JPS59176409A - 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

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JPS59176409A
JPS59176409A JP58048664A JP4866483A JPS59176409A JP S59176409 A JPS59176409 A JP S59176409A JP 58048664 A JP58048664 A JP 58048664A JP 4866483 A JP4866483 A JP 4866483A JP S59176409 A JPS59176409 A JP S59176409A
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JP
Japan
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valve timing
valve
timing control
camshaft
timing
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Pending
Application number
JP58048664A
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English (en)
Inventor
Norihiko Nakamura
徳彦 中村
Toyoichi Umehana
豊一 梅花
Yoshiaki Shibata
芳昭 柴田
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
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Publication of JPS59176409A publication Critical patent/JPS59176409A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/0203Variable control of intake and exhaust valves
    • F02D13/0215Variable control of intake and exhaust valves changing the valve timing only
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34Valve-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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L2201/00Electronic control systems; Apparatus or methods therefor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002Controlling intake air
    • F02D2041/001Controlling intake air for engines with variable valve actuation
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)

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】 技術分野 本発明は、エンジン運転条件に応じた多段階のバルブタ
イミング制御を行うことができる装置に関する。
従来技術 パルプタイミング制御装置として本出願人の提案に係る
カム軸側のインナスリーブとタイミングプーリ側のアウ
タスリーブとに近接する一対のスリ、トを設けたものが
ある。その一対のスリ、トは相互に傾斜する方向に延び
そのスリ、ト内にはローラベアリングが設置される。ロ
ーラベアリングはカム軸方向に移動可能な筒状移動体に
より担持される。回転駆動モータは、その出力軸上のね
じ部及びこれに係合するナツトより成る回転運動−直線
運動変換手段を介し前記移動体に連結される。モータの
回転方向に応じて交差スリット内をローラベアリングは
カム軸方向に移動しこれが一対のスリーブの相対回転を
惹起させる。その結果バルブタイミングが、モータの一
方向への回転極限位置と他方向への回転極限位置との間
で多段階に変化する。
発明の開示 本発明の目的はかかる本出願人の提案に係るバルブタイ
ミング制御装置によって所謂DOHO型の機関のバルブ
タイミング制御を行う構成を提供することにある。
本発明においては、吸気カム軸、排気カム軸に夫々バル
ブタイミング制御機構を設け、運転条件に応じて記憶し
ておいたバルブタイミングのマ。
プから、ある運転条件のときの吸気、排気弁のバルブタ
イミングを演算し、その演算したバルブタイミングが得
られるように吸気カム軸及び排気カム軸のバルブタイミ
ング制御機構を独立に駆動している。そのため、運転条
件に適合したオーバラップが得られる。
実施例 以下図面によって説明すると、第1図においてシリンダ
プロ、り1o内にピストン11が上昇自在に設けられて
いる。ピストン11はコネクティングロッド12を介し
クランク軸16に連結される。シリンダブロック1o上
にシリンダヘッド14が載置される。シリンダへラド1
4内に吸気ボート15及び排気ボート16が形成され、
夫々、吸気弁17及び排気弁18を介し燃焼室19に連
結される。吸気ボート15は吸気管2oに、排気ボート
16は排気管21に通例の如く接続され、吸気管20内
にはスロットル弁22が設けられる。
シリンダへラド14上にカバー23がある。このエンジ
ンは吸気弁と排気弁とを別々のカムシャフトで駆動する
D’OHO型のエンジンで、カバー23内に吸気カムシ
ャフト24と排気カムシャフト25とを備えている。吸
気カムシャフト24のカム24は吸気バルブステムにば
ね26に抗して作用して吸気弁17の開弁を行う。また
排気カムシャフト25上のカム25′は排気バルブステ
ムにばね27に抗して作用して排気弁18の開閉を行う
。吸気カムシャフト24及び排気カムシャフト25上に
夫々タイミングプーリ28及び29が取付けられタイミ
ングベルト6oを介してクランク軸13上のタイミング
プーリ31に連結される。
吸気カムシャフト24には34で全体を示す可変バルブ
タイミング装置が、排気カムシャフトには35で全体を
示す可変バルブタイミング装置が夫々設けられる。その
うち装置34を第2図によって説明すると、吸気カム軸
24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28はこのインナスリーブ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プ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をアウタスリーブ38とは近接するスリット
4o及び42を備える。第3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
交差する関係にある。スリッ)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4
4及び46は、カム軸の方向に沿って往復する筒状の移
動体48から半径方向に一体に延びる軸部48′上に軸
支されている。
50はステップモータであり、回転運動−直線運動変換
手段を介して移動体48に連結される。
この手段はこの実施例ではいわゆるリサーキュレーティ
ングボールねじとして構成される。即ち、モータ50の
出力軸50′上に外ねじが切られ、ナツト52には無端
の内ねじが切られ、ボール54がこれらのねじ条間に位
置している。モータ5゜のハウジングから延びるガイド
俸51はナツト52に形成されるカム軸方向ガイド溝5
2′と嵌合している。かかる構造よりして、モータ5o
の出力軸50′の回転運動がナツト52の直線運動に変
換されることは明らかであろう。ナツト52はベアリン
グ55を介して移動部材48に連結され、ベアリング4
4及び46がカム軸方向に駆動される0 56はケースであり一端でボルト57によってタイミン
グプーリ28のハブ部に固定され、他端はベアリング5
8によってモータハウジングに回転自在に連結される。
59はタイミングベルトカバーであり、本発明のバルブ
タイミング制御装置をも含めてタイミングベルト30を
収納している。
クランク軸13の回転はタイミングプーリ31、タイミ
ングベルト30を介してタイミングプーリ28に伝えら
れる。タイミングプーリ28の回転は、これに一体なア
ウタスリーブ68のスリット42内に位置するローラベ
アリング46を介して、軸部48′に伝えられる。軸部
48′の回転は、スリット4Q内に位置するローラベア
リング44よりインナスリーブ36に伝わり、カム軸2
4は回転駆動される。カム軸24上のカム24′が山の
ところに来るとパルプ17のステムを押し、バルブスプ
リング26に抗してパルプ17の開弁を行う。
ステップモータ50が駆動されると、その出力軸50′
が回りナツト52は第2図のA又はB方向に動く。その
ため、ナツト52と一緒に動く移動部材48の軸部上に
設けたローラベアリング44及び46も同方向に夫々の
スリット40及び42内を動く。スリット40及び42
は第6図の如く相互に交差しているためベアリング44
及び46のカム軸方向における直線運動はインナスリー
ブ46とアウタスリーブ38との、第6図のO又はD方
向における相対回転に変換される。従って、被駆動側で
あるインナスリーブ36に連結された山ム軸24の、駆
動側であるアウタスリーブ38即ちタイミングプーリ2
8更にはクランク軸13に対する位相は変化する。その
ため、吸気パルプ17にカム24′が作用するときのク
ランク角度位置であるバルブタイミングが可変となる。
そのバルブタイミングはカム軸方向における移動体48
の位置、換言すれば基準位置からのステップモータ50
の回転角度に応じて定められる。
以上は吸気カム軸24のバルブタイミング制御装置54
の構成、作用であるが、排気カム軸25上のバルブタイ
ミング制御装置65の構成作用についても同様である。
このように吸気カム軸24と排気カム軸25とで独立し
てバルブタイミング制御装!34.55を設けることで
Do HO型のエンジンに適したパルプタイミング制御
を行うことができる。その原理は次の通りである。DO
HO型のエンジンでは、パルプタイミング制御は、吸気
パルプ17が開き始めるクランク角位置と、排気バルブ
18の閉じるクランク角位置との差であるオーバラップ
をエンジン運転条件に応じて変えるのが理想的である。
このような運転条件に応じたオーバラップを得るには、
エンジン運転条件である吸気圧力pb、エンジン回転数
Me等に対し、Ill弁17のバルブタイミングを第4
図のよウニ、排気弁18のタイミングを第6図のように
独立制御しなければならない。第4,5図において等高
線は等バルブタイミング点を示し、ここに進み側とは第
2図において、モータ5oを移動体48が左方に動くよ
う回転(正転)させたとき得られるタイミングをいう。
また遅れ側とは、モータ5゜を移動体48が右方に動く
よう回転(逆転)させたときも得られるタイミングをい
うものとする。
本発明では、このような各マツプはテーブルとして夫々
のコンピュータのメモリに記憶されており、機関の運転
中に実測される回転数No、S g&気管圧カPb等よ
りテーブル中の一点が目標バルブタイミング位置として
計算設定され、この目標値と実際のパルプタイミング位
置との偏差が計算され、その偏差に相当したステ、プ分
だけ夫々のパルプタイミング制御機構34.35のステ
ップモータ50を回転させ、これによって、バルブタイ
ミングを常に目標値に維持するものである。
60.60’はそのような制御を行う制御回路でありマ
イクロコンピュータとしての機能を持つ。
制御回路60. 60’には種々の運転条件検知センサ
群からの信号が入力している。吸気管圧力センサ62は
吸気W4に設けられ吸気管圧力pbを検知する。回転数
十ンサ64はクランク軸の回転に応じたパルス信号を発
生する。また水温センサ66はシリンダブロック10の
ところに設けられ冷却水温を検知する。
制御回路60.66はこれらのセンサ群62゜64.6
6からの信号を処理し吸気カム軸24のバルブタイミン
グ制御機構34、排気カム軸25のバルブタイミング制
御機構35を、メモリ61゜61′とデータのやりとり
をしながら、制御する。
メモリ61,61′には、前に概観したような本発明の
バルブタイミング切替制御を実現するルーチンがプログ
ラムの形で格納されている。制御回路6CI、60’は
、メモリ61.61’のかかる記憶内容に従って、バル
ブタイミング制御を行う。このプログラムは第6図にフ
ローチャートとして示されており、以下このフローチャ
ートを説明する。
100でプログラムが開始し、102では、メモリ61
.61’に格納されているマツプより、そのときのエン
ジン回転数He−、、吸気管圧力pb、  その他の因
子例えば水温THWに対する第4図、第5図のマ、ブ上
の一点であるノくルブタイミングの目標値VNEXTが
演算される。
次の104では、現在のステップモータ50の回転角位
置■BtepとVNEXTとが等しし)か合力)判定さ
れる。NOの場合は、106でVNEXT > Vst
epか否かが判定される。ここに、VNKXT+ ■8
te’9’ま、第2図における移動体48のカム軸方向
での座標と同義であり、移動体が右側のストツノイ36
αの少し手前に位置したときが0、左側のストツノぐ5
0αの少し手前に位置したときをMaXと考える。
106の判定がYesであれば移動体48は左方に動か
さなければならずステップモータ50を正転させるべき
とし、108で+1ステップ分ステップモータを正転さ
せる命令を出す。Noであれ番ス110で一1ステ、ブ
ステツブモータ50を逆転させる信号を出す。
このような制御回路60.60’の働きで、吸気バルブ
17のタイミングは第4図の通り、また排気バルブ18
のタイミングは第5図の通り制御される。そのような制
御によって目標値と実測値に差がなくなると、104の
判定はYesとなり、次に104でNO1即ち偏差が生
ずるまでバルブタイミングを保持する。また112以下
は脱調防止のためのイニシャライズ処理であり、まず1
12ではエンジンがアイドルか否か見る。アイドル以外
ではイニシャライズしないのでNoへ抜ける。
アイドルであれば(Yes)、114でイニシャライズ
フラグjHotが立っているか否か見る(iYe日であ
ればイニシャライズずみである。Noで・あれば116
の初期呻化ルーチンへ入る。吸気バルブタイミング側の
イニシャライズルーチンは第7図の通りである。先ず、
・118で7ラグfXNITが立てられ、120でステ
ップモータがOFFとされる。そのため、カムのトルク
で移動体48は第2図の右方にストッパ36αに当ると
ころまで動く。
122では5tepに−3が入れられ、124では1ス
テツプ正転処理、126では7 B t epに1を加
えたものがVstopに入れられる。128でVste
pが0となったらイニシャライズは終りである。アイド
リング時のバルブタイミングは最も遅れ側であり(第4
図の*点)、移動体48が第2図の最右方でかつスY2
バ36mから僅か離れた位置である。第7図のイニシャ
ライズ制御によって、アイドル毎に吸気側バルブタイミ
ングの較正ができる。
排気バルブタイミングのイニシャライズは第8図の通り
であり、130でイニシャフラグfXNI↑のセット後
162でステップモータの+1ステ。
プの正転処理が行われ、164でNがインクリメント、
136でvste11+に1を加えたものがVatep
とされ、138でN=3となるまで繰り返される。
さらに、141でM=No(3以上の所定値)まで正転
を続はスト、パ50αに確実に当てる。即チ、排気バル
ブ側ではアイドル時のバルブタイミングは最も進み側で
あり(第5図の**点)、第3図でいえば移動体48は
最も左側に位置する。
このような制御で移動体48は左側のスト、パ50αに
当る。140ではMax −1−5Vstopとされる
。ここにMaxとはアイドリング時のパルプタイミング
に対応した、ストッパ50αから僅かに右に離れたとき
の移動体48の位置を示す。次の142では−j st
θpの処理が行われ、144ではVstepから1をぢ
[いたものがVstepとされ、これは166でVst
ep = Maxとなるまで繰り返される。このような
イニシャライズにより、排気側のパルプタイミングは移
動体48が第2図の左側のストッパ位置からやや手前の
アイドリング時の進み側パルプタイミング条件に初期化
較正される。
発明の効果 以上述べたように本発明ではDOHOエンジンにおいて
パルプタイミングを吸気側、排気側とで独立に制御する
ことにより、エンジン運転条件に適合したオーバラップ
を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のシステム全体図 第2図は吸気カム側パルプタイミング制御機構の縦断面
図 第3図は第2図の■方向矢視図 第4図は吸気弁のパルプタイミングマツプ第5図は排気
弁のパルプタイミングマツプ第6図は制御回路を実行さ
れるルーチンの7四−チャード図 第7図は吸気側のイニシャライズルーチンのフローチャ
ート図 第8図は排気側のイニシャライズルーチンの7四−チャ
ード図 24・・・吸気カム軸、25・・・排気カム軸、64・
・・第1のパルプタイミング制御機構、55・・・第2
のハルツ31イミング制御機構、36・・・インナスリ
ープ、38・・・アフタスリーブ、40. 42川スリ
ツト、44.46・・・ベアリング、48・・・移動体
、60.60・・・uJ御何回路61.61’・・・メ
モリ、62・・・圧力センサ、64・・・回転数センサ
、66・・・水温センサ。 第1図 第3図 ]Y

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 DOHO型の内燃機関において、 吸気カム軸に連結される第1のバルブタイミング制御機
    構、 排気カム軸に連結される第2のバルブタイミング制御機
    構、 を有し、夫々のバルブタイミング制御機構はカム軸及び
    クランク軸に夫々連結される相対回転可能な一対のスリ
    ーブと、スリーブに形成される相互に傾斜するスリット
    と、スリット内に位置するベアリングと、ベアリングを
    担持する移動体と、移動体のカム軸方向の往復運動を生
    じせしめる手段とより成り、更に、機関の運転条件を検
    知する手段、 運転条件に応じて吸気カムのバルブタイミングを記憶し
    ておく第1のメモリ手段、 運転条件に応じて排気カムのバルブタイミングを記憶し
    ておく第2のメモリ手段、 検知手段により検知される運転条件から第1のメモリ手
    段より演算されるバルブタイミングとなるよう第1のバ
    ルブタイミング制御機構を駆動する第1の制御回路、 検知手段により検知される運転条件から第2のメモリ手
    段により演算されるバルブタイミングとなるよう第2の
    バルブタイミング制御機構を駆動する第2の制御回路、 より成るパルプタイミング制御装置。
JP58048664A 1983-03-25 1983-03-25 内燃機関のバルブタイミング制御装置 Pending JPS59176409A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006271757A (ja) * 2005-03-30 2006-10-12 Kose Corp スティック状化粧料用容器
JP2014152766A (ja) * 2013-02-14 2014-08-25 Hitachi Automotive Systems Ltd 内燃機関のバルブタイミング制御システム

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