JPH0447123A - 可変バルブタイミング機構 - 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、吸気通路を開閉させるロータリバルブの回転
角位相を変化させて吸気バルブへの吸気の流入タイミン
グを変える可変バルブタイミング機構に関する。

（従来技術及びその課題） 従来、エンジンの負荷、回転数等に応じて吸気系のバル
ブの開閉タイミングを変化させ、シリンダ内への吸気の
流入タイミングを可変とする可変バルブタイミング機構
が提案されている。

この種の可変バルブタイミング機構は、吸気弁近傍の吸
気通路に、該吸気通路を開閉するロータリバルブを配設
し、当該ロータリバルブをエンジンの回転に同期させて
回転させ、エンジンの吸気行程時に吸気通路を開いて吸
気を可能にするタイミング（回転角位相）を変化させて
エンジンノ（ルブへの吸気の流入タイミングを可変とし
ている。

このため、可変バルブタイミング機構をエンジンのクラ
ンク角度位置に対して確実に同期させると共に、エンジ
ンの負荷及び回転数等に応じてロータリバルブの回転角
位相をきめこまかく制御したい等の要請がある。

本発明は、上述の要請に鑑みてなされたもので、エンジ
ンの回転に対して確実に同期し、エンジンの負荷領域及
び回転数等に応じてきめこまく制御することができ、し
かも、構造の簡単な可変バルブタイミング機構を提供す
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、エンジンの
吸気通路に、エンジンの回転に同期して回転し当該吸気
通路を開閉するロータリバルブを配設し、当該ロータリ
バルブのクランク角度に対する回転角位相を変化させ、
吸気弁を介して気筒内に流入する吸気の流入タイミング
を可変制御する可変バルブタイミング機構において、前
記ロータリバルブの一端を、電磁クラッチを介して、エ
ンジンの回転に同期してロータリバルブを駆動する駆動
手段の駆動軸に接続すると共に、前記ロータリバルブと
駆動軸との相対回動角度を所定の角度以内に制限する回
動角制限手段を前記電磁クラッチを挟むように配設し、
さらに、前記ロータリバルブの他端を位相制御装置に接
続し、該位相制御装置は前記ロータリバルブを前記駆動
軸に対して相対回転させてこの回転角位相を変化させる
回転手段と、前記電磁クラッチの接断状態を制御すると
共に、エンジンの運転状態に応じ、前記回転手段を回転
操作してクランク角に対するロータリバルブの回転角位
相を変化させるコントローラとを備えて構成するもので
ある。

（作用） エンジンの定常運転状態においては、ロータリバルブの
開閉タイミングを変化させる必要がなく、コントローラ
は回転手段を休止させ、電磁クラ・ソチを接続状態にす
る。これにより、ロータリバルブは駆動手段の駆動軸に
接続され、ロータリバルブはエンジンに同期しながら吸
気通路を開閉する。

従って、エンジンの負荷及び回転数等に応じた所定の吸
気タイミングで吸気行程が繰り返される。

エンジンの運転状態の変化に伴い、ロータリバルブの開
閉タイミングを変化させる場合には、コントローラが電
磁クラッチを切断すると共に、エンジンの運転状態に応
じて回転手段を駆動させる。

回転手段は、ロータリバルブを駆動軸に対して相対的に
回転させ、ロータリバルブのクランク角度に対する回転
角位相を変化させて開閉タイミングを調整する。また、
電磁クラッチを切断する際、回動角制限手段が駆動軸と
ロータリバルブとの相対回転角を所定の範囲内の角度に
制限するので、ロータリバルブの開弁時期が吸気バルブ
の開弁時期から許容限度以上にずれることを防止し、エ
ンジンの回転に必要な最小限度の吸気量を確保する。

そして、ロータリバルブの回転角位相が所望の位相にま
で変化すると、コントローラは回転手段を休止させると
共に電磁クラッチを接続し、ロータリバルブをエンジン
回転に同期させて回転させる。

（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。

第１図及び第２図は本発明に係る可変バルブタイミング
機構を、例えば、４気筒エンジンに適用した場合の一実
施例を示し、可変バルブタイミング機構ｌは、ロータリ
バルブ２、電磁クラッチ３、回動角制限手段４及び位相
制御装置５等より構成されている。

ロータリバルブ２は、シリンダヘッド６の長手方向に沿
って配置される弁体７と、該弁体７の両端より延出する
回転軸８，９等より構成されている。弁体７は、シリン
ダヘッド６に回転自在に配設され、吸気通路１０の各分
岐路１０ａを開閉する。つまり、この弁体７には、各分
岐路１０ａに対応して開ロアａがそれぞれ形成され、各
開ロアａは、おのおの対応する分岐路１０ａの吸気バル
ブ（エンジンバルブ）ＩＩの開弁時期に、当該ロータリ
バルブ２がオーバラップして開弁するように形成されて
いる。

ロータリバルブ２の一端より延出する回転軸８は、電磁
クラッチ３を介してバルブプーリ（駆動手段）１３の駆
動軸に接続されると共に、回動角制限手段４が配設され
ている。バルブプーリ１３は、エンジンの回転により回
転されるクランクプーリ１４に、タイミングベルト１５
を介して連動される。バルブプーリ１３は、クランクプ
ーリ１４に比べてその歯数を４倍に設定されている。こ
のため、バルブプーリ１３は、クランクプーリ１４の１
／４の回転数で回転し、ロータリバルブ２はエンジンの
回転数の１／４の回転数で回転する。

電磁クラッチ３は、後述するコントローラ２６により操
作され、バルブプーリ１３と弁体７との相対回動を可能
にする。

回動角制限手段４は、位相制御盤１８及び係合アーム１
９より構成され、電磁クラッチ３を挟むように配設され
ている。第３図は、位相制御盤１８及び係合アーム１９
を示し、位相制御盤１８は、バルブプーリ１３と電磁ク
ラッチ３との間に配設され、バルブプーリ１３の駆動軸
と一体回転する。

この位相制御盤１８には、外周縁近傍位置に周方向に沿
ってスリット１８ａが形成されている。このスリット１
８ａは、ロータリバルブ２がその回転角位相を変化させ
る範囲に対応して形成されている。

係合アーム１９は、弁体７と電磁クラッチ３との間に配
設され、先端を位相制御盤１８に向けて折曲させて、電
磁クラッチ３との干渉を避けながら位相制御盤１８のス
リット１８ａに挿通されている。従って、係合アーム１
９がスリット１８ａのどちらか片方の端縁に当接すると
、これらは相対回動を制限されて一体に回転し始め、バ
ルブプーリ１３と弁体７とを一体に回転させる。換言す
ると、バルブプーリ１３と弁体７とはロータリバルブ２
の回転角位相の可変範囲で相対回動可能に設定されてい
る。このため、回動角制限手段４は、ロータリバルブ２
の回転角位相の変化を許容すＺ０ロータリバルブ２の他
端より延出する回転軸９は、位相制御装置５に接続され
ている。位相制御装置５は、バルブ回転角度センサ２０
、電気モータ２５、コントローラ２６等より構成されて
いる。

バルブ回転角度センサ２０は、回転軸９と一体に回転す
るロータ２１、該ロータ２１を両側より挟むようにして
配置された発光ダイオード２２とホトトランジスタ２３
等より構成され、発光ダイオード２２の光をロータ２１
に穿設された孔を介してホトトランジスタ２３が検出し
、これにより、ロータ２１、即ちロータリバルブ２の回
転角度及び回転角位相を検出する。このバルブ回転角度
センサ２０は、後述するコントローラ２６の入力側に電
気的に接続されている。

コントローラ２６は、その出力側に電気モータ２５及び
電磁クラッチ３が電気的に接続されている。また、入力
側には、前述のバルブ回転角度センサ２０の他に、例え
ば、エンジンのクランク角を検出するクランク角センサ
、エンジンの回転数を検出するエンジン回転数センサ、
エンジンの負荷状態を検出するエンジン負荷センサ、エ
ンジンの冷却水の温度を検出する水温センサ等が電気的
に接続されている。コントローラ２６は、エンジンの負
荷及び回転数等に応して、目標とするロータリバルブ２
の回転角位相を算出し、バルブ回転角度センサ２０の検
出信号との差に応じた制御信号を、電気モータ２５に出
力する。電気モータ２５は、コントローラ２６からの制
御信号に応じて弁体７をバルブブーＩＪ　ｌ　３に対し
て相対回動させ、ロータリバルブ２の回転角位相を変化
させる。

以下作用を説明する。

本実施例の可変バルブタイミング機構は、エンジンバル
ブ１１の開閉タイミングと、これにオーバラップするロ
ータリバルブ２の開閉タイミングとを変化させ、結果的
に吸気系としてのバルブの開閉タイミングを変化させる
ものである。即ち、エンジンバルブ１１の開弁時期とロ
ータリバルブ２の開弁時期とのオーバラップを減少させ
ることにより、吸気系としてのバルブの開弁時間が減少
し、例えば、エンジンの低負荷、低速運転時に適したバ
ルブタイミングとなり、また、エンジンバルブ１１の開
弁時期とロータリバルブ２の開弁時期とのオーバラップ
を増加させることにより、吸気系としてのバルブの開弁
時間が増加し、例えば。

エンジンの高負荷、高速運転時に適したバルブタイミン
グとなる。

エンジンの定常運転状態においては、吸気の流入タイミ
ングを変化させる必要がなく、コントローラ２６は電気
モータ２５を休止させ、電磁クラッチ３を接続状態にす
る。これにより、ロータリバルブ２０回転軸８はバルブ
プーリ１３に接続され、ロータリバルブ２はエンジンの
回転に同期しながら、エンジンの回転の１／４の速度で
回転する。従って、ロータリバルブ２の開ロアａは吸気
通路ＩＯの各分岐路１０ａを各気筒ごとの吸気行程にあ
わせて所定のタイミングで開閉し、吸気系としてのバル
ブタイミングを一定に保持してエンジンが運転される。

エンジンの運転状態が変化してロータリバルブ２の回転
角位相を変化させる場合には、コントローラ２６が電磁
クラッチ３を一時的に切断して、バルブプーリ１３と弁
体７との相対回転を可能にすると共に、回転角位相の変
化量に対応して電気モータ２５を駆動させる。電気モー
タ２５は、ロータリバルブ２をバルブプーリ１３に対し
て相対的に回動させ、ロータリバルブ２のクランク角度
に対する回転角位相を変化させる。

このとき、回動角制限手段４の位相制御盤１８のスリッ
ト１８ａは、ロータリバルブ２の回転角位相が変化する
範囲に設定されているので、この範囲においては、回動
角制限手段４はバルブプーリ１３とロータリバルブ２と
の相対回動に干渉しない。しかしその一方、位相制御盤
１８と係合アーム１９とは、バルブプーリ１３とロータ
リバルブ２との相対回動を制限するので、これらの相対
回動角は、最大でも、ロータリバルブ２の回転角位相の
変化範囲とされ、ロータリバルブ２の開弁時期とエンジ
ンバルブ１１の開弁時期とが完全にずれることを防止し
、エンジンの回転に必要な最小限度の吸気量を確保する
。

そして、ロータリバルブ２の回転角位相が、コントロー
ラ２６が算出した目標とする回動角位相にまで変化する
と、当該コントローラ２６は電気モータ２５を休止させ
ると共に電磁クラッチ３を接続操作し、以後ロータリバ
ルブ２をエンジンにより同期させて回転させる。

なお、本実施例においては、回転軸８をバルブプーリ１
３に接続し、当該バルブプーリＩ３をタイミングベルト
１５を介してクランクプーリ１４に連動させる構成とし
たがこれに限るものではなく、回転軸を、バルブプーリ
に代えてスプロケットに接続し、当該スプロケットをタ
イミングチェーンを介してエンジンにより回転されるス
プロケットに連動させる構成としても良く、さらに、各
スプロケットを歯車を介して連動させる構成としても良
い。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、ロータリバルブの
一端を、電磁クラッチを介して、エンジンの回転に同期
してロータリバルブを駆動する駆動手段の駆動軸に接続
すると共に、ロータリパル４゜ ブと駆動軸との相対回動角度を所定の角度以内に制限す
る回動角制限手段を電磁クラッチを挟むように配設し、
さらに、ロータリバルブの他端を位相制御装置に接続し
、該位相制御装置はロータリバルブを駆動軸に対して相
対回転させてこの回転角位相を変化させる回転手段と、
電磁クラッチの接断状態を制御すると共に、エンジンの
運転状態に応じ、回転手段を回転操作してクランク角に
対するロータリバルブの回転角位相を変化させるコント
ローラとを備えてなるので、エンジンの回転に対して確
実に同期させることができると共に、エンジンの負荷及
び回転数等に応じてきめこまく制御することができ、さ
らに、構造を簡単にすることができる等の優れた効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る可変バルブタイミング機構の一実
施例を示し、これを適用したエンジンの断面図、第２図
は第１図の矢線ＩＩ−ＩＩに沿う断面図、第３図は第１
図の回転角制限手段の斜視図である。 ｌ・・・可変バルブタイミング機構、２・・・ロータリ
バルブ、３・・・電磁クラッチ、４・・・回動角制限手
段、訃・・位相制御装置、６・・・シリンダヘッド、１
０・・・吸気通路、１１・・・エンジンバルブ（吸気バ
ルブ）、１３・・・バルブプーリ、２５・・・電気モー
タ、２６・・・コントローラ。 出願人　三菱自動車工業株式会社 代理人　　弁理士　　長　門　侃　ニ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. エンジンの吸気通路に、エンジンの回転に同期して回転
   し当該吸気通路を開閉するロータリバルブを配設し、当
   該ロータリバルブのクランク角度に対する回転角位相を
   変化させ、吸気弁を介して気筒内に流入する吸気の流入
   タイミングを可変制御する可変バルブタイミング機構に
   おいて、前記ロータリバルブの一端を、電磁クラッチを
   介して、エンジンの回転に同期してロータリバルブを駆
   動する駆動手段の駆動軸に接続すると共に、前記ロータ
   リバルブと駆動軸との相対回動角度を所定の角度以内に
   制限する回動角制限手段を前記電磁クラッチを挟むよう
   に配設し、さらに、前記ロータリバルブの他端を位相制
   御装置に接続し、該位相制御装置は前記ロータリバルブ
   を前記駆動軸に対して相対回転させてこの回転角位相を
   変化させる回転手段と、前記電磁クラッチの接断状態を
   制御すると共に、エンジンの運転状態に応じ、前記回転
   手段を回転操作してクランク角に対するロータリバルブ
   の回転角位相を変化させるコントローラとを備えてなる
   ことを特徴とする可変バルブタイミング機構。