JPS59165813A - 内燃機関のバルブタイミング制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は内燃機関の吸排気弁の開閉タイミングの可変制
御装置に関する。

内燃機関において機関の回転速度に応じて最大の出力を
得るためにパルプタイミングの可変制御を可能としだも
のがある。そのため従来よシ種々提案されているが、そ
の中で本出願人の提案に係る、クランク軸側とカム軸側
とに一対の相対回転可能なスリーブを設け、その一対の
スリーブに相互に交叉するスリットを形成したものがあ
る。スリット内にはベアリングが設けられベアリングは
軸方向に往復可能なスライダ上に設けられ、回転駆動モ
ータが、回転運動を直線運動に変換するねじ機構を介し
てスライダに連結している。モータの回転によってスラ
イダの直線運動が惹起され、ベアリングは交叉するスリ
ット内を直線運動し、これが一対のスリーブの相対回転
を惹起し、パルプタイミングの切替が行われる。

かかる装置ではエンソン負荷１回転数等の運転条件パラ
メータに対するパルプタイミングの設定を記憶しておき
、エンジンの運転中にそれらのパラメータを実測し、そ
の実測パラメータに適合し７’Ｃパルプタイミングを決
定し、その決定したパルプタイミングとなるように回転
駆動モータを駆動している。

本発明の目的はかかるタイプのパルプタイミング切替装
置における切替応答性を高めよシ迅速な制御を達成する
ことにある。このため本発明にあっては回転数などの・
ぞラメータの変化率を測定し、この変化率によってパル
プタイミングの切替を行うときのパラメータの基準値を
変更し、変化率が太きいときは早めに目的のパルプタイ
ミングに移ることができるようにしている。

この本発明の基本的構成を第１図によって説明すれば、
エンノンＡはパルプタイミング制御手段Ｂを備えておシ
、少くとも２つの条件間でパルプタイミングを切替える
ことができる。エンジンの運転中に運転条件１？ラメ一
タ検知手段Ｃは回転数及びその他のパラメータの検知を
行う。Ｄの記憶手段には、負荷や回転数等のパラメータ
のある設定値を境にエンジンがどの運転条件にあるべき
かが記憶されている。パルプタイミング制御手段Ｅは、
検知手段Ｃからの信号を基に制御すべきパルプタイミン
グ条件を演算するが、その際修正手段Ｆはパルプタイミ
ングを成る値から別の値に切替る基準値を回転数及び必
要あればその他のパラメータの変化割合の大小に応じ修
正する。パルプタイミングをどの設定とするかの信号は
駆動手段Ｇより前記のパルプタイミング制御手段Ｂに送
られる。

以下添付図面によって説明すると、第２図において１は
シリンダブロック、２はシリンダへノド、３はシリンダ
へラドカバー、４は吸気管、６はスロットル弁、８は排
気管である。１０はクランク軸でコネクティングロッド
１２を介しピストン１４に連結される。カム軸１８上に
カム２０が形成され、カム２０はロッカアーム２２．２
３を介して吸気弁２４．排気弁２５にパルプスプリング
２６に抗して作用する。カム軸１８の一端にタイミング
プーリ２８が相対回転可能に位置し、タイミングベルト
３０を介してクランク軸１０上のゾーリ３２に巻掛けら
れている。タイミングプーリ２８とカム軸１８とは本発
明に係るパルプタイミング制御装置３４によって連結さ
れる。

パルプタイミング制御架［３４は第３図にその構成が示
される。カム軸１８の一端にインナスリーブ３６がボル
ト３７によって固設される。前記のタイミングプーリ２
８はこのインナスリーグ３６上に軸受３９によって取付
けられる。タイミングプーリ２８のボス部からはインナ
スリーグ３６と同軸となるようにアウタスリーブ３８が
一体に延びている。インナスリープ３６とアウタスリー
ブ３８とは近接するスリット４０及び４２を備える。

第４図の如くその一方４０は真直ぐであるが他方４２は
傾斜しており、その結果相互に交互に父差する関係にあ
る。スリット４０及び４２内には夫々ベアリング４４及
び４６が位置している。ベアリング４４及び４６は、カ
ム軸の方向に沿って往復する筒状のスライダ４８から半
径方向に一体に延びる細部４８′上に軸支されている。

ローラベアリング４４．４６は、カム軸に直交する方向
に移動する手段としてのスライダ４８と一体のベアリン
グ軸５０に回転自在に支持される。

スライダ４８はインナスリーブ４８内にカム軸１８の軸
方向への移動を可能に設けたものでインナスリープ３６
又はケース５２に当る範囲内で軸方向に摺動を行う。

５４は直流式の回転駆動モータでタイミングプーリカバ
ー５８に固定されている。モータ５４の出力軸５６にね
じ条が形成されこれは駆動スリーブ５８の内ねじに玉５
９を介して関係づけられる。

スリーブ５８はモータハウジング６０にカム軸方向にの
み可動に案内され、かくして、モータ出力軸５６の回転
は駆動スリーブ５８の直線運動に変換される。駆動スリ
ーブ５８は軸受６４によってスライダ４８に連結される
。軸受６４は駆動スリーブ５８の運動をスライダ４８に
伝達すると共にスライダ４８をスリーブ５８上で回転自
在に軸支する役目も果すものであって、そのインナレー
スはスリーブ５８上に固定されアウタレースはスライダ
４８に固定される。

タイミングプーリ２８をタイミングベルト３０を介しク
ランク軸１０によって回転させると、アウタスリーブ３
８が該プーリ２８と一体に回転し、スリット４２を介し
てローラベアリング４６にカム軸１８を中心とする回転
力が加わる。このためベアリング軸５０とともにスライ
ダ４８が回転し、その回転力がローラベアリング４４を
介してインナスリー１３６のスリット４０に加わり、そ
の結果インオスリーブ３６およびカム軸１８が回転する
。そのためカム軸１８上のカム２６がロクカアーム２３
と当接するところで定まる所定のバルブタイミングが得
られる。

モータ５４を駆動すると、出力軸５６の回転運動はねじ
部の働きで駆動スリーブ５８の直線運動に変換され、そ
の結果スライダ４８はモータ５４の回転方向に応じてス
ライダ４８又はナツト５８が面３６Ａ、６０Ａに当る範
囲で左右に動く。スライダ４８のこの左右の動きは軸５
０を介してベアリング４４．４６に伝達され、ベアリン
グ４４゜４６はスリット４０．４２内をころがシながら
第４図の矢印Ｘ１又はＸ２の方向に移動する。するとス
リン）４０．４６は交叉しているためにアウタスリーブ
３６とインナスリーブ３６間にＹ、　　ＩＹ２の様に相
当回転が生じ、したがってクランク軸１０とカム軸１８
との位相は変化したものとなる。

第５図は、かかるパルプタイミングの切替を行う直流モ
ータの駆動のための制御装置７３の全体構成を示すもの
で、二ンソン運転状態の検知のためのセンサ、例えばエ
ンジン回転数センサ７０、負荷センサ７１（これは、例
えば吸気管４に設けた負圧センサである）、水温又は油
温センサ７２からの信号は制御回路７４によって受取ら
れ、モータ駆動回路７６を経てモータ５４に結線される
。

制御回路７４はエンジン回転数センサ７０、負荷センサ
７１、及び温度センサ７２からの信号を受け、例えば、
第６図のダイヤグラムに従ってパルプタイミングをｍ□
ｓ、＊１　“の２つの領域間で切替えるべき指令を出す
。説明の便宜上″′１＃の領域はモータ５４をスライダ
４８が第３図の右方にスライダ４８がインナスリーグ端
面３６Ａと当接するところまで移動するべく回転（ここ
では、正転とする）とき得られるバルブタイミング領域
とする。一方″０＃の領域はモータ５４をスライダ４８
が第３図の左方にナツト５９がモータハウジング壁６０
Ａと当接するところまで移動するべく逆方向に回転（こ
こでは逆転と称す）させたとき得うレるパルプタイミン
グとする。

この制御回路７４は運転状態検知センサ７０゜７１．７
２からの信号及びメモリ７７に記憶した第６図のマツプ
にしたがってパルプタイミングを“０”と′１″との間
で切替るべき信号をモータ駆動回路７６に出力する。そ
のだめの構成はこの実施例ではソフトウェアとして冥現
されておシそのようなソフトウェアはプログラムの形態
でメモリ７７のＲＯＭ領域に書き込まれておシ、このグ
ログラムを第７図のフローチャートによって説明する。

即ち、１００は所定時間間隔毎に実行される割込ルーチ
ンの開始を示し、１０１ではエンジン回転数センサ７０
からの信号によって現在のエンジン回転数Ｎｅのデータ
を取υ込み、１０２では負荷センサ７１からの信号によ
って現在の負荷りのデータを取込む。１０３では、今回
の回転数Ｎｅと前回このルーチン実行時に取込まれた回
転数データＮｅｐの差即ち、回転数変化率ＤＮｅを計算
し、１０４では′０″から１１＃又はＩ１１＃から′０
＃にパルプタイミングを切替えるときの回転数基準値で
あるＮ、（第６図（支）λら、実測回転数の変化率ＤＮ
ｅと所定係数にとの積を引いたものを新たな切替回転数
の基準値Ｎ１とする。１０６ではエンジン回転数Ｎｅが
このように計算した基準値ＮＳ　より小さいか、１０４
で負荷りが基準値Ｌ１よシ大きいかを見る。１０２．１
０４で共にＹｃｓであることはパルプタイミングを′０
″の領域にすべきを意味する。

１０６のステップでは、パルプタイミングが６１”のと
き１、′０”のときＯとなるフラグＦがＯか否か判定す
る。Ｙｅｓであればバルプタイミングは既に′Ｏ”に切
替っていることから１２２でこのルーチンを終了する。

１１０でＮｏであればパルプタイミングが未だ０”に切
替っていないことを示す。このときは１１２で７ラグＦ
を下し、１１４で逆転命令をモータ駆動回路７６に出力
し、モータ５４を逆転させ、スライダ４８を第３図の左
方に′０″のバルブタイミング位置に向けてストッパ６
０Ａのところまで駆動する。

第７図の１０６，１０８でＮｏと判定すればこれはパル
プタイミングを′ｌ”にすべきを意味する。１１９でフ
ラグＦ＝１の検定が行われＹｅｓであればパルプタイミ
ングは即に”１″に切替シずみであるから１２２でこの
ルーチンを終る。１１８でＮｏであればパルプタイミン
グが′１＃に未だ切替っていないことを示す。このとき
は１１８で７ラグＦを立て、１２０で正転命令を出しモ
ータ駆動回路７６にモータ５４の正転を起させる信号を
出しスライダ４８は第３図の右方にストッパ面３６Ａに
向けて動く。

本発明では実測回転数の変化率ＤＮｅを計算し、これに
よってパルプタイミングを切替るときの回転数の基準値
Ｎｌ（第６図）を増減修正させる。

即ち、加速してゆくとはＮ、は矢印Ａのように低目にず
れ、減速してゆくときはＮ１は矢印Ｂのように高めにず
れる。そのためパルプタイミングは加速時には早めに減
速時には遅目に目標値に切替シ、常に適正な応答速度で
目標に合せることができドライバビリティの良好を維持
することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第°１図は本発明の基本的構成を示すブロック図、第２
図は本発明の実施例の構成全体図、第３図は本発明のバ
ルブタイミング切替装置の縦断面図、 第４図は第３図の■方向よシ見た矢視図、第５図は本発
明におけるパルプタイミング切替装置の電気系統ブロッ
ク図、 第６図はエンソン運転条件に対するパルプタイミングマ
ツプ図、 第７図はフローチャート図。 １０・・・クランク軸、１８・・・タイミングプーリ、
２０・・・クランク軸、３６．４８・・・スリーブ、４
０゜４２・・・スリット、４４．４６・・・ローラベア
リング、４８・・・スライダ、５４・・・モータ、７４
・・・制御回路、７６・・・モータ駆動回路。 特許出願人 トヨタ自動車株式会社 特許出願代理人 弁理士　青　木　　　朗 弁理士西舘和之 弁理士三井孝夫 弁理士　山　口　昭　之 第５図 第６図 Ａ４−Ｎ、→Ｂ エンジン回転数　Ｎｅ 第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 内燃機関において、 パルプタイミングを少くとも２つの条件間で可変トスる
   バルブタイミング制御手段、 エンノンの成る運転条件パラメータの基準値を境にパル
   プタイミングが前記少くとも２つの条件のうちのどの条
   件にあるか記憶する手段、エンノンの運転中に実際の運
   転条件ノヤラメータを検知する手段、 検知される運転条件ノ卆うメータの変化割合を演算しそ
   の運転条件パラメータの前記基準値を修正をする手段、 その修正された運転条件ノヤラメータの基準値に応じパ
   ルプタイミングの設定を記憶手段よシ演算する手段、 その設定されたパルプタイミングとなるようにパルプタ
   イミング制御手段を駆動する手段よシ成るバルブタイミ
   ング制御装置。