JPH02305306A - 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
可変機構に油圧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バルブタ
イミング変更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
６２−１．９１６３６号公報に見られるように公知であ
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、
複数のバルブタイミング可変機構を配設してバルブタイ
ミングを変更制御するようにした場合に、１つの制御弁
によって作動制御すれば複数のバルブタイミング可変機
構が略同時に作動してバルブタイミングを変更すること
から、作動時期のずれによる問題は生じないが、バルブ
タイミング可変機構の配設位置が離れている場合等にお
いては、１つの制御弁によって制御することは不適切で
複数のバルブタイミング可変機構にそれぞれ制御弁を配
設することになるが、その際バルブタイミング可変機構
の作動時期にずれが生じたり、故障発生時に部分的にバ
ルブタイミング可変機構が作動してエンジン全体として
アンバランスな状態となる問題がある。

すなわち、各バルブタイミング可変機構に対する油圧通
路の長さ、径の相違、上記可変機構等の作動部分の精度
（油もれ）の差異により、制御弁に同時に駆動信号を出
力してもバルブタイミング可変機構の作動にはずれが生
じる。また、一部の制御弁が故障した際に、その制御弁
によって駆動されるバルブタイミング可変機構以外の可
変機構は正常に作動するものであり、作動部分と非作動
部分とでバルブタイミングの不適合状態が発生する。

そこで本発明は上記事情に鑑み、複数のバルブタイミン
グ可変機構を同時に作動すると共に故障発生時において
も同一状態を得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、エンジンのカムシャフトに装着した複数のバ
ルブタイミング可変機構に特定運転時に油圧を作用させ
てバルブタイミングを変更するについて、上記各バルブ
タイミング可変機構への油圧を制御する各油圧制御弁と
各バルブタイミング可変機構との間の油圧通路を相互に
連通ずる連通路を設けて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、運転状態
に応じた油圧制御弁の作動によってバルブタイミング可
変機構にそれぞれの油圧通路および連通路を経て油圧の
給排が行われ、バルブタイミングを変更する際に、前記
連通路によって各バルブタイミング可変機構′に対する
油圧の増減特性が一致し、同時にバルブタイミングを変
更すると共に、一部の油圧制御弁等に故障が発生して作
動しなくなった場合にも、連通路によって複数のバルブ
タイミング可変機構に対する油圧の増減特性が同一状態
となり、複数のバルブタイミング可変機構が全体として
正常に作動するか全体が不作動状態となるものであり、
エンジン全体としてのバルブタイミングの不適合状態の
発生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１図および第２図に一実施例のバルブタイミング制御
装置を備えた■型エンジンの概略構成を示す。

Ｖ型エンジン１は所定角度に傾斜した左右のバンクＩＬ
、　　ＩＲを備え、各バンクＩＬ、ＩＲの気筒１ａ、ｌ
ｂにおけるピストン２，２上方に形成される燃焼室３，
３には、中央側に吸気弁４，４によって開閉される吸気
ポート５，５が開口され、外側に排気弁６，６によって
開閉される排気ポート７．７が開口されている。各バン
クＩＬ、ＩＲの吸気ポート５，５には吸気通路８の下流
側部分が両側のバンクＩＬ、　　ＩＨに対して分岐され
てそれぞれ接続され、排気ポート７．７には排気通路９
．９が接続される。

そして、両バンクＩＬ、ＩＲにはそれぞれの気筒１ａ、
ｌｂの吸気弁４，４を開閉駆動するオーバーヘッドの吸
気側カムシャフト１１．１１が配設されると共に、両バ
ンクＩＬ、ＩＲの排気弁６゜６を開閉駆動するオーバー
ヘッドの排気゛側力ムシャフ）１２，１２がそれぞれ配
設される。両吸気および排気側カムシャフト１１．１２
は、タイミングベルトなどの図示しない同期駆動機構に
よってエンジン出力軸１５の回転に同期して回転駆動さ
れる。

一方、前記各バンクＬＬ、ＩＲの吸気ポート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、左
右のバンクに接続される分岐通路８ａ、８ｂに形成され
、この分岐通路８ａ、８ｂの下流端の各気筒１ａ、ｌｂ
の吸気ポート４，４近傍に燃料を噴射供給するインジェ
クタ２３．２３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、上記左右のバンクＩＬ、ＩＲにおける各排気側
カムシャフト１２．１２には、その開閉時期を変更して
吸気弁４，４とのオーバーラツプ期間を変更する左右の
バルブタイミング可変機構２７Ｌ、２７Ｒがそれぞれ設
置されている。そして、左右バンクＩＬ、ＩＲの各バル
ブタイミング可変機構２７Ｌ、２７Ｈ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、各バル
ブタイミング可変機構２７Ｌ、２７Ｒに対してそれぞれ
のカムシャフト軸受部７２．７２を介して接続された左
右の油圧通路２８Ｌ、２８Ｈによってそれぞれ送給され
るものであり、各油圧通路２８Ｌ、２８Ｒの途中には左
右の油圧制御弁２９．３０がそれぞれ介装されて、油圧
の送給とリターン開放とが切り換えられる。

また、上記左右のバンクＩＬ、ＩＲにおけるそれぞれの
油圧制御弁２９．３０より下流側の左右の油圧通路２８
Ｌ、２８Ｒが、相互に連通路４１によって連通接続され
ている。なお、油圧通路２８Ｌ、２８Ｒの油圧制御弁２
９．３０より上流側部分に、油圧を蓄えるアキュムレー
タを配設するのが好ましい。

前記左右の油圧制御弁２９．３０は同一構造であり、そ
の具体的構造例（三方ソレノイドバルブ）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に対
する油圧通路２８に連通するＣポートをシリンダヘッド
内に開放するリターン用のｂポ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ポ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ポートはリタ
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ポートとｂポートとが連通し、バルブタイミング可
変機構２７Ｌ。

２７Ｒにはオイルの送給は行われない、一方、オ、ン状
態ではスプール弁３２の移動によってＣポートとＣポー
トが連通し、バルブタイミング可変機構２７Ｌ、２７Ｒ
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。

そして、上記左右の油圧制御弁２９．３０にそれぞれエ
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、特定運転時（高負荷高回転領域）にオン
信号が出力されて各バルブタイミング可変機構２７Ｌ、
２７Ｒ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。」１記コントローラ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
ロットル弁２０の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２７Ｌ、２７Ｈ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５６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５８によって固定されている。この第１ギヤ５
７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ピン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６゛０内（ＩＩＩ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
オイルポンプから油圧制御弁２９．３０を経た油圧通路
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、前記油圧制御弁２９゜３０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２７Ｌ、２７Ｒの作動領域（第５図参照
）を判定して油圧制御弁２９．３０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２７Ｌ、２７Ｒ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■（特定運転領域）
がバルブタイミング可変機構２７Ｌ、２７Ｈに油圧を導
入する領域であり、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ＯＬＩ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（非特定運転領域）がバルブタイミング可変機構２７
Ｌ、２７Ｒへの油圧の導入を停止する領域であり、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Ｏ
Ｌ２を小さくするものである。

上記小オーバーラツプの特定運転領域Ｉは前記過給機２
１を非駆動状態とする非過給領域に相当し、一方、大オ
ーバーラツプの非特定運転領域■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ＯＬＩ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
、ｌｂ内に残る残留排気ガスの量を低減すると気筒的温
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とのオーバーラツ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、ｌｂ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低負荷低回転域に移
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、運転領域の判定
に対応する油圧制御弁２９．　３０の作動制御について
のみ示し、制御スタート後、ステップＳ１で吸入空気量
Ｑａ、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
状態が高負荷高回転の特定運転領域■か否かを判定する
。

この判定がＹＥＳで特定運転領域■（大オーバーラツプ
領域）の場合には、ステップＳ３に進んで両油圧制御弁
２９．３０のソレノイド３４にオン信号を出力して、バ
ルブタイミング可変機構２７Ｌ、２７Ｈ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、前記ステップＳ３の判定がＮＯ
で低負荷低回転の非特定運転領域Ｉ（小オーパーラ・ツ
ブ領域）の場合には、ステップＳ４で両油圧制御弁２９
．３０のソレノイド３４への駆動信号をオフ状態として
、バルブタイミング可変機構２７Ｌ。

２７Ｒへの油圧の供給を停止し、排気弁６のバルブタイ
ミングを進めてオーバーラツプを小さくする。

上記のような実施例によれば、高負荷高回転状態の特定
運転領域■で運転されている場合には、油圧制御弁２９
．３０のオン作動によってバルブタイミング可変機構２
７Ｌ、２７Ｒに油圧が供給され、オーバーラツプが大き
くなるようにバルブタイミングを変更する一方、低負荷
低回転領域Ｉとなった場合には、油圧制御弁２９．３０
のオフ作動によってバルブタイミング可変機構２７Ｌ。

２７Ｒの油圧を排出し、オーバーラツプが小さくなるよ
うにバルブタイミングを変更する。

その際、油圧の給排を行うための両油圧制御弁２９．３
０の左右の作動時期にずれが生じると、左右のバルブタ
イミング可変機構２７Ｌ、２７Ｈの作動にもずれが生じ
ることになるが、前記連通路４１の形成によって左右の
油圧通路２８Ｌ、　　２８Ｒにおける油圧の増減特性が
一致し、同時にバルブタイミングが変更される。また、
一方の油圧制御弁２９または３０がオン状態で故障した
際には、他方の油圧制御弁３０または２９の作動に伴っ
て左右のバルブタイミング可変機構２７Ｌ、　　２７Ｒ
が同一状態に作動する。さらに、一方の油圧制御弁２９
または３０がオフ状態で故障した際には、他方の油圧制
御弁３０または２９の作動に関係なく左右のバルブタイ
ミング可変機構２７Ｌ。

２７Ｒはオーバーラツプが小さい状態に停止し、片方だ
けの作動によるアンバランス状態の発生がなくなる。

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２７Ｌ、２７Ｒ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・熱弁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２
７Ｌ、２７Ｒとしてはその他の構成に適宜設計変更可能
である。

前記実施例においては、Ｖ型エンジンの例を示したが、
その他、複数のバルブタイミング可変機構を備え、同時
に作動させるエンジンについて適用可能であり、また、
排気側のカムシャフトでなく吸気と排気の組み合わせに
よる場合でもよい。

なお、上記各実施例では、過給機２］のオン、オフ作動
とオーバーラツプの切換えとを同一運転領域の判定で変
更するように設定しているが、非過給領域を小オーバー
ラツプ領域より狭く設定したもの、もしくはその逆に広
く設定した特性で行ってもよい。

（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
に装着した複数のバルブタイミング可変機構に各油圧制
御弁の運転状態に応じた作動によって油圧を給排し、バ
ルブタイミングを変更するについて、上記各バルブタイ
ミング可変機構への油圧を制御する各油圧制御弁ぶ各バ
ルブタイミング可変機構との間の油圧通路を相互に連通
ずる連通路を設けたことにより、複数のバルブタイミン
グ可変機構への油圧の給排が連通路によって同一の増減
特性で行われ、バルブタイミングの変更時期を一致させ
ることができると共に、一部の油圧制御弁等に故障が発
生して作動しなくなった場合にも、連通路によって複数
のバルブタイミング可変機構に対する油圧の増減特性が
同一状態となり、複数のバルブタイミング可変機構が全
体として正常に作動するか全体が不作動状態となるもの
であり、エンジン全体としてのバルブタイミングの不適
合状態の発生を回避することができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施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２図はその油
圧供給系統を示す構成図、第３図は油圧制御弁の構成例
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。 １・・・・・・エンジン、１１．１２・・・・・・カム
シャフト、２７Ｌ、２７Ｒ・・・・・・バルブタイミン
グ可変機構、２８Ｌ、２８Ｒ・・・・・・油圧通路、２
９．３０・・・・・・油圧制御弁、３６・・・・・・コ
ントローラ、４１・・・・・・連通路。 ＝ｒ＄５　融 Ｏ ■ Ｃ’Ｊ フトＬ廁味

Claims (2)

【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複数のバルブ
   タイミング可変機構に特定運転時に油圧を作用させてバ
   ルブタイミングを変更するバルブタイミング制御装置に
   おいて、上記各バルブタイミング可変機構への油圧を制
   御する各油圧制御弁と各バルブタイミング可変機構との
   間の油圧通路を相互に連通する連通路を設けたことを特
   徴とするエンジンのバルブタイミング制御装置。
2. （２）Ｖ型エンジンで各バンクの吸気もしくは排気カム
   シャフトにバルブタイミング可変機構を設け、各バンク
   のバルブタイミング可変機構に対する油圧通路を相互に
   連通する連通路を設けたことを特徴とする請求項１記載
   のエンジンのバルブタイミング制御装置。