JPH04175409A - 可変バルブタイミング機構の切換制御方法 - 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、可変バルブタイミング機構の切換制御方法に
関する。

（従来の技術及び解決すべき課題） 可変バルブタイミング機構は、プロフィールの異なる低
速用と高速用の２種類のカムをカムシャフトに設定し、
低速域では低速用カムで、高速時には高速用カムで吸気
バルブを駆動するように油圧を利用して切り替える機構
である。低速用カムは、高速用カムよりも小さ（、バル
ブのオーバラップとリフトは共に小さくなっている。

可変バルブタイミング機構の採用により、実用エンジン
の低回転域における使いやすさ即ち、低速高トルクを保
持しつつ高速域におけるエンジンの出力トルクの向上を
図ることができる。このような可変バルブタイミング機
構は、種々の構造のものが提案されており、本出願人は
、従前に第６図及び第７図に示すような可変バルブタイ
ミング機構を提案している。

第６図及び第７図において、可変バルブタイミング機構
ｌは、２本の吸気バルブ２．３と、これらの吸気バルブ
２．３を開閉するロッカシャフト４．４°と一体のＴ型
ロッカアーム５と、低速用ロッカアーム６、高速用ロッ
カアーム７と、Ｔ型ロッカアーム５に内蔵され、当該Ｔ
型ロッカアーム５に低速用ロッカアーム６又は高速用ロ
ッカアーム７を結合するためのピストン８．９及びカム
シャフト１３に設けられた低速用カム１４、高速用カム
１５等により構成されている。

Ｔ型ロッカアーム５の両端のロッカシャフト４．４°は
、ロッカシャフトジャーナル１２．１２’　に回転可能
に軸支されており、ジャーナル１２′、ロッカシャフト
４′に設けられた各油路１２’ａ、　４’ａを通してピ
ストン８に油圧ＰＬが、ジャーナル１２、ロッカシャフ
ト４の各油路１２ａ　、４ａを通してピストン９に油圧
ＰＨか供給されるようになっている。

低速用ロッカアーム６、高速用ロッカアーム７の各基端
は、夫々Ｔ型のロッカアーム５の両側のロッカシャフト
４°、４に夫々回転可能に外嵌され、各先端には夫々ロ
ーラベアリング１Ｏ１１１が軸支されている。これらの
ローラヘアリング１Ｏ１１１は、夫々低速用カム１４、
高速用カム１５に当接されて転動する。尚、低速用ロッ
カアーム６、高速用ロッカアーム７は、各基端側に配設
されたロストモーションアセンブリ（図示せず）により
各ローラベアリング１Ｏ１１１が低速用カム１４、高速
用カム１５に常時当接される。

エンジンの低速回転域においてはピストン８かスプリン
グ１７’　のばね力により低圧用ロッカアーム６のピス
トン孔６ｂに嵌入してＴ型ロッカアーム５に低速用ロッ
カアーム６か結合されて一体となり、低速用カム１４に
より当該低速用ロッカアーム６、Ｔ型ロッカアーム５を
介して吸気バルブ２．３が駆動される。このときにはピ
ストン９がスプリングＩ７のばね力により後退し、高速
用ロッカアーム７は、Ｔ型ロッカアーム５との結合を解
除されて自由に回転可能とされている。そして、ローラ
１１は、前記ロストモーションアセンブリにより高速用
カム１５に当接して転動する。

エンジンの高速回転域においては、ピストン９が油圧に
よりスプリング１７のばね力に抗して押し出されて高速
用ロッカアーム７のピストン孔７ｂに嵌入し、当該高速
用ロッカアーム７がＴ型ロッカアーム５に結合されて一
体となり、高速用カム１５により高速用ロッカアーム７
、Ｔ型ロッカアーム５を介して吸気バルブ２．３が駆動
される。

ところで、この高速回転域においては、低速用ロッカア
ーム６は不要である。それどころか、当該低速用ロッカ
アーム６が動弁系における慣性荷重の増大分となり、動
弁系の高速追従性を低下させる要因となる。そこで、高
速運転時に低速用ロッカアーム６をＴ型ロッカアーム５
から切り離している。この切り離しは、ピストン８に供
給する油圧を停止すると、当該ピストン８がスプリング
１７°のばね力により退縮し、低速用ロッカアーム６か
Ｔ型ロッカアーム５との結合を解除されて自由に回転可
能となる。このときローラｌＯは、前記ロストモーショ
ンアセンブリにより低速用カム１４に当接して転動する
。

しかしながら、Ｔ型ロッカアーム５からの低速用ロッカ
アーム６の切り離しと、当該Ｔ型ロッカアーム５への高
速用ロッカアーム７の結合のタイミングがずれると、吸
気バルブ２．３がその作動を一瞬停止してしまい、エン
ジン出力の変動を引き起こしたり、或いは場合によって
はエンジン破損につながる虞れがある。

本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、低速用ロッ
カアームと高速用ロッカアームとの切り換えを確実に行
なうようにした可変バルブタイミング機構の切換制御制
御方法を提供することを目的とする。

（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によれば、低速用ロッ
カアームと高速用ロッカアームとを備え、エンジンの或
る運転領域において前記低速用ロツカアームと高速用ロ
ッカアームとを切り換える可変バルブタイミング機構の
切換制御方法において、前記低速用ロッカアームと前記
高速用ロッカアームとの切り換えポイントにオーバラッ
プ領域を設け、当該オーバラップ領域において前記低速
用ロッカアームと高速用ロッカアームの両方を結合して
おくようにしたものである。

（作用） 低速用ロッカアームから高速用ロッカアームに切り換え
る場合、オーバラップ領域においてこれら両方のロッカ
アームを結合しておき、エンジンの運転領域が当該オー
バラップ領域を超えたとき又は当該オーバラップ領域に
入った後所定時間経過後に、前記低速用ロッカアーム又
は高速用ロッカアームを切り離す。これにより低速用ロ
ッカアームと高速用ロッカアームとの切り換えを確実に
行なうことができる。

（実施例） 以下本発明の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。

尚、第６図及び第７図と同一部材には同一符号を付して
詳細な説明は省略する。

第１図においてＴ型ロッカアーム５のロッカシャフト４
．４゛の油路１２ａ　、　１２ａ’は電磁切換弁２０．
２１のポート２０ａ　、　２１ａに接続されており、こ
れらの電磁切換弁２０．２１のポート２０ｂ　、　２１
ｂは、油圧ポンプ２２に接続され、ポート２０ｃ　、２
１ｃは、タンク２３．２３に接続されている。これらの
電磁切換弁２０．２１は、ソレノイド２０ｓ　、　２１
ｓが消勢されているときには夫々位置２ＯＡ　、２ＬＡ
に切り換えられ、ソレノイド２０ｓ　、２１ｓが付勢さ
れているときには位置２０Ｂ　、２１Ｂに切り換えられ
る。

電磁切換弁２０．２１の各ソレノイド２０ｓ　、　２１
ｓは、コントロールユニット２５に接続されている。ま
た、コントロールユニット２５には、エンジン回転セン
サ（Ｎｅセンサ）２６、エンジン負荷センサ２７が接続
されている。コントロールユニット２５は、エンジン回
転センサ２６、負荷センサ２７からの入力信号に基づい
て所定のタイミングで電磁切換弁２０．２１を制御して
、可変バルブタイミング機構ｌの低速用ロッカアーム６
と高速用ロッカアーム７との切り換え制御を行なう。

可変バルブタイミング機構ｌの低速用のピストン８は、
通常時即ち、油圧が付与されないときにはスプリング１
７°のばね力によりロッカシャフト４′の孔から押し出
されて図示のように低速用ロッカアーム６のピストン孔
６ｂに嵌入され、Ｔ型ロッカアーム５に低速用ロッカア
ーム６を連結（ノーマルオン）している。従って、可変
バルブタイミング機構１の吸気弁２．３は、電磁切換弁
２１のソレノイド２１ｓが消勢（以下「オフ」という）
されているときには低速用ロッカアーム６により駆動さ
れる。

また、高速用のピストン９は、通常時にはスプリング１
７のばね力によりロッカシャフト４内に引き込まれて図
示のように高速用ロッカアーム７のピストン孔７ｂから
抜脱され、Ｔ型ロッカアーム５から当該高速用ロッカア
ーム７を解除（ノーマルオフ）している。従って、可変
バルブタイミング機構１の吸気弁２．３は、電磁切換弁
２０のソレノイド２０ｓが付勢（以下ｒオン」という）
されているときには高速用ロッカアーム７により駆動さ
れる。

以下に第２図に示す制御特性図及び第３図に示すフロー
チャートを参照しつつ制御方法について説明する。

先ず、可変バルブタイミング機構ｌの低速用ロッカアー
ム”６と高速用ロッカアーム７との切換制御の概要を第
２図に示すエンジン回転数Ｎ−エンジン出力τとの特性
図により説明する。第２図において曲線Ｉ、■は、エン
ジンの低負荷時における特性を、曲線■、■は、高負荷
時における特性を示し、曲線Ｖは、高速用ロッカアーム
７をＴ型ロッカアーム５に結合する即ち、低速用ロッカ
アーム６から高速用ロッカアーム７への切り換えポイン
トの作動線を、曲線■は、低速用ロッカアーム６のＴ型
ロッカアーム５からの切り離しポイントの作動線を示す
。そして、曲線Ｖは、高速用ロッカアーム７の電磁切換
弁２０のソレノイド２０ｓの作動判定回転数Ｎ、を、曲
線■は、低速用ロッカアーム６の電磁切換弁２１のソレ
ノイド２１ｓの作動判定回転数Ｎ２を表し、且つ回転数
Ｎ２は、回転数Ｎ１よりも或る回転数ΔＮ例えば、５０
０　ｒｐｍだけ高い回転数に設定されている。

そして、高速用ロッカアーム７のピストン９を作動させ
る電磁切換弁２０のソレノイド２０ｓは、曲線Ｖよりも
左の領域においてオフ、右の領域においてオンとされる
。また、低速用ロッカアーム６のピストン８を駆動する
電磁切換弁２１のソレノイド２１ｓは、曲線■よりも左
の領域においてオフ、右の領域においてオンとされる。

また、曲線■と■との間の領域は、低速用ロッカアーム
６と高速用ロッカアーム７とが共にＴ型ロッカアーム５
に結合されるオーバラップ領域とされる。

次に、第３図のフローチャートにより制御方法の手順を
説明する。

いま、エンジンが或る運転状態にあるとする。

コントロールユニット２５は、先ず高速用ロッカアーム
７のピストン９を作動させる電磁切換弁２０のソレノイ
ド２０ｓがオフ状態に有るか否か即ち、低速用ロッカア
ーム６が作動しているか否かを判別（ステップｌ）Ｌ、
その判別答か肯定（ＹＥＳ）のときには当該エンジンの
回転数Ｎが切換ポイントの作動判定回転数＼１を超えて
いるか（Ｎ＞Ｎ１）否かを判別（ステップ２）する。そ
して、ステップ２の判別答が肯定（ＹＥＳ）のときには
電磁切換弁２０のソレノイド２０ｓをオンにして位置２
０Ｂに切り換える（ステップ３）。

電磁切換弁２０が位置２０Ｂに切り換えられると、油圧
ポンプ２２（第１図）からピストン９に油圧ＰＨが供給
されて当該ピストン９がスプリング１７のばね力に抗し
て押し出され、高速用ロッカアーム７のピストン孔７ｂ
に嵌入され、当該高速用のロッカアーム７が、Ｔ型ロッ
カアーム５に結合される。

また、ステップ２の判別答が否定（ＮＯ）のときには電
磁切換弁２０のソレノイド２０ｓはオフ（ステップ４）
のままとされ、従って、可変バルブタイミング機構ｌの
吸気バルブ２．３は、引き続いて低速用ロッカアーム６
により駆動される。このときエンジン回転数Ｎは、第２
図の曲線■の右の領域にある。

ステップ３において電磁切換弁２０のソレノイド２０ｓ
かオンされた後再びステップｌの判別が繰り返されると
、当該ステップ１の判別答が否定（Ｎｏ）となる。コン
トロールユニット２５は、エンジン回転数Ｎが作動判定
回転数Ｎ２を超えているか（Ｎ＞Ｎｔ）否かを判別（ス
テップ５）し、その判別答が肯定（ＹＥＳ）のときには
電磁切換弁２１のソレノイド２１ｓをオン（ステップ６
）にする。

電磁切換弁２１は、ソレノイド２１ｓがオンとなると位
置２１Ｂに切り換えられ、油圧ポンプ２２からピストン
８に油圧ＰＬを供給する。ピストン８は、油圧が供給さ
れるとスプリング１７°のばね力に抗して後退されて低
速用ロッカアーム６のピストン孔６ｂから抜脱される。

これにより低速用ロッカアーム６がＴ型ロッカアーム５
から切り離される。このときにはエンジン回転数Ｎは、
第２図の曲線■の右の領域にあり、高速用ロッカアーム
７は、既にＴ型ロッカアーム５に結合されている。

ステップ５の判別答が否定（ＮＯ）のときには、コント
ロールユニット２５は、電磁切換弁２１のソレノイド２
１ｓをオフ（ステップ７）にしてステップ２に戻る。こ
のときにはエンジン回転数Ｎは、第２図の曲線■と■と
の間の領域即ち、オーバラップ領域にあり、低速用ロッ
カアーム６と高速用ロッカアーム７の両方がＴ型ロッカ
アーム５に結合されている。これにより可変バルブタイ
ミング機構ｌは、低速用ロッカアム−６から高速用ロッ
カアーム７に確実に切り換えられる。

次に、高速用ロッカアーム７が吸気バルブ２．３を駆動
している状態から、エンジン回転数Ｎが低下したとする
。このときにはステップ１の判別答が否定（ＮＯ）とな
りステップ５に進む。そして、このステップ５の判別答
が肯定（ＹＥＳ）のときにはエンジン回転数Ｎが作動判
定回転数Ｎ２よりも高い即ち、第２図の曲線■よりも右
の領域にあり、電磁切換弁２１のソレノイド２１ｓはオ
ンに保持され、高速用ロッカアーム７がＴ型ロッカアー
ム５に結合されている。また、ステップ５の判別答が否
定（ＮＯ）のとき即ち、エンジン回転数Ｎが作動判定回
転数Ｎ２よりも低下すると、コントロール二二ット２５
が電磁切換弁２１のソレノイド２１ｓをオフ（ステップ
７）にしてＴ型ロッカアーム５に低速用ロッカアーム６
を結合してステップ２に進む。このときエンジン回転数
Ｎは、第２図の曲線■とＶとの間の領域にあり、高速用
ロッ゛カアーム７は未だＴ型ロッカアーム５に結合され
ている。

そして、ステップ２における判別答が否定（ＮＯ）のと
きには、コントロールユニット２５は、電磁切換弁２０
のソレノイド２０ｓをオフ（ステップ４）にしてＴ型ロ
ッカアーム５から高速用ロッカアーム７を切り離す。こ
れにより可変バルブタイミング機構１は、高速用ロツカ
アム−７から低速用ロッカアーム７に確実に切り換えら
れる。

第４図は本発明の他の制御方法を示し、コントロールユ
ニット２５にタイマ機能をもたせ、低速・高速の切り換
えと、低速用ロッカアーム６の切り離しとの間に幾らか
の時間差Δｔをもたせたものである。即ち、低速用ロッ
カアーム６と高速用ロッカアーム７との切り換えポイン
トと低速用ロッカアーム６のＴ型ロッカアーム５との結
合・解除のポイントをエンジン回転数Ｎだけで制御する
と、第４図の曲線■で示すように高速用ロッカアーム７
をＴ型ロッカアーム５に結合した後エンジン回転数Ｎが
余り上昇しない時には、低速用ロッカアーム６を切り離
さないときが起こり得る。

そこで、Ｔ型ロッカアーム５に高速用ロッカアーム７を
結合した時（Ａ点）から或る時間Δを経過（例えば、２
ｓｅｃ）したとき（Ｂ点）に、低速用ロッカアーム６の
Ｔ型ロッカアーム５からの切り離しを行なう。このとき
には高速用ロッカアーム７は、既にＴ型ロッカアーム５
に確実に結合されている。

また、高速ロッカアーム７により吸気バルブ２．３を駆
動している状態において、エンジン回転数Ｎが低下する
場合の高速用ロッカアーム７から低速用ロッカアーム６
への切り換えは、Ｔ型ロッカアーム５に低速用ロッカア
ーム６を結合させた後或る時間経過した時に当該Ｔ型ロ
ッカアーム５から高速用ロッカアーム７を切り離して行
なう。

第５図は第４図の切換制御方法の手順を示す。

尚、第３図と同一のステップには同一の符号を付してそ
の説明は省略する。図においてステップｌで電磁切換弁
２０のソレノイド２０ｓがオフと判別され、ステップ２
でエンジン回転数Ｎが切り換えポイントの作動判定回転
数Ｎ、よりも高いと判断され、電磁切換弁２０のソレノ
イド２０ｓがオンされる（ステップ３）と、コントロー
ルユニット２５のタイマが作動を開始（ステップ８）す
る。

次に、ステップｌの判別答が否定（ＮＯ）とされると、
当該エンジン回転数Ｎが作動判定回転数Ｎ２を超えてい
るか（Ｎ＞Ｎｚ）否かが判別（ステップ５）され、その
判別答が否定（ＮＯ）のときには、更に当該エンジン回
転数Ｎが作動判定回転数Ｎ１を超えているか（Ｎ＞Ｎ＋
）否かが判別（ステップ９）される。即ち、ステップ５
．９において当該エンジン回転数Ｎが、第４図の曲線Ｖ
と■との間の領域にあるか否か判別される。

そして、ステップ９の判別答が肯定（ＹＥＳ）のとき即
ち、エンジン回転数Ｎが第４図の曲線Ｖと■との間の領
域にあるときにはコントロールユニット２５は、電磁切
換弁２０のソレノイド２０ｓがオンしてからの時間ｔを
計測（ステップ１ｏ）シ、当該時間ｔが時間Δｔを超え
ていないか（Δ１＞１）否かを判別（ステップ１１）す
る。

このステップ１１の判別答が肯定（ＹＥＳ）のときには
、コントロールユニット２５は、電磁切換弁２１のソレ
ノイド２１ｓをオフ（ステップ７）にして低速用ロッカ
アーム６をＴ型ロッカアーム５に結合したままステップ
２に戻り、ステップ１１の判別答が否定（Ｎｏ）のとき
即ち、エンジン回転数Ｎが、第４図の曲線■とＶとの間
の領域に２　ｓｅｃ以上あるときには電磁切換弁２１の
ソレノイド２１ｓをオフ（ステップ６）にしてＴ型ロッ
カアーム５から低速用ロッカアーム６を解除する。また
、コントロールユニット２５は、ステップ９の判別答が
否定（ＮＯ）のとき即ち、エンジン回転数Ｎが第４図の
曲線Ｖの左の領域にあるときには電磁切換弁２１のソレ
ノイド２１ｓをオフ（ステップ７）にして低速ロッカア
ーム６をＴ型ロッカアーム５から切り離す。

尚、上記実施例においては吸気バルブの切換制御につい
て記述したが、排気バルブの切換制御についても吸気バ
ルブの切換制御と同様である。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、低速用ロッカアー
ムと高速用ロッカアームとを備え、エンジンの或る運転
領域において前記低速用ロッカアームと高速用ロッカア
ームとを切り換える可変バルブタイミング機構の切換制
御方法において、前記低速用ロッカアームと前記高速用
ロッカアームとの切り換えポイントにオーバラップ領域
を設け、当該オーバラップ領域において前記低速用ロッ
カアームと高速用ロッカアームの両方を結合しておくこ
とにより、低速用ロッカアームと高速用ロッカアームと
の切り換えを確実に行なうことができ、切換時における
エンジンの出力変動を防止することができるという優れ
た効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は発明に係る可変バルブタイミング機構の切換制
御方法を適用した可変バルブタイミング機構の一実施例
を示す要部断面図、第２図は本発明による可変バルブタ
イミング機構の切換制御方法を示すグラフ、第３図は第
２図の制御方法を実施するための手順を示すフローチャ
ート、第４図は本発明に係る可変バルブタイミング機構
の切換制御方法の他の実施例を示すグラフ、第５図は第
４図の制御方法を実施するための手順を示すフローチャ
ート、第６図は可変バルブタイミング機構の一例を示す
組立斜視図、第７図は第６図の矢線■−■に沿う断面図
である。 ｌ・・・可変バルブタイミング機構、２．３・・・吸気
バルブ、４．４’・・・ロッカシャフト、５・・・Ｔ型
ロッカアーム、６・・・低速用ロッカアーム、７・・・
高速用ロッカアーム、７ｂ・・・ピストン孔、８．９・
・・ピストン、１０．１１・・・ローラベアリング、１
３・・・カムシャフト、１４・・・低速用カム、１５・
・・高速用カム、２０．２１・・・電磁切換弁、２５・
・・コントロールユニット、２６・・・エンジン回転セ
ンサ、２７・・・エンジン負荷センサ。 出願人　　三菱自動車工業株式会社 代理人　　弁理士　　長　門　侃　ニ 第１図 第２図 ■ エンヅン回私牧　Ｎ 第４図 エンジン回法牧Ｎ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）低速用ロッカアームと高速用ロッカアームとを備
   え、エンジンの或る運転領域において前記低速用ロッカ
   アームと高速用ロッカアームとを切り換える可変バルブ
   タイミング機構の切換制御方法において、前記低速用ロ
   ッカアームと前記高速用ロッカアームとの切り換えポイ
   ントにオーバラップ領域を設け、当該オーバラップ領域
   において前記低速用ロッカアームと高速用ロッカアーム
   の両方を結合しておくことを特徴とする可変バルブタイ
   ミング機構の切換制御方法。
2. （２）前記切換制御は、エンジンの運転領域が前記オー
   バラップ領域を超えたときに前記低速用ロッカアーム又
   は前記高速用ロッカアームを切り離すことを特徴とする
   請求項１記載の可変バルブタイミング機構の切換制御方
   法。
3. （３）前記切換制御は、エンジンの運転領域が前記オー
   バラップ領域に入ってから所定時間経過後に前記低速用
   ロッカアーム又は前記高速用ロッカアームを切り離すこ
   とを特徴とする請求項１記載の可変バルブタイミング機
   構の切換制御方法。