JPH02298612A - エンジンのバルブタイミング制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、エンジンのカムシャフトに装着したバルブタ
イミング可変機構に油圧を供給してバルブタイミングを
変更するようにしたエンジンのバルブタイミング制御装
置に関するものである。

（従来の技術） 従来より、エンジンのカムシャフトに油圧駆動式のバル
ブタイミング可変機構を装着し、このバルブタイミング
可変機構にカムシャフト軸受部を介してエンジン潤滑油
を導入する通路を形成すると共に、特定運転時に該バル
ブタイミング可変機構に油圧を油圧制御手段によって作
用させて作動し、バルブタイミングを変更するようにし
た技術は、例えば、特開昭８２−１９１［３３６号公報
に見られるように公知である。

また、上記バルブタイミング可変機構としては、カムプ
ーリとカムシャフトとの相対位相を変更するものの他、
各種機構が提案されていると共に、バルブタイミングの
変更制御における油圧の給排制御についても、その送給
通路の途中に切換弁を介装して油圧の送給状態と非送給
状態との切換えでバルブタイミングを変更するもの、も
しくは、常時油圧を供給状態として非作動時には上記油
圧をドレン側に開放してバルブタイミングを変更するも
のなどが採用される。

（発明が解決しようとする課題） しかして、上記のようなバルブタイミング制御装置で、
油圧制御手段等の故障発生によってバルブタイミング可
変機構に油圧が送給されなくなった場合に、カムシャフ
トの軸受部の潤滑不良が発生してエンジンの耐久性の点
で問題となる恐れがある。

すなわち、上記カムシャフトに装着されたバルブタイミ
ング可変機構には、カムシャフトの軸受部を介してエン
ジン本体側からエンジン潤滑油の一部が送給されて、該
バルブタイミング可変機構の作動が操作されるものであ
り、上記カムシャフトの軸受部に対する潤滑は上記バル
ブタイミング可変機構へ油圧を送給するオイルの一部に
よって行う構造としている。そして、上記バルブタイミ
ング可変機構に対する油圧送給通路に介装したソレノイ
ドバルブを駆動するために接続されたハーネスのカブラ
の外れ、断線、接触不良等の故障が発生して上記バルブ
タイミング可変機構に対するオイルの送給が不能となる
と、前記カムシャフトの軸受部に対するオイル供給が停
止し、潤滑が不十分となって高回転、高負荷のように潤
滑条件が厳しい運転状態が長時間継続した際に、カムシ
ャフトの焼付きが発生する可能性がある。

そこで、本発明は上記事情に鑑み、バルブタイミング可
変機構に対する油圧制御手段の故障発生時に、カムシャ
フト軸受部の潤滑を確保するようにしたエンジンのバル
ブタイミング制御装置を提供することを目的とするもの
である。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために本発明のバルブタイミング制
御装置は、第１図に基本構成を示すように、エンジンＥ
のカムシャフトＣに装着したバルブタイミング可変機構
Ａにカムシャフト軸受部Ｂを介してエンジン潤滑油を導
入し、特定運転時に油圧を該バルブタイミング可変機構
Ａに作用させてバルブタイミングを変更する油圧制御手
段りを備えると共に、上記油圧制御手段りはバルブタイ
ミング可変機構Ａに対する油圧通路Ｆに介装された電磁
弁Ｇを備えている。

そして、上記電磁弁Ｇは駆動手段Ｈからの駆動信号が入
力されるのに伴ってバルブタイミング可変機構Ａへの油
圧の導入を切換えてバルブタイミングを変更するもので
あるが、その際、該電磁弁Ｇを駆動信号がオフ状態の時
に、油圧をバルブタイミング可変機構Ａに作用させるよ
うに構成したものである。

（作用） 上記のようなバルブタイミング制御装置では、正常作動
時においては、特定運転状態に油圧制御手段の電磁弁に
駆動手段からのオフ信号によってバルブタイミング可変
機構に油圧を供給し、それ以外の運転状態では電磁弁に
オン信号を出力してバルブタイミング可変手段に対する
油圧を低下させてバルブタイミングの変更を行う。一方
、前記電磁弁に対する配線のカブラの外れ、断線等の発
生の可能性が大きい故障状態では、電磁弁に対してはオ
フ信号が出力されている状態となり、この故障状態でも
油圧がカムシャフトの軸受部に供給されて、焼付き等が
発生することを回避するようにしている。

（実施例） 以下、図面に沿って本発明の詳細な説明する。

第２図に一実施例のバルブタイミング制御装置を備えた
エンジンの概略構成を示す。

エンジン１の気筒１ａにおいて、ピストン２上方に形成
される燃焼室３に吸気弁４によって開閉される吸気ボー
ト５と排気弁６によって開閉される排気ボート７が開口
され、吸気ボート５には吸気通路８が接続され、排気ボ
ート７には排気通路９が接続される。

そして、各気筒１ａの吸気弁４を開閉駆動するオーバー
ヘッドの吸気側カムシャフト１１が配設されると共に、
各気筒１ａの排気弁６を開閉駆動するオーバーヘッドの
排気側カムシャフト１２が配設される。両カムシャフト
１１．１２はそれぞれの端部に設置された同期駆動機構
１３によってタイミングベルト１４を介してエンジン出
力軸１５の回転に同期して回転駆動される。

一方、前記吸気ポート５に連通ずる吸気通路８には、上
流側からエアクリーナ１８、吸気量センサ１９、スロッ
トル弁２０が介装され、このスロットル弁２０下流に機
械式過給機２１が配設されている。さらに、上記過給機
２１の下流側の吸気通路８は、サージタンク２２の下流
側が各気筒１ａに接続される独立吸気通路８ａに形成さ
れ、この独立吸気通路８ａに燃料を噴射供給するインジ
ェクタ２３が配設されている。

また、前記過給機２１をバイパスして過給バイパス通路
２４が接続され、この過給バイパス通路２４に過給バイ
パスバルブ２５が介装されている。

上記過給バイパスバルブ２５は、スロットル弁２０下流
の吸気圧力に応じて開作動し、過給機２１による過給が
不十分な状態で過給バイパス通路２４によって吸気を供
給すると同時に、過給圧が高くなった場合に開いて過給
エアをリリーフして過給圧の上限を規制し、駆動負荷を
軽減するものである。

さらに、上記排気弁６に対する排気側カムシャフト１２
には、その開閉時期を変更して吸気弁４とのオーバーラ
ツプ期間を変更するバルブタイミング可変機構２７が設
置されている。このバルブタイミング可変機構２７の詳
細は第４図によって後述するが、油圧作動式であり、エ
ンジンの図示しないオイルポンプからのエンジン潤滑油
がオイル供給通路２８によって送給されるものであり、
該オイル供給通路２８の途中に電磁弁２９（三方ソレノ
イドバルブ）による通路切換機構が介装されて、油圧の
送給とリターン開放とが切り換えられる。

上記電磁弁２９の具体的構造例は第３図に示すように、
シリンダ３１内にスプール弁３２が挿入され、一端にリ
ターンスプリング３３が縮装され、他端に駆動用ソレノ
イド３４のロッド３４ａが当接され、スプール弁３２の
移動に応じてバルブタイミング可変機構２７に対するオ
イル供給通路２８に連通ずるＣボートをシリンダヘッド
内に開放するリターン用のｂボートまたはエンジン潤滑
用のオイルポンプに連通ずるＣボートに対する連通を切
り換えるように構成されている。なお、Ｃボートはリタ
ーン側に開放され、スプール弁３２の移動を許容させる
。

実線でオフ状態を鎖線でオン状態を示し、オフ状態では
ＣボートとＣボートが連通し、バルブタイミング可変機
構２７にオイルポンプからのオイルが供給され所定の油
圧が導入される。一方、オン状態ではスプール弁３２の
移動によってＣボートとｂボートとが連通し、バルブタ
イミング可変、　　機構２７にはオイルの送給は行われ
ない。

そして、上記電磁弁２９の駆動用ソレノイド３４にエン
ジン用コントローラ３６から運転状態に応じて駆動信号
が出力されて、特定運転時（高負荷高回転領域）にオフ
信号によってバルブタイミング可変機構２７に油圧を導
入してバルブオーバーラツプ期間を長くする。

また、前記エンジン用コントローラ３６からは吸気通路
８のインジェクタ２３に燃料供給量を調整する燃料噴射
信号が出力されると共に、気筒１ａの点火プラグ３７に
点火時期を調整する点火信号が出力される。そしてこの
エンジン用コントローラ３６には運転状態を検出するた
めに、吸気量センサ１９からの吸入空気量信号、スロッ
トル開度を検出するスロットルセンサ３８からの信号、
エンジン回転を検出する回転センサ４０からの信号等が
それぞれ入力される。

前記バルブタイミング可変機構２７の詳細構造は、第４
図に示すように、排気側カムシャフト１２の端部には筒
状のスペーサ５３が固定され、このスペーサ５３の外側
に駆動用プーリ５４が装着されている。このプーリ５４
はボス部５５先端において前記スペーサ５３の先端外周
に摺接し、また、そのボス部５５の基端側は排気側カム
シャフト１２に回転自在に装着された筒状の連結部材５
６に固定されている。そして、この連結部材５６の他端
には第１ギヤ５７がスプライン結合されロックナツト５
８によって固定されている。この第１ギヤ５７には吸気
側カムシャフト１１の先端に固定された第２ギヤ５９が
噛合連結されている。

プーリ５４のボス部５５の内側には、前記スペーサ５３
との間に環状のピストン６０が組み込まれいている。ピ
ストン６０は軸方向に二分割された構造で、両分割部は
円周方向に等間隔で配置された複数のビン６１によって
相互に固定されている。ピストン６０の内側および外側
には、互いに逆方向のヘリカルスプライン６２．６３が
形成されている。そして、ピストン６０内側のスプライ
ン６２に対して前記スペーサ５３の外側にヘリカルスプ
ライン６４が形成され、また、ピストン６０の外側のス
プライン６３に対してプーリ５４のボス部５５外周にヘ
リカルスプライン６５が形成されている。ピストン６０
は前記連結部材５６の端面との間に装着されたスプリン
グ６６により先端側に付勢されている。

排気側カムシャフト１２には、軸心に沿ってオイル通路
６７が形成されている。このオイル通路６７の一端は該
カムシャフト１２を支承する軸受部７２の部分において
、カムシャフト１２に半径方向に形成された通路６７ａ
に連通し、この通路６７ａのシャフト外周面開口部に一
致して軸受部７２内周に環状溝７２ａが形成され、前記
オイルポンプから電磁弁２９を経たオイル供給通路２８
が、軸受部７２を貫通して上記環状溝７２ａに連通され
る。

一方、前記筒状のスペーサ５３は止め部材６８を介し固
定ボルト６９によって排気側カムシャフト１２に固定さ
れている。そして、この固定ボルト６９には上記オイル
通路６７に連通ずる軸方向の貫通穴７０が設けられてい
る。また、プーリ５４のボス部５５先端には、ピストン
６０の頭部に面して、前記オイル通路６７からの油圧を
導く圧力室７１が設けられている。オイル通路６７を介
してこれら圧力室７１に油圧が導入されスプリング６６
を圧縮してピストン６０が軸方向に移動すると、このピ
ストン６０の内周および外周に形成された逆方向のスプ
ライン６２．６３と嵌合するスペーサ５３およびプーリ
５４は、一方が他方に対し相対的に回転する。これによ
り、スペーサ５３と一体の排気側カムシャフト１２とプ
ーリ５４との位相すなわちバルブタイミングが変わる。

上記油圧の導入制御は、前記電磁弁２９に対して駆動信
号を出力するエンジン用コントローラ３６によって行わ
れるものであるが、このコントローラ３６は、エンジン
負荷（例えばスロットル開度）とエンジン回転数に基づ
いて、現在の運転状態に対応したバルブタイミング可変
機構２７の作動領域（第５図参照）を判定して電磁弁２
９の連通状態を切換えるものであり、そのオーバーラツ
プの変更は過給機２１の作動に連係して行われる。

前記バルブタイミング可変機構２７の作動領域の制御特
性の設定は、第５図のように、エンジン負荷Ｑ　ａ　／
　Ｎとエンジン回転数Ｎとの関係が設定ラインＬｏより
外側の高回転高負荷領域■がバルブタイミング可変機構
２７に油圧を導入するオフ信号領域であり、この油圧導
入時には、第６図のバルブタイミングに実線で示すよう
に排気弁６の開閉タイミングを遅らせて排気弁６と吸気
弁４の両方とも開いているオーバーラツプ期間ＯＬ１を
大きくするものである。

また、上記設定ラインＬｏより内側の低負荷低回転領域
Ｉがバルブタイミング可変機構２７への油圧の導入を停
止するオン信号領域であり、この油圧導入の停止時には
、第６図のバルブタイミングに破線で示すように排気弁
６の開閉タイミングを進めて吸気弁４との両者が同時に
開いているオーバーラツプ期間ＯＬ２を小さくするもの
である。

上記小オーバーラツプ領域ｌは前記過給機１４を非駆動
状態とする非過給領域に相当し、一方、大オーバーラツ
プ領域■は過給機２１を駆動して過給を行う領域に相当
する。そして、上記オーバーラツプ期間ＯＬ１は、過給
機２１を駆動し過給を行う領域で大きく、これは、高回
転高負荷の運転領域で気筒１ａ内に残る残留排気ガスの
量を低減すると気筒内温度が低下して耐ノツキング性で
有利となることから、排気弁６と吸気弁４とのオ−バー
ラップ期間を長く設定し、この期間に上記過給機２１に
よる加圧エアによって排気ガスを気筒１ａから押出して
掃気効果を得るようにしている。また、低負荷低回転領
域Ｉでオーバーラツプ期間ＯＬ２を短くするのは、上記
のようにバルブオーバーラツプを長く設定した状態でア
イドル運転等の低回転域に移行すると、エンジン回転の
低下に伴って過給圧が低下し、排圧の方が高くなると逆
に排気ガスが吸気通路８に吹き返し、低回転域ではかえ
って排気ガスの持ち込み量が増大して燃焼性が低下する
のに対し、オーバーラツプ期間を短くして燃焼安定性を
向上するためである。

前記エンジン用コントローラ３６の処理を第７図のフロ
ーチャートに基づいて説明する。このルーチンは電磁弁
２９の切換え制御についてのみ示し、制御スタート後、
ステップＳ１で吸入空気量Ｑ　ａ　ｓエンジン回転数Ｎ
等の各種データを読込み、ステップＳ２で前記マツプ（
第５図）の特性に基づき、運転状態がオーバーラツプが
大きい高負荷高回転領域■か否かを判定する。この判定
がＹＥＳで大オーバーラツプ領域■の場合には、ステッ
プＳ３で電磁弁２９のソレノイド３４に対する駆動信号
をオフ状態とし、バルブタイミング可変機構２７に油圧
を導入し、排気弁６のバルブタイミングを遅らせてオー
バーラツプを大きくする。一方、小オーバーラツプ領域
Ｉの場合には、ステップＳ４で電磁弁２９のソレノイド
３４に対する駆動信号をオン状態とし、バルブタイミン
グ可変機構２７への油圧を低下する。

上記のような実施例によれば、バルブタイミング可変制
御において最も故障の発生しやすい状態、すなわちバル
ブタイミング可変機構２７へのオイル供給通路２８に介
装した電磁弁２９に対するカブラの外れ、断線等の故障
発生時には、上記電磁弁２９にはオフ信号が作用してい
るのと同一状態となり、このオフ信号状態においてはバ
ルブタイミング可変機構２７に対して油圧を導入するも
のであり、カムシャフト１２の軸受部７２に潤滑オイル
が供給されて、故障状態が継続して電磁弁２９の切換え
が行われなくても潤滑が確保され、焼付きの発生を回避
することができる。

なお、上記実施例においては、バルブタイミング可変機
構２７に対する油圧の導入のオン、オフは、電磁弁２９
によって供給側を切り換えるようにしているが、供給油
圧をドレンすることによって作動状態を操作するように
したものであっても、カムシャフト１２の軸受部７２を
介してエンジン潤滑油を導入するように構成したものに
ついては、同様に適用可能である。

また、前記第４図の構造によるバルブタイミング可変機
構２７は、コンパクトに形成可能であり、排気弁６の位
相を可変とするほか、吸気弁４の位相を可変としてもよ
い。さらに、バルブタイミング可変機構２７としてはそ
の他の構成に適宜設計変更可能である。

（発明の効果） 上記のような本発明によれば、エンジンのカムシャフト
に装着したバルブタイミング可変機構にカムシャフト軸
受部を介してエンジン潤滑油を導入し、特定運転時に油
圧を該バルブタイミング可変機構に作用させてバルブタ
イミングを変更するについて、油圧通路に介装した電磁
弁は駆動信号がオフ状態の際に油圧をバルブタイミング
可変機構に作用させるようにしたことにより、電磁弁に
対する配線のカプラの外れ、断線等の発生の可能性が大
きい故障状態では、電磁弁はオフ信号によって故障状態
でもバルブ可変機構に油圧を導入してカムシャフトの軸
受部に潤滑油を供給して、焼付き等が発生するのを未然
に防止することができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本構成を示す概略構成図、第２図は
具体例におけるバルブタイミング制御装置を備えたエン
ジンの全体構成図、 第３図は電磁弁の構成例を示す要部断面図、第４図はバ
ルブタイミング可変機構の具体例を示す要部断面図、 第５図はバルブタイミング可変機構の制御領域を示す特
性図、 第６図は排気弁と吸気弁のオーバーラツプの変更を示す
特性図、 第７図はコントローラの処理を説明するためのフローチ
ャート図である。 Ｅ、１・・・・・・エンジン、Ｃ，１１，１２・旧・・
カムシャフト、Ａ、２７・・・・・・バルブタイミング
可変機構、Ｂ、７２・・・・・・カムシャフト軸受部、
Ｄ・・・・・・油圧制御手段、Ｆ・・・・・・油圧通路
、Ｇ・・・・・・電磁弁、Ｈ・・・・・・駆動手段、４
・・・・・・吸気弁、６・・・・・・排気弁、２８・・
・・・・オイル供給通路、２つ・・・・・・電磁弁、３
２・・・・・・スプール弁、３４・・・・・・駆動用ソ
レノイド、３６・・・・・・コントローラ。 第３図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンジンのカムシャフトに装着したバルブタイミ
   ング可変機構にカムシャフト軸受部を介してエンジン潤
   滑油を導入し、特定運転時に油圧を該バルブタイミング
   可変機構に作用させてバルブタイミングを変更する油圧
   制御手段を備えたバルブタイミング制御装置において、
   上記油圧制御手段が油圧通路に介装された電磁弁を備え
   、該電磁弁は駆動信号がオフ状態の際に油圧をバルブタ
   イミング可変機構に作用させるように構成されたことを
   特徴とするエンジンのバルブタイミング制御装置。