JP2003129870A - 内燃機関の可変動弁装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 第１、２可変機構を適宜、両方同時に駆動制
御することによって、常時要求バルブリフトとバルブタ
イミングを得られるようにした。 【解決手段】 ステップ２１で第２可変機構２の制御偏
差値が許容値外と判別し、ステップ２４において第１可
変機構１の制御偏差値が許容値内ではないと判別した場
合は、ステップ２５で、第１，第２油通路の両方を開成
して、両可変機構により、バルブリフトとバルブタイミ
ングの制御を行う。ステップ２４において許容値内と判
別した場合は、ステップ２６において第１可変機構１側
の駆動を停止させると共に、第２可変機構２側に油圧の
全てを供給してバルブタイミング制御を行う。ステップ
２２で第１可変機構１の制御偏差値が許容値外と判別し
た場合は、ステップ２７において、第２可変機構の駆動
を停止すると共に、第１可変機構側に全ての油圧を供給
してバルブリフト制御を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の可変動
弁装置、とりわけ、吸気弁や排気弁である機関弁のバル
ブリフト特性と開閉タイミング（バルブタイミング）を
それぞれ制御する複数の可変機構を備えた可変動弁装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の従来の可変動弁装置としては、
例えば特開平８−４９５１４号公報に記載されているも
のが知られている。すなわち、この可変動弁装置は、プ
ロフィールの変更可能な吸気側のカムシャフトと、該吸
気側カムシャフトの回転位相を切り換え可能な油圧作動
式の可変バルブタイミング機構と、吸気弁を開閉駆動す
る前記カムを切り換え可能な油圧作動式の可変バルブリ
フト機構と、これらの機構への油圧の供給を制御する駆
動制御手段とを備えている。

【０００３】そして、前記可変バルブタイミング機構へ
の作動油圧の供給と可変バルブリフト機構への作動油圧
の供給とが重ならないように、両機構の作動領域ならび
に非作動位置を設定するように構成してある。つまり、
可変バルブタイミング機構の油圧作動時に可変バルブリ
フト機構が非作動位置にて所定のカムプロフィールによ
って吸気弁を開閉駆動するように、可変バルブリフト機
構の油圧作動時に可変バルブタイミング機構が非作動位
置にてカムシャフトを所定の回転位相にするように設定
してある。

【０００４】このため、前記両機構の作動が重ならない
ことから、オイルポンプから供給される油圧不足が解消
されて、十分な供給油圧によって各機構を的確に作動さ
せることが可能になる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の可変動弁装置にあっては、前述のように、可変バル
ブタイミング機構と可変バルブリフト機構を機関運転中
にいずれかのみを油圧によって作動させるようにしてい
るため、例えば、バルブタイミングの変更が最も必要と
なる機関低高回転領域において、可変バルブリフト機構
を作動している場合は、バルブタイミングを変更するこ
とができなくなったり、また逆に、バルブリフトの変更
が最も必要な機関高回転領域において、可変バルブタイ
ミング機構を作動している場合は、バルブリフトの変更
ができない。

【０００６】このように、内燃機関の運転状態に応じて
必要な最適なバルブタイミングやバルブリフトに制御す
ることが不可能になるため、機関性能を十分に引き出す
ことが困難になり、例えば機関高回転領域での十分な出
力トルクを確保できないと共に、低回転領域での燃費の
向上や排気エミッション性能の向上を期待することがで
きない。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記従来の可
変動弁装置の実情に鑑みて案出されたもので、請求項１
記載の発明は、機関弁のバルブリフト量を変化させる第
１可変機構と、前記機関弁の開閉タイミングを変化させ
る第２可変機構と、現在の機関運転状態を検出する機関
運転検出手段と、該機関運転検出手段からの情報信号に
よって前記第１可変機構と第２可変機構とをそれぞれ油
圧によって駆動制御する油圧駆動機構とを備えた内燃機
関の可変動弁装置において、前記油圧駆動機構は、機関
運転検出手段が検出した所定の運転状態が所定のしきい
値よりも低い場合は前記一方の可変機構のみを駆動制御
し、所定のしきい値よりも高い場合は前記両方の可変機
構を駆動制御するようにしたことを特徴としている。

【０００８】したがって、機関の供給油圧に応じた複数
のフェーズ領域を設けて、各フェーズ領域に対応してい
ずれか一の可変機構を優先的に駆動させると共に、供給
油圧が高いときは両方の可変機構を同時に駆動させるよ
うにしたため、機関運転状態毎に変化するバルブリフト
とバルブタイミングの両方の要求を満足させることが可
能になる。

【０００９】請求項２に記載の発明は、前記機関運転検
出手段が検出する所定の運転状態を、機関回転数とし、
現在の機関回転数が所定のしきい値以下の場合は一方の
可変機構のみを駆動制御し、しきい値以上の場合は前記
両方の可変機構を駆動制御するようにしたことを特徴と
している。

【００１０】請求項３に記載の発明は、前記機関運転検
出手段が検出する所定の運転状態を、機関の各潤滑部位
に供給される油圧とし、現在の油圧が所定のしきい値以
下の場合は一方の可変機構のみを駆動制御し、しきい値
以上の場合は前記両方の可変機構を駆動制御するように
したことを特徴としている。

【００１１】請求項４に記載の発明は、前記一方の可変
機構を第２可変機構としたことを特徴としている。

【００１２】請求項５に記載の発明は、前記機関回転数
あるいは油圧が所定のしきい値以上のときは、前記油圧
駆動機構から前記両可変機構に油圧をほぼ均等に供給す
ることを特徴としている。

【００１３】請求項６に記載の発明にあっては、前記油
圧駆動機構は、前記各可変機構に油圧を配分して供給す
る油圧分配手段を有することを特徴としている。

【００１４】請求項７に記載の発明は、前記機関運転検
出手段が検出した所定の運転状態における所定のしきい
値以上では前記両方の可変機構を制御式によって目標と
する機関運転状態に合うように駆動させるようにしたこ
とを特徴としている。

【００１５】請求項８に記載の発明は、前記所定の運転
状態のしきい値よりも大きな第２のしきい値を設定し、
該第２のしきい値以上では前記両可変機構に油圧をほぼ
均等に配分供給したことを特徴としている。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下本発明にかかる内燃機関の可
変動弁装置を吸気弁側に適用した各実施形態を図面に基
づいて詳述する。

【００１７】図１は本発明にかかる可変動弁装置の構造
を示し、シリンダヘッド１１に図外のバルブガイドを介
して摺動自在に設けられた１気筒あたり２つの吸気弁１
２，１２を備え、かつ該各吸気弁１２，１２のバルブリ
フト量を機関運転状態に応じて可変にする第１可変機構
１と、各吸気弁１２，１２の開閉タイミング（バルブタ
イミング）を機関運転状態に応じて可変にする第２可変
機構２と、第１、第２可変機構１，２にそれぞれ油圧を
供給して駆動制御する油圧駆動機構３と、機関運転状態
に応じて油圧駆動機構３を作動制御する制御するコント
ローラ４とを備えている。

【００１８】前記第１可変機構１は、図１及び図２に示
すように、シリンダヘッド１１上部の軸受１４に回転自
在に支持された中空状の駆動軸１３と、該駆動軸１３に
圧入などによって固設された偏心回転カムである２つの
駆動カム１５，１５と、駆動軸１３に揺動自在に支持さ
れて、各吸気弁１２，１２の上端部に配設されたバルブ
リフター１６，１６の平坦な上面１６ａ，１６ａに摺接
して各吸気弁１２，１２を開作動させる揺動カム１７，
１７と、駆動カム１５、１５と揺動カム１７，１７との
間に連係されて、駆動カム１５、１５の回転力を揺動カ
ム１７，１７の揺動力として伝達する伝達機構１８、１
８と、該伝達機構１８、１８の作動位置を可変制御にす
る制御機構１９とを備えている。

【００１９】前記駆動軸１３は、機関前後方向に沿って
配置されていると共に、一端部に設けられた第２可変機
構２のタイミングスプロケット４０に巻装された図外の
タイミングチェーン等を介して機関のクランク軸から回
転力が伝達されている。

【００２０】前記軸受１４は、図１に示すようにシリン
ダヘッド１１の上端部に設けられて、駆動軸１３の上部
を支持するメインブラケット１４ａと、該メインブラケ
ット１４ａの上端部に設けられて、後述する制御軸３２
を回転自在に支持するサブブラケット１４ｂとを有し、
両ブラケット１４ａ，１４ｂが一対のボルト１４ｃ，１
４ｃによって上方から共締め固定されている。

【００２１】前記両駆動カム１５は、図１及び図２に示
すように、ほぼリング状を呈し、カム本体１５ａと、該
カム本体１５ａの外端面に一体に設けられた筒状部１５
ｂとからなり、内部軸方向に駆動軸挿通孔１５ｃが貫通
形成されていると共に、カム本体１５ａの軸心Ｘが駆動
軸１３の軸心Ｙから径方向へ所定量だけオフセットして
いる。また、この各駆動カム１５は、駆動軸１３に対し
前記両バルブリフター１６，１６に干渉しない両外側に
駆動軸挿通孔１５ｃを介して圧入固定されていると共
に、両方のカム本体１５ａ，１５ａの外周面１５ｄ，１
５ｄが同一のカムプロフィールに形成されている。

【００２２】前記揺動カム１７は、図２に示すようにほ
ぼ横Ｕ字形状を呈し、一端部側の円環状の基端部２０に
は駆動軸１３が嵌挿されて回転自在に支持される支持孔
２０ａが貫通形成されていると共に、他端部のカムノー
ズ部２１にピン孔２１ａが貫通形成されている。また、
揺動カム１７の下面には、カム面２２が形成され、基端
部２０側の基円面２２ａと該基円面２２ａからカムノー
ズ部２１側に円弧状に延びるランプ面２２ｂと該ランプ
面２２ｂの先端側に有するリフト面２２ｃとが形成され
ており、該基円面２２ａとランプ面２２ｂ及びリフト面
２２ｃとが、揺動カム１７の揺動位置に応じて各バルブ
リフター１６の上面１６ａ所定位置に当接するようにな
っている。

【００２３】前記伝達機構１８は、図２に示すように駆
動軸１３の上方に配置されたロッカアーム２３と、該ロ
ッカアーム２３の一端部２３ａと駆動カム１５とを連係
するリンクアーム２４と、ロッカアーム２３の他端部２
３ｂと揺動カム１７とを連係する連係部材であるリンク
ロッド２５とを備えている。

【００２４】前記各ロッカアーム２３は、平面からみて
ほぼクランク状に折曲形成され、中央に有する筒状基部
２３ｃが後述する制御カム３３に回転自在に支持されて
いる。また、各基部２３ｃの各外端部に突設された前記
一端部２３ａには、図２にも示すように、リンクアーム
２４と相対回転自在に連結するピン２６が挿通されるピ
ン孔２３ｄが貫通形成されている一方、各基部２３ｃの
各内端部に夫々突設された前記他端部２３ｂには、各リ
ンクロッド２５の一端部２５ａと相対回転自在に連結す
るピン２７が挿通されるピン孔２３ｅが形成されてい
る。

【００２５】また、前記リンクアーム２４は、比較的大
径な円環状の基部２４ａと、該基部２４ａの外周面所定
位置に突設された突出端２４ｂとを備え、基部２４ａの
中央位置には、前記駆動カム１５のカム本体１５ａの外
周面に回転自在に嵌合する嵌合孔２４ｃが形成されてい
る一方、突出端２４ｂには、前記ピン２６が回転自在に
挿通するピン孔２４ｄが貫通形成されている。

【００２６】さらに、前記リンクロッド２５は、図２に
も示すように所定長さのほぼく字形状に折曲形成され、
両端部２５ａ，２５ｂには、図３にも示すようにピン挿
通孔２５ｃ，２５ｄが形成されており、この各ピン挿通
孔２５ｃ，２５ｄに、前記ロッカアーム２３の他端部２
３ｂに有するピン孔２３ｅと揺動カム１７のカムノーズ
部２１に有するピン孔２１ａにそれぞれ挿通した各ピン
２７，２８の端部が回転自在に挿通している。

【００２７】そして、このリンクロッド２５は、前記揺
動カム１７の最大揺動範囲を前記ロッカアーム２３の揺
動範囲内に規制するようになっている。

【００２８】尚、各ピン２６，２７，２８の一端部に
は、リンクアーム２４やリンクロッド２５の軸方向の移
動を規制するスナップリングが設けられている。

【００２９】前記制御機構１９は、機関前後方向に配設
された前記制御軸３２と、該制御軸３２の外周に固定さ
れてロッカアーム２３の揺動支点となる制御カム３３
と、前記制御軸３２を所定の制御範囲でその回転位置を
制御する油圧アクチュエータ３４と、該油圧アクチュエ
ータ３４に正逆回転用の油圧を選択的に供給する電磁弁
２９とから構成されている。

【００３０】前記制御軸３２は、駆動軸１３と並行に設
けられて、前述のように軸受１４のメインブラケット１
４ａ上端部の軸受溝とサブブラケット１４ｂとの間に回
転自在に支持されている。一方、前記各制御カム３３
は、夫々円筒状を呈し、図２に示すように軸心Ｐ１位置
が制御軸３２の軸心Ｐ２からα分だけ偏倚している。

【００３１】前記油圧アクチュエータ３４は、前記油圧
駆動機構３からの油圧の給排によって制御軸３２に回転
力を伝達すると共に、所定の回転位置に保持するように
なっている。

【００３２】一方、前記第２可変機構２は、図１に示す
ように前記駆動軸１３の先端部側に設けられ、図外のタ
イミングチェーンによって機関のクランク軸から回転力
が伝達されるタイミングスプロケット４０と、駆動軸１
３の先端部にボルト４１によって軸方向から固定された
スリーブ４２と、タイミングスプロケット４０とスリー
ブ４２との間に介装されて、駆動軸１３の前後軸方向へ
移動可能な筒状歯車４３とから構成されている。

【００３３】前記タイミングスプロケット４０は、筒状
本体４０ａの後端部にチェーンが巻装されるスプロケッ
ト部４０ｂがボルト４５により固定されていると共に、
筒状本体４０ａの前端開口がフロントカバー４０ｃによ
って閉塞されている。また、筒状本体４０ａの内周面に
は、はす歯形のインナ歯４６が形成されている。

【００３４】前記スリーブ４２は、後端側に駆動軸１３
の先端部が嵌合する嵌合溝が形成されていると共に、前
端部の保持溝内にはフロントカバー４０ｃを介してタイ
ミングスプロケット４０を前方に付勢するコイルスプリ
ング４７が装着されている。また、スリーブ４２の外周
面には、はす歯形のアウタ歯４８が形成されている。

【００３５】前記筒状歯車４３は、軸直角方向から２分
割されて前後の歯車構成部がピンとスプリングによって
互いに接近する方向に付勢されていると共に、内外周面
には前記各インナ歯４６とアウタ歯４８に噛合いするは
す歯形の内外歯が形成されており、前後に形成された第
１，第２油圧室４９，５０に電磁切換弁５１を介して相
対的に供給される油圧によって各歯間を摺接しながら前
後軸方向へ移動するようになっている。また、この筒状
歯車４３は、フロントカバー４０ｃに突当った最大前方
移動位置で吸気弁１２を最進角位置に制御する一方、最
大後方移動位置で最遅角位置に制御するようになってい
る。さらに、第２油圧室５０内に弾装されたリターンス
プリング５０ａによって第１油圧室４９の油圧が供給さ
れない場合、例えば始動時に最大前方移動位置に付勢さ
れるようになっている。

【００３６】前記油圧駆動機構３は、オイルパンＯＰと
連通するオイルポンプ５２と、該オイルポンプ５２の下
流側に接続された油圧通路５３と、該油圧通路５３の下
流側で分岐して、前記第１可変機構１と第２可変機構２
にそれぞれ油圧を供給する第１、第２油通路５４、５５
と、前記分岐位置に設けられた油圧配分手段であるソレ
ノイド型の流路切換弁５６と、該流路切換弁５６に接続
された図外のドレン通路５５ａとから構成されている。
また、前記第２油通路５５は、前記電磁切換弁５１と該
電磁切換弁５１から分岐された通路部５５ａ、５５ｂと
を介して前記第１，第２油圧室４９，５０に接続されて
いる。

【００３７】前記流路切換弁５６は、図３Ａ〜図３Ｃに
示すように、ほぼ円柱状の弁孔５７のほぼ中央に前記油
圧通路５３の一端が接続されていると共に、該油圧通路
５３と対向する両側に前記各可変機構１，２にそれぞれ
連通する第１、第２油通路５４，５５の各一端が接続さ
れている。また、弁孔５７の内部には、前記第１，第２
油通路５４，５５の各開口端を選択的に開閉するスプー
ル弁５８が摺動自在に設けられており、このスプール弁
５８は、弁孔５７の一端側に設けられた電磁コイル５９
への通電によって左右に摺動して第１油通路５４と第２
油通路５５を選択的に閉塞する方向に吸引されて、各油
通路５４、５５内に流入する油圧の配分割合を調整する
ようになっている。また、このスプール弁５８は、電磁
コイル５９への非通電時には一端側に設けられたスプリ
ング６０と他端側に設けられたスプリング６１との対向
するばね力によって中立位置（両油通路５４，５５を開
成する位置）に保持されるようになっている。なお、他
端側のスプリング６１とスプール弁５８との間には、良
好なばね力伝達のための付勢板６２が介装されていると
共に、弁孔５７の両端部内には各スプリング６０、６１
の一端を弾持するストッパ６３，６４が固定されてい
る。

【００３８】前記コントローラ４は、クランク角センサ
からの機関回転数信号、スロットル開度センサからのス
ロットル開度信号（負荷）及び水温センサからの機関温
度信号など、各種センサからの検出信号に基づいて現在
の機関運転状態を演算等により検出すると共に、制御軸
３２の現在の回転位置を検出する第１位置検出センサ６
５や駆動軸１３とタイミングスプロケット４０との相対
回動位置を検出する第２位置検出センサ６６からの検出
信号に基づいて、前記流路切換弁５６の電磁コイル５９
に通電あるいは非通電の制御信号を出力して、各可変機
構１，２への油圧の配分制御を行っていると共に、前記
両電磁切換弁２９、５１にそれぞれ制御信号を出力して
通路の切り換えや閉止制御を行っている。

【００３９】以下、第１、第２可変機構１、２の基本的
動作について説明すれば、第１可変機構１側は、例えば
機関低回転低負荷状態においては後述するコントローラ
４からの制御信号によって流路切換弁５６が開作動する
と共に、電磁切換弁２９が一方に切り換えられて油圧ア
クチュエータ３４を介して制御軸３２が一方向へ回転制
御されて、制御カム３３の軸心Ｐ１が制御軸３２の軸心
Ｐ２から左上方の回動位置に保持され、厚肉部３３ａが
駆動軸１３から上方向へ離間回動する。これにより、ロ
ッカアーム２３は、全体が駆動軸１３に対して上方向へ
移動し、このため各揺動カム１７はリンクロッド２５を
介して強制的に引き上げられて反時計方向へ回動する。
したがって、駆動カム１５が回転してリンクアーム２４
を介してロッカアーム２３の一端部２３ａを押し上げる
と、そのリフト量がリンクロッド２５を介して揺動カム
１７及びバルブリフター１６に伝達されるが、そのリフ
ト量は小さくなる（Ｌｍｉｎ）。

【００４０】また、例えば高回転高負荷に移行した場合
は、油圧アクチュエータ３４により制御軸３２が、今度
は他方向に回転して制御カム３３を図２に示す位置に回
転させて厚肉部３３ａを下方向へ回動させる。このた
め、ロッカアーム２３は、全体が駆動軸１３方向（下方
向）へ移動して他端部２３ｂが揺動カム１７をリンクア
ーム２５を介して下方向へ押圧して揺動カム１７全体を
所定量だけ図示の位置（時計方向）に回動させる。した
がって、駆動カム１５が回転してリンクアーム２４を介
してロッカアーム２３の一端部２３ａを押し上げると、
そのリフト量がリンクロッド２５を介して揺動カム１７
及びバルブリフター１６に伝達されるが、そのリフト量
は最大に大きくなる（Ｌｍａｘ）。

【００４１】また、この第１可変機構１による吸気弁１
２のバルブリフト量（Ｌ）と作動角（Ｄ）は、機関運転
状態に応じて最小リフト（Ｌｍｉｎ）から最大リフト
（Ｌｍａｘ）まで連続的に制御されるようになってい
る。

【００４２】一方、第２可変機構２側では、各センサか
らの情報信号からコントローラ４が吸気弁１２の目標進
角量を決定して、この指令信号に基づき電磁切換弁５１
により該第２油通路５５と第１通路５５ａとを所定時間
連通させると共に、第２通路５５ｂとドレン通路とを所
定時間連通させか、あるいは第２油通路５５と第２通路
５５ｂを所定時間連通させると共に、第１通路５５ａと
ドレン通路を所定時間連通させる。これによって、筒状
歯車４３の前後方向の移動に伴いタイミングスプロケッ
ト４０と駆動軸１３との相対回動位置を変換して最大進
角側あるいは最大遅角側に連続的に制御する。また、こ
の場合も第２位置検出センサ６６により予め駆動軸１３
の実際の相対回動位置をモニターして、フィードバック
制御により駆動軸を目標相対回動位置すなわち目標進角
量に回転させるようになっている。

【００４３】以下、前記コントローラ４による第１可変
機構１と第２可変機構２に対する油圧供給制御（駆動制
御）についてそれぞれフローチャート図に基づいて説明
するまず、図４は前記流路切換弁５６による油圧配分制
御の全体フローを示し、この油圧配分は、図５に示すよ
うな機関回転数Ｎの回転領域０〜Ｎ、Ｎ〜以上の２つの
フェーズ１，２領域に設定されて、該２つの油圧配分制
御フェーズ１，２の油圧配分を行っている。

【００４４】ここで、フェーズ１は、機関回転数が所定
のしきい値Ｎより低くオイルポンプの回転数も低いこと
から低油圧期間に当たり、したがって、どちらか一方の
可変機構１，２しか良好に駆動させることができない油
圧領域である。一方、フェーズ２は、機関回転数も所定
のしきい値Ｎより高くオイルポンプの回転数も高くなっ
て、両方の可変機構１，２を良好に駆動させることがで
きる油圧領域である。また、前記第１可変機構１の初期
位置は、低バルブリフトに設定され、第２可変機構２の
初期位置は最遅角側となるように保持されている。

【００４５】すなわち、図４に示すステップ１では、現
在の内燃機関の冷却水温度あるいは潤滑油温を読み込
み、ステップ２では図６に示す水温と油温及び機関回転
数の関係マップから第１、第２可変機構１，２を同時に
駆動させるのに必要なオイルポンプ５２からの油圧を発
生できる機関回転数Ｎを算出する。次に、ステップ３
で、現在の機関回転数を読み込み、ステップ４において
現在の回転数が前記フェーズ回転数Ｎよりも小さいか否
かを判別する。ここで、小さいと判別した場合はステッ
プ５において図に示す油圧配分制御のフェーズ１を実施
するが、大きいと判別した場合は、ステップ６において
油圧配分制御のフェーズ２を実施する。

【００４６】図７は前記フェーズ１のフローチャート図
であって、このフェーズ１では第２可変機構２を優先し
て駆動制御するように設定されている。

【００４７】すなわち、ステップ１１では、第２可変機
構２の制御偏差値が許容値内か否かを判別し、許容値内
（第２可変機構の制御偏差値小）であると判別した場合
は、ステップ１２に移行するが、許容値外（第２可変機
構の制御偏差値大）であると判別した場合は、ステップ
１３に移行し、ここでは図３Ｂに示すように、流路切換
弁５６のスプール弁５８により第１油通路５４を閉止し
て第１可変機構１への油圧供給を遮断すると共に、第２
可変機構２へのみ全ての油圧を供給して駆動制御させ
る。これによって、吸気弁１２，１２を機関運転状態に
応じた最適なバルブタイミングに制御することができ
る。

【００４８】前記ステップ１２では、第１可変機構１の
制御偏差値が許容値外か否かを判別し、許容値外（第１
可変機構１の制御偏差値小）であると判別した場合、ス
テップ１４において、図３Ｃに示すように、流路切換弁
５６のスプール弁５８が第２油通路５５を閉止すると共
に第１油通路５４を開成する。これにより、第２可変機
構２側への油圧の供給を遮断する一方、第１可変機構２
側に油圧の全て供給して駆動制御させる。したがって、
かかる運転状態に応じた最適なバルブリフト制御を行う
ことができる。

【００４９】また、許容値内（第１可変機構１の制御偏
差値大）と判別した場合は、ステップ１５に移行する。
このステップ１５では、両可変機構１，２の制御偏差値
が小さいことから、現在の機関運転状態に適合したバル
ブリフトとバルブタイミングが行われているので、両可
変機構１，２側への油圧の供給を遮断して駆動を停止さ
せる。この駆動停止とは、コントローラ４からの制御信
号によって両電磁切換弁２９，５１により第１、第２可
変機構１，２への油圧の供給を遮断して両方の可変機構
１，２側への油圧の供給を行わないことである。

【００５０】図８は前記フェーズ２のフローチャート図
であって、このフェーズ２は、機関の油圧が高圧になっ
ているため、油圧を両可変機構１，２に均等に配分して
も両者が良好に駆動することが可能な領域である。

【００５１】まず、ステップ２１では、第２可変機構２
の制御偏差値が許容値内か否かを判別し、許容値内（偏
差値小）であればステップ２２に進み、ここでは第１可
変機構１の制御偏差値が許容値内か否かを判別する。こ
こで、許容値内であると判別した場合は、ステップ２３
に移行して、ここでは、現在の機関運転状態に適合した
バルブリフトとバルブタイミングが行われているので、
両可変機構１，２側への油圧の供給を遮断して駆動を停
止させる。

【００５２】そして、前記ステップ２１で第２可変機構
２の制御偏差値が許容値外と判別した場合は、ステップ
２４に移行し、ここでは第１可変機構１の制御偏差値が
許容値内か否かを判別する。許容値内ではない（偏差値
大）と判別した場合は、ステップ２５において図３Ａに
示すように、流路切換弁５６への通電を遮断してスプー
ル弁５８を両スプリング６０，６１のばね圧で中立位置
に保持して第１，第２油通路５４，５５の両方を開成し
て、第１、第２可変機構１、２の両方を通常のフィード
バック制御により、バルブリフトとバルブタイミング制
御を行う。

【００５３】一方、前記ステップ２４において許容値内
（制御偏差値小）と判別した場合は、ステップ２６にお
いて流路切換弁５６により第１油通路５４を閉止して第
１可変機構１側の駆動を停止させると共に、第２油通路
５５は開成して第２可変機構２側に油圧の全てを供給し
てバルブタイミング制御を行う。

【００５４】また、前記ステップ２２において第１可変
機構１の制御偏差値が許容値外（偏差値大）と判別した
場合は、この時点では第２可変機構２の制御偏差値が小
さいので、ステップ２７において、第２可変機構２の駆
動を停止すると共に、第１可変機構１側に全ての油圧を
供給してバルブリフト制御を行う。

【００５５】以上のように、この実施形態によれば、現
在の機関のオイルポンプで発生した油圧を、機関冷却水
温あるいは油温によって推定して、油圧配分制御フェー
ズ切り替えの機関回転数を演算により算出するようにし
たため、特別に油圧センサを設ける必要がなくなる。し
たがって、この分、コストの高騰を抑制することが可能
になる。

【００５６】また、前述のように、フェーズ１の領域
（機関低回転域）では、第２可変機構２の駆動を優先さ
せて、吸気弁１２，１２のバルブタイミングを積極的か
つ速やかに制御することができるため、ポンピングロス
などの発生を防止できると共に、燃費の向上と排気エミ
ッション性能を向上させることができる。

【００５７】しかも、バルブリフトの要求値に対して
も、バルブタイミング制御が安定した後に、第１可変機
構１の駆動へ速やかに切り替えて、かかるバルブリフト
制御を行うことが可能になるため、同じ機関運転領域で
第１、第２可変機構１，２を優先順位にしたがって駆動
させることができる。したがって、従来のような駆動領
域を限定する可変動弁装置に比較して機関性能の大幅な
改善が可能になる。

【００５８】また、フェーズ２の領域（機関高回転域）
では、第１、第２可変機構１，２を同時にかつ良好に駆
動させることができるので、最適なバルブリフト、バル
ブタイミングを常に得ることが可能になる。したがっ
て、かかる機関運転領域での高出力トルクなどが得られ
機関性能の向上が図れる。

【００５９】さらに、この領域では、いずれか一方の制
御偏差値が小さく、他方の制御偏差値が大きい場合に、
制御偏差値の大きい方の可変機構に優先的に油圧を供給
することができるため、制御収束速度の向上が図れる。

【００６０】図９は両可変機構１，２の他の油圧制御の
フローチャートを示し、機関回転数に応じて３つの制御
フェーズを設けて各可変機構１，２への供給油圧の制御
を行うようにしたものである。

【００６１】すなわち、制御フェーズは、図１０に示す
ように機関回転数０〜Ｎ１、Ｎ１〜Ｎ２、Ｎ２〜に応じ
て３つの制御フェーズ１，２，３領域に区分けされてお
り、所定のしきい値Ｎ１、Ｎ２を設けて、このしきい値
Ｎ１、Ｎ２を境に両可変機構１，２の駆動制御を行うよ
うになっている。

【００６２】具体的には、図９に示すステップ３１で
は、現在の内燃機関の冷却水温度あるいは潤滑油温を読
み込み、ステップ３２では、前述と同じく図６に示す冷
却水温と油温及び機関回転数の関係マップから第１、第
２可変機構１，２を同時に駆動させるのに必要なオイル
ポンプ５２からの油圧を発生できる機関回転数Ｎ２と、
２つの可変機構１，２を駆動させるのには十分な油圧で
はないが、全ての油圧を使用しなくても１つの可変機構
を良好に駆動させることのできる機関回転数Ｎ１を算出
する。これは、例えば、両可変機構１，２へ供給される
油圧の７０％位を使用すれば１つの可変機構を良好に駆
動させることができる機関回転数である。

【００６３】次に、ステップ３３では現在の機関回転数
を読み込み、ステップ３４において、この現在の機関回
転数が前記しきい値Ｎ１よりも小さいか否かを判別し、
小さい判別した場合は、ステップ３５に進む。ここで
は、油圧配分制御フェーズ１を実施する。

【００６４】また、前記ステップ３４で現在の機関回転
数がしきい値Ｎ１よりも大きいと判別した場合は、ステ
ップ３６に移行し、ここではさらに現在の機関回転数が
しきい値Ｎ２よりも小さいか否かを判別する。ここで、
小さいと判別した場合は、ステップ３７において油圧配
分制御フェーズ２を実施し、大きいと判別した場合は、
ステップ３８において油圧配分制御フェーズ３を実施す
る。

【００６５】以下、図１１〜図１３に基づいて前記各フ
ェーズ１、２、３の制御を説明する。まず、図１１はフ
ェーズ１の実施フローを示し、このフェーズ１はオイル
ポンプが低油圧期間であるため、どちらか一方の可変機
構しか駆動させることができない油圧領域であるが、第
２可変機構２を優先的に駆動させるように設定されてい
る。すなわち、ステップ４１では、第２可変機構２の制
御偏差値が許容値内か否かを判別し、許容値内（第２可
変機構の制御偏差値小）であると判別した場合は、ステ
ップ４２に移行するが、許容値外（第２可変機構の制御
偏差値大）であると判別した場合は、ステップ４３に移
行し、ここでは図３Ｂに示すように、流路切換弁５６に
よって第１可変機構１への油圧供給を遮断すると共に、
第２可変機構２へのみ全ての油圧を供給して駆動制御さ
せる。これによって、吸気弁１２，１２の最適なバルブ
タイミング制御が行われる。

【００６６】前記ステップ４２では、第１可変機構１の
制御偏差値が許容値外か否かを判別し、許容値外（第１
可変機構１の制御偏差値小）であると判別した場合、ス
テップ４４において、図３Ｃに示すように、流路切換弁
５６によって第２可変機構２側への油圧の供給を遮断す
る一方、第１可変機構２側に油圧の全て供給して駆動制
御させる。また、許容値内（第１可変機構１の制御偏差
値大）と判別した場合は、ステップ４５に移行する。

【００６７】このステップ４５では、両可変機構１，２
の制御偏差値が小さいことから、現在の機関運転状態に
適合したバルブリフトとバルブタイミングが行われてい
るので、両可変機構１，２側への油圧の供給を遮断して
駆動を停止させる。

【００６８】図１２は前記フェーズ２のフローチャート
図であって、このフェーズ２は、機関の油圧が中程度に
なっているため、両可変機構１，２へ供給される全ての
油圧を使用しなくても１つの可変機構だけを良好に駆動
させるためには十分な油圧が得られるが、両可変機構
１，２側に油圧を供給すると良好な駆動が得られず応答
性が悪化する油圧領域である。

【００６９】まず、ステップ５１では、第２可変機構２
の制御偏差値が許容値内か否かを判別し、許容値内（偏
差値小）であればステップ５２に進み、ここでは第１可
変機構１の制御偏差値が許容値内か否かを判別する。こ
こで、許容値内であると判別した場合は、ステップ５３
に移行して、ここでは、現在の機関運転状態に適合した
バルブリフトとバルブタイミングが行われているので、
両可変機構１，２側への油圧の供給を遮断して駆動を停
止させる。

【００７０】そして、前記ステップ５１で第２可変機構
２の制御偏差値が許容値外と判別した場合は、ステップ
５４に移行し、ここでは第１可変機構１の制御偏差値が
許容値内か否かを判別する。許容値内（制御偏差値小）
と判別した場合は、ステップ５５において流路切換弁５
６により第１油通路５４を閉止して第１可変機構１側の
駆動を停止させると共に、第２油通路５５は開成して第
２可変機構２側に油圧の全てを供給してバルブタイミン
グ制御を行う。

【００７１】また、前記ステップ５２において第１可変
機構１の制御偏差値が許容値外（偏差値大）と判別した
場合は、この時点では第２可変機構２の制御偏差値が小
さいので、ステップ５６において、第２可変機構２の駆
動を停止すると共に、第１可変機構１側に全ての油圧を
供給してバルブリフト制御を行う。

【００７２】また、前記ステップ５４で、第１可変機構
１の制御偏差値が許容値外（偏差値大）と判別した場合
は、ステップ５７において以下の式により求められる油
圧配分割合により、流路切換弁５６を制御する。

【００７３】第１可変機構１の油圧配分割合＝１００％
−第２可変機構２の油圧配分割合 第２可変機構２の油圧配分割合＝第２可変機構の基本配
分割合−（Ａ×機関回転数割合＋Ｂ×制御偏差割合）
ここで、Ａは機関回転数割合補正係数、Ｂは制御偏差割
合補正係数である。

【００７４】機関回転数割合＝現在の機関回転数−Ｎ１ 制御偏差割合＝α×第１可変機構の制御偏差値−β×第
２可変機構の制御偏差値 ここで、αは制御偏差重み第
１可変機構側の係数、βは制御偏差重み第２可変機構側
の係数である。

【００７５】但し、第２可変機構２の基本配分割合は５
０％以上とし、第２可変機構２の油圧配分割合は５０％
〜１００％になるように設定する。

【００７６】上の式を簡単に説明すると、機関回転割合
は機関回転数が高いほど大きくなり、この結果、除々に
第２可変機構２の油圧配分割合が低くなり、第１可変機
構１の油圧配分が大きくなる。これは、機関回転数が上
昇するとオイルポンプの吐出油圧が上昇するため、第１
可変機構１に対して第２可変機構２に優先して油圧を配
分しなくともよくなるからである。また、前記制御偏差
割合であるが、本制御フェーズは、基本的に第２可変機
構２を優先して駆動させるが、第１可変機構１の制御偏
差が第２可変機構２の制御偏差に対して相対的に大きい
場合に、第１可変機構１を速やかに駆動させるために付
加したものである。補正係数Ａ、Ｂ及び重みα、βは各
割合の配分比率及び偏差重みを決定するパラメータとな
っている。

【００７７】図１３は前記フェーズ３のフローチャート
図であって、このフェーズ３は、機関の油圧が高圧にな
っているため、油圧を両可変機構１，２に均等に配分し
ても両者が良好に駆動することが可能な領域であり、基
本的にフェーズ２の場合とほぼ同じ制御を行う。

【００７８】まず、ステップ６１では、第２可変機構２
の制御偏差値が許容値内か否かを判別し、許容値内（偏
差値小）であればステップ６２に進み、ここでは第１可
変機構１の制御偏差値が許容値内か否かを判別する。こ
こで、許容値内であると判別した場合は、ステップ６３
に移行して、ここでは、現在の機関運転状態に適合した
バルブリフトとバルブタイミングが行われているので、
両可変機構１，２側への油圧の供給を遮断して駆動を停
止させる。

【００７９】そして、前記ステップ６１で第２可変機構
２の制御偏差値が許容値外と判別した場合は、ステップ
６４に移行し、ここでは第１可変機構１の制御偏差値が
許容値内か否かを判別する。許容値内（制御偏差値小）
と判別した場合は、ステップ６５において流路切換弁６
５によって第１油通路５４を閉止して第１可変機構１側
の駆動を停止させると共に、第２油通路５５は開成して
第２可変機構２側に油圧の全てを供給してバルブタイミ
ング制御を行う。

【００８０】また、前記ステップ６２において第１可変
機構１の制御偏差値が許容値外（偏差値大）と判別した
場合は、この時点では第２可変機構２の制御偏差値が小
さいので、ステップ６６において、第２可変機構２の駆
動を停止すると共に、第１可変機構１側に全ての油圧を
供給してバルブリフト制御を行う。

【００８１】また、前記ステップ６４で、第１可変機構
１の制御偏差値が許容値外（偏差値大）と判別した場合
は、ステップ６７において流路切換弁５６への通電を遮
断してスプール弁５８を両スプリング６０，６１のばね
圧で中立位置に保持して第１，第２油通路５４，５５の
両方を開成して、第１、第２可変機構１、２に油圧を均
等に配分して、両方１，２が通常のフィードバック制御
により、バルブリフトとバルブタイミング制御を行
う。。

【００８２】したがって、この実施形態においても先の
実施形態と同様な作用効果が得られることは勿論のこ
と、特に１〜３のフェーズ領域を設けて各可変機構１，
２への供給油圧の配分を細かく制御したため、各可変機
構１，２の制御精度が高くなる。

【００８３】本発明は、前記実施形態の構成に限定され
るのはなく、各可変機構１，２をそれぞれ油圧によって
駆動できるものであれば他の構造のものとしてもよく、
また油圧配分手段も前記流路切換弁５６以外の構造のも
のであってもよい。

【００８４】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、請求項１
〜３に記載の発明によれば、第１可変機構と第２可変機
構とによって機関運転状態に応じて該機関性能を向上さ
せることができることは勿論のこと、機関の供給油圧に
応じた複数のフェーズ領域を設けて、各フェーズ領域に
対応していずれか一の可変機構を優先的に駆動させると
共に、供給油圧が高いときは両方の可変機構を同時に駆
動させるようにしたため、機関運転状態毎に変化するバ
ルブリフトとバルブタイミングの両方の要求を満足させ
ることが可能になる。この結果、前記機関性能の大幅な
向上が図れる。

【００８５】請求項４に記載の発明によれば、第２可変
機構の駆動を優先させて、機関弁のバルブタイミングを
積極的かつ速やかに制御することができるため、ポンピ
ングロスなどの発生を防止できると共に、燃費の向上と
排気エミッション性能を向上させることができる。

【００８６】しかも、バルブリフトの要求値に対して
も、バルブタイミング制御が安定した後に、第１可変機
構の駆動へ速やかに切り替えて、かかるバルブリフト制
御を行うことが可能になるため、同じ機関運転領域で第
１、第２可変機構を優先順位にしたがって駆動させるこ
とができる。

【００８７】また、機関高回転域あるいは高油圧域で
は、第１、第２可変機構を同時にかつ良好に駆動させる
ことができるので、最適なバルブリフト、バルブタイミ
ングを常に得ることが可能になる。したがって、かかる
機関運転領域での高出力トルクなどが得られ機関性能の
向上が図れる。

【００８８】さらに、この領域では、いずれか一方の制
御偏差値が小さく、他方の制御偏差値が大きい場合に、
制御偏差値の大きい方の可変機構に優先的に油圧を供給
することができるため、制御収束速度の向上が図れる。

【００８９】請求項５に記載の発明によれば、各可変機
構に対してほぼ均等の油圧を供給するようにしたため、
該可変機構の駆動応答性などの駆動性能が良好になる。

【００９０】請求項６に記載の発明によれば、油圧配分
手段を設けたため、各可変機構への油圧配分制御精度が
向上して、各可変機構によるバルブリフトとバルブタイ
ミングの制御精度を高くすることができる。

【００９１】請求項７に記載の発明によれば、油圧配分
手段によって各可変機構へ機関運転状態に応じた最適な
油圧を供給できるので、各可変機構での制御精度が高く
なる。

【００９２】請求項８に記載の発明によれば、油圧配分
手段によって油圧を均等に配分したため、各可変機構へ
の油圧の均等配分制御をより精度よく行うことが可能に
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の構造を示す一部断面図

【図２】図１のＡ−Ａ線断面図

【図３】Ａ〜Ｃは本実施形態に供される流路切換弁の構
成及び作用を示す概略図

【図４】第１の実施形態における油圧配分制御の全体を
示すフローチャート図

【図５】本実施形態におけるフェーズ領域を示す概念図

【図６】本実施形態における油温、油圧、機関回転数の
関係を示す制御マップ。

【図７】フェーズ１における制御フローチャート図。

【図８】フェーズ２における制御フローチャート図

【図９】第２の実施形態における油圧配分制御の全体を
示すフローチャート図

【図１０】本実施形態におけるフェーズ領域を示す概念
図

【図１１】フェーズ１における制御フローチャート図

【図１２】フェーズ２における制御フローチャート図

【図１３】フェーズ３における制御フローチャート図

【符号の説明】

１…第１可変機構 ２…第２可変機構 ３…油圧駆動機構 ４…コントローラ １２…吸気弁 ２９…電磁切換弁 ３４…油圧アクチュエータ ５１…電磁切換弁 ５２…オイルポンプ ５４…第１油通路 ５５…第２油通路 ５６…流路切換弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０１Ｌ 13/00 Ｆ０１Ｌ 13/00 ３０１Ｙ Ｆ０２Ｄ 41/04 ３２０ Ｆ０２Ｄ 41/04 ３２０ 45/00 ３１２ 45/00 ３１２Ｎ Ｆターム(参考） 3G018 AB16 BA09 BA10 BA32 CA18 DA03 DA05 DA48 EA02 EA17 FA01 FA06 FA07 GA02 3G084 BA23 CA09 DA04 EC01 EC03 FA20 FA33 3G092 AA01 AA11 DA01 DA02 DA03 DA08 DA10 EA11 EA25 FA03 HE01Z HE08Z 3G301 HA01 HA19 JA03 KA24 KA25 LA07 PE01Z PE08Z

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 機関弁のバルブリフト量を変化させる第
   １可変機構と、前記機関弁の開閉タイミングを変化させ
   る第２可変機構と、現在の機関運転状態を検出する機関
   運転検出手段と、該機関運転検出手段からの情報信号に
   よって前記第１可変機構と第２可変機構とをそれぞれ油
   圧によって駆動制御する油圧駆動機構とを備えた内燃機
   関の可変動弁装置において、 前記油圧駆動機構は、機関運転検出手段が検出した所定
   の運転状態が所定のしきい値よりも低い場合は、前記一
   方の可変機構のみを駆動制御し、所定のしきい値よりも
   高い場合は、前記両方の可変機構を駆動制御するように
   したことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
2. 【請求項２】 前記機関運転検出手段が検出する所定の
   運転状態を、機関回転数とし、現在の機関回転数が所定
   のしきい値以下の場合は一方の可変機構のみを駆動制御
   し、しきい値以上の場合は前記両方の可変機構を駆動制
   御するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の内
   燃機関の可変動弁装置。
3. 【請求項３】 前記機関運転検出手段が検出する所定の
   運転状態を、機関の各潤滑部位に供給される油圧とし、
   現在の油圧が所定のしきい値以下の場合は一方の可変機
   構のみを駆動制御し、しきい値以上の場合は前記両方の
   可変機構を駆動制御するようにしたことを特徴とする請
   求項１に記載の内燃機関の可変動弁装置。
4. 【請求項４】 前記一方の可変機構を第２可変機構とし
   た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。
5. 【請求項５】 前記機関回転数あるいは油圧が所定のし
   きい値以上のときは、前記油圧駆動機構から前記両可変
   機構に油圧をほぼ均等に供給することを特徴とする請求
   項１〜４のいずれかに記載の内燃機関の可変動弁装置。
6. 【請求項６】 前記油圧駆動機構は、前記各可変機構に
   油圧を配分して供給する油圧分配手段を有することを特
   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。
7. 【請求項７】 前記機関運転検出手段が検出した所定の
   運転状態における所定のしきい値以上では前記両方の可
   変機構を制御式によって目標とする機関運転状態に合う
   ように駆動させるようにしたことを特徴とする請求項６
   に記載の内燃機関の可変動弁装置。
8. 【請求項８】 前記所定の運転状態のしきい値よりも大
   きな第２のしきい値を設定し、該第２のしきい値以上で
   は前記両可変機構に油圧をほぼ均等に配分供給したこと
   を特徴とする請求項６または７に記載の内燃機関の可変
   動弁装置。