JPH10252428A

JPH10252428A - 内燃機関のバルブ特性制御装置

Info

Publication number: JPH10252428A
Application number: JP5801097A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Nihei; 裕昭仁平; Yoshikatsu Nakamura; 吉克中村
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1997-03-12
Filing date: 1997-03-12
Publication date: 1998-09-22

Abstract

(57)【要約】【課題】バルブリフト調整機構とバルブタイミング調
整機構とを併せ持つ内燃機関において、トルク変動を招
く高リフトカムプロフィールへの切替えを、油圧源の増
大や制御性の悪化を伴うことなく実施する。【解決手段】吸気カム１５として高リフトカムを選択
して吸気バルブ１１を開閉駆動するときには、バルブタ
イミングの変更による機関性能向上幅は小さい。一方、
バルブタイミングを決めるリングギヤの位置制御では、
中間位置に保持するときには微妙な油圧バランスを達成
する必要があるが、最変位位置に保持するときには一方
の油圧室の油圧を単に大きくするだけでよく、その保持
力を大きくすることができる。そこで、高リフトカムを
選択するときには、予め、リングギヤを最変位位置に保
持し、その際、最変位位置にリングギヤを変位させる側
の油圧室のみに油圧を供給して、リングギヤの固定をよ
り確実にする。

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（内燃エ
ンジン）においてバルブタイミング（弁開閉時期）、バ
ルブ開期間、バルブリフト量（弁揚程）等のバルブ特性
を制御する装置であるバルブ特性制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、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特性を達成するために動弁
系の可変機構が種々開発され実用化されつつある。バル
ブ特性としては、バルブタイミング、バルブ開期間（カ
ム作用期間）、バルブリフト量（カムリフト量）等があ
る。そして、可変動弁系としては、クランクシャフトに
対するカムシャフトの相対回転位相（カム位相）を２段
階（ＯＮ／ＯＦＦ制御）的に又は連続的に可変にしてバ
ルブ開期間は一定でありながらもその開期間の中心時期
を変化させるものや、異なるプロフィールを有する複数
のカムを設けそれらを切り替えて使用することによりバ
ルブ開期間中心時期は一定でありながらもバルブ開期間
及びバルブリフト量を段階的に変化させるもの、さらに
はカムシャフト軸方向にてプロフィールが変化する三次
元カム（立体カム）を採用しカムシャフトを軸方向に移
動させることによりバルブ開期間中心時期は一定であり
ながらもバルブ開期間及びバルブリフト量を連続的に変
化させるもの、等が考案されている。

【０００３】かかるバルブ特性制御装置を有する内燃機
関では、出力性能の向上に寄与する吸入効率の観点、及
びＮＯ_x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特性が制御される。

【０００４】例えば、特開平6-235305号公報は、バルブ
リフト調整機構とバルブタイミング調整機構とを併せ持
つ可変動弁装置を開示している。そのバルブリフト調整
機構は、吸気側カムシャフトに高リフトカム及び低リフ
トカムを備え、吸気バルブを開閉駆動するカムを切り替
え可能とするものである。また、そのバルブタイミング
調整機構は、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、２つの位置のいずれかに位置づけ
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２段階的に変化させうるものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述の特開
平6-235305号公報の装置におけるバルブタイミング調整
機構は、２段階的にバルブタイミングを切り替えるもの
であるが、例えば、特開平7-139327号公報に開示される
ように、リングギヤを２つの最変位位置間の任意の位置
（中間位相）に位置づけ可能とすることにより、バルブ
タイミングを無段階的に即ち連続的に変化せしめる連続
可変式（リニア式）バルブタイミング調整機構も実用化
されつつある。そこで、この連続可変式バルブタイミン
グ調整機構とバルブリフト調整機構とを組み合わせれ
ば、より緻密なバルブ特性制御を実施することが可能と
なる。

【０００６】しかしながら、バルブタイミングを中間位
相に保持することは、リングギヤ等の駆動部材の両側の
油圧室の油圧バランスを、油もれやトルク変動等を考慮
に入れて微妙に制御することにより、成立するものであ
る。一方、低リフトカムから高リフトカムへと切り替え
るときには、カムシャフトのトルク変動が大きくなる。
従って、バルブタイミングを中間位相に保持している場
合において、高リフトカムへ切り替えるときには、駆動
部材の位置が変位してカム位相が変動するため、ショッ
クやエミッションの悪化が生ずる。このような中間位相
の保持制御性の悪化を防止するため、油圧源を増大化し
て保持力を高めることが考えられるが、その場合には、
損失が増え、燃費が悪化してしまうという問題が生ず
る。

【０００７】かかる実情に鑑み、本発明の目的は、バル
ブリフト調整機構とバルブタイミング調整機構とを併せ
持つ内燃機関において、トルク変動を招く高リフトカム
への切替えを、油圧源の増大や制御性の悪化を伴うこと
なく実施することができるバルブ特性制御装置を提供す
ることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく案
出された、本発明の第１の態様に係る、内燃機関のバル
ブ特性制御装置は、クランクシャフトに連動して回転す
る回転体からカムシャフトへと回転を伝達するととも
に、駆動部材が該駆動部材の両側に設けられた液圧室の
液圧により２つの最変位位置間の任意位置に位置付けら
れるのに応じて該カムシャフトを該回転体に対し所定角
度範囲内で相対回転せしめるバルブタイミング調整手段
と、該カムシャフトに設けられた異なるカムプロフィー
ルの中から１つのカムプロフィールを選択的にバルブに
作用せしめるバルブリフト調整手段と、を具備する、内
燃機関のバルブ特性制御装置において、高リフトのカム
プロフィールを選択するように前記バルブリフト調整手
段を制御するときには、予め、該駆動部材をいずれか一
方の最変位位置に位置付けるとともに、該一方の最変位
位置に該駆動部材を変位させる側の液圧室の液圧を他方
の液圧室の液圧より大きくして該駆動部材を該一方の最
変位位置に保持するように前記バルブタイミング調整手
段を制御する制御手段を具備することを特徴とする。

【０００９】また、本発明の第２の態様によれば、前記
バルブ特性制御装置において、該駆動部材の該一方の最
変位位置への該保持は、該一方の最変位位置に該駆動部
材を変位させる側の液圧室のみに液圧を供給することに
より達成される。

【００１０】高リフトのカムプロフィールを用いてバル
ブを開閉駆動するときには、カム位相（バルブタイミン
グ）の変更による内燃機関の性能向上幅は小さく、どの
ようなカム位相にあろうとも差は生じない。一方、カム
位相を決定する駆動部材の位置制御に関して述べると、
中間位置に保持するときには、微妙な油圧バランスを達
成する必要があるが、最変位位置（最遅角位置又は最進
角位置）に保持するときには、駆動部材をその最変位位
置へ変位させる側の液圧室の液圧を他方の液圧室の液圧
より単に大きくするだけでよい。すなわち、最変位位置
に駆動部材を保持するときには、その保持力を大きくす
ることができる。なお、最変位位置での保持制御におい
ても、その応答性を高めるためには中間位置での保持制
御と同様に微妙な油圧バランスを達成する必要がある
が、高リフトのカムプロフィールの使用時には、応答性
が要求されることはない。

【００１１】上述の如く構成された、本発明の第１の態
様に係る、内燃機関のバルブ特性制御装置においては、
上述の知見に基づき、高リフトのカムプロフィールを選
択するようにバルブリフト調整手段を制御するときに
は、予め、駆動部材が最変位位置に位置付けられ、高リ
フトのカムプロフィールへの切替えに伴うトルク変動に
対しても高い保持力を維持することができ、油圧源を増
大化することなく、カム位相の制御性が確保され、ショ
ックやエミッションの悪化が生ずることはない。また、
本発明の第２の態様によれば、最変位位置に駆動部材を
変位させる側の液圧室のみに液圧が供給されるため、最
変位位置への駆動部材の固定がより確実となる。

【００１２】

【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。

【００１３】図１は、本発明の一実施形態に係るバルブ
特性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。エンジン１は、車両に内燃機関として搭載され
る直列４気筒４サイクルレシプロガソリンエンジンであ
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。

【００１４】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１
３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１３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。なお、後述するよう
に、吸気カム１５は、１つの吸気バルブ１１に対して複
数個設けられ、選択的に使用される。カムシャフト１３
及び１４の端部にそれぞれ設けられたタイミングプーリ
１７及び１８は、クランクシャフト７の端部に設けられ
たタイミングプーリ１９とタイミングベルト２０により
連結されている。

【００１５】すなわち、クランクシャフト７の回転に伴
いタイミングプーリ１９が回転すると、その回転がタイ
ミングベルト２０を介してタイミングプーリ１７及び１
８に伝達される。その際、タイミングプーリ１９の回転
は、その回転速度が１／２に減速されてタイミングプー
リ１７及び１８に伝達される。タイミングプーリ１７の
回転にともない吸気側カムシャフト１３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、タイミングプーリ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１２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１３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。

【００１６】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。

【００１７】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、吸気行程において吸気バ
ルブ１１を介して燃焼室８へ導入され、圧縮行程におい
てピストン５により圧縮される。

【００１８】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（膨張行程）。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が回転せしめられ、エンジン１の駆
動力が得られる。

【００１９】燃焼した混合気は、排気行程において排気
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Ｎ
Ｏ_x（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。

【００２０】特に、このエンジン１は、バルブタイミン
グ調整機構７０ａとバルブリフト調整機構７０ｂとから
なるバルブ特性制御機構７０を備えている。バルブタイ
ミング調整機構７０ａは、吸気側カムシャフト１３とタ
イミングプーリ１７との間に設けられ、カムシャフト１
３とタイミングプーリ１７とを相対回転せしめるもので
ある。すなわち、バルブタイミング調整機構７０ａは、
カムシャフト１３とタイミングプーリ１７とを外歯と
し、内外周にヘリカルスプラインを持つリングギヤを介
して両者を連結し、このリングギヤを軸線方向に移動さ
せることによって、前述の相対回転を実現する。このリ
ングギヤの移動は、油圧源から供給される油圧力を制御
することによってなされ、その油圧力制御のためにオイ
ルコントロールバルブ（ＯＣＶ）１１０が設けられてい
る。

【００２１】次に、バルブタイミング調整機構７０ａの
詳細を図２〜図５に基づいて説明する。ここに、図２
は、吸気バルブタイミングの最遅角状態を達成するよう
に駆動したときのバルブタイミング調整機構の部分断面
図であり、図３は、その最遅角状態を達成するようにオ
イルコントロールバルブ（ＯＣＶ）を制御したときのＯ
ＣＶの部分断面図である。また、図４は、吸気バルブタ
イミングの最進角状態を達成するように駆動したときの
バルブタイミング調整機構の部分断面図であり、図５
は、その最進角状態を達成するようにＯＣＶを制御した
ときのＯＣＶの部分断面図である。

【００２２】吸気側カムシャフト１３は、そのジャーナ
ル７１において、シリンダヘッド３とベアリングキャッ
プ７２との間で回転可能に支持されている。カムシャフ
ト１３の外周においてジャーナル７１の前方（図２及び
図４の左方）近傍には、タイミングプーリ１７が相対回
動可能に装着されている。タイミングプーリ１７の外周
には多数の外歯７３が形成され、ここにタイミングベル
ト２０が掛装されている。上述したようにクランクシャ
フト７の回転は、このタイミングベルト２０を介してタ
イミングプーリ１７に伝達される。

【００２３】カムシャフト１３の前端には、インナキャ
ップ７５が中空ボルト７６及びピン７７により一体回転
可能に取付けられている。タイミングプーリ１７には、
蓋７８を有するカバー７９がボルト８０及びピン８１に
より一体回転可能に取付けられている。このカバー７９
によりカムシャフト１３の前端部及びインナキャップ７
５の全体が覆われている。

【００２４】タイミングプーリ１７及びカムシャフト１
３は、カバー７９とインナキャップ７５との間に介在さ
れたリングギヤ８２によって連結されている。リングギ
ヤ８２は略円環状をなし、タイミングプーリ１７、カバ
ー７９及びインナキャップ７５によって囲まれた空間Ｓ
内に前後方向への往復動可能に収容されている。リング
ギヤ８２の内外周には多数の歯８２ａ，８２ｂが設けら
れている。これに対応して、インナキャップ７５の外周
及びカバー７９の内周には多数の歯７５ａ，７９ｂが設
けられている。これらの歯８２ａ，８２ｂ，７５ａ，７
９ｂは、いずれもその歯すじがカムシャフト１３の軸線
に対し交差したヘリカル歯となっている。そして、歯７
５ａ，８２ａが互いに噛合し、歯７９ｂ，８２ｂが互い
に噛合している。これらの噛合により、タイミングプー
リ１７の回転は、カバー７９、リングギヤ８２、インナ
キャップ７５を介してカムシャフト１３に伝達される。
また、各歯８２ａ，８２ｂ，７５ａ，７９ｂがヘリカル
歯であることから、リングギヤ８２が前後方向へ移動す
ると、インナキャップ７５及びカバー７９に捩じり力が
付与され、その結果、カムシャフト１３がタイミングプ
ーリ１７に対し相対回動する。

【００２５】空間Ｓにおいて、リングギヤ８２の前側は
第１の油圧室８３をなし、後側は第２の油圧室８５をな
している。各油圧室８３，８５に潤滑油による油圧を供
給するために、図３及び図５に示すように、エンジン１
に既設のオイルポンプ８６が利用されている。オイルポ
ンプ８６はクランクシャフト７に駆動連結されており、
エンジン１の運転に伴い作動してオイルパン８７から潤
滑油を吸引及び吐出する。吐出された潤滑油中の異物、
金属粉等はオイルフィルタ８８によって除去される。そ
して、オイルフィルタ８８を通過した潤滑油の油圧が各
油圧室８３，８５に供給される。

【００２６】図２及び図４に示すように、オイルポンプ
８６は、後述する第１の供給路により第１の油圧室８３
に連通している。すなわち、シリンダヘッド３及びベア
リングキャップ７２には、上下方向へ延びるヘッド油路
９０が形成されている。ベアリングキャップ７２には、
ヘッド油路９０と平行に油孔９１が形成されている。カ
ムシャフト１３のジャーナル７１において油孔９１と対
応する箇所には、ジャーナル溝９２が全周にわたって形
成されている。

【００２７】カムシャフト１３には、その軸線に沿って
延びるシャフト油路９３が形成されている。シャフト油
路９３は、その途中に配置されたボール９５により前後
に区画されている。カムシャフト１３には、ジャーナル
溝９２及びシャフト油路９３を連通させる油孔９６が貫
設されている。シャフト油路９３の前側は、中空ボルト
７６の中心孔７６ａを通じて第１の油圧室８３に連通さ
れている。そして、前述したヘッド油路９０、油孔９
１、ジャーナル溝９２、油孔９６、シャフト油路９３及
び中心孔７６ａにより第１の供給路が構成されている。

【００２８】オイルポンプ８６は、後述する第２の供給
路により第２の油圧室８５に連通されている。すなわ
ち、ベアリングキャップ７２には、油孔９１と平行に油
孔９８が形成されている。カムシャフト１３のジャーナ
ル７１において油孔９８と対応する箇所には、ジャーナ
ル溝９９が全周にわたって形成されている。カムシャフ
ト１３には、シャフト油路９３と平行にシャフト油路１
００が形成されている。シャフト油路１００の後端はジ
ャーナル溝９９に接続され、前端は、カムシャフト１３
とインナキャップ７５との間に設けられた油孔１０１を
介して第２の油圧室８５に接続されている。そして、前
述したヘッド油路９０、油孔９８、ジャーナル溝９９、
シャフト油路１００、油孔１０１により第２の供給路が
構成されている。

【００２９】第１の供給路及び第２の供給路の途中に
は、各油圧室８３，８５に供給される油圧の大きさを調
整するために、リニアソレノイドバルブからなるオイル
コントロールバルブ（ＯＣＶ）１１０が設けられてい
る。

【００３０】図２及び図３に示すように、ＯＣＶ１１０
のケーシング１１１には、その内外を連通させる第１の
ポート１１３、第２のポート１１４、第３のポート１１
５、第４のポート１１６及び第５のポート１１７がそれ
ぞれ設けられている。第１のポート１１３は油孔９１に
接続され、第２のポート１１４は油孔９８に接続されて
いる。第３及び第４のポート１１５，１１６は、ベアリ
ングキャップ７２に形成された油孔１１８を介してオイ
ルパン８７に接続されている。第５のポート１１７は、
ヘッド油路９０、オイルフィルタ８８等を介してオイル
ポンプ８６に接続されている。

【００３１】ケーシング１１１の内部には、円筒状の４
つの弁体１１９ａを備えたスプール１１９が往復動可能
に収容されている。スプール１１９は、その前後（図３
の左右）両側に設けられたスプリング１２０及び電磁ソ
レノイド１２１の作動により軸方向へ移動せしめられ
る。

【００３２】例えば図５に示すように、スプール１１９
が前方（図の左方）へ移動すると、第５のポート１１７
が第１のポート１１３に連通するとともに、第２のポー
ト１１４が第４のポート１１６に連通する。これらの連
通により、ヘッド油路９０に供給された油圧が、ＯＣＶ
１１０から油孔９１、ジャーナル溝９２、油孔９６、シ
ャフト油路９３及び中心孔７６ａを通じて第１の油圧室
８３に供給される。この油圧がリングギヤ８２に前側か
ら加えられると、リングギヤ８２が第２の油圧室８５内
の潤滑油に抗して後方へ移動しながら回動する。この回
動を伴う移動により、インナキャップ７５及びカバー７
９に捩じり力が付与される。

【００３３】その結果、タイミングプーリ１７に対する
カムシャフト１３の相対回転の角度が変えられ、吸気バ
ルブ１１のバルブタイミングが進角される。すなわち、
吸気バルブ１１の開弁開始時期が早められる。リングギ
ヤ８２の後方への移動は、これがタイミングプーリ１７
に接触したところで規制される。リングギヤ８２がタイ
ミングプーリ１７に接触して停止したとき、吸気バルブ
１１の開弁開始時期が最も早くなる。

【００３４】一方、図３に示すように、ＯＣＶ１１０の
スプール１１９が後方（図の右方）へ移動すると、第５
のポート１１７が第２のポート１１４に連通するととも
に、第１のポート１１３が第３のポート１１５に連通す
る。すると、ヘッド油路９０に供給された油圧が、ＯＣ
Ｖ１１０から油孔９８、ジャーナル溝９９、シャフト油
路１００及び油孔１０１を通じて第２の油圧室８５に供
給される。この油圧がリングギヤ８２に後側から加えら
れることにより、リングギヤ８２が第１の油圧室８３内
の潤滑油に抗して前方へ移動しながら回動する。この回
動を伴う移動により、インナキャップ７５及びカバー７
９に捩じり力が付与される。

【００３５】その結果、タイミングプーリ１７に対する
カムシャフト１３の相対回転の角度が変えられ、吸気バ
ルブ１１のバルブタイミングが遅角せしめられる。すな
わち、吸気バルブ１１の開弁開始時期が遅らされる。リ
ングギヤ８２の前方への移動は、これがカバー７９に接
触することで規制される。リングギヤ８２がカバー７９
に接触して停止したとき、吸気バルブ１１の開弁開始時
期が最も遅くなり、バルブタイミングが最遅角状態とな
る。

【００３６】上記のようにバルブタイミング調整機構７
０ａが構成されており、バルブタイミング調整機構７０
ａを駆動せしめることにより、吸気バルブ１１のバルブ
タイミングが、所定のクランク角度範囲内で任意に変更
可能となる。

【００３７】次に、バルブリフト調整機構７０ｂの詳細
を図６〜図１２に基づいて説明する。ここに、図６はバ
ルブリフト調整機構７０ｂの斜視図、図７はカムを省略
したバルブリフト調整機構７０ｂの斜視図、図８はバル
ブリフト調整機構７０ｂの要部側断面図（ａ）及び同じ
く要部平断面図（ｂ）、図９はバルブリフト調整機構７
０ｂの作用を説明するための側断面図（ａ）及び同じく
平断面図（ｂ）、図１０は摺動孔の断面図、図１１はカ
ムフォロワ固定部材の斜視図、図１２はキーの斜視図で
ある。

【００３８】図６に示すように、カムシャフト１３に
は、低リフトカム１５ｂを挟んで両側に中リフトカム１
５ａ、高リフトカム１５ｃが位置するようにそれぞれ固
定されている。この中リフトカム１５ａ、低リフトカム
１５ｂ、高リフトカム１５ｃは、それぞれバルブタイミ
ング（作用角）及びバルブリフト量が異なるようなカム
プロフィールを備えている。すなわち、低リフトカム１
５ｂは、高リフトカム１５ｃよりも、吸気バルブのバル
ブタイミングに関しては、バルブ開時期が遅くなるよう
に、かつ、バルブ閉時期が早くなるように設定されてい
る。また、低リフトカム１５ｂは、高リフトカム１５ｃ
よりもバルブリフト量が小さくなるようにされている。
中リフトカム１５ａは、バルブタイミング及びバルブリ
フト量がそれぞれ低リフトカム１５ｂ及び高リフトカム
１５ｃのバルブタイミング（作用角）及びバルブリフト
量の間となるように設定されている。

【００３９】カムシャフト１３に平行して、ロッカシャ
フト１３５が配置され、ロッカシャフト１３５にはロッ
カアーム本体１３６が揺動可能に取り付けられている。
ロッカアーム本体１３６の中央部上面には、ローラ１３
７が回動可能に支持され、前記低リフトカム１５ｂに対
して当接可能とされている。また、ロッカアーム本体１
３６の上面中央からは一対の腕部１３８が一体的に延出
され、腕部１３８の先端部は押圧当接部１３９が連結さ
れている。押圧当接部１３９の下方には、吸気バルブ１
１が配置され、押圧当接部１３９により、吸気バルブ１
１が開閉駆動せしめられる。

【００４０】ロッカアーム本体１３６の両側部におい
て、両側上面には断面円形をなす一対のガイド孔１４１
が下方に向かって穿設されている。ロッカアーム本体１
３６の両側部内にはロッカシャフト１３５の軸線と直交
する方向に断面円形の摺動孔１４４が一対穿設されてい
る（図６，７参照）。また、図１０に示すように摺動孔
１４４の互いに１８０°反対の両側部には、断面半円を
なす摺動溝１４５が摺動孔１４４と平行をなすように形
成されている。摺動孔１４４及び摺動溝１４５はガイド
孔１４１の下部と連通している。ガイド孔１４１には、
それぞれ有蓋円筒状をなすカムフォロワ１４２が摺動可
能に挿入されている。各カムフォロワ１４２の上部であ
る先端部には、中リフトカム１５ａ、高リフトカム１５
ｃにそれぞれ当接される被押圧部１４３が形成されてい
る。カムフォロワ１４２の基端面には、バネ収納孔１４
２ａが穿設され、バネ収納孔１４２ａ内にはコイルスプ
リング１４７が収納されている。コイルスプリング１４
７は、その下部がロッカアーム本体１３６に当接係止さ
れるとともに、上部がバネ収納孔１４２ａの内底面に係
止されてカムフォロワ１４２を上方へ付勢する。また、
コイルスプリング１４７の付勢力は、吸気バルブ１１の
図示しない弁バネの付勢力よりも小さくされている。

【００４１】ガイド孔１４１の内周面の上下方向にはキ
ー溝１４８が形成され、キー溝１４８には、キー１４９
が嵌合されている。また、カムフォロワ１４２の外側面
の上下方向には断面コ字状の嵌合溝１５０が形成され、
キー１４９に対して摺動可能に嵌合されている。そし
て、キー１４９が嵌合溝１５０に嵌合されていることに
より、カムフォロワ１４２はガイド孔１４１の軸心を中
心とした相対回動が防止されている。なお、１５１はキ
ー溝１４８の上部に圧入嵌合されたキー抜け防止部材で
ある。

【００４２】また、摺動孔１４４の内底部には、摺動孔
１４４と同一径の断面円形をなすとともに共通軸心を有
する油圧室１４６が形成されている。油圧室１４６は、
ロッカアーム本体１３６の油路１３６ａ、ロッカシャフ
ト１３５の軸心方向に沿って形成された油路１３５ａ等
を介して、オイルポンプ８６に接続されている。油圧室
１４６内には、低円柱状をなすピストン１５２が往復摺
動可能に嵌合されている。ピストン１５２の先端の周部
には、係合溝１５３が周回状に形成されている。

【００４３】カムフォロワ拘束部材としての一対のカム
フォロワ固定部材１５４は、各摺動溝１４５に対して摺
動可能に嵌合され、その基端内側面に突出した係合部１
５５が係合溝１５３に係入されている。従って、ピスト
ン１５２が油圧室１４６内を軸心方向に沿って往復動す
ると、カムフォロワ固定部材１５４はピストン１５２と
ともに一体的に移動する。すなわち、カムフォロワ固定
部材１５４は図８に示すように、カムフォロワ１４２の
移動軌跡上から退避した、カムフォロワ１４２の往復動
を許容する許容位置と、図９に示すように、カムフォロ
ワ１４２の移動軌跡上に位置して、カムフォロワ１４２
の移動を阻止すべくカムフォロワ１４２の下部端面に当
接してカムフォロワ１４２を拘束する拘束位置との間を
移動可能とされている。

【００４４】カムフォロワ固定部材１５４の内側面は平
面とされるとともに、その先端部の内側面は斜状の平面
とされ、逃げ面１５６が形成されている（図８（ｂ）、
図１１参照）。また、カムフォロワ固定部材１５４の先
端部上面は、平面とされて当接面１５７が形成されてい
る。そして、この当接面１５７におけるカムフォロワ固
定部材１５４の上下厚みβは、図８（ａ）に示すよう
に、カムフォロワ１４２の非固定時（非拘束時）のとき
移動量αよりも大きくされている。

【００４５】キー１４９の下部両側には、図１２に示す
ように規制突起１５８が突設され、その先端面は平面に
形成されて各カムフォロワ固定部材１５４の内側面に摺
接可能に係合されている。そして、規制突起１５８によ
り、各カムフォロワ固定部材１５４の先端部は互いに内
方への移動が規制されている。

【００４６】また、キー１４９の下部の油圧室側側面に
は円柱状のバネ係止突起１５９が突設されている。そし
て、バネ係止突起１５９とピストン１５２のキー側端面
間には、カムフォロワ拘束部材を付勢する付勢部材とし
てのコイルスプリング１６０が介装され、常時キー１４
９とピストン１５２とを互いに離間する方向へ付勢して
いる。

【００４７】さて、上記のように構成されたバルブリフ
ト調整機構７０ｂの作用を説明する。なお、中リフトカ
ム１５ａにて駆動されるカムフォロワ１４２の作動と、
高リフトカム１５ｃにて駆動されるカムフォロワ１４２
の作動とは、同様であるため、高リフトカム１５ｃの作
動について説明する。

【００４８】図８（ａ），（ｂ）は、エンジンが低速で
回転している状態において、高リフトカム１５ｃにて駆
動されるカムフォロワ１４２側のバルブリフト調整機構
７０ｂの状態を示している。この状態は、オイルポンプ
８６によりオイルパン８７からくみ上げられオイルフィ
ルタ８８により濾過された作動油が油路１３５ａ，１３
６ａに供給されるのがオイルコントロールバルブ１６２
によって停止されて、コイルスプリング１６０の付勢力
により、ピストン１５２が油圧室１４６の内底面に当接
した状態とされ、従って、カムフォロワ固定部材１５４
が許容位置に位置している状態である。

【００４９】この結果、カムフォロワ１４２は、カムフ
ォロワ固定部材１５４にて固定（拘束）されていないた
め、フリーの状態である。この状態で高リフトカム１５
ｃのカムリフトが生じても、吸気バルブ１１の弁バネの
付勢力により、吸気バルブ１１と、ロッカアーム本体１
３６とは、偏倚しているため、高リフトカム１５ｃにて
カムフォロワ１４２が被当接部１４３にて押圧されて
も、コイルスプリング１４７に抗して、図８（ａ）の実
線に示す下方位置と、二点鎖線で示す上方位置との間を
上下動する。この結果、ロッカアーム本体１３６は、高
リフトカム１５ｃにては駆動されない。

【００５０】従って、ロッカアーム本体１３６は、低リ
フトカム１５ｂ又は中リフトカム１５ａのカムリフトが
生じたときに、同カムによりローラ１７を介して押圧さ
れることにより、ロッカシャフト１３５を中心に揺動
し、吸気バルブ１１を開閉駆動する。

【００５１】次に、図９（ａ），（ｂ）は、エンジンが
高速で回転している状態において、高リフトカム１５ｃ
にて駆動されるカムフォロワ１４２側のバルブリフト調
整機構７０ｂの状態を示している。この状態は、図８の
状態から、オイルポンプ８６によりオイルパン８７から
くみ上げられオイルフィルタ８８により濾過された作動
油がオイルコントロールバルブ１６２を介して油路１３
５ａ，１３６ａに供給され、コイルスプリング１６０の
付勢力に抗して、ピストン１５２が油圧室１４６の内底
面から離間した状態とされ、従って、カムフォロワ固定
部材１５４が拘束位置に位置している状態である。

【００５２】前記図８の状態から図９の状態に移行する
場合、高リフトカム１５ｃのカムリフトが生じていない
ときに行われる。高リフトカム１５ｃのカムリフトが生
じていないときは、コイルスプリング１４７の付勢力に
より、カムフォロワ固定部材１５４は、図８（ａ）の二
点鎖線に位置し、その下部は、図９（ａ）の位置に位置
している。

【００５３】この状態で、オイルパン８７からオイルポ
ンプ８６、オイルフィルタ８８、オイルコントロールバ
ルブ１６２及び油路１３５ａ，１３６ａを介して作動油
の供給がなされると、ピストン１５２がコイルスプリン
グ１６０に抗して油圧により作動される。このピストン
１５２が油圧室１４６を摺動するときに、カムフォロワ
固定部材１５４は、キー１４９の規制突起１５８にて内
方への変位が規制された状態で、摺動溝１４５を摺接す
る。そして、カムフォロワ固定部材１５４は、その先端
部の当接面１５７にてカムフォロワ１４２の下面に当接
し、カムフォロワ１４２を拘束する。なお、図８
（ａ）、図９（ａ）においては、説明の便宜上、高リフ
トカム１５ｃは省略しているが、被押圧部１４３は常時
高リフトカム１５ｃに対して当接されているため、カム
フォロワ１４２が図９（ａ）の実線位置より上方に移動
することはない。

【００５４】そして、次に高リフトカム１５ｃのカムリ
フトが生じたとき、カムフォロワ１４２はカムフォロワ
固定部材１５４にて拘束され、ロッカアーム本体１３６
と一体的に固定されて移動できないため、ロッカアーム
本体１３６が揺動されて、吸気バルブ１１が作動せしめ
られる。

【００５５】なお、この高リフトカム１５ｃのカムリフ
トが生じたとき、カムフォロワ１４２は被押圧部１４３
にて高リフトカム１５ｃから押圧され、この押圧力はカ
ムフォロワ１４２の下部に当接しているカムフォロワ固
定部材１５４が受ける。そして、カムフォロワ固定部材
１５４は、図１０に示すように摺動溝１４５の内周面下
部１４５ａ、すなわち、ロッカアーム本体１３６にて支
持されているため、カムフォロワ固定部材１５４には、
摺動溝１４５の内周面下部１４５ａとカムフォロワ１４
２との間において圧縮力のみが働くことになり、カムフ
ォロワ固定部材１５４に対してせん断力が働くことはな
い。

【００５６】また、この実施形態では、摺動溝１４５の
内周面下部１４５ａにおいて、カムフォロワ固定部材１
５４から作用する押圧力の大部分は、ロッカアーム本体
１３６が受けることになる。そして、摺動溝１４５の内
周面下部１４５ａにおいては断面円弧状とされているた
め、カムフォロワ固定部材１５４から働く押圧力の一部
はベクトル分解されて、内方に働く。従って、キー１４
９の規制突起１５８は、カムフォロワ固定部材１５４か
らの分圧された押圧力を受ける。このとき、図１０にお
いて示すように、キー１４９の各規制突起１５８は互い
に対称に形成されており、また、カムフォロワ固定部材
１５４も互いに対称となるように形成されているため、
両規制突起１５８が受ける押圧力は互いに等しく、従っ
て、キー１４９はこれら押圧力にて変位することはな
い。

【００５７】次に、図９の状態から、図８の状態に移行
する場合、オイルコントロールバルブ１６２によって作
動油の供給が停止されると、コイルスプリング１６０の
付勢力により、ピストン１５２が油圧室１４６の内底部
に当接するまで移動する。従って、ピストン１５２とと
もに移動してカムフォロワ固定部材１５４は、許容位置
に位置した状態となる。

【００５８】この結果、カムフォロワ１４２は、カムフ
ォロワ固定部材１５４にて固定（拘束）されないフリー
の状態となる。従って、この状態では高リフトカム１５
ｃのカムリフトが生じても、吸気バルブ１１の弁バネの
付勢力により、吸気バルブ１１とロッカアーム本体１３
６とは、偏倚しているため、高リフトカム１５ｃにてカ
ムフォロワ１４２が被当接部１４３にて押圧されても、
コイルスプリング１４７に抗して、図８（ａ）の実線に
示す下方位置と、二点鎖線で示す上方位置との間を上下
動する。この結果、ロッカアーム本体１３６は、高リフ
トカム１５ｃにては駆動されない。

【００５９】上述のようにバルブリフト調整機構７０ｂ
が構成されており、このバルブリフト調整機構７０ｂを
制御することにより、中リフトカム１５ａ、低リフトカ
ム１５ｂ及び高リフトカム１５ｃの中から１つのカムを
選択して吸気バルブ１１に作用せしめることが可能とな
る。

【００６０】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１７４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１７０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１７３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１７２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１８２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１７１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１７５が取付けられている。

【００６１】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１８０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１８
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１８３が取り付け
られている。

【００６２】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１８４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１８０による基
準位置信号の発生後に、クランク角センサ１８４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。

【００６３】同様に、エンジン１には、カム角センサ１
８５が設けられている。同センサ１８５は、吸気側カム
シャフト１３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１３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１３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。

【００６４】図１に示すエンジン電子制御装置（エンジ
ンＥＣＵ）１９０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特
性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１３のブロック図に示
される。リードオンリメモリ（ＲＯＭ）１９３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）１９１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）１９５又は入力インタ
フェース回路１９６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１９７ａ〜１９７ｅ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（ＲＡ
Ｍ）１９４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ＲＡＭ１９９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１９２によって接続されている。

【００６５】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１９７ａ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
７０により計測される吸入空気質量流量と回転速度セン
サ１８１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１７２、吸気温センサ１７３、水温センサ
１７４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１７５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。

【００６６】また、点火時期制御は、回転速度センサ１
８１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１９７ｂを介し
てイグナイタ５１に点火信号を送るものである。

【００６７】また、アイドル回転速度制御は、アイドル
スイッチ１８２からのスロットル全閉信号及び車速セン
サ１８３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１７４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１９７ｃ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。

【００６８】以下、本発明に係るバルブ特性制御につい
て詳細に説明する。バルブ特性制御は、運転状態に応じ
て、吸気バルブ１１に作用するカムを選択すべくバルブ
リフト調整機構７０ｂを制御するとともに、吸気バルブ
１１の目標バルブタイミング（カム位相）を設定してバ
ルブタイミング調整機構７０ａを制御するものである。
具体的には、バルブリフト制御は、選択されるべきカム
に応じてオイルコントロールバルブ１６２を制御する。
また、バルブタイミング制御は、吸気側カムシャフト１
３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１３
をタイミングプーリ１７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１１０をフィードバック制御する。

【００６９】図１４は、吸気バルブ及び排気バルブのバ
ルブリフト量がクランク角に応じてどのように変化する
かを示す特性図である。この図に示されるように、排気
バルブのリフト曲線の形は一定であり、かつ、リフト中
心時期も固定されている。一方、吸気バルブのリフト曲
線の形は高リフト、中リフト及び低リフトの３種類があ
り、かつ、リフト中心時期は最遅角時期と最進角時期と
の間の任意の時期（中間位相）に設定可能であり、しか
も、リフト曲線波形とリフト中心時期とは相互に独立し
て制御されることができる。

【００７０】前述したように、リフト中心時期すなわち
バルブタイミングを中間位相に保持することは、リング
ギヤ８２の両側の油圧室８３及び８５の油圧バランス
を、油もれやトルク変動等を考慮に入れて微妙に制御す
ることにより、成立するものである。一方、高リフトカ
ム１５ｃへと切り替えるときには、カムシャフト１３の
トルク変動が大きくなる。従って、バルブタイミングを
中間位相に保持している場合において、高リフトカム１
５ｃへと切り替えるときには、リングギヤ８２の位置が
変位してカム位相が変動することにより、ショックやエ
ミッションの悪化が生ずるおそれがある。このような中
間位相の保持制御性の悪化を防止するため、油圧源を増
大化して保持力を高めることが考えられるが、その場合
には、損失が増え、燃費が悪化してしまうという問題が
生ずる。

【００７１】ところで、高リフトカム１５ｃを用いて吸
気バルブ１１を開閉駆動するときには、バルブタイミン
グ（位相）の変更による内燃機関の性能向上幅は小さ
く、どのようなバルブタイミングにあろうとも差は生じ
ない。一方、バルブタイミングを決定するリングギヤ８
２の位置制御に関して述べると、中間位置に保持すると
きには、前記の如く微妙な油圧バランスを達成する必要
があるが、最変位位置（最遅角位置又は最進角位置）に
保持するときには、リングギヤ８２をその最変位位置へ
変位させる側の油圧室の油圧を他方の油圧室の油圧より
単に大きくするだけでよい。すなわち、最変位位置にリ
ングギヤ８２を保持するときには、その保持力を大きく
することができる。なお、最変位位置での保持制御にお
いても、その応答性を高めるためには中間位置での保持
制御と同様に微妙な油圧バランスを達成する必要がある
が、高リフトカム１５ｃの使用時には応答性が要求され
ることはない。

【００７２】そこで、本実施形態においては、高リフト
カム１５ｃを選択するようにバルブリフト調整機構７０
ｂを制御するときには、予め、リングギヤ８２が最変位
位置に位置付けられ、高リフトカム１５ｃへの切替えに
伴うトルク変動に対しても高い保持力を維持することが
できるようにしている。その際、最変位位置にリングギ
ヤ８２を変位させる側の油圧室のみに油圧を供給するこ
とにより、最変位位置へのリングギヤ８２の固定をより
確実なものとしている。

【００７３】図１５及び図１６は、以上の知見を具体化
すべくＣＰＵ１９１にて実行されるバルブ特性制御ルー
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１８１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１７０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１００２）。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）。

【００７４】次いで、ステップ１００６では、求められ
たエンジン負荷ＧＮ及びエンジン回転速度ＮＥに基づき
図示しない所定のマップを参照することにより、現在の
運転状態が高リフトカム１５ｃを選択すべき領域にある
か否かを判定し、高リフトカムを使用すべき運転状態の
ときにはステップ１００８に進み、そうでないときには
ステップ１０１６に進む。ステップ１００８では、現在
既に高リフトカム１５ｃが選択されているか否かを、フ
ラグＦＨが１か０かに基づき判定し、現在既に高リフト
カム１５ｃによる駆動状態（ＦＨ＝１）にあるときには
本ルーチンを終了し、そうでない（ＦＨ＝０）ときには
ステップ１０１０に進む。

【００７５】ステップ１０１０では、バルブタイミング
が最進角位置となるようにバルブタイミング制御機構７
０ａを制御する。これにより、リングギヤ８２は最変位
位置の一方である最進角位置に位置づけられる。次のス
テップ１０１２では、高リフトカム１５ｃを選択するよ
うにバルブリフト調整機構７０ｂを制御する。次いで、
ステップ１０１４では、高リフトカム選択フラグＦＨを
１にセットするとともに中リフトカム選択フラグＦＭを
０にリセットして、本ルーチンを終了する。

【００７６】ステップ１００６にて判定結果がＮＯとな
ったときに実行されるステップ１０１６では、エンジン
負荷ＧＮ及びエンジン回転速度ＮＥに基づき現在の運転
状態が中リフトカム１５ａを選択すべき領域にあるか否
かを判定し、中リフトカムを使用すべき運転状態のとき
にはステップ１０１８に進み、そうでないときにはステ
ップ１０２４に進む。ステップ１０１８では、現在既に
中リフトカム１５ａが選択されているか否かを、フラグ
ＦＭが１か０かに基づき判定し、現在既に中リフトカム
１５ａによる駆動状態（ＦＭ＝１）にあるときにはステ
ップ１０３０に進み、そうでない（ＦＭ＝０）ときには
ステップ１０２０に進む。ステップ１０２０では、中リ
フトカム１５ａを選択するようにバルブリフト調整機構
７０ｂを制御する。次いで、ステップ１０２２では、高
リフトカム選択フラグＦＨを０にリセットするとともに
中リフトカム選択フラグＦＭを１にセットして、ステッ
プ１０３０に進む。

【００７７】ステップ１０１６にて判定結果がＮＯとな
ったときに実行されるステップ１０２４では、低リフト
カム１５ｂにて運転すべき状態にあると判断されるた
め、“ＦＨ＝０かつＦＭ＝０”が成立するか否か、すな
わち現在既に低リフトカム１５ｂが選択されているか否
かを判定し、現在既に低リフトカム１５ｂによる駆動状
態にあるときにはステップ１０３０に進み、そうでない
（ＦＨ＝１又はＦＭ＝１）ときにはステップ１０２６に
進む。ステップ１０２６では、低リフトカム１５ｂを選
択するようにバルブリフト調整機構７０ｂを制御する。
次いで、ステップ１０２８では、高リフトカム選択フラ
グＦＨ及び中リフトカム選択フラグＦＭをともに０にリ
セットして、ステップ１０３０に進む。

【００７８】ステップ１０１８、１０２２、１０２４又
は１０２８に次いで実行される（すなわち、高リフトカ
ム選択時でないときに実行される）ステップ１０３０で
は、エンジン負荷ＧＮ及びエンジン回転速度ＮＥに基づ
き図示しない所定のマップを参照することにより、現在
の運転状態に応じたバルブタイミングを目標値として求
め、その目標値に基づきバルブタイミング調整機構７０
ａを制御する。

【００７９】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
く、様々な実施形態を案出することが可能である。例え
ば、本実施形態においては、バルブタイミング調整機構
としてヘリカルスプライン付きリングギヤを駆動部材と
するものを採用したが、ベーンを駆動部材とするいわゆ
るベーン式のバルブタイミング調整機構を用いた場合に
も本発明は適用可能である。また、本実施形態では、バ
ルブリフト調整機構としてカム切替え方式によるものを
採用したが、いわゆる三次元カム（立体カム）方式のバ
ルブリフト調整機構を用いた場合にも本発明は適用可能
である。さらに、排気バルブに対しても同様のバルブ特
性制御装置を設けることにより、一層緻密な制御を達成
することができるようにしてもよい。

【００８０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
バルブリフト調整機構とバルブタイミング調整機構とを
併せ持つ内燃機関において、トルク変動を招く高リフト
カムプロフィールへの切替えを、油圧源の増大や制御性
の悪化を伴うことなく実施することができるバルブ特性
制御装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るバルブ特性制御装置
を備えた電子制御式内燃機関の全体概要図である。

【図２】吸気バルブタイミングの最遅角状態を達成する
ように駆動したときのバルブタイミング調整機構の部分
断面図である。

【図３】吸気バルブタイミングの最遅角状態を達成する
ようにオイルコントロールバルブ（ＯＣＶ）を制御した
ときのＯＣＶの部分断面図である。

【図４】吸気バルブタイミングの最進角状態を達成する
ように駆動したときのバルブタイミング調整機構の部分
断面図である。

【図５】吸気バルブタイミングの最進角状態を達成する
ようにオイルコントロールバルブ（ＯＣＶ）を制御した
ときのＯＣＶの部分断面図である。

【図６】バルブリフト調整機構の斜視図である。

【図７】カムを省略したバルブリフト調整機構の斜視図
である。

【図８】（ａ）はバルブリフト調整機構の要部側断面
図、（ｂ）は同じく要部平断面図である。

【図９】（ａ）はバルブリフト調整機構の作用を説明す
るための側断面図、（ｂ）は同じく平断面図である。

【図１０】バルブリフト調整機構における摺動孔の断面
図である。

【図１１】バルブリフト調整機構におけるカムフォロワ
固定部材の斜視図である。

【図１２】バルブリフト調整機構におけるキーの斜視図
である。

【図１３】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。

【図１４】吸気バルブ及び排気バルブのバルブリフト量
がクランク角に応じてどのように変化するかを示す特性
図である。

【図１５】エンジンＥＣＵ内のＣＰＵにて実行されるバ
ルブ特性制御ルーチンの処理手順を示すフローチャート
（１／２）である。

【図１６】エンジンＥＣＵ内のＣＰＵにて実行されるバ
ルブ特性制御ルーチンの処理手順を示すフローチャート
（２／２）である。

【符号の説明】

１…直列４気筒４サイクルレシプロガソリンエンジン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１３…吸気側カムシャフト１４…排気側カムシャフト１５…吸気側カム１５ａ…中リフトカム１５ｂ…低リフトカム１５ｃ…高リフトカム１６…排気側カム１７，１８，１９…タイミングプーリ（回転体）２０…タイミングベルト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…バルブ特性制御機構７０ａ…バルブタイミング調整機構７０ｂ…バルブリフト調整機構８２…リングギヤ（駆動部材）８３，８５…油圧室（液圧室）１１０…オイルコントロールバルブ（ＯＣＶ）１４２…カムフォロワ１５４…カムフォロワ固定部材１６２…オイルコントロールバルブ（ＯＣＶ）１７０…エアフローメータ１７１…吸気圧センサ１７２…スロットル開度センサ１７３…吸気温センサ１７４…水温センサ１７５…Ｏ₂センサ１８０…クランク基準位置センサ１８１…回転速度センサ１８２…アイドルスイッチ１８３…車速センサ１８４…クランク角センサ１８５…カム角センサ１９０…エンジン電子制御装置（エンジンＥＣＵ）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】クランクシャフトに連動して回転する回
転体からカムシャフトへと回転を伝達するとともに、駆
動部材が該駆動部材の両側に設けられた液圧室の液圧に
より２つの最変位位置間の任意位置に位置付けられるの
に応じて該カムシャフトを該回転体に対し所定角度範囲
内で相対回転せしめるバルブタイミング調整手段と、該カムシャフトに設けられた異なるカムプロフィールの
中から１つのカムプロフィールを選択的にバルブに作用
せしめるバルブリフト調整手段と、を具備する、内燃機関のバルブ特性制御装置において、高リフトのカムプロフィールを選択するように前記バル
ブリフト調整手段を制御するときには、予め、該駆動部
材をいずれか一方の最変位位置に位置付けるとともに、
該一方の最変位位置に該駆動部材を変位させる側の液圧
室の液圧を他方の液圧室の液圧より大きくして該駆動部
材を該一方の最変位位置に保持するように前記バルブタ
イミング調整手段を制御する制御手段を具備することを
特徴とする、内燃機関のバルブ特性制御装置。
【請求項２】該駆動部材の該一方の最変位位置への該
保持は、該一方の最変位位置に該駆動部材を変位させる
側の液圧室のみに液圧を供給することにより達成される
ことを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関のバルブ
特性制御装置。