JPH0921336A - 内燃機関のバルブタイミング制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 油圧を用いてバルブタイミングを制御する際
に、油圧の低い始動時に要求タイミングを確実に得る。 【構成】 車速ＶＳＰを検出し（Ｓ１）、検出された車
速ＶＳＰが所定値以下のときに、吸気弁のバルブタイミ
ングを始動時の要求タイミングに強制的に制御する（Ｓ
２→Ｓ10）。また、機関回転数Ｎｅを検出し（Ｓ３）、
検出された機関回転数Ｎｅが所定値以下の状態が所定時
間以上継続したときも、始動時の要求タイミングに強制
的に制御する（Ｓ４，Ｓ５→Ｓ10）。また、機関負荷Ｔ
ｐを検出し（Ｓ６）、検出された機関負荷Ｔｐが所定値
以下の状態が所定時間以上継続したときも、始動時の要
求タイミングに強制的に制御する（Ｓ７，Ｓ８→Ｓ1
0）。これら以外のときは、機関回転数Ｎｅと機関負荷
Ｔｐとに基づいて吸気弁のバルブタイミングを制御する
（Ｓ９）。

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の
バルブタイミングを制御するバルブタイミング制御装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、特開昭５７−１９８３０６
号、更には特願平５−１４３４９９号にて、機関回転に
より生じる油圧を動力源として、吸排気弁のバルブタイ
ミングを可変する可変バルブタイミング機構を備え、機
関運転状態（機関回転数及び負荷）に応じて吸排気弁の
要求バルブタイミングを定め、要求バルブタイミングを
得るように、前記可変バルブタイミング機構を制御する
ようにした内燃機関のバルブタイミング制御装置が提案
されている。

【０００３】具体的には、コントロールユニットからの
信号で油圧制御用の電磁弁等を制御して、油圧シリンダ
等のストローク量を調整することにより、吸排気弁のバ
ルブタイミングを連続的に可変制御している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の内燃機関のバルブタイミング制御装置にあっ
ては、可変バルブタイミング機構にてエンジン回転によ
り生じる油圧を動力源として用いているため、機関の始
動時について考えると、低回転で油圧が極めて低いた
め、バルブタイミング制御の応答性が悪く、油圧シリン
ダ等の位置により決定される吸排気弁のバルブタイミン
グが始動時の要求タイミングに戻っていない場合には、
始動時に要求タイミングへの制御が間に合わないことか
ら、始動性が悪化するという問題点があった。

【０００５】本発明は、このような従来の問題点に鑑
み、機関の始動時に要求タイミングが得られるようにし
て、始動性を向上させることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１に係
る発明では、図１に示すように、機関回転により生じる
油圧を動力源として、吸排気弁のバルブタイミングを可
変する可変バルブタイミング機構と、機関運転状態に応
じて吸排気弁の要求バルブタイミングを定め、要求バル
ブタイミングを得るように、前記可変バルブタイミング
機構を制御する通常制御手段とを備える内燃機関のバル
ブタイミング制御装置において、車速を検出する車速検
出手段と、検出された車速が所定値以下のときに、吸排
気弁のバルブタイミングを始動時の要求タイミングに強
制的に制御する低車速時初期化制御手段とを設けたこと
を特徴とする。

【０００７】請求項２に係る発明では、更に、機関回転
数を検出する機関回転数検出手段と、検出された機関回
転数が所定値以下の状態が所定時間以上継続したとき
に、吸排気弁のバルブタイミングを始動時の要求タイミ
ングに強制的に制御する低回転時初期化制御手段とを設
けたことを特徴とする（図１参照）。請求項３に係る発
明では、更に、機関負荷を検出する機関負荷検出手段
と、検出された機関負荷が所定値以下の状態が所定時間
以上継続したときに、吸排気弁のバルブタイミングを始
動時の要求タイミングに強制的に制御する低負荷時初期
化制御手段とを設けたことを特徴とする（図１参照）。

【０００８】

【作用】請求項１に係る発明では、車速が所定値以下の
ときは、その後に機関の停止が予想されるため、吸排気
弁のバルブタイミングを始動時の要求タイミングに強制
的に制御する。これにより、再始動時に吸排気弁のバル
ブタイミングが始動時の要求タイミングに確実に制御さ
れて、再始動性が向上する。

【０００９】請求項２に係る発明では、機関回転数が所
定値以下の状態が所定時間以上継続したときも、その後
に機関の停止が予想されるため、吸排気弁のバルブタイ
ミングを始動時の要求タイミングに強制的に制御する。
これにより、同様の理由で再始動性が向上する。請求項
３に係る発明では、機関負荷が所定値以下の状態が所定
時間以上継続したときも、その後に機関の停止が予想さ
れるため、吸排気弁のバルブタイミングを始動時の要求
タイミングに強制的に制御する。これにより、同様の理
由で再始動性が向上する。

【００１０】

【実施例】以下に本発明の一実施例を図２〜図７に基づ
いて説明する。図２はシステム図である。可変バルブタ
イミング機構10は、後に具体例を詳述するが、油圧シリ
ンダ31を備え、この油圧シリンダ31の出力ロッド31ａの
ストローク位置に応じて、吸気弁（又は排気弁）のバル
ブタイミングを可変制御するものである。

【００１１】そして、油圧シリンダ31の２つの油圧作動
室Ａ，Ｂへの油圧の流れを制御する電磁弁32が設けら
れ、この電磁弁32は、ＯＮ位置で、機関駆動されるオイ
ルポンプ33からの油圧を一方の油圧作動室Ａに導いて、
他方の油圧作動室Ｂの油圧をドレンし、ＯＦＦ位置で、
オイルポンプ33からの油圧を前記他方の油圧作動室Ｂに
導いて、前記一方の油圧作動室Ａの油圧をドレンするよ
うになっている。

【００１２】従って、コントロールユニット40により、
電磁弁32のＯＮデューティ（ＯＮ時間割合）を制御する
ことにより、油圧シリンダ31のストローク位置を調整し
て、吸気弁のバルブタイミングを可変制御することがで
きる。この制御のため、コントロールユニット40には、
機関回転数Ｎｅを検出する回転数センサ41、機関負荷
（基本燃料噴射量）Ｔｐを検出する負荷センサ42、車速
ＶＳＰを検出する車速センサ43などからそれぞれ信号が
入力されている。

【００１３】ここにおいて、コントロールユニット40
は、内蔵のマイクロコンピュータにより、図３のフロー
チャートに従って制御を行う。図３のフローチャートに
従って説明する。ステップ１（図にはＳ１と記してあ
る。以下同様）では、車速ＶＳＰを読込む。この部分が
車速センサ41と共に車速検出手段に相当する。

【００１４】そして、ステップ２では、車速ＶＳＰが所
定値（例えば５〜10km/h）以下か否かを判定し、ＮＯ
（車速ＶＳＰ＞所定値）の場合はステップ３へ進み、Ｙ
ＥＳ（車速ＶＳＰ≦所定値）の場合は、初期化制御のた
め、ステップ10へ進む。ステップ３では、機関回転数Ｎ
ｅを読込む。この部分が回転数センサ42と共に機関回転
数検出手段に相当する。

【００１５】そして、ステップ４では、機関回転数Ｎｅ
が所定値以下か否かを判定し、Ｎｅ≦所定値の場合は、
更にステップ５で、Ｎｅ≦所定値の状態が所定時間以上
継続しているか否かを判定する。これにより、機関回転
数Ｎｅが所定値を超えているか、所定値以下であっても
所定時間経過していない場合はステップ６へ進み、機関
回転数Ｎｅが所定値以下の状態が所定時間以上継続して
いる場合のみ、初期化制御のため、ステップ10へ進む。

【００１６】ステップ６では、機関負荷（基本燃料噴射
量）Ｔｐを読込む。この部分が負荷センサ43と共に機関
負荷検出手段に相当する。そして、ステップ７では、機
関負荷Ｔｐが所定値以下か否かを判定し、Ｔｐ≦所定値
の場合は、更にステップ８で、Ｔｐ≦所定値の状態が所
定時間以上継続しているか否かを判定する。

【００１７】これにより、機関負荷Ｔｐが所定値を超え
ているか、所定値以下であっても所定時間経過していな
い場合はステップ９へ進み、機関負荷Ｔｐが所定値以下
の状態が所定時間以上継続している場合のみ、初期化制
御のため、ステップ10へ進む。ステップ９では、通常制
御として、機関回転数Ｎｅと機関負荷Ｔｐとに応じて吸
気弁の要求バルブタイミング（排気弁とのオーバーラッ
プ量）を定めた図４のマップを参照し、実際のＮｅ，Ｔ
ｐに基づいて要求バルブタイミングを定める。そして、
この要求バルブタイミングを得るように、対応するＯＮ
デューティの信号を電磁弁32に出力して、バルブタイミ
ングを制御する。この部分が通常制御手段に相当する。

【００１８】ステップ10では、初期化制御として、吸気
弁の要求バルブタイミング（排気弁とのオーバーラップ
量）を始動時の要求バルブタイミング（図４の低速低負
荷時の要求バルブタイミング；オーバーラップ量小）と
し、この要求バルブタイミングを得るように、対応する
ＯＮデューティの信号を電磁弁32に出力して、バルブタ
イミングを制御する。

【００１９】よって、車速ＶＳＰが所定値以下のとき
は、その後に機関の停止が予想されるため、吸気弁のバ
ルブタイミングが始動時の要求タイミングに強制的に制
御される。これにより、再始動時に吸気弁のバルブタイ
ミングが始動時の要求タイミングに確実に制御されて、
再始動性が向上する。また、機関回転数Ｎｅが所定値以
下の状態が所定時間以上継続したとき、又は、機関負荷
Ｔｐが所定値以下の状態が所定時間以上継続したとき
も、吸気弁のバルブタイミングが始動時の要求タイミン
グに強制的に制御される。これにより、同様の理由で再
始動性が向上する。

【００２０】尚、ステップ２での判定に基づいてステッ
プ10を実行する部分が低車速時初期化制御手段に相当
し、ステップ４，５での判定に基づいてステップ10を実
行する部分が低回転時初期化制御手段に相当し、ステッ
プ７，８での判定に基づいてステップ10を実行する部分
が低負荷時初期化制御手段に相当する。最後に、図５〜
図７により、可変バルブタイミング機構10の具体例につ
いて説明する。

【００２１】機関のクランク軸からスプロケットを介し
て回転力が伝達される駆動軸11の外周側には、一定の隙
間をもって、駆動軸11の中心Ｘと同軸上に、カムシャフ
ト12が配置される。前記カムシャフト12は、中空状に形
成され、図示しないカム軸受に回転自在に支持されてい
ると共に、吸気弁を開動作させる複数のカム13が一体に
設けられている。また、カムシャフト12は、長手方向の
所定位置で分割されていると共に、一方側の分割端部に
フランジ部14が設けられ、このフランジ部14には、半径
方向に沿った細長い矩形状の係合溝15が形成されてい
る。また、カムシャフト12の両分割端部間には、スリー
ブ16と環状ディスク20とが配置されている。

【００２２】前記スリーブ16は、小径な一端部がカムシ
ャフト12の他方側の分割端部内に回転自在に挿入されて
いると共に、略中央位置に直径方向に貫通した連結ピン
17を介して駆動軸11に連結固定されている。また、スリ
ーブ16の他端部に設けられたフランジ部18には、前記係
合溝15と反対側に半径方向に沿った細長い矩形状の係合
溝19が形成されている。

【００２３】前記環状ディスク20は、略ドーナツ板状を
呈し、内径がカムシャフト12の内径と略同径に形成され
て、駆動軸11の外周面との間に環状の隙間部が形成され
ていると共に、小幅の外周部20ａが環状のディスクハウ
ジング21の内周面21ａに回転自在に支持されている。ま
た、環状ディスク20の直径線上の対向位置に貫通形成さ
れたピン孔に、回転自在に支持させて、互いにカムシャ
フト軸方向へ逆向きに突出する一対のピン22，23が設け
られ、これらのピン22，23は各係合溝15，19に係合して
いる。ここで、ピン22，23の先端部の両側縁には前記係
合溝15，19の対向内面と当接する２面幅状の平面部が形
成されている。

【００２４】前記ディスクハウジング21は、略円環状を
呈し、外周の上端部に有するボス部24の一端部外端縁に
略Ｕ字形の支持溝25が形成されていると共に、ボス部24
の他端部にカム孔26が貫通形成されている。そして、前
記支持溝25内に挿通した支軸27によってディスクハウジ
ング21の一端部が回動及びスライド移動自在に支持され
ていると共に、前記カム孔26内に挿通された偏心カム28
の回動によってディスクハウジング21が揺動するように
なっている。

【００２５】前記支軸27は、図示しない軸受に回転自在
に支持されていると共に、ディスクハウジング21に対応
した部位の両端縁に平坦な当接面が形成され、この当接
面が支持溝25の対向内面に面接触状態で当接している。
前記偏心カム28は、リング状を呈し、外径がカム孔26の
内径より若干小さく設定されていると共に、周方向の肉
厚が薄肉部28ａから漸次厚肉部28ｂに変化している。ま
た、軸方向に貫通形成された貫通孔28ｃを介して中空状
の制御シャフト29に固定支持されている。この制御シャ
フト29は、図示しない軸受に回転自在に支持されている
と共に、図７に示す機構によって回転制御されるように
なっている。

【００２６】すなわち、図７を参照し、制御シャフト29
の一部にレバー30を取付け、このレバー30に油圧シリン
ダ31の出力ロッド31ａを連結して、電磁弁32の制御によ
る油圧シリンダ31のストローク位置に応じて制御シャフ
ト29の回動位置を制御するようになっている。次に作用
を説明する。

【００２７】先ず、機関低速低負荷時には、電磁弁32を
ＯＮ状態に制御して、油圧シリンダ31を介して、制御シ
ャフト29を図６で反時計方向へ回動させる。従って、偏
心カム28は、図中反時計方向へ回動して、最大厚肉部28
ｂが上部側に移動する。従って、ディスクハウジング21
は、カム孔26を介して支軸27を支点として揺動し、環状
ディスク20の中心が図６のＹ位置へ移動して駆動軸11
（カムシャフト12）の中心Ｘと偏心する。つまり、偏心
カム28の回動に伴いボス部24のカム孔26側が左上方向へ
引き上げられると、支持溝25の対向内面が支軸27の当接
面上をスライドしつつ全体が反時計方向へ揺動して所定
量偏心する。従って、スリーブ16側の係合溝19とピン23
との摺動位置並びにカムシャフト12側の係合溝15とピン
22との摺動位置が駆動軸11の１回転毎に移動し、環状デ
ィスク20の角速度が変化して不等角速度回転になる。

【００２８】すなわち、係合溝15とピン22との摺動位置
が駆動軸11の中心Ｘに接近する場合は、係合溝19とピン
23との摺動位置が中心Ｘから離れる関係になる。この場
合は、環状ディスク20は駆動軸11に対して角速度が大き
くなり、環状ディスク20に対しカムシャフト12の角速度
も大きくなる。従って、カムシャフト12は、駆動軸11に
対して、部分的に２重に増速された状態になる。

【００２９】一方、機関が高速高負荷域に移行した場合
は、電磁弁32をＯＦＦ状態に制御して、油圧シリンダ31
を介して、制御シャフト29を逆方向に回動させる。従っ
て、偏心カム28は図６で時計方向に回動して、原状位置
に戻り、これによってディスクハウジング21も元の位置
に揺動して、環状ディスク20の中心が駆動軸11の中心Ｘ
と合致する。従って、この場合は、環状ディスク20と駆
動軸11との間に回転位相は生じず、またカムシャフト12
の中心と環状ディスク20の中心も合致しているため、両
者12，20間の回転位相差も生じない。従って、駆動軸11
の回転に伴い連結ピン17を介してスリーブ16が同期回転
すると共に、スリーブ16側の係合溝19、ピン23、環状デ
ィスク20、ピン22、カムシャフト12側の係合溝15を介し
てカムシャフト12も同期回転する。

【００３０】この結果、該各々の角速度の変化に基づい
てカムシャフト12及びカム13と駆動軸11との回転位相差
が変化し、バルブタイミングは、バルブリフト一定のま
まカムシャフト12の位相差に応じて変化する。従って、
機関低速低負荷域では、吸気弁のバルブタイミングは作
動角が小さくなり、開時期が少し遅れ、閉時期が早くな
る。これによって、吸気弁と排気弁とのオーバーラップ
量が小さくなり、燃焼室の残留ガスが減少し、安定した
燃焼により燃費の向上が図れる。また、早い閉時期によ
り吸気充填効率が向上し、低速トルクを高めることがで
きる。

【００３１】一方、機関高速高負荷域では、吸気弁のバ
ルブタイミングは作動角が大きくなり、開時期が早くな
ると共に、閉時期が遅くなるため、吸気慣性力を利用し
た吸気充填効率が向上し、高出力化が図れる。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように請求項１に係る発明
によれば、低車速時に吸排気弁のバルブタイミングを始
動時の要求タイミングに強制的に制御するようにしたた
め、始動時に吸排気弁のバルブタイミングが始動時の要
求タイミングに確実に制御されて、始動性が向上すると
いう効果が得られる。

【００３３】請求項２に係る発明によれば、低回転状態
が所定時間以上継続したときに、吸排気弁のバルブタイ
ミングを始動時の要求タイミングに強制的に制御するよ
うにしたため、同様の理由で始動性が向上するという効
果が得られる。請求項３に係る発明によれば、低負荷状
態が所定時間以上継続したときに、吸排気弁のバルブタ
イミングを始動時の要求タイミングに強制的に制御する
ようにしたため、同様の理由で始動性が向上するという
効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の構成を示す機能ブロック図

【図２】 本発明の一実施例を示すシステム図

【図３】 制御内容を示すフローチャート

【図４】 要求バルブタイミングのマップを示す図

【図５】 可変バルブタイミング機構の正面断面図

【図６】 同上機構の側面断面図

【図７】 油圧シリンダ部分の斜視図

【符号の説明】

10 可変バルブタイミング機構 11 駆動軸 12 カムシャフト 13 カム 14 フランジ部 15 係合溝 16 スリーブ 17 連結ピン 18 フランジ部 19 係合溝 20 環状ディスク 21 ディスクハウジング 22，23 ピン 24 ボス部 25 支持溝 26 カム孔 27 支軸 28 偏心カム 29 制御シャフト 30 レバー 31 油圧シリンダ 32 電磁弁 33 オイルポンプ 40 コントロールユニット 41 回転数センサ 42 負荷センサ 43 車速センサ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】機関回転により生じる油圧を動力源とし
   て、吸排気弁のバルブタイミングを可変する可変バルブ
   タイミング機構と、機関運転状態に応じて吸排気弁の要
   求バルブタイミングを定め、要求バルブタイミングを得
   るように、前記可変バルブタイミング機構を制御する通
   常制御手段とを備える内燃機関のバルブタイミング制御
   装置において、 車速を検出する車速検出手段と、検出された車速が所定
   値以下のときに、吸排気弁のバルブタイミングを始動時
   の要求タイミングに強制的に制御する低車速時初期化制
   御手段とを設けたことを特徴とする内燃機関のバルブタ
   イミング制御装置。
2. 【請求項２】機関回転数を検出する機関回転数検出手段
   と、検出された機関回転数が所定値以下の状態が所定時
   間以上継続したときに、吸排気弁のバルブタイミングを
   始動時の要求タイミングに強制的に制御する低回転時初
   期化制御手段とを設けたことを特徴とする請求項１記載
   の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
3. 【請求項３】機関負荷を検出する機関負荷検出手段と、
   検出された機関負荷が所定値以下の状態が所定時間以上
   継続したときに、吸排気弁のバルブタイミングを始動時
   の要求タイミングに強制的に制御する低負荷時初期化制
   御手段とを設けたことを特徴とする請求項１又は請求項
   ２記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。