JP2002030910A - 内燃機関の可変動弁装置 - Google Patents
内燃機関の可変動弁装置Info
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- F01L2001/34426—Oil control valves
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- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 スプール４０が初期位置へ復帰する際に異物
が噛み込まれると、機関安定性が著しく低下してしま
う。 【解決手段】 作動油の供給油圧に応じて吸気弁（又は
排気弁）の開閉時期を変化させる可変動弁機構１０と、
スプール４０の作動状態に応じて供給油圧を調整する油
圧制御弁１２と、スプール４０を駆動するソレノイド４
４をデューティー制御する制御部１４と、を有する。ス
プール４０が図の右側の初期位置へ向かって移動を開始
する復帰状態にあると判断した場合に、油圧制御弁１２
内の異物を除去するように、スプール４０を一時的に往
復移動させる異物除去動作を実行する。
が噛み込まれると、機関安定性が著しく低下してしま
う。 【解決手段】 作動油の供給油圧に応じて吸気弁（又は
排気弁）の開閉時期を変化させる可変動弁機構１０と、
スプール４０の作動状態に応じて供給油圧を調整する油
圧制御弁１２と、スプール４０を駆動するソレノイド４
４をデューティー制御する制御部１４と、を有する。ス
プール４０が図の右側の初期位置へ向かって移動を開始
する復帰状態にあると判断した場合に、油圧制御弁１２
内の異物を除去するように、スプール４０を一時的に往
復移動させる異物除去動作を実行する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、作動油の供給油圧
に応じて吸排気弁（吸気弁又は排気弁）の作動態様を変
化させる可変動弁機構を備えた内燃機関の可変動弁装置
に関する。
に応じて吸排気弁（吸気弁又は排気弁）の作動態様を変
化させる可変動弁機構を備えた内燃機関の可変動弁装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】特開平８−２８２１９号公報には、作動
油の供給油圧に応じて吸排気弁の開閉時期を変更する可
変動弁機構が記載されている。この可変動弁機構への供
給油圧は、油圧制御弁のスリーブ内を往復移動するスプ
ールの作動状態に応じて調整される。この油圧制御弁
は、スプールを一側へ常時付勢するリターンスプリング
と、制御信号の入力によりスプールを他側へ駆動するソ
レノイドと、を備えている。
油の供給油圧に応じて吸排気弁の開閉時期を変更する可
変動弁機構が記載されている。この可変動弁機構への供
給油圧は、油圧制御弁のスリーブ内を往復移動するスプ
ールの作動状態に応じて調整される。この油圧制御弁
は、スプールを一側へ常時付勢するリターンスプリング
と、制御信号の入力によりスプールを他側へ駆動するソ
レノイドと、を備えている。
【０００３】このような油圧制御弁の内部、特に、スリ
ーブに形成されたドレンポートとスプールとの仕切部分
に、切削加工時に作動油内に混入した切粉等の異物（不
純物）が噛み込んでしまうと、いわゆるバルブロック等
を生じるおそれがある。そこで、上記の公報では、異物
の噛み込みがあったと判断した場合、具体的にはカム角
センサにより検出される実際のカム位相と別途演算され
る目標カム位相との位相ずれが所定値以上の場合に、ス
プールを一時的に往復移動させる異物除去動作を行うよ
うになっている。
ーブに形成されたドレンポートとスプールとの仕切部分
に、切削加工時に作動油内に混入した切粉等の異物（不
純物）が噛み込んでしまうと、いわゆるバルブロック等
を生じるおそれがある。そこで、上記の公報では、異物
の噛み込みがあったと判断した場合、具体的にはカム角
センサにより検出される実際のカム位相と別途演算され
る目標カム位相との位相ずれが所定値以上の場合に、ス
プールを一時的に往復移動させる異物除去動作を行うよ
うになっている。
【０００４】また、特開平９−１９５８０５号公報に記
載されているバルブタイミング調整装置では、具体的に
は油圧制御弁を所定開度以下に絞っている状態が所定時
間以上継続した場合や、エンジン始動前、停止時又はア
イドル時に、上記のような異物除去動作を実行するよう
になっている。
載されているバルブタイミング調整装置では、具体的に
は油圧制御弁を所定開度以下に絞っている状態が所定時
間以上継続した場合や、エンジン始動前、停止時又はア
イドル時に、上記のような異物除去動作を実行するよう
になっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前者の公報（特開平８
−２８２１９号公報）のように、実際に異物の噛み込み
があったと判断した場合に異物除去動作を実施するもの
では、異物除去動作を行う際のスプールの作動状態によ
っては、異物除去動作の影響により一時的に意図したバ
ルブタイミングから外れてしまい、加速不良やアイドル
運転が不安定になる等の不具合を招くおそれがある。
−２８２１９号公報）のように、実際に異物の噛み込み
があったと判断した場合に異物除去動作を実施するもの
では、異物除去動作を行う際のスプールの作動状態によ
っては、異物除去動作の影響により一時的に意図したバ
ルブタイミングから外れてしまい、加速不良やアイドル
運転が不安定になる等の不具合を招くおそれがある。
【０００６】また、上記の公報ではカム位相の位相ずれ
から異物の噛み込みを推定しているが、その判定をきび
しくすると、噛み込み時以外にも噛み込みと誤判定し、
不必要にスプールを往復移動させることとなり、応答性
の低下等を招いてしまう。一方、判定を緩くすると、実
際には異物を噛み込んでいるのに噛み込んでいないと誤
判定してしまい、機関の運転性能に支障を来すおそれが
ある。すなわち、エンジン出力の低下や、エンストに至
るおそれがある。
から異物の噛み込みを推定しているが、その判定をきび
しくすると、噛み込み時以外にも噛み込みと誤判定し、
不必要にスプールを往復移動させることとなり、応答性
の低下等を招いてしまう。一方、判定を緩くすると、実
際には異物を噛み込んでいるのに噛み込んでいないと誤
判定してしまい、機関の運転性能に支障を来すおそれが
ある。すなわち、エンジン出力の低下や、エンストに至
るおそれがある。
【０００７】一方、後者の公報（特開平９−１９５８０
５号公報）のように、異物を噛み込み易い状況で異物除
去動作を実施するものでも、例えばスプールが初期位置
へ復帰する際に異物が噛み込まれて、機関の安定性に多
大な悪影響を与えるおそれがあり、更なる改善が望まれ
ている。本発明は、このような課題に鑑みてなされたも
のである。
５号公報）のように、異物を噛み込み易い状況で異物除
去動作を実施するものでも、例えばスプールが初期位置
へ復帰する際に異物が噛み込まれて、機関の安定性に多
大な悪影響を与えるおそれがあり、更なる改善が望まれ
ている。本発明は、このような課題に鑑みてなされたも
のである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明に係る内燃機関の
可変動弁装置は、作動油の供給油圧に応じて吸排気弁の
作動態様を変化させる可変動弁機構と、スリーブ内を往
復移動するスプールの作動状態に応じて、上記可変動弁
機構への供給油圧を調整する油圧制御弁と、上記スプー
ルを駆動制御する制御部と、を有している。
可変動弁装置は、作動油の供給油圧に応じて吸排気弁の
作動態様を変化させる可変動弁機構と、スリーブ内を往
復移動するスプールの作動状態に応じて、上記可変動弁
機構への供給油圧を調整する油圧制御弁と、上記スプー
ルを駆動制御する制御部と、を有している。
【０００９】上記の可変動弁機構としては、特開平７−
１８０５１４号公報に記載されているようなクランクシ
ャフトに対する吸排気弁のカムシャフトの位相を変化さ
せる機構の他、複数のカムを切り換えて使用するカム切
換機構や、吸気弁の作動角（バルブリフト量）を変化さ
せる機構等が挙げられる。上記の制御部として、上記ス
プールの駆動制御の他、燃料噴射時期，燃料噴射量，及
び点火時期の制御等の各種エンジン制御を記憶，実行す
るメモリ，ＣＰＵを備えたエンジンコントロールユニッ
トが好適に用いられる。
１８０５１４号公報に記載されているようなクランクシ
ャフトに対する吸排気弁のカムシャフトの位相を変化さ
せる機構の他、複数のカムを切り換えて使用するカム切
換機構や、吸気弁の作動角（バルブリフト量）を変化さ
せる機構等が挙げられる。上記の制御部として、上記ス
プールの駆動制御の他、燃料噴射時期，燃料噴射量，及
び点火時期の制御等の各種エンジン制御を記憶，実行す
るメモリ，ＣＰＵを備えたエンジンコントロールユニッ
トが好適に用いられる。
【００１０】上記油圧制御弁のスリーブには、好ましく
は、可変動弁機構への油圧供給用のポート，油圧源から
油圧が導入されるポート，及びドレン用のポート等の複
数のポートが形成されており、これらのポートがスプー
ルの位置に応じて選択的に開閉，連通されることによ
り、可変動弁機構への供給油圧が調整される。
は、可変動弁機構への油圧供給用のポート，油圧源から
油圧が導入されるポート，及びドレン用のポート等の複
数のポートが形成されており、これらのポートがスプー
ルの位置に応じて選択的に開閉，連通されることによ
り、可変動弁機構への供給油圧が調整される。
【００１１】ここで、仮にスプールが初期位置へ復帰す
る際に異物が噛み込まれてしまい、スプールが初期位置
へ戻ることができなくなると、吸排気弁の作動態様（開
閉時期）が初期状態に戻れなくなって、始動不調，アイ
ドル不調，エンスト等を生じるおそれがあり、機関安定
性が著しく低下してしまう。
る際に異物が噛み込まれてしまい、スプールが初期位置
へ戻ることができなくなると、吸排気弁の作動態様（開
閉時期）が初期状態に戻れなくなって、始動不調，アイ
ドル不調，エンスト等を生じるおそれがあり、機関安定
性が著しく低下してしまう。
【００１２】そこで請求項１に係る発明では、上記の制
御部が、上記スプールが初期位置へ向かって移動を開始
する復帰状態にあると判断した場合に、上記油圧制御弁
内の異物を除去するように、上記スプールを一時的に往
復移動させる異物除去動作を行う。言い換えると、スプ
ールが初期位置へ向かって戻される状態、つまり異物の
噛み込みが起こり易く、かつ、その噛み込みが最も問題
となる作動状態のときには、異物が実際に噛み込んでい
るか否かにかかわらず、異物除去動作を実行する。
御部が、上記スプールが初期位置へ向かって移動を開始
する復帰状態にあると判断した場合に、上記油圧制御弁
内の異物を除去するように、上記スプールを一時的に往
復移動させる異物除去動作を行う。言い換えると、スプ
ールが初期位置へ向かって戻される状態、つまり異物の
噛み込みが起こり易く、かつ、その噛み込みが最も問題
となる作動状態のときには、異物が実際に噛み込んでい
るか否かにかかわらず、異物除去動作を実行する。
【００１３】これにより、スプールが初期位置へ戻る際
の異物の噛み込みを確実に防止でき、このような異物噛
み込みによる悪影響を確実に回避できる。一方、スプー
ルが初期位置から離れる方向へ移動する際に仮に異物を
噛み込んだとしても、吸排気弁の作動態様が一時的に目
標特性から外れることはあるものの、スプールの初期位
置への復帰動作が阻害されることはなく、機関安定性へ
の悪影響は少ない。
の異物の噛み込みを確実に防止でき、このような異物噛
み込みによる悪影響を確実に回避できる。一方、スプー
ルが初期位置から離れる方向へ移動する際に仮に異物を
噛み込んだとしても、吸排気弁の作動態様が一時的に目
標特性から外れることはあるものの、スプールの初期位
置への復帰動作が阻害されることはなく、機関安定性へ
の悪影響は少ない。
【００１４】上記油圧制御弁は、好ましくは請求項２に
係る発明のように、上記スプールを上記初期位置の方向
へ付勢する付勢手段と、上記制御部からの制御信号に応
じて上記スプールを上記初期位置から離れる方向へ駆動
するソレノイドと、を有している。上記付勢手段として
は、リターンスプリングやバネ等が挙げられる。上記ソ
レノイドは、例えばＯＮ−ＯＦＦ信号に基づいて２位置
に切り換えられ、より好ましくは、制御部で演算される
デューティー比に基づいてデューティー制御されて３位
置以上に切り換えられる。
係る発明のように、上記スプールを上記初期位置の方向
へ付勢する付勢手段と、上記制御部からの制御信号に応
じて上記スプールを上記初期位置から離れる方向へ駆動
するソレノイドと、を有している。上記付勢手段として
は、リターンスプリングやバネ等が挙げられる。上記ソ
レノイドは、例えばＯＮ−ＯＦＦ信号に基づいて２位置
に切り換えられ、より好ましくは、制御部で演算される
デューティー比に基づいてデューティー制御されて３位
置以上に切り換えられる。
【００１５】このような請求項２に係る発明において、
付勢手段の付勢力によりスプールが初期位置側へ戻され
る際に仮に異物が噛み込まれると、この異物は付勢手段
により強く噛み込まれたままとなってしまうが、本発明
では、このようにスプールが初期位置の方向へ戻される
際に異物除去動作が行われるため、このような好ましく
ない異物の噛み込みを確実に防止できる。
付勢手段の付勢力によりスプールが初期位置側へ戻され
る際に仮に異物が噛み込まれると、この異物は付勢手段
により強く噛み込まれたままとなってしまうが、本発明
では、このようにスプールが初期位置の方向へ戻される
際に異物除去動作が行われるため、このような好ましく
ない異物の噛み込みを確実に防止できる。
【００１６】これに対し、ソレノイドによりスプールを
初期位置から離れる方向へ駆動する際に異物が噛み込ま
れたとしても、付勢手段の付勢力が異物の噛み込みを弱
める方向に作用している関係で、その噛み込みが解除さ
れ易く、かつ、スプールが初期位置へ戻る際には上記の
異物除去動作が実行されるため、このような異物の噛み
込みはあまり問題とならない。
初期位置から離れる方向へ駆動する際に異物が噛み込ま
れたとしても、付勢手段の付勢力が異物の噛み込みを弱
める方向に作用している関係で、その噛み込みが解除さ
れ易く、かつ、スプールが初期位置へ戻る際には上記の
異物除去動作が実行されるため、このような異物の噛み
込みはあまり問題とならない。
【００１７】請求項３に係る発明は、上記ソレノイドへ
の制御信号の変化に基づいて上記復帰状態が推定される
ことを特徴としている。より具体的には、ソレノイドが
停止状態へ向かうように制御信号が変化したときに、上
記異物除去動作を行う。
の制御信号の変化に基づいて上記復帰状態が推定される
ことを特徴としている。より具体的には、ソレノイドが
停止状態へ向かうように制御信号が変化したときに、上
記異物除去動作を行う。
【００１８】請求項４に係る発明は、上記可変動弁機構
は、吸排気弁の開閉時期を変化させるものであり、上記
可変動弁機構により吸気弁の開閉時期が変更されるよう
になっており、上記スプールが上記初期位置にあると
き、吸気弁の開閉時期が最遅角側へ向けて遅角するよう
に設定されていることを特徴としている。つまり、開閉
時期の進角側から最遅角側への変更を開始する際に、上
記異物除去動作を行う。
は、吸排気弁の開閉時期を変化させるものであり、上記
可変動弁機構により吸気弁の開閉時期が変更されるよう
になっており、上記スプールが上記初期位置にあると
き、吸気弁の開閉時期が最遅角側へ向けて遅角するよう
に設定されていることを特徴としている。つまり、開閉
時期の進角側から最遅角側への変更を開始する際に、上
記異物除去動作を行う。
【００１９】請求項５に係る発明は、機関運転状態に応
じて上記吸気弁の開閉時期の目標値を設定する目標値設
定手段を有し、この目標値の最遅角側への変化に基づい
て上記復帰状態が推定されることを特徴としている。つ
まり、目標値が最遅角側へ変化する際に、上記異物除去
動作を行う。
じて上記吸気弁の開閉時期の目標値を設定する目標値設
定手段を有し、この目標値の最遅角側への変化に基づい
て上記復帰状態が推定されることを特徴としている。つ
まり、目標値が最遅角側へ変化する際に、上記異物除去
動作を行う。
【００２０】請求項６に係る発明は、機関の減速状態に
基づいて上記復帰状態が推定されることを特徴としてい
る。つまり、機関が減速を開始する際に、上記異物除去
動作を行う。
基づいて上記復帰状態が推定されることを特徴としてい
る。つまり、機関が減速を開始する際に、上記異物除去
動作を行う。
【００２１】請求項７に係る発明は、スロットル開度の
減少又はアイドルスイッチのＯＦＦ側からＯＮ側への切
換に基づいて上記復帰状態が推定されることを特徴とし
ている。つまり、スロットル開度が減少するとき、又は
アイドルスイッチがＯＦＦ側からＯＮ側へ切り換えられ
るときに、上記異物除去動作を行う。
減少又はアイドルスイッチのＯＦＦ側からＯＮ側への切
換に基づいて上記復帰状態が推定されることを特徴とし
ている。つまり、スロットル開度が減少するとき、又は
アイドルスイッチがＯＦＦ側からＯＮ側へ切り換えられ
るときに、上記異物除去動作を行う。
【００２２】請求項８に係る発明は、上記異物除去動作
におけるスプールの往復周期が、可変動弁機構による吸
排気弁の作動態様の変化の応答時間に対して十分に短く
設定されていることを特徴としている。つまり、異物除
去動作によって吸排気弁の作動態様が不用意に変動する
ことのないように、上記往復周期が例えば１０Ｈｚ程
度，０．１秒程度の十分短い周期に設定される。
におけるスプールの往復周期が、可変動弁機構による吸
排気弁の作動態様の変化の応答時間に対して十分に短く
設定されていることを特徴としている。つまり、異物除
去動作によって吸排気弁の作動態様が不用意に変動する
ことのないように、上記往復周期が例えば１０Ｈｚ程
度，０．１秒程度の十分短い周期に設定される。
【００２３】請求項９に係る発明は、上記可変動弁機構
は吸排気弁の開閉時期を変化させるものであり、例えば
上述したように油圧調整弁をデューティー制御すること
により、上記吸排気弁の開閉時期を所定の制御範囲内で
任意の開閉時期に設定可能とすることを特徴としてい
る。
は吸排気弁の開閉時期を変化させるものであり、例えば
上述したように油圧調整弁をデューティー制御すること
により、上記吸排気弁の開閉時期を所定の制御範囲内で
任意の開閉時期に設定可能とすることを特徴としてい
る。
【００２４】
【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、スプール
が所定の初期位置へ向かって移動を開始する復帰状態と
判断された場合に異物除去動作が実行されるため、この
異物除去動作により油圧制御弁内の異物の沈殿，堆積や
噛み込みを抑制し、油圧制御弁の作動不良を未然に防止
できることに加え、スプールが初期位置へ戻る際の異物
の噛み込みが確実に回避され、このような異物の噛み込
みによる機関安定性の著しい低下を確実に回避すること
ができる。
が所定の初期位置へ向かって移動を開始する復帰状態と
判断された場合に異物除去動作が実行されるため、この
異物除去動作により油圧制御弁内の異物の沈殿，堆積や
噛み込みを抑制し、油圧制御弁の作動不良を未然に防止
できることに加え、スプールが初期位置へ戻る際の異物
の噛み込みが確実に回避され、このような異物の噛み込
みによる機関安定性の著しい低下を確実に回避すること
ができる。
【００２５】また、このように異物除去動作を行う条件
を限定することにより、この異物除去動作の実行に伴う
悪影響（応答性の低下や電力消費量の増加等）を最小限
に抑制することができる。加えて、異物の噛み込みを検
出するためのセンサ類が不要であり、その分、部品点数
の削減化や簡素化を図ることができる。
を限定することにより、この異物除去動作の実行に伴う
悪影響（応答性の低下や電力消費量の増加等）を最小限
に抑制することができる。加えて、異物の噛み込みを検
出するためのセンサ類が不要であり、その分、部品点数
の削減化や簡素化を図ることができる。
【００２６】請求項２に係る発明によれば、付勢手段に
よりスプールが初期位置の方向へ戻される際に異物除去
動作が行われるため、このような初期位置への復帰動作
中に異物が強く噛み込まれてしまうという事態を確実に
回避することができる。
よりスプールが初期位置の方向へ戻される際に異物除去
動作が行われるため、このような初期位置への復帰動作
中に異物が強く噛み込まれてしまうという事態を確実に
回避することができる。
【００２７】請求項４に係る発明によれば、吸気弁の開
閉時期が初期状態である最遅角側へ向かう際に、油圧制
御弁内の異物が噛み込まれたままとなって、機関始動時
や低速，低負荷（アイドル）状態となる際に吸気弁の開
閉時期が最遅角側へ戻らない、という事態を確実に防止
でき、始動不調，アイドル不調，エンスト等の最も回避
したい事態を確実に防ぐことができる。
閉時期が初期状態である最遅角側へ向かう際に、油圧制
御弁内の異物が噛み込まれたままとなって、機関始動時
や低速，低負荷（アイドル）状態となる際に吸気弁の開
閉時期が最遅角側へ戻らない、という事態を確実に防止
でき、始動不調，アイドル不調，エンスト等の最も回避
したい事態を確実に防ぐことができる。
【００２８】請求項３，５，６，７に係る発明によれ
ば、スプールが復帰状態にあることを、ソレノイドへの
制御信号の変化，作動態様（開閉時期）の目標値の変
化，機関の減速状態，スロットル開度やアイドルスイッ
チの変化から推定することができる。このため、例えば
吸排気弁の開閉時期の変更量を検出するセンサ等を、復
帰状態を判断するために敢えて設ける必要がなくなり、
その分、部品点数やコストの低減化，装置の簡素化等を
図ることができる。
ば、スプールが復帰状態にあることを、ソレノイドへの
制御信号の変化，作動態様（開閉時期）の目標値の変
化，機関の減速状態，スロットル開度やアイドルスイッ
チの変化から推定することができる。このため、例えば
吸排気弁の開閉時期の変更量を検出するセンサ等を、復
帰状態を判断するために敢えて設ける必要がなくなり、
その分、部品点数やコストの低減化，装置の簡素化等を
図ることができる。
【００２９】請求項８に係る発明によれば、異物除去動
作により吸排気弁の作動態様が不用意に変動することを
防止することができる。
作により吸排気弁の作動態様が不用意に変動することを
防止することができる。
【００３０】請求項９に係る発明によれば、可変動弁機
構は吸排気弁の開閉時期を変化させるものであって、吸
排気弁の開閉時期を所定の制御範囲内で任意の開閉時期
に設定できるため、例えば開閉時期を２位置に切り換え
るような構成に比して、制御の自由度が高く、高度な制
御を実現できる。
構は吸排気弁の開閉時期を変化させるものであって、吸
排気弁の開閉時期を所定の制御範囲内で任意の開閉時期
に設定できるため、例えば開閉時期を２位置に切り換え
るような構成に比して、制御の自由度が高く、高度な制
御を実現できる。
【００３１】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る内燃機関の可
変動弁装置を、内燃機関の吸気弁側に適用した一実施形
態について、図面に基づいて詳細に説明する。
変動弁装置を、内燃機関の吸気弁側に適用した一実施形
態について、図面に基づいて詳細に説明する。
【００３２】図１〜３に示すように、この可変動弁装置
は、作動油の供給油圧に応じて吸気弁（図示省略）の開
閉時期を変化させる可変動弁機構１０と、この可変動弁
機構１０への供給油圧を調整する油圧制御弁１２と、こ
の油圧制御弁１２を駆動制御する制御部１４と、を有し
ている。
は、作動油の供給油圧に応じて吸気弁（図示省略）の開
閉時期を変化させる可変動弁機構１０と、この可変動弁
機構１０への供給油圧を調整する油圧制御弁１２と、こ
の油圧制御弁１２を駆動制御する制御部１４と、を有し
ている。
【００３３】可変動弁機構１０は、吸気弁を駆動するカ
ムシャフト１６の前端部に中空のボルト１８を介して固
定され、このカムシャフト１６と一体的に回転する軸部
２０と、チェーン（又はベルト）を介してクランクシャ
フトから回転動力が伝達されるカムスプロケット（又は
カムプーリ）２２の内周側に一体的に形成され、クラン
クシャフトと同期して回転する外筒部２４と、これら軸
部２０の外周面と外筒部２４の内周面とに噛合するリン
グ状のピストン２６と、を有している。
ムシャフト１６の前端部に中空のボルト１８を介して固
定され、このカムシャフト１６と一体的に回転する軸部
２０と、チェーン（又はベルト）を介してクランクシャ
フトから回転動力が伝達されるカムスプロケット（又は
カムプーリ）２２の内周側に一体的に形成され、クラン
クシャフトと同期して回転する外筒部２４と、これら軸
部２０の外周面と外筒部２４の内周面とに噛合するリン
グ状のピストン２６と、を有している。
【００３４】このピストン２６は、バックラッシュを防
止するために、図外のバネにより互いに近接又は離間す
る方向へ付勢される２つの部材２６ａ，２６ｂに分割構
成されている。このピストン２６の内，外周面と、軸部
２０の外周面及び外筒部２４の内周面と、の噛合部分２
７は、ヘリカルスプラインとなっている。
止するために、図外のバネにより互いに近接又は離間す
る方向へ付勢される２つの部材２６ａ，２６ｂに分割構
成されている。このピストン２６の内，外周面と、軸部
２０の外周面及び外筒部２４の内周面と、の噛合部分２
７は、ヘリカルスプラインとなっている。
【００３５】ピストン２６の前後には、カバー２８等に
より第１油圧室（遅角室）３０及び第２油圧室（進角
室）３２が画成されている。各油圧室３０，３２には、
カムシャフト１６やボルト１８の内部等に形成された第
１油通路３４及び第２油通路３６を通して作動油が供給
される。
より第１油圧室（遅角室）３０及び第２油圧室（進角
室）３２が画成されている。各油圧室３０，３２には、
カムシャフト１６やボルト１８の内部等に形成された第
１油通路３４及び第２油通路３６を通して作動油が供給
される。
【００３６】これら油圧室３０，３２への供給油圧に応
じてピストン２６が軸方向（図１〜３の左右方向）へ移
動する。この軸方向の運動が上記ヘリカルスプラインを
介して軸部２０と外筒部２４との相対回転運動に変換さ
れ、両者２０，２４の回転位相差が連続的に変化する。
これにより、カムスプロケット２２の回転角に対するカ
ムシャフト１６の相対的な変換角度が変化し、吸気弁の
開閉時期（バルブタイミング）が連続的に変化する。
じてピストン２６が軸方向（図１〜３の左右方向）へ移
動する。この軸方向の運動が上記ヘリカルスプラインを
介して軸部２０と外筒部２４との相対回転運動に変換さ
れ、両者２０，２４の回転位相差が連続的に変化する。
これにより、カムスプロケット２２の回転角に対するカ
ムシャフト１６の相対的な変換角度が変化し、吸気弁の
開閉時期（バルブタイミング）が連続的に変化する。
【００３７】このような可変動弁機構１０は、コンパク
トで機関への搭載性に優れており、かつ、部品点数も少
なく済む等の利点がある。
トで機関への搭載性に優れており、かつ、部品点数も少
なく済む等の利点がある。
【００３８】油圧制御弁１２は、制御部１４からの制御
信号によりＯＮ−ＯＦＦ駆動（デューティ制御）され
て、上記の第１油通路３４及び第２油通路３６を選択的
に開閉するもので、これによりピストン２６の停止位置
が切り換えられる。
信号によりＯＮ−ＯＦＦ駆動（デューティ制御）され
て、上記の第１油通路３４及び第２油通路３６を選択的
に開閉するもので、これによりピストン２６の停止位置
が切り換えられる。
【００３９】詳しくは、この油圧制御弁１２は、筒状の
スリーブ３８内を往復移動するスプール４０と、このス
プール４０を初期位置の方向（図の左側）へ付勢する付
勢手段としてのリターンスプリング４２と、制御部１４
からの制御信号に応じて駆動し、スプール４０を初期位
置から離れる方向へ移動させるソレノイド４４と、を有
している。
スリーブ３８内を往復移動するスプール４０と、このス
プール４０を初期位置の方向（図の左側）へ付勢する付
勢手段としてのリターンスプリング４２と、制御部１４
からの制御信号に応じて駆動し、スプール４０を初期位
置から離れる方向へ移動させるソレノイド４４と、を有
している。
【００４０】スリーブ３８には、スプール４０の位置に
応じて開閉，連通される複数のポートが形成されてい
る。つまり、第１油通路３４に接続する第１ポート３４
ａと、第２油通路３６に接続する第２ポート３６ａと、
油圧源である油圧ポンプ４６から作動油が導入される油
圧導入ポート４６ａと、オイルパン４８へ連なる一対の
ドレンポート４８ａと、が形成されている。
応じて開閉，連通される複数のポートが形成されてい
る。つまり、第１油通路３４に接続する第１ポート３４
ａと、第２油通路３６に接続する第２ポート３６ａと、
油圧源である油圧ポンプ４６から作動油が導入される油
圧導入ポート４６ａと、オイルパン４８へ連なる一対の
ドレンポート４８ａと、が形成されている。
【００４１】ソレノイド４４が停止状態にあるとき、つ
まりソレノイド４４の駆動ユニットへ出力されるＯＮ−
ＯＦＦ信号のデューティ比が０（ゼロ）％のとき、スプ
ール４０はリターンスプリング４２のバネ力（付勢力）
により初期位置の方向へ移動する。
まりソレノイド４４の駆動ユニットへ出力されるＯＮ−
ＯＦＦ信号のデューティ比が０（ゼロ）％のとき、スプ
ール４０はリターンスプリング４２のバネ力（付勢力）
により初期位置の方向へ移動する。
【００４２】図１はスプール４０が初期位置に保持され
ている状態（ソレノイド停止状態）を示しており、この
場合、第１ポート３４ａと油圧導入ポート４６ａとが連
通し、第１油通路３４を介して第１油圧室３０へ油圧が
供給されるとともに、第２ポート３６ａとドレンポート
４８ａとが連通し、第２油通路３６を介して第２油圧室
３２内の作動油がドレンされる。このため、ピストン２
６が図の左側へ移動し、これに伴って、可変動弁機構１
０によりカムシャフト１６がカムスプロケット２２に対
して遅角側へ回転する。
ている状態（ソレノイド停止状態）を示しており、この
場合、第１ポート３４ａと油圧導入ポート４６ａとが連
通し、第１油通路３４を介して第１油圧室３０へ油圧が
供給されるとともに、第２ポート３６ａとドレンポート
４８ａとが連通し、第２油通路３６を介して第２油圧室
３２内の作動油がドレンされる。このため、ピストン２
６が図の左側へ移動し、これに伴って、可変動弁機構１
０によりカムシャフト１６がカムスプロケット２２に対
して遅角側へ回転する。
【００４３】つまり、図１に示すようにスプール４０が
初期位置にある状態では、ピストン２６が図の最も左側
の初期位置へ移動し、吸気弁の開閉時期が最遅角側へ遅
角するように設定されている。なお、供給油圧が低下す
る機関停止時等でも、カムシャフト１６に作用するバル
ブ反力等により、カムシャフト１６が初期状態である最
遅角側に保持される。
初期位置にある状態では、ピストン２６が図の最も左側
の初期位置へ移動し、吸気弁の開閉時期が最遅角側へ遅
角するように設定されている。なお、供給油圧が低下す
る機関停止時等でも、カムシャフト１６に作用するバル
ブ反力等により、カムシャフト１６が初期状態である最
遅角側に保持される。
【００４４】また、ソレノイド４４への供給電流（又は
電圧）が最大のとき、つまり上記デューティー比が１０
０％のとき、このソレノイド４４によりスプール４０が
初期位置から離れる方向（図の右側）へ駆動される。図
２はスプール４０が初期位置から最も離れた位置に保持
されている状態を示しており、この場合、第１ポート３
４ａとドレンポート４８ａとが連通して第１油圧室３０
の作動油がドレンされるとともに、第２ポート３６ａと
油圧ポンプ４６とが連通して第２油圧室３２へ油圧が供
給される。このため、ピストン２６は進角側（図の右
側）へ駆動される。
電圧）が最大のとき、つまり上記デューティー比が１０
０％のとき、このソレノイド４４によりスプール４０が
初期位置から離れる方向（図の右側）へ駆動される。図
２はスプール４０が初期位置から最も離れた位置に保持
されている状態を示しており、この場合、第１ポート３
４ａとドレンポート４８ａとが連通して第１油圧室３０
の作動油がドレンされるとともに、第２ポート３６ａと
油圧ポンプ４６とが連通して第２油圧室３２へ油圧が供
給される。このため、ピストン２６は進角側（図の右
側）へ駆動される。
【００４５】更に、ソレノイド４４への供給電流（又は
電圧）が中程度のとき、つまり上記デューティー比が５
０％のとき、スプール４０が図３に示すような中間位置
に保持される。この場合、第１ポート３４ａ及び第２ポ
ート３６ａの双方がスプール４０により閉塞される。こ
れにより、第１，第２油圧室３０，３２内の油圧が保持
（ロック）され、ピストン２６がその位置に保持され
る。
電圧）が中程度のとき、つまり上記デューティー比が５
０％のとき、スプール４０が図３に示すような中間位置
に保持される。この場合、第１ポート３４ａ及び第２ポ
ート３６ａの双方がスプール４０により閉塞される。こ
れにより、第１，第２油圧室３０，３２内の油圧が保持
（ロック）され、ピストン２６がその位置に保持され
る。
【００４６】このように、ピストン２６を任意の位置に
移動，保持することができるため、吸気弁の開閉時期を
所定の制御範囲内で任意の開閉時期に設定可能であり、
制御の自由度が高く、高度な制御を行うことができる。
移動，保持することができるため、吸気弁の開閉時期を
所定の制御範囲内で任意の開閉時期に設定可能であり、
制御の自由度が高く、高度な制御を行うことができる。
【００４７】上記の制御部１４は、各種センサから検出
されるエンジン回転数，負荷，水温及び車速等の機関運
転状態に基づいて、上述したように油圧制御弁１２のソ
レノイド４４へ制御信号（デューティー信号）を出力し
てスプール４０を駆動制御する他に、点火時期，燃料時
期及び供給量，過渡時補正やフェールセーフ等の各種エ
ンジン制御を記憶，処理するメモリ，ＣＰＵを備えたエ
ンジンコントロールユニットである。
されるエンジン回転数，負荷，水温及び車速等の機関運
転状態に基づいて、上述したように油圧制御弁１２のソ
レノイド４４へ制御信号（デューティー信号）を出力し
てスプール４０を駆動制御する他に、点火時期，燃料時
期及び供給量，過渡時補正やフェールセーフ等の各種エ
ンジン制御を記憶，処理するメモリ，ＣＰＵを備えたエ
ンジンコントロールユニットである。
【００４８】次に図４を参照して本実施形態の特徴的な
構成及び作用について説明する。図４（ｃ）の制御目標
角度は、クランクシャフトの回転角に対するカムシャフ
ト１６の変換角度の目標値であって、吸気弁の開閉時期
の目標値に対応している。この制御目標角度は、制御部
１４により機関運転状態に基づいて逐次設定される。
構成及び作用について説明する。図４（ｃ）の制御目標
角度は、クランクシャフトの回転角に対するカムシャフ
ト１６の変換角度の目標値であって、吸気弁の開閉時期
の目標値に対応している。この制御目標角度は、制御部
１４により機関運転状態に基づいて逐次設定される。
【００４９】この目標角度が遅角側から進角側へ変化す
ると（図４のＴ１のタイミングに相当）、デューティー
比（ａ）が０％から１００％に切り換えられる。これに
より、図４（ｂ）に示すように、ソレノイド４４の駆動
によりスプール４０が最遅角側の初期位置から進角側へ
移動し始める。これに伴って、実際の変換角度（ｄ）が
ある程度の応答遅れをもって進んでいく。
ると（図４のＴ１のタイミングに相当）、デューティー
比（ａ）が０％から１００％に切り換えられる。これに
より、図４（ｂ）に示すように、ソレノイド４４の駆動
によりスプール４０が最遅角側の初期位置から進角側へ
移動し始める。これに伴って、実際の変換角度（ｄ）が
ある程度の応答遅れをもって進んでいく。
【００５０】この実変換角度が制御目標角度に達したと
判断されると、上記のデューティー比を５０％に切り換
える。これにより、スプール４０が図３に示す中立位置
に保持されて、実変換角度が所定の進角状態に保持され
る。
判断されると、上記のデューティー比を５０％に切り換
える。これにより、スプール４０が図３に示す中立位置
に保持されて、実変換角度が所定の進角状態に保持され
る。
【００５１】そして本実施形態では、このように進角状
態で、制御目標角度が最遅角側へ変更された場合（Ｔ２
に示すタイミングに相当）、この目標角度の変化に基づ
いて、スプール４０が遅角側の初期位置へ向かって移動
を開始する復帰状態にあると判断される。そして、油圧
制御弁１２内の異物を除去するように、スプール４０を
一時的に往復移動させる異物除去動作を実行する。つま
り、所定期間ΔＴの間、デューティー比を所定の周期で
０％と１００％とに交互に切り換える。この異物除去動
作の往復周期は、吸気弁の開閉時期（実変換角度）が不
用意に変動することのないように、可変動弁機構１０の
応答時間に対して十分に短い周期、例えば１０Ｈｚ程
度，０．１ｓｅｃ程度に設定される。
態で、制御目標角度が最遅角側へ変更された場合（Ｔ２
に示すタイミングに相当）、この目標角度の変化に基づ
いて、スプール４０が遅角側の初期位置へ向かって移動
を開始する復帰状態にあると判断される。そして、油圧
制御弁１２内の異物を除去するように、スプール４０を
一時的に往復移動させる異物除去動作を実行する。つま
り、所定期間ΔＴの間、デューティー比を所定の周期で
０％と１００％とに交互に切り換える。この異物除去動
作の往復周期は、吸気弁の開閉時期（実変換角度）が不
用意に変動することのないように、可変動弁機構１０の
応答時間に対して十分に短い周期、例えば１０Ｈｚ程
度，０．１ｓｅｃ程度に設定される。
【００５２】このように本実施形態では、スプール４０
が遅角側の初期位置へ向かって移動を開始する復帰状態
にあると判断された場合に、上記の異物除去動作が行わ
れれるため、油圧制御弁１２内の異物の沈殿，堆積や噛
み込みを抑制し、スプール４０の作動不良を防止できる
ことに加え、スプール４０が遅角側へ復帰する際の異物
の噛み込みを確実に防ぐことができる。このため、この
ような異物噛み込みによりスプールが初期位置へ戻れな
くなって、吸気弁の開閉時期が遅角側の初期状態へ復帰
できなくなり、始動不調，アイドル不調，エンスト等を
招くという非常に好ましくない事態を確実に回避するこ
とができる。言い換えると、スプール４０の初期位置へ
の復帰動作を確実かつ円滑に行うことができ、機関安定
性の向上を図ることができる。
が遅角側の初期位置へ向かって移動を開始する復帰状態
にあると判断された場合に、上記の異物除去動作が行わ
れれるため、油圧制御弁１２内の異物の沈殿，堆積や噛
み込みを抑制し、スプール４０の作動不良を防止できる
ことに加え、スプール４０が遅角側へ復帰する際の異物
の噛み込みを確実に防ぐことができる。このため、この
ような異物噛み込みによりスプールが初期位置へ戻れな
くなって、吸気弁の開閉時期が遅角側の初期状態へ復帰
できなくなり、始動不調，アイドル不調，エンスト等を
招くという非常に好ましくない事態を確実に回避するこ
とができる。言い換えると、スプール４０の初期位置へ
の復帰動作を確実かつ円滑に行うことができ、機関安定
性の向上を図ることができる。
【００５３】なお、ソレノイド４４の駆動によりスプー
ル４０が初期位置から離れる方向へ移動する際に、仮に
異物が噛み込まれた場合、この異物噛み込みにより吸気
弁の開閉時期が一時的に目標値から外れるおそれはある
が、リターンスプリング４２のバネ力によりスプール４
０が初期位置へ戻される際には、この異物の噛み込みが
自然に解除され易くなり、かつ、上記の異物除去動作が
実施されるため、スプール４０が初期位置へ戻れなくな
ることはない。
ル４０が初期位置から離れる方向へ移動する際に、仮に
異物が噛み込まれた場合、この異物噛み込みにより吸気
弁の開閉時期が一時的に目標値から外れるおそれはある
が、リターンスプリング４２のバネ力によりスプール４
０が初期位置へ戻される際には、この異物の噛み込みが
自然に解除され易くなり、かつ、上記の異物除去動作が
実施されるため、スプール４０が初期位置へ戻れなくな
ることはない。
【００５４】また、異物除去動作を行う条件を、スプー
ルが復帰状態にある場合に限定することにより、異物除
去動作の実施に伴う悪影響（応答性の低下や電力消費量
の増加等）を最小限に抑制することができる。
ルが復帰状態にある場合に限定することにより、異物除
去動作の実施に伴う悪影響（応答性の低下や電力消費量
の増加等）を最小限に抑制することができる。
【００５５】加えて、異物が実際に噛み込まれているか
否かにかかわらず異物除去動作を行うようにしているた
め、異物の噛み込みを検出するためのセンサ類を敢えて
設ける必要がなく、その分、部品点数の削減化や装置の
簡素化を図ることができる。
否かにかかわらず異物除去動作を行うようにしているた
め、異物の噛み込みを検出するためのセンサ類を敢えて
設ける必要がなく、その分、部品点数の削減化や装置の
簡素化を図ることができる。
【００５６】更に、制御目標角度の減少（遅角側への変
化）に基づいてスプール４０が復帰状態にあることを推
定しているために、この復帰状態を判断するために敢え
てセンサ等を設ける必要がなく、その分、装置の簡素化
等を図ることができる。
化）に基づいてスプール４０が復帰状態にあることを推
定しているために、この復帰状態を判断するために敢え
てセンサ等を設ける必要がなく、その分、装置の簡素化
等を図ることができる。
【００５７】なお、スプール４０が復帰状態にあること
を、上記実施形態のように制御目標角度（目標値）の変
化から推定する代わりに、他の手段（トリガ）を用いて
推定し、異物除去動作を実行するようにしても良い。こ
の場合でも、復帰状態を判断するために敢えてセンサ等
を設ける必要がないので、構成の簡素化等を図ることが
できる。
を、上記実施形態のように制御目標角度（目標値）の変
化から推定する代わりに、他の手段（トリガ）を用いて
推定し、異物除去動作を実行するようにしても良い。こ
の場合でも、復帰状態を判断するために敢えてセンサ等
を設ける必要がないので、構成の簡素化等を図ることが
できる。
【００５８】一例として、図５は、スロットル開度の変
化及びアイドルスイッチの変化に応じて復帰状態を推定
する場合の制御部１４による制御の流れを示している。
先ずＳ（ステップ）１ではスロットル開度が検出され
る。このスロットル開度が所定値以上減少した場合（Ｓ
２）、あるいはアイドルスイッチがＯＦＦ側からＯＮ側
へ切り換えられた場合には（Ｓ３）、復帰状態であると
判断してＳ４へ進み、異物除去動作を実行する。
化及びアイドルスイッチの変化に応じて復帰状態を推定
する場合の制御部１４による制御の流れを示している。
先ずＳ（ステップ）１ではスロットル開度が検出され
る。このスロットル開度が所定値以上減少した場合（Ｓ
２）、あるいはアイドルスイッチがＯＦＦ側からＯＮ側
へ切り換えられた場合には（Ｓ３）、復帰状態であると
判断してＳ４へ進み、異物除去動作を実行する。
【００５９】他の例として、車速信号に基づく機関の減
速状態、あるいはソレノイド４４への制御信号の変化
（デューティー比の変化）に基づいて、スプール４０が
復帰状態であるかを判断し、異物除去動作を実行するよ
うにしても良い。
速状態、あるいはソレノイド４４への制御信号の変化
（デューティー比の変化）に基づいて、スプール４０が
復帰状態であるかを判断し、異物除去動作を実行するよ
うにしても良い。
【００６０】また、上記の実施例においては、可変動弁
機構が吸気弁の開閉時期（位相）を変化させるタイプの
ものであったが、この他に、バルブリフト量の異なる複
数のカムを切り換えるタイプのものであってもよく、こ
の場合には、例えば油圧制御弁１２のスプール４０が初
期位置にあるときに、バルブリフト量の小さいカムが選
択されるように設定する。
機構が吸気弁の開閉時期（位相）を変化させるタイプの
ものであったが、この他に、バルブリフト量の異なる複
数のカムを切り換えるタイプのものであってもよく、こ
の場合には、例えば油圧制御弁１２のスプール４０が初
期位置にあるときに、バルブリフト量の小さいカムが選
択されるように設定する。
【図１】本発明の一実施形態に係る内燃機関の可変動弁
装置において、スプールが初期位置に保持されている状
態を示す断面対応図。
装置において、スプールが初期位置に保持されている状
態を示す断面対応図。
【図２】上記実施形態でスプールが初期位置から最も離
れた位置に保持されている状態を示す断面対応図。
れた位置に保持されている状態を示す断面対応図。
【図３】上記実施形態でスプールが中間位置に保持され
ている状態を示す断面対応図。
ている状態を示す断面対応図。
【図４】本実施形態に係る制御の流れを示す特性図。
【図５】スロットル開度の変化及びアイドルスイッチの
切換に応じて復帰状態を推定する場合の制御の流れを示
すフローチャート。
切換に応じて復帰状態を推定する場合の制御の流れを示
すフローチャート。
１０…可変動弁機構 １２…油圧制御弁 １４…制御部 ３８…スリーブ ４０…スプール ４２…リターンスプリング ４４…ソレノイド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石原 基固 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 Ｆターム(参考） 3G018 AB12 BA10 BA33 CA19 DA57 DA74 EA11 EA23 FA01 FA07 GA02 GA38 3G092 AA11 DA10 EA25 EC01 EC08 FA11 FA41 GA01 GA04 GA10 HA13Z HE01Z HF19Z HF20Z
Claims (9)
- 【請求項１】 作動油の供給油圧に応じて吸排気弁の作
動態様を変化させる可変動弁機構と、スリーブ内を往復
移動するスプールの作動状態に応じて、上記可変動弁機
構への供給油圧を調整する油圧制御弁と、上記スプール
を駆動制御する制御部と、を有し、 この制御部は、上記スプールが初期位置へ向かって移動
を開始する復帰状態にあると判断した場合に、上記油圧
制御弁内の異物を除去するように、上記スプールを一時
的に往復移動させる異物除去動作を実行することを特徴
とする内燃機関の可変動弁装置。 - 【請求項２】 上記油圧制御弁が、上記スプールを上記
初期位置の方向へ付勢する付勢手段と、上記制御部から
の制御信号に応じて上記スプールを上記初期位置から離
れる方向へ駆動するソレノイドと、を有していることを
特徴とする請求項２に記載の内燃機関の可変動弁装置。 - 【請求項３】 上記ソレノイドへの制御信号の変化に基
づいて上記復帰状態が推定されることを特徴とする請求
項２に記載の内燃機関の可変動弁装置。 - 【請求項４】 上記可変動弁機構は、吸排気弁の開閉時
期を変化させるものであり、上記可変動弁機構により吸
気弁の開閉時期が変更され、 上記スプールが上記初期位置にあるとき、吸気弁の開閉
時期が最遅角側へ向けて遅角するように設定されている
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の内燃
機関の可変動弁装置。 - 【請求項５】 機関運転状態に応じて上記吸気弁の開閉
時期の目標値を設定する目標値設定手段を有し、この目
標値の最遅角側への変化に基づいて上記復帰状態が推定
されることを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の可
変動弁装置。 - 【請求項６】 機関の減速状態に基づいて上記復帰状態
が推定されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか
に記載の内燃機関の可変動弁装置。 - 【請求項７】 スロットル開度の減少又はアイドルスイ
ッチのＯＦＦ側からＯＮ側への切換に基づいて上記復帰
状態が推定されることを特徴とする請求項５に記載の内
燃機関の可変動弁装置。 - 【請求項８】 上記異物除去動作におけるスプールの往
復周期が、可変動弁機構による吸排気弁の作動態様の変
化の応答時間に対して十分に短く設定されていることを
特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の内燃機関の
可変動弁装置。 - 【請求項９】 上記可変動弁機構は吸排気弁の開閉時期
を変化させるものであり、上記吸排気弁の開閉時期を所
定の制御範囲内で任意の開閉時期に設定可能であること
を特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の内燃機関
の可変動弁装置。
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