JP2010101251A - カム角センサ - Google Patents
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Abstract
【課題】 検出精度の向上等を実現したカム角センサを提供する。
【解決手段】 高リフトカム71が最大リフト量をもって吸気バルブ2をリフトさせるカム角度では、吸気カムシャフト4に作用するカムトルクが略0となり、吸気側VTCアクチュエータ20の作動時に作動油の給排等に伴う位相振動が生じても、吸気カムシャフト4(すなわち、シグナルロータ62)の回転変動が殆ど起こらなくなる。また、開弁途上にある第1気筒のバルブリフトと、閉弁途上にある第2気筒のバルブリフトとが略同一となるカム角度では、第1気筒側のカムに左方向の回転トルクが作用する一方、第2気筒側のカムに右方向の回転トルクが作用するが、絶対値が等しいことから両回転トルクが相殺されてカムトルクが略0となり、吸気側VTCアクチュエータ20の作動時に作動油の給排等に伴う位相振動が生じても、シグナルロータ62の回転変動が殆ど起こらなくなる。
【選択図】 図5
【解決手段】 高リフトカム71が最大リフト量をもって吸気バルブ2をリフトさせるカム角度では、吸気カムシャフト4に作用するカムトルクが略0となり、吸気側VTCアクチュエータ20の作動時に作動油の給排等に伴う位相振動が生じても、吸気カムシャフト4(すなわち、シグナルロータ62)の回転変動が殆ど起こらなくなる。また、開弁途上にある第1気筒のバルブリフトと、閉弁途上にある第2気筒のバルブリフトとが略同一となるカム角度では、第1気筒側のカムに左方向の回転トルクが作用する一方、第2気筒側のカムに右方向の回転トルクが作用するが、絶対値が等しいことから両回転トルクが相殺されてカムトルクが略0となり、吸気側VTCアクチュエータ20の作動時に作動油の給排等に伴う位相振動が生じても、シグナルロータ62の回転変動が殆ど起こらなくなる。
【選択図】 図5
Description
本発明は、内燃機関のカム角度を検出するカム角センサに係り、詳しくは、検出精度の向上等を実現する技術に関する。
ガソリンエンジンやディーゼルエンジンにおいては、出力および燃費の向上や有害排出ガス成分の低減等を実現すべく、運転状態に応じて吸排気バルブのリフト量や開弁タイミングを変化させる可変動弁装置を搭載したもの(開弁特性可変型内燃機関)が増加している。可変動弁装置としては、バルブリフトを段階的あるいは無段階に可変制御する可変バルブリフト装置(Variable valve Lift Control device:以下、VLCと記す)が従来より存在する他、カム位相(開弁タイミング)を連続的に可変制御するバルブタイミングコントロール装置(Variable Timing Control device:以下、VTCと記す)も出現している。
上述した開弁特性可変型内燃機関では、VTCにおけるカム位相のフィードバック制御等を高精度に行うべく、カムシャフトの実角度(カム角度)をリアルタイムに検出する必要がある。カム角度の検出に用いられるカム角センサとしては、外周に多数の歯(パルサティース:被検出部)を有するカムセンサホイール(シグナルロータ)をカムシャフトに締結/一体化させるとともに、シグナルロータの近傍にピックアップコイル(センサ本体)を設置したものが公知となっている(特許文献1参照)。このカム角センサでは、シグナルロータの回転に伴ってパルサティースが接近すると、カム角度に応じた検出信号(カム角信号)がピックアップコイルから出力される。
特開2005−30388号公報
従来のカム角センサでは、カムシャフトとパルサティースとの相対角度に起因し、カム角信号が好ましくないタイミングで出力されることがあった。例えば、特許文献1のカム角センサでは、ピックアップコイルからのカム角信号は、カムシャフトに形成されたカムがバルブを最小リフトから最大リフトに変化させる途中(リフト増加時)と、最大リフトから最小リフトに変化させる途中(リフト減少時)との2カ所で出力される。ところが、カムシャフトには、バルブをリフトさせることに起因する回転トルク(カムトルク)が交番的に作用することから、油圧式VTCを搭載したエンジンのものでは作動油のリークに起因する位相振動が発生し、電動式VTCを搭載したエンジンのものでは駆動機構のがたや剛性不足に起因する位相振動が発生する。そのため、カムシャフトに大きなカムトルクが作用するリフト増加時やリフト減少時には、カムシャフト(すなわち、シグナルロータ)の回転も位相振動を伴ったものとなり、カム角度の検出精度が低下することが避けられなかった。特に、VLC側でバルブリフトが高く設定されていた場合には、カムトルクの絶対値が大きくなることでこの傾向が顕著となり、カム位相のフィードバック制御や燃料噴射制御が円滑に行えなくなる問題があった。
本発明は、上記状況に鑑みなされたものであり、検出精度の向上等を実現したカム角センサを提供することを目的とする。
第1の発明は、可変動弁装置が搭載された内燃機関に設置され、可変動弁装置が搭載された内燃機関に設置され、カムシャフトと一体に回転するとともに複数の被検出部がその周上に設けられたシグナルロータと、前記被検出部の接近を検出してカム角信号を出力するセンサ本体とを有するカム角センサであって、前記被検出部は、前記可変動弁装置の作動に伴う位相振動が前記カムシャフトに生じ難いカム角度で前記センサ本体に接近することを特徴とする。
また、第2の発明は、第1の発明に係るカム角センサにおいて、前記被検出部は、カムトルクの絶対値が最小となるカム角度で前記センサ本体に接近することを特徴とする。
また、第3の発明は、第1または第2の発明に係るカム角センサにおいて、前記内燃機関が複数の気筒を有する多気筒内燃機関であり、前記被検出部は、各気筒についてバルブリフトが最大となるカム角度で前記センサ本体に接近することを特徴とする。
また、第4の発明は、第1または第2の発明に係るカム角センサにおいて、前記内燃機関が複数の気筒を有する多気筒内燃機関であり、前記被検出部は、開弁途上にある気筒のバルブリフトと閉弁途上にある気筒のバルブリフトとが略同一となるカム角度で前記センサ本体に接近することを特徴とする。
第1の発明によれば、カムシャフトに位相振動が生じ難いカム角度で被検出部がセンサ本体に接近するため、可変動弁装置の作動時においてもカム角度の検出が高精度に行える。また、第2の発明によれば、カムトルクの値自体が小さいため、位相振動によるカムトルク変動が生じても、カムシャフト(シグナルロータ)の回転変動が小さく抑えられる。また、第3の発明によれば、カムトルクが略0となる最大リフト時にカム角信号が出力されるため、可変動弁装置の作動時においてもカム角度の検出が高精度に行える。また、第4の発明によれば、開弁途上にある気筒に対応するカムと閉弁途上にある気筒に対応するカムとに絶対値が等しい互いに逆方向の回転トルクが作用するため、カムトルクが略0となった時点でカム角信号が出力されるため、可変動弁装置の作動時においてもカム角度の検出が高精度に行える。
以下、図面を参照して、本発明に係るカム角センサの一実施形態を詳細に説明する。
図1は実施形態に係る自動車用エンジンの要部透視斜視図であり、図2は実施形態に係るカム角センサの要部透視斜視図であり、図3,図4は実施形態に係るシグナルロータとカムシャフトとの関係を示す模式図である。
図1は実施形態に係る自動車用エンジンの要部透視斜視図であり、図2は実施形態に係るカム角センサの要部透視斜視図であり、図3,図4は実施形態に係るシグナルロータとカムシャフトとの関係を示す模式図である。
≪実施形態の構成≫
<全体構成>
図1に示すエンジンE(カム位相可変型内燃機関)は、自動車に搭載されるDOHC4バルブ型の4サイクル直列4気筒ガソリンエンジンであり、そのシリンダヘッド1に、各気筒2本ずつの吸気バルブ2および排気バルブ3、これら吸排気バルブ2,3を駆動する吸気カムシャフト4および排気カムシャフト5を備えている。両カムシャフト4,5は、クランクスプロケット6、カムチェーン7、吸気カムスプロケット8、排気カムスプロケット9を介して、クランクシャフト10によって1/2の回転速度をもって回転駆動される。また、クランクシャフト10は、コネクティングロッド11を介してピストン12に連結されるとともに、チェーン13を介して斜め下方に設置されたオイルポンプ14を駆動する。
<全体構成>
図1に示すエンジンE(カム位相可変型内燃機関)は、自動車に搭載されるDOHC4バルブ型の4サイクル直列4気筒ガソリンエンジンであり、そのシリンダヘッド1に、各気筒2本ずつの吸気バルブ2および排気バルブ3、これら吸排気バルブ2,3を駆動する吸気カムシャフト4および排気カムシャフト5を備えている。両カムシャフト4,5は、クランクスプロケット6、カムチェーン7、吸気カムスプロケット8、排気カムスプロケット9を介して、クランクシャフト10によって1/2の回転速度をもって回転駆動される。また、クランクシャフト10は、コネクティングロッド11を介してピストン12に連結されるとともに、チェーン13を介して斜め下方に設置されたオイルポンプ14を駆動する。
シリンダヘッド1およびシリンダブロック15には、オイルポンプ14からの作動油(エンジンオイル)を後述するVTCアクチュエータ20,21に供給するための油路16が形成されている。また、シリンダヘッド1にはノーマルオープン型の電磁シャットバルブ17が装着されており、この電磁シャットバルブ17が作動することによって油路16が遮断される。また、吸気カムシャフト4の後端には吸気側カム角センサ18が設置され、排気カムシャフト5の後端には排気側カム角センサ19が設置されている。
吸気カムシャフト4の前端には吸気側VTCアクチュエータ20が取り付けられ、排気カムシャフト5の前端には排気側VTCアクチュエータ21が取り付けられている。また、吸気カムシャフト4と吸気バルブ2との間には吸気側VLC機構50が介装され、排気カムシャフト5と排気バルブ3との間には排気側VLC機構51が介装されている。両VTCアクチュエータ20,21は、円筒状のハウジングにベーンロータを内装するとともに、進角/遅角/保持の作動切換を行うスプールバルブとを備えており、その作動によってカム位相を連続的に変化または保持させる。また、両VLC機構50,51は、カムシャフトに形成された高速カムと低速カムとに対応する複数のロッカアームと、ロッカアーム間の連結状態を切り換える油圧駆動式の連結ピンとを備えており、その作動によってバルブリフトを高低2段階に切換える。
車室内には、各種センサ(両カム角センサ18,19、図示しないアクセルセンサ、吸気量センサ、クランク角センサ等)の出力情報に基づき、エンジンEに付設された各種被制御装置(電磁シャットバルブ17、両VTCアクチュエータ20,21、両VLC機構50,51、図示しない燃料噴射弁や点火コイル等)の制御量を決定して駆動制御信号を出力するエンジンECU55が設置されている。
<カム角センサ>
図2に示すように、吸気側カム角センサ18は、エンジンE(シリンダヘッド)に締結されたセンサハウジング61と、吸気カムシャフト4の後端に締結/一体化されたシグナルロータ62と、シグナルロータ62の上端に対峙するかたちでセンサハウジング61に取り付けられたピックアップコイル(センサ本体)63とを有している。シグナルロータ62の外周からは複数枚(本実施形態では、8枚)のパルサティース64が等角度間隔(45°間隔)で放射状に突設されており、吸気カムシャフト4の回転に伴ってこれらパルサティース64がピックアップコイル63に接近すると、エンジンECU55にカム角信号が出力される。なお、本実施形態の場合、排気側カム角センサ19は、吸気側カム角センサ18と同一品である。
図2に示すように、吸気側カム角センサ18は、エンジンE(シリンダヘッド)に締結されたセンサハウジング61と、吸気カムシャフト4の後端に締結/一体化されたシグナルロータ62と、シグナルロータ62の上端に対峙するかたちでセンサハウジング61に取り付けられたピックアップコイル(センサ本体)63とを有している。シグナルロータ62の外周からは複数枚(本実施形態では、8枚)のパルサティース64が等角度間隔(45°間隔)で放射状に突設されており、吸気カムシャフト4の回転に伴ってこれらパルサティース64がピックアップコイル63に接近すると、エンジンECU55にカム角信号が出力される。なお、本実施形態の場合、排気側カム角センサ19は、吸気側カム角センサ18と同一品である。
<カムシャフト>
図3,図4に示すように、吸気カムシャフト4には、等角度間隔(90°間隔)で高リフトカム71と低リフトカム72とが形成されている。両カム71,72は、吸気側VLC機構50が作動することによって一方が選択され、ロッカアーム75のカムフォロア75aに転接して吸気バルブ2をリフトさせる。
図3,図4に示すように、吸気カムシャフト4には、等角度間隔(90°間隔)で高リフトカム71と低リフトカム72とが形成されている。両カム71,72は、吸気側VLC機構50が作動することによって一方が選択され、ロッカアーム75のカムフォロア75aに転接して吸気バルブ2をリフトさせる。
<パルサティース>
各パルサティース64は、図3に示すように、高リフトカム71が最大リフト量をもって吸気バルブ2をリフトさせるカム角度でピックアップコイル63に接近する一方、図4に示すように、開弁途上にある気筒(第1気筒)のバルブリフトと、閉弁途上にある気筒(第2気筒)のバルブリフトとが略同一となるカム角度でもピックアップコイル63に接近する。
各パルサティース64は、図3に示すように、高リフトカム71が最大リフト量をもって吸気バルブ2をリフトさせるカム角度でピックアップコイル63に接近する一方、図4に示すように、開弁途上にある気筒(第1気筒)のバルブリフトと、閉弁途上にある気筒(第2気筒)のバルブリフトとが略同一となるカム角度でもピックアップコイル63に接近する。
≪実施形態の作用≫
図5に示すように、高リフトカム71が最大リフト量をもって吸気バルブ2をリフトさせるカム角度では、吸気カムシャフト4に作用するカムトルクが略0となり、吸気側VTCアクチュエータ20の作動時に作動油の給排等に伴う位相振動が生じても、吸気カムシャフト4(すなわち、シグナルロータ62)の回転変動が殆ど起こらなくなる。また、開弁途上にある第1気筒のバルブリフトと、閉弁途上にある第2気筒のバルブリフトとが略同一となるカム角度では、第1気筒側のカムに左方向の回転トルクが作用する一方、第2気筒側のカムに右方向の回転トルクが作用するが、絶対値が等しいことから両回転トルクが相殺されてカムトルクが略0となり、吸気側VTCアクチュエータ20の作動時に作動油の給排等に伴う位相振動が生じても、シグナルロータ62の回転変動が殆ど起こらなくなる。
図5に示すように、高リフトカム71が最大リフト量をもって吸気バルブ2をリフトさせるカム角度では、吸気カムシャフト4に作用するカムトルクが略0となり、吸気側VTCアクチュエータ20の作動時に作動油の給排等に伴う位相振動が生じても、吸気カムシャフト4(すなわち、シグナルロータ62)の回転変動が殆ど起こらなくなる。また、開弁途上にある第1気筒のバルブリフトと、閉弁途上にある第2気筒のバルブリフトとが略同一となるカム角度では、第1気筒側のカムに左方向の回転トルクが作用する一方、第2気筒側のカムに右方向の回転トルクが作用するが、絶対値が等しいことから両回転トルクが相殺されてカムトルクが略0となり、吸気側VTCアクチュエータ20の作動時に作動油の給排等に伴う位相振動が生じても、シグナルロータ62の回転変動が殆ど起こらなくなる。
本実施形態では、上述した構成を採ったことにより、吸気側カム角センサ18におけるカム角度の検出精度が向上し、エンジンECU55による各種制御が円滑に行われるようになる。
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、上記実施形態は本発明を直列4気筒DOHCガソリンエンジンに適用したものであるが、ディーゼルエンジン等にも当然に適用可能である。また、上記実施形態では吸気側カム角センサについて言及したが、本発明は、排気側カム角センサに対しても当然に適用可能である。また、上記実施形態ではいずれかのバルブがリフトするカム角度でパルサティースがピックアップコイルに接近するものとしたが、カムシャフトに形成されるカムの数が少ないV型6気筒エンジン等では、いずれのバルブもリフトしないカム角度でパルサティースがピックアップコイルに接近するようにしてもよい。また、上記実施形態のカム角センサは電磁ピックアップ式のものであるが、ホール素子式のものや光電式のものを採用してもよい。その他、エンジンや可変動弁装置の具体的構成等についても、本発明の主旨を逸脱しない範囲であれば適宜変更可能である。
2 吸気バルブ
4 吸気カムシャフト
18 吸気側カム角センサ
20 吸気側VTCアクチュエータ(可変動弁装置)
50 吸気側VLC機構(可変動弁装置)
62 シグナルロータ
63 ピックアップコイル(センサ本体)
64 パルサティース(被検出部)
71 高リフトカム
E エンジン
4 吸気カムシャフト
18 吸気側カム角センサ
20 吸気側VTCアクチュエータ(可変動弁装置)
50 吸気側VLC機構(可変動弁装置)
62 シグナルロータ
63 ピックアップコイル(センサ本体)
64 パルサティース(被検出部)
71 高リフトカム
E エンジン
Claims (4)
- 可変動弁装置が搭載された内燃機関に設置され、カムシャフトと一体に回転するとともに複数の被検出部がその周上に設けられたシグナルロータと、前記被検出部の接近を検出してカム角信号を出力するセンサ本体とを有するカム角センサであって、
前記被検出部は、前記可変動弁装置の作動に伴う位相振動が前記カムシャフトに生じ難いカム角度で前記センサ本体に接近することを特徴とするカム角センサ。 - 前記被検出部は、カムトルクの絶対値が最小となるカム角度で前記センサ本体に接近することを特徴とする、請求項1に記載されたカム角センサ。
- 前記内燃機関が複数の気筒を有する多気筒内燃機関であり、
前記被検出部は、各気筒についてバルブリフトが最大となるカム角度で前記センサ本体に接近することを特徴とする、請求項1または請求項2に記載されたカム角センサ。 - 前記内燃機関が複数の気筒を有する多気筒内燃機関であり、
前記被検出部は、開弁途上にある気筒のバルブリフトと閉弁途上にある気筒のバルブリフトとが略同一となるカム角度で前記センサ本体に接近することを特徴とする、請求項1または請求項2に記載されたカム角センサ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008273690A JP2010101251A (ja) | 2008-10-24 | 2008-10-24 | カム角センサ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008273690A JP2010101251A (ja) | 2008-10-24 | 2008-10-24 | カム角センサ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010101251A true JP2010101251A (ja) | 2010-05-06 |
Family
ID=42292109
Family Applications (1)
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JP2008273690A Pending JP2010101251A (ja) | 2008-10-24 | 2008-10-24 | カム角センサ |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2010101251A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012177789A (ja) * | 2011-02-25 | 2012-09-13 | Kyocera Document Solutions Inc | 定着部材及びこれを備えた画像形成装置 |
-
2008
- 2008-10-24 JP JP2008273690A patent/JP2010101251A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2012177789A (ja) * | 2011-02-25 | 2012-09-13 | Kyocera Document Solutions Inc | 定着部材及びこれを備えた画像形成装置 |
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