JPH10231742A - 内燃機関のバルブタイミング制御装置 - Google Patents
内燃機関のバルブタイミング制御装置Info
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- JPH10231742A JPH10231742A JP9031958A JP3195897A JPH10231742A JP H10231742 A JPH10231742 A JP H10231742A JP 9031958 A JP9031958 A JP 9031958A JP 3195897 A JP3195897 A JP 3195897A JP H10231742 A JPH10231742 A JP H10231742A
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- JP
- Japan
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- engine
- valve timing
- valve
- intake
- timing
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
- F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
- F01L1/34—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
- F01L1/344—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
- F01L1/3442—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear using hydraulic chambers with variable volume to transmit the rotating force
- F01L2001/34423—Details relating to the hydraulic feeding circuit
- F01L2001/34426—Oil control valves
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)
- Valve Device For Special Equipments (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 可変バルブタイミング機構を備えた内燃機関
において、過大回転速度時にタイミングチェーン又はタ
イミングベルトの歯飛びが発生することがないように可
変バルブタイミング機構を制御する。 【解決手段】 バルブタイミングを進角せしめるべく進
角油圧室への油圧を増大させたときには、反作用として
吸気側カムスプロケット71には左回転する方向の力が
働く。そのため、排気側カムスプロケット18と吸気側
カムスプロケット71との間でタイミングチェーン20
にゆるみ(たるみ)が生じ、歯飛びが発生するおそれが
ある。そこで、エンジン回転速度が高いとき、可変バル
ブタイミング機構70による位相変更の速度を小さくす
るか、又は位相変更を禁止するようにして、スプロケッ
ト71の回転変動を小さくし、タイミングチェーン20
のゆるみを生じにくくする。
において、過大回転速度時にタイミングチェーン又はタ
イミングベルトの歯飛びが発生することがないように可
変バルブタイミング機構を制御する。 【解決手段】 バルブタイミングを進角せしめるべく進
角油圧室への油圧を増大させたときには、反作用として
吸気側カムスプロケット71には左回転する方向の力が
働く。そのため、排気側カムスプロケット18と吸気側
カムスプロケット71との間でタイミングチェーン20
にゆるみ(たるみ)が生じ、歯飛びが発生するおそれが
ある。そこで、エンジン回転速度が高いとき、可変バル
ブタイミング機構70による位相変更の速度を小さくす
るか、又は位相変更を禁止するようにして、スプロケッ
ト71の回転変動を小さくし、タイミングチェーン20
のゆるみを生じにくくする。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、吸気バルブ又は排
気バルブを開閉するタイミングを連続的に変更すること
を可能とする可変バルブタイミング機構(以下、VVT
機構ともいう)を備えた内燃機関(エンジン)におい
て、目標バルブタイミングを設定して当該VVT機構を
制御するバルブタイミング制御装置に関する。
気バルブを開閉するタイミングを連続的に変更すること
を可能とする可変バルブタイミング機構(以下、VVT
機構ともいう)を備えた内燃機関(エンジン)におい
て、目標バルブタイミングを設定して当該VVT機構を
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、自動車用エンジンにおいて
は、運転状態に応じて最適なバルブタイミングを達成す
るために動弁系の可変機構が種々実用化されている。か
かる可変機構として主として普及しているものは、2段
切り替え式すなわちON/OFF制御式のものである。
近年においては、エンジンに対する更なる高性能化の要
求に応えるべく、このような可変バルブタイミング機構
においても、従来の2段切り替え式のものに代えて、常
時最適な任意のバルブタイミングを設定することが可能
な連続可変式のものが開発されつつある。可変バルブタ
イミング機構を有する内燃機関では、出力性能の向上に
寄与する吸入効率の観点、及びNOx の低減による排出
ガス浄化性能(エミッション)の向上とポンピング損失
の低減による燃費の向上とに寄与する内部排気ガス再循
環(内部EGR)の観点から、機関運転状態に応じてバ
ルブタイミングが制御される。
は、運転状態に応じて最適なバルブタイミングを達成す
るために動弁系の可変機構が種々実用化されている。か
かる可変機構として主として普及しているものは、2段
切り替え式すなわちON/OFF制御式のものである。
近年においては、エンジンに対する更なる高性能化の要
求に応えるべく、このような可変バルブタイミング機構
においても、従来の2段切り替え式のものに代えて、常
時最適な任意のバルブタイミングを設定することが可能
な連続可変式のものが開発されつつある。可変バルブタ
イミング機構を有する内燃機関では、出力性能の向上に
寄与する吸入効率の観点、及びNOx の低減による排出
ガス浄化性能(エミッション)の向上とポンピング損失
の低減による燃費の向上とに寄与する内部排気ガス再循
環(内部EGR)の観点から、機関運転状態に応じてバ
ルブタイミングが制御される。
【0003】例えば、特開平7-233743号公報は、VVT
機構を備えた内燃機関におけるバルブタイミング制御装
置の一例を開示している。同公報に示されるVVT機構
は、クランクシャフトの回転を伝えるタイミングベルト
によって回転駆動されるタイミングプーリとバルブを駆
動するカムシャフトとを、内外周にヘリカルスプライン
(ねじれた縦溝)を持つリングギヤで連結し、そのリン
グギヤと一体となった可動ピストンを油圧により軸方向
に移動させることにより、タイミングプーリに対してカ
ムシャフトを相対回転せしめ、両者の回転位相をずらし
てバルブタイミングを連続的に変化させるという構造を
有している。
機構を備えた内燃機関におけるバルブタイミング制御装
置の一例を開示している。同公報に示されるVVT機構
は、クランクシャフトの回転を伝えるタイミングベルト
によって回転駆動されるタイミングプーリとバルブを駆
動するカムシャフトとを、内外周にヘリカルスプライン
(ねじれた縦溝)を持つリングギヤで連結し、そのリン
グギヤと一体となった可動ピストンを油圧により軸方向
に移動させることにより、タイミングプーリに対してカ
ムシャフトを相対回転せしめ、両者の回転位相をずらし
てバルブタイミングを連続的に変化させるという構造を
有している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述の如き
VVT機構を備えたエンジンにおいては、エンジン回転
速度が過大になっている状態でVVT機構によりバルブ
タイミングを変更した場合に動作不良が発生するおそれ
があることが指摘されている。すなわち、例えばミスシ
フト等により異常な高回転速度になっている状態で、V
VT機構を駆動して、タイミングプーリに対しカムシャ
フトを相対回転させると、その反作用によりタイミング
プーリに一時的な回転変動が生じ、それに伴いタイミン
グベルトにゆるみ(たるみ)が生じ、その結果、歯飛び
が起こるのである。この歯飛びにより、バルブタイミン
グがずれたままの状態が続くことになる。
VVT機構を備えたエンジンにおいては、エンジン回転
速度が過大になっている状態でVVT機構によりバルブ
タイミングを変更した場合に動作不良が発生するおそれ
があることが指摘されている。すなわち、例えばミスシ
フト等により異常な高回転速度になっている状態で、V
VT機構を駆動して、タイミングプーリに対しカムシャ
フトを相対回転させると、その反作用によりタイミング
プーリに一時的な回転変動が生じ、それに伴いタイミン
グベルトにゆるみ(たるみ)が生じ、その結果、歯飛び
が起こるのである。この歯飛びにより、バルブタイミン
グがずれたままの状態が続くことになる。
【0005】このような不具合の発生を防止するため
に、タイミングベルトテンショナーの推力を上げること
が考えられるが、そうした場合には、フリクションが大
きくなり、性能及び燃費の悪化を招くため、好ましくな
い。また、歯跳び防止用のリブをプーリ周辺の部品に設
定することも考えられるが、高い精度が要求されること
や高価であること、さらにはベルトの組み付け性が悪化
することなどにより、対策として採用することはできな
い。なお、タイミングベルトによりカムシャフトを駆動
するエンジンについて述べてきたが、以上の問題は、タ
イミングチェーンによりカムシャフトを駆動するもので
も同様に発生するものである。
に、タイミングベルトテンショナーの推力を上げること
が考えられるが、そうした場合には、フリクションが大
きくなり、性能及び燃費の悪化を招くため、好ましくな
い。また、歯跳び防止用のリブをプーリ周辺の部品に設
定することも考えられるが、高い精度が要求されること
や高価であること、さらにはベルトの組み付け性が悪化
することなどにより、対策として採用することはできな
い。なお、タイミングベルトによりカムシャフトを駆動
するエンジンについて述べてきたが、以上の問題は、タ
イミングチェーンによりカムシャフトを駆動するもので
も同様に発生するものである。
【0006】かかる実情に鑑み、本発明の目的は、可変
バルブタイミング機構を備えた内燃機関において、過大
回転速度時にタイミングチェーン又はタイミングベルト
の歯跳びが発生することがないように可変バルブタイミ
ング機構を制御することが可能なバルブタイミング制御
装置を提供することにある。
バルブタイミング機構を備えた内燃機関において、過大
回転速度時にタイミングチェーン又はタイミングベルト
の歯跳びが発生することがないように可変バルブタイミ
ング機構を制御することが可能なバルブタイミング制御
装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の第1の態様によれば、機関のクランクシャ
フトとの間に掛張された連動帯によりクランクシャフト
に連動して回転する回転体と、前記回転体と連動して回
転し機関のバルブを駆動するカムシャフトと、前記カム
シャフトを前記回転体に対し所定角度範囲内で相対的に
回転せしめることにより、前記回転体に対する前記カム
シャフトの位相を変更することを可能にする位相変更手
段と、前記位相変更手段の作動を制御する作動制御手段
と、機関運転状態を検出する運転状態検出手段と、前記
運転状態検出手段によって検出される機関運転状態に基
づき前記作動制御手段への制御量を算出する制御量算出
手段と、機関回転速度を検出する回転速度検出手段と、
前記回転速度検出手段によって検出される機関回転速度
が所定値以上のときには所定値未満のときに比して前記
位相変更手段の作動速度が小さくなるように前記制御量
を変更する制御量変更手段と、を具備する、内燃機関の
バルブタイミング制御装置が提供される。
に、本発明の第1の態様によれば、機関のクランクシャ
フトとの間に掛張された連動帯によりクランクシャフト
に連動して回転する回転体と、前記回転体と連動して回
転し機関のバルブを駆動するカムシャフトと、前記カム
シャフトを前記回転体に対し所定角度範囲内で相対的に
回転せしめることにより、前記回転体に対する前記カム
シャフトの位相を変更することを可能にする位相変更手
段と、前記位相変更手段の作動を制御する作動制御手段
と、機関運転状態を検出する運転状態検出手段と、前記
運転状態検出手段によって検出される機関運転状態に基
づき前記作動制御手段への制御量を算出する制御量算出
手段と、機関回転速度を検出する回転速度検出手段と、
前記回転速度検出手段によって検出される機関回転速度
が所定値以上のときには所定値未満のときに比して前記
位相変更手段の作動速度が小さくなるように前記制御量
を変更する制御量変更手段と、を具備する、内燃機関の
バルブタイミング制御装置が提供される。
【0008】また、本発明の第2の態様によれば、上記
装置において、前記制御量変更手段は、前記運転状態検
出手段によって検出される機関運転状態にかかわらず、
前記位相変更手段の作動を停止すべく前記制御量を所定
値に設定する。
装置において、前記制御量変更手段は、前記運転状態検
出手段によって検出される機関運転状態にかかわらず、
前記位相変更手段の作動を停止すべく前記制御量を所定
値に設定する。
【0009】上述の如く構成された、本発明の第1の態
様に係る、内燃機関のバルブタイミング制御装置におい
ては、機関回転速度が高いとき、位相変更速度が小さく
なるため、位相変更時に発生する回転体の回転変動が小
さくなり、連動帯のゆるみ(たるみ)が生じにくく、連
動帯の歯飛び、目飛びを防止することができる。また、
本発明の第2の態様によれば、位相変更手段が作動しな
いように、すなわち位相変更が起こらないように制御量
が所定値に設定される。そのため、連動帯のゆるみは発
生せず、上述した問題が生ずることはない。
様に係る、内燃機関のバルブタイミング制御装置におい
ては、機関回転速度が高いとき、位相変更速度が小さく
なるため、位相変更時に発生する回転体の回転変動が小
さくなり、連動帯のゆるみ(たるみ)が生じにくく、連
動帯の歯飛び、目飛びを防止することができる。また、
本発明の第2の態様によれば、位相変更手段が作動しな
いように、すなわち位相変更が起こらないように制御量
が所定値に設定される。そのため、連動帯のゆるみは発
生せず、上述した問題が生ずることはない。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施形態について説明する。
の実施形態について説明する。
【0011】図1は、本発明の一実施形態に係るバルブ
タイミング制御装置を備えた電子制御式内燃機関の全体
概要図である。車両には、内燃機関としての4サイクル
ガソリンエンジン(以下、単にエンジンという)1が搭
載されている。エンジン1は、シリンダブロック2及び
シリンダヘッド3を備えている。シリンダブロック2に
は、上下方向へ延びる複数のシリンダ4が紙面の厚み方
向へ並設され、各シリンダ4内には、ピストン5が往復
動可能に収容されている。各ピストン5は、コネクティ
ングロッド6を介し共通のクランクシャフト7に連結さ
れている。各ピストン5の往復運動は、コネクティング
ロッド6を介してクランクシャフト7の回転運動に変換
される。
タイミング制御装置を備えた電子制御式内燃機関の全体
概要図である。車両には、内燃機関としての4サイクル
ガソリンエンジン(以下、単にエンジンという)1が搭
載されている。エンジン1は、シリンダブロック2及び
シリンダヘッド3を備えている。シリンダブロック2に
は、上下方向へ延びる複数のシリンダ4が紙面の厚み方
向へ並設され、各シリンダ4内には、ピストン5が往復
動可能に収容されている。各ピストン5は、コネクティ
ングロッド6を介し共通のクランクシャフト7に連結さ
れている。各ピストン5の往復運動は、コネクティング
ロッド6を介してクランクシャフト7の回転運動に変換
される。
【0012】シリンダブロック2とシリンダヘッド3と
の間において、各ピストン5の上側は燃焼室8となって
いる。シリンダヘッド3には、その両外側面と各燃焼室
8とを連通させる吸気ポート9及び排気ポート10がそ
れぞれ設けられている。これらのポート9及び10を開
閉するために、シリンダヘッド3には吸気バルブ11及
び排気バルブ12がそれぞれ略上下方向への往復動可能
に支持されている。また、シリンダヘッド3において、
各バルブ11,12の上方には、吸気側カムシャフト7
5及び排気側カムシャフト14がそれぞれ回転可能に設
けられている。カムシャフト75及び14には、吸気バ
ルブ11及び排気バルブ12を駆動するためのカム15
及び16が取り付けられている。カムシャフト75及び
14の端部にそれぞれ設けられたカムスプロケット71
及び18は、クランクシャフト7の端部に設けられたク
ランクスプロケット19とタイミングチェーン20によ
り連結されている。
の間において、各ピストン5の上側は燃焼室8となって
いる。シリンダヘッド3には、その両外側面と各燃焼室
8とを連通させる吸気ポート9及び排気ポート10がそ
れぞれ設けられている。これらのポート9及び10を開
閉するために、シリンダヘッド3には吸気バルブ11及
び排気バルブ12がそれぞれ略上下方向への往復動可能
に支持されている。また、シリンダヘッド3において、
各バルブ11,12の上方には、吸気側カムシャフト7
5及び排気側カムシャフト14がそれぞれ回転可能に設
けられている。カムシャフト75及び14には、吸気バ
ルブ11及び排気バルブ12を駆動するためのカム15
及び16が取り付けられている。カムシャフト75及び
14の端部にそれぞれ設けられたカムスプロケット71
及び18は、クランクシャフト7の端部に設けられたク
ランクスプロケット19とタイミングチェーン20によ
り連結されている。
【0013】すなわち、クランクシャフト7の回転に伴
いクランクスプロケット19が回転すると、その回転が
タイミングチェーン20を介してカムスプロケット71
及び18に伝達される。その際、クランクスプロケット
19の回転は、その回転速度が1/2に減速されてカム
スプロケット71及び18に伝達される。吸気側カムス
プロケット71の回転にともない吸気側カムシャフト7
5が回転すると、カム15の作用により吸気バルブ11
が往復動し、吸気ポート9が開閉される。また、排気側
カムスプロケット18の回転に伴い排気側カムシャフト
14が回転すると、カム16の作用により排気バルブ1
2が往復動し、排気ポート10が開閉される。こうし
て、クランクシャフト7によってカムシャフト75及び
14が回転駆動せしめられ、吸気バルブ11及び排気バ
ルブ12が720°周期の一定クランク角において開閉
せしめられる。
いクランクスプロケット19が回転すると、その回転が
タイミングチェーン20を介してカムスプロケット71
及び18に伝達される。その際、クランクスプロケット
19の回転は、その回転速度が1/2に減速されてカム
スプロケット71及び18に伝達される。吸気側カムス
プロケット71の回転にともない吸気側カムシャフト7
5が回転すると、カム15の作用により吸気バルブ11
が往復動し、吸気ポート9が開閉される。また、排気側
カムスプロケット18の回転に伴い排気側カムシャフト
14が回転すると、カム16の作用により排気バルブ1
2が往復動し、排気ポート10が開閉される。こうし
て、クランクシャフト7によってカムシャフト75及び
14が回転駆動せしめられ、吸気バルブ11及び排気バ
ルブ12が720°周期の一定クランク角において開閉
せしめられる。
【0014】吸気ポート9には、エアクリーナ31、ス
ロットルバルブ32、サージタンク33、吸気マニホル
ド34等を備えた吸気通路30が接続されている。エン
ジン1外部の空気(外気)は、燃焼室8へ向けて吸気通
路30の各部31,32,33,及び34を順に通過す
る。スロットルバルブ32は、軸32aにより吸気通路
30に回動可能に設けられている。軸32aは、ワイヤ
等を介して運転席のアクセルペダル(図示しない)に連
結されており、運転者によるアクセルペダルの踏み込み
操作に連動してスロットルバルブ32と一体で回動され
る。この際のスロットルバルブ32の傾斜角度に応じ
て、吸気通路30を流れる空気の量(吸入空気量)が決
定される。サージタンク33は、吸入空気の脈動(圧力
振動)を平滑化するためのものである。また、スロット
ルバルブ32をバイパスするアイドルアジャスト通路3
5には、アイドル時の空気流量を調節するためのアイド
ル回転速度制御弁(ISCV)36が設けられている。
ロットルバルブ32、サージタンク33、吸気マニホル
ド34等を備えた吸気通路30が接続されている。エン
ジン1外部の空気(外気)は、燃焼室8へ向けて吸気通
路30の各部31,32,33,及び34を順に通過す
る。スロットルバルブ32は、軸32aにより吸気通路
30に回動可能に設けられている。軸32aは、ワイヤ
等を介して運転席のアクセルペダル(図示しない)に連
結されており、運転者によるアクセルペダルの踏み込み
操作に連動してスロットルバルブ32と一体で回動され
る。この際のスロットルバルブ32の傾斜角度に応じ
て、吸気通路30を流れる空気の量(吸入空気量)が決
定される。サージタンク33は、吸入空気の脈動(圧力
振動)を平滑化するためのものである。また、スロット
ルバルブ32をバイパスするアイドルアジャスト通路3
5には、アイドル時の空気流量を調節するためのアイド
ル回転速度制御弁(ISCV)36が設けられている。
【0015】吸気マニホルド34には、各吸気ポート9
へ向けて燃料を噴射するインジェクタ40が取付けられ
ている。燃料は、燃料タンク41に貯蔵されており、そ
こから燃料ポンプ42によりくみ上げられ、燃料配管4
3を経てインジェクタ40に供給される。そして、イン
ジェクタ40から噴射される燃料と吸気通路30内を流
れる空気とからなる混合気は、吸気バルブ11を介して
燃焼室8へ導入される。
へ向けて燃料を噴射するインジェクタ40が取付けられ
ている。燃料は、燃料タンク41に貯蔵されており、そ
こから燃料ポンプ42によりくみ上げられ、燃料配管4
3を経てインジェクタ40に供給される。そして、イン
ジェクタ40から噴射される燃料と吸気通路30内を流
れる空気とからなる混合気は、吸気バルブ11を介して
燃焼室8へ導入される。
【0016】この混合気に着火するために、シリンダヘ
ッド3には点火プラグ50が取付けられている。点火時
には、点火信号を受けたイグナイタ51が、点火コイル
52の1次電流の通電及び遮断を制御し、その2次電流
が、点火ディストリビュータ53を介して点火プラグ5
0に供給される。点火ディストリビュータ53は、クラ
ンクシャフト7の回転に同期して2次電流を各気筒の点
火プラグ50に分配するものである。そして、燃焼室8
へ導入された混合気は、点火プラグ50による点火によ
って爆発・燃焼せしめられる。この際に生じた高温高圧
の燃焼ガスによりピストン5が往復動し、クランクシャ
フト7が回転され、エンジン1の駆動力が得られる。
ッド3には点火プラグ50が取付けられている。点火時
には、点火信号を受けたイグナイタ51が、点火コイル
52の1次電流の通電及び遮断を制御し、その2次電流
が、点火ディストリビュータ53を介して点火プラグ5
0に供給される。点火ディストリビュータ53は、クラ
ンクシャフト7の回転に同期して2次電流を各気筒の点
火プラグ50に分配するものである。そして、燃焼室8
へ導入された混合気は、点火プラグ50による点火によ
って爆発・燃焼せしめられる。この際に生じた高温高圧
の燃焼ガスによりピストン5が往復動し、クランクシャ
フト7が回転され、エンジン1の駆動力が得られる。
【0017】燃焼した混合気は、排気ガスとして排気バ
ルブ12を介して排気ポート10に導かれる。排気ポー
ト10には、排気マニホルド61、触媒コンバータ62
等を備えた排気通路60が接続されている。触媒コンバ
ータ62には、不完全燃焼成分であるHC(炭化水素)
及びCO(一酸化炭素)の酸化と、空気中の窒素と燃え
残りの酸素とが反応して生成されるNOx (窒素酸化
物)の還元とを同時に促進する三元触媒が収容されてい
る。こうして触媒コンバータ62において浄化された排
気ガスが大気中に排出される。
ルブ12を介して排気ポート10に導かれる。排気ポー
ト10には、排気マニホルド61、触媒コンバータ62
等を備えた排気通路60が接続されている。触媒コンバ
ータ62には、不完全燃焼成分であるHC(炭化水素)
及びCO(一酸化炭素)の酸化と、空気中の窒素と燃え
残りの酸素とが反応して生成されるNOx (窒素酸化
物)の還元とを同時に促進する三元触媒が収容されてい
る。こうして触媒コンバータ62において浄化された排
気ガスが大気中に排出される。
【0018】特に、このエンジン1においては、吸気側
カムスプロケット71及び吸気側カムシャフト75と一
体となった連続可変バルブタイミング機構70が設けら
れている。これは、カムシャフト75をカムスプロケッ
ト71に対し相対回転せしめるものである。この可変バ
ルブタイミング機構70の構成について図2〜図6を参
照して説明する。ここに、図2は可変バルブタイミング
機構70の概略構成を示す斜視図であり、図3はカバー
73を外した可変バルブタイミング機構70の正面図で
ある。また、図4は図3中のX−X線で可変バルブタイ
ミング機構70を切断した側面断面図であり、図5は図
3中のX−X線で可変バルブタイミング機構70を切断
した部分拡大断面図である。さらに、図6は図3中のY
−Y線で可変バルブタイミング機構70を切断した側面
断面図である。
カムスプロケット71及び吸気側カムシャフト75と一
体となった連続可変バルブタイミング機構70が設けら
れている。これは、カムシャフト75をカムスプロケッ
ト71に対し相対回転せしめるものである。この可変バ
ルブタイミング機構70の構成について図2〜図6を参
照して説明する。ここに、図2は可変バルブタイミング
機構70の概略構成を示す斜視図であり、図3はカバー
73を外した可変バルブタイミング機構70の正面図で
ある。また、図4は図3中のX−X線で可変バルブタイ
ミング機構70を切断した側面断面図であり、図5は図
3中のX−X線で可変バルブタイミング機構70を切断
した部分拡大断面図である。さらに、図6は図3中のY
−Y線で可変バルブタイミング機構70を切断した側面
断面図である。
【0019】可変バルブタイミング機構70は、スプロ
ケット71、ロータ72、カバー73、リヤハウジング
74、及び吸気側カムシャフト75を備えている。
ケット71、ロータ72、カバー73、リヤハウジング
74、及び吸気側カムシャフト75を備えている。
【0020】スプロケット71は、自身の回転軸心と同
軸の中空部711を有する厚肉円筒状部材からなり、基
端側(図2中左側)の外周面には、タイミングチェーン
20を掛装するための複数の歯712が形成されてい
る。すなわち、エンジン1のクランクシャフト7から出
力された駆動力は、クランクシャフト7に固着されたク
ランクスプロケット19、タイミングチェーン20を介
してスプロケット71に伝達されるのである。また、ス
プロケット71の先端側(図2中右側)の外周面には、
カバー73を取り付けるためのカバー取付部713が形
成されている。
軸の中空部711を有する厚肉円筒状部材からなり、基
端側(図2中左側)の外周面には、タイミングチェーン
20を掛装するための複数の歯712が形成されてい
る。すなわち、エンジン1のクランクシャフト7から出
力された駆動力は、クランクシャフト7に固着されたク
ランクスプロケット19、タイミングチェーン20を介
してスプロケット71に伝達されるのである。また、ス
プロケット71の先端側(図2中右側)の外周面には、
カバー73を取り付けるためのカバー取付部713が形
成されている。
【0021】また、スプロケット71は、先端部から外
周面の歯712の形成位置に対応する内周面に、中空部
711から外周面へ向かう4つの略扇状の凹部714を
有し、各凹部714の間には相対的に4つの台形状の凸
部715が形成されている。また、外周面の歯712の
形成位置に対応する内周面から基端部にかけては、リヤ
ハウジング74を取り付けるためのリヤハウジング取付
部716が形成されている。
周面の歯712の形成位置に対応する内周面に、中空部
711から外周面へ向かう4つの略扇状の凹部714を
有し、各凹部714の間には相対的に4つの台形状の凸
部715が形成されている。また、外周面の歯712の
形成位置に対応する内周面から基端部にかけては、リヤ
ハウジング74を取り付けるためのリヤハウジング取付
部716が形成されている。
【0022】なお、後述するように、スプロケット71
の凹部714には、エンジンオイル(油圧)が供給さ
れ、スプロケット71、ロータ72、カバー73、及び
リヤハウジング74が組み合わされた際には、油圧室と
して機能する。
の凹部714には、エンジンオイル(油圧)が供給さ
れ、スプロケット71、ロータ72、カバー73、及び
リヤハウジング74が組み合わされた際には、油圧室と
して機能する。
【0023】また、スプロケット71の凸部715の1
つは、図5に示すように、ロータ72とスプロケット7
1の相対回動を規制しない場合に、ロックピン80がリ
ヤハウジング74と接触することがないようロックピン
80を完全に収容するロックピン孔717を有してい
る。
つは、図5に示すように、ロータ72とスプロケット7
1の相対回動を規制しない場合に、ロックピン80がリ
ヤハウジング74と接触することがないようロックピン
80を完全に収容するロックピン孔717を有してい
る。
【0024】ロックピン80は、大径部81と小径部8
2とを有する円柱状のピンであり、大径部81には付勢
手段としてのスプリング84を収容するためのスプリン
グ孔83を有している。ロックピン80の大径部81と
小径部82との連結部に現れるリング状の端面は、後述
する進角油圧室701に印加された油圧が印加される第
1受圧面85として機能し、小径部82のリヤハウジン
グ74側端面は、後述する遅角油圧室702に供給され
る油圧が印加される第2受圧面86として機能する。
2とを有する円柱状のピンであり、大径部81には付勢
手段としてのスプリング84を収容するためのスプリン
グ孔83を有している。ロックピン80の大径部81と
小径部82との連結部に現れるリング状の端面は、後述
する進角油圧室701に印加された油圧が印加される第
1受圧面85として機能し、小径部82のリヤハウジン
グ74側端面は、後述する遅角油圧室702に供給され
る油圧が印加される第2受圧面86として機能する。
【0025】さらに、第1受圧面面積と第2受圧面面積
は、 進角室油圧×第1受圧面面積≒遅角室油圧×第2受圧面
面積 の関係が成立するように定められている。そして、ロッ
クピン80は、スプリング84によってリヤハウジング
74方向への付勢力を常時受けている。
は、 進角室油圧×第1受圧面面積≒遅角室油圧×第2受圧面
面積 の関係が成立するように定められている。そして、ロッ
クピン80は、スプリング84によってリヤハウジング
74方向への付勢力を常時受けている。
【0026】ロックピン孔717は、ロックピン80の
大径部81と小径部82の直径差によって生じる端面
(第1受圧面85)に対して、進角油圧室701に印加
される油圧を印加することができるよう、図4に示すよ
うに同一の軸心を有する異なる径の2つの円筒孔からな
っている。また、ロックピン孔717は、進角油圧室7
01と第1受圧面85とを連通するロックピン進角油圧
供給路718を備えている。
大径部81と小径部82の直径差によって生じる端面
(第1受圧面85)に対して、進角油圧室701に印加
される油圧を印加することができるよう、図4に示すよ
うに同一の軸心を有する異なる径の2つの円筒孔からな
っている。また、ロックピン孔717は、進角油圧室7
01と第1受圧面85とを連通するロックピン進角油圧
供給路718を備えている。
【0027】ロータ72は、自身の回転軸心と同軸のボ
ルト孔721を有するとともに、スプロケット71の中
空部711に適合する厚肉円筒状体からなり、その外周
面には、半径方向に4つのベーン722が90度間隔で
延伸形成されている。
ルト孔721を有するとともに、スプロケット71の中
空部711に適合する厚肉円筒状体からなり、その外周
面には、半径方向に4つのベーン722が90度間隔で
延伸形成されている。
【0028】ベーン722は、先端部にシール部材72
3と、ロータ72がスプロケット71に組み付けられた
際にシール部材723をスプロケット71の凹部714
内周面に押圧する板ばね724とを備えている。また、
ベーン722は、スプロケット71、ロータ72、カバ
ー73、及びリヤハウジング74が組み合わされた際に
油圧室として機能するスプロケット71の凹部714
を、進角油圧室と遅角油圧室とに区画する。
3と、ロータ72がスプロケット71に組み付けられた
際にシール部材723をスプロケット71の凹部714
内周面に押圧する板ばね724とを備えている。また、
ベーン722は、スプロケット71、ロータ72、カバ
ー73、及びリヤハウジング74が組み合わされた際に
油圧室として機能するスプロケット71の凹部714
を、進角油圧室と遅角油圧室とに区画する。
【0029】ここで、図3中ベーン722の左側に区画
形成された油圧室が進角油圧室として機能し、ベーン7
22の右側に区画形成された油圧室が遅角油圧室として
機能するものとする。また、本実施形態では以後、スプ
ロケット71、ロータ72、カバー73、及びリヤハウ
ジング74が組み合わされた状態におけるベーン722
左側の凹部714を進角油圧室701、ベーン722右
側の凹部714を遅角油圧室702ということとする。
形成された油圧室が進角油圧室として機能し、ベーン7
22の右側に区画形成された油圧室が遅角油圧室として
機能するものとする。また、本実施形態では以後、スプ
ロケット71、ロータ72、カバー73、及びリヤハウ
ジング74が組み合わされた状態におけるベーン722
左側の凹部714を進角油圧室701、ベーン722右
側の凹部714を遅角油圧室702ということとする。
【0030】また、ロータ72の先端部近傍(図2中右
側)及び各ベーン722の進角油圧室701側側面に
は、ボルト孔721と各ベーン722の進角油圧室70
1側の基端部とを連通するロータ進角油圧供給路725
が形成されており、ロータ72の基端部近傍(図2中左
側)及びベーン722の遅角油圧室702側側面には、
ボルト孔721と各ベーン722の遅角油圧室702側
の基端部とを連通するロータ遅角油圧供給路726が形
成されている。
側)及び各ベーン722の進角油圧室701側側面に
は、ボルト孔721と各ベーン722の進角油圧室70
1側の基端部とを連通するロータ進角油圧供給路725
が形成されており、ロータ72の基端部近傍(図2中左
側)及びベーン722の遅角油圧室702側側面には、
ボルト孔721と各ベーン722の遅角油圧室702側
の基端部とを連通するロータ遅角油圧供給路726が形
成されている。
【0031】さらに、1つのベーン722は、その基端
側に、ロータ72とリヤハウジング74とを確実に同期
回転させるよう両者を係合するための係合ピン90が挿
入される係合ピン孔727を有している。
側に、ロータ72とリヤハウジング74とを確実に同期
回転させるよう両者を係合するための係合ピン90が挿
入される係合ピン孔727を有している。
【0032】カバー73は、円盤状部材の外周面に沿っ
てスプロケット71のカバー取付部713に適合するフ
ランジ731を備えると共に、その回転軸心と同軸であ
って結合ボルト92が貫通するボルト孔732を備えて
いる。
てスプロケット71のカバー取付部713に適合するフ
ランジ731を備えると共に、その回転軸心と同軸であ
って結合ボルト92が貫通するボルト孔732を備えて
いる。
【0033】リヤハウジング74は、スプロケット71
のリヤハウジング取付部716に内接されるフランジを
その外周部に有する肉厚円盤部741と、円盤部741
の先端面に形成された軸部742とを備えている。
のリヤハウジング取付部716に内接されるフランジを
その外周部に有する肉厚円盤部741と、円盤部741
の先端面に形成された軸部742とを備えている。
【0034】円盤部741は、リヤハウジング進角油圧
供給路743、リヤハウジング遅角油圧供給路744、
ロックピン80を係合するためのロックピン係合孔74
5、リヤハウジング74とロータ72とを係合する係合
ピン90が挿入される係合ピン孔746を備えている。
また、円盤部741の基端面には、リヤハウジング74
と吸気側カムシャフト75とを確実に同期回転させるよ
う両者を確実に係合する係合ピン91が挿入される係合
ピン孔747を有している。
供給路743、リヤハウジング遅角油圧供給路744、
ロックピン80を係合するためのロックピン係合孔74
5、リヤハウジング74とロータ72とを係合する係合
ピン90が挿入される係合ピン孔746を備えている。
また、円盤部741の基端面には、リヤハウジング74
と吸気側カムシャフト75とを確実に同期回転させるよ
う両者を確実に係合する係合ピン91が挿入される係合
ピン孔747を有している。
【0035】さらに、円盤部741及び軸部742は、
回転軸心と同軸であって結合ボルト92が貫通するボル
ト孔748を有し、また、軸部742の外周面にはシー
ル部材を装着するためのシール溝749が形成されてい
る。
回転軸心と同軸であって結合ボルト92が貫通するボル
ト孔748を有し、また、軸部742の外周面にはシー
ル部材を装着するためのシール溝749が形成されてい
る。
【0036】吸気側カムシャフト75は、先端近傍(図
2中右側)のジャーナル部751をはじめとする各ジャ
ーナル部751を介してシリンダヘッド3のジャーナル
受部(図示しない)によって支承されている。そして、
ジャーナル部751は、結合ボルト92が螺合されるボ
ルト結合孔752を備え、また、カムシャフト75先端
の円盤状部端面とジャーナル外周面の進角油圧供給ポー
ト753、遅角油圧供給ポート754とを連通するカム
シャフト進角油圧供給路755及びカムシャフト遅角油
圧供給路756をそれぞれ2本ずつ備えている。
2中右側)のジャーナル部751をはじめとする各ジャ
ーナル部751を介してシリンダヘッド3のジャーナル
受部(図示しない)によって支承されている。そして、
ジャーナル部751は、結合ボルト92が螺合されるボ
ルト結合孔752を備え、また、カムシャフト75先端
の円盤状部端面とジャーナル外周面の進角油圧供給ポー
ト753、遅角油圧供給ポート754とを連通するカム
シャフト進角油圧供給路755及びカムシャフト遅角油
圧供給路756をそれぞれ2本ずつ備えている。
【0037】また、ジャーナル部751の外周面には、
吸気側カムシャフト75の回転時にもオイルコントロー
ルバルブ(OCV)からジャーナル受部を介して供給さ
れるエンジンオイルを、進角油圧供給ポート753、遅
角油圧供給ポート754に円滑に供給することができる
よう接続油圧供給路757が形成されている。
吸気側カムシャフト75の回転時にもオイルコントロー
ルバルブ(OCV)からジャーナル受部を介して供給さ
れるエンジンオイルを、進角油圧供給ポート753、遅
角油圧供給ポート754に円滑に供給することができる
よう接続油圧供給路757が形成されている。
【0038】さらに、カムシャフト75先端の円盤状部
端面は、カムシャフト75とリヤハウジング74とを係
合する係合ピン91を挿入するための係合ピン孔758
を備えている。
端面は、カムシャフト75とリヤハウジング74とを係
合する係合ピン91を挿入するための係合ピン孔758
を備えている。
【0039】上記各構成部材は、図2に示す関係で互い
に組み合わせられ、最後に各部材のボルト孔721,7
32,748に結合ボルト92を挿入した後、結合ボル
ト92を吸気側カムシャフト75のボルト結合孔752
に螺合して可変バルブタイミング機構70が組み立てら
れる。なお、この組み立てにおいては、ロックピン80
がロックピン係合孔745に係合する際、ベーン722
がスプロケット71の凸部715からα度だけ離間した
位置にて係止されるよう組み立てられる。
に組み合わせられ、最後に各部材のボルト孔721,7
32,748に結合ボルト92を挿入した後、結合ボル
ト92を吸気側カムシャフト75のボルト結合孔752
に螺合して可変バルブタイミング機構70が組み立てら
れる。なお、この組み立てにおいては、ロックピン80
がロックピン係合孔745に係合する際、ベーン722
がスプロケット71の凸部715からα度だけ離間した
位置にて係止されるよう組み立てられる。
【0040】すなわち、油圧が発生していないエンジン
始動時において、ロータ72とスプロケット71の相対
回動を機械的に規制する位置を、ベーン722がスプロ
ケット71の凸部715からα度だけ離間した位置とす
るのである。この結果、可変バルブタイミング機構70
は、エンジン始動後、エンジン始動時に要求されるバル
ブタイミングに影響されることなく、さらにバルブタイ
ミングを遅らせることが可能となる。
始動時において、ロータ72とスプロケット71の相対
回動を機械的に規制する位置を、ベーン722がスプロ
ケット71の凸部715からα度だけ離間した位置とす
るのである。この結果、可変バルブタイミング機構70
は、エンジン始動後、エンジン始動時に要求されるバル
ブタイミングに影響されることなく、さらにバルブタイ
ミングを遅らせることが可能となる。
【0041】ここで、カバー73、ロータ72、及びリ
ヤハウジング74は、結合ボルト92によって吸気側カ
ムシャフト75に結合されているので、吸気側カムシャ
フト75に同期して回転する。加えて、ロータ72とリ
ヤハウジング74、及びリヤハウジング74と吸気側カ
ムシャフト75は、それぞれ係合ピン90,91によっ
て係合されているので、相対回動が確実に規制され、こ
れら三者72,73,74は同期して回転する。これに
対して、スプロケット71は、吸気側カムシャフト75
に対して結合されていない。
ヤハウジング74は、結合ボルト92によって吸気側カ
ムシャフト75に結合されているので、吸気側カムシャ
フト75に同期して回転する。加えて、ロータ72とリ
ヤハウジング74、及びリヤハウジング74と吸気側カ
ムシャフト75は、それぞれ係合ピン90,91によっ
て係合されているので、相対回動が確実に規制され、こ
れら三者72,73,74は同期して回転する。これに
対して、スプロケット71は、吸気側カムシャフト75
に対して結合されていない。
【0042】したがって、スプロケット71は吸気側カ
ムシャフト75に対して相対回動可能となり、結果とし
てロータ72とスプロケット71は相対回動し、クラン
クシャフトの回転位相に対する吸気側カムシャフト75
の回転位相は、進角又は遅角せしめられる。
ムシャフト75に対して相対回動可能となり、結果とし
てロータ72とスプロケット71は相対回動し、クラン
クシャフトの回転位相に対する吸気側カムシャフト75
の回転位相は、進角又は遅角せしめられる。
【0043】次に、図3〜図6を参照しつつ、可変バル
ブタイミング機構70の油路構成及び可変バルブタイミ
ング機構70の動作について、OCV100によって制
御されるエンジンオイルの流れを追いながら説明する。
ブタイミング機構70の油路構成及び可変バルブタイミ
ング機構70の動作について、OCV100によって制
御されるエンジンオイルの流れを追いながら説明する。
【0044】OCV100は、電磁式アクチュエータ1
01及びコイルスプリング102によって駆動されるプ
ランジャ103が、スプール104を軸方向に往復移動
させることによりエンジンオイルの流れ方向を切り替え
る4ポート方向制御弁である。そして、電磁式アクチュ
エータ101がデューティ制御されることによってその
開度が調整され、各油圧室701,702に供給される
油圧が調整される。
01及びコイルスプリング102によって駆動されるプ
ランジャ103が、スプール104を軸方向に往復移動
させることによりエンジンオイルの流れ方向を切り替え
る4ポート方向制御弁である。そして、電磁式アクチュ
エータ101がデューティ制御されることによってその
開度が調整され、各油圧室701,702に供給される
油圧が調整される。
【0045】OCV100のケーシング105は、タン
クポート105t、Aポート105a、Bポート105
b、及びリザーバポート105rを有している。そし
て、タンクポート105tは、油圧ポンプ106を介し
てオイルパン107と接続されており、Aポート105
aは、進角油圧供給ポート753と、Bポート105b
は、遅角油圧供給ポート754と接続されている。ま
た、リザーバポート105rは、オイルパン107と連
通されている。
クポート105t、Aポート105a、Bポート105
b、及びリザーバポート105rを有している。そし
て、タンクポート105tは、油圧ポンプ106を介し
てオイルパン107と接続されており、Aポート105
aは、進角油圧供給ポート753と、Bポート105b
は、遅角油圧供給ポート754と接続されている。ま
た、リザーバポート105rは、オイルパン107と連
通されている。
【0046】スプール104は、円筒状の弁体であり、
2つのポート間におけるエンジンオイルの流れを封止す
る4つのランド104aと、2つのポート間を連通し、
エンジンオイルの流れを許容するパセージ104b、2
つのパセージ104cとを有している。
2つのポート間におけるエンジンオイルの流れを封止す
る4つのランド104aと、2つのポート間を連通し、
エンジンオイルの流れを許容するパセージ104b、2
つのパセージ104cとを有している。
【0047】エンジン停止時には、油圧ポンプ106、
OCV100共に作動しておらず、また、クランキング
時にも十分な油圧が発生していないので、進角油圧室7
01及び遅角油圧室702には油圧が印加されず、両油
圧室701,702へ供給される油圧が印加されるロッ
クピン80にも油圧は印加されない。この結果、ロック
ピン80は、スプリング84の弾性力によってリヤハウ
ジング74方向へ付勢され、エンジン停止時にロックピ
ン80に係合した場合には、ロックピン係合孔745に
係合したまま、あるいは、エンジン停止時にロックピン
係合孔745に係合しなかった場合には、クランキング
時におけるロータ72の回転によってロックピン係合孔
745に係合する。
OCV100共に作動しておらず、また、クランキング
時にも十分な油圧が発生していないので、進角油圧室7
01及び遅角油圧室702には油圧が印加されず、両油
圧室701,702へ供給される油圧が印加されるロッ
クピン80にも油圧は印加されない。この結果、ロック
ピン80は、スプリング84の弾性力によってリヤハウ
ジング74方向へ付勢され、エンジン停止時にロックピ
ン80に係合した場合には、ロックピン係合孔745に
係合したまま、あるいは、エンジン停止時にロックピン
係合孔745に係合しなかった場合には、クランキング
時におけるロータ72の回転によってロックピン係合孔
745に係合する。
【0048】したがって、エンジン始動時には、ロータ
72とスプロケット71とは同期回転し、スプロケット
71(従ってクランクシャフト7)に対する吸気側カム
シャフト75の回転位相は変更されない。また、本実施
形態においては、ロックピン係合孔745は、エンジン
始動に最適なバルブタイミングを実現する位置、すなわ
ち、最遅角のバルブタイミングを実現する位置よりもα
度だけ離間した位置に配置されている。この結果、エン
ジン始動時には、常に最適な吸気側カムシャフト75の
回転位相、すなわち、吸気バルブのバルブタイミングが
機械的に決定されることとなり、エンジン始動性を損な
うことはない。
72とスプロケット71とは同期回転し、スプロケット
71(従ってクランクシャフト7)に対する吸気側カム
シャフト75の回転位相は変更されない。また、本実施
形態においては、ロックピン係合孔745は、エンジン
始動に最適なバルブタイミングを実現する位置、すなわ
ち、最遅角のバルブタイミングを実現する位置よりもα
度だけ離間した位置に配置されている。この結果、エン
ジン始動時には、常に最適な吸気側カムシャフト75の
回転位相、すなわち、吸気バルブのバルブタイミングが
機械的に決定されることとなり、エンジン始動性を損な
うことはない。
【0049】エンジン始動後、油圧ポンプ106によっ
て十分な油圧が発生せしめられ、OCV100が駆動制
御され、スプール104が図面左方に移動された場合に
は、パセージ104bはタンクポート105tとAポー
ト105aとを連通し、進角油圧供給ポート753にエ
ンジンオイルが供給される。そして、進角油圧供給ポー
ト753に供給されたエンジンオイルは、ジャーナル部
751内の第1油圧供給路755、ロータ72のボルト
孔721内周面と結合ボルト92の外周面との隙間、ロ
ータ72の進角油圧供給路725を介して進角油圧室7
01に供給され、進角油圧室701の油圧が増大する。
て十分な油圧が発生せしめられ、OCV100が駆動制
御され、スプール104が図面左方に移動された場合に
は、パセージ104bはタンクポート105tとAポー
ト105aとを連通し、進角油圧供給ポート753にエ
ンジンオイルが供給される。そして、進角油圧供給ポー
ト753に供給されたエンジンオイルは、ジャーナル部
751内の第1油圧供給路755、ロータ72のボルト
孔721内周面と結合ボルト92の外周面との隙間、ロ
ータ72の進角油圧供給路725を介して進角油圧室7
01に供給され、進角油圧室701の油圧が増大する。
【0050】なお、進角油圧室701には、遅角油圧室
702に対して供給される油圧よりも高い油圧が供給さ
れる。すなわち、吸気側カムシャフト75は、その構成
上、吸気バルブを駆動する際に回転位相を遅角側に変位
させる応力を受けるので、吸気側カムシャフト75の進
角側への変位速度と遅角側への変位速度の差を小さくす
るためには、かかる応力を考慮しなければならないから
である。
702に対して供給される油圧よりも高い油圧が供給さ
れる。すなわち、吸気側カムシャフト75は、その構成
上、吸気バルブを駆動する際に回転位相を遅角側に変位
させる応力を受けるので、吸気側カムシャフト75の進
角側への変位速度と遅角側への変位速度の差を小さくす
るためには、かかる応力を考慮しなければならないから
である。
【0051】これと同時に、パセージ104cは、Bポ
ート105bとリザーバポート105rとを連通し、遅
角油圧室702内のエンジンオイルは、ロータ72の遅
角油圧供給路726、ジャーナル部751内の遅角油圧
供給路756、第2油圧供給ポート754、及びOCV
100のBポート105b、リザーバポート105rを
介して、オイルパン107に排出され、遅角油圧室70
2の油圧が減少する。
ート105bとリザーバポート105rとを連通し、遅
角油圧室702内のエンジンオイルは、ロータ72の遅
角油圧供給路726、ジャーナル部751内の遅角油圧
供給路756、第2油圧供給ポート754、及びOCV
100のBポート105b、リザーバポート105rを
介して、オイルパン107に排出され、遅角油圧室70
2の油圧が減少する。
【0052】また、ロックピン80の第1受圧面85に
は、隣接する進角油圧室701からロックピン進角油圧
供給路718を介して油圧が供給される。そして、進角
油圧室701の油圧が上昇し、スプリング84の弾性力
を上回ったところでロックピン80は、ロックピン係合
孔745から離間し、リヤハウジング74表面と接触す
ることがないようロックピン孔717内に格納される。
したがって、ロータ72とスプロケット71との円滑な
相対回動が許容されることとなる。
は、隣接する進角油圧室701からロックピン進角油圧
供給路718を介して油圧が供給される。そして、進角
油圧室701の油圧が上昇し、スプリング84の弾性力
を上回ったところでロックピン80は、ロックピン係合
孔745から離間し、リヤハウジング74表面と接触す
ることがないようロックピン孔717内に格納される。
したがって、ロータ72とスプロケット71との円滑な
相対回動が許容されることとなる。
【0053】あるいは、すでに遅角油圧室702に油圧
が印加されている場合には、ロックピン80は第2受圧
面86に印加された油圧によってロックピン孔717内
に格納されている。そして、第2受圧面86に作用する
圧力は遅角油圧室702の圧力低下にともない低下する
ものの、第1受圧面85に作用する圧力が増大するの
で、ロックピン80は依然としてロックピン孔717内
に格納されたままである。
が印加されている場合には、ロックピン80は第2受圧
面86に印加された油圧によってロックピン孔717内
に格納されている。そして、第2受圧面86に作用する
圧力は遅角油圧室702の圧力低下にともない低下する
ものの、第1受圧面85に作用する圧力が増大するの
で、ロックピン80は依然としてロックピン孔717内
に格納されたままである。
【0054】ここで、第1受圧面85及び第2受圧面8
6に作用する油圧の印加方向が等しいロックピン80で
は、吸気側カムシャフト75と異なり、いずれかの受圧
面に作用する油圧を高くする必要がない。むしろ、ロッ
クピン80の動作タイミングの均衡化を図るために第1
受圧面85及び第2受圧面86に均等な圧力を加える必
要がある。
6に作用する油圧の印加方向が等しいロックピン80で
は、吸気側カムシャフト75と異なり、いずれかの受圧
面に作用する油圧を高くする必要がない。むしろ、ロッ
クピン80の動作タイミングの均衡化を図るために第1
受圧面85及び第2受圧面86に均等な圧力を加える必
要がある。
【0055】その一方で、前述のとおり第1受圧面85
に作用する進角室油圧は、第2受圧面86に作用する遅
角室油圧よりも高く、両受圧面に作用する油圧の調整を
図る必要がある。
に作用する進角室油圧は、第2受圧面86に作用する遅
角室油圧よりも高く、両受圧面に作用する油圧の調整を
図る必要がある。
【0056】そこで、本実施形態では、第1受圧面面積
と第2受圧面面積との間に、 進角室油圧×第1受圧面面積≒遅角室油圧×第2受圧面
面積 の関係を持たせており、両受圧面85,86に作用する
圧力は均衡化される。
と第2受圧面面積との間に、 進角室油圧×第1受圧面面積≒遅角室油圧×第2受圧面
面積 の関係を持たせており、両受圧面85,86に作用する
圧力は均衡化される。
【0057】したがって、ベーン722は、進角油圧室
701から遅角油圧室702へ向かう回転方向(図3に
おいて時計方向)に油圧を受けて回動し、リヤハウジン
グ74を介して吸気側カムシャフト75に捻りが付与さ
れる。この結果、スプロケット71(従ってクランクシ
ャフト7)に対する吸気側カムシャフト75の回転位相
が変更され、吸気側カムシャフト75は遅角位置から進
角位置に向けて回転する。そして、吸気側カムシャフト
75によって駆動される吸気バルブの開弁タイミングが
進められる。
701から遅角油圧室702へ向かう回転方向(図3に
おいて時計方向)に油圧を受けて回動し、リヤハウジン
グ74を介して吸気側カムシャフト75に捻りが付与さ
れる。この結果、スプロケット71(従ってクランクシ
ャフト7)に対する吸気側カムシャフト75の回転位相
が変更され、吸気側カムシャフト75は遅角位置から進
角位置に向けて回転する。そして、吸気側カムシャフト
75によって駆動される吸気バルブの開弁タイミングが
進められる。
【0058】こうして開弁タイミングが進角せしめられ
た吸気バルブは、排気バルブが開弁している間に開弁さ
れることとなり、吸気バルブと排気バルブとが同時に開
弁する期間であるバルブオーバラップ期間が拡大され
る。そして、ベーン722がスプロケット71の凸部7
15と当接する位相にて、吸気バルブの開弁タイミング
が最も早くなる。
た吸気バルブは、排気バルブが開弁している間に開弁さ
れることとなり、吸気バルブと排気バルブとが同時に開
弁する期間であるバルブオーバラップ期間が拡大され
る。そして、ベーン722がスプロケット71の凸部7
15と当接する位相にて、吸気バルブの開弁タイミング
が最も早くなる。
【0059】なお、本実施形態では、エンジン始動位置
にロックピン係合孔745を配置しているので、最遅角
位置がエンジン始動位置であった従来の可変バルブタイ
ミング機構と異なり、より遅角側へバルブタイミングが
変更され得る。
にロックピン係合孔745を配置しているので、最遅角
位置がエンジン始動位置であった従来の可変バルブタイ
ミング機構と異なり、より遅角側へバルブタイミングが
変更され得る。
【0060】これに対して、OCV100が駆動制御さ
れ、スプール100が図面右方に移動された場合には、
パセージ104bはタンクポート105tとBポート1
05bとを連通し、第2油圧供給ポート754にエンジ
ンオイルが供給される。そして、第2油圧供給ポート7
54に供給されたエンジンオイルは、ジャーナル部75
1内の遅角油圧供給部756、ロータ72の遅角油圧供
給路726を介して遅角油圧室702に供給され、遅角
油圧室702の油圧が増大する。
れ、スプール100が図面右方に移動された場合には、
パセージ104bはタンクポート105tとBポート1
05bとを連通し、第2油圧供給ポート754にエンジ
ンオイルが供給される。そして、第2油圧供給ポート7
54に供給されたエンジンオイルは、ジャーナル部75
1内の遅角油圧供給部756、ロータ72の遅角油圧供
給路726を介して遅角油圧室702に供給され、遅角
油圧室702の油圧が増大する。
【0061】これと同時に、パセージ104cは、Aポ
ート105aとリザーバポート105rとを連通し、進
角油圧室701内のエンジンオイルは、ロータ72の進
角油圧供給路725、ロータ72のボルト孔721と結
合ボルト92の隙間、ジャーナル部751の進角油圧供
給路755、第1油圧供給ポート753、及びOCV1
00のAポート105a、リザーバポート105rを介
して、オイルパン107に排出される。したがって、進
角油圧室701の油圧は減少する。
ート105aとリザーバポート105rとを連通し、進
角油圧室701内のエンジンオイルは、ロータ72の進
角油圧供給路725、ロータ72のボルト孔721と結
合ボルト92の隙間、ジャーナル部751の進角油圧供
給路755、第1油圧供給ポート753、及びOCV1
00のAポート105a、リザーバポート105rを介
して、オイルパン107に排出される。したがって、進
角油圧室701の油圧は減少する。
【0062】また、ロックピン80の第2受圧面86に
は、ジャーナル部751内の遅角油圧供給路756から
ロックピン遅角油圧供給路861を介して直接(遅角油
圧室702を介することなく)油圧が供給される。そし
て、エンジン始動後、最初に遅角油圧室702に油圧が
印加された場合には、ロックピン80は、第1受圧面8
5に油圧が作用した場合と同様にして作動する。一方、
既に第1受圧面85に油圧が作用していた場合には、第
1受圧面85の作用する油圧は減少するものの、第2受
圧面86に作用する油圧が増大するため、ロックピン8
0は、引き続きロックピン孔717内にて係止される。
は、ジャーナル部751内の遅角油圧供給路756から
ロックピン遅角油圧供給路861を介して直接(遅角油
圧室702を介することなく)油圧が供給される。そし
て、エンジン始動後、最初に遅角油圧室702に油圧が
印加された場合には、ロックピン80は、第1受圧面8
5に油圧が作用した場合と同様にして作動する。一方、
既に第1受圧面85に油圧が作用していた場合には、第
1受圧面85の作用する油圧は減少するものの、第2受
圧面86に作用する油圧が増大するため、ロックピン8
0は、引き続きロックピン孔717内にて係止される。
【0063】したがって、ベーン722は、遅角油圧室
702から進角油圧室701へ向かう回転方向(図3に
おいて反時計方向)に油圧を受けて回動し、リヤハウジ
ング74を介して吸気側カムシャフト75に捻りが付与
される。この結果、スプロケット71(従ってクランク
シャフト7)に対する吸気側カムシャフト75の回転位
相が変更され、吸気側カムシャフト75は進角位置から
遅角位置に向けて回転する。そして、吸気側カムシャフ
ト75によって駆動される吸気バルブの開弁タイミング
が遅らされる。
702から進角油圧室701へ向かう回転方向(図3に
おいて反時計方向)に油圧を受けて回動し、リヤハウジ
ング74を介して吸気側カムシャフト75に捻りが付与
される。この結果、スプロケット71(従ってクランク
シャフト7)に対する吸気側カムシャフト75の回転位
相が変更され、吸気側カムシャフト75は進角位置から
遅角位置に向けて回転する。そして、吸気側カムシャフ
ト75によって駆動される吸気バルブの開弁タイミング
が遅らされる。
【0064】こうして、バルブオーバラップ期間が縮
小、あるいは除去される。なお、ベーン722がスプロ
ケット71の凸部715と当接する位相にて、吸気バル
ブの開弁タイミングが最も遅くなる。
小、あるいは除去される。なお、ベーン722がスプロ
ケット71の凸部715と当接する位相にて、吸気バル
ブの開弁タイミングが最も遅くなる。
【0065】やがて、エンジンが停止すると、油圧ポン
プ106は停止しエンジン系内の油圧は0となる。ま
た、OCV100のスプール104は、遅角油圧室70
2に油圧を供給する位置にて停止し、遅角油圧室702
内のエンジンオイルは、オイルパン107に排出され
る。
プ106は停止しエンジン系内の油圧は0となる。ま
た、OCV100のスプール104は、遅角油圧室70
2に油圧を供給する位置にて停止し、遅角油圧室702
内のエンジンオイルは、オイルパン107に排出され
る。
【0066】したがって、ロックピン80の第1受圧面
85、第2受圧面86に印加されていた油圧も低下し、
ロックピン80は、スプリング84の弾性力によってリ
ヤハウジング74に押圧される。また、吸気バルブの反
力を受ける吸気側カムシャフト75の回動に伴いロータ
72(ベーン722)は進角油圧室701側へ回動す
る。そして、ロックピン係合孔745が到来したところ
で、ロックピン80はロックピン係合孔745に係合さ
れ、ロータ72とスプロケット71の相対回動が規制さ
れる。
85、第2受圧面86に印加されていた油圧も低下し、
ロックピン80は、スプリング84の弾性力によってリ
ヤハウジング74に押圧される。また、吸気バルブの反
力を受ける吸気側カムシャフト75の回動に伴いロータ
72(ベーン722)は進角油圧室701側へ回動す
る。そして、ロックピン係合孔745が到来したところ
で、ロックピン80はロックピン係合孔745に係合さ
れ、ロータ72とスプロケット71の相対回動が規制さ
れる。
【0067】スプール104が移動可能範囲内の任意の
位置に配置されることにより、各油圧室701,702
に対する油の流路面積が変わり、バルブタイミングが進
む速度(進角速度)及び遅れる速度(遅角速度)がそれ
ぞれ微妙に変わる。ここで、スプール104がほぼ中間
に配置されることにより、タンクポート105tとAポ
ート105a,Bポート105bとの連通が遮断され
る。その結果、各油圧室701,702に対する油圧の
供給が規制され、VVT機構70の駆動が停止し、その
結果、バルブタイミングの変位が停止する。
位置に配置されることにより、各油圧室701,702
に対する油の流路面積が変わり、バルブタイミングが進
む速度(進角速度)及び遅れる速度(遅角速度)がそれ
ぞれ微妙に変わる。ここで、スプール104がほぼ中間
に配置されることにより、タンクポート105tとAポ
ート105a,Bポート105bとの連通が遮断され
る。その結果、各油圧室701,702に対する油圧の
供給が規制され、VVT機構70の駆動が停止し、その
結果、バルブタイミングの変位が停止する。
【0068】図7は、OCV100の特性図である。こ
のグラフにおいて、横軸はOCV100を制御するため
の駆動デューティ比DRを示し、縦軸はVVT機構70
により得られるバルブタイミングの変位速度SPD(進
角速度及び遅角速度)を示す。尚、横軸のデューティ比
DRは、電磁式アクチュエータ101のソレノイドへの
通電パルスにおけるON時間の割合、すなわちソレノイ
ドに供給される電流値を示し、従ってスプール104の
ストロークに比例する。この実施形態では、駆動デュー
ティ比DRの値に基づいてOCVを制御することによ
り、バルブタイミングが制御される。この実施形態にお
いては、OCV100を制御するためのパラメータとし
て駆動デューティ比DRを使用し、バルブタイミングを
目標値に一致させる。この駆動デューティ比DRの値を
変化させることにより、バルブタイミングはその変位速
度が決定されるのであって、その変位角度が決定される
のではない。即ち、駆動デューティ比DRに基づきOC
V100を制御してスプール104を移動させたとき
に、そのデューティ比DRの積分量がスプール104を
動かした後のバルブタイミングの変位角度となるのであ
る。なお、図7に示されるように、デューティ比DRが
所定の保持デューティ比DRH に制御されるときには、
変位速度SPDが0となり、スプール104が停止し、
バルブタイミングが一定値に保持される。
のグラフにおいて、横軸はOCV100を制御するため
の駆動デューティ比DRを示し、縦軸はVVT機構70
により得られるバルブタイミングの変位速度SPD(進
角速度及び遅角速度)を示す。尚、横軸のデューティ比
DRは、電磁式アクチュエータ101のソレノイドへの
通電パルスにおけるON時間の割合、すなわちソレノイ
ドに供給される電流値を示し、従ってスプール104の
ストロークに比例する。この実施形態では、駆動デュー
ティ比DRの値に基づいてOCVを制御することによ
り、バルブタイミングが制御される。この実施形態にお
いては、OCV100を制御するためのパラメータとし
て駆動デューティ比DRを使用し、バルブタイミングを
目標値に一致させる。この駆動デューティ比DRの値を
変化させることにより、バルブタイミングはその変位速
度が決定されるのであって、その変位角度が決定される
のではない。即ち、駆動デューティ比DRに基づきOC
V100を制御してスプール104を移動させたとき
に、そのデューティ比DRの積分量がスプール104を
動かした後のバルブタイミングの変位角度となるのであ
る。なお、図7に示されるように、デューティ比DRが
所定の保持デューティ比DRH に制御されるときには、
変位速度SPDが0となり、スプール104が停止し、
バルブタイミングが一定値に保持される。
【0069】図1に示すように、エンジン1には以下の
各種センサが取付けられている。シリンダブロック2に
は、エンジン1の冷却水の温度(冷却水温THW)を検
出するための水温センサ144が取付けられている。吸
気通路30には、吸入空気量(質量流量GA)を検出す
るための熱式エアフローメータ140が取り付けられて
いる。吸気通路30においてエアクリーナ31の近傍に
は、吸入空気の温度(吸気温THA)を検出するための
吸気温センサ143が取付けられている。吸気通路30
において、スロットルバルブ32の近傍には、その軸3
2aの回動角度(スロットル開度TA)を検出するため
のスロットル開度センサ142が設けられている。ま
た、スロットルバルブ32が全閉状態のときには、アイ
ドルスイッチ152がオンとなり、その出力であるスロ
ットル全閉信号がアクティブとなる。サージタンク33
には、その内部の圧力(吸気圧PM)を検出するための
吸気圧センサ141が取付けられている。排気通路60
の途中には、排気ガス中の残存酸素濃度を検出するため
のO2 センサ145が取付けられている。
各種センサが取付けられている。シリンダブロック2に
は、エンジン1の冷却水の温度(冷却水温THW)を検
出するための水温センサ144が取付けられている。吸
気通路30には、吸入空気量(質量流量GA)を検出す
るための熱式エアフローメータ140が取り付けられて
いる。吸気通路30においてエアクリーナ31の近傍に
は、吸入空気の温度(吸気温THA)を検出するための
吸気温センサ143が取付けられている。吸気通路30
において、スロットルバルブ32の近傍には、その軸3
2aの回動角度(スロットル開度TA)を検出するため
のスロットル開度センサ142が設けられている。ま
た、スロットルバルブ32が全閉状態のときには、アイ
ドルスイッチ152がオンとなり、その出力であるスロ
ットル全閉信号がアクティブとなる。サージタンク33
には、その内部の圧力(吸気圧PM)を検出するための
吸気圧センサ141が取付けられている。排気通路60
の途中には、排気ガス中の残存酸素濃度を検出するため
のO2 センサ145が取付けられている。
【0070】ディストリビュータ53には、クランクシ
ャフト7の回転に同期して回転するロータが内蔵されて
おり、クランクシャフト7の基準位置を検出するために
ロータの回転に基づいてクランク角(CA)に換算して
720°CAごとに基準位置検出用パルスを発生させる
クランク基準位置センサ150が設けられ、また、クラ
ンクシャフト7の回転速度(エンジン回転速度NE)を
検出するためにロータの回転に基づいて30°CAごと
に回転速度検出用パルスを発生させ回転速度センサ15
1が設けられている。なお、車両には、実際の車速を表
す出力パルスを発生させる車速センサ153が取り付け
られている。
ャフト7の回転に同期して回転するロータが内蔵されて
おり、クランクシャフト7の基準位置を検出するために
ロータの回転に基づいてクランク角(CA)に換算して
720°CAごとに基準位置検出用パルスを発生させる
クランク基準位置センサ150が設けられ、また、クラ
ンクシャフト7の回転速度(エンジン回転速度NE)を
検出するためにロータの回転に基づいて30°CAごと
に回転速度検出用パルスを発生させ回転速度センサ15
1が設けられている。なお、車両には、実際の車速を表
す出力パルスを発生させる車速センサ153が取り付け
られている。
【0071】さらに、エンジン1には、クランクシャフ
ト7上のロータと電磁ピックアップとからなるクランク
角センサ154が設けられている。ロータは磁性体から
なり、その外周に複数の歯が等角度毎に形成されてい
る。電磁ピックアップは、クランクシャフト7の回転に
伴い、ロータが回転して歯がその電磁ピックアップの前
方を通過する毎に、パルス状のクランク角度信号を発生
する。そして、クランク基準位置センサ150による基
準位置信号の発生後に、クランク角センサ154からの
クランク角度信号のパルス数を計測することでクランク
シャフト7の回転角度(クランク角)を検出することが
可能である。
ト7上のロータと電磁ピックアップとからなるクランク
角センサ154が設けられている。ロータは磁性体から
なり、その外周に複数の歯が等角度毎に形成されてい
る。電磁ピックアップは、クランクシャフト7の回転に
伴い、ロータが回転して歯がその電磁ピックアップの前
方を通過する毎に、パルス状のクランク角度信号を発生
する。そして、クランク基準位置センサ150による基
準位置信号の発生後に、クランク角センサ154からの
クランク角度信号のパルス数を計測することでクランク
シャフト7の回転角度(クランク角)を検出することが
可能である。
【0072】同様に、エンジン1には、カム角センサ1
55が設けられている。同センサ155は、吸気側カム
シャフト75上のロータと電磁ピックアップとからな
る。ロータは磁性体からなり、その外周に複数の歯が等
角度毎に形成されている。電磁ピックアップは、カムシ
ャフト75の回転に伴い、ロータが回転して歯がその電
磁ピックアップの前方を通過する毎に、パルス状のカム
角度信号を発生する。このカム角度信号と前記クランク
角度信号とに基づいてカムシャフト75の回転位相とク
ランクシャフト7の回転位相との位相差を算出すること
により、吸気バルブ11の実バルブタイミングを検出す
ることができる。
55が設けられている。同センサ155は、吸気側カム
シャフト75上のロータと電磁ピックアップとからな
る。ロータは磁性体からなり、その外周に複数の歯が等
角度毎に形成されている。電磁ピックアップは、カムシ
ャフト75の回転に伴い、ロータが回転して歯がその電
磁ピックアップの前方を通過する毎に、パルス状のカム
角度信号を発生する。このカム角度信号と前記クランク
角度信号とに基づいてカムシャフト75の回転位相とク
ランクシャフト7の回転位相との位相差を算出すること
により、吸気バルブ11の実バルブタイミングを検出す
ることができる。
【0073】図1に示すエンジン電子制御装置(エンジ
ンECU)170は、燃料噴射制御、点火時期制御、ア
イドル回転速度制御などに加え、本発明に係るバルブタ
イミング制御を実行するマイクロコンピュータシステム
であり、そのハードウェア構成は、図8のブロック図に
示される。リードオンリメモリ(ROM)173に格納
されたプログラム及び各種のマップに従って、中央処理
装置(CPU)171は、各種センサ及びスイッチから
の信号をA/D変換回路(ADC)175又は入力イン
タフェース回路176を介して入力し、その入力信号に
基づいて演算処理を実行し、その演算結果に基づき駆動
制御回路177a〜177dを介して各種アクチュエー
タ用制御信号を出力する。ランダムアクセスメモリ(R
AM)174は、その演算・制御処理過程における一時
的なデータ記憶場所として使用される。また、バックア
ップRAM179は、バッテリ(図示せず)に直接接続
されることにより電力の供給を受け、イグニションスイ
ッチがオフの状態においても保持されるべきデータ(例
えば、各種の学習値)を格納するために使用される。ま
た、これらのECU内の各構成要素は、アドレスバス、
データバス、及びコントロールバスからなるシステムバ
ス172によって接続されている。
ンECU)170は、燃料噴射制御、点火時期制御、ア
イドル回転速度制御などに加え、本発明に係るバルブタ
イミング制御を実行するマイクロコンピュータシステム
であり、そのハードウェア構成は、図8のブロック図に
示される。リードオンリメモリ(ROM)173に格納
されたプログラム及び各種のマップに従って、中央処理
装置(CPU)171は、各種センサ及びスイッチから
の信号をA/D変換回路(ADC)175又は入力イン
タフェース回路176を介して入力し、その入力信号に
基づいて演算処理を実行し、その演算結果に基づき駆動
制御回路177a〜177dを介して各種アクチュエー
タ用制御信号を出力する。ランダムアクセスメモリ(R
AM)174は、その演算・制御処理過程における一時
的なデータ記憶場所として使用される。また、バックア
ップRAM179は、バッテリ(図示せず)に直接接続
されることにより電力の供給を受け、イグニションスイ
ッチがオフの状態においても保持されるべきデータ(例
えば、各種の学習値)を格納するために使用される。ま
た、これらのECU内の各構成要素は、アドレスバス、
データバス、及びコントロールバスからなるシステムバ
ス172によって接続されている。
【0074】燃料噴射制御は、基本的には、エンジン1
回転当たりの吸入空気質量に基づいて、所定の目標空燃
比を達成する燃料噴射量すなわちインジェクタ40によ
る噴射時間を演算し、所定のクランク角に達した時点で
燃料を噴射すべく、駆動制御回路177aを介してイン
ジェクタ40を制御するものである。なお、エンジン1
回転当たりの吸入空気質量は、熱式エアフローメータ1
40により計測される吸入空気質量流量と回転速度セン
サ151から得られるエンジン回転速度とから算出され
る。そして、かかる燃料噴射量演算の際には、スロット
ル開度センサ142、吸気温センサ143、水温センサ
144等の各センサからの信号に基づく基本的な補正、
O2 センサ145からの信号に基づく空燃比フィードバ
ック補正、そのフィードバック補正値の中央値が理論空
燃比となるようにする空燃比学習補正等が加えられる。
回転当たりの吸入空気質量に基づいて、所定の目標空燃
比を達成する燃料噴射量すなわちインジェクタ40によ
る噴射時間を演算し、所定のクランク角に達した時点で
燃料を噴射すべく、駆動制御回路177aを介してイン
ジェクタ40を制御するものである。なお、エンジン1
回転当たりの吸入空気質量は、熱式エアフローメータ1
40により計測される吸入空気質量流量と回転速度セン
サ151から得られるエンジン回転速度とから算出され
る。そして、かかる燃料噴射量演算の際には、スロット
ル開度センサ142、吸気温センサ143、水温センサ
144等の各センサからの信号に基づく基本的な補正、
O2 センサ145からの信号に基づく空燃比フィードバ
ック補正、そのフィードバック補正値の中央値が理論空
燃比となるようにする空燃比学習補正等が加えられる。
【0075】また、点火時期制御は、回転速度センサ1
51から得られるエンジン回転速度及びその他のセンサ
からの信号により、エンジンの状態を総合的に判定し、
最適な点火時期を決定し、駆動制御回路177bを介し
てイグナイタ51に点火信号を送るものである。
51から得られるエンジン回転速度及びその他のセンサ
からの信号により、エンジンの状態を総合的に判定し、
最適な点火時期を決定し、駆動制御回路177bを介し
てイグナイタ51に点火信号を送るものである。
【0076】また、アイドル回転速度制御は、アイドル
スイッチ152からのスロットル全閉信号及び車速セン
サ153からの車速信号によってアイドル状態を検出す
るとともに、水温センサ144からのエンジン冷却水温
度等によって決められる目標回転速度と実際のエンジン
回転速度とを比較し、その差に応じて目標回転速度とな
るように制御量を決定し、駆動制御回路177cを介し
てISCV36を制御して空気量を調節することによ
り、最適なアイドル回転速度を維持するものである。
スイッチ152からのスロットル全閉信号及び車速セン
サ153からの車速信号によってアイドル状態を検出す
るとともに、水温センサ144からのエンジン冷却水温
度等によって決められる目標回転速度と実際のエンジン
回転速度とを比較し、その差に応じて目標回転速度とな
るように制御量を決定し、駆動制御回路177cを介し
てISCV36を制御して空気量を調節することによ
り、最適なアイドル回転速度を維持するものである。
【0077】以下、本発明に係るバルブタイミング制御
について詳細に説明する。バルブタイミング制御は、運
転状態に応じて吸気バルブ11の目標バルブタイミング
(弁開閉時期)を設定して連続可変バルブタイミング機
構70を制御するものであり、具体的には、吸気側カム
シャフト75の回転位相がクランクシャフト7の回転位
相に対して所望の位相差を保つように、すなわちカムシ
ャフト75をカムスプロケット71に対し特定の角度だ
け相対回転せしめるように、前記したクランク角センサ
154及びカム角センサ155からの信号に基づいてオ
イルコントロールバルブ100をフィードバック制御す
る。
について詳細に説明する。バルブタイミング制御は、運
転状態に応じて吸気バルブ11の目標バルブタイミング
(弁開閉時期)を設定して連続可変バルブタイミング機
構70を制御するものであり、具体的には、吸気側カム
シャフト75の回転位相がクランクシャフト7の回転位
相に対して所望の位相差を保つように、すなわちカムシ
ャフト75をカムスプロケット71に対し特定の角度だ
け相対回転せしめるように、前記したクランク角センサ
154及びカム角センサ155からの信号に基づいてオ
イルコントロールバルブ100をフィードバック制御す
る。
【0078】図9は、吸気バルブ11及び排気バルブ1
2の開閉時期をクランク角により表したバルブタイミン
グ図である。この図に示されるように、排気バルブ12
は、固定の開弁時期EVO(本実施形態では、排気下死
点前50°)にて開弁せしめられるとともに、固定の閉
弁時期EVC(本実施形態では、排気上死点後3°)に
て閉弁せしめられる。一方、吸気バルブ11について
は、その開弁期間は一定であるが、その開弁時期IVO
及び閉弁時期IVCは可変であり、最も遅角側の開閉時
期(同図のIVOr及びIVCr)を基準位置として、
ともに進角方向へ任意の量だけ変位したタイミングに設
定することができる。ただし、バルブタイミング変位量
VTDの最大値は、本実施形態では60°である。そし
て、この基準位置からのバルブタイミング変位量VTD
が制御目標量とされる。ここで、本実施形態において
は、基準位置としては、基準開弁時期IVOrが排気上
死点後3°であり、基準閉弁時期IVCrが吸気下死点
後65°である。したがって、この場合、バルブタイミ
ング変位量VTDが例えば30°CA(クランク角)の
ときには、IVOは排気上死点前27°となり、IVC
は吸気下死点後35°となる。なお、本実施形態では、
吸気バルブ11の基準開弁時期IVOrと排気バルブ2
6の閉弁時期EVCとは、ともに排気上死点後3°と同
一であるため、バルブタイミング変位量VTDは、バル
ブオーバラップ量と一致することとなる。ただし、図9
では、一般性を考慮し、かつ、理解を容易にするため、
IVOrとEVOとは一致しないように描かれている。
2の開閉時期をクランク角により表したバルブタイミン
グ図である。この図に示されるように、排気バルブ12
は、固定の開弁時期EVO(本実施形態では、排気下死
点前50°)にて開弁せしめられるとともに、固定の閉
弁時期EVC(本実施形態では、排気上死点後3°)に
て閉弁せしめられる。一方、吸気バルブ11について
は、その開弁期間は一定であるが、その開弁時期IVO
及び閉弁時期IVCは可変であり、最も遅角側の開閉時
期(同図のIVOr及びIVCr)を基準位置として、
ともに進角方向へ任意の量だけ変位したタイミングに設
定することができる。ただし、バルブタイミング変位量
VTDの最大値は、本実施形態では60°である。そし
て、この基準位置からのバルブタイミング変位量VTD
が制御目標量とされる。ここで、本実施形態において
は、基準位置としては、基準開弁時期IVOrが排気上
死点後3°であり、基準閉弁時期IVCrが吸気下死点
後65°である。したがって、この場合、バルブタイミ
ング変位量VTDが例えば30°CA(クランク角)の
ときには、IVOは排気上死点前27°となり、IVC
は吸気下死点後35°となる。なお、本実施形態では、
吸気バルブ11の基準開弁時期IVOrと排気バルブ2
6の閉弁時期EVCとは、ともに排気上死点後3°と同
一であるため、バルブタイミング変位量VTDは、バル
ブオーバラップ量と一致することとなる。ただし、図9
では、一般性を考慮し、かつ、理解を容易にするため、
IVOrとEVOとは一致しないように描かれている。
【0079】ところで、バルブタイミングを進角せしめ
るべく進角油圧室701への油圧を増大させたときに
は、図3においてベーン722が右回転するとともに、
反作用としてスプロケット71には左回転する方向の力
が働く。すなわち、カムシャフトを進角させるため、V
VT機構70のフリクションに打ち勝つだけの回転抵抗
がスプロケットに付加され、回転速度が一時的に低下
し、排気側カムスプロケット18と吸気側カムスプロケ
ット71との間でタイミングチェーン20にゆるみ(た
るみ)が生じ、歯飛びが発生するおそれがある。そこ
で、本実施形態においては、エンジン回転速度が高いと
き、具体的にはエンジン保証回転速度NEF を超えると
き、位相変更の速度すなわち変位速度が小さくなるよう
にして、スプロケット71の回転変動を小さくし、タイ
ミングチェーン20のゆるみ(たるみ)を生じにくくし
ている。
るべく進角油圧室701への油圧を増大させたときに
は、図3においてベーン722が右回転するとともに、
反作用としてスプロケット71には左回転する方向の力
が働く。すなわち、カムシャフトを進角させるため、V
VT機構70のフリクションに打ち勝つだけの回転抵抗
がスプロケットに付加され、回転速度が一時的に低下
し、排気側カムスプロケット18と吸気側カムスプロケ
ット71との間でタイミングチェーン20にゆるみ(た
るみ)が生じ、歯飛びが発生するおそれがある。そこ
で、本実施形態においては、エンジン回転速度が高いと
き、具体的にはエンジン保証回転速度NEF を超えると
き、位相変更の速度すなわち変位速度が小さくなるよう
にして、スプロケット71の回転変動を小さくし、タイ
ミングチェーン20のゆるみ(たるみ)を生じにくくし
ている。
【0080】図10は、以上の制御方針を具体化したバ
ルブタイミング制御ルーチンの処理手順を示すフローチ
ャートである。このルーチンは、所定の周期で実行され
るように構成されている。まず、回転速度センサ151
の出力に基づいて現在のエンジン回転速度NEを検出す
るとともに、熱式エアフローメータ140の出力に基づ
き現在の吸入空気質量流量GAを検出する(ステップ1
002)。次いで、 GN←GA/NE なる演算により、エンジン負荷(エンジン1回転当たり
の吸入空気質量)GNを算出する(ステップ100
4)。次いで、図11に示されるようなマップに基づく
補間計算により、現在のエンジン負荷GN及びエンジン
回転速度NEに応じた目標バルブタイミング変位量VT
Dtを算出する(ステップ1006)。この目標バルブ
タイミング変位量VTDtのマップは、予めROM17
3に格納されている。
ルブタイミング制御ルーチンの処理手順を示すフローチ
ャートである。このルーチンは、所定の周期で実行され
るように構成されている。まず、回転速度センサ151
の出力に基づいて現在のエンジン回転速度NEを検出す
るとともに、熱式エアフローメータ140の出力に基づ
き現在の吸入空気質量流量GAを検出する(ステップ1
002)。次いで、 GN←GA/NE なる演算により、エンジン負荷(エンジン1回転当たり
の吸入空気質量)GNを算出する(ステップ100
4)。次いで、図11に示されるようなマップに基づく
補間計算により、現在のエンジン負荷GN及びエンジン
回転速度NEに応じた目標バルブタイミング変位量VT
Dtを算出する(ステップ1006)。この目標バルブ
タイミング変位量VTDtのマップは、予めROM17
3に格納されている。
【0081】次に、クランク角センサ154からのクラ
ンク角度信号とカム角センサ155からのカム角度信号
との位相差に基づいて現在の実バルブタイミング変位量
VTDを検出する(ステップ1008)。次いで、この
実バルブタイミング変位量VTDが目標バルブタイミン
グ変位量VTDtからどれだけ遅角しているか、即ちど
れだけ進角させる必要があるかを表すバルブタイミング
偏差EVTDを、 EVTD←VTDt−VTD なる演算により算出する(ステップ1010)。このE
VTD<0のときには、バルブタイミングを遅角させる
必要があることを示す。
ンク角度信号とカム角センサ155からのカム角度信号
との位相差に基づいて現在の実バルブタイミング変位量
VTDを検出する(ステップ1008)。次いで、この
実バルブタイミング変位量VTDが目標バルブタイミン
グ変位量VTDtからどれだけ遅角しているか、即ちど
れだけ進角させる必要があるかを表すバルブタイミング
偏差EVTDを、 EVTD←VTDt−VTD なる演算により算出する(ステップ1010)。このE
VTD<0のときには、バルブタイミングを遅角させる
必要があることを示す。
【0082】次に、現在のエンジン回転速度NEがエン
ジン保証回転速度NEF 以下か否かを判定する(ステッ
プ1012)。NE≦NEF のときには、OCV100
を制御するためのデューティ比を、 DR←DRH +KP*EVTD なる演算により算出する(ステップ1014)。ここ
で、DRH は、図7に示される保持デューティ比であ
り、KPは、比例動作(P動作)のための比例ゲイン
(正値)である。図7からわかるように、EVTD>0
のときには変位速度SPD>0となってバルブタイミン
グは進角方向に変位し、EVTD=0のときにはSPD
=0となって現在のバルブタイミングが維持され、EV
TD<0のときにSPD<0となってバルブタイミング
は遅角方向に変位する。そして、進角方向又は遅角方向
に変位する際の変位速度の絶対値|SPD|は、バルブ
タイミング偏差の絶対値|EVTD|にほぼ比例する。
ジン保証回転速度NEF 以下か否かを判定する(ステッ
プ1012)。NE≦NEF のときには、OCV100
を制御するためのデューティ比を、 DR←DRH +KP*EVTD なる演算により算出する(ステップ1014)。ここ
で、DRH は、図7に示される保持デューティ比であ
り、KPは、比例動作(P動作)のための比例ゲイン
(正値)である。図7からわかるように、EVTD>0
のときには変位速度SPD>0となってバルブタイミン
グは進角方向に変位し、EVTD=0のときにはSPD
=0となって現在のバルブタイミングが維持され、EV
TD<0のときにSPD<0となってバルブタイミング
は遅角方向に変位する。そして、進角方向又は遅角方向
に変位する際の変位速度の絶対値|SPD|は、バルブ
タイミング偏差の絶対値|EVTD|にほぼ比例する。
【0083】一方、現在のエンジン回転速度NEがエン
ジン保証回転速度NEF を超えているとき、すなわちN
E>NEF のときには、OCV100を制御するための
デューティ比を、 DR←DRH +(KP/2)*EVTD なる演算により算出する(ステップ1016)。このよ
うに、比例動作(P動作)のための比例ゲインを通常時
の1/2としているため、バルブタイミングの変位速度
は小さくなる。ステップ1014又は1016でデュー
ティ比DRが算出されると、その値に基づきOCV10
0を制御する(ステップ1018)。
ジン保証回転速度NEF を超えているとき、すなわちN
E>NEF のときには、OCV100を制御するための
デューティ比を、 DR←DRH +(KP/2)*EVTD なる演算により算出する(ステップ1016)。このよ
うに、比例動作(P動作)のための比例ゲインを通常時
の1/2としているため、バルブタイミングの変位速度
は小さくなる。ステップ1014又は1016でデュー
ティ比DRが算出されると、その値に基づきOCV10
0を制御する(ステップ1018)。
【0084】図12は、他の実施形態に係るバルブタイ
ミング制御ルーチンの処理手順を示すフローチャートで
ある。この実施形態では、現在のエンジン回転速度NE
がエンジン保証回転速度NEF を超えているとき、すな
わちNE>NEF のときに、デューティ比DRを、 DR←DRH のように設定する点のみが前述の実施形態と相違する
(ステップ1016’)。すなわち、NE>NEF のと
きには保持デューティ比にてVVT機構を制御すること
で、現バルブタイミングを維持する。その結果、タイミ
ングチェーンのたるみが発生するのが確実に防止され
る。
ミング制御ルーチンの処理手順を示すフローチャートで
ある。この実施形態では、現在のエンジン回転速度NE
がエンジン保証回転速度NEF を超えているとき、すな
わちNE>NEF のときに、デューティ比DRを、 DR←DRH のように設定する点のみが前述の実施形態と相違する
(ステップ1016’)。すなわち、NE>NEF のと
きには保持デューティ比にてVVT機構を制御すること
で、現バルブタイミングを維持する。その結果、タイミ
ングチェーンのたるみが発生するのが確実に防止され
る。
【0085】以上、本発明の実施形態について述べてき
たが、もちろん本発明はこれに限定されるものではな
い。例えば、本実施形態は、いわゆるベーン式VVT機
構を使用するものであるが、いわゆるリングギヤ式VV
T機構に対しても、本発明は適用可能である。さらに、
本実施形態は、カムシャフト駆動方式としてチェーン駆
動式を採用するエンジンについて実施したものである
が、ベルト駆動式のエンジンに対しても、本発明は適用
可能である。また、本実施形態においては、位相変更速
度を小さくするために、比例制御における比例ゲインを
操作しているが、その他の方法も適用可能である。
たが、もちろん本発明はこれに限定されるものではな
い。例えば、本実施形態は、いわゆるベーン式VVT機
構を使用するものであるが、いわゆるリングギヤ式VV
T機構に対しても、本発明は適用可能である。さらに、
本実施形態は、カムシャフト駆動方式としてチェーン駆
動式を採用するエンジンについて実施したものである
が、ベルト駆動式のエンジンに対しても、本発明は適用
可能である。また、本実施形態においては、位相変更速
度を小さくするために、比例制御における比例ゲインを
操作しているが、その他の方法も適用可能である。
【0086】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
可変バルブタイミング機構を備えた内燃機関において、
機関回転速度が高いとき、位相変更速度が小さくされる
か又は位相変更が停止されることにより、タイミングチ
ェーン又はタイミングベルトにゆるみ(たるみ)が発生
するのが防止されるため、歯飛びによるバルブタイミン
グのずれが生ずることはない。
可変バルブタイミング機構を備えた内燃機関において、
機関回転速度が高いとき、位相変更速度が小さくされる
か又は位相変更が停止されることにより、タイミングチ
ェーン又はタイミングベルトにゆるみ(たるみ)が発生
するのが防止されるため、歯飛びによるバルブタイミン
グのずれが生ずることはない。
【図1】本発明の一実施形態に係るバルブタイミング制
御装置を備えた電子制御式内燃機関の全体概要図であ
る。
御装置を備えた電子制御式内燃機関の全体概要図であ
る。
【図2】可変バルブタイミング機構の概略構成を示す分
解斜視図である。
解斜視図である。
【図3】カバーを取り外した状態での可変バルブタイミ
ング機構の正面図である。
ング機構の正面図である。
【図4】図3のX−X線で可変バルブタイミング機構を
切断した場合の側面断面図である。
切断した場合の側面断面図である。
【図5】図3のX−X線で可変バルブタイミング機構を
切断した場合の部分拡大断面図である。
切断した場合の部分拡大断面図である。
【図6】図3のY−Y線で可変バルブタイミング機構を
切断した場合の側面断面図である。
切断した場合の側面断面図である。
【図7】オイルコントロールバルブの駆動デューティ比
DRとバルブタイミング変位速度SPDとの関係を示す
特性図である。
DRとバルブタイミング変位速度SPDとの関係を示す
特性図である。
【図8】エンジンECUのハードウェア構成を示すブロ
ック図である。
ック図である。
【図9】吸気バルブ及び排気バルブの開閉時期をクラン
ク角により表したバルブタイミング図である。
ク角により表したバルブタイミング図である。
【図10】バルブタイミング制御ルーチンの処理手順を
示すフローチャートである。
示すフローチャートである。
【図11】エンジン回転速度NE及びエンジン負荷GN
に応じて目標バルブタイミング変位量VTDtを求める
ためのマップを示す図である。
に応じて目標バルブタイミング変位量VTDtを求める
ためのマップを示す図である。
【図12】他の実施形態に係るバルブタイミング制御ル
ーチンの処理手順を示すフローチャートである。
ーチンの処理手順を示すフローチャートである。
1…4サイクルガソリンエンジン 2…シリンダブロック 3…シリンダヘッド 4…シリンダ 5…ピストン 6…コネクティングロッド 7…クランクシャフト 8…燃焼室 9…吸気ポート 10…排気ポート 11…吸気バルブ 12…排気バルブ 14…排気側カムシャフト 15…吸気側カム 16…排気側カム 18…排気側カムスプロケット 19…クランクスプロケット 20…タイミングチェーン(連動帯) 30…吸気通路 31…エアクリーナ 32…スロットルバルブ 32a…スロットルバルブの軸 33…サージタンク 34…吸気マニホルド 35…アイドルアジャスト通路 36…アイドル回転速度制御弁(ISCV) 40…インジェクタ 41…燃料タンク 42…燃料ポンプ 43…燃料配管 50…点火プラグ 51…イグナイタ 52…点火コイル 53…点火ディストリビュータ 60…排気通路 61…排気マニホルド 62…触媒コンバータ 70…連続可変バルブタイミング機構(位相変更手段) 71…吸気側カムスプロケット(回転体) 72…ロータ 73…カバー 74…リヤハウジング 75…吸気側カムシャフト 100…オイルコントロールバルブ(OCV)(作動制
御手段) 140…エアフローメータ(運転状態検出手段) 141…吸気圧センサ 142…スロットル開度センサ 143…吸気温センサ 144…水温センサ 145…O2 センサ 150…クランク基準位置センサ 151…回転速度センサ(運転状態検出手段,回転速度
検出手段) 152…アイドルスイッチ 153…車速センサ 154…クランク角センサ 155…カム角センサ 170…エンジンECU(制御量算出手段,制御量変更
手段) 171…CPU 172…システムバス 173…ROM 174…RAM 175…A/D変換回路 176…入力インタフェース回路 177a,177b,177c,177d,177e…
駆動制御回路 179…バックアップRAM
御手段) 140…エアフローメータ(運転状態検出手段) 141…吸気圧センサ 142…スロットル開度センサ 143…吸気温センサ 144…水温センサ 145…O2 センサ 150…クランク基準位置センサ 151…回転速度センサ(運転状態検出手段,回転速度
検出手段) 152…アイドルスイッチ 153…車速センサ 154…クランク角センサ 155…カム角センサ 170…エンジンECU(制御量算出手段,制御量変更
手段) 171…CPU 172…システムバス 173…ROM 174…RAM 175…A/D変換回路 176…入力インタフェース回路 177a,177b,177c,177d,177e…
駆動制御回路 179…バックアップRAM
Claims (2)
- 【請求項1】 機関のクランクシャフトとの間に掛張さ
れた連動帯によりクランクシャフトに連動して回転する
回転体と、 前記回転体と連動して回転し機関のバルブを駆動するカ
ムシャフトと、 前記カムシャフトを前記回転体に対し所定角度範囲内で
相対的に回転せしめることにより、前記回転体に対する
前記カムシャフトの位相を変更することを可能にする位
相変更手段と、 前記位相変更手段の作動を制御する作動制御手段と、 機関運転状態を検出する運転状態検出手段と、 前記運転状態検出手段によって検出される機関運転状態
に基づき前記作動制御手段への制御量を算出する制御量
算出手段と、 機関回転速度を検出する回転速度検出手段と、 前記回転速度検出手段によって検出される機関回転速度
が所定値以上のときには所定値未満のときに比して前記
位相変更手段の作動速度が小さくなるように前記制御量
を変更する制御量変更手段と、 を具備する、内燃機関のバルブタイミング制御装置。 - 【請求項2】 前記制御量変更手段は、前記運転状態検
出手段によって検出される機関運転状態にかかわらず、
前記位相変更手段の作動を停止すべく前記制御量を所定
値に設定する、請求項1に記載の内燃機関のバルブタイ
ミング制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9031958A JPH10231742A (ja) | 1997-02-17 | 1997-02-17 | 内燃機関のバルブタイミング制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9031958A JPH10231742A (ja) | 1997-02-17 | 1997-02-17 | 内燃機関のバルブタイミング制御装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10231742A true JPH10231742A (ja) | 1998-09-02 |
Family
ID=12345478
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9031958A Pending JPH10231742A (ja) | 1997-02-17 | 1997-02-17 | 内燃機関のバルブタイミング制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH10231742A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009185819A (ja) * | 2008-02-05 | 2009-08-20 | Dr Ing Hcf Porsche Ag | カムシャフトタイミングアジャスタ |
JP2017166346A (ja) * | 2016-03-14 | 2017-09-21 | マツダ株式会社 | 過給機付きエンジン |
WO2023073894A1 (ja) * | 2021-10-28 | 2023-05-04 | 日立Astemo株式会社 | エンジン制御装置及びエンジン制御方法 |
-
1997
- 1997-02-17 JP JP9031958A patent/JPH10231742A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009185819A (ja) * | 2008-02-05 | 2009-08-20 | Dr Ing Hcf Porsche Ag | カムシャフトタイミングアジャスタ |
JP2017166346A (ja) * | 2016-03-14 | 2017-09-21 | マツダ株式会社 | 過給機付きエンジン |
WO2023073894A1 (ja) * | 2021-10-28 | 2023-05-04 | 日立Astemo株式会社 | エンジン制御装置及びエンジン制御方法 |
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