JPH03185227A - 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バルブタイミング制御装置の改良に
関する。

（従来の技術） 従来、エンジンの制御装置として、例えば特開昭６２−
１９１６３６号公報に開示されるように、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
備え、カムシャフト軸受部などに上記バルブタイミング
可変機構にエンジン潤滑油を導入する油圧通路を形成し
、特定運転時に上記油圧通路を介してバルブタイミング
可変機構に油圧を作用させてこの機構を作動させ、バル
ブタイミングを変更するようにしたものが知られている
。このようにすれば運転状態に応じて最適なバルブタイ
ミングを設定できて燃費の向上、出力の向上などを図る
ことができる。

（発明が解決しようとする課題） このようなバルブタイミング可変機構としては、例えば ■カムシャフト駆動ギヤに対する吸・排気カムの回転位
相を可変にして、吸・排気弁の開弁期間全体をクランク
角度に沿ってスライドさせるタイプ。

■ロッカーアームまたはスイングアームを用いたエンジ
ンを前提として、一つの吸・排気弁に対してプロフィー
ルの異なる二種類のカムをカムシャフトに設け、選択す
べきカムに対応するロッカーアームまたはスイングアー
ムのみを可動状態にするタイプ。

■カムのノーズ部分を他の部分に対してカムシャフト半
径方向にスライド可能に設け、ノーズ部分のスライド移
動によってカムのプロフィールを変更するタイプ。

がある。これら各タイプのバルブタイミング可変機構が
有する機能を包括して“バルブタイミングを変更する″
という概念でとらえることにする。

その場合、バルブタイミングを連続して変更するのでは
なく、複数のバルブタイミングのモードを設定しておき
、例えば所定のエンジン回転数でモードを切換えること
も可能である。この場合、モードの切換えを、各モード
で得られるトルク特性線が重なる交点において行ってト
ルクショックの発生を防止することが行われる。

しかし、その場合、バルブタイミング可変機構の作動遅
れ、製造時のバラツキなどによってモードの切換えが上
記交点からずれた点で行われることがあり、現にトルク
ショックが発生することがある。

一方、例えばＶ形エンジンなどのように単一のエンジン
で二本のカムシャフトを備えているエンジンでは、カム
シャフトごとにバルブタイミング可変機構を設ける構成
をとらざるを得ないので、複数のバルブタイミング可変
機構を設けることになる。

本発明はこのような点に着目してなされたものであり、
その目的とするところは、上述したＶ形エンジンなどの
ように気筒グループごとに吸・排気弁のタイミングを複
数のモードに切換えるバルブタイミング可変機構を備え
た多気筒エンジンにおいてモード切換時のトルクショッ
クの発生を緩和することにある。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明の構成は、多気筒エン
ジンの気筒グループごとに、吸・排気弁のタイミングを
複数のモードに切換えるバルブタイミング可変機構を備
える。そして、気筒グループ間でモードの切換時期を兄
なえるように構成したものである。

（作用） 上記の構成により、本発明では、気筒グループごとにバ
ルブタイミング可変機構により運転状態に応じて最適な
バルブタイミングが設定されるので、燃費の向上、出力
の向上などが実現する。

また、気筒グループ間でモードの切換時期が異なるので
、各バルブタイミング可変機構においてモードの切換え
が上記交点からずれた点で行われても、切換タイミング
が重ならず、その分、トルクショックが緩和される。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の実施例に係るバルブタイミング制御装
置を備えたＶ形ＤＯＨＣエンジンを示す。

同図において、１はエンジンであって、該エンジン１は
左バンクＬと右バンクＲとを備え、各バンクＬ、　Ｒに
シリンダ２が設けられている。このシリンダ２にはピス
トン３が摺動自在にそれぞれ嵌挿されており、これらの
ピストン３はクランク軸４に連結されている。各シリン
ダ２にはピストン３によって燃焼室５が形成されている
。そして、各バンクＬ、Ｒにおけるバンク開側および反
バンク間側には、燃焼室５に新気を導入する吸気ボート
６および燃焼室５から排気を導出する排気ボート７がそ
れぞれ設けられている。この吸気ボート６および排気ボ
ート７には、吸気弁８および排気弁９がそれぞれ設けら
れている。

上記各バンクＬ、Ｈには吸気弁専用のカムシャフト１１
および排気弁専用のカムシャフト１２がクランク軸方向
に設けられ、クランク軸４により、タイミングベルトを
介してそれぞれ駆動されている。この吸気カムシャフト
１１には吸気カム１１ａが、排気カムシャフト１２には
排気カム１２ａがそれぞれ設けられており、この吸気カ
ム１１ａおよび排気カム１２ａがパケット１３を介して
吸気弁８および排気弁９にそれぞれ接していて、吸気カ
ムシャフト１１および排気カムシャフト１２の回転に伴
ない吸気弁８および排気弁９を所定のタイミングでもっ
て開閉するように構成されている。

上記各バンクＬ、Ｒの吸気ポート６には吸気通路１４の
分岐端が接続されている。この吸気通路１４は一本に集
合され、エアクリーナ１５を介して大気に開放されてい
る。上記各吸気ボート６には燃料を噴射供給するインジ
ェクタ１６が設けられている。また、上記吸気通路１４
には過給機１７が設けられ、この過給機１７をバイパス
するバイパス通路１８が設けられている。このバイパス
通路１８にはバイパス弁１つが設けられている。

また、バイパス通路１８よりも吸気上流の吸気通路１４
には吸気流量を調節するためのスロットル弁２０が、更
にその吸気上流の吸気通路１４には吸気流量を検出する
ためのエアフローメータ２１が設けられている。さらに
、このエンジン１にはエンジン回転数を検出するための
回転数センサ２２が設けられている。また、このエンジ
ン１にはオートマチック式トランスミッション（図示省
略）が連結されており、このトランスミッションにはシ
フト位置を検出するシフトセンサ２３が設けられている
。上記バイパス弁１９は、スロットル弁下流の吸気圧力
に応じて開く。すなわち、過給機１７による過給が不十
分なときにバイパス通路１８によってシリンダ２に新気
を供給し、また過給圧が高くなったときに過給エアを吸
気上流側にリリーフして過給圧の上限を規制し、駆動負
荷を軽減するように構成されている。

そして、各バンクＬ、Ｈの排気カムシャフト１２には、
排気弁９のタイミングを複数のモードに切換える油圧式
のバルブタイミング可変機構３０がそれぞれ設けられて
いる。すなわち、このバルブタイミング可変機構３０は
、カムシャフト駆動用ブーりに対する排気カム１２ａの
回転位相を切換えて、第５図に示すように、排気弁９の
開弁期間全体をクランク角度に沿って第１、第２の複数
のモードに切換えるものである。この切換えによって排
気弁９の吸気弁８とのオーバーラツプ期間が変更される
。具体的には、油圧が作用するとオー　／　＜−ラップ
期間が大きくなる。

上記バルブタイミング可変機構３０の構造を第２図に基
づいて説明する。同図において、排気カムシャフト１２
の端部には筒状のスペーサ３１が固定され、このスペー
サ３１の外側に駆動用プーリ３２が装着されている。こ
の駆動用プーリ３２はボス部３３の先端において上記ス
ペーサ３１の先端外周に摺接し、また、そのボス部３３
の基端側は排気カムシャフト１２に回転自在に装着され
た筒状の連結部材３４に固定されている。そして、この
連結部材３４の他端には第１ギヤ３５がスプライン結合
されロックナツト３６によって固定されている。この第
１ギヤ３５には吸気カムシャフト１１の先端に固定され
た第２ギヤ３７が噛合連結されている。

上記駆動用プーリ３２のボス部３３の内側には、上記ス
ペーサ３１との間に環状のピストン３８が組み込まれて
いる。このピストン３８は軸方向に二分割されていて、
両分割部は円周方向に等間隔で配置された複数のビン３
９によって相互に固定されている。ピストン３８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４
０．４１が形成されている。そして、ピストン内側のス
プライン４０に対して上記スペーサ３１の外側にヘリカ
ルスプライン４２が形成され、またピストン内側のスプ
ライン４１に対して駆動用プーリボス部３３の外周にヘ
リカルスプライン４３が形成されている。ピストン３８
は上記連結部材３４の端面との間に装着されたスプリン
グ４４により先端側に付勢されている。

排気カムシャフト１２には、軸心に沿ってオイル通路４
５が形成されている。この排気カムシャフト１２におけ
る軸受部６０に対応する部分には、上記オイル通路４５
から分岐する通路４５ｇが設けられている。上記軸受部
６０には、上記通路４５ａの排気カムシャフト外周面開
口部に一致して環状溝６１が形成され、この環状溝６１
はオイル供給通路７１を介してオイルポンプ（図示省略
）に接続されている。

また、第３図に示すように、左バンクＬおよび右バンク
Ｒの排気カムシャフト１２の後端部（スペーサ３１が固
定された側とは反対側の端部）には、オイル通路４５の
開口を開閉するためのソレノイド弁７２．７３がそれぞ
れ設けられている。

このソレノイド弁７２．７３を開くとオイル通路内のオ
イルがリリーフされてカム室内に回収されるようになっ
ている。

一方、上記筒状のスペーサ３１は止め部材４６を介し固
定ボルト４７によって排気カムシャフト１２に固定され
ている。そして、この固定ボルト４７には上記オイル通
路４５に連通する軸方向の貫通穴４８が設けられている
。また、駆動用プーリ３２のボス部先端には、ピストン
３８の頭部に面して、上記オイル通路４５からの油圧を
導く圧力室４つが設けられている。よって、ソレノイド
弁７２．７３を閉じておいてオイルポンプからオイル通
路４５を介してこれら圧力室４つに油圧を導入すると、
ピストン３８がスプリング４４を圧縮して軸方向に移動
し、このピストン３８の内周および外周に形成された逆
方向のスプライン４０゜４１と嵌合するスペーサ３１お
よび駆動用プーリ３２は、一方が他方に対して相対的に
回転する。

これにより、スペーサ３１と一体の排気カムシャフト１
２と駆動用プーリ３２との回転位相が変わり、吸・排気
のオーバーラツプ期間が長い第２モードにバルブタイミ
ングが変わる。また、ソレノイド弁７２．７３を開いて
オイル通路４５のオイルをリリーフすると、ピストン３
８がスプリング４４を伸長させて軸方向に移動し、この
ピストン３８の内周および外周に形成された逆方向のス
プライン４０．４１と嵌合するスペーサ３１および駆動
用プーリ３２は、一方が他方に対して相対的に回転する
。このことによって、スペーサ３１と一体の排気カムシ
ャフト１２と駆動用プーリ３２との回転位相が変わり、
吸・排気のオーバーラツプ期間が小さい第１モードにパ
ルプタイミングが変わる。

上述した二つのソレノイド弁７２．７３はコントロール
ユニット８０によって制御される。このコントロールユ
ニット８０には上記エアフローメータ２１、回転センサ
２２およびシフトセンサ２３の出力信号が入力されてい
る。

上記コントロールユニット８０によるソレノイド弁７２
．７３の制御を以下に説明する。上記バルブタイミング
可変機構３０の作動領域の制御特性の設定は、第４図の
ように、エンジン負荷Ｑａ／Ｎとエンジン回転数Ｎとの
関係が設定ラインＬＯよりも外側の高回転高負荷領域■
がバルブタイミング可変機構３０に油圧を導入する第２
モードに切換える領域であり、この油圧導入時には、排
気弁９の開閉タイミングを第５図に破線で示す位置から
実線で示す位置に遅らせて、吸気弁８と排気弁９とのオ
ーバラップ期間ＯＬＩを大きくする。

また、上記設定ラインＬＯよりも内側の低回転低負荷領
域Ｉがバルブタイミング可変機構３０への油圧の導入を
停止する第１モードに切換える領域であり、この油圧導
入停止時には、排気弁９の開閉タイミングを第５図に実
線で示す位置から破線で示す位置に進ませて、吸気弁８
と排気弁９とのオーバラップ期間ＯＬ２を小さくする。

オーバラップ期間の小さい低回転低負荷領域Ｉは上記過
給機１７を不作動にする非過給領域に相当し、オーバラ
ップ期間の大きい高回転高負荷領域■は上記過給機１７
を作動させる過給領域に相当する。高回転高負荷領域■
でオーバラップ期間ＯＬ１を大きくした理由は、シリン
ダ内に残る残留排気ガスの量を低減するとシリンダ内温
度が低下して耐ノツキング性で有利になるからである。

また、低回転高負荷領域Ｉでオーバラップ期間ＯＬ２を
小さくした理由は、排気ガスが吸気通路に吹き返して排
気ガスがシリンダ内に持ち込まれることを抑制して燃焼
安定性を向上させるためである。したがって、タイミン
グ可変機構３０によって燃費の向上、出力の向上などを
図ることができる。

そして、左バンクＬのソレノイド弁７２と、右バンクＲ
のソレノイド弁７３とで開閉時期を異なえて設定してい
る。このことにより、■バルブタイミング可変機構３０
の油圧系統の作動遅れ、■バルブタイミング可変機構３
０の製造時のバラツキ、■エンジン運転条件の変動によ
るエンジン回転数の時間上昇率のバラツキ、などに起因
して実際にバルブタイミング可変機構３０が作動してバ
ルブタイミングが変更される切換タイミングが第１モー
ドおよび第２モードで得られるトルク特性線が重なる交
点Ｃからずれた点で行われても、左右のバンクでバルブ
タイミングの切換タイミングが重ならないので、その分
、トルクショックが緩和される。すなわち、第６図に実
線で示すように、左右のバンクＬ、　　Ｒで切換タイミ
ングが重なった破線の場合に較べてトルクショックは緩
和されている。

また、この開閉時期は潤滑上、最も厳しいシリンダ２の
子メタルに作用する油圧のデイツプと重ならないように
設定されている。すなわち、オイルポンプからオイルが
供給される潤滑部分の中で油圧変動が最も大きいものの
一つとして、クランク軸４とコネクティングロッドとの
連結部の軸受である子メタルが挙げられる。その原因と
しては、オイル自体の有するマスによる影響が作用する
こと、コネクティングロッドの油孔とクランク軸ピン部
の油孔との出合いが間欠的であること、などが考えられ
る。この子メタルに作用する油圧は第７図に示すように
大きく変動し、油圧が“０”になるデイツプが存在する
。その場合、上述のようにソレノイド弁７２．７３の開
閉時期を潤滑上、最も厳しいシリンダ２の子メタルに作
用する油圧のデイツプと重ならないように設定したので
、全体油圧が下ることが防止できてエンジン各部の潤滑
部を良好に潤滑できる。ここで、潤滑上、最も厳しいシ
リンダ２とは、例えばオイルポンプから最も遠い位置に
あるシリンダ２である。

さらに、トランスミッションのシフト時期と、ソレノイ
ド弁７２．７３の開閉時期とをずらして設定し、且つそ
のずらし期間を第８図に示すように異なえて設定してい
る。すなわち、シフトアップパターンが高速側に行くほ
どずらし期間を大きくしている。このことにより、変速
ショックが小さい低速側シフトアップ時には体感するシ
ョック回数を１回に近づけてショック感を小さくする一
方、変速ショックが大きい高速側シフトアップ時にはシ
ョック回数を２回に分けてショック感を小さくしている
。

なお、上記実施例でＩよバルブタイミング可変機構を排
気カムシャフトに設けたが、吸気カムシャフトに設けて
もよいし、吸・排気カムシャフトの双方に設けても良い
。

また、上記実施例ではバンクごとに気筒グループを形成
したが、例えば直列形の多気筒エンジンにおいて複数の
気筒グループを形成しても良い。

要は多気筒エンジンに複数のバルブタイミング可変機構
が設けられているものであれば本発明は適用できる。

さらに、バルブタイミング可変機構としては、上記実施
例のように、カムシャフト駆動ギヤに対する吸・排気カ
ムの回転位相を可変にして、吸・排気弁の開弁期間全体
をクランク角度に沿ってスライドさせるタイプに限定さ
れるものではない。

他にも、ロッカーアームまたはスイングアームを用いた
エンジンを前提として、一つの吸・排気弁に対してプロ
フィールの具なる二種類のカムをカムシャフトに設け、
選択すべきカムに対応するロッカーアームまたはスイン
グアームのみを可動状態にするタイプでも本発明は適用
できる。さらに、カムのノーズ部分を他の部分に対して
カムシャフト半径方向にスライド可能に設け、ノーズ部
分のスライド移動によってカムのプロフィールを変更す
るタイプでも本発明は適用できる。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明のエンジンのバルブタイミ
ング制御装置によれば、多気筒エンジンの気筒グループ
ごとに、吸・排気弁のタイミングを複数のモードに切換
えるバルブタイミング可変機構を備え、気筒グループ間
でモードの切換時期を異なえるように構成したので、気
筒グループごとに運転状態に応じて最適なバルブタイミ
ングを設定できるとともに、各バルブタイミング可変機
構においてモードの切換えが上記交点からずれた点で行
われても、切換タイミングが重ならず、その分、トルク
ショックを緩和できる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を例示し、第１図は全体概略構成
図、第２図はバルブタイミング可変機構の要部横断面図
、第３図は制御システム図、第４図は制御マツプ図、第
５図はバルブタイミングを示す説明図、第６図はトルク
ショックを説明するトルク特性図、第７図は油圧変動を
示す実験結果図、第８図はシフトアップパターンに対す
るずらし期間を示すマツプ図である。 １・・・エンジン Ｌ・・・左バンク Ｒ・・・右バンク ２・・・排気カムシャフト ０・・・バルブタイミング可変機構 エンジン臼転段Ｎ 第４ 図 ○Ｌ１ 第５ 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）多気筒エンジンの気筒グループごとに、吸・排気
   弁のタイミングを複数のモードに切換えるバルブタイミ
   ング可変機構を備え、気筒グループ間でモードの切換時
   期を異なえるように構成し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。