JPH04136404A - 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］ この発明は、エンジンの運転中に吸気バルブ及び排気バ
ルブの作動タイミングを制御するバルブタイミング制御
装置に係り、詳しくはクランクシャフトを中心に各気筒
を二つのバンクに分けて配置してなる多気筒エンジンに
おける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、この種のバルブタイミング制御装置として、例え
ば実開昭６１−１４５８０６号公報には、クランクシャ
フトを中心に左右二つのバンクをＶ型に配置してなる多
気筒Ｖ型エンジンにおいて、各バンクのカムシャフトに
対してバルブタイミング可変機構（ＶＶＴ）を設けたこ
とが開示されている。このようなバルブタイミング制御
装置では、各バンクのカムシャフトを−っのタイミング
ベルト又はチェーンを介してクランクシャフトに駆動連
結している。又、エンジン運転中に各ＶＶＴを同じタイ
ミングで制御することにより、各バンクのカムシャフト
を同じ回転位相で制御し、各バンクの吸気バルブ及び排
気バルブの作動タイミングを同位相で制御可能にしてい
る。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、前記従来のバルブタイミング制御装置では、
−各カムシャフトをクランクシャフトに駆動連結してい
るタイミングベルト又はチェーンが、経時変化によって
延びるという問題があった。そして、タイミングベルト
又はチェーンが延びることにより、左右各バンクでＶＶ
Ｔの作動タイミングにズレが生じる。例えば６気筒Ｖ型
エンジンにおいて、左バンクで２°ＣＡのズレを生じた
場合、右バンクでは４°ＣＡのズレを生じる。このため
、各バンクのカムシャフトとクランクシャフトとの間に
回転位相差が生じ、各バンクの間においてバルブタイミ
ングにズレが生じることになった。その結果、各バンク
の間で要求点火時期や要求噴射量が異なることになり、
エンジンの回転変動が大きくなったり、トルク変動が増
加したりして、ドライバビリティ悪化や排気ガス悪化の
虞があった。

この発明は前述した事情に鑑みてなされたものであって
、その目的は、二つのバンクの間におけるバルブタイミ
ングのズレを無くすことが可能で、延いてはエンジンの
トルク変動を抑えてドライバビリティや排気ガスの悪化
を抑えることが可能なバルブタイミング制御装置を提供
することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するために、この発明においては、多
気筒エンジンの各気筒がクランクシャフトを中心に二位
置に分けて配置されてなる各バンクと、それら各バンク
のそれぞれに設けられたカムシャフトをクランクシャフ
トに駆動連結するために掛装された一つのタイミングベ
ルト又はチェーンと、各バンクにおけるバルブタイミン
グを可変にするために設けられたバルブタイミング可変
機構と、各バンクにおけるバルブタイミングを同位相で
制御すべくエンジンの運転状態に応じてバルブタイミン
グ可変機構を駆動制御する制御手段とを備えたバルブタ
イミング制御装置において、タイミングベルト又はチェ
ーンの経時変化による形状変化量を検出する経時変化検
出手段と、タイミングベルト又はチェーンの経時変化に
よって生じる各バンクの間におけるバルブタイミングの
ズレを補正すべく、検出された形状変化量に基づいて制
御手段によるバルブタイミング可変機構の制御量を補正
する制御量補正手段とを備えている。

［作用］ 上記発明の構成によれば、多気筒エンジンの各バンクに
設けられたカムシャフトは、クランクシャフトとの間で
掛装されたタイミングベルト又はチェーンを介して回転
駆動される。そして、制御手段は各バンクのバルブタイ
ミングを同位相で制御スべ（、エンジンの運転状態に応
じてバルブタイミング可変機構を駆動制御する。

この時、制御量補正手段は、経時変化検出手段により検
出された経時変化による形状変化量に基づいて制御手段
によるバルブタイミング可変機構の制御量を補正する。

これによって、タイミングベルト又はチェーンの経時変
化（延び等）によって生じる各バンクの間におけるバル
ブタイミングのズレが補正される。

［第１実施例］ 以下、この発明を具体化した第１実施例を図面に基づい
て詳細に説明する。

第１図はこの発明のバルブタイミング制御装置を適用し
たガソリンエンジンにおける概略構成図を示している。

ここでは、エンジン１の運転制御については周知の制御
が行われているものとして説明を省略し、バルブタイミ
ング制御についてのみ説明を行う。

この実施例において、多気筒Ｖ型のエンジンＩの各気筒
は、クランクシャフト２を中心に左右二つの位置に分け
て配置されて左右各バンク３，４を構成している。各バ
ンク３，４に設けられたカムシャフト５，６の一端には
、同カムシャフト５゜６によって開閉駆動される図示し
ない吸気バルブ及び排気バルブの開閉タイミング（バル
ブタイミング）を可変にするカムプーリアラシイ７，８
がそれぞれ設けられている。

各カムプーリアラシイ７，８には油圧によって駆動され
る図示しないアクチュエータが内蔵されている。これら
カムプーリアラシイ７，８の構成については、既に周知
であるのでここでは詳しい説明を省略する。又、各カム
プーリアラシイ７゜８への油圧の供給を調節する油圧回
路９が設けられている。この油圧回路９は各カムプーリ
アラシイ７，８に通じる油路１０，１１と、タンクＩ２
の作動油を圧送する油圧ポンプ１３及び電磁バルブ１４
よりなるポンプユニット１５とから構成されている。こ
のように、カムプーリアラシイ７゜８及び油圧回路９に
より、各バンク３，４のバルブタイミングを可変にする
ためのバルブタイミング可変機構（ＶＶＴ）が構成され
ている。そして、各カムプーリアラシイ７，８が油圧に
よって駆動されることにより、カムプーリアラシイ７，
８と各カムシャフト５．６との間に捩じりが付与されて
バルブタイミングが調節される。尚、ポンプユニット１
５はエンジン１に予め装着されているオイルポンプとの
共用も可能である。

クランクシャフト２の一端にはクランクプーリ■６が固
着されている。そして、各カムプーリアラシイ７，８と
クランクプーリ１６との間には一つのタイミングベルト
１７が掛装され、各カムシャフト５，６がクランクシャ
フト２に駆動連結されている。又、エンジン１には、掛
装されたタイミングベルト１７に所要の張力を付与する
ためのアイドラ１８．１９及びテンションブー９２０が
設けられている。

右バンク４には、そのカムシャフト６の回転位相を検出
するカム回転数センサ２１が設けられている。又、クラ
ンクシャフト２と同位相で回転しているエンジン１の回
転数（エンジン回転数）を検出するエンジン回転数セン
サ２２が設けられている。

前述したカム回転数センサ２１及びエンジン回転数セン
サ２２等は制御手段及び制御量補正手段を構成する電子
制御装置（ＥＣＵ）２３の入力側に接続されている。又
、ＥＣＵ２３の出力側には前述したポンプユニット１５
の電磁バルブ１４等が接続されている。このＥＣＵ２３
は、中央処理装置（ＣＰＵ）、呼び出し専用メモリ（Ｒ
ＯＭ）及び呼び出し書き替え可能なメモリ（ＲＡＭ）等
よりなる論理演算回路として構成されている。そして、
ＥＣＵ２３はエンジン１の運転状態に応じて、即ち各セ
ンサ２１，２２の検出値に基づき、各バンク３，４にお
けるバルブタイミングを同位相で制御すべく、電磁バル
ブ１４を好適にデユーティ制御する。

又、カム回転数センサ２１及びエンジン回転数センサ２
２は、タイミングベルト１７の経時変化による形状変化
量としてのＦ延びＪを検出する経時変化検出手段を構成
している。そして、タイミングベルト１７の延びによっ
て生じる各バンク３゜４の間におけるバルブタイミング
のズレを補正すべく、ＥＣＵ２３では各センサ２１，２
２の検出値に基づいて電磁バルブ１４の制御量を補正す
る。

次に上記のように構成されたバルブタイミング制御装置
の作用について第２図のフローチャートに従って説明す
る。尚、このフローチャートはＥＣＵ２３により実行さ
れるルーチンの中で、タイミングベルト１７の延びによ
る各カムシャフト５゜６とクランクシャフト２との間の
位゛相ズレを補正するための補正ルーチンを示している
。この補正ルーチンはＥＣＵ２３によって所定時間の定
時割り込みで実行される。

処理がこのルーチンへ移行すると、先ずステップ１０１
において、バルブタイミングがベースタイミング状態で
あるか否かを判断する。即ち、電磁バルブ１４が閉じら
れていて、各カムプーリアラシイ７，８に制御油圧が供
給されていない状態であるか否かを判断する。

ベースタイミング状態でない場合には、その後の処理を
一旦終了する。又、ベースタイミング状態である場合に
は、ステップ１０２へ移行する。

ステップ１０２においては、カム回転数センサ２１及び
エンジン回転数センサ２２の検出値に基づき、第３図に
タイムチャートで示すように、今回の処理周期における
クランクシャフト２の回転位相θ２とカムシャフト６の
回転位相θ１との間の位相差「θ１−θ２」を求め、そ
の位相差「θｌ−θ２」と正規位相差θ０とを比較し、
その差を今回の位相偏差θＮ１とする。

次に、ステップ１０３において、今回の位相偏差θＮ１
をこれまでの位相偏差加算値θＮに加算して新たな位相
偏差加算値θＮとする。

続いて、ステップ１０４において、ステップ１０３にお
ける前回までの位相偏差θＮ１の加算回数Ｎに「１」を
新たに加算して今回の加算回数Ｎとする。

そして、ステップ１０５において、加算回数Ｎが所定値
αに達したか否かを判断する。ここで、加算回数Ｎが所
定値αに達していない場合には、その後の処理を一旦終
了する。又、加算回数Ｎが所定値αに達した場合には、
ステップ１０６へ移行する。

ステップ１０６においては、位相偏差加算値θＮを加算
回数Ｎで割り算し、その結果を右バンク４のカムシャフ
ト６における補正量としての平均位相偏差θＲＨとする
。

又、ステップ１０７において、右バンク４の平均位相偏
差θＲＨに適合値に１を掛は算し、その結果を左バンク
３のカムシャフト５における補正量としての平均位相偏
差θＬＨとする。

この実施例では、右バンク４のカムプーリアラシイ８の
みにカム回転数センサ２１が設けられている。又、第４
図のグラフに示すように、タイミングベルト１７の延び
に対する左右各バンク３゜４におけるバルブタイミング
のズレには、それぞれある一定の比例関係があることが
分かっている。

そこで、このステップ１０７では、カム回転数センサ２
１及びエンジン回転数センサ２２の検出値に基づいて得
られる平均位相偏差θＲＨを基に、左バンク３のカムシ
ャフト５における平均位相偏差θＬＨを求める演算が行
われている。ここで、前述した適合値Ｋｌはタイミング
ベルト１７のレイアウトによる設計長さによって決定さ
れる値（０＜Ｋｌ≦１）である。

そして、ステップ１０８において、実際の制御値θＶＶ
Ｔに平均位相偏差θＲＨを加算して右バンク４における
最終的な制御値θＶＶＴｒとし、その制御値θＶＶＴｒ
に従って電磁バルブ１４をデユーティ制御する。これに
よって、右バンク４におけるカムプーリアラシイ８が駆
動されるに際し、タイミングベルト１７の延びに起因し
て生じるカムシャフト６とクランクシャフト２との間の
位相差が補正され、右バンク４におけるバルブタイミン
グが適正なタイミングに補正される。

更に、ステップ１０９において、実際の制御値θＶＶＴ
に平均位相偏差θＬＨを加算して左バンク３における最
終的な制御値θＶＶＴｌとし、その制御値θＶＶＴＩに
従って電磁バルブ１４をデユーティ制御し、その後の処
理を一旦終了する。

これによって、左バンク３におけるカムプーリアラシイ
７が駆動されるに際し、タイミングベルト１７の延びに
起因して生じるカムシャフト５とクランクシャフト２と
の間の位相差が補正され、左バンク３におけるバルブタ
イミングが適正なタイミングに補正される。

上記のように、この実施例のバルブタイミク制御装置に
よれば、タイミングベルト１７の延ヒに起因して生じる
左右各バンク３，４のカムシャフト５，６とクランクシ
ャフト２との間の位相差がそれぞれ補正され、各バンク
３，４におけるバルブタイミングがそれぞれ適正なタイ
ミングに補正される。

従って、タイミングベルト１７が経時変化によって延び
ていても、左右各バンク３，４の間におけるバルブタイ
ミングのズレを補正してそのズレを無くすことができる
。その結果、バルブタイミングのズレに起因して生じる
エンジンｌの回転数変動やトルク変動を抑えることかで
き、ドライバビリティや排気ガスの悪化を未然に防止す
ることができる。

［第２実施例］ 次に、この発明を具体化した第２実施例を図面に従って
説明する。

第５図はこの発明のバルブタイミング制御装置を適用し
たガソリンエンジンにおける概略構成図を示している。

ここでも、エンジン１の運転制御については周知の制御
が行われているものとして説明を省略し、バルブタイミ
ング制御についてのみ説明を行う。尚、この実施例のバ
ルブタイミング制御装置の構成は、基本的には前記第１
実施例のそれとほぼ同じであるとして詳しい説明を省略
し、異なった点についてのみ説明する。

第５図に示すように、この実施例では、左右各バンク３
，４に設けられたカムシャフト５，６の一端に、油圧制
御用のアクチュエータを内蔵しない単なるカムプーリ２
６，２７が固着されている。

一方、クランクシャフト２の一端には、油圧制御用のア
クチュエータを内蔵してなるクランクプーリアラシイ２
８が設けられている。又、クランクプーリアラシイ２８
に通じる油路２９と、ポンプユニット１５により、クラ
ンクプーリアラシイ２８への油圧の供給を調節する油圧
回路３０が構成されている。即ち、この実施例では、ク
ランクシャフト２に油圧制御用のアクチュエータを内蔵
したクランクプーリアラシイ２８を設け、左右各バンク
３，４のカムシャフト５，６の回転を同時に位相制御し
ようとしている。

次に上記のように構成されたバルブタイミング制御装置
の作用について第６図のフローチャートに従って説明す
る。尚、このフローチャートはＥＣＵ２３により実行さ
れるルーチンの中で、タイミングベルト１７の延びによ
る各カムシャフト５゜６とクランクシャフト２との間の
位相ズレを補正するための補正ルーチンを示している。

この補正ルーチンはＥＣＵ２３によって所定時間の定時
割り込みで実行される。

処理がこのルーチンへ移行すると、先ずステップ２０１
において、バルブタイミングがベースタイミング状態で
あるか否かを判断する。即ち、電磁バルブ１４が閉じら
れていて、クランクプーリアラシイ２８に制御油圧か供
給されていない状態であるか否かを判断する。

ベースタイミング状態でない場合には、その後の処理を
一旦終了する。又、ベースタイミング状態である場合に
は、ステップ２０２へ移行する。

ステップ２０２においては、カム回転数センサ２１及び
エンジン回転数センサ２２の検出値に基づき、今回の処
理周期におけるクランクシャフト２の回転位相θ２とカ
ムシャフト６の回転位相θｌとの間の位相差「θｌ−θ
２Ｊを求め、その位相差「θ１−θ２」と正規位相差θ
０とを比較し、その差を今回の位相偏差θＮ１とする。

次に、ステップ２０３において、今回の位相偏差θＮ１
をこれまでの位相偏差加算値θＮに加算して新たな位相
偏差加算値θＮとする。

続いて、ステップ２０４において、ステップ２０３にお
ける前回までの位相偏差θＮ１の加算回数Ｎに「ＩＪを
新たに加算して今回の加算回数Ｎとする。

そして、ステップ２０５において、加算回数Ｎが所定値
αに達したか否かを判断する。ここで、加算回数Ｎが所
定値αに達していない場合には、その後の処理を一旦終
了する。又、加算回数Ｎが所定値αに達した場合には、
ステップ２０６へ移行する。

ステップ２０６においては、位相偏差加算値θＮを加算
回数Ｎで割り算し、更に適合値に２を掛は算してその結
果を左右各バンク３．４のカムシャフト５，６に対する
共通な補正位相偏差θＡＤとする。

ここで、前述した適合値に２はタイミングベルト１７の
レイアウトによる設計長さによって決定される値（０＜
Ｋ２≦１）である。第７図はタイミングベルト１７の延
びに対する各バンク３，４のバルブタイミングのズレの
関係を示すグラフである。この実施例では、左右各バン
ク３，４のバルブタイミングのズレを同時に補正するた
めに、位相偏差加算値θＮを加算回数Ｎで割り算した結
果に適合値に２を掛は算することにより、第７図に実線
で示すように、左右各バンク３，４におけるバルブタイ
ミングのズレの中間的な値を求めることになる。

そして、ステップ２０７において、実際の制御値θＶＶ
Ｔに補正位相偏差θＡＤを加算して左右各バンク３，４
における最終的な制御値θＶＶＴａとし、その制御値θ
ＶＶＴａに従って電磁バルブ１４をデユーティ制御し、
その後の処理を一旦終了する。これによって、クランク
シャフト２のクランクプーリアラシイ２８が駆動される
に際し、タイミングベルト１７の延びに起因して生じる
左右各バンク３，４のカムシャフト５．６とクランクシ
ャフト２との間の位相差が減少するように同時に補正さ
れる。

上記のように、この実施例のバルブタイミン制御装置に
よれば、タイミングベルト１７の延びに起因して生じる
左右各バンク３，４のカムシャフト５，６とクランクシ
ャフト２との間の位相差がそれぞれ補正され、各バンク
３，４におけるバルブタイミングのズレが小さくなるよ
うに補正される。

従って、タイミングベルト１７が経時変化によって延び
ていても、左右各バンク３，４におけるバルブタイミン
グのズレを補正してズレの影響を同じにすることができ
る。その結果、バルブタイミングのズレに起因して生じ
るエンジンｌの回転変動やトルク変動を抑えることがで
き、ドライバビリティや排気ガスの悪化を未然に防止す
ることができる。

尚、この発明は前記各実施例に限定されるものではなく
、発明の趣旨を逸脱しない範囲において構成の一部を適
宜に変更して次のように実施することもできる。

（１）前記第１実施例では、右バンク４のみにカム回転
数センサ２１を設け、その検出値をＥＣＵ２３の入力値
としたが、左右側バンクの各カムプーリアラシイにそれ
ぞれカム回転数センサを設けてＥＣＵの入力値としても
よい。

（２）前記各実施例では、タイミングベルト１７の延び
を補正する場合に具体化したが、チェーンの延びを補正
する場合に具体化してもよい。

（３）前記各実施例では、多気筒Ｖ型エンジンに具体化
したが、多気筒水平対向型エンジンに具体化してもよい
・。

［発明の効果コ 以上詳述したように、この発明によれば、タイミングベ
ルト又はチェーンの経時変化による形状変化量を検出し
て、その形状変化量に基づいてバルブタイミング可変機
構の制御量を補正しているので、タイミングベルト又は
チェーンの経時変化によって生じる二つのバンクの間に
おけるバルブタイミングのズレを補正して両バンクにお
けるバルブタイミングを同等にすることができ、延いて
はエンジンの回転変動やトルク変動を抑えてドライバビ
リティや排気ガスの悪化を未然に防止することができる
という優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図はこの発明を具体化した第１実施例に係
る図面であって、第１図はバルブタイミング制御装置を
示す概略構成図、第２図はそのバルブタイミング制御を
説明するフローチャート、第３図はクランクシャフト回
転位相とカムシャフト回転位相との関係を説明するタイ
ムチャート、第４図はタイミングベルトの延びに対する
バルブタイミングのズレの関係を説明するグラフである
。 第５図〜第７図はこの発明を具体化した第２実施例に係
る図面であって、第５図はバルブタイミング制御装置を
示す概略構成図、第６図はそのバルブタイミング制御を
説明するフローチャート、第７図はタイミングベルトの
延びに対するバルブタイミングのズレの関係を説明する
グラフである。 図中、■はエンジン、２はクランクシャフト、３は左バ
ンク、４は右バンク、５，６はカムシャフト、７，８は
カムプーリアラシイ、９は油圧回路（７〜９はバルブタ
イミング可変機構を構成している）、１７はタイミング
ベルト、２１はカム回転数センサ、２２はエンジン回転
数センサ（２１゜２２は経時変化検出手段を構成してい
る）、２３は制御手段及び制御量補正手段を構成するＥ
ＣＵ、２８はクランクプーリアラシイ、３０は油圧回路
（２８，３０はバルブタイミング可変機構を構成してい
る）である。 特許出願人　　　　　トヨタ自動車　株式会社代理人　
弁理士　　恩　１）博　宣（ほか１名）第 図 タイミングベルトの延び 第 ？ 図 タイミングベルトの延び 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　多気筒エンジンの各気筒がクランクシャフトを中心
   に二位置に分けて配置されてなる各バンクと、 前記各バンクのそれぞれに設けられたカムシャフトを前
   記クランクシャフトに駆動連結するために掛装された一
   つのタイミングベルト又はチェーンと、 前記各バンクにおけるバルブタイミングを可変にするた
   めに設けられたバルブタイミング可変機構と、 前記各バンクにおけるバルブタイミングを同位相で制御
   すべく前記エンジンの運転状態に応じて前記バルブタイ
   ミング可変機構を駆動制御する制御手段と を備えたバルブタイミング制御装置において、前記タイ
   ミングベルト又は前記チェーンの経時変化による形状変
   化量を検出する経時変化検出手段と、 前記タイミングベルト又は前記チェーンの経時変化によ
   って生じる前記各バンクの間におけるバルブタイミング
   のズレを補正すべく、前記検出された形状変化量に基づ
   いて前記制御手段による前記バルブタイミング可変機構
   の制御量を補正する制御量補正手段と を備えたことを特徴とするバルブタイミング制御装置。