JPH0357805A - 可変バルブタイミング装置 - Google Patents

可変バルブタイミング装置

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JPH0357805A
JPH0357805A JP1195239A JP19523989A JPH0357805A JP H0357805 A JPH0357805 A JP H0357805A JP 1195239 A JP1195239 A JP 1195239A JP 19523989 A JP19523989 A JP 19523989A JP H0357805 A JPH0357805 A JP H0357805A
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JP
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valve
cam
lifter
piston
hydraulic
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JP1195239A
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Inventor
Kenzo Watanabe
謙三 渡辺
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Subaru Corp
Original Assignee
Fuji Heavy Industries Ltd
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L9/00—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically
    • F01L9/10—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by fluid means, e.g. hydraulic
    • F01L9/11—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by fluid means, e.g. hydraulic in which the action of a cam is being transmitted to a valve by a liquid column
    • F01L9/12—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by fluid means, e.g. hydraulic in which the action of a cam is being transmitted to a valve by a liquid column with a liquid chamber between a piston actuated by a cam and a piston acting on a valve stem
    • F01L9/14—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by fluid means, e.g. hydraulic in which the action of a cam is being transmitted to a valve by a liquid column with a liquid chamber between a piston actuated by a cam and a piston acting on a valve stem the volume of the chamber being variable, e.g. for varying the lift or the timing of a valve

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、車両用エンジンの動弁系に設けられて吸．排
気バルブの開閉タイミングを可変に制御する可変バルブ
タイミング装置に関し、詳しくは、油圧リフタを用いた
方式に関する。
〔従来の技術〕
一般にエンジンにおいては、低速・低負荷の条件では、
バルブ開時間を短くして燃費を向上すると共に運転を安
定化し、高速・高負荷の条件では、バルブ開時間を長く
して高出力化を図るようにバルブタイミングを可変に制
御することが提案されている。この場合の可変制御方法
として種々提案されているが、カムフォロアによるバル
ブのリフト量を変化させればバルブタイミングも変化す
ることから、カムとバルブとの間に油圧リフタを設けて
このりフタ油圧を制御するものがある。
そこで従来、この種の油圧リフタによる可変バルブタイ
ミング装置に関しては、例えば特開昭６１−９３２１８
号公報の先行技術がある。ここで、カムとバルブとの間
に介設される油圧リフタを、カップ状のアウタリフタに
中空ボックス状のインナリフタを嵌合し、両者の間に高
圧オイル室を設けて構成する。そして高圧オイル室への
オイル通路中に逆止弁を設け、この逆止弁を電磁弁によ
り強制的に開いて高圧オイル室の池圧を制御することが
示されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところで、上記先行技術のものにあっては、油圧リフタ
のカムとバルプとの受圧而積が等しくなっているため、
カムリフト量に対しバルブリフト量が等しいか．または
小さい関係になり、タイミング制御域の拡大，カム側の
構造の小型化等が期待できない。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、その目的
とするところは、バルブのリフト量と共にタイミングの
制御域を拡大し、広い運転域で最適にバルブタイミング
を制御することが可能な可変バルブタイミング装置を提
供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するため、本発明の可変バルブタイミン
グ装置は、ダイレクト式動弁機構のバルブとカムとの間
に油圧リフタを介設する可変バルブタイミング装置にお
いて、上記油圧リフタは、固定側リフタボデーに上記カ
ム側に接する大径のカムピストンと、上記バルブ側に接
する小径のリフタピストンとを嵌合し、これらの内部に
油圧室を形成して戊り、上記油圧室にオイル供給通路を
連通し、リリーフ通路に、制御ユニットの信号によりリ
リーフタイミングを変化させてバルブタイミングおよび
バルブリフト量を可変に制御する電磁リリーフ弁を設け
るものである。
〔作　　　用〕
上記構成に基づき、カムの回転によるリフトで大径のカ
ムピストンが押し下げられ、それに応じてリフタピスト
ンが作動する。この場合、リフタピストンの移動量は大
径のカムピストンと小径のリフタピストンとの受圧面積
の比に応じて定められる。そしてバルブを倍増してリフ
トしながらダイレクト式に開弁動作し、カムのベースサ
ークルでの閉弁の際に油圧リフタによりバルブの伸縮等
を吸収し、バルブクリアランスを零調整する。そして電
磁リリーフ弁により油圧リフタ室内油圧室の有効容積を
変化することで、各運転条件等に応じてリフト量と共に
バルブタイミングが常に最適に可変に制御されるように
なる。
〔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図において、符号ｌはシリンダヘッド、２は吸（排
）気ボート、３は吸（排）気バルブ、４は動弁機構であ
り、吸（排）気バルブ３は、シリンダヘッド１のバルブ
ガイド５により支持されて傘部３ａをバルブシ一ト６に
接し、ステムエンド３ｈのリテーナ７にバルプスプリン
グ８が吸（排）気バルブ３を閉じる方向に付勢して取付
けられる。
動弁機構４は、吸（排）気バルブ３のステムエンド３ｂ
側にカム軸９のカムＩＯを同軸上に配置し、ダイレクト
式に弁開閉動作するようになっている。
そこで上記吸（排）気バルブ３とカム１０との間に、可
変バルブタイミング用の油圧リフタ２０が介設されてい
る。この油圧リフタ２０は、シリンダヘッドｉのバルブ
スプリング８後方の凹部１１において、リテーナ７と干
渉しない位置にカップ状のりフタボデ−２ｌが圧大して
嵌着される。リフタボデー２１は、大径筒部２１ａに対
しその底部中心に小径筒部２ｌｂを有する形状であり、
大径筒部２１ａに受圧面積の大きいカムピストン２２が
底をカムＩＯ側に向け咲合し、小径筒部２ｌｂに受圧而
積の小さいリフタピストン２３が底を吸（排）気バルブ
３側に、向けて嵌合してある。こうしてリフタボデ−２
１の内部のカムピストン２２とリフタピストン２３との
間に、油圧室２４が形戊され、カムピストン２２とリフ
タピストン２３との間に、スプリング２５が付勢される
。
そしてカムピストン２２にはカムＩＯが摺接し、リフタ
ピストン２３が吸（排）気バルブ３のステムエンド３ｂ
に当接して措戊されるのであり、これによりカムＬＱの
リフト量ｌ１に対し、油圧室２４の容＠Ｖ，カムピスト
ン２２の受圧面積Ａ１と、リフタピストン２３の受圧面
積Ａ２との比（ＡＩ／Ａ２）により、吸（排）気バルブ
３をリフトする。即ち、吸（排）気バルブ３のリフト量
ｆ！，２は、 Ｊ，２−Ａ１／Ａ２　ｘｊ！ｔ　−Ｖ になり、バルブリフトがカムピストン２２の受圧面積Ａ
１とリフタピストン２３の受圧面積Ａ２との比（Ａ１／
Ａ２）により倍増作用される。
油圧系について述べると、オイルボンブ２６からの通路
２７がチェック弁２８を有して油圧室２４に連通し、油
圧室２４のリリーフ通路２９に電磁リリーフ弁３０が設
けられる。そして制御ユニット４０の信号により電磁リ
リーフ弁３０のリリーフ量を制御して、油圧室２４の容
積を可変に制御するようになっている。
第２図において、制御ユニット４０について述べる。
先ず、エンジン回転数Ｎｅを検出するクランク角センサ
３１，負荷に応じた吸入空気ｍＱを検出するエアフロー
メータ３２，気筒を判別するカム角センサ３３，スロッ
トル開度センサ３４，水温センサ３５を有する。クラン
ク角センサ３１のエンジン四転数Ｎａとエアフローメー
タ３２の吸入空気ｍＱとは運転条件？＋１定部４｛に人
力し、エンジン回転数Ｎｅと吸入空気量Ｑとの関係から
各運転条件を判断し、この信号がバルブタイミング決定
手段４２に人力する。バルブタイミング決定手段４２に
おいては予め第３図に示すようなバルブタイミングのマ
ップが設定されており、低速または低負荷ではバルブタ
イミングを遅角することにより開き角を小にし、中速・
中負荷ではバルブタイミングをやや遅角して開き角を中
にし、高速・高負荷ではバルブタイミングを遅角せず開
き角を大にする。かかるバルブタイミングに応じたバル
ブ開き角φの信号は電磁リリーフ弁開閉タイミング設定
手段４３に入力し、この電磁リリーフ弁開閉タイミング
信号は駆動部４４に人力し、電磁リリーフ弁３０に出力
するようになっている。
またスロットル開度センサ３４のスロットル開度θは加
速検出手段４５に人力し、ｄθ／ｄｔにより加速を検出
し、この加速信号は補正量設定手段４６に人力してタイ
ミング補正量ΔＴ６を定める。水温センサ３５の水温ｔ
は補正量設定手段４７に人力する。
ここで冷態時には、使用オイルの粘性が変化すると、バ
ルブ開閉時期が変化するので、これを補うためタイミン
グ補正量ΔＴ，が設定されるのであり、これらの補正量
ΔＴｏ，ΔＴ．が電磁リリーフ弁開閉タイミング設定手
段４３に入力してリリーフ弁の開閉タイミングを補正す
る。
一方、多気筒エンジンでは、すべての気筒の油圧リフタ
２０の油圧系を単一の電磁リリーフ弁３０て一律に制御
することは難しく、個々の気筒毎，または点火順序によ
る区分けされた複数気筒毎に、電磁リリーフ弁３０で独
立して制御される。そこでこれに対応するため、カム角
センサ３３の気筒判別信号が駆動部４４に入力し、点火
順序に応じて該当する気筒の場合にタイミング信号を出
力するようになっている。
次いで、かかる構戊の可変バルプタイミング装置の作用
を、第４図のバルブリフトカーブおよびタイミングチャ
ートを用いて述べる。
先ず、エンジン運転時に、カムＩＯがベースサークルに
あるとき油圧リフタ２０の油圧室２４にはオイルボンブ
２Ｂにより常にオイルが供給され、電磁リリーフ弁３０
で一部リリーフされて所定の容積Ｖ。
まで充填される。そこで動弁機構４のカム１０が、カム
ｌＩＩ！　９により回転してリフトされると、油圧リフ
タ２０の大径のカムピストン２２の抑圧移動が始まる。
そして制御されたタイミングで電磁リリーフ弁３０が閉
じると、内部に高圧を発生するために有効な容積ｖ！！
となる。このとき以降この高圧と受圧而積比とによる押
圧力が小径のリフタピストン２３に倍増して作用する。
このため吸（排）気バルブ３は、所定のタイミングでリ
フタピストン２３の押圧力によりバルブスプリング８に
抗してリフトされ、ダイレクト式に開弁動作する。一方
、カムＩＯのベースサークルでは、吸（排）気バルブ３
がバルブスプリング８により後退して閉弁動作するので
あり、このとき油圧室２４の油圧によりカムピストン２
２，リフタピストン２３がカム１０と吸（排）気バルブ
３に接し、かつ吸（排）気バルブ３の伸縮等に応じ、バ
ルブクリアランスを常に零凋整すると共に、吸（排）気
バルブ３の伸縮を吸収する。
ところで、かかるエンジン運転時に、エンジン回転数Ｎ
ｅと負荷とに応じた吸入空気量Ｑの信号が制御ユニット
４０の運転条件判定部４ｌに人力して各運転条件が判断
され、バルブタイミング決定手段４２でバルブ開き角φ
がマップにより検索される。
そこで低速または低負荷の条件では、バルブ開き角φが
小に設定され、電磁リリーフ弁開閉タイミング設定手段
４３で電磁リリーフ弁閉タイミングを遅角する信号を、
駆動部４４を介して電磁リリーフ弁３０に出力してリリ
ーフ員を多くする。このため、油圧室２４の有効容積Ｖ
８が小さく制御されることになり、カムリフトに対し大
きく遅れてバルブリフトして吸（排）気バルブ３のリフ
トが小さくなる。即ち、第４図のように下死点前で排気
バルブが開弁じ、上死点前で吸気バルブが開弁ずる場合
？リフト特性は曲線ＬＩＲＸ．Ｌｌ■、のようになり、
バルブ開き角φの小さいバルブタイミングになる。
一方、エンジン回転数Ｎｃと吸入空気ｆｆｉＱとが増大
した条件になると、ｆ［ａリリーフ弁３ｏのリリーフ量
が減じて油圧室２４の有効容積ＶＩ！は増大制御される
ことになり、このため油圧室２４の有効容積ｖ８の増大
に応じバルブリフト開始が早まり、バルブリフト量は第
４図の曲線Ｌ２ＦＩＸ　＋　　Ｌ３ＥＸ　＋Ｌ　２１Ｎ
　＋　　Ｌ３１１のように増し、これに応じてバルブ開
き角φも大きくなる。こうして、各運転条件に対し常に
最適なバルブタイミングに可変制御される。
また冷態時には、補正量設定手段４７により水温ｔに応
じたタイミンク補正量ΔＴ，が設定されて、オイルの粘
性低下に伴うバルブタイミングの変化が補正され、上述
のような最適なタイミングを確保する。
他方、加速時には、補正量設定手段４６により加速状態
に応じた補正量ΔＴ，が設定され、リリータ弁のタイミ
ングを進角補正するため、加速直後のバルブ開き角φと
共に充填効率が向上して出力アップを促す。
以上、本発明の一実施例について述べたが、油圧リフタ
２０に対して吸（排）気バルプ３，カムｉｏを傾斜して
連設してもよく、油圧制御系も実施例に限定されない。
また、２バルブのみならず３バルブ以上にも適用でき、
この場合には１個のカムと油圧リフタとにより複数のバ
ルブを同時に動作する構成にできる。
〔発明の効果〕
以上述べてきたように、本発明によれば、ダイレクト式
動弁機構のカムとバルブとの間に介設される可変バルブ
タイミング用油圧リフタが、受圧面積を異にして｛ｎ威
され、カムリフトに対しバルプリフトを倍増作用するの
で、カム自体の形状を小型化し得る。
さらに、油圧リフタの受圧面積の比によりバルブリフト
状態を任意に定めることができ、設計の自由度が増大す
る。
また、油圧リフタの大径のカムピストンにカムが、小径
のリフタピストンにバルブが接するため、組付け，支持
等の点で有利である。
さらにまた、油圧リフタの油圧室の容積を各運転条件に
応じて電磁リリーフ弁により電子制御するので、常に最
適なバルブタイミングが得られ、燃費，出力等を効果的
に向上し得る。
そして、電磁リリーフ弁の開閉タイミングを補正制御す
ることができ、種々の特殊の条件にも適切に対処し得る
。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の可変バルブタイミング装置の実施例を
示す構成図、 第２図は制御ユニットのブロック図、 第３図はバルブタイミングのマップを示す図、第４図は
バルブタイミングの可変状態を示すバルブダイヤグラム
図である。 ３・・・吸（排）気バルブ、４・・・動弁機構、１０・
・・カム、２０・・・油圧リフタ、２１・・・リフタボ
デー、２２・・・カムピストン、２３・・・リフタピス
トン、２４・・・油圧室、２７・・・オイル供給通路、
２９・・リリーフ通路、３０−・．電磁リリーフ弁、 ４０・・・制御ユニッ ト 同

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）ダイレクト式動弁機構のバルブとカムとの間に油
    圧リフタを介設する可変バルブタイミング装置において
    、 上記油圧リフタは、固定側リフタボデーに上記カム側に
    接する大径のカムピストンと、上記バルブ側に接する小
    径のリフタピストンとを嵌合し、これらの内部に油圧室
    を形成して成り、 上記油圧室にオイル供給通路を連通し、リリーフ通路に
    、制御ユニットの信号によりリリーフタイミングを変化
    させてバルブタイミングおよびバルブリフト量を可変に
    制御する電磁リリーフ弁を設けることを特徴とする可変
    バルブタイミング装置。
  2. （２）上記制御ユニットは、少なくとも各運転条件に応
    じたバルブタイミングを決定し、これに対する信号を上
    記電磁リリーフ弁に出力する構成である請求項（１）記
    載の可変バルブタイミング装置。
  3. （３）上記油圧リフタのカムピストンとリフタピストン
    との受圧面積の比は、カムリフトに対するバルブリフト
    の倍増状態に応じて定める請求項（１）記載の可変バル
    ブタイミング装置。
JP1195239A 1989-07-26 1989-07-26 可変バルブタイミング装置 Pending JPH0357805A (ja)

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