JP2751072B2 - Ｄｏｈｃエンジンのバルブタイミング制御装置 - Google Patents
Ｄｏｈｃエンジンのバルブタイミング制御装置Info
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- JP2751072B2 JP2751072B2 JP18887989A JP18887989A JP2751072B2 JP 2751072 B2 JP2751072 B2 JP 2751072B2 JP 18887989 A JP18887989 A JP 18887989A JP 18887989 A JP18887989 A JP 18887989A JP 2751072 B2 JP2751072 B2 JP 2751072B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- valve
- camshaft
- intake
- exhaust
- engine
- Prior art date
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
- F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
- F01L1/34—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
- F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
- F01L1/34—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
- F01L1/344—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
- F01L2001/34486—Location and number of the means for changing the angular relationship
- F01L2001/34496—Two phasers on different camshafts
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、DOHC（２頭上カム軸式）エンジンにおける
吸・排気弁を開閉するタイミングを制御するためのバル
ブタイミング制御装置に関するものである。
吸・排気弁を開閉するタイミングを制御するためのバル
ブタイミング制御装置に関するものである。
（発明の背景） 高速出力を重視した４サイクルエンジンにおいては、
高速時の出力増大のために、バルブリフトとバルブ開度
の広角化（カム作動角の増大化）を行うことが考えられ
るが、この場合にはアイドリング運転が不安定になる。
特に１気筒に対し複数づつの吸気弁と排気弁とを設け、
例えば４バルブあるいは５バルブとしたエンジンでは、
実質的にバルブオーバーラップが増大したのと等価にな
るため、混合気の吹き抜け、あるいは吸・排気系の干渉
等の影響が大きくなり、アイドリング運転の不安定化が
一層顕著になる。そこでバルブ作動角を大きくしつつバ
ルブオーバーラップを小さくすることが考えられるが、
この場合には吸気弁の開期間全体を遅らせる必要が生
じ、吸気弁の閉じるタイミングが遅くなる。このため低
中速時において、吸気の吹き返しが発生して充填効果が
落ち、低速トルクが低下するという問題が生じる。
高速時の出力増大のために、バルブリフトとバルブ開度
の広角化（カム作動角の増大化）を行うことが考えられ
るが、この場合にはアイドリング運転が不安定になる。
特に１気筒に対し複数づつの吸気弁と排気弁とを設け、
例えば４バルブあるいは５バルブとしたエンジンでは、
実質的にバルブオーバーラップが増大したのと等価にな
るため、混合気の吹き抜け、あるいは吸・排気系の干渉
等の影響が大きくなり、アイドリング運転の不安定化が
一層顕著になる。そこでバルブ作動角を大きくしつつバ
ルブオーバーラップを小さくすることが考えられるが、
この場合には吸気弁の開期間全体を遅らせる必要が生
じ、吸気弁の閉じるタイミングが遅くなる。このため低
中速時において、吸気の吹き返しが発生して充填効果が
落ち、低速トルクが低下するという問題が生じる。
そこで吸気弁と排気弁とを独立に別々のカム軸で開閉
する２頭上カム軸式とし、吸気側のカム軸を低中速高負
荷時に進角させるバルブタイミング制御システムが提案
されている。この既提案のものは、吸気側カム軸とタイ
ミングベルトプーリとの間に、これらにスパイラルスプ
ラインによって係合するピストンを介在させ、このピス
トンを油圧によって移動させることによりカム軸の位相
を変化させるものである。すなわち油圧の断・続によっ
てカム軸を２つの位相位置に切換えるものである。
する２頭上カム軸式とし、吸気側のカム軸を低中速高負
荷時に進角させるバルブタイミング制御システムが提案
されている。この既提案のものは、吸気側カム軸とタイ
ミングベルトプーリとの間に、これらにスパイラルスプ
ラインによって係合するピストンを介在させ、このピス
トンを油圧によって移動させることによりカム軸の位相
を変化させるものである。すなわち油圧の断・続によっ
てカム軸を２つの位相位置に切換えるものである。
しかしながら実際のエンジンにおいては、アイドリン
グを安定化するのに必要とするバルブオーバーラップ
と、高速でトルク増加を図るのに必要とするバルブオー
バーラップとは常に同じとは限らないことが解った。
グを安定化するのに必要とするバルブオーバーラップ
と、高速でトルク増加を図るのに必要とするバルブオー
バーラップとは常に同じとは限らないことが解った。
（発明の目的） 本発明は以上のような事情に鑑みなされたものであ
り、運転状態に応じた最適なバルブタイミングとバルブ
オーバーラップを得ることを可能にするDOHCエンジンの
バルブタイミング制御装置を提供することを目的とす
る。
り、運転状態に応じた最適なバルブタイミングとバルブ
オーバーラップを得ることを可能にするDOHCエンジンの
バルブタイミング制御装置を提供することを目的とす
る。
（発明の構成） 本発明によればこの目的は、吸気弁と排気弁とを別々
に開閉する複数のカム軸を備えるDOHCエンジンにおい
て、このエンジンの高速回転時の進角位置を基準にし
て、排気側カム軸を高速運転時以外で進角させる一方、
吸気側カム軸を低速高負荷時に進角させることを特徴と
するDOHCエンジンのバルブタイミング制御装置により達
成される。
に開閉する複数のカム軸を備えるDOHCエンジンにおい
て、このエンジンの高速回転時の進角位置を基準にし
て、排気側カム軸を高速運転時以外で進角させる一方、
吸気側カム軸を低速高負荷時に進角させることを特徴と
するDOHCエンジンのバルブタイミング制御装置により達
成される。
（実施例） 第１図は本発明の一実施例の平面図、第２図はそのタ
イミングベルト配置図、第３図はタイミング切換機構の
拡大断面図であって第3A図は非励磁時をまた第3B図は励
磁時を示す。第4A、4B図はこのタイミング切換機構のコ
ントロールバルブの動作を示す断面図、第5A〜5B図はそ
れぞれ異なる運転状態に対する各カム軸の進角特性を示
す図、また第６図は両カム軸の進角制御マップ図であ
る。
イミングベルト配置図、第３図はタイミング切換機構の
拡大断面図であって第3A図は非励磁時をまた第3B図は励
磁時を示す。第4A、4B図はこのタイミング切換機構のコ
ントロールバルブの動作を示す断面図、第5A〜5B図はそ
れぞれ異なる運転状態に対する各カム軸の進角特性を示
す図、また第６図は両カム軸の進角制御マップ図であ
る。
第２図において符号10はシリンダボデー、12はシリン
ダヘッド、14はヘッドカバーであり、シリンダヘッド12
とヘッドカバー14との合面間に吸気側カム軸16と排気側
カム軸18とが保持されている。吸気側カム軸16には１つ
の気筒に対して３つのカム16aが形成され、排気側カム
軸18には同じく２つのカム18aが形成されている。これ
らカム16a、18aはそれぞれ吸気弁と排気弁とをバルブリ
フタを介して開閉する。すなわち１つの気筒に対して３
つの吸気弁と２つの排気弁とを有する５弁式の直動式２
頭上カム軸式エンジンとなっている。第１図で20はシリ
ンダボアを、また22は点火栓位置を示している。
ダヘッド、14はヘッドカバーであり、シリンダヘッド12
とヘッドカバー14との合面間に吸気側カム軸16と排気側
カム軸18とが保持されている。吸気側カム軸16には１つ
の気筒に対して３つのカム16aが形成され、排気側カム
軸18には同じく２つのカム18aが形成されている。これ
らカム16a、18aはそれぞれ吸気弁と排気弁とをバルブリ
フタを介して開閉する。すなわち１つの気筒に対して３
つの吸気弁と２つの排気弁とを有する５弁式の直動式２
頭上カム軸式エンジンとなっている。第１図で20はシリ
ンダボアを、また22は点火栓位置を示している。
カム軸16、18の左端にはそれぞれタイミング切換機構
24、26が装着されている。これらの機構24、26は全く同
じ構造なのでその一方のみを説明する。
24、26が装着されている。これらの機構24、26は全く同
じ構造なのでその一方のみを説明する。
第3A、Ｂ図において28はカム軸16の軸受であり、この
軸受28には図示しない潤滑油メインギャラリから所定圧
のエンジン潤滑油が導かれ、この潤滑油はさらにカム軸
16に形成した環状油路30および半径方向の油路32によっ
てカム軸16の中心線上のボルト孔34に導かれる。36は内
カム体、38は外カム体である。内カム体36はボルト40に
よってカム軸16の端に固定されている。すなわちこのボ
ルト40は内カム体36を貫通してボルト34に螺入されてい
る。42は内カム体36とカム軸16との位置づれを防ぐため
のノックピンである。外カム体38は円筒状に作られ、そ
の一端は内カム体36のフランジ部分に僅かに回動可能に
保持され、その他端と内カム体36の外周縁との間にはリ
ング状のシールブロック44が油密に装着されている。こ
のシールブロック44にはカバー46が固定されて、このカ
バー46と内カム体36との間に油室48が形成される。なお
前記ボルト40には油孔40aが形成され、前記油路30、32
から所定圧の潤滑油が導かれている。
軸受28には図示しない潤滑油メインギャラリから所定圧
のエンジン潤滑油が導かれ、この潤滑油はさらにカム軸
16に形成した環状油路30および半径方向の油路32によっ
てカム軸16の中心線上のボルト孔34に導かれる。36は内
カム体、38は外カム体である。内カム体36はボルト40に
よってカム軸16の端に固定されている。すなわちこのボ
ルト40は内カム体36を貫通してボルト34に螺入されてい
る。42は内カム体36とカム軸16との位置づれを防ぐため
のノックピンである。外カム体38は円筒状に作られ、そ
の一端は内カム体36のフランジ部分に僅かに回動可能に
保持され、その他端と内カム体36の外周縁との間にはリ
ング状のシールブロック44が油密に装着されている。こ
のシールブロック44にはカバー46が固定されて、このカ
バー46と内カム体36との間に油室48が形成される。なお
前記ボルト40には油孔40aが形成され、前記油路30、32
から所定圧の潤滑油が導かれている。
内・外カム体36、38の間には円筒状のピストン50が装
填され、このピストン50と両カム体36、38とはスパイラ
ルスプラインによって互いに噛み合っている。またこの
ピストン50はリターンばね52によってシールブローク44
側への復帰習性が付与される一方、このピストン50とシ
ールブロック44との間には小孔54を介して油室48内の油
圧が導かれている。
填され、このピストン50と両カム体36、38とはスパイラ
ルスプラインによって互いに噛み合っている。またこの
ピストン50はリターンばね52によってシールブローク44
側への復帰習性が付与される一方、このピストン50とシ
ールブロック44との間には小孔54を介して油室48内の油
圧が導かれている。
この油室48内の油圧は、カバー46に設けたコントロー
ルバルブ56および電磁ソレノイド58により制御される。
このバルブ56は第4A、4B図に示すように、ケース60とス
ライダ62と、復帰ばね64とを備える。ケース60とスライ
ダ62にはそれぞれ油孔60a、62aが設けられ、これらの油
孔60a、62aはスライダ62の復帰位置では連通して第4A図
に矢印で示すように油室48内の油を切換機構24の外へ導
く。このため油室48内の油圧が下がる。電磁ソレノイド
58のプランジャ58aはスライダ62に対向し、このソレノ
イド58の励磁によりプランジャ58aは突出してスライダ6
2を押圧する。この状態では第4B図に示すようにスライ
ダ62がケース60の油孔60aを閉じる。このため油室48内
の油圧は上昇し、この上昇した油圧は小孔54を介してピ
ストン50を第３図で右方向へ押す。ピストン50はスパイ
ラルスプラインによって内・外カム体36、38に噛み合っ
ているから、このピストン50の移動によって内・外カム
体36、38は相対的に回転する。
ルバルブ56および電磁ソレノイド58により制御される。
このバルブ56は第4A、4B図に示すように、ケース60とス
ライダ62と、復帰ばね64とを備える。ケース60とスライ
ダ62にはそれぞれ油孔60a、62aが設けられ、これらの油
孔60a、62aはスライダ62の復帰位置では連通して第4A図
に矢印で示すように油室48内の油を切換機構24の外へ導
く。このため油室48内の油圧が下がる。電磁ソレノイド
58のプランジャ58aはスライダ62に対向し、このソレノ
イド58の励磁によりプランジャ58aは突出してスライダ6
2を押圧する。この状態では第4B図に示すようにスライ
ダ62がケース60の油孔60aを閉じる。このため油室48内
の油圧は上昇し、この上昇した油圧は小孔54を介してピ
ストン50を第３図で右方向へ押す。ピストン50はスパイ
ラルスプラインによって内・外カム体36、38に噛み合っ
ているから、このピストン50の移動によって内・外カム
体36、38は相対的に回転する。
以上のように構成されたタイミング切換機構24、26、
の外カム体38、38Aにはプーリ歯66、66Aが形成され（第
２図）、両プーリ歯66、66Aにはタイミングベルト68が
巻掛けられている。すなわちクランク軸70の回転は、ベ
ルト72、第１中間軸74、ベルト76、第２中間軸78、ベル
ト68を介して各プーリ歯66、66Aに伝えられる。このよ
うに外カム体38、38Aはタイミングベルト68が巻掛けら
れるタイミングプーリとなっている。
の外カム体38、38Aにはプーリ歯66、66Aが形成され（第
２図）、両プーリ歯66、66Aにはタイミングベルト68が
巻掛けられている。すなわちクランク軸70の回転は、ベ
ルト72、第１中間軸74、ベルト76、第２中間軸78、ベル
ト68を介して各プーリ歯66、66Aに伝えられる。このよ
うに外カム体38、38Aはタイミングベルト68が巻掛けら
れるタイミングプーリとなっている。
第１、２図において80は回転角センサであり、一方の
切換機構26の外カム体38Aに設けた突起82の通過を電気
的あるいは磁気的に検出し、点火栓の着火タイミングを
検出するものである。
切換機構26の外カム体38Aに設けた突起82の通過を電気
的あるいは磁気的に検出し、点火栓の着火タイミングを
検出するものである。
タイミング切換機構24、26の電磁ソレノイド58、58A
は、両カム軸16、18の位相が第５、６図に示す特性にな
るように、マイクロコンピュータ等の制御回路82により
オン・オフ制御される。すなわち吸気側の切換機構24
は、ソレノイド58の非励磁時にはTDC（上死点）から角
度（ハ）遅れた位相で吸気弁リフトが最大となり（第5
A、Ｃ、Ｄ図参照）、また励磁時にはTDCから角度（ニ）
遅れた位相（ただし（ハ）＞（ニ））で吸気弁リフトが
最大となるように設定されている（第5B図）。また排気
側の切換機構26は、ソレノイド58Aの非励磁時に上死点
から角度（イ）進んだ位相で排気弁リフトが最大となり
（第5A、Ｂ、Ｃ図参照）、励磁時に上死点から角度
（ロ）進んだ位相でリフトが最大になる（第5D図）。こ
こに角度イ、ロ、ハ、ニは次の関係を持って設定され
る。
は、両カム軸16、18の位相が第５、６図に示す特性にな
るように、マイクロコンピュータ等の制御回路82により
オン・オフ制御される。すなわち吸気側の切換機構24
は、ソレノイド58の非励磁時にはTDC（上死点）から角
度（ハ）遅れた位相で吸気弁リフトが最大となり（第5
A、Ｃ、Ｄ図参照）、また励磁時にはTDCから角度（ニ）
遅れた位相（ただし（ハ）＞（ニ））で吸気弁リフトが
最大となるように設定されている（第5B図）。また排気
側の切換機構26は、ソレノイド58Aの非励磁時に上死点
から角度（イ）進んだ位相で排気弁リフトが最大となり
（第5A、Ｂ、Ｃ図参照）、励磁時に上死点から角度
（ロ）進んだ位相でリフトが最大になる（第5D図）。こ
こに角度イ、ロ、ハ、ニは次の関係を持って設定され
る。
（イ−ロ）＞（ニ−ハ） ……（１） 制御回路82はメモリ84に記憶された動作プログラムに
従って動作を行う。このメモリ84には第６図に示す制御
特性をメモリされている。すなわち制御回路82にはエン
ジン回転速度Ｎや、スロットル弁開度などから検出した
負荷Ｌ、さらには回転角センサ80等の信号が入力され、
高速時においては排気側の切換機構のソレノイド58Aの
みを励磁してカム軸18をTDCを基準にして角度（イ）か
ら（ロ）に遅角させる。この時のバルブオーバーラップ
は、吸・排気側を共に非励磁とするアイドリング時（第
5A図）や中速時（5C図）におけるバルブオーバーラップ
Ａに対して、Ｃに増大する。また低速高負荷時において
は吸気側のソレノイド58のみを励磁して、カム軸16を角
度（ハ）から（ニ）に進角させる（第5B図）。この時の
バルブオーバーラップＢは前記（１）の関係により、 Ａ＜Ｂ＜Ｃ となる。
従って動作を行う。このメモリ84には第６図に示す制御
特性をメモリされている。すなわち制御回路82にはエン
ジン回転速度Ｎや、スロットル弁開度などから検出した
負荷Ｌ、さらには回転角センサ80等の信号が入力され、
高速時においては排気側の切換機構のソレノイド58Aの
みを励磁してカム軸18をTDCを基準にして角度（イ）か
ら（ロ）に遅角させる。この時のバルブオーバーラップ
は、吸・排気側を共に非励磁とするアイドリング時（第
5A図）や中速時（5C図）におけるバルブオーバーラップ
Ａに対して、Ｃに増大する。また低速高負荷時において
は吸気側のソレノイド58のみを励磁して、カム軸16を角
度（ハ）から（ニ）に進角させる（第5B図）。この時の
バルブオーバーラップＢは前記（１）の関係により、 Ａ＜Ｂ＜Ｃ となる。
以上のように両カム軸16、18を進角あるいは遅角させ
るので、吸・排気弁のカム作動角を大きく設定したカム
軸を用いて高速時の出力増大を図る一方（第5D図）、ア
イドリングや中速時（第5A、Ｃ図）におけるバルブオー
バーラップをＣからＡに減らして運転を安定化させるこ
とができる。また低速高負荷時においては（第5B図）吸
気側カム軸を進角させることにより吸気の吹き返しを防
ぎ、充填効率トルク増大と燃費の向上とが図れる。な
お、この時には排気側カム軸は進角しているのでバルブ
オーバーラップも減少し吸気の吹き抜けが減少して燃費
の向上が可能である。
るので、吸・排気弁のカム作動角を大きく設定したカム
軸を用いて高速時の出力増大を図る一方（第5D図）、ア
イドリングや中速時（第5A、Ｃ図）におけるバルブオー
バーラップをＣからＡに減らして運転を安定化させるこ
とができる。また低速高負荷時においては（第5B図）吸
気側カム軸を進角させることにより吸気の吹き返しを防
ぎ、充填効率トルク増大と燃費の向上とが図れる。な
お、この時には排気側カム軸は進角しているのでバルブ
オーバーラップも減少し吸気の吹き抜けが減少して燃費
の向上が可能である。
（発明の効果） 本発明は以上のように、高速時の進角位置を基準にす
れば、高速時以外では排気側カム軸を進角させ、吸気側
カム軸を低速高負荷時には進角させるものであるから、
高速時の出力増大を図りつつアイドリング運転の安定化
と低速高負荷時のトルク増大が図れ、それぞれの運転状
態に応じた最適なバルブタイミングとオーバーラップと
を得ることが可能になる。
れば、高速時以外では排気側カム軸を進角させ、吸気側
カム軸を低速高負荷時には進角させるものであるから、
高速時の出力増大を図りつつアイドリング運転の安定化
と低速高負荷時のトルク増大が図れ、それぞれの運転状
態に応じた最適なバルブタイミングとオーバーラップと
を得ることが可能になる。
第１図は本発明の一実施例の平面図、第２図はそのタイ
ミングベルト配置図、第3A、Ｂ図はタイミング切換機構
の異なる動作状態を示す拡大断面図、第4A、Ｂ図はコン
トロールバルブの動作説明図、第5A〜Ｄ図は各カム軸の
進角特性図、第６図は両カム軸の進角制御マップ図であ
る。 16……排気側カム軸、 18……吸気側カム軸、 24、26……タイミング切換機構、 82……制御回路、
ミングベルト配置図、第3A、Ｂ図はタイミング切換機構
の異なる動作状態を示す拡大断面図、第4A、Ｂ図はコン
トロールバルブの動作説明図、第5A〜Ｄ図は各カム軸の
進角特性図、第６図は両カム軸の進角制御マップ図であ
る。 16……排気側カム軸、 18……吸気側カム軸、 24、26……タイミング切換機構、 82……制御回路、
Claims (1)
- 【請求項１】吸気弁と排気弁とを別々に開閉する複数の
カム軸を備えるDOHCエンジンにおいて、 このエンジンの高速回転時の進角位置を基準にして、排
気側カム軸を高速運転時以外で進角させる一方、吸気側
カム軸を低速高負荷時に進角させることを特徴とするDO
HCエンジンのバルブタイミング制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18887989A JP2751072B2 (ja) | 1989-07-24 | 1989-07-24 | Ｄｏｈｃエンジンのバルブタイミング制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18887989A JP2751072B2 (ja) | 1989-07-24 | 1989-07-24 | Ｄｏｈｃエンジンのバルブタイミング制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0354307A JPH0354307A (ja) | 1991-03-08 |
| JP2751072B2 true JP2751072B2 (ja) | 1998-05-18 |
Family
ID=16231482
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18887989A Expired - Fee Related JP2751072B2 (ja) | 1989-07-24 | 1989-07-24 | Ｄｏｈｃエンジンのバルブタイミング制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2751072B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2799207B2 (ja) * | 1989-12-28 | 1998-09-17 | マツダ株式会社 | エンジンのバルブタイミング制御装置 |
| JPH04246249A (ja) * | 1991-01-31 | 1992-09-02 | Nissan Motor Co Ltd | 内燃機関の実圧縮比制御装置 |
| US5870983A (en) * | 1996-06-21 | 1999-02-16 | Denso Corporation | Valve timing regulation apparatus for engine |
| US6311654B1 (en) | 1998-07-29 | 2001-11-06 | Denso Corporation | Valve timing adjusting device |
| JP4771853B2 (ja) * | 2006-04-13 | 2011-09-14 | 中国電力株式会社 | 変圧器吊下げ装置及び変圧器吊下げ設置方法 |
-
1989
- 1989-07-24 JP JP18887989A patent/JP2751072B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0354307A (ja) | 1991-03-08 |
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