JP3075202B2 - 内燃機関のバルブ特性制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばＶ型エンジ
ンの如く複数の気筒群を有する内燃機関に係り、特に、
各気筒群毎に設けられ、同一の油圧源からの油圧によっ
て作動する複数のバルブ特性変更装置を有してなる内燃
機関のバルブ特性制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、一般に、可変バルブタイミング機
構（ＶＶＴ）を備えた内燃機関におけるカムシャフトの
外周には、自身の外周にヘリカルスプラインを有するリ
ング状ピストン（リングギヤ）が設けられている。この
リングギヤは、スプリングにより軸方向の一方向に付勢
されている。また、オイルポンプからの作動油の油圧
が、例えばリニアソレノイド式の油圧制御弁により調整
されて、ＶＶＴの油圧室に供給されるようになってい
る。

【０００３】すなわち、油圧制御弁が適宜に制御される
ことにより、ＶＶＴの油圧室に供給される作動油の流量
（油圧）が調整され、これによってリングギヤの位置が
制御される。そして、そのリングギヤの位置が制御され
ることで、カムシャフトの相対回転位相が変更され、も
ってバルブの開閉タイミングが制御される。

【０００４】ところで、かかるＶＶＴに関する技術を、
例えばＶ型エンジンの如く複数の気筒群（バンク）を有
するものに適用することが行われている。このような技
術としては、例えば特開平６−２２９２１２号公報に開
示されたものが知られている。この技術では、各バンク
に対応して複数（２つ）の可変バルブタイミング機構が
設けられている。すなわち、１つのオイルポンプから圧
送される作動油は、オイルフィルタを経た後、２つの分
岐経路を通過し、各バルブタイミング機構へと供給され
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来技
術では、同一の油圧源（オイルポンプ）からの各バルブ
タイミング機構への油圧経路を途中から分岐させる必要
があった。ここで、各分岐経路について、全く同一のも
のとすることは、経路の長さ、孔径、屈曲点の数等の相
違から実質上極めて困難である。このため、各バルブタ
イミング機構へ供給される油圧経路内の作動油圧に差異
が生じる場合があった。そして、このように油圧に差異
が生じた場合には、片方のバルブタイミング機構は作動
するが、他方については作動しないようなことが起こり
うる。その結果、制御速度（バルブタイミングの変更速
度）に差異が生じ、ひいては各バンクの燃焼状態が不均
一となってしまうおそれがあった。

【０００６】本発明は前述した事情に鑑みてなされたも
のであって、その目的は、各気筒群毎に設けられ、同一
の油圧源からの油圧によって作動する複数のバルブ特性
変更装置を有してなる内燃機関のバルブ特性制御装置に
おいて、各バルブ特性変更装置の制御速度差に起因した
各気筒群間での燃焼状態の不均一化の低減を図ることの
できる内燃機関のバルブ特性制御装置を提供することに
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明においては、複数の気筒群を
有する内燃機関において、各気筒群のバルブ開閉特性を
変更すべく各気筒群毎に設けられ、同一の油圧源からの
油圧によって作動する複数のバルブ特性変更装置を有す
る内燃機関のバルブ特性制御装置であって、前記複数の
バルブ特性変更装置のうち、特定のバルブ特性変更装置
に対する油圧経路に、該油圧経路内の供給油圧を他のバ
ルブ特性変更装置に対する油圧経路内の供給油圧よりも
小としうる抵抗部を設け、かつ、前記特定のバルブ特性
変更装置側を基準に前記各バルブ特性変更装置の制御演
算を行う制御演算手段を設けたことをその要旨としてい
る。

【０００８】また、請求項２に記載の発明では、請求項
１に記載の内燃機関のバルブ特性制御装置において、前
記特定のバルブ特性変更装置に対する油圧経路に、油圧
を検出する油圧検出手段を設け、該油圧検出手段により
検出された値が所定値よりも小さい場合には、各バルブ
特性変更装置の作動を禁止するようにしたことをその要
旨としている。

【０００９】さらに、請求項３に記載の発明では、複数
の気筒群を有する内燃機関において、各気筒群のバルブ
開閉特性を変更すべく各気筒群毎に設けられ、同一の油
圧源からの油圧によって作動する複数のバルブ特性変更
装置を有する内燃機関のバルブ特性制御装置であって、
前記各バルブ特性変更装置に対する油圧経路に、油圧を
検出する油圧検出手段をそれぞれ設け、前記油圧検出手
段により検出された値の少なくとも１つが所定値よりも
小さい場合には、各バルブ特性変更装置の作動を禁止す
るようにしたことをその要旨としている。

【００１０】併せて、請求項４に記載の発明では、請求
項２又は３に記載の内燃機関のバルブ特性制御装置にお
いて、前記所定値は、前記特定のバルブ特性変更装置の
作動を確保しうる最低の油圧値であることをその要旨と
している。

【００１１】（作用）上記請求項１に記載の発明によれ
ば、内燃機関の各気筒群毎に設けられた複数のバルブ特
性変更装置は、同一の油圧源からの油圧によって作動
し、各気筒群のバルブ開閉特性を変更する。

【００１２】さて、本発明では、前記複数のバルブ特性
変更装置のうち、特定のバルブ特性変更装置に対する油
圧経路に抵抗部が設けられ、この抵抗部の存在により、
その油圧経路内の供給油圧が、他のバルブ特性変更装置
に対する油圧経路内の供給油圧よりも小となりうる。そ
して、本発明では、制御演算手段により、前記特定のバ
ルブ特性変更装置側を基準に各バルブ特性変更装置の制
御演算が行われる。

【００１３】このため、特定のバルブ特性変更装置に対
する油圧経路内の抵抗を必ず最大とすることができ、そ
れを基準に制御内容を設定しうる。従って、制御の容易
化を図ることができるとともに、制御速度差に起因した
各バンクの燃焼状態の不均一化が抑制されうる。

【００１４】また、請求項２に記載の発明では、請求項
１に記載の発明の作用に加えて、前記特定のバルブ特性
変更装置に対する油圧経路に設けられた油圧検出手段に
より、油圧が検出され、該油圧検出手段により検出され
た値が所定値よりも小さい場合には、各バルブ特性変更
装置の作動が禁止される。

【００１５】このため、上記抵抗が最大となりうる油圧
経路内の油圧が所定値以上となったときに各バルブ特性
変更装置の作動が許容されることとなり、制御中に特定
のバルブ特性変更装置が作動しないという不具合を回避
することができるとともに、制御速度差の増大が抑制さ
れうる。

【００１６】さらに、請求項３に記載の発明では、各バ
ルブ特性変更装置に対する油圧経路に、油圧を検出する
油圧検出手段がそれぞれ設けられ、油圧検出手段により
検出された値の少なくとも１つが所定値よりも小さい場
合には、各バルブ特性変更装置の作動が禁止される。

【００１７】このため、全てのバルブ特性変更装置が作
動しうる油圧に達した場合にのみ、各バルブ特性変更装
置の作動が許容されることとなる。従って、特に請求項
１，２に記載の抵抗部をあえて設けることなく、制御中
に特定のバルブ特性変更装置が作動しないという不具合
を回避することができるとともに、制御速度差の増大が
抑制されうる。

【００１８】併せて、請求項４に記載の発明では、請求
項２，３に記載の発明の作用に加えて、所定値は、前記
特定のバルブ特性変更装置の作動を確保しうる最低の油
圧値である。従って、上記作用をより確実に奏せしめる
ことが可能となる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明における内燃機関の
バルブ特性制御装置を具体化した一実施の形態を図面に
基づいて詳細に説明する。

【００２０】図２はこの発明のバルブ特性制御装置を適
用したガソリンエンジンにおける概略構成図を示してい
る。ここでガソリンエンジン１の運転制御については周
知の制御が行なわれているものとして説明を省略し、特
にバルブタイミング制御を中心として説明を行なうこと
とする。

【００２１】この実施の形態では、多気筒Ｖ型のエンジ
ン１の各気筒は、クランクシャフト２を中心に左右二つ
の位置に分けて配置されており、気筒群としての左右各
バンク３，４を構成している。各バンク３，４に設けら
れたカムシャフト５，６の一端には、同カムシャフト
５，６によって開閉駆動される図示しない吸気バルブ及
び排気バルブの開閉タイミング（バルブタイミング）を
可変にするバルブ特性変更装置としてのカムプーリアッ
シィ７，８がそれぞれ設けられている。

【００２２】各カムプーリアッシィ７，８には油圧によ
って駆動される図示しないアクチュエータが内蔵されて
いる。これらカムプーリアッシィ７，８の構成について
は、既に周知であるのでここでは詳しい説明を省略す
る。また、各カムプーリアッシィ７，８への油圧の供給
を調節する油圧回路９が設けられている。この油圧回路
９はタンク１２から各カムプーリアッシィ７，８に通じ
る油圧経路（油路）１０，１１Ａ，１１Ｂ（メイン油路
１０及び分岐油路１１Ａ，１１Ｂよりなる）と、タンク
１２の作動油を圧送する油圧源としての油圧ポンプ１３
と、各分岐油路１１Ａ，１１Ｂに設けられた油圧制御弁
１４Ａ，１４Ｂと、油圧ポンプ１３の下流側に設けられ
たオイルフィルタ１５と、タンク１２の直上部に設けら
れたオイルストレーナ１２ａとから構成されている。

【００２３】このようにカムプーリアッシィ７，８及び
油圧回路９により、各バンク３，４のバルブタイミング
を可変にするためのバルブタイミング機構（ＶＶＴ）が
構成されている。そして、各カムプーリアッシィ７，８
が油圧によって駆動されることにより、カムプーリアッ
シィ７，８と各カムシャフト５，６との間に捩りが付与
されてバルブタイミングが調節される。

【００２４】クランクシャフト２の一端には、クランク
プーリ１６が固着されている。そして、各カムプーリア
ッシィ７，８とクランクプーリ１６との間には一つのタ
イミングベルト１７が掛装され、各カムシャフト５，６
がクランクシャフト２に駆動連結されている。また、エ
ンジン１には、掛装されたタイミングベルト１７に所要
の張力を付与するためのアイドラ１８，１９及びテンシ
ョンプーリ２０が設けられている。

【００２５】左右バンク３，４には、そのカムシャフト
５，６の回転位相を検出するカム回転数センサ２１，２
４が設けられている。両カム回転数センサ２１，２４に
より気筒判別センサが構成されている。また、クランク
シャフト２にはクランクシャフト２と同位相で回転して
いるエンジン１の回転数（エンジン回転数）を検出する
エンジン回転数センサ２２が設けられている。

【００２６】また、前記左右バンク３，４の各気筒の燃
焼室には吸気通路２５及び図示しない排気通路が連通し
て設けられている。吸気通路２５の燃焼室に開口する吸
気ポートには、開閉用の吸気バルブが組付けられてい
る。また、排気通路の燃焼室に開口する排気ポートに
は、開閉用の排気バルブが組付けられている。吸気通路
２５には図示しないエアクリーナを介して外気が導入さ
れる。さらに、吸気通路２５にはその吸気ポートの近傍
において燃料噴射用の図示しないインジェクタが設けら
れ、吸気通路２５に燃料が取り込まれるようになってい
る。吸気通路２５の途中には、図示しないアクセルペダ
ルの操作に連動して開閉されるスロットルバルブ２６が
設けられている。そして、このスロットルバルブ２６が
開閉されることにより、吸気通路２５への吸入空気量が
調節される。

【００２７】スロットルバルブ２６の近傍には、そのス
ロットル開度を検出するスロットルセンサ２７と、スロ
ットルバルブ２６が全閉位置にあるときに「オン」され
て全閉信号を出力する全閉スイッチ２７ａがそれぞれ設
けられている。また、スロットルバルブ２６よりも下流
側には、吸入空気量の脈動を平滑化させるサージタンク
２８が設けられている。さらに、スロットルバルブ２６
よりも上流側には、外部からの吸気通路２５に取込まれ
る吸入空気量を検出する周知のエアーフローメータ２９
が設けられている。また、各バンク３，４へ分岐した吸
気通路２５にはそれぞれバンク別の吸気管圧力センサ３
０，３１が設けられている。

【００２８】次に、本実施の形態の構成上の特徴につい
て説明する。図１に示すように、本実施の形態では、右
バンク４側の分岐油路１１Ａと、左バンク３側の分岐油
路１１Ｂとでは、屈曲部の数が異なっている。すなわ
ち、右バンク４側の分岐油路１１Ａの屈曲部の方が、左
バンク１１Ｂの屈曲部の数に比べて多く設けられてお
り、これが本発明にいうところの抵抗部を構成してい
る。また、右バンク４側の分岐油路１１Ａの方が、その
内径において、左バンク１１Ｂの分岐油路１１Ｂよりも
小さく設定されている。これも、本発明にいうところの
抵抗部を構成している。

【００２９】さらに、本実施の形態では、左右各バンク
３，４の分岐油路１１Ａ，１１Ｂには、作動油の油圧を
検出する油圧検出手段としての油圧センサ４１Ａ，４１
Ｂが配設されている。

【００３０】そして、前記カム回転数センサ２１，２
４、エンジン回転数センサ２２、吸気管圧力センサ３
０，３１、前記スロットルセンサ２７、全閉スイッチ２
７ａ、油圧センサ４１Ａ，４１Ｂ等は制御演算手段を構
成する電子制御装置（ＥＣＵ）２３の入力側に接続され
ている。また、ＥＣＵ２３の出力側には前記ポンプユニ
ット１５の油圧制御弁１４Ａ，１４Ｂ等が接続されてい
る。このＥＣＵ２３は中央処理装置（ＣＰＵ）、読出し
専用メモリ（ＲＯＭ）及び読出し書換え可能なメモリ
（ＲＡＭ）等よりなる論理演算回路として構成されてい
る。そして、ＥＣＵ２３はエンジン１の運転状態に応じ
て、すなわち、各センサ２１，２２の検出値に基づいて
各バンク３，４におけるバルブタイミングを同位相で制
御すべく、油圧制御弁１４Ａ，１４Ｂを好適にデューテ
ィ制御する。

【００３１】さて、上記のように構成された内燃機関の
バルブタイミング制御装置の作用の一例について図３に
従って説明する。図３のフローチャートは、ＥＣＵ２３
により実行されるルーチンの中で、各バンク３，４間の
作動油の作動油圧ＯＰ１，ＯＰ２に応じた制御内容を示
すルーチンを示している。このルーチンはＥＣＵ２３に
よって所定クランク角毎の割り込みで実行される。

【００３２】処理がこのルーチンへ移行すると、ＥＣＵ
２３はまずステップ１０１において、上記油圧センサ４
１Ａ，４１Ｂからの検出信号に基づき、作動油圧ＯＰ
１，０Ｐ２をそれぞれ読み込む。

【００３３】次に、ステップ１０２においては、今回読
み込んだ作動油圧ＯＰ１，０Ｐ２が、共に所定値αより
も大きいか否かを判断する。そして、作動油圧ＯＰ１，
０Ｐ２の両方が所定値αよりも大きい場合には、ステッ
プ１０３へ移行し、ＶＶＴの作動を許容するべく、油圧
制御弁１４Ａ，１４Ｂを駆動制御する。これにより、Ｖ
ＶＴが制御され、バルブの開閉タイミングが制御される
こととなる。そして、ＥＣＵ２３はその後の処理を一旦
終了する。

【００３４】これに対し、作動油圧ＯＰ１，０Ｐ２のい
ずれか一方でも所定値α以下となっている場合には、ス
テップ１０４へ移行する。ステップ１０４においては、
ＶＶＴの作動を禁止するべく、油圧制御弁１４Ａ，１４
Ｂの駆動を停止する。これにより、バルブの開閉タイミ
ングの制御が禁止されることとなる。そして、ＥＣＵ２
３はその後の処理を一旦終了する。

【００３５】次に、本実施の形態における作用、効果を
場合に分けて説明する。 （イ）まず、上記のような制御を行うことにより、作動
油圧ＯＰ１，０Ｐ２のいずれか一方でも所定値α以下と
なっている場合には、油圧制御弁１４Ａ，１４Ｂの駆動
が停止され、両バルブタイミング機構の作動が禁止され
る。このため、左右のバルブタイミング機構が作動しう
る油圧に達した場合にのみ、各バルブタイミング機構の
作動が許容されることとなる。従って、制御中に特定の
バルブタイミング機構が作動しないという不具合を回避
することができるとともに、制御速度差の増大が抑制さ
れうる。その結果、各バルブタイミング機構の制御速度
差に起因した各バンク３，４間での燃焼状態の不均一化
の低減を図ることができる。なお、この場合には、上述
した抵抗部をあえて設けることはない。

【００３６】（ロ）また、次のように構成することもで
きる。すなわち、上記（イ）においては、双方の分岐油
路１１Ａ，１１Ｂにおける作動油圧ＯＰ１，０Ｐ２を検
出し、その双方とも所定値αよりも大きいことをバルブ
タイミング機構作動の条件としていた。これに対し、特
定の分岐油路１１Ａについてのみ作動油圧ＯＰ１を検出
し、この値が所定値α以下の場合に両バルブタイミング
機構の作動を禁止するようにしてもよい。これは、上述
した抵抗部を分岐油路１１Ａに設けることにより、分岐
油路１１Ａの作動油圧ＯＰ１が他方の分岐油路１１Ｂの
作動油圧ＯＰ２よりも小さくなることが明らかであるた
めである。従って、このような場合には、他方の分岐油
路１１Ｂには、油圧センサ４１Ｂを設ける必要がなく、
構成上の簡素化を図ることができる。

【００３７】なお、この発明は前記実施の形態に限定さ
れるものではなく、この発明の趣旨から逸脱しない範囲
で任意に変更することも可能である。 （１）前記実施の形態では、作動油圧ＯＰ１（又はＯＰ
１，０Ｐ２）が所定値α以下の場合に両バルブタイミン
グ機構の作動を禁止するようにしたが、作動油圧ＯＰ１
を基準にして種々の制御用の演算を行う場合にも本発明
を適用することができる。

【００３８】（２）バルブタイミング機構を構成するカ
ムプーリアッシィ７，８に関しては、その型式について
何ら限定されるものではなく、例えばリングギヤ式のも
のであってもよいし、ベーン式のものであってもよい。

【００３９】（３）前記実施の形態では、ガソリンエン
ジン１に具体化したが、ディーゼルエンジンに具体化す
ることもできる。 （４）前記実施の形態では、本発明をＶ型エンジンに具
体化したが、複数の気筒群を有するものであれば、いか
なる形態をしていてもよく、例えば水平対向型のエンジ
ンにも具体化することができる。

【００４０】（５）気筒群には、単一の気筒よりなるも
のも含まれる。

【００４１】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
各気筒群毎に設けられ、同一の油圧源からの油圧によっ
て作動する複数のバルブ特性変更装置を有してなる内燃
機関のバルブ特性制御装置において、各バルブ特性変更
装置の制御速度差に起因した各気筒群間での燃焼状態の
不均一化の低減を図ることができるという優れた効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を具体化した一実施の形態におけるエン
ジンのバルブ特性制御装置を模式的に示す概略斜視図で
ある。

【図２】エンジンのバルブ特性制御装置を示す概略構成
図である。

【図３】ＥＣＵにより実行される処理内容の一例を示す
フローチャートである。

【符号の説明】

１…内燃機関としてのエンジン、３…気筒群を構成する
左バンク、４…気筒群を構成する右バンク、７，８…バ
ルブ特性変更装置を構成するカムプーリアッシィ、９…
油圧回路、１０…メイン油路、１１Ａ，１１Ｂ…分岐油
路、１４Ａ，１４Ｂ…油圧制御弁、２３…制御演算手段
を構成するＥＣＵ、４１Ａ，４１Ｂ…油圧検出手段を構
成する油圧センサ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−269340（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−33680（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−229212（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−270469（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−72207（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02D 13/02 F01L 1/34 - 13/00 F02B 75/22

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の気筒群を有する内燃機関におい
   て、各気筒群のバルブ開閉特性を変更すべく各気筒群毎
   に設けられ、同一の油圧源からの油圧によって作動する
   複数のバルブ特性変更装置を有する内燃機関のバルブ特
   性制御装置であって、 前記複数のバルブ特性変更装置のうち、特定のバルブ特
   性変更装置に対する油圧経路に、該油圧経路内の供給油
   圧を他のバルブ特性変更装置に対する油圧経路内の供給
   油圧よりも小としうる抵抗部を設け、かつ、前記特定の
   バルブ特性変更装置側を基準に前記各バルブ特性変更装
   置の制御演算を行う制御演算手段を設けたことを特徴と
   する内燃機関のバルブ特性制御装置。
2. 【請求項２】 前記特定のバルブ特性変更装置に対する
   油圧経路に、油圧を検出する油圧検出手段を設け、該油
   圧検出手段により検出された値が所定値よりも小さい場
   合には、各バルブ特性変更装置の作動を禁止するように
   したことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のバル
   ブ特性制御装置。
3. 【請求項３】 複数の気筒群を有する内燃機関におい
   て、各気筒群のバルブ開閉特性を変更すべく各気筒群毎
   に設けられ、同一の油圧源からの油圧によって作動する
   複数のバルブ特性変更装置を有する内燃機関のバルブ特
   性制御装置であって、 前記各バルブ特性変更装置に対する油圧経路に、油圧を
   検出する油圧検出手段をそれぞれ設け、前記油圧検出手
   段により検出された値の少なくとも１つが所定値よりも
   小さい場合には、各バルブ特性変更装置の作動を禁止す
   るようにしたことを特徴とする内燃機関のバルブ特性制
   御装置。
4. 【請求項４】 前記所定値は、前記特定のバルブ特性変
   更装置の作動を確保しうる最低の油圧値であることを特
   徴とする請求項２又は３に記載の内燃機関のバルブ特性
   制御装置。