100406699C (zh) * | 2002-10-25 | 2008-07-30 | 株式会社电装 | 内燃机的可变气门正时控制设备 |
| JP2009085218A (ja) * | 2007-09-29 | 2009-04-23 | Dr Ing Hcf Porsche Ag | 直接噴射式内燃機関を始動する方法および装置、ならびに自動車 |
| JP2010077814A (ja) * | 2008-09-24 | 2010-04-08 | Mikuni Corp | 可変バルブタイミング装置 |
| US8490588B2 (en) | 2008-07-17 | 2013-07-23 | Hitachi, Ltd. | Actuator device and variable valve apparatus of internal combustion engine |
| US9196203B2 (en) | 2001-06-11 | 2015-11-24 | Samsung Display Co., Ltd. | Device and system for a multi-color sequential LCD panel wherein the number of colors in a sequence of display colors is greater than the number of LED colors |
| CN106837460A (zh) * | 2017-04-12 | 2017-06-13 | 吉林大学 | 一种内燃机连续可变气门正时装置 |
-
2000
- 2000-03-03 JP JP2000107383A patent/JP2001248410A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9196203B2 (en) | 2001-06-11 | 2015-11-24 | Samsung Display Co., Ltd. | Device and system for a multi-color sequential LCD panel wherein the number of colors in a sequence of display colors is greater than the number of LED colors |
| WO2004038200A1 (ja) * | 2002-10-25 | 2004-05-06 | Denso Corporation | 内燃機関の可変バルブタイミング制御装置 |
| US7107951B2 (en) | 2002-10-25 | 2006-09-19 | Denso Corporation | Variable valve timing control device of internal combustion engine |
| US7363896B2 (en) | 2002-10-25 | 2008-04-29 | Denso Corporation | Variable valve timing control device of internal combustion engine |
| CN100406699C (zh) * | 2002-10-25 | 2008-07-30 | 株式会社电装 | 内燃机的可变气门正时控制设备 |
| US7243627B2 (en) | 2004-08-31 | 2007-07-17 | Denso Corporation | Engine rotation condition detecting system and engine control method |
| JP2009085218A (ja) * | 2007-09-29 | 2009-04-23 | Dr Ing Hcf Porsche Ag | 直接噴射式内燃機関を始動する方法および装置、ならびに自動車 |
| US8490588B2 (en) | 2008-07-17 | 2013-07-23 | Hitachi, Ltd. | Actuator device and variable valve apparatus of internal combustion engine |
| JP2010077814A (ja) * | 2008-09-24 | 2010-04-08 | Mikuni Corp | 可変バルブタイミング装置 |
| CN106837460A (zh) * | 2017-04-12 | 2017-06-13 | 吉林大学 | 一种内燃机连续可变气门正时装置 |
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