JPH0352970Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、エンジン動弁系に関し、特にそのバ
ルブタイミング（バルブ開閉タイミング）を制御
するための装置に関する。

〔従来の技術〕 従来のエンジン動弁系では、そのバルブタイミ
ングを自由に変えることができないため、特に自
動車用エンジンのように広範囲の作動が要求され
るものについては、その要求に十分こたえること
ができない。

そこで、例えばロツカアーム（スイングアーム
を含む）の揺動中心を上下方向に変更し、カムが
ロツカアームに作用するタイミングを変えること
により、バルブタイミングを変更したり、カム軸
とカム軸駆動機構との間に二軸間位相調整機構を
介装して、カムがロツカアームに作用するタイミ
ングを変えることにより、バルブタイミングを変
更したりすることが考えられている。

〔考案が解決しようとする問題点〕

しかしながら、このような従来のエンジン動弁
系のバルブタイミング制御装置では、実際のバル
ブタイミングは検出せず、エンジン回転数やエン
ジン負荷を検出してこれらの情報に基づいてバル
ブタイミング制御を行なつているので、設定した
いバルブタイミングへの正確な制御が難しいとい
う問題点がある。

本考案は、このような問題点を解消しようとす
るもので、実際のバルブタイミングを検出するこ
とにより、この検出結果をフイードバツクして設
定したいバルブタイミングへの正確な制御を可能
にした、エンジン動弁系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。

〔問題点を解決するための手段〕

このため、本考案のエンジン動弁系のバルブタ
イミング制御装置は、エンジン動弁系において、
バルブタイミングを変更するためのバルブタイミ
ング変更手段と、エンジン運転状態に応じた最適
バルブタイミング信号を上記バルブタイミング変
更手段へ出力する最適バルブタイミング設定手段
とをそなえ、バルブの開閉作動に起因する振動を
検出する振動検出手段と、同振動検出手段によつ
て検出された実際のバルブタイミングと上記最適
バルブタイミング設定手段によつて設定された最
適バルブタイミングとを比較する比較手段と、同
比較手段の比較結果に基づき上記バルブタイミン
グ変更手段へバルブタイミング補正信号を出力す
るバルブタイミング補正手段とが設けられたこと
を特徴としている。

〔作 用〕

上述の本考案のエンジン動弁系のバルブタイミ
ング制御装置では、バルブ作動に起因する振動か
ら実際のバルブタイミングが検出されたのち、こ
の検出結果と設定された最適バルブタイミングと
が比較され、この比較結果に基づきバルブタイミ
ング補正信号がフイードバツク信号としてバルブ
タイミング変更手段へ供給される。これにより設
定したいバルブタイミングへの正確な制御が可能
となる。

〔実施例〕

以下、図面により本考案の一実施例としてのエ
ンジン動弁系のバルブタイミング制御装置につい
て説明すると、第１図はその概略構成を示す模式
図、第２図はそのバルブタイミング変更手段を示
す概略構成図、第３図は第２図の−矢視断面
図、第４，５図はそれぞれその作用を説明するた
めのフローチヤートである。

この実施例では、例えばDOHC型式のエンジ
ン動弁系において、第２，３図に示すごとく、吸
気または排気用バルブのためのカム軸１１を駆動
するカム軸駆動機構Ｍ１が設けられるとともに、
このカム軸駆動機構Ｍ１とカム軸１１との間に介
装された二軸間位相調整機構Ｍ２が設けられてい
る。すなわちタイミングベルトギヤ１が設けられ
ているが、このタイミングベルトギヤ１は内外両
周面にギヤ部を形成されたリングギヤとして構成
され、その外周面のギヤ部にはクランク軸に駆動
されるタイミングベルトが噛合している。

また、このタイミングベルトギヤ１と同軸的に
カム軸１１付きのカム軸ギヤ３が配設されてお
り、このカム軸ギヤ３とタイミングベルトギヤ１
の内周面のギヤ部との間には、周方向に沿い適宜
の間隔をあけて複数個のピニオンギヤ（インタメ
ギヤ）２が介装されている。

このように、リングギヤとしてのタイミングベ
ルトギヤ１、ピニオンギヤ２およびサンギヤとし
てのカム軸ギヤ３で遊星歯車機構Ｍ３が構成され
る。

これによりタイミングベルトがタイミングベル
トギヤ１を回転させると、これがピニオンギヤ２
を回転させ、更にはカム軸ギヤ３を回転させるこ
とができるので、カム軸１１が回転駆動されるの
である。

さらに、各ピニオンギヤ２は軸４を介し平板状
のバルブタイミング可変用ギヤ５に軸支されてい
る。このギヤ５はカム軸１１付きのボルト軸１０
にカラー９およびベアリング８を介して回転自在
に支承されており、このギヤ５に、アクチユエー
タとしてのステツプモータ７付きのギヤ６が噛合
している。

なお、ステツプモータ７はシリンダヘツド側に
固定されている。

したがつて、ステツプモータ７を作動させれ
ば、ピニオンギヤ２付きのギヤ５を矢印ａ，ｂで
示すようにタイミングベルトギヤ１やカム軸ギヤ
３の周方向に沿い相対的に回動させることができ
る。これによりタイミングベルトギヤ１の軸（入
力側の歯車軸）とカム軸ギヤ３の軸（出力側の歯
車軸）との間の相対的位相差を調整することがで
きる。すなわちバルブタイミングを調整できるの
である。

なお、ステツプモータ７へのバルブタイミング
制御信号はコントローラとしてのコンピユータ１
００から供給される。

また、第１図に示すごとく、エンジンＥのシリ
ンダブロツク上壁部には、バルブ開閉作動に起因
する振動を検出する振動検出手段としてのノツク
センサ（振動センサ）Ｄ３が設けられるととも
に、クランク角度を検出するクランク角センサＤ
４が設けられているほか、エンジン回転数を検出
する回転数センサＤ１、エンジン負荷を検出する
負荷センサＤ２やその他の車両やエンジンの状態
（車速や冷却水温等）を検出するセンサＤ５が設
けられている。

そして、これらのセンサＤ１〜Ｄ５からの検出
信号はコンピユータ１００へ入力されるようにな
つている。

ところで、ノツクセンサＤ３からの信号は、エ
ンジン各所の振動情報を有しているが、この信号
のなかには、バルブ開閉作動に起因する振動情報
も含まれているので、コンピユータ１００はノツ
クセンサＤ３からの信号と要すればクランク角セ
ンサＤ４からのクランク角情報とから実際のバル
ブ開閉タイミングを検出することができる。

ここで、クランク角センサＤ４としては、クラ
ンク角0゜のような基準角と、この基準角から何度
（例えばその分解能は1゜）にあるのかという情報
を共に検出する従来より公知のものが使われる
が、基準角はクランク角センサＤ４以外の他のセ
ンサ情報から検出してもよい。

また、他のセンサＤ１，Ｄ２，Ｄ５も従来より
公知のものが使用される。

コンピユータ１００は、CPU、メモリ（RAM
やROM）、適宜の入出力インタフエースから成
り、上記各センサＤ１〜Ｄ５からの検出信号を受
けてバルブタイミング制御や点火時期制御あるい
は燃料噴射量制御などを行なうもので、このため
に、コンピユータ１００はバルブタイミング制御
手段Ｃ１、点火時期制御制御手段Ｃ２、燃料噴射
量制御手段Ｃ３の機能を有している。そして、コ
ンピユータ１００からのバルブタイミング制御信
号はステツプモータ７へ供給され、点火時期制御
信号は図示しない点火時期被制御部へ供給され、
燃料噴射量制御信号は電磁式インジエクタ１０１
へ供給されるようになつている。

また、バルブタイミング制御手段Ｃ１は、回転
数センサＤ１や負荷センサＤ２からの検出信号を
受けてエンジン運転状態に応じた最適バルブタイ
ミングを適宜のマツプから補間等により選び出し
かかる最適バルブタイミング情報を有する信号
（最適バルブタイミング信号）をステツプモータ
７へ出力する最適バルブタイミング設定手段
VTSMと、ノツクセンサＤ３によつて検出され
た実際のバルブタイミングと最適バルブタイミン
グ設定手段VTSMによつて設定された最適バル
ブタイミングとを比較する比較手段CMと、比較
手段CMの比較結果に基づきステツプモータ７へ
バルブタイミング補正信号をフイードバツク出力
するバルブタイミング補正手段VTAMをそなえ
て構成されている。

上述の構成により、コンピユータ１００へ各セ
ンサＤ１〜Ｄ５からの信号が入力されるが、今バ
ルブタイミング制御に着目すると、コンピユータ
１００は、エンジン運転状態（高回転域とは低回
転域あるいは高負荷域とか低負荷域等）に応じた
最適バルブタイミング制御信号をステツプモータ
７へ供給する。この場合、コンピユータ１００の
最適バルブタイミング設定手段VTSMに係る部
分が最適バルブタイミング制御信号を出力する。
そして、このコンピユータ１００からの指令によ
り、ステツプモータ７が適当な角度（ステツプ
数）だけ作動すると、バルブタイミング可変用ギ
ヤ５が上記角度に応じて回動するため、ピニオン
ギヤ２の位置を変えることができる。このように
ピニオンギヤ２の位置を変えると、タイミングベ
ルトギヤ１とカム軸ギヤ３との位置関係が変化し
て、バルブタイミングが変わる。かかる手段によ
れば、バルブタイミング可変用ギヤ５の回転角の
２倍だけギヤ１，３間の位相がずれる。

したがつて、例えばエンジン低回転域では、低
速型バルブタイミングでバルブを開閉することが
できる一方、エンジン高回転域では高速型バルブ
タイミングでバルブを開閉することができる。

このとき、ノツクセンサＤ３からバルブ作動に
起因する振動情報が入力されているので、まずコ
ンピユータ１００は、その比較手段CMに係る部
分で実際のバルブタイミングと最適バルブタイミ
ングとを比較し、ついでバルブタイミング補正手
段VTAMに係る部分でこの実際のバルブタイミ
ングからエンジン運転状態に応じて設定された最
適バルブタイミングとのずれを修正するバルブタ
イミング補正信号がステツプモータ７へ供給され
る。これによりバルブタイミングが補正される。
その結果設定された最適バルブタイミングへの正
確な制御が可能となる。

また、点火時期や燃料噴射量の制御についても
コンピユータ１００から、エンジン運転状態に応
じた制御信号が点火時期被制御部やインジエクタ
１０１へ出力され、これによりエンジン運転状態
に応じた制御がなされる。そしてこれらの点火時
期や燃料噴射量のための制御についても、実際の
バルブタイミング情報を用いた方がより正確な制
御が可能となるので、この場合も、コンピユータ
１００で検出された実際のバルブタイミング情報
がこれらの制御に使用される。

ここで、コンピユータ１００内で行なわれる上
記制御のための簡略フロー（このフローはステツ
プＡ１，Ａ２，Ａ３から成る）を示すと、第４図
のようになり、また上記バルブタイミング制御の
ためのフロー（このフローはステツプＢ１，Ｂ
２，Ｂ３，Ｂ４，Ｂ５から成る）を示すと、第５
図のようになる。

なお、バルブタイミング変更手段として、カム
軸１１とカム軸駆動機構Ｍ１との間に二軸間位相
調整機構Ｍ２を介装したもののほかに、ロツカア
ームの揺動中心を例えば上下方向に変更させるも
のを用いることもできる。

また、本装置はSOHC型式のエンジン動弁系を
もつものにも適用できることはいうまでもない。

〔考案の効果〕

以上詳述したように、本考案のエンジン動弁系
のバルブタイミング制御装置によれば、エンジン
動弁系において、バルブタイミングを変更するた
めのバルブタイミング変更手段と、エンジン運転
状態に応じた最適バルブタイミング信号を上記バ
ルブタイミング変更手段へ出力する最適バルブタ
イミング設定手段とをそなえ、バルブの開閉作動
に起因する振動を検出する振動検出手段と、同振
動検出手段によつて検出された実際のバルブタイ
ミングと上記最適バルブタイミング設定手段によ
つて設定された最適バルブタイミングとを比較す
る比較手段と、同比較手段の比較結果に基づき上
記バルブタイミング変更手段へバルブタイミング
補正信号を出力するバルブタイミング補正手段と
が設けられるという簡素な構成で、設定したい最
適バルブタイミングへの正確な制御を行なうこと
ができるほか、点火時期制御や燃料噴射量制御の
ような他のエンジン制御も正確に行なえる利点が
ある。

【図面の簡単な説明】

図は本考案の一実施例としてのエンジン動弁系
のバルブタイミング制御装置を示すもので、第１
図はその概略構成を示す模式図、第２図はそのバ
ルブタイミング変更手段を示す概略構成図、第３
図は第２図の−矢視断面図、第４，５図はそ
れぞれその作用を説明するためのフローチヤート
である。 １……タイミングベルトギヤ、２……ピニオン
ギヤ、３……カム軸ギヤ、４……軸、５……バル
ブタイミング可変用ギヤ、６……ギヤ、７……ア
クチユエータとしてのステツプモータ、８……ベ
アリング、９……カラー、１０……ボルト軸、１
１……カム軸、１００……コンピユータ、１０１
……インジエクタ、Ｃ１……バルブタイミング制
御手段、Ｃ２……点火時期制御手段、Ｃ３……燃
料噴射量制御手段、CM……比較手段、Ｄ１……
回転数センサ、Ｄ２……負荷センサ、Ｄ３……ノ
ツクセンサ（検出手段）、Ｄ４……クランク角セ
ンサ、Ｄ５……センサ、Ｅ……エンジン、Ｍ１…
…カム軸駆動機構、Ｍ２……二軸間位相調整機
構、Ｍ３……遊星歯車機構、VTAM……バルブ
タイミング補正手段、VTSM……最適バルブタ
イミング設定手段。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. エンジン動弁系において、バルブタイミングを
   変更するためのバルブタイミング変更手段と、エ
   ンジン運転状態に応じた最適バルブタイミング信
   号を上記バルブタイミング変更手段へ出力する最
   適バルブタイミング設定手段とをそなえ、バルブ
   の開閉作動に起因する振動を検出する振動検出手
   段と、同振動検出手段によつて検出された実際の
   バルブタイミングと上記最適バルブタイミング設
   定手段によつて設定された最適バルブタイミング
   とを比較する比較手段と、同比較手段の比較結果
   に基づき上記バルブタイミング変更手段へバルブ
   タイミング補正信号を出力するバルブタイミング
   補正手段とが設けられたことを特徴とする、エン
   ジン動弁系のバルブタイミング制御装置。