JPH0621526B2 - エンジンのバルブタイミング制御装置 - Google Patents

エンジンのバルブタイミング制御装置

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JPH0621526B2
JPH0621526B2 JP836584A JP836584A JPH0621526B2 JP H0621526 B2 JPH0621526 B2 JP H0621526B2 JP 836584 A JP836584 A JP 836584A JP 836584 A JP836584 A JP 836584A JP H0621526 B2 JPH0621526 B2 JP H0621526B2
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timing
valve
failure
intake
engine
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侯一 高橋
操 藤本
俊治 益田
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Mazda Motor Corp
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • F01L1/344Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、エンジンのバルブタイミング制御装置に関す
る。
(従来の技術) 一般に、エンジンの吸排気弁のバルブタイミングは、エ
ンジンの運転状態に応じて変えることが望ましい。
そこで、従来、例えば特公昭34−10554号公報に
示されるように、タペット外筒とこのタペット外筒内に
嵌入されたタペット内筒の端部との間に形成される室を
具えこの室内に外部より供給される圧油を高圧に維持し
てタペット内筒を上昇傾向に保ち弁端間隙を零に保つよ
うにした内燃機関の弁駆動用油圧タペット装置に於て、
タペット内筒をタペット外筒内に回転可能に支持しタペ
ット内筒とタペット外筒との接触する壁面間に前記高圧
の油室に通じる溝と低圧側に通じる溝とを具えてタペッ
ト内筒の回転位置に応じてこれらの溝を遮断或いは連通
するようにしこれらの溝が連通したとき前記室内の高圧
油を排出してタペット内筒及びタペット外筒を固定タペ
ット装置として作動させるようにしたタペット装置が提
案されている。
(発明が解決しようとする課題) ところが、そのような装置では、故障した場合について
の対策が十分に施されていないので、故障時において、
あるバルブタイミングに固定されると、バルブタイミン
グが異なる他の運転状態に悪い影響を与えるという不具
合がある。
本発明は、吸気弁又は排気弁のバルブタイミングを可変
的に制御できるタイミング可変機構を備えたエンジンに
おいて、前記タイミング機構が故障したとき、所定のバ
ルブタイミングに強制的に所定の状態とし、一定の運転
性能を確保することができるエンジンのバルブタイミン
グ制御装置を提供することを目的とするものである。
(課題を解決するための手段) 本発明は、吸気弁又は排気弁のバルブタイミングを可変
的に制御できるタイミング可変機構を備えたエンジンの
バルブタイミング制御装置を前提とするもので、エンジ
ンの運転域を検出する運転域検出手段と、該運転域検出
手段の出力を受け、エンジンの運転域に応じてバルブタ
イミングの目標値を決定するタイミング決定手段と、前
記タイミング可変機構に連係され、バルブタイミングを
検出するタイミング検出手段と、前記タイミング設定手
段及びタイミング検出手段の出力を受け、バルブタイミ
ングが目標値に達していないとき故障と判定する故障時
判定手段と、該故障時判定手段の出力を受け、前記タイ
ミング可変機構を故障と判定したとき、前記タイミング
可変機構を基準位置に固定させる故障時制御手段を設け
た構成とする。
(作用) エンジンの運転域に応じて、タイミング設定手段によ
り、バルブタイミングの目標値が設定される。そして、
タイミング検出手段により検出されるバルブタイミング
が目標値に達していないときには、故障時判定手段が故
障と判定し、前記タイミング可変機構を故障時制御手段
が基準位置に固定される。よってタイミング可変機構の
故障時であっても、一定の運転性能が確保される。
(実施例) 以下、本発明の実施例を図面に沿って説明する。
エンジンのバルブタイミング制御装置の一例を示す第1
図において、1はシリンダブロックで、その上側にガス
ケット2を介してシリンダヘッド3が設けられている。
4は燃焼室である。
5,6はそれぞれ吸気ポート及び排気ポートで、燃焼室
4への開口部にはそれぞれ所定のタイミングで開閉する
吸気弁7及び排気弁8が配設されている。
前記吸気弁7及び排気弁8はそれぞれバルブガイド9,
9を介してシリンダヘッド3に摺動可能に支承され、そ
して、バルブスプリング10,10にて上方即ち閉弁方
向に常時付勢されている。
前記シリンダヘッド3の上部には、吸気弁7及び排気弁
8を開閉制御する吸気側及び排気側動弁機構11A,1
1Bが設けられている。この吸気側及び排気側動弁機構
11A,11Bは、エンジンのクランクシャフト(図示
省略)によって回転駆動される吸気側及び排気側カムシ
ャフト12A,12Bを有し、該カムシャフト12A,
12Bには吸気弁7及び排気弁8に対応してカム13
A,13Bが形成され、そしてカムシャフト12A,1
2Bの回転により吸気弁7及び排気弁8が開閉制御され
るようになっている。
また、前記吸気側及び排気側動弁機構11A,11B
は、吸気弁7及び排気弁8のバルブタイミングを可変制
御するタイミング可変機構14A,14Bが設けられて
いる。このタイミング可変機構14A,14Bは、カム
13A,13Bと吸排気弁7,8のバルブステム7a,
8aとの間に介在するタペット15A,15Bと、該タ
ペット15A,15Bが摺動可能に嵌挿保持される嵌挿
孔16a,16a及びシリンダヘッド3の円弧状内側面
に対応して円弧状に形成された下面16b,16bを有
し、前記吸気側及び排気側カムシャフト12A,12B
に対して回動可能に支承された回動部材16A,16B
と、該回動部材16A,16Bをエンジンの運転状態に
応じて吸気側及び排気側カムシャフト12A,12Bの
回転中心に対し回動させる操作手段17A,17Bとを
備えている。
前記各回動部材16A,16Bは、吸気側及び排気側カ
ムシャフト12A,12Bに支承される部分において、
上下部材16c,16dに分割されており、ボルト1
8,18にて一体に結合されている。
また、操作手段17A,17Bは、吸気側及び排気側可
変機構14A,14Bの回動部材16A,16Bの上部
材13cに連結された回動軸19A,19Bと、該回動
軸19A,19Bに対して直角方向に配設され該回動軸
19A,19Bに係合するとともに第1図中左右方向に
往復運動可能となっている往復動軸20A,20Bと、
例えばモータの回転運動を往復運動に変換して上記往復
動軸20A,20Bを上記方向に往復動させ、回動軸1
9A,19Bを介して回動部材16A,16Bを前記の
ように回動させる駆動手段21A,21Bとを備えてな
る。
そして、回動部材16A,16Bがタペット15A,1
5Bの摺動方向と吸排気弁7,8のバルブステム7a,
8aの方向とが一致する基準位置(第1図参照)にある
場合、吸気側及び排気側カムシャフト12A,12Bが
回転してカム13A,13Bがタペット15A,15B
の受圧部15a,15Bを押圧し、該タペット15A,
15Bが嵌挿孔16a,16a内を押し下げられると、
吸気弁7,8がバルブスプリング10,10の付勢力に
抗してタペット15A,15Bの押圧部15b,15b
によって押し下げられ、吸排気ポート5,6が開かれ
る。
22A,22Bはポジションセンサで、駆動手段21
A,21Bに連係され、ポジションセンサ22A,22
Bよりの信号S,Sに応じて駆動手段21A,21
Bが往復動軸20A,20Bを駆動するようになってい
る。そして、回動部材16A,16Bが回動されると、
タペット15A,15bも回動部材16A,16Bとと
もに移動し、吸気側及び排気側カムシャフト12A,1
2Bの特定角度位置に対するカム13A,13Bとタペ
ット15A,15Bの受圧部15a,15aの接触位置
が吸気側及び排気側カムシャフト12A,12Bに対し
て変化し、吸排気弁7,8のバルブタイミングが変化す
る。
23はコントロールユニットで、エンジン回転数信号S
及びエンジン負荷信号Sを受けてバルブタイミング
を決定するタイミング決定手段と、該タイミング設定手
段よりの出力及びタイミング検出手段としてのポジショ
ンセンサ22A,22Bよりのポジション信号S,S
を受け、バルブタイミングが目標値に達していないと
き故障と判定する故障時判定手段と、該故障時判定手段
の出力を受け、タイミング可変機構が故障したとき、タ
イミング可変機構を基準位置に固定する故障時制御手段
とを備えている。
24は運転室に設けられた警報手段(例えばランプ、ブ
ザー)、25は点火プラグ、26はヘッドカバーで、シ
ール材27を介してシリンダヘッド3の上側に設けら
れ、前記往復動軸20A,20Bを支承する軸受部26
aを有する。
上記のように構成すれば、エンジンのアイドル運転時に
は、タイミング可変機構14A,14Bが非作動状態で
回動部材16A,16Bが基準位置にあり、吸気弁7及
び排気弁8はそれぞれ吸気側動弁機構11A及び排気側
動弁機構11Bによって所定のバルブタイミングで開閉
制御される。
即ち、第2図及び第3図に実線で示すように、排気弁8
はピストンの下死点(BDC)の少し前で開いた後上死
点(TDC)付近で閉じる一方、吸気弁7はピストンの
上死点付近で開いた後下死点より遅れて閉じるベースタ
イミングでもって制御される。尚、吸気弁7と排気弁8
とのオーバーラップ期間は、通常、排気ガスを少なくし
てアイドル運転時の燃焼性を良くするためにほとんど生
じないように設定されている。
また、エンジンの高負荷高回転時には、両可変機構14
A,14Bが作動し、第2図に鎖線で示すように、吸気
弁7の閉時期をベースタイミングよりも遅れ側に変化さ
せる一方、排気弁8の開時期をベースタイミングよりも
進み側に変化させるので、排気ガスの排気通路23への
流出が促進され、吸入空気量増大による吸気慣性力を利
用して次の工程での新気の導入が促進され、充填効率が
高められる。
一方、エンジンの高負荷低回転時には、可変機構14A
のみが作動し、第3図に鎖線で示すように、吸気弁9の
閉時期をベースタイミングよりも早めるので、吸気の吹
き返しが防止され、充填効率が高められる。
続いて、上記タイミング可変機構が故障した場合の動作
を、上記コントロールユニット23による処理の流れ
(第4図参照)に沿って説明する。
先ず、ステップPでイニシャライズして、ステップP
でエンジン回転数信号S、スロットル開度信号等の
負荷信号S等が入力されて、それにより運転域(常用
運転域、高負荷高回転域等)が判断され、ステップP
でそれに応じたバルブタイミング即ち目標値Aが決定さ
れ(タイミング決定手段)、ステップPで前記目標値
となるように駆動手段21A,21Bに駆動信号S
を出力し、回動部材16A,16Bを回動する。
そして、ステップPで駆動手段21A,21B(モー
タ)のタイムラグを考慮して時間待ちを行い、ステップ
でポジションセンサ22A,22Bよりポジション
信号S,Sが入力されて駆動手段21A,21Bの
ポジションBが検出され(タイミング検出手段)、ステ
ップPで駆動手段21A,21BのポジションBが目
標値Aに達したか否か即ちA=Bであるか否かを判定す
る(故障時判定手段)。
ステップPでYESの場合は、駆動手段21A,21
Bの作動サイクルn(例えばモータの回転数)を0とし
て、スタートに戻る。一方、NOの場合はステップP
で前記作動サイクルnが設定値n以上であるか否かを
判定し、YESの場合は故障と判断し、ステップP10
タイミング可変機構14A,14Bを基準位置に固定し
(故障時制御手段)、電気回路故障時のタイミング即ち
アイドル運転時のバルブタイミングに固定し、ステップ
11で警報手段24を作動させ、終了する一方、NOの
場合はステップP12で前記作動サイクルnをn+1と
し、ステップPに戻る。
上記実施例では、基準位置は、アイドル運転時の位置で
ある。従って、良好なアイドル運転並びに常用運転域
(市街地走行)での燃費、エミション性能の確保が得ら
れるとともに、やや不足気味となるものの加速性や中速
域のフィーリングも得られる。しかしながら、交通量が
少なくしかも登坂路の多い条件下においては高負荷低回
転時の位置にすることが有利であるので、走行中の道路
条件を考慮して運転者がアイドル運転時の位置と高負荷
低回転時との位置とを択一的に選択するようにしてもよ
い。
尚、本発明は、上記実施例に限定されることなく、2つ
の吸気弁を備えたエンジンに対しても、また、バルブリ
フト量をコントロールできるエンジンに対しても同様に
適用することができる。前者の場合は少くとも一方を固
定すればよく、また、後者の場合は、例えば第5図に示
すように、高負荷高回転時には吸気のバルブリフト量を
大きくして充填効率を高めており、故障時には実線で示
すごとくアイドル運転時と同様のバルブリフト量にする
ことになる。
(発明の効果) 本発明は、上記のように、タイミング可変機構によって
制御されるバルブタイミングが目標値に達したか否かに
より直接的にタイミング可変機構の故障を検出するよう
にしているから、タイミング可変機構の故障を確実に検
出することができ、また、タイミング可変機構が故障し
たときにタイミング可変機構を基準位置として強制的に
所定のバルブタイミングとなるようにしているので、タ
イミング可変機構の故障時であっても、一定の運転性能
を保持することができ、一定の信頼性を確保することが
できる。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の実施例を示し、第1図はエンジンのバル
ブタイミング制御装置の全体構成図、第2図は吸排気弁
のバルブタイミングを示す説明図、第3図は他の実施例
における吸排気弁のバルブタイミングを示す説明図、第
4図はコントロールユニットの処理の流れを示す流れ
図、第5図は変形例の吸排気弁のバルブタイミングを示
す説明図である。 1……シリンダブロック、3……シリンダヘッド、7…
…吸気弁、8……排気弁、14A,14B……タイミン
グ可変機構、16A,16B……回動部材、21A,2
1B……駆動手段、23……コントロールユニット

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】吸気弁又は排気弁のバルブタイミングを可
    変的に制御できるタイミング可変機構を備えたエンジン
    のバルブタイミング制御装置において、 エンジンの運転域を検出する運転域検出手段と、 該運転域検出手段の出力を受け、エンジンの運転域に応
    じてバルブタイミングの目標値を決定するタイミング決
    定手段と、 前記タイミング可変機構に連係され、バルブタイミング
    を検出するタイミング検出手段と、 前記タイミング設定手段及びタイミング検出手段の出力
    を受け、バルブタイミングが目標値に達していないとき
    故障と判定する故障時判定手段と、 該故障時判定手段の出力を受け、前記タイミング可変機
    構を故障と判定したとき、前記タイミング可変機構を基
    準位置に固定させる故障時制御手段を設けたことを特徴
    とするエンジンのバルブタイミング制御装置。
JP836584A 1984-01-19 1984-01-19 エンジンのバルブタイミング制御装置 Expired - Lifetime JPH0621526B2 (ja)

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