JPH10115234A - 内燃機関のバルブタイミング制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】フューエルカット時のエンジンブレーキの働き
を向上させることができ、且つフューエルカット時の触
媒の劣化を低減させることのできる内燃機関のバルブタ
イミング制御装置を提供する。 【解決手段】エンジンには、吸気カムシャフトを進角又
は遅角させて吸気バルブの開弁時期を変更するバルブタ
イミング調整機構と、吸気バルブを開閉駆動するカムの
切り換えを行って同バルブのリフト量を変更するバルブ
リフト量調整機構とが設けられる。そして、フューエル
カット時には、バルブリフト量調整機構が制御されて破
線Ｙ１で示すように吸気バルブの開弁時間が短くされ、
且つバルブタイミング調整機構が制御されて破線Ｙ２で
示すように吸気バルブの開弁時期が早められる。その結
果、吸気行程中において吸気バルブが開いている時間が
短くなり、燃焼室へ吸入される空気の量が少なくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関のバルブ
タイミング制御装置に関し、特に内燃機関に設けられた
吸気バルブの開弁時期を調節する上で有効なバルブタイ
ミング制御構造の具現に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、車載用エンジン等の内燃機関
は、そのシリンダブロック内にピストンが往復移動可能
に設けられ、ピストンはコンロッドを介して内燃機関の
クランクシャフトに連結されている。そして、ピストン
の往復移動は、コンロッドによりクランクシャフトの回
転へと変換されるようになっている。

【０００３】一方、シリンダブロックにはシリンダヘッ
ドが取り付けられ、シリンダヘッドとピストンの頭部と
の間には燃焼室が設けられている。シリンダヘッドには
燃焼室と連通する吸気通路及び排気通路が設けられてい
る。この吸気通路には同通路を流れる空気の量を制御す
るスロットルバルブと、吸気通路から燃焼室内へ向かっ
て燃料を噴射する燃料噴射弁とが設けられている。又、
排気通路には排気ガスを浄化するための触媒を備えた触
媒コンバータが接続されている。更に、シリンダヘッド
には、燃焼室内の混合ガスに点火するための点火プラグ
が設けられている。

【０００４】ここで、吸気通路と燃焼室とは吸気バルブ
の開閉により連通・遮断され、排気通路と燃焼室とは排
気バルブの開閉により連通・遮断されるようになってい
る。それら吸気バルブ及び排気バルブを開閉させるため
のカムを備えたカムシャフトは、シリンダヘッドに回転
可能に支持されている。この吸気カムシャフト及び排気
カムシャフトは、タイミングベルト等を介して前記クラ
ンクシャフトに連結されている。

【０００５】そして、内燃機関の吸気行程においては、
吸気バルブが開くとともに排気バルブが閉じられ、ピス
トンの移動により、燃料噴射弁から噴射される燃料と吸
気通路を流れる空気とからなる混合ガスが同吸気通路を
通って燃焼室へ吸入される。その後、圧縮行程において
吸気バルブと排気バルブとの両方が閉じられ、ピストン
の移動により燃焼室内の混合ガスが圧縮される。圧縮さ
れた混合ガスは点火プラグにより点火されて爆発し、そ
の爆発力によりピストンが前記と逆方向に移動して内燃
機関は爆発行程に移る。その後、内燃機関の排気行程に
おいて、吸気バルブが閉じるとともに排気バルブが開
き、ピストンの移動により燃焼室内の排気ガスが排気通
路及び触媒を介して外部へ排出される。

【０００６】ところで、このように構成された内燃機関
においては、例えば特許開平５−５４３０号公報に記載
のバルブタイミング調節装置を用いることで、吸気バル
ブ及び排気バルブの開弁時期や開弁時間等の開閉特性を
変更することができ、ひいては内燃機関における出力の
向上やエミッションの低減等を図ることができるように
なる。

【０００７】このバルブタイミング調節装置には、吸気
弁遅角制御装置とカム切換機構とが設けられている。吸
気弁遅角制御装置は、内燃機関の低負荷時に吸気カムシ
ャフトを遅角させて吸気バルブの開弁時期を遅らせ、内
燃機関の負荷が増大するに従い吸気カムシャフトを進角
させて吸気バルブの開弁時期を徐々に早くする。又、カ
ム切換機構は、カムシャフトに設けられた高回転用のカ
ムと低回転用のカムとの内のいずれかで吸気バルブを開
閉駆動するようにカムの切り換えを行い、そのカムの切
り換えにより吸気バルブの開弁時間及びバルブリフト量
を変更する。

【０００８】即ち、カム切換機構は、内燃機関が所定回
転数以上のときには高回転用のカムが吸気バルブを開閉
駆動するようにカムの切り換えを行い、吸気バルブの開
弁時間を短くするとともにバルブリフト量を大きくす
る。又、カム切換機構は、内燃機関が所定回転数以下の
ときには低回転用のカムが吸気バルブを開閉駆動するよ
うにカムの切り換えを行い、吸気バルブの開弁時間を長
くするとともにバルブリフト量を小さくするようになっ
ている。

【０００９】更に、内燃機関においては、エミッション
をより一層低減させたり燃料を節約したりするために、
例えばスロットルバルブ全閉で減速している場合に燃料
噴射弁から燃料が噴射されないように燃料カットする、
いわゆるフューエルカットが一般的に行われている。

【００１０】従って、このような内燃機関では、吸気バ
ルブにおける開閉特性の変更により出力の向上やエミッ
ションの低減が図られ、しかもフューエルカットにより
エミッションの低減を一層確実に行うとともに燃費を向
上させることができるようになっている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記内燃機
関におけるフューエルカット時には、吸気行程の際に燃
焼室へ空気のみが吸入され、その後に燃焼室内の空気は
排気行程の際に排気通路及び触媒を介して外部へ排出さ
れる。その結果、触媒を通過する空気に含まれる酸素に
より触媒の劣化が促進されることになる。こうして触媒
が劣化した場合には、フューエルカットが解除されてい
る内燃機関の通常運転時において、ＨＣ、ＣＯ、ＮＯx
等の排出が増加するなど、エミッションの悪化を招くこ
ととなる。

【００１２】又、フューエルカット時において、吸気行
程の際には吸気バルブが開いているため、いわゆるエン
ジンブレーキの効きも悪くなっている。本発明はこのよ
うな実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、
燃料カット時のエンジブレーキの働きを向上させること
ができ、且つ燃料カット時の触媒の劣化を低減させるこ
とのできる内燃機関のバルブタイミング制御装置を提供
することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成させるた
め、請求項１記載の発明では、特に、内燃機関への燃料
供給がカットされたことを検出する燃料カット検出手段
と、前記燃料カット検出手段が燃料カットを検出したと
き、吸気バルブの開弁時期を早めるように開弁時期可変
手段を進角制御する制御手段とを備えた。

【００１４】同構成によれば、内燃機関への燃料供給が
カットされると、吸気バルブの開弁時期が早められるた
め、吸気行程中において吸気バルブが開いている時間が
短くなる。従って、燃料カット時における吸気行程にお
いて、燃焼室へ空気を吸入させにくくして、エンジンブ
レーキの働きを向上させることができるようになる。
又、燃焼室へ空気が吸入されにくくなることにより、排
気行程の際に触媒へ送られる空気の量が少なくなるた
め、触媒の劣化を低減させることができるようになる。

【００１５】請求項２記載の発明では、特に、吸気バル
ブを開閉駆動するために設けられたの第１のカムと、前
記吸気バルブを開閉駆動するために設けられ、その吸気
バルブを開閉駆動したときの開弁時間が、前記第１のカ
ムで前記吸気バルブを開閉駆動したときの開弁時間より
も長い第２のカムと、内燃機関の運転状態に応じて前記
第１及び第２のカムの切り換えを行うカム切換手段と、
前記内燃機関への燃料供給がカットされたことを検出す
る燃料カット検出手段と、前記燃料カット検出手段が燃
料カットを検出したとき、前記吸気バルブを開閉駆動す
るカムが前記第１のカムに切り換えられていることを条
件に、前記カム切換手段を制御するとともに、前記吸気
バルブの開弁時期を早めるように開弁時期可変手段を進
角制御する制御手段とを備えた。

【００１６】同構成によれば、燃料カット時には、第１
のカムにより吸気バルブが開閉駆動され、その吸気バル
ブの開弁時間が短くされた状態で開弁時期が早められ
る。従って、吸気行程において吸気バルブが開いている
時間を、より一層短くすることができるようになる。

【００１７】請求項３記載の発明では、前記制御手段
は、前記燃料カット検出手段が燃料カットを検出したと
き、前記吸気バルブの全開弁期間が前記内燃機関に設け
られた排気バルブの開弁期間に重なるよう前記開弁時期
可変手段を進角制御するものとした。

【００１８】同構成によれば、燃料カット時には、吸気
バルブの全開弁期間が排気バルブの開弁期間と重なるた
め、吸気行程中において吸気バルブが開いている時間が
最も短くなる。その結果、触媒へ流れる空気の量が最小
限に抑えられるため、その空気に含まれた酸素による触
媒の劣化等がより確実に防止される。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を自動車のエンジン
に具体化した一実施形態を図１〜図１９に従って説明す
る。

【００２０】図１及び図２に示すように、エンジン１１
において、その下部にはスプロケット１２ａが取り付け
られたクランクシャフト１２が回転可能に設けられ、
又、その上側にはシリンダブロック１３が設けられてい
る。シリンダブロック１３の上面にはシリンダヘッド１
４が取り付けられ、シリンダヘッド１４には平行に延び
る吸気カムシャフト１５及び排気カムシャフト１６が回
転可能に支持されている。吸気カムシャフト１５の端部
にはスプロケット１７ａを備えたバルブタイミング調整
機構１７が取り付けられ、排気カムシャフト１６の端部
にはスプロケット１６ａが取り付けられている。そし
て、スプロケット１６ａ，１７ａは、タイミングチェー
ン１８を介して、クランクシャフト１２のスプロケット
１２ａに連結されている。又、吸気カムシャフト１５に
は低リフト吸気カム１９と高リフト吸気カム２０とを備
えたバルブリフト量調整機構２１が複数設けられ、排気
カムシャフト１６には複数の排気カム２２が固定されて
いる。

【００２１】一方、図３に示すように、シリンダブロッ
ク１３内にはピストン２３が往復移動可能に設けられ、
ピストン２３はコンロッド２４を介してクランクシャフ
ト１２に連結されている。ピストン２３の往復移動は、
このコンロッド２４によりクランクシャフト１２の回転
へと変換されるようになっている。又、ピストン２３の
頭部とシリンダヘッド１４との間には燃焼室２５が設け
られ、シリンダヘッド１４には燃焼室２５と連通する吸
気ポート２６及び排気ポート２７が設けられている。吸
気ポート２６及び排気ポート２７には、それぞれ吸気バ
ルブ２８及び排気バルブ２９が設けられている。

【００２２】そして、吸気バルブ２８の開閉により吸気
ポート２６と燃焼室２５とが連通・遮断され、排気バル
ブ２９の開閉により排気ポート２７と燃焼室２５とが連
通・遮断される。この吸気バルブ２８の開閉駆動は前記
吸気カムシャフト１５の低リフト吸気カム１９又は高リ
フト吸気カム２０によって行われ、排気バルブ２９の開
閉駆動は前記排気カムシャフト１６の排気カム２２によ
って行われるようになっている。

【００２３】吸気ポート２６及び排気ポート２７には、
それぞれインテークマニホールド３０及びエグゾースト
マニホールド３１が接続されている。このインテークマ
ニホールド３０内及び吸気ポート２６内は吸気通路３２
となっており、エグゾーストマニホールド３１内及び排
気ポート２７内は排気通路３３となっている。

【００２４】インテークマニホールド３０において、そ
の上流側の端部にはフィルタ３４ａを備えたエアクリー
ナ３４が設けられ、該エアクリーナ３４よりも下流側に
はスロットルバルブ３５が設けられている。スロットル
バルブ３５の開度は自動車のアクセルを操作することに
より調節され、このスロットルバルブ３５の開度調節に
より燃焼室２５内へ吸入される空気の量が調節されるよ
うになっている。

【００２５】又、インテークマニホールド３０には、ス
ロットルバルブ３５の開度を検出するためのスロットル
センサ３６と、スロットルバルブ３５よりも下流側に位
置する吸気通路３２内の圧力を検出するための吸気圧セ
ンサ３７とが設けられている。更に、インテークマニホ
ールド３０における燃焼室２５側の端部には、燃焼室２
５内へ向かって燃料を噴射するための燃料噴射弁３８が
設けられている。この燃料噴射弁３８は、空気が吸気通
路３２を通って燃焼室２５へ吸入されるとき、燃焼室２
５へ向けて燃料を噴射し、燃料及び空気からなる混合ガ
スを形成するようになっている。

【００２６】又、シリンダヘッド１４には、燃焼室２５
へ吸入された混合ガスに点火するための点火プラグ３９
ａが設けられている。この点火プラグ３９ａは、エンジ
ン１１に設けられたディストリビュータ３９に接続され
ている。ディストリビュータ３９には、エンジン１１の
回転に連動して回転する図示しないロータと、ロータの
回転からエンジン１１の回転数を検出する回転数センサ
４０とが設けられている。

【００２７】このように構成されたエンジン１１におい
て、燃焼室２５内に吸入された混合ガスに対して点火プ
ラグ３９ａにより点火が行われると、混合ガスは爆発し
て排気ガスになり排気通路３３へ送り出される。排気通
路３３内の排気ガスは、エグゾーストマニホールド３１
における燃焼室２５の下流側に接続された触媒コンバー
タ４１を介して、外部へ排出されるようになっている。
この触媒コンバータ４１には、排気ガスを浄化するため
の触媒４１ａが内蔵されている。

【００２８】次に、前記バルブタイミング調整機構１７
の具体的構成を説明する。図４に示すように、吸気カム
シャフト１５のジャーナル１５ａが貫通するスリーブ７
１は、シリンダヘッド１４の軸受部１４ａとカムキャッ
プ７２とにより回転可能に支持されている。又、吸気カ
ムシャフト１５はスリーブ７１に対して回転可能となっ
ている。スリーブ７１の先端側（図４中の左側）には、
吸気カムシャフト１５の径方向に突出するフランジ７１
ａが設けられている。このフランジ７１ａの先端面に
は、前述したスプロケット１７ａ及びカバー板７３が、
吸気カムシャフト１５の軸線方向へ順次重ねられてい
る。

【００２９】一方、吸気カムシャフト１５の先端には、
回転部材７４がボルト７５及びピン７６により固定さ
れ、回転部材７４は吸気カムシャフト１５と一体回転す
るようになっている。その回転部材７４、吸気カムシャ
フト１５、スリーブ７１及びシリンダヘッド１４の軸受
部１４ａには、進角制御油路５１及び遅角制御油路５２
が図示の如く形成されている。

【００３０】又、前記カバー板７３の先端面には、回転
部材７４を覆うように設けられたハウジング７７が当接
している。そして、ハウジング７７、カバー板７３、ス
プロケット１７ａ及びスリーブ７１は、ボルト７８及び
ピン７９により一体回転可能に連結されている。

【００３１】ここで、同バルブタイミング調整機構１７
におけるこれら回転部材７４及びハウジング７７の詳細
構造について説明する。図５及び図６に示すように、ハ
ウジング７７の内周面には、三つの溝部８０がハウジン
グ７７の周方向に等間隔に形成されている。又、回転部
材７４の外周面には、その回転部材７４の径方向へ突出
する三つのベーン８１が、同回転部材７４の周方向にこ
れも等間隔に設けられている。この各ベーン８１はハウ
ジング７７の各溝部８０にそれぞれ挿入され、それら溝
部８０内において各ベーン８１の周方向両側には進角側
油圧室８２及び遅角側油圧室８３がそれぞれ区画形成さ
れている。そして、これら進角側油圧室８２及び遅角側
油圧室８３には、それぞれ前記進角制御油路５１及び遅
角制御油路５２が連通されている。

【００３２】従って、こうしたバルブタイミング調整機
構１７にあって、進角制御油路５１から進角側油圧室８
２へオイルが供給されるとともに、遅角側油圧室８３か
ら遅角制御油路５２を介してオイルが排出されると、各
ベーン８１の図６に矢指する態様での移動に基づき上記
回転部材７４が同図６中右方向に回動し、スプロケット
１７ａに対する吸気カムシャフト１５の相対回転位相が
変更される。因みに同バルブタイミング調整機構１７に
あっては、前記タイミングチェーン１８を介して伝達さ
れるクランクシャフト１２の回転に基づき、スプロケッ
ト１７ａ（ハウジング７７）及び吸気カムシャフト１５
は共に、図５，図６において右方向に回転する。従っ
て、この場合、吸気カムシャフト１５はクランクシャフ
ト１２に対して進角することとなり、吸気バルブ２８の
開弁時期が早められるようになる。

【００３３】又、遅角制御油路５２から遅角側油圧室８
３へオイルが供給されるとともに、進角側油圧室８２か
ら進角側制御油路５１を介してオイルが排出されると、
各ベーン８１の図５に矢指する態様での移動に基づき上
記回転部材７４が同図５中左方向に回転し、スプロケッ
ト１７ａに対する吸気カムシャフト１５の相対回転位相
が上記と逆方向に変更される。同バルブタイミング調整
機構１７にあっては、この場合、吸気カムシャフト１５
はクランクシャフト１２に対して遅角することとなり、
吸気バルブ２８の開弁時期が遅らされるようになる。

【００３４】尚、こうした吸気バルブ２８の開閉時期特
性の変更は通常、・エンジン１１のアイドル時に、エン
ジン回転数の安定化を図るため、バルブオーバーラップ
が少なくなるように吸気バルブ２８の開弁時期を早め
る。

【００３５】・エンジン１１が低回転高負荷状態のとき
に、出力トルクを向上させるために、吸気バルブ２８の
閉弁を早める。・エンジン１１が高回転状態のときに、
吸気効率を向上させるために、吸気バルブ２８の閉弁を
遅くする。等々のかたちで実施される。

【００３６】次に、前記バルブリフト量調整機構２１の
具体的構成を説明する。図７に示すように、吸気カムシ
ャフト１５には、前記低リフト吸気カム１９及び高リフ
ト吸気カム２０が取り付けられている。低リフト吸気カ
ム１９は高リフト吸気カム２０を挟むかたちで対に設け
られている。この両吸気カム１９，２０に対応する位置
には、前記吸気バルブ２８が設けられている。又、両吸
気カム１９，２０には貫通孔１９ａ，２０ａが設けら
れ、それら貫通孔１９ａ，２０ａを吸気カムシャフト１
５が貫通している。そして、低リフト吸気カム１９に設
けられた貫通孔１９ａの内周面は吸気カムシャフト１５
の外周面に固着され、高リフト吸気カム２０の貫通孔２
０ａは吸気カムシャフト１５よりも大径に形成されてい
る。

【００３７】吸気カムシャフト１５の軸線上には、その
軸線に沿って延びる油圧通路８４が形成されている。油
圧通路８４内には一対の受圧部材８５が、吸気カムシャ
フト１５の軸線方向へ略Ｓ字状に蛇行して延びるように
設けられている。又、吸気カムシャフト１５には、一対
の孔８６が同吸気カムシャフト１５の径方向へ延びるよ
うに設けられている。この孔８６には高リフト吸気カム
２０に設けられた貫通孔２０ａの内周面から対向するよ
うに突出する一対のピン８７が貫通し、それらピン８７
は前記受圧部材８５に接触している。一方、一対の受圧
部材８５と油圧通路８４の両端部との間にはそれぞれコ
イルスプリング８８が設けられ、油圧通路８４において
一対の受圧部材８５の間に位置する部分には給排通路５
６が連通されている。

【００３８】従って、こうしたバルブリフト量調整機構
２１にあって、給排通路５６から油圧通路８４へオイル
が供給されると、油圧通路８４内の油圧が上昇して一対
の受圧部材８５がコイルスプリング８６の付勢力に抗し
て互いに離間する方向に移動する。この移動により受圧
部材８５が一対のピン８７を介して高リフト吸気カム２
０を押し、その高リフト吸気カム２０を低リフト吸気カ
ム１９よりも吸気カムシャフト１５の外側へ突出させ
る。その結果、吸気バルブ２８は高リフト吸気カム２０
によって開閉駆動されるようになる。

【００３９】又、油圧通路８４内のオイルが給排通路５
６を介して排出されると、油圧通路８４内の油圧が下が
って一対の受圧部材８５がコイルスプリング８８の付勢
力により前記と逆方向へ移動する。この移動により受圧
部材８５が一対のピン８７を介して高リフト吸気カム２
０を引き、その高リフト吸気カム２０を吸気カムシャフ
ト１５の軸線へ向かって没入させる。その結果、吸気バ
ルブ２８は低リフト吸気カム１９によって開閉駆動され
るようになる。

【００４０】尚、高リフト及び低リフト吸気カム２０，
１９で吸気バルブ２８を開閉駆動した場合、吸気バルブ
２８の開閉特性はそれぞれ図１０に実線Ｘ及び破線Ｙ１
で示される特性となる。即ち、高リフト吸気カム２０で
開閉駆動されたときの吸気バルブ２８のリフト量は、低
リフト吸気カム１９で開閉駆動されたときの吸気バルブ
２８のリフト量よりも大きくなる。又、高リフト吸気カ
ム２０で開閉駆動されたときの吸気バルブ２８の開弁時
間は、低リフト吸気カム１９で開閉駆動されたときの吸
気バルブ２８の開弁時間よりも長くなる。

【００４１】これは、エンジン１１の低回転時には低リ
フト吸気カム１９で吸気バルブ２８を開閉駆動してエン
ジン１１への吸入空気量を少なくし、エンジン１１の高
回転時には高リフト吸気カム２０で吸気バルブ２８を開
閉駆動してエンジン１１への吸入空気量多くするためで
ある。

【００４２】一方、吸気バルブ２８が低リフト吸気カム
１９で開閉駆動されているとき、前述したバルブタイミ
ング調整機構１７を作動させて吸気バルブ２８の開弁時
期を早めると、吸気バルブ２８の開閉特性が図１０に破
線Ｙ１で示す状態から破線Ｙ２で示す状態へと徐々に変
更される。そして、吸気カムシャフト１５が最進角状態
になると、吸気バルブ２８の開閉特性が破線Ｙ２で示す
状態になり、吸気バルブ２８の全開弁期間が、同図１０
に実線Ｚで示す排気バルブ２９の開弁期間と重なるよう
になっている。

【００４３】次に、前記バルブタイミング調整機構１７
及びバルブリフト量調整機構２１に対してオイルを給排
し、同機構１７，１８を作動させるための油圧回路につ
いて説明する。

【００４４】図８に示すように、バルブタイミング調整
機構１７の進角制御油路５１及び遅角制御油路５２は、
オイルコントロールバルブ（ＯＣＶ）５３を介して、供
給通路５４及び排出通路５５に接続されている。又、バ
ルブリフト量調整機構２１の給排通路５６は、オイルス
イッチングバルブ（ＯＳＶ）５７を介して、供給通路５
４及び排出通路５８に接続されている。

【００４５】供給通路５４は、例えば前記クランクシャ
フト１２の回転に伴なって駆動されるオイルポンプ５９
を介して、エンジン１１の下部に設けられたオイルパン
６０内に繋がっており、排出通路５５，５８は直接オイ
ルパン６０内に繋がっている。尚、供給通路５４はオイ
ルポンプ５９よりも下流側において二股に分岐してお
り、その分岐した供給通路５４がそれぞれＯＣＶ５３及
びＯＳＶ５７に接続されている。

【００４６】ＯＣＶ５３は２位置４ポート型の電磁切換
弁であって、電磁ソレノイド６１の消磁状態において
は、バネ６２の付勢力によりＡ側流路を選択するように
切り換えられる。又、電磁ソレノイド６１が励磁される
と、ＯＣＶ５３はＢ側流路を選択するように切り換えら
れる。

【００４７】Ａ側流路を選択するように切り換えられた
ＯＣＶ５３は、供給通路５４と進角制御油路５１とを連
通させ、且つ排出通路５５と遅角制御油路５２とを連通
させる。その結果、オイルパン６０内のオイルは、オイ
ルポンプ５９により、供給通路５４、ＯＣＶ５３及び進
角制御油路５１を介して、バルブタイミング調整機構１
７へ供給される。又、バルブタイミング調整機構１７内
にあったオイルは、遅角制御油路５２、ＯＣＶ５３及び
排出通路５５を介して、オイルパン６０内に戻される。
進角制御油路５１からオイルが供給されたバルブタイミ
ング調整機構１７は、前述したように吸気カムシャフト
１５をクランクシャフト１２に対して進角させ、吸気バ
ルブ２８の開弁時期を早める。

【００４８】一方、Ｂ側流路を選択するように切り換え
られたＯＣＶ５３は、供給通路５４と遅角制御油路５２
とを連通させ、且つ排出通路５５と進角制御油路５１と
を連通させる。その結果、オイルパン６０内のオイル
は、オイルポンプ５９により、供給通路５４、ＯＣＶ５
３及び遅角制御油路５２を介して、バルブタイミング調
整機構１７へ供給される。又、バルブタイミング調整機
構１７内にあったオイルは、進角制御油路５１、ＯＣＶ
５３及び排出通路５５を介して、オイルパン６０内に戻
される。遅角制御油路５２からオイルが供給されたバル
ブタイミング調整機構１７は、前述したように吸気カム
シャフト１５をクランクシャフト１２に対して遅角さ
せ、吸気バルブ２８の開弁時期を遅くする。

【００４９】前記ＯＳＶ５７は２位置３ポート型の電磁
切換弁であって、電磁ソレノイド６３の消磁状態におい
ては、バネ６４の付勢力によりＡ側流路を選択するよう
に切り換えられる。又、電磁ソレノイド６３が励磁され
ると、ＯＳＶ５７はＢ側流路を選択するように切り換え
られる。

【００５０】Ａ側流路を選択するように切り換えられた
ＯＳＶ５７は、供給通路５４と給排通路５６とを連通さ
せ、且つ排出通路５８を遮断する。その結果、オイルパ
ン６０内のオイルは、オイルポンプ５９により、供給通
路５４、ＯＳＶ５７及び給排通路５６を介してバルブリ
フト量調整機構２１へ供給される。この状態にあって
は、バルブリフト量調整機構２１内の油圧が上昇し、前
述したように吸気バルブ２８を開閉駆動するカムが低リ
フト吸気カム１９から高リフト吸気カム２０へ切り換え
られるように、同バルブリフト量調整機構２１が作動す
る。

【００５１】一方、Ｂ側流路を選択するように切り換え
られたＯＳＶ５７は、排出通路５８と給排通路５６とを
連通させ、且つ供給通路５４を遮断する。その結果、バ
ルブリフト量調整機構２１内のオイルが、給排通路５
６、ＯＳＶ５７及び排出通路５８を介してオイルパン６
０内へ戻され、同バルブリフト量調整機構２１内のオイ
ルの油圧が減圧される。この状態にあっては、前述した
ように吸気バルブ２８を開閉駆動するカムが高リフト吸
気カム２０から低リフト吸気カム１９へ切り換えられる
ように、バルブリフト量調整機構２１が作動する。

【００５２】次に、上記バルブイミング制御装置の電気
的構成を説明する。図９に示すように、バルブタイミン
グ制御装置に設けられた電子制御ユニット（以下「ＥＣ
Ｕ」という）８９は、ＲＯＭ９０、ＣＰＵ９１、ＲＡＭ
９２及びバックアップＲＡＭ９３を備えている。

【００５３】ＲＯＭ９０には各種制御プログラムや、そ
の各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップ
等が記憶され、ＣＰＵ９１はＲＯＭ９０に記憶された各
種制御プログラムに基づいて演算処理を実行するように
なっている。又、ＲＡＭ９２はＣＰＵ９１での演算結果
や各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶する
ようになっており、バックアップＲＡＭ９３はエンジン
１１の停止時に保存すべきデータを記憶するようになっ
ている。 そして、ＲＯＭ９０、ＣＰＵ９１、ＲＡＭ９
２及びバックアップＲＡＭ９３は、バス９４を介して互
いに接続されるとともに、入力インターフェース９５及
び出力インターフェース９６と接続されている。

【００５４】入力インターフェース９５には前記回転数
センサ４０、吸気圧センサ３７及びスロットルセンサ３
６が接続され、出力インターフェース９６には前記燃料
噴射弁３８、ＯＣＶ５３及びＯＳＶ５７が接続されてい
る。

【００５５】次に、本実施形態のバルブタイミング制御
装置による制御態様を、図１１〜図１５のフローチャー
トを参照して説明する。尚、図１１はバルブタイミング
制御についての制御ルーチンを示したものであり、図１
２はバルブリフト量制御についての制御ルーチンを示し
たものである。又、図１３はアイドル時のフューエルカ
ット制御についての制御ルーチンを示したものであり、
図１４は不整燃料噴射時のフューエルカット制御につい
ての制御ルーチンを示したものである。更に、図１５は
フューエルカット時のバルブタイミング制御についての
制御ルーチンを示したものである。これら各制御はＥＣ
Ｕ８９を通じて所定の周期で繰り返し実行されるように
なっている。

【００５６】図１１に示すバルブタイミング制御ルーチ
ンにおいて、ＥＣＵ８９は、ステップＳ１０１の処理と
して、エンジン１１の回転数を検出する回転数センサ４
０からの検出信号に基づきエンジン回転数ｎｅを読み込
む。併せて、ＥＣＵ８９はステップＳ１０２でエンジン
１１の負荷、例えば吸気通路３２内の圧力を検出する吸
気圧センサ３７の検出値を読み込む。その後、ＥＣＵ８
９はステップＳ１０３で、ＲＯＭ９０に記憶された図１
６に示すバルブタイミング進角マップを読み込む。この
バルブタイミング進角マップは、エンジン回転数ｎｅと
エンジン１１のトルク（負荷）とをパラメータとするマ
ップである。

【００５７】そして、エンジン１１の運転状態が図中に
示される領域Ａ内にある場合、ＥＣＵ８９はＯＣＶ５３
を駆動制御して吸気カムシャフト１５が進角するようバ
ルブタイミング調整機構１７を作動させる。又、エンジ
ン１１の運転状態が前記領域Ａ内にない場合、ＥＣＵ８
９はエンジン１１の運転状態が図中に示される領域Ｂ内
にある場合を除き、ＯＣＶ５３の駆動制御により吸気カ
ムシャフト１５が遅角するようバルブタイミング調整機
構１７を作動させる。

【００５８】次に、図１２に示すバルブリフト量制御ル
ーチンにおいて、ＥＣＵ８９は、ステップＳ２０２の処
理として、回転数センサ４０からの検出信号に基づきエ
ンジン回転数ｎｅを読み込む。併せて、ＥＣＵ８９はス
テップＳ２０２でエンジン１１の負荷、例えば吸気圧セ
ンサ３７からの検出値を読み込む。その後、ＥＣＵ８９
はステップＳ２０３で、ＲＯＭ９０に記憶された図１７
に示すバルブリフト量切換マップを読み込む。このバル
ブリフト量切換マップも、エンジン回転数ｎｅとエンジ
ン１１のトルク（負荷）とをパラメータとするマップで
ある。

【００５９】そして、エンジン１１の運転状態が図中に
示される直線Ｌよりも矢印α方向側に位置する場合、Ｅ
ＣＵ８９はＯＳＶ５７の駆動制御を行い、吸気バルブ２
８が高リフト吸気カム２０で開閉駆動されるようにバル
ブリフト量調整機構２１を作動させる。又、エンジン１
１の運転状態が直線Ｌよりも矢印β方向側に位置する場
合、ＥＣＵ８９はＯＳＶ５７の駆動制御を行い、吸気バ
ルブ２８が低リフトカム１９で開閉駆動されるようにバ
ルブリフト量調整機構２１を作動させる。

【００６０】次に、図１３に示すアイドル時フューエル
カット制御ルーチンにおいて、ＥＣＵ８９は、スロット
ルバルブ３５の開度を検出するスロットルセンサ３６か
らの検出信号に基づき、ステップＳ３０１の処理として
スロットルバルブ３５が全閉か否かを判断する。そし
て、スロットルバルブ３５が全閉でないとＥＣＵ８９が
判断した場合には、ＥＣＵ８９はこの制御ルーチンを一
旦終了する。又、スロットルバルブ３５が全閉、即ちア
イドル状態であるとＥＣＵ８９が判断した場合には、ス
テップＳ３０２へ進む。

【００６１】ＥＣＵ８９はステップＳ３０２で、回転数
センサ４０からの検出信号に基づき、エンジン回転数ｎ
ｅが回転数Ｎ１（例えば１４００ｒｐｍ）以上か否か判
断する。尚、回転数Ｎ１はＲＯＭ９０に予め記憶され、
その値はアイドル時のエンジン回転数よりも大きな値と
なっている。ここで、エンジン回転数ｎｅが回転数Ｎ１
よりも小さいとＥＣＵ８９が判断した場合には、ＥＣＵ
８９はこの制御ルーチンを一旦終了させる。又、エンジ
ン回転数ｎｅが回転数Ｎ１以上とＥＣＵ８９が判断した
場合にはステップＳ３０３に進む。

【００６２】ＥＣＵ８９はステップＳ３０３の処理とし
て、アイドル時のフューエルカットフラグを「１」にセ
ットする。その後、ステップＳ３０４へ進み、ＥＣＵ８
９は燃料噴射弁３８への燃料供給をカット（フューエル
カット）する。

【００６３】又、図１４に示す不整噴射時フューエルカ
ット制御ルーチンでは、ＥＣＵ８９は、ステップＳ４０
１の処理として、回転数センサ４０からの検出信号に基
づき、エンジン回転数ｎｅが回転数Ｎ２（例えば１６０
０ｒｐｍ）以上か否かを判断する。尚、回転数Ｎ２もＲ
ＯＭ９０に予め記憶され、その値はアイドル時のエンジ
ン回転数よりも大きい値となっている。ここで、エンジ
ン回転数ｎｅが回転数Ｎ２よりも小さいとＥＣＵ８９が
判断した場合には、ＥＣＵ８９はこの制御ルーチンを一
旦終了させる。又、エンジン回転数ｎｅが回転数Ｎ２以
上とＥＣＵ８９が判断した場合にはステップＳ４０２に
進む。

【００６４】ＥＣＵ８９は、ステップＳ４０２の処理と
して、エンジン回転数、吸気圧及びスロットル開度等に
基づき演算された燃料噴射弁３８の燃料噴射時間ＴＡＵ
が、ある所定の時間ｔ以下であるか否かを判断する。
尚、時間ｔもＲＯＭ９０に予め記憶され、その値はスロ
ットルバルブ３５が微小に開いたときの燃料噴射弁３８
の燃料噴射時間ＴＡＵに対応した値になっている。ここ
で、燃料噴射時間ＴＡＵが時間ｔよりも大きいとＥＣＵ
８９が判断した場合には、ＥＣＵ８９はこの制御ルーチ
ンを一旦終了させる。又、燃料噴射時間ＴＡＵが時間ｔ
以下、即ち不整噴射であるとＥＣＵ８９が判断した場合
にはステップＳ４０３に進む。

【００６５】ＥＣＵ８９は、ステップＳ４０３の処理と
して、不整噴射時のフューエルカットフラグを「１」に
セットする。その後、スッテプＳ４０４へ進み、ＥＣＵ
８９は燃料噴射弁３８への燃料供給をカット（フューエ
ルカット）する。

【００６６】アイドル状態であれ、また不整燃料噴射時
であれ、上記のようにフューエルカットを行うことによ
り、エンジン１１におけるエミッションの低減を図ると
ともに、燃料の消費を少なくして燃費を向上させること
ができるようになることは前述した通りである。

【００６７】次に、図１５に示すフューエルカット時バ
ルブタイミング制御ルーチンにおいて、ＥＣＵ８９は、
ステップＳ５０１の処理として、上述したアイドル時の
フューエルカットフラグが「１」にセットされているか
否かを判断する。そして、アイドル時のフューエルカッ
トフラグが「１」にセットされているとＥＣＵ８９が判
断した場合には、ステップＳ５０３へ進む。又、アイド
ル時のフューエルカットフラグが「１」にセットされて
いないとＥＣＵ８９が判断した場合には、ステップＳ５
０２へ進む。

【００６８】ＥＣＵ８９は、ステップＳ５０２の処理と
して、上述した不整噴射時のフューエルカットフラグが
「１」にセットされているか否かを判断する。そして、
不整噴射時のフューエルカットフラグが「１」にセット
されていないとＥＣＵ８９が判断した場合には、この制
御ルーチンを一旦終了させる。又、不整噴射時のフュー
エルカットフラグが「１」にセットされているとＥＣＵ
８９が判断した場合には、ステップＳ５０３へ進む。

【００６９】このステップＳ５０３に進んだとき、エン
ジン１１は、フューエルカットがなされているために図
１６の領域Ｂ内に位置するような状態で運転されること
となり、またバブルリフト量調整機構２１は吸気バルブ
２８を低リフト吸気カム１９で開閉駆動するように作動
されている。即ち、この状態にあっては、その吸気バル
ブ２８の開閉特性が図１０に破線Ｙ１で示す状態にな
り、高リフト吸気カム２０で開閉駆動されたときの吸気
バルブ２８の開閉特性（図中の破線Ｘ）に比べ、同吸気
バルブ２８の開弁時間が短くなるとともにリフト量が小
さくなっている。

【００７０】そして、ＥＣＵ８９は、ステップＳ５０３
の処理として、ＯＳＶ５７を制御するための制御信号に
基づき、吸気バルブ２８を開閉駆動するカムが低リフト
吸気カム１９になっているか否かを判断し、該吸気バル
ブ２８を開閉駆動するカムが低リフト吸気カム１９にな
っていることを条件にステップＳ５０４へ進む。尚、こ
のとき、吸気バルブ２８を開閉駆動するカムが低リフト
吸気カム１９になっていないと判断される場合には、何
らかの異常が考えられるため、適宜のエラー処理を行な
うなどして、この制御ルーチンを一旦終了させる。

【００７１】ＥＣＵ８９は、ステップＳ５０４の処理と
してＯＣＶ５３の駆動制御を行い、吸気カムシャフト１
５が最進角状態となるようにバルブタイミング調整機構
１７を作動させる。その結果、吸気バルブ２８の開閉特
性が図１０に破線Ｙ２で示す状態となり、吸気バルブ２
８の全開弁期間が実線Ｚで示す排気バルブ２９の開弁期
間と重なるようになる。

【００７２】即ち、エンジン１１の排気行程（ＢＤＣ→
ＴＤＣ）中に開く排気バルブ２９の開弁時期に対し、前
述した吸気バルブ２８の全開弁時期が重なることによ
り、エンジン１１の吸気行程（ＴＤＣ→ＢＤＣ）中にお
いて吸気バルブ２８が開いている時間が最も短くなる。
従って、フューエルカット時でのエンジン１１の吸気行
程において、燃焼室２５へ吸入される空気を最少にする
とともに、触媒コンバータ４１へ送られる空気の量を最
少とすることができ、その空気に含まれる酸素による触
媒４１ａの劣化が確実に防止される。

【００７３】又、一般に、フューエルカットを行なうよ
うなエンジンの低負荷時には、吸気バルブの開弁時期を
遅らせてバルブオーバーラップを短くし、エンジンの運
転状態を安定させることが行われている。その結果、従
来では吸気行程中において吸気バルブが開いている時間
が長くなるため、フューエルカット時における吸気行程
中のシリンダ内の負圧は図１８に示すように比較的小さ
くなり、エンジンブレーキの効きが悪くなっていた。

【００７４】しかし、本実施形態の装置では、上述した
ようなバルブタイミング制御及びバルブリフト量制御が
実行されることにより、フューエルカット時でのエンジ
ン１１の吸気行程においてシリンダ内に空気が吸入され
にくくなる。従って、フューエルカット時において、吸
気行程中のシリンダ内の負圧が図１９に示すように従来
よりも大きくなるため、その時のエンジンブレーキの効
きを向上させることができるようになる。

【００７５】以上詳述したように、本実施形態によれ
ば、下記（ａ）及び（ｂ）に示す効果が得られるように
なる。 （ａ）フューエルカット時には、吸気バルブ２８を低リ
フト吸気カム１９で駆動するようにカムの切り換えが行
われ、その吸気バルブ２８の開弁時間が短くされる。更
に、その状態態で、吸気バルブ２８の全開弁時期が排気
バルブ２９の開弁時期と重なるまで、同吸気バルブ２８
の開弁時期が早められる。従って、吸気行程中において
吸気バルブ２８が開いている時間が最も短くなるため、
フューエルカット時での吸気行程において燃焼室２５へ
吸入される空気を最少とすることができる。そのため、
フューエルカット時に触媒コンバータ４１へ送られる空
気の量を最少とすることができ、その空気に含まれる酸
素による触媒４１ａの劣化を確実に防止することができ
る。

【００７６】（ｂ）フューエルカット時における吸気行
程中には、上述した理由により燃焼室２５へ吸入される
空気が最少とされて、シリンダ内の負圧が従来よりも大
きくなるため、フューエルカット時のエンジンブレーキ
の効きを向上させることができる。

【００７７】尚、本発明は、例えば以下のように変更し
て具体化することもできる。 （１）本実施形態のバルブタイミング調整機構１７を、
例えば前記公報（特開５−５４３０号）に記載されてい
るようなリングギヤ式のものに変更してもよい。

【００７８】（２）バルブリフト量調整機構２１を省略
し、フューエルカット時には吸気バルブ２８のリフト量
を変更せず、バルブタイミング調整機構１７により同バ
ルブ２８の開弁時期を早めるだけにしてもよい。この場
合、バルブタイミング制御装置の構成を簡略化すること
ができる。又、吸気行程中において吸気バルブ２８が開
いている時間が従来よりは短くなるため、実施例に準じ
た効果を得ることはできる。

【００７９】（３）本実施形態では、フューエルカット
時に吸気バルブ２８の開弁期間全体が排気バルブ２９の
開弁期間と重なるようにしたが、吸気バルブ２８の開弁
期間の一部だけが排気バルブ２９の開弁時期と重なるも
のであってもよい。この場合、吸気行程中における吸気
バルブ２８が開いている時間が、従来及び上記（２）の
場合よりは短くなるため、上記（２）の効果よりも優
れ、且つ実施例に準じた効果を得ることはできる。

【００８０】（４）本実施形態において、バルブリフト
量調整機構２１は、例えば吸気バルブ２８を駆動するカ
ムをロッカアームの選択によって変更するタイプのもの
であってもよい。

【００８１】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、燃料カッ
ト時に吸気バルブの開弁時期が早められるため、吸気行
程中において吸気バルブが開いている時間が短くなる。
従って、燃料カット時における吸気行程において、燃焼
室へ空気を吸入させにくくして、エンジブレーキの働き
を向上させることができる。又、燃焼室へ空気が吸入さ
れにくくなることにより、排気行程の際に触媒へ送られ
る空気の量が少なくなるため、触媒の劣化を低減させる
ことができる。

【００８２】請求項２記載の発明によれば、燃料カット
時には吸気バルブの開弁時間が短くされた状態で、その
吸気バルブの開弁時期が早められるため、吸気行程にお
いて吸気バルブが開いている時間を、より一層短くする
ことができる。

【００８３】請求項３記載の発明によれば、燃料カット
時には、吸気行程中において吸気バルブが開いている時
間が最も短くなるため、触媒の劣化等をより確実に防止
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態のエンジンを示す側面図。

【図２】同エンジンのシリンダヘッドを示す平面図。

【図３】同エンジンの内部構造を示す断面図。

【図４】バルブタイミング調整機構の構成を示す断面
図。

【図５】バルブタイミング調整機構の進角側及び遅角側
油圧室を示す断面図。

【図６】バルブタイミング調整機構の進角側及び遅角側
油圧室を示す断面図。

【図７】バルブリフト量調整機構の構成を示す断面図。

【図８】バルブタイミング調整機構及びバルブリフト量
調整機構に対するオイル給排の構造を示す油圧回路図。

【図９】バルブタイミング制御装置の電気的構成を示す
ブロック回路図。

【図１０】吸気及び排気バルブの開閉特性を示すタイミ
ング図。

【図１１】フューエルカット解除時におけるバルブタイ
ミング制御の制御態様を示すフローチャート。

【図１２】フューエルカット解除時におけるバルブリフ
ト量制御の制御態様を示すフローチャート。

【図１３】アイドル時におけるフューエルカット制御の
制御態様を示すフローチャート。

【図１４】不整噴射時におけるフューエルカット制御の
制御態様を示すフローチャート。

【図１５】フューエルカット時におけるバルブタイミン
グ制御の制御態様を示すフローチャート。

【図１６】エンジン回転数とトルク（負荷）とをパラメ
ータとし、バルブタイミング制御時に使用するマップ。

【図１７】エンジン回転数とトルク（負荷）とをパラメ
ータとし、バルブリフト量制御時に使用するマップ。

【図１８】従来のエンジンにおける吸気行程中のシリン
ダ内圧を示す説明図。

【図１９】本実施形態のエンジンにおける吸気行程中の
シリンダ内圧を示す説明図。

【符号の説明】

１１…エンジン、１７…バルブタイミング調整機構、１
９…低リフト吸気カム、２０…高リフト吸気カム、２１
…バルブリフト量調整機構、２８…吸気バルブ、３６…
スロットルセンサ、３７…吸気圧センサ、３８…燃料噴
射弁、４０…回転数センサ、５３…オイルコントロール
バルブ（ＯＣＶ）、５７…オイルスイッチングバルブ
（ＯＳＶ）、８９…電子制御ユニット（ＥＣＵ）。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関に設けられた吸気バルブの開弁時
   期を調整する開弁時期可変手段を備えた内燃機関のバル
   ブタイミング制御装置において、 前記内燃機関への燃料供給がカットされたことを検出す
   る燃料カット検出手段と、 前記燃料カット検出手段が燃料カットを検出したとき、
   前記吸気バルブの開弁時期を早めるように前記開弁時期
   可変手段を進角制御する制御手段と、 を備えた内燃機関のバルブタイミング制御装置。
2. 【請求項２】内燃機関に設けられた吸気バルブの開弁時
   期を調整する開弁時期可変手段を備えた内燃機関のバル
   ブタイミング制御装置において、 前記吸気バルブを開閉駆動するために設けられたの第１
   のカムと、 前記吸気バルブを開閉駆動するために設けられ、その吸
   気バルブを開閉駆動したときの開弁時間が、前記第１の
   カムで前記吸気バルブを開閉駆動したときの開弁時間よ
   りも長い第２のカムと、 前記内燃機関の運転状態に応じて前記第１及び第２のカ
   ムの切り換えを行うカム切換手段と、 前記内燃機関への燃料供給がカットされたことを検出す
   る燃料カット検出手段と、 前記燃料カット検出手段が燃料カットを検出したとき、
   前記吸気バルブを開閉駆動するカムが前記第１のカムに
   切り換えられていることを条件に、前記吸気バルブの開
   弁時期を早めるように前記開弁時期可変手段を進角制御
   する制御手段と、 を備えた内燃機関のバルブタイミング制御装置。
3. 【請求項３】前記制御手段は、前記燃料カット検出手段
   が燃料カットを検出したとき、前記吸気バルブの全開弁
   期間が前記内燃機関に設けられた排気バルブの開弁期間
   に重なるよう前記開弁時期可変手段を進角制御するもの
   である請求項２記載の内燃機関のバルブタイミング制御
   装置。