JPH08326572A - バルブタイミング調整装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 エンジン低回転時の制御精度を維持しつつエ
ンジン高回転時のバルブタイミング制御の処理オーバフ
ローを防止する。 【構成】 制御装置４６は、クランク位置検出センサ４
２から出力されるクランクパルス信号とカム位置検出セ
ンサ４４から出力されるカムパルス信号との信号対の位
相差からバルブタイミングを検出し、バルブタイミング
調整機構４０を介して、検出されたバルブタイミングを
目標バルブタイミングに一致させる。制御装置４６は、
クランクシャフト２の所定回転の間に現れる複数の信号
対のうち、バルブタイミングを検出するのに使用する信
号対を、エンジン回転数の増大に応じて少なく選択す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はバルブタイミング調整装
置に関し、特に、バルブタイミング変更制御における処
理オーバフローを効果的に防止できるバルブタイミング
調整装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】エンジンの運転状態に応じて吸気バル
ブ、排気バルブ、あるいはこれら両方のバルプの開閉作
動タイミングを調整するバルブタイミング調整装置（Ｖ
ＶＴ）が知られている。例えば特開平６−１５９１０５
号公報には、エンジンクランク軸とバルブカム軸の連結
回転角度を連続可変とし、上記クランク軸およびバルブ
カム軸に設けた各位置検出センサからのパルス信号の位
相差よりバルブタイミングを検出して、これを所望のバ
ルブタイミングに一致させるべく上記連結回転角度を変
更制御するものが示されている。

【０００３】ところで、上記連続可変のＶＶＴにおい
て、エンジン状態に即応した最適なバルブタイング制御
をなすには、制御系の応答時定数は数百ｍｓ以内とする
必要があり、さらにこれをマイクロプロセッサで精度良
くフィードバック制御するためには、その制御周期を数
十ｍｓ以内にする必要がある。そこで、エンジン低回転
時にも十分短い制御周期を実現するために、前記位置検
出センサからは通常、カムシャフト１回転について複数
のパルス信号が出力される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来のＶ
ＶＴでは、エンジンが高回転になると、各位置検出セン
サからのパルス信号がマイクロプロセッサに頻繁に入力
して、その都度、バルブタイミング制御を行う必要があ
るため、マイクロプロセッサでの処理時間が間に合わな
くなって、オーバフローするおそれがある。

【０００５】また、特に、Ｖ型エンジンのように複数の
バルブカム軸を有するものでは、エンジン高回転域では
バルブカム軸１回転中の回転速度変動が大きくなって、
バルブカム軸とクランク軸に設けた前記各位置検出セン
サから得られるパルス信号の位相差が大きく変動して、
制御精度が低下するという問題もある。本発明はこのよ
うな課題を解決するもので、エンジン低回転時の制御精
度を維持しつつエンジン高回転時のバルブタイミング制
御の処理オーバフローを確実に防止することが可能なバ
ルブタイミング調整装置を提供することを目的とする。

【０００６】また、エンジン高回転時の位置検出センサ
から得られる、信号間位相差の変動の影響を受けず、高
精度なバルブタイミング制御を行うことが可能なバルブ
タイミング調整装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【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、請求項１に記載の発明においては、エンジン
の吸気バルブないし排気バルブの作動タイミングを調整
するバルブタイミング調整装置であって、エンジンクラ
ンク軸（２）の回転に同期してクランクパルス信号を出
力する第１のパルス発生手段（４２）と、前記エンジン
クランク軸に連結されたバルブカム軸（５）の回転に同
期してカムパルス信号を出力する第２のパルス発生手段
（４４）と、前記クランクパルス信号とこれに対応する
カムパルス信号の信号対の位相差からバルブタイミング
を検出するタイミング検出手段（１３０）と、エンジン
回転数を検出する回転数検出手段（４６）と、車両の運
転状態に応じて目標バルブタイミングを設定するタイミ
ング設定手段（１２０）と、前記エンジンクランク軸と
前記バルブカム軸の連結回転角度を変更することにより
前記検出されるバルブタイミングを目標バルブタイミン
グに一致させる制御手段（４０、１４０、１５０）と、
前記エンジンクランク軸の所定回転の間に現れる複数の
前記信号対のうち、前記バルブタイミングを検出するの
に使用する信号対を、前記エンジン回転数の増大に応じ
て少なく選択する信号選択手段（２１０〜３００）とを
備えている。

【０００８】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、前記信号選択
手段は、前記バルブタイミングを検出するのに使用する
信号対の選択数を、前記エンジン回転数の増大に応じて
階段的に少なくするものである。請求項３に記載の発明
では、請求項２に記載のバルブタイミング調整装置にお
いて、前記信号選択手段は、前記バルブタイミングを検
出するのに使用する信号対の選択数を前記エンジン回転
数に応じて変化させる部分でヒステリシスを有するもの
である。

【０００９】請求項４に記載の発明では、請求項１ない
し３のいずれか１つに記載のバルブタイミング調整装置
において、前記信号選択手段は、前記エンジンクランク
軸の所定回転の間に現れる複数の前記信号対のうち、前
記バルブタイミングを検出するのに使用する信号対の選
択間隔を、前記エンジン回転数の増大に応じて長くする
ものである。

【００１０】請求項５に記載の発明では、請求項１ない
し４のいずれか１つに記載のバルブタイミング調整装置
において、前記信号選択手段（４１０〜４９０）は、前
記エンジンクランク軸の所定回転の間に現れる複数の前
記信号対のうち、前記バルブタイミングを検出するのに
使用する信号対を、前記エンジン回転数に応じて予め定
められたエンジンクランク軸の回転位置で得られる信号
対から選択するものである。

【００１１】請求項６に記載の発明では、請求項５に記
載のバルブタイミング調整装置において、前記予め定め
られたエンジンクランク軸の回転位置は、これら回転位
置で得られる信号対の位相差の変動が、当該エンジン回
転数において十分小さくなる回転位置である。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。

【００１２】

【発明の作用効果】請求項１、４又は５に記載の発明に
よれば、エンジン回転数の増大に応じてバルブタイミン
グを検出するのに使用する信号対が少なくなるから、エ
ンジン高回転時のバルブタイミングの制御間隔が適正に
確保されて、処理オーバフローを生じることが避けられ
る。

【００１３】請求項２に記載の発明によれば、信号対の
選択数が階段的に減らされるから、選択処理の負担が軽
減され、即応性を有する。請求項３に記載の発明によれ
ば、選択数を変化させる部分でヒステリシスを有するこ
とにより、エンジン回転数の変動に対して安定した選択
処理を行うことができる。

【００１４】請求項６に記載の発明によれば、位相差変
動の小さいエンジンクランク軸回転位置で信号対が選択
されるから、精度の良いバルブタイミング制御が可能と
なる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明を図に示す実施例について説明
する。 （第１実施例）図１は、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図を示す断面図
である。

【００１６】エンジン１のクランク軸２からの動力は、
タイミングチェーン３によって一対のスプロケット１３
ａ、１３ｂに伝達される。そして、スプロケット１３
ａ、１３ｂにより排気用および吸気用の２本のバルブカ
ム軸（カムシャフト）４、５が回転駆動される。そし
て、スプロケット１３ａと吸気用カムシャフト５との間
にはバルブタイミング調整機構４０が設けられている。

【００１７】ここで、バルブタイミング調整機構の構造
を説明する。図２においてカムシャフト５端部には、カ
ムシャフト５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で取り付け
られたハウジング２３内へ突出する円筒部１１ｂが設け
られている。

【００１８】スプロケット１３ａは、カムシャフト５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、カムシャフト５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
１３ａ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。

【００１９】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１
１ａ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。

【００２０】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。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１１ａに噛み合う、内歯ヘリカルスプライン１
７ａが形成されているとともに、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に
噛み合う、外歯ヘリカルスプライン１７ｂが形成されて
いる。

【００２１】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１
３ａ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を経てカムシャフト５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。

【００２２】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。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１５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】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。

【００２４】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５
０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。

【００２５】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、カムシャフト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。

【００２６】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。

【００２７】ハウジング２３には、上記進角側油圧室２
２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３０を収容する空間部９５に開口して
いる。また、この空間部９５には、内燃機関１のオイル
パン２８（図１）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６５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。

【００２８】次に、スプール弁３０による油圧通路切り
替え動作を説明する。スプール弁３０に所定以下の電流
を通電した場合、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（図１）に対し
カムシャフト５が相対的に遅角する。

【００２９】スプール弁３０に所定の電流を通電した場
合、油圧通路６０および６１ａが共にとじる。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とカムシャフト５との相対位相は変化しない。
スプール弁３０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２９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１３ａに対しカムシ
ャフト５が相対的に進角する。

【００３０】図１において、クランクシャフト２の近傍
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、クランクシャ
フト２上に等間隔に形成された３個の突起の通過を検出
するマグネットピックアップである。一方、カムシャフ
ト５近傍には、カム位置検出センサ４４が取付けられて
いる。このカム位置検出センサ４４は、カムシャフト５
上に等間隔に形成された６個の突起の通過を検出するマ
グネットピックアップである。

【００３１】以上に説明したクランク位置検出センサ４
２からの検出パルス信号ＳC 、カム位置検出センサ４４
からの検出パルス信号ＳA は、図１に示されるように制
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５の相対回転角を
所望の値とするようにフィードバック制御を行う。ま
た、クランク位置検出センサ４２からの検出パルス信号
ＳC の周期よりエンジン回転数の算出を行う。

【００３２】以下、制御装置の作動を説明する。図３は
制御装置４６の作動の概要を示すフローチャートであ
る。制御装置４６は、ステップ１１０において各種信号
を入力する。続くステップ１２０では、エンジンの運転
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
ｒを設定する。この目標相対回転角ｒは、排気側カム軸
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ｒ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あらかじめ設定され、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、内燃機関運転状態、負荷状態など
に応じた最適な目標相対回転角ｒが設定される。

【００３３】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からの各パルス信号に基づいてカムシャフト５の
検出相対回転角ｙを演算する。この処理については、後
にさらに詳しく説明する。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整装置４０
の制御量ｕを計算する。ｕは、検出相対回転角ｙと目標
相対回転角ｒとの差に応じてＰＩＤ制御式に基づいて演
算される。

【００３４】そして、ステップ１５０では、各制御量ｕ
を電磁アクチュエータであるリニアソレノイド６４（図
１）へ出力する。これによりリニアソレノイド６４は、
各制御量ｕに応じてスプール弁３０を駆動する。そし
て、このスプール弁３０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オイルのバルブタ
イミング調整装置４０への供給量が調整される。

【００３５】これにより、各カム軸５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ｒ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ｙは、カムシャフト５の１回転、
すなわち７２０（℃Ａ）の間に６回演算することができ
るため、高い精度を持って高速にカムシャフト５の相対
回転角をフィードバック制御することができる。

【００３６】次に、上記ステップ１３０における検出相
対回転角ｙの演算について説明する。クランク位置検出
センサ４２およびカム位置検出センサ４４からの検出パ
ルス信号ＳC 、ＳA は、制御装置４６にて波形整形さ
れ、図４に示されるようなパルス信号（位置信号）θ
１、θ２にそれぞれ変換される。これら位置信号の立ち
下がり時刻を測定することで、検出相対回転角ｙを次式
より算出することができる。

【００３７】ｙ＝ＤＴ／ＴＴ×１２０℃Ａ ここで、ＤＴは位置信号θ１とθ２との時間差、ＴＴは
位置信号θ２間の時間差である。図５は、制御装置４６
による相対回転角制御の様子を表す試験結果である。目
標相対回転角がステップ変化したときの、検出相対回転
角が目標相対回転角に達するまでの時間変化を制御量と
共に表したものである。制御量は、スプール弁電流に比
例したものであり、ある所定値のとき相対回転角が一定
となり、前記所定値以上のとき相対回転角が進角し、前
記所定値以下のとき相対回転角が遅角する。

【００３８】本実施例のバルブタイミング調整装置で
は、検出相対回転角が目標相対回転角に達するまでの応
答時間は４００ｍｓ程度であり、バルブタイミング調整
装置のエンジン性能における効果を十分に発揮するため
には、これくらいの応答速度が要求される。更に、連続
的に可変なバルブタイミング調整装置においてエンジン
性能における効果を十分に発揮するためには、目標相対
回転角に対する検出相対回転角の制御精度に対しても、
高い性能が要求される。この応答速度に対して常に高い
精度で制御するためには、応答時間の１／１０以下の制
御周期が望まれる。そのため、本実施例では、エンジン
低回転でも十分に短い制御周期が得られるように、クラ
ンク位置信号θ２、カム位置信号θ１の数を、カムシャ
フト１回転で６つに設定してある。

【００３９】一方、エンジン高回転においては、低回転
に比較して、クランク位置信号、カム位置信号の入力間
隔が短くなり、制御周期に対して問題はなくなるが、制
御周期が短くなりすぎると制御装置４６の処理能力によ
っては、制御周期内で制御演算処理を終了できなくなる
場合が発生する。この現象は、特に制御装置４６がバル
ブタイミング調整装置の制御以外に、エンジンの燃料噴
射や点火等、他の装置の制御も受け持っているような場
合に顕著である。

【００４０】図６は、本実施例のようなバルブタイミン
グ制御装置において、クランク位置信号、カム位置信号
の数に対する、制御可能なエンジン回転数範囲を表した
ものである。エンジン回転数範囲の下限は、制御周期が
４０ｍｓとなる点、上限は制御周期が１０ｍｓとなる点
で、これらはそれぞれ制御精度を保証するための制御周
期の上限、および、制御演算処理に要する時間より決め
た値である。

【００４１】本実施例では、クランク位置信号、カム位
置信号の数が、カムシャフト１回転当たり６パルスであ
るので、これをそのまま制御した場合、エンジン回転数
≧５００ｒｐｍで制御可能となるが、エンジン回転数≧
２０００ｒｐｍで制御演算処理時間が不足し、制御不能
となってしまう。本実施例は、このような信号の数によ
って制御可能なエンジン回転数範囲が制限されるという
問題点を解決するものである。

【００４２】すなわち、エンジン低回転のときは、全て
のクランク位置信号、カム位置信号を使うことにより十
分に短い制御周期を確保し、エンジン高回転のときは、
制御に使うクランク位置信号、カム位置信号を選択する
ことにより制御周期を延ばし、制御演算処理時間が不足
を解決する。以下、これを詳述する。図７は、本実施例
における、エンジン回転数に対する使用信号数（使用信
号対の数）の切り替えタイミングを表す特性図である。
エンジン回転数が上昇する場合は、エンジン回転数が１
７５０ｒｐｍ以上となった時に使用信号数をカムシャフ
ト１回転当たり６パルス（６Ｐ／Ｒ）から３パルス（３
Ｐ／Ｒ）に減らし、エンジン回転数が３７５０ｒｐｍ以
上となった時に使用信号数をカムシャフト１回転当たり
３パルス（３Ｐ／Ｒ）から１パルス（１Ｐ／Ｒ）に減ら
す。

【００４３】逆に、エンジン回転数が下降する場合に
は、エンジン回転数が３２５０ｒｐｍ以下となった時に
使用信号数をカムシャフト１回転当たり１パルス（１Ｐ
／Ｒ）から３パルス（３Ｐ／Ｒ）に増やし、エンジン回
転数が１２５０ｒｐｍ以下となった時に使用信号数をカ
ムシャフト１回転当たり３パルス（３Ｐ／Ｒ）から６パ
ルス（６Ｐ／Ｒ）に増やす。

【００４４】使用信号数を切り替える際、エンジン回転
数に５００ｒｐｍのヒステリシスを持たせているが、こ
れは、信号数切り替え回転数付近でエンジン回転数が変
動するとき、制御に使用する信号数が頻繁に切り替わる
ことで制御が不安定になるのを避けるためである。図８
は、使用信号数のエンジン回転数による切り替えを実現
する処理を示すフローチャートである。なお、図中の記
号ＮＥは、エンジン回転数を表す変数、ＦＬＡＧはバル
ブタイミング制御装置で使用するカムシャフト１回転当
たりのパルス数を表す変数、ＣＯＵＮＴは使用するパル
スを選択するためのカウンタである。

【００４５】ステップ２１０において、クランク位置信
号が入力されたかを判定し、入力された場合はステップ
２２０へ進み、入力されなかった場合は、何も処理せず
に終了する。ステップ２２０において、ＮＥ≧３７５０
ｒｐｍまたは、ＦＡＬＧ＝１かつＮＥ≧３２５０ｒｐｍ
が成立しているかを判定し、成立している場合は、ステ
ップ２９０へ進み、成立していない場合は、ステップ２
３０へ進む。

【００４６】ステップ２３０では、ＮＥ≧１７５０ｒｐ
ｍまたは、ＦＡＬＧ＝３かつＮＥ≧１２５０ｒｐｍが成
立しているかを判定し、成立している場合は、ステップ
２６０へ進み、成立していない場合は、ステップ２４０
へ進む。ステップ２４０では、ＦＬＡＧ＝６とし、全て
のクランク位置信号、カム位置信号を使ってバルブタイ
ミング制御を実行するよう、ステップ２５０へ進む。ス
テップ２５０では、図３に示されるようなバルブタイミ
ング制御を実行し、その後、ＣＯＵＮＴを０にリセット
して処理を終了する。

【００４７】ステップ２６０では、ＦＬＡＧ＝３とし、
ステップ２７０へ進む。ステップ２７０では、ＣＯＵＮ
Ｔ≧１かを判定し、成立した場合は、ステップ２５０へ
進む。これにより、クランク位置信号、カム位置信号を
１つ置き（すなわち３Ｐ／Ｒ）に使ってバルブタイミン
グ制御が実行される。ステップ２７０が不成立のとき
は、ステップ２８０へ進みＣＯＵＮＴを１つ増やし、処
理を終了する。

【００４８】ステップ２９０では、ＦＬＡＧ＝１とし、
ステップ３００へ進む。ステップ３００では、ＣＯＵＮ
Ｔ≧５かを判定し、成立した場合は、ステップ２５０へ
進む。これにより、クランク位置信号、カム位置信号を
５つ置き（すなわち１Ｐ／Ｒ）に使ってバルブタイミン
グ制御が実行される。ステップ３００が不成立のとき
は、ステップ２８０へ進みＣＯＵＮＴを１つ増やし、処
理を終了する。

【００４９】以上に説明した処理を、随時繰り返すこと
により、図７の如くエンジン回転数に応じてバルブタイ
ミング制御に使う信号数を変更することが実現される。 （第２実施例）次に、第２実施例を図面に基づいて説明
する。図９は、Ｖ型８気筒ダブルオーバーヘッドカム式
エンジンに本発明を適用した実施例を示す概略図であ
る。Ｖ型エンジンの場合は、左右の各バンクにそれぞれ
カムシャフト５Ａ、５Ｂが設けられており、各カムシャ
フト５Ａ、５Ｂに設けられるバルブタイミング調整装置
の基本構造は既に説明した第１実施例と同一で、図中の
各符号は、左右の各バンクを「Ａ」、「Ｂ」で区別する
以外は、同一機器について図１と同一としてある。

【００５０】図１０は、あるバルブタイミングにおけ
る、左バンクのカム山、カム軸位置信号とクランク位置
信号の位置関係を表すタイムチャートである。なお、図
１０（ａ）の実線はカムシャフト５Ａのカムプロフィル
のリフト、図１０（ｂ）はカム位置検出センサ４４Ａか
らのカム位置信号ＳA 、図１０（ｃ）はクランク位置検
出センサ４２からのクランク位置信号ＳC 、図１０
（ｄ）は基準位置センサ４７からの基準位置信号ＳG を
示している。

【００５１】Ｖ型８気筒エンジンでは、各バンクのカム
シャフト上のカム山が不等間隔となる。カム山の登り側
がバルブタペットに作用すると、カムシャフトはバルブ
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、カムシャフト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、カムシャフ
トと中間部材およ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。

【００５２】逆に、カム山の下り側がバルブタペットに
作用すると、バルブタペットからの力は、バルブスプリ
ングによって、カムシャフトの回転を加速させる方向に
作用する。それに伴い、カムシャフトがクランク側部材
より中間部材を通して受ける駆動力は弱まり、更には、
カムシャフトと中間部材およびスプロケットの間の噛み
合い部が乖離し、がたが発生する。

【００５３】Ｖ型エンジンでは、このようなカムシャフ
トの加速、減速が不等間隔で発生するため、図１０のよ
うにパルスを等間隔（９０°ＣＡ）に配置しても、各信
号発生時のカムシャフトと中間部材およびスプロケット
の間の噛み合い部のガタが一定とならず、検出相対回転
角が信号毎にばらつくことになる。図１１は、エンジン
回転数毎でのカム位置信号間のバルブタイミング検出バ
ラツキをＰＡアの信号を基準に測定した試験結果であ
る。前記説明のごとく、信号毎に検出相対回転角がばら
つき、この現象は、回転数が高くなるほど顕著になって
いる。本実施例は、第１実施例で解決した問題に加え、
このような信号毎の検出相対回転角バラツキの問題の解
決をも目指すものである。

【００５４】本実施例では、エンジン低回転の時は、信
号毎の検出相対回転角バラツキが小さいため、全てのク
ランク位置信号、カム位置信号を使うことにより十分に
短い制御周期を確保する。一方、エンジン高回転の時
は、制御に使うクランク位置信号、カム位置信号を検出
相対回転角バラツキが小さくなるような組み合わせ（本
実施例ではＰＡア、ＰＡウ、ＰＡカ）で選択することに
より制御周期を延ばし、制御演算処理時間の不足を解決
するとともに、信号バラツキによる制御精度の低下を防
止する。

【００５５】図１２は、本第２実施例における、エンジ
ン回転数に対する使用パルス数の切り替えタイミングを
表す特性図である。エンジン回転数が上昇する場合、エ
ンジン回転数が１７５０ｒｐｍ以上となったとき使用パ
ルスを全パルスから図１０（ｂ）におけるＰＡア、ＰＡ
ウ、ＰＡカに減らし、エンジン回転数が３７５０ｒｐｍ
以上となったとき使用するパルス信号をＰＡア、ＰＡ
ウ、ＰＡカからＰＡアに減らす。

【００５６】逆に、エンジン回転数が下降する場合、エ
ンジン回転数が３２５０ｒｐｍ以下となったとき使用パ
ルスをＰＡアからＰＡア、ＰＡウ、ＰＡカに増やし、エ
ンジン回転数が１２５０ｒｐｍ以下となったとき使用パ
ルスをＰＡア、ＰＡウ、ＰＡカから全パルスに増やす。
カム位置信号のパルスの判別は、図１０（ｄ）における
基準位置センサ４７からのパルス信号Ｇを基準にパルス
数をカウントすることで実現できる。

【００５７】なお、使用信号数切り替えの際、エンジン
回転数に５００ｒｐｍのヒステリシスを持たせている
が、これは、信号数切り替え回転数付近でエンジン回転
数が変動するとき、制御に使用する信号数が頻繁に切り
替わることで制御が不安定になるのを避けるためであ
る。図１３は、使用パルスのエンジン回転数による切り
替えを実現する処理を示すフローチャートである。な
お、図中の記号ＮＥは、エンジン回転数を表す変数、Ｆ
ＬＡＧはバルブタイミング制御装置で使用するカムシャ
フト１回転当たりのパルス数を表す変数である。

【００５８】ステップ４１０において、クランク位置信
号が入力されたかを判定し、入力された場合はステップ
４２０へ進み、入力されなかった場合は、何も処理せず
に終了する。ステップ４２０において、ＮＥ≧３７５０
ｒｐｍまたは、ＦＡＬＧ＝１かつＮＥ≧３２５０ｒｐｍ
が成立しているかを判定し、成立している場合は、ステ
ップ４８０へ進み、成立していない場合は、ステップ４
３０へ進む。

【００５９】ステップ４３０では、ＮＥ≧１７５０ｒｐ
ｍまたは、ＦＡＬＧ＝３かつＮＥ≧１２５０ｒｐｍが成
立しているかを判定し、成立している場合はステップ４
６０へ進み、成立していない場合はステップ４４０へ進
む。ステップ４４０では、ＦＬＡＧ＝８とし、全てのク
ランク位置信号、カム位置信号を使ってバルブタイミン
グ制御を実行すべくステップ４５０へ進む。ステップ４
５０では、図３に示されるようなバルブタイミング制御
を実行し、処理を終了する。

【００６０】ステップ４６０ではＦＬＡＧ＝３とし、ス
テップ４７０へ進む。ステップ４７０では、入力された
クランク位置信号がＰＡア、ＰＡウ、ＰＡカかを判定
し、成立した場合は、ステップ４５０へ進む。これによ
り、信号間での検出相対回転角ばらつきが少ないパルス
を使った、バルブタイミング制御が実行される。ステッ
プ４７０が不成立のときは、そのまま処理を終了する。

【００６１】ステップ４８０ではＦＬＡＧ＝１とし、ス
テップ４９０へ進む。ステップ４９０では、入力された
クランク位置信号がＰＡアであるか判定し、成立した場
合はステップ４５０へ進む。これにより、クランク位置
信号、カム位置信号を１パルスのみ使ったバルブタイミ
ング制御が実行される。ステップ４９０が不成立のとき
は、そのまま処理を終了する。

【００６２】以上に説明した処理を、随時繰り返すこと
により、図１２の如くエンジン回転数に応じてバルブタ
イミング制御に使うパルスを選択することが実現され
る。なお、以上に述べた実施例では、直列６気筒およ
び、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４気筒等の種々の気筒配置の内燃機関に適用可
能である。

【００６３】また、発生させるパルス数、制御に使用す
るパルス数、使用するパルス数の切り換えタイミングに
ついては、バルブタイミング調整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、制御装置
の構成・能力などに応じて適宜設定されるべきものであ
る。上記実施例では吸気用カムにバルブタイミング調整
装置を設けたが、これは排気用カムに設けられても良
く、その場合には、排気用カムシャフトにカム位置検出
センサが設けられる。

【００６４】クランク位置検出センサ、カム位置検出セ
ンサの取り付け位置は、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整装置の入力側と出力側とに
対応して設けられれば良い。上記各実施例では、検出相
対回転角ｙ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良い。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。

【００６５】また、クランク位置検出センサ、カムシャ
フト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、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。
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】本発明の第１実施例に係る、バルブタイミング
調整装置の概略構成図である。

【図２】本発明の第１実施例に係る、カムシャフト端部
に設けたバルブタイミング調整機構の詳細断面図であ
る。

【図３】本発明の第１実施例に係る、制御装置における
バルブタイミング制御の概略フローチャートである。

【図４】本発明の第１実施例に係る、パルス信号のタイ
ムチャートである。

【図５】本発明の第１実施例に係る、相対回転角制御の
タイムチャートである。

【図６】本発明の第１実施例に係る、制御装置における
バルブタイミング制御の処理限界を示す図である。

【図７】本発明の第１実施例に係る、バルス信号対の選
択数の変更状態を説明する図である。

【図８】本発明の第１実施例に係る、パルス信号対の選
択数の変更手順を示す詳細フローチャートである。

【図９】本発明の第２実施例に係る、バルブタイミング
調整装置の概略構成図である。

【図１０】本発明の第２実施例に係る、パルス信号のタ
イムチャートである。

【図１１】本発明の第２実施例に係る、各パルス位置で
のパルス間位相差のバラツキを示すグラフである。

【図１２】本発明の第２実施例に係る、パルス信号対の
選択数の変更状態を説明する図である。

【図１３】本発明の第２実施例に係る、パルス信号対の
選択数の変更手順を示す詳細フローチャートである。

【符号の説明】

２…クランクシャフト、３…タイミングチェーン、５…
カムシャフト、４０…バルブタイミング調整機構、４２
…クランク位置検出センサ、４４…カム位置検出セン
サ、４６…制御装置。

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 45/00 ３６２ Ｆ０２Ｄ 45/00 ３６２Ａ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンの吸気バルブないし排気バルブ
   の作動タイミングを調整するバルブタイミング調整装置
   であって、 エンジンクランク軸の回転に同期してクランクパルス信
   号を出力する第１のパルス発生手段と、 前記エンジンクランク軸に連結されたバルブカム軸の回
   転に同期してカムパルス信号を出力する第２のパルス発
   生手段と、 前記クランクパルス信号とこれに対応するカムパルス信
   号の信号対の位相差からバルブタイミングを検出するタ
   イミング検出手段と、 エンジン回転数を検出する回転数検出手段と、 車両の運転状態に応じて目標バルブタイミングを設定す
   るタイミング設定手段と、 前記エンジンクランク軸と前記バルブカム軸の連結回転
   角度を変更することにより前記検出されるバルブタイミ
   ングを目標バルブタイミングに一致させる制御手段と、 前記エンジンクランク軸の所定回転の間に現れる複数の
   前記信号対のうち、前記バルブタイミングを検出するの
   に使用する信号対を、前記エンジン回転数の増大に応じ
   て少なく選択する信号選択手段とを備えたことを特徴と
   するバルブタイミング調整装置。
2. 【請求項２】 前記信号選択手段は、前記バルブタイミ
   ングを検出するのに使用する信号対の選択数を、前記エ
   ンジン回転数の増大に応じて階段的に少なくするもので
   ある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】 前記信号選択手段は、前記バルブタイミ
   ングを検出するのに使用する信号対の選択数を前記エン
   ジン回転数に応じて変化させる部分でヒステリシスを有
   するものであることを特徴とする請求項２に記載のバル
   ブタイミング調整装置。
4. 【請求項４】 前記信号選択手段は、前記エンジンクラ
   ンク軸の所定回転の間に現れる複数の前記信号対のう
   ち、前記バルブタイミングを検出するのに使用する信号
   対の選択間隔を、前記エンジン回転数の増大に応じて長
   くするものであることを特徴とする請求項１ないし３の
   いずれか１つに記載のバルブタイミング調整装置。
5. 【請求項５】 前記信号選択手段は、前記エンジンクラ
   ンク軸の所定回転の間に現れる複数の前記信号対のう
   ち、前記バルブタイミングを検出するのに使用する信号
   対を、前記エンジン回転数に応じて予め定められたエン
   ジンクランク軸の回転位置で得られる信号対から選択す
   るものであることを特徴とする請求項１ないし４のいず
   れか１つに記載のバルブタイミング調整装置。
6. 【請求項６】 前記予め定められたエンジンクランク軸
   の回転位置は、これら回転位置で得られる信号対の位相
   差の変動が、当該エンジン回転数において十分小さくな
   る回転位置であることを特徴とする請求項５に記載のバ
   ルブタイミング調整装置。