JPH08312443A - バルブタイミング調整装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 カム山の位置に起因するカム軸の回転変動に
合わせてこのカム軸の回転位置を検出する構成を活用
し、内燃機関の広い回転数範囲に亘り、バルブタイミン
グの制御精度及び安定性を向上するバルブタイミング調
整装置を提供する。 【構成】 カム位置センサ４４は、不等間隔にて各突起
ＰＡ１、ＰＡ２、ＰＡ３、ＰＡ４を形成したパルサ４４
ａと、このパルサ４４ａの各突起の通過を検出するパル
スピックアップ４４ｂとを備える。カム位置センサ４４
は、カム軸５ａの回転に伴うパルサ４４ａの回転に応
じ、各突起をパルスピックアップ４４ｂにより検出しカ
ム位置検出信号を発生する。パルサ４４ａの各突起ＰＡ
２、ＰＡ３、ＰＡ１、ＰＡ４は、カム軸５ａの各カム山
♯２Ａ、♯３Ａ、♯１Ａ、♯４Ａの登り側がカム軸５ａ
側バルブタペット１００ａに作用する位置にて、パルス
ピックアップ４４ｂにより検出されるよう配置されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の運転条件に
応じて吸気弁や排気弁の開閉タイミング（バルブタイミ
ング）を調整するためのバルブタイミング調整装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、内燃機関の運転状態に応じて吸気
弁や排気弁、或いはこれら両方の開閉を可変制御する機
構として、クランク軸に同期して回転するクランク側部
材に対するカム軸の相対回転角を変更してバルブタイミ
ングを調整するようにしたバルブタイミング調整装置が
知られている。

【０００３】例えば、特開平６−２４８９１７号公報に
は、バルブタイミングをフィードバック制御する技術が
開示されている。この技術では、カム軸とクランク軸と
の双方からこれらの各回転に同期した信号をそれぞれ発
生させ、これら各信号間の位相差より相対回転角を検出
して、バルブタイミングのフィードバック制御を行って
いる。

【０００４】

【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等
の運転状態に応じて連続的に変化するので、バルブタイ
ミング調整装置は、この内燃機関の運転状態の変化に対
し応答性よく追随して動作するのが望ましい。このた
め、目標バルブタイミングに対しフィードバック制御す
るバルブタイミング調整装置において、高速に精度よく
制御するには、制御周期を数十ｍｓ以内に設定する必要
がある。

【０００５】このような観点から、上述の公報によるバ
ルブタイミング調整装置においては、内燃機関の低回転
時でも十分に早い制御周期を得るために、複数の突起を
有するパルサをカム軸に設け、このパルサの回転に伴う
各突起の位置の検出結果を制御周期の短縮に利用するよ
うにしている。しかし、カム軸１回転の間の回転速度
は、バルブによりカム山に与えられる力によって変動す
る。このため、バルブタイミング調整装置が作動してい
なくても、カム軸の回転位置はクランク軸の回転位置に
対して僅かではあるが進角したり遅角したりする。

【０００６】従って、上記パルサの各突起の位置は、各
突起間でバルブタイミングの検出バラツキを生じないよ
う、カム軸の回転変動の影響を受けにくい場所を選ぶ必
要がある。然るに、カム軸の回転速度の変動パターンは
回転数によって変化するため、この点を考慮して選ばな
ければならない。また、Ｖ型８気筒内燃機関のようにカ
ム山が不等間隔に形成されている場合、カム軸の回転変
動の周期も等間隔ではないため、バルブタイミング調整
装置の制御周期を一定にする目的で上記パルサの各突起
の間隔を等間隔に選んだ場合には、カム軸の回転変動の
影響を受けにくい位置を探すことが困難になる。

【０００７】そこで、本発明は、以上のようなことに対
処するため、カム山の位置に起因するカム軸の回転変動
に合わせてこのカム軸の回転位置を検出する構成を活用
することにより、内燃機関の広い回転数範囲に亘り、バ
ルブタイミングの制御精度及び安定性を向上するように
したバルブタイミング調整装置を提供することを目的と
する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明においては、内燃機関（１）
のクランク軸（２）とカム軸（５ａ、５ｂ）との間に設
けられ、前記クランク軸に対する前記カム軸の回転位相
差を変化させる位相差調整手段（４０ａ、４０ｂ）と、
クランク軸の回転を検出してクランク位置検出信号を発
生するクランク側検出手段（４２）と、前記カム軸の回
転を検出して、カム位置検出信号を発生するカム側検出
手段（４４、４５）と、前記クランク位置検出信号と前
記カム位置検出信号との位相差から現バルブタイミング
を決定する現バルブタイミング決定手段（１３０）と、
内燃機関の運転状態に応じた目標バルブタイミングを決
定する目標バルブタイミング決定手段（１２０）と、前
記現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（３０ａ、３０ｂ、６４ａ、６４ｂ、
２９、４６、１４０乃至１６０）とを備えたバルブタイ
ミング調整装置において、前記カム側検出手段が、前記
カム位置検出信号を、前記カム軸上のカム山（♯１Ａ乃
至♯４Ａ、♯１Ｂ乃至♯４Ｂ）の登り側がバルブ（１０
０ａ、１００ｂ）に作用するときに発生することを特徴
とするバルブタイミング調整装置が提供される。

【０００９】また、請求項２に記載の発明では、請求項
１に記載のバルブタイミング調整装置においては、前記
カム側検出手段は、複数の検出部（ＰＡ１乃至ＰＡ４、
ＰＢ１乃至ＰＢ４）を有し前記カム軸と共に回転する部
材（４４ａ、４５ａ）と、この部材の各検出部を検出し
て前記カム位置検出信号を順次発生するセンサ（４４
ｂ、４５ｂ）とを備えたことを特徴とする。

【００１０】また、請求項３に記載の発明においては、
内燃機関（１）のクランク軸（２）とカム軸（５ａ、５
ｂ）との間に設けられ、前記クランク軸に対する前記カ
ム軸の回転位相差を変化させる位相差調整手段（４０
ａ、４０ｂ）と、前記クランク軸の回転を検出してクラ
ンク位置検出信号を発生するクランク側検出手段（４
２）と、前記カム軸の回転を検出して、このカム軸１回
転につきカム位置検出信号を複数個発生するカム側検出
手段（４４、４５）と、前記クランク位置検出信号と前
記各カム位置検出信号との位相差から現バルブタイミン
グを決定する現バルブタイミング決定手段（１３０）
と、内燃機関の運転状態に応じた目標バルブタイミング
を決定する目標バルブタイミング決定手段（１２０）
と、前記現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たバルブタイミング調
整装置において、前記カム側検出手段が、前記カム軸に
不等間隔に配置されている複数の検出部（ＰＡ１乃至Ｐ
Ａ４、ＰＢ１乃至ＰＢ４）を有し、これら各検出部によ
り前記カム位置検出信号を順次発生することを特徴とす
るバルブタイミング調整装置が提供される。

【００１１】また、請求項４に記載の発明では、請求項
３に記載のバルブタイミング調整装置において、前記カ
ム側検出手段の各検出部の間隔が、前記カム軸のカム山
の間隔と対応することを特徴とする。また、請求項５に
記載の発明では、請求項３又は４に記載のバルブタイミ
ング調整装置においては、前記カム側検出手段は、前記
複数の検出部を有し前記カム軸と共に回転する部材（４
４ａ、４５ａ）と、この部材の各検出部を検出して前記
カム位置検出信号を順次発生するセンサ（４４ｂ、４５
ｂ）とを備えたことを特徴とする。

【００１２】なお、上記各手段のカッコ内の符号は、後
述する実施例記載の具体的手段との対応関係を示すもの
である。

【００１３】

【発明の作用効果】上記請求項１及び２に記載の発明に
よれば、カム側検出手段が、カム位置検出信号を、カム
軸上のカム山の登り側が当該カム軸に対するバルブに作
用するときに発生する。これにより、カム山の位置に起
因するカム軸回転変動とカム軸上検出位置の検出タイミ
ングとが同期するように、カム側検出手段のカム位置検
出信号の発生位置を特定することができる。このため、
カム位置検出信号間でのカム軸回転速度の差が小さくな
り、バルブタイミングの検出信号間のバラツキが小さく
なる。

【００１４】従って、カム軸の回転変動が不等間隔な内
燃機関においても、広い回転数範囲にわたって、バラツ
キが少ないバルブタイミングの検出ができ、その結果、
バルブタイミングの制御精度および安定性を向上するこ
とができる。また、カム山の登り側作用時、カム軸はバ
ルブから受ける力により回転速度が低下し、それに伴
い、クランク軸より駆動のために受ける力が強まるた
め、クランク軸とカム軸との間のガタが無くなり、両者
の連結状態が最も安定する。このため、カム山の登り側
作用時にカム軸の回転位置が検出されるような配置にす
れば、バルブタイミング、即ち、クランク軸とカム軸と
の位相差のバラツキは小さくなる。

【００１５】また、請求項３乃至５に記載の発明によれ
ば、カム側検出手段が、カム軸に不等間隔に配置されて
いる複数の検出部を有し、これら各検出部により前記カ
ム位置検出信号を順次発生する。これにより、カム軸１
回転の間の回転速度変動が不等間隔な内燃機関において
も、カム軸１回転の間に複数のカム位置検出信号を発生
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或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。このため、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。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。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１に本発明に係るバルブタイミング調整装置を
適用した例を示す。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各２本のカム軸５ａ、６
ａ及び５ｂ、６ｂが回転駆動される。

【００１７】カム軸５ａには、図４にて示すごとく、カ
ム山♯１Ａを有するカム、カム山♯２Ａを有するカム、
カム山♯３Ａを有するカム、及びカム山♯４Ａを有する
カムの４枚のカムが同軸的に軸支されている。この場
合、両カム山♯２Ａ、♯３Ａの間隔、両カム山♯３Ａ、
♯１Ａの間隔、両カム山♯１Ａ、♯４Ａの間隔及び両カ
ム山♯４Ａ、♯２Ａの間隔は、それぞれ、１８０°Ｃ
Ａ、２７０°ＣＡ、１８０°ＣＡ及び９０°ＣＡとなっ
ている。

【００１８】また、これらカムの各カム山が作用するよ
うに、カム軸５ａ側の各タペットバルブ１００ａがそれ
ぞれ配置されている。一方、カム軸５ｂには、カム山♯
１Ｂを有するカム、カム山♯２Ｂを有するカム、カム山
♯３Ｂを有するカム、及びカム山♯４Ｂを有するカムの
４枚のカムが同軸的に軸支されている。この場合、両カ
ム山♯４Ｂ、♯１Ｂの間隔、両カム山♯１Ｂ、♯２Ｂの
間隔、両カム山♯２Ｂ、♯３Ｂの間隔及び両カム山♯３
Ｂ、♯４Ｂの間隔は、それぞれ、１８０°ＣＡ、２７０
°ＣＡ、１８０°ＣＡ及び９０°ＣＡとなっている。

【００１９】また、これらカムの各カム山が作用するよ
うに、カム軸５ｂ側の各タペットバルブ１００ｂがそれ
ぞれ配置されている。また、スプロケット１３ａと吸気
用カム軸５ａとの間及びスプロケット１３ｂと吸気用カ
ム軸５ｂとの間には、それぞれ、位相差調整装置４０
ａ、４０ｂ（図１にて図示各斜線領域参照）が設けられ
ている。

【００２０】次に、位相差調整装置４０ａの構成につい
て、図１及び図２を参照して説明する。位相差調整装置
４０ａは、図２にて示すごとく、内燃機関１のシリンダ
ヘッド２５に取り付けられている。この位相差調整装置
４０ａは略円筒形状のカム軸スリーブ１１を備えてお
り、このカム軸スリーブ１１は、その大径円筒部にて、
カム軸５ａの図２にて図示左端部と同軸的に嵌め合わさ
れている。そして、このカム軸スリーブ１１の中空部隔
壁１１ｃはピン１２の圧入及びボルト１０の締着により
カム軸５ａの左端部に連結されている。これにより、カ
ム軸スリーブ１１はカム軸５ａと一体的に回転する。

【００２１】また、このカム軸スリーブ１１の大径円筒
部外周面には、外歯ヘリカルスプライン１１ａが形成さ
れている。さらに、カム軸スリーブ１１は、小径円筒部
１１ｂを備えており、この小径円筒部１１ｂは、ハウジ
ング２３の略円筒形状中空部内に同軸的に延出してい
る。なお、ハウジング２３は、そのフランジ部２３ａに
て、ボルト２４の締着によりシリンダヘッド２５に取付
けられている。

【００２２】スプロケット１３ａは、カム軸５ａの環状
リブ５ｃとカム軸スリーブ１１の大径円筒部の開口端部
との間で軸方向へ移動不能に挟まれた状態にて、カム軸
５ａに相対回転可能に同軸的に軸支されている。スプロ
ケット１３ａの図２にて図示左側面には、略円筒形状の
スプロケットスリーブ１５が、その各フランジ部を介す
るピン１４の圧入及びボルト１６の締着により、同軸的
に取付けられている。これにより、スプロケットスリー
ブ１５はスプロケット１３ａと一体的に回転するように
なっている。

【００２３】また、スプロケットスリーブ１５は、円筒
部１５ｂを備えており、この円筒部１５ｂは、カム軸ス
リーブ１１を包囲するように、ハウジング２３の中空部
内に同軸的に延出している。この円筒部１５ｂの内周面
中間部位には、内歯ヘリカルスプライン１５ａが形成さ
れており、この内歯ヘリカルスプライン１５ａは、カム
軸スリーブ１１の外歯ヘリカルスプライン１１ａとは逆
方向のねじれを有するように形成されている。

【００２４】なお、外歯ヘリカルスプライン１１ａ及び
内歯ヘリカルスプライン１５ａのいずれか一方は、ねじ
れ角を零とする軸方向に平行な直線歯を有するスプライ
ンにより構成してもよい。上述したカム軸スリーブ１１
の小径円筒部１１ｂとスプロケットスリーブ１５の円筒
部１５ｂとの間には、軸方向に略一様な断面を有する環
状空間９０が形成されており、この環状空間９０内にお
いては、略円筒形の油圧ピストン１７が、軸方向にかつ
液密的に摺動可能に、カム軸スリーブ１１に同軸的に軸
支されている。

【００２５】この油圧ピストン１７の内周面右側部に
は、カム軸スリーブ１１の外歯ヘリカルスプライン１１
ａと噛合する内歯ヘリカルスプライン１７ａが形成され
ており、一方、同油圧ピストン１７の外周面右側部に
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と噛合する外歯ヘリカルスプライン１７ｂが形
成されている。

【００２６】これにより、これら各両スプライン同士の
噛合のもとに、内歯ヘリカルスプライン１５ａが油圧ピ
ストン１７を回転させるとともに、タイミングチェーン
３（図１参照）を介しスプロケット１３ａに伝達される
クランク軸２の回転が、スプロケットスリーブ１５、油
圧ピストン１７及びカム軸スリーブ１１を経てカム軸５
ａに伝達される。

【００２７】また、油圧ピストン１７の左端部に形成し
た環状つば部の外周縁には、オイルシール７０が、環状
空間９０内にて、スプロケットスリーブ１５の円筒部１
５ｂの内周面と液密的に接触するように装着されてい
る。なお、油圧ピストン１７の内周面左側部内に断面Ｌ
字状に延出する環状脚部１７ｃはカム軸スリーブ１１の
中央段部（以下、右側ストッパという）に係合して油圧
ピストン１７の右動を停止する。

【００２８】上述のようにして、環状空間９０内に油圧
ピストン１７が設けられることによって、環状空間９０
が二つの室に分割される。これにより、進角側油圧室２
２が油圧ピストン１７の左側に形成され、一方、遅角側
油圧室３２が油圧ピストン１７のつば部の右側に形成さ
れる。また、これら油圧室２２と３２との間のシール性
は、上述したオイルシール７０によって確保される。

【００２９】スプロケットスリーブ１５の左端開口部に
は、エンドプレート５０が同軸的に取り付けられてい
る。このエンドプレート５０は、円筒部と環状つば部に
より断面逆Ｌ字状に形成されており、このエンドプレー
ト５０の環状つば部は、スプロケットスリーブ１５の左
端開口部に同軸的に固着されている。エンドプレート５
０の円筒部の外周面には環状溝が形成されており、この
環状溝内にはオイルシール７１が装着されている。

【００３０】なお、エンドプレート５０の環状つば部
は、油圧ピストン１７の環状つば部との係合により同油
圧ピストン１７の左動を停止させるストッパ（以下、左
側ストッパという）としての役割をも果たす。エンドプ
レート５０及びカム軸スリーブ１１の左側においては、
断面コ字状にて環状に形成したリングプレート５１が、
ノックピン５３の圧入により、ハウジング２３の環状左
側壁内面にカム軸スリーブ１１と同軸的に装着されてお
り、このリングプレート５１のコ字状右側面内には、エ
ンドプレート５０の円筒部及びカム軸スリーブ１１の小
径円筒部１１ｂが回転可能に支持されている。

【００３１】また、リングプレート５１の小径側円筒部
の外周面に形成した環状溝内には、オイルシール７２が
装着されており、このオイルシール７２はリングプレー
ト５１とカム軸スリーブ１１との間のシール性を確保す
る。一方、上述したオイルシール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内のシール性が確
保される。

【００３２】リングプレート５１の小径円筒部及びハウ
ジング２３の環状左側壁中空部内には、ボルト５２が同
軸的に嵌装されており、このボルト５２は、その右端面
にて、カム軸スリーブ１１の小径円筒部内周面及び中空
部隔壁１１ｃとの間に円筒状空間９１を形成する。ま
た、ボルト５２の内部には、油圧通路６１ｂが、図２に
て示すごとく、断面Ｔ字状に形成されており、この油圧
通路６１ｂは、その軸方向通路部にて、円筒状空間９１
内に連通している。また、油圧通路６１ｂは、その半径
方向通路部の両端にて、ボルト５２の外周面に形成した
環状溝内に連通している。

【００３３】また、ハウジング２３の左壁部内には、油
圧通路６１ａが図２にて示すごとく形成されており、こ
の油圧通路６１ａは、ボルト５２の環状溝及び油圧通路
６１ｂを介し円筒状空間９１内に連通し、さらに、この
円筒状空間９１内に開口するようにカム軸スリーブ１１
に形成した油圧通路６１ｃを通り遅角側油圧室３２内に
連通している。

【００３４】ハウジング２３の左壁部内には、進角側油
圧室２２に連通する油圧通路６０がさらに形成されてい
る。これら油圧通路６１ａ及び６０は、ハウジング２３
の左壁部内に形成されて後述するスプール弁３０を収容
してなる円筒状中空部９５内に開口している。また、こ
の円筒状中空部９５内には、油圧供給路６５がその先端
部にて開口しており、この油圧供給路６５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
される作動油を円筒状中空部９５内に供給する。なお、
油圧解放路６６は、オイルパン２８内に開口されて、オ
イルパン２８内に作動油を戻す。

【００３５】また、位相差調整装置４０ｂも、位相差調
整装置４０ａと同様に構成されている。次に、スプール
弁３０ａによるバルブタイミング調整装置の油圧通路切
り替え構成について説明する。スプール弁３０ａは、図
１にて示すごとく、リニヤアクチュエータ６４ａを備え
ており、このリニヤアクチュエータ６４ａは、そのリニ
ヤソレノイドへの流入電流に応じてリニヤ作動する。ス
プール弁３０ａはリニヤアクチュエータ６４ａのリニヤ
作動に応じて油圧通路を切替えるように作動する。

【００３６】しかして、リニヤアクチュエータ６４ａの
リニヤソレノイドの流入電流が零の場合には、スプール
弁３０ａが両油圧通路６１ａ、６５を連通させるととも
に、両油圧通路６０、６６を連通させる。このため、オ
イルポンプ２９からの油圧が遅角側油圧室３２に供給さ
れるとともに、進角側油圧室２２の油圧がオイルパン２
８に解放される。これによって、油圧ピストン１７は図
２にて図示左側に移動するため、スプロケット１３ａ即
ちクランク軸２に対しカム軸５ａが相対的に遅角する。

【００３７】リニヤアクチュエータ６４ａのリニヤソレ
ノイドへの流入電流が所定の電流値である場合には、こ
の電流値に基づくリニヤアクチュエータ６４ａのリニヤ
作動に応じて、スプール弁３０ａが両油圧通路６０、６
１ａを両油圧通路６５、６６からそれぞれ遮断して閉じ
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。

【００３８】また、リニヤアクチュエータ６４ａのリニ
ヤアクチュエータへの流入電流が所定の電流値より大き
い場合、この電流値に基づくリニヤアクチュエータ６４
ａのリニヤ作動に応じて、スプール弁３０ａが両油圧通
路６０、６５を連通させるとともに、両油圧通路６１
ａ、６６を連通させる。このため、オイルポンプ２９か
らの油圧が進角側油圧室２２に供給されるとともに、遅
角側油圧室３２の油圧がオイルパン２８に解放される。
これによって、油圧ピストン１７が図２にて図示右側に
移動するため、スプロケット１３ａに対しカム軸５ａが
相対的に進角する。

【００３９】また、スプール弁３０ｂによるバルブタイ
ミング調整装置の油圧通路切り替え構成及び作動も、ス
プール弁３０ａの場合と同様である。ここで、スプール
弁３０ｂはその図示右端に同軸的に設けたリニヤアクチ
ュエータ６４ｂ（リニヤアクチュエータ６４ａと同様の
機能を有する）によって切替え作動する。次に、両リニ
ヤアクチュエータ６４ａ、６４ｂを駆動するための電気
回路構成について説明する。

【００４０】クランク位置センサ４２は、図１にて示す
ごとく、クランク軸２に取り付けられている。このクラ
ンク位置センサ４２は、図３にて示すように、等角度間
隔にて１２個の突起を形成したパルサ４２ａと、このパ
ルサ４２ａの各突起の通過を検出するパルスピックアッ
プ４２ｂとを備えている。これにより、クランク位置セ
ンサ４２は、クランク軸２の回転に伴うパルサ４２ａの
回転に応じて、このパルサ４２ａの各突起をパルスピッ
クアップ４２ｂにより順次検出しクランク位置検出信号
を発生する。

【００４１】各カム位置センサ４４、４５は、図１にて
示すごとく、各カム軸５ａ、５ｂにそれぞれ設けられて
おり、カム位置センサ４４は、図４に示すごとく、不等
間隔にて４個の突起ＰＡ１、ＰＡ２、ＰＡ３、ＰＡ４を
形成したパルサ４４ａと、このパルサ４４ａの各突起の
通過を検出するパルスピックアップ４４ｂとを備えてい
る。

【００４２】これにより、カム位置センサ４４は、カム
軸５ａの回転に伴うパルサ４４ａの回転に応じて、この
パルサ４４ａの各突起をパルスピックアップ４４ｂによ
り順次検出しカム位置検出信号（以下、カム位置検出信
号Ａという）を発生する（図８（ｂ）参照）。これら各
カム位置検出信号Ａは、図８（ｂ）にて図示左側から順
に、突起ＰＡ２、ＰＡ３、ＰＡ１、ＰＡ４に対応する。

【００４３】パルサ４４ａの各突起ＰＡ２、ＰＡ３、Ｐ
Ａ１、ＰＡ４は、カム軸５ａの各カム山♯２Ａ、♯３
Ａ、♯１Ａ、♯４Ａ（図４及び図８（ａ）参照）の登り
側が各バルブタペット１００ａに作用する位置にて、パ
ルスピックアップ４４ｂにより検出されるよう配置され
ている。図８（ａ）にて示す各曲線は、カム軸５ａの各
カム山が各対応バルブタペット１００ａを押すストロー
ク量、即ち各カムプロフィルのリフト量を表す。従っ
て、各突起ＰＡ２、ＰＡ３、ＰＡ１、ＰＡ４にそれぞれ
対応するカム位置検出信号Ａは、各カム山♯２Ａ、♯３
Ａ、♯１Ａ、♯４Ａと同様の不等間隔で突起ＰＡ２より
１８０℃Ａ、２７０℃Ａ、１８０℃Ａ、９０℃Ａの間隔
で順に発生する。

【００４４】一方、カム位置センサ４５は、図４に示す
ごとく、不等間隔にて４個の突起ＰＢ１、ＰＢ２、ＰＢ
３、ＰＢ４を形成したパルサ４５ａと、このパルサ４５
ａの各突起の通過を検出するパルスピックアップ４５ｂ
とを備えている。これにより、カム位置センサ４５は、
カム軸５ｂの回転に伴うパルサ４５ａの回転に応じて、
このパルサ４５ａの各突起をパルスピックアップ４５ｂ
により順次検出しカム位置検出信号（以下、カム位置検
出信号Ｂという）を発生する（図８（ｄ）参照）。これ
ら各カム位置検出信号Ｂは、図８（ｄ）にて図示左側か
ら順に、突起ＰＢ２、ＰＢ３、ＰＢ４、ＰＢ１に対応す
る。

【００４５】パルサ４５ａの各突起ＰＢ２、ＰＢ３、Ｐ
Ｂ４、ＰＢ１は、カム軸５ｂの各カム山♯２Ｂ、♯３
Ｂ、♯４Ｂ、♯１Ｂ（図４及び図８（ｃ）参照）の登り
側が各バルブタペット１００ｂに作用する位置にて、パ
ルスピックアップ４５ｂにより検出されるよう配置され
ている。図８（ｃ）にて示す各曲線は、カム軸５ｂの各
カム山が各バルブタペット１００ｂを押すストローク
量、即ち各カムプロフィルのリフト量を表す。従って、
各突起ＰＢ１、ＰＢ２、ＰＢ３、ＰＢ４のそれぞれ対応
するカム位置検出信号Ｂは、各カム山♯１Ｂ、♯２Ｂ、
♯３Ｂ、♯４Ｂと同様の不等間隔で突起ＰＢ２より１８
０℃Ａ、９０℃Ａ、１８０℃Ａ、２７０℃Ａの間隔で順
に発生する。

【００４６】さらに、一方のバンクの排気側カム軸６ａ
（図１参照）により回転駆動されるディストリビュータ
（図示ない）には、基準位置センサ４７が設けられてお
り、この基準位置センサ４７は、カム軸６ａの１回転に
つき１個の基準位置検出信号を発生する。ここで、本実
施例では、クランク位置センサ４２から３０℃Ａ毎に発
生されるクランク位置検出信号を演算処理により間引く
ことで、カム位置検出信号と同様、４つの不等間隔な信
号に変換する。この４つの変換信号は、カム位置検出信
号のそれぞれと１対１に対応するもので、これら対応す
る信号間の位相差を検出することで、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。

【００４７】電子制御装置４６は、図１にて示すごと
く、マイクロコンピュータ４８と、電流制御回路４９と
を備えている。マイクロコンピュータ４８は、メインプ
ログラム及び割り込みプログラムを図５乃至図７にて示
す各フローチャートに従い実行し、この実行中におい
て、クランク位置センサ４２、カム位置センサ４４、４
５及び基準位置センサ４７、並びに当該内燃機関の冷却
水温信号、スロットル開度信号等のフイードバックに基
づき各リニヤアクチュエータ６４ａ、６４ｂのリニヤ作
動量、即ち、各カム軸５ａ、５ｂの相対回転角を所望の
値とするように演算処理する。

【００４８】以上のように構成した本実施例において、
マイクロコンピュータ４８が、図５乃至図７の各フロー
チャートに従い、メインプログラム及び割り込みプログ
ラムを繰り返し実行しているものとする。しかして、メ
インプログラムのステップ１１０においては、上述した
各センサの検出信号がマイクロコンピュータ４８に入力
される。

【００４９】また、割り込みプログラムにおいては、ク
ランク位置センサ４２からの各クランク位置検出信号の
間引き処理が行われる。本実施例では、７２０（℃Ａ）
の間にクランク位置センサ４２から２４個発生されるク
ランク位置検出信号（以下、クランク位置検出信号Ｃと
いう）（図９（ｂ）参照）が、図９（ｃ）、（ｅ）にて
示すように、基準位置センサ４７からの基準位置検出信
号（以下、基準位置検出信号Ｇという）を基準として間
引き処理されて、１８０℃Ａ、２７０℃Ａ、１８０℃
Ａ、９０℃Ａの間隔の信号（以下、変換信号ＣＡ、Ｃ
Ｂ）に変換される。

【００５０】以下、変換信号ＣＡの生成方法を図７に基
づき説明する。この間引き処理では、基準位置センサ４
７からの基準位置検出信号Ｇと、クランク位置センサ４
２からのクランク位置検出信号Ｃとがステップ２１０に
おいて入力される。そして、基準位置センサ４７からの
基準位置検出信号Ｇが入力された後のクランク位置検出
信号Ｃが１パルス目であるとき、ステップ２２０におけ
るＹＥＳとの判定がなされて、ステップ２６０にて、変
換信号ＣＡ＝ＰＣＡ２が、１個、発生される（図９
（ｃ）参照）。

【００５１】また、基準位置検出信号Ｇが入力された後
のクランク位置検出信号Ｃが７パルス目であると、ステ
ップ２２０におけるＮＯとの判定後ステップ２３０にて
ＹＥＳと判定され、ステップ２６０において、変換信号
ＣＡ＝ＰＣＡ３が、１個、発生される（図９（ｃ）参
照）。また、基準位置検出信号Ｇが入力された後のクラ
ンク位置検出信号Ｃが１６パルス目であると、各ステッ
プ２２０、２３０におけるＮＯとの判定後ステップ２４
０にてＹＥＳと判定され、ステップ２６０において、変
換信号ＣＡ＝ＰＣＡ１が、１個、発生される（図９
（ｃ）参照）。

【００５２】さらに、基準位置検出信号Ｇが入力された
後のクランク位置検出信号Ｃが２２パルス目であると、
各ステップ２２０、２３０、２４０におけるＮＯとの判
定後ステップ２５０にてＹＥＳと判定され、ステップ２
６０において、変換信号ＣＡ＝ＰＣＡ４が、１個、発生
される（図９（ｃ）参照）。変換信号ＣＢについても同
様な処理が行われる。

【００５３】上述のようにメインプログラムのステップ
１１０における処理が終了すると、ステップ１２０にお
いて、当該内燃機関の運転状態を示す冷却水温等の検出
信号に応じて、目標相対回転角データに基づき最適な目
標相対回転角ｔが設定される。この目標相対回転角ｔ
は、吸気側カム軸５ａのクランク軸２に対する回転位相
差を示す。

【００５４】なお、上記目標相対回転角データは、目標
相対回転角ｔと冷却水温、エンジン回転数、吸気量等と
の関係を表すマップとしてマイクロコンピュータ４８の
ＲＯＭに予め記憶されている。次に、相対回転角演算ル
ーチン１３０（図５及び図６参照）においては、クラン
ク位置センサ４２、カム位置センサ４４、４５及び基準
位置センサ４７からの各検出信号に基づく割り込み処理
にて、図６のフローチャートに従いプログラムを実行す
ることにより、カム軸５ａの相対回転角ＴＲと、カム軸
５ｂの相対回転角ＴＬとが以下のようにして演算され
る。ここでは、相対回転角ＴＲの演算について図１０の
タイムチャートを参照して説明する。

【００５５】ステップ１３１では、カム位置センサ４４
からカム位置検出信号Ａが入力されたか否かが判定され
る。即ち、カム位置検出信号Ａが立ち下がると、ステッ
プ１３１にてＹＥＳと判定されて、ステップ１３１ａに
おいて、マイクロコンピュータ４８の内蔵のタイマカウ
ンタＢがリセットされて時間の計測を開始する。このタ
イマカウンタＢは、カム位置検出信号Ａと変換信号ＣＡ
との時間差ＴＡＣを計測する。

【００５６】ステップ１３２では、クランク位置センサ
４２からのクランク位置検出信号Ｃが入力されたか否か
が判定される。即ち、クランク位置検出信号Ｃが立ち下
がると、ステップ１３３において、マイクロコンピュー
タ４８に内蔵のタイマカウンタＡの現段階における値
が、クランク位置センサ４２からのクランク位置検出信
号Ｃの周期ＴＣとして記憶される。そして、次回の計測
に備えて、タイマカウンタＡがリセットされて、時間の
計測を開始する。

【００５７】ステップ１３４では、変換信号ＣＡが入力
されたか否かが判定される。即ち、変換信号ＣＡが立ち
下がると、ステップ１３４における判定がＹＥＳとな
り、ステップ１３５において、タイマカウンタＢの値が
カム位置検出信号Ａと変換信号ＣＡとの時間差ＴＡＣと
して記憶される。次のステップ１３６では、周期ＴＣ及
び時間差ＴＡＣに基づき、相対回転角ＴＲがＴＲ＝ＴＡ
Ｃ／ＴＣ×３０（℃Ａ）として演算される。以上の処理
が繰り返されることで、図１０にて示すように、隣り合
うカム位置検出信号Ａのうち突起ＰＡｎに対応するカム
位置検出信号Ａとクランク位置信号ＰＣＡｎとの時間差
ＴＡＣｎが次々に求められる。そして、この時間差ＴＡ
Ｃｎに対応した相対回転角ＴＲｎがステップ１３６の演
算式により次々に求められる。この実施例では、７２０
（℃Ａ）の期間に４回、相対回転角が演算される。な
お、検出相対回転角ＴＬの演算も、上記ＴＲ算出でのカ
ム位置検出信号Ａと変換信号ＣＡをそれぞれカム位置検
出信号Ｂと変換信号ＣＢに置き換えることで同様にして
行われる。

【００５８】以上のようにして各カム軸５ａ、５ｂの相
対回転角ＴＲ、ＴＬが演算され、このように演算された
相対回転角ＴＲ、ＴＬが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。このようにして、相対回転角演算ルーチ
ン１３０の処理が終了すると、メインプグラムのステッ
プ１４０において、位相差調整装置４０ａの制御量ＤＲ
が演算される。また、ステップ１５０において、位相差
調整装置４０ｂの制御量ＤＬが演算される。これら制御
量ＤＲ、ＤＬは、相対回転角ＴＲと目標相対回転角ｔと
の差、及び相対回転角ＴＬと目標相対回転角ｔとの差に
応じて各ＰＩＤ制御式、ＤＲ＝ｆ（ＴＲ−ｔ）及びＤＬ
＝ｆ（ＴＬ−ｔ）に基づいてそれぞれ演算される。

【００５９】そして、ステップ１６０では、各制御量Ｄ
Ｒ、ＤＬが出力電流として各リニヤアクチュエータ６４
ａ、６４ｂのリニヤソレノイドに出力される。これによ
り、各リニヤソレノイド６４ａ、６４ｂは、各制御量Ｄ
Ｒ、ＤＬに応じて各リニヤソレノイドに流れる電流に基
づきリニヤ作動し、各スプール弁３０ａ、３０ｂを駆動
する。そして、これらスプール弁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
された作動油の位相差調整装置４０ａ、４０ｂへの供給
量が調整される。

【００６０】これにより、各カム軸５ａ、５ｂの相対回
転角は、当該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ｔにフィードバック制御される。しか
も、この実施例では、相対回転角ＴＲ、ＴＬは、カム軸
５ａ、５ｂの１回転、即ち、７２０（℃Ａ）の間に４回
演算することができるため、高い精度を持って高速に角
カム軸５ａ、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。

【００６１】以上のように説明した本実施例では、カム
軸上に４個の突起を設置することにより、クランク軸２
回転の間に４回バルブタイミング（相対回転角）の検出
ができるため、制御周期が短くすることができ、その結
果、高い応答性と高い精度を持ったバルブタイミングの
フィードバック制御が可能となる。ここで、本実施例の
ようにカム軸とスプロ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整装置にあっ
ては、中間部材両側の噛み合い構造（ヘリカルスプライ
ン）のガタのために、カム軸の駆動トルクがカム山の作
用により変動すると、中間部材の僅かな移動によりバル
ブタイミングに変化を生じる。

【００６２】即ち、本実施例のような、変換信号とカム
位置検出信号の相対回転角によりバルブタイミングを検
出する装置においては、例え、バルブタイミングが一定
であっても、カム位置検出信号の設定位置によっては検
出されるバルブタイミングが異なってくる。このため、
本実施例のようにカム軸１回転で複数個のカム位置検出
信号を発生するものにおいては、信号間で検出されるバ
ルブタイミングが異なる場合がある。このようなバルブ
タイミングの変化が、マイクロコンピュータ４８に入力
されると、フィードバック制御の安定性を損なったり、
精度が悪化したり等の制御性を悪化させる要因となる。

【００６３】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、共にカム軸上のカム山の登
り側がバルブタペットに作用するとき、カム位置センサ
により検出されるよう配置している。カム山の登り側が
バルブタペットに作用すると、カム軸はバルブタペット
より受ける反作用により、回転が減速する。それに伴
い、カム軸がクランク側部材より中間部材を通して受け
る駆動力は強まり、この力は、カム軸と中間部材及びス
プロケットの間の噛み合い構造のガタを無くすよう作用
する。

【００６４】このため、カム山の登り側がバルブタペッ
トに作用するときのクランク側部材とカム軸の連結状態
は一定となり、相対回転角の検出バラツキは小さくな
る。図１１及び図１２はカム位置検出信号Ａの設定位置
がバルブタイミングの検出に与える影響を調査した試験
結果を示す。図１１は、この試験でのカム位置検出信号
の設置位置を示すタイミングチャートである。図１１
（ａ）はタペットバルブに作用するカムシャフト上のカ
ム山を表し、図１１（ｂ）はカム位置検出信号の発生タ
イミングを表す。

【００６５】カム位置検出信号は、カム軸上に８パルス
を９０℃Ａ毎の等間隔にて発生しており、各カム位置検
出信号ＰＡａ、ＰＡｃ、ＰＡｆ、ＰＡｈはカム山の登り
側が作用する位置に、各カム位置検出信号ＰＡｂ、ＰＡ
ｄ、ＰＡｇはカム山の下り側が作用する位置に、カム位
置検出信号ＰＡｅはカム山が作用しない位置にそれぞれ
対応して発生する。

【００６６】図１２は、当該内燃機関の回転数毎でのカ
ム位置検出信号間のバルブタイミング検出バラツキをカ
ム位置検出信号ＰＡａを基準に測定した試験結果を示
す。カム山の登り側が作用する位置に設置した各カム位
置検出信号ＰＡａ、ＰＡｃ、ＰＡｆ、ＰＡｈ間での、バ
ルブタイミング検出バラツキは小さく、当該内燃機関の
カム軸回転数の変動の影響も受けにくいが、各カム位置
検出信号ＰＡｂ、ＰＡｄ、ＰＡｅ、ＰＡｇを含めるとバ
ルブタイミング検出バラツキは大きくなり、また当該内
燃機関のカム軸回転数の変動の影響も受け易くなり、望
ましくない。

【００６７】なお、上記実施例では、Ｖ型８気筒の内燃
機関に本発明を適用した例について説明したが、これに
代えて、直列６気筒等の種々の気筒配置の内燃機関に本
発明を適用して実施してもよい。また、上記実施例で
は、クランク軸２回転の間に４個の検出信号を発生させ
るようにしたが、この信号数は位相差調整装置による位
相調整範囲、要求される制御精度、要求される応答性等
に応じて設定されるべき数字であり、カム軸上のカム山
の数より少なくてもよい。

【００６８】また、上記実施例では、吸気用カム軸に位
相差調整装置を設けた例について説明したが、これに限
ることなく、位相差調整装置を排気用カム軸に設けて実
施してもよく、この場合には、排気用カム軸にカム位置
センサを設ければよい。また、本発明の実施にあたり、
クランク位置センサ、カム位置センサの取り付け位置
は、上記実施例にて述べた位置に限らず、それぞれ、位
相差調整装置の入力側と出力側とに対応して設けて実施
してもよい。

【００６９】また、上記実施例では、相対回転角ＴＲ、
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、これに代えて、複数個の相対回転角
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、相対回転角
の精度を高め、制御性を高めることができる。また、本
発明の実施にあたり、クランク位置センサ、カム軸位置
センサ等としては、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、電気抵抗素子等を用いた
種々の形式のセンサを利用することができる。

【００７０】また、上記実施例では、クランク軸に同期
してカム軸を回転させる機構としてチェーン駆動式を採
用したが、これにかぎらず、ベルト駆動方式やギア駆動
方式を採用して実施してもよい。また、本発明の実施に
あたっては、車両に限ることなく、自動二輪車や船舶等
のオーバヘッドカム式内燃機関に本発明を適用して実施
してもよい。

【００７１】また、本発明の実施にあたり、オーバヘッ
ドカム式内燃機関に限らず、オーバヘッドバルブ式内燃
機関のバルブタイミング調整装置を採用し、これに本発
明を適用して実施してもよい。上記実施例の各フローチ
ャートにおける各ステップは、それぞれ、機能実行手段
としてハードロジック構成により実現するようにしても
よい。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ｖ型８気筒ダブルオーバーヘッドカム式内燃機
関に適用された本発明に係るバルブタイミング調整装置
の一実施例を示す概略全体構成図である。

【図２】図１にて示す吸気側位相差調整装置の拡大断面
図である。

【図３】図１のクランク位置センサの拡大正面図であ
る。

【図４】図１の各カム位置センサの拡大正面図である。

【図５】図１のマイクロコンピュータにより実行される
メインプログラムのフローチャートである。

【図６】図５の相対回転角演算ルーチンの詳細を示すフ
ローチャートである。

【図７】図１のマイクロコンピュータにより実行される
割り込みプログラムのフローチャートである。

【図８】内燃機関の運転状態との関連における各吸気側
カム軸のカムプロフィル及び各カム位置検出信号を示す
タイミングチャートである。

【図９】基準位置検出信号、クランク位置検出信号、各
変換信号及び各カム位置検出信号を示すタイミングチャ
ートである。

【図１０】クランク位置検出信号、変換信号及びカム位
置検出信号を示すタイミングチャートである。

【図１１】内燃機関の運転状態との関連におけるカム山
プロフィル及びカム位置検出信号を示すタイミングチャ
ートである。

【図１２】内燃機関の回転数に応じたカム位置信号間の
バルブタイミング検出バラツキを信号位置との関係で示
すグラフである。

【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・・・カム軸、１３ａ、１
３ｂ・・・スプロケット、２９・・・油圧ポンプ、３０
ａ、３０ｂ・・・スプール弁、４０ａ、４０ｂ・・・位
相差調整装置、４２・・・クランク位置センサ、４４
ａ、４４ｂ・・・カム軸位置センサ、４８・・・マイク
ロコンピュータ、４９・・・電流制御回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｄ 13/02 Ｆ０２Ｄ 13/02 Ｇ Ｆ０２Ｐ 7/067 ３０１ Ｆ０２Ｐ 7/067 ３０１Ｚ ３０２ ３０２Ｄ

Claims (5)

【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
   設けられ、前記クランク軸に対する前記カム軸の回転位
   相差を変化させる位相差調整手段と、 前記クランク軸の回転を検出してクランク位置検出信号
   を発生するクランク側検出手段と、 前記カム軸の回転を検出して、カム位置検出信号を発生
   するカム側検出手段と、 前記クランク位置検出信号と前記カム位置検出信号との
   位相差から現バルブタイミングを決定する現バルブタイ
   ミング決定手段と、 内燃機関の運転状態に応じた目標バルブタイミングを決
   定する目標バルブタイミング決定手段と、 前記現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たバルブタイミング調整装
   置において、 前記カム側検出手段が、前記カム位置検出信号を、前記
   カム軸上のカム山の登り側がバルブに作用するときに発
   生することを特徴とするバルブタイミング調整装置。
2. 【請求項２】 前記カム側検出手段は、複数の検出部を
   有し前記カム軸と共に回転する部材と、この部材の各検
   出部を検出して前記カム位置検出信号を順次発生するセ
   ンサとを備えたことを特徴とする請求項１に記載のバル
   ブタイミング調整装置。
3. 【請求項３】 内燃機関のクランク軸とカム軸との間に
   設けられ、前記クランク軸に対する前記カム軸の回転位
   相差を変化させる位相差調整手段と、 前記クランク軸の回転を検出してクランク位置検出信号
   を発生するクランク側検出手段と、 前記カム軸の回転を検出して、このカム軸１回転につき
   カム位置検出信号を複数個発生するカム側検出手段と、 前記クランク位置検出信号と前記各カム位置検出信号と
   の位相差から現バルブタイミングを決定する現バルブタ
   イミング決定手段と、 内燃機関の運転状態に応じた目標バルブタイミングを決
   定する目標バルブタイミング決定手段と、 前記現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たバルブタイミング調整装
   置において、 前記カム側検出手段が、前記カム軸に不等間隔に配置さ
   れている複数の検出部を有し、これら各検出部により前
   記カム位置検出信号を順次発生することを特徴とするバ
   ルブタイミング調整装置。
4. 【請求項４】 前記カム側検出手段の各検出部の間隔
   が、前記カム軸のカム山の間隔と対応することを特徴と
   する請求項３に記載のバルブタイミング調整装置。
5. 【請求項５】 前記カム側検出手段は、前記複数の検出
   部を有し前記カム軸と共に回転する部材と、この部材の
   各検出部を検出して前記カム位置検出信号を順次発生す
   るセンサとを備えたことを特徴とする請求項３又は４に
   記載のバルブタイミング調整装置。