JPH06248917A - バルブタイミング調節装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 カム軸の回転変動による検出誤差を低減し
て、バルブタイミングを高速、高精度にフィードバック
制御する。 【構成】 カム軸５ａは、Ｖ型８気筒エンジンの吸気側
カムである。カム軸に設けられるカム位置検出センサ４
４は、パルサ４４ａとパルスピックアップ４４ｂとを有
し、パルサ４４ａは３個の突起を有している。これらの
突起は等間隔に設けられるとともに、カム軸５ａの駆動
トルクの変化量が略等しく、カム軸５ａの角速度が略等
しく、しかも最も低い値となる位置に対応するように配
置されている。これにより、カム軸５ａの回転変動によ
る各突起の検出タイミングのばらつきが低減され、正確
なバルブタイミングの検出が可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は内燃機関の吸排気弁開閉
タイミングを運転条件に応じて変更するバルブタイミン
グ調節装置（ＶＶＴ）に関する。

【０００２】

【従来技術】内燃機関の運転条件に応じて吸気弁、また
は排気弁、あるいはそれらの両方の開閉タイミングを可
変制御する機構として、クランク軸に同期して回転する
クランク軸側部材に対するカム軸の回転位相を変更する
ようにしたバルブタイミング調節装置が知られている。

【０００３】例えば特開昭６３−１３１８０８号公報に
示されるように、内燃機関のクランク軸側部材とカム軸
の間にヘリカルスプラインの噛み合いにより回転を伝え
る中間部材を設けたものでは、この中間部材を油圧ピス
トンによりカム軸方向に摺動させることによりクランク
軸側部材とカム軸の相対回転角を変化させている。

【０００４】また、バルブタイミングをフィードバック
制御する技術として特開平２−３０８９０９号公報に開
示される技術がしられている。この技術では、カム軸と
クランク軸との両方から同期した信号を発生させ、これ
らの信号間の位相差より相対回転角（バルブタイミン
グ）を検出し、この相対回転角を所望のタイミングにフ
ィードバック制御している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、適正なバル
ブタイミングは、内燃機関の回転数やスロットル開度に
応じて変化する。そこで、バルブタイミング調整装置は
これらエンジン状態の変化に対し素早く動作させるのが
望ましい。そして、バルブタイミングを素早くフィード
バック制御させるためには、バルブタイミングのサンプ
リング周期を短くすること、すなわちカム軸１回転の間
に複数回の相対回転角の検出を行う必要がある。ところ
が、そのためにはカム軸の１回転の間に複数個のカム位
置信号を発生させる必要がある。

【０００６】しかしながら、カム軸の回転角速度は、バ
ルブ駆動のためにカムプロフィル面に受ける力に起因し
て変動している。このため、カム軸１回転の間に複数の
カム位置信号を発生させようとすると、カム軸の角速度
変動により、カム位置信号の発生タイミングがパルス信
号毎に早くなったり遅くなったりする。そして、このよ
うなカム位置信号のずれのため、相対回転角（バルブタ
イミング）の検出結果がカム軸回転に同期して周期的に
変動するという問題がある。

【０００７】さらに、クランク軸側部材とカム軸との間
に中間部材を噛み合わせる構造のバルブタイミング調整
装置においては、クランク軸側部材、中間部材、カム軸
の間に存在するガタのため、たとえバルブタイミング調
整装置が停止していても、カムプロフィル面が受ける力
に起因するカム軸トルク変動によりガタの分だけ中間部
材が動かされ、複数個のカム位置信号毎にクランク軸に
対するカム軸の相対回転角が異なる。このことも、バル
ブタイミングの検出結果を周期的に変動させる要因にな
る。

【０００８】このようにして周期的に相対回転角の検出
結果が変動すると、フィードバック制御の際、その変動
分も制御しようとするため、バルブタイミングがハンチ
ングして、なかなか目標バルブタイミングに収束しない
ことになる。

【０００９】本発明は上記のような従来技術の問題に鑑
み、正確に相対回転角を検出することができ、高い精度
のフィードバック制御が可能なバルブタイミング調節装
置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために内燃機関のクランク軸とカム軸との間に、前
記クランク軸に対する前記カム軸の回転位相を変化させ
る位相調節機構を備えたバルブタイミング調節装置にお
いて、クランク軸の回転に同期して、クランク位置信号
を発生するクランク側信号発生手段と、カム軸の回転に
同期して、カム位置信号をカム軸１回転当たり複数個発
生するカム側信号発生手段と、前記クランク位置信号と
前記カム位置信号との位相差からバルブタイミングを検
出する手段と、運転状態に応じた目標バルブタイミング
を算出する手段と、前記バルブタイミングを前記目標バ
ルブタイミングに一致させる制御手段とを備え、前記カ
ム側信号発生手段は、前記カム軸の駆動トルクの変化量
あるいは前記カム軸の角速度のいずれかが略等しくなる
回転位置において前記カム位置信号を発生するよう構成
されることを特徴とするバルブタイミング調節装置とい
う技術的手段を採用する。

【００１１】

【作用】以上に述べた本発明のバルブタイミング調節装
置の構成によると、カム軸１回転当たり複数個のカム位
置信号が発生され、このカム位置信号に基づいて、カム
軸の１回転当り複数回の相対回転角、すなわちバルブタ
イミングの検出が可能となる。そして、この相対回転角
に基づきバルブタイミングがフィードバック制御され
る。

【００１２】しかも本発明の構成では、カム側信号発生
手段は、カム軸の駆動トルクの変化量あるいはカム軸の
角速度のいずれかが略等しくなる回転位置においてカム
位置信号を発生するよう構成される。このため、カム軸
の回転角速度変動による複数のカム位置信号の発生タイ
ミングばらつき、あるいはカム軸の駆動トルクの変化量
の違いによる複数のカム位置信号の発生タイミングばら
つきが抑制され、複数のカム位置信号の発生毎にほぼ同
じ条件で相対回転角を求めることができる。このため、
カム軸の１回転当り複数回検出される相対回転角のばら
つきが、バルブタイミングのフィードバック制御に悪影
響を及ぼし、ハンチング等を引き起こすことが抑制され
る。

【００１３】

【実施例】以下、本発明を適用したバルブタイミング調
整装置の一実施例を図面に基づいて説明する。

【００１４】図１は、Ｖ型８気筒ダブルオーバーヘッド
カム式内燃機関に本発明を適用した実施例を示す概略図
であり、図２はバルブタイミング調整装置の構成を示す
断面図である。

【００１５】内燃機関１のクランク軸２からの動力は、
タイミングチェーン３によって左右両バンクそれぞれの
スプロケット１３ａ、１３ｂに伝達される。そして、各
スプロケット１３ａ、１３ｂにより各バンクに設けられ
た吸気用および排気用の２本のカムシャフトが回転駆動
される。そして、スプロケット１３ａと吸気用カム軸５
ａとの間、およびスプロケット１３ｂと吸気用カム軸５
ｂとの間にはそれぞれバルブタイミング調整装置４０
ａ、４０ｂが設けられている。

【００１６】ここで、バルブタイミング調整装置の構成
を説明する。なお、以下の説明ではカム軸５ａ側のバル
ブタイミング調整装置を説明するが、カム軸５ｂ側も同
様の構成である。

【００１７】図２においてカム軸５ａ端部には、カム軸
５ａと一体に回転するようにピン１２とボルト１０によ
って固定された略円筒形のカムシャフトスリーブ１１が
設けられている。また、このカムシャフトスリーブ１１
の外周面の一部には、外歯ヘリカルスプライン１１ａが
形成されている。さらにカムシャフトスリーブ１１に
は、シリンダヘッド２５にボルト２４でとりつけられる
ハウジング２３の内部に突出する円筒部１１ｂが設けら
れている。

【００１８】また、スプロケット１３ａは、カム軸５ａ
とカムシャフトスリーブ１１との間に挟まれて支持さ
れ、軸方向の移動は阻止されているがカム軸５ａに対し
て相対回転可能となっている。そして、スプロケット１
３ａの図２左側には、略円筒形のクランク軸側部材であ
るスプロケットスリーブ１５がピン１４とボルト１６と
によってスプロケット１３ａと一体に回転するよう固定
されている。また、このスプロケットスリーブ１５に
は、ハウジング２３の内部に上記カムシャフトスリーブ
１１を覆うように突出した円筒部１５ｂが設けられてい
る。そして、この突出した円筒部１５ｂの内周面の一部
に内歯ヘリカルスプライン１５ａが形成されている。こ
の内歯ヘリカルスプライン１５ａは、上記外歯ヘリカル
スプライン１１ａとは逆方向のねじれ角を有するように
形成されている。なお、外歯ヘリカルスプライン１１ａ
または内歯ヘリカルスプライン１５ａのいずれか一方
は、ねじれ角をゼロとして、軸方向に平行な直線歯を有
するスプラインとしても良い。

【００１９】カムシャフトスリーブ１１の円筒部１１ｂ
と、スプロケットスリーブ１５の円筒部１５ｂとの隙間
の一部には、軸方向に略一様な断面を有する環状の空間
が形成され、その空間９０内で軸方向に液密状態を保っ
て摺動することができるように、略円筒形状の油圧ピス
トン１７が挿入される。

【００２０】この油圧ピストン１７の内面の一部には、
カムシャフトスリーブ１１の外歯ヘリカルスプライン１
１ａと噛み合う内歯ヘリカルスプライン１７ａが形成さ
れていると共に、外面の一部にはスプロケットスリーブ
１５の内歯ヘリカルスプライン１５ａと噛み合う外歯ヘ
リカルスプライン１７ｂが形成されている。上記スプラ
イン同士の噛み合いにより、図１に示すタイミングチェ
ーン３を介してスプロケット１３ａに伝達されるクラン
クシャフト２の回転は、スプロケットスリーブ１５、油
圧ピストン１７、カムシャフトスリーブ１１を経てカム
軸５ａに伝達される。また、油圧ピストン１７の左側端
部に形成されるつば部の外周には、オイルシール７０が
備えられている。このオイルシール７０は、スプロケッ
トスリーブ１５の円筒部１５ｂの内周面と接触するよう
に設けられる。

【００２１】この空間９０内に、油圧ピストン１７が設
けられることによって、空間９０は２つの室に分割され
る。これによって、油圧ピストン１７の図２左側に進角
側油圧室２２が形成され、右側には遅角側油圧室３２が
形成される．そして上記オイルシール７０によって、油
圧室２２と３２との間のシール性が確保される。

【００２２】また、スプロケットスリーブ１５の図中左
側開口部には、エンドプレート５０が取り付けられてい
る。このエンドプレート５０には、円筒部と、その円筒
部の図中右側端部に形成され、スプロケットスリーブ１
５の上記開口端に取り付けられるつば部とが備えられ
る。また、エンドプレート５０の円筒部の外周には溝が
設けられ、この溝にオイルシール７１が保持される。

【００２３】スプロケットスリーブ１５の内歯ヘリカル
スプライン部１４は、油圧ピストン１７を回転すると共
に油圧ピストン１７に図２で左側そして、エンドプレー
ト５０とカムシャフトスリーブ１１との左側端部には、
ノックピン５３によってハウジング２３に固定される環
状のリングプレート５１が設けられている。このリング
プレート５１は、コの字状断面に形成されエンドプレー
ト５０の円筒部と、カムシャフトスリーブ１１の円筒部
１１ｂとを内部に回転可能に収容する。また、リングプ
レート５１の内側円筒部の外周には溝が設けられ、この
溝にオイルシール７２が保持される。このオイルシール
７２はリングプレート５１とカムシャフトスリーブ１１
との間のシール性を確保する。一方、上記オイルシール
７１は、エンドプレート５０とリングプレート５１との
間のシール性を確保する。これによって、進角側油圧室
２２内のシール性は確保される。

【００２４】リングプレート５１の中心の開口と、ハウ
ジング２３の開口とには、ボルト５２が取り付けられて
いる。このボルト５２が取り付けられると、カムシャフ
トスリーブ１１の内周と、カム軸５ａとの間に空間９１
が形成される。また、ボルト５２の内部には、この空間
９１に連通する断面Ｔ字型の油圧通路６１ｂが形成され
る。さらに、ボルト５２の外周には環状溝が形成されて
おり、この油圧通路６１ｂの半径方向の両端が連通す
る。 また、ハウジング２３には、上記ボルト５２の環
状溝と連通する油圧通路６１ａが形成されている。この
油圧通路６１ａは、断面Ｔ字型の油圧通路６１ｂを介し
て、空間９１に連通し、この空間９１からカムシャフト
スリーブ１１に形成される油圧通路６１ｃを通じて上記
遅角側油圧室３２に連通する。さらに、ハウジング２３
には、上記進角側油圧室２２に連通する油圧通路６０が
形成されている。上記油圧通路６１ａおよび６０は、ハ
ウジング２３に形成され、後述のスプール弁３０ａを収
容する空間部９５に開口している。また、この空間部９
５には、内燃機関１のオイルパン２８からオイルポンプ
２９によって圧送されるオイルを供給する油圧供給路６
５が開口し、オイルパン２８にオイルを戻す油圧解放路
６６が開口する。

【００２５】バルブタイミング調整装置４０ｂも、４０
ａと同様な構造になっている。次に、スプール弁３０ａ
による油圧通路切り替え動作を説明する。スプール弁３
０ａに通電しない場合、油圧通路６０と６６、および油
圧通路６１ａと６５それぞれが連通する。このため、オ
イルポンプ２９からの油圧は遅角側油圧室３２に供給さ
れ、かつ進角側油圧室２２の油圧は解放される。これに
よって、油圧ピストン１７は左側に移動するため、スプ
ロケット１３ａすなわちクランクシャフト２に対しカム
軸５ａが相対的に遅角する。

【００２６】スプール弁３０ａに所定の電流を通電した
場合、油圧通路６０および６１ａが共に閉じる。これに
よって、油圧ピストン１７の位置が保持され、スプロケ
ット１３ａとカム軸５ａとの相対位相は変化しない。

【００２７】スプール弁３０ａに所定以上の電流を通電
した場合、油圧通路６０と６５、および油圧通路６１ａ
と６６それぞれが連通する。このため、オイルポンプ２
９からの油圧は進角側油圧室２２に供給され、かつ遅角
側油圧室３２の油圧は解放される。これによって、油圧
ピストン１７は右側に移動するため、スプロケット１３
ａに対しカム軸５ａが相対的に進角する。

【００２８】スプール弁３０ｂによる油圧通路切り替え
動作も、スプール弁３０ａと同様である。図１におい
て、クランクシャフト２には、クランク位置検出センサ
４２が取り付けられている。このクランク位置検出セン
サ４２は、図３に図示されるように等間隔に１２個の突
起が形成されたパルサ４２ａと、このパルサ４２ａの突
起の通過を検出するパルスピックアップ４２ｂとを備え
る。

【００２９】一方、カム軸５ａ、５ｂには、それぞれカ
ム位置検出センサ４４、４５が取付けられる。このカム
位置検出センサ４４、４５は、等間隔に３個の突起が形
成されたパルサ４４ａ、４５ａと、これらパルサ４４
ａ、４５ａの突起の通過を検出するパルスピックアップ
４４ｂ、４５ｂとを備える。図４には、カム軸５ａに取
付られたパルサ４４ａとパルスピックアップ４４ｂとが
図示されている。図４に図示されるパルサ４４ａの各突
起ＰＡ１、ＰＡ２、ＰＡ３は、図５に図示されるよう
に、カム軸５ａの駆動トルクの変化量が略等しく、しか
もカム軸５ａの回転角速度が最も低い値を示す位置の近
傍に設けられている。図５において、図５（ａ）の実線
はカム軸５ａの駆動トルクの変化を示し、破線は１番気
筒から４番気筒に対応するカムプロフィルのリフト量
（吸気バルブのリフト量）を示している。また、図５
（ｂ）の実線はカム軸５ａの回転角速度の変化を示して
いる。図５において、パルサ４４ａの各突起ＰＡ１、Ｐ
Ａ２、ＰＡ３の角度位置は、縦方向の破線により示され
ている。

【００３０】さらに、一方のバンクの排気側のカム軸５
ｃにより回転駆動される図示せぬディストリビュータに
は、クランク軸１回転に１個のパルス信号を出力する基
準位置検出センサ４７が設けられている。

【００３１】ここで、この実施例ではカム位置検出セン
サ４４、４５から出力されるパルス数をクランク軸２回
転（７２０°ＣＡ）の間に３個とし、カム軸に２４０度
クランク角（°ＣＡ）の等間隔でパルサの突起を配置し
ている。一方、クランク位置検出センサ４２は、３０
（°ＣＡ）毎に出力されるパルスを演算処理により間引
くことで、２４０（°ＣＡ）毎のパルス出力に変換して
いる。

【００３２】なお、この実施例では、クランクシャフト
２が１回転する間に発生するクランク位置検出センサ４
２からのパルス数をＮ個としたとき、カム軸５ａ、５ｂ
が１回転するとカム位置検出センサ４４、４５からのパ
ルス数が、２Ｎ個となるように各パルサの突起の数、お
よび間引き処理を設定した。またバルブタイミング調整
装置４０ａ、４０ｂによるカム軸５ａ、５ｂのタイミン
グ変換角最大値をθｍａｘクランク角として、パルス数
ＮがＮ＜３６０度／θｍａｘの条件を満たすようパルス
数を設定した。これによって、後述の相対回転角θを算
出するときに、クランク位置検出センサ４２のパルス
と、このパルスの次に連続して発生するカム位置検出セ
ンサ４４、４５のパルスとの差を単純に計算するだけ
で、バルブタイミングを示す相対回転角θを求めること
ができる。

【００３３】以上に説明したクランク位置検出センサ４
２、カム位置検出センサ４４、４５、および基準位置検
出センサ４７からのパルス信号Ｃ、Ａ、Ｂ、Ｇは、図１
に図示されるように制御装置４６に入力される。これら
の信号の他に内燃機関の冷却水温信号、スロットル開度
信号等が制御装置４６には入力される。制御装置４６の
マイクロプロセッサは、これらの信号をもとに、各カム
軸５ａ、５ｂの相対回転角を所望の値とするようフィー
ドバック制御を行う。

【００３４】以下、制御装置の作動を説明する。図６は
制御装置４６の作動の概略を示すフローチャートであ
る。制御装置４６は、まずステップ１１０において各種
信号を入力する。

【００３５】次に、ステップ１２０では、内燃機関の運
転状態を示す冷却水温などの信号に応じて、目標相対回
転角ｔを設定する。この目標相対回転角ｔは、吸気側カ
ム軸のクランク軸に対する回転位相差を示す。なお、こ
の目標相対回転角ｔは、冷却水温、エンジン回転数、吸
気量などに基づくマップとして予め設定され、制御装置
に記憶される。そして、ステップ１２０ではマップを検
索することにより、内燃機関の運転状態、負荷状態など
に応じた最適な目標相対回転角ｔが設定される。

【００３６】次に、ステップ１３０において制御装置４
６は、クランク位置検出センサ４２、カム位置検出セン
サ４４、４５、および基準位置検出センサ４７からの信
号に基づいてカム軸５ａの検出相対回転角ＴＲと、カム
軸５ｂの検出相対回転角ＴＬとを演算する。この処理に
ついては、後でさらに詳しく説明する。

【００３７】そして、制御装置４６は、ステップ１４０
において、バルブタイミング調節装置４０ａの制御量Ｄ
Ｒを演算する。また、ステップ１５０において、バルブ
タイミング調節装置４０ｂの制御量ＤＬを演算する。こ
れらの制御量ＤＲ、ＤＬは、検出相対回転角ＴＲと目標
相対回転角ｔとの差、および検出相対回転角ＴＬと目標
相対回転角ｔとの差に応じてＰＩＤ制御式に基づいて演
算される。

【００３８】そして、ステップ１６０では、各制御量制
御量ＤＲ、ＤＬを電磁アクチュエータであるリニアソレ
ノイド６４ａ、６４ｂへ出力する。これにより、各リニ
アソレノイド６４ａ、６４ｂは制御量ＤＲ、ＤＬに応じ
てスプール弁３０ａ、３０ｂを駆動する。そして、この
スプール弁３０ａ、３０ｂによって、オイルパン２８か
らオイルポンプ２９によって圧送され、バルブタイミン
グ調整装置４０ａ、４０ｂへ供給されるオイル油量が調
整される。

【００３９】これにより、各カム軸５ａ、５ｂの相対回
転角は、内燃機関の運転状態に応じて最適とされる目標
相対回転角にフィードバック制御される。しかも、この
実施例では、検出相対回転角Ｔがカム軸５ａ、５ｂの１
回転、すなわち７２０（°ＣＡ）の間に３回演算するこ
とができるため、高い精度をもって高速に各カム軸５
ａ、５ｂの相対回転角をフィードバック制御することが
できる。

【００４０】次に、ステップ１３０における検出相対回
転角ＴＲ、ＴＬの演算について説明する。まず、クラン
ク位置検出センサ４２からのパルス信号Ｃの処理を説明
する。この実施例では、７２０（°ＣＡ）の間に２４個
出力されるパルス信号Ｃを間引き処理して、２４０（°
ＣＡ）毎のパルス信号ＣＣに変換し、各カム軸の検出相
対回転角Ｔの演算に使用している。図７は間引き処理の
フローチャート、図８は間引き処理を説明するタイムチ
ャートである。

【００４１】この処理では、基準位置検出センサ４７か
ら出力されるパルス信号Ｇと、クランク位置検出センサ
４２からのパルス信号Ｃとを入力とする。まず、基準位
置検出センサ４７から出力されるパルス信号Ｇが検出さ
れ、パルス信号Ｇが検出された後の１パルス目のパルス
信号Ｃが検出されると、処理はステップ２１０から、ス
テップ２４０に分岐する。

【００４２】そして、ステップ２４０では１個のパルス
信号ＰＣ１を発生する。その後、パルス信号Ｇが検出さ
れた後の９パルス目のパルス信号Ｃが検出されると、処
理はステップ２２０から、ステップ２４０に分岐する。

【００４３】そして、ステップ２４０では１個のパルス
信号ＰＣ２を発生する。さらに、パルス信号Ｇが検出さ
れた後の１７パルス目のパルス信号Ｃが検出されると、
処理はステップ２３０からステップ２４０に分岐する。

【００４４】そして、ステップ２４０では１個のパルス
信号ＰＣ３を発生する。以上のフローチャートを繰り返
すことで、図８に図示されるように、２４０（°ＣＡ）
毎に発生するパルス信号ＣＣが得られる。

【００４５】次に、検出相対回転角ＴＲの演算処理につ
いて説明する。なお、検出相対回転角ＴＬの演算も同様
にして行われる。図９は検出相対回転角ＴＲの演算処理
を示すフローチャート、図１０は検出相対回転角ＴＲの
演算処理を説明するタイムチャートである。なお、図１
０（ａ）はクランク位置検出センサ４２のパルス信号に
基づいて得られるクランク位置信号ＣＣを示し、図１０
（ｂ）はカム位置検出センサ４４からのカム位置信号Ａ
を示している。

【００４６】ステップ３１０では、クランク位置信号Ｃ
Ｃのパルス信号が入力されたか否かを判定し、クランク
位置信号ＣＣのパルス信号の立ち下がりが検出されると
ステップ３２０に分岐する。

【００４７】ステップ３２０では、マイクロプロセッサ
内のカウンタＴＩＭＢをリセットし、時間の計測を開始
させる。このカウンタＴＩＭＢにより、クランク位置信
号ＣＣのパルス信号とカム位置信号Ａのパルス信号との
時間差ＤＴが計測される。

【００４８】ステップ３３０では、カム位置信号Ａのパ
ルス信号が入力されたか否かを判定し、カム位置信号Ａ
のパルス信号の立ち下がりが検出されるとステップ３４
０に分岐する。

【００４９】ステップ３４０では、カウンタＴＩＭＡの
値をカム位置信号Ａのパルス信号の周期ＴＴとして記憶
し、カウンタＴＩＭＢの値をクランク位置信号ＣＣのパ
ルス信号とカム位置信号Ａのパルス信号との時間差ＤＴ
として記憶する。そして、次回の計測に備えてカウンタ
ＴＩＭＡをリセットし、時間の計測を開始させる。この
カウンタＴＩＭＡによりカム位置信号Ａのパルス信号の
周期ＴＴが計測される。

【００５０】続くステップ３５０では、周期ＴＴおよび
時間差ＤＴに基づき、相対回転角ＴＲをＴＲ＝ＤＴ／Ｔ
Ｔ×２４０（°ＣＡ）として演算する。以上の処理を繰
り返すことで、図１０に図示されるように、隣合うクラ
ンク位置信号ＣＣのパルス信号ＰＣｎとカム位置信号Ａ
のパルス信号ＰＡｎとの時間差ＤＴｎが次々に求めら
れ、この時間差ＤＴｎに対応した相対回転角ＴＲｎがス
テップ３５０の演算式により次々に求められる。この実
施例では、７２０（°ＣＡ）の期間に３回相対回転角が
演算される。

【００５１】以上に説明したようにして各カム軸の検出
相対回転角ＴＲ、ＴＬが演算され、各カム軸のバルブタ
イミングを所望の目標相対回転角ｔにフィードバック制
御するために利用される。

【００５２】以上に説明した実施例では、カム軸上に設
置されるパルサに３個の突起を設けるとともに、クラン
ク軸からも２４０（°ＣＡ）毎にパルス信号が得られる
ようにした。このため、クランク軸の２回転の間に、３
回のバルブタイミング（検出相対回転角）の検出が可能
となった。これにより、バルブタイミングを、高い応答
性と、高い精度をもってフィードバック制御することが
できる。

【００５３】ここで、上記実施例のようにカム軸とスプ
ケットとの間に中間部材（ピストン１７）を介在させる
バルブタイミング調節装置にあっては、中間部材両側の
噛み合い構造（ヘリカルスプライン）のがたのため、カ
ム軸の駆動トルクが変化するとバルブタイミングに僅か
に変化を生じる。また、カム軸の駆動トルクの変化によ
る中間部材の僅かな移動によっても、バルブタイミング
に僅かに変化を生じる。

【００５４】このようなバルブタイミングの変化が、制
御装置に検出されると、フィードバック制御の安定性を
損なったり、制御性を悪化させる要因となるが、この実
施例では、カム軸上に設置されるパルサの複数の突起の
位置を、カム軸の駆動トルクの変化量が略等しい位置に
対応させている。このため、カム軸の駆動トルクによる
影響がほぼ等しいタイミングでバルブタイミング（検出
相対回転角）を検出できる。このため、カム軸の駆動ト
ルクの変化による影響を抑制して、各突起に基づいて演
算されるバルブタイミングの誤差を小さく抑制できる。

【００５５】しかも、この実施例では、カム軸の角速度
がほぼ等しく、しかも最も小さい値となる位置に対応し
て、３個の突起を位置させている。このため、この実施
例によると、図１０に図示される時間差ＤＴｎ毎のばら
つきを抑制することができる。このため、この検出相対
回転角に基づきフィードバック制御した場合のハンチン
グを抑えることが可能となる。

【００５６】なお、カム軸駆動トルクの変化量が同じと
ころでは、カム軸角速度がほぼ等しいので、カム軸駆動
トルクを測定することによりカム位置信号の適切な発生
位置を決めることができる。さらに、カム軸駆動トルク
が小さなところ、すなわちカム軸角速度の変化が小さい
ところにパルサの突起を配置すれば、パルスの取付位置
が多少ずれても、ほぼカム軸角速度の等しいところでカ
ム位置信号を発生させることができる。

【００５７】図１２および図１３は比較例を示す図面で
ある。この比較例では、カム軸に設けられるパルサの突
起を図１２の破線ＰＣ１、ＰＣ２、ＰＣ３で示されるよ
うに、カム軸の駆動トルクがそれぞれ大きく異なり、カ
ム軸の角速度も大きく異なる位置に配置している。この
ような配置によりバルブタイミング（検出相対回転角）
を検出すると、図１３に図示されるように、各パルス毎
に異なる時間差ＤＤ１、ＤＤ２、ＤＤ３が検出されるこ
ととなる。この比較例ではカム位置信号のパルスＰＤ１
が発生するタイミングは、カム軸角速度がほぼ平均値の
ときであるが、パルスＰＤ２の発生タイミングでは、カ
ム軸角速度が平均値よりも遅いときであるため、時間差
ＤＤ２は時間差ＤＤ１より大きくなる。一方、パルスＰ
Ｄ３の発生タイミングでは、カム軸角速度が平均値より
も速いときであるため、時間差ＤＤ３は小さくなる。こ
のように本発明を適用せず、無作為にカム軸にパルサを
固定したのでは、時間差ＤＤｎ（１〜３）、すなわちバ
ルブタイミングの検出値の変動が大きくなることがあり
望ましくない。

【００５８】なお、以上に述べた実施例では、Ｖ型８気
筒の内燃機関に本発明を適用したが、本発明は直列６気
筒など種々の気筒配置の内燃機関に適用可能である。図
１１は、直列６気筒型の内燃機関に本発明を適用した実
施例である。この図１１の実施例では、カム軸の駆動ト
ルクがほぼ０となる位置に対応して１２０（°ＣＡ）毎
にパルス信号を発生するセンサを設けている。

【００５９】また、上記実施例ではカム軸の回転変動が
大きいことに着目し、カム軸の回転に応じて発生される
パルス信号の発生位置を最適な位置に特定したが、一般
にクランク軸にも回転変動が発生する。そこで、クラン
ク軸の回転に応じて発生するパルス信号の発生位置も、
クランク軸の角速度がほぼ等しい位置に対応させてもよ
い。

【００６０】また、上記実施例ではクランク軸２回転の
間に３個のパルスを発生させたが、このパルスの数は、
バルブタイミング調節装置による位相変換範囲、要求さ
れる制御精度、要求される応答性などに応じて設定され
るべき数値である。

【００６１】また、上記実施例では吸気用カムにバルブ
タイミング調節装置を設けたが、これは排気用カムに設
けられてもよく、その場合には排気用カム軸にカム位置
検出センサが設けられる。

【００６２】また、クランク位置検出センサ、およびカ
ム位置検出センサの取付位置は、上記実施例の位置に限
らず、それぞれバルブタイミング調節装置の入力側と出
力側とに対応して設けられればよい。

【００６３】また、上記実施例では検出相対回転角Ｔ
Ｒ、ＴＬが演算される度に制御量を演算するフィードバ
ック制御を採用したが、複数個の検出相対回転角の平均
値に基づいてフィードバック制御を行ってもよい。この
場合にも、本発明を適用することで検出相対回転角の精
度を高め、制御性を高めることができる。

【００６４】また、クランク位置検出センサ、カム軸位
置検出センサなどは、パルサと電磁ピックアップとを用
いたものに限らず、ホール素子、磁気抵抗素子などを用
いた種々の形式のセンサを利用することができる。

【００６５】

【発明の効果】以上に述べた本発明のバルブタイミング
調節装置の構成および作用によると、カム軸の１回転の
間に複数のカム位置信号を発生させ、カム軸の１回転の
間に複数回の相対回転角の検出を行っても、カム軸の角
速度変動あるいはカム軸の駆動トルク変動に起因する相
対回転角の検出誤差が抑制されるため、バルブタイミン
グをフィードバック制御する際のハンチングを抑え、精
度の良い安定した制御を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した第１実施例を示す概略構成図
である。

【図２】第１実施例によるバルブタイミング調節装置の
要部断面図である。

【図３】クランク位置検出センサの構成を示す構成図で
ある。

【図４】カム軸のカムプロフィルと、カム位置検出セン
サの構成を示す構成図である。

【図５】第１実施例のカム軸の回転角とカムリフト量、
カム軸駆動トルク、カム軸角速度の関係を示す特性図で
ある。

【図６】制御装置の作動を示すフローチャートである。

【図７】制御装置の作動を示すフローチャートである。

【図８】クランク位置検出センサからのパルス信号の間
引き処理を説明するタイムチャートである。

【図９】制御装置の作動を示すフローチャートである。

【図１０】検出相対回転角の検出処理を説明するタイム
チャートである。

【図１１】本発明を適用した他の実施例のカム軸の回転
角とカムリフト量、カム軸駆動トルク、カム軸角速度の
関係を示す特性図である。

【図１２】比較例のカム軸の回転角とカムリフト量、カ
ム軸駆動トルク、カム軸角速度の関係を示す特性図であ
る。

【図１３】比較例による検出相対回転角の検出処理を説
明するタイムチャートである。

【符号の説明】

１ 内燃機関 ２ クランク軸 ３ タイミングチェーン ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ カム軸 １３ａ、１３ｂ スプロケット ４０ａ、４０ｂ バルブタイミング調節装置 ４２ クランク位置検出センサ ４２ａ パルサ ４２ｂ パルスピックアップ ４４ カム位置検出センサ ４４ａ パルサ ４４ｂ パルスピックアップ ４５ カム位置検出センサ ４５ａ パルサ ４５ｂ パルスピックアップ ４６ 制御装置 ４７ 基準位置検出センサ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関のクランク軸とカム軸との間
   に、前記クランク軸に対する前記カム軸の回転位相を変
   化させる位相調節機構を備えたバルブタイミング調節装
   置において、 クランク軸の回転に同期して、クランク位置信号を発生
   するクランク側信号発生手段と、 カム軸の回転に同期して、カム位置信号をカム軸１回転
   当たり複数個発生するカム側信号発生手段と、 前記クランク位置信号と前記カム位置信号との位相差か
   らバルブタイミングを検出する手段と、 運転状態に応じた目標バルブタイミングを算出する手段
   と、 前記バルブタイミングを前記目標バルブタイミングに一
   致させる制御手段とを備え、 前記カム側信号発生手段は、前記カム軸の駆動トルクの
   変化量あるいは前記カム軸の角速度のいずれかが略等し
   くなる回転位置において前記カム位置信号を発生するよ
   う構成されることを特徴とするバルブタイミング調節装
   置。
2. 【請求項２】 前記カム側信号発生手段は、前記カム軸
   とともに回転し、複数の特徴部が等間隔に設けられたパ
   ルサと、前記パルサの前記特徴部を検出して前記カム軸
   回転同期信号を発生する信号発生手段とを備え、前記パ
   ルサの前記特徴部は、前記カム軸の駆動トルクの変化量
   あるいは前記カム軸の角速度のいずれかが略等しくなる
   回転位置に対応して設けられることを特徴とする請求項
   １記載のバルブタイミング調節装置。