JPH10176508A - 内燃機関の動弁装置 - Google Patents

内燃機関の動弁装置

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JPH10176508A
JPH10176508A JP33979196A JP33979196A JPH10176508A JP H10176508 A JPH10176508 A JP H10176508A JP 33979196 A JP33979196 A JP 33979196A JP 33979196 A JP33979196 A JP 33979196A JP H10176508 A JPH10176508 A JP H10176508A
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cam
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雅則 杉山
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    • F02B2275/18—DOHC [Double overhead camshaft]

Abstract

(57)【要約】 【課題】 内燃機関の動弁装置において、クランクシャ
フトの回転力をカムシャフトに伝達する伝達機構の負荷
を低減させて、その耐用寿命低下を防止する 【解決手段】 エンジン１１は、吸気カムシャフト２
４、排気カムシャフト２５、及びクランクシャフト１７
を備える。各カムシャフト２４，２５のカムプーリ３
０，３１及びクランクシャフト１７のクランクプーリ３
２にタイミングベルト３３を掛装する。各カムシャフト
２４，２５はバルブカム２６，２７により吸気バルブ２
０及び排気バルブ２１を開閉駆動する。排気カムシャフ
ト２５の他端に燃料噴射ポンプ４０を駆動するためのポ
ンプカム４１を形成する。このポンプカム４１は、燃料
噴射ポンプ４０を駆動する際に排気カムシャフト２５に
生じる駆動反力によって、各カムシャフト２４，２５に
生じるトルク変動が相殺されるように、その位相が設定
されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の吸気バ
ルブや排気バルブを開閉駆動するカムシャフトを備えた
動弁装置に係り、詳しくは、カムシャフトの回転により
燃料ポンプを駆動するようにした内燃機関の動弁装置に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般的な内燃機関においては、クランク
シャフトの回転力が、例えばタイミングベルトを介して
カムシャフトに伝達される。カムシャフトは伝達された
回転力により回転し、同カムシャフトに形成されたバル
ブカムにより同機関の吸気バルブや排気バルブが開閉駆
動される。そして、吸気バルブの開弁に伴って内燃機関
の燃焼室内に導入された空気と、燃料噴射弁から噴射さ
れた燃料との混合気が同燃焼室内において燃焼・爆発す
ることによって機関駆動力が得られる。更に、燃焼後の
排気は排気バルブの開弁に伴い燃焼室から排出される。
【０００３】燃料噴射弁には燃料噴射ポンプから燃料が
圧送されるが、従来より、この燃料噴射ポンプをカムシ
ャフトによって駆動するようにした技術が提案されてい
る（例えば、実開平７−２２０６２号公報に記載された
「エンジンの燃料ポンプ作動装置」参照。）。この種の
技術では、カムシャフトに形成されたポンプ駆動用のポ
ンプカムに燃料噴射ポンプのピストンが圧接されてお
り、ポンプカムの回転によりピストンが往復駆動され
る。そして、このピストンの往復動に伴い、燃料噴射ポ
ンプの加圧室内に燃料タンクから燃料が吸入されるとと
もに、その燃料が加圧され燃料噴射弁に向けて圧送され
るようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、吸気バルブ
や排気バルブを開閉駆動することにより、カムシャフト
には駆動トルクの変動が生じる。吸気バルブや排気バル
ブはバルブスプリングによって常に閉弁するように付勢
されており、このバルブスプリングの付勢力によって、
バルブを開弁させる際には反回転方向の回転トルクが、
逆に、バルブを閉弁させる際には回転方向の回転トルク
が交互にカムシャフトに作用するからである。また、各
バルブの慣性力も上記トルク変動を発生させる一因とな
る。
【０００５】ここで、カムシャフトにより燃料噴射ポン
プを駆動するようにした場合には、燃料噴射ポンプの吸
入・加圧行程に応じて変動する駆動反力が作用するた
め、カムシャフトには、前述したバルブの開閉駆動に伴
うトルク変動に加えて、燃料噴射ポンプを駆動すること
によるトルク変動が更に加わることになる。従って、従
来の技術においては、これら各トルク変動が重畳されて
増大した場合には、タイミングベルトの張力が過大とな
り、同ベルトにおける耐用寿命の低下を招くという問題
があった。
【０００６】また、このようにカムシャフトのトルク変
動が増大した場合、前記タイミングベルトにおける張力
変動が大きくなり、同ベルトがその張力変動を起振力と
して共振する現象が発生する場合がある。このような共
振現象が発生した場合には、タイミングベルトの張力が
更に大きくなって、同ベルトにおける耐用寿命を更に低
下させてしまうことになる。
【０００７】また、クランクシャフトの回転力をカムシ
ャフトに伝達する機構としてタイミングチェーンやギヤ
等を採用した構成においても、同チェーンの張力増大や
ギヤの歯荷重増大が同様に発生し得ることから、上記耐
用寿命の低下は概ね共通して発生する問題である。
【０００８】このような問題を回避するために、例え
ば、前記バルブスプリングをより小さな付勢力を有する
ものに変更し、或いはバルブカムのカムプロフィールを
変更することにより、バルブの開閉駆動に起因したトル
ク変動を減少させて、タイミングベルトにおける張力増
大や共振現象を抑えることが考えられる。しかしなが
ら、このような構成の変更は、内燃機関における機関特
性（例えば、出力特性）を低下させる要因となることか
ら好ましくない。
【０００９】本発明は、上記実情に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、内燃機関の吸気バルブや排気バル
ブを開閉駆動するカムシャフトにより燃料ポンプを駆動
するようにした内燃機関の動弁装置において、クランク
シャフトの回転力をカムシャフトに伝達する伝達機構に
おける負荷を低減することにより、同機構における耐用
寿命低下を防止することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載した発明は、内燃機関の運転に伴い
回転するクランクシャフトと、内燃機関の吸気バルブ及
び排気バルブの少なくとも一方を開閉駆動するバルブカ
ムを有したカムシャフトと、クランクシャフトの回転力
をカムシャフトへ伝達する伝達機構とを備え、カムシャ
フトに形成されたポンプカムにより燃料ポンプを駆動さ
せて同燃料ポンプ内に形成された加圧室から燃料を加圧
圧送させる内燃機関の動弁装置において、ポンプカムは
同ポンプカムが形成されたカムシャフトに発生するトル
ク変動を抑制する位相を有することをその趣旨とするも
のである。
【００１１】上記構成を有する動弁装置では、伝達機構
により伝達されたクランクシャフトの回転力によってカ
ムシャフトが回転することにより、同カムシャフトに形
成されたバルブカムが吸気バルブ又は排気バルブを開閉
駆動する。また、カムシャフトにはポンプカムが形成さ
れており、このポンプカムにより燃料ポンプが駆動され
て同ポンプ内に形成された加圧室から燃料が加圧圧送さ
れる。このように、燃料を加圧することにより、カムシ
ャフトにはその加圧力に応じた回転反力（以下、「ポン
プ駆動トルク」という）がポンプカムを介して作用す
る。更に、燃料加圧力は一定ではなく変化することか
ら、上記ポンプ駆動トルクは燃料加圧力に応じて変動す
ることになる。
【００１２】また、吸気バルブ又は排気バルブを開閉駆
動する際に要する力は一定ではなく、カムシャフトの回
転に伴い変化する。従って、カムシャフトを回転駆動さ
せるための駆動トルク（以下、「バルブ駆動トルク」と
いう）が変動することになる。動弁装置において、この
ようなバルブ駆動トルクの変動が発生すると、伝達機構
により伝達される回転力がそのトルク変動によって増大
するおそれがある。
【００１３】この点、上記構成によれば、カムシャフト
に形成されたポンプカムが、同カムシャフトに発生する
トルク変動を抑制する位相を有しているため、ポンプ駆
動トルクの変動は、前記バルブ駆動トルクの変動を相殺
するように作用する。
【００１４】上記目的を達成するために、請求項２に記
載した発明は、請求項１に記載した内燃機関の動弁装置
において、カムシャフトが複数設けられることと、カム
シャフトの少なくとも一つの回転位相を変更する位相変
更機構と、ポンプカムは位相変更機構により回転位相が
変更されるカムシャフトに形成されることとを更に備え
たことをその趣旨とするものである。
【００１５】上記構成では、位相変更機構によってカム
シャフトの回転位相が変更される。ここで、位相変更機
構により位相が変更されないカムシャフトにポンプカム
が形成されている場合、同シャフトの回転位相が変更さ
れることにより、各カムシャフトのバルブ駆動トルクの
変動と、前記ポンプ駆動トルクの変動とが重畳されて増
幅されてしまうことが懸念される。
【００１６】この点、上記構成によれば、位相変更機構
により回転位相が変更されるカムシャフトにポンプカム
が形成されているため、ポンプ駆動トルクの変動は、そ
のカムシャフトのトルク変動と同期して変化するように
なる。従って、前述したようなバルブ駆動トルクの変動
とポンプ駆動トルクの変動が重畳されて増大することが
抑制される。
【００１７】上記目的を達成するために、請求項３に記
載した発明は、内燃機関の運転に伴い回転するクランク
シャフトと、内燃機関の吸気バルブ及び排気バルブの少
なくとも一方を開閉駆動するカムを有したカムシャフト
と、クランクシャフトの回転力をカムシャフトへ伝達す
る伝達機構とを備え、カムシャフトに形成されたポンプ
カムにより燃料ポンプを駆動させて同燃料ポンプ内に形
成された加圧室から燃料を加圧圧送させる内燃機関の動
弁装置において、加圧室に通じる燃料溢流通路に設けら
れた制御弁をポンプカムが形成されたカムシャフトに発
生するトルク変動を抑制するように開閉制御する制御手
段を更に備えたことをその趣旨とするものである。
【００１８】上記構成では、燃料ポンプの加圧室に通じ
る燃料溢流通路が設けられている。そして、燃料溢流通
路に設けられた制御弁が制御手段により開閉制御される
ことにより、燃料ポンプにおける燃料の加圧が開始さ
れ、或いは停止される。ここで、上記構成においては、
制御手段によりポンプカムが形成されたカムシャフトに
発生するトルク変動を抑制するように制御弁を開閉制御
するようにしている。このため、加圧室に発生する燃料
加圧力の大きさを変更してポンプ駆動トルクを変化させ
ることにより、同ポンプ駆動トルクによってバルブ駆動
トルクの変動が相殺される。
【００１９】上記目的を達成するために、請求項４に記
載した発明は、請求項１に記載した内燃機関の動弁装置
において、カムシャフトが複数設けられることと、伝達
機構はクランクシャフト及び複数の各カムシャフトに掛
装されてクランクシャフトの回転力を複数の各カムシャ
フトへ伝達する連動帯であることと、ポンプカムは、連
動帯の進み方向においてクランクシャフトに対して最も
近接した位置に配置されるカムシャフトに形成されるこ
ととを更に備えたことをその趣旨とするものである。
【００２０】上記構成では、クランクシャフトの回転力
は、連動帯により複数の各カムシャフトに伝達される。
そして、燃料ポンプを駆動するためのポンプカムは、連
動帯の進み方向においてクランクシャフトに対して最も
近接した位置に配置されるカムシャフトに形成されると
ともに、同カムシャフトに生じるトルク変動を抑制する
位相を有している。
【００２１】一般に、上記のようにクランクシャフト及
び複数の各カムシャフトに掛装された連動帯（例えば、
ベルトやチェーン）にあっては、その進み方向において
駆動軸であるクランクシャフトに対してより近接した位
置にある部分ほど張力が大きくなる。
【００２２】上記構成によれば、ポンプ駆動トルクの変
動によりカムシャフトに生じるバルブ駆動トルクの変動
が相殺されるため、連動帯において同カムシャフトの両
側に位置する各部分、即ち、作用する張力が相対的に大
きい各部分に発生する張力変動が緩和される。
【００２３】上記目的を達成するために、請求項５に記
載した発明は、請求項３に記載した内燃機関の動弁装置
において、カムシャフトが複数設けられることと、伝達
機構はクランクシャフト及び複数の各カムシャフトに掛
装されてクランクシャフトの回転力を複数の各カムシャ
フトへ伝達する連動帯であることと、ポンプカムは、連
動帯の進み方向においてクランクシャフトに対して最も
近接した位置に配置されるカムシャフトに形成されるこ
ととを更に備えたことその趣旨とするものである。
【００２４】上記構成では、制御手段により、ポンプカ
ムが形成されたカムシャフトに生じるトルク変動を抑制
するように制御弁が開閉制御されるため、ポンプ駆動ト
ルクの変動によりトルク変動が相殺される。従って、連
動帯において同カムシャフトの両側に位置した、作用す
る張力が相対的に大きい各部分に発生する張力変動が緩
和される。
【００２５】
【発明の実施の形態】
［第１の実施形態］以下、本発明を直列４気筒エンジン
の動弁装置として具体化した第１の実施形態について説
明する。
【００２６】図１は、本実施形態の動弁装置を含むエン
ジン１１の関連部分を示す斜視図である。エンジン１１
はシリンダブロック１２と、同ブロック１２の上側に固
定されたシリンダヘッド１３とを有している。エンジン
１１は、直列に配置された複数のシリンダ１４を備えて
おり、同シリンダ１４の内部にはピストン１５が往復動
可能に設けられている。本実施形態では、４つのシリン
ダ１４を備えた直列４気筒エンジン１１を想定している
が、図面では便宜上、その一つのシリンダ１４のみを図
示している。ピストン１５はコンロッド１６を介してク
ランクシャフト１７に連結されている。
【００２７】また、シリンダ１４の内周壁とピストン１
５及びシリンダヘッド１３により囲まれた空間により燃
焼室１８が形成されている。シリンダヘッド１３には、
各シリンダ１４に対応して点火プラグ（図示略）が設け
られている。各点火プラグは、ディストリビュータ（図
示略）に接続されており、イグナイタ（図示略）から出
力された高電圧が、ディストリビュータによって各点火
プラグに分配されるようになっている。
【００２８】また、シリンダヘッド１３には、各シリン
ダ１４に対応して一対の吸気バルブ２０及び排気バルブ
２１が設けられており、これら各バルブ２０，２１によ
って燃焼室１８に通じる吸気ポート及び排気ポート（い
ずれも図示略）が開閉されるようになっている。また、
シリンダヘッド１３には燃料分配管（後述する図２に示
す）２２が設けられており、この燃料分配管２２には各
シリンダ１４に対応して４つの燃料噴射弁（後述する図
２に示す）２３が接続されており、これら各燃料噴射弁
２３により燃料分配管２２内の燃料が各燃焼室１８内に
直接噴射供給される。
【００２９】シリンダヘッド１３には平行に配置された
吸気カムシャフト２４及び排気カムシャフト２５が回転
可能に支持されている。これら各カムシャフト２４，２
５にはその軸方向に所定間隔を隔てて一対のバルブカム
２６，２７が複数組形成されている。各バルブカム２
６，２７には吸気バルブ２０及び排気バルブ２１のバル
ブリフタ２０ａ，２１ａが当接されている。バルブリフ
タ２０ａ，２１ａ内にはバルブスプリング（図示略）が
設けられており、バルブリフタ２０ａ，２１ａはこのバ
ルブスプリングによりバルブカム２６，２７側に向けて
付勢されている。
【００３０】各カムシャフト２４，２５の一端にはカム
プーリ３０，３１が、クランクシャフト１７の一端には
クランクプーリ３２がそれぞれ一体回転可能に取り付け
られている。これらカムプーリ３０，３１及びクランク
プーリ３２にはタイミングベルト３３が掛装されてい
る。クランクシャフト１７の回転力はタイミングベルト
３３、クランクプーリ３２及びカムプーリ３０，３１を
介して各カムシャフト２４，２５に伝達される。尚、エ
ンジン１１の一連の行程（吸入、圧縮、燃焼・爆発、排
気行程）において、クランクシャフト１７は２回転（７
２０°ＣＡ）し、各カムシャフト２４，２５はそれぞれ
１回転する。
【００３１】また、クランクシャフト１７の近傍にはク
ランク角センサ３５が配設されている。クランク角セン
サ３５は、クランクシャフト１７に固定された磁性体ロ
ータ３６と、電磁ピックアップ３７とから構成されてい
る。磁性体ロータ３６の外周には等角度歯が形成されて
おり、この等角度歯が電磁ピックアップ３７の前方を通
過する毎に、同電磁ピックアップ３７にはパルス状のク
ランク角度信号が発生する。
【００３２】電磁ピックアップ３７はエンジン１１の電
子制御装置（以下、「ＥＣＵ」という）３８に接続され
ており、クランク角度信号をＥＣＵ３８に出力する。前
記ディストリビュータには、クランクシャフト１７の基
準位置を検出する気筒判別センサ（図示略）が配設され
ており、ＥＣＵ３８にはこの気筒判別センサから基準位
置信号が入力される。ＥＣＵ３８は、この基準位置信号
の発生後に、クランク角センサ３５からのクランク角度
信号の発生数を計測することで、クランクシャフト１７
の回転角度（クランク角θ）を検出する。
【００３３】ＥＣＵ３８は、双方向バスにより接続され
た、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、各種制御プロ
グラム等が記憶されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）、
各種演算を実行するＣＰＵ（中央処理装置）等（いずれ
も図示略）により構成されている。
【００３４】シリンダヘッド１３には前記燃料分配管２
２に高圧の燃料を圧送するための燃料噴射ポンプ４０が
設けられている。排気カムシャフト２５の他端には楕円
形状を有したポンプカム４１が形成されており、このポ
ンプカム４１には燃料噴射ポンプ４０のポンプリフタ４
２が当接されている。
【００３５】図２は、燃料噴射弁２３に対して燃料を供
給するための燃料供給システムを示す概略構成図であ
る。同図に示すように、燃料噴射ポンプ４０内にはシリ
ンダ４３が形成されており、このシリンダ４３内にはプ
ランジャ４４が往復動可能に設けられている。前記ポン
プリフタ４２はこのプランジャ４４の下端部に固定され
るとともに、図示しないスプリングによりポンプカム４
１側に付勢されている。
【００３６】また、シリンダ１４の内壁面とプランジャ
４４の上端面により囲まれた空間により燃料加圧室４５
が形成されている。シリンダ１４には燃料加圧室４５に
開口する高圧燃料ポート４６が形成されており、同ポー
ト４６は高圧燃料通路４７を介して燃料分配管２２に接
続されている。この高圧燃料通路４７の途中には、燃料
分配管２２内から燃料加圧室４５側に向けて燃料が逆流
することを規制する逆止弁４８が設けられている。
【００３７】更に、シリンダ１４には供給ポート４９及
びスピルポート５０が燃料加圧室４５に開口して形成さ
れている。供給ポート４９は燃料供給通路５１を介して
燃料タンク５２に接続されている。この燃料供給通路５
１の途中には、燃料フィルタ５３及びフィードポンプ５
４が設けられている。燃料タンク５２内に貯留された燃
料は、フィードポンプ５４によって燃料フィルタ５３を
介して吸引されるとともに、燃料供給通路５１を通じて
燃料加圧室４５内に圧送される。また、燃料供給通路５
１においてフィードポンプ５４と燃料加圧室４５との間
の部分には、燃料加圧室４５内の燃料がフィードポンプ
５４側に逆流することを規制する逆止弁５５が設けられ
ている。
【００３８】スピルポート５０は、燃料スピル通路５６
を介して燃料タンク５２に接続されている。この燃料ス
ピル通路５６の途中にはスピル弁５７が設けられてい
る。このスピル弁５７は通電信号に基づいて開閉する常
開型の電磁弁であり、ＥＣＵ３８によって通電制御され
るようになっている。即ち、ＥＣＵ３８からスピル弁５
７に対してＯＮ信号が出力されることにより同弁５７は
閉弁状態となり、ＥＣＵ３８からの通電が停止されるこ
とにより同弁５７は開弁状態となる。
【００３９】エンジン１１の運転が開始されると、燃焼
室１８内には、吸気バルブ２０の開弁に伴って吸気ポー
トを介して空気が導入されると共に、燃料噴射弁２３か
ら燃料が噴射される。この空気と燃料との可燃混合気が
点火プラグにより点火され、爆発燃焼することによって
クランクシャフト１７の回転力、即ち、エンジン１１の
駆動力が得られる。燃焼後の排気は排気バルブ２１の開
弁に伴い排気ポート等を介して外部に排出される。
【００４０】また、タイミングベルト３３を介して伝達
されたクランクシャフト１７の回転力によって各カムシ
ャフト２４，２５が回転することによりバルブカム２
６，２７が回転する。そして、このバルブカム２６，２
７の回転により各バルブ２０，２１が開閉駆動される。
【００４１】更に、排気カムシャフト２５とともにポン
プカム４１が回転することにより、同カム４１はポンプ
リフタ４２を介してプランジャ４４を往復動させる。そ
して、このプランジャ４４の往復動により、スピル弁５
７の開閉状態に応じて燃料加圧室４５からは高圧に加圧
された燃料が燃料分配管２２に圧送される。
【００４２】即ち、プランジャ４４が下動することによ
り、燃料加圧室４５内にはフィードポンプ５４から燃料
供給通路５１を通じて燃料が供給される。そして、ポン
プカム４１の回転に伴ってプランジャ４４が上動し始め
る際に、ＥＣＵ３８によりスピル弁５７が開弁状態に制
御されている場合には、そのプランジャ４４の上動に伴
い燃料加圧室４５内に供給された燃料は加圧されること
なく、燃料スピル通路５６を通じて燃料タンク５２に戻
される。
【００４３】これに対して、プランジャ４４が上動して
いる際にＥＣＵ３８によってスピル弁５７が閉弁制御さ
れると、燃料加圧室４５内の燃料はプランジャ４４によ
り加圧される。そして、燃料加圧室４５内の燃料は高圧
燃料通路４７を通じて燃料分配管２２に圧送される。
【００４４】ＥＣＵ３８はスピル弁５７の閉弁時期を変
更して燃料分配管２２に圧送される燃料の量を調節する
ことにより、同燃料分配管２２内における燃料圧力、換
言すれば、燃料噴射弁２３の燃料噴射圧を所定圧に制御
する。尚、本実施形態におけるポンプカム４１は、前述
したように楕円形状を有し、その全周にわたり２つのカ
ムノーズを備えている。従って、燃料噴射ポンプ４０
は、クランクシャフト１７が２回転するまでの間に２回
まで燃料の加圧圧送を実行することができる。
【００４５】本実施形態は、排気カムシャフト２５に形
成されたポンプカム４１の位相をタイミングベルト３３
の張力を低減する点において好適に設定したことをその
特徴としている。以下、このポンプカム４１の位相につ
いて説明する。
【００４６】前述したように、各カムシャフト２４，２
５には、各バルブ２０，２１を開閉駆動することにより
駆動トルクの変動（以下、「バルブ駆動トルク変動」と
いう）が発生する。また、排気カムシャフト２５には燃
料噴射ポンプ４０を駆動することによって発生する駆動
トルクの変動（以下、「ポンプ駆動トルク変動」とい
う）が更に加わる。また、この燃料噴射ポンプ４０の駆
動トルクは、スピル弁５７が閉弁状態にあって燃料の加
圧が行われているときにのみ発生し、また、その大きさ
はポンプリフタ４２のリフト量に応じて変化する。
【００４７】図３は、前記バルブ駆動トルク変動及びポ
ンプ駆動トルク変動をクランク角θに対応させて示すも
のである。同図において、破線は、吸気カムシャフト２
４及び排気カムシャフト２５に発生するバルブ駆動トル
ク変動を合成して示し（以下、この合成されたバルブ駆
動トルク変動を「動弁系トルク変動」という）、一点鎖
線は、排気カムシャフト２５に発生するポンプ駆動トル
ク変動を示している。更に、同図において、実線は、動
弁系トルク変動及びポンプ駆動トルク変動の合成値（以
下、「合成トルク変動」という）を示している。
【００４８】同図に示すように、動弁系トルク変動にお
いては、クランクシャフト１７が２回転するまでの間に
同一の波形が２回繰り返されることがわかる。また、ポ
ンプ駆動トルク変動においても、ポンプカム４１が２つ
のカムノーズを有していることから、クランクシャフト
１７が２回転するまでの間に同一の波形が２回繰り返さ
れることがわかる。尚、この場合、燃料噴射ポンプ４０
による燃料の加圧圧送が常時実行されているものとす
る。
【００４９】ここで、動弁系トルク変動及びポンプ駆動
トルク変動において、それぞれのピーク値が同じクラン
ク角θで発生した場合を想定する。図４は、このような
場合における動弁系トルク変動、ポンプ駆動トルク変
動、及びこれら各トルク変動の合成トルク変動を比較例
としてクランク角θに対応させて、それぞれ破線、一点
鎖線、及び実線で示している。同図に示すように、この
場合には、合成トルク変動の最大値及び変動幅が極めて
大きくなることがわかる。このように、合成トルク変動
の最大値が増大した場合、タイミングベルト３３におけ
る最大張力が増大して同ベルト３３の耐用寿命が低下す
ることが懸念される。
【００５０】更に、合成トルク変動の変動幅が増大する
ことにより、タイミングベルト３３における張力が大き
く変動するようになると、同ベルト３３にはその張力変
動を起振力とした共振現象が発生するようになる。その
結果、タイミングベルト３３の最大張力が増幅され更に
大きくなり、同ベルト３３の耐用寿命を更に低下させて
しまうことになる。
【００５１】この点、本実施形態では、図３に示すよう
に、ポンプ駆動トルク変動（一点鎖線）の最大値が動弁
系トルク変動の最小値と略重なるように、ポンプカム４
１の位相、換言すれば、カムノーズの位置を決定するよ
うにしているため、動弁系トルク変動がポンプ駆動トル
ク変動によって相殺されるようになる。従って、本実施
形態における合成トルク変動は、比較例に対して、その
最大値及び変動幅がいずれも小さくなっていることがわ
かる（本実施形態によれば、比較例と比べて約２０％の
最大張力の低減が図られることが確認されている）。そ
の結果、本実施形態によれば、タイミングベルト３３の
最大張力を減少させることができ、同ベルト３３の耐用
寿命を向上させることができる。更に、タイミングベル
ト３３の張力変動を減少させることができることから、
同ベルト３３における共振現象の発生を抑制して同現象
に起因した張力増大を防止することができる。従って、
この点においても、本実施形態によれば、タイミングベ
ルト３３の耐用寿命を向上させることができる。
【００５２】また、本実施形態によれば、バルブスプリ
ングの付勢力や、バルブカム２６，２７のカムプロフィ
ールを変更する必要がないため、エンジン１１の出力特
性等を低下させることなく、タイミングベルト３３の耐
用寿命を向上させることができる。
【００５３】［第２の実施形態］次に、本発明をＶ型６
気筒エンジン１１の動弁装置として具体化した第２の実
施形態について、上記第１の実施形態との相違点を中心
に説明する。尚、本実施形態の構成において第１の実施
形態と同様の構成については同一の符号を付すことによ
り説明を省略する。
【００５４】図５は、本実施形態におけるエンジン１１
を示す側面図である。同図に示すように、エンジン１１
は、クランクシャフト１７を中心に約９０°の開き角を
もって左右に配置された左右各バンク６０，６１により
構成されており、各バンク６０，６１内にはそれぞれ３
つのシリンダ（図示略）が形成されている。
【００５５】図７は、本実施形態における動弁装置の主
要部を示す平面図である。同図に示すように、各バンク
６０，６１には吸気カムシャフト６２，６３がそれぞれ
設けられており、これら各シャフト６２，６３は各バン
ク６０，６１側のシリンダヘッド１３によって回転可能
に支持されている。各吸気カムシャフト６２，６３の一
端にはカムプーリ６４，６５が一体回転可能に固定され
ており、これら各プーリ６４，６５とクランクプーリ３
２には図５，７に示すようにタイミングベルト３３が掛
装されている。
【００５６】また、各バンク６０，６１には、各吸気カ
ムシャフト６２，６３と平行に配置された排気カムシャ
フト６６，６７がシリンダヘッド１３により回転可能に
支持されている。これら各吸気カムシャフト６２，６３
及び排気カムシャフト６６，６７には、その軸方向に所
定間隔を隔てて一対のバルブカム６８〜７１が３組づつ
形成されている。
【００５７】吸気カムシャフト６２，６３には、それぞ
れドライブギヤ７２，７３が設けられている。また、排
気カムシャフト６６，６７にはシザーズギヤ化されたド
リブンギヤ７４，７５が設けられており、ドライブギヤ
７２，７３に噛合されている。これらドライブギヤ７
２，７３及びドリブンギヤ７４，７５は各カムシャフト
６２，６３，６６，６７の軸線方向に対して歯すじが傾
斜した斜歯を有している。クランクシャフト１７の回転
力はクランクプーリ３２、タイミングベルト３３、及び
カムプーリ６４，６５を介して吸気カムシャフト６２，
６３に伝達され、更に、ドライブギヤ７２，７３及びド
リブンギヤ７４，７５を介して排気カムシャフト６６，
６７に伝達される。
【００５８】シリンダヘッド１３には各バンク６０，６
１に対応して燃料分配管（図示略）がそれぞれ設けられ
ており、この各燃料分配管には燃料噴射弁（図示略）が
接続されている。また、本実施形態においては、第１の
実施形態と同様の構成を備えた燃料噴射ポンプ（図示
略）が各バンク６０，６１に対応してシリンダヘッド１
３にそれぞれ設けられている。この燃料噴射ポンプ、及
び同ポンプの加圧圧送量を調節するためのスピル弁の構
成等は第１の実施形態と同様である。
【００５９】各排気カムシャフト６６，６７には、燃料
噴射ポンプを駆動するためのポンプカム７６，７７がそ
れぞれ形成されている。図６に示すように、このポンプ
カム７６，７７には３つのカムノーズが排気カムシャフ
ト６６，６７の軸心を中心として１２０゜毎に形成され
ている。従って、各燃料噴射ポンプは、クランクシャフ
ト１７が２回転するまでの間に３回まで燃料の加圧圧送
を実行することができる。
【００６０】図８（ａ）は、右バンク６１における動弁
系トルク変動（吸気カムシャフト６２，６３及び排気カ
ムシャフト６６，６７におけるバルブ駆動トルク変動の
合成値）、ポンプ駆動トルク変動、及びこれら各トルク
変動の合成トルク変動をクランク角θに対応させて、そ
れぞれ破線、一点鎖線、及び実線で示している。また、
図８（ｂ）は、左バンク６０における動弁系トルク変
動、ポンプ駆動トルク変動、及びこれら各トルク変動の
合成トルク変動を同様に、それぞれ破線、一点鎖線、及
び実線で示している。
【００６１】本実施形態のように、各バンク６０，６１
の吸気カムシャフト６２，６３及び排気カムシャフト６
６，６７に３組のカムが形成されている場合には、図８
（ａ），（ｂ）に示すように、クランクシャフト１７が
２回転するまでの間に動弁系トルク変動においては同一
の波形が３回繰り返されることがわかる。また、各ポン
プ駆動トルク変動においても、ポンプカム７６，７７が
３つのカムノーズを有していることから、クランクシャ
フト１７が２回転するまでの間に同一の波形が３回繰り
返されることになる。
【００６２】本実施形態では、図８（ａ），（ｂ）に示
すように、各バンク６０，６１において、ポンプ駆動ト
ルク変動（一点鎖線）の大きくなる部分が動弁系トルク
変動（破線）の小さくなる部分に略重なるように、ポン
プカム７６，７７の位相、換言すれば、カムノーズの位
置を決定するようにしている。従って、動弁系トルク変
動がポンプ駆動トルク変動によって相殺されることにな
る。
【００６３】図８（ｃ）は、各バンク６０，６１におけ
る動弁系トルク変動の合成値、及び各バンク６０，６１
における合成トルク変動を更に合成した値をそれぞれク
ランク角θに対応させて、破線、及び実線で示してい
る。また、同図（ｃ）において二点鎖線は、各バンク６
０，６１においてポンプ駆動トルク変動の大きくなる部
分が動弁系トルク変動の大きくなる部分に略重なるよう
に、ポンプカム７６，７７の位相を設定した場合におけ
る、合成トルク変動の合成値を比較例として示してい
る。
【００６４】同図（ｃ）に示すように、本実施形態で
は、比較例と比較して、合成トルク変動の合成値におけ
る最大値が小さく、また、変動幅の大きさが大幅に低減
されていることがわかる。従って、本実施形態によれ
ば、第１の実施形態と同様に、タイミングベルト３３に
作用する最大張力を低減できるとともに、張力変動の変
動幅を大きく減少させることができるため、同ベルト３
３の耐用寿命を向上させることができる。
【００６５】更に、本実施形態では、各吸気カムシャフ
ト６２，６３及び排気カムシャフト６６，６７を、斜歯
を有したドライブギヤ７２，７３及びドリブンギヤ７
４，７５により駆動連結している。このため、各カムシ
ャフト６２，６３，６６，６７にトルク変動が生じた場
合には、各カムシャフト６２，６３，６６，６７はその
軸線方向に振動するようになる。このような振動が各カ
ムシャフト６２，６３，６６，６７に生じると、各カム
シャフト６２，６３，６６，６７を支持する軸受部分に
おける摩耗量が増大するおそれがある。
【００６６】この点、本実施形態によれば、ポンプ駆動
トルク変動によって動弁系トルク変動を相殺して、各カ
ムシャフト６２，６３，６６，６７に発生するトルク変
動を抑制するようにしている。このため、各カムシャフ
ト６２，６３，６６，６７の軸線方向における振動を抑
えることができ、軸受部分において摩耗量が増大してし
まうことを未然に防止することができる。
【００６７】また、本実施形態によれば、各カムシャフ
ト６２，６３，６６，６７の軸方向における振動を抑え
ることにより、ドライブギヤ７２，７３及びドリブンギ
ヤ７４，７５における歯打音の発生や歯荷重の増加を抑
制することもできる。
【００６８】［第３の実施形態］次に、本発明を直列６
気筒エンジン１１の動弁装置として具体化した第３の実
施形態について、上記第１の実施形態との相違点を中心
に説明する。尚、本実施形態の構成において第１の実施
形態と同様の構成については同一の符号を付すことによ
り説明を省略する。
【００６９】図９は、本実施形態における動弁装置の主
要部を示す平面図である。同図に示すように、吸気カム
シャフト２４及び排気カムシャフト２５には、それぞれ
一対のカム２６，２７が６組づつ形成されている。吸気
カムシャフト２４及び排気カムシャフト２５の一端には
カムプーリ３０，３１がそれぞれ固定されており、これ
ら各プーリ３０，３１とクランクプーリ３２にはタイミ
ングベルト３３が掛装されている。排気カムシャフト２
５の他端には第１の実施形態と同様に２つのカムノーズ
を有した楕円形状のポンプカム４１が形成されている。
このポンプカム４１の回転により燃料噴射ポンプ４０
（図２に示す）が駆動される。この燃料噴射ポンプ４
０、及び同ポンプ４０の加圧圧送量を調節するためのス
ピル弁５７（図２に示す）の構成等は第１の実施形態と
同様である。
【００７０】図１１（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態にお
ける動弁系トルク変動（吸気カムシャフト２４及び排気
カムシャフト２５におけるバルブ駆動トルク変動の合成
値）、ポンプ駆動トルク変動、及びＥＣＵ３８からスピ
ル弁５７に出力される通電信号のクランク角θに対応し
た変化をそれぞれ示している。尚、同図１１（ｂ）のク
ランク角θ２〜θ３、θ６〜θ７の範囲において、実線
は後述する「スピル弁制御ルーチン」を実行した場合の
ポンプ駆動トルク変動を示し、破線は同ルーチンを実行
しない場合の同トルク変動を示している。
【００７１】本実施形態のように、各カムシャフト２
４，２５に６組のバルブカム２６，２７が形成されてい
る場合には、同図に示すように動弁系トルク変動の周波
数が高くなり、クランクシャフト１７が２回転する間
に、同トルク変動は同一の波形が６回繰り返されること
になる。このような場合、ポンプ駆動トルク変動が大き
くなる部分（破線）と動弁系トルク変動が大きくなる部
分が重なってしまい（例えば、図１０のクランク角θ２
〜θ３の範囲）、これらの合成トルク変動が増大してし
まうことが避けられない。
【００７２】そこで、本実施の形態では、スピル弁５７
を制御して、ポンプ駆動トルク変動の大きさを制御する
ことにより、ポンプ駆動トルク変動と動弁系トルク変動
との合成トルク変動が増大しないようにしている。以
下、このスピル弁５７を制御する際に実行される「スピ
ル弁制御ルーチン」の処理について図１０に示すフロー
チャートを参照して説明する。尚、図１１（ｃ）に示す
ように、スピル弁５７にはクランク角θ１，θ５におい
て通電が開始され、クランク角θ４，θ８において通電
が停止されるが、これら通電開始タイミング及び通電停
止タイミングは、燃料分配管２２（図２に示す）の燃料
圧力を制御するための制御ルーチンによって別途決定さ
れている。
【００７３】本ルーチンは、所定のクランク角θ（１０
°ＣＡ）の割り込み処理としてＥＣＵ３８によって実行
される。ステップ１００において、ＥＣＵ３８は現在の
クランク角θについて以下に示す２つの条件のいずれか
一つが満たされるか否かを判定する。
【００７４】条件（１）： θ２≦θ≦θ３ 条件（２）： θ２＋３６０°≦θ≦θ３＋３６０° （θ６＝θ２＋３６０°、θ７＝θ３＋３６０°） ここで、θ２，θ３はそれぞれ第１の判定クランク角θ
及び第２の判定クランク角θである。本実施形態では、
動弁系トルク変動が大きくなるクランク角θの範囲が予
め求められ、その範囲における最小角及び最大角がそれ
ぞれ第１の判定クランク角θ２、第２の判定クランク角
θ３として決定されＥＣＵ３８のＲＯＭに記憶されてい
る。
【００７５】ステップ１００において肯定判定された場
合、ＥＣＵ３８はステップ１１０に移行する。ステップ
１１０において、ＥＣＵ３８はスピル弁５７の通電を強
制的に停止する。従って、スピル弁５７は開弁状態にな
り、燃料加圧室４５（図２に示す）内の燃料は燃料スピ
ル通路５６（図２に示す）を通じて燃料タンク５２（図
２に示す）内に戻される。その結果、燃料加圧室４５内
における燃料の加圧は一旦停止されるため、図１１
（ｂ）に示すように、ポンプ駆動トルク変動はクランク
角θ２〜θ３、θ６〜θ７の範囲において、略「０」に
まで減少する。
【００７６】ステップ１００において否定判定された場
合、及びステップ１１０の処理を実行した後、ＥＣＵ３
８は本ルーチンの処理を一旦終了する。以上、説明した
ように、本実施形態では、動弁系トルク変動が大きくな
るクランク角θ（θ２≦θ≦θ３，θ２＋３６０°≦θ
≦θ３＋３６０°）の範囲では、スピル弁５７に対する
通電を停止し、燃料の加圧を強制的に停止することによ
り、ポンプ駆動トルク変動を減少させるようにしてい
る。従って、動弁系トルク変動とポンプ駆動トルク変動
とが重ね合わされて増大してしまうことを防止すること
ができ、タイミングベルト３３の最大張力、張力変動幅
を減少させることができ、同ベルト３３の耐用寿命を向
上させることができる。
【００７７】［第４の実施形態］次に、本発明を直列４
気筒エンジン１１の動弁装置として具体化した第４の実
施形態について、上記第１の実施形態との相違点を中心
に説明する。尚、本実施形態の構成において第１の実施
形態と同様の構成については同一の符号を付すことによ
り説明を省略する。
【００７８】図１２は、本実施形態の動弁装置を含むエ
ンジン１１の関連部分を示す斜視図である。本実施形態
における構成では、燃料噴射ポンプ４０を駆動するため
のポンプカム４１が吸気カムシャフト２４に形成されて
いる点と、吸気カムシャフト２４に同シャフト２４の回
転位相を変更するバルブタイミング変更機構（以下、
「ＶＶＴ機構」という）８０が設けられている点が上記
第１の実施形態における構成と異なっている。
【００７９】このＶＶＴ機構８０は、吸気カムシャフト
２４の一端に設けられたカムプーリ８１と、同カムプー
リ８１と吸気カムシャフト２４との間に配設された位相
変更ギヤ（図示略）とを備えている。この位相変更ギヤ
はカムプーリ８１及び吸気カムシャフト２４の双方に対
して斜歯により噛合されている。そして、ＶＶＴ機構８
０においては、この位相変更ギヤが油圧によって吸気カ
ムシャフト２４の軸線方向に移動することにより、カム
プーリ８１に対する吸気カムシャフト２４の回転位相が
変更される。ＥＣＵ３８は図示しないオイルコントロー
ルバルブを制御し、位相変更ギヤに作用する油圧の大き
さを調節することにより、吸気カムシャフト２４の回転
位相、換言すれば、吸気バルブ２０の開閉タイミングを
調節する。
【００８０】本実施形態のように、クランクプーリ３
２、各カムプーリ８１，３１にタイミングベルト３３を
掛装して、クランクシャフト１７の回転力を伝達するよ
うにした場合、同タイミングベルト３３の進み方向にお
いて駆動軸であるクランクシャフト１７に対してより近
接した位置にある部分ほどその張力が大きくなる。即
ち、タイミングベルト３３において、クランクプーリ３
２と吸気カムシャフト２４のカムプーリ８１との間の張
り側部分３３Ａ（以下、「第１張り側部分」という）が
最も張力が大きくなり、次いで、各カムプーリ８１，３
１の間の張り側部分３３Ｂ（以下、「第２張り側部分」
という）の張力が大きくなる。
【００８１】図１３（ａ）は、吸気カムシャフト２４の
トルク変動、ポンプ駆動トルク変動、及びこれら各トル
ク変動の合成トルク変動をクランク角θに対応させて、
それぞれ破線、一点鎖線、及び実線で示している。ま
た、図１３（ｂ）は、燃焼室１８における混合気の燃焼
・爆発等に伴って発生するクランクシャフト１７のトル
ク変動を示している。更に、図１３（ｃ）では、前記合
成トルク変動と、クランクシャフト１７のトルク変動と
を合成した合成トルク変動を実線にて示している。ここ
で、タイミングベルト３３の第１張り側部分３３Ａにお
ける張力変動は、この合成トルク変動によって発生す
る。また、同図１３（ｃ）では、吸気カムシャフト２４
のトルク変動とクランクシャフト１７のトルク変動との
合成値を破線で示している。
【００８２】図１４（ａ）は排気カムシャフト２５のト
ルク変動を示し、図１４（ｂ）では、図１３（ａ）に示
す合成トルク変動と、排気カムシャフト２５のトルク変
動とを合成した合成トルク変動を実線にて示している。
ここで、タイミングベルト３３の第２張り側部分３３Ｂ
における張力変動は、この合成トルク変動によって発生
する。また、図１４（ｂ）では、吸気カムシャフト２４
及び排気カムシャフト２５のトルク変動を合成した合成
トルク変動を破線にて示している。
【００８３】本実施形態では、図１３（ａ）で示すよう
に、ポンプ駆動トルク変動の大きくなる部分が吸気カム
シャフト２４のトルク変動の小さくなる部分に略重なる
ように、ポンプカム４１の位相、換言すれば、カムノー
ズの位置を決定するようにしている。従って、動弁系ト
ルク変動がポンプ駆動トルク変動によって相殺される。
その結果、図１３（ｃ）、図１４（ｂ）に示すように、
吸気カムシャフト２４のトルク変動にポンプ駆動トルク
変動とが重ね合わされてその変動幅が増幅されてしまう
ことがないため、第１張り側部分３３Ａ及び第２張り側
部分３３Ｂに作用する合成トルク変動の変動幅を減少さ
せることができる。
【００８４】従って、本実施形態によれば、相対的に張
力が大きくなる第１張り側部分３３Ａ及び第２張り側部
分３３Ｂにおける張力変動の変動幅を減少させることが
でき、同タイミングベルト３３における耐用寿命の低下
をより効果的に防止することができる。
【００８５】更に、本実施形態では、吸気カムシャフト
２４の回転位相がＶＶＴ機構８０により変更される。こ
のように吸気カムシャフト２４の回転位相が変更される
ことにより、動弁系トルク変動が大きくなる部分とポン
プ駆動トルク変動が大きくなる部分とが重畳され、合成
トルク変動が大きくなることが懸念される。
【００８６】図１５（ａ）では、本実施形態における動
弁系トルク変動、ポンプ駆動トルク変動、及びこれら各
トルク変動の合成トルク変動をクランク角θに対応させ
て、それぞれ破線、一点鎖線、及び実線にて示してい
る。また、図１５（ｂ），（ｃ）ではＶＶＴ機構８０を
作動させることにより、吸気カムシャフト２４の回転位
相を１０°、２０°それぞれ進めた場合における、動弁
系トルク変動、ポンプ駆動トルク変動、及びこれら各ト
ルク変動の合成トルク変動を示している。
【００８７】これに対して、図１６（ａ）では、本実施
形態とは異なり、回転位相が変更されない排気カムシャ
フト２５にポンプカム４１を形成した場合における、動
弁系トルク変動、ポンプ駆動トルク変動、及びこれら各
トルク変動の合成トルク変動を比較例として、それぞれ
破線、一点鎖線、及び実線にて示している。また、図１
６（ｂ），（ｃ）では、ＶＶＴ機構８０を作動させるこ
とにより、吸気カムシャフト２４の回転位相を１０°、
２０°それぞれ進めた場合における、動弁系トルク変
動、ポンプ駆動トルク変動、及びこれら各トルク変動の
合成トルク変動を示している。
【００８８】図１６（ａ）〜（ｃ）に示すように、排気
カムシャフト２５にポンプカム４１を形成した場合に
は、吸気カムシャフト２４の回転位相が変更されること
によって、動弁系トルク変動が大きくなる部分とポンプ
駆動トルク変動が大きくなる部分とが徐々に重なるよう
になる結果、合成トルク変動の最大値Ｈ２及び最大変動
幅Ａ２が増大していることがわかる。
【００８９】これに対して、図１５（ａ）〜（ｃ）に示
すように、本実施形態によれば、吸気カムシャフト２４
における回転位相の変更に伴い、ポンプ駆動トルク変動
の位相も変化する。従って、合成トルク変動の最大値Ｈ
１及び最大変動幅Ａ１は、いずれも図１６（ｃ）に示す
比較例の最大値Ｈ２及び最大変動幅Ａ２よりも小さくな
ることがわかる。
【００９０】このように、本実施形態によれば、ＶＶＴ
機構８０により回転位相が変更される吸気カムシャフト
２４にポンプカム４１を形成するようにしているため、
同カムシャフト２４の回転位相が変更されて動弁系トル
ク変動が変化する場合でも、その動弁系トルク変動の変
化に起因して合成トルク変動が増加してしまうことを抑
制することができる。
【００９１】以上説明した各実施形態は、以下に示す別
の実施形態のようにその構成を変更することもできる。
これら別の実施形態においても上記各実施形態と略同様
の作用効果を奏することができる。
【００９２】（１）上記各実施形態では、カムプーリ３
０（８１），３１とクランクプーリ３２とをタイミング
ベルト３３により駆動連結するようにした。これに対し
て、各プーリ３０（８１），３１，３２をスプロケット
に変更するとともに、タイミングベルト３３をタイミン
グチェーンに変更し、同チェーンによりクランクシャフ
ト１７の回転力を各カムシャフト２４，２５，６２，６
３，６６，６７に伝達するようにしてもよい。或いは、
クランクシャフト１７の回転力をギヤによって各カムシ
ャフト２４，２５，（６２，６３，６６，６７）に伝達
するようにしてもよい。このような構成によっても、タ
イミングチェーンの張力を低減し、或いはギヤの歯荷重
を低減することにより、これら各部材の耐用寿命を向上
させることができる。
【００９３】（２）上記各実施形態では、直列４気筒、
Ｖ型６気筒、直列６気筒のエンジン１１に本発明を適用
した場合を示したが、エンジン１１はこれらのタイプに
限定されるものではなく、例えば、更に多くの気筒を備
えたエンジンに本発明を適用することも可能である。
【００９４】（３）上記第１〜３の実施形態では、吸気
カムシャフト２４（６２，６３）及び排気カムシャフト
２５（６６，６７）に生じる各バルブ駆動トルク変動を
合成し、その合成した動弁系バルブ駆動トルク変動がポ
ンプ駆動トルク変動によって相殺されるように、ポンプ
カム４１（７６，７７）の位相を決定するようにしてい
る。これに対して、ポンプ駆動トルク変動によって吸気
カムシャフト２４（６２，６３）、或いは排気カムシャ
フト２５（６６，６７）のバルブ駆動トルク変動が相殺
されるように、ポンプカム４１（７６，７７）の位相を
決定するようにしてもよい。
【００９５】（４）第３の実施形態では、排気カムシャ
フト２５にポンプカム４１を形成するようにした。これ
に対して、吸気カムシャフト２４にポンプカム４１を形
成するとともに、スピル弁５７を制御することによって
吸気カムシャフト２４のバルブ駆動トルク変動を減少さ
せるようにしてもよい。このように構成すれば、第４の
実施形態と同様に、タイミングベルト３３において相対
的に張力が大きくなる、第１張り側部分３３Ａ及び第２
張り側部分３３Ｂの張力変動を低減させることができ
る。
【００９６】（５）第４の実施形態では、ＶＶＴ機構８
０を吸気カムシャフト２４に設け、同シャフト２４の回
転位相を変化させて吸気バルブ２０の開閉タイミングを
変更するようにした。これに対して、ＶＶＴ機構８０を
排気カムシャフト２５に設け、同シャフト２５の回転位
相を変化させて排気バルブ２１の開閉タイミングを変更
するようにしてもよい。更に、吸気カムシャフト２４に
設けたＶＶＴ機構により、排気カムシャフト２５の回転
位相を変化させて排気バルブ２１の開閉タイミングを変
更することもできる。この場合には、ポンプカム４１を
排気カムシャフト２５に形成するようにする。
【００９７】（６）上記第１の実施形態では、各カムシ
ャフト２４，２５のそれぞれにカムプーリ３０，３１を
固定し、これら各カムプーリ３０，３１をいずれもクラ
ンクプーリ３２に掛装する構成とした。これに対して、
図１７に示す構成を採用することもできる。即ち、吸気
カムシャフト２４の一端にカムプーリ３０を固定し、同
プーリ３０とクランクプーリ３２とをタイミングベルト
３３により駆動連結する。そして、吸気カムシャフト２
４にドライブギヤ９０を設ける。そして、このドライブ
ギヤ９０を排気カムシャフト２５に設けられたドリブン
ギヤ９１に噛合させる。更に、吸気カムシャフト２４の
他端にポンプカム４１を形成する。この場合、ドライブ
ギヤ９０及びドリブンギヤ９１におけるガタ等を考慮す
ると、ポンプ駆動トルクによりタイミングベルト３３の
張力変動を減少させるうえでは、ポンプカム４１を吸気
カムシャフト２４に形成することが望ましい。
【００９８】（７）第４の実施形態では、位相変更ギヤ
の移動により吸気カムシャフト２４の回転位相をカムプ
ーリ８１に対して変更させるようにしたＶＶＴ機構８０
を採用するようにしたが、同ＶＶＴ機構８０としては、
吸気カムシャフト２４（或いは、排気カムシャフト２
５）の回転位相を変更させるものであれば、例えば、以
下のようないわゆるベーン式のＶＶＴ機構を採用するこ
ともできる。即ち、吸気カムシャフト２４に複数のベー
ンが形成されたベーン体を固定するとともに、そのベー
ン体の両側にカムプーリによって２つの圧力室を形成す
る。そして、この圧力室に供給される油圧によってベー
ン体を回転させ、吸気カムシャフト２４（排気カムシャ
フト２５）の回転位相を変更するようにしてもよい。
【００９９】
【発明の効果】請求項１に記載した発明では、カムシャ
フトに形成されたポンプカム４１の位相を、同カムシャ
フトに発生するトルク変動を抑制するように設定してい
る。従って、ポンプ駆動トルクの変動によってカムシャ
フトのバルブ駆動トルクの変動が相殺され減少する。こ
のため、バルブ駆動トルクの変動が伝達機構における伝
達力を増大させてしまうことが少ない。その結果、本発
明によれば、伝達機構に過大な負荷が作用してしまうこ
とを抑制し、その耐用寿命の低下を防止することができ
る。
【０１００】請求項２に記載した発明では、請求項１に
記載した発明の構成において、位相変更機構により回転
位相が変更されるカムシャフトにポンプカムを形成する
ようにしている。従って、位相変更機構によりカムシャ
フトの回転位相が変更された場合でも、そのカムシャフ
トのトルク変動とポンプ駆動トルクの変動との各位相は
同期して変化することになる。その結果、本発明によれ
ば、請求項１に記載した発明の効果に加え、カムシャフ
トの回転位相が変更されることにより、ポンプ駆動トル
クの変動によってバルブ駆動トルクの変動が増幅されて
しまうことを抑制することができる。
【０１０１】請求項３に記載した発明では、燃料ポンプ
の加圧室に通じる燃料溢流通路に制御弁を設け、同制御
弁をポンプカムが形成されたカムシャフトに発生するト
ルク変動を抑制するように開閉制御するようにしてい
る。従って、バルブ駆動トルクの変動を相殺するように
ポンプ駆動トルクを変化させることができる。その結
果、本発明によれば、伝達機構における負荷がバルブ駆
動トルクの変動により増大してしまうことを抑制し、同
機構における耐用寿命の低下を防止することができる。
【０１０２】請求項４又は５に記載した発明では、請求
項１又は３に記載した発明の構成において、連動帯の進
み方向においてクランクシャフトに対して最も近接した
位置に配置されるカムシャフトにポンプカムを形成する
ようにしている。従って、ポンプ駆動トルクの変動によ
ってカムシャフトに生じるトルク変動が相殺されること
により、連動帯において張力が相対的に大きくなる部分
に発生する張力の変動が緩和されることになる。その結
果、本発明によれば、請求項１又は３に記載した発明の
効果に加え、連動帯において張力が大きく、耐用寿命の
低下が懸念される部分での張力変動を抑えることがで
き、同連動帯における耐用寿命の低下を効果的に防止す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態におけるエンジン等の概略構成
を示す斜視図。
【図２】エンジンに燃料を供給するための燃料供給シス
テムを示す概略構成図。
【図３】第１の実施形態における動弁系トルク変動等の
変化をクランク角に対応させて示すグラフ。
【図４】比較例における動弁系トルク変動等の変化をク
ランク角に対応させて示すグラフ。
【図５】第２の実施形態におけるエンジンを示す側面
図。
【図６】ポンプカムのカムプロフィールを示す断面図。
【図７】動弁系の主要部を示す平面図。
【図８】第２の実施形態における動弁系トルク変動等の
変化をクランク角に対応させて示すグラフ。
【図９】第３の実施形態における動弁系の主要部を示す
平面図。
【図１０】「スピル弁制御ルーチン」を示すフローチャ
ート。
【図１１】第３の実施形態における動弁系トルク変動等
の変化をクランク角に対応させて示すグラフ。
【図１２】第４の実施形態におけるエンジン等の概略構
成を示す斜視図
【図１３】第４の実施形態における吸気カムシャフトの
トルク変動等の変化をクランク角に対応させて示すグラ
フ。
【図１４】排気カムシャフトのトルク変動等の変化をク
ランク角に対応させて示すグラフ。
【図１５】ＶＶＴ機構により吸気カムシャフトの回転位
相を変化させた場合における同吸気シャフトのトルク変
動等の変化を示すグラフ。
【図１６】比較例において、吸気カムシャフトの回転位
相を変化させた場合における同シャフトのトルク変動等
の変化を示すグラフ。
【図１７】別の実施形態における動弁系の主要部を示す
平面図。
【符号の説明】
１１…エンジン、１７…クランクシャフト、２０…吸気
バルブ、２１…排気バルブ、２６，２７，６８〜７１…
バルブカム、２４，６２，６３…吸気カムシャフト、２
５，６６，６７…排気カムシャフト、３３…タイミング
ベルト、４０…燃料噴射ポンプ、４１…ポンプカム、４
５…燃料加圧室、５６…燃料スピル通路、５７…スピル
弁、８０…ＶＶＴ機構。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内燃機関の運転に伴い回転するクランク
    シャフトと、 前記内燃機関の吸気バルブ及び排気バルブの少なくとも
    一方を開閉駆動するバルブカムを有したカムシャフト
    と、 前記クランクシャフトの回転力をカムシャフトへ伝達す
    る伝達機構とを備え、前記カムシャフトに形成されたポ
    ンプカムにより燃料ポンプを駆動させて同燃料ポンプ内
    に形成された加圧室から燃料を加圧圧送させる内燃機関
    の動弁装置において、 前記ポンプカムは同ポンプカムが形成されたカムシャフ
    トに発生するトルク変動を抑制する位相を有することを
    特徴とする内燃機関の動弁装置。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載した内燃機関の動弁装置
    において、 前記カムシャフトが複数設けられることと、 前記カムシャフトの少なくとも一つの回転位相を変更す
    る位相変更機構と、 前記ポンプカムは前記位相変更機構により回転位相が変
    更されるカムシャフトに形成されることとを更に備えた
    ことを特徴とする内燃機関の動弁装置。
  3. 【請求項３】 内燃機関の運転に伴い回転するクランク
    シャフトと、 前記内燃機関の吸気バルブ及び排気バルブの少なくとも
    一方を開閉駆動するカムを有したカムシャフトと、 前記クランクシャフトの回転力をカムシャフトへ伝達す
    る伝達機構とを備え、前記カムシャフトに形成されたポ
    ンプカムにより燃料ポンプを駆動させて同燃料ポンプ内
    に形成された加圧室から燃料を加圧圧送させる内燃機関
    の動弁装置において、 前記加圧室に通じる燃料溢流通路に設けられた制御弁を
    前記ポンプカムが形成されたカムシャフトに発生するト
    ルク変動を抑制するように開閉制御する制御手段を更に
    備えたことを特徴とする内燃機関の動弁装置。
  4. 【請求項４】 請求項１に記載した内燃機関の動弁装置
    において、 前記カムシャフトが複数設けられることと、 前記伝達機構は前記クランクシャフト及び複数の各カム
    シャフトに掛装されてクランクシャフトの回転力を複数
    の各カムシャフトへ伝達する連動帯であることと、 前記ポンプカムは、前記連動帯の進み方向において前記
    クランクシャフトに対して最も近接した位置に配置され
    る前記カムシャフトに形成されることとを更に備えたこ
    とを特徴とする内燃機関の動弁装置。
  5. 【請求項５】 請求項３に記載した内燃機関の動弁装置
    において、 前記カムシャフトが複数設けられることと、 前記伝達機構は前記クランクシャフト及び複数の各カム
    シャフトに掛装されてクランクシャフトの回転力を複数
    の各カムシャフトへ伝達する連動帯であることと、 前記ポンプカムは、前記連動帯の進み方向において前記
    クランクシャフトに対して最も近接した位置に配置され
    る前記カムシャフトに形成されることとを更に備えたこ
    とを特徴とする内燃機関の動弁装置。
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